JP2019081555A - 缶、缶の製造方法および缶詰 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な確認のみで効率よく陳列作業を行うことが可能であり、かつ、缶の成形や、内容物の充填等の工程における設備、速度、コスト面での増加を抑制できる缶、缶の製造方法および缶詰を提供すること。【解決手段】缶１００の筒壁１１０が一部領域のパネル面１１２とその他の領域の筒面１１１からなり、パネル面１１２は、筒面１１１との境界の全部または一部に屈曲予定線１１３が形成され、パネル面１１２全体が缶１００の内側に向かって反転可能に形成されていること。【選択図】図１

Description

本発明は、筒壁を有する缶、該缶の製造方法および該缶に内容物を充填した缶詰に関する。

従来より、缶の筒壁の外表面に印刷を施し、消費者に対して商品の識別性、アピール性を付与するとともに、内容物、注意書、生産者の情報等を表示したものが周知である。
これらの缶を陳列する際には、商品のアピール性を向上するためには、商品名を大きく表示しアピール性を付与した正面が、消費者側に向くように並べて陳列するのが望ましい。
この陳列は、小売店等で作業者が手作業で行うこととなるが、角型の缶の場合はいずれかの面が必ず消費者側を向くので、簡単な確認のみで効率よく陳列作業を行うことが可能であるが、円筒形の缶の場合、向きは不定であり、正確に正面が消費者側に向くように確認と調整が必要となり作業の手間が大きかった。
しかしながら、缶の製造や、内容物の充填等の工程では、円筒形の缶の方が角型の缶に比べて設備、速度、コスト面で有利である。

特許３９１９５７６号公報 特表平７−５０５８４８号公報 特開２０１６−４１６０６号公報

一方、缶の筒壁に加工を加え、内圧による缶の変形を吸収する領域を筒壁に設けたものが公知である（例えば特許文献１、２、３等参照。）。
これらの公知の缶は、所定の数のパネル面を有しているため、形状に方向性はあるものの、上下方向で同一径の外接円を持ち、他の缶と隣接した際には任意の方向を向く形状であるため、確認、調整なしに陳列すると、正面の向きはランダムになる。
作業者が変形部を触覚で判別できるため、大まかな向きの把握の効率は上がるが、並べた際に向きは不定となるため、依然として目視で正面の向きを揃える調整作業が必要であり、角型の缶のように効率よく陳列作業を行うことはできなかった。
また、缶の成形工程では缶の筒壁を大きく変形させ、その後の工程で変形した缶をハンドリングすることから、単純な円筒形の缶に比べ依然として設備、速度、コスト面で不利であった。

本発明は、前述のような課題を解決するものであり、簡単な確認のみで効率よく陳列作業を行うことが可能であり、かつ、缶の成形や、内容物の充填等の工程における設備、速度、コスト面での増加を抑制できる缶、缶の製造方法および缶詰を提供することを目的とする。

本発明に係る缶は、筒壁を有する缶であって、前記筒壁が、一部領域のパネル面とその他の領域の筒面からなり、前記パネル面と前記筒面との境界の全部または一部には屈曲予定線が形成され、前記パネル面全体が、缶の内側に向かって反転可能に形成されていることにより、前記課題を解決するものである。
本発明に係る缶の製造方法は、上記の缶の製造方法であって、前記筒壁の表面に所定の画像を印刷し、前記画像と相対的に位置決めして前記屈曲予定線を加工形成することにより、前記課題を解決するものである。
本発明に係る缶詰は、上記の缶に内容物を充填、密封することにより、前記課題を解決するものである。

本請求項１に係る缶及び本請求項６に係る缶詰によれば、筒壁が、一部領域のパネル面とその他の領域の筒面からなり、前記パネル面と前記筒面との境界の全部または一部には屈曲予定線が形成され、前記パネル面全体が缶の内側に向かって反転可能に形成されていることにより、パネル面全体が缶の内側に向かって反転する前は通常の缶と同様の外形であり、反転してはじめて缶の外形が変化する。
このため、反転、変形後に陳列作業を行えば、角型缶と同様の外周形状の部分が生じて、他の缶と隣接した際に缶の正面の方向が限定され、簡単な確認のみで効率よく陳列作業を行うことが可能となる。
また、通常の缶に対して、屈曲予定線のみを成形時に追加加工するだけでよく、その後の工程でも、変形量が極めて小さい屈曲予定線のみが追加され通常の缶とほぼ同形状の缶をハンドリングできるので、缶の製造や、内容物の充填等の工程における設備、速度、コスト面での増加を抑制できる。

