JP5143998B2

JP5143998B2 - 人工炭酸泉の調製方法

Info

Publication number: JP5143998B2
Application number: JP2004199588A
Authority: JP
Inventors: 朝巳佐藤; 明藤井; 和也松田
Original assignee: 株式会社ヘルスカンパニー
Priority date: 2004-07-06
Filing date: 2004-07-06
Publication date: 2013-02-13
Anticipated expiration: 2024-07-06
Also published as: JP2006022021A

Description

本発明は、人工炭酸泉の調製方法に関する。特に、公衆浴場に代表される温浴施設、ホテル、温泉等における公衆入浴施設、エステティックサロン、スパ等の健康増進施設、一般家庭での浴槽において人工炭酸泉を調製するのに好適な発明である。

炭酸泉は、炭酸ガスの作用により、人体を部分的に漬けた場合、血行を促進させることが知られている。

このため、入浴剤として、浴湯に投入した際、溶解して炭酸ガスを発生させる錠剤・顆粒・粉末状の入浴剤（発泡性入浴剤）が、種々提案されている（特許文献１〜５等）。

これらの入浴剤は、浴湯に投入すると、直に炭酸ガスを遊離して、発泡現象が起こるものである。即ち、入浴剤の溶解時間と発泡継続時間とが同一で、入浴剤の溶解が終了すると、発泡も終了するものである。

このため、発泡継続時間が通常１〜２ｍｉｎ、長くても数分以内であり、実体的な血行促進効果は余り期待できない。
特開昭５９−７０６０９号公報特開昭６０−２１５６１５号公報特開平４−１８２４２２号公報特開平７−１８７９９８号公報特開平１１−４７２２０号公報

本発明は、上記にかんがみて、浴湯中で継続的に炭酸ガスを発生させることができ、高濃度の炭酸ガス濃度を長時間（例えば１ｈ以上）にわたり維持できる人工炭酸泉の調製方法を提供することを目的（課題）とする。

本発明者らは上記課題を解決するために鋭意開発に努力をする過程で、アルカリ炭酸塩を浴湯に溶解（均一化）させた状態で、酸成分（有機酸又は無機酸）を液状態（水溶液）として投入（添加）すれば長時間にわたり反応が継続して、浴湯中の炭酸ガス濃度を高濃度に維持できることを知見して、下記各構成の人工炭酸泉の調製方法に想到した。

アルカリ炭酸塩と酸成分を浴槽に貯留された浴湯に投入して炭酸泉を調製するに際して、
前記アルカリ炭酸塩及び前記酸成分の一方を前記浴槽に貯留された浴湯に投入して浴湯中で溶解かつ均一分散させた後、前記アルカリ炭酸塩及び前記酸成分の他方を液状態（水溶液又は原液）で前記浴湯に投入して炭酸泉を調製することを特徴とする。

こうして炭酸泉を調製すると、炭酸ガスの発生反応が徐反応となり、長時間にわたり反応が継続する。アルカリ炭酸塩及び酸成分が、従来の固状態（粉体を含む）相互の個／個接触反応における局所的に起こる反応とは違い、液／液接触反応、即ち、拡散を律速とする穏やかな形での反応が進行するためと推定される。

このとき、アルカリ炭酸塩及び酸成分の投入量は、炭酸ガス含有量が５００ｍｇ・ｄｍ^-3（１１．４ｍｍｏｌ・ｄｍ^-3）以上となることが望ましい。それ未満では、高濃度の炭酸泉を長時間維持することが困難となり、さらには、入浴時における皮膚表面への気泡付着や皮膚紅潮などの炭酸泉効果を奏し難くなる。

そして、本発明の人工炭酸泉の調製方法に好適な入浴剤は、下記構成となる。

炭酸泉を調製するために使用する主剤と副剤とが隔離保存されてなる入浴剤であって、略当量の主剤（アルカリ炭酸塩）と副剤（酸成分）を隔離保存した二成分形とすることを特徴とする。

予め、単位湯量あたりの最適な分包とすることができるとともに、略当量となるような量としてあるので、炭酸泉調製に際して、それらを計量する必要がなく、調製作業性に優れる。

