JPH06238754A - 高周波溶着装置およびこれを用いたフィルム包装装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 フィルムを電極で挟み高周波溶着する装置に
おいて、電極での高周波溶着状態を精度よく検出できる
ようにし、インピーダンス整合調整などを高精度に行え
るようにする。 【構成】 水晶発振回路Ａ１からの発振出力は電力増幅
回路Ａ２により増幅され、インピーダンス整合回路Ｅを
経てシール電極４に与えられる。シール電極４に与えら
れる高周波電力は浮遊容量ΔＣを介してセンサ（検出回
路）３０に取り出され、ダイオードＤ1で整流検波さ
れ、コンデンサＣ1で平滑化され、ＤＣ電圧計３１に直
流電圧として表示される。このＤＣ電圧計３１に表示さ
れる直流電圧はシール電極４とアースとの間の高周波電
圧Ｖ0と比例する。インピーダンス整合回路Ｅの可変コ
ンデンサＶｃの容量を調整する際、ＤＣ電圧計３１の表
示電圧が最大となるようにすることにより、最良の高周
波溶着を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば長尺で帯状のフ
ィルムを筒状に成形してその縁部どうしを連続的に溶着
する場合のように、フィルムの重畳部を挟持する一対の
高周波電極間に対し、比較的長時間連続して高周波電力
を供給して溶着を行うのに特に好適な高周波溶着装置
と、この高周波溶着装置が組み込まれたフィルム包装装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、食品や各種工業製品を内容物とし
たフィルム包装の分野では、フィルムの重畳部を接合す
るための手段として、熱板シールや超音波シールなどと
ともに高周波シールが広く利用されている。この高周波
シールは、一対の溶着用電極間の高周波電界中におかれ
た合成樹脂製のフィルムの誘電損失に基づく自己発熱を
利用して、フィルムどうしを溶融させて溶着するもので
あり、例えば食品を内容物としたフィルム包装体の製造
に好適に用いられている。このフィルム包装体の製造方
法は、内容物の形状または希望の製品形状に合せてフィ
ルムを筒状に成形する工程と、筒状に成形されたフィル
ムの幅方向の縁部どうしが重ね合わされた重畳部を溶着
して縦シール線を形成する工程とを有する。この製造方
法は、フィルムの縁部どうしの重畳部に縦シール線が連
続的に形成されるものであるため、一対の電極とその間
に挟持されるフィルムとによる電気的な負荷変動が少な
く、負荷に対するインピーダンス整合を必要とする高周
波シールを適用するのに特に好ましい態様の一つであ
る。

【０００３】フィルム包装体の製造などに使用される高
周波溶着装置としては、図７に示すような構成が一般に
使用されている。この高周波溶着装置は、高周波発振回
路ａと後段の電力増幅回路ｂとからなる高周波出力部
と、インピーダンス整合回路ｃとを有している。高周波
発振回路ａは真空管８とＬＣ（インダクタンス・キャパ
シタンス）発振部９とを組み合せたものであり、この高
周波発振回路ａにおいてＬＣ発振した高周波電力が電力
増幅回路ｂにより増幅され、インピーダンス整合回路ｃ
を経て一対の電極４と５間に供給される。そして電極４
と５に挟持された２枚のフィルム１ａ，１ｂの重畳部が
連続的に溶着される。また高周波電力を検出するための
高周波電力計ｄなどの測定器は、電力増幅回路ｂとイン
ピーダンス整合回路ｃとの間に配置されるのが一般的で
ある。

