JP2017171365A - キャップ - Google Patents

Abstract

【課題】ウォーターサーバー用のボトルに嵌め込まれ、付属品を用いることなく安定した密閉性を確保できるキャップを提供すること。【解決手段】ボトル３１の首部３２に嵌め込むキャップ１１は、首部３２の端面を塞ぐ天板１４と、首部３２の外周面を取り囲む側周板１３と、を有する構造で、天板１４の下面には、首部３２の内周面に接触する筒状の垂下壁２２を設ける。また天板１４と側周板１３との境界部には、首部３２の外周面に接触する外圧壁２７を設けることで、垂下壁２２と天板１４と外圧壁２７で囲まれる峡谷部２９が形成される。そして首部３２を峡谷部２９で挟み込むと、首部３２は、垂下壁２２と外圧壁２７で押し潰されたような状態になり、垂下壁２２と首部３２との接触領域は、線状ではなく面状になり、密閉性が向上する。外圧壁２７の形成は、天板１４と側周板１３との境界部の形状を調整するだけで実現できるほか、付属品を用いる必要もない。【選択図】図１

Description

本発明は、ウォーターサーバーに飲用水を供給するボトルに嵌め込み、内部を密閉するキャップに関する。

近年、飲用水として水道水ではなく、各種ミネラルウォーターが選択される場合がある。ミネラルウォーターは、コンビニエンスストアなどで手軽に購入できるが、消費量が多いと、相応の費用が必要になるほか、運搬時の負担も増大する。そこで、家庭やオフィスなどにウォーターサーバーと呼ばれる装置を据え付け、これに天然水などが注入されたボトルを組み込み、いつでも安全な飲用水を得られるサービスが展開されている。なおこのボトルの形態は様々で、繰り返して使用する物のほか、衛生面を考慮し、一度だけの使用を前提とする物もある。

ウォーターサーバーに組み込むボトルの形状例を図５に示す。この図のボトルは、薄肉の軟質樹脂で形成され、首部を下に向けた状態でウォーターサーバーに組み込む。そして組み込み後、内部の飲用水が消費されると、ジャバラなどが大気圧で押し潰され、飲用水がなくなった時点でボトルとしての用途を終える。なおボトルの首部には、ウォーターサーバーとの接続部となるキャップを嵌め込んである。このキャップは、使用時に取り外す必要がなく、首部に形成されたストッパでボトルと一体化する。また処分時の資源リサイクルを考慮し、キャップには引き手と脆弱線を形成してある。引き手をつまんで脆弱線を引き裂くと、ストッパによる拘束が解除され、キャップをボトルから取り外すことができる。

本願発明と関連のある技術の例として、後記の特許文献が挙げられる。特許文献１では、装着性のほか、ウォーターサーバーに対する水密性を向上させたボトルキャップが開示されている。このボトルキャップは、ウォーターサーバー用液体容器（ボトル）の筒状口部に装着されるが、一体成形品ではなく、外側部材および内側部材と称する二部品で構成されていることを特徴とする。そのうち外側部材は、ボトルの筒状口部の外周面に密着する筒状で、また内側部材は、ウォーターサーバーから突出する給水軸が差し込まれる。このように、ボトルキャップを二部品で構成することで、ボトルと給水軸のそれぞれについて、最適な硬さの素材を選択することができ、パッキンを組み込むことなく、水密性を向上することができる。

次の特許文献２では、ウォーターサーバーのボトル差込口からの漏水を防ぐ技術が開示されている。この技術は、上下反転させたボトルをウォーターサーバーに組み込むことを前提としており、ウォーターサーバーの上部には、針状の差込棒が突出している。差込棒は、ボトルの首部を塞ぐキャップの中心に差し込まれ、内部の飲用水をウォーターサーバーに送り込む役割を担う。そしてこの考案では、差込棒の外径を途中で絞り込み、パッキンを載せるための段差を設けたことを特徴とする。段差に載ったパッキンは、キャップの端面に密着し、漏水を防ぐ。

