JP2007216981A - 内容物充填ボトルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ボトルの底部の凹入部を底部下面から膨出させて内容物を充填するとき、流体圧を用いて凹入部を膨出させることにより、装置構成を簡単にして製造コストを低減することができる内容物充填ボトルの製造方法を提供する。
【解決手段】底部１１の一部に、胴部９の軸線方向下方に反転して底部下面から膨出自在の凹入部１６を備える合成樹脂製ボトル８の内部に、液状内容物を充填する充填工程を行う。充填工程においては、底部膨出工程によりボトル８の内部に流体圧を付与して凹入部１６を下方に反転膨出させ、内容物導入工程によりボトル８に液状内容物を導入する。充填工程に続いて、封止工程によりボトル８の口部１０にキャップ１２を嵌着し、次いで、凹入工程により、液状内容物が封止されたボトル８の膨出状態の凹入部１６をボトル内方に反転凹入させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、合成樹脂製ボトルの内部に液状内容物が密封されてなる内容物充填ボトルの製造方法に関する。

飲料等の液状内容物を収容する内容物充填ボトルとして、例えばポリエチレンテレフタレート製のブロー成形ボトル（ＰＥＴボトル）が知られている。

この種のボトルにおいては、加熱殺菌のため、高温（例えば約８５℃）に加熱された飲料を充填し、キャップにより口部を密封した後に冷却することが行われる。これによると、冷却による飲料の体積減少に伴ってボトル内が減圧状態となる。そしてこのとき、ボトル内の減圧によってボトルの胴部が変形することがあり、外観上好ましくない。

このため、高温で液状内容物を充填する合成樹脂ボトルにおいては、内部の減圧に伴う変形を均等に吸収する撓み自在のパネルを胴部に複数形成しておくことが行われている（例えば、特許文献１参照）。しかし、このようなパネルを設けた場合には、ボトル形状が複雑となってボトルの材料コストが増加する。

そこで、ボトル底部に凹凸反転自在の凹入部を設け、凹入部を反転させて底部の外側に膨出させた状態で、加熱された液状内容物を充填し、ボトル口部をキャップによって封止した後、冷却による減圧時に膨出状態のボトル底部をボトルの内方に凹入するものが知られている（特許文献２参照）。

特許文献２に記載のボトルにおいては、液状内容物の充填に先立って、ボトル口部からボトル内部に向かってプッシャーロッドを伸長させ、更にプッシャーロッドをボトル底部に突き当ててボトル底部の凹入部を外側に押出すことが行われる。これによって、ボトル底部の凹入部が反転して膨出した状態となる。そしてプッシャーロッドをボトル内部から抜き取り、底部の凹入部が反転して膨出した状態のボトルの内部に加熱された高温の液状内容物を充填し、次いで、ボトル口部をキャップにより封止する。その後、ボトル内部の液状内容物が冷めて減圧状態となるとき、膨出した状態のボトル底部の凹入部をボトル内部方向に押し上げ凹入する。これによって、減圧状態の内部圧力が相殺されて容器の胴部の減圧変形が生じない。このように、ボトル底部に凹凸反転自在の凹入部を設け、内容物充填ボトルの製造段階で凹入部を反転させるようにすれば、ボトルの胴部に前述のような変形を均等に吸収するためのパネルを設ける必要がなく、ボトルデザインの自由度が向上すると共にボトルの材料コストを低減することができる。
特開平６−７２４２３号公報 特表２００６−５０１１０９

しかし、上記特許文献２に記載されたものは、液状内容物の充填に先立って、ボトル口部から底部にわたってプッシャーロッドを挿入させるため、該プッシャーロッドをボトルの高さ方向の略全長にわたって伸長させなければならず、プッシャーロッドの駆動機構が必要となって装置構成が複雑化し、更に、プッシャーロッドの進退スペースが必要となって装置が大型化する不都合がある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ボトルの底部の凹入部を底部下面から膨出させて内容物を充填するとき、流体圧を用いて凹入部を膨出させることにより、装置構成を簡単にして製造コストを低減することができる内容物充填ボトルの製造方法を提供することを課題とするものである。

かかる目的を達成するために、本発明は、中空の胴部の上端部にキャップが嵌着可能な口部を備えると共に該胴部の下端部を閉塞する底部の一部に胴部内部に向かって胴部の軸線方向に凹入された凹入部を備えて該凹入部が胴部の軸線方向下方に反転して膨出自在とされる合成樹脂製ボトルの内部に液状内容物が密封されてなる内容物充填ボトルの製造方法において、ボトル内部に液状内容物を充填する充填工程と、内部に液状内容物が充填されたボトルの前記口部にキャップを嵌着して封止する封止工程と、ボトル内部に液状内容物が封止されて膨出状態の前記凹入部を上方に押圧してボトル内方に反転凹入させる凹入工程とを備え、前記充填工程は、ボトル内部に流体圧を付与してボトル底部の前記凹入部を下方に反転膨出させる底部膨出工程と、ボトル内部に液状内容物を導入する内容物導入工程とを備えることを特徴とする。

