JP3226286U - 温度を自由に調整可能な水筒 - Google Patents

Abstract

【課題】密閉空間に液体を注入してから真空引きを行なうことができ、温度を自由に調整可能な水筒を提供する。【解決手段】水筒は、内瓶１１と内瓶の外に設けられたハウジング１２とを含み、内瓶の頂部とハウジングの頂部との間は、封止接続されて飲み口部が形成され、内瓶とハウジングの本体及び底部との間には、沸点温度が６０℃以下の低沸点液体１５が注入された密閉空間１４が形成されている。ハウジングの底部には、密閉空間内に低沸点液体の液注入孔１６が開設され、低沸点液体を注入する際には水筒を反転させ、水筒を加熱し、低沸点液体を徐々にもしくは部分的に気化させる。気化後の気体の比重は空気の比重よりも大きいため、密閉空間内の空気は持ち上げられて排出される。その後、液注入孔を封止して密閉空間に真空又は半真空状態を形成させる。【選択図】図１

Description

本考案は、日常生活用品に関し、特に、温度を自由に調整可能な水筒に関する。

一般的な手暖め用水筒又は氷湿布用水筒は、通常、本体の内瓶とハウジングとを含み、本体の内瓶とハウジングとの間は、溶接により封止されており、その内瓶とハウジングとの間には密閉空間が形成されている。密閉空間は、真空であり、もしくは一部の空気があり、内瓶の温度がハウジングとの間に伝達されることを遮断し、その密閉空間で保温の役割を果たす。

従来の真空引き方法では、一般的な手暖め用水筒又は氷湿布用水筒の密閉空間に対して真空引きを行うことができない。それは、従来の真空引き方法では、密閉空間を真空にする過程において密閉空間と外部との間に圧力差を発生させるため、液体状態の熱伝導性液が吸引されるからである。

本考案は、主に従来技術の不足に対して、温度を自由に調整可能な水筒を提供し、従来の真空引きプロセスでは密閉空間に液体を注入してから真空引きを行うことができないという問題を解決する。

本考案で用いられる技術方案は、内瓶と前記内瓶の外に設けられたハウジングとを含み、前記内瓶の頂部と前記ハウジングの頂部との間は、封止接続されて飲み口部が形成されており、前記内瓶と前記ハウジングの本体及び底部との間には、沸点温度が６０℃以下の低沸点液体が注入された密閉空間が形成されている温度を自由に調整可能な水筒である。

前記温度を自由に調整可能な水筒は、さらなる改善として、前記低沸点液体の沸点温度が３０−６０℃である。

前記温度を自由に調整可能な水筒は、さらなる改善として、前記密閉空間内に注入された前記低沸点液体の液面は、前記水筒を上向きに放置する場合に、前記内瓶の底面よりも低い。

前記温度を自由に調整可能な水筒は、さらなる改善として、前記ハウジングの底部では、液注入孔を開設することにより前記密閉空間内に前記低沸点液体を注入する。

前記温度を自由に調整可能な水筒は、さらなる改善として、前記ハウジングの底部には、底部蓋が覆設されている。

本考案は、上記技術方案を用いるため、以下の有益な効果を有している。
１:従来の真空引き方法では、一般的な手暖め用水筒又は氷湿布用水筒に対して真空引きを行うことができないものであった。本考案は、低沸点液体の気化温度が高くなく、気化後の気体が空気よりも重いという原理を巧みに利用して真空引きを行うことができる。
２：低沸点液体の相変化により、内瓶とハウジングとの間における密閉空間の圧力を変化させることで、低沸点液体の沸点温度を低下又は向上させ、冷湿布又は温湿布を必要とするときに、温度の迅速な伝導を実現する。
３：真空引きを行った後、密閉空間の圧力が比較的低く、このとき、低沸点液体の気化温度が下がり、それが高温の内瓶に接触するときに気化過程が常圧状態よりも迅速であり、吸収する熱もより多く、より迅速である。同時に、迅速な気化により密閉空間内を大量の気体で満たすことで、密閉空間内の圧力を迅速に向上させ、低沸点液体が気化してなる熱伝導性気体の液化温度を向上させ、熱伝導性気体がさらに液化しやすくなり、液化により大量の熱を放出して、ハウジングの温度を迅速に向上させ、それにより、内瓶の熱をハウジングに迅速に伝導するという効果を達成する。
４：密閉空間の気圧が変化可能であり、静置時に正常の大気圧よりも低く、温度が低沸点液体の沸点温度を超える液体を内瓶に入れた後、本体を振ることにより、気圧が正常の大気圧よりも高くなる。

