專利名稱：碳酸氣溶液的制造方法、制造裝置以及碳酸水的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及碳酸氣溶液的制造方法、制造裝置、以及通過該制造方法制得的碳酸水，其中將水溶液進(jìn)行電解，在該水溶液中形成電子不足狀態(tài)的氧化場(chǎng)，將溶解有羧酸的其它水溶液混合到該處于氧化場(chǎng)狀態(tài)的水溶液中，將羧酸氧化，制得將碳酸氣微小氣泡溶解在水溶液中的碳酸氣溶液。

背景技術(shù)：
由于碳酸泉具有良好的保溫作用，一直以來都為利用溫泉的浴場(chǎng)等所使用。碳酸泉的保溫作用基本上被認(rèn)為是由于含碳酸氣的末梢血管擴(kuò)張作用而改善了身體環(huán)境。
另外，通過碳酸氣的經(jīng)皮進(jìn)入來增加、擴(kuò)張毛細(xì)血管床并改善皮膚的血液循環(huán)。因此，對(duì)器官退化性病變以及末梢循環(huán)障礙的治療有效。
對(duì)于碳酸泉，迄今發(fā)表過各種論文(例如，參照非專利文獻(xiàn)1、非專利文獻(xiàn)2)。
根據(jù)非專利文獻(xiàn)1的論文，關(guān)于碳酸泉的主要的直接作用，通過早期的溫泉醫(yī)生的反復(fù)觀察，巴特諾海姆(Bad Nauheim)的Bode已觀察到充血的、天鵝絨狀的、變紅的皮膚(1845)，Piderit(1836)和Beneke(1859)則記載了在二氧化碳浴中感覺到緩和的感覺和入浴部分的皮膚紅潤，而Goldschieider于1911年論述了碳酸的感覺刺激引起的皮膚紅潤可能是由于血管運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的。
另外，根據(jù)上述論文，作為碳酸浴的直接作用，記載有觀察到的兩種印象很深的效果。即，其一是在皮膚表面有無數(shù)水氣泡，其二是皮膚紅潤(根據(jù)碓井虛血性分界理論，能與沒有浸泡碳酸泉的身體部位明顯區(qū)分)。水氣泡是無數(shù)的碳酸水氣泡，與皮膚緊密接觸，起到“氣體刷子”的作用。
另外，根據(jù)非專利文獻(xiàn)2的論文，治療所需的碳酸氣的最小濃度是400毫克，而根據(jù)非專利文獻(xiàn)1的論文，則在400毫克時(shí)就會(huì)出現(xiàn)皮膚紅潤。
由于碳酸泉具有這樣的良好效果，從過去一直以來就在開發(fā)人工制造碳酸泉的方法。其中一例記載于專利文獻(xiàn)1中。
專利文獻(xiàn)1中記載的碳酸泉的制造方法是，將溫水供給到具有散氣設(shè)備的碳酸氣溶解器中，利用浸漬在溫水中的散氣設(shè)備的散氣部將碳酸氣作為氣泡釋放，并溶解在溫水中，制造碳酸泉。其中，在加壓條件下在碳酸氣溶解器內(nèi)將碳酸氣溶解在溫水中后，將得到的碳酸泉送往氣體分離器，減壓至大氣壓，利用上述分離器將從碳酸泉揮發(fā)的碳酸氣引導(dǎo)到壓縮器中進(jìn)行回收，并將上述回收的碳酸氣引導(dǎo)到上述碳酸氣溶解器，溶解在溫水中。
但是，在專利文獻(xiàn)1中記載的碳酸泉的制造方法中，首先需要散氣設(shè)備。上述散氣設(shè)備具有多孔物體，利用上述多孔物體將碳酸氣形成為大量氣泡，由此將碳酸氣溶解在溫水中。
另外，作為其它的散氣設(shè)備已知有為了圍住前端堵住的多孔管周圍而配置有中空線膜集合體的設(shè)備，流入多孔管的溫水會(huì)從設(shè)置在多孔管周圍的孔流出并與中空線膜接觸，由此將從碳酸氣的引導(dǎo)口經(jīng)中空線膜的中空部注入的碳酸氣溶解于溫水中。
因此，溫水等中含有的雜質(zhì)等微細(xì)粒子容易堵住散氣設(shè)備的多孔物體或中空線膜，需要更換或清掃散氣設(shè)備，所以非常費(fèi)時(shí)間。
而且，由于需要碳酸氣高壓鋼瓶(bomb)、氣體分離器、壓縮機(jī)等機(jī)器，所以裝置自身體積大，并且成本昂貴。
此外，以往的碳酸泉的制造方法由于使用碳酸氣高壓鋼瓶將已加壓的碳酸氣溶解于水中，所以沒有溶解在水中的碳酸氣便毫無用處地直接釋放到大氣中，這與近年來的碳酸氣的削減宗旨相背離，也會(huì)對(duì)地球整體環(huán)境產(chǎn)生影響。
作為不使用碳酸氣高壓鋼瓶的在水溶液中產(chǎn)生碳酸氣的方法，以前已知有混合有由碳酸鹽和酸組成的碳酸氣產(chǎn)生物的浴用劑等(例如，參照專利文獻(xiàn)2)。
專利文獻(xiàn)1特開平11-192421號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)2特開2005-97238號(hào)公報(bào)
非專利文獻(xiàn)1K.L.Schmid.碳酸浴(碳酸泉).人工碳酸泉研究會(huì)雜志，1998，1(1)005～009.
非專利文獻(xiàn)2B.Hartman，M.Pittler，B.Drews.小動(dòng)脈閉塞性患者的二氧化碳溫泉療養(yǎng)生理和臨床.人工碳酸泉研究會(huì)雜志，1998，1(1)010～016.

發(fā)明內(nèi)容
但是，這種混合有由碳酸鹽和酸組成的碳酸氣產(chǎn)生物的浴用劑，其碳酸氣濃度為100ppm左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能獲得作為碳酸泉的特征的在皮膚表面有無數(shù)水氣泡和皮膚紅潤的特有效果。
鑒于上述情況，為得到不使用碳酸氣高壓鋼瓶將碳酸氣溶解到水溶液中，獲得具有作為碳酸泉特征的在皮膚表面有無數(shù)水氣泡和皮膚紅潤的特性的人工碳酸泉的制造方法，本發(fā)明的發(fā)明人進(jìn)行了深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，如果將草酸水溶液進(jìn)行電解，碳酸氣就會(huì)從陽極產(chǎn)生，由此開發(fā)出在水溶液中高濃度溶解碳酸氣的方法。
而且發(fā)現(xiàn)，將草酸水溶液只進(jìn)行電解時(shí)，碳酸氣會(huì)直接釋放到外部空氣中，在水溶液中不能溶解很多碳酸氣的氣泡。另外，考慮到碳酸氣的經(jīng)皮進(jìn)入，認(rèn)為碳酸氣的氣泡粒徑越微小越合適。
因此，在這種背景下，本發(fā)明的發(fā)明人提供了碳酸氣溶液的制造方法、制造裝置、以及溶解有高濃度碳酸氣的碳酸水，該制造方法和制造裝置通過與利用碳酸氣高壓鋼瓶加壓碳酸氣使其溶解在水中的碳酸泉的制造方法完全不同的方法，能夠在水溶液中溶解能夠得到作為碳酸泉特征的在皮膚表面有無數(shù)水氣泡和皮膚紅潤的特有效果的高濃度的碳酸氣，既不需要使用碳酸氣高壓鋼瓶，也對(duì)環(huán)境保護(hù)有利，可容易且低成本地制造溶解有碳酸氣微小氣泡的碳酸氣溶液(日本專利申請(qǐng)?zhí)?005-337575號(hào))。
該專利申請(qǐng)的特征是，通過在電解槽內(nèi)的電極之間施加直流電壓，將填充在電解槽內(nèi)的草酸水溶液進(jìn)行電解使其產(chǎn)生碳酸氣的同時(shí)，在草酸水溶液中施加超聲波，將產(chǎn)生的碳酸氣氣泡形成為微小氣泡，將所述微小氣泡溶解在草酸水溶液中。
但是，上述專利申請(qǐng)中，還存在使草酸水溶液離子化所需的電解時(shí)間較長的問題，這是應(yīng)該解決的問題。
本發(fā)明的發(fā)明人為解決上述問題而進(jìn)行深入研究，考慮使水溶液從最初開始為堿性時(shí)，電解是否會(huì)不需要很長時(shí)間，而實(shí)際上將具有堿性的水溶液進(jìn)行電解時(shí)，發(fā)現(xiàn)通過陽極和陰極很快產(chǎn)生反應(yīng)氣體。
使水溶液為堿性時(shí)，考慮到草酸鉀適用于碳酸氣生成的觀點(diǎn)，將草酸鉀電解，產(chǎn)生碳酸氣，并在電解后的水溶液中浸漬手時(shí)，皮膚表面沒有產(chǎn)生氣泡，且沒有產(chǎn)生皮膚紅潤。
為解決上述問題，本發(fā)明提供了碳酸氣溶液的制造方法、制造裝置、以及溶解有高濃度碳酸氣的碳酸水，其通過與利用碳酸氣高壓鋼瓶加壓碳酸氣使其溶解在水中的碳酸泉的制造方法完全不同的方法，能夠在水溶液中溶解能夠得到作為碳酸泉特征的在皮膚表面有無數(shù)水氣泡和皮膚紅潤的特有效果的高濃度碳酸氣，既不需要使用碳酸氣高壓鋼瓶，也對(duì)環(huán)境保護(hù)有利，可容易且低成本地短時(shí)間內(nèi)制造溶解有碳酸氣微小氣泡的碳酸氣溶液。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出如下技術(shù)方案。
也就是，對(duì)于本發(fā)明的第1方面，本發(fā)明的碳酸氣溶液的制造方法的特征是，在具有電極的電解槽內(nèi)，通過在電解槽內(nèi)的電極之間施加直流電壓，將第1水溶液電解，在該水溶液中形成電子不足狀態(tài)的氧化場(chǎng)，將溶解有羧酸的第2水溶液混合到該處于氧化場(chǎng)狀態(tài)的第1水溶液中，使該處于氧化場(chǎng)狀態(tài)的第1水溶液得到電子并還原，使羧酸氧化，在水溶液中產(chǎn)生碳酸氣。
根據(jù)本發(fā)明，填充在電解槽內(nèi)的第1水溶液通過電解而形成電子不足狀態(tài)(氧化場(chǎng))。將溶解有羧酸的第2水溶液混合在處于電子不足狀態(tài)的氧化場(chǎng)的第1水溶液中時(shí)，在第1水溶液中進(jìn)行電子給予反應(yīng)，使羧酸氧化，在水溶液中產(chǎn)生碳酸氣。
例如，作為羧酸的一例的草酸的反應(yīng)如下進(jìn)行。
(COOH)2→2CO2+2H++2e- 在通過電解而產(chǎn)生氧化場(chǎng)的第1水溶液中，進(jìn)行上述電子給予反應(yīng)，促進(jìn)碳酸氣的生成反應(yīng)。
根據(jù)這樣的本發(fā)明，促進(jìn)碳酸氣的生成反應(yīng)，使碳酸氣溶解于水溶液中，所以不需要以往碳酸泉制造方法中所用的散氣設(shè)備、碳酸氣高壓鋼瓶、氣體分離器、以及壓縮機(jī)等機(jī)器。
因此，可以容易地低成本制造碳酸氣溶液。
另外，對(duì)于本發(fā)明的第2方面，本發(fā)明的碳酸氣溶液的制造方法的特征是，在具有電極的電解槽內(nèi)，通過在電解槽內(nèi)的電極之間施加直流電壓，將第1水溶液電解，在該水溶液中形成電子不足狀態(tài)的氧化場(chǎng)，將該處于氧化場(chǎng)狀態(tài)的第1水溶液與溶解有羧酸的第2水溶液混合，使該處于氧化場(chǎng)狀態(tài)的第1水溶液從溶解有羧酸的第2水溶液得到電子并還原，使羧酸氧化，在水溶液中產(chǎn)生碳酸氣。
根據(jù)本發(fā)明的第2方面，填充在電解槽內(nèi)的第1水溶液通過電解形成電子不足狀態(tài)(氧化場(chǎng))，將該處于電子不足狀態(tài)(氧化場(chǎng))的第1水溶液和溶解有羧酸的第2水溶液進(jìn)行混合，在該水溶液中進(jìn)行電子給予反應(yīng)，使羧酸氧化，在水溶液中瞬間大量產(chǎn)生碳酸氣。
例如，作為羧酸的一例的草酸的反應(yīng)如下進(jìn)行。
(COOH)2→2CO2+2H++2e- 將電解產(chǎn)生氧化場(chǎng)的第1水溶液和溶解有羧酸的第2水溶液進(jìn)行混合的混合水溶液中，進(jìn)行上述電子給予反應(yīng)，促進(jìn)碳酸氣的生成反應(yīng)。
根據(jù)這樣的本發(fā)明，由于促進(jìn)碳酸氣的生成反應(yīng)，使碳酸氣溶解于水溶液中，所以不需要以往碳酸泉制造方法中所用的散氣設(shè)備、碳酸氣高壓鋼瓶、氣體分離器、以及壓縮機(jī)等機(jī)器。
因此，可以容易地低成本制造碳酸氣溶液。
另外，在本發(fā)明的第1方面或第2方面的碳酸氣溶液的制造方法中，優(yōu)選將第1水溶液電解至pH值為大于等于6。
如果pH值大于等于6，碳酸氣就會(huì)穩(wěn)定產(chǎn)生，而如果pH值小于6，碳酸氣溶解于離子中，沒有碳酸氣濃度。
也就是，在電極的陽極中進(jìn)行如下反應(yīng)。
2HCO3-→2CO2+H2O+2e-+2O2 如果pH值大于等于6，上述碳酸氣成為微細(xì)氣泡，存在于已電解的溶液中，而如果pH值小于6，該反應(yīng)逆向進(jìn)行，沒有二氧化碳的濃度。
而且，在本發(fā)明的第1方面或第2方面的碳酸氣溶液制造方法中，將第1水溶液電解至pH值為大于等于6后，將第2水溶液加入到處于氧化場(chǎng)狀態(tài)的第1水溶液中，調(diào)整第2水溶液的用量，使pH值在5-7的范圍為止。
根據(jù)上述制造方法，將第1水溶液電解至pH值為大于等于6，穩(wěn)定產(chǎn)生碳酸氣后，已電解的第1水溶液中就會(huì)存在微細(xì)氣泡的碳酸氣，并且將第2水溶液加入到處于氧化場(chǎng)狀態(tài)的第1水溶液中，調(diào)整第2水溶液的用量，使pH值在5-7的范圍內(nèi)為止，所以水溶液中存在微細(xì)氣泡的碳酸氣和在第1水溶液中氧化分解羧酸而瞬間制得的碳酸氣，因此有效提高水溶液中的碳酸氣濃度。
另外，加入第2水溶液后的pH值在5-7的弱酸性區(qū)域，所以該水溶液具有對(duì)皮膚溫和的效果。
另外，本發(fā)明的碳酸氣溶液制造方法中，也可以將第1水溶液電解至pH值大于等于6后，在加入第2水溶液之前，加入酸性溶液，使第1水溶液的pH值調(diào)整為5-7后，加入第2水溶液，使pH值保持在5-7的范圍內(nèi)。
在上述方法中，在加入第2水溶液之前，事先將第1水溶液的pH值調(diào)整為5-7，所以不需要利用第2水溶液來使pH值保持在5-7的范圍內(nèi)，因此即使降低第2水溶液的濃度，也可以促進(jìn)碳酸氣的生成反應(yīng)。
對(duì)于本發(fā)明的第3方面，本發(fā)明的碳酸氣溶液制造方法的特征是，在具有電極的電解槽內(nèi)，通過在電解槽內(nèi)的電極之間施加直流電壓，將第1水溶液電解，將第1水溶液的pH值提高到7左右為止，在pH值每次達(dá)到7左右時(shí)加入能夠?qū)⒌?水溶液的pH值降低的酸性溶液，使第1水溶液的pH值不會(huì)移到堿性范圍，使pH值調(diào)整為一直保持在6-7的弱酸性區(qū)域，在第1水溶液中形成電子不足狀態(tài)的氧化場(chǎng)，將溶解有羧酸的第2水溶液混合到上述處于氧化場(chǎng)狀態(tài)的第1水溶液中，使上述處于氧化場(chǎng)狀態(tài)的第1水溶液得到電子并還原，使第2水溶液中含有的羧酸氧化，在水溶液中產(chǎn)生碳酸氣。
在本發(fā)明第3方面的碳酸氣溶液制造方法中，在pH值每次達(dá)到7左右時(shí)加入能夠?qū)⒌?水溶液的pH值降低的酸性溶液，使第1水溶液的pH值不會(huì)到堿性范圍，使pH值調(diào)整為一直保持在6-7的弱酸性區(qū)域，在第1水溶液中形成電子不足的氧化場(chǎng)，所以可以長時(shí)間保持穩(wěn)定產(chǎn)生碳酸氣的氧化場(chǎng)，將溶解有羧酸的第2水溶液混合到上述氧化場(chǎng)狀態(tài)的第1水溶液中時(shí)，使氧化場(chǎng)狀態(tài)的第1水溶液得到大量電子并還原，使第2水溶液中含有的羧酸氧化，進(jìn)一步促進(jìn)水溶液中的碳酸氣產(chǎn)生。
