特許 7288720 ペットボトル製造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-05-31

(45)【発行日】2023-06-08

(54)【発明の名称】ペットボトル製造装置

(51)【国際特許分類】

   B29C 49/64 20060101AFI20230601BHJP

   B29C 49/06 20060101ALI20230601BHJP

【ＦＩ】

B29C49/64

B29C49/06

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2022176785

(22)【出願日】2022-11-02

(62)【分割の表示】P 2018170664の分割

【原出願日】2018-09-12

(65)【公開番号】P2022190107

(43)【公開日】2022-12-22

【審査請求日】2022-11-15

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】511055072

【氏名又は名称】料材開発株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106378

【弁理士】

【氏名又は名称】宮川 宏一

(72)【発明者】

【氏名】藏田 広明

【審査官】関口 貴夫

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－０２０５７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０３７２３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１５／０５３２５７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平０８－１８７７６８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２９Ｃ ４９／００－４９／８０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ブロー成形によりペットボトルを製造するペットボトル製造装置において、
前記ペットボトル製造装置は、
ペットボトルとしてブロー成形されるプリフォームを所定の間隔で順々に搬送する搬送ラインと、
前記搬送ラインの上流側に設けられ前記プリフォームを前記搬送ラインに投入するプリフォーム投入部と、
前記搬送ラインの下流側に設けられ、前記ペットボトル製造装置によって製造されたペットボトルを取り出すペットボトル取り出し部と、
前記ペットボトル取り出し部よりも前記搬送ラインの上流側に設けられたブロー成形部と、
前記搬送ラインにおいて前記プリフォーム投入部と前記ブロー成形部との間に設けられ、前記プリフォームを当該ブロー成形部でブロー成形するために必要な加熱を前記プリフォームに対して前記搬送ラインの所定の区間に亘って行うプリフォーム加熱部と、
前記プリフォーム加熱部内に設けられた第１のプリフォーム風当て部と、前記プリフォーム加熱部から出た前記搬送ラインに沿った所定箇所に設けられた第２のプリフォーム風当て部と、
前記プリフォームを前記搬送ラインの一定区間に亘って加熱している間及び風を当てている間、当該プリフォームをその軸芯周りに一定方向に常に回転させる回転装置と、を有し、
前記プリフォーム加熱部内においては、当該プリフォームが搬送される間に当該加熱部による加熱と前記第１のプリフォーム風当て部による冷却を交互に繰り返すようになっており、かつ
前記第２のプリフォーム風当て部の風当てエリアにおいて、前記搬送ラインによってここを通過するプリフォームを軸心廻りに一定方向に常に回転させた状態で当該プリフォームに更なる風当てが行われるペットボトル製造装置であって、
前記第１のプリフォーム風当て部は、前記プリフォーム加熱部によって前記プリフォームが加熱される過程に合わせて当該プリフォームに風を当てるように設けられ、かつ
前記プリフォーム加熱部は、前記搬送ラインの一定区間に亘って当該プリフォームの搬送方向に対して搬送ラインの幅方向一方の側に備わって当該一方の側からこの一定区間搬送されるプリフォームを加熱するための加熱領域を前記搬送ラインの幅方向一方の側に形成するようになっており、前記第１のプリフォーム風当て部は、前記搬送ラインの一定区間に亘って前記搬送されるプリフォームを挟んで前記プリフォーム加熱部と対向するように当該プリフォームの搬送方向に対して搬送ラインの幅方向他方の側に備わって当該他方の側からこの一定区間搬送される前記加熱されたプリフォームを冷却するための冷却領域を前記搬送ラインの幅方向他方の側に形成するようになっており、かつ
前記第２のプリフォーム風当て部の風当てエリアにおいて、前記加熱部を出た後の前記プリフォームであって前記ペットボトル製造装置の周囲雰囲気に全体が晒される加熱後のプリフォームについて、前記搬送ラインによって当該プリフォームを軸心廻りに一定方向に常に回転させた状態で、当該第２のプリフォーム風当て部によって当該周囲雰囲気を攪拌した空気の風として前記周囲雰囲気に晒される加熱後のプリフォームに対する風当てが行われることを特徴とするペットボトル製造装置。

【請求項2】

ウォーターサーバー用ペットガロンボトルにブロー成形可能なプリフォームを前記プリフォーム投入部に投入可能なことを特徴とする請求項１に記載のペットボトル製造装置。

【請求項3】

略一定の直径を有するペットボトルとは異なる異形形状の特別な形態を有するペットボトルにブロー成形可能なプリフォームを前記プリフォーム投入部に投入可能なことを特徴とする請求項１に記載のペットボトル製造装置。

【請求項4】

前記ペットボトル製造装置によるペットボトルの大量生産を可能とするために、前記ブロー成形部が一度に複数本のペットボトルをブロー成形可能な構造となっていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載のペットボトル製造装置。

【請求項5】

前記ペットボトル製造装置が耐熱性ペットボトルを製造可能であることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載のペットボトル製造装置。

【請求項6】

請求項１に記載のペットボトル製造装置を用意し、
前記ペットボトル製造装置に備わったプリフォーム投入部においてプリフォームを前記ペットボトル製造装置に備わった搬送ラインに設けられたマンドレルの口部装着部に順次１本ずつ装着し、
前記プリフォームの搬送ラインの所定区間に亘って設けられた加熱・風当てステーションに向けてマンドレルを順次搬送し、
前記加熱・風当てステーションに向けてマンドレルを近づけるにあたって、前記各マンドレル及びこれに装着されたプリフォームをこの軸心廻りに所定方向に回転させるようにし、
前記プリフォームを回転させながら前記ペットボトル製造装置の加熱・風当てステーションのプリフォーム加熱部とこの加熱・風当てステーションに備わる第１のプリフォーム風当て部の間を通過させていき、
前記加熱・風当てステーションにおいて加熱されたプリフォームが当該加熱・風当てステーションから出た後に前記プリフォーム搬送ラインに沿って所定の場所に設けられた第２のプリフォーム風当て部の風当てエリアを通過するプリフォームを軸心廻りに一定方向に常に回転させた状態で当該プリフォームに更なる風当てを行い、
前記第１の風当て部による風当てと前記第２の風当て部による風当てが行われたプリフォームを前記マンドレルに装着したままブロー成形ステーションまで移動して停止し、
前記ペットボトル製造装置のブロー成形ステーションに備わるブロー成形用金型によって、前記プリフォームをペットボトルの大きさまでブロー成形し、
前記ブロー成形されたペットボトルを前記搬送ラインのペットボトル取り出しステーションまで移動させ、
前記ペットボトル製造装置のブロー成形ステーションに備わるペットボトル取り出し部により前記ペットボトルを順次取り出していくペットボトル製造装置を用いたペットボトルの製造方法であって、
前記第１のプリフォーム風当て部は、前記プリフォーム加熱部によって前記プリフォームが加熱される過程に合わせて当該プリフォームに風を当てるように設けられ、かつ
前記プリフォーム加熱部は、前記搬送ラインの一定区間に亘って当該プリフォームの搬送方向に対して搬送ラインの幅方向一方の側に備わって当該一方の側からこの一定区間搬送されるプリフォームを加熱するための加熱領域を前記搬送ラインの幅方向一方の側に形成するようになっており、前記第１のプリフォーム風当て部は、前記搬送ラインの一定区間に亘って前記搬送されるプリフォームを挟んで前記プリフォーム加熱部と対向するように当該プリフォームの搬送方向に対して搬送ラインの幅方向他方の側に備わって当該他方の側からこの一定区間搬送される前記加熱されたプリフォームを冷却するための冷却領域を前記搬送ラインの幅方向他方の側に形成するようになっており、かつ
前記第２のプリフォーム風当て部の風当てエリアにおいて、前記加熱部を出た後の前記プリフォームであって前記ペットボトル製造装置の周囲雰囲気に全体が晒される加熱後のプリフォームについて、前記搬送ラインによって当該プリフォームを軸心廻りに一定方向に常に回転させた状態で、当該第２のプリフォーム風当て部によって当該周囲雰囲気を攪拌した空気の風として前記周囲雰囲気に晒される加熱後のプリフォームに対する風当てが行われることを特徴とするペットボトル製造装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、プリフォームを射出成形機で成形してから取り出しブロー成形機で再加熱してペットボトルを製造するペットボトル製造装置に関する。

