JP2005096843A - ボトル缶およびキャップ付ボトル缶 - Google Patents

Abstract

【課題】 ボトル缶を適切な形状に設定し、自動販売機で販売する際の不具合発生を抑制できるとともに、座屈強度の低下発生を抑制できるボトル缶およびキャップ付ボトル缶を提供する。
【解決手段】 大径の胴部１１と、胴部１１の上端に連設され缶軸方向上方へ向うに従い漸次縮径した肩部１２と、肩部１２の上端に連結部１５を介して連設され缶軸方向上方へ延在した口金部１３とを備え、アルミニウム、またはアルミニウム合金により形成され、全長Ａが１３０ｍｍ以上１３５ｍｍ以下、胴部１１の外径Ｃが６３ｍｍ以上６９ｍｍ以下、口金部１３の缶軸方向における長さＤが１５ｍｍ以上３０ｍｍ以下、この口金部１３の外径Ｅが３１ｍｍ以上４０ｍｍ以下とされたボトル缶１０であって、側面視で、肩部１２の外表面と胴部１１の外表面の缶軸方向上方への延長線Ｌとがなす角度θが３０°以上４０°以下とされている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、大径の胴部と、該胴部の上端に連設され缶軸方向上方へ向うに従い漸次縮径した肩部と、該肩部の上端に連結部を介して連設され缶軸方向上方へ延在した口金部とを備え、アルミニウム、またはアルミニウム合金からなるボトル缶およびキャップ付ボトル缶に関するものである。

この種のボトル缶においては、従来から容量４１０ｍｌ用のものが提供されており、この缶は、缶軸方向下方に向う荷重が作用した際に座屈する荷重、すなわち座屈強度、および意匠性などを考慮して、側面視で、肩部の外表面と胴部の外表面の缶軸方向上方への延長線とがなす角度が一般に約２７°に設定されている（たとえば下記特許文献１参照）。
近年、この種のボトル缶は、一旦キャップを開栓した後に再びキャップできる、いわゆるリキャップできるなど取扱い性が優れていることから需要量が上昇しており、容量４１０ｍｌ用に限らず３１０ｍｌ用のボトル缶も提供されている。そして、ボトル缶の自動販売機での販売量を増やすため、これまで販売機で販売されていた２ピース缶または３ピース缶（以下、単に「缶」という）をボトル缶に代えたいという要望が高まっており、特に、容量３５０ｍｌ用の缶を、自動販売機内に缶をストックするストック部をほとんど調整することなく、容量３１０ｍｌ用のボトル缶に代えたいという要望が高まっている。
ここで、このように容量が異なるボトル缶は、従来、口金部の缶軸方向における長さと、肩部の前記角度と、胴部および口金部の外径とを略同一として、胴部の缶軸方向における長さのみを異ならせることにより製造されていた。

ところで、清涼飲料などが充填された缶を販売する自動販売機には、周知のように、缶軸が重力の作用する方向に交差するように缶をストックするストック部を備えており、需要者がこの販売機に金銭を投入した後に、所望する飲料を特定するボタンを押した際、この販売機に配設された制御部が、当該特定された飲料の充填された缶がストックされているストック部を特定する信号を受信し、当該ストック部に缶の保持を解除させる信号を送信して、このストック部の保持を解除させ、これにより、この飲料が充填された缶を缶軸が重力の作用する方向に交差した状態（以下、単に「水平状態」という）で、重力により取り出し口まで落下させる構成のものがある。
特開２００３−２０５９２４号公報

しかしながら、容量３１０ｍｌ用のボトル缶においては、従来からある容量４１０ｍｌ用のボトル缶に対して、肩部の外表面と胴部の外表面の缶軸方向上方への延長線とがなす角度を同様とし、単に胴部の缶軸方向の長さを短くするだけで、この減容化を図っているので、自動販売機でこのボトル缶を販売する際に、前記ストック部が缶の保持を解除した後に、このボトル缶が自動販売機の取り出し口まで到達せず、途中で詰る場合があった。

