JP5882035B2

JP5882035B2 - 液体容器用注出具

Info

Publication number: JP5882035B2
Application number: JP2011263747A
Authority: JP
Inventors: 弘彰武井; 武志磯部
Original assignee: Tokan Kogyo Co Ltd
Current assignee: Tokan Kogyo Co Ltd
Priority date: 2011-12-01
Filing date: 2011-12-01
Publication date: 2016-03-09
Anticipated expiration: 2031-12-01
Also published as: JP2013116746A

Description

本発明は、液体を収容する液体容器の口部に取り付け可能となった液体容器用注出具に関する。

従来のこの種の注出具としては、例えば、本願出願人の提案する特許文献１及び２に記載されたものが知られている。

この特許文献１に記載された注出具では、液体容器の口部に取り付けられる取付部と、外部に面する出口と、液体容器内部と出口と連通するように形成された液体が流れるための液体用流路と、液体用流路とは別に液体容器内部と出口とを連通するように形成された空気用流路と、を備え、空気用流路にオリフィスが形成され、オリフィスによって空気流路を確実に形成するようにしている。これにより、液体の流れが停止することなく、脈動のない注出が可能となる。

また、特許文献２に記載された注出具は、特許文献１をさらに改良したものとして、入口と出口を備えた本体と、本体内に挿入された軸体と、を備えており、本体と軸体により液体用流路と空気用流路とが形成され、軸体には、液体用流路と空気用流路とを隔てる隔壁が形成され、隔壁は液体用流路に面する湾曲面を備え、隔壁は湾曲しながら液体用流路の向きを変えており、これによって、液体用流路の液体の流れを改善して、流量を多くするようにしている。

特開２００９−１６６８８６号公報特開２０１１−０１１８１３号公報

以上のように、特許文献２記載のものは、流量の改善が図られているものの、本体内に挿入される円筒状の軸体の挿入方向が、液体の流れに直交する方向となっており、円筒状の軸体の側面から液体が流入する構成となっているために、液体用流路の断面積に制限があり、断面積を大きくできないという問題がある。

また、液体容器の容量が大きくなると、流量の少ないときには問題とならない流れの乱れが発生することもあり、空気用流路と液体用流路に対する一層の検討が必要である。

本発明はかかる課題に鑑みなされたものであり、一層の大流量の注出を可能とする注出具を提供することをその目的とする。

上記目的を達成するために本発明の一態様は、液体を収容する液体容器の口部に取り付け可能であり、液体容器内部に連通する入口と、該入口とは異なる方向を向き液体を注出する出口とを有し、前記入口から前記出口にかけて液体用流路と空気用流路とが形成され、空気用流路の途中にはオリフィスが設けられる液体容器用注出具において、
前記入口と前記出口とを有する本体と、該本体の前記入口から挿入されて取り付けられ
る内部構造体と、を有し、内部構造体は、前記液体用流路と前記空気用流路とを隔てる隔壁を有し、前記内部構造体の隔壁に前記本体と共に前記オリフィスを構成する絞り部が形成されることを特徴とする。

また、本発明の一態様は、前記本体が、その中心軸線が湾曲した基部と、基部から連なり中心軸部が直線状に延びる円筒部とを有しており、前記内部構造体は少なくとも前記基部内に設置されることを特徴とする。

また、本発明の一態様は、前記絞り部が、前記基部と前記円筒部の境界付近に位置付けられることを特徴とする。

また、本発明の一態様は、前記円筒部に、前記液体用流路と前記空気用流路とを隔てる隔壁が形成されており、該円筒部の隔壁が、前記内部構造体の隔壁に連続的に繋がることを特徴とする。

