JP2005111689A - 包装容器製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】充填（てん）された内容物が、蓋（ふた）体を構成する成形材料の熱の影響を受けることがないようにする。
【解決手段】筒状のケーシング２４と蓋体３０とが一体にされた蓋付きケーシング２５を形成する蓋付きケーシング形成装置と、走行自在に配設され、前記蓋付きケーシング２５が挿入される複数のバケット４３を備えた搬送装置と、前記バケット４３内に挿入された蓋付きケーシング２５内に内容物を充填する充填装置とを有する。そして、前記バケット４３は、前記蓋付きケーシング２５の蓋体３０を冷却する冷却装置を備える。この場合、蓋付きケーシング２５の蓋体３０が冷却装置によって冷却されるので、蓋体３０を構成する成形材料から内容物に熱が伝達されるのを防止することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、包装容器製造装置に関するものである。

従来、内容物として牛乳、清涼飲料等の液体食品を収容する包装容器において、包装容器本体の上端に、射出成形によって形成され、頂壁を構成する蓋（ふた）体を備えたものが提供されている。

この種の包装容器を製造するに当たり、断面が四角形の形状を有する筒状のケーシングの一端に、蓋体が射出成形によって一体に、かつ、液密状に形成され、底部に開口を有するケーシング、すなわち、蓋付きケーシングが形成される。そのために、前記ケーシングの一端を金型装置のキャビティ空間内に臨ませてセットし、溶融させられた成形材料としての樹脂をキャビティ空間に充填（てん）するようにしている。

続いて、前記蓋付きケーシングは、無端コンベヤのバケット内に挿入されて、倒立させられた状態で間欠的に搬送され、前記底部の開口を介して液体食品が充填された後、底部が折り目に沿って折り畳まれ、熱によってシールされて包装容器内が密封される（例えば、特許文献１参照。）。
特開平１０−２７８９０３号公報

しかしながら、前記従来の包装容器においては、蓋体が射出成形によって形成された後に、液体食品が蓋付きケーシングに充填されるようになっているので、蓋体を構成する樹脂が十分に冷却されていない場合には、樹脂から液体食品に熱が伝達され、液体食品によっては熱の影響を受けてしまう。

そこで、射出成形によって蓋体が形成されてから液体食品を充填するまでの時間を長くすることが考えられるが、その場合、包装容器を製造するためのサイクルが長くなるだけでなく、蓋体を形成するポイントから、蓋付きケーシングをバケット内に挿入するポイントまでの搬送経路を長くする必要が生じ、包装容器製造装置が大型化してしまう。

本発明は、前記従来の包装容器の問題点を解決して、充填された内容物が、蓋体を構成する成形材料の熱の影響を受けることがなく、小型化することができる包装容器製造装置を提供することを目的とする。

そのために、本発明の包装容器製造装置においては、筒状のケーシングと蓋体とが一体にされた蓋付きケーシングを形成する蓋付きケーシング形成装置と、走行自在に配設され、前記蓋付きケーシングが挿入される複数のバケットを備えた搬送装置と、前記バケット内に挿入された蓋付きケーシング内に内容物を充填する充填装置とを有する。

そして、前記バケットは、前記蓋付きケーシングの蓋体を冷却する冷却装置を備える。

本発明の他の包装容器製造装置においては、さらに、前記蓋体は射出成形によって形成される。

本発明の更に他の包装容器製造装置においては、さらに、前記冷却装置は、蓋付きケーシングをバケット内に挿入したときに、蓋体と接触するヒートシンクを備える。

本発明の更に他の包装容器製造装置においては、さらに、前記ヒートシンクの一部はバケットの外周面に露出させられる。

本発明の更に他の包装容器製造装置においては、さらに、前記ヒートシンク内にヒートパイプが埋設される。

本発明によれば、包装容器製造装置においては、筒状のケーシングと蓋体とが一体にされた蓋付きケーシングを形成する蓋付きケーシング形成装置と、走行自在に配設され、前記蓋付きケーシングが挿入される複数のバケットを備えた搬送装置と、前記バケット内に挿入された蓋付きケーシング内に内容物を充填する充填装置とを有する。