【背景技術】

【0002】

プリフォームを射出成形機で成形してから取り出しブロー成形機で再加熱してペットボトルを製造するペットボトル製造装置は従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

係る特許文献１に記載のブロー成形装置は、その段落（００２４）に記載されたように、複数の円盤状のパレットを、パレット水平循環路を介してプリフォームを倒立状態にしながらそれぞれ循環させるパレット水平循環路を有している。そして、このパレット水平循環路には、プリフォームを各パレットに投入するプリフォーム供給部と、パレットに担持させたプリフォームを加熱する加熱部と、パレットに担持され加熱部で加熱されたプリフォームをブロー成形するブロー成形部と、ブロー成形部でブロー成形されることでできた製品をパレットから回収する製品回収部が備わっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００４－２８４０１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

係る特許文献１に記載のプリフォームの材質は、ポリエステル、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレートからなるとされている。ここで、例えばペットボトルの材質となるポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなるプリフォームをブロー成形する場合、ブロー成形前の加熱装置によるプリフォームの加熱過程において急激又は一定温度を超える高温で加熱を行うと、白化現象（結晶化現象）が生じ、その後のブロー成形においてその部分がうまく膨らまず、不良品のペットボトルができあがってしまう。

【0006】

特に、通常のペットボトルに比べてはるかに大きいウォーターサーバー用ペットガロンボトルを製造するためにプリフォームをブロー成形する場合、通常のペットボトルを作る場合のプリフォームよりもかなり肉厚の厚いプリフォームを使用するので、その分加熱量が大きくなる。

【0007】

そのため、生産効率を上げるために急激に加熱すると、上述した問題が発生する一方、白化現象の発生を抑えるために徐々に加熱していくと加熱工程にかなりの時間を要し生産効率が落ちてしまう。白化現象の発生を抑えつつ加熱する為には、ゆっくり時間をかけ加熱し、プリフォームの外側から内側まで熱を浸透させる必要があるため、加熱部は全長が長くなり、結果としてペットボトル製造装置自体の大きさが大型化してしまう。また、ボトル製造時間も余分にかかることになってしまう。

【0008】

また、略一定の直径を有する一般的なペットボトルとは異なる例えば人気のあるアニメのキャラクターや観光名所としての有名な建造物を三次元的に模したような異形形状のペットボトルを製造するためにプリフォームをブロー成形する場合においても、同様の問題が生じる。

【0009】

具体的には、異形形状のペットボトルをつくる場合、通常のペットボトルを作る場合のプリフォームよりも肉厚のプリフォームを使う場合が多い。異形形状のペットボトルは縦横複雑に伸びることが多いので、簡易的形状のものより肉厚のものになり、また異形形状の場合は見た目が重視されることも多く、他のペットボトルより高級感を出すためにも通常より肉厚のプリフォームがよく使われる。そのため、この肉厚の厚い部分を十分に加熱するために通常のプリフォームよりも加熱量をその肉厚に応じてかなり増加させる必要がある。

【0010】

このような通常のペットボトルを製造するためのプリフォームに比べて肉厚の厚いプリフォームを加熱する際に急激に加熱したのでは、上述した白化現象（結晶化現象）がすぐに生じてしまうため、肉厚の厚い部分においても通常のプリフォームの加熱具合と同等の加熱具合をもってして加熱していく必要がある。

【0011】

その結果、パレットに担持された状態で搬送ラインを移動しながら加熱する加熱部の全長を長くして徐々に加熱していく必要がある。これは、即ち搬送ラインにおける加熱部の占める長さがその分かなり長くなることを意味する。そのため、ペットボトル製造装置自体もかなり大型化してしまう。

【0012】

装置の大きさに関して言えば、限られたスペースにペットボトル製造装置を設置するため、大型機よりも省スペース設計の装置が望まれる場合が多い。また、生産量を上げるために装置台数を増やすことはよくあるが、スペースが限られているため、少ない台数のペットボトル製造装置しか設置することができない。

【0013】

一方、上述したプリフォームの加熱時間や、プリフォームからペットボトルにブロー成形するために一定の時間が必要とされるため、ペットボトル製造装置の設置台数が少なくなるということは、ペットボトル生産量が低下することを意味し、その結果短期間で大量のペットボトルを製造して納品しなければならないような事態に対応することができない可能性も生じる。

【0014】

短期間で大量のペットボトルを製造して納品しなければならないと言ういわゆる大量生産が求められる場合、当然のことながら時間当たりの生産本数を増やす必要がある。そのため、金型個数が多く生産スピードも速い量産機用の機種が用いられることが多いが、一般的な量産機の場合、生産スピードを上げるために加熱部の全長を長くし、機械が大型化してしまう。

【0015】

また、一般的に生産スピードを上げる場合、加熱温度を通常より上げる方法ではプリフォームが白化（結晶化）してしまい、ブローしてペットボトル形状まで膨らますことができない。そのため、加熱温度は通常と大幅な変化は持たせず、プリフォームの加熱部通過速度を上げ、かつ外側から内側への熱の浸透を得るために加熱部の全長を長く伸ばした装置とならざるを得ず、機械の大型化につながることが問題となっている。

【0016】

更には、ペットボトルの一形態である耐熱ペットボトルに関する問題も生じている。ここで耐熱ペットボトルとは、高温の液体の充填にも耐えることができるペットボトルのことである。耐熱ペットボトルと一般の常温ボトルの違いは、高温の充填物を入れても変形しないところにある。

【0017】

耐熱ペットボトルの製造工程は、一般の常温ボトルとほぼ同様だが、プリフォームの加熱温度を白化（結晶化）寸前まで上げる必要がある。また、ブロー成形部でのブロー金型にも違いがあり、常温ボトル用ブロー金型が冷却されるのに対し、耐熱ボトル用ブロー金型は温調機等で金型を加熱する必要がある。

【0018】

ペットボトル素材のプリフォーム（ポリエチレンテレフタレート）のような結晶化樹脂は、熱を加えると柔らかくなり延伸させることができるが、ある一定の温度を超えると白化（結晶化）し延伸できなくなる。

【0019】

耐熱ボトルを製造する際は上述の特性を活かし、プリフォームが完全に白化する前にブローしてボトルを成形する必要がある。これは完全に白化する前にブローするのは、完全に白化すると空気を入れても延伸せずペットボトル製品にできないからである。

【0020】

また、耐熱温度を上げるためには、プリフォームの加熱温度及びブロー成形時の金型温度が高ければ高いほど良い。出来上がった耐熱ペットボトルが白化（結晶化）に近づけば樹脂自体が固くなるので、高温の液体を入れても変形しにくくなるからである。このような理由で、耐熱ペットボトルは、通常常温において使用するペットボトルよりも外見上白味がかっている。

【0021】

しかしながら、プリフォームの外側から内側まで高温の熱を浸透させるのは難しく、従来は外側の熱が内側に伝わる前に外側の白化が進み、ブロー成形でペットボトル形状まで膨らますことができなかったり、若しくはプリフォーム外側の白化を避けるために白化寸前までプリフォームを加熱できないという理由で、耐熱温度が低いボトルしか成形できなかったりという問題が発生していた。

【0022】

このような問題があるため、従来においては、耐熱ボトル製造の際は、常温ボトル製造とは異なる工程を踏むような複雑な製造工程を踏まなければならず、この工程を簡略化させることが求められていた。

【0023】

本発明の目的は、どのような種類のペットボトルであっても加熱部を必要最短にすることにより余分な時間をかけずに良質なペットボトルを効率良く安定して製造できると共に、全体の大きさが大型化することなく限られた設置スペースであってもより省スペース設計のペットボトル製造装置を提供することにある。これに加えて、ペットボトルが耐熱ペットボトルの場合、複雑な工程を踏まずに製造できるようにするペットボトル製造装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0024】

