JP5220531B2

JP5220531B2 - 熱収縮ラベル加熱装置

Info

Publication number: JP5220531B2
Application number: JP2008242656A
Authority: JP
Inventors: 暁永野
Original assignee: 暁永野
Priority date: 2008-09-22
Filing date: 2008-09-22
Publication date: 2013-06-26
Anticipated expiration: 2028-09-22
Also published as: JP2010070247A

Description

本発明は、熱収縮ラベル加熱装置に係り、特に、消費エネルギーの削減対策に関する。

従来より、清涼飲料等が充填されるＰＥＴボトル等の容器には、通常、商品名や内容物の表示等が印刷された、合成樹脂フィルムからなる熱収縮ラベルが装着されている。熱収縮ラベルの基材である合成樹脂フィルムは、たとえば電子線照射等により架橋されたものである。この合成樹脂フィルムを高温で延伸した後、延伸しつつ冷却したものを、再び高温に加熱すると、延伸前の形状に戻る、いわゆる形状記憶効果が生じる。そこで、被装着体よりも大サイズの熱収縮ラベルの内方に容器等を挿入して、熱収縮ラベルを加熱すると、熱収縮ラベルが収縮して容器等に密着した状態で装着される。

特許文献１，２には、熱収縮ラベルが装着された容器を搬送する搬送コンベアを囲む炉体と、炉体内において、搬送路を進む被装着体周囲の熱収縮ラベルに蒸気を供給する蒸気噴射装置とを備えた熱収縮ラベル加熱装置が開示されている。
このように、熱収縮ラベルを、空気よりも比熱が大きい蒸気によって加熱することにより、加熱空気よりも低温の蒸気を用いて、比較的均一に収縮させることができる。その結果、被装着体である容器等の破損や形状の悪化を招くことなく、良好な仕上がりを実現することができる。
特開平９−２７２５１４号公報特開２００６−１６８７５５号公報

しかしながら、上記従来の熱収縮ラベル加熱装置においては、空気よりも比熱の大きい水を蒸気温度まで加熱するので、多量のエネルギーを消費するという不利益もある。そのために、近年の化石燃料の価格上昇に伴い、熱収縮ラベル装着工程におけるコストの増大が問題となってきている。

本発明の目的は、熱収縮ラベル装着工程における消費エネルギーを削減しうる熱収縮ラベル加熱装置を提供することにある。

本発明の熱収縮ラベル加熱装置は、被装着体が搬送される搬送路を囲む炉体内に、被装着体周囲の熱収縮ラベルに蒸気または高温水を噴射する噴射装置と、搬送路の両側から被装着体を保温または加熱する帯部材とを設けたものである。

これにより、被装着体および熱収縮ラベルの周囲に、帯部材によって加熱または保温される空間が形成されるので、より効率的に熱収縮ラベルを熱収縮温度に維持することができる。よって、熱収縮ラベル装着工程における消費エネルギーを削減することができ、ひいては、燃料費の高騰による製造コストの増大を抑制することができる。

帯部材は、ヒータが組み込まれたものや、蒸気噴射装置と帯状の部材とが組み合わされたものであってもよいが、高温水を含んでいるものであることがより好ましい。これにより、被装着体の周囲に装着されている熱収縮ラベルが、比熱の大きい高温水に晒されるので、熱収縮ラベルにより大きな熱量を与えることができる。高温水を含むものとしては、たとえば、スポンジ等の連続気泡を有する多孔質体がある。

帯部材が、被装着体と平行走行するものであることにより、帯部材の周囲をより効率よく加熱または保温することができる。よって、消費エネルギーの削減効果がより顕著になる。

帯部材が、被装着体に接近・離反自在（接離自在）であることにより、被装着体の大きさや形状の相違に応じて、帯部材と被装着体との相対的な距離を最適範囲に保つことができる。

帯部材が、被装着体を回転させることが可能であることにより、被装着体の周囲において、熱収縮ラベルをより均一に仕上げることが可能になる。

帯部材，被装着体，および熱収縮ラベルを、側方および上方から囲む外壁を備えることにより、より狭い空間を加熱または保温することができるので、消費エネルギーの削減効果を高めることができる。

