JP5530854B2 - 製袋充填装置 - Google Patents

Description

本発明は、充填ノズルを備えた製袋充填装置に関する。

従来、液体や粉体等の内容物を充填した包装袋を製造する装置としては、フィルム等の包材を縦横にシールして袋状に形成し、内容物を充填後に密封シールする充填包装装置が知られている。
特許文献１には、給送パイプの内部側に仕切部材を設けて複数の細管状の給送案内筒を形成した粉粒体の供給充填装置が記載されている。
特許文献２には、液体の充填用ノズルの液体流出口が、互いに間隙を有する多数の細管により構成され、細管の上方に液体流出孔と蓋を有する昇降板が設けられている液体の充填用ノズルの液切り機構が記載されている。
特許文献３には、注入口が細管を林立して形成された液体の充填用ノズルが記載されている。
特許文献４には、充填ノズルが基端側の水平管部と袋体への差込管部とからなる逆Ｌ字状で、水平管部が少なくとも３本の小径管に分岐しているとともに、これらの小径管が差込管部において水平管部の軸線方向へ一列に並設するように集合配置されている自動充填装置が記載されている。

特開２００４−３５２３３１号公報 実開平６−８０６０５号公報 実開昭６２−９０３９８号公報 特開２０１０−１０５７２１号公報

内容物として液体を充填する製袋充填装置の場合、ノズルから吐出した内容物が吐出の停止中にノズルの先端から垂れる（液ダレ）、ノズルから吐出した内容物が液面等に当たってはねる（液ハネ）、液面に泡が形成されて膨らむ（泡立ち）、ノズルから吐出した内容物がフィルム内面に沿って上昇する（ハネ上がり）等により、シール部に内容物が付着してシール不良を起こすことがあった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、シール部への内容物付着によるシール不良を抑制することの可能な製袋充填装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、筒状に丸めたフィルムの側縁部をフィルムの送り方向に沿ってヒートシールして筒状フィルムとする側縁シール部形成手段と、前記筒状フィルム内に内容物として液体を供給する充填ノズルと、前記筒状フィルムをその送り方向に交差する横方向にヒートシールする端縁シール部形成手段とを備える製袋充填装置であって、前記充填ノズルは、前記筒状フィルム外において１つのタンク又は液供給口から２つの配管が分岐され、前記２つの配管のそれぞれに前記内容物が吐出される円形の開口が形成され、さらに、前記２つの配管の流量を均等に揃える手段及び前記２つの配管の液流を独立に制御する手段を備えることを特徴とする製袋充填装置を提供する。

前記２つの配管の流量を均等に揃える手段及び前記２つの配管の液流を独立に制御する手段として、流量を等しくすることが可能な充填ポンプがそれぞれの配管に設けられ、各配管の充填ポンプを独立に稼働および停止することが可能な制御手段が設けられている構成を採用することも可能である。
前記２つの配管の流量を均等に揃える手段及び前記２つの配管の液流を独立に制御する手段として、前記１つの液供給口から前記２つの配管に流入する流量を等しい流量に規制するオリフィスがそれぞれの配管に設けられ、各配管の液流を独立に制御することが可能なバルブがそれぞれの配管に設けられている構成を採用することも可能である。
前記２つの配管の液流を独立に制御する手段は、前記充填ノズルから内容物の吐出を開始する際には、側縁シール部に近い側を先、側縁シール部から遠い側を後とする順に、時間差を設けて各配管の液流を制御する構成を採用することも可能である。
前記２つの配管は、前記充填ノズル内において、前記端縁シール部の形成方向に揃えて配列される構成を採用することも可能である。
前記筒状フィルムは、２つ折りにされた幅方向中央部を側縁シール部の反対側に有し、前記幅方向中央部は、前記充填ノズルの外面に沿って丸められて移送される構成を採用することも可能である。

