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CN1665584A - 碳酸水制备装置及使用该装置的碳酸水制备方法 - Google Patents

碳酸水制备装置及使用该装置的碳酸水制备方法 Download PDF

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CN1665584A CN038160595A CN03816059A CN1665584A CN 1665584 A CN1665584 A CN 1665584A CN 038160595 A CN038160595 A CN 038160595A CN 03816059 A CN03816059 A CN 03816059A CN 1665584 A CN1665584 A CN 1665584A
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Abstract

本发明提供能够以良好的效率得到高浓度的碳酸水的制备装置及其制备方法，所述制备方法包括：通过用膜模块制成的第一碳酸气溶解器(7)使碳酸气溶于水，并使通过第一碳酸气溶解器(7)的碳酸水再通过作为第二碳酸气溶解器的静态混合器(13)，这与以前的碳酸水的制备装置及其制备方法相比，结构简单且能够明显有效地易于得到高浓度的碳酸水。

Description

碳酸水制备装置及使用该装置的碳酸水制备方法
技术领域
本发明涉及碳酸水制备装置及使用该装置的碳酸水制备方法。更详细的说，涉及以良好效率得到碳酸水的碳酸水制备装置及使用该装置的碳酸水制备方法。
背景技术
由于碳酸水有优良的保温作用，自古以来被用在利用温泉的浴场等。碳酸水的保温作用，基本上可认为是由于所含碳酸气对末梢血管的扩张作用改善身体环境的结果。还有，依靠碳酸气经皮肤进入，发生毛细血管床的增加及扩张，改善皮肤的血液循环。因此认为对退行性病变及末梢循环障碍的治疗有效果。
为了人工得到这样的碳酸水，有使碳酸盐和酸反应的化学方法、利用锅炉的燃烧气体的方法、或例如在日本公开公报5-238928号记载的有节流孔的配管中直接吹入碳酸气的装置等。最近，提出了很多使用膜制备碳酸水的方法。由于使用膜，可以在非常微细的状态进行碳酸气的供给，能以良好的效率制备碳酸水。所提出的方案有例如在日本发明专利公报第2810694号中，使用收容多条两端开口的中空丝膜而构成的中空丝膜模块的方法，或如日本发明专利公报第3048499号、第3048501号、发明专利公开公报特开2001-293344号等所述，用非多孔质的中空丝膜作为中空丝膜的方法。
作为使用膜制备碳酸水的方法有在具有膜模块的碳酸气溶解器里使原水一次通过制备碳酸水的所谓一次通过型以及靠循环泵使浴槽中的温水循环通过碳酸气溶解器的所谓循环型。
在这里，一次通过型虽然因为一下就将碳酸气溶于水，可以在短时间内制得，但与循环型相比存在溶解效率低、难以制成高浓度的缺点，不言而喻正在寻求进一步提高溶解效率。一方面，在循环型中，因为将碳酸气缓慢溶解于水中，与一次通过型相比溶解效率高、容易制成高浓度，但要溶解到所期望的浓度为止，很费时间，不言而喻同样需要寻求溶解效率的提高。
即，本发明的目的在于提供高溶解效率、即在短时间内能轻易得到高浓度的碳酸水的制备装置和使用该装置的碳酸水的制备方法。
发明内容
