JP3886503B2 - 包装材料チューブ内の内容物レベルを整合する方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、包装機を通して降下する間に、レベル検出装置で制御される給送装置によって内容物を供給される包装材料チューブ内の内容物レベルを整合する方法に関する。本発明はまた、チューブ成形式の包装機においてこの方法を遂行するための給送装置およびレベル検出ユニットを基本的に含む装置に関する。

本発明による方法および装置は、包装材料ウェブ（例えば、熱可塑性層を被覆された積層繊維材料で作られたもの）から実質的に垂直な液体密の包装材料チューブを形成する形式の包装機に使用することが特に意図され、この形式の包装機はヨーロッパ特許ＥＰ２５２３５号明細書に詳細に記載されており、該特許明細書が参照される。

包装材料チューブに対する内容物の供給が、所望される速度で、すなわち包装材料チューブ内の内容物のレベルを実質的に一定に保持するように個々の包装容器にパックされる内容量が補充されることを保証できる速度で行うことを保証するために、上述形式の包装機は内容物のレベルを検出してその供給を制御する何らかの形式のレベル保持装置を通常は備えている。この形式の従来技術によるレベル保持装置は包装材料チューブ内に配置されるフロートを使用しており、このフロートの位置が検出されて、包装材料チューブの上部開口端部を通して下方へ延在された充填パイプに対する内容物の供給をバルブまたはポンプを介して制御する。フロート位置の検出は包装材料チューブ内に配置された装置によるか、内容物供給バルブを電気的に制御する外部検出装置によって行われ得る（例えばヨーロッパ特許ＥＰ３２２００１号明細書を参照のこと）。

この分野でこれまで使用されてきた従来技術の形式のレベル保持装置は、何れも包装材料チューブ内に配置された１またはそれ以上の部材、例えば上述したフロート、超音波センサーまたはレベル探針を使用している。しかしながら上述形式の包装機では（これらは無菌、すなわち滅菌状態での作動も要求され得る）、衛生上の理由によって包装材料チューブの内部に配置される機械部品の個数を減少することの望ましいことが示されている。包装材料チューブ内の、すなわち内容物と直接接触する機械部品の個数を最少限にすることで、包装機の洗浄がかなり容易化され、これは衛生上の標準レベルを高く維持することができる。従ってこの形式の包装機における内容物のレベルを整合する方法を具現することが望ましいのであり、この方法は包装材料チューブの外側から、そして包装材料チューブ内の内容物と直接に接触せずにその内容物のレベルを整合できるようにする。

それ故に本発明の目的は、検出装置を包装材料チューブの底端部内に挿入することを全く不要にした、包装材料チューブ内の内容物のレベルを整合する方法を提供することである。

本発明の他の目的は、温度変化のような外的条件が信頼できるレベルの整合の妨げとなるようなあらゆる場合において、包装材料チューブの外側から内容物のレベルを信頼性を有して検出できるようにする上述の形式の方法を具現することである。

本発明の更に他の目的は、従来技術の方法に固有なこれらの欠点を排除し、簡単で複雑でない検出を可能にするレベルの整合のための方法を具現することである。

上述および他の目的は、温度検出装置内に相互に連続して配置された多数の温度センサーを、包装材料チューブの降下方向で該包装材料チューブの表面に沿って配置するステップと、内容物によって影響されないチューブの表面温度を検出するセンサーの数と内容物によって影響されるチューブの表面温度を検出するセンサーの数との間の関係によって決定される信号により前記給送装置を制御するステップとを含むという特徴を与えられて例えば前文に記載された形式の方法とされる本発明によって達成される。

本発明の方法の好ましい実施例は、請求項２〜請求項４に記載されたような特徴を更に与えられる。

本発明の更に他の目的は、この方法を実施する装置であって、簡単で信頼性があり、従来技術の装置が有する上述した何れの欠点もない装置を具現することである。

本発明の更に他の目的は、包装材料チューブの下側部分に配置されて内容物と接触することになるような部品によらずに包装材料チューブの内容物のレベルの整合を実行できるようにする装置を具現することである。

本発明の更に他の目的は、周知の信頼できる部材で構成され、それ故に製造保守があまり高額でない装置を具現することである。

本発明の更に他の目的は、困難な検出条件のもとで異なる要求値に合わせることができるようにされる場合ですら、正確な読み取りを保証できるようにする装置を含むレベル検出装置を具現することである。