本発明によれば、１つのタンク又は液供給口から分岐された２つの配管を通じて内容物を吐出することにより、より低い流速でも所望の流量（合計の供給量）が得られ、液ハネや泡立ちを抑えることができる。また、各配管の開口が円形であり、かつ配管の分岐により開口面積を縮小できるので、表面張力により液が保持されやすくなり、液ダレを抑制することができる。充填ノズルが断面略長円形状となり、充填後の端縁シール部形成時に筒状フィルムにシワが生じにくくなる。
前記２つの配管は、前記充填ノズル内において、前記端縁シール部の形成方向に揃えて配列されると、充填後の端縁シール部形成時に筒状フィルムにシワが一層生じにくくなる。
また、充填ノズルから内容物を吐出する際には、２つの配管の液流を独立に制御することにより、ハネ上がりを抑制できる。特に、側縁シール部に近い側を先、側縁シール部から遠い側を後とする順に、時間差を設けて各配管から吐出することにより、フィルム間隔が狭まる側縁シール部に沿ったハネ上がりを効果的に抑制することができる。
これらの効果により、シール不良をより確実に防ぐことが可能になる。

本発明の製袋充填装置の第１形態例を示す正面図である。 充填ノズルの一例を示す正面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、充填ノズルから内容物を吐出する手順の一例を示す説明図である。 本発明の製袋充填装置の第２形態例を示す正面図である。 背ばり袋に適用したときの充填ノズルと筒状フィルムの断面形状の一例を示す断面図である。 側縁シール部が両側に設けられたときの充填ノズルと筒状フィルムの断面形状の一例を示す断面図である。 配管が３つに分岐されたときの充填ノズルと筒状フィルムの断面形状の一例を示す断面図である。

以下、好適な実施の形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。
図１に第１形態例に係る製袋充填装置１０を示す。この製袋充填装置１０は、三方シール包装袋を連続的に製造する縦型の装置であり、筒状に丸めた帯状のフィルム１１の両側縁部１２，１２をフィルム１１の送り方向に沿ってヒートシールして筒状フィルム１３とする側縁シール部形成手段１５と、筒状フィルム１３内に内容物として液体を供給する充填ノズル２３と、筒状フィルム１３をその送り方向に交差する横方向にヒートシールする端縁シール部形成手段１７とを備える。

帯状のフィルム１１の筒状化は、例えばフィルム通過口を有する板状の筒状化部材（図示略）を用いると、フィルム通過口に帯状フィルムを通過させる際に帯状フィルムの幅方向中央部１４を２つ折りにし、あるいは湾曲させて略筒状とし、かつ側縁部１２の重なり幅を一定にすることができる。

包装袋を構成するフィルムとしては、シーラントを少なくとも片面に備える積層体、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、エチレン―酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、環状ポリオレフィンなどのポリオレフィン樹脂層を最内層（シーラント）とし、二軸延伸ナイロンフィルムや二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、二軸延伸ポリプロピレンフィルムなどの延伸フィルムを基材とし、必要に応じてエチレン―ビニルアルコール共重合体、金属や無機化合物の蒸着層（アルミ蒸着など）、アルミ箔等の金属箔、インキ層等の印刷層などを中間層としたラミネートフィルムを用いることができるが、特に、これらに限定されるものでない。

側縁シール部形成手段１５は、フィルム１１の両側縁部１２，１２を挟み込み、これらをヒートシールすることによって、フィルム１１の送り方向に沿って下方に延在する側縁シール部１６を形成することができる。端縁シール部形成手段１７は、筒状フィルム１３を挟み込み、ヒートシールすることによって、筒状フィルム１３の送り方向に交差する端縁シール部１８を形成することができる。縦型の装置の場合、側縁シールは縦シールに相当し、端縁シールは横シールに相当する。
側縁シール部形成手段１５および端縁シール部形成手段１７は、例えば一対の熱板、ローラ状のシール部材、一方の熱板と他方の受け板との組み合わせ等、種々の態様を採用することができる。ローラ状のシール部材としては、例えば、複数の押圧部位（凸部）が周方向に間隔をおいて形成されたものが挙げられる。