上述目的是通过作为本发明第一主要组成的碳酸水制造装置来完成的，该装置具有使碳酸气供给装置、水供给装置或/及水循环装置、所述碳酸气供给装置和所述水供给装置或/及水循环装置相连接的第一碳酸气溶解器，以及与所述碳酸气溶解器的碳酸水排出侧相连接的第二碳酸气溶解器。
此处，上述第一碳酸气溶解器由膜模块构成时，最能提高溶解效率。此时，上述膜模块理想的是中空丝膜，尤其是上述中空丝膜为薄膜状的非多孔质气体透过层两面用多孔质层夹着的三层结构的复合中空丝膜。
作为上述第二碳酸气溶解器，可以使用静态混合器。在制备游离碳酸浓度800mg/L或800mg/L以上，尤其1000mg/L或1000mg/L以上的高浓度碳酸水时，越接近于第一碳酸气溶解器的出口，越是有未溶解的碳酸气增多、溶解效率降低的倾向，第二碳酸气溶解器具有溶解上述这样的未溶解的碳酸气、抑制溶解效率降低的作用。此处，上述的静态混合器如果是定子型和/或科尼克斯(Kenics)型，在本发明使用的如水一样的低粘度流体时，有可能在压力损失少的状态下，以高溶解效率溶解碳酸气，同时可以廉价供给。本发明的第二碳酸气溶解器溶解在第一碳酸气溶解器的排出口以后的未溶解的碳酸气，第二碳酸气溶解器基本上不与碳酸气供给装置相连接。
如果在上述碳酸气供给装置与该第一碳酸气溶解器之间，配置有使碳酸气流量保持一定的流量控制阀、以及在上述水供给装置或/及水循环装置与该第一碳酸气溶解器之间配置有使水流量保持一定的流量控制阀，就能够很精确地控制碳酸水的游离碳酸浓度。
还有，将上述第一碳酸气溶解器连接于水供给装置时，优选设置增压泵。当供给装置的水压低的时候，由于碳酸气溶解器的压力损失的影响，这时可根据情况抑制不能满足必要流量的现象。
又，在上述碳酸水制备装置的水或碳酸水流动的管道中，优选至少配置有使上述增压泵时而启动运作时而停止运作的启动/停止流量开关，因而能防止泵的空运转。
由于通过上述第一及第二碳酸气溶解器，碳酸气在水中溶解的效率可以非常高，但是由于存在一部分未反应的碳酸气，优选在第二碳酸气溶解器的后面设置气液分离器。还有，假设由于某些故障使气液分离器不能发挥作用，优选在上述气液分离器后的导管中设置气泡传感器。气泡传感器以超声波式为佳。又，假设由于装置的某些故障，而使碳酸气泄漏，优选在装置中设置碳酸气浓度传感器或/及氧浓度传感器。
此外上述目的是通过作为本发明的第二基本组成的在第一碳酸气溶解器里供给水及碳酸气，以及将得到的碳酸水供给第二碳酸气溶解器的碳酸气制备方法而完成。再有，通过采用上述装置的各种优选状态，可以更加发挥前述的本发明所特有的作用效果。
此处，通过将上述碳酸水的温度设为30-45℃的范围、并将上述碳酸水的游离碳酸浓度设为800-1500mg/L的范围，可以有效地发现碳酸水的保温作用。
还有，使碳酸气溶于水中，则得到CO2、HCO3 -、CO3 2-的存在状态，各种各样的存在比率随着水的PH变化。本发明的碳酸水的游离碳酸浓度，是指加上这些全部存在状态的浓度。
附图说明
图1是适用于本发明优选的一次通过型装置的简要总体结构图。
图2是适用于本发明优选的循环型装置的简要总体结构图。
具体实施方式
以下，按附图具体说明本发明代表性的实施方式。图1是本发明优选的一次通过型装置的简要总体结构的一例。1是碳酸气储气瓶、2是压力计、3是压力控制阀、4是碳酸气流量计、5是碳酸气流量控制阀、6是碳酸气导入口、7是作为第一碳酸气溶解器的结构材料的膜模块、8是温水导入口、9是水流量计、10是水流量控制阀、11是流量开关、12是增压泵、13是作为第二碳酸气溶解器的静态混合器、14是气液分离器、15是气体排出口、16是碳酸水排出口、17是浴槽。
