JP2016196316A

JP2016196316A - ガス充填包装機およびガス充填包装機におけるガス充填方法

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Publication number: JP2016196316A
Application number: JP2015077379A
Authority: JP
Inventors: 雅志大島; Masashi Oshima; 祐樹宮部; Yuki Miyabe
Original assignee: General Packer Co Ltd
Current assignee: General Packer Co Ltd
Priority date: 2015-04-06
Filing date: 2015-04-06
Publication date: 2016-11-24
Anticipated expiration: 2035-04-06
Also published as: JP6507349B2

Abstract

【課題】装置を簡素化でき設置面積も狭小化できて包装コストを軽減できると共に、ガス充填に際して軽量な被包装物であっても包装袋から噴き出すことがなくそれに起因する清掃も不要で生産能力も向上させることができるガス充填包装機およびガス充填包装機におけるガス充填方法を提供する。
【解決手段】本発明のガス充填包装機１は、包装袋ａを把持する単数または複数のグリップ対２と、グリップ対２を複数の工程毎に間欠移動させるための移動体３と、移動体３により間欠移動されてくるグリップ対２に把持された包装袋ａ内に被包装物を充填する充填機１１と、被包装物が充填された包装袋ａ内に挿入して袋内底部付近に液化した不活性ガスを落下させるための空間ｓを形成する空間形成手段２０と、液化した不活性ガスをグリップ対２に支持された包装袋ａ内に滴下する液化ガス滴下装置４と、被包装物と液化ガスを充填した包装袋ａの袋口付近を密封するためのトップシール装置６ａ，６ｂとを有している。
【選択図】図３

Description

本発明は、被包装物と共に窒素ガスなどの不活性ガスを充填するガス充填包装機およびガス充填包装機におけるガス充填方法に関するものである。

従来より、包装袋内に被包装物と共に窒素ガスなどの不活性ガスを充填して包装袋内の空気と置換するガス充填包装機が種々提案されている。例えばそのようなガス充填包装機として、図７または図８に示した本出願人提案の特開平７−９６９１８号公報のガス充填包装機がある。

このガス充填包装機８０は、図７に示すように、被包装物充填テーブル８１とガス充填テーブル８２とを有し、被包装物充填テーブル８１側では、給袋工程、袋開口工程、被包装物充填工程および受け渡し工程を第１ないし第７ステーションで行い、次いで、ガス充填テーブル８２側では、図８に示すように、仮付シール装置８３による仮付シール工程（第１１工程）、ガスノズル８４を包装袋内に挿入するガスノズル挿入工程（第１２工程）、ガス充填工程（第１３工程〜第１８工程）、袋底部振動装置８５によるもみほぐし工程（第１２工程〜第１８工程）、トップシール装置８６によるトップシール工程（第１９工程）、シール冷却工程（第２０工程）、シール検査工程および製品排出工程（第２１工程）を第１１ないし第２１ステーションで行っている。

しかし、このようなガス充填包装機８０では、装置が複雑化する分、コスト高となると共に、設置面積が大きくなる。また、所望のガス置換を得るためにガス吹き出し時間が長くなる（第１３〜第１８工程まで吹き出し続ける）ため、生産能力に影響を与え、さらに、軽くて舞い上がり易い削り節などは包装袋から噴き出すことがあり煩雑な機械清掃を要した。

特開平７−９６９１８号公報

そこで、本発明の課題は、装置を簡素化でき設置面積も狭小化できて包装コストを軽減できると共に、ガス充填に際して軽量な被包装物であっても包装袋から噴き出すことがなく、それに起因する清掃も不要で生産能力も向上させることができるガス充填包装機を提供することにある。

上記課題を達成するものは、包装袋内に被包装物と共に不活性ガスを充填するガス充填包装機であって、前記包装袋を把持する単数または複数のグリップ対と、該グリップ対を複数の工程毎に間欠移動させるための移動体と、該移動体により間欠移動されてくる前記グリップ対に把持された前記包装袋内に被包装物を充填する充填機と、被包装物が充填された包装袋内に挿入して袋内底部付近に液化した前記不活性ガスを落下させるための空間を形成する空間形成手段と、液化した前記不活性ガスを落下させるための空間を形成した前記包装袋内に液化した前記不活性ガスを滴下する液化ガス滴下装置と、前記被包装物と液化した不活性ガスを充填した前記包装袋の袋口付近を密封するためのトップシール装置とを有していることを特徴とするガス充填包装機である。

前記ガス充填包装機は、前記被包装物と前記液化ガスを充填した前記包装袋の袋口付近の一部を開放した状態で施封する仮付シール装置を有していることが好ましい。前記ガス充填包装機は、前記包装袋内に滴下された液化した前記不活性ガスの気化を促進する加温装置を有していることが好ましい。前記ガス充填包装機は、被包装物と液化した前記不活性ガスを充填した前記包装袋の底部を振動させる袋底部振動装置を有していることが好ましい。前記ガス充填包装機は、液化した前記不活性ガスの気化膨張により膨らんだ前記包装袋を整形する袋整形装置を有していることが好ましい。

また、上記課題を達成するものは、包装袋内に被包装物を充填する充填工程と、被包装物が充填された前記包装袋内の袋内底部付近に液化した不活性ガスを落下させるための空間を形成する空間形成工程と、液化した前記不活性ガスを包装袋内の前記空間に滴下する液化ガス滴下工程と、前記被包装物と前記不活性ガスを充填した前記包装袋を密封するトップシール工程とを有していることを特徴とするガス充填包装機におけるガス充填方法である。

