(57)【要約】容器を形成し、かつ充填することを同時に行うシステムは、内側表面を規定する型穴を有し、予備成形物を受け入れることに適した金型と、予備成形物に向かって第１の液体を押し出す圧力源と、第１の液体において、溶液中のガスの所望の飽和状態を維持する手段と、圧力源から第１の液体を受け取り、予備成形物へ、ある圧力で第１の液体を移送することにより、予備成形物を型穴の内側表面に向かって広がるように押し出し、その結果として得られる容器を生成することに適したブローノズルと、を備え、第１の液体は、最終製品としての容器の中に残存している。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器を形成し、かつ充填することを同時に行うシステムであって、
内側表面を規定する型穴を有し、予備成形物を受け入れることに適した金型と、
少なくとも１つの第１の液体と上記金型とを冷却または加熱することにより、上記第１の液体において、溶液中のガスの所望の飽和状態を維持する熱移送システムと、
上記予備成形物に向かって上記第１の液体を押し出す圧力源と、
上記圧力源から上記第１の液体を受け取り、上記予備成形物へ、ある圧力で上記第１の液体を移送することにより、上記予備成形物を上記型穴の上記内側表面に向かって広がるように押し出し、その結果として得られる容器を生成することに適したブローノズルとを備え、
上記第１の液体は、最終製品としての上記容器の中に残存している、
ことを特徴とするシステム。
【請求項２】
上記熱移送システムは、上記第１の液体を冷却または加熱するために、充填ヘッドに動作可能な状態で連結されている第１の熱交換器を備えていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
上記熱移送システムは、上記第１の熱交換器および上記充填ヘッドの間に設けられている第２の熱交換器をさらに備えていることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
上記熱移送システムは、充填ヘッドを直接冷却または加熱するために、上記充填ヘッドに動作可能な状態で連結されている、成型熱移送システムを備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項５】
少なくとも１つのサーボモータおよびコントローラを備えているサーボモータシステムをさらに備え、上記少なくとも１つのサーボモータは可変的に制御されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６】
上記第１の液体は、約３２°Ｆ（０℃）〜９０°Ｆ（３２℃）の間の温度で上記予備成形物に移送されることを特徴とする請求項１または２に記載のシステム。
【請求項７】
上記型穴の温度は、約３２°Ｆ（０℃）〜９０°Ｆ（３２℃）の間であることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
上記型穴の温度は、約１６５°Ｆ〜２２０°Ｆの間の温度であることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
上記第１の液体は、約１００ＰＳＩ〜６００ＰＳＩの間の圧力で上記予備成形物に移送されることを特徴とする請求項１または６に記載のシステム。
【請求項１０】
上記溶液中のガスの所望の飽和状態を有している上記第１の液体を供給する飽和デバイスをさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
上記飽和デバイスは、上記溶液中のＣＯ２の所望の飽和状態を有している上記第１の液体を供給することを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
容器を形成し、かつ充填することを同時に行うシステムであって、
内側表面を規定する型穴を有し、予備成形物を受け入れることに適した金型と、
第１の液体において、溶液中のガスの所望の飽和状態を維持するために、上記第１の液体に圧力を印加する圧力システムと、
上記予備成形物に向かって上記第１の液体を押し出す圧力源と、
上記圧力源から上記第１の液体を受け取り、上記予備成形物へ、ある圧力で上記第１の液体を移送することにより、上記予備成形物を上記型穴の上記内側表面に向かって広がるように押し出し、その結果として得られる容器を生成することに適したブローノズルとを備え、
上記第１の液体は、最終製品としての上記容器の中に残存している、
ことを特徴とするシステム。
【請求項１３】
少なくとも１つの第１の液体と上記金型とを冷却または加熱する熱移送システムをさらに備えていることを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
上記熱移送システムは、上記第１の液体を冷却または加熱するために、充填ヘッドに動作可能な状態で連結されている第１の熱交換器を備えていることを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
