JP2015507581A - 多角形横断面を有する缶 - Google Patents

Abstract

本発明の缶は、矩形の外形の、かつ長手方向縁部（１３）により２つずつ接続されている側壁（１０）により形成されている管状体（Ｃ）を含むことができ、前記管状体（Ｃ）は上壁（１１）と下壁（１２）とにより閉鎖されている。各側壁（１０）は、多角形または円形の外形を有しかつ各側壁（１０）の領域の少なくとも一部分に重なることおよびそれを占有することなく隣り合わせに配置されている複数の陥凹部（５０、６０）により画定されている構造補強手段を組み込んでいる。

Description

本発明は、通常は正方形または矩形である多角形形状の水平横断面と、例えばダブル・シームによって、環状であってもよい、加圧蓋により閉鎖されている大きな排出開口部を有する底壁および上壁、または各蓋により閉鎖されている小さい排出開口部が設けられている一体型の底壁および上壁がそれぞれ取り付けられている端縁部と、を有する管状体を有する缶に関する。本発明により、主題の缶がいくつかの種類の液体、ペーストまたは微粒子状態の大量の製品を含むのに使用されることが可能になる。

当該技術分野において金属シート容器が周知であり、正方形、矩形または円筒形の外形の側壁を備えた缶の形を取っており、小さい排出開口部が設けられている一体形の上壁、または加圧蓋の設置のための閉鎖座部が画定されている大きな排出開口部が設けられている環状上壁を有する。

缶のこの種の管状体は、通常、缶の管状体を横方向に閉じるために、金属シートを切断し、当該金属シートをカレンダにかけて円筒形状にし、当該金属シートを長手方向に溶接するかまたはシーミングする、従来の作業工程から得られる。

管状体の側壁の構造強度を高めることを目的として、管状体は、通常はフライス盤において、円筒体の側壁に、隣接したまたは互いに軸方向に離間されている、かつ缶の管状体の若干内側または外側に突出している、複数の構造周囲リブを形成する、ある作業過程にかけられることが多い。

前記リブが管状体の円筒側壁の変形により得られ、径方向に側壁の構造抵抗の増大、およびその結果、より薄い金属シートを備えた缶の製造が可能になり、それにより最終製品のコストが大幅に低減される。

前述の構造的な解決策は、連続円筒リブが軸方向に缶の関連する構造弱化を引き起こさない円筒体を有する缶に、より適切に適用される。前記缶では、前記低減が径方向荷重に対する構造抵抗の増大により補償されるので、金属シートの厚さは減少する可能性があり、圧縮荷重に対する抵抗は、満たされ積み重ねられた場合に缶の構造が損なわれるレベルまで低減されない。

しかし、多角形横断面を示す缶、より具体的には丸い長手方向縁部を有する正方形横断面を有する缶の場合、連続周囲展開でのそのような構造リブの配設は、径方向荷重に対する壁の抵抗を増大するために、かつ金属シートの厚さを減少させることを可能にするために、許容可能であることが分かっていない。許容可能なレベルを超えた前記弱化したリブ、軸方向圧縮荷重に対するそれらの抵抗の大幅な低下を経る缶の長手方向縁部は、缶の作用を損なう。

連続周囲リブを設けることによる、正方形横断面を有する缶における金属シートの厚さ減少を補償する試みは、缶の長手方向縁部で生じる弱化の程度に因り、満足できる結果を達成しなかった。

前述の欠点に因り、缶の側壁部にのみ、すなわち正方形または矩形の横断面を示す缶の側壁を画定しているパネルの所に、構造リブの配設が提案されている。

特許出願ＢＲ ＰＩ ９８０１８８７−６ならびに同一出願人の同一番号（米国特許第６．７１２５７５（Ｂ１）号）を有するその追加発明者証Ｃ１およびＣ２が、缶の管状体の側壁（側面パネル）部分にのみ構造リブを設ける技術的解決策を提案しており、その解決策は、所望の多角形横断面への管状体の拡張が後に続く、依然として円筒状の壁上での前述の連続周囲リブの設置を含み、それにより、拡張した多角形管状体の丸い縁部の領域において周囲リブは排除される。

リブのないものよりも大幅により抵抗性の構造を有する多角形の外形を有する缶の製造を可能にするが、前記先行解決策は、依然として、最初にリブが円筒体に設けられている、缶の長手方向縁部が形成されている領域が、円筒体の所望の多角形形状への拡張時に、前記領域から前記リブを排除するために後に変形することに起因する、改善されるべき一面を提示している。缶の長手方向縁部の領域における反対方向の金属シートの前記変形は、いくらかの素材疲労を引き起こし、それにより、元の状態に戻る金属シートの変形が完了していないことに加えて、特に圧縮径方向荷重に対する缶の構造抵抗が、さらにより高い値に到達することを妨げる。

