JP5222013B2 - 袋口のシール方法及びその装置 - Google Patents

Description

本発明は、被包装物を収容した包袋の袋口内面に付着する水膜を除去して、同袋口をシールする方法及び同方法を実施する装置に関する。

商品を包装する多くの企業においては、生産性を高めるために高能率な自動包装装置を用いるが、零細企業または家内企業等においては、たとえば特定地域の食産物、または自家製の食品等を手作業で袋詰して販売する商が各地にまだ多く残っている。こうした手作業による袋詰め作業では、食品が含む水分の袋口への付着率は、自動包装装置によって行う包装に比較して高率であり、被包装物に含まれる水分が付着した袋口を、何らの手段を施すことなく一対のシールバーで挟圧して溶着すると、袋口内面に水が膜状に残存したままシールが行われ、商品の美観性及び保存性が損なわれる。下記の特許文献１では、かかる問題を解決するために、上下幅のある一対のシールバーにより袋口を挟圧かつ加熱し、その挟圧・加熱でもって袋口内の水を熱膨張させて取り除き、次工程においてシールバーによりシールを行うとの説明がなされている。

下記の特許文献２では、予め細幅の一対のシールバーで袋口を挟圧して線シールし、細幅の線シールにより水分の閉じ込め量を削減したあと、上下幅のあるシールバーにより袋口を密封するという技術を開示している。

特開昭５９−１２５２２号公報 特開２００１−３０１７１７号公報

しかし、特許文献１は、水の一部は力強く熱膨張して外部に漏出するが、膨張エネルギーを失しシールバーの間に閉じ込められた残りの水は、シール作用により袋口内面に霧状に分散して密封されるという問題がある。

また、特許文献２は、線シールであっても、この線シールに沿って包材間にＶ字形の溝が形成されるので、この溝に沿って水が集中して溜まることになり、結果としてかかる技術でも、前記のＶ字溝に溜まった水がシール部分に気泡として残存するという問題があった。

本発明のシール方法は、上記の問題を解決するために、被包装物を収容した包袋の袋口を、上下幅のある一対のシールバーの間に手差しにより導き入れて溶着する際、袋口内面に付着する水滴を予め除去してシールする方法であって、予め設定した時間経過の間、ヒータを埋設して加熱する両シールバーを接近させ、前記袋口の間に空気排除のための幅狭い通気間隙が残る程度に同袋口を狭窄して通気間隙内に残存する水を加熱し、この加熱作用によって袋口内の水を前記の通気間隙を通して蒸発させ、そのあと、前記袋口を前記シールバーで挟圧して溶着する。

また、本発明のシール装置は、一対のヒータを埋設したシールバーを備え、少なくとも前記何れか一方のシールバーを他方のシールバーに接近させて、被包装物を収容した包袋の袋口を挟圧して溶着する手差しによる加熱式のシール装置であって、包袋の袋口の間に空気排除のための幅狭い通気間隙が形成される域まで前記一対のシールバーを接近させて袋口の挟圧を阻止する袋口の挟圧阻止体を備え、前記挟圧阻止体により、包袋の袋口の間に空気排除のための幅狭い通気間隙を形成して、接近する一対の両シールバーの加熱でもって袋口に付着する水を前記通気間隙から蒸発させた後、袋口の挟圧の阻止を解除して袋口を溶着する。

また、本発明のシール装置は、バッチ式の真空包装装置、または包袋の搬送機能をもつ真空包装装置の何れかに備えられている。

包袋の袋口両側から上下幅のあるシールバーを接近させ、袋口の間に通気間隙を残す程度に同袋口を狭窄して加熱する工程は、袋口を封じることなく幅狭い通気間隙を形成する。このため前記の通気間隙において空気は抵抗なく自由に流通する。従って、この通気間隙の壁面に水が付着していても、水は両側のヒートバーの熱を受けて同通気間隙を通して自由に蒸発することができる。仮に作業する者が、加熱の最中に包袋を外から押して包袋内の空気を動かすと、この動く空気は、通気間隙において蒸発しようとする飽和空気を積極的に外部に排出することになり、より蒸発が促進される。

一方、この方法を真空包装装置に適用した場合、包袋内外の差圧でもって包袋内から空気が包袋外部に引き出されるとき、この引き出される空気は、通気間隙において蒸発しようとする飽和空気を積極的に外部に排出させる。
これらの蒸発の促進効果は、シールバーによる袋口挟圧を阻止して袋口の間に通気間隙を残したことによって起こり得るものである。

