专利名称：碳酸泉水制造装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及可监测未溶解的碳酸气体异常的发生，同时也可使未溶解的碳酸气体再溶解的碳酸泉水制造装置。
背景技术：
碳酸泉水具有优良的保温作用，因此自古以来在利用温泉的浴场等场所中使用。碳酸泉水的保温作用基本上认为是由于含有碳酸气体的末梢血管的扩张作用而改善了身体环境的缘故。又，认为是由于碳酸气体经皮肤进入，引起毛细血管床的增加及扩张，改善了皮肤的血液循环。因此，被认为在器官退化性病变及末梢循环障碍的治疗方面有效。
近年来，特别在所述治疗中，认为当碳酸泉水中的二氧化碳浓度为大约40℃的温水的过饱和浓度区域即1200mg/L(升)左右时，可以更显著地发挥碳酸泉水的生理效果。
作为这样的人工制造碳酸泉水的方法，比如有如下碳酸泉水制造方法采用循环型碳酸泉水制造装置，用循环泵使浴缸中的温水通过碳酸气溶解器进行循环，采用一次通过型碳酸泉水制造装置，通过使来自供水器等所供应的温水一次通过碳酸气溶解器来制造碳酸泉水等。大多采用诸如静态混合器和中空丝膜组件等作为溶解效率优良的碳酸气溶解器。
不过，即使采用这些碳酸气溶解器，也不能使碳酸气体100％地溶解在温水中。这时，未溶解的碳酸气体被白白地释放到大气中，在经营成本方面成为很大的问题。又，变成气泡混入碳酸泉水中的未溶解的碳酸气体会被释放到浴室内，在为了进行全身浴而制造大量碳酸泉水时，浴室处于碳酸气体的高浓度氛围下的状态，有可能对人体带来恶劣影响。
据说，当室内的碳酸气体浓度的长期安全极限(TLV)为0.5％以下，若达到10％以上时，人体的调整功能就不能进行，经大约10分钟就意识不清，在25％以上时呼吸减弱，几小时内就会死亡(比如参照非专利文献1)。
作为碳酸泉水制造装置的一个例子比如有如下所述的碳酸泉水制造装置，其特征在于，将由气体分离器分离的未溶解的碳酸气体导入压缩器而回收，将该回收的碳酸气体导入碳酸气溶解器并使其溶解到温水中(比如参照专利文献1)。
在该专利文献1所述的碳酸泉水制造装置中，将由气体分离器分离的未溶解的碳酸气体用压缩器回收，该回收的碳酸气体再次被送到碳酸气溶解器内来用于制造碳酸泉水。另外，所述专利文献1所述的碳酸泉水制造装置是本申请人等率先提出的。
另外，作为将碳酸气体溶解在液体中的一个例子，比如有如下所述的碳酸气体中和装置将通过气液分离设备分离的未溶解的碳酸气体注入传送碱性排水用的泵的上游而与温水混合，或者气体注入喷嘴使用以碱性排水作为驱动流体的喷射器，由该喷射器吸引未溶解的碳酸气体并与温水混合(比如参照专利文献2)。
又，作为测定碳酸泉水中的碳酸气体浓度的方法有如下方法采用离子电极式的碳酸气体浓度计的方法；采用pH计、从测出的pH值算出浓度的方法(比如参照专利文献3)；用超声波传感器测定存在碳酸泉水中的气泡量、从测定的气泡量算出浓度的方法(比如参照专利文献4)。所述专利文献3和专利文献4所述的测定碳酸泉水中的碳酸气体浓度的方法是本申请人等率先提出的专利文献1日本特开平11-192421号公报专利文献2日本特开2001-170659号公报专利文献3日本特开2003-066023号公报专利文献4WO03/020405号公报非专利文献1保安(岩谷(イワタニ)高压气体保安情报誌)Vol.63(2003)发明内容发明想要解决的课题如所述日本专利文献1的图1和所述日本专利文献2的图1～图3所示，气液分离器的结构是在气液分离器内，将未溶解的碳酸气体分离到上部，将液体分离到下部。未溶解的碳酸气体从上部排出到气液分离器外，液体通过安装在气液分离器的下部的液体导出管传送到下游。
不过，当供应的碳酸气体流量过剩或所供应的温水的温度高而饱和度低时，或者在象循环型碳酸泉水制造装置这样所供应的温水的碳酸气体浓度徐徐升高而成为高浓度时，从传送到气液分离器内的液体中释放的未溶解的碳酸气体量增大，有时会超过从气液分离器排出未溶解的碳酸气体的能力。这时，气液分离器内充满未溶解的碳酸气体，气液分离器的液面就会降低。当液面降低到液体导出管以下时，未溶解的碳酸气体从气液分离器的液体导出管被释放。为了能可靠地分离气体和液体，保持气液分离器内的液面高于液体导出管很重要。
在所述专利文献1所述的碳酸泉水制造装置及所述专利文献2所述的碳酸气体中和装置这样的结构中，在气液分离器上没有设置检测液面的设备，如上所述，因气液分离器的液面下降，以气泡混入碳酸泉水中的未溶解的碳酸气体就有可能被释放到浴室内。
本发明为了解决所述现有的问题，目的在于提供这样的碳酸泉水制造装置能一直监测气液分离器内的未溶解的碳酸气体量，由气液分离器可靠地分离除去温水中的未溶解的碳酸气体，并使分离除去的未溶解的碳酸气体再溶解。
解决课题用的手段其目的由如下一种碳酸泉水制造装置来达到作为本申请第1发明的主要结构的、使碳酸气体溶解在温水中来制造碳酸泉水的碳酸泉水制造装置，其特征在于，设置有碳酸气体供应设备；温水供应设备；与所述碳酸气体供应设备和所述温水供应设备连接的碳酸气溶解器；被连接在该碳酸气溶解器的下游侧的液体导出管；配置在该液体导出管的管路中途的气液分离器；以及检测所述碳酸泉水的气泡量的气泡检测设备。所述温水供应设备最好具有使浴缸内的温水循环的温水循环设备。
所述气泡检测设备最好具有超声波发送器、超声波接收器和判断部，所述超声波发送器和所述超声波接收器夹着所述液体导出管相对向配置，该超声波接收器接收所述超声波发送器所发送的超声波，所述判断部算出被该超声波接收器所接收的超声波的强度，与预先设定的阈值进行比较判断，所述判断部在所述超声波的强度低于所述阈值时，判断为在所述液体导出管中存在异常，输出异常信号。所述超声波发送器和所述超声波接收器最好相互水平设置。又，配置在所述超声波发送器和所述超声波接收器之间的所述液体导出管最好被配置成水平状态。
所述气泡检测设备可以具有被配置在所述气液分离器内部的液面传感器，在所述气液分离器内的液面低于预先设定的阈值时，判断为在所述液体导出管中存在异常，输出异常信号。又，所述碳酸气体供应设备具有电磁阀，并控制为，根据来自所述气泡检测设备的异常信号关闭所述电磁阀。所述碳酸气体供应设备也可以具有控制碳酸气体流量为一定的流量控制阀。又，所述温水供应设备也可以具有控制供应到所述碳酸气溶解器的温水的流量为一定的传送液体设备。还有，在所述液体导出管上也可以配设有使所述气液分离器内的水压上升的节流阀。
上述目的也可由如下一种碳酸泉水制造装置来达到作为本申请第2发明的主要结构的、使碳酸气体溶解在温水中来制造碳酸泉水的碳酸泉水制造装置，其特征在于，设置有碳酸气体供应设备；控制该碳酸气体的流量的控制阀；温水供应设备；与所述碳酸气体供应设备和所述温水供应设备连接的碳酸气溶解器；被连接在该碳酸气溶解器的下游侧的气液分离器；与所述气液分离器连接、同时与所述碳酸气溶解器的上游侧连接的未溶解碳酸气体导出管；与所述气液分离器连接的液体导出管；控制来自所述气液分离器的未溶解碳酸气体的流量的控制阀；配置在所述未溶解气体导出管的管路中途的压缩机；以及测定所述气液分离器的液面的检测设备，具有按照所述气液分离器的液面高度来控制供应的碳酸气体的流量和未溶解碳酸气体的流量的流量控制设备。