另外，在本發(fā)明的第1方面或第2方面的碳酸氣溶液制造方法中，也可以將第1水溶液電解至氧化還原電位為負(fù)的毫伏值為止。
也可以用氧化還原電位代替pH值作為電解時(shí)的基準(zhǔn)值，電解至氧化還原電位為負(fù)的毫伏值為止時(shí)，第1水溶液由于電解而成為電子不足狀態(tài)的氧化場(chǎng)，通過將該第1水溶液與溶解有羧酸的第2水溶液混合，在該水溶液中進(jìn)行電子給予反應(yīng)，使羧酸氧化，在水溶液中瞬間產(chǎn)生大量碳酸氣。
另外，在本發(fā)明的第1方面或第2方面的碳酸氣溶液的制造方法中，也可以將第1水溶液電解至氧化還原電位為負(fù)的毫伏值為止后，加入第2水溶液。
根據(jù)上述制造方法，將第1水溶液電解至氧化還原電位為負(fù)的毫伏值為止，穩(wěn)定產(chǎn)生碳酸氣后，已電解的第1水溶液中存在微細(xì)氣泡的碳酸氣，并且將第2水溶液加入到該第1水溶液中，所以水溶液中存在微細(xì)氣泡的碳酸氣和在第1水溶液中氧化分解羧酸而瞬間制得的碳酸氣，因此有效提高水溶液中的碳酸氣濃度。
而且，在本發(fā)明中，在上述任意一種碳酸氣溶液的制造方法中，優(yōu)選在電解之前或電解中將碳酸鹽加入到第1水溶液中。
根據(jù)上述制造方法，通過將碳酸鹽加入到第1水溶液中，分解碳酸鹽，提高第1水溶液的pH值，促進(jìn)電解的同時(shí)，共存碳酸鹽反應(yīng)生成的碳酸氣和在氧化場(chǎng)中混合第2水溶液產(chǎn)生的碳酸氣，有效提高水溶液中的碳酸氣濃度。
本發(fā)明中，碳酸鹽優(yōu)選為碳酸氫鈉。碳酸氫鈉由于易溶于水，且通過以下反應(yīng)產(chǎn)生的鈉離子與羧酸結(jié)合，起到緩沖作用，所以不會(huì)使pH值上升。
NaHCO3→Na++HCO3- HCO3-+H+→H2CO3→CO2+H2O 上述任意一種碳酸氣溶液的制造方法中，優(yōu)選第1水溶液中溶解有羧酸和該羧酸的一價(jià)陽離子鹽。
根據(jù)這樣的制造方法，由于第1水溶液中溶解有羧酸和該羧酸的一價(jià)陽離子鹽，所以即使繼續(xù)電解，也可發(fā)揮使溶液本身的pH變化最小的緩沖作用，由此可有效地進(jìn)行穩(wěn)定安全的電解。
一價(jià)陽離子可舉出鋰、鈉、鉀、銣、銫、鈁等。
另外，上述任意一種碳酸氣溶液的制造方法中，第1水溶液優(yōu)選為將酸味的果汁或茶葉的提取液中的任意一種作為主成分的水溶液。
使用將酸味的果汁或茶葉的提取液中的任意一種作為主成分的水溶液時(shí)，分解這些酸味的果汁中含有的檸檬酸、蘋果酸、酒石酸、以及茶葉的提取液中含有的草酸，在該水溶液中產(chǎn)生碳酸氣。
酸味的果汁可舉出柑橘、柚子、橙子(巴倫西亞橘)、葡萄柚、檸檬、酸橙、蘋果、葡萄、桃、杏、櫻桃、草莓、菠蘿、西番蓮果、香蕉、梅、甜瓜等。
利用這些酸味的果汁或茶葉的提取液時(shí)，可以更加安全地制得碳酸氣溶液。
上述任意一種碳酸氣溶液的制造方法中，羧酸優(yōu)選為選自草酸、醋酸、檸檬酸、琥珀酸、丙二酸、富馬酸、乳酸、蘋果酸、酒石酸中的至少一種。
而且，上述任意一種碳酸氣溶液的制造方法中，溶解在第2水溶液中的羧酸優(yōu)選為酸味的果汁或茶葉的提取液中的任意一種中所含有的草酸、檸檬酸、蘋果酸、或酒石酸。
另外，對(duì)于本發(fā)明的第4方面，本發(fā)明的碳酸氣溶液的制造方法的特征是，在具有電極的電解槽內(nèi)，加入將酸味的果汁或茶葉的提取液中的任意一種作為主成分的第1水溶液和碳酸氫鈉，通過在電解槽內(nèi)的電極之間施加直流電壓，將果汁或茶葉中含有的羧酸電解，將電解槽內(nèi)的第1水溶液的pH值提高到6以上為止，在電解槽內(nèi)的第1水溶液中形成電子不足狀態(tài)的氧化場(chǎng)，將溶解有羧酸的第2水溶液混合到上述處于氧化場(chǎng)狀態(tài)的第1水溶液中，并使pH值保持在該弱酸性區(qū)域，使上述處于氧化場(chǎng)狀態(tài)的第1水溶液得到電子并還原，使第2水溶液中含有的羧酸氧化，在水溶液中產(chǎn)生碳酸氣。
根據(jù)本發(fā)明的第4方面，將酸味的果汁或茶葉的提取液中的任意一種作為主成分的第1水溶液和碳酸氫鈉進(jìn)行反應(yīng)，生成碳酸氣，且通過提高第1水溶液的pH值，促進(jìn)電解，共存碳酸鹽反應(yīng)產(chǎn)生的碳酸氣和在氧化場(chǎng)中混合第2水溶液產(chǎn)生的碳酸氣，提高水溶液中的碳酸氣濃度。
根據(jù)這樣的制造方法，促進(jìn)碳酸氣的生成反應(yīng)，在水溶液中溶解碳酸氣，所以不需要以往碳酸泉制造方法中使用的散氣設(shè)備、碳酸氣高壓鋼瓶、氣體分離器、壓縮機(jī)等機(jī)器。
因此，可容易且低成本地制造碳酸氣溶液。
另外，上述第4方面的碳酸氣溶液的制造方法中，溶解在第2水溶液的羧酸優(yōu)選為選自草酸、醋酸、檸檬酸、琥珀酸、丙二酸、富馬酸、乳酸、蘋果酸、酒石酸中的至少一種。
而且，上述碳酸氣溶液的制造方法中，溶解在第2水溶液中的羧酸優(yōu)選為酸味的果汁或茶葉的提取液中的任意一種中所含有的草酸、檸檬酸、蘋果酸、或酒石酸。
另外，上述任意一種碳酸氣溶液的制造方法中，第1水溶液也可以用堿性水溶液。
根據(jù)這樣的制造方法，通過將第1水溶液事先配制成堿性水溶液，促進(jìn)填充在電解槽內(nèi)的第1水溶液迅速電解，可以使第1水溶液在短時(shí)間內(nèi)成為電子不足狀態(tài)(氧化場(chǎng))，在下一工序中將溶解有羧酸的第2水溶液混合時(shí)，可以促進(jìn)羧酸的氧化在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行，在水溶液中短時(shí)間內(nèi)大量產(chǎn)生碳酸氣。
對(duì)于本發(fā)明的第5方面，本發(fā)明的碳酸氣溶液的制造方法的特征是，在電解槽內(nèi)填充pH值為7以上的堿性水溶液，通過在電解槽內(nèi)的電極之間施加直流電壓，將填充在電解槽內(nèi)的堿性水溶液電解，產(chǎn)生氫氣和氧氣，將氫氣和氧氣溶解在上述堿性水溶液中后，通過在該堿性水溶液中加入草酸水溶液，使草酸與溶解在上述堿性水溶液中的氫氣和氧氣反應(yīng)，制造水溶液中溶解有碳酸氣微小氣泡的碳酸氣溶液。
根據(jù)本發(fā)明的第5方面碳酸氣溶液制造方法，將pH值為7以上的堿性水溶液電解，產(chǎn)生氫氣和氧氣，將氫氣和氧氣溶解在上述堿性水溶液中后，在溶解上述氫氣和氧氣得到的氧化場(chǎng)的堿性水溶液中，加入草酸水溶液，使草酸與陽極上產(chǎn)生的氧氣和陰極上產(chǎn)生的氫氣進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，瞬間大量產(chǎn)生碳酸氣的微小氣泡。
也就是，通過由堿性水溶液的電解產(chǎn)生的氫氣和氧氣與草酸水溶液中的草酸進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，瞬間大量產(chǎn)生碳酸氣的微小氣泡，得到大量的碳酸氣微小氣泡。
因此，制造溶解有碳酸氣微小氣泡的碳酸氣溶液時(shí)，不需要碳酸泉制造方法中使用的散氣設(shè)備、碳酸氣高壓鋼瓶、氣體分離器、壓縮機(jī)等機(jī)器。為此，可容易且低成本地制造溶解有微小氣泡的碳酸氣溶液。
另外，由于水溶液中的草酸根離子事先電離，所以可以在更短時(shí)間內(nèi)制造碳酸氣溶液。
上述方法制造的碳酸水(碳酸泉)中，由于電解產(chǎn)生的氫氣和氧氣與草酸水溶液中的草酸進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生碳酸氣的微小氣泡，碳酸氣氣泡就會(huì)溶解于水溶液中，所以在溶解有上述碳酸氣微小氣泡的草酸水溶液中浸漬手時(shí)，能夠得到皮膚表面有無數(shù)水氣泡和皮膚紅潤的特有效果。
上述制造方法中，加入到堿性水溶液中的草酸水溶液量優(yōu)選設(shè)定為加入草酸水溶液后，使水溶液的PH值達(dá)到弱酸性區(qū)域。
根據(jù)這樣的制造方法，由于加入到堿性水溶液中的草酸水溶液量設(shè)定為加入草酸水溶液后，使水溶液的PH值達(dá)到弱酸性區(qū)域，所以可制造對(duì)人體肌膚溫和的弱酸性區(qū)域的碳酸水，且根據(jù)上述量產(chǎn)生的碳酸濃度也能夠得到浸漬手時(shí)皮膚表面有無數(shù)水氣泡和皮膚紅潤的特有效果，也能控制最適當(dāng)碳酸水的制得時(shí)機(jī)。
在本發(fā)明的第5方面的碳酸氣溶液制造方法中，堿性水溶液是優(yōu)選將草酸鉀溶解在水中而得到的。
根據(jù)這樣的制造方法，堿性水溶液使用草酸鉀水溶液，所以通過將草酸鉀水溶液電解，不僅得到氧氣和氫氣，而且得到碳酸氣，因此可得到濃度更高的碳酸水。
此時(shí)的反應(yīng)機(jī)理認(rèn)為如下。
也就是，將草酸鉀溶解在水溶液時(shí)，在溶解草酸鉀的階段，水溶液就會(huì)成為堿性水溶液，當(dāng)電解該堿性水溶液時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生氫氣、氧氣、碳酸氣。
該反應(yīng)式例如如下。
HCO3-→CO2+OH- 或者 (COO-)2→2CO2+O2+2e- 這是因?yàn)?，通過上述反應(yīng)式產(chǎn)生非常小的CO2氣體的納米粒子，而其后由草酸等羧酸分解產(chǎn)生的CO2將以事先存在的上述CO2的納米粒子作為核，生長成CO2氣體的氣泡。
通過上述反應(yīng)式，后面加入的草酸、電解形成氧化場(chǎng)的草酸水溶液中的草酸進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，瞬間大量產(chǎn)生碳酸氣的微小氣泡，得到大量的碳酸氣微小氣泡。
對(duì)于本發(fā)明的第6方面，本發(fā)明的碳酸氣溶液的制造方法的特征是，通過在電解槽內(nèi)的電極之間施加直流電壓，將填充在電解槽內(nèi)的草酸鉀水溶液電解，產(chǎn)生碳酸氣、氫氣和氧氣，將碳酸氣、氫氣和氧氣溶解在上述草酸鉀水溶液中后，在該草酸鉀水溶液中加入草酸水溶液，制造溶解有碳酸氣微小氣泡的碳酸氣溶液。
根據(jù)本發(fā)明的第6方面的碳酸氣溶液制造方法，首先電解草酸鉀水溶液中的草酸根離子，產(chǎn)生碳酸氣的微小氣泡。然后，將草酸水溶液加入到上述電解的草酸鉀水溶液中，此時(shí)草酸與陽極上產(chǎn)生的氧氣和陰極上產(chǎn)生的氫氣進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，瞬間大量產(chǎn)生碳酸氣的微小氣泡。也就是，通過草酸鉀水溶液的電解產(chǎn)生的碳酸氣微小氣泡、以及草酸的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的碳酸氣微小氣泡，可得到大量的碳酸氣微小氣泡。
因此，制造溶解有碳酸氣微小氣泡的碳酸氣溶液時(shí)，不需要碳酸泉制造方法中使用的散氣設(shè)備、碳酸氣高壓鋼瓶、氣體分離器、壓縮機(jī)等機(jī)器。因此，可容易且低成本地制造溶解有微小氣泡的碳酸氣溶液。
另外，由于水溶液中草酸根離子事先電離，所以可以在更短時(shí)間內(nèi)制造碳酸氣溶液。
上述方法制造的碳酸水(碳酸泉)中，電解產(chǎn)生的氫氣和氧氣與草酸水溶液中的草酸進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生碳酸氣微小氣泡的同時(shí)，通過草酸鉀的電解產(chǎn)生碳酸氣，這些碳酸氣氣泡溶解于水溶液中，所以在溶解有上述碳酸氣微小氣泡的草酸水溶液中浸漬手時(shí)，能夠得到皮膚表面有無數(shù)水氣泡和皮膚紅潤的特有效果。
在本發(fā)明的第6方面的碳酸氣溶液制造方法中，已電解的草酸鉀水溶液中加入草酸水溶液時(shí)，測(cè)定電解槽內(nèi)的草酸鉀水溶液的pH值，根據(jù)所需pH值，控制草酸水溶液的加入量。
根據(jù)上述制造方法，由于草酸鉀水溶液是強(qiáng)堿性，在其中加入草酸水溶液時(shí)，草酸鉀水溶液就會(huì)中和，所以根據(jù)所需pH值，控制草酸水溶液的加入量，得到所需pH值的碳酸氣溶液。例如，在pH為5.0-6.8的區(qū)域停止加入草酸水溶液，可得到弱酸性碳酸氣水溶液。上述弱酸性碳酸氣水溶液對(duì)人的肌膚溫和。
在本發(fā)明中，將超聲波施加到電解的水溶液中，將碳酸氣氣泡以更微小氣泡狀態(tài)溶解于水溶液中，這樣可實(shí)現(xiàn)水溶液中產(chǎn)生的碳酸氣的粒徑更加微小且均勻的效果。
對(duì)于本發(fā)明的第7方面，本發(fā)明的碳酸氣溶液的制造裝置的特征是，如圖1所示，該制造裝置用于如下碳酸氣溶液的制造方法，該方法在具有電極7a、7b的電解槽2內(nèi)，通過在電解槽2內(nèi)的電極7a、7b之間施加直流電壓，將第1水溶液電解，該水溶液中形成電子不足狀態(tài)的氧化場(chǎng)，將溶解有羧酸的第2水溶液混合到該處于氧化場(chǎng)狀態(tài)的第1水溶液中，使處于氧化場(chǎng)狀態(tài)的第1水溶液得到電子并還原，使羧酸氧化，在水溶液中產(chǎn)生碳酸氣；其中，上述電解槽2內(nèi)具有測(cè)定pH值或氧化還原電位中的任意一項(xiàng)或兩項(xiàng)值的測(cè)定器11。
根據(jù)本發(fā)明的第7方面的碳酸氣溶液制造裝置，在填充有pH值為7以上的堿性水溶液的電解槽2內(nèi)，具有用于測(cè)定pH值或氧化還原電位中的任意一項(xiàng)或兩項(xiàng)值的測(cè)定器11，不需要碳酸泉制造方法中使用的散氣設(shè)備、碳酸氣高壓鋼瓶、氣體分離器、壓縮機(jī)等機(jī)器。
因此，可容易且低成本地制造溶解有微小氣泡的碳酸氣溶液。
通過設(shè)置在電解槽2內(nèi)的、用于測(cè)定pH值或氧化還原電位中的任意一項(xiàng)或兩項(xiàng)值的測(cè)定器11，可控制所需的pH值，停止加入草酸水溶液，所以可得到所需pH值的碳酸氣溶液。例如，在pH值為5-6.8時(shí)停止加入草酸水溶液，由此得到弱酸性的碳酸氣水溶液。
也就是，在具有電極7a、7b的電解槽2內(nèi)，通過在電解槽2內(nèi)的電極7a、7b之間施加直流電壓，將第1水溶液電解，該水溶液中形成電子不足狀態(tài)的氧化場(chǎng)，使第1水溶液成為堿性，通過測(cè)定器11，測(cè)定pH值或氧化還原電位，通過這些測(cè)定值，在pH值為5-6.8時(shí)停止加入草酸水溶液，可容易得到弱酸性的碳酸氣水溶液。
