JP7357430B2 - ボトル缶及びキャップ付きボトル缶 - Google Patents

Description

本発明は、缶の薄肉化を図った場合であっても、キャッピング時の成形荷重による首部の変形を防止できるボトル缶、及びキャップ付きボトル缶に関する。

従来、例えば下記特許文献１に示されるようなボトル缶が知られている。
ボトル缶は、アルミニウム合金材料等からなり、有底筒状に形成されている。ボトル缶は、缶の周壁である缶胴と、缶の底壁である缶底と、を備えている。缶胴の開口部は、該開口部以外の部位（胴部及び肩部）よりも小径の口金部とされている。

図６及び図７に示すものは、従来のボトル缶１００の口金部１０１近傍の缶軸Ｏ方向に沿う縦断面図である。ボトル缶１００の口金部１０１は、ねじ部１０２と、ねじ部１０２の下方に隣接配置され、径方向外側へ向けて膨出するとともに缶軸Ｏ回りの全周にわたって延びる膨出部（カブラ）１０３と、膨出部１０３の下方に隣接配置され、該膨出部１０３よりも小径とされた円筒状の首部１０４と、を備える。
ボトル缶１００の内部に飲料等の内容物が充填された後、口金部１０１には有頂筒状のキャップ１０５が装着される。

詳しくは、まず図６に示されるように、口金部１０１にキャップ１０５を被せ、該キャップ１０５の上方からプレッシャーブロック（図示略）により下方へと荷重（軸荷重）をかけ、ボトル缶１００を密封状態とする。この密封状態で、キャップ１０５の周壁に対して、ねじ巻きロール（図示略）を径方向内側へ向けて押し当てつつ缶軸Ｏ回りの周方向に転動させることにより、該キャップ１０５の周壁に、ねじ部１０２の雄ねじ形状に倣った雌ねじ形状を成形する。また、キャップ１０５の周壁下端に対して、裾巻きロール５０により径方向内側への荷重（横荷重）を付与しつつ、該裾巻きロール５０を缶軸Ｏ回りの全周に転動させて、キャップ１０５の周壁下端を裾巻き成形する。これにより、図７に示されるようにキャップ１０５の周壁下端が、膨出部１０３に密着して嵌合する。

特開２００４－２７６９９０号公報

従来のボトル缶は、下記の課題を有していた。
この種のボトル缶に対しては、原材料費の削減等を目的として、薄肉化への要請がある。しかしながら、単純に缶の薄肉化を図った場合、キャッピング時の成形荷重（軸荷重や横荷重）によって、缶軸に垂直な横断面視で首部が楕円形状等に変形するおそれがあった。

また図６及び図７において、裾巻きロール５０が、口金部１０１のうちキャップ１０５の周壁下端の下方に位置する首部１０４に対して強く押し当てられることにより、上記変形の起点となったり首部１０４が潰れることがあった。
具体的に、キャップ１０５の裾（周壁下端）は膨出部１０３の下端まで達しており、キャップ１０５の裾を確実に巻くには、キャッピング時に裾巻きロール５０の先端（外周）を首部１０４に強く押圧せざるを得ず、缶を薄肉化した場合には、首部１０４がこの押圧力（横荷重）に耐えられず変形するおそれがある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、缶の薄肉化を図った場合であっても、キャッピング時の成形荷重による首部の変形を防止できるボトル缶、及びキャップ付きボトル缶を提供することを目的としている。

本発明の一態様は、缶胴と缶底とを備えた有底筒状のボトル缶であって、前記缶胴の口金部は、ねじ部と、前記ねじ部の下方に隣接配置され、径方向外側へ向けて膨出するとともに缶軸回りの全周にわたって延び、前記口金部に装着される有頂筒状のキャップの周壁下端が裾巻きされる膨出部と、前記膨出部の下方に隣接配置され、下方へ向かうに従い径方向内側へ向けて傾斜する傾斜部と、前記傾斜部の下方に配置されて前記傾斜部よりも小径とされた首部と、を備え、前記膨出部の最大外径と、前記首部の最小外径との差が、２．５～１０．０ｍｍであり、前記首部の最小外径は、２８～３５．５ｍｍであることを特徴とする。
また、本発明の一態様は、缶胴と缶底とを備えた有底筒状のボトル缶と、前記缶胴の口金部に装着された有頂筒状のキャップと、を備えたキャップ付きボトル缶であって、前記口金部は、ねじ部と、前記ねじ部の下方に隣接配置され、径方向外側へ向けて膨出するとともに缶軸回りの全周にわたって延び、前記キャップの周壁下端が裾巻きされる膨出部と、前記キャップの周壁下端の下方に隣接配置され、下方へ向かうに従い径方向内側へ向けて傾斜する傾斜部と、前記傾斜部の下方に配置されて前記傾斜部よりも小径とされた首部と、を備え、前記膨出部の最大外径と、前記首部の最小外径との差が、２．５～１０．０ｍｍであり、前記首部の最小外径は、２８～３５．５ｍｍであることを特徴とする。

本発明のボトル缶及びキャップ付きボトル缶によれば、缶胴の口金部が傾斜部を有しており、該傾斜部は、膨出部の下方に隣接配置され、及び膨出部に嵌着されるキャップの周壁下端の下方に隣接配置されるとともに、下方へ向かうに従い径方向内側へ向けて傾斜して形成されている。つまり、従来のように膨出部の下方に、缶軸に平行な円筒状の首部が隣接配置されるのではなく、本発明では膨出部と首部との間に、下方へ向かうに従い徐々に径方向内側へ向けて延びるテーパー状の傾斜部が設けられている。
ボトル缶縦断面視において傾斜部は、膨出部の下端の延長線よりも外側（缶の外側であり、径方向外側と言い換えてもよい）に配置されている。そして、キャップの周壁下端を裾巻き成形する裾巻きロール（の先端）は、この傾斜部に対して、当接させられる。つまり裾巻きロールは、首部ではなく傾斜部に当接する。

