JP6492415B2 - 容器の底部構造 - Google Patents

Description

本発明は、容器の底部構造に関し、特に充填時の泡立ちを抑制する容器の底部構造に関する。

周知のようにＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）ボトルに代表されるボトル型容器は、各種飲料等の内容液を収容する容器として広く利用されている。このボトル型容器に内容液を充填する際は、図６（ａ）に示すように、上方の充填ノズル２から内容液を容器１内に充填する。

この内容液の充填後における図６（ｂ）に示す容器1のヘッドスペース（空気残存スペース）Ｓが大きいと内容液の酸化を促進し、また内容液が少なく見えるため、ヘッドスペースＳの少量化が望まれている。

ところが、単純に容器１の口部３付近まで内容液を充填すると、充填時に発生した泡がこぼれ、容器１の口部３が汚れる問題が生じていた。また、ヘッドスペースＳを不活性ガスで置換する際、空気を含んだ泡で置換が阻害される問題も生じる。この問題の対策として例えば特許文献１のボトル型容器が提案されている。

図７（ａ）（ｂ）に基づき概略を説明すれば、特許文献１のボトル型容器１１は有底筒状に形成され、外周壁を構成する胴部４と、胴部４の上側に配置された首部５と、両者間４，５の肩部６と、首部５の上端側に配置される前記口部３と、胴部４の下端を閉塞する底部７とを備えている。

この底部７は環状のヒール部と呼ばれる接地部８と、接地部８内の中央位置の突出部９と、突出部９から胴部４の下端外周に向かって放射状に付与された凸リブ１０とを有している。

特開２０１２−１５３３８３

しかしながら、特許文献１のボトル型容器１１は突出部９に当たった内容液を底部７の内面全体へ均一に流して、胴部４に設けた最も底部７に近い環状リブ４ａを小さくすることによって内容液に空気が巻き込まれる乱流を小さくし、泡立ちの抑制を試みているが、図８中の矢印に示すように、内容液は底部７の内面に沿って流れた後に直接接地部８から胴部４に衝突するため、液跳ねを少なくして、泡立ちを抑制するには不十分である。

このように、従来の容器においては、泡立ちの抑制が不十分であるため、内容液を口部３付近まで充填すると、泡がこぼれ、容器の口部が汚れるおそれがある。このため、ヘッドスペースＳをおおきくしなければならず、飲料等の酸化を防止するヘッドスペースＳの少量化の要請に応えることができない。また、ヘッドスペースＳに泡が残存すると、該ヘッドスペースＳの不活性ガスによるガス置換が容易でない。

従って、本発明は、前述のような従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、飲料等の内容液の充填時の泡立ちを防止する容器底部の構造を提供することを課題としている。

本発明に係る容器の底部構造は、環状に形成された接地部と、接地部内の中央位置に形成された凸状部と、接地部と凸状部との間に設けられた環状凸状部と、を備え、環状凸状部頂部が容器胴径３５〜８０％の範囲に形成されていることを特徴としている。

本発明の容器の底部構造によれば、容器に充填された内容液が環状凸状部を越える際に、流れの勢いが弱まって胴部に衝突するため、内容液の液はねが抑えられることにより、内容液の充填時の泡立ちを防止することができる。

本発明の第１実施形態に係る容器の底部構造の縦断面図。 （ａ）は同充填時の液体の流れを示すイメージ図、（ｂ）は一般な容器底部の充填時の流れを示すイメージ図。 本発明の第２実施形態に係る容器の底部構造の縦断面図。 試験装置の一部破断斜視図。 （ａ）は図１の容器の底部の樹脂製雛形を図４の試験装置にセットした状態の斜視図、（ｂ）は図３の容器の底部の樹脂製雛形を同試験装置にセットした状態の斜視図。 （ａ）は内容液充填時の概略図、（ｂ）は充填完了時の容器正面図。 （ａ）は特許文献１の容器の斜視図、（ｂ）は同縦断面図。 特許文献１の容器における内容液の充填時の流れを示すイメージ図。

