JP2011213381A - 機能水の充填システム及び充填方法ならびに、機能水の製造システム及び製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】特定気体が水に含有または溶解されることで所定の機能を有する機能水を、前記特定気体の含有量または溶解量を減少させることなく容器に充填可能とする技術を提供する。
【解決手段】機能水を容器１１０に注水する際に、特定気体または不活性ガスを容器１１０内に供給する。また、機能水を容器１１０に注水した後に、押え板１ｂで容器１１０を押圧して容器１１０内に残存している空気などの気体を容器１１０外へ排出させる。
【選択図】図７

Description

本発明は、水若しくは水溶液中に特定の気体を含有または溶解することで所定の機能を有する機能水を、容器に充填するためのシステム及び方法と、機能水を製造するためのシステム及び方法に関する。

近年、特定の気体を多量に含有または溶解することで水が様々な機能を有するようになるという報告がなされている。例えば、水素を多量に含む水が種々の病気の原因とされる活性酸素の消去に有効であるという学説が近年医学界において発表されている。また、二酸化炭素を豊富に含む温泉水が慢性消火器症や慢性便秘などの病気に良い効果をもたらすことも周知である。

しかしながら、特定の気体を水に含有または溶解させた際に、様々な理由により気体の含有率（または溶解率）が低下する場合がある。例えば水素を水に含有または溶解させることで水素水を精製した場合には、水素水中の水素が、水素水中に生じた気泡の中の酸素や水面外の酸素と反応して消費されてしまう場合がある。これに対し、水素水を、酸素を透過しない容器内に密封して保存するなどの方策がとられているが、水素水の容器への充填工程またはその前の工程で、既に水素水の水素含有率（または溶解率）の低下が見られる場合があった。

特開２００９−１９５８８９号公報 特開２００７−１９７０５３号公報 特開２００８−２０７８６９号公報 特開２００９−１９５８８２号公報 特開２００９−０２９４６６号公報 特開２００９−２０８０６７号公報

本発明は、上記の現状に鑑みて案出されたものであり、その目的は、特定の気体が水に含有または溶解されることで所定の機能を有する機能水を、前記気体の含有量または溶解量を減少させることなく容器に充填可能とする技術を提供することである。

上記課題を解決するための本発明は、機能水を容器に注水する際に、含有または溶解の対象となる気体または不活性ガスを容器内に供給するとともに、機能水を容器に注水した後に、容器を押圧して容器内に残存している空気などの気体を容器外へ排出させることを最大の特徴とする。

より詳しくは、特定気体を含有または溶解することで所定の機能を有する機能水を容器に充填する機能水の充填システムであって、
機能水を容器に注水する注水装置と、
機能水を前記容器に注水する際に、前記特定気体または不活性ガスを前記容器内に供給するガス供給装置と、
機能水を前記容器に注水した後に、前記容器を押圧して該容器内に残存する気体を容器外へ排出させる脱気装置と、
を備えることを特徴とする。

ここで、特定の気体を含有または溶解した機能水を容器に充填する場合には、容器の上側から機能水を容器に注水する場合が多いが、この場合には、注水時に機能水中に気泡が発生し易い状態となる。そうすると、特定気体がこの気泡内の空気と反応してしまい、その含有量または溶解量が減少してしまう場合がある。これに対し、本発明では、注水時に特定気体あるいは不活性ガスを容器内に供給するので、機能水中に気泡が発生したとしても気泡の主成分を特定気体または不活性ガスとすることができる。その結果、機能水中の特定気体が気泡中の空気と反応して含有量または溶解量が減少してしまうことを抑制できる。

さらに、本発明においては、機能水の注水後に容器を押圧することで容器を変形させ、容器中に残存する気体を容器外に排出することとした。これにより、機能水の水面付近において特定気体が空気と反応し、あるいは空気中に放散することで含有量または溶解量が減少することを抑制できる。

これにより、機能水中の特定気体の含有量または溶解量を維持したまま機能水を容器に充填することが可能となる。

また、本発明においては、前記脱気装置は、前記容器における機能水の水面の高さを測定するセンサを有し、
前記容器を押圧して該容器内に残存する気体を容器外へ排出させる際に、前記センサにより測定された機能水の水面の高さが所定高さとなった時点で前記気体の容器外への排出を停止するようにしてもよい。

これによれば、容器を押圧して容器内における機能水の水面外の空気などを排出させる際に、機能水が容器の口から溢れることを防止できる。また、所定高さを最適化することにより、容器に充填後の機能水の水面に触れる気体の量を最小にすることができ、より確実に、機能水における特定気体の含有量または溶解量の減少を抑制することが可能となる。なお、本発明においては、機能水の容器への充填時には、特定気体または不活性ガスを容器内に供給しているので、充填完了後に機能水の水面に触れる気体を特定気体または不活性ガスとすることができる。この点からも更に確実に、機能水における特定気体の含有量または溶解量の減少を抑制することが可能となる。

