(57)【要約】【課題】腕力の小さい消費者であっても容易に捩り潰すことが可能な飲料缶を提供する。【解決手段】筒状の胴筒部５と、胴筒部５の上端側を塞ぐとともに飲み口１１が設けられた天板部６と、胴筒部５の下端側を塞ぐ底板部７とを有する飲料缶１において、胴筒部５は、稜線１４と曲面１３を交互に形成させることによる断面５〜１２角形状とされ、各稜線１４が天板部６から底板部７に至るまでの初期捩れ角θが１０°以上となるように予め初期捩れが付与されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の胴筒部と、上記胴筒部の上端側を塞ぐとともに飲み口が設けられた天板部と、上記胴筒部の下端側を塞ぐ底板部とを有する飲料缶において、
上記胴筒部は、稜線と曲面を交互に形成させることによる断面５〜１２角形状とされ、上記各稜線が上記天板部から上記底板部に至るまでの初期捩れ角θが１０°以上となるように予め初期捩れが付与されていること
を特徴とする飲料缶。
【請求項２】
上記胴筒部に設けられる曲面は、当該曲面を更に２つに折り曲げることによる稜線が形成されていること
を特徴とする請求項１記載の飲料缶。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
コーヒーやジュース等の飲料が詰められるアルミニウム製又はスチール製の飲料缶に関し、特に飲用後に人力で小さく潰す際に好適な飲料缶に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、非常に多種類に亘るコーヒー、紅茶、ジュース等の飲料が金属製のアルミ缶やスチール缶に詰められて販売されている。一般に、この種の飲料缶は、天板部と底板部により上下端面が閉塞する円筒状に形成され、天板部の外周縁には該天板部をカシメることによって環状凸部が周設されている。そして、前記天板部の直径方向の一側に口蓋により閉じられる飲み口が設けられ、また、前記天板部の直径方向の他側には、その上面に前記飲み口を開けるための指掛け部材等が配置されている。
【０００３】
この飲料缶は、あくまで飲料を詰めることを用途とするものであるところ、輸送時の衝撃や圧力変化、温度変化に対して容易に変形しないようにする必要がある。このため、飲料缶に対して一定の強度が付与されていることが一般的である。
【０００４】
ところで、この飲料缶は、使用済みの空き缶をいかに効率的に処理するかが従来より懸案となっている。特に空き缶を処理施設まで搬送する際においてこれを潰すことにより減容化させることにより、搬送効率の向上を図る必要があった。
【０００５】
しかしながら、このような金属製の飲料缶では、ペットボトルと比較して、潰しやすい缶の決定的な形態について未だ案出されていないのが現状であった。例えば飲料缶について、図７(a)に示すように、容器の断面方向に潰すことは容易であるが、減容性に優れた方法とは言い難い。これに対して、図７(b)に示すように、容器の上下方向に向けて潰すことができれば減容性は向上させることができるものの、人の手で容易に潰すことができない。飲料缶を構成する金属の板厚を薄くしたり、或いは初期不整を導入して座屈しやすくすることにより、容易に潰すことは可能となるが、却って飲料缶の強度そのものが低下してしまい、搬送性や取扱性を低下させる要因にもなる。
【０００６】
近年において、アルミニウム製の空き缶を手の力で一定の形状に潰すために、缶の円筒状部に等間隔に複数の緩やかな螺旋状の折り目を設けた飲料缶や螺旋状に凹凸を設けた飲料缶が提案されている（例えば、特許文献１、２参照。）。この特許文献１、２の開示技術では、飲料缶に形成された折り目や凹凸に従って円筒状部表面を折り込み、さらに上面と下面を捩りながら近づけると、結果的に道具を使わずに缶を垂直方向に潰したような扱いやすい一定形状にすることができるものである。
【０００７】
また、このような折り目や凹凸を設けることなく、手の力で捩りながら圧縮して潰すことを目的としたアルミニウム製缶も提案されている（例えば、特許文献３参照。）。この特許文献３の開示技術では、アルミニウム製缶の円筒状部表面に同一傾斜角を有する複数のまっすぐなマークを等間隔に印刷したものである。このマークに沿って凹みを形成しておき、捩りながら圧縮可能とした構成としている。
【特許文献１】登録実用新案３００８７１１号公報
【特許文献２】特開平１０−１９４２７９号公報