また、本発明の一態様は、前記円筒部の隔壁に、その中央部に出口から延びるスリットが形成されることを特徴とする。

また、本発明の一態様は、前記入口の開口面の垂線と前記出口の開口面の垂線とのなす角度が、９０度より大きい角度であることを特徴とする。

また、本発明の一態様は、前記内部構造体が、前記本体に対して着脱可能に取り付けられることを特徴とする。

また、本発明の一態様は、前記内部構造体に、前記内部構造体の隔壁から延びて、前記本体の前記入口から突出する仕切壁が形成されることを特徴とする。

本発明によれば、注出具を本体と内部構造体とから構成して、内部構造体を本体の入口から挿入して取り付ける構成としたために、流路の断面積が内部構造体によって制限されることが少なく、大流量を注出することができる。

内部構造体が本体の入口から挿入されるために、内部構造体と本体の間からの外部への液体漏れの発生を防ぐこともできる。

また、注出具を本体と内部構造体とから構成することで、オリフィスの位置及び隔壁の形状を所望の任意の位置及び形状に簡単に設定することができる。

本発明の注出具及び液体容器の一部を表す断面図である。本発明の実施形態による注出具の分解斜視図である。本発明の実施形態による注出具の分解断面図である。図３の本体の４−４線から見た図である。図３の矢印５から見た内部構造体の平面図である。本発明の実施形態による注出具を液体容器（１８Ｌ缶）に取り付けた状態の断面図である。図６の部分断面図であり、（ａ）は注出開始時、（ｂ）は空気流路が形成された後を表す。本発明の実施形態による注出具の注出途中時を表す。注出具の出口と入口とのなす傾斜角度の違いによる流体解析結果を表す図であり、（ａ）は１３５度、（ｂ）は９０度の場合をそれぞれ表す。

以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。

図１及び図２は、本発明の注出具を表す図である。この注出具１０は、この例では、液体容器１２の口部１２ａに着脱可能に取り付けられるものであり、液体容器１２と別部品の単独のプラスチック部品となっている。例えば、店舗で液体容器１２が販売されるときには、液体容器１２と分離した状態にあり、液体容器から液体を小分けまたはその他の目的で注出するときに、注出具１０を液体容器１２に取り付けるといった使用が可能である。

液体容器１２としては、プラスチック材料、金属材料からなる容器とすることができ、例えば、易変形性の高いまたは易変形性の低いプラスチックボトル、ＢＩＢ（バッグインボックス）における柔軟性のある袋、パウチ、一斗缶（１８Ｌ缶）、その他を例示することができる。特に、本発明は、大容量の液体容器１２から液体を短時間で注出するのに適している。

また、液体容器１２に収容される液体は、水に近い低粘度の液体から、油のような高粘度の液体まで任意の粘度のものとすることができる。

注出具１０は、図２及び図３に示すように、本体２２と、本体２２に対して取付可能となった内部構造体３０と、の２部品を有している。さらに、任意には、本体２２と別体に液体容器１２の口部１２ａに取り付けられる環状の取付体を備えることもできるが、この例では、取付体は、本体２２の基部２６に一体に形成されている。

本体２２及び内部構造体３０は、それぞれ射出成形等によって成形される成形品とすることができ、その材料としては、ポリオレフィン系樹脂等の材料を用いることができる。本体２２と内部構造体３０とは同一の材料で構成することもできるが、異なる材料とし、例えば、内部構造体３０を本体２２に比較して軟質の材料で構成することもできる。

図２及び図３に示すように、本体２２は、液体容器１２の口部１２ａに取り付けられた屈曲状の基部２６と、基部２６から延びる直線状の円筒部２８とを備える。

本体２２の基部２６は、液体容器１２の口部１２ａの構造に合わせて、螺着、係止等の手段によって固定される取付部２６ａを有しており、取付部２６ａの内側が液体容器１２の内部に連通する入口としての円形開口２６ｂとなっている。そして基部２６は、前記円形開口２６ｂから連続的にやや漏斗状の形状をなしており、その基部２６の中心軸線は、取付部２６ａの円形開口２６ｂの中心軸線から湾曲しながら延びている。

