JP4831354B2

JP4831354B2 - 空調機能付きブロー成形機

Info

Publication number: JP4831354B2
Application number: JP2007045814A
Authority: JP
Inventors: 洋祐松下; 登澤根
Original assignee: Toyo Seikan Kaisha Ltd
Current assignee: Toyo Seikan Kaisha Ltd
Priority date: 2007-02-26
Filing date: 2007-02-26
Publication date: 2011-12-07
Anticipated expiration: 2027-02-26
Also published as: JP2008207435A

Description

本発明は、空調機能付きブロー成形機、特に、外気の取り込み量を少なくしながら自身が置かれた環境の温度を一定に保持することが可能な空調機能付きブロー成形機に関する。

従来より、食品加工工場や食品容器製造工場等においては、工場建屋内が外部からの菌に汚染されることを防止するために、工場建屋内の気圧を外部のそれよりも高く設定し陽圧化している。したがって、外気(工場建屋外の空気〉を工場建屋内へ導入する場合は、フィルタを通すなどして空気を濾過し出来る限り菌等を取り除いた上で導入している（例えば、特許文献１を参照。）。
ところで、飲料等が充填されるＰＥＴボトルは、軽量で取扱いが簡便であることなどを理由に、食品容器として近年大量に生産されている。
このＰＥＴボトルは、先ずプリフォームと呼ばれる一次成形品を射出成形等の手段によって製造し、次いでこのプリフォームを配向延伸可能な温度まで加熱しブロー成形をすることにより得られる。また、ブロー成形する際に使用されるＰＥＴボトルの成形機は、大きく分けると、プリフォームを加熱する加熱ゾーンと、加熱されたプリフォームをブロー成形するブロー成形ゾーンとから構成されている。このとき、加熱ゾーンは、ゾーン内部を所定の温度まで昇温し、このゾーン内部にプリフォームを導入して配向延伸可能な温度まで加熱している。ここで、ブロー成形機が置かれた工場建屋内の温度が変動し、その結果、ブロー成形機内の雰囲気温度が変動する場合、プリフォームの温度やブロー成形用の金型の温度が設定温度であるにもかかわらず、最終形状であるボトルの計量値が変化する場合が起こり得る。従って、濾過しながら外気を工場建屋内へ導入する場合、外気温は季節によって大きく変動するため、工場建屋内に空調設備を設置して工場建屋内の温度を一定に保つなどの工夫を行っている。その際、工場建屋内の大量の空気を外部へ排出し、それに代えて大量の外気を工場建屋内に導入しようとすると、工場建屋内を所定の温度に素早く調温するための濾過面積の大きなフィルタや処理能力の大きな空調装置を多数配置しなければならず、却って余分なコストが発生し経済的合理性に欠けてしまう。他方、工場建屋内の空気を外部へ少量ずつ排出し、それに代えて外気を少量ずつ工場建屋内に導入する案も容易に考えられる。しかしながら、この場合であっても濾過装置や空調装置が必要となるところは、前案と何ら変わりがない。
他方、加熱ゾーンでは、ゾーン内部を所定の温度に保つため、ゾーン内部の加熱された空気をゾーン外である工場建屋内に排出している。しかしながら、加熱空気を工場建屋内に排出すると、工場建屋内温度が上昇してしまい、作業環境が悪くなってしまう。そこで、外気を導入して温度の一定化を図ることなどが考えられるが、外気を導入する場合は、上記と同様にそれに伴って濾過装置(フィルタ)や空調装置を多数配置しなければならなくなる。

特開２００６−５２８７３号公報

上述した通り、外気を導入して工場建屋内の温度を一定に保つ場合は、濾過面積の大きなフィルタや空調装置が必要となり、それに係るコストが発生する問題点がある。
そこで、本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は外気の取り込み量を少なくしながら自身が置かれた環境の温度を一定に保持することが可能な空調機能付きブロー成形機を提供することにある。

