(57)【要約】【課題】簡易にプラスチック容器の底部を突出した凸形状とすることが可能なプラスチック容器変形装置及びプラスチック容器変形方法を提供することを目的とする。【解決手段】プラスチックボトル変形装置１００は、プラスチックボトル２００の底部を突出した凸形状に変形させるプラスチックボトル変形装置であって、貫通孔１０３が形成され、当該貫通孔２０３がプラスチックボトル２００の内部と連続する密閉された空間を形成するように、当該プラスチックボトル２００の口部に配置される接続ノズル１０２と、当該接続ノズル１０２に形成された貫通孔１０３を介してプラスチックボトル２００の内部に気体及び／又は液体を吐出させるシリンダ１０４及びピストン１０６とを有し、プラスチックボトル２００内を気体及び／又は液体で加圧する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチック容器の底部を突出した凸形状に変形させるプラスチック容器変形装置であって、
圧力発生装置と、前記プラスチック容器口部への接続ノズルとからなり、
前記接続ノズルを前記プラスチック容器口部へ接続後、前記圧力発生装置で発生させた気体及び／又は液体を、前記プラスチック容器内に導入し、該プラスチック容器内を加圧することにより、底部を突出した凸形状に変形させることを特徴とするプラスチック容器変形装置。
【請求項２】
前記圧力発生装置は、シリンダ部材と、該シリンダ部材の内壁面に接触して摺動するピストン部材とからなり、
前記ピストン部材の摺動により、前記気体及び／又は液体を、前記プラスチック容器内に導入することを特徴とする請求項１に記載のプラスチック容器変形装置。
【請求項３】
前記プラスチック容器の側面部、ネック部及び頭部のいずれかに接触して支持する支持部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のプラスチック容器変形装置。
【請求項４】
プラスチック容器の底部を突出した凸形状に変形させるプラスチック容器変形方法であって、
前記プラスチック容器内を気体及び／又は液体で加圧することにより、該プラスチック容器の底部を突出した凸形状に変形させることを特徴とするプラスチック容器変形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチック容器を変形させるプラスチック容器変形装置及びプラスチック容器変形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、プラスチックボトルに温度の高い内容物を充填する場合、当該内容物が冷却した後に容積が減少し、減圧状態となってプラスチックボトルの側面部が変形することを防止すべく、予め底部を突出させて凸形状にした上で内容物を充填し、冷却後に底部の形状を元に戻すことによって減圧状態を解消する手法が提案されている。例えば、特許文献１では、ロッド５０２をプラスチックボトル６００の内部に挿入し、底部を内側から押圧することによって当該底部を凸形状とする（図６（ａ）乃至（ｄ））。そして、内容物の冷却後に、別のロッド５０４によって底部を外側から押圧することによって当該底部の形状を元に戻す（図７（ａ）乃至（ｄ））。
【特許文献１】国際公開第２００４／０２８９１０号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述したように、プラスチックボトル６００の底部を変形させる際に、ロッド５０２によってプラスチックボトル６００の底部を内側から押圧する手法では、ロッド５０２の先端とプラスチックボトル６００の底部の内壁面とが擦れ合って、塵が発生する可能性がある。このような塵は、プラスチックボトル６００内への異物混入の原因となり、中に充填される内容物の品質を劣化させる。また、ロッド５０２の出し入れは、当該ロッド５０２のストロークが長いために工程に時間を要し、一方、不用意にロッド５０２の出し入れの速度を増加させると、底部への接触時の衝撃が大きくなって、当該底部を破損する恐れがある等、制御が困難である。
【０００４】
