JP2022187622A - ボトルキャップ - Google Patents

Abstract

【課題】液体容器内に高温の飲料水を液体容器内に充填し、その後液体が冷えて液体容器内部の圧力が減少した場合であっても、液体容器内部の湿気が中栓内部に浸入しないボトルキャップを提供する。【解決手段】本発明におけるウォータサーバ用の液体容器の口部１１に装着されるボトルキャップ１０は、液体容器の口部１１の上端部に嵌め込まれるキャップ本体１と、キャップ本体１と一体成形されウォータサーバの給水軸が挿入される孔部を形成する筒状体７と、筒状体７に装着され孔部を閉塞する中栓５とを備え、中栓５と筒状体７との間には嵌め合い部１２が設けられる。【選択図】図１

Description

特許法第３０条第２項適用申請有り 納品年月日：令和２年７月２９日 納品した場所：株式会社サンエス サンミネラル事業部 奥大山水工場（鳥取県日野郡江府御机８１３－１）

本発明は、ウォータサーバに設置される液体容器のボトルキャップに関する。

天然水など飲料水の入った液体容器を設置し、温水や冷水を簡単に取り出すことのできるウォータサーバが知られている。ウォータサーバに設置される液体容器にはウォータサーバの給水軸が挿入される口部が設けられ、この口部にボトルキャップが装着されている。ボトルキャップには筒状の空洞部を有する中栓が装着されており、保管時には液体容器内部の液体の漏れを防ぎ、使用時にウォータサーバの給水軸が筒状の空洞部に挿入された場合は、液体容器の内側に外れることにより、容器内部の液体を外部に供給できるようになっている。

従来、この種のボトルキャップとしては、例えば特許文献１及び特許文献２に記載されたものが知られている。特許文献１に記載されたボトルキャップの中栓は、中栓の外周面に突起を有し、中栓が挿入される円筒部に形成された係合部に前記突起を係止させることで、円筒部からの脱落を防止している。一方、特許文献２に記載されたボトルキャップの中栓は、中栓の外周面に形成された止水リブを有し、このリブを中栓が挿入される円筒部の内周面に圧接させることで、液体容器内部の液体の漏れを防ぐようにしている。

特開２０１９－７３３４０号公報 特開２０１６－１５５５７０号公報

ところで、近年、食の安全への関心が高まっており、ウォータサーバに設置される液体容器に飲料水を充填する場合、加熱殺菌された高温の飲料水を液体容器内に充填し、その温度を保った状態でボトルキャップを締めて内容液を常温に戻すことによって、殺菌効果を高めたいとの要請がある。しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載された中栓構造、すなわち中栓が、挿入される円筒部を径方向に押圧し密封する構造では、加熱殺菌された飲料水が高温の状態で中栓を締めた場合、温度変化により径方向での隙間が生じやすく密封性能を損ないやすい。さらに、その状態から常温に戻る段階において液体容器内の圧力が下がった場合、中栓の、液体容器内部内方向への動きを規制する手段がない。そうした場合、中栓の気密性の確保が不十分となって、液体容器内の湿気が中栓と円筒部との間の隙間を伝って中栓の内部に浸入するおそれがある。

本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであり、液体容器内に充填された高温の飲料水により、中栓および中栓が挿入される円筒部に変形が生じても密封性能が損なわれず、常温に戻る際、液体容器内の圧力が減少したとしても、中栓の、液体容器内部内方向への動きを規制する手段を備えることにより、中栓による液体容器内部の密封性能を確保することで、液体容器内部の湿気が中栓内部に浸入しないようにしたボトルキャップを提供する。

本発明におけるボトルキャップは、ウォータサーバ用の液体容器の口部に装着されるボトルキャップであって、液体容器の口部の上端部に嵌め込まれるキャップ本体と、キャップ本体と一体成形されウォータサーバの給水軸が挿入される孔部を形成する筒状体と、筒状体に装着され孔部を閉塞する中栓とを備え、中栓と筒状体との間には嵌め合い部が設けられる。

