JP2003040235A - 密封缶 - Google Patents
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Abstract
域となるようにする。 【解決手段】 底部の外周に形成した円周状の接地部の
内側に底面パネル部を有する密封缶において、打検時の
缶内圧−周波数特性における周波数曲線の立上り点(立
上り周波数)及び/又は傾きを変えることによって、打
検音の周波数が“うなり”を生じる周波数帯域を回避す
るため、前記底面パネル部の形状を、缶内圧50kPa
と0のときの打検周波数の差が100〜2000Hzと
なるような曲面形状とする。具体的には、缶の直径を4
0〜160mmとし、底面パネル部の曲率半径を200
〜2000mmとする。
Description
打検法で検査するときに、内容物や容器胴部の影響によ
ってうなりを生じないようにした密封容器に関する。
飲食物を充填してある缶詰等の缶内圧を非破壊的に検査
する方法として打検法が広く採用されている。打検法
は、缶の蓋(2ピース缶では缶底部)に電磁的衝撃を与
えたときに発生する打検音をマイクロフォンで電気信号
に変換し、それにより缶内圧の良否を判定する検査法で
ある。
の缶詰の場合、常温まで冷えると陰圧缶詰となるが、腐
敗・発酵すると缶内でガスを発生して圧力が上がってし
まい低陽圧缶詰となる。また、陰圧缶詰の密封が不完全
な場合には、缶内に外気が侵入して圧力が上がってしま
う。そこで、缶の一部に衝撃を加え、その缶の反響振動
を解析することによって缶内圧力を検知し、内容物の腐
敗あるいは缶の密封の良否を判定し、不良な缶詰を排除
している。圧力と振動との関係は、缶内圧力と外気圧力
の差が大きいほど缶壁が張り、缶の固有振動が高くなっ
て高音を発する。すなわち、缶の材質、大きさ、厚みそ
して2ピース缶か3ピース缶かといった缶の形態が同じ
であれば、その反響振動は主として缶の内圧に依存する
ことになる。
って衝撃が加えられたときに生じる反響振動音を、マイ
クによって検出する。検出された振動音の周波数分布に
おいてピーク値を示すものが缶の固有振動であり、この
値が適性缶内圧力に対応する周波数帯域に入っているか
否かで缶詰の良否を判定し、不良な缶詰を検査後の工程
でリジェクタ等により排除する。陰圧缶詰は、真空度が
ほぼ27〜80kPaの範囲にあり、圧力のばらつきが
少なく、かつ、内圧変動に対する固有振動数の変化が大
きいので、打検による検知分解能が高く、打検によって
密封不良や内容物の腐敗の検出が正確にできる利点があ
る。しかしながら、陰圧缶詰の場合、陰圧に耐える剛性
の高い缶体を必要とし、陽圧缶よりも側壁が厚くなり、
3ピース缶の場合は、製造コストが高くなるという問題
点を有している。
するため、その缶体を絞り−しごき加工、絞り−ストレ
ッチ加工−しごき加工等によって側壁を薄肉化するとと
もに底と側壁を一体成形してなる2ピース缶が採用され
ている。さらに、上記2ピース缶の製造コストを低減す
るために、密封時に液体窒素等の不活性(液化・ミスト
化・固化)ガスを充填することによって、液体窒素等の
気化膨張により缶内の低陽圧化を行い、缶内圧力で剛性
を付与して2ピース缶の側壁をさらに薄くすることが提
案されている。
るため外圧に対して窪みにくく、缶体の板厚を薄くする
ことができるが、2ピース缶の底部分は胴部分と連続し
た形態となっていること、及び側壁がさらに薄肉化され
ていることに起因して、打検による内圧検査適性に欠け
ていた。すなわち、3ピース缶の場合は、底蓋を胴部分
の端部に巻き締める形態であるので、その巻き締め部の
存在により、太鼓の振動のような固有振動を主とする比
較的単純な振動となる。これに対し、2ピース缶の場合
は、胴部と底部が連続しているため、振動における端部
となる箇所が明確でなく、その結果、打検音が複数の振
動モード成分を含んだ、いわゆる“うなり(飛び)”を
生じる複雑な振動となる。
ッキ鋼板、ティンフリースチール、アルミニウム等の薄
板であるため、それ自体の振動というよりは、缶胴、ヘ
ッドスペースの共振や内容物の影響を強く受けてしま
い、特に衝撃から時を経るに従い振動は缶内圧以外の要
素が重畳されて、一層複雑な“うなり”を含む打検音と
なる。そして、これらの現象は、特に、密封時に液体窒
