JP6148138B2 - インフレーションフィルムを用いた縦型充填包装機、および内容物入りフィルム包装袋の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、インフレーションフィルムから包装袋を成形しつつ、その包装袋内に上方から内容物を充填する縦型充填包装機、および、内容物入りフィルム包装袋の製造方法に関する。なお、インフレーションフィルムとは、インフレーション法によって製造されたチューブ状フィルムを内側面同士が密着するように扁平状に折り畳んだフィルムを指す。

従来、液状あるいはペースト状の内容物を充填した包装袋を製造する縦型充填包装機が知られている。この包装機では、縦方向（鉛直方向）に吊り下げられた筒状のフィルムを横シール機構で該フィルムの横方向全域にわたって熱溶着し、該フィルム中に内容物を投入し、その後、該フィルムを縦方向に一定のピッチで送り、該横シール機構で横方向全域の熱溶着を実施することで、内容物が封入された包装部分が作られる。この包装部分が連続して作られるが、横シール機構による該フィルムの熱融着後、この熱融着された部分で該フィルムを横方向に切断することで、包装部分が１袋ずつに分離され、内容物入り包装袋が得られるようになっている。

この種の縦型充填包装機では、包装材としてシート状のフィルムを用い、該シート状のフィルムを送る過程で筒状のフィルムに成形していることが多い。しかし、特許文献１，２に開示される縦型充填包装機のように初めから筒状のフィルムを包装材として供給することも提案されている。

特許文献１，２に開示された縦型充填包装機は、インフレーションフィルムと呼ばれる扁平状に折り畳まれたチューブ状のフィルムの一方の側縁をその長手方向に切り開き、そのフィルムの切り開かれた開口部からフィルム内側にノズルを挿入して内容物を充填できるように構成されている。そして、該ノズルより下側で、その開口部におけるフィルムの合わせ面に口栓を挟んで開口部を熱シールした後、そのフィルム内に内容物を投入し、口栓を挟んだ両側においてフィルムをその幅方向に熱シールすることによって、内容物入り包装袋が製造される。

インフレーションフィルムは、高温中でチューブ状のフィルムに成形され、直ちに扁平状に圧せられて内側面同士が密着しているので、該フィルム内側は極めて清浄である。このため、包装袋の内容物が食品や飲料などの場合に好適である。

特開2003-81207号公報 特開2004-210382号公報

現在、上記のインフレーションフィルムを用いた縦型充填包装機において、表面が突っ張るほどに水等の飲料を内部に目一杯まで入れたフィルム包装袋を製造することが検討されている。

しかしながら、特許文献１、２に開示された従来の縦型充填包装機では、以下の理由で、飲料が目一杯詰まったフィルム包装袋を製造することは困難であった。

従来の縦型充填包装機においては、内容物投入直前のチューブ状フィルムは、上方で送りローラで吊られ、横シール部（横シール機構で横方向に熱シールされた部分）を底部として縦方向に延びた状態である。このような状態で、ノズルによって、チューブ状フィルム内に内容物が投入される。この場合、製品として内容量を多く求められるほど内容物の投入量が多くなってフィルムの膨れ張りが生じるため、該チューブ状フィルムの周囲の熱シール部が折れて該チューブ状フィルムの両面に波打った部分が出来やすい（図５（ａ）参照）。この状態で横シール部を形成すると、波打った部分がそのまま扁平に潰されて横シール部に皺が入り、製品としての袋の気密性を維持することが出来ない。

また、内容物の定量性を向上させることや、包装袋中に空気が存在しないことを目的として、内容物が充填されたチューブ状フィルムを外側から挟んで内容物を分割するシゴキローラが、特許文献２に記載の縦型充填包装機に備えられている（特許文献２の図６参照）。内容物はシゴキローラよりも上方の位置まで投入され、その後、一対のシゴキローラの間を閉じることで内容物がフィルム送り方向で分割される。シゴキローラを閉じた状態でシゴキローラを回転させて該フィルムを下方へ送ると、シゴキローラで挟まれつつ送られた該チューブ状フィルムの部分に、フィルム同士が密着して内容物が存在しない空部分が形成される。横シール機構は、この空部分で横シール部を形成する。このような方式により、定量性が向上し、内部に空気が混入しない包装袋が得られるようになっている。

しかしながら、内容物が目一杯充填されたフィルム包装袋を製造する場合、この特許文献２に記載の縦型充填包装機は前述の波打った部分をそのままシゴキローラで潰すことになるので（図５（ｂ）参照）、横シール部に皺を内在させる虞がある。

上記した横シール部の皺を抑制するには、横シールされる部分のフィルムを両外側に引っ張った状態で横シールを行う方法があるが、内容物の重量が多いと前記の波打った部分を解消させるために大きな引っ張り力が要る。その結果、大型の引っ張り駆動装置が必要とされ、またフィルムが損傷するかもしれない。

また、袋の表面が突っ張るほどに液状内容物が目一杯まで充填されたフィルム包装袋を製造するために、特許文献１，２記載の技術ではフィルムに投入した内容物に極接近させて横シールを行う必要がある。このため、横シール部に内容物が内在して良好な熱シールが行われない虞があった。

要するに従来技術では、横シール部に皺や内容物を内在させずに、液状内容物が目一杯まで充填されたフィルム包装袋を製造する思想は無かった。

そこで本発明の目的は、食品や飲料などの内容物が目一杯充填されたフィルム包装袋を、袋製品としての密閉性を損なわないで製造する縦型充填包装機、および、該液状内容物入りフィルム包装袋の製造方法を提供することにある。