根据图示例一次通过型的碳酸水制备装置的场合，温水从图中未显示的供热水器经过温水导入口8，再通过水流量控制阀10，以一定流量供热水、依靠增压泵12增压到所要的压力，送到膜模块7。一方面，从碳酸气储气瓶1引出，并经压力控制阀3减压的碳酸气由碳酸气流量控制阀5控制流量，从上述膜模块7的碳酸气导入口导入到该膜模块7。
导入到膜模块7的温水，通过配置在该膜模块7的图中未显示的多张中空丝膜的中空部或外部，在温水通过时，从与温水相反侧导入并通过中空丝膜的碳酸气透过中空丝膜溶于水中，从而生成碳酸水。所述中空丝膜优选由气体透过性优良的薄膜状的非多孔质层两面用多孔质层夹着的三层结构的复合中空丝膜构成，例如可列举三菱丽阳株式会社制造的三层复合中空丝膜(MHF)。
此处，所谓非多孔质气体透过膜就是气体通过溶解、扩散构造而透过的膜，实质上该膜只要不含有象诺森(Knudsen)流动一样的气体能够以气体状态透过的孔，任何的都可以。通过使用非多孔质气体透过膜，在任意压力下，可以供给、溶解气体，而且该气体不会作为气泡放出，该气体的溶解效率高，同时对任意的浓度控制性良好，并能易于溶解。另外，不会发生如水或水溶液通过膜逆流到气体供给侧的现象。
在膜模块7中生成的碳酸水，接着与上述膜模块7一样，被导入到构成本发明特征一部分的第二碳酸气溶解器的静态混合器13中。如果使用这样的静态混合器13，在如水一样的低粘度流体中，可在压力损失少的状态下，以高溶解效率溶解碳酸气，同时能廉价提供。本发明的第二碳酸气溶解器是有效溶解第一碳酸气溶解器的排出口以后残存的未溶解的碳酸气的装置。所以，基本没有必要给这个第二碳酸气溶解器提供新鲜的碳酸气。通过静态混合器13的碳酸水经由气液分离器14除去未溶解的碳酸气后，排出到浴槽17。
图2是本发明优选的循环型装置的简要总体结构图的一例。1是碳酸气储器瓶、2是压力计、3是压力控制阀、4是碳酸气流量计、5是碳酸气流量控制阀、6是碳酸气导入口、7是膜模块、8是温水导入口、11是流量开关、12’是循环泵、13是静态混合器、14是气液分离器、15是气体排出口、16是碳酸水排出口、17是浴槽、18是预滤器。这里，与图1实质上是相同的设备及部件附有同一符号，在图2，附有与图1不同的符号的部分是代替增压泵12的循环泵12’和新设置的预滤器18。
在此循环型碳酸水制备装置中，从浴槽17开始经过温水导入口8、预滤器18，再由循环泵12’，送到膜模块7。一方面从碳酸气储器瓶1引出、经压力控制阀3减压至一定压力的碳酸气，经由碳酸气流量控制阀5控制流量，从上述膜模块7的碳酸气导入口向该膜模块7导入，并溶于温水中，温水返回浴槽17。通过对上述的反复操作，使碳酸水的游离碳酸浓度慢慢地上升。另外，也可用于旨在给浴槽内的游离碳酸浓度降低的碳酸水补充新的碳酸气的循环上。
此处，虽然不配置碳酸气流量控制阀5也可以制备碳酸水，但是要想很精确地控制碳酸水的游离碳酸浓度，优选设置碳酸气流量控制阀5。作为碳酸气流量控制阀5，可以举出各种针型阀、以电子模式使用的压力或螺旋管调节器等，虽然不特别限定，但因为廉价，优选针型阀。另外，也可以使用有节流孔的节流装置。
虽然通过这些碳酸气流量控制阀5常常可以控制一定的流量，但进一步配置碳酸气流量计4有好处，因为可以目视流量，当出现某些故障时也可瞬时判断。作为碳酸气流量计4，可以举出浮子式、电子式等。虽然碳酸气流量计4通常设置在碳酸气储存瓶1与膜模块7之间，但因为膜模块7的压力损失并不经常固定，在浮子式的情况，优选设置在气体流量计4的入口与出口间的压差处于稳定的碳酸气储器瓶1和碳酸气流量控制阀5之间。
