JPS63242257A - 炭酸温水の生成方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は人工的に炭酸温水を生成する方法および装置に
関する。本発明は風呂用の装置として利用する。

〔（既　　要〕

本発明は、温水中に炭酸ガスを溶解させて人工的に炭酸
泉を得る炭酸温水の生成方法および装置において、 専管を用いて温水を循１２させ、この導管中の温水に炭
酸ガスを混入分ｌｉｔさせることにより、簡ｊｉＬな装
置および方法により、効果的に高膿度の炭酸温水を得る
ものである。

〔従来の技術〕

炭酸泉はすくれた保温作用があることから、古くから温
泉を利用する浴場等で用いられている。

炭酸泉の保温作用は、基本的に、含有炭酸ガスの末梢血
管拡張作用により身体環境が改善されるためと考えられ
る。また、炭酸ガスの経皮進入によって網側血管床の増
加および拡張が起こり、皮１９の血行を改善する。この
ため、退行性病変および末梢循環障害の治療に効果があ
るとされている。

このように炭酸泉が優れた効果をもつことから、これを
人工的に調合する試みが行われてきた。例えば、浴槽内
に炭酸ガスを気泡の形で送り込む方法、炭酸塩と酸とを
作用させる化学的方法、タンクに温水と炭酸ガスとを一
定期間加圧封入する方法等により炭酸温水を得ていた。

しかし、これらの方法は、気泡の大きさ、化学物質の量
的な問題、装置および経費の問題から、効率のよくない
方法であるとされている。これについては、リチト、ハ
ルチモア、ウェイバリイ編、メディカル・ハイドロシイ
　（１９６３）の第３１１頁ないし第３２０頁、ムクレ
ラン著、［カーボン・ダイオキサイド−ハスＪ　　（Ｍ
ｃｃｌｅｌｌａｎ、　ｈ、ｓ、　’Ｃａｒｂｏｎｄｉｏ
ｘｉｄｅ　ｂａｔｈｓ”　ｉｎ″Ｍｅｄｉａａｌ　ｔ＋
ｙｄｒｏｇｙ”＋　ｅｄｉｔｅｄｂｙ　Ｓ、Ｌｉｃｈｔ
、　Ｂａｌｔｉｍｏｒｅ、　Ｍｄ、　Ｗａｖｅｒｌｙ、
　１９６３＋　Ｉ）ｐ３１１−３２０）に詳しく説明さ
れている。

また、最近では、炭酸塩と有機酸とを錠剤に調整したも
のが市販されている。このような錠剤は、保存および溶
解時の取り扱いが容易であり、効率がよく、簡便かつ低
廉である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、従来の炭酸温水の生成方法、特に安価な装置で
温水中に炭酸ガスを溶解させる方法では、炭酸ガスの溶
解率が低く、温水中に溶存する炭酸ガスの濃度を十分に
高めることができない欠点があった。

例えば、錠剤を使用して温水中に溶存する炭酸ガスの濃
度を３００ｐｐｍ以上にしようとすると、多数の錠剤を
投入しなければならない。

また、導管を用いて浴槽内に炭酸ガスを直接に吹き込む
場合には、本願発明者らの実験によると、４０℃の温水
に炭酸ガスが３００ｐｐｍの濃度で溶存している場合に
、炭酸ガスの溶解率（温水に吸収される割合）は１０％
程度であった。エア・ストーン、焼結金属パイプ等を利
用して炭酸ガスと水との接触面積を広（した場合には、
４０℃の温水に炭酸ガスが３００ｐｐｍの濃度で溶存し
ている状態において、炭酸ガスの溶解率が５０％程度ま
で急増する。しかし、これ以上の溶解率を得ることは困
難である。

本発明は、簡単な構成で効率的に高濃度の炭酸温水を生
成する炭酸温水の生成方法および装置を提供することを
目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の第一の発明は炭酸温水の生成方法であり、導管
を用いて温水を循環させ、この循環している温水に炭酸
ガスを分散させることを特徴とする。すなわち、風呂の
温水を循環させながら炭酸ガスを導入し、高濃度に炭酸
ガスを溶解させる。

