JP2017124595A

JP2017124595A - サイクロン冷却効果を有する成形後冷却方法及び装置

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Publication number: JP2017124595A
Application number: JP2016118763A
Authority: JP
Inventors: リチャードマティーアスアンターランダー; Matthias Unterlander Richard
Original assignee: Yudo Valuepro Lab Canada Inc
Current assignee: Yudo Valuepro Lab Canada Inc
Priority date: 2015-01-13
Filing date: 2016-06-15
Publication date: 2017-07-20
Anticipated expiration: 2036-06-15
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Abstract

【課題】成形品を成形後冷却するための方法及び装置を提供する。【解決手段】成形後冷却装置は、成形品の凹状内表面に対して冷却流体の流れを方向付ける。前記装置は、成形品の開口端へ冷却流体の流れを方向付けるように配置される出口を含む。成形品の内表面は、凹状である。出口は、冷却流体の流れを螺旋方向に方向付けるように構成され、成形品の凹状内表面の少なくとも一部は、冷却流体の流れの方向に対して湾曲面として機能し、成形品の開口端から成形品の閉鎖端に向かって凹状内表面の長さに沿って成形品の凹状内表面に対して冷却流体の流れの乱流を形成する。【選択図】図１

Description

本発明は、成形品の冷却に関する。

プリフォームのような成形品の薄い壁が射出成形処理からの熱を保持していることを理由に、成形品の成形後冷却は、よく知られかつ使用されている。プリフォームは、通常、ポリエチレンテレフタレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ（ＰＥＴ））樹脂から成形され、２．０ｍｍのオーダーの壁厚さを有する。樹脂の非常に低い熱伝導率のため、残存する熱の実質的な量は、金型から射出された後に、プリフォームの壁内に保持される。この熱は、プリフォームの内面及び外面へマイグレーションし、除去されない場合、プリフォームがフォームで保たれる間、プリフォームの表面を、その形状が大きく代わる範囲に再度加熱させる。更に、プリフォームが別のプリフォームと接触する場合、この熱は、それらを共に溶接させうる。

ＵＳ４，５９２，７１９は、成形したてのプリフォームへ挿入される間を備える成形後冷却装置を教示する。管は、プリフォームの閉鎖端へ延伸しており、空気が管を通じて引き出されるとき、大気は、プリフォーム内に環状流を生じるその開口端からプリフォームの内部へ引きこまれ、空気は管の閉鎖端へ到達し、プレートを搭載する管内に設けられる導管を介して排出されるために、管内に流れ続ける。よって、大気の流れは、環状流の流れを介してプリフォームの内部表面から熱を除去する。

ＵＳ４，７２９，７３２は、成形したての成形されたプリフォームが冷却を継続するために挿入される成形後冷却管を教示する。真空源は、管の閉鎖端に設けられ、冷却によってその外径が収縮するとプリフォームを閉鎖端へ向かって摺動させる。冷却管の内面は、プリフォームが管に更に摺動するように、成形されたプリフォームのドラフト角度と一致するように傾斜され、その外面は、管の内面と接触し続け、冷却管へ熱を伝達し続ける。この設計は、「密接に適合する（ｉｎｔｉｍａｔｅｆｉｔ）」冷却管と呼ばれ、今日広く用いられる。

ＵＳ６，４７５，４２２Ｂ１は、密接に適合する冷却管で冷却されている間にプリフォームに挿入される冷却ピンを教示する。当該ピンは、プリフォームの閉鎖端の近傍に延伸し、閉鎖端でプリフォームの内面の逆に冷却流体（空気）を方向付ける中空管である。その後、流体は、プリフォームの閉鎖端からその開口端へ向かって移動し、大気へ排出するときに、環状冷却流を形成する。この環状に流れる空気の流れは、プリフォームの内面から熱を除去する。

ＪＰ７−１７１８８８は、プリフォームの開口端から離間されたノズルから冷却空気の噴射を吹き付けることにより、冷却管で冷却されている間のプリフォームの内部を冷却することを教示する。冷却空気の噴射を方向付けるノズルは、プリフォームの長手軸と同軸に位置合わせされ、空気の噴射は、プリフォームの閉鎖端に向かってこの軸に平行に伝わる。当該文献は、プリフォームの内面に沿って、平行な冷却空気の噴射を方向付けるように、ノズルを交互に配置することも教示する。

