JP2008043713A - 炭酸泉生成方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 浴用に適した４０℃前後の温水における大気圧下での炭酸ガス飽和溶存濃度である１０００ｐｐｍの炭酸泉を短時間に生成しようとすると、高圧下で炭酸ガスを温水に溶解する必要があった。しかし、浴槽などに吐水されて大気圧に下がると温水中の炭酸ガスが多量に気泡として大気中に抜けてしまうと言う問題があった。
【解決手段】 ポンプにより浴槽水や足浴槽水を炭酸ガスが圧力充填された圧力タンクに噴射送水し、炭酸ガスを効率よく溶解して炭酸泉を生成して浴槽や足浴槽に戻す循環を行う過程で、ポンプと圧力タンクの間の送水管に断面積縮小部を設け、その断面積縮小部に圧力タンク上部と接続される炭酸ガス送り管路を接続し、断面積縮小部における静圧減少作用を利用して、圧力タンクに送水される浴槽水に圧力タンク内の炭酸ガスを１次溶解させることにより、圧力タンク内の圧力を大気圧近傍まで下げても効率よく高濃度の炭酸泉を生成することが可能な方法を提案している。
【選択図】図１

Description

本発明は、浴槽や足浴槽の温水に炭酸ガスを溶け込ませて前記浴槽水や足浴槽水中の炭酸ガス溶存濃度を高め、極めて高濃度の人工炭酸泉を生成する技術に関するものである。

本発明は、炭酸ガスを充填した圧力容器内に浴槽水や足浴槽水を噴射および／又は散水して、浴槽水や足浴槽水中の溶存炭酸ガス濃度を高めて、天然の炭酸泉と同等かそれ以上の治療効果を有する人工炭酸泉を生成することができる技術に関するものである。

また、特に温水への炭酸ガスの溶解効率を高める技術に関するもので、低圧下において高濃度の炭酸濃度を実現することにより、大気圧開放時の炭酸ガスの脱気を最小限に抑え、炭酸ガスの消費量を減らすとともに安全性を確保する方法および装置に関するものである。

人工的に炭酸泉を生成する方法としては、大きく分けて３種類あり、１つは中空糸膜を利用するもので、細い中空糸膜の中に温水を流し、外側に高圧の炭酸ガスを密封するように中空糸膜を容器に配置して、中空糸膜を介してお湯に炭酸ガスを溶解させる方法である。

２つ目は、お湯の中に炭酸ガスをバブリングして、さらに十分攪拌することにより、お湯に炭酸ガスを溶かし込む方法である。ただし、溶けきらなかった炭酸ガスは回収して再利用するか、捨てなければならない。

３つ目は、炭酸ガスを充填したタンクの中に、お湯を細かい湯滴にして噴射する方法であり、これにより湯滴に炭酸ガスが溶け込み、その炭酸ガスが溶け込んだお湯をタンク底部に貯留し、その水位をある範囲に制御することにより、タンク内の炭酸ガスを外に逃がさないようにしている方法である。

発明が解決しようとする課題

浴用に適する４０℃前後の温水における大気圧での炭酸ガスの飽和溶解濃度は約１０００ｐｐｍで、最も効果があるとされる１０００ｐｐｍの炭酸泉を生成しようとすると、飽和溶解濃度の炭酸水を生成することになる。

炭酸ガスを浴槽水や足浴槽水に溶解して１０００ｐｐｍ程度の炭酸泉を生成する場合は、大気圧以上に加圧された状態で炭酸ガスを浴槽水や足浴槽水に溶解させる方法が一般的である。

すなわち高圧下においては、飽和溶解濃度は増大するため、大気圧における飽和溶解濃度よりも高い濃度の炭酸泉を生成することが出来る。しかし、最終的には浴槽や足浴槽に戻した時点で減圧されるため、過飽和状態の炭酸泉中に含まれる余分な炭酸ガスは大気中に放出される。

もちろん、低圧下であっても、飽和濃度まで濃度を上げることは可能であるが、多くの時間を必要とするため現実的ではなく、炭酸ガスの無駄を承知で高圧下で炭酸ガスの溶解を行なっているのが現状である。

