JP7201959B2 - 液体循環容器用キャップ - Google Patents

Description

本発明は液体容器のキャップに関し、詳しくは容器に入っている液体をポンプ等により循環させる液体容器に使用するキャップに関する。このキャップは水冷服に低温液体を循環させるための容器キャップに好適に使用できる。なお、本明細書においてキャップに付随した各種管や各種継手が接続された構成もキャップの概念に含めて説明する。

従来から、作業服に冷却通路を形成し、その冷却通路に水などの流体を流すことによって冷却服を着た人の暑さを軽減する水冷服に関する技術が提案されている。
例えば、本出願人が提案した特許文献１には、水などの液体を漏らさず流すことができる素材を用いて人体の温度を奪うように接することができる冷却通路を構成するとともに、冷却通路内に柔軟性を有する立体構造体を収容し、冷却通路が屈曲したときであっても、立体構造体の存在によって前記冷却流体の流れる空間を確保するように構成した冷却服が提案されている。
この構成であれば、例えば、背骨の曲がり、腕の曲がり、首の曲がりによって折り曲がった状態でも冷却通路が圧迫されて冷却液の流れが遮断されることを防止することができる。

一般に水冷服には大別して２つの形態がある。
第１の形態は、低温の液体を入れた液体容器が固定されており、その液体容器からホースを延ばして作業者の衣服に液体を循環させる構成である。この構成であると、液体容器は固定した構成なので、冷蔵庫などの電気的な冷却装置を使用することができて長時間安定して作業者を冷却することができる。しかし、この構成であると、作業者の動ける範囲は、ホースの届く範囲に限定されるとともにホースを引きずることになるので、屋外作業や作業者の動く範囲が限定されない一般作業には適用できないという課題がある。

第２の形態は、氷等が入った液体容器を水冷服に付設した構成である。この構成では、冷却服として冷却できる時間が、氷等が溶けて容器内の液体の温度が上がるまでの時間に限定される欠点はあるもの、液体容器とともに作業者は自由に動くことができるため、周囲温度が高い環境で働かざるを得ない作業者の作業環境を改善する技術として、大きな期待が寄せられている。

特許第６２８４６７５号

本出願人は、長年、水冷服の開発を続けてきた。作業者が持つ水冷服に関する不満点には以下のようなものがある。
（ａ）氷容器内に入れる氷を用意するのにコストと時間がかかる課題
暑い環境で水冷服を使用すると容器内の氷が溶けて、冷却することができなくなる。その場合、氷が溶けた温水を捨てて、容器内へ新しい氷を入れる方法を考えた場合、容器の口から入る大きさのロックアイスを用意する必要があり、コストが高くなるとともに氷を入れるのに時間がかかるという課題がある。

（ｂ）氷が溶けた状態の容器を氷が入った容器に交換する作業が煩雑で、手間と時間がかかるという課題
容器内の氷が溶けた場合、新しい氷の入った容器に交換する方法も採用することができる。
新しい容器に交換する方法を採用した場合、作業場近くの保冷容器や冷凍庫内に収容された氷が入った容器に交換することになる。しかし、その場合でも、使用状態の容器には容器内部の液体を送出する送出管と水冷服からの水を戻す戻り管が設けられており、そのままの状態の容器を冷凍庫に入れて冷凍させると送出管と戻り管が膨張した氷によって破損する恐れがある。また、その冷凍した状態では管内が凍結しており、すぐに使用できないという問題点がある。

作業者の腰や背中に容器を持つ形態では、例えば、作業によって、上半身を折るように曲げた場合は、容器も大きく傾くことになる。このようなことを想定して、容器のキャップは容器内の水が漏れないように固く固定されることが好ましい。この場合、キャップの止水性を高めるにはキャップを容器の口部に螺合させる構成が好ましいが、螺合を外すにはキャップを回すことが必要になり、水冷服に繋がる長い送出管と戻り管が接続されたキャップを回すことは非常に難しいという課題もある。つまり、回すことによって送水チューブがもつれたり、捩じれたりして、交換に時間がかかるのである。
また、冷凍庫が近くにあって氷が入った容器を用意できても、送出管と戻り管を備えたキャップそのままで冷凍庫に入れることはできないので、必ず送出管と戻り管を備えたキャップの容器からの取り外し作業が必須になる。このように、従来の構成では容器の交換作業が煩雑になり、交換作業に時間がかるという課題があった。

一方、作業時間に応じて、容器の大きさが、例えば５００ミリリットル、１０００ミリリットル、２０００ミリリットルの容器を選択するということが行われている。それらの容器の口部の直径は異なる場合も多い。容器の口部の大きさが異なる場合、それら容器の口部毎に対応した送出管と戻り管を備えたキャップを予め用意するとともに、それらの複数種のキャップを選んで交換して使用しなければならないという課題もあった。

本発明の目的は、上記従来技術の各課題を解決することができる液体循環容器用キャップを提供することにある。
本発明の第１の目的は、水冷服や水冷キャップ等の水冷部材に使用する液体容器の交換作業を簡単かつ短時間で行えるキャップを提供することにある。
本発明の他の目的は、液体が循環する容器において、液体の交換作業又は容器の交換作業を効率化できるキャップを提供することがある。
上記に記載した以外の発明の課題、その解決手段及びその効果は、後述する明細書内の記載において詳しく説明する。