また、本発明においては、前記容器は、単層または多層構造のフィルムにより変形可能に形成されたバッグインボックス用容器としてもよい。

こうすれば、押え板で容器を押圧することでより簡単または確実に、容器内に残存する空気などを容器外に排出することができる。また、バッグインボックス用容器の場合は、通常のパウチ容器などの場合と比較して、機能水の溢れを防止する要求が高いことが多い。すなわち、容器が通常のパウチ容器の場合には、機能水が溢れたとしても後に容器全体を洗浄することで問題を解決することが可能であるのに対し、容器がバッグインボックス用容器である場合には、容器全体を洗浄すること自体が困難であり、また、容器に機能水が付着している場合には、ボックス内における雑菌やカビの発生の原因となる。従って、容器がバッグインボックス用容器である場合に本発明を適用することで、より顕著な効果を得ることが可能となる。

また、本発明においては、前記脱気装置は、該容器を押圧する押え板を有し、該押え板
は、水平方向の回転軸を有するとともに該回転軸の回りに回動することで該容器の上部を押圧するようにしてもよい。

すなわち本発明では、押え板を水平な回転軸の回りに回動させることで、容器の上部を押圧することとした。これによれば、容器内において気体が残存し易い部分を押え板で直接押圧することができ、気体を残さずに排出させ易くなる。また、容器がバッグインボックス用容器の場合には、通常容器の容量が大きく、容器全体を押圧することが寸法的にも負荷的にも困難となる場合が多い。これに対し、本発明においては押え板で容器の上部を押圧することとなるので、少ない負荷でより確実に、容器内に残存する気体を排出させることが可能となる。

また、本発明においては、前記特定気体は水素または二酸化炭素としてもよい。これによれば、気泡内または水面外の酸素と反応して特に含有量または溶解量が減少し易い両気体に対して本発明を適用することで、より著しい効果を得ることができる。

また、本発明は、上記した機能水の充填システムと、
原水に前記特定気体を混合することで所定の機能を有する機能水を精製する製水手段と、
前記製水手段によって精製された機能水を一旦貯留する貯留手段と、
を備えることを特徴とする機能水の製造システムであってもよい。

これによれば、特定気体を原水に混合して機能水を製造する際に、機能水における特定気体の含有量または溶解量をより多くすることが可能となる。

また、この場合には、前記貯留手段は、
機能水を貯留する貯留槽と、
前記貯留槽に機能水を供給する供給装置と、
前記貯留槽の下側に配置され、前記貯留槽に貯留された機能水を前記充填システムに送水する送水管と、を有し、
前記供給装置は、前記送水管を介して前記貯留槽に機能水を供給するようにしてもよい。

一般的な機能水の製造システムにおいては、安定的に容器に機能水を充填するための貯留手段は貯留槽を有しており、この貯留槽に一旦機能水を貯留することが多い。この場合、貯留槽への機能水の注水の際に機能水中に気泡が発生し、特定気体が気泡中の空気などと反応して特定気体の含有量または溶解量が減少してしまうことがあった。これに対し本発明では、貯留槽内の機能水を充填装置に送水するために貯留槽の下側に配置された送水管を介して、機能水を下側から貯留槽に供給することとした。

これによれば、貯留手段が貯留槽に機能水を貯留する際に機能水内に気泡が発生することを抑制でき、より確実に、機能水の製造過程で機能水内における特定気体の含有量または溶解量が減少することを抑制できる。

また、本発明は、特定気体を含有または溶解することで所定の機能を有する機能水を容器に充填する機能水の充填方法であって、
機能水を前記容器に充填する際に前記特定気体または不活性ガスを前記容器内に供給するとともに、機能水を前記容器に充填した後に前記容器を押圧して該容器内に残存する気体を容器外へ排出させることを特徴とする機能水の充填方法であってもよい。

これによれば、機能水を容器に充填する際に特定気体あるいは不活性ガスを容器内に供
給するので、機能水中に気泡が発生したとしても気泡中の主成分を特定気体自体または不活性ガスとすることができる。そうすると、機能水中の特定気体が気泡中の空気と反応して含有量または溶解量が減少してしまうことを抑制できる。また、機能水の充填後に容器を押圧することで、容器中に残存する気体を容器外に排出することにより、機能水の水面付近において特定気体が空気と反応しまたは空気中に放散することで、特定気体の含有量または溶解量が減少してしまうことを抑制できる。

また、上記した機能水の充填方法においては、前記容器を押圧して該容器内に残存する気体を容器外へ排出させる際に該容器における機能水の水面の高さを測定するとともに、測定された機能水の水面の高さが所定高さとなった時点で前記気体の容器外への排出を停止するようにしてもよい。また、前記容器は、単層または多層構造のフィルムにより変形可能に形成されたバッグインボックス用容器としてもよい。また、前記特定気体は水素または二酸化炭素としてもよい。

