JP2008143594A - 内容物容器およびそれを構成する容器本体 - Google Patents

Abstract

【課題】容器本体内部が加圧された際に外観変形が生じず、かつ内容物容器の開栓後に容器本体内部が減圧された際にも容器本体に局所的な変形が生じて全体形状が歪むことのない内容物容器を提供する。
【解決手段】内容物容器１０は、口部１１と、口部１１に連結された胴部１２とを有する容器本体１３と、容器本体１３の口部１１に装着されたキャップ１４とを備えている。このうち容器本体１３の胴部１２は、複数の多角形パネル１５を有し、各多角形パネル１５は、外縁の稜線１５ａと、稜線１５ａ内に設けられた凹状の曲面部１５ｂとを有している。容器本体１３内に内容物１６を充填するとともに、内容物１６上の空間１７内に加圧気体１８を充填した際、各多角形パネル１５の曲面部１５ｂが外方へ突出して、曲面部１５ｂが稜線１５ａと略同一平面上に位置する。
【選択図】図１

Description

本発明は、飲料等を収容する内容物容器およびそれを構成する容器本体に係り、とりわけ容器本体が薄肉であっても、容器本体内部が加圧された際に外観変形が生じず、かつ内容物容器の開栓後に容器本体内部が減圧された際にも容器本体に局所的な変形が生じて全体形状が歪むことがないような内容物容器およびそれを構成する容器本体に関する。

近年、原油価格が高騰しているため、あるいは資源を有効活用するため、プラスチック成形材料を削減するとともにプラスチック製容器を薄肉化することが推し進められている。また容器リサイクル法の改正に伴い経団連が宣言した自主行動計画により、プラスチックを減量化することが責務とされている。

このような状況の下、合成樹脂製容器は薄肉のものが一般的となってきている。一方、飲料が充填された合成樹脂製容器は、買い物かごや袋の中で同梱された他の食料品等により押し潰されたり、自動販売機内で落下した際に衝撃を受けたりするおそれがある。また、容器の開栓後、容器本体の胴部を握った際に液こぼれが生じるおそれもある。したがって、薄肉の合成樹脂製容器であっても、このような問題が生じないような設計がなされる必要がある。

また従来より、合成樹脂製容器の強度を上昇させるため、合成樹脂製容器の容器本体の内容物上の空間（ヘッドスペース）内に液化窒素を滴下する方法が用いられている。すなわち、容器本体に上述したような圧力が加わった際、ヘッドスペース内の加圧窒素により容器の変形を防止するものである。しかしながら、このような方法を用いた場合、容器本体の内圧が上昇し、これにより容器本体のパネル部が局所的に変形することが考えられる。

これに対して、特許文献１は、合成樹脂製容器の胴部に周方向のリブを複数設け、このリブに不連続部分を設けたことにより、容器本体の内圧が加圧窒素により上昇した際の加圧変形を防止する。また特許文献２は、合成樹脂製ボトルのボトル胴部にダイヤカット状凹凸を有し、且つ底形状が凹ドーム形状又はベタロイド形状であることにより、容器本体の内圧が加圧窒素により上昇した際の加圧変形を防止する。

しかしながら、特許文献１および特許文献２において、容器を開栓した後における減圧変形に対する対策は取られていない。すなわち容器が一旦開栓された後、飲料を一部残して閉栓され、その後冷蔵庫内で冷却された場合、容器本体が局所的に著しく変形して全体形状が歪み、これにより容器が転倒するおそれがある。また、このようにして容器が変形することにより、容器を持ちにくくなり、また容器に外観不良が生じるおそれもある。さらに、特許文献１と特許文献２に示す容器は、胴部、底部の形状が限定されているため、容器全体のデザインがある程度制限される。
特開平１１−１８０４２７号公報 特開２００２−３７０７２１号公報

本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、容器本体内部が加圧された際に容器本体に外観変形が生じず、かつ内容物容器の開栓後に容器本体内部が減圧された際にも容器本体に変形が生じない内容物容器およびそれを構成する容器本体を提供することを目的とする。

本発明は、口部と、口部に連結された胴部とを有する容器本体と、容器本体の口部に装着されたキャップとを備えた内容物容器において、胴部は、複数の多角形パネルを有し、各多角形パネルは、外縁の稜線と、稜線内に設けられた凹状の曲面部とを有し、容器本体内に内容物を充填するとともに、内容物上の空間内に加圧気体を充填した際、各多角形パネルの曲面部が外方へ突出して、曲面部が稜線と略同一平面上に位置することを特徴とする内容物容器である。