炉体内は、上流側から順に、噴射装置のみが配置される初期収縮ゾーンと、帯部材のみが配置される後期収縮ゾーンと、噴射装置のみが配置される仕上げゾーンとを有していることが好ましい。
ただし、仕上げゾーンは必ずしもなくてもよい。後期収縮ゾーンで、帯部材によって、熱収縮ラベルの仕上げも行うことができるからである。

炉体から蒸気または高温水を排出させた後、炉体に環流させる循環装置をさらに備えることにより、消費エネルギーのさらなる削減を図ることができる。

本発明の熱収縮ラベル加熱装置によると、熱収縮ラベル装着工程における消費エネルギーを削減することができる。

−熱収縮ラベル加熱装置の全体構造−
図１は、本発明の実施の形態に係る熱収縮ラベル加熱装置Ａの全体構造を概略的に示す横側面図である。
熱収縮ラベル加熱装置Ａは、基台１０上に、ＰＥＴボトル等の容器Ｂを搬送する搬送コンベアＣと、搬送コンベアＣの両側に配置された収縮作用部２０と、収縮作用部２０に蒸気を送る蒸気供給部３０と、炉体Ｆから蒸気を排出する蒸気排出部４０とを配置して，構成されている。

収縮作用部２０は、初期収縮ゾーン２０ａと、後期収縮ゾーン２０ｂと、仕上げゾーン２０ｃとに分けられている。各ゾーン２０ａ〜２０ｃにおける蒸気作用構造については、後に詳しく説明する。

図２は、本発明の実施の形態に係る熱収縮ラベル加熱装置Ａの具体的な構造を例示する縦側面図である。図２は、初期収縮ゾーン２０ａおよび仕上げゾーン２０ｃにおける構造を示している。また、図２には、２種類の容器Ｂが例示されており、熱収縮ラベルＬの図示は省略されている。

蒸気供給部３０は、図示しない減圧弁および圧力計を経て減圧された蒸気を供給する蒸気供給主管３１ａと、蒸気供給主管３１ａに介設された開閉弁３３と、蒸気供給主管３１ａから分岐する，複数の蒸気供給分岐管３１ｂおよび接続配管３１ｃとを有している。図示されていないが、接続配管３１ｃの途中にも、圧力計や減圧弁が介設されており、各ゾーンの蒸気圧力を適切に調節するように構成されている。

蒸気排出部４０は、炉体Ｆの各ゾーン２０ａ〜２０ｃおよび前後の空間から蒸気を排出する蒸気排出分岐管４１ｂと、各蒸気排出分岐管４１ｂから送られる蒸気を合流させて外部に排出する蒸気排出主管４１ａと、炉体Ｆの上部に滞留する蒸気を炉体Ｆに戻す回収用配管４４とを備えている。炉体Ｆ内の上部に滞留する蒸気の温度は、８５℃〜９５℃程度であり、このような高温の蒸気を再利用することにより、消費エネルギーを削減することができる。
なお、後述する図３に示すように、回収された蒸気は、回収用配管４４により、初期収縮ゾーン２０ａの一部に供給される。また、蒸気排気分岐管４１ｂには、蒸気通過量を調整するためのスロットルＳが介設されている。

−初期収縮ゾーンおよび仕上げゾーンの構造−
初期収縮ゾーン２０ａや、仕上げゾーン２０ｂには、図２に示す蒸気吹出ノズル２５が配置されており、各接続配管３１ｃは、中間配管を介して、各蒸気吹出ノズル２５に接続されている。蒸気吹出ノズル２５は、６段設けられているが、容器Ｂの大きさに応じて、使用個数を変更できる構造となっている。

図３は、初期収縮ゾーン２０ａおよび仕上げゾーン２０ｂの蒸気吹付構造を説明するための断面図である。同図において、図１および図２に示す部材と同じ部材については、同じ符号を付して、説明を省略する。
ただし、図３においては、蒸気供給分岐管３１ｂおよび接続配管３１ｃの構造は、簡略化して示されている。また、蒸気吹出ノズル２５は、５段のみ示されているが、実際には６段分が配置されている。