本発明の第二の発明は上記方法を実施する装置であり、
浴槽内の温水を４管を介して循環させる循環手段と、こ
の循環手段内に炭酸ガスを導入して温水中に炭酸ガスを
分散させる分散手段とを備えたことを特徴とする。

〔作　用〕

本発明の炭酸温水の生成方法および装置では、温水が流
れている導管中の体積が小さい閉じ込められた領域に炭
酸ガスをη人して導管中に乱流作用を住じさせ、これに
より温水に多量の炭酸ガスを吸収させる。また、ポンプ
により加圧状態が得られるため、乱流作用との相乗的作
用が発生ずる。

さらに循環により繰り返し炭酸ガスを加えるので、次第
にその濃度を高くすることができる。したがって、高圧
力を加える必要がなく、複雑な装置を用いる必要なく高
濃度の炭酸温水が得られる。

〔実施例〕

第１図は本発明第一実施例炭酸温水の生成装置の概略図
である。

この炭酸温水の生成装置は、浴槽１内の温水を循環させ
るための導管２および戻し導管３と、導管２および戻し
導管３に浴槽１から温水を送り込むポンプ４と、導管２
の温水に炭酸ガスを導入する炭酸ガス源５と、炭酸ガス
を温水中に分散させる分散器６とにより構成される。

この実施例では分散器６に直接に炭酸ガスを４人する例
を示したが、分散器６の直前で炭酸ガスを導入する構成
とすることもできる。分散器６に直接または分散器６の
直前で炭酸ガスを導入するごとにより、温水が分散器６
を通過するときに乱）流を発生させ、炭酸ガスの溶解率
を高めることができる。

分散器６は、スタティックミキサ、ディスパー１ｙ、気
泡塔、充填塔、ぬれ壁塔等により構成され、ｎ管内で気
体と液体とを有効に接触させるものである。炭酸ガスｔ
Ｘ５としては、浴場、病院等の多人数が同時に利用する
場合には大型のボンベを使用し、家庭用では小型の、例
えばカートリッジ式のポンへを使用することができる。

また、分散器６を多段に配置してもよく、また、分散器
６内の径を変化させて圧力による炭酸ガスの吸収を高め
ることも可能である。また、戻し導管３の出口に弁を配
置し、弁を絞ることにより導管２、分館器６および戻し
導管３内の圧力を高めて、炭酸ガスの吸収を高めること
も可能である。

系内での圧力の影響については、ヘンリーの法則として
広く知られている物理化学的な式に記されているとおり
である。

浴槽１内の炭酸ガス濃度は、化学工学的な弐から導かれ
、 ｃ ＶＬ　　　　　”　ＩＪＬ（Ｃ２Ｃ１）　　ＫＬ’　　
Ｓ　Ｃ＋ｔ −−−−−−・−−−１ｌｌ −−−−−・−−−−（２１ で表される。ここで、 ｃｌ　；　浴槽１内の温水中の炭酸ガス濃度（ｐｐｍ） Ｃ２；　戻し導管３の出口における温水中の炭酸ガス濃
度（ｐｐｍ） Ｃ５；　気相の炭酸ガスと平衡する温水中の炭酸ガス濃
度（ｐｐｍ） υ、；　温水循環量（ｍ”／ｈｒ） ＶＬ　；　浴槽１の内容積（ｍ３） Ｓ　；　浴槽１内の温水中からの炭酸ガス放散面ＫＡ　
（ｍ”） Ｋ　Ｌ’　　；　　炭酸ガス放散の物質移動係数（ｍ／
ｈｒ） ＫＬ　；　炭酸ガス吸収の物質移動係数（ｍ／ｈｒ）ａ
　；　気体−液体の接触界面積（ｍ２／ｍ’）Δｔ；　
温水の装置内滞留時間０ぼ） である。（１１式において、左辺は浴槽１内の炭酸ガス
吸収速度、右辺第１項は装置での吸収速度、右辺第２項
は浴槽１からの放散速度を表ず。

