JP5174557B2 - 真空・ガス置換包装装置 - Google Patents

Description

本発明は、耐圧チャンバー内において被包装物を収容したトレイ周囲を真空状態に変化させたあと、前記耐圧チャンバー内に不活性ガスを流入し、さらに前記トレイの開口縁にカバーフイルムを溶着するようにした真空・ガス置換包装装置に関する。

この種の耐圧チャンバーは、下記の特許文献１に示されるように、トレイを内部に収容する下箱と、内部に熱盤を配置する上箱とにより構成される。前記上下両箱を、カバーフイルムを挟持するように密着させ、前記カバーフイルムを隔てて下箱内にトレイ配置空間、上箱内に熱盤配置空間を形成する。そして、第一工程として前記両配置空間内の空気を真空ポンプでもって同時吸引して真空化させ、第二工程として上箱内に熱盤配置空間に大気圧を作用させると、熱盤によって加熱された図８のカバーフイルム１０はトレイ１１内に引き伸ばされ、トレイに収容した被包装物１２に密着する。

実公昭５７−４３７６８号公報

以上のようにして保存性の利く真空包装体は形成されるが、トレイ内部に付着する細菌の殺菌効果をより高めるためには予め、カバーフイルム１０とトレイ１１との間に不活性ガスのフラッシュを実施することがある。しかしこのような不活性ガスのフラッシュはカバーフイルム１１を被包装物１２から浮上させることになり、トレイ内における被包装物１２の配置位置が変動し商品価値を低下させる結果を招く欠点がある。この場合、図９においてカバーフイルム１０の上面に作用する大気圧（0.1MPa）に対して、カバーフイルム１０の下方に閉じ込めるガス圧（？MPa）を調整することで、被包装物１２の移動は阻止できるが、例えばたまご焼きのような小さな力で破損するような被包装物を、破損させずかつ移動させないというような調整はむつかしいとう問題があった。

本発明は上記の問題を解決するために、耐圧チャンバーが熱盤を備える上箱とトレイを収容する下箱とから構成され、前記上箱と下箱に、それぞれ第１と第２真空ラインを介して、真空ポンプを連結し、前記真空ラインに、上下両箱それぞれに大気を取り入れる吸入弁を設けた、真空・ガス置換包装装置であって、前記上箱に第１ガス供給ラインを、下箱に第２ガス供給ラインを接続すると共に、それぞれのガス供給ラインに圧力補償器付きの流量調整弁とガス開閉弁とを設置し、前記第１、第２両真空ラインにそれぞれガス圧検出用の圧力センサーを接続し、前記真空ポンプの吸引力により上下両箱内の空気を排除したあと、前記第１、第２両ガス供給ラインから上下両箱内にガスを取り入れる際、カバーフイルムが上部の熱盤に向けて押し上がるような差圧が生ずるように、前記圧力センサーから発せられる信号により第１、第２両ガス供給ラインそれぞれのガス開閉弁を閉鎖した後、上箱の吸入弁を開放してその圧でもって前記熱盤で加熱したカバーフイルムを下箱内のトレイ上面に覆い被せる、ことを特徴とする。

前記上箱に接続した第１ガス供給ライン及び前記下箱に接続した第２ガス供給ラインそれぞれにおける圧力補償器は、流量調整弁上流側の圧力を一定に補償するため、各流量調整弁におけるそれぞれの流量は、これら各流量調整弁の開度と誤差なく流れて上箱と下箱とに設定通りのガス量を供給する。一方各圧力センサーは上下両箱に供給されるそれぞれのガス圧を検出し、このこれらガス圧が設定値に達すると各ガス供給ラインのガス開閉弁を閉鎖し上下両箱におけるガス圧を設定通りに保持する。このため以後、上箱に吸入弁から取り入れる大気圧（0.1MPa）に対する、カバーフイルム内の対向圧は、トレイに収容した被包装物の強度に合わせて設定通りに働くことになる。

