JP7068909B2

JP7068909B2 - ボトル

Info

Publication number: JP7068909B2
Application number: JP2018082613A
Authority: JP
Inventors: 孝典鈴木; 孝浩春名
Original assignee: Yoshino Kogyosho Co Ltd
Current assignee: Yoshino Kogyosho Co Ltd
Priority date: 2018-04-23
Filing date: 2018-04-23
Publication date: 2022-05-17
Anticipated expiration: 2038-04-23
Also published as: JP2019189268A

Description

本発明は、ボトルに関する。

従来から、合成樹脂材料で有底筒状に形成されたボトルとして、例えば下記特許文献１に示されるように、胴部に、全周にわたって連続して延びる環状溝を形成することにより、横荷重に対する胴部の剛性を向上させた構成が知られている。

特開２０１７－１０９７８５号公報

しかしながら、前記従来のボトルでは、上下方向に大きな圧縮荷重が加えられたときに、胴部が、径方向のうちの一方向に拡大し、かつ前記一方向に直交する他方向に縮小するように復元不能に変形する、つまり座屈変形するおそれがある。この問題は軽量化すると顕在化する。

そこで、本発明は、胴部の座屈強度を向上させることができるボトルを提供することを目的とする。

本発明は、上記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、本発明のボトルは、合成樹脂材料で形成された有底筒状のボトルであって、胴部に、全周にわたって連続して延びる環状溝と、全周にわたって連続して延びるとともに、前記環状溝を上下方向に挟む両側に各別に配設された一対の補助環状溝と、が形成され、前記補助環状溝の深さは、前記環状溝の深さより浅く、前記胴部において、前記環状溝と一対の前記補助環状溝との間に位置する各部分は、径方向の外側に向けて突の曲面状に形成されるとともに、前記環状溝および前記補助環状溝に段差なく連なり、前記環状溝は、径方向の内側に向けて窪む凹曲面状に形成され、一対の前記補助環状溝はそれぞれ、上側に位置する上壁面、下側に位置する下壁面、および前記上壁面と前記下壁面とを連結する溝底面により画成され、一対の前記補助環状溝の各前記溝底面は、径方向の内側に向けて突の曲面状に形成され、一対の前記補助環状溝のうち、上側に位置する上補助環状溝の前記上壁面は、前記溝底面から上方に向かうに従い漸次、径方向の外側に向けて延びるとともに、径方向の外側に向けて突の曲面状に形成されており、前記胴部において、前記上補助環状溝に対して上方から連なる部分に段差なく連なり、一対の前記補助環状溝のうち、下側に位置する下補助環状溝の前記下壁面は、前記溝底面から下方に向かうに従い漸次、径方向の外側に向けて延びるとともに、径方向の外側に向けて突の曲面状に形成されており、前記胴部において、前記下補助環状溝に対して下方から連なる部分に段差なく連なり、上下方向に沿う縦断面視において、前記胴部のうち、前記環状溝と一対の前記補助環状溝との間に位置する各部分の曲率半径は、前記溝底面の曲率半径より大きく、かつ前記下補助環状溝の前記下壁面、前記上補助環状溝の前記上壁面、および前記環状溝の各曲率半径より小さいことを特徴とする。

本発明では、胴部に、環状溝を上下方向に挟む両側に各別に配設された一対の補助環状溝が形成されているので、横荷重に対する剛性を確実に向上させることができるとともに、上下方向に大きな圧縮荷重が加えられたときに、胴部が、径方向のうちの一方向に拡大し、かつ前記一方向に直交する他方向に縮小するように復元不能に変形しようとしたときに、胴部において、環状溝と補助環状溝との間に位置する部分がリブとして作用することとなり、胴部の座屈変形を抑えることができる。
しかも、補助環状溝の深さが、環状溝の深さより浅いので、上下方向に大きな圧縮荷重が加えられたときに、補助環状溝が上下方向につぶれるように、胴部が変形するのを抑制することが可能になり、胴部の座屈強度を確実に向上させることができる。
胴部において、環状溝と一対の補助環状溝との間に位置する各部分が、径方向の外側に向けて突の曲面状に形成されるとともに、環状溝および補助環状溝に段差なく連なっているので、上下方向に大きな圧縮荷重が加えられたときに、胴部が座屈変形するのを確実に抑制することができるとともに、横荷重に対する剛性を確実に向上させることができる。

ここで、前記補助環状溝の幅は、前記環状溝の幅より狭くてもよい。
この場合、補助環状溝の幅が、環状溝の幅より狭いので、上下方向に大きな圧縮荷重が加えられたときに、補助環状溝が上下方向につぶれるように、胴部が変形するのを確実に抑制することができる。

