JP5427397B2 - ボトル - Google Patents

Description

本発明は、ボトルに関し、特に合成樹脂で形成されたボトルに関するものである。

ペットボトルに代表されるような合成樹脂製のボトルは、軽量で取り扱いが容易であること、透明性を確保しつつガラス製の容器に比較して遜色のない外観を呈することに加え、コスト的にも安価であることから、主に飲料用の容器として多用されている。
ところで、この種のボトルは、胴部の肉厚が薄いことからボトル内が減圧状態になると、胴部が楕円状や三角状等の歪な形に変形する等の不都合があった。胴部がこのように変形してしまった場合には、外観上の美観を損なうだけでなく、操作性が劣ってしまうという問題があった。

そこで、容器内圧が低下（減圧）されることによって生じる胴部の不正変形を抑制するために、当該胴部に減圧吸収パネルを設けたボトルが開発されている。ところが、このタイプのボトルは、デザイン設計の際、どうしても減圧吸収パネルの制約を受けてしまうので、自由な設計ができず、デザイン性の点で課題が残されている。

これとは別に、近年では胴部に減圧吸収パネルを設けることなく、減圧時の胴部の不正変形を抑えることが可能なパネルレスのボトルが提供されている（特許文献１参照)。
このボトルは、胴部の外周面に環状溝が形成されており、環状溝を中心に胴部が軸方向（縦方向）に収縮変形可能とされたボトルである。つまり、このボトルは、軸方向に胴部を収縮変形させることで、減圧時の内圧変化を吸収することができるように設計されている。
特開２００４−２６２５００号公報

しかしながら、実際にボトルの内部が減圧状態になった場合には、単にボトルが軸方向に収縮変形するだけでなく、径方向にも少なからず収縮変形しようとする。つまり、ボトルには、軸方向に収縮させようとする圧力と、径方向に収縮させようとする圧力とが同時に作用してしまう。このうち、軸方向に収縮させようとする圧力に関しては、環状溝を中心にボトルが収縮変形することで吸収できるが、径方向に収縮させようとする圧力については環状溝の部分で吸収しきれない場合がある。そのため、環状溝に折れ皺が発生する恐れがあった。
この折れ皺が仮に発生してしまうと、この折れ皺が塑性変形となってしまい、外観劣化や、ボトルの復元力（キャップ開封時等）の低下が生じる可能性がある。

この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、減圧時に折れ皺が発生してしまうことを抑制しながらボトルを軸方向に収縮変形させることができ、減圧時に発生した内圧変化を確実に吸収することができるボトルを提供することである。

上記の目的を達成するために、この発明は以下の手段を提供している。
本発明に係るボトルは、有底筒状に形成されたボトルであって、ボトル軸を中心に胴部の外周面に沿って一周に亘り径方向内方に凹むように形成され、内圧が減圧された際にボトル軸の軸方向に胴部を収縮変形させる環状溝を備え、前記環状溝は、対向する２つの壁面によりＶ字状に形成され、前記壁面のうち少なくとも一方の壁面には、当該環状溝の谷間ラインに重なるように凸部が形成され、２つの前記壁面のうちの少なくとも他方の壁面には、両壁面が前記ボトル軸の軸方向に互いに接近した際に、前記凸部を収容する凹部が凸部に対向する位置に形成されていることを特徴とする。

この発明に係るボトルにおいては、胴部に環状溝が一周に亘って凹み形成されているので、内圧が減圧された際に、環状溝を中心に胴部が軸方向に収縮変形する。これにより、減圧時における圧力変化をボトルの軸方向への収縮によって吸収することができる。しかも、環状溝は、２つの壁面でＶ字状に形成されているので、環状溝を挟んで胴部が軸方向に収縮変形し易い。よって、上記圧力変化を反応良く直ちに吸収することができる。
ところで、減圧時には、ボトルを軸方向に収縮させようとする圧力とは別に、径方向に収縮させようとする圧力が作用するので、環状溝の部分が径方向内方に引っ張られる。しかしながら、環状溝を構成する２つの壁面のうち少なくともいずれか一方の壁面には、凸部が形成されている。そのため、局所的に前記凸部を基点とする弾性変形が生じ易い状態が形成されているものと考えられる。従って、前記弾性変形によってボトルを径方向に収縮させようとする圧力を吸収することができると考えられる。