本発明は上記構成により、カバーフイルム上の大気圧に、カバーフイルム下の空間におけるガス圧を対向させることができ、このガス圧は被包装物の種類に応じ、圧力センサーの調整により変更が自由である。

装置の流体回路図 装置全体図 図２の部分断面図 作用説明のための断面図 部分的配管図 耐圧チャンバー断面図 耐圧チャンバー内のガス圧の説明図 包装体斜視図 図８の部分断面図 チェック弁の断面図

装置全体を示す図２は、被包装物を収容したトレイ１１を搬送する搬入コンベヤ１３と、ロール巻きカバーフイルム１０と、被包装物に真空を作用させてトレイ上面にカバーフイルム１０を被せるセクション１４の構造と、前記トレイ１１とカバーフイルム１０とをヒートシールするセクション１５の構造と、からなる構成を図示する。なお前記セクション１４の上部には、上箱１６と下箱１７とからなる耐圧チャンバーを配置し、セクション１５の下部にはトレイ１１を支持するシール台１８と、上部にシーラ１９とを配置している。

前記したセクション１４を縦断面して示す図３は、２個のトレイを受け入れる二つの窪みを持つ皿台２０と、この皿台２０を取り囲む下箱１７とを示している。下方の機台２１内部には、両端を軸受け２２で支持した操作軸２３が配置され、操作軸２３に設けた第１レバー２４は前記下箱１７を、また第２のレバー２５は皿台２０内部のテーブル２６を、また流体シリンダー２７は昇降バー２８に作用して皿台２０をそれぞれ上下動させる。また機台２１の内部には真空ポンプ２９を配置している。

図４に示すごとく既に説明した一対のテーブル２６は通常、皿台２０の高さ位置まで上昇して待機し、水平軌道に沿って運搬されてくるトレイ１１を移乗させたあと、図５のごとく下降してトレイ１１の周縁フランジを皿台２０の窪み周縁に引っ掛ける。詳しくは図６に示すごとくトレイ１１のフランジは皿台２０の内縁に係合される。

図４において上箱１６は基礎フレーム３０に張りバネ３１を介して吊り下げられ、両箱の間には帯状のカバーフイルム１０が介在する。そこで図５に示すごとく下箱１７を押し上げることで、張りバネ３１の弾力を利用してカバーフイルム１０を上下両箱により挟持され運転が開始される。

図２におけるセクション１４の詳細は図１に示している。すなわち上箱１６と真空ポンプ２９とを第１真空ライン３５により、また下箱１７と真空ポンプ２９とを第２真空ライン３６を介してそれぞれ連結している。またこれら各真空ラインはノーマルクローズ型の真空開閉弁３７、３８が備わり、２個の各３方切換え型のパイロット弁３９、４０がこれら真空開閉弁３７、３８の切換えに係る。すでに述べたように上箱１６と下箱１７とがカバーフイルム１０を挟持する運動でもって電気スイッチが閉鎖すると、各パイロット弁３９、４０が作動して真空パイロットライン４１を連通させるので、各真空開閉弁３７、３８は開放し上下両箱１６、１７内の空気吸引が開始される。

図５において第１真空ライン３５と、第２真空ライン３６とを形成する二つの配管の径に差があるのは、上箱１６と下箱１７との内容積差に合わせたものであるが、前記両真空ライン間にバイパスライン４３を配管し、第２真空ライン３６から第１真空ライン３５に向けて自由流となるチェック弁４５を設置している。真空ポンプ２９による吸引が開始すると、上下両箱間の容積差及び被包装物からの発生蒸気によりカバーフイルム１０は熱盤４６に力強く押し付けられ亀裂の原因である皺を発生するので、前記のチェック弁４５は、耐圧チャンバーの近傍において下箱１７の圧力を上箱１６の方向に逃がして圧力バランスを図っている。

