JP2004155646A - ガラス容器の製造方法およびガラス容器の製造装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】成形金型を用いたガラス容器の製造方法および製造装置において、仕上型のファイナルブロー成形用のエアーとして、冷却装置、例えば熱交換器によって冷却された20〜50の冷却エアーを連続的にあるいは断続的に用いる。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、成形金型を用いたガラス容器の製造方法およびガラス容器の製造装置に関し、より詳細には、生産効率に優れるとともに、安価なガラス容器の製造方法およびガラス容器の製造装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、ガラスは化学的に安定で、透明性に優れていることから、ガラス容器の構成材料として多用されており、一般に、成形金型を用いて製造されていた。より詳細には、溶融ガラスを成形金型に導入し、次いで、圧縮空気を用いてブロー成形することにより、所望の形状のガラス容器が製造されていた。かかるガラス容器の製造方法によれば、圧縮空気が、溶融ガラスを成形金型表面に対して、押し付けた状態で接触させるために、溶融ガラスの熱を、成形金型を通じて、容易に放熱することができる。また、かかるガラス容器の製造方法によれば、圧縮空気を成形金型内に直接吹き込むことにより、ガラス容器を形成する途中で、その内面を冷却することができるために、成形金型の温度が過度に上昇することを防止することができる。
【0003】
また、ブロー成形用のエアーとして、圧縮空気の代わりに、水蒸気を用いるガラス容器の製造方法も提案されている(例えば、非特許文献1参照)。かかるガラス容器の製造方法によれば、圧縮空気を使用する場合に比べて、ガラス容器の成形工程での輻射熱エネルギーの吸収により優れているために、成形金型の熱をより速く、外部に対して放熱することができる。
【0004】
【非特許文献1】
「GLASS」、2000年6月号、P.139−140、スチームインクリージスプロダクティビティ(Steam Increased Productivity)
【0005】
【解決しようとする課題】
しかしながら、ブロー成形に圧縮空気を用いた場合には、例えば夏季などの外気温度が高いときには、ブロー成形用の圧縮空気の温度も高温となってしまうという問題があった。したがって、ガラス容器を成形金型から取出す際、あるいは取出してデッドプレート上で冷却する際に、リヒートによるガラス容器の胴曲がりや首曲がりが発生するという問題が見られた。
また、非特許文献1に記載したように、ブロー成形用に水蒸気を用いた場合には、その取扱いに注意を要するため、安全性に問題があるとともに、水を水蒸気化して排出する装置自体非常に高価なものになるという問題があった。さらに、水蒸気自体に水分を含むために、ブロー成形する際に、過度にガラス容器を冷却しすぎてしまい、その結果ひび割れが発生するという問題も見られた。
したがって、これらのガラス容器の製造方法では、ガラス容器の生産効率が低く、安価なガラス容器を提供することが困難であるという問題が見られた。
【0006】
そこで、本発明の発明者らは、上記の問題に鑑み鋭意検討したところ、成形金型を用いたガラス容器の製造方法において、ブロー成形用のエアーとして、冷却装置により冷却された冷却エアーを用いることにより、例えば、夏場等の外気温度が高い場合や、溶融窯の近傍で環境温度が高い場合であっても、ガラス容器を形成する際に、その内面から効果的に冷却することができ、リヒート等に起因したガラス容器の胴曲がりや首曲がりの発生を有効に防止できることを見出した。よって、本発明の目的は、ガラス容器の生産効率が向上し、しかも安価なガラス容器を提供できるガラス容器の製造方法およびガラス容器の製造装置を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、成形金型を用いたガラス容器の製造方法であって、ブロー成形用のエアーとして、冷却装置により冷却された冷却エアーを連続的にあるいは断続的に用いることを特徴とするガラス容器の製造方法が提供され、上述した問題を解決することができる。
すなわち、例えば、外気温度が高い場合や環境温度が高い場合には、冷却装置により冷却されたエアーを用いて適宜ブロー成形することにより、ガラス容器の内面から効率的に冷却することができる。したがって、ガラス容器を成形金型から取出す際、あるいは取出した後、デッドプレート上で冷却する際のリヒートによるガラス容器の胴曲がりや首曲がりを有効に防止することができる。また、ガラス容器の生産効率が向上する結果、安価なガラス容器を提供することができる。
【0008】
また、本発明のガラス容器の製造方法を実施するにあたり、冷却エアーの噴射温度を20〜50℃の範囲内の値とすることが好ましい。
このように所定温度域の冷却エアーを用いることにより、より効果的にガラス容器を冷却することができ、得られるガラス容器の胴曲がりや首曲がりをさらに有効に防止することができる。
