JP4262598B2

JP4262598B2 - 包装容器のための圧力制御弁及びこの圧力制御弁を材料ウエブに取り付けるための装置

Info

Publication number: JP4262598B2
Application number: JP2003523104A
Authority: JP
Inventors: シュトットキーヴィッツヘルベルト; ハークユルゲン; フィッシャートーマス
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-08-21
Filing date: 2002-08-14
Publication date: 2009-05-13
Anticipated expiration: 2022-08-14
Also published as: JP2005500490A; US7178550B2; DE10140854A1; DE20122507U1; US20040187924A1; DE50207658D1; EP1421012A1; WO2003018428A1; EP1421012B1

Description

従来の技術
本発明は、ドイツ連邦共和国特許第３１４７３２１号明細書により公知の包装容器のための圧力制御弁に関する。公知の圧力制御弁は、壁部側で環状のフランジ領域を備えた鉢状の支持体を有しており、この場合、フランジ領域は、包装容器を形成する材料ウエブの内側に接続可能である。支持体の底部に、支持体に対して縁部側で遊びを有するダイヤフラムが配置されている。ダイヤフラムは、平面図で見て骨格状の保持部材によって、支持体の底部に対して緊締されている。従って公知の圧力制御弁は３つの構成部分を必要とし、この場合特に支持体内におけるダイヤフラム及び保持部材の取り付けが比較的面倒である。

発明の利点
これに対して、請求項１に記載した特徴を有する包装容器のための、本発明による圧力制御弁は、単に２つの構成部分だけから成っていて、従って安価に製造可能である、という利点を有している。

本発明による圧力制御弁の有利な実施態様は、従属請求項に記載されている。本発明の有利な実施例では、ダイヤフラムは接着によって支持体に結合されている。それによって特にフラット（平ら）に構成された圧力制御弁が得られる。しかもダイヤフラムの貫通口の領域内で支持体に環状溝が設けられていれば有利である。それによってシール液体の場所的な分布並びに、ガス排出のための通路の長さが規定される。本発明の別の有利な実施例では、ダイヤフラムは、支持体と一体的に接続された少なくとも１つの保持部材によって軸方向で固定されているが、半径方向では可動である。この実施例は、ダイヤフラムに付加的な貫通口を必要としない。

図面
本発明の２つの実施例が図面に示されていて、以下に詳しく説明されている。

図１は、本発明の第１実施例による圧力制御弁及び、該圧力制御弁を材料ウエブに取り付けるための装置の縦断面図、
図２は、図１に示した圧力制御弁の平面図、
図３は、本発明の第２実施例による圧力制御弁及び、該圧力制御弁を材料ウエブに取り付けるための装置の縦断面図、
図４は、図３に示した圧力制御弁の平面図、
図５〜図７は、本発明による圧力制御弁を材料ウエブに取り付けるための装置の、種々異なる運転段階中におけるそれぞれ概略的な側面図である。

実施例の説明
図１及び図２には第１の圧力制御弁（Ueberdruckventil：圧力逃がし弁）１０が示されている。この圧力制御弁１０は材料ウエブ２の一方側１に超音波溶接法によって固定可能である。次いで材料ウエブ２の１つの区分から図示していない包装容器が製造され、この場合材料ウエブ２の一方側１に包装容器の内側が後から形成される。包装容器はガスを放出する食品特にコーヒー又はこれと類似のものによって充填され、最終状態で気密に閉鎖される。

圧力制御弁１０は２つの構成部分、つまり剛性な支持体１１とフレキシブルなダイヤフラム１２とから成っている。支持体１１はプラスチックより成っていて、回転対称的な平らな部分として構成されており、この部分の中央に、ガスのための通路１３を備えている。この通路１３は中心からずらして配置されていてもよく、また複数の通路１３を設けてもよい。

支持体１１の、材料ウエブ２に向いた側にフラット（平ら）な凹部１４が形成されており、この凹部１４は、縁部側で周方向に延びる縁部領域１５によって制限されている。通路１３に対して同心的に、縁部領域１５から間隔を保って円形に延びる環状溝１６が凹部１４の底部１７に形成されている。