ＵＳ６，８０２，７０５Ｂ２は、密接に適合する冷却管で冷却されている間にプリフォームの外部ネックフィニッシュを冷却することを教示する。プリフォームの開口端近傍に配置されるノズルは、冷却空気の噴射を方向付けるように角度付けされ、冷却空気は、その表面を冷却するためにプリフォームのネック部の外面に形成されたスレッドフィニッシュ（ｔｈｒｅａｄｆｉｎｉｓｈ）の周りを流れる。冷却空気の流れは、スレッドの頂点の間及びスレッドの頂点に亘って流れるスレッドフィニッシュの螺旋形状に続く。この手段によりプリフォームの内面を冷却することは開示されていない。

プリフォームの表面に同軸に沿う冷却空気の噴射を方向付けることにより、プリフォームを冷却する全てこれらの従来技術の例は、層流対流冷却を示している。

本発明の一態様によれば、成形後冷却装置は、成形品を冷却するために前記成形品の凹状内表面に対して冷却流体の流れを方向付けるように構成される。前記装置は、前記成形品の開口端へ前記冷却流体の流れを方向付けるように配置される出口を含む。前記成形品の内表面は、凹状である。前記出口は、前記冷却流体の流れを螺旋方向に方向付けるように構成され、前記成形品の前記凹状内表面の少なくとも一部は、前記冷却流体の流れの方向に対して湾曲面として機能し、前記成形品の前記開口端から前記成形品の閉鎖端に向かって前記凹状内表面の長さに沿って前記成形品の前記凹状内表面に対して前記冷却流体の流れの乱流を形成する。

前記出口は、角度付けされうる。前記出口は、前記出口が配置されるプレナムに対して角度付けされうる。前記出口は、プレナムに対して角度付けされた角度付けノズルに設けられうる。

前記装置は、角度付けされた前記出口を定義するインサートを更に含みうる。

前記装置は、前記インサートに配置される螺旋チャネルを更に含むことができ、前記螺旋チャネルは、角度付けされた前記出口で終端する。

前記装置は、前記出口に対して角度を定義するブレードインサートを更に含むことができ、前記ブレードインサートは、プレナムに挿入可能である。

前記装置は、複数の前記出口を含みうる。

前記装置は、前記成形品外に冷却流体を運ぶために前記成形品の前記開口端に対して配置された通気管を更に含みうる。

前記通気管は、前記成形品へ延伸するように配置されうる。

前記装置は、前記成形品へ延伸し、前記成形品の冷却を促進するように配置される冷却ロッドを更に含みうる。前記冷却流体の流れは、前記冷却ロッドの周囲を流れる。

前記冷却ロッドは、液体冷却回路を含みうる。

前記装置は、前記冷却流体の流れの前記乱流を促進するために前記冷却ロッドを回転するように構成される回転駆動を更に含みうる。

前記冷却ロッドは、冷却流体の流れの前記乱流を促進するために外部表面特徴を更に含みうる。

本発明の別の態様によれば、成形品を成形後冷却するための方法であって、前記成形品の開口端に冷却流体を提供するステップと、前記成形品内の前記冷却流体を螺旋方向に向けるステップであって、前記成形品の前記凹状内表面の少なくとも一部は、前記冷却流体の流れの方向に対して湾曲面として機能し、前記成形品の前記開口端から前記成形品の閉鎖端に向かって前記凹状内表面の長さに沿って前記成形品の前記凹状内表面に対して前記冷却流体の流れの乱流を形成する、ステップと、を含む。