上記において、主剤を固状態とし、前記副剤を液状態とすることが望ましい。まず固状態の主剤を浴湯に投入して溶解（分散）させた後、液状態の副剤を投入する。この調製剤の場合、溶解度が相対的に低いアルカリ炭酸塩を固状態とし、溶解度が高いものが多い酸成分を液状態とするため、保管容量が相対的に小さくて済み、かつ、固状態の酸成分を液状態にする手間も不要である。このため、他の、固状態／固状態、液状態／液状態、液状態／固状態の組合せに比して保管性（運搬性）及び炭酸泉調製作業性のバランスに優れている。

なお、主剤および副剤を液状態とする場合は、使用時温度において結晶が析出しない濃度とすることが望ましい。

上記において、アルカリ炭酸塩としては、炭酸水素ナトリウム、セスキ炭酸ナトリウム（二炭酸一水素三ナトリウム）又は炭酸ナトリウムを、酸成分としては、０．１規定の濃度でｐＨ２〜６となる酸成分であればよいが、クエン酸、酒石酸、コハク酸、リンゴ酸、乳酸、フマル酸、ホウ酸又は塩酸をそれぞれ好適に使用できる。

発明の構成（手段）の詳細な説明

以下、本発明の各構成についてさらに、詳細に説明する。

本発明の炭酸泉の調製方法は、アルカリ炭酸塩と酸成分とを浴槽に貯留された浴湯に投入して炭酸泉を調製する方法を前提とする。

そして、１）浴湯にアルカリ炭酸塩及び酸成分の一方を溶解させた状態で、他方の成分を液状態（原液又は水溶液）で浴湯に投入する、又は、２）アルカリ炭酸塩及び酸成分の双方を液状態（水溶液又は原液）として、該液状態とした双方が相互に直接的に接触しないように、時間をおいて又は離隔させて投入する。

ここで、「溶解」とは、完全溶解（分散）が望ましいが、液／液接触反応に実質的に影響を与えない量の不溶部分が残っていてもよい。

投入方法は、アルカリ炭酸塩と酸成分のそれぞれ所定の量を一度に投入してもよいし複数回に分けてもよい。例えば、浴槽の両端や、浴湯水の循環設備を有する循環風呂における循環系内の吸水口付近と吐出口付近で両液を投入する。また、浴槽の中間位置に液の相互接触を阻害するような出入可能な隔壁板を配して、その両側にそれぞれ一方ずつを投入後、少したってから隔壁板を取り出す。浴槽水の循環設備を有する循環風呂においては、アルカリ炭酸塩と酸成分をポンプ等の供給装置を用いて連続的に投入し、入浴により消費される炭酸ガスを常に補う方式の投入方法が望ましい。

ここで、アルカリ炭酸塩としては、下記例示のものを好適に使用可能である。なお、化学式の後の括弧内は、冷水及び熱水の溶解度（ｇ・100ｇ^-1）である（日本化学会編「化学便覧基礎編I、3.2無機化合物の性質表」丸善、ｐ．101・102・110参照）。なお、上付き数字は、冷水及び熱水の温度である。

炭酸水素ナトリウム：NaHCO₃、（6.9⁰，16.4⁶⁰）、
セスキ炭酸ナトリウム：（二炭酸一水素三ナトリウム（Na₂CO₃・NaHCO₃・２H₂O）（13⁰，42¹⁰⁰））
炭酸ナトリウム（Na₂CO₃）（7.1⁰，21.6²⁰，45.5¹⁰⁰）
炭酸カリウム（K₂CO₃）（105.5⁰，156¹⁰⁰）
炭酸水素カリウム（KHCO₃）（22.4⁰，60⁶⁰）
炭酸ナトリウムカリウム（ＫＮａＣＯ₃・６Ｈ₂Ｏ）、
これらの内で、特に、炭酸水素ナトリウム、セスキ炭酸ナトリウム、炭酸ナトリウムが、溶解度及び入手容易性・経済性等の見地から好ましい。

このとき、本発明の効果を損なわない範囲で、通常、入浴剤に使用される成分、例えば、無機塩、香料、エッセンス（精油）、水溶性高分子、界面活性剤又は色素などを適宜、併用できる。

また、酸成分としては、０．１規定の濃度でｐＨ２〜６となる酸成分であればよく下記例示の有機酸又は塩酸（塩化水素水溶液）を好適に使用可能である。また、化学式の後の括弧内は、上記同様溶解度である（同文献4.有機化合物の性質ｐ．１６６・２１０・２１４・２１７・２２５・２２６・２６２・２６４・３０１・３２１参照）。