本発明は、底部に前記凹入部を備えて該凹入部が底部下面から膨出自在とされる合成樹脂製ボトルに対して液状内容物を充填し（充填工程）、次いで、ボトルの前記口部にキャップを嵌着し（封止工程）、その後、膨出状態の前記凹入部をボトル内方に反転凹入させる（凹入工程）。

そして、本発明によれば、前記充填工程において底部膨出工程と内容物導入工程とが行われる。該底部膨出工程においては、ボトル内部に流体圧を付与することによってボトル内部を加圧し、ボトル底部の前記凹入部を下方に反転膨出させる。

このように、本発明は、凹入部の下方への反転膨出を、ボトル内部に流体圧を付与することによって行うので、従来のようなプッシャーロッドによる突き下げを行うことなく凹入部を反転膨出させることができ、プッシャーロッドを設けることによる装置の複雑化を防止して装置を安価且つ小型に構成することができる。

なお、前記充填工程の内容物導入工程において、加熱された液状内容物をボトル内部に導入した場合には、ボトルに封止された液状内容物の冷却時に前記凹入工程を行えば、液状内容物の冷却によるボトル内部の減圧を迅速に解消することができて有利である。

また、本発明の一態様として、前記底部膨出工程は、前記内容物導入工程におけるボトル内部への液状内容物の導入と同時に行われ、該液状内容物を加圧導入させることにより流体圧をボトル底部に付与して前記凹入部を下方に反転膨出させることを特徴とする。

飲料等の液状内容物の加圧導入は、例えば、ボトル内からの空気（或いはガス）の流出を遮断した状態でボトル内に液状内容物を導入することで行うことができる。即ち、液状内容物のボトル内への導入に伴ってボトル内からは空気（或いは不活性ガス）が抜け出そうとするが、この空気（或いは不活性ガス）を所定時間遮断することにより、ボトル内部が加圧される。これによってボトル内の圧力（液状内容物による流体圧）が底部に付与され、前記凹入部を下方に反転膨出させることができる。

このように、本発明によれば、充填工程において液状内容物を加圧導入することにより液状内容物の充填と同時にボトルの凹入部を反転膨出させるので、充填工程を極めて短時間で行うことができ製造効率を向上させることができる。

また、本発明の他の態様として、前記底部膨出工程は、前記内容物導入工程におけるボトル内部への液状内容物の導入に先立って行われ、液状内容物と異なる他の流体をボトル内部に加圧導入させることにより流体圧をボトル底部に付与して前記凹入部を下方に反転膨出させることを特徴とする。

ボトル内部に流体圧を付与する場合には、前記充填工程において、内容物導入工程による飲料等の液状内容物の導入に先立って底部膨出工程により予め空気（或いは不活性ガス）等の他の流体をボトル内に導入し加圧することができる。これにより、液状内容物の導入に先立ってボトルの凹入部を下方に反転膨出させておくことができる。また、飲料等の液状内容物以外の流体を用いることで、底部の膨出が液状内容物の導入と同時に行われないが、例えば液状内容物の導入経路を他の流体に切換えて用いることもでき、装置構成の複雑化を防止することができる。更に、底部膨出工程を内容物導入工程に先立って行うことにより、ボトル内に付与する流体圧を十分に高めることも容易であり、ボトルの凹入部を確実且つ迅速に下方に反転膨出させることができる。

なお、底部膨出工程においては、前記流体圧をボトル底部に付与するときにボトル底部を加熱してもよく、また、前記流体圧をボトル底部に付与するときにボトル底部を外側から軸線方向下方に吸引してもよい。これによって、ボトルの凹入部を一層確実に下方に反転膨出させることができる。

本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本実施形態における内容物充填ボトルの製造工程を示すブロック図、図２は本実施形態において採用するボトルの断面説明図、図３は本実施形態の充填工程を示す説明図、図４は本実施形態の凹入工程を示す説明図である。

本実施形態における内容物充填ボトルの製造ライン１は、図１に示すように、上流側から順に洗浄ステーション２、充填ステーション３、封止ステーション４、殺菌ステーション５、冷却ステーション６を備えている。各ステーション間には搬送路７が設けられており、該搬送路７に沿って後述する合成樹脂製のボトル８（図２参照）が搬送される。