【0009】
また、本発明のガラス容器の製造方法を実施するにあたり、冷却エアーの噴射温度の最高温度と最低温度との差を15℃以内の値とすることが好ましい。
このように一定温度の冷却エアーを用いることにより、より効果的にガラス容器を冷却することができ、ガラス容器の胴曲がりや首曲がりを防止することができるとともに、それぞれ均一な形状のガラス容器を得ることができる。
【0010】
また、本発明のガラス容器の製造方法を実施するにあたり、冷却エアーの噴射時間を1〜10秒の範囲内の値とすることが好ましい。
このように実施することにより、効率的にガラス容器を成形することができるとともに、迅速にガラス容器を冷却して、ガラス容器の胴曲がりや首曲がりを有効に防止することができる。
【0011】
また、本発明のガラス容器の製造方法を実施するにあたり、冷却エアーの噴射速度を0.1〜50リットル/秒の範囲内の値とすることが好ましい。
このように実施することにより、効率的にガラス容器を成形することができるとともに、より効果的にガラス容器を冷却することができる。
【0012】
また、本発明のガラス容器の製造方法を実施するにあたり、冷却エアーをファイナルブロー成形用のエアーとして用いることが好ましい。
このように実施することにより、仕上型での不具合の発生を防止して、より効率的にガラス容器を成形することができる。
【0013】
また、本発明のガラス容器の製造方法を実施するにあたり、ブロー成形用のエアーを、熱交換器により冷却することが好ましい。
このように実施することにより、例えば、外気温度が高い場合や環境温度が高い場合であっても、熱交換器により効率的にエアーを冷却できるため、より安価にガラス容器を製造することができる。
【0014】
また、本発明の別の態様は、成形金型を備えたガラス容器の製造装置であって、ブロー成形用に供給するエアーを冷却するための冷却装置を備えたことを特徴とするガラス容器の製造装置である。
すなわち、冷却装置を備えてブロー成形用のエアーを冷却することにより、ガラス容器の内面から効果的に冷却することができる。したがって、ガラス容器を夏場等の高温条件で製造する場合であっても、胴曲がりや首曲がりを有効に防止することができる。
【0015】
また、本発明のガラス容器の製造装置を構成するにあたり、ブロー成形用のエアーを冷却する冷却装置を熱交換器とすることが好ましい。
このように構成することにより、例えば、外気温度が高い場合や環境温度が高い場合であっても、熱交換器によってエアーを効率的に冷却できるため、より安価にガラス容器を製造することができる。
【0016】
また、本発明のガラス容器の製造装置を構成するにあたり、熱交換器の一部に、第2の冷却装置がさらに設けてあることが好ましい。
このように構成することにより、ブロー成形用のエアーの温度調節および飽和蒸気量の調節が容易になって、ガラス容器の生産速度を上げても不良品の発生率が低いままであるばかりか、凝縮して発生した水滴によるガラス容器の破損を効率的に防止することができる。
【0017】
また、本発明のガラス容器の製造装置を構成するにあたり、熱交換器が、エアー吸入口と、エアー通過路と、冷却エアー排出口と、を備えるとともに、当該エアー通過路の周囲に、冷媒による冷却部を備えて構成してあることが好ましい。このように構成することにより、熱交換器の設計配置が容易になるばかりか、より小型化かつ簡易化することができる。
【0018】
また、本発明のガラス容器の製造装置を構成するにあたり、エアー通過路の直径を30〜80mmの範囲内の値とすることが好ましい。
このように構成することにより、エアー通過路における圧力損失を低下させることができるとともに、冷媒による冷却部との間の接触面積を大きくすることができる。
【0019】
また、本発明のガラス容器の製造装置を構成するにあたり、成形後のガラス容器を冷却するためのデッドプレートを備えるとともに、当該デッドプレートを、冷却装置から導入した冷却エアーを用いて冷却することが好ましい。
このように構成することにより、デッドプレートについても、冷却エアーによって強制的に冷却することができるため、装置全体として、ガラス容器を安価かつ効率的に冷却することができる。
【0020】
【発明の実施形態】
[第1の実施形態]
第1の実施形態は、成形金型を用いたガラス容器の製造方法であって、ブロー成形用のエアーとして、冷却装置により冷却された冷却エアーを連続的にあるいは断続的に用いることを特徴とするガラス容器の製造方法である。
以下、第1の実施形態におけるガラス容器の製造方法を、構成要件等に分けて具体的に説明する。
【0021】
1.ガラス容器
(1)形状
ガラス容器の外観形状は特に制限されるものでなく、用途に応じて、ボトルネック型のガラスビン、矩形状のガラスビン、円筒状のガラスビン、異形のガラスビン、矩形状のガラス箱、円筒状のガラス箱、異形のガラス箱、等が挙げられる。
【0022】
(2)材質
また、ガラス容器を構成するガラスの種類についても特に制限されるものでなく、ソーダ石灰ガラス、ホウ珪酸ガラス、鉛ガラス、リン酸塩ガラス、アルミノ珪酸塩ガラス等が挙げられる。
