JP5248614B2 - キャップおよびキャップ付き容器 - Google Patents

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Description

本発明は、キャップおよびキャップ付き容器に関する。
従来、飲料が充填されたボトル口部を閉塞するキャップとして、内部に粉末、あるいは液状などの原料を収容する収容部を有するものが提案されている(例えば特許文献1を参照)。このキャップは、開栓操作に伴って収容部が開放され、原料がボトル本体内に放出されて飲料と混合される。
より具体的には、収容部を備える内筒部材は、ボトル口部に固定される外筒部材に対して着脱自在に螺合装着される。また、内筒部材の収容部は、その下端が底蓋部材に圧入嵌合されて密閉されている。
この種のキャップにおいては、収容部の気密性が問題となる。特許文献1に記載の発明では、収容部の下端を圧入する環状の凹溝の内側および外周上縁に対して、底蓋部材よりも軟質な材質のパッキンを一体的に設けることにより収容部の気密性の向上を図っている。
特開2007−69952号公報
しかし、特許文献1に記載のキャップにおいては、パッキンがシリコンゴムなどの軟質樹脂材料であるため、その温度変化により、硬質材料である底蓋部材や内筒部材、外筒部材とは異なる独自の変形や硬度変化を来すこととなる。このため、飲料とともにキャップが加温または冷却された際に、パッキンは安定した気密性を発揮することができないという問題がある。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、内筒部材の収容部を高い気密性で安定して気密に保持することのできるキャップ、およびかかるキャップを備えるキャップ付き容器を提供するものである。
本発明のキャップは、下端が開口して投入物を収容可能な筒状の収容部、および前記収容部の上端を閉塞するキャップ部を有する内筒部材と、
開口している上端に前記キャップ部が着脱自在に螺合装着されて内部に前記収容部が挿入され、開口している下端が前記収容部とともに容器口部の内部に挿入される外筒部を有し、前記容器口部に装着される外筒部材と、
環状凹溝を備え、前記外筒部より突出した前記収容部の下端を前記環状凹溝に着脱可能に圧入嵌合することにより前記収容部を密閉する底蓋部材と、
を有し、前記外筒部材に螺合装着された前記キャップ部が該外筒部材に対して開方向に螺進することにより、前記環状凹溝の外周壁が前記外筒部材の下端面に押下されて前記底蓋部材が前記収容部より脱離するキャップであって、
前記外筒部材の下端面は外向きに下り傾斜しているとともに、
前記環状凹溝の前記外周壁の上縁には、前記キャップ部が前記外筒部材に螺合装着された状態で前記外筒部材の前記下端面に当接して押圧される突条部が、前記外周壁と同一材料により一体成形されていることを特徴とする。
また、本発明のキャップにおいては、前記キャップ部が前記外筒部材に螺合装着された状態で、
前記環状凹溝の前記外周壁と前記収容部の下端とは互いに圧接されているとともに、
前記収容部の下端から前記外周壁に対して、前記突条部が前記外筒部材の前記下端面を前記外筒部材の軸方向に押し込む向きの荷重成分と、前記底蓋部材の径方向の外向きの荷重成分と、を含む圧接荷重が付与されてもよい。
また、本発明のキャップにおいては、前記突条部が、前記外筒部材の前記下端面の下り傾斜角(θ)よりも急峻な傾斜角(θ)で外側面が外向きに下り傾斜した三角突条であってもよい。
また、本発明のキャップにおいては、前記傾斜角(θ)が5度以上30度以下であり、前記傾斜角(θ)が20度以上45度以下であってもよい。
また、本発明のキャップにおいては、前記突条部が、前記外筒部材の厚み方向の略中央にて前記下端面に押圧されていてもよい。
また、本発明のキャップにおいては、前記収容部の前記下端と当接して前記底蓋部材と前記下端との間をシールする他の突条部が、前記外周壁と同一材料により、前記環状凹溝の内部に一体成形されていてもよい。
また、本発明のキャップにおいては、前記突条部を含む前記底蓋部材の全体が単一の材料からなってもよい。
また、本発明のキャップにおいては、前記内筒部材、前記外筒部材および前記底蓋部材が、ともにポリプロピレン系樹脂を主成分として含有してもよい。
また、本発明のキャップ付き容器は、被混合物が収容されて上端に容器口部が形成されている容器本体と、前記容器本体の前記容器口部に装着された上記のキャップと、を有し、
前記キャップ部を前記開方向に螺進して前記底蓋部材を前記収容部から脱離することにより前記投入物が前記被混合物と混合されることを特徴とする。
また、本発明のキャップ付き容器においては、前記被混合物が飲料であり、前記投入物が前記飲料に溶解または分散される粉末、顆粒、ゲルまたは液体であってもよい。
また、本発明のキャップ付き容器においては、前記被混合物または前記投入物の少なくとも一方が薬剤であってもよい。
なお、本発明の各種の構成要素は、必ずしも個々に独立した存在である必要はなく、複数の構成要素が一個の部材として形成されていること、一つの構成要素が複数の部材で形成されていること、ある構成要素が他の構成要素の一部であること、ある構成要素の一部と他の構成要素の一部とが重複していること、等でもよい。
