JP6803746B2 - ボトル - Google Patents

Description

本発明は、ボトルに関する。

従来から、下記特許文献１に示されるような、筒状の口部、肩部および胴部と、有底筒状の底部と、が合成樹脂材料で一体に形成されたボトルが知られている。前記底部は、ボトル軸上に位置する中央壁部と、該中央壁部の外周縁と胴部とを連結する連結周壁部と、を備えている。連結周壁部には、周方向に間隔をあけて３つ以上の縦凹条部が形成されており、連結周壁部において周方向に隣り合う縦凹条部同士の間に位置する各部分には、中央壁部よりもボトル軸方向の外側に向けて突出する脚部が形成されている。このように、底部をいわゆるペタロイド形状に形成することで、ボトルの耐圧性を確保することができる。

特開２０１６−２０２４０号公報

この種のボトルを軽量化（薄肉化）すると、内容物が充填される前の状態におけるボトルの剛性が低下して所望の座屈強度を得られず、製造後における段積み状態での保管や輸送時等におけるボトル軸方向の圧縮力によって、座屈変形が生じてしまうおそれがあった。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、ボトル軸方向の座屈強度を向上させたボトルを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のボトルは、筒状の口部、肩部および胴部と、有底筒状の底部と、が合成樹脂材料で一体に形成され、前記底部は、ボトル軸上に位置する中央壁部と、該中央壁部の外周縁と前記胴部とを連結する連結周壁部と、を備え、前記連結周壁部には、周方向に間隔をあけて３つ以上の縦凹条部が形成され、前記連結周壁部において周方向に隣り合う縦凹条部同士の間に位置する各部分には、前記中央壁部よりもボトル軸方向の外側に向けて突出する脚部が形成され、前記胴部には、ボトル軸を中心とする曲率を有する拡径部と、前記拡径部より曲率半径が大きく、かつ前記拡径部より径方向の内側に位置する縮径部と、が、周方向に交互に連ねられて形成されていることを特徴とする。

本発明のボトルによれば、胴部に、ボトル軸を中心とする曲率を有する拡径部と、拡径部より曲率半径が大きく、かつ拡径部より径方向の内側に位置する縮径部と、が、周方向に交互に連ねられて形成されている。この構成により、拡径部がいわゆる胴柱部として機能することで、ボトル軸方向の剛性を確保し、座屈強度を向上させることができる。これにより、例えばボトルを薄肉化した場合であっても、ボトル軸方向の圧縮力によってボトルが座屈してしまうのを抑止することができる。

ここで、周方向において、前記拡径部は、前記脚部と同等の位置に配置されていてもよい。

ボトル軸方向の圧縮力が加えられた場合、胴部の上端部のうち、脚部の真上に位置する部分に応力が集中する傾向がある。そこで、胴柱部として機能する拡径部を脚部の真上に位置させることで、この部分に集中する応力を効果的に緩和することができる。

また、周方向において、前記拡径部は、前記縦凹条部と同等の位置に配置されていてもよい。

ボトル軸方向の圧縮力が加えられた場合、胴部の下端部のうち、縦凹条部の真上に位置する部分に応力が集中する傾向がある。そこで、胴柱部として機能する拡径部を縦凹条部の真上に位置させることで、この部分に集中する応力を効果的に緩和することができる。

また、前記肩部には、前記肩部に沿ってボトル軸方向に延びる平坦な傾斜平面が、周方向において前記拡径部と同等の位置に形成されていてもよい。

この場合、肩部に傾斜平面が形成されているため、ボトルのうち周方向においてこの傾斜平面が配置されている部分の、ボトル軸方向における剛性が高められる。そしてこの傾斜平面が、胴柱部として機能する拡径部の真上に位置することにより、肩部のうちボトル軸方向の剛性が高い部分と、胴部のうちボトル軸方向の剛性が高い部分と、の周方向における位置が一致することとなり、ボトル全体の座屈強度をより確実に確保することが可能となる。

本発明によれば、ボトル軸方向の座屈強度を向上させたボトルを提供することができる。

第１実施形態に係るボトルの側面図である。 （ａ）は図１のボトルのＡ−Ａ断面矢視図であり、（ｂ）はその部分的な拡大図である。 第２実施形態に係るボトルの側面図である。 第３実施形態に係るボトルの側面図である。 図４のボトルのＢ−Ｂ断面矢視図である。 変形例に係るボトルの側面図である。

