JP2018104095A - ボトル缶 - Google Patents

Abstract

【課題】ボトムリフォーム加工等の後加工を必要とすることなく耐圧強度を確保することができ、これにより製造設備や製造工程を増大させることなく缶を薄肉化できるボトル缶を提供する。【解決手段】缶胴３と缶底２とを備えた有底筒状のボトル缶１であって、缶底２の環状凸部１０は、下方へ向けて最も突出した接地部１１と、接地部１１の径方向の内側に連設され、上方に向かうに従い徐々に径方向の内側へ向けて傾斜するカウンタ部１２と、接地部１１の径方向の外側に連設され、上方に向かうに従い徐々に径方向の外側へ向けて傾斜するヒール部１３と、を備え、缶胴３の直径Ｄ１が、６５〜６７ｍｍであり、接地部１１の直径Ｄ２が、４７〜４９ｍｍであり、接地部１１からドーム部９までの缶軸Ｃ方向の最大高さＨ１が、１０．５〜１２ｍｍであり、缶軸Ｃを含む当該ボトル缶１の縦断面視において、カウンタ部１２が缶軸Ｃに対して傾斜する角度θが、４〜８°である。【選択図】図２

Description

本発明は、板厚を薄くして軽量化を図っても、ボトムリフォーム加工等の後加工を施すことなく耐圧強度を維持することが可能なボトル缶に関する。

従来、例えば下記特許文献１に示されるようなボトル缶が知られている。
ボトル缶は、アルミニウム合金材料からなる圧延材（板材）を打ち抜き加工して円板状のブランクとし、該ブランクにカッピング加工を施してカップ状体とし、該カップ状体にＤＩ加工（絞りしごき加工）を施して有底筒状のＤＩ缶とし、該ＤＩ缶にネッキング加工、ねじ成形加工、カール加工、スロットル加工等を施すことによりボトル状に製缶される。なお、「ＤＩ」とはＤｒａｗｉｎｇ＆Ｉｒｏｎｉｎｇの略称である。
ボトル缶には、飲料等の内容物が充填され、その開口端部にキャップが取り付けられて密封される。

ところで近年、ＣＯ_２排出量削減等環境保護の観点から、使用する原材料の削減による、アルミニウム缶の軽量化の要請が強くなっている。具体的には、０．１ｇ以上（約１％以上）の缶重量削減を目指した軽量缶の開発が必要とされている。一缶あたり、０．１ｇの削減でも、アルミニウム缶市場年間１８０億缶に適用できれば、大きな環境負荷低減が達成できる。

ボトル缶を軽量化するにあたっては、缶の板厚（肉厚）を薄くすることが効果的であるが、単純に肉厚を薄くすると、ボトムグロースやバックリング等の問題が生じる。ボトムグロースとは、内容物が封入された缶の内圧の上昇等により缶底の環状凸部（リム）が変形する現象である。ボトムグロースが発生すると、缶の高さ（缶軸方向の全長）が変化して製造、出荷の不具合の原因となる。またバックリングとは、缶の内圧が耐圧強度を超えたときに、缶底のドーム部が反転してしまう現象である。
このような缶底の変形を防止する目的で、例えば下記特許文献３に示されるようなボトムリフォーム加工（ボトムプロファイルリフォーマー加工、ＢＰＲ加工）が提案されている。

特開２００９−２９２４８０号公報 特開２０１５−２１４３４３号公報 特開２０１６−４３９９１号公報

しかしながら、従来、ボトル缶を薄肉化しつつ耐圧強度を十分に確保するには、ボトムリフォーム加工等の後加工が必要であり、製造設備や製造工程の増大が避けられなかった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ボトムリフォーム加工等の後加工を必要とすることなく耐圧強度を確保することができ、これにより製造設備や製造工程を増大させることなく缶を薄肉化できるボトル缶を提供することを目的としている。

本発明の一態様は、缶胴と缶底とを備えた有底筒状のボトル缶であって、前記缶胴は、缶軸方向に沿って前記缶底から前記缶胴の開口端部側へ向かう方向である上方へ向かうに従い徐々に縮径するネック部と、前記ネック部の上方に連設された口金部と、を備え、前記缶底は、缶軸方向に沿って前記開口端部から前記缶底側へ向かう方向である下方へ向けて突出するとともに、缶軸回りの周方向に沿って延びる環状凸部と、前記環状凸部の缶軸に直交する径方向の内側に連設され、上方へ向けて窪むドーム部と、を備え、前記環状凸部は、下方へ向けて最も突出した接地部と、前記接地部の径方向の内側に連設され、上方に向かうに従い徐々に径方向の内側へ向けて傾斜するカウンタ部と、前記接地部の径方向の外側に連設され、上方に向かうに従い徐々に径方向の外側へ向けて傾斜するヒール部と、を備え、前記缶胴の直径が、６５〜６７ｍｍであり、前記接地部の直径が、４７〜４９ｍｍであり、前記接地部から前記ドーム部までの缶軸方向の最大高さが、１０．５〜１２ｍｍであり、缶軸を含む当該ボトル缶の縦断面視において、前記カウンタ部が缶軸に対して傾斜する角度が、４〜８°であることを特徴とする。

本発明のボトル缶は、缶胴の直径（外径）が６５〜６７ｍｍであり、当業者が「２１１径」と呼ぶ缶胴外径を有するボトル缶である。そして、缶底の環状凸部（リム）において最も下方に突出させられた接地部（ノーズ部）の直径が、４７〜４９ｍｍであり、接地部の直径については従来のボトル缶よりも小さく設定されている。また、接地部から、ドーム部において最も上方に窪まされた頂端までの缶軸方向の高さ（最大高さ）が、１０．５〜１２ｍｍであり、ドーム部の高さについては従来のボトル缶よりも大きく設定されている。

このように接地部の直径が小さく、かつドーム部の高さが大きいことで、ボトル缶の耐圧強度が高められており、ボトムグロースやバックリング等の不具合を防止できる。このため本発明のボトル缶によれば、板厚（肉厚）を薄くして軽量化を図りつつも、缶底にボトムリフォーム加工を施すことなく、耐圧強度を十分に確保することができる。

