(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の基準面に沿って形成される缶胴と、この缶胴の一方側および他方側の開口を塞ぐ一対の蓋部とを備えた缶体であって、
前記缶胴は、前記基準面から外側に突出する複数の凸部と、前記基準面から内側に没入する複数の凹部とを有し、これらの凸部および凹部は、それぞれ前記基準面に沿った面内方向の形状および寸法が略同一かつ当該基準面からの突出寸法および没入寸法が略同一とされ、前記凸部は、前記基準面に沿った凸部平坦面を有し、前記凹部は、前記基準面に沿った凹部平坦面を有して形成され、
前記基準面内において互いに交差する第１方向および第２方向の両方向に沿って前記凸部と凹部とが交互に隣り合って配置されるとともに、互いに隣り合う当該凸部および凹部において前記基準面と傾斜する傾斜面を介して前記凸部平坦面と凹部平坦面とが接続されていることを特徴とする缶体。
【請求項２】
請求項１に記載の缶体において、
前記第１方向は、前記缶胴の軸と平行に設けられ、前記第２方向は、前記缶胴の周方向と平行に設けられていることを特徴とする缶体。
【請求項３】
請求項１に記載の缶体において、
前記第１方向および第２方向は、それぞれ前記缶胴の軸回りに互いに逆向きの螺旋状に設けられるとともに、前記缶胴の周方向に対し当該第１方向および第２方向が同一の交差角度で設けられていることを特徴とする缶体。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の缶体において、
前記凸部平坦面および凹部平坦面は、それぞれ前記基準面に直交する正面形状が略正方形に形成されていることを特徴とする缶体。
【請求項５】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の缶体において、
２個の前記凸部と２個の前記凹部とが集まる交差部には、前記基準面と同一径位置にて当該基準面に沿う交差部平坦面が形成されていることを特徴とする缶体。
【請求項６】
請求項５に記載の缶体において、
前記凸部平坦面および凹部平坦面は、それぞれ前記基準面に直交する正面形状が略正方形の四隅を隅切りした八角形に形成されていることを特徴とする缶体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、缶体に関し、詳しくは、筒状の基準面に沿って形成される缶胴と、この缶胴の軸に沿った一方側および他方側の開口を塞ぐ一対の蓋部とを備えた缶体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、缶体として、例えば飲料缶や食品缶等が広く利用されており、このような缶体は、内容物を充填して殺菌した後の冷却過程による減圧、運搬や陳列時に加わる荷重に対し、パネリング強度やレオメータ強度等の強度特性を確保するように設計、製造されている。一方、近年では、軽量化や省資源化等の要求の高まりから、強度特性を確保しつつ、缶体の薄肉化を図るというニーズが高まっており、薄肉化を図る手段として、缶胴面に凹凸を設けた様々な形状の缶体が提案されている（例えば、特許文献１〜４参照）。
特許文献１〜４のうち代表例として、特許文献１に記載の缶体は、各々が三角形等の多角形からなる構成単位面と、これらの構成単位面同士が接する境界稜線および境界稜線同士が交わる交叉部とで形成される周状多面体壁を有している。このような周状多面体壁を有した缶胴は、境界稜線および交叉部が構成単位面よりも缶の外側に突出して形成されるとともに、構成単位面同士を適宜な数式に基づいて配列することで、缶体の強度特性を確保しつつ缶体の薄肉化を図ろうとするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公平７−５１２７号公報
【特許文献２】特公平６−７８０９６号公報
【特許文献３】特開平１０−３２８７７２号公報
【特許文献４】特開２００７−６９９７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の缶体では、構成単位面が缶胴の筒状の基準面に傾いて配置されるため、缶胴の外表面に施される印刷面が外観時に見難くなるという課題がある。一方、特許文献２〜４に記載の缶体のように、構成単位面や未成形部を缶胴の筒状の基準面に沿った平坦面として設ける場合は、印字面の外観性を確保することができるが、平坦面が連続して形成されてしまうことから缶胴が変形し易くなり、パネリング強度やレオメータ強度等の各種強度特性を十分に高められず、缶体の薄肉化を十分に図ることができない。以上のように、従来の缶体では、印字面の外観性を確保しながら、各種強度特性を高めることで缶胴を薄くして軽量化を図ることができないという課題がある。