また、本発明では上下方向を規定しているが、これは構成要素の相対関係を簡単に説明するために便宜的に規定するものである。従って、本発明を実施する製品の製造時や搬送時などの方向を限定するものではない。
本発明のキャップおよびキャップ付き容器によれば、外向きに下り傾斜した外筒部材の下端面によって押圧された突条部には、下端面の法線方向、すなわち底蓋部材の径方向の内向き成分を含む抗力が作用する。このため、かかる押圧力により、環状凹溝に圧入嵌合した収容部の下端への圧接力が増大し、軟質材料のパッキンを使わずとも収容部は高い気密性でシールされる。
また、常温から低温または高温などキャップが様々なパターンで温度変化した場合も、突条部と底蓋部材の外周壁とが同一材料であるため突条部の変形や硬度変化は底蓋部材の全体に追随する。このため、収容部は温度変化前(例えば常温時)のシール性が安定して維持されることとなる。
上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。
本発明の実施の形態のボトルキャップがボトル本体のボトル口部に装着された飲料用ボトルの正面図である。 ボトルキャップおよび飲料用ボトルの組立構造を示す縦断正面図である。 ボトル本体にボトルキャップが装着されている状態を示す縦断正面図である。 (a)は底蓋部材の縦断面図であり、(b)は下面図である。 図3にて円Vで囲った領域に関する拡大図である。 キャップ部が開栓した状態を示す縦断正面図である。 (a)は第一変形例にかかる底蓋部材の縦断面図であり、(b)は下面図である。 (a)は第二変形例にかかる底蓋部材の縦断面図であり、(b)は下面図である。 他の例にかかるボトル本体にボトルキャップが装着されている状態を示す縦断正面図である。 図9にて円Xで囲った領域に関する拡大図である。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
本実施形態では、キャップとしてボトルキャップ10、キャップ付き容器として飲料用ボトル100を例示する。ただし、後述のように本発明の容器はボトルに限らず、カプセル容器やパック容器等でもよい。また、本発明の容器には飲用以外の内容物を収容してもよい。
図1は、本実施形態のボトルキャップ10がボトル本体210のボトル口部220に装着された飲料用ボトル100の正面図である。図2は、本実施形態のボトルキャップ10および飲料用ボトル100の組立構造を示す縦断正面図である。ボトル本体210は一部を省略している。図3は、ボトル本体210にボトルキャップ10が装着されている状態を示す縦断正面図である。
<ボトルキャップの概要>
本実施形態のボトルキャップ10は、内筒部材20と、ボトル口部220に装着される外筒部材30と、底蓋部材40と、を有している。
内筒部材20は、下端24が開口して投入物200を収容可能な筒状の収容部22、および収容部22の上端23を閉塞するキャップ部26を有している。
外筒部材30は、開口している上端33にキャップ部26が着脱自在に螺合装着されて内部に収容部22が挿入され、開口している下端34が収容部22とともにボトル口部220の内部に挿入される外筒部32を有している。
底蓋部材40は、環状凹溝41を備え、外筒部32より突出した収容部22の下端24を環状凹溝41に着脱可能に圧入嵌合することにより収容部22を密閉する。
ボトルキャップ10は、外筒部材30に螺合装着されたキャップ部26が外筒部材30に対して開方向に螺進することにより、環状凹溝41の外周壁44が外筒部材30の下端面39に押下されて底蓋部材40は収容部22より脱離する。
そして、本実施形態のボトルキャップ10は、外筒部材30の下端面39が外向きに下り傾斜しているとともに、環状凹溝41の外周壁44の上縁46には、キャップ部26が外筒部材30に螺合装着された状態で外筒部材30の下端面39に押圧される突条部45が、外周壁44と同一材料により一体成形されている。
本実施形態の飲料用ボトル100は、被混合物(図示せず)が収容されて上端にボトル口部(容器口部)220が形成されているボトル本体(容器本体)210と、ボトル本体210のボトル口部220に装着されたボトルキャップ10とを有し、キャップ部26を開方向に螺進して底蓋部材40を収容部22から脱離することにより投入物200が被混合物と混合される。
より詳細には、本実施形態の被混合物は飲料であり、投入物200は飲料に溶解または分散される粉末、顆粒、ゲルまたは液体である。具体的には、ボトルキャップ10には、粉茶などが投入物200として収容されている。また、ボトル本体210は、いわゆるPET(ポリエチレンテレフタレート)ボトルからなり、清水などの液体が収容されている。
このほか、被混合物としては、アルコール飲料や、牛乳などの乳製品を用いてもよい。
投入物200としては、ジュースやスープの素、果実のエキス、茶葉やウコンの根などの植物材料の粉末、栄養補助食品もしくは健康補助食品、乳製品などを例示することができる。
ただし、後述のように、本発明のキャップ付き容器は、香水や洗剤など、飲料以外の内容物を収容してもよい。
内筒部材20は、キャップ部26と収容部22とを備える。キャップ部26は外表面に保持溝27を有し、内表面に雌ネジ部28が刻設されている。キャップ部26は、収容部22の上端23を閉塞するとともに、内筒部材20を外筒部材30に螺合装着する。