したがって、放散速度すなわち（１）式の右辺第２項を
抑制するには、浴槽１の蒸発表面を小さくすることが望
ましく、浴槽ｌに蓋をすることが効果的である。

第２図は本発明第二実施例炭酸温水の生成装置の概略図
である。

浴槽１には風呂釜７が取り付けられ、風呂釜７の温水出
口には分散器６が取り付けられる。分散器６には第一実
施例と同様に炭酸ガス源５が取り付けられる。

第一実施例では、温水を循環させるための導管２および
戻し導管３を風呂釜と独立に設け、温水を循環させるた
めにポンプ４を使用していた。これに対して第二実施例
では、風呂釜７自体が温水を循環させる導管として用い
られ、風呂釜７の加熱部で水を加熱することにより、こ
の導管内に浴槽１内の温水を送り込むことができる。さ
らに、分散器６の前または後にポンプを設けて、温水の
循環を円滑にすることもできる。

第３図は本発明第三実施例炭酸温水の生成装置の１既略
図である。

ごの実施例は、第一実施例における戻し導管３の出口部
に混合分散部８が取り付けられている。

この混合分散部８は、エア・ストーン、焼結金属パイプ
等により構成され、余剰の炭酸ガスを微粒化し、浴槽１
の液溶効果によりガス吸収効果をさらに向上させること
ができる。