また、本発明におけるボトルキャップは、筒状体に形成された環状溝の内周面の一部を、中栓に形成された突起の外周面の一部が垂直方向に押圧する。

本発明のボトルキャップによれば、中栓は、筒状体と中栓との間の嵌め合い部により嵌合されているので、液体容器内に充填した液体の温度変化によっても密封性能が十分なものとなり、液体容器内部の水分が中栓内部に侵入する恐れがなくなった。

また、本発明によるボトルキャップによれば、中栓に形成された突起の外周面の一部が、筒状体に形成された環状溝の内周面の一部を垂直方向に押圧するので、シール面が確実に形成される。

本発明の第１実施形態に係るボトルキャップの中栓装着前の斜視図である。 本発明の第１実施形態に係るボトルキャップの中栓装着後の斜視図である。 本発明の第１実施形態に係るボトルキャップの中栓装着時の要部断面図である。 本発明の第１実施形態に係るボトルキャップの中栓が下方に移動した時の要部断面図である。 本発明の第１実施形態に係るボトルキャップにおけるウォータサーバ使用時における概略図である。 図２のＢ―Ｂ線断面図である。 本発明の第２実施形態に係るボトルキャップの中栓装着前の斜視図である。 本発明の第２実施形態に係るボトルキャップの中栓装着時の要部断面図である。 本発明の第２実施形態に係るボトルキャップの、中栓が下方に移動した時の要部断面図である。 本発明の第３実施形態に係るボトルキャップの要部断面図である。 本発明の第４実施形態に係るボトルキャップの要部断面図である。

以下、本発明のボトルキャップについて、図面を参照しながら各実施形態に基づいて説明する。なお、図面は、ボトルキャップ、ボトルキャップの構成部材およびボトルキャップの周辺部材を模式的に表したものであり、これらの実寸の寸法および寸法比は、図面上の寸法および寸法比と必ずしも一致していない。また、特に断らない限り、便宜上、図１に示すボトルキャップの向きを基準に、上下などの方向を表わす。重複説明は適宜省略し、同一部材には同一符号を付与することがある。

（第１実施形態）
図１乃至図６には本発明の第１実施形態に係るボトルキャップ１０が示されている。本実施形態に係るボトルキャップ１０は、ウォータサーバ用の液体容器の口部１１に装着されるボトルキャップ１０であって、液体容器の口部１１の上端部３６に嵌め込まれるキャップ本体１と、キャップ本体１と一体成形されウォータサーバの給水軸３７が挿入される孔部３８を形成する筒状体７と、筒状体７に装着され孔部３８を閉塞する中栓５を備えている。

前記キャップ本体１には、前記液体容器の口部１１に密接して装着される外側筒状部３が設けられ、この外側筒状体３は、ボトルキャップ１０の上蓋２の外縁部から下方に向けて円筒状に形成されている。外側筒状部３は、液体容器の口部１１と密接することにより液体容器内部に収容した液体が漏れ出すことを防いでいる。また、前記キャップ本体１は、円筒状の外側筒状部３と同軸方向で下方に延び、上蓋２と一体的に形成された筒状体７を有する。

前記筒状体７は、外側筒状部３と同様に上蓋２から下方に延び、その長さが外側筒状部３の約半分程であり、筒状体７の直径とほぼ同一長さに形成されている。筒状体７には中栓５が装着される。中栓５をウォータサーバ使用時に脱着させる必要があるため、筒状体７の長さは中栓５と同程度が好ましい。筒状体７の大きさは、例えば、直径１０ｍｍ～３０ｍｍ、長さを１０ｍｍ～３０ｍｍとするのが好ましい。

前記筒状体７に装着される中栓５は、本体が円筒形状からなり、その外径が筒状体７の内径とほぼ同一に形成されている。そのため、中栓５は、筒状体７の内周面に隙間なく挿入される。また中栓５には、本体の下端部を閉塞する底板４が設けられ、中空状の内部４０を形成している。中栓５は筒状体７に装着されると、底板４により筒状体７の孔部３８を閉塞した状態で固定される。また、中空状の内部４０にウォータサーバの給水軸３７が挿入され、その先端で底板４を押し下げることで中栓５が筒状体７から離脱する。