本考案の実施例における温度を自由に調整可能な水筒の構成模式図である。

以下、図面及び具体的な実施例により、本考案についてより詳細に説明する。
図１に示すように、本考案の実施例は、主に内瓶１１とハウジング１２との二つの部分を含む温度を自由に調整可能な水筒を提供する。内瓶１１及びハウジング１２の形状は、いずれも円筒形のコップ状を呈し、頂部が開口し、底部が封止され、本体が円筒形を呈している。内瓶１１の円周は、ハウジング１２の円周よりも小さく、内瓶１１がハウジング１２の内部に置かれ、両方の開口頂部は、溶接により封止接続され、水筒の飲み口部が形成されている。好ましくは、内瓶１１及びハウジング１２の開口頂部は、一体的に溶接された後に上へ延伸して環状の飲み口部が形成され、また、飲み口部の外部に内瓶１１内に収容された液体を保温又は保冷するための蓋１３が覆設されている。飲み口部と蓋１３との間の接続は、魔法瓶の一般的な設計であり、例えば、螺着である。
内瓶１１の高さは、ハウジング１２の高さよりも小さく、両方の飲み口部が溶接された後、内瓶１１とハウジング１２の本体及び底部との間には、内瓶１１とハウジング１２とを互いに離間させる密閉空間１４が形成されている。密閉空間１４内は、真空又は半真空状態であり、内瓶１１の温度がハウジング１２に伝導されることを遮断し、保温の作用を果たす。当該密閉空間１４内に低沸点液体１５が注入されており、当該低沸点液体１５の高さ（低沸点液体の量）は、水筒を上向きに放置する場合には、液面が内瓶１１に接触できない程度にされる。このため、水筒を上向きに放置する場合には、密閉空間１４により低沸点液体１５と内瓶１１とを離間させ、保温の作用を果たし、内瓶１１内の液体を長時間保温させる。

ここで、低沸点液体１５の沸点温度（常温常圧の場合）は、６０℃以下であり、好ましくは、低沸点液体１５の沸点温度が３０−６０℃である。このような低沸点液体１５としては、例えば、パーフルオロヘキサノンが挙げられ、低沸点のパーフルオロヘキサノンなどの液体は、加熱気化後に比重が空気よりも大きくなる。内瓶１１、ハウジング１２の材料としては、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、銅などの材質が挙げられる。ハウジング１２の底部には、密閉空間１４内に当該低沸点液体１５を注入するための液注入孔１６が開設されており、低沸点液体１５が注入される際には、液注入孔１６が直ちに封止されずに、水筒を反転させ（飲み口部を下に向ける）、低沸点液体１５を飲み口部に位置させ、水筒を加熱することにより、低沸点液体１５を徐々に気化させ、もしくは部分的に気化させる。低沸点液体１５の気化後の気体の比重が空気の比重よりも大きいため、密閉空間１４内の空気を持ち上げて、大部分又は全ての空気が密閉空間１４から排出された後、液注入孔１６を封止して密閉空間１４の内部に真空又は半真空状態を形成させる。それにより、従来の真空引きプロセスでは、密閉空間１４に液体を注入してから真空引きを行うことができないという問題を効果的に解決する。従来の真空引きでは、密閉空間１４に真空を形成させる過程において、密閉空間１４と外部の大気圧との間に圧力差を発生させるため、液体状態の低沸点液体１５が吸引される。また、真空環境の気圧が低いため、低沸点液体１５の沸点温度が下がり、それにより、さらに空気と共に吸引されやすい。このように、真空引き処理後、密閉空間内に十分な量の低沸点液体が残ることを確保できず、さらに水筒の保温効果を阻害する。

低沸点液体１５の沸点温度は、好ましくは３０−６０℃であり、この温度帯の効果が最も好ましい。ここで、沸点の上限が６０℃に設定される理由は、ホットドリンクが６０℃を超えると直接飲用に適せず、食道の損傷を引き起こしやすいことである。沸点の下限が３０℃に設定される理由は、３０℃よりも低くなると効果が悪化し、水温が人体の体温よりも低くなって放熱し続けると、水温が非常に低くなるとともに、保温効果も悪化し、保温効果が外部温度に影響されやすくなるためである。