収容部22は、円筒状の部材であり、収容部22の上端23はキャップ部26と一体に形成されている。収容部22の開口した下端24側は、ボトル口部220に挿入される。
収容部22の下端24の開口には、底蓋部材40が嵌め込まれる。収容部22の下端24は、外筒部材30の外筒部32に対し、上端33から下端34に向かって挿入される。
なお、本発明において収容部22の下端24とは、収容部22の開口端近傍の所定長さの領域をいう。
外筒部材30は、外筒部32と装着部36とを備えている。外筒部32は、無底の円筒状の部材である。
したがって、内筒部材20、外筒部材30およびこれらを含むボトルキャップ10は、いずれも円筒状をなす。以下、断りなく「径方向」と表記した場合は、ボトルキャップ10の半径方向を意味する。同様に、「軸方向」と表記した場合は、ボトルキャップ10の軸方向、すなわちボトル口部220への収容部22の挿入方向を意味する。
図2,3に示すように、この外筒部32は、上端33側に内筒部材20のキャップ部26が螺合するとともに、下端34がボトル口部220内に挿入される。したがって、外筒部32の上部には雄ネジ部35が刻設されている。
外筒部32の内部は上端33から下端34に向かって縮径するテーパー状をなし、外筒部32の上端33の側から遊挿された内筒部材20の収容部22の外周面は、下端34の近傍において外筒部32の内周面と摺接する。
そして、本実施形態の外筒部32は、下端34が径方向の外向きに下り傾斜している。
外筒部32には、雄ネジ部35の下方の首部351の外周面に、横方向をラッチ方向とするラッチ爪が設けられている。ラッチ爪の下方には、装着部36が設けられている。装着部36と外筒部32は二重筒構造をなし、装着部36の内周面の中間部には雌ネジ部371が設けられ、下部にはラッチ部372が設けられている。装着部36と外筒部32は一体成形されている。
ボトル口部220には雄ネジ部222が刻設され、雄ネジ部222の下部にはラッチリング224が設けられている。
ラッチ部372の下側面の傾斜は上側面よりもなだらかである。また、ラッチリング224の上側面の傾斜は下側面よりもなだらかである。
装着部36の雌ネジ部371をボトル口部220の雄ネジ部222に対して巻き締めることにより、外筒部材30はボトル本体210に装着される。そして、雌ネジ部371を十分に巻き締めて、ラッチ部372がラッチリング224を乗り超えると、両者は互いに掛合する。これにより、ボトル本体210に装着された外筒部材30の巻き弛みが規制される。
<底蓋部材>
図4(a)は本実施形態の底蓋部材40の縦断面図であり、同図(b)は下面図である。
底蓋部材40は、収容部22の下端24の開口に装着されて収容部22を密閉する部材である。底蓋部材40は、大別して、収容部22の開口に押し込まれて開口を閉塞する底板部42と、この底板部42の周縁部に立設された外周壁44と、この外周壁44と底板部42との間に形成されて収容部22の下端24が圧入して嵌め込まれる環状凹溝41と、を備えている。
底板部42は、外周壁44とともに環状凹溝41を構成する内周壁421と、内周壁421の上部においてテーパー状に縮径するスロープ部422とからなる。
スロープ部422をテーパー状とすることで、底板部42を収容部22の下端24に対して容易に押入することができる。
本実施形態の底蓋部材40は、外周壁44の上縁46に突条部45を備えている。突条部45は、図3に示すようにキャップ部26が外筒部材30に螺合装着された状態で、外筒部材30の下端面39より押圧されて外周壁44と下端面39との間をシールする突片である。
そして、突条部45は外周壁44と同一材料により一体成形されている。
また、図3に示すように、収容部22の下端24の外周面には、環状凹溝41に圧入される下端突起部25が形成されている。
収容部22は、外筒部材30の外筒部32よりも長く形成され、内筒部材20のキャップ部26が外筒部材30の雄ネジ部35に完全に螺着されると、収容部22の下端突起部25は外筒部32の下端34より下方に突出する。
かかる状態で収容部22に投入物200を投入し、収容部22の下端突起部25を環状凹溝41に圧入嵌合することにより、底蓋部材40を収容部22に装着する。
外周壁44の上縁46の内壁面には、膨出部47が形成されている。そして、収容部22の下端突起部25が環状凹溝41に嵌め込まれると、膨出部47は下端突起部25と係合し、収容部22から底蓋部材40が離脱することが防止される。
膨出部47と下端突起部25との係合態様については後記に詳述する。
また、環状凹溝41の内部底面には、収容部22の下端24と当接して底蓋部材40と下端24との間をシールする他の突条部(溝内突条部43)が、外周壁44と同一材料により、環状凹溝41の内部に一体成形されている。
溝内突条部43は、収容部22の下端突起部25が環状凹溝41に嵌め込まれた際に、収容部22の下端24の端面252(図5を参照)に押圧され、底蓋部材40と収容部22との間を気密にシールする突片である。これにより、収容部22の内部に収容された投入物200は、溝内突条部43と突条部45によって、ボトル本体210内に対して二重にシールされる。
次に、以上のようなボトルキャップ10を構成する各部材の材質等について説明する。