前記方法は、前記成形品の前記開口端外に冷却流体を排出するステップを更に含みうる。

前記方法は、前記成形品内に冷却ロッドを配置するステップを更に含むことができ、前記冷却流体は、前記冷却ロッドの周囲を流れる。

本発明の別の態様によれば、成形プリフォームは、前記方法に基づいて製造されるように提供される。

図面は、本開示の実施形態を例示によってのみ示す。
図１は、平坦なプレート上の境界層の成長を示す図である。図２は、等温プレートの熱境界層成長を示す図である。図３Ａは、層流境界層を示す図である。図３Ｂは、乱流境界層を示す図である。図４Ａは、円筒内の層流の図である。図４Ｂは、円筒内の乱流の図である。図５Ａは、凹状表面上の境界層におけるゲルトラー渦（Ｇｏｅｒｔｌｅｒｖｏｒｔｉｃｅｓ）の図である。図５Ｂは、凹状表面上の境界層におけるゲルトラー渦の別の図である。図６は、流れ方向（ｓｔｒｅａｍ−ｗｉｓｅ）の速度成分のスパン方向（ｓｐａｎ−ｗｉｓｅ）分布の図である。図７は、相対的な回転における２つの円筒間での環状体で形成されるテイラー渦（Ｔａｙｌｏｒｖｏｒｔｉｃｅｓ）の図である。図８は、本発明に係る装置の第１の実施形態の側面断面図である。図９は、本発明に係る装置の第２の実施形態の側面断面図である。図１０は、本発明に係る装置の第３の実施形態の側面断面図である。図１１は、本発明に係る装置の第４の実施形態の部分側面断面図である。図１２Ａは、本発明に係る装置の第５の実施形態の側面断面図である。図１２Ｂは、本発明に係る装置の第５の実施形態の側面断面図である。図１３Ａは、本発明に係る装置の第６の実施形態の側面断面図である。図１３Ｂは、本発明に係る装置の第６の実施形態の背面断面図である。図１４は、本発明に係る装置の第７の実施形態の側面断面図である。図１５は、本発明に係る装置の第８の実施形態の側面断面図である。図１６は、本発明に係る装置の第９の実施形態の部分側面断面図である。図１７は、本発明に係る装置の第１０の実施形態の部分側面断面図である。図１８は、本発明に係る装置の第１１の実施形態の部分側面断面図である。図１９Ａは、本発明に係る装置の第１２の実施形態の側面断面図である。図１９Ｂは、第１２実施形態のインサートの斜視図である。

対流による冷却（熱伝導）を理解する際に決定的な要因は、境界層を理解することである。流体力学では、境界層は、粘性（及び剪断応力）の影響が非常に強い境界面の直近での流体の層である。流体と表面との間で熱伝導を行う領域である。摩擦は、その発生のための主な理由である。

境界層の基本的な概念は、Ｌ．Ｐｒａｎｄｔｌ（１９０４）によって提案されており、慣性力と比較して相対的に低い粘度を有するレイノルズ数（Ｒｅ）を有する流れで発生する流体の層として定義される。この関係は、以下のように表される。
Ｒｅ＝（慣性力）／（粘性力）＝ρＶＬ／μ＝ＶＬ／ｖ
ここで、
Ｖは、流体に対する物体の速度を意味し、
Ｌは、特性線形長さ（流体の移動長さ）であり、
μは、流体の粘性係数であり、
ｖは、動粘性係数であり、
ρは、流体の密度である。

高レイノルズ数は、相対的に薄い境界内で、摩擦剪断応力（粘性剪断力）が非常に大きい場合に、表面が高速空気流に露出されたときに観察される。この関係は、以下のように表される。
τ（ｙ）＝μ ∂ｕ／∂ｙ
ここで、
τは、摩擦剪断応力であり、
μは、流体の粘性係数であり、
ｕは、境界に沿う流体の速度であり、
ｙは、境界の上の高さである。

境界層内の流速（ｕ）は、表面でのゼロから、（ここで、流れは、その粘度により壁に貼り付く）外側境界エッジでの自由流速（１％以内の誤差）まで変化する（図１参照）。境界層の厚さ（δ）は、摩擦力領域を定義し、これは、表面からの距離によって減少し、外縁で有効に非粘性となる。

その相対的な厚さにもかかわらず、境界層は、流体流とボディとの動的な相互作用の処理を開始するために非常に重要である。この相互作用は、熱境界層を生じさせ（図２）、これは、熱伝導の熱動的相互作用を支配する。