そして、前記バケットは、前記蓋付きケーシングの蓋体を冷却する冷却装置を備える。

この場合、蓋付きケーシングの蓋体が冷却装置によって冷却されるので、蓋体を構成する成形材料から内容物に熱が伝達されるのを防止することができ、内容物が熱の影響を受けるのを防止することができる。

また、蓋体が形成されてから内容物を充填するまでの時間を長くする必要がないので、包装容器を製造するためのサイクルを短くすることができる。そして、蓋体を形成するポイントから、蓋付きケーシングをバケット内に挿入するポイントまでの搬送経路を長くする必要がなくなるので、包装容器製造装置を小型化することができる。

本発明の他の包装容器製造装置においては、さらに、前記ヒートシンクの一部はバケットの外周面に露出させられる。

この場合、前記ヒートシンクの一部がバケットの外周面に露出させられるので、蓋体からヒートシンクに伝達された熱が無菌充填室内の雰囲気中に放出される。したがって、熱の放出を良好にすることができる。

本発明の更に他の包装容器製造装置においては、さらに、前記ヒートシンク内にヒートパイプが埋設される。

この場合、ヒートシンク内にヒートパイプが埋設されるので、ヒートシンクにおける各部の熱を均一にすることができる。したがって、熱の放出を一層良好にすることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図２は本発明の実施の形態における包装容器製造装置の概略を示す斜視図、図３は本発明の実施の形態における蓋体を形成する際の状態を示す図、図４は本発明の実施の形態における蓋付きケーシングの斜視図、図５は本発明の実施の形態におけるコンベヤの概略図である。

図において、１１は包装容器製造装置であり、該包装容器製造装置１１は、独立した２系統の第１、第２の充填ライン１２、１３を備え、該各第１、第２の充填ライン１２、１３において、セットされたリールＲ１、Ｒ２に基づいて、例えば、２種類の包装容器１５、１６を製造する。この場合、各包装容器１５、１６は縦方向の寸法が異なり、内容物として収容される牛乳、清涼飲料等の液体食品の量が異なるだけであるので、主として、第１の充填ライン１２において包装容器１５を製造する場合について説明し、必要に応じて、第２の充填ライン１３において包装容器１６を製造する場合について補足して説明する。

ところで、各第１、第２の充填ライン１２、１３において、二つのリールＲ１、Ｒ２を図示されない繰出機にセットすることができるようになっていて、一方のリールから繰り出された包材１８がなくなると、他方のリールから包材１８が繰り出される。そのために、一方のリールから繰り出された包材１８の最後端と他方のリールから繰り出された包材１８の最前端とがスプライサ１９によって連結される。このようにして、リールＲ１、Ｒ２が交換されることによって、空のリールが新しいリールに置き換えられ、包材１８が連続して繰り出される。

なお、前記包材１８は、図示されない紙基材、該紙基材に被覆されて最外層を構成するポリエチレン樹脂等から成る第１の樹脂フィルム、及び前記紙基材に被覆されて最内層を構成するポリエチレン樹脂等から成る第２の樹脂フィルムを備えた積層構造から成り、必要に応じて、アルミ箔（はく）、ガスバリヤ性樹脂等から成り、ガスバリヤ性を有するバリヤ層が前記紙基材に隣接させて形成される。

前記包材１８の搬送方向におけるスプライサ１９より下流側に、縦シールを行うに当たり、包材１８が湿気を吸収するのを防止するために、図示されないストリップテープが包材１８の縁部において、包材１８の端面を包み込むように融着される。

続いて、包材１８は、容器成形領域ＡＲ１に送られて、包装容器１５の寸法に対応する長さごとに切断されて、ブランクス２３が形成される。該ブランクス２３には、あらかじめ所定の箇所に折り目が形成され、図示されない成形装置は、ブランクス２３を折り目に沿って折り畳み、断面が四角形の形状を有する筒状のケーシング２４を形成する。なお、該ケーシング２４は、その後の工程で１対ずつ処理するために、一対ずつ形成される。

