JP2003011248A - 紙容器加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】熱風から紙容器への熱伝導効率を高めて、局所
的な加熱を回避するとともに、加熱装置の電力消費量を
低減した紙容器加熱装置を提供すること。 【解決手段】紙容器（４０１）内部に挿入されるヒータ
ーノズル（４０２）が箱型形状で、ヒーターノズル（４
０２）の側壁には多数の噴射口を有し、該噴射口から吹
き出した熱風（４０５、４０６、４０７）を回収するめ
の回収口（４０９）がヒーターノズルのエア供給側（４
１２）に接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は紙を基材とし表面に
熱可塑性樹脂を積層した液体用紙容器を成形、充填、密
封する液体充填機において、熱溶着のために紙容器底部
および頂部の熱可塑性樹脂を熱風により溶融する加熱装
置に関わるものである。

【０００２】

【従来の技術】酒、ジュース、コーヒーなどの飲料や、
洗剤、除草剤などの薬剤などを封入し、流通させるのに
使用されている液体用紙容器では、ガスバリア性などを
向上させるためのバリア層と、溶着、密封を行うための
シーラント層などが紙に積層された構造を有している。
バリア層にはアルミニウム箔やポリエステルフィルムに
アルミニウムや酸化珪素を蒸着したフィルムを、シーラ
ント層にはポリエチレンやポリエステルなどの熱可塑性
樹脂を用いることが多い。液体充填機では、カートンブ
ランクと呼ばれる成形前の筒状紙容器を成形し、内容物
を充填し、密封する機能を有しており、これらの機能の
うち、紙容器の底部を形成する工程と、内容物充填後に
紙容器の頂部を封鎖する工程において、熱風により上記
シーラント層を溶融し、圧着する熱溶着方式が一般的に
用いられている。

【０００３】シーラント層を溶融する工程では、電熱ヒ
ーターにより熱風を作り出し、箱型形状のヒーターノズ
ルを紙容器に挿入して、該ヒーターノズルの側壁に開け
られた多数の噴射口を通って熱風が紙容器に向かって吹
き出す構成をとり、ここから吹き出した熱風が紙容器に
熱を与えることにより熱可塑性樹脂を溶融している。

【０００４】一方、従来のオーブンでは、熱風が吹き出
すヒーターノズルが紙容器に挿入され、ヒーターノズル
側壁に開けられた多数の噴射口より熱風が噴射されてい
るが、該ヒーターノズルの取り付け板が紙容器に蓋をす
るかのごとく覆い被さるため、熱風の逃げ道が無くなっ
ていた。

【０００５】すなわち、図７に示すように、ヒーターノ
ズル（１０２、１０３）の上部には図示しない電熱ヒー
ターがあり、図示しない昇降装置により紙容器（１０
１）内部に挿入され、ヒーターノズル側壁に開けられた
図示しない噴射口から熱風が吹き出す。吹き出した熱風
は相対する紙容器内面に吹き付けられる。紙容器（１０
１）に当たった後の熱風は（１０５、１０６、１０７）
に図示する方向に流れるが、（１０７）の方向には底部
成形時はマンドレルが、頂部成形時は充填液体の液面が
（１０８）に示す位置近傍にあるため、（１０７）の方
向にはほとんど流れが生じていない。また、（１０６）
の方向にはヒーターノズル取り付け部（１０４）やヒー
ターチャンバー（図示せず）があるために非常に流れに
くく、紙容器内部に当たった後の熱風が逃げにくい構造
となっている。

【０００６】このため、紙容器に熱を与え終わった熱風
がその場にとどまるので、ヒーターノズルから噴射され
る熱の高い熱風が紙容器に当たらずに熱効率が悪いもの
となっており、必要以上にヒーター設定温度を上げなけ
ればならず、場合によっては過加熱による紙容器の損傷
が生じていた。

【０００７】上述のバリア層にポリエステルフィルムに
アルミニウムや酸化珪素を蒸着したフィルムを使用した
紙容器は、再資源化が容易であるため、近年多く用いら
れるようになっている。しかし、このような無機物の蒸
着層を設けたフィルムは、アルミニウム箔と比して熱伝
導性が悪いため、アルミニウム箔を使用したもの以上に
局所的な過加熱が起こりやすい。オーブンに揺動機構を
付加して過加熱を防ぐ方式なども考案されているが、機
構が複雑になり、特に高速機において炙る時間が短い場
合などには有意性に疑問がある。また、噴射口の配置や
孔径に変化を持たせて、熱の分布を制御する方策も施さ
れているが、満足できる結果は得られていない。