このため、キャッピング時に、裾巻きロールでキャップの周壁下端を膨出部に裾巻き成形する際、裾巻きロールは、キャップ周壁とともに傾斜部にも当接するが、この傾斜部が径方向内側に傾斜して逃げている分、該傾斜部に対する裾巻きロールからの押圧力（横荷重）を低減できる。
詳しくは、従来のように膨出部の下方に首部が隣接配置された構成に比べて、本発明では傾斜部が設けられた分だけ、該傾斜部を従来の首部よりも径方向内側に配置できる。裾巻きロールは、ばね力によって径方向内側へ向けて付勢されているため、裾巻きロールの先端（外周縁の鍔部）が、径方向内側へ逃げた傾斜部へと押し付けられることで、傾斜部が裾巻きロールから受ける押圧力を小さく抑えることができる。また、傾斜部が傾斜していることにより、裾巻きロールの押圧力を径方向内側以外の缶軸方向下方等に分散させることができる。また、傾斜部以外の部分（例えば傾斜部の下方に位置する首部等）に対して、裾巻きロールが当接することを防止することができる。従って、これらの相乗効果により、首部の変形を効果的に抑制できる。

ここで、裾巻きロールから首部が受ける径方向内側へ向けた押圧力と、これに応じた首部の変形量について説明する。首部の変形量（半径の変化量）△Ｒは、材料力学より下記の式で表すことができる。
△Ｒ＝（Ｒ^２／ｔＥ）×Ｐ
上記式のうち、Ｐは外圧（裾巻きロールから首部が径方向内側へ向けて受ける圧力）、Ｒは首部の半径（内径）、ｔは首部の厚さ（肉厚）、Ｅはヤング率である。上記式より、外圧Ｐ、厚さｔ及びヤング率Ｅが一定の場合には、首部の変形量△Ｒは、首部の半径Ｒの二乗に比例することがわかる。つまり、首部の半径Ｒが小さくなれば、首部の変形量△Ｒも、半径Ｒの二乗に比例して小さくなる（なお、実際には半径Ｒが変化すると厚さｔも僅かに変化するが、微小量であるためここでは考慮しないこととする）。

本発明では、上述したように首部の上方に傾斜部が形成されている分、該首部の外径が小さくされている。つまり、従来のボトル缶に比べて本発明のボトル缶は、首部の半径Ｒが小さくされているため、仮に裾巻きロールから受ける押圧力が従来と同じであっても、首部の変形量△Ｒは確実に低減されて、首部の変形が防止される。

以上より本発明のボトル缶及びキャップ付きボトル缶によれば、缶の薄肉化を図った場合であっても、キャッピング時の成形荷重（軸荷重や横荷重）によって首部が変形することを確実に防止できる。

また、上記ボトル缶において、前記膨出部の最大外径と、前記首部の最小外径との差が、２．５～１０．０ｍｍである。

膨出部の最大外径（直径）と、首部の最小外径（直径）との差が、２．５ｍｍ以上であれば、膨出部と首部との間に位置する傾斜部の長さを十分に確保でき、裾巻きロールが首部に当たることをより確実に防止することができる。また、首部の半径Ｒが十分に小さくされて、首部の変形量△Ｒを安定して小さく抑えられる。
また上記差が、１０．０ｍｍ以下であれば、傾斜部の成形性が良好に維持される。つまり、例えばダイ加工によって傾斜部を成形する場合において、該傾斜部が首部から上方へ向けて急激に拡径させられることにより生じる割れ等を防止できる。
なお、上述の作用効果をさらに格別顕著なものとするには、上記差が３．０～７．０ｍｍであることがより好ましい。
また、上記ボトル缶は、ボトル口径が、３８ｍｍ口径であることとしてもよい。

また、上記ボトル缶において、前記缶軸を含む縦断面視で、前記缶軸に対して前記傾斜部が傾斜する角度が、２０～４０°であることが好ましい。

ボトル缶の缶軸を含む縦断面視で、缶軸に対して傾斜部が傾斜する角度が２０°以上であれば、傾斜部が十分に傾斜させられて（寝かされて）、該傾斜部に裾巻きロールが強く当たることをより確実に防止できる。
また上記縦断面視で、缶軸に対して傾斜部が傾斜する角度が４０°以下であれば、傾斜部が大きく傾斜させられ過ぎて（寝かされ過ぎて）、口金部の耐荷重（特に軸荷重への耐力）が低減するようなことを防止できる。

また、上記ボトル缶において、前記缶軸を含む縦断面視で、前記傾斜部が、直線状をなし、前記傾斜部の缶軸方向に沿う単位長さあたりの径方向への変位量は、前記膨出部の下部の前記変位量よりも小さいこととしてもよい。
また、上記ボトル缶において、前記缶軸を含む縦断面視で、前記傾斜部が、凹曲線状をなすこととしてもよい。

ボトル缶の縦断面視において、傾斜部は、直線状や凹曲線状に適宜形成されてよい。傾斜部が直線状に形成される場合には、該傾斜部を膨出部の下端に段差なく接続しやすくなり、傾斜部が凹曲線状に形成される場合には、成形性がより向上する。

また、上記ボトル缶は、前記缶軸を含む縦断面視で、前記膨出部と前記傾斜部とが、互いの接続部分において接するように繋がっていることが好ましい。

この場合、口金部を成形しやすく、また、膨出部と傾斜部との接続部分を起点として口金部が座屈変形することを防止できる。また、口金部の外観（美観）がよい。

また、上記キャップ付きボトル缶において、前記キャップの周壁下端から前記傾斜部の下端までの前記缶軸方向に沿う距離が、２～６ｍｍであることが好ましい。

キャップの周壁下端と、傾斜部の下端との缶軸方向の距離が、２ｍｍ以上であれば、裾巻きロールが首部に当たることをより確実に防止できる。これは、裾巻きロールの外周縁（鍔部）の上下方向の厚さが２ｍｍ以上であるためである。
また上記距離が、６ｍｍ以下であれば、傾斜部が長くなり過ぎることによる傾斜部の耐軸荷重の低減を抑制できる。

また、上記キャップ付きボトル缶において、前記傾斜部に、前記缶軸回りに延びる裾巻きロール痕が形成されたこととしてもよい。

キャッピング時に裾巻きロールが傾斜部に当接することにより、該傾斜部には、缶軸回りに延びる裾巻きロール痕が形成される。本発明では上述したように、裾巻きロールによる傾斜部への押圧力を小さく抑えることができるため、裾巻きロール痕を目立たなくすることができる。そして首部の変形も抑制される。