如圖5所示，本發(fā)明的第8方面的碳酸氣溶液的制造裝置包括電解槽2A，其具有電極7a、7b；電解裝置3A，其通過在電解槽2A內(nèi)的電極7a、7b施加直流電壓，使填充在電解槽2A內(nèi)的水溶液電解；填充容器50，其填充了溶解有羧酸的水溶液；測(cè)定器11，其設(shè)置在上述電解槽2A內(nèi)，用于測(cè)定pH值或氧化還原電位中的任意一項(xiàng)或兩項(xiàng)值；控制裝置3A，其在上述測(cè)定器11的pH值為7左右或7以上時(shí)、或者氧化還原電位為負(fù)的毫伏值時(shí)，將填充容器50中的溶解有羧酸的水溶液加入到電解槽2A中。
根據(jù)本發(fā)明的第8方面的制造裝置，該制造裝置主要包括電解槽2A，其具有電極7a、7b；電解裝置3A，其通過在電解槽2A內(nèi)的電極7a、7b施加直流電壓，使填充在該電解槽2A內(nèi)的水溶液電解；填充容器50，其填充了溶解有羧酸的水溶液；測(cè)定器11，其設(shè)置在上述電解槽2A內(nèi)，用于測(cè)定pH值或氧化還原電位中的任意一項(xiàng)或兩項(xiàng)值；控制裝置3A，其在上述測(cè)定器11的pH值為7左右或7以上時(shí)、或者氧化還原電位為負(fù)的毫伏值時(shí)，將填充容器50中的溶解有羧酸的水溶液加入到電解槽2A中。所以，不需要碳酸泉制造方法中使用的散氣設(shè)備、碳酸氣高壓鋼瓶、氣體分離器、壓縮機(jī)等機(jī)器。
因此，可容易且低成本地制造溶解有微小氣泡的碳酸氣溶液。
在本發(fā)明中，將電解槽2A內(nèi)填充的水溶液利用電解裝置3A進(jìn)行電解，并利用測(cè)定器11測(cè)定pH值或氧化還原電位，所以將水溶液可控制在適當(dāng)?shù)难趸瘓?chǎng)狀態(tài)。
通過控制裝置3A，控制所述填充容器50中的溶解有羧酸的水溶液加入到電解槽2A中，所以可容易制造碳酸泉。
本發(fā)明的第9方面的碳酸氣溶液的制造裝置的特征是，如圖5所示，該制造裝置用于如下碳酸氣溶液制造方法，該方法將第1水溶液電解，在該水溶液中形成電子不足狀態(tài)的氧化場(chǎng)，將溶解有羧酸的第2水溶液混合到該處于氧化場(chǎng)狀態(tài)的第1水溶液中，使該處于氧化場(chǎng)狀態(tài)的第1水溶液得到電子并還原，使羧酸氧化，在水溶液中產(chǎn)生碳酸氣。所述碳酸氣溶液制造裝置包括電解槽2A，其將第1水溶液電解；電極7a、7b，其設(shè)置在上述電解槽2A中；電解裝置3A，其將直流電壓施加在上述電極7a、7b上，使填充在電解槽2A內(nèi)的第1水溶液電解；填充容器50，其填充了溶解有羧酸的第2水溶液；測(cè)定器11，其用于測(cè)定上述電解槽2A中的電解的水溶液的pH值或氧化還原電位中的任意一項(xiàng)或兩項(xiàng)值；控制裝置3A，其在上述測(cè)定器11的pH值為7左右或7以上時(shí)、或者氧化還原電位為負(fù)的毫伏值時(shí)，將填充容器50中的溶解有羧酸的水溶液加入到電解槽2A中；反應(yīng)槽51，其使電解槽2A中的電解的第1水溶液與第2水溶液進(jìn)行反應(yīng)；循環(huán)泵52，其設(shè)置在電解槽2A和反應(yīng)槽51之間，使水溶液在這兩個(gè)槽之間循環(huán)。
根據(jù)本發(fā)明的第9方面的制造裝置，循環(huán)泵52使電解槽2A中電解的第1水溶液在反應(yīng)槽51和電解槽2A之間循環(huán)，所以電解槽2A內(nèi)不斷流入指定量的水溶液，使大量水溶液有效電解，因此，可提高水溶液的電解效率，且使循環(huán)的水溶液暫時(shí)儲(chǔ)存在反應(yīng)槽51中，當(dāng)?shù)?水溶液從填充容器50流出時(shí)，在該反應(yīng)槽51中將第1水溶液和第2水溶液進(jìn)行反應(yīng)，在反應(yīng)槽51內(nèi)瞬間大量產(chǎn)生碳酸氣。
這樣的碳酸氣溶液制造裝置，不需要碳酸泉制造方法中使用的散氣設(shè)備、碳酸氣高壓鋼瓶、氣體分離器、壓縮機(jī)等機(jī)器。因此，可容易且低成本地制造溶解有微小氣泡的碳酸氣溶液。
在本發(fā)明的第9方面的制造裝置中，上述反應(yīng)槽51優(yōu)選為浴槽。
如果反應(yīng)槽51為浴槽時(shí)，可提高在一般住宅浴室中的適用性。
本發(fā)明的第10方面的碳酸水是，將第1水溶液電解，在該水溶液中形成電子不足狀態(tài)的氧化場(chǎng)，將溶解有羧酸的第2水溶液混合到該處于氧化場(chǎng)狀態(tài)的第1水溶液中，使處于氧化場(chǎng)狀態(tài)的第1水溶液得到電子并還原，使羧酸氧化，制得以在水溶液中溶解碳酸氣微小氣泡的水溶液作為主成分的碳酸水。
根據(jù)上述碳酸水，通過羧酸的氧化，在水溶液中溶解碳酸氣微小氣泡，所以通過溶解有碳酸氣微小氣泡的碳酸水，能夠得到作為碳酸泉特征的在皮膚表面有無數(shù)水氣泡和皮膚紅潤的特有效果，并能夠引起毛細(xì)血管床的增加及擴(kuò)張，以及促進(jìn)改善皮膚的血液循環(huán)。
另外，本發(fā)明的碳酸水中，第1水溶液優(yōu)選為溶解有羧酸的水溶液。當(dāng)?shù)?水溶液為溶解有羧酸的水溶液時(shí)，通過第1水溶液的電解，產(chǎn)生碳酸氣的微小氣泡，以上述微小氣泡的碳酸氣為核，使其后的草酸等羧酸分解產(chǎn)生的碳酸氣氣泡生長，所以可得到碳酸泉的特征效果。
本發(fā)明的碳酸水中，第1水溶液優(yōu)選為溶解有羧酸和該羧酸的一價(jià)陽離子鹽的水溶液。
第1水溶液為溶解有羧酸和該羧酸的一價(jià)陽離子鹽的水溶液時(shí)，該水溶液本身為緩沖液，所以即使電解第1水溶液，pH值不會(huì)傾向強(qiáng)堿性范圍，因此中性的碳酸水能夠得到在皮膚表面有無數(shù)水氣泡和皮膚紅潤的特有效果，并能夠引起毛細(xì)血管床的增加及擴(kuò)張，以及促進(jìn)改善皮膚的血液循環(huán)。
另外，本發(fā)明中，第1水溶液也可以是將酸味的果汁或茶葉的提取液中的任意一種作為主成分的水溶液。
在這些酸味的果汁或茶葉的提取液中含有羧酸，可制作如上所述的碳酸水，而且可用作對(duì)環(huán)境有利且對(duì)人體安全的碳酸水。
在本發(fā)明的碳酸水中，羧酸優(yōu)選為草酸、醋酸、檸檬酸、琥珀酸、丙二酸、富馬酸、乳酸、蘋果酸、酒石酸中的至少一種，這樣就會(huì)成為對(duì)環(huán)境和人體安全的碳酸水。
而且，在本發(fā)明的碳酸水中，溶解在第2水溶液中的羧酸優(yōu)選為酸味的果汁或茶葉的提取液中的任意一種中含有的草酸、檸檬酸、蘋果酸、或酒石酸，這樣就會(huì)與第1水溶液相同，成為對(duì)環(huán)境和人體安全的碳酸水。
本發(fā)明第11方面的碳酸水是，在具有電極的電解槽內(nèi)，加入將酸味的果汁或茶葉的提取液中的任意一種作為主成分的第1水溶液和碳酸氫鈉，通過在電解槽內(nèi)的電極之間施加直流電壓，將果汁或茶葉中含有的羧酸電解，電解至電解槽內(nèi)的第1水溶液的pH值為7左右或7以上，電解槽內(nèi)的第1水溶液形成電子不足狀態(tài)的氧化場(chǎng)，將溶解有羧酸的第2水溶液混合到該處于氧化場(chǎng)狀態(tài)的第1水溶液中，保持弱酸性區(qū)域，使處于氧化場(chǎng)狀態(tài)的第1水溶液得到電子并還原，使第2水溶液中含有的羧酸氧化，制得以在水溶液中溶解有碳酸氣微小氣泡的水溶液作為主成分的碳酸水。
根據(jù)上述碳酸水，將酸味的果汁或茶葉的提取液中的任意一種作為主成分的水溶液電解，形成氧化場(chǎng)，使其后的羧酸在該氧化場(chǎng)中進(jìn)行分解，所以可成為對(duì)環(huán)境和人體安全的碳酸水。
本發(fā)明的第12方面的碳酸水是，通過在電解槽內(nèi)的電極之間施加直流電壓，將填充在電解槽內(nèi)的草酸鉀水溶液電解，產(chǎn)生碳酸氣、氫氣、和氧氣，將碳酸氣、氧氣溶解在上述草酸鉀水溶液中后，在該草酸鉀水溶液中加入草酸水溶液，得到以溶解有碳酸氣微小氣泡的草酸水溶液為主成分的碳酸水。
通過上述碳酸水，將填充在電解槽內(nèi)的草酸鉀水溶液電解，產(chǎn)生碳酸氣、氫氣、和氧氣，將碳酸氣、氧氣溶解在上述草酸鉀水溶液中后，在該草酸鉀水溶液中加入草酸水溶液，得到以溶解有大量碳酸氣微小氣泡的草酸水溶液為主成分的碳酸水，而且這樣得到的碳酸水能夠得到作為碳酸泉特征的在皮膚表面有無數(shù)水氣泡和皮膚紅潤的特有效果，并能夠引起毛細(xì)血管床的增加及擴(kuò)張以及促進(jìn)改善皮膚的血液循環(huán)。
在上述任意一種碳酸水中，碳酸水的濃度大于等于400ppm時(shí)，可得到作為碳酸泉特征的在皮膚表面有無數(shù)水氣泡和皮膚紅潤等特有效果，并能夠引起毛細(xì)血管床的增加以及擴(kuò)張，促進(jìn)改善皮膚的血液循環(huán)。
當(dāng)碳酸水濃度小于400ppm時(shí)，不能得到上述特有效果，所以通過使碳酸水濃度大于等于400ppm，可提供不會(huì)降低碳酸水效果的、以溶解有一定粒徑碳酸氣微小氣泡的草酸為主成分的碳酸水。
根據(jù)本發(fā)明，本發(fā)明提供通過與利用碳酸氣高壓鋼瓶加壓碳酸氣使其溶解在水中的碳酸泉的制造方法完全不同的方法，由于能在水溶液中溶解能夠得到作為碳酸泉特征的在皮膚表面有無數(shù)水氣泡和皮膚紅潤的特有效果的高濃度碳酸氣，所以無需散氣設(shè)備、碳酸氣高壓鋼瓶、氣體分離器、壓縮機(jī)等機(jī)器。
因此，不需要使用碳酸氣高壓鋼瓶，也可以容易且低成本地在短時(shí)間內(nèi)制造溶解有碳酸氣微小氣泡的碳酸氣溶液，且不會(huì)將不需要的碳酸氣向大氣排放，對(duì)環(huán)境有利。
在本發(fā)明方法中，在具有電極的電解槽內(nèi)，通過在電解槽內(nèi)的電極之間施加直流電壓，將第1水溶液電解，該水溶液中形成電子不足狀態(tài)的氧化場(chǎng)，將溶解有羧酸的第2水溶液與處于氧化場(chǎng)狀態(tài)的第1水溶液混合，使處于氧化場(chǎng)狀態(tài)的第1水溶液從溶解有羧酸的第2水溶液得到電子并還原，使羧酸氧化，在水溶液中產(chǎn)生碳酸氣，所以可以容易且低成本地在短時(shí)間內(nèi)制造溶解有碳酸氣微小氣泡的碳酸氣溶液，且不會(huì)將不需要的碳酸氣向大氣排放，對(duì)環(huán)境有利。
另外，以上述特征的方法制造的碳酸水，由于通過化學(xué)反應(yīng)使羧酸分解，將碳酸氣溶解在水溶液中，所以可溶解極其微小的碳酸氣，由此能夠制得引起毛細(xì)血管床的增加及擴(kuò)張、以及促進(jìn)改善皮膚的血液循環(huán)的碳酸泉。
以溶解有由上述方法制得的碳酸氣微小氣泡的草酸水溶液為主成分的碳酸水，能夠得到作為碳酸泉特征的在皮膚表面有無數(shù)水氣泡和皮膚紅潤的特有效果，且能夠引起毛細(xì)血管床的增加及擴(kuò)張并促進(jìn)改善皮膚的血液循環(huán)。



圖1是本發(fā)明碳酸氣溶液制造裝置的簡要結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明碳酸氣溶液制造裝置的其它實(shí)施方式的簡要結(jié)構(gòu)的正面示意圖； 圖3是本發(fā)明碳酸氣溶液制造裝置的其它實(shí)施方式的簡要結(jié)構(gòu)的側(cè)面示意圖； 圖4是本發(fā)明碳酸氣溶液制造裝置的其它實(shí)施方式的設(shè)置在電解槽內(nèi)的電極組的立體示意圖； 圖5是表示本發(fā)明碳酸氣溶液制造裝置的另外實(shí)施方式的簡要結(jié)構(gòu)的框圖； 圖6是碳酸氣濃度的測(cè)量裝置的簡要結(jié)構(gòu)示意圖； 圖7是以二氧化碳濃度為X軸、吸光度為Y軸繪制的圖表； 圖8是表示通過本發(fā)明方法制備的碳酸水中的碳酸氣粒徑值的繪制圖； 圖9是表示利用以往技術(shù)的碳酸氣高壓鋼瓶制造的碳酸水中的碳酸氣粒徑值的繪制圖。
附圖標(biāo)記說明 1碳酸氣溶液制造裝置2電解槽 2a電解槽主體 2b蓋 3電解裝置 4超聲波發(fā)生裝置 4a裝置主體 4b超聲波振動(dòng)子 4c支持部 5電源裝置 6配線 7a，7b電極 8支撐臺(tái)8a安裝部 10，12運(yùn)轉(zhuǎn)控制裝置 11pH值測(cè)定器 15收信部 16存儲(chǔ)部 17操作面板18顯示部 19控制部 21碳酸氣溶液制造裝置 22基臺(tái)22a支柱 22b臂 25，26電極組 25a，25b，26a，26b電極28導(dǎo)體 40碳酸氣溶液制造裝置 50填充容器 2A電解槽 3A電解裝置 3B，3C，3D，3E，3F信號(hào)線 51反應(yīng)槽 52循環(huán)泵 53流量計(jì) 54，55調(diào)節(jié)閥 56閥 57，58，59管路 60吐出配管100測(cè)量裝置 200，210，220，230，240，250容器 300，310，320，330，340，350蓋 400，410，420，430，440，450，500，510，520，530，540，550管 610，620，630，640，650連接管
具體實(shí)施例方式 下面結(jié)合

本發(fā)明實(shí)施方式。
首先，對(duì)用作碳酸氣溶液制造原料的原料水溶液進(jìn)行說明。原料水溶液包括，進(jìn)行電解的第1水溶液、和混合到通過電解形成電子不足狀態(tài)的氧化場(chǎng)的第1水溶液中的溶解有羧酸的第2水溶液。這些原料水溶液可使用以酸味的果汁或茶葉的提取液中任意一種為主成分的水溶液等。
另外，第1水溶液可以是溶解有羧酸的水溶液。此時(shí)，第1水溶液和第2水溶液中的羧酸可以為選自草酸、醋酸、檸檬酸、琥珀酸、丙二酸、富馬酸、乳酸、蘋果酸、酒石酸中的至少一種。
使用以酸味的果汁或茶葉的提取液中任意一種為主成分的水溶液時(shí)，分解這些酸味的果汁中含有的檸檬酸、蘋果酸、酒石酸、以及茶葉的提取液中含有的草酸，在水溶液中產(chǎn)生碳酸氣。
在這里，酸味的果汁可舉出柑橘、柚子、橙子(巴倫西亞橘)、葡萄柚、檸檬、酸橙、蘋果、葡萄、桃、杏、櫻桃、草莓、菠蘿、西番蓮果、香蕉、梅、甜瓜等。
這些天然果汁中含有如下量的檸檬酸、蘋果酸、酒石酸(參照最新果汁·水果飲料辭典，日本果汁協(xié)會(huì)監(jiān)修，朝倉書店發(fā)行，1997年10月1日第1期)。
也就是，在柑橘(溫州柑橘)中含有0.96％的檸檬酸、0.05％的蘋果酸；在柚子中含有1.96％的檸檬酸、0.05％的蘋果酸；在橙子(巴倫西亞橘)中含有0.98％的檸檬酸；在葡萄柚中含有1.33％的檸檬酸、0.08％的蘋果酸；在檸檬中含有6.08％的檸檬酸、0.08％的蘋果酸；在酸橙中含有6.9％的檸檬酸；在蘋果(國光)中含有0.02％的檸檬酸、0.51％的蘋果酸；在葡萄(コンコ一ド)中含有0.65％的蘋果酸、0.43％的酒石酸；在桃(水蜜)中含有0.63％的蘋果酸；在杏中含有1.64％的蘋果酸；在櫻桃(拿破侖)中含有0.67％的蘋果酸；在草莓中含有0.91％的檸檬酸、0.1％的蘋果酸；在菠蘿中含有0.84％的檸檬酸、0.12％的蘋果酸；在西番蓮果中含有2.14％的檸檬酸；在香蕉中含有0.32％的檸檬酸、0.37％的蘋果酸；在梅中含有3.3％的檸檬酸、1.1％的蘋果酸；在甜瓜中含有0.1％的檸檬酸、0.01％的蘋果酸。