本体２２の円筒部２８は、その端部２８ｆが出口として開放されており、その中心軸線が、基部２６の中心軸線の終点から直線状に延びており、その端部２８ｆの出口は、取付部２６ａの円形開口２６ｂの入口に対して傾斜している。即ち、入口の開口面の垂線と出口の開口面の垂線とのなす角度θ（図３参照、以下、これを「入口と出口のなす傾斜角度」、または単に「傾斜角度」とする。）を、９０度より大きく１８０度未満とするとよい。１８０度近くなると、液体を注出するために液体容器を傾けたときに、わずかな傾きですぐに液体が飛び出すおそれがあるため、使い勝手を考慮すると、傾斜角度は好ましくは１２０度〜１５０度、より好ましくは１３０度〜１４０度程度となっているとよい。

円筒部２８の内部には、軸方向に沿って隔壁２８ａが形成されて、隔壁２８ａによって円筒部２８の内部が２分されて、円筒部２８内は第１流路４０と第２流路４２とに分離される。好ましくは、隔壁２８ａの中央を軸方向に延びるスリット２８ｂが形成されるとよく、また、スリット２８ｂの幅は、図４に示すように、その一部が、円筒部２８の端部２８ｆの出口から円筒部２８の奥の方に向かって幅広から幅狭となるように漸次変化しているとよい。

次に、内部構造体３０は、取付部２６ａの円形開口２６ｂから挿入されて、基部２６内に設置されており、本体２２のいずれかの部分に係止等の手段によって固定される。内部構造体３０は、本体２２の基部２６の内周面形状に合致して、基部２６の内周面の一部に重なる湾曲面３０ａを有しており、湾曲面３０ａの先端側には段状の当たり面３０ｂが形成されて、この当たり面３０ｂが隔壁２８ａに当接している。また、湾曲面３０ａの一部には溝３０ｃが形成されて、溝３０ｃの端部には溝幅の狭くなった絞り部３０ｄが形成されている。さらに内部構造体３０には、この溝３０ｃを延長させるための断面コ字状の仕切壁３０ｅが形成される。仕切壁３０ｅは、本体２２の取付部２６ａを通過して、液体容器１２の内部まで延びている。

以上の内部構造体３０が本体２２に組み付けられた注出具１０においては、液体容器１０側において、基部２６が、内部構造体３０の湾曲面３０ａによって２分される。この２分された内の、溝部３０ｃが形成されていない側が第３流路４４となり、溝部３０ｃが形成されている側が第４流路４６となる。そして、この第３流路４４は、円筒部２８の隔壁２８ａによって２分された一方の第１流路４０に連通する。第４流路４６は、内部構造体３０の溝部３０ｃと本体２２の基部２６の内周面とによって画成される。また、絞り部３０ｄは基部２６と共にオリフィス４８を構成する。第４通路４６は、オリフィス４８を介して円筒部２８の隔壁２８ａによって２分された他方の第２流路４２に連通する。

第１流路４０及び第３流路４４は液体用流路を構成し、第２流路４２及び第４流路４６は空気用流路を構成し、第２流路４２と第４流路４６とはオリフィス４８を介して連通することとなる。液体用流路は、使用時に、空気用流路の下側になるように配置される。

また、図示は省略するものの、必要に応じて、円筒部２８の端部２８ｆの出口を閉塞する着脱可能なキャップを、注出具１０と一体または別体に設けることも可能である。

以上のように構成される注出具の作用を説明する。図６に示すように注出具１０が取り付けられた液体容器１２を液体を注出するために傾けると、液体容器１２の口部１２ａが液体によってほぼ満たされ、液体が注出具１０を通過して流れ出る。このとき、液体用通路が空気用通路の下側になっているために、図７（ａ）に示すように、液体は主に液体用通路を通過して流れ出るものの、空気用通路にも液体が入るため、液体は空気用通路も通過する。しかしながら、空気用通路には、オリフィス４８が存在しているため、オリフィス４８によって空気用通路は、液体が充満した状態にはならず、液体と空気が混在した状態となり、オリフィス４８近傍の第２流路４２は、大気開放状態となっている。