本発明の一つの態様は、扁平状に圧せられて内側面同士が密着しているチューブ状のフィルムを用いて内容物が充填されたフィルム包装袋を製造する縦型充填包装機に係る。

この一つの態様による装置は、フィルム送り手段と、切断開口手段と、ノズルと、製袋シール機構と、縦シール機構と、封鎖シール機構と、を備える。

フィルム送り手段は、フィルムを間欠送りで下向きに送る。切断開口手段は、該フィルム送り手段によるフィルムの送りに伴って、フィルムの一側縁を該フィルムの長手方向に沿って切断し、開口部を形成する。ノズルは、内容物を投入するために開口部からフィルムの内側に侵入して該フィルムの長さ方向に沿って下向きに延びる。製袋シール機構は、開口部へのノズルの挿入位置より下方に配置され、下向きに送られるフィルムの横方向にわたってノズルの通過部分を除いて熱シールを行ってフィルムに袋状の部分を形成する。

縦シール機構は、開口部へのノズルの挿入位置より下方であってノズルの下端より上方に配置され、開口部が形成されたフィルムの一側縁に該フィルムの長手方向に沿って熱シールを行なって該開口部を閉じる。封鎖シール機構は、ノズルの下端より下方に配置され、製袋シール機構でフィルムの横方向に形成された横シール部のうちのノズルの通過部分に熱シールを行なって該ノズルの通過部分を封鎖する。封鎖シール機構は、フィルムを通過可能な隙間を開けて対向配置された横ヒーターバーおよび横ヒーター受けバーを有し、横ヒーターバーは、横シール部のうちのノズルの通過部分であった非接着部と、ノズルの通過部分を除いて形成された熱シール部の非接着部との隣接領域のみを加熱する加熱ブロックを有し、該横ヒーター受けバーは、加熱ブロックの受け部である加熱受けブロックを有する。

本発明の他の態様は、扁平状に圧せられて内側面同士が密着しているチューブ状のフィルムを間欠送りで鉛直下向きに送りながら、内容物が充填されたフィルム包装袋を製造する、内容物入りフィルム包装袋の製造方法に係る。

この製造方法は、以下の工程、すなわち、
フィルムの一側縁をフィルムの長手方向に沿って切断し、開口部を形成する工程と、
開口部からフィルムの内側に侵入してフィルムの長さ方向に沿って下向きに延びるノズルを、開口部からフィルムの内側に挿入する工程と、
開口部へのノズルの挿入位置より下方において、フィルムの横方向にわたってノズルの通過部分を除いて熱シールを行ってフィルムに袋状の部分を形成する製袋シール工程と、
開口部へのノズルの挿入位置より下方で且つノズルの下端より上方において、開口部が形成されたフィルムの一側縁にフィルムの長手方向に沿って熱シールを行なって該開口部を閉じる縦シール工程と、
ノズルの下端より下方において、製袋シール工程でフィルムの横方向に形成された第１の横シール部のうちのノズルの通過部分に熱シールを行なって該ノズルの通過部分を封鎖する第１の封鎖シール工程と、
ノズルの下端より下方において、製袋シール工程でフィルムの横方向に形成された、第１の横シール部よりもフィルム送り方向上流側の第２の横シール部のうちのノズルの通過部分に熱シールを行なって該ノズルの通過部分を封鎖する第２の封鎖シール工程と、
第１の封鎖シール工程と第２の封鎖シール工程の間で、第１及び第２の横シール部で区画されたフィルムの袋状の部分の中へノズルの下端から内容物を充填する充填工程と、
を含む。
第１及び第２の封鎖シール工程では、製袋シール工程でノズルの通過部分であった第１の横シール部の非接着部と、製袋シール工程でノズルの通過部分を除いて形成された熱シール部の非接着部との隣接領域のみを加熱する。

上記の各態様の発明によれば、内容物が充填されるフィルム包装袋の上流側に縦方向に延在するチューブ状のフィルムには、すでに複数の横シール部が一定間隔で形成されている。内容物が充填される前から該フィルムの表裏面が複数の横シール部で接着されているので、製品に要求される内容物の重量が多くなってもフィルムに波打ち部分が出来にくい。したがって、内容物が目一杯充填されたフィルム包装袋を製造する場合において皺や内容物が内在しにくい横シールが行なえる。

さらに、従来技術のように一つの横シール部を底部としたチューブ状フィルム内へ内容物が投入されるのではなく、外周辺に熱シール部がノズルの通過部分を除いて予め形成されているフィルム包装袋内へ内容物が投入される。このため、袋の表面が突っ張るほどに液状内容物をフィルム包装袋に目一杯まで充填することが容易である。

本発明のこのような手法により、袋の表面が突っ張るほどに液状内容物を目一杯まで充填したフィルム包装袋を、袋製品としての密閉性を損なわないで製造することができる。

本発明によれば、飲料のような液状内容物が目一杯充填されたフィルム包装袋を、袋製品としての密閉性を損なわないで製造することができる。包装材にインフレーションフィルムを用いているので衛生的にフィルム包装袋を製造することができる。

本発明の一実施形態による縦型充填包装機の概略構成を示す正面図。 図１の矢印A方向から見た縦型充填包装機の模式図。 図１の縦方向から整袋シール機構の構成例を見た平面図。 図１の縦方向から封鎖シール機構の構成例を見た平面図。 従来技術の課題を説明するための図。

次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態による縦型充填包装機の概略構成を示す正面図、図２は、図１の矢印A方向から見た縦型充填包装機の模式図である。

この縦型充填包装機１は、インフレーションフィルム、すなわちインフレーション法によってチューブ状に成形された後に直ちに内側面同士が接するように扁平状に折り畳まれたフィルム２を用い、袋の表面が突っ張るほどに液状またはペースト状の内容物が目一杯まで充填されたフィルム包装袋を製造するものである。その内容物としては、液状またはペースト状の飲料や食品を挙げられる。