また、本発明は、原水に特定気体を混合して所定の機能を有する機能水を精製する製水工程と、
前記製水手段によって精製された機能水を一旦貯留する貯留工程と、
前記貯留手段に貯留された機能水を容器に充填する充填工程と、
を有する機能水の製造方法であって、
前記充填工程においては、
上記した機能水の充填方法によって機能水を容器に充填することを特徴とする機能水の製造方法であってもよい。

さらに、上記の貯留工程においては、貯留槽に下側から機能水を供給することで、貯留槽に機能水を貯留するようにしてもよい。あるいは、貯留槽の底面付近において機能水を供給するようにしてもよい。

なお、上記の手段は、可能な限り互いに組み合わせて使用することができる。

本発明によれば、特定の気体が水に含有または溶解されることで所定の機能を有する機能水を、前記気体の含有量または溶解量を減少させることなく容器に充填することができる。

本発明の実施例に係る水素水の製造システムを示すブロック図である。 本発明の実施例に係る水素水の製造工程を示すブロック図である。 本発明の実施例に係る水素水の製造工程において酸化還元電位が悪化する原因を説明するための図である。 本発明の実施例に係る貯留槽付近を示す概略図である。 本発明の実施例に係る貯留槽に充填用パイプ側から水素水を供給した場合の効果について示したグラフである。 本発明の実施例に係る容器への水素水の充填方法を説明するための図である。 本発明の実施例に係る水素水の充填装置を示す概略図である。 本発明の実施例に係る充填装置を用いた場合の効果について示したグラフである。 本発明の実施例に係る水素水の充填方法を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下においては、特定気体として水素、機能水として水素水を例にとって説明するが、本発明は水素を含有する水素水への適用に限定されるものではない。

〔実施例１〕
図１には、本実施例における水素水の製造システム１００のブロック図を示す。図１に示すように、製造システム１００においては、原水が原水供給装置１０１から供給される。この原水供給装置１０１は、水道水を供給することとしてもよいし、海水や湧水などの自然水源から直接取得された水を供給することとしてもよい。また、貯留タンクに一旦貯留された原水を供給することとしてもよい。

原水供給装置１０１から供給された原水はポンプ１０２によって配水パイプ１０７内を圧送され、次以降の工程に移行する。ポンプ１０２によって圧送された原水は、水素混合装置１０４に供給される。水素混合装置１０４には水素供給装置１０３が接続されており、この水素供給装置１０３から供給された水素が水素混合装置１０４内で原水と混合され水素水となる。

この水素混合装置１０４は、例えば、原水にミリバブル、直径が十〜数十μｍ程度のマイクロバブル、直径が１μｍ未満のナノバブルなどの微細気泡としての水素を原水中に含有させる装置であってもよい。これらの装置の例は公知であるのでここでは詳細な説明は省略する。また、２−１０気圧程度に加圧した環境下で水素ガスと原水とを接触させて原水中に水素ガスを溶解させるなど、その他の原理を用いて原水に水素を混合させる装置であってもよい。また、水素供給装置１０３は、水素を充填した水素タンクから水素を供給することとしてもよい。また、水を電気分解することで発生した水素を供給するなど他の原理を用いたものでもよい。

水素混合装置１０４により水素が混合（含有、溶解を含む）された水素水は貯留用パイプ１０８内を送水されて一旦、貯留槽１０５に貯留される。そして、貯留槽１０５に貯留された水素水が順次、充填用パイプ１０９を通過して充填装置１０６に供給される。充填装置１０６においては、容器１１０に対して所定量の水素水が充填され密封される。そして、水素水が充填され密封された状態の容器１１０がさらに次の工程に移行する。ここにおいて、原水供給装置１０１、水素供給装置１０３及び水素混合装置１０４は、本実施例における製水手段を構成する。水素混合装置１０４で水素が混合された水素水を貯留槽１０５に導く供給装置としての貯留用パイプ１０８、貯留槽１０５及び、貯留槽１０５に貯留された水素水を充填装置１０６に送水する送水管としての充填用パイプ１０９は、本実施例における貯留手段を構成する。

水素水の製造システム１００における水素水の製造工程は図２に示すように、原水に水素を混合することで水素水を精製する製水工程１２０、精製された水素水を貯留する貯留工程１３０、そして、貯留されている水素水を容器に充填する充填工程１４０から構成される。

ここで、水素水は、体内の活性酸素を還元して除去する働きが期待されているが、この水素水の還元能の評価基準としては酸化還元電位（Oxidation Reduction Potential:以下、ＯＲＰという）が用いられる。このＯＲＰのマイナス電位がマイナス側に大きいほど、水素水にマイナスイオンが多く含まれることを示しており、（これは必ずしも水素水中の水素含有量と一対一の関係にはないが）水素水中の水素含有量または溶解量の目安として利用されている。