ただし、例えば２ピース缶（円筒状をなす缶胴の開口端部にプルタブ方式の缶蓋が巻き締められた缶）等に比べて、一般にボトル缶は重心位置が高いことから、単純に接地部の直径を小さくした場合には、搬送時に缶が倒れるなどして生産性に影響する。そこで本発明では、ボトル缶の搬送時の安定性を良好に維持できるよう、接地部の直径を４７ｍｍ以上とした。また、ボトル缶の耐圧強度を十分に確保できるよう、接地部の直径を４９ｍｍ以下とした。

ドーム部の高さについては、１０．５ｍｍ以上とすることにより耐圧強度を十分に確保することができる。ただし、単純にドーム部の高さを高くするのみでは、缶底に環状凸部を成形する際に、該環状凸部のうち接地部の径方向内側に位置するカウンタ部の肉厚が薄くなり過ぎて切れてしまう現象が生じ、成形が難しい。そこで本発明では、ドーム部の高さについては１２ｍｍ以下とし、かつ、ボトル缶の縦断面視においてカウンタ部が缶軸に対して傾斜する角度を、４〜８°とした。

詳しくは、ドーム部の高さを１２ｍｍ以下とするのみでは、カウンタ部の成形時の材料切れ等の成形不良を安定的に防止することは難しいため、前記角度を４°以上とすることで、カウンタ部の傾斜が急になり過ぎる（立ち過ぎる）ことを抑えるとともに、成形時の材料の流れ込み量を確保している。これにより、カウンタ部が薄肉化し過ぎることによる材料切れ等の成形不良を確実に防止することができる。また、前記角度が４°以上であることで、缶内面への塗料の噴霧時に、環状凸部のカウンタ部から突端（接地部）近傍まで塗料を安定して行き渡らせやすくなる。特にこの種のボトル缶においては、例えばビール飲料等の酒類が充填される２ピース缶等に比べて、缶内面全体に塗料を確実にかつ安定して塗布することが要求されている。
また、前記角度を８°以下とすることで、カウンタ部の傾斜が緩くなり過ぎる（寝過ぎる）ことを抑えて、缶底の耐圧性能を良好に維持することができる。

以上より本発明のボトル缶によれば、ボトムリフォーム加工等の後加工を必要とすることなく耐圧強度を確保することができ、これにより製造設備や製造工程を増大させることなく缶を薄肉化できる。また耐圧強度が高められるため、缶の材料の選定幅（選択の自由度）が広がる。そして本発明は、ボトル缶の耐圧性能、成形性、搬送性、生産性のすべてを満足することができる。

また、上記ボトル缶において、前記縦断面視で、前記環状凸部のうち、前記接地部の径方向内側に隣接配置された内側凸曲面部の曲率半径に比べて、前記接地部の径方向外側に隣接配置された外側凸曲面部の曲率半径が大きいことが好ましい。

この場合、ボトル缶の縦断面視において、環状凸部のうち接地部の径方向外側に隣接する外側凸曲面部の曲率半径が大きくされているので、搬送時における缶底の滑り性が良好に維持され、安定してボトル缶を搬送することができる。また、外側凸曲面部の曲率半径が大きいため、該外側凸曲面部が形成されたヒール部と、該ヒール部の上方に位置する缶胴と、の接続部分を、従来のボトル缶よりも缶軸方向の下方に配置することができ、これにより缶胴の印刷領域（缶外面の表示領域）を広く確保できる。また、上述したように本発明ではドーム部の高さを大きく確保しているため、その分、ボトル缶の内容量は少なくなる。そこで上記構成とすることにより、ヒール部と缶胴との接続部分を従来のボトル缶よりも缶軸方向の下方に配置して、その分ボトル缶の内容量を増やすことが可能になる。これにより、ボトル缶の缶軸方向の全長（高さ）を大きくすることなく、内容量を従来通りに維持することができる。
また、環状凸部のうち接地部の径方向内側に隣接する内側凸曲面部の曲率半径が小さくされているので、缶底の耐圧強度のさらなる向上を図ることができる。

また、上記ボトル缶において、前記縦断面視で、前記内側凸曲面部の曲率半径の中心と、前記外側凸曲面部の曲率半径の中心とが、缶軸に平行な所定の仮想直線上に位置していることが好ましい。

この場合、缶軸に平行な所定の（同一の）仮想直線上において、環状凸部の内側凸曲面部と外側凸曲面部とが互いに接するように接続される。詳しくは、前記所定の仮想直線は環状凸部の接地部を通っており、該接地部において内側凸曲面部と外側凸曲面部とが、缶軸に直交して延びる共通の接線を有するように滑らかにかつ直接的に接続される。このため、環状凸部の接地部が平面状に形成されることはなく、接地部は下方へ向けた凸曲面形状に形成されて、ボトル缶を載置する載置面に対して線接触させられる（ボトル缶の縦断面視においては点接触となる）。従って、ボトル缶の搬送時の摩擦抵抗が小さく抑えられて、滑り性が良好に維持される。

また、上記ボトル缶において、前記接地部から前記缶胴の下方の端縁までの缶軸方向の高さが、７〜８ｍｍであることが好ましい。

上述したように本発明ではドーム部の高さを大きく確保しているため、その分、ボトル缶の内容量は少なくなる。そこで上記構成では、接地部から缶胴の下方の端縁までの缶軸方向の高さを７〜８ｍｍとし、つまりヒール部の前記高さを従来のボトル缶よりも小さくした。これにより、ボトル缶の缶軸方向の全長（高さ）を大きくすることなく、内容量を十分に確保することができる。また、ヒール部の高さを小さくした分だけ、缶胴の缶軸方向の長さを大きくできるので、缶胴の印刷領域（表示領域）を広く確保することができる。

また、上記ボトル缶において、前記ヒール部は、前記接地部の径方向外側に隣接配置された外側凸曲面部と、前記缶胴の下方に隣接配置された上方凸曲面部と、前記外側凸曲面部と前記上方凸曲面部とを接続するヒールテーパー部と、を備え、前記縦断面視において、前記ヒールテーパー部は、上方に向かうに従い徐々に径方向外側へ向けて傾斜する直線状をなしていることが好ましい。

