JP4414438B2 - ２台の冷却ファンを備えた予備成形物の加熱炉 - Google Patents

Description

本発明は、予備成形物、特にプラスチック容器の予備成形物を加熱する、炉に関する。

本発明は、さらに詳細には、予備成形物、特にプラスチック容器の予備成形物を加熱する炉に関し、この炉は、２つの壁の相互に平行な縦方向に垂直な内側面により横方向の境界を有する、縦方向の加熱トンネルを備える。一方の加熱壁は加熱システムを装備し、他方の通気壁は通気開口を有する。この通気開口は、ブロワにより送られた空気を、この開口を通して、加熱トンネルの外側の上流側から加熱トンネルの内側の下流側に、横方向に通過させることを目的とする。この炉において、予備成形物の第１部分は加熱トンネル内で加熱され、予備成形物の第２部分は、加熱トンネルの壁の縦方向の縁部の間に形成される縦方向の開口部を通過して、加熱トンネルの外側に保持される。ブロワは予備成形物の第２部分に対して横方向に空気を送出することにより、予備成形物のこの第２部分の構成材料を材料の軟化点より低い温度に維持する。

例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）から作られるプラスチック容器、特にボトルは一般に、本体および端壁のブロー成形または延伸ブロー成形工程によりボトル形状とされる予備成形物から作製される。予備成形物は一般に試験管形状を有し、これのネックは作製される容器のスロートの最終形状をすでに有する。ネックは、例えば止めネジを受け入れることを目的とするネジ部を有する。

ブロー成形工程を実行する前に、加熱炉で予備成形物を加熱してプラスチックを軟化させる必要がある。このため、予備成形物の組成プラスチックは、そのガラス遷移温度より高温に加熱される。

縦方向の加熱トンネルを有する種類の予備成形物加熱炉は、すでに公知である。低温予備成形物はトンネルの第１端から移送装置により移送され、トンネルに沿って移動し、トンネル内で加熱された後に、トンネルの第２端を通って出てくる。このように、予備成形物はブロー成形工程の準備が整っている。

予備成形物周辺部全体にわたって、予備成形物本体の端壁および円柱壁の深さ方向の加熱を保証するために、予備成形物は一般に、炉を通過して移動するときに予備成形物自体の周りに回転する。さらに、トンネルの一方の壁は放射加熱手段を装備し、他方の壁は吹き出される空気が貫流する通気開口を備えることにより、予備成形物の円柱壁の外側面を形成する表面材料の層を過熱することなく、予備成形物の本体の円柱壁の厚み全体にわたって均一な加熱を促進する。

実際には、送出された空気は加熱手段により発生する対流熱を取り去り、本体の構成材料の厚み中に生じる放熱の浸透を促進する。

しかし、最終的な形状および最終的な寸法を有する予備成形物のネックは、加熱および／またはブロー成形工程中に変形されてはならない。したがって、ネックをガラス遷移温度より低い温度に維持することが不可欠である。このため、予備成形物のネックは、縦方向の長穴を形成するトンネルの開口を通過して、トンネルの外側に保持される。

加熱トンネルからの熱が予備成形物のネックに伝達されることを防止するために、前記ネックはブロワによる送出空気で冷却される。

炉に単一のブロワを装備し、このブロワにより、一方では加熱トンネル内で均一に熱を分散し、他方では予備成形物のネックを冷却できることは、公知である。ブロワは、空気の流れの方向に対してトンネルおよび予備成形物の上流側に置かれる、デフレクタを装備する。デフレクタは、予備成形物のネックに対する送出空気の流れの一部を偏向する。

本発明の目的は、加熱動作の間における予備成形物のネックを冷却する効率を向上すると同時に、予備成形物本体の表面層をプラスチックのガラス遷移温度に近い温度に最適に維持することである。

この目的を達成するため、本発明は、ブロワが、通気壁および加熱トンネルの外側に保持される予備成形物の第２部分にそれぞれ空気を送る、２つの独立したファンを備えることを特徴とする、上述の種類の炉を提案する。