さらに中栓５には、本体の下端に径方向外側に突出する鍔部９が形成されている。鍔部９の外縁は筒状体７の内周面よりも径方向外側に突出している。鍔部９は、中栓５の外周面に対して直角に形成されることが好ましい。また、筒状体７の端面は筒状体７の内周面に対して直角に形成されることが好ましく、このようにすることにより、中栓５は、本体の外径が筒状体７の内径と同一に形成されているため、筒状体７の端部と鍔部９の上面とが平行に配置され互いに密着しやすくなる。このように、鍔部９の上面と筒状体７の下側の端面が密着することにより、筒状体７を閉塞する押圧面が形成される。鍔部７による押圧面は、液体容器内部に収容した液体が外部への漏れ出すことを効果的に抑制する。また、液体容器内部の液体の圧力が外部より高い場合には、鍔部９は筒状体７の端面に押し付けられるので高い密封効果が得られる。例えば、液体容器に加熱殺菌された高温の飲料水を充填する場合にも密封状態を維持することができる。

さらに本実施形態では、中栓５の外周面と筒状体７の内周面との間には嵌め合い部１２が設けられている。この嵌め合い部１２は、筒状体７の内周面の周方向に形成された環状溝８と、中栓５の外周面の周方向に形成され、前記環状溝８に嵌まり込む突起６とにより形成されていてもよい。

本実施の形態では、環状溝８は、断面形状が円弧に形成されており、突起６は中栓５の外周面に沿って形成される環状突起６であり、断面形状が円弧に形成されている。

前記環状溝８は、筒状体７の下部の内周面に沿って連続して形成された１条の溝である。溝の大きさは、例えば、半径が約０．２ｍｍ～３ｍｍ、凹み量が約０．１ｍｍ～２ｍｍの範囲で設定されるが、溝の大きさおよび条数は適宜設計される。突起６は中栓５の下部の外周面に沿って形成されている。本実施の形態では、突起６は環状突起６であり、中栓５の外周面の周方向に連続的に形成された１条の突起である。すなわち、環状突起６は中栓５の周方向に途切れることなく全周に亘って設けられている。なお、環状突起６の形状、数量は適宜設計される。本実施形態では、断面視において、環状突起６と底板４がほぼ直線状に配置されている。このような配置により、環状突起６の径方向における剛性が向上し径方向内側に変形しにくくなり嵌め合い部１２のシール性能が向上する。なお、底板４と環状突起６との位置関係は適宜設定可能である。

また、筒状体７の環状溝８の中心位置から筒状体７の端面までの距離と、中栓５の環状突起６の中心位置から鍔部９の上面までの距離は等しく形成されていることが好ましい。このようにすることにより、筒状体７に中栓５を装着したときに環状溝８と環状突起６が軸方向で同じ位置になるように配置される。

さらに、図３に示されるように、嵌め合い部１２の断面視において円弧状に視認できる環状突起６の円弧の半径が環状溝８の円弧の半径より僅かに小さく形成されていてもよい。すなわち、環状突起６は、嵌め合い部の内部において、環状溝８との間に多少動き得る僅かな隙間３９を有する形状に形成されていてもよい。隙間３９を有する場合は、筒状体７の環状溝８に中栓５の環状突起６が多少動き得るように嵌め込まれる。なお、嵌め合い部１２において、環状突起６が環状溝８の断面形状とほぼ同一に形成されている場合には、環状突起６が環状溝８に前記のような隙間３９を有することなく嵌まり合う。

例えば、液体容器の内部に充填された高温の液体の温度が冷めると、液体の体積が減少して容器内部の圧力が減少することにより中栓５が下方に引かれる。上記のように、中栓５は嵌め合い部１２おいて環状突起６が動き得る構造となっているため、筒状体７に軸支されつつ下方に微動し、図４に示されるように、環状突起６の外周面の一部が環状溝８の内周面の一部を垂直方向、すなわち筒状体７の軸方向に押圧することにより、シール面２４を形成する。このシール面２４は、環状突起６が中栓５の外周面の周方向に連続して形成されていることから、環状溝８の全周に亘って形成されることになる。

