(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
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。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
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。
【0007】
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。
【0008】
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。
【課題を解決するための手段】
【0009】
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。
【0010】
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。
【0011】
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。
【0012】
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。
【0013】
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。
【0014】
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。
【0015】
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。
【0016】
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。
【発明の効果】
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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)。
【0038】
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。
【0039】
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、15mm
2〜18mm
2程度が好ましい。
【0040】
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。
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
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。
【0045】
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。
【0046】
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。
【0047】
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。
【0048】
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。
【0049】
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。
【0050】
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。
【0051】
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。
【0052】
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。
【0053】
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。
【0054】
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。
【実施例】
【0055】
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11.9mm
2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17.8mm
2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16mm
2、入口と出口のなす傾斜角度は135度である。
【0056】
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。
【0057】
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。
【0058】
各計測結果を表1に示す。
【0059】
【表1】
【0060】
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。