JP7046785B2 - 液体入り容器の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、プリフォームから内容液を収容した液体入り容器を製造する液体入り容器の製造方法に関する。

ポリプロピレン（ＰＰ）製のボトルやポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製のボトルに代表されるような合成樹脂製の容器は、飲料、化粧品、薬品、洗剤、シャンプー等のトイレタリーなどの様々な液体を内容液として収容する用途に使用されている。このような容器は、上記したような熱可塑性を有する合成樹脂材料によって形成されたプリフォームをブロー成形することにより製造されるのが一般的である。

プリフォームを容器に成形するブロー成形としては、プリフォームの内部に供給する加圧媒体として、加圧エアーに替えて加圧した液体を用いるようにした液体ブロー成形が知られている。

例えば特許文献１には、予め延伸性を発現する温度にまで加熱しておいた合成樹脂製のプリフォームをブロー成形用の金型に装着し、このプリフォームの内部にブローノズルを通してポンプ等の加圧手段により所定圧力にまで加圧した液体を供給することにより、当該プリフォームを金型のキャビティに沿った所定形状の容器に成形するようにした液体ブロー成形方法が記載されている。

上記のような液体ブロー成形方法では、プリフォームに供給する液体として最終的に製品として容器に収容される内容液を使用することにより、容器の成形と当該容器への内容液の充填とを同時に行って、内容液を収容した液体入り容器を製造することができる。したがって、このように液体ブロー成形を利用した液体入り容器の製造方法によれば、成形後の容器への内容液の充填工程を省略して、液体入り容器を低コストで製造することができる。

特許第５８０６９２９号公報

上記従来の液体ブロー成形方法では、通常、成形後の容器に所望の大きさのヘッドスペースを形成することが求められる。ヘッドスペースを形成する方法としては、例えば、液体入り容器の成形直後にポンプによりブローノズルを介して容器の内部の液体を吸引し、容器の内部を負圧化した後に容器の内部を大気開放して、容器の内部に空気を導入することでヘッドスペースを形成することが考えられる。しかし、成形直後の容器の内部に存在する液体は、プリフォームの内部に存在していた空気を巻き込んだ状態になっている。したがって、上記のような方法では、この空気を巻き込んだ液体をブローノズルに通じる液体の供給路に導入することになるので、当該供給路に空気が混入し、成形条件の安定性や容器の成形性等が低下するという問題が生じる虞がある。

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、液体入り容器を所定の内容量及び形状を有するように精度よく且つ低コストで製造することができる液体入り容器の製造方法を提供することにある。

本発明の液体入り容器の製造方法は、ノズルユニットと金型とを用いて有底筒状のプリフォームから内容液を収容した液体入り容器を製造する液体入り容器の製造方法であって、前記ノズルユニットは、加圧液体供給源に接続された液体供給路の終端に位置する液体供給口を形成するブローノズルと、液体吸引源に排出経路によって接続された排出口を有する排出ロッドと、前記ブローノズルに設けられるとともに加圧気体供給源に接続された気体供給口と、を有し、前記液体供給口から前記プリフォームの内部に前記加圧液体供給源によって加圧した液体を供給することにより、前記プリフォームを前記金型の内面に沿った形状の前記液体入り容器に成形する液体ブロー成形工程と、前記液体供給路を閉塞した状態で、前記液体供給口より下方に位置する前記排出口を通して、前記液体吸引源による吸引によって前記液体入り容器の内部から液体を排出することにより、前記液体入り容器にヘッドスペースを形成するヘッドスペース形成工程と、を有し、前記ヘッドスペース形成工程において、前記気体供給口を通して前記加圧気体供給源から前記液体入り容器の内部に加圧した気体を供給することにより、吸引による前記排出口を通した前記液体入り容器の内部からの液体の排出を支援するとともに、前記排出経路の圧力が設定値まで上昇したときに前記加圧気体供給源による加圧した気体の供給を停止するものである。

本発明の液体入り容器の製造方法は、上記構成において、前記ヘッドスペース形成工程において、前記排出経路に設けた圧力計の検出値が前記設定値まで上昇したときに前記加圧気体供給源による加圧した気体の供給を停止するのが好ましい。

本発明の液体入り容器の製造方法は、上記構成において、前記加圧液体供給源は、加圧方向と吸引方向との両方に作動可能なポンプによって構成されており、前記液体ブロー成形工程と前記ヘッドスペース形成工程との間に、前記液体供給路を開いた状態で前記ポンプを吸引方向に作動させることによって前記液体入り容器の内部の圧力を低下させる脱圧工程を有するのが好ましい。

本発明の液体入り容器の製造方法は、上記構成において、前記加圧液体供給源及び前記液体吸引源は、加圧方向と吸引方向との両方に作動可能な共通のポンプによって構成されており、前記液体ブロー成形工程を、前記ポンプを加圧方向に作動させることによって行い、前記ヘッドスペース形成工程を、前記ポンプを吸引方向に作動させることによって行うのが好ましい。

本発明の液体入り容器の製造方法は、上記構成において、前記排出経路の圧力に応じて前記ヘッドスペース形成工程における前記ポンプの吸引方向への作動を停止するのが好ましい。

本発明の液体入り容器の製造方法は、上記構成において、前記排出ロッドは、前記排出口を開閉可能に構成されており、前記液体ブロー成形工程を、前記排出口を閉じた状態で行い、前記ヘッドスペース形成工程を、前記排出口を開いた状態で行うのが好ましい。

本発明の液体入り容器の製造方法は、上記構成において、前記液体ブロー成形工程の最中又は前記液体ブロー成形工程より前に前記排出ロッドを延伸ロッドとして用いて前記プリフォームを軸方向に延伸させるロッド延伸工程を有するのが好ましい。

本発明の液体入り容器の製造方法は、上記構成において、前記液体ブロー成形工程より前に前記プリフォームの内部に液体を供給することにより、前記プリフォームの内部の空気を外部に排出させる空気排出工程を有するのが好ましい。