【０００４】上記のフィルム包装体の製造では、高周波
溶着された部位が最良のシール状態に維持されることが
必要であり、そのためにシール条件を最適に調整し管理
することが必要である。このシール条件において、例え
ばフィルムの加熱温度が低すぎるとフィルムどうしの溶
着不良となることはもちろんであるが、逆にフィルムの
加熱温度が高すぎると、フィルム材質の変質や、溶着部
位でのフィルムの薄化が生じ、溶着強度の低下をもたら
すことになる。特に加工食肉製品を包装するときのよう
に、フィルム包装が行われた後に加熱殺菌が行なわれ、
または加熱によりフィルムが収縮させられる場合には、
溶着強度が低下した溶着部位での密封不良や包装体の破
裂などが生じるおそれがある。したがってこの種のフィ
ルム包装体では、フィルムどうしが高い強度にて溶着さ
れるようにシール条件を調整し管理することが必要であ
る。従来の高周波溶着装置でのシール条件の監視は、図
７に示すような高周波電力計ｄでの電力指示、または高
周波発振回路ａに設けられる真空管８のプレート電流の
検出値、あるいはシール電極４に設けられるネオン管の
輝度を見ながら、作業者が経験と感により行っていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高周波
を使用する他の技術分野、例えば金属や半導体の誘導加
熱炉、生体の誘電加熱（ハイパーサーミア）などにおけ
る高周波加熱と比べ、合成樹脂製のフィルムどうしの溶
着作業では、フィルム重畳部の誘電損失（tanδ）が低
く、よって負荷インピーダンスが大きいという特有の問
題がある。そのため高周波発振回路ａからの出力インピ
ーダンスと溶着用電極部での負荷インピーダンスとの差
が大きく、よってインピーダンス整合回路ｃを用いたと
しても、上記のインピーダンスを完全に整合させること
は非常に難しい。よって食品などのフィルム包装におい
ては、フィルムどうしの高周波溶着が、かなりの反射波
電力と電波輻射による無効電力の存在する中で行われて
いるのが実情である。

【０００６】このような状態において、前記高周波電力
計ｄによる電力指示や真空管のプレート電流値を指標と
した場合に、フィルムどうしのシール状態の制御・調整
および監視を充分に行うことができない。なぜならば、
反射波電力や電波輻射の大きさは、後述の単線給電線や
シール電極のアース電位に対する浮遊容量の関数でもあ
り、それによって容易に変化してしまうからである。高
周波電力計に反射率計を併設すれば反射波電力は計測可
能であるが、電波輻射の量を定量することは極めて困難
である。また前述のネオン管での表示では、輝度を目視
する方法であるため、指標の精度が低いものでありイン
ピーダンス整合調整の再現性にも問題がある。

【０００７】本発明は上記従来の課題を解決するもので
あり、本来はフィルム重畳部に印加される高周波電圧ま
たはそこを流れる高周波電流が検知可能であれば、フィ
ルムのシール状態を示す最も確実な指標であるところ、
それが不可能な現状に鑑み、次善の策を提供するもので
ある。すなわち、高周波溶着のため電極に供給される高
周波を電極またはその近傍で検出できるようにし、イン
ピーダンス整合調整などが再現性をもって高精度に行え
るようにした溶着装置およびこれを用いた包装装置を提
供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の発明者等は、上
述したフィルムどうしのシール状態の制御・調節ならび
に監視方法の問題点を整理し、その解決には、負荷への
供給エネルギーを精度よく把握するのが必要なこと、そ
のためには高周波電極の近傍での測定が必要であるこ
と、そして高周波電圧は高圧側電極から検出し、高周波
電流は電極への電力供給部から検出することが好ましい
ことに着目し本発明に至った。

【０００９】すなわち、本発明は、高周波出力部からイ
ンピーダンス整合回路を介して一対の高周波電極間に高
周波電力を供給し、この高周波電極間に挟持されたフィ
ルムの重畳部を高周波誘電加熱して溶着する高周波溶着
装置において、

【００１０】まず、前記一対の高周波電極の高圧側電極
に容量的に結合される結合部と、この結合部から得られ
た信号を整流する整流回路とを有する検出回路が設けら
れ、この検出回路により前記高周波電極に与えられる高
周波電圧が検出されることを特徴とし、

【００１１】または、前記インピーダンス整合回路と前
記一対の高周波電極の高圧側電極とを結ぶ給電部にイン
ダクタンス的に結合されたプローブと、このプローブか
らの信号を整流する整流回路とを有する検出回路が設け
られ、この検出回路により前記高周波電極に与えられる
高周波電流が検出されることを特徴とするものである。

【００１２】さらに本発明によるフィルム包装装置は、
長尺で帯状のフィルムを筒状に成形する成形部材が設け
られ、この成形部材により筒状に成形されたフィルムの
縁部どうしの重畳部が上記いずれかの高周波溶着装置に
より高周波溶着され、且つ筒状に成形されたフィルムの
内部へ内容物が充填されるものである。

【００１３】

【作用】上記第１の手段では、一対の溶着電極のうちの
高圧側の電極に供給される高周波電圧が、検出回路の結
合部にて取り出され整流されて例えばＤＣ電圧として表
示される。また第２の手段では、高圧側の電極に供給さ
れる高周波電流がプローブにて検出され、整流されて例
えばＤＣ電圧として表示される。このＤＣ電圧は溶着用
の電極に与えられる高周波電圧また高周波電流にほぼ比
例するものであるため、このＤＣ電圧を監視しながら、
インピーダンス整合調整などが行われると、フィルムに
対して常に最良な条件で高周波溶着ができるようにな
る。