本発明に係る液体循環容器用キャップは、
液体用の容器の口部に取り付ける着脱自在の第１係合手段を備えた基体部と、前記キャップに着脱自在に装着される使用栓体とを有し、
前記使用栓体は、前記容器内の液体を前記容器外へ送る送出管と、前記容器外の液体を前記容器内へ戻す戻り管とを備えた構造となっており、
前記使用栓体の下部には前記送出管と前記戻り管を有する膨出部が設けられ、
前記膨出部には栓機能部を備えており、
前記基体部は、
前記基体部の上側面に設けられ、前記膨出部の少なくとも一部を受け入れる受入凹部と、
前記受入凹部に設けられ、前記膨出部の少なくとも前記送出管及び前記戻り管の内管部を前記容器内側に挿通させる開口部と、
前記使用栓体と前記基体部は第２係合手段を有しており、
前記第２係合手段を設けることによって、前記使用栓体を前記基体部に対して栓体として機能させつつ、着脱自在に取り付けたことを特徴とする。
本明細書において「使用栓体」とは、液体を容器から送出管を介して送出させ、戻り管からの戻りの液体が容器に戻る液体の循環動作を行っている「使用状態」に用いることを想定した栓体を言う。

容器の口部の形状としては円形が一般的であるが、略楕円形、略四角形などの容器の各種の口部形状が採用できる。
第１係合手段としては、螺合が一般的であるが、嵌合などの着脱自在に取り付けることができる係合構成が採用できる。
膨出部の形状は受入凹部の形状と近似した形状とすることもできる。但し、送出管と戻り管に付設するとともに栓機能部を備えたフランジのようなもので構成することも可能である。
第２係合手段は取外し器具などを用いず、手によって簡単に着脱操作が行える係合手段が選択される。また、第２係合手段による係合の強さは少なくとも容器内の水が漏れることを大幅に抑制できる係合構造が要求される。

本発明であれば、止水の観点から固く容器に固定する第１係合手段と、交換作業を簡素化できる第２係合手段に機能分離することができるので、容器から液体が漏れることを抑制することができるとともに従来よりも速く交換できて容器の利便性を高めることができる。
送出管と戻り管を備えた使用栓体を設け、第２係合手段によって基体部に対して着脱自在としたので、送出管と戻り管を備えた使用栓体を外すことで、第１係合手段の係合形態に拘束されずに、使用栓体を容器から外すことができる。
また、送出管と戻り管を備えた使用栓体を基体部から外すことで、容器から壊れやすい部分を離脱させることが簡単にでき、交換作業を簡単化できる。さらに、氷の溶けた容器から使用栓体を外し、基体部を付けたまま冷凍庫内に入れて、凍らすことも可能になる。

本発明に係る他の形態は、前記容器を使用時以外に使用する保管栓体を有し、前記保管栓体は手で持つ支持部と、前記受入凹部に挿入するためのガイドとなる導入部と栓機能部とを有し、前記保管栓体と前記基体部は第２係合手段を有しており、
前記第２係合手段を設けることによって、前記保管栓体を前記基体部に対して栓体として機能させつつ、着脱自在に取り付けたことを特徴とする。
本明細書において「保管栓体」とは、「使用時以外」に容器に取り付けることを想定した栓体を言う。また、「使用時以外」とは冷凍庫などの保管時や容器の運搬時、容器の交換時などを含む時間である。
支持部は手で持てる形状であればどのような形であっても構わない。導入部の側面で兼用することもできる。
この構成であれば、基体部の受入凹部に導入部が入り込むことで保管用の栓体として使用することができる。例えば、液体が入った容器を冷凍庫で凍らせるときや、運搬時に開口部を保管栓体で塞ぐことができ、液体の漏れを抑制できる。

本発明に係る他の形態は、前記第２係合手段を前記使用栓体に使用栓体磁石を設けるとともに前記基体部に基体部磁石を設けることで構成し、それらの磁石間の磁力によって、前記使用栓体を前記基体部に着脱自在に取り付けたことを特徴とする。
本発明に係る他の形態は、前記第２係合手段を前記保管栓体に保管栓体磁石を設けるとともに前記基体部に基体部磁石を設けることで構成し、それらの磁石間の磁力によって、前記保管栓体を前記基体部に着脱自在に取り付けたことを特徴とする。

本発明に係る他の形態は、前記第１係合手段を前記基体部の外側壁に設け、前記受入凹部を前記外側壁よりも内部にあって上下方向に延びる内部構造壁を含んで構成し、その内部構造壁から中心側に突出する環形突出壁を設け、少なくとも前記環形突出壁を用いて前記栓機能を実現することを特徴とする。
本発明に係る他の形態は、前記使用栓体が有する前記膨出部と前記受入凹部との係合が、前記基体部に対する前記栓機能部の位置決め手段としても機能することを特徴とする。
本発明に係る他の形態は、前記保管栓体が有する前記導入部と前記受入凹部との係合が、前記基体部に対する前記栓機能部の位置決め手段としても機能することを特徴とする。

本発明に係る他の形態は、大きな口部を有する前記容器と係合し、着脱自在に固定できる外側壁と、小さな口部を有する前記容器と係合し、着脱自在に固定できる内側壁とを前記基体部は有していることを特徴とする。
内側壁は複数個、設けることも可能であるが、通常は大小２つの口部の大きさに適合できる形態に構成される。外側壁と内側壁はともに第１係合手段を構成する。
この構成では、一つの液体循環用キャップで、口部の大きさの異なる複数の容器に装着することができて、利便性を高めることができる。

