(57)【要約】【課題】本発明は、ボトムリフォームをして缶底強度を高めつつ、バックリングが生じたとしても、リフォームした部分が裏返らずに、バックリングの最頂上部が缶底内側で収まっている変形形状とした缶を提供する。【解決手段】本発明に係る２ピース缶１は、缶底３に、缶軸上方側に凹むドーム部４と、ドーム部を囲んで缶軸下方側に突出する環状凸部５とを形成し、環状凸部が、環状接地壁５ａと、環状接地壁及び筒状缶胴部２を連結する環状外周壁５ｃと、環状接地壁及びドーム部を連結する環状内周壁５ｂとを有する２ピース缶において、環状内周壁が、環状内周壁の環状形状に沿って、環状外周壁側に凹んだ環状溝５ｄを有し、環状溝の下側の縁５ｅを基準として環状溝の深さをｄとし、環状接地壁から環状溝の下側の縁までの高さをｈとし、環状接地壁での接地径をＤとするとき、数１を満たす。（数１）ｈ／Ｄ≧０．０４１−２ｄ／Ｄ    ｈ、Ｄ、ｄの単位：ｍｍ【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
缶底に、缶軸上方側に凹むドーム部と、該ドーム部を囲んで缶軸下方側に突出する環状凸部とを形成し、
前記環状凸部が、環状接地壁と、該環状接地壁及び筒状缶胴部を連結する環状外周壁と、該環状接地壁及び前記ドーム部を連結する環状内周壁とを有する２ピース缶において、
前記環状内周壁が、該環状内周壁の環状形状に沿って、前記環状外周壁側に凹んだ環状溝を有し、
該環状溝の下側の縁を基準として前記環状溝の深さをｄとし、
前記環状接地壁から前記環状溝の下側の縁までの高さをｈとし、
前記環状接地壁での接地径をＤとするとき、数１を満たすことを特徴とする２ピース缶。
（数１）ｈ／Ｄ≧０．０４１−２ｄ／Ｄ
ｈ、Ｄ、ｄの単位：ｍｍ
【請求項２】
さらに数２を満たすことを特徴とする請求項１に記載の２ピース缶。
（数２）ｈ／Ｄ≦０．０１８＋ｄ／Ｄ
ｈ、Ｄ、ｄの単位：ｍｍ
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２ピース缶の缶底形状に関し、特に内圧上昇時に生じる変形のひずみを小さくする缶底形状に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、省資源化や低コスト化の観点から、缶の薄肉化が図られており、缶強度が低下することに起因して、種々の不都合が生じている。例えば、内容物封入後の内圧の上昇によって缶底の環状凸部が下方へ突出しつつ半径方向外側へ変形する、いわゆるボトムグロースがある（例えば、特許文献１の段落０００４を参照。）。
【０００３】
ボトムグロースの発生を抑制するために、缶底に十分な強度を与える形状が提案されている（例えば、特許文献１又は２を参照。）。
【０００４】
缶底の環状凸部の内側壁を半径方向外側へ変形させて缶底強度を改善する方法は、ボトムリフォームといわれる（例えば特許文献３を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２１１６２４号公報
【特許文献２】特開平９−２８５８３２号公報
【特許文献３】特開２０００−１９７９３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ボトムグロースが発生し、変形が大きくなると、缶底のドーム部が裏返ってしまうバックリングが生ずる。特許文献１又は２で開示された缶底形状は、ボトムグロースの発生を抑制する技術に関するものであり、バックリングが生じてしまった後での缶底の変形量（ひずみ量）を抑制する技術ではない。
【０００７】
さらに、ボトムグロースの発生を抑制するために、ボトムリフォームをして缶底強度を高めても、リフォームした部分が裏返ってしまうとかえってひずみによる薄肉化が生じて、当該部分で破断の可能性が高まる。
【０００８】
