JP7155886B2 - 容器成形ユニット、充填システム、および容器成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、容器成形ユニット、充填システム、および容器成形方法に関する。

従来、同一工場内において、ブロー成形による容器成形から、内容液の充填・密封までを一貫して行うインラインブロー式の充填システムが知られている（例えば、特許文献１を参照）。

このようなインラインブロー式の充填システムは、オーブン等の加熱部においてプリフォームに加熱を施した後に、加熱されたプリフォームをブロー成形ターレットに搬送して容器を成形し、その後、成形された容器を充填ターレットに搬送して容器内に内容液の充填処理を施すように構成されている。

特開２０１４－２３１３５６号公報

ここで、本出願人は、５００ｍｌ用ペットボトル等の小型容器および２，０００ｍｌ用ペットボトル等の大型容器の成形・充填に兼用可能な充填システムを開発することを着想した。

しかしながら、同じ充填システムを小型容器および大型容器の成形・充填に兼用しようとした場合、大型容器の成形時に、加熱部からブロー成形ターレットまでのプリフォームの搬送にかかる時間が長くなるため、容器に所謂白化の症状が生じてしまうことが分かった。

上記を具体的に説明すると、２，０００ｍｌ用ペットボトル等の大型容器を成形・充填しようとした場合、５００ｍｌ用ペットボトル等の小型容器の場合と比較して、充填する内容液の量が多いために、充填ターレットにおける内容液の充填時間を長く確保する必要があり、その結果、９００ＢＰＭ等の高速で搬送してブロー成形していたとしても、充填システムにおける容器の搬送・成形・充填を３００ＢＰＭ等の低速で行う必要が生じる。

そして、容器の搬送・成形・充填を３００ＢＰＭ等の低速で行う場合、プリフォームに加熱を施す加熱部からブロー成形ターレットまでのプリフォームの搬送にかかる時間が約３０秒程度と長くなり、その結果、加熱後のプリフォームの温度低下による過延伸白化やプリフォームの結晶化に起因して、成形された容器に白化の症状が生じてしまう。

そこで、本発明は、これらの問題点を解決するものであり、簡素な構成で、容器の品質低下を回避しつつサイズの異なるプリフォームに兼用可能な容器成形ユニット、充填システム、および容器成形方法を提供することを目的とするものである。

本発明の容器成形ユニットは、プリフォームにブロー成形を施すことによって容器を成形する容器成形ユニット（２０）であって、プリフォームを加熱する加熱部（２２）と、前記加熱部（２２）の下流側に配置されたブロー成形ターレット（２３）と、前記加熱部（２２）と前記ブロー成形ターレット（２３）との間に設置されプリフォームを搬送する搬送部（２４）とを備え、前記搬送部（２４）は、第１搬送経路（２４Ａ）と、前記第１搬送経路（２４Ａ）よりも経路長が短い第２搬送経路（２４Ｂ）とを有するように構成されていることにより、前記課題を解決するものである。
本発明の充填システムは、前記容器成形ユニット（２０）と、前記容器成形ユニット（２０）の下流側に配置され、容器に内容液を充填する充填ユニット（３０）とを備えることにより、前記課題を解決するものである。
本発明の容器成形方法は、プリフォームを加熱する加熱部（２２）と、前記加熱部（２２）の下流側に配置されたブロー成形ターレット（２３）と、前記加熱部（２２）と前記ブロー成形ターレット（２３）との間に設置されプリフォームを搬送する搬送部（２４）とを備え、第１プリフォームを処理する第１処理モードと、前記第１プリフォームよりもサイズが大きい第２プリフォームを処理する第２処理モードとを選択可能な容器成形ユニット（２０）において、容器を成形する容器成形方法であって、前記搬送部（２４）は、第１搬送経路（２４Ａ）と、前記第１搬送経路（２４Ａ）よりも経路長が短い第２搬送経路（２４Ｂ）とを有し、前記第１処理モードの選択時に、前記第１搬送経路（２４Ａ）に沿って第１プリフォームを搬送するとともに、前記第２処理モードの選択時に、前記第１処理モード選択時よりも遅い搬送速度で、前記第２搬送経路（２４Ｂ）に沿って第２プリフォームを搬送することにより、前記課題を解決するものである。