【特許文献３】特開２００２−０２９５３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した従来の開示技術では、あくまで人の手による捩りにより圧縮して潰すことを可能としている点を謳いつつも、女性や子供等、腕力の小さい消費者がこれを捩っても潰すことができない場合が多かった。その理由として、飲料缶が捩れ座屈するときの捩れ強度について、腕力の小さい消費者の缶への捩り力を踏まえた定量的な検討がなされていない点が考えられる。
【０００９】
具体的に、有限要素法による大変形弾塑性解析技術を利用して、特許文献１に図示される形態の缶を対象に、捩り強度解析を試みたところ、代表的な外形寸法（直径６５ｍｍ、高さ１２０ｍｍ、板厚０．１ｍｍ）を有する場合において、捩り強度比率は０.９０程度であった。
【００１０】
同様の方法で、特許文献２に図示される形態の缶を対象に解析により評価したが、特許文献２の発明を適用したことによる捩れ強度率は０.８５程度であった。
【００１１】
解析条件の定め方や、対象とする缶の外形寸法により、上記解析結果は多少変化するとは考えられるが、特許文献１および特許文献２に示される形状改良では、缶の捩れ強度率は精々０.８０〜０.７０であるものと判断できる。
【００１２】
この一方で、特許文献１、２に示される各発明を適用していない、上記寸法の一般的な飲料缶を、スチール及びアルミニウムで各々構成した場合の捩り強度は、それぞれ２３１５２Ｎ・ｍｍ、８１２３Ｎ・ｍｍと計算されるので、仮に各発明により缶の捩れ強度率を０.７０に低減できたとしても、スチール製の場合は勿論のこと、アルミニウム製の場合でも人力で潰せる範囲である５０００Ｎ・ｍｍ以下にまで低減できない。捩り強度を５０００Ｎ・ｍｍ以下にするためには、捩り強度比率を少なくても０.６２以下にしなければならず、更にスチール製の場合でも十分に潰せるようにするためには、捩り強度比率を０.２２以下に低減する必要がある。
【００１３】
さらに、より容易に潰せるようにするためには、捩り強度を３０００Ｎ・ｍｍ以下にすることが望ましいと考えられるが、そのためには、捩り強度比率を少なくても０.３７以下にしなければならず、更にスチール製の場合でも容易に潰せるようにするためには、捩り強度比率を０.１３以下に低減する必要がある。
【００１４】
なお上記有限要素解析では、ヤング係数Ｅ、ポアソン比νについて、スチールではＥ＝２０５ＧＰａ、ν＝０．３、アルミではＥ＝７０．３ＧＰａ、ν＝０．３５にそれぞれ設定した。
【００１５】
また、特許文献３については、捩り強度を特定できる形態が明示されていないため、解析による捩れ強度評価はできないが、缶使用後に、道具を用いて、消費者自身に捩れ強度を低下させるための形状加工を促すものであり、捩り強度比率を安定的に低減することはできない。
【００１６】
本出願で定義する「捩り強度比率」とは、缶側面の胴筒部に形状工夫が施されることによる捩り強度の変化の比率を示している。たとえば、工夫が施されていない一般的な円筒形の缶の捩り強度が１００００Ｎ・ｍｍであるのに対して、缶側面の胴筒部に形状工夫を施した場合の捩り強度が７０００Ｎ・ｍｍに低減した場合では、捩り強度比率は０.７０と定義される。
【００１７】
本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、腕力の小さい消費者であっても容易に捩り潰すことが可能な飲料缶を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明を適用した飲料缶は、上述した課題を解決するために、筒状の胴筒部と、上記胴筒部の上端側を塞ぐとともに飲み口が設けられた天板部と、上記胴筒部の下端側を塞ぐ底板部とを有する飲料缶において、上記胴筒部は、稜線と曲面を交互に形成させることによる断面５〜１２角形状とされ、上記各稜線が上記天板部から上記底板部に至るまでの初期捩れ角θが１０°以上となるように予め初期捩れが付与されていることを特徴とする。
【００１９】
さらに、発明の効果をより効率よく享受するために、上記胴筒部に設けられる曲面は、当該曲面を更に２つに折り曲げることによる稜線が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明を適用した飲料缶は、胴筒部を、稜線と曲面を交互に形成させることによる断面５〜１２角形状とし、稜線について天板部から底板部に至るまでの初期捩れ角θが１０°以上となるように予め初期捩れを付与している。このため、本発明を適用した飲料缶における捩れ強度比率を０．６２以下まで低減させることができ、腕力の小さい消費者にとってより好適な捩れ強度に調整することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明を実施するための最良の形態として、飲用後に人力で小さく潰す際に好適な飲料缶について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２２】