また、上記キャップ付きボトル缶は、前記首部に、前記缶軸回りに延びる裾巻きロール痕が形成されていない。

キャッピング時に裾巻きロールが首部に当接しないので、該首部には、缶軸回りに延びる裾巻きロール痕が形成されない。首部に裾巻きロール痕が形成されないため、口金部の美観を高めることができる。そして首部の変形がより確実に防止される。

本発明のボトル缶及びキャップ付きボトル缶によれば、缶の薄肉化を図った場合であっても、キャッピング時の成形荷重による首部の変形を防止できる。

本発明の一実施形態に係るボトル缶及びキャップ付きボトル缶を示す縦断面図である。 本発明の一実施形態に係るボトル缶及びキャップ付きボトル缶の口金部近傍の縦断面図である。 本発明の一実施形態に係るボトル缶及びキャップ付きボトル缶の口金部近傍の縦断面図である。 本実施形態に係るキャップ付きボトル缶（ボトル缶）のキャップ裾巻き成形前の口金部近傍を拡大して示す縦断面図である。 本実施形態に係るキャップ付きボトル缶（ボトル缶）のキャップ裾巻き成形後の口金部近傍を拡大して示す縦断面図である。 従来のボトル缶及びキャップ付きボトル缶の口金部近傍の縦断面図である。 従来のボトル缶及びキャップ付きボトル缶の口金部近傍の縦断面図である。

以下、本発明の一実施形態に係るボトル缶１０及びキャップ付きボトル缶２０について、図面を参照して説明する。なお、本実施形態の説明に用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために、要部となる部分を拡大、強調、抜粋して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際のものと同じであるとは限らない。

ボトル缶１０は、アルミニウムを主成分とする例えば３００４材または３１０４材等の合金から形成されている。図１に示されるように、本実施形態ではボトル缶１０として、缶軸Ｏ方向に沿う全長（つまり缶全高）が１３３ｍｍ程度とされた、当業者が「３１０Ｂ」サイズと呼ぶボトル缶を一例に挙げている。ただしこれに限定されるものではなく、ボトル缶１０は、例えば缶全高が１６４ｍｍ程度とされた、当業者が「４１０Ｂ」サイズと呼ぶボトル缶等であってもよい。

ボトル缶１０は、内部に飲料等の内容物が充填され、後述する缶胴１の口金部５にキャップ１５が取り付けられ密封されることにより、キャップ付きボトル缶２０とされる。つまり、キャップ付きボトル缶２０は、有底筒状をなすボトル缶１０と、該ボトル缶１０の口金部５に装着された有頂筒状のキャップ１５と、を有する。

ボトル缶１０は、缶の周壁である缶胴１と、缶の底壁である缶底２と、を備えている。缶胴１の中心軸、缶底２の中心軸及びキャップ１５の中心軸は、互いに同軸に配置されており、本実施形態ではこれらの共通軸を缶軸Ｏという。
また、缶軸Ｏが延在する方向（缶軸Ｏに沿う方向）を缶軸Ｏ方向という。缶軸Ｏ方向のうち、缶底２から缶胴１の口金部５及びキャップ１５へ向かう方向を上方といい、キャップ１５及び口金部５から缶底２へ向かう方向を下方という。
また、缶軸Ｏに直交する方向を径方向という。径方向のうち、缶軸Ｏに接近する向きを径方向の内側といい、缶軸Ｏから離間する向きを径方向の外側という。
また、缶軸Ｏ回りに周回する方向を周方向という。

本実施形態で用いる、ボトル缶１０の例えば「凹」、「凸」、「窪む」、「突出する」等の各種形状は、特に説明しない限り、ボトル缶１０の外面（缶外面。外部に露出する表面）における各種形状を表している。
また、図１～図５に示されるボトル缶１０（キャップ付きボトル缶２０）の缶軸Ｏ方向に沿う縦断面視（缶軸Ｏを含む縦断面視）において、ボトル缶１０の各部形状の説明に用いる「円弧」、「曲線」、「直線」、「接線」、「延長線」等の線形状は、特に説明しない限り、ボトル缶１０の外面における各種の線形状を表している。

図１において、缶底２は、下方へ向けて突出するとともに周方向に沿って延びる環状凸部（リム）１１と、環状凸部１１の径方向の内側に連設され、上方へ向けて窪むドーム部１２と、を備えている。
また、缶胴１は、缶底２に接続する胴部３と、胴部３から上方へ向かうに従い径方向内側へ向けて傾斜する肩部４と、肩部４の上方に立設された口金部５と、を備えている。

胴部３は、缶底２の環状凸部１１の外周縁部に連設されており、該外周縁部から上方に向けて延びている。胴部３は、缶軸Ｏ方向に沿って略一定の外径とされた円筒状をなしている。胴部３は、缶胴１における最大径部分であり、胴部３の外径は、例えば６５～６７ｍｍである。
肩部４は、胴部３の上方に連設され、胴部３から上方へ向かうに従い徐々に縮径するテーパー状をなしている。

図１～図５において、口金部５は、肩部４の上方に連設されている。口金部５は、缶胴１の最小径部分とされている。
口金部５は、ねじ部６と、ねじ部６の下方に隣接配置され、径方向外側へ向けて膨出するとともに周方向の全周にわたって延びる膨出部７と、膨出部７の下方に隣接配置された傾斜部２１と、傾斜部２１の下方に配置されて該傾斜部２１よりも小径とされた首部８と、口金部５の上端開口縁に形成されたカール部９と、を備えている。なお本実施形態の例では、図４及び図５に示されるボトル缶縦断面視において、傾斜部２１と首部８との間に、これらを接続して凹曲線状をなす凹曲線部２２が形成されている。

ねじ部６には、周方向へ向かうに従い缶軸Ｏ方向に向けて延びる螺旋状の雄ねじが形成されている。
膨出部７は、径方向外側へ向けて膨出するとともに周方向に沿って延びる環状をなしている。膨出部７は、カブラとも呼ばれる。膨出部７の外径は、ねじ部６の外径に対して同等以上の大きさであり、本実施形態の例では、ねじ部６の外径より大きい。膨出部７の最大外径（直径）は、例えば３８．０ｍｍ程度である。膨出部７の最大外径は、ボトル口径に相当する。つまり本実施形態のボトル缶１０は、３８ｍｍ口径である。