缶の長手方向縁部の領域における、金属シートの二重変形の望ましくない影響を最小限にすることを目的として、同一出願人が、追加発明者証Ｃ２ ＢＲ Ｃ２ ９８０１８８７−６において、缶の前記縁部に縦リブ伸長部を設けることを提案した。新規の軸方向構造強化要素を設けたが、缶の長手方向縁部にある前記縦リブ伸長部は、前述の通り、金属シートの二重変形の影響を排除することができず、それにより、缶の構造抵抗の大幅な増大の達成に関する限界を維持している。

上述の限界に因り、同一出願人の特許文献ＢＲ ＰＩ ０００３７２８−１（国際公開第０１９７９９８（Ａ１）号パンフレット）の解決目的が提案されており、それによれば、（多角形横断面、通常は正方形の）缶の側壁のみに、缶の長手方向縁部の弱化を引き起こすことなく、缶の側壁を構築するのに使用される金属シートの厚さを減少させることを可能にして、大幅に増大した構造抵抗を有する周囲縦リブが設けられている。

この先行技術の解決策では、前述の通り、構造リブのいかなる伸長部も形成することなく、平坦な側壁上または隣接する平坦な側壁と一致している丸い長手方向縁部上のどちらかに、缶の円筒体が拡張することができる。次いで、平坦な側壁の各々に、複数の横リブ伸長部および少なくとも１つの縦リブ伸長部が設けられ、前記リブ伸長部は、管状体の平坦な側壁の各領域の径方向塑性変形により画定されている。通常、各側壁に、互いに隣接しているかまたは離間されている可能性がある横リブ伸長部と、缶の長手方向縁部の隣に配置されている２つの縦リブ延長部とが設けられている。

缶の構造抵抗の増大および金属シート厚を減少させる可能性に繋がるが、先行技術の構造的解決策は、圧縮荷重および内圧に起因する拡張荷重に対する缶の構造抵抗を、金属シートの厚さに、すなわち、缶の側壁に影響を及ぼす径方向拡張荷重および圧縮軸方向荷重に対する金属シートの抵抗にさらに大きく依存させる。

上記から、したがって、より薄い金属シートを使用することにより、本明細書で検討されているタイプの缶に構造抵抗をもたらすことができる技術的解決策を捜すことが望ましい。

ＢＲ ＰＩ ９８０１８８７−６ 米国特許第６．７１２５７５（Ｂ１）号 ＢＲ ＰＩ ０００３７２８−１（国際公開第０１９７９９８（Ａ１）号パンフレット）

本発明は、同じ構造抵抗を達成するのに通常必要なものより薄い金属シートを使用して、径方向荷重および軸方向荷重に対する所望の構造抵抗を示す側壁を有する、通常は正方形または矩形の多角形横断面を有する缶を提供する目的を有する。

また、本発明は、前記壁が受ける異なる荷重レベルに応じて、径方向塑性変形および局所塑性変形により容易に補強されるその管状体の平坦な側壁を有していてもよい、前述の多角形横断面を有する缶を提供する目的を有する。

本発明は、矩形の外形の、かつ長手方向縁部により２つずつ接続されている側壁により形成されている管状体を含むことができ、前記管状体は上壁と下壁とにより閉鎖されている。

本発明によれば、各側壁は、各側壁の領域の少なくとも一部分に重なることおよびそれを占有することなく隣り合わせに配置されている、多角形または円形の外形の複数の陥凹部により画定されている構造補強手段であり、したがって、缶の側壁の各領域に、軸方向圧縮荷重および径方向拡張荷重に耐えるのに必要な抵抗をもたらすことを可能にする構造補強手段を組み込んでいる。

本発明は、本発明の可能性のある実施形態の例として示されている添付図面を参照して、以下に記載される。

先行技術に従って構築されている缶であり、管状体の内部に突出している横リブ伸長部または縦リブ伸長部の形の第１のタイプの既知の構造補強手段が設けられているその側壁の各々を有する缶の、管状体の部分切断斜視図である。 図１のものに類似した、しかし本発明の第１の構造変形形態による、缶の管状体の各側壁の領域に重なることおよびそれを占有することなく矩形基部の切頂角錐陥凹部により画定されている第１のタイプの構造補強手段が設けられているその側壁の各々を有する、缶の管状体の斜視図である。 図２の缶の管状体の側面図である。 図２Ａの線ＩＩ−ＩＩに沿った、缶の側壁の部分切断図である。 缶の管状体の各側壁の領域に重なることおよびそれを占有することなく、矩形基部の円錐台状陥凹部により画定されている、本発明の第２の構造実施形態による、第２のタイプの構造補強手段が各々に設けられているその側壁を有する、図２の缶に類似した缶の管状体の斜視図である。 図３の缶の管状体の側面図である。 図３Ａの線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った、缶の側壁の部分切断図である。

