JP2010241086A - チューブ溶着用加熱装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】チューブ本体の開口端部外周に大きな温度分布が生じるのを抑制し、チューブ本体がいびつに変形し、後の溶着工程において外観不良が発生したり、溶着不足による密封不良が生じたりするのを防止することができるチューブ溶着用加熱装置を提供する。
【解決手段】チューブ溶着用加熱装置Ａは、チューブ本体ｂ１外周に当接して冷却する冷却壁２と、この冷却壁２の外周に設けられた外筒３とにより形成される流路空間３１にあって、外筒３の軸方向に沿って多段に仕切られた略環状の環状仕切り壁３２と、この環状仕切り壁３２により区画された複数の室３３と、この複数の室３３の各室を二分する区画壁と、この区画壁臨むように設けられ、冷却媒体が折り返して隣接する室３３、３３に流通するように環状仕切り壁３２を横断する通路とを備えているものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、少なくとも内周側が熱可塑性材料により形成されたチューブ本体の開口端部を溶着して閉塞するために、該開口端部の内周を加熱するチューブ溶着用加熱装置に係り、特に、開口端部の内周を加熱しつつ外周を均一に冷却し、チューブ本体がいびつに変形して溶着不良が発生するのを防止するものに関する。
化粧用クリームや乳液、歯磨きペースト、あるいは医薬品軟膏などの流動体状の内容物をチューブに充填して密封する場合にあっては、例えば、図１３（ａ）に示したように、チューブ本体ｂ１の内容物取出口（キャップｂ３の着脱により内容物ｂの取り出しが可能な開口部）とは反対側の開口端部ｂ２から流動体状の内容物ｍを充填し、この開口端部ｂ２内周を加熱溶着により閉口して行っている（図１３（ｂ）参照）。
このようにチューブ本体ｂ１の開口端部ｂ２を加熱溶着するチューブ溶着用加熱装置にあっては、従来、開口端部ｂ２内周に向かって熱風を吹き付けるノズルと、開口端部ｂ２外周に当接して包囲するスリーブ（外筒）と、密封区域の周りの外側にてチューブ本体ｂ１を外部的に冷却するための冷却媒体を容れたループとを設け、このループ内の冷却媒体による冷却により開口端部ｂ２外周の過熱を防止し、チューブ本体ｂ１が軟化して過度に変形しないようにしていた（例えば、特許文献１のＦＩＧ．１参照）。
特開昭５９−１６２０１８号公報
しかしながら、上述したようなチューブ溶着用加熱装置にあっては、冷却媒体を、単一のループ内を流通させるものであり、ループ長が短いために効率よく冷却できないばかりか、流通する冷却媒体がループ方向に沿って大きな温度分布を生じ、その結果、チューブ本体が不均一に冷却されていびつに変形し、後の溶着工程において外観不良が発生したり、溶着不足による密封不良が生じたりするなどの問題点があった。
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものである。
請求項１に係る発明は、少なくとも内周側が熱可塑性材料により形成されたチューブ本体の開口端部を溶着して閉塞するために、前記チューブ本体の前記開口端部内周を加熱するチューブ溶着用加熱装置であって、前記開口端部内に挿入し、該開口端部内周に向かって熱風を吹き付けるノズルと、前記ノズルの外周に位置し、内周が前記チューブ本体の前記開口端部外周に当接して包囲する冷却壁と、この冷却壁の外周に当接し、該冷却壁を覆うように設けられた外筒とを備え、この外筒の内周側には、前記冷却壁の外周に臨むように冷却媒体が流通する流路空間が設けられ、前記外筒は、前記流路空間に前記冷却媒体を受け入れる受入口と、前記流路空間内の前記冷却媒体を排出する排出口とを有し、前記流路空間は、前記外筒の軸方向に沿って多段に仕切られた略環状の環状仕切り壁と、この環状仕切り壁により区画された複数の室と、この複数の室の各室を二分する区画壁と、この区画壁に臨むように設けられ、前記冷却媒体が折り返して隣接する室に流通するように前記環状仕切り壁を横断する通路とを備えているチューブ溶着用加熱装置である。