前記ガス充填包装機におけるガス充填方法は、前記トップシール工程前に、前記被包装物と液化した前記不活性ガスを充填した前記包装袋の袋口付近の一部を開放した状態で施封する仮付シール工程を有していることが好ましい。前記ガス充填包装機におけるガス充填方法は、前記包装袋内に滴下された液化した前記不活性ガスの気化を促進する加温工程を有していることが好ましい。前記ガス充填包装機におけるガス充填方法は、被包装物と液化した前記不活性ガスを充填した前記包装袋の底部を振動させる袋底部振動工程を有していることが好ましい。前記ガス充填包装機におけるガス充填方法は、液化した前記不活性ガスの気化膨張により膨らんだ前記包装袋を整形する袋整形工程を有していることが好ましい。

請求項１に記載のガス充填包装機によれば、装置を簡素化でき設置面積も狭小化できて包装コストを軽減できると共に、ガス充填に際して軽量な被包装物であっても包装袋から噴き出すことがなく、それに起因する清掃も不要で生産能力も向上させることができる。
請求項２に記載のガス充填包装機によれば、包装袋の袋口付近の一部を開放した状態で施封する仮付シール装置を設けることで、ガス充填時に包装袋の外部と内部の接触部が小さくなることに加え、底部から気化する不活性ガスが包装袋内の空気を押し上げて袋口付近の空気開放部から押し出されることでガス置換率を向上させることができると共に、空気開放部を小さくすることで削り節のような軽量な被包装物でも包装袋から噴き出すことをより抑止できる。
請求項３に記載のガス充填包装機によれば、凍結した液体窒素などの液化ガスの気化を促進して膨張を速めて窒素ガスなど気体の流れを包装袋内に生じさせ空気を効果的に外部へ押し出させるよう作用し、これにより、生産効率およびガス置換率をより向上させることができる。
請求項４に記載のガス充填包装機によれば、被包装物の隙間に残存している空気をより確実に押し出すことができる。
請求項５に記載のガス充填包装機における不活性ガス充填方法によれば、液化ガスの気化膨張により膨らんだ包装袋を整形することができる。
請求項６に記載のガス充填包装機におけるガス充填方法によれば、装置を簡素化でき設置面積も狭小化できて包装コストを軽減できると共に、ガス充填に際して軽量な被包装物であっても包装袋から噴き出すことがなく、それに起因する清掃も不要で生産能力も向上させることができる。
請求項７に記載のガス充填包装機におけるガス充填方法によれば、包装袋の袋口付近の一部を開放した状態で施封する仮付シール装置を設けることで、ガス充填時に包装袋の外部と内部の接触部が小さくなることに加え、底部から気化する不活性ガスが包装袋内の空気を押し上げて袋口付近の空気開放部から押し出されることでガス置換率を向上させることができると共に、空気開放部を小さくすることで削り節のような軽量な被包装物でも包装袋から噴き出すことをより抑止できる。
請求項８に記載のガス充填包装機におけるガス充填方法によれば、凍結した液体窒素などの液化ガスの気化を促進して膨張を速めて窒素ガスなど気体の流れを包装袋内に生じさせ空気を効果的に外部へ押し出させるよう作用し、これにより、生産効率およびガス置換率をより向上させることができる。
請求項９に記載のガス充填包装機におけるガス充填方法によれば、被包装物の隙間に残存している空気をより確実に押し出すことができる。
請求項１０に記載のガス充填包装機におけるガス充填方法によれば、液化ガスの気化膨張により膨らんだ包装袋を整形することができる。

本発明のガス充填包装機の一実施例の平面概略図である。図１に示したガス充填包装機の正面図である。図１に示したガス充填包装機における各包装工程を説明するための説明図である。図１に示したガス充填包装機におけるガス充填工程を説明するための説明図である。本発明のガス充填包装機の他の実施例を説明するための説明図である。図５に示した本発明のガス充填包装機の他の実施例を説明するための説明である。従来のガス充填包装機を説明するための説明図であり、（Ａ）は平面概略図であり、（Ｂ）は正面概略図である。図７に示したガス充填包装機におけるガス充填工程を説明するための説明図である。

本発明では、包装袋ａを把持する単数または複数のグリップ対２と、グリップ対２を複数の工程毎に間欠移動させるための移動体３と、移動体３により間欠移動されてくるグリップ対２に把持された包装袋ａ内に被包装物を充填する充填機１１と、被包装物が充填された包装袋ａ内に挿入して袋内底部付近に液化した不活性ガスを落下させるための空間ｓを形成する空間形成手段２０と、液化した不活性ガスをグリップ対２に支持された包装袋ａ内に滴下する液化ガス滴下装置４と、被包装物と液化ガスを充填した包装袋ａの袋口付近を密封するためのトップシール装置６ａ，６ｂとを有していることで、装置を簡素化でき設置面積も狭小化できて包装コストを軽減できると共に、ガス充填に際して軽量な被包装物であっても包装袋から噴き出すことがなく、それに起因する清掃も不要で生産能力も向上させることができるガス充填包装機１を実現した。

本発明のガス充填包装機を図１ないし図４に示した一実施例を用いて説明する。
この実施例のガス充填包装機１は、包装袋ａ内に被包装物（削り節）を充填すると共に不活性ガス（窒素ガス）を充填するガス充填包装機であって、包装袋ａを把持する単数または複数のグリップ対２と、グリップ対２を複数の工程毎に間欠移動させるための移動体３と、移動体３により間欠移動されてくるグリップ対２に把持された包装袋ａ内に被包装物を充填する充填機１１と、被包装物が充填された包装袋ａ内に挿入して袋内底部付近に液化した不活性ガス（液化ガス）を落下させるための空間ｓを形成する空間形成手段２０と、液化した不活性ガスをグリップ対２に支持された包装袋ａ内に滴下する液化ガス滴下装置４と、被包装物と液化ガス（液体窒素）を充填した包装袋ａの袋口付近を施封する仮付シール装置５と、包装袋ａ内に滴下された液化ガスの気化を促進するための加温装置７ａ，７ｂと、袋底部振動装置１２と、液化ガスの気化膨張により膨らんだ包装袋ａを表裏からそれぞれ押圧して整形する袋整形装置１３、被包装物と液化ガスを充填した包装袋ａの袋口付近を密封するためのトップシール装置６ａ，６ｂとを有している。以下、各構成について順次詳述する。