また袋口へのシールバーの接近により袋口で熱を受ける水分は、加熱によって膨張かつ気化して通気間隙を上部に向けて蒸発するが、特に包袋内部に向けて下降する蒸気は、包袋内部のより重量のある空気の抵抗を受けて反転し、通気間隙を上昇するとき、通気間隙の壁面での飽和ガスの気化を促進することになるが、この作用も、袋口の間に通気間隙を残したことにより起こり得るものである。

なお以上の作用、効果は、被包装物及び被包装物が含んでいる液が比較的低温な場合であって、仮に被包装物が高温で、それに含まれている液から蒸気が盛んに発生する場合は、下記のような効果が生ずる。すなわち、例えば煮炊きしたあとの時間経過の少ない食料品を包袋に充填すると、食料品の煮炊きした比較的高温の汁から発生する蒸気は、袋口の通気間隙による流動抵抗によって包袋を膨張させ、通気間隙から袋外に流出する。この場合の流出圧は、通気間隙での空気流通効果を打ち消す勢いがあり、積極的に発生蒸気を袋外に排出して、シールバーの加熱によって気化が進む通気間隙の飽和ガスの排除を促進する効果を発揮する。なお袋口はヒートバーの熱を受けているので、通気間隙を通過する蒸気がその通過間隙の面で露結することはない。

図２に側面を示す装置は、機台フレーム１１に対して傾斜状に固定した基盤１９の前面上部に、ヒータ１４を埋設した横長な下部のシールバー１３を固定し、機台フレーム１１上に立設したタワーフレーム１５に、ピン１６を介して枢支するベルクランク１７は、ヒータ１８を埋設した上部のシールバー１２を固定している。また機台フレーム１１の背後のブラケット２０に軸２３を介して支持されたレバー２１は、ロッド２２を介して前記のベルクランク１７と連結し、前記軸２３に固定した歯車２５は、正逆転型の第１モータ２６が支持するピニオン２７と連結する。第１モータ２６は、ピニオン２７の回転動力を歯車２５、ロッド２２を介して、ピン１６を軸にベルクランク１７を揺動させるので、上部のシールバー１２は下部のシールバー１３に接近・離反する。

図１は、既に説明した下部のシールバー１３の前面からの観察図であり、被包装物３１を収容した包袋３０の袋口３２を手差しでもって前記下部のシールバー１３上に導き入れる。この場合、袋口３２を下部のシールバー１３上面２箇所のストッパー２８に触れさせて位置決めをする。なお下部のシールバー１３は境界線３４から下側に断熱材３５が備わり、作業者への火力による危険性予防を図っている。

図３は上下両シールバーの右半分を示した部分図であり、上部のシールバー１２の両側それぞれには流体シリンダーにより形成した直動型の第２モータ４１が配置され、そのピストンロッド４２でもって、上下両シールバー１２、１３による包袋の袋口３２の挟圧を阻止する阻止体を形成している。つまり圧搾空気をピストン４３に作用させてピストンロッド４２が形成する挟圧阻止体を、下部のシールバー１３の端面４４に向けて矢印４５のごとく押し出すことにより、両シールバー１２，１３間に、望ましくは０．１ｍｍ〜３．０ｍｍの間隙を形成して袋口の挟圧を阻止する。

図２における上部のシールバー１２に設置したシリンダー４６は、内部に張りばね４７を介して押さえピン４８を備え、上部のシールバー１２が、第１モータ２６の動力でもって下部のシールバー１３の上に接近する過程で、前記押さえピン４８は、図１における仮想線の押さえピン４８の部分で包袋３０を断熱材３５の上面に押し付け、包袋の遊び動きを制限するようになっている。

図１において、手差しにより包袋３０を下部のシールバー１３上に添えるのと同期して、作業者は図４における足踏み式の作動開閉器５０を操作する。同時にタイマー積算装置５１が発進して積算が開始され、また同時に、第１モータ２６及び第２モータ４１が駆動を始める。このため、図２において通常、離反状態にある上部のシールバー１２は下部のシールバー１３に向けて接近しようとするが、その直前、図３におけるピストンロッド４２は下方向に突き出して両シールバー１２，１３を、０．１ｍｍ〜３．０ｍｍの間隔で接触を阻止する。この結果、図５の如く包袋３０の袋口の間に空気排除のための通気間隙５２を形成するまで両シールバー１２、１３は接近し、予め設定した時間だけヒータ１４、１８は、シールバー１２、１３を介して袋口を加熱し、通気間隙５２内に残存する水に熱を加えて蒸発を促し続ける。