上述した課題を解決するために、本発明の請求項１に係るペットボトル製造装置は、
ブロー成形によりペットボトルを製造するペットボトル製造装置において、
前記ペットボトル製造装置は、
ペットボトルとしてブロー成形されるプリフォームを所定の間隔で順々に搬送する搬送ラインと、
前記搬送ラインの上流側に設けられ前記プリフォームを前記搬送ラインに投入するプリフォーム投入部と、
前記搬送ラインの下流側に設けられ、前記ペットボトル製造装置によって製造されたペットボトルを取り出すペットボトル取り出し部と、
前記ペットボトル取り出し部よりも前記搬送ラインの上流側に設けられたブロー成形部と、
前記搬送ラインにおいて前記プリフォーム投入部と前記ブロー成形部との間に設けられ、前記プリフォームを当該ブロー成形部でブロー成形するために必要な加熱を前記プリフォームに対して前記搬送ラインの所定の区間に亘って行うプリフォーム加熱部と、
前記プリフォーム加熱部内に設けられた第１のプリフォーム風当て部と、前記プリフォーム加熱部から出た前記搬送ラインに沿った所定箇所に設けられた第２のプリフォーム風当て部と、
前記プリフォームを前記搬送ラインの一定区間に亘って加熱している間及び風を当てている間、当該プリフォームをその軸芯周りに一定方向に常に回転させる回転装置と、を有し、
前記プリフォーム加熱部内においては、当該プリフォームが搬送される間に当該加熱部による加熱と前記第１のプリフォーム風当て部による冷却を交互に繰り返すようになっており、かつ
前記第２のプリフォーム風当て部の風当てエリアにおいて、前記搬送ラインによってここを通過するプリフォームを軸心廻りに一定方向に常に回転させた状態で当該プリフォームに更なる風当てが行われるペットボトル製造装置であって、
前記第１のプリフォーム風当て部は、前記プリフォーム加熱部によって前記プリフォームが加熱される過程に合わせて当該プリフォームに風を当てるように設けられ、かつ
前記プリフォーム加熱部は、前記搬送ラインの一定区間に亘って当該プリフォームの搬送方向に対して搬送ラインの幅方向一方の側に備わって当該一方の側からこの一定区間搬送されるプリフォームを加熱するための加熱領域を前記搬送ラインの幅方向一方の側に形成するようになっており、前記第１のプリフォーム風当て部は、前記搬送ラインの一定区間に亘って前記搬送されるプリフォームを挟んで前記プリフォーム加熱部と対向するように当該プリフォームの搬送方向に対して搬送ラインの幅方向他方の側に備わって当該他方の側からこの一定区間搬送される前記加熱されたプリフォームを冷却するための冷却領域を前記搬送ラインの幅方向他方の側に形成するようになっており、かつ
前記第２のプリフォーム風当て部の風当てエリアにおいて、前記加熱部を出た後の前記プリフォームであって前記ペットボトル製造装置の周囲雰囲気に全体が晒される加熱後のプリフォームについて、前記搬送ラインによって当該プリフォームを軸心廻りに一定方向に常に回転させた状態で、当該第２のプリフォーム風当て部によって当該周囲雰囲気を攪拌した空気の風として前記周囲雰囲気に晒される加熱後のプリフォームに対する風当てが行われることを特徴としている。

【0025】

また、本発明の請求項２に係るペットボトル製造装置は、請求項１に記載のペットボトル製造装置において、
ウォーターサーバー用ペットガロンボトルにブロー成形可能なプリフォームを前記プリフォーム投入部に投入可能なことを特徴としている。

【0026】

また、本発明の請求項３に係るペットボトル製造装置は、請求項１に記載のペットボトル製造装置において、
略一定の直径を有するペットボトルとは異なる異形形状の特別な形態を有するペットボトルにブロー成形可能なプリフォームを前記プリフォーム投入部に投入可能なことを特徴としている。

【0027】

また、本発明の請求項４に係るペットボトル製造装置は、請求項１乃至請求項３の何れかに記載のペットボトル製造装置において、
前記ペットボトル製造装置によるペットボトルの大量生産を可能とするために、前記ブロー成形部が一度に複数本のペットボトルをブロー成形可能な構造となっていることを特徴としている。

【0028】

また、本発明の請求項５に係るペットボトル製造装置は、請求項１乃至請求項４の何れかに記載のペットボトル製造装置において、
前記ペットボトル製造装置が耐熱性ペットボトルを製造可能であることを特徴としている。

【0029】

また、本発明の請求項６に係るペットボトル製造装置を用いたペットボトル製造方法は、
請求項１に記載のペットボトル製造装置を用意し、
前記ペットボトル製造装置に備わったプリフォーム投入部においてプリフォームを前記ペットボトル製造装置に備わった搬送ラインに設けられたマンドレルの口部装着部に順次１本ずつ装着し、
前記プリフォームの搬送ラインの所定区間に亘って設けられた加熱・風当てステーションに向けてマンドレルを順次搬送し、
前記加熱・風当てステーションに向けてマンドレルを近づけるにあたって、前記各マンドレル及びこれに装着されたプリフォームをこの軸心廻りに所定方向に回転させるようにし、
前記プリフォームを回転させながら前記ペットボトル製造装置の加熱・風当てステーションのプリフォーム加熱部とこの加熱・風当てステーションに備わる第１のプリフォーム風当て部の間を通過させていき、
前記加熱・風当てステーションにおいて加熱されたプリフォームが当該加熱・風当てステーションから出た後に前記プリフォーム搬送ラインに沿って所定の場所に設けられた第２のプリフォーム風当て部の風当てエリアを通過するプリフォームを軸心廻りに一定方向に常に回転させた状態で当該プリフォームに更なる風当てを行い、
前記第１の風当て部による風当てと前記第２の風当て部による風当てが行われたプリフォームを前記マンドレルに装着したままブロー成形ステーションまで移動して停止し、
前記ペットボトル製造装置のブロー成形ステーションに備わるブロー成形用金型によって、前記プリフォームをペットボトルの大きさまでブロー成形し、
前記ブロー成形されたペットボトルを前記搬送ラインのペットボトル取り出しステーションまで移動させ、
前記ペットボトル製造装置のブロー成形ステーションに備わるペットボトル取り出し部により前記ペットボトルを順次取り出していくペットボトル製造装置を用いたペットボトルの製造方法であって、
前記第１のプリフォーム風当て部は、前記プリフォーム加熱部によって前記プリフォームが加熱される過程に合わせて当該プリフォームに風を当てるように設けられ、かつ
前記プリフォーム加熱部は、前記搬送ラインの一定区間に亘って当該プリフォームの搬送方向に対して搬送ラインの幅方向一方の側に備わって当該一方の側からこの一定区間搬送されるプリフォームを加熱するための加熱領域を前記搬送ラインの幅方向一方の側に形成するようになっており、前記第１のプリフォーム風当て部は、前記搬送ラインの一定区間に亘って前記搬送されるプリフォームを挟んで前記プリフォーム加熱部と対向するように当該プリフォームの搬送方向に対して搬送ラインの幅方向他方の側に備わって当該他方の側からこの一定区間搬送される前記加熱されたプリフォームを冷却するための冷却領域を前記搬送ラインの幅方向他方の側に形成するようになっており、かつ
前記第２のプリフォーム風当て部の風当てエリアにおいて、前記加熱部を出た後の前記プリフォームであって前記ペットボトル製造装置の周囲雰囲気に全体が晒される加熱後のプリフォームについて、前記搬送ラインによって当該プリフォームを軸心廻りに一定方向に常に回転させた状態で、当該第２のプリフォーム風当て部によって当該周囲雰囲気を攪拌した空気の風として前記周囲雰囲気に晒される加熱後のプリフォームに対する風当てが行われることを特徴としている。

【発明の効果】

【0030】

本発明によると、どのような種類のペットボトルであっても加熱部を必要最短にすることにより余分な時間をかけずに良質なペットボトルを効率良く安定して製造できると共に、全体の大きさが大型化することなく限られた設置スペースであってもより省スペース設計のペットボトル製造装置を提供することができる。これに加えて、ペットボトルが耐熱ペットボトルの場合、複雑な工程を踏まずに製造できるようにするペットボトル製造装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】本発明の第１の実施形態に係るペットボトル製造装置の構成を概略的に示す平面図である。

【図2】図１に示すペットボトル製造装置の加熱部及び風当て部の間を通過するプリフォームとマンドレルを搬送ラインの上流側から見た概略図である。

【図3】図２におけるプリフォームへの加熱部からの加熱状態及び風当て部からの風当て状態を示す説明図である。

【図4】図３に示したプリフォームへの加熱部からの加熱状態及び風当て部からの風当て状態を図２に対応して示す説明図である。

【図5】本発明の第２の実施形態に係るペットボトル製造装置の構成を概略的に示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0032】