ガス充填包装機１は、包装袋ａの袋口を開口して被包装物を充填すると共に、不活性ガスを充填して施封する装置である。具体的には、ガス充填包装機１は、図１または図３に示すように、それぞれのステーション（第１ないし第１０ステーション）において、包装袋ａを包装機内に供給する給袋工程（第１工程）、賞味期限等を印字する印字工程（第２工程）、袋口開口・印字確認工程（第３工程）、被包装物充填・押込み工程（第４工程）、空間形成（第２押し込み）・吹き飛ばし・系外排出工程（第５工程）、包装袋ａ内に液化ガス（この実施例の場合は液体窒素）を滴下する液化ガス滴下工程（第６工程）、仮付シール・加温・もみほぐし（袋底部振動）工程（第７工程）、加温・もみほぐし（袋底部振動）工程（第８工程）、トップシール・袋整形工程（第９工程）、シールチェック工程（第９工程）〜（第１０工程）およびシール冷却・製品排出工程（第１０工程）の１０工程を行う装置である。

このガス充填包装機１は、図１または図２に示すように、垂直方向に延在する間欠回転軸８を回転自由に支持するスタンド９が機台１０上に設けられ、その間欠回転軸８の上部に取り付けられた移動体（円盤状回転体）３には、包装袋ａを掴着又は釈放するための１０個のグリップ対（袋把持手段）２が間欠回転軸８を中心として等角度間隔で放射方向に突出するように設けられている。グリップ対２は、包装袋ａの袋口の両側付近を把持して、移動体３と共に包装工程毎に間欠移動する。なお、この実施例は移動体（円盤状回転体）３を間欠回転駆動させるロータリー方式の包装機であるが、本発明を公知の直線移動方式の包装機に適用することも可能である。

充填機１１は、移動体３により間欠移動されてくるグリップ対２に把持された包装袋ａ内に被包装物（この実施例では削り節）を充填するものであり、図１ないし図３に示すように、被包装物充填工程（第４工程）が行われる第４ステーションに配されている。充填機１１は公知の充填機であり、第４ステーションに間欠移動されてきたグリップ対２に把持された包装袋ａ毎に設定量の削り節を充填するように作用するように構成されている。

空間形成手段２０は、図３または図４に示すように、被包装物が充填された包装袋ａ内に挿入して袋内底部付近に液化した不活性ガス（液化ガス）を落下させるための空間ｓを形成するためのものである。この実施例の空間形成手段２０は、図３に示すように、第２押し込み棒２０にて構成されている。この第２押し込み棒２０は、昇降装置（図示しない）に連結されており、被包装物が充填された包装袋ａ内の袋内底部付近まで降下した後、上昇して包装袋ａから離脱する動作を行うように構成されている。この一連の動作により、第２押し込み棒２０は、被包装物（削り節）の中を分け入って袋内底部付近までの円柱状の空間Ｓを形成する。そして、この空間Ｓは液化ガス滴下装置４から滴下される液化ガスの滴下用空間となって、液化ガスを袋内底部付近に落下させることができるように作用する。

このような空間形成手段２０を設ける理由は、液化した不活性ガスは物体（この場合は削り節）に当たった瞬間に爆発的に気化する性質を有することから、包装袋ａの袋内底部付近に落下させれば、袋底部で爆発的に気化して包装袋ａ全体の空気を押し上げて包装袋ａ内から排出させることができるからである。他方、空間Ｓを形成しないと、液化ガスは袋内の上部付近で削り節に接触して上部で爆発的に気化してしまい、逆に袋内下部に存在した空気を下方に押し込めてしまうことから、包装袋ａ内から排出させることができない。

液化ガス滴下装置４は、液化した不活性ガスをグリップ対２に垂直姿勢で支持された包装袋ａ内に滴下するためのものであり、図１に示すように、第６工程が行われる第６ステーションに配置されている。グリップ対２に垂直姿勢で支持された包装袋ａが間欠移動して第６工程が行われる第６ステーションに停止すると、包装袋ａの開口された袋口から液化ガス滴下装置４により０．２〜５ｃｃ程度の液化ガスが底部に滴下されるよう作用する。

この実施例における液化ガス滴下装置４は液体窒素滴下装置であり、液化ガスは液体窒素である。液体窒素は包装袋ａの底部に滴下されると気化して７００〜８００倍の容積の窒素ガスに膨張することで包装袋ａ内に窒素ガスが充填される。

液体窒素滴下装置４は、図２に示すように、制御部を備えた本体部４ａと、本体部内と連通した液体窒素滴下ノズル４ｂとを有し、本体部４ａは真空断熱フレキシブル配管（図示しない）等を介して液体窒素タンク（図示しない）に連通されている。

このように、本発明のガス充填包装機は、液化ガスを滴下することにより包装袋ａ内にガスを充填するため、従来のように不活性ガスを長く吹き出し続けることがないため、装置を簡素化でき設置面積も狭小化できて包装コストを軽減できる。また、ガス充填に際して開口した袋口から不活性ガスを長く吹き付けないため、軽量な被包装物であっても包装袋から噴き出すことがなく、それに起因する清掃も不要で、さらに生産能力も向上させることができる。

