JP7224229B2 - 充填方法および充填装置 - Google Patents

Description

本発明は、ブロー成形の加圧媒体として製品液を用いることにより、ブロー成形するとともに製品液の容器への充填を行う方法および装置に関する。

飲料の無菌充填機においては、樹脂製、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製のボトルの原型であるプリフォームをブロー成形して飲料容器であるＰＥＴボトルとし、過酢酸や過酸化水素等の殺菌剤で容器を殺菌、リンス後に飲料を充填してキャップを装着する工程が一般的であった。
プリフォームから容器を成形するには、延伸効果を発現させることのできる温度にプリフォームを予熱した状態で、延伸ロッドで軸線方向に延伸するとともに加圧媒体としての気体、例えば加圧エアを吹き込む二軸延伸成形が用いられている。

一方で、加圧媒体として気体の代わりに液体を用いてプリフォームをブロー成形する方法が、例えば特許文献１に提案されている。特許文献１に記載されるように、液体として、飲料、化粧品、薬品等の最終的に製品として充填される製品液を使用すれば、充填工程を省略することができ生産ラインを簡略化することが可能である。

特開２０１６－１９０４３２号公報

特許文献１は、液体によるブロー成形において、プリフォームを破裂させることなく確実に二軸延伸成形するために、液体ブロー成形の完了後において容器の内部に充填されることとなる液体の量の５０％以下だけを供給することを提案している。これでは、残りの５０％以上の分に相当する充填が必要であり、液体ブロー成形の価値を半減させてしまう。なお、特許文献１において、液体ブロー成形時におけるプリフォームの温度は、ポリプロピレン製のプリフォームについては１３５℃、ポリエチレンテレフタレート製のプリフォームについては１２０℃とされている。

以上より、本発明は、容器の内部に充填されることとなる液体の全量を充填できる液体ブロー成形による充填方法を提供することを目的とする。

本発明は、延伸ロッドで樹脂製のプリフォームに、軸線方向に延伸しながら加圧された製品液を供給することで、プリフォームをブロー成形するとともに製品液を容器に充填する方法に関する。
本発明の充填方法は、ガラス転移温度を超える予熱温度に加熱されたプリフォームに、予熱温度に相当する高温度に加熱された製品液の供給を開始する。本発明の充填方法は、内容量の製品液が容器に充填された時点において、製品液をガラス転移温度以下とする。

本発明の充填方法において、好ましくは、延伸ロッドでプリフォームを延伸しながら製品液を供給し、内容量の製品液が充填された時点で延伸ロッドが引き抜かれている。
本発明の充填方法において、製品液は、好ましくは、延伸ロッドを通じて供給される。

本発明の充填方法において、製品液の供給の形態として、供給される製品液の温度が、予熱温度に相当する高温度からガラス転移温度以下に段階的に下げることができる。
この製品液の供給は、好ましくは、予熱温度に相当する高温度に加熱された高温製品液を供給する高温側充填ステップと、高温製品液の供給に代えて、高温度よりも低い低温度とされた低温製品液を供給して充填を完了する低温側充填ステップと、を備える。

この高温製品液および低温製品液の供給量は、好ましくは、以下の式（１）に従って制御される。
Ｑｃ＝（Ｖ・Ｔｇ－Ｔｈ・Ｑｈ）／Ｔｃ … 式（１）
Ｑｃ ：低温側充填ステップにおける低温製品液の供給量
Ｖ ：容器における製品液全体の内容量（体積）
Ｔｇ ：プリフォーム（容器）のガラス転移温度
Ｑｈ ：高温側充填ステップにおける高温製品液の供給量
Ｔｈ ：高温製品液の加熱温度（高温度）
Ｔｃ ：低温製品液の加熱温度（低温度）

本発明の充填方法において、他の製品液の供給の形態として、供給される製品液の温度が、予熱温度に相当する高温度からガラス転移温度以下に連続的に下げることもできる。
この製品液の供給は、好ましくは、供給される製品液の加熱温度を連続的に変えるか、または、高温製品液Ｌｈと低温製品液Ｌｃとを混合し、高温製品液と低温製品液の混合比率を変えて供給する。