この発明によれば、胴部の座屈強度を向上させることができる。

本発明に係る一実施形態として示したボトルの側面図である。図１に示すボトルの底部の半縦断面図である。図２に示すＡ－Ａ線矢視断面図の一部である。

以下、図面を参照し、本発明の一実施形態に係るボトルを説明する。
本実施形態に係るボトル１は、図１から図３に示されるように、口部１１、肩部１２、胴部１３および底部１４を備え、これら１１～１４が、それぞれの中心軸線を共通軸上に位置させた状態で、この順に連設された概略構成となっている。ボトル１の内容積は、例えば３００ｍｌ以上２０００ｍｌ以下の内容物が充填される大きさとなっている。図示の例では、ボトル１は、５００ｍｌの内容物が充填されるのに用いられる大きさとなっている。

以下、前記共通軸をボトル軸Ｏといい、ボトル軸Ｏ方向に沿って口部１１側を上側、底部１４側を下側といい、ボトル軸Ｏに沿う方向を上下方向といい、また、上下方向から見てボトル軸Ｏに交差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。
なお、ボトル１は、射出成形により有底筒状に形成されたプリフォームが、ブロー成形されて形成され、合成樹脂材料で一体に形成されている。口部１１には、図示しないキャップが装着される。口部１１、肩部１２、胴部１３および底部１４はそれぞれ、ボトル軸Ｏに直交する横断面視形状が円形状となっている。

胴部１３には、上下方向に長い長方形状のパネル部１３ａが、周方向に間隔をあけて複数形成されている。胴部１３において、パネル部１３ａより下方に位置する下端部に、全周にわたって連続して延びる環状溝１５が形成されている。環状溝１５は、径方向の内側に向けて窪む凹曲面状に形成されている。なお、環状溝１５は、胴部１３のうち、下端部以外の部分に形成してもよい。胴部１３の下端部の外径は、例えば５５ｍｍ以上１１０ｍｍ以下となっている。図示の例では、胴部１３の下端部の外径は、約７１ｍｍとなっている。

底部１４は、外周縁部に接地部１８が位置する底壁部１９と、接地部１８の外周縁から上方に向けて延びる筒状のヒール部１７と、を備える。ヒール部１７は、径方向の外側に向けて突の曲面状に形成されている。ヒール部１７の上端開口縁が、胴部１３の下端開口縁に接続されている。ヒール部１７の下端開口縁が、底壁部１９の外周縁、つまり接地部１８の外周縁に接続されている。底壁部１９において、接地部１８より径方向の内側に位置する部分は、上方に向けて窪んだ陥没部１６となっている。なお、底壁部１９は陥没部１６を有しなくてもよい。

ヒール部１７は、第１部分２１と、上下方向に沿う縦断面視における曲率半径が第１部分２１より小さい第２部分２２と、が周方向に交互に配設されて構成されている。図示の例では、第２部分２２は１２個配設されている。第２部分２２における上端と下端との間に位置する部分は、第１部分２１における上端と下端との間に位置する部分より径方向の外側に位置している。
なお、第２部分２２の個数は適宜変更してもよく、また、第２部分２２における上端と下端との間に位置する部分は、第１部分２１における上端と下端との間に位置する部分より径方向の内側に位置してもよい。

第２部分２２の前記縦断面視における曲率半径は、第１部分２１の前記縦断面視における曲率半径の、例えば０．６５倍以上０．８８倍未満となっている。０．６５倍未満になると、例えば空気溜まりが生じやすくなるなど成形性が劣るおそれがあり、０．８８以上になると、第２部分２２が補強効果を発揮しにくくなる。図示の例では、例えば、第１部分２１の前記縦断面視における曲率半径は約４．５ｍｍとされ、第２部分２２の前記縦断面視における曲率半径は約３．５ｍｍとなっている。第１部分２１における周方向の幅が、第２部分２２における周方向の幅より広い。図示の例では、第１部分２１における周方向の幅は、約９．８ｍｍとなっている。

ヒール部１７は、第１部分２１と第２部分２２とを接続する第３部分２３を備える。第３部分２３は、第２部分２２側から第１部分２１側に向かうに従い漸次、径方向の内側に向けて延びつつ、前記縦断面視における曲率半径が大きくなっている。第１部分２１の前記縦断面視における曲率半径は、全周にわたって同等になっている。第３部分２３は、第２部分２２および第１部分２１に段差なく連なっている。

