JP6461720B2 - 耐圧ボトル - Google Patents

Description

本発明は、容量を増大させかつクレージングの発生を抑制した耐圧ボトルに関するものである。

従来から、例えば下記特許文献１に示されるような、口部、首部、肩部、胴部及び底部がボトル軸方向に沿って上下に連設され、炭酸溶液が充填される合成樹脂製の耐圧ボトルが知られている。
このような耐圧ボトルでは、例えば図２において二点鎖線で示すように、首部１２と肩部１３とを連結する連結部分３１（連結部分３１の下端を点３１Ａで示す）が、上下方向に沿う縦断面視でこのボトルの内側に向けて窪む曲面状をなしており、この曲面が所定の曲率半径ｒ２’を有している。

このような耐圧ボトルの容量は、５００ｍｌ用であることが多いが、ボトルの高さを変えることなく例えば６００ｍｌ用から８００ｍｌ用など容量を増大させることに関する要望がある。しかし、ボトルの高さを変更してしまうと、現行の充填機械を使用できなくなったり、需要者が受ける商品イメージが変わってしまったりする。そこで、ボトルの高さを変更することなく容量を増大させる手法としては、例えば、耐圧ボトルの胴部や肩部の直径を大きくすることが挙げられる。特に肩部の直径を大きくすることにより、耐圧ボトルの容量を効果的に増大させることができる。

特開２００４−２３１２４９号公報

しかし、従来の耐圧ボトルでは、単純に肩部の直径を大きくすると、例えば高温下に置かれるなどして内圧が上昇したときに、耐圧ボトル内の正圧に起因する応力が首部１２や連結部分３１に集中してしまい、この部分にひび割れが生ずる可能性がある。なお、一般的に、このひび割れは、クレージングと称される。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、容量を増大させてもクレージングの発生を抑制できる耐圧ボトルを提供することを目的とする。

本発明は、上記のような課題を解決するために以下のような手段を採用した。すなわち、本発明の耐圧ボトルは、口部、首部、肩部、胴部及び底部が上方から下方に向けてこの順に連設され、前記首部の直径が、２５．５ｍｍ以上２７．０ｍｍ以下であり、前記肩部が、上方から下方に向かうにしたがって漸次拡径し、２．５ガスボリューム以上の炭酸溶液が充填される合成樹脂製の耐圧ボトルであって、前記首部と前記肩部とを連結する連結部分が、前記首部の下端に連なり、上下方向に沿う縦断面視で当該耐圧ボトルの内側に向けて窪む曲線状をなす首下曲面部と、前記首下曲面部の下端に連なり、前記縦断面視で真っ直ぐ延びる延在部と、を備え、前記首部の下端と前記肩部の下端との間の上下方向に沿う距離が、前記肩部の下端における直径の半分未満であり、前記肩部の下端における直径が、６８ｍｍ以上７３ｍｍ以下であり、上下方向に直交する水平方向に対する前記首下曲面部の下端における接線の傾斜角が、３０°以上５８°以下であることを特徴とする。

この発明では、首部と肩部との連結部分が首下曲面部及び延在部を有しているので、耐圧ボトル内の正圧に起因する応力が連結部分に分散してかかりやすくなる。また、首下曲面部の下端における接線の水平方向に対する傾斜角が３０°以上であるため、耐圧ボトル内の正圧に起因する応力が首部及び首下曲面部に分散してかかりやすくなる。さらに、上記傾斜角を３０°以上とすることによって、背景技術において上述したように首部と肩部との連結部分が曲面部のみで構成されている場合と比較して、連結部分の下端における水平方向に対する傾斜角を大きくすることが可能となり、耐圧ボトル内の正圧に起因する応力が首部及び連結部分全体に分散してかかりやすくなる。以上より、連結部分、特に首下曲面部が耐圧ボトルの外側に向けて変形されることを抑制し、首部や連結部分にクレージングが発生することを抑制できる。したがって、耐圧ボトルに２．５ガスボリューム以上の炭酸溶液を充填し、この炭酸溶液の炭酸ガスによって耐圧ボトルの内圧が上昇しても、連結部分への応力集中を抑制できる。
また、首下曲面部の下端における接線の水平方向に対する傾斜角が５８°以下であり、肩部の下端における直径が６８ｍｍ以上７３ｍｍ以下であり、かつ、首部の下端と肩部の下端との間の上下方向に沿う距離が肩部の下端における直径の半分未満であるため、従来の耐圧ボトルに対して高さを変更することなく耐圧ボトルの容量、特に肩部における容量を効果的に増大させることができる。
ここで、首部の直径が従来の耐圧ボトルと同様の２５．５ｍｍ以上２７．０ｍｍ以下であり、耐圧ボトルの高さを変更していないため、従来から使用している充填機械を用いて炭酸溶液を充填できる。さらに、耐圧ボトルの形状を大きくは変更していないので、耐圧ボトルの外観イメージを維持できる。
以上より、耐圧ボトルの容量を増大させてもクレージングの発生を抑制できる。