前記目的を達成するために請求項１に記載の空調機能付きブロー成形機では、プリフォームを加熱する加熱ゾーンと、該プリフォームを二軸に延伸ブローするブローゾーンと、少なくとも前記加熱ゾーンには内部の加熱された空気を外部に排出する吸引手段とを備えて成るブロー成形機であって、該吸引手段によって前記加熱ゾーンの空気を吸引・濾過し清浄な空気とし、該空気を更に一定の温度／温度範囲となるように温度調節した上で、該空気を前記ブロー成形機が設置されている工場建屋内に排出して前記加熱ゾーン及び前記ブローゾーンへ還流させることにより、前記工場建屋内および前記各ゾーンの各々の雰囲気温度を一定に保つことを特徴とする。
上記空調機能付きブロー成形機では、工場建屋内に排出される濾過・冷却された清浄な空気は、工場建屋内に行き渡った後で加熱ゾーン及びブローゾーンへ還流するように構成されているため、この清浄な空気の循環（還流）が繰り返し行われることにより、工場建屋内の温度だけでなく加熱ゾーン及びブローゾーンの各雰囲気温度も一定に保持することが出来るようになる。また、プリフォームを二軸延伸ブロー成形する際に使用される高圧空気は大量の酸素を含んでおり、その空気は吸引手段によって工場建屋内の空気および加熱ゾーンの加熱空気と共に好適に吸引（捕捉）され、濾過・冷却された上で工場建屋内に排出され、更にこの清浄な空気の循環が繰り返し行われることにより、外気の取り込み量を最小限に抑えた上で、工場建屋内の温度を一定に保持することが可能となる。また、この清浄な空気の循環は、工場建屋内の陽圧保持にも好適に寄与することとなる。

請求項２に記載の空調機能付きブロー成形機では、前記加熱ゾーン及び／又は前記ブローゾーンへ前記空気を導入する空気導入部が形成されていることとした。
上記空調機能付きブロー成形機では、上記構成とすることにより、濾過・冷却された清浄な空気が工場建屋内に行き渡った後に再び加熱ゾーン及びブローゾーンへ好適に還流することが出来るようになる。これにより、加熱ゾーン及びブローゾーンの各雰囲気温度の安定化に寄与することとなる。

請求項３に記載の空調機能付きブロー成形機では、前記吸引手段はファンであり、該ファンは内部に空間を備えたチャンバにより囲まれて構成されていることとした。
上記空調機能付きブロー成形機では、上記構成とすることにより、加熱ゾーンの加熱空気は効率良く捕捉され、外部に漏れ出すことがなくなる。これにより、工場建屋内の温度が上昇し作業環境が悪化することを防止することが出来る。また、ファンは、本ブロー成形機内部の空気の流れをブローゾーンから加熱ゾーンへと整流するため、ファンによってプリフォームを二軸延伸ブロー成形する際に使用される空気を好適に捕捉することが可能となる。

請求項４に記載の空調機能付きブロー成形機では、前記工場建屋内に排出される空気の一部を抽気し、前記加熱ゾーン及び／又はブローゾーンへ還流する戻り配管が設けられていることとした。
上記空調機能付きブロー成形機では、上記構成とすることにより、清浄な空気が直接に加熱ゾーン及び／又はブローゾーンへ還流することになり、加熱ゾーン及びブローゾーンの各雰囲気温度が一定に保持されるようになる。

本発明の空調機能付きブロー成形機によれば、濾過・冷却された清浄な空気が工場建屋内を行き渡った後に加熱ゾーン及びブローゾーンに還流するように構成されているため、この清浄な空気の循環が繰り返し行われることにより、工場建屋内の温度だけでなく、加熱ゾーン及びブローゾーンの各雰囲気温度も一定に保持されるようになる。また、プリフォームを二軸延伸ブロー成形する際に使用される高圧空気は大量の酸素を含んでいるため、それをファン等の吸引手段によって好適に吸引して、加熱ゾーンの加熱空気および還流した清浄な空気と共に濾過・冷却した上で工場建屋内に再び排出することにより、外気の取り込み量を少なくして工場建屋内の温度、加熱ゾーン及びブローゾーンの各雰囲気温度を一定に保持することが出来るようになる。また、加熱ゾーンの加熱空気はファン等の吸引手段によって好適に捕捉するように構成されているため、工場建屋内の温度が上昇し作業環境が悪化することを好適に防止する。