図３及び図５に示すように、膨出部７には、口金部５に装着されるキャップ１５の周壁下端が裾巻きされる。口金部５にキャップ１５が取り付けられ、膨出部７の径方向外側に該キャップ１５の周壁が嵌合させられた状態で、膨出部７の下端と、キャップ１５の周壁下端とは、互いに略同一位置に（略一致して）配置される。

図４及び図５に示されるボトル缶縦断面視において、膨出部７は、ねじ部６の下方に隣接配置された上凸曲線部１６と、上凸曲線部１６の下方に隣接配置された中凸曲線部１７と、中凸曲線部１７の下方に隣接配置された下凸曲線部１８と、下凸曲線部１８の下方に隣接配置された直線部１９と、を有する。ボトル缶縦断面視において、上凸曲線部１６、中凸曲線部１７及び下凸曲線部１８は、いずれも径方向外側へ向けて凸となる曲線状をなしており、互いに曲率半径が異なっている。図示の例では、これらの凸曲線部の曲率半径が、下凸曲線部１８、上凸曲線部１６、中凸曲線部１７の順に大きくされている。

上凸曲線部１６は、ねじ部６の下端に連なり、下方へ向かうに従い径方向外側へ向けて傾斜している。中凸曲線部１７は、上凸曲線部１６の下端に接するように滑らかに連なり、下方へ向かうに従い径方向外側へ向けて傾斜している。中凸曲線部１７の缶軸Ｏ方向に沿う単位長さあたりの径方向への変位量（つまり傾き）は、上凸曲線部１６の前記変位量よりも小さい。

下凸曲線部１８は、中凸曲線部１７の下端に接するように滑らかに連なり、下方へ向かうに従い径方向内側へ向けて傾斜している。図５に示されるボトル缶縦断面視で、下凸曲線部１８の（缶外面における）曲率半径ｒ２は、１．０～１．６ｍｍである。直線部１９は、下凸曲線部１８の下端に接するように滑らかに連なり、下方へ向かうに従い径方向内側へ向けて傾斜している。ボトル缶縦断面視において、直線部１９は、直線状をなしている。
本実施形態では図５に示されるように、膨出部７の下凸曲線部１８及び直線部１９に対して、キャップ１５の周壁下端が裾巻きされる。

また図５に示すボトル缶縦断面視で、膨出部７の下部（直線部１９）が缶軸Ｏに対して傾斜する角度は、３６～５０°である。なお前記角度とは、ボトル缶縦断面視で、缶軸Ｏと膨出部７の下部との間に形成される鋭角及び鈍角のうち、鋭角の角度を指す。つまり、ボトル缶１０の縦断面視において、缶軸Ｏと膨出部７の下端の延長線Ｌとの間に形成される鋭角及び鈍角のうち、鋭角の角度が、３６～５０°である。

図２～図５に示されるように、傾斜部２１は、下方へ向かうに従い径方向内側へ向けて傾斜しており、本実施形態の例では、キャップ１５の周壁下端とともに裾巻きロール５０に当接される。傾斜部２１は、膨出部７（の直線部１９）の下端に接続し、下方へ向かうに従い徐々に縮径するテーパー状をなしている。ボトル缶１０の縦断面視で、膨出部７（の下部）と傾斜部２１とは、互いの接続部分において接するように（共通の接線を有するように）、段差なく滑らかに繋がっている。

缶軸Ｏを含む縦断面視において、傾斜部２１は、膨出部７の下端の延長線Ｌよりも外側（缶の外側、径方向外側）に位置している。本実施形態では、膨出部７（の直線部１９）の下端とは、図５に示すように、キャップ１５の周壁の裾の先端が当接する位置７ａと定義する。

図２～図５に示す缶軸Ｏ方向に沿うボトル缶１０の縦断面視で、傾斜部２１は、缶軸Ｏに対して交差する向きに傾斜して延びる直線状をなしている。傾斜部２１の缶軸Ｏ方向に沿う単位長さあたりの径方向への変位量（つまり傾き）は、膨出部７の下部（直線部１９）の前記変位量よりも小さい。

図２及び図３に示すボトル缶１０の縦断面視において、缶軸Ｏに対して傾斜部２１が傾斜する角度θは、２０～４０°である。図示の例では、角度θが３０°程度とされている。言い換えると、ボトル缶縦断面視において、缶軸Ｏに直交する仮想直線（図示略）に対して傾斜部２１が傾斜する角度（９０°－θ）が、６０°程度である。
なお、本実施形態でいう上記角度θとは、ボトル缶１０の縦断面視で、缶軸Ｏと傾斜部２１との間に形成される鋭角及び鈍角のうち、鋭角の角度を指す。
図３及び図５に示すボトル缶縦断面視で、缶軸Ｏに対して、膨出部７の下部（直線部１９）が傾斜する角度に比べて、傾斜部２１が傾斜する角度θが小さくされている。

図３及び図５に示されるキャップ付きボトル缶２０において、傾斜部２１は、キャップ１５の周壁下端の下方に隣接配置されており、該キャップ１５の周壁下端よりも斜め下方へ向けて延設されている。図５において、キャップ１５の周壁下端から傾斜部２１の下端までの缶軸Ｏ方向に沿う距離Ａは、２～６ｍｍである。詳しくは、キャップ１５の周壁における板厚を含む最下端から、傾斜部２１のうち凹曲線部２２に接続する下端（傾斜部２１と凹曲線部２２との接続点）までの缶軸Ｏ方向の距離Ａが、２～６ｍｍである。距離Ａは、後述する裾巻きロール５０の厚さ以上に設定されることが好ましい。つまり、裾巻きロール５０の外周縁（鍔部）の上下方向の厚さ（ロール先端上下幅）が、少なくとも２ｍｍである。また、膨出部７（の直線部１９）の下端から傾斜部２１の下端まで（凹曲線部２２の上端まで）の缶軸Ｏ方向の距離については、キャップ１５の周壁下端の板厚を考慮して、２．２～６．２ｍｍである。