また、ガラス容器を構成するガラスとして、無色透明ガラスを用いることも好ましいが、着色透明ガラスや着色半透明ガラスを用いることも好ましい。
無色透明ガラスを用いた場合には、ガラス容器内に収容する内容物の色を外部で十分に認識できるとともに、光の内部反射を利用して、内容物の色を鮮やかに認識することができる。
一方、着色透明ガラスや着色半透明ガラスを用いた場合には、光の内部反射を利用して、内容物の色を加味して、装飾性により優れたガラス容器を得ることができる。
【0023】
2.冷却エアー
(1)冷却エアー
第1の実施形態にかかるガラス容器の製造方法に使用する冷却エアーは、冷却装置により冷却された冷却エアーであることを特徴とする。すなわち、例えば、図1に示すようなガラス容器の製造装置50を用いて、冷却装置70によって冷却された冷却エアーにより、成形金型(仕上型)103においてブロー成形することが好ましい。
この理由は、かかる冷却装置により所望の温度に冷却された冷却エアーを用いてブロー成形することにより、あらかじめガラス容器の内面から効果的に冷却することができるためである。したがって、ガラス容器を成形金型から取出す際、あるいは取出した後、デッドプレート上で冷却する際に、リヒートによる胴曲がりや首曲がりが発生することを有効に防止することができる。
また、冷却装置により冷却エアーを所望の温度に制御することができるために、ガラス容器を過度に冷却しすぎることを防止することができ、ガラス容器のひび割れを防止することができる。したがって、ガラス容器の生産効率を向上させることができるとともに、安価なガラス容器を得ることができる。
【0024】
(2)冷却装置
本発明に使用する冷却装置は、第2の実施形態において詳しく説明するので、ここでの説明は省略する。
【0025】
(3)連続使用および断続使用
また、ブロー成形用のエアーとしての冷却エアーの使用時期は、特に制限されるものではなく、例えば、1年を通じて連続的に使用することができる。
ただし、冬季のように外気温度が比較的低い場合や、熱源が近傍に存在せずに環境温度がそれほど高くない場合には、冷却エアーを断続的に使用することも好ましい。すなわち、環境温度を管理し、所定温度以上の場合に限って、冷却装置を動作させ、それにより、冷却エアーをブロー成形用のエアーとして用いることも好ましい。
なお、このように断続的に実施することにより、冷却装置の稼動時間を短縮することができるため、より安価にガラス容器を製造することができる。
【0026】
(4)温度
(4)−1 噴射温度
また、冷却エアーの噴射温度を20〜50℃の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、冷却エアーの噴射温度が20℃未満の値となると、エアーを所定の温度に冷却するまでに過度に時間を要するために、ガラス容器の生産効率が低くなったり、コストが上昇する場合があるためである。一方、冷却エアーの噴射温度が50℃を越えると、ガラス容器の冷却効果が発現しない場合があるためである。
したがって、冷却エアーの噴射温度を22〜45℃の範囲内の値とすることがより好ましく、冷却エアーの噴射温度を25〜40℃の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、冷却エアーの噴射温度は、冷却エアーの噴出し口において、例えば、熱電対を用いて容易かつ正確に測定することができる。
【0027】
ここで、図2〜図8を参照して、冷却エアーの噴射温度と、ガラス容器を成形金型から取出した際のガラス容器の温度との関係について説明する。図2中、横軸は1日における時刻を示しており、縦軸は噴射温度を示している。また、図2中、実線で示すAは、例えば1月の低温環境下での噴射温度を示しており、図2中、点線で示すBは、例えば8月の高温環境下での噴射温度を示している。すなわち、Aは噴射温度が38〜45℃の範囲内の値であり、Bは噴射温度が57〜66℃の範囲内の値であることを示している。
また、図3は、低温環境下でブロー成形した後、ガラス容器を成形金型から取出してデッドプレート上に移動した直後のガラス容器の温度分布を示す図である。また、図4および図5は、低温環境下でブロー成形した後、ガラス容器を成形金型から取出してデッドプレート上に移動した1.8秒後および3.6秒後のガラス容器の温度分布をそれぞれ示す図である。
【0028】
一方、図6は、高温環境下でブロー成形した後、ガラス容器を成形金型から取出してデッドプレート上に移動した直後のガラス容器の温度分布を示す図である。また、図7および図8は、高温環境下でブロー成形した後、ガラス容器を成形金型から取出してデッドプレート上に移動した1.8秒後および3.6秒後のガラス容器の温度分布をそれぞれ示す図である。
これら図2〜図8から理解できるように、冷却エアーの噴射温度が所定の範囲内の値であれば、成形金型から取出した際のガラス容器の温度の上昇を抑えることができる。よって、ガラス容器を成形金型から取出す際、あるいは取出した後、デッドプレート上で冷却する際のリヒートによるガラス容器の胴曲がりや首曲がりを有効に防止することができ、ガラス容器の生産効率を向上させることができる。