本発明に係る他の形態は、容器の口部と、前記外側壁及び前記内側壁の係合が螺合構造であることを特徴とする。
本発明に係る他の形態は、前記使用栓体の前記送出管と、前記戻り管と、前記膨出部と、前記栓機能部とを一体成型で構成したことを特徴とする。
本発明に係る他の形態は、前記使用栓体の前記送出管及び前記戻り管と、前記送出管の途中で液体を送り出す側に接続する管と、液体が戻る側に接続する管とを一体化して前記使用栓体に形成したことを特徴とする。
この構成であれば、上方に伸びる前記送出管の一部を蛇行させることができる。また、そのように蛇行させても使用栓体と一体化しているので、強度が低下することを抑制することができる。

本発明に係る他の形態は、前記使用栓体の上方に伸びる前記送出管及び前記戻り管と、前記使用栓体の横方に延びて、前記送出管の途中でポンプの入口側に接続する管と、ポンプの出口側に接続する管とを一体化して前記使用栓体に形成したことを特徴とする。
この構成であれば、ポンプと接続する場合に使用栓体と一体化してコンパクトに構成することができる。また、容器の横近くにポンプを配置しても配管が複雑にならず、安定性も良くなる。
本発明に係る他の形態は、前記使用栓体の上方に伸びる前記送出管及び前記戻り管が水冷式の身体冷却部材に接続されることを特徴とする。
本発明に係る他の形態は、前記栓体を前記基体に対して上から押し込むことによって前記栓体を前記受入凹部の部分に嵌合させる着脱自在の嵌合構造によって前記第２係合手段を構成したことを特徴とする。
この構成であれば、第２係合手段を嵌合構造という簡単な係合構成で構成することによって、栓体と基体部とを着脱自在に構成することができる。

本発明に係る他の形態は、前記使用栓体の前記送出管と前記戻り管をそれぞれ断面面積を複数個に分割する形状の管で構成してあることを特徴とする。
本発明に係る他の形態は、前記複数個に分割する形状の管が半円形であり、前記送出管及び前記戻り管を合わせた形状が外観において円形の管形状となるように構成してあることを特徴とする。
この構成であれば、円形の管の中に送出管と戻り管を設けることができるので、送出管と戻り管の２本の管を別々に設ける構成に比べてシンプルで美しい構成とすることができる。また、強度的にも優れていることが予想できる。

本発明に係る他の形態は、前記使用栓体の前記送出管又は前記戻り管に設けられる変換継手がそれぞれ前記送出管又は前記戻り管の断面積と間隔の少なくとも一方を変換する変換継手を備えていることを特徴とする。
本発明に係る他の形態は、前記使用栓体の前記送出管に設けられる変換継手が１個の管から２個の管に分岐する分岐部を備えていることを特徴とする。
この構成であれば、一つの容器から冷却部材の２つの領域に時間的にほぼ同時に液体を送ることができる。

本発明に係る他の形態は、前記使用栓体の前記戻り管に設けられる変換継手が２個の管から１個の管に合流する合流部を備えていることを特徴とする。
この構成であれば、冷却部材の２つの領域に流れていた液体を時間的にほぼ同時に容器に戻すことができる。
本発明に係る他の形態は、前記使用栓体の前記送出管又は前記送出管に接続する変換継手に逆止弁を設け、前記送出管又は前記変換継手から管を離したときに、液体が漏れないように構成したことを特徴とする。
本発明に係る他の形態は、前記使用栓体の前記戻り管又は前記戻り管に接続する変換継手に逆止弁を設け、前記戻り管又は前記変換継手から管を離したときに、液体が漏れないように構成したことを特徴とする。

以上説明したように、本発明であれば、水冷服や水冷キャップ等の水冷部材に使用する液体容器の交換作業を簡単かつ短時間で行えるキャップを提供できた。
一例を挙げれば、作業者に負担をかけることなく、氷が溶けた液体容器と氷容器とを簡単に交換することができる。また、容器の交換時、移動時、又は保管時などに、保管栓体を取り付けたキャップであれば、容器内に異物が入り込むことを抑制できるとともに、容器が倒れた場合でも氷の溶けた水が流れ出ることがなくなる。
また、各種の目的のために液体が循環する容器において、液体の交換作業又は容器の交換作業を効率化できるキャップを提供することができた。

図１は本発明が使用される水冷ユニット部と、その水冷ユニット部により冷却される水冷服の概略構成図である。 第１実施形態に係るキャップを説明するための図であり、（ａ）は基体部に使用栓体を取り付けた状態を斜め上方から見た斜視図、（ｂ）は斜め下方から見た斜視図、（ｃ）は正面図、（ｄ）は側面図、（ｅ）は（ｄ）のｅ－ｅ線縦断面図、（ｆ）は基体部だけのｅ－ｅ線縦断面図である。 第１実施形態に係る使用栓体を説明するための図であり、（ａ）は使用栓体を斜め上方から見た斜視図、（ｂ）は使用栓体を斜め下方から見た斜視図、（ｃ）は正面図、（ｄ）は側面図、（ｅ）は（ｄ）のｅ－ｅ線縦断面図である。 第１実施形態に係る保管栓体を説明するための図であり、（ａ）は保管栓体を斜め上方から見た斜視図、（ｂ）は保管栓体を斜め下方から見た斜視図、（ｃ）は正面図、（ｄ）は側面図、（ｅ）は（ｄ）のｅ－ｅ線縦断面図である。 第１実施形態に係るキャップを説明するための図であり、（ａ）は基体部に保管栓体を取り付けた状態を斜め上方から見た斜視図、（ｂ）は斜め下方から見た斜視図、（ｃ）は正面図、（ｄ）は側面図、（ｅ）は（ｄ）のｅ－ｅ線縦断面図である。 第２実施形態に係る縦断面図であり、保管栓体内部に磁石をインサートした構成を示す縦断面図である。 第３実施形態に係る基体部及び使用栓体を使用した実施形態を説明するための図であり、（ａ）は使用栓体を斜め上方から見た斜視図、（ｂ）は使用栓体を斜め下方から見た斜視図、（ｃ）は正面図、（ｄ）は（ａ）のｄ－ｄ線縦断面図である。 第３実施形態に係る基体部に保管栓体を装着した状態を説明するための図であり、（ａ）は保管栓体を斜め上方から見た斜視図、（ｂ）は保管栓体を斜め下方から見た斜視図、（ｃ）は正面図、（ｄ）は（ａ）のｄ－ｄ線縦断面図である。 （ａ）は第３実施形態に係る利用例の一例として、水冷服用キャップシステムの構成図、（ｂ）はそのキャップシステムに使用する管の縦断面図である。 （ａ）（ｂ）はそれぞれ変換継手の一例の斜視図である。 第４実施形態に係るキャップを説明するための縦断面図である。 本発明とは別の発明を説明するための縦断面図である。