【０００８】また、熱風による溶融は原理的に熱伝達効
率が悪く、熱風を作り出す、例えば電熱ヒーターなどの
出力が大きいものが必要となり、電力消費量が大きい装
置になっていた。

【発明が解決しようとする課題】

【０００９】本発明はこのような従来の問題点に鑑みな
されたもので、紙容器液体充填機などで紙容器の底部や
頂部のシーラント層を溶融する際に使用される加熱装置
において、熱風から紙容器への熱伝達効率を高めて、局
所的な加熱を回避するとともに、加熱装置の電力消費量
を低減した紙容器加熱装置を提供することを課題とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の発明は、紙を基材とし表面に熱可塑性樹脂を積層した
液体用紙容器を成形、充填、密封する液体充填機におい
て、熱溶着のために紙容器底部および頂部の熱可塑性樹
脂を熱風により溶融する紙容器加熱装置で、紙容器内部
に挿入されるヒーターノズルが箱型形状で側壁に多数の
噴射口を有し、該噴射口から吹き出した熱風を回収する
ための回収口がヒーターノズルのエア供給側に接続され
ていることを特徴とする紙容器加熱装置である。

【００１１】すなわち、紙容器に熱を与えた後の熱風を
速やかに逃がすために、ヒーターノズル近傍に熱風の回
収口を設けると共に、この回収口がヒーターノズル一次
側エア供給部に接続されているもので、紙容器に熱を与
え終わった熱風を回収口から１次側に回収することで、
その余熱を再利用するものである。

【００１２】請求項２に記載の発明は、請求項１の発明
において、前記回収口とヒーターノズルのエア供給側の
接続部でエア供給側流路が絞られていて負圧を発生する
ことにより該回収口より熱風を吸引する機構を具備する
ことを特徴とする紙容器加熱装置である。

【００１３】すなわち、前述の回収口がヒーターノズル
１次側エア供給部に接続されている部分で、エア供給側
流路が絞られていて、１次側エアの流れにより負圧を発
生させることで、回収口から積極的に熱を与え終わった
熱風を回収するものである。

【００１４】請求項３に記載の発明は、請求項１の発明
において、前記回収口がヒーターノズルのエア供給側に
接続されており、回収側流路にブロアなどの吸引・送出
機構を具備することにより、該回収口より熱風を回収す
ることを特徴とする紙容器加熱装置である。

【００１５】すなわち、前述の回収側の流路上に例えば
ブロアなどの吸引・送出機構を設け、回収口から積極的
に熱を与え終わった熱風を回収するものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に本発明の紙容器加熱装置
を、その実施の形態に基づいて説明する。図１はヒータ
ーノズル（２０２）の中央部に熱風の回収口（２０９）
を具備する本発明の紙容器加熱装置における熱風回収口
を示した模式図である。ヒーターノズル（２０２、２０
３）の上部には図示しない電熱ヒーターがあり、図示し
ない昇降装置により紙容器（２０１）内部に挿入され、
ヒーターノズル側壁に開けられた図示しない噴射口から
熱風が吹き出す。吹き出した熱風は相対する紙容器内面
に吹き付けられる。紙容器（２０１）に当たった後の熱
風は（２０５、２０６、２０７）に図示する方向に流れ
る。（２０６）の方向にはヒーターノズル取り付け部
（２０４）やヒーターチャンバー（図示せず）があるた
めに非常に流れにくくなっているが、図７に示す従来の
ヒーターノズルと比して、（２０７）の方向に回収口
（２０９）があるため、（２０７）の方向には熱風が速
やかに流れ、紙容器（２０１）近傍に熱を与え終わった
熱風が滞留することが無くなり、ヒーターから紙容器へ
の熱伝達効率が高まる。

【００１７】また、上記回収口は図２のごとく（３０
６）の方向にあっても良い。

【００１８】図３は、上記回収口を電熱ヒーター（４１
１）の１次側（４１２）に接続した本発明の請求項１に
記載の発明を示した概略説明図である。ヒーターノズル
（４０２、４０３）、ヒーターチャンバー（４１０）、
ヒーターノズル取り付け部（４０４）、電熱ヒーター
（４１１）、および配管は、図示しない昇降装置により
紙容器（４０１）に挿入される。ヒーターノズル（４０
２、４０３）側壁には、多数の噴射口（図示せず）が開
けられており、ここから相対する紙容器（４０１）に熱
風を吹き付けている。紙容器に当たった後の熱風は（４
０５、４０６、４０７）に図示する方向に流れる。（４
０７）の方向には回収口（４０９）があり、回収口（４
０９）は電熱ヒーター（４１１）の１次側（４１２）に
接続されている。（４０７）の方向に流れた熱風は回収
口（４０９）を通り、電熱ヒーター（４１１）の１次側
（４１２）に戻るため、電熱ヒーター（４１１）に供給
されるエアに紙容器に熱を与えた後の熱風の余熱を利用
することができる。