この場合、ボトル缶の縦断面視でヒールテーパー部が直線状に形成されることから、ボトル缶製造装置において、缶（ワークのＤＩ缶）に各種の成形加工を施す際に、ボトル缶製造装置に設けられて缶の底部をチャッキングする缶保持具（チャック）によって、缶底を確実にかつ安定して保持することができる。

また、例えば２ピース缶とは異なり、ボトル缶においては、ヒールテーパー部の形状にスタッキング性（缶を積み重ねた際の安定性）を考慮する必要がないため、ボトル缶の縦断面視においてヒールテーパー部を直線状に形成することが可能となる。言い換えると、２ピース缶に対して上記構成を適用することは、スタッキング性を考慮して、当業者であれば通常行わない。
さらに、ボトル缶の縦断面視において、ヒールテーパー部を直線状に形成することにより、接地部の径方向外側に隣接配置した外側凸曲面部の曲率半径を大きく設定することが可能になる。これにより、上述した格別顕著な作用効果（搬送安定性の向上、缶胴の印刷領域の拡大、ボトル缶の内容量の増大等）が得られる。

また、上記ボトル缶において、前記缶底の肉厚が、０．３８０ｍｍ以下であることが好ましい。

この場合、ブランク（ボトル缶の成形前素材である板材）の元板厚が維持される缶底の肉厚が０．３８０ｍｍ以下と確実に薄くされているため、ボトル缶を効果的に軽量化できる。なお、缶の耐圧強度を維持しつつさらなる軽量化を図るには、缶底の肉厚は、好ましくは０．３４５ｍｍ以下であり、望ましくは０．３００〜０．３４０ｍｍである。

また、上記ボトル缶はアルミニウム合金材料を主成分として形成され、０．２％耐力が２３５〜２６５Ｎ／ｍｍ^２であることが好ましい。

この場合、ボトル缶はアルミボトルであり、例えば２０５℃で２０分間焼成した後の０．２％耐力（ＡＢ耐力）が２３５〜２６５Ｎ／ｍｍ^２であるので、缶の成形性及び耐圧強度が十分に確保される。

本発明のボトル缶によれば、ボトムリフォーム加工等の後加工を必要とすることなく耐圧強度を確保することができ、これにより製造設備や製造工程を増大させることなく缶を薄肉化できる。

ボトル缶の一例を示す半縦断面図である。 ボトル缶の缶底近傍を示す縦断面図である。 図２の缶底における環状凸部の拡大図である。 ボトル缶の製造方法を説明するフローチャートである。 ボトル缶の製造工程における缶の形状の変化を説明する図である。 ボトル缶の缶底近傍の変形例を示す縦断面図である。

以下、本発明の一実施形態に係るボトル缶１について、図面を参照して説明する。なお、本実施形態の説明に用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために、要部となる部分を拡大、強調、抜粋して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際のものと同じであるとは限らない。

本実施形態のボトル缶１は、アルミニウム合金材料を主成分として形成されたアルミボトルである。このボトル缶１の材料強度は、例えば２０５℃で２０分間焼成した後の０．２％耐力（ＡＢ耐力）が２３５〜２６５Ｎ／ｍｍ^２である。
図１ではボトル缶１として、缶軸Ｃ方向に沿う全長（つまり缶全高）が１３３ｍｍ程度とされた、当業者が「３１０Ｂ」サイズと呼ぶボトル缶を一例として示しているが、これに限定されるものではない。例えばボトル缶１は、缶全高が１６４ｍｍ程度とされた、当業者が「４１０Ｂ」サイズと呼ぶボトル缶であってもよい。

ボトル缶１は有底筒状をなしており、缶の周壁である缶胴３と、缶の底壁である缶底２と、を備えている。缶胴３の中心軸及び缶底２の中心軸は、互いに同軸に配置されており、本実施形態ではこれらの共通軸を缶軸Ｃという。
また、缶軸Ｃが延在する方向（缶軸Ｃに沿う方向）を缶軸Ｃ方向という。缶軸Ｃ方向のうち、缶底２から缶胴３の開口端部４側へ向かう方向を上方といい、開口端部４から缶底２側へ向かう方向を下方という。
また、缶軸Ｃに直交する方向を径方向という。径方向のうち、缶軸Ｃに接近する向きを径方向の内側といい、缶軸Ｃから離間する向きを径方向の外側という。
また、缶軸Ｃ回りに周回する方向を周方向という。

また、本実施形態でいうボトル缶１の例えば「凹」、「凸」、「窪む」、「突出する」等の各種形状は、特に説明しない限り、ボトル缶１の外面（外部に露出する表面）における各種形状を表している。
また、図１〜図３及び図６に示されるボトル缶１の缶軸Ｃを含む縦断面視において、ボトル缶１の各部形状の説明に用いる「凹曲線」、「凸曲線」、「直線」、「接線」等の線形状は、特に説明しない限り、ボトル缶１の外面を構成する各種の線形状を表している。

図１において缶胴３は、その開口端部４以外の部位に形成された胴部５と、開口端部４に形成されたネック部６及び口金部７と、を備える。
胴部５は、缶軸Ｃ方向に沿って略一定の外径とされた円筒状をなしており、缶胴３における最大径部分である。図２において、缶胴３の胴部５の直径（外径）Ｄ１は、６５〜６７ｍｍである。

図１においてネック部６は、胴部５の上方に連設されており、缶軸Ｃ方向に沿って缶底２から開口端部４側（つまり上方）へ向かうに従い徐々に縮径して形成されている。口金部７は、ネック部６の上方に連設されており、ねじ成形部８が形成されている。口金部７は、缶胴３における最小径部分である。

缶底２は、缶軸Ｃ方向に沿って開口端部４から缶底２側（つまり下方）へ向けて突出するとともに、缶軸Ｃ回りの周方向に沿って延びる環状凸部（リム）１０と、環状凸部１０の径方向の内側に連設され、上方へ向けて窪むドーム部９と、を備える。