以下、本発明の実施形態に係る容器の底部構造を説明する。この底部構造は有底筒状の容器であれば適用でき、底部形状を除いて特に制限はなく、丸型容器や角型容器の如何を問わない。また、樹脂製容器に限定されず、ガラス製容器、金属製容器であってもよい。

≪第１実施形態≫
（１）構成例
図１に基づき本発明の第１実施形態に係る容器の底部構造を説明する。図１中の１７は容器の底部を示し、該底部１７に容器内側に向かう環状凸部１２が形成されている。以下、この図１の構造を底部構造Ａと称す。

本実施形態の容器は、横断面形状が円形であって、その底部構造の底部１７は、内周縁に形成された環状のヒール部と呼ばれる接地部８と、接地部８内の中央位置に形成された容器内側に向かう凸状部１１と、凸状部１１と接地部８との間に円周状に形成された環状凸状部１２と、この両者１１，１２間の容器外側に向かう円周状に形成された環状凹状部１３とを備えている。この三者１１〜１３はそれぞれ断面形状が円弧状に隣接して形成され、接地部８よりも容器内側へ凸状の上げ底形状に形成されている。

尚、前述した凸状部１１、環状凸状部１２及び環状凹状部１３の曲率半径Ｒは、３〜２０ｍｍであり、後述する容器胴径Ｄ、前記環状凸状部１２及び環状凹状部１３を形成する数によって決定すればよい。

そして、この底部１７の形状においては、凸状部１１および環状凸状部１２が山部として周設され、両者１１，１２間に環状凹状部１３が谷部として周設されることになり、以下、凸状部１１および環状凸状部１２を山部１１，１２と称し、環状凹状部１３を谷部１３と称す。

図２（ｂ）は、一般的な容器の底部２０の形状の場合の充填状態を示し、図中の矢印に示すように、前記充填ノズル２（図６（ａ）参照）から内容液Ｗを容器内に充填すると、内容液Ｗは底部２０の湾曲形状に沿って流れ、接地部８から胴部４の内壁に衝突し、容器上方へ跳ね上がるため、大きく液はねしてしまい、泡立ちが大きくなる。

これに対し、図２（ａ）に示すように、本実施形態の容器の底部構造Ａによれば、前記充填ノズル２から内容液Ｗを容器内に充填すると、内容液Ｗは谷部１３内、即ちｄ１（図1参照）のエリア内に充填される。次いで、このエリアに充填された内容液Ｗは、山部１２の勾配を昇って矢印Ａ，Ｂ方向に分岐しながら胴部４側へ流れる。

そして、この矢印Ａに分岐した内容液Ｗは山部１２の勾配に沿って胴部４の内壁に衝突して内側に戻される。一方、矢印Ｂに分岐した内容液Ｗは接地部８へ流れて、胴部４の内壁に衝突し、跳ね上げられるが、山部１２を越える際に分岐していることで勢いが減衰しているため、液はねが小さくなる。

この結果、接地部８から胴部４の内壁に衝突して発生する液はねを抑制でき、これにより容器内の泡立ちを少なくすることができる。したがって、容器の口部の内容液の泡立ちによる汚れを防止し、容器のヘッドスペースＳを少量化でき、容器内の内容液の酸化防止のためのヘッドスペースＳのガス置換も行いやすくなる。

尚、本実施形態の容器の底部構造Ａによれば、内容液Ｗを谷部１３、即ちｄ１のエリア内に充填できればよいので、充填ノズル２の位置が底部１７の中央位置、即ち山部１１の中心からずれていても、充填を行うことができ、充填ノズル２の位置合わせも容易とすることができる。

≪第２実施形態≫
図３に基づき本発明の第２実施形態に係る容器の底部構造を説明する。本実施形態の容器の底部構造においては、底部１７に２重の環状凸状部１２が形成されている。以下、この図３の構造を底部構造Ｂと称す。