そこで本発明は、ボトムリフォームをして缶底強度を高めつつ、バックリングが生じたとしても、リフォームした部分が裏返らずに、バックリングの最頂上部が缶底内側で収まっている変形形状とした缶を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、ボトムリフォームの高さ及び深さとの関係が、リフォームした部分が裏返るか否かに影響を与えていることを見出し、本発明を完成させた。すなわち、本発明に係る２ピース缶は、缶底に、缶軸上方側に凹むドーム部と、該ドーム部を囲んで缶軸下方側に突出する環状凸部とを形成し、前記環状凸部が、環状接地壁と、該環状接地壁及び筒状缶胴部を連結する環状外周壁と、該環状接地壁及び前記ドーム部を連結する環状内周壁とを有する２ピース缶において、前記環状内周壁が、該環状内周壁の環状形状に沿って、前記環状外周壁側に凹んだ環状溝を有し、該環状溝の下側の縁を基準として前記環状溝の深さをｄとし、前記環状接地壁から前記環状溝の下側の縁までの高さをｈとし、前記環状接地壁での接地径をＤとするとき、数１を満たすことを特徴とする。
（数１）ｈ／Ｄ≧０．０４１−２ｄ／Ｄ
ｈ、Ｄ、ｄの単位：ｍｍ
【００１０】
本発明に係る２ピース缶では、さらに数２を満たすことが好ましい。
（数２）ｈ／Ｄ≦０．０１８＋ｄ／Ｄ
ｈ、Ｄ、ｄの単位：ｍｍ
リフォームした部分が裏返らず、かつ、ひずみがさらに小さくなる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る２ピース缶は、ボトムリフォームをして缶底強度を高めつつ、バックリングが生じたとしても、リフォームした部分が裏返らずに、バックリングの最頂上部が缶底内側で収まっている。したがって、リフォームした部分での破断の可能性が小さく、かつ、バックリングが生じても自立性が確保されている。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】缶の底部の要部を示す縦断面図である。
【図２】図１における環状凸部近傍の拡大図である。
【図３】ボトムリフォームをしていない缶（従来缶）における内圧上昇前後での形状変化を示す説明図である。
【図４】ボトムリフォームした部分が裏返ってしまう缶における内圧上昇前後での形状変化を示す説明図である。
【図５】ボトムリフォームした部分が裏返らない缶（本発明）における内圧上昇前後での形状変化を示す説明図である。
【図６】ｄ、ｈ及び評価項目（○、△、×）の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明について実施形態を示して詳細に説明するが本発明はこれらの記載に限定して解釈されない。本発明の効果を奏する限り、実施形態は種々の変形をしてもよい。
【００１４】
図１は、本実施形態に係る２ピース缶の底部の要部を示す縦断面図である。図２は、図１における環状凸部近傍の拡大図である。本実施形態に係る２ピース缶１は、缶底３に、缶軸（ｘ）の上方側に凹むドーム部４と、ドーム部４を囲んで缶軸（ｘ）の下方側に突出する環状凸部５とを形成し、環状凸部５が、環状接地壁５ａと、環状接地壁５ａ及び筒状缶胴部２を連結する環状外周壁５ｃと、環状接地壁５ａ及びドーム部４を連結する環状内周壁５ｂとを有する。そして、環状内周壁５ｂが、環状内周壁５ｂの環状形状に沿って、環状外周壁５ｃ側に凹んだ環状溝５ｄを有し、環状溝５ｄの下側の縁５ｅを基準として環状溝５ｄの深さをｄとし、環状接地壁５ａから環状溝５ｄの下側の縁５ｅまでの高さをｈとし、前記環状接地壁での接地径をＤとするとき、数１を満たす。
（数１）ｈ／Ｄ≧０．０４１−２ｄ／Ｄ
ｈ、Ｄ、ｄの単位：ｍｍ
【００１５】
２ピース缶１は、缶底と一体になった缶胴と缶蓋との二部分で構成されている缶である。図１で示すように、缶胴は、筒状缶胴部２を有し、筒状缶胴部２の下端に缶底３が連接している。筒状缶胴部２の上端には開口部があり、缶蓋で密閉される（不図示）。筒状缶胴部２の筒状の中心軸である缶軸（ｘ）は、缶底３の中心Ｏを通る。中心Ｏから半径方向に沿って、順に、ドーム部４、環状内周壁５ｂ、環状接地壁５ａ及び環状外周壁５ｃがある。ここで、ドーム部４の中心は、缶底３の中心Ｏと一致する。環状内周壁５ｂ、環状接地壁５ａ及び環状外周壁５ｃからなる環状凸部５は、缶が自立するための脚部を兼ねている。