このボトル８は、図２に示すように、ブロー成形され、所望により耐熱性を付与するためにヒートセットされたポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）製であって、中空の胴部９と、該胴部９の上端部に開口する口部１０と、該胴部９の下端部を閉塞する底部１１からなっている。

口部１０には、キャップ１２（図４参照）を螺着する螺着部１３が形成され、該螺着部１３の下部には外周に張り出す鍔部１４が形成されている。底部１１には、その外周側に環状の接地部１５が形成され、接地部１５の内方には胴部９の内部に向かって凹入された凹入部１６が形成されている。凹入部１６は大略円錐状に形成されており、更に、図２において仮想線示するように、胴部９の軸線方向下方に反転して底部１１下面から膨出させることができるようになっている。

ボトル８は、図１を参照して、先ず、洗浄ステーション２に投入され、ボトル８の洗浄が行われる。次いで、充填ステーション３に搬送された洗浄済みのボトル８は、その内部に約８５℃に加熱された飲料（液状内容物）が充填される（充填工程）。

ここで、充填ステーション３における充填工程について図３（ａ）乃至図３（ｄ）を参照して説明する。まず、充填ステーション３に搬送されたボトル８は、図３（ａ）に示すように、保持テーブル１７に載置される。保持テーブル１７は、図示しない昇降手段により昇降される。該保持テーブル１７の上方には図示しない充填装置の一部を構成する飲料注入手段１８が設けられている。

保持テーブル１７は、ボトル８の接地部１５を載置する載置部１９と、該載置部１９の内方に形成されてボトル８の凹入部１６に対応してその下方を開放する開放部２０とを備えている。飲料注入手段１８は、筒状の外套部２１と、該外套部２１の内部で昇降自在のバルブ駆動部２２とを備えている。バルブ駆動部２２は、その内部に飲料が導通する飲料注入路２３が形成されており、その下端にはボトル８の口部１０に当接する当接部２４が形成されている。外套部２１には図示しない飲料供給手段に接続されて加熱された飲料を供給する飲料供給路２５が形成されている。バルブ駆動部２２は、バネ部材２６により下方に付勢されていて、バネ部材２６の付勢に抗してバルブ駆動部２２が上昇すると、飲料注入路２３が飲料供給路２５に連通するようになっている。また、バルブ駆動部２２と外套部２１との間には、ボトル８内部のエアを送出するエア送出路２７が形成されている。外套部２１には、エア送出路２７に連通してボトル８内部からのエアを排出するエア排出路２８が形成されており、更に、該エア排出路２８を開閉する弁装置２９が設けられている。

次いで、図３（ｂ）に示すように、保持テーブル１７が上昇し、ボトル８の口部１０がバルブ駆動部２２の当接部２４に圧接してバルブ駆動部２２がバネ部材２６の付勢に抗して上昇する。これにより、ボトル８の内部に飲料供給路２５が連通し、加熱された飲用の供給が開始される（内容物導入工程）。一方、エア排出路２８は弁装置２９によって遮断或いはエア流量が制限されている。このため、飲料注入路２３を経てボトル８の内部に導入されつつある飲料によってボトル８の内圧が上昇する。そして、このときの内圧上昇によってボトル８の底部１１に圧力が付与され、底部１１の凹入部１６が反転して底部１１よりも下方に膨出する（底部膨出工程）。

そして、図３（ｃ）に示すように、ボトル８の内部への飲料導入が続けられて所定時間が経過した後、弁装置２９によるエア排出路２８の遮断或いはエア流量の制限が解除される。その後、ボトル８の内部に適量の飲料が充填されると、図３（ｄ）に示すように、保持テーブル１７が下降し、飲料注入手段１８とボトル８との接続が解除されて、内部に飲料が充填されたボトル８が充填ステーション３から搬出される。

続いて、図１を参照して、内部に飲料が充填されたボトル８が封止ステーション４に投入され、ボトル８の口部１０にキャップ１２が螺着される。これによって、ボトル８は底部１１の凹入部１６が下方に膨出した状態で、ボトル８の内部に飲料が封止される（封止工程）。その後、封止ステーション４から搬出されたボトル８は、殺菌ステーション５によるボトル８の殺菌処理を経て、冷却ステーション６に投入される。

