JP4105162B2 - 特に飲料用の単独使用式、自己加熱式、自己冷却式のいずれかの容器及び製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、主クレームの前文に記載された複数寸法で製造可能な、特に飲料用の単独使用式、自己加熱式、自己冷却式いずれかの容器に関するものである。本発明は、また該容器の製造方法に関するものである。

本発明は、発熱又は吸熱化学反応の結果として飲料を加熱又は冷却するための手段を提供する容器分野に含まれる。
この技術分野で公知の複数の飲料用容器の場合、化学反応成分は、飲料を入れる第１受容体と、第１受容体を挿入する外側の第２受容体との間に設けたチャンバの各画室に別個に配置される。前記化学反応成分は、液体と顆粒状の塩とから成り、該成分間の反応は２成分を分離しているダイアフラムを、例えば、第２容器の内方へたわむ底部と一体の破断器具を用いて破断することで開始される。
反応効果を最適化するには、塩を配置するチャンバの画室を、第１受容体の利用可能な表面と直接接触するように形成する一方、液体成分を包含しようと思う画室は、第２受容体の底部上に、第１受容体と直接接触しないように設られる。

成分のこのような好適配置は、第１受容体との接触が可能な限り、反応を起こさせる要求に応えるものであると同時に、ダイアフラムの破断口を通る液体成分のより大きな能力を利用するものでもある。

公知容器の第１の限界は、容器全体が、第１受容体に包含される飲料の量に比してかさ高な点である。
この欠点の理由の１つは、塩成分が破断可能なダイアフラムと第１受容体の底部との間に配置され、これらを互いに隔てている点である。同時に、第１受容体の側部ジャケットの周囲に環状に延びる関連画室部分は使用されていない。
このような構成は、容器の製造時に、第１受容体を導入する前に、塩成分を各画室へ導入するという処置の直接の結果である。塩成分は、したがって、ダイアフラム上方に配置され、第１受容体は、既に導入された塩成分の層の上に載せられるほかはない。

他方、ダイアフラムと第１受容体との間の空間は、ダイアフラムを容易に破断できるように通常剛性材料製である破断器具が、第１受容体の底部に妨げられずに塩成分の画室内へ貫通できるように、ダイアフラムと第１受容体との間の空間も必要と考えられる。
前記構成は、また公知容器の第２の重要な欠点源でもある。すなわち、公知容器は、最大５０ｍｌの比較的少量の飲料しか内包するのに適さず、それ以上の量を内包するとなると、容器の寸法や総重量が、飲料の実際量と比較して過大になり、商業的には実現不可能である。実際、内包する飲料量や飲料の加熱（又は冷却）に必要な試薬量を増加させれば、第１と第２の受容体間の不利用空間が著しく増すことになり、その結果、容器の反応成分により吸収されたり外部へ放出されたりする熱エネルギー分が増大する。したがって、飲料の実加熱に利用されない廃エネルギーの増大を補償するために、飲料の実際量によって決定される増加量よりもはるかに多量の試薬量を使用する必要が生じる。

言い換えると、容器の寸法及び総重量の増加は、加熱又は冷却を要する飲料量の増加量に比例せず、それ以上の値となる。
この欠点は、既述のように、平均的な飲料量（５０ｍｌ）の容器のマーケティングに重要な限界を置く上に、また製造が技術的に複雑で、製造費も増大する。

本発明の根底をなす課題は、特に飲料用の単独使用式、自己加熱式、自己冷却式のいずれかの容器であって、複数寸法で製造可能な、引用の先行技術の既述の限界が克服されるように構造的かつ機能的に設計された容器を製造することである。この問題に関連する本発明の主な目的は、全体がコンパクトで、低価格の容器、それも従来の解決策に比して全体の熱効率の高い発熱反応や吸熱反応が発生せしめられる容器を製造することである。
更に、本発明の主な目的は、そのような容器を製造する方法を利用し得るようにすることである。