図１における第１真空ライン３５及び第２真空ライン３６にはそれぞれ圧力センサー６０、６１が接続されており、上箱１６及び下箱１７がこれら圧力センサー６０、６１の設定値に到達すると、各圧力センサー６０、６１からの電気信号でパイロット弁３９、４０は操作され、真空開閉弁３７、３８を閉鎖して真空吸引をカットする一方、各圧力センサー６０、６１は、上箱１６に接続する第１ガス供給ライン４７のガス開閉弁５２及び、下箱１７に接続する第２ガス供給ライン４８のガス開閉弁５３をそれぞれ開放する。この結果、ガス源５４、５５から上下両箱１６、１７に向けてのガス供給が、圧力補償器付きの流量調整弁５０、５１を介して開始される。なお前記の各圧力補償器は、各流量調整弁５０、５１の上流側圧力を設定通りに保持して流量調整弁での通過流量を弁開度に合わせて対応させる働きがある。

前記において下側のガス源５５は不活性ガスの貯留庫である。上側のガス源５４が不活性ガスの貯留庫であることに差し支えはないが、経済効果を考えると空気吸入口の場合もある。

前記のガス供給に関し、液体に比較して流動抵抗の小さいガスを容器に充填する場合、ガスは殆ど瞬間的に限りある容積の器内に充満し、目的とするガス圧力の調整が利かなくなる。そこでガス充填の作業工程時間の引き延ばしを図るために圧力補償器を備える流量調整弁を用い、第１ガス供給ライン４７に設置した圧力補償器付き流量調整弁５０の開度を、第２ガス供給ライン４８に設置した圧力補償器を備える流量調整弁５１の開度より小さく調整した。この調整によって上下両箱内にガスを取り入れる際、カバーフイルム１０が上部の熱盤４６に向けて押し上がるような差圧を所定時間だけの維持が可能になると共に、ガス圧上昇の時間的計測を可能にした。

すなわち第１真空ライン３５に設けた圧力センサー６０は上箱１６におけるガスの上昇圧を検知し、ガス圧が設定値に到達すると信号を発して第１のガス開閉弁５２を閉鎖する。一方第２真空ライン３６に設けた圧力センサー６１は下箱１７におけるガスの上昇圧を検知し、ガス圧が設定値に到達すると信号を発して第２のガス開閉弁５３を閉鎖する。この結果、図７に示すように例えば上箱１６内のガス圧を0.06MPa、また下箱１７内のガス圧を0.08MPaという関係に設定できる。この直後、下部の圧力センサー６１から発信する信号は第１真空ライン３５に設置した吸入弁５７を開放し、大気圧を上箱１６内に導入するので、加熱軟化しているカバーフイルム１０はトレイ１１の内部に延伸密着する。さらにタイマー５６は僅かな時間遅れで第２の吸入弁５８を開放して大気圧を下箱１７内に導入する。

上記の結果、図９においてカバーフイルム１０上の大気圧（0.1MPa）に、カバーフイルム下の空間５７における0.08MPa相当のガス圧を対向させることができ、このガス圧は被包装物１２の種類に応じ、圧力センサー６１の調整により変更が自由である。

図８に示す包装体について、カバーフイルム１０は軟化延伸してトレイ１１の内面に密着はしているが、力強く溶着はしていない。そこで、図６において皿台２０が上部の熱盤４６に向けてトレイ１１を押し上げるとき、熱盤４６周縁のスポットシール部５９は、図８に示すトレイ１１のフランジ４箇所にスポットシール５９を施す。図６において同時にカッター７０は、図８のトレイ周縁に沿ってカバーフイルム１０を切断する。そのあと前記の包装体は図２におけるセクション１５に向けて搬送され、シール台１８とシーラ１９とでもってトレイ１１のフランジにカバーフイルム１０を密封シールし、商品として完成させる。

図１におけるバイパスライン４３に設置したチェック弁４５は、図１０に示す構造を備える。弁箱６５内に配置した円錐弁６６は、スプリング６７の弾力でもって弁座６８に圧接し、調整ネジ６９はばね座７１を介して前記スプリング６７の弾力調整ができ、ガスは矢印７２のごとく下箱側から上箱側に向けて流れる。