これにより、減圧時に生じた内圧変化を確実に吸収することができる。従って、環状溝に折れ皺が発生してしまうことを抑制することができる。よって、減圧時にボトル表面の一部が折れ曲がるような塑性変形を起こす可能性を抑えることができる。
この発明に係るボトルにおいては、凸部に対向する位置に当該凸部を収容する凹部が形成されているので、環状溝が潰れる程度、胴部が収縮変形したとしても、凸部が壁面に干渉してしまうことを防止することができる。
内圧が減圧された際、環状溝を中心に胴部が軸方向に収縮変形することで、ボトルの内圧変化を吸収するが、この圧力変化が比較的大きい場合には、環状溝が潰れる程度、胴部が収縮変形する。この場合には、凸部が壁面に干渉してしまい、胴部の収縮変形を阻害してしまう可能性がある。
しかしながら、上述したように凸部が収容される凹部が形成されているので、凸部が壁面に干渉して胴部の収縮変形を阻害してしまう恐れをなくすことができる。

また、本発明に係るボトルは、上記本発明のボトルにおいて、前記凸部が、周方向に一定の間隔を空けて複数形成されていることを特徴とする。

この発明に係るボトルにおいては、環状溝を構成する２つの壁面のうち少なくともいずれか一方の壁面に凸部が複数形成されているので、この周方向に一定の間隔を空けて形成された凸部が、バランス良く均等に圧力変化に対応する。従って、環状溝に折れ皺が発生してしまう可能性をより低減することができる。

また、本発明に係るボトルは、上記本発明のボトルにおいて、前記凸部が、前記胴部の外周面より前記環状溝側に入り込むように形成されていることを特徴とする。

この発明に係るボトルにおいては、凸部が壁面内に完全に収まった状態で形成されている。そのため、凸部の一部が胴部の外周面側に露出しないように設計されている。従って、凸部が他のボトル等に直接接触し難い。そのため、凸部が誤って凹んでしまうことを未然に防止することができる。また、凸部がボトル外表面（胴部の外周面）と壁面との境界線である連結角部に接触することがないので、当該連結角部に折れ皺の発生を誘発することを未然に防止することができる。

また、本発明に係るボトルは、上記本発明のボトルにおいて、前記凹部が、前記胴部の外周面より前記環状溝側に入り込むように形成されていることを特徴とする。

この発明に係るボトルにおいては、凹部が壁面内に完全に収まった状態で形成されている。そのため、凹部の一部が胴部の外周面側に露出しないように設計されている。従って、凹部が他のボトル等に直接接触し難い。これにより、凹部が他のボトル等と接触した場合に生じる恐れがある、局所的な変形を未然に防止することができる。

また、本発明に係るボトルは、上記本発明のボトルにおいて、前記凸部が、該凸部が形成されている前記壁面を平面視した際に、該壁面の周方向に直交しながら前記胴部の外周面に向けて延在する稜線部を有していることを特徴とする。

この発明に係るボトルにおいては、１つの稜線部を有する形状で凸部が形成されている。しかもこの稜線部は、壁面を平面視した際に、当該壁面の周方向に直交した状態で胴部の外周面に向けて延在している。つまり、胴部をボトル軸の軸方向から見たときに、径方向外方に延びるように延在している。そのため、凸部は、この稜線部を基点に変形し易い状態となっている。従って、当該凸部を基点とする弾性変形がよりスムーズに生じると考えられる。よって、減圧時に生じた内圧変化をより確実に吸収し易くなる。

本発明に係るボトルによれば、減圧時に折れ皺が発生してしまうことを抑制しながらボトルを軸方向に収縮変形させることができ、減圧時に発生した圧力変化を確実に吸収することができる。

以下、本発明に係るボトルの一実施形態について、図１から図５を参照して説明する。なお、本実施形態では、断面円形状に形成された丸形のボトルを例に挙げて説明する。
本実施形態のボトル１は、図１及び図２に示すように、ボトル軸Ｌに沿って口部２、肩部３、胴部４及び底部５が一体的に連続して形成された有底筒状のボトル１である。具体的には、例えば二軸延伸ブロー成形により、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の合成樹脂で一体的に形成されている。

胴部４は、底部５の上方に連設されており、ボトル軸Ｌを中心に筒状に形成された部分である。この胴部４については、後に詳細に説明する。肩部３は、胴部４の上端から上方に向けて漸次縮径するように連設された部分である。口部２は、肩部３の上端から上方に向けて延在するように連設され、ボトル１内に充填される図示しない内容物を注ぐ際の注ぎ口となる部分である。なお、この口部２の外周面には、図示しないキャップが螺合するねじ部２ａが形成されている。

