JP6475960B2

JP6475960B2 - エアーバックレスキャップ、およびこのキャップを備えた容器

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Publication number: JP6475960B2
Application number: JP2014243426A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　進; 佐藤　　進; 由佳濤崎
Original assignee: Daiwa Can Co Ltd
Current assignee: Daiwa Can Co Ltd
Priority date: 2014-12-01
Filing date: 2014-12-01
Publication date: 2019-02-27
Anticipated expiration: 2034-12-01
Also published as: JP2016104642A

Description

本発明の実施形態は、空気が容器内に流入することを防止することができるエアーバックレスキャップ、およびこのキャップを備えた容器に関する。

近年、内容物の品質を保つため、内容物を吐出可能であるとともに、容器内への空気の流入を防止することのできるエアーバックレスキャップを備えた容器が知られている。この種の容器から内容物を出す場合、容器本体を押して内圧を高め、この圧力によりキャップのバルブを変形させて流路を開く。そして、容器の押圧を止めて内圧を大気圧近傍に戻すことで、バルブ自体の復元力により流路を閉じる。

特開２００２−２７５５号公報

しかし、従来のエアーバックレスキャップは、バルブの気密性を確保した上で、内容物の吐出に必要な圧力、すなわち内容物の吐出のため容器本体に加える押圧力を適切な値に設計することが難しく、利用者にとって利便性の低いものであった。

よって、利便性の高いエアーバックレスキャップ、およびこのキャップを備えた容器の開発が望まれている。

実施形態に係るエアーバックレスキャップは、流体を収容した容器本体に連通した圧力室と、この圧力室に設けた弁座と、吐出開口を有して上記圧力室の壁の一部を構成し、その復元力によって上記圧力室を最小にする位置に配置された状態で上記吐出開口を上記弁座に接触させて塞ぎ、上記容器本体を押すことで上記圧力室の圧力がしきい値を超えたとき上記吐出開口が上記弁座から離れて開く、薄膜状のばね性を有する弁体と、この弁体の外側から上記吐出開口に向けて上記弁体と一体に延設した溝と、を有し、上記弁体は、中央に上記吐出開口を有する円形状の第１部分と、この第１部分の外周から連続して上記容器本体に向けて折れ曲がった円環状の第２部分と、を有し、上記溝は、上記吐出開口の周囲の上記第１部分と上記第２部分にまたがって、上記第１部分及び上部第２部分の陵部に周方向に沿って等間隔に複数設けられ、上記容器本体に向かって凹む。

図１は、実施形態に係るエアーバックレスキャップを容器本体に取り付けた容器を示す要部断面図である。図２は、図１のキャップの蓋体を開けた状態を示す要部断面図である。図３は、図２の状態から容器本体を押圧した吐出状態を示す要部断面図である。図４は、図２の状態からダイアフラムを分離した状態を示す要部断面図である。図５は、図１のキャップのダイアフラムを示す斜視図である。図６は、図５のダイアフラムを液体の吐出側から見た平面図である。図７は、図６のダイアフラムを矢印Ｆ７方向から見た正面図である。図８は、図５のダイアフラムを圧力室側から見た底面図である。図９は、図６のダイアフラムをＦ９−Ｆ９で切断した断面図である。図１０は、図７のダイアフラムをＦ１０−Ｆ１０で切断した断面図である。

以下、図面を参照しながら実施形態について詳細に説明する。
図１は、エアーバックレスキャップ１０（以下、単に、キャップ１０と称する）を容器本体１００に取り付けた密閉容器２００の要部断面図である。容器本体１００内には、空気に触れることで品質が低下する例えば醤油などの液体（図示せず）が収容される。理想的には、容器本体１００内には、液体以外に空気などの別の流体が収容されないことが望ましい。内容物としての液体以外に流体を入れる場合には、例えば、窒素などの不活性ガスを充填することが考えられる。