図２において、環状凸部１０は、缶底２において下方へ向けて最も突出した接地部（ノーズ部）１１と、接地部１１の径方向の内側に連設された内周壁であるカウンタ部１２と、接地部１１の径方向の外側に連設された外周壁であるヒール部１３と、を備えている。
接地部１１は、このボトル缶１が不図示のテーブル上面等の載置面に載置されたときに、該載置面に当接する。カウンタ部１２は、接地部１１から上方に向かうに従い徐々に径方向の内側へ向けて傾斜して形成されている。ヒール部１３は、接地部１１から上方に向かうに従い徐々に径方向の外側へ向けて傾斜して形成されている。

接地部１１の直径Ｄ２は、４７〜４９ｍｍである。接地部１１からドーム部９までの缶軸Ｃ方向に沿う最大高さ（以下、ドーム部９の高さということがある）Ｈ１は、１０．５〜１２ｍｍである。なお、ドーム部９の高さＨ１は１１ｍｍ以下がより好ましい。接地部１１から缶胴３の下方の端縁までの缶軸Ｃ方向の高さ（以下、ヒール部１３の高さということがある）Ｈ２は、７〜８ｍｍである。
また、缶底２の肉厚Ｂは、０．３８０ｍｍ以下である。缶底２の肉厚Ｂは、好ましくは０．３４５ｍｍ以下であり、望ましくは０．３００〜０．３４０ｍｍである。

ヒール部１３は、接地部１１の径方向外側に隣接配置された外側凸曲面部１４と、缶胴３の下方に隣接配置された上方凸曲面部１５と、外側凸曲面部１４と上方凸曲面部１５とを接続する凹曲面部１６と、を備えている。

外側凸曲面部１４は、凸曲面状をなしており、ヒール部１３の下端部に配置されて、接地部１１を介しカウンタ部１２に接続している。上方凸曲面部１５は、凸曲面状をなしており、ヒール部１３の上端部に配置されて、缶胴３の下方の端縁に接続している。凹曲面部１６は、凹曲面状をなしており、外側凸曲面部１４と上方凸曲面部１５との間に配置されて、これらの凸曲面部１４、１５同士を接続している。図３に示される縦断面視において、ヒール部１３の凹曲面部１６の曲率半径Ｒ３は、例えば１０〜３０ｍｍである。

図２に示されるボトル缶１の縦断面視において、上方凸曲面部１５は、径方向外側及び下方へ向けて（つまり外周側斜め下方へ向けて）突出する凸曲線状をなしている。ボトル缶１の周壁のうち、この縦断面視において上方凸曲面部１５がなす凸曲線の曲率半径の中心を通り缶軸Ｃに垂直な仮想平面（不図示）を基準面として、基準面の下方が缶底２であり、上方が缶胴３である。

ボトル缶１の縦断面視において、外側凸曲面部１４は、径方向外側及び下方へ向けて突出する凸曲線状をなしている。図３に示されるボトル缶１の環状凸部１０近傍の縦断面視において、外側凸曲面部１４の曲率半径Ｒ１は、例えば１．２〜２．０ｍｍである。曲率半径Ｒ１は、好ましくは１．５〜２．０ｍｍである。またこの縦断面視において、外側凸曲面部１４の曲率半径Ｒ１の中心Ｏ１は、接地部１１を通り缶軸Ｃに平行な所定の仮想直線ＶＬ上に位置している。

カウンタ部１２は、接地部１１の径方向内側に隣接配置された内側凸曲面部１７と、ドーム部９の径方向外側に隣接配置された上方凹曲面部１８と、内側凸曲面部１７と上方凹曲面部１８とを接続するカウンタテーパー部１９と、を備えている。

内側凸曲面部１７は、凸曲面状をなしており、カウンタ部１２の下端部に配置されて、接地部１１を介しヒール部１３に接続している。上方凹曲面部１８は、凹曲面状をなしており、カウンタ部１２の上端部に配置されて、ドーム部９の外周縁部に接続している。図３に示される縦断面視において、上方凹曲面部１８の曲率半径Ｒ４は、例えば１．５〜３．０ｍｍである。カウンタテーパー部１９は、上方へ向かうに従い徐々に縮径するテーパー面状をなしており、内側凸曲面部１７と上方凹曲面部１８との間に配置されて、これらの凸曲面部１７、凹曲面部１８同士を接続している。図２及び図３に示される縦断面視で、カウンタテーパー部１９は、上方に向かうに従い徐々に径方向内側へ向けて傾斜する直線状をなしている。

そして、図２及び図３に示される缶軸Ｃを含むボトル缶１の縦断面視において、カウンタ部１２が、缶軸Ｃ（図示の例では缶軸Ｃに平行な所定の仮想直線ＶＬ）に対して傾斜する角度θは、４〜８°である。具体的には、カウンタ部１２の延長線と、缶軸Ｃとが交差して形成される鋭角及び鈍角のうち、鋭角の角度θが４〜８°である。角度θは、カウンタ部１２のうちカウンタテーパー部１９が、缶軸Ｃに対して傾斜する傾斜角である。

ボトル缶１の縦断面視において、上方凹曲面部１８は、径方向外側及び上方へ向けて（つまり外周側斜め上方へ向けて）窪む凹曲線状をなしている。
ボトル缶１の縦断面視において、内側凸曲面部１７は、径方向内側及び下方へ向けて（つまり内周側斜め下方へ向けて）突出する凸曲線状をなしている。図３に示されるボトル缶１の環状凸部１０近傍の縦断面視において、環状凸部１０のうち、接地部１１の径方向内側に隣接配置された内側凸曲面部１７の曲率半径Ｒ２に比べて、接地部１１の径方向外側に隣接配置された外側凸曲面部１４の曲率半径Ｒ１が大きくされている。この縦断面視で、内側凸曲面部１７の曲率半径Ｒ２は、例えば１．０〜１．７ｍｍである。曲率半径Ｒ２は、好ましくは１．２〜１．７ｍｍである。またこの縦断面視において、内側凸曲面部１７の曲率半径Ｒ２の中心Ｏ２は、接地部１１を通り缶軸Ｃに平行な所定の仮想直線ＶＬ上に位置している。