作業者は、場合によっては外部から包袋３０に矢印５３のような力を作用させ、包袋内部ヘッドスペース５４の空気を、通気間隙５２を介して押し出し、通気間隙における飽和空気の排除を行なって蒸発促進をすることができる。

図４におけるタイマー積算装置５１は、積算開始から予め設定した時間後、ステップＳ１及びステップＳ２の信号を発信して第１モータ作動装置２９と第２モータ作動装置４９とに作動信号を送る。この結果、図３における直動モータのピストン４３に対する空気圧が取り除かれ、図２における第１モータ２６の動力は、上部のシールバー１２を下部のシールバー１３に押し付けて包袋３０の袋口を挟圧することになる。この結果、図５における両シールバー１２、１３の接近で袋口は溶着する。

図５のシールバー１２、１３により袋口内面が受ける初期温度では、通気間隙５２の面が溶融するまでには至らないが、通気間隙５２における水蒸気の蒸発進行の時間経過によって溶融が進み、袋口に対して両シールバー１２、１３が挟圧力を発揮するときは、時間的に充分溶融が進行して袋口を溶着するに至るようにすることが望まれる。

図６は、両シールバー１２、１３による袋口の挟圧阻止を計る要素の異なる実施例であり、下部のシールバー１３内に、一部に欠削面６６を持つ軸６５を回転可能に配置する。通常、両シールバー１２、１３が接近するとき、軸６５の抵抗で両シールバー間には袋口に通気間隙を形成する隙間６７が生ずるが、シールバーの端に設置した小型モータで前記軸６５を回転して欠削面６６を上部のシールバー１２に対向させることにより、前記隙間６７はなくなってシールバーにより袋口を挟圧してシールすることになるのである。

実施例１に示す説明では、シールバーを接近・離反する第１モータ２６と、両シールバーによる袋口の挟圧を阻止させる第２モータ４１とを備えたが、図７は、前記の両モータの働きを１基のサーボモータ６０が果たす実施例である。通称サーボシリンダーまたはロボットシリンダーと呼ばれる以下の構成は、サーボモータ６０によりシリンダー６１内でボールねじが回転し、同ボールねじに係合するロッド６２先端の上部のシールバー１２が移動する。サーボモータ６０でもってボールねじの回転角を調整動作させることにより、ロッド６２の軸方向への運動量をコントロールでき、上部のシールバー１２の、下部のシールバー１３に対する接近量をコントロールして、両シールバー１２、１３に隙間を形成する袋口の狭窄と、両シールバーを圧着させ袋口を挟圧する力のコントロールができるのである。なお該図における構成要素に使用した符号が、他の図に使用した符号と一致するものは、他の図に示した構成要素と同じまたは類似する。

本発明はまた、バッチ式の真空包装装置、または包袋の搬送機能をもつ真空包装装置にも適用が可能であり、いずれも包袋はシールバーに手差し供給である。図８は、ベルトコンベヤ７０でもって包袋３０を運搬しながら、各包袋の袋口に付着する水気を排除してシールする真空包装装置を示している。油あげ、おでん、大豆入り昆布等、煮炊きした食品は真空包装の必要があり、図面はその１例を示している。

ベルトコンベヤ７０が等間隔に備える下部のシールバー７１を枕とし、前記下部のシールバー７１に袋口を手差しで当てがように包袋３０をベルトコンベヤ７０に搭載すると、ベルトコンベヤ７０の動力により包袋３０は１ピッチずつ断続移動してチャンバー７２の下域に送り込まれる。チャンバー７２は加圧機器７３に連結した上部のシールバー７４を備え、チャンバー７２が下降して包袋３０を覆うタイミングと同期してタイマーが作動し、以後はこのタイマーによって作業が進行する。ホース７５を介してチャンバー７２内の空気排除が行なわれ、遅れて加圧機器７３により上部のシールバー７４が下部のシールバー７１上に下降して、包袋３０の袋口をシール密封する。