素等の不活性(液化・ミスト化・固化)ガスを充填して
低陽圧化した2ピース缶に顕著に現れる。
フーリエ変換(FFT)法を用いてスペクトル解析を実
行し、最大値を示す周波数を缶内圧力に対応するものと
して特定し、それが判定基準の範囲内にあるかどうかで
缶詰の良否判定を行っている。しかし、このFFT法を
2ピース缶の打検に適用すると、得られる周波数スペク
トルは分解精度が低く、グラフで表すと鈍った波形とな
ってしまい、満足できるものとなっていない。それは、
この方法による周波数分解能が観測時間に依存すること
に起因している。すなわち、2ピース缶の打検において
周波数分解能を高めようとして観測時間を長くとると、
打検反響振動が、時間とともにノイズが重畳し複雑に変
化してしまうため検出信号そのもののS/N比が低くな
ってしまうからである。そのため、2ピース缶の缶詰に
ついては、高精度な検査結果を期待することができない
という問題があった。
究を重ねた結果、線形予測係数法を用いて周波数スペク
トルを得ることにより、密封容器、特に、2ピース缶か
らなる缶詰の検査に好適な打検方法と打検装置を発明
し、先に特許出願した。本発明者らは、さらに研究を重
ねた結果、密封容器、特に2ピース缶の缶体自体に加工
を施すことにより、打検時に発生する打検音の周波数
を、いわゆる“うなり”の生じない周波数帯域とすれ
ば、2ピース缶からなる缶詰の検査を、打検法により高
精度に行うことができることを見出し、本発明を完成す
るに至った。
“うなり”を生じない周波数帯域となるように、密封容
器底部の初期形状(缶内圧が0のときの形状)を曲面形
状とした密封容器の提供を目的とする。なお、特開20
00−128165に、缶底を簡単に打検することがで
き、缶内圧の検査を容易に行うことができる形状の缶が
開示されているが、この缶は、環状凸部の内側に環状凹
部を形成するとともに、この環状凹部の内方に環状突起
を形成することにより、内圧除荷時に元の状態に戻り易
く、内圧除荷時に張力が小さくなるようにして、固有振
動数を小さくしたものであり、缶底の初期形状を曲面形
状とすることについては、一切開示がない。
にかんがみてなされたもので、打検時の缶内圧−周波数
特性における周波数曲線の立上り点(立上り周波数)及
び/又は傾きを変えることによって、打検音の周波数が
“うなり”を生じる周波数帯域を回避するようにしたこ
とを特徴とするものである。図1は、本発明の原理を説
明する図であり、曲線1は、底面パネル部が平坦な場合
の打検周波数特性を示し、缶内圧が80kPa付近で
“うなり”を生じている状態を示している。
封缶の打検周波数特性を示しており、曲線2の場合は、
打検周波数特性の立上り点を高くして“うなり”を生じ
る周波数を回避した状態を示し、曲線3の場合は、打検
周波数特性の傾きを緩くして“うなり”を生じる周波数
を回避した状態を示し、曲線4の場合は、打検周波数特
性の立上り点を高くするとともに傾きを緩くして“うな
り”を生じる周波数帯域を回避した状態を示している。
なお、図1の曲線1〜4の打検周波数特性を有する密封
缶は、底部の形状のみが異なるだけで他の条件(たとえ
ば、材質,直径等)は同じである。
周波数特性を有するようにするため、本発明の密封缶
は、次のような構成としてある。すなわち、請求項1に
記載の発明は、底部の外周に形成した円周状の接地部の
内側に底面パネル部を有する密封缶において、前記底面
パネル部の形状を、缶内圧50kPaと0のときの打検
周波数の差が100〜2000Hzとなるような曲面形
状とした構成としてある。
周に形成した円周状の接地部の内側に底面パネル部を有
する密封缶において、底面パネル部が平面形状の密封缶
の、缶内圧が0のときの打検周波数をf0、缶内圧が5
0kPaのときの打検周波数をf50、f50−f0=fdと
し、底面パネル部が曲面形状の密封缶の缶内圧が0のと
きの打検周波数をfRとし、さらに、fR−f0=△fと
したときに、△fがfdの0.15〜1.5倍の範囲と
なるような曲面形状とした構成としてある。
“うなり”を生じない打検周波数特性を有する密封缶を
得ることができる。
面パネル部が、缶内外の圧力が高い方から低い方へ膨出
するようにしてある。底面パネル部を、缶内外の圧力が
低い方から高い方へ膨出するようにした缶においては、
缶内圧を0から陽圧または陰圧にしていくと、打検周波