すなわち、容量４１０ｍｌ用のボトル缶では、缶の全長に対して胴部の占める割合が比較的大きく、このため、缶を水平に保持した状態において、このボトル缶の重心は、缶軸方向における略中央部に位置することになり、自動販売機のストック部がこの缶の保持を解除した後、前記取り出し口に至るまでの間にこの姿勢を容易に維持することができたが、容量３１０ｍｌ用のボトル缶では、容量４１０ｍｌ用のボトル缶に対して胴部の缶軸方向における長さを短くしただけであるため、この缶を水平に保持した状態での重心位置が、缶軸方向における略中央部位置から缶底側にずれるため、この缶の保持が解除された後、この缶が自動販売機の取り出し口に至るまでの間に前記水平状態を維持できず、この途中で詰ってしまう場合があった。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、ボトル缶を適切な形状に設定し、自動販売機で販売する際の不具合発生を抑制するとともに、このような構成のボトル缶においても、座屈強度の低下発生を抑制できるボトル缶およびキャップ付ボトル缶を提供することを目的とする。

前記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は以下の手段を提案している。
請求項１に係る発明は、大径の胴部と、該胴部の上端に連設され缶軸方向上方へ向うに従い漸次縮径した肩部と、該肩部の上端に連結部を介して連設され缶軸方向上方へ延在した口金部とを備え、アルミニウム、またはアルミニウム合金により形成され、全長が１３０ｍｍ以上１３５ｍｍ以下、前記胴部の外径が６３ｍｍ以上６９ｍｍ以下、前記口金部の缶軸方向における長さが１５ｍｍ以上３０ｍｍ以下、該口金部の外径が３１ｍｍ以上４０ｍｍ以下とされたボトル缶であって、側面視で、前記肩部の外表面と前記胴部の外表面の缶軸方向上方への延長線とがなす角度が３０°以上４０°以下とされていることを特徴とし、前記口金部の缶軸方向における長さは１８ｍｍ以上２２ｍｍ以下であることが好ましい。
請求項２に係る発明は、請求項１記載のボトル缶の口金部にキャップが螺着されてなることを特徴とする。

これらの発明によれば、肩部の前記角度が３０°以上４０°以下とされているので、比較的容量の小さい（例えば容量３１０ｍｌ）ボトル缶を、この缶軸が重力の作用する方向と交差するように保持した状態（以下、単に「水平状態」という）における重心位置を缶軸方向における略中央部に位置させることが可能になる。したがって、自動販売機において、従来、いわゆる２ピース構造または３ピース構造で、かつ内容量が３５０ｍｌの缶が設置されていたストック部にこのボトル缶を設置して販売しても、このボトル缶が自動販売機の取り出し口に至るまでの間に、このボトル缶の前記水平状態の姿勢が崩れることを回避することができる。
さらに、このような構成においても、肩部の前記角度が前記範囲に設定されているので、このボトル缶にキャップを螺着するキャッピング工程において、ボトル缶に作用する缶軸方向下方の圧縮力に対して抗することができる必要十分な強度を確保することができる。

本発明に係るボトル缶およびキャップ付ボトル缶によれば、比較的容量の小さい場合においても、ボトル缶を自動販売機で販売する際に、この販売機の取り出し口にボトル缶が至るまでの間に詰る不具合の発生を抑制することができるとともに、このような構成においても、キャッピング工程において、ボトル缶に作用する缶軸方向下方の圧縮力に対して抗することができる必要十分な強度を確保することができる。