添付図面に示されている構造では、本発明の缶は、正方形の外形を有する水平横断面を有し、（２つだけが図１に示されている）矩形外形の４つの側壁１０と、上壁１１および下壁１２であり、どちらも一体金属シートでありかつ側壁１０の上端縁部１０ａおよび下端縁部１０ｂに、通常はダブル・シーミングにより、それぞれ取り付けられているその外周部を有する上壁１１および下壁１２とを有する、管状体Ｃを含むタイプのものである。

４つの側壁１０は長手方向縁部１３により互いに接続されており、当該長手方向縁部は丸く、隣接する平坦な側壁１０と一致している。

図１に示されている構造では、上壁１１に、適切な蓋により閉鎖される小さい排出開口部１４と、また小さい吊下げハンドル１５とが、さらに設けられている。

図２および図３に示されている実施形態では、上壁１１は、側壁１０に外周でシーミングされておりかつ既知の加圧蓋１６が設置され軸方向に保持される座部を画定している内側開口部を有する構造リングの形であってもよい。

缶の形成は、その曲げおよび長手方向のシーミングまたは溶接の後に、製造される缶の多角形断面の外周に実質的に等しい外周を備えた円筒体Ｃを形成するように設計された寸法を有する、所定の厚さの金属シートを切断する既知のステップにより得られてもよい。

依然としてカレンダにかけられた円筒の形である管状体Ｃは、次いで、円筒側壁が図１に示されている通り多角形断面の所望の形状に径方向に変形されるように拡張され、平坦な側壁１０は、丸い、隣接する側壁１０と一致している長手方向縁部１３により接続されている。

管状体Ｃが多角形形状に拡張された後、以下に記載されている通り、それらに構造補強手段を設けるために、平坦な側壁１０の変形が実施される。

図１は、ＢＲ ＰＩ ００３７２８−１（国際公開第０１９７９９８（Ａ１）号パンフレット）の目的である、先行技術の実施形態を示し、それによれば、管状体Ｃの軸に直交する平面に配置されている複数の横リブ２０によりかつ一対の縦リブ３０により画定されている第１のタイプの構造補強手段であり、各々が長手方向縁部１３の１つの隣に配置されておりかつ図示の実施形態では横リブ２０の端部に接続されている第１のタイプの構造補強手段が、管状体Ｃの各側壁１０に設けられている。

図１に示されている実施形態では、前記リブ２０、３０は、管状体Ｃの方へ内側に突出している。

図２、図２Ａおよび図２Ｂは、図１の缶に関して記載されている方法に類似した方法で構築されているが、本発明の構造補強手段の第１の変形形態が設けられているその４つの側壁１０を有する管状体Ｃを示しており、当該構造補強手段の第１の変形形態は、矩形基部および丸い角部の複数の切頂角錐陥凹部５０により画定されており、缶の管状体Ｃの各それぞれの側壁の領域の少なくとも一部に重なることおよびそれを占有することなく隣り合わせに配置されている。

図示の実施形態では、切頂角錐陥凹部５０は、側壁１０の幅の１／４０から１／２０に相当する距離だけ互いに離間されている。

切頂角錐陥凹部５０の各々の深さ、外形の寸法、および側壁の傾斜は、管状体Ｃの側壁１０にもたらされるべき構造抵抗の程度および種類、径方向および軸方向、に応じて定められることを理解すべきである。

正方形１８リットル缶では、切頂角錐陥凹部５０は、側壁の領域の各部分に、缶内に含まれている液体、ペーストまたは粒状の製品の重量に起因する圧縮軸方向荷重および拡張径方向荷重に対する必要な抵抗をもたらすのに十分な深さを有して作り出された。