図２では、Ｔ∞は、「自由流流体」の温度であり、Ｔｓは、表面の温度である。この場合、Ｔｓは、Ｔ∞よりも大きく、そのため、熱は、対流により表面から流体へ伝達する。

表面から流体へどのように熱を伝達するかは、生じた境界層による温度プロファイル曲線の関数である。これは、以下の熱伝達率の式により表される。
ｑ＝ｈＡΔＴ
ここで、
ｑは、熱伝達率であり、
ｈは、対流熱伝達係数であり、
Ａは、熱伝達の表面積であり、
ΔＴは、表面と流体との温度差（Ｔ_ｓ−Ｔ_∞）である。

対流熱伝達係数（ｈ）は、特に、表面積が一定であるとわかっており、温度差が同様のプリフォーム成形処理と比較して同一とみなされるときに、熱伝達有効性に強い影響力を有する。

変数（ｈ）は、熱伝達率（ｑ）に影響を与える基本的な要因であるとみなされることができ、これは、１）流体の物理特性、及び２）物理的状況（流れの条件及び表面形状）に明確に依存する。

この論理的根拠をプリフォーム成形後冷却処理に関連付けるために、流体−空気の物理特性（温度、密度、熱伝導率、固有熱容量、及び粘性）は、比較冷却方法のための冷却媒体の類推とみなされる、より関連性のある物理状況、特に、流れの条件及び表面形状に集中されうる。

流体の流れは、層流又は乱流として一般化されうる。層流では、図３Ａに示されるように、流体は、ボディ表面に垂直な流体と混合せずに、すなわち、層に亘って、有限速度の薄層又は層状に移動する。しかし、（流れの条件及び／又は表面形状の変化を介して）慣性力が増加すると、流体の流れは、より乱流になりやすくなり、特定の臨界レイノルズ数、約５×１０^５（５００，０００）で、層流から乱流への自然な流れが存在する。乱流は、図３Ｂに示されるように、境界層を通じて流体の能動的な混合により、あまり秩序がない。

層流での流体の激しい混合は、表面摩擦力（又は表面剪断応力に関連するときのけん引力）を増加させる。これは、粒子間の運動量及び熱伝達を促進させ、増加した対流熱伝達係数（ｈ）、及び非常に増加した熱伝達率（ｑ）を得る。

円筒形状のボディ（例えば、プリフォームの内面のような）を考えるとき、層流を示す図４Ａ及び乱流を示す図４Ｂは、２つの条件の差を示す。

両方の条件は、周囲ボディからの熱を除去するであろうが、乱流は、層流よりも非常に有効である。層流により、表面に最も近い層は、除去される必要のある熱と直接的に接触するが、これらの層は、高度に秩序があり、（摩擦のため）ゆっくりと移動し、したがって、熱は、より早く移動する内側層へとゆっくりと伝達する。最も早く移動している中心に最も近い層は、非常にわずかしか熱を受け取らない。

乱流により、流体は、一定に動きまわりかつ混合される。これは、非常に不規則であり、流体粒子のランダムな三次元移動により特徴付けられる。境界層内の混合は、表面に向かう高速流体を運び、より先の自由流へゆっくりと移動する流体を伝達する。本質的に、多くの流体は、ボディ表面と接触し、その全てがボディからの熱を除去するために用いられるであろう。これが所望の効果である。

プリフォーム成形後冷却処理により、乱空気流、より具体的には、高い表面剪断応力は、典型的な平行又は環状空気流では容易に実現されない。更に、成形したてのプリフォームの内部表面形状は、乱流／表面剪断応力のレベルを増加させるために物理的に変更されることができない。しかし、螺旋／コークスクリュー（ヘリカル）方向での内部プリフォーム表面に亘る空気流を方向付ける独自の方法を用いることにより、本質的に、プリフォームの内部ボディを、空気流の方向に対して湾曲面／凹面にさせる。

凹面（ここでは螺旋空気流で物理的に利用される）は、層空気流を、非均一な三次元パターンに変形させ、ここで、乱流サイクロン遠心不安定性を生じ、その結果、図５Ａ及び５Ｂに三次元的に示されるように、流れ方向反回転ゲルトラー渦（ｓｔｒｅａｍ−ｗｉｓｅｃｏｕｎｔｅｒ−ｒｏｔａｔｉｎｇＧｏｅｒｔｌｅｒｖｏｒｔｉｃｅｓ）（ゲルトラー，１９４０が後に称した）が生じる。