続いて、本発明の第１の実施形態に係るペットボトル製造装置１の構成について説明する。なお、このペットボトル製造装置１は、射出成形機で成形してから取り出したプリフォームをブロー成形機で再加熱してペットボトルを製造するタイプの製造装置である。

【0033】

以下、本発明の第１の実施形態に係る（以下適宜単に「本実施形態」又は「実施形態」とする）ペットボトル製造装置１を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るペットボトル製造装置１の構成を概略的に示す平面図である。また、図２は、図１に示すペットボトル製造装置１の加熱部及び風当て部の間を通過するプリフォーム２０とマンドレル１００を搬送ライン２００の上流側から見た概略図である。また、図３は、図２におけるプリフォーム２０への加熱部からの加熱状態及び風当て部からの風当て状態を示す説明図である。また、図４は、図３に示したプリフォーム２０への加熱部からの加熱状態及び風当て部からの風当て状態を図２に対応して示す説明図である。なお、図１において発明の理解の容易化と図示の簡略化のためにマンドレル１００の数を少なめに描いたが、実際にはペットボトル製造装置１の大きさによって異なるが図示する数よりも多くの数のマンドレル１００が互いに所定の間隔で搬送ライン２００によって搬送されている。

【0034】

本実施形態に係るペットボトル製造装置１（以下単に「ペットボトル製造装置１」とする）は、ブロー成形によりペットボトル３０を製造するペットボトル製造装置であって、設置状態で上面が水平となる基台１１と、基台１１の上面に設置されマンドレル１００に乗せられたプリフォーム２０を所定間隔で順次搬送していく搬送ライン２００と、搬送ライン２００のマンドレル１００にプリフォーム２０を順次投入するプリフォーム投入部３００と、プリフォーム投入部３００に投入され搬送ライン２００によって送られてくるプリフォーム２０を順次加熱するプリフォーム加熱部４００と、プリフォーム加熱部４００に対向配置されたプリフォーム風当て部５００と、プリフォーム加熱部４００において加熱され搬送ライン２００によって送られてくるプリフォーム２０を順次ブロー成形するブロー成形部６００と、ブロー成形部６００によってブロー成形されプリフォーム２０から製品として製造され搬送ライン２００によって送られてくるペットボトル３０を順次取り出すペットボトル取り出し部７００を有している。

【0035】

なお、プリフォーム加熱部４００とプリフォーム風当て部５００が配置された部分には加熱空気排気部８００が備わっている。また、プリフォーム加熱部４００とブロー成形部６００との間の搬送ライン２００の近傍にはトランジット風当て部９００が設けられている。

【0036】

以下の説明において、プリフォーム投入部３００とこれに対応する搬送ライン２００の一部をプリフォーム投入ステーション、プリフォーム加熱部４００及びプリフォーム風当て部５００とこれに挟まれた搬送ライン２００の一部をプリフォーム加熱・風当てステーション、プリフォーム２０をブロー成形するブロー成形部６００とこれに対応する搬送ライン２００の一部をプリフォームブロー成形ステーション、トランジット風当て部９００とこれに対応する搬送ライン２００の一部をトランジットステーションと適宜呼ぶものとする。

【0037】

搬送ライン２００は、図１に示すように、平面視トラック形状を有し、プリフォーム２０及びペットボトル３０をそれぞれ倒立状態で保持しながら移動するマンドレル１００が所定の間隔で配置され、所定の移動速度で図中反時計回りに移動するようになっている。なお、本実施形態における搬送ラインの形状やマンドレルの移動方向については、本発明のあくまで一例を示したものに過ぎず、図1の搬送ラインは一例に過ぎない。即ち、搬送ラインが平面視トラック形状以外の形状の場合も当然考えられ、同じくマンドレルの移動方向が図中時計回り場合もあることは言うまでもない。

【0038】

なお、搬送ライン２００は、プリフォーム投入部３００からブロー成形部６００までがプリフォーム搬送ライン区間２１０（図中マンドレル１００を示す二重丸の内側の円のみハッチングが施されている区間）、ブロー成形部６００からペットボトル取り出し部７００までがペットボトル搬送ライン区間２２０（図中マンドレル１００を示す二重丸の全体にハッチングが施されている区間）、ペットボトル取り出し部７００からプリフォーム投入部３００までが空マンドレル搬送ライン区間２３０（図中マンドレル１００を示す二重丸の全体にハッチングが施されていない区間）の３区間から構成されている。

【0039】

そして、プリフォーム加熱部４００とプリフォーム風当て部５００との間で規定される搬送ライン２００及びトランジット風当て部近傍の搬送ライン２００の下側には回転装置２５０が備わっている。

【0040】

回転装置２５０は、プリフォーム加熱・風当てステーションにおいてプリフォーム２０を搬送ライン２００の一定区間に亘って加熱している間、及びトランジットステーションの双方においてマンドレル１００を回転させることでプリフォーム２０をその軸芯周りに回転させるようなっている。

【0041】

マンドレル１００は、図２に示すように、ハウジング１１０と、ハウジング１１０に着脱可能に固定された口部装着部１２０からなる。

【0042】

口部装着部１２０は、プリフォーム２０の口部２１に挿入されて両者がしっかりと嵌まり合い、プリフォーム２０及びブロー成形後のペットボトル３０を垂直に倒立させた状態を保ちながらマンドレル１００上で保持するようになっている。

【0043】

なお、マンドレル１００の下側には加熱・風当てステーション及びトランジットステーションに設けられた回転装置と連動してマンドレル１００自体を回転させる回転連結部１３０が備わっている。

【0044】

プリフォーム投入部３００は、搬送ライン上の空マンドレル１００がプリフォーム投入ステーションに達した時に空マンドレル１００の口部装着部１２０にプリフォーム２０の口部２１を嵌め込んで、プリフォーム２０をマンドレル１００に倒立状態にしたまま次なる加熱・風当てステーションに多数のプリフォーム２０を順次供給する役目を果たしている。なお、プリフォーム投入部３００には、専用の投入装置や直交座標型のロボット等、様々な公知の装置が用いられている。

【0045】

プリフォーム加熱部４００は、搬送ライン２００の一定区間を占める加熱・風当てステーションの搬送ライン２００に対して一方の側に設けられている。プリフォーム加熱部４００は、図１においては搬送ライン２００の手前側に亘って水平方向に延在する一定長さのヒーター４１１，４１２，４１３，４１４，４１５，４１６（４１０）を図２に実線で示すように垂直方向に所定の間隔で複数本（本実施形態では発明の理解及び図示の容易化のために少なめの本数である６本）配置した構成を有している。なお、最下段のヒーター４１１の配置高さは、マンドレル１００に乗せられ加熱・風当てステーションを通過するプリフォーム２０の口部２１を除いたその近傍をブロー成形により膨らませる加熱量を加えるのに適した高さとなっている。なお、実際にはヒーターの数はペットボトル製造装置の機種により異なっており、通常例えば１０本以上等、本実施形態よりも多い本数のヒーターが所定の間隔で配置され、高さの異なるプリフォームの加熱に対応できるようになっている。

【0046】

また、各ヒーター４１０の裏側には加熱部内風当て部４２０が備わっている。加熱部内風当て部４２０は、ファンやブロアから構成され、各ヒーター４１０において加熱された空気がヒーター内に篭ることなく（留まることなく）、加熱・風当てステーション内のプリフォーム２０を効率的に加熱する役目を果たしている（図４の右から左に向かう細い波線の矢印参照）。

【0047】

プリフォーム加熱部４００が各プリフォーム２０を加熱する加熱量は、ヒーター調整により高めに設定できる。プリフォーム風当て部５００を作動させないとプリフォーム２０の少なくとも一部が白化（結晶化）するが、プリフォーム風当て部５００を作動させると、高温加熱でもこのような白化（結晶化）が生じない加熱量にすることができる。即ち、プリフォーム風当て部５００を有さない従来のペットボトル製造装置に比べて加熱・風当てステーション内の搬送ライン２００において各プリフォーム２０あたりの加熱量をその分多くすることができる。