しかしこれは、炭酸ガスの無駄ばかりか、多量の炭酸ガスが浴室内に放出されるため、入浴者が炭酸ガス中毒を起こす危険性も含んでいる。

課題を解決するための手段

本発明は、浴槽や足浴槽からポンプで吸い上げられた浴槽水や足浴槽水が、炭酸ガスを充填した圧力タンクに送水される途中で、圧力タンク内の炭酸ガスを浴槽水や足浴槽水に１次混合させ、その気液混合水を圧力タンクに噴射あるいは散水する方法である。

その際、ポンプにより送水される浴槽水や足浴槽水の水圧は圧力タンク内圧よりも高い為、単に圧力タンクと送水管路を連結しただけでは逆に送水管路から圧力タンクに浴槽水や足浴槽水が流れてしまうので、前記ポンプから圧力タンクへの送水管路の１部で断面積を小さくし、その部分の流速を増加させることにより静圧を減少させ、その静圧が減少した部分に圧力タンクからの管路を接続することにより、圧力タンク内の炭酸ガスが前記送水管路に自動的に送り込まれる。

送水管路に送り込まれた炭酸ガスは、浴槽水や足浴槽水と共に圧力タンクに送られ、出口のノズル等から圧力タンク内に噴射あるいは送水される。これにより、送水管路内の高圧帯で炭酸ガスの１次溶解が行なわれ、さらに圧力タンク内への噴射あるいは送水が２流体噴霧的な噴射になることにより、より細かい液滴となりタンク内での炭酸ガスの溶解効率が向上するものである。

しかも、本発明の方法であれば、１次溶解に使用した炭酸ガスを外に捨てることなくタンク内へ戻すため、炭酸ガスの消費を抑える効果があると共に、１次溶解のために浴槽水や足浴槽水に混ぜた炭酸ガスはタンク内への噴射時に浴槽水や足浴槽水とは分離され、タンク下部から排出される炭酸泉と共に浴槽や足浴槽に排出されてしまうことがない。

図１は本発明の代表的な模式図を示す。
給水管１と吐水管２の先端が浴槽あるいは足浴槽３内の浴槽水あるいは足浴槽水に浸けられており、給水管の先端にはフィルタ４が設けられ、吐水管２の先端には絞り５が設けられている。

給水管１の他端はポンプ６を介して圧力タンク７に接続されている。さらに、タンクへの接続部においては、ポンプにより送水された浴槽水や足浴槽水が細かい液滴になるようにノズル８が設けられている。

そして、給水管１のポンプ６と圧力タンク７の間に断面積縮小部９が設けられ、その断面積縮小部９に細い管路２１を介して圧力タンク７上部に接続された炭酸ガス送り管路１０が接続されている。

また、圧力タンク７には炭酸ガスボンベ１１から圧力調整バルブ１２を介し、さらに電動開閉弁１３を介して炭酸ガス供給管路１４が接続されている。
さらに、圧力タンク７の下部には吐水管路２が接続されており、圧力タンク７の上部には排気管路１５が電動開閉弁１６を介して接続されている。

さらに、圧力タンク７には４つの水位検出器１７、１８、１９、２０が設けられており、タンク内の水位を検知できるようになされている。

次に、動作を説明する。
ポンプ６により浴槽あるいは足浴槽３から吸い上げられた浴槽水や足浴槽水はノズル８からタンク内に噴射あるいは散水される。このとき、炭酸ガス供給管路１４にある電動開閉弁１３は閉じており、排気管路１５にある電動開閉弁１６は開いている。

吐水管路２の先端に設けられた絞り５の断面積は、圧力タンク７内の圧力がある値を超えるまでは、ポンプ６により圧力タンク７に送水される水量よりも絞り５を介して吐水される水量が少なくなるような断面積になっており、ポンプ５により圧力タンク内に浴槽水や足浴槽水が送水されると、圧力タンク７内の水位が上昇し、圧力タンク７内の空気は排気管路１５から外部に排出される。