本発明の液体入り容器の製造方法は、上記構成において、前記ノズルユニットは、前記液体供給路を開閉するシール体を有し、前記排出ロッドは、前記シール体を貫通するとともに前記シール体に対して相対的に移動可能であり、前記液体ブロー成形工程を、前記シール体で前記液体供給路を開くことによって行い、前記ヘッドスペース形成工程を、前記シール体で前記液体供給路を閉じた状態で行うのが好ましい。

本発明によれば、液体入り容器を所定の内容量及び形状を有するように精度よく且つ低コストで製造することができる液体入り容器の製造方法を提供することができる。

本発明の一実施形態である液体入り容器の製造方法に用いられる液体入り容器の製造装置の一例を、待機工程を行っている状態で示す説明図である。 空気排出工程を行っている状態の液体入り容器の製造装置を示す説明図である。 空気排出工程が完了した時の液体入り容器の製造装置を示す説明図である。 液体ブロー成形工程及びロッド延伸工程を行っている状態の液体入り容器の製造装置を示す説明図である。 液体ブロー成形工程及びロッド延伸工程が完了した時の液体入り容器の製造装置を示す説明図である。 脱圧工程を行っている状態の液体入り容器の製造装置を示す説明図である。 ヘッドスペース形成工程を行っている状態（加圧気体の供給中）の液体入り容器の製造装置を示す説明図である。 ヘッドスペース形成工程を行っている状態（加圧気体の供給停止時）の液体入り容器の製造装置を示す説明図である。 ロッド上昇・吸引工程を行っている状態の液体入り容器の製造装置を示す説明図である。 本発明の一実施形態である液体入り容器の製造方法の製造工程を示すフローチャートである。

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。

本発明の一実施形態である液体入り容器の製造方法は、例えば図１に示す構成の液体入り容器の製造装置１を用いて実施することができる。

図１に示す液体入り容器の製造装置１は、合成樹脂製のプリフォーム２から内容液を収容した液体入り容器Ｃ（図９参照）を製造するものである。液体入り容器Ｃに収容される液体（内容液）Ｌとしては、例えば飲料、化粧品、薬品、洗剤、シャンプー等のトイレタリーなどの様々な液体Ｌを採用することができる。

プリフォーム２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）等の熱可塑性を有する合成樹脂材料によって、開口端となる円筒状の口部２ａと、口部２ａに連なる円筒状の胴部２ｂと、胴部２ｂの下端を閉塞する底部２ｃと、を有する有底筒状に形成されたものを用いることができる。

詳細は図示しないが、口部２ａの外壁面には、成形後の液体入り容器Ｃの口部２ａに閉塞キャップ（不図示）を打栓（アンダーカット係合）によって装着するための係合突起が設けられている。なお、口部２ａの外壁面に係合突起に替えて雄ネジを設けて閉塞キャップを口部２ａにねじ結合により装着する構成とすることもできる。

液体入り容器の製造装置１は、ブロー成形用の金型１０を有している。金型１０は、例えばボトル形状などの液体入り容器Ｃの最終形状に対応した形状のキャビティ１１を有している。キャビティ１１は金型１０の上面において上方に向けて開口している。プリフォーム２は、胴部２ｂ及び底部２ｃが金型１０のキャビティ１１の内部に配置されるとともに口部２ａが金型１０から上方に突出した状態となって金型１０に装着される。

金型１０は左右に型開きすることができるようになっており、プリフォーム２を液体入り容器Ｃに成形した後に金型１０を左右に開くことで、当該液体入り容器Ｃを金型１０から取り出すことができるようになっている。

金型１０の上方には、プリフォーム２の内部に加圧した液体Ｌを供給するためのノズルユニット２０が設けられている。ノズルユニット２０は本体ブロック２１を有している。

本体ブロック２１の下端には支持ブロック２２が設けられ、この支持ブロック２２により支持されて本体ブロック２１の下端にはブローノズル２３が装着されている。ブローノズル２３は略円筒状に形成されており、その下端部は液体供給口２３ａとなっている。本体ブロック２１、支持ブロック２２及びブローノズル２３によって、ノズルユニット本体２０ａが構成されている。ノズルユニット本体２０ａは金型１０に対して上下方向に相対移動自在となっている。ノズルユニット本体２０ａが下方側のストローク端にまで下降すると、ノズルユニット本体２０ａ（より具体的には、ブローノズル２３）は、金型１０に装着されたプリフォーム２の口部２ａに上方側から密封状態で係合する。

ノズルユニット本体２０ａ（より具体的には、本体ブロック２１及びブローノズル２３）の内部には、ブローノズル２３の液体供給口２３ａで終端する縦流路２４が設けられている。この縦流路２４は上下方向に延びている。本実施形態では、液体供給口２３ａで終端する液体供給路は、当該縦流路２４と、後述する液体供給ポート２５、第３液体配管ＰＬ３及び第２液体配管ＰＬ２とで構成されている。すなわち、当該液体供給路の終端と縦流路２４の終端とは、共に液体供給口２３ａである。

ノズルユニット本体２０ａ（より具体的には、本体ブロック２１）には、縦流路２４の上端に連通する液体供給ポート２５が設けられている。

ブローノズル２３の上面には、下向き円錐状のシール面２３ｂが設けられている。なお、シール面２３ｂの形状は適宜変更が可能である。シール面２３ｂは、ブローノズル２３の内周面によって構成してもよいし、ブローノズル２３の上面及び内周面によって構成してもよい。縦流路２４の内部には、シール面２３ｂに着座可能なシール体２６が配置されている。シール体２６は円筒状に形成されており、シール体２６の下端には、下向き円錐状のテーパ面２６ａが設けられている。なお、テーパ面２６ａの配置及び形状は、適宜変更が可能である。シール体２６は、下方側のストローク端位置である閉塞位置まで移動したときに、テーパ面２６ａにおいてシール面２３ｂに着座して縦流路２４を閉塞する。一方、シール体２６が閉塞位置から上方に向けて移動すると、シール体２６のテーパ面２６ａがシール面２３ｂから離脱して縦流路２４が開放される。