温水在如图1的一次通过型的场合，由供热水器供给，而在如图2的循环式的情形，使储存在浴槽中的温水循环。即使没有水流量控制阀10也能制备碳酸水，但为了很精确地控制碳酸水的游离碳酸浓度，优选设置水流量控制阀10。如与上述的碳酸气流量控制阀5并用，就能更精确地控制碳酸水的游离碳酸浓度。水流量控制阀10的种类并不特别限定，但优选不影响阀前后压力的空调用控制阀等。另外，因与碳酸气流量控制阀5同样的理由，优选设置水流量计9。
再如图1的一次通过型的场合，优选配置增压泵12，于是当供给装置的水压低的时候，可以抑制由于碳酸气溶解器的压力损失的影响而导致随着时间的推移而不能满足必要流量的现象。为了防止这些泵12、12’的空运转，在水或碳酸水流通的导管中优选配置流量开关11。
在第一碳酸气溶解器中，可以使用陨石、烧结金属、膜模块，凭借使用上述这些材料，基本上可有效地将碳酸气溶于水。尤其，为了更有效地将碳酸气溶于水，优选使用膜模块7。虽然也考虑到使用作为第一碳酸气溶解器的静态混合器，但要想有效地将碳酸气溶于水，静态混合器的单元数必需多个，因而压力损失比膜模块7的大，因此在本发明中，作为第一碳酸气溶解器理想的是使用膜模块7。模的种类可以举出平膜、管型膜、中空丝膜、螺旋型膜等，从装置的紧凑化、易操作考虑，优选中空丝膜。
可以使用各种膜，只要其气体透过性优良，多孔质中空丝膜也好，非多孔质中空丝膜也好。在使用多孔质中空丝膜的场合，其表面的开口孔径优选为0.01到10μm。
最优选的中空丝膜是如所述的薄膜状的非多孔质气体透过层两面用多孔质层夹着的三层结构的复合中空丝膜，非多孔质气体透过层(膜)是气体通过向膜基质的溶解、扩散结构而透过的膜，它实质上只要不含有象诺森(Kundsen)流动一样的气体以气体状透过的孔，任何的都可以。通过使用这样的非多孔质，可对碳酸气进行供给、渗解，而该碳酸气在碳酸水中不会作为气泡放出，并且溶解效率良好，同时可对任意的浓度控制性良好，并能易于溶解。另外在多孔质膜的场合，很少产生逆流，即不会发生诸如温水经过细孔向气体供给侧逆流的现象。三层结构的复合中空丝膜形成为其非多孔质层的透过性优良的极薄的薄膜状物质，因其受到多孔质保护，难以受到损伤，因此令人满意。
中空丝膜的膜厚度，优选从10μm到150μm。如未满10μm，膜的强度容易不足，又如果超过150μm，碳酸气透过速度易下降并且溶解效率降低。在三层结构的复合中空丝膜的情形，非多孔质膜的厚度优选0.3到2μm。如不满0.3μm，容易产生膜的劣化，如果膜劣化，就开始容易发生渗漏。另外，如超过2μm，碳酸气的透过速度下降、溶解效率容易降低。
作为中空丝膜的膜材料，可以列举优选有机硅系、聚烯烃系、聚酯系、聚酰胺系、聚酰亚胺系、聚砜系、纤维素系、聚氨酯系等。作为三层结构复合中空丝膜的非多孔质膜的材质，可列举优选聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、聚4-甲基戊烯-1、聚二甲基硅氧烷、聚乙基纤维素、聚苯醚等，由于制膜性良好、溶出物少，特别优选聚氨酯。
中空丝膜的内径优选50-1000μm。如不满50μm，在中空丝膜内流动的碳酸气或者温水的流动路径阻力增大，碳酸气或者温水的供给变得困难起来。另外，如超过1000μm，溶解器的尺寸变大，不能成为紧凑型。
