JP5691028B2 - ボトルおよび内容物入りボトル - Google Patents

Description

本発明は、ボトルおよび内容物入りボトルに関するものである。

この種のボトルとして、従来、例えば下記特許文献１に示されているような、ボトル内圧が陽圧となる陽圧ボトルがある。この陽圧ボトルは、例えば炭酸飲料を収容したり内容物と共に窒素ガスを封入したりすることでボトル内圧が大気圧よりも高い状態で密封されている。このような陽圧ボトルにおいては、上記したボトル内圧の上昇による変形（特に胴部が外方に膨出するような変形）を抑えるため、胴部の形状が横断面視円形のものが一般的に用いられている。

一方、近頃はこのような陽圧ボトルにおいても、デザインの多様性に対する要望などから、下記特許文献２、３に示されているような、胴部に横断面視楕円形や角形の部分を設けたものが提案されている。また、耐圧性能を高めるために凹凸状の横リブを周方向に設けることも実施されている。

特開平１０−２６４９１７号公報 特開２００８−２６５８３８号公報 特開２００８−７１４７号公報

ところが、陽圧ボトルにおいて胴部形状を横断面視非円形（例えば四角形）にすると、ボトル内圧による変形によって胴部の外観形状を維持できないおそれがある。例えば、胴部が横断面視四角形に形成された角形ボトルでは、胴部の四隅の角部が変形しにくいため、ボトル内圧が作用すると、隣り合う角部の間にある胴部面（特に幅方向の中央部）に応力が集中する。そして、ボトル内圧による胴部の径方向外側への変形量は、横断面視において、胴部面の幅方向（横方向）の中央部分が最大となり、その中央部分から角部に向かうに従い漸次小さくなる。その結果、陽圧ボトルの胴部を四角形に成形しても、正のボトル内圧が作用することで、各胴部面の中央部分が径方向外側に膨出して胴部が横断面視円形又は楕円形になるおそれがある。

また、仮に、陽圧ボトルの四角形の胴部に上記した横リブを形成したとしても、最内部分が横断面視四角形の横リブでは、ボトル内圧による径方向外側への変形量が、横断面視において、各辺の中央部分が最大となり、その中央部分から角部に向かうに従い漸次小さくなる。このため、胴部面の中央部分における変形を十分に抑えることができず、ボトルの外観形状を四角形に維持できないおそれがある。

本発明は、上記した従来の問題が考慮されたものであり、ボトル内圧が陽圧となる場合であっても、胴部の外観形状を四角形に維持することができるボトルおよび内容物入りボトルを提供することを目的としている。

本発明に係るボトルは、胴部及び有底筒状の底部を有するボトルにおいて、前記胴部は、横断面視において、四隅の角部が径方向外側に向けて凸の円弧状にそれぞれ形成された正方形を成し、前記胴部には、ボトル周方向に延在する凹状の横リブがボトル軸方向に間隔をあけて複数形成され、径方向内側に凹んだ前記横リブのうちで最も径方向内側に位置する最内部分が、横断面視において円形に形成され、前記胴部において、前記胴部の四隅の角部の間に形成される胴部面に、軸方向に沿って延在する凹状の縦リブが形成され、前記横リブ及び前記縦リブは互いに交差しており、径方向内側に窪んだ前記縦リブのうちで最も径方向内側に位置する最内部分の外面が、前記横リブとの交差部分において前記横リブの最内部分の外面と面一になっており、前記底部は横断面視正方形を成し、前記底部の下端部の四隅の角部に、軸方向下側に向けて膨出した脚部がそれぞれ設けられていることを特徴としている。
本発明に係る内容物入りボトルは、ボトルに内容物が密封された内容物入りボトルにおいて、前記ボトルが本発明のボトルとされるとともに、ボトル内圧が大気圧よりも高いことを特徴としている。

このような特徴により、横リブの最内部分が横断面視円形であるため、ボトル内圧が陽圧となった場合に、横リブが全周に亘って小さく均一に変形する。すなわち、最内部分が横断面視円形の横リブの変形量は、横断面視四角形（正方形）の横リブにおける最大変形量（各辺の中央部分における変形量）に比べて小さくなる。したがって、当該横リブによって、横断面視略正方形の胴部の各胴部面におけるボトル内圧による変形が効果的に抑えられる。また、縦リブによって、胴部の胴部面における径方向への膨出変形が抑えられる。