次に、上記構成からなる嵌め合い部１２の作用について詳細に説明する。液体容器内に高温の飲料水が充填されることでボトルキャップ１０が膨張し、中栓５で筒状体７を押し広げる。液体容器中の飲料水が常温まで下がるのにしたがって容器内の体積が減少して容器内の圧力が下がることで、筒状体７の内周面に圧接された中栓５が下方へ引かれるものと考えられる。前記嵌め合い部１２では、筒状体７の環状溝８に中栓５の環状突起６が嵌まり込んでいるので、中栓５の下方への移動が妨げられることになり、嵌め合い部１２における環状溝８と環状突起６との係合が保持されることになる。さらに本実施形態では、環状突起６が環状溝８との間に僅かな隙間３９を有しているので、中栓５が下方に引かれたときに、環状突起６の外周面の一部が環状溝８の内周面に一部に突き当たるまで、中栓５は下方に移動することができる。その際、環状溝８の内周面の下側面を環状突起６の外周面の下側面が垂直方向で押圧することで、環状溝８及び環状突起６の全周に亘って環状のシール面２４が形成されることになる。本実施形態では、中栓５及び筒状体が軟質のプラスチックで作られているので、これらと一体に形成されている環状突起６および環状溝８も弾性作用を有する。そのため、両者の接触部分であるシール面２４は密着性が高いものとなる。

このように、本発明の嵌め合い部１２にあっては、環状溝８と環状突起６との係合が保持され、あるいは環状溝８と環状突起６との間に環状のシール面２４が形成されることになるので、中栓５の内部４０は液体容器の内部との間が遮断されることになり、気密性が確保される。そのため、液体容器内の飲料水が常温に下がる際に容器内で発生する湿気が嵌め合い部１２を通過して中栓５の内部４０に達することが無く、中栓５の内部に４０に水滴として付着することがない。この点、従来のように、筒状体の内周面を中栓で押圧しているタイプのものでは、中栓が下方に引かれた時に中栓と筒状体との間の気密性が確保されないおそれがあり、そのような場合には、液体容器内に発生した湿気が筒状体の内周面を伝って中栓の内部に水滴となって現れることになる。ボトルキャップ開栓時に中栓の内部に水滴が確認された場合は、不衛生であるばかりでなく、ボトルキャップが既に開封されていた疑いを生じる結果となるため、中栓５の内部４０の気密性を保つことは非常に重要である。

上記環状のシール面２４は、温度変化に対しても密封性能が高い構造になっている。すなわち、中栓５は、円筒形状が採用されており、同じく円筒形状の筒状体７の内周面に密接するように装着されている。しかし、円筒形状をした部材の径方向の接合面は、温度変化に伴う変形により隙間が発生しやすく密封性能が損なわれやすい。これに対して本実施形態では、上記のように環状突起６と環状溝８が軸方向で接触しているため、軸に直交する方向に環状のシール面２４を形成している。このため、温度変化により部材が径方向、すなわち軸に直交する方向に変形しても、嵌め合い部１２に隙間が生じることがなく、密封性能が損なわれることがない。

（第２実施形態）
図７乃至図９には本発明の第２実施形態に係るボトルキャップ２０が示されている。このボトルキャップ２０は、以下に説明する点で第１実施形態に係るボトルキャップと相違し、その他の点では、第１実施形態に係るボトルキャップと同一の構成からなる。したがって、同一の構成には同一の符号を用いることで詳細な説明を省略する。