容器軸Ｏに直交する横断面視において、第１部分２１および第２部分２２は、径方向の外側に向けて突の曲面状を呈し、第３部分２３のうち、第１部分２１に連なる部分は、径方向の内側に向けて窪む曲面状を呈し、第２部分２２に連なる部分は、径方向の外側に向けて突の曲面状を呈する。前記横断面視において、第１部分２１の曲率半径は、第３部分２３のうち、第１部分２１に連なる部分、および第２部分２２に連なる部分の各曲率半径より大きい。前記横断面視において、第３部分２３のうち、第１部分２１に連なる部分、および第２部分２２に連なる部分の各曲率半径は、互いに同等になっている。

第２部分２２は、周方向で互いに隣り合う一対の第３部分２３全体を一つの曲面部分と見たときに、この曲面部分の周方向の中央部に位置する頂部となっている。つまり、第２部分２２は、上下方向に延びる線状部分となっている。第２部分２２を周方向に挟んで互いに隣り合う一対の第３部分２３の周方向の総幅は、第１部分２１における周方向の幅より狭い。図示の例では、一対の第３部分２３の周方向の総幅は、約８．８ｍｍとなっている。

なお、第２部分２２は、前記線状部分に限らず、周方向に幅を有してもよい。この場合、第１部分２１における周方向の幅は、第２部分２２における周方向の幅の２倍以上としてもよい。第２部分２２における周方向の幅が、第１部分２１における周方向の幅の半分未満になると、第２部分２２が補強効果を発揮しにくくなる。
また、第２部分２２を周方向に挟んで互いに隣り合う一対の第３部分２３の周方向の総幅を、第１部分２１における周方向の幅の大きさ以上としてもよい。

そして、本実施形態では、胴部１３に、全周にわたって連続して延びるとともに、環状溝１５を上下方向に挟む両側に各別に配設された上補助環状溝２５および下補助環状溝２６が形成されている。
上補助環状溝２５および下補助環状溝２６の各深さは、互いに同等とされるとともに、環状溝１５の深さより浅い。上補助環状溝２５および下補助環状溝２６の各幅は、互いに同等とされるとともに、環状溝１５の幅より狭い。

上補助環状溝２５および下補助環状溝２６はそれぞれ、上側に位置する上壁面２５ａ、２６ａ、下側に位置する下壁面２５ｂ、２６ｂ、および上壁面２５ａ、２６ａと下壁面２５ｂ、２６ｂとを連結する溝底面２５ｃ、２６ｃにより画成されている。

上補助環状溝２５および下補助環状溝２６の各溝底面２５ｃ、２６ｃは、径方向の内側に向けて突の曲面状に形成されている。前記縦断面視において、各溝底面２５ｃ、２６ｃそれぞれの曲率半径は互いに同等になっている。図示の例では、前記縦断面視において、各溝底面２５ｃ、２６ｃそれぞれの曲率半径は、例えば約０．５ｍｍとなっている。なお、前記縦断面視において、各溝底面２５ｃ、２６ｃそれぞれの曲率半径を互いに異ならせてもよい。
上補助環状溝２５および下補助環状溝２６の各溝底面２５ｃ、２６ｃそれぞれの径方向の位置は互いに同等になっている。上補助環状溝２５および下補助環状溝２６の各溝底面２５ｃ、２６ｃは、環状溝１５における径方向の内端部より径方向の外側に位置している。

上補助環状溝２５の上壁面２５ａは、溝底面２５ｃから上方に向かうに従い漸次、径方向の外側に向けて延びている。上壁面２５ａの上端部は、胴部１３において、上補助環状溝２５に対して上方から連なる部分（以下、上連設部という）１３ｂに段差なく連なっている。上補助環状溝２５の上壁面２５ａは、径方向の外側に向けて突の曲面状に形成されている。上下方向に沿う縦断面視において、上補助環状溝２５における上壁面２５ａの長さは、下壁面２５ｂの長さより長い。前記縦断面視で下壁面２５ｂは、径方向の外側に向けて突の曲面状に形成され、曲率半径が約２ｍｍとなっている。
なお、前記縦断面視において、上補助環状溝２５の上壁面２５ａは真直ぐ延びてもよく、上補助環状溝２５における上壁面２５ａの長さを、下壁面２５ｂの長さ以下としてもよい。

下補助環状溝２６の下壁面２６ｂは、溝底面２６ｃから下方に向かうに従い漸次、径方向の外側に向けて延びている。下壁面２６ｂの下端部は、胴部１３において、下補助環状溝２６に対して下方から連なる部分（以下、下連設部という）１３ｃに段差なく連なっている。下補助環状溝２６の下壁面２６ｂは、径方向の外側に向けて突の曲面状に形成されている。前記縦断面視において、下補助環状溝２６における下壁面２６ｂの長さは、上壁面２６ａの長さより長い。前記縦断面視で上壁面２６ａは、径方向の外側に向けて突の曲面状に形成され、曲率半径が約２ｍｍとなっている。
なお、前記縦断面視において、下補助環状溝２６の下壁面２６ｂは真直ぐ延びてもよく、下補助環状溝２６における下壁面２６ｂの長さを、上壁面２６ａの長さ以下としてもよい。

