JP2016043955A - 水素含有液体充填容器および水素含有液体の充填方法 - Google Patents

Abstract

【課題】酸素等他の気体の溶解の影響を受けずに、なおかつ過飽和水素水から出てくる水素ガスによる自己加圧により高濃度の水素濃度を極力維持した状態で長期保存可能で、水素含有液体を簡単になおかつ通常の充填速度で充填することができる水素含有液体充填容器および水素含有液体の充填方法を提供することである。【解決手段】金属のキャップ２と金属のボトル缶本体３とを有し、水素含有液体３４を充填した水素含有液体充填容器１であって、キャップ２の内側に突起部２１を有し、突起部２１の体積と充填した水素含有液体３４の体積の和が、ボトル缶本体３の満注量である体積と等しい水素含有液体充填容器１である。水素含有液体充填容器１を使用して、水素含有液体３４を充填する水素含有液体の充填方法である。【選択図】図１

Description

本発明は、水素含有液体充填容器および水素含有液体の充填方法に関し、特に、酸素等他の気体の溶解による分圧および反応の影響を受けずに、なおかつ過飽和水素水から出てくる水素ガスによる自己加圧により高濃度の水素濃度を極力維持した状態で長期保存可能で、水素含有液体を簡単に充填することができる水素含有液体充填容器および水素含有液体の充填方法に関する。

近年、水やお茶といった飲料に水素（水素ガス）を充填した清涼飲料水などが販売されている。これは、液体に充填させた水素を摂取することにより、人間の体内に存在する活性酸素を還元させることを目的としている。

活性酸素は、クエン酸サイクルでＡＴＰ（アデノシン三リン酸）を作り出す時に重要な役割を果たすなど、生命維持に必須であるとともに、体内へ侵入してきた異物を排除する役割も担っていることが判ってきている。また、生体内の反応などで用いられなかった活性酸素は、通常、細胞内に存在する酵素によって分解される。しかしながら、すべての活性酸素が酵素によって分解されるわけではなく、余剰の活性酸素が分解されずに存在することになる。その結果、余剰の活性酸素により細胞が損傷され、癌や生活習慣病等の疾病、および老化などを招来する原因となり、余剰の活性酸素を排除することが健康維持のために求められている。

そこで、近年、かかる余剰の活性酸素を排除する物質として水素が用いられている。水素は、その分子量がきわめて小さいために身体内に吸収されやすく、さらに水素が活性酸素と反応すると水に変化するもので、安全性が高いなどの理由を有するからである。また、数多い活性酸素の中でも特にヒドロキシラジカルのみを選んで還元し、身体に有用な活性酸素に影響を与えないからである。

このように、特段の害も無く、病気予防や健康増進につながると考えられる水素の病理学的な有効性については、非特許文献１〜１０など多くの学術誌等で報告されており、枚挙にいとまがない。

上記のとおり、水素の摂取は、病気予防や健康増進といった有用な効果を奏する反面、水素を液体中に溶解させた後、そのまま高い溶存水素量を維持することは難しい。例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）ボトル等のプラスチック容器内に、水素を充填した水を保存した場合には、密封した状態であっても数日間で大部分の水素が抜けてしまい、これを摂取しても高い効能を得ることができない。そのため、水素を溶解した液体を、金属製の容器に保存する方法が行われている。

しかしながら、水素を溶解した液体を金属製の容器に充填した場合、ヘッドスペースにある酸素等他の気体と水素を溶解した液体が接し、その結果、分圧により他の気体が溶解し、水素ガスが減り、空間部（ヘッドスペース）に過飽和状態であった水素ガスが放出してしまった。また、微小ながら水素ガスが水等に変換して、水素濃度が低下するという問題点があった。

そこで、特許文献１には、原水と水素ガスとの混合により水素を溶存させた水素水を生成し、この水素水を金属製の缶容器に充填し、その後、缶容器の缶胴部に缶蓋部を被せて、この缶蓋部を缶胴部に封着して、水素水の充填製品を製造する方法において、前記缶体内に充填する水素水は、缶蓋部を缶胴部に封着した密封状態において、水素以外の気体と接触せず、且つ缶体内面に直接接触した状態で密封充填されるものであり、この密封充填にあたっては、水素水を缶容器に充填する工程において水素水を缶容器から溢水させる一次オーバーフローと、水素水を充填した缶容器に缶蓋部を取り付ける工程において水素水を缶体から溢水させる二次オーバーフローとの、双方のオーバーフローを生じさせ、水素水を金属缶体に満注充填するようにした水素水の充填製品の製造方法が、開示されている。また、特許文献２には原水と水素ガスとの混合により水素を溶存させた水素水を生成し、この水素水を金属製の缶容器に充填し、その後、缶容器の缶胴部に缶蓋部を被せて、この缶蓋部を缶胴部に封着して、水素水の充填製品を製造する方法において、前記缶体内に充填する水素水は、缶蓋部を缶胴部に封着した密封状態において、水素以外の気体と接触しない状態で密封充填されるものであり、この密封充填にあたっては、水素水を充填した缶容器に缶蓋部を取り付ける工程において水素水を缶体から溢水させる二次オーバーフローを生じさせ、水素水を金属缶体に満注充填するようにした水素水の充填製品の製造方法が、開示されている。

