JP2008505812A - 冷却効果向上のためのボトルキャップ及びそれを利用した冷却方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、ボトルキャップに関し、特に、ペットボトル（PET）のように熱伝導率の低い材質からなるボトル容器において、冷却効果を向上させるためのボトルキャップ及びそれを利用した冷却構造に関する。
本発明の冷却効果を向上させるためのボトルキャップは、ボトルキャップの上面部から突出する熱伝導棒と、前記熱伝導棒の下端に形成される装飾部と、前記上面部にかぶせる熱伝導性の低いキャップとを含むことを特徴とする。また、前記ボトルキャップを利用した冷却構造は、ボトルに比べて熱伝導性の高い材質の熱伝導棒を介して冷蔵庫の冷気がより效率よくボトルの内容物に伝達されるとともに、前記ボトルキャップを冷蔵庫の冷媒管と直接接触させてることによって冷却効果を向上させることを特徴とする。

Description

本発明は、ペットボトルのような飲料容器を速やかに冷却することを助けるボトルキャップに関し、特に、上面部から突出する熱伝導棒と、前記熱伝導棒の下端に形成される装飾部と、前記上面部に被せる熱伝導度の低いキャップとを含んで冷却効果を向上させることができるボトルキャップに関するものである。また、前記ボトルキャップを冷蔵庫の冷媒管と直接接触させて冷却効果を向上させるボトルキャップを利用した冷却方法に関するものである。

一般に、飲料の容器としては、パックやアルミニウムカン、ガラス瓶またはペットボトルなどが使用されている。最近では、安価で軽い材質のペットボトルが多く使用されている。

ペットボトル（PET）は、ポリエチレンテレフタレート（Polyethylene Terephthalate）樹脂を原料とするエンジニアリングプラスチック素材であって、１９７６年アメリカDu-pont社が初めて開発した。以来、従来のガラス瓶など、食飲料品容器の代替容器として短期間で世界的な旋風的な人気を呼び、市場は急成長した。

韓国では、１９７９年食用油の容器として初めて紹介された。以来、８０年代の経済発展とともに飲料消費が飛躍的に増加することに伴い、毎年大幅な成長を続け、今では、われわれの日常生活に欠かせないものとなっている。

しかし、このような旋風的な人気を呼んでいるペットボトルも大きな弱点が一つある。それは、素材の熱伝導度がその他の容器素材に比べて低いことである。熱伝導度が低いとは、飲料を冷やして飲むために冷蔵庫に飲料を入れた場合、冷却されるまでの時間が長くかかることを意味する。

このような短所を解決するために、冷蔵庫の中に長時間保管しておいたり、冷たい氷水にペットボトル飲料を入れたりして冷たくする方法を利用している。しかし、このような方法は、冷蔵庫の利用が非効率的にであり、また、面倒であるという問題点があった。

その他に、冷媒を充填した冷却チューブなどを飲料容器に付着し、飲料を冷却する方法の発明及び考案も多く存在している。例えば、韓国公開特許２００３-６５０１１号に開示されている「冷却チューブが装着された飲料や酒類容器、及びその冷却方法」と、実用新案登録２０-０２６４１７３に開示されている「キャップ型冷却器」などが挙げられる。前記従来の技術において、前者は、チューブに冷媒を充填する方式であり、後者は、冷媒を循環させる方式で飲料を冷却している。しかし、このような冷却方式は、以下のような問題点がある。

第１に、容器に別途の挿入口を形成したり、冷媒をチューブに流入させるための別途の構造が必要になり、既存の容器の構造を修正しなければならず、さらに、そのための容器製造の生産ラインの変更が要求される。結果的に、このような方式は非経済的であり、実用化されていないのが現状である。

第２に、前記従来の技術を構成する冷却手段は、冷蔵庫に飲料を保管する場合に使用する方法ではない。すなわち、従来の技術は、既に冷蔵庫に充填されている冷気を利用するのではなく、携帯を目的として別途の冷媒を利用して冷却を行う方法である。従って、冷蔵庫を備えている家での使用は、非経済的、非效率的であり、また、ユーザーが冷媒を充電しなければならないなど、面倒であるという問題点がある。

第３に、携帯用として従来の冷却チューブや冷却器を使用するためには、冷媒が必要であり、特に、多数の飲料ボトルを携帯する場合には、容器毎に冷媒を使用しなければならない問題点がある。例えば、多数の飲料ボトルを携帯する場合、アイスボックスを使用する方がより便利であるが、前記従来の技術においては、アイスボックスに多数の飲料ボトルを収納するのではなく、それぞれ別に容器を携帯し、それぞれ冷却を行うわなければならない。