本発明は、樹脂製のプリフォームに、加圧された製品液を供給することで、プリフォームをブロー成形するとともに製品液をブロー成形後の容器に充填する装置を提供する。
この充填装置は、プリフォームが配置されるブロー成形用の金型と、金型に配置されたプリフォームを軸方向に延伸する延伸ロッドと、金型に配置されたプリフォームに加圧された製品液を供給する加圧液体供給要素と、を備える。
本発明における加圧液体供給要素は、ガラス転移温度Ｔｇを超える予熱温度に加熱されたプリフォームに、予熱温度に相当する高温度Ｔｈに加熱された製品液の供給を開始する。次いで、必要とされる製品液が充填された時点において、製品液をガラス転移温度Ｔｇ以下とする。

本発明の充填装置によれば、ブロー成形に用いる製品液の供給が、プリフォームの予熱温度に相当する高温度に加熱された高温製品液を用いて始められる。したがって、製品液をブロー成形の加圧媒体として用いたとしても、プリフォームは延伸性を確保できる温度に維持されるので、成形中における加圧媒体を要因とするプリフォームおよび容器の破裂が抑制される。これにより、本発明によれば、容器の内部に充填されることとなる液体の全量を充填できる液体ブロー成形による充填方法を提供できる。
また、本発明の充填方法によれば、必要とされる製品液が充填された時点において、製品液をガラス転移温度Ｔｇ以下とするので、成形された後の容器は硬くなっており、型開きした後の変形が抑制される。

本発明の実施形態に係る充填方法を示す図である。 本発明の高温側実施形態に係る充填装置の概略構成を示す断面図である。 本発明の高温側実施形態に係る充填装置を用いた充填方法を説明する図である。 図３に引き続いて、本発明の高温側実施形態に係る充填装置を用いた充填方法を説明する図である。 本発明の低温側実施形態に係る充填装置の概略構成を示す断面図である。 本発明の低温側実施形態に係る充填装置を用いた充填方法を説明する図である。 図６に引き続いて、本発明の高温側実施形態に係る充填装置を用いた充填方法を説明する図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
はじめに、樹脂製のプリフォームを液体ブロー成形しながら製品液を充填する本実施形態に係る充填方法の基本的な手順の一例を図１に基づいて説明する。その後、基本的な手順に従った高温側実施形態に係る充填装置を用いた充填方法、低温側実施形態に係る充填装置を用いた充填方法を説明する。

［充填方法の基本的手順（図１）］
本実施形態に係る充填方法は、延伸ロッド７によりプリフォーム３を軸線Ｃの方向に沿って引き伸ばしながら、加圧媒体をプリフォーム３に供給することで軸線Ｃと直交する方向に引き伸ばす二軸延伸ブロー成形を土台とする。本実施形態に係る充填方法は、加圧媒体としてブロー成形された容器９に充填される製品液を用い、特に加熱された製品液を加圧液体とする。

本実施形態に係る充填方法は、図１に示すように、金型５にプリフォーム３を設置する金型設置ステップ（図１（ａ））と、高温側充填ステップ（図１（ｂ））と、高温側充填ステップに続いて行われる低温側充填ステップ（図１（ｃ））と、を備える。次いで、製品液が必要な量だけ充填された容器９を金型５から取り出す製品取り出しステップ（図１（ｄ））を備える。

［金型設置ステップ］
金型設置ステップにおいて、プリフォーム３は以後の高温側充填ステップおよび低温側充填ステップにおいて延伸が実現される温度まで加熱（予熱）されている。樹脂製のプリフォーム３を延伸する場合、予熱温度は一般的にガラス転移温度（Glass transition temperature）を超える温度が採用される。ただし、予熱温度が高すぎるとプリフォーム３が軟化して成形中に形状を保てなくなる。したがって、例えばＰＥＴ製のプリフォーム３の場合には、ＰＥＴのガラス転移温度が約７０℃であることから、７０～１３０℃の温度範囲から予熱温度が選択される。

プリフォーム３としては、前述したＰＥＴに限らず、例えばポリプロピレン（ＰＰ）等の加熱により延伸性が発現する樹脂材料を射出成形、圧縮成形、押出成形等の手段により試験管状に形成したものを用いることができる。
金型５は、通常、軸線Ｃに直交する方向に二つ割された高温側金型５Ａと低温側金型５Ｂを備え、２つの高温側金型５Ａと低温側金型５Ｂの間には二軸延伸に関わるキャビティ６が設けられる。キャビティ６は、ブロー成形を経て製品としての容器９の外形形状を有している。
プリフォーム３は、口部３Ａをキャビティ６から上方に突出させた起立姿勢で金型５に設置される。