ダイヤフラム１２は同様にプラスチックより成っていて、凹部１４内でこの凹部１４の底部１７の高さ位置に配置されている。ダイヤフラム１２は円形の中央領域１８を有しており、この中央領域１８は通路１３を覆っていて、環状溝１６まで達している（図２）。中央領域１８から、同じ角度間隔を保って配置された４つのダイヤフラム２１が延びており、これらのダイヤフラム２１は半径方向で外方に凹部１４の壁部２２まで突き出していて、平面図で見て曲がって構成されている。環状溝１６と壁部２２との間の領域内ではダイヤフラム２１が接着剤２４によって凹部１４の底部１７に固定されている。

ダイヤフラム２１間には、ガスのための貫通口として働く、ダイヤフラムの存在していない中間ゾーン２５が形成されている。ダイヤフラム２１の数及び幾何学的な形状によって、ダイヤフラム１２の剛性及びひいては圧力制御弁１０の開放圧力に影響を与えることができる。中間ゾーン２５若しくはダイヤフラム２１は打ち抜き工程によってダイヤフラム１２から製造される。

凹部１４の底部１７とダイヤフラム１２の中央領域１８との間にシール液体２６有利には所定量のシリコーン油が配置されている。さらに重要なことは、凹部１４の深さ並びにダイヤフラム１２の厚さは、ダイヤフラム１２の上側２８とダイヤフラムウエブ２の一方側１との間に所定の間隔若しくはギャップ２９が残存し、それによって材料ウエブ２からできるだけ小さい圧力がダイヤフラム１２に、少なくとも中央領域１８において作用するように選定されている、ということである。

支持体１１の上側３１で縁部領域１５の範囲内に環状の多数の隆起部３２が形成されている。この隆起部３２は、圧力制御弁１０を超音波溶接する際に材料ウエブ２と特に良好に結合する。圧力制御弁１０の下側３３は、縁部領域１５並びに隆起部３２に対して整列された環状の載設領域３４を有している。載設領域３４は段部３５を介して、より深い位置に配置された中央のベースゾーン３６に移行している。このベースゾーン３６の範囲内に、ガスは通すが固形物は通さないフィルタエレメントを配置することができる。このフィルタエレメントは、特に通路１３を覆うフィルタペーパーの形状である。フィルタペーパー３７とベースゾーン３６との接続は有利な形式で接着によって行われる。

圧力制御弁１０を材料ウエブ２に取り付けるために、図１に示された装置５０が用いられる。この装置５０は昇降プランジャ５１と、この昇降プランジャ５１と協働するヒートシールプランジャ５２とを有している。矢印５３方向で昇降運動する昇降プランジャ５１は、ベースゾーン３６と重なり合う、圧力制御弁１０のための受容部５４を有している。この受容部５４の深さは、圧力制御弁１０並びに場合によってはフィルタペーパー３７の下側３３と、受容部５４の底面部５６との間にギャップ５７が形成される程度の大きさである。従って圧力制御弁１０はその載設領域３４が、昇降プランジャ５１の隆起した円環状の縁部領域５８上だけに載る。半径方向で、受容部５４と圧力制御弁１０との間の形状結合（形状による束縛）が行われる。

同様に昇降運動可能なヒートシールプランジャ５２は管状に構成されており、この場合、ヒートヒールプランジャ５２の、材料ウエブ２に向いた下側５９は、少なくとも隆起部３２、有利には圧力制御弁１０の縁部領域１５全体を覆う。ヒートシールプランジャ５２内に、ヒートシールプランジャ５２とは別個に昇降運動可能なニードルホルダ６０が配置されていて、このニードルホルダ６０は、その下側６１から突き出す、図示の実施例では４つのニードル６２を有している。ニードル６２は、材料ウエブ２内に孔６３を形成するために用いられる。図示の実施例では、ニードル６２は、ダイヤフラム１２の中間ゾーン２５及び支持体１１の環状溝１６と整列するように、ニードルホルダ６０内に配置されている。

図３及び図４には、本発明の第２の実施例による圧力制御弁７０が示されている。この圧力制御弁７０は、同様に２つの構成部分、つまり支持体７１とダイヤフラム７２とから成っている。以下では第１実施例の圧力制御弁１０との主な違いだけについて説明する。同じ部材には同じ符号が付けられている。

同様に回転対称的に構成された圧力制御弁７０は凹部７４を有しており、この凹部７４の底部７５から、中央に配置された高い領域７６が隆起している。この、シール液体２６が配置されている領域７６上に、ダイヤフラム７２がルーズに（緩く）載っている。