【００１４】またこれらの高周波溶着装置を使用したフ
ィルム包装装置では、筒状の包装フィルムの縁部どうし
を溶着する際にこの溶着状態を再現性をもって監視でき
るようになり、溶着状態を常に最良に設定でき、高品質
のフィルム包装体が得られるようになる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図５は、ソーセージなどのような食品を内容物と
するいわゆる砲弾型のフィルム包装体を製造する連続充
填包装装置の一部を斜視図により示している。この連続
充填包装装置では、長尺で帯状のフィルム１はガイド軸
２ａ，２ｂを経て筒状の成形部材３に導かれ、成形部材
３の上縁部にて筒内面に折り返されて成形部材３の内面
形状にほぼ一致した形状（円筒等）に成形される。この
ときフィルム１の両縁部１ａと１ｂは成形部材３の両縁
部３ａと３ｂとの重なりの隙間に挟まれて重畳される。

【００１６】さらに、筒状に重畳されたフィルムは下段
に設けられた送りローラ６ａと６ｂとにより連続的に下
方へ送られ、フィルムの縁部どうしの重畳部はシール電
極４とアース電極５との間を通過する。この両電極４と
５との間には高周波電力が供給されており、フィルムの
前記重畳部には高周波溶着による連続的な縦シール線Ｓ
が形成される。続いて、筒状に成形されたフィルムの内
部にはスタッファノズル７から、加工食肉などの内容物
が供給充填され、内容物が供給充填された筒状のフィル
ムは、さらに下段に配置された分肉ローラ（図示せず）
により分肉され、結紮／切断ユニット（図示せず）によ
り分肉部がアルミニウムワイヤなどにより結紮され且つ
切断されて、ソーセージなどの砲弾型のフィルム包装体
となる。この種の高周波溶着を行う装置において適用で
きるフィルム１の材質としては、ポリ塩化ビニリデン系
樹脂フィルムが挙げられる。

【００１７】図１は、上記連続充填包装装置の電極４と
５への高周波電力の供給経路、および高周波の検出部を
示すブロック図である。高周波電力の供給経路には、高
周波出力部Ａと、高周波電力計Ｂ、インピーダンス整合
回路Ｅ、および直流電源回路Ｆが設けられている。上記
高周波出力部Ａには、高周波発振回路としての水晶発振
回路Ａ１とその後段の電力増幅回路Ａ２とが含まれてい
る。水晶発振回路Ａ１は、水晶振動子１１の固有振動数
に同調して発振する回路であり、水晶振動子１１の固有
振動数としては１３．５６ＭＨｚまたは２７．１２ＭＨ
ｚなどの電波法上の産業用輻射周波数が一般に選ばれ
る。

【００１８】水晶発振回路Ａ１は、例えば図２に示すよ
うな構造である。この水晶発振回路Ａ１は電界効果トラ
ンジスタ（ＦＥＴ）１２を有しており、水晶振動子１１
はＦＥＴ１２のゲートＧとアース間に接続されている。
ＦＥＴ１２のドレーンＤとアース間には、可変コンデン
サ１３とインダクタンス素子１４とが並列に接続され
て、ドレーン同調回路が構成されている。水晶振動子１
１の基本周波数は、可変コンデンサ１３のキャパシタン
ス調整により同調され、発振信号として取り出される。
また後述する直流電源回路Ｆから与えられる可変直流電
圧は、ＦＥＴ１２のドレーンＤとゲートＧの間に供給さ
れる。

【００１９】また固有振動数の振動を発生し得る振動素
子としては、水晶振動子１１の他に、例えば表面弾性波
を使用したＳＡＷ素子などを使用できる。電力増幅回路
Ａ２としては公知のＦＥＴを使用したプッシュプル増幅
回路が好適に使用され、水晶発振回路Ａ１からの高周波
出力信号は、高周波溶着に必要となる電力にまで増幅さ
れ、同軸ケーブル１５を経て高周波電力計Ｂに供給され
る。なおこの電力増幅回路Ａ２での増幅率は、直流電源
回路Ｆからの直流電圧値に基づいて変化する。