充填包装機１は不図示のフィルム供給部を有し、該フィルム供給部ではフィルム２は開口が端になるようにロール状に巻かれて軸支されている。該フィルム供給部からフィルム２が繰り出され、弛みや蛇行がないように不図示の複数のローラを経由して、充填包装機１の上部に位置する第１のガイドローラ３に供給されるようになっている。第１のガイドローラ３でフィルム２の送り方向が鉛直方向下向きにされる。

この第１のガイドローラ３の下方でフィルム２の製袋および内容物の充填が行われる。そのために充填包装機１は、送りローラ４を有し、第１のガイドローラ３を通過したフィルム２は、送りローラ４によって所定のフィルム搬送量の間欠送りで下向きに送られる。充填包装機１はさらに、フィルム２の送りに伴って、扁平状に折り畳まれたチューブ状のフィルム２の一側縁をフィルム２の長手方向に沿って切り開く切断開口手段であるカット刃５と、切り開かれたフィルム２の開口部２ａからフィルム２内に液状またはペースト状の内容物を投入するノズル６と、を有する。

フィルム切断用のカット刃５は、その刃先が、フィルム２の送り方向に対して上流側を向けて、フィルム２の一側縁部の通過経路中に臨ませて取付けられている。したがって、フィルム２の送りに伴い、カット刃５がフィルム２の一側縁部よりフィルム内側に入り込み、フィルム２の一側縁部がフィルム長手方向に沿って切断され、その一側縁部が切り開かれていく。カット刃５の下方には、切り開かれたフィルム２の開口部を広げた状態に維持するための手段（不図示）を備えているとよい。この手段を備えていると、カット刃５で切り開かれたフィルム２の開口部内にノズル６が侵入しやすくなる。

ノズル６は、カット刃５の下方の位置でフィルム２の一側縁部からフィルム２の内側に侵入し、フィルム２の長さ方向に沿って下向きに延びている。ノズル６からは例えば飲料水が内容物として注入される。本実施形態では１本のノズル６を示したが、ノズルの数は、内容物の種類に応じて増減することができる。但し、複数本のノズル６を設置する場合、複数本のノズル６が一つの束にされた状態で、フィルム２の長さ方向に沿って配置されることが望ましい。

さらに、充填包装機１は、縦方向に送られるフィルム２の横方向（幅方向）にわたってノズル６の通過部分を除いて熱シール（横シール）を行ってフィルム２に袋状の部分を形成する製袋シール機構７と、開口部２ａが形成されたフィルム２の一側縁部にフィルム２の長手方向（縦方向）に沿って熱シールを行う縦シール機構８と、製袋シール機構７でフィルム２の横方向に形成された横シール部のうちのノズル６の通過部分に熱シールを行なって該ノズルの通過部分を封鎖する封鎖シール機構９と、内容物が封入されたフィルム包装袋１０をフィルム２から切離す切離し機構１１と、を有する。

整袋シール機構７は、フィルム２の一側縁部よりフィルム内側にノズル６を挿入している位置よりも下方で、且つ縦シール機構８の上方の位置に配置されている。さらに整袋シール機構７は、フィルム２を間において対向配置された横ヒーターバー７ａおよび横ヒーター受けバー７ｂを有する。横ヒーターバー７ａおよび横ヒーター受けバー７ｂは、不図示の駆動源により対向移動され、これらでフィルム２を加圧および加熱することで、フィルム２が熱シールされる。加熱手段としてのヒーターは横ヒーターバー７ａに内蔵される。

整袋シール機構７は、前述したようにフィルム２の幅方向にわたってノズル６の通過部分を除いて熱シールを行ってフィルム２に袋状の部分を形成するものである。そのため、横ヒーターバー７ａおよび横ヒーター受けバー７ｂは、これらの間にフィルム２を挟んだときに、フィルム２内を縦方向に延びるノズル６に干渉しない構成を有する。具体的に図３（整袋シール機構７の構成例を図１の縦方向から見た平面図）を参照すると、横ヒーターバー７ａおよび横ヒーター受けバー７ｂはフィルム２の幅方向に沿って延び、かつ、フィルム２の幅方向以上の長さを有している。横ヒーターバー７ａと横ヒーター受けバー７ｂを近接させたときにノズル６を押し潰さないために、横ヒーターバー７ａおよび横ヒーター受けバー７ｂの、縦方向のノズル６が横切る部分は凹み７１を有している。これにより、フィルム２の幅方向において、ノズル６と対応する部分は熱シールされず、ノズル６を通過可能とする。熱シールを良好にするため、横ヒーターバー７ａおよび横ヒーター受けバー７ｂの、フィルム２と直接接触させる面にテフロン（登録商標）の層が設けられている。

横ヒーターバー７ａおよび横ヒーター受けバー７ｂはフィルム２の幅方向に一直線に延びる熱シールを行う形状を有する。しかし、横ヒーターバー７ａおよび横ヒーター受けバー７ｂそれぞれの両端部を縦方向に張り出させてその両端部によって斜めや湾曲した熱シールを可能にしてもよい。これにより、横シール部２ｃの両端に対応するフィルム包装袋１０のコーナー部を、直角以外に、斜めや丸い形状にすることができる。

フィルム２に対するノズル６の挿入箇所と整袋シール機構７との間に第２のガイドローラ１２の対が配置されている。これにより、横ヒーターバー７ａおよび横ヒーター受けバー７ｂでフィルム２を挟み込むのに先立って、ノズル６の挿入で離れているフィルム２のフィルム内面同士をくっ付けることができる。