次に、前記各ケーシング２４は、射出成形領域ＡＲ２に送られ、該射出成形領域ＡＲ２において、図４に示されるように、ケーシング２４の一端に、蓋体３０が射出成形によって一体に、かつ、液密状に形成され、底部に開口を有し、ケーシング２４と蓋体３０とが一体になった蓋付きケーシング２５が形成される。なお、前記蓋体３０は、任意の形状及び構造を有し、本実施の形態においては、本体３０ａの中央に筒状の注出口部３０ｂが形成されるようになっている。また、該注出口部３０ｂは、所定の位置に、成形材料としての樹脂を薄くすることによって形成された破断部を備え、該破断部を破断することによって、包装容器１５を開封し、液体食品を注出するための注出口を形成することができるようになっている。

前記射出成形領域ＡＲ２には、マンドレルユニット３１、射出成形ユニット３２、成形材料供給ユニット３３等から成る蓋付きケーシング形成装置が配設される。前記マンドレルユニット３１は、等ピッチ角度（本実施の形態においては、９０〔°〕）で放射状に配設された複数の、本実施の形態においては、４対のマンドレル３５を備え、間欠的に回転させられ、各マンドレル３５を、ケーシング２４を装填するための装填ステーション、蓋体を形成するための成形ステーション、蓋付きケーシング２５を排出するための排出ステーション、及び空きステーションに置く。

また、射出成形ユニット３２は、射出装置３７、及び前記成形ステーションに配設された金型装置３８を備え、射出装置３７は、前記成形材料供給ユニット３３のホッパ３９から供給された樹脂、例えば、ポリエチレン樹脂のペレットを受け、溶融させて、金型装置３８のキャビティ空間Ｃに充填する。

したがって、キャビティ空間Ｃ内の樹脂を冷却することによって、前記ケーシング２４の一端に蓋体３０が一体に形成され、蓋付きケーシング２５が形成される。

そのために、前記各マンドレル３５は、本体部３５ａ、及び該本体部３５ａの先端に取り付けられ、内側金型を構成するインナツール３５ｂを備える。また、前記金型装置３８は、マンドレル３５と対向する位置に配設され、外側金型を構成するアウタツール３８ａを備え、前記インナツール３５ｂとアウタツール３８ａとの間に、キャビティ空間Ｃが形成される。なお、該キャビティ空間Ｃは蓋体３０の形状に対応する形状を有する。

このようにして、蓋付きケーシング２５が形成されると、蓋付きケーシング２５は、排出ステーションにおいて図示されないピックアップ装置によってマンドレル３５から取り出され、液体食品を充填するための充填領域ＡＲ３に送られる。

該充填領域ＡＲ３は、図示されない無菌充填室内に形成され、該無菌充填室内において、搬送装置としての無端コンベヤ４１が図５の矢印Ａ方向に走行自在に配設され、前記蓋付きケーシング２５は、倒立させられた状態で無端コンベヤ４１に搭載され、液体食品が充填される。なお、前記無端コンベヤ４１において、同時に１対の蓋付きケーシング２５に液体食品を充填することができるようになっている。また、前記無菌充填室内には、無菌媒体として滅菌空気が循環させられ、無菌充填室を無菌状態に維持する。

前記無端コンベヤ４１は、フレーム４０から突出させて、かつ、所定の距離を置いて回転自在に配設された二つの折返し用のローラ４２、各ローラ４２を包囲してトラック状に配設されたレール４６、前記各ローラ４２間に張設され、かつ、前記レール４６に沿って走行自在に配設された走行部材としてのコンベヤ４５、該コンベヤ４５の幅方向（図５における奥行方向）において互いにレール４６を挟んで並設され、走行方向において所定のピッチで形成された複数対のバケット４３等を備える。なお、前記走行部材としてコンベヤ４５に代えてチェーンを使用することもできる。

前記レール４６は、上下に平行に延在させて形成された二つの直線部分４６ａ、４６ｂ、及び該各直線部分４６ａ、４６ｂの両端間を連結して形成された半円形状部分４６ｃ、４６ｄを備え、該各半円形状部分４６ｃ、４６ｄによってコンベヤ４５の折返し部が構成される。

前記ローラ４２のうちの一方は、駆動部としての図示されない搬送用モータに連結され、該搬送用モータを駆動することによって、前記コンベヤ４５は、隣接する各バケット４３間の距離ずつ間欠的に走行させられる。前記コンベヤ４５は、走行方向において互いに連結された複数対のアンカー部材４４を備え、各アンカー部材４４に前記バケット４３が取り付けられる。