【００２０】高周波電力計Ｂは、高周波出力部Ａから出
力される高周波電力を測定表示するものであり、例えば
高周波電力を検波する検波回路からの信号を進行波電力
と反射波電力とに表示し、さらに演算器を通して反射率
として表示する公知のものを使用できるが、本実施例で
は、市販の通過型高周波電力計が用いられている。この
通過型高周波電力計は、エレメントの交換により検出レ
ンジを変えることができ、また進行波電力だけでなくエ
レメントの方向を逆にすることにより反射波の電力も検
出でき、本発明のフィルムの高周波溶着装置に好適であ
る。

【００２１】インピーダンス整合回路Ｅは、一対の溶着
用の電極４と５の間にフィルム１の重畳部が挟持される
ことに基づく負荷（より正確には、電極４，５や単線給
電線１６を含む負荷回路）と高周波出力部Ａとの間のイ
ンピーダンス整合を行うものであり、インダクタンス素
子Ｌと可変コンデンサＶｃとを有するＬ型インピーダン
ス整合回路である。インピーダンス整合回路Ｅと、シー
ル電極４およびアース電極５との間隔は、機器配置に際
して許される最短の距離とされ、インピーダンス整合回
路Ｅとシール電極４との間は前記単線給電線１６により
接続される。このインピーダンス整合回路Ｅでは、可変
コンデンサＶｃのキャパシタンスを調整することにより
インピーダンス整合調整が行われる。

【００２２】このインピーダンス整合回路Ｅは、電力増
幅回路Ａ２の出力インピーダンスをＺｏ、電極側の負荷
によるインピーダンスをＺｉとしたとき、インピーダン
ス整合回路ＥのＱ値および周波数ｆとの関係で以下の数
１に示す通りの設定調整を行うものである。

【００２３】

【数１】

【００２４】直流電源回路Ｆは、商用交流電圧を可変変
圧する摺動トランス（スライダック）１７と、この摺動
トランス１７により変圧される電圧が最大のときでも直
流電圧が一定値を越えないように選ばれた絶縁トランス
１８と、整流回路１９および平滑コンデンサ２０とから
構成されている。この直流電源回路Ｆでは、整流回路１
９で整流され且つ平滑コンデンサ２０により平滑化され
た直流が得られるが、その直流電圧Ｖは摺動トランス１
７により可変調節できるようになっている。直流電源回
路Ｆから得られる直流電力の供給経路には、分圧器２１
が設けられ、直流電圧Ｖは、分圧器２１により所定の比
率で抵抗分圧される。この分圧された一方の直流電圧Ｖ
ａは、図２に示すように水晶発振回路Ａ１のＦＥＴ１２
のドレーンＤとゲートＧの間に供給される。同じく分圧
された直流電圧Ｖｂは電力増幅回路Ａ２に設けられたＦ
ＥＴのドレーンとゲートに供給される。

【００２５】すなわち、この実施例では、直流電源回路
Ｆにおいて摺動トランス１７により可変調節された直流
電圧が、分圧されて電力増幅回路Ａ２のＦＥＴに対して
のみならず、水晶発振回路Ａ１のＦＥＴ１２にも与えら
れる。この直流電圧Ｖを可変調節することにより電力増
幅回路Ａ２での増幅率が可変調節されるが、この際、水
晶発振回路Ａ１では発振が止まることがなく、電力増幅
回路Ａ２にて充分な出力調節幅をもっていることが判っ
た。さらに、水晶発振回路Ａ１は、上記インピーダンス
整合調整により発振周波数に変動を生じることがなく、
安定した発振が得られることも明らかとなった。

【００２６】次に高周波電力の検出部の構成について説
明する。前記連続充填包装装置に用いられているシール
電極４とアース電極５の支持構造は図３に示すとおりで
ある。アース電極５は、円筒状に成形されて連続的に下
降するフィルム１の縁部１ａと１ｂとの重畳部の内側に
設置されており、且つアース接続されている。シール電
極４はフィルム１の縁部１ａと１ｂとの重畳部に対して
外側から対向しており、絶縁用のセラミック基板２５に
対し取付けねじ２３と２４とにより固定されている。前
記インピーダンス整合回路Ｅからの単線給電線１６は、
この一方の取付ねじ２４に端子接続され、シール電極４
と電気的に接続されている。