横ヒーターバー７ａおよび横ヒーター受けバー７ｂの直下には、それぞれ横ヒーターバー７ａおよび横ヒーター受けバー７ｂでフィルム２を挟み込むのに先立って、フィルム２の幅方向両側部を保持しながらフィルム２を幅方向外側に引っ張る機構（不図示）が設けられていることが好ましい。このような引っ張り機構を設けることで、熱シール時に横ヒーターバー７ａと横ヒーター受けバー７ｂとでフィルム２を挟み込む前にフィルム２がその幅方向に引っ張られるので、内容物の重量によりフィルム２の横シール部２ｃに皺が入るのを防ぐことができる。

上記のような整袋シール機構７を用いて、フィルム２にノズル６の通過部分を除いて横シール部２ｃが形成されて、フィルム２が複数の袋状の部分（フィルム包装袋１０）に区画される。この整袋の為のシール動作は、送りローラ４を使ったフィルム２の送りが停止している間に行われる。横シール部２ｃの形成後、フィルム２が送りローラ４により所定の長さＰ（送りローラ４の１回の作動によるフィルム搬送量）だけ下方へ送られたら、再び整袋シール機構７が作動するようになっている。

縦シール機構８は、整袋シール機構７の下方で、且つ、送りローラ４の上方の位置に配置されている。縦シール機構８は、フィルム２の一側縁部が通過する領域においてフィルム２を間において対向配置される縦ヒーターバー８ａおよび縦ヒーター受けバー８ｂを有する。縦ヒーターバー８ａに加熱手段としてのヒーターが内蔵される。縦ヒーターバー８ａおよび縦ヒーター受けバー８ｂの長さは、少なくとも前記の所定の長さＰを有する。このような縦ヒーターバー８ａと縦ヒーター受けバー８ｂで、フィルム２の開口した一側縁部を加圧および加熱することで、その一側縁部に沿ってフィルム２が熱シールされ、その一側縁部の開口が塞がる。つまり、フィルム２に縦シール部２ｄが形成される。これにより、横シール部２ｃのノズル通過部分を除いて周囲がシールされた矩形の袋状の部分（フィルム包装袋１０）が出来る。熱シールを良好にするため、縦ヒーターバー８ａおよび縦ヒーター受けバー８ｂの、フィルム２と直接接触する面にはテフロン（登録商標）の層が設けられている。

この縦シールもまた、送りローラ４を使ったフィルム２の送りが停止している間に行われる。縦シール部の形成後、フィルム２が送りローラ４により所定の長さＰだけ下方へ送られたら、再び縦シール機構８が作動するようになっている。

縦シール機構８の下側には、第３のガイドローラ１３の対が設けられている。この第３のガイドローラ１３と前述した第２のガイドローラ１２とにより、フィルム２の側端が縦シール機構８に対して位置ずれしないように、フィルム２の幅方向両側部が保持される。

本実施形態では、縦シール機構８は整袋シール機構７の位置から下方へ前記の所定の長さＰを隔てて設置されているが、縦シール機構８と整袋シール機構７の配置が逆であってもよい。しかし、送りローラ４は、製袋シール機構７の下方に、製袋シール機構７の位置から出来るだけ離して配置されていることが望ましい。製袋シール機構７によって形成された横シール部２ｃが十分に冷えてない状態で送りローラ４の駆動力を受けると、横シール部２ｃにローラ痕が付く虞があるからである。このため、本実施形態では縦シール機構８を整袋シール機構７と送りローラ４の間を配置している。

また本実施形態の縦シール機構８は整袋シール機構７と一体に構成されていてもよい。つまり、縦シール機構８の縦ヒーターバー８ａおよび縦ヒーター受けバー８ｂを、整袋シール機構７の横ヒーターバー７ａおよび横ヒーター受けバー７ｂとそれぞれ一体化して、縦シールを整袋シール機構７の横シールと同時に行う構成であってもよい。

なお、前述したように整袋シール機構７が、横シール部２ｃの両端に対応するフィルム包装袋１０のコーナー部を斜めや丸い形状に形成する場合には、それらの形状にコーナー部を成形するカット機構を縦シール機構８に備えるとよい。

封鎖シール機構９は、縦シール機構８の下方で、且つ、整袋シール機構７の位置から、送りローラ４の複数回の作動によるフィルム搬送量（図１の例では５Ｐ）を隔てた位置に設置されている。封鎖シール機構９は、フィルム２を間において対向配置された横ヒーターバー９ａおよび横ヒーター受けバー９ｂを有する。横ヒーターバー９ａおよび横ヒーター受けバー９ｂは、不図示の駆動源により対向移動され、これらで、フィルム２の横シール部２ｃの、ノズル６の通過部分であった非接着部を加圧および加熱することで、その非接着部が熱シールされる。

封鎖シール機構９について、具体的に図４（封鎖シール機構９の構成例を図１の縦方向から見た平面図）を参照すると、横ヒーターバー９ａと横ヒーター受けバー９ｂは、フィルム２の幅方向に沿って延び、かつ、フィルム２の幅方向以上の長さを有している。横ヒーターバー９ａは、前記の非接着部を熱シールする加熱手段としてのヒーターを内蔵するヒーターブロック９ａ１と、このヒーターブロック９ａ１の横方向両側に配置された２つの加圧ブロック９ａ２とを有する。横ヒーター受けバー９ｂは、ヒーターブロック９ａ１の受け部であるヒーター受けブロック９ｂ１と、２つの加圧ブロック９ａ２の受け部である加圧受けブロック９ｂ２とを有する。加圧ブロック９ａおよび加圧受けブロック９ｂ２の、フィルム２と直接接触させる面にシリコンゴムが設けられている。
製袋シール機構７によって既に熱シールされたフィルム部分を加圧ブロック９ａおよび加圧受けブロック９ｂ２で挟んだときに、そのシリコンゴムが該フィルム部分の損傷を防ぐ。