本発明は従来の問題を解決するためになされたもので、簡易にプラスチック容器の底部を変形させることが可能なプラスチック容器変形装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のプラスチック容器変形装置は、プラスチック容器の底部を突出した凸形状に変形させるものであって、圧力発生装置と、前記プラスチック容器口部への接続ノズルとからなり、前記接続ノズルを前記プラスチック容器口部へ接続後、前記圧力発生装置で発生させた気体及び／又は液体を、前記プラスチック容器内に導入し、該プラスチック容器内を加圧することにより、底部を突出した凸形状に変形させることを特徴とする。
【０００６】
この構成によれば、プラスチック容器の内部に導入された気体及び／又は液体の圧力がプラスチック容器の底面に作用して力が加わり、当該底部を外方へ突出した凸形状に変形させることが可能となる。
【０００７】
また、本発明のプラスチック容器変形装置は、前記圧力発生装置が、シリンダ部材と、該シリンダ部材の内壁面に接触して摺動するピストン部材とからなり、前記ピストン部材の摺動により、前記気体及び／又は液体を、前記プラスチック容器内に導入するようにしてもよい。
【０００８】
この構成によれば、ピストン部材をシリンダ内に摺動させることで、シリンダの内方の空間に充填されている気体及び／又は液体がプラスチック容器の内部へ吐出され、当該プラスチック容器内を加圧することで、底部を突出した凸形状に変形させることができる。
【０００９】
また、本発明のプラスチック容器変形装置は、前記プラスチック容器の側面部、ネック部及び頭部のいずれかに接触して支持する支持部を有するようにしてもよい。
【００１０】
この構成によれば、変形時にプラスチック容器の位置を固定することができるとともに、底部が突出した凸形状に変形した後も、当該プラスチック容器を正立させた状態とすることができる。
【００１１】
本発明のプラスチック容器変形方法は、プラスチック容器の底部を突出した凸形状に変形させるものであって、前記プラスチック容器内を気体及び／又は液体で加圧することにより、該プラスチック容器の底部を突出した凸形状に変形させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、プラスチック容器の内部に加圧気体及び／又は加圧液体を吐出させることによって、当該プラスチック容器の底部を簡易に突出した凸形状に変形させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態のプラスチックボトル変形装置について、図面を用いて説明する。図１は、プラスチックボトル（例えば、図６及び図７のように底部が凹凸反転可能なプラスチックボトル）に内容物を充填した製品の製造工程の概略を示す図である。
【００１４】
図１に示す製造工程は、底部突出工程１０、充填工程２０、キャップ装着工程３０、転倒殺菌工程４０、冷却工程５０及び底部復元工程６０からなる。底部突出工程１０は、プラスチックボトルの底部を突出させて凸形状に変形させる。充填工程２０は、この底部が凸形状に変形されたプラスチックボトルに高温（例えば摂氏８５度）の内容物を充填する。キャップ装着工程３０は、内容物が充填されたプラスチックボトルの頭部にキャップを装着する。
【００１５】
転倒殺菌工程４０は、キャップが装着されたプラスチックボトルを転倒させ、キャップ内側天面とノズル部内面の殺菌処理を行う。冷却工程５０は、殺菌処理後のプラスチックボトルに温水又は冷水を２０分乃至４０分程度振り掛けて、内容物が摂氏４０度程度になるまで冷却する。底部復元工程６０は、冷却後のプラスチックボトルの突出した底部を縮退させて元の形状に戻す。
【００１６】
本実施形態におけるプラスチックボトル変形装置は、上述した製造工程のうち、底部突出工程１０において用いられるものである。
【００１７】
図２乃至図４は、プラスチックボトル変形装置の構成の断面図及びプラスチックボトルの底部変形の工程を示す図であり、図２は第１の工程、図３は第２の工程、図４は第３の工程を示す。これらの図に示すプラスチックボトル変形装置１００は、管状部材としての接続ノズル１０２と、圧力発生装置としてのシリンダ１０４及びピストン１０６と、支持部１０８とによって構成される。
【００１８】