図１に示すように、シール体２６はノズルユニット本体２０ａに対して相対的に上下方向に移動自在に設けられた軸体２７に固定され、縦流路２４の内部で上下方向に移動自在となっている。なお、シール体２６は、軸体２７と一体に形成してもよい。

ノズルユニット２０は、液体Ｌの排出口２８ａを有する排出ロッド２８を有している。排出ロッド２８は、排出口２８ａを開閉可能な開閉体２８ｂを有している。本実施形態では、排出ロッド２８は、排出口２８ａを下端に形成する円筒状の外筒２９と、外筒２９に対して上下方向に相対移動自在な開閉体２８ｂとを有している。開閉体２８ｂは、外筒２９の径方向内側で外筒２９の軸心に沿って延びる円柱状の開閉ロッド３０と、開閉ロッド３０より拡径するとともに排出口２８ａに対して上下方向に当接、離脱が可能な拡径部３１とを有している。外筒２９と開閉体２８ｂとの間には、筒内流路２８ｃが形成されている。外筒２９は円筒状以外の筒状（楕円筒状又は多角形筒状等）をなしていてもよい。また、開閉ロッド３０は、円柱状以外の柱状（楕円柱状又は多角柱状等）をなしていてもよい。外筒２９及び開閉ロッド３０は、例えば鋼材等によって形成することができる。本実施形態では、排出口２８ａは外筒２９の下端に設けられているが、下端に代えて又は加えて、外筒２９の外周面に設けてもよい。また、排出ロッド２８に設ける排出口２８ａの数及び形状は適宜変更が可能である。本実施形態では排出ロッド２８は排出口２８ａを開閉可能に構成されているが、排出ロッド２８は、常時開放された排出口２８ａを有するように構成されてもよい。

排出ロッド２８は、シール体２６を貫通するとともにシール体２６及び軸体２７の軸心に沿って延びている。排出ロッド２８は、シール体２６に対して相対的に上下方向に移動することができる。外筒２９及び開閉体２８ｂは、図示しない駆動源により個々に又は互いに連携して駆動される。

排出ロッド２８は、下方に向けて移動することによってプリフォーム２を軸方向に延伸させる延伸ロッドとして用いられる。しかし、排出ロッド２８を延伸ロッドとして用いない構成としてもよい。また、開閉体２８ｂのみを延伸ロッドとして用いてもよい。

排出口２８ａは、排出ロッド２８の中空部によって形成された筒内流路２８ｃを介して第１液体配管ＰＬ１の一端に接続されている。第１液体配管ＰＬ１には、第１液体配管弁ＶＬ１が設けられ、この第１液体配管弁ＶＬ１により第１液体配管ＰＬ１を開閉することができる。この第１液体配管弁ＶＬ１は、電磁弁により構成され、図示しない制御手段によって開閉制御される。第１液体配管ＰＬ１には第１液体配管圧力計３２が設けられ、この第１液体配管圧力計３２の計測データは、前記の制御手段に入力されるようになっている。第１液体配管ＰＬ１の他端は、第２液体配管ＰＬ２を介して液体吸引源３３に接続されている。このように、本実施形態では、排出口２８ａは、筒内流路２８ｃ、第１液体配管ＰＬ１及び第２液体配管ＰＬ２で構成される排出経路によって、液体吸引源３３に接続されている。

本実施形態では、液体吸引源３３及び後述する加圧液体供給源３４は、加圧方向（正方向）と吸引方向（逆方向）との両方に作動可能な共通のポンプ３５によって構成されている。ポンプ３５は、本実施形態ではシリンダ３５ａとピストン（プランジャー）３５ｂとを備えたプランジャーポンプとして構成されているが、他の形式のポンプであってもよい。

第１液体配管ＰＬ１の他端は、第３液体配管ＰＬ３を介して液体供給ポート２５にも接続されている。第３液体配管ＰＬ３には第３液体配管圧力計３６が設けられ、この第３液体配管圧力計３６の計測データは、前記の制御手段に入力されるようになっている。このように、加圧液体供給源３４は、液体供給口２３ａで終端する縦流路２４、液体供給ポート２５、第３液体配管ＰＬ３及び第２液体配管ＰＬ２で構成される液体供給路に接続されている。

本実施形態では、液体吸引源３３と加圧液体供給源３４とは共通のポンプ３５によって構成されているが、液体吸引源３３と加圧液体供給源３４とは別々のポンプによって構成されてもよい。この場合、液体吸引源３３を排出口２８ａに接続する排出経路と、加圧液体供給源３４に接続する液体供給路とは、互いに独立した経路を構成することになる。

加圧液体供給源３４は、第４液体配管ＰＬ４を介してタンク３７に接続されている。タンク３７は、液体Ｌを収容するとともに当該液体Ｌを所定温度にまで加熱して当該温度に保持する構成とすることができる。第４液体配管ＰＬ４には、第４液体配管弁ＶＬ４が設けられ、この第４液体配管弁ＶＬ４により第４液体配管ＰＬ４を開閉することができる。この第４液体配管弁ＶＬ４は、電磁弁により構成され、前記の制御手段によって開閉制御される。