本発明によれば、加熱部とブロー成形ターレットとの間の搬送部に、第１搬送経路と、第１搬送経路よりも経路長が短い第２搬送経路とを設けることにより、サイズが大きいプリフォームを搬送する時に、経路長の短い第２搬送経路に沿ってプリフォームを搬送することで、加熱部からブロー成形ターレットまでのプリフォームの搬送時間を短縮することが可能であるため、搬送速度を遅く設定した場合であっても、加熱部とブロー成形ターレットとの間におけるプリフォームの搬送時間が長い場合に生じがちな容器の白化の症状の発生を回避することができ、また、サイズが小さいプリフォームを搬送する時に、経路長が長い第１搬送経路に沿ってプリフォームを搬送することで、搬送速度を速く設定した場合であっても、搬送路におけるプリフォームの搬送時間が短くなり過ぎることを回避することが可能であるため、搬送路におけるプリフォームの搬送中に殺菌処理等の各種処理をプリフォームに施すために必要とされる時間を確保することができる。これにより、容器の品質低下を回避しつつ、サイズの異なるプリフォームに容器成形ユニットを兼用することができる。
また、加熱部とブロー成形ターレットとの間の区間に、第１プリフォームを搬送するための第１搬送経路と、第１プリフォームよりもサイズが大きい第２プリフォームを搬送するための第２搬送経路とを設けることにより、第１プリフォームを処理する第１処理モードと第２プリフォームを処理する第２処理モードとを切り替える時に、加熱部とブロー成形ターレットとの間の区間の装置構成に変更を加える必要がないため、モード切り替えに係る作業負担および作業時間を低減することができる。

本発明の一実施形態である充填システムを概略的に示す説明図。 第１搬送経路および第２搬送経路を示す説明図。

以下に、本発明の一実施形態に係る充填システム１０について、図面に基づいて説明する。

まず、充填システム１０は、殺菌済みのペットボトル等の容器に殺菌された内容液を無菌充填するものである。充填システム１０は、５００ｍｌ用ペットボトル等の小型の第１容器用の第１プリフォームを処理する第１処理モードと、第１容器よりもサイズが大きい２，０００ｍｌ用ペットボトル等の大型の第２容器用の第２プリフォームを処理する第２処理モードの２つのモードを選択可能に構成されている。

充填システム１０は、図１に示すように、ブロー成形ターレット２３を有した容器成形ユニット２０と、容器成形ユニット２０の下流側に配置された充填ユニット３０と、容器成形ユニット２０と充填ユニット３０との間に設置された容器転送ユニット４０と、容器またはプリフォームに殺菌処理を施す殺菌処理機５０と、ブロー成形ターレット２３および充填ユニット３０の充填ターレット３３の間に設置された容器転送部６０とを備えている。

以下に、充填システム１０の各構成要素について、図面に基づいて説明する。

まず、容器成形ユニット２０は、図１に示すように、プリフォームを投入する入口部２１と、入口部２１の下流側に配置されプリフォームを加熱するオーブン等から成る加熱部２２と、加熱部２２の下流側に配置され、プリフォーム内に無菌エアーを吹き込むことで容器をブロー成形するブロー機（図示しない）が設置されたブロー成形ターレット２３と、加熱部２２とブロー成形ターレット２３との間に設置されプリフォームを搬送する複数のターレット２４ａ、２４ｂ、２４ｃから成る搬送部２４と、ブロー成形ターレット２３の下流側に配置され容器を転送する転送部２５と、転送部２５の下流側に配置された出口部２６と、容器成形ユニット２０全体を覆うボックス２７とを備えている。

なお、容器成形ユニット２０のボックス２７内は、ＨＥＰＡフィルタを通した無菌エアーをＦＦＵ（Ｆａｎ Ｆｉｌｔｅｒ Ｕｎｉｔ）により上部から吹き込むことにより、陽圧に保たれている。
また、転送部２５において、ブロー成形後の容器を、当該容器の内部の無菌保持を目的に、容器口部側から容器底部側に向かってエアーを吹き出した中を、通過させるように搬送してもよい。

ブロー成形ターレット２３の外周には、周方向に等間隔に複数のブロー成形用の金型（図示しない）が設置されている。
本実施形態では、ブロー成形用の金型として、第１プリフォーム（第１容器）用の金型および第２プリフォーム（第２容器）用の金型とが用意されている。