液体が液体容器１２からある程度排出され、液体容器１２内の圧力が減圧状態になると、液体用流路からの液体の流量が少なくなってくる。このとき、オリフィス４８前後の圧力差も小さくなるので、オリフィス４８からの液体の流量も少なくなってくる。

オリフィス４８前後の圧力差が逆転すると、図７（ｂ）に示すように、第２流路４２に存在している空気がオリフィス４８から第４流路４６に侵入することができ（図７（ｂ）中、破線で空気の流れを示す）、第４流路４６を通り、液体容器１２内の内部空間まで到達する空気の流路を形成する。そのため、液体容器１２内の内圧が確保され、液体用流路からの液体の流れをそのまま維持することができるようになる（図８）。

仮にオリフィス４８がないと、液体容器１２内の内圧の減少により、注出具内の液体の圧力が大気圧よりも下がり、液体の流れが停止することになるが、オリフィス４８があることにより、オリフィス４８前後の圧力差により空気の流れを発生することができて、これをトリガとして空気が順次液体容器１２内へと取り込まれるために、内圧を上昇させることができ、よって、液体の流れを維持することができる。

オリフィス４８の断面積の大きさは、任意に設定することができるが、小さくし過ぎると、空気流入量が少ないために、液体吐出量が少なく、大きくし過ぎると、液体が第２流路４２を塞ぐために、液体から空気への切り替えが円滑に行えず、液体の注出が停止するおそれがある。液体が水または水に近い粘度を有するものである場合、オリフィス４８の面積としては、１５ｍｍ²〜１８ｍｍ²程度が好ましい。

オリフィス４８の断面形状に関しては、その性能に有意な差は現れず、この例のような四角形といった角形状の他、曲線を含む任意の形状とすることが可能である。

また、第４流路４６は、オリフィス４８の手前の液体の圧力を下げるための圧力損失を発生させる効果がある。よって、第４流路４６はある程度長く、断面積はある程度小さいものとするとよい。圧力損失は、直管の場合、直径の５乗に反比例し、長さの１乗に比例するからである。第４流路４６の断面積としては、オリフィス４８の面積の１．５倍から３倍、好ましくは２倍から２．５倍程度とするとよい。

また、オリフィス４８の位置は、第４流路４６の長さを確保し、且つ空気用流路を流れる液体が完全にオリフィス４８近傍の第２流路４２を塞がないようにするために、屈曲状の基部２６と、直線状の円筒部２８の境界付近に設けられることが好ましい。つまり、液体は、溝３０ｃに沿って円滑に向きを変えながら第４流路４６を流れ、オリフィス４８を通過した後は、まっすぐに流れ出る。これに対して、オリフィス４８を通過した後に、流路が屈曲していると、オリフィス４８を通過して流速を増した液体が基部２６の内周面に衝突して拡散し、乱れが生じて、空気の流入を妨げるおそれがあるからである。

さらに、この液体用流路においても、溝３０ｃを備えた湾曲面３０ａが湾曲しているために、その湾曲面に沿った流れを構成することができる。即ち、基部２６から円筒部２８に向かって液体は方向転換を行う必要があるが、液体は、湾曲面３０ａに沿って徐々に滑らかに向きを変えることができる。また、湾曲面３０ａの溝３０ｃの特に底面に相当する面は、上面、下面共に湾曲しているために、液体用流路のみならず、気体用流路においても、空気を湾曲面３０ａに沿って方向転換させることができる。但し、気体用流路の方は、液体用流路に比較して、必ずしも、湾曲面３０ａが滑らかに向きを変化させる必要はない。