本发明中，重要的是向第一碳酸气溶解器供给水及碳酸气，并将所得到的碳酸水供给第二碳酸气溶解器。
本发明中，在第一碳酸气溶解器中使碳酸气溶于水，越是接近第一碳酸气溶解器的出口处，越是存在未溶解的碳酸气增多、溶解效率降低的倾向，第二碳酸气溶解器具有溶解上述未溶解的碳酸气、抑制溶解效率降低的作用。在制备游离碳酸浓度在800mg/L或800mg/L以上、尤其是1000mg/L或1000mg/L以上的高浓度碳酸水时，未溶解的碳酸气量的增大显著，本发明对制备这样的高浓度碳酸水特别有效。另外，根据情形再连接第三以后的更多台的碳酸气溶解器也没关系。
用在第一碳酸气溶解器的膜模块7，尤其在一次通过型的场合时增加膜面积，能进一步提高溶解效率，但本发明中，即使将膜面积小的膜模块7用在第一碳酸气溶解器，也由于膜模块制备的碳酸水通过第二碳酸气溶解器，因而能溶解在第一碳酸气溶解器中未溶解的碳酸气，并能容易提高溶解效率。
在循环型的场合，越是提高循环泵12’的流量/碳酸气的流量比，就越能提高溶解效率，但越是提高其比例，循环泵的流量多起来，而碳酸气的流量开始减少，产生消耗电力增加或制备时间延长的缺点。可是，与没有第二碳酸气溶解器的情形相比，通过使用本发明的第二碳酸气溶解器，即使循环泵的流量/碳酸气的流量比相同，由于溶解效率提高，如果欲达到相同的溶解效率，则可降低循环泵的流量/碳酸气的流量比，即可以减少消耗电力，又可以缩短制备时间。
碳酸水的水温优选30℃到45℃的范围，如果在此范围，最具有保温效果，并且因为可以舒适的沐浴而更可取。
如图2的循环型的场合，循环泵12’是必要的。作为泵，优选具有自吸性能的容积式定量泵。由于使用该泵，能实现稳定的循环和经常固定的循环水量。另外，如果碳酸水成为高浓度，形成容易发生起气泡、成为气泡丰富的状态，但是即使在这种情形，如果使用具有初期运转时没有引水也能启动的具有自吸性能的泵，就能够稳定地供水。
作为第二碳酸气溶解器，优选静态混合器13。由于静态混合器13机械地分离流体，使碳酸气分散。关于详情，例如，萩原新吾監修、静态混和器基础与应用、日刊工业新闻社发行(昭和56年9月30日初版第1印刷发行)的第一章已有详细的说明。
此处使用的静态混合器13，特别优选使用定子(stator)型及/或科尼克斯(Kenics)型。所谓定子型就是US 4093188号公报等公开的静态混合器，其结构是每级有3个半椭圆形的缓冲板组成，这些缓冲板是沿着中心轴2个交叉的缓冲板与相对侧的另一个缓冲板组合而成的。另一个科尼克斯(Kenics)型是在管中向右方向拧的螺旋状单元和向左方向拧的螺旋状单元交错配置的结构组成，也有称为螺旋型。
上述这些适用于本发明的静态混合器，它们能在压力损失少的状态下将碳酸气以高溶解效率溶于水，并且能廉价供给。
在静态混合器13中以相同的流量流水时，在一条路径上存在的单元数越多则越容易使其混合，所生成的碳酸水的游离碳酸浓度有增高的倾向。
然而，如果单元数多于100，则一方面生成的碳酸水的游离碳酸浓度达到顶点，另一方面进行通水时产生的压力损失极其大，通水就成为困难。
一方面，如果单元数少于5，由于凭籍静态混合器使溶解效率上升的效果会消失，因此静态混合器13的单元的下限，优选5或5以上，更优选10或10以上。另外，单元数的上限，优选100或100以下，更优选50或50以下。