[第１実施形態]
図１～図５は本発明の第１実施形態に係る液体循環容器用キャップを説明するための図である。
図１は本発明に係る水冷服用キャップシステムを説明するための図であり、水冷ユニットと水冷服の一例を説明するための図である。
図１に示すように、水冷服３には服素材に一体的又は着脱自在に取付けられた液体路４が設けられ、水を循環させて冷やすことができるように構成してある。液体路４はシリコンチューブのような管形のものや、ゴムや合成樹脂等で形成された扁平で幅広な液体路４であってもよい。
水冷服３には、チョッキ形、ジャンバー形などの衣服形状や、頭を覆う頭部水冷部５（例えば、フード部）なども構成することができる。さらに、身体冷却用の水冷部材に使用する容器であれば、本発明に係るキャップを適用することができる。なお、本明細書において「水冷服３」という表現は、各種の「水冷式冷却部材」に同様に適用できる意味で記載している。
水冷ユニット部２は、容器６と、キャップ１と、容器６内の水を送出する送出管７と、水冷服３からの水が戻る戻り管８と、ポンプ９と少なくとも有している。それに加えて、通常は、水冷ユニット部２側の各管と冷却服３側の各管を接続又は離脱した状態にする接続具１０とを備えている。
ポンプ９によって容器６内部の氷が溶けた冷水は送水管７から送出側チューブ２８を介して冷却服３に供給され、人体によって暖められた温水は戻り側チューブ２９から戻り管８を介して容器６内に戻ってくる構成にしてある。

＜キャップ１＞
図２（ａ）に示すように、この実施形態に係るキャップ１は、容器の口部（図示せず）に装着され、キャップ本体部として機能する基体部１１と、基体部１１に装着される栓体１２，１３（図４参照）とを有している。栓体１２，１３は、基体部１１の受入凹部１８（図２（ｆ）参照）に装着される。
栓体は、使用状態時用の使用栓体１２と、冷凍庫に保管する時や運搬時などに使用する保管栓体１３とを少なくとも有している。
本実施形態では、キャップ１は、基体部１１は容器の口部に取り付けられ、基体部１１の部分は蓋をしたままの状態で使用される。また、図２に示すように基体部１１に使用栓体１２を取り付けて冷却服の使用時に冷水を供給できる状態と、図４に示すように基体部１１に保管栓体１３を取り付けることによって保管時などに適した状態とを選択することができることを特徴としている。このように、２つの状態を選択できる構成にすることで、内部の氷が溶けた状態の使用済みの容器と、内部に多くの氷が入った新しい容器との交換を簡単かつ短時間で行うことができる。
以下、キャップ１の各構成要素について具体的に説明する。

＜基体部１１＞
図２（ｆ）（ｅ）に示すように、基体部１１は、容器６の口部に係合する外側壁１６と、基体部磁石１７と、使用栓体１２及び保管栓体１３を栓体として受け入れる受入凹部１８と、受入凹部１８の下部域に設けられた開口部１９とを少なくとも有している。外側壁１６は容器の口部が円形である場合は、円形の外周壁で構成される。
容器の口部と、外側壁１６を着脱自在にキャップとして蓋をしたり、開いたりすることができる構成は各種考えられるが、この第１実施形態では、凹凸係合などの嵌合構造が採用してある。

図２（ｆ）（ｅ）に示すように、開口部１９は、使用栓体１２の送出管７及び戻り管８が突出して容器内に出ることができるような大きさを有する開口である。受入凹部１８は基体部１１の上壁２０に形成され、使用栓体１２（以下、図３参照）のフランジ部４０、使用栓体磁石３９、膨出部４１をそれぞれ受け入れることができる空間が形成してある。
図２に示すように、基体部１１には、その強度を向上させるため、外側壁１６よりも中心側（内側）に内部構造壁２３を設け、その内部構造壁２３で形成される空間のほとんどを受入凹部１８としてある。
内部構造壁２３には、中心側に向けて環形突出壁２２（図２（ｆ）参照）が設けられ、その環形突出壁２２の先端部と使用栓体１２（図３参照）の栓機能部４２が圧接するようにしてある。
基体部磁石１７は、水が漏れないように栓が可能になり、手の力で栓を抜くことができる磁力が及ぶ位置であれば、基本的に基体部１１のどの位置に設けても良い。好ましくは、使用栓体磁石３９（図３参照）と基体部磁石１７は平行に対向し、上下方向、又は左右方向に距離を置いて使用栓体１２側と基体部１１側にそれぞれ設けられる。なお、各磁石３９，１７の間に栓機能部４２が存在するように構成することもできる。また、各磁石３９，１７の形状は自由に設計でき、その形状は環形（リング）の構成に限定されない。