ブローノズル２３におけるシール面２３ｂより下流側の部分には、加圧気体供給源３８に接続された気体供給口２３ｃが設けられている。本実施形態では、気体供給口２３ｃはブローノズル２３の内周面に設けられているが、気体供給口２３ｃはブローノズル２３の内周面以外の部分（例えばブローノズル２３の下端面）に設けられてもよい。ブローノズル２３及び支持ブロック２２の内部には、気体供給路３９が設けられており、気体供給路３９の一端は気体供給口２３ｃで終端している。本実施形態では、気体供給路３９は、水平方向に延びている。しかし、気体供給路３９の形状は適宜変更が可能である。気体供給路３９の他端には、第１空気配管ＰＡ１を介して第２空気配管ＰＡ２の一端が接続されている。第２空気配管ＰＡ２の他端には、加圧気体供給源３８が接続されている。第２空気配管ＰＡ２の一端には、第３空気配管ＰＡ３を介して第４空気配管ＰＡ４の一端が接続されている。第４空気配管ＰＡ４の他端には、吸引源４０が接続されている。第４空気配管ＰＡ４の一端には、第５空気配管ＰＡ５の一端が接続されている。第５空気配管ＰＡ５の他端は大気開放されている。吸引源４０は、例えば吸引ポンプ等で構成することができる。加圧気体供給源３８は、例えば加圧ポンプ等で構成することができる。吸引源４０及び加圧気体供給源３８は、吸引ポンプと加圧ポンプを一体型とした吸引・加圧ポンプ（例えば、ポンプ３５のようなプランジャーポンプ）で構成してもよい。

第１～５空気配管ＰＡ１～５には、それぞれ、第１～５空気配管弁ＶＡ１～５が設けられており、これら第１～５空気配管弁ＶＡ１～５により、第１～５空気配管ＰＡ１～５を開閉することができる。第１～５空気配管弁ＶＡ１～５は、それぞれ、電磁弁により構成され、前記の制御手段によって開閉制御される。

気体供給路３９と第１～５空気配管ＰＡ１～５とで構成される気体流路は、第１～５空気配管弁ＶＡ１～５の開閉により、図７に示すような加圧状態と、図３～図６及び図８に示すような閉塞状態と、図２に示すような大気開放状態と、図１及び図９に示すような吸引状態と、の間でその状態を切替えることができる。すなわち、気体流路は、第１～２空気配管弁ＶＡ１～２が開き、第３～５空気配管弁ＶＡ３～５が閉じることにより、加圧状態とされる。また、気体流路は、第１～５空気配管弁ＶＡ１～５が閉じることにより、閉塞状態とされる。気体流路は、第１、第３及び第５空気配管弁ＶＡ１、ＶＡ３及びＶＡ５が開き、第２及び第４空気配管弁ＶＡ２及びＶＡ４が閉じることにより、大気開放状態とされる。気体流路は、第１、第３及び第４空気配管弁ＶＡ１、ＶＡ３及びＶＡ４が開き、第２及び第５空気配管弁ＶＡ２及びＶＡ５が閉じることにより、吸引状態とされる。気体流路は、その一部又は全体をノズルユニット２０（のノズルユニット本体２０ａ）の内部に設けることができる。

図１及び図９に示すように、気体流路を吸引状態とすることで、ブローノズル２３におけるシール面２３ｂよりも下方の部分に残留している液体の液だれを防止することができる。液体Ｌが液だれを生じ難いものである場合や液だれを生じても構わない場合などにおいては、気体流路を吸引状態にする必要はなく、第４空気配管ＰＡ４及び吸引源４０を設けない構成としてもよい。

図２に示すように、金型１０に装着されたプリフォーム２の口部２ａにブローノズル２３が密封状態で係合するとともにシール体２６が縦流路２４を閉塞した状態において、排出ロッド２８の排出口２８ａをプリフォーム２の底部２ｃで開放し、ポンプ３５（加圧液体供給源３４）を加圧方向に作動させることにより、加圧液体供給源３４から第２液体配管ＰＬ２、第１液体配管ＰＬ１、筒内流路２８ｃ及び排出口２８ａを介してプリフォーム２の内部に液体Ｌを供給することができる。このとき、第４液体配管弁ＶＬ４は閉じられ、第１液体配管弁ＶＬ１は開かれ、気体流路は大気開放状態とされる。気体流路を大気開放状態とすることにより、プリフォーム２の内部への液体Ｌの供給に伴って、プリフォーム２の内部から空気が気体流路を介して大気へと排出される。なお、このように空気の排出のために気体流路を大気開放状態とする構成に代えて、気体流路を吸引状態とする構成としてもよい。この場合、プリフォーム２の内部からの空気の吸引は、プリフォーム２の内部への液体Ｌの供給より前に開始してもよいし、当該供給と同時又は当該供給の最中に開始してもよい。

図４に示すように、金型１０に装着されたプリフォーム２の口部２ａにブローノズル２３が密封状態で係合するとともにシール体２６が縦流路２４を開放した状態において、ポンプ３５（加圧液体供給源３４）を加圧方向に作動させることにより、第２液体配管ＰＬ２、第３液体配管ＰＬ３、液体供給ポート２５及び縦流路２４を介してプリフォーム２の内部に加圧した液体Ｌを供給することができる。このとき、第４液体配管弁ＶＬ４は閉じられ、第１液体配管弁ＶＬ１は閉じられ、排出口２８ａは閉じられ、気体流路は閉塞状態とされる。このような加圧した液体Ｌの供給により、プリフォーム２を金型１０のキャビティ１１に沿った形状の液体入り容器Ｃに成形することができる。

図６に示すように、液体入り容器Ｃが成形され、シール体２６が縦流路２４を開放した状態において、ポンプ３５（加圧液体供給源３４）を吸引方向に作動させることにより、液体入り容器Ｃの内部の液体Ｌを液体供給口２３ａから加圧液体供給源３４に向けて排出し、液体入り容器Ｃの内部及び液体供給路の内部の高圧状態を速やかに解消することができる。このとき、第４液体配管弁ＶＬ４は閉じられ、第１液体配管弁ＶＬ１は閉じられる。また、気体流路は、このような液体Ｌの排出によって液体入り容器Ｃの内部の高圧状態が解消されるまでは閉塞状態とされ、気体流路への液体Ｌの侵入が抑制される。