浴槽１内の温水に薬効成分を加えて循環させることもで
きる。薬効成分としては、例えば、アミノ安息香酸エチ
ル、塩酸ジブカイン、塩酸テトラカイン、塩酸プロ力イ
ン、リドカイン、サリチル酸メチル、グアイアズレン、
グアイアズレンスルホン酸す１−リウム、アルミニウム
クロロヒトロキシアラントイネ−１・、ペンダザック、
インドメサシン、グリチルレチン酸、グリチルリチン酸
、ブフエキサマツク、デキストラン硫酸すトリウ１１、
クロタミトン、フルフェナム酸ブチル、アラントイン、
アロエ末、イクタモール、グリチルリチン酸ジカリウム
、グリチルリチン酸モノアンモニウム、β−グリチルレ
チン酸、ステアリン酸グリチルレチニル、グリチルレチ
ン酸ステアリル、ヒノキチオール等の鎮痛消炎剤； ヒドロコルチゾン、酢酸ヒドロコルチゾン、酪酸ヒドロ
コルチゾン、フルオシノロンアセトニド、ピハル酸フル
メタシン、フルオシノニド、フルオロメソロン、プロピ
オン酸へクロメタシン、デキサメタシン、デキサメタシ
ンリン酸ナトリウム、ｆｊ￥　ｆｉｆデキサメタシン、
フルＦロキシコルチド、吉、７ｒ　Ａｆヘタメタシン、
ジプロピオン酸へタメタゾン、トリアムシノロンアセト
ニト、プレドニゾロン、メチルプレドニゾロン、酢酸メ
チルプレドニゾロン、吉草酸ジフルコルトロン、プロピ
オン酸りロヘクゾール、アムシノニド、ハルジノニド、
吉草酸酢酸プレドニゾロン、酪酸プロピオン酸ヒドロコ
ルチゾン等の副腎皮質ホルモン； エストラジオール、ニス１−ロン、エチニルエストラジ
オール、ジエテルスチルベストール、ヘキセストロール
等のホルモン剤； フェノール、レゾルシン、サリチル酸、ヘキサクロロフ
ェン、マーキュロクローム、チメロサール、アクリノー
ル、ヨウ素、塩化ベンザルコニウム、塩化ベンゼトニウ
ム、ペニシリンＶ、ベンザペニシリンＧ１ストレプトマ
イシン、クロラムフェニコール、テトラサイクリン、塩
酸テトラサイクリン、エリスロマイシン、フラジオマイ
シン、硫酸フラジオマイシン、バシトラシン、塩酸オキ
シテトラサイクリン、硫酸カナマイシン、カナマイシン
、クロロマイセチン、ポリミキシンＢ１ニトロフラノン
、過マンガン酸カリウム、ホウ酸、ホウ砂、安息香酸、
安息香酸ナトリウム、サリチル酸ナトリウム、ソルビン
酸、ソルビン酸カリウム、デヒドロ酢酸、デヒドロ酢酸
ナトリウム、バラオキシ安息香酸エチル、バラオキシ安
息香酸ブチル、バラオキシ安息香酸プロピル、バラオキ
シ安息香酸メチル、イソプロピルメチルフェノール、ク
レゾール、クロルキシレノール、チモール、バラクロル
フェノール、感光素１０１号、感光素２０１号、クロラ
ミンＴ、チアントール、塩化リゾチーム、塩酸クロルヘ
キシジン、グルコン酸クロルヘキシジン、１〜リクロロ
カルバニリド、３−トリフルオルメチル−４，４′−ジ
クロロ力ルバニリド、ヘキサクロロフェン等の消毒、殺
菌剤；塩酸イソチヘンジル、ジフェニルイミタソール、
硫酸クレミゾール、ジフェンヒドラミン、ラウリル硫酸
ジフェンヒドラミン、マレイン酸クロルフェニラミン等
の抗ヒスタミン剤； クリサロビン、ウンデシレン酸、ウンデシレン酸亜鉛、
ペンタクロルフェノール、酢酸フェニル水ｉＮ、チメロ
サール、トリフマイシン、トルナフテート、フェニルヨ
ードウンデイノエート、クロトリマゾール、ハロプロジ
ン、バリオチン、ビロールニドリン、シツカニン、ナイ
スクチン、アキサラミド、シクロピロクス・オラミン、
硝酸ミコナソ゛−ル、硝酸アコナソ゛−ル、６肖酸イソ
コナ゛ゾール等の抗真菌剤； レチ、ノール、酢酸レチノール、パルミチン酸レチノー
ル、デヒドロレチノール、エルゴカルシフェロール、ｄ
ｌ−ａ−）コフエロール、酢酸ｄＩ！−ａ−トコフェロ
ール、コハク酸ｄＡ−ａ−ｌ〜コフエロール・カルシウ
ム、ユビキノン、フィトナジオン、メナキノン、メナジ
オン、チアミン塩酸塩、チアミン硝酸塩、チアミンリン
酸塩、リボフラビン、フラビンモノヌクレオチド、リボ
フラビン酪酸エステル、塩酸ピリドキシン、５′−リン
酸ピリドキサール、シカプリル酸ピリドキシン、シバル
ミチン酸ピリドキシン、トリバルミチン酸ピリドキシン
、ジアノコバラミン、ヒドロキシコバラミン、デオキシ
アデノシルコバラミン、メチルコバラミン、ニコチン酸
、ニコチン酸アミド、ニコチン酸ベンジル、パントテン
酸カルシウム、パントテン酸ナトリウム、パントデニル
アルコール、ジカルボエトキシバントテン酸エチルエス
テル・プロピレングリコール液、アセチルバントテニル
エチルエーテル、バントテニルエチルエーテル、ビオチ
ン、葉酸、コリン、イノシトール、アスコルビン酸、ア
スコルビン酸ナトリウム、ステアリン酸アスコルビル、
バルミチン酸アスコルビル、シバルミチン酸アスコルビ
ル等のビタミン剤；酸化亜鉛、カラミン、硫酸アルミニ
ウム、酢酸鉛、次硝酸ビスマス、次没食子酸ビスマス、
タンニン酸、塩化酸化ジルコニウム、アラン１〜インク
ロルヒドロキシアルミニウム、アラントインジヒドロキ
シアルミニウム、アルミニウムヒドロキシクロライド、
塩化亜鉛、塩化アルミニウム、塩化第二鉄、カラミン、
塩化性臭化アルミニウム、アルミニウムフエノルスルホ
ン酸、アルミニウムナフタリンスルボン酸、乾燥硫酸ア
ルミニウムカリウム、パラフェノールスルホン酸亜鉛等
の収斂剤；ウロカニン酸、４−メトキシケイ皮酸−２−
エトキシエチル、パラアミノ安息香酸エチル、２−（２
−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）ベンゾトリアゾー
ル、２−ヒドロキシ−４−メトキシベンゾフェノン等の
紫外線吸収剤； エデト酸二ナトリウム、クエン酸ナトリウム、ポリリン
酸すトリウム、メタリン酸ナトリウム、グルコン酸等の
金属イオン」′４鎖剤；イクタモール、モクタール、カ
ンフル、チモール、ジフェンヒドラミン、クロルフェニ
ラミン、４Ｈプロメタシン、Ｎ−エチル−〇−クロトノ
トルイジン等の鎮痒剤； カンタリス、１〜ウガラシチンキ、イクタモール、テレ
ピン油、次没食子酸ビスマス等の引赤発泡剤；を前装硫
黄、沈降硫黄、サリチル酸、尿素等の皮１ζ軟化剤； 塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、酢酸アルミニウ
ム、フェノールスルホン酸アルミニウム、過ホウ酸ナト
リウム等の発汗防止剤、防臭剤；二硫化セレン、臭化ア
ルキルイソキノリニウム、ジンクピリチオン、ビフエナ
ミン、チアントール、カンタリスチンキ、ショウキョウ
チンキ、トウガラシチンキ、臭素酸カリウム、臭素酸ナ
トリウム、塩化カルプロニウム、塩化アセチルコリン、
塩化ピロカルピン、ビタミンへ油等の頭髪用剤；等を用
いることができ、その他に、プロスフグラジン類等を用
いることができる。