由于第1水溶液中溶解有羧酸和該羧酸的一價(jià)陽離子鹽，所以即使繼續(xù)電解，也可發(fā)揮使溶液本身的pH值變化最小的緩沖作用，由此可有效進(jìn)行穩(wěn)定安全的電解。
羧酸可舉出草酸、醋酸、檸檬酸、琥珀酸、丙二酸、富馬酸、乳酸、蘋果酸、酒石酸等。
一價(jià)陽離子可舉出鋰、鈉、鉀、銣、銫、鈁等。
具體可舉出，草酸和草酸鉀、醋酸和醋酸鈉、檸檬酸和檸檬酸鈉、琥珀酸和琥珀酸鈉、丙二酸和丙二酸鈉、富馬酸和富馬酸鈉、乳酸和乳酸鈉、蘋果酸和蘋果酸鈉、或酒石酸和酒石酸鈉的組合等。
另外，緩沖液的組合并不限定在上述例，只要該溶液具有在從外部加入酸或堿時(shí)可發(fā)揮使溶液本身的pH值變化最小的作用的性質(zhì)，都可適用于本發(fā)明。
而且，作為原料水溶液，第1水溶液可以使用pH值為7以上的堿性水溶液，實(shí)施例中使用溶解有草酸鉀(K2C2O4)的水溶液。在實(shí)施例中，為了配制堿性水溶液，使用草酸鉀，但是本發(fā)明并不限定在草酸鉀。
另外，使用草酸鉀水溶液時(shí)，如下述式所示，在原料水溶液中電離成草酸根離子和鉀離子。

草酸根離子是碳酸氣的原料，當(dāng)原料水溶液進(jìn)行電解時(shí)，在陽極上發(fā)生以下的電化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生碳酸氣氣泡。
C2O42-→2CO2+2e- 另外，例如，作為羧酸的一例的草酸的反應(yīng)如下進(jìn)行。
(COOH)2→2CO2+2H++2e- 這樣的原料水溶液的電解是利用圖1所示的碳酸氣溶液制造裝置進(jìn)行的。
下面對(duì)用作第1水溶液的草酸鉀水溶液的情況進(jìn)行說明。
圖1所示的碳酸氣溶液制造裝置1具有填充有草酸鉀水溶液的電解槽2、電解裝置3、超聲波發(fā)生裝置4、控制上述電解裝置3和超聲波發(fā)生裝置4的運(yùn)轉(zhuǎn)控制裝置10(12)、以及用于測(cè)定填充在電解槽2內(nèi)的草酸鉀水溶液pH值(氫離子濃度指數(shù))的pH值測(cè)定器11。
電解槽2具有填充有草酸水溶液的電解槽主體2a和可開閉地堵住上述電解槽主體2a上部開口的蓋2b。電解槽主體2a由例如透明玻璃等形成，可觀察內(nèi)部的電解情況。
電解裝置3具有電源裝置5、和通過配線6，6與上述電源裝置5電連接的一對(duì)電極7a，7b。
電源裝置5可以按預(yù)先設(shè)定的指定電流流過指定時(shí)間，當(dāng)然也可以施加指定電壓，以預(yù)定時(shí)間流過指定電流。通過使用上述電源裝置5對(duì)電極7a，7b施加指定電壓，流過指定大小(例如5A)的恒電流，使電解槽2內(nèi)的草酸鉀水溶液電解，從陽極側(cè)的電極7a產(chǎn)生碳酸氣和氧氣，其產(chǎn)生量設(shè)為S(mol)，則 S＝I×t×(1/9.65×104)×1/n......(1) 其中，I表示安培，t表示秒，n表示草酸的價(jià)數(shù)，n＝2。
上述電極7a，7b分別由白金制成，電極(陽極)7a制成線圈狀，電極(陰極)7b制成棒狀。另外，電極7a，7b分別穿過在上述蓋2b上形成的兩個(gè)孔，插入到電解槽主體2a內(nèi)的草酸水溶液中。
上述超聲波發(fā)生裝置4具有裝置主體4a、和與上述裝置主體4a電連接的超聲波振動(dòng)子4b。超聲波振動(dòng)子4b為細(xì)棒狀物，其基端部(上端部)由支持部4c支持。支持部4c安裝在支撐臺(tái)8的上端部上設(shè)置的安裝部8a上，與超聲波振動(dòng)子4b幾乎垂直。
上述超聲波振動(dòng)子4b的前端部(下端部)穿過蓋2b后，插入到電解槽主體2a內(nèi)的草酸水溶液中。在插入超聲波振動(dòng)子4b時(shí)，在線圈狀形成的電極7a內(nèi)側(cè)，將其與線圈的中心軸幾乎同軸插入。另外，超聲波振動(dòng)子4b的下端設(shè)置成位于電極7a的上端側(cè)，使通過超聲波振動(dòng)子4b的前端施加的超聲波對(duì)電極7a整體起作用。
上述超聲波發(fā)生裝置4可以將從陽極側(cè)的電極7a產(chǎn)生的碳酸氣粒徑變小，但是本發(fā)明中并不是一定需要上述超聲波發(fā)生裝置4。
上述運(yùn)轉(zhuǎn)控制裝置10(12)用于控制上述電解裝置3和超聲波發(fā)生裝置4，在實(shí)施例中主要具有收信部15，其接收pH值測(cè)定器11的信號(hào)；存儲(chǔ)部16，其對(duì)用于將電解產(chǎn)生的碳酸氣的氣泡形成為最適當(dāng)?shù)牧?納米級(jí)的粒徑)的超聲波大小、電流大小以及這些運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間等進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(data base)化；操作面板17；顯示部18；以及控制部19，其控制所述收信部15、存儲(chǔ)部16、操作面板17、顯示部18。
上述收信部15接收pH值測(cè)定器11的信號(hào)后，將該信號(hào)輸送到控制部19，所以當(dāng)然可根據(jù)pH值測(cè)定器11的功能，接收溫度等其它參數(shù)的信號(hào)。
上述存儲(chǔ)部16用于預(yù)先存儲(chǔ)上述碳酸氣溶液制造裝置1運(yùn)轉(zhuǎn)所需的各種數(shù)據(jù)，所以可通過操作面板17的操作，讀取存儲(chǔ)部16存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，控制上述碳酸氣溶液制造裝置1。
在實(shí)施例中，運(yùn)轉(zhuǎn)控制裝置10(12)兼用作將碳酸氣的微小氣泡控制在一定粒徑范圍的粒徑控制裝置，上述存儲(chǔ)部16預(yù)先存儲(chǔ)有將碳酸氣的微小氣泡的粒徑控制在納米級(jí)粒徑氣泡的數(shù)據(jù)。
碳酸氣的微小氣泡粒徑可通過超聲波發(fā)生裝置4的超聲波強(qiáng)度和超聲波作用時(shí)間來控制。
操作面板17適用鍵輸入式、或觸摸式輸入裝置等，另外，顯示部18可采用液晶畫面等。
控制部19與所述收信部15、存儲(chǔ)部16、操作面板17、顯示部18等電連接，在控制上述部件的同時(shí)，還控制電解裝置3和超聲波發(fā)生裝置4的運(yùn)轉(zhuǎn)。
另外，pH值測(cè)定器11用于在電解槽2內(nèi)的已電解的草酸鉀水溶液中加入草酸的工序時(shí)，測(cè)定碳酸氣溶液的pH值(氫離子濃度指數(shù))，在實(shí)施例中，將上述pH值測(cè)定器的pH值信號(hào)輸送到運(yùn)轉(zhuǎn)控制裝置10(12)，在運(yùn)轉(zhuǎn)控制裝置10(12)中，可以將上述pH值顯示在顯示部18上。
在實(shí)施例中，pH值測(cè)定器11作為測(cè)定pH的設(shè)備，對(duì)其功能進(jìn)行了說明，但是本發(fā)明中，不僅可以用于測(cè)定pH值，還可以用于測(cè)定氧化還原電位(ORP)。
使用上述碳酸氣溶液制造裝置1制造碳酸氣溶液時(shí)，在電解槽本體2a內(nèi)填充草酸鉀水溶液，將上述填充的草酸鉀水溶液進(jìn)行電解。
草酸鉀水溶液的濃度可以是0.1摩爾(摩爾/升)～2摩爾，但是可以根據(jù)要溶解的碳酸氣濃度，設(shè)定水溶液的濃度。
草酸鉀水溶液的濃度為0.1摩爾(摩爾/升)時(shí)電解，就足以得到穩(wěn)定附著在皮膚的碳酸氣氣泡；而0.1摩爾(摩爾/升)以下時(shí)，即使在后續(xù)工序中加入草酸來瞬間大量產(chǎn)生碳酸氣，也不能充分得到作為碳酸泉特征的在皮膚表面有無數(shù)水氣泡和皮膚紅潤的特有效果；而濃度為2摩爾以上時(shí)，在常溫下不能完全溶解草酸鉀，所以最大值優(yōu)選為2摩爾為止。
此時(shí)，通過運(yùn)轉(zhuǎn)控制裝置10，預(yù)先設(shè)定從電解裝置3的電源裝置5流到電極7a，7b的電流和時(shí)間。
此時(shí)的電流和時(shí)間是根據(jù)用于電解的草酸鉀的量和濃度、以及電極的大小等而設(shè)定的。在本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)進(jìn)行電解的草酸鉀的量多且濃度高時(shí)，電流就會(huì)大(例如，5A左右)，且時(shí)間也長。
另外，為了使通過草酸鉀的電解產(chǎn)生的碳酸氣微小氣泡的粒徑在指定范圍內(nèi)，設(shè)定超聲波發(fā)生裝置4的超聲波強(qiáng)度。
具有上述結(jié)構(gòu)的碳酸氣溶液制造裝置1中，利用運(yùn)轉(zhuǎn)控制裝置10，事先設(shè)定施加到電極7a，7b的電壓和時(shí)間，當(dāng)電解草酸鉀水溶液時(shí)，從陽極側(cè)的電極7a產(chǎn)生碳酸氣和氧氣，且一部分碳酸氣和氧氣溶解于草酸鉀水溶液中。
另一方面，進(jìn)行電解的同時(shí)，啟動(dòng)超聲波發(fā)生裝置4，由超聲波振動(dòng)子4b產(chǎn)生超聲波。這時(shí)，上述超聲波作用于電極7a上產(chǎn)生的碳酸氣的氣泡，使上述氣泡破裂，形成微小氣泡的同時(shí)，使上述微小氣泡溶解于草酸鉀水溶液中。
另外，從陰極側(cè)的電極7b產(chǎn)生氫氣，且一部分氫氣溶解在草酸鉀水溶液中。
此時(shí)，填充在電解槽2內(nèi)的第1水溶液通過電解形成電子不足狀態(tài)(氧化場(chǎng))。
因此，可制造溶解有氫氣、氧氣、以及微小氣泡的碳酸氣的氧化場(chǎng)的碳酸氣溶液。上述微小氣泡稱作納米氣泡(氣泡)，其大小為不能目視的程度。
如果電極產(chǎn)生的碳酸氣氣泡為充分微小時(shí)，也可以不使用超聲波發(fā)生裝置4。
另外，由于草酸鉀水溶液事先電離成草酸根離子和鉀離子，所以電解能量在初期時(shí)不會(huì)用在電離上，而是迅速生成碳酸氣。因此，通過使用草酸鉀，可以更短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生碳酸氣。
這樣可以得到溶解有大量微小氣泡的碳酸氣溶液(草酸鉀水溶液)，但是只電解草酸鉀水溶液，不能充分得到作為碳酸泉特征的在皮膚表面有無數(shù)水氣泡和皮膚紅潤的特有效果。
因此，在本發(fā)明(本實(shí)施例)中，為了得到大量碳酸氣，將作為第2水溶液的草酸水溶液加入到已電解的原料水溶液、即第1水溶液(草酸鉀水溶液)中。
這樣就會(huì)通過以下化學(xué)反應(yīng)式，產(chǎn)生碳酸氣氣泡。
(COOH)2+O2+H2→2CO2+2H2O......(1) 上述陽極中通過C2O42-→2CO2+2e-的電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電子，所以該電子與水反應(yīng)，也就是進(jìn)行水的電解，在陰極中通過以下的電化學(xué)反應(yīng)式產(chǎn)生氫氣，將該氫氣用于上述(1)式中。
2H2O+2e-→H2+2OH-......(2) 另外，當(dāng)原料水溶液為堿性時(shí)，上述(2)式的氫氧根離子(OH-)在陽極中通過如下式的電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氧氣，該氧氣用于上述(1)式中。
4OH-→2H2O+O2+4e- 上述反應(yīng)機(jī)理推測(cè)如下。
也就是，在第1水溶液中進(jìn)行如下反應(yīng)。
HCO3-→CO2+OH- 或者 (COO-)2→2CO2+O2+2e- 通過上述反應(yīng)式產(chǎn)生非常小的CO2氣體的納米粒子，而其后的由草酸等羧酸的分解而產(chǎn)生的CO2以事先存在的上述CO2的納米粒子作為核生長CO2氣體的氣泡。
通過上述反應(yīng)式，后面加入的草酸、和電解形成氧化場(chǎng)的草酸水溶液中的草酸進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，瞬間大量產(chǎn)生碳酸氣的微小氣泡，得到大量的碳酸氣微小氣泡。
這樣制造的碳酸水中，電解產(chǎn)生的氧氣和氫氣與草酸水溶液中的草酸進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生碳酸氣微小氣泡，且碳酸氣氣泡溶解在水溶液中。在溶解有該碳酸氣微小氣泡的草酸水溶液中浸漬手時(shí)，可得到在皮膚表面有無數(shù)水氣泡和皮膚紅潤的特有效果。
在實(shí)施例中，制造溶解有碳酸氣微小氣泡的碳酸氣溶液時(shí)，不需要碳酸泉制造方法中使用的散氣設(shè)備、碳酸氣高壓鋼瓶、氣體分離器、壓縮機(jī)等機(jī)器。因此，可容易且低成本地制造溶解有微小氣泡的碳酸氣溶液。
另外，由于水溶液中草酸根離子事先電離，所以可以在更短時(shí)間內(nèi)制造碳酸氣溶液。
另外，在實(shí)施例中，利用電解裝置3將填充在電解槽2的草酸鉀水溶液進(jìn)行電解，產(chǎn)生碳酸氣的同時(shí)，利用超聲波發(fā)生裝置4將超聲波作用于產(chǎn)生的碳酸氣氣泡上，由上述氣泡形成微小氣泡，將上述微小氣泡溶解在草酸鉀水溶液中，因而可有效提高溶解有微小氣泡的碳酸氣溶液濃度。
另外，在電解裝置3的線圈狀電極7a內(nèi)側(cè)，插入超聲波發(fā)生裝置4的超聲波振動(dòng)子4b，所以超聲波有效且均勻地作用于從電極7a產(chǎn)生的碳酸氣氣泡上，形成微小氣泡。因此，在電解草酸鉀水溶液時(shí)，可有效制造溶解有微小氣泡的碳酸氣溶液。
參照?qǐng)D2至圖4，對(duì)本發(fā)明碳酸氣溶液制造裝置的其它實(shí)施方式進(jìn)行說明。
這些圖中所示的碳酸氣溶液制造裝置與圖1所示的碳酸氣溶液制造裝置不同點(diǎn)是電極形狀及配置狀態(tài)、和超聲波振動(dòng)子的配置狀態(tài)，所以下面將對(duì)此進(jìn)行詳細(xì)說明，其它相同部分用相同符號(hào)標(biāo)記，省略或簡化其說明。
碳酸氣溶液制造裝置21具有電解槽2，其具有設(shè)置在基臺(tái)22上面的電解槽主體2a和可開閉地堵住上述電解槽主體2a上部開口的蓋2b；電解裝置3；超聲波發(fā)生裝置4；運(yùn)轉(zhuǎn)控制裝置10(12)，其用來控制上述電解裝置3和超聲波發(fā)生裝置4；pH值測(cè)定器11，其用于測(cè)定電解槽2內(nèi)填充的第1水溶液(例如，草酸水溶液)的pH值(氫離子濃度指數(shù))。
上述碳酸氣溶液制造裝置21，在具有電極7a，7b的電解槽2內(nèi)，通過在電解槽2內(nèi)的電極7a，7b之間施加直流電壓，將第1水溶液電解，在該水溶液中形成電子不足狀態(tài)的氧化場(chǎng)，將溶解有羧酸的第2水溶液混合到該處于氧化場(chǎng)狀態(tài)的第1水溶液中，使處于氧化場(chǎng)狀態(tài)的第1水溶液得到電子并還原，使羧酸氧化，在水溶液中產(chǎn)生碳酸氣。