図７に示すように、液体入り容器Ｃの口部Ｃａにブローノズル２３が密封状態で係合するとともにシール体２６が縦流路２４を閉塞した状態において、排出ロッド２８の排出口２８ａを液体入り容器Ｃの底部Ｃｃで開放し、ポンプ３５（液体吸引源３３）を吸引方向に作動させることにより、液体入り容器Ｃの内部の液体Ｌを排出口２８ａから液体吸引源３３に向けて排出することができる。このとき、第４液体配管弁ＶＬ４は閉じられ、第１液体配管弁ＶＬ１は開かれる。また、気体流路は、加圧状態とされる。したがって、気体供給口２３ｃからプリフォーム２の内部に加圧した気体（加圧気体）を供給することにより、排出口２８ａを介した液体Ｌの排出を促進又は支援し、ヘッドスペースＨの形成に要する時間を短縮することができる。このような加圧気体による支援は、内容液としての液体Ｌの粘度が高い場合に特に有効である。

ここで、気体流路を加圧状態にすることによるプリフォーム２の内部への加圧気体の供給は、その供給量が少なすぎると規定量の液体Ｌをプリフォーム２の内部から排出できずに液体入り容器Ｃの内容量にバラつきが生じてしまう。また、加圧気体の供給量が多すぎると、液体入り容器Ｃの内部の圧力が高くなり、ノズルユニット２０の上昇時に口部Ｃａから液体Ｌが噴出してしまう虞がある。そこで、気体流路は、排出経路の圧力（第１液体配管圧力計３２の検出値）が設定値（例えば、加圧気体供給源３８による加圧気体の供給圧の約１０％の値）まで上昇したときに加圧状態から閉塞状態に切り替わることにより、加圧気体供給源３８による加圧気体の供給を停止するように構成されている。

ノズルユニット本体２０ａ、シール体２６、排出ロッド２８、ポンプ３５（プランジャー３５ｂ）、第１液体配管弁ＶＬ１、第４液体配管弁ＶＬ４、第１～５空気配管弁ＶＡ１～５、加圧気体供給源３８及び吸引源４０等の作動は、前記の図示しない制御装置によって統合的に制御される。

次に、このような構成の液体入り容器の製造装置１を用いて、合成樹脂製のプリフォーム２から所定形状の容器の内部に液体（内容液）Ｌが収容されてなる液体入り容器Ｃを成形する方法（本実施形態に係る液体入り容器の製造方法）について説明する。

図１０に示すように、本実施形態では、待機工程Ｓ１、空気排出工程Ｓ２、液体ブロー成形工程Ｓ３、脱圧工程Ｓ４、ヘッドスペース形成工程Ｓ５及びロッド上昇・吸引工程Ｓ６がこの順に行われる。

まず、待機工程Ｓ１が行われる。待機工程Ｓ１においては、ノズルユニット２０は、図１に示すように、金型１０に対して上方に離れた位置にあり、シール体２６は縦流路２４を閉塞し、排出ロッド２８の排出口２８ａは閉じた状態となっている。また、気体流路は吸引状態となっている。

この待機工程Ｓ１では、予めヒーター等の加熱手段（不図示）を用いて延伸性を発現する程度の所定の温度（例えば８０℃～１５０℃）にまで加熱しておいたプリフォーム２を金型１０に装着し、型締めする。このとき、プリフォーム２の口部２ａは開放されているので、プリフォーム２は、その内部に空気が充満した状態である。

次に、本実施形態では、空気排出工程Ｓ２が行われる。空気排出工程Ｓ２においては、図２に示すように、ノズルユニット２０を下降させてプリフォーム２の口部２ａにブローノズル２３を係合させ、気体流路を大気開放状態とし、シール体２６で縦流路２４を閉塞したままで排出ロッド２８を下降させてプリフォーム２の底部２ｃにおいて排出口２８ａを開いた状態で、プランジャー３５ｂを第１速度で（すなわち、第１圧力で）加圧方向に作動させ、排出口２８ａからプリフォーム２の内部に液体Ｌを供給することにより、プリフォーム２の内部の空気を、気体流路を通して大気（外部）に排出させる。すなわち、プリフォーム２の内部に液体Ｌを供給することで、プリフォーム２の内部に充満している空気の大部分を液体Ｌによって外部に押し出して排出させる。排出口２８ａの開放は、具体的には、開閉体２８ｂの下端が底部２ｃに当接又は近接した状態で、外筒２９が開閉体２８ｂに対して上昇することによって行われる。この空気の排出が完了すると、図３に示すように、排出口２８ａを閉じ、気体流路を閉塞状態とする。なお、気体流路を通して空気を排出する代わりに、プリフォーム２の口部２ａにブローノズル２３を係合させないことによって空気の排出経路を確保するようにしてもよい。空気排出工程Ｓ２における第１速度は、プリフォームを実質的に延伸（膨張）させない程度に設定することが好ましい。

このように、空気排出工程Ｓ２において、シール体２６で縦流路２４を開いて液体Ｌを供給するのではなく、排出ロッド２８の排出口２８ａから液体Ｌを供給することにより、ブローノズル２３の内周面に設けられた気体供給口２３ｃへの液体Ｌの侵入を抑制し、プリフォーム２の内部から気体流路を通じて空気をスムーズに排出することができる。また、空気排出工程Ｓ２において、排出口２８ａをプリフォーム２の底部２ｃに位置させた状態で液体Ｌを供給することにより、排出口２８ａを液体Ｌの供給後直ぐに液中に浸して、液中から液体Ｌを供給できるため、プリフォーム２の内部に充填された液体Ｌにおける泡立ち等の原因となる空気の巻き込みを効果的に抑制することができる。この巻き込み抑制により、液体ブロー成形工程Ｓ３によって形成される液体入り容器Ｃの内部の液体Ｌへの空気の混入が抑制されるため、ヘッドスペース形成工程Ｓ５において所望の大きさのヘッドスペースＨを安定して形成することができる。また、この巻き込み抑制により、ヘッドスペース形成工程Ｓ５においてノズルユニット２０の内部に戻される液体Ｌに含まれる気泡の量が低減するため、液体供給路への空気の混入も抑制され、成形条件の安定性や容器の成形性等を向上することができる。

