JP5515355B2

JP5515355B2 - 飲料用容器

Info

Publication number: JP5515355B2
Application number: JP2009073549A
Authority: JP
Inventors: 真一井上
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2009-03-25
Filing date: 2009-03-25
Publication date: 2014-06-11
Anticipated expiration: 2029-03-25
Also published as: JP2010222046A

Description

本発明は、内容液の液量と液温度の表示手段を備える飲料用容器に関する。

飲料の液温は一定に保たれることが望ましいことが多く、これまでにも保温性を高めることを目的とした容器が世に出されている。代表的な物として魔法瓶があり、これまでに幾多の開発が為され様々に製品化されてきた。例えば、家庭内に据え置かれることおよび熱湯を保温することを想定して湯を沸かす機能を付加する、給湯方法を電動化するといった物、或いは外出先へ持ち運ぶことを想定して割れにくい材質にする、軽量化を図るといった物がその例である。

その他にも発泡スチロールから成る容器や特殊な加工を施した紙から成る容器、或いは紙から成る特殊な構造を有する容器といった類も保温性を高めることを目的とした容器の例である。

これらについては、前者魔法瓶では保温性は高いが、飲むに際しては飲料を一旦別の容器に移し替える必要がある。一方、後者として挙げた発泡スチロールや紙などから成る容器ではそのままで飲むことが出来るが、保温性は魔法瓶と比較すると著しく低く他の一般の飲料用容器と比した場合に優位であるという程度であり、また基本的に複数回使用されることを想定していないものである。

これに対して近年、「飲料用容器」などと呼称される液体用容器が人口に膾炙している。これは保温性こそ魔法瓶に劣りはするものの、そのままで飲用できる点において利便性が高く、且つ通常の容器と同様に洗浄して繰り返し使用できるように、多くは内壁をステンレスなどの金属とし外壁をガラス或いは樹脂とした二重構造を採り、更に容器上部を蓋封することが可能な飲料用容器である。この様な構造を採ることで魔法瓶と同様に熱伝導および熱放射をある程度抑制して保温性を高めながらも直接の飲用が可能な、即ちカップとしての機能を果たしている。

しかしながら、熱放射を防ぐために内壁をステンレスなどの金属としており、また熱伝導を抑えるために蓋を持つが故に、魔法瓶と同様に容器内の飲料の残量が一目では把握できないという欠点を持つ。容器としての機能を持つ物に対しては、この情報は当たり前に得られることが一般に想定されているだけに重要であり、得られない場合における使用者の潜在的不満は無視出来ない程に大きい。

魔法瓶では特に据え置くことを想定したものにおいて、その残量を一目で把握することを可能とするための工夫がこれまでにも様々に行なわれている。例えば特許文献１では一度沸騰させた湯を所定の保温温度に低下させるための湯の循環路を使用者に可視の状態にすることで残量表示をするものであるし、また特許文献２では特許文献１の如く直接可視的ではないが、内容液の温度変化特性と吐出時の流量検出とを合せて残量測定の精度を高め残量が少量となった際に報知するといったもので、いづれもそのままでは残量を把握できない魔法瓶の性質を補完するための工夫である。これに対して同様に残量の情報が把握できない上記の類の飲料用容器において、該情報を使用者に対し容易に把握せしめることは便益を甚だ向上させるだろうことに疑いの余地はない。

また該飲料用容器が、一般のカップと比較して保温性を高めたものであることを考慮すると、内部の飲料の温度を表示する機能が付加されていることは使用者にとって非常に有
益な情報を提供することになる。

特開２００３−２３５７３１号公報特開２００５−４６４９５号公報

従って現在一般に流通する飲料用容器に対して、その内容量を直接内部を覗くことなく速やかに把握することを可能とする機能、およびその飲料の液温を知ることが出来る機能が付加されることは非常に有用であり、その実現が待たれるところである。

