JP2005053527A

JP2005053527A - オゾン水密封容器

Info

Publication number: JP2005053527A
Application number: JP2003285232A
Authority: JP
Inventors: Akihisa Koganezawa; 明央小金澤; Norikazu Takada; 典和高田
Original assignee: TEEIKU WAN SOGO JIMUSHO KK
Current assignee: TEEIKU WAN SOGO JIMUSHO KK
Priority date: 2003-08-01
Filing date: 2003-08-01
Publication date: 2005-03-03

Abstract

【課題】オゾン水を充填して密封しても、内圧変動にともなう破損を防止するとともにオゾン濃度の経時変化を再現性よく制御することができ、高濃度のオゾン水を封入して使用場所まで搬送して使用直前に開封して所望の濃度に希釈することで任意の濃度のオゾン水を任意の場所で使用する用途に適したオゾン水密封容器を提供する。
【解決手段】オゾン水を収容して密封するキャップ１２付きボトル１１であって、ボトル内圧が高くなったときにボトル容積を拡大する感圧機構をキャップ１２に内蔵している。
【選択図】図４

Description

この発明はオゾン水を容器内に密閉して搬送するのにあたり、オゾン水からの揮発オゾンガスによる内圧上昇に伴う容器の破損を防止しつつ、可能な限りオゾン水中のオゾン濃度を低下させないようにするためのオゾン密封容器に関する。

医療現場での殺菌消毒や、各種脱臭用途として、オゾン水が利用され始めている。周知の通り、オゾン（０_３）は強い酸化力・殺菌力を有する反面、その使用時において有効な殺菌力を有するとともに人体に無害とされる適度な濃度に精度よく調整されていなくてはならない。医療現場での殺菌・消毒用途では、４ｐｐｍの濃度のオゾン水で３０秒程度手洗いすることが殺菌効率および安全の両面から最も効果的であることが知られている。しかし、オゾンは極めて不安定な物質であり、一定濃度のオゾン水を精度よく供給することが困難であった。そこで、厳密な濃度制御を可能とするオゾン水製造装置が開発された（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、オゾン水を大量に使用する現場ならともかく、使用頻度が低く、しかも少量の所定濃度のオゾン水を要するようなオゾン水使用現場では、高額なオゾン水製造装置を導入する訳にはいかない。そこで、高濃度のオゾン水を容器に封入して使用場所まで搬送するとともに、使用直前に容器を開封して容器内のオゾン水を所望の濃度に希釈することが考えられる。
特許第３２０９８４３号公報

オゾン水を封入して搬送するための容器には、耐オゾン性の素材が採用される。また、容器内圧力が上昇したときに容器が変形しないようにある程度堅い素材であることも求められる。そのためオゾン密封容器にはガラスが適当であると考えられる。一般的には、液体をガラス容器に密封する場合、容器内圧力の上昇により容器が破損する可能性があることから、この圧力を吸収するために容器内いっぱいに液体を充填せず、容器上部に空隙を設け、この空隙で内圧上昇を吸収し、容器の破損を防いでいる。

しかしながら、オゾン水をガラス容器に密封する場合、上部に空隙があると、この空隙にオゾンガスが逃げて水中のオゾン濃度が下がる。そのため、濃度の経時変化を予測することが困難となる。すなわち、同じ濃度のオゾン水を複数の容器に同時に封入して同じ時間後に開封したとしても、各容器の搬送経路（例えば、周囲温度や振動などの違い）によって、開封時のオゾン水濃度が異なることになる。これでは、容器内に封入されたオゾン水を安定供給することはできない。オゾン（Ｏ_３）から酸素（Ｏ_２）への自然分解による体積変動は１．５倍であり、温度変化による圧力上昇も考慮すれば、空隙を作らず容器いっぱいにオゾン水を充填して密封することは、容器が破損する危険性を増大させ、当然採用することはできない。

上記課題に鑑み本発明を創作した。本発明の目的は、容器内の圧力上昇に伴う変形や破損を防止するとともに容器内のオゾン水濃度の経時変化特性を再現性よく確保できるオゾン水密封容器を提供することにある。そのオゾ密封容器の基本発明は、オゾン水を収容して密封するキャップ付きボトルであって、ボトル内圧が高くなったときにボトル容積を拡大する感圧機構をキャップに内蔵している。

