(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明な直線管状の石英管と、該石英管内に装着されたフィラメントと、前記石英管内に封入されたハロゲンガスおよび不活性ガスと、前記石英管の外表面に、該石英管の全長に亘って開口部を残存形成して被覆したホワイトコートとから成り、前記開口部を一定した向きおよび開口幅で形成し、前記開口部の開口幅である開口角を１２０°±１０°に設定した近赤外線ヒータを加熱源とした、有底円筒形状に射出成形されたポリエチレンテレフタレート樹脂製のプリフォーム加熱方法であって、
前記プリフォームの搬送路を囲んで配置された外殻体内に、前記搬送路の一方側に、該搬送路に沿った姿勢で複数の近赤外線ヒータを並列配置し、前記搬送路の他方側に、前記近赤外線ヒータと対向して、冷却エアーの吹き出し口を開設した吹き出し口パネルを配置し、前記冷却エアーの近赤外線ヒータ表面における風速を１０ｍ/ｓに設定したプリフォームの加熱方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリエチレンテレフタレート樹脂（以下、ＰＥＴと記す）により有底円筒形状に射出成形されたプリフォームを、加熱してボトル状に２軸延伸ブロー成形する際に、このプリフォームを加熱する近赤外線ヒータと、この近赤外線ヒータによる加熱方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プリフォーム加熱用の近赤外線ヒータは、ランプである発熱用ハロゲンランプの外表面の半周域に、赤外線を反射できるホワイトコートを被覆固定し、ホワイトコートが位置していない赤外線に関して開放された開口部から、対向しているプリフォームに対して赤外線を照射するように構成されている。
【０００３】
このホワイトコート付き近赤外線ヒータにおけるホワイトコートは、ハロゲンランプを構成する直線管状の石英管の外表面半周域に設けられているので、ホワイトコートの設けられていない半周域の開口部から赤外線が対向したプリフォーム側に照射されて、それなりの近赤外線の照射効率の向上を得ることができるのであるが、プリフォームの加熱装置の消費電力の低減化の強い要望から、さらなる照射効率の向上が求められていた。
【０００４】
この要望を満たす一つの手段として、特開２００８−１９８５７１号公報には、近赤外線ヒータの開口部の前面に、近赤外線ヒータの全長に亘ってクオーツレンズを配置固定し、近赤外線ヒータの開口部から照射される近赤外線を、このクオーツレンズで集めてプリフォームの所望する部分に集中的に照射し、これによりプリフォームの所望する部分への近赤外線の照射効率を高めて、プリフォームを予定した温度分布で効率よく加熱することを可能とした技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１９８５７１公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記した従来技術は、プリフォーム全体をより効率よく加熱する要望を満たすものではなく、また近赤外線ヒータとは別にクオーツレンズを必要とするので、加熱源としての近赤外線ヒータ部分の構成が複雑となり、その分、価格が高くなると共に取扱いが面倒となる、と云う不満点があった。
【０００７】
そこで本発明は、上記した従来技術における不満を考慮して創案されたもので、プリフォームに対する近赤外線ヒータ単体での加熱効率を高めることを技術的課題とし、もって少ない消費電力で効率よくプリフォームを所望する温度まで加熱できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記技術的課題を解決するための、本発明の第一の主たる構成は、
有底円筒形状に射出成形されたポリエチレンテレフタレート樹脂製のプリフォームを、壜体状に２軸延伸ブロー成形するための加熱源としてのランプ型ヒータであること、
透明な直線管状の石英管と、この石英管内に装着されたフィラメントと、石英管内に封入されたハロゲンガスおよび不活性ガスと、石英管の外表面に、この石英管の全長に亘って開口部を残存形成して被覆したホワイトコートとから構成されること、
開口部を一定した向きおよび開口幅で形成し、開口部の開口幅である開口角を１２０°±１０°に設定したこと、
にある。
【０００９】
開口部の開口角を１８０°に設定している従来例に比べて、ホワイトコートの幅を大きくしただけであるので、その構造が簡単であると共に、全体を一体物として取扱うことができる。
【００１０】
ホワイトコートは、フィラメントからの近赤外線を反射するので、開口部からは、フィラメントから直接照射される近赤外線と、ホワイトコートで反射された近赤外線とが照射されることになる。