図３に示すように、蒸気吹出ノズル２５には、蒸気吹付孔２５ａが設けられており、蒸気吹付孔２５ａから熱収縮ラベルＬに、湯気状の蒸気が吹き付けられる。その温度は、たとえば９０℃〜１００℃である。

なお、蒸気吹出ノズル２５の設置段数は、初期収縮ゾーン２０ａと仕上ゾーン２０ｃとで同一とする必要はなく、初期収縮ゾーン２０ａでは段数を少なく、仕上ゾーン２０ｃでは段数を多くしてもよい。

また、設置されている全ての蒸気吹出ノズル２５を使用する必要はない。たとえば、初期収縮ゾーン２０ａでは、最下部の吹付ノズル２５だけを使用して、加熱収縮させようとしている熱収縮ラベルＬの下端部だけに加熱蒸気を吹き付けることができる。

一方、仕上ゾーン２０ｃでは、６段の蒸気吹出ノズル２５のうち、ラベル全体に対応する高さ位置にある複数段の蒸気吹出ノズル２５を用いて、加熱収縮させようとしている熱収縮ラベルＬ全体に加熱蒸気を吹き付けることができる。

各ゾーンにおいて、どの蒸気吹付ノズル２５を使用するかは、容器Ｂの形状や大きさによって異なる。特に、熱収縮ラベルＬを設計通りの状態で容器Ｂに密着させるには、初期収縮ゾーン２０ａにおいて使用する蒸気吹付ノズル２５の選択が重要である。

−後期収縮ゾーンの構造−
図４〜図６は、熱収縮ラベル加熱装置Ａの炉体Ｆの内部を上方から見た平面図である。そのうち、図４は、後期収縮ゾーン２０ｂの帯部材２１が容器Ｂ（熱収縮ラベルＬ）を強く把持しつつ、速度Ｖａで容器Ｂと平行に走行する場合を示している。図５は、後期収縮ゾーン２０ｂの帯部材２１が容器Ｂ（熱収縮ラベルＬ）に接触しつつ、速度Ｖａで容器Ｂと平行に走行する場合を示している。図６は、後期収縮ゾーン２０ｂの帯部材２１が容器Ｂ（熱収縮ラベルＬ）を回転させつつ、容器Ｂと平行に走行する場合を示している。図４〜図６において、初期収縮ゾーン２０ａと仕上ゾーン２０ｃとにおける蒸気吹出ノズル２５の図示は省略されている。

図４〜図６に示すように、後期収縮ゾーン２０ｂにおいて、搬送コンベアＣによって搬送される容器Ｂの両側に、１対の高温水作用機構２７が配置されている。各高温水作用機構２７は、１対の回転ローラ２３の間に巻回された帯部材２１を有している。本実施の形態では、帯部材２１は、連続気泡２１ｂを有する多孔質樹脂２１ａ（ウレタンスポンジ等）によって構成されている。そして、帯部材２１の前方に、帯部材２１の連続気泡２１ｂに蒸気を含有させる蒸気供給ノズル２４が配置されている。これにより、帯部材２１から熱収縮ラベルＬに、蒸気が結露した高温水を直接接触させるようにしている。
なお、搬送コンベアＣの最語尾には、エア吹出部２８と、エア排気部２９とからなるエアカーテンが設けられている。ただし、エアカーテンは必ずしも必要でない。

図７は、高温水作用機構２７を囲む空間の構造を示す仮想的な断面図である。１対の高温水作用機構２７は、側方および上方を外壁５１によって囲まれている。ただし、図４〜図６に示すように、外壁５１は、１対の高温水作用機構２７の前方および後方を、開放している。

蒸気供給管３１ｄの分岐管３１ｅは、上述の蒸気供給ノズル２４に接続され、蒸気供給ノズル２４から帯体２１に蒸気が供給される。図７において、蒸気供給管３１ｄおよび分岐管３１ｅの構造は、わかりやすくするために簡略化して表されている。実際には、蒸気供給管３１ｄおよび分岐管３１ｅは、各種配管とジョイントとを適宜組み合わせて、構成されている。