遠心力（湾曲した経路に沿って空気の移動を維持する求心加速により生じる反力）は、表面半径に逆比例し、典型的には、それらが小さい内径（半径）を有する場合に、プリフォームでの使用に非常に有効となる。この力はまた、接線速度の二乗に比例して増加し、膨大な壁剪断効果を生じる。増加した壁剪断は、凹面の周りを流れるとき境界層流を減速させ、不安定な状況を生成する。（凹壁から離れている）小さな半径を有する、内側レーンでの流体は、（凹壁に逆らって）大きな半径を有する表面に近い流体のものよりも速く移動する。これは、壁から離れた最も遠い流体を、壁の外側に向かって移動させ、位置を、壁に近い流体と強制的に交換する。これは、反転渦の系をセットアップし、その回転軸は、壁に平行であるが、主な流れ方向に垂直である。

遠心効果は、図６で二次元的に再度示されている。境界層流は、高速自由流流体が凹面に向かって流される吹き下ろし（ｄｏｗｎ−ｗａｓｈ）領域、及び低速流体が表面から流れて滞留される吹き上げ（ｕｐ−ｗａｓｈ）により特徴付けられ、流れ方向（ｓｔｒｅａｍ−ｗｉｓｅ）流体経路内の、スパン方向（ｓｐａｎ−ｗｉｓｅｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）の波状流体分布を得る。この非常に動的な効果は、表面乱流／剪断応力に激しい影響を有し、上昇した熱伝達率を得る。

また、Ｌｉｅｐｍａｎｎ（１９４５）は、凹面での層流から乱流への境界層遷移が、平坦面よりも小さなレイノルズ数で生じることを発見した。それ自体、低い慣性力は、有効な熱伝達率を生じるために必要であり、空気源のより効果的な使用をもたらす。

この現象は、凹状円筒体の内側に円筒状物体を配置することにより更に強化されることができ、ここで２つの表面（凹面及び凸面）は、自発的な空気流の流れを誘起し、境界層内の剪断応力強化を生じる。

同様の効果は、内側円筒の単一回転によっても（つまり、強制空気流の誘導なし）実現されることができ、ここで、安定かつ滑らかな円形流体移動（クエット流れ（Ｃｏｕｅｔｔｅｆｌｏｗ））は、内部円筒の角速度が、ある閾値を超えて増加したときに、不安定になり、よって、図７に示されるように、テイラー渦を生成する（本質的にゲルトラーリング渦と同一だが、同心円筒体間の環状体で生成される）。

回転する内側円筒を、対応する（又は反対の）回転角度方向でのサイクロン強制螺旋空気流と組み合わせるとき、膨大なレベルの不安定な乱流／壁剪断応力が生成されうる。この構成への更なる改良は、高いレベルの乱流を生成するために、内側円筒への幾何学表面特徴及び／又は表面テクスチャを加えることであろう。例えば、冷却水のような外部冷媒を内側円筒に組み込むことは、対流熱伝達係数（ｈ）を上昇させることにより処理に更に有益となる。

これらの現象を認識する際に、メカニズムは、以下の両方を実現するように設計されている：（１）成形後冷却処理中の成形したてのプリフォームの内部表面の改善された冷却性能、及び（２）低コストの熱除去媒体を生じるために冷媒として空気の最小化／最適化された使用。

図８は、第１の実施形態の断面図であり、プリフォーム１０は、成形後構成で配置され、かつ当業者に知られている任意の手段により支持される。プリフォーム１０は、例えば圧力３０下の空気のような冷却流体のソースを含む、プレート又はプレナム２０から離間されている。角度付け出口又はオリフィス４０は、冷却流体５０の流れがプリフォーム１０の内部６０に向けられるように位置決めされる。当該方向は、冷却流体の流れを、実質的にその長さに沿うプリフォーム１０の凹内部表面に逆らって螺旋パターンに流れさせるために、接線及び斜面の両方である。理想的には、一連のゲルトラー渦は、プリフォームの内部表面から冷却流体の流れへの熱伝達を最適化する境界層で生成される。熱せられた冷却流体８０は、プリフォームへ流れ込む新たな冷却流体５０の流れを継続することにより、ギャップ７０を介してプリフォームの内部から変位される。

