JP6275582B2 - ブロー成形装置 - Google Patents

Description

本発明は、有底筒状のプリフォームを壜体にブロー成形するブロー成形装置に関し、特に、ブロー成形を行うための加圧流体として液体を使用するものに関する。

延伸ポリプロピレン（ＯＰＰ）製の壜体やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製の壜体（ペットボトル）に代表されるような樹脂製の壜体は、飲料用、食品用、化粧料用等の様々な用途に使用されている。このような壜体は、射出成形等により有底筒状に形成された樹脂製のプリフォームを、延伸効果を発現させることのできる温度にまで加熱し、この状態でブロー成形装置を用いて２軸延伸ブロー成形することで所定の形状に形成されるのが一般的である。

ブロー成形装置としては、プリフォーム内に供給される加圧流体として、加圧エアに替えて加圧した液体を使用するようにしたものが知られている。この場合、加圧用の液体として飲料、化粧品、薬品等の最終的に製品として壜体に充填される内容液を使用することにより、壜体への内容液の充填工程を省略して、その生産工程やブロー成形装置の構成を簡略化することができる。

例えば特許文献１には、延伸可能な温度にまで加熱されたプリフォームが装着されるブロー成形用の金型と、金型に装着されたプリフォームの口筒部に嵌合するブローノズルと、ブローノズルを通してプリフォームに加圧された液体を供給する加圧液体供給部と、上下方向に移動自在の延伸ロッドとを備え、延伸ロッドによりプリフォームを縦方向（軸方向）に延伸させつつ、プリフォーム内に加圧された液体を供給してプリフォームを横方向（径方向）に延伸させることにより、プリフォームを金型のキャビティに沿った形状の壜体に成形するようにしたブロー成形装置が記載されている。

また、特許文献１のブロー成形装置では、プリフォーム内に供給された液体の圧力により当該プリフォームの口筒部が拡径変形し、当該口筒部とブローノズルとの隙間から液体が外部に漏れ出すことを防止するために、金型に装着されたプリフォームの口筒部の外周を囲繞する口外加圧用エア空間にシリンダ等で加圧したエアを供給し、当該加圧エアにより口筒部をブローノズルの外周面に押し付けてその拡径変形を防止するようにしている。

特開２０１３−２０８８３４号公報

上記のようなブロー成形装置では、加圧した液体をプリフォームに供給するための加圧液体供給部として、例えばサーボモータにより駆動されるサーボプランジャータイプのプランジャーポンプを用いることができる。加圧液体供給部としてこのようなプランジャーポンプを用いることにより、製品となる壜体へ精度良く一定量の液体（内容液）を充填することができる。

このようなブロー成形装置において、プリフォームをブロー成形して得られる壜体（ボトル）の成形性（賦形性）を高めるためには、プリフォームに供給する液体をプランジャーポンプによって規定の圧力にまで短時間で昇圧することが重要である。

しかしながら、サーボプランジャータイプのプランジャーポンプでは、液体を規定の圧力にまで昇圧させるのに必要な時間はプランジャーポンプを作動させるサーボモータの能力に依存するので、サーボモータを最高速度で動作させていれば、その能力以上に当該時間を短縮することができず、そのため壜体の成形性を十分に高めることができない場合があった。

一方、上記問題点に対して、口外加圧用エア空間に加圧エアを供給するシリンダとして、一端が加圧液体の液体流路に分岐して接続されるとともに他端が口外加圧用エア空間に接続される口外エア置換シリンダを用い、口外エア置換シリンダと液体流路との間に口外エア置換シリンダ開閉弁を設けるとともに口外エア置換シリンダと口外加圧用エア空間との間に口外エア加圧用開閉弁を設け、エア置換シリンダに予め圧力を蓄積した状態で口外エア置換シリンダ開閉弁と口外エア加圧用開閉弁とを閉じておき、加圧液体供給部からプリフォームに加圧した液体を供給する際に口外エア置換シリンダ開閉弁と口外エア加圧用開閉弁とを開くことで、エア置換シリンダに蓄積された圧力によって口外加圧用エア空間を加圧してプリフォームの口筒部の拡径変形を防止しつつエア置換シリンダに蓄積された圧力を液体流路に加えてプリフォームに供給される液体を規定の圧力にまで昇圧させるのに必要な時間を加圧液体供給部の能力以上に短縮するようにする構成が考えられる。

しかしながら、このような構成では、口外エア置換シリンダに蓄積された圧力がプリフォームに供給される液体に加えられるのに伴ってエア置換シリンダの圧力つまりエア置換シリンダにより加圧される口外加圧用エア空間の圧力が低下し、一時的に口外加圧用エア空間の圧力よりもプリフォームに供給される液体の圧力の方が大きくなって、プリフォームの口筒部に拡径変形が生じ、当該口筒部とブローノズルとの隙間から液体が漏れ出すおそれがある。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、プリフォームに供給する液体を規定の圧力にまで昇圧させるのに必要な時間を加圧液体供給部の能力以上に短縮することを可能として壜体の成形性を高めることができるブロー成形装置を提供することにある。