容器本体１００は、一端に円形の開口部１０１を有する円筒形の首部１０２を有する。容器本体１００は、外から押圧することで変形して内部圧力を上げることのできる材料により形成されている。容器本体１００の材料として、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系の合成樹脂やポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル系樹脂を用いることができる。首部１０２の外周面には、キャップ１０を螺合するためのネジ１０２ａが設けられている。

キャップ１０は、容器本体１００の首部１０２に螺合するキャップ本体２０と、キャップ本体２０に装着されるダイアフラム３０（弁体）と、ダイアフラム３０を覆う蓋体４０と、を有する。蓋体４０は、ヒンジ４１を介してキャップ本体２０に一体に接続されている。キャップ本体２０、蓋体４０の材料およびダイアフラム３０の材料として、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系の合成樹脂を用いることができる。また、ダイアフラム３０の材料として、特にポリエチレン、エラストマーを用いることが好ましい。

キャップ１０は、容器本体１００に取り付けて蓋体４０を開いた状態で、容器本体１００を押圧することで、容器本体１００内の内容物を吐出可能な構造を有する。また、キャップ１０は、容器本体１００に取り付けて蓋体４０を開いた状態で、容器本体１００内に空気が流入することを防止することができる（エアーバックレス）。

図２は、図１の状態から蓋体４０を開けた状態を示す断面図であり、図３は、図２の状態から容器本体１００を押圧してバルブ５０を開いた状態を示す断面図である。また、図４は、図２（または図３）の状態からダイアフラム３０を分離した状態を示す断面図である。すなわち、図２の状態で、バルブ５０は閉じており、容器本体１００内に空気が流入することがない。また、図３の状態で、バルブ５０は開いており、容器本体１００内の液体が吐出される。

キャップ本体２０は、内側筒２１、外側筒２２、係合筒２３、連通板２４、弁座２５、内周壁２６、および外周壁２７を一体に有する。内側筒２１は、容器本体１００の首部１０２の外側に配置される。内側筒２１は、略円筒形であり、その内面に容器本体１００のネジ１０２ａと螺合するネジ２１ａを有する。内側筒２１は、略円板状の連通板２４の図示下面２４ａから一体且つ垂直に垂設されている。内側筒２１は、連通板２４と同心状に設けられている。

内側筒２１の径方向の外側には、略円筒形の外側筒２２が設けられている。外側筒２２は、内側筒２１より軸方向の長さが長く、容器本体１００の直径より僅かに小さい外径を有する。外側筒２２と内側筒２１との間には、円環状の隙間が設けられている。外側筒２２は、連通板２４と同心状にその下面２４ａから一体且つ垂直に垂設されている。外側筒２２の図示上端近くには、上述したヒンジ４１を介して蓋体４０が開閉可能に接続されている。

内側筒２１の径方向の内側には、略円筒形の係合筒２３が設けられている。係合筒２３は、内側筒２１より軸方向の長さが短く、容器本体１００の開口部１０１の内径と略同じ外径を有する。係合筒２３は、連通板２４と同心状にその下面２４ａから一体且つ垂直に垂設されている。係合筒２３は、キャップ本体２０を容器本体１００の首部１０２に螺合して取り付ける際に、容器本体１００の開口部１０１に嵌合し、キャップ本体２０を容器本体１００に対して同心状に位置決めし密封される。

連通板２４は、上述した下面２４ａと反対の図示上面２４ｂを有する。連通板２４は、その中央部を上面２４ｂ側に円筒状に膨出させた形状の弁座２５を一体に有する。弁座２５は、図示上端が閉じている。弁座２５の先端近くの外周面には、先端に向けて収束した円環状の傾斜面２５ａが設けられている。

弁座２５の周りには、複数の連通孔２４ｃが設けられている。各連通孔２４ｃは、下面２４ａと上面２４ｂを連絡するように連通板２４を貫通して延びている。これら複数の連通孔２４ｃは、キャップ１０を容器本体１００に取り付けた状態で、容器本体１００を後述する圧力室Ｃに連通する。連通孔２４ｃの個数および形状は任意に設計可能であり、少なくとも１個あれば良い。