上述のように、外壁５１で囲まれた領域は、完全な閉鎖空間ではないものの、いわば浴槽のように、容器Ｂおよび熱収縮ラベルＬを均一に加熱・保温する空間となっている。つまり、初期収縮ゾーン２０ａのように、熱収縮ラベルＬに蒸気を吹き付ける場合には、シャワー室のように、蒸気はすぐに上方に拡散するので、熱の逃げ量も大きい。特許文献１の熱収縮ラベル加熱装置では、全てのゾーンで蒸気の吹付だけを行なっている。それに対し、本実施の形態の後期収縮ゾーン２０ｂのように、熱収縮ラベルＬを加熱・保温するのに高温水を用いると、水平に回るバスタブのごとく、熱の逃げが少なく、効率のよい加熱・保温を行うことができる。
このように、効率よく熱収縮工程を行うことができるので、消費エネルギーの低減を図ることができる。

また、１対の回転ローラ２３を回転させるための機構として、モータＭ１，Ｍ２と、ユニバーサルジョイント６２とが設けられている。左右の帯部材２１の速度をＶｂ，Ｖｃ（Ｖｂ＞Ｖａ＞Ｖｃ）とする場合は、図７に示すモータＭ１の回転速度をモータＭ２の回転速度よりも高くすればよい。このように、容器Ｂおよび熱収縮ラベルＬを、帯部材２１で把持しながら回転させることにより、しわをなくしたり、熱収縮ラベルＬが一部に片寄るのを防ぐなど、熱収縮ラベルＬの仕上がり状態をより良好にすることができる。

図８は、帯部材接離機構６５の構造を示す断面である。帯部材接離機構６５は、モータＭで時計回り・反時計回りに回転可能な回転軸６３を備えている。回転軸６３には、右ネジ６３ａと左ネジ６３ｂとが形成されており、各ネジ６３ａ，６３ｂに、移動部材６４が係合している。移動部材６４の先端は、高温水作用機構２７の回転ローラ２３を把持する把持部６４ａとなっている。

このような帯部材接離機構６５によって、各移動部材６４を対象形に移動させて、帯部材２１を、図４に示す強把持状態や、図５に示す接触状態、あるいは図示しないが非接触状態に変化させることができる。

本実施の形態によると、後期収縮ゾーン２０ｂに、帯部材２１を備えた高温水作用機構２７を設け、帯部材２１により容器Ｂおよび熱収縮ラベルＬとを加熱または保温することによって、以下の効果を発揮することができる。
被装着体である容器Ｂおよび熱収縮ラベルＬの周囲に、帯部材２１によって加熱または保温される空間が形成されるので、効率的に熱収縮ラベルを熱収縮温度に維持することができる。よって、熱収縮ラベル装着工程における消費エネルギーを削減することができ、ひいては、燃料費の高騰による製造コストの増大を抑制することができる。

特に、図７に示すように、外壁５１により、高温水作用機構２７，容器Ｂおよび熱収縮ラベルＬを、側方および上方から囲むことにより、熱の逃げを抑制しつつ、全体を均一に加熱・保温することができる。よって、消費エネルギーの削減と、熱収縮ラベルＬの仕上がり状態をより良好にすることができる。

また、帯部材２１を、連続気泡２１ｂを有する多孔質樹脂２１ａ（多孔質材料）によって構成し、熱収縮ラベルＬの表面に、蒸気が結露した高温水を接触させることがより好ましい。このように、帯部材２１に蒸気結露の高温水を含ませることにより、上方に拡散しやすい蒸気を用いるのに比べて、熱の逃げを抑制し、効率よく熱収縮ラベルＬの加熱・保温を行うことができる。よって、消費エネルギーの低減効果を顕著に発揮することができる。

ただし、本発明の帯部材は、実施の形態の構造に限定されるものではない。たとえば、帯部材がヒータ機能を有していても、熱収縮ラベルを効率よく加熱することができる。また、帯部材２１を連続気泡のない平板状の樹脂等で構成し、図４〜図６に示す状態で、容器Ｂが２つの帯部材２１で挟まれている空間に、上方および下方から蒸気を吹き付ける構成にしてもよい。