本発明を適用した飲料缶１は、図１に示すように、筒状の胴筒部５と、胴筒部５の上端側を塞ぐ天板部６と、胴筒部５の下端側を塞ぐ底板部７とを有する。ちなみに、図１(a)は、飲料缶１をスチール製とした場合の例を示しており、図１(b)は、飲料缶１をアルミニウム製とした場合の例を示している。飲料缶１は、スチール製とした場合において、直径６５ｍｍ、高さ１２０ｍｍ、板厚０．０５〜０．１８ｍｍであり、錫メッキが施された場合を想定するものであってもよい。また、飲料缶１は、アルミ製とした場合において、直径６５ｍｍ、高さ１２０ｍｍ、板厚０．０７〜０．１５ｍｍを想定するものであってもよい。
【００２３】
天板部６は、飲み口１１が設けられてなるとともに、これを開封するためのリング状タブ１２が設けられている。飲料缶１内において飲料を詰めてこれを密封する際には、この飲み口１１に対しては蓋が閉められ、その蓋の周囲には切欠が形成されることになる。なお、天板部６、底板部７ともに製造上、強度上の理由から断面略円形で保つことが重要となる。
【００２４】
胴筒部５は、稜線１４と曲面１３を交互に形成させることによる断面５〜１２角形状とされている。曲面１３は、天板部６から底板部７に至るまで上下方向に向けて配設されている。ちなみに、この曲面１３の意味するところは、一般的な曲面に加え、平面も含まれる。そして、隣接する曲面１３間には、稜線１４が形成されることになる。その結果、この胴筒部５には、曲面１３並びに稜線１４が、いわゆる螺旋状に設けられた形態となる。
【００２５】
ちなみに、各曲面１３は、互いに同一形状、同一サイズで構成されていることが望ましく、またこれに伴って各稜線１４も互いに平行となるように形成されていることが望ましい。後述する捩り潰し時において胴筒部５に対して周方向に均等な力を負荷させるためである。
【００２６】
図２は、この断面６角形状とされた胴筒部５のみを立体的に説明するための図であり、図２(a)はその平面図を、図２(b)はその斜視図を示している。
【００２７】
この図２において斜線で示されている断面六角形３１は、この胴筒部５における底板部７との接合界面の断面を、また、斜線が入れられていない断面六角形３２は、胴筒部５における天板部６との接合界面の断面を示している。
【００２８】
ここで一の稜線１４ａに着目する。稜線１４ａは、天板部６から底板部７に至るまでの初期捩れが施されている。即ち、断面六角形３２における稜線１４ａの位置Ｕと、断面六角形３１における稜線１４ｂの位置Ｄは、この初期捩れに応じた角度分だけシフトしている。この初期捩れに応じた初期捩れ角をθとする。この初期捩れ角θは、図２(a)に示すように、Ｕと断面六角形３１、３２中心とを結ぶ線と、Ｄと断面六角形３１、３２中心とを結ぶ線との挟角として定義することもできる。
【００２９】
本発明においては、胴筒部５におけるこの初期捩れ角θと、これを断面n角形で（nは５〜１２の整数）で構成するかについて、以下に説明するような検討を行った。この検討では、飲料缶１の高さを１２０ｍｍ、直径６５ｍｍ、胴筒部５の板厚を０．１ｍｍ、天板部６並びに底板部７の板厚を０．２ｍｍとし、材質については錫メッキを施したスチールを想定した結果を例示するが、飲料缶１の高さについては８５〜２００ｍｍ、直径については５０〜８０ｍｍ、胴筒部５の板厚については０.０５〜０.１８ｍｍの範囲で、また材質についてスチールの他にアルミニウムについても評価し、ほぼ類似の傾向があることを解析的に確認している。
【００３０】
１飲食缶の成形方法は主に２種類あり、３ピース缶と２ピース缶に分類される。
【００３１】
３ピース缶は、天板部６、胴筒部５、底板部７の３部品から構成される。胴筒部５の成形は、所定寸法に裁断された長方形金属板を筒状に折り曲げ、金属板の向かい合う切断面同士を接着あるいは溶接により円筒形を構成する。その後、円筒形の外面補正加工を施した後に底板部７が接合され、内容物となる飲料を封入の後、天板部６が接合され、缶飲料として完成する。この３ピース缶では、上記長方形金属板を筒状に折り曲げる前に、又は外面補正加工を行う前後に、本発明に基づく形状改良を施すことができる。