なお、この実施例のガス充填包装機１の液化ガス滴下装置４は、液体窒素滴下装置であるが、これに限定されるものではなく、不活性ガスを液化した液化ガスを滴下する液化ガス滴下装置を配したものは広く本発明の範疇に包含される。また、この実施例のガス充填包装機１における空間形成手段は、前述した第２押し込み棒２０にて構成されているが、液体窒素滴下装置の液体窒素滴下ノズルを空間形成手段としたものも本発明の範疇に包含される。具体的には、液体窒素滴下ノズルが昇降装置に連結され、被包装物が充填された包装袋内の袋内底部付近まで降下して液化ガスを滴下した後、上昇して包装袋ａから離脱する動作を行うように構成されていても同様の効果を得ることができ、このようなものも本発明の範疇に包含される。

仮付シール装置５は、被包装物と液化ガスを充填した包装袋ａの袋口付近の一部を開放した状態で施封するためのものである。本発明のガス充填包装機１がこのような仮付シール装置５を有することにより、ガス充填時に包装袋ａの外部と内部の接触部が小さくなることに加え、底部から気化する不活性ガスが包装袋ａ内の空気を押し上げて袋口付近の空気開放部から押し出されることでガス置換率をより向上させることができると共に、空気開放部を小さくすることで削り節のような軽量な被包装物でも包装袋から噴き出すことをより抑制できる。

この実施例の仮付シール装置５は、図１に示すように、第７工程が行われる第７ステーションに配置されており、図４の第７工程に示すように、グリップ対２に支持された包装袋ａの表裏からそれぞれ袋口付近を挟持して施封する一対の挟持体５ａ，５ｂを有している。これら一対の挟持体５ａ，５ｂは、図６（Ａ）に示すように、往復動機構（図示しない）により包装袋ａの表裏からそれぞれ包装袋ａに密着するヒートブロック５ｄを有している。そして、第７工程が行われる第７ステーションに停止した包装袋ａを一対の挟持体５ａ，５ｂが挟持することにより挟持部分が施封されるように構成されている。

さらに、これら一対の挟持体５ａ，５ｂは、図６（Ａ）に示すように、それぞれ包装袋ａの袋口付近の一部を開放した状態とするためのクリアランス部５ｃを有している。このクリアランス部５ｃは、一対の挟持体５ａ，５ｂが包装袋ａを挟持した際に、挟持せず施封しない部分を形成するための部位であり、このようなクリアランス部５ｃを設けることにより、包装袋ａに空気開放部を簡素な構造で容易に形成できる。

クリアランス部５ｃは、一対の挟持体５ａ，５ｂの中央付近に設けられており、これにより、包装袋ａの袋口付近の中央部に空気開放部が形成されるため、包装袋ａの内部に存在する空気がより確実に外部に押し出される。

また、一対の挟持体５ａ，５ｂは、図６（Ａ）に示すように、クリアランス部５ｃに向かって徐々に上昇する底部５ｅを有している。これにより、包装袋ａの内部に存在する空気は一対の挟持体５ａ，５ｂの底部５ｅに沿って空気開放部に移動するため、包装袋ａ内の空気がより確実に外部に押し出される。

加温装置７は、包装袋ａ内に滴下された液化ガスの気化を促進するためのものであり、図４に示すように、第７工程および第８工程が行われる第７および第８ステーションにそれぞれ配置されている。加温装置７は、グリップ対２に支持された包装袋ａの下部付近を表裏からそれぞれ所定間隔を置いて対向するように配される一対のヒートブロック７ａ，７ｂを有している。

これら一対のヒートブロック７ａ，７ｂは往復動機構（図示しない）により包装袋ａの表裏側からそれぞれ所定位置まで接近し、包装袋ａの下部付近を加温した後は、離間する方向に移動して初期位置に戻るように構成されている。

一対のヒートブロック７ａ，７ｂは、カートリッジヒーター（図示しない）とカートリッジヒーターの温度を測定するための熱電対（図示しない）を備えている。なお、ヒートブロック７ａ，７ｂの包装袋ａ側の表面温度は、包装袋の材質や滴下する液化ガスの種類によって異なるが、５０〜１５０℃程度が好適である。

ガス充填包装機１がこのような加温装置７を有することで、凍結した液体窒素などの液化ガスの気化を促進して膨張を速めて窒素ガスなど気体の流れを包装袋ａ内に生じさせ空気を効果的に外部へ押し出させるよう作用し、これにより、生産効率およびガス置換率をより向上させることができる。

袋底部振動装置１２は、包装袋ａの底部を振動させることで、被包装物の隙間に残存している空気を押し出すためのものであり、図４に示すように、第７工程および第８工程が行われる第７および第８ステーションにそれぞれ配置されている。袋底部振動装置１２は、振動受体１２ａと、この振動受体１２ａに連結された振動棒（図示しない）と、振動棒を往復動させる往復動手段（図示しない）とを有しており、振動受体１２ａを振動させることで包装袋ａの底部を振動させることができるように構成されている。

袋整形装置１３は、液化ガスの気化膨張により膨らんだ包装袋ａを表裏からそれぞれ押圧して整形するためのものであり、図４に示すように、第９工程が行われる第９ステーションに配置されており、グリップ対２に支持された包装袋ａの中間部付近を表裏からそれぞれ押圧する一対の袋整形板１３ａ，１３ｂを有している。これら一対の袋整形板１３ａ，１３ｂは往復動機構（図示しない）により包装袋ａの表裏からそれぞれ膨張した包装袋ａを押圧して整形するように構成されており、包装袋ａは整形された状態でトップシール装置６の一対の挟持体６ａ，６ｂにより袋口付近が挟持されて密封されるように構成されている。