上記胴部４は、図１から図３に示すように、ボトル軸Ｌを中心として断面円形状に形成されている。この胴部４には、内圧が減圧された際にボトル軸Ｌの軸方向に沿って胴部４を収縮変形させるための環状溝１０と、補強用の環状補強リブ１１とがそれぞれ形成されている。
環状溝１０は、口部２に近い胴部４の上部側において、ボトル軸Ｌを中心に胴部４の外周面に沿って一周に亘り径方向内方に凹むように形成されたＶ字状の溝である。具体的に本実施形態の環状溝１０は、対向する２つの壁面である、上側傾斜面（口部側傾斜面）１０ａと下側傾斜面（底部側傾斜面）１０ｂとで構成されている。これら両傾斜面１０ａ、１０ｂは、ボトル軸Ｌに対してそれぞれ逆向きに傾斜して対向する壁面である。つまり、上側傾斜面１０ａは底部５側に面が向いた傾斜面であり、下側傾斜面１０ｂは口部２側に面が向いた傾斜面である。

このように胴部４に環状溝１０が一周に亘って凹み形成されているので、内圧が減圧された際に、環状溝１０を中心に胴部４はボトル軸Ｌの軸方向に収縮変形することが可能とされている。この際、図４に示すように、環状溝１０が潰れる程度、即ち、上側傾斜面１０ａと下側傾斜面１０ｂとがほぼ当接に近い位置まで接近する程度、収縮変形が可能とされている。

なお、この環状溝１０は、図３に示すように、外径φ１が胴部４の外径φ２に対して略８０％程度のサイズとなるように深さ調整されている。このように適度な深さ調整がなされているので、上述したように環状溝１０を中心に胴部４がスムーズに収縮変形するように設計されている。

環状補強リブ１１は、図１及び図２に示すように、本実施形態では３つ形成されている。１つは、底部５に近い胴部４の下部側に形成されており、残りの２つは環状溝１０を間に挟むように形成されている。これら環状補強リブ１１は、いずれも胴部４の外周面に沿って一周に亘り径方向内方に凹み形成された溝であり、減圧時に胴部４が径方向に不正変形（例えば、断面楕円状や断面三角状に変形）してしまうことを抑える補助的な役割を担っている。また、胴部４を把持した際にも、把持力で胴部４が変形してしまうことを抑える役割も担っている。
なお、これら環状補強リブ１１は、上述した環状溝１０より浅く凹み形成されている。そのため、胴部４は、実質的に環状補強リブ１１を中心として、ボトル軸Ｌの軸方向に収縮変形することがないように設計されている。

ところで、環状溝１０を構成する上側傾斜面１０ａと下側傾斜面１０ｂとのうち一方の傾斜面である下側傾斜面１０ｂには、図１から図３及び図５に示すように、凸部１５が複数形成されている。具体的には、周方向に一定の間隔（ボトル軸Ｌを中心に６０度毎）を空けて６個形成されている。しかも、各凸部１５は、下側傾斜面１０ｂと胴部４の外周面との境界線（連結角部）Ｓよりも環状溝１０側に入り込むように形成されており、完全に下側傾斜面１０ｂ内に収まった状態となっている。

ここで、本実施形態の凸部１５について、図５を参照してより詳細に説明する。この凸部１５は、下側傾斜面１０ｂを平面視した際に、稜線部Ｒを有する三角形状に形成されている。この際、稜線部Ｒは、下側傾斜面１０ｂを平面視した際に、下側傾斜面１０ｂの周方向に直交しながら胴部４の外周面に向けて延在するように設計されている。つまり、胴部４をボトル軸Ｌの軸方向から見たときに、径方向外方に延びるように設計されている。そして、凸部１５は、一辺が環状溝１０の谷間ラインＴに重なり、稜線部Ｒに沿いながら上述した境界線Ｓに向けて漸次窄まりながら突出した三角形状に形成されている。

一方、凸部１５が形成された下側傾斜面１０ｂとは反対側の傾斜面である上側傾斜面（他方の傾斜面）１０ａには、両傾斜面１０ａ、１０ｂが互いに接近した際に、各凸部１５をそれぞれ収容する凹部１６が凸部１５に対向する位置に形成されている。つまり、周方向に凸部１５と同じ一定の間隔（６０度毎）を空けて上側傾斜面１０ａに形成されている。また、これら各凹部１６に関しても、凸部１５と同様に、上側傾斜面１０ａと胴部４の外周面との境界線Ｓよりも環状溝１０側に入り込むように形成されており、完全に上側傾斜面１０ａ内に収まった状態となっている。

