JP2009006254A

JP2009006254A - 炭酸水素塩泉の改良方法および炭酸水素塩泉の改良装置

Info

Publication number: JP2009006254A
Application number: JP2007169557A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Sano; 洋佐野; Masahiko Asano; 正彦浅野; Hitoshi Yagi; 仁八木
Original assignee: OMUSHII KK
Current assignee: OMUSHII KK
Priority date: 2007-06-27
Filing date: 2007-06-27
Publication date: 2009-01-15

Abstract

【課題】炭酸水素塩泉に多量の微小気泡の炭酸ガスを溶解させることができる炭酸水素塩泉の改良方法および炭酸水素塩泉の改良装置を提供する。
【解決手段】源泉Ｇから得た炭酸水素塩泉を電解槽１で電気分解することによって、予め泡の核となる炭酸ガスのナノバブルを作っておき、電気分解後、炭酸ガスのナノバブルを有する炭酸水素塩泉に酸性水を混ぜることによって、炭酸成分中の炭酸ガスを発生させるとともに、炭酸ガスのナノバブルを泡の核として利用することによって炭酸ガスの泡を大きくして水溶液中に炭酸ガスの微小気泡を溶解させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、炭酸水素塩泉に多量の微小気泡の炭酸ガスを溶解させることによって、炭酸水素塩泉を改良する炭酸水素塩泉の改良方法および炭酸水素塩泉の改良装置に関する。

炭酸泉は優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、基本的には、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毛管血管床の増加および拡張が起こり、皮膚の血行を改善する。このため退行性病変及び末梢循環障害の治療に効果があるとされている。
なお、炭酸泉については、従来より種々の論文が発表されている（たとえば、非特許文献１、非特許文献２参照）。
非特許文献１の論文によれば、炭酸泉の主な直接的作用はすでに初期の温泉医により、くり返し観察されているBad NauheimのBodeは充血した、ビロード状の、赤くなった皮膚を観察し（１８４５）、Piderit（１８３６）とBeneke（１８５９）は、ＣＯ₂浴で温かく感ずることと浴部分の皮膚紅潮を記載し、Goldschieiderはすでに１９１１年に炭酸の感覚刺激による皮膚紅潮が血管運動によるとの可能性を論じている。
また、同論文によれば、炭酸浴の直接作用として、印象深い２つの効果が観察されると記載している。すなわち、一つは、皮膚表面の無数の水泡と、２つ目は皮膚紅潮（碓井虚血性の境界によって、ＣＯ₂泉に浸されていない生体部位とはっきり区別できる）ということである。水泡は無数の炭酸水泡で、毛皮のように皮膚に密着し、「ガス刷子」と表現されている。
また非特許文献２の論文によれば、治療に必要な炭酸ガスの最小濃度は４００ｍｇとされており、非特許文献１の論文によれば、４００ｍｇより皮膚紅潮が現れるとある。
Ｋ．Ｌ．Ｓｃｈｍｉｄ著論文「炭酸浴（炭酸泉）」人工炭酸泉研究会雑誌第１巻第１号,００５〜００９,１９９８Ｂ．Ｈａｒｔｍａｎ，Ｍ．Ｐｉｔｔｌｅｒ，Ｂ．Ｄｒｅｗｓ著論文「小動脈閉塞性疾患のＣＯ２温泉療養：生理と臨床」人工炭酸泉研究会雑誌第１巻第１号,０１０〜０１６,１９９８

ところで、炭酸泉の一つである炭酸水素塩泉には、炭酸水素イオンが他の泉水に比して多量に含まれている。したがって、この炭酸水素イオンから炭酸ガスを効率よく作るとともに、炭酸ガスの微小気泡を溶解させることができれば、上述した炭酸ガスによる治療を効果的に行うことができるので、このような炭酸水素塩泉の改良方法および炭酸水素塩泉の改良装置の開発が望まれていた。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、炭酸水素塩泉に多量の微小気泡の炭酸ガスを溶解させることができる炭酸水素塩泉の改良方法および炭酸水素塩泉の改良装置を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、炭酸水素塩泉を電気分解することによって、予め泡の核となる炭酸ガスのナノバブルを作っておき、
電気分解後、前記炭酸ガスのナノバブルを有する炭酸水素塩泉に酸性水を混ぜることによって、炭酸成分中の炭酸ガスを発生させるとともに、前記炭酸ガスのナノバブルを泡の核として利用することによって炭酸ガスの泡を大きくして水溶液中に炭酸ガスの微小気泡を溶解させることを特徴とする。