ただ、図９に示すごとく上部のシールバー７４は、その両端それぞれに図３に示すような直動型の第２モータ４１を設け、該第２モータ４１のピストンロッド４２に当たる挟圧阻止体が下部のシールバー７１の上面に向け対向している。前記タイマー積算装置５１による積算時間に達すると、第２モータ４１に繋がる片側のチューブ７６から同第２モータ４１内に圧搾空気が送り込まれ、ピストンロッド４２は突き出す。加圧機器７３のダイヤフラム８０の上室に送り込まれる空気圧で上部のシールバー７４が下降しても、下部のシールバー７１と上部のシールバー７４との間には間隙が生じ、図５のごとく包袋３０の袋口に通気間隙５２を形成する。なおこの場合、ダイヤフラム８０が受ける圧力による上部のシールバー７４の下降力よりも、圧搾空気によるピストンロッド４２の下降力の方が大きいことは勿論であるが、場合によっては第２モータ４１を、電磁ソレノイドが代用することもあり得る。したがって、挟圧阻止体を作動させる「モータ」なる表現には、本願の場合は、流体シリンダーのごとき直動型、及び下記の電動回転式、さらに電磁ソレノイドを含むものとする。なお電動回転式のモータとは、図６の軸６５の挟圧阻止体の動力源を指している。

図９における上部のシールバー７４内のヒータ７８の熱でもって、包袋３０の袋口に付着する水を蒸発させる。そしてその後、タイマーによる設定時間に達すると、チューブ７７から第２モータ４１内に空気圧が作用してピストンロッド４２の阻止力が排除される。この結果ダイヤフラム８０の上面に作用する空気圧は、上部のシールバー７４を下部のシールバー７１に押し付けて包袋３０の袋口を挟圧して溶着することになる。

前記の、水を蒸発させる熱及び袋口のシール熱は、上部のシールバー７４に設置したヒータ７８によって行うように説明した。ベルトコンベヤ７０と一体に移動する下部のシールバー７１にヒータ７９を設置した場合は、ベルトと一体に回転するロータリ式の端子を介して通電は可能である。ただこのような装置は比較的大掛かりで不経済であり、バッチ型を含むこの種の真空包装装置では、１回の真空吸引時間が１０秒前後、時にはそれ以上の時間を必要とするから、図９の如く下部のシールバー７１の周りにチャンバー７２を覆い被せたとき、ヒータ７８への通電を、さらに下部ヒータ７９にも伝えて加熱することで、省電力で水の蒸発と、袋口の溶着とを行うこともできる。

シールバーへの袋口の手差し供給の状態図 装置全体の側面図 シールバーの部分的説明図 装置のブロック線図 シールバーによる袋口狭窄の説明図 挟圧阻止体の異なる実施例の説明図 袋口の挟圧阻止及び挟圧の、異なる実施例図 包装装置全体の異なる実施例図 前図におけるIX−IX線断面の拡大図

１２‥‥上部のシールバー
１３‥‥下部のシールバー
２６‥‥第１モータ
３０‥‥包袋
４１‥‥第２モータ
４２‥‥ピストンロッド（挟圧阻止体の一例）
５０‥‥作動開閉器
５１‥‥タイマー積算装置
５２‥‥通気間隙
６５‥‥軸（挟圧阻止体の一例）
７１‥‥下部のシールバー
７２‥‥チャンバー
７４‥‥上部のシールバー

Claims (3)

1. 被包装物を収容した包袋の袋口を、上下幅のある一対のシールバーの間に手差しにより導き入れて溶着する際、袋口内面に付着する水滴を予め除去してシールする方法であって、予め設定した時間経過の間、ヒータを埋設して加熱する両シールバーを接近させ、前記袋口の間に空気排除のための幅狭い通気間隙が残る程度に同袋口を狭窄して通気間隙内に残存する水を加熱し、この加熱作用によって袋口内の水を前記の通気間隙を通して蒸発させ、そのあと、前記袋口を前記シールバーで挟圧して溶着するシール方法。
2. 一対のヒータを埋設したシールバーを備え、少なくとも前記何れか一方のシールバーを他方のシールバーに接近させて、被包装物を収容した包袋の袋口を挟圧して溶着する手差しによる加熱式のシール装置であって、
   包袋の袋口の間に空気排除のための幅狭い通気間隙が形成される域まで前記一対のシールバーを接近させて袋口の挟圧を阻止する袋口の挟圧阻止体を備え、
   前記挟圧阻止体により、包袋の袋口の間に空気排除のための幅狭い通気間隙を形成して、接近する一対の両シールバーの加熱でもって袋口に付着する水を前記通気間隙から蒸発させた後、袋口の挟圧の阻止を解除して袋口を溶着する、
   ことを特徴とするシール装置。
3. バッチ式の真空包装装置、または包袋の搬送機能をもつ真空包装装置の何れかに備えられた請求項１又は２に記載するシール装置。