还可以具有气体流量控制设备，所述气体流量控制设备控制供应的碳酸气体的流量和未溶解碳酸气体的流量，使得所述气液分离器的液面高度高于所述气液分离器的液体导出管。又，可以设置有与所述气液分离器连接的气体释放管和配置在该气体释放管中途的排气控制阀。又，也可以替代上述那种气体流量控制设备而设置如下装置的气体流量控制设备测定所述气液分离器的液面的降下速度，算出传送的温水的碳酸气体浓度，控制供应的碳酸气体的流量。还有，还可以设置连接所述压缩机的排出侧和进入侧的配管、以及在所述配管途中开闭该配管的控制阀。还设置有设定所期望的碳酸气体浓度的浓度设定设备，也可以设置有控制供应的碳酸气体的流量、使得传送的温水的浓度与由所述浓度设定设备所设定的值相同的气体流量控制设备。
发明的效果在本发明的碳酸泉水制造装置中，以设有所述气泡检测设备为主要的特征。通过设置所述的气泡检测设备，可以检测出所述气液分离器和所述液体导出管内的碳酸泉水的异常。在本发明中，可以一直监测从所述气液分离器导出到所述液体导出管内的碳酸泉水的未溶解碳酸气体(碳酸泉水的气泡量)，按照该气泡量的增减可以控制所述碳酸气体供应管道的开闭。
可以使用诸如超声波传感器、光传感器和红外线传感器、浮子式液面传感器、静电容量式液面传感器、压差式液面传感器等作为所述气泡检测设备。
通过设置所述结构，可以检测出导出到所述液体导出管内的碳酸泉水中的未溶解碳酸气体的发生，因此，可以在导出到所述液体导出管内的碳酸泉水中，经常连续地或每隔规定时间地对所述气液分离器和所述液体导出管内的异常进行监测。
本发明可以设置使浴缸内的温水循环的温水循环设备作为所述温水供应设备。可以在一次通过型碳酸泉水制造装置和循环型碳酸泉水制造装置上设置所述气泡检测设备，所述一次通过型碳酸泉水制造装置通过使温水一次通过碳酸气溶解器内而制造碳酸泉水，所述循环型的碳酸泉水制造装置使浴缸中的温水从循环用泵经由碳酸溶解器循环。
所述气泡检测设备设置有超声波发送器、超声波接收器和判断部时，当流过所述液体导出管内的碳酸泉水中含有碳酸气体的气泡时，从所述超声波发送器发出的超声波被所述气泡扩散，所述超声波接收器接收变为衰减状态的超声波。当该超声波接收器接收的信号强度低于预先设定的阈值时，在流过所述液体导出管内的碳酸泉水中就会存在规定量以上的碳酸气体的气泡。
当判断部判断出在流过所述液体导出管内的碳酸泉水中存在规定量以上的碳酸气体的气泡时、即当检测出下降到脱离了预先设定的阈值的超声波强度时，从所述判断部输出该异常信号。
在该判断部中，可以对透过所述液体导出管内的碳酸泉水中并由所述超声波接收器接收的超声波强度与预先设定的通常状态时的阈值作出连续性比较。或者，也可以在每次抽样时间中对由所述超声波接收器接收的超声波强度与预先设定的通常状态时的阈值作出比较。
在所述比较值低于预先设定的阈值时，可以判断出存在有妨碍碳酸泉水正常制造的异常。在所述判断部，当判断出存在有妨碍碳酸泉水正常制造的异常时，该指令被变换成所要的信号后，能向诸如监测器、蜂鸣器和灯等警报显示装置输出。
通过设置所述结构，可以根据超声波的接收强度检测导出到所述液体导出管内的碳酸泉水中的未溶解碳酸气体的气泡量，检测碳酸泉水的异常。因此，可以在导出到所述液体导出管内的碳酸泉水中，经常连续地或每隔规定时间地对所述气液分离器和所述液体导出管内的异常进行监测。
可以连续或抽样的每隔规定时间地从所述液体导出管内的超声波的接收信号强度中，监测出正在导出到所述液体导出管内的碳酸泉水中的未溶解碳酸气体的气泡量来判别异常，同时能一直以稳定的检测精度有效地得到超声波的接收强度。
在本发明中，最好将所述超声波发送器和所述超声波接收器设置成互相水平。假如，当所述超声波发送器和所述超声波接收器夹着所述液体导出管在相互垂直方向上相对配设时，未溶解碳酸气体的气泡就会集聚在所述液体导出管的管路内的上方侧，不能正确地检测出所述液体导出管内的气泡状态。因此，最好将所述超声波发送器和所述超声波接收器设置成互相水平。
最好将所述超声波发送器和超声波接收器夹着所述液体导出管相对配置。由此，可以提高所述超声波发送器和超声波接收器的检测灵敏度。并且，可以防止因滞留在所述超声波发送器和超声波接收器之间的未溶解碳酸气体的气泡所引起的误动作。
又，最好将配置在所述超声波发送器和所述超声波接收器之间的所述液体导出管配置成水平状态。由此，可以进行高精度且稳定的气泡检测。
又，可以将液面传感器设置在所述气泡检测设备上。当包含有未溶解碳酸气体的气泡的碳酸泉水被导入所述气液分离器时，所述未溶解碳酸气体因浮力集聚在所述气液分离器内的上方，被除去所述未溶解碳酸气体的所述碳酸泉水集聚在下方，所述未溶解碳酸气体和碳酸泉水以上下分离的状态存在于气液分离器内。
可以将未溶解碳酸气体释放管道配置在所述气液分离器的上部，能利用该未溶解碳酸气体释放管道将集聚在气液分离器内的上方的未溶解碳酸气体排出到系统外。又，可以将除去了所述未溶解碳酸气体的所述碳酸泉水导出的所述液体导出管配置在所述气液分离器的下部。
所述未溶解碳酸气体释放管道发生堵塞时以及所述气液分离器不能发挥正常功能时、或超越了所述未溶解碳酸气体释放管道的排出能力的所述未溶解碳酸气体被导入所述气液分离器内时等场合，所述气液分离器内就充满了所述未溶解碳酸气体。
因此，由于所述气液分离器内充满了所述未溶解碳酸气体，所述气液分离器内的所述碳酸泉水的水位就会下降，包含所述未溶解碳酸气体的气泡的碳酸泉水由所述导出管流出到浴室内。
当所述气液分离器的液面的水位低于预先设定的阈值时，判断为在所述液体导出管中包含所述未溶解碳酸气体的气泡的碳酸泉水正在流出，可由所述气泡检测设备输出异常信号。
通过设置所述结构作为本申请发明的气泡检测设备，能检测出包含所述未溶解碳酸气体的气泡的碳酸泉水由所述液体导出管流出到浴室内的异常。而且，也可以做成由将超声波发送器和超声波接收器作为气泡检测设备所进行的检测和由液面传感器所进行的检测并用的结构。
可以将电磁阀设置在所述碳酸气体供应设备上。通过所述预先设定的阈值与由所述超声波接收器所接收的超声波的强度进行比较来控制所述电磁阀的开闭。特别是，按照所述判断部所输出的异常信号，可以进行关闭所述电磁阀的控制，控制成不向所述碳酸气体供应设备供应碳酸气体。
可以在所述碳酸气体供应设备上设置控制碳酸气体流量为一定值的流量控制阀。还有，可以在所述温水供应设备上设置有控制供应到所述碳酸气溶解器的温水流量为一定值的传送液体设备。
由此，能调整温水流量和碳酸气体流量成为所期望的关系，可以高效率地进行碳酸泉水的制造。特别是，所述超声波发送器所发送的超声波的发信强度由于受到碳酸气体供应管道的碳酸气体流量和温水供应管道(温水循环管道)的温水流量变化的影响，因此可控制这些流量为一定值，能进行气泡检测设备的稳定的检测。
可以在所述气液分离器的下游的所述液体导出管上配设有升高所述气液分离器内的水压的节流阀。通过配设所述的节流阀，能升高所述气液分离气内的水压，其结果，可以保持所述气液分离器内的液面的高水位。