凹曲線部２２は、傾斜部２１の下方に連なっており、径方向内側へ向けて窪む凹曲面状をなしている。凹曲線部２２は、傾斜部２１と首部８とに滑らかに接続している。図５に示されるボトル缶縦断面視で、凹曲線部２２の曲率半径ｒ１は、０．８～１．４ｍｍである。

首部８は、凹曲線部２２の下方に連なっており、膨出部７と肩部４との間において最も小径に形成された部分である。図４及び図５に示される例では、首部８が、缶軸Ｏに平行に延びる円筒状をなしている。例えばこれに代えて、首部８が径方向内側へ向けて窪む凹曲面状をなしていてもよい。

首部８の最小外径（直径）は、２８～３５．５ｍｍである。本実施形態の例では、首部８の最小外径が３２ｍｍ程度とされている。また、膨出部７の最大外径（直径）と、首部８の最小外径（直径）との差は、２．５～１０．０ｍｍである。好ましくは、上記差は３．０～７．０ｍｍである。
首部８の厚さ（肉厚。板厚）は、例えば、０．２５０～０．３３５ｍｍである。

本実施形態の例では、首部８の下方に凹曲線部が連なっており、該凹曲線部の下方に肩部４の上端部が接続している。なお、首部８と肩部４との間に、缶の座屈強度を高める目的で段部（図示略）を設けてもよい。

カール部９は、口金部５の上端開口縁に位置している。カール部９の先端（材料端）は、径方向外側から下方へ向けて折り返されている。カール部９は、周方向に沿って延びる環状をなしている。本実施形態では、カール部９及び首部８のいずれかが、口金部５における最小径部分とされている。図示の例では、カール部９の外周の全周にわたって、径方向内側へ向けたスロットル加工（カール潰し加工）が施されており、これによりカール部９の外周面は、缶軸Ｏに平行な円筒面状をなしている。

次に、本実施形態のボトル缶１０及びキャップ付きボトル缶２０の製造方法について、製造工程の一例を説明する。
ボトル缶１０は、板材打ち抜き工程、カッピング工程（絞り工程）、ＤＩ工程（絞りしごき工程）、トリミング工程、印刷・塗装（缶外面）工程、塗装（缶内面）工程、ネッキング工程、トリミング工程、ねじ成形工程、カール工程及びスロットル工程等を経て、製缶される。

板材打ち抜き工程では、アルミニウム合金材料等からなる圧延材（板材）を打ち抜き加工して、円板状のブランクを成形する。
カッピング工程（絞り工程）では、ブランクをカッピングプレスにより絞り加工（カッピング加工）して、有底筒状のカップ状体に成形する。

ＤＩ工程（絞りしごき工程）では、ＤＩ缶製造装置によってカップ状体に再絞り及びしごき加工を施して、缶胴と缶底とを備えた有底筒状のＤＩ缶を成形する。なお「ＤＩ」とは、Ｄｒａｗｉｎｇ＆Ｉｒｏｎｉｎｇの略称である。
またＤＩ工程において、缶底には、上述した環状凸部１１及びドーム部１２がプレス成形される。

ＤＩ工程を経たＤＩ缶は、缶胴の開口端部が凹凸形状をなしており、いわゆる耳が形成されていて高さが不均一である。このためトリミング装置を用いて、缶胴の開口端部のトリミング加工を行い、該開口端部の高さが全周にわたって均等に揃えられたＤＩ缶とする（トリミング工程）。

次いで、ＤＩ缶を洗浄して油分等を除去した後に、表面処理を施して乾燥し、ＤＩ缶の外面の印刷及び塗装を行い（印刷・塗装（缶外面）工程）、ＤＩ缶の内面の塗装を行う（塗装（缶内面）工程）。
ＤＩ缶の缶外面には、印刷及び外面仕上げニスの塗装が行われる。印刷、外面仕上げ塗装はウエットオンウエットで塗装され、その後焼付・乾燥される。
また、外面塗装後は、内面塗装とその乾燥・焼付が行われる。ＤＩ缶の内面への塗装は、スプレーノズルによって缶胴の開口部から缶底へ向けて塗料を噴霧して行われる。噴霧した塗料を乾燥することにより缶内面に塗膜が形成されて、耐食性が付与される。

このＤＩ缶を、ボトル缶製造装置に移送する。ボトル缶製造装置では、複数種類のダイ加工ツール（ネッキング成形金型）を用いて、缶胴の開口部近傍に段階的にダイ加工（ネッキング加工）を施すことにより、肩部４及び口金部５を成形する（ネッキング工程）。
具体的に、肩部４及び首部８については、ダイ加工により缶胴の開口部近傍を段階的に縮径して成形する。凹曲線部２２、傾斜部２１及び膨出部７の下部（直線部１９及び下凸曲線部１８等）については、ダイ加工により缶胴の開口部近傍を段階的に拡径して成形する。
また必要に応じて、複数種類のダイ加工同士の間に、トリミング加工ツールを用いて、高さが不揃いとなった開口端部のトリミング加工を行う（トリミング工程）。

次いで、缶胴１の口金部５に、ねじ成形加工ツールを用いてねじ成形加工を施す（ねじ成形工程）。また口金部５の上端開口に、カール加工ツールを用いてカール加工を施し（カール工程）、スロットル加工ツール（カール潰し加工ツール）を用いてスロットル加工（スロットル工程）を施す。これにより、口金部５にねじ部６及びカール部９が成形される。なお、上述のねじ成形加工とカール加工との間に、複数のダイ加工及びトリミング加工を行ってもよい。

これにより、図１に示されるような繋ぎ目のない一体成型されたボトル缶１０が製缶される。
なお、本実施形態の例では、口金部５の首部８、凹曲線部２２及び傾斜部２１等の成形を、上記ネッキング工程においてダイ加工ツールを用いて行うこととした。これに代えて、ねじ成形工程の前後において回転加工ツール（中子ローラ、外子ローラ等の成形ローラ）を用いて行ってもよい。