本発明のブロー成形装置は、ブロー成形用の金型に装着された有底筒状のプリフォームに加圧した液体を供給して該プリフォームを前記金型のキャビティに沿った形状に成形するブロー成形装置であって、前記プリフォームの口筒部に嵌合するブローノズルと、前記ブローノズルを開閉するシール体と、液体流路を介して前記ブローノズルに接続された加圧液体供給部と、一端が前記液体流路に分岐して接続され、前記金型に装着されたプリフォームの口筒部の外周を囲繞する口外加圧用エア空間に他端が接続された口外エア置換シリンダと、前記液体流路と前記口外エア置換シリンダとの間に設けられた口外エア置換シリンダ開閉弁と、前記口外加圧用エア空間と前記口外エア置換シリンダとの間に設けられた口外エア加圧用開閉弁と、前記液体流路に分岐して接続されたアキュムレーターと、前記液体流路と前記アキュムレーターとの間に設けられたアキュムレーター開閉弁と、前記シール体および前記口外エア加圧用開閉弁を閉じるとともに前記口外エア置換シリンダ開閉弁を開いた状態で前記加圧液体供給部を作動させ、その後に前記口外エア置換シリンダ開閉弁を閉じることによって、前記口外エア置換シリンダに予め圧力を蓄積させるとともに、前記アキュムレーターに予め圧力を蓄積して前記アキュムレーター開閉弁を閉じた状態としておき、前記加圧液体供給部を作動させるとともに前記シール体を開いて前記ブローノズルを通して前記プリフォームに加圧した液体を供給する際に、前記口外エア置換シリンダ開閉弁を閉じたまま前記口外エア加圧用開閉弁を開いて前記口外エア置換シリンダに蓄積されている圧力で前記口外加圧用エア空間を加圧するとともに、前記アキュムレーター開閉弁を開いて前記アキュムレーターに蓄積されている圧力を前記プリフォームに供給される液体に加える制御手段と、を有することを特徴とする。

本発明のブロー成形装置では、前記制御手段が、前記加圧液体供給部を作動させて前記口外エア置換シリンダに予め圧力を蓄積させる際に、前記アキュムレーター開閉弁を開いた状態とし、その後に前記アキュムレーター開閉弁を閉じることによって、前記アキュムレーターに予め圧力を蓄積させるのが好ましい。

本発明のブロー成形装置では、前記アキュムレーターを加圧する加圧装置を備え、前記制御手段が該加圧装置を前記アキュムレーターに予め圧力を蓄積させるように制御するのが好ましい。

本発明のブロー成形装置では、前記加圧液体供給部は、サーボプランジャータイプのプランジャーポンプであるのが好ましい。

本発明によれば、アキュムレーターに予め圧力を蓄積しておき、加圧した液体をプリフォームに供給する際に、加圧液体供給部の作動に加えてアキュムレーターに蓄積された圧力によっても当該液体を加圧するようにしたので、プリフォームに供給する液体を規定の圧力にまで昇圧させるのに必要な時間を加圧液体供給部の能力以上に短縮して、加圧液体供給部のみで液体を加圧する場合に比べてプリフォームをブロー成形して得られる壜体の成形性を高めることができる。

本発明によれば、加圧した液体をプリフォームに供給する際に、一端が液体流路に分岐して接続され、他端が口外加圧用エア空間に接続された口外エア置換シリンダを用いて口外加圧用エア空間の圧力（エア圧）を高めるようにしたので、口外加圧用エア空間の圧力を高めるためのシリンダを駆動する駆動装置等を別途設けることを不要として、このブロー成形装置の構成を簡素化することができる。また、口外エア置換シリンダは、プリフォームへ供給される液体に圧力を加えるアキュムレーターとは別系統で設けられ、プリフォームへの液体の供給時には液体流路との接続が遮断される構成であるので、アキュムレーターによってプリフォームに供給される液体を加圧する構成としても、口外エア置換シリンダが口外加圧用エア空間に加える圧力を一定とすることができ、これにより当該プリフォームの口筒部の拡径変形を確実に防止することができる。

本発明の一実施の形態であるブロー成形装置を概略で示す説明図である。 図１に示す充填ヘッド部を拡大して示す拡大断面図である。 口外エア置換シリンダに口外エア圧力を蓄積するとともにアキュムレーターにアシスト圧力を蓄積している状態を示す図である。 口外エア置換シリンダに口外エア圧力を蓄積するとともにアキュムレーターにアシスト圧力を蓄積した後、プランジャーポンプに液体を供給している状態を示す図である。 プリフォームに加圧された液体を供給してブロー成形している状態を示す図である。 図１に示すブロー成形装置の作動手順を示すタイムチャート図である。 プリフォームに供給する液体がピーク圧力に達するまでの時間とアキュムレーターに蓄積された圧力との関係を示す図である。 プリフォーム内に供給された液体の圧力と口外エア圧力との関係を示す特性線図であって、（ａ）は比較例の場合の特性線図、（ｂ）は本願発明の場合の特性線図である。

以下、図面を参照して、本発明をより具体的に例示説明する。

図１、図２に示すように、本発明の一実施の形態であるブロー成形装置は、ブロー成形用の金型１を有している。この金型１のキャビティ２は壜形状となっており、金型１の上面において上方に向けて開口している。詳細は図示しないが、金型１は左右に型開きすることができるようになっており、金型１を開くことで成形後の製品を金型１から取り出すことができる。

金型１には、このブロー成形装置によりブロー成形されて壜体に形成されるプリフォームＰＦを装着することができる。図１、図２においては、金型１にプリフォームＰＦを装着した状態を示す。プリフォームＰＦとしては、例えばポリプロピレン（ＰＰ）やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の樹脂材料により全体として有底円筒状に形成され、その試験管形状となる本体部ＰＦａの上端に円筒状の口筒部ＰＦｂが一体に設けられるとともに、口筒部ＰＦｂの下端部にネックリングＰＦｃが一体に設けられた形状のものを用いることができる。このプリフォームＰＦは、その本体部ＰＦａが金型１のキャビティ２内にその軸心に沿って配置されるとともに、ネックリングＰＦｃが金型１の上面に当接して口筒部ＰＦｂが金型１の外部（図１、図２中では上方）に突出した状態となって金型１に装着される。

図１に示すように、金型１の上側には、金型１に対して上下方向に相対移動自在にノズルユニット１０が設けられている。このノズルユニット１０は全体として筒状で、充填ヘッド部１１と、この充填ヘッド部１１がカートリッジ式に着脱自在にねじ結合される支持部２１とを備えている。

