JP2014156287A - 合成樹脂製丸形壜体 - Google Patents

Abstract

【課題】内容液を凍結させて使用する壜体における特に壜体の頸部から肩部にかけての部分での完全な凍結に起因する壜体の変形の問題を解消するための壜体形状を創出し、凍結しても安全に保存および使用ができ、外観的にも問題のない合成樹脂製丸形壜体を提供する。
【解決手段】円筒状の口筒部２、テーパー筒状の肩部３、円筒状の胴部４、そして底部５を有する合成樹脂製丸形壜体１において、肩部の周壁に、周方向に沿って並列状に複数の溝状凹部１６を陥没形成し、溝状凹部の下部ではこの溝状凹部の横幅を下端に向けて狭くする構成とし、隣接する溝状凹部の間に肩柱部１７を残存形成し、肩部３を平面図で見た溝状凹部１６の配設方向を、該溝状凹部１６の底部１６ｂが半径方向に延設される方向とした。
【選択図】図１

Description

本発明は合成樹脂製壜体、特に水を主成分とした内容液を凍結させて使用する合成樹脂製丸形壜体に関する。

ポリエチレンテレフタレート（以下ＰＥＴと記す。）樹脂製等の合成樹脂製壜体は水、スポーツ飲料水、お茶、ジュース等の飲料用として幅広く使用されており、夏季等においては冷凍庫で内容液を凍結させた状態のものを徐々に解かしながら飲用に供する等の使用のされ方もしている。たとえば、特許文献１にはこのような内容液を凍結させて使用する壜体についての記載がある。

特開２００５−１８７０５３号公報

水を凍結した場合にはその体積が略１．０９倍となるので、キャップで密封した壜体では凍結に伴う体積増加により内圧が上昇して壜体が破損する恐れがあるし、破損まで至らなくとも壜体が大きく膨出変形してしまい、外観不良にもなるし、使用者に不安感を与えてしまう。また、外装されているシュリンクフィルムに皺が発生したり、さらには破断してしまうこともある。

このような凍結に伴う体積増加については、まず充填した液面上にヘッドスペースを大きく取ることである程度対応することが可能であるが、それでも壜体の頸部から肩部にかけての部分はその径が細いため、他の部分よりも先駆けて完全に凍結していまい、ヘッドスペースを密封したような状態になり（以下、当該凍結部分を凍結栓部と記す。）、ヘッドスペースを利用して凍結に伴う体積増加を吸収することができなくなり、胴部の周壁が許容範囲を超えて膨張変形してしまうと云う問題がある。

本発明は、内容液を凍結させて使用する壜体における上記したような問題、特に壜体の頸部から肩部にかけての部分での完全な凍結に起因する壜体の変形の問題を解消するための壜体形状を創出することを課題として、凍結しても安全に保存および使用ができ、外観的にも問題のない合成樹脂製丸形壜体を提供することを目的とする。

上記技術的課題を解決する手段のうち、本発明の主たる手段は、
円筒状の口筒部、テーパー筒状の肩部、円筒状の胴部、そして底部を有する合成樹脂製丸形壜体において、
肩部の周壁に、周方向に沿って並列状に複数の溝状凹部を陥没形成し、
溝状凹部の下部領域ではこの溝状凹部の横幅を下端に向けて狭くする構成とし、
隣接する溝状凹部の間に肩柱部を残存形成し、
肩部を平面図で見た溝状凹部の配設方向を、溝状凹部の底部が半径方向に延設される方向とした
と云うものである。

所定量のヘッドスペースを残して水分を主成分とする内容液を充填し、キャップで密封した状態で、冷凍庫等で冷却すると他の部分に先駆けて壜体の頸部から肩部にかけての部分が完全に凍結して凍結栓部が形成される。
そして、胴部でさらなる凍結が進行するとその体積増加により凍結栓部を上方に押上げる力（以下、押上力と記す場合がある。）が作用する。