上記スロットル工程よりも後工程において、ボトル缶１０の内部には飲料等の内容物が充填され、キャッパー（キャップ装着装置）により、口金部５には、有頂筒状をなすキャップ１５が嵌着される。これにより、キャップ付きボトル缶２０が製造される。
詳しくは、まず図２及び図４に示されるように、口金部５にキャップ１５を被せ、該キャップ１５の上方からプレッシャーブロック（図示略）により下方へと荷重（軸荷重）をかけ、キャップ１５の頂壁（天壁）の下面に設けたシール材を口金部５のカール部９に上方から押し付けて、ボトル缶１０を密封状態とする。この密封状態で、キャップ１５の周壁に対して、ねじ巻きロール（図示略）を径方向内側へ向けて押し当てつつ缶軸Ｏ回りの周方向に転動させることにより、該キャップ１５の周壁に、ねじ部６の雄ねじ形状に倣った雌ねじ形状を成形する。また、キャップ１５の周壁下端に対して、裾巻きロール５０により径方向内側への荷重（横荷重）を付与しつつ、該裾巻きロール５０を缶軸Ｏ回りの全周に転動させて、キャップ１５の周壁下端を裾巻き成形する。これにより、図３及び図５に示されるようにキャップ１５の周壁下端が、膨出部７（の下部）に密着して嵌合する。
このようにして、ボトル缶１０の内容物が密封された状態で、口金部５にキャップ１５が取り付けられる。またこの密封状態は、口金部５からキャップ１５を取り外し開栓するまでの間、維持される。

なお本実施形態の例では、裾巻きロール５０によってキャップ１５の周壁下端を裾巻き成形する際、図３に示すように、裾巻きロール５０の先端（外周の鍔部）が傾斜部２１に当接させられる。裾巻きロール５０が傾斜部２１に当接されることにより、傾斜部２１には、缶軸Ｏ回りに延びる裾巻きロール痕（図示略）が形成される。また、裾巻きロール５０は首部８に対しては当接させられず、このため首部８には、上記裾巻きロール痕は形成されない。
つまり本実施形態の例では、裾巻きロール５０でキャップ１５の周壁下端を裾巻き成形するときに、該裾巻きロール５０の先端を積極的に傾斜部２１に当てることで、この裾巻きロール５０の先端が首部８に当たることを防止している。

以上説明した本実施形態に係るボトル缶１０及びキャップ付きボトル缶２０によれば、缶胴１の口金部５が傾斜部２１を有しており、該傾斜部２１は、膨出部７の下方に隣接配置され、及び膨出部７に嵌着されるキャップ１５の周壁下端の下方に隣接配置されるとともに、下方へ向かうに従い径方向内側へ向けて傾斜して形成されている。つまり、図７に示す従来のボトル缶１００のように、膨出部１０３の下方に、缶軸Ｏに平行な円筒状の首部１０４が隣接配置されるのではなく、本実施形態では図５に示すように、膨出部７と首部８との間に、下方へ向かうに従い徐々に径方向内側へ向けて延びるテーパー状の傾斜部２１が設けられている。
ボトル缶縦断面視において傾斜部２１は、膨出部７の下端の延長線Ｌよりも外側（缶の外側であり、径方向外側と言い換えてもよい）に配置されている。そして本実施形態の例では、キャップ１５の周壁下端を裾巻き成形する裾巻きロール５０（の先端）が、傾斜部２１に対して、当接させられる。つまり裾巻きロール５０は、首部８ではなく傾斜部２１に当接する。

このため、キャッピング時に、裾巻きロール５０でキャップ１５の周壁下端を膨出部７（の下部）に裾巻き成形する際、裾巻きロール５０は、キャップ１５周壁とともに傾斜部２１にも当接するが、この傾斜部２１が径方向内側に傾斜して逃げている分、該傾斜部２１に対する裾巻きロール５０からの押圧力（横荷重）を低減できる。
詳しくは、従来のように膨出部１０３の下方に首部１０４が隣接配置された図７の構成に比べて、図５に示す本実施形態では傾斜部２１が設けられた分だけ、該傾斜部２１を従来の首部１０４よりも径方向内側に配置できる。裾巻きロール５０は、ばね力によって径方向内側へ向けて付勢されているため、裾巻きロール５０の先端（外周縁の鍔部）が、径方向内側へ逃げた傾斜部２１へと押し付けられることで、傾斜部２１が裾巻きロール５０から受ける押圧力を小さく抑えることができる。また、傾斜部２１が傾斜していることにより、裾巻きロール５０の押圧力を径方向内側以外の缶軸Ｏ方向下方等に分散させることができる。また、傾斜部２１以外の部分（傾斜部２１の下方に位置する凹曲線部２２や首部８等）に対して、裾巻きロール５０が当接することを防止することができる。従って、これらの相乗効果により、首部８の変形を効果的に抑制できる。

ここで、裾巻きロール５０から首部８が受ける径方向内側へ向けた押圧力と、これに応じた首部８の変形量について説明する。首部８の変形量（半径の変化量）△Ｒは、材料力学より下記の式で表すことができる。
△Ｒ＝（Ｒ^２／ｔＥ）×Ｐ
上記式のうち、Ｐは外圧（裾巻きロール５０から首部８が径方向内側へ向けて受ける圧力）、Ｒは首部８の半径（内径）、ｔは首部８の厚さ（肉厚）、Ｅはヤング率である。上記式より、外圧Ｐ、厚さｔ及びヤング率Ｅが一定の場合には、首部８の変形量△Ｒは、首部８の半径Ｒの二乗に比例することがわかる。つまり、首部８の半径Ｒが小さくなれば、首部８の変形量△Ｒも、半径Ｒの二乗に比例して小さくなる（なお、実際には半径Ｒが変化すると厚さｔも僅かに変化するが、微小量であるためここでは考慮しないこととする）。

本実施形態では、上述したように首部８の上方に傾斜部２１が形成されている分、該首部８の外径が小さくされている。つまり、図６及び図７に示す従来のボトル缶１００に比べて、図１～図５に示す本実施形態のボトル缶１０は、首部８の半径Ｒが小さくされているため、仮に裾巻きロール５０から受ける押圧力が従来と同じであっても、首部８の変形量△Ｒは確実に低減されて、首部８の変形が防止される。

以上より本実施形態のボトル缶１０及びキャップ付きボトル缶２０によれば、缶の薄肉化を図った場合であっても、キャッピング時の成形荷重（軸荷重や横荷重）によって首部８が変形することを確実に防止できる。