【0048】

プリフォーム風当て部５００は、搬送ライン２００の一定区間を占める加熱・風当てステーションの搬送ライン２００に対してプリフォーム加熱部４００の他方の側に設けられている。そして、プリフォーム風当て部５００は、ここでは詳細には図示しないが、ファン、ブロア、コンプレッサー等の送風機５１０と、送風機５１０によって送風された空気の流れをプリフォーム全体に局所的に当たるようにするための風当てスリットガイド５２０を有している。

【0049】

風当てスリットガイド５２０は、図３に示すように、複数枚の仕切り板５２１～５２７を互いに所定の間隔で同一方向に向かうように配置されている。そして、送風機５１０から送風された空気が風当てスリットガイド５２０をなすそれぞれの仕切り板５２１～５２７の間を通って整流され、各スリットガイドからプリフォーム全体に局所的に吹き付けられるようになっている（図３における風当てスリットガイド５２０間に示す白抜きの矢印及び図４における風当てスリットガイド５２０に示す左側から右側に向かう白抜きの矢印参照）。

【0050】

なお、本実施形態では発明の理解及び図示の容易化のために風当てスリット同士の間隔が広く風当てスリットの枚数も少なめとなっているが、実際にはこのような形態に限定されるものではなく、プリフォームへの風当ての効果を勘案してより多くの風当てスリットガイドを設けている。

【0051】

即ち、風当てスリットガイド５２０を介して各プリフォーム２０に向かって吹き出した空気が、ヒーターによって加熱され、搬送ライン２００上を軸芯周りに回転しながら移動していくプリフォーム２０の全体に吹きかかるようになっている。これによって、各ヒーター４１０によって熱せられたプリフォーム２０の表面の急激な温度上昇に基づく白化現象（結晶化現象）の発生を抑える役目をし、また、プリフォーム内外面の温度差を縮めることによりボトル成形に最適なプリフォーム状態にすることが出来る。

【0052】

プリフォーム風当て部５００による各プリフォーム２０への風当て量は、プリフォーム風当て部５００を作動させないとプリフォーム加熱部４００からの高温加熱によりプリフォーム２０の少なくとも一部が白化（結晶化）するが、プリフォーム風当て部５００を作動させると、高温加熱でもこのような白化（結晶化）が生じないように風当て量を調整できる。

【0053】

なお、プリフォーム風当て部５００は、本実施形態においては自動インバータ制御を行っていない。この理由は、自動インバータ制御を行うと、プリフォーム加熱部４００内の温度によって自動的にモーターが制御され風量が変わってしまい、加熱されるプリフォーム２０の表面温度もまちまちになってしまうためである。そのため、本実施形態においては、プリフォーム２０に当てる風の強弱調整については手動でもできるようにして、同じロットのプリフォーム２０を加熱しながら風を当てる際に必ず同じ風量となるように条件を揃えている。しかしながら、本発明の作用を十分に発揮し得る範囲内であれば、この実施形態以外の制御方法で加熱中のプリフォーム２０に風当てを行っても良い。

【0054】

加熱空気排気部８００は、プリフォーム加熱部４００とプリフォーム風当て部５００との間の空間の上方に設置されている。加熱空気排気部８００は、加熱・風当てステーションにおいて生じるプリフォーム２０を加熱した後の空気を全体的に吸い込んで外部に排出する役目を果たしている（図４において加熱空気排気部８００に向かう湾曲した上向きの矢印参照）。

【0055】

なお、本実施形態においては、上述したようにプリフォーム２０の口部２１（ブロー成形後のペットボトル３０の飲み口部）が下向きであるため、加熱空気排気部８００は、プリフォーム加熱部４００とプリフォーム風当て部５００との間の空間の上方に設置されている。しかしながら、ペットボトル製造装置１の構造に応じてプリフォーム２０の口部２１（ブロー成形後のペットボトル３０の飲み口部）が上向きの形態となる場合、加熱された空気がプリフォーム２０の口部２１に当たらないように加熱後の空気を下側に排出するように加熱空気排気部８００を加熱・風当てステーションに設置する場合がある。

【0056】

トランジット風当て部９００は、加熱・風当てステーションからブロー成形ステーションに入るまでの待機位置、即ち１つ先のマンドレル１００に取り付けられたプリフォーム２０がブロー成形部６００でブロー成形されている間、マンドレル１００ごと留まっている位置としてのトランジットステーションに設けられ、加熱・風当てステーションから加熱されて出てきてブロー成形部６００の金型６１１，６１２（６１０）に入る直前のプリフォーム２０に更に風を当てる役目を果たしている。なお、トランジット風当て部９００は、プリフォーム風当て部５００と同様にファンやブロア、コンプレッサー等の適当な風当て装置が用いられている。

【0057】

トランジットステーションでもプリフォーム２０の中に熱が浸透し、白化現象（結晶化現象）が進むことが懸念されるため、ブロー成形される直前のプリフォーム２０の結晶化状態に応じてトランジット風当て部９００における風当てを行うか行わないかを決定する。即ち、トランジットステーションでプリフォーム２０が白化（結晶化）することがないのが明らかな場合においては、このトランジット風当て部９００を作動させる必要は無い。

【0058】

なお、図１においてはプリフォーム加熱部４００及びプリフォーム風当て部５００とブロー成形部６００との間の搬送ライン２００の近傍の一部であってプリフォーム２０がブロー成形前に一時待機する位置にトランジット風当て部９００が設けられているが、搬送ライン２００に沿ってその近傍に全体的に設けられていても良い。

【0059】

ブロー成形部６００は、搬送ライン２００を跨ぐように備わっている。そして、ブロー成形前のプリフォーム２０が搬送ライン２００の上流側からマンドレル１００に取り付けられて移動してくる際には、図１に示すように金型６１０の半部６１１，６１２同士が互いに離間して開放状態となってペットボトル成形ステーションにマンドレル１００及びこれに嵌め込まれたプリフォーム２０が規定通り位置決めされて停止するようになっている。そして、これらの停止後に金型６１０の半部６１１，６１２同士が互いに当接して閉塞状態となり、ブロー成形用金型６１０を構成する。そして、この状態でブロー成形を行いプリフォーム２０からペットボトル３０に成形した後、再び金型６１０の半部６１１，６１２同士が互いに離間して開放状態となり、ブロー成形後のペットボトル３０をマンドレル１００ごとペットボトル取り出し部７００に向かって移動させるようになっている。

【0060】

ペットボトル取り出し部７００は、プリフォーム投入部３００とは逆にブロー成形部６００においてペットボトル３０として成形されマンドレル１００に取り付けたまま搬送ライン２００を移動してくるペットボトル３０をペットボトル取り出しステーションにおいて製品として取り出す役目を果たしている。なお、ペットボトル取り出し部７００には、プリフォーム投入部３００と同様に、専用の取り出し装置や直交座標型のロボット等、様々な公知の装置が用いられている。

【0061】

基台１１には上述した本実施形態に係るペットボトル製造装置１の各構成要素を所定の動作タイミングで互いに同期させながら動かすための制御装置（図面では図示せず）が備わると共に、ペットボトル製造装置１の操作者が装置の操作を行ったり装置の作動状況を確認したりするための入力装置及び表示装置（図面では図示せず）が備わっている。

【0062】

続いて、本実施形態に係るペットボトル製造装置１を用いたペットボトル３０の製造方法について説明する。最初にプリフォーム投入部３００においてプリフォーム２０が各マンドレル１００の口部装着部１２０に順次１本ずつ差し込まれる。そして、プリフォーム搬送ライン区間に沿って加熱・風当てステーションに向けて搬送される。加熱・風当てステーションに近づいた段階で各マンドレル１００は回転装置２５０によって回転する。これに伴い、各口部装着部１２０に嵌まり込んだプリフォーム２０も各口部装着部１２０と共にその軸芯周りに回転する。

【0063】

そして、プリフォーム２０は回転しながら加熱・風当てステーションのプリフォーム加熱部４００とプリフォーム風当て部５００の間を通過していく。加熱・風当てステーション通過中は、プリフォーム風当て部からの局所的な風当てが無いとプリフォーム２０の少なくとも表面が白化してしまう（結晶化してしまう）程度の、通常より大きな加熱量が各ヒーター４１０によって加えられる。