この発明にかかる耐圧ボトルによれば、首部と肩部との連結部分が首下曲面部及び延在部を有しており、首下曲面部の下端における接線の水平方向に対する傾斜角が３０°以上５８°以下であり、また、首部の直径が２５．５ｍｍ以上２７．０ｍｍ以下であり、肩部の下端における直径が６８ｍｍ以上７３ｍｍ以下であり、かつ、首部の下端と肩部の下端との間の上下方向に沿う距離が肩部の下端における直径の半分未満であるため、耐圧ボトルの容量、特に肩部における容量を効率的に増大させても、首部や連結部分にクレージングが生ずることを抑制できる。

本発明の一実施形態にかかる耐圧ボトルを示す軸方向断面図である。 図１の耐圧ボトルを示す部分拡大図である。

以下、本発明の一実施形態にかかる耐圧ボトルを、図面に基づいて説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするために縮尺を適宜変更している。

本実施形態にかかる耐圧ボトル１には、例えば２．５ガスボリューム以上の炭酸飲料などの炭酸溶液が充填されている。なお、１ガスボリュームは、１リットルの内容液に対して１リットルの二酸化炭素が含まれていることを意味する。したがって、２．５ガスボリューム以上の炭酸溶液には、１リットル当たり２．５リットル以上の二酸化炭素が含まれた炭酸溶液を意味する。
この耐圧ボトル１は、図１に示すように、円筒状の口部１１と、円筒状の首部１２と、円筒状の肩部１３と、円筒状の胴部１４と、有底筒状の底部１５と、を備える。また、耐圧ボトル１は、例えばポリエチレンテレフタレートなどの合成樹脂材料で一体的に形成されており、インジェクション成形によって形成されたプリフォームを二軸延伸ブロー成形することより形成されている。なお、耐圧ボトル１の高さは、従来用いられている容量が５００ｍｌ用の耐圧ボトルと同様に、２２０ｍｍとなっている。

これら口部１１、首部１２、肩部１３、胴部１４及び底部１５は、この順で連設されると共に、それぞれの中心軸線が共通軸上に位置する状態で配設されている。以下、この共通軸をボトル軸Ｏと称し、図１においてボトル軸Ｏに沿って底部１５から口部１１に向かう方向を上方、その逆方向を下方とする。また、ボトル軸Ｏから見た平面視でボトル軸Ｏに直交する方向を径方向、ボトル軸Ｏ回りで周回する方向を周方向と称する。

口部１１は、上下方向に真っ直ぐ延在する円筒状をなしており、口部１１の直径は、従来用いられている容量が５００ｍｌ用の耐圧ボトルと同様である。口部１１の外周面には、図示しないキャップが着脱可能に螺着されている雄ネジ部１１Ａが形成されている。口部１１の下端部には、径方向の外側に向けて突出しかつ全周にわたって連続して延びるネックリング１６が形成されている。口部１１において、雄ネジ部１１Ａとネックリング１６との間に位置する部分には、ネックリング１６よりも径方向外側に向けた突出量が小さい膨出部１１Ｂが形成されている。