本請求項２に記載の構成によれば、パネル面が、前記筒壁に複数箇所形成されていることにより、変形後の形状を、より角型缶に近い形状とすることができる。
本請求項３に記載の構成によれば、前記パネル面と前記筒面が、通常はほぼ単一の円筒形状であり、缶内の圧力が減じた際に、前記パネル面のみが、缶の内側に向かって反転するように形成されていることにより、充填工程の後の内容物の冷却による減圧でパネル面全体が缶の内側に向かって反転し、缶の外形を変形させることが可能となり、変形のための加工工程が不要となり、缶の製造や、内容物の充填等の工程における設備、速度、コスト面での増加をさらに抑制できる。

本請求項４に係る缶の製造方法によれば、筒壁の表面に所定の画像を印刷し、前記画像と相対的に位置決めして前記屈曲予定線を加工形成することにより、パネル面全体が缶の内側に向かって反転し、缶の外形が変形した際に、印刷内容と他の缶と隣接した際に限定される缶の方向とを正確に一致させることが可能となる。

本発明の一実施形態に係る缶の正面図および４５°回転させた側面を示す図。 本発明の一実施形態に係る缶の変形時の正面図および４５°回転させた側面を示す図。 本発明の一実施形態に係る缶の変形時の断面形状説明図。 屈曲予定線の実施形態の説明図。 本発明の缶詰の陳列状態を例示する説明図 屈曲予定線を形成する実施形態を例示する断面図 本発明の一実施形態に係る缶の寸法を説明する一側面図 本発明の一実施形態に係る缶の寸法を説明する他の側面図 本発明の一実施形態に係る缶の寸法を説明する断面図

本発明の一実施形態に係る缶１００は、図１乃至図３に示すように、円筒形状の筒壁１１０を有し、筒壁１１０は、４つの楕円形状のパネル面１１２とその他の領域の筒面１１１から構成されている。
パネル面１１２と筒面１１１との境界には屈曲予定線１１３が形成されている。
パネル面１１２と筒面１１１とで構成される筒壁１１０は、通常は図１に示すように、ほぼ単一の円筒形状であり、缶１００内の圧力が減じた際に、図２、図３に示すように屈曲予定線１１３が屈曲することで、パネル面１１２全体が缶１００の内側に向かって反転し、高さ方向の中間部（図３のＤ−Ｄ断面）では角型缶と同様な形状となるように形成されている。

本実施形態では、パネル面１１２を楕円に設定しているため、缶１００内の圧力が減じて反転した際には、パネル面１１２は、図２に示すように、缶１００の内側に向かって凸の半径Ｒの円筒面の一部の形状となる。
また、反転する際のパネル面１１２、筒面１１１の変形および屈曲予定線１１３の屈曲は、筒壁１１０の伸縮を伴わない曲げ変形のみであるため、パネル面１１２と筒面１１１とで構成される筒壁１１０の周長は一切変化せず、パネル面１１２が反転した缶１００の内容積は減少する。
したがって、反転前の円筒形状の状態で高温の内容物を充填、密封することで、内容物の温度低下に伴う体積減少により内部圧力が低下してパネル面１１２が反転し、その際の
缶１００の内容積の減少により、ヘッドスペースを小さくすることができる。
従来、円筒形の陰圧缶は減圧によるつぶれ変形を抑えるように弾性係数が高いスチール材を用いるのが通例であったが、本発明の缶は減圧によって効果的に内容積を減らす形態であるため弾性係数が小さいアルミ材を用いることも可能である。