【0029】
(4)−2 マニホールド温度
また、冷却エアーを集中管理して、複数の成形金型に適宜分配するためのマニホールドにおける冷却エアーの温度(マニホールド温度)を冷却エアーの噴射温度と近似させることが好ましいが、具体的に、15〜40℃の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかるマニホールド温度が15℃未満の値となると、冷却装置において、エアーを所定の温度に冷却するまでに過度に時間を要する場合があるためである。一方、マニホールド温度が40℃を越えると、冷却エアーが噴射されるまでの間に温度が上昇するために、噴射温度が所望の温度を越えてしまう場合があるためである。
したがって、マニホールド温度を17〜38℃の範囲内の値とすることがより好ましく、20〜35℃の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
また、マニホールド温度は、マニホールドの内部の温度として、例えば、熱電対を用いて容易かつ正確に測定することができる。
【0030】
なお、図9に、冷却前のエアー温度とマニホールド温度(噴射温度)との関係を示す。横軸に、冷却前のエアー温度(℃)を採って示してあり、縦軸にマニホールド温度(℃)を採って示してある。
この図9から理解されるように、約20〜60℃の冷却前のエアー温度を、冷却装置によって、約10〜50℃に低下させることができる。
【0031】
(5)温度差
また、冷却エアーの噴射温度の最高温度と最低温度との差を15℃以内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかる温度差が15℃を越えると、ガラス容器によって噴射温度にばらつきが生じるために、得られるガラス容器の形状が不均一になる場合があるためである。
したがって、冷却エアーの噴射温度の最高温度と最低温度との差を12℃以内の値とすることがより好ましく、冷却エアーの噴射温度の最高温度と最低温度との差を10℃以内の値とすることがさらに好ましい。
【0032】
(6)噴射時間
また、冷却エアーの噴射時間を1〜10秒の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかる噴射時間が1秒未満の値となると、ガラス容器の冷却効果が発現しない場合があるためである。一方、かかる噴射時間が10秒を越えると、ガラス容器の成形に過度に時間を要してしまい、ガラス容器の生産効率が低くなる場合があるためである。
したがって、冷却エアーの噴射時間を1.2〜9秒の範囲内の値とすることがより好ましく、冷却エアーの噴射時間を1.5〜8秒の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
【0033】
(7)噴射速度
また、冷却エアーの噴射速度を0.1〜50リットル/秒の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかる噴射速度が0.1リットル/秒未満の値となると、ガラス容器の冷却効果が発現しない場合があるとともに、ガラス容器の成形に時間を過度に要してしまい、ガラス容器の生産効率が低くなる場合があるためである。一方、かかる噴射速度が50リットル/秒を越えると、ガラス容器が急激に冷却されることによって、ひび割れが発生する場合があるためである。
したがって、冷却エアーの噴射速度を0.3〜45リットル/秒の範囲内の値とすることがより好ましく、冷却エアーの噴射速度を0.5〜40リットル/秒の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
【0034】
3.工程
以下に、第1の実施形態におけるガラス容器の製造方法を実施するための工程を、図10(a)〜(c)を適宜参照しながら具体的に説明する。
すなわち、図10(a)に示すように、仕上型103の設置を行った後、粗型を用いて形成した粗形状のガラス容器(パリソン)101を、仕上型103上に移送することが好ましい。
次いで、図10(b)に示すように、所望のガラス容器102を、仕上型103内で最終的にファイナルブロー成形することが好ましい。そして、この段階で、矢印109で示すように、冷却装置によって冷却した冷却エアーを吹き込むことによってファイナルブロー成形することが好ましい。
最後に、図10(c)に示すように、所望のガラス容器102を仕上型103から取り出すことが好ましい。
【0035】
[第2の実施形態]
第2の実施形態は、図1に示すように、成形金型103を備えたガラス容器の製造装置50であって、ブロー成形用に供給するエアーを冷却するために、冷却装置70を備えたことを特徴とするガラス容器の製造装置50である。
以下、第2の実施形態のガラス容器の製造装置50を、構成要件等に分けて具体的に説明する。
【0036】
1.成形金型