本発明の別の特徴によれば、
−送出管は、分割隔壁を有する共通ボックスの上側および下側の区画により形成される。

−ブロワは、ファンにそれぞれ対応付けられた２つの個別の空気吸入管を含む。

−ブロワは、対応付けられたファンをそれぞれ駆動する、２つの同軸の垂直シャフトを含む。

−通気壁に関連付けられたファンにより吐出される空気の流れの速度は、制御装置により制御される。

−ファンは、２つの独立した制御ユニットにより制御される。

本発明の他の特徴および利点は、以下の詳細な説明により明らかになるであろう。説明を理解するには、添付図面を参照する必要がある。

以下の説明では、図２に示される（Ｌ、Ｖ、Ｔ）座標系により表わされる、縦方向、垂直方向、および横方向が採用されるが、これらに限定されない。

以下の説明では、上流から下流方向は空気の流れを示すのに用いられる。

同一参照符号はまた、同一の、同様のまたは類似する要素に使用される。

図１は、プラスチック、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などから作製される予備成形物１０を示し、この予備成形物は、加熱してプラスチックを軟化する第１工程と、次の予備成形物１０をブロー成形して容器の形状にする第２工程との後に、プラスチック容器に加工される。

予備成形物１０は垂直軸Ａの試験管形状を有する。予備成形物１０の管状の本体１２は、半球状の端壁１４により上端部で閉じられ、下端部はスロートを形成するネック１６を含む。

ネック１６は、完成した容器のスロートの最終形状をすでに有する。したがって、完成した容器を得るためには、管状の本体１２およびこれの端壁１４のみがブロー成形により変形されなければならない。したがって、ブロー成形工程の間、管状の本体１２および端壁１４を備える予備成形物１０の第１の部分だけを、プラスチックのガラス遷移温度より高い温度に加熱し、一方で、予備成形物１０の第２の部分を形成するネック１６の温度を、ガラス遷移温度より低い温度に保持することが重要となる。

ネック１６は、フランジ１８により上端に境界を有する。ネックの外側の円柱面２０は、容器を密閉するための、ネジ式ストッパ（図示せず）を受け入れるネジを有する。

図２は、加熱動作中に予備成形物１０を加熱する炉２２を示す。ここでは、炉２２は縦方向の加熱トンネル２４を備え、このトンネルを通過して予備成形物１０が矢印Ｆで示される方向に沿って移動する。トンネル２４は、図２の右側に予備成形物１０が入る第１端２６と、図２の左側に予備成形物１０が出て行く第２端２８とを有する。

図２に示されるとおり、炉２２は、炉２４の入口２６から出口２８に予備成形物１０を移送する装置３０を含む。移送装置３０は予備成形物１０を保持する一連の心棒３２を備え、これらの心棒は、トンネル２４の下方に延在する下部のレール３４から上方に垂直に、トンネルと平行になるように突き出る。心棒３２は、トンネル２４に沿って移動する間、予備成形物１０を垂直に保持することを目的とする。

図２に示されるトンネル２４の直線で囲まれた縦方向の形状は、非限定の例として示されている。

図３はトンネル２４の断面を示す。トンネルは、それぞれ、図３で右側に配置される第１の壁４０と左側に配置される第２の壁４２とに属する、２つの相互に平行な垂直の縦方向の内側面３６および３８により、横方向の境界を有する。

ここで、トンネル２４は、上部および底部のいずれも閉鎖されていない。したがって、内側面３６および３８の下部の縦方向の縁部は、縦方向の長穴の形状の下側開口４１を画定する。

第１の壁４０は、トンネル２４を加熱するヒータ４６を装備する。図３に示される例では、ヒータ４６は、参照符号ＩＲ１からＩＲ８で示されている、縦方向のチューブ形状を有する８つの赤外線ランプを備える。ここでは、ランプＩＲ１からＩＲ８の一端をそれぞれが収容する、垂直に分布した縦方向溝４８を使用して、チューブＩＲ１からＩＲ８は、第１の壁４０の内側面３６に近接する各端部により保持される。

ここで、第２の壁４２は壁の厚さを横方向に通過する開口５０を含み、ブロワ５２により発生する空気の流れをトンネル２４内に透通するようにしている。プリアンブルで説明したとおり、空気の流れは、このように、予備成形物１０の円柱壁の外側面を形成する材料の表面層を冷却する。