特開２０１３−５６７０３号公報 実用新案登録第３１６５２５２号公報

図５に描くボトルとキャップの詳細形状を図６に示す。なおボトルとキャップのいずれも、半割にした状態で描いてある。ボトルの首部は単純な円筒状だが、その外周面には、外側に突出するストッパを形成してある。ストッパは、途切れることのない環状で、首部を一周している。またキャップは、筒状の側周板と、この側周板の上端面を塞ぐ天板で構成され、側周板の内周面には、内側に突出する凸条を形成してあり、キャップをボトルに嵌め込むと、凸条がストッパの下に圧入され、キャップが離脱不能になる。さらに天板の下面からは、筒状の垂下壁が突出している。垂下壁は、首部の内周面に接触し、ボトルとキャップとの密閉性が確保される。そのほか天板の中心には、飲用水を取り出すため、注出口を設けてある。

図６では、垂下壁の外周面と、首部の内周面を接触させ、密閉性を確保する。ここで安定した密閉性を確保するには、双方が押し合うように接触させる必要があるが、この押し合いにより、図６の右側に描くように、垂下壁と首部の双方が変形し、その接触領域が面状ではなく線状になる。そのため密閉性が低下し、ボトルおよびキャップの成形精度のばらつきや、内圧の上昇など、複数の要因が重なると、わずかではあるが水漏れを生じる場合がある。この水漏れの防止には、変形性の高いパッキンの組み込みが最適だが、コストや衛生面で課題があり、できればパッキンなどの付属品を用いないことが望ましい。

本発明はこうした実情を基に開発されたもので、ウォーターサーバー用のボトルに嵌め込まれ、付属品を用いることなく安定した密閉性を確保できるキャップの提供を目的としている。

前記の課題を解決するための請求項１記載の発明は、ウォーターサーバー用ボトルの首部に嵌め込むキャップであって、前記首部の端面を塞ぐ天板と、該首部の外周面を取り囲む側周板と、を有し、前記天板の下面には、前記首部の内周面に接触する筒状の垂下壁を設けると共に、前記天板と前記側周板との境界部には、前記首部の外周面に接触する外圧壁を設けることで、該垂下壁と該天板と該外圧壁で囲まれた峡谷部を形成し、前記首部の先端部分を前記峡谷部で挟み込み、密閉性を確保することを特徴とするキャップである。

本発明によるキャップは、ウォーターサーバーに飲用水を供給するボトルを密閉するために用いられ、ボトルの首部に嵌め込んだ後は、処分時までボトルと一体化している。なお、ボトルの首部は円筒状で、その端面は開放されているものとする。またキャップは、天板と側周板の二要素を中心に構成され、そのうち天板は円盤状で、首部の端面を塞ぐように配置される。対して側周板は、天板の外縁部から垂れ下がるように伸びる円筒状で、首部の外周面を取り囲む。そのほかキャップは、樹脂類の成形品であることを前提とする。

垂下壁は、天板の下面から突出する筒状の部位で、その先部は、ボトルの首部の内周面に入り込む。さらに垂下壁の外周面は、首部の内周面に接触させ、密閉性を確保する。そのため垂下壁は、途切れることのない筒状とする。なお密閉性を向上させるため、双方を単に接触させるだけではなく、ある程度の押し合いが生じるよう、形状や位置を調整する。その結果、垂下壁と首部のいずれも、わずかではあるが弾性変形を生じる。

外圧壁は、ボトルの首部の外周面を押圧する部位で、天板と側周板との境界部に形成する。そのため外圧壁は、垂下壁の外周面を取り囲むように配置する。ただし外圧壁は、垂下壁のような筒状ではなく、天板と側周板との境界部の肉厚を増大させることで形成し、その内周面を首部に接触させる。さらに外圧壁は、天板に近づくに連れて直径が絞り込まれるテーパー状（縦断面から見た場合）とする。その結果、製造時に用いる金型も無理のない形状になり、金型（内型）をスムーズに引き抜くことができる。また、キャップを嵌め込む際の摩擦も軽減される。