以下、本発明に係るボトル缶およびキャップ付ボトル缶の一実施形態を、図１から図４を参照しながら説明する。
図１に示すボトル缶１０は、大径の胴部１１と、この胴部１１の缶軸方向上端に連設され、上方へ向かうに従い漸次縮径された肩部１２と、この肩部１２の上端に連結部１５を介して連設され上方へ延在した口金部１３とを備え、アルミニウムまたはアルミニウム合金により形成されている。そして、口金部１３には図示しないキャップを螺着するための雄ねじ部１３ａが形成されるとともに、この口金部１３の上端部は径方向外方へ折り曲げられたカール部１３ｂが形成されており、この上端面は開口端面１３ｃとされている。また、胴部１１の下端には底部１４が連設されおり、この径方向内側は、図１の破線で示すように、缶軸方向上方へ凹んだドーム形状とされている。

このボトル缶１０は、底部１４の缶軸方向下端から開口端面１３ｃまでの距離、すなわち全長Ａが１３０ｍｍ以上１３５ｍｍ以下とされ、胴部１１の外径Ｃが６３ｍｍ以上６９ｍｍ以下とされ、口金部１３は、缶軸方向における長さＤが１５ｍｍ以上３０ｍｍ以下、より好ましくは１８ｍｍ以上２２ｍｍ以下とされるとともに、外径Ｅが３１ｍｍ以上４０ｍｍ以下とされている。そして、肩部１２の外表面と、胴部１１の外表面の缶軸方向上方への延長線Ｌとがなす角度θが３０°以上４０°以下とされており、これにより、胴部１１の缶軸方向における長さＢは６９ｍｍ以上８０ｍｍ以下とされている。また、肩部１２の肉厚は０．１８５ｍｍ以上０．２５０ｍｍ以下とされている。なお、口金部１３の外径Ｅとは、口金部１３の中心軸を挟んで対向する雄ねじ部１３ａのねじ山頂部同士の距離をいい、この外径Ｅは一般に、２８ｍｍ，３３ｍｍ，および３８ｍｍのものが多く採用されている。

以上のように構成されたボトル缶１０の製造方法について図２に従い説明する。
まず、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる板厚が約０．４０ｍｍの金属板に絞り加工，およびしごき加工を施し、胴部１１を有する有底筒状体２０を形成する（図２（ａ））。その後、この有底筒状体２０の開口部にネックイン加工を施して、この開口部に、肩部１２と口金部予成形部２１とを形成する（図２（ｂ））。そして、この口金部予成形部２１を図２（ｃ）に示すように、一旦拡径した後に、この予成形部２１の下部２１ａを除いた部分をさらに縮径する（図２（ｄ））。その後、口金部予成形部２１に雄ねじ部形成加工、カール部形成加工などが施され、図１に示すボトル缶１０が形成される。

その後、このボトル缶１０に内容物が充填された後に、この缶１０の口金部１３に図示しないキャップが被着される。そして、図示しないプレッシャーブロックとねじ切りローラとを備えたねじ成形機により、キャップの側面部に雌ねじ部が形成される。すなわち、プレッシャーブロックによりキャップの天面を缶軸方向下方に向かって押圧するとともに、ねじ切りローラによりキャップ側面部を押圧した状態で、ボトル缶１０に形成された雄ねじ部１３ａに沿って該ねじ切りローラを缶軸周りに回動させることにより、キャップ側面部に雌ねじ部が形成される。以上により、ボトル缶１０に内容物が充填されるとともに、この口金部１３にキャップが螺着されてなるキャップ付ボトル缶が形成される。

このようにして得られたキャップ付ボトル缶の全長、すなわちキャップ天面の表面と、ボトル缶１０の底部１４の缶軸方向下端との距離は、１３４ｍｍ以上１３６ｍｍ以下となる。なお、このキャップ付ボトル缶の全長は、いわゆる２ピース構造または３ピース構造とされ、かつ内容量が３５０ｍｌの缶の全長と略同一となる。したがって、自動販売機において、従来、２ピース構造または３ピース構造の缶が販売されていたストック部に、このストック部をほとんど調整することなくこのキャップ付ボトル缶をストックすることができる。なお、このストック部の調整は、ストック部のトップトレー幅を単にキャップ付ボトル缶の全長より０．２ｍｍ〜１．０ｍｍ長くなるように調整するだけで足りる。

