JP5120976B2

JP5120976B2 - 楕円形状びん

Info

Publication number: JP5120976B2
Application number: JP2010162889A
Authority: JP
Inventors: 伸二斎藤; 玲八百幸
Original assignee: Toyo Glass Co Ltd
Current assignee: Toyo Glass Co Ltd
Priority date: 2010-07-20
Filing date: 2010-07-20
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2030-07-20
Also published as: JP2012025400A

Description

本発明は、胴部外周の平面形状が楕円形状であるガラス製又は合成樹脂製のびんに関する。

例えば、下記特許文献１に示されるように、胴部外周の平面形状が楕円形状となっているびんが知られている。
このような従来の楕円形状びんの外周形状は、正確には幾何学的な楕円ではなく、２つ又は３つの異なる半径の円弧を組み合わせたものである。
例えば、図６の上段に示す「従来楕円」は、同図下段に示す幾何学的楕円に近似した形状ではあるが、実際には半径Ｒ＝１５．８３ｍｍの円弧と半径Ｒ＝４２ｍｍの円弧を組み合わせたものである。したがって、これら円弧の境目では、曲率半径が１５．８３ｍｍから４２ｍｍに段階的に変化する。

特開昭５９−８４７７２号公報

従来の楕円形状びんは、図１５に示すように、搬送ライン上でびん配列の乱れが生じやすく、びん詰まりが生じやすいという問題がある。
また、びんの包装形態として、多数のびんをマトリックス状に密着状態で整列させて包装するバルク包装がある。バルク包装は包装資材として段ボールなどの箱を使用しないので包装資材が少なく、包装体の容積も最小となる、非常に効率的な包装である。従来の楕円形状びんは整列させたときにびん配列の乱れが生じやすいので、バルク包装を行うことは困難であった。

本発明は、搬送ライン上でびん配列の乱れを少なくし、びん詰まりを改善すると共に、バルク包装も可能となる楕円形状びんを開発することを課題とするものである。

本発明は、最大径部における水平断面外周形状が実質的に、
（ｘ／Ａ）^ｎ＋（ｙ／Ｂ）^ｎ＝１
ただし、ｎは２．１５〜３、Ａ，Ｂは正の実数
の曲線であることを特徴とする楕円形状びんである。

この曲線は、スーパー楕円と呼ばれるものである。
ｎは２．１５〜３が適当で、２．１５未満では搬送ライン上などにおけるびん配列の乱れが大きくなり、衝突強度も低下する。３を越えると楕円形状というよりは長方形のイメージに近くなる。
Ａ：Ｂは（１．１〜３）：１程度が適当である。ＡＢ比が１．１未満であると、楕円というよりは円形のイメージとなり、３を越えると扁平すぎてびんとして不適当になる。

上記曲線の式は幾何学的なものであるが、実際にびんを成形した場合は必ず若干の製造誤差により形の歪みなどが生じる。そこで、本発明においては、びん最大径部における水平断面外周形状は、「実質的に」上記式の曲線であればよい。
ガラスびん等のびん製造後の径の誤差は±１％以内程度であるので、ここでいう「実質的に」とは±１％以内の誤差を許容することをいう。具体的には、図１９に示すように、幾何学的に正確な上記式の設計曲線Ａ（実線）の外側に１％拡大した拡大形状ｐ（破線）、内側に１％縮小した縮小形状ｑ（破線）を描き、これら拡大形状ｐと縮小形状ｑの間に収まる形状である場合、実質的に上記式の曲線であるとする。

本発明の楕円形状びんは、搬送ライン上においてびん配列の乱れが少なく、びん詰まりする可能性が小さくなる。また、びんを整列させたときのびん配列の乱れも少ないので、バルク包装も可能となる。
さらに、最大径部の曲率半径が全周に亘って連続的に変化するためデザイン性に優れたものとなり、びんどうしが衝突したときの衝撃強度も向上する。

実施例のガラスびんの正面図である。実施例のガラスびんの平面図である。スーパー楕円の説明図である。ｎが変化したときのスーパー楕円の形状変化の説明図である。ｎが変化したときのスーパー楕円の曲率半径の説明図である。ｎ＝２のスーパー楕円とこれに近似する従来楕円形状の比較図である。ｎ＝２．２５のスーパー楕円とこれに近似する従来楕円形状の比較図である。ｎ＝２．５のスーパー楕円とこれに近似する従来楕円形状の比較図である。ｎ＝３のスーパー楕円とこれに近似する従来楕円形状の比較図である。ｎ＝４のスーパー楕円とこれに近似する従来楕円形状の比較図である。びんが衝突したときの荷重幅と衝撃強度比率の関係の説明図である。スーパー楕円と従来楕円の長径側コンタクト幅の説明図である。スーパー楕円と従来楕円の短径側コンタクト幅の説明図である。スーパー楕円と従来楕円の長径側・短径側コンタクト幅と衝突強度向上率の説明図である。搬送ライン上におけるびん配列の乱れの説明図である。隣接びんとの間隔の説明図である。隣接びんとの間隔の説明図である。スーパー楕円と従来楕円の長径端曲率半径の比較図である。実質的なスーパー楕円の説明図である。