ここで、炭酸水素塩泉は、泉水１ｋｇ中に炭酸水素イオンを少なくとも５００ｍｇ以上含むものを使用するのが好ましい。
何故なら、炭酸水素塩泉中に溶解している炭酸水素イオン（HCO₃ ⁻）は次の式によって、炭酸ガス（CO_２）の量に対応する。
すなわち、
HCO₃ ⁻→ CO_２＋OH⁻
つまり、炭酸水素イオン１モルに対して炭酸ガス１モルに対応しることから、炭酸水素イオンの分子量は６１ゆえ、５００ｍｇの炭酸水素イオンにおける炭酸ガス濃度は、以下の式で与えられる。
０．５×４４（炭酸ガスの分子量）÷６１×１０００＝約３６０ｐｐｍ
この量は、非特許文献２の論文による、治療に必要な炭酸ガスの最小濃度に近く、皮膚紅潮の現れる濃度４００ｐｐｍに近い。
また、酸性水としては、シュウ酸水溶液、クエン酸水溶液、酢酸水溶液、コハク酸水溶液、マロン酸水溶液、フマル酸水溶液、乳酸水溶液、リンゴ酸水溶液、酒石酸水溶液、電解水生成装置により生成された酸性水などが用いられる。

請求項１に記載の発明によれば、炭酸水素塩泉を電気分解すると、水酸イオンが増えていく。そして、この水酸イオンと陽極で発生している炭酸ガスとが反応して、炭酸水素イオンが増えていき、炭酸水素イオンが過飽和の状態となっていく。また、陽極では炭酸ガスが発生しているが、この炭酸ガスは泡の核となる炭酸ガスのナノバブルとなっている。
電気分解後、この炭酸水素イオンが過飽和になった状態の水溶液に、酸性水を混ぜると、その水素イオンと前記炭酸水素イオンとが反応して、炭酸ガスが爆発的に発生する。そして、前記電気分解することによって、予め形成された炭酸ガスのナノバブルを、泡の核として利用することによって炭酸ガスの泡を大きくして水溶液中に炭酸ガスの微小気泡を溶解させる。したがって、炭酸水素塩泉に多量の微小気泡の炭酸ガスを溶解させることができる
このようにして改良された炭酸水素塩泉に手を入れると、皮膚表面の無数の水泡と、皮膚紅潮という特有の効果を得ることができる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の炭酸水素塩泉の改良方法において、炭酸水素塩泉を電気分解する前に、炭酸水素塩泉の中にシュウ酸カリウムを混ぜておくことを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、電気分解すべき水溶液中にシュウ酸カリウムを混ぜておくことにより、シュウ酸カリウム自身が電気分解により分解し、炭酸ガスを発生させ、この炭酸ガスがアルカリ水溶液中に溶解して、炭酸水素イオンとなるので、炭酸水素イオンの濃度を少量のシュウ酸カリウムでより大きくすることができ、これにより、最終的に製造される炭酸水の炭酸ガス濃度を高くすることができる効果がある。