接続ノズル１０２は、中央部に貫通孔１０３が形成されており、下端部が平坦な面になっている。シリンダ１０４は、下端部が接続ノズル１０２の上端部に接続され、内方の空間が接続ノズル１０２に形成された貫通孔１０３と連続する空間を形成する。ピストン１０６は、シリンダ１０４の内壁面に接触して、当該シリンダ１０４内を摺動可能に取り付けられている。これら接続ノズル１０２、シリンダ１０４及びピストン１０６は一体化されている。支持部１０８は、変形の対象となるプラスチックボトル２００のネック部のフランジを下から支えるように接触して支持する。
【００１９】
図２に示す第１の工程では、プラスチックボトル２００は、ネック部が支持部１０８によって支持され、成立した状態で位置が固定される。更に、プラスチックボトル２００の口部の直上には、当該口部と接続ノズル１０２に形成された貫通孔１０３とが対向するように、一体化された接続ノズル１０２、シリンダ１０４及びピストン１０６が配置される。シリンダ１０４の内方の空間には、空気１５０が充填されている。
【００２０】
図３に示す第２の工程では、一体化された接続ノズル１０２、シリンダ１０４及びピストン１０６が動力を得て下方に移動し、接続ノズル１０２の下端部がプラスチックボトル２００の口部に接触する。上述したように、接続ノズル１０２の下端部は平坦な面になっており、一方、プラスチックボトル２００の口部も平坦な面となっているため、接続ノズル１０２の下端部とプラスチックボトル２００の口部とは隙間なく密着した状態となる。
【００２１】
このように、接続ノズル１０２の下端部とプラスチックボトル２００の口部とは隙間なく密着した状態となることによって、プラスチックボトル２００の内部、接続ノズル１０２に形成された貫通孔１０３、及び、シリンダ１０４の内方の空間は、連続する密閉された空間となる。
【００２２】
図４に示す第３の工程では、一体化された接続ノズル１０２、シリンダ１０４及びピストン１０６のうち、ピストン１０６のみが動力を得て、シリンダ１０４の内壁面に接触して当該シリンダ１０４内を摺動することによって、下方に移動する。これにより、シリンダ１０４の内方の空間に充填されていた空気１５０がプラスチックボトル２００内に向かって吐出する。この空気１５０をプラスチックボトル２００に導入したことによる加圧によって、プラスチックボトル２００の底部は圧力による力を受けて外方に押し出され、突出した凸形状となる。このとき、プラスチックボトル２００は、ネック部が支持部１０８によって支持されているため、底部が突出した凸形状に変形した後も、正立した状態を維持することができる。
【００２３】
このように、本実施形態のプラスチックボトル変形装置１００は、一体化された接続ノズル１０２、シリンダ１０４及びピストン１０６が下方に移動し、接続ノズル１０２の下端部がプラスチックボトル２００の口部に接触して密着した上で、ピストン１０６がシリンダ１０４内を摺動することによって下方に移動し、シリンダ１０４の内方の空間に充填されていた空気１５０がプラスチックボトル２００の内に向かって吐出することによって、当該プラスチックボトル２００の底部は中央部が外方に押し出され、突出した凸形状となる。
【００２４】
従って、従来のロッドによってプラスチックボトル２００の底部を内側から押圧する場合のように、ロッドの先端とプラスチックボトルの底部の内壁面とが擦れ合って、塵が発生することがなく、異物混入や充填される内容物の品質が劣化することを防止し、簡易にプラスチックボトル２００の底部を突出した凸形状に変形させることができる。
【００２５】
更には、プラスチックボトル変形装置１００では、支持部１０８がプラスチックボトル２００のネック部を支持しているため、当該プラスチックボトル２００は、位置が固定され、更には、底部が突出した凸形状に変形した後も、正立した状態を維持することができる。
【００２６】
以下、発明者による実験結果について説明する。図５は、実験に使用したプラスチックボトル（ペットボトル）の底部の拡大断面図である。実験に用いたペットボトルの底部は、正立したときに接地する部分である外縁部２０２の肉厚が０．２８ｍｍであり、上げ底となっている中央部２０４の肉厚が０．３３ｍｍである。このようなペットボトルを用いた場合、ピストン１０６を下方に移動させ、接続ノズル１０２を介してペットボトル内に向けて４０ＫＰａ（ゲージ圧。大気圧を１０１ＫＰａとしたときの絶対気圧では１４１ＫＰａ）の圧力で加圧されるように空気１５０を吐出させることによって、当該ペットボトルの底部は、中央部が外方に押し出され、突出した凸形状となった。