（第１実施形態）
以下、第１実施形態に係るボトルの構成を、図１および図２を参照しながら説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部を認識可能な大きさとするため縮尺を適宜変更している。
図１に示すように、ボトル１０は、筒状の口部１１、肩部１２および胴部１３と、有底筒状の底部１４と、が合成樹脂材料で一体に形成されており、例えば二軸延伸ブロー成形や押出しブロー成形により形成される。なお前記合成樹脂材料として、例えばポリエチレンテレフタレートやポリプロピレン等を採用してもよい。
このボトル１０には、例えば炭酸飲料等、密封された状態でボトル内圧を上昇させる内容物が充填されてもよく、例えば耐圧用ボトル、耐熱圧用ボトル等として用いてもよい。

ここで口部１１、肩部１２、胴部１３および底部１４それぞれの中心軸線は、共通軸上に位置している。以下、この共通軸をボトル軸Ｏといい、ボトル軸Ｏ方向に沿った口部１１側を上側、底部１４側を下側という。また、ボトル軸Ｏ方向から見た平面視において、ボトル軸Ｏに直交する方向を径方向といい、ボトル軸Ｏ回りに周回する方向を周方向という。

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る雄ネジが形成されている。肩部１２は、平面視で円形状に形成されている。肩部１２は、上側から下側に向かうに従い漸次拡径しており、肩部１２の下端部は、胴部１３の上端部と連なっている。胴部１３は、円筒状に形成されるとともに、ボトル軸Ｏ方向の全長にわたって同径となっている。胴部１３の外径は、肩部１２の下端部および底部１４の上端部における外径よりも小さい。このため、肩部１２と胴部１３との連結部、および底部１４と胴部１３との連結部にはそれぞれ、段差が形成されている。胴部１３にはラベルが巻かれる場合があり、胴部１３の上下両端部に形成された段差によって、ラベルのボトル軸Ｏ方向の位置ずれを防ぐことができる。

図１に示すように、底部１４は、ボトル軸Ｏ上に位置する中央壁部１５と、該中央壁部１５の外周縁と胴部１３とを連結する連結周壁部１６と、を備えている。
中央壁部１５は、底部１４を下側（ボトル軸方向の外側）から見た底面視において円形状に形成され、ボトル軸Ｏと同軸に配置されている。中央壁部１５の表裏面はそれぞれ、ボトル軸Ｏ方向を向いている。
中央壁部１５の上面および下面は、平坦な形状に形成されている。なお、これに限られず、中央壁部１５の上面および下面は上方または下方に向けて凸の球面状であってもよい。

連結周壁部１６には、周方向に間隔をあけて３つ以上の縦凹条部１７が形成されるとともに、連結周壁部１６において周方向で隣り合う縦凹条部１７同士の間に位置する各部分には、中央壁部１５よりも下側（ボトル軸方向の外側）に向けて突出する脚部１８が形成されている。このように、ボトル１０の底部１４は、いわゆるペタロイド形状に形成されている。
縦凹条部１７および脚部１８はそれぞれ、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１７は、互いに同形同大に形成されるとともに、周方向に等間隔をあけて配置されている。さらに複数の脚部１８は、互いに同形同大に形成されるとともに、周方向に等間隔をあけて配置されている。なお、縦凹条部１７および脚部１８はそれぞれ、偶数個ずつ形成されていてもよい。

脚部１８は、中央壁部１５から径方向の外側に向けて延在する内壁部１９と、胴部１３から下側に向けて延びる外壁部２０と、内壁部１９の径方向における外端部および外壁部２０の下端部を接続する接地部２２と、周方向に間隔をあけて配置され内壁部１９および外壁部２０における周方向の各側端部に連結された一対の側壁部２１と、を備えている。
内壁部１９の表裏面はそれぞれ、ボトル軸Ｏ方向を向いており、内壁部１９は、径方向の外側に向かうに従い漸次、下方に向けて延在している。内壁部１９は、ボトル軸Ｏに沿う縦断面視において、上方に向けて突となる曲線状をなすように湾曲している。内壁部１９における径方向の外端部は、胴部１３よりも径方向の内側に位置している。

外壁部２０の表裏面はそれぞれ、径方向を向いている。外壁部２０は、下側から上側に向かうに従って漸次径方向の外側に向けて延在している。外壁部２０において接地部２２に連結される下端部は、前記縦断面視において、径方向の外側に向けて突となる曲線状をなすように湾曲している。
側壁部２１の表裏面はそれぞれ、周方向を向いており、側壁部２１の表面は、縦凹条部１７を画成する壁面を構成している。