次に、本実施形態のボトル缶１０に内容物を充填するとともに、口金部にキャップを螺着したキャップ付ボトル缶について、自動販売機に対する適正（以下、単に「自動販売機適正」という）、およびキャッピング加工に耐え得る座屈強度を有するか否かを評価する試験を行った。
この試験に供するボトル缶として、全長Ａを約１３２．６ｍｍ、胴部外径Ｃを約６６ｍｍ、口金部長さＤを約２５ｍｍ、肩部１２の肉厚を約０．２０５ｍｍとし、口金部外径Ｅを２８ｍｍ，３３ｍｍ，または３８ｍｍとした３種類の缶について、それぞれで肩部１２の角度θを異ならせた合計２５種類の構成を採用した。そして、これら各種類のボトル缶について５本づつ形成しておき、全てのボトル缶に内容物を充填した後に、口金部にキャップを螺着してキャップ付ボトル缶を形成した。
２５種類のボトル缶のうち、１５種類のボトル缶は比較例として示したものであり、これらのうち肩部角度θが２７°とされた構成（比較例１，比較例７および比較例９）は、内容量が３１０ｍｌとされた従来のボトル缶と同一の形状となっている。

そして、各種類について５本のキャップ付ボトル缶を自動販売機のストック部にストックした後に、この販売機の制御部を介してストック部にストック解除の信号を順次与えたときに、これらの缶が自動販売機の取り出し口に到達するか否かの試験を５０回繰返し行った（以下、「自動販売機適正試験」という）。
次に、各種類のボトル缶について、これらの缶の開口端面を缶軸方向下方に向けて押圧したときに、缶が座屈する荷重、すなわち座屈強度を測定した（以下、「キャッピング加工適正試験」という）。

結果を図３に示す。
この図において、「自動販売機適正」が自動販売機適正試験の結果を示す欄であり、この欄のうち、○は５本全てのボトル缶が５０回全て良好に自動販売機の取り出し口に到達した場合を示し、×は５本中１本でも取り出し口に到達しない場合が全５０回中１回でもあったことを示している。この結果から、口金部１３の外径Ｅが３３ｍｍ，および３８ｍｍの場合、肩部角度θが３０°以上４０°以下のときに、自動販売機適正を有することが確認できた。一方、口金部１３の外径Ｅが２８ｍｍの場合、肩部角度θに因らず自動販売機適正を有さないことが確認できた。これは、口金部１３の外径Ｅが比較的小さいために、ボトル缶における肩部１２の占める割合が大きくなり、この缶を水平状態に保持したときの重心位置をボトル缶の缶軸方向の中央部に位置させることができなかったものと推察される。

次に、キャッピング加工適正試験の結果について説明する。図３において、「キャッピング加工適正」がこの試験の結果を示す欄である。
ここで、前述したように、ボトル缶の口金部にキャップを螺着するキャッピング加工を施す際に、前記ねじ成形機を構成するプレッシャーブロックが、このボトル缶に負荷する缶軸方向下方に向かう軸力は１３００Ｎ弱であるので、ボトル缶が１３００Ｎ以上の座屈強度を有していた場合を○とし、座屈強度が１３００Ｎより小さい場合を×として、図３の「キャッピング加工適正」の欄に記した。この結果、口金部１３の外径Ｅが３３ｍｍ，および３８ｍｍの場合、肩部角度θが３０°以上４０°以下のときに、キャッピング加工適正を有することが確認できた。

なお、図３の比較例に示すように、肩部角度θを大きくすると、ボトル缶における胴部の占める割合を大きくすることができるので、キャップ付ボトル缶を水平状態に保持したときの重心位置を缶軸方向における略中央部に位置させることが可能になり、これにより、自動販売機適正を具備させることができる一方、必要十分な座屈強度（キャッピング加工適正）を具備させることができない場合があることが確認できた。
また、逆に、肩部角度θを小さくすると、キャップ付ボトル缶を水平状態に保持したときの重心位置が缶軸方向における略中央部位置から缶底側にずれることになり、自動販売機適正を具備させることができない場合がある一方、キャッピング加工適正を具備させることができることが確認できた。