「Ｎａｔｕｒｅ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ，２００７，Ｖｏｌ．１３，ｐ６８８〜６９４」 「Ｂｉｏｃｈｅｍ．Ｂｉｏｐｈｙｓ．Ｒｅｓ．Ｃｏｍｍ．，４１１（２０１１），１４３−１４９」、Ｔ．Ｉｔｏｈ ｅｔ ａｌ．（岐阜国際バイオ研究所、近畿大学、中部大学、名古屋大学他） 「Ｎｕｔｒｉｔｉｏｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，２８（２００８）ｐ１３７〜１４３」、梶山静夫他（梶山内科クリニック、京都府立医大、他） 「ＢＪ．Ｈｅａｒｔ ａｎｄ Ｌｕｎｇ Ｔｒａｎｓｐｌａｎｔａｔｉｏｎ」、Ａｔｓｕｍｏｒｉ Ｎａｋａｏ ｅｔ ａｌ．（ピッツバーグ大学、クリーブランドクリニック他） 「アンチ・エイジング医学−日本抗加齢医学会雑誌、Ｖｏｌ．４，Ｎｏ．１，ｐ１１７−１２２」、小山勝弘他（山梨大学教育人間科学部及び医学工学総合研究部、松下電工（株）電器Ｒ＆Ｄセンター） 「Ｅｘｐ．Ｏｎｃｏｌｏｇｙ，２００９，３１，ｐ１５６−１６２」ｙ．Ｓａｉｔｏ、広島大学 「実験医学、Ｍｏｌ．２６，Ｎｏ．１３（８月号），ｐ２０７４〜２０８０，２００８」太田成男、大沢郁朗ら（日本医科大学） 「Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｖｅ Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｌｏｇｙ＆Ｖｉｓｕａｌ Ｓｃｉ．２０１０，５１，ｐ４８７〜４９２」Ｈｉｄｅａｋｉ Ｏｈａｒａｚａｗａ ｅｔ ａｌ．（日本医科大学） 「Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｎｅｗ Ｓｅｒｉｅｓ，１９０，４２１０（Ｏｃｔ．１０，１９７５），ｐ１５２〜１５４」Ｍ．Ｄｏｌｅ （Ｂａｙｌｏｒ大学、米国） 「Ｌｉｆｅ Ｓｃｉ．３２４（２００１）ｐ７１９〜７２４」Ｂ．Ｇｈｒｉｂ ｅｔ ａｌ．（Ｍｅｄｉｔｅｒｒａｎｅｅ大学、フランス）

特許第５３８８１５５号公報 特開２０１４−２４６０６号公報

上記特許文献１〜２記載の技術は、容器中のヘッドスペースに存在する酸素等他の気体の溶解の気体を除去し、分圧や水素の水等への変換を防止する効果は有するものの、充填工程中で水素含有液体をオーバーフローさせることが必須であるため、付着した水素含有液体の容器からのふき取り工程、オーバーフローした水素含有液体の除去工程などの複雑な工程や、キャップの開封時において内容物がこぼれやすいなど、充填方法や使用時に関しては不便になり現実的な方法ではないという問題点があった。また、作業工程の増加やオーバーフローによる無駄な水素含有液体を生じさせるなど、コスト面でも問題点があった。さらに、前記オーバーフロー等の問題から通常の充填速度での充填は難しく、生産速度も落ちてしまう問題もあった。

そこで、本発明の目的は、前記の従来技術の問題点を解決し、酸素等他の気体の溶解の影響を受けずに、なおかつ過飽和水素水から出てくる水素ガスによる自己加圧により高濃度の水素濃度を極力維持した状態で長期保存可能で、水素含有液体を簡単になおかつ通常の充填速度で充填することができる水素含有液体充填容器および水素含有液体の充填方法を提供することにある。