しかし、空気排出工程Ｓ２は、このように排出ロッド２８の排出口２８ａから液体Ｌを供給することによって行う代わりに、シール体２６で縦流路２４を開いて液体Ｌを供給することによって行ってもよい。また、空気排出工程Ｓ２を行わないようにしてもよい。

空気排出工程Ｓ２が完了すると、次に、液体ブロー成形工程Ｓ３が行われる。液体ブロー成形工程Ｓ３においては、図４に示すように、ブローノズル２３をプリフォーム２の口部２ａに係合させた状態で、シール体２６で縦流路２４を開放し、液体供給口２３ａからプリフォーム２の内部に加圧液体供給源３４によって第１圧力より大きい第２圧力に加圧した液体Ｌを供給することにより、プリフォーム２が、図５に示すように金型１０のキャビティ１１に沿った形状の液体入り容器Ｃに成形される。なお、本実施形態では、液体ブロー成形工程Ｓ３においては排出口２８ａを閉じた状態としているが、開放状態として排出口２８ａからも液体Ｌを充填することが可能である。このように液体入り容器Ｃを成形した後は、後述する脱圧工程Ｓ４が行われる。

本実施形態では、図３及び図４に示すように、液体ブロー成形工程Ｓ３の最中にロッド延伸工程が行われる。ロッド延伸工程においては、下方に向けて進出移動する排出ロッド２８（延伸ロッド）により、プリフォーム２の胴部２ｂを軸方向（縦方向）に延伸させる。本実施形態では、排出ロッド２８は、排出口２８ａを閉じた状態で下降する。液体ブロー成形工程Ｓ３より前にロッド延伸工程を行う構成とすることもできる。ロッド延伸工程の後又は最中に液体ブロー成形工程Ｓ３を行う（液体ブロー成形工程Ｓ３の開始後にロッド延伸工程を開始してもよい）ことにより、プリフォーム２を延伸ロッドにより軸方向に延伸させつつブロー成形を行う二軸延伸ブロー成形を行うことができるので、プリフォーム２をより精度よく所定形状の液体入り容器Ｃに成形することができる。しかし、ロッド延伸工程を行わずに液体ブロー成形工程Ｓ３を行うようにしてもよい。図１には、排出ロッド２８が原位置にある状態が示されている。排出ロッド２８の下端は、原位置において、図１に示された高さに位置する必要はなく、当該高さより上方又は下方に位置してもよい。

液体ブロー成形工程Ｓ３は、空気排出工程Ｓ２においてプリフォーム２の内部の空気の大部分が外部に排出された状態で行われるので、プリフォーム２の内部に加圧した液体Ｌを供給したときに当該液体Ｌが空気を巻き込むことがなく、これにより、液体入り容器Ｃの内部の液体Ｌへの空気の混入が抑制される。

液体ブロー成形工程Ｓ３が完了すると、次に、脱圧工程Ｓ４が行われる。図６に示すように、本実施形態では、脱圧工程Ｓ４においては、シール体２６で縦流路２４を開放した状態でポンプ３５を吸引方向に作動させることによって液体入り容器Ｃの内部の圧力を低下させる。このとき、気体流路は閉塞状態に維持される。この脱圧工程Ｓ４によって液体入り容器Ｃの内部の高圧状態を解消することで、その後のヘッドスペース形成工程Ｓ５において液体入り容器Ｃの内部に加圧された気体をスムーズに導入することができる。例えば、液体ブロー成形工程Ｓ３の完了時点での液体入り容器Ｃの内部の圧力は、＋３ＭＰａ（ゲージ圧）とすることができる。また、このような高圧状態を、脱圧工程Ｓ４によって液体供給路に設けられた第３液体配管圧力計３６の検出値が－０．５ＭＰａ～＋０．５ＭＰａ（より好ましくは、－０．１ＭＰａ～＋０．１ＭＰａ）となるまで液体入り容器Ｃの内部の圧力を低下させることにより、解消することができる。

本実施形態では、脱圧工程Ｓ４は、液体供給口２３ａを通した吸引によって行われるので、速やかに完了することができる。なお、液体吸引源３３と加圧液体供給源３４とを別々のポンプ等で構成し、排出経路と液体供給路とを独立した系によって構成する場合には、脱圧工程Ｓ４は、例えば、シール体２６で縦流路２４を閉じながら、排出ロッド２８の排出口２８ａを開いて当該排出口２８ａから液体吸引源３３に液体入り容器Ｃの内部の液体Ｌを排出することによって行ってもよい。また、脱圧工程Ｓ４を行わないようにしてもよい。

脱圧工程Ｓ４が完了すると、次に、ヘッドスペース形成工程Ｓ５が行われる。図７及び図８に示すように、本実施形態では、ヘッドスペース形成工程Ｓ５においては、排出ロッド２８の排出口２８ａ及び第１液体配管弁ＶＬ１を開き、ポンプ３５を吸引方向に作動させることによって、液体入り容器Ｃの内部から液体Ｌを排出口２８ａを通して排出するサックバックにより、液体入り容器Ｃの内部に所望の大きさのヘッドスペースＨが形成される。このサックバックは、本実施形態では、排出口２８ａが液体入り容器Ｃの底部Ｃｃに位置する状態で行われる。これにより、排出経路への空気の混入を抑制し、もって、液体供給路への空気の混入を抑制することができる。しかし、排出口２８ａを液体入り容器Ｃの底部Ｃｃより上方に位置させた状態で、排出口２８ａから液体Ｌを吸い出すようにしても構わない。この場合でも、液体供給口２３ａより下方に位置する排出口２８ａを通して液体Ｌを吸い出すことにより、液体供給口２３ａを通して液体Ｌを吸い出す場合よりも、液体供給路への空気の混入を抑制することができる。