上述および他の目的は、内容物によって影響されないチューブの表面温度を検出するセンサーの数と内容物によって影響されるチューブの表面温度を検出するセンサーの数との間の関係によって決定される信号により給送装置を制御する、温度検出装置内に相互に連続的に配置された多数の温度センサーを含むという特徴を与えられて、例えば前文に記載された形式の装置とされる本発明によって達成される。

本発明による装置の好ましい実施例は、請求項６〜請求項９に記載された特徴を更に与えられる。

本発明においては、包装材料チューブは例えばミルク等の液体すなわちポンプ給送可能な内容物を順次に充填される。所望レベルまで内容物を充填された後、充填された包装材料チューブは繰り返して行われる横方向シールおよびこれに引き続いて行われる切断によって底部で切り離されて実質的にクッション形の包装容器を形成され、これらの包装容器は次に平行六面体の形状となるように成形処理される。

本発明による方法および装置は、内容物を充填された包装材料チューブの下部領域と上部に位置する該包装材料チューブのガス充填領域との間の、該包装材料チューブより外側から検出できる温度差の整合に基づくことから、検出作用は包装材料チューブの外側から完全に行うことができ、包装材料チューブの下端部へ機械的検出部品が挿入される必要はなく、これは包装機の洗浄および浄化を著しく容易にすると共に、無菌製品として受入れ可能な高い標準衛生レベルを維持できるように保証する。

本発明による方法および装置の１つの好ましい実施例が、本発明を理解するために詳細な基本点だけを示す添付の概略図面を特に参照して、以下に極めて詳細に説明される。

本発明による方法および装置は以下に、例えばヨーロッパ特許ＥＰ２５２３５号明細書に記載された形式のような既知の形式の包装機に使用されることが好適とされる１つの実施例において説明され、該特許が参照される。この既知の形式の包装機１（図１）は、包装材料リール４の形態で包装機に供給されるウェブ状の包装材料ウェブ３が充填されて分離された容器２を製造する。包装材料ウェブ３は包装材料リール４から、例えばローラー、ガイド装置等のそれ自体は周知のガイド部材を経て、包装機１の上部領域に配置されている屈曲ローラー５に到るまで実質的に垂直上方へ導かれるのであり、屈曲ローラー５は包装材料ウェブ３が包装機を通して実質的に下方へ向けて移動するように偏向させる。屈曲ローラー５から下方へ向かう移動により、包装材料ウェブ３は包装材料チューブ６となるように次第に変形されるのであり、この変形は包装材料ウェブ３の両縁に当接するガイド部材７並びに成形ローラー８によって行われる。包装材料ウェブ３の長手方向の両縁はこれにより次第に重なり合うようになされて密封（シール）され、包装材料チューブ６の長手方向に走る液体密の長手方向ラップ結合、すなわちシームを形成される。包装材料チューブ６の下端部は、その後内容物を充填され（以下に極めて詳細に説明されるように）、その後この包装材料チューブ６は往復作動する成形シール装置９により４面断面形に成形され、横方向領域をシールされて個別の液体密の包装容器２が実現できるようになされる。この包装容器２は互いに切り離され、引き続いて成形処理されて、例えば平行六面体のような所望の最終形状を得る。

充填パイプ１１は包装材料チューブ６を垂直方向に通って延在しており、この充填パイプ１１は成形シール装置９が包装材料チューブ６を処理してシールする位置よりも僅かな距離をおいた上方位置にて吐出する。充填パイプ１１はその上端部で包装材料チューブ６から引き離されており、その上端部では内容物の流量を制御する給送装置１２を介して例えばタンクのような内容物の供給源（図示せず）に接続されている。給送装置１２はバルブ、ポンプ、またはタンクから包装材料チューブ６へ流れる内容物流量を制御する他の適当な制御手段とされ得る。包装材料チューブ６の解放された上端部にはガス供給パイプ１３とされ得る加熱装置が配置されており、このガス供給パイプ１３は包装材料チューブ６内を延在して、包装材料チューブ６内に位置する内容物の表面よりも僅かな距離をおいた上方位置にて吐出する。ガス供給パイプ１３の代わりに（または、ガス供給パイプ１３の補完として）、加熱装置は加熱部材１４を含み、この加熱部材１４は、包装材料ウェブ３の長手方向の両縁が重ねられて互いにシールされるようにして包装材料チューブ６が形成される位置と実質的に同じ位置に配置することができる。この加熱部材１４は、包装材料ウェブ３が例えばその縁部の熱シールに使用されるポリエチレンのような熱可塑性の外側層を被覆される場合には、包装材料ウェブ３の縁部を熱シールする熱源としても作用できる。