接地部２２は、脚部１８の下端に位置し、周方向に延在している。複数の接地部２２は、前記底面視において、周方向の全長にわたって間欠的に配置されており、ボトル軸Ｏを中心とする同一の仮想円に沿って延在している。
なお接地部２２は、径方向に沿った大きさが極めて小さく、周方向に沿った各位置で接地面に点接触するような線状に形成されていてもよく、径方向に沿った大きさが確保され、周方向に沿った各位置で接地面に線接触するような面状に形成されていてもよい。

上記したような、胴部１３の横断面が円形であり、底部１４がペタロイド形状のボトル１０においては、ボトル軸Ｏ方向の圧縮力が加わった場合、胴部１３と底部１４との境界部のうち縦凹条部１７の真上に位置する部分、および、胴部１３と肩部１２との境界部のうち脚部１８の真上に位置する部分に、応力が集中する傾向がある。この応力の集中によって、ボトル１０の座屈強度が低下する懸念がある。

ここで本実施形態では、胴部１３に、ボトル軸Ｏを中心とする曲率を有する拡径部１３ｂと、拡径部１３ｂより曲率半径が大きく、かつ拡径部１３ｂより径方向の内側に位置する縮径部１３ａと、が、周方向に交互に連ねられて形成されている。図２（ａ）に示すように、縮径部１３ａおよび拡径部１３ｂは、脚部１８の数と同数（図示の例では５つ）形成されている。図１に示すように、縮径部１３ａおよび拡径部１３ｂは、胴部１３のボトル軸Ｏ方向の略全長にわたって形成されている。

縮径部１３ａは、周方向に等間隔を空けて複数形成されている。縮径部１３ａの周長と、拡径部１３ｂの周長と、は互いに略同等となっている。縮径部１３ａは、周方向において脚部１８と同等の位置に形成されている。縮径部１３ａの周方向中央部と、脚部１８の周方向中央部と、は周方向において同等の位置に位置している。拡径部１３ｂの周方向中央部と、縦凹条部１７の周方向中央部と、は周方向において同等の位置に位置している。このように、縮径部１３ａは、脚部１８の真上に位置しており、拡径部１３ｂは、縦凹条部１７の真上に位置している。

図２（ａ）、（ｂ）に示す横断面視において、拡径部１３ｂの外周面は、２点鎖線で示した仮想円Ｃ上に位置している。縮径部１３ａの外周面は、この仮想円Ｃより径方向の内側に位置している。横断面視において、縮径部１３ａの外周面は、例えば最大で約０．５ｍｍ程度、仮想円Ｃよりも径方向内側に位置している。なお、仮想円Ｃはボトル軸Ｏを中心とする円である。
横断面視において、縮径部１３ａは、径方向外側に向けて突の円弧状に形成されている。縮径部１３ａの外周面の曲率半径は、仮想円Ｃの曲率半径（拡径部１３ｂの外周面の曲率半径）よりも大きい。縮径部１３ａと拡径部１３ｂとは、周方向に段差なく滑らかに接続されている。

以上説明したように、本実施形態のボトル１０によれば、胴部１３に、縮径部１３ａおよび拡径部１３ｂが周方向に交互に連ねられて形成されていることで、拡径部１３ｂが、いわゆる胴柱部として機能することとなる。このように拡径部１３ｂを胴柱部として機能させることで、ボトル１０のボトル軸Ｏ方向の剛性を高めて、座屈強度を向上させることができる。

また、先述の通り、ボトル軸Ｏ方向の圧縮力が加えられた場合、胴部１３の下端部のうち、縦凹条部１７の真上に位置する部分に応力が集中する傾向がある。そこで、縮径部１３ａを脚部１８と周方向において同等の位置に配置することで、胴部１３のうち胴柱部として機能する拡径部１３ｂを縦凹条部１７の真上に位置させて、この部分に集中する応力を効果的に緩和することができる。

また、縮径部１３ａは径方向の外側に向けて突の曲面状に形成され、縮径部１３ａの外周面の曲率半径が拡径部１３ｂの外周面の曲率半径よりも大きく、縮径部１３ａと拡径部１３ｂとが周方向に段差なく連なっていることで、例えばボトル１０内に内容物が充填されて内圧が高まったときに、縮径部１３ａをボトル１０の外側に膨らむように弾性変形させて、縮径部１３ａの外周面を仮想円Ｃの位置に近づけることができる。これにより、例えば内容物が充填される前は、先述の通り縮径部１３ａ同士の間に位置する部分を胴柱部として剛性を確保しつつ、内容物が充填された後は、胴部１３の横断面を真円に近い形状として、ボトル１０の美感を確保することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明に係る第２実施形態について説明するが、第１実施形態と基本的な構成は同様である。このため、同様の構成には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。