【００３２】
２ピース缶は、胴筒部５と底板部７とが一体成形されたカップ部と、天板部６の２部品から構成される。カップ部は、カッピング成形と呼ばれる絞り成形、及び／又は扱き成形による金属加工方法により構成され、このカップ部に内容物となる飲料を封入の後、天板部６が接合され缶飲料として完成する。この２ピース缶では、カッピング成形時、又はカッピング成形後に、本発明に基づく形状改良を施すことができる。
なお、３ピース缶および２ピース缶における胴筒部５と底板部７の接合、２ピース缶における胴筒部５と天板部６の接合には、接着、溶接、巻締めが用いられる。
【００３３】
この検討では、図３に示すように、あくまで両手で飲料缶１を把持し、一方の手でＦａの力を、また他方の手でＦｂの力を負荷する場合を想定する。このときＦａとＦｂは互いに逆向きの力となり、この飲料缶１に対しては、捩り力が作用することになる。
【００３４】
本書では、Ｆａが時計回り、Ｆｂが半時計回りの場合についての説明をしているが、Ｆａ、Ｆｂが互いに逆の場合を想定して初期捩れ角を定めることもでき、かかる技術思想は本発明に勿論含まれる。
【００３５】
図４は、胴筒部５における角数に対する捩れ強度比率の関係を示している。ここで捩れ強度比率は、同一形態、材質からなる従来品の円筒状の飲料缶の捩れ強度に対する飲料缶１の捩れ強度の比率を表している。この図４の結果は、有限要素法による大変形弾塑性解析技術を利用した計算値であり、初期捩れ角θ＝０とした場合を示している。
【００３６】
図４に示すように、角数を減少させるにつれて、捩れ強度比率が低下していく傾向が表れている。明瞭な強度低下傾向が見られるのは、角数を１２以下とした場合であり、捩れ強度が０．９程度以下となる。なお、角数を小さくすればそれに伴って捩れ強度比率を低下させることができる一方で、天板部６並びに底板部７を円形に保つことを考慮した場合、これと整合性を持たせる観点からこれを４角以下に構成することは困難である。
【００３７】
このため、この胴筒部５は、稜線１４と曲面１３を交互に形成させることによる断面５〜１２角形状とされていることが望ましい。
【００３８】
なお、この胴筒部５は、更なる捩れ強度の低減を図る観点から、角数の上限を１０とすることが望ましい。これにより、捩れ強度比率を０．８以下に抑え込むことが可能となる。また、製造容易性の向上を図る観点から、この胴筒部５の角数の下限を６とすすることが望ましい。即ち、捩れ強度比率を更に低減させることにより、女性や子供等のような腕力の小さい消費者であっても容易にこれを捩り潰すことを可能とするとともに、製造容易性を向上させるために、胴筒部５を断面６〜１０角形状とされていることが望ましい。
【００３９】
図５(a)は、胴筒部５における初期捩れ角θに対する捩れ強度比率の関係を示している。この図は、断面１０角形に構成した場合を取り上げ、初期捩れが無い場合（θ＝０°）に対して初期捩れを施すことにより、捩れ強度を更にどの程度低下させられるかを示したものである。
【００４０】
発明の効果がより分かりやすいように、図５(a)における縦軸を、同一形態、材質からなる従来品の円筒状の飲料缶の捩れ強度に対する飲料缶１の捩れ強度の比率にしたものを図５(b)に示す。
【００４１】
図５(b)に示すように、初期捩れ角θを増加させるにつれて、従来品の円筒状の飲料缶の捩れ強度に対する比率が低下していく傾向が表れている。初期捩れ角θを１０°以上に構成した場合に、捩れ強度比率を０．６２以下とすることが可能となる。また、この初期捩れ角θを３０°以上に構成した場合には、捩れ強度比率を０．３７以下とすることが可能となる。更に、この初期捩れ角θを５０°以上に構成した場合には、捩れ強度比率を０．２２以下とすることが可能となり、消費者にとってより好適な捩れ強度に調整することが可能となる。なお、初期捩れ角θを６０°以上にしても捩れ強度比率は低下しにくくなる。
【００４２】
このように、本発明を適用した飲料缶１においては、胴筒部５を、稜線と曲面を交互に形成させることによる断面５〜１２角形状とし、稜線１４について天板部６から底板部７に至るまでの初期捩れ角θが１０°以上となるように予め初期捩れを付与している。このため、本発明を適用した飲料缶１における捩れ強度比率を０．６２程度以下まで低減させることができ、腕力の小さい消費者にとってより好適な捩れ強度に調整することが可能となる。
【００４３】