【００１９】図４は回収口接続部（５０６）において、
エア供給側を絞り、流速を上げることによって回収口か
ら回収した熱風を積極的に吸入する本発明請求項２に記
載の発明を示した概略説明図である。電熱ヒーター（５
０１）の１次側では図示しないブロアにより（５０
３）、（５０６）、（５０４）を経由してエアが供給さ
れている。また、（５０２）の端部（図示せず）は回収
口となっており、紙容器に熱を与え終わった熱風は（５
０２）を経由して（５０６）に到達する。エア供給を行
う１次側配管と回収口につながる回収側配管の接続部
（５０６）において、エア供給側配管を（５０３）、
（５０４）に対して絞ることで、（５０６）部の流速が
上がり、この部分での圧力が低下する。圧力が低下する
ことで回収側から紙容器に熱を与え終わった熱風を積極
的に回収することになる。

【００２０】図５は紙容器（６０１）に熱を与え終わっ
た熱風を回収するための回収口が電熱ヒーター（６１
１）の１次側（６１２）に接続されており、その途中に
例えばブロア（６１３）などの吸引・送出機構を備える
本発明請求項３に記載の発明を示した概略説明図であ
る。ヒーターノズル（６０２、６０３）、ヒーターチャ
ンバー（６１０）、ヒーターノズル取り付け部（６０
４）、電熱ヒーター（６１１）、および配管は、図示し
ない昇降装置により紙容器（６０１）に挿入される。ヒ
ーターノズル（６０２、６０３）側壁には、多数の噴射
口（図示せず）が開けられており、ここから相対する紙
容器（６０１）に熱風を吹き付けている。紙容器に当た
った後の熱風は（６０５、６０６、６０７）に図示する
方向に流れる。（６０７）の方向には回収口（６０９）
があり、回収口（６０９）は電熱ヒーター（６１１）の
１次側（６１２）に接続されている。（６０７）の方向
に流れた熱風は、ブロア（６１３）により吸い込まれ、
回収口（６０９）を通り、電熱ヒーター（６１１）の１
次側（６１２）に戻るため、電熱ヒーター（６１１）に
供給されるエアに紙容器に熱を与えた後の熱風の余熱を
利用することができる。

【００２１】上記のように、本発明においては、紙容器
に熱風を吹き付けてシーラント層を溶融する際に、紙容
器に熱を与え終わった熱風が逃げる道として回収口を具
備することを特徴とするものである。また、回収口から
回収した熱風を電熱ヒーターの１次側に戻すことにより
熱風の余熱を利用することを特徴とするものである。

【００２２】以下に本発明の実施例を説明する。

【実施例】＜実施例１＞図６は図示しない昇降装置によ
り紙容器（７０１）にヒーターノズル（７０２、７０
３）が挿入されている状態を示した概略図である。電熱
ヒーター（７１１）によって暖められた熱風は、ヒータ
ーチャンバー（７１０）、ヒーターノズル（７０２、７
０３）を経由して、ヒーターノズル側壁に開けられてい
る噴射口（図示せず）から紙容器（７０１）に吹き付け
られる。紙容器（７０１）に当たった後の熱風は（７０
５、７０６、７０７）の方向に流れる。このうち、（７
０７）の方向には充填液の液面もしくはマンドレルヘッ
ドが（７０８）の位置付近に存在するが、（７０７）の
方向に流れた熱風は回収口（７０９）の方向に流れてい
く。この回収口（７０９）は電熱ヒーターの１次側（７
１２）と接続されており、紙容器に熱を与えた後の熱風
は回収口（７０９）を経由して電熱ヒーターの１次側に
戻る。

【００２３】回収口（７０９）と電熱ヒーターの１次側
（７１２）の接続部（７１３）では、電熱ヒーターの１
次側配管が絞ってあり、流速が上がることからここでの
圧力が低くなることによって、回収口からの吸入を支援
している。また、熱風回収において、接続部での圧力低
下の恩恵を受けやすくするために、回収口の接続部近傍
も配管径を細くした方が好ましい。