水素水におけるＯＲＰの値は、−６００ｍＶより低く（よりマイナス側に）なることを
目標としている。しかしながら、一般的な水素水の製造工程では、製水工程の後の工程が進むにつれてＯＲＰの値が悪化する（よりプラス側になる）傾向が見られていた。図２の下段には、一般的な水素水の各製造工程において測定された、水素水のＯＲＰ値の例について示す。図２に示すように、製水工程１２０において原水に水素を混合することで水素水を精製した直後には、−６２０ｍＶと、目標値である−６００ｍＶをクリアしているが、貯留工程１３０において貯留槽１０５に貯留された水素水では−５５０ｍＶ、充填工程１４０において容器１１０に充填された後の水素水では−５００ｍＶと目標値を下回っていた。

発明者らの鋭意研究により、この現象は以下の理由によることが分かってきた。すなわち図３に示すとおり、貯留工程１３０において使用する貯留槽１０５は、概略ロート状の形状をしており、上側から水素水が注水される構成となっていた。また、充填工程１４０においても、容器１１０に上側から水素水を注水し、容器１１０内に残存空気１１０ａが残った状態で密封される場合があった。

そうすると、まず貯留工程１３０においては、貯留槽１０５に上側から水素水が注水される際に貯留槽１０５内に気泡が発生し、この気泡内に存在する酸素と水素水中の水素が反応することで、水素水中の水素が消費されてしまう場合があった。また、充填工程１４０においても、同様に注水の際に気泡が発生することに加え、水素水の水面近くで、容器１１０に残った残存空気１１０ａの中の酸素と水素水中の水素が反応することよっても水素水中の水素の含有量または溶解量が減少する場合があった。

これに対し、本実施例においては、まず、貯留工程１３０においては、図４に示すように、製水工程１２０で精製された水素水を貯留槽１０５に貯留する際に、上側から注水するのではなく、下側から水素水を供給することとした。すなわち、貯留槽１０５から下側に伸び、充填装置１０６に水素水を送水する充填用パイプ１０９に、水素混合装置１０４に接続され水素水を貯留槽１０５に送水する貯留用パイプ１０８を接続し、充填用パイプ１０９側から貯留槽１０５の底面に水素水を供給することとした。これにより、貯留槽１０５に水素水を貯留させる際に水素水中に気泡が生じることを抑制でき、貯留工程１３０においてＯＲＰが悪化することを抑制できる。

図５には、貯留工程１３０において、製水工程１２０で精製された水素水を貯留槽１０５に貯留する際に、上側から注水した場合と、充填用パイプ１０９側（下側）から貯留槽１０５の底面に供給した場合の各々についての、貯留槽１０５における水素水のＯＲＰの時間的変化を示す。図５（ａ）は、上側から注水した場合のＯＲＰの時間的変化であり、縦軸はＯＲＰ（ｍＶ）、横軸は経過時間（ｍｉｎ）である。図５（ｂ）は、同様に、充填用パイプ１０９側から貯留槽１０５の底面に水素水を供給した場合のＯＲＰの時間的変化である。

図５（ａ）では、貯留槽１０５における水素水のＯＲＰは、水素を原水に混合した直後のＯＲＰに対し、大幅に悪化していることが分かる。一方、図５（ｂ）では、貯留水における水素水のＯＲＰは、水素を混合した直後のＯＲＰと遜色のない値を示している。このように、貯留工程１３０において、水素水を貯留槽１０５に貯留する際に、充填用パイプ１０９側から貯留槽１０５の底面に水素水を供給することで、ＯＲＰを大幅に改善することができる。なお、上記では、貯留槽１０５の底面に充填用パイプ１０９を介して下側から水素水を供給することとしているが、例えば、貯留槽１０５の底面付近において側方から貯留用パイプ１０８を貯留槽１０５に接続し、これによって直接水素水を供給したり、貯留槽１０５の底面付近まで上側から貯留用パイプ１０８を延設した上で上側から水素水供給することにしてもよい。これよっても、貯留槽１０５に水素水を貯留させる際に水素水中に気泡が生じることを抑制でき、貯留工程１３０においてＯＲＰが悪化することを抑
制できる。

さらに、本実施例においては、図６に示すように、充填工程１４０において容器１１０に水素水を充填する際に、水素水を注水するとともに容器内に水素を供給することとした。また、容器内に残った残存空気を、容器１１０を押圧して変形させることで容器外へ排出することとした。これによれば、まず、例え注水時に気泡が発生したとしても気泡内の主たる気体を水素とすることができ、水素水中の水素と気泡中の酸素の反応により水素の含有量または溶解量が減少することを抑制できる。