另外，在實(shí)施例中，pH值測(cè)定器11也具有切換到測(cè)定氧化還原電位(ORP)的功能。
上述電解裝置3具有電源裝置5、和通過配線6，6與上述電源裝置5電連接的4個(gè)電極25a，25b，26a，26b。電極25a，26a是陽極，電極25b，26b是陰極。電極25a和電極25b構(gòu)成電極組25，電極26a和電極26b構(gòu)成電極組26。也就是，在本實(shí)施方式中，具有兩組電極組25，26。
電極25a，25b，26a，26b分別為幾乎相同形狀的長方形薄板狀，而且電極25a，25b，26a，26b是由白金制成、或者通過在鈦、鈦合金或適當(dāng)?shù)慕饘侔迳细采w白金而形成。
電極25a，25b，26a，26b的上端部分別與略L字型的導(dǎo)體28的一端部連接，而上述導(dǎo)體28的另一端部向上方延伸，突出在電解槽2的上方。所述導(dǎo)體28的另一端部的上端部連接有上述配線6，6。
另外，電極25a和電極25b以指定間隔平行設(shè)置，同樣地，電極26a和電極26b也以指定間隔平行設(shè)置。
如圖所示，所述電極25，26可以垂直設(shè)置，也可以水平方向設(shè)置。在將電極25，26沿水平方向設(shè)置時(shí)，在電極本身上形成適當(dāng)?shù)目?，使電極產(chǎn)生的氣泡能夠向上通過。
而且，由電極25a和電極25b構(gòu)成的電極組25及由電極26a和電極26b構(gòu)成的電極組26左右相隔設(shè)置，在其之間設(shè)置超聲波振動(dòng)子4b。
超聲波振動(dòng)子4b的支持部4c通過臂(arm)22b被支持在豎立設(shè)置在基臺(tái)22上的支柱22a上。臂22b沿著支柱22a可上下移動(dòng)且可左右轉(zhuǎn)動(dòng)，通過擰緊把手(handle)22c，可固定在支柱22a的上下方向的指定位置上并且可固定成不能左右方向轉(zhuǎn)動(dòng)。由此可調(diào)整超聲波振動(dòng)子4b的上下、左右位置。
利用如上所述的碳酸氣溶液制造裝置21制造碳酸氣溶液時(shí)，將第1水溶液填充在電解槽2內(nèi)。在這里，填充溶解有羧酸的水溶液作為第1水溶液。該羧酸可舉出草酸、醋酸、檸檬酸、琥珀酸、丙二酸、富馬酸、乳酸、蘋果酸、酒石酸等。
在這里，第1水溶液優(yōu)選為將這些羧酸和羧酸的一價(jià)陽離子組合構(gòu)成的緩沖液，一價(jià)陽離子可舉出鋰、鈉、鉀、銣、銫、鈁等。
具體可舉出，草酸和草酸鉀、醋酸和醋酸鈉、檸檬酸和檸檬酸鈉、琥珀酸和琥珀酸鈉、丙二酸和丙二酸鈉、富馬酸和富馬酸鈉、乳酸和乳酸鈉、蘋果酸和蘋果酸鈉、或酒石酸和酒石酸鈉的組合等。
第1水溶液也可以是將酸味的果汁或茶葉的提取液中的任意一種作為主成分的水溶液。具體地說，酸味的果汁可舉出柑橘、柚子、橙子(巴倫西亞橘)、葡萄柚、檸檬、酸橙、蘋果、葡萄、桃、杏、櫻桃、草莓、菠蘿、西番蓮果、香蕉、梅、甜瓜等。
另外，第1水溶液使用將酸味的果汁或茶葉的提取液中的任意一種作為主成分的水溶液時(shí)，為了促進(jìn)這些酸味的果汁或茶葉的提取液中含有的羧酸的分解，并提高電解的效率，優(yōu)選在第1水溶液中加入碳酸鹽。
通過將碳酸鹽加入到第1水溶液中，將碳酸鹽分解并反應(yīng)，提高第1水溶液的pH值，促進(jìn)電解的同時(shí)，共存碳酸鹽反應(yīng)生成的碳酸氣和在氧化場(chǎng)中混合第2水溶液產(chǎn)生的碳酸氣，有效提高水溶液中的碳酸氣濃度。
另外，在實(shí)施例中，碳酸鹽優(yōu)選為碳酸氫鈉。碳酸氫鈉由于易溶于水，且通過以下反應(yīng)產(chǎn)生的鈉離子與羧酸結(jié)合，起到緩沖作用，所以不會(huì)上升pH值。
NaHCO3→Na++HCO3- HCO3-+H+→H2CO3→CO2+H2O 在電解槽2內(nèi)注入(填充)第1水溶液，通過在電解槽2內(nèi)的電極7a，7b之間施加直流電壓，進(jìn)行電解。
上述電解優(yōu)選進(jìn)行至第1水溶液的pH值為6以上。
這是因?yàn)?，?dāng)pH值為6以上時(shí)，穩(wěn)定產(chǎn)生碳酸氣，而當(dāng)pH值為小于6時(shí)，碳酸氣溶解于離子中，沒有碳酸氣濃度。
也就是，在電極的陽極中進(jìn)行如下反應(yīng)。
2HCO3-→2CO2+H2O+2e-+2O2 當(dāng)pH值為6以上時(shí)，上述碳酸氣形成微小氣泡，溶解在已電解的溶液中，而當(dāng)pH值為小于6時(shí)，該反應(yīng)反方向進(jìn)行，沒有二氧化碳的濃度。
在這里，第1水溶液中使用緩沖液時(shí)，通過其緩沖作用，pH值不會(huì)變成堿性，可穩(wěn)定電解。
另外，在該電解中加入碳酸氫鈉時(shí)，與酸性的第1水溶液進(jìn)行反應(yīng)，產(chǎn)生碳酸氣，這不會(huì)影響電解。
溶解有羧酸的第1水溶液濃度根據(jù)所用的原料，其溶解度不同。在實(shí)施例中，如果第1水溶液濃度為0.1摩爾(mol/L)～1摩爾，可充分形成氧化場(chǎng)，但是考慮到最終溶解的碳酸氣濃度，設(shè)定水溶液的濃度為好。
在皮膚上穩(wěn)定附著碳酸氣氣泡，需要0.1摩爾(mol/L)水溶液來電解就足夠了，但是如果是0.1摩爾(mol/L)以下時(shí)，即使在后續(xù)工序中加入草酸瞬間大量產(chǎn)生碳酸氣，也不能充分得到碳酸泉特征的皮膚表面氣泡和紅潤現(xiàn)象。
但是，使用果汁或茶葉提取液時(shí)，其濃度為0.1摩爾(mol/L)以下，此時(shí)利用碳酸鹽，產(chǎn)生碳酸氣，并形成氧化場(chǎng)，提高第1水溶液中溶解的碳酸氣量，所以在后續(xù)工序中加入第2水溶液時(shí)，這些第1水溶液中溶解的碳酸氣成為核，產(chǎn)生大量碳酸氣，因此，可得到充分的碳酸氣濃度(400ppm以上)，產(chǎn)生碳酸泉特征的皮膚表面氣泡和紅潤現(xiàn)象。
利用運(yùn)轉(zhuǎn)控制裝置10，事先設(shè)定從電解裝置3的電源裝置5流到各電極25a，25b，26a，26b的電流和時(shí)間。
在這里，為了將第1水溶液和第2水溶液反應(yīng)產(chǎn)生的碳酸氣微小氣泡粒徑控制在一定范圍內(nèi)，也可以設(shè)定超聲波發(fā)生裝置4的超聲波強(qiáng)度。
如上所述，將第1水溶液在電解槽2內(nèi)電解時(shí)，可在上述水溶液中形成電子不足狀態(tài)的氧化場(chǎng)。
將溶解有羧酸的第2水溶液混合到該處于氧化場(chǎng)狀態(tài)的第1水溶液中，使處于氧化場(chǎng)狀態(tài)的第1水溶液得到電子并還原，使羧酸氧化，在水溶液中產(chǎn)生碳酸氣。
在這里，溶解在第2水溶液中的羧酸，與溶解在第1水溶液中的羧酸相同，可舉出草酸、醋酸、檸檬酸、琥珀酸、丙二酸、富馬酸、乳酸、蘋果酸、酒石酸等。
另外，第2水溶液也可以是將酸味的果汁或茶葉的提取液中的任意一種作為主成分的水溶液。具體地說，酸味的果汁可舉出柑橘、柚子、橙子(巴倫西亞橘)、葡萄柚、檸檬、酸橙、蘋果、葡萄、桃、杏、櫻桃、草莓、菠蘿、西番蓮果、香蕉、梅、甜瓜等。
根據(jù)實(shí)施例，填充在電解槽內(nèi)的第1水溶液通過電解形成電子不足狀態(tài)(氧化場(chǎng))。將溶解有羧酸的第2水溶液混合到該處于氧化場(chǎng)狀態(tài)的第1水溶液中時(shí)，在第1水溶液中進(jìn)行電子給予反應(yīng)，使羧酸氧化，在水溶液中產(chǎn)生碳酸氣。
例如，作為羧酸的一例的草酸的反應(yīng)如下進(jìn)行。
(COOH)2→2CO2+2H++2e- 在通過電解形成氧化場(chǎng)的第1水溶液中進(jìn)行上述電子給予反應(yīng)，促進(jìn)碳酸氣的生成反應(yīng)。
另外，第2水溶液加入到處于氧化場(chǎng)狀態(tài)的第1水溶液中，通過調(diào)整第2水溶液的量，使pH值達(dá)到5-7的范圍為止。
根據(jù)上述實(shí)施例的制造方法，將第1水溶液電解至pH值為大于等于6，穩(wěn)定產(chǎn)生碳酸氣后，已電解的第1水溶液中就會(huì)存在微細(xì)氣泡的碳酸氣，并且將第2水溶液加入到處于氧化場(chǎng)狀態(tài)的第1水溶液中，調(diào)整第2水溶液的用量，使pH值為5-7為止，所以水溶液中微細(xì)氣泡的碳酸氣和在第1水溶液中氧化分解羧酸而瞬間制得的碳酸氣共存，因此有效提高水溶液中的碳酸氣濃度。
另外，加入第2水溶液后的pH值為5-7的弱酸性區(qū)域，所以該水溶液具有對(duì)皮膚溫和的效果。
在上述實(shí)施例中，加入第2水溶液，使加入后的水溶液的pH值達(dá)到5-7為止。但是，本發(fā)明并不限定在這些實(shí)施例，也可以將第1水溶液電解至pH值為大于等于6后，在加入第2水溶液之前，加入酸性溶液，使第1水溶液的pH值調(diào)整為5-7后，加入第2水溶液，使pH值保持在5-7的范圍內(nèi)。
根據(jù)上述制造方法，在加入第2水溶液之前，事先將第1水溶液的pH值調(diào)整為5-7，所以不需要利用第2水溶液來使pH值保持在5-7的范圍內(nèi)，因此即使降低第2水溶液的濃度(酸性不強(qiáng)時(shí))，也可以在pH值為5-7的范圍內(nèi)促進(jìn)碳酸氣的生成反應(yīng)。
根據(jù)上述實(shí)施例，促進(jìn)碳酸氣生成反應(yīng)，在水溶液中溶解碳酸氣，所以不需要以往的碳酸泉制造方法中的散氣設(shè)備、碳酸氣高壓鋼瓶、氣體分離器、壓縮機(jī)等機(jī)器。
因此，可以容易且低成本地制造碳酸氣溶液。
根據(jù)實(shí)施例的碳酸氣溶液制造裝置21，電極為薄板狀，將由陽極側(cè)和陰極側(cè)的兩組電極25a，25b，26a，26b構(gòu)成的電極組25，26設(shè)置多個(gè)，因而可大量產(chǎn)生碳酸氣、氧氣、和氫氣。
另外，在電極組25，26之間設(shè)置超聲波振動(dòng)子4b，所以將超聲波有效且均勻地作用于電極25a，26a產(chǎn)生的碳酸氣的氣泡上，可形成微小氣泡。因此，可有效制造溶解有大量微小氣泡的碳酸氣溶液(原液)。
在上述實(shí)施例中，第1水溶液的電解以pH值為基準(zhǔn)進(jìn)行，但是本發(fā)明并不限定在該實(shí)施例，也可以將氧化還原電位為基準(zhǔn)進(jìn)行電解。此時(shí)的氧化還原電位為最穩(wěn)定的氧化還原電位(氧化還原電位不會(huì)上升到其以上)，氧化還原電位根據(jù)使用的水溶液的原料而不同，也就是將第1水溶液電解至氧化還原電位為負(fù)的毫伏值為止，不會(huì)上升到上述負(fù)值以上為止。
然后，加入第2水溶液。
即使將氧化還原電位為基準(zhǔn)進(jìn)行電解，也同樣將第1水溶液電解形成電子不足狀態(tài)(氧化場(chǎng))，通過將溶解有羧酸的第2水溶液與氧化場(chǎng)狀態(tài)的第1水溶液混合，在該水溶液中進(jìn)行電子給予反應(yīng)，使羧酸氧化，在第1水溶液中瞬間產(chǎn)生大量碳酸氣。
對(duì)使用草酸鉀作為第1水溶液，利用圖2至圖4所示的碳酸氣溶液制造裝置21制造碳酸氣溶液的制造方法進(jìn)行說明如下。
首先，在電解槽本體2a內(nèi)填充草酸鉀水溶液，將上述填充的草酸鉀水溶液進(jìn)行電解。
此時(shí)，草酸鉀水溶液的濃度可以是0.1摩爾(摩爾/升)～2摩爾，但是可以考慮溶解的碳酸氣濃度，設(shè)定水溶液的濃度。
在皮膚上穩(wěn)定附著碳酸氣氣泡，需要0.1摩爾(mol/L)水溶液來電解就足夠了，但是如果是0.1摩爾(mol/L)以下時(shí)，即使在后續(xù)工序中加入草酸瞬間大量產(chǎn)生碳酸氣，也不能充分得到作為碳酸泉特征的皮膚表面氣泡和紅潤現(xiàn)象。
而草酸鉀水溶液的濃度為2摩爾以上時(shí)，在常溫下不能完全溶解草酸鉀，所以最大值優(yōu)選為2摩爾為止。
因此，通過運(yùn)轉(zhuǎn)控制裝置10，預(yù)先設(shè)定從電解裝置3的電源裝置5流到電極25a、25b、26a、26b的電流和時(shí)間的同時(shí)，為了使通過草酸鉀的電解產(chǎn)生的碳酸氣微小氣泡的粒徑在指定范圍內(nèi)，設(shè)定超聲波發(fā)生裝置4的超聲波強(qiáng)度。
利用運(yùn)轉(zhuǎn)控制裝置10，對(duì)電極25a、25b、26a、26b施加事先設(shè)定的電壓時(shí)，草酸鉀水溶液就會(huì)電解，從陽極側(cè)的電極25a，26a產(chǎn)生碳酸氣和氧氣，并且一部分碳酸氣和氧氣溶解于草酸鉀水溶液中。
另一方面，進(jìn)行電解的同時(shí)，啟動(dòng)超聲波發(fā)生裝置4，由超聲波振動(dòng)子4b產(chǎn)生超聲波。這時(shí)，上述超聲波作用于電極25a，26a上產(chǎn)生的碳酸氣的氣泡，使上述氣泡破裂，形成微小氣泡的同時(shí)，使上述微小氣泡溶解于草酸鉀水溶液中。
從陰極側(cè)的電極25b，26b產(chǎn)生氫氣，并且一部分氫氣溶解在草酸鉀水溶液中。
因此，可制造溶解有氫氣、氧氣、以及微小氣泡的碳酸氣的碳酸氣溶液。上述微小氣泡稱作納米氣泡(氣泡)，其大小為不能目視的程度。
如果電極產(chǎn)生的碳酸氣氣泡為充分微小時(shí)，也可以不使用超聲波發(fā)生裝置4。
另外，由于草酸鉀水溶液事先電離成草酸根離子和鉀離子，所以電解能量在初期時(shí)不會(huì)用在電離上，而是迅速生成碳酸氣。因此，通過使用草酸鉀，可以在更短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生碳酸氣。
根據(jù)實(shí)施例的碳酸氣溶液制造裝置21，電極為薄板狀，將由陽極側(cè)和陰極側(cè)的兩組電極25a，25b，26a，26b構(gòu)成的電極組25，26設(shè)置多個(gè)，因而可大量產(chǎn)生碳酸氣、氧氣、和氫氣。
另外，在電極組25，26之間設(shè)置超聲波振動(dòng)子4b，所以將超聲波有效且均勻地作用于電極25a，26a產(chǎn)生的碳酸氣的氣泡上，可形成微小氣泡。因此，可有效制造溶解有大量微小氣泡的碳酸氣溶液(原液)。
另外，由于草酸鉀水溶液事先電離成草酸根離子和鉀離子，所以電解能量在初期時(shí)不會(huì)用于電離，而是迅速生成碳酸氣。因此，通過使用草酸鉀，可以在更短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生碳酸氣。
在本實(shí)施例中，在這樣電解的草酸鉀水溶液中加入草酸水溶液時(shí)，通過上述化學(xué)反應(yīng)，草酸與陽極上產(chǎn)生的氧氣和陰極上產(chǎn)生的氫氣進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，瞬間大量產(chǎn)生碳酸氣微小氣泡。