図３に示すように、本実施形態のボトル１０Ａにおける肩部１２には、この肩部１２に沿ってボトル軸Ｏ方向に延び、外面および内面が平坦な傾斜平面１２ａが形成されている。ボトル軸Ｏに沿う縦断面視で、傾斜平面１２ａは、上側に向かうに従ってボトル軸Ｏに漸次近づくように、ボトル軸Ｏに対して傾斜している。傾斜平面１２ａの幅は、ボトル軸Ｏ方向における傾斜平面１２ａの中央部から端部に向かうに従って漸次小さくなっている。傾斜平面１２ａは、この傾斜平面１２ａの法線方向から見て、楕円形状に形成されている。傾斜平面１２ａの上端部および下端部の位置は、周方向において同等の位置に位置している。

縦断面視で、肩部１２の内周面および外周面は、上側および径方向外側に向けて凸の曲面状に形成されている。傾斜平面１２ａは、肩部１２の曲面を、この曲面に沿うようにボトル１０Ａの内側に向けて部分的にカットした形状に形成されている。なお、例えばボトル１０Ａ内に炭酸飲料が充填されて内圧が高まると、傾斜平面１２ａがボトル１０Ａの径方向外側に膨らむように弾性変形するとともに、肩部１２のうち、周方向において隣接する傾斜平面１２ａ同士の間に位置する部分が、ボトル１０Ａの径方向内側に弾性変形する。

傾斜平面１２ａは、周方向に等間隔をあけて配置されている。傾斜平面１２ａは、肩部１２に、胴部１３に形成された縮径部１３ａの数と同数形成されている。各傾斜平面１２ａは、肩部１２のうち、周方向において、隣り合う縮径部１３ａ同士の間に位置する各部分に形成されている。傾斜平面１２ａの周方向中央部と、拡径部１３ｂの周方向中央部と、縦凹条部１７の周方向中央部と、は、周方向において同等の位置に配置されている。このように、傾斜平面１２ａは、拡径部１３ｂおよび縦凹条部１７の真上に配置されている。傾斜平面１２ａの周長は、拡径部１３ｂの周長と同等若しくはそれ以下であってもよい。

本実施形態によれば、肩部１２に傾斜平面１２ａが形成されているため、ボトル１０Ａのうち周方向においてこの傾斜平面１２ａが配置されている部分の、ボトル軸Ｏ方向における剛性が高められている。そしてこの傾斜平面１２ａが、胴部のうち胴柱部として機能する拡径部１３ｂの真上に位置していることにより、肩部１２のうちボトル軸Ｏ方向の剛性が高い部分と、胴部１３のうちボトル軸Ｏ方向の剛性が高い部分と、の周方向における位置が一致することとなり、ボトル１０Ａ全体の座屈強度をより確実に確保することが可能となる。

また、傾斜平面１２ａの幅が、ボトル軸Ｏ方向における傾斜平面１２ａの中央部から端部に向かうに従って漸次小さくなっているため、より一層ボトル１０Ａの座屈強度を高めることができる。

（第３実施形態）
次に、本発明に係る第３実施形態について説明するが、第１実施形態と基本的な構成は同様である。このため、同様の構成には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。

図４および図５に示すように、本実施形態のボトル１０Ｂでは、縮径部１３ａが、周方向において、縦凹条部１７と同等の位置に配置されている。また、肩部１２のうち、周方向において、隣り合う縮径部１３ａ同士の間に位置する各部分に、傾斜平面１２ａが配置されている。傾斜平面１２ａの周方向中央部と、拡径部１３ｂの周方向中央部と、脚部１８の周方向中央部と、は、周方向において同等の位置に配置されている。
以上の構成により、本実施形態では、拡径部１３ｂおよび傾斜平面１２ａが、脚部１８の真上に配置されている。

先述の通り、ボトル軸Ｏ方向の圧縮力が加えられた場合、胴部１３の上端部のうち、脚部１８の真上に位置する部分にも応力が集中する傾向がある。そこで、本実施形態のボトル１０Ｂのように、縮径部１３ａを縦凹条部１７と周方向において同等の位置に配置することで、胴部１３のうち胴柱部として機能する拡径部１３ｂを脚部１８の真上に位置させて、この部分に集中する応力を効果的に緩和することができる。

さらに、本実施形態でも第２実施形態と同様に、傾斜平面１２ａが拡径部１３ｂの真上に位置していることにより、肩部１２のうちボトル軸Ｏ方向の剛性が高い部分と、胴部１３のうちボトル軸Ｏ方向の剛性が高い部分と、の周方向における位置が一致することとなり、ボトル１０Ｂ全体の座屈強度をより確実に確保することが可能となる。