さらに、図１に示すように、ハウジング１２の底面には、液注入孔１６を開設するための、ハウジング１２の内部に凹む窪み１７が形成されており、窪み１７の数は、１つ又は複数であってもよく、窪み１７は、円錐台形状を呈し、その内径は、ハウジング１２の底部から内部へ徐々に小さくなり、液注入孔を穿孔するときに、案内及び位置決めの作用を果たし、所定の位置に迅速に穿孔することに寄与する。好ましくは、当該窪み１７の円錐台の台面の中間位置に、さらにハウジング１２の内部に凹む位置決め先端１７１がさらに形成されてもよく、位置決め先端１７１は、穿孔器械、例えばドリルマシンのドリルロッド先の形状と一致する鋭利状を呈し、これにより、穿孔位置をよりよく位置決めし、穿孔ずれを回避することができる。なお、上記窪み１７を設けることにより、穿孔位置を窪みの範囲内に制限することができ、窪みの外部のハウジングの底部のその他の部分を壊すことなく、水筒に対して保護作用を果たす。

また、ハウジング１２の底部の外側には、水筒の製造過程において操作されたハウジングの底部を被覆するための底部蓋１８がさらに覆設されており、美観及びさらなる防漏の効果を果たす。

従来の真空引き方法では、一般的な手暖め用水筒又は氷湿布用水筒に対して、熱伝導性液を入れてから真空引きを行うことができず、本考案は、低沸点液体１５の気化温度が高くなく、気化後の気体が空気よりも重いという原理を巧みに利用して、真空引きを行い、具体的には、以下のように行う。
まず、水筒のハウジング１２の底部に液注入孔１６を開設し、ハウジング１２の底部に予め設けられた窪み１７により液注入孔１６を迅速かつ正確に開設することができる。

次に、液注入機械を用いて液注入孔１６に挿入し、当該液注入孔１６により内瓶１１とハウジング１２との間における密閉空間１４の内部に低沸点液体１５を注入し、密閉空間１４内に注入された低沸点液体１５の液面が、水筒を上向きに放置する場合に内瓶１１の底面よりも低くなるように制御される、すなわち、低沸点液体１５が内瓶１１に接触しないように制御される。これは、接触後に湯を入れると低沸点液体１５が気化するため、保温の効果を失い、内瓶１１が放熱し続けるためである。

液注入が完了した後、水筒を飲み口部が下を向くように放置し、低沸点液体１５を下方に位置する飲み口部側に流す。

続いて、低沸点液体１５が注入された水筒全体を加熱し、好ましくは、このときに反転状態の水筒の下方における飲み口部を加熱することができる。これは、低沸点液体が飲み口部により近接するためである。低沸点液体１５を気化させ、気化後に気体状態の低沸点液体に変化させる。低沸点液体は、好ましくは沸点温度が３０−６０℃であるパーフルオロヘキサノンなどの低沸点液体が用いられ、気化後に、比重が空気の比重よりも重く、密閉空間１４内の空気を持ち上げて前記液注入孔を介して密閉空間１４から排出する。

一定の時間加熱してから、半田溶接により液注入孔１６を封止し、密閉空間内に真空又は半真空状態を形成させる。

ここで、加熱時間は、加熱温度、内瓶形状設計及び本体材料の選択などと関係があり、具体的なデータは、設計された本体で繰り返し試験を行うことにより得られ、また、密閉空間は、真空又は半真空状態になることができることを確保する。

したがって、本考案の一側面によれば、温度を自由に調整可能な新たな水筒構造を提供し、構造が簡単であるが、機能が揃っており、保温、保冷、手暖め及び氷湿布の作用をいずれも備えている。一方、このような温度を自由に調整可能な水筒内の密閉空間に液体を注入してから真空引きを行うことに適する方法をさらに提供する。

また、低沸点液体の気化温度が高くなく、気化しやすいため、その気液相変化により水筒の内瓶とハウジングとの間における密閉空間の圧力を速く変化させることができることで、低沸点液体の沸点温度を低下又は向上させ、水筒内瓶とハウジングとの間の温度の迅速な伝導を実現する。真空引きを行った後、密閉空間の圧力が比較的低く、このとき、低沸点液体の気化温度が下がり、それが高温の内瓶に接触するときに気化過程が常圧状態よりも迅速であり、吸収する熱もより多く、より迅速である。同時に、迅速な気化により密閉空間内を大量の気体でみたすことで、密閉空間内の圧力を迅速に向上させ、低沸点液体の気化後の熱伝導性気体の液化温度を向上させ、熱伝導性気体がさらに液化しやすくなり、液化により大量の熱を放出して、ハウジングの温度を迅速に向上させ、それにより、内瓶の熱をハウジングに迅速に伝導するという効果を達成する。