図２及び図３に示されるボトル缶１の縦断面視において、ドーム部９の曲率半径Ｒ５は、例えば２５〜７０ｍｍである。ドーム部９は、該ドーム部９の径方向全域にわたって、単一（同一）の曲率半径Ｒ５を有していてもよい。また、ドーム部９は、径方向の各部において互いに曲率半径Ｒ５が異なっていてもよい。例えばドーム部９は、互いに径方向の位置が異なり、互いに曲率半径が異なる、第１の径方向部分および第２の径方向部分を有する。第１の径方向部分は、第１の曲率半径を有する。第２の径方向部分は、第１の径方向部分よりも径方向内側に配置され、第１の曲率半径よりも大きい第２の曲率半径を有する。缶軸Ｃは、第２の径方向部分を通る。この場合、ドーム部９の耐圧性能をより高めることができる。

次に、ボトル缶１の製造方法について、製造工程の一例を用いて説明する。
図４に示されるように、ボトル缶１は、板材打ち抜き工程Ｓ０１、カッピング工程（絞り工程）Ｓ０２、ＤＩ工程（絞りしごき工程）Ｓ０３、トリミング工程Ｓ０４、印刷・塗装（缶外面）工程Ｓ０５、塗装（缶内面）工程Ｓ０６、ネッキング工程Ｓ０７、トリミング工程Ｓ０８、ねじ成形工程Ｓ０９、カール工程Ｓ１０及びスロットル工程Ｓ１１等を経て、製缶される。

板材打ち抜き工程Ｓ０１では、アルミニウム合金材料からなる圧延材（板材）を打ち抜き加工して、図５（ａ）に示されるような、円板状のブランクＷ０を成形する。
カッピング工程（絞り工程）Ｓ０２では、ブランクＷ０をカッピングプレスによって絞り加工（カッピング加工）して、図５（ｂ）に示されるようなカップ状体Ｗ１に成形する。

ＤＩ工程（絞りしごき工程）Ｓ０３では、ＤＩ缶製造装置によってカップ状体Ｗ１に再絞り及びしごき加工を施して、図５（ｃ）に示されるように、缶胴３と缶底２とを備えた有底円筒状のＤＩ缶Ｗ２を成形する。特に図示していないが、ＤＩ缶製造装置は、往復直線運動機構と、往復直線運動機構にラム軸等を介して接続されるパンチと、パンチが挿通される貫通孔が形成された複数のダイスと、最前端のダイスの端面に配置したカップ状体Ｗ１内に挿入され、該カップ状体Ｗ１の底壁を前記端面に押し付けて固定するカップホルダースリーブと、を備えている。
またＤＩ工程Ｓ０３において、缶底２には、上述したドーム部９及び環状凸部１０がプレス成形される。

ＤＩ工程Ｓ０３を経たＤＩ缶Ｗ２は、缶胴３の開口端部４に耳が形成されていて高さが不均一であるので、トリミング工程Ｓ０４において、トリミング装置を用いて開口端部４のトリミング加工を行い、図５（ｄ）に示されるように、缶胴３の開口端部４の高さが全周にわたって均等に揃えられたＤＩ缶Ｗ２とする。

次いで、ＤＩ缶Ｗ２を洗浄して油分等を除去した後に、表面処理を施して乾燥し、ＤＩ缶Ｗ２の外面の印刷及び塗装を行い（印刷・塗装（缶外面）工程Ｓ０５）、ＤＩ缶Ｗ２の内面の塗装を行う（塗装（缶内面）工程Ｓ０６）ことにより、図５（ｅ）に示されるようなＤＩ缶Ｗ２とする。
ＤＩ缶Ｗ２の外面への塗装には、ポリエステル系塗料を用いる。外面塗装では、印刷、外面仕上げ塗装が行われる。印刷、外面仕上げ塗装の焼付・乾燥は、同時に行われる。上述したように、ボトル缶１の開口端部４には、ネック部６と、ねじ成形部８を有する口金部７とが形成されているが、これらのネック部６及び口金部７の成形は、塗装工程Ｓ０５、Ｓ０６よりも後工程において行われる。ネック部６及び口金部７の成形時には、塗膜に対して強い負荷が作用し、塗膜の焼付が十分でないと開栓性への影響が生じる。このため、ＤＩ缶Ｗ２への焼付・乾燥の温度は、例えば２ピース缶等に比べて高く設定される。つまり、ボトル缶１は開栓性を良好に維持するために２ピース缶等よりも多くの熱を受けるので、その分、耐圧強度を確保しにくい傾向にある。このような理由等により、当業者が２ピース缶等の周知技術をボトル缶に単純に適用することは困難であった。一方、本実施形態のボトル缶１によれば、上述した特別な構成により耐圧強度を確保することが可能である（本実施形態の詳しい作用効果については後述する）。
また、外面塗装後は、内面塗装と内面塗装の乾燥・焼付が行われる。ＤＩ缶Ｗ２の内面への塗装は、スプレーノズルによって開口端部４から缶底２へ向けて塗料を噴霧して行われる。噴霧した塗料を乾燥することにより、缶内面に塗膜を形成して耐食性を付与している。

このＤＩ缶Ｗ２を、ボトル缶製造装置に移送する。ボトル缶製造装置では、複数種類のダイ加工ツール（ネッキング成形金型）を用いて、缶胴３の開口端部４及びその近傍に段階的にダイ加工（ネッキング加工）を施すことにより、ネック部６及び口金部７を成形する（ネッキング工程Ｓ０７）。また必要に応じて、複数種類のダイ加工同士の間に、トリミング加工ツールを用いて、高さが不揃いとなった開口端部４のトリミング加工を行う（トリミング工程Ｓ０８）。これにより、図５（ｆ）に示されるように、缶胴３にネック部６及び口金部７を有するボトル缶Ｗ３が成形される。

次いで、缶胴３の口金部７に、ねじ成形加工ツールを用いてねじ成形加工を施す（ねじ成形工程Ｓ０９）。また口金部７に、カール加工ツールを用いてカール加工を施し（カール工程Ｓ１０）、スロットル加工ツール（カール潰し加工ツール）を用いてスロットル加工（スロットル工程Ｓ１１）を施す。
これにより、図５（ｇ）に示されるようなボトル缶１が製缶される。ボトル缶１には、スロットル工程Ｓ１１よりも後工程において飲料等の内容物が充填され、口金部７にキャップ（不図示）が取り付けられて密封される。