【００１１】
このように、プリフォームに対向した開口部からは、フィラメントから直接照射される近赤外線と、ホワイトコートで反射された近赤外線との合計が照射されるので、開口部から照射される近赤外線の照射効率は高められ、これによりプリフォームの加熱効率は高められる。
【００１２】
この時、プリフォームの加熱効率は、開口部の開口角に反比例して変化すると思われるのであるが、必ずしもそうではなく、特にプリフォームの内面温度に関しては、近赤外線ヒータの稼動電力、加熱時間を一定に保持した条件下で、開口角が１２０°の時に最も効率よく加熱される結果が得られた。
【００１３】
このプリフォームの内面温度と開口部の開口角との関係からすると、近赤外線ヒータの稼動電力と加熱時間を一定した値に保持した条件下で、開口角を１２０°±１０°に設定することにより、プリフォームの内面を、十分に効率よく加熱することができ、これによりプリフォームの内面温度を所望温度まで加熱する時間を大幅に短縮することができる。
【００１４】
本発明の第二の主たる構成は、
透明な直線管状の石英管と、この石英管内に装着されたフィラメントと、石英管内に封入されたハロゲンガスおよび不活性ガスと、石英管の外表面に、この石英管の全長に亘って開口部を残存形成して被覆したホワイトコートとから成り、開口部を一定した向きおよび開口幅で形成し、開口部の開口幅である開口角を１２０°±１０°に設定した近赤外線ヒータを加熱源とした、有底円筒形状に射出成形されたポリエチレンテレフタレート樹脂製のプリフォーム加熱方法であること、
プリフォームの搬送路を囲んで配置された外殻体内に、搬送路の一方側に、この搬送路に沿った姿勢で複数の近赤外線ヒータを並列配置し、搬送路の他方側に、近赤外線ヒータと対向して、冷却エアーの吹き出し口を開設した吹き出し口パネルを配置し、冷却エアーの近赤外線ヒータ表面における風速を１０ｍ/ｓに設定したプリフォームの加熱方法であること、
にある。
【００１５】
プリフォームは、開口角が１８０°の近赤外線ヒータよりも加熱能力の高い開口角が１２０°±１０°の近赤外線ヒータにより加熱されるのであるが、加熱されるプリフォームに対して２倍の風速１０ｍ/ｓで冷却エアーを吹き付けるので、プリフォームの外面を過剰加熱することなく、プリフォーム全体を安全に急速加熱することが可能となる。
【００１６】
この場合、冷却エアーの吹き付けは、プリフォームの外面に対して行われるので、プリフォームの内面は、冷却エアーの影響を大きく受けることなく、継続して加熱される状態となり、これによりプリフォームの外面温度の上昇を規制した状態で、プリフォームの内面温度を上昇させることができ、プリフォームの外面と内面の温度差を、２軸延伸ブロー成形に適した範囲となるまで加熱する時間を、大幅に短縮することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、上記した構成となっているので、以下に示す効果を奏する。
本発明の第一の主たる構成にあっては、ホワイトコート付き近赤外線ヒータにおいて、開口部の開口角を１２０°±１０°に設定することにより、プリフォームの加熱効率を高めることができ、特にプリフォームの内面を、要求される温度、すなわち無理延伸を生じない温度まで短い時間で確実に加熱することができるので、耐熱性の高い壜体を得ることができる。
【００１８】
また、従来のホワイトコート付き近赤外線ヒータと比べて、ホワイトコートの幅を大きくしただけであるので、構造が簡単であり、その分、安価に製造することができると共に取扱いが容易である。
【００１９】
本発明の第二の主たる構成にあっては、近赤外線の照射効率の高いホワイトコート付き近赤外線ヒータにより、プリフォームを安全にかつ好適な状態に加熱することができ、これによりプリフォームから壜体への適正で良好な２軸延伸ブロー成形処理を、安定して速やかに得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の近赤外線ヒータの構造の一実施形態例を示す、断面図である。
【図２】本発明の加熱方法に使用する装置の簡略構成を示す、縦断図である。
【図３】図２の構成例を利用した、冷却エアーの動作説明図である。
【図４】近赤外線ヒータの開口部開口角と、プリフォームの加熱温度との関係を示す特性線図である。
【図５】プリフォームの加熱時間と、内外面温度との関係を示す特性線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態例を、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明による近赤外線ヒータ１の構造を示す断面図で、図１（ａ）は、近赤外線ヒータの軸線に直交する方向から見た一部断面した正面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示した近赤外線ヒータ１の中央部を縦断した拡大断面図である。