ヒーターブロック９ａ１およびヒーター受けブロック９ｂ１はともに、金属（例えばステンレス）のみで作製されている。その上、ヒーターブロック９ａ１およびヒーター受けブロック９ｂ１は、加圧ブロック９ａおよび加圧受けブロック９ｂ２よりもフィルム２側に突き出ている。このような構成は、ヒーターブロック９ａ１とヒーター受けブロック９ｂ１で前記の非接着部を挟んだときにフィルム内面どうしを堅く密着させて、前記の非接着部の隙間に充填されている飲料等の内容物をこの隙間から飛び散らせる作用を奏する。この作用により、飲料等の内容物が内在しない熱シール部を形成できる。

加えて、横ヒーターバー９ａおよび横ヒーター受けバー９ｂの位置には、それぞれ横ヒーターバー９ａおよび横ヒーター受けバー９ｂでフィルム２を挟み込むのに先立って、フィルム２の幅方向両側部を保持しながらフィルム２を幅方向外側に引っ張る機構（不図示）が設けられていることが好ましい。横ヒーターバー９ａと横ヒーター受けバー９ｂとでフィルム２を挟み込む前にフィルム２をその幅方向に引っ張ると、前記の非接着部の隙間が縮小されて該隙間から内容物を追い出すことができる。その上、内容物の重量によりフィルム２の横シール部２ｃに皺が入るのを防ぐこともできる。

なお、フィルム２の、前記の非接着部を通って下方に延びているノズル６の下端６ａは、周囲がシールされたフィルム包装袋１０内に侵入している。本実施形態では、ノズル６の下端は、整袋シール機構７の位置を基準に４Ｐの距離を隔てた位置から封鎖シール機構９までの間に位置している。

切離し機構１１は、封鎖シール機構１１の下方で、且つ、この封鎖シール機構１１の位置から、送りローラ４の１回の作動によるフィルム搬送量（図１の例ではＰ）を隔てた位置に配置されている。切離し機構１１は、カッターバー１１ａとカッター受けバー１１ｂを有する。カッターバー１１ａおよびカッター受けバー１１ｂは、不図示の駆動源により対向移動される。整袋シール機構７および封鎖シール機構９によって形成された横シール部２ｃをフィルム２の幅方向全幅にわたって切断する刃（不図示）が、カッターバー１１ａの、カッター受けバーと対向する面に設けられている。カッター受けバー１１ｂには、その刃を受け入れるための凹部（不図示）が形成されている。カッターバー１１ａをカッター受けバー１１ｂに向けて移動し、フィルム２の横シール部２ｃをフィルム２の幅方向に沿って切断することで、フィルム２の最下端から、内容物入りのフィルム包装袋１０が切り離される。

上述した実施形態は、矩形袋の３辺に熱シール部が形成された３方シールタイプのフィルム包装袋１０を製造する場合を示しているので、縦シール機構８はフィルム２の片側の縁部が通過する領域に設置されているだけである。しかし、矩形袋の４辺に熱シール部が形成された４方シールタイプのフィルム包装袋１０を製造する場合はフィルム２のもう片側の縁部が通過する領域にも縦シール機構８が設置される。

なお、製造するフィルム包装袋１０に口栓を取付けたい場合、フィルム２の一の側縁部が通過する領域に口栓溶着ユニットを設置することが可能である。本実施形態において、口栓溶着ユニットは、例えば、カット刃５によって切り開かれたフィルム２の開口部２ａ側であって、未だ開口部２ａが熱シールされていない製袋シール機構７と縦シール機構８の間の位置に設置可能である。その口栓溶着ユニットは、例えば、フィルム２を間において対向配置され、それぞれ水平方向に対向移動される２つの加圧プレートを有する。各加圧プレートは、それぞれ電熱ヒーター等の加熱手段を内蔵している。一方、口栓は、口栓本体にフランジ部を有し、各加圧プレートの互いの対向面には、加圧プレートを閉じたときにこのフランジ部を受け入れる凹部が、フランジ部の外形に合致した形状で形成されている。

口栓がフィルム２の間に供給された後、不図示の駆動源で加圧プレートを閉じる。このことにより、口栓のフランジ部とフィルムが加圧されつつ加熱され、したがって、口栓は、フィルム２に挟まれた状態でフィルム２の一側縁部に熱溶着される。

このように口栓をフィルム２の一側縁部に取付ける場合、縦シール機構８における縦ヒーターバー８ａと縦ヒーター受けバー８ｂは、フィルム２を挟んだときに口栓と干渉しない構成を有することが好ましい。すなわち、そのフィルム２の一側縁部の、口栓が溶着されていない部位を加圧および加熱する構成であることが好ましい。

［製造方法］
次に、図１および図２を参照して、本実施形態の縦型充填包装機１を用いて内容物入りフィルム包装袋を製造する工程について説明する。

不図示のフィルム供給部にロール状に保持されたフィルム２は、送りローラ４の回転によって繰り出され、充填包装機１の上部の第１のガイドローラ３へ送られる。フィルム２は、製袋シール機構７、縦シール機構８および封鎖シール機構９による熱シールのため、一時的に送りを停止する必要があるので、間欠的に送られる。本実施形態は、送りローラ４の一回の作動によってフィルム２を搬送量Ｐだけ送られるとした。フィルム供給部は、間欠送りの際にフィルム２に加わる張力の変動を吸収するアキュームレータや、フィルム２の蛇行を矯正して送り方向を安定させるガイド機構などを含む。

第１のガイドローラ３に送られたフィルム２は、まず、カット刃５によって、フィルム２の一側縁に沿って切り開かれ、さらに、ノズル６の外周面によって、切り開かれたフィルム６０の開口部２ａにおける間隔が広げられる。フィルム２は、インフレーション法によって製造されたフィルムであり、この時点で初めて、フィルム２の内側面が外気と触れる。