図３に示すように、パネル面１１２が反転した缶１００の、変形せず円筒形状の筒面１１１となる断面Ａ−Ａにおける半径をｒａ、パネル面１１２の最も幅の広い部分の断面Ｄ−Ｄにおける中心軸から屈曲予定線１１３の距離をｒｄ（断面Ｄ−Ｄ）、その中間の断面Ｂ−Ｂ、断面Ｃ−Ｃにおける中心軸から屈曲予定線１１３の距離を断面Ａ−Ａに近い方からｒｂ、ｒｃとすると、
ｒａ＜ｒｂ＜ｒｃ＜ｒｄ
の関係となる。
このことで、陳列棚、リーチイン冷蔵庫等に並べて陳列する際に例えば図５に示すようなガイドレール１２０を適宜な間隔で設置して、角型の缶の場合と同様に、パネル面１１２に対して位置決めされた印刷画像１４０が必ず消費者側を向くので、簡単な確認のみで効率よく陳列作業を行うことが可能となり、また消費者への商品の視認効果が高まることとなる。

屈曲予定線の形状を決定する方法の一例を次に説明する。
図７は、円筒形状の筒壁に４つのパネル面を形成した場合の缶で、パネル面の１つを正面に向けた側面図である。
筒壁の円筒直径をＤ_０、向かい合うパネル面どうしの間隔（二面幅）の最小幅をＷ_ｍｉｎ、パネル面の最大幅をｄ_ｍａｘ、パネル面の上端から二面幅が最小となる位置までの距離をｓ、とする。
これらの寸法を適宜設定することで、次に説明するとおり、パネル面全体の寸法が決定できる。パネル面が缶の内側に向かって反転すると、パネル面は図７に示すように曲率半径がＲの円筒面を形成する。このときの曲率半径Ｒは次の関係式（式１）から得られる。

図８は、図７の缶の向きを４５°回転させて描いた側面図である。
図８に示すように隣りあうパネル面の間の領域は、パネル面が反転するとわずかではあるが缶の外側に傍出して、この位置の缶の幅は元の直径Ｄ_０より若干大きくなり、パネルの幅がｄ_ｍａｘをなす位置で最大となるのでその寸法をＦ_ｍａｘとする。
図８のように、傍出部分はパネル面の上端から下端にかけて曲率半径Ｒ１の弧をえがくとすると、Ｒ１は式２から得られる。

図７、図８に示されているパネル面の上端からｘだけ離れた水平断面Ｘ−Ｘを示したのが図９で、この位置における二面幅をＷ_ｘ、これと４５°の角度をなす位置での幅をＦ_ｘ、とすると、任意のｘについて、Ｗ_ｘは式３、Ｆ_ｘは式４で算出できる。

同じく図９で、隣りあうパネル面の間の部分は半径ｒ_ｘの円弧であり、その円弧によって形成される弓形の幅（弦の長さ）をｃ_ｘ、弓形の高さをｋ_ｘ、弓形の含む角（中心角）をθ_ｘ、パネル面の幅をｄ_ｘ、とすると、次の関係式；式５、式６、式７、式８、が成り立つ。

また、図９の断面の周長は元の筒壁の周長；πＤ_０と変わらないことから式９が成り立つ。

式５、式６、式７、式８、式９は、ｒ_ｘ、ｃ_ｘ、ｋ_ｘ、θ_ｘ、ｄ_ｘについての連立方程式で、これを解くことでｒ_ｘ、ｃ_ｘ、ｋ_ｘ、θ_ｘ、ｄ_ｘが求まる。この中でｄ_ｘは屈曲予定線の成形工具の形状を決定する上で重要である。

一例として、Ｄ_０＝５２ｍｍ、ｗ_ｍｉｎ＝４５ｍｍ、Ｆ_ｍａｘ＝５４ｍｍ、ｓ＝３６ｍｍの場合に、上記の計算式でｘを０〜３６ｍｍまで２ｍｍ間隔ごとに変えてｄ_ｘを計算した値は表１のようになる。

このようにして決定した屈曲予定線形状を缶の筒壁に形成することにより、パネル面全体が缶の内側に向かって無理なく反転可能となる。

屈曲予定線１１３は、図４の上段に示すように、僅かに折りくせを付けた形状であり、材料の圧延や伸長を伴う必要がないため、簡単な工程で加工可能である。
また、僅かな変形しかないため、屈曲予定線１１３を含む断面もほぼ円形で、実質上、通常の円筒形状の缶として取り扱うことができる。
なお、缶１００の強度に影響を与えず、通常の円筒形状の缶として取り扱うことができるものであれば、図４の中段に示すような、スリット状に形成された屈曲予定線１１３ｂとしてもよく、図４の下段に示すような、薄肉状に形成された屈曲予定線１１３ｃとしてもよい。