还有，静态混合器13就使用1台也行，但是也可以将数台呈串联连接使用。所谓串联连接时的单元数，是指在一条流通路径中存在的单元数，如将每台单元数为7的静态混合器5台串联连接时，存在于一个流通路径的单元数成为35个。
静态混合器13也可以将数台并联连接使用。如并联连接使用，一方面能保持压力损失低的状态，一方面能增加一次生成的碳酸水量，所以是可取的。
在并联连接的场合，例如，即使是将每台单元数为20的静态混合器5台并联连接时，存在于一条流通路径上的单元数成为20。
静态混合器13的单元直径如果过细，压力损失会升高，由于在大流量下不能通水，因此内径的下限优选5mm或5mm以上，更优选10mm或10mm以上。
如把静态混合器13的单元直径加粗，即使提高供给水的流量，也有通水时的压力损失降低的倾向。
然而，如果供给的必要水的流量过大，由于碳酸水制备装置成为大型装置，作为其内径的上限优选100mm或100mm以下，更优选50mm或50mm以下。
凭籍通过第一及第二碳酸气溶解器，虽然可以很有效地使碳酸气溶解于水中，但无论效率怎么高，还是存在一部分未反应的碳酸气。在制备大量碳酸水时，为了完全消除给人体增加危害的可能性，优选在第二碳酸气溶解器的后面设置气液分离器14。而且将气液分离器14连通在气体排出口15。
气液分离器14，例如，可以使用连接于排气阀的T型配管。
于是，由于设置了气液分离器14，不使未反应的碳酸气流出到浴槽17，但是假设因气体排出口堵塞时等某些故障，使气液分离器14不发生作用时，优选在气液分离器14的下游侧的导管设置气泡传感器18。由于设置了气泡传感器18，检测气泡混入导管内的情况，就可使装置停止操作。气泡传感器18优选超声波式的，使用隔着导管配置的超声波发送器及超声波接收器，从透过导管内的超声波的减衰率可以感知气泡。
另外，考虑到由于装置的某些故障导致碳酸气泄露的可能性，优选在装置中设置碳酸气浓度传感器及/或氧浓度传感器。作为碳酸气浓度传感器，可以列举出红外线式、固体电解质式等，作为氧浓度传感器，可以列举出磁气风方式、氧化锆方式、原电池方式等。
下面，通过实施例对本发明作更具体的说明。另外，表中的溶解效率按以下的公式求出。
溶解效率(％)＝碳酸水中的游离碳酸量/使用的碳酸气量×100
实施例1
按照图1表示的一次通过型的碳酸水制备装置制备碳酸水。在第一碳酸气溶解器里，使用由膜面积为0.6m2的三菱丽阳株式会社制的三层复合中空丝膜制得的中空丝膜模块，将碳酸气以4L/min(20℃换算)、40℃的温水以5L/min向碳酸气溶解器供给。在第一碳酸气溶解器的后部分连接了作为第二碳酸气溶解器的TAH工业(株)制的定子型、静态混合器(型号050-032F、单元直径10.9 7mm、单元数14)。结果显示在表1。
实施例2
除将碳酸气以3L/min(20℃换算)向气体溶解器供给以外，其余按与实施例1相同的操作进行。结果显示在表1。
实施例3
除在静态混合器中使用则武株式会社制的科尼克斯(Kenics)型、静态混合器(DSP型、单元直径10mm、单元数12)以外，其余按与实施例1相同的操作进行。结果显示在表1。
对比例1
除不连接静态混合器以外，其余按与实施例1相同的操作进行。结果显示在表1。与实施例1比较，溶解效率低。
表1
第一碳酸气溶解器 第二碳酸气溶解器   游离碳酸浓度(mg/L)   溶解效率(％)
实施例1     膜模块 定子型静态混合器     1090     74
实施例2     膜模块 定子型静态混合器     970     88
实施例3     膜模块 定子型静态混合器     1090     74