図２に示すように、充填ヘッド部１１は、保持部材１２、ブローノズル１３および供給筒部１４を備えている。

保持部材１２は、その中心に上下方向に貫通する貫通孔を備えたブロック状に形成され、この貫通孔の内側に筒状のブローノズル１３が装着されている。ノズルユニット１０が下端にまで下げられると、金型１に装着されたプリフォームＰＦの口筒部ＰＦｂが貫通孔の内部に配置されてブローノズル１３が当該口筒部ＰＦｂの内側に嵌合するとともに、ネックリングＰＦｃが保持部材１２の下端と金型１の上面との間に挟み込まれて、プリフォームＰＦは金型１に対して垂直な装着姿勢に保持される。

供給筒部１４は、その内部に上下方向に延びる供給路Ｆｓを備えた円筒状の部材に構成され、保持部材１２の上端に固定されて保持部材１２とともに金型１に対して上下に相対移動可能となっている。供給筒部１４の上端側には供給路Ｆｓに連なる導入ポート１４ａが設けられ、下端側には供給路Ｆｓに連なる排出ポート１４ｂが設けられている。また、供給筒部１４の供給路Ｆｓを形成する内面の下端には、下方に向けて縮径状に傾斜する円錐面状のシール面１４ｃが設けられ、このシール面１４ｃの軸心には供給路Ｆｓを下方に向けて開口させてブローノズル１３に連通させる供給孔１４ｄが設けられている。

供給路Ｆｓの内部には供給孔１４ｄつまりブローノズル１３を開閉するためのシール体１５が配置されている。シール体１５は短円柱状に形成され、その下端面の外周縁部にはテーパー状の当接面１５ａが設けられている。この当接面１５ａは、シール面１４ｃと同一の傾斜角度を有し、シール面１４ｃと密着することができる。供給路Ｆｓの内部には供給路Ｆｓの軸心に沿って細長い円筒棒状の軸体１６が配置されており、この軸体１６は供給筒部１４の上端を液密に貫通し、支持部２１により充填ヘッド部１１および支持部２１に対して上下方向に移動自在に支持されている。シール体１５は、軸体１６の下端に同軸に固定され、この軸体１６とともに供給路Ｆｓの内部で上下に移動自在となっている。軸体１６が下方のストローク端にまで移動するとシール体１５の当接面１５ａが供給筒部１４の下端部のシール面１４ｃに当接し、ブローノズル１３がシール体１５により閉じられる。一方、軸体１６とともにシール体１５が上方に移動すると、シール体１５の当接面１５ａが供給筒部１４のシール面１４ｃから離れてブローノズル１３が開かれる。

軸体１６は中空となっており、その内側には延伸ロッド１７が摺動自在に装着されている。延伸ロッド１７は軸体１６に対して軸方向に相対移動可能となっており、その下端はシール体１５の下端から突出している。図２に二点鎖線で示すように、延伸ロッド１７は、下方に向けて移動することにより、プリフォームＰＦを縦方向（軸方向）に延伸することができる。

なお、シール体１５の下端には、延伸ロッド１７をガイドするために、短円筒状でポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂製のガイド体１８が固定されている。

図１に示すように、ノズルユニット１０には加圧液体供給部としてのプランジャーポンプ３１と液体循環部３２が接続されている。

プランジャーポンプ３１は、シリンダ３１ａとこのシリンダ３１ａ内に軸方向に沿って移動自在に装着されたプランジャー３１ｂとを備えており、その吐出口は配管Ｐ１により供給筒部１４の導入ポート１４ａに接続されている。つまり、プランジャーポンプ３１は、配管Ｐ１と供給路Ｆｓとからなる液体流路３３を介してブローノズル１３に接続されている。したがって、プランジャーポンプ３１は、プランジャー３１ｂの作動により液体流路３３を介してブローノズル１３に加圧した液体Ｌを供給することができる。

図示する場合では、プランジャーポンプ３１は、駆動源として電動モータ（サーボモータ）３１ｃを備えたサーボプランジャータイプとなっており、プランジャー３１ｂは電動モータ３１ｃにより駆動されてシリンダ３１ａ内で軸方向に作動するようになっている。

液体循環部３２は、液体Ｌを配管Ｒ１から新たに補給しながら所定の温度に調整して配管Ｒ２を通してプランジャーポンプ３１に供給するとともに、液体Ｌを所定の温度に調整しながらプランジャーポンプ３１と供給路Ｆｓとの間を循環させる機能を有する。すなわち、液体Ｌを必要に応じて、供給路Ｆｓ→排出ポート１４ｂ→配管Ｒ３→液体循環部３２→配管Ｒ２→プランジャーポンプ３１→配管Ｐ１→導入ポート１４ａ→供給路Ｆｓと云うように構成される循環路ＣＲを循環させることができる。

循環路ＣＲには２つの電磁式の循環路開閉弁Ｖ１，Ｖ２が設けられ、ブロー成形の各工程に対応して所定の流路が対応する循環路開閉弁Ｖ１，Ｖ２により開閉される。

供給筒部１４には供給孔１４ｄを介してブローノズル１３に連通する接続ポート１４ｅが設けられている。この接続ポート１４ｅには、例えば、ブロー成形に先立ってプリフォームＰＦ内の空気を吸い出す脱気機構や、この接続ポート１４ｅ内に瞬間的にエアを供給して当該接続ポート１４ｅ内の液体Ｌを排出（フラッシュ）する機構（パフブロー機構）等を接続することができる。

図２に示すように、保持部材１２には、金型１に装着されたプリフォームＰＦの口筒部ＰＦｂの外周を囲繞する口外加圧用エア空間Ｓが区画形成されている。口外加圧用エア空間ＳはプリフォームＰＦの口筒部ＰＦｂの外周で密閉された空間となっており、口外加圧用エア空間Ｓの内部の圧力つまり口外エア圧力を高めることにより、口筒部ＰＦｂの拡径変形を防止して、口筒部ＰＦｂとブローノズル１３の間のシール力を高めることができる。