第４に、冷媒を対流させる方式の冷却チューブを利用する場合、飲料を過冷却してしまうおそれがある。飲料は、約４℃で飲み頃に冷やされ、大部分の冷蔵庫の冷蔵室の温度も大概はこの温度に合わせられている。冷蔵庫に入れて置くことによって、飲料を前記温度で維持することは可能であるが、循環する冷媒などを使用する場合、過冷却されるという問題点がある。また、冷媒を充填する方式の冷却チューブを利用して冷媒を充填する場合には、飲料自体が冷えている状態でチューブを使用すると、過剰に冷却されるおそれがあり、また、飲料に全く冷気がないと、冷却チューブにある少量の冷媒だけでは飲料全体を冷却することが難しい。そのため、飲料を冷却する途中、新しい冷媒を入れ替らなければならないという問題点がある。

そこで、本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、冷蔵庫内でボトルキャップの上面部から突出する熱伝導棒を介して熱伝達が効率よく行われるようにし、前記熱伝導棒の下端に装飾部を形成することにより、溶液と熱伝導棒との間により大きな接触面積が形成されるようにし、製品の流通過程で熱伝導度が極めて高い熱伝導棒を介して容器内部の溶液に異常な加熱などが発生することを防ぐために、前記上面部に熱伝導度の低いキャップをかぶせるボトルキャップを提供することである。

また、前記ボトルキャップを冷蔵庫の冷媒管と直接接触させて冷却効果を高めることができる冷却構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するためになされた本発明のボトルキャップは、ボトルを覆う上面部とボトルに締結する締結構造を有しており、前記上面部は、下部から突出し、熱伝導度が高く、ボトル内部の溶液に下端の一部分が浸るような長さを有する熱伝導棒を備え、前記製品を冷却する場合、前記ボトルキャップの上面部を介して外部の冷気を受けて、前記熱伝導棒を介して外部の冷気が内部の溶液に伝達されるようにする。

また、前記熱伝導棒の下端には、溶液との接触面積を大きくするための装飾部をさらに含むことが好ましい。このような装飾部によって冷却効果をより向上させることができ、また、広告の効果を得ることも可能である。

また、前記ボトルの上面部にかぶせられ、熱伝達を抑制するために、熱伝導度の低い材質からなるキャップを含むことが好ましい。これは、製品の運送時や常温陳列時などの場合において、熱伝導度の高い金属上面部が加熱され、望まない製品の加熱を防止する手段として利用することができる。

また、前記ボトルキャップを結合したボトルと、前記ボトルと冷却器とを結合させる連結装置と、前記ボトルの連結装置によってボトルの前記ボトルキャップと直接接触する冷媒管とを含む冷却構造は、内容物を速やかに冷却することができる。

本発明によるボトルキャップは、既存の飲料容器の冷却の問題を改善することができると同時に、従来の冷却手段に比べて製造コスト及び努力を低減する効果がある。

また、本発明による冷却方式は、従来の冷却方式に比べて、高い効率及び速い熱伝導速度を有し、容器内に入っている飲料を冷却するための費用を低減できるとともに、速やかに冷却できるという効果がある。

以下、添付した図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。

図１は、本発明の飲料３が満たされているペットボトル２をボトルキャップ１で封じた状態を示す断面図である。図１のペットボトル２は、飲料３で満たされている。ボトルキャップ１の上面部１５は、熱伝導度の高い材質（例えば、アルミニウムのように、一般に転熱材として使われる金属体）からなり、ボトルキャップの上面部１５の中央部には、内部に延在して飲料３に一部分が浸るような長さを有する熱伝導棒１１を備えている。

このような構成を有するペットボトル２を冷蔵庫に入れておく場合、ペットボトル２の表面と冷蔵庫内部の冷たい空気が接触して、ＰＥＴ材質を介して内部の飲料３が冷える一般的な冷却経路と、ペットボトル２のボトルキャップ１の上面部１５の表面と冷蔵庫内部の冷たい空気が接触し、熱伝導棒１１を介して冷気が伝達され、飲料３が冷却される冷却経路とによって冷却が行われる。ペットボトル２の材質は、熱伝導度が低いため、前者による冷却効果はあまりよくない。一方、後者の場合には、前記ボトルキャップ１の材質が熱伝導率が極めて高く、冷気が速い速度で飲料に伝達され、これによる冷却効果は、前者に比べて優れている。また、このような方式で伝達された冷気は、飲料ボトル２の上部の溶液３を冷却し、冷却された上部の溶液３は、対流によりペットボトル２の下部に沈み（図１のＡ方向）、飲料３の下部の溶液は、相対的に密度が低くなり、ペットボトル２の上部に浮び上がるようになる（図１のＢ方向）。このような飲料３の対流により、より均一で速かに冷却が行われることができる。