充填ノズル２３は、筒状フィルム１３外において１つのタンク２０又は液供給口２１から分岐部２２を介して分岐された２つの配管２４，２４を備え、２つの配管２４，２４のそれぞれに内容物１９が吐出される円形の開口２５が形成されている。これらの配管２４は、共通のタンク２０に貯留された同一の内容物１９をそれぞれの開口２５から吐出することができる。
１つのタンク２０又は液供給口２１から分岐された２つの配管２４，２４を通じて内容物１９を吐出することにより、より低い流速でも所望の流量（合計の供給量）が得られ、液ハネや泡立ちを抑えることができる。また、各配管２４の開口２５が円形であり、かつ配管２４の分岐により開口面積を縮小できるので、表面張力により液が保持されやすくなり、液ダレを抑制することができる。

配管２４は断面が円形のパイプを略Ｌ字状に曲げた形状であり、充填ノズル２３が筒状フィルム１３内に挿入される部分では、筒状フィルム１３の送り方向に沿っている。また、側縁シール部形成手段１５の上方においてフィルム１１の両側縁部１２，１２間では、各配管２４が略水平に配置され、筒状フィルム１３外に接続されている。

図２は、製袋充填装置１０に組み込む前の充填ノズル２３の一例を示す。充填ノズル２３の配管２４は、端部にフランジ部２７を有する継手などを備えて、容易に分解と連結が可能な構成とすることもできる。
２つの配管２４，２４の周囲は、フィルムガイド２６により覆われている。図３に示すように、フィルムガイド２６は略長円形の外面を有し、筒状フィルム１３を円滑に案内することが可能である。配管２４の開口２５はフィルムガイド２６の下端から突出しており、段差を有するため、筒状フィルム１３の内面が配管２４の開口２５に近接、接触しにくく、開口２５から筒状フィルム１３への内容物１９の付着や液ダレを抑制することができる。
充填ノズル２３内の配管２４の配列方向（図３の左右方向）を、端縁シール部１８の形成方向に揃えると、端縁シール（横シール）時のシワを抑制することができ、好ましい。

液供給口２１は、内容物１９を収容するタンク２０等の内容物供給手段に接続される。
内容物１９は、液体や液状物のほか、あるいは粘稠体などの流動性の低い内容物であっても適用可能である。内容物１９は、液体と固体との混合物であってもよく、その場合の固体は、粉体や粒体が好ましい。

本形態例の製袋充填装置１０は、２つの配管２４，２４の流量を均等に揃える手段及び２つの配管２４，２４の液流を独立に制御する手段を備える。
図１に示す第１形態例の製袋充填装置１０の場合、流量を等しくすることが可能な充填ポンプ２８がそれぞれの配管２４に設けられ、各配管２４の充填ポンプ２８を独立に稼働および停止することが可能な制御手段２９が設けられている。充填ポンプ２８は、分岐部２２の下流側に設けられ、配管２４と同数必要であるが、筒状フィルム１３外に設けられているので、設置スペースを容易に確保でき、筒状フィルム１３の寸法に影響を与えることがない。また、タンク２０から直接２つの配管２４，２４が設けられていてもよい。この場合の分岐部２２は、タンク２０の底部や側部などにおいて２つの配管２４，２４が連結された部位と理解することができる。

また、図５に示す第２形態例の製袋充填装置１０Ａの場合、２つの配管２４，２４の流量を均等に揃える手段及び２つの配管２４，２４の液流を独立に制御する手段として、１つの液供給口２１から２つの配管２４，２４に流入する流量を等しい流量に規制するオリフィス（開口した孔）３２，３２がそれぞれの配管２４，２４に設けられ、各配管２４，２４の液流を独立に制御することが可能なバルブ３３，３３がそれぞれの配管に設けられている。本形態例の製袋充填装置１０Ａの場合、充填ポンプ３０は、分岐部３１より上流側に１つ設けるだけで済み、ここでは、タンク２０と分岐部３１との間を連結する１本の共通配管に充填ポンプ３０を設けている。バルブ３３，３３の開閉は、制御手段３４により独立に制御可能である。