弁座２５の外側で内側筒２１に対向する位置には、略円筒形の内周壁２６が設けられている。内周壁２６は、弁座２５と同心状に連通板２４の上面２４ｂから一体且つ垂直に突設されている。内周壁２６の突出方向の先端の外周面上には、ダイアフラム３０を係合させて保持せしめるための円環状の突部２６ａが設けられている。

内周壁２６の外側で外側筒２２に概ね対向する位置には、略円筒形の外周壁２７が設けられている。外周壁２７は、弁座と同心状に連通板２４の上面２４ｂから一体且つ垂直に突設されている。外周壁２７は、内周壁２６の外側に離間して配置され、内周壁２６より高い突出高さを有する。外周壁２７の突出方向の先端の外周面上には、蓋体４０を係合させるための円環状の突部２７ａが設けられている。

ダイアフラム３０は、ばね性を有する薄膜状の弁体として機能する。ダイアフラム３０は、図示下面側の外周近くに円環状の嵌合溝３１を有する。また、ダイアフラム３０は、外周縁部に円環状の突部３０ａを一体に有する。ダイアフラム３０は、キャップ本体２０の内周壁２６を嵌合溝３１に嵌合することで、キャップ本体２０に装着される。このとき、嵌合溝３１の内面に設けた円環状の突部３１ａが、内周壁２６の突部２６ａを乗り越えて嵌合する。また、このとき、ダイアフラム３０の外周縁部に設けた突部３０ａがキャップ本体２０の外周壁２７の内側に嵌合する。

また、ダイアフラム３０は、その中央に円形の吐出開口３２を有する。吐出開口３２の外周縁には、図示上方（弁座２５から離れる方向）に延出した略円筒状のノズル３３が一体に連続して設けられている。吐出開口３２は、ノズル３３の内面に向けて収束する方向に傾斜した接触面３２ａを有する。ノズル３３の突出方向の先端の外周面は、突出方向に向けて収束するように傾斜している。ダイアフラム３０の詳細な構造については、後に詳述する。

蓋体４０は、概ね有底円筒状の構造を有する。上述したように、蓋体４０の円筒形の周壁４２の縁の一部がヒンジ４１を介してキャップ本体２０に一体に連結されている。蓋体４０の外径は、キャップ本体２０の外径と略同じである。周壁４２の縁の内側には、蓋体４０を閉じたとき、キャップ本体２０の外周壁２７の突部２７ａに係合する円環状の突部４２ａが設けられている。蓋体４０の周壁４２の内径は、外周壁２７の外径より僅かに大きい。

蓋体４０の円板状の底壁４３の内面４３ａ側の中央には、蓋体４０を閉じた状態（図１の状態）で、ダイアフラム３０のノズル３３の先端を受け入れる円筒突部４４が一体に突設されている。円筒突部４４は、蓋体４０と同心状に設けられている。また、円筒突部４４の内側には、球状突部４５が底壁４３の内面４３ａから一体に突設されている。球状突部４５は、蓋体４０を閉じた状態で、ノズル３３の先端を僅かに押圧するとともに、ノズル３３の先端の開口部３３ａを塞ぐ。なお、ヒンジ４１の反対側の周壁４２の縁には、蓋体４０を開くときに指をかける爪４６が突設されている。

上述した構造のキャップ１０を組み立てる場合、図４に示すように蓋体４０を開けて、図２に示すようにキャップ本体２０にダイアフラム３０を装着する。このとき、ダイアフラム３０の嵌合溝３１にキャップ本体２０の内周壁２６が嵌合するように、ダイアフラム３０をキャップ本体２０の外周壁２７の内側に押し込む。これにより、ダイアフラム３０の外周部がキャップ本体２０に固定される。

