JP3748630B2 - 蓋体取付装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蓋（ふた）体取付装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、牛乳、清涼飲料等の液体食品を収容するブリック型の包装容器においては、液体食品を繰り返し注出することができるように、トップ部分に開閉自在の蓋体を配設したものが提供されている。
この場合、通常、前記蓋体は、ホットメルト法、ヒートシール法、超音波シール法等によって包装容器に取り付けられる。
【０００３】
前記ホットメルト法においては、ホットメルトガンのノズルから噴射された液状の接着剤を包装容器の蓋体取付部に吹き付け、前記接着剤によって蓋体と包装容器とを接着するようにしている。
また、ヒートシール法においては、包装容器の蓋体取付部に熱風を当て、包装容器を形成する包材の表面のフィルムを溶融させ、溶融したフィルムに蓋体を取り付けるようにしている。
【０００４】
さらに、超音波シール法においては、包装容器の蓋体取付部に蓋体を押し付けた状態で蓋体に超音波を加え、該超音波によって包装容器を形成する包材の表面のフィルムを溶融させ、溶融したフィルムに蓋体を取り付けるようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の蓋体取付装置においては、ホットメルト法の場合、包装容器の蓋体取付部に接着剤を正確にかつ均等に吹き付けることが困難であり、その結果、十分な強度を保持しつつ蓋体を包装容器に取り付けることが困難になってしまう。
【０００６】
また、ヒートシール法においては、包装容器の蓋体取付部に熱風を当て、包装容器を形成する包材の表面のフィルムを溶融させるようにしているので、熱風の温度を立ち上げるのに時間がかかるだけでなく、前記フィルムを溶融させるのに時間がかかるので、処理速度が低くなってしまう。
さらに、超音波シール法においては、超音波によって包装容器を形成する包材の表面のフィルムを溶融させるようにしているので、超音波発生装置を配設する必要があるので、蓋体取付装置のコストが高くなってしまう。また、前記フィルムを溶融させるのに時間がかかるので、処理速度が低くなってしまう。
【０００７】
本発明は、前記従来の蓋体取付装置の問題点を解決して、簡単な機構で十分な強度を保持しつつ蓋体を包装容器に取り付けることができ、処理速度を高くすることができる蓋体取付装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明の蓋体取付装置においては、水を電気分解して得られる水素／酸素ガス混合物を供給するガス供給手段と、前記水素／酸素ガス混合物を受け、水素／酸素ガス混合物を燃焼させるバーナユニットと、該バーナユニットの上のヒーティング位置に蓋体を送るピッキング装置とを有する。
【０００９】
そして、前記バーナユニットは、前記蓋体の裏面の周縁部に対応するパターンに配列された複数のノズルを備える。
本発明の他の蓋体取付装置においては、さらに、前記各ノズルの上方に選択的に配設される遮蔽（へい）板と、一つのノズルに隣接させて配設されたイグナイタとを有する。
【００１０】
本発明の更に他の蓋体取付装置においては、さらに、前記各ノズルの火炎を監視するＣＣＤカメラを有する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
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１は本発明の実施の形態における燃焼装置の概略図である。
図において、１１は水を電気分解し、水素ガスと酸素とが２対１の割合で混合された水素／酸素ガス混合物を発生させるガス発生器、１２は水を収容するタンク、１３は前記ガス発生器１１に水を補給する補給装置である。なお、前記ガス発生器１１によって水素／酸素ガス混合物を供給するガス供給手段が構成される。
【００１２】
前記ガス発生器１１は、複数の図示しないセルから成り、例えば、１５〔Ａ〕の直流電流を１時間供給した場合、水素／酸素ガス混合物を１００リットル発生させることができる。該ガス発生器１１によって発生させられた水素／酸素ガス混合物は、フィルタ１４を介してブースタ１５に供給される。前記フィルタ１４においては、水の電気分解に伴って発生させられたエーロゾル、ミスト等が除去される。