【００２２】
近赤外線ヒータ１は、透明な直線管状の石英管２と、この石英管２内に装着された融点温度の高いタングステン等の金属製のフィラメント３と、このフィラメント３を石英管２の仮想される中心軸上に保持する複数のアンカー４と、石英管２内に封入されたハロゲンガスおよびアルゴン等の不活性ガスと、石英管２の外表面に、この石英管２の全長に亘って開口部９を残存形成させて被覆形成されたホワイトコート８とから構成された、ハロゲンランプを基本構造とするもので、開口部９を一定した向きおよび開口幅で形成し、この開口部９の開口幅である開口角１０を１２０°±１０°、好ましくは１２０°に設定している。
【００２３】
石英管２の両端は、封止部５により気密に封止されており、この封止部５には、フィラメント３に電気的に接続されて支持する内部リード線６が固定されており、この内部リード線６は、石英管２と熱膨張係数が近似している導電性金属製の箔を介して、封止部５から外部に延出固定されて接続端子を形成する外部リード線７に接続されている。
【００２４】
ホワイトコート８は、石英管２の外表面に、アルミナ、シリカを主成分とするセラミック材を所望する厚みで焼結したもので、フィラメント３から照射される近赤外線ｋを反射する能力を有しており、このホワイトコート８で反射された近赤外線ｋの大半は、フィラメント３から直接照射される近赤外線ｋと一緒に開口部９から照射される。
【００２５】
図２は、本発明の近赤外線ヒータ１により、有底円筒形状に射出成形されたＰＥＴ製のプリフォームＰを、壜体状に２軸延伸ブロー成形する際の加熱装置１１の構成例を簡略的に示したもので、マンドレル１４に倒立姿勢で保持されたプリフォームＰをマンドレル１４ごと自転させながら搬送する搬送路を形成する搬送路枠１５を設け、この搬送路枠１５に沿って、保持されたプリフォームＰを囲んで、搬送路に沿って長い四角枠状の耐熱材料製の外枠体１２は配置している。
【００２６】
この外枠体１２内には、搬送路の一方側に、搬送路に沿って軸心を位置させた複数（図示実施例の場合、６本）の近赤外線ヒータ１が、平行に配置されており、また搬送路の他方側には、近赤外線ヒータ１に対向して、搬送路に沿って等間隔に縦長な複数の吹き出し口を開設し、この吹き出し口から冷却エアーｅをプリフォームＰおよび近赤外線ヒータ１に吹き付ける吹き出し口パネル１３が設けられている。
【００２７】
図３は、図２に示した加熱装置１１を利用して、プリフォームＰに対するホワイトコート付き近赤外線ヒータ１による加熱実験例を示すもので、プリフォームＰは、２軸延伸ブロー成形されるサポートリングから下側部分だけを描いており、近赤外線ヒータ１は、１本だけ設け、Ｗ数２０００、有効発光長さ２８０ｍｍ、ワット密度７１．４３（Ｗ／ｃｍ）、電圧２００Ｖで、出力は９０％一定に設定し、プリフォームＰを、１００ｒｐｍで自転させると共に、冷却エアーｅは従前の倍の風速である１０ｍ／ｓで石英管２の表面に吹き付けた。
【００２８】
この図３に示した加熱実験は、ホワイトコート付き近赤外線ヒータ１により加熱されるプリフォームＰの外面Ｐａおよび内面Ｐｂの、開口部９の開口角１０別の温度変化を測定したもので、外面Ｐａおよび内面Ｐｂにおける温度測定箇所は、近赤外線ヒータ１に正対したプリフォーム１部分の、近赤外線の照射方向上に位置する箇所となっている。
【００２９】
図４は、図３に示した加熱実験により、１６０（秒）加熱した際における、開口角１０とプリフォームＰの外面温度Ｔａおよび内面温度Ｔｂとの関係の測定結果を示すもので、開口角１８０°の場合の外面温度Ｔａは１３０℃、内面温度Ｔｂは１０３℃であったのに対して、開口角１３０°の場合の外面温度Ｔａは１５８℃、内面温度Ｔｂは１２９℃、開口角１２０°の場合の外面温度Ｔａは１５８℃、内面温度Ｔｂは１３３℃、そして開口角１１０°の場合の外面温度Ｔａは１５８℃、内面温度Ｔｂは１３０℃であった。
【００３０】
この図４に示した開口角１０に従った加熱特性からすると、基本的には、加熱効率は開口角１０が小さくなるに従って上昇する傾向にあるが、内面温度Ｔｂに関しては、開口角１０が１２０°をピークとして、この１２０°から離れるのに従って減少する傾向にあることが判る。
【００３１】
そして、開口角１０を１２０°±１０°に限定した場合には、開口角１０が１８０°の場合に比べて、外面Ｐａ側で２０％以上、内面Ｐｂ側で２５％以上の加熱効率の上昇を確実に得ることができ、特に開口角１０が１２０°の場合は、内面Ｐｂ側の加熱効率が２９．１％も上昇しており、プリフォームＰの加熱時間のきわめて高い短縮効果が得られている。
【００３２】