＜使用栓体１２＞
図３（ｅ）に示すように、使用栓体１２は基体部１１（図２参照）の開口部１９を塞ぐ機能を有する塞ぎ部３７と、容器内と外を繋ぐ複数の管と、使用栓体磁石３９とを含んで構成してある。
図３に示す実施形態に係る使用栓体１２では、フランジ部４０と、使用栓体磁石３９と、フランジ部４０から下方に膨出させた膨出部４１と、膨出部４１に設けられた栓機能部４２と、送出管７と、戻り管８とを有している。図３（ａ）に示すように、膨出部４１の下側に突出した送出管７及び戻り管８の部分を内管部４３と呼ぶことにする。図３（ａ）に示すように、フランジ部４０から上側に突出した送出管７及び戻り管８の部分を外管部４４と呼ぶことにする。
通常は、複数の管を使用栓体１２に挿通させて、適宜、複数の管の少なくとも１本を送出管７として使用し、複数の管の少なくとも１本を戻り管８として使用する。したがって、通常は、使用栓体１２において、製造の段階で複数の管のそれぞれにおいて使用用途が予め決定しているわけではない。
図３（ｅ）に示すように，内管部４３の送出管７には、容器６（図１参照）の底部域まで達するシリコンチューブなどの長いチューブ２６が取り付けられ、内管部４３の戻り管８には、短いチューブ２７が取り付けてある。
一方、外管部４４の送出管７及び戻り管８には、それぞれ冷却服の送出側チューブ２８，戻り側チューブ２９が接続してある。
なお、図３（ａ）（ｂ）では使用栓体磁石３９を省略した図で描いている。

この実施形態では、使用栓体磁石３９はフランジ部４０の下壁に円環形の磁石を取り付けることにより使用栓体１２に取り付けてある。
前記したように、栓機能部４２は膨出部４１の周面に形成され、基体部１１に設けられる環形突出壁２２と圧接して、容器６内の水が漏れないようにする部分である。栓機能部４２としては公知のオイルシート、オイルリング等の水密部材を含めることができる。
受入凹部１８内に使用栓体１２入った時に、斜めに傾いて適正位置でない姿勢に固定されることがなく、栓がされる適正位置に誘導されるように姿勢の自動補正機能を備えている。姿勢の自動補正機能は、受入凹部１８のなだらかな曲面形状と膨出部４１のなだらかな形状の組み合わせと、磁石１７，３９間に働く引き合う磁力により実現できる。

＜保管栓体１３＞
保管栓体１３は、図４（ｅ）に示すように、受入凹部１８（図２（ｆ）参照）に挿入される導入部５１と、保管栓体磁石５７と、指等で支持する支持部５２とを有している。導入部５１の周面には使用栓体１２と同様に栓機能部４２が設けられている。
この第１実施形態に係る保管栓体１３には、フランジ部５３の上部に指輪形の支持部５１が設けられている。
図４（ｂ）に示すように、フランジ部４０の下部には、フランジ部４０側から順に円柱部５４と略円錐部５５と略球欠部５６とを連設した形状の導入部５１が示してある。リング形の保管栓体磁石５７は、フランジ部５３の下側で円柱部５４の周面位置に嵌め込むように取り付けてある。略球欠部５６は直径よりも小さい球欠部で構成してある。
なお、図４（ａ）（ｂ）では保管栓体磁石５７を省略した図で描いている。
支持部５２の形状としては、指輪状形状のみならず、平板形状、T字形状などの各種の支持形状が採用できる。
また、保管栓体１３においても姿勢の自動補正機能は有している。その場合、自動補正機能は受入凹部１８のなだらかな曲面形状と導入部５１のなだらかな形状の組み合わせと、磁石１７，５７間に働く引き合う磁力により実現できる。
具体的には、略円錐部５５及び略球欠部５６の部分が受入凹部１８内に入った時に、受入凹部１８のなだらかな曲面に沿って所定位置に嵌まり込むように磁力で誘導される。

＜作用の説明＞
まず、図１に示すように、使用栓体１２を装着したキャップ部１の容器６を使用し、ポンプ９を駆動して水冷服３に冷水を供給する。そして、容器６内の氷が全て溶けて冷却効果がなくなるまでの時間、水冷服３の冷却を続ける。
冷却効果がなくなれば、保冷容器や冷凍庫などに保管され、図５に示すように保管栓体１３が取り付けられており、水が凍った状態の交換容器６を現在、使用している容器６と交換する。
交換作業は、凍った容器６に取り付けられている保管栓体１３を基体部１１から取り外して受入凹部１８を開口した状態にする。この場合、保管栓体磁石５７と基体部磁石１７間に働く磁力よりも大きな力で保管栓体１３を引っ張ることにより、簡単に容器６（基体部１１）から取り外すことができる。

