JP2019182539A - ボトルキャップ - Google Patents

Abstract

【課題】リングホルダーをボトル口部内に不動に固定するに当たり、その固定をごく単純な構造で行えるようにして製造コストの大幅な低減を図る。【解決手段】ボトル口部に挿入される原料収容部５を一体に設けたメインキャップ１と、環状凹部１３を形成したボトムシールキャップ３と、ボトル口部内に固定されるリングホルダー２とからなる。ボトムシールキャップ３とリングホルダー２との噛み合い部分を噛み合わせることで、原料収容部５の下端開口を封止する。リングホルダー２は、外周面に形成された抜け止め突部２ｇが係合することにより、ボトル口部に対して抜け止めされる。メインキャップ１の開栓回転に伴う上昇において、ボトムシールキャップ３の回転と上昇とがリングホルダー２にて規制されて、ボトムシールキャップ３とリングホルダー２との噛み合いが外れ、ボトムシールキャップが原料収容部５から分離してその下端開口が開封される。【選択図】図３

Description

本発明は、粉末状や液状の原料を収容する原料収容部を有し、開栓操作に伴いその原料収容部を開放して原料をボトル内に放出するボトルキャップに関するものである。

このようなボトルキャップとして特許文献１に記載されたものがある。
この先行例のボトルキャップは、メインキャップとリングホルダーとボトムシールキャップとからなる。メインキャップは、ボトル口部を封止するスクリューキャップであるキャップ本体に、ボトル口部に挿入される円筒形の原料収容部を一体に形成している。ボトムシールキャップは、その環状凹部と原料収容部の下端部分とを嵌合させて原料収容部を封止する。リングホルダーは、ボトル口部内に固定され、メインキャップの開栓回転に伴う上昇において、ボトムシールキャップの回転と上昇とを規制することにより、原料収容部からのボトムシールキャップの分離、つまりボトムシールキャップの開封を行う。

この先行例では、リングホルダーがボトル口部から抜け出さないために、リングホルダーをボトル口部内に固定するに当たり、リングホルダーの外周面とボトル口部の内周面とを、これらの熱変形を回避するために複数点についてピンポイント的に超音波溶着している。
しかし、そのような溶着を行うには、ボトル口部の外側から、ピンポイント式超音波溶着機により超音波を発射し、その焦点を調整することで、リングホルダーとボトル口部との界面（接触面）を局所的（点状）に、しかも円周方向に離れた複数点について超音波溶着する必要がある。
そのため、ピンポイント式超音波溶着機自体がそもそも高価であるばかりでなく、リングホルダーとボトル口部との界面に超音波の焦点を正確に調整し、それを複数点のそれぞれについて行わなければならないので、高度の溶着技術と手間を要し、その結果、製造コストが高くなってしまう。
また、この先行例では、キャップ本体の円筒形原料収容部内に収容される原料の変質防止のために、原料収容部自体の内周面にアルミニウム蒸着による被覆層を形成している。
しかし、原料収容部の内部に向けてその内周面の全域にアルミニウム蒸着を均一に施すことは、技術的に難しいという問題がある。

特開２０１６−２１０４９８号公報

本発明の課題は、先行例の上記のような問題点を解消できる改良されたボトルキャップを提供すること、すなわち、
第一に、リングホルダーをボトル口部内に固定するに当たり、その固定をごく単純な構造で行えるようにして製造コストの大幅な低減を図ること、
第二に、原料収容部内での原料変質防止を技術的難点なく簡易な手段で的確に行えるようにすること、
第三に、その原料変質防止を原料収容部のシール性を確実に維持しつつ行えるようにすること、
にある。