上記熱移送システムは、上記第１の熱交換器および上記充填ヘッドの間に設けられている第２の熱交換器をさらに備えていることを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
少なくとも１つのサーボモータおよびコントローラを備えているサーボモータシステムをさらに備え、上記少なくとも１つのサーボモータは可変的に制御されることを特徴とする請求項１２〜１５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１７】
上記溶液中のガスの所望の飽和状態を有している上記第１の液体を供給する飽和デバイスをさらに備えていることを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
【請求項１８】
容器を形成し、かつ充填することを同時に行うシステムであって、
内側表面を規定する型穴を有し、予備成形物を受け入れることに適した金型と、
第１の液体において、溶液中のガスの所望の飽和状態を維持するために、十分な速度で、上記予備成形物に向かって上記第１の液体を押し出す圧力源と、
上記圧力源から上記第１の液体を受け取り、上記予備成形物へ、ある圧力で上記第１の液体を移送することにより、上記予備成形物を上記型穴の上記内側表面に向かって広がるように押し出し、その結果として得られる容器を生成することに適したブローノズルとを備え、
上記第１の液体は、最終製品としての上記容器の中に残存している、
ことを特徴とするシステム。
【請求項１９】
容器を形成し、かつ充填することを同時に行うシステムであって、
内側表面を規定する型穴を有し、予備成形物を受け入れることに適した金型と、
上記予備成形物に向かって第１の液体を押し出す圧力源と、
上記第１の液体において、溶液中のガスの所望の飽和状態を維持する手段と、
上記圧力源から上記第１の液体を受け取り、上記予備成形物へ、ある圧力で上記第１の液体を移送することにより、上記予備成形物を上記型穴の上記内側表面に向かって広がるように押し出し、その結果として得られる容器を生成することに適したブローノズルとを備え、
上記第１の液体は、最終製品としての上記容器の中に残存している、
ことを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔関連出願への相互参照〕
この出願は、２０１２年６月６日に出願された米国特許出願Ｎｏ．１３／４８９，９０９，へ優先権を主張し、並びに２０１１年６月９日に米国へ仮出願されたＮｏ．６１／４９５，０５６の利益を主張している。上記出願の全開示は、参照することによって本明細書内に組み込まれる。
【０００２】
〔分野〕
本発明は、概して、プラスチック容器を形成し、かつ充填することに関する。特に、本開示は、プラスチック容器を形成している間、溶液中にＣＯ２を維持している炭酸水（主にソーダ水の様な飲料）を注入するために、形成と充填とを同時に行う装置および方法に関する。
【０００３】
〔背景〕
このセクションは、必ずしも従来技術ではない、本開示の背景に関する情報を提供する。
【０００４】
環境的な、およびその他の懸念の結果、プラスチック容器、特にポリエステル、さらに具体的にはポリエチレン  テレフタラート（ＰＥＴ）の容器は、今日、これまでガラス容器で供給されていた大量の商品をパッケージするために、今まで以上に使用されている。製造業者および充填業者は、消費者と同様、ＰＥＴ容器が、軽量で、安価で、再利用可能で、さらに大量に製造可能であるものと認識している。
【０００５】
ブロー成型のプラスチック容器は、大量の商品をパッケージする点で、ありふれた存在となっている。ＰＥＴは結晶化可能なポリマーであり、これは、非晶構造または半結晶構造で利用可能なことを意味している。その物質の完全性を維持するためのＰＥＴ容器の能力は、ＰＥＴ容器の「結晶化度」としても知られているが、結晶構造内のＰＥＴ容器の割合に関係している。下記の等式は、体積分率として結晶化度の割合を定義している。ρはＰＥＴ物質の濃度である。ρａは純非晶ＰＥＴ物質（１．３３３ｇ／ｃｃ）の濃度である。ρｃは純結晶物質（１．４５５ｇ／ｃｃ）の濃度である。容器がブローされるたびに、商品が容器に充填されてもよい。
【０００６】
【数１】
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【０００７】
元来、ブロー成型およびブロー充填は、多くの場合、異なる会社によって実行される、２つの独立したプロセスとして開発されている。瓶詰めの費用効率をより高めるために、充填業者の中には、多くの場合、充填ラインに直接ブロー成型者を統合するために、ブロー成型を室内に移動させるものもいる。設備機器製造業者は、この優位性を認識し、ブロー成型者および充填業者の動きが十分に同期することと保証する様に設計されている“統合された”システムを販売している。上記２つのプロセスをより近づけようと努力をしているにも関わらず、ブロー成型およびブロー充填は、２つの独立した、異なるプロセスであり続けている。その結果、これら２つのプロセスを分離して実行している間は、大幅なコストを発生する可能性がある。このように、１つの操作で、容器を形成し、かつ充填することに適している、液体または水力のブロー成型システムが必要である。さらに、１つの操作で、容器を形成し、かつ充填する成型システムに対して、特に適切な、改善された予備成形物が必要である。