并且，升高所述未溶解碳酸气体释放管道的1次压，能增加通过所述未溶解碳酸气体释放管道而排出到系统外的所述未溶解碳酸气体的流量。由此，提高所述气液分离器的能力。可以防止所述未溶解碳酸气体流出到浴室内。
在设有所述节流阀、以超声波检测未溶解碳酸气体时，配设所述节流阀的位置应位于配设在所述气液分离器的下游侧的所述液体导出管上，并且最好是在配设所述超声波发送器及超声波接收器的部位的上游侧。所述节流阀的上游侧的水压由于节流阀的作用而升高。由于该升高的水压，存在于所述碳酸泉水中的微小的气泡被压碎，通过该节流阀后，由于所述水压被释放，压碎的微小的气泡变为以超声波可检测的大小再度出现在碳酸泉水中。因此，通过使配设所述节流阀的位置位于配设所述超声波发送器及超声波接收器的部位更前的上游侧，能高精度地检测出未溶解碳酸气体的气泡。
又，也可以采用可变节流阀作为节流阀。这时，可以将与所述超声波接收器的收信强度或所述液面传感器检测出的所述气液分离器内液面的水位成比例的电压或电流值，输入调节计等的控制装置，由该控制装置输出作为演算处理后的控制输出。通过该控制信号能控制所述可变节流阀的开度。
在来自未溶解碳酸气体释放管道的未溶解碳酸气体的释放量少时，通过扩大所述可变节流阀的开度，能减小可变节流阀所产生的压力损失。并且，由于可变节流阀所产生的压力损失小，可以抑制来自温水供应设备中的泵排出的流量降低。
又，在来自未溶解碳酸气体释放管道的未溶解碳酸气体的释放量大时，通过缩小所述可变节流阀的开度，能增大可变节流阀所产生的压力损失。由此，可以升高所述气液分离器6内的水位，能增加来自未溶解碳酸气体释放管道的未溶解碳酸气体的排气流量。结果，可以防止所述未溶解气体流出到浴室内。
特别是，在采用循环型的碳酸泉水制造装置时，随着循环的碳酸泉水的碳酸气体浓度逐渐上升，碳酸气体的溶解效率就会降低，但由于能使来自未溶解碳酸气体释放管道的未溶解碳酸气体的释放增大，因此，最好是预先作成可控制所述可变节流阀的开度的结构。而且，本申请发明所采用的节流阀可以采用开口度固定的固定节流阀和开口度可变的可变节流阀。
又，在本申请的第2发明中，将发生在气液分离器内的未溶解的碳酸气体通过配设在未溶解气体导出管的管路途中的压缩机将未溶解碳酸气体供应到碳酸气体供应管道，控制供应到温水内的碳酸气体的流量。这时，由替代所述气泡检测设备而设置的、测定所述气液分离器的液面的检测设备来检测所述气液分离器的液面的高度，当该高度比液体导出管的开口高度低规定的高度时，比如使所述气体流量控制设备动作，以增加未溶解碳酸气体的流量。
并且，代替上述那种气体流量控制设备，改为测定所述气液分离器的液面下降的速度，算出传送的温水的碳酸气体浓度，由气体流量控制设备控制供应的碳酸气体供应管道及未溶解气体导出管的碳酸气体供应流量。又，若进一步设置有设定所期望的碳酸气体浓度的浓度设定设备的话，在传送的温水的浓度高于由浓度设定设备所设定的值时，由气体流量控制设备减少供应到碳酸气体供应管道的碳酸气体的供应流量，能控制成与所述设定值一致。
又，若将气体释放管与所述气液分离器连接，将排气控制阀配置在该气体释放管的途中的话，在碳酸泉水制造装置开始运转时，在打开该排气控制阀将难以混入气液分离器内的温水中的空气排出或在连续长时间运转时，因空气滞留在气液分离器内，因此可以定期进行空气的排气。又，作为所述压缩机和再溶解气体控制阀发生故障等不能再溶解时的紧急措施，打开所述排气控制阀，可以将未溶解的碳酸气体排气到气体释放管道，防止将未溶解的碳酸气体释放到浴缸中。
又，在供应碳酸气体时，打开供应气体控制阀，关闭再溶解控制阀，因此碳酸气体再溶解管道被关闭会给压缩机带来负担。这时，也可以停止压缩机，但因碳酸气体的供应和再溶解交互变换，因此，压缩机也必须重复启动和停止，就会降低压缩机的机械寿命。为此，如果设置有连接压缩机的排出侧和进入侧的分路迂回配管以及开闭该配管的控制阀或三通阀的话，在供应碳酸气体时，关闭再溶解控制阀，在闭塞再溶解管道的同时打开迂回配管，就可消除压缩机的负担。
图1是表示与本发明相关的一次通过型的碳酸泉水制造装置的第1实施方式的整体说明图。
图2是表示与本发明相关的循环型的碳酸泉水制造装置的第2实施方式的整体说明图。
图3是表示将液面传感器配置在所述碳酸泉水制造装置的气液分离器上的一个例子的说明图。
图4是表示与本发明相关的循环型的碳酸泉水制造装置的第3实施方式的整体说明图。
图5是表示设置有浓度设定设备的碳酸泉水制造装置的一个例子的整体说明图。
图6是表示与本发明相关的一次通过型的碳酸泉水制造装置的第4实施方式的整体说明图。
图7是表示连接压缩机的排出侧和进入侧的配管的第1变形例的配管图。
图8是表示连接压缩机的排出侧和进入侧的配管的第2变形例的配管图。
具体实施例方式
下面按照附图具体说明本发明的最佳实施方式。
图1是表示本发明的代表性的第1实施方式即一次通过型的碳酸泉水制造装置的一个例子的整体说明图。
图1表示的是使温水在碳酸气溶解器4内通过一次来制造碳酸泉水的一次通过型的碳酸泉水制造装置。在图1中，一次通过型的碳酸泉水制造装置是将碳酸气体供应管道2和温水供应管道3与碳酸气溶解器4连接。并且，该碳酸泉水制造装置在所述碳酸气溶解器4的下游侧连接有液体导出管5。在该液体导出管5的管路途中配设有气液分离器6。在该气液分离器6的下游侧即所述液体导出管5上，配设有构成本发明的特征部分的可变节流阀21及气泡检测设备。与所述液体导出管5连接的排水管道7铺设到面对浴缸1内。
而且，下面对采用可变节流阀21的例子进行说明，也可以用固定节流阀替代可变节流阀。在采用固定节流阀时，最好预先在碳酸泉水制造装置的构成回路中设定好必要的节流直径。
温水通过温水供应管道3从未图示的热水器供应，由温水流量控制阀8调整温水流量，由增压泵9增压到所要的压力，被供应到碳酸气溶解器4内。另一方面，碳酸气体通过碳酸气体供应管道2从碳酸气瓶10供应，由减压阀11调整到一定压力，由气体流量控制阀12调整碳酸气体流量，经由碳酸气体的断流阀即电磁阀13及碳酸气体的防止逆流用的止回阀14供应到碳酸气溶解器4内。
在所述碳酸气溶解器4内，碳酸气体溶解到温水中而生成碳酸泉水。所生成的碳酸泉水被供应到气液分离器6，利用该气液分离器6，通过排气口阀15将包含在碳酸泉水中的气泡状的未溶解碳酸气体从未溶解碳酸气体释放管道16释放到系统外。另一方面，被除去未溶解的碳酸气体的碳酸泉水通过所述液体导出管5及排水管道7供应到浴缸1内。
通过将所述未溶解碳酸气体释放管道16延设到对人体不带来伤害的屋外，可以将未溶解的碳酸气体排出到系统外。比如可以使用岐形配管作为所述气液分离器6。为了提高气液分离器6的分离能力，最好是比如通过象喷水一样使流体朝向铅垂上方流动，利用重力使碳酸泉水的供应速度暂时降低。气液分离器6的配管被配设在横向时，最好是比如使用肘形弯管和折流板等来改变碳酸泉水的供应方向。为了达到这样的功能，比如可以改用过滤罩等。