そして、耐オゾン性の剛性素材からなるボトルと、当該ボトルの口に冠着されるキャップと、リング状パッキンと、耐オゾン性の可撓性素材からなる封止膜材とから構成され、キャップの上面ほぼ中央に孔が穿設され、パッキンがキャップ内の上面側に配置され、封止膜材がパッキンに積層されるとともにキャップをボトルに装着した状態では当該封止膜材がボトル口端面に接してボトルを密封するオゾン水密封容器とするとより好ましい。

本発明のオゾン水密封容器によれば、オゾン水を充填して密封しても、内圧変動にともなう破損を防止するとともにオゾン濃度の経時変化を再現性よく制御することができる。そのため、高濃度のオゾン水を本発明の容器に封入して使用場所まで搬送するとともに使用直前に容器を開封して容器内のオゾン水を所望の濃度に希釈するなど、専用のオゾン水製造装置がなくても、任意の濃度のオゾン水を任意の場所で使用することが可能となる。

＝＝＝オゾン水密封容器の利用について＝＝＝
本発明のオゾン水密封容器は、オゾン水を瓶詰めにして販売する際に利用する販売容器して利用することができる。しかしながら、オゾンは酸化力が強く他の物質を酸化させるとともに、オゾン自体も極めて不安定な物質であり自然に分解する。光や熱を加えると分解が促進される。すなわち、容器内のオゾン水のオゾン濃度は経時的に変化する。さらに、触媒性の物質と接触するとさらにその分解が促進されるため、オゾン水をオゾン耐性のある容器に密封して販売したとしても、その容器の素材自体が触媒として少なからず作用し、容器内壁と接触する部分でオゾンの分解が進む。そのため、容器の内壁近傍より容器中心部のほうがオゾン濃度が濃いというような濃度偏差が生じる。また、容器自体が触媒としてオゾンを分解させるということは、容器に密封したオゾン水の経時的濃度変化がその容器の材質・形状・サイズによっても異なることを意味する。したがって、容器に詰めた状態でオゾン水を販売して所望濃度のオゾン水を得ることは非常に困難であった。

＝＝＝オゾン水販売方法＝＝＝
オゾン水の瓶詰め販売に係わる上記問題点に鑑み、まずオゾン水の販売方法を確立する必要がある。図１に使用時に所望の濃度に調整できる瓶詰めオゾン水の販売方法の原理を示した。この図に示されるグラフは、１００ｍＬのオゾン水（以下、原料オゾン水）を充填・密封した遮光性（着色）ガラス製の販売容器に原料オゾン水が充填・密封されてからの経過時間に対するオゾン濃度である。具体的には、７５ｐｐｍの原料オゾン水を１℃で１００ｍＬ充填して密封した販売容器を多数用意しておくとともに、各販売容器を所定の断熱容器（例えば、発泡スチロール製）に収納した状態で保存し、各販売容器について、原料オゾン水充填時点からの経過時間を変えて断熱容器から取り出してすぐに開封したときに原料オゾン水の濃度を測定してこのグラフを得た。

上記原理に基づくオゾン水販売方法の一例を挙げる。ここでは、上記実験と同様の容量・濃度の原料オゾン水を充填・密封した販売容器を上記保存状態で輸送して使用者に届けることとする。そして、販売容器表面に日時など原料オゾン水の充填期日を記載し、先の経過時間とオゾン濃度との相関関係を記録した媒体とともに販売する。例えば、先のオゾン濃度の経時変化を示すグラフが描かれた紙を付けて販売することができる。もちろん、紙に描いたグラフでなくてもよい。例えば、経過時間と濃度との相関関係を所定のファイル形式で適宜なデータ記録媒体に保存し、その媒体を付けてもよい。あるいは、相関関係を記憶するとともに経過時間を計測し、現時点での濃度を表示する表示計算機能付きの媒体を販売容器とともに販売することも考えられる。なお媒体は販売容器自体に一体的に取りつけてあってもよいし、別に付属品として同梱してもよい。