因此，通過上述草酸的化學(xué)反應(yīng)瞬間大量產(chǎn)生碳酸氣微小氣泡，并通過上述草酸鉀水溶液的電解產(chǎn)生碳酸氣微小氣泡，所以在水溶液中溶解有大量碳酸氣微小氣泡。
下面參照?qǐng)D5說明本發(fā)明碳酸氣溶液制造裝置的另外的實(shí)施方式。
這些圖中所示的碳酸氣溶液制造裝置與圖1所示碳酸氣溶液制造裝置不同點(diǎn)是電極形狀及配置狀態(tài)、和超聲波振動(dòng)子的配置狀態(tài)，所以下面將對(duì)此進(jìn)行詳細(xì)說明，其它相同部分用相同符號(hào)標(biāo)記，省略或簡化其說明。
碳酸氣溶液制造裝置40主要包括電解槽2A，其具有電極7a、7b；電解裝置3A，其將直流電壓施加在上述電解槽2A內(nèi)設(shè)置的電極7a、7b上，使填充在電解槽2A內(nèi)的水溶液電解；填充容器50，其填充了溶解有羧酸的水溶液；測(cè)定器11，其設(shè)置在上述電解槽2A中，用于測(cè)定pH值或氧化還原電位中的任意一項(xiàng)或兩項(xiàng)值；控制裝置3A，其在上述測(cè)定器11的pH值為7左右或7以上時(shí)、或者氧化還原電位為負(fù)的毫伏值時(shí)，將填充容器50中的溶解有羧酸的水溶液加入到電解槽2A中；反應(yīng)槽51，其使電解槽2A中電解的第1水溶液與第2水溶液進(jìn)行反應(yīng)；循環(huán)泵52，其設(shè)置在電解槽2A和反應(yīng)槽51之間，使水溶液在這些兩個(gè)槽之間循環(huán)。
在實(shí)施例中，電解槽2A和反應(yīng)槽51通過管路57，58相互連接，在管路57上設(shè)置循環(huán)泵52、流量計(jì)53、和用于調(diào)節(jié)循環(huán)泵的流量的調(diào)節(jié)閥54。
另外，填充容器50的吐出口連接在電解槽2A上，在該吐出口和電解槽2A之間的管路59上設(shè)置用于調(diào)節(jié)從填充容器50吐出的第2水溶液量的調(diào)節(jié)閥55。
而且，在反應(yīng)槽51上設(shè)置用于排出反應(yīng)槽內(nèi)水溶液的吐出配管60，在該配管60上設(shè)置閥56。
上述電解槽2A結(jié)構(gòu)是密閉型，從循環(huán)泵52吐出的水溶液通過該電解槽2A下側(cè)配置的吸入口流入到電解槽2A內(nèi)，經(jīng)過電極7a、7b，從電解槽2A上面的流出口經(jīng)過配管58流到反應(yīng)槽51下側(cè)流入口。
另外，上述反應(yīng)槽51優(yōu)選為浴槽。這是因?yàn)?，如果反?yīng)槽51為浴槽時(shí)，可容易地將家庭用浴室變成為碳酸泉浴室。
在實(shí)施例中，電解裝置和控制裝置通過相同控制部件控制，其中上述控制裝置將填充容器50中的溶解有羧酸的水溶液加入到電解槽2A中。上述控制裝置3A與信號(hào)線3B相連，調(diào)節(jié)循環(huán)泵的流量，而且調(diào)節(jié)閥54與信號(hào)線3C相連的同時(shí)，流量計(jì)53也與信號(hào)線3D相連，通過計(jì)算機(jī)控制循環(huán)時(shí)的水量。
而且，在實(shí)施例中，pH測(cè)定器11與信號(hào)線3E相連，用于調(diào)節(jié)從填充容器50的吐出量的調(diào)節(jié)閥55與信號(hào)線3F相連，接收pH或氧化還原電位信號(hào)后，通過調(diào)節(jié)閥55的操作，就可調(diào)節(jié)向管路58流入的第2水溶液吐出量。
使用具有上述結(jié)構(gòu)的碳酸氣溶液制造裝置40制造碳酸氣溶液時(shí)，在具有電解槽2A和反應(yīng)槽51的配管經(jīng)路中加入第1水溶液。
另外，在填充容器50內(nèi)填充第2水溶液。
這些兩種水溶液可使用上述水溶液。
作為一例，將酸味的果汁或茶葉的提取液中的任意一種為主成分的第1水溶液和碳酸氫鈉加入后，啟動(dòng)循環(huán)泵52，使配管徑路中的第1水溶液循環(huán)。
同時(shí)，利用電解裝置3A，在電解槽2A內(nèi)的電極7a、7b之間施加直流電壓，將作為第1水溶液的果汁或茶葉的提取液為主成分的水溶液進(jìn)行電解，使該水溶液中含有的羧酸電解至電解槽2A內(nèi)的第1水溶液的pH值為6以上為止，使電解槽2A內(nèi)的第1水溶液形成電子不足狀態(tài)的氧化場(chǎng)。
在實(shí)施例中，碳酸氫鈉與酸進(jìn)行反應(yīng)，產(chǎn)生碳酸氣，通過以下反應(yīng)產(chǎn)生的鈉離子與果汁中含有的羧酸結(jié)合，起到緩沖作用，所以pH值不會(huì)上升。
NaHCO3→Na++HCO3- HCO3-+H+→H2CO3→CO2+H2O 通過上述操作，將溶解有羧酸的第2水溶液混合在氧化場(chǎng)狀態(tài)的第1水溶液中，使其不會(huì)下降到該弱酸性區(qū)域，在氧化場(chǎng)狀態(tài)的第1水溶液中給予電子并還原，使第2水溶液中含有的羧酸氧化，在水溶液中產(chǎn)生碳酸氣。
當(dāng)?shù)?水溶液事先使用酸性強(qiáng)的檸檬酸、醋酸等時(shí)，可以容易地將其后的pH值控制在弱酸性范圍。
這些操作是通過事先在控制裝置3A上設(shè)定的程序進(jìn)行控制，實(shí)際上分別填充第1水溶液和第2水溶液，是通過啟動(dòng)控制裝置3A的操作來進(jìn)行。
另外，作為使用圖5所示的裝置制造碳酸氣溶液的制造方法，也可采用如下方法。
也就是，在具有電極的電解槽2A內(nèi)，通過在電解槽2A內(nèi)的電極7a、7b之間施加直流電壓，將第1水溶液電解，將第1水溶液的pH值提高到7左右為止，在pH值每次達(dá)到7左右時(shí)從填充容器50吐出第2水溶液，時(shí)常下降第1水溶液的pH值。
通過繼續(xù)進(jìn)行上述操作，使第1水溶液的pH值不會(huì)移到堿性范圍，使pH值調(diào)整為一直保持在6-7的弱酸性區(qū)域，在第1水溶液中形成電子不足的氧化場(chǎng)，將溶解有羧酸的第2水溶液混合到上述處于氧化場(chǎng)狀態(tài)的第1水溶液中，使上述處于氧化場(chǎng)狀態(tài)的第1水溶液得到電子并還原，使第2水溶液中含有的羧酸氧化，在水溶液中產(chǎn)生碳酸氣。
在上述方法中，在pH值每次達(dá)到7左右時(shí)加入能夠降低第1水溶液pH值的酸性溶液，使第1水溶液的pH值不會(huì)到堿性范圍，使pH值一直保持在6-7的弱酸性區(qū)域，同時(shí)在第1水溶液中形成電子不足的氧化場(chǎng)，所以可以長時(shí)間保持穩(wěn)定產(chǎn)生碳酸氣的氧化場(chǎng)，將溶解有羧酸的第2水溶液混合到上述處于氧化場(chǎng)狀態(tài)的第1水溶液中時(shí)，使氧化場(chǎng)狀態(tài)的第1水溶液得到大量電子并還原，使第2水溶液中含有的羧酸氧化，進(jìn)一步促進(jìn)水溶液中的碳酸氣產(chǎn)生。
用于上述操作的第1水溶液和第2水溶液可適當(dāng)組合上述水溶液使用即可。
根據(jù)本實(shí)施例，以酸味的果汁或茶葉的提取液中的任意一種為主成分的第1水溶液和碳酸氫鈉進(jìn)行反應(yīng)，生成碳酸氣，且通過提高第1水溶液的pH值，促進(jìn)電解，共存碳酸鹽反應(yīng)產(chǎn)生的碳酸氣和在氧化場(chǎng)中混合第2水溶液產(chǎn)生的碳酸氣，提高水溶液中的碳酸氣濃度。
尤其，在實(shí)施例中，循環(huán)泵52將電解槽2A中電解的第1水溶液循環(huán)在反應(yīng)槽51和電解槽2A之間，所以電解槽2A內(nèi)不斷流入指定量的水溶液，使大量水溶液有效電解，因此，可提高水溶液的電解效率，且使循環(huán)的水溶液暫時(shí)儲(chǔ)存在反應(yīng)槽51中，當(dāng)?shù)?水溶液從填充容器50流出時(shí)，在該反應(yīng)槽51中將第1水溶液和第2水溶液進(jìn)行反應(yīng)，在反應(yīng)槽51內(nèi)瞬間大量產(chǎn)生碳酸氣。
因此，不需要碳酸泉制造方法中使用的散氣設(shè)備、碳酸氣高壓鋼瓶、氣體分離器、壓縮機(jī)等機(jī)器。
而且，可容易且低成本地制造溶解有微小氣泡的碳酸氣溶液。
在本實(shí)施例中，利用電解裝置3A將填充在電解槽2A內(nèi)的水溶液進(jìn)行電解，通過用測(cè)定器11測(cè)定pH值或氧化還原電位，將水溶液控制在適當(dāng)?shù)难趸瘓?chǎng)狀態(tài)。
而且，利用控制裝置3A，將填充容器50中的溶解有羧酸的水溶液加入到電解槽2A中，由此可容易地制造碳酸泉。
另外，當(dāng)反應(yīng)槽51使用浴槽時(shí)，在家庭也可容易制得碳酸泉。
在通過上述操作制造的碳酸氣溶液中大量溶解通過如下反應(yīng)機(jī)制產(chǎn)生的微小(納米級(jí)大小)碳酸氣，所以能夠得到作為碳酸泉特征的在皮膚表面有無數(shù)水氣泡和皮膚紅潤的特有效果，并能夠引起毛細(xì)血管床的增加及擴(kuò)張，以及促進(jìn)改善皮膚的血液循環(huán)。
也就是，當(dāng)對(duì)溶解有羧酸的第1水溶液進(jìn)行電解時(shí)，產(chǎn)生氫氣、氧氣、以及碳酸氣。
該反應(yīng)式例如如下。
HCO3-→CO2+OH- 或者 (COO-)2→2CO2+O2+2e- 這是因?yàn)椋ㄟ^上述反應(yīng)式產(chǎn)生非常小的CO2氣體的納米粒子，而其后的由草酸等羧酸的分解而產(chǎn)生的CO2將以事先存在的上述CO2的納米粒子作為核生長CO2氣體的氣泡。
通過上述反應(yīng)式，后面加入的草酸、和電解形成氧化場(chǎng)的草酸水溶液中的草酸進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，瞬間大量產(chǎn)生碳酸氣的微小氣泡，得到大量的碳酸氣微小氣泡。
本發(fā)明的碳酸水中，當(dāng)?shù)?水溶液為溶解有羧酸的水溶液時(shí)，通過第1水溶液的電解，產(chǎn)生碳酸氣的微小氣泡，以上述微小氣泡的碳酸氣為核，使其后的草酸等羧酸分解產(chǎn)生的碳酸氣氣泡生長，所以可得到碳酸泉的特征效果。
另外，第1水溶液為溶解有羧酸和該羧酸的一價(jià)陽離子鹽的水溶液時(shí)，該水溶液本身為緩沖液，所以即使電解第1水溶液，pH值不會(huì)傾向強(qiáng)堿性范圍，因此中性的碳酸水能夠得到在皮膚表面有無數(shù)水氣泡和皮膚紅潤的特有效果，并能夠引起毛細(xì)血管床的增加及擴(kuò)張，以及促進(jìn)改善皮膚的血液循環(huán)。
另外，當(dāng)?shù)?水溶液為將酸味的果汁或茶葉的提取液中的任意一種作為主成分的水溶液時(shí)，可制作如上所述的碳酸水，而且可用作對(duì)環(huán)境有利且對(duì)人體安全的碳酸水。
而且，羧酸優(yōu)選為草酸、醋酸、檸檬酸、琥珀酸、丙二酸、富馬酸、乳酸、蘋果酸、酒石酸中的至少一種，這樣就會(huì)得到對(duì)環(huán)境和人體安全的碳酸水。
而且，當(dāng)溶解在第2水溶液中的羧酸為酸味的果汁或茶葉的提取液中的任意一種中含有的草酸、檸檬酸、蘋果酸、或酒石酸時(shí)，與第1水溶液相同，得到對(duì)環(huán)境和人體安全的碳酸水。
第1水溶液使用草酸鉀時(shí)，將填充在電解槽內(nèi)的草酸鉀水溶液電解，產(chǎn)生碳酸氣、氫氣、和氧氣，將碳酸氣和氧氣溶解在上述草酸鉀水溶液中后，在該草酸鉀水溶液中加入草酸水溶液，得到以溶解有碳酸氣微小氣泡的草酸水溶液為主成分的碳酸水，而且這樣得到的碳酸水能夠得到作為碳酸泉特征的在皮膚表面有無數(shù)水氣泡和皮膚紅潤的特有效果，并能夠引起毛細(xì)血管床的增加及擴(kuò)張，以及促進(jìn)改善皮膚的血液循環(huán)。
在上述實(shí)施例中制造的碳酸水中，碳酸水的濃度為大于等于400ppm，所以可得到作為碳酸泉特征的在皮膚表面有無數(shù)水氣泡和皮膚紅潤等特有效果，并能夠引起毛細(xì)血管床的增加以及擴(kuò)張，促進(jìn)改善皮膚的血液循環(huán)。
下面對(duì)實(shí)施例所示的本發(fā)明進(jìn)一步具體說明，但是本發(fā)明并不限定在這些實(shí)施例。
實(shí)施例1 作為如上所述制造碳酸氣溶液的實(shí)驗(yàn)，利用圖2所示的裝置，將500毫升含有2摩爾草酸鉀(K2C2O4)的原料水溶液填充在電解槽2內(nèi)，利用超聲波發(fā)生裝置4(トミ一精工制，型號(hào)UD-200)產(chǎn)生超聲波的同時(shí)，利用電解裝置3進(jìn)行30分鐘電解。此時(shí)的電流設(shè)定為4.5安培，電壓設(shè)定為0.18伏。
另一方面，測(cè)定電解后的草酸鉀水溶液pH值時(shí)，該pH值為8.75。
接著，在已電解的草酸鉀水溶液(原料水溶液)中加入pH值為4.9的草酸水溶液。該草酸水溶液事先利用氫氧化鉀(KOH)調(diào)整pH值。
一邊測(cè)定原料水溶液的pH值，一邊加入草酸水溶液，在原料水溶液的pH值為6.7時(shí)，停止加入草酸水溶液。
原料水溶液最初為強(qiáng)堿性，隨著加入草酸水溶液，中和后，就會(huì)產(chǎn)生如下反應(yīng)，瞬間大量產(chǎn)生碳酸氣微小氣泡。
(COOH)2+O2+H2→2CO2+2H2O 當(dāng)原料水溶液為弱酸時(shí)，停止加入草酸水溶液，由此得到溶解有大量碳酸氣微小氣泡的、對(duì)人體肌膚溫和的碳酸氣溶液。
在這樣制造的碳酸水中，電解產(chǎn)生的氧氣和氫氣與草酸水溶液中的草酸進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，瞬間大量產(chǎn)生碳酸氣微小氣泡，將該碳酸氣氣泡溶解在水溶液中，所以在溶解有該碳酸氣微小氣泡的草酸水溶液中浸漬手時(shí)，可得到在皮膚表面有無數(shù)水氣泡和皮膚紅潤的特有效果。
在實(shí)施例中，制造溶解有碳酸氣微小氣泡的碳酸氣溶液時(shí)，不需要如碳酸泉制造方法中的散氣設(shè)備、碳酸氣高壓鋼瓶、氣體分離器、壓縮機(jī)等機(jī)器。因此，可容易且低成本地制造溶解有微小氣泡的碳酸氣溶液。
另外，由于水溶液中草酸離子事先電離，所以可以在更短時(shí)間內(nèi)制造碳酸氣溶液。
利用圖6所示測(cè)定裝置定量測(cè)定這樣制造的碳酸氣溶液濃度，該測(cè)定方法是通過測(cè)定將氫氧化鈣和碳酸氣反應(yīng)產(chǎn)生渾濁的濁度來進(jìn)行的。
首先，如圖6所示，測(cè)定裝置100依次設(shè)置有裝有作為測(cè)定對(duì)象的分散有碳酸氣微小氣泡的碳酸水的容器200、和裝有飽和氫氧化鈣水溶液的5個(gè)容器(第1個(gè)碳酸氣吸收容器210，第2個(gè)碳酸氣吸收容器220，第3個(gè)碳酸氣吸收容器230，第4個(gè)碳酸氣吸收容器240，第5個(gè)碳酸氣吸收容器250)。