フィルム２がさらに送られると、製袋シール機構７の横ヒーターバー７ａおよび横ヒーター受けバー７ｂの間を通過する。ここでフィルム２の送りが一時停止され、横ヒーターバー７ａおよび横ヒーター受けバー７ｂによって、フィルム２に、ノズル６の通過部分を除いて第１の横シール部２ｃが形成される。

続いてフィルム２は搬送量Ｐだけ送られ、横ヒーターバー７ａおよび横ヒーター受けバー７ｂによって、再びフィルム２に、ノズル６の通過部分を除いて第２の横シール部２ｃが形成される。これにより、フィルム２に矩形の袋状の部分（フィルム包装袋１０）が区画される。

このようにフィルム２に第１及び第２の横シール部２ｃがノズル６の通過部分を除いて形成されたら、フィルム２は再び搬送量Ｐだけ送られる。ここで縦シール機構８によって、フィルム２の一側端部の開口部２ａが熱シールされる。これにより、ノズル６の通過部分を除いて周囲が閉じられたフィルム包装袋１０が出来る。

縦シール機構８での熱シール後、送りローラ４による数回の間欠送り（本例では３回）が終了すると、フィルム２に形成された第１の横シール部２ｃの、ノズル６の通過部分であった非接着部が、封鎖シール機構９によって熱シールされる。封鎖シール機構９によって熱シールを行うのに先立って、フィルム２の幅方向両側部を保持しながらフィルム２を幅方向外側に引っ張ることが好ましい。これにより、内容物の重量によりフィルム２の第１の横シール部２ｃに皺が入るのを防ぐことができる。

これまでの操作により、第２の横シール部２ｃの一部のみを除いて全周が閉じられたフィルム包装袋１０が出来る。このとき、ノズル６の下端は、フィルム２の第２の横シール部２ｃを通過して、フィルム包装袋１０の内側に侵入している。

勿論、第１の横シール部２ｃが縦シール機構８から封鎖シール機構９まで間欠送りされる間、フィルム２には第３番目以降の横シール部２ｃも順次形成されている。

前記の非接着部が熱シールされたら、ノズル６からフィルム包装袋１０内へ内容物が投入される。内容物は、第２の横シール部２ｃのノズル６の通過部分を満たすまで投入される。このとき、第２の横シール部２ｃの一部のみを除いて全周が閉じられたフィルム包装袋１０の中へ内容物を入れている為、袋の表面が突っ張るほどに内容物を目一杯まで詰められる。

内容物の投入後、フィルム２は送りローラ４によって再び搬送量Ｐだけ送られる。そして、フィルム２に形成された第２の横シール部２ｃの、ノズル６の通過部分であった非接着部が、封鎖シール機構９によって熱シールされる。このとき、フィルム２における前記の非接着部を金属製のヒーターブロック９ａ１と金属製のヒーター受けブロック９ｂ１とで堅く挟み込む。これにより、前記の非接着部の隙間に充填されている飲料等の内容物をこの隙間から飛び散らせて、熱シール部に内容物が内在しないようにしている。また、封鎖シール機構９によって熱シールを行うのに先立って、フィルム２の幅方向両側部を保持しながらフィルム２を幅方向外側に引っ張ることが好ましい。これにより、内容物の重量によりフィルム２の第２の横シール部２ｃに皺が入るのを防ぐことができ、また、前記の非接着部の隙間から飲料等の内容物を追い出すこともできる。

このようにして内容物が目一杯まで充填されたフィルム包装袋１０が製造される。

その後、フィルム２が搬送量Ｐだけ送られ、第２の横シール部２ｃが切離し機構１１のカッターバー１１ａおよびカッター受けバー１１ｂの間に達する。このとき、カッターバー１１ａがカッター受けバー１１ｂに向けて移動され、横シール部２ｃがフィルム２の幅方向に沿って切断される。次いで、カッターバー１１ａをカッター受けバー１１ｂから後退させることによって、カッターバー１１ａとカッター受けバー１１ｂによるフィルム２の保持が解除され、フィルム２の最下端から、内容物入りのフィルム包装袋１０が切り離されて落下する。

また、上述した一連の動作を繰り返すことで、内容物入りのフィルム包装袋１０を連続して製造することができる。

以上に説明したように、本実施形態によれば、インフレーション法によって製造されたチューブ状のフィルム２を間欠送りで縦方向に搬送しながら、該フィルム２の一側縁部に縦シールを行なう。この縦シールを行う位置より上方の位置で、下向きに送られてくる該フィルム２の一側縁部を切り開き、その切り開かれた開口２ａから該フィルム２内に内容物を投入するノズル６を挿入している。この開口２ａは、前記の縦シールを行うときに閉じられる。

これにより、フィルム２の内側と外気が連通するのは、カット刃５でフィルム２の一側縁部が切り開かれてから縦シール機構８により熱シールされるまでの間、すなわちカット刃５から縦シール機構８までの間の極めて限られた領域だけとなる。

したがって、フィルム２の内側（フィルム包装袋１０の内部）に異物や細菌等が侵入し難い極めて衛生的な条件で、内容物入りのフィルム包装袋１０を製造することができる。

前記の縦シールの後、従来技術（例えば特許文献１，２）の場合は、該フィルムの横方向に第１の横シール部を縦シール部と繋げて形成し、第１の横シール部を底部とした該フィルムの中に内容物を投入し、該フィルムに第２の横シール部を形成することで、内容物が充填されたフィルム包装袋をフィルムに作る方法がとられている。