プレナム２０は、冷却時にプレナム２０に対する１以上のプレナム１０を保持するために、モールドプレートとメカニズムとの組み合わせを含みうる。プレナム２０は、射出成形システム、プリフォームハンドリング又は冷却システム、又は同様のものの一部であってもよい。１以上の角度付け出口４０は、プレナム２０、又はプレナム２０若しくはプレナム２０内に取り付けられた１以上のインサートに設けられてもよい。

図９は、角度付け出口が、出口の向きを変更及び最適化することを可能にする調整可能なノズル１００においてプレートの表面に搭載された第２の実施形態の断面図を示す。本実施形態の他の構成及び態様は、第１実施形態と同様又は同一であり、同様の参照番号は同様の部分を示す。

図１０は、第３の実施形態の断面図を示し、冷却流体の流速を増加させ、かつプリフォームの内表面領域のよりよい被覆を提供するために、２以上の角度付け出口１４０及び１５０が設けられ、それにより、プリフォームの内表面からの熱の除去率を増加させる。図は、２つの角度付け出口を示すが、追加の出口が性能を向上させるために使用されてもよい。出口１４０及び１５０は、到来する空気流に同じ角度動作（時計回り又は反時計回り）を提供するように向けられる。本実施形態の他の構成及び態様は、第１実施形態と同様又は同一であり、同様の参照番号は同様の部分を示す。

図１１は、第４の実施形態の断面図を示し、通気管１８０は、熱せられた冷却流体８０がプリフォーム１０の閉鎖端から直接的に排出されるように提供される。通気管１８０は、プレート又はプレナム２０を通じて熱せられた冷却流体を運び、外へ排出する。本実施形態の他の構成及び態様は、第１実施形態と同様又は同一であり、同様の参照番号は同様の部分を示す。

図１２Ａ及び１２Ｂは、第５の実施形態の断面図を示し、マルチポートスピゴット２００は、熱せられた冷却流体を外へ排出するためにプレート又はプレナム２０を通過する中央通気管２１０と、中央通気管２１０を取り囲み、冷却流体の複数の流れが、その長さに実質的に沿ってプリフォームの内部凹面とは逆に向けられるように、プレート又はプレナム２０の加圧された冷却流体３０のソースに環状チャネル２３０を介して接続される複数の角度出口２２０と、を備えて提供される。スピゴットのサイズ及び位置は、プリフォーム内部へ更に侵入し、所望の効果を得るように変更されうる。本実施形態の他の構成及び態様は、第１実施形態と同様又は同一であり、同様の参照番号は同様の部分を示す。

図１３Ａ及び１３Ｂは、第６の実施形態の断面図を示し、静的マルチブレードインサート３００は、環状経路３１０を介して供給される冷却流体の流れを、その長さに実質的に沿ってプリフォームの内部凹面に逆らって方向付けさせるために用いられる。中央通気管３２０は、熱せられた冷却流体を外に排出するために、プレート又はプレナム２０を通過して提供される。本実施形態の他の構成及び態様は、第１実施形態と同様又は同一であり、同様の参照番号は同様の部分を示す。

図１４は、第７の実施形態の断面図を示し、中心の冷却ロッド４００は、プリフォーム内に挿入される。冷却ロッド４００及び他の実施形態に記載される他の冷却ロッドは、閉鎖端を有する中空であってもよく、又は中実であってもよく、及び「冷却コア」と称されてもよい。本実施形態では、冷却ロッド４００は、プレート又はプレナム４４０に組み込まれた送り込みチャネル４２０及び出口チャネルによって供給される水冷却路４１０を含む。冷却ロッド４００の長さは、プリフォームの閉鎖端の近傍に到達するために十分な長さである。ロッドは、角度付け出口４７０を介して供給される冷却流体の流れ４５０の乱流の促進を向上させるために、幾何学表面又は表面テクスチャの被覆により取り囲まれる。表面テクスチャ４６０は、研磨面、ゴルフボールテクスチャ、凹凸面、溝付き面等、又はそれらの組み合あわせでありうる。本実施形態の他の構成及び態様は、第１実施形態と同様又は同一であり、同様の参照番号は同様の部分を示す。