測(cè)定對(duì)象溶液是用如上配制的2摩爾草酸鉀來制造的。
各容器設(shè)置有蓋300，310，320，330，340，350，蓋上貫通有2根管400，410，420，430，440，450，500，510，520，530，540，550。其中一個(gè)管是流入管400，410，420，430，440，450，從蓋300，3 10，320，330，340，350上部貫通到測(cè)定對(duì)象溶液的液面下為止。另一個(gè)管是流出管500，510，520，530，540，550，從蓋300，310，320，330，340，350上部貫通到測(cè)定對(duì)象溶液的液面上方為止。
流入管400上覆蓋有帽(cap)401，防止外部空氣流入，且流出管500上端和流入管410上端用第1連接管610連接，同樣，流出管510上端和流入管420上端用第2連接管620連接，各流出管520，530，540，550上端和流入管420，430，440，450上端用連接管620，630，640，650連接。流出管550的上端與真空泵連接。
下面對(duì)測(cè)定對(duì)象中二氧化碳總量的求出方法進(jìn)行說明。
驅(qū)動(dòng)真空泵，抽取碳酸氣吸收容器210，220，230，240，250內(nèi)的空氣時(shí)，碳酸氣吸收容器210，220，230，240，250內(nèi)就會(huì)減壓，通過流入管410，420，430，440，450和流出管510，520，530，540，550，使碳酸氣從裝有測(cè)定對(duì)象溶液的容器200依次流入到碳酸氣吸收容器210，220，230，240，250內(nèi)。
此時(shí)，釋放到測(cè)定對(duì)象溶液的水面上的碳酸氣通過流出管500、第1連接管610、和流入管410流入到碳酸氣吸收容器210內(nèi)，將碳酸氣氣泡從流入管410下端流入到飽和氫氧化鈣水溶液內(nèi)。因此，一部分碳酸氣吸收于氫氧化鈣水溶液中，生成的碳酸鈣使飽和氫氧化鈣水溶液渾濁。
沒有被碳酸氣吸收容器210內(nèi)的飽和氫氧化鈣水溶液吸收的碳酸氣就會(huì)釋放到飽和氫氧化鈣水溶液的水面上，通過流出管510、第2連接管620、和流入管420流入到第2個(gè)碳酸氣吸收容器中。下面同樣，碳酸氣被碳酸氣吸收容器230，240，250內(nèi)的飽和氫氧化鈣水溶液吸收，生成的碳酸鈣使飽和氫氧化鈣水溶液渾濁。
接著，測(cè)定渾濁的碳酸氣吸收容器210，220，230，240，250內(nèi)的各飽和氫氧化鈣水溶液的濁度，計(jì)算修正濁度，通過事先從濃度已知的碳酸鈉水溶液求出的標(biāo)準(zhǔn)曲線，求出各濁度的濃度，測(cè)定碳酸氣的總量的濃度。
在這里，標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作如下進(jìn)行。
<A>標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作 利用濃度已知的碳酸鈉水溶液，制作標(biāo)準(zhǔn)曲線。另外，濁度是通過透射光測(cè)定法計(jì)算的。
(A1)碳酸鈉水溶液的制作 在1.036克的日本藥局方產(chǎn)品的干燥碳酸鈉中加入沒有溶解二氧化碳的脫氣蒸餾水至溶液總量為1升，得到1036ppm的碳酸鈉水溶液。Na2CO3的分子量是106，CO2的分子量是44，所以1036ppm的碳酸鈉水溶液的CO2濃度是1036×44/106＝430.0ppm。
(A2)氫氧化鈣水溶液的制作 在3克的日本藥局方產(chǎn)品的氫氧化鈣中加入沒有溶解二氧化碳的脫氣蒸餾水至溶液總量為1升，且為了不溶解空氣中的二氧化碳，在密閉容器內(nèi)搖晃1個(gè)小時(shí)混合后靜置，得到氫氧化鈣。Ca(OH)2的分子量是76，氫氧化鈣水溶液的濃度是0.04摩爾/升。
(A3)吸光度測(cè)定 將(A1)的碳酸鈉水溶液0.1毫升、0.2毫升、0.3毫升、0.4毫升、0.5毫升、0.6毫升、0.7毫升分別加入到4.0毫升的(A2)的氫氧化鈣水溶液中，測(cè)定渾濁的水溶液的吸光度(450nm)。
(A4)CO2濃度的計(jì)算 各溶液的CO2濃度分別計(jì)算為430×0.1/(0.1+4.0)＝10.49ppm，430×0.2/(0.2+4.0)＝20.48ppm，430×0.3/(0.3+4.0)＝30.00ppm，430×0.4/(0.4+4.0)＝39.09ppm，430×0.5/(0.5+4.0)＝47.78ppm，430×0.6/(0.6+4.0)＝56.09ppm，430×0.7/(0.7+4.0)＝64.04ppm。
(A5)濁度的計(jì)算 1ppm的標(biāo)準(zhǔn)陶土溶液(濁度1度)的吸光度(450nm)為0.434，所以對(duì)用(A3)測(cè)定的吸光度乘上2.303(＝1÷0.434)，計(jì)算出濁度。
以CO2濃度為x軸、以濁度為y軸制圖，制作標(biāo)準(zhǔn)曲線(圖7)。得到的校準(zhǔn)線的式子是如下，相關(guān)系數(shù)是0.988。
y＝0.018316x+0.00049...(3) (A6)修正濁度的計(jì)算 將式(3)的y的截距(0.00049)從濁度減去，計(jì)算出修正濁度。
因此，以CO2濃度為x軸、以修正濁度為y軸制圖時(shí)，一次近似式是如下。
y＝0.018316x...(4) 對(duì)各水溶液測(cè)定的吸光度、計(jì)算出的CO2濃度、濁度、以及修正濁度示于表1。
表1 從式(3)、(4)可看出，CO2濃度與濁度或修正濁度的相關(guān)值高。因此，通過在CO2濃度未知的水溶液中混合氫氧化鈣溶液，測(cè)定吸光度，計(jì)算濁度，可以從濁度大概計(jì)算出CO2濃度。
在實(shí)驗(yàn)中，從已測(cè)定的草酸鉀水溶液制造的原液量是154.61毫升。使用該原液，利用上述測(cè)定裝置100測(cè)定CO2濃度。
其測(cè)定結(jié)果示于表2。在表2中顯示了450nm下的吸光度、修正濁度、CO2濃度(ppm)、以及原液的CO2濃度(毫克)。
在表2中，碳酸氣總量是所有試劑中碳酸氣的總和，合計(jì)值是2295毫克。
該2295毫克碳酸氣溶解在154.61毫升的原液中，所以CO2＝2295/154.61＝14844ppm，因此可以確認(rèn)在該實(shí)驗(yàn)中制造的碳酸水的碳酸濃度是14844ppm。
表2 實(shí)施例2 作為如上所述制造碳酸氣溶液的實(shí)驗(yàn)，將500毫升含有2摩爾草酸鉀(KHC2O4)的原料水溶液填充在電解槽2內(nèi)，不施加超聲波，利用電解裝置3進(jìn)行30分鐘電解。此時(shí)的電流設(shè)定為4.5安培，電壓設(shè)定為0.18伏。
測(cè)定電解后的草酸鉀水溶液pH值時(shí)，該pH值為9.25。
接著，在已電解的草酸鉀水溶液(原料水溶液)中加入pH值為4.9的草酸水溶液。該草酸水溶液事先利用氫氧化鉀(KOH)調(diào)整pH值。
一邊測(cè)定原料水溶液的pH值，一邊加入草酸水溶液，在原料水溶液的pH值為6.5時(shí)，停止加入草酸水溶液。
原料水溶液最初為強(qiáng)堿性，隨著加入草酸水溶液，中和后，就會(huì)產(chǎn)生如下反應(yīng)，瞬間大量產(chǎn)生碳酸氣微小氣泡。
(COOH)2+O2+H2→2CO2+2H2O 當(dāng)原料水溶液為弱酸時(shí)，停止加入草酸水溶液，由此得到溶解有大量碳酸氣微小氣泡的、對(duì)人體肌膚溫和的碳酸氣溶液。
在利用上述制造方法制造的、以溶解有碳酸氣氣泡的草酸水溶液為主成分的碳酸水中浸漬手5分鐘后觀察手的皮膚時(shí)發(fā)現(xiàn)，與施加超聲波時(shí)相同，可得到在皮膚表面有無數(shù)水氣泡和皮膚紅潤的特有效果。
實(shí)施例3 利用低濃度的草酸鉀(K2C2O4)，進(jìn)行如上所述制造碳酸氣溶液的實(shí)驗(yàn)。
首先，將500毫升的含有0.3摩爾草酸鉀(K2C2O4)的原料水溶液填充在電解槽2內(nèi)，不施加超聲波，利用電解裝置3進(jìn)行30分鐘電解。此時(shí)的電流設(shè)定為4.38安培，電壓設(shè)定為2.3伏。
在這樣制作的草酸鉀水溶液中加入25毫升的草酸水溶液。
在利用上述制造方法制造的、以溶解有碳酸氣氣泡的草酸水溶液為主成分的碳酸水中浸漬手5分鐘后觀察手的皮膚時(shí)發(fā)現(xiàn)，可得到在皮膚表面有無數(shù)水氣泡和皮膚紅潤的特有效果。
實(shí)施例4 在500毫升的含有0.3摩爾草酸鉀(K2C2O4)的原料水溶液中，將0.3摩爾分別用0.2摩爾和0.1摩爾代替進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，制作各摩爾數(shù)的草酸鉀水溶液，在這樣制造的草酸水溶液中浸漬手5分鐘后觀察手的皮膚時(shí)發(fā)現(xiàn)，可得到在皮膚表面有無數(shù)水氣泡和皮膚紅潤的特有效果。
但是，當(dāng)草酸鉀的濃度低時(shí)，觀察到氣泡緩慢微細(xì)地附著在皮膚上。
因此，使用該碳酸水時(shí)，能夠引起毛細(xì)血管床的增加及擴(kuò)張，以及促進(jìn)改善皮膚的血液循環(huán)。
實(shí)施例5 將1M檸檬酸鈉(pH為8.1)、1M檸檬酸(pH為0.8)、以及1M碳酸氫鈉作為原液使用。取200毫升檸檬酸鈉，用水配制成800毫升檸檬酸鈉水溶液(pH為8.0)。
在該水溶液中加入檸檬酸，觀察溶液的pH值變化，得到如下表的結(jié)果。
表3 在該溶液中加入100毫升碳酸氫鈉(0.1M)，使溶液總量為1升，并將該溶液作為第1水溶液加入到電解槽2中，利用電解裝置3進(jìn)行電解。
剛電解后，緩緩產(chǎn)生氣泡，從電極周圍也開始產(chǎn)生氣泡。
此時(shí)的電流值為4.98安培，電壓為2.8伏，電解1小時(shí)。
其結(jié)果，水溶液的pH為7.0。
pH值在電解前后沒有變化是由于緩沖液起作用。
在該電解的水溶液中加入20毫升的1M草酸時(shí)，微小氣泡緩慢附著在手上，使手變紅潤。
另外，此時(shí)的pH值為7.0，沒有變化。
對(duì)制造的碳酸氣溶液中含有的碳酸氣微小氣泡的平均粒徑進(jìn)行測(cè)定，其結(jié)果，其平均粒徑是405.1納米(參照?qǐng)D8)。
上述粒徑測(cè)定中使用了準(zhǔn)彈性光散射光度計(jì)(大冢電子株式會(huì)社制，型號(hào)ELS-8000)。
為了比較，測(cè)定了含有1000ppm碳酸氣的碳酸泉的碳酸氣微小氣泡的粒徑。其結(jié)果，平均粒徑是6563.0納米(參照?qǐng)D9)。上述碳酸泉是利用三菱レ一ヨン株式會(huì)社制的碳酸泉制造裝置(C.C.Carbo)制造的。
從圖8、圖9的圖中可以看出，在本實(shí)施例中制造的碳酸氣是，散射強(qiáng)度分布幾乎為一個(gè)峰，只制造平均粒徑的碳酸氣。另外，以往的碳酸泉制造裝置制造的碳酸氣溶液是，散射強(qiáng)度分布為兩個(gè)峰，制造了大量粒徑大的碳酸氣。
實(shí)施例6 用10毫升檸檬酸(0.01M)、100毫升檸檬酸鈉(0.1M)制作水溶液(pH為5.9)，并在該水溶液中加入300毫升碳酸氫鈉(0.3M)，制作第1水溶液。
此時(shí)的pH值為7.02。
將這樣制作的第1溶液加入到電解槽2中，利用電解裝置3直接進(jìn)行電解。
此時(shí)的電流值為4.98安培，電壓為2.8伏。
進(jìn)行1小時(shí)電解后，測(cè)定pH值時(shí)，pH為8.70。
在該電解的第1水溶液中加入作為第2水溶液的20毫升的1M草酸時(shí)，產(chǎn)生大量氣泡，在該水溶液中浸漬手時(shí)，大量氣泡附著在手上，使手變紅潤。
此時(shí)的pH值為7.0。
實(shí)施例7 在100毫升檸檬酸鈉(0.1M)中加入10毫升檸檬酸(0.01M)，此時(shí)的pH為7.0，在其中加入200毫升的0.05M醋酸緩沖液后，加入水，制作700毫升的第1水溶液。此時(shí)的pH值為5.6。
在該第1水溶液中進(jìn)一步加入300毫升的碳酸氫鈉(0.3M)后，加入到電解槽2中，利用電解裝置3進(jìn)行電解。
在電解之前的第1水溶液pH值為6.9。
作為電解條件，電流值為4.98安培，電壓為2.7伏，進(jìn)行1小時(shí)電解。
電解后的第1水溶液pH值為8.77。
由于電解后的第1水溶液為堿性，相對(duì)1升的該第1水溶液，在該第1水溶液中加入作為第2水溶液的30毫升的1M的草酸，此時(shí)pH值降低到7.0。
在該水溶液中浸漬手時(shí)，大量氣泡附著在手上，使手變紅潤。
實(shí)施例8 在200毫升的0.2M檸檬酸鈉中加入40毫升的0.04M檸檬酸(此時(shí)的pH為5.5)，制作第1水溶液，并在該水溶液中加入300毫升的0.3M碳酸氫鈉后，加入到電解槽2中，利用電解裝置3進(jìn)行電解。
在電解之前的pH值為5.8。
作為電解條件，電流值為5安培，電壓為2.8伏，進(jìn)行1小時(shí)電解。1小時(shí)后的pH值為8.7，所以加入適量的檸檬酸，使pH值調(diào)整為6.5，并加入茶的提取液作為第2水溶液。
該茶的提取液是，在150克的市售的靜岡煎茶中加入7升的蒸餾水，煮5分鐘，之后，直接放置至40℃左右，用濾紙過濾后，用蒸發(fā)器在80℃下濃縮得到茶的提取液。
加入茶的提取液時(shí)，水溶液顏色由于茶的顏色而變成茶色，在該水溶液中浸漬手時(shí)，大量氣泡附著在手上，使手變紅潤。
實(shí)施例9 在100毫升的市售果汁(商品名CC檸檬)中加入900毫升水(此時(shí)的pH值為3.6)，制作第1水溶液，在該第1水溶液中加入100毫升的0.1M碳酸氫鈉，在電解槽2內(nèi)，利用電解裝置3進(jìn)行30分鐘電解。
此時(shí)的電解條件是，電流值為5安培，電壓為4伏，電解后的水溶液pH值為8.7。
由于該水溶液為堿性，相對(duì)500毫升的水溶液，在該水溶液中加入8毫升的1M草酸，使pH值為6.6，并在該水溶液加入8毫升的1M檸檬酸，此時(shí)的最終pH值為6.3。在該水溶液中浸漬手時(shí)，大量氣泡附著在手上，使手變紅潤。
另外，以相同條件，加入實(shí)施例8中使用的茶的提取液代替8毫升的1M檸檬酸，在該水溶液中浸漬手時(shí)，大量氣泡附著在手上，使手變紅潤。
實(shí)施例10 利用圖5所示的裝置，將浴室的浴槽作為反應(yīng)槽51，確認(rèn)能否制得碳酸泉。
準(zhǔn)備12瓶(約10升)檸檬溶液(商品名為キレ一トレモン)作為第1水溶液，將其用150升的浴缸水稀釋。考慮到只有上述檸檬溶液中的果汁，檸檬酸可能不足，所以加入110克檸檬酸，使最終反應(yīng)槽51中的水溶液調(diào)整為0.005M左右。
將1升的1M碳酸氫鈉溶解在該水溶液中，啟動(dòng)循環(huán)泵52，循環(huán)約160升的水溶液，同時(shí)啟動(dòng)電解裝置3A，將電流施加在電解槽2A內(nèi)的電極7a、7b，進(jìn)行電解。