峡谷部は、垂下壁と天板と外圧壁で囲まれた溝状の空間を指し、その縦断面は奥に向うに連れて先細りのクサビ状になる。そのため、峡谷部に首部の先端部分が入り込むと、首部は、垂下壁と外圧壁で挟み込まれ、密閉性が確保される。なお首部が挟み込まれた際は、首部の内周面が垂下壁で押圧され、首部の直径がわずかに広がり、首部の外周面が外圧壁で押圧される。

このように首部は、内外から挟み込まれるため、内外いずれにも変位することができず、垂下壁と外圧壁で押し潰されたような状態になる。その結果、垂下壁と首部との接触領域は、狭い線状ではなく、より広い面状になり、付属品を用いることなく、密閉性を向上できる。

請求項１記載の発明のように、ボトルの首部に嵌め込むキャップの内側には、首部の内周面に接触する垂下壁のほか、首部の外周面に接触する外圧壁を設け、垂下壁と天板と外圧壁で囲まれた峡谷部で首部を挟み込むことで、首部は、垂下壁と外圧壁で押し潰されたような状態になる。その結果、垂下壁と首部との接触領域は、狭い線状ではなく、より広い面状になり密閉性が向上する。しかも外圧壁の形成は、天板と側周板との境界部の形状を調整するだけで実現でき、付属品を用いる必要もない。

本発明によるキャップの形状例と、このキャップが嵌め込まれるボトルを示す斜視図である。なお図の上方では、キャップのほか、ボトルの首部を半割にし、拡大した状態を描いてある。 図１のキャップをボトルに嵌め込む過程を示す斜視図である。なおキャップとボトルのいずれも、半割にした状態を描いてある。 図１のキャップの平面図と、正面図と、Ａ−Ａ断面図と、Ｂ−Ｂ断面図を示す。 本発明によるキャップとボトルとの嵌め込み構造の寸法例を示す拡大縦断面図である。 従来技術を示す斜視図で、ウォーターサーバーに組み込むボトルの形状例を描いてある。 図５に描くボトルとキャップの詳細形状を示す斜視図で、ボトルとキャップのいずれも、半割にした状態で描いてある。

図１は、本発明によるキャップ１１の形状例と、このキャップ１１が嵌め込まれるボトル３１を示す。なお図１の上方では、キャップ１１のほか、ボトル３１の首部３２を半割にし、拡大した状態を描いてある。ボトル３１は、ウォーターサーバーに飲用水を供給するために用いられ、軟質樹脂を素材としており、大気圧や外力で押し潰されることを想定している。そのためボトル３１の側面には、複数のジャバラ３３を形成してある。またボトル３１の上部には、円筒状の首部３２を形成してあり、その上端面を塞ぐため、キャップ１１を嵌め込む。

キャップ１１は、首部３２の上端面に覆い被さる天板１４と、首部３２の外周面を取り囲む側周板１３で構成され、天板１４の中心には、ボトル３１に注入された飲用水をウォーターサーバーに供給するため、注出口１８を設けてある。また側周板１３の外周面には、キャップ１１をボトル３１から取り外すため、引き手１５と脆弱線１６を形成してある。なおボトル３１とキャップ１１は、飲用水がなくなるまで常に一体化しているが、処分時の資源リサイクルを考慮し、キャップ１１を取り外し可能な構造としてある。

引き手１５は、キャップ１１の下端面から切り込みを入れ、変形性を向上させた部位で、引き手１５の付け根には、脆弱線１６が接続している。脆弱線１６は、側周板１３の外周面を削った溝で、外力で引き裂かれることを想定している。したがって、引き手１５をつまんで外側に引き出すと、脆弱線１６が徐々に引き裂かれ、やがて側周板１３が上下に分割され、キャップ１１を取り外すことができる。なお脆弱線１６は、キャップ１１が完全に分割されることを防ぐため、環状ではなく一部が途切れている。