加熱装置の下側にある距離をおいて温度検出装置１５が配置されており、この温度検出装置１５は実質的に加熱部材１４と一直線上に且つ充填パイプ１１の開放された下端部の上方に僅かな距離を置いた位置に配置されている。図２は温度検出装置１５が多数の垂直方向に重ねられた温度センサー１６を含むことを極めて詳細に示しており、これらの温度センサー１６は半導体素子、ＩＲセンサー、レーザ温度メータ、接触装置または他の形式の温度センサーとされ得るのであって、これらは包装材料と直接に接触させて配置されるか、または僅かに距離をおいて配置される。温度検出装置１５は電気的にマスターユニット１７と連結されており、このマスターユニット１７は周知の形式のもので、温度検出装置１５からの入力信号に応答して給装装置１２を制御するように作動可能である。加熱装置１４と同様に、マスターユニット１７は電源にも連結される。

部分的に切断された包装材料チューブ６内には、その包装材料チューブ６が横方向にシールされる位置より上方に僅かな距離をおいた位置で吐出するように充填パイプ１１が垂直方向に下方へ延在していることを示している。包装材料チューブ６の下端部は既に注目したように内容物１８を充填されており、その内容物１８のレベルすなわち表面１９は破線で示されている。

図示した包装機１が作動されるとき、包装材料ウェブ３は水平および垂直の両方向に往復駆動される成形シール装置９によって包装機１を通して前進される。この例では、包装材料ウェブ３は包装材料リール４から周知のガイド手段を経て屈曲ローラー５へ到るように給送され、その後包装材料ウェブ３は垂直方向に下方へ導かれ、既に説明したように包装材料チューブ６となるように変形される。個別の包装容器２にする包装材料チューブ６の、この例では包装材料チューブ６の下端部で行われる繰り返される切断は、包装材料ウェブ３および包装材料チューブ６内に位置する内容物１８の両方の消費を伴う。消費される内容物１８は充填パイプ１１を経て連続的に補充され、これは内容物１８の供給源（図示せず）から包装材料チューブ６の下端部への内容物１８の流れを保証する。この例においては、内容物１８のこの流れが調整されて消費される内容物１８の速度に適合されて、個々に製造される包装容器２が内容物を完全に充填され、すなわちガスや空気の上方室、すなわち空間が全く形成されないように成形シール装置９より上方のある距離の位置に内容物１８のレベル１９が常に実質的に一定に保持されるようにすることが極めて重要である。同時に、内容物１８のレベル１９が長手方向にシールされていない包装材料チューブ６の上部に近づくほどの高さ位置まで上昇しないように保証することが基本であり、このような上昇は勿論内容物１８の漏れを引き起こす。

内容物１８のレベル１９の整合および調整は、本発明により包装材料チューブ６の外側から全て行われる。これは、内容物１８と直接に接触されて位置される箇所の包装材料チューブ６が、内容物１８が未だ給送されずにその内側が例えば空気のようなガス媒体と接触されている包装材料チューブ６の上部領域よりもかなり低い温度であるように、包装材料ウェブ３の外側温度がその周囲環境に影響される場合に可能である。包装材料ウェブ３は一般に紙／プラスチックの積層材料（およびアルミニウム箔も可能である）で構成されて比較的薄い（０．３ｍｍ）ために、外側の温度は包装材料チューブ６内の内容物１８との接触により、整合すなわち位置決めできるように即座に影響される。この結果、包装材料チューブ６の外側に配置された温度検出装置１５は内容物１８の存在（その物質からの熱またはＩＲ放射）により生じる包装材料ウェブ３の温度変化に基づいて内容物１８のレベルを検出することができる。更に正確には、これは図示実施例では、例えばＩＲ検出式とされ得ると共に、「温かい」から「冷たい」まで変化する包装材料チューブ６の外面が温度検出装置１５を備えた垂直領域内において検出されるように配置された温度センサー１６によって行われる。「温かい」包装材料チューブ６の表面および「冷たい」包装材料チューブ６の表面をそれぞれ検出する温度センサー１６の個数の関係が、導体を経てマスターユニット１７に達する信号の値を決定する。この信号により、マスターユニット１７は給送装置１２の調整が必要かどうかを決定できるのであり、必要な場合は内容物１８のレベル１９が所望の限界範囲内に保持されるように充填パイプ１１の下端部へ向かう流量を給送装置１２が制御することを保証する。給送装置１２は簡単な調整可能な内容物１８用のバルブまたは可変容量ポンプとされ得る。