請求項２に係る発明は、少なくとも内周側が熱可塑性材料により形成されたチューブ本体の開口端部を溶着して閉塞するために、前記チューブ本体の前記開口端部内周を加熱するチューブ溶着用加熱装置であって、前記開口端部内に挿入し、該開口端部内周に向かって熱風を吹き付けるノズルと、前記ノズルの外周に位置し、内周が前記チューブ本体の前記開口端部外周に当接して包囲する冷却壁と、この冷却壁の外周に当接し、該冷却壁を覆うように設けられた外筒とを備え、この外筒の内周側には、前記冷却壁の外周に臨むように冷却媒体が流通する流路空間が設けられ、前記外筒は、前記流路空間に前記冷却媒体を受け入れる受入口と、前記流路空間内の前記冷却媒体を排出する排出口とを有し、前記流路空間は、前記冷却媒体を、前記ノズルの周りを螺旋状に複数回周回させながら流通させる通路を有し、この通路の一端は前記受入口に接続されていると共に、前記一端と反対側の他端は前記排出口に接続されているチューブ溶着用加熱装置である。
請求項３に係る発明は、請求項１または２記載のチューブ溶着用加熱装置において、冷却壁は、一体物であって外筒に対して着脱可能に取り付けられ、チューブ本体の開口端部外周形状に対応したものに交換可能に形成されているものである。
請求項１に記載のチューブ溶着用加熱装置によれば、前記流路空間は、前記外筒の軸方向に沿って多段に仕切られた略環状の環状仕切り壁と、この環状仕切り壁により区画された複数の室と、この複数の室の各室を二分する区画壁と、この区画壁に臨むように設けられ、前記冷却媒体が折り返して隣接する室に流通するように前記環状仕切り壁を横断する通路とを備えているため、冷却媒体がノズル回りを一方向に一周して排出する従来のものに比べ、複数の室を多段に折り返して長寸の流路を流通させる分、冷却壁の温度分布を均一にすることができ、チューブ本体の開口端部がいびつに変形するのを防止することができる。
請求項２に記載のチューブ溶着用加熱装置によれば、流路空間は、冷却媒体を、ノズルの周りを螺旋状に複数回周回させながら流通させる通路を有し、この通路の一端は受入口に接続されていると共に、前記一端と反対側の他端は排出口に接続されているため、冷却媒体がノズル回りを一方向に一周して排出する従来のものに比べ、ノズルの周りを螺旋状に複数回周回させて長寸の流路を流通させる分、冷却壁の温度分布を均一にすることができ、チューブ本体の開口端部がいびつに変形するのを防止することがでる。
従来のチューブ溶着用加熱装置において、開口端部外周形状が異なったチューブ本体に適用する場合にあっては、ノズルおよび外筒の両者を交換するか、あるいは、外筒内周とチューブ本体の開口端部外周との間にスペーサを配してチューブ本体の開口端部外周形状に合わせるようにしなければならなかった。このようなチューブ溶着用加熱装置では、前者の場合、チューブ本体の開口端部外周形状毎に外筒を作製する必要があり、作製コストがかかるばかりか、外周形状の異なるチューブに切り替える際、外筒の交換に多大な手間を要し、後者の場合、外筒とスペーサとの間の接触面における熱抵抗により伝熱が阻害されて確実な冷却ができなかった。
しかしながら、請求項３記載の発明によれば、請求項１または２記載のチューブ溶着用加熱装置の効果に加え、冷却壁は、外筒に対して着脱可能に取り付けられ、チューブ本体の開口端部外周形状に対応したものに交換可能に形成されているため、該冷却壁がスペーサの役割を果たして開口端部外周形状が異なるチューブ本体であっても外筒を共用して用いることができ、他の外周形状のチューブ本体へ切り替える際、手間が省けると共に、外筒を共用できる分、コストの削減を図ることができ、しかも、冷却壁は、一体物であるため、熱抵抗を減らして伝熱を促進させることができ、効率良くチューブ本体の開口端部外周を冷却することができる。