上記各形態例の製袋充填装置１０，１０Ａを用いた製袋充填方法を説明する。
帯状フィルム１１を下方に引き取り、充填ノズル２３の周囲に巻き付けつつ、帯状フィルム１１を湾曲させ略筒状とする。
次いで、帯状フィルム１１を側縁シール部形成手段１５に導入し、両側縁部１２，１２を重ね合わせてヒートシールする。これにより、帯状フィルム１１は、側縁シール部１６で閉じられ、筒状フィルム１３となる。
次いで、筒状フィルム１３を端縁シール部形成手段１７に導入し、側縁シール部１６の形成方向に垂直な方向に沿ってヒートシールする。筒状フィルム１３は、充填ノズル２３の下方において端縁シール部１８により閉塞した袋状容器となる。

次いで、端縁シール部１８により下方を閉塞した筒状フィルム１３を下方へ引き取りながら、充填ノズル２３を用いて、内容物１９を筒状フィルム１３内に供給する。
充填ノズル２３から内容物１９の吐出を開始する際には、２つの配管２４の液流を独立に制御する。これにより、内容物のハネ上がりを抑制できる。吐出の開始は、図１の製袋充填装置１０では充填ポンプ２８を、図５の製袋充填装置１０Ａではバルブ３３を用いることで、配管２４ごとに行うことができる。

本形態例の場合、図３に示すように、充填ノズル２３内の配管２４，２４が端縁シール部１８の形成方向に揃えて配列されているため、一方の配管２４の開口２５が側縁シール部１６に近く、他方の配管２４の開口２５が側縁シール部１６から遠くなる。そのため、図４に示すように、側縁シール部１６に近い側を先、側縁シール部１６から遠い側を後とする順に、時間差を設けて各配管から吐出することが好ましい。図４（ａ）は、側縁シール部１６に近い側（図では右側）の配管２４は内容物１９の吐出を開始した状態を示す。図４（ｂ）は、両方の配管２４の開口２５から内容物１９を吐出し続けている状態を示す。図４（ｃ）は、両方の配管２４で内容物１９の吐出を停止した状態を示す。吐出の間、液面１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃは、充填ノズル２３の開口２５の下方に保たれる。
図３に示すように、側縁シール部１６に近い側では、筒状フィルム１３の内面間隔が狭くなっており、内容物１９が上昇する通路となりやすい。そこで、側縁シール部１６に近い側（図では右側）の配管２４から内容物１９の吐出を開始する。吐出開始直後には、端縁シール部１８に向かって筒状フィルム１３の開口断面積が狭くなり、吐出した内容物１９がフィルム内面に当たってハネ返ることがあるが、筒状フィルム１３の中央部の膨らみのため、図４（ａ）の場合はハネ返りが側縁シール部１６から遠ざかる方向になり、ハネ上がりとなる上昇が起こりにくい。その後、側縁シール部１６から遠い側（図では左側）の配管２４からの吐出を開始することで、吐出開始時の側縁シール部１６に沿った内容物１９のハネ上がりを効果的に抑制することができる。

次いで、充填前に形成した端縁シール部１８から上方に所定距離離れた位置の筒状フィルム１３を、端縁シール部形成手段１７によりヒートシールする。このように、筒状フィルム１３の送り方向に沿って所定距離離れた位置に形成された端縁シール部１８，１８が各包装袋の上下両端となる。
なお、端縁シール部１８の形成後、超音波溶着装置（図示略）等を用いて、端縁シール部１８における接着強度を高めることもできる。
次いで、カッターなどの切断手段（図示略）を用いて端縁シール部１８を切断することによって、各包装体（図示略）が分離した状態で得られる。本形態例により得られる包装体は、上下両端（端縁シール部１８）と一方の側縁部（側縁シール部１６）の三方がヒートシールされ、フィルムの幅方向中央部１４であった他方の側縁部が折り返された三方シールの平袋となる。

以上、本発明を好適な実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は上述の形態例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
図６は、背貼り袋（ピロー包装体）を製造する場合の充填ノズル２３と筒状フィルム１３の断面図の一例を示す。この場合は、側縁シールと端縁シールを互いに交差した面内で行い、帯状フィルム１１の幅方向中央部１４と側縁シール部１６とが向かい合って近づく方向に押圧して端縁シール部１８を形成する。端縁シール（横シール）時のシワを抑制するには、側縁シール部１６を充填ノズル２３の断面の短径側に位置させ、充填ノズル２３内の配管２４の配列方向を、端縁シール部１８の形成方向に揃えることが好ましい。