なお、仕上げゾーン２０ｃは、必ずしもなくてもよい。後期収縮ゾーン２０ｂにおいて、熱収縮ラベルＬの仕上げも行うことは可能だからである。

上記開示された本発明の実施の形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むものである。

本発明の熱収縮ラベル加熱装置は、清涼飲料水，食品，薬品等の容器に、熱収縮ラベルを着装する工程で利用することができる。

本発明の実施の形態に係る熱収縮ラベル加熱装置の全体構造を概略的に示す横側面図である。本発明の実施の形態に係る熱収縮ラベル加熱装置の具体的な構造を例示する縦側面図である。初期収縮ゾーンおよび仕上げゾーンの蒸気吹付構造を説明するための断面図である。熱収縮ラベル加熱装置の炉体の内部を上方から見た平面図であって、強把持状態を示す図である。熱収縮ラベル加熱装置の炉体の内部を上方から見た平面図であって、接触状態を示す図である。熱収縮ラベル加熱装置の炉体の内部を上方から見た平面図であって、回転状態を示す図である。高温水作用機構を囲む空間の構造を示す仮想的な断面図である。帯部材接離機構の構造を示す断面である。

符号の説明

Ａ熱収縮ラベル加熱装置
Ｂ容器
Ｃ搬送コンベア
Ｆ炉体
Ｌ熱収縮ラベル
Ｓスロットル
Ｍ１，Ｍ２モータ
１０基台
２０収縮作用部
２０ａ初期収縮ゾーン
２０ｂ後期収縮ゾーン
２０ｃ仕上げゾーン
２１帯部材
２１ａ多孔質樹脂
２１ｂ連続気泡
２３回転ローラ
２５蒸気吹き出しノズル
２５ａ上記吹出孔
２７高温水作用機構
２８エア吹出部
２９エア排気部
３０蒸気供給部
３１ａ蒸気供給主管
３１ｂ蒸気供給分岐管
３１ｃ接続配管
３１ｄ蒸気供給管
３１ｅ分岐管
４０蒸気排出部
４１ａ蒸気排出主管
４１ｂ蒸気供給分岐管
４４回収用配管
５１外壁
６１モータ
６２ユニバーサルジョイント
６３回転軸
６３ａ右ネジ
６３ｂ左ネジ
６４移動部材
６４ａ把持部
６５帯部材接離機構

Claims

熱収縮ラベルが装着された被装着体が搬送される搬送路を囲む炉体内に、
前記搬送路を搬送される被装着体周囲の熱収縮ラベルに蒸気または高温水を噴射する噴射装置と、
前記搬送路の両側に配置され、前記被装着体を両側から挟んで保温又は加熱する帯部材と、
を配置してなる熱収縮ラベル加熱装置。
請求項１記載の熱収縮ラベル加熱装置において、
前記帯部材は、高温水を含んでいるものである、熱収縮ラベル加熱装置。
請求項１または２記載の熱収縮ラベル加熱装置において、
前記帯部材は、前記被装着体と平行走行する、熱収縮ラベル加熱装置。
請求項３記載の熱収縮ラベル加熱装置において、
前記帯部材は、前記被装着体に接近・離反自在である、熱収縮ラベル加熱装置。
請求項３または４記載の熱収縮ラベル加熱装置において、
前記帯部材は、前記被装着体を回転させることが可能である、熱収縮ラベル加熱装置。
請求項１〜５のうちいずれか１つに記載の熱収縮ラベル加熱装置において、
前記帯部材，被装着体，および熱収縮ラベルを、側方および上方から囲む外壁をさらに備えている、熱収縮ラベル加熱装置。
請求項１〜６のうちいずれか１つに記載の熱収縮ラベル加熱装置において、
前記炉体内は、上流側から順に、前記噴射装置のみが配置される初期収縮ゾーンと、前記帯部材のみが配置される後期収縮ゾーンと、前記噴射装置のみが配置される仕上げゾーンとを有している、熱収縮ラベル加熱装置。
請求項１〜７のうちいずれか１つに記載の熱収縮ラベル加熱装置において、
前記炉体から排出される蒸気または高温水は、炉体に環流されるように構成されている、熱収縮ラベル加熱装置。