以上説明した本実施形態に係るボトル缶１は、缶胴３の直径（外径）Ｄ１が６５〜６７ｍｍであり、当業者が「２１１径」と呼ぶ缶胴外径を有するボトル缶である。そして、缶底２の環状凸部１０において最も下方に突出させられた接地部１１の直径Ｄ２が、４７〜４９ｍｍであり、接地部１１の直径Ｄ２については従来のボトル缶よりも小さく設定されている。また、接地部１１から、ドーム部９において最も上方に窪まされた頂端までの缶軸Ｃ方向の高さ（最大高さ）Ｈ１が、１０．５〜１２ｍｍであり、ドーム部９の高さについては従来のボトル缶よりも大きく設定されている。

このように接地部１１の直径Ｄ２が小さく、かつドーム部９の高さＨ１が大きいことで、ボトル缶１の耐圧強度が高められており、ボトムグロースやバックリング等の不具合を防止できる。このため本実施形態のボトル缶１によれば、板厚（肉厚）を薄くして軽量化を図りつつも、缶底２にボトムリフォーム加工を施すことなく、耐圧強度を十分に確保することができる。

ただし、例えば２ピース缶（円筒状をなす缶胴の開口端部にプルタブ方式の缶蓋が巻き締められた缶）等に比べて、一般にボトル缶は重心位置が高いことから、単純に接地部１１の直径Ｄ２を小さくした場合には、搬送時に缶が倒れるなどして生産性に影響する。そこで本実施形態では、ボトル缶１の搬送時の安定性を良好に維持できるよう、接地部１１の直径Ｄ２を４７ｍｍ以上とした。また、ボトル缶１の耐圧強度を十分に確保できるよう、接地部１１の直径Ｄ２を４９ｍｍ以下とした。

ドーム部９の高さＨ１については、１０．５ｍｍ以上とすることにより耐圧強度を十分に確保することができる。ただし、単純にドーム部９の高さＨ１を高くするのみでは、缶底２に環状凸部１０を成形する際に、該環状凸部１０のうち接地部１１の径方向内側に位置するカウンタ部１２の肉厚が薄くなり過ぎて切れてしまう現象が生じ、成形が難しい。そこで本実施形態では、ドーム部９の高さＨ１については１２ｍｍ以下とし、かつ、ボトル缶１の縦断面視においてカウンタ部１２が缶軸Ｃに対して傾斜する角度θを、４〜８°とした。

詳しくは、ドーム部９の高さＨ１を１２ｍｍ以下とするのみでは、カウンタ部１２の成形時の材料切れ等の成形不良を安定的に防止することは難しいため、角度θを４°以上とすることで、カウンタ部１２の傾斜が急になり過ぎる（立ち過ぎる）ことを抑えるとともに、成形時の材料の流れ込み量を確保している。これにより、カウンタ部１２が薄肉化し過ぎることによる材料切れ等の成形不良を確実に防止することができる。なお、ドーム部９の高さＨ１が１１ｍｍ以下であると、カウンタ部１２の成形性がより安定する。また、角度θが４°以上であることで、缶内面への塗料の噴霧時に、環状凸部１０のカウンタ部１２から突端（接地部１１）近傍まで塗料を安定して行き渡らせやすくなる。特にこの種のボトル缶１においては、例えばビール飲料等の酒類が充填される２ピース缶等に比べて、缶内面全体に塗料を確実にかつ安定して塗布することが要求されている。
また、角度θを８°以下とすることで、カウンタ部１２の傾斜が緩くなり過ぎる（寝過ぎる）ことを抑えて、缶底２の耐圧性能を良好に維持することができる。

以上より本実施形態のボトル缶１によれば、ボトムリフォーム加工等の後加工を必要とすることなく耐圧強度を確保することができ、これにより製造設備や製造工程を増大させることなく缶を薄肉化できる。また耐圧強度が高められるため、缶の材料の選定幅（選択の自由度）が広がる。そして本実施形態は、ボトル缶１の耐圧性能、成形性、搬送性、生産性のすべてを満足することができる。

また本実施形態では、ボトル缶１の縦断面視において、環状凸部１０のうち、接地部１１の径方向内側に隣接配置された内側凸曲面部１７の曲率半径Ｒ２に比べて、接地部１１の径方向外側に隣接配置された外側凸曲面部１４の曲率半径Ｒ１が大きいので、下記の作用効果を奏する。

すなわちこの場合、ボトル缶１の縦断面視において、環状凸部１０のうち接地部１１の径方向外側に隣接する外側凸曲面部１４の曲率半径Ｒ１が大きくされているので、搬送時における缶底２の滑り性が良好に維持され、安定してボトル缶１を搬送することができる。また、外側凸曲面部１４の曲率半径Ｒ１が大きいため、該外側凸曲面部１４が形成されたヒール部１３と、該ヒール部１３の上方に位置する缶胴３と、の接続部分を、従来のボトル缶よりも缶軸Ｃ方向の下方に配置することができ、これにより缶胴３の印刷領域（缶外面の表示領域）を広く確保できる。また、上述したように本実施形態ではドーム部９の高さＨ１を大きく確保しているため、その分、ボトル缶１の内容量は少なくなる。そこで上記構成とすることにより、ヒール部１３と缶胴３との接続部分を従来のボトル缶よりも缶軸Ｃ方向の下方に配置して、その分ボトル缶１の内容量を増やすことが可能になる。これにより、ボトル缶１の缶軸Ｃ方向の全長（高さ）を大きくすることなく、内容量を従来通りに維持することができる。
また、環状凸部１０のうち接地部１１の径方向内側に隣接する内側凸曲面部１７の曲率半径Ｒ２が小さくされているので、缶底２の耐圧強度のさらなる向上を図ることができる。