以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。

図１は、本発明の空調機能付きブロー成形機１００を示す構成説明図である。
この空調機能付きブロー成形機１００は、プリフォームＰをヒータＨによって予熱を行う加熱ゾーン１と、予熱したプリフォームＰを金型Ｍへセットし延伸ロッドＲ及び高圧空気によって二軸延伸ブロー成形を施すブローゾーン２と、これらのゾーンを覆うハウジング３と、加熱ゾーン１の加熱空気を吸引する吸引チャンバ４と、吸引チャンバ４によって吸引された加熱空気が流れる高温ダクト５と、その加熱空気を濾過する粗目の１次フィルタ６と、同細目の２次フィルタ７と、加熱空気から熱を奪う冷却水が流れる、第１冷却手段としての１次冷却コイル８と、その冷却水の流量を調節する１次電磁弁８１と、冷却水が加熱空気から奪った熱量を回収するための冷水が流れる、第２冷却手段としての２次冷却コイル９と、その冷水の流量を調節する２次電磁弁９１と、低温空気を下流へ送り出す送風手段としての送風機１０と、送風機を駆動する電動機１１と、低温空気が流れる低温ダクト１２と、工場建屋内へ放出される低温空気の流量を調節する流調弁１３と、高温ダクト５を流れる加熱空気の温度を計測する入口温度センサ１４と、低温ダクト１２を流れる低温空気の温度を計測する出口温度センサ１５と、１次冷却コイル８によって冷却直後の空気の温度を計測する中間温度センサ１６と、入口温度センサ１４からの計測信号を取り込んで計測温度と設定温度との偏差に基づいて電動機１１の回転数を操作して高温ダクト５内の温度が設定温度になるように制御する入口温度コントローラ１７と、出口温度センサ１５からの計測信号を取り込んで計測温度と設定温度との偏差に基づいて２次電磁弁９１を操作して低温ダクト１２内の温度が設定温度になるように制御する出口温度コントローラ１８と、中間温度センサ１６からの計測信号を取り込んで計測温度と設定温度との偏差に基づいて１次電磁弁８１を操作して１次冷却コイル通過後の空気の温度が設定温度になるように制御する中間温度コントローラ１９とを具備して構成されている。なお、図示の都合上、２次冷却コイル９は１次冷却コイル８と並列に加熱空気と対向するように描かれているが、実際は加熱空気と対向せずに１次冷却コイル８と熱交換を行う形態で配設されている。

図２は、図１のＡ−Ａ断面を示す説明図である。
この吸引チャンバ４は、加熱ゾーン１の加熱空気を吸引するファン４aと、ファンを固定する取り付けプレート４bと、全体を覆うチャンバ壁４cとから成る。なお、図示されてはいないが、ファン４aの下流部はバッファゾーン（空間）が形成されて高温ダクト５と接続するようになっている。また、本実施形態では、ファンは４連モジュールの形態としたが、ファンの個数はこれに限らず、加熱ゾーン１又はブローゾーン２の大きさ等によって変わってくる。

加熱ゾーン１とブローゾーン２は、気体の流入出が可能な簡易仕切Ｓによって仕切られ且つ吸引チャンバ４によって空気の流れはブローゾーン２から加熱ゾーン１へ向かうように構成されている。また、後述するように、低温ダクト１２の吹出口１２aから流出する空気は、その温度および流量が一定に保持された清浄な空気であり、その空気を連続して循環させることにより、工場建屋内の温度を一定に保持することが出来るようになる。また、ハウジング３の側壁には空気が流入出可能な、空気導入部としての通風孔３aが多数設けられ、工場建屋内に放出された清浄な空気が還流してその通風孔３aを通り各ゾーンへ流入するように構成されている。そのため、工場建屋内の温度が一定に保持される場合は、加熱ゾーン１及びブローゾーン２の各雰囲気温度も一定に保持されるようになる。従って、従来のブロー成形機が置かれた建屋に見られた、大量の外気を濾過しながら取り込み、そして処理能力の高い空調設備によって工場建屋内の温度を一定に制御するといった必要はなく、吹出口１２aから吹き出す清浄な空気が工場建屋内に放出された後に、加熱ゾーン１及びブローゾーン２へ通風孔３aを通って還流し、そして濾過・冷却され再び放出されるという循環を繰り返し行うことにより、工場建屋内の温度を一定に保持すると共に加熱ゾーン１及びブローゾーン２の温度を一定に保持することが出来るようになる。

なお、清浄な空気を工場建屋内に循環させ続けると、工場建屋内の空気の酸素濃度が次第に低下してくるとも考えられるが、本空調機能付きブロー成形機１００では、プリフォームを二軸延伸ブロー成形する際に延伸ロッドＲの側面に沿って高圧空気が噴出し、その空気は吸引チャンバ４によって好適に捕捉され濾過・冷却された上で再び工場建屋内に放出されるため、酸素濃度が低下しにくくなる。従って、ブローゾーン２が稼働していない場合は、酸素濃度が徐々に低下してくるため、その場合は外気を濾過しながら取り込む必要があるが、ブローゾーン２が稼働している場合は、延伸ロッドＲの側面に沿って高圧空気が噴出しているため、外気を大量に取り込みながらの温度調節は不要となる。

このように、工場建屋内の温度、引いては加熱ゾーン１及びブローゾーン２の各雰囲気温度は外気温度の変動を受けることがないため、最終形状のボトルの計量値が変化すると言った問題も起きにくくなる。