冷却ステーション６においてはボトル８に冷却水或いは冷却用エアが吹き付けられることによってボトル８の内部に充填された飲料の温度を低下させる。このときの冷却過程において、ボトル８の内部に充填された飲料が放熱収縮し、それに伴ってボトル８の内圧が減少する。この時点で、冷却ステーション６においてはボトル８の凹入部１６の膨出状態を解除すべく、ボトル８内部に向かって凹入部１６を凹入させる。即ち、図４（ａ）に示すように、冷却ステーション６に投入されたボトル８は支持台３０上に支持されて冷却される。支持台３０は凹入部１６が膨出された状態のボトル８の底部１１形状に対応して載置する凹状載置部３１と、該載置部３１の略中央部から突出されるプッシャ３２とを備えている。なお、このときボトル８はその肩部（胴部９の上端部）が押さえ手段３３によって上昇不能な状態に押さえられて支持台３０上に支持されている。次いで、図４（ｂ）に示すように、ボトル８の内圧が適度に減少した段階で、プッシャ３２が膨出状態の凹入部１６を押し上げる。これによって、凹入部１６がボトル８の内部に向かって凹入される（凹入工程）。そして、凹入部１６が凹入状態となったことで、その分の容積が減らされ、それに伴ってボトル８内部の減圧状態が相殺される。その後、ボトル８が十分に冷却されたところで冷却ステーション６から搬出される。

以上のように、本実施形態においては、充填ステーション３において飲料の充填圧によってボトル８の凹入部１６を反転膨出させるので、従来のようなプッシャーロッドによる突き下げを行うことなく凹入部１６を反転膨出させることができ、これによって、装置の構成を簡単にして且つ迅速な充填作業を行うことができる。

なお、本実施形態においては、図３（ｂ）に示すように、飲料をボトル８内部に導入する飲料の充填圧を利用して、ボトル８の凹入部１６を反転膨出させたが、これに限るものではない。例えば、図３（ｂ）を参照して説明すれば、ボトル８に飲料供給路２５が連通した直後に、飲料の供給に先立って、エア又は不活性ガス等の流体を供給してボトル８内部の圧力を上昇させ、その流体圧によって凹入部１６が反転膨出した後に飲料供給路２５から飲料を供給してもよい。この場合にも、エア又は不活性ガス等の流体を供給している間は弁装置２９によってエア排出路２８の遮断或いはエア流量を制限し、飲料の供給を開始したとき弁装置２９を開弁すればよい。

また、図示しないが、充填ステーション３に、飲料注入手段１８とは別にエア或いは不活性ガス等の他の流体を注入するための流体注入手段を設けてもよい。即ち、飲料注入手段１８とボトル８との接続に先立って、図示しない流体注入手段をボトル８に接続し、ボトル８内部の圧力を上昇させて、その流体圧によって凹入部１６を反転膨出させてもよい。なお、この場合には、飲料注入手段１８におけるエア排出路２８の遮断或いはエア流量の制限が不要となり弁装置２９及びその制御が不要になる。

更にまた、充填ステーション３においては、ボトル８の凹入部１６を反転膨出させる際に、ボトル８の底部１１を加熱して、底部１１を撓み易くしてもよく、或いは、保持テーブル１７の下方からボトル８の凹入部１６を真空吸引して凹入部１６の反転を補助してもよい。

本発明の一実施形態における内容物充填ボトルの製造工程を示すブロック図。 本実施形態において採用するボトルの断面説明図。 本実施形態の充填工程を示す説明図。 本実施形態の凹入工程を示す説明図。

符号の説明

８…合成樹脂製ボトル、９…胴部、１２…キャップ、１０…口部、１１…底部、１６…凹入部。

Claims (3)

1. 中空の胴部の上端部にキャップが嵌着可能な口部を備えると共に該胴部の下端部を閉塞する底部の一部に胴部内部に向かって胴部の軸線方向に凹入された凹入部を備えて該凹入部が胴部の軸線方向下方に反転して膨出自在とされる合成樹脂製ボトルの内部に液状内容物が密封されてなる内容物充填ボトルの製造方法において、
   ボトル内部に液状内容物を充填する充填工程と、内部に液状内容物が充填されたボトルの前記口部にキャップを嵌着して封止する封止工程と、ボトル内部に液状内容物が封止されて膨出状態の前記凹入部を上方に押圧してボトル内方に反転凹入させる凹入工程とを備え、
   前記充填工程は、ボトル内部に流体圧を付与してボトル底部の前記凹入部を下方に反転膨出させる底部膨出工程と、ボトル内部に液状内容物を導入する内容物導入工程とを備えることを特徴とする内容物充填ボトルの製造方法。
2. 前記底部膨出工程は、前記内容物導入工程におけるボトル内部への液状内容物の導入と同時に行われ、該液状内容物を加圧導入させることにより流体圧をボトル底部に付与して前記凹入部を下方に反転膨出させることを特徴とする請求項１記載の内容物充填ボトルの製造方法。
3. 前記底部膨出工程は、前記内容物導入工程におけるボトル内部への液状内容物の導入に先立って行われ、液状内容物と異なる他の流体をボトル内部に加圧導入させることにより流体圧をボトル底部に付与して前記凹入部を下方に反転膨出させることを特徴とする請求項１記載の内容物充填ボトルの製造方法。

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