このような従来技術の製法では、一つの横シール部を底部として吊り下げられた状態のチューブ状フィルム内に内容物が投入される。この状態では、製品に要求される内容物の重量が多いほどフィルム２の膨れ張りが生じるため、周囲の熱シール部が折れてフィルム２の表面に波打った部分が出来やすい。このため、内容物投入後に第２の横シール部を形成するときに該横シール部に皺が入る虞があった。これを抑制するため、横シールされる部分のフィルムを両外側に引っ張った状態で横シールを行う方法があるが、内容物の重量が多いと前記の波打った部分を解消させるために大きな引っ張り力が要る。その結果、大型の引っ張り駆動装置が必要とされ、またフィルム２が損傷するかもしれない。

また、袋の表面が突っ張るほどに液状内容物が目一杯まで充填されたフィルム包装袋を製造するために、従来技術ではフィルムに投入した内容物に極接近させて横シールを行う必要があるが、横シール部に内容物を内在させないようにすることは困難であった。

このような従来技術に対して、本発明の場合、チューブ状のフィルム２を間欠送りで搬送しながら、上記のノズル６の挿入位置より下方の位置で、製袋シール機構７によって、フィルム２を個々の袋状部分（後にフィルム包装袋１０となる部分）に区画する横シール部２ｃを、ノズル６の通過部分を除いて形成する。したがって、フィルム２の間欠送りに伴い、フィルム２に、ノズル６の通過部分を有する複数の横シール部２ｃが形成されていく。

さらに、製袋シール機構７の下方で、該フィルム２の一側縁部に縦シールを行なう。前記の開口２ａは、この縦シールを行うときに閉じられる。この結果、ノズル６の通過部分を除いて周囲に熱シール部が形成されたフィルム包装袋１０が出来る。

そして、吊り下がったフィルム２の最下部に位置するフィルム包装袋１０内に内容物を投入する。内容物の投入の前には、フィルム２の最下部に位置するフィルム包装袋１０の下側の横シール部２ｃの、ノズル６の通過部分であった非接着部２ｅを、封鎖シール機構８によって熱シールしておく。その内容物の投入の後には、このフィルム包装袋１０の上側の横シール部２ｃの、ノズル６の通過部分であった非接着部２ｅを、封鎖シール機構８によって熱シールする。この結果、内容物が充填されたフィルム包装袋１０がフィルム２に出来上がる。

このような本発明では、内容物が投入されるフィルム包装袋１０の上流側のフィルム２に、すでに複数の横シール部２ｃが一定間隔で形成されている。内容物が投入される前からフィルム２のおもて面側フィルムと裏面側フィルムが複数の横シール部２ｃで接着されているので、製品に要求される内容物の重量が多くなってもフィルム２に波打ち部分が出来にくい。

さらに、従来技術のように一つの横シール部を底部としたチューブ状フィルム内へ内容物が投入されるのではなく、外周辺に熱シール部がノズル６の通過部分を除いて予め形成されているフィルム包装袋１０内へ内容物が投入される。このため、袋の表面が突っ張るほどに液状内容物をフィルム包装袋１０に目一杯まで充填することが容易である。

その上、横シール部２ｃの、ノズル６の通過部分であった非接着部は横シール部全体に比して狭い部位である。この部位を両側から２つの金属ブロック（ヒーターブロック９ａ１およびヒーター受けブロック９ｂ１）で堅く挟み込むことにより、この部分の隙間に介在した内容物をこの隙間から飛び散らせて、熱シール部に内容物が介在しないようにしている。さらに、２つの金属ブロックで挟み込む前に、横シールされる部分のフィルムを両外側に引っ張ることで、熱シール部に皺や内容物を内在させない作用を補助することができる。

本発明のこのような手法により、袋の表面が突っ張るほどに液状内容物を目一杯まで充填したフィルム包装袋１０を、袋製品としての密閉性を損なわないで製造することができる。

なお、本実施形態では、フィルム２内を下向きに延びるノズル６はフィルム２の幅方向の略中央に位置しているが、特に、図示したノズル６の位置に本発明は限定されない。また、製造するフィルム包装袋１０の形態について、液状内容物を目一杯まで充填すると製造過程で熱シール部に皺が入りやすい３方シールタイプおよび４方シールタイプのパウチ形態を例にとって説明した。しかし本発明は、その他の複雑な熱シール部の形状（例えば、丸形、ひし形、多角形など）を持つパウチ形態でも、液状内容物が目一杯まで充填されて熱シール部に皺が内在しない製品を製造できる。

１ 縦型充填包装機
２ フィルム（インフレーションフィルム）
２ａ フィルムの一側縁部における切り開かれた開口
２ｃ 横シール部
２ｄ 縦シール部
２ｅ 非接着部
３ ガイドローラ（第１のガイドローラ）
４ 送りローラ
５ カット刃
６ ノズル
６ａ ノズルの下端
７ 製袋シール機構
７ａ 横ヒーターバー
７ｂ 横ヒーター受けバー
７１ 凹み
８ 縦シール機構
８ａ 縦ヒーターバー
８ｂ 縦ヒーター受けバー
９ 封鎖シール機構
９ａ 横ヒーターバー
９ａ１ ヒーターブロック
９ａ２ 加圧ブロック
９ｂ 横ヒーター受けバー
９ｂ１ ヒーター受けブロック
９ｂ２ 加圧受けブロック
１０ フィルム包装袋
１１ 切離し機構
１２ 第２のガイドローラ
１３ 第３のガイドローラ
Ｐ 間欠送りにおける１回のフィルム搬送量

Claims (10)