【００２４】

【発明の効果】本発明は、紙を基材とし表面に熱可塑性
樹脂を積層した液体用紙容器を成形、充填、密封する液
体充填機において、熱溶着のために紙容器底部および頂
部の熱可塑性樹脂を熱風により溶融する加熱装置に関わ
るもので、ヒーターノズル部に回収口を設け、紙容器に
熱を与えた後の熱風を速やかに紙容器近傍から逃がすこ
とによって、ヒーターノズルから噴射される熱の高い熱
風を常に紙容器に当てることができ、ヒーター設定温度
を下げても効率の良い溶融を得られるとともに、紙容器
への損傷の可能性を下げることができる。また、紙容器
に熱を与えた後の熱風を回収し、電熱ヒーターの１次側
に戻すことによって、余熱利用が可能となり、電熱ヒー
ターの出力を抑えることができ、省電力となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の紙容器加熱装置における熱風回収口の
一実施例を示す、模式図である。

【図２】本発明の紙容器加熱装置における熱風回収口の
別の実施例を示す、模式図である。

【図３】本発明の紙容器加熱装置の一実施例を示す、概
略説明図である。

【図４】本発明の紙容器加熱装置の別の実施例を示す、
概略説明図である。

【図５】本発明の紙容器加熱装置のさらに別の実施例を
示す、概略説明図である。

【図６】本発明における熱風回収口が電熱ヒーターの１
次側に接続されており、接続部においてヒーターへのエ
ア供給側を絞って、流速を上げ、圧力を下げることによ
り、回収口からの熱風の回収を支援する実施例１の概略
図である。

【図７】紙容器を加熱溶融する際のヒーターノズルと紙
容器の位置関係を示す模式図である。

【符号の説明】

１０１、２０１、３０１、４０１、６０１、７０１‥‥
紙容器 １０２、２０２、３０２、４０２、６０２、７０２‥‥
センターヒーターノズル １０３、２０３、３０３、４０３、６０３、７０３‥‥
サイドヒーターノズル １０４、２０４、３０４、４０４、６０４、７０４‥‥
ヒーターノズル取り付け板 １０５、１０６、１０７、２０５、２０６、２０７‥‥
熱風の流線 ３０５、３０６、３０７、４０５、４０６、４０７‥‥
熱風の流線 ６０５、６０６、６０７、７０５、７０６、７０７‥‥
熱風の流線 １０８、２０８、３０８、４０８、６０８、７０８‥‥
液面またはマンドレルヘッドの位置 ２０９、３０９、４０９、５０２、６０９、７０９‥‥
回収口 ４１０、６１０、７１０‥‥ヒーターチャンバー ４１１、５０１、６１１、７１１‥‥電熱ヒーター ４１２、５０３、５０４、６１２、７１２‥‥１次側エ
ア供給路 ５０５‥‥ヒーター後の流路 ５０６、７１３‥‥回収口接続部 ６１３‥‥ブロア

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3E049 AA02 AB06 BA01 BA03 DB01 3E075 AA28 BA30 BB02 CA01 DD17 DD42 DE25 GA04 3E094 AA03 BA02 BA06 BA07 CA19 DA02 DA03 HA08 HA20

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】紙を基材とし表面に熱可塑性樹脂を積層し
   た液体用紙容器を成形、充填、密封する液体充填機にお
   いて、熱溶着のために紙容器底部および頂部の熱可塑性
   樹脂を熱風により溶融する紙容器加熱装置で、紙容器内
   部に挿入されるヒーターノズルが箱型形状で、ヒーター
   ノズルの側壁に多数の噴射口を有し、該噴射口から吹き
   出した熱風を回収するための回収口がヒーターノズルの
   エア供給側に接続されていることを特徴とする紙容器加
   熱装置。
2. 【請求項２】前記回収口とヒーターノズルのエア供給側
   の接続部でエア供給側流路が絞られていて負圧を発生す
   ることにより該回収口より熱風を吸引する機構を具備す
   ることを特徴とする請求項１に記載の紙容器加熱装置。
3. 【請求項３】前記回収口がヒーターノズルのエア供給側
   に接続されており、回収側流路にブロアなどの吸引・送
   出機構を具備することにより、該回収口より熱風を回収
   することを特徴とする請求項１に記載の紙容器加熱装
   置。