［高温側充填ステップ］
高温側充填ステップにおいて、図１（ｂ）に示すように、延伸ロッド７によりプリフォーム３を延伸しながら、高温度Ｔｈに加熱された高温製品液Ｌｈを供給して二軸延伸ブロー成形する。高温製品液Ｌｈは加圧状態としてプリフォーム３に供給される。

高温側充填ステップにおける高温製品液Ｌｈの高温度Ｔｈは、予熱されたプリフォーム３の温度を維持することを念頭において定められる。つまり、プリフォーム３は延伸性を確保できる温度に加熱されるが、高温製品液Ｌｈの温度が低ければ、プリフォーム３の延伸を妨げる。したがって、高温製品液Ｌｈの加熱温度である高温度Ｔｈは、プリフォーム３の予熱温度に相当する温度から選択される。
前述したように、プリフォーム３は７０～１３０℃の範囲に加熱されるが、高温製品液Ｌｈについてはその沸点を考慮して高温度Ｔｈの上限を設定する必要がある。したがって、高温度Ｔｈは、５０～９５℃の範囲から選択されることが好ましく、７０～９０℃の範囲から選択されることがより好ましい。

高温製品液Ｌｈは任意であり、飲料、化粧品、薬品等の最終的に製品液として容器９に充填される液体が対象とされる。ただし、本実施形態においては高温度Ｔｈに加熱されるために、加熱により品質が保てなくなる製品液、または、充填に支障をもたらす製品液は本実施形態の対象から外される。

［低温側充填ステップ］
次に、低温側充填ステップにおいて、図１（ｃ）に示すように、延伸ロッド７によりプリフォーム３を延伸しながら、低温度Ｔｃに加熱された低温製品液Ｌｃを供給して二軸延伸ブロー成形する。低温製品液Ｌｃは加圧状態としてプリフォーム３に供給される。

高温側充填ステップにおいて延伸性を確保するための高温度Ｔｈに加熱されているが、予熱温度、つまりガラス転移温度を超える温度がそのまま型開き後まで維持されると、容器９の形状が崩れるおそれがある。そこで、低温側充填ステップにおいて、低温製品液Ｌｃの加熱温度を低くすることで、容器９の温度をガラス転移温度以下まで下げて、容器９の形状が崩れるのを防止する。
したがって、低温製品液Ｌｃの加熱温度である低温度Ｔｃは、高温製品液Ｌｈの加熱温度である高温度Ｔｈよりも低い温度とされる。高温製品液Ｌｈと低温製品液Ｌｃはプリフォーム３または容器９の中で混合されるが、混合後、つまり低温製品液Ｌｃの供給を終えた時点で混合液温度Ｔ３がガラス転移温度以下となることが好ましい。
低温製品液Ｌｃは、加熱温度を除いて高温製品液Ｌｈと同じ液体が適用される。なお、ここでは低温製品液Ｌｃが加熱されていることを前提としているが、加熱されていない例えば常温の低温製品液Ｌｃを用いることもできる。

［取り出しステップ］
高温製品液Ｌｈと低温製品液Ｌｃを合わせて必要な内容量に対応する製品液が充填されたならば、図１（ｄ）に示すように、金型５を型開きして製品液Ｌが充填された容器９を取り出す。取り出された製品液入りの容器９は、口部にキャップを設ける、胴体にラベルが貼り付けられる等の処理が施される。

［高温側実施形態に係る充填装置１０Ａ］
次に、図２～図４を参照して高温側実施形態に係る充填装置１０Ａを説明する。
充填装置１０Ａは、高温度Ｔｈの高温製品液Ｌｈを先行して供給し、ついで、高温度Ｔｈよりも低い低温度Ｔｃの低温製品液Ｌｃの供給に切り替える。

充填装置１０Ａは、図２に示すように、加圧液体供給部２０を備える。なお、図１に示したプリフォーム３、金型５などについては図１と同じ符号を付してその説明を省略する。
加圧液体供給部２０は、図に示すように、高温製品液Ｌｈの供給を担う高温側供給筒２１と、低温製品液Ｌｃの供給を担う低温側供給筒４１と、を備える。高温製品液Ｌｈは高温側供給筒２１から高温側供給管２３を通じてプリフォーム３に供給される。高温側供給管２３には高温側第１開閉弁２５が設けられており、高温製品液Ｌｈがプリフォーム３へ供給されるか否かを制御する。また、低温製品液Ｌｃは低温側供給筒４１から低温側供給管４３、高温側供給管２３を通じてプリフォーム３に供給される。低温側供給管４３には低温側第１開閉弁４５が設けられており、低温製品液Ｌｃがプリフォーム３へ供給されるか否かを制御する。