【0064】

即ち、このような加熱量がプリフォーム加熱部４００から加えられる一方、プリフォーム風当て部５００からの局所的な風当てによってプリフォーム２０の白化現象（結晶化現象）が阻止されながら加熱・風当てステーションをプリフォーム２０が順々に通過していく。

【0065】

このように、加熱・風当てステーション内におけるプリフォーム２０を加熱した後の空気は加熱空気排気部８００を介して常に排出され、加熱・風当てステーションを通過するプリフォーム２０に上述したプリフォーム２０の白化現象（結晶化現象）の発生をギリギリに抑えるプリフォーム加熱部４００の加熱量及び風当て量がプリフォーム２０に常にバランス良く供給される。なお、加熱後の空気はプリフォーム２０の口部２１と反対側に排出されるので、プリフォーム２０の加熱すべき部分だけ加熱することができる。

【0066】

本発明の特徴的部分である加熱・風当てステーションを構成するプリフォーム加熱部４００の長さは、従来のペットボトル製造装置よりも短くなっているので、これを通過するプリフォーム２０は短時間で白化現象（結晶化現象）が生じることなくブロー成形可能な程度まで効率良く加熱される。

【0067】

加熱・風当てステーションで加熱されたプリフォーム２０はトランジットステーションでその前に搬送されるプリフォーム２０がブロー成形ステーションでブロー成形されるまでマンドレル１００の口部装着部１２０に取り付けられたまま待機する。この際においても、回転装置２５０によってマンドレル１００が回転することでプリフォーム２０も口部装着部１２０と共に回転し続ける。そして、トランジットステーションに設けられたトランジット風当て部９００によってプリフォーム２０の軸芯周りに全周に亘って風が吹き付けられ白化現象（結晶化現象）がトランジットステーションで生じるのを防止する。

【0068】

先行するプリフォーム２０のブロー成形が終わった後、ブロー成形ステーションのブロー成形用金型６１０が開放され、続く加熱されたプリフォーム２０が口部装着部１２０に取り付けられたままマンドレル１００ごとブロー成形ステーションまで移動して停止する。そして、ブロー成形用金型６１０が閉塞し、プリフォーム２０がペットボトル３０の大きさまでブロー成形される。

【0069】

ブロー成形されたペットボトル３０は、その飲み口部が口部装着部１２０に嵌まったままマンドレル１００ごと搬送ライン２００のペットボトル搬送ライン区間をペットボトル取り出しステーションまで移動する。そして、ペットボトル取り出しステーションでマンドレル１００が停止した状態でペットボトル取り出し部７００によりマンドレル１００の口部装着部１２０からペットボトル３０が製品として順次取り出されていく。

【0070】

口部装着部１２０からペットボトル３０が取り出された空マンドレル１００は、搬送ライン２００の空マンドレル搬送ライン区間を通って再びプリフォーム投入ステーションまで移動し、上述した一連の工程を再び繰り返す。

【0071】

このようにして、ペットボトル製造装置の生産効率及び小型化のネックとなっていた加熱ステーションを本発明においては従来とは異なる加熱・風当てステーションに変えることで、その生産効率をかなり高めると共にペットボトル製造装置自体の小型化を達成する。

【0072】

続いて、上述した実施形態を一例とする本発明に係るペットボトル製造装置において、従来とは異なり特別にプリフォーム風当て部やトランジット風当て部を設けてプリフォームに積極的に風を当てる理由についてより詳しく説明する。

【0073】

ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）でできたプリフォームに熱をかけることの問題点として、加熱工程において一定の温度を超えた温度で急速に加熱するとその表面が結晶化（白化）してしまい、その後のブロー成形工程でそれ以上伸びなくなってしまう。即ち、ブロー成形工程でその結晶化した部分が伸びなくなったプリフォームは、規定の形状を有さない不良品のペットボトルとしてブロー成形されてしまう。そのため、加熱工程におけるヒーターの温度の上げ方にも限界が生じ、搬送ラインに沿ってある程度長い加熱ステーションを設ける必要がある。

【0074】

特に、肉厚の厚いプリフォームの場合、マンドレルを回転させてプリフォーム自体の厚み方向の表面から内側面までのかなりの厚みの部分をヒーターで充分加熱する必要がある。そのため、内側面まで充分加熱するようにプリフォームの表面部分からヒーターにより高温で加熱すると、プリフォームの表面と内側面で温度差が出ることになる。つまり、表面から内側までの温度変化の勾配が大きくなる。

【0075】

プリフォームの内側面を所定の温度に達するまで加熱した状態においては、プリフォームの表面からのみ加熱している関係上、厚み方向の温度勾配がどうしても生じてプリフォームの表面の温度が高温となり、表面だけ白化（結晶化）してしまう場合がある。

【0076】

プリフォームの一部でも白化（結晶化）して規定通り膨張しないと、所望のペットボトルの形状とならず不良品となってそのまま廃棄するか再度フレークに裁断してリサイクルせざるを得ないため、製品の歩留まりが低下してしまう。

【0077】

そのため従来は、肉厚の厚いプリフォームを加熱する場合や、生産速度を上げる場合、加熱ステーションの長さを搬送ラインに沿ってかなり長くする必要がある。その結果、ペットボトル製造装置自体の大型化を招き、また生産速度を上げるために加熱ステーションの長さを長くするにも限りがあるためペットボトルの生産効率が制限されてしまう。

【0078】

しかしながら、本発明によると、加熱・風当てステーションにおいてヒーターによってプリフォームが加熱されると同時にそのプリフォームにプリフォーム風当て部の風当てスリットガイドから局所的に風を当てることによって、たとえ肉厚の厚いプリフォームであっても内外面の温度差を縮め、内側面の所定温度に、白化（結晶化）することなく到達する状態を、余分な時間をかけず、つくり出すことができる。

【0079】

更には、加熱・風当てステーションを出たプリフォームがブロー成形用の金型に入るまでの間で規定されるトランジット（待機）区間においても風を当てるようになっているので、その効果を高めることができる。

【0080】

即ち、本発明においては、上述したようなプリフォーム風当て部によって、加熱・風当てステーション及びトランジットステーションにおいて風当て部分をつくり、プリフォームの表面を強制的に冷やすことで、加熱装置のヒーター温度を高めてもプリフォームの表面に白化現象（結晶化現象）が生じるのを防止することができることを発明者が着目した事に技術的に大きな意義がある。

【0081】

また、この風当て中、プリフォームは回転装置で常に回転しているので、プリフォームの外周面にヒーターの熱が均一に加わると共に、風当て部のガイドスリットから吹き出した風が均一に当たる。

【0082】

その結果、ヒーターの熱を、表面からプリフォームに当て、プリフォームの内側に浸透していく過程において従来のようにプリフォームの表面が高温になり白化（結晶化）が生じてしまうのを防ぐことができる。

【0083】

また、プリフォームの表面に風を当てることにより、プリフォームを従来よりも高温で加熱しても表面の白化（結晶化）を抑えながら従来に比べてプリフォームの内側にすばやく熱を伝えることができるので、表面と内面の温度差が小さくなる。その結果、プリフォームの表面に白化（結晶化）を生じさせることなく表面から内側面に至るまで全体的に温度変化の勾配の緩い高温の加熱状態とすることができる。

【0084】

そのため、このようにたとえ肉厚の厚いプリフォームであっても全体的に高温で安定したプリフォームに加熱することができその後ブロー成形も容易になる。

【0085】

また、本発明特有の風当て技術により、従来技術のようにプリフォームの表面が高温になり白化（結晶化）が生じてしまうのを防ぐため、ゆっくり白化しない程度の温度でプリフォームを加熱し、熱を浸透させるという対策を取る必要がないので、ヒーターを高温にでき、加熱時間を短縮することが可能となる。その結果ヒーターゾーンを短くできるので加熱装置の消費電力を低減させることができる。

【0086】

そして、本発明によるとペットボトル製造装置の省スペース化を図ることで大きなメリットが生じる。つまり、従来のペットボトル製造装置によると、特に肉厚の厚いプリフォーム等をペットボトルにする場合、ヒーター時間が長くなければならないので、これに伴い長い加熱ステーションが必要となっていたが、本発明の場合、プリフォームの加熱過程において加熱時間を短縮できるので、加熱・風当てステーションを短くできる。