また、容器内に残存している空気を排出するので、水面付近において水素水中の水素と酸素とが反応して水素水中の水素が消費されることを抑制できる。

次に、本実施例における充填装置１０６の具体的な構成について図７を用いて説明する。充填装置１０６においては、容器１１０をセットするホルダ１が設けられている。このホルダ１は上側が開放された直方体形状を有している。また、ホルダ１には図示しない注出口ホールド部が設けられており、容器１１０の注出口１１０ｃがホルダ１に対して固定されるようになっている。

また、ホルダ１の図中左端に位置する左端面１ａの内側には、容器１１０内に残存する空気を排出させるための押え板１ｂが備えられている。この押え板１ｂは、容器１１０の左端面１ａと略同等の外形を有し、下端に、紙面に垂直方向の回転軸１ｃを有している。そして押え板１ｂは回転軸１ｃを中心に回動が可能となっている。

充填装置１０６には上下方向に移動することで開閉可能なシャッタ２が設けられており、シャッタ２を閉鎖した状態では、装置内への塵埃や異物の侵入が防止されるようになっている。そして、シャッタ２の外側で容器１１０がホルダ１にセットされ、シャッタ２の内側、すなわち装置内において自動的に水素水の充填が行われるようになっている。

また、充填装置１０６は、移動機構５を有している。移動機構５は、ホルダ１の底面に固定されたスライダ５ａを備えている。このスライダ５ａは、レール５ｂに沿って移動可能な移動子であって、駆動部５ｃの駆動力によって駆動される。この駆動部５ｃは推進力をスライダ５ｃに伝達する機構であって、例えばリニアモータであってもよいし、ボールねじ等を用いた駆動機構であってもよい。

また、充填装置１０６のシャッタ２の内側には、キャップ脱着装置３が備えられている。このキャップ脱着装置３は、容器１１０の抽出口１１０ｃに取り付けられるキャップ１１０ｂを脱着する機能を有する。そのため、キャップ１１０ｂをチャックするチャック部３ａを備えている。また、キャップ脱着装置３は第２移動機構３ｂを備えており、図７の紙面に垂直方向に移動可能となっている。さらに、キャップ脱着装置３におけるチャック部３ａとは紙面に垂直方向に異なる位置には容器１１０内の水面の位置を測定する超音波センサ６が設けられている。すなわち、キャップ脱着装置３は、紙面に垂直方向に移動することで、チャック部３ａが容器１１０のキャップ１１０ｂの上に位置してキャップ１１０ｂを脱着可能とする状態と、超音波センサ６がキャップの上に位置して容器１１０内の水面の位置を測定可能とする状態とを切り替えることができる。

また、充填装置１０６は、押え板駆動機構４を備えている。押え板駆動機構４は、アーム４ａの先端にローラ４ｂが回転可能に取り付けられた構成を有している。そしてアーム４ａは、アーム４ａにおけるローラ４ｂと反対側の端部に設けられた回転軸４ｃの回りに図示しないモータの駆動力によって回動可能となっている。また、充填装置１０６には、貯留槽１０５に接続された充填用パイプ１０９の先端が配置されている。また、充填用パ
イプ１０９に併設される形で水素を供給するための水素供給パイプ７が配置されている。この水素供給パイプ７は、水素供給装置１０３に接続され、水素供給装置１０３からの水素を容器１１０に供給するよう構成されている。

ここにおいて、充填用パイプ１０９は本実施例における注水装置を構成する。また、水素供給パイプ７及び水素供給装置１０３は本実施例におけるガス供給装置を構成する。さらに、押え板１ｂ及び押え板駆動機構４は本実施例における脱気装置を構成する。

次に、充填装置１０６の作動について説明する。まず、充填工程の開始時においては、ホルダ１はシャッタ２の外側の（ａ）位置において待機状態となっている。この位置において容器１１０がホルダ１にセットされると、まずシャッタ２が開き、ホルダ１及び容器１１０が移動機構５によって図中（ｂ）の位置まで移動する。ホルダ１及び容器１１０が（ｂ）の位置まで移動した時点でシャッタ２は閉じられる。

容器１１０とホルダ１とが（ａ）から（ｂ）の位置に移動した際には、キャップ脱着装置３は、第２移動機構３ｂによって、チャック部３ａがキャップ１１０ｂの上にくるように移動している。そして、チャック部３ａが一旦下降して容器１１０のキャップ１１０ｂをチャックする。そして開蓋方向に回転してキャップ１１０ｂを外し、その後に元の位置まで上昇する。これで容器１１０のキャップ１１０ｂが外された状態となり、注出口１１０ｃが露出する。

次に、移動機構５によって容器１１０及びホルダ１が（ｃ）の位置に移動する。この位置において、貯留槽１０５に貯留された水素水が充填用パイプ１０９内を通過して容器１１０に注水される。その際、注水動作と同時に、水素供給パイプ７から水素が容器１１０内に供給される。これにより、容器１１０内に気泡が発生したとしても、気泡の主成分を水素とすることができ、水素水内の水素が気泡内の酸素と反応して消費され、水素の含有量または溶解量が減少してしまうことを抑制できる。この（ｃ）位置で、１０Ｌの水素水を容器１１０に注水し終わると、水素水の注水及び水素の供給を終了し、容器１１０及びホルダ１は移動機構５によって再び（ｂ）の位置に戻る。