高温側供給筒２１および低温側供給筒４１はともにピストン－シリンダ機構からなる。高温側供給筒２１はピストン２１Ａ、ピストンロッド２１Ｂおよびシリンダ２１Ｃを備え、低温側供給筒４１はピストン４１Ａ、ピストンロッド４１Ｂおよびシリンダ４１Ｃを備える。高温側供給筒２１のピストンロッド２１Ｂには駆動源である高温側電動モータ２７が接続されており、高温側電動モータ２７の動作によりピストン２１Ａがシリンダ２１Ｃの内部を往復移動する。低温側供給筒４１も同様であり、ピストンロッド４１Ｂには駆動源である低温側電動モータ４７が接続されており、低温側電動モータ４７の動作によりピストン４１Ａがシリンダ４１Ｃの内部を往復移動することができる。

以上のように、充填装置１０Ａは、好ましい例として、ピストン－シリンダ機構からなる高温側供給筒２１および低温側供給筒４１を用いて高温製品液Ｌｈおよび低温製品液Ｌｃを供給する。したがって、高温側電動モータ２７および低温側電動モータ４７の動作量を制御することにより、定量の高温製品液Ｌｈおよび低温製品液Ｌｃを供給できる。ただし、本願発明は、ピストン－シリンダ機構以外の機構から高温製品液Ｌｈおよび低温製品液Ｌｃを供給することを許容する。

高温側供給管２３には圧力センサ３７が設けられており、高温側供給管２３を通る高温製品液Ｌｈまたは低温製品液Ｌｃの圧力Ｐｒを検出する。圧力センサ３７で検出された高温製品液Ｌｈまたは低温製品液Ｌｃの圧力Ｐｒは、高温側電動モータ２７および低温側電動モータ４７に送られる。高温側電動モータ２７および低温側電動モータ４７は、取得した圧力Ｐｒがあらかじめ定められたしきい値Ｐｓ以下に留まることでプリフォーム３が破裂しないように制御される。

シリンダ２１Ｃ、シリンダ４１Ｃには、それぞれ高温側温度センサ３５、低温側温度センサ５５が設けられている。高温側温度センサ３５はシリンダ２１Ｃの内部の高温製品液Ｌｈの温度を検出し、低温側温度センサ５５はシリンダ４１Ｃの内部の低温製品液Ｌｃの温度を検出する。

高温側供給筒２１には、高温製品液Ｌｈをシリンダ２１Ｃに補給するための高温側補給管２９の一端が接続されている。高温側補給管２９の他端には高温製品液Ｌｈを送る高温側ポンプ３１が設けられており、高温側ポンプ３１は図示を省略する高温製品液Ｌｈを蓄えるタンクから高温製品液Ｌｈを汲み上げて、高温側供給筒２１に向けて供給する。高温側補給管２９には高温側第２開閉弁３３が設けられており、高温側ポンプ３１から高温側供給筒２１へ高温製品液Ｌｈが供給されるか否かを制御する。

低温側供給筒４１には、低温製品液Ｌｃをシリンダ４１Ｃに補給するための低温側補給管４９の一端が接続されている。低温側補給管４９の他端には低温製品液Ｌｃを送る低温側ポンプ５１が設けられており、低温側ポンプ５１は図示を省略する低温製品液Ｌｃを蓄えるタンクから低温製品液Ｌｃを汲み上げて、低温側供給筒４１に向けて供給する。低温側補給管４９には低温側第２開閉弁５３が設けられており、低温側ポンプ５１から低温側供給筒４１へ低温製品液Ｌｃが供給されるか否かを制御する。

高温側供給管２３の先端にはキャップ状シール５７が接続されており、キャップ状シール５７はプリフォーム３の口部３Ａよりも上方を覆う。延伸ロッド７はキャップ状シール５７を貫通して設けられており、この貫通部に適宜のシール部材が設けられることによってキャップ状シール５７の内部は外部に対して気密とされる。

充填装置１０Ａは、制御部１５を備える。
制御部１５は充填装置１０Ａについて、以下の情報を保持または取得する。ここで、容器９の内容量Ｖとはブロー成形された容器９に充填される高温製品液Ｌｈと低温製品液Ｌｃを合わせた内容量のことである。また、高温製品液Ｌｈの供給量Ｑｈは、予め設定される値であり、本実施形態においては、充填の開始前の高温側供給筒２１にはこの供給量Ｑｈに相当する高温製品液Ｌｈが貯留されているものとする。ただし、供給量Ｑｈに相当する量よりも多く高温製品液Ｌｈが高温側供給筒２１に貯留されていてもよい。高温製品液Ｌｈの高温度Ｔｈおよび低温製品液Ｌｃの低温度Ｔｃは、それぞれ高温側温度センサ３５および低温側温度センサ５５で検出される温度である。