図１は実施例のガラス製のびん１の正面図、図２は平面図である。
びん１は口部２，肩部３、胴部４、裾部５、底部６からなる。
胴部４は垂直な曲面からなる直胴で、胴部全体がびんの最大径部となっている。胴部４の平面形状は図２に示すように楕円状で、その外周曲線は、実質的に、
（ｘ／３２．５）^２．６＋（ｙ／２６．２５）^２．６＝１
のスーパー楕円となっている。
なお、この式はびんの中心を原点として長径方向にｘ軸、短径方向にｙ軸をとった場合であり、単位はｍｍである。

肩部３は胴部上端から口部に向かって上方ほど縮径するテーパ面状となっており、上に行くにしたがって胴部のスーパー楕円から口部の円形になだらかに変化する曲面となっている。
口部２は円筒形で、外周部に螺条が形成され、その下にビードが形成されている。
裾部５は、胴部４下端から底部６に向けて下方ほど縮径するテーパ面状となっている。

実施例のびん１を成形時及び充填時の搬送ラインで搬送したところ、びん配列の乱れは少なく、びん詰まりなどのトラブルが発生することはなかった。また、バルク包装時のびん配列の乱れも少なく、問題なくバルク包装を行うことができた。

〔スーパー楕円〕
図３〜５はスーパー楕円の説明図である。
スーパー楕円は、
（ｘ／Ａ）^ｎ＋（ｙ／Ｂ）^ｎ＝１
となる曲線で、ｘ軸の径は２Ａ、ｙ軸の径は２Ｂとなり、図２，３に示すように、ｎが大きくなると長方形に近くなる。ｎ＝２のときが通常の楕円である。
なお、図３〜５は、Ａ＝３０ｍｍ、Ｂ＝２０ｍｍの場合である。
スーパー楕円の特徴は、図５に示すように、曲率半径が、全周において、連続的かつ滑らかに変化することである。

〔スーパー楕円と従来楕円の比較〕
従来の楕円形状びんにおける外周形状は、正確には２つ又は３つの異なる半径の円弧を組み合わせたものである。以下、このような楕円形状を「従来楕円」と呼ぶ。
図６〜１０は、ｎが２〜４のときのスーパー楕円と、これに近似する従来楕円を比較したものである。なお、いずれも長径（直径）が６０ｍｍ、短径（直径）が４０ｍｍの場合である。

図６はｎ＝２のスーパー楕円（通常の楕円）とこれに近似する従来楕円である。
従来楕円は半径１５．８３ｍｍと４２ｍｍの円弧を組み合わせたものである。したがて、これら円弧の境目において、曲率半径は１５．８３ｍｍから４２ｍｍに段階的に（急激に）変化する。
これに対して、スーパー楕円は、図５に示すように、全周において曲率半径は連続的に滑らかに変化する。

図７はｎ＝２．２５のスーパー楕円とこれに近似する従来楕円である。
従来楕円は半径１７．５ｍｍと５０ｍｍの円弧を組み合わせたものである。したがて、これら円弧の境目において、曲率半径は１７．５ｍｍから５０ｍｍに段階的に（急激に）変化する。
これに対して、スーパー楕円は、図５に示すように、全周において曲率半径は連続的に滑らかに変化する。

図８はｎ＝２．５のスーパー楕円とこれに近似する従来楕円である。
従来楕円は半径３０ｍｍ、１７ｍｍ及び８０ｍｍの円弧を組み合わせたものである。したがって、これら円弧の境目において、曲率半径は３０ｍｍから１７ｍｍへ、１７ｍｍから８０ｍｍへというように段階的に（急激に）変化する。
これに対して、スーパー楕円は、図５に示すように、全周において曲率半径は連続的に滑らかに変化する。