第2の実施形態においては、ブロー成形により、精度良く、しかも高い生産性でガラス容器を製造することができることから、図10(a)〜(c)に示すような仕上型103を使用することが好ましい。
【0037】
(1)粗型
粗型としては、所望のガラス容器の形状に応じて、適宜変更することができる。また、ブロー成形する際に、粗型の内面に対して、離型処理を施しておくことが好ましい。例えば、粗型の内面に、ニッケル合金等からなるライニングを設けたり、粗型の内面に、離型剤を塗布したりすることが好ましい。このように離型処理を施しておくことにより、精度良く、しかも高い生産性でガラス容器を製造することができる。
さらに、粗型と、粗形状のガラス容器とが、溶着(焼付き)しないように、粗型を外部および内部、あるいはいずれか一方から冷却できることが好ましい。
【0038】
(2)仕上型
仕上型についても、所望のガラス容器の形状に応じて、適宜変更することができる。一例として、図10(b)に示すようなブロー成形金型(仕上型)103を使用して、最終的に、所望の形状を有するガラス容器102を形成することが好ましい。
また、上述した粗型と同様に、仕上型の内面に、ニッケル合金等からなるライニングを設けたり、離型剤を塗布したり、あるいは、仕上型の外部および内部、あるいはいずれか一方から冷却できることが好ましい。
【0039】
2.冷却装置
(1)種類
本発明の第2の実施形態にかかるガラス容器の製造装置で使用することのできる冷却装置としては、エアコンディショナー、熱交換器、ファン(扇風機)、水槽等が挙げられる。
ただし、外気温度が高い場合や環境温度が高い場合であっても、周囲に存在するエアーをさらに効率的、強制的かつ安価に冷却することができることから、熱交換器を使用することが好ましい。
【0040】
(2)熱交換器
(2)−1 基本的構成
冷却装置として熱交換器を使用する場合、例えば、図11に示すように、熱交換器80が、エアー吸入口85と、エアー通過路83と、冷却エアー排出口87と、を備えるとともに、エアー通過路83の周囲に、冷媒95による冷却部81を備えていることが好ましい。
この理由は、冷媒に接触するエアー通過路の表面積が大きくなるために、より効率的にエアーを冷却することができるためである。また、エアー吸入口85から導入されたエアーが、冷却部81と対向するように配置できるため、さらに効率的にエアーを冷却することができるためである。
また、図11に示す熱交換器80では、エアー吸入口85から吸入されたエアー88がエアー通過路83を通過する間に、エアー通過路83の周囲に備えられた冷却部81の冷媒95によって冷却され、エアー排出部87から排出される構成である。
【0041】
また、熱交換器に備えられた冷媒が、水であることが好ましい。この理由は、水を冷媒とすることにより、効率的にエアーを冷却することができるとともに、より安価にエアーを冷却することができるためである。
このとき、必要に応じて氷を混合することも好ましい。この理由は、外気温度が高いときには、水の温度も上昇してしまい、エアーを冷却する効率が低下する場合があるためである。したがって、氷を混合することによって、水の温度の上昇を防止することができる。
また、かかる冷媒としての水を循環させながら、熱交換器のさらに外部に設けた冷却装置(第2の冷却装置と称する場合がある)を用いて、冷却することも好ましい。すなわち、熱交換器の好適例として、図12に示すように、熱交換器8の一部に、第2の冷却装置100がさらに設けてあることが好ましい。
この理由は、このように第2の冷却装置100を備えて熱交換器80の冷媒(水)の温度を制御することにより、ブロー成形用のエアーの温度調節および飽和蒸気量の調節が容易になるためである。すなわち、ガラス容器の製造装置50が配置されている環境において、例えば、夏場に30℃、80%Rh程度になったりすることがあるが、その場合、第2の冷却装置100によって、ブロー成形用のエアーの温度を露点(例えば、26℃)以下に制御することができるためである。よって、夏場であっても、冬場であっても、ブロー成形用のエアーにおいて、飽和水蒸気量を超える水分は凝縮し、生成した凝縮水については、ドレインから排出される一方、ブロー成形用のエアー中には水蒸気のみが存在することになる。したがって、ブロー成形用のエアー中に含まれる凝縮水によるガラス容器の破損を効率的に防止することができる。また、水蒸気のみを含むブロー成形用のエアーを用いることができるため、冷却効率を極めて高くすることができ、ガラス容器の製造効率を飛躍的に向上させることができる。さらに、基本的に水蒸気のみを含むブロー成形用のエアーを用いるため、得られるガラス容器の表面平滑性についても向上することが判明している。
なお、第2の冷却装置100の構成についても特に制限されるものではないが、例えば、冷媒の圧縮機、凝縮機、蒸発機、循環装置等を含むことが好ましい。
【0042】
(2)−2 直径