使用者は、販売容器を開封して原料オゾン水を希釈して使用する際、販売容器に記載されている充填期日からの経過時間を求めるとともに、この経過時間におけるオゾン濃度を販売容器に付いてきたグラフより求める。そして、容器から取り出した原料オゾン水に蒸留水など適宜な希釈水を足して所定の濃度に調整して使用する。なお、販売容器に付けるグラフは、この実施例に限らず、例えば、横軸を実際の日時としてもよい。すなわち、使用者は開封時の日時をそのまま横軸で読み取り、その日時における濃度をグラフより求めればよい。また、記載する充填期日を実際の日時とせず、充填後の日時で例えば正午や０時など経過時間が計算しやすい時間にしておく。そして、販売容器ごとにその記載日時からの経過時間と濃度との相関を示すグラフを付けておけばよい。

ところで、経過時間を求めた上でグラフから濃度を求め、さらに所望の濃度に希釈する作業を面倒に思う人もいる。そこで、販売容器に希釈用の専用容器を付帯させて販売してもよい。図２にこのオゾン水希釈容器（以下、希釈容器）の概略を例示した。この例における希釈容器１は、口の広い円筒形であり、販売容器の容量に対して十分な容量がある。

また、希釈容器１はガラス製で容器内の水位が確認できるようになっており、容器１外周には経過時間と濃度との相関に基づいて、原料オゾン水を所定の濃度に希釈する際に希釈水の注水レベルを示す目印が刻まれている。もちろん容器内側にその目印を刻んでおいてもよい。この例では、希釈後のオゾン濃度として複数の濃度があらかじめ規定されており、各希釈後濃度について、横軸が経過時間で縦軸が注水レベルとした曲線２が希釈容器１の外周に描かれている。さらに、複数の希釈後濃度に対応するそれぞれの曲線には希釈後濃度３が付記されているとともに色分けされて識別し易いようになっている。もちろん、線種を分けて描いておいてもよい。なお、この希釈容器１が付いた販売容器には先の紙に描かれたグラフなどの媒体は必要ない。オゾン水の充填期日が容器などに記載されていればよい。また、一度希釈容器１を購入すれば次回からは充填期日が記載された販売容器を購入すればよい。

この希釈容器１を使って販売容器内の原料オゾン水を所望の濃度に希釈する方法としては、まず、販売容器に原料オゾン水が充填・密封された期日を確かめる。つぎに、現在日時と充填期日とから経過時間を求め、希釈容器１に描かれている所望の希釈後濃度曲線上で、その経過時間に対応する注水レベルを読み取る。そして、曲線上でその経過時間に対応する点まで希釈水を満たす。販売容器を開封し充填されている原料オゾン水を一定量希釈容器１に入れる。それによって所望の濃度のオゾン水が得られる。なお、この例では、オゾン水が空気に触れるとオゾンが急激に分解することを考慮し、希釈水を先に希釈容器に入れ、希釈直前まで販売容器を開封しないように原料オゾン水を後から希釈容器１に入れることとしている。もちろん、原料オゾン水を先に希釈容器１に入れてもよい。この場合は、希釈容器１にオゾン水を入れる量を示す一定の水位が記され、その水位より上に希釈後濃度曲線が描かれることになる。また、原料オゾン水は販売容器内壁に接する部分でオゾンが分解しやすく、販売容器内で濃度分布がある可能性もあることから、販売容器内の原料オゾン水全量を希釈容器１に入れることが望ましい。この場合の希釈容器１は、販売容器の容量に基づいて希釈後濃度曲線が描かれていることになる。ここで、販売容器内の原料オゾン水を全量使用するものとして、４８時間経過後に５ｐｐｍのオゾン水を得ようとする例を図２に基づいて説明すると、希釈水をＡの水位まで入れたのち、販売容器内の原料オゾン水全量を希釈容器１に入れる。それによって、５ｐｐｍのオゾン水を得ることができる。

希釈容器における注水レベルの指示法としては、経過時間と注水レベルの関係を示した曲線に代えて、目盛りが振られた縦線を用いてもよい。図３にその縦線に目盛りが振られた希釈容器を例示した。複数の希釈後濃度に対応して目盛り６が振られた縦線５が複数本容器１外周に描かれている。各縦線５の目盛り６は経過時間に対応している。すなわち、先の曲線上で、経過時間に対応する注水レベルを縦軸上に投影したものである。