【０００８】
〔発明の概要〕
このセクションは、本開示の一般的な概要を提供しているが、本開示の全ての範囲または全ての機能を包括的に開示しているわけではない。
【０００９】
したがって、本開示は、容器を形成し、かつ充填することを同時に行うシステムが、内側表面を規定する型穴を有し、予備成形物を受け入れることに適した金型と、上記予備成形物に向かって第１の液体を押し出す圧力源と、上記第１の液体において、溶液中のガスの所望の飽和状態を維持する手段と、上記圧力源から上記第１の液体を受け取り、上記予備成形物へ、ある圧力で上記第１の液体を移送することにより、上記予備成形物を上記型穴の上記内側表面に向かって広がるように押し出し、その結果として得られる容器を生成することに適したブローノズルとを備え、上記第１の液体は、最終製品としての上記容器の中に残存していることを教示している。
【００１０】
さらに、適用の範囲は、明細書に提供された説明から明らかとなるであろう。上記説明およびこの概要内の具体例は、図示することのみを目的としており、本開示の範囲を限定することを意図しているものではない。
【００１１】
〔図面〕
明細書に示されている図面は、選択された実施形態の図示のみを目的としており、本開示の範囲を限定することを意図しているものではない。
【００１２】
図１は、ピストンの様なデバイスを含む圧力源が移動し始め、本開示の教示に従って圧力源に液体を引き込むことを示す、成型台に通過させる、加熱された予備成形物を示す概略図である。
【００１３】
図２は、予備成形物の周囲に、金型の半分のそれぞれが接近することを示す、図１に示されたシステムの概略図である。
【００１４】
図３は、いくつかの実施形態において、機械的な伸縮を始めるために、伸縮ロッドが予備成形物に延伸することを示す、図２に示されたシステムの概略図である。
【００１５】
図４は、伸縮ロッドが予備成形物を延伸していることを示す、図３に示されたシステムの概略図である。
【００１６】
図５は、ピストンの様なデバイスが、圧力源から予備成形物に液体を送ることにより、型穴の壁に向かって予備成形物を広げていることを示す、図４に示されたシステムの概略図である。
【００１７】
図６は、ピストンの様なデバイスが十分に作動することにより、新しく形成された容器に、適切な量の液体を完全に移送することを示す、図５に示されたシステムの概略図である。
【００１８】
図７は、金型の半分のそれぞれが分離し、ピストンの様なデバイスが、次のサイクルに対する準備のために、圧力源に液体を引き込み始めることを示す、図６に示されたシステムの概略図である。
【００１９】
図８は、圧力源が、本開示の教示に従ったサーボモータシステムを含むことを示す、成型台に通過させる、加熱された予備成形物を示す概略図である。
【００２０】
図９は、成型に使用される液体商品の所望の温度を維持するための冷却システムを有している成型充填台を示す概略図である。
【００２１】
対応する参照番号は、図面全体を通して、対応する部材を示している。
【００２２】
〔詳細な説明〕
実施例は、添付の図面を参照すれば、ここに十分に記載されているだろう。実施例は、この開示が詳細なものであり、当業者に本開示の範囲を十分に伝えるように提供されている。多くの具体的な詳説は、本開示の実施形態の徹底的な理解を提供するために、具体的な部品、デバイスおよび方法の例として記載されている。具体的な詳説が実施される必要がないこと、実施例が多くの異なる形で実施されること、本開示の範囲を限定するために解釈されるべきではないことは、当業者には明らかであろう。
【００２３】
明細書内で使用されている専門用語は、特定の実施例を記載することのみを目的としており、限定されることを意図しているものではない。明細書内で使用される様に、単数形（“ａ”、“ａｎ”、および“ｔｈｅ”）は、文脈が明らかに違うもの示している場合を除いて、複数形も同様に含んでいてもよい。“備える”、“備えている”、“含む”および“有している”といった用語は包括的に用いられ、それゆえ、既定された機能、完全体、工程、操作、要素および部品の存在を特定する。しかし、これらの用語は、１つ以上の他の機能、完全体、工程、操作、要素、部品、および／またはそのグループの存在または追加を除外するものではない。明細書中に記載されている方法の工程、プロセスおよび操作は、動作の順番として特定される場合を除いて、説明または図示されている特定の順序での動作を要求していると必ずしも解釈されるべきではない。また、付加的なまたは代替的な工程が用いられてもよいと理解されるべきである。
【００２４】