本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、金属のキャップを使用し、かかるキャップの構造を調整することで、前記目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明の水素含有液体充填容器は、
金属のキャップと金属のボトル缶本体とを有し、水素含有液体を充填した水素含有液体充填容器であって、
前記キャップの内側に突起部を有し、
前記突起部の体積と充填した前記水素含有液体の体積の和が、前記ボトル缶本体の満注量である体積と等しいことを特徴とするものである。

また、本発明の水素含有液体充填容器は、前記突起部の外径が、前記ボトル缶の口径より小さいことが好ましい。

さらに、本発明の水素含有液体充填容器は、前記突起部の体積が、１〜３０ｃｍ^３であることが好ましい。

さらにまた、本発明の水素含有液体充填容器は、前記キャップの外側に凹陥部を有し、該凹陥部に樹脂を有することが好ましい。

また、本発明の水素含有液体充填容器は、前記水素含有液体が、水素水であることが好ましい。

さらに、本発明の水素含有液体充填容器は、前記水素含有液体の水素濃度が、過飽和であることが好ましい。

本発明の水素含有液体の充填方法は、前記水素含有液体充填容器を使用して、水素含有液体を充填することを特徴とするものである。

本発明によると、本発明のキャップを密閉した時に、自動的に内部の気体空間部が無くなり満注状態となり、そのために酸素等他の気体の溶解および反応の影響を受けずに、なおかつ過飽和水素水から出てくる水素ガスによる自己加圧により高濃度の水素濃度を極力維持した状態で長期保存可能で、水素含有液体を簡単かつ通常の生産速度で充填することができる水素含有液体充填容器および水素含有液体の充填方法を提供することができる。

本発明の水素含有液体充填容器の一例を示す断面図である。 従来の水素含有液体充填容器の一例を示す断面図である。 本発明の水素含有液体充填容器に使用するキャップの一例を示す断面図である。 本発明の水素含有液体充填容器に使用するキャップの他の一例を示す斜視図である。 本発明の水素含有液体充填容器に使用するキャップの他の一例を示す斜視図である。 本発明の水素含有液体充填容器に使用するキャップの更なる他の一例を示す断面図である。

以下、本発明の水素含有液体充填容器ついて具体的に説明する。
図１は、本発明の水素含有液体充填容器の一例を示す断面図である。図１中、本発明の水素含有液体充填容器１は、金属のキャップ２と金属のボトル缶本体３とを有している。また、金属のキャップ２は内側に突起部２１とらせん部２２を有している。さらに、金属のボトル缶本体３は、ボトル缶の胴体３２と、ボトル缶の口部３１とらせん部３３とを有している。さらにまた、らせん部２２と金属のボトル缶本体３のらせん部３３とで、金属のキャップ２をボトル缶本体３に締め付ける構造となっている。

本発明の水素含有液体充填容器１は、金属のキャップ２の内側に突起部２１を有しているため、図１（ｂ）に示すように、突起部２１の体積と充填した水素含有液体３４の体積の和が、ボトル缶本体３の満注量である体積と等しいことで、ヘッドスペースをほとんど有さないため、酸素等他の気体の溶解および反応の影響を受けずに、水素濃度を極力維持した状態で、水素含有液体を簡単に充填することができる。また、金属のキャップ２で気体（空気等）を追い出すことで満注状態を作り出し、密閉状態により過飽和水素水から出てくる水素ガスで容器内部が自己加圧され、ある圧力の平衡状態で過飽和を維持することができる。さらに、充填工程中で水素含有液体をオーバーフローさせることがないため、付着した水素含有液体の容器からのふき取り工程、オーバーフローした水素含有液体の除去工程などの複雑な工程をなくして作業工程を減らすことができ、さらにまた、オーバーフローによる無駄な水素含有液体の発生を防止でき、高速の充填ラインで水素含有液体３４を満注状態で充填できることができる。具体的には、一般的には毎分５００〜６００缶充填する際に、水素含有液体３４がライン上で遠心力や振動でこぼれてしまうなど、満注充填ができないが、本発明の水素含有液体充填容器１を使用することで、充填中に水素含有液体３４が遠心力や振動でこぼれることを防止でき、既存の充填ラインで使用できる。また、本発明は、充填時に満注にしなくても、キャップ２を締めることで自動的に満注状態になるため、満注状態であるにもかかわらず、使用時にキャップ２を開けるときに、突起部２１の体積分が自動的に空間になるため、水素含有液体３４がこぼれる現象をきわめて少なくすることができる。