また、エアー通過路の直径を30〜80mmの範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかる直径が30mm未満の値となると、通過するエアーの量が制限されるために、エアーを冷却する効率が低くなる場合があるためである。一方、かかる直径が80mmを越えると、エアー通過路を通過するエアーを十分に冷却することができないために、やはりエアーを冷却する効率が低くなる場合があるためである。
したがって、エアー通過路の直径を40〜75mmの範囲内の値とすることがより好ましく、エアー通過路の直径を50〜70mmの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
【0043】
(2)−3 長さ
また、エアー通過路の長さを0.5〜30mの範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかる長さが0.5m未満の値となると、エアーを十分に冷却することができない場合があるためである。一方、かかる長さが30mを越えると、熱交換器自体が大型化してしまったり、高価なものになってしまったりする場合があるためである。
したがって、エアー通過路の長さを1〜20mの範囲内の値とすることがより好ましく、エアー通過路の長さを5〜15mの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
【0044】
(2)−4 ドレイン
また、図11に示すように、熱交換器80がさらにドレイン90を備えていることが好ましい。
この理由は、エアーが冷却されることによって、エアー中に含まれる水蒸気が液状化した場合に、ドレインから排出することができるためである。したがって、液状化した水がエアー通過路内に残留するのを防止することができる。
なお、図11に示す熱交換器では、エアー排出部87から排出された冷却エアー中の水分がドレイン90に貯められ、ドレインコック97を開くことによって排出することができる。
【0045】
(2)−5 サイズ
また、熱交換器の大きさを0.15〜8m3の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかる大きさが0.15m3未満の値となると、配設するエアー通過路の長さが過度に制限されてしまうために、エアーを冷却する効率が低くなる場合があるためである。一方、かかる大きさが8m3を越えると、熱交換器を設置するスペースが制限される場合があるためである。また、かかる大きさが8m3を越えると、使用する冷媒が過度に多く必要になり、費用がかかり過ぎる場合があるためである。
したがって、熱交換器の大きさを0.3〜7m3の範囲内の値とすることがより好ましく、熱交換器の大きさを0.5〜6m3の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
【0046】
(2)−6 質量速度
また、エアーの質量速度を5、000〜100、000kg/m2・hrの範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかる質量速度が5、000kg/m2・hr未満の値となると、エアーが層流となりやすく、エアーを冷却する効率が低くなる場合があるためである。一方、かかる質量速度が100、000kg/m2・hrを越えると、所定の質量速度を得るために、装置自体が大型化したり、制御しづらくなったりする場合があるためである。
したがって、エアーの質量速度を8、000〜80、000kg/m2・hrの範囲内の値とすることがより好ましく、エアーの質量速度を10、000〜50、000kg/m2・hrの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
【0047】
(3)配置
また、冷却装置を配置するにあたり、ガラス容器の製造装置における成形金型との距離を考慮することが好ましい。すなわち、冷却装置の出口と、成形金型との間の距離を、通常、2〜10mの範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかる距離が2m未満の値になると、冷却装置が、成形金型からの放熱の影響を受けやすくなるためである。すなわち、エアーの冷却効率が低下する場合があるためである。一方、かかる距離が10mを超えると、冷却エアーの温度の制御が困難となる場合があるためである。
したがって、冷却装置の出口と、成形金型との間の距離を、2.5〜9mの範囲内の値とすることがより好ましく、3〜8mの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
【0048】
3.デッドプレート
また、図1に示すように、ガラス容器の製造装置50に、デッドプレート57を備えていることが好ましい。すなわち、成形金型(仕上型)103によりファイナルブロー成形されたガラス容器を外面から冷却するためのデッドプレート57を備えていることが好ましい。
この理由は、成形したガラスを冷却エアーによって内面から冷却するとともに、デッドプレート上で外面からも冷却することによって、効果的にガラス容器を冷却することができるためである。