搬送部２４は、加熱部２２からブロー成形ターレット２３へプリフォームを搬送するものであり、図１に示すように、図２（ａ）に示すような、第１プリフォームを搬送するための第１搬送経路２４Ａと、図２（ｂ）に示すような、第２プリフォームを搬送するための第２搬送経路２４Ｂとを有している。第２搬送経路２４Ｂは、第１搬送経路２４Ａよりも経路長が短く設定されている。

第１搬送経路２４Ａは、図２（ａ）に示すように、１つの第１ターレット２４ｂと、第１ターレット２４ｂの上流側および下流側に配置された複数の共通ターレット２４ａとから構成されている。

第２搬送経路２４Ｂは、図２（ｂ）に示すように、第２ターレット２４ｃと、第２ターレット２４ｃの上流側および下流側に配置された複数の共通ターレット２４ａとから構成されている。
複数の共通ターレット２４ａは、第１搬送経路２４Ａおよび第２搬送経路２４Ｂに共通して設けられたものである。

各ターレット２４ａ、２４ｂ、２４ｃ（、３４ａ、６１）は、上下軸を中心として回転可能に設けられ、その外周に等間隔で形成された容器保持部によって容器を保持可能に形成されている。
なお、各ターレット２４ａ、２４ｂ、２４ｃ（、３４ａ、６１）の容器保持部の具体的態様は、ターレット２４ａ、２４ｂ、２４ｃ（、３４ａ、６１）の外周の所定位置に設けられたグリッパーによって容器を保持するものや、ターレット２４ａ、２４ｂ、２４ｃ（、３４ａ、６１）の外周の所定位置に設けられた凹部状のポケットによって容器を保持するもの等、如何なるものでもよい。

また、充填ユニット３０は、図１に示すように、容器を投入する入口部３１と、入口部３１の下流側に配置され容器を転送する転送部３２と、転送部３２の下流側に配置され容器内に内容液を充填する充填部としての充填ターレット３３と、充填ターレット３３の下流側に配置されターレット３４ａを有し容器の口部に殺菌済みのキャップを装着するキャッピング部３４と、キャッピング部３４の下流側に配置されキャップを装着した容器を搬出する出口部３５と、充填ユニット３０全体を覆うボックス３６とを備えている。

充填ユニット３０における各工程は、その内部を無菌状態に維持されたボックス３６内で行われる。このボックス３６では、充填ターレット３３付近において外部から無菌エアーを導入し、入口部３１付近および出口部３５付近において無菌エアーを回収（排気）することにより、ボックス３６内が陽圧に保たれる。
充填ターレット３３の外周には、周方向に等間隔で複数の充填器（図示しない）が設置されている。

容器転送ユニット４０は、無菌状態を保持した状態で容器を転送するものであり、図１に示すように、複数のターレット６１と、容器成形ユニット２０の出口部２６に接続された入口部４２と、充填ユニット３０の入口部３１に接続された出口部４３と、容器転送ユニット４０全体を覆うボックス４４とを備えている。
なお、本実施形態においては、容器転送ユニット４０のボックス４４内は、陽圧に保たれるが、容器転送ユニット４０のボックス４４内の圧力は、充填ユニット３０のボックス３６内の気圧や容器成形ユニット２０のボックス２７の気圧よりも低く維持されているが、各ボックス内の無菌性を確保して、ボックス内の気圧を同圧としてもよい。

殺菌処理機５０は、容器またはプリフォームに殺菌処理を施すものであり、本実施形態では、図１に示すように、搬送部２４において搬送されるプリフォームに対して過酸化水素等の殺菌剤を塗布することでプリフォームに殺菌を施すように構成されている。
本実施形態では、殺菌処理機５０の殺菌領域（殺菌処理を施す領域）は、図１、２に示すように、第１ターレット２４ｂによってプリフォームが搬送される経路の少なくとも一部領域（本実施形態では全領域）と、第２ターレット２４ｃによってプリフォームが搬送される経路の少なくとも一部領域（本実施形態では全領域）と、共通ターレット２４ａによってプリフォームが搬送される経路の一部領域とに跨って設定されている。
なお、図１、２において符号５０で指し示す領域は、殺菌処理機５０による殺菌領域を表している。
また、殺菌処理機５０は、容器またはプリフォームに殺菌処理を施すことが可能なものであれば、その具体的構成や設置位置等は如何なるものでもよい。