具体的には、低沸点液体１５は、低圧状態（密閉空間の真空又は半真空状態）にあり、その沸点温度が常温常圧状態よりも低いので、常圧下よりもより気化しやすく、気化過程がより迅速である。低沸点液体１５は、気化過程において大量の熱量を吸収するので、低沸点液体１５の気化過程がより迅速になり、気化時に吸収する熱量の変化がより大きくなり、低沸点液体１５の気化後の気体に熱をより迅速に伝導させ、それにより内瓶とハウジングとの間における熱の伝導を加速する。

水筒を上向きに置いて水筒の内瓶内に熱い液体（温度が６０℃よりも高く、もしくは低沸点液体１５の沸点よりも１００℃高い）を入れる場合に、その内瓶とハウジングとの間における密閉空間が真空又は半真空状態にあるため、長時間保温することができる。

水筒内の温度を飲用に好適な温度に低下させたい、もしくは水筒で手を暖めたい場合には、水筒を振ることにより、その低沸点液体１５を内瓶１１に接触させ、内瓶１１は、熱を低沸点液体１５に伝導し、その低沸点液体１５を迅速に気化させ、気化後の熱伝導性気体で密閉空間１４が満たされ、これにより、内瓶１１とハウジング１２の間において、低沸点液体１５の気化で発生する気体により熱を伝導させる。水筒内の熱い液体の熱が外に伝導することで、その温度を飲用に好適な温度に迅速に低下させるとともに、ハウジング１２の温度が高くなり、水筒を手で握ると手を暖めることができる効果が得られる。

気体状態の低沸点液体１５の気体により密閉空間１４内の圧力を急激に増加させ、低沸点液体１５の気化気体の液化温度を高めるため、低沸点液体１５の気化気体がハウジング１２に接触するときに、気体状態の低沸点液体１５は、ハウジング１２と熱交換を行い、気体状態の低沸点液体１５とハウジング１２とが接触する箇所の温度をハウジング１２と同様にするとともに、内瓶１１内に入れられた液体の温度よりも低くする。ハウジング１２の温度が通常熱伝導性液１５の液化温度よりも低いため、水筒を振り止めて上向きに置くときに、低沸点液体１５の気体は、迅速に液化して低沸点液体１５になる。液化過程は、放熱過程であり、大量の熱が放出され、温度が比較的低いハウジング１２により吸収され、それにより熱伝導過程全体を非常に迅速にする。低沸点液体１５の気体は、液体状態に液化して密閉空間１４の底部に堆積され、その密閉空間１４を再び真空又は半真空状態にし、非常に高い保温効果を果たす。

内瓶１１内に氷水、冷水又は氷水混合物を入れた後は、内容物は、長時間低温を維持することができ、氷湿布を必要とするときには本体を振ることにより、その低沸点液体１５を内瓶１１とハウジング１２との間で繰り返し接触させ、内瓶１１の低温をハウジング１２に伝導して、そのハウジング１２の温度を低下させ、水筒を氷湿布を必要とする位置に置くことで快適な氷湿布を行うことができる。

Claims (5)

1. 内瓶と前記内瓶の外に設けられたハウジングとを含み、前記内瓶の頂部と前記ハウジングの頂部との間は、封止接続されて飲み口部が形成されており、前記内瓶と前記ハウジングの本体及び底部との間には、沸点温度が６０℃以下の低沸点液体が注入された密閉空間が形成されていることを特徴とする、温度を自由に調整可能な水筒。
2. 前記低沸点液体の沸点温度が３０−６０℃であることを特徴とする、請求項１に記載の温度を自由に調整可能な水筒。
3. 前記密閉空間内に注入された前記低沸点液体の液面は、前記水筒を上向きに放置する場合に、前記内瓶の底面よりも低いことを特徴とする、請求項１に記載の温度を自由に調整可能な水筒。
4. 前記ハウジングの底部において、液注入孔を開設することにより前記密閉空間内に前記低沸点液体を注入することを特徴とする、請求項１に記載の温度を自由に調整可能な水筒。
5. 前記ハウジングの底部は、底部蓋が覆設されていることを特徴とする、請求項１に記載の温度を自由に調整可能な水筒。