以上の目的及び以下の説明で明らかになるだろうその他の目的は、複数の寸法で製造可能な単独使用式、自己加熱式、自己冷却式いずれかの容器により、かつまた特許請求の範囲の記載に従って前記容器を製造する方法により達成された。
本発明の特徴及び利点は、添付図面に記載された幾つかの好適実施例の詳細な説明により明らかになろう。ただし、該実施例は本発明を限定するものではない。

添付図面では、本発明により得られる複数寸法で製造可能な単独使用式、自己加熱式、自己冷却式いずれかの容器が、全体として符号１で示されている。容器１は、第１と第２の受容体２，３を含み、第１受容体は、第２受容体の内側に同軸線的に挿入され、それぞれの口のところで互いに結合される。
飲料を入れるための、事実上円筒形の第１受容体２は、事実上平らな底部４とケーシング５とを有している。同じように、類似のタンブラ形状を有する第２受容体３は、外方へ突出した形状の底部６（図１）と、第１受容体２のケーシング５と事実上平行なケーシング７とを有している。容器１のすわりが安定するように、底部６は、ケーシング７とは反対の側から軸線方向に延びるカラー８で取り囲まれている。
詳しくは後述するが、底部６は、外方へ突出する休止位置（図１）から内方へ突入する作業位置（図１）へと変化することができる。

第２受容体３は、その口が第１受容体２によって閉じられ、他方、第１受容体は引きちぎり蓋によって除去可能に閉じられている。第１受容体２と第２受容体３との間には、外部に対し密閉されたチャンバ１０が設けられ、該チャンバは、ケーシング７の肩７ａに周縁部を固定された破断可能なダイアフラム１３によって第１と第２の画室１１，１２に仕切られている。
ダイアフラム１３は、チャンバ１０内を第１受容体２の底部４に沿って、該底部と事実上平行にチャンバ１０内に延びている。第１画室１１は、したがって主として第１受容体２のケーシング５の周囲を事実上環状に取り囲んでいる。
第２画室１２は、第２受容体３の底部６上に形成され、頂部がダイアフラム１３によって仕切られている。
画室１１，１２内には、接触すると発熱反応又は吸熱反応を生じ得る第１と第２の成分がそれぞれ別々に配置されているので、第１受容体２に内包されている飲料を加熱又は冷却することができる。

第１成分は塩を包含し、該塩は、要求される熱効果に応じて、無水塩化カルシウム（加熱の場合）又はチオ硫酸ナトリウム（冷却の場合）から成るようにでき、他方、第２成分は、双方の場合とも水から成るようにする。前記成分は好ましいとはいえ、第１成分は当技術分野で知られている別の化合物、例えば酸化カルシウム（加熱）、塩化カリウム、尿素、硝酸アンモニウムを包含してもよい。
２つの画室１１，１２を結合して、それらの内部の各成分を一緒にするためには、操作するとダイアフラム１３を切り裂くことのできる破断器具が、容器１に備えられている。
この破断器具は４個の刃を含み、該刃が、第２画室内を軸線方向にダイアフラム１３の方向へ延び、かつ刃の一方の端部が第２受容体３の底部６に剛性取り付けされている。各刃１４は、軸線方向に曲げ変形可能であるのが好ましいが、これについては後述する。

刃１４は、正方形の辺に沿って底部６上に同心的に配置され、また底部６が外方へ突出する休止位置にある場合には（図３ａ、図３ｂでは破線で示す）軸線Ｘと事実上平行に延びるように構成されている。このようにすることで、底部６が内方へ突入した場合、刃１４は軸線Ｘから離れる方向でダイアフラム１３向かって移動する。前述の２つの位置での底部６と刃１４との幾何的なパラメータを詳細に研究することにより、特に出来る限り第１受容体２の底部４に対してダイアフラム１３を維持することを考慮に入れ、刃の寸法や相対位置決めを最適化し、刃の十分な軸線方向運動によりダイアフラム１３の破断が可能になり、かつまた刃の側方への運動と離間の程度を最大化することで、底部４による妨害が出来るだけ最小化される。