ダイヤフラム７２は円形の形状を有しており、ダイヤフラム７２の直径は、凹部７４の内法幅よりも小さいので、ダイヤフラム７２と凹部７４の縁部との間にギャップ７７が形成されている。支持体７１内でダイヤフラム７２を軸方向で分離不能に固定するために、図示の実施例では、それぞれ９０゜互いにずらして配置された４つの保持突起８１が用いられる。保持突起８１は圧力制御弁７０の縁部領域８２と一体的に接続されていて、半径方向で内方に延びており、この場合、縁部領域８２の上側８３は、隆起部３２を除いて平らに構成されている。

平面図（図４）で見て保持突起８１はそれぞれ曲率半径８４を有している。保持突起８１の下側８５と凹部７４の底部７５との間に、ダイヤフラム７２の厚さよりも大きい間隔が形成されており、この場合、下側８５はダイヤフラム７２が隆起した領域７６から持ち上がるのを阻止する。

支持体７１へのダイヤフラム７２の取付けは、ダイヤフラム７２を湾曲させて、ダイヤフラム７２を保持突起８１の下に滑り込ますことによって、行われる。選択的に、保持突起８１をまず垂直上方に直立させて、ダイヤフラム７２を湾曲させることなしに凹部７４内に挿入させ、次いで保持突起８１を変形工程によって半径方向で内方に折り返す若しくは折り曲げることも考えられる。

４つ以外の数の保持突起８１を設けてもよい。また凹部７４上に横方向に延びる横方向ウエブを用いることも考えられる。この横方向ウエブは、支持体７１に一体的に結合されていて、場合によってはそれによってダイヤフラム７２の組み付けも可能である。保持突起のために重要なことは、保持突起をダイヤフラム７２のための保持部材としてダイヤフラムの半径方向の縁部領域に作用させて、ダイヤフラム７２を通路１３に向かって軸方向で押し付け、この際に、通路１３内の所定の過圧においてダイヤフラム７２を隆起した領域７６から持ち上げることができるようにすることである。さらにまた、凹部７４は本来の弁機能を妨げないので、凹部７４内でのダイヤフラム７２の半径方向の可動性が十分に得られる。

圧力制御弁７０を材料ウエブ２に取り付けるために、圧力制御弁１０におけるのと同じ装置５０が用いられる。何故ならば、圧力制御弁１０及び圧力制御弁７０の重要な特徴は同様に構成されているからである。また圧力制御弁７０におけるニードル６２の配置は問題ない。

圧力制御弁１０及び７０に関連して、圧力制御弁１０の場合、ガスを放出する充填品に基づいて包装容器内に所定の過圧が生じると、ガスがまず場合によっては存在するフィルタペーパー２７を通過する。次いでガスは通路１３を通り、包装容器内の所定の過圧から凹部１４の底部１７と持ち上がるダイヤフラム１２との間に形成された通路を介して、環状溝１６の領域内に達し、次いでダイヤフラムのない中間領域２５に達する。この中間領域２５からガスが材料ウエブ２の孔６３を介して包装容器から導出される。

ダイヤフラム１２が底部１７から持ち上がって、ガスのための通路が形成される開放圧力は、できるだけ小さくなければならない。開放圧力は、構造的に特にダイヤフラム１２の材料及び厚さによって、及び通路１３と環状溝１６若しくはダイヤフラムのない中間ゾーン２５との間の間隔によって影響される。

圧力制御弁７０の場合、ガス（場合によってはフィルタペーパー３７の通過後）は通路１３及び、持ち上げられた中央領域７６を介して凹部７４の底部７５に達し、そこからギャップ７７及び孔６３を介して包装容器から出る。ダイヤフラム７２の開放圧力は、特にダイヤフラム７２の材料及び厚さ、並びに通路１３と中央の領域７６の縁部との間の間隔を介して影響を受ける。