圧力タンク７内の水位が上昇すると、水位検出器１７から２０は次々に水位を検知してゆく。水位検出器２０が水位を検知すると、タンク内が満水になったと判断し、排気管路１５にある電動開閉弁１６が閉じ、炭酸ガス供給管路１４にある電動開閉弁１３が開き圧力タンク７に炭酸ガスが圧力調整バルブ１２で設定された圧力で供給される。

炭酸ガスが圧力タンク７に供給されると、圧力タンク７内の圧力が上昇し、圧力タンク７内の水位は徐々に下降する。そして、水位検知器１８より水位が下降すると炭酸ガス供給管路１４の電動開閉弁１４が閉じる。すると圧力タンク７内の炭酸ガスが噴射あるいは散水された浴槽水や足浴槽水に吸収され圧力タンク７内の圧力が下がり、水位は徐々に上昇する。

水位が上昇し水位検知器１９が水位を検知すると、再び電動開閉バルブ１３が開き、圧力タンク７に炭酸ガスが供給され水位は下降し始める。こうして、圧力タンク７内の水位は、ほぼ水位検知器１８と１９の間になるようにコントロールされる。

炭酸ガスを吸収した浴槽水や足浴槽水は圧力タンク７の下部に溜まり、吐水管を介して浴槽や足浴槽に戻される。この循環を繰り返すことにより、浴槽や足浴槽内の浴湯は高濃度炭酸泉になる。

この循環系において、ポンプ６とノズル８の間に断面積縮小部９が設けられており、ポンプ６により加圧された浴槽水や足浴槽水がこの断面積縮小部９で流速が増加するようになされている。さらに、この断面積縮小部９の側面に流線と直角方向に細い管路２１が設けられており、その他端が炭酸ガス送り管路１０にを介して圧力タンク７の上部に接続されている。

断面積縮小部９を流れる浴槽水や足浴槽水は流速が増すことで静圧が下がり、本来圧力タンク７よりも高圧の送水管１に前記の炭酸ガス送り管路１０および細い管路２１を通じて圧力タンク７内の炭酸ガスが僅かに供給され、送水されている浴槽水や足浴槽水に混合される。

細い管路２１から混合される炭酸ガスの量は、断面積縮小部９の断面積や圧力タンク７の圧力を調整することにより、変更することができる。そして、この混合された炭酸ガスは圧力タンク７への送水過程で浴槽水や足浴槽水に溶けると共に、ノズル８から圧力タンク７に２流体噴霧的に噴射されることにより、浴槽水や足浴槽水に溶解すると共に余った分は圧力タンク７に戻される。

この方法は、圧力タンク７に送水される前に炭酸ガスの１次溶解が起こり、さらに圧力タンク７において２次溶解がなされるだけではなく、１次溶解で使用されて余った炭酸ガスは外部に放出されることなく圧力タンク７に戻され、無駄がまったくない経済的かつ高効率な方法である。

図２は、本発明の別の実施例の模式図である。図１の方法に加えて、断面積縮小部９とノズル８の間に、攪拌部２２を設けているものである。すなわち、断面積縮小部９で細い管路２１から混合された炭酸ガスと送水された浴槽水や足浴槽水を攪拌して、１次溶解を促進させる物である。

ここで、図３に断面積縮小部９の実施例を示す。管路は断面積が徐々に減少する形状を有し、最も断面積が小さくなった箇所に炭酸ガス送り管路１０により圧力タンク７上部に接続された細い管路２１が設けられている。そして、その下流で断面積は再び徐々に増加し、元の断面積とほぼ同じ断面積となる。

この断面積縮小部９を流れる浴槽水や足浴槽水は流速が速くなり動圧が上昇する。これに伴い、静圧が減少するため本来圧力タンク７の圧力よりも高い送水圧を持つ給水管１内に細い管路２１から圧力タンク７内の炭酸ガスが送り込まれる。

図４は断面積縮小部９の別の実施例を示す。管路は徐々に減少し、最も断面積が小さくなった箇所に炭酸ガス送り管路１０により圧力タンク７上部に接続された細い管路２１が設けられており、その下流で断面積は不連続的に元の断面積に拡大している物である。