トップシール装置６は、被包装物と不活性ガスを充填した包装袋ａを袋口付近で密封するためのものであり、図１または図４に示すように、第９工程が行われる第９ステーションに配置されており、グリップ対２に支持された包装袋ａの表裏からそれぞれ袋口付近を挟持して密封する一対の挟持体（水平バー）６ａ，６ｂを有している。一対の挟持体６ａ，６ｂは往復動機構（図示しない）により包装袋ａの表裏からそれぞれ密着するヒートブロックにて構成されており、第９工程が行われる第９ステーションに停止した包装袋ａを一対の挟持体６ａ，６ｂが挟持することにより挟持部分が密封されるように構成されている。

このように、本発明のガス充填包装機１は、液化した不活性ガスをグリップ対２に支持された包装袋ａ内に滴下する液化ガス滴下装置４を有しているため、装置を簡素化でき設置面積も従来機の半分程度に狭小化できて包装コストを軽減できる。また、包装袋ａ内への長時間のガス吹き出しを行わないため、削り節などの軽量な被包装物であっても包装袋から噴き出すことがなくそれに起因する清掃も不要となる。さらに、ガス充填は液化ガス滴下装置４による包装袋ａ内への滴下によるため、短時間で行うことができ、生産能力も向上させることができる。

つぎに、本発明のガス充填包装機の仮付シール装置における他の実施例について順次説明する。
前述したガス充填包装機１の仮付シール装置５は、図５に示すように、被包装物の充填工程（第４工程および第５工程）の後、液化ガス滴下工程（第６工程）を経て、図５（Ａ）および図６（Ａ）に示すように、仮付シール装置５の一対の挟持体５ａ，５ｂによる仮付シールが行われる。一対の挟持体５ａ，５ｂは、図６（Ａ）に示すように、それぞれ包装袋ａの袋口付近の一部を開放した状態とするためのクリアランス部５ｃを有している。また、このクリアランス部５ｃは、一対の挟持体５ａ，５ｂの中央付近に設けられている。さらに、一対の挟持体５ａ，５ｂは、クリアランス部５ｃに向かって徐々に上昇する底部５ｅを有している。

これに対して、図５（Ｂ）および図６（Ｂ）に示した仮付シール装置の一対の挟持体１５ａ，１５ｂは、包装袋ａの袋口付近の一部を開放した状態とするためのクリアランス部１５ｃが一対の挟持体１５ａ，１５ｂの中央付近に設けられている点は同様であるが、一対の挟持体１５ａ，１５ｂの底部１５ｅは、水平方向に延在している点で仮付シール装置５の一対の挟持体５ａ，５ｂと異なる。このような仮付シール装置の一対の挟持体１５ａ，１５ｂを有するガス充填包装機も本発明の範疇に包含される。なお、包装袋ａの袋口付近に形成された空気開放部は、第９工程においてトップシール装置６により密封される。

図５（Ｃ）および図６（Ｃ）に示した仮付シール装置の一対の挟持体２５ａ，２５ｂは、包装袋ａの袋口付近の一部を開放した状態とするためのクリアランス部は有しておらず、代わりに挟持体２５ａが中央付近に、包装袋ａの袋口付近の一部を開放した状態とする穿孔部を形成するための切断手段（この実施例の場合はカッター）２５ｃを有し、対向して配された挟持体２５ｂが、包装袋ａを貫通し穿孔部（空気開放部に代わるもの）を形成した切断手段２５ｃを受け入れるためのガイド部（凹状部）２５ｄを有している点が、前述した一対の挟持体１５ａ，１５ｂと異なる。一対の挟持体２５ａ，２５ｂがこのような切断手段２５ｃおよびガイド部（凹状部）２５ｄを有することにより、包装袋ａに容易に穿孔部（空気開放部に代わるもの）を形成することができ、このような仮付シール装置の一対の挟持体２５ａ，２５ｂを有するガス充填包装機も本発明の範疇に包含される。なお、切断手段２５ｃにより包装袋ａの袋口付近に形成された穿孔部は、第９工程においてトップシール装置６により密封される。

図５（ｄ）および図６（ｄ）に示した仮付シール装置の一対の挟持体３５ａ，３５も、包装袋ａの袋口付近の一部を開放した状態とするためのクリアランス部は有しておらず、代わりに挟持体３５ａが両側付近にそれぞれ、包装袋ａの袋口付近の一部を開放した状態とする穿孔部を形成するための切断手段（この実施例の場合はノッチ）２５ｃを有し、対向して配された挟持体３５ｂが、包装袋ａを貫通し穿孔部（空気開放部に代わるもの）を形成した切断手段３５ｃを受け入れるためのガイド部（凹状部）３５ｄを有している点が、前述した一対の挟持体１５ａ，１５ｂと異なる。一対の挟持体３５ａ，３５ｂがこのような切断手段３５ｃおよびガイド部（凹状部）３５ｄを有することにより、包装袋ａに容易に穿孔部（空気開放部に代わるもの）を形成することができ、また、包装袋ａの袋口付近の穿孔部（空気開放部に代わるもの）を包装袋ａの両側に設けることで、包装袋ａの内部に存在する空気をより確実的に外部に押し出すことができる。そして、このような仮付シール装置の一対の挟持体３５ａ，３５ｂを有するガス充填包装機も本発明の範疇に包含される。なお、切断手段３５ｃにより包装袋ａの袋口付近に形成された２つの穿孔部は、第９工程においてトップシール装置６により密封される。