そこで、上記主たる構成によれば、上記した押上力が溝状凹部の底部に作用し、溝状凹部が壜体の外側に向かって膨出状に拡径変形させるように力（以下、拡径力と記す場合がある。）が作用する。
そしてこの溝状凹部の拡径変形に伴って、隣接する溝状凹部の間に残存形成される肩柱部が外側に向かって突出変位する。
その結果、肩柱部の内周面と凍結栓部の外周面との密着状の接触が解消されて間隙ができ、凍結栓部による密閉作用が解消され、胴部の内部がヘッドスペースに連通した状態となる。

そして、この連通により胴部での凍結の進行による体積増加を、ヘッドスペースを利用して吸収することができ、さらに溝状凹部の膨出状の拡径変形による肩部の容量増加と云う作用効果も相俟って、凍結に伴う胴部の膨出変形を効果的に抑制することが可能となる。

ここで、溝状凹部の下部領域ではその横幅を下端に向けて狭くする構成とすることにより、この下部領域では下位に比較して上位の位置での溝状凹部の拡径変形の量が大きくなり、その分、下位に比較して上位の位置で肩柱部が外側に向かって大きく突出変位するため、上記した胴部の内部とヘッドスペースの連通を確実に達成することが可能となる。

なお、溝状凹部の下部ではこの溝状凹部の横幅を下端に向けて狭くする構成と云う範疇の中で、溝状凹部の配設個数やその形状は特に限定されるものではなく外観や、体積増加の吸収効果等を考慮して適宜設定できるものであるが、配設個数については通常３〜８ケの範囲とするのが好ましい。
また、胴部の形状は単純な円筒状あってもいいし、胴部の周壁に減圧吸収機能を発揮させるために減圧吸収パネルを配設するもの、あるいは剛性や座屈強度を強化するために多数の周溝を配設するものであってもよい。

本発明は上記した構成であり、以下に示す効果を奏する。
本発明の主たる構成を有する合成樹脂製丸形壜体にあっては、押上力が溝状凹部の底部に作用し、これにより溝状凹部が膨出状に拡径変形し、この拡径変形により肩柱部は壜体の外側に向かって突出変位し、その結果肩柱部の内周面と凍結栓部の外周面との密着状の接触が解消されて間隙ができ、凍結栓部による密閉作用が解消され、胴部の内部がヘッドスペースに連通した状態となる。
そして、この連通により胴部での凍結の進行による体積増加を、ヘッドスペースを利用して吸収することができ、さらに溝状凹部の膨出変形による肩部の容量増加と云う作用効果も相俟って、凍結に伴う胴部の膨出変形を効果的に抑制することが可能となる。

本発明の壜体の第１実施例を示す正面図である。 図１の壜体の平面図である。 図１中のＡ１−Ａ１線に沿って示す平断面図である。 図１中のＢ−Ｂ線に沿って示す肩部近傍の周壁の縦断面図である。 凍結時における肩部の周壁の変形態様を概略説明する平断面図である。 比較例の壜体を示す正面図である。

以下、本発明の実施の形態を実施例に沿って図面を参照しながら説明する。
図１〜５は本発明の合成樹脂製丸形壜体の第１実施例を説明するためのものであり、図１は正面図、図２は平面図、図３は図１中のＡ１−Ａ１線に沿って示す平断面図、図４は図１中のＢ−Ｂ線に沿って示す肩部近傍の周壁の縦断面図、そして図５は凍結時における肩部の周壁の変形態様を概略説明する平断面図である。

この壜体１は２軸延伸ブロー成形の通称の内容量が５００ｍｌのＰＥＴボトルで、円筒状の口筒部２、頸部２ｎ、テーパー筒状の肩部３、円筒状の胴部４及び底部５を有する。胴部４の周壁には周囲を段部１１で囲うようにして縦長矩形状の６ケの減圧吸収パネル１２が周方向に並列状に配設されており、隣接する減圧吸収パネル１２の間には壜体１の剛性や座屈強度を担う柱部１３が残存形成されている。
また、減圧吸収パネル１２の上下には周溝６ａ、６ｂ、６ｃが配設されている。