【００１３】
また、前記ブースタ１５は、メタノールを収容する槽を備え、該槽の底部から前記水素／酸素ガス混合物を噴射させることによって、メタノールガスに富んだ水素／酸素ガス混合物を形成することができる。純粋な水素／酸素ガス混合物の場合、火炎温度が３２００〔℃〕であるのに対して、メタノールガスに富んだ水素／酸素ガス混合物の場合、火炎温度が２５００〔℃〕に低下するが、火炎が有するエネルギー量は増加する。そして、メタノールガスに富んだ水素／酸素ガス混合物の場合、火炎が有するエネルギー量のうち７０〔％〕は水素ガスを燃焼させることによって、３０〔％〕はメタノールを燃焼させることによって発生させられる。
【００１４】
なお、１６は該メタノールを収容するタンク、１７は前記ブースタ１５にメタノールを補給する補給装置である。本実施の形態においては、メタノールを使用しているが、該メタノールに代えて他のアルコールを使用することもできる。
次に、前記水素／酸素ガス混合物は、火炎逆流防止装置２０及び切換弁２１を順に通ってバーナユニット２２に送られる。前記火炎逆流防止装置２０においては、カップ状のフィルタ２５をスプリング２６によってＯリング２７に押し付けるようになっていて、前記バーナユニット２２の火炎が逆流するのを防止する。また、前記切換弁２１は、ラインＬ１、Ｌ２を連結する位置と、ラインＬ２、Ｌ３を連結する位置とを採り、ラインＬ１、Ｌ２を連結したときに前記ブースタ１５からの水素／酸素ガス混合物をバーナユニット２２に供給して燃焼させ、ラインＬ２、Ｌ３を連結したときに図示しない空気供給源からの空気をバーナユニット２２に供給して消火する。
【００１５】
前記バーナユニット２２は、複数のノズル３１から成るノズル群を備え、各ノズル３１の先端に形成された開口から水素／酸素ガス混合物を噴射することによって、複数の微小な火炎を形成することができるようになっている。そして、前記ノズル群における一つのノズル３１に隣接させてイグナイタ３２が配設され、該イグナイタ３２によって各ノズル３１を点火することができるようになっている。
【００１６】
また、前記バーナユニット２２の斜め上方には、火炎監視カメラ３３が配設され、該火炎監視カメラ３３によって火炎を監視することができるようになっている。さらに、バーナユニット２２の斜め上方には、ガス検出器３４が配設され、該ガス検出器３４によってガス漏れ、バーナユニット２２の異常等を検出することができるようになっている。
【００１７】
そして、制御装置３５が配設され、該制御装置３５によって、ガス発生器１１、タンク１２、１６、バーナユニット２２等が統括される。また、前記制御装置３５は、オペレータを介することなく自動的に蓋体取付装置を起動するだけでなく、ガス発生率、水素／酸素ガス混合物の消費量、ガス発生器１１に印加される電圧等を制御する。そして、前記火炎監視カメラ３３の監視結果及びガス検出器３４の検出結果は、前記制御装置３５に送られるようになっている。
【００１８】
このように、前記ガス発生器１１によって発生させられた水素／酸素ガス混合物がバーナユニット２２によって燃焼させられるようになっているので、水素／酸素ガス混合物を貯蔵しておく必要がなく、蓋体取付装置の占有面積を小さくすることができる。
なお、水素／酸素ガス混合物を燃焼させる場合、空気（酸素）は不要であり、しかも、燃焼に伴い二酸化炭素は全く発生しない。また、メタノールが加えられた水素／酸素ガス混合物を燃焼させる場合、わずかな空気が必要になり、二酸化炭素がわずかに発生するだけである。したがって、蓋体取付装置の設置上の制約をなくすことができる。
【００１９】
なお、水素ガスは拡散性が高いので、ガス漏れが生じても比較的安全である。
次に、包装容器に取り付けられる蓋体について説明する。
図２は本発明の実施の形態における蓋体の斜視図、図３は本発明の実施の形態における蓋体の加熱状態図である。
図において、５１は樹脂、例えば、ポリエチレン樹脂によって一体成形された蓋体であり、該蓋体５１は、ほぼ「Ｕ」字型の形状を有する本体５０、ヒンジ５４を中心にして揺動自在に支持されたプルタブ５２、及び前記ヒンジ５４を中心にして揺動自在に支持され、かつ、前記プルタブ５２の回転に連動して回転させられる開封フラップ５３を有する。この場合、前記プルタブ５２を引き上げて回転させると、プルタブ５２の回転に連動して開封フラップ５３が回転させられ、図示しない包装容器の包材が破断されて開口が形成される（特開平第８−１３２８５５号明細書参照）。