また、本実施形態では、このポンプ３５の吸引方向への作動による排出口２８ａを通したサックバックに要する時間を短縮するために、加圧気体による支援を行う。すなわち、ヘッドスペース形成工程Ｓ５においては、気体流路が閉塞状態から加圧状態に切替えられる。本実施形態では、前述した脱圧工程Ｓ４によって液体入り容器Ｃの内部の高圧状態が解消していることにより、気体流路を速やかに加圧状態に切替えて加圧気体を速やかに気体供給口２３ｃから液体入り容器Ｃの内部に導入することができる。したがって、サックバックによる排出口２８ａからの液体Ｌの排出を速やかに支援し、ヘッドスペース形成工程Ｓ５の所要時間を効果的に短縮することができる。ポンプ３５の吸引方向への作動と気体流路の加圧状態への切替えとは、どちらを先に行ってもよいし、同時に行ってもよい。

なお、このような脱圧工程Ｓ４を行わない場合には、排出口２８ａを通したサックバックによって液体入り容器Ｃの内部の圧力が加圧気体の圧力より小さくなってから、気体流路を加圧状態に切替え、気体の導入を開始すればよい。

ヘッドスペース形成工程Ｓ５においては、液体入り容器Ｃの内部への加圧気体の供給量の制御が重要となる。すなわち、前述したように、液体入り容器Ｃの内部への加圧気体の供給量が少なすぎると、規定量の液体Ｌをプリフォーム２の内部から排出できずに液体入り容器Ｃの内容量にバラつきが生じてしまう。また、加圧気体の供給量が多すぎると、液体入り容器Ｃの内部の圧力が高くなり、後述するロッド上昇・吸引工程Ｓ６において、ノズルユニット２０の上昇時に口部Ｃａから液体Ｌが噴出してしまう虞がある。

そこで、本実施形態では、第１液体配管圧力計３２の検出値が設定値まで上昇したときに気体流路が加圧状態から閉塞状態に切り替えられ、加圧気体供給源３８による加圧気体の供給が停止される。このとき、加圧気体の供給は、即座に停止してもよいし、徐々に停止してもよい。この設定値は、液体Ｌの粘度や排出経路の流路抵抗等に応じた適切な値に予め設定される。当該設定値は、液体入り容器Ｃの製造に先立つ試験運転等により、予め設定することができる。このように、排出経路の圧力を監視し、当該圧力に応じて加圧気体の供給を停止することにより、例えば予め設定した時間に応じて加圧気体の供給を停止するようにした場合よりも、加圧気体の供給量を安定させることができ、それにより、サックバックによる液体Ｌの排出量（ヘッドスペースＨの体積）も安定させることができる。

加圧気体の供給を停止することに加え、第１液体配管圧力計３２の検出値が設定値まで変化したときにポンプ３５の吸引方向の作動（サックバック動作）を停止してもよい。この場合、サックバックによる液体Ｌの排出量（ヘッドスペースＨの体積）を、より安定させることができる。また、サックバック後の液体入り容器Ｃの内部の圧力をより安定させることができるので、例えば、液体入り容器Ｃの内部が過剰な減圧状態になり液体入り容器Ｃが塑性変形してしまう等の不具合を抑制することができる。なお、ポンプ３５のサックバック動作を停止させる閾値となる設定値（第２設定値）は、加圧気体の供給を停止させる閾値となる設定値（第１設定値）と同じでもよいし、異なってもよい。第２設定値は、第１設定値より小さくてもよい。第２設定値は、加圧気体の供給の停止後にポンプ３５のサックバック動作が停止される範囲で設定してもよい。なお、第２設定値は、この範囲で設定するものに限らない。第１設定値及び第２設定値は、ヘッドスペース形成工程Ｓ５の開始時（つまり、脱圧工程Ｓ４の直後）の第１液体配管圧力計３２の検出値をＡとしたときに、Ａ≦第２設定値≦第１設定値、且つ、Ａ＜第１設定値となる範囲で設定してもよい。なお、第１設定値及び第２設定値は、この範囲で設定するものに限らない。第１液体配管圧力計３２とは別の圧力計を排出経路に設け、当該圧力計の検出値が第２設定値まで変化したときにポンプ３５のサックバック動作を停止させてもよい。

なお、本実施形態では、気体流路を加圧状態から閉塞状態に切り替える際には、第１～２空気配管弁の両方が閉じられるが、いずれか一方のみを閉じるようにしてもよい。

本実施形態では、ヘッドスペース形成工程Ｓ５が完了すると、ロッド上昇・吸引工程Ｓ６が行われる。ロッド上昇・吸引工程Ｓ６においては、図９に示すように、排出口２８ａ及び第１液体配管弁ＶＬ１を閉じて排出ロッド２８を上昇させ、原位置に戻す。また、気体流路を吸引状態とし、ブローノズル２３からの液垂れを抑制し、ノズルユニット２０を上昇させる。このとき、ノズルユニット２０は、液体入り容器Ｃの内部が減圧されすぎないタイミングで上昇させることが好ましい。ノズルユニット２０を上昇させてから気体流路を吸引状態にしてもよい。次いで、第４液体配管弁ＶＬ４を開き、ポンプ３５（加圧液体供給源３４）のプランジャー３５ｂを吸引方向に作動させて加圧液体供給源３４を充填する。そして、液体入り容器Ｃを金型１０から取出し、図１に示す待機工程Ｓ１へと移行する。

本発明は前記の実施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。

前記の実施形態では、図１に示す構成の液体入り容器の製造装置１を用いて本発明の液体入り容器の製造方法を行う場合を示したが、他の構成の液体入り容器の製造装置等を用いて本発明の液体入り容器の製造方法を行うこともできる。また、排出ロッド２８を有さない（ただし、延伸ロッドを有していてもよいし、有していなくてもよい）液体入り容器の製造装置を用い、ブロー成形後にシール体がブローノズルを開いた状態でポンプを吸引方向に作動させることでブローノズルを介したサックバックを行い、このサックバックによってヘッドスペースを設けるようにした場合であっても、液体供給路等に設けた圧力計の数値によりポンプの吸引方向への作動を制御（停止）し、液体入り容器の内部が過剰な減圧状態になることを抑制することができる。このとき、ポンプの吸引方向への作動は、即座に停止してもよいし、徐々に停止してもよい。