請求項３に記載の発明は、内部に陰イオン交換膜を備えた電解槽と、この電解槽によって電解した炭酸水素塩泉を一次的に貯留するリザーバ槽と、前記電解槽の酸性水の供出口と、前記リザーバ槽とを連結する第１の配管と、前記電解槽のアルカリ水の供出口と、前記リザーバ槽とを連結する第２の配管と、前記リザーバ槽内の炭酸水素塩泉のｐＨを測定するｐＨ測定器と、前記第１の配管に設けられ、酸性水の送水量を調整する流量制御バルブとを備え、
前記リザーバ槽内の炭酸水素塩泉がｐＨ５〜７の弱酸性となるように流量制御バルブを調整することを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、電解槽に源泉から炭酸水素塩泉を充填し、この電解槽で炭酸水素塩泉を電気分解すると、水酸イオンが増えていく。水酸イオン、炭酸水素イオンは陰イオン交換膜を通り抜けて、陽極側へ移動していく。一方、水素イオンは陰極側へ移動していく。したがって、陰イオン交換膜より陽極側はアルカリ性となり、陰極側は酸性となる。
また、この水酸イオンと陽極で発生している炭酸ガスとが反応して、炭酸水素イオンが増えていき、炭酸水素イオンが過飽和の状態となっていく。
電気分解後、前記第２の配管によって、炭酸水素イオンが過飽和の状態となっている炭酸水素塩泉をリザーバ槽に送る。
一方、前記第１の配管によって、電解槽中の酸性となっている陰極側の酸性水をリザーバ槽に送る。この場合、リザーバ槽内の炭酸水素塩泉がｐＨ５〜７の弱酸性となるように流量制御バルブを調整する。つまり、リザーバ槽内の炭酸水素塩泉のｐＨをｐＨ測定器によって測定し、この測定値に基づいて流量制御バルブの開閉量を調整することによって、リザーバ槽内の炭酸水素塩泉がｐＨ５〜７の弱酸性となるようにする。

上記のようにしてリザーバ槽内の炭酸水素塩泉に酸性水を混ぜると、その水素イオンと炭酸水素イオンとが反応して、炭酸ガスが爆発的に発生する。そして、前記電気分解することによって、予め形成された炭酸ガスのナノバブルを、泡の核として利用することによって炭酸ガスの泡を大きくして炭酸水素塩泉中に炭酸ガスの微小気泡を溶解させる。
そして、多量の炭酸ガスの微小気泡が溶解した炭酸水素塩泉を例えば浴槽に送る。
このような工程を繰り返して行うことによって、浴槽に、皮膚表面の無数の水泡と、皮膚紅潮という特有の効果を得ることができる炭酸水素塩泉を充填することができる。つまり、源泉の炭酸水素塩泉に多量の炭酸ガスの微小気泡が溶解させて改良した炭酸水素塩泉を浴槽に充填できる。
また、電解槽に陰イオン交換膜を設けたので、電解槽中の炭酸水素塩泉を電気分解して得られる酸性水を用いて、炭酸ガスを発生させることができるので、別途酸性水を用意する必要がない。

本発明によれば、源泉で得られる炭酸水素塩泉に容易かつ確実に多量の微小気泡の炭酸ガスを溶解させることができる。つまり、源泉で得られる炭酸水素塩泉を、皮膚表面の無数の水泡と、皮膚紅潮という特有の効果を得ることができる炭酸水素塩泉に改良できる。

以下図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
まず、図１および図２を参照して、本発明に係る炭酸水素塩泉の改良装置について説明する。
図１において、符号１は電解槽、符号２はリザーバ槽を示す。電解槽１は、炭酸水素塩泉を収容する容器と、電源装置と、この電源装置に配線を介して電気的に接続された一対の電極とを備えている。
電解槽１には、源泉Ｇが管路３を介して接続されており、この管路３には源泉の炭酸水素塩泉を電解槽１に送るポンプ４が設けられている。

電解槽１とリザーバ槽２とは、第１の配管５によって接続されており、この第１の配管には流量制御バルブ６が設けられている。第１の配管５はその一端部が電解槽１の酸性水の供出口に接続されており、他端部がリザーバ槽２に接続されている。流量調整バルブ６は制御装置７に接続されており、この制御装置７によって流量が調整されるようになっている。
また、電解槽１とリザーバ槽２とは、第２の配管８によって接続されている。この第２の配管８の一端部は電解槽１のアルカリ水の供出口に接続されおり、他端部はリザーバ槽２に接続されている。また、電解槽１には、制御装置７が接続されている。
また、前記リザーバ槽２には、その中の炭酸水素塩泉のｐＨを測定するｐＨ測定器９が設けられており、このｐＨ測定器９は前記制御装置７に接続されている。そして、制御装置７は、リザーバ槽２内の炭酸水素塩泉がｐＨ５〜７の弱酸性となるように流量制御バルブ６を調整するようになっている。
また、前記リザーバ槽２には、管路１０を介して浴槽１１が接続されており、この管路１０にはポンプ１２が設けられている。