本実施形態では、嵌め合い部１２は、筒状体７の内周面に形成される環状凸部２１と、中栓５の外周面に形成され環状凸部２１が嵌まり込む環状凹部２２とを有している。筒状体７の内周面には、環状凸部２１が径方向内側に突出している。環状凸部２１は、筒状体７の内周面に同心円状に突出した内側円筒部であり、環状凸部２１の内径は、筒状体７の上部の内径よりも小さく形成されている。この内径の違いにより筒状体７の内周面に凹凸が生じ、平面視において筒状体の内径部分にリング状の平面部４１を形成している。本実施形態では、環状凸部２１は筒状体７の下方に、筒状体７の全長の約半分の長さにわたって形成されているが、環状凸部２１の大きさは特に限定されないものである。環状凸部２１の長さが長くなると、環状凸部２１による中栓５の軸支が安定する。一方、環状凸部２１を短くすると、ウォータサーバ使用時における中栓５の脱着が容易になる。本実施の形態では、中栓５の外周面には、環状凸部２１の両端面を挟み込む上下２本の環状突起２３が形成されている。

すなわち、本実施の形態においては、中栓５の外周面に形成される上下２本の環状突起２３の内側に形成される環状凹部２２に、環状凸部２１が嵌まり込んでいる。中栓５の外周面の上方に形成される環状突起２３は、外周面から径方向外側に突出している。この突出高さは、筒状体７の上部の内径と環状凸部２１の内径との差の二分の一よりも小さく形成されている。すなわち、上方の環状突起２３は環状凸部２１の内径よりも径方向外側に突出するが、筒状体７の上部の内周面までは達していない。つまり、上方の環状突起２３は平面視において筒状体７の内径部分に形成されたリング状の平面部４１の上にせり出すように形成されている。このように、嵌め合い部１２は、互い違いに半径方向に突出していればよく、筒状体７の内周面および中栓５の外周面のどちらに溝および突起が形成されるかは特に限定されないものである。さらに中栓５の下方にも環状突起２３が形成されている。下方の環状突起の外縁は筒状体の内周面よりも半径方向外側に鍔状に突出しており、環状突起２３の上面と筒状体７の下側の端面が密着することにより、筒状体を閉塞する押圧面が形成される。

平面部４１には下向きのテーパ２４が形成されていてもよい。さらに、２本の環状突起のうち少なくとも上側の環状突起２３には、平面部４１に形成された下向きのテーパ２４に対応する上向きのテーパ２５が形成されていてもよい。本実施の形態では、環状凸部２１の軸方向の両端面に外周面方向へ拡径するようなテーパ２４，２６が形成されている。なおテーパ２４，２６の角度は適宜設計される。また本実施形態では、上側の環状突起２３には、突起の上下両面に、環状凸部に形成されたテーパ２４，２６に対応するテーパ２５，２７が形成されている。このように本実施形態では、上側の環状突起２３は断面形状が略三角形状に形成されている。

筒状体７に中栓５が装着された状態では、平面部４１に形成された下向きのテーパ２４と、上側の環状突起２３の下面に形成された上向きのテーパ２５が対向する。中栓５を筒状体７に組付ける過程においては、まず、環状凸部２１の下面に形成された上向きのテーパ２６と、上側の環状突起２３の上面に形成された下向きのテーパ２７が対向することになる。その後、下方の環状突起２３の上面と筒状体７の下側の端面が密着することにより中栓５が装着される。本実施の形態では、環状凸部２１の下面にも上向きのテーパ２６が形成されていているため、ウォータサーバ使用時において中栓５の脱着が容易になる。

本実施の形態では、上下の環状突起２３の間隔が環状凸部２１のより僅かに広く形成されている。すなわち、環状凸部２１は、嵌め合い部の内部において、上下の環状突起２３との間に多少動き得る僅かな隙間３９を有する形状に形成されている。この隙間３９により、筒状体７の環状凸部２１に中栓５の環状凹部２２が多少動き得るように嵌め込まれる。液体容器の内部の液体の温度が冷めると、液体容器内部の液体の体積が減少し、それに伴い圧力も減少するため中栓５が下方に引かれる。前述のように、中栓５は下方に多少動き得る構造となっているため、中栓５は筒状体７に軸支されつつ下方に微動する。このとき、図９に示されるように、平面部４１に形成された下向きのテーパ２４と、上側の環状突起２３の下面に形成された上向きのテーパ２５が接触して平面視で円環状のシール面２８を形成する。対向するテーパは接触面積が広くシール性能が高いため中栓内部の気密性が保たれる。なお、本実施形態においても第１の実施形態と同様の効果が得られる。