図５は、図４に示した開口角１０に従った加熱特性と同様に、図２の加熱装置１１を使用して開口角１０別にプリフォームＰの外面Ｔａおよび内面Ｔｂの加熱時間に従った温度変化を示すもので、測定された開口角１０は、従来例としての１８０°、９０°、１２０°そして１５０°である。
【００３３】
この測定結果から明らかなように、加熱時間が２０秒に達した付近から、従来例に比べて本発明対象例における温度上昇が顕著となり、加熱時間８０秒時には、１８０°外面温度Ｔａ１が８８℃であるのに対して、１５０°外面温度Ｔａ２は９６℃、１２０°外面温度Ｔａ３は９９℃、９０°外面温度Ｔａ４は１０１℃となり、何れも加熱効率は９％以上上昇しており、また１８０°内面温度Ｔｂ１が７７℃であるのに対して、１５０°内面温度Ｔｂ２は８９℃、１２０°内面温度Ｔｂ３は９５℃、９０°内面温度Ｔｂ４は８９℃となり、何れも加熱効率は１５％以上上昇している。
【００３４】
同様に、加熱時間１２０秒時には、１８０°外面温度Ｔａ１が１１１℃であるのに対して、１５０°外面温度Ｔａ２は１２７℃、１２０°外面温度Ｔａ３は１２６℃、９０°外面温度Ｔａ４は１２７℃となり、何れも加熱効率は１３％以上上昇しており、また１８０°内面温度Ｔｂ１が９３℃であるのに対して、１５０°内面温度Ｔｂ２は１００℃、１２０°内面温度Ｔｂ３は１０８℃、９０°内面温度Ｔｂ４は１０５℃となり、何れも加熱効率は７％以上上昇しており、特に１２０°内面温度Ｔｂ３にあっては１６％以上の上昇を示している。
【００３５】
本発明のよる開口角１０の角度範囲は、角度範囲９０°〜１５０°の範囲内の１２０°に近い範囲となる１１０°〜１３０°であるので、得られる加熱効率は、上記した角度範囲９０°〜１５０°の場合よりも明らかに高い値となり、適正な温度への速やかな加熱、特に内面Ｐｂの適正温度までの速やかな加熱を得ることができる。
【００３６】
なお、図４および図５に示した線図は、図２に示した加熱装置１１を利用して、図３に示した条件での測定結果を示すもので、図２に示すように、近赤外線ヒータ１を所定数装備した状態では、当然のことながら加熱時間は大幅に短縮することになるが、特に外面温度Ｔａに対しては、その上昇を冷却エアーｅにより十分に抑制した状態で、内面温度Ｔｂを上昇させることができ、内面Ｐｂを無理延伸の生じない温度まで速やかに加熱することができることを意味している。
【００３７】
また、本発明による近赤外線ヒータ１は、ホワイトコート８の開口部９の開口角１０を規制することにより、一定値以上の加熱効率アップを得ることができる、すなわち開口角１０に応じて各近赤外線ヒータ１の加熱効率を設定することができるの、図２に示す加熱装置１１を構成する場合、開口角１０の異なる近赤外線ヒータ１を組合せることにより、プリフォームＰを、その軸心に沿って、所望する温度分布となるように加熱することが可能となる。
【００３８】
この場合、個々の近赤外線ヒータ１の加熱効率が異なるのであるから、各近赤外線ヒータ１別に電力制御装置を設けて個々に出力制御を行う必要がなく、単一の電源装置により各近赤外線ヒータ１を一斉に出力制御することができ、これにより電源装置の構成の大幅な簡略化を得ることができると共に、電力制御がきわめて簡単となる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明の近赤外線ヒータは上記説明したように、ホワイトコートにより残存形成された開口部の開口角を、一定範囲内で設定することにより、加熱効率アップを得ることができるものであり、この加熱効率アップを得るために構造が複雑となるものではないので、加熱源として幅広い利用展開が期待される。
【符号の説明】
【００４０】
１    ；近赤外線ヒータ
２    ；石英管
３    ；フィラメント
４    ；アンカー
５    ；封止部
６    ；内部リード線
７    ；外部リード線
８    ；ホワイトコート
９    ；開口部
１０  ；開口角
１１  ；加熱装置
１２  ；外枠体
１３  ；吹き出し口パネル
１４  ；マンドレル
１５  ；搬送路枠
Ｐ    ；プリフォーム
Ｐａ  ；外面
Ｐｂ  ；内面
ｅ    ；冷却エアー
ｋ    ；近赤外線
Ｔａ  ；外面温度
Ｔｂ  ；内面温度
Ｔａ１；１８０°外面温度
Ｔｂ１；１８０°内面温度
Ｔａ２；１５０°外面温度
Ｔｂ２；１５０°内面温度
Ｔａ３；１２０°外面温度
Ｔｂ３；１２０°内面温度
Ｔａ４；９０°外面温度
Ｔｂ４；９０°内面温度
【図１】
0005565672.tif 000002
【図２】
0005565672.tif 000003
【図３】
0005565672.tif 000004
【図４】
0005565672.tif 000005
【図５】
0005565672.tif 000006