对比例1     膜模块     无     910     62
实施例4
用图2显示的循环型装置制备碳酸水。在第一碳酸气溶解器里，使用由膜面积为0.6m2的三菱丽阳株式会社制的三层复合中空丝膜制作成的中空丝膜模块，将碳酸气以2L/min(20℃换算)向碳酸气溶解器供给。在第一碳酸气溶解器的后部分连接了作为第二碳酸气溶解器的TAH工业(株)制的定子型静态混合器(型号050-032 F、单元直径10.9 7mm、单元数14)。水槽中加入水温40℃的温水10L，用循环泵将每分5L的温水回流到水槽里。循环5分钟后的结果显示在表2。
实施例5
除在静态混合器中使用则武株式会社制的科尼克斯(Kenics)型、静态混合器(DSP型、单元直径10mm、单元数12)以外，其余按与实施例4相同的操作进行。结果显示在表2。
对比例2
除不连接静态混合器以外，其余按与实施例4相同的操作进行。循环5分钟后的结果显示在表2。与实施例4比较，游离碳酸浓度、溶解效率都降低了。
对比例3
除了不连接静态混合器，碳酸气以1L/min(20℃换算)向碳酸气溶解器供给以外，其余按与实施例4相同的操作进行。循环10分钟后的结果显示在表2。虽然有和实施例4一样的游离碳酸浓度及溶解效率，但需要2倍的制备时间。
表2
第一碳酸气溶解器 第二碳酸气溶解器 制备时间(min) 游离碳酸浓度(mg/L) 溶解效率(％)
实施例4     膜模块 定子型静态混合器     5     1310     65
实施例5     膜模块 定子型静态混合器     5     1310     65
对比例2     膜模块     无     5     1120     65
对比例3     膜模块     无     10     1310     65
从以上的说明也显而易见，如果按照本发明的碳酸水的制备方法，以膜模块为构成要素的碳酸气溶解器作为第一碳酸气溶解器，将碳酸气溶于水，并使通过第一碳酸气溶解器的碳酸水再通过作为第二碳酸气溶解器的静态混合器，上述制备方法与以前的制备方法相比，结构简单且明显有效地易于制得高浓度的碳酸水。

Claims (34)

1.一种碳酸水制备装置，其特征在于，包括：
碳酸气供给装置；
水供给装置及/或水循环装置；
与所述碳酸气供给装置和所述水供给装置及/或水循环装置相连接的第一碳酸气溶解器；以及
连接于所述碳酸气溶解器的碳酸水排出侧的第二碳酸气溶解器。
2.如权利要求1所述的碳酸水制备装置，其特征在于，所述碳酸气供给装置只与第一碳酸气溶解器连接。
3.如权利要求1或2所述的碳酸水制备装置，其特征在于，所述第一碳酸气溶解器具有膜模块。
4.如权利要求3所述的碳酸水制备装置，其特征在于，所述膜模块包含中空丝膜。
5.如权利要求4所述的碳酸水制备装置，其特征在于，所述中空丝膜为薄膜状的非多孔质气体透过层两面用多孔质层夹着的三层结构的复合中空丝膜。
6.如权利要求1～5中任何一项所述的碳酸水制备装置，其特征在于，所述第二碳酸气溶解器包含静态混合器。
7.如权利要求6所述的碳酸水制备装置，其特征在于，所述静态混合器是定子型及/或科尼克斯(Kenics)型。
8.如权利要求6或7所述的碳酸水制备装置，其特征在于，所述静态混合器的单元数为5～100。
9.如权利要求6～8中任何一项所述的碳酸水制备装置，其特征在于，所述静态混合器的单元直径为5～100mm。