図１に示すように、口外加圧用エア空間Ｓの口外エア圧力を高めるために、口外加圧用エア空間Ｓとプランジャーポンプ３１との間には口外エア置換シリンダ３５が設けられている。口外エア置換シリンダ３５はシリンダ３５ａの内部にピストン３５ｂが移動自在に配置された構成となっている。口外エア置換シリンダ３５の一端つまりシリンダ３５ａのピストン３５ｂにより区画された一端側のシリンダ室は液体流路３３から分岐する第１分岐路３４ａを介して液体流路３３つまり配管Ｐ１に接続されており、口外エア置換シリンダ３５の他端はつまりシリンダ３５ａのピストン３５ｂにより区画された他端側のシリンダ室は加圧流路３６を介して口外加圧用エア空間Ｓに接続されている。口外エア置換シリンダ３５は、第１分岐路３４ａを介してプランジャーポンプ３１から加えられる液体Ｌの圧力により作動し、当該液体Ｌの圧力を口外加圧用エア空間Ｓのエアの圧力に置換して、プリフォームＰＦの口筒部ＰＦｂの外周に加えられるエアの圧力つまり口外エア圧力を高めることができる。

液体流路３３と口外エア置換シリンダ３５との間つまり第１分岐路３４ａには口外エア置換シリンダ開閉弁Ｖ３が設けられている。図示する場合では、口外エア置換シリンダ開閉弁Ｖ３は、常時閉（ノーマルクローズ）タイプの電磁弁（ソレノイド弁）に構成されており、通電の有無により作動を制御されて第１分岐路３４ａを開閉することができる。なお、図１では口外エア置換シリンダ開閉弁Ｖ３を開いた状態で示す。

一方、口外加圧用エア空間Ｓと口外エア置換シリンダ３５との間つまり加圧流路３６には口外エア加圧用開閉弁Ｖ４が設けられている。図示する場合では、口外エア加圧用開閉弁Ｖ４は、常時閉（ノーマルクローズ）タイプの電磁弁（ソレノイド弁）に構成されており、通電の有無により作動を制御されて加圧流路３６を開閉することができる。なお、図１では口外エア加圧用開閉弁Ｖ４を開いた状態で示す。

また、液体流路３３には、プランジャーポンプ３１による液体Ｌの圧力をアシストするために、アキュムレーター３７が接続されている。アキュムレーター３７はシリンダ３７ａの内部にピストン３７ｂが移動自在に配置された構成となっており、その一端つまりシリンダ３７ａのピストン３７ｂにより区画された一端側のシリンダ室において液体流路３３から分岐する第２分岐路３４ｂに接続されている。アキュムレーター３７の他端側のシリンダ室は密閉されており、アキュムレーター３７は、そのピストン３７ｂがシリンダ３７ａ内を他端側に移動して当該他端側のシリンダ室の容積を縮小させることにより圧力を蓄積することができる。なお、当該他端側のシリンダ室内にピストン３７ｂを一端側に付勢するスプリング等の弾性体を設けた構成とすることもできる。

液体流路３３とアキュムレーター３７との間つまり第２分岐路３４ｂにはアキュムレーター開閉弁Ｖ５が設けられている。図示する場合では、アキュムレーター開閉弁Ｖ５は、常時閉（ノーマルクローズ）タイプの電磁弁（ソレノイド弁）に構成されており、通電の有無により作動を制御されて第２分岐路３４ｂを開閉することができる。なお、図１ではアキュムレーター開閉弁Ｖ５を開いた状態で示す。

このブロー成形装置は制御装置３８を有している。プランジャーポンプ３１の電動モータ３１ｃは制御装置３８に接続され、この制御装置３８によりその作動が制御される。また、この制御装置３８は、このブロー成形装置のシール体１５、延伸ロッド１７および開閉弁Ｖ１〜Ｖ５等の作動を制御するための制御システムと連動して制御動作を行うことができ、または当該制御システムの一部として構成されることもできる。

このような構成の本発明のブロー成形装置では、プランジャーポンプ３１を作動させ、シール体１５を上方に移動させて供給孔１４ｄつまりブローノズル１３を開くことで、プランジャーポンプ３１からブローノズル１３を通してプリフォームＰＦ内に加圧された液体Ｌを供給（充填）して、プリフォームＰＦを金型１のキャビティ２に沿った形状にブロー成形することができる。

また、このブロー成形装置では、プリフォームＰＦへの液体Ｌの供給の前に、プランジャーポンプ３１の作動によって口外エア置換シリンダ３５に予め口外エア圧力を蓄積しておくことができる。つまり、シール体１５によりブローノズル１３を閉じ、循環路開閉弁Ｖ１，Ｖ２を閉じて液体Ｌの循環を停止させ、口外エア置換シリンダ開閉弁Ｖ３を開き、口外エア加圧用開閉弁Ｖ４を閉じた状態でプランジャーポンプ３１を作動させ、このプランジャーポンプ３１の作動によって口外エア置換シリンダ３５を作動させて加圧流路３６のエア圧を高め、その状態で口外エア置換シリンダ開閉弁Ｖ３を閉じることで、口外エア置換シリンダ３５に予め圧力を蓄積させておくことができる。

そして、プランジャーポンプ３１を作動させるとともにシール体１５を開いてブローノズル１３を通してプリフォームＰＦに加圧した液体Ｌを供給してブロー成形を行う際に、口外エア置換シリンダ開閉弁Ｖ３を閉じたまま口外エア加圧用開閉弁Ｖ４を開くことにより、加圧流路３６において加圧されている圧力を口外加圧用エア空間Ｓに供給して口外加圧用エア空間Ｓのエア圧つまり口外エア圧力を高めることができる。これにより、プリフォームＰＦをブロー成形する際に、口外加圧用エア空間Ｓにおけるエア圧を高めて、口筒部ＰＦｂの拡径変形を防止することができる。