以上のようなボトルキャップ10において、内筒部材20、外筒部材30および底蓋部材40は、いずれも、ポリプロピレン系樹脂を主成分(樹脂成分)とし、この樹脂成分に対し、滑剤、着色剤等の添加剤を適宜添加したものである。
ここで、ポリプロピレン系樹脂としては、ホモポリプロピレン、α−オレフィンモノマー(エチレン等)とプロピレンとの共重合体であるプロピレン系ランダム共重合体(ランダムポリプロピレン)およびプロピレン系ブロック共重合体(ブロックポリプロピレン)が挙げられる。α−オレフィンモノマーとしては、プロピレン以外のα−オレフィンを用いることができ、例えば、エチレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘプテン、1−オクテンなどが挙げられ、好ましくはエチレン、1−ブテンであり、特にエチレンが好適である。なお、α−オレフィンは、単独で、または2種以上を組み合わせて、用いることができる。
内筒部材20、外筒部材30および底蓋部材40が、ともにポリプロピレン系樹脂を主成分として含有することで、これらの部材の線膨張係数の差異が極めて小さく抑えられる。このため、ボトルキャップ10が温度変化した場合にも、収容部22の気密性の変動が抑制される。たとえば飲料用ボトル100が飲料用のPETボトルの場合、ボトルキャップ10は10℃〜50℃程度の温度範囲で保管される場合があるが、いずれの温度の場合も、底蓋部材40と収容部22との間の気密性を、常温(20℃)の場合と同程度に維持することができる。
ここで、内筒部材20、外筒部材30および底蓋部材40の主材料を共通化したことにより、飲料用ボトル100を低温(常温以下)で保管した場合と、高温(常温以上)で保管した場合とにおける、ボトルキャップ10の開栓トルクの変動幅を抑制することができる。
また、ボトルキャップ10の開栓トルクの低減の観点から、内筒部材20、外筒部材30および底蓋部材40はシリコーン樹脂を含有してもよい。シリコーン樹脂としては、ジメチルポリシロキサンを例示することができる。
シリコーン樹脂の配合量は特に限定されないが、内筒部材20、外筒部材30および底蓋部材40に対して0.1wt%以上、10wt%以下とするとよい。
具体的には、内筒部材20および外筒部材30に関しては、0.5wt%以上、5wt%以下とするとよい。また、底蓋部材40に関しては、1wt%以上、10wt%以下とするとよい。
また、ケイ素の含有比率としては、内筒部材20および外筒部材30に関しては0.2wt%以上、0.8wt%以下が好ましく、底蓋部材40に関しては0.4wt%以上、3.8wt%以下が好ましい。
外筒部材30の曲げ弾性率(JIS K 6921−2(ISO 1873−2.2:95))は1200MPa以下が好ましい。また、外筒部材30の表面硬度(JIS K 7202(ISO 2039−2)(Rスケール))は85以上が好ましい。
特に、曲げ弾性率(JIS K 6921−2)は、1100MPa以下であることがより好ましく、ボトルキャップ10の剛性確保という観点から、800MPa以上であることが更に好ましい。
また、外筒部材30の表面硬度(JIS K 7202(Rスケール))は、90以上であることがより好ましく、また110以下であることが更に好ましい。
さらに、外筒部材30を構成する上記の材料は、熱変形温度(JIS K 6921−2(ISO 1873−2.2:95))が90℃以上、さらには、100℃以上であることが好ましい。
外筒部材30を構成する材料の樹脂成分としては、たとえば、サンアロマー社のPM870Aや、PM870Zおよびプライムポリマー社のJ784HVを使用することで、上記物性を満たすことができる。
なお、外筒部材30を構成する材料の表面硬度(JIS K 7202(Rスケール))は、ボトル本体210を構成する材料の表面硬度(JIS K 7202(Rスケール))よりも低い。
内筒部材20および底蓋部材40は、表面硬度が外筒部材30とは異なる材料により構成されている。
内筒部材20および底蓋部材40を構成するポリプロピレン系樹脂としては、たとえば、プライムポリマー社のJ706WBや、J707EGを使用することができる。
内筒部材20、外筒部材30および底蓋部材40には、1〜10wt%の割合で着色剤を添加してもよい。
ここで、曲げ弾性率は、JIS K 6921−2に準拠して計測されたものである。具体的には、曲げ弾性率とは、3点曲げ試験において求めた、荷重−たわみ曲線から算出される弾性率である。ここで、計測温度は「常温」であり、サンプル形状を、80×10×4mm(長さ×高さ×幅)、試験条件(速度)を2mm/min.とした場合の弾性率をもって、ボトルキャップ10の各部材の曲げ弾性率とする。
また、表面硬度は、JIS K 7202に準拠して計測されたものであり、ロックウェル硬度(Rスケール)である。
さらに、熱変形温度は、JIS K 6921−2に準拠して計測されたものである。
サンプル形状を、80×10×4mm(長さ×高さ×幅)とし、0.45MPaで3点曲げ応力を負荷し、油中で2℃/min.の速度で昇温させ、試験片が軟化して荷重点のたわみ(0.32mm)に達した時の測定温度をもって、ボトルキャップ10の各部材の熱変形温度とする。
なお、外筒部材30が、上述した各物性(曲げ弾性率、表面硬度、熱変形温度)を有する材料から構成されているかどうかは、外筒部材30を溶融し、各物性を測定するためのサンプル形状に成形し、各物性を測定することによって確認することができる。