所望の包装機１が意図される内容物１８の種類（例えばミルク、クリーム、ジュースまたは同様の消費製品）の殆ど全ての充填において、内容物は０〜５°Ｃの温度で包装機１に導かれる。この温度と室温との差は包装材料チューブ６の外側から内容物のレベルを信頼性を有して検出するうえで通常は十分であるが、厳しい、すなわち好ましくない状況（内容物の温度が約５０°Ｃまで上がる）のもとでも正しい読み取りを保証するためには、「温かい」包装材料チューブ６の表面および「冷たい」包装材料チューブ６の表面の間の対比が適正に行われるようにするために、温度検出装置１５が少なくとも温度を読み取る位置の包装材料チューブ６の部分が十分に高い温度とされることが必要になる。本発明によれば、これは例えば電気的または高温空気式とされて温度検出装置１５の上方に僅かな距離をおいて配置された加熱部材１４によって達成できる。これにより、包装材料チューブ６の外側のストリップ形領域は温度検出装置１５に達する前に次第に加熱され、典型的には約６０〜１１０°Ｃの範囲まで加熱され、これは比較的温かい内容物１８を充填する場合ですら包装材料チューブ内の内容物１８のレベル１９を温度検出装置１５が検出できるようにするに十分な対比を信頼性を有して作り出す。加熱部材１４は包装材料ウェブ３の長手方向の縁部が一緒にされ、且つ互いにシールされて、包装材料チューブ６の長手方向のラップシールすなわちシームを形成するようになされる直前に、その縁部の両方を加熱するように配置することができる。

外部の加熱部材１４の代わりとして、または補完するものとして、ガス供給パイプ１３が加熱ガス、例えば無菌空気を包装材料チューブ６の内部へ導くために使用でき、これは内容物１８と未だ接触されていない包装材料チューブ６の部分が温度検出装置１５で十分に読み取れるような高温度、例えば５０〜１００°Ｃに達することを保証する。供給されるガスすなわち無菌空気は、ガス供給パイプ１３を経て、内容物１８のレベル１９より直ぐ上方に位置する包装材料チューブ６の部分へ導かれ、その後ガスは上昇して、包装材料チューブ６の解放されている上端部を通して流出するのであり、同時にこのことは、あるとしても汚染空気が全く包装材料チューブ６内の内容物１８へ達しないことを保証する。

例えば果物ジュースのような内容物１８の種類によっては、いわゆる高温充填がときどき使用され、これは製品が酵母およびカビを消滅させる高温度、例えば７０〜９５°Ｃの範囲、好ましくは８５°Ｃで充填されることを伴う。この例では、勿論温度の変化は反対となる、すなわち比較的「冷たい」包装材料ウェブ３が整合できるようにして製品で加熱される。温度差が十分に大きい条件のもとでは、本発明による方法および装置は、必要な調整および適合（例えば包装材料チューブの上端部での加熱の代わりに冷却する）の後にこの形式の充填に使用できる。

上述で説明した本発明による方法および装置の実施例は、無菌式で、無菌包装容器すなわち予め熱処理された内容物に長期間の保存寿命を与える包装容器を製造する周知の包装機の変形機および設計例に使用することにも好適である。この形式の包装機は図１に示された機械と同じ方法で基本的に作動するが、包装材料ウェブ３および包装材料チューブ６を取り囲み、過剰圧力の空気を供給されるフードのように汚染物質が内容物に侵入して汚染することを防止する追加装置を特徴とする。あらゆる形式の包装機において、特に無菌包装容器を製造する形式では、内容物と直接に接触するようになされるこれらの部品が有効な方法で規則的に洗浄され滅菌されることが決定的に重要であり、これは本発明による方法および装置でかなり容易になされるのであり、この方法および装置は従来技術の同様な設計および構造と異なって、適当に、すなわち包装材料チューブ６の下端部に配置されるべき内容物と接触される必要のあるレベル検出ユニットの部品を完全に必要とせずに作動する。極めて厳重な衛生上の標準がこれにより達成され、この理由で本発明による方法および装置は無菌包装機に使用することに卓越して良好に適するのである。