この研究から明らかになる最適な構成は、具体的には、底部が７５ｍｍの曲率Ｒ１と２５ｍｍの半径Ｒ２とを有する場合、刃１４は中心Ｒ３から１２−１３ｍｍの距離に配置するというものである。ダイアフラム１３の破断を補助するため、刃１４の自由端１５は尖端及び／又は鋸歯状（図示せず）でよい。
同じように、刃の数は、前記の構成が本発明の好適実施例であるとはいえ、引例のもの（例えば中央に配置された単一の刃）とは異ってもよい。該実施例では、刃の過剰な剛化なしに限られた数の刃で処理でき、同時に、ダイアフラムの破断が十分に可能であり、かつその結果、反応成分が迅速に混合され、外部への熱損失が最小化される。
第１受容体２に内包される飲料を加熱又は冷却するには、容器を逆さにして破断し、第２受容体３の底部６を押圧して変形させるだけでよく、それによって刃１４がダイアフラム１３のほうへ移動し、ダイアフラムを破断する（図２）。

ダイアフラム１３と第１受容体２とが直近に配置される結果、各刃１４の自由端１５は、ダイアフラム１３を貫通しただけで底部４に遭遇する。しかも、刃１４が更に底部４を貫通することも妨害されない。なぜなら、刃が可とう性のため、容易に変形され、底部４の平面に沿ってスライドして、チャンバ１０の形状に従うことが出来るからである（図２）。
ダイアフラム１３が破断され、容器１が逆さにされる結果として、水が第２画室１２から第１画室１１へ流入し、そこで第１成分と反応し、周囲に対して放熱する（又は周囲から吸熱する）。注意すべき点は、刃１４の数と曲げのため、ダイアフラム１３が極めて広範囲に破断される結果、第１画室１１への水の急速な流入が補助される点である。

容器１は、次のような経過で製造される。
図４ａ−図４ｅに示すように、第１と第２の受容体２，３は別個に用意される。第２受容体は、また好ましくは底部６と一体に作られた刃１４を含んでいる。
通常、水である第２成分は、第２受容体３に導入され、重力によって該受容体の底部６に達する。自由水面上方に位置する肩７ａのところにダイアフラム１３が固定され、これにより第２画室１２が形成され、密閉される。
ダイアフラム１３の上方に顆粒状の第１成分が導入された後、第２受容体３は、その主軸線Ｘを中心として急速回転される。こうすることにより遠心力が発生するので、第１成分がケーシング７の壁部に押し付けられ、環状の形態となる。

塩成分が正確にケーシング７の壁部に正確に配置されるのを補助するために、そらせ装置２０が備えられ、該装置が軸線Ｘを中心とする前記回転段階中に、第２受容体３内へ挿入される。このそらせ装置は、始めは回転中心にダイアフラム１３から最小距離のところまで挿入され（図４ｂ）、その次に、半径方向でケーシング７のほうへ移動させ、最後には、ケーシング７から事実上第１画室１１の厚さに対応する距離のところまでに達する（図４ｃ）。
こうすることによって、塩はケーシング７の壁部に一様に分配され、かつまた、一般的な目安として、粒度１−２ｍｍの塩成分の場合、約５００ｒｐｍ程度の比較的低速の回転速度の場合にも、底部と頂部との間で事実上一様の厚さが維持される。低回転速度の場合、第２受容体２からの顆粒材料の望ましくないこぼれ出しが避けられる。

この段階が完了すると、そらせ装置２０を第２受容体から引き出す一方、第２受容体は未だ適当に回転させ、同時に第１受容体２を軸方向に挿入する。注意すべき点は、第１成分がケーシング７に対して押し付けられているときに、第１受容体を、なにも妨害されることなく、ダイアフラム１３に対する最終結合位置に達するまで装入できる点である。この位置で、第１と第２受容体２，３を、例えば溶接によってそれらの各々の口のところで互いに結合できる。
ここで容器製造方法の一変化形を図５ａ−図５ｅを参照して説明すると、第１成分をダイアフラム１３上方の第２受容体３内へ装入した後、第１受容体２を部分的に第１画室１１内へ挿入する。
第１受容体と第２受容体２，３の口の間には環状にシール３０が配置され、これによって、２つの受容体２，３の間にまだ開いている開口の外側でチャンバ１０が閉じられる（図５ｂ）。