図１の上方に描くように、注出口１８の外側には、天板１４から真下に伸びる垂下壁２２を形成してある。垂下壁２２は、ボトル３１の首部３２との密閉性を確保する役割を担い、首部３２の内周面に接触する。したがって垂下壁２２は、途切れることのない筒状である。また天板１４と側周板１３との境界部には、外圧壁２７を形成してある。外圧壁２７は、天板１４と側周板１３との角部内側の肉厚を増大させた形態で、垂下壁２２と向かい合う。

峡谷部２９は、垂下壁２２と天板１４と外圧壁２７で囲まれた溝状の空間で、文字通りの峡谷状になっている（ただし上下反転し、上端側が閉じている）。そして峡谷部２９には、ボトル３１の首部３２の先端部分が入り込み、首部３２は、垂下壁２２と外圧壁２７で挟み込まれる。加えて垂下壁２２と外圧壁２７は、首部３２の内外両周面を押圧する寸法としてあり、これらの境界面に弾性変形を生じさせる。その結果、垂下壁２２と首部３２は、線状ではなく面状に接触し、安定した密閉性が確保される。なお外圧壁２７は、首部３２を垂下壁２２に向けて押圧することを主な目的とするが、首部３２と外圧壁２７との境界面でも密閉性が確保される。

キャップ１１をボトル３１と一体化するため、ボトル３１の首部３２の外周面には、ストッパ３５を形成してあり、またキャップ１１の側周板１３の内周面には、凸条２５を形成してある。ストッパ３５と凸条２５のいずれも、水平方向に突出する環状の部位で、凸条２５をストッパ３５の下に押し込むことで、双方が上下に並び、キャップ１１がボトル３１に固定される。ただし脆弱線１６を引き裂くと、凸条２５がストッパ３５から離れ、キャップ１１を取り外すことができる。

図２は、図１のキャップ１１をボトル３１に嵌め込む過程を示す。なおキャップ１１とボトル３１のいずれも、半割にした状態を描いてある。キャップ１１をボトル３１に嵌め込む際は、まずキャップ１１をボトル３１の真上に持って行き、その後、キャップ１１を徐々に下降させていくと、やがて側周板１３の内側に首部３２が入り込む。そしてさらに下降を続けると、凸条２５がストッパ３５に接触する。ここでキャップ１１を強く押し込むと、側周板１３が弾性変形し、凸条２５がストッパ３５の下に押し込まれる。それと同時に、首部３２の先端部分は峡谷部２９で挟み込まれ、それ以上の押し込みが不可能になり、キャップ１１はボトル３１に固定される。

このようにキャップ１１をボトル３１に嵌め込むと、首部３２の先端部分の内周面は、垂下壁２２と接触し、対する外周面は、外圧壁２７に接触する。しかも垂下壁２２と外圧壁２７との隙間は、首部３２の肉厚よりもわずかに狭く、首部３２は、垂下壁２２と外圧壁２７に挟み込まれる。したがって、これらの境界面では弾性変形を生じ、垂下壁２２や外圧壁２７は、首部３２と面状に接触し、安定した密閉性が確保され、過酷な環境に晒された際も、水漏れを防ぐ。なお本発明では、キャップ１１に外圧壁２７を設けることで密閉性を向上させており、何らの付属品も不要で、製造時の手間や費用は、従来と同様である。

図３は、図１のキャップ１１の各形状を示す。キャップ１１を真上から見ると、平面図に示すように円形で、その中心に注出口１８を設けてある。また真横から見ると、正面図に示すように幅広の矩形状で、その下部に引き手１５を設けてあり、引き手１５の上端から脆弱線１６が伸びている。そしてＡ−Ａ断面図は、軸線に沿って半割にした状態で、垂下壁２２や凸条２５は、途切れることのない環状である。

注出口１８には、中栓３９を嵌め込んで内部を密閉する。中栓３９は、キャップ１１の内側から嵌め込むが、使用時は、ウォーターサーバーから伸びる取水管により、ボトル３１の内部に押し出される。なお取水管は、注出口１８の内周面に密着する構造で、ここから水が漏れることはない。そのほか外圧壁２７は、下方に向うに連れて直径が広がるテーパー状で、金型を用いた一体成形にも適している。