コハク酸：HO₂C・CH₂・CH₂CO₂H、（6.8，60.4）
クエン酸：HO₂CCH₂C（OH）（CO₂H)CH₂CO₂H、（73.3冷時）
酒石酸：HO₂C（OH)ＣＨCＨ（OH）CO₂H、（139²⁰）
リンゴ酸：HO₂CCH₂CH（OH）CO₂H、（易）
アスコルビン酸：

（易）
dl-乳酸：CH₃CH（OH）CO₂H、（∞）
グルコン酸：HO₂C（CH（OH））₄CH₂（OH)。（易）
アジピン酸：HO₂C（CH₂）₄CO₂H、（易）
フマル酸：HO₂CCH＝ＣＨCO₂H、（0.63²⁵，9.8¹⁰⁰）
酢酸：ＣＨ₃CO₂H、（∞）
蟻酸：ＨCO₂H、（∞）
シュウ酸：（CO₂H）₂、（10，120）
リン酸：H₃PO₄、（542²⁰，（易））
なお、上記例示の有機酸で常温液体のものは、蟻酸（融点：8.4℃）、酢酸（融点：16.635℃）、ｄｌ乳酸（融点：16.8℃）である。

これらの内で、特に、クエン酸、酒石酸、コハク酸、リンゴ酸、乳酸、フマル酸、ホウ酸及び塩酸が、上記アルカリ炭酸塩と同様、溶解度や性状、汎用性及び経済性の見地から望ましい。

本発明の入浴剤には、適宜、着香剤（香料・精油等）、着色剤（合成色素・天然色素等）を配合できる。

そして、通常、アルカリ炭酸塩を浴湯に溶解させた後、液状態（水溶液）の酸成分を浴湯に投入する。アルカリ炭酸塩は、酸成分に比して、相対的に溶解度が低いため、先に大容量の浴湯に投入しておくことで、炭酸泉を調製することが容易となる。すなわち、後工程で、酸成分を少量の水で水溶液状とすることが可能となる。酸成分を浴湯に溶解させた状態として、後から液状態（水溶液）のアルカリ炭酸塩を添加しても炭酸泉を実現することができる。但し、アルカリ炭酸塩を溶解するのに多量に湯（水）が必要となり、炭酸泉調製作業性において不利である。

そして、アルカリ炭酸塩及び前記酸成分の投入量を、合計炭酸ガス発生量（理論値）において、５００ｍｇ・ｄｍ^-3（１１．４ｍｍｏｌ・ｄｍ^-3）、さらには８００ｍｇ・ｄｍ^-3（１８．２ｍｍｏｌ・ｄｍ^-3）以上とすることが望ましい。

また、上記本発明の炭酸泉の調製を容易にするには、予め、略当量の主剤（アルカリ炭酸塩）と副剤（酸成分）を隔離保存した二成分形とすることが望ましい。予め、単位湯量あたりの最適な分包とすることができるとともに、略当量となるような量としてあるので、炭酸泉調製に際して、それらを計量する必要がなく、調製作業性に優れる。なお、炭酸塩と酸成分を略当量とせず、炭酸ガス発生能を損傷しない範囲で一方を過剰としてもよい。

隔離保存の形態は、一対の袋体やビン体を用いて、又は、二室形の袋体やビン体をセットとする。

ここで、主剤と副剤の形態組合せは、固状態／液状態、固状態／固状態、液状態／液状態、液状態／固状態と任意であるが、固状態／液状態の組合せが、前述の如く、保管性及び炭酸泉調製作業性のバランスが採れて望ましい。

なお、主剤及び／又は副剤を液状態とする場合は、使用時温度において結晶が析出しない濃度に可及的に近い濃度とすることが望ましい。保管容量を大きくしないためである。

具体的には、主剤を炭酸水素ナトリウム水溶液とし、副剤をクエン酸水溶液とする組合せの場合、主剤：５〜１２ｇ・１００ｇ^-1（望ましくは８〜１２ｇ・１００ｇ^-1）、副剤：２０〜６０ｇ・１００ｇ^-1（望ましくは３０〜５０ｇ・１００ｇ^-1）とする。濃度が低い方が、浴湯に対する分散性は、向上するが、容量が大きくなり、保管性（運搬性）に問題が発生するため、分散性と保管性（運搬性）とのバランスから、主剤及び副剤の濃度を適宜設定する。