図１５は、第８の実施形態の断面図であり、図１４の中央の冷却ロッドには、冷却ロッド５３０に取り付けられたプーリー／スプロケット５２０を係合するベルト／チェーンを備える回転駆動５００が設けられる。ベルト／チェーン５１０を駆動することにより冷却ロッド５３０を回転させる。冷却ロッド５３０の回転は、角度付け出口５５０を介して供給される冷却流体の流れ５４０の乱流の促進を向上させるために、冷却流体の流れを更に螺旋方向に向ける。回転駆動５００は、ラック／ギア又はダイレクト駆動機構によっても動作されうる。シーリング及び回転結合は、回転している冷却ロッド５３０と、回転しない冷却流体チャネルとの間に提供される。本実施形態の他の構成及び態様は、第１実施形態と同様又は同一であり、同様の参照番号は同様の部分を示す。

図１６は、第９の実施形態の断面図であり、先の実施形態の冷却流体の流れ及び角度付け出口が用いられていない。図１５の回転冷却ロッドは、保持されており、その回転運動、及び幾何学表面又は表面テクスチャ４６０の外部被覆のみが、プリフォームの内表面と、冷却ロッドの外表面との間の環状空間の螺旋流を方向付け、乱流を生成し、プリフォームから、冷却ロッドを通じて流れる冷却流への熱の伝達を向上させる。本実施形態の他の構成及び態様は、第１実施形態と同様又は同一であり、同様の参照番号は同様の部分を示す。

図１７は、第１０の実施形態の断面図であり、図１６に示される構成は、フィン、スパイラル、ウイング、パイナップルスタッド等、又はそれらの組み合わせとして構成されうる外部表面特徴６００の追加によって更に促進され、螺旋流を更に向上させ、乱流を促進し、プリフォームから、冷却ロッドを通じて流れる冷却流体への熱の伝達を改善する。本実施形態の他の構成及び態様は、第１実施形態と同様又は同一であり、同様の参照番号は同様の部分を示す。

図１８は、第１１の実施形態の断面図であり、中央冷却ロッド７００は、プリフォーム１０へ挿入される。冷却ロッド７００は、プレナム２０に固定され、中実又は内部空間を有してもよい。冷却ロッド７００の長さは、プリフォームの閉鎖端の近傍に到達するために十分な長さである。１以上の角度付け出口４０は、冷却空気の螺旋流を導入するために設けられる。冷却ロッド７００は、角度付け出口を介して供給される冷却流体の流れの乱流の促進を向上させるために、幾何学表面又は表面テクスチャの被覆によって取り囲まれてもよい。表面テクスチャは、研磨面、ゴルフボールテクスチャ、凹凸面、溝付き面等、又はそれらの組み合わせでありうる。本実施形態の他の構成及び態様は、第１実施形態と同様又は同一であり、同様の参照番号は同様の部分を示す。例えば、冷却ロッド７００は、第８の実施形態（図１５）のような、本明細書に記載された他の実施形態のように、回転するために駆動されるように構成されうる。

図１９Ａ及び１９Ｂは、第１２の実施形態の断面図であり、インサート８００は、プリフォーム１０に延伸するスピゴット８０２内に設けられる。インサート８００は、その外側面ｊ８０６に形成される１以上の外部螺旋チャネルを含む。加圧された冷却流体３０は、供給チャネル８０８によって提供され、供給チャネル８０８は、他の実施形態に記載されるプレート又はプレナム（図示せず）のような、ソースから冷却流体を受け付ける。冷却流体は、スピゴット８０２を通じてインサート８００の外側面８０６へ伝えられ、その螺旋チャネル８０４は、冷却流体の流れを螺旋経路へ形作る。各螺旋チャネル８０４は、スピゴット８０２を出て、プリフォーム１０へ入る螺旋流における冷却流体をそこから噴射させる角度付け出口８１０で終端する。冷却流体の螺旋流５０は、プリフォーム１０を冷却する。インサート８００は、熱せられた冷却流体を外へ排出するための中央排出チャネル８１２を有する。スピゴット８０２及びインサート８００の位置及び大きさは、変更されることができ、螺旋チャネル８０４の形状、大きさ及び数（例えば、１、２、３、４等）は、所望の効果を得るために変更されることができる。本実施形態の他の構成及び態様は、第１実施形態と同様又は同一であり、同様の参照番号は同様の部分を示す。