【０００５】
本発明の目的は、凹凸の形状および配置を工夫することにより、印字面の外観性を確保しながら、各種強度特性を高めることで缶胴を薄くして軽量化を確実に実現することができる缶体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の缶体は、筒状の基準面に沿って形成される缶胴と、この缶胴の一方側および他方側の開口を塞ぐ一対の蓋部とを備えた缶体であって、前記缶胴は、前記基準面から外側に突出する複数の凸部と、前記基準面から内側に没入する複数の凹部とを有し、これらの凸部および凹部は、それぞれ前記基準面に沿った面内方向の形状および寸法が略同一かつ当該基準面からの突出寸法および没入寸法が略同一とされ、前記凸部は、前記基準面に沿った凸部平坦面を有し、前記凹部は、前記基準面に沿った凹部平坦面を有して形成され、前記基準面内において互いに交差する第１方向および第２方向の両方向に沿って前記凸部と凹部とが交互に隣り合って配置されるとともに、互いに隣り合う当該凸部および凹部において前記基準面と傾斜する傾斜面を介して前記凸部平坦面と凹部平坦面とが接続されていることを特徴とする。
【０００７】
なお、本発明において、缶胴の断面形状を規定する筒状の基準面としては、円筒面に限らず、楕円筒面や長円筒面、角筒面などであってもよいし、適宜な閉鎖型自由曲線に沿った面であってもよい。さらに、筒状の基準面は、その軸方向に同一形状が連続するものでもよいし、その径寸法が変化するものでもよく、さらには軸方向に沿って自由曲面を描くものであってもよい。また、缶胴は所定の板厚を有した平板等を筒状に成形した後に凸部や凹部を成形してもよいし、凸部や凹部を含めて筒状に一体成形によって製造されるものでもよい。
【０００８】
以上の本発明によれば、凸部と凹部とが交互に隣り合って配置されるとともに、これらの凸部平坦面と凹部平坦面とが傾斜面を介して接続されていることで、凸部や凹部の周囲には基準面に沿った平坦面が連続的に形成されることがなく、さらに凸部平坦面同士や凹部平坦面同士が隣り合うこともないことから、連続した平坦面は形成されない。このように連続するような平坦面が形成されないようにすることで、缶胴に作用する外力（外部からの力や、内部の圧力）に対して凸部と凹部とが幾何学的に作用し、その立体効果によって缶胴の剛性が高まり変形しにくくなることで、パネリング強度やレオメータ強度等の強度特性を向上させることができる。また、筒状の缶胴の基準面に沿った平坦面を形成しているので、缶胴の外表面に施される印刷面の外観性を確保しながら、缶胴の板厚を薄肉化し、缶体の軽量化および省資源化を実現することができる。そして、凸部および凹部は、基準面に沿った面内方向の形状および寸法が略同一とされ、基準面に対する突出寸法と没入寸法とが略同一とされていることで、基準面の近傍に中立軸を位置させることができ、缶体の外力に対する強度特性を効率よく高めることができる。
【０００９】
この際、本発明の缶体では、前記第１方向は、前記缶胴の軸と平行に設けられ、前記第２方向は、前記缶胴の周方向と平行に設けられている構成が採用できる。
また、本発明の缶体では、前記第１方向および第２方向は、それぞれ前記缶胴の軸回りに互いに逆向きの螺旋状に設けられるとともに、前記缶胴の周方向に対し当該第１方向および第２方向が同一の交差角度で設けられていてもよい。
このような各構成によれば、缶体に作用する外力に応じて凸部と凹部とを並設する第１および第２の各方向と缶胴の軸方向との角度を適宜に設定することで、パネリング強度、レオメータ強度、軸圧縮強度等の各強度特性のバランスを調整し、要求性能に対して効率よく缶体を設計して薄肉化をさらに促進させることができる。
【００１０】
また、本発明の缶体では、前記凸部平坦面および凹部平坦面は、それぞれ前記基準面に直交する正面形状が略正方形に形成されていることが好ましい。
このような構成によれば、凸部平坦面および凹部平坦面を略正方形に形成することで、缶胴の周面に沿った直交２軸に対して凸部および凹部の異方性をなくすことができ、外力によって面内方向に伝達される応力の不均等を抑制することができる。