上述の説明では断面積縮小部９の形状を２種類上げたが、送水管１内の静圧が減少し、細い管路２１から圧力タンク７内の炭酸ガスが送水管１に送り込まれる形状であれば、別の形状であってもかまわない。

図５に攪拌部２２の実施例を示す。これは穴位置が異なる多数の穴の空いた板２３を複数枚管路内に設け、この板２３を通り抜ける際に水流が攪拌されるものである。

図６に攪拌部２２の第２実施例を示す。これは水流と直角方向に突起物２４を複数設けたものであり、この突起物２４により水流が攪拌されるものである。また、突起物の前に水流に旋回を起こさせるような機構を設けても良い。

また、図１および図２には記載されていないが、給水管１から吐水管２までの間のいずれかの場所に、ヒータを設けて浴槽水や足浴槽水を加温または保温するようにしてもよい。

あるいは、給水管１から吐水管２までの間のいずれかの場所に、次亜塩素酸ナトリウムの添加部を設けるか、塩化ナトリウムの添加部を設けると共に陽極と陰極を持つ電気分解槽を設けて次亜塩素酸ナトリウムを生成する機構を設けても良い。この次亜塩素酸ナトリウムは炭酸泉の酸性化では、次亜塩素酸となり強力な殺菌作用を示し、浴湯を衛生的に保つことができる。

また、上述の全ての実施例では、浴槽あるいは足浴槽３を例に挙げて説明しているが、浴槽あるいは足浴槽は、その他の温水を貯留する容器でもかまわない。

発明の効果

本発明により、大気圧以上の圧力下で炭酸ガスが溶解する工程において、圧力タンク内の圧力を極力大気圧に近い状態で効率よく高濃度の炭酸泉を生成することができ、炭酸ガスが湯中から抜ける量を最小限に抑えることができ、炭酸ガスの無駄を極限まで少なくすることができ、経済的な効果が大きい。

また、多量の炭酸ガスが浴槽水から抜けて、浴槽内の水面近傍に炭酸ガスが淀み、入浴者が炭酸ガス中毒を起こすような危険性も回避できる。

図１：本発明の代表的な模式図を示す
図２：本発明の別の実施例の模式図を示す
図３：断面積縮小部の実施例を示す
図４：断面積縮小部の別の実施例を示す
図５：攪拌部の実施例を示す
図６：攪拌部の第２の実施例を示す

符号の説明

１ 給水管 、２ 吐水管 、３ 浴槽あるいは足浴槽
４ フィルタ 、５ 絞り 、６ ポンプ 、７ 圧力タンク
８ ノズル 、９ 断面積縮小部 、１０ 炭酸ガス送り管路
１１ 炭酸ガスボンベ 、１２ 圧力調整バルブ 、１３ 電動開閉弁
１４ 炭酸ガス供給管路 、１５ 排気管路 、１６ 電動開閉弁
１７ 水位検知器 、１８ 水位検知器
１９ 水位検知器 、２０ 水位検知器 、２１ 細い管路
２２ 攪拌部 、２３ 板 、２４ 突起物

Claims (7)