また、制御部１５は圧力センサ３７から高温側供給管２３を流れる高温製品液Ｌｈまたは低温製品液Ｌｃの圧力に関する情報を取得することもできる。制御部１５は、プリフォーム３に加わる内圧によりプリフォーム３または容器９に破裂が生じないように圧力を制御する。圧力の制御は、高温側電動モータ２７および低温側電動モータ４７の駆動力を調整することにより行うこともできる。

Ｖ：容器９おける製品液全体の内容量（体積）
Ｔg：プリフォーム３（容器９）のガラス転移温度
Ｑｈ：高温製品液Ｌｈの供給量
Ｔｈ：高温製品液Ｌｈの温度（高温度）
Ｔｃ：低温製品液Ｌｃの温度（低温度）

制御部１５は、以下の式（１）を保持している。式（１）は、低温製品液Ｌｃの供給量を制御するものであり、高温製品液Ｌｈの供給を終えると、充填装置１０Ａはこの式（１）にしたがって低温製品液Ｌｃを供給する。式（１）は、高温製品液Ｌｈおよび低温製品液Ｌｃを充填した後の製品液Ｌの温度Ｔがプリフォーム３のガラス転移温度Ｔｇに一致させるための低温製品液Ｌｃの供給量Ｑｃを求める関数である。
Ｑｃ＝（Ｖ・Ｔｇ－Ｔｈ・Ｑｈ）／Ｔｃ … 式（１）

充填装置１０Ａを用いて製品液を容器９に充填する手順を図３および図４を参照して説明する。
はじめに、図３（ａ）に示すように、金型５にプリフォーム３を設置する。プリフォーム３はそのガラス転移温度Ｔｇを超える温度に余熱されている。プリフォーム３がＰＥＴからなる場合には、予熱温度は一例として９０℃である。
次に、図示を省略するが、加圧液体供給部２０のキャップ状シール５７をプリフォーム３の口部３Ａを取り囲んでその内部が気密になるように金型５に設置する。また、キャップ状シール５７を貫通するように延伸ロッド７が設置される。

この時点で、高温側供給筒２１には供給量Ｑｈに相当する高温製品液Ｌｈが貯留されている。また、低温側供給筒４１には想定される供給量Ｑｃよりも多い量の低温製品液Ｌｃが貯留されている。この時点で高温側第１開閉弁２５および低温側第１開閉弁４５は閉じられている。

次に、図３（ｂ）に示すように、高温側第１開閉弁２５を開くとともに延伸ロッド７をプリフォーム３の中で下降（前進）させ、かつ、高温側供給筒２１のピストン２１Ａを前進させることでプリフォーム３の中に高温製品液Ｌｈを供給量Ｑｈだけ供給する。このとき低温側第１開閉弁４５は閉じられている。
高温製品液Ｌｈを供給している間、高温側電動モータ２７または制御部１５は圧力センサ３７から圧力情報を取得し、プリフォーム３が破裂しないように、高温側電動モータ２７の動作を制御する。

次に、図４（ａ）に示すように、高温側第１開閉弁２５を閉じるとともに、低温側第１開閉弁４５を開き、かつ、ピストン４１Ａを前進させることでプリフォーム３の中に低温製品液Ｌｃを供給する。この低温製品液Ｌｃの供給について、制御部１５が前述した式（１）に従ってその供給量Ｑｃを制御する。具体的には、供給量Ｑｃだけ低温製品液Ｌｃを供給したのちに、高温製品液Ｌｈと低温製品液Ｌｃからなる混合製品液の温度がガラス転移温度Ｔｇ以下となるように低温製品液Ｌｃの供給量Ｑｃが算出される。

延伸ロッド７は低温製品液Ｌｃの供給に伴って押し込むが、最も下端まで押し込んだならば、図４（ｂ）に示すように、延伸ロッド７を引き抜く。延伸ロッド７をそのままにしていると、延伸ロッド７は必要な量（供給量Ｑｃ）の低温製品液Ｌｃの供給の妨げになるためである。ただし、延伸ロッド７を奥まで押し込んだままで低温製品液Ｌｃの充填を終えることもできるが、延伸ロッド７の分だけ容器９の容積を無駄にしてしまう。延伸ロッド７の後退の過程においても供給量Ｑｃに達するまで低温製品液Ｌｃは供給される。