本実施形態の場合、突条部45および溝内突条部43を含む底蓋部材40の全体は、単一の材料からなる。
ここで、突条部45を含む底蓋部材40の全体が単一の材料からなることで、ボトルキャップ10のリサイクル性が全体に良好となり、また、成形工程が単純でコストメリットに優れる。また、後述するように本発明のキャップ付き容器に薬剤を収容する場合には、底蓋部材40を単一材料で作製して当該薬剤と接触する材料の種類数を減らすことで、底蓋部材40との反応に起因する当該薬剤の変質のリスクが低減される。
<収容部のシール状態>
図5は、図3にて円Vで囲った領域に関する拡大図である。同図を参照して、本実施形態のボトルキャップ10における収容部22のシール状態について説明する。
外周壁44の内側に突出した膨出部47の下側面471は、図5における上方にあたる、収容部22の引き抜き方向に向かって縮径する傾斜をなしている。換言すると、環状凹溝41は内部に向かって溝幅が拡大している。そして、環状凹溝41の開口端縁にあたる膨出部47が環状凹溝41内に向かって張り出していることにより、環状凹溝41は、いわゆるアンダーカット形状をなしている。
一方、収容部22の下端突起部25の上側面251は、収容部22の下端24側に向かって拡径する傾斜をなしている。換言すると、下端突起部25の上側面251は収容部22の外向きに下り傾斜している。
収容部22の下端突起部25が環状凹溝41に嵌め込まれると、下端突起部25を含む収容部22の下端24は、外周壁44および内周壁421により挟持される。そして、下端突起部25と膨出部47とは係合し、下端突起部25の上側面251と膨出部47の下側面471とは互いに圧接される。
すなわち、本実施形態のボトルキャップ10は、キャップ部26が外筒部材30に螺合装着された状態で、環状凹溝41の外周壁44と収容部22の下端24とは互いに圧接されている。
そして、ボトルキャップ10では、図5に示すように、収容部22の下端24から外周壁44に対して、突条部45が外筒部材30の下端面39を外筒部材30の軸方向に押し込む向き(図中、上方)の荷重成分Faと、底蓋部材40の径方向の外向き(図中、左方)の荷重成分Frと、を含む圧接荷重Pが付与される。
これは、互いに圧接された膨出部47の下側面471と下端突起部25の上側面251とが、ともに径方向の外向きに下り傾斜していることにより、上側面251から下側面471に対する圧接荷重Pの負荷方向が、上側面251の法線方向である径方向の斜め上方を向くためである。
ここで、本実施形態の外筒部材30は、下端面39が外向きに下り傾斜している。このため、下端面39に当接している突条部45には、圧接荷重Pに対する抗力Dが、下端面39の法線方向に負荷される。
そして、下端突起部25には、圧接荷重Pの荷重成分Frの反力として、抗力Dの径方向成分Drと、膨出部47を含む外周壁44の弾性反力が負荷される。このため、外周壁44と内周壁421による収容部22の挟持力が増大し、収容部22と底蓋部材40との間のシール性が向上する。
また、環状凹溝41からの収容部22の引き抜きが規制され、底蓋部材40や投入物200の自重によって底蓋部材40が収容部22から容易に離脱することが防止される。
一方、下端突起部25から膨出部47に付与される圧接荷重Pのうち、外筒部材30の軸方向成分である押圧成分Faの一部は、ボトル口部220に固定された外筒部材30の下端面39に対して、突条部45が下端面39を押し上げる荷重として負荷される。そして、突条部45には、下端面39から受ける抗力Dの軸方向成分Daが外筒部材30の軸方向に負荷される。これにより、突条部45と下端面39とは良好に密接する。
すなわち、本実施形態では、収容部22の下端突起部25を環状凹溝41に嵌合させる際の圧入力を、突条部45と下端面39との間の密接力に換え、外筒部材30と底蓋部材40との間のシール性を向上している。
ここで、突条部45は、外筒部材30の下端面39の下り傾斜角θよりも急峻な傾斜角θで外側面451が外向きに下り傾斜した三角突条である。
すなわち、略円盤状の底蓋部材40における環状の上縁46に設けられた突条部45は、底蓋部材40の軸方向に切った縦断面形状が、上向きの三角形状をなしている。
そして、突条部45の外側面451を下端面39よりも急峻に傾斜させることで、これらの面同士は接触しない。
また、突条部45が三角突条であって上端が細幅であることにより、突条部45の変形性が良好になる。このため、上述のように下端面39から抗力Dを受けた突条部45の上端は撓み変形して僅かに押し潰され、突条部45と下端面39とは強く密着することとなる。
ここで、下端面39の下り傾斜角θは5度以上30度以下が好ましい。そして、外側面451の下り傾斜角θは、傾斜角θよりも大きく、かつ、20度以上45度以下であることが好ましい。
なお、突条部45の頂部より環状凹溝41の内側に向かって下る内側面452の傾斜角は、特に限定されない。
また、突条部45は、外筒部材30の厚み方向の略中央にて下端面39に押圧されている。
キャップ部26が外筒部材30に螺合装着された状態で、収容部22の端面252から外筒部材30の下端面39の厚み方向の中央までの軸方向の距離Lは、底蓋部材40における溝内突条部43の上端から突条部45の上端までの距離L(図4を参照)よりも短い。