電解條件是，電流值為5安培，電壓為2.8伏，將5安培的電流以恒電流流過，進(jìn)行30分鐘電解。
另外，循環(huán)泵在1分鐘內(nèi)流過20升水。水溫為30℃，30分鐘后在電解的水溶液中加入5瓶檸檬溶液(商品名為キレ一トレモン)，并進(jìn)一步加入適量的1M的檸檬酸，此時(shí)將身體浸漬該水溶液中時(shí)，緩慢附著氣泡，且入浴30分鐘后身體顏色改變，浸漬在水中的部分變紅。
實(shí)施例11 在500毫升的0.5M琥珀酸鈉中加入200毫升的0.2M琥珀酸，制作第1水溶液，在該水溶液中進(jìn)一步加入300毫升的0.3M碳酸氫鈉，并加入到電解槽2中，利用電解裝置3進(jìn)行電解。
作為電解條件，電流值為5安培，電壓為3.16伏，進(jìn)行30分鐘電解。
之后，相對(duì)100毫升的該電解的水溶液，加入2毫升的1M草酸，在該水溶液中浸漬手時(shí)，大量氣泡附著在手上，使手變紅潤。
根據(jù)本發(fā)明，通過在電解槽內(nèi)的電極之間施加直流電壓，將第1水溶液電解，在該水溶液中形成電子不足狀態(tài)的氧化場(chǎng)，將溶解有羧酸的第2水溶液混合到該處于氧化場(chǎng)狀態(tài)的第1水溶液中，使處于氧化場(chǎng)狀態(tài)的第1水溶液得到電子并還原，使羧酸氧化，在水溶液中產(chǎn)生碳酸氣，因此，可容易且低成本地制造溶解有微小氣泡的碳酸氣溶液，而且不會(huì)向大氣釋放不需要的碳酸氣，所以環(huán)保。
根據(jù)上述碳酸氣溶液制造裝置，不需要以往的碳酸泉制造方法中使用的散氣設(shè)備、碳酸氣高壓鋼瓶、氣體分離器、壓縮機(jī)等機(jī)器。
根據(jù)上述方法制造的以溶解有碳酸氣微小氣泡的水溶液為主成分的碳酸水，由于大量含有納米級(jí)大小的碳酸氣，能夠得到在皮膚表面有無數(shù)水氣泡和皮膚紅潤的特有效果，并能夠引起毛細(xì)血管床的增加及擴(kuò)張，以及促進(jìn)改善皮膚的血液循環(huán)。
權(quán)利要求
1.一種碳酸氣溶液的制造方法，其特征是，在具有電極的電解槽內(nèi)，通過在電解槽內(nèi)的電極之間施加直流電壓，將第1水溶液電解，在該水溶液中形成電子不足狀態(tài)的氧化場(chǎng)，將溶解有羧酸的第2水溶液混合到該處于氧化場(chǎng)狀態(tài)的第1水溶液中，使處于氧化場(chǎng)狀態(tài)的第1水溶液得到電子并還原，使羧酸氧化，在水溶液中產(chǎn)生碳酸氣。
2.一種碳酸氣溶液的制造方法，其特征是，在具有電極的電解槽內(nèi)，通過在電解槽內(nèi)的電極之間施加直流電壓，將第1水溶液電解，在該水溶液中形成電子不足狀態(tài)的氧化場(chǎng)，將該處于氧化場(chǎng)狀態(tài)的第1水溶液與溶解有羧酸的第2水溶液混合，使處于氧化場(chǎng)狀態(tài)的第1水溶液中從溶解有羧酸的第2水溶液得到電子并還原，使羧酸氧化，在水溶液中產(chǎn)生碳酸氣。
3.如權(quán)利要求1或2所述的碳酸氣溶液的制造方法，其特征是，將第1水溶液電解至pH值大于等于6。
4.如權(quán)利要求1或2所述的碳酸氣溶液的制造方法，其特征是，將第1水溶液電解至pH值大于等于6后，將第2水溶液加入到處于氧化場(chǎng)狀態(tài)的第1水溶液中，通過調(diào)整第2水溶液的用量，使pH值在5-7的范圍內(nèi)為止。
5.如權(quán)利要求1或2所述的碳酸氣溶液的制造方法，其特征是，將第1水溶液電解至pH值大于等于6后，在加入第2水溶液之前，加入酸性溶液，使第1水溶液的pH值調(diào)整為5-7后，加入第2水溶液，使pH值保持在5-7的范圍內(nèi)。
6.一種碳酸氣溶液的制造方法，其特征是，在具有電極的電解槽內(nèi)，通過在電解槽內(nèi)的電極之間施加直流電壓，將第1水溶液電解，將第1水溶液的pH值提高到7左右為止，在pH值每次達(dá)到7左右時(shí)加入能夠?qū)⒌?水溶液的pH值降低的酸性溶液，使第1水溶液的pH值不會(huì)移到堿性范圍，使pH值一直保持在6-7的弱酸性區(qū)域，在第1水溶液中形成電子不足狀態(tài)的氧化場(chǎng)，將溶解有羧酸的第2水溶液混合到所述處于氧化場(chǎng)狀態(tài)的第1水溶液中，使所述處于氧化場(chǎng)狀態(tài)的第1水溶液得到電子并還原，使第2水溶液中含有的羧酸氧化，在水溶液中產(chǎn)生碳酸氣。
7.如權(quán)利要求1或2所述的碳酸氣溶液的制造方法，其特征是，將第1水溶液電解至氧化還原電位為負(fù)的毫伏值為止。
8.如權(quán)利要求1或2所述的碳酸氣溶液的制造方法，其特征是，將第1水溶液電解至氧化還原電位為負(fù)的毫伏值為止后，加入第2水溶液。
9.如權(quán)利要求1、2和6中任意一項(xiàng)所述的碳酸氣溶液的制造方法，其特征是，在電解之前或在電解中將碳酸鹽加入到第1水溶液中。
10.如權(quán)利要求9所述的碳酸氣溶液的制造方法，其特征是，所述碳酸鹽為碳酸氫鈉。
11.如權(quán)利要求1、2和6中任意一項(xiàng)所述的碳酸氣溶液的制造方法，其特征是，所述第1水溶液為溶解有羧酸的水溶液。
12.如權(quán)利要求1、2和6中任意一項(xiàng)所述的碳酸氣溶液的制造方法，其特征是，所述第1水溶液中溶解有羧酸和該羧酸的一價(jià)陽離子鹽。
13.如權(quán)利要求1、2和6中任意一項(xiàng)所述的碳酸氣溶液的制造方法，其特征是，所述第1水溶液為將酸味的果汁或茶葉的提取液中的任意一種作為主成分的水溶液。
14.如權(quán)利要求1、2和6中任意一項(xiàng)所述的碳酸氣溶液的制造方法，其特征是，所述羧酸為選自草酸、醋酸、檸檬酸、琥珀酸、丙二酸、富馬酸、乳酸、蘋果酸、酒石酸中的至少一種。
15.如權(quán)利要求1、2和6中任意一項(xiàng)所述的碳酸氣溶液的制造方法，其特征是，溶解在第2水溶液中的羧酸為酸味的果汁或茶葉的提取液中的任意一種中所含有的草酸、檸檬酸、蘋果酸、或酒石酸。
16.一種碳酸氣溶液的制造方法，其特征是，在具有電極的電解槽內(nèi)，加入將酸味的果汁或茶葉的提取液中的任意一種作為主成分的第1水溶液和碳酸氫鈉，通過在電解槽內(nèi)的電極之間施加直流電壓，將果汁或茶葉中含有的羧酸電解，將電解槽內(nèi)的第1水溶液的pH值提高到6以上為止，在電解槽內(nèi)的第1水溶液中形成電子不足狀態(tài)的氧化場(chǎng)，將溶解有羧酸的第2水溶液混合到上述處于氧化場(chǎng)狀態(tài)的第1水溶液中，使pH值保持在該弱酸性區(qū)域，使上述處于氧化場(chǎng)狀態(tài)的第1水溶液得到電子并還原，使第2水溶液中含有的羧酸氧化，在水溶液中產(chǎn)生碳酸氣。
17.如權(quán)利要求16所述的碳酸氣溶液的制造方法，其特征是，溶解在第2水溶液的羧酸為選自草酸、醋酸、檸檬酸、琥珀酸、丙二酸、富馬酸、乳酸、蘋果酸、酒石酸中的至少一種。
18.如權(quán)利要求16所述的碳酸氣溶液的制造方法，其特征是，溶解在第2水溶液中的羧酸為酸味的果汁或茶葉的提取液中的任意一種中所含有的草酸、檸檬酸、蘋果酸、或酒石酸。
19.如權(quán)利要求1或2所述的碳酸氣溶液的制造方法，其特征是，所述第1水溶液使用堿性水溶液。
20.一種碳酸氣溶液的制造方法，其特征是，在電解槽內(nèi)填充pH值為7以上的堿性水溶液，通過在電解槽內(nèi)的電極之間施加直流電壓，將填充在電解槽內(nèi)的堿性水溶液電解，產(chǎn)生氫氣和氧氣，將氫氣和氧氣溶解在上述堿性水溶液中后，在該堿性水溶液中加入草酸水溶液，使草酸與溶解在上述堿性水溶液中的氫氣和氧氣反應(yīng)，制造水溶液中溶解碳酸氣微小氣泡的碳酸氣溶液。
21.如權(quán)利要求20所述的碳酸氣溶液的制造方法，其特征是，加入到堿性水溶液中的草酸水溶液的量，設(shè)定為在加入草酸水溶液后使水溶液的pH值達(dá)到弱酸性區(qū)域。
22.如權(quán)利要求20或21所述的碳酸氣溶液制造方法，其特征是，在碳酸氣溶液的制造方法中，堿性水溶液是通過將草酸鉀溶解在水中而得到的。
23.一種碳酸氣溶液的制造方法，其特征是，通過在電解槽內(nèi)的電極之間施加直流電壓，將填充在電解槽內(nèi)的草酸鉀水溶液電解，產(chǎn)生碳酸氣、氫氣和氧氣，將碳酸氣、氫氣和氧氣溶解在上述草酸鉀水溶液中后，在該草酸鉀水溶液中加入草酸水溶液，制造溶解有碳酸氣微小氣泡的碳酸氣溶液。
24.如權(quán)利要求20、21和23中任意一項(xiàng)所述的碳酸氣溶液的制造方法，其特征是，在已電解的草酸鉀水溶液中加入草酸水溶液時(shí)，測(cè)定電解槽內(nèi)的草酸鉀水溶液的pH值，根據(jù)所需pH值，控制草酸水溶液的加入量。
25.如權(quán)利要求1、2、6、16-18、20、21和23中任意一項(xiàng)所述的碳酸氣溶液的制造方法，其特征是，將超聲波施加到水溶液中，使碳酸氣氣泡以更微小氣泡狀態(tài)溶解于水溶液中。
26.一種碳酸氣溶液的制造裝置，其特征是，該碳酸氣溶液的制造裝置是用于如下碳酸氣溶液制造方法的裝置，該方法在具有電極的電解槽內(nèi)，通過在電解槽內(nèi)的電極之間施加直流電壓，將第1水溶液電解，在該水溶液中形成電子不足狀態(tài)的氧化場(chǎng)，將溶解有羧酸的第2水溶液混合到該處于氧化場(chǎng)狀態(tài)的第1水溶液中，使處于氧化場(chǎng)狀態(tài)的第1水溶液得到電子并還原，使羧酸氧化，在水溶液中產(chǎn)生碳酸氣；其中，所述電解槽內(nèi)具有測(cè)定pH值或氧化還原電位中的任意一項(xiàng)或兩項(xiàng)值的測(cè)定器。
27.一種碳酸氣溶液的制造裝置，其特征是，該裝置包括電解槽，其具有電極；電解裝置，其通過在電解槽內(nèi)的電極施加直流電壓，使填充在電解槽內(nèi)的水溶液電解；填充容器，其填充了溶解有羧酸的水溶液；測(cè)定器，其設(shè)置在上述電解槽內(nèi)，用于測(cè)定pH值或氧化還原電位中的任意一項(xiàng)或兩項(xiàng)值；控制裝置，其在上述測(cè)定器的pH值為7左右或7以上時(shí)、或者氧化還原電位為負(fù)的毫伏值時(shí)，將填充容器中的溶解有羧酸的水溶液加入到電解槽中。
28.一種碳酸氣溶液的制造裝置，其特征是，該碳酸氣溶液的制造裝置是用于如下碳酸氣溶液制造方法的裝置，該方法是將第1水溶液電解，在該水溶液中形成電子不足狀態(tài)的氧化場(chǎng)，將溶解有羧酸的第2水溶液混合到該處于氧化場(chǎng)狀態(tài)的第1水溶液中，使處于氧化場(chǎng)狀態(tài)的第1水溶液得到電子并還原，使羧酸氧化，在水溶液中產(chǎn)生碳酸氣；
所述碳酸氣溶液的制造裝置包括電解槽，其將第1水溶液電解；電極，其設(shè)置在上述電解槽中；電解裝置，其將直流電壓施加在上述電極上，使填充在電解槽內(nèi)的第1水溶液電解；填充容器，其填充了溶解有羧酸的第2水溶液；測(cè)定器，其用于測(cè)定上述電解槽中電解的水溶液的pH值或氧化還原電位中的任意一項(xiàng)或兩項(xiàng)值；控制裝置，其在上述測(cè)定器的pH值為7左右或7以上時(shí)、或者氧化還原電位為負(fù)的毫伏值時(shí)，將填充容器中的溶解有羧酸的水溶液加入到電解槽中；反應(yīng)槽，其使電解槽中電解的第1水溶液與第2水溶液進(jìn)行反應(yīng)；循環(huán)泵，其設(shè)置在電解槽和反應(yīng)槽之間，使水溶液在這些兩個(gè)槽之間循環(huán)。
29.如權(quán)利要求28所述的碳酸氣溶液的制造裝置，其特征是，所述反應(yīng)槽為浴槽。
30.一種碳酸水，其中，將第1水溶液電解，在該水溶液中形成電子不足狀態(tài)的氧化場(chǎng)，將溶解有羧酸的第2水溶液混合到該處于氧化場(chǎng)狀態(tài)的第1水溶液中，使處于氧化場(chǎng)狀態(tài)的第1水溶液得到電子并還原，使羧酸氧化，制得以在水溶液中溶解有碳酸氣微小氣泡的水溶液為主成分的碳酸水。
31.如權(quán)利要求30所述的碳酸水，其特征是，所述第1水溶液為溶解有羧酸的水溶液。
32.如權(quán)利要求31所述的碳酸水，其特征是，所述第1水溶液為溶解有羧酸和該羧酸的一價(jià)陽離子鹽的水溶液。
33.如權(quán)利要求32所述的碳酸水，其特征是，所述第1水溶液為將酸味的果汁或茶葉的提取液中的任意一種作為主成分的水溶液。
34.如權(quán)利要求30至33中任意一項(xiàng)所述的碳酸水，其特征是，所述羧酸為選自草酸、醋酸、檸檬酸、琥珀酸、丙二酸、富馬酸、乳酸、蘋果酸、酒石酸中的至少一種。
35.如權(quán)利要求30至33中任意一項(xiàng)所述的碳酸水，其特征是，溶解在第2水溶液中的羧酸為酸味的果汁或茶葉的提取液中的任意一種中所含有的草酸、檸檬酸、蘋果酸、或酒石酸。
36.一種碳酸水，其特征是，在具有電極的電解槽內(nèi)，加入將酸味的果汁或茶葉的提取液中的任意一種作為主成分的第1水溶液和碳酸氫鈉，通過在電解槽內(nèi)的電極之間施加直流電壓，將果汁或茶葉中含有的羧酸電解，電解至電解槽內(nèi)的第1水溶液的pH值為7左右或7以上，在電解槽內(nèi)的第1水溶液中形成電子不足狀態(tài)的氧化場(chǎng)，將溶解有羧酸的第2水溶液混合到該處于氧化場(chǎng)狀態(tài)的第1水溶液中，保持弱酸性區(qū)域，使處于氧化場(chǎng)狀態(tài)的第1水溶液得到電子并還原，使第2水溶液中含有的羧酸氧化，制得以在水溶液中溶解有碳酸氣微小氣泡的水溶液作為主成分的碳酸水。
37.一種碳酸水，其特征是，通過在電解槽內(nèi)的電極之間施加直流電壓，將填充在電解槽內(nèi)的草酸鉀水溶液電解，產(chǎn)生碳酸氣、氫氣和氧氣，將碳酸氣、氧氣溶解在上述草酸鉀水溶液中后，在該草酸鉀水溶液中加入草酸水溶液，得到以溶解有碳酸氣微小氣泡的草酸水溶液為主成分的碳酸水。
38.如權(quán)利要求30-33、36和37中任意一項(xiàng)所述的碳酸水，其特征是，在碳酸水中，碳酸水的濃度為大于等于400ppm。
全文摘要
通過在電解槽(2)內(nèi)的電極7a，7b之間施加直流電壓，將第1水溶液電解，在該水溶液中形成電子不足狀態(tài)的氧化場(chǎng)，將溶解有羧酸的第2水溶液混合到該處于氧化場(chǎng)狀態(tài)的第1水溶液中，使處于氧化場(chǎng)狀態(tài)的第1水溶液得到電子并還原，使羧酸氧化，在水溶液中產(chǎn)生碳酸氣，因此，可以容易地低成本制造碳酸氣溶液。
文檔編號(hào)B01F1/00GK101115685SQ20068000065
公開日2008年1月30日 申請(qǐng)日期2006年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月28日
發(fā)明者佐野洋, 淺野正彥, 八木仁 申請(qǐng)人:株式會(huì)社Omsi