図２及び３は、それぞれ本発明のボトルキャップ１の一実施形態を示す分解斜視図及び斜視図であり、図４及び５は、前記一実施形態によるボトルキャップ１の分解断面図及び断面図であり、図６は、本発明のボトルキャップ１の他の一実施形態を示す断面図である。

ボトルキャップ１の側面部１０は、ＰＥＴで形成され、ペットボトル２の入口の外側に形成されるネジ山形状と対応するネジ部を内部側面に有し、熱伝導棒１１が貫通することができるように直径の孔を中央部に設ける。ボトルキャップ１の上面部１５において、その下面には、下方に突出し、飲料３に一部分が浸るような長さを有する熱伝導棒１１が備えられる。熱伝導棒１１の端面は、本実施形態では円形状であり、飲料３との接触面積を大きくしたり、あるいはデザインを加えるため前記端面を他の形状にすることも可能である。なお、ボトルキャップ１の側面部１０の中央部の下面には、飲料が漏れないようにペットボトル２の入口の上端と密着、シールされるシーリングパッド１４が付着されている。

前記熱伝導棒１１と上面部１５は、同じ材質の金属体により形成される。金属体１１、１５と側面部１０は、側面部１０の成形時に、前記金属体１１、１５を挿入して一体射出成形することができる。側面部１０の孔が熱伝導棒１１の直径より小さな内部直径を有するように、側面部１０を射出成形した後、熱伝導棒１１を嵌め込むことも可能である。また、熱伝導棒１１を孔に貫通させたまま上面部１５が完全に側面部１０の中央部に密着した状態で、熱伝導棒１１の外周回りに沿って側面部１０の孔の内面が挿入される溝を形成して挿入射出成形するか、あるいは嵌め込むこともできる。このような金属体１１、１５と側面部１０の締結は、当業者が実施し得る通常の方法で行うことができる。

図５に示すように、熱伝導棒１１は、内部が中実なソリッド（solid）形状（以下、ソリッドという）に形成されている。これに対し、図６に示すように、熱伝導棒１１'は、中空のホロー（hollow）形状（以下、ホローという）に形成されている。

原材料費用の節減のためにはホロー形状が好ましいが、製品工程においては、ソリッド形状がより簡単な場合がある。よって、ホロー形状とソリッド形状は、実施するときの技術水準に応じて経済的な形態を選択することができる。

なお、必ず熱伝導棒１１を上面部１５と一体に構成しなければならないのではない。上面部１５の下面の中央から下部に雄ネジ部（図示せず）を形成し、熱伝導棒の上部に雌ネジ部（図示せず）を形成して結合することも可能であり、上面部１５の雄ネジと熱伝導棒１１の下部が互いに結合されることも可能である。この他にも、当業者によって置換可能な方法で構成することができる。しかし、熱伝導棒１１とボトルキャップ１とが一体に構成されない場合には、熱伝導度が多少低くなる。

図７は、ボトルキャップ１の熱伝導棒１１に装飾部１２が形成された状態を示す断面図である。図７に示すように、ボトルキャップ１の熱伝導棒１１の下端に装飾部１２が設けられる。前記装飾部１２は、熱伝導棒１１と同一の材質で形成される。装飾部１２は、熱伝導棒１１と一体に形成されるか、あるいは熱伝導棒１１の下部と装飾部１２との間を簡単なネジ構造にして挿入する方式で構成することができる。このような装飾部１２は、飲料と接触する熱伝導棒１１の面積をより広くし、より速やかに飲料の冷却が行われるようにする役割をする。さらに、装飾部１２を会社のロゴや商標などに形成することによって広告効果を得ることも可能であり、また、キャラクターなどを利用することによって、製品の顧客吸引力を高めることができる。このような装飾部１２は、意匠として発展していく可能性も高い。

図８は、熱伝導度の低い材質（例えば、プラスチックのような一般に断熱材として使用される合成樹脂体）で形成されるキャップ１３をボトルキャップ１にかぶせた状態を示す断面図である。上述した熱伝導棒１１を有するボトルキャップ１を採用したペットボトル２に入っている飲料３は、冷蔵庫内で速やかに冷却されることが可能になる。反面、ペットボトル２を冷蔵庫から取り出した場合、熱伝導棒１１を通じてペットボトル２の冷気が急速に抜けてしまう可能性がので、これを防止するために本発明では、図８に示すように、ボトルキャップ１の上部に熱伝達を抑制するためのキャップ１３をかぶせている。キャップ１３の材質は、熱伝導度の極めて低い材質（例えば、断熱性の極めて高い圧縮発泡スチロール）で形成することが好ましい。冷却された飲料３を常温に露出した場合、ボトルキャップ１に前記キャップ１３をかぶせ、ボトルキャップ１を介する熱伝導率を下げることによって冷気の流出を防止できるようになる。このように、前記キャップ１３は、常温での製品の流通過程及び陳列過程において、熱伝導度の高い金属上面部１５が加熱され、ペットボトル２内部の溶液３を異常に加熱することを防止する機能をする。