ボトルキャップとしての主要構成である第１の発明は、
（１）ボトル口部を封止するスクリューキャップであるキャップ本体に、ボトル口部に挿入される円筒形の原料収容部を一体に設けた樹脂製メインキャップと、
（２）その原料収容部の下端部分を嵌合させる環状凹部を形成した樹脂製ボトムシールキャップと、
（３）前記原料収容部を挿通させて前記ボトル口部内に固定される樹脂製リングホルダーとからなり、
（４）前記ボトムシールキャップの環状凹部と前記原料収容部の下端部分とを嵌合させるとともに、ボトムシールキャップと前記リングホルダーとの噛み合い部分を噛み合わせることで、原料収容部の下端開口がボトムシールキャップにて封止され、
（６）前記メインキャップの開栓回転に伴う上昇において、前記ボトムシールキャップの回転と上昇とが前記リングホルダーにて規制されることにより、前記原料収容部の下端部分と前記ボトムシールキャップとの嵌合及びボトムシールキャップとリングホルダーとの噛み合いが外れ、ボトムシールキャップが原料収容部から分離して原料収容部の下端開口が開封されるボトルキャップにおいて、
上記第一の課題を達成するため、
（７）前記リングホルダーの外周面に抜け止め突部が形成され、この抜け止め突部は、当該リングホルダーの前記ボトル口部への圧入後にボトル口部の下端口縁に係合することにより、リングホルダーのボトル口部からの抜け止めを防止する、
ことを特徴とする。
第２の発明は、上記第二の課題を達成するため、さらに、
（８）外面に金属被膜層が形成された樹脂製中子を備え、
この中子は、その金属被膜層を前記原料収容部の内面に密接させて原料収容部内に挿着されていることを特徴とする。
第３の発明は、上記第三の課題を達成するため、
（９）前記ボトムシールキャップの環状凹部を除く原料収容部側の表面に金属被膜層が形成されていることを特徴とする。

主要構成による第１の発明では、メインキャップをボトル口部にねじ込むのに伴い、リングホルダーをボトル口部に単に圧入するだけで、リングホルダーの外周面に形成された抜け止め突部がボトル口部の下端口縁に係合することにより、リングホルダーはボトル口部からの抜け止めを防止されるので、リングホルダーの固定に当たっては、先行例のような溶着作業などが全く不要となるので、製造コストの大幅な低減が可能となる。
第２の発明では、外面に金属被膜層が形成された樹脂製中子が、その金属被膜層を原料収容部の内面に密接させて挿着されているので、この中子によって原料収容部内への外光透過を遮光して、原料収容部内に収容された原料の変質を防止できるとともに、防菌効果もある。中子の外面への金属被膜層形成は、特別な作業を要することなく均一に行える。
第３の発明では、ボトムシールキャップの環状凹部を除く原料収容部側の表面に金属被膜層が形成されているので、ボトムシールキャップによっても、原料の変質防止と防菌が図れるとともに、ボトムシールキャップの環状凹部には金属被膜層を形成しないので、それを狭い環状凹部にも形成すると、層厚のムラによってシール性が損なわれるという問題を回避できる。

本発明の実施例であるボトルキャップの正面図である。 その断面図である。 これをボトル口部に装着した使用状態の断面図である。 この実施例を分解して縦割りした斜視図である。 この実施例におけるリングホルダーの正面図である。 同じく平面図である。 同じく底面図である。 同じく断面図である。 この実施例における中子の正面図である。 同じく断面図である。 この実施例におけるボトムシールキャップの底面図である。 同じくボトムシールキャップの切欠斜視図である。 このボトムシールキャップにアルミニウム蒸着による金属被覆層を形成する手法を説明するための断面図である。 この実施例の開栓状態の断面図である。 リングホルダーの変形例の断面図である。

本発明の実施形態のボトルキャップ１００は、図１〜図４に示すように、それぞれを樹脂で一体成型したメインキャップ１と中子２０とリングホルダー２とボトムシールキャップ３との４つの部品を組み立てて構成され、ボトル１０１の口部１０１ａに装着して使用される。

メインキャップ１は、天部４ａと胴部４ｂとからなるキャップ本体４が一般のスクリューキャップと同様の形体をなし、その天部４ａの下面に、下端開口５ａを有する円筒形の原料収納部５を、胴部４ｂよりも下方に長く一体に突設したものである。胴部４ｂの内周面には、ボトル口部１０１ａに螺合させるねじ部６が形成されている。胴部４ｂの下周縁部は、薄いリブ７を数箇所に残して切り込み８を全周に形成することにより、分離可能としたロック用リング部９となっている。
また、天部４ａの下面には、原料収納部５の付け根部分の回りにおいて、側部シール用突部１０が全周に一体に形成されているとともに、それより外周において、尖った小さい三角断面の上部シール用突部１１が全周に一体に形成されている。
原料収納部５の外周面には、その上端から中間箇所まで真っ直ぐ延びる複数の縦長リブ１２が周方向に間隔をおいて一体に形成されている。この縦長リブ１２は原料収納部５を補強するとともに、後述するようにリングホルダー２の上縁部との係合部にもなる。
原料収納部５の外周面の下端部、つまり下端開口５ａの近くには細い環状溝５ｂが全周に形成されている。