供給量Ｑｃだけ低温製品液Ｌｃが供給されると、飲料製品として必要な内容量を満たすとともに、高温製品液Ｌｈと低温製品液Ｌｃとが混合されることにより、混合後の製品液Ｌの温度Ｔはプリフォーム３のガラス転移温度Ｔｇ以下、好ましくはガラス転移温度Ｔｇより５℃以上低い温度にする。製品液Ｌがプリフォーム３のガラス転移温度Ｔｇ以下の温度になるのに伴って、容器９の温度もガラス転移温度Ｔｇ以下に下がる。

成形された容器９に必要な内容量に対応する量の製品液Ｌが供給されたならば、図４（ｃ）に示すように、金型５の型開きを行って製品液Ｌが充填された容器９を取り出す。その後、図示を省略するが、キャップを口部９Ａに装着し、さらに胴部９Ｂにラベルを貼り付けるなどして、飲料製品となる。

［実施形態の効果］
以上説明したように、充填装置１０Ａは、ブロー成形に用いる製品液の供給を、プリフォーム３の予熱と同じ温度域の高温度Ｔｈに加熱された高温製品液Ｌｈを用いて始める。したがって、製品液をブロー成形に用いたとしても、プリフォーム３は延伸性を確保できる温度に維持されるので、成形途中におけるプリフォーム３、容器９の破裂は抑制される。

また、充填装置１０Ａは、製品液の供給の進行に伴って供給する対象を高温製品液Ｌｈから低温製品液Ｌｃに切り替えることで、製品液Ｌが充填された時点でプリフォーム３のガラス転移温度Ｔｇ以下の温度とされる。したがって、成形された後の容器９は硬化するので、型開きした後の変形が抑制される。

［低温側実施形態に係る充填装置１０Ｂ］
次に、図５～図７を参照して低温側実施形態に係る充填装置１０Ｂを説明する。
充填装置１０Ｂは、延伸ロッド７を通じて高温製品液Ｌｈおよび低温製品液Ｌｃが供給される点で充填装置１０Ａと相違するが、基本的な構成要素は充填装置１０Ａと共通する。したがって、以下では充填装置１０Ａとの相違点を中心に充填装置１０Ｂを説明する。

充填装置１０Ｂは、図５に示すように、延伸ロッド７に高温液通路７Ａと低温液通路７Ｂが設けられている。高温液通路７Ａおよび低温液通路７Ｂは、延伸ロッド７の長手方向にそれぞれが連なっており、その上端において高温側供給管２３、低温側供給管４３に接続されている。なお、充填装置１０Ｂにおいて、図５に示すように、高温側供給管２３と低温側供給管４３は独立している。充填装置１０Ｂは、高温側供給管２３と低温側供給管４３とが独立していることから、それぞれに圧力センサ３７Ａ，３７Ｂが設けられている。
高温液通路７Ａおよび低温液通路７Ｂは、その長手方向の複数個所において、外部と連通するそれぞれ複数のノズル７ｃおよびノズル７ｄが形成されている。高温製品液Ｌｈはノズル７ｃを通ってプリフォーム３の内部に供給され、低温製品液Ｌｃはノズル７ｄを通ってプリフォーム３の内部に供給される。

充填装置１０Ａを用いて製品液を容器９に充填する手順を図６および図７を参照して説明する。
充填装置１０Ａと同様に、図６（ａ）に示すように、金型５にガラス転移温度Ｔｇを超える温度に余熱されたプリフォーム３を金型５に設置する。
次に、図示を省略するが、加圧液体供給部２０のキャップ状シール５７をプリフォーム３の口部３Ａを取り囲んでその内部が気密になるように金型５に設置する。このとき延伸ロッド７がキャップ状シール５７を貫通するように設置される。

次に、図６（ｂ）に示すように、延伸ロッド７をプリフォーム３の中で下降（前進）させるとともに、高温側第１開閉弁２５を開き、かつ、高温側供給筒２１のピストン２１Ａを前進させることでプリフォーム３の中に高温製品液Ｌｈを供給量Ｑｈだけ供給する。高温製品液Ｌｈは延伸ロッド７の高温液通路７Ａおよびノズル７ｃを通じてプリフォーム３の中に供給される。