首部１２は、ネックリング１６から下方に向けて延びる円筒状に形成されており、首部１２の直径は、従来用いられている一般に２８口径と称される容量が５００ｍｌ用の耐圧ボトルと同様に、２５．５ｍｍ以上２７．０ｍｍ以下である。また、首部１２は、上下方向の全長にわたって真っ直ぐ延在している。なお、首部１２のうち後述する連結部分２１に連なる下部を径方向内側に向けて突となる曲面状に形成してもよい。

肩部１３は、図１及び図２に示すように、上下方向の縦断面視で下方に向かうにしたがって漸次拡径すると共に径方向外側に向けて突となる曲線状をなしている。そして、肩部１３は、胴部１４の上端部と段差なく滑らかに連なっている。
肩部１３は、上記縦断面視で上下方向の全長にわたって単一の円弧形状に形成されている。ここで、上記縦断面視における肩部１３の曲率半径は、所定の曲率半径ｒ１となっている。また、肩部１３の下端における直径φは、６８ｍｍ以上７３ｍｍ以下となっている。さらに、肩部１３の下端と首部１２の下端との間の上下方向に沿う距離Ｄは、肩部１３の下端における直径φの半分未満となっている。

首部１２と肩部１３とを連結する連結部分２１は、首部１２の下端に連なる円筒状の首下曲面部２２と、首下曲面部２２の下端に連なる円筒状の延在部２３と、を備える。
首下曲面部２２は、上記縦断面視で下方に向かうにしたがって漸次拡径すると共に径方向内側に向けて窪む曲線状をなしている。首下曲面部２２は、上下方向の全長にわたって単一の円弧形状に形成されている。ここで、上記縦断面視における首下曲面部２２の曲率半径は、所定の曲率半径ｒ２となっている。また、上下方向に直交する水平方向に対する首下曲面部２２の下端における接線Ｌの傾斜角θは、３０°以上５８°以下となっている。

延在部２３は、上記縦断面視で下方に向かうにしたがって径方向外側に向かうように真っ直ぐ延在する直線状をなしている。
胴部１４は、図１に示すように、円筒状に形成されており、胴部１４の上下方向の中央部分は、径方向内側に向けて窪んでいる。

底部１５の周壁部には、周方向に間隔をあけて複数の縦凹条部１５Ａが形成されていると共に、底部１５の周壁部において周方向で隣り合う縦凹条部１５Ａ同士の間に位置する部分には、底部１５の底壁部よりも下方に向けて突出する脚部１５Ｂが形成されており、底部１５は、いわゆるペタロイド形状に形成されている。なお、縦凹条部１５Ａ及び脚部１５Ｂそれぞれは、奇数個ずつ形成されており、図示の例では、５個ずつ形成されている。また、複数の縦凹条部１５Ａは、互いに同形同大に形成されていると共に、周方向に等間隔を開けて配設されている。同様に、複数の脚部１５Ｂは、互いに同形同大に形成されていると共に、周方向に等間隔を開けて配設されている。

以上のような構成の耐圧ボトル１によれば、連結部分２１が首下曲面部２２だけではなく延在部２３を有しているので、耐圧ボトル１内の正圧に起因する応力が連結部分２１に分散してかかる。また、首下曲面部２２の下端における接線Ｌの水平方向に対する傾斜角θが３０°以上であるので、耐圧ボトル１内の正圧に起因する応力が首部１２及び首下曲面部２２に分散してかかりやすくなる。さらに、傾斜角θを３０°以上と大きくすることで、耐圧ボトル１内の正圧に起因する応力が首部１２及び連結部分２１全体に分散してかかりやすくなる。したがって、耐圧ボトル１に充填される２．５ガスボリューム以上の炭酸溶液の炭酸ガスによって耐圧ボトル１の内圧が上昇しても、首部１２や連結部分２１にクレージングが発生することを抑制できる。