【００２７】
ところで、上述した実施形態では、シリンダ１０４の内方の空間に充填されている空気１５０をプラスチックボトル２００の内部に向けて吐出させるようにしたが、プラスチックボトル２００や当該プラスチックボトル２００に充填される内容物を変質させることのない他の気体をシリンダ１０４の内方の空間に充填させて、プラスチックボトル２００の内部に向けて吐出させるようにしてもよい。
【００２８】
また、気体でなく、プラスチックボトル２００や当該プラスチックボトル２００に充填される内容物を変質させることのない水等の液体をシリンダ１０４の内方の空間に充填させて、プラスチックボトル２００の内部に向けて吐出させるようにしてもよい。この場合には、プラスチックボトル２００の底部が変形した後、内部の液体を排出する工程を設ければよい。
【００２９】
更には、図１に示す製造工程において、充填工程２０における内容物の充填時に、プラスチック変形装置１００を用い、内容物をシリンダ１０４の内方の空間に充填させて、プラスチックボトル２００の内部に向けて吐出させ、その後、気体を追加加圧してもよいし、また、内容物と気体の混合物を充填加圧してもよい。この場合には、底部突出工程１０が不要となる。
【００３０】
また、上述した実施形態では、圧力発生装置として、シリンダ１０４及びピストン１０６を用いたが、他の構成によって、気体や液体をプラスチックボトル２００の内部に向けて吐出させるようにしてもよい。例えば、コンプレッサと圧力開閉弁とを接続ノズル１２０に配管接続した圧力発生装置を用いてもよいし、更には、コンプレッサに代えて、ポンプやロータリポンプを用いてもよい。また、圧力発生装置に圧力制御可能となるようにレギュレータを加えるとより好ましい。更には、圧力発生装置の配置は、プラスチック容器上部に限定されるものではなく、配管によって適宜所望の場所に配置されるようにしてもよい。
【００３１】
また、上述した実施形態では、支持部１０８は、プラスチックボトル２００のネック部を支持するようにしたが、側面部や頭部を支持するようにしてもよい。また、プラスチック容器は、実施形態におけるボトル形状に限定されるものではなく、カップやトレー等のプラスチック容器の変形にも本発明を適用することができる。更には、胴部が円筒に近い形状のプラスチック容器の場合は、内圧に対する胴部の変形が少なく、底部に多くの変形圧を充てることができるため、より好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
以上のように、本発明に係るプラスチック容器変形装置は、簡易にプラスチック容器の底部を突出した凸形状とすることができ、プラスチック容器変形装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】プラスチックボトルに内容物を充填した製品の製造工程の概略を示す図である。
【図２】プラスチックボトル変形装置の構成の断面図及び底部変形の第１の工程を示す図である。
【図３】プラスチックボトル変形装置の構成の断面図及び底部変形の第２の工程を示す図である。
【図４】プラスチックボトル変形装置の構成の断面図及び底部変形の第３の工程を示す図である。
【図５】変形実験に用いたペットボトルの底部の拡大断面図である。
【図６】従来のプラスチックボトルの底部を凸形状に変形する工程を示す図である。
【図７】従来のプラスチックボトルの底部の形状を復元する工程を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１００  プラスチックボトル変形装置（プラスチック容器変形装置）
１０２  接続ノズル
１０３  貫通孔
１０４  シリンダ
１０６  ピストン
１０８  支持部
１５０  空気
２００  プラスチックボトル（プラスチック容器）
【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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