1. 浴槽水や足浴槽水に炭酸ガスを溶解して炭酸泉を生成する工程を有し、ポンプにより浴槽や足浴槽から前記炭酸ガス溶解工程に浴槽水を送水し、炭酸ガスを溶解した後、再び浴槽や足浴槽に戻す循環工程を有し、該炭酸ガス溶解工程が圧力容器に炭酸ガスを大気圧以上の所定の圧力で供給する工程を有し、浴槽水や足浴槽水を炭酸ガスが充填された圧力容器内に噴射および／または散水する工程を有し、該圧力容器から浴槽水や足浴槽水を排水する排水工程を有し、圧力容器内に噴射および／または散水された浴槽水や足浴槽水が圧力容器底部に所定の範囲の水位で貯留する水位維持工程を有し、浴槽や足浴槽から前記圧力容器に浴槽水が送水される途中で該浴槽水に前記圧力容器内の炭酸ガスを１次混合することを特徴とする炭酸泉生成方法
2. 前記圧力容器内に貯留する浴槽水や足浴槽水を所定の範囲の水位にする水位維持工程が、前記圧力容器底部近傍に排水管路を持ち、該圧力容器内の圧力が所定の値以下のときは排水管路からの排水量よりも該圧力容器への浴槽水や足浴槽水の噴射および／または散水による供給量が多く、該圧力容器内の圧力が所定の圧力を超えると、噴射および／または散水による供給量よりも排水量が多くなる流量調整工程を排水工程に有し、少なくとも該圧力容器内の上下２点の水位を検知する検知手段を有し、上部検知手段が水位を検知すると炭酸ガスの供給を開始し、下部検知手段が水位を検知すると炭酸ガスの供給を停止する炭酸ガス供給調整手段であることを特徴とする請求項１に記載の炭酸泉生成方法
3. 浴槽水や足浴槽水に炭酸ガスを溶解して炭酸泉を生成する機構を有し、浴槽水や足浴槽水を浴槽や足浴槽から前記炭酸ガス溶解機構に送水するポンプを有し、炭酸ガスを溶解した浴槽水や足浴槽水を再び浴槽や足浴槽に戻す管路を有する循環管路を有し、前記炭酸ガス溶解機構が、炭酸ガスが充填された圧力容器を有し、該圧力容器に炭酸ガスを大気圧以上の所定の圧力で供給する管路を有し、浴槽水や足浴槽水を炭酸ガスが充填された圧力容器内に噴射および／または散水する機構を有し、該圧力容器内に噴射および／または散水された浴槽水や足浴槽水を排出する排出管路を有し、圧力容器内に噴射および／または散水された浴槽水や足浴槽水が圧力容器底部に所定の範囲の水位で貯留する水位維持機構を有し、浴槽水や足浴槽水を前記圧力容器に送水する前記ポンプと浴槽水や足浴槽水を噴射および／または散水する機構の間に断面積を絞った管路を有し、該管路は流れ方向と垂直方向に細い管路を有し、その細い管路と前記圧力容器上部を接続する管路を有することを特徴とする炭酸泉生成装置
4. 前記の断面積を絞った管路の下流かつ圧力タンクよりも上流に水流を攪拌するための邪魔板や水流と直角方向に突出した突起物および／または旋回流を起こす機構などを有する攪拌機構を有することを特徴とする請求項３に記載の炭酸泉生成装置
5. 前記圧力容器内に貯留する浴槽水や足浴槽水を所定の範囲の水位にする水位維持機構が、前記圧力容器底部近傍に排水管路を有し、該圧力容器内の圧力が所定の値以下のときは排水管路からの排水量よりも該圧力容器への浴槽水や足浴槽水の噴射および／または散水による供給量が多く、該圧力容器内の圧力が所定の圧力を超えると、噴射および／または散水による供給量よりも排水量が多くなる絞りまたは流量調整機構を排水管路に有し、圧力容器への炭酸ガス供給管路に電動開閉バルブを有し、少なくとも該圧力容器内の上下２点の水位を検知する検知機構を有し、上部検知機構が水位を検知すると前記電動開閉バルブを開放して炭酸ガスの供給を開始し、下部検知手段が水位を検出すると前記電動開閉バルブを閉鎖して炭酸ガスの供給を停止する炭酸ガス供給調整機構であることを特徴とする請求項３と４に記載の炭酸泉生成装置
6. 前記の断面積を絞った管路の形状が、断面積が徐々に細くなり、最小断面積部分で浴槽水や足浴槽水の流れ方向と垂直方向に細い管が接続され、その後徐々に断面積が広がり、入口と同等の断面積に戻る形状であることを特徴とする請求項３から５に記載の炭酸泉生成装置
7. 前記の端面積を絞った管路の形状が、断面積が徐々に細くなり、最小断面積部分で浴槽水や足浴槽水の流れ方向と直角方向に細い管が接続され、その後不連続的に元の管路断面積に拡大している形状であることを特徴とする請求項３から５に記載の炭酸泉生成装置

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