本実施形態の容器は、横断面形状が円形であって、その底部構造の底部１７は、内周縁に形成された環状のヒール部と呼ばれる接地部８と、接地部８内の中央位置に形成された容器内側へ向かう凸状部１１と、凸状部１１と接地部８との間に２重に形成された円周状の環状凸状部１２と、内側の環状凸状部１２と凸状部１１との間の円周状の環状凹状部１３と、環状凸状部１２間の円周状の環状凹状部１３とを備えている。この四者１１〜１３はそれぞれ断面形状が円弧状に隣接して形成され、接地部８よりも容器内側へ凸状の上げ底形状に形成されている。

また、底部１７の形状においては、凸状部１１及び各環状凸状部１２が山部として、凸状部１１と環状凸状部１２，環状凸状部１２間の環状凹状部１３が谷部として周設されることになり、以下、凸状部１１および２重の環状凸状部１２を山部１１，１２と示し、各環状凹状部１３を谷部１３と称す。

そして、この容器の底部構造Ｂによれば、前記充填ノズル２（図６（ａ）参照）から内容液Ｗを容器内に充填する際には、外側の谷部１３内、即ちｄ２のエリア内に充填すればよい。このとき容器内に充填された内容液Ｗは、山部１２を越えるごとに上方と下方に分岐して流れるので、その流れの勢いを減衰しながら、外側の山部１２を、前述した底部構造Ａと同様に矢印Ａ，Ｂ方向に分岐しながら胴部４側へ流れ（図２（ａ）参照）、底部構造Ａと同様の効果を得ることができる。

また、本実施形態の容器の底部構造Ｂによれば、外側谷部１３のエリアｄ２は底部構造Ａの谷部１３内のエリアｄ１よりも大きいため、充填ノズル２の位置が底部１７の中央位置、即ち山部１１の中心からずれていても、前述した底部構造Ａと同様に、充填を行うことができ、充填ノズル２の位置合わせも、さらに容易とすることができる。尚、前述した山部１２は２重に限らず、後述する容器胴部Ｄの寸法に応じて２重以上の複数個を形成してもよい。

次に、図1，３に示す本発明の実施形態の底部構造Ａ，Ｂにお容器胴径Ｄは、底部１７の中央位置にある山部１１の中心から胴部４までの最短距離となる位置での胴径であり、例えば前述した実施形態のように横断面形状が円形の容器であれば、容器胴径Ｄはその直径を示し、横断面形状が正方形の容器であれば容器胴径Ｄは対向する辺間の距離を示す。

また、横断面形状が長方形の容器であれば、容器胴径Ｄは短辺間の距離を示し、横断面形状が楕円形の容器であれば、容器胴径Ｄは短径間の距離を示す。

また、図１および図３における山部１２の山径Ｄ１，Ｄ２は山部１２の頂部間の直径を示し、山部１２の高さを内側から順にＨ１、Ｈ２と示される。同様に谷部１３の谷径ｄ１，ｄ２は、谷部１２の底間の直径を示し、谷部１３の深さを内側から順にｈ１，ｈ２と示す。

そして、山部１２の頂部を容器胴径Ｄの３５％未満の位置にのみ形成すると、底部１７の山部１１と山部１２が近すぎてしまい、充填位置少しずれで、容器内に充填された内容液Ｗが谷径ｄ１内に充填されず、山部１２を乗り越えずに胴部４まで流れてしまい、内容液Ｗの泡立ちを抑制することができない。逆に山部１２の頂部を容器胴径の８０％を越えた位置にのみに形成すると、胴部４との距離が短すぎてしまい、内容液Ｗが山部１２を乗り越えても、前述した矢印Ａ，Ｂ方向（図２（ａ）参照）に十分に分岐できず、同様に、内容液Ｗの泡立ちを抑制することができない。