次に、本発明の効果を検証するために行った、実施例、比較例について説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

なお、遊離炭酸ガス濃度（理論値・実測値）は、下記方法により求めた。

１）理論値：当量反応式から求めた。例えば、実施例1では、化学量論的に、０．３４ｍｏｌ（略１５ｇに相当）の炭酸水素ナトリウムと０．１１ｍｏｌのクエン酸から０．３４ｍｏｌの炭酸ガスが生成する。０．３４ｍｏｌの炭酸ガスは１５ｇに相当し、これが１０ｄｍ³のお湯に溶解したときに１５００ｍｇ・ｄｍ^-3の濃度となる。

２）実測値：クエン酸−酒石酸塩を加えた水酸化ナトリウム標準溶液を用いて、塩酸溶液で滴定し、水酸化ナトリウムの消費量から遊離炭酸ガス濃度を求めた。

＜実施例１〜８＞
表１に示す各量のアルカリ炭酸塩を０．３ｄｍ³の水に溶解させた溶液を主剤とし、表示量の各酸成分を０．２ｄｍ³の水に溶解させた水溶液を副剤とする。４０℃のお湯９．５ｄｍ³に主剤を投入し、均一になった後に副剤を投入して、人工炭酸泉を得た。

なお、液体の酸成分（dl−乳酸）を用いた実施例６は、水に溶解させる工程を省略して原液のままとし、水溶液としなかった。

いずれの実施例も、副剤を投入しても激しい発泡現象は認められなかった。表１に示す如く、いずれも人工炭酸泉として十分な量の理論値に極めて近い遊離炭酸ガス濃度を保持した。また、足を浸したところ、ただちに、皮膚表面に気泡が付着し、５miｎの足浴によって、皮膚表面の紅潮が認められた。

＜実施例９＞
実施例１において、主剤と副剤のお湯への投入順序を逆にして、クエン酸水溶液を主剤としてお湯に投入して均一にしたのち、炭酸水素ナトリウム水溶液を副剤として投入した。

このお湯の遊離炭酸ガス濃度を測定した結果、１４４０ｍｇ・ｄｍ^-3の遊離炭酸ガスが検出され、炭酸泉が形成されていることが確認された。このお湯に足を浸したところ、ただちに皮膚表面に気泡が付着し、５ｍｉｎの足浴によって、皮膚表面の紅潮が認められた。

＜比較例１＞
実施例１におけるのとそれぞれ同量の炭酸水素ナトリウム粉末とクエン酸粉末を予め混合し、４０℃のお湯１０ｄｍ³に投入した。投入と同時に発泡し、お湯の遊離炭酸ガス濃度を測定したところ１８０ｍｇ・ｄｍ^-3であった。このお湯に足を浸しても皮膚表面への気泡付着は認められず、５ｍｉｎの足浴で皮膚紅潮は認められなかった。

実施例１に比して遊離炭酸ガス濃度が著しく低下している。このことは添加直後からただちに激しい発泡が生じることにより浴湯から炭酸ガスが放出され、お湯への溶解濃度が低下したことを意味している。

＜比較例２＞
実施例１において同量の炭酸水素ナトリウム粉末を１０ｄｍ³（９．５ｄｍ³＋０．３ｄｍ³＋０．２ｄｍ³）に投入し、均一になった後に、同量のクエン酸粉末を投入した。粉末の投入と同時に発泡し、お湯の遊離炭酸ガス濃度を測定したところ４８０ｍｇ・ｄｍ^-3であった。

このお湯に足を浸すとわずかに気泡の付着が認められ、５ｍｉｎの足浴で極めて軽微な皮膚紅潮が認められた。

＜比較例３＞
市販のタブレット型発泡系入浴剤５０ｇを１０ｄｍ³のお湯に投入し、入浴剤が完全に溶解した後、お湯の遊離炭酸ガス濃度を測定したところ１５０ｍｇ・ｄｍ^-3であった。このお湯に足を浸しても皮膚表面への気泡付着は認められず、５ｍｉｎの足浴で皮膚紅潮は認められなかった。