ある要素または層が、別の要素または層の“上に”存在する、別の要素または層に“嵌合される”、“接続される”または“連結される”ものとして説明されるとき、他の要素または層の上に直接的に存在しても、他の要素または層に直接的に嵌合されても、接続されても、または連結されてもいてもよいし、要素の間または層の間が存在していてもよい。一方、ある要素が、別の要素また層の“上に直接的に”存在する、“直接的に嵌合される”、“直接的に接続される”または“直接的に連結される”ものとして説明されるとき、要素の間または層の間が存在しなくてもよい。要素間の関係を記載するために使用される他の語は、同様に解釈されるべきである（例えば“間”に対しては“直接的な間”、“隣接した”に対しては“直接的に隣接した”等）。明細書で使用されている様に、“および／または”という用語は、１つ以上の関連する記載された項目のいずれかの組み合わせ、および全ての組み合わせを含んでいる。
【００２５】
第１、第２、第３等の用語が、様々な要素、部品、領域、層および／または部分を記載するために、明細書中で使用されるけれども、これらの要素、部品、領域、層および／または部分は、これらの用語によって限定されるべきではない。これらの用語は、１つの要素、部品、領域、層または部分と、別の領域、層、または部分とを区別するためだけに使用されてもよい。明細書中で使用される“第１”、“第２”の様な用語および他の数的用語は、文脈中に明確に示されている場合を除いて、順序または順番を暗示するものではない。このように、下記で説明されている第１の要素、部品、領域、層または部分は、実施例の教示から逸脱することが無い限り、第２の要素、部品、領域、層または部分と名付けることができる。
【００２６】
“内側”、“外側”、“真下へ”、“下へ（より低い）”、“低い”、“上の”、“より上の”等のような空間に関連する用語は、図面に示されている様な１つの要素または機能の、別の要素または機能との関係性を示すための記載の容易化のために、明細書中で使用されてもよい。空間に関連する用語は、図面に示されている方向に加えて、使用中または操作中のデバイスの異なる方向も含んでいてもよい。例えば、図面に記載のデバイスが反転する場合、他の要素または機能より“下へ”または“真下へ”として記載されている要素は、他の要素または機能より“上の”方向ということになる。このように、用語例の“下へ”は、上下の両方の方向を含んでいてもよい。上記デバイスは、別の方向に方向付けされていてもよく（９０度または他の方向に回転されていてもよく）、明細書中で使用される空間に関連する記述は、それに応じて解釈されることが好ましい。
【００２７】
〔単一工程の形成および充填の考察〕
図１〜８に関しては、金型の形状を形づくるために、予備成形物１２を広げるために必要な圧力を与えるための最終の液体商品Ｌを利用して、結果として得られる容器Ｃ（図７）を形成し、かつ充填することを同時に行う成型台１０が提供されている。
【００２８】
初めに、図１に参照して、成型台１０について詳細に説明する。成型台１０は、一般に、型穴１６、圧力源２０、ブローノズル２２および任意の伸縮ロッド２６を含んでいる。図示されている典型的な型穴１６は、ブローされる容器の、所望される外側の輪郭に対応する内側表面３４を規定するために協働する半分の金型３０および３２を含んでいる。予備成形物１２の支持リング３８が、型穴１６の上端で固定される様に、型穴１６は、開かれた位置から、閉じられた位置まで可動であってもよい。
【００２９】
１つの例では、圧力源２０は、限定はされないが、充填シリンダ、マニフォールドまたはチャンバ４２の形をとることができる。充填シリンダ、マニフォールドまたはチャンバ４２は、一般に、機械的なピストンの様なデバイス４０を含んでいる。機械的なピストンの様なデバイス４０は、限定されないが、充填シリンダ、マニフォールドまたはチャンバ４２内で可動な、ピストン、ポンプ（例えば、水圧ポンプ）、またはそれ以外の同様に適したデバイスを含んでいる。圧力源２０は、液体商品Ｌを受け取るための注入口４６、および液体商品Ｌをブローノズル２２へ送るための排出口４８を有している。注入口４６および排出口４８は、その位置に組み込まれたバルブを有していてもよいと理解される。ピストンの様なデバイス４０は、液体商品Ｌを、注入口４６から充填シリンダ、マニフォールドまたはチャンバ４２へ引き込むために、第１の方向（図面の上方）に可動であってもよい。また、ピストンの様なデバイス４０は、充填シリンダ、マニフォールドまたはチャンバ４２からブローノズル２２へ液体商品Ｌを送るために、第２の方向（図面の下方）に可動であってもよい。ピストンの様なデバイス４０は、例えば、気圧的に、機械的に、電気的に（サーボ機構で）または水圧的に、あらゆる適した方法で可動であることが好ましい。圧力源２０の注入口４６は、例えば管を入れる、または配管することによって、最終の液体商品Ｌを含む貯蔵庫または容器（図示せず）に接続されていてもよい。圧力源２０は、異なる構成であってもよいと理解される。
【００３０】