突条部45と下端面39とのオーバーラップ長、すなわち距離L−距離Lは、特に限定されない。
外筒部材30および底蓋部材40がポリプロピレン系樹脂を主成分とする硬質樹脂材料からなる場合には、一例として、外周壁44の上縁46からの突条部45の高さを0.4〜0.8mmとし、オーバーラップ長を0.2〜1.2mmとするとよい。
このため、キャップ部26が外筒部材30に螺合装着された状態で収容部22に対して底蓋部材40を装着すると、突条部45および溝内突条部43は、それぞれ外筒部材30の下端面39および収容部22の端面252に押圧されて、各上端は弾性的にまたは塑性的に潰れる。
このとき、突条部45は、下端面39からの抗力Dの径方向成分Drを受けて、径方向の内側に撓むとともに、傾斜した下端面39に沿って上方に滑り上がる。
したがって、底蓋部材40、内筒部材20および外筒部材30の加工精度、および下端突起部25に押圧された外周壁44が径方向の外側に撓む変形量とのバランスを考量して、突条部45の上端は下端面39の側縁近傍ではなく、厚み方向の略中央、すなわち中央を含む所定幅内にて当接するように形成するとよい。
そして、下端面39の傾斜角θを上記範囲とすることで、突条部45に対する抗力Dの軸方向成分Daと径方向成分Drとのバランスに優れ、外筒部材30と底蓋部材40とのシール性、および収容部22と底蓋部材40とのシール性がともに良好となる。
下端突起部25から外周壁44に負荷される荷重成分Faにより、収容部22の端面252は溝内突条部43より所定の押圧力にて圧接される。
ここで、溝内突条部43もまた、縦断面形状が上向きの三角形状をなす三角突条である。これにより、端面252からの押圧力により溝内突条部43の上端は撓み変形して僅かに押し潰され、溝内突条部43と端面252とは強く密着することとなる。
したがって、本実施形態のボトルキャップ10においては、収容部22と底蓋部材40との間のシール性が良好となる。
<収容部の開放動作>
図2,3に示すように、本実施形態のボトルキャップ10は、キャップ部26が開栓されたことを確認するためのバンド部50を有している。バンド部50は、キャップ部26の下端縁261に対して、脆弱なブリッジ52によって部分的に連結されている。ブリッジ52は、バンド部50の上面、内周面または外周面に接続されている。
バンド部50は、キャップ部26を介して内筒部材20と一体化されて外筒部材30に螺合装着される。内筒部材20の雌ネジ部28は、右ネジ方向に回転することにより、外筒部材30の雄ネジ部35に対して閉方向に螺合する。逆に、外筒部材30に対して内筒部材20を左ネジ方向に旋回させることにより、キャップ部26は開方向に回転して外筒部32の雄ネジ部35から脱離する。
バンド部50の内周面54および外筒部材30の外周面38には、ラッチ爪がそれぞれ複数個ずつ設けられている。ラッチ爪は、外筒部材30に対するバンド部50の回転を、キャップ部26の開方向に規制し、閉方向に許容する。
よって、内筒部材20とともに巻き締められるバンド部50が、外筒部材30の首部351に至ると、キャップ部26とともに閉方向に回転する動作は許容される。一方、ラッチ爪同士が係合した後は、キャップ部26の開方向へのバンド部50の回転は阻止される。したがって、ボトルキャップ10がボトル本体210に固定装着された状態から、内筒部材20を開栓した場合、キャップ部26は雄ネジ部35に対して開方向に回転しつつ螺進する。一方、バンド部50はラッチ爪同士の係合によって外筒部材30に対する回転が規制されるため、バンド部50とキャップ部26との相対位置は乖離して脆弱なブリッジ52は破断し、キャップ部26の開栓が確認される。
図6は、キャップ部26が開栓した状態を示す縦断正面図である。
飲料用ボトル100は、同図に示すように、一般消費者がキャップ部26を開栓して底蓋部材40を収容部22より脱離することにより、収容部22に収容されていた投入物200とボトル本体210内部の液体とを混合して飲用することができる。
キャップ部26を外筒部32の雄ネジ部35に対して開方向に回転させると、キャップ部26は外筒部材30に対して上方に螺進する。底蓋部材40の外周壁44は外筒部材30の下端34に係止されて上方への移動が規制されるため、一定長さだけキャップ部26を螺進させると、収容部22の端面252と溝内突条部43の係合、および外筒部材30の下端面39と突条部45との係合が解除される。このため、底蓋部材40の底板部42は収容部22から脱落して、収容部22に収容されていた投入物200がボトル本体210に投入される。
このとき、バンド部50は外筒部材30に対してラッチ嵌合して開方向への回転が規制されているため、キャップ部26の螺進に追随しない。このため、キャップ部26に一端が接続されたブリッジ52は伸長して破断し、キャップ部26の開栓が確認されることとなる。
本実施形態は、以下の技術思想を包含する。