容器転送部６０は、図１に示すように、容器成形ユニット２０の転送部２５と容器転送ユニット４０と充填ユニット３０の転送部３２とに設置された複数のターレット６１から構成されている。

次に、充填システム１０による容器処理方法について、以下に説明する。

まず、５００ｍｌ用ペットボトル等の小型の第１容器（第１プリフォーム）を処理する第１処理モードの選択時における容器処理方法は、以下の通りである。

第１処理モードの選択時には、図２に示すように、充填システム１０の全工程において、第２処理モードの選択時よりも速い搬送速度（本実施形態では６００ＢＰＭ）に設定されている。
また、第１処理モードの選択時には、図２（ａ）に示すように、搬送部２４において、複数の共通ターレット２４ａおよび第１ターレット２４ｂから構成される第１搬送経路２４Ａに沿って、第１プリフォームが搬送される。
また、第１処理モードの選択時には、ブロー成形ターレット２３の外周に、複数の第１容器（第１プリフォーム）用の金型が設置されている。

なお、図２（ａ）においては、第１処理モードの選択時における、第１容器（第１プリフォーム）の搬送ルートを太線で表した。

また、上記では、第１処理モードの選択時に、充填システム１０の全工程において、第１容器（第１プリフォーム）の搬送速度が一定（本実施形態では６００ＢＰＭ）に設定されているものとして説明したが、第１処理モードにおいて、各区間の搬送速度を異ならせてもよい。

次に、２，０００ｍｌ用ペットボトル等の大型の第２容器（第２プリフォーム）を処理する第２処理モードの選択時における容器処理方法は、以下の通りである。

第２処理モードの選択時には、図２に示すように、充填システム１０の全工程において、第１処理モードの選択時よりも遅い搬送速度（本実施形態では３００ＢＰＭ）に設定されている。
また、第２処理モードの選択時には、図２（ｂ）に示すように、搬送部２４において、複数の共通ターレット２４ａおよび第２ターレット２４ｃから構成される第２搬送経路２４Ｂに沿って、第２プリフォームが搬送される。
また、第２処理モードの選択時には、ブロー成形ターレット２３の外周には、複数の第１容器（第１プリフォーム）用の金型から複数の第２容器（第２プリフォーム）用の金型に交換し、設置されている。

なお、図２（ｂ）においては、第２処理モードの選択時における、第２容器（第２プリフォーム）の搬送ルートを太線で表した。

また、上記では、第２処理モードの選択時に、充填システム１０の全工程において、第２容器（第２プリフォーム）の搬送速度が一定（本実施形態では３００ＢＰＭ）に設定されているものとして説明したが、第２処理モードにおいて、各区間の搬送速度を異ならせてもよい。

以上、本発明の実施形態を詳述したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行なうことが可能である。

例えば、上述した実施形態では、第１ターレット２４ｂが１つ設けられているとともに、第２ターレット２４ｃが１つ設けられているものとして説明したが、第１ターレット２４ｂや第２ターレット２４ｃの数量はこれに限定されず、２つ以上設けられていてもよい。
また、上述した実施形態では、搬送部２４に、第１搬送経路２４Ａおよび第２搬送経路２４Ｂの２つの搬送経路が形成されているものとして説明したが、搬送経路の数は２つに限定されず、第１プリフォームおよび第２プリフォームとはサイズの異なる容器（第３プリフォームや第４プリフォーム等）を処理する場合、容器転送部６０に３つ以上の搬送経路を形成してもよい。
また、上述した実施形態では、第１搬送経路２４Ａおよび第２搬送経路２４Ｂの一部区間が共通している、すなわち、第１搬送経路２４Ａと第２搬送経路２４Ｂに共通した共通ターレット２４ａが設けられているものとして説明したが、第１搬送経路２４Ａおよび第２搬送経路２４Ｂの全ての区間を互いに独立して設けてもよい。