中子２０は、図３、図４、図９及び図１０に示すように、天部２０ｃと円筒形胴部２０ｄとからなり、これらの外面には、アルミニウム蒸着による薄い金属被覆層２０ａが形成され、内面には金属被覆層は形成されていない。また、天部２０ｃには、その中央に空気溜まり用の浅い窪み２０ｂが形成され、胴部２０ｄには、その周方向の複数箇所に上下端の全長にわたる浅い空気抜き溝２０ｅが形成されている。
このように金属被覆層２０ａで被覆された中子２０は、メインキャップ１の原料収納部５の内側の天面及び内周面に密接するサイズとなっているが、胴部２０ｄの長さは原料収納部５の長さよりも短い。その短くする長さは、原料収納部５内にボトムシールキャップ３の一部分が後述するように嵌入することから、その嵌入長さ分に合わせてある。

リングホルダー２は、原料収納部５を挿通させる内径及び長さのリング状で、透明または半透明であり、図４〜図８に示すように、リングホルダー２の内周面は、湾曲する凹面と凸面を周方向に波状に交互に繰り返していて、リングホルダー２は厚みを内側に周期的に変化させる断面となっている。また、このリングホルダー２には、その下部から下周縁まで達する矩形の欠如部２ａを周方向の複数箇所に形成することにより、ボトムシールキャップ３との噛み合い部分となる複数（この例では３個）の歯部２ｂが形成されているとともに、各歯部２ｂの両側縁からリングホルダー２の上側途中までに細いスリット２ｃを形成することにより、各歯部２ｂを下側に連続させる複数（この例では３個）の切り割り部２ｅが形成されている。また、切り割り部２ｅの外周面の上下方向の中間には、リングホルダー２の周方向に長い横長の抜け止め突部２ｇが斜め上向きに突出形成されている。各歯部２ｂは、肉厚を下端に行くに従い薄くする傾斜面となっている。
また、リングホルダー２の上周縁には、三角形状の爪部２ｄが周方向の複数箇所に形成されている。この爪部２ｄは、メインキャップ１の原料収納部５の縦長リブ１２との係合部となるもので、縦長リブ１２と側面同士を係合させるため、爪部２ｄの側面は垂直である。
かかるリングホルダー２のサイズは、原料収容部５を挿通させる内径とし、また本ボトルキャップ１００を後述するようにボトル口部１０１ａに装着したときに、ボトル口部１０１ａの内径に応じた外径とし、長さは、抜け止め突部２ｇより下側の部分がボトル口部１０１ａの下端を超えてボトル１００内まで入り込む寸法とする。

ボトムシールキャップ３は、原料収納部５の下端開口５ａより大きい円盤状で、図１〜図４、図１１（底面図）及び図１２に示すように、円形の外周縁に沿って環状凹部１３を形成するとともに、この環状凹部１３の外周壁１３ａに、リングホルダー２の歯部２ｂと噛み合う噛み合い凹部１３ｂを形成している。また、ボトムシールキャップ３の上面には、樹脂原料節約のため、環状凹部１３までは届かない円形凹部１４が形成されているとともに、下面にも環状凹部１５が形成されている。環状凹部１３の内面には、その底面において尖った細い環状の底突部１３ｃが形成され、また外周壁１３ａの上周縁において環状の外周壁突部１３ｄ、外周壁１３ａよりも高い内周壁１３ｅの中間部において環状の内周壁突部１３ｆがそれぞれ形成されている。ボトムシールキャップ３の環状凹部１５を除く原料収容部５側の表面、すなわち、円形凹部１４の内面と内周壁１３ｅの表面にはアルミニウム蒸着による薄い金属被覆層１４ａが形成されている。