該バケット４３は、各包装容器１５と実質的に等しい高さにされる。なお、前記蓋付きケーシング２５には、液体食品が充填された後に、底壁を形成するためにあらかじめボトム折畳み部が形成される。したがって、バケット４３内に蓋付きケーシング２５を挿入したときに、ボトム折畳み部がバケット４３から突出するように、バケット４３は蓋付きケーシング２５から低くされる。

また、バケット４３の先端の近傍には、外周面を包囲して、かつ、高さ方向に移動自在に作動リング４７が配設され、該作動リング４７と連動させて二つのボリュームフラップ４８が揺動自在に配設される。該各ボリュームフラップ４８は、前記作動リング４７の移動に伴って、作動位置及び非作動位置を採り、蓋付きケーシング２５のボトム折畳み部をシールする間は作動位置に置かれ、バケット４３内の空間を狭くして蓋付きケーシング２５を周囲から押さえ込み、蓋付きケーシング２５の容量を小さくする。また、蓋付きケーシング２５をバケット４３内に挿入する際、及び包装容器１５をバケット４３より取り出す際には非作動位置に置かれ、バケット４３内の空間を広くして蓋付きケーシング２５の挿入及び包装容器１５の取出しを容易にする。

ところで、前記無端コンベヤ４１において、所定の位置、本実施の形態においては、左端の位置に挿入ステーションＳ１が設定され、該挿入ステーションＳ１において、図示されない挿入装置は、前記蓋体３０を先頭にし、バケット４３の開口と対向させた状態で蓋付きケーシング２５を図示されないガイドレールに沿って、又はベルトによって前進（図２において右方向に移動）させ、バケット４３内に挿入する。この場合、ボリュームフラップ４８は非作動位置に置かれる。

前記挿入ステーションＳ１に隣接させて、滅菌ステーションＳ２が設定され、該滅菌ステーションＳ２に噴射ノズル７１が蓋付きケーシング２５と対向させて配設される。前記噴射ノズル７１は、所定のタイミングで滅菌剤としての低濃度の過酸化水素ガスを蓋付きケーシング２５の内周面に向けて噴射し、蓋付きケーシング２５内を滅菌する。

また、前記滅菌ステーションＳ２に隣接させて、紫外線照射ステーションＳ３が設定され、該紫外線照射ステーションＳ３に紫外線ライト７２が蓋付きケーシング２５と対向させて配設される。前記紫外線ライト７２は、所定のタイミングで紫外線を蓋付きケーシング２５の内周面に向けて放射し、蓋付きケーシング２５内を滅菌する。

そして、前記紫外線照射ステーションＳ３に隣接させて、乾燥ステーションＳ４が設定され、該乾燥ステーションＳ４に熱風ノズル７３が蓋付きケーシング２５と対向させて配設される。前記熱風ノズル７３は、所定のタイミングで熱風を蓋付きケーシング２５の内周面に向けて噴射し、蓋付きケーシング２５内を乾燥させるとともに、過酸化水素ガスを除去する。

さらに、前記乾燥ステーションＳ４に隣接させて、充填ステーションＳ５が設定され、該充填ステーションＳ５に充填ノズル７４が蓋付きケーシング２５と対向させて配設される。ところで、前記バケット４３は、蓋付きケーシング２５を倒立させた状態で保持し、前記充填ノズル７４は、前記無菌充填室外に配設され、液体食品を収容するタンク７５と接続され、所定のタイミングで、タンク７５から供給された液体食品を、倒立させられた状態の蓋付きケーシング２５内に所定の量だけ充填する。なお、前記充填ノズル７４とタンク７５との間には、サーボフローメータ７６が配設され、該サーボフローメータ７６によって液体食品が計量される。そして、前記充填ノズル７４、タンク７５、サーボフローメータ７６等によって充填装置が構成される。