また、皮膚外用剤を加えて循環させることもできる。皮
膚外用剤としては、非水性基剤として通常用いられるも
の、例えば、タルク、ベントナイトなどの無機粉体、流
動パラフィン、ワセリン、シリコン油、脂肪族高級アル
コール類、高級脂肪酸類、脂肪酸エステル類、植物油、
ラノリンおよびその誘導体、スクワレン、スクワラン、
ポリエチレン等を用いることができる。

さらに、一般に入浴剤として使用される種々の成分、例
えば、 塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化アンモニウム、硫
酸ナトリウム、硫酸アルミニウム、硫酸鉄、炭酸ナトリ
ウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カルシウム、炭酸マグ
ネシウム、セスキ炭酸ナトリウム、イオウ、硫化ナトリ
ウム、硫化カリウム、リン酸ナトリウム、ポリリン酸ナ
トリウム、ヂオ硫酸ナトリウム等の無機塩類； クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、コハク酸等の有機酸； トウキ、センキュウ、チンピ、コラボウ、ハツカヨウ、
カミツレ、ガイヨウ、カノコソウ、ウィキョウ、ショウ
ブ、ソウジュラ、１〜ウヒ、ドソカッ、ビヤクジュツ、
ビヤクシ、オウゴン、ジュウヤク、シャクヤク、サイシ
ン等の薬用植物の切裁品自体、またはその煎出した液も
しくは溶剤抽出により得られたエキス並びに煎出した液
、エキスの乾燥物； を浴槽ｌ内の温水に混入することもできる。

また、香気成分として、例えば、 はっか、ユーカリ、レモン、ヘルベナ、シトロネラ、カ
ヤブチ、サルビア、タイム、クローブ、ローズマリー、
上リング、ヘジール、ジャスミン、カモミル、ネロリ、
ベージル、ペリラ、マジョラム、ローレル、ジュニパー
ベＩノー、ナツツメグ、ジンジャ−、オニオン、ガーリ
ソク、オレンジ、ヘルガモソト、ラベンダー、ペパーミ
ント、樟脳、シンナモン、メース、せいようにんじんば
（、アルテミシア、タラリセージ、ローズ等の精油；よ
もぎ油、ローズマリー油、ユーカリ油、ミル油、ペパー
ミント油、アブシンス油、サンダルウソド柚、コスタス
油、ラブダナム油等の植物油；蟻１駿酢酸、弓・ｋ酸エ
チル、蟻酸プロピル、酢酸エステル（エチル、プロピル
、ブチル、ヘプチル、ノニル、メンチル、イリメンチル
等）、亜硝酸−ｊ′ミル、トリメチルシクロへモサノー
ル、アリルナルファイド、ノニルアルコール、デシルア
ルコール、フェニルエチルアルコール、炭酸メチル、炭
酸エチル、フェニル酢酸エステル、ブアヤコール、イン
ドール、クレゾール、チオフェノール、Ｐ−クロロヘン
ゼン、Ｐ−メチルキノリン、イソキノリン、ピリジン、
カンファー、硫化水素、エストラゴール、ニレモール、
メントール、シネオール、オイゲノール、シトラール、
ヒドロキシシトロネラール、ボルネオール、リナロール
、ゲランオール、ロジノール、ネロール等の香気物質；
を浴槽１内の温水に混入することもできる。