本発明の第１の実施例に係るチューブ溶着用加熱装置を示した概略的縦断面図である。 図１のチューブ溶着用加熱装置を分解して示した概略的縦断面図である。 図１のノズルを示した概略図であり、図３（ａ）は平面図を、図３（ｂ）は一部を切断した正面図をそれぞれ示している。 図１の外筒の概略的縦断面図である。 図４のＸ−Ｘ線で切断した概略的縦断面図である。 図４の概略的横断面図であり、図６（ａ）は図４のＹ１−Ｙ１線で切断した図を、図６（ｂ）は図４のＹ２−Ｙ２線で切断した図をそれぞれ示している。 図１のチューブ溶着用加熱装置を用いた工程およびその前後の工程を示した概略図であり、（イ）（ロ）（ハ）（ニ）（ホ）の順で工程の流れを示したものである。 図１の使用状態を示した概略的縦断面図である。 図６の変形例を示した概略的横断面図であり、図９（ａ）は図４のＹ１−Ｙ１線で切断した図を、図９（ｂ）は図４のＹ２−Ｙ２線で切断した図をそれぞれ示している。 本発明の第２の実施例に係るチューブ溶着用加熱装置を示した概略的縦断面図である。 図１、図１０の変形例を示した概略的縦断面図である。 図１、図１０の他の変形例を示した概略的縦断面図である。 本発明のチューブ溶着用加熱装置で製造されるチューブの概略的斜視図であり、図１３（ａ）は開口端部を閉じる前の図を、図１３（ｂ）は開口端部を閉じた後の図をそれぞれ示している。
本発明の第１の実施例を、図１〜図６を参照して説明する。図１において、Ａは本実施例に係るチューブ溶着用加熱装置を、図２は、チューブ溶着用加熱装置Ａの分解縦断面図をそれぞれ示しており、チューブ溶着用加熱装置Ａは、例えば図１３（ｂ）に示したような、化粧品のクリームや乳液、歯磨きペースト、あるいは医薬品軟膏などが密封されたチューブｂの作製に用いるものであって、図１３（ａ）に示したような、少なくとも内周側が熱可塑性材料により形成されたチューブ本体ｂ１の開口端部ｂ２を溶着して閉塞するために、チューブ本体ｂ１の開口端部ｂ２内周を加熱するもので、概略的に、ノズル１と、冷却壁２と、外筒３とにより構成されている。
ここで、前述の少なくとも内周側が熱可塑性材料により形成されたチューブ本体とは、例えば、積層された多層チューブにおいて最内層を高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ)等により形成したもの（中間層にアルミニウム等で形成されたガスバリア層などの各種機能を付与する層を有するものを含む）や、単一層のチューブにおいて全層を高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ)等により形成したものなどであり、更に、表面に印刷を施したものであってもよい。
ノズル１は、チューブ本体ｂ１の開口端部ｂ２内に挿入し、該開口端部ｂ２内周に向かって熱風を吹き付けるものであり、図３（ａ）、（ｂ）に示したように、有底略円筒状のノズル本体１０と、このノズル本体１０の底部外周全周に亘って設けられ、熱風をノズル本体１０の中心軸線に垂直な方向に放射状に吹き出す複数の熱風噴射口１２、１２、・・・と、ノズル本体１０の開口端に設けられたフランジ１１と、このフランジ１１の鍔部に設けられ、熱風をチューブ溶着用加熱装置Ａ外に排気する排気口１３とにより形成されている。
冷却壁２は、ノズル１の外周に位置し、内周がチューブ本体ｂ１の開口端部ｂ２外周に当接して包囲する例えば図２に示したような円筒状の筒部２０を有するもので、チューブ本体ｂ１の開口端部ｂ２外周の温度上昇を抑制し、該チューブ本体ｂ１が変形しないように冷却するものである。この冷却壁２の一端部外周には、後記する外筒３に取り付けるためのフランジ２１が設けられている。なお、冷却壁２は、外筒３に雌ネジ孔３８を形成し、雄ネジ体２４によりフランジ２１を挟んで該雌ネジ孔３８に螺着して取り付けられている。また、冷却媒体が後記する流路空間３１から漏出しないように冷却壁２と外筒３との間にパッキン２２、２３が装着されている。
外筒３は、冷却壁２の外周に当接し、該冷却壁２を覆うように設けられているもので、この外筒３の内周側には、図１に示したように、冷却壁２の外周に臨むように冷却水などの冷却媒体が流通する流路空間３１が設けられ、図１、図４に示したように、流路空間３１に冷却媒体を受け入れる受入口３６と、流路空間３１内の冷却媒体を排出する排出口３７とを有している。なお、受入口３６および排出口３７にはそれぞれ配管継手４１、４２を介して導水管４３、排水管４４が取り付けられている。
また、外筒３の流路空間３１は、外筒３の軸方向に沿って多段に仕切られた略環状の環状仕切り壁３２と、この環状仕切り壁３２により区画された複数の室３３と、図５、図６（ａ）、（ｂ）示したように、この複数の室３３の各室を二分する区画壁３４と、この区画壁３４に臨むように設けられ、冷却媒体が折り返して隣接する室に流通するように環状仕切り壁３２を横断する通路３５とを備えている。