図７は、側縁シール部１６を筒状フィルム１３の両側に形成して四方シール袋を製造する場合の充填ノズル２３と筒状フィルム１３の断面図の一例を示す。
１枚の帯状フィルム１１を用いる場合は、対向した側縁部１２同士のシートシールにより一方の側縁シール部１６を形成するとともに、帯状フィルム１１の幅方向中央部１４のシートシールにより他方の側縁シール部１６を形成することができる。
２枚の帯状フィルム１１を用いる場合は、各帯状フィルム１１を２つ折りにする必要はなく、両側縁部１２のシートシールにより一対の側縁シール部１６，１６を形成することができる。

図８は、配管２４が３つに分岐されたときの充填ノズル２３と筒状フィルム１３の断面形状の一例を示す断面図である。この場合も、配管２４を充填ノズル２３内で一列に配列して、その配列方向を端縁シール部１８の形成方向に揃えることにより、端縁シール（横シール）時のシワを抑制することができる。
また、各配管２４に内容物１９が吐出される円形の開口２５を設け、さらに、各配管２４の流量を均等に揃える手段及び各配管２４の液流を独立に制御する手段として、上述の充填ポンプ２８，３０やオリフィス３２およびバルブ３３を設けることにより、配管２４が３つまたはそれ以上に分岐された場合でも、上述の製袋充填装置１０，１０Ａと同様の効果を奏することができる。

１０，１０Ａ…製袋充填装置、１１…フィルム、１２…側縁部、１３…筒状フィルム、１４…幅方向中央部、１５…側縁シール部形成手段、１６…側縁シール部、１７…端縁シール部形成手段、１８…端縁シール部、１９…内容物（液体）、１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃ…内容物の表面（液面）、２０…タンク、２１…液供給口、２２，３１…分岐部、２３…充填ノズル、２４…配管、２５…開口、２６…フィルムガイド、２７…フランジ部、２８，３０…充填ポンプ、２９，３４…制御手段、３２…オリフィス、３３…バルブ。

Claims (6)

1. 筒状に丸めたフィルムの側縁部をフィルムの送り方向に沿ってヒートシールして筒状フィルムとする側縁シール部形成手段と、前記筒状フィルム内に内容物として液体を供給する充填ノズルと、前記筒状フィルムをその送り方向に交差する横方向にヒートシールする端縁シール部形成手段とを備える製袋充填装置であって、
   前記充填ノズルは、前記筒状フィルム外において１つのタンク又は液供給口から２つの配管が分岐され、前記２つの配管のそれぞれに前記内容物が吐出される円形の開口が形成され、さらに、前記２つの配管の流量を均等に揃える手段及び前記２つの配管の液流を独立に制御する手段を備えることを特徴とする製袋充填装置。
2. 前記２つの配管の流量を均等に揃える手段及び前記２つの配管の液流を独立に制御する手段として、流量を等しくすることが可能な充填ポンプがそれぞれの配管に設けられ、各配管の充填ポンプを独立に稼働および停止することが可能な制御手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の製袋充填装置。
3. 前記２つの配管の流量を均等に揃える手段及び前記２つの配管の液流を独立に制御する手段として、前記１つの液供給口から前記２つの配管に流入する流量を等しい流量に規制するオリフィスがそれぞれの配管に設けられ、各配管の液流を独立に制御することが可能なバルブがそれぞれの配管に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の製袋充填装置。
4. 前記２つの配管の液流を独立に制御する手段は、前記充填ノズルから内容物の吐出を開始する際には、側縁シール部に近い側を先、側縁シール部から遠い側を後とする順に、時間差を設けて各配管の液流を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の製袋充填装置。
5. 前記２つの配管は、前記充填ノズル内において、前記端縁シール部の形成方向に揃えて配列されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の製袋充填装置。
6. 前記筒状フィルムは、２つ折りにされた幅方向中央部を側縁シール部の反対側に有し、前記幅方向中央部は、前記充填ノズルの外面に沿って丸められて移送されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の製袋充填装置。

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