従って、底部１７における山部１２は、山部１２頂部が容器胴径Ｄの３５〜８０％の範囲内に形成することが好ましい。特に４０〜７０％に形成することがより好ましい。

また、図1，３に示すＤｂは、接地部の内径（底型径）を示し、最も外側の山部の外径を示すものでもある。さらに、凸状部１１の高さＨｃは、底部１７の中心位置における接地部８の延長線Ｌまでの山部１１の垂直方向の高さを示す。一般的に、容器の底部構造は、凸状部１１が最も容器内側に存在する円弧状の上げ底であり、落下時の割れや底落ち防止の効果を有している。本発明の実施形態においても、同様に上げ底形状の効果を得るため、底部１７の凸状部１１の高さＨｃは３〜１５ｍｍとしている。また、山部１２は、外側の接地部８に向かって、接地部８の延長線Ｌまでの山部１２の垂直方向の高さＨを徐々に低くすることで、底部１７の上げ底形状を維持しながらも、内容液Ｗの流れの勢いを減衰できる。

さらに、図１のα１は、接地部８の延長線Ｌに対する山部１２の中央位置側の接線の傾斜角を示す。図３のα１は前記延長線Ｌに対する内側の山部１２における中央位置側の接線の傾斜角を示し、α２は前記延長線Ｌに対する外側の山部１２における中央位置側の接線の傾斜角を示している。この図１および図３のα１，α２は、４５度より大きいと充填時に内容液Ｗが山部１２を乗り越えながら上方へ跳ね上がるため、泡立ちが大きくなり、１０度より小さいと、内容液Ｗがほとんど分岐せず流れてしまい、内容液Ｗの流れの勢いが抑制されないまま胴部４の内壁に衝突してしまうため、泡立ちが大きくなる。従って、図１および図３のα１，α２は、１０度〜４５度の範囲が好ましく、より好ましくは１５度〜３５度の範囲である。

また、図１のβ１は、接地部８の延長線Ｌに対する谷部１３の中央位置側の接線の傾斜角を示す。図３のβ１は前記延長線Ｌに対する内側の谷部１３における中央位置側の接線の傾斜角を示し、β２は前記延長線Ｌに対する外側の谷部１３における中央位置側の接線の傾斜角を示している。この図１および図３のβ１は、５０度より大きい場合や１５度よりも小さい場合、上方へ内容液がはねあがってしまうため、１５〜５０度の範囲が好ましい。

次に、発明者の実施した容器底部毎の泡立ち試験について説明する。ここでは底部構造Ａ，Ｂについて泡立ち試験を行った。

（１）試験方法
試験装置には図４に示す試験装置３０を使用した。この試験装置３０はベース３１に容器の底部に対応する樹脂製底部雛形を下端部で保持する筒状体３２を立設し、この筒状体３２内に上下動可能に挿入され、下端部にストッパー３３ａを有し、外面の適宜高さ位置に基準線、及びその基準線から１ｃｃづつ目盛りを付したＴ字管３３と、Ｔ字管３３の上端開口部から挿入され、下部に軸部３４aを延設したホッパー３４からなる装置である。

各容器の底部に対応する樹脂製底部雛形を、試験装置３０の筒状体３２の下端部に固定してベース３１上にセット後、中性洗剤を含有する１００ｃｃの水をホッパー３４からＴ字管３３に供給して、筒状体３２内の空間容積Ｃに充填し、液状部分と泡部分を発生させた。次いで、前記泡部分に接触しない位置にあるＴ字管３３のストッパー３３ａを空間容積Ｃに下降させ、下端部側のストッパー３３ａにより押圧して液面をＴ字管３３の基準線まで上昇させて、この基準線（液面）から上方の泡の容積を目盛に従って測定した。

（２）測定結果
泡の容積が５ｃｃ以上を×、５〜４ｃｃを△、４〜１ｃｃを○、１ｃｃ未満を◎とした。測定結果（泡の容積，評価）を表１に示す。

[各実施例]
容器の底部構造を図１、或いは図３に示す形状とし、各底部構造の容器胴径Ｄ、各底部構造の底型径Ｄｂ、凸状部の高さＨｃ、山部の山径Ｄ１、山部の高さＨ、傾斜角α１，α２、谷部の谷径ｄ１、谷部の深さｈ、傾斜角β１，β２の各部位を表１中の寸法、角度として、前述した評価を行った。そして、表１中の実施例おいて、実施例１〜５は容器胴径が６０ｍｍで図１に示す底部構造Ａ、実施例６〜８は容器胴径が６０ｍｍで図３に示す底部構造Ｂ、実施例９〜１１は容器胴径が１２０ｍｍで図１に示す底部構造Ａで評価を行ったものである。

