JP3166390U - 密閉容器の内蓋 - Google Patents
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Abstract
【課題】水と溶解若しくは反応して短時間でガスを発生するガス発生剤を用いてガスを水に溶解する場合に、発生するガスを空気中に気散させることなく水に溶解させることである。【解決手段】容器の開口部に装着して該容器の外蓋を被せて密閉される容器の内蓋1であって、前記内蓋は外部空間と隔離するための隔壁で囲まれた大、小2ケの内部空間2(大),3(小)を有し、2,3は連通孔4で連通されており、内部空間2及び3の隔壁の一部を構成する側壁には外部空間と連通する連通孔5及び6が存在する密閉容器の内蓋を用いる。この内蓋を水の入った容器の開口部に挿入して内蓋の内部空間にガス発生剤を投入して外蓋で密閉して容器全体を倒立させる。【選択図】図1
Description
本考案はPETボトルなどの容器中の水、各種飲料水やお酒などの水若しくは水溶液に炭酸ガスや水素ガスを容器外に気散することなく溶解させるためのガス発生用の内蓋に関する。
炭酸ガスを飲料水などに溶解した清涼飲料水が古くから知られている。最近、水素ガスを溶解した水が人の健康に資するということで市場に登場し始めた。水素ガスを溶解した水は水素水と呼ばれているが、その製造方法は大きく2種類に分類される。一つは、工場などで飲料水に水素ガスを加圧溶解してそれを容器に充填する方法である。(特許文献1)。他の方法は水と反応して水素を発生するマグネシウム金属粉末などの水素発生剤を用いて、水の入った容器内に水素発生剤を投入して密閉し、発生する水素を水に溶解させて水素水を調整する方法である(特許文献2)。
水素は気体中で一番分子量が小さくそのために水素水を調整して容器に密閉しても、保存中に気散してしまう欠点がある。従って、工場で水素水を調整して容器に詰めても保存や流通過程で水素が容器から気散してしまい、消費者の手元に渡った時点ではかなり水中の溶存水素濃度(DHと略す)が低下したものとなってしまう欠点があった。 一方、水素発生剤を使用する方法は、水素水を飲む直前に水素水を調整することが出来るので上記のような課題は解決されるが、マグネシウム金属は水との反応が遅く水素水を調整するのに時間を要したり、未反応の金属残渣が水中に残存する欠点があった。
本考案者は最近、水との反応が早い水素化マグネシウム(MgH2)や水素化カルシウム(CaH2)などの水素化合物を用いた新規な水素発生剤を開発してこれらの欠点を解決した(特許文献3)。しかしながら、これらの水素発生剤は水素化合物の種類や組成によっては水との反応が早いため、水を入れた容器に水素発生剤を投入して密栓をする間に水素が発生して容器の開口部から空気中に気散してしまう課題が見つかった。
水と反応若しくは溶解して短時間でガスを発生するガス発生剤を用いてガスを水に溶解する場合に、発生するガスを空気中に気散させることなく水に溶解させることである。
上記課題は容器の開口部に装着して該容器の外蓋を被せて密閉される容器の内蓋1であって、前記内蓋は外部空間と隔離するための隔壁で囲まれた大、小2ケの内部空間2(大),3(小)を有し、2,3は連通孔4で連通されており、内部空間2及び3の隔壁の一部を構成する側壁には外部空間と連通する連通孔5及び6が存在する密閉容器の内蓋を用いることで解決される。この内蓋において内部空間2,3のそれぞれが2ケ以上の連通孔5、6を有する内蓋が好ましく、さらに内部空間3の連通孔6が内部空間2の連通孔5よりも大きいものである内蓋がより好ましい。
本考案の内蓋を用いることにより、水と反応若しくは溶解してガスを短時間で発生するガス発生剤のガスを大気中に気散させることなく容器内の水に溶解させることが出来た。
本考案が有効的に使用されるガス発生剤は水と反応若しくは溶解して短時間でガスを発生するもので、ガスとしては炭酸ガスや水素ガスが考えられる。炭酸ガスの発生剤としては、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウムなどの重炭酸塩や炭酸塩とクエン酸、コハク酸、シュウ酸などの有機酸を混合したものが代表的である。また、水が既に上記重炭酸塩や炭酸塩を溶解した水溶液の場合は有機酸が炭酸ガス発生剤となるし、水が既にクエン酸や酢酸、塩酸などの酸を含むものであれば、上記重炭酸塩や炭酸塩が炭酸ガス発生剤となる。
一方、水と接触して短時間で水素ガスを発生するガス発生剤としては水素化リチウム、水素化ナトリウムなどの水素化アルカリ金属、水素化マグネシウム(MgH2)、水素化カルシウム(CaH2)などの水素化アルカリ土類金属、水素化ホウ素ナトリウムや水素化ホウ素カリウムなどの水素化ホウ素金属塩などが例示される。これらの水素発生剤はいずれも水と化学反応して水素を発生するものであり、その反応速度が水素発生剤の種類によって異なるがいずれもマグネシウム金属に比べて格段に早いのが特徴である。