次に、上述したように構成された第１の実施例に係るチューブ溶着用加熱装置Ａの動作について、図７、図８を参照して説明する。図７は、本チューブ溶着用加熱装置Ａを用いたチューブｂの加熱前後に亘る開口端部ｂ２の溶着工程を示したもので、まず、開口端部ｂ２を介して内容物ｍが充填されたチューブｂ（（イ）参照）を、チューブ溶着用加熱装置Ａにおいてチューブ本体ｂ１の開口端部ｂ２内周が軟化する程度に加熱する（（ロ）参照）。
そして、開口端部ｂ２を、閉塞装置Ｂを用いてその押圧体９、９により挟み込んで溶着するもので（（ハ）、（ニ）参照）、開口端部ｂ２内周が加熱により軟化しているため容易に溶着し、内容物ｍを密封することができる（（ホ）参照）。
ここで、チューブ本体ｂ１の開口端部ｂ２内周の加熱について、図８を参照して詳述すると、まず、導水管４３を通して受入口３６から冷却水などの冷却媒体を流路空間３１に受け入れ、この冷却媒体を流路空間３１の室３３および通路３５を流通させて排出口３７から排水管４４に排出するもので、冷却壁２は冷却媒体によりあらかじめ冷却されている。なお、受け入れる冷却媒体の温度は、冷却壁２内周のいずれの部位であってもチューブ本体ｂ１を変形させないように該冷却壁２を冷却できる程度のものであればよい。
一方、ノズル１の熱風噴射口１２からは、開口端部ｂ２内周を加熱軟化できる温度の熱風を噴射するもので、常時熱風を噴射してもよいが、冷却壁２の昇温を抑制する点で、好ましくは、図示していない自動バルブによりチューブｂがチューブ溶着用加熱装置Ａに挿入されたときにのみ噴射するように制御するのがよい。
そして、チューブｂが治められた昇降手段（不図示）によりチューブ本体ｂ１の開口端部ｂ２をノズル１外周と冷却壁２内周との間に挿入するもので、この挿入に際し、ノズル１の熱風噴射口１２と開口端部ｂ２内周との間は熱風が通過できるように隙間をあけると共に、開口端部ｂ２外周と冷却壁２内周とが当接するようにする。
なお、ノズル１の熱風噴射口１２よりも先端に近い側の外形（外径）を熱風噴射口１２が位置するノズル１の外形（外径）よりも大きくし、開口端部ｂ２の内形（内径）と同程度とするのが好ましい。これにより、熱風噴射口１２から吹き出した熱風が内容物ｍ側に回り込むのを防止することができ、内容物ｍが加熱されて変質するのを防ぐことができる。
次に、図８に示したように、チューブｂがチューブ溶着用加熱装置Ａに挿入された状態で熱風ブロア（不図示）により送気管４５を介してノズル１に熱風を送気すると（矢印Ｙ１参照）、送気された熱風は熱風噴射口１２、１２、・・から放射状に吹き出し（矢印Ｙ２参照）、開口端部ｂ２の内周を加熱し軟化させる。そして、開口端部ｂ２の内周を加熱した熱風は、チューブ本体ｂ１外周と冷却壁２との隙間を通り（矢印Ｙ３参照）、排気口１３から排出される（矢印Ｙ４参照）。
ところで、上述した区画壁３４にあっては、図９（ａ）、（ｂ）に示したように、冷却媒体の一部を上流側から下流側に向かって短絡させるように、区画壁３４に短絡孔３４ａを設けるようにしてもよい。この短絡孔３４ａを設けることにより区画壁３４両側の冷却媒体の温度を近づけることができ、同じ段の室３３内の周方向の温度分布を減じてチューブｂの開口端部ｂ２外周の温度をより一層均一にし、チューブ本体ｂ１が変形するのを抑制することができる。
次に、本発明の第２の実施例を、図１０〜図１１を参照して説明する。図１０において、Ａは本実施例に係るチューブ溶着用加熱装置であり、このチューブ溶着用加熱装置Ａは、第１の実施例とは流路空間３１の形状が異なるもので、同一部分には同一の符号を付して示し、重複する部分の説明は省略する。
本実施例の流路空間３１は、冷却媒体を、ノズル１の周りを螺旋状に複数回周回させながら流通させる通路を有し（図１０にあっては、２周周回させたものを例示）、この通路の一端は受入口３６に接続されていると共に、一端と反対側の他端は排出口３７に接続されている。なお、本実施例の流路空間３１となる室３３’は、受入口３６から排出口３７に至る単一のもので、その流路全長はノズル１の周りを複数回旋回する分長くなり、伝熱（熱交換）が促進されて効率良く冷却壁２を冷却することができ、かつ、該冷却壁２の温度分布をより均一にすることができる。