次に、このように構成されたボトル１の内圧が、内容物の加熱充填後における冷却等の理由により減圧されてしまった場合について、以下に説明する。
内圧が減圧された場合には、ボトル１全体に、ボトル軸Ｌの軸方向に収縮させようとする圧力と、径方向に収縮させようとする圧力とが作用する。この際、胴部４には環状溝１０が一周に亘って凹み形成されているので、この環状溝１０を中心に胴部４が軸方向に収縮変形する。これにより、減圧時における前述の圧力変化を吸収することができる。しかも、環状溝１０は、上側傾斜面１０ａと下側傾斜面１０ｂとでＶ字状に形成されているので、環状溝１０を挟んで胴部４が軸方向に収縮変形し易い。よって、上記圧力変化を反応良く直ちに吸収することができる。

一方、ボトル１は、軸方向に収縮させようとする圧力と別に、径方向に収縮させようとする圧力を同時に受けるので、環状溝１０の部分には径方向内方に引っ張られる力も作用している。しかしながら、環状溝１０を構成する下側傾斜面１０ｂに凸部１５が形成されているので、胴部４はこの凸部１５を基点にした弾性変形によって折れ皺が発生するような変形を抑制することができると考えられる。特に、凸部１５は、稜線部Ｒを有しているので、稜線部Ｒを基点として変形し易い。従って、上述した弾性変形を胴部４に誘発し易くなると考えられる。

以上のことにより、減圧時に生じた内圧変化を、環状溝１０に折れ皺が発生してしまうような塑性変形を抑制しつつ、ボトル軸Ｌの軸方向への収縮によって確実に吸収することができる。
しかも、本実施形態のボトル１は、３つの環状補強リブ１１を有しているので、減圧時に胴部４が不正変形し難いだけでなく、ボトル１を把持する際等における径方向の剛性にも優れている。また、このボトル１は、胴部４に一般的な減圧吸収パネルが設けられていないパネルレスタイプのボトルであるので、減圧吸収パネルの制約を受けることなく比較的自由にデザイン設計を行える。よって、デザイン設計の自由度を向上することができる。

また、本実施形態のボトル１には、上述した作用効果に加え、以下の作用効果を奏することができる。
まず、凸部１５が複数形成されているので、折れ皺の発生を周方向の全領域において効果的に抑制することができる。つまり、当該凸部１５を基点とする弾性変形が胴部４の周方向で均等に生じるため、環状溝１０に折れ皺が発生してしまう可能性をより低減することができると考えられる。

また、環状溝１０を構成する上側傾斜面１０ａに凹部１６が形成されているので、図４に示すように、環状溝１０が潰れる程度まで胴部４がボトル軸Ｌの軸方向に収縮変形したとしても、凸部１５が上側傾斜面１０ａに干渉してしまうことを防止することができる。
内圧が減圧された際、上述したように、環状溝１０を中心に胴部４が軸方向に収縮変形することで、ボトル１内の圧力変化を吸収するが、この圧力変化が比較的大きい場合には、環状溝１０が完全に潰れる（上側傾斜面１０ａと下側傾斜面１０ｂとが当接する）程度、胴部４が収縮変形する。この際、凸部１５が上側傾斜面１０ａに干渉してしまい、胴部４の収縮変形を阻害してしまう可能性や、凸部１５によって上側傾斜面１５ａに折れ皺を発生させてしまう恐れがある。
しかしながら、上側傾斜面１０ａに凸部１５が収容される凹部１６が形成されているので、凸部１５が上側傾斜面１０ａに干渉して胴部４の収縮変形を阻害してしまう恐れをなくすことができる。

更に、凸部１５は、下側傾斜面１０ｂ内に完全に収まった状態で形成されており、凸部１５の一部が下側傾斜面１０ｂと胴部４の外周面との境界線Ｓを越えて胴部４の外周面側に露出しないように設計されている。従って、凸部１５が上記境界線Ｓ部分に当接して、ボトル外表面に折れ皺を発生させるような可能性を未然に防止することができる。