ブローノズル２２は、一般に、圧力源２０の排出口４８から、液体商品Ｌを受け取るための注入口５０を、また液体商品Ｌを予備成形物１２へ送るための排出口５６（図１）を規定している。排出口５６の形状は、形成／充填プロセスの間、ブローノズル２２が予備成形物１２と容易に結合するように、支持リング３８の近くの予備成形物１２に補完する様に規定されてもよいと理解される。１つの例では、いくつかの実施形態において、ブローノズル２２は、予備成形物１２の機械的な伸縮を始めるために使用される伸縮ロッド２６を摺動自在に受け取るための開口５８を規定している。
【００３１】
１つの例では、液体商品Ｌは、熱処理プロセス（その代表例は熱充填プロセス）の間に、プラスチック容器Ｃに導入されてもよい。熱充填ボトリングの適用として、瓶詰め業者は、一般に、約１８５°Ｆから２０５°Ｆ（約８５℃〜９６℃）の間に上昇させた温度において、プラスチック容器Ｃを液体または製品で充填する。そして、冷却前に、蓋（図示せず）でプラスチック容器Ｃに封をする。１つの形態では、液体は、注入口４６を通って、充填シリンダ、マニフォールドまたはチャンバ４２内を継続的に循環する。それにより、液体を、予め決められた温度に（例えば、注入口４６の上流にある熱源（図示せず）で）加熱することができる。さらに、液体は、同様のシステムで再循環するのでは無く、代わりにヘッドおよび配管で冷却流路を使用することによって、必要な加熱状態で維持されてもよい。上記ヘッドおよび配管は、形成および充填段階が完了するまで、熱を伝える様に設計された流体を運ぶことにより、液体商品を所望の温度に保つものである。加えて、プラスチック容器Ｃは、他の高温殺菌、レトルト充填プロセス、または同様の他の熱処理プロセスに適していてもよい。
【００３２】
別の形態では、液体商品Ｌは、プラスチック容器Ｃに、室温または低温下で導入されてもよい。したがって、例として、プラスチック容器Ｃは、約３２°Ｆから９０°Ｆ（約０℃〜３２℃）、より好ましくは約４０°Ｆ（約４．４℃）の様な室温または低温で充填されてもよい。
【００３３】
炭酸飲料がプラスチック容器Ｃにパッケージされている特定の状況を考えると、プラスチック容器Ｃは、改良された商品パッケージにおいて、溶液中のＣＯ２を維持するのに役立つ。つまり、ＣＯ２飲料が暖められる、または運ばれるときに、ＣＯ２は、溶液の外に出て、液体から分離する傾向にある。このことが、余分なガスの発生、および完成品の劣化を引き起こす。
【００３４】
上記システムは、パッケージされる液体飲料を炭酸化するための飽和手段またはデバイスを含んでいる。上記飽和手段またはデバイスは、１つの飽和ユニットから構成されてもよい。上記ユニットは、形成および充填装置内の中央、または、形成装置の外側に設けることができる。さらに、上記ユニットは、充填および形成装置へ飽和状態の液体商品を移動させるために、配管、または他の手段を含んでいてもよい。他の形態では、複数の飽和ユニットが設けられていてもよい。飽和ユニットは、形成および充填装置内の各成型台と対になっていていてもよく、充填ヘッドより前に設けられ、または充填ヘッド自身内に設けられていてもよい。飽和ユニットを充填ヘッドに近接して、または充填ヘッド内に設置することにより、充填および形成段階より前に、および当該段階の間に、溶液中にＣＯ２を確実に滞留させることができるだろう。
【００３５】
すでに飽和された液体を冷却することで、存在するＣＯ２レベルは、より安定になる。より安定した溶液は、より大きな操作と、より長い充填プロセス時間（filling process window）とを可能とする。安定しているＣＯ２の飽和領域のレベルは、下記のグラフに示されている。さらに温度を冷却することにより、凍結または相変化なしに、より高いＣＯ２溶解度が得られるだろう。それゆえ、最終製品の質を向上させる、より安定した液体を生成する。より安定した液体を有していることで、全体のプロセスに対してプロセス時間をはるかに広くすることができるだろう。
【００３６】
【表１】
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【００３７】
図９に示している様に、いくつかの実施形態において、本教示は、成型充填台１０の１つ以上の部分を冷却するための熱移送システム９８を提供している。いくつかの実施形態において、第１の熱交換器１００は、液体商品Ｌを冷却するために使用される。いくつかの実施形態において、本教示は、液体商品Ｌを約４０°Ｆ〜４５°Ｆへ冷却するために適応される。第１の熱交換器１００は、冷却される液体（例えば液体商品Ｌ）を受け取るための、液体交換器注入口１０２から液体交換器排出口１０４へ延びる通路を備えることができる。注入口１０６および排出口１０８を介して、第１の熱交換器１００へ熱移送流体（例えば、液体、冷却液等）を導入するために、熱交換器ラインが提供されている。熱移送流体は、液体商品Ｌからの熱、および処理のための熱交換器１００の外側の熱を熱的に吸収するために、熱交換器１００内へ送ることができる。
【００３８】