【００２７】さらに、金属支持板２６に対して取付ねじ
２７と２８とにより固定されているセラミック基板２５
には、検出回路を含むセンサ３０が設置され前記取付ね
じ２７により固定されている。前記金属支持板２６はア
ース接続され、アース電極５とほぼ同一電位に設定され
ており、図示しない既知の電極４，５間距離調節装置あ
るいは接圧調節装置を介して包装装置の架台に支持され
ている。シール電極４に与えられる高周波電力の電圧値
を測定するためのものであるセンサ３０は、シールドケ
ース内に小回路基板が収納されているものであり、この
シールドケースが前記取付ねじ２７を介して金属支持板
２６にアース導通されている。

【００２８】センサ３０内の小回路基板には、図１に示
すように、抵抗Ｒ1、平滑コンデンサＣ1およびダイオー
ドＤ1などの電子部品が実装されて検出回路が構成され
ている。センサ３０には検出片３２が設けられており、
これがシール電極４に対して近接して空間を介して対向
している。図１と図３に示すΔＣは、検出片３２とシー
ル電極４との間の浮遊容量である。図３に示すように、
上記センサ３０には電圧表示部としてＤＣ電圧計３１が
接続されている。図１のＲｘは、感度調節用の可変抵抗
である。図３に示すように、前記ＤＣ電圧計３１には感
度調節用の回転操作部３１ａが設けられている。前記可
変抵抗器Ｒｘの抵抗値はこの回転操作部３１ａの操作に
より可変され、これによりＤＣ電圧計３１による検出電
圧の感度調節が行われる。

【００２９】次に、高周波電力の検出部の動作について
説明する。シール電極４に印加される高周波電圧は、浮
遊容量ΔＣと抵抗Ｒ1のそれぞれのインピーダンスによ
り分圧される。そして、分圧され抵抗Ｒ1に誘起する高
周波電圧はダイオードＤ1により整流され、コンデンサ
Ｃ1により平滑化され、さらにＤＣ電圧計３１により直
流電圧として表示される。このとき前記回転操作部３１
ａにより可変抵抗器Ｒｘの抵抗値を変えることによりＤ
Ｃ電圧計３１による検出電圧の感度調節が行われる。

【００３０】上記ＤＣ電圧計３１に表示されるＤＣ電圧
は、シール電極４とアースとの間の高周波電圧Ｖ0に比
例する。よってＤＣ電圧計３１に表示されるＤＣ電圧を
監視することにより、シール電極４に与えられている高
周波電圧の強弱を知ることができる。また、インピーダ
ンス整合回路Ｅによりインピーダンス整合調整がなされ
る際、インピーダンス整合調整された同調周波数が、水
晶発振回路Ａ１において発振される周波数と一致したと
き、シール電極４の高周波電圧Ｖ0が最大になる。した
がってインピーダンス整合回路Ｅの可変コンデンサＶｃ
のキャパシタンスの調整を行う際、ＤＣ電圧計３１の表
示電圧が最大になる調整ポイントを探すことにより、シ
ール電極４の高周波電圧Ｖ0を最大にでき、最も効率よ
くフィルム１を加熱できるようになる。

【００３１】次に上記のフィルムの高周波溶着装置の初
期調整および運転時の調整作業について説明する。 （初期調整） シール電極４とアース電極５との間にフィルム１の縁
部１ａと１ｂとの重畳部を挟み、送りローラ６ａ，６ｂ
を駆動して、フィルム１を下方向へ連続送りする。 直流電源回路Ｆの摺動トランス１７を調節して、直流
電源回路Ｆから出力される直流電圧Ｖを徐々に上昇させ
る。この直流電圧Ｖを上昇させることにより、高周波出
力部Ａからの高周波電力が徐々に高くなるが、これは高
周波電力計Ｂにより監視する。このときＤＣ電圧計３１
の指示針がわずかに揺れる時点で、摺動トランス１７の
調節を止める。 インピーダンス整合回路Ｅの可変コンデンサＶｃを調
整して、ＤＣ電圧計３１の表示電圧が最大となるように
する。この時点で、高周波出力部Ａの出力インピーダン
スＺｏと電極側のインピーダンスＺｉとが整合され、電
極にて最も効率良くフィルム１を加熱できる状態にな
る。 次に、フィルム１に形成される縦シール線Ｓ（図５参
照）の形成状態を目視しながら、摺動トランス１７を加
減し、最良のシール状態が得られるように調節する。 上記までの調整が完了した時点で、ＤＣ電圧計３１の
表示電圧を以後の作業の基準値とする。なおこのときの
高周波電力計Ｂでの電力表示は参考値とする。