この際、キャップ脱着装置３が第２移動機構３ｂによって紙面に垂直方向に移動し、超音波センサ６が容器１１０の注出口の上に位置している。そして、押え板駆動機構４のアーム４ａが待機位置より反時計方向に回動し、ローラ４ｂで押え板１ｂを押圧する。その結果、押え板１ｂは回転軸１ｃを中心に時計回りに回動する。なお、ホルダ１の左端面１ａには、アーム４ａ及びローラ４ｂが通過可能なスリット（不図示）が設けられており、アーム４ａ及びローラ４ｂはホルダ１の左端面１ａをすり抜けることが可能となっている。

押え板１ｂが下端の回転軸１ｃを中心に時計方向に回動することで、容器１１０の側面の主に上部を押圧して容器を変形・収縮させて中の気体を注出口から排出する。その際、超音波センサ６は水素水の液面の高さを測定しており、液面の高さが注出口の上端より１０ｍｍ以下になった時点で、アーム４ａの回動を停止する。

その次に、キャップ脱着装置３が紙面に垂直方向に移動し、チャック部３ａが注出口１１０ｃの上面に位置する。そして、チャック部３ａが下降して閉蓋方向に回転し、キャップ１１０ｂを注出口１１０ｃに装着する。キャップ１１０ｂの装着が終了するとチャック部３ａは元の位置まで上昇する。その後、シャッタ２が開き水素水の充填が終了した容器１１０がシャッタ２の外側に移動する。

以上、説明したように、本実施例における充填装置１０６においては、容器１１０内に
水素水が注水される際には同時に水素を容器１１０内に注入するため、水素水の注水の際に気泡が発生したとしても気泡内の気体を水素主体とすることができる。これにより、水素水中の水素が気泡内の酸素と反応して消費されることを抑制でき、水素の含有量または溶解量が減少することを抑制できる。また、押え板１ａによって容器１１０を押圧して容器１１０中に残存した気体を排出するので、水面付近において水素水中の水素が酸素と反応して消費されてしまうことを抑制できる。

図８には、本実施例における充填装置１０６を用いた場合の効果についてのグラフを示す。図８において横軸は容器１１０に水素水を充填してからの経過日数、縦軸はＯＲＰの値である。なお、図８においては、従来技術を用いた場合、押え板駆動装置４による脱気のみを行った場合、水素水の注水時の水素供給のみを行った場合、脱気と水素供給の両方を行った場合について、ＯＲＰの変化を示している。図８から分かるように、押え板駆動装置４による脱気と、水素水の注水時の水素供給とを両方行うことで、ＯＲＰの値をより低く（マイナス側に）抑えることができる。

なお、本実施例においては、水素水の容器１１０への注水に際して、水素を容器１１０内に供給したが、供給する気体は必ずしも水素に限定されない。例えば、窒素、アルゴンなどの不活性ガスであってもよい。不活性ガスを容器１１０内に供給した場合でも、水素水中の水素が気泡中の酸素と反応して消費され、水素水における水素の含有量または溶解量が減少することを抑制する効果はあるからである。また、本実施例においては、容器１１０における水素水の水面の高さを測定するのに超音波センサ６を用いたが、必ずしも超音波センサを用いる必要はない、水面の高さを測定可能なセンサであれば他の原理を利用したものでもよい。例えば光変位計を用いてもよいし、浮きなどを利用した機械式センサを用いてもよい。

次に、図９には、本実施例における水素水の充填方法を示すフローチャートを示す。本フローにおいては、Ｓ１１において容器１１０がホルダ１にセットされる。このステップはロボット等により自動的に行われてもよいし、人的な作業により行ってもよい。Ｓ１１の処理が終了するとＳ１２に進む。

Ｓ１２においては、キャップ脱着装置３によってキャップ１１０ｂが取り外される。これにより容器１１０の注出口１１０ｃが露出する。Ｓ１２の処理が終了するとＳ１３に進む。Ｓ１３においては、容器１１０に水素水が規定量（本実施例では１０Ｌ）注水される。その際、同時に水素が容器１１０内に供給される。水素水の注水が終了すると水素の供給も停止される。Ｓ１３の処理が終了するとＳ１４に進む。

Ｓ１４においては、押え板１ｂによる容器１１０の押圧を開始し、容器１１０内に残存する空気などの気体の排出を開始する。Ｓ１４の処理が終了するとＳ１５に進む。Ｓ１５においては超音波センサ６によって容器１１０内の水素水の水面の高さを測定する。Ｓ１５の処理が終了するとＳ１６に進む。