MgH2や水素化ホウ素金属塩は酸が存在すると反応速度は速くなる。一方、CaH2は酸の存在は必要なく水との反応が著しく早い。従って、反応速度を遅くするためにトレハロースやポリエチレングリコールなどの水溶性化合物中に溶融・包埋して反応速度を遅くした水素発生剤として用いるのが好ましい。また、CaH2やMgH2は水と反応してアルカリ性となるため、水素を溶解した水溶液が中性を必要とする場合は、中和する目的で前述の有機酸などとこれらの水素化アルカリ土類金属を混合して用いるか、予め酸性に調整した水溶液に水素発生剤を溶解することが好ましい。
これらのガス発生剤の形態は粉末状、錠剤状、ブロック状など様々な形態で内蓋の内部空間に収納することができる。これらのガス発生剤は微量の水分とも反応してガスを発生するので、保存する場合は湿度のない状態例えばアルミ製の袋などに密閉保存するのが好ましい。
本考案の内蓋は使用時に水の入った容器の開口部に水と接触しないように挿入して、密閉用の外蓋でねじ方式やかん合方式等の手段で密閉される。その際に予め内蓋の内部空間にガス発生剤を投入して置き、外蓋で容器が密閉されるまではガス発生剤と水の接触は行わない(図5の正立図)。密閉後に容器を傾斜若しくは倒立させることで内蓋の隔壁に設けられた連通孔5、6を通して容器内の水が内蓋の内部空間に侵入してガス発生剤と接触してガスを発生する(図6の倒立図)。
発生したガスは容器の外部に気散出来ないので容器の空間部分に集まり、発生ガスの量に応じて容器内は加圧状態となる。ガスは微細な気泡となって発生するので、水中を上部空間へ移動する間にその一部は水に溶解する。また、上部空間に捕集されたガスは加圧状態であるのでその分圧に応じて水にガスは溶解する。このようにして有効にガスを水に溶解させることが出来る。ガスの溶解が完了した時点で密閉容器を正立状態に戻して外蓋を開けて内蓋を取り出して容器内の水を利用することが出来る。
このような発生したガスを空気中に逃がさずに完全に水中に溶解できる機能は、単に飲料用の水素水や炭酸水を効率的に調整できるだけでなく、分析技術においても有用である。たとえば炭酸水の場合、炭酸水素ナトリウムとクエン酸等の有機酸から炭酸ガスを発生させてそれを水に溶解して炭酸水を調整する。その場合、化学反応式から1モルの炭酸水素ナトリウムから1モルの炭酸ガスが発生するから炭酸水中に含まれる炭酸ガスの濃度が理論的に決定される。即ち、この反応で発生した炭酸ガスを空気中に逃がさずに完全に溶解させた炭酸水の炭酸ガス濃度をガスクロマグラフ法で測定するとそのクロマトグラフの面積が理論炭酸ガス濃度に等しいことになる。これは分析技術に於いて必要な正確な検量線の作成に繋がるものである。
以下にポリエチレンテレフタレート製ボトル(以降PETボトルと略す)を容器にして本考案の内蓋を用いてガスを水に溶解する場合について図面を用いて説明する。第1図は本考案内蓋の1例である。材質は金属、セラミック、プラスチック等が例示されるが、プラスチックが加工性の点から好ましい。a)はその断面図、b)は上面図で1は内蓋の本体でPETボトルの開口部に挿入可能な円筒状の側壁と底で形成された大、小2ケの内部空間2と3を有する。内部空間2と3は連通孔4で連通されており、また2と3の側壁には外部空間と連通する連通孔5と6が存在する。
図2はPETボトル8に水を入れて図1の内蓋をボトル開口部に挿入し、粉末状のガス発生剤9を内蓋の内部空間に投入して外蓋7でボトルを密閉した状態の断面図である。内蓋の底は容器内の水に接触しない状態に保つことが必要である。粉末状のガス発生剤は連通孔4を通して内部空間2から3へ一部分落下するが、空間3が小さいために空間3の連通孔6から外部へ落下して水と接触することはない。一方、空間2の連通孔5は空間2の側壁上部に設けられているのでそこからガス発生剤が外部へ落下することもない。
図3は図2の密閉PETボトルを倒立させた状態の断面図である。倒立によりガス発生剤9は外蓋の内壁部に移動すると同時に、容器内の水が内部空間2と3の側壁にある連通孔5、6を通して内蓋の内部空間に侵入してガス発生剤9と接触してガス10を発生する。この場合、内蓋の内部空間3にはガス発生剤は少量しか残存していないので、その連通孔6からの水の侵入が容易となる。しかしながらこの連通孔からはガスが外部の水中に逃げ出すため水の浸入が阻害される。そのためにガスと水の透過を容易なものとするためにこの連通孔6を連通孔5よりも大きくすることが好ましい。また、連通孔は2,3それぞれの空間に2ケ以上設けることが好ましい。