また、同様に、使用栓体１２を引っ張ることにより、使用栓体１２を現在使用中の容器６から取り外す。
そして、使用栓体１２の内管部４３に接続されたチューブ２６，２７を基体部１１の受入凹部１８から開口部１９を経て、凍った容器６内部に入れて磁力により使用栓体１２を新しい容器６に取り付ける。
このように処理することで、送出管７及び戻り管８を備えた容器をそのまま冷凍庫に入れる場合に比べて、送出管７及び戻り管８が氷の膨張によって破損することを防止することができる。また、使用によって氷が溶けた水が入った容器６には保管栓体１３を取り付けることで簡単に栓をすることができる。そして、再び、冷凍庫に入れて凍った容器６にすることが簡単にできる。

また、保管栓体１３によって基体部１１の受入凹部１８に蓋をすることによって、移動時にも氷が溶けた水が容器６から出ることを防止又は大幅に抑制することができる。
このように、氷のない容器と氷った容器とを交換する場合には、保管栓体１３を使用栓体１２に取り換えるだけで良いので交換作業を著しく効率化することができる。
また、基体部１１には受入凹部１８が形成され、その受入凹部１８は使用栓体１２の膨出部４１、保管栓体１３の導入部５１を円滑に案内できる曲面形状に構成されているので、送出管７に接続されたチューブ２６，２７のような内管が接続された場合でも、内管を開口部１９に向けて正しい装着位置に良好にガイドすることができる。

［第２実施形態］
図６に示すように、この第２実施形態は、インサート成形等により保管栓体１３の内部に保管栓体磁石５７を設けた構成である。インサートした樹脂の厚さは磁力が外部に及ぶ厚さに設定する。
インサートする方法としては、成型する前に型に予め磁石を入れておき、樹脂を流し込む方法や、予め保管栓体１３の所定箇所に隙間を作っておき、樹脂の可塑性と弾力性を利用して、隙間を広げるように変形させた後、その隙間に磁石を挿入する方法などがある。
また、図示はしないが、同様にインサート成形等により基体部の内部に基体部磁石を設ける構成も採用することもできる。

［第３実施形態］
図７、図８に示す第３実施形態が、前記第１実施形態に比べて特徴的な点は以下の通りである。
第１は、基体部１１の第１係合手段を嵌合構造から螺子構造に代えた点と、内部構造壁２３とは別の内側壁２１を設け、その内側壁２１にも螺合ネジを設けて、大小２つの大きさを有する容器の口部に装着できるように構成した点である。
内側壁２１と内部構造壁２３の間に小さい容器の口部が螺合侵入できるように空間部２４が形成してある。
この実施形態においても、図７に示す使用状態から図８に示す保管状態に簡単に切り替えができることは同じである。

第２は、キャップ１の上方向に延びる送出管７と戻り管８に加えて横方向に延びる液体を送り出す側に接続する管６２と、液体が戻る側に接続する管６３とを使用栓体１２の上部６６に一体的に設けた点である。この構成であると、使用栓体１２に一体的に横方向に繋がる枝管部６４が配置できるので、コンパクト化できるとともに容器に使用栓体１２に枝管部６４が固定されるので、強度を向上でき、枝管部６４の破損等の問題の発生を大幅に低減できる。
第３は、使用栓体１２と一体的に形成される送出管７と戻り管８の形状を、想定する元の管の断面面積で２等分した形状にしてあることである。２等分する形状は元の管が円管であれば、半円形となる。また、元の管が四角形管であれば、同じく四角形、又は三角形となることが多い。

図７に示す構成では、使用栓体１２と一体的に形成される送出管７と戻り管８の形状を断面図で半円形に構成し、１つの大きな断面積を有する管の中に２つの管を設けることが可能になる。この構成であると、一つの管の内部を２分割したホース部（図９（ｂ）参照）等の分割管を使用して、送出管７と戻り管８を外観形、構造的に１つの管とすることが可能になる。この構成であれば、送出管７と戻り管８が別々に存在する構成よりも扱いが簡単となり、機能的である。

＜水冷服の冷却に適した構成＞
図９、図１０は、それぞれ図７に示す枝管部６４を有するキャップを使用した水冷服用キャップシステムの一例を示す説明図である。
変換継手８１は、ホース部７７を介してポンプ９に接続するときに使用される継手である。変換継手８２は、ホース部７６を介して冷却服３に接続するときに使用される継手である。ホース部７６，７７は、図９（ｂ）に示すように２つの半円形の管８３、８４を有している。
変換継手８１は片方が送出管７と戻り管８のような半円形の管６２，６３に接続できる半円形の２つの筒体部９０，９１を有しており、他方がポンプ９に接続しやすいように円形管に接続できる円形管９５，９６を有している。
変換継手８２は片方が送出管７と戻り管８のような２つの半円形の管に接続できる半円形の２つの筒体部を有しており、他方が冷却服３に接続しやすいように円形のホース部９２，９３に接続できる円形管９７，９８を有している。
変換継手８２の大径の２つの円形管９７，９８には、それぞれ、変換継手８２のところでホース部９２，９３を外した場合に、水が漏れることを防止する逆止弁構造（図示せず）を有している。

［第４実施形態］
図１１は第４実施形態を説明するための図である。
図１１に示すように、第２係合手段が使用栓体１２と基体部１１との接続分離を可能にする手段が磁石ではなく、他の係合手段を採用したことを特徴としている。
図１１に示す構成では、一対の磁石に代えて凹凸部の嵌合部８８と、図示しないオイルリングのような止水部材（図示せず）を組み合わせた構成にしてある。
膨出部４１と受入凹部１８によって栓体側嵌合部と基体部側嵌合部（両者を符号８８で示す）とが嵌合したときに、止水部材が環状壁において圧接されて、止水状態を実現する。使用栓体１２及び保管栓体１３側の凸部又は凹部と受入凹部１８側の凹部又は凸部の突出量、凹み量は、止水部材を傷めず、円滑に着脱動作が行われるように設定する。