（実施例）
一例では、第１実施形態で説明したボトル１０のように、縮径部１３ａを脚部１８の真上に配置することで、このような縮径部１３ａを設けていないボトルと比較して、ボトル軸Ｏ方向の座屈強度を約１０％向上させることができた。
また、第２実施形態で説明したボトル１０Ａのように、縮径部１３ａを脚部１８の真上に配置しつつ、傾斜平面１２ａを縦凹条部１７の真上に配置することで、このような縮径部１３ａおよび傾斜平面１２ａを設けていないボトルと比較して、ボトル軸Ｏ方向の座屈強度を約２４％向上させることができた。

また、第３実施形態で説明したボトル１０Ｂのように、縮径部１３ａを縦凹条部１７の真上に配置しつつ、傾斜平面１２ａを脚部１８の真上に配置することで、このような縮径部１３ａおよび傾斜平面１２ａを設けていないボトルと比較して、ボトル軸Ｏ方向の座屈強度を約２１％向上させることができた。
さらに、これらの実施例のいずれについても、内容物が充填されてボトルに内圧が作用することで、縮径部１３ａが径方向の外側に膨らむように弾性変形して、胴部１３全体の横断面が真円形状に近くなることが確認された。

なお、本発明の技術的範囲は前記実施の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、本実施形態では肩部１２と胴部１３との接続部および底部１４と胴部１３との接続部に、それぞれ段差が形成されていたが、これに限らず、例えば肩部１２、胴部１３、底部１４が段差なく滑らかに連なっていてもよい。

また、前記実施形態では、縮径部１３ａおよび傾斜平面１２ａが、縦凹条部１７若しくは脚部１８の真上に配置された例について説明したが、縦凹条部１７若しくは脚部１８の真上以外の部分に縮径部１３ａおよび傾斜平面１２ａが配置されたとしても、これら縮径部１３ａおよび傾斜平面１２ａが設けられていないボトルと比較すると、ボトル軸Ｏ方向の剛性は向上する。従って、要求される座屈強度に応じて、縮径部１３ａおよび傾斜平面１２ａの配置を適宜変更してもよい。同様に、縮径部１３ａおよび傾斜平面１２ａの大きさ、配置数などを適宜変更してもよい。

その他、本発明の趣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、上記した実施形態や変形例を適宜組み合わせてもよい。

例えば、第１実施形態と第３実施形態とを組み合わせて、図６に示すボトル１０Ｃのように、縮径部１３ａが縦凹条部１７の真上に位置し、肩部１２に傾斜平面１２ａが形成されていない構成を採用してもよい。このように構成することで、縮径部１３ａおよび傾斜平面１２ａを設けていないボトルと比較して、ボトル軸Ｏ方向の座屈強度を約１０％向上させることができた。

１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ…ボトル １１…口部 １２…肩部 １２ａ…傾斜平面 １３…胴部 １３ａ…縮径部 １３ｂ…拡径部 １４…底部 １５…中央壁部 １６…連結周壁部 １７…縦凹条部 １８…脚部 Ｃ…仮想円 Ｏ…ボトル軸

Claims (4)

1. 密封された状態でボトル内圧を上昇させる内容物が充填されるボトルであって、
   筒状の口部、肩部および胴部と、有底筒状の底部と、が合成樹脂材料で一体に形成され、
   前記底部は、ボトル軸上に位置する中央壁部と、該中央壁部の外周縁と前記胴部とを連結する連結周壁部と、を備え、
   前記連結周壁部には、周方向に間隔をあけて３つ以上の縦凹条部が形成され、
   前記連結周壁部において周方向に隣り合う縦凹条部同士の間に位置する各部分には、前記中央壁部よりもボトル軸方向の外側に向けて突出する脚部が形成され、
   前記胴部には、ボトル軸を中心とする曲率を有する拡径部と、前記拡径部より曲率半径が大きく、かつ前記拡径部より径方向の内側に位置する縮径部と、が、周方向に段差なく交互に連ねられて形成されていることを特徴とするボトル。
2. 周方向において、前記拡径部は、前記脚部と同等の位置に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のボトル。
3. 周方向において、前記拡径部は、前記縦凹条部と同等の位置に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のボトル。
4. 前記肩部には、前記肩部に沿ってボトル軸方向に延びる平坦な傾斜平面が、周方向において前記拡径部と同等の位置に形成されていることを特徴とする、請求項２または３に記載のボトル。

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