下端が開口して投入物を収容可能な筒状の収容部、および前記収容部の上端を閉塞するキャップ部を有する内筒部材と、開口している上端に前記キャップ部が着脱自在に螺合装着されて内部に前記収容部が挿入され、開口している下端が前記収容部とともに容器口部の内部に挿入される外筒部を有し、前記容器口部に装着される外筒部材と、環状凹溝を備え、前記外筒部より突出した前記収容部の下端を前記環状凹溝に着脱可能に圧入嵌合することにより前記収容部を密閉する底蓋部材と、を有し、前記外筒部材に螺合装着された前記キャップ部が該外筒部材に対して開方向に螺進することにより、前記環状凹溝の外周壁が前記外筒部材の下端面に押下されて前記底蓋部材が前記収容部より脱離するキャップであって、前記外筒部材の下端面は外向きに下り傾斜しているとともに、前記環状凹溝の前記外周壁の上縁には、前記キャップ部が前記外筒部材に螺合装着された状態で前記外筒部材の前記下端面に押圧される突条部が、前記外周壁と同一材料により一体成形されていることを特徴とするキャップ。
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的が達成される限りにおける種々の変形、改良等の態様も含む。
図7(a)は本実施形態の第一変形例にかかる底蓋部材40の縦断面図であり、同図(b)は下面図である。
本例の底蓋部材40は、環状凹溝41の内周壁421が底板部42の法線方向に直立して形成され、内周壁421の上部にスロープ部422(図4を参照)を具備していない点で上記実施形態と相違する。
本例の場合、キャップ部26が外筒部材30に螺合装着された場合の収容部22の下端24(図2を参照)の内周面に対して内周壁421が密接するため、収容部22と底蓋部材40との間のシール性が良好となる。
図8(a)は本実施形態の第二変形例にかかる底蓋部材40の縦断面図であり、同図(b)は下面図である。
本例の底蓋部材40は、底板部42の下面に十字状のリブ49が、立設されている点で第一変形例と相違する。
リブ49は、底板部42および外周壁44とともに同一材料による一体成形で設けられている。本例の場合、リブ49は底蓋部材40の径方向に延在している。
これにより、環状凹溝41に収容部22の下端突起部25が圧入された場合に、内周壁421が底蓋部材40の径方向内側に弾性変形することが抑制される。これにより、下端突起部25の圧入力は、もっぱら外周壁44の膨出部47(下側面471)への圧接力に転換される。よって、本例では突条部45と下端面39との密着力が向上するため、外筒部材30と底蓋部材40との間に高いシール性を得ることができる。
図9は、他の例にかかるボトル本体210にボトルキャップ10が装着されている状態を示す縦断正面図である。
図10は、図9にて円Xで囲った領域に関する拡大図である。
本例のボトルキャップ10は、外筒部材30の下端面39の傾斜方向が反転している点で、図3に示した実施形態と相違している。すなわち、図9、10に示すように、本例のボトルキャップ10は、外筒部材30の下端面39が内向きに下り傾斜している。また、環状凹溝41の外周壁44の上縁46には、キャップ部26が外筒部材30に螺合装着された状態で外筒部材30の下端面39に押圧される突条部45が、外周壁44と同一材料により一体成形されている。
突条部45の外側面451および内側面452は、外筒部材30の下端面39よりも急峻に傾斜している。
外筒部材30に螺合装着された内筒部材20の下端突起部25を底蓋部材40の環状凹溝41に圧入すると、底蓋部材40を突条部45の頂部近傍は外筒部材30の下端面39に圧接する。突条部45は上端が細幅のテーパー形状をなし、頂部近傍は可撓性が高い。このため、突条部45の上端は、外筒部材30の下端面39に圧接することで、下端面39の法線方向(径方向外側)に撓む。
下端面39の下り傾斜角は5度以上30度以下が好ましい。そして、内側面452の下り傾斜角は、下端面39の下り傾斜角よりも大きく、かつ、20度以上45度以下であることが好ましい。また、外側面451の下り傾斜角は、内側面452の下り傾斜角よりも大きいことが好ましい。
突条部45と下端面39とのオーバーラップ長は、上記の実施形態と同様とすることができる。
図10に示すように、本例のボトルキャップ10の場合も、内筒部材20の下端突起部25から外周壁44に対して付与される軸方向および径方向の荷重成分Fa、Frの向きは、上記実施形態(図5を参照)と共通である。すなわち、内筒部材20の下端突起部25が外周壁44に付与する圧接荷重Pは、外筒部材30の軸方向上向きの荷重成分Faと、底蓋部材40の径方向外向きの荷重成分Frと、を含む。
本例のボトルキャップ10は、下端面39が内向きに下り傾斜していることから、突条部45が外筒部材30から受ける抗力Dの径方向成分Drは径方向の外側を向く。これにより、外周壁44と内周壁421とによる収容部22の挟持力が低減される。すなわち、収容部22が外周壁44に与える軸方向荷重(Fa)に起因する径方向の抗力(Dr)により、外周壁44と内周壁421とで下端突起部25を挟持する荷重(Fr)が軽減される。このため、ボトルキャップ10の開栓時に、下端突起部25を環状凹溝41から引き抜くための力(引抜力)が低減され、ボトルキャップ10の開栓トルクが過大になることが防止される。
すなわち、本例のボトルキャップ10によれば、飲料用ボトル100が常温から低温に冷却された場合など、内筒部材20に対する底蓋部材40の圧着力が増大した場合でも、所定の開栓トルクでキャップ部26を外筒部材30から外すことができる。