前記縦断面視において、下補助環状溝２６の下壁面２６ｂの曲率半径は、上補助環状溝２５の上壁面２５ａの曲率半径より小さい。前記縦断面視において、下補助環状溝２６の下壁面２６ｂの曲率半径は、例えば約９ｍｍとされ、上補助環状溝２５の上壁面２５ａの曲率半径は、例えば約１６ｍｍとなっている。
なお、前記縦断面視において、下補助環状溝２６の下壁面２６ｂの曲率半径を、上補助環状溝２５の上壁面２５ａの曲率半径以上としてもよい。

胴部１３において、環状溝１５と上補助環状溝２５との間、並びに環状溝１５と下補助環状溝２６との間に位置する各部分は、径方向の外側に向けて突の曲面状に形成された上突曲面部２７および下突曲面部２８となっている。
なお、胴部１３において、環状溝１５と上補助環状溝２５との間、並びに環状溝１５と下補助環状溝２６との間に位置する各部分は、前記縦断面視で上下方向に延びてもよい。

上突曲面部２７は、上補助環状溝２５の下壁面２５ｂの下端、および環状溝１５の上端に段差なく連なり、下突曲面部２８は、下補助環状溝２６の上壁面２６ａの上端、および環状溝１５の下端に段差なく連なっている。
上突曲面部２７の径方向の外端部、および下突曲面部２８の径方向の外端部それぞれの径方向の位置は、互いに同等になっている。

ここで、胴部１３における上連設部１３ｂおよび下連設部１３ｃそれぞれの径方向の位置は、互いに同等になっている。上突曲面部２７の径方向の外端部、下突曲面部２８の径方向の外端部、上連設部１３ｂ、および下連設部１３ｃそれぞれの径方向の位置は、互いに同等になっている。
なお、上突曲面部２７の径方向の外端部、下突曲面部２８の径方向の外端部、上連設部１３ｂ、および下連設部１３ｃそれぞれの径方向の位置を互いに異ならせてもよい。

前記縦断面視において、上突曲面部２７および下突曲面部２８の各曲率半径は互いに同等になっている。前記縦断面視において、上突曲面部２７および下突曲面部２８の各曲率半径は例えば約２ｍｍとなっている。なお、前記縦断面視において、上突曲面部２７および下突曲面部２８の各曲率半径を互いに異ならせてもよい。
前記縦断面視において、上突曲面部２７および下突曲面部２８の各曲率半径は、溝底面２５ｃ、２６ｃの曲率半径より大きく、かつ下補助環状溝２６の下壁面２６ｂ、上補助環状溝２５の上壁面２５ａ、および環状溝１５の各曲率半径より小さい。前記縦断面視で環状溝１５の曲率半径は、約３．７ｍｍとなっている。

以上説明したように、本実施形態によるボトル１によれば、胴部１３に、環状溝１５を上下方向に挟む両側に各別に配設された上補助環状溝２５および下補助環状溝２６が形成されているので、横荷重に対する剛性を確実に向上させることができるとともに、上下方向に大きな圧縮荷重が加えられたときに、胴部１３が、径方向のうちの一方向に拡大し、かつ前記一方向に直交する他方向に縮小するように復元不能に変形しようとしたときに、胴部１３において、環状溝１５と、上補助環状溝２５および下補助環状溝２６と、の間に位置する上突曲面部２７および下突曲面部２８がリブとして作用することとなり、胴部１３の座屈変形を抑えることができる。

しかも、上補助環状溝２５および下補助環状溝２６の各深さが、環状溝１５の深さより浅いので、上下方向に大きな圧縮荷重が加えられたときに、上補助環状溝２５および下補助環状溝２６が上下方向につぶれるように、胴部１３が変形するのを抑制することが可能になり、胴部１３の座屈強度を確実に向上させることができる。
また、上補助環状溝２５および下補助環状溝２６の各幅が、環状溝１５の幅より狭いので、上下方向に大きな圧縮荷重が加えられたときに、上補助環状溝２５および下補助環状溝２６が上下方向につぶれるように、胴部１３が変形するのを確実に抑制することができる。