また、本発明に係るボトルは、前記胴部の四隅の角部が、横断面視において径方向外側に向けて凸の円弧状に形成されているので、胴部の胴部面への応力集中が緩和され、横断面視における胴部の各胴部面の中央部分における変形量が抑えられ、胴部の角部における変形量と胴部の各胴部面の中央部分における変形量との差が小さくなる。

また、本発明に係る内容物入りボトルは、ボトル内圧が、０．２ＭＰａ以上０．８ＭＰａ以下であることが好ましい。
これにより、前述の作用効果が有効に奏功されることとなる。

本発明に係るボトルおよび内容物入りボトルによれば、最内部分が横断面視円形を成す横リブによって横断面視略正方形の胴部の各胴部面の中央部分における変形が効果的に抑えられるので、ボトル内圧が陽圧となる場合であっても、胴部の外観形状を四角形に維持することができる。

ボトルの側面図である。 図１に示すＡ−Ａ間の横断面図である。 ボトルの側面図である。 図３に示すＢ−Ｂ間の横断面図である。

まず、図１、図２に示すボトル１について説明する。
図１に示す鎖線Ｏはボトル１の中心軸線を示しており、以下「軸線Ｏ」と記す。また、この軸線Ｏに沿った方向を「軸方向」とし、軸線Ｏに直交する方向を「径方向」とし、軸線Ｏ回りの方向を「周方向」とする。また、軸方向の口部５側（図１における上側）を「上方」とし、その反対側、つまり軸方向の底部３側（図１における下側）を「下方」とする。

図１に示すボトル１は、内容物を収容する有底筒状の容器であり、ボトル上面視において略正方形（角部が円弧状）を成す角形のボトルである。このボトル１は、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の合成樹脂からなる樹脂製部材であり、射出成形によって形成された図示せぬプリフォームをブロー成形することで形成されたボトルである。詳しく説明すると、図１に示すように、ボトル１の概略構成としては、軸線Ｏに沿って延びる略角筒形状の胴部２と、その胴部２の下端に連設された底部３と、前記胴部２の上端に連設された肩部４と、肩部４の上端に立設された口部５と、を備えている。これら胴部２、底部３、肩部４及び口部５は、互いに連通されていると共に一体に形成されている。

図１、図２に示すように、胴部２は、横断面視略正方形の角筒形状の筒部であり、軸線Ｏを中心軸線にして軸方向に沿って延設されている。すなわち、胴部２は、軸方向に延在する四隅の角部２０と、隣り合う角部２０、２０の間に形成された四面の胴部面２１と、が備えられている。上記した四隅の角部２０は、横断面視において径方向外側に向けて凸の円弧状にそれぞれ形成されており、また、上記した四面の胴部面２１は、それぞれ同一形状に形成されている。

また、胴部２には、ボトル周方向に延在する凹状の横リブ２２が軸方向に間隔をあけて複数形成されている。この間隔は、等間隔とすることが好ましい。横リブ２２は、径方向内側に凹んでいると共に全周に亘って延在する環状の凹溝であり、横リブ２２のうちで最も径方向内側に位置する最内部分２３は、横断面視において円形に形成されている。また、横リブ２２の最内部分２３の外径は、胴部２の胴部面２１の幅方向（横方向）の中央部分２４における外径に等しく、横リブ２２の最内部分２３の外面は、胴部２の胴部面２１の中央部分２４の外面と面一に形成されている。すなわち、横リブ２２は、横断面視において、胴部２の四隅において径方向内側に凹んでおり、横リブ２２の溝深さ（凹み量）は、胴部２の角部２０の中央部分において最大であり、角部２０の中央部分から胴部面２１の中央部分２４に向かうに従い漸次小さくなっている。

底部３は、横断面視略正方形の有底筒状の筒部であり、底部３の下端部の四隅の角部には、軸方向下側に向けて膨出した脚部３０がそれぞれ設けられている。
肩部４は、横断面視略正方形に形成されていると共に上方に向かうに従い漸次縮径されたテーパー状の筒部であり、縦断面視においてボトル外方側に向かって凸の円弧形状を成している。
口部５は、軸線Ｏを中心軸線にして軸方向上側に突出された略円筒形状の筒部であり、その外周面には、図示せぬキャップを螺合させるための雄ねじ５０が形成されている。