つぎに、本発明のガス充填包装機１における不活性ガス充填方法について説明する。
ガス充填包装機１における不活性ガス充填方法は、包装袋ａ内に被包装物を充填する充填工程と、被包装物が充填された包装袋ａ内の袋内底部付近に液化した不活性ガスを落下させるための空間ｓを形成する空間形成工程と、液化した不活性ガスを包装袋ａ内の空間ｓに滴下する液化ガス滴下工程と、被包装物と液化ガスを充填した包装袋ａの袋口付近の一部を開放した状態で施封する仮付シール工程と、包装袋ａ内に滴下された液化ガスの気化を促進するための加温工程と、包装袋ａの底部を振動させる底部振動工程と、液化ガスの気化膨張により膨らんだ包装袋ａを表裏からそれぞれ押圧して整形する袋整形工程と、被包装物と不活性ガスを充填した包装袋ａを密封するトップシール工程とを有している。以下、各工程について順次詳述する。

包装袋ａ内に被包装物を充填する充填工程（第４工程）は、充填機１１が配置された第４ステーションにて行われる。充填機１１は、移動体３により間欠移動されてくるグリップ対２に把持された包装袋ａ内に被包装物（この実施例では削り節）を充填するものであり、この工程では、公知の充填機にてグリップ対２に把持された包装袋ａ毎に設定量の削り節が充填される。また、この第４工程では、押込み工程が行われる。具体的には、図１ないし図３に示すように、充填機１１により被包装物を充填した後、第１押し込み棒１９にて被包装物を包装袋ａ内に押し込むことが行われる。

被包装物が充填された包装袋ａ内の袋内底部付近に液化した不活性ガスを落下させるための空間ｓを形成する空間形成工程（第５工程）は、空間形成手段２０が配置された第５ステーションにて行われる。空間形成手段２０は、図３または図４に示すように、被包装物が充填された包装袋ａ内に挿入して袋内底部付近に液化した不活性ガスを落下させるための空間ｓを形成するためのものである。この実施例の空間形成手段２０は、図３に示すように、第２押し込み棒２０にて構成されている。この第２押し込み棒２０は、昇降装置（図示しない）に連結されており、被包装物が充填された包装袋ａ内の袋内底部付近まで降下した後、上昇して包装袋ａから離脱する動作を行うように構成されている。この一連の動作により、第２押し込み棒２０は、被包装物（削り節）の中を分け入って袋内底部付近までの円柱状の空間Ｓを形成する。そして、この空間Ｓは液化ガス滴下装置４から滴下される液化ガスの滴下用空間となって、液化ガスを袋内底部付近に落下させることができるように作用する。

このような空間形成手段２０を設ける理由は、液化した不活性ガスは物体（この場合は削り節）に当たった瞬間に爆発的に気化する性質を有することから、包装袋ａの袋内底部付近に落下させれば、袋底部で爆発的に気化して包装袋ａ全体の空気を押し上げて包装袋ａ内から排出させることができるからである。他方、空間Ｓを形成しないと、液化ガスは袋内の上部付近で削り節に接触して上部で爆発的に気化してしまい、逆に袋内下部に存在した空気を下方に押し込めてしまうことから、包装袋ａ内から排出させることができない。また、この第５工程では、吹き飛ばし・系外排出工程が行われる。具体的には、袋口の周辺に付着した被包装物を吹き飛ばし装置（図示しない）により吹き飛ばし、さらに、第３工程の印字検査で不良と判定された包装袋ａを系外に排出することが行われる。

液化した不活性ガスを包装袋ａ内に滴下する液化ガス滴下工程は、液化ガス滴下装置４が配置された第６ステーションにて行われる。液化ガス滴下装置４は、液化した不活性ガスをグリップ対２に垂直姿勢で支持された包装袋ａ内に滴下するための液化ガス滴下装置である。この第６工程は、図４に示すように、グリップ対２に垂直姿勢で支持された包装袋ａが間欠移動して第６ステーションに停止すると、開口された袋口から液化ガス滴下装置４の液化ガス滴下装置（液体窒素滴下ノズル）４ｂにより例えば０．２〜５ｃｃ程度の窒素ガス（液化ガス）が袋内底部に滴下されることにより行われる。

この実施例における液化ガス滴下装置４は液体窒素滴下装置であり、液化ガスは液体窒素である。液体窒素は包装袋ａの底部に滴下されると気化して７００〜８００倍の容積の窒素ガスに膨張することで包装袋ａ内に窒素ガスが充填される。液体窒素滴下装置４は、図２に示すように、制御部を備えた本体部４ａと、本体部内と連通した液体窒素滴下ノズル４ｂとを有し、本体部４ａは真空断熱フレキシブル配管（図示しない）等を介して液体窒素タンク（図示しない）に連通されている。

このように、ガス充填包装機１における不活性ガス充填方法では、液化ガスを滴下することにより包装袋ａ内にガスを充填するため、従来のように不活性ガスを長く吹き出し続けることがないため、装置を簡素化でき設置面積も狭小化できて包装コストを軽減できると共に、ガス充填に際して軽量な被包装物であっても包装袋から噴き出すことがなく、それに起因する清掃も不要で生産能力も向上させることができる。

なお、この実施例におけるガス充填包装機１における不活性ガス充填方法は、液化ガス滴下装置４により液体窒素滴下するものであるが、これに限定されるものではなく、窒素ガス以外の不活性ガスを液化した液化ガスを滴下するものでもよい。