【0087】

また、本発明に係るペットボトル製造装置によると、プリフォームの肉厚が厚くても安定したブロー成形を行い、歩留まりの良好なペットボトルの製造が可能となる。その結果、様々なタイプのペットボトルを製造するためのプリフォームをこのペットボトル製造装置に投入することができるようになる。具体的には、ウォーターサーバー用ペットガロンボトルにブロー成形可能な肉厚の厚いプリフォームが一例として挙げられる。また、略一定の直径を有する一般的なペットボトルとは異なる異形形状のペットボトル、即ち例えば人気のあるアニメのキャラクターや観光名所としての有名な建造物を三次元的に模したような異形形状のペットボトルにブロー成形可能な肉厚の厚いプリフォームに対してもこのペットボトル製造装置を利用可能である。

【0088】

これに加えて、本発明に係るペットボトル製造装置の場合、限られたスペースにペットボトル製造装置を設置する要望がある場合、大型機よりも省スペース設計の装置とすることができる。

【0089】

即ち、一般的な量産機の場合のように生産スピードを上げる為に加熱部の全長を必要以上に長くする必要がなく、その結果、機械が大型化することがない。具体的には、従来の一般的な製造装置の場合、生産スピードを上げるために加熱温度を通常より上げる方法ではプリフォームが白化（結晶化）してしまい、ブローしてペットボトル形状まで膨らますことが難しかった。これを防止すべく加熱温度は通常と大幅な変化は持たせず、プリフォームの加熱部通過速度を上げ、かつ外側から内側への熱の浸透を得るために加熱部の全長を長く伸ばした装置とならざるを得ず、機械の大型化につながっていた。しかし、本発明の場合、風当て装置により高温でのプリフォーム加熱が可能となり、ヒーターゾーンが短縮されたことにより省スペース設計に対応した特性を生かしつつ、つまりは大量のプリフォームを従来よりも短時間で加熱し、大量生産用の型数の多い金型に入れ、ブロー成形することができるので、従来より短時間で大量のペットボトルを製造することができる。

【0090】

更には、本発明に係るペットボトル製造装置によると、耐熱性ペットボトルを製造するのにも適している。具体的には、解決すべき課題で詳細に説明したペットボトルの一形態である耐熱ペットボトルに関する問題も解決することができる。即ち、本発明によると従来とは異なり、プリフォームの外側から内側まで高温の熱を浸透させることができるので、従来のように外側の熱が内側に伝わる前に外側の白化が進みブロー成形でペットボトル形状まで膨らますことができなかったり、プリフォーム外側の白化を避けるために白化寸前までプリフォームを加熱できないという理由で、耐熱温度が低いボトルしか成形できなかったりという問題を解決することができる。その結果、本発明の場合、耐熱ボトル製造の際に従来問題となっていた常温ボトル製造とは異なる工程を踏むような複雑な製造工程を踏まなくてすみ、この工程を簡略化させることができる。

【0091】

続いて、上述した本発明に係るペットボトル製造装置の適用対象の広さについて補足説明する。まず、ウォーターサーバー等大容量ボトルにも応用が利く点について説明する。ウォーターサーバー（３ガロン・５ガロン等）ボトルは、プリフォームをかなり引き伸ばして製造する。

【0092】

ガロンボトルのように大容量ボトルを膨らます場合、コーナー部分をつくるには、プリフォームを高温で熱して成形するため、コーナー部分のひけ（くしゃくしゃになる現象）若しくは、白化（結晶化）することが多く、従来では理想的な成形条件を出すのは極めて難しかったが、本発明に係る風当て技術を使えば、そのような問題を一気に解消することができる。

【0093】

また、延伸倍率が高いペットボトル（プリフォームを多く伸ばす必要のあるペットボトル）にも応用が利く。複雑な形状ボトルを製造する時に使う肉厚プリフォームは、内部まで熱が浸透するのに時間がかかるため、風当て技術を使いプリフォーム内部までの浸透時間を短縮し、表面と内面の温度が一定の高温プリフォームにすることによって安定した品質のペットボトル成形が可能となる。

【0094】

なお、本発明の範囲は上述した実施形態に限るものではない。即ち、上述した実施形態におけるプリフォームの材質に限定されるものではなく、例えば、ポリエチレンテレフタレートでできたプリフォームに代えて、加熱過程において結晶化現象が生じる場合のある例えばポリプロピレン（ＰＰ）でできたプリフォームを本発明に係るペットボトル製造装置のプリフォーム投入部に投入することも可能である。

【0095】

また、本発明の範囲は、上述した実施形態における各構成要素に関して挙げた形状や個数に限定されるものではない。例えば、搬送ライン全体がペットボトル製造装置の上側に設置され、プリフォームやペットボトルを取り付けるマンドレルを搬送ラインに下向きに所定間隔で設けることで、プリフォームやペットボトルを吊り下げながら搬送ラインに沿ってこれらを移動させる形態のペットボトル製造装置についても適用可能である。なお、この場合は、加熱・風当てステーションの加熱空気排気部がプリフォームの口部と反対側に位置する構造となる場合もある。

【0096】

また、プリフォーム風当て部において必ずしも風当てガイドスリットを設ける必要はないが、風当てガイドスリットを設けることでプリフォームに向けて効率的に風を当てることができるので好ましい。

【0097】

また、図１においては、プリフォーム風当て部５００は、マンドレルの搬送方向に沿ってプリフォーム加熱部４００のヒーター４１０と同程度の長さで設けたが、必ずしもこれと同等にすることなくプリフォーム風当て部５００の長さはその作用が充分に発揮できれば多少短くする等適宜変更可能であることは言うまでもない。

【0098】

また、加熱・風当てステーションにおいてプリフォーム風当て部が設けられていれば、加熱・風当てステーションとブロー成形ステーションとの間にトランジット風当て部を必ずしも設ける必要は無い。しかしながら、これらの間の搬送ラインの近傍の一部又は全部にトランジット風当て部を設けることによって、本発明の上述した作用をより効果的に発揮することができる。

【0099】

また、本発明に係るペットボトル製造装置によってペットボトルの大量生産をより一層可能とするために、ブロー成形部が一度に複数本のペットボトルをブロー成形可能な構造となっていても良い。具体的には、例えばブロー成形部に複数の金型が直列に並んで設置され、それぞれの金型において同時にプリフォームをブロー成形してペットボトルとするような構造が考えられる。プリフォーム加熱部の部分が従来の大量生産機よりも短くなっているため、従来と比べ省スペース設計の製造装置においても大量生産に対応できる。

【0100】

なお、本発明に係るペットボトル製造装置によると、上述したポリエチレンテレフタレートでできたプリフォームに代えて、加熱過程において結晶化現象が生じる場合のあるプリフォームをプリフォーム投入部に投入できる。具体的には、例えばポリプロピレン（ＰＰ）等の熱可塑性樹脂でできたプリフォームをプリフォーム投入部に投入することで、ポリプロピレンでできた飲料用容器や食品用容器として利用可能なペットボトルを小型のペットボトル製造装置によって大量生産することが可能となる。

【0101】

最後に、本発明の作用を発揮することの出来る第２の実施形態について説明する。図５は、本発明の第２の実施形態に係るペットボトル製造装置の構成を概略的に示す平面図である。第２の実施形態に係るペットボトル製造装置は、基本的に第１の実施形態に係るペットボトル製造装置と等価的な構成を有しているため、両者の異なる構成である第２の実施形態の特徴的部分についてのみ説明し、その他の構成については図面に同等の符号を付して詳細な説明を省略する。

【0102】

なお、図５において発明の理解の容易化と図示の簡略化のためにマンドレル１００の数を少なめに描いたが、実際にはよりペットボトル製造装置２の大きさによって異なるが図示する数よりも多くの数のマンドレル１００が互いに短い間隔で搬送ライン２００によって搬送されている。

【0103】

第１の実施形態に係るペットボトル製造装置１においては、プリフォーム風当て部５００は、プリフォーム加熱部４００によってプリフォーム２０が加熱される過程においてプリフォーム２０に風を当てるように設けられていた。そして、トランジット風当て部９００がその補助的な風当て装置としてプリフォーム２０を加熱してからブロー成形部の６００に入るまでの間のトランジットゾーンの所定位置に設けられていた。そして、このトランジット風当て部９００は、あくまで補助的な風当ての役目をするものであり、プリフォーム加熱部４００に対向する位置にメインのプリフォーム風当て部５００が設けられていれば、補助的なトランジット風当て部９００については必ずしも必要としない旨を説明した。