図4は本考案内蓋の別の例を示した図である。a)はその断面図、b)は上面図である。本例では内蓋の内部空間3が円筒状内蓋の底部に直径方向に穿たれた円筒から構成されており、その円筒がそのまま側部を貫通して連通孔6を形成している。このような構造にすることで内蓋の製造が容易なものとなる。図4では内部空間3の連通孔は2ケであるが、この円筒状内部空間に直角にもう一つ円筒状空間3を同様に設ければ内部空間3の連通孔は合計4ケとなり、水やガスの移動が容易な内蓋とすることができる。
本考案の内蓋はガス発生剤を内蓋の内部空間2に投入した際に、下部の連通孔6から外部空間に落下して水に接触しないようにすることが望ましい。そのためには内部空間2と3の連通孔4の大きさ、内部空間3の大きさ、内部空間3の中心(堆積したガス発生剤の中心)から連通孔6迄の距離などを適宜選定してその構造を決める必要がある。
本考案で使用できる水は純水以外に各種のお茶、ミネラル水、天然水、ジュース類、焼酎やお酒など飲料出来るすべての水溶液が適用できる。また、酸やアルカリ性の水も含まれる。さらに、飲料以外に化粧水や美容液などの化粧料も、使用時に水素や炭酸ガスを効率よく溶解して美白効果や血行促進効果が期待できる化粧料に調整することができる。以下に実施例を援用して本考案をさらに詳しく説明する。
無水トレハロースとアジピン酸の混合物をホットプレート上で溶融して、その中に硫酸ナトリウム、硫酸マグネシウム及び水素化カルシウム(CaH2)を添加して混合・撹拌した。この混合物を冷却して固化させることでCaH2を溶融・包埋した水素発生剤を得た。固化した混合物を粉砕機で粉砕して粉末状の水素発生剤を調整した。この水素発生剤1gを水と反応させると35ml(25℃)の水素が発生した。
市販の280ml容量の肉厚PETボトルの開口部に挿入できる図4の内蓋を、円柱状のポリエチレン樹脂を機械加工して作成した。円筒状内蓋の側隔壁の外径は18mm、内部空間2の内径は16mm、フランジ部も含めた高さは24mmとした。円柱の底部から3mmの位置を中心点として直径4mmの円筒状の孔を円柱の直径方向に削孔して内部空間3と連通孔6を2ケ作成した。内部空間2と3の連通孔4は直径5mmとした。また、内部空間2の連通孔5として直径2mmの孔を内蓋の上部から6mmの位置に4ケ作成した。PETボトルを密閉するための外蓋は市販の炭酸飲料用PETボトルの蓋を用いた。
市販の280mlPETボトルに水道水を280ml入れて上記で試作した内蓋を十分乾燥した後水に接触しないように容器開口部に挿入した。内蓋の内部空間に上記の水素発生剤1gを入れ外蓋で密閉してPETボトルを倒立させた。倒立と同時に微細な気泡が約30秒間激しく発生した。その後5分間倒立状態を保持してボトルを正立状態に戻して外蓋を開封した。開封と同時にシューと言う音が発生し内部が加圧状態であったことを確認した。内蓋内の水素発生剤は完全に溶解しており透明な水素水が得られた。水素水中の溶存水素濃度(DH)をガスクロマトグラフ法で分析すると1.6ppmであった。
本考案は水素水や炭酸水を使用直前に効率よく調整できるので、飲料用や化粧料として人体の健康促進に役立つことが期待できる。また、水中のガス濃度分析技術にも校正液の調整法として有用である。
1 内蓋本体
2 内部空間(大)
3 内部空間(小)
4 内部空間2と3の連通孔
5 内部空間2の連通孔
6 内部空間3の連通孔
7 外蓋
8 容器
9 ガス発生剤
10 ガスの気泡
2 内部空間(大)
3 内部空間(小)
4 内部空間2と3の連通孔
5 内部空間2の連通孔
6 内部空間3の連通孔
7 外蓋
8 容器
9 ガス発生剤
10 ガスの気泡
Claims (3)
- 容器の開口部に装着して該容器の外蓋を被せて密閉される容器の内蓋1であって、前記内蓋は外部空間と隔離するための隔壁で囲まれた大、小2ケの内部空間2(大),3(小)を有し、2,3は連通孔4で連通されており、内部空間2及び3の隔壁の一部を構成する側壁には外部空間と連通する連通孔5及び6が存在する密閉容器の内蓋。
- 内部空間2,3のそれぞれが2ケ以上の連通孔5、6を有する請求項1の密閉容器の内蓋。
- 内部空間3の連通孔6が内部空間2の連通孔5よりも大きいものである請求項1又は2の密閉容器の内蓋。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012176395A (ja) * | 2011-02-01 | 2012-09-13 | Hiromaito Co Ltd | 水素水の調整方法及び生水器 |
JP2017189136A (ja) * | 2016-04-13 | 2017-10-19 | 株式会社フレッシュ | 容器詰液体、ボトルキャップおよび水素含有液体の製造方法 |
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