また、かかるデッドプレートの周囲、特に下面を、冷却装置から導入した冷却エアーを用いて冷却することが好ましい。
このように構成することにより、デッドプレートについても、冷却装置から導入した冷却エアーによって強制的に冷却することができ、装置全体として、ガラス容器を安価かつ効率的に冷却することができるためである。したがって、後述するマニホールドから、当該デッドプレートまで、冷却エアー用の配管をさらに設けることが好ましい。
なお、デッドプレートは、耐熱性や放熱性に優れていることから、カーボン等を材料として、厚さ5〜7mmの平板として構成することが、より好ましい。
【0049】
4.マニホールド
また、図1に示すように、ガラス容器の製造装置50に、マニホールド60を備えていることが好ましい。すなわち、冷却装置70から排出された冷却エアーを集中管理するとともに、複数の成形金型(仕上型)103に対して、適切に分配して噴射させるためのマニホールド60を備えていることが好ましい。
この理由は、このようなマニホールドを備えることによって、複数の成形金型の動作に対応させて、冷却エアーの噴射時間および噴射速度を容易に制御することができるためである。
【0050】
【実施例】
以下に実施例を掲げて、本発明の内容を更に詳しく説明する。ただし、本発明の技術的範囲は、これら実施例のみの記載に限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において適宜変更することができる。
【0051】
[実施例1]
1.ガラス容器の作成
図10(a)に示すように、仕上型103を所定場所に設置した後、粗型により得られた粗形状のガラス容器(パリソン)101を、仕上型103内に、ビン口の向きを逆転させて配置した。
次いで、図10(b)に示すように、ガラス容器(ボトルネック型のガラスビン)102を、ビン口側のノズル106から、熱交換器によって冷却した噴射温度40℃の冷却エアーを、噴射速度3リットル/秒の条件で、4秒間噴射してブロー成形により形成した。なお、外気温度が35℃の条件において実施した。
【0052】
2.ガラス容器の評価
(1)評価1(温度)
上述の方法によって得られたガラス容器を、成形金型から取出してデッドプレート上に移動させた後、約2秒後の温度分布を、赤外線温度測定装置(サーモビュア)によって測定し、以下の基準により評価した。
◎: ガラス容器の平均温度が620℃未満である。
○: ガラス容器の平均温度が620℃以上660℃未満である。
△: ガラス容器の平均温度が660℃以上700℃未満である。
×: ガラス容器の平均温度が700℃以上である。
【0053】
(2)評価2(生産効率)
上述の方法によってガラス容器を1万個作成した後、ガラス容器の外観を目視にて観察し、以下の基準により評価した。
◎: 胴曲がりや首曲がりの発生個数が10個未満である。
○: 胴曲がりや首曲がりの発生個数が10個以上20個未満である。
△: 胴曲がりや首曲がりの発生個数が20個以上30個未満である。
×: 胴曲がりや首曲がりの発生個数が30個以上である。
【0054】
[実施例2]
実施例2では、冷却エアーの温度を25℃としたほかは、実施例1と同様にガラスビンを作製して、評価した。
【0055】
[比較例1]
比較例1では、冷却していない圧縮空気(温度:60℃)を用いてブロー成形したほかは、実施例1と同様にガラスビンを作製して、評価した。
【0056】
[実施例3]
実施例3では、図12に示すように、熱交換器(冷却水の温度:7℃)の一部に、第2の冷却装置がさらに設けてあるガラス容器の製造装置(冷却エアーの温度:18℃)を用いた以外、実施例1と同様に、1万個のガラス容器を作成して、評価した。
その結果、夏場(周囲温度35℃、相対湿度80%Rh)においても、測定されるガラス容器の平均温度は564±5℃であって、胴曲がりや首曲がりの発生個数は全く見られなかった。
【0057】
【表1】
【0058】
【発明の効果】
本発明のガラス容器の製造方法によれば、ブロー成形用のエアーとして、冷却装置により冷却された冷却エアーを用いることにより、外気温度や環境温度が高い場合や、あるいはこれらの温度が大きく変動した場合であっても、ガラス容器を内面から効果的に冷却することができるようになった。したがって、ガラス容器を成形金型から取出す際、あるいはデッドプレート上で冷却する際のリヒートによるガラス容器の胴曲がりや首曲がりの発生を有効に防止することができるようになった。
また、冷却装置により冷却された冷却エアーを用いて、デッドプレートについても冷却することにより、デッドプレート上で冷却する際のリヒートによるガラス容器の胴曲がりや首曲がりの発生を有効に防止することができるようになった。
【0059】
また、本発明のガラス容器の製造装置によれば、冷却装置を備えて、ブロー成形用のエアーを効率的に冷却することができるために、外気温度や環境温度が高い場合や、あるいはこれらの温度が大きく変動した場合であっても、ガラス容器を内面から効果的に冷却することができるようになった。したがって、ガラス容器の生産効率、より具体的には、単位時間あたりの金型の使用回転数が向上するとともに、安価な、均一な形状のガラス容器を迅速に提供することができるようになった。