また本実施形態では、膨出部７の最大外径（直径）と、首部８の最小外径（直径）との差が、２．５～１０．０ｍｍであるので、下記の作用効果を奏する。
すなわち上記構成のように、膨出部７の最大外径と首部８の最小外径との差が、２．５ｍｍ以上であれば、膨出部７と首部８との間に位置する傾斜部２１の長さを十分に確保でき、裾巻きロール５０が首部８に当たることをより確実に防止することができる。また、首部８の半径Ｒが十分に小さくされて、首部８の変形量△Ｒを安定して小さく抑えられる。
また上記差が、１０．０ｍｍ以下であれば、傾斜部２１の成形性が良好に維持される。つまり、本実施形態で説明したようにダイ加工によって傾斜部２１を成形する場合において、該傾斜部２１が首部８から上方へ向けて急激に拡径させられることにより生じる割れ等を防止できる。
なお、上述の作用効果をさらに格別顕著なものとするには、上記差が３．０～７．０ｍｍであることがより好ましい。

また本実施形態では、缶軸Ｏ方向に沿うボトル缶１０の縦断面視で、缶軸Ｏに対して傾斜部２１が傾斜する角度θが、２０～４０°であるので、下記の作用効果を奏する。
すなわち上記構成のように、ボトル缶１０の缶軸Ｏを含む縦断面視で、缶軸Ｏに対して傾斜部２１が傾斜する角度θが２０°以上であれば、傾斜部２１が十分に傾斜させられて（寝かされて）、該傾斜部２１に裾巻きロール５０が強く当たることをより確実に防止できる。
また上記縦断面視で、缶軸Ｏに対して傾斜部２１が傾斜する角度θが４０°以下であれば、傾斜部２１が大きく傾斜させられ過ぎて（寝かされ過ぎて）、口金部５の耐荷重（特に軸荷重への耐力）が低減するようなことを防止できる。

また本実施形態では、ボトル缶１０の縦断面視において、傾斜部２１が直線状に形成されているので、該傾斜部２１を膨出部７の下端（直線部１９）に段差なく接続しやすい。

また本実施形態では、ボトル缶１０の縦断面視で、膨出部７と傾斜部２１とが、互いの接続部分において接するように繋がっているので、口金部５を成形しやすく、また、膨出部７と傾斜部２１との接続部分を起点として口金部５が座屈変形することを防止できる。また、口金部５の外観（美観）がよい。

また本実施形態では、キャップ１５の周壁下端から傾斜部２１の下端までの缶軸Ｏ方向に沿う距離Ａが、２～６ｍｍであるので、下記の作用効果を奏する。
すなわち上記構成のように、キャップ１５の周壁下端と、傾斜部２１の下端との缶軸Ｏ方向の距離Ａが、２ｍｍ以上であれば、裾巻きロール５０が首部８に当たることをより確実に防止できる。これは、裾巻きロール５０の外周縁（鍔部）の上下方向の厚さが２ｍｍ以上であるためである。
また上記距離Ａが、６ｍｍ以下であれば、傾斜部２１が長くなり過ぎることによる傾斜部２１の耐軸荷重の低減を抑制できる。
また、キャップ１５装着前のボトル缶１０において、膨出部７の下端７ａから傾斜部２１の下端までの缶軸Ｏ方向の距離が、２．２～６．２ｍｍであるので、上記同様の作用効果が得られる。

また本実施形態では、キャッピング時に裾巻きロール５０が傾斜部２１に当接させられることで、該傾斜部２１に、缶軸Ｏ回りに延びる裾巻きロール痕が形成される。本実施形態では上述したように、裾巻きロール５０による傾斜部２１への押圧力を小さく抑えることができるため、裾巻きロール痕を目立たなくすることができる。そして首部８の変形も抑制される。

また本実施形態では、キャッピング時に裾巻きロール５０が首部８に当接しないので、該首部８には、缶軸Ｏ回りに延びる裾巻きロール痕が形成されない。首部８に裾巻きロール痕が形成されないため、口金部５の美観を高めることができる。そして首部８の変形がより確実に防止される。

また本実施形態では、ボトル缶１０の縦断面視で、缶軸Ｏに対して膨出部７の下部が傾斜する角度（缶軸Ｏと延長線Ｌとの間に形成される角度。以下同様）が３６°以上であるので、膨出部７の下部が十分に傾斜させられて（寝かされて）、キャップ１５の周壁の裾巻きが確実に行われ、キャップ１５のすっぽ抜け（口金部５からの上方への離脱）が発生しない。
また上記縦断面視で、缶軸Ｏに対して膨出部７の下部が傾斜する角度が５０°以下であるので、膨出部７の下部が大きく傾斜させられ過ぎて（寝かされ過ぎて）、膨出部７の耐荷重（特に軸荷重への耐力）が低減するようなことを防止できる。

なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、例えば下記に説明するように、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。

前述の実施形態では、膨出部７と肩部４との間に、傾斜部２１と、凹曲線部２２と、首部８と、首部８の下方に隣接する凹曲線部と、が備えられているとしたが、これに限定されるものではない。すなわち膨出部７の下方には、下方へ向かうに従い径方向内側へ向けて傾斜する傾斜部２１と、傾斜部２１の下方に配置されて該傾斜部２１よりも小径に形成された首部８と、が備えられていればよく、それ以外の構成要素については、前述の実施形態で説明した形状以外の形状であってもよい。

また、前述の実施形態では、缶軸Ｏ方向に沿うボトル缶１０の縦断面視で、傾斜部２１が直線状をなしているとしたが、これに限定されるものではない。缶軸Ｏを含む縦断面視で、傾斜部２１が凹曲線状をなしていてもよい。この場合、傾斜部２１は、缶の内側（径方向内側）へ向けて窪む凹曲面状に形成される。ボトル缶縦断面視で、傾斜部２１が凹曲線状に形成されることで、成形性がより向上する。

また、缶軸Ｏを含む縦断面視において、傾斜部２１を直線状や凹曲線状に形成する代わりに、凸曲線状に形成してもよい。この場合、傾斜部２１は、缶の外側（径方向外側）へ向けて膨らむ凸曲面状をなす。
或いは、ボトル缶縦断面視において、例えば直線、凹曲線及び凸曲線のいずれか２つ以上を組み合わせた複合的な形状の傾斜部２１を用いてもよい。