このように、プランジャーポンプ３１の作動により圧力を蓄積可能な口外エア置換シリンダ３５を用いて口外加圧用エア空間Ｓの口外エア圧力を高めるようにしたことにより、口外加圧用エア空間Ｓの圧力を高めるためのシリンダを駆動する駆動装置等を別途設けることを不要として、このブロー成形装置の構成を簡素化し、よって当該ブロー成形装置による壜体の製造コストを低減することができる。

さらに、このブロー成形装置では、プリフォームＰＦへの液体Ｌの供給の前に、プランジャーポンプ３１の作動によってアキュムレーター３７に予め液体の加圧をアシストするための圧力を蓄積しておくことができる。つまり、シール体１５によりブローノズル１３を閉じ、循環路開閉弁Ｖ１，Ｖ２を閉じて液体Ｌの循環を停止させ、アキュムレーター開閉弁Ｖ５を開いた状態でプランジャーポンプ３１を作動させ、このプランジャーポンプ３１の作動によって高められた液圧によりアキュムレーター３７をそのピストン３７ｂが他端側へ移動するように作動させ、その後にアキュムレーター開閉弁Ｖ５を閉じることで、アキュムレーター３７に予め圧力を蓄積させておくことができる。なお、アキュムレーター３７への圧力の蓄積動作は、口外エア置換シリンダ３５への圧力の蓄積動作と同時に行うことが好ましい。

そして、プランジャーポンプ３１を作動させるとともにシール体１５を開いてブローノズル１３を通してプリフォームＰＦに加圧した液体Ｌを供給してブロー成形を行う際に、アキュムレーター開閉弁Ｖ５を開くことにより、アキュムレーター３７に蓄積されている圧力をプリフォームＰＦに供給される液体Ｌに加えて当該液体Ｌの加圧をアシストすることができる。これにより、プランジャーポンプ３１のみで液体Ｌを加圧する場合に比べて、プリフォームＰＦに供給する液体Ｌを規定のピーク圧力にまで迅速に昇圧させることができる。このとき、シール体１５が開く直前からプリフォームＰＦに供給される液体Ｌの圧力が規定のピーク圧にまで高められる前までの間のタイミングでアキュムレーター開閉弁Ｖ５を開くことで、液体Ｌを規定のピーク圧力にまで効率よく且つ迅速に昇圧させることができる。

なお、配管Ｐ１および配管Ｒ３にはそれぞれ圧力センサ３９ａ，３９ｂが接続されており、これらの圧力センサ３９ａ，３９ｂにより、プリフォームＰＦ内に供給される液体Ｌの圧力を検出することができる。

このように、アキュムレーター３７に予め圧力を蓄積しておき、加圧した液体ＬをプリフォームＰＦに供給する際に、プランジャーポンプ３１の作動に加えてアキュムレーター３７に蓄積された圧力によっても当該液体Ｌを加圧することにより、プリフォームＰＦに供給する液体Ｌを規定の圧力にまで昇圧させるのに必要な時間をプランジャーポンプ３１の能力以上に短縮して、プランジャーポンプ３１のみで液体Ｌを加圧する場合に比べてプリフォームＰＦをブロー成形して得られる壜体の成形性を高めることができる。

また、口外エア置換シリンダ３５はアキュムレーター３７とは別系統で設けられ、プリフォームＰＦへの液体Ｌの供給時には液体流路３３との接続が遮断される構成であるので、アキュムレーター３７によってプリフォームＰＦに供給される液体Ｌの加圧をアシストする構成としても、口外エア置換シリンダ３５が口外加圧用エア空間Ｓに加える口外エア圧力を一定とすることができる。したがって、口外エア置換シリンダ３５が口外加圧用エア空間Ｓに加える口外エア圧力によりプリフォームＰＦの口筒部ＰＦｂの拡径変形を確実に防止することができる。

図３は口外エア置換シリンダに口外エア圧力を蓄積するとともにアキュムレーターにアシスト圧力を蓄積している状態を示す図であり、図４は口外エア置換シリンダに口外エア圧力を蓄積するとともにアキュムレーターにアシスト圧力を蓄積した後、プランジャーポンプに液体を供給している状態を示す図であり、図５はプリフォームに加圧された液体を供給してブロー成形している状態を示す図である。

次に、このようなブロー成形装置を用いてプリフォームＰＦをブロー成形して壜体を形成する手順について図３〜図５を適宜参照しつつ説明する。なお、ブロー成形装置の作動手順を示すタイムチャートを図６に示す。図６のタイムチャートにおいて、「金型 閉」の欄はラインが上段にあるときに金型１が閉じられていることを示し、「ノズル下降」の欄はラインが上段にあるときにノズルユニット１０が金型１に当接した下降状態であることを示し、各「開閉弁 Ｖ１〜Ｖ５」および「シール体 開」の欄はそれぞれラインが上段にあるときに開かれていることを示し、「プランジャーポンプ」の欄はラインの下方への移動がプランジャーポンプ３１による液体Ｌの加圧を示す。

このブロー成形装置は、図３に示すように、まず、金型１が開かれ、ノズルユニット１０が上昇位置にあり、口外エア置換シリンダ開閉弁Ｖ３、口外エア加圧用開閉弁Ｖ４、アキュムレーター開閉弁Ｖ５が閉じられた状態で循環路開閉弁Ｖ１、Ｖ２を開いて、プランジャーポンプ３１に液体Ｌを供給する。次いで、循環路開閉弁Ｖ１、Ｖ２を閉じてプランジャーポンプ３１への液体Ｌの供給を停止した後、シール体１５、循環路開閉弁Ｖ１，Ｖ２および口外エア加圧用開閉弁Ｖ４を閉じた状態のまま口外エア置換シリンダ開閉弁Ｖ３およびアキュムレーター開閉弁Ｖ５を開いてプランジャーポンプ３１を作動させる。これにより、プランジャーポンプ３１から供給される液体Ｌの圧力が口外エア置換シリンダ３５およびアキュムレーター３７に加えられて口外エア置換シリンダ３５およびアキュムレーター３７の圧力が高められる。そして、この状態で口外エア置換シリンダ開閉弁Ｖ３およびアキュムレーター開閉弁Ｖ５を閉じることで、口外エア置換シリンダ３５およびアキュムレーター３７に所定の値の圧力を蓄積させることができる。