【0104】

一方、第２の実施形態に係るペットボトル製造装置２の場合、図５に示すように、プリフォーム加熱部４００には第１の実施形態のプリフォーム風当て部５００の代わりに加熱促進用反射板５５０が設けられ、第１の実施形態における補助的役目を果たしていたトランジット風当て部９００が設けられた位置には、トランジットゾーン風当て部９５０が本実施形態におけるメインの風当て部として設けられている。

【0105】

加熱促進用反射板５５０は、加熱用のヒーター４１０と搬送ライン２００を介して反対側に設けられ、ヒーター４１０の熱を反射することでプリフォーム２０に効率良く熱を加えるための役目を果たしている。なお、プリフォーム加熱部４００の加熱促進用反射板５５０については第２の実施形態においてとりあえず設けたものであり、本発明を実施する上ではプリフォーム２０の加熱状況に応じて必ずしも必要としない。

【0106】

第２の実施形態におけるプリフォーム加熱部４００の構造については、プリフォーム風当て部５００の代わりに加熱促進用反射板５５０が設けられた以外、第１の実施形態と同様であるので、共通する各構成要素の説明を省略する。

【0107】

トランジットゾーン風当て部９５０は、第１の実施形態のトランジット風当て部９００と基本的構成を共通とするが、プリフォーム加熱部４００を通り過ぎる間は白化（結晶化）現象が生じずこのトランジットゾーンにおいて急に白化（結晶化）現象が生じる場合の対策を低コストで確実にとることができる。なお、図５においては、説明の都合上及び発明の理解の容易化のためにトランジットゾーン風当て部９５０を１つだけ描いているが、機種によっては数個のプリフォーム２０に風が当たる構造となる場合があるので、実際には図５のようなマンドレル１００の配置形態に限定されるものではない。

【0108】

このようにプリフォーム加熱部４００にプリフォーム風当て部５００を設けることなく、プリフォーム加熱部４００でプリフォーム２０を加熱してからブロー成形部６００に入るまでの間の所定位置にトランジットゾーン風当て部９５０が設けられていても本発明特有の作用効果を十分に発揮し得る。この点について以下に説明する。

【0109】

第２の実施形態特有の構成であるトランジットゾーンだけの風当て部がなぜ有効なのかに付いての所見は以下の通りである。
（１）プリフォームの加熱ゾーンの加熱中においては白化（結晶化）が生じないがトランジットゾーンで白化（結晶化）してしまう場合があるためである。具体的には、プリフォーム加熱部を出てすぐに白化（結晶化）してしまうことがよくあるためである。
（２）プリフォーム加熱部でプリフォームが熱せられ、加熱部後半になればなるほど熱がプリフォームにこもるため、加熱部後半及び加熱部を出てすぐの場所で高温になり、白化（結晶化）してしまう現象が発明者によって確認されている。そのため、そのような現象を防ぐためにトランジットゾーンのみで風を当てることによる白化（結晶化）を防止することが現状において非常に有効な手段として考えられるからである。
（３）プリフォームをペットボトルに成形する際に設計通りの理想的な成形を行うためには、プリフォームの内外面の温度には差がない（一定である）ことが望ましい。即ちプリフォームの外周面から内周面に達するまでの温度勾配（温度の下がり方の傾き）が全くないか実際にこれに影響を与える諸要因を勘案したとしても小さければ小さいほど好ましい。

【0110】

そのため、プリフォーム加熱部にプリフォーム風当て部を設けない場合、プリフォーム加熱部でプリフォームを熱するとプリフォームの外側から内側に向かって熱が一方向に伝わることに起因して、プリフォーム加熱部を出た時点では外側と内側の温度が一定でなくなる場合がある。これは、プリフォームの肉厚が厚ければ厚いほど顕著になる傾向にある。

【0111】

そのため、このようにプリフォーム外側の温度が内側の温度よりも高くなっている状態を、プリフォームがプリフォーム加熱部を出た加熱過程の直後におけるトランジットゾーンにおいて外側から風をあてて内外面の温度を近づけることで、第１の実施形態においてプリフォーム加熱部でプリフォーム風当て部によりプリフォームに風を当てた場合と同等の理由で、本発明の作用を十分に発揮することができる。即ち、プリフォーム加熱部やその後のトランジットゾーンにおいて風当て部を有さない従来のペットボトル製造装置のように白化（結晶化）が生じたり、内外面の温度差が一定でないためにボトル成形不良が生じてしまったりするのを防止することができる。

【0112】

以上のような理由により、第１の実施形態のようにプリフォーム加熱部４００にプリフォーム風当て部５００を設けず、その代わりにトランジットゾーンにトランジットゾーン風当て部９５０を設けても本発明の効果を発揮することが十分に可能となる。

【0113】

トランジットゾーン風当て部の具体的構成としては、図５に代表的に示したトランジットゾーン風当て部９５０の設置位置であっても良く、その設置位置の開始場所を実際にはプリフォーム加熱部４００の出口側に設け、この開始場所から搬送ライン２００に沿ってブロー成形部６００に向けて上述したプリフォームの白化（結晶化）を防ぐのに十分な長さのトランジットゾーン風当て部９５０を設ける形態にしても良い。この場合の長さは、トランジットゾーン風当て部９５０によって当てる風の量や風速などを勘案してシミュレーションや実地検証などを経て決定するのが良い。

【0114】

本発明にかかる第２の実施形態に係るペットボトル製造装置によると、既存のペットボトル製造装置、即ちプリフォーム加熱装置にプリフォーム風当て部が設けられていない製造装置にトランジットゾーン風当て部を後付けすることが可能となる。これによって、従来型のプリフォーム加熱装置のヒーターの温度を高めると共に、マンドレルの加熱装置内における搬送ライン状の移動速度を上げることで、全てのプリフォームが従来よりも短時間に加熱工程を通過させることができるようになる。

【0115】

即ち、このような状態においては従来ではプリフォーム加熱装置を出た直後にプリフォームの白化（結晶化）現象が生じてしまう恐れがあったりプリフォームの外側と内側との熱分布の温度勾配が好ましくない程度まで生じたりしてその後のブロー成形部におけるブロー成形に悪影響を与えていたが、既存のペットボトル製造装置に本発明に係る第２の実施形態のようにトランジットゾーン風当て部を後付けすることで、プリフォームがプリフォーム加熱装置を出た後のトランジットゾーンにおいてトランジットゾーン風当て部によってプリフォームに風を当てることができるようになり、従来のような白化（結晶化）に基づく深刻な問題の発生を回避することができる。

【0116】

このように、本発明の第２の実施形態によると、既存のペットボトル製造装置にプリフォーム風当て部を後付けすることで、さらなる効果として、その製造装置のプリフォーム加熱装置における加熱過程の時間を短縮化することができる。これによって、決まった時間内により多くのペットボトルを効率よく製造することができるようになるという特別なメリットを共有することができる。

【符号の説明】

【0117】

１，２ ペットボトル製造装置
１１ 基台
２０ プリフォーム
２１ 口部
３０ ペットボトル
１００ マンドレル
１１０ ハウジング
１２０ 口部装着部
１３０ 回転連結部
２００ 搬送ライン
２１０ プリフォーム搬送ライン区間
２２０ ペットボトル搬送ライン区間
２３０ 空マンドレル搬送ライン区間
２５０ 回転装置
３００ プリフォーム投入部
４００ プリフォーム加熱部
４１１，４１２，４１３，４１４，４１５，４１６（４１０） ヒーター
４２０ 加熱部内風当て部
５００ プリフォーム風当て部
５１０ 送風機
５２０ 風当てスリットガイド
５２１～５２７ 仕切り板
５５０ 加熱促進用反射板
６００ ブロー成形部
６１０ （ブロー成形用）金型
６１１，６１２ 半部（金型）
７００ ペットボトル取り出し部
８００ 加熱空気排気部
９００ トランジット風当て部
９５０ トランジットゾーン風当て部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】