次に、図７（ａ）に示すように、ピストン４１Ａを前進させることでプリフォーム３の中に低温製品液Ｌｃを供給する。このとき、低温製品液Ｌｃは延伸ロッド７の低温液通路７Ｂおよびノズル７ｄを通じてプリフォーム３の中に供給される。

以後は、充填装置１０Ａと同様に、延伸ロッド７は低温製品液Ｌｃの供給に伴って押し込むが、最も下端まで押し込んだならば、延伸ロッド７を引き抜く。
供給量Ｑｃだけ低温製品液Ｌｃが供給されると、容器９の温度はガラス転移温度Ｔｇ以下に下がる。

成形された容器９に内容量に対応する量の製品液Ｌが供給されたならば、図７（ｂ）に示すように、金型５の型開きを行って製品液Ｌが充填された容器９を取り出す。その後、図示を省略するが、キャップを口部９Ａに装着し、さらに胴部９Ｂにラベルを貼り付けるなどして、飲料製品となる。

［低温側実施形態の効果］
以上説明した通りであり、充填装置１０Ｂは、充填装置１０Ａと同様の効果を奏するのに加えて、以下の効果を奏する。

充填装置１０Ｂは、延伸ロッド７を通じて高温製品液Ｌｈおよび低温製品液Ｌｃを供給するが、高温製品液Ｌｈおよび低温製品液Ｌｃはプリフォーム３の軸線Ｃに直交する向きに供給され。したがって、プリフォーム３を径方向に直接的に延伸できるので、当該方向への延伸の効率が高い。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、上記以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。

以上の実施形態では、予熱温度に相当する高温度Ｔｈの高温製品液Ｌｈの供給からガラス転移温度Ｔｇ以下の低温度Ｔｃの低温製品液Ｌｃの供給に切り替えており、供給される製品液の温度が段階的に下げられるが、本発明はこれに限られない。つまり、本発明は予熱温度に相当する高温度Ｔｈからガラス転移温度Ｔｇ以下の温度に連続的に下げることができる。連続的に温度を下げるには、以下の形態１または形態２を採用すればよい。

形態１：高温製品液Ｌｈと低温製品液Ｌｃの混合
高温側供給筒２１に高温製品液Ｌｈを貯留し、低温側供給筒４１に低温製品液Ｌｃを貯留し、高温側供給筒２１から高温製品液Ｌｈを供給し始める。ここまでは以上の実施形態と同じ手順であるが、形態１は、途中から高温製品液Ｌｈに低温製品液Ｌｃを混合してからプリフォーム３に供給する。高温製品液Ｌｈと低温製品液Ｌｃとの混合比率を変えながら供給を続け、例えば、最終的には高温製品液Ｌｈの混合比率をゼロにする一方、低温製品液Ｌｃの混合比率を１００％にする。

形態２：加熱温度の変更
所定のガラス転移温度以下の低温度Ｔｃに加熱された低温製品液Ｌｃを貯留する供給筒を一つだけ用意するのに加えて、当該供給筒からプリフォーム３に製品液を供給する供給管にヒータを設ける。製品液を供給し始める時点ではヒータを用いて製品液を高温度Ｔｈまで加熱する。製品液の供給に伴ってヒータによる加熱を続けるが、内容量に対応する製品液の充填に近づいたならばヒータによる加熱を停止する。

次に、本実施形態の充填装置１０Ａ，１０Ｂは、ロータリー式の充填装置に適用され得る。この場合、延伸ロッドに製品液が付着するため、製品液が接触する延伸ロッドの部位には撥水処理を行うことが好ましい。そうすれば、延伸ロッドに製品液が付着したままで次の製品液の充填に供されるのを防ぐことができる。特に、延伸ロッドをプリフォーム３から引き抜く際に、製品液が接触する延伸ロッドの部位にエアを吹き付けるいわゆるエアナイフを適用すれば、延伸ロッドからの製品液の除去の効果が大きい。このエアナイフに殺菌効果のあるガスを混ぜることがさらに好ましい。