肩部３の形状は全体としてテーパー筒状であるが、図１中のＡ１−Ａ１線の高さ位置で傾斜の程度が変化し、正面から見ると図１に見られるように若干角張った印象を与えている。
肩部３の周壁には、周方向に沿って等中心角度位置に並列状に６ケの溝状凹部１６が陥没形成されており、隣接する溝状凹部１６の間には肩柱部１７が残存形成されている。この溝状凹部１６の形状は図１あるいは図２に見られるように左右対称であり、図１中のＡ１−Ａ１線の高さ位置近傍でその横幅は最大で、上方及び下方に向けて縮幅し、全体としてはひし形状の形状をしている。そして、図１、２中の溝状凹部１６中に一点鎖線で示した溝状凹部１６の底部１６ｂは、図２の平面図から分かるように半径方向に延設されている。

次に図６は、肩部３に溝状凹部１６が形成されていない点を除いて、図１に示される第１実施例の壜体１と同様な形状をした比較例の壜体３１の正面図である。
そして、第１実施例の壜体１と上記比較例の壜体３１について、図１、６中の液面Ｌｓの高さまで２０℃の水を充填し、（図１、６中、ＨＳで示した領域がヘッドスペースとなる。）キャップで密閉し、正立状態で冷凍庫内に入れて中の水を凍結させる実験を行い、凍結の進行状態と壜体の変形態様を観察する凍結試験を実施した。

上記凍結試験の結果、比較例の壜体３１では、まず頸部２ｎから肩部３にかけての図６中、クロスハッチで示した領域近傍で全平断面に亘って凍結が進行して凍結栓部Ｆｐが形成され、ヘッドスペースＨｓが密閉状態となった。
このため、その後、主として胴部４で凍結が進行する際には、胴部４での体積増加を吸収するために凍結栓部Ｆｐの上方に存在するヘッドスペースＨＳを利用することができず、胴部４の減圧吸収パネル１２が膨出状に変形し、胴部４が全体としてビア樽状に膨出変形してしまった。

一方、第１実施例の壜体１では、比較例の壜体３１と同様に、まず図４中、クロスハッチで示した領域近傍で全平断面に亘って凍結が進行して凍結栓部Ｆｐが形成され密閉状態となるが、その後肩部３から胴部４に至る範囲で凍結が進行すると、肩部３の周壁に配設した溝状凹部１６の作用により、後述するように肩柱部１７の内周面と凍結栓部Ｆｐの外周面との密着状の接触が解消されて間隙Ｓができ（図５参照）、凍結栓部Ｆｐによる密閉作用が解消され、胴部４の内部がヘッドスペースＨｓに連通し、このヘッドスペースＨｓを利用して、また溝状凹部１６の膨出変形による肩部３の容量増加と云う作用効果も相俟って、胴部４における凍結の進行による体積増加を吸収することができ、凍結に伴う胴部４の変形を効果的に抑制することができた。

ここで、図５は凍結時の周壁の変形態様を概略説明する平断面図であり、図中、図１中のＡ１−Ａ１線にそった断面形状ＬＡ１とＡ２−Ａ２線に沿った断面形状ＬＡ２を重ねて示している。また凍結栓部Ｆｐをクロスハッチで表し、断面形状ＬＡ１の変形態様を部分的に二点鎖線で示している。
Ａ１−Ａ１線は溝状凹部１６の横幅は最大になる位置で、Ａ２−Ａ２線はＡ１−Ａ１線より下位に位置し、その横幅が狭くなっている。一方、逆に肩柱部１７の横幅はＡ１−Ａ１線に比較してＡ２−Ａ２線位置で広くなっている。