図２は、従来の水素含有液体充填容器の一例を示す断面図である。図２中、従来の水素含有液体充填容器７は、金属のキャップ６と金属のボトル缶本体３とを有しているが、金属のキャップ６の内側に突起部２１を有していない構造である。そのため、図２（ｂ）に示すように、らせん部６２と金属のボトル缶本体３のらせん部３３とで、金属のキャップ６をボトル缶本体３に締め付けた場合、水素含有液体３４の上部にヘッドスペース８が存在する。そのため、充填した水素含有液体３４は、酸素等他の気体の溶解の影響を受けて分圧や過飽和水素水からの水素ガスの逃げによる圧力低下、酸素との反応により水素濃度を維持することができない。

また、本発明の水素含有液体充填容器１は、図１（ａ）に示すように、突起部２１の外径（Ａ）が、ボトル缶の口径（Ｂ）より小さいことが好ましい。これにより、水素含有液体３４が突起部２１とボトル缶の口部３１の間に入り込み、充填工程で、ヘッドスペースの気体を除去する工程を設けることなく、順次、金属のキャップ２をボトル缶本体３に締め付けることができる。

さらに、本発明の水素含有液体充填容器１は、突起部２１の体積が、１〜３０ｃｍ^３であることが好ましく、２〜２５ｃｍ^３であることがさらに好ましく、１５〜２５ｃｍ^３であることがさらにより好ましい。突起部２１の体積をかかる範囲とすることで、水素含有液体３４をより無駄なく、効率的に充填することができる。

本発明において、キャップ２は、内側に突起部２１を有し、突起部２１が水素含有液体３４から水素が透過しない金属であればその構造は限定されない。図３は、本発明の水素含有液体充填容器に使用するキャップの一例を示す断面図である。キャップ２は、キャップ２の内側に突起部２１を有していればよく、全体が金属でできていてもよく、あるいは突起部２１が空洞であってもよい。

図４は、本発明の水素含有液体充填容器に使用するキャップの他の一例を示す斜視図であり、図５は、本発明の水素含有液体充填容器に使用するキャップの他の一例を示す斜視図である。キャップ２の作製の際に、金属をプレスして一体成型し、キャップ２の外側に凹陥部２３を有する構造とすることもできる。また、図６は、本発明の水素含有液体充填容器に使用するキャップの更なる他の一例を示す断面図である。キャップ２の作製の際に、金属をプレスして一体成型し、キャップ２の外側に凹陥部２３を有する構造とし、該凹陥部２３に樹脂２４を有する構造とすることもできる。樹脂を使用することで、強度を保ちながら、低コスト化が実現できる。

前記樹脂の材質としては、本発明の効果が得られれば特に限定されないが、例えば、ポリテチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、エチレン・ビニアルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、植物産生樹脂等を用いることができる。

また、本発明の水素含有液体充填容器１のキャップ２およびボトル缶本体３に使用する金属としては、本発明の効果が得られれば特に限定されないが、例えば、アルミニウム製、スチール製のものを使用できるが、軽いことからアルミニウム製が最も好ましい。

さらに、本発明の水素含有液体充填容器１は、キャップ２およびボトル缶本体３を有していれば、缶胴（側壁部）、底蓋、キャップの３つの部分より構成されている３ピースタイプでも、側壁とボトムが一体成形された缶胴とキャップにより構成されている２ピースタイプのものでもよい。

さらに、本発明において、金属のキャップ２を金属のボトル缶本体３に取り付ける方法として、図１には、らせん部２２と金属のボトル缶本体３のらせん部３３とで、金属のキャップ２をボトル缶本体３に締め付ける方法を示したが、本発明の効果が得られれば特に限定されず、金属のキャップ２を金属のボトル缶本体３にしっかりと取り付けることができれば、いかなる方法でも用いることができる。

また、本発明において、水素含有液体３４としては、水素を含有している液体であれば時に限定されず、水、化粧料、飲料等であることが好ましい。中でも、茶、コーヒー等飲料等を挙げることができ、特に水が好ましい。水は、種々の気体を溶解することができるとともに、他の成分の影響を最小限にすることができる。