[各比較例]
容器の底部構造を、比較例１は、図２（ｂ）の従来の形状、比較例２〜５は、図１に示す底部構造Ａの形状とし、比較例１〜３は容器胴径が６０ｍｍ、比較例４、５は容器胴径が１２０ｍｍのＰＥＴボトルで、各部位を表１中の寸法、角度として、前述した実施例と同様に評価を行った。尚、山部及び谷部の曲率半径は、各実施例、比較例において、容器の底部構造の前記山部、前記谷部の位置、その傾斜角α１，α２および傾斜角β１，β２に応じて前述した曲率半径Ｒの範囲内で適宜選択した。

表１の評価結果から明らかなように、各実施例の底部構造は、各比較例の底部構造に比べて充填時の泡の容積が少なく、底部の山部による泡立ちの抑制に優れていることが確認できた。また、比較例２〜５の底部構造は、底部に山部が形成されているが各実施例に比べて山部による泡立ちの抑制効果が十分ではない。その要因は、比較例２，４の底部構造はＤ１／Ｄの値が３５％未満と小さすぎるため、内容液が全て谷部に落下することが困難となり、一部の内容液のみが山部を乗り越え、内容液の勢いがそれほど減衰されずに胴部まで流れて液が跳ね上がりやすく、液はねの抑制効果が不十分であることが判明した。

一方、比較例３，５は、Ｄ１／Ｄの値が８０％超と大きすぎるため、山部と胴部との距離が短く、内容液が前述した矢印Ａ，Ｂに十分に分岐できず、同様に液はね抑制効果が不十分であることが判明した。

このように、本実施例によっても、前述のように良好な液はね抑制効果を得るには、底部１７に山部１２の頂部を容器胴径Ｄの３５〜８０％の範囲内に形成し、特に４０〜７５％の範囲で形成することがより好ましい。

本発明の容器の底部構造は、前記実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載された範囲内で変形して実施することができる。例えば山部１２を断面円弧状ではなく、断面台形状、断面正方形状、断面長方形状、断面Ｖ字状等に形成してもよく、また特許文献１のように突出部９から胴部４の下端側に向かって放射状に凸リブ１０を付与してもよい。

４…胴部
８…接地部
１１…凸状部
１７…底部
１２…環状凸部（山部）
１３…環状凹部（谷部）
Ｄ…容器胴径
Ｄ１…山径

Claims (4)

1. 容器の底部構造であって、
   環状に形成された接地部と、
   接地部内の中央位置に形成された凸状部と、
   接地部と凸状部との間に設けられた円弧状の環状凸状部と、
   環状凸状部と凸状部とに隣接して形成された円弧状の環状凹状部と、を備え、
   環状凹状部から環状凸状部の頂部に向かって上り勾配に形成されている一方、
   環状凸状部の頂部から接地部に向かって下り勾配に形成され、
   前記環状凸状部の頂部が、凸状部の中心から容器の胴部までの最短距離となる容器胴径の３８％〜５６％の範囲に形成されていることを特徴とする容器の底部構造。
2. 複数の環状凸状部を備え、
   前記凸状部側の環状凸状部の頂部が、前記容器胴径の３８％〜４９％の範囲に形成されている
   ことを特徴とする請求項１記載の容器の底部構造。
3. 前記接地部の延長線に対する環状凸状部の容器中央側の接線の傾斜角が１０度〜４５度の範囲内であることを特徴とする請求項１または２記載の容器の底部構造。
4. 前記環状接地部の延長線に対する環状凹状部の中央位置側の接線の傾斜角度が５０度〜１５度の範囲内であることを特徴とする請求項１〜３記載の容器の底部構造。

Images