【００１６】
通常の２ピース缶の環状内周壁５ｂの形状は、符号６ｂで示した壁面形状を有するが、本実施形態では、ボトムリフォームをしていない壁面形状６ｂを形成した後、ボトムリフォームを行なうことでボトムリフォームをした壁面形状６ａとして、図２に示すように、環状内周壁５ｂに環状溝５ｄを設ける。環状溝５ｄの形状は、縁５ｅを基点として、環状外周壁５ｃ側に凹ませて、縁５ｅの缶軸（ｘ）の上方側に最深部７を形成し、その後、上方側に沿って、なだらかに溝を浅くしてドーム部４の端部につなげた形状が好ましい。このような形状とすると、環状溝５ｄの縁は、缶軸（ｘ）の下方側に縁５ｅが形成され、上方側には、明確な縁は形成されず、溝断面の形状は左右非対称（図２でいえば、上下非対称となる）となる。
【００１７】
環状溝５ｄは、最深部７を通過する缶底の横断面（水平断面）でみると、環状、特に円形であることが好ましい。缶の内圧が高まったときに、特定部分に応力集中することを避けることができる。
【００１８】
ボトムリフォームの裏返り現象について説明する。以降のデータは、有限要素法によるシミュレーション結果を基にしている。図３は、ボトムリフォームをしていない缶（従来缶）における内圧上昇前後での形状変化を示す説明図である。缶軸（ｘ）を通る縦断面で見たときの内圧負荷なしの形状（実線で描いた形状）と、内圧を上昇させた後での変形形状（点線で描いた形状）とを示している。ボトムリフォームをしていない缶では、ドーム部４に相当する部分が裏返る（図中、矢印で示した。）と共に、環状内周壁５ｂに相当する部分（図中、●で示した。）も裏返っており、環状接地壁５ａに相当する部分（図中、◆で示した。）は、図面視で右上方に移動している。そして、ドーム部４に相当する部分が裏返った頂点は、変形後の環状凸部５に相当する高さ（Ｂ）を超えているので、自立が難しい。
【００１９】
図４は、ボトムリフォームした部分が裏返ってしまう缶における内圧上昇前後での形状変化を示す説明図である。実線で描いた形状と点線で描いた形状の意味は図３と同様である。ボトムリフォームをすると、していないものと比較して変形するまでの耐圧は高い。しかし、一旦、それを超えて変形してしまうと、図３の場合と同様に、ドーム部４に相当する部分が裏返る（図中、矢印で示した。）と共に、環状内周壁５ｂに相当する部分（図中、●で示した。）も裏返っており、環状接地壁５ａに相当する部分（図中、◆で示した。）は、図面視で右上方に移動している。そして、ドーム部４に相当する部分が裏返った頂点は、変形後の環状凸部５に相当する高さ（Ｂ）を超えているので、自立が難しい。
【００２０】
図５は、本実施形態に係る２ピース缶の例であり、ボトムリフォームした部分が裏返らない缶における内圧上昇前後での形状変化を示す説明図である。実線で描いた形状と点線で描いた形状の意味は図３と同様である。内圧上昇により変形すると、ドーム部４に相当する部分が裏返ってしまうものの（図中、矢印で示した。）、環状内周壁５ｂに相当する部分（図中●で示した。）は裏返っておらず、環状接地壁５ａに相当する部分（図中◆で示した。）とは離れずに近づいている。そして、ドーム部４に相当する部分が裏返った頂点は、変形後の環状凸部５に相当する高さ（Ｂ）とほぼ同じ高さで収まっているため、自立が可能である。
【００２１】
図５に示すような変形、すなわち、ドーム部４に相当する部分が裏返ってしまうものの、環状内周壁５ｂに相当する部分は裏返らず、環状接地壁５ａに相当する部分とは離れない変形を実現するためには、数１の条件を満たす必要がある。ただし、ｄは、環状溝５ｄの下側の縁５ｅを基準として環状溝５ｄの深さ、ｈは、環状接地壁５ａから環状溝５ｄの下側の縁５ｅまでの高さ、Ｄは、環状接地壁５ａでの接地径である。なお、環状接地壁５ａと床との接触の形態について、接地幅があるときには、接地幅の中央を通る円の直径をＤとする。
（数１）ｈ／Ｄ≧０．０４１−２ｄ／Ｄ
ｈ、Ｄ、ｄの単位：ｍｍ
【００２２】
本実施形態に係る２ピース缶では、さらに数２を満たすことが好ましい。
（数２）ｈ／Ｄ≦０．０１８＋ｄ／Ｄ