前記電解槽１は、図２に示すように、その内部に陰イオン交換膜１５を備えており、この陰イオン交換膜１５によって、内部を左右に隔てている。陰イオン交換膜１５は陰イオンを選択的に透過させる隔膜である。
電解槽１は、陰極１ａと陽極１ｂとを備えており、その下端部には前記管路３を接続する接続口１ｃ，１ｃが設けられている。また、電解槽１の上端部には、酸性水の供出口１ｄと、アルカリ水の供出口１ｅが設けられており、供出口１ｄには第１の配管５が接続され、供出口１ｅには第２の配管６が接続されるようになっている。

次に上記のような炭酸水素塩泉の改良装置を使用して炭酸水素塩泉を改良する方法について説明する。
まず、ポンプ４によって源泉Ｇから管路３を通して電解槽１に炭酸水素塩泉を充填する。源泉Ｇは、図３に示す温泉分析表のように、ナトリウム−炭酸水素塩泉が湧き出るものであり、湧出値におけるｐＨは８．４、試験室におけるｐＨは７．６である。また、この炭酸水素塩泉は、その１kg中に炭酸水素イオン（HCO₃ ⁻）を８９７．６mg含んでいる。

次に、制御装置７によって電解槽１がＯＮとされ、この電解槽１によって炭酸水素塩泉を電気分解する。電気分解すると、水酸イオンが増えていく。水酸イオン、炭酸水素イオンは陰イオン交換膜を通り抜けて、陽極側へ移動していく。一方、水素イオンは陰極側へ移動していく。したがって、陰イオン交換膜１５より陽極１ｂ側はアルカリ性となり、陰極１ａ側は酸性となる。
また、この水酸イオンと陽極１ｂで発生している炭酸ガスとが反応して、炭酸水素イオンが増えていき、炭酸水素イオンが過飽和の状態となっていく。

電気分解後、前記第２の配管８によって、炭酸水素イオンが過飽和の状態となっている炭酸水素塩泉を電解槽１からリザーバ槽２に送る。この場合、電解槽１のアルカリ水の供出口１ｅから炭酸水素塩泉を供出し、配管８を通してリザーバ槽２に送る。
一方、前記第１の配管５によって、電解槽１中の酸性となっている陰極１ａ側の酸性水をリザーバ槽２に送る。この場合、電解槽１の酸性水の供出口１ｄから酸性水を供出し、配管５を通してリザーバ槽２に送る。
また、リザーバ槽２内の炭酸水素塩泉がｐＨ５〜７の弱酸性となるように流量制御バルブ６を調整する。つまり、リザーバ槽２内の炭酸水素塩泉のｐＨをｐＨ測定器７によって測定し、この測定値に基づいて制御装置７が流量制御バルブ６の開閉量を調整することによって、リザーバ槽２内の炭酸水素塩泉がｐＨ５〜７の弱酸性となるようにする。

上記のようにしてリザーバ槽２内の炭酸水素塩泉に酸性水を混ぜると、その水素イオンと炭酸水素イオンとが反応して、炭酸ガスが爆発的に発生する。そして、前記電気分解することによって、予め形成された炭酸ガスのナノバブルを、泡の核として利用することによって炭酸ガスの泡を大きくして炭酸水素塩泉中に炭酸ガスの微小気泡を溶解させる。
そして、多量の炭酸ガスの微小気泡が溶解した炭酸水素塩泉をポンプ１２と管路１０によって浴槽１１に送る。
このような工程を繰り返して行うことによって、浴槽１１に、皮膚表面の無数の水泡と、皮膚紅潮という特有の効果を得ることができる炭酸水素塩泉を充填することができる。つまり、源泉の炭酸水素塩泉に多量の炭酸ガスの微小気泡が溶解させて改良した炭酸水素塩泉を浴槽に充填できる。