本発明は上記課題を鑑みてなされたものであって、請求項１に記載の発明は、筒部が内壁と外壁からなる二重構造の容器で、上部に蓋部を備え、前記容器に収容される液体の液量および液温の計測手段と表示手段を備えることを特徴とする飲料用容器であって、前記計測手段は、前記飲料用容器の最も底に熱電変換素子および熱電対として設置された第一の単一のゼーベック素子で検出した信号が液温検知部に送られ、前記飲料用容器の内壁の鉛直方向に設置された熱電変換素子および熱電対として第二の単一のゼーベック素子で検出した信号が液量判定部に送られ、前記液量判定部で前記飲料用容器の最も底に設置された前記第一のゼーベック素子で検出した温度と近い温度を示す鉛直方向に設置された第二のゼーベック素子位置を液量と判定し、前記表示手段は、前記液量判定部にて判定された液量および前記液温検知部にて判定された温度が記憶部に格納され、システム制御部が前記記憶部に格納された液量および温度のデータを読み込み、液量表示部に液量を、液温表示部に液温を表示させ、液量および液温を表示するための前記表示手段の電源が、前記飲料用容器外壁よりも温度が高い内容物が前記飲料用容器に存在することにより、ゼーベック効果を利用した前記熱電変換素子において飲料用容器外壁と内容物が接する内壁の温度差から発生した電力であり、前記電力により前記液量表示部には液量が、前記液温表示部には液温が表示され、前記電力は二次電池に蓄電されることを特徴とする飲料用容器としたものである。

また、請求項２に記載の発明は、液量と液温の前記表示手段が電子ペーパーであることを特徴とする請求項１に記載の飲料用容器としたものである。

本発明の飲料用容器によれば、保温性を高めるために熱放射と熱伝導を抑える構造を採ることで、一般には蓋を外し直接内部を覗きこむこと無しには内容量を把握することが出
来なくなっているのに対して、一見してその内容量を把握することが出来る。また、その液温をも同時に知ることが可能となる。

本発明の実施形態の一つである、飲料用容器の構成およびデータの流れを概念的に示したブロック図である。本発明の飲料用容器における表示部の形態の一つである電気泳動型マイクロカプセルによる電子ペーパーの構成について模式的に示した図である。本発明になる飲料用容器の構成を説明するための断面視の図である。

以下に、本発明の実施形態について、図１から図３を参照して説明する。

図１は本発明による飲料用容器の、電源および液温測定部に関して、その構成の一例を模式的に示し、またデータの流れを概念的に示したブロック図である。
図３は、本発明になる飲料用容器の構成を説明するための断面視の図である。

このブロック図および図３において、熱電変換素子１は、例えば半導体のPN接合部が両面に多数配置された板状のものを使用でき、この片面を飲料容器内壁１２に、もう片面を飲料容器外壁１１に付けることで両面に生ずる温度差により発電し、その電力が二次電池２、１０に蓄電される。尚、図３では、二次電池２、液温検知部５、記憶部６、制御部７等が一体化された電子回路基板１０として表示してある。

この二次電池２、１０を電源として複数の、図１、図３にあっては４個の、サーミスター温度計３が稼動し、これらの抵抗値変化の信号が液量判定部４へ送られる。また、これら複数個の飲料用容器内壁へ鉛直方向に等間隔に設置されたサーミスタ温度計３の内、最も底に設置されたものについてはその信号が液温検知部５、１０へも送られる。

液温判定部では複数個の信号、即ち温度を比較し、液量を判定する。判定法は各温度計の差を利用する。即ち、温度計の設置された部位まで水位がある場合、測定温度は液温に近づくが、該部位まで水位が満たない場合には測定温度は周囲の温度へと近づく。従って、最も底に設置された温度計と近い温度を示している位置までが液で満たされていると判定することが出来る。

液量判定部４において判定された液量および液温検知部５において検知された温度はそれぞれ記憶部６へ格納され、次にシステム制御部７が記憶部に格納された液量および液温のデータを読み込み、これらを液量表示部８および液温表示部９へそれぞれ表示させる。

上記の構成は飽くまで一例であり、例えば先述した如く熱電変換素子に変わって太陽電池を使用しても、或いはその双方を利用することも可能である。また、サーミスター温度計３の代りに熱電対を利用することも、或いは熱電変換素子で兼用することも可能である。ただし、熱電対や熱電返還素子を使用するに際しては基準接点が必要であることを考慮するとサーミスター温度計３が最も好適であると言える。また、図１においては記述を省略しているが、液量判定部、液温判定部およびシステム制御部などの電源もサーミスタ温度計３と同様に、熱電変換素子１または太陽電池若しくはその両方により蓄電された二次電池を使用する。