Ｂ−Ｂ断面図は、キャップ１１を輪切りにし、真下から見た状態で、垂下壁２２と外圧壁２７のいずれも、途切れることのない環状であることを示す。垂下壁２２は、密閉性を確保するため、環状とすることが不可欠である。しかし外圧壁２７は、首部３２の押圧を主な目的としているため、途切れることのない環状にする必要はない。ただしこの図では、外圧壁２７を垂下壁２２のバックアップとして機能させるため、途切れることのない環状としてある。

図４は、本発明によるキャップ１１とボトル３１との嵌め込み構造の寸法例を示す。ボトル３１の首部３２の先端部分は、キャップ１１の内側に形成された峡谷部２９に挟み込まれる。そしてこの図の首部３２の外径は、この分野で標準的な５０ｍｍで、首部３２の肉厚が１．５ｍｍのため、内径は４７ｍｍとなる。またボトル３１は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を素材としているが、キャップ１１は、より軟質な低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）を素材としている。しかもキャップ１１の各部は、概ね首部３２よりも薄肉で、より弾性変形を生じやすい。

垂下壁２２の外周面は、単純な垂直面である。ただしこの図のように、垂下壁２２の外周面は、首部３２の内周面よりも０．３ｍｍだけ半径が大きく、双方が接触すると、垂下壁２２は内側に倒れ、首部３２は直径が増大する。対して外圧壁２７については、峡谷部２９の奥についても、首部３２の外径（変形前）と同等の内径を確保してある。なお首部３２は、垂下壁２２との接触で直径が増大するため、キャップ１１を完全に嵌め込んだ後は、首部３２と外圧壁２７も面状に接触し、十分な密閉性が確保される。

図４のように、首部３２の外径が約５０ｍｍのボトル３１に嵌め込むキャップ１１について、峡谷部２９周辺の形状が異なる複数の試作品を製造し、密閉性を確認した結果、垂下壁２２の外周面と首部３２の内周面との半径の差は、０．１から０．５ｍｍが最適であることが判明した。この差をより大きくすると、キャップ１１の嵌め込みが難しくなるほか、垂下壁２２の倒れが大きくなり、却って首部３２との接触領域が減少する。対して差をより小さくすると、境界面での押し合いが弱まり、密閉性が低下する傾向が見られた。

図４の外圧壁２７の内周面は、垂直線に対し、５度の交角を有する。これにより峡谷部２９の縦断面は、Ｕ字状ではなくクサビ状になり、キャップ１１を嵌め込む際の反力が適正に維持され、キャップ１１を無理なく着脱できる。しかも首部３２を内側に押圧する効果は維持され、密閉性に問題を生じない。なおこの角度は、図４に示す５度に限定されるものではなく、都度、最適な値を選択する。

１１ キャップ
１３ 側周板
１４ 天板
１５ 引き手
１６ 脆弱線
１８ 注出口
２２ 垂下壁
２５ 凸条
２７ 外圧壁
２９ 峡谷部
３１ ボトル
３２ 首部
３３ ジャバラ
３５ ストッパ
３９ 中栓

Claims (1)

1. ウォーターサーバー用ボトル（３１）の首部（３２）に嵌め込むキャップであって、
   前記首部（３２）の端面を塞ぐ天板（１４）と、該首部（３２）の外周面を取り囲む側周板（１３）と、を有し、
   前記天板（１４）の下面には、前記首部（３２）の内周面に接触する筒状の垂下壁（２２）を設けると共に、前記天板（１４）と前記側周板（１３）との境界部には、前記首部（３２）の外周面に接触する外圧壁（２７）を設けることで、該垂下壁（２２）と該天板（１４）と該外圧壁（２７）で囲まれた峡谷部（２９）を形成し、
   前記首部（３２）の先端部分を前記峡谷部（２９）で挟み込み、密閉性を確保することを特徴とするキャップ。

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