いくつかの実施形態において、熱移送システム９８は、熱交換器１００を充填ヘッド１１７に相互に連結する通路１１０を備えることができる。いくつかの実施形態において、熱移送システム９８は、さらに、冷却水路、冷却通路または従来の冷却または加熱システムの様な第２熱交換器１１２を備えることができる。いくつかの実施形態では、第２の熱交換器１１２は、さらに、熱交換器１１０からの液体商品Ｌを、排出口１０４の温度より低い温度に、冷却または加熱することができる。すなわち、所定の温度を容易に維持することができる。いくつかの実施形態では、第２の熱交換器１１２は、液体商品Ｌを約３４°Ｆ〜４０°Ｆへ冷却する。
【００３９】
さらにまた、いくつかの実施形態において、熱移送システム９８は、充填ヘッド１１７を所定の温度に維持するために、充填ヘッド冷却システム１１４を備えることができる。充填ヘッド冷却システム１１４は、冷却物質を受け取るために、注入口１１６および排出口１１８９を備えることができる。代わりに、充填ヘッド冷却システム１１４は、別の従来の冷却システムを備えることができる。
【００４０】
液体商品Ｌを約４５°Ｆより低く冷却することによって、ＣＯ２は、目的通りに飲料内に残存する。さらに、通路１１０および型穴１６を冷却することによって、液体商品Ｌ内のＣＯ２は、金型に運ばれる間、および注入および充填シーケンスの間に、より上記液体内に残存する様になる。
【００４１】
いくつかの実施形態において、液体商品Ｌは、溶液中のＣＯ２を維持するために、液体の飽和状態の圧力よりも高い圧力下で維持される。いくつかの実施形態において、このことは、ノズル２２の上流の位置で、閉じられたシステムへ圧力を印加することで実行される。このことは、充填する前の、動いて押しやられる液体を、さらに安定させることができる。いくつかの実施形態において、このことは、充填する前に、液体商品Ｌに、予め圧力を印加することにより、また、ヘッドおよび容器へ続く配管内の圧力を増加させることにより達成することができる。これにより、ヘッドへ液体を運ぶ配管における液体商品Ｌへの圧力を増加させ、溶液中のＣＯ２を抑制する。圧力は、熱交換器１００から、ヘッド１６に至り、かつヘッド１６を含む配管１１０の間のあらゆる領域に印加される。
【００４２】
いくつかの実施形態において、液体商品Ｌが予備成形物／容器、および／または金型に注入される速度は、液体商品が、形成の初期段階の間に圧力で損失することがあるけれども、一般的には、ＣＯ２の損失を抑制することができる。この速度は、毎秒０．０５リットルから最高毎秒約６リットルの間であれば、どの様な値でもよいが、より好ましくは毎秒約０．５リットルから毎秒約２リットルの範囲の値である。この速度の可変制御する能力により、形成および充填段階の開始および終了に向かって、液体をさらに安定にすることができる。
【００４３】
ここでは、全ての図面を参照して、同時にプラスチック容器を形成し、かつ充填する典型的な方法が説明されている。排出口において、予備成形物１２は型穴１６内に設けられていてもよい。１つの例で、装置（図示せず）は、約１９０°Ｆ〜２５０°Ｆ（約８８℃〜１２１℃）の間の温度に加熱された予備成形物１２を、型穴１６に設けている。予備成形物１２を型穴１６に設けながら、圧力源２０の、ピストンの様なデバイス４０は、液体商品Ｌを、注入口４６を通って充填シリンダ、マニフォールドおよびチャンバ４２へ引き込み始めてもよい。しかしながら、ピストンの様なデバイス４０は、前のサイクルが終了した後いつでも、液体商品Ｌを、シリンダ、マニフォールドおよびチャンバ４２に引き込み始めることができる。その時、型穴の半分の金型３０、３２が閉じられることにより、予備成形物１２を捕捉してもよい（図２）。充填ヘッド１１７は、予備成形物１２の終端部に封をしてもよい。型穴は、結果として得られる容器Ｃ内で結晶化レベルを増加させるために、約２５０°Ｆ〜３５０°Ｆ（約９３℃〜１７７℃）の間の温度で加熱されてもよい。別の例では、型穴１６は、約３２°Ｆ〜９０°Ｆ（約０℃〜３２℃）の間の室温または低温で提供されてもよい。液体商品Ｌは、ピストンの様なデバイス４０によって、充填シリンダ、マニフォールドまたはチャンバ４２に引き込まれ続けていてもよい。
【００４４】
ここで、図３を参照すると、いくつかの実施形態において、機械的な伸縮を始めるために、伸縮ロッド２６は、予備成形物１２に延伸していることが好ましい。この時点において、液体商品Ｌは、充填シリンダ、マニフォールドまたはチャンバ４２に引き込まれ続けていてもよい。図４を参照すれば、伸縮ロッド２６が予備成形物１２を延伸し続けることにより、予備成形物１２の側面が薄くなり、この間、予備成形物に注入される物質の量は、型穴内で物質を軸方向に適切に分配するように、規則正しく予備成形物をプレフィルするために制御される。充填シリンダ、マニフォールドまたはチャンバ４２内の液体商品Ｌの量は、結果として得られる容器Ｃを形成し、かつ充填することに適している適切な量に到達するまで、増加してもよい。この時点において、圧力源２０の注入口４６に設けられたバルブは、閉じられてもよい。
【００４５】