上記の各種実施形態では、冷却空気へ運動を伝えるために、正の圧力に代えて又は加えて、吸引が用いられうる。これは、プリフォームをプレートへシールすること又はシール無しでなされうる。吸引は、流れを方向付け／制御可能にしにくい一方で、起伏のある螺旋状表面又は他の表面特徴（例えば、図１７参照）は、空気流を適切な螺旋経路へ引き出すように設けられてもよい。

上記の技術は、改善された冷却性能を提供してもよく、これは、高い生産率を生じる。更に、空気の最適化された使用が実現されてもよく、コスト低減になりうる低いレベルの空気の使用をもたらす。また、上記の技術は、成形品／プリフォームの結晶化の低減をもたらし、よりよいブロー成形性能、応力の低減及びよりよい美観をもたらす。他の利点もまた、当業者にとって明らかであってもよい。

Claims

成形品を冷却するために前記成形品の凹状内表面に対して冷却流体の流れを方向付けるように構成される成形後冷却装置であって、前記成形後冷却装置は、前記成形品の開口端へ前記冷却流体の流れを方向付けるように配置される出口を備え、前記成形品の内表面は、凹状であり、前記出口は、前記冷却流体の流れを螺旋方向に方向付けるように構成され、前記成形品の前記凹状内表面の少なくとも一部は、前記冷却流体の流れの方向に対して湾曲面として機能し、前記成形品の前記開口端から前記成形品の閉鎖端に向かって前記凹状内表面の長さに沿って前記成形品の前記凹状内表面に対して前記冷却流体の流れの乱流を形成する、装置。
前記出口は、前記出口が配置されるプレナムに対して角度付けされる、又は前記出口は、プレナムに対して角度付けされた角度付けノズルに設けられる請求項１に記載の装置。
角度付けされた前記出口を定義するインサートを更に備える請求項１に記載の装置。
前記インサートに配置される螺旋チャネルを更に備え、前記螺旋チャネルは、角度付けされた前記出口で終端する請求項３に記載の装置。
前記出口に対して角度を定義するブレードインサートを更に備え、前記ブレードインサートは、プレナムに挿入可能である請求項１に記載の装置。
複数の前記出口を備える請求項１に記載の装置。
前記成形品外に冷却流体を運ぶために前記成形品の前記開口端に対して配置された通気管を更に備える請求項１に記載の装置。
前記通気管は、前記成形品へ延伸するように配置される請求項６に記載の装置。
前記成形品へ延伸し、前記成形品の冷却を促進するように配置される冷却ロッドを更に備え、前記冷却流体の流れは、前記冷却ロッドの周囲を流れる請求項１に記載の装置。
前記冷却ロッドは、液体冷却回路を含む請求項８に記載の装置。
前記冷却流体の流れの前記乱流を促進するために前記冷却ロッドを回転するように構成される回転駆動を更に備える請求項８に記載の装置。
成形品を成形後冷却するための方法であって、
前記成形品の開口端に冷却流体を提供するステップと、
前記成形品内の前記冷却流体を螺旋方向に向けるステップであって、前記成形品の凹状内表面の少なくとも一部は、前記冷却流体の流れの方向に対して湾曲面として機能し、前記成形品の前記開口端から前記成形品の閉鎖端に向かって前記凹状内表面の長さに沿って前記成形品の前記凹状内表面に逆らって前記冷却流体の流れの乱流を形成する、ステップと、
を備える方法。
前記成形品の前記開口端外に冷却流体を排出するステップを更に備える請求項１２に記載の方法。
前記成形品内に冷却ロッドを配置するステップを更に備え、前記冷却流体は、前記冷却ロッドの周囲を流れる請求項１２に記載の方法。
請求項１２に記載の方法で製造された成形プリフォーム。