被包装物と液化ガスを充填した包装袋ａの袋口付近の一部を開放した状態で施封する仮付シール工程は、仮付シール装置５が配置された第７ステーションにて行われる。仮付シール装置５は、被包装物と液化ガスを充填した包装袋ａの袋口付近の一部を開放した状態で施封するためのものである。ガス充填包装機１における不活性ガス充填方法が、このような仮付シール装置５による仮付け工程を有することにより、ガス充填時に包装袋ａの外部と内部の接触部が小さくなることに加え、底部から気化する不活性ガスが包装袋ａ内の空気を押し上げて袋口付近の空気開放部から押し出されることでガス置換率をより向上させることができると共に、空気開放部を小さくすることで削り節のような軽量な被包装物でも包装袋から噴き出すことをより抑制できる。

仮付シール装置５は、図４の第７工程に示すように、グリップ対２に支持された包装袋ａの表裏からそれぞれ袋口付近を挟持して施封する一対の挟持体５ａ，５ｂを有している。これら一対の挟持体５ａ，５ｂは、図６（Ａ）に示すように、往復動機構（図示しない）により包装袋ａの表裏からそれぞれ包装袋ａに密着するヒートブロック５ｄを有している。そして、第７工程が行われる第７ステーションに停止した包装袋ａを一対の挟持体５ａ，５ｂが挟持することにより挟持部分が施封されるように構成されている。

包装袋ａ内に滴下された液化ガスの気化を促進するための加温工程は、加温装置７が配置された第７および第８ステーションにて行われる。加温装置７は、包装袋ａ内に滴下された液化ガスの気化を促進するためのものであり、図４に示すように、グリップ対２に支持された包装袋ａの下部付近を表裏からそれぞれ所定間隔を置いて対向するように配される一対のヒートブロック７ａ，７ｂを有している。

これら一対のヒートブロック７ａ，７ｂは往復動機構（図示しない）により包装袋ａの表裏側からそれぞれ所定位置まで接近し、包装袋ａの下部付近を加温した後は、離間する方向に移動して初期位置に戻るように構成されている。一対のヒートブロック７ａ，７ｂは、カートリッジヒーター（図示しない）とカートリッジヒーターの温度を測定するための熱電対（図示しない）を備えている。

ガス充填包装機１におけるガス充填方法がこのような加温工程を有することで、凍結した液体窒素などの気化を促進して膨張を速め、窒素ガスなど気体の流れを包装袋ａ内に生じさせて空気を効果的に外部へ押し出させることができ、これにより、生産効率およびガス置換率をより向上させることができる。

包装袋ａの底部を振動させる底部振動工程は、袋底部振動装置１２が配置された第７および第８ステーションにて行われる。袋底部振動装置１２は、包装袋ａの底部を振動させることで、被包装物の隙間に残存している空気を押し出すためのものであり、図４に示すように、振動受体１２ａと、この振動受体１２ａに連結された振動棒（図示しない）と、振動棒を往復動させる往復動手段（図示しない）とを有しており、振動受体１２ａを振動させることで包装袋ａの底部を振動させることができるように構成されている。

液化ガスの気化膨張により膨らんだ包装袋ａを表裏からそれぞれ押圧して整形する袋整形工程は第９ステーションにて行われる。袋整形装置１３は、液化ガスの気化膨張により膨らんだ包装袋ａを表裏からそれぞれ押圧して整形するためのものであり、図４に示すように、グリップ対２に支持された包装袋ａの中間部付近を表裏からそれぞれ押圧する一対の袋整形板１３ａ，１３ｂを有している。これら一対の袋整形板１３ａ，１３ｂは往復動機構（図示しない）により包装袋ａの表裏からそれぞれ膨張した包装袋ａを押圧して整形するよう構成されている。

被包装物と不活性ガスを充填した包装袋ａを密封するトップシール工程は、トップシール装置６が配置された第９ステーションにて行われる。トップシール装置６は、被包装物と不活性ガスを充填した包装袋ａを袋口付近で密封するためのものであり、図４に示すように、グリップ対２に支持された包装袋ａの表裏からそれぞれ袋口付近を挟持して密封する一対の挟持体（水平バー）６ａ，６ｂを有している。一対の挟持体６ａ，６ｂは往復動機構（図示しない）により包装袋ａの表裏からそれぞれ密着するヒートブロックを有しており、第９工程が行われる第ステーション９に停止した包装袋ａを一対の挟持体６ａ，６ｂが挟持することにより挟持部分が密封される。

このように、ガス充填包装機１におけるガス充填方法は、液化ガス滴下装置４にて液化した不活性ガスをグリップ対２に支持された包装袋ａ内に滴下する液化ガス滴下工程によりガス充填を行うものであり、包装袋ａ内への長時間のガス吹き出しを行わないため、装置を簡素化でき設置面積も従来機の半分程度に狭小化できて包装コストを軽減できる。また、包装袋ａ内への長時間のガス吹き出しを行わないことにより、削り節などの軽量な被包装物であっても包装袋から噴き出すことがなくそれに起因する清掃も不要となる。さらに、ガス充填は液化ガス滴下装置４による包装袋ａ内への滴下によるため、より低廉に短時間で行うことができ、生産能力も向上させることができる。

さらに、本発明のガス充填包装機１における各包装工程について説明する。
ガス充填包装機１における各包装工程は、包装袋ａを包装機内に供給する給袋工程（第１工程）、賞味期限等を印字する印字工程（第２工程）、包装袋ａの袋口を開口すると共に印字検査を行う袋口開口・印字確認工程（第３工程）、被包装物充填・押込み工程（第４工程）、空間形成（第２押し込み）・吹き飛ばし・系外排出工程（第５工程）、液化ガス滴下工程（第６工程）、仮付シール・加温・もみほぐし（袋底部振動）工程（第７工程）、加温・もみほぐし（袋底部振動）工程（第８工程）、トップシール・袋整形工程（第９工程）、シールチェック工程（第９工程）〜（第１０工程）およびシール冷却・製品排出工程（第１０工程）の全１０工程である。以下、各工程について説明する。