図１は本発明による方法および装置が使用される周知の形式の包装機の選択された部品の概略斜視図。

図１による包装材料チューブの下端部に配置された本発明による装置の部分的に断面とされた拡大図。

符号の説明

１ 包装機
２ 包装容器
３ 包装材料ウェブ
６ 包装材料チューブ
９ 成形シール装置
１１ 充填パイプ
１２ 給送装置
１３ ガス供給パイプ
１４ 加熱部材
１５ 温度検出装置
１６ 温度センサー
１７ マスターユニット
１８ 内容物
１９ レベル

Claims (9)

1. 包装機（１）内を降下する間に、レベル検出装置により制御される給送装置（１２）によって内容物（１８）が供給される包装材料チューブ（６）内の内容物レベルを整合し、前記レベル検出装置が、前記包装材料チューブ（６）の外側に配置された温度検出装置（１５）によって、前記内容物（１８）により包装材料（３）内に生じた温度変化に応じて、該内容物のレベル（１９）の位置を整合する、包装材料チューブ内の内容物レベルを整合する方法において、前記温度検出装置（１５）内に相互に連続して配置された多数の温度センサー（１６）を、該包装材料チューブの降下方向で該包装材料チューブの表面に沿って配置するステップと、内容物によって影響されない包装材料チューブの表面温度を検出するセンサー（１６）の数と内容物によって影響される包装材料チューブの表面温度を検出するセンサーの数との間の関係によって決定される信号により前記給送装置（１２）を制御するステップとを含むことを特徴とする包装材料チューブ内の内容物レベルを整合する方法。
2. 前記包装材料チューブ（６）が、その上端部で前記内容物（１８）の温度が検出可能なように相違した温度にまで連続的に加熱または冷却されるようになされることを特徴とする請求項１に記載の包装材料チューブ内の内容物レベルを整合する方法。
3. 前記包装材料チューブ（６）の上端部が高温度にて吹付けられるガスで加熱されることを特徴とする請求項２に記載の包装材料チューブ内の内容物レベルを整合する方法。
4. 前記包装材料チューブ（６）が前記温度検出装置（１５）に達する前に、その上端部で該包装材料チューブ（６）の外側を加熱する加熱装置に通されることを特徴とする請求項２に記載の包装材料チューブ内の内容物レベルを整合する方法。
5. 請求項１から請求項４までの何れか１項に記載の方法を遂行するためのチューブ成形式の包装機（１）にして、該装置（１）は、給送装置（１２）およびレベル検出装置を含み、前記レベル検出装置が包装材料チューブ（６）の外側に配置された温度検出装置（１５）を含む装置において、前記温度検出装置（１５）は、相互に連続的に配置された多数の温度センサー（１６）を含み、該温度センサー（１６）は、前記包装材料チューブ（６）の降下方向で該包装材料チューブ（６）の表面に沿って配置され、内容物によって影響されない包装材料チューブの表面温度を検出するセンサー（１６）の数と内容物によって影響される包装材料チューブの表面温度を検出するセンサー（１６）の数との間の関係によって決定される信号により前記給送装置（１２）を制御することを特徴とする包装材料チューブ内の内容物レベルを整合する装置。
6. 前記多数の温度センサー（１６）がＩＲセンサーであることを特徴とする請求項５に記載の包装材料チューブ内の内容物レベルを整合する装置。
7. 前記レベル検出装置が前記包装材料チューブ（６）の上端部に配置された加熱装置を含むことを特徴とする請求項５に記載の包装材料チューブ内の内容物レベルを整合する装置。
8. 前記加熱装置が前記包装材料チューブ（６）の外側に配置された加熱部材（１４）であることを特徴とする請求項７に記載の包装材料チューブ内の内容物レベルを整合する装置。
9. 前記加熱装置が前記包装材料チューブ（６）の内部に加熱ガスを解放する供給パイプ（１３）であることを特徴とする請求項７に記載の包装材料チューブ内の内容物レベルを整合する装置。

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