ところで、本発明のチューブ溶着用加熱装置Ａは、チューブ本体ｂ１の開口端部ｂ２の形状が種々のもの（例えば、種々の外径）に対応できるように、冷却壁２を一体物であって外筒３に対して着脱可能に取り付けられるようにし、チューブ本体ｂ１の開口端部ｂ２外周形状に対応したものに交換可能に形成するようにしてもよい。
ここで、図１１は、本発明のチューブ溶着用加熱装置Ａを、図１や図１０に示したチューブｂの開口端部ｂ２の外周形状よりも小さな外周形状のチューブｂ’に適用したものを例示しており、チューブｂ’の外周形状に対応した一体物の冷却壁２が、雄ネジ体２４により外筒３に対して着脱可能に取り付けられている。
また、前述した流路空間３１は、図１２に示したように、冷却壁２’の外周側から内周側（ノズル１が位置する側）に向かって侵入するように設けてもよい。これにより、冷却壁２’における冷却媒体との接触面積を大きくすると共に、流路空間３１とチューブ本体ｂ１の開口端部ｂ２外周との距離を小さくして該開口端部ｂ２外周の冷却を促進させることができ、より一層チューブ本体ｂ１の変形を抑制することができる。
Ａ チューブ溶着用加熱装置
ｂ、ｂ’ チューブ
ｂ１ チューブ本体
ｂ２ 開口端部
１ ノズル
２、２’ 冷却壁
３ 外筒
３１ 流路空間
３２ 環状仕切り壁
３３ 室
３４ 区画壁
３５ 通路
３６ 受入口
３７ 排出口

Claims (3)

  1. 少なくとも内周側が熱可塑性材料により形成されたチューブ本体の開口端部を溶着して閉塞するために、前記チューブ本体の前記開口端部内周を加熱するチューブ溶着用加熱装置であって、
    前記開口端部内に挿入し、該開口端部内周に向かって熱風を吹き付けるノズルと、
    前記ノズルの外周に位置し、内周が前記チューブ本体の前記開口端部外周に当接して包囲する冷却壁と、
    この冷却壁の外周に当接し、該冷却壁を覆うように設けられた外筒とを備え、
    この外筒の内周側には、前記冷却壁の外周に臨むように冷却媒体が流通する流路空間が設けられ、
    前記外筒は、前記流路空間に前記冷却媒体を受け入れる受入口と、前記流路空間内の前記冷却媒体を排出する排出口とを有し、
    前記流路空間は、前記外筒の軸方向に沿って多段に仕切られた略環状の環状仕切り壁と、
    この環状仕切り壁により区画された複数の室と、
    この複数の室の各室を二分する区画壁と、
    この区画壁に臨むように設けられ、前記冷却媒体が折り返して隣接する室に流通するように前記環状仕切り壁を横断する通路とを備えていることを特徴とするチューブ溶着用加熱装置。
  2. 少なくとも内周側が熱可塑性材料により形成されたチューブ本体の開口端部を溶着して閉塞するために、前記チューブ本体の前記開口端部内周を加熱するチューブ溶着用加熱装置であって、
    前記開口端部内に挿入し、該開口端部内周に向かって熱風を吹き付けるノズルと、
    前記ノズルの外周に位置し、内周が前記チューブ本体の前記開口端部外周に当接して包囲する冷却壁と、
    この冷却壁の外周に当接し、該冷却壁を覆うように設けられた外筒とを備え、
    この外筒の内周側には、前記冷却壁の外周に臨むように冷却媒体が流通する流路空間が設けられ、
    前記外筒は、前記流路空間に前記冷却媒体を受け入れる受入口と、前記流路空間内の前記冷却媒体を排出する排出口とを有し、
    前記流路空間は、前記冷却媒体を、前記ノズルの周りを螺旋状に複数回周回させながら流通させる通路を有し、この通路の一端は前記受入口に接続されていると共に、前記一端と反対側の他端は前記排出口に接続されていることを特徴とするチューブ溶着用加熱装置。
  3. 冷却壁は、一体物であって外筒に対して着脱可能に取り付けられ、チューブ本体の開口端部外周形状に対応したものに交換可能に形成されていることを特徴とする請求項１または２記載のチューブ溶着用加熱装置。
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