また、前述の実施形態では、裾巻きロール５０でキャップ１５の周壁下端を膨出部７に裾巻き成形する際、裾巻きロール５０が、キャップ１５周壁とともに傾斜部２１にも当接するとしたが、本発明の参考例では、これに限定されるものではない。裾巻きロール５０は、傾斜部２１に当接されなくてもよい。この場合、首部８だけでなく傾斜部２１にも、裾巻きロール痕は形成されない。

また、前述の実施形態では、ボトル缶縦断面視において、膨出部７の下端に直線部１９が配置されており、該直線部１９の延長線Ｌに対して、傾斜部２１が外側（缶の外側、径方向外側）に配置されるとしたが、膨出部７の下端には、直線部１９の代わりに凸曲線部が配置されていてもよい。この場合、膨出部７の下端の延長線Ｌとは、膨出部７と傾斜部２１との接続点（境界点、変曲点）における接線を指す（前記接線とは、少なくとも膨出部７の前記凸曲線部の下端に接する接線である）。

また、前述の実施形態では、ボトル缶１０の縦断面視で、膨出部７と傾斜部２１とが、互いの接続部分において接するように繋がっていることとしたが、これに限定されるものではない。例えば、ボトル缶縦断面視において、膨出部７と傾斜部２１との接続部分が、（鈍角の）屈曲状に形成されていてもよい。

また、前述の実施形態では、口金部５の膨出部７における最大外径（直径）が３８．０ｍｍ程度とされた、３８ｍｍ口径のボトル缶１０を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。すなわち本発明は、例えば、口金部の膨出部における最大外径（直径）が３３．０ｍｍや２８．０ｍｍ程度とされた口径のボトル缶にも適用可能で、２８ｍｍ～３８ｍｍの間の膨出部直径であってもよい。

また、前述の実施形態では、ボトル缶１０として、缶胴１と缶底２とが一体に形成された例を挙げて説明したが、ボトル缶１０は、缶胴１と缶底２とが別体に形成され、これらが組み合わされたものであってもよい。

その他、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において、前述の実施形態、変形例及びなお書き等で説明した各構成（構成要素）を組み合わせてもよく、また、構成の付加、省略、置換、その他の変更が可能である。また本発明は、前述した実施形態によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。

本発明のボトル缶及びキャップ付きボトル缶は、缶の薄肉化を図った場合であっても、キャッピング時の成形荷重による首部の変形を防止できる。従って、産業上の利用可能性を有する。

１ 缶胴
２ 缶底
５ 口金部
６ ねじ部
７ 膨出部
７ａ 膨出部の下端
８ 首部
１０ ボトル缶
１５ キャップ
１９ 直線部（膨出部の下部）
２０ キャップ付きボトル缶
２１ 傾斜部
５０ 裾巻きロール
Ａ 距離
Ｌ 延長線
Ｏ 缶軸
θ 角度

Claims (10)

1. 缶胴と缶底とを備えた有底筒状のボトル缶であって、
   前記缶胴の口金部は、
   ねじ部と、
   前記ねじ部の下方に隣接配置され、径方向外側へ向けて膨出するとともに缶軸回りの全周にわたって延び、前記口金部に装着される有頂筒状のキャップの周壁下端が裾巻きされる膨出部と、
   前記膨出部の下方に隣接配置され、下方へ向かうに従い径方向内側へ向けて傾斜する傾斜部と、
   前記傾斜部の下方に配置されて前記傾斜部よりも小径とされた首部と、を備え、
   前記膨出部の最大外径と、前記首部の最小外径との差が、２．５～１０．０ｍｍであり、
   前記首部の最小外径は、２８～３５．５ｍｍであるボトル缶。
2. 請求項１に記載のボトル缶であって、
   ボトル口径が、３８ｍｍ口径であるボトル缶。
3. 請求項１又は２に記載のボトル缶であって、
   前記缶軸を含む縦断面視で、前記缶軸に対して前記傾斜部が傾斜する角度が、２０～４０°であるボトル缶。
4. 請求項１～３のいずれか一項に記載のボトル缶であって、
   前記缶軸を含む縦断面視で、前記傾斜部が、直線状をなし、
   前記傾斜部の缶軸方向に沿う単位長さあたりの径方向への変位量は、前記膨出部の下部の前記変位量よりも小さいボトル缶。
5. 請求項１～３のいずれか一項に記載のボトル缶であって、
   前記缶軸を含む縦断面視で、前記傾斜部が、凹曲線状をなすボトル缶。
6. 請求項１～５のいずれか一項に記載のボトル缶であって、
   前記缶軸を含む縦断面視で、前記膨出部と前記傾斜部とが、互いの接続部分において接するように繋がっているボトル缶。
7. 缶胴と缶底とを備えた有底筒状のボトル缶と、
   前記缶胴の口金部に装着された有頂筒状のキャップと、を備えたキャップ付きボトル缶であって、
   前記口金部は、
   ねじ部と、
   前記ねじ部の下方に隣接配置され、径方向外側へ向けて膨出するとともに缶軸回りの全周にわたって延び、前記キャップの周壁下端が裾巻きされる膨出部と、
   前記キャップの周壁下端の下方に隣接配置され、下方へ向かうに従い径方向内側へ向けて傾斜する傾斜部と、
   前記傾斜部の下方に配置されて前記傾斜部よりも小径とされた首部と、を備え、
   前記膨出部の最大外径と、前記首部の最小外径との差が、２．５～１０．０ｍｍであり、
   前記首部の最小外径は、２８～３５．５ｍｍであるキャップ付きボトル缶。
8. 請求項７に記載のキャップ付きボトル缶であって、
   前記キャップの周壁下端から前記傾斜部の下端までの前記缶軸方向に沿う距離が、２～６ｍｍであるキャップ付きボトル缶。
9. 請求項７又は８に記載のキャップ付きボトル缶であって、
   前記傾斜部に、前記缶軸回りに延びる裾巻きロール痕が形成されたキャップ付きボトル缶。
10. 請求項７～９のいずれか一項に記載のキャップ付きボトル缶であって、
    前記首部に、前記缶軸回りに延びる裾巻きロール痕が形成されていないキャップ付きボトル缶。

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