次に、上記した構成からなるボトル１の作用について説明する。

上記したボトル１の中に炭酸飲料を充填したり内容物と共に窒素を封入したりした後、口部５に図示せぬキャップを装着することで、ボトル１に内容物が密封された内容物入りボトルが得られると、ボトル１の内圧が上昇し大気圧よりも高くなって陽圧となり（例えば、０．２ＭＰａ以上０．８ＭＰａ以下）、ボトル１の胴部２に対して胴部２の内側から径方向外側に向けて圧力（内圧）が作用する。このとき、横断面視略正方形の胴部２の胴部面２１の径方向外側への膨出変形が横リブ２２によって抑えられる。特に、この横リブ２２の最内部分２３が横断面視円形であり、横リブ２２には全周に亘って小さく均一に圧力が作用して変形が抑えられるため、当該横リブ２２によって、ボトル内圧による胴部面２１の変形が効果的に抑えられ、胴部面２１の中央部分２４の変形量が小さくなる。

また、上記した胴部２の四隅の角部２０が、横断面視において径方向外側に向けて凸の円弧状に形成されているので、胴部２に正の内圧が作用したときに、胴部面２１への応力集中が緩和される。その結果、胴部面２１の中央部分２４における変形量が抑えられ、胴部２の角部２０における変形量と胴部２の各胴部面２１の中央部分２４における変形量との差が小さくなる。

上記したボトル１によれば、最内部分２３が横断面視円形を成す横リブ２２によって横断面視略正方形の胴部２の胴部面２１の中央部分２４における変形が効果的に抑えられるので、ボトル内圧が陽圧となる場合であっても、胴部２の外観形状を四角形に維持することができる。

また、胴部２の四隅の角部２０が円弧状に形成され、胴部面２１の中央部分２４における変形量が抑えられるので、胴部２に大きな正の内圧が作用する場合であっても、胴部２の外観形状を四角形に確実に維持することができる。
さらに、内容物入りボトルにおけるボトル１の内圧が０．２ＭＰａ以上０．８ＭＰａ以下の場合には、前述の作用効果が有効に奏功されることとなる。

次に、図３、図４に示すボトル１０１について説明する。
なお、上述した図１、図２に示すボトル１と同様の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。

図３、図４に示すように、胴部２には、ボトル周方向に延在する凹状の横リブ１２２が軸方向に間隔をあけて複数形成されていると共に、軸方向に沿って延在する凹状の縦リブ１２５が形成されている。

横リブ１２２は、径方向内側に凹んでいると共に全周に亘って延在する環状の凹溝であり、横リブ１２２のうちで最も径方向内側に位置する最内部分１２３は、横断面視において円形に形成されている。また、横リブ１２２の最内部分１２３は、全周に亘って胴部面２１の外面よりも径方向内側に形成されている。

縦リブ１２５は、径方向内側に凹んでいると共に軸方向に沿って延在する直線状の凹溝であり、胴部面２１の幅方向の中央部分に配設されている。縦リブ１２５は、胴部２の上端（肩部４の下端）から胴部２の下端（底部３の上端）まで延設されており、また、胴部２の４つの胴部面２１にそれぞれ形成されている。また、縦リブ１２５のうち、最も径方向内側に位置する最内部分１２６の外面は、横リブ１２２との交差部分において横リブ１２２の最内部分１２３の外面と面一に形成されている。

上記したボトル１０１によれば、胴部２の胴部面２１に縦リブ１２５が形成されているので、胴部２の内側から胴部面２１に正の内圧が作用した場合に、縦リブ１２５によって胴部面２１の径方向への変形が抑えられる。これにより、胴部２に大きな正の内圧が作用する場合であっても、胴部２の外観形状を四角形に確実に維持することができる。