次に、液量および液温を表示する、液量表示部８および液温表示部９の構成について説明する。図２に示すように本発明による電気泳動表示パネルは、白色粒子１２と着色粒子１４を内包する分散媒１３を用いてなるマイクロカプセル２０からなるインキを、透明基
材１０上に透明電極１１を設けた前面電極板１９上に塗布することでカプセル型電気泳動層を形成し、当該カプセル型電気泳動層上に透明接着剤層１６を介して画素電極１７を配した背面基材１８からなる背面電極板２１をラミネートすることにより成り立つ。尚、図２は模式図であり、同図に描かれているている各層の厚さは、実際の厚さの相対的関係をを反映したものではない。実際には、マイクロカプセル含有層は通常、数十μｍ程度の非常に薄い膜を成すように形成され、一方、前面電極板および背面電極板はそれよりも遥かに厚い層を成すように形成されている。

透明分散媒は、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、脂環式炭化水素、ハロゲン化炭化水素、各種エステル類、アルコール系溶媒、またはその他の脂等を単独または適宜混合した溶媒を用いることができる。

ふるい分け、比重分離法などの任意の方法により精製されたマイクロカプセル溶液中のカプセル平均粒径は２０〜６０μｍである。

着色粒子は、無機炭素等の無機顔料のほか、ガラスあるいは樹脂等の微粉末、さらにはこれらの複合体などを使用できる。

白色粒子としては、公知の酸化チタン、シリカ、アルミナ、酸化亜鉛等の白色無機顔料、酢酸ビニルエマルジョンなどの有機化合物、さらにはこれらの複合体などを使用できる。

なお、着色粒子および白色粒子は必要に応じて、粒子の表面を種々の界面活性剤、分散剤、有機および無機化合物、金属等を用いて処理することで所望の表面電化を付与することができるのみならず、分散媒中での分散安定性を向上させることができる。

分散液は、混合コアセルベーション法等の相分離法、界面重合法、in-situ法、溶解分散冷却法等、公知の方法を用いて作成させるマイクロカプセルに封入する。マイクロカプセルは例えばゴムやゼラチン状である。

前面電極板は透明基材上に透明電極が設置されている。透明基材としてはポリエチレンテレフタレートやポリカーボネート、ポリイミド、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルスルホン、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル等のプラスチックフィルム、あるいはガラス等が挙げられる。透明電極は例えば酸化インジウム系、酸化スズ系、酸化亜鉛系のような透明性を有する電気伝導性酸化物等が用いられる。この形成には蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法などの従来技術も用いられる。

カプセル型電気泳動層は前記のようにマイクロカプセルインキを、前面電極上に塗工する。塗工方法としては、マイクログラビアコーター、キスコーター、コンマコーター、ダイコーター、バーコーダー、カーテンコーターなどの方法によって行う。これを透明接着剤層とラミネーションをすることにより電気泳動表示パネル用前面基板を作製する。

電気泳動表示パネル用前面基板を画素電極の配置された背面基板とラミネーションすることにより、本発明の飲料用容器における電子ペーパーによる液量表示部８および液温表示部９を製造する。以下、本発明について実施例に基づき詳述する。

実施例として、本発明の飲料用容器の作製が原理的に可能であり、以ってこれまで記述した効果を生ぜしめ得るものであることの確認を行ったことについて以下に詳述する。

まず、熱電変換素子を電源として使用する際の起電力について測定した。熱電変換素子は商品化されているものが未だ殆ど無い為、本実施例においては市販のペルチェ素子をゼーベック素子即ち熱電変換素子として使用した。

本発明における熱電素子が飲料用容器の二重構造となっている筒部の内外壁の間に設置されることを想定し、上記ペルチェ素子の一方の面にステンレスをもう一方の面にアクリル樹脂をシリコーングリスを介して接着し、ステンレス側を８５℃、アクリル樹脂側を２５℃にして、即ち両面の温度差を６０℃として起電力の測定をテスタにより行なった。その結果、ペルチェ素子の両面には２.１Ｖの電位差が生じたことが分かった。なお、テスタは一般の乾電池を測定する際に使用する設定にして測定を行っている。

次に、市販されている本発明が想定している飲料用容器、即ちサーモマグと一般に呼称される飲料用容器内に、熱湯を注いだ際の内壁の温度と外壁の温度およびその経時変化を測定した。なお測定時の環境温度は２５℃±３℃また湿度は５０％ＲＨ±１０％ＲＨであった。