さらに、本発明のガラス容器の好適な製造装置によれば、冷却装置としての熱交換器の一部に、第2の冷却装置を設けることにより、基本的に水蒸気のみを含むブロー成形用のエアーを用いることができるため、夏場であっても、冬場であっても、凝縮水によるガラス容器の破損を効率的に防止しつつ、ガラス容器の製造効率を飛躍的に向上させることができる一方、得られるガラス容器の表面平滑性についても向上させることができるようになった。
【0060】
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明のガラス容器の製造装置を示す図である。
【図2】図2は、エアーの噴射温度を説明するために供する図である。
【図3】図3は、低温環境下でブロー成形したガラス容器を、デッドプレート上に移動した直後のガラス容器の温度を示す図である。
【図4】図4は、低温環境下でブロー成形したガラス容器を、デッドプレート上に移動してから1.8秒後のガラス容器の温度を示す図である。
【図5】図5は、低温環境下でブロー成形したガラス容器を、デッドプレート上に移動してから3.6秒後のガラス容器の温度を示す図である。
【図6】図6は、高温環境下でブロー成形したガラス容器を、デッドプレート上に移動した直後のガラス容器の温度を示す図である。
【図7】図7は、高温環境下でブロー成形したガラス容器を、デッドプレート上に移動してから1.8秒後のガラス容器の温度を示す図である。
【図8】図8は、高温環境下でブロー成形したガラス容器を、デッドプレート上に移動してから3.6秒後のガラス容器の温度を示す図である。
【図9】図9は、マニホールド温度と噴射温度との関係を示す図である。
【図10】図10(a)〜(c)は、ガラス容器の製造工程を説明するために供する図である。
【図11】図11は、熱交換器を説明するために供する図である。
【図12】図12は、熱交換器の好適例を説明するために供する図である。
【0061】
【符号の説明】
14 ネジ口
20 第1のバッフル
50 ガラス容器の製造装置
57 デッドプレート
60 マニホールド
70 冷却装置
80 熱交換器
83 エアー通過路
85 エアー吸入部
87 エアー排出部
90 ドレイン
100 第2の冷却装置
103 仕上型
104 第2のバッフル
Claims (13)
- 成形金型を用いたガラス容器の製造方法において、ブロー成形用のエアーとして、冷却装置により冷却された冷却エアーを連続的にあるいは断続的に用いることを特徴とするガラス容器の製造方法。
- 前記冷却エアーの噴射温度を20〜50℃の範囲内の値とすることを特徴とする請求項1に記載のガラス容器の製造方法。
- 前記冷却エアーの噴射温度の最高温度と最低温度との差を15℃以内の値とすることを特徴とする請求項1または2に記載のガラス容器の製造方法。
- 前記冷却エアーの噴射時間を1〜10秒の範囲内の値とすることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のガラス容器の製造方法。
- 前記冷却エアーの噴射速度を0.1〜50リットル/秒の範囲内の値とすることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のガラス容器の製造方法。
- 前記冷却エアーをファイナルブロー成形用のエアーとして用いることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載のガラス容器の製造方法。
- 前記冷却装置が熱交換器であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載のガラス容器の製造方法。
- 成形金型を備えたガラス容器の製造装置において、ブロー成形用に供給するエアーを冷却するための冷却装置を備えたことを特徴とするガラス容器の製造装置。
- 前記冷却装置が熱交換器であることを特徴とする請求項8に記載のガラス容器の製造装置。
- 前記熱交換器の一部に、第2の冷却装置がさらに設けてあることを特徴とする請求項9に記載のガラス容器の製造方法。
- 前記熱交換器が、エアー吸入口と、エアー通過路と、冷却エアー排出口と、を備えるとともに、当該エアー通過路の周囲に、冷媒による冷却部を備えて構成してあることを特徴とする請求項9または10に記載のガラス容器の製造装置。
- 前記エアー通過路の直径を30〜80mmの範囲内の値とすることを特徴とする請求項9〜11のいずれか一項に記載のガラス容器の製造装置。
- 成形後のガラス容器を冷却するためのデッドプレートをさらに備えるとともに、当該デッドプレートを、前記冷却装置から導入した冷却エアーを用いて冷却することを特徴とする請求項9〜12のいずれか一項に記載のガラス容器の製造装置。
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