JP4351876B2 - 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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Description
【０００１】
【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装置を提供することである。
【００１４】
また、本発明の態様は、成形金型を備えたガラス容器の製造装置であって、
ガラス容器のブロー成形用に供給する、凝縮水を含まず、水蒸気のみを含む冷却エアーを作成するために、冷却前温度が２０〜６０℃の冷却前エアーを、１０〜５０℃の冷却エアーとするためのエアー吸入口と、エアー通過路と、冷却エアー排出口と、ドレインと、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た冷却装置としての熱交換器を設け、
かつ、成形金型に対する冷却エアーの噴射温度を２０〜５０℃の範囲内の値とするとともに、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℃以内の値とした状態で、冷却エアーを連続的にあるいは断続的に用いて、ガラス容器をブロー成形する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。
より具体的には、本発明のガラス容器の製造装置を構成するにあたり、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。
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。
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。
このように構成することにより、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。
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。
このように構成することにより、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。
さらに、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。
このように構成することにより、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。
【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の参考形態]
第１の参考形態は、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の参考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の参考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の参考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、成形金型を備えたガラス容器の製造装置であって、ガラス容器のブロー成形用に供給する、凝縮水を含まず、水蒸気のみを含む冷却エアーを作成するために、冷却前温度が２０〜６０℃の冷却前エアーを、１０〜５０℃の冷却エアーとするためのエアー吸入口と、エアー通過路と、冷却エアー排出口と、ドレインと、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た冷却装置としての熱交換器を設け、かつ、成形金型に対する冷却エアーの噴射温度を２０〜５０℃の範囲内の値とするとともに、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℃以内の値とした状態で、冷却エアーを連続的にあるいは断続的に用いて、ガラス容器をブロー成形する、ことを特徴とするガラス容器の製造装置である。 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】
[参考例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、参考例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、参考例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、参考例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装置によれば、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
【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装置を提供することである。
【００１４】
また、本発明の態様は、成形金型を備えたガラス容器の製造装置であって、
ガラス容器のブロー成形用に供給する、凝縮水を含まず、水蒸気のみを含む冷却エアーを作成するために、冷却前温度が２０〜６０℃の冷却前エアーを、１０〜５０℃の冷却エアーとするためのエアー吸入口と、エアー通過路と、冷却エアー排出口と、ドレインと、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た冷却装置としての熱交換器を設け、
かつ、成形金型に対する冷却エアーの噴射温度を２０〜５０℃の範囲内の値とするとともに、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℃以内の値とした状態で、冷却エアーを連続的にあるいは断続的に用いて、ガラス容器をブロー成形する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。
より具体的には、本発明のガラス容器の製造装置を構成するにあたり、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。
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。
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。
このように構成することにより、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。
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。
このように構成することにより、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。
さらに、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。
このように構成することにより、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。
【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の参考形態]
第１の参考形態は、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の参考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の参考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の参考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、成形金型を備えたガラス容器の製造装置であって、ガラス容器のブロー成形用に供給する、凝縮水を含まず、水蒸気のみを含む冷却エアーを作成するために、冷却前温度が２０〜６０℃の冷却前エアーを、１０〜５０℃の冷却エアーとするためのエアー吸入口と、エアー通過路と、冷却エアー排出口と、ドレインと、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た冷却装置としての熱交換器を設け、かつ、成形金型に対する冷却エアーの噴射温度を２０〜５０℃の範囲内の値とするとともに、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℃以内の値とした状態で、冷却エアーを連続的にあるいは断続的に用いて、ガラス容器をブロー成形する、ことを特徴とするガラス容器の製造装置である。 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】
[参考例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、参考例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、参考例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、参考例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】
【発明の効果】
本発明のガラス容器の製造装置によれば、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 (8)
- 成形金型を備えたガラス容器の製造装置において、
前記ガラス容器のブロー成形用に供給する、凝縮水を含まず、水蒸気のみを含む冷却エアーを作成するために、冷却前温度が２０〜６０℃の冷却前エアーを、１０〜５０℃の冷却エアーとするためのエアー吸入口と、エアー通過路と、冷却エアー排出口と、ドレインと、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た冷却装置としての熱交換器を設け、
かつ、
前記成形金型に対する冷却エアーの噴射温度を２０〜５０℃の範囲内の値とするとともに、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℃以内の値とした状態で、前記冷却エアーを連続的にあるいは断続的に用いて、前記ガラス容器をブロー成形する、
ことを特徴とするガラス容器の製造装置。 - 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に記載のガラス容器の製造装置。
- 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または２に記載のガラス容器の製造装置。
- 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１〜３のいずれか一項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１〜４のいずれか一項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１〜５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１〜６のいずれか一項に記載のガラス容器の製造装置。
- 前記冷却エアーを集中管理して、複数の成形金型に分配するためのマニホールドが設けてあり、当該マニホールドから分配される冷却エアーの温度を１５〜４０℃の範囲内の値とすることを特徴とする請求項１〜７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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