装置５０の機能形式を明らかにするために、図５〜図７について説明する。この場合、圧力制御弁１０の代わりに圧力制御弁７０を使用することもできることは勿論である。圧力制御弁１０は矢印８７方向で昇降プランジャ５１に周期的に供給される。圧力制御弁１０の上側に、まずエンドレスなウエブ８８の形状の材料ウエブ２が配置され、このウエブ８８は周期的に、それぞれ包装容器のために必要な長さが矢印８９方向で図示していない搬送手段によって移動せしめられる。第１の段階で圧力制御弁１０がまず下降された昇降プランジャ５１によって受け取られ、これに対してヒートシールプランジャ５２がニードルホルダ６１と一緒に、ウエブ８８の上の上昇せしめられた位置にもたらされる（図５）。次いで図６に示したように、圧力制御弁１０が昇降プランジャ５１を持ち上げることによってウエブ８８に押し付けられ、ヒートシールプランジャ５２が下降されることによってウエブ８８に押し付けられる。このときに、ウエブ８８の一方側１が圧力制御弁１０の縁部領域１５に接続され、超音波溶接の場合には、隆起部３２も作用する。この場合、ウエブ８８の材料及び孔６３の大きさ及び数に応じて、ウエブ８８が圧力制御弁１０と昇降プランジャ５１との間に固定される際に、ニードルホルダ６０若しくはニードル６２によってまずウエブ８８内に孔６３が形成されるようにすれば有利である。それによってウエブ８８が凹部１４内に引き込まれることが避けられる。最後に図７に示したように、昇降プランジャ７１及びヒートシールプランジャ５２がウエブ８８から離され、それによってウエブ８８を次の送り工程のために解放することができる。

本発明の第１実施例による圧力制御弁及び、該圧力制御弁を材料ウエブに取り付けるための装置の縦断面図である。図１に示した圧力制御弁の平面図である。本発明の第２実施例による圧力制御弁及び、該圧力制御弁を材料ウエブに取り付けるための装置の縦断面図である。図３に示した圧力制御弁の平面図である。本発明による圧力制御弁を材料ウエブに取り付けるための装置の、種々異なる運転段階中におけるそれぞれ概略的な側面図である。本発明による圧力制御弁を材料ウエブに取り付けるための装置の、種々異なる運転段階中におけるそれぞれ概略的な側面図である。本発明による圧力制御弁を材料ウエブに取り付けるための装置の、種々異なる運転段階中におけるそれぞれ概略的な側面図である。

