JP2020193024A - 容器 - Google Patents

Abstract

【課題】室温では飲み頃温度に長時間保つことができ、冷却や加熱時は熱伝導性に優れ、短時間で飲み頃温度にするという、相反する要求を満たす容器を提供する。【解決手段】飲料充填部材２と、シート状部材３とからなり、シート状部材３は周囲の温度により変形することで、冷却や加熱時は、飲料充填部材に密着し、速やかに飲み頃温度になる。一方、室温では、シート状部材３と飲料充填部材２との間に隙間が生じるため、飲み頃温度を長時間保つことができる容器１。【選択図】図９

Description

本発明は、飲料等の冷却および加熱を短時間で行うことができ、保冷や保温も行うことができる容器に関するものである。

冷却機器や加熱機器内に、飲料を充填した断熱性を有さない容器を設置すると、飲料の温度は、短時間で冷却機器或いは加熱機器内の温度と略同等、即ち飲み頃温度まで低下或いは上昇する。冷却機器や加熱機器から容器を取り出した後は、容器内の飲料は、短時間で室温と略同等となる。即ち、飲み頃温度を保持できる時間は短い。従って、飲み頃温度を保持できる時間を長くするために、飲み頃温度にされた飲料が入った容器から、保温性（一般に、保温性が高い場合、保冷性も高くなる。これは、保温も保冷も、温度が高い側から温度が低い側への熱伝導を抑制することであり、保温は飲料の温度が周囲の温度より高い場合であり、保冷は周囲の温度が飲料の温度より高い場合である）が高い断熱容器に入れ替える等を行うことが必要であった。

保温性を有する容器として優れているものは、熱伝導率が小さい多孔質樹脂により形成するか、ガラスや金属のような気体遮断性に優れた材料からなる容器を二重構造として、これらにより形成される空間を真空とすることにより、熱伝導率を小さくするもの（一般に、魔法瓶と呼ばれている）であり、優れた保温性が得られるため、多くの実用化事例がある。

しかし、断熱性を有する容器に充填された飲料は、冷却機器や加熱機器に設置しても飲み頃温度となるまで時間がかかる。従って、飲料を短時間で飲み頃温度とするためには、断熱性を有さない容器に充填して冷却機器や加熱機器に設置する必要がある。しかし、断熱性を有さない容器に充填された飲み頃温度の飲料が室温環境に置かれると短時間で飲み頃温度ではなくなってしまう。そこで、室温環境でも飲み頃温度を長時間保持するためには、飲料容器内の飲料を、断熱容器に移し替える必要があり、一手間かかるという課題があった。また、飲み頃温度に冷却や加熱された飲料を断熱容器に移し替えると、断熱容器が室温環境に置かれていた場合、飲み頃温度の飲料は、容器と接触することにより、多少なりとも室温環境に近づくため、飲み頃温を保持できる温度が短くなるという課題もあった。そこで、ペットボトルなどの容器にカバーをかぶせて、容器とカバー間の隙間により断熱性を得る容器の提案がなされている。

特許４６０５６７０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の容器では、カバーをかぶせている間は断熱性を有するため、この容器に充填されたぬるい（飲み頃ではない）温度の飲料が充填された容器を冷却機器や加熱機器に設置して飲み頃とするのには長時間要する。或いは、短時間で飲み頃にするには、カバーを取り外してから冷却機器や加熱機器に設置する必要がある。更に、飲料が飲み頃となった後、冷却機器や加熱機器から取り出した後に飲み頃温度を長時間保つためには、カバー取り付ける必要があり、手間がかかるという課題があった。

そこで、本発明の飲料容器は、飲料充填部材と、前記飲料充填部材を覆うシート状部材とからなり、前記飲料充填部材と前記シート状部材の隙間が周囲温度により変化することで、冷却や加熱により、速やかに飲み頃温度となるにも関わらず、加熱された飲料は冷めにくく、冷却された飲料は温まってぬるくなりにくくなる。更に、容器への移し替えの手間もかからない。