【００１１】
また、本発明の缶体では、２個の前記凸部と２個の前記凹部とが集まる交差部には、前記基準面と同一径位置にて当該基準面に沿う交差部平坦面が形成されていることが好ましい。
このような構成によれば、２個ずつの凸部および凹部が集まる交差部に交差部平坦面が形成されていれば、この交差部平坦面を介して凸部から凹部へ、あるいは凹部から凸部へ力が伝達されることで、凸部および凹部の角同士が直接接続される場合と比較して、応力集中を緩和することができ、交差部における缶胴の破損等を防止することができる。
【００１２】
この際、本発明の缶体では、前記凸部平坦面および凹部平坦面は、それぞれ前記基準面に直交する正面形状が略正方形の四隅を隅切りした八角形に形成されていることが好ましい。
このような構成によれば、交差部平坦面を形成した場合に、この交差部平坦面によって隅切りして凸部平坦面および凹部平坦面を八角形に形成することで、これらの凸部平坦面および凹部平坦面と交差部平坦面や傾斜面との間での応力伝達をよりスムーズにすることができ、応力集中を抑制して強度特性をさらに向上させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上のような本発明の缶体によれば、凸部と凹部とが交互に隣り合って配置されるとともに、これらの凸部平坦面と凹部平坦面とが傾斜面を介して接続されていることで、缶胴に作用する外力に対して凸部と凹部とが幾何学的に作用し、その立体効果によって缶胴の剛性が高まり変形を抑制してパネリング強度やレオメータ強度等の強度特性を向上させることができる。また、筒状の缶胴の基準面に沿った平坦面を形成しているので、缶胴の外表面に施される印刷面の外観性を確保しながら、缶胴の薄肉化による軽量化および省資源化を実現することができる。また、凸部と凹部とが交互に隣り合って配置された形状とすることで、缶胴の把持性が向上し、さらに、打痕に対する耐性も高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る缶体を示す斜視図である。
【図２】前記缶体における缶胴の断面図である。
【図３】第１形態の缶胴の一部を拡大して示す斜視図である。
【図４】第２形態の缶胴の一部を拡大して示す斜視図である。
【図５】第１形態および第２形態の缶胴を示す断面図である。
【図６】本発明の変形例に係る缶体を示す斜視図である。
【図７】本発明の実施例の解析モデルを示す図である。
【図８】従来の円筒缶の解析モデルを示す図である。
【図９】解析結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１および図２において、本実施形態の缶体１は、飲料缶や食品缶等に利用されるものであって、円筒状の基準面Ｆ（図２参照）に沿って形成される缶胴２と、この缶胴２の一方側（図１の上側）の開口を塞ぐ蓋部としての天蓋３と、缶胴２の他方側（図１の下側）の開口を塞ぐ蓋部としての底蓋４とを備えて構成されている。この缶体１は、鋼（各種表面処理鋼板など）、ステンレス、アルミ合金等の金属製薄板からプレス加工等によって形成された缶胴２、天蓋３および底蓋４を組み合わせて構成されている。
【００１６】
缶胴２は、その軸方向（図１の上下方向であり、円筒状の基準面Ｆの中心軸に沿った方向）の略全長に渡り、基準面Ｆから缶体１の外側に突出する複数の凸部５と、基準面Ｆから缶体１の内側に没入する複数の凹部６とを有して形成されている。なお、天蓋３と接続される缶胴２の上端部および底蓋４と接続される缶胴２の下端部においては、凸部５および凹部６が形成されず、缶胴２は基準面Ｆと略一致する円筒形状とされている。凸部５および凹部６は、それぞれ基準面Ｆに沿った面内方向の形状および寸法が略同一とされ、かつ基準面Ｆからの突出寸法および没入寸法が略同一とされている。また、本実施形態における凸部５および凹部６は、缶胴２の軸方向（図のＸ方向）に沿った第１方向と、缶胴２の周方向（図のθ方向）に沿った第２方向と、の両方向に沿って交互に隣り合って配置され、これらの隣り合う凸部５と凹部６とが基準面Ｆと傾斜する傾斜面７を介して接続されている。
【００１７】