［他の構成例１］
図１２は、本発明とは別の発明として他のキャップの構成を開示する。
この別の発明に係る液体循環容器用キャップは、
液体用の容器の口部に取り付ける着脱自在の第１係合手段を備えた基体部と、前記キャップに着脱自在に装着される使用栓体とを有し、
前記使用栓体は、前記容器内の液体を前記容器外へ送る送出管と、前記容器外の液体を前記容器内へ戻す戻り管とを備えた構造となっており、
前記使用栓体の下部には前記送出管と前記戻り管を有する膨出部が設けられ、
前記膨出部には栓機能部を備えており、
前記基体部は、
前記基体部の上側面に設けられ、前記膨出部の少なくとも一部を受け入れる受入凹部と、
前記受入凹部に設けられ、前記膨出部の少なくとも前記送出管及び前記戻り管の内管部を前記容器内側に挿通させる開口部と、
前記使用栓体と前記基体部は第３係合手段を有しており、
前記第３係合手段を設けることによって、前記使用栓体を前記基体部に対して栓体として機能させつつ、前記基体部に対して前記使用栓体を回転できる状態で取り付けたことを特徴とする。

この構成例では、第４実施形態に使用される使用栓体１２と基体部１１とを着脱自在に設けた構成ではなく、スナップリング等の固定リング３０で使用栓体１２を基体部１１に取り付けたキャップ構成である。この構成では保管栓体１３は使用しない。
また、この別発明においても、前記第１係合手段を、外側に設けられた外側壁と内側に設けた内側壁のように複数の壁で構成し、口部の大きさの異なるなる複数の容器に着脱自在に取り付けできるように構成することもできる。
この構成であれば、使用栓体１２が故障した場合には、固定リングを外して新しい使用栓体１２に手軽に新規のものに交換することができる。また、製造メーカー側から考えると、製造時に組み付ける使用栓体１２と基体部１１の組み合わせを変えることで、複数種のキャップを簡単に作り分けることができる利点もある。
この別発明においては、キャップ製品として、使用栓体１２は基体部１１に対して回転できる構成が採用される。回転できる構成の一例としては、使用栓体１２を基体部１１の受入凹部１８に嵌合させた状態で、使用栓体１２と基体部１１の接触面にグリースを入れて、摩擦抵抗を下げる方法（グリスアップ）がある。
なお、この別発明においても、請求項５、請求項８、請求項９、請求項１１～請求項２１の各構成を採用した発明を構成できる。

本発明は上記実施形態以外にも本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形を行うことが可能である。
（１）前記実施形態では使用栓体１２に設ける送出管７と戻り管８の断面積はいずれも同じ大きさで、管の個数も２個の場合を示したが、送出管７に繋がる管は、１本の大面積の管で構成し、戻り管に繋がる管は２本、３本、４本というように複数本設けても良い。大面積の送出管７につながる管に「１個の管→２個の管」に変換する変換継手を設けることで、水冷服の左半分を冷却する管と右半分を冷却する管に分離した構成にすることもできる。
また、戻り管８の場合は「２個の管→１個の管」に変換する変換継手を設けることもできる。送出管７自体に分岐する変換継手を一体化した構成や戻り管８自体に合流する変換継手を一体化した構成もそれぞれ採用することができる。

（２）前記実施形態では液体循環容器用キャップとして、水冷服用の容器に採用されるキャップに適用した場合を示したが、容器内の水やガソリンなどの燃料、濾過すべき液体や、機能性液体など、各種多様な液体を容器内と容器外で循環させる場合などにも容器又は液体の交換という作業が求められる場合もあるので、本発明を同様に適用できるものである。

１ キャップ
３ 水冷服（身体冷却部材）
６ 容器
７ 送出管
８ 戻り管
９ ポンプ
１１ 基体部
１２ 使用栓体
１３ 保管栓体
１６ 外側壁
１７ 基体部磁石
１８ 受入凹部
１９ 開口部
２１ 内側壁
２２ 環形突出壁
２３ 内部構造壁
３９ 使用栓体磁石
４１ 膨出部
４２ 栓機能部
４３ 内管部
５１ 導入部
５２ 支持部
５７ 保管栓体磁石
６２ 液体を送り出す側に接続する管
６３ 液体を戻る側に接続する管
８１ 変換継手
８２ 変換継手

Claims (21)