次いで、容器１を、水平軸線を中心として１８０°旋回させて、受容体２，３の口を下向きにする。
重力の作用で第１成分の顆粒材料は、受容体２，３のケーシング５，７の間に入り込んで、第１受容体２の周囲に環状に配置され、該受容体の底部４とダイアフラム１３との間の隙間は空のまま残される（図５ｃ）。顆粒材料のはみ出しは、ケーシング７の壁部続きに容器１に対し適宜に配置されて、第１受容体２の口縁部に当接されるシール３０によって防止される。
この時点で、第１受容体２が第１画室１１内へ挿入され、その後で、容器１が１８０°旋回され、当初の姿勢に戻され、次の段階の、すなわち２受容体２，３間の溶接段階の準備が整う。

提案した方法は、次のような装置５０を用いて実施できる。すなわち、軸線Ｙに沿って交互に接近又は離間の可能な、半円形の１対のジョー５１，５２を含み、容器１の軸線Ｘと平行に動作するラム５３により所定位置に移動せしめられる第２受容体３を該ジョーによって掴んだり解放したりする装置である。
既に塩成分が充填された第２受容体３は、ジョー５１，５２により保持されることで、その口がジョーの上縁部５１ａ，５２ａと事実上等レベルになる。シール３０の２個の半環状体は、また前もって上縁部５１ａ，５２ａ上に配置される。
好ましくは、シール３０の２個の半環状体の各々は、両面に１対の薄帯鋼を配置され、該薄帯鋼の間に軟質エラストマー材料が挟まれる形になる。
次いで、第１受容体２が画室１１内へ真空装置５４によって上方から挿入され、軸線Ｙに沿ってスライドする支持体５６に取り付けられた１対のプランジャによって第２受容体３内の所定位置に保持される。

装置５０は、次に軸線Ｙを中心として１８０°旋回され、塩成分が重力により画室１１の環状部内へ充填されると、第１受容体２がプランジャ対によって該画室内へ挿入される。
シール３０は、変形可能であるため、プランジャ５５により表面の帯鋼の厚さよりわずかに大きい厚さまで適宜に圧縮できる。装置５０は、次いでスタート位置まで戻され、その位置で容器１はラム５３に支持され、プランジャ５５からシール３０を引き出すためにジョー５１，５２が僅かに開かれ、それにより第１受容体２が完全に挿入できる。注意すべき点は、プランジャ５５による圧力の作用下の半環状体３０ａ，３０が、帯鋼によりシール３０両面の摩擦が小さくされるため、容易に引き出せる点である。
次いで、ジョー５１，５２が開かれ、容器１がラム５３上に解放され、ラム５３によって容器が次の加工段階へ搬送される。

前述の構造上の特性を有し、ここに説明する方法の１つが要求するように製造された容器は、種々の容量を有する種々のモデルで製造される。
例と比較により、下記の表には、本発明による４０ｍｍと１００ｍｌ（表ではそれぞれＡ４０，Ａ１００と記す）入り容器と、従来技術による等容量の容器（表では、それぞれＢ４０，Ｂ１００と記す）について、それらの重量（飲料の正味重量）と総体積を比較した値が示されている。

前記の表に示した値から分かるように、本発明による容器内の成分の配置により、容器の重量及び全寸法の増加に制限のあるモデルの容量を増大させることができる。注目すべき点は、公知の構成では、飲料容量の増加の結果として増加する重量及び体積は、それぞれ、本発明の構成の場合に達せられる重量及び体積の増加より、約２０％及び４０％多い点である。この特徴は、本発明の容器がより軽量でコンパクトであることと組み合わされて、少量の飲料の場合でも、公知の容器と比較して明らかに重量及び体積が小さくとも、容量の大きい容器を製造できる。前記表は、１００ｍｌの容量では、本発明による容器の重量は、公知容器より約４０％軽く、約５５％体積が小さい。