また、この注出具１０においては、入口と出口とのなす傾斜角度が９０度より大きくなっており、より円滑な注出が可能となっている。

図９は、傾斜角度が１３５度の場合と、傾斜角度が９０度の場合の流体解析画像の例を示している。図中、色のついた部分が液体が占める領域を示している。図９（ａ）の傾斜角度が１３５度の場合には、液体用流路がほぼ液体で充満されており、よって流量が多くなっているのに対して、図９（ｂ）の傾斜角度が９０度の場合には、第３流路４４及び第１流路４０において、空気が入り込んでおり、その分、流量が低下し、注出が不安定になる要因となる。

よって、入口と出口のなす傾斜角度が９０度よりも大きくなっているとよい。また、好ましくは、図３の断面において、第３流路４４の上面の湾曲は、第３流路４４と第１流路４０の下側の境目となる下面の屈曲点よりも容器側の位置から形成されているとよい。

また、この注出具１０においては、液体容器１２の口部１２ａの開口面積に対して、取付部２６ａの円形開口２６ｂの開口面積がほとんど等しく、注出具１０の入口を液体容器１２の口部１２ａとほぼ同程度の面積として利用することができる。そして、液体用流路を構成する第３流路４４の断面積は、取付部２６ａの円形開口２６ｂの開口面積から漸次小さくなっており、液体用流路の断面積を大きく確保することができるために、大流量の注出を可能とすることができる。

例えば、特許文献２の構成であると、本発明の円筒部２８に相当する第２円筒部と、本発明の取付部に相当する部分との間に、第２円筒部に対して直交する円筒状の軸体を備えていて、この軸体の側面から液体が流入するために、液体用流路の断面積が、入口の断面積よりもかなり小さくなり、大流量の注出が困難である。

仕切壁３０ｅは、取付部２６ａの円形開口２６ｂの入口よりも液体容器１２内に突出しているとよく、好ましくは、液体容器１２の口部１２ａの周囲縁において内部に最も突出した部分よりも、液体容器１２内に突出しているとよい。これによって、空気用流路から液体容器１２内に進入した空気が、液体によって引き込まれて、液体用流路へと逆流して脈動を誘発することを確実に防ぐことができる。

仕切壁３０ｅの形状は、この例のように断面コ字状にする他、円形のような閉じた形状とすることもできるが、必ずしも閉じた形状になっている必要はなく、液体用流路と空気用流路とを仕切る平坦な形状でも構わない。

また、円筒部２８の隔壁２８ａにスリット２８ｂが形成されることによって、スリット２８ｂを通じて、空気が液体用流路から空気用流路へと逃げることができ、液体用流路から空気を追い出すことができる。また、このスリット２８ｂは、本体２２の成形時に、第１流路４０と第２流路４２とを成形するためのコアピンを一体化してコアピンの偏心を防止し、スリットに相当するコアピンによって、出口まで隔壁２８ａとなるための溶融樹脂を確実に流し込ませることができる効果も持つ。

以上のように、内部構造体３０が本体２２と別体で構成されるために、溝３０ｃを有する湾曲面３０ａの形状、絞り部３０ｄの位置を自由度高く製造することができる。特に、空気用流路を形成するのに重要な機能を果たすオリフィス４８を構成する絞り部３０ｄの位置及び形状を任意の所望の位置及び形状にすることができる。また、パーティングライン、バリなどが絞り部３０ｄ付近に形成されることを防ぐこともできる。

さらに、内部構造体３０が本体２２の入口から挿入されて、入口以外の部分で、外部に露出しないために、内部構造体３０と本体２２との間の液漏れの虞がないものとなっている。

また、内部構造体３０が本体２２と別体で構成されるために、共通の本体２２の部品に対して、異なるオリフィス寸法または異なる溝寸法を有する異なる種類の内部構造体３０を用意し、対象とする液体に合わせて内部構造体３０を選択して取り付けることも可能である。また、内部構造体３０を本体２２に対して着脱可能とし、対象とする液体に合わせて内部構造体３０を着脱して交換することも可能である。