ボトムシールキャップ３にこのような金属被覆層１４ａを部分的に形成するには、図１３に示すように、円形孔２００ａを有するマスキング治具２００を用い、その円形孔２００ａにボトムシールキャップ３の内周壁１３ｅを貫通させて、このマスキング治具２００でボトムシールキャップ３の環状凹部１５を含むボトムシールキャップ３の周囲を覆い、この状態で上側からアルミニウム蒸着を施すことにより簡単に形成することができる。

なお、ボトムシールキャップ３の下面に接続用突起１６を一体に突設しておき、この突起１６を利用してボトムシールキャップ３を可撓性連結部材（図示せず）にてリングホルダー２と連結すれば、原料収納部５から分離した開封後のボトムシールキャップ３をリングホルダー２に吊持できる。

次に、このように成型されたメインキャップ１と中子２０とリングホルダー２とボトムシールキャップ３との組み立て構造を説明する。
中子２０は、図３に示すようにメインキャップ１の原料収納部５内の奥端に達するまで原料収納部５中に挿着される。これにより、中子２０の天部２０ｃの金属被覆層２０ａは原料収納部５内の天面に、また中子２０の胴部２０ｄの金属被覆層２０ａは、原料収納部５の内周面にその下端部分を残して密接し、中子２０は原料収納部５内にしっかりと固定される。中子２０には天部２０ｃに窪み２０ｂ、胴部２０ｄに空気抜き溝２０ｅが形成されているので、奥端までの中子２０の挿入を容易に行える。

リングホルダー２は、メインキャップ１に対し、その原料収納部５を挿通させて縦長リブ１２の下端に当たるところまで、原料収納部５と緩く嵌合した状態とする。その際、リングホルダー２の爪部２ｄと原料収納部５の縦長リブ１２の側面同士を係合させる。リングホルダー２の内周面は凹面と凸面が交互に波状に繰り返しているので、リングホルダー２の内周面と原料収納部５の外周面との間には、リングホルダー２の内周面の凹面となっているところで充分な隙間が形成される。その隙間はリングホルダー２のスリット２ｃと連通する。
原料収納部５にはこの嵌合の後に原料１０２が充填される（図３参照）。

ボトムシールキャップ３は、このようにしたリングホルダー２に対しては、その複数の歯部２ｂとボトムシールキャップ３の複数の噛み合い凹部１３ｂとをそれぞれ噛み合わせ、原料１０２が充填された原料収納部５に対しては、その下端部分をボトムシールキャップ３の環状凹部１３に嵌合させて、ボトムシールキャップ３の一部分を原料収納部５内に嵌入した状態でその下端開口５ａを封止する。
このように封止すると、環状凹部１３内において、ボトムシールキャップ３の外周壁突部１３ｄが原料収納部５の環状溝５ｂに圧接嵌合するとともに、原料収納部５の下端がボトムシールキャップ３の底突部１３ｃに圧接し、さらに環状凹部１３の上側では、ボトムシールキャップ３の内周壁突部１３ｆが原料収納部５の内周面に圧接する。このような３箇所での圧接により、原料収納部５に対するシール性が非常に高く、原料収納部５内に窒素等のガスを加圧充填しても、原料収納部５内からも気密性を充分に確保することができる。
一方、ボトムシールキャップ３とリングホルダー２とは、前者の噛み合い凹部１３ｂの幅員をリングホルダー２の歯部２ｂの幅員より大きめにしておくことで、それらの噛み合わせを余裕をもって行える。

上記のように４つの部品を組み立てた本実施例のボトルキャップ１００をボトル口部１０１ａに装着するには、図３に示すように、リングホルダー２の爪部２ｄを原料収納部５の縦長リブ１２の側面と係合させておいて、原料収納部５をボトル口部１０１ａに挿入ししながら、メインキャップ１を閉栓方向に回転させてそのねじ部６をボトル口部１０１ａのねじ部１０１ｂと螺合させる。その螺合は、メインキャップ２のロック用リング部９が、ボトル口部１０１ａに設けられているロック用環状突部１０１ｃを強制的に越えてこれにロックされるところまで行う。