【００２０】
また、前記本体５０においては、プルタブ５２に隣接するプルタブ保持部５０ａに係止爪５０ｂが形成されるので、プルタブ５２の側縁を係止爪５０ｂに係止させることによって、前記プルタブ５２を本体５０によって保持することができる。
ところで、前記構成の蓋体５１を包装容器の蓋体取付部に取り付けるために、バーナユニット２２の上方に、図示しないピッキング装置が配設される。該ピッキング装置は、図３に示すように、前記蓋体５１をバーナユニット２２の直上に送り、バーナユニット２２は蓋体５１の裏面の周縁部を一定時間加熱する。
【００２１】
続いて、前記ピッキング装置は、前記蓋体５１を包装容器の上に送り、包装容器の蓋体取付部に押し付ける。その結果、蓋体５１の裏面の周縁部において溶融したポリエチレン樹脂が、包装容器の表面において最外層を形成するポリエチレン樹脂と接合され、蓋体５１が包装容器の蓋体取付部に取り付けられる。
この場合、蓋体５１の裏面の周縁部に直接バーナユニット２２の火炎を当てるので、極めて短時間で前記周縁部を溶融させることができる。したがって、蓋体取付装置の処理速度を高くすることができる。しかも、特別な加熱装置を必要としないので、蓋体取付装置のコストを低くすることができる。
【００２２】
次に、バーナユニット２２について説明する。
図４は本発明の実施の形態におけるバーナブロックの平面図、図５は本発明の実施の形態におけるバーナブロックの断面図、図６は本発明の実施の形態におけるノズルの断面図である。
図において、４１はバーナブロック、４３は該バーナブロック４１に複数形成されたノズル固定穴であり、各ノズル固定穴４３に、熱伝導性の低い材料で形成されたノズル３１がシール部材４５によって固定される。そして、前記ノズル固定穴４３は、蓋体５１（図２）の裏面の周縁部に対応させて、ほぼ「Ｕ」字型のパターンで配列され、それに伴って、ノズル３１もほぼ「Ｕ」字型のパターンで配列される。なお、前記本体５０におけるプルタブ保持部５０ａには、プルタブ５２の開閉に伴って比較的大きな力が加わるので、前記ノズル固定穴４３のパターンのプルタブ保持部５０ａに対応する部分Ｐ１、Ｐ２には、ノズル固定穴４３が２列に配列される。
【００２３】
また、各ノズル３１は径が細く長いパイプによって形成され、各ノズル３１の先端において微小な火炎が形成される。この場合、燃料として水素／酸素ガス混合物を使用しているので、ノズル３１の先端に形成される微小な火炎を安定させることができる。
したがって、前記各ノズル３１を蓋体の形状に合わせて配列することによって、蓋体５１の裏面の周縁部だけを正確に加熱し溶融させることができ、しかも、ヒンジ５４を誤って加熱し、ヒンジ５４を変形させてしまうことがなくなる。
【００２４】
また、それぞれ独立した火炎によって加熱し溶融させるようになっているので、蓋体５１の裏面の周縁部に沿って溶融むらが生じることがない。したがって、蓋体５１を包装容器の蓋体取付部に確実に取り付けることができる。しかも、蓋体５１を包装容器の蓋体取付部に取り付けた後も、ホットメルト法と比べてシール状態が悪くなることがなく、十分な強度を得ることができる。
【００２５】
そして、前記各ノズル３１の先端がバーナブロック４１の表面から十分に離れた位置に置かれるとともに、ノズル３１は熱伝導性の低い材料で形成されるので、火炎の熱がバーナブロック４１に伝達されるのを防止することができる。
ところで、各ノズル３１は、それぞれ一定の間隔を置いて、ほぼ「Ｕ」字型のパターンで配列されているので、イグナイタ３２（図１）によって一度にすべてのノズル３１を点火することができない。
【００２６】
図７はノズルの点火状態を説明する第１の図、図８はノズルの点火状態を説明する第２の図、図９は本発明の実施の形態におけるノズルの点火状態を説明する図、図１０は本発明の実施の形態における遮蔽板の配設状態図である。
図において、３１はノズル、３２はイグナイタ、４１はバーナブロックである。
【００２７】
図７に示すように、各ノズル３１から水素／酸素ガス混合物が噴射されている状態で、イグナイタ３２を作動させると、図８に示すように、イグナイタ３２に隣接するノズル３１だけが点火され、残りのノズル３１は点火されない。