数はいったん下降してから上昇する特性を示し、正確な
打検結果を得ることができない。しかし、本発明のよう
にすれば、上記のような問題はなく、正確な打検を行う
ことが可能となる。
曲率半径からなる球面形状とすることができる。この場
合、上記密封缶の直径を40〜160mmとし、底面パ
ネル部の曲率半径を200〜2000mmとすることが
好ましい。このようにすると、“うなり”を生じない打
検周波数特性を有する密封缶を得ることができる。な
お、曲面形状としては、底面パネル部の中央の曲率半径
を大きくし、端部の曲率半径を小さくしたような、非球
面形状とすることもできる。この場合においても、球面
形状のものと同様の効果を得ることができる。
ネル部の任意箇所に、一又は複数の凸部及び/又は凹部
を形成することが好ましい。ここで、上記凸部及び/又
は凹部は、点状又は筋状に形成することが好ましく、ま
た、その前記点状の凸部及び/又は凹部を、前記底面パ
ネル部の中央及び/又は同一円周上に等間隔に形成し、
あるいは前記筋状の凸部及び/又は凹部を、前記底面パ
ネル部に放射状に形成することができる。さらに、前記
点状及び筋状の凸部及び/又は凹部を、前記底面パネル
部に任意の図形を表すように形成することもできる。
性を大きくすることができるとともに、打検周波数特性
の立上り点及び周波数特性の傾きを調整することができ
る。
いずれにも適用することができるが、底部と胴部の間に
巻締め部を有しない2ピース缶(シームレス缶)に適用
すると効果的である。
ード部を形成することが好ましい。このようにビード部
を形成すると、底部の耐圧強度が大きくなるので、缶内
圧が一時的に変化しても(例えば、レトルト処理中に缶
内圧が高くなっても)底部が変形することがなく、正確
な打検を可能とする。
密封缶について、図面を参照しつつ説明する。
施形態を示す底部断面図である。図2に示す第一実施形
態の密封缶1は、底部の外周に形成した円周上の接地部
2の内側に、缶の外側に膨出した曲面形状の底面パネル
部3を形成した構成となっている。この曲面形状の曲率
は、缶内圧が0のときに、次のような曲率となるように
する。すなわち、図3に示すように、缶内圧が0のとき
の打検周波数fRと、缶内圧を50kPaとしたときの
打検周波数fSとの差が100〜2000Hzとなるよ
うな曲率とする。ここで、fS−fR<100Hzとな
ると、打検周波数特性の傾きが緩くなりすぎて、圧力に
対する分解能が低下してしまう。一方、fS−fR>2
000Hzとなると、打検周波数が高くなり過ぎて測定
が難しく実用的でなくなる。
は、次のように設定した範囲内となるようにしてもよ
い。すなわち、底面パネル部3の形状が平面であって、
缶内圧が0のときの打検周波数をf0、缶内圧が50k
Paのときの打検周波数をf50、f50−f0=fdとし、
また、底面パネル部3の形状が曲率半径Rであって、缶
内圧が0のときの打検周波数をfRとし、さらに、fR−
f0=△fとしたときに、△fがfdの0.15倍から
1.5倍の範囲(△f=k・fd 0.15<k<
1.5)となるようにすることもできる。
底面パネル部3の曲率半径が大き過ぎて、底面パネル部
が平面形状のものと同様の周波数帯域で“うなり”を生
じてしまう。一方、k>1.5となると打検周波数が高
くなり過ぎ測定が難しく実用的でなくなる。
状の曲率は、上記のようにして決定するが、より具体的
には、缶の直径が40〜160mmのときに、200〜
2000mmとすることが好ましい。この範囲内とする
と、打検音の周波数が高過ぎることがなく測定が容易で
あるとともに、周波数帯域も“うなり”を生じにくい範
囲となる。
の内外において圧力の高い方から低い方へ膨出させるこ
とが好ましい。したがって、陽圧缶のときには内側から
外側に向かって膨出するように形成し、陰圧缶の場合に
は缶の外側から内側に向かって膨出するように形成する
ことが好ましい。底面パネル部3の曲面形状を、缶の内
外において圧力の低いほうから高い方へ膨出させた曲面
形状とすると、缶内外の圧力を変化させたときに、打検
周波数は、一度低くなってから再度高くなるため、打検
結果の正確性に欠けることになる。
(シームレス缶),3ピース缶のいずれにも適用できる
が、打検周波数に“うなり”を生じやすい2ピース缶に
適用すると効果的である。また、密封缶の材質は、金属