図３および図５(Ａ)に示す第１形態の缶胴２Ａは、基準面Ｆから一方側（図の上方であり缶体１の外部側）に突出する複数の凸部５Ａと、基準面Ｆから他方側（図の下方であり缶体１の内部側）に凹む複数の凹部６Ａとを有して形成されている。凸部５Ａは、缶胴２の周面に沿った平面形状が略正方形の凸部平坦面５１Ａを有した正四角錐台状に形成され、凹部６Ａは、缶胴２の周面に沿った平面形状が略正方形の凹部平坦面６１Ａを有した正四角錐台状に形成されている。そして、互いに隣り合う凸部５Ａおよび凹部６Ａにおいて、凸部平坦面５１Ａと凹部平坦面６１Ａとの互いに隣接する辺同士が傾斜面７Ａで接続されている。このような缶胴２Ａでは、各々の凸部５Ａは、その周囲が４つの凹部６Ａに囲まれ、各々の凹部６Ａは、その周囲が４つの凸部５Ａに囲まれて構成され、すなわち、複数の凸部５Ａと複数の凹部６Ａとは、基準面Ｆの面内直交二方向（Ｘ，θ方向）に沿って交互に並設された市松状（チェッカー状）に配置され、隣り合う凸部５Ａ同士が互いに連続せず、隣り合う凹部６Ａ同士が互いに連続しないようになっている。
【００１８】
図４および図５(Ｂ)に示す第２形態の缶胴２Ｂは、基準面Ｆから一方側（図の上方であり缶体１の外部側）に突出する複数の凸部５Ｂと、基準面Ｆから他方側（図の下方であり缶体１の内部側）に凹む複数の凹部６Ｂと、２個の凸部５Ｂと２個の凹部６Ｂとが集まる交差部にて基準面Ｆから突出せずかつ凹まずに残った交差部平坦面８とを有して形成されている。凸部５Ｂは、缶胴２の周面に沿った平面形状が略正方形の四隅を隅切りした八角形の凸部平坦面５１Ｂを有した八角錐台状に形成され、凹部６Ｂは、缶胴２の周面に沿った平面形状が略正方形の四隅を隅切りした八角形の凹部平坦面６１Ｂを有した八角錐台状に形成されている。そして、互いに隣り合う凸部５Ｂおよび凹部６Ｂにおいて、凸部平坦面５１Ｂと凹部平坦面６１Ｂとの互いに隣接する辺同士が傾斜面７Ｂで接続されている。また、交差部平坦面８を挟んで対角方向に隣り合う凸部５Ｂおよび凹部６Ｂにおいて、凸部平坦面５１Ｂの隅切りされた辺と交差部平坦面８の辺とが交差傾斜面８１を介して接続され、凹部平坦面６１Ｂの隅切りされた辺と交差部平坦面８の辺とが交差傾斜面８２を介して接続されている。
【００１９】
以上のような第２形態の缶胴２Ｂでは、各々の凸部５Ｂは、その周囲が４つの凹部６Ｂに略囲まれ、各々の凹部６Ｂは、その周囲が４つの凸部５Ｂに囲まれて構成され、すなわち、複数の凸部５Ｂと複数の凹部６Ｂとは、基準面Ｆの面内直交二方向（Ｘ，θ方向）に沿って交互に並設された市松状（チェッカー状）に配置され、隣り合う凸部５Ｂ同士が互いに連続せず、隣り合う凹部６Ｂ同士が互いに連続しないようになっている。また、交差部平坦面８は、その全周囲である四辺が２つの凸部５Ｂおよび２つの凹部６Ｂに囲まれ、隣り合う交差部平坦面８同士が互いに連続しないようになっている。さらに、凸部５Ｂと凹部６Ｂとを接続する傾斜面７Ｂは、その両端部が交差傾斜面８１または交差傾斜面８２に接続されており、隣り合う傾斜面７Ｂ同士が互いに連続しないようになっている。
【００２０】
なお、本実施形態では、図１〜図５に示したように、凸部５および凹部６がＸ方向およびθ方向の両方向に沿って交互に隣り合って配置された缶体１に限らず、図６に示す缶体１Ａのように、凸部５および凹部６が並設される第１方向および第２方向が、それぞれ缶胴２の軸方向（図のＸ方向）の回りに互いに逆向きの螺旋状に設けられるとともに、缶胴２の周方向（図のθ方向）に対して同一の交差角度（例えば、４５°）で設けられていてもよい。このような缶体１Ａにおいても、各々の凸部５は、その周囲が４つの凹部６に囲まれ、各々の凹部６は、その周囲が４つの凸部５に囲まれて構成され、すなわち、複数の凸部５と複数の凹部６とは、基準面Ｆの面内直交二方向（Ｘ方向およびθ方向にそれぞれ交差する方向）に沿って交互に並設された市松状（チェッカー状）に配置され、隣り合う凸部５同士が互いに連続せず、隣り合う凹部６同士が互いに連続しないようになっている。
【００２１】
以上の本実施形態によれば、以下の効果が得られる。
すなわち、凸部５および凹部６が交互の市松状に配置されているので、缶胴２に作用する外力に対して凸部５と凹部６とが幾何学的に作用し、その立体効果によって缶胴２の剛性が高まり変形を抑制してパネリング強度やレオメータ強度等の強度特性を向上させることができる。また、筒状の缶胴２の基準面Ｆに沿った凸部５の凸部平坦面５１Ａ（５１Ｂ）と凹部６の凹部平坦面６１Ａ（６１Ｂ）を形成しているので、缶胴２の外表面に施される印刷面の外観性を確保しながら、缶胴２の板厚を薄肉化して缶体１，１Ａの軽量化および省資源化を実現することができる。そして、凸部５および凹部６は、基準面Ｆに沿った面内方向の形状および寸法が略同一とされ、基準面Ｆに対する突出寸法と没入寸法とが略同一とされていることで、基準面Ｆの近傍に中立軸を位置させることができ、缶体１，１Ａの外力に対する強度特性を効率よく高めることができる。