図９はｎ＝３．０のスーパー楕円とこれに近似する従来楕円である。
従来楕円は半径５０ｍｍ、１５ｍｍ及び１４０ｍｍの円弧を組み合わせたものである。したがて、これら円弧の境目において、曲率半径は５０ｍｍから１５ｍｍへ、１５ｍｍから１４０ｍｍへというように段階的に（急激に）変化する。
これに対して、スーパー楕円は、図５に示すように、全周において曲率半径は連続的に滑らかに変化する。

図１０はｎ＝４．０のスーパー楕円とこれに近似する従来楕円である。
従来楕円は半径１５０ｍｍ、１２ｍｍ及び３００ｍｍの円弧を組み合わせたものである。したがて、これら円弧の境目において、曲率半径は１５０ｍｍから１２ｍｍへ、１２ｍｍから３００ｍｍへというように段階的に（急激に）変化する。
これに対して、スーパー楕円は、図５に示すように、全周において曲率半径は連続的に滑らかに変化する。

〔衝撃強度〕
ガラスびんが衝突した場合、びんの衝撃強度は衝突したときにびんどうしが変形し、接触する幅（コンタクト幅）に関係する。
図１１は、横軸にコンタクト幅、縦軸に衝撃強度比率を示し、コンタクト幅１ｍｍのときの衝撃強度を１としている。
同図に示されるようにコンタクト幅が広くなると衝撃強度も大きくなる。

図１２，１３は、図６〜１０に示すスーパー楕円と従来楕円のコンタクト幅を比較したもので図１２が長径側、図１３が短径側のものである。図において「ＳＰ楕円」はスーパー楕円を意味している。いずれも、びんが衝突したときの変形量が０．０３ｍｍの場合のコンタクト幅である。
従来楕円においても、曲率半径が大きくなるとコンタクト幅が大きくなる。スーパー楕円においては指数ｎが大きくなるとコンタクト幅が大きくなるが、その増え方（線の傾き）は従来楕円の場合よりも相当に大きい。

図１４は図６〜１０に示すスーパー楕円と従来楕円のコンタクト幅と衝撃強度向上率をまとめたもので、同図において「形状１」〜「形状５」が図６〜図１０の場合を意味する。衝撃強度向上率はｎ＝２．０の通常の楕円の場合を１として、ｎの異なる各スーパー楕円について％で表している。
スーパー楕円の指数ｎが２未満では、従来楕円のコンタクト幅が広くなる。２以上ではスーパー楕円のコンタクト幅が大きくなり、数％ではあるが衝撃強度が向上する。この結果、ｎが２．２５より大きいとスーパー楕円は従来楕円に対して優位性があることがわかる。

〔びん配列乱れにくさ〕
図１５は搬送ラインで楕円形状のびんが接触しながら搬送されているときの様子で、びんの配列が乱れている。バルク包装時にびんを整列させたときも、楕円形状のびんは同様に乱れを生じる。
このようなびん配列の乱れは、図１６，１７に示すようにびんの中心から所定距離における隣接びんとの隙間に関係する。すなわち、隙間が小さいほうがびん配列の乱れが生じにくい。図１６はｎ＝２とｎ＝２．２５のスーパー楕円と、これに近似する従来楕円（図６，７の場合）、図１７はｎ＝２．５とｎ＝３のスーパー楕円と、これに近似する従来楕円（図８，９の場合）である。
ｎ＝２の場合、スーパー楕円は従来楕円よりも隙間が大きく、びん配列が従来楕円よりも乱れやすいが、ｎが２．２５以上の場合は、いずれも従来楕円よりも隙間が小さく、びん配列が従来楕円よりも乱れにくい。この結果、ｎが２．２５以上であると、びん配列が従来楕円よりも乱れにくくなり、搬送ライン上でのびん詰まりを防止でき、バルク包装にも有利になることがわかる。

〔ｎの下限値〕
図１８はスーパー楕円と従来楕円の長径側の曲率半径を比較したもので、実線がスーパー楕円、破線が従来楕円である。前記の衝撃強度及びびん配列の乱れにくさは、いずれも長径側の曲率半径に由来し、曲率半径が大きいほど有利になる。図１８に示されるように、スーパー楕円の指数ｎが２．１５以上の場合、スーパー楕円の曲率半径は従来楕円に比べて十分に大きくなり、優位性が明らかになる。したがって、本発明におけるｎの下限値を２．１５とする。

１びん
２口部
３肩部
４胴部
５裾部
６底部
７搬送ライン

Claims

最大径部における水平断面外周形状が実質的に、
（ｘ／Ａ）^ｎ＋（ｙ／Ｂ）^ｎ＝１
ただし、ｎは２．１５〜３、Ａ，Ｂは正の実数
の曲線であることを特徴とする楕円形状びん。