この操作中、ボトムシールキャップ３は原料収容部５と共に回るとともに、リングホルダー２も、その爪部２ｄが縦長リブ１２と係合し、原料収容部５及びボトムシールキャップ３と共に回るので、ボトムシールキャップ３が原料収容部５から外れることなく、リングホルダー２はボトル口部１０１ａ内に回りながら圧入されていく。その圧入中、リングホルダー２の抜け止め突部２ｇが原料収納部５の内周面に摺接するが、抜け止め突部２ｇが有る複数の切り割り部２ｅはスリット２ｃをもって形成されていることと、抜け止め突部２ｇが斜め上向きに突出していることから切り割り部２ｅが内側に徐々に撓み、この部分でリングホルダー２をすぼませるような状態となって、原料収納部５がボトル１０１内へと突入する。
そして最終のロック状態になったとき、リングホルダー２の抜け止め突部２ｇがボトル口部１０１ａの下端口縁１０１ｄの下側に達し、切り割り部２ｅが復元することで、抜け止め突部２ｇがこの下端口縁１０１ｄとその下側で斜め上向きのまま係合する。これによりリングホルダー２は、ボトル口部１０１ａに対して、回転不能でしかも抜け止めされた状態となる。すなわち、リングホルダー２は、メインキャップ１をボトル口部１０１ａにねじ込むだけでこれに不動に固定される。

一方、リングホルダー２と原料収納部５との間は互いに固定されていなく、リングホルダー２の内周面の凹面において充分な隙間が形成され、この隙間はスリット２ｃと連通しているため、そこをボトル１０１内の内容物である液体が流通できる。
また、原料収納部５内は、外面に金属被覆層２０ａを形成した中子２０により保護されており、収納した原料１０２の外光などによる変質を防止できるとともに、防菌効果もある。
ボトムシールキャップ３にも、原料収納部５内に突入した部分に金属被覆層１４ａが形成されているので、ボトムシールキャップ３も原料への変質防止及び防菌効果がある。しかし、原料収納部５の下端部分と嵌合する環状凹部１３には金属被覆層１４ａが形成されていないので、その嵌合部分でのシール性が金属被覆層１４ａによって損なわれることはない。
一方、メインキャップ２は、その天部４ａに設けられた尖鋭な上部シール用突部１１が、ボトル口部１０１ａの上端面に食い込むような状態となるとともに、メインキャップ１の側部シール用突部１０もボトル口部１０１ａの内周面に圧接するので、ボトル口部１０１ａの上端周縁でのキャップ本体４ａによるシール性が極めて高い。

上記のような状態でボトル口部１０１ａに装着されているボトルキャップ１００を開栓操作するには、メインキャップ１を開栓方向に回転させる。すると、図１４に示すように、メインキャップ１は原料収納部５を伴いながらボトル口部１０１ａに対して回転しつつ上昇して行くが、リングホルダー２は、ボトル口部１０１ａに不動に固定されているとともに、爪部２ｄと原料収納部５の縦長リブ１２との係合が外れるため、原料収納部５に追従しない。メインキャップ１は切り込み８において上下に分離し、ロック用リング部１０はボトル口部１０１ａのロック用環状突部１０１ｃに係止されてそのまま残るが、それ以外の部分は原料収納部５も含めて回転しながら上昇する。

ところが、ボトムシールキャップ３は、その噛み合い凹部１３ｂが不動のリングホルダー２の歯部２ｂと噛み合っていて、リングホルダー２によって回転と上昇を規制されるため、回転しながら上昇して行く原料収納部５との嵌合が外れて原料収納部５から分離し、それに伴いリングホルダー２の歯部２ｂとの噛み合いも外れるので、ボトムシールキャップ３はボトル１０１内に落下し、原料収納部５内の原料１０２がボトル１０１内に放出される。リングホルダー２はボトル口部１０１ａ内に残ったままとなるので、開封後のボトムシールキャップ３がボトル口部１０１ａから抜け出るのを防止する。
ボトル１０１内の飲料を飲用するにあたり、ボトル口部１０１ａ内にリングホルダー２があるため飲料が全て流出しない恐れがあるが、リングホルダー２にはスリット２ｃが形成されているので、このスリット２ｃを通じて流出することになり、いわゆる飲み残しは生じない。
原料収容部５は、ボトル口部１０１ａの長さより長くすることになるので、原料１０２を収容するのに充分な容量にすることができる。