本発明は、各多角形パネルの稜線内であって曲面部の外周に平坦面が形成されていることを特徴とする内容物容器である。

本発明は、胴部の多角形パネルは、肉厚が０．１ｍｍ乃至０．３ｍｍであることを特徴とする内容物容器である。

本発明は、内容物容器を構成する容器本体である。

本発明によれば、容器本体内に内容物を充填するとともに、内容物上の空間内に加圧気体を充填した際、各多角形パネルの曲面部が外方へ突出して、曲面部が稜線と略同一平面上に位置するので、容器本体内が加圧されていても容器本体に局所的な外観変形が生じず、内容物容器の商品価値を損なうことがない。

また、本発明によれば、容器本体内が減圧された場合にこの減圧分を各多角形パネルの曲面部が吸収するので、内容物容器が開栓された後、内容物を一部残して再度内容物容器
が閉栓され、その後内容物容器が冷却されて容器本体内が減圧した場合にも、各多角形パネルの曲面部がこの減圧を吸収するが、全体形状はバランス良く変形する。このため容器本体に局所的な変形が生じて全体形状が歪むことはない。

さらに、本発明によれば、各多角形パネルの稜線内であって曲面部の外周に平坦面が形成されているので、容器本体内が減圧された場合に平坦面が容器本体内に大きく変形し、減圧分を吸収することができる。

以下、本発明の一実施の形態について、図１乃至図６を参照して説明する。
ここで、図１は、本発明の一実施の形態を示す正面図であり、図２は、本発明の一実施の形態による多角形パネルを示す断面図である。また図３は、本発明の比較例１を示す断面図であり、図４は、本発明の比較例２を示す断面図である。また図５は、本発明の比較例３を示す正面図であり、図６は、本発明の比較例４を示す正面図である。

まず、図１および図２により、本実施の形態による内容物容器およびそれを構成する容器本体の概略について説明する。
図１に示すように、内容物容器１０は、口部１１と、口部１１に連結された胴部１２と、胴部１２下部に設けられた底部１９とを有する容器本体１３と、容器本体１３の口部１１に装着されたキャップ１４とを備えている。このうち容器本体１３は、ポリエチレンテレフタレート等の合成樹脂材料から一体成形されている。

また容器本体１３の胴部１２は、複数の多角形パネル１５を有している。各多角形パネル１５は、外縁の稜線１５ａと、稜線１５ａ内に設けられた凹状の曲面部１５ｂとを有している。また各多角形パネル１５の稜線１５ａ内であって曲面部１５ｂの外周に平坦面１５ｃが形成されている。これら各多角形パネル１５は、肉厚が０．１ｍｍ乃至０．３ｍｍであり、比較的薄肉の構造からなっている。

多角形パネル１５は、図１に示すように長方形形状からなっているが、三角形や五角形等の多角形形状からなっていても良い。また容器本体１３の胴部１２が、複数種類の形状の多角形パネル１５を組み合わせて有していても良い。したがって、容器本体１３の形状を自在に構成することができる。

また、容器本体１３内に飲料等からなる内容物１６が充填されるとともに、内容物１６上の空間（ヘッドスペース）１７内に例えば窒素からなる加圧気体１８が充填されている。また、このようにして内容物１６上のヘッドスペース１７内に加圧気体１８が充填された際、各多角形パネル１５の曲面部１５ｂが外方へ突出して、曲面部１５ｂが稜線１５ａと略同一平面上に位置するようになっている（図２参照）。また図２において、多角形パネル１５の平坦面１５ｃと、これと隣接する平坦面１５ｃとの間の角度αは約１２０°である。この角度α、曲面部１５ｂの深さＤ、および曲面部１５ｂの大きさに関しては容器本体１３の容量および多角形パネル１５の構造等により適宜変更してもよい。

なお、ヘッドスペース１７内における加圧気体１８の圧力は、実験的に５乃至４０ｋＰａであるのが好ましい。この加圧気体１８の圧力が５ｋＰａ未満であると、内容物容器１０を開栓するため胴部１２を握った場合に、内容物１６の液こぼれが生じるおそれがある。一方、この加圧気体１８の圧力が４０ｋＰａを超えると、容器本体１３の底部１９が外側に反転するおそれがある（以下バックリングともいう）。