図３に示されているとおり、予備成形物１０の管状本体１２および端壁１４は、加熱トンネル２４の内側に保持され、ネック１６およびフランジ１８はトンネル２４の外側に保持され、下部の開口４１を通過する。

ネック１６をガラス遷移温度より低い温度に維持するために、新鮮な空気流がブロワ５２によりネック１６に向かって横方向に吹きつけられる。

ブロワ５２は、図３の第２の壁４２の左側に横方向に配置される。

本発明の教示によれば、ブロワは２つの独立したブロワ、すなわち、上側のブロワ５４ａと下側のブロワ５４ｂとを備える。以下の説明では、上側ファン５４ａの構成要素に関する参照符号には文字「ａ」が続き、下側ファン５４ｂの構成要素に関する参照符号には文字「ｂ」が続く。

各ファン５４ａおよび５４ｂは主として、垂直軸Ｂの周りを回転するように取り付けられた、タービンとも称されるモータ駆動羽根車５６ａおよび５６ｂと、垂直軸方向の空気吸入管５８ａおよび５８ｂと、横向きの接線方向の空気出口または空気送出管６０ａおよび６０ｂとを備える。ファン５４ａおよび５４ｂは、水平の中央面に対して全体的に対称であり、すなわち、羽根車５６ａおよび５６ｂおよび送出管６０ａおよび６０ｂは近接し、一方、吸入管５８ａおよび５８ｂは反対方向に向いている。

羽根車５６ａおよび５６ｂは、同一垂直軸Ｂの周りを回転するように取り付けられている。これら羽根車は、シャフト６４ａ、６４ｂを介して連結されたモータ６２ａおよび６２ｂにより、それぞれ回転する。モータ６２ａおよび６２ｂは、ここでは、２つの羽根車５６ａおよび５６ｂの間に垂直に配置されている。

本発明の代替の実施形態（図示せず）では、モータ６２ａおよび６２ｂはファン５４ａおよび５４ｂから少し離して配置され、移動伝達機構、例えばベルトを介して、シャフト６４ａおよび６４ｂを駆動する。このように、２つの羽根車５６ａおよび５６ｂは相互に垂直方向に近接するように置かれ、ブロワ５２の高さがさらに小型化される。

空気吸入管５８ａおよび５８ｂは、相互に反対側に、羽根車５６ａおよび５６ｂの軸Ｂに沿って垂直に配置される。

したがって、上側ファン５４ａの空気吸入管５８ａは羽根車５６ａの上方で垂直に突き出ており、ブロワ５２の上方から羽根車５６ａの中に下方に空気を取り入れる。

ファン５４ｂの空気吸入管５８ｂは、羽根車５６ｂの下方で垂直に突き出ており、ブロワ５２の下方から羽根車５６ｂの中に上方に空気を取り入れる。

送出管６０ａおよび６０ｂはトンネル２４に対して横に向き、相互に近接している。

図３の例において、送出管は共通の出力ボックス６６に形成され、このボックスは、２つのファン５４ａおよび５４ｂの実質的に対称平面にある水平隔壁６８によって、２つの区画、すなわち上側区画６０ａと下側区画６０ｂとに分割される。第１の、ボックス６６の上流の横方向端部７０は、図３に関しては、左側の、羽根車５６ａおよび５６ｂの出口に置かれ、第２の、下流の横方向端部７２は開口を含み、それぞれ、トンネル２４およびネック１６に向かって、羽根車５６ａおよび５６ｂから横方向に空気を流す。

このように、上側区画６０ａは、羽根車５６ａから加熱トンネル２４の第２の壁４２に、横方向に延びる送出管を形成する。

このように、下側区画６０ｂは、下側の羽根車５６ｂから予備成形物１０のネック１６の範囲に横方向に延びる送出管を形成する。

有利には、モータ６２ａおよび６２ｂは２つの独立した制御ユニットにより制御される。したがって、ネック１６を冷却するのに必要な空気流れを変更することなく、上側ファン５４ａに作動することにより、第２の壁４２を通過する空気流れを調整できる。