また、各種希釈方法に対応して、注水レベルの表現法も各種が考えられる。例えば、原料オゾン水を先に希釈容器に入れ、その後所定量の希釈水を希釈容器に入れるようにする希釈方法では、所望の希釈後濃度に応じて複数の曲線あるいは目盛りがある縦線を描いておき、縦軸あるいは縦線には原料オゾン水の注水レベルを示しておく。所望の濃度に対応する曲線あるいは縦線から現在の経過時間に対応する注水レベルを読み取り、そのレベルまで原料オゾン水を入れる。そして、所定量の希釈水を希釈容器に入れて所望の濃度のオゾン水を得る。

あるいは、希釈後の水位を一定とし、所望の濃度を得るための原料オゾン水（あるいは希釈水）の注水レベルを経過時間に応じて示すようにしてもよい。この場合、経過時間と所望の希釈後濃度に応じた水位まで原料オゾン水（希釈水）を希釈容器に入れ、その原料オゾン水（希釈水）に希釈水（原料オゾン水）を所定の水位になるまで足す。

＝＝＝本発明のオゾン水密封容器＝＝＝
瓶詰めされたオゾン水の経時的な濃度変化を考慮した上で、所望の濃度に正確に調整することができるオゾン水販売方法については上述した。以下では、本発明のオゾン水密閉容器について説明する。本発明のオゾン水密閉容器は、キャップ付きボトルであって、ボトル内圧が高くなったときにボトル容積を拡大する感圧機構がキャップに内蔵されている。それによって、容器内の圧力上昇に伴う各種問題点を解決でき、上記オゾン水販売方法における販売容器に適している。

図４は本発明の実施例におけるオゾン水密封容器（以下、容器）の概略構成図である。容器１０は、オゾン水が充填されるボトル１１と、その蓋となるキャップ１２と、キャップ１２内に内接して挿入されて、円盤中央に開口部２３があるリング状パッキン（以下、パッキン）１３と、そのパッキン１３に積層されて同じくキャップ１２に内接して挿入される円盤状の膜材（以下、シート）１４とにより構成されている。この図では、キャップ１２が一部破断斜視図によって示されている。この例では、キャップ１２はスクリューキャップであり、キャップ１２の上面２１には内外を連絡する孔２２が穿設されている。本実施例では、パッキン１２の外径は１８．５ｍｍであり中央開口部２３の内径は１２ｍｍである。また厚さは２ｍｍである。シート１４は、外径２０ｍｍ、厚さ１ｍｍである。キャップ１２内径はシート１３外径にほぼ一致し、その上面２１に開口する孔２２の直径は２ｍｍである。

ボトル１１は着色された遮光性ガラス製であり、キャップ１２はポリプロピレンやポリカーボネイトなどのプラスチック製である。パッキン１３にはプラスチック、シリコン、紙など、適宜な素材が採用できる。シート１４にはオゾン耐性を有する可撓性素材が採用される。本実施例ではＰＴＦＥ製のシートを採用している。なおボトル１１については耐オゾン性があり、堅い（剛性）素材（チタンなど）であればガラスでなくてもよい。シート１４についても耐オゾン性で弾性・塑性を問わず可撓性素材（シリコンなど）であればＰＴＦＥには限らない。また、パッキン１３を別体とせず、キャップ１２の一部として、キャップ１２内の上面に一体的に形成してもよい。パッキン１３やシート１４の形状はボトル１１の開口形状（キャップ１２の内部形状）に合わせて円盤状となっているが、プレート状で、キャップ１２をボトル１１に冠着したときにボトル開口形状にほぼ一致してボトルを密封でいればいかなる形状であってもよい。蓋構造についてもスクリューキャップに限らず、王冠など、パッキン１３とシート１４を積層した状態でボトル開口２４を密閉できればどのような構造であってもよい。