次に、上記した図５と図４を参照しながら、上記凍結栓部Ｆｐによる密閉作用の解消のメカニズムについて概略的に説明する。
凍結栓部ＦｐによりヘッドスペースＨｓが密閉された後に、胴部４で内容液の凍結が進行すると、胴部４での体積増加に起因して凍結栓部Ｆｐに押上力が作用し（図４中の黒塗り矢印参照）、この押上力が溝状凹部１６の底部１６ｂに作用し（図４中の白抜き矢印の方向）、この底部１６ｂを外側に押し広げるような力が作用する。

そして、上記図４の白抜き矢印の方向に力が作用すると、図５中の断面形状ＬＡ１で見ると、溝状凹部１６に図中、矢印で示した方向に力が作用し、その結果、溝状凹部１６が膨出状変形し、図中二点鎖線で示した拡径変形した状態となる。
そして、この溝状凹部１６の拡径変形に伴って、肩柱部１７が大きく突出変位し、肩柱部１７の内周面と凍結栓部Ｆｐの外周面との密着状の接触が解消されて間隙Ｓができ、凍結栓部Ｆｐによる密閉作用が解消される。
また、溝状凹部１６と凍結栓部Ｆｐの外周面との間にも僅かではあるが間隙Ｓができる。

ここで、断面形状ＬＡ２でも同様な変形が発生するが、Ａ２−Ａ２線位置では溝状凹部１６の横幅が狭いので、溝状凹部１６の拡径変形が比較的小さくなってその結果肩部１７の突出変位量が小さくなる。
そして、このように上位のＡ１−Ａ１線での肩部１７の突出変位量を下位のＡ２−Ａ２線位置より大きくすることにより、胴部４の内部とヘッドスペースＨｓの連通を確実に達成することができる。

以上、実施例に沿って本願発明の実施形態とその作用効果について説明したが、本願発明はこの実施例に限定されるものではない。
たとえば、壜体の容量は上記実施例のように５００ｍｌに限定されるものではなく、より小型、あるいは大型の壜体とすることができる。また、上記実施例では胴部に減圧吸収パネルを配設した例を示したが、単純な円筒状、周リブを多数配設した円筒状とすることもできる。

また、溝状凹部の形状及びその配設数は、下部では横幅を下端に向けて狭くすると云う範疇の中で、外観や凍結栓部の密閉作用を解消する効果、さらには溝状凹部の膨出変形による容量の増加効果等を考慮して適宜設定することができる。

以上説明したように本発明の合成樹脂製丸形壜体は、内容液の凍結による体積増加を、ヘッドスペースを十分に利用して吸収できるようにしたものであり、水を主成分とした内容液を凍結して使用する分野でさらに幅広い使用が期待される。

１ ；壜体
２ ；口筒部
３ ；肩部
４ ；胴部
５ ；底部
６ａ、６ｂ、６ｃ；周溝
１１；段部
１２；減圧吸収パネル
１３；柱部
１６；溝状凹部
１６ｂ；底部
１７；肩柱部
３１；壜体
Ｆｐ；凍結栓部
Ｈｓ；ヘッドスペース
Ｌｓ；液面
Ｓ ；間隙

Claims (1)

1. 円筒状の口筒部(2)、テーパー筒状の肩部(3)、円筒状の胴部(4)、そして底部(5)を有する丸形壜体において、
   前記肩部(3)の周壁に、周方向に沿って並列状に複数の溝状凹部(16)を陥没形成し、
   該溝状凹部(16)の下部領域では該溝状凹部(16)の横幅を下端に向けて狭くする構成とし、隣接する前記溝状凹部(16)の間に肩柱部(17)を残存形成し、
   前記肩部(3)を平面図で見た溝状凹部(16)の配設方向を、該溝状凹部(16)の底部(16b)が半径方向に延設される方向とした
   ことを特徴とする合成樹脂製丸形壜体。

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