その結果、注いだ直後の内壁温度は９７.４℃示し、その後は３０分後に７６.２℃、１時間後に６２.８℃、２時間後に４８.１℃となり、５時間後には３３.３℃となる経過を辿った。その間の外壁の温度変化は注いだ直後で３５℃、３０分後に３２.４℃、１時間後に３０.３℃、２時間後に２８.１℃と経過を辿り、５時間後には２５.７℃となった。

この結果、当該容器に熱湯を注いだ直後には凡そ６０℃の温度差が生じ、その後およそ１時間の間３０℃以上の温度差を保つものであることが分かった。無論実際には容器内の液体は飲用されることで減少する為、飲用状況により温度の推移は様々とはなるが、本測定の結果からは飲料用容器に熱湯を注いだ直後は内外壁に凡そ６０℃の温度差が生じ、これは現在市販されているペルチェ素子においても２.１Ｖの起電力を生じせしめ、また１時間は３０℃以上の温度差を保つ為、この間は１Ｖ以上の起電力が保たれると考えられる。

ペルチェ素子がこの様に振舞った場合に蓄電される電力量を正確に見積もることは困難である。しかし、本発明の実施形態の一つである電気泳動型マイクロカプセルからなる電子ペーパーによる表示における、表示変更時に消費する電力については、本発明が想定する用途での面積、即ち液量と液温を表示する際に使用する数十ｃｍ²といった面積にあっては、凡そ数ｍＷであり、表示変更時以外では電力を消費しないことを考慮すると、電源回路を適切に選択することにより本発明における液量と液温の測定及びこれらを表示するシステムを駆動させる電力を熱電変換素子によって供給することが可能となる。

１・・・ゼーベック効果を利用した熱電変換素子
２・・・二次電池
３・・・サーミスター温度計
４・・・液温信号を処理し、液量を判定する液量判定部
５・・・液温検知部
６・・・液量および液量の情報を一時蓄える記憶部
７・・・液温液量を表示するための処理を行なうシステム制御部
８・・・液量表示部
９・・・液温表示部
１０・・・二次電池２、液温検知部５、記憶部６、制御部７を具備した電子回路基板
１１・・・飲料用容器の外壁
１２・・・飲料用容器の内壁
１３・・・透明基材
１４・・・透明電極層
１５・・・白色粒子
１６・・・マイクロカプセル内粒子の分散媒
１７・・・着色粒子
１８・・・マイクロカプセル殻
１９・・・透明接着剤層
２０・・・画素電極
２１・・・背面基材
２２・・・前面電極版
２３・・・マイクロカプセル
２４・・・背面電極版

Claims

筒部が内壁と外壁からなる二重構造の容器で、上部に蓋部を備え、前記容器に収容される液体の液量および液温の計測手段と表示手段を備えることを特徴とする飲料用容器であって、
前記計測手段は、前記飲料用容器の最も底に熱電変換素子および熱電対として設置された第一の単一のゼーベック素子で検出した信号が液温検知部に送られ、
前記飲料用容器の内壁の鉛直方向に設置された熱電変換素子および熱電対として第二の単一のゼーベック素子で検出した信号が液量判定部に送られ、前記液量判定部で前記飲料用容器の最も底に設置された前記第一のゼーベック素子で検出した温度と近い温度を示す鉛直方向に設置された第二のゼーベック素子位置を液量と判定し、
前記表示手段は、前記液量判定部にて判定された液量および前記液温検知部にて判定された温度が記憶部に格納され、システム制御部が前記記憶部に格納された液量および温度のデータを読み込み、液量表示部に液量を、液温表示部に液温を表示させ、
液量および液温を表示するための前記表示手段の電源が、前記飲料用容器外壁よりも温度が高い内容物が前記飲料用容器に存在することにより、ゼーベック効果を利用した前記熱電変換素子において飲料用容器外壁と内容物が接する内壁の温度差から発生した電力であり、前記電力により前記液量表示部には液量が、前記液温表示部には液温が表示され、
前記電力は二次電池に蓄電されることを特徴とする飲料用容器。
液量と液温の前記表示手段が電子ペーパーであることを特徴とする請求項１に記載の飲料用容器。