給袋工程（第１工程）は、図１に示した第１ステーションにおいて、図１ないし図３に示すように、給袋コンベア１４によって順次搬送される包装袋ａを、給袋装置１５によって一枚ずつ間欠移動してくるグリップ対２に把持させることにより行われる。

印字工程（第２工程）は、第２ステーションにおいて、グリップ対２に垂直姿勢で支持された包装袋ａの裏面側に、図３に示すように、印字装置１６にて賞味期限等を印字することにより行われる。

袋口開口・印字確認工程（第３工程）は、第３ステーションにおいて、図３に示すように、グリップ対２に垂直姿勢で支持された包装袋ａの表裏面をそれぞれ吸盤１７にて吸着して袋口を開口させると共に、カメラ１８によって印字部分を撮影して印字の良否を検査することにより行われる。

被包装物充填・押込み工程（第４工程）、空間形成工程（第２押し込み）・吹き飛ばし・系外排出工程（第５工程）、液化ガス滴下工程（第６工程）、仮付シール・加温・もみほぐし（袋底部振動）工程（第７工程）、加温・もみほぐし（袋底部振動）工程（第８工程）およびトップシール・袋整形工程（第９工程）は、図１に示した第６ステーションないし第９ステーションにおいてそれぞれ行われるが、前述したガス充填包装機１におけるガス充填方法で説明した通りであり説明を省略する。

トップシールの良否をチェックするシールチェック工程（第９工程）は、図３示したセンサ２１によりトップシールの良否をチェックすることにより行われる。

シール冷却・製品排出工程（第１０工程）は、図３に示すように、トップシール部分が冷却装置２２の一対の冷却バー２２ａ，２２ｂが包装袋ａの表裏から押し当てられて冷却されると共に、被包装物が包装された包装袋ａが機外に排出されることで行われる。そして、これら一連の包装工程が移動体３の間欠回転によって間欠移動してくるグリップ対２に支持された包装袋ａに順次行われることにより被包装物の包装製品が量産される。

１ガス充填包装機
２グリップ対
３移動体（円盤状回転体）
４液化ガス滴下装置
５仮付シール装置
６トップシール装置
７加温装置
８間欠回転軸
９スタンド
１０機台
１１充填機
１２袋底部振動装置
１３袋整形装置
１４給袋コンベア
１５給袋装置
１６印字装置
１７吸盤
１８カメラ
１９押し込み棒
２０空間形成手段（第２押し込み棒）
２１センサ
２２冷却装置
ａ包装袋
ｓ空間

Claims

包装袋内に被包装物と共に不活性ガスを充填するガス充填包装機であって、前記包装袋を把持する単数または複数のグリップ対と、該グリップ対を複数の工程毎に間欠移動させるための移動体と、該移動体により間欠移動されてくる前記グリップ対に把持された前記包装袋内に被包装物を充填する充填機と、被包装物が充填された包装袋内に挿入して袋内底部付近に液化した前記不活性ガスを落下させるための空間を形成する空間形成手段と、液化した前記不活性ガスを落下させるための空間を形成した前記包装袋内に液化した前記不活性ガスを滴下する液化ガス滴下装置と、前記被包装物と液化した不活性ガスを充填した前記包装袋の袋口付近を密封するためのトップシール装置とを有していることを特徴とするガス充填包装機。
前記ガス充填包装機は、前記被包装物と液化した前記不活性ガスを充填した前記包装袋の袋口付近の一部を開放した状態で施封する仮付シール装置を有している請求項１に記載のガス充填包装機。
前記ガス充填包装機は、前記包装袋内に滴下された液化した前記不活性ガスの気化を促進する加温装置を有している請求項１または２に記載のガス充填包装機。
前記ガス充填包装機は、被包装物と液化した前記不活性ガスを充填した前記包装袋の底部を振動させる袋底部振動装置を有している請求項１ないし３のいずれかに記載のガス充填包装機。
前記ガス充填包装機は、液化した前記不活性ガスの気化膨張により膨らんだ前記包装袋を整形する袋整形装置を有している請求項１ないし４のいずれかに記載のガス充填包装機。
包装袋内に被包装物を充填する充填工程と、被包装物が充填された前記包装袋内の袋内底部付近に液化した不活性ガスを落下させるための空間を形成する空間形成工程と、液化した前記不活性ガスを包装袋内の前記空間に滴下する液化ガス滴下工程と、前記被包装物と前記不活性ガスを充填した前記包装袋を密封するトップシール工程とを有していることを特徴とするガス充填包装機におけるガス充填方法。
前記ガス充填包装機における不活性ガス充填方法は、前記トップシール工程前に、前記被包装物と液化した前記不活性ガスを充填した前記包装袋の袋口付近の一部を開放した状態で施封する仮付シール工程を有している請求項６に記載のガス充填包装機におけるガス充填方法。
前記ガス充填包装機における不活性ガス充填方法は、前記包装袋内に滴下された液化した前記不活性ガスの気化を促進する加温工程を有している請求項６または７に記載のガス充填包装機におけるガス充填方法。
前記ガス充填包装機における不活性ガス充填方法は、被包装物と液化した前記不活性ガスを充填した前記包装袋の底部を振動させる袋底部振動工程を有している請求項６ないし８のいずれかに記載のガス充填包装機におけるガス充填方法。
前記ガス充填包装機における不活性ガス充填方法は、液化した前記不活性ガスの気化膨張により膨らんだ前記包装袋を整形する袋整形工程を有している請求項６ないし９のいずれかに記載のガス充填包装機におけるガス充填方法。