次に、図４に示すように、循環路開閉弁Ｖ１、Ｖ２を開いてプランジャーポンプ３１を吸引方向に逆転作動させることにより、液体循環部３２からの新たな液体Ｌをプランジャーポンプ３１に供給する。このとき、シール体１５、口外エア置換シリンダ開閉弁Ｖ３、口外エア加圧用開閉弁Ｖ４およびアキュムレーター開閉弁Ｖ５は閉じたままである。

次に、口筒部ＰＦｂを除く部分をブロー成形に適した温度に加熱したプリフォームＰＦを、口筒部ＰＦｂを上方に突出させた状態でブロー成形用の金型１に装着し、金型１を閉じる。

このとき、循環路ＣＲの循環路開閉弁Ｖ１、Ｖ２を開状態として、液体Ｌを液体循環部３２により所定の温度に調整しながら循環路ＣＲを循環させることができる。この状態は図１に示される。

次に、ノズルユニット１０を下降させ、保持部材１２と金型１の上面との間にネックリングＰＦｃを挟み込んでプリフォームＰＦを金型１に保持させる。そして、プリフォームＰＦが金型１に保持されると、循環路開閉弁Ｖ１、Ｖ２を閉じて循環路ＣＲに沿った液体Ｌの循環を停止させる。

本実施の形態では、ブロー成形装置は延伸ロッド１７を有しているので、図２に二点鎖線で示すように、金型１に保持されたプリフォームＰＦに向けて延伸ロッド１７を下方に移動させ、当該延伸ロッド１７によりプリフォームＰＦを縦方向（軸方向）に延伸する。

そして、延伸ロッド１７によるプリフォームＰＦの縦方向（軸方向）への延伸中または延伸後に、軸体１６とともにシール体１５を上方に移動させて供給孔１４ｄつまりブローノズル１３を開く。また、シール体１５が開動作を開始したときに、制御装置３８により電動モータ３１ｃの作動を開始させてプランジャー３１ｂの作動を開始させる。これにより、プランジャーポンプ３１から圧送されてきた加圧された液体Ｌが、供給孔１４ｄおよびブローノズル１３を通してプリフォームＰＦの内部に供給され、プリフォームＰＦのブロー成形が行われる。この状態は図５に示される。

また、シール体１５が開かれることによりプリフォームＰＦに加圧した液体Ｌが供給されてブロー成形が行われる際には、シール体１５が開く直前からプリフォームＰＦに供給される液体Ｌの圧力が規定のピーク圧にまで高められる前までの間のタイミングでアキュムレーター開閉弁Ｖ５が開かれ、アキュムレーター３７に蓄積されているアシスト用の圧力が分岐路３４ｂを介して液体流路３３を流れる液体ＬつまりプリフォームＰＦに供給される液体Ｌに加えられる。これにより、プランジャーポンプ３１のみで液体Ｌを加圧する場合に比べて、アキュムレーター３７から加えられる圧力の分だけ、プリフォームＰＦに供給する液体Ｌを規定のピーク圧力にまで迅速に昇圧させることができる。したがって、ブロー成形により成形される壜体の賦形性を高め、これにより成形後の壜体の収縮率を低減させて当該壜体の容量を増加させることができるなど、このブロー成形装置による壜体の成形性を高めることができる。

つまり、本願発明のブロー成形装置では、プリフォームＰＦへの液体Ｌの供給の前にプランジャーポンプ３１の作動によってアキュムレーター３７に予め圧力を蓄積しておき、プリフォームＰＦに加圧した液体Ｌを供給する際に、アキュムレーター開閉弁Ｖ５を開いてアキュムレーター３７に蓄積されている圧力をプリフォームＰＦに供給される液体Ｌに加えるようにしたので、当該液体Ｌが規定のピーク圧力に昇圧するまでの時間を短縮して、壜体の成形性を高めることができる。

さらに、本発明のブロー成形装置では、シール体１５が開かれることによりプリフォームＰＦに加圧した液体Ｌが供給されてブロー成形が行われる際に、口外エア置換シリンダ開閉弁Ｖ３を閉じたまま口外エア加圧用開閉弁Ｖ４が開かれ、口外エア置換シリンダ３５により高められた加圧流路３６内の圧力が口外加圧用エア空間Ｓに供給され、当該口外加圧用エア空間Ｓにおける口外エア圧力が高められる。これにより、プリフォームＰＦに加圧された液体Ｌが供給されたときのプリフォームＰＦ内つまりプリフォームＰＦがブロー成形されることにより形成されたボトル内の圧力よりも口筒部ＰＦｂの外周を囲繞する口外加圧用エア空間Ｓの圧力を高い状態に保持して、当該口筒部ＰＦｂの拡径変形を防止することができる。したがって、口筒部ＰＦｂが拡径変形して口筒部ＰＦｂとブローノズル１３との隙間から液体Ｌが外部に漏れ出すことを防止することができる。

このようなブロー成形により、プリフォームＰＦを、プランジャーポンプ３１から供給される液体Ｌの圧力により横方向（径方向）に膨張状に延伸して、金型１のキャビティ２に沿った形状の壜体とすることができる。

なお、ブロー成形の後、必要に応じて、プランジャーポンプ３１のプランジャー３１ｂを戻り方向に作動させて供給孔１４ｄから液体Ｌを吸い込むサックバック工程を行ない、液体Ｌの充填量を調整することができる。

ブロー成形が完了すると、シール体１５、口外エア加圧用開閉弁Ｖ４およびアキュムレーター開閉弁Ｖ５を閉じ、次いで、ノズルユニット１０を上昇させてブロー成形された壜体の口部からブローノズル１３を取り外し、循環路開閉弁Ｖ１、Ｖ２を開いて液体Ｌの循環路ＣＲに沿った循環を再開させる。そして、金型１を開いて、液体Ｌを内容液として壜体（ボトル）に収容した製品を排出する。