また、本発明において、水素含有液体３４の水素濃度が、過飽和であることが好ましく、７℃での水素濃度が２．０〜６．５ｐｐｍであることがより好ましく、５．０〜６．５ｐｐｍであることがさらにより好ましい。これにより、金属のボトル缶本体３のペコペコと「へこむ感じ」を防止できる。これは、水素含有液体充填容器１に水素含有液体３４を満注の状態とすることで、水素含有液体充填容器１が過飽和状態の水素水から時間の経過および温度変化等で放出された水素ガスにより加圧状態となり、気体の溶解度と圧力の比例関係（ヘンリーの法則）により、過飽和状態の水素を溶解させた液体を入れた水素含有液体充填容器１が水素含有液体３４中の溶存水素量を高い状態を維持している（本発明において、この状態を「自己加圧」と定義する）ものと推測される。なお、過飽和とは、７℃での水素濃度が１．９ｐｐｍ以上の状態である。

さらに、本発明において、前記水素は、水素ガスとして溶存することが好ましい。水素ガスは、ボンベで供給しても電気分解式でもよい。また、水素ガス発生方法はＰＥＭ方式でも、アルカリ式でもよい。飲料水を直接電気分解した水素水も使用できるが、水素ガスを圧力で水に溶存させた水素水を使用することが、より好ましい。

本発明の水素含有液体の充填方法は、水素含有液体充填容器１使用して、水素含有液体を充填するものである。これにより、酸素等他の気体の溶解の影響を受けずに、水素濃度を極力維持した状態で、水素含有液体を簡単に充填することができる。

以下、本発明について、実施例を用いてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
図１に示す金属のキャップ２と金属のボトル缶本体３を有する水素含有液体充填容器１を使用して、水素含有液体３４を充填した。水素含有液体３４として、７℃で６．５ｐｐｍの過飽和の水素水を使用した。突起部２１の体積を１７ｃｍ^３、水素水２８３ｃｍ^３、ボトル缶本体３の満注量３００ｃｍ^３であり、金属のキャップ２の直径３７ｍｍ、突起部２１の外径を３０ｍｍ、ボトル缶の口径６５ｍｍのものを使用した。

（実施例２）
実施例１の金属のキャップ２を図６に示す金属のキャップ２に変更した以外は、実施例１と同様にして、水素含有液体３４を充填した。

（比較例１）
実施例１の水素含有液体充填容器１を図２に示す水素含有液体充填容器７に変更した以外は、実施例１と同様にして、水素含有液体３４を充填した。

実施例１〜実施例２では、いずれも充填時の水素水の水素濃度６．５ｐｐｍが１０か月後に４ｐｐｍを保っていた。一方、比較例１では、水素水中の水素濃度を維持できず、水素水注入時の濃度６．５ｐｐｍが２か月間後に、１．２ｐｐｍまで低下した。また、実施例１〜実施例２では、充填時に満注状態だった水素充填容器を、１０ヵ月後に開封した時にはプシュッという音と共に水素ガスが出てくることを確認した。よって、水素ガスにより内部が加圧状態であった。

水素水だけでなく、お茶やジュース等の飲料、あるいは化粧品など水素を含有する液体の充填および保存に利用することができる。

１ 水素含有液体充填容器
２ 金属のキャップ
２１ 突起部
２２ らせん部
２３ 凹陥部
２４ 樹脂
３ 金属のボトル缶本体
３１ ボトル缶の口部
３２ ボトル缶の胴体
３３ らせん部
３４ 水素含有液体
６ 金属のキャップ
６２ らせん部
７ 従来の水素含有液体充填容器
８ ヘッドスペース
（Ａ） 突起部２１の外径
（Ｂ） ボトル缶の口径

Claims (7)

1. 金属のキャップと金属のボトル缶本体とを有し、水素含有液体を充填した水素含有液体充填容器であって、
   前記キャップの内側に突起部を有し、
   前記突起部の体積と充填した前記水素含有液体の体積の和が、前記ボトル缶本体の満注量である体積と等しいことを特徴とする水素含有液体充填容器。
2. 前記突起部の外径が、前記ボトル缶の口径より小さい請求項１記載の水素含有液体充填容器。
3. 前記突起部の体積が、１〜３０ｃｍ^３である請求項１または２記載の水素含有液体充填容器。
4. 前記キャップの外側に凹陥部を有し、該凹陥部に樹脂を有する請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の水素含有液体充填容器。
5. 前記水素含有液体が、水素水である請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の水素含有液体充填容器。
6. 前記水素含有液体の水素濃度が、過飽和である請求項１〜５のうちいずれか一項に記載の水素含有液体充填容器。
7. 請求項１〜６のうちいずれか一項に記載の水素含有液体充填容器を使用して、水素含有液体を充填することを特徴とする水素含有液体の充填方法。
   
   
   

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