そこで、図９に示すように、イグナイタ３２に隣接するノズル３１が点火された後、各ノズル３１の上方に遮蔽板５７を配設するようにしている。この場合、点火されないノズル３１から噴射された水素／酸素ガス混合物は、上昇しようとするが、遮蔽板５７によって遮蔽され、その際に生じる空気流による相乗作用で偏向させられて横方向に広がる。したがって、イグナイタ３２に隣接する一つのノズル３１に点火するだけで、残りのすべてのノズル３１に点火することができる。
【００２８】
また、図１０に示すように、前記遮蔽板５７は二つの遮蔽部５７ａ、５７ｂを備え、シャフト５８によって矢印方向に回転自在に支持される。そして、該シャフト５８には、図示しない駆動手段が連結され、該駆動手段を駆動することによって、前記遮蔽板５７が間欠的に回転させられ、前記遮蔽部５７ａ、５７ｂによって交互に各ノズル３１の上方が遮蔽されるようになっている。
【００２９】
なお、前記遮蔽板５７は、イグナイタ３２が作動させられた後に各ノズル３１の上方を遮蔽するように回転させられる。
このように、各ノズル３１の上方に遮蔽板５７を配設することによって、一つのイグナイタ３２によってすべてのノズル３１に点火することができる。
ところで、各ノズル３１は、それぞれ一定の間隔を置いて、ほぼ「Ｕ」字型のパターンで配列されているので、複数の火炎を同時に監視する必要がある。この場合、従来使用されている赤外線センサ等によってモニタリングを行うことが考えられるが、複数の火炎を同時に監視することは困難である。
【００３０】
そこで、本実施の形態においては、前述したように、バーナユニット２２の斜め上方に火炎監視カメラ３３（図１）を配設し、該火炎監視カメラ３３によって火炎を監視するようにしている。
図１１は本発明の実施の形態における火炎監視カメラの配設状態図である。
図において、２２はバーナユニット、３１はノズル、３３は火炎監視カメラ、４１はバーナブロックである。本実施の形態においては、火炎監視カメラ３３としてＣＣＤカメラが使用され、複数の火炎の状態を視覚データとして認識し、前記制御装置３５（図１）の図示しない解析手段によって火炎の色相、彩度、明度等を解析処理するようになっている。
【００３１】
そして、光の乱反射による誤認識が生じるのを防止するために、バーナユニット２２の背面に庇（ひさし）６１が配設され、かつ、前記バーナブロック４１の色が黒くされる。
次に、前記構成の蓋体取付装置のキャッピング工程について説明する。
図１２は本発明の実施の形態における蓋体取付装置の平面図、図１３は本発明の実施の形態における蓋体取付装置のキャッピング工程のタイムチャートである。
【００３２】
図１２において、２２はバーナユニット、５１は蓋体、５７は遮蔽板、７１は図示しないステッピングモータによって矢印Ｄ方向に回転させられるテーブル、７２は図示しない包装容器を保持するパックホルダ、７３は空気圧によって矢印Ｃ方向に連続的に蓋体５１を搬送する搬送装置、７８は前記蓋体５１が空送りになったときにバーナユニット２２を退避させる退避装置である。
【００３３】
この場合、矢印Ａ方向に搬送された包装容器は、パックホルダ７２にセットされ、テーブル７１の回転に伴って矢印Ｄ方向に間欠的に搬送される。一方、搬送装置７３によって矢印Ｃ方向に搬送された蓋体５１は、位置決め装置７５によって位置決めが行われ、図示しないピッキング装置によって吸着されてテーブル７１の円周方向に搬送され、バーナユニット２２の上のヒーティング位置に送られ、裏面の周縁部が加熱され溶融させられる。
【００３４】
その後、蓋体５１は、ピッキング装置によって吸着されたまま包装容器の上に置かれ、図示しないグルーイング装置によって下方に移動させられて包装容器に押し付けられ、包装容器の蓋体取付部に取り付けられる。
このようにして、蓋体５１が取り付けられると、包装容器は矢印Ｂ方向に排出される。また、バーナユニット２２は常時前進位置に置かれるが、蓋体５１が空送りになると、図示しないセンサによって空送りが検出され、バーナユニット２２が退避させられる。したがって、ピッキング装置がバーナユニット２２によって高熱にさらされ、焼損してしまうことがない。
【００３５】
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。