そして、大半の消費者が容易に捩り潰すことが可能な本発明では、使用後の空き缶の大半が減容化された状態となることも期待でき、処理施設まで搬送する際の搬送効率の向上を図ることも可能となる。
【００４４】
図６は、本発明を適用した飲料缶１の他の実施の形態を示している。この飲料缶１では、胴筒部５について曲面１４を更に２つに折り曲げることにより稜線１８をそれぞれ形成させた例であり、上述した図１と同一の構成要素、部材に関しては同一の符号を付すことにより以下での説明を省略する。
【００４５】
このような稜線１８を設けることにより、缶に捩れ力が作用したときに、曲面１３の面外への板曲げ変形が誘発されやすくなり、その結果として、缶の捩り強度を更に低減することができる。例えば、図６に示す形態においては、缶の直径や高さや板厚の違いにより多少変化するが、稜線１８を設けることで、稜線１８が無い場合に対する捩り強度比率を概ね０.４５〜０.６５にすることができる。特に、容積約３５０ｍｍｌ、直径６５ｍｍ、高さ１２０ｍｍで、胴筒部５について断面１０角形とした場合には、板厚の影響を殆ど受けること無く、稜線１８がない場合に対する捩り強度比率を０.５５〜０．６０とすることができ、初期捩れ角を変化させた場合には、捩れ角度比率は、図５(c)に示すように推移する。この構成においては、初期捩れ角θを１０°以上に構成した場合には、捩れ強度比率を０．３７以下とすることが可能となる。また、初期捩れ角θを２７°以上に構成した場合には、捩れ強度比率を０．２２以下とすることが可能となる。また、この初期捩れ角θを４５°以上に構成した場合には、捩れ強度比率を０．１３以下とすることが可能となり、腕力の小さい消費者にとってより好適な捩れ強度に調整することが可能となる。
【実施例１】
【００４６】
容積約３５０ｍｍｌ、直径６５ｍｍ、高さ１２０ｍｍ、板厚０．１ｍｍであるスチール製の従来品の円筒状の飲料缶の捩れ強度（トルク）は、約２３１５２Ｎｍｍである。これに対して、高さ１００ｍｍの胴筒部５について断面１０角形とし、初期捩れ角を４５°とし、図６に示すように曲面１３に対角線上に配置される稜線１８を設けた場合には、従来品の０．１２８倍程度である２９６３Ｎｍｍまで捩れ強度を低減させることが可能となり、十分に手で捩り潰すことが可能となる。
【実施例２】
【００４７】
実施例１と胴寸法でアルミニウム製の従来品の円筒状の飲料缶の捩れ強度（トルク）は、約８１２３Ｎｍｍである。これに対して、高さ７０ｍｍの胴筒部５について断面１２角形とし、初期捩れ角を５４°とした場合には、従来品の０.２７３倍程度である２２１７Ｎｍｍまで捩れ強度を低減させることが可能となり、腕力の小さい消費者であっても十分に手で捩り潰すことが可能となる。
【実施例３】
【００４８】
容積約１９０ｍｍｌ、直径５０ｍｍ、高さ１００、板厚０．１４ｍｍであるスチール製の従来品の円筒状の飲料缶の捩れ強度（トルク）は、約３９０００Ｎｍｍである。これに対して、高さ断面二次モーメント９５ｍｍの胴筒部５について断面８角形とし、初期捩れを５４°とし、図６に示すような曲面１３に対角線上に配置される稜線１８を設けた場合には、従来品の０．１２倍程度である４６８０Ｎｍｍまで捩れ強度を低減させることが可能となり、手で捩り潰すことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明を適用した飲料缶の斜視図である。
【図２】断面６角形状とされた胴筒部のみを立体的に説明するための図である。
【図３】本発明を適用した飲料缶に対して作用する捩り力Ｆａ、Ｆｂについて説明するための図である。
【図４】胴筒部における角数に対する捩れ強度比率の関係を示す図である。
【図５】胴筒部における初期捩れ角θに対する捩れ強度比率の関係を示す図である。
【図６】本発明を適用した飲料缶の他の実施の形態を示す図である。
【図７】従来技術の問題点について説明するための図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  飲料缶
５  胴筒部
６  天板部
７  底板部
１１  飲み口
１２  リング状タブ
１３  曲面
１４  稜線
３１、３２  断面六角形
【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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【図７】
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