また本実施形態では、ボトル缶１の縦断面視において、内側凸曲面部１７の曲率半径Ｒ２の中心Ｏ２と、外側凸曲面部１４の曲率半径Ｒ１の中心Ｏ１とが、缶軸Ｃに平行な所定の仮想直線ＶＬ上に位置しているので、下記の作用効果を奏する。

すなわちこの場合、缶軸Ｃに平行な所定の（同一の）仮想直線ＶＬ上において、環状凸部１０の内側凸曲面部１７と外側凸曲面部１４とが互いに接するように接続される。詳しくは、所定の仮想直線ＶＬは環状凸部１０の接地部１１を通っており、該接地部１１において内側凸曲面部１７と外側凸曲面部１４とが、缶軸Ｃに直交して延びる共通の接線を有するように滑らかにかつ直接的に接続される。このため、環状凸部１０の接地部１１が平面状に形成されることはなく、接地部１１は下方へ向けた凸曲面形状に形成されて、ボトル缶１を載置する載置面に対して線接触させられる（ボトル缶１の縦断面視においては点接触となる）。従って、ボトル缶１の搬送時の摩擦抵抗が小さく抑えられて、滑り性が良好に維持される。

また本実施形態では、接地部１１から缶胴３の下方の端縁までの缶軸Ｃ方向の高さＨ２が、７〜８ｍｍであるので、下記の作用効果を奏する。
すなわち、上述したように本実施形態ではドーム部９の高さＨ１を大きく確保しているため、その分、ボトル缶１の内容量は少なくなる。そこで上記構成では、接地部１１から缶胴３の下方の端縁までの缶軸Ｃ方向の高さＨ２を７〜８ｍｍとし、つまりヒール部１３の高さＨ２を従来のボトル缶よりも小さくした。これにより、ボトル缶１の缶軸Ｃ方向の全長（高さ）を大きくすることなく、内容量を十分に確保することができる。また、ヒール部１３の高さＨ２を小さくした分だけ、缶胴３の缶軸Ｃ方向の長さを大きくできるので、缶胴３の印刷領域（表示領域）を広く確保することができる。

また本実施形態では、缶底２の肉厚Ｂが、０．３８０ｍｍ以下である。つまり、ブランク（ボトル缶１の成形前素材である板材）Ｗ０の元板厚が維持される缶底２の肉厚Ｂが０．３８０ｍｍ以下と確実に薄くされているため、ボトル缶１を効果的に軽量化できる。なお、缶の耐圧強度を維持しつつさらなる軽量化を図るには、缶底２の肉厚Ｂは、好ましくは０．３４５ｍｍ以下であり、望ましくは０．３００〜０．３４０ｍｍである。

また本実施形態では、ボトル缶１がアルミニウム合金材料を主成分として形成されたアルミボトルであり、例えば２０５℃で２０分間焼成した後の０．２％耐力（ＡＢ耐力）が２３５〜２６５Ｎ／ｍｍ^２であるので、缶の成形性及び耐圧強度が十分に確保される。

なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、例えば下記に説明するように、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。

前述の実施形態では、接地部１１から缶胴３の下方の端縁までの缶軸Ｃ方向の高さ（ヒール部１３の高さ）Ｈ２が７〜８ｍｍであるとしたが、これに限定されるものではない。ヒール部１３の高さＨ２は、７ｍｍより小さくてもよく、８ｍｍより大きくてもよい。
また、缶底２の肉厚Ｂが０．３８０ｍｍ以下であるとしたが、肉厚Ｂは、０．３８０ｍｍより大きくてもよい。
また、ボトル缶１の材料強度は、例えば２０５℃で２０分間焼成した後の０．２％耐力（ＡＢ耐力）が２３５〜２６５Ｎ／ｍｍ^２であるとしたが、これに限定されるものではない。

また図６は、前述の実施形態で説明したボトル缶１の変形例を表している。この変形例では、環状凸部１０のヒール部１３が、外側凸曲面部１４と、上方凸曲面部１５と、外側凸曲面部１４と上方凸曲面部１５とを接続するヒールテーパー部２０と、を備えている。ヒールテーパー部２０は、上方へ向かうに従い徐々に拡径するテーパー面状をなしており、外側凸曲面部１４と上方凸曲面部１５との間に配置されて、これらの凸曲面部１４、１５同士を接続している。図６に示されるように、缶軸Ｃを含むボトル缶１の縦断面視において、ヒールテーパー部２０は、上方に向かうに従い徐々に径方向外側へ向けて傾斜する直線状をなしている。

この変形例によれば、ボトル缶１の縦断面視でヒールテーパー部２０が直線状に形成されることから、ボトル缶製造装置において、缶（ワークのＤＩ缶Ｗ２）に各種の成形加工を施す際に、ボトル缶製造装置に設けられて缶の底部をチャッキングする缶保持具（チャック）によって、缶底２を確実にかつ安定して保持することができる。
また、例えば２ピース缶とは異なり、ボトル缶１においては、ヒールテーパー部２０の形状にスタッキング性（缶を積み重ねた際の安定性）を考慮する必要がないため、ボトル缶１の縦断面視においてヒールテーパー部２０を直線状に形成することが可能となる。言い換えると、２ピース缶に対して上記構成を適用することは、スタッキング性を考慮して、当業者であれば通常行わない。
さらに、ボトル缶１の縦断面視において、ヒールテーパー部２０を直線状に形成することにより、接地部１１の径方向外側に隣接配置した外側凸曲面部１４の曲率半径Ｒ１を大きく設定することが可能になる。これにより、上述した格別顕著な作用効果（搬送安定性の向上、缶胴３の印刷領域の拡大、ボトル缶１の内容量の増大等）が得られる。

その他、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において、前述の実施形態、変形例及びなお書き等で説明した各構成（構成要素）を組み合わせてもよく、また、構成の付加、省略、置換、その他の変更が可能である。また本発明は、前述した実施形態によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。