表１は、本願発明のブロー成形装置を用いて、つまりアキュムレーター３７による液体Ｌの加圧のアシストを用いてブロー成形を行った場合と、当該アシストを用いることなくブロー成形を行った比較例の場合とで、プリフォームＰＦに供給する液体Ｌがピーク圧力に達するまでの時間、ブロー成形により形成されたボトル（壜体）の容量の平均値および当該ボトルの収縮率を、それぞれ比較した結果を示す。

表１に示すように、本願発明のブロー成形装置を用いてブロー成形を行うことにより、プリフォームＰＦに供給される液体Ｌが規定のピーク圧力に昇圧するまでの時間を短縮することができ、これによりボトル容量を増加させるとともにボトルの収縮率を低減させて当該ボトル（壜体）の成形性を高めることができることが解った。

図７はプリフォームに供給する液体がピーク圧力に達するまでの時間とアキュムレーターに蓄積された圧力との関係を示す図である。

図７から、プリフォームＰＦへの液体Ｌの供給の前に予めアキュムレーター３７に蓄積する圧力を、２ＭＰａ、４ＭＰａ、５ＭＰａ、６ＭＰａと高めるに連れて、当該液体Ｌをピーク圧力にまで昇圧させるのに必要な時間は、０．２００秒、０．１９２秒、０．１８７秒、０．１８０秒と短くなることが解る。このように、プリフォームＰＦへの液体Ｌの供給の前に予めアキュムレーター３７に蓄積する圧力を高めることで、当該液体Ｌのピーク圧力までの昇圧時間を短くすることができる。したがって、プランジャーポンプ３１の加圧能力に応じて、予めアキュムレーター３７に蓄積しておく圧力を任意の値に設定することにより、液体Ｌのピーク圧力までの昇圧時間を所望の値に設定して、壜体の成形性を高めることができる。

図８はプリフォーム内に供給された液体の圧力と口外エア圧力との関係を示す特性線図であって、（ａ）はブロー成形時に口外エア置換シリンダ開閉弁を開く比較例の場合の特性線図、（ｂ）はブロー成形時に口外エア置換シリンダ開閉弁を閉じた状態に維持する本願発明の場合の特性線図である。

上記ブロー成形装置において、プランジャーポンプ３１からプリフォームＰＦに加圧した液体Ｌを供給してブロー成形を行う際に、口外エア加圧用開閉弁Ｖ４とともに口外エア置換シリンダ開閉弁Ｖ３を開くことで、口外エア置換シリンダ３５に予め蓄積した圧力によってプリフォームＰＦに供給される液体Ｌの加圧をアシストする構成とすることができる。このような比較例のブロー成形装置の構成では、アキュムレーター３７を設けることなく、液体Ｌの加圧のアシストと口外加圧用エア空間Ｓの加圧とを１つの口外エア置換シリンダ３５で行うことができる。

しかしながら、上記比較例のブロー成形装置では、口外エア置換シリンダ３５に蓄積された圧力がプリフォームＰＦに供給される液体Ｌに加えられるのに伴って口外エア置換シリンダ３５の圧力つまり口外エア置換シリンダ３５により加圧される口外加圧用エア空間Ｓの圧力が低下し、図８（ａ）に示すように、一時的に口外加圧用エア空間Ｓの口外エア圧力よりもプリフォームＰＦに供給される液体Ｌの圧力つまり成形されたボトル内の圧力の方が大きくなって、プリフォームＰＦの口筒部ＰＦｂに拡径変形が生じ、当該口筒部ＰＦｂとブローノズル１３との隙間から液体Ｌが漏れ出すおそれがある。

これに対して、本発明のブロー成形装置では、ブロー成形の際に、口外エア置換シリンダ開閉弁Ｖ３を閉じて口外エア置換シリンダ３５の液体流路３３との接続を遮断した状態で口外エア加圧用開閉弁Ｖ４を開くことで、図８（ｂ）に示すように、ブロー成形の間、常に口外加圧用エア空間Ｓの口外エア圧力をボトル内の圧力よりも大きく維持することができる。したがって、本発明のブロー成形装置では、アキュムレーター３７によってプリフォームＰＦに供給される液体Ｌを加圧する構成としつつ、口外エア置換シリンダ３５が口外加圧用エア空間Ｓに加える圧力を一定として、当該プリフォームＰＦの口筒部ＰＦｂの拡径変形を確実に防止することができる。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

例えば、前記実施の形態では、シール体１５によりブローノズル１３を閉じ、循環路開閉弁Ｖ１、Ｖ２を閉じ、アキュムレーター開閉弁Ｖ５を開いた状態でプランジャーポンプ３１を作動させることで、プランジャーポンプ３１からアキュムレーター３７に加圧した液体Ｌを供給して当該アキュムレーター３７に予め圧力を蓄積させるようにしているが、これに限らず、アキュムレーター３７を加圧する加圧装置を設け、この加圧装置によりプランジャーポンプ３１から供給される液体Ｌとは別系統でアキュムレーター３７に圧力を蓄積させる構成とすることもできる。この場合、加圧装置としては、アキュムレーター３７に圧力を蓄積させることができるものであれば、例えば電動モータ（サーボモータ）や油圧シリンダ、エアシリンダ等の機器を用いることができる。また、アキュムレーター３７のシリンダ３７ａ内に液体Ｌを補給するための液体補給経路を、液体循環部３２とは別系統で設けて、アキュムレーター開閉弁Ｖ５を閉じた状態のままアキュムレーター３７のピストン３７ｂを駆動して該アキュムレーター３７に圧力を蓄積させることができる構成とすることもできる。