ダイアフラム３０をキャップ本体２０に装着すると、ダイアフラム３０の吐出開口３２の傾斜した接触面３２ａがキャップ本体２０の弁座２５の傾斜面２５ａに面で接触する。この状態で、ダイアフラム３０は弁座２５から反力を受けてその中央部が図示上方に変位する方向に僅かに弾性変形される。言い換えると、図２の状態では、ダイアフラム３０の復元力によって、吐出開口３２の接触面３２ａが弁座２５の傾斜面２５ａに押し付けられている。

ここで、ダイアフラム３０の詳細な構造について、図５乃至図１０を参照して説明する。
図５は、ダイアフラム３０を示す斜視図であり、図６は、ダイアフラム３０を液体の吐出方向から見た平面図であり、図７は、ダイアフラム３０を図６の矢印Ｆ７方向から見た正面図であり、図８は、ダイアフラム３０を圧力室Ｃ側から見た底面図であり、図９は、ダイアフラム３０を図６のＦ９−Ｆ９に沿って切断した断面図であり、図１０は、ダイアフラム３０を図７のＦ１０−Ｆ１０に沿って切断した断面図である。

ダイアフラム３０は、図１および図２に示すようにキャップ本体２０に装着した状態で、キャップ本体の連通板２４および弁座２５とともに圧力室Ｃを形成する。つまり、ダイアフラム３０は、圧力室Ｃの壁の一部を構成する。なお、このダイアフラム３０は、キャップ本体２０の弁座２５と協働して、弾性変形によって吐出開口３２を開閉するバルブ５０として機能する。

ダイアフラム３０は、上述した嵌合溝３１を有する円環状の外周部分３４を有する。嵌合溝３１は、外周部分３４の底面側から刻設されている。外周部分３４は、嵌合溝３１の深さを超える厚みを有する。

また、ダイアフラム３０は、外周部分３４の内側に、中央に吐出開口３２およびノズル３３を有する薄膜状の変位部分３５を一体に有する。変位部分３５は、吐出開口３２を有する略円形の内側部分３６（第１部分）、および外周部分３４と内側部分３６をつなぐ略円環状の外側部分３７を含む。内側部分３６と外側部分３７の間には、液体の吐出方向に膨出した円環状の陵部３８がある。言い換えると、外側部分３７は、内側部分３６の外周から連続して容器本体１００に向けて折れ曲がっている。

また、ダイアフラム３０は、外周部分３４から吐出開口３２に向けて一体に延設した複数本の溝３９を有する。本実施形態では、ダイアフラム３０の周方向に沿って等間隔（６０°毎）で６本の溝３９を設けた。これら複数本の溝３９は、変位部分３５の変位量をコントロールする。また、これら複数本の溝３９は、変位部分３５の剛性を弱めて一定の変位をしやすくするための溝として機能する。

各溝３９は、内側部分３６と外側部分３７の間の陵部３８と重なる位置に設けられており、内側部分３６と外側部分３７にまたがって設けられている。各溝３９の断面形状はＶ字状であり、内側部分３６の径方向に沿って延びた谷部３９ａ（図１０）に向けて凹んでいる。ここでは、谷部３９ａは、溝３９の２つの傾斜した面が交差する線を指す。なお、谷部３９ａは、図１０に示すように、液体の吐出方向に僅かに膨出するようにダイアフラム３０の変位方向に湾曲している。

以下、上記構造のキャップの機能について説明する。なお、ここでは、初期状態として、容器本体１００内の液体は、圧力室Ｃを満たしているものとする。

図２に示すように、蓋体４０を開けた状態で、容器本体１００を押圧すると、複数の連通孔２４ｃを介して容器本体１００に連通した圧力室Ｃ内の圧力が高まる。このとき、容器本体１００を押圧することで圧力室Ｃの内圧があるしきい値を超えると、ダイアフラム３０が液体の吐出方向に膨出するように弾性変形してバルブ５０が開く。

つまり、圧力室Ｃの内圧が高まると、図３に示すように、ダイアフラム３０の中央が弁座２５から離れる方向に変位し、弁座２５の傾斜面２５ａと吐出開口３２の接触面３２ａとの間に隙間ができる。そして、圧力室Ｃの内圧によって、この隙間を介して、液体がノズル３３の開口部３３ａから吐出される。