以下、本発明を実施例により具体的に説明する。ただし本発明はこの実施例に限定されるものではない。

本発明の実施例１〜６として、前述した実施形態のボトル缶１を用意した。具体的には、実施例１〜６のボトル缶１として、接地部１１の直径Ｄ２が４７〜４９ｍｍであり、ドーム部９の高さＨ１が１０．５〜１２ｍｍであり、カウンタ部１２の傾斜角θが４〜８°であるものを用いた。また、従来の比較例１〜３のボトル缶として、カウンタ部１２の傾斜角θが４〜８°でないもの（比較例１、２）、接地部１１の直径Ｄ２が４７〜４９ｍｍでないもの（比較例２）、ドーム部９の高さＨ１が１０．５〜１２ｍｍでないもの（比較例３）を用意した。
上記以外の、外側凸曲面部１４の曲率半径Ｒ１、内側凸曲面部１７の曲率半径Ｒ２、缶底２の肉厚Ｂ（ブランクＷ０の元板厚）、ボトル缶１の缶軸Ｃ方向の全長（全高）については、下記表１の通りとした。また、缶胴３の直径Ｄ１は、すべての缶について６６ｍｍとした。

そして、各ボトル缶の仕様にて、１０缶ずつ耐圧強度の試験を行い評価を行った。なお、評価の基準は下記の通りとした。
・「ＯＫ」…試験した１０缶すべてについて、耐圧強度が−３σでも６５７ｋＰａをクリアした。
・「ＮＧ」…試験した１０缶のうち少なくとも１つ以上において、耐圧強度が−３σで６５７ｋＰａをクリアできない（ボトムグロースやバックリングが生じた）ものがあった。

表１の結果より、本発明の実施例１〜６においては、耐圧強度の評価がすべて「ＯＫ」となり、元板厚を０．３４５ｍｍ以下にまで薄肉化したボトル缶１の耐圧強度が、ボトムリフォーム加工を行わなくても十分に確保された。
一方、比較例１においては、成形時にカウンタ部が薄肉化し過ぎて切れてしまう現象が生じた。また、比較例２、３は、ボトル缶の耐圧強度を確保することができなかった。

本発明のボトル缶は、ボトムリフォーム加工等の後加工を必要とすることなく耐圧強度を確保することができ、これにより製造設備や製造工程を増大させることなく缶を薄肉化できる。従って、産業上の利用可能性を有する。

１ ボトル缶
２ 缶底
３ 缶胴
４ 開口端部
６ ネック部
７ 口金部
９ ドーム部
１０ 環状凸部
１１ 接地部
１２ カウンタ部
１３ ヒール部
１４ 外側凸曲面部
１５ 上方凸曲面部
１７ 内側凸曲面部
２０ ヒールテーパー部
Ｂ 缶底の肉厚
Ｃ 缶軸
Ｄ１ 缶胴の直径（外径）
Ｄ２ 接地部の直径
Ｈ１ 接地部からドーム部までの缶軸方向の最大高さ（ドーム部の高さ）
Ｈ２ 接地部から缶胴の下方の端縁までの缶軸方向の高さ（ヒール部の高さ）
Ｏ１ 外側凸曲面部の曲率半径の中心
Ｏ２ 内側凸曲面部の曲率半径の中心
Ｒ１ 外側凸曲面部の曲率半径
Ｒ２ 内側凸曲面部の曲率半径
ＶＬ 缶軸に平行な所定の仮想直線
θ 角度（傾斜角）

Claims (7)

1. 缶胴と缶底とを備えた有底筒状のボトル缶であって、
   前記缶胴は、
   缶軸方向に沿って前記缶底から前記缶胴の開口端部側へ向かう方向である上方へ向かうに従い徐々に縮径するネック部と、
   前記ネック部の上方に連設された口金部と、を備え、
   前記缶底は、
   缶軸方向に沿って前記開口端部から前記缶底側へ向かう方向である下方へ向けて突出するとともに、缶軸回りの周方向に沿って延びる環状凸部と、
   前記環状凸部の缶軸に直交する径方向の内側に連設され、上方へ向けて窪むドーム部と、を備え、
   前記環状凸部は、
   下方へ向けて最も突出した接地部と、
   前記接地部の径方向の内側に連設され、上方に向かうに従い徐々に径方向の内側へ向けて傾斜するカウンタ部と、
   前記接地部の径方向の外側に連設され、上方に向かうに従い徐々に径方向の外側へ向けて傾斜するヒール部と、を備え、
   前記缶胴の直径が、６５〜６７ｍｍであり、
   前記接地部の直径が、４７〜４９ｍｍであり、
   前記接地部から前記ドーム部までの缶軸方向の最大高さが、１０．５〜１２ｍｍであり、
   缶軸を含む当該ボトル缶の縦断面視において、前記カウンタ部が缶軸に対して傾斜する角度が、４〜８°であることを特徴とするボトル缶。
2. 請求項１に記載のボトル缶であって、
   前記縦断面視において、前記環状凸部のうち、前記接地部の径方向内側に隣接配置された内側凸曲面部の曲率半径に比べて、前記接地部の径方向外側に隣接配置された外側凸曲面部の曲率半径が大きいことを特徴とするボトル缶。
3. 請求項２に記載のボトル缶であって、
   前記縦断面視において、前記内側凸曲面部の曲率半径の中心と、前記外側凸曲面部の曲率半径の中心とが、缶軸に平行な所定の仮想直線上に位置していることを特徴とするボトル缶。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のボトル缶であって、
   前記接地部から前記缶胴の下方の端縁までの缶軸方向の高さが、７〜８ｍｍであることを特徴とするボトル缶。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のボトル缶であって、
   前記ヒール部は、
   前記接地部の径方向外側に隣接配置された外側凸曲面部と、
   前記缶胴の下方に隣接配置された上方凸曲面部と、
   前記外側凸曲面部と前記上方凸曲面部とを接続するヒールテーパー部と、を備え、
   前記縦断面視において、前記ヒールテーパー部は、上方に向かうに従い徐々に径方向外側へ向けて傾斜する直線状をなしていることを特徴とするボトル缶。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載のボトル缶であって、
   前記缶底の肉厚が、０．３８０ｍｍ以下であることを特徴とするボトル缶。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載のボトル缶であって、
   当該ボトル缶はアルミニウム合金材料を主成分として形成され、０．２％耐力が２３５〜２６５Ｎ／ｍｍ^２であることを特徴とするボトル缶。

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