なお、本発明の技術範囲は、上記実施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、上記実施形態では、ＰＥＴ等の合成樹脂の二軸延伸ブロー成形によってボトルを一体的に形成したが、製造方法はこの方法に限定されるのではない。また、胴部４が断面円形状とされたボトルを例に挙げて説明したが、胴部４が角型に形成された角型ボトルであっても構わない。

また、上記実施形態では、環状溝１０を１つだけ形成した場合を例に挙げて説明したが、２つ以上形成しても構わない。この場合であっても、同様の作用効果を奏することができる。また、環状補強リブ１１を３つ形成したが、形成位置、数に関しては自由に設計して構わない。これら環状溝１０や環状補強リブ１１は、ボトルのサイズや形状等に応じて、適宜変更して構わない。

また、上記実施形態では、環状溝１０を構成する下側傾斜面１０ｂに凸部１５を形成し、上側傾斜面１０ａに凹部１６を形成したが、これとは逆に、上側傾斜面１０ａに凸部１５を形成し、下側傾斜面１０ｂに凹部１６を形成しても構わない。この場合であっても、同様の作用効果を奏することができる。更には、上側傾斜面１０ａ及び下側傾斜面１０ｂの両方にそれぞれ凸部１５及び凹部１６を形成しても構わない。例えば、上側傾斜面１０ａ及び下側傾斜面１０ｂの両方に、凸部１５と凹部１６とが交互に周方向に並ぶように形成しても構わない。この場合であっても、同様の作用効果を奏することができる。
更に、上記実施形態では、環状溝１０を構成する２つの壁面を共に傾斜面（上側傾斜面１０ａ、下側傾斜面１０ｂ）で構成した場合を例にしたが、いずれか一方の壁面を水平面としても構わない。

更に、凸部１５及び凹部１６をそれぞれ周方向に一定の間隔を空けて６個形成したが、この数に限定されるものではなく、自由に設定して構わない。仮に凸部１５及び凹部１６を複数ではなく、１つだけ形成したとしても同様の作用効果を期待することができる。但し、より確実に圧力変化を吸収するという点では、凸部１５を複数（好ましくは３つ以上）形成し、均等間隔で配置することが好ましい。また、凸部１５を複数形成する場合には、一定の間隔でなくても構わない。但し、圧力変化をバランス良く均等に吸収できるので、一定の間隔を空けて凸部１５を周方向に均等配置することが好ましい。

本発明に係るボトルの一実施形態を示す正面図である。 図１に示すボトルを矢印Ａ方向から見た側面図である。 図１に示す断面矢視Ｂ−Ｂ図である。 図１に示す状態から、環状溝が潰れる程度、胴部がボトル軸の軸方向に収縮変形した状態を示す図である。 図１に示すボトルの一部拡大図である。

符号の説明

Ｌ…ボトル軸
Ｒ…凸部の稜線部
１…ボトル
２…口部
３…肩部
４…胴部
５…底部
１０…環状溝
１０ａ…環状溝の上側傾斜面（壁面）
１０ｂ…環状溝の下側傾斜面（壁面）
１５…凸部
１６…凹部

Claims (5)

1. 有底筒状に形成されたボトルであって、
   ボトル軸を中心に胴部の外周面に沿って一周に亘り径方向内方に凹むように形成され、内圧が減圧された際にボトル軸の軸方向に胴部を収縮変形させる環状溝を備え、
   前記環状溝は、対向する２つの壁面によりＶ字状に形成され、
   前記壁面のうち少なくとも一方の壁面には、当該環状溝の谷間ラインに重なるように凸部が形成され、
   ２つの前記壁面のうちの少なくとも他方の壁面には、両壁面が前記ボトル軸の軸方向に互いに接近した際に、前記凸部を収容する凹部が凸部に対向する位置に形成されていることを特徴とするボトル。
2. 請求項１に記載のボトルにおいて、
   前記凸部は、周方向に一定の間隔を空けて複数形成されていることを特徴とするボトル。
3. 請求項１又は２に記載のボトルにおいて、
   前記凸部は、前記胴部の外周面より前記環状溝側に入り込むように形成されていることを特徴とするボトル。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載のボトルにおいて、
   前記凹部は、前記胴部の外周面より前記環状溝側に入り込むように形成されていることを特徴とするボトル。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載のボトルにおいて、
   前記凸部は、該凸部が形成されている前記壁面を平面視した際に、該壁面の周方向に直交しながら前記胴部の外周面に向けて延在する稜線部を有していることを特徴とするボトル。

Images