【実施例】
【００２２】
以下、本発明の缶体の強度特性（パネリング強度、レオメータ強度）を検討した結果について説明する。
図７(Ａ)には、本発明の実施例に係る缶体のＦＥＭ解析モデルが示されており、この実施例では、直径φ５２mm、缶高さ１０４mm（巻締部を除いた缶胴部が９６mm）の缶体において、板厚ｔ＝０．１５０mm、材料降伏点σｙ＝４５０Ｎ／mm2、ヤング係数Ｅ＝２０５０００Ｎ／mm2 の鋼板を用いた缶胴に対し、円周方向を２６分割して高さ０．５mmの凸部と深さ０．５mmの凹部を設けている。パネリング強度については缶の外面から等分布の圧力を加え、また、レオメータ強度については、図７(Ｂ)に示すように、缶胴押し当て用チップバー（長さが４０mm、径が１０mmの丸棒）で缶胴に圧力を加える条件とした有限要素解析により検討した。また、図８には、比較例としての従来の円筒缶のＦＥＭ解析モデルが示されており、この比較例では、円筒缶の缶胴をｔ＝０．１７５mmおよびｔ＝０．１５０mm（その他の値は実施例の缶体と同様）とした。
図９には、解析結果のグラフが示され、図９(Ａ)は、パネリング強度の比を示すグラフであり、図９(Ｂ)は、レオメータ強度の比を示すグラフである。実施例の缶体では、缶胴の板厚ｔ＝０．１５０mmと薄肉化しても、従来の円筒缶の板厚ｔ＝０．１７５mmと同等以上の耐力（パネリング強度、レオメータ強度）を発揮しており、缶体の軽量化を図りながら十分な強度特性を発揮できることが分かる。なお、円筒缶のまま単に薄肉化するだけでは、パネリング強度およびレオメータ強度がそれぞれ約３０％程度低下してしまうことが判る。
【００２３】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。
例えば、前記実施形態では、缶体１，１Ａの基準面Ｆが円筒面である場合を説明したが、基準面Ｆは円筒面に限らず、楕円筒面や長円筒面、角筒面等であってもよく、その他任意の三次元曲面状であってもよい。また、缶体１，１Ａは、それぞれ別体で加工された缶胴２、天蓋３および底蓋４を組み合わせて構成される３ピース缶に限らず、これらの各部が一体成形された２ピース缶でもよい。
【００２４】
また、前記実施形態では、凸部５と凹部６との並設方向として、缶胴２の軸方向（Ｘ方向）および缶胴２の周方向（θ方向）の２方向に沿う場合と、缶胴２の軸方向（Ｘ方向）および缶胴２の周方向（θ方向）の２方向にそれぞれ４５°で交差する場合とを説明したが、これに限らず、凸部５と凹部６との並設方向は任意の２方向に設定することができる。
また、缶胴２の軸方向に凸部５と凹部６を設ける幅は、缶胴全長に設けてもよいし、缶胴の軸方向長さの中央近傍に集中して設けてもよく、要求される強度特性や外観性に応じて設定すればよい。
また、凹凸部を形成する際の板の折り曲げＲは、缶胴を構成する素材の成形性に応じて適宜設定すればよい。
また、前記実施形態では、凸部５と凹部６とがそれぞれ平面矩形状に形成されたものを例示したが、凸部および凹部は、三角形や六角形などの多角形の平面形状を有して形成されていてもよい。
【００２５】
その他、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００２６】
１，１Ａ…缶体、２，２Ａ，２Ｂ…缶胴、３…天蓋（蓋部）、４…底蓋（蓋部）、５，５Ａ，５Ｂ…凸部、６，６Ａ，６Ｂ…凹部、７，７Ａ，７Ｂ…傾斜面、８…交差部平坦面、５１Ａ，５１Ｂ…凸部平坦面、６１Ａ，６１Ｂ…凹部平坦面、Ｆ…基準面。
【図１】
0005381907.tif 000002
【図２】
0005381907.tif 000003
【図３】
0005381907.tif 000004
【図４】
0005381907.tif 000005
【図５】
0005381907.tif 000006
【図６】
0005381907.tif 000007
【図７】
0005381907.tif 000008
【図８】
0005381907.tif 000009
【図９】
0005381907.tif 000010