缶であれば、アルミニウムあるいはスチールなどを用い
た種々材質の缶に適用することができる。材質によって
打検周波数が異なり、“うなり”を生じる周波数及び缶
内圧も異なるが、本発明によれば、材質に応じて底面パ
ネル部3の曲率半径を変えることにより及び後述する凸
凹部を形成することにより、打検周波数を“うなり”の
生じない周波数帯域のものとすることができる。
に、接地部2と底面パネル部3の間にビード部4を形成
してもよい。ビード部4を形成すると、底部の耐圧強度
が大きくなるので、缶内圧が一時的に変化しても(例え
ば、レトルト処理中に缶内圧が高くなっても)底部が変
形することがなく、正確な打検を可能とする。
をした底面パネル部に凹部を形成した第二実施形態の各
態様を示す斜視図を示している。図5は、曲面形状をし
た底面パネル部3の中央に一つの点状凹部5を形成した
形態を示しており、図6は、曲面形状をした底面パネル
部3の中央に凹部5を形成するとともに、その周辺には
四つの点状の凹部5aが等間隔に形成した形態を示して
いる。
に、中心から120度の間隔で筋状の凹部6を放射状に
形成した形態を示している。また、図8は、曲面形状を
した底面パネル部3に点状の凹部5aと筋状の凹部6を
交互に形成したもので、図7に示す筋状凹部6の間にそ
れぞれ、点状凹部5aを形成した形態を示している。
代わりに凸部を形成してもよく、また、凹部と凸部を混
在させて形成してもよい。また、凹部及び凸部の形状は
点状又は筋状の以外の形状とすることもでき、さらに、
これら凹部及び凸部の大きさや配置は任意のものとする
ことができる。
3に凹部及び/又は凸部を形成すると、密封缶1の底部
の剛性を大きくすることができるとともに、凹部及び/
又は凸部の数,大きさ,位置などを変えて形成すること
によって、打検周波数の立上げ点や周波数の変化具合
(周波数特性の傾き)を変えることができる。したがっ
て、缶の種類ごとに“うなり”を生じない打検周波数を
有する密封缶の製造が容易となる。
が平面形状の密封缶、並びに、底面パネル部の曲率半径
が200mm及び2000mmの密封缶について、それ
ぞれ打検を行ったところ、図9に示すような結果となっ
た。解析結果から缶直径52mmにおいて、平面形状の
密封缶は、缶内圧0のときの周波数f0が1400Hz
で、缶内圧50kPaのときの周波数f50が2600H
zで、その周波数差fd(=f50−f0)は1200Hz
であった。また、缶直径52mmにおける曲面形状の密
封缶は、曲率半径が200mmの場合、缶内圧が50k
Paと0のときの打検周波数はそれぞれ3600Hzと
3200Hzで、その周波数の差は400Hzであり、
曲率半径が2000mmの場合、缶内圧が50kPaと
0のときの打検周波数はそれぞれ2650Hzと160
0Hzで、その周波数の差は1050Hzであった。す
なわち、曲率半径が200mm及び2000mmのいず
れの場合も、缶内圧が50kPaと0のときの打検周波
数の差は100〜2000Hzの範囲内であり、△f
(fR−f0)も、曲率半径が200mmの場合は180
0Hz、曲率半径が2000mm場合は200Hzであ
って△f=k・fdのkは、それぞれ1.5〜0.17
であり、0.15〜1.5の範囲内であった。
mmとした場合、打検周波数は1600〜3150Hz
(缶内圧0〜100kPa)に変化し、1800Hz
(缶内圧10kPa)付近で“うなり”が生じた(図9
の曲線3)。しかし、実際の打検においては、缶内圧を
0〜100kPaの範囲で変化させることはなく、通常
は缶内圧20〜80kPaの範囲、広くても15〜90
kPaの範囲内で行う。したがって、実際の打検時にお
いては、底面パネル部の曲率半径が2000mmの缶で
あっても“うなり”を生じる周波数帯をさけた状態で検
査を行うことが可能である。
ネル部が平面形状の密封缶の打検を行ったところ打検周
波数が1900〜3100Hz(缶内圧0〜100kP
a)に変化し、2900Hz付近で“うなり”が生じた
(図10の曲線1)。底面パネル部の曲率半径を200
mmとした以外は、前記密封缶と同じ条件の密封缶の打
検を行ったところ打検周波数は2900〜3700Hz
(缶内圧0〜100kPa)に変化した。“うなり”は
生じなかった(図10の曲線2)。