Ｓ１６においては、測定された容器１１０内における水素水の水面の高さが目標値（本実施例では注出口１１０ｃの上端から１０ｍｍ）以上か否かを判定する。ここで否定判定された場合には、残存する空気などの排出がまだ充分に行われていないと判断し、Ｓ１５の前に戻り、残存する空気などの排出と、水面の高さの測定を継続する。一方、肯定判定された場合には、残存する空気などが充分に排出されたと判断してＳ１７に進む。

Ｓ１７においては、押え板１ｂによる容器１１０の押圧を停止して、残存する空気などの排出を停止する。Ｓ１７の処理が終了するとＳ１８に進む。Ｓ１８においては、キャップ脱着装置３によってキャップ１１０ｂの取り付けを行い、容器１１０の密閉を行う。Ｓ
１８の処理が終了すると本ルーチンを終了する。

ここで、上記の充填装置１０６は本実施例において充填システムに相当する。また、Ｓ１１からＳ１８からなる上記のフローチャートは、本実施例において充填工程に相当する。

なお、本実施例においては、水素や不活性ガスを容器１１０内に供給する期間は、水素水の容器１１０への注水期間と同期させてもよいが、両期間に差があっても構わない。その際、水素水が注入されている期間と、水素や不活性ガスが供給されている期間の間に重複部分があることが望ましい。さらに、水素水の注水が開始する前の段階で、容器１１０への水素や不活性ガスを開始してもよい。そうすれば、水素水の注水が開始された際に、容器１１０内に水素や不活性ガスが既に存在するので、水素水中の水素が気泡内や容器１１０内の酸素と反応して消費されることをより確実に抑制できる。加えて、水素水の注水の開始前に水素または不活性ガスを供給し、充分な量の水素または不活性ガスを容器中に滞在させた後に、水素水を注水するようにしてもよい。これによっても一定の効果が期待できる。

また、上記の実施例においては、原水に水素を混合して水素水を精製し、容器１１０に充填する場合の例を説明したが、本発明が適用されるのはこの場合に限られないことは前述のとおりである。すなわち本発明における特定気体に限定はない。例えば、原水に二酸化炭素を混合する場合や、温泉水に二酸化炭素を補充的に混合する場合に本発明を適用しても構わない。また、本実施例における充填装置１０６及び充填工程１４０は、天然の温泉水を容器に充填する場合などに適用することが可能である。この場合には、容器への注水が行われる際に、容器１１０内に二酸化炭素や不活性ガスが供給されることになる。

また、上記の実施例において、容器１１０は、ポリエチレンなどの樹脂を成型して形成したものであってもよい。また、ポリエチレンやナイロンなどの樹脂フィルムを用いて形成したものでもよい。また、ポリエチレン、ナイロン、アルミ箔などを多層に積層したフィルムで形成されたものでもよい。さらに、高バリヤー性を確保する目的でナイロン若しくはＰＥＴ素材にアルミ蒸着やシリカ蒸着を施したフィルムを用いてもよい。

また、上記の実施例では、１０Ｌ程度の容量を有する容器１１０を想定した。この場合には、水素水の充填後に押え板１ｂで押圧する際に、例えば垂直に立てた押え板を平行移動させて側面から容器１１０を押圧しようとすると押圧に要する負荷が大きくなるという問題がある。これに対し、上記の実施例では、押え板１ｂは容器１１０の底面付近に回転軸１ｃを有し、この回転軸１ｃの回りに回動することで容器１１０の側面における上部を押圧することにした。これにより、容器１１０を押圧して変形させる際に必要な負荷を小さくすることができるという効果がある。また、容器１１０内に残存した空気などは、容器１１０の上方に存在するので、この残存空気などの存在する部分を直接押圧することができ、より確実に残存空気などを排出させることができる。

しかしながら、本発明において容器１１０中に残存する空気などを排出する機構は上記のものに限られない。必要負荷は増えるが、押え板を平行移動させて容器１１０の側面全体を押圧するようにしてもよいし、棒のようなもので容器１１０の側面を押し、容器１１０を変形させることで残存する空気などを排出してもよい。押え板や棒などと駆動する機構及び動力源も特に限定されるものではない。

また、上記の実施例において容器１１０はバックインボックス用容器としてもよい。すなわち、本実施例において水素水を容器１１０に充填した後、容器１１０を段ボールなどの箱に収納して流通させることを前提としてもよい。このようなバックインボックス用容
器においては、水素水の充填後に容器１１０を洗浄することが困難であり、また、水素水が容器１１０の表面に残っていたような場合には、雑菌やカビの繁殖の原因になる。