さらに、通常の香料および色素を加えることもできる。

〔試験例〕

上述した第一実施例の装置を用いて、温水に炭酸ガスを
溶解させる試験を行った。

まず、浴槽１に４０℃の温水を２００１入れ、この温水
を導管２および戻り導管３により１５１２／分の速度で
Ｗｊ環させた。この温水を分散器６に導入すると共に、
この分散器６に６ｒｌ！／分の炭酸ガスを窩太し、温水
に炭酸ガスを分散吸収させた。これにより得られた高濃
度の炭酸温水を浴槽１に戻した。分散器６としてはスタ
ティックミキサ（ノリタケカンパニー製ＤＳＭ−１２５
）を用いた。

この方法により温水を３０分間循環させたところ、温水
中の炭酸ガス濃度が１１０００ｐｐとなり、そのときの
炭酸ガス溶解率は５５％であった。

比較例として、４０℃の温水を２００Ｃ入れた浴槽１内
にセラミック製敗気板（平均気孔径５０ＪＪｍ、５０ｍ
ｍ角Ｘ　２５０ｍｍ）を沈め、この散気仮に炭酸ガスを
１ＯＮＮ／分の速度で通し、浴槽１内でエアレーション
させて炭酸ガスを溶解させた。

これらの実施例および比較例の試験結果の詳細を表およ
び第４図、第５図に示す。第４図は温水中の炭酸ガス濃
度の経時変化を示し、第５図は温水中の炭酸ガス４度と
そのときの炭酸ガスの溶解率との関係を示す。これらの
表および図面に示したように、循環している温水に炭酸
ガスを分散させることにより、数１１００ｐｐ以上、さ
らには１１０００ｐｐ以上の高い濃度に炭酸ガスを溶解
させることかでき、高い溶解率が得られる。

表 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明の炭酸温水の生成方法およ
び装置は、非常に単純かつ安価な方法および装置ｊ；、
ｆ成により、従来得られなかった高；滞度の炭酸温水を
安価に生成できる。本発明は人工炭酸泉の温水源として
利用でき、家庭内、公衆浴場、病院等のあらゆる風呂に
利用できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明第一実施例炭酸温水の生成装置の概略図
。 第２図は本発明第二実施例炭酸温水の生成装置の概略図
。 第３図は本発明第三実施例炭酸温水の生成装置の概略図
。 第４図は温水中の炭酸ガス濃度の経時変化を示す図。 第５図は温水中の炭酸ガス濃度とそのときの炭酸ガスの
溶解率との関係を示す図。 １・・・浴槽、２・・・専管、３・・・戻し導管、４・
・・ポンプ、５・・・炭酸ガス源、６・・・分散器、７
・・・風呂釜、８・・・混合分散器。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）温水中に炭酸ガスを溶解させる炭酸温水の生成方
   法において、 導管を用いて温水を循環させ、 この循環している温水に炭酸ガスを分散させることを特
   徴とする炭酸温水の生成方法。
2. （２）浴槽内の温水を導管を介して循環させる循環手段
   と、 この循環手段内に炭酸ガスを導入して温水中に炭酸ガス
   を分散させる分散手段と を備えた炭酸温水の生成装置。
3. （３）循環手段はポンプを含む特許請求の範囲第（２）
   項に記載の炭酸温水の生成装置。
4. （４）循環手段は加熱部を含む特許請求の範囲第（２）
   項に記載の炭酸温水の生成装置。