（第３実施形態）
図１０には本発明の第３実施形態に係るボトルキャップ３０が示されている。このボトルキャップは、以下に説明する点で第１実施形態に係るボトルキャップと相違し、その他の点では、第１実施形態に係るボトルキャップと同一の構成からなる。したがって、同一の構成には同一の符号を用いることで詳細な説明を省略する。

本実施の形態では、嵌め合い部１２は、中栓５の外周面に径方向外側に突出した環状突起３１と、筒状体７の内周面に形成された環状溝３２とにより構成される。

環状突起３１及び環状溝３２は、断面視においてくさび形状をしている。液体容器内の圧力が減少した場合は、環状突起３１の下面３１ｂと環状溝３２の下面３２ｂ接することにより環状のシール面を形成し気密性が保たれる。

（第４実施形態）
図１１には本発明の第４実施形態に係るボトルキャップ４０が示されている。このボトルキャップは、以下に説明する点で第１実施形態に係るボトルキャップと相違し、その他の点では、第１実施形態に係るボトルキャップと同一の構成からなる。したがって、同一の構成には同一の符号を用いることで詳細な説明を省略する。

本実施の形態では、嵌め合い部１２は、中栓５の外周面に半径方向外側に突出した環状突起４１と、筒状体７の内周面に形成された環状溝４２とにより構成される。

環状突起４１及び環状溝４２は、断面視において三角形状をしている。液体容器内の圧力が減少した場合は、環状突起４１の下面４１ｂと環状溝４２の下面４２ｂが接触することにより環状のシール面を形成し気密性が保たれる。

１ キャップ本体
２ 上蓋
３ 外側筒状部
４ 底板
５ 中栓
６ 突起
７ 筒状体
８ 環状溝
９ 鍔部
１０ ボトルキャップ
１１ 口部
１２ 嵌め合い部
１３ 閉塞面
２１ 環状凸部
２２ 環状凹部
２３ 環状突起
２４ 下向きのテーパ
２５ 上向きのテーパ
３６ 上端部
３７ 給水軸
３８ 孔部
３９ 隙間
４０ 内部
４１ 平面部

Claims (9)

1. ウォータサーバ用の液体容器の口部に装着されるボトルキャップであって、
   前記液体容器の口部の上端部に嵌め込まれるキャップ本体と、キャップ本体と一体成形され前記ウォータサーバの給水軸が挿入される孔部を形成する筒状体と、筒状体に装着され前記孔部を閉塞する中栓、とを備え、
   前記中栓と筒状体との間には嵌め合い部が設けられるボトルキャップ
2. 前記嵌め合い部は、前記筒状体の内周面に形成された環状溝と、前記中栓の外周面に形成され前記環状溝に嵌まり込む突起と、を有するボトルキャップ。
3. 前記環状溝は、断面形状が円弧である請求項１又は２に記載のボトルキャップ。
4. 前記突起は中栓の外周面に沿って形成される環状突起であり、断面形状が円弧である請求項１又は２に記載のボトルキャップ。
5. 前記環状突起の円弧の半径が環状溝の円弧の半径より小さい請求項３又は４に記載のボトルキャップ。
6. 前記中栓は、前記筒状体に形成された環状溝の内周面の一部を、中栓に形成された突起の外周面の一部が垂直方向に押圧する請求項１に記載のボトルキャップ。
7. 前記嵌め合い部は、前記筒状体の内周面に形成される環状凸部と、前記中栓の外周面に形成され前記環状凸部が嵌まり込む環状凹部と、を有する請求項１に記載のボトルキャップ。
8. 前記環状凸部の少なくとも上面には下向きのテーパが形成されている請求項７に記載のボトルキャップ。
9. 前記環状凹部は、前記中栓の外周面に形成される上下２本の環状突起の内側に形成され、前記２本の環状突起のうち少なくとも上側の環状突起には、前記環状凸部の上面に形成された下向きのテーパに対応する上向きのテーパが形成されている請求項７に記載のボトルキャップ。
   
   

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