また、濾過され、温度調節および流量調節された清浄な空気は低温ダクト１２を介して工場建屋内に放出することにより、工場建屋内の陽圧保持に寄与することが出来るようになる。

低温ダクト１２の吹出口１２aから工場建屋内に放出される空気は、吹出口１２aの直前においては、例えば２０℃に保持されているが、工場建屋内に行き渡り加熱ゾーン１へ還流する過程で、或いはブローゾーン２へ還流し加熱ゾーン１へ吸引される過程で、ヒータＨ等の熱を享受し、結果的に、吸引チャンバ４の近傍では例えば５０〜５５℃にまで昇温している。その昇温した加熱空気は高温ダクト５を通り、１次フィルタ６および２次フィルタ７を通過し、所定の清浄度レベルまで浄化され、後述するように冷却されて再び工場建屋内に放出される。

プリフォームＰの二軸延伸ブロー成形時に使用された空気は、工場建屋内の還流空気および加熱ゾーン１の加熱空気と共に吸引チャンバ４によって吸引され高温ダクト５を通り、１次フィルタ６及び２次フィルタ７によって所定の清浄度レベルまで浄化され、続く１次冷却コイル８と接触しながら自身の熱を１次冷却コイル８の冷却水に与えるのと同時に１次冷却コイル８からは冷熱を受け、更に送風機１０によって圧送されて約２０℃まで低下した低温空気となって、低温ダクト１２を流れる。そして、低温ダクト１２を流れる低温空気は、吹出口１２aから工場建屋内に放出される。なお、吹出口１２aから放出される空気の温度は、出口温度センサ１５によって検知され、その計測信号は出口温度コントローラ１８へ送信される。計測信号を受信した出口温度コントローラ１８は、計測温度と設定温度との偏差をチェックし偏差が生じる場合は、２次電磁弁９１を駆動して２次冷却コイル９を流れる冷水の流量を操作して吹出口１２aでの空気の温度が設定した温度近傍となるように制御する。同様に、１次冷却コイル８によって冷却された空気の温度は、中間温度センサ１６によって検知され、その計測信号は中間温度コントローラ１９へ送信される。計測信号を受信した中間温度コントローラ１９は、計測温度と設定温度との偏差をチェックし偏差が生じる場合は、１次電磁弁８１を駆動して１次冷却コイル８を流れる冷却水の流量を操作して１次冷却コイル８を通過後の空気の温度が設定した温度近傍となるように制御する。また、高温ダクト５を流れる空気の温度は、入口温度センサ１４によって検知され、その計測信号は入口温度コントローラ１７へ送信される。計測信号を受信した入口温度コントローラ１７は、計測温度と設定温度との偏差をチェックし偏差が生じる場合は、電動機１１のインバータＩＮＶを駆動して送風機１０の吸引風量を操作して高温ダクト５を流れる空気の温度が設定した温度近傍となるように制御する。

また、工場建屋内に放出される低温空気の流量調節は、流調弁１３の開度の調節によって成される。その開度の調節は、手動によって成されても良く、自動的に行われるように構成しても良い。

また、加熱ゾーン１の雰囲気温度は、入口温度センサ１４によって計測され、その計測信号は入口温度コントローラ１７へ送信される。計測信号を受信した入口温度コントローラ１７は、その計測温度と設定温度との偏差をチェックし偏差が生じる場合は、ヒータＨに流す電流を増減して、加熱ゾーン１の雰囲気温度を調整する。

なお、本実施形態では２次冷却コイル９は、加熱空気と対向せずに１次冷却コイル８との間で熱交換を行っているが、それに限らずに加熱空気と対向して加熱空気との間で熱交換を行うように構成しても良い。この場合、加熱空気の熱は、１次冷却コイル８および２次冷却コイル９の双方によって好適に回収されることになる。