不过，虽然在碳酸气溶解器4中可以使碳酸气体溶解到温水中，但在碳酸泉水中还含有未反应的碳酸气体。因此，即使采用高溶解效率的气液分离器6，比如变为气泡混入被供应到浴缸1内的碳酸泉水中的未溶解的碳酸气体也会释放到浴室内，在象全身浴使用的碳酸泉水这样制造大量碳酸泉水时，未溶解的碳酸气体就有可能流出到浴室内。
通过在所述碳酸气溶解器4之后立即设置所述气液分离器6，经由所述未溶解碳酸气体释放管道16能将包含在碳酸泉水中的未溶解碳酸气体除去，通过未溶解碳酸气体释放管道16可以将未溶解碳酸气体释放到系统外。这样，通过设有所述气液分离器6，就能仅将不含有未溶解的碳酸气体的碳酸泉水供应到浴缸1内，能控制成在浴缸1内未反应的碳酸气体不流出。不过，当所述未溶解碳酸气体释放管道16内发生堵塞或所述气液分离器6不能发挥正常的功能时，未溶解碳酸气体就会流出到浴室内。
因此，在本实施方式中，始终或每隔规定时间抽样监测从所述气液分离器6导出到液体导出管5内的碳酸泉水中的未溶解碳酸气体的气泡量，能根据该气泡量的增减来控制所述碳酸气体供应管道2的开闭操作。
采用本实施方式，以在所述气液分离器6的下游侧的所述液体导出管5、或在所述气液分离器6内部设有气泡检测设备为主要的特征部分。在该第1实施方式中，使用超声波传感器作为所述气泡检测设备，本发明并不限于此，比如也可以使用光传感器和红外线传感器等。又，可以使用浮子式、静电容量式、光传感器式、压差式等作为气泡检测设备中的液面传感器。
作为所述气泡检测设备的一种形态，设置有超声波发送器17及超声波接收器18和未图示的判断部。超声波发送器17及超声波接收器18夹着所述液体导出管5相对配置，超声波接收器18接收从超声波发送器17发出的超声波。
预先设定所述液体导出管5内的超声波的发送强度和接收强度，以便可以根据超声波的强度检测出被导出到所述液体导出管5内的碳酸泉水的异常。在从所述气液分离器6导出到液体导出管5内的碳酸泉水中，以规定发送强度从所述超声波发送器17发送超声波、该超声波透过所述液体导出管5内的碳酸泉水后，被所述超声波接收器18接收，能对该接收到的超声波的强度连续地或每隔规定时间进行检测。
同一发送强度时，在所述液体导出管5中气泡越增加，所述超声波接收器18的接收强度越降低。即使高浓度的碳酸泉水通过所述液体导出管5内，若与不含有碳酸气体的原始热水相比，所述超声波接收器18的接收强度也会降低。当在所述液体导出管5内流动的碳酸泉水中包含碳酸气体的气泡时，从所述超声波发送器17发出的超声波会被所述气泡扩散，衰减的超声波由所述超声波接收器18接收。这样，所述超声波接收器18的接收强度与所述超声波发送器17的发送强度相依存。
该超声波发送器17的发送强度由于所述碳酸气体供应管道2的碳酸气体流量和温水供应管道(温水循环管道)3的温水流量的变化而受到影响。因此，最好是将这些流量控制成一定值。又，为了适用于人工碳酸泉水和天然温泉等所谓洗澡、贮水用和供水用的容器等，最好预先以实测来求出判断是否已检测出碳酸泉水发生异常用的阈值。
当所述超声波接收器18的接收强度下降到脱离了预先设定的阈值的超声波的强度时，检测出该异常的超声波的强度，该检测信号被输出到未图示的判断部。在该判断部，处于预先设定的通常状态时的阈值与透过所述液体导出管5内的碳酸泉水中并由所述超声波接收器18接收的超声波的强度进行比较。该比较值低于预先设定的阈值时，能判断出发生了妨碍正常制造碳酸泉水的异常。
在所述判断部，当判断出发生了妨碍正常制造碳酸泉水的异常时，该指令被变换成所要的信号后，被输出到配置在所述碳酸气体供应管道2上的电磁阀13、未图示的监测器、蜂鸣器和灯等警报显示装置等。通过预先设定的阈值与由所述超声波接收器18接收的超声波的强度的比较，能控制所述电磁阀13的开闭，可以控制成立即关闭电磁阀13而不供应碳酸气体。
由于设置有所述气泡传感器，所以能根据所述液体导出管5内的超声波的接收强度，对导出到所述液体导出管5内的碳酸泉水中的未溶解碳酸气体的气泡量连续地或每隔规定时间地进行监测并判别异常，而且能一直以稳定的检测精度并有效地得到超声波的接收强度。这样，可以使导出到所述液体导出管5内的碳酸泉水中的未溶解碳酸气体的气泡量按照超声波的接收强度来检测出碳酸泉水的异常，因此，能准确地监测导出到所述液体导出管5内的碳酸泉水中的异常。
所述超声波发送器17及超声波接收器18夹着所述液体导出管5相对配置。因此，能提高超声波发送器17及超声波接收器18的检测灵敏度。可以防止由滞留在超声波发送器17及超声波接收器18之间的气泡所引起的误动作。
超声波发送器17及超声波接收器18最好是相对于所述液体导出管5配设成水平状态。因此，若将超声波发送器17及超声波接收器18夹着所述液体导出管5在互相垂直的方向上相对配置，有时会使末溶解碳酸气体的气泡集聚到液体导出管5的上方侧，就不能正确地检测出液体导出管5内的气泡状态，故不合适。并且，最好是将配置在所述超声波发送器17与超声波接收器18之间的所述液体导出管5配置成水平状态。
图2是表示本发明的最佳的第2实施方式即循环型的碳酸泉水制造装置的一个例子的整体说明图。图2表示的是从循环用泵9使浴缸1中的温水通过碳酸气溶解器4循环的循环型的碳酸泉水制造装置。而且，对图2中与所述第1实施方式实质上相同的部件标记同一部件名和符号。因此，省略关于这些部件的详细的说明。
在图2中，循环型的碳酸泉水制造装置与所述第1实施方式的不同点在于所述温水供应管道3作为使浴缸1内的温水循环的温水循环管道3(供水管道3)。在循环型的碳酸泉水制造装置中，浴缸1中的温水通过供水管道3由循环泵9吸入，经由粗滤器19被供应到碳酸气溶解器4，通过排水管道7又回到浴缸1内。另一方面，碳酸气体与所述第1实施方式相同，通过碳酸气体供应管道2经由碳酸气瓶10、减压阀11、气体流量控制阀12、电磁阀13、止回阀14被供应到碳酸气溶解器4内。
在所述碳酸气溶解器4内，碳酸气体溶解到温水中而生成碳酸泉水。生成的碳酸泉水被供应到气液分离器6内，利用气液分离器6，通过排气口阀15将碳酸泉水中含有的未溶解碳酸气体从未溶解碳酸气体释放管道16释放到系统外。另一方面，被除去未溶解的碳酸气体的碳酸泉水通过液体导出管5及排水管道7供应到浴缸1内。这样，通过利用循环泵9使浴缸1内的温水循环任意时间，高碳酸气体浓度的碳酸泉水就会充满浴缸1内。又，为了将新的碳酸气体补充到浴缸1内的碳酸气体浓度已降低的碳酸泉水中，使浴缸1内的温水的循环也是有效的。
在该第2实施方式中，也与所述第1实施方式相同，由于设置有所述气泡检测设备，连续性或每隔抽样的规定时间地从所述液体导出管5内的超声波的接收强度中监测正在导出到所述液体导出管5内的碳酸泉水中的未溶解碳酸气体的气泡量，能可靠地监测异常。
也可以替代配置在与所述气液分离器6连接的所述液体导出管5上的所述气泡传感器即超声波传感器，而如图3所示在所述气液分离器6的内部设置液面传感器20。可以使用浮子式、静电容量式、光传感器式、压差式等作为液面传感器20。
也可以使用输出与液面的水位成比例的电压或电流值的液面传感器作为所述液面传感器20，采用浮子式液面传感器则更好，这种传感器只需检测出水位比预定的阈值高或低即可，结构简单，故障和误动作少，价格便宜。