また、前記充填ステーションＳ５に隣接させてボリュームフラップ作動ステーションＳ６が設定され、該ボリュームフラップ作動ステーションＳ６に作動装置５４が配設される。該作動装置５４は、無端コンベヤ４１に対して傾けて配設されたガイド５５を備え、バケット４３が作動装置５４を通過し、作動リング４７がガイド５５に接触すると、作動リング４７を徐々に上方（バケット４３の先端側）に移動させる。これに伴って、バケット４３内の空間が狭くされ、蓋付きケーシング２５が周囲から押さえ込まれ、蓋付きケーシング２５の容量が小さくなる。

そして、前記ボリュームフラップ作動ステーションＳ６に隣接させて、第１シールステーションＳ７が設定され、該第１シールステーションＳ７に折畳装置５７、及び超音波式のシール装置５８が配設される。前記折畳装置５７は、バケット４３の上端から突出させられた蓋付きケーシング２５のボトム折畳み部を折り目に沿って折り畳み、前記シール装置５８は、ボトム折畳み部を折り畳むことによって形成されたシールフィンを超音波でシールする。

また、前記レール４６の半円形状部分４６ｄに沿って、かつ、半円形状部分４６ｄの径方向外方に、第２シールステーションＳ８〜Ｓ１０が設定され、該第２シールステーションＳ８〜Ｓ１０にわたって弧状の折畳みレール５９が配設され、該折畳みレール５９は、バケット４３が半円形状部分４６ｄを通過する間に、前記ボトム折畳み部を更に折り畳む。第２シールステーションＳ９には、加熱装置６０が配設され、該加熱装置６０は、前記ボトム折畳み部を折り畳むことによって形成された三角片部のシール部分に向けて熱風を噴射し、シール部分の第１の樹脂フィルムを溶融させる。また、第２シールステーションＳ１０には、圧接装置６１が配設され、該圧接装置６１は、図示されないフラップを備え、該フラップによって三角片部を押さえ付け、シールを行う。このようにして、底壁が形成され、包装容器１５が完成される。

そして、無端コンベヤ４１の走行方向における第２シールステーションＳ１０より下流側に、作動装置６２が配設される。該作動装置６２は、無端コンベヤ４１に対して傾けて配設されたガイド６３を備え、バケット４３が作動装置６２を通過し、作動リング４７がガイド６３に接触すると、作動リング４７を徐々に下方（バケット４３の根元側）に移動させる。これに伴って、バケット４３内の空間が広くされ、包装容器１５内は減圧状態にされる。したがって、包装容器１５を開封するときに外力が加わっても、包装容器１５内から液体食品が押し出されることがなくなる。

また、前記無端コンベヤ４１の走行方向における作動装置６２より下流側に、取出ステーションＳ１１が設定され、該取出ステーションＳ１１に取出機６４が配設される。該取出機６４は、バケット４３内から包装容器１５を取り出す。このとき、包装容器１５は、蓋体３０を上に向けて取り出される。

空になったバケット４３は、レール４６の直線部分４６ａに沿って搬送され、再び挿入ステーションＳ１に送られる。

ところで、本実施の形態においては、射出成形領域ＡＲ２において蓋付きケーシング２５が形成され、該蓋付きケーシング２５は、直ちに充填領域ＡＲ３に送られ、該充填領域ＡＲ３における挿入ステーションＳ１においてバケット４３内に挿入され、続いて、充填ステーションＳ５に送られ、該充填ステーションＳ５において液体食品が充填される。このとき、前記蓋体３０を構成する樹脂が十分に冷却されていない場合には、樹脂から液体食品に熱が伝達され、液体食品によっては熱の影響を受けてしまう。

そこで、前記蓋付きケーシング２５をバケット４３内に挿入するのに伴って、蓋体３０を冷却し、樹脂の温度を低くするために、バケット４３内に冷却装置が配設される。

図１は本発明の実施の形態におけるバケット内に蓋付きケーシングが挿入された状態を示す断面図、図６は本発明の実施の形態におけるバケット内に蓋付きケーシングが挿入された状態を示す斜視図、図７は本発明の実施の形態における冷却プレートの斜視図である。

図において、４３はバケットであり、前記挿入ステーションＳ１（図５）において、蓋付きケーシング２５は蓋体３０を先頭にしてバケット４３内に挿入される。蓋付きケーシング２５がバケット４３内に挿入された状態で、ボトム折畳み部８０はバケット４３の縁部より突出させられる。なお、ボトム折畳み部８０には、所定の折り目ｍ１、ｍ２が形成され、該折り目ｍ１、ｍ２に沿ってボトム折畳み部８０を折り畳むことによって底壁を形成することができる。