また、電解槽１に陰イオン交換膜１５を設けたので、電解槽１中の炭酸水素塩泉を電気分解して得られる酸性水を用いて、炭酸ガスを発生させることができるので、別途酸性水を用意する必要がない。
また、好ましくは、電解槽１に入る炭酸水素塩泉にシュウ酸カリウムを少量入れる。
この場合（シュウ酸カリウムが溶解されていると）、カリウムＫの離れた炭酸イオン（ＣＯＯ⁻―ＣＯＯ⁻）の一部も陰イオン交換膜２４を通過して酸性水側に溶解していく。
そして、この電解槽１を用いた場合には、酸性水中に、炭酸水素イオンが存在し、この酸性水を、この炭酸水素イオンが過飽和になった状態の水溶液に混ぜると、酸性水中の炭酸水素イオンも含めて、炭酸水素塩泉中の炭酸水素イオンが、その水素イオンと反応して、炭酸ガスが爆発的に発生する。さらに、前記電気分解によって、予め形成された炭酸ガスのナノバブルが、泡の核として利用されることによって炭酸ガスの泡を大きく得て水溶液中に炭酸ガスの微小気泡を溶解させられることになる。
このように改良した炭酸水素塩泉に手を入れると、皮膚表面の無数の水泡と、皮膚紅潮という特有の効果を得ることができる。
なお、本実施の形態では、リザーバ槽２内の炭酸水素塩泉に混ぜる酸性水として、電解槽１内の炭酸水素塩泉を電気分解して得られる酸性水を使用したが、酸性水としては別途、シュウ酸水溶液、クエン酸水溶液等を使用してもよい。

本発明に係る炭酸水素塩泉の改良装置の一例を示すもので、装置の構成図である。同、電解槽を説明するための図である。本発明に係る炭酸水素塩泉の改良方法に使用する源泉の温泉分析表である。

符号の説明

１電解槽
１ａ陰極
１ｂ陽極
１ｄ酸性水の供出口
１ｅアルカリ水の供出口
２リザーバ槽
５第１の配管
６流量制御バルブ
７制御装置
８第２の配管
９ｐＨ測定器
１１浴槽
Ｇ源泉

Claims

炭酸水素塩泉を電気分解することによって、予め泡の核となる炭酸ガスのナノバブルを作っておき、
電気分解後、前記炭酸ガスのナノバブルを有する炭酸水素塩泉に酸性水を混ぜることによって、炭酸成分中の炭酸ガスを発生させるとともに、前記炭酸ガスのナノバブルを泡の核として利用することによって炭酸ガスの泡を大きくして水溶液中に炭酸ガスの微小気泡を溶解させることを特徴とする炭酸水素塩泉の改良方法。
請求項１に記載の炭酸水素塩泉の改良方法において、
炭酸水素塩泉を電気分解する前に、炭酸水素塩泉の中にシュウ酸カリウムを混ぜておくことを特徴とする炭酸水素塩泉の改良方法。
内部に陰イオン交換膜を備えた電解槽と、
この電解槽によって電解した炭酸水素塩泉を一次的に貯留するリザーバ槽と、
前記電解槽の酸性水の供出口と前記リザーバ槽とを連結する第１の配管と、
前記電解槽のアルカリ水の供出口と前記リザーバ槽とを連結する第２の配管と、
前記リザーバ槽内の炭酸水素塩泉のｐＨを測定するｐＨ測定器と、
前記第１の配管に設けられ、酸性水の送水量を調整する流量制御バルブとを備え、
前記リザーバ槽内の炭酸水素塩泉がｐＨ５〜７の弱酸性となるように流量制御バルブを調整することを特徴とする炭酸水素塩泉の改良装置。