３ プリフォーム
３Ａ 口部
５ 金型
５Ａ 高温側金型
５Ｂ 低温側金型
６ キャビティ
７ 延伸ロッド
７Ａ 高温液通路
７Ｂ 低温液通路
７ｃ，７ｄ ノズル
９ 容器
９Ａ 口部
９Ｂ 胴部
１０Ａ 充填装置
１０Ｂ 充填装置
１５ 制御部
２０ 加圧液体供給部
２１ 高温側供給筒
２１Ａ ピストン
２１Ｂ ピストンロッド
２１Ｃ シリンダ
２３ 高温側供給管
２５ 高温側第１開閉弁
２７ 高温側電動モータ
２９ 高温側補給管
３１ 高温側ポンプ
３３ 高温側第２開閉弁
３５ 高温側温度センサ
３７，３７Ａ，３７Ｂ 圧力センサ
４１ 低温側供給筒
４１Ａ ピストン
４１Ｂ ピストンロッド
４１Ｃ シリンダ
４３ 低温側供給管
４５ 低温側第１開閉弁
４７ 低温側電動モータ
４９ 低温側補給管
５１ 低温側ポンプ
５３ 低温側第２開閉弁
５５ 低温側温度センサ
５７ キャップ状シール

Claims (9)

1. 延伸ロッドで樹脂製のプリフォームを軸線方向に延伸しながら加圧された製品液を供給することで、前記プリフォームをブロー成形するとともに前記製品液を容器に充填する方法であって、
   ガラス転移温度Ｔｇを超える予熱温度に加熱された前記プリフォームに、前記予熱温度に相当する高温度Ｔｈに加熱された前記製品液の供給を開始し、
   内容量の前記製品液が前記容器に充填された時点において、前記製品液を前記ガラス転移温度Ｔｇ以下とする、充填方法。
   
2. 前記延伸ロッドで前記プリフォームを延伸しながら前記製品液を供給し、
   内容量の前記製品液が充填された時点において、前記延伸ロッドが引き抜かれている、
   請求項１に記載の充填方法。
   
3. 前記製品液は、
   前記延伸ロッドを通じて供給される、
   請求項１または請求項２に記載の充填方法。
   
4. 供給される前記製品液の温度が、前記予熱温度に相当する前記高温度Ｔｈから前記ガラス転移温度Ｔｇ以下に段階的に下げられる、
   請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の充填方法。
   
5. 前記製品液の供給は、
   前記予熱温度に相当する前記高温度Ｔｈに加熱された高温製品液Ｌｈを供給する高温側充填ステップと、
   前記高温製品液Ｌｈの供給に代えて、前記高温度Ｔｈよりも低い低温度Ｔｃとされた低温製品液Ｌｃを供給して充填を完了する低温側充填ステップと、
   を備える請求項４に記載の充填方法。
   
6. 前記高温製品液Ｌｈおよび前記低温製品液Ｌｃの供給量は、以下の式（１）に従って制御される、
   請求項５に記載の充填方法。
   Ｑｃ＝（Ｖ・Ｔｇ－Ｔｈ・Ｑｈ）／Ｔｃ … 式（１）
   Ｑｃ ：低温側充填ステップにおける低温製品液Ｌｃの供給量
   Ｖ ：容器における製品液全体の内容量（体積）
   Ｔｇ ：プリフォーム（容器）のガラス転移温度
   Ｑｈ ：高温側充填ステップにおける高温製品液Ｌｈの供給量
   Ｔｈ ：高温製品液Ｌｈの加熱温度（高温度）
   Ｔｃ ：低温製品液Ｌｃの加熱温度（低温度）
   
7. 供給される前記製品液の温度が、前記予熱温度に相当する前記高温度Ｔｈから前記ガラス転移温度Ｔｇ以下に連続的に下げられる、
   請求項１～３のいずれか一項に記載の充填方法。
   
8. 供給される前記製品液の加熱温度を連続的に変えるか、または、
   前記高温度Ｔｈに加熱された高温製品液Ｌｈと前記高温度Ｔｈよりも低い低温度Ｔｃとされた低温製品液Ｌｃとを混合し、前記高温製品液Ｌｈと前記低温製品液Ｌｃの混合比率を変えて供給する、
   請求項７に記載の充填方法。
   
9. 樹脂製のプリフォームに、加圧された製品液を供給することで、前記プリフォームをブロー成形するとともに前記製品液をブロー成形後の容器に充填する装置であって、
   前記プリフォームが配置されるブロー成形用の金型と、
   前記金型に配置された前記プリフォームを軸方向に延伸する延伸ロッドと、
   前記金型に配置された前記プリフォームに加圧された前記製品液を供給する加圧液体供給要素と、を備え、
   前記加圧液体供給要素は、
   ガラス転移温度Ｔｇを超える予熱温度に加熱された前記プリフォームに、前記予熱温度に相当する高温度Ｔｈに加熱された前記製品液の供給を開始し、
   必要とされる前記製品液が充填された時点において、前記製品液を前記ガラス転移温度Ｔｇ以下とする、充填装置。

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