以下の様々なタイプの注出具のサンプルを用意した。
比較例１：特許文献２に準じた構造をしたもので（但し、入口と出口のなす傾斜角度は１３５度）、オリフィスの面積は１１．９ｍｍ²である。
比較例２：特許文献２に準じた構造をしたもので（但し、入口と出口のなす傾斜角度は１３５度）、オリフィスの面積は１７．８ｍｍ²である。
実施例：本発明の構造をしたもので、オリフィスの面積は１６ｍｍ²、入口と出口のなす傾斜角度は１３５度である。

これらのサンプルを、１８Ｌの水道水が充填された１８Ｌ缶の口部に取り付け、その向きを、缶の対辺方向とし、缶胴部面が下になるように９０度倒して（図７参照）、２５秒経過時点での吐出量（ｇ）を計測した。

また、１８Ｌの水道水が充填された１８Ｌ缶の口部に取り付け、その向きを、缶の対角線方向とし、注出具の出口垂線が鉛直下向きになるまで缶を傾けて（図８参照）、液体が切れるまでの時間を計測した。

各計測結果を表１に示す。

このように、本実施例においては、比較例１及び比較例２と比較して、流量が多く、吐出時間が大幅に短縮できた。

１０注出具
１２液体容器
２２本体
２６基部
２８円筒部
２８ａ隔壁
２８ｂスリット
３０内部構造体
３０ａ湾曲面（隔壁）
３０ｄ絞り部
３０ｅ仕切壁
４０第１流路（液体用流路）
４２第２流路（空気用流路）
４４第３流路（液体用流路）
４６第４流路（空気用流路）
４８オリフィス

Claims

液体を収容する液体容器の口部に取り付け可能であり、液体容器内部に連通する入口と、該入口とは異なる方向を向き液体を注出する出口とを有し、前記入口から前記出口にかけて液体用流路と空気用流路とが形成され、空気用流路の途中にはオリフィスが設けられる液体容器用注出具において、
前記入口と前記出口とを有する本体と、該本体の前記入口から挿入されて取り付けられる内部構造体と、を有し、内部構造体は、前記液体用流路と前記空気用流路とを隔てる隔壁を有し、前記内部構造体の隔壁に前記本体と共に前記オリフィスを構成する絞り部が形成され、
前記本体は、その中心軸線が湾曲した基部と、基部から連なり中心軸部が直線状に延びる円筒部とを有しており、前記内部構造体は少なくとも前記基部内に設置され、
前記内部構造体の隔壁の少なくとも一部が前記基部内における湾曲した内周面の一部に重なる湾曲面を有し、
前記液体用流路は、前記内部構造体、前記内部構造体の隔壁、および前記基部とにより形成され且つ前記液体容器の口部側から漸次小さくなる流路と、前記円筒部により形成され且つ前記漸次小さくなる流路と連通する流路とを有することを特徴とする液体容器用注出具。
前記絞り部は、前記基部と前記円筒部の境界付近に位置付けられることを特徴とする請求項１記載の液体容器用注出具。
前記円筒部には、前記液体用流路と前記空気用流路とを隔てる隔壁が形成されており、該円筒部の隔壁は、前記内部構造体の隔壁に連続的に繋がることを特徴とする請求項１または請求項２記載の液体容器用注出具。
前記円筒部の隔壁には、その中央部に出口から延びるスリットが形成されることを特徴とする請求項３記載の液体容器用注出具。
前記入口の開口面の垂線と前記出口の開口面の垂線とのなす角度が、１２０度以上、１５０度以下の角度であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の液体容器用注出具。
前記内部構造体は、前記本体に対して着脱可能に取り付けられることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の液体容器用注出具。
前記内部構造体には、前記内部構造体の隔壁から延びて、前記本体の前記入口から突出する仕切壁が形成されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の液体容器用注出具。