液体を吐出した後、容器本体１００から手を放して押圧を止めると、圧力室Ｃの内圧が元に戻り、ダイアフラム３０の変位が元に戻り、図２に示すようにバルブ５０が閉じる。つまり、このとき、ダイアフラム３０の復元力により、吐出開口３２の接触面３２ａが弁座２５の傾斜面２５ａに接触し、両者の間の隙間が閉じる。

さらに、この状態で、ダイアフラム３０の復元力が弁座２５を押圧する方向に作用しているため、ダイアフラム３０が弁座２５に押し付けられ、液体が不用意に吐出する心配がない。その上、容器本体１００に対する押圧力を無くした直後にダイアフラム３０の変位が元に戻るので、バルブ５０の隙間を介して外部から圧力室Ｃ内へ空気が流入する心配もない。

つまり、ダイアフラム３０は、図４に示すようにキャップ本体２０から分離した状態から、図２に示すようにキャップ本体２０に装着した状態に配置することで、吐出開口３２の接触面３２ａが弁座２５の傾斜面２５ａによって押されて僅かに変形するように設計されている。言い換えると、ダイアフラム３０の材質や形状或いは装着状態を変更することで、ダイアフラム３０の弁座２５に対する接触圧を所望の値に調節することができ、液体の吐出に必要な容器本体１００に対する押圧力を適正値にコントロールできる。

本実施形態では、ダイアフラム３０の変位部分３５を比較的薄い膜状に形成し、その上で、径方向に延びる複数本の溝３９を設けることで、ダイアフラム３０の変位量をコントロールするようにした。言い換えると、複数本の溝３９を設けたことで、ダイアフラム３０の変位部分３５を厚くできた。このように、変位部分３５を厚くすることで、ダイアフラム３０の製造を容易にした。また、溝３９を設けることで、ダイアフラム３０の変位量を所望する値にコントロールできるため、液体の吐出圧力を適正化でき、利用者による利便性を向上させることができる。

より詳細には、ダイアフラム３０は、以下のように変位する。
圧力室Ｃの内圧が高まってダイアフラム３０が圧力室Ｃの容積を拡大する方向に膨出する場合（図３）、変位部分３５の陵部３８を支点にして内側部分３６の中央付近が弁座２５から離れる方向に変位する。これにより、圧力室Ｃ内の圧力を開放して液体を吐出させるように機能する。また、このとき、各溝３９の谷部３９ａは、吐出方向に凸となるように湾曲した状態から、真っ直ぐに引き伸ばされるように変位する。谷部３９ａが伸長すればするほど吐出開口が大きくなるため内容物が多くでて逆に吐出開口を閉じようとする復元力は大きくなることになる。

この際、同時に、変位部分３５の外側部分３７は、陵部３８を外側に広げる方向に変位する。これにより、陵部３８の径を拡げる方向にダイアフラム３０が変位し、複数本の溝３９が広がる。言い換えると、複数本の溝３９は、ダイアフラム３０が膨出する際には、溝の幅を広げる方向に変位することで、ダイアフラム３０の変位量を大きくするように機能する。

反対に、圧力室Ｃの内圧が元に戻る際には、内側部分３６の中央付近が弁座２５に近付く方向に変位するとともに、陵部３８の径が小さくなるように変位し、複数本の溝３９の幅が狭くなる。つまり、陵部３８の径を変えるようにダイアフラム３０を変位させるためには、複数本の溝３９を陵部３８と交差する位置に配置する必要があり、この位置に溝３９をレイアウトすることで、上述した本実施形態の格別な効果を奏することができる。

以上のように、本実施形態によると、バルブ５０の弁体としてのダイアフラム３０を薄膜状に形成して、外周部から吐出開口３２に向けて延びた溝３９を設けたため、製造を容易にすることができ、液体の吐出圧力を適正化でき、利便性を向上させることができる。