本発明の飲料容器は、飲料の冷却や加熱を行い、短時間で飲み頃温度とできるにも関わらず、冷却機器や加熱機器から取り出した後、長時間飲み頃温度を保持することができることを特徴とする。

実施の形態１における、室温での飲料容器の正面図 実施の形態１における、室温での飲料容器の断面図 実施の形態１における、冷却中の飲料容器の正面図 実施の形態１における、冷却中の飲料容器の断面図 実施の形態１における、冷却された飲料が入った状態で室温に置かれた飲料容器の断面図 実施の形態２における、室温での飲料容器の正面図 実施の形態２における、室温での飲料容器の断面図 実施の形態２における、冷却中の飲料容器の正面図 実施の形態２における、冷却中の飲料容器の断面図 実施の形態２における、冷却された飲料が入った状態で室温に置かれた飲料容器の断面図

請求項１に記載の飲料容器は、少なくとも、断面形状が多角形の飲料充填部材と、前記飲料充填部材を覆うシート状部材と、からなることを特徴とするものである。飲料充填部材がシート状部材により覆われているため、これらの間に隙間が生じうる。例えば、保温機器に入れて加熱時には飲料充填部材とシート状部材の間の隙間が狭まることで飲み頃温度まで短時間で到達し、保温機器から取り出して、室温に置いた時、隙間が広がることにより、熱が伝わりにくくなり、飲み頃温度に長時間保持することができるようになる。

ここで、飲料容器が多角形の断面形状を有することが、このような機能を発現するために有用である。一例として、飲料充填部材の多角形を形成するある一面に、シート状部材が密着しているときは、隙間が小さいが、シート状部材が、飲料充填部材と反対側に反った場合、隙間が大きくなる。この隙間の変化が、飲料容器周囲の温度により変化することで、例えば、加熱機器中での加熱時間は短いにもかかわらず、室温では飲み頃に長く保つことができるのである。

ここで、多角形とは、数学上の多角形の概念とは異なるものであり、構成する辺が直線である必要は無く、湾曲していてもよい。更に、角の概念も、一点を示す物ではなく一つの辺と隣接する辺の曲率が変化している部分を示す物である。

請求項２に記載の飲料容器は、請求項１に記載の飲料容器において、シート状部材が、少なくとも熱膨張率の異なる２種類以上の部材を貼り合わせたものであることを特徴とするものである。

一般に、熱膨張率が異なる部材を重ね合わせたものは、温度が高くなることにより、熱膨張率が大きい部材側に凸形状となり、温度が低くなることにより、熱膨張率が小さい部材側に凸形状となる。従って、例えば、シート状部材が樹脂フィルムの場合、熱膨張率が小さいフィルムを飲料充填部材側とした飲料容器では、冷却中はシート状部材が、飲料容器に密接するように動作し、室温ではシート状部材が、飲料充填部材から離れるように動作するため、隙間が生じることにより、熱が伝わりにくくなり、飲み頃温度に長く保つことができるのである。

請求項３に記載の飲料容器は、請求項１または２に記載の飲料容器において、シート状部材が、少なくとも熱膨張率の異なる２種類以上の樹脂フィルムを貼り合わせたものであることを特徴とするものである。

一般に、樹脂フィルムは安価であることから、シート状部材を構成する部材として用いることにより、安価にシート状部材を提供することができる。従って、より安価に飲料容器を提供することができる。

請求項４に記載の飲料容器は、請求項１から３のいずれか一項に記載の飲料容器において、シート状部材が、少なくとも熱膨張率の異なる２種類以上の金属箔を貼り合わせたものであることを特徴とするものである。

一般に、金属は熱伝導率が大きいため、冷却や加熱を速やかに行うことができる。更に、飲料充填部材とシート状部材の間に隙間があることにより、飲み頃温度に長時間保つことが可能である。

請求項５に記載の飲料容器は、請求項１から４のいずれか一項に記載の飲料容器において、飲料充填部材と、シート状部材により、少なくとも一つ以上閉空間が形成されていることを特徴とするものである。