屈曲予定線を筒壁に形成するための具体的な例を図６に示す。この図では缶と直接作用する工具のみを示し、それぞれを支持、駆動するのに必要な部材等は省略して描いている。
図６（１）のように、缶の内側に４つのインナーツール１３１と缶の外側に４つのアウターツール１３２を配置し、図６（２）に示すように、筒壁１１０の屈曲予定線位置に曲げ変形を与えるべく４対のアウターツール、インナーツールで筒壁１１０を挟むように係合させる。つぎに４対のアウターツール、インナーツールの係合を解除した状態が図６（３）で、筒面１１１には屈曲予定線１１３が形成される。

また、本実施形態では、パネル面１１２と筒面１１１との境の全てに屈曲予定線１１３を設けたが、パネル面１１２全体が、缶の内側に向かって反転可能であれば、パネル面１１２と筒面１１１との境の一部にのみ屈曲予定線１１３を設けてもよい。
また、本実施形態では、パネル面１１２を楕円形状としたが、正確な楕円形状でなく、円弧、双曲線、放物線等の他の曲線、直線等を組み合わせたものであってもよい。
また、本実施形態では、パネル面１１２を周方向に４箇所設けたが、１箇所以上であれば何箇所設けてもよく、異なる形状の複数のパネル面を設けてもよい。
さらに、パネル面が反転する前の筒壁の断面形状が円形以外であってもよく、パネル面以外の筒面に、反転しない凹凸形状が一部あるいは全面に施されていてもよい。
また、本実施形態では缶詰の密封は缶蓋を巻締める形態の他に、缶の開口部をノズル形状に形成して、ネジ式キャップで密封する形態や、王冠で密封する形態であってもよい。

厚さ０．２２５ｍｍの電解クロム酸処理鋼板の両面にポリエステルフィルムを熱接着したラミネート鋼板を素材として、直径５２ｍｍ、高さ１０３ｍｍ、筒壁の金属厚さが０．１５７ｍｍに薄肉化された飲料用ツーピース缶を作製した。この缶を図６に示すような装置を用いて屈曲予定線１１３を形成した。
この屈曲予定線は上端部から下端部までの長さ７２ｍｍ、幅が約３０．７ｍｍのほぼ楕円形の閉曲線で、９０°間隔に４つ形成した。
屈曲予定線は僅かに折りくせをつけた線として目視で確認できるが、筒壁は全体としてほぼ円筒を保っており転動させて搬送するのに支障が無かった。また、座屈強度は巻締め操作に支障が無いレベルに保たれていた。
この缶１００に９８℃の飲料水を約２００ｍｌ注ぎ、直ちに缶蓋を巻締め、密封した。この飲料水缶詰を常温に冷やしたところ、内容液の体積が収縮して内部が減圧したため、屈曲予定線を輪郭として４つのパネル面１１２が内側に凸に飛び移り変形して、缶の中央部分が角型缶のようになった。

１００ ・・・ 缶
１１０ ・・・ 筒壁
１１１ ・・・ 筒面
１１２ ・・・ パネル面
１１３ ・・・ 屈曲予定線
１２０ ・・・ ガイドレール
１３１ ・・・ インナーツール
１３２ ・・・ アウターツール
１４０ ・・・ 印刷画像

Claims (6)

1. 筒壁を有する缶であって、
   前記筒壁が、一部領域のパネル面とその他の領域の筒面からなり、
   前記パネル面と前記筒面との境界の全部または一部には屈曲予定線が形成され、
   前記パネル面全体が、缶の内側に向かって反転可能に形成されていることを特徴とする缶。
2. 前記パネル面が、前記筒壁に複数箇所形成されていることを特徴とする請求項１に記載の缶。
3. 前記パネル面と前記筒面が、通常はほぼ単一の円筒形状であり、
   缶内の圧力が減じた際に、前記パネル面のみが、缶の内側に向かって反転するように形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の缶。
4. 前記屈曲予定線が、前記パネル面と前記筒面の境界の少なくとも上端部および下端部を含んで略楕円弧に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の缶。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の缶の製造方法であって、
   前記筒壁の表面に所定の画像を印刷し、
   前記画像と相対的に位置決めして前記屈曲予定線を加工形成することを特徴とする缶の製造方法。
6. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の缶に内容物を充填、密封した缶詰。

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