1. 扁平状に圧せられて内側面同士が密着しているチューブ状のフィルムを用いて内容物が充填されたフィルム包装袋を製造する縦型充填包装機であって、
   前記フィルムを間欠送りで下向きに送るフィルム送り手段と、
   前記フィルム送り手段によるフィルムの送りに伴って、前記フィルムの一側縁を前記フィルムの長手方向に沿って切断し、開口部を形成する切断開口手段と、
   前記内容物を投入するために前記開口部から前記フィルムの内側に侵入して前記フィルムの長さ方向に沿って下向きに延びるノズルと、
   前記開口部への前記ノズルの挿入位置より下方に配置され、下向きに送られる前記フィルムの横方向にわたって前記ノズルの通過部分を除いて熱シールを行って前記フィルムに袋状の部分を形成する製袋シール機構と、
   前記開口部への前記ノズルの挿入位置より下方であって前記ノズルの下端より上方に配置され、前記開口部が形成された前記一側縁に前記フィルムの長手方向に沿って熱シールを行なって前記開口部を閉じる縦シール機構と、
   前記ノズルの下端より下方に配置され、前記製袋シール機構で前記フィルムの横方向に形成された横シール部のうちの前記ノズルの通過部分に熱シールを行なって該ノズルの通過部分を封鎖する封鎖シール機構と、
   を有し、
   前記封鎖シール機構は、前記フィルムが通過可能な隙間を開けて対向配置された横ヒーターバーおよび横ヒーター受けバーを有し、該横ヒーターバーは、前記横シール部のうちの前記ノズルの通過部分であった非接着部と、前記ノズルの通過部分を除いて形成された熱シール部の前記非接着部との隣接領域のみを加熱する加熱ブロックを有し、該横ヒーター受けバーは、前記加熱ブロックの受け部である加熱受けブロックを有する縦型充填包装機。
2. 前記横ヒーターバーは、前記横シール部のうちの前記非接着部と前記隣接領域とを除いた部分を加圧する加圧ブロックを有し、前記横ヒーター受けバーは、前記加圧ブロックの受け部である加圧受けブロックを有する、請求項１に記載の縦型充填包装機。
3. 前記封鎖シール機構は、前記フィルムの両側側縁を横方向外側に引っ張る引っ張り装置を備える、請求項２に記載の縦型充填包装機。
4. 前記製袋シール機構は、前記フィルムが通過可能な隙間を開けて対向配置された横ヒーターバーおよび横ヒーター受けバーを有する、請求項１から３のいずれか１項に記載の縦型充填包装機。
5. 前記製袋シール機構は、前記フィルムの両側側縁を横方向外側に引っ張る引っ張り装置を備える、請求項４に記載の縦型充填包装機。
6. 前記切断開口手段は、前記フィルムの送り方向に対して刃先を上流側に向け、かつ前記フィルムの前記一側縁の通過経路中に臨ませて配置されたカット刃を有する、請求項１から５のいずれか１項に記載の縦型充填包装機。
7. 扁平状に圧せられて内側面同士が密着しているチューブ状のフィルムを間欠送りで鉛直下向きに送りながら、内容物が充填されたフィルム包装袋を製造する、内容物入りフィルム包装袋の製造方法であって、
   前記フィルムの一側縁を前記フィルムの長手方向に沿って切断し、開口部を形成する工程と、
   前記開口部から前記フィルムの内側に侵入して前記フィルムの長さ方向に沿って下向きに延びるノズルを、前記開口部から前記フィルムの内側に挿入する工程と、
   前記開口部への前記ノズルの挿入位置より下方で且つ前記ノズルの下端より上方において、前記フィルムの横方向にわたって前記ノズルの通過部分を除いて熱シールを行って前記フィルムに袋状の部分を形成する製袋シール工程と、
   前記開口部への前記ノズルの挿入位置より下方で且つ前記ノズルの下端より上方において、前記開口部が形成された前記一側縁に前記フィルムの長手方向に沿って熱シールを行なって前記開口部を閉じる縦シール工程と、
   前記ノズルの下端より下方において、前記製袋シール工程で前記フィルムの横方向に形成された第１の横シール部のうちの前記ノズルの通過部分に熱シールを行なって該ノズルの通過部分を封鎖する第１の封鎖シール工程と、
   前記ノズルの下端より下方において、前記製袋シール工程で前記フィルムの横方向に形成された、前記第１の横シール部よりもフィルム送り方向上流側の第２の横シール部のうちの前記ノズルの通過部分に熱シールを行なって該ノズルの通過部分を封鎖する第２の封鎖シール工程と、
   前記第１の封鎖シール工程と前記第２の封鎖シール工程の間で、前記第１及び第２の横シール部で区画された前記フィルムの前記袋状の部分の中へ前記ノズルの下端から前記内容物を充填する充填工程と、
   を有し、
   前記第１及び第２の封鎖シール工程では、前記製袋シール工程で前記ノズルの通過部分であった前記第１の横シール部の非接着部と、前記製袋シール工程で前記ノズルの通過部分を除いて形成された熱シール部の前記非接着部との隣接領域のみを加熱する内容物入りフィルム包装袋の製造方法。
8. 前記第１及び第２の封鎖シール工程は、熱シールに先立って前記フィルムの両側側縁を横方向外側に引っ張ることを含む、請求項７に記載の内容物入りフィルム包装袋の製造方法。
9. 前記第１及び第２の封鎖シール工程では、前記非接着部と前記熱シール部の前記隣接領域とを加熱する際、前記非接着部と前記隣接領域とを除いた部分が加圧される、請求項７または８に記載の内容物入りフィルム包装袋の製造方法。
10. 前記充填工程では、前記ノズルの下端が前記第２の横シール部の前記ノズルの通過部分を通って前記フィルムの前記袋状の部分の中に位置し、該袋状の部分の中に前記内容物を、前記第２の横シール部の前記ノズルの通過部分を満たすまで充填する、請求項７から９のいずれか１項に記載の内容物入りフィルム包装袋の製造方法。

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