また、胴部１３において、環状溝１５と、上補助環状溝２５および下補助環状溝２６と、の間に位置する上突曲面部２７および下突曲面部２８が、径方向の外側に向けて突の曲面状に形成されるとともに、環状溝１５と、上補助環状溝２５および下補助環状溝２６と、に段差なく連なっているので、上下方向に大きな圧縮荷重が加えられたときに、胴部１３が座屈変形するのを確実に抑制することができるとともに、横荷重に対する剛性を確実に向上させることができる。

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。

実施例として、図１に示すボトル１を採用し、比較例として、実施例のボトル１において、上補助環状溝２５および下補助環状溝２６を有しないボトルを採用した。
そして、実施例および比較例それぞれについて、内容量に対して５％のヘッドスペースを設けて密封した状態で、上下方向に圧縮したときの座屈強度、および変位量を、数値解析により算出した。座屈強度は、座屈変形する直前にボトルが受けていた軸力であり、変位量は、座屈変形する直前までのボトルの全高さの変位量である。
その結果、比較例では、座屈強度が３１０．２Ｎ、変位量が２．９４ｍｍであり、実施例では、座屈強度が３５３．０Ｎ、変位量が３．６９ｍｍであり、比較例および実施例ともに座屈箇所が胴部の下端部であることが確認された。すなわち、実施例では、比較例と比べて、座屈強度が１３．８％向上し、変位量も２５．５％向上したことが確認された。

なお、本発明の技術範囲は、前述した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可能である。

例えば、前記実施形態では、ヒール部１７が、径方向の外側に向けて突の曲面状に形成された構成を示したが、上下方向に延びる構成を採用してもよい。
また、ヒール部１７は、第２部分２２および第３部分２３を有さず、全周にわたって第１部分２１で構成されてもよい。

また、ボトル１を形成する合成樹脂材料は、例えばポリエチレンテレフタレートや、ポリエチレンナフタレート、非晶性ポリエステル等、またはこれらのブレンド材料等、適宜変更してもよい。
さらに、ボトル１は、単層構造体に限らず中間層を有する積層構造体としてもよい。この中間層としては、例えばガスバリア性を有する樹脂材料からなる層、再生材からなる層、若しくは酸素吸収性を有する樹脂材料からなる層等が挙げられる。
また、前記実施形態では、口部１１、肩部１２、胴部１３および底部１４のそれぞれのボトル軸Ｏに直交する横断面視形状を円形状としたが、これに限らず例えば、角形状にする等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、前記実施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、前記変形例を適宜組み合わせてもよい。

１ボトル
１３胴部
１５環状溝
２５上補助環状溝（補助環状溝）
２６下補助環状溝（補助環状溝）

Claims

合成樹脂材料で形成された有底筒状のボトルであって、
胴部に、全周にわたって連続して延びる環状溝と、全周にわたって連続して延びるとともに、前記環状溝を上下方向に挟む両側に各別に配設された一対の補助環状溝と、が形成され、
前記補助環状溝の深さは、前記環状溝の深さより浅く、
前記胴部において、前記環状溝と一対の前記補助環状溝との間に位置する各部分は、径方向の外側に向けて突の曲面状に形成されるとともに、前記環状溝および前記補助環状溝に段差なく連なり、
前記環状溝は、径方向の内側に向けて窪む凹曲面状に形成され、
一対の前記補助環状溝はそれぞれ、上側に位置する上壁面、下側に位置する下壁面、および前記上壁面と前記下壁面とを連結する溝底面により画成され、
一対の前記補助環状溝の各前記溝底面は、径方向の内側に向けて突の曲面状に形成され、
一対の前記補助環状溝のうち、上側に位置する上補助環状溝の前記上壁面は、前記溝底面から上方に向かうに従い漸次、径方向の外側に向けて延びるとともに、径方向の外側に向けて突の曲面状に形成されており、前記胴部において、前記上補助環状溝に対して上方から連なる部分に段差なく連なり、
一対の前記補助環状溝のうち、下側に位置する下補助環状溝の前記下壁面は、前記溝底面から下方に向かうに従い漸次、径方向の外側に向けて延びるとともに、径方向の外側に向けて突の曲面状に形成されており、前記胴部において、前記下補助環状溝に対して下方から連なる部分に段差なく連なり、
上下方向に沿う縦断面視において、前記胴部のうち、前記環状溝と一対の前記補助環状溝との間に位置する各部分の曲率半径は、前記溝底面の曲率半径より大きく、かつ前記下補助環状溝の前記下壁面、前記上補助環状溝の前記上壁面、および前記環状溝の各曲率半径より小さいことを特徴とするボトル。
前記補助環状溝の幅は、前記環状溝の幅より狭いことを特徴とする請求項１に記載のボトル。