従って、容器１１０がバッグインボックス用の容器である場合には、水素水の溢れ防止に対する要求程度がより高くなる。それに対し、上記の実施例では、水素水の水面が注出口１１０ｃの上端から１０ｍｍ程度のところにくるように容器１１０の押圧量を制御することで、水素水の溢れをより確実に防止することができ、雑菌やカビの繁殖をより確実に抑制できる。さらに、上記の実施例においては、注出口１１０ｃの上端から１０ｍｍ程度の領域には必ず、水素が主体の気体が残存することになる。従って、水素水の充填及び容器１１０の密封後に、水素水における水素が残存する酸素と反応して消費されることを抑制でき、水素水中の水素の含有量または溶解量が減少することをより効果的に抑制できる。

１・・・ホルダ
１ａ・・・ホルダの左端面
１ｂ・・・押え板
１ｃ・・・回転軸
２・・・シャッタ
３・・・キャップ脱着装置
４・・・押え板駆動機構
５・・・移動機構
６・・・超音波センサ
７・・・水素供給パイプ
１００・・・水素水の製造システム
１０１・・・原水供給装置
１０２・・・ポンプ
１０３・・・水素供給装置
１０４・・・水素混合装置
１０５・・・貯留槽
１０６・・・充填装置
１１０・・・容器
１２０・・・製水工程
１３０・・・貯留工程
１４０・・・充填工程

Claims (14)

1. 特定気体を含有または溶解することで所定の機能を有する機能水を容器に充填する機能水の充填システムであって、
   機能水を容器に注水する注水装置と、
   機能水を前記容器に注水する際に、前記特定気体または不活性ガスを前記容器内に供給するガス供給装置と、
   機能水を前記容器に注水した後に、前記容器を押圧して該容器内に残存する気体を容器外へ排出させる脱気装置と、
   を備えることを特徴とする機能水の充填システム。
2. 前記脱気装置は、前記容器における機能水の水面の高さを測定するセンサを有し、
   前記容器を押圧して該容器内に残存する気体を容器外へ排出させる際に、前記センサにより測定された機能水の水面の高さが所定高さとなった時点で前記気体の容器外への排出を停止することを特徴とする請求項１に記載の機能水の充填システム。
3. 前記容器は、単層または多層構造のフィルムにより変形可能に形成されたバッグインボックス用容器であることを特徴とする請求項１または２に記載の機能水の充填システム。
4. 前記脱気装置は、該容器を押圧する押え板を有し、
   該押え板は、水平方向の回転軸を有するとともに該回転軸の回りに回動することで該容器の上部を押圧することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の機能水の充填システム。
5. 前記特定気体は水素または二酸化炭素であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の機能水の充填システム。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の機能水の充填システムと、
   原水に前記特定気体を混合することで所定の機能を有する機能水を精製する製水手段と、
   前記製水手段によって精製された機能水を一旦貯留する貯留手段と、
   を備えることを特徴とする機能水の製造システム。
7. 前記貯留手段は、
   機能水を貯留する貯留槽と、
   前記貯留槽に機能水を供給する供給装置と、
   前記貯留槽の下側に配置され、前記貯留槽に貯留された機能水を前記充填システムに送水する送水管と、を有し、
   前記供給装置は、前記送水管を介して前記貯留槽に機能水を供給することを特徴とする請求項６に記載の機能水の製造システム。
8. 特定気体を含有または溶解することで所定の機能を有する機能水を容器に充填する機能水の充填方法であって、
   機能水を前記容器に充填する際に前記特定気体または不活性ガスを前記容器内に供給するとともに、機能水を前記容器に充填した後に前記容器を押圧して該容器内に残存する気体を容器外へ排出させることを特徴とする機能水の充填方法。
9. 前記容器を押圧して該容器内に残存する気体を容器外へ排出させる際に該容器における機能水の水面の高さを測定するとともに、測定された機能水の水面の高さが所定高さとなった時点で前記気体の容器外への排出を停止することを特徴とする請求項８に記載の機能
   水の充填方法。
10. 前記容器は、単層または多層構造のフィルムにより変形可能に形成されたバッグインボックス用容器であることを特徴とする請求項８または９に記載の機能水の充填方法。
11. 前記特定気体は水素または二酸化炭素であることを特徴とする請求項８から１０のいずれか一項に記載の機能水の充填方法。
12. 原水に特定気体を混合して所定の機能を有する機能水を精製する製水工程と、
    前記製水手段によって精製された機能水を一旦貯留する貯留工程と、
    前記貯留手段に貯留された機能水を容器に充填する充填工程と、
    を有する機能水の製造方法であって、
    前記充填工程においては、
    請求項８から１１のいずれか一項に記載の機能水の充填方法によって機能水を容器に充填することを特徴とする機能水の製造方法。
13. 前記貯留工程においては、
    貯留槽に下側から機能水を供給することで、該貯留槽に機能水を貯留することを特徴とする請求項１２に記載の機能水の製造方法。
14. 前記貯留工程においては、
    貯留槽の底面付近において機能水を供給することを特徴とする請求項１２に記載の機能水の製造方法。

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