ネル部が平面形状の密封缶の打検を行ったところ打検周
波数が1400〜3100Hz(缶内圧0〜100kP
a)に変化し、1800Hz付近で“うなり”が生じた
(図11の曲線1)。底面パネル部の曲率半径を400
mmとした以外は、前記密封缶と同じ条件の密封缶の打
検を行ったところ打検周波数は2200〜3400Hz
(缶内圧0〜100kPa)に変化した。“うなり”は
生じなかった(図11の曲線2)。
00mmとするとともに、点状の凹部を底部の中心に一
つ及び円周上の6カ所に形成した以外は、前記実施例3
の密封缶と同じ条件の密封缶の打検を行ったところ打検
周波数は1900〜3200Hz(缶内圧0〜100k
Pa)に変化した。“うなり”は生じなかった(図11
の曲線3)。
00mmとするとともに、筋状の凹部を底部の中心から
放射状に6カ所形成した以外は、前記実施例3の密封缶
と同じ条件の密封缶の打検を行ったところ打検周波数は
2000〜3100Hz(缶内圧0〜100kPa)に
変化した。“うなり”は生じなかった(図11の曲線
4)。
れば、打検時に発生する打検音の周波数を、いわゆる
“うなり”の生じない周波数帯域とすることができるの
で、2ピース缶などの密封缶における缶詰の検査を、打
検法により高精度に行うことが可能となる。
る。
図である。
図である。
の底部断面図である。
二実施形態の底部斜視図である。
た本発明の第二実施形態の底部斜視図である。
第二実施形態の底部斜視図である。
に形成した本発明の第二実施形態の底部斜視図である。
示す図である。
性を示す図である。
数特性を示す図である。
Claims (12)
- 【請求項1】 底部の外周に形成した円周状の接地部の
内側に底面パネル部を有する密封缶において、 前記底面パネル部の形状を、 缶内圧50kPaと0のときの打検周波数の差が100
〜2000Hzとなるような曲面形状としたことを特徴
とする密封缶。 - 【請求項2】 底部の外周に形成した円周状の接地部の
内側に底面パネル部を有する密封缶において、 底面パネル部が平面形状の密封缶の、 缶内圧が0のときの打検周波数をf0、 缶内圧が50kPaのときの打検周波数をf50、 f50−f0=fdとし、 底面パネル部が曲面形状の密封缶の缶内圧が0のときの
打検周波数をfRとし、 さらに、fR−f0=△fとしたときに、 △fがfdの0.15〜1.5倍の範囲となるような曲
面形状としたことを特徴とする密封缶。 - 【請求項3】 前記曲面形状をなす前記底面パネル部
が、缶内外の圧力の高い方から低い方へ膨出することを
特徴とした請求項1又は2記載の密封缶。 - 【請求項4】 前記底面パネル部の曲面形状が、球面形
状であることを特徴とした請求項1〜3のいずれかに記
載の密封缶。 - 【請求項5】 缶の直径を40〜160mmとし、底面
パネル部の曲率半径を200〜2000mmとしたこと
を特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の密封缶。 - 【請求項6】 前記曲面形状をなす底面パネル部の任意
箇所に、一又は複数の凸部及び/又は凹部を形成したこ
とを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の密封
缶。 - 【請求項7】 前記凸部及び/又は凹部を、点状又は筋
状に形成したことを特徴とする請求項6記載の密封缶。 - 【請求項8】 前記点状の凸部及び/又は凹部を、前記
底面パネル部の中央及び/又は同一円周上に等間隔に形
成したことを特徴とする請求項7記載の密封缶。 - 【請求項9】 前記筋状の凸部及び/又は凹部を、前記
底面パネル部に放射状に形成したことを特徴とする請求
項7記載の密封缶。 - 【請求項10】 前記点状及び筋状の凸部及び/又は凹
部を、前記底面パネル部に任意の図形を表すように形成
したことを特徴とする請求項7記載の密封缶。 - 【請求項11】 前記密封缶が、シームレス缶であるこ
とを特徴とした請求項1〜10のいずれかに記載の密封
缶。 - 【請求項12】 前記底面パネル部にビード部を形成し
たことを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載の
密封缶。
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