次に、全長Ａを約１３２．６ｍｍ、胴部外径Ｃを約６６ｍｍ、口金部長さＤを約２５ｍｍ、口金部外径Ｅを３８ｍｍとし、肩部１２の角度θを２７°，３１°，３４°，３７°，４０°，および４５°とした６種類のボトル缶において、各種類について肩部１２の肉厚を異ならせたときの座屈強度を測定した。
結果を図４に示す。この結果から、肩部１２の肉厚を０．１８５ｍｍ以上０．２５０ｍｍ以下とすると、肩部角度θが２７°以上４０°以下とされた前記ボトル缶の座屈強度が１３００Ｎ以上になり、このボトル缶が良好なキャッピング加工適正を有することが確認できた。

以上説明したように、本実施形態に係るボトル缶およびキャップ付ボトル缶では、内容量が例えば３１０ｍｌの比較的容量の小さいボトル缶を水平状態で保持したときの重心位置を缶軸方向における略中央部に位置させることが可能になる。したがって、自動販売機において、従来、いわゆる２ピース構造または３ピース構造で、かつ内容量が３５０ｍｌの缶が設置されていたストック部に、このストック部をほとんど調整することなく、このキャップ付ボトル缶を設置して販売しても、このボトル缶が自動販売機の取り出し口に至るまでの間に、このボトル缶の前記水平状態の姿勢が崩れることを回避することができる。
さらに、このような構成においても、このボトル缶にキャップを螺着するキャッピング工程において、ボトル缶に作用する缶軸方向下方の圧縮力に対して抗することができる必要十分な強度を確保することができる。

なお、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、前記実施形態においては、金属板に絞り，しごき加工を施して有底筒状体２０を形成し、この開口部にネックイン加工を施して肩部１２と口金部１３とを形成したボトル缶１０を示したが、アルミニウム，またはアルミニウム合金により形成され、前述した寸法を有する構成のボトル缶であれば、前述した製造方法は限定されない。

比較的容量の小さいボトル缶を適切な形状に設定し、自動販売機で販売する際の不具合発生や、座屈強度の低下発生を抑制できるボトル缶およびキャップ付ボトル缶を提供する。

本発明に係る一実施形態において、ボトル缶を示す側面図である。 図１に示すボトル缶を製造する工程を示す工程図である。 ボトル缶およびキャップ付ボトル缶について、自動販売機適正およびキャッピング加工適正の評価試験結果を示す図である。 ボトル缶について、肩部の肉厚を異ならせたときの座屈強度の変化を示す図である。

符号の説明

１０ ボトル缶
１１ 胴部
１２ 肩部
１３ 口金部
１５ 連結部
２０ 有底筒状体
Ａ ボトル缶全長
Ｂ 胴部長さ
Ｃ 胴部外径
Ｄ 口金部長さ
Ｅ 口金部外径
θ 肩部角度

Claims (2)

1. 大径の胴部と、該胴部の上端に連設され缶軸方向上方へ向うに従い漸次縮径した肩部と、該肩部の上端に連結部を介して連設され缶軸方向上方へ延在した口金部とを備え、アルミニウム、またはアルミニウム合金により形成され、
   全長が１３０ｍｍ以上１３５ｍｍ以下、前記胴部の外径が６３ｍｍ以上６９ｍｍ以下、前記口金部の缶軸方向における長さが１５ｍｍ以上３０ｍｍ以下、該口金部の外径が３１ｍｍ以上４０ｍｍ以下とされたボトル缶であって、
   側面視で、前記肩部の外表面と前記胴部の外表面の缶軸方向上方への延長線とがなす角度が３０°以上４０°以下とされていることを特徴とするボトル缶。
2. 請求項１記載のボトル缶の口金部にキャップが螺着されてなることを特徴とするキャップ付ボトル缶。
   

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