特に図５を参照すれば、ピストンの様なデバイス４０は、充填シリンダ、マニフォールドまたはチャンバ４２から予備成形物１２へ液体商品Ｌの迅速な移送を開始するために、下方に駆動し始めてもよい（駆動段階）。さらに、ピストンの様なデバイス４０は、気圧的な、機械的な、電気的なまたは水圧的な圧力の様な、あらゆる適した手段で作動されてもよい。１つの例で、予備成形物１２内の水圧は、約１００ＰＳＩから６００ＰＳＩの間に到達してもよい。液体商品Ｌによって、予備成形物１２は、型穴１６の内側表面３４に向かって広がることができる。
【００４６】
残気は、伸縮ロッド２６で規定される通路７０を通って、放出されてもよい（図５）。図６に示している様に、ピストンの様なデバイス４０は、駆動段階を実行し始めたことにより、新しく形成されたプラスチック容器Ｃに、適切な量の液体商品Ｌを移送する。次に、伸縮ロッド２６は、充填および形成段階から、容器の最終形態を含む状態に至るまでの間の、残気を放出し続ける期間に、型穴から引き出される。伸縮ロッド２６は、型穴１６から引き出されるときに、液体商品Ｌの所定の量を移動させるように設計されていてもよい。その結果、結果として得られるプラスチック容器Ｃおよび／または所望の上部に出来た空間内に、液体商品Ｌの所望の充填レベルを得ることができる。一般に、所望の充填レベルおよび／または上部に出来た空間は、加熱充填された容器および室温で充填された水に対して、または、ＣＳＤ製品の容器のショルダーエリアにおいて、プラスチック容器Ｃの支持リング３８の平面、または支持リング３８の平面近傍に一致している。
【００４７】
代わりに、液体商品Ｌは、成型サイクルの間、一定の圧力、または異なる圧力で供給されてもよい。例えば、予備成形物１２が軸上で延伸する間、液体商品Ｌは、予備成形物１２が、プラスチック容器Ｃの最終形態を規定する型穴１６の内側表面３４を有する実質的な商品にブローされる時に印加される圧力よりも、低いある圧力で供給されてもよい。この低い圧力Ｐ１は、大気圧と同等もしくはそれよりも大きいが、後の高い圧力Ｐ２より低い。予備成形物１２は、型穴１６内で、結果として得られるプラスチック容器Ｃの最終的な長さに近似する長さにまで、軸上で延伸される。予備成形物１２を延伸している間または延伸直後に、予備成形物１２は、一般に、低い圧力Ｐ１下で、外側に放射状に広げられる。この低い圧力Ｐ１は、約１００ＰＳＩから３００ＰＳＩの間の範囲であることが好ましい。さらに、低い圧力Ｐ１は、０．１〜０．２秒の様な所定の時間の間、実行されてもよい。その後に、予備成形物１２は、さらに高い圧力Ｐ２下で広げられ、半分の金型３０、３２の内側表面３４に接触することにより、その結果として得られるプラスチック容器が形成される。高い圧力Ｐ２は、約４００ＰＳＩから６００ＰＳＩの間の範囲であることが好ましい。さらに、高い圧力Ｐ２は、０．１〜０．２秒の様な所定の時間の間、実行されてもよい。上記の方法の結果、結果として得られるプラスチック容器Ｃのベースおよび接触リングは、十分に周囲に形成される。
【００４８】
任意で、１つ以上のピストンの様なデバイスが、結果として得られるプラスチック容器の形成の間、用いられてもよい。例えば、第１のピストンの様なデバイスは、予備成形物１２を広げ始めるために、低い圧力Ｐ１を生成するために使用されてもよい。一方、第２のピストンの様なデバイスは、予備成形物１２が、半分の金型３０、３２の内側表面３４に接触することにより、結果として得られるプラスチック容器Ｃを形成する様に、予備成形物１２をさらに広げるために、その後の高い圧力Ｐ２を生成するために使用されてもよい。
【００４９】
図７を参照すれば、充填サイクルの完了する状況が示されている。半分の金型３０、３２は分離し、さらにブローノズル２２は引き出されていてもよい。結果として得られる充填されたプラスチック容器Ｃは、蓋をして、（必要であれば）冷却して、ラベルを貼って、梱包するといった様な後段の形成工程のために準備される。この時点おいて、ピストンの様なデバイス４０は、次の充填／形成サイクルに備えて、圧力源２０の注入口４６を通り、液体商品Ｌを引き込むことで、次のサイクルを始めてもよい。詳細には示していないが、成型台１０は、様々な部品に信号を伝達するコントローラを含んでいてもよいことが理解される。この方法で、限定はされないが、型穴１６、ブローノズル２２、伸縮ロッド２６、ピストンの様なデバイス４０および様々なバルブの様な部品は、コントローラによって伝達される信号に従って動作してもよい。コントローラは、既知のアプリケーションによって、これらの部品に関連する様々なパラメータを調整するために利用されてもよいことも予想される。
【００５０】
いくつかの実施形態において、可動な充填シリンダ、マニフォールドまたはチャンバは、十分なスペース最適化または設備効率を提供しなくてもよいことが理解されるべきである。さらに、いくつかの実施形態では、第１の位置から予備成形物を形づくる位置まで、圧力が印加された空気または液体を取得する、および／または送ることが困難であってもよい。
【００５１】