在液面传感器检测出所述气液分离器6内部的液面的水位低于预定阈值的状态时，利用输入该液面传感器的检测信号的未图示的控制装置，能判断在液体导出管5中含有未溶解碳酸气体的气泡的碳酸泉水正在流出，输出异常信号。
也可以根据所述异常信号，在未图示的监测器、蜂鸣器和灯等警报显示装置等中进行显示，发出警报声等。又，按照异常信号，能立即关闭配置在碳酸气体供应管道2上的电磁阀13，停止碳酸气体的供应。因此，能可靠地防止未溶解碳酸气体流出到浴室内。
也可以兼用所述气泡传感器和液面传感器。即，做成超声波传感器配设在所述液体导出管5上，液面传感器配设在所述气液分离器6内部的2重检测结构。因此，利用所述气泡传感器和液面传感器能检测出2个阶段的碳酸泉水中的气泡量，可以更提高安全性。
在连接所述气液分离器6的下游侧的所述液体导出管5上，可以设置用于升高所述气液分离器6内的水压的可变节流阀21。通过配设所述可变节流阀21，能升高所述气液分离器6内的水压。因此，可以保持所述气液分离器6内的液面的高水位。并且，通过升高所述气液分离器6内的水压，能升高所述未溶解碳酸气体释放管道16的1次压，可以增加通过未溶解碳酸气体释放管道16的所述未溶解碳酸气体的流量。因此，能提高所述气液分离器6的能力，将所述未溶解碳酸气体排出到系统外，可以防止未溶解碳酸气体流出到浴室中。
所述气液分离器6内的水压虽然会影响到通过所述液体导出管5、排水管道7及其流路的碳酸泉水的流量，但这些流路长度在设置碳酸泉水制造装置的状况中各自不同，为了调整所述气液分离器6内的水压达到所期望的压力，最好在所述液体导出管5上配置可变节流阀21。
又，将所述超声波接收器18的接收强度、或与所述液面传感器20检测的所述气液分离器6的液面水位成比例的电压或电流值输入未图示的调节计等控制装置，按照由该控制装置演算处理的控制信号，也可以控制所述可变节流阀21的开度。
在来自未溶解碳酸气体释放管道16的未溶解碳酸气体的释放量少时，可以通过增大所述可变节流阀21的开度，减小可变节流阀21所产生的压力损失来抑制从泵9排出的流量下降。
在来自未溶解碳酸气体释放管道16的未溶解碳酸气体的释放量大时，可以通过减小所述可变节流阀21的开度，增大可变节流阀21所产生的压力损失，能升高所述气液分离器6内的水压。通过升高所述气液分离器6内的水压，能提高来自未溶解碳酸气体释放管道16的未溶解碳酸气体的排气流量。其结果可以防止所述未溶解气体向浴室流出。
尤其是，在所述循环型的碳酸泉水制造装置中，循环的碳酸泉水每循环一次，碳酸气体浓度就升高，因此溶解到碳酸泉水中的碳酸气体的溶解效率就会降低。但是，通过控制可变节流阀21的开度，可以增大来自调节未溶解碳酸气体释放管道16的未溶解碳酸气体的释放量，因此最好按照气泡检测设备的检测信号来控制可变节流阀21的开度。
在所述一次通过型及循环型碳酸泉水制造装置中，即使不配设气体流量控制阀12也可以制造碳酸泉水，但为了制造具有高精度的碳酸气体浓度的碳酸泉水，最好配设气体流量控制阀12。可以使用诸如针阀，压电式匹艾州(電子式ピエゾ)、电磁作动器、具有节流阀的节流装置等各种的阀结构作为气体流量控制阀12。并不特别限定气体流量控制阀12的种类，但比如针阀价格便宜，因此最好使用针阀。
又，即使不配设温水流量控制阀8也可以制造碳酸泉水，但为了制造具有高精度的碳酸气体浓度的碳酸泉水，最好配设温水流量控制阀8。通过与气体流量控制阀12兼用，可以制造具有更高精度的碳酸气体浓度的碳酸泉水。并不特别限定温水流量控制阀8的种类，但最好是采用诸如对阀前后的压力不产生影响的风扇-盘管用的控制阀等供液设备。
并不特别限定碳酸气溶解器4，可以采用诸如产生微细气泡的石块(エアスト一ン)、烧结金属、膜组件、静态混合器、加压喷射箱(スプレ一タンク)(碳酸水制造器カ一ボネ一タ一)等。特别是最好采用膜组件和静态混合器。因膜组件和静态混合器小型，溶解效率高，故最合适。
又，在所述一次通过型的碳酸泉水制造装置中，最好将增压泵9配设在温水供应管道3上。增压泵9能抑制如下情况的发生在温水供应管道3内的水压低时，受碳酸气溶解器4的压力损失的影响，不能确保所供应的必要的流量。
另一方面，在循环型的碳酸泉水制造装置中，并不特别限定循环泵9，比如适合采用具有自吸性能的容积式定量泵。通过采用该容积式定量泵能始终确保稳定化的循环和一直一定的循环水量。并且，具有自吸性能的容积式定量泵即使在刚开始运转时以及不注入水，泵也可以起动，能安定地供水。
下面，以具体的实施例和比较例进一步说明所述第1实施方式和第2实施方式。
实施例1采用了图1所示的一次通过型碳酸泉水制造装置。在超声波接收器18所接收的接收信号成为预先设定的阈值以下时，控制成将碳酸泉水制造装置的运转时开通的碳酸气体供应管道2的电磁阀13切断。以该状态制造了碳酸泉水。
利用热水供给器每分钟供应16L(升)40℃的温水、从碳酸气瓶10以每分钟供应12L碳酸气体到碳酸气溶解器4中。而且，采用膜组件作为碳酸气溶解器4。超声波接收器18的接收信号的最大值(未导入碳酸气体时)为7.0mV，预先设定的阈值为4.0mV。已制造的碳酸泉水中的游离碳酸浓度为1000mg/L，在浴缸1内存积200L时的洗澡水的水面的碳酸气体浓度不足0.25％，位于长期安全界限以下。那时的接收信号为6.0mV，超声波接收器18所接收的超声波的强度超过预先设定的阈值，所述电磁阀13保持打开的状态。
实施例2除关闭未溶解碳酸气体释放管道16并气液分离器6没有气液分离能力的状态之外，以与所述实施例1同样的条件制造碳酸泉水。超声波接收器18的接收信号马上变为预先设定的不足阈值的1.0mV，关闭了碳酸气体供应管道2的电磁阀13。浴缸1内的洗澡水的水面的碳酸气体浓度不足0.25％，位于长期安全界限以下。
比较例1以没有超声波发送器17及超声波接收器18的状态，与所述实施例2同样地制造碳酸泉水。已制造的碳酸泉水中的游离碳酸浓度为1000mg/L，在浴缸1内存积200L时的洗澡水的水面的碳酸气体浓度为1.5％，超过长期安全界限。
实施例3在图2所示的循环型碳酸泉水制造装置中采用在气液分离器6内部配置了液面传感器19的气泡检测设备。利用液面传感器19，在气液分离器6内液面的水位低于预先设定的水位时，控制成将碳酸泉水制造装置的运转时开通着的碳酸气体供应管道2的电磁阀13切断。以该状态制造了碳酸泉水。
浴缸1的温水的温度为40℃，温水量为200L，泵9的循环流量为每分钟13L(升)，以每分钟8L将碳酸气体从碳酸气瓶10供应到碳酸气溶解器4。而且，采用静态混合器作为碳酸气溶解器4。气液分离器6内部的空间高度为200mm，预先设定的液面水位为30mm。在运转开始后25分钟内所制造的浴缸1的碳酸泉水中的游离碳酸浓度为1000mg/L，洗澡水水面的碳酸气体浓度为不足0.25％，位于长期安全界限以下。在运转的25分钟内，气液分离器6的液面超过预先设定的水位，所述电磁阀13保持打开的状态。