次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について述べる。

初めに、容器本体１３内が加圧される場合の作用について説明する。
まず、空の容器本体１３の口部１１から内容物１６を注入して容器本体１３内に充填する。次に、内容物１６上のヘッドスペース１７内に加圧気体１８を充填する。この場合、例えば内容物１６上のヘッドスペース１７内に液体窒素を導入し、この液体窒素が気化することにより、加圧された窒素（加圧気体１８）をヘッドスペース１７内に充填させることができる。その後キャップ１４を容器本体１３の口部１１に螺着させて密栓し、このようにして内容物容器１０が製造される。この場合、後述のように、多角形パネル１５の曲面部１５ｂが外方へ突出して（符号１５ｄ）、曲面部１５ｂが稜線１５ａと略同一平面上に位置するようになっている。

ところで上述したように、内容物容器１０を軽量化するため容器本体１３の肉厚が薄くなっている。このため、容器本体１３の胴部１２の剛性は比較的低い。したがって、内容物容器１０が買い物かごや袋の中で押し潰されたり、自動販売機内で落下したり衝撃を加えられた場合に、容器本体１３が容易に潰れるおそれがある。上述した加圧気体１８は、このように容器本体１３か潰れることを防止するためにヘッドスペース１７内に充填されている。

この場合、加圧気体１８により容器本体１３内が加圧され、これにより容器本体１３の胴部１２が局所的に変形することも考えられる。このような局所的な変形を防止するため、容器本体１３の胴部１２は、複数の多角形パネル１５を有している。

すなわち図２に示すように、容器本体１３内が加圧された場合、多角形パネル１５の曲面部１５ｂが外方へ突出して（符号１５ｄ）、曲面部１５ｂが稜線１５ａと略同一平面上に位置するようになっている。この場合、多角形パネル１５の曲面部１５ｂが変形することにより容器本体１３内の圧力を吸収するので、容器本体１３の胴部１２が局所的に膨張することはない。また、多角形パネル１５の曲面部１５ｂが平坦面１５ｃに沿ってなだらかな曲面となることにより、容器本体１３内が加圧されていることを外観上識別されにくい。

次に、容器本体１３内が減圧される場合の作用について説明する。
まず、加圧気体１８により容器本体１３内が加圧された状態で、内容物容器１０のキャップ１４が取り外される。この際、ヘッドスペース１７内の加圧気体１８が外方へ放出される。これにより、多角形パネル１５の曲面部１５ｂが、図２の仮想線で示す位置（符号１５ｄ）から実線で示す位置（符号１５ｂ）へと戻る。

次に、容器本体１３内の内容物１６を一部残存させた状態で、キャップ１４を容器本体１３の口部１１に螺着して密栓し、その後内容物容器１０を冷蔵庫内等で冷却する場合について述べる。

この場合、内容物容器１０が冷却され、これにより容器本体１３内が減圧された状態となる。この際多角形パネル１５の曲面部１５ｂは、図２の実線で示す位置（符号１５ｂ）から仮想線で示す位置（符号１５ｅ）へと変形する。すなわち、多角形パネル１５の各平坦面１５ｃが、それぞれ稜線１５ａを支点として容器本体１３内側へ回転し、これと連動して曲面部１５ｂも容器本体１３内方へと移動する。このように各多角形パネル１５の曲面部１５ｂおよび平坦面１５ｃが容器本体１３内へ窪むことにより、容器本体１３内の減圧を吸収して胴部１２の局所的な変形を防止することができ、これにより容器本体１３の全体形状が歪むことがない。

このように、本実施の形態によれば、容器本体１３内に内容物１６を充填するとともに、内容物１６上の空間（ヘッドスペース）１７内に加圧気体１８を充填した際、各多角形パネル１５の曲面部１５ｂが外方へ突出して、曲面部１５ｂが稜線１５ａと略同一平面上に位置するので、容器本体１３内が加圧されていても容器本体１３に局所的な外観変形が生じず、内容物容器１０の商品価値を損なうことがない。

また、本実施の形態によれば、容器本体１３内が減圧された場合にこの減圧分を各多角形パネル１５の曲面部１５ｂが吸収するので、内容物容器１０が開栓された後、内容物１６を一部残して内容物容器１０が再度閉栓され、その後内容物容器１０が冷却されて容器本体１３内が減圧した場合にも、容器本体１３に局所的な変形が生じて、全体形状が大きく歪むことはない。

さらに、本実施の形態によれば、各多角形パネル１５の稜線１５ａ内であって曲面部１５ｂの外周に平坦面１５ｃが形成されているので、容器本体１３内が減圧された場合に平坦面１５ｃが容器本体１３内に大きく変形し、この減圧分を吸収することができる。