飲料充填部材と、シート状部材により閉空間が形成されているということは、この中を真空にすることができる事を意味する。即ち、飲料充填部材とシート状部材の間が僅かであっても、大きな断熱効果を得る事ができる。空気は熱伝導率が小さいが、真空空間は更に熱伝導率が小さい。即ち、空気は物質として固有の熱伝導率を有しているが、真空空間は、真空度が高くなるに従って、熱伝導率を非常に小さくすることができる。これは、熱伝導は物質によって担われるのであるから、真空空間、即ち気体分子が存在しない場合、熱が伝導しなくなるためである。ここで、真空とは、完全に気体分子が存在しない場合に加え、大気中に対して大幅に分子密度が小さくなっている状態を示す。たとえば、魔法瓶の場合、断熱を担う部分には、大気に比較して１０万分の１から１００万分の１程度の気体分子が存在するが、真空として扱って差し支え無い。

従って、例えば、冷却時にシート状部材が飲料充填部材に密着することで、速やかに冷却し、室温では飲料充填部材とシート状部材間で優れた断熱性が得られ、飲み頃温度に長時間保つことができるようになる。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１における、室温での飲料容器の正面図である。図１で示された外枠は、シート状部材３を、破線は飲料充填部材２を概念的に示したものである。

図２は、実施の形態１における、室温での飲料容器の断面図である。図２は、図１の点線に対して垂直方向の断面を示している。図２に示す通り、飲料容器１は、飲料充填部材２、シート状部材３からなる。飲料充填部材２は四角形の形状である。シート状部材３は、ポリエチレンフィルムとナイロンフィルムを貼り合わせたものであり、ナイロンフィルムが飲料充填部材２に隣接している。ここで、飲料充填部材２とシート状部材３の間には隙間が存在するように配置されている。

図３は、実施の形態１における、冷却中の飲料容器の正面図である。図３で斜線で示されている部分は、飲料充填部材とシート状部材が接触している部分を模式的に示したものである。

図４は、実施の形態１における、冷却中の飲料容器の断面図である。図４は、図３の点線に対して垂直方向の断面を示している。シート状部材３は、ポリエチレンフィルムとナイロンフィルムを貼り合わせたものであるため、冷却中はいずれも温度の低下により収縮する。ここで、ポリエチレンの熱膨張率は、ナイロンの熱膨張率より大きいため、ナイロン側、即ち飲料充填部材側へ凸となるように力が作用し、これらは図３の斜線で示した部分が密着した状態になることで、熱が伝わり、飲料を冷却することができる。

図５は、実施の形態１における、冷却された飲料が入った状態で室温に置かれた飲料容器の断面図である。冷却された飲料が入った状態で室温に置かれた飲料容器は、まず外側、即ちシート状部材から温度が上昇する。シート状部材の外側を構成するポリエチレンフィルムの熱膨張率は、シート状部材３の飲料充填部材２側を構成するナイロンフィルムの熱膨張率より大きいため、外側へ凸となる力が作用し、飲料充填部材２との間に隙間が発生している。隙間には空気が存在するため、熱伝導が抑制され、飲料が長時間飲み頃温度に保持される。

（実施の形態２）
図６は、実施の形態２における、室温での飲料容器の正面図である。図６で示された外枠は、シート状部材を、破線は飲料充填部材を概念的に示したものである。

図７は、実施の形態２における、室温での飲料容器の断面図である。図７は、図６の点線に対して垂直方向の断面を示している。図７に示す通り、飲料容器１は、飲料充填部材２、シート状部材３からなる。シート状部材３は、ステンレス箔とアルミ箔を接着剤で貼り合わせた物であり、ステンレス箔が飲料充填部材２に隣接している。更に、飲料充填部材２の辺と稜線で囲まれる部分と、シート状部材３のステンレス箔は気体の透過が皆無となる程度に接合されているが、接合されていない部分には隙間が存在する。ここで、ステンレス箔とアルミ箔の貼り合わせは、接着剤を用いる以外の方法であっても問題ない。重要な点は、本発明の飲料容器では、ステンレス箔とアルミ箔の間には、熱膨張率の差による剪断力が繰り返し加わることになるため、これに耐え得ることである。従って、接着剤以外の候補としては、圧延や拡散接合などが候補として考えられる。