また、前記実施の形態では、金型１を閉じてノズルユニット１０を下降させる前に口外エア置換シリンダ３５およびアキュムレーター３７に圧力を蓄積させるようにしているが、プリフォームＰＦが装着された金型１を閉じ、ノズルユニット１０を下降させて金型１をセットした後に、口外エア置換シリンダ３５およびアキュムレーター３７に圧力を蓄積させる構成とすることもできる。

さらに、前記実施の形態では、プランジャーポンプ３１はプランジャー３１ｂが電動モータ３１ｃにより駆動されるサーボプランジャータイプとされているが、これに限らず、例えば油圧シリンダやエアシリンダ等の他の駆動機構で駆動される構成のものとすることもできる。

さらに、前記実施の形態では、液体Ｌを循環路ＣＲで循環させる構成とされているが、これに限らず、プランジャーポンプ３１から液体流路３３とブローノズル１３とを通してプリフォームＰＦ内に加圧された液体Ｌを供給することができる構成であれば、液体Ｌを循環させない構成とすることもできる。

さらに、延伸ロッド１７を用いることなく、プランジャーポンプ３１から供給される液体Ｌの圧力のみで、プリフォームＰＦを縦方向（軸方向）と横方向（径方向）の両方に膨張状に延伸させて金型１のキャビティ２に沿った形状の壜体とする構成とすることもできる。

さらに、プリフォームＰＦとして、本体部ＰＦａと口筒部ＰＦｂとを有するがネックリングＰＦｃを備えない形状のものを用いることもできる。また、プリフォームＰＦの材質はポリプロピレンに限らず、例えばポリエチレンテレフタレートなどの他の樹脂材料とすることもできる。

１ 金型
２ キャビティ
１０ ノズルユニット
１１ 充填ヘッド部
１２ 保持部材
１３ ブローノズル
１４ 供給筒部
１４ａ 導入ポート
１４ｂ 排出ポート
１４ｃ シール面
１４ｄ 供給孔
１４ｅ 接続ポート
１５ シール体
１５ａ 当接面
１６ 軸体
１７ 延伸ロッド
１８ ガイド体
２１ 支持部
３１ プランジャーポンプ（加圧液体供給部）
３１ａ シリンダ
３１ｂ プランジャー
３１ｃ 電動モータ
３２ 液体循環部
３３ 液体流路
３４ａ 第１分岐路
３４ｂ 第２分岐路
３５ 口外エア置換シリンダ
３５ａ シリンダ
３５ｂ ピストン
３６ 加圧流路
３７ アキュムレーター
３７ａ シリンダ
３７ｂ ピストン
３８ 制御装置
３９ａ 圧力センサ
３９ｂ 圧力センサ
ＰＦ プリフォーム
ＰＦａ 本体部
ＰＦｂ 口筒部
ＰＦｃ ネックリング
Ｆｓ 供給路
Ｐ１ 配管
Ｌ 液体
Ｒ１ 配管
Ｒ２ 配管
Ｒ３ 配管
ＣＲ 循環路
Ｖ１ 循環路開閉弁
Ｖ２ 循環路開閉弁
Ｖ３ 口外エア置換シリンダ開閉弁
Ｖ４ 口外エア加圧用開閉弁
Ｖ５ アキュムレーター開閉弁
Ｓ 口外加圧用エア空間

Claims (4)

1. ブロー成形用の金型に装着された有底筒状のプリフォームに加圧した液体を供給して該プリフォームを前記金型のキャビティに沿った形状に成形するブロー成形装置であって、
   前記プリフォームの口筒部に嵌合するブローノズルと、
   前記ブローノズルを開閉するシール体と、
   液体流路を介して前記ブローノズルに接続された加圧液体供給部と、
   一端が前記液体流路に分岐して接続され、前記金型に装着されたプリフォームの口筒部の外周を囲繞する口外加圧用エア空間に他端が接続された口外エア置換シリンダと、
   前記液体流路と前記口外エア置換シリンダとの間に設けられた口外エア置換シリンダ開閉弁と、
   前記口外加圧用エア空間と前記口外エア置換シリンダとの間に設けられた口外エア加圧用開閉弁と、
   前記液体流路に分岐して接続されたアキュムレーターと、
   前記液体流路と前記アキュムレーターとの間に設けられたアキュムレーター開閉弁と、
   前記シール体および前記口外エア加圧用開閉弁を閉じるとともに前記口外エア置換シリンダ開閉弁を開いた状態で前記加圧液体供給部を作動させ、その後に前記口外エア置換シリンダ開閉弁を閉じることによって、前記口外エア置換シリンダに予め圧力を蓄積させるとともに、前記アキュムレーターに予め圧力を蓄積して前記アキュムレーター開閉弁を閉じた状態としておき、前記加圧液体供給部を作動させるとともに前記シール体を開いて前記ブローノズルを通して前記プリフォームに加圧した液体を供給する際に、前記口外エア置換シリンダ開閉弁を閉じたまま前記口外エア加圧用開閉弁を開いて前記口外エア置換シリンダに蓄積されている圧力で前記口外加圧用エア空間を加圧するとともに、前記アキュムレーター開閉弁を開いて前記アキュムレーターに蓄積されている圧力を前記プリフォームに供給される液体に加える制御手段と、を有することを特徴とするブロー成形装置。
2. 前記制御手段が、前記加圧液体供給部を作動させて前記口外エア置換シリンダに予め圧力を蓄積させる際に、前記アキュムレーター開閉弁を開いた状態とし、その後に前記アキュムレーター開閉弁を閉じることによって、前記アキュムレーターに予め圧力を蓄積させる、請求項１に記載のブロー成形装置。
3. 前記アキュムレーターを加圧する加圧装置を備え、前記制御手段が該加圧装置を前記アキュムレーターに予め圧力を蓄積させるように制御する、請求項１に記載のブロー成形装置。
4. 前記加圧液体供給部は、サーボプランジャータイプのプランジャーポンプである、請求項１〜３の何れか１項に記載のブロー成形装置。

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