図５はボトル容積を拡大する感圧機構の概略であり、（Ａ）と（Ｂ）に容器１０における密封構造と内圧吸収構造とを示した。この図にはキャップ１２を閉じたときの容器１０上部の縦断面図が示されている。キャップ１２を閉じた状態では、キャップ１２内に挿入されるシート１４は、パッキン１３を介してキャップ上面２１とボトル口２４の端面２５とに挟持される。それによって、ボトル１１内に充填したオゾン水が密封される（Ａ）。ボトル１１内にオゾン水を充填して密封する際には、容器１０の搬送時にオゾン水中のオゾンが逃げてしまわないように、ボトル１１の口２４までほぼいっぱいにオゾン水を充填するとともに、パッキン１３とシート１４が挿入されたキャップ１２でボトルの口を堅く閉じる。容器１０内圧力が上昇すると、容器１０内のガスが圧力の低い外気に接するキャップ１２の孔２２を通して外部へ逃げようとする。このときシート１４はボトル開口２４の端面２５と密着状態にあり、積層されているパッキン１３の中央開口２３形状に沿ってキャップ上面２１側へ塑性変形する（Ｂ）。それによって、オゾン水中から逃げたオゾンガスが滞留する空間を最小限にとどめながら、容器１０内の圧力をシート１４の塑性変形により吸収し、ボトル１２やキャップ１２の破損を防止することができる。

なお容器における感圧機構はこの実施例に限らず、例えば、キャップ上面の一部が塑性変形する構成にするなど、ボトル内圧が高くなったときにボトル容積を拡大する機構がキャップに内蔵されていれば、どのような機構であってもよい。

＝＝＝封止膜材について＝＝＝
上記実施例ではシートの素材にＰＴＦＥを採用していた。周知の通り、ＰＴＦＥは多孔質であり、最近では、ＰＴＦＥの膜成形時や成形後に横方向に引っ張ってより多孔にしたり、一度多孔にした膜を圧縮したりするなどしてガス透過率を変化させることができる。

もちろん、これらの加工によってＰＴＦＥ製シートの耐オゾン性が損なわれることはない。そのため、ＰＴＦＥを単純にシート状に加工した封止膜材に限らず、上記加工を施すことで封止膜材により多彩な機能を付加することができる。

例えば、シート素材として採用したＰＴＦＥのガス透過率を適宜に設定することで、キャップに組み込むシートが緩衝可能な塑性変形限界を超えた圧力が掛かる場合にボトル内のガスの一部をキャップ上面の孔を通して外界放出するようにすることが考えられる。

現在、多孔膜の密度（ｇ／ｃｍ^３）が異なるＰＴＦＥが各種市販されており、適宜な密度のＰＴＦＥを選択するととともに、そのＰＴＦＥをシート状に加工する際の膜厚を適宜に調整することで、塑性変形による体積増加分を制御することができる。したがって、多孔質密度やシート厚を適宜に選択することで、容器の各種条件（サイズ、ボトルやキャップの強度など）に対応して、ボトルやキャップが破損せず、オゾン濃度が実用範囲に留まるようにすることができる。

オゾン水を本発明の実施例におけるオゾン水密封容器に充填して販売する方法において、当該容器とともに販売される濃度特性図表の概略図である。上記方法により販売されるオゾン水を所望の濃度に希釈するためのオゾン水希釈容器の概略図である。上記オゾン水希釈容器の変更例の概略図である。本発明の実施例におけるオゾン水密封容器の概略構成図である。上記オゾン水密封容器における密封構造（Ａ）と圧力吸収構造（Ｂ）の概略図である。

符号の説明

１オゾン希釈容器
１０オゾン水密封容器
１１ボトル
１２キャップ
１３リング状パッキン
１４封止膜材
２２キャップ中央孔

Claims

オゾン水を収容して密封するキャップ付きボトルであって、ボトル内圧が高くなったときにボトル容積を拡大する感圧機構をキャップに内蔵したことを特徴とするオゾン水密封容器。
耐オゾン性の剛性素材からなるボトルと、当該ボトルの口に冠着されるキャップと、リング状パッキンと、耐オゾン性の可撓性素材からなる封止膜材とから構成され、
キャップの上面ほぼ中央に孔が穿設され、パッキンがキャップ内の上面側に配置され、封止膜材がパッキンに積層されるとともに、キャップをボトルに装着した状態では当該封止膜材がボトル口端面に接してボトルを密封する
ことを特徴とするオゾン水密封容器。