実施例
次に、本発明の具体的実施例を説明する。

（実施例）
図１および図２に示す容器本体１３を軽量化プリフォームから作製した。この場合、胴部１２の多角形パネル１５の肉厚は０．２０ｍｍであった。また胴部１２は、合計１２面の多角形パネル１５を有し、容器本体１３外面の総面積に対する多角形パネル１５の合計面積の割合は４６％となった。また多角形パネル１５の曲面部１５ｂの深さＤ（図２参照）は２ｍｍとなった。また多角形パネル１５の稜線１５ａと、曲面部１５ｂと平坦面１５ｃとの境界１５ｆとの距離Ｌ（図２参照）は６．５ｍｍとなった。

（比較例１）
次に、本発明の比較例１について図３を用いて説明する。比較例１は、多角形パネルの形状のみが異なるものであり、その他の形状は図１および図２に示す容器本体１３と同様である。すなわち図３において、多角形パネル３５は、外縁の稜線３５ａおよびこの稜線３５ａにより囲まれた凹部３５ｂのみから構成されている。このような多角形パネル３５を有する容器本体３３を軽量化プリフォームから作製した。この場合、多角形パネル３５の肉厚は０．２１ｍｍとなった。

（比較例２）
次に、本発明の比較例２について図４を用いて説明する。比較例２は、多角形パネルの形状のみが異なるものであり、その他の形状は図１および図２に示す容器本体１３と同様である。すなわち図４において、多角形パネル４５は、外縁の稜線４５ａと、稜線４５ａ内に設けられた減圧吸収リブ４５ｇと、減圧吸収リブ４５ｇに囲まれた平面部４５ｂとを有している。このような多角形パネル４５を有する容器本体４３を軽量化プリフォームから作製した。この場合、多角形パネル４５の肉厚は０．２０ｍｍとなった。

（試作内容）
（１）次に、これら３つの容器本体１３、３３、４３に、それぞれ温度３０℃の内容物を５００ｍＬずつ充填し、次に各ヘッドスペース内に液体窒素を滴下してそれぞれキャップで密栓した。この場合各ヘッドスペースの容積は２０ｍＬであり、密栓後の各ヘッドスペースの内圧は３６ｋＰａであった。
（２）次に、各容器本体１３、３３、４３の外観を観察して判定した。その結果、以下のようになった。

（３）次に、空の各容器本体１３、３３、４３にそれぞれ３０℃の内容物を５００ｍＬ充填し、各容器本体１３、３３、４３の判定が○となるようにそれぞれ同量の液化窒素を滴下して密栓した。次に、内容物を２５０ｍＬ廃棄し、その後各容器本体１３、３３、４３を５℃の恒温槽に入れて冷却し、その外観を観察して判定した。その結果、以下のようになった。

すなわち比較例１に示す容器本体３３は、ヘッドスペース内が加圧または減圧された際の多角形パネル３５の変化量（吸収量）が小さい（図３の符号３５ｄ、３５ｅ）。したがって、稜線３５ａによりある程度は容器本体３３の強度が保持される。しかしながら、ヘッドスペース内が一定以上加圧または減圧された場合、稜線３５ａが潰れて容器本体３３全体が変形する。

また、比較例２に示す容器本体４３は、ヘッドスペース内が加圧または減圧された際、多角形パネル４５が圧力をほとんど吸収しない。したがって、多角形パネル４５が変形せず、容器本体４３の内圧は直接容器本体４３の底部に加わる。このため、容器本体１３（実施例）および容器本体３３（比較例１）と比較して低い内圧で底部の反転（バックリング）が発生する。

これに対して、本実施例に示す容器本体１３は、多角形パネル１５の曲面部１５ｂと平坦面１５ｃとにより、３つの容器本体１３、３３、４３の中で最も多角形パネルの変形量（吸収量）が大きい。これは、平坦面１５ｃ間の角度αが図３に示す比較例２における角度βよりも大きいので、容器本体１３内を加圧または減圧した際多角形パネル１５の平坦面１５ｃが緩衝材の役割を果たすためである。

すなわち多角形パネル１５の曲面部１５ｂと平坦面１５ｃとにより、容器本体１３内が加圧された際容器本体１３に局所的な変形が生じることはない。また曲面部１５ｂは、平坦面１５ｃと略同一面上までしか膨らまず（図２の符号１５ｄ）、曲面部１５ｂは平坦面１５ｃに近いなだらかな曲面になる。これにより、容器本体１３内が加圧されていることを外観上識別されにくい。一方、容器本体１３内が減圧された場合、平坦面１５ｃが容器本体１３内側へ動く。これにより各稜線１５ａにおける凹み等局所的な変形が生じず、容器本体１３の全体形状が歪むことはなく、これにより多角形パネル１５が減圧分を吸収することができる。