図８は、実施の形態２における、冷却中の飲料容器の正面図である。図８で斜線で示されている部分は、飲料充填部材２とシート状部材３が接触している部分を模式的に示したものである。

図９は、実施の形態２における、冷却中の飲料容器の断面図である。図９は、図８の点線に対して垂直方向の断面を示している。シート状部材３は、ステンレス箔とアルミ箔を貼り合わせたものであるため、冷却中はいずれも温度の低下により収縮する。ここで、アルミの熱膨張率は、ステンレスの熱膨張率より大きいため、ステンレス箔側、即ち飲料充填部材側へ凸となるように力が作用し、これらは密着した状態になることで、熱が伝わり、飲料を冷却することができる。

図１０は、実施の形態２における、冷却された飲料が入った状態で室温に置かれた飲料容器の断面図である。

冷却された飲料が入った状態で室温に置かれた飲料容器は、まず外側、即ちシート状部材から温度が上昇する。シート状部材の外側を構成するアルミの熱膨張率は、シート状部材の飲料充填部材側を構成するステンレスより熱膨張率が大きいため、外側へ凸となる力が作用し、飲料充填部材との間に隙間が発生している。ここで、飲料充填部材２の辺と稜線で囲まれる部分と、シート状部材３のステンレス箔は気体の透過が皆無となる程度に接合されているため、これらで形成される空間は真空とすることができる。一般に、真空二重構造の断熱容器は、大気圧に耐えるため、断面を円筒径としているが、実施の形態２で生じる、飲料充填部材２とシート状部材の間の隙間は、略平面形状である。略平面状の真空空間は、大気圧に耐えるため不利であるが、本発明の構成によると、熱膨張率差により、外側へ凸になる力が発生するため、大気圧に耐えることができる。ここで、外側へ凸となる力はステンレス箔やアルミ箔の厚さに依存する。即ち、これらが厚くなるに従って外側へ凸となる力が大きくなる。一方、シート状部材に加わる大気による力は、その面積に比例する。従って、容器の寸法が小さい場合、大気による力はより小さくなるため、これに耐える力は少なくてすむ。従って、ステンレス箔やアルミ箔は薄いものを使用できる。これに対し、容器の数法が大きい場合、同様の理由により、ステンレス箔やアルミ箔は厚いものを使用する必要がある。更に、真空空間は、空気に比較して熱伝導率が飛躍的に小さいため、この隙間が小さくても熱伝導が抑制され、飲料が長時間飲み頃温度に保持される。

短時間で冷却を行うことができるが、室温では飲み頃温度に長時間保つことができるため、飲料の冷却と保冷を、同一の容器に入れた状態で行うことができる。従って、例えば、自動販売機に飲料を設置した後、飲み頃温度まで速やかに冷却または加熱されることを考慮すると非常に優れた効果が得られる。

１ 容器
２ 飲料充填部材
３ シート状部材

Claims (5)

1. 少なくとも、断面形状が多角形の飲料充填部材と、前記飲料充填部を覆うシート状部材と、からなる飲料容器。
2. シート状部材が、少なくとも熱膨張率の異なる２種類以上の部材を貼り合わせたものであることを特徴とする請求項１に記載の飲料容器。
3. シート状部材が、少なくとも熱膨張率の異なる２種類以上の樹脂フィルムを貼り合わせたものであることを特徴とする請求項１または２に記載の飲料容器。
4. シート状部材が、少なくとも熱膨張率の異なる２種類以上の金属箔を貼り合わせたものであ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飲料容器。
5. 飲料充填部材と、シート状部材により、少なくとも一つ以上閉空間が形成されてい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飲料容器。