＜実施例１０＞
実施例２と同様の操作を行い、副剤をお湯に投入して静置し、１時間後に遊離炭酸ガス濃度を測定した結果、９００ｍｇ・ｄｍ^-3の遊離炭酸ガスが検出された。これは炭酸泉が長時間にわたり維持されていることを意味している。この水に足を浸したところ、ただちに皮膚表面に気泡が付着し、５ｍｉｎの足浴によって、皮膚表面の紅潮が認められた。

＜実施例１１＞
２００ｄｍ³の浴槽に４０℃のお湯を貯め、炭酸水素ナトリウム５７０ｇを主剤として投入し、よくかき混ぜて完全に溶解させた。その後、クエン酸４４０ｇを水５００ｇに溶解させた溶液を副剤として加えた。クエン酸水溶液投入直後は激しい発泡は認められなかったが、時間の経過と共に、徐々に浴槽壁に気泡が付着した。この浴湯（人工炭酸泉）に入浴したところ、皮膚表面が気泡で覆われた。これは浴湯が炭酸泉を形成していることを示している。５ｍｉｎの入浴により、全身に明確な皮膚紅潮が認められた。

＜比較例４＞
実施例１１において、それぞれ同量の炭酸水素ナトリウムとクエン酸を水溶液とせずに軽く混合し、固状態（粉状態）でお湯に投入した。粉末がお湯に接触した瞬間から、激しい発泡が生じ、泡は粉末が完全に溶解するまで継続した。この浴湯に入浴したところ、皮膚表面には気泡の付着は認められなかった。５ｍｉｎの入浴により、皮膚の紅潮は認められなかった。これは浴湯が有効な炭酸泉を形成していないことを意味している。

本発明の人工炭酸泉調製方法の一例を示すブロック図である。本発明の人工炭酸泉調製方法の一例を示すブロック図である。本発明の人工炭酸泉調製法の循環風呂における連続投入システムの一例を示す図である。

Claims

アルカリ炭酸塩と酸成分を浴槽に貯留された浴湯に投入して炭酸泉を調製するに際して、
前記アルカリ炭酸塩及び前記酸成分の一方を前記浴槽に貯留された浴湯に投入して当該浴湯中で溶解かつ均一分散させた後、前記アルカリ炭酸塩及び前記酸成分の他方を液状態（水溶液又は原液）で前記浴湯に投入して炭酸泉を調製することを特徴とする人工炭酸泉の調製方法。
前記アルカリ炭酸塩を浴湯に投入して浴湯中で溶解かつ均一分散させた後、液状態の酸成分を前記浴湯に投入して炭酸泉を調製することを特徴とする請求項１記載の人工炭酸泉の調製方法。
前記アルカリ炭酸塩として水溶液状態のものを使用することを特徴とする請求項２記載の人工炭酸泉の調製方法。
前記アルカリ炭酸塩及び前記酸成分の投入量を、炭酸ガス含有量が、５００ｍｇ・ｄｍ^-3（１１．３ｍｍｏｌ・ｄｍ^-3）以上となるものとすることを特徴とする請求項１、２又は３記載の人工炭酸泉の調製方法。
前記酸成分として、０．１規定の濃度でｐＨ２〜６となる酸成分の群から１種又は２種以上を選択することを特徴とする請求項１〜４いずれか記載の人工炭酸泉の調製方法。
前記アルカリ炭酸塩として、炭酸水素ナトリウム、セスキ炭酸ナトリウム（二炭酸一水素三ナトリウム）及び炭酸ナトリウムの群の1種又は２種以上を選択し、
前記酸成分として、クエン酸、酒石酸、コハク酸、リンゴ酸、乳酸、フマル酸、ホウ酸及び塩酸の群から１種又は２種以上を選択することを特徴とする請求項１〜５いずれか記載の人工炭酸泉の調製方法。
前記請求項１〜６のいずれか一記載の人工炭酸泉の調製方法に使用する主剤と副剤とが隔離保存されてなる入浴剤であって、
略当量の主剤（アルカリ炭酸塩）と副剤（酸成分）を隔離保存した二成分形とすることを特徴とする入浴剤。
前記主剤が固状態で、前記副剤が液状態であることを特徴とする請求項７記載の入浴剤。
前記主剤及び／又は前記副剤に着香剤及び／又は着色剤を配合することを特徴とする請求項７又は８記載の入浴剤。