ｈ、Ｄ、ｄの単位：ｍｍ
【００２３】
数１を満たす場合は、環状内周壁５ｂに相当する部分は裏返らないので自立性が確保できる。しかし、変形により板厚がどの程度薄くなるかをパラメータとして求められる相当塑性ひずみは、図３に示したボトムリフォームをしていない場合よりも大きくなる場合が含まれる。数２に示した関係をさらに満たすと、相当塑性ひずみが図３に示したボトムリフォームをしていない場合よりも小さくなり、変形箇所（薄肉箇所）における破断のおそれをより少なくすることができる。
【００２４】
図３における相当塑性ひずみは０．２７８２であり、図４における相当塑性ひずみは０．３８４０であり、図５における相当塑性ひずみは０．２７５０である。（ｈ，ｄ）は、図４では（１．１，０．４）、図５では（１．０，０．５）（単位ｍｍ）である。筒状胴部における平均肉厚はいずれも０．２５ｍｍである。
【００２５】
数１、数２において、ｄは、０．４ｍｍ以上０．９ｍｍ以下であり、０．５ｍｍ以上０．６ｍｍ以下が好ましい。ｈは、０．５ｍｍ以上１．９ｍｍ以下であり、１．０ｍｍ以上１．５ｍｍ以下が好ましい。缶胴の直径は、５２ｍｍ以上８４ｍｍ以下であり、６０ｍｍ以上７０ｍｍ以下が好ましい。缶の高さは容量に応じて適宜変更が可能であるが例えば９２ｍｍ以上２０５ｍｍ以下である。缶胴における平均肉厚は、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であり、０．２ｍｍ以上０．３ｍｍ以下が好ましい。缶基材の材質がアルミニウム又はスチールのいずれでも適用が可能である。接地径は、４２ｍｍ以上８４ｍｍ以下であり、４６ｍｍ以上５０ｍｍ以下が好ましい。
【実施例】
【００２６】
缶の胴径６６ｍｍ、缶底からの高さ３０ｍｍ、接地径４８ｍｍ、平均肉厚０．２５ｍｍを解析モデルとし、ｈ（０．７、１．０、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５（単位ｍｍ））とｄ（０．４、０．５、０．６（単位ｍｍ））の組合せを変更して、ひずみのシミュレーションを行なった。評価項目は次のとおりである。
×：ボトムリフォーム部分の裏返りがあり、自立性がなく、相当塑性ひずみが大きい（実用不可）。
▲：ボトムリフォーム部分の裏返りがなく、自立性があり、相当塑性ひずみが大きい（実用下限）。
●：ボトムリフォーム部分の裏返りがなく、自立性があり、相当塑性ひずみが小さい（実用可）。
ここで、相当塑性ひずみの大きい・小さいとは、図３に示した缶底形状の相当塑性ひずみ（０．２７８２）を基準として、それ以上か（大きい）、それ未満か（小さい）によって判断した。
【００２７】
図６にｄ（ｍｍ）、ｈ（ｍｍ）及び評価項目（●、▲、×）の関係を示すグラフを示した。図６ではＤ＝４８ｍｍである。エリア１及びエリア２で示した領域は、（数１）ｈ／Ｄ≧０．０４１−２ｄ／Ｄを満たす領域であり、エリア２で示した領域は、（数１）ｈ／Ｄ≧０．０４１−２ｄ／Ｄかつ（数２）ｈ／Ｄ≦０．０１８＋ｄ／Ｄを満たす領域である。エリア１では評価が▲であった領域であり、エリア２では評価が●であった領域である。実施例に拠れば、バックリングが生じた後での、変形形状、自立性及び破断の起こりにくさ（相当塑性ひずみの大小）が、数１と数２によって示されていることがわかる。
【符号の説明】
【００２８】
１  ２ピース缶
２  筒状缶胴部
３  缶底
４  ドーム部
５  環状凸部
５ａ  環状接地壁
５ｂ  環状内周壁
５ｃ  環状外周壁
５ｄ  環状溝
５ｅ  環状溝の下側の縁
６ａ  ボトムリフォームをした壁面形状
６ｂ  ボトムリフォームをしていない壁面形状
７  環状溝の最深部
ｄ  環状溝の深さ
ｈ  環状接地壁から環状溝の下側の縁までの高さ
ｘ  缶軸
Ｏ  缶底の中心
ｔ  環状溝の下側の縁から環状溝最深部までの缶軸方向における距離
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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