【００３６】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、蓋体取付装置においては、水を電気分解して得られる水素／酸素ガス混合物を供給するガス供給手段と、前記水素／酸素ガス混合物を受け、水素／酸素ガス混合物を燃焼させるバーナユニットと、該バーナユニットの上のヒーティング位置に蓋体を送るピッキング装置とを有する。
【００３７】
そして、前記バーナユニットは、前記蓋体の裏面の周縁部に対応するパターンに配列された複数のノズルを備える。
この場合、前記ガス供給手段によって供給された水素／酸素ガス混合物がバーナユニットによって燃焼させられるようになっているので、水素／酸素ガス混合物を貯蔵しておく必要がなく、蓋体取付装置の占有面積を小さくすることができる。
【００３８】
また、水素／酸素ガス混合物を燃焼させるための空気が不要であり、しかも、燃焼に伴い二酸化炭素は全く発生しない。したがって、蓋体取付装置の設置上の制約をなくすことができる。
そして、水素ガスは拡散性が高いので、ガス漏れが生じても比較的安全である。
【００３９】
また、燃料として水素／酸素ガス混合物を使用しているので、ノズルの先端に形成される微小な火炎を安定させることができる。
したがって、蓋体の裏面の周縁部だけを正確に加熱し溶融させることができ、しかも、蓋体のヒンジを誤って加熱し、ヒンジを変形させてしまうことがなくなる。
【００４０】
また、それぞれ独立した火炎によって加熱し溶融させるようになっているので、蓋体の裏面の周縁部に沿って溶融むらが生じることがない。したがって、蓋体を包装容器の蓋体取付部に確実に取り付けることができる。しかも、蓋体を包装容器の蓋体取付部に取り付けた後も、シール状態が悪くなることがなく、十分な強度を得ることができる。
【００４１】
本発明の他の蓋体取付装置においては、さらに、前記各ノズルの上方に選択的に配設される遮蔽板と、一つのノズルに隣接させて配設されたイグナイタとを有する。
この場合、一つのノズルを点火するだけで、蓋体の裏面の周縁部に対応するパターンで配列されたすべてのノズルを点火することができる。
【００４２】
本発明の更に他の蓋体取付装置においては、さらに、前記各ノズルの火炎を監視するＣＣＤカメラを有する。
この場合、ＣＣＤカメラを使用するので、蓋体の裏面の周縁部に対応するパターンで配列された各ノズルの火炎を同時に監視することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における燃焼装置の概略図である。
【図２】本発明の実施の形態における蓋体の斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態における蓋体の加熱状態図である。
【図４】本発明の実施の形態におけるバーナブロックの平面図である。
【図５】本発明の実施の形態におけるバーナブロックの断面図である。
【図６】本発明の実施の形態におけるノズルの断面図である。
【図７】ノズルの点火状態を説明する第１の図である。
【図８】ノズルの点火状態を説明する第２の図である。
【図９】本発明の実施の形態におけるノズルの点火状態を説明する図である。
【図１０】本発明の実施の形態における遮蔽板の配設状態図である。
【図１１】本発明の実施の形態における火炎監視カメラの配設状態図である。
【図１２】本発明の実施の形態における蓋体取付装置の平面図である。
【図１３】本発明の実施の形態における蓋体取付装置のキャッピング工程のタイムチャートである。
【符号の説明】
１１ ガス発生器
２２ バーナユニット
３１ ノズル
３２ イグナイタ
３３ 火炎監視カメラ
５１ 蓋体
５７ 遮蔽板

Claims (3)

1. （ａ）水を電気分解して得られる水素／酸素ガス混合物を供給するガス供給手段と、
   （ｂ）前記水素／酸素ガス混合物を受け、水素／酸素ガス混合物を燃焼させるバーナユニットと、
   （ｃ）該バーナユニットの上のヒーティング位置に蓋体を送るピッキング装置とを有するとともに、
   （ｄ）前記バーナユニットは、前記蓋体の裏面の周縁部に対応するパターンに配列された複数のノズルを備えることを特徴とする蓋体取付装置。
2. （ａ）前記各ノズルの上方に選択的に配設される遮蔽板と、
   （ｂ）一つのノズルに隣接させて配設されたイグナイタとを有する請求項１に記載の蓋体取付装置。
3. 前記各ノズルの火炎を監視するＣＣＤカメラを有する請求項１に記載の蓋体取付装置。

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