１０ ・・・ 充填システム
２０ ・・・ 容器成形ユニット
２１ ・・・ 入口部
２２ ・・・ 加熱部
２３ ・・・ ブロー成形ターレット
２４ ・・・ 搬送部
２４Ａ ・・・ 第１搬送経路
２４Ｂ ・・・ 第２搬送経路
２４ａ ・・・ 共通ターレット
２４ｂ ・・・ 第１ターレット
２４ｃ ・・・ 第２ターレット
２５ ・・・ 転送部
２６ ・・・ 出口部
２７ ・・・ ボックス
３０ ・・・ 充填ユニット
３１ ・・・ 入口部
３２ ・・・ 転送部
３３ ・・・ 充填ターレット
３４ ・・・ キャッピング部
３５ ・・・ 出口部
３６ ・・・ ボックス
４０ ・・・ 容器転送ユニット
４２ ・・・ 入口部
４３ ・・・ 出口部
４４ ・・・ ボックス
５０ ・・・ 殺菌処理機
６０ ・・・ 容器転送部
６１ ・・・ ターレット

Claims (6)

1. プリフォームにブロー成形を施すことによって容器を成形する容器成形ユニット（２０）であって、
   プリフォームを加熱する加熱部（２２）と、前記加熱部（２２）の下流側に配置されたブロー成形ターレット（２３）と、前記加熱部（２２）と前記ブロー成形ターレット（２３）との間に設置されプリフォームを搬送する搬送部（２４）とを備え、
   前記搬送部（２４）は、第１搬送経路（２４Ａ）と、前記第１搬送経路（２４Ａ）よりも経路長が短い第２搬送経路（２４Ｂ）とを有するように構成されていることを特徴とする容器成形ユニット（２０）。
2. 前記搬送部（２４）は、共通ターレット（２４ａ）と、第１ターレット（２４ｂ）と、第２ターレット（２４ｃ）とを備え、
   前記第１搬送経路（２４Ａ）は、前記共通ターレット（２４ａ）と前記第１ターレット（２４ｂ）とから構成され、
   前記第２搬送経路（２４Ｂ）は、前記共通ターレット（２４ａ）と前記第２ターレット（２４ｃ）とから構成されていることを特徴とする請求項１に記載の容器成形ユニット（２０）。
3. 前記容器成形ユニット（２０）は、プリフォームに殺菌処理を施す殺菌処理機（５０）を有し、
   前記殺菌処理機（５０）による殺菌領域は、前記第１ターレット（２４ｂ）によってプリフォームが搬送される経路の少なくとも一部領域と、前記第２ターレット（２４ｃ）によってプリフォームが搬送される経路の少なくとも一部領域とに跨って設定されていることを特徴とする請求項２に記載の容器成形ユニット（２０）。
4. 前記容器成形ユニット（２０）は、第１プリフォームを処理する第１処理モードと、前記第１プリフォームよりもサイズが大きい第２プリフォームを処理する第２処理モードとを選択可能に構成され、
   前記搬送部（２４）は、前記第１処理モードの選択時に、前記第１搬送経路（２４Ａ）に沿って第１プリフォームを搬送するとともに、前記第２処理モードの選択時に、前記第１処理モードの選択時よりも遅い搬送速度で、前記第２搬送経路（２４Ｂ）に沿って第２プリフォームを搬送するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の充填システム（１０）。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の容器成形ユニット（２０）と、前記容器成形ユニット（２０）の下流側に配置され、容器に内容液を充填する充填ユニット（３０）とを備えることを特徴とする充填システム（１０）。
6. プリフォームを加熱する加熱部（２２）と、前記加熱部（２２）の下流側に配置されたブロー成形ターレット（２３）と、前記加熱部（２２）と前記ブロー成形ターレット（２３）との間に設置されプリフォームを搬送する搬送部（２４）とを備え、第１プリフォームを処理する第１処理モードと、前記第１プリフォームよりもサイズが大きい第２プリフォームを処理する第２処理モードとを選択可能な容器成形ユニット（２０）において、容器を成形する容器成形方法であって、
   前記搬送部（２４）は、第１搬送経路（２４Ａ）と、前記第１搬送経路（２４Ａ）よりも経路長が短い第２搬送経路（２４Ｂ）とを有し、
   前記第１処理モードの選択時に、前記第１搬送経路（２４Ａ）に沿って第１プリフォームを搬送するとともに、前記第２処理モードの選択時に、前記第１処理モードの選択時よりも遅い搬送速度で、前記第２搬送経路（２４Ｂ）に沿って第２プリフォームを搬送することを特徴とする容器成形方法。

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