ブロワ６２の作動中、モータ６２ａおよび６２ｂは羽根車５６ａおよび５６ｂを回転させ、図３の矢印により示されるとおり、軸方向の吸入管５８ａおよび５８ｂを通して空気を取り入れる。

上側の羽根車５６ａは空気を送り込み、これにより、空気は上側の送出管６０ａに導入される。送られた空気は第２の壁４２の開口５０を通過し、トンネル２４内に透通する。

下側の羽根車５６ｂは空気を送り込み、これにより、空気は下側の送出管６０ｂに導入される。送られた空気はネック１６に直接向けられ、ネックを冷却する。

本発明の代替の実施形態（図示せず）によれば、下側ファン５４ｂの吸入管５８ｂは、上側ファン５４ａの吸入管５８ａの内側に同軸方向に収容される。吸入管の下流側の端部は、上側羽根車５６ａのハブの軸に形成された垂直のくぼみを通過して下流側に延び、その結果、ハブを通る空気流れは下側の羽根車５６ｂにより取り込まれた後に、下側の送出管６０ｂに送られる。有利には、この構成は、下側ファン５４ｂが、炉２２の下に存在する可能性がある要素、例えば、炉２２の下の床の上のゴミを吸引することを防止する。

ブロー成形工程後、容器に加工される前に炉で加熱される予備成形物を示す、側面図である。 本発明の教示に従って製造される、図１の予備成形物を加熱する炉を示す、側面図である。 図２の平面３−３の断面図であり、２つのファンを備えるブロワを装備する炉を示す。

Claims (5)

1. 下記の諸要素を含む予備成形物（１０）を加熱するための炉（２２）。
   −２つの壁（４０、４２）の互いに平行な縦方向の垂直な内面（３６、３８）によって横方向に境界を有する縦方向の加熱トンネル（２４）であって、一方の加熱壁（４０）は加熱システム（４６）を備え、他方の通気壁（４２）は、通気開口（５０）を有し、加熱トンネル（２４）においては、予備成形物（１０）の第１部分（１２、１４）が加熱され、 他方では予備成形物（１０）のネック部（１６）が、加熱トンネル（２４）の壁（３６、３８）の縦方向の縁部の間に形成される縦方向の開口（４１）を通過して、加熱トンネル（２４）の外側に保持され、
   −第１のファン（５４ａ）が、トンネルの縦方向に対して、第１の空気流を、第１の空気送出管（６０ａ)内で、上流から下流に向かって、加熱トンネル（２４）の外へ、横方向に送出し、通気壁（４２）を通り抜けることによって予備成形物（１０）の第１部分（１２、１４）に伝わり、
   −第２のファン（５４ｂ）が、トンネルの縦方向に対して、第１の空気流に平行な第２の空気流を、第２の空気送出管（６０ｂ)内を上流から下流に向かって、加熱トンネル（２４）の外へ、予備成形物（１０）のネック部（１６）に、横方向に送出して、予備成形物（１０）のこのネック部（１６）の構成材料を軟化点以下の温度に維持し、
   −２つのそれぞれの空気送出管（６０ａ、６０ｂ）は隣り合っており、分割隔壁（６８）を備える上側および下側の共通ボックス（６６）によって形成されている。
2. 前記ブロワ（５２）は、前記ファン（５４ａ、５４ｂ）にそれぞれ対応付けられた２つの独立した空気吸入管（５８ａ、５８ｂ）を含むことを特徴とする、請求項１に記載の炉（２２）。
3. 前記ブロワ（５２）は、対応付けられた前記ファン（５４ａ、５４ｂ）をそれぞれ駆動する、２つの同軸の垂直シャフト（６４ａ、６４ｂ）を含むことを特徴とする、請求項２に記載の炉（２２）。
4. 前記通気壁（４２）に関連付けられた前記ファン（５４ａ）により吐出される空気流れの速度は、制御装置により制御されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の炉（２２）。
5. 前記ファン（５４ａ、５４ｂ）は、２つの独立した制御ユニットにより制御されることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の炉（２２）。

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