なお、本発明においては、ボトルキャップ10に液体溶媒を投入物200として収容し、ボトル本体210に粉末や顆粒、ゲルなどの溶質を収容してもよい。かかる態様でも、ボトルキャップ10を開栓して液体の投入物200をボトル本体210に投下することで、溶質との混合液体を容易に得ることができる。
また、本発明のキャップ付き容器においては、被混合物または投入物の少なくとも一方を薬剤としてもよい。たとえば、ボトルキャップ10に収容される投入物200を粉状または顆粒状の経口薬剤とし、ボトル本体210に収容される被混合物を水または液状の経口薬剤などの溶媒とするとよい。
そして、ボトルキャップ10を開栓して投入物200(粉状の経口薬剤)を溶媒と混合することにより、規定の濃度の薬剤を容易に調製することができる。また、この場合、服用する直前まで投入物200と溶媒とを隔離しておくことができるため、仮に投入物200の薬効が溶媒との接触により経時的に低下するものであったとしても、本発明のキャップ付き容器によれば、高い薬効を維持したままで経口薬剤を摂取することができる。
また、本発明のキャップ付き容器には、飲料以外のものを収容してもよい。たとえば、ボトルキャップ10に収容する投入物200を香水の芳香成分としてもよい。そして、ユーザは、当該香水の使用直前に、ボトルキャップ10を開栓して芳香成分を溶媒に混合させて香水を調製することができる。
このほか、本発明のキャップ付き容器には、複数成分混合型の洗剤や、接着剤、塗料、染料などを収容してもよい。
また、本発明のキャップ付き容器は、上述のPETボトルのほか、種々の形態を採ることができる。たとえば、ボトル形状の場合、薬瓶や香水瓶、哺乳瓶とすることができる。このほか、キャップ付き容器を、球状または筒状のカプセル容器や、袋型、ブロック型、屋根型もしくはテトラポット型等のパック容器としてもよい。

Claims (11)

  1. 下端が開口して投入物を収容可能な筒状の収容部、および前記収容部の上端を閉塞するキャップ部を有する内筒部材と、
    開口している上端に前記キャップ部が着脱自在に螺合装着されて内部に前記収容部が挿入され、開口している下端が前記収容部とともに容器口部の内部に挿入される外筒部を有し、前記容器口部に装着される外筒部材と、
    環状凹溝を備え、前記外筒部より突出した前記収容部の下端を前記環状凹溝に着脱可能に圧入嵌合することにより前記収容部を密閉する底蓋部材と、
    を有し、前記外筒部材に螺合装着された前記キャップ部が該外筒部材に対して開方向に螺進することにより、前記環状凹溝の外周壁が前記外筒部材の下端面に押下されて前記底蓋部材が前記収容部より脱離するキャップであって、
    前記外筒部材の下端面は外向きに下り傾斜しているとともに、
    前記環状凹溝の前記外周壁の上縁には、前記キャップ部が前記外筒部材に螺合装着された状態で前記外筒部材の前記下端面に当接して押圧される突条部が、前記外周壁と同一材料により一体成形されていることを特徴とするキャップ。
  2. 前記キャップ部が前記外筒部材に螺合装着された状態で、
    前記環状凹溝の前記外周壁と前記収容部の下端とは互いに圧接されているとともに、
    前記収容部の下端から前記外周壁に対して、前記突条部が前記外筒部材の前記下端面を前記外筒部材の軸方向に押し込む向きの荷重成分と、前記底蓋部材の径方向の外向きの荷重成分と、を含む圧接荷重が付与される
    ことを特徴とする請求項1に記載のキャップ。
  3. 前記突条部が、前記外筒部材の前記下端面の下り傾斜角(θ)よりも急峻な傾斜角(θ)で外側面が外向きに下り傾斜した三角突条である請求項1または2に記載のキャップ。
  4. 前記傾斜角(θ)が5度以上30度以下であり、前記傾斜角(θ)が20度以上45度以下である請求項3に記載のキャップ。
  5. 前記突条部が、前記外筒部材の厚み方向の略中央にて前記下端面に押圧されている請求項1から4のいずれかに記載のキャップ。
  6. 前記収容部の下端と当接して前記底蓋部材と前記下端との間をシールする他の突条部が、前記外周壁と同一材料により、前記環状凹溝の内部に一体成形されていることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載のキャップ。
  7. 前記突条部を含む前記底蓋部材の全体が単一の材料からなる請求項1から6のいずれかに記載のキャップ。
  8. 前記内筒部材、前記外筒部材および前記底蓋部材が、ともにポリプロピレン系樹脂を主成分として含有することを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載のキャップ。
  9. 被混合物が収容されて上端に容器口部が形成されている容器本体と、前記容器本体の前記容器口部に装着された請求項1から7のいずれかに記載のキャップと、を有し、
    前記キャップ部を前記開方向に螺進して前記底蓋部材を前記収容部から脱離することにより前記投入物が前記被混合物と混合されることを特徴とするキャップ付き容器。
  10. 前記被混合物が飲料であり、前記投入物が前記飲料に溶解または分散される粉末、顆粒、ゲルまたは液体である請求項9に記載のキャップ付き容器。
  11. 前記被混合物または前記投入物の少なくとも一方が薬剤である請求項9に記載のキャップ付き容器。
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