本発明は、したがって提示した目的を達成し、同時に、幾つかの他の利点を提供しており、その中の１つが製造費の低減であり、これは、第２受容体の製造に要するプラスチック量の低減に事実上帰せられる（出願人による評価では、４０ｍｌ容器では約３０％、１００ｍｌ容器では約７０％のプラスチック材料が節約される）。
加えて、既述の成分配置により、反応全体の熱効率が改善される、なぜなら、容器の熱容量が減少すれば、飲料の加熱（又は冷却）に利用される反応で発生する（又は吸収される）熱の比率が増大するからである。

本発明により製造された、複数寸法で製造可能な単独使用式、自己加熱式、自己冷却式いずれかの、特に飲料用容器を、第１操作状態で示す前面図。 第２操作段階で、逆さ位置にされた図１に示した容器の図。 それぞれ図１及び図２の操作位置での図１の容器を拡大詳細図で略示した図。 容器製造の第１方法による図１の容器を各製造段階で略示した図。 容器製造の第２方法による図１の容器を各製造段階で略示した図。

符号の説明

１ 容器
２ 第１受容体
３ 第２受容体
４ 第１受容体の底部
５ 第１受容体のケーシング
６ 第２受容体の底部
７ 第２受容体のケーシング
７ａ ケーシング７の肩
１０ チャンバ
１１ 第１画室
１２ 第２画室
１３ ダイアフラム
１４ 刃
１５ 自由端
３０ シール
５０ 製造装置
５１，５２ ジョー
５３ ラム
５５ プランジャ

Claims (21)