以上、上記空調機能付きブロー成形機１００によれば、二軸延伸ブロー成形時に使用される大量の空気は、加熱ゾーン１に設けられた吸引チャンバ４によって、工場建屋内の還流空気および加熱ゾーン１の加熱空気と共に吸引され１次フィルタ６および２次フィルタ７で濾過され、続く１次冷却コイル８との間で熱交換を行い一定の温度に調温され、続く送風機１０によって圧送され低温ダクト１２を通り吹出口１２aから工場建屋内に放出される。このように、この清浄な空気の循環が繰り返し行われることにより、一定の温度および清浄度の空気が定常的に工場建屋内に放出されることになり、その結果、外気の取り込み量を最小限に抑えた上で、工場建屋内の温度を一定に保持することが可能となる。また、この清浄な空気は、工場建屋内に行き渡った後にハウジング３の側面に設けられた通風孔３aから加熱ゾーン１及びブローゾーン２へ還流し、吸引チャンバ４によって吸引されて再び濾過され１次冷却コイル８と熱交換を行いながら工場建屋内に放出される。従って、この清浄な空気の循環が加熱ゾーン１及びブローゾーン２においても繰り返し行われることにより、工場建屋内の温度だけでなく加熱ゾーン１及びブローゾーン２の各雰囲気温度も一定に保持することが可能となる。その結果、工場建屋内の温度管理、加熱ゾーン１及びブローゾーン２の温度管理等にかかるトータルのランニングコストが低減するようになる。更には、低温ダクト１２の吹出口１２aから放出される空気は濾過された清浄な空気であり、その清浄な空気が工場建屋内に行き渡り還流して加熱ゾーン１及びブローゾーン２へ連続して供給されるため、工場建屋内、加熱ゾーン１およびブローゾーン２の清浄クリーン化が好適に達成される。
また、加熱ゾーン１の加熱空気は吸引チャンバ４によって好適に捕捉され、濾過・冷却された上で再び工場建屋内に放出されるため、工場建屋内の温度が上昇し作業環境が悪化することを防止することが出来るようになる。
また、空気の温度調節は、１次冷却コイル８の冷却水の流量調節および２次冷却コイル９の冷水の流量調節、または送風機１０の風量の調節あるいはこれらを適宜組み合わせた形態で成されるため、精度良く行われることになる。

その他の実施形態として、図３に示すように、加熱ゾーン１及びブローゾーン２を簡易仕切Ｓによって連通した形態ではなく、ガスタイトな隔壁によって加熱ゾーン１及びブローゾーン２の空気の連通を遮断し、ブローゾーン２に対しても吸引チャンバ４を別個設け、そしてブローゾーン２から吸引した空気を中温ダクト５aにより高温ダクト５に合流させる形態としても良い。

また、ハウジング３の側面に設けられた通風孔３aの代えて、開き戸（図示せず）を設け、工場建屋内に放出された清浄な空気がその開き戸から加熱ゾーン１及びブローゾーン２へ還流する形態を採用しても良い。

また、図４に示すように、低温ダクト１２を流れる低温空気を抽気ダクト１２bにより抽気してブローゾーン２へ直接に還流する形態を採用しても良い。

本発明の空調機能付きブロー成形機１００は、プラスチックボトル等の二軸延伸ブロー成形を初めとするハウジング（保護カバー）内で行われる工程であって、ハウジング内の正確な温度コントロールが求められる工程に対して好適に適用することが出来る。

本発明の空調機能付きブロー成形機を示す構成説明図である。図１のＡ−Ａ断面図を示す説明図である。本発明の空調機能付きブロー成形機の他の例を示す構成説明図である。本発明の空調機能付きブロー成形機の他の例を示す構成説明図である。

符号の説明

１加熱ゾーン
２ブローゾーン
３ハウジング
４吸込チャンバ
５高温ダクト
６１次フィルタ
７２次フィルタ
８１次冷却コイル
９２次冷却コイル
１０送風機
１１電動機
１２低温ダクト
１３流調弁
１４入口温度センサ
１５出口温度センサ
１６中間温度センサ
１７入口温度コントローラ
１８出口温度コントローラ
１９中間温度コントローラ
１００空調機能付きブロー成形機

Claims

プリフォームを加熱する加熱ゾーンと、該プリフォームを二軸に延伸ブローするブローゾーンと、少なくとも前記加熱ゾーンには内部の加熱された空気を外部に排出する吸引手段とを備えて成るブロー成形機であって、該吸引手段によって前記加熱ゾーンの空気を吸引・濾過し清浄な空気とし、該空気を更に一定の温度／温度範囲となるように温度調節した上で、該空気を前記ブロー成形機が設置されている工場建屋内に排出して前記加熱ゾーン及び前記ブローゾーンへ還流させることにより、前記工場建屋内および前記各ゾーンの各々の雰囲気温度を一定に保つことを特徴とする空調機能付きブロー成形機。
前記加熱ゾーン及び／又は前記ブローゾーンへ前記空気を導入する空気導入部が形成されている請求項１に記載の空調機能付きブロー成形機。
前記吸引手段はファンであり、該ファンは内部に空間を備えたチャンバにより囲まれて構成されている請求項１又は２に記載の空調機能付きブロー成形機。
前記工場建屋内に排出される空気の一部を抽気し、前記加熱ゾーン及び／又はブローゾーンへ還流する戻り配管が設けられている請求項１から３の何れかに記載の空調機能付きブロー成形機。