各切頂角錐陥凹部５０の側壁の傾斜は、圧縮軸方向荷重に対する構造抵抗を損なうことなく、径方向に壁に必要な強度を与えるように定められている。

前記切頂角錐陥凹部５０の外形は、前記切頂角錐陥凹部５０が設けられている各側壁１０の領域の約１／１６から１／８に相当する領域を画定するような寸法に作製されている。

一般に、切頂角錐陥凹部５０の深さは金属シートの厚さの約０．１から２０倍である。

各切頂角錐陥凹部５０は、管状体Ｃの内側に突出している底壁５１を有する。しかし、底壁５１が各側壁１０の平面から外側に突出し続けているために、前記陥凹部は各側壁１０において内側から外側へ作り出されなければならない可能性があることを理解すべきである。

以下に見られる通り、図２、図２Ａおよび図２Ｂに示されている、缶を積み重ねることに起因する圧縮荷重を受けた場合、本発明の補強手段の第１の変形形態は、缶の側壁１０の構造抵抗の大幅な増大をもたらした。

図３、図３Ａおよび図３Ｂは、図１および図２の缶に関して記載されている方法に類似した方法で構築されているが、本発明の構造補強手段の第２の変形形態が設けられているその４つの側壁１０を有する管状体Ｃを示しており、当該構造補強手段の第２の変形形態は、矩形基部および丸い角部の複数の円錐台状陥凹部６０により画定されており、缶の管状体Ｃの各それぞれの側壁１０の領域に重なることおよびそれの少なくとも一部分を占有することなく隣り合わせに配置されている。

図３、図３Ａおよび図３Ｂに示されている構成では、円錐台状陥凹部６０は各側壁１０の領域全体を占有しており、互いにおおよそ一点で接して配置されている。

図２、図２Ａおよび図２Ｂの実施形態に関連する前述と同様に、外形の深さおよび寸法ならびに円錐台状陥凹部６０の各々の側壁の傾斜は、管状体Ｃの側壁１０にもたらされるべき構造抵抗の程度および種類、径方向および軸方向、に応じて定められる。

正方形１８リットル缶では、円錐台状陥凹部６０は、側壁の各領域部分に、圧縮軸方向荷重および拡張径方向荷重に対する必要な構造抵抗をもたらすのに十分な深さを有して作り出された。

各円錐台状陥凹部６０の側壁の傾斜は、軸方向圧縮荷重に対する構造抵抗を損なうことなく、径方向に壁に必要な構造を与えるように定められている。円錐台状陥凹部６０の場合、側壁の傾斜は、前記陥凹部６０の円形の外形に因り、軸方向圧縮荷重に対する側壁の抵抗にあまり影響を及ぼさない。

前記円錐台状陥凹部６０の外形は、前記陥凹部が設けられている各側壁１０の領域の約１／１６から１／８に相当する領域を画定するような寸法に作製されている。

一般に、円錐台状陥凹部６０の深さは、金属シートの厚さの約０．１から２０倍である。各円錐台状陥凹部６０は、管状体Ｃの内部に突出している底壁６１を有する。しかし、底壁６１が各側壁１０の平面から外側に突出し続けているために、前記陥凹部は各側壁１０において内側から外側へ作り出されなければならない可能性があることを理解すべきである。

後述の通り、提示されている図３、図３Ａおよび図３Ｂに示されている、本発明の補強手段の第２の変形形態は、缶を積み重ねることに起因する圧縮荷重を受けた場合、図２、図２Ａおよび図２Ｂの第１の変形形態と比べて、缶の側壁１０の構造抵抗のさらに大きな増大を示した。

以下の表Ｉは、満たされた缶が晒されるかつ水に実質的に等しい特定の重量の材料でやはり満たされた１０個の缶が積み重ねられる、軸方向圧縮の状態をシミュレーションするために、図１から図３Ｂに示されている３つの構造補強手段に関して実施された試験の結果を示す。

積重ねと同等の力を缶に加え、異なる金属シート厚：一般的に使用される０．２７ｍｍ；０．２２ｍｍ；および０．１９ｍｍ、を有する缶を使用した。

分かる通り、図２および図３の構造補強手段は、特に０．２２ｍｍおよび０．１９ｍｍの値まで減少した厚さを有する金属シートを使用した試験において、同一圧縮条件下で、特に図１に示されている先行技術の構造の変形に比べて、側壁１０のより小さい変形をもたらした。

（図３、図３Ａおよび図３Ｂに示されている）円錐台状陥凹部６０により画定されている構造補強手段は最良の結果を示したが、また、これらの円錐台状陥凹部６０は、陥凹部の特定の点における残留応力の集中を引き起こさず、これらの応力が前記円錐台状陥凹部６０の範囲全体に沿って分配されることを可能にするというさらなる利点を有することに留意すべきである。