1. 特に飲料用の自己加熱式又は自己冷却式の容器であって、前記飲料を内包し、第２受容体（３）に挿入される第１受容体（２）と、第１と第２の受容体間に形成される第１画室（１１）と、第２受容体（３）の底部上に形成され、破断可能なダイアフラム（１３）により第１画室（２）から分離された第２画室（１２）とを含み、少なくとも第１と第２の発熱反応成分又は吸熱反応成分が別個に、それぞれ前記画室内に配置されている形式のものにおいて、
   前記第１成分が、前記第１受容体（２）の周囲に環状に設けられる前記第１画室（１１）内に配置され、前記ダイアフラム（１３）が、事実上前記第１受容体（２）の底部（４）に対して前記画室を分離するように延在する、特に飲料用の自己加熱式又は自己冷却式の容器。
2. 前記第１受容体（２）の底部が平面的な形状であり、かつ前記ダイアフラム（１３）と事実上平行に延在する、請求項１に記載された容器。
3. 前記第１と第２の受容体が事実上円筒形であり、各側部ケーシング（５，７）が事実上互いに平行である、請求項１又は請求項２に記載された容器。
4. 前記第２画室（１２）内に、操作時には、前記破断可能なダイアフラム（１３）を破断するために運動可能な破断器具（１４）が配置され、該破断器具が、前記受容体（２，３）の一方に遭遇すると少なくとも部分的に変形可能である、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載された容器。
5. 前記破断器具が少なくとも１個の刃（１４）を含み、該刃（１４）が、前記第２受容体（３）の内方へたわむ底部（６）と一体であり、かつ前記第２画室（１２）内で前記第１受容体（２）のほうへ延びている、請求項４に記載された容器。
6. 前記少なくとも１個の刃（１４）が曲げ変形可能である、請求項５に記載された容器。
7. 前記破断器具が、前記内方へたわみ可能な底部（６）から同心的に前記ダイアフラム（１３）に向かって直立する４個の刃（１４）を含む、請求項５又は請求項６に記載された容器。
8. 前記底部（６）が外方へ突出した位置にある場合には、前記刃（１４）が前記両受容体の軸線（Ｘ）に対し平行に延在する、請求項７に記載された容器。
9. 内方へたわみ可能な底部（６）が、約２５ｍｍの半径と約７５ｍｍの曲率を有し、前記刃（１４）が、前記底部上に底部中心から１２ｍｍ−１３ｍｍの距離に配置される、請求項８に記載された容器。
10. 前記少なくとも１個の刃（１４）の、前記ダイアフラム（１３）に近い自由端が尖端となるように付形される、請求項５から請求項９までのいずれか１項に記載された容器。
11. 前記少なくとも１個の刃（１４）が前記自由端に鋸歯状の縁部を有する、請求項１０に記載された容器。
12. 前記第１成分が顆粒状の固体形式を有し、前記第２成分が液体である、請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載された容器。
13. 前記第１成分が無水塩化カルシウム、塩化カルシウム、尿素、チオ硫酸ナトリウムから成る群から選択され、前記第２成分が水である、請求項１２に記載された容器。
14. 特に飲料用の自己加熱式又は自己冷却式の容器を製造する方法であって、第１受容体を第２受容体内へ挿入して、双方の間に密閉チャンバ（１０）が形成されるように、第１と第２の受容体（２，３）とを配置する段階と、
    第１受容体の底部（４）と第２受容体の底部（６）との間に、破断可能なダイアフラム（１３）を配置し、該ダイアフラムにより、前記チャンバ（１０）を、第１と第２の受容体間に形成される第１画室（１１）と、第２受容体（３）の底部上に形成される第２画室（１２）とに区分する段階と、
    前記画室（１１，１２）内にそれぞれ、互いに接触すると発熱又は吸熱可能な第１と第２の成分を別々に配置する段階とを含む形式にものにおいて、
    前記第１成分が、前記第１画室（１２）内で前記第１受容体（２）の周囲に環状に配置され、前記ダイアフラム（１３）が前記第１受容体の底部（４）に向かい合って配置されることを特徴とする、特に飲料用の自己加熱式又は自己冷却式の容器を製造する方法。
15. 前記第１成分が、受容体の主軸線（Ｘ）を中心とする該第２受容体(3)の急速回転の結果として、前記環状の位置に配置され、前記回転による遠心力の作用によって第２受容体の側部ケーシング（７）に押し付けられ、前記第１受容体（２）が、前記回転中に第２受容体（３）との結合位置へ挿入される、請求項１４に記載された方法。
16. 回転段階中、そらせ装置（２０）が前記第２受容体（３）内へ挿入され、該第２受容体（３）の側部ケーシング（７）に対する前記第１成分の位置決めを補助する、請求項１５に記載された方法。
17. 前記そらせ装置（２０）が軸線方向に前記第２受容体（３）内へ挿入され、次いで、前記第１成分を前記第１受容体（２）の周囲の環状位置に配置するのに必要な厚さに等しい距離のところまで、前記そらせ装置を半径方向に前記側部ケーシング（７）のほうへ移動させる、請求項１６に記載された方法。
18. 前記第１成分が１ｍｍ−２ｍｍの粒度を有し、前記第２受容体が約５００ｒｐｍの速度で回転させられる、請求項１６又は請求項１７に記載された方法。
19. 次の複数段階、すなわち
    ― 第２受容体（３）が口を上向きにして配置され、第１成分が第１画室（１１）内に配置される段階と、
    ― 第１受容体（２）を第２受容体（３）内へ部分的に挿入し、該両受容体間にシール（３０）を配置することで、両受容体間に形成されるチャンバ（１０）を外部に対し密閉する段階と、
    ― 前記受容体（２，３）を、それぞれの口が下向きとなるように逆さに位置決めし、第１成分が、重力により第１受容体（２）のケーシング（５）の周囲の前記環状位置に入り込むようにする段階と、
    ― 両受容体が前記段階で置かれ位置にある間に、第１受容体（２）を第２受容体（３）内へ挿入する段階との結果として、前記第１成分が前記環状位置に配置される、請求項１４に記載された方法。
20. 前記シール（３０）が前記両受容体に対して配置され、それによりシールが第１受容体（２）の口縁部に当接され、第２受容体（３）のケーシング（７）続きに該受容体に隣接する、請求項１９に記載された方法。
21. 前記シール（３０）が、弾性材料製であり、第２受容体への第１受容体挿入の前記段階時に圧縮される、請求項２０に記載された方法。

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