Claims

包装容器のための圧力制御弁（１０；７０）において、鉢状の剛性な支持体（１１；７１）とダイヤフラム（１２；７２）との２つの構成部分から成っており、前記支持体（１１；７１）が環状の縁部領域（１５；８２）を有していて、前記支持体（１１；７１）の上側（３１；８３）が包装容器の内側（１）を形成する材料ウエブ（２，８８）に接続可能であって、前記支持体の底部（１７；７５）がガスのための少なくとも１つの通路（１３）を形成しており、前記ダイヤフラム（１２；７２）がシール液体（２６）を介在させて、前記支持体（１１；７１）内の少なくとも１つの前記通路（１３）を前記包装容器内で所定の過圧が生じるまで閉鎖して、この所定の過圧を越えると、放出されたガスのための通路を形成し、この放出されたガスが、前記縁部領域（１５；８２）内で前記包装容器の壁部に形成された開口（６３）を介して前記包装容器から導出されるようになっており、この際に前記ダイヤフラム（１２；７２）が前記支持体（１１；７１）に分離不能に接続されており、前記ダイヤフラム（７２）が縁部側で前記支持体（７１）の前記底部（７５）に遊びを保って配置されていて、前記縁部領域（８２）と一体的に結合された少なくとも１つの保持部材（８１）によって前記底部（７５）に軸方向で固定されていることを特徴とする、前記包装容器のための前記圧力制御弁（１０；７０）。
前記ダイヤフラム（１２）が前記底部（１７）の互いに向き合う少なくとも２つの前記縁部領域で前記支持体（１１）に接着によって接続されており、２つの前記縁部領域間に少なくとも１つの前記通路（１３）が配置されており、前記ダイヤフラム（１２）が前記底部（１７）の高さ位置で前記支持体（１１）に接続されており、前記ダイヤフラム（１２）の上側と前記支持体（１１）の前記縁部領域（１５）の上側との間に、ガスを少なくとも１つの前記開口（６３）に向かって排出させる間隔（２９）が形成されている、請求項１記載の前記圧力制御弁（１０；７０）。
前記支持体（１１）が回転対称的なフラットな部材として構成されており、前記支持体（１１）の前記底部（１７）の領域内に配置された円形の前記ダイヤフラム（１２）が、前記縁部領域（１５）の内法幅に相当する直径を有しており、前記ダイヤフラム（１２）にガスのための少なくとも１つの貫通口（２５）が形成されている、請求項２記載の前記圧力制御弁（１０；７０）。
前記ダイヤフラム（１２）が、中央の円形の領域（１８）で、前記支持体（１１）の少なくとも１つの前記通路（１３）を覆うようになっており、前記ダイヤフラム（１２）の外周部から、少なくとも１つの前記貫通口（２５）を形成する、前記ダイヤフラムの存在しない切り込み部が延びており、前記切り込み部間にほぼ半径方向に配置されたダイヤフラム区分（２１）が形成されており、前記ダイヤフラム区分（２１）が前記底部（１７）において前記支持体（１１）に少なくとも部分的に接着されている、請求項３記載の前記圧力制御弁（１０；７０）。
前記支持体（１１）の、前記ダイヤフラム（１２）に向いた側に環状に延びる環状溝（１６）が形成されており、前記環状溝（１６）が半径方向で前記ダイヤフラム（１２）の中央の前記円形の領域（１８）に接続していて、接着によって前記支持体（１１）に接続された、前記ダイヤフラム区分（２１）の領域まで延びている、請求項４記載の前記圧力制御弁（１０；７０）。
少なくとも１つの前記保持部材（８１）が、前記縁部領域（８２）から半径方向で内方に突き出す保持突起として構成されている、請求項１記載の前記圧力制御弁（１０；７０）。
前記支持体（７１）が回転対称的なフラットな部材として構成されており、前記ダイヤフラム（７２）が円形の形状を有していて、この円形の形状の直径が前記縁部領域（８２）によって制限された、前記支持体（７１）の前記底部（７５）として構成されている、請求項１又は６記載の前記圧力制御弁（１０；７０）。
シール液体（２６）が、前記底部（７５）の隆起した中央領域（７６）内に配置されていて、隆起した前記中央領域（７６）内に少なくとも１つの前記通路（１３）が配置されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の前記圧力制御弁（１０；７０）。
前記支持体（１１；７１）の、前記包装容器の前記内側（１）とは反対側で、少なくとも前記通路（１３）の領域内にガスを通過させるが固形物を通過させないフィルタペーパーとして構成されたフィルタエレメント（３７）が配置されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の前記圧力制御弁（１０；７０）。
前記支持体（１１；７１）の前記上側（３１；８３）で、前記包装容器若しくは前記材料ウエブ（２，８８）との接続領域に、前記支持体（１１；７１）を前記材料ウエブ（２，８８）に超音波溶接するための少なくとも１つの環状の隆起部（３２）が形成されている、請求項１から９までのいずれか１項記載の前記圧力制御弁（１０；７０）。
前記包装容器若しくは前記材料ウエブ（２，８８）とは反対側の、前記支持体（１１；７１）の下側が、少なくとも１つの中央領域部（３５）を有している、請求項１から１０までのいずれか１項記載の前記圧力制御弁（１０；７０）。
請求項１から１１までのいずれか１項記載の前記圧力制御弁（１０；７０）を前記材料ウエブ（２，８８）に取り付けるための装置（５０）において、前記圧力制御弁（１０；７０）を受容する昇降プランジャ（５１）と、前記圧力制御弁（１０；７０）の前記支持体（１１；７１）の前記上側（３１；８３）に向かって、かつ前記包装容器を形成する前記材料ウエブ（２，８８）に向かって走行可能なヒートシールプランジャ（５２）とを有しており、前記ヒートシールプランジャ（５２）内に、前記材料ウエブ（２，８８）に少なくとも１つの前記開口（６３）を形成するための少なくとも１つのニードル（６２）を備えた昇降運動可能なニードルホルダ（６０）が配置されていることを特徴とする、前記圧力制御弁（１０；７０）を前記材料ウエブ（２，８８）に取り付けるための前記装置（５０）。
前記圧力制御弁（１０；７０）が半径方向で形状結合的に前記昇降プランジャ（５１）の受容部（５４）内に受容されており、前記ニードルホルダ（６０）と整列された、前記圧力制御弁（１０；７０）の中央領域（３６）と前記受容部（５４）の底面部（５６）との間で前記受容部（５４）にギャップ（５７）が形成されている、請求項１２記載の前記装置（５０）。