ところで、前記バケット４３内の高さ方向における所定の位置に、蓋付きケーシング２５を挿入したときに蓋体３０と接触するようにヒートシンクとしての冷却プレート８１が配設される。該冷却プレート８１は、蓋体３０の形状に対応する形状を有し、熱伝導率が高く、しかも、熱容量が大きい材料、例えば、金属で形成され、冷却プレート８１の一部、例えば、周縁部分８３はバケット４３の外周面に露出させられ、蓋体３０から冷却プレート８１に伝達された熱が周縁部分８３から前記無菌充填室内の雰囲気中に放出される。したがって、熱の放出を良好にすることができる。

なお、周縁部分８３における熱の放出を良好にするために、周縁部分８３の表面にフィン等の凹凸を形成することができる。

また、前記冷却プレート８１内には、所定の箇所にヒートパイプ８２が埋設される。したがって、冷却プレート８１における各部の熱を均一にすることができるので、熱の放出を一層良好にすることができる。なお、冷却プレート８１及びヒートパイプ８２によって冷却装置が構成される。

このように、充填ステーションＳ５において液体食品が蓋付きケーシング２５に充填される前に、蓋体３０が十分に冷却されるので、蓋体３０を構成する樹脂から液体食品に熱が伝達されるのを防止することができ、液体食品が熱の影響を受けるのを防止することができる。

また、射出成形によって蓋体３０が形成されてから液体食品が充填されるまでの時間を長くする必要がないので、包装容器１５（図２）、１６を製造するためのサイクルを短くすることができる。そして、蓋体３０を形成するポイントから、蓋付きケーシング２５をバケット４３内に挿入するポイントまでの搬送経路を長くする必要がなくなるので、包装容器製造装置１１を小型化することができる。

本実施の形態においては、自然冷却により蓋体３０を冷却するようになっているが、冷却プレート８１内に冷却用パイプを埋設し、該冷却用パイプ内に冷却媒体を流すことによって強制冷却により、蓋体３０を冷却することもできる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明の実施の形態におけるバケット内に蓋付きケーシングが挿入された状態を示す断面図である。 本発明の実施の形態における包装容器製造装置の概略を示す斜視図である。 本発明の実施の形態における蓋体を形成する際の状態を示す図である。 本発明の実施の形態における蓋付きケーシングの斜視図である。 本発明の実施の形態におけるコンベヤの概略図である。 本発明の実施の形態におけるバケット内に蓋付きケーシングが挿入された状態を示す斜視図である。 本発明の実施の形態における冷却プレートの斜視図である。

符号の説明

１１ 包装容器製造装置
２４ ケーシング
２５ 蓋付きケーシング
３０ 蓋体
３１ マンドレルユニット
３２ 射出成形ユニット
３３ 成形材料供給ユニット
４１ 無端コンベヤ
４３ バケット
７４ 充填ノズル
７５ タンク
７６ サーボフローメータ
８１ 冷却プレート
８２ ヒートパイプ
８３ 周縁部分

Claims (5)

1. （ａ）筒状のケーシングと蓋体とが一体にされた蓋付きケーシングを形成する蓋付きケーシング形成装置と、
   （ｂ）走行自在に配設され、前記蓋付きケーシングが挿入される複数のバケットを備えた搬送装置と、
   （ｃ）前記バケット内に挿入された蓋付きケーシング内に内容物を充填する充填装置とを有するとともに、
   （ｄ）前記バケットは、前記蓋付きケーシングの蓋体を冷却する冷却装置を備えることを特徴とする包装容器製造装置。
2. 前記蓋体は射出成形によって形成される請求項１に記載の包装容器製造装置。
3. 前記冷却装置は、蓋付きケーシングをバケット内に挿入したときに、蓋体と接触するヒートシンクを備える請求項１に記載の包装容器製造装置。
4. 前記ヒートシンクの一部はバケットの外周面に露出させられる請求項３に記載の包装容器製造装置。
5. 前記ヒートシンク内にヒートパイプが埋設される請求項１に記載の包装容器製造装置。

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