したがって、図８に示されている他の例では、圧力源２０は、サーボシステム６０の形式であってもよい。サーボシステム６０は、一般に、ライン６６を介して、１つ以上のコントローラ６４にて作動される、１つ以上のサーボモータ―６２を含んでいる。サーボシステム６０は、予備成形物の形成位置に隣接して配置されてもよい。サーボシステム６０は、液体商品Ｌを受け取るための注入口４６、および、ブローノズル２２へ液体商品Ｌを送るための排出口４８を備えることができる。サーボモータ６２は、注入口４６から液体商品Ｌを引き込み、排出口４８からブローノズル２２へ液体商品Ｌを排出（すなわち、順流）するために、第１の方向に動作することが好ましい。いくつかの各実施形態において、サーボモータ６２は、明細書中により詳細に説明されているが、排出口４８、ブローノズル２２および／または予備成形物１２から液体商品Ｌを引き込む（すなわち、逆流）ために、第２の方向に動作してもよい。
【００５２】
いくつかの実施形態において、サーボモータ６２は、商品Ｌの正確な量および／または微小量の測定時に、いくつかの困難を解消するために使用されてもよい。すなわち、サーボモータ６２は、商品Ｌの流れを正確に測定するため、および可変レートで測定するために、正確および可変に制御される。この正確で、かつ可変な制御は、アクティブで、かつリアルタイムの測定と、ブローアウトの様な問題を検出した場合の充填システムの停止を含む、充填プロセスの制御とを提供するために、フィードバックループに連結されている。このように、フィードバックループは、多数の位置のいずれか１つに配置されている適切なセンサ（例えば、圧力センサ、フローセンサ、形状センサ等）が、関連するパラメータの検知に十分なデータを提供するので、コントローラ６４の一部として形成されてもよい。商品Ｌの圧力および流量をアクティブに制御することは、最終形態の製品にとってはしばしば重要となるため、サーボシステム６０の使用は、その様な利点を供給するために特によく適している。
【００５３】
サーボシステム６０は、動作するための電力がより少なくて済むことにより、現在の気圧的な容器形成システムおよび方法と比較して、電力消費およびコストを減少させる点で、さらに利益があると理解されるべきである。
【００５４】
上記で記載されている多くは、ＰＥＴ容器の製造に焦点が当たっているが、他のポリオレフィン物質（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等）と同様、他の多くの熱可塑性物質も、明細書で説明されている内容を使用して処理されることが予想される。
【００５５】
上記実施形態の説明は、図示および説明の目的のために提供されている。本開示を、包括または制限することを意図したものではない。特定の実施形態の個々の要素または機能は、その特定の実施形態に制限されるものではなく、たとえ具体的に図示または説明されていなくても、選択された実施形態において、適用でき、置換可能であり、使用可能である。多くの方法で、同様のものが変更されてもよい。その様な変更は、本開示からの逸脱とみなされるのではなく、その様なすべての変更は本開示の範囲内に含まれることを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】図１は、ピストンの様なデバイスを含む圧力源が移動し始め、本開示の教示に従って圧力源に液体を引き込むことを示す、成型台に通過させる、加熱された予備成形物を示す概略図である。
【図２】図２は、予備成形物の周囲に、金型の半分のそれぞれが接近することを示す、図１に示されたシステムの概略図である。
【図３】図３は、いくつかの実施形態において、機械的な伸縮を始めるために、伸縮ロッドが予備成形物に延伸することを示す、図２に示されたシステムの概略図である。
【図４】図４は、伸縮ロッドが予備成形物を延伸していることを示す、図３に示されたシステムの概略図である。
【図５】図５は、ピストンの様なデバイスが、圧力源から予備成形物に液体を送ることにより、型穴の壁に向かって予備成形物を広げていることを示す、図４に示されたシステムの概略図である。
【図６】図６は、ピストンの様なデバイスが十分に作動することにより、新しく形成された容器に、適切な量の液体を完全に移送することを示す、図５に示されたシステムの概略図である。
【図７】図７は、金型の半分のそれぞれが分離し、ピストンの様なデバイスが、次のサイクルに対する準備のために、圧力源に液体を引き込み始めることを示す、図６に示されたシステムの概略図である。
【図８】図８は、圧力源が、本開示の教示に従ったサーボモータシステムを含むことを示す、成型台に通過させる、加熱された予備成形物を示す概略図である。
【図９】図９は、成型に使用される液体商品の所望の温度を維持するための冷却システムを有している成型充填台を示す概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年12月10日(2013.12.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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