プリフォーム２として、成形後の液体入り容器Ｃの形状等に応じて種々の形状のものを用いることができる。

１ 液体入り容器の製造装置
２ プリフォーム
２ａ 口部
２ｂ 胴部
２ｃ 底部
１０ 金型
１１ キャビティ
２０ ノズルユニット
２０ａ ノズルユニット本体
２１ 本体ブロック
２２ 支持ブロック
２３ ブローノズル
２３ａ 液体供給口
２３ｂ シール面
２３ｃ 気体供給口
２４ 縦流路（液体供給路）
２５ 液体供給ポート（液体供給路）
２６ シール体
２６ａ テーパ面
２７ 軸体
２８ 排出ロッド
２８ａ 排出口
２８ｂ 開閉体
２８ｃ 筒内流路（排出経路）
２９ 外筒
３０ 開閉ロッド
３１ 拡径部
３２ 第１液体配管圧力計
３３ 液体吸引源
３４ 加圧液体供給源
３５ ポンプ
３５ａ シリンダ
３５ｂ ピストン
３６ 第３液体配管圧力計
３７ タンク
３８ 加圧気体供給源
３９ 気体供給路
４０ 吸引源
Ｃ 液体入り容器
Ｃａ 口部
Ｃｃ 底部
Ｌ 液体（内容液）
ＰＬ１ 第１液体配管（排出経路）
ＰＬ２ 第２液体配管（排出経路、液体供給路）
ＰＬ３ 第３液体配管（液体供給路）
ＰＬ４ 第４液体配管
ＰＡ１～５ 第１～５空気配管
ＶＬ１ 第１液体配管弁
ＶＬ４ 第４液体配管弁
ＶＡ１～５ 第１～５空気配管弁
Ｈ ヘッドスペース

Claims (9)

1. ノズルユニットと金型とを用いて有底筒状のプリフォームから内容液を収容した液体入り容器を製造する液体入り容器の製造方法であって、
   前記ノズルユニットは、
   加圧液体供給源に接続された液体供給路の終端に位置する液体供給口を形成するブローノズルと、
   液体吸引源に排出経路によって接続された排出口を有する排出ロッドと、
   前記ブローノズルに設けられるとともに加圧気体供給源に接続された気体供給口と、を有し、
   前記液体供給口から前記プリフォームの内部に前記加圧液体供給源によって加圧した液体を供給することにより、前記プリフォームを前記金型の内面に沿った形状の前記液体入り容器に成形する液体ブロー成形工程と、
   前記液体供給路を閉塞した状態で、前記液体供給口より下方に位置する前記排出口を通して、前記液体吸引源による吸引によって前記液体入り容器の内部から液体を排出することにより、前記液体入り容器にヘッドスペースを形成するヘッドスペース形成工程と、を有し、
   前記ヘッドスペース形成工程において、前記気体供給口を通して前記加圧気体供給源から前記液体入り容器の内部に加圧した気体を供給することにより、吸引による前記排出口を通した前記液体入り容器の内部からの液体の排出を支援するとともに、前記排出経路の圧力が設定値まで上昇したときに前記加圧気体供給源による加圧した気体の供給を停止する、
   液体入り容器の製造方法。
2. 前記ヘッドスペース形成工程において、前記排出経路に設けた圧力計の検出値が前記設定値まで上昇したときに前記加圧気体供給源による加圧した気体の供給を停止する、
   請求項１に記載の液体入り容器の製造方法。
3. 前記加圧液体供給源は、加圧方向と吸引方向との両方に作動可能なポンプによって構成されており、
   前記液体ブロー成形工程と前記ヘッドスペース形成工程との間に、前記液体供給路を開いた状態で前記ポンプを吸引方向に作動させることによって前記液体入り容器の内部の圧力を低下させる脱圧工程を有する、
   請求項１又は２に記載の液体入り容器の製造方法。
4. 前記加圧液体供給源及び前記液体吸引源は、加圧方向と吸引方向との両方に作動可能な共通のポンプによって構成されており、
   前記液体ブロー成形工程を、前記ポンプを加圧方向に作動させることによって行い、
   前記ヘッドスペース形成工程を、前記ポンプを吸引方向に作動させることによって行う、
   請求項１～３のいずれか一項に記載の液体入り容器の製造方法。
5. 前記排出経路の圧力に応じて前記ヘッドスペース形成工程における前記ポンプの吸引方向への作動を停止する、請求項４に記載の液体入り容器の製造方法。
6. 前記排出ロッドは、前記排出口を開閉可能に構成されており、
   前記液体ブロー成形工程を、前記排出口を閉じた状態で行い、
   前記ヘッドスペース形成工程を、前記排出口を開いた状態で行う、
   請求項１～５のいずれか一項に記載の液体入り容器の製造方法。
7. 前記液体ブロー成形工程の最中又は前記液体ブロー成形工程より前に前記排出ロッドを延伸ロッドとして用いて前記プリフォームを軸方向に延伸させるロッド延伸工程を有する、
   請求項１～６のいずれか一項に記載の液体入り容器の製造方法。
8. 前記液体ブロー成形工程より前に前記プリフォームの内部に液体を供給することにより、前記プリフォームの内部の空気を外部に排出させる空気排出工程を有する、
   請求項１～７のいずれか一項に記載の液体入り容器の製造方法。
9. 前記ノズルユニットは、前記液体供給路を開閉するシール体を有し、
   前記排出ロッドは、前記シール体を貫通するとともに前記シール体に対して相対的に移動可能であり、
   前記液体ブロー成形工程を、前記シール体で前記液体供給路を開くことによって行い、
   前記ヘッドスペース形成工程を、前記シール体で前記液体供給路を閉じた状態で行う、請求項１～８のいずれか一項に記載の液体入り容器の製造方法。

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