図９は、本発明のボトルキャップを利用した冷却構造を示す断面図である。図９には、温い飲料３を冷却しようとする場合、上記ボトルキャップ１を用いてより速やかに冷却できる冷却構造が示されている。図９は、冷蔵庫４を上から眺めた断面図である。冷蔵庫４の後面には冷却器４３が設けられ、この冷却器４３は、冷媒を使用して冷蔵庫４の内部の空気を冷却する機能をする。さらに、図９に示すように、冷蔵庫４のドア４１の向かい側の面には、冷却器４３への直接通路としてボトルキャップを結合したボトルの入口と対応する形状のボトル締結部４２が冷媒管が通過する位置に複数個形成されている。

ボトル締結部４２は、冷媒管４４の通路に沿って形成されている。前記ボトル締結部４２の締結方式には特に制限はなく、当業者にとって公知の方法により行うことができる。例えば、図９に示すように、ボトル締結部４２の内周面の直径をボトルキャップ１の外径と同じ寸法にして嵌め込む方法、あるいは市販されている、外部面にネジ形状が形成されたボトルキャップ１の外部面に対応する形状を締結部４２の内部面に形成し、ボトルを回して嵌め込んで締結するネジ固定方法など、通常の方法を使用することができる。

本発明の一実施形態では、二つのボトル締結部４２が図示されているが、必ずしも二つを設ける必要はない。

図９に示すように、ボトルキャップ１が結合されたペットボトル２の入口を前記ボトル締結部４２に結合し、ボトルキャップ１の上面部を冷却器４３の冷媒管４４と直接接触させる場合、冷媒管４４とボトルキャップ１の上面部において直接伝導方式により熱伝達が行われる。この直接伝導による熱伝達は、熱交換速度が非常に速く、冷蔵庫４内の冷たい空気を利用した飲料３の冷却（これは対流による熱伝達方式である）に比べてより速やかな冷却が可能になる。

以上のように、本発明のボトルキャップは、既存の飲料容器の冷却の問題を改善することができると同時に、既存の方法に比べて製造コストを低減でき、経済的である。

また、前記ボトルキャップを利用した冷却構造は、冷蔵庫にボトル締結部を形成し、これに冷媒管を配置してボトルキャップの上部熱伝導面と接触する直接伝導方式の冷却方式である。このような本発明の冷却方式は、対流方式に比べて効率が高く、熱伝達の速度が速いので、冷却にかかる費用を低減できるとともに、迅速に冷却することができる方法である。

本発明のボトルキャップを利用した冷却方式は、ペットボトルの生産、飲料の生産及び補給分野において使用可能である。本発明の保護範囲は、請求の範囲に記載された内容に制限され、本発明の技術分野における通常の知識を有する者は、本発明の技術的思想を多様な形態に変形及び改良することが可能である。このような当業者の多様な変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属するものである。

本発明によるボトルキャップを用いて飲料が満たされているペットボトルを封じた状態を示す断面図。 図１のボトルキャップの分解斜視図。 図１のボトルキャップの斜視図。 図１のボトルキャップの分解断面図。 図１のボトルキャップの断面図。 本発明によるボトルキャップの他の一実施形態を示す断面図。 装飾部が形成された熱伝導棒を備えた図３ｂのボトルキャップを示す断面図。 熱伝導度の低い材質のキャップをかぶせた図４のボトルキャップを示す断面図。 本発明のボトルキャップを利用した冷却構造を示す断面図。

Claims (4)

1. ボトルを覆う上面部とボトルに締結する締結面を有するボトルキャップにおいて、
   前記ボトルキャップの上面部は、伝熱材で形成され、その下部には、前記上面部の下面から突出し、ボトル内部の溶液に下端の一部分が浸るような長さを有する伝熱材の熱伝導棒を備え、
   ボトル内部の溶液を冷却する場合、前記ボトルキャップの上面部を介して外部の冷気を受けて、前記熱伝導棒を介して外部の冷気が内部の溶液に伝達されるようにすることを特徴とするボトルキャップ。
2. 前記熱伝導棒の下端には、溶液との接触面を大きくする装飾部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のボトルキャップ。
3. 前記ボトルの上面部にかぶせられ、低い熱伝導率を有する断熱材で形成されたキャップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のボトルキャップ。
4. 前記冷蔵庫の冷媒管に沿って設置されるボトルキャップと同様の形態のボトル締結部と、前記ボトルキャップは、ボトル締結部に連結され、ボトルキャップの上端部が直接冷媒管に接触され、ボトルキャップの上端部と熱伝導棒を介して冷媒管の冷気をボトルの中の飲料に伝達することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のボトルキャップを利用した冷却方法。

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