切頂球状キャップの形状に由来する可能性がある円錐台状形状は、缶の管状体Ｃの内側に突出している底壁６１を有する陥凹部に適用された場合に、側壁１０に、満たされた缶内に格納されている製品の内圧ばかりでなく、主に満たされた状態にある缶を積み重ねることに起因する圧縮荷重による変形に対する抵抗の増大をもたらす。

図面の図２Ｂおよび図３Ｂによりよく観察され得る通り、切頂角錐陥凹部５０および円錐台状陥凹部６０は、管状体Ｃの各側壁１０の最低陥凹部５０、６０から最上陥凹部５０、６０の方へ、垂直方向に漸減するそれらの深さを有していてもよい。

両構造形状の陥凹部５０、６０の深さの変化は、各側壁１０のより低い領域および中間領域が満たされた製品によりかつまた缶を積み重ねる場合の垂直荷重により生成されるより大きな側圧を受けることに因る可能性がある。

缶の管状体Ｃの側壁１０用の構造補強手段の新規の構造を用いて、減少した金属シート厚および所望の構造抵抗の両方を有する、多角形横断面を有する缶を得ることが可能になる。

本明細書に示されていないが、管状体Ｃの各側壁１０の陥凹部５０、６０の深さは、中央陥凹部から管状体Ｃの長手方向縁部１３に隣接する側陥凹部の方へ水平方向に任意選択で漸次的に減少してもよいことを理解すべきである。陥凹部５０、６０の漸次的な深さの減少は、交互にまたは同時のどちらかで、垂直方向および水平方向に起こる可能性がある。

陥凹部５０、６０に関して示されている両構造形状では、前記側壁１０に対して傾斜しておりかつ陥凹部５０、６０の底壁５１および６１を含む平面Ｐに準じて、管状体Ｃの各側壁１０の深さは漸次的に減少する。

各側壁１０の陥凹部５０、６０の深さの変化は、上述の垂直方向および水平方向の少なくとも１つにより各陥凹部において実施されてもよいことをさらに理解すべきである。この場合、陥凹部５０、６０の底壁５１、６１は各側壁１０の平面に対して平行だが、陥凹部５０、６０の各々に与えられる深さに応じて定められる異なる値で当該各側壁１０の平面から離間されている平面に配置されたままである。

構造補強陥凹部の寸法、形状および数の修正が添付の特許請求の範囲により定められる発明の範囲から逸脱することなく実施されてもよいことを理解すべきである。

Claims (8)

1. 矩形の外形の、かつ長手方向縁部（１３）により２つずつ接続されている側壁（１０）により形成されている管状体（Ｃ）を含む、多角形横断面を有する缶であって、前記管状体（Ｃ）は上壁（１１）と下壁（１２）とにより閉鎖されている、缶において、各側壁（１０）は、複数の陥凹部（５０、６０）により画定されており、多角形形状と円形形状との間で選択される外形を有し、各側壁（１０）の領域の少なくとも一部分に重なることおよびそれを占有することなく隣り合わせに配置されている構造補強手段を組み込んでいることを特徴とする、缶。
2. 各陥凹部（５０、６０）の前記外形領域は、前記側壁（１０）の前記領域の１／１６から１／８までに相当すること、および各陥凹部（５０、６０）の深さは金属シートの厚さの０．１から２０倍の間で定められることを特徴とする、請求項１に記載の缶。
3. 前記管状体Ｃの各側壁（１０）にある前記陥凹部（５０、６０）の前記深さは、下方陥凹部から上方陥凹部の方へ垂直方向に漸減することを特徴とする、請求項１または２に記載の缶。
4. 各陥凹部（５０、６０）は、前記管状体（Ｃ）の内部の方へ突出している底壁（５１、６１）を有し、前記管状体（Ｃ）の各側壁（１０）にある前記陥凹部（５０、６０）の前記深さは、前記側壁（１０）に対して傾斜しておりかつ前記陥凹部（５０、６０）の前記底壁（５１、６１）を含む平面（Ｐ）に準じて漸減することを特徴とする、請求項３に記載の缶。
5. 前記陥凹部（６０）は円錐台状であることを特徴とする、請求項４に記載の缶。
6. 前記円錐台状陥凹部（６０）は互いにおおよそ一点で接していることを特徴とする、請求項５に記載の缶。
7. 前記陥凹部（５０）は、矩形基部および丸い角部を有する切頂角錐であることを特徴とする、請求項４に記載の缶。
8. 前記陥凹部（６０）は、前記側壁（１０）の幅の１／４０から１／２０までに相当する距離だけ互いに離間されていることを特徴とする、請求項７に記載の缶。

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