实施例4除关闭未溶解碳酸气体释放管道16并气液分离器6没有气液分离能力的状态之外，以与所述实施例3同样的条件制造了碳酸泉水。运转开始10分后，溶解效率降低，在气液分离器6内充满未溶解气体而液面的水位降低，变为预先设定的水位以下，关闭了碳酸气体供应管道2的电磁阀13。浴缸1内的洗澡水的水面的碳酸气体浓度不足0.25％，位于长期安全界限以下。
比较例2以没有液面传感器19的状态，与所述实施例4同样地制造了碳酸泉水。在运转开始25分钟内所制造的浴缸1的碳酸泉水中的游离碳酸浓度为1000mg/L，洗澡水的水面的碳酸气体浓度为1.5％，超过长期安全界限。
实施例5除把制造碳酸泉水的时间发为25分钟或25分钟以上之外，以与所述实施例3相同的条件制造了碳酸泉水。
与气液分离器6的下流侧连接的排水管道7为内径19mm的软管，长度为4m。因为是循环型的碳酸泉水制造装置，在制造时间的过程中，循环的碳酸泉水的浓度也升高，同时碳酸气体溶解效率降低，未溶解气体的排气量增加。在制造时间经过了27分钟时，气液分离器6内的液面水位下降，变为预先设定的水位以下，关闭了碳酸气体供应管道2的电磁阀13。在水位即将下降之前的气液分离器6内的压力为0.02MPa，未溶解气体释放管道的排气流量为每分钟5.7L。
实施例6除了将可变节流阀21配设在液体导出管5上之外，以与所述实施例5相同的条件制造了碳酸泉水。
可变节流阀21的节流状态为内径8.2mm、长度35mm。在制造时间经过了41分钟时，气液分离器6内的液面水位下降，变为预先设定的水位以下，关闭了碳酸气体供应管道2的电磁阀13。在水位即将下降之前的气液分离器6内的压力为0.03MPa，未溶解气体释放管道的排气流量为每分钟7.1L。
下面，按照附图来具体说明本发明的代表性的第3实施方式。
图4是表示所述第3实施方式的循环型的碳酸泉水制造装置的一个例子的整体说明图。而且，在本实施方式中对同一部件标记同一符号。因此，省略关于这些部件的详细的说明。
在该图中，循环型的碳酸泉水制造装置一个特征部分在于，将碳酸气体供应管道2、温水循环管道3及碳酸气体再溶解管道23与碳酸气溶解器4连接。在所述碳酸气溶解器4的下游侧与所述实施方式2同样地连接有液体导出管5。在该液体导出管5和所述碳酸气溶解器4的管路途中配设有气液分离器6。在该气液分离器6上配设有构成本发明的特征部分的液面计22。
与所述液体导出管5连接的排水管道7铺设成面向浴缸1内。温水从浴缸1由循环泵9通过粗滤器19被供应到温水循环管道3，被供应到碳酸气溶解器4内。另一方面，从碳酸气瓶10通过碳酸气体供应管道2供应碳酸气体，通过减压阀11调整到一定压力，由气体流量控制阀12调整碳酸气体流量，经由供应碳酸气体控制阀即供应气体控制阀13及用于防止碳酸气体逆流的回止阀14被供应到碳酸气溶解器4内。
在所述碳酸气溶解器4内，碳酸气体溶解到温水中而生成碳酸泉水。所生成的碳酸泉水被供应到气液分离器6，利用该气液分离器6，包含在碳酸泉水中的气泡状的未溶解碳酸气体通过排气口阀15被导引到再溶解管道23。
在再溶解管道23的管路中配设有气体流量控制阀25、再溶解气体控制阀26及压缩机27，与所述碳酸气溶解器4的上游连接。所述未溶解碳酸气体通过所述再溶解管道23，被供应到碳酸气溶解器4的上游侧，与温水混合，在所述碳酸气溶解器4内再次溶解到温水中。另一方面，除去了未溶解的碳酸气体的碳酸泉水通过所述液体导出管5及排水管道7返回浴缸1内。这样，通过利用循环泵9使浴缸1内的温水循环任意时间，高浓度碳酸气体的碳酸泉水充满浴缸1内。又，在为了补充新的碳酸气体到浴缸1内的碳酸气体浓度变低了的碳酸泉水中方面，也可以使浴缸1内的温水的循环。
可以使用诸如歧形配管作为所述气液分离器6。为了提高气液分离器6的分离能力，最好通过诸如喷水这样使流体朝向铅直上方流动来利用重力，暂时降低碳酸泉水的供应速度。在气液分离器6的配管配设在横向时，最好通过使用弯管和折流板改变碳酸泉水的供应方向。为了实现这样的功能，如以上所述，也可以改用诸如过滤罩等。
所述气液分离器6内的未溶解的碳酸气体的蓄积速度、即气液分离器6的液面下降速度取决于气液分离器6的体积、温水流量、从碳酸气瓶10供应碳酸气体的流量、碳酸泉水的浓度。气液分离器6的体积是固定的，温水流量取决于循环泵9的能力，从碳酸气瓶10供应碳酸气体的流量通过流量控制阀12控制为一定的流量。因此，通过由控制部28测定未溶解的碳酸气体的蓄积速度、即气液分离器6的液面从上限降低到下限的时间，可以算出碳酸泉水的浓度。采用该方法，利用为了控制气液分离器6的液面所设置的液面计22，即使不设置其它的传感器，也可以算出碳酸泉水的浓度，很简便。不过，由于气液分离器6的体积、温水流量、从碳酸气瓶10供应碳酸气体的流量因碳酸泉水制造装置的规格而不同，有必要事先知道碳酸气体浓度与气液分离器6的液面从上限降低到下限的时间之间的关系。按照这样算出的碳酸泉水的浓度，在碳酸泉水的浓度达到所期望的浓度时，可由未图示的显示器通知以及自动地停止碳酸气体的供应、或停止碳酸泉水制造装置。
并且，浴缸的浓度因人的入浴、洗脚的热水等各种因素而降低浓度。通过依次算出浓度，与所期望的浓度比较，控制供应碳酸气体的流量，可以保持浴缸的浓度为一定值。并且，算出的浓度比所期望的浓度大幅下降时，增大供应碳酸气体的流量，可缩短升高到所期望的浓度的时间。不过，当碳酸气体流量发生变化时，浓度与液面降低速度之间的关系会发生变化。因此，比如以高、中、低三档次来控制碳酸气体的流量，在事先弄清各自的浓度与液面下降速度的关系来控制碳酸气体的流量时，转换浓度与液面下降速度的关系即可算出浓度。
又，如图5所示，可以设置用于预先设定所期望的浓度的浓度设定设备29。温水流量不只由碳酸泉水制造装置的规格确定，也存在因设置状况而变化的情况。比如，存在以下情况碳酸泉水制造装置被设置在比浴缸高的场所使温水流量降低，或者在碳酸泉水制造装置的温水进入侧设置内藏有泵的过滤机而使温水流量增加等。当温水流量发生变化时，浓度与液面降低速度之间的关系也发生变化。不过，为要对每个设置场所查清浓度和液面降低速度，变更装置规格以达到所期望的浓度，需要大量的劳动力。因此，由于设置浓度设定设备29，以其设定值使浓度和液面降低速度的关系发生变化来算出浓度，根据被设置场所，通过选择与温水流量相适应的设定值，可得到所期望的浓度。可以使用通过液晶画面的数值输入、数字式开关、电位器等作为浓度设定设备29。
又，如图7所示，可以设置连接压缩机27的排出侧和进入侧的分路迂回配管23’和在所述配管途中开闭该配管23’的控制阀30。在供应碳酸气体时，打开供应气体控制阀13，关闭再溶解控制阀26，因此碳酸气体再溶解管道23被闭塞，会给压缩机27带来负担。这时，也可使压缩机27停止，碳酸气体的供应和再溶解相互交替，因此压缩机27也重复启动和停止。在短时间内重复启动、停止就会降低压缩机27的寿命。为此，在设有连接压缩机27的排出侧和进入侧的分路迂回配管23’和在该配管23’途中开闭该配管23’的控制阀30进行供应碳酸气体时，最好关闭再溶解控制阀26而切断再溶解管道23，同时打开连接压缩机27的排出侧和进入侧的分路迂回配管23’。采用这样的方式，使压缩机27保持着运转的状态切断再溶解管道23，并且，压缩机27因在排出侧和进入侧之间形成循环路径，故不会增加压缩机27的负担。