（比較例３）
次に、本発明の比較例３について、図５を用いて説明する。
図５に示すように、容器本体５３は、口部５１と、口部５１に連結された胴部５２と、胴部５２下部に設けられた底部５９とを有している。このうち胴部５２は、水平断面が円形状からなり、側面に複数の環状凹リブ５４を有している。一方、図５から明らかなように、胴部５２側面には容器本体５３内の減圧を吸収するためのパネルは設けられていない。

（比較例４）
次に、本発明の比較例４について、図６を用いて説明する。
図６に示すように、容器本体６３は、口部６１と、口部６１に連結された胴部６２と、胴部６２下部に設けられた底部６９とを有している。このうち胴部６２は、側面に６面の縦長のパネル６４を有している。このパネル６４は、容器本体６３内の減圧を吸収するためのものである。

（４）次に、これら３つの容器本体１３、５３、６３に、それぞれ温度３０℃の内容物を５００ｍＬずつ充填し、次に各ヘッドスペース内に液体窒素を滴下してそれぞれキャップで密栓した。この場合各ヘッドスペースの容積は２０ｍＬであり、密栓後の各ヘッドスペースの内圧は３２ｋＰａであった。
（５）次に、各容器本体１３、５３、６３の外観を観察して判定した。その結果、以下のようになった。

（６）次に、空の各容器本体１３、５３、６３にそれぞれ３０℃の内容物を５００ｍＬ充填し、各容器本体１３、５３、６３の判定が○となるようにそれぞれ同量の液化窒素を滴下して密栓した。次に、内容物を２５０ｍＬ廃棄し、その後各容器本体１３、５３、６３を５℃の恒温槽に入れて冷却し、その外観を観察して判定した。その結果、以下のようになった。

すなわち比較例３に示す容器本体５３は、容器本体５３内が加圧された場合に環状凹リブ５４によりこの圧力を吸収することができるが、容器本体５３内が減圧された場合には減圧を吸収することができずに容器本体５３が局所的に変形して容器本体５３の全体形状が歪んでしまう（断面楕円形状となる）。また比較例４に示す容器本体６３は、容器本体６３内が減圧された場合にパネル６４が減圧を吸収し、これにより容器本体６３の変形を防止するが、容器本体６３内が加圧された場合には容器本体６３の底部６９がバックリングを起こして変形する。

これに対して、本実施例に示す容器本体１３は、容器本体１３内が加圧された場合であっても減圧された場合であっても、胴部１２の多角形パネル１５により容器本体１３に局所的な変形が生じて、全体形状が歪んでしまうことはない。

本発明による内容物容器およびそれを構成する容器本体の一実施の形態を示す正面図。 本発明の一実施の形態による多角形パネルを示す断面図。 本発明の比較例１を示す断面図。 本発明の比較例２を示す断面図。 本発明の比較例３を示す正面図。 本発明の比較例４を示す正面図。

符号の説明

１０ 内容物容器
１１ 口部
１２ 胴部
１３ 容器本体
１４ キャップ
１５ 多角形パネル
１５ａ 稜線
１５ｂ 曲面部
１５ｃ 平坦面
１６ 内容物
１７ 空間（ヘッドスペース）
１８ 加圧気体
１９ 底部
３３ 容器本体
３５ 多角形パネル
３５ａ 稜線
３５ｂ 凹部
４３ 容器本体
４５ 多角形パネル
４５ａ 稜線
４５ｂ 平面部
４５ｇ 減圧吸収リブ
５１ 口部
５２ 胴部
５３ 容器本体
５４ 環状凹リブ
５９ 底部
６１ 口部
６２ 胴部
６３ 容器本体
６４ パネル
６９ 底部

Claims (4)

1. 口部と、口部に連結された胴部とを有する容器本体と、容器本体の口部に装着されたキャップとを備えた内容物容器において、
   胴部は、複数の多角形パネルを有し、
   各多角形パネルは、外縁の稜線と、稜線内に設けられた凹状の曲面部とを有し、
   容器本体内に内容物を充填するとともに、内容物上の空間内に加圧気体を充填した際、各多角形パネルの曲面部が外方へ突出して、曲面部が稜線と略同一平面上に位置することを特徴とする内容物容器。
2. 各多角形パネルの稜線内であって曲面部の外周に平坦面が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の内容物容器。
3. 胴部の多角形パネルは、肉厚が０．１ｍｍ乃至０．３ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の内容物容器。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の内容物容器を構成する容器本体。

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