次に、上記した作用効果の検証試験について説明する。
比較例として図１及び図２で示したボトル１を採用し、実施例として図３及び図４で示したボトル１０１を採用し、従来例として、比較例のボトル１において胴部２に横リブ２２を有しないボトルを採用した。これらの比較例、実施例及び従来例の各ボトルは、５００ｍｌの内容物が充填されるサイズとした。
そして、各ボトルに正の内圧を０．５ＭＰａ加えたときの、胴部面における幅方向の中央部分の外径の増加率（以下、正面径変化という）、およびボトルの内容積の増加率（以下、体積変化という）をシミュレーションにより算出した。
その結果、正面径変化については、従来例では１３．４％であったのに対し、比較例では４．０％（従来例の２９．９％）、実施例では１．５％（従来例の１１．２％）であり、比較例及び実施例では、従来例と比べて正面径変化が低減できることが確認された。
また、体積変化については、従来例では６．７％であったのに対し、比較例では３．８％（従来例の５６．７％）、実施例では４．９％（従来例の７３．１％）であり、比較例及び実施例では、従来例よりも体積変化が抑えられることが確認された。

以上、図１、図２に示すボトル１、及び、図３、図４に示すボトル１０１について説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上記した図１、図２に示すボトル１では、横リブ２２の最内部分２３の外面が、胴部２の胴部面２１の中央部分２４の外面と面一に形成されているが、本発明は、横リブ２２の最内部分２３の外面が、胴部２の胴部面２１の中央部分２４の外面よりも径方向内側に位置しており、横リブ２２が全周に亘って凹んだ形状であってもよい。

また、上記した図３、図４に示すボトル１０１では、胴部面２１の幅方向の中央部分に縦リブ１２５が配設されているが、本発明は、胴部面２１の幅方向の中央部分以外の位置に縦リブ１２５が形成されていてもよく、例えば、胴部面２１の幅方向中央部分の両側に縦リブがそれぞれ形成されていてもよい。

また、上記した図３、図４に示すボトル１０１では、縦リブ１２５が、胴部２の上端（肩部４の下端）から胴部２の下端（底部３の上端）まで延設されているが、縦リブ１２５の長さは適宜変更可能であり、胴部２の軸方向の一部分にのみ縦リブが形成されていてもよく、或いは、縦リブの上端が肩部４の外周面まで延設されていてもよく、或いは、縦リブの下端が底部３の外周面まで延設されていてもよい。例えば、縦リブの上端が肩部４の外周面まで延設されていると共に縦リブの下端が底部３の外周面まで延設されていると、胴部２に正の内圧が作用したときに、胴部面２１の径方向外側への変形がより抑えられ、胴部２の外観形状をより確実に四角形に維持することができる。

その他、本発明の主旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した変形例を適宜組み合わせてもよい。

１ ボトル
２ 胴部
２０ 角部
２１ 胴部面
２２ 横リブ
２３ 最内部分
１０１ ボトル
１２２ 横リブ
１２３ 最内部分
１２５ 縦リブ

Claims (3)

1. 胴部及び有底筒状の底部を有するボトルにおいて、
   前記胴部は、横断面視において、四隅の角部が径方向外側に向けて凸の円弧状にそれぞれ形成された正方形を成し、
   前記胴部には、ボトル周方向に延在する凹状の横リブがボトル軸方向に間隔をあけて複数形成され、
   径方向内側に凹んだ前記横リブのうちで最も径方向内側に位置する最内部分が、横断面視において円形に形成され、
   前記胴部において、前記胴部の四隅の角部の間に形成される胴部面に、軸方向に沿って延在する凹状の縦リブが形成され、
   前記横リブ及び前記縦リブは互いに交差しており、
   径方向内側に窪んだ前記縦リブのうちで最も径方向内側に位置する最内部分の外面が、前記横リブとの交差部分において前記横リブの最内部分の外面と面一になっており、
   前記底部は横断面視正方形を成し、前記底部の下端部の四隅の角部に、軸方向下側に向けて膨出した脚部がそれぞれ設けられていることを特徴とするボトル。
2. ボトルに内容物が密封された内容物入りボトルにおいて、
   前記ボトルが請求項１に記載のボトルとされるとともに、ボトル内圧が大気圧よりも高いことを特徴とする内容物入りボトル。
3. 請求項２に記載の内容物入りボトルにおいて、
   ボトル内圧が、０．２ＭＰａ以上０．８ＭＰａ以下であることを特徴とする内容物入りボトル。

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