1. 液体用の容器の口部に取り付ける着脱自在の第１係合手段を備えた基体部と、前記基体部に着脱自在に装着される使用栓体とを有し、
   前記使用栓体は、前記容器内の液体を前記容器外へ送る送出管と、前記容器外の液体を前記容器内へ戻す戻り管とを備えた構造となっており、
   前記使用栓体の下部には前記送出管と前記戻り管を有する膨出部が設けられ、
   前記膨出部には栓機能部を備えており、
   前記基体部は、
   前記基体部の上側面に設けられ、前記膨出部の少なくとも一部を受け入れる受入凹部と、
   前記受入凹部に設けられ、前記膨出部の少なくとも前記送出管及び前記戻り管の内管部を前記容器内側に挿通させる開口部と、
   前記使用栓体と前記基体部は第２係合手段を有しており、
   前記第２係合手段を設けることによって、前記使用栓体を前記基体部に対して栓体として機能させつつ、着脱自在に取り付けたことを特徴とする液体循環容器用キャップ。
2. 前記容器を使用時以外に使用する保管栓体を有し、前記保管栓体は手で持つ支持部と、前記受入凹部に挿入するためのガイドとなる導入部と栓機能部とを有し、前記保管栓体と前記基体部は第２係合手段を有しており、
   前記第２係合手段を設けることによって、前記保管栓体を前記基体部に対して栓体として機能させつつ、着脱自在に取り付けたことを特徴とする請求項１に記載の液体循環容器用キャップ。
3. 前記第２係合手段を前記使用栓体に使用栓体磁石を設けるとともに前記基体部に基体部磁石を設けることで構成し、それらの磁石間の磁力によって、前記使用栓体を前記基体部に着脱自在に取り付けたことを特徴とする請求項１～請求項２のいずれか一つに記載の液体循環容器用キャップ。
4. 前記第２係合手段を前記保管栓体に保管栓体磁石を設けるとともに前記基体部に基体部磁石を設けることで構成し、それらの磁石間の磁力によって、前記保管栓体を前記基体部に着脱自在に取り付けたことを特徴とする請求項２に記載の液体循環容器用キャップ。
5. 前記第１係合手段を前記基体部の外側壁に設け、前記受入凹部を前記外側壁よりも内部にあって上下方向に延びる内部構造壁を含んで構成し、その内部構造壁から中心側に突出する環形突出壁を設け、少なくとも前記環形突出壁を用いて前記栓機能を実現することを特徴とする請求項１～請求項４のいずれか一つに記載の液体循環容器用キャップ。
6. 前記使用栓体が有する前記膨出部と前記受入凹部との係合が、前記基体部に対する前記栓機能部の位置決め手段としても機能することを特徴とする請求項１～請求項５のいずれか一つに記載の液体循環容器用キャップ。
7. 前記保管栓体が有する前記導入部と前記受入凹部との係合が、前記基体部に対する前記栓機能部の位置決め手段としても機能することを特徴とする請求項２に記載の液体循環容器用キャップ。
8. 大きな口部を有する前記容器と係合し、着脱自在に固定できる外側壁と、小さな口部を有する前記容器と係合し、着脱自在に固定できる内側壁とを前記基体部は有していることを特徴とする請求項１～請求項７のいずれか一つに記載の液体循環容器用キャップ。
9. 容器の口部と、前記外側壁及び前記内側壁の係合が螺合構造であることを特徴とする請求項８に記載の液体循環容器用キャップ。
10. 前記使用栓体の前記送出管と、前記戻り管と、前記膨出部と、前記栓機能部とを一体成型で構成したことを特徴とする請求項１～請求項９のいずれか一つに記載の液体循環容器用キャップ。
11. 前記使用栓体の前記送出管及び前記戻り管と、前記送出管の途中で液体を送り出す側に接続する管と、液体が戻る側に接続する管とを一体化して前記使用栓体に形成したことを特徴とする請求項１～請求項１０のいずれか一つに記載の液体循環容器用キャップ。
12. 前記使用栓体の上方に伸びる前記送出管及び前記戻り管と、前記使用栓体の横方に延びて、前記送出管の途中でポンプの入口側に接続する管と、ポンプの出口側に接続する管とを一体化して前記使用栓体に形成したことを特徴とする請求項１～請求項１１のいずれか一つに記載の液体循環容器用キャップ。
13. 前記使用栓体の上方に伸びる前記送出管及び前記戻り管が水冷式の身体冷却部材に接続されることを特徴とする請求項１～請求項１２のいずれか一つに記載の液体循環容器用キャップ。
14. 前記栓体を前記基体部に対して上から押し込むことによって前記栓体を前記受入凹部の部分に嵌合させる着脱自在の嵌合構造によって前記第２係合手段を構成したことを特徴とする請求項１～請求項１３のいずれか一つに記載の液体循環容器用キャップ。
15. 前記使用栓体の前記送出管と前記戻り管をそれぞれ断面面積を複数個に分割する形状の管で構成してあることを特徴とする請求項１～請求項１４のいずれか一つに記載の液体循環容器用キャップ。
16. 前記複数個に分割する形状の管が半円形であり、前記送出管及び前記戻り管を合わせた形状が外観において円形の管形状となるように構成してあることを特徴とする請求項１５に記載の液体循環容器用キャップ。
17. 前記使用栓体の前記送出管又は前記戻り管に設けられる変換継手がそれぞれ前記送出管又は前記戻り管の断面積と間隔の少なくとも一方を変換する変換継手を備えていることを特徴とする請求項１～請求項１６のいずれか一つに記載の液体循環容器用キャップ。
18. 前記使用栓体の前記送出管に設けられる変換継手が１個の管から２個の管に分岐する分岐部を備えていることを特徴とする請求項１～請求項１７のいずれか一つに記載の液体循環容器用キャップ。
19. 前記使用栓体の前記戻り管に設けられる変換継手が２個の管から１個の管に合流する合流部を備えていることを特徴とする請求項１～請求項１８のいずれか一つに記載の液体循環容器用キャップ。
20. 前記使用栓体の前記送出管又は前記送出管に接続する変換継手に逆止弁を設け、前記送出管又は前記変換継手から管を離したときに、液体が漏れないように構成したことを特徴とする請求項１～請求項１９のいずれか一つに記載の液体循環容器用キャップ。
21. 前記使用栓体の前記戻り管又は前記戻り管に接続する変換継手に逆止弁を設け、前記戻り管又は前記変換継手から管を離したときに、液体が漏れないように構成したことを特徴とする請求項１～請求項２０のいずれか一つに記載の液体循環容器用キャップ。

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