并且，如图8所示，当排除再溶解气体控制阀26和开闭分路迂回配管23’的控制阀30，同时将三通阀31配置在压缩机27的排出侧的碳酸气体再溶解管道23和所述分路迂回配管23’的合流部时，以一个控制阀能同时开闭再溶解管道23和连接压缩机27的排出侧与进入侧用的迂回配管23’，故非常简便。又，该三通阀31无论设在压缩机27的进入侧，还是排出侧也没有问题。而且，在开始碳酸泉水制造装置的运转时，首先有必要排出气液分离器6内的空气。
采用这样的结构，可以使未溶解的碳酸气体再次溶解到温水中。不过，在供应的碳酸气体流量过剩、或所供应的温水温度高而饱和浓度低时，象循环型碳酸泉水制造装置那样所供应的温水的碳酸气体浓度会徐徐升高，变为高浓度，在这种场合，有时会出现以下情况从被传送到气液分离器6内的液体所释放的未溶解的碳酸气体量增大，超过从气液分离器6排出未溶解的碳酸气体的能力。这时，气液分离器6内充满未溶解的碳酸气体，气液分离器6的液面下降。当液面一直低到被连接在气液分离器6的液体导出管5的连接口以下时，未溶解的碳酸气体从气液分离器6的液体导出管5被释放。
因此，在本实施方式中，将液面计22配置在所述气液分离器6上，能按照液面的高度控制所述供应气体控制阀13的开闭操作及所述再溶解气体控制阀26的开闭操作。可以使用浮子式、静电容量式、光传感器式、压差式等种种液面计作为液面计22。
由所述液面计22测定的液面的高度信号被发送到控制部28，该控制部28按照液面的高度控制所述供应气体控制阀13的开闭操作及所述再溶解气体控制阀26的开闭操作。在液面为上限时，所述供应气体控制阀13打开，所述再溶解气体控制阀26关闭。这时，从所述碳酸气体供应管道2所供应的碳酸气体内的未溶解的碳酸气体蓄积在气液分离器6内，液面就会徐徐下降。当液面达到下限时，所述供应气体控制阀13关闭，所述再溶解气体控制阀26打开。这时，来自所述碳酸气体供应管道2的碳酸气体的供应被切断，蓄积在气液分离器6内的未溶解的碳酸气体再溶解，液面就会徐徐升高。这样，通过按照气液分离器6的液面来控制碳酸气体的流量，可在气液分离器6中可靠地将温水中的未溶解的碳酸气体分离除去，使分离除去的未溶解的碳酸气体再溶解。
在所述供应气体控制阀13及再溶解气体控制阀26方面，可以使用各种可调整开度的控制阀和电磁阀等，最好使用可以简便地进行控制且成本便宜的只进行开、闭的电磁阀。
液面的上限及下限的高度是所述气液分离器6的内部空间的最大高度以下，在连接所述气液分离器6的液体导出管5的气液分离器6内的开口部的最高位置以上的范围内，上限应比下限高，可分别任意地设定高度。不过，液面的下限的高度最好是将比液体导出管5的所述开口部的最高位置更高的位置作为液面的下限，以使温水中的未溶解碳酸气体的气泡旋转而不流入液体导出管5。所述气泡的旋转按照所述气液分离器6的结构而变化，因此有必要事先检证气泡的旋转发生频率的高低来决定液面的下限的高度。并且如所述第1实施方式一样，也可以另外设置气泡传感器。
比如，在气液分离器6上使用内径为100mm、内部空间的高度为150mm的过滤罩时，当液面降低到比液体导出管5的开口部的最高位置高30mm的位置时，引起气泡的旋转，气泡就会流出液体导出管5，因此在本实施方式中，设定为比30mm考虑更加安全的50mm。
而且，在开始碳酸泉水制造装置的运转时，首先必需要排出气液分离器6内的空气。空气难于溶解于温水，因此气液分离器6内的空气即使被传送到再溶解管道23，也会再次在气液分离器6内被分离，很难排出到装置外。有必要关闭供应气体控制阀13和再溶解气体控制阀26，只进行温水的传送，打开排气控制阀24而将气液分离器6内的空气排出到装置外。在长时间连续运转时，存在从温水的流入侧混入空气的气泡的情况，被气液分离器6分离，不断地停留在气液分离器6内，因此最好不仅运转开始时，在运转中也可以定期进行空气的排气。又，所述排气控制阀24，作为压缩机27和再溶解气体控制阀26发生故障等而不能再溶解时的紧急措施，打开所述排气控制阀24，将未溶解的碳酸气体排气到气体释放管道16，可以防止未溶解的碳酸气体释放到浴缸1中。
图6是表示本发明的最佳第4实施方式即一次通过型的碳酸泉水制造装置的一个例子的整体说明图。而且，在图6中对与所述第3实施方式实质上相同的部件标记同一部件名和符号。因此，省略关于这些部件的详细的说明。在图6中，一次通过型的碳酸泉水制造装置在所述温水循环管道3作为供水管道3这点与所述第3实施方式不同。在该第4实施方式中，与所述第3实施方式相同，也是通过按照气液分离器6的液面进行碳酸气体的流量的控制，能可靠地由气液分离器分离除去温水中的未溶解的碳酸气体，使分离除去的未溶解的碳酸气体再溶解。
可以使用诸如针阀，压电式匹艾州、电磁作动器、具有节流阀的节流装置等各种的阀结构作为气体流量控制阀12。并不特别限定气体流量控制阀12的种类，比如针阀价格便宜，因此最好是使用针阀。
又，即使不配设温水流量控制阀8也可以制造碳酸泉水，但为了制造具有高精度的碳酸气体浓度的碳酸泉水最好配设温水流量控制阀8。若与气体流量控制阀12兼用，可以制造具有更高精度的碳酸气体浓度的碳酸泉水。并不特别限定温水流量控制阀8的种类，最好采用诸如对阀前后的压力不产生影响的空调用的控制阀等输液部件。
并不特别限定碳酸气溶解器4，可以采用诸如产生微细气泡的石块(エアスト一ン)、烧结金属、膜组件、静态混合器、加压喷射箱(碳酸泉水制造器カ一ボネ一タ一)等。特别是最好采用膜组件和静态混合器。因膜组件和静态混合器小型，溶解效率高，故适合使用。
又，在所述第3实施方式的循环型的碳酸泉水制造装置中，并不特别限定循环泵9，比如最好采用具有自吸性能的容积式定量泵。通过采用该容积式定量泵能始终确保稳定化的循环和始终一定的循环水量。并且，具有自吸性能的容积式定量泵即使在刚开始运转时以及不注入水也可以起动，能安定地供水。
另一方面，在所述第4实施方式即一次通过型的碳酸泉水制造装置中，最好将增压泵9配设在温水供应管道3上。当温水供应管道3内的水压低时，受碳酸气溶解器4的压力损失的影响，不能确保所供应的必要的流量，增压泵9则可抑制这一现象。。
下面，特别地对有关所述第3实施方式中的更具体的实施例和比较例作出说明。
实施例7采用了如图5所示的循环型碳酸泉水制造装置，在开始制造碳酸泉水之前，保持着供应气体控制阀13和再溶解气体控制阀26的关闭，只进行温水的循环，打开排气控制阀24，经由气体释放管道16，排出装置内的气体。在碳酸泉水的制造中，关闭排气控制阀24，气液分离器6的液面计22的信号被控制为在上限时，供应气体控制阀13打开，再溶解气体控制阀26关闭，在下限时，供应气体控制阀13关闭，再溶解气体控制阀26打开。又，压缩机27在通常运转时，以再溶解气体控制阀26的开闭来控制未溶解气体的流量。在该状态下制造了碳酸泉水。存积在浴缸1内的40℃的温水以每分钟12L(升)、来自碳酸气瓶10的碳酸气体以每分钟8L供应到碳酸气溶解器4。随着时间的推移，碳酸泉水的碳酸气体浓度升高，同时未溶解气体的释放量也增加，即使在1400mg/L高浓度阶段，气液分离器6的液面在所设定的上限和下限之间推移，不会发生从液体导出管5流出未溶解碳酸气体的气泡被释放到浴缸1内的现象。