10.如权利要求1～9中任何一项所述的碳酸水制备装置，其特征在于，处于所述碳酸气供给装置的下游，在所述第一碳酸气溶解器的上游配置有碳酸气流量控制装置。
11.如权利要求1～10中任何一项所述的碳酸水制备装置，其特征在于，在所述第一碳酸气溶解器的上游配置有水的流量控制装置。
12.如权利要求1～11中任何一项所述的碳酸水制备装置，其特征在于，在所述第一碳酸气溶解器的上游有增压泵。
13.如权利要求12所述的碳酸水制备装置，其特征在于，所述碳酸水制备装置的水或碳酸水流动的管道中配置有所述增压泵的启动/停止用流量开关。
14.如权利要求1～13中任何一项所述的碳酸水制备装置，其特征在于，在所述第二碳酸气溶解器的下游配置有分离碳酸水和未溶解碳酸气的气液分离器。
15.如权利要求14所述的碳酸水制备装置，其特征在于，在所述气液分离器的下游配置有气泡传感器。
16.如权利要求15所述的碳酸水制备装置，其特征在于，所述气泡传感器为超声波式。
17.如权利要求1～16中任何一项所述的碳酸水制备装置，其特征在于，具有碳酸气浓度传感器及/或氧浓度传感器。
18.一种碳酸水制备方法，其特征在于，向第一碳酸气溶解器供给水及碳酸气，以及将得到的碳酸水供给第二碳酸气溶解器。
19.如权利要求18所述的碳酸水制备方法，其特征在于，在所述第一碳酸气溶解器中使水一次通过。
20.如权利要求18所述的碳酸水制备方法，其特征在于，使水通过所述第一碳酸气溶解器后循环。
21.如权利要求18～20中任何一项所述的碳酸水制备方法，其特征在于，只给所述第一碳酸气溶解器供给碳酸气。
22.如权利要求18～21中任何一项所述的碳酸水制备方法，其特征在于，所述第一碳酸气溶解器具有膜模块。
23.如权利要求22所述的碳酸水制备方法，其特征在于，所述膜模块含有中空丝膜。
24.如权利要求23所述的碳酸水制备方法，其特征在于，所述中空丝膜为薄膜状的非多孔质气体透过层两面用多孔质层夹着的三层结构的复合中空丝膜。
25.如权利要求18～24中任何一项所述的碳酸水制备方法，其特征在于，所述第二碳酸气溶解器由静态混合器构成。
26.如权力要求25所述的碳酸水制备方法，其特征在于，所述静态混合器是定子型及/或科尼克斯(Kenics)型。
27.如权利要求25或26所述的碳酸水制备方法，其特征在于，所述静态混合器的单元数为5～100。
28.如权利要求25～27中任何一项所述的碳酸水制备方法，其特征在于，所述静态混合器的单元直径为5～100mm。
29.如权利要求18～28中任何一项所述的碳酸水制备方法，其特征在于，向所述第一碳酸气溶解器供给设定流量的碳酸气。
30.如权利要求18～29中任何一项所述的碳酸水制备方法，其特征在于，向所述第一碳酸气溶解器供给设定流量的水。
31.如权利要求18～30中任何一项所述的碳酸水制备方法，其特征在于，在所述第一碳酸气溶解器的上游配置增压泵，将经增压泵增压的水供给所述第一碳酸气溶解器。
32.如权利要求31所述的碳酸水制备方法，其特征在于，在水或碳酸水流动的管道中配置流量开关，并且只在管道中存在水或碳酸水时驱动所述增压泵。
33.如权利要求18～32中任何一项所述的碳酸水制备方法，其特征在于，生成的碳酸水的温度范围为30～45℃。
34.如权利要求18～33中任何一项所述的碳酸水制备方法，其特征在于，生成的碳酸水中游离碳酸浓度范围为800～1500mg/L。
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