また、首下曲面部２２の下端における接線Ｌの水平方向に対する傾斜角θが５８°以下であり、肩部１３の最大直径φが６８ｍｍ以上７３ｍｍ以下であり、かつ、首部１２の下端と肩部１３の下端との間の上下方向に沿う距離Ｄが肩部１３の下端における直径φの半分未満となっているので、従来の耐圧ボトルに対して高さを変更することなく耐圧ボトル１の容量を増大させることができる。
さらに、首部１２の直径が従来の耐圧ボトルと同様の２５．５ｍｍ以上２７．０ｍｍ以下であり、耐圧ボトル１の高さを変更していないため、従来から使用している充填機械を用いて炭酸溶液を充填でき、また、耐圧ボトル１の形状を大きくは変更していないので、耐圧ボトル１の外観イメージを維持できる。

次に、以上説明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２において二点鎖線で示すように、首部１２と肩部１３との連結部分３１に延在部２３が設けられていない耐圧ボトルを採用した。この耐圧ボトルの連結部分３１は、上記縦断面視で下方に向かうにしたがって漸次拡径すると共に径方向外側に向けて突となる曲面状をなしており、上下方向の全長にわたって単一の円弧形状に形成されている。ここで、水平方向に対する連結部分３１の下端３１Ａにおける接線Ｌ’の傾斜角を傾斜角θ’としている。
なお、実施例及び比較例は、容量、重量、胴部直径及び肩部の曲率半径を同一としており、連結部分２１、３１の形状のみが異なっている。
４．２ガスボリュームの炭酸溶液を充填した場合の実施例及び比較例における各数値及び検証試験結果を以下の表１に示す。ここで、最大応力値は、首部及び連結部分で発生した最大応力の値を示す。

表１に示すように、実施例にかかる耐圧ボトル１では、比較例にかかる耐圧ボトルよりも最大応力値を低減でき、連結部分２１にクレージングが発生することを抑制できることを確認した。一方、比較例にかかる耐圧ボトルでは、特に連結部分３１に応力が集中しており、クレージングの発生を確認した。このように、実施例にかかる耐圧ボトル１では、炭酸溶液の炭酸ガスによって耐圧ボトル１の内圧が上昇しても、連結部分２１にクレージングが発生しにくい。したがって、実施例によれば、炭酸溶液の種類に関わらずクレージングの発生を抑制することが可能である。

なお、本発明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できる。
例えば、肩部の曲率半径や最大直径、連結部分の首下曲面部の曲率半径、連結部分の延在部の長さなどは、適宜変更されてもよい。
口部には、膨出部及びネックリングの少なくとも一方が設けられていなくてもよい。
胴部は、上下方向の中間部分が径方向内側に向けて窪んでいるが、窪みのない形状など、他の形状であってもよい。
底部としていわゆるペタロイド形状を示しているが、他の形状であってもよい。

この発明によれば、容量を増大させてもクレージングの発生を抑制できる耐圧ボトルに関して、産業上の利用可能性が認められる。

１ 耐圧ボトル、１１ 口部、１２ 首部、１３ 肩部、１４ 胴部、１５ 底部、２１ 連結部分、２２ 首下曲面部、２３ 延在部

Claims (1)

1. 口部、首部、肩部、胴部及び底部が上方から下方に向けてこの順に連設され、
   前記首部の直径が、２５．５ｍｍ以上２７．０ｍｍ以下であり、
   前記肩部が、上方から下方に向かうにしたがって漸次拡径し、
   ２．５ガスボリューム以上の炭酸溶液が充填される合成樹脂製の耐圧ボトルであって、
   前記首部と前記肩部とを連結する連結部分が、前記首部の下端に連なり、上下方向に沿う縦断面視で当該耐圧ボトルの内側に向けて窪む曲線状をなす首下曲面部と、前記首下曲面部の下端に連なり、前記縦断面視で真っ直ぐ延びる延在部と、を備え、
   前記首部の下端と前記肩部の下端との間の上下方向に沿う距離が、前記肩部の下端における直径の半分未満であり、
   前記肩部の下端における直径が、６８ｍｍ以上７３ｍｍ以下であり、
   上下方向に直交する水平方向に対する前記首下曲面部の下端における接線の傾斜角が、３０°以上５８°以下であることを特徴とする耐圧ボトル。

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