又，气液分离器6的液面从上限降低到下限的液面降低时间和碳酸泉水的气体浓度的关系如表1所示，当碳酸泉水的碳酸气体浓度升高时，未溶解碳酸气体的释放量就会增加，液面下降时间变短。可看出碳酸气体浓度和液面降低时间方面的相关性，可从液面降低时间算出碳酸气体的浓度。但是，碳酸气体浓度和液面降低时间的关系按照气液分离器6的体积、温水流量、从碳酸气瓶10所供应的碳酸气体流量的条件而发生变化，因此有必要对碳酸泉水制造装置及碳酸泉水制造条件进行预先的试验而寻求相关性。
比较例3除了没有液面计22、供应气体控制阀13、再溶解气体控制阀26以外，与所述实施例7相同的条件制造了碳酸泉水。即，碳酸泉水制造中处于如下的状态从碳酸气瓶10以每分钟8L一直供应碳酸气体，通过碳酸气体再溶解管道23将未溶解气体一直再溶解。当开始制造碳酸泉水时，随着时间的推移，碳酸泉水的浓度升高，同时未溶解气体的释放量也增加，在碳酸泉水的浓度变成600mg/L时，气液分离器6的液面低于所述实施例7设定的下限，未溶解碳酸气体的气泡就会流出，被释放到浴缸1内。
1.浴缸2.碳酸气体供应管道3.温水供应管道(温水循环管道)4.碳酸气溶解器5.液体导出管6.气液分离器7.排水管道8.温水流量控制阀9.增压泵(循环泵)10.碳酸气瓶11.减压阀12.气体流量控制阀13.电磁阀14.止回阀15.气体出口阀16.未溶解气体释放管道17.超声波发送器18.超声波接收器19.粗滤器20.液面传感器21.可变节流阀22.液面计23.碳酸气体再溶解管道24.排气控制阀25.控制阀26.再溶解气体控制阀27.压缩机28.控制部29.浓度设定设备30.控制阀 31.再溶解控制阀(三通阀)
权利要求
1.一种碳酸泉水制造装置，其使碳酸气体溶解在温水中来制造碳酸泉水，其特征在于，设置有碳酸气体供应设备；温水供应设备；与所述碳酸气体供应设备和所述温水供应设备连接的碳酸气溶解器；被连接在该碳酸气溶解器的下游侧的液体导出管；配置在该液体导出管的管路中途的气液分离器；以及检测所述碳酸泉水的气泡量的气泡检测设备。
2.如权利要求1所述的碳酸泉水制造装置，其特征在于，所述温水供应设备具有使浴缸内的温水循环的温水循环设备。
3.如权利要求1或2所述的碳酸泉水制造装置，其特征在于，所述气泡检测设备具有超声波发送器、超声波接收器和判断部，所述超声波发送器和所述超声波接收器夹着所述液体导出管相对向配置，该超声波接收器接收所述超声波发送器所发送的超声波，所述判断部算出被该超声波接收器所接收的超声波的强度，与预先设定的阈值进行比较判断，所述判断部在所述超声波的强度低于所述阈值时，判断为在所述液体导出管中存在异常，输出异常信号。
4.如权利要求3所述的碳酸泉水制造装置，其特征在于，所述超声波发送器和所述超声波接收器相互水平设置。
5.如权利要求3或4所述的碳酸泉水制造装置，其特征在于，配置在所述超声波发送器和所述超声波接收器之间的所述液体导出管被配置成水平状态。
6.如权利要求1或2所述的碳酸泉水制造装置，其特征在于，所述气泡检测设备具有被配置在所述气液分离器内部的液面传感器，在所述气液分离器内的液面低于预先设定的阈值时，判断为在所述液体导出管中存在异常，输出异常信号。
7.如权利要求3～6任一项所述的碳酸泉水制造装置，其特征在于，所述碳酸气体供应设备具有电磁阀，并控制为，根据来自所述气泡检测设备的异常信号关闭所述电磁阀。
8.如权利要求1～7任一项所述的碳酸泉水制造装置，其特征在于，所述碳酸气体供应设备具有控制碳酸气体流量为一定的流量控制阀。
9.如权利要求1～8任一项所述的碳酸泉水制造装置，其特征在于，所述温水供应设备具有控制供应到所述碳酸气溶解器的温水的流量为一定的供液设备。
10.如权利要求1～9任一项所述的碳酸泉水制造装置，其特征在于，在所述液体导出管上配设有使所述气液分离器内的水压上升的节流阀。
11.一种碳酸泉水制造装置，其使碳酸气体溶解在温水中来制造碳酸泉水，其特征在于，设置有碳酸气体供应设备；控制该碳酸气体流量的控制阀；温水供应设备；连接着所述碳酸气体供应设备和所述温水供应设备的碳酸气溶解器；被连接在该碳酸气溶解器的下游侧的气液分离器；与该气液分离器连接、同时与所述碳酸气溶解器的上游侧连接的未溶解碳酸气体导出管；与该气液分离器连接的液体导出管；控制来自所述气液分离器的未溶解碳酸气体流量的控制阀；配置在所述未溶解气体导出管的管路中途的压缩机；以及测定所述气液分离器的液面的检测设备，具有根据所述气液分离器的液面的高度来控制供应的碳酸气体的流量和未溶解碳酸气体的流量的流量控制设备。
12.如权利要求11所述的碳酸泉水制造装置，其特征在于，所述流量控制设备进行控制，使所述气液分离器的液面高度高于该气液分离器的液体导出管。
13.如权利要求11或12所述的碳酸泉水制造装置，其特征在于，设置有与所述气液分离器连接的气体释放管和配置在该气体释放管途中的排气控制阀。
14.如权利要求11或12所述的碳酸泉水制造装置，其特征在于，设置有连接所述压缩机的排出侧和进入侧的配管、以及在所述配管途中开闭该配管的控制阀。
15.如权利要求11～14任一项所述的碳酸泉水制造装置，其特征在于，设置有气体流量控制设备，该气体流量控制设备采用装置，测定所述气液分离器的液面的降下速度，算出传送的温水的碳酸气体浓度，控制供应的碳酸气体的流量。
16.如权利要求15所述的碳酸泉水制造装置，其特征在于，还设置有设定所期望的碳酸气体浓度的浓度设定设备，设置有气体流量控制设备，其控制供应的碳酸气体流量，使得传送的温水的浓度与由所述浓度设定设备所设定的值相同。
全文摘要
一种碳酸泉水制造装置，其具有连接在碳酸气体溶解器(4)的下游侧的气液分离器(6)，该碳酸气溶解器(4)与所述碳酸气体供应设备(10)及所述温水供应设备连接。在所述气液分离器上连接有液体导出管(5)。最好在所述气液分离器(6)和所述碳酸气溶解器(4)的上游侧连接未溶解碳酸气体导出管(23)。未溶解碳酸气体导出管(23)上设置有控制来自所述气液分离器的未溶解碳酸气体流量的控制阀(25)、压缩机(27)、以及测定所述气液分离器的液面的液面检测设备(22)。按照该检测设备(22)所检测出的所述气液分离器的液面的高度，由控制设备(28)控制供应的碳酸气体流量和未溶解碳酸气体流量。可以一直监测气液分离器内的未溶解的碳酸气体量，由气液分离器可靠地分离除去未溶解的碳酸气体，并能使分离除去的未溶解的碳酸气体再溶解。
文档编号A61H33/02GK1909868SQ20058000232
公开日2007年2月7日 申请日期2005年1月11日 优先权日2004年1月14日
发明者铃木敏, 大谷内健, 榊原巨规, 佐藤正明, 板仓正则, 田阪广 申请人:三菱丽阳株式会社, 三菱丽阳工程株式会社