上記実施例の場合、図１におけるガス源５４から上箱１６へのガスの送量を、前実施例の量よりも減らすか、また皆無にし、その分、下箱１７へのガス送量を増やす。かかる手段によると、図１０における弁座６８を隔てた差圧は拡大し、下箱１７に供給したガスは円錐弁６６を押し開いて上箱１６に流れる。この流れによって下箱１７内は洗浄され、下箱１７におけるガス置換効果が高まる。この場合、円錐弁６６にはスプリング６７の抵抗が働き、上下両箱１６、１７の圧力差が接近するのに伴い円錐弁６６は閉鎖方向に変位する。そして下箱１７のガス圧が圧力センサー６１の設定値に達することによりガス開閉弁５３は閉鎖する。圧力センサー６１は、トレイに収容する被包装物が大気圧でもって押し潰さないように機能するが、図１０においてばね圧調整手段として機能する調整螺子６９は、下箱１７から上箱１６方向へのガス漏出量を調整し圧力センサー６１の反応精度を高めるように機能する。

耐圧チャンバー内において被包装物を収容したトレイ周囲を真空状態に変化させたあと、カバーフイルムを軟化延伸してトレイ１１の内面に密着させ、さらに前記トレイの開口縁にカバーフイルムを溶着する真空・ガス置換包装装置に適用可能である。

１０‥‥カバーフイルム
１１‥‥トレイ
１６‥‥上箱
１７‥‥下箱
２０‥‥皿台
２６‥‥テーブル
２９‥‥真空ポンプ
３５‥‥第１真空ライン
３６‥‥第２真空ライン
３７、３８‥‥真空弁
３９、４０‥‥パイロット弁
４３‥‥バイバスライン
４５‥‥チェック弁
４６‥‥熱盤
４７‥‥第１ガス供給ライン
４８‥‥第２ガス供給ライン
５０、５１‥‥圧力補償器付き流量調整弁
５２、５３‥‥ガス開閉弁
５７、５８‥‥吸入弁
６０、６１‥‥圧力センサー
６９‥‥調整ねじ（ばね圧調整手段）

Claims (3)

1. 耐圧チャンバーが熱盤を備える上箱とトレイを収容する下箱とから構成され、前記上箱と下箱に、それぞれ第１と第２真空ラインを介して、真空ポンプを連結し、前記真空ラインに、上下両箱それぞれに大気を取り入れる吸入弁を設けた、真空・ガス置換包装装置であって、
   前記上箱に第１ガス供給ラインを、下箱に第２ガス供給ラインを接続すると共に、それぞれのガス供給ラインに圧力補償器付きの流量調整弁とガス開閉弁とを設置し、前記第１、第２両真空ラインにそれぞれガス圧検出用の圧力センサーを接続し、
   前記真空ポンプの吸引力により上下両箱内の空気を排除したあと、前記第１、第２両ガス供給ラインから上下両箱内にガスを取り入れる際、カバーフイルムが上部の熱盤に向けて押し上がるような差圧が生ずるように、前記圧力センサーから発せられる信号により第１、第２両ガス供給ラインそれぞれのガス開閉弁を閉鎖した後、上箱の吸入弁を開放してその圧でもって前記熱盤で加熱したカバーフイルムを下箱内のトレイ上面に覆い被せる、
   ことを特徴とする真空・ガス置換包装装置。
2. 上箱に連結する第１真空ラインと、下箱に連結する第２真空ラインとの間に設けたバイパスラインに、第２真空ラインから第１真空ラインに向けて自由流となるチェック弁を配置する請求項１に記載の包装装置。
3. 上箱に吸入弁から取り入れる大気圧に対する、カバーフイルム内の対向圧は、トレイに収容した被包装物の強度に合わせて設定できる請求項１に記載の包装装置。