なお、上記の実施例では、リングホルダー２において、抜け止め突部２ｇを切り割り部２ｅの上下中間部分に形成したが、図１５に示す変形例のように下端部分に形成してもよい。このようにすると、メインキャップ１のボトル口部１０１ａへのねじ込みに伴うリングホルダー２の圧入をスムーズに行えるので、抜け止め突部２ｇの破損の可能性が低くなる。一方、リングホルダー２はボトル口部１０１ａに強く圧接していることにより、ボトムシールキャップ３を上記のように分離させる力が加わるときには、ボトル口部１０１ａに対して不動であり、また開栓後にリングホルダー２を故意に引く抜こうしても、その際には抜け止め突部２ｇがボトル口部１０１ａの下端口縁１０１ｄに係合するので、引き抜くことは不可能である。

本発明によるボトルキャップはペットボトルに限らず、ねじ構造の口部を有する各種の容器に広範囲に適用できる。

１００ ボトルキャップ
１０１ ボトル
１０１ａ ボトル口部
１０１ｂ ねじ部
１０１ｃ ロック用環状突部
１０１ｄ 下端口縁
１０２ 原料
１ メインキャップ
２ リングホルダー
２ａ 欠如部
２ｂ 歯部
２ｃ スリット
２ｄ 爪部
２ｅ 切り割り部
２ｇ 抜け止め突部
３ ボトムシールキャップ
４ キャップ本体
４ａ 天部
４ｂ 胴部
５ 原料収納部
５ａ 下端開口
５ｂ 環状溝
６ ねじ部
７ リブ
８ 切り込み
９ ロック用リング部
１０ 側部シール用突部
１１ 上部シール用突部
１２ 縦長リブ
１３ 環状凹部
１３ａ 外周壁
１３ｂ 噛み合い凹部
１３ｃ 底突部
１３ｄ 外周壁突部
１３ｅ 内周壁
１３ｆ 内周壁突部
１４・１５ 凹部
１４ａ 金属被覆層
１６ 接続用突起
２０ 中子
２０ａ 金属被覆層
２０ｂ 窪み
２０ｃ 天部
２０ｄ 胴部
２０ｅ 空気抜き溝
２００ マスキング治具
２００ａ 円形孔

Claims (3)

1. ボトル口部を封止するスクリューキャップであるキャップ本体に、ボトル口部に挿入される円筒形の原料収容部を一体に設けた樹脂製メインキャップと、
   その原料収容部の下端部分を嵌合させる環状凹部を形成した樹脂製ボトムシールキャップと、
   前記原料収容部を挿通させて前記ボトル口部内に固定される樹脂製リングホルダーとからなり、
   前記ボトムシールキャップの環状凹部と前記原料収容部の下端部分とを嵌合させるとともに、ボトムシールキャップと前記リングホルダーとの噛み合い部分を噛み合わせることで、原料収容部の下端開口がボトムシールキャップにて封止され、
   前記メインキャップの開栓回転に伴う上昇において、前記ボトムシールキャップの回転と上昇とが前記リングホルダーにて規制されることにより、前記原料収容部の下端部分と前記ボトムシールキャップとの嵌合及びボトムシールキャップとリングホルダーとの噛み合いが外れ、ボトムシールキャップが原料収容部から分離して原料収容部の下端開口が開封されるボトルキャップにおいて、
   前記リングホルダーの外周面に抜け止め突部が形成され、この抜け止め突部は、当該リングホルダーの前記ボトル口部への圧入後にボトル口部の下端口縁に係合することにより、リングホルダーのボトル口部からの抜け止めを防止する、
   ことを特徴とするボトルキャップ。
2. 外面に金属被膜層が形成された樹脂製中子を備え、この中子は、その金属被膜層を前記原料収容部の内面に密接させて原料収容部内に挿着されている、
   ことを特徴とする請求項１記載のボトルキャップ。
3. 前記ボトムシールキャップの環状凹部を除く原料収容部側の表面に金属被膜層が形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のボトルキャップ。