特に、本実施形態では、複数本の溝３９をダイアフラム３０の変位部分３５の陵部３８を横切る位置にレイアウトしたため、反発力を低減することができ、少ない押圧力で多量の液体を吐出させることができ、利便性を向上させることができる。

ところで、蓋体４０を図１に示す位置に閉じると、蓋体４０の球状突部４５がダイアフラム３０のノズル３３の先端を押圧するため、バルブ５０をより強い力で閉じることができる。このため、蓋体４０を閉じた状態では、蓋体４０を開けた状態と比較して、キャップ１０のシール性をより高めることができる。また、蓋体４０を閉じると、容器本体１００を押圧しても、ダイアフラム３０が弁座２５から離れる方向に移動することを規制できる。

上述した実施形態は、例として示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。当該実施形態は、その他、様々な形態で実施されることができ、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。また、当該実施形態は、発明の範囲や要旨に含まれ、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］流体を収容した容器本体に連通した圧力室と、
この圧力室に設けた弁座と、
吐出開口を有して上記圧力室の壁の一部を構成し、その復元力によって上記圧力室を最小にする位置に配置された状態で上記吐出開口を上記弁座に接触させて塞ぎ、上記容器本体を押すことで上記圧力室の圧力がしきい値を超えたとき上記吐出開口が上記弁座から離れて開く、薄膜状のばね性を有する弁体と、
この弁体の外側から上記吐出開口に向けて上記弁体と一体に延設した溝と、
を有するエアーバックレスキャップ。
［２］上記弁体は、中央に上記吐出開口を有する第１部分と、この第１部分の外周から連続して上記容器本体に向けて折れ曲がった第２部分と、を有し、
上記溝は、上記第１部分と上記第２部分にまたがって設けられた谷部に向けて凹んだ溝である、
［１］のエアーバックレスキャップ。
［３］上記弁体の上記谷部は該弁体の変位方向に湾曲している、［２］のエアーバックレスキャップ。
［４］上記容器本体と、
［１］乃至［３］のいずれかに記載のエアーバックレスキャップと、
を有する容器。

１０…キャップ、２０…キャップ本体、２４…連通板、２４ｃ…連通孔、２５…弁座、２５ａ…傾斜面、２６…内周壁、３０…ダイアフラム、３１…嵌合溝、３２…吐出開口、３２ａ…接触面、３３…ノズル、３３ａ…開口部、３４…外周部分、３５…変位部分、３６…内側部分、３７…外側部分、３８…陵部、３９…溝、３９ａ…谷部、４０…蓋体、４５…球状突部、５０…バルブ、１００…容器本体、２００…密閉容器、Ｃ…圧力室。

Claims

流体を収容した容器本体に連通した圧力室と、
この圧力室に設けた弁座と、
吐出開口を有して上記圧力室の壁の一部を構成し、その復元力によって上記圧力室を最小にする位置に配置された状態で上記吐出開口を上記弁座に接触させて塞ぎ、上記容器本体を押すことで上記圧力室の圧力がしきい値を超えたとき上記吐出開口が上記弁座から離れて開く、薄膜状のばね性を有する弁体と、
この弁体の外側から上記吐出開口に向けて上記弁体と一体に延設した溝と、
を有し、
上記弁体は、中央に上記吐出開口を有する円形状の第１部分と、この第１部分の外周から連続して上記容器本体に向けて折れ曲がった円環状の第２部分と、を有し、
上記溝は、上記吐出開口の周囲の上記第１部分と上記第２部分にまたがって、上記第１部分及び上部第２部分の陵部に周方向に沿って等間隔に複数設けられ、上記容器本体に向かって凹む、エアーバックレスキャップ。
上記溝は、二つの傾斜した面が交差する谷部を有し、
上記弁体の上記谷部は該弁体の変位方向に湾曲している、請求項１のエアーバックレスキャップ。
上記容器本体と、
請求項１又は請求項２に記載のエアーバックレスキャップと、
を有する容器。