【００３２】（運転時の調整）上記の初期調整を行った
後は、同じ製品のフィルム溶着を行う限りにおいて、以
下の運転調整だけで足りることになる。 シール電極４とアース電極５との間にフィルム１を挟
み、送りローラ６ａ，６ｂの回転によりフィルム１を下
方へ連続送りする。 摺動トランス１７を調節し、ＤＣ電圧計３１の指示電
圧を前記初期設定における基準値と一致させる。

【００３３】この作業だけで、常に同じ溶着シール状態
となり、フィルムの溶着品質を均一にできる。また、使
用するフィルムの種類や厚さ寸法などが変更になると、
電極側のインピーダンスＺｉが変わる。この場合には、
前記初期設定をやり直し、最良のシール状態が得られる
状態でのＤＣ電圧計３１の指示電圧を新たな基準値と
し、その後の運転では、ＤＣ電圧計３１の指示がこの基
準値となるように摺動トランス１７を調節すればよい。

【００３４】なお、高周波電力の検出部の構造は、図１
に示されるものに限られず、図４に示す構造とすること
も可能である。図４に示すものでは、インピーダンス整
合回路Ｅからシール電極４に延びる単線給電線１６に巻
線のプローブＬａが巻き付けられており、高周波電力の
給電線１６とプローブＬａとがインダクタンス的に結合
されている。このプローブＬａの結合箇所は、シール電
極４に可能な限り近い位置に設けられる。

【００３５】上記プローブＬａの巻線の巻き数をＴター
ンとし、単線給電線１６を流れる高周波電流をＩとする
と、プローブＬａ回路に（ｉ＝Ｉ／Ｔ）の高周波電流が
誘導される。この検出電流ｉが可変抵抗Ｒｘを流れると
きの電圧を検出し、これをダイオードＤ2にて整流し、
平滑コンデンサＣ2により平滑化することにより、ＤＣ
電圧計３１に直流電圧が表示される。この電圧計３１の
ＤＣ電圧表示は、単線給電線１６およびシール電極４に
流れる高周波電流の値Ｉと比例する。またインピーダン
ス整合回路Ｅによりインピーダンス整合がとれたとき前
記高周波電流が最大になり、よってＤＣ電圧計３１の表
示電圧が最大になる。したがってこのＤＣ電圧計３１の
表示が最大になるように、インピーダンス整合回路Ｅの
可変コンデンサＶｃを調整すれば、最良の高周波溶着が
できるようになる。

【００３６】続いて、本発明の高周波溶着装置を用いた
フィルム包装試験および、得られた包装体の性能試験の
結果について述べる。自動充填包装装置（ＫＡＰ、呉羽
化学工業（株）製）の従来の高周波溶着装置に代えて、
図１に示す半導体式高周波溶着装置および高周波電圧検
出装置を備えるように改造した装置と、塩化ビニリデン
系樹脂フィルム（クレハロン、厚さ４０μｍ、幅７０ｍ
ｍ、呉羽化学工業（株）製）を使用して、本明細書記載
の方法によって筒状包装体を作成した。

【００３７】まず、内容物の充填とアルミニウムワイヤ
による結紮を行なわずにフィルムの筒状製袋のみを行
い、得られた筒状袋を幅方向に切断して性能試験に供し
た。サンプルの一端を密封して他端側から０〜１．５ｋ
ｇＧ／ｃｍ²の空気圧を除々に高めながらかける耐圧試
験を１０個のサンプルについて行なった。その結果、シ
ール線Ｓが剥がれる、あるいはシール線Ｓから空気が漏
れるなどの問題は皆無であり、少なくとも１．５ｋｇＧ
／ｃｍ²以上の耐圧をもったシール線が形成可能である
ことが判った。次に、魚肉のすり身を使用し、直径約２
０ｍｍ、長さ１５０ｍｍの砲弾型のソーセージ包装体を
製造した。この包装体１００本を、耐圧容器に入れ、熱
水温度１２０℃，１５分（内圧２ｋｇＧ／ｃｍ²）のレ
トルト殺菌試験に供した。破裂あるいは何らかの異常の
ある包装体は皆無であった。

【００３８】上述のように、本実施例による高周波電力
の検出回路は、図１に示すように高周波電圧を、または
図４に示すように高周波電流を、いずれも高周波電極の
近傍でピックアップする回路であり、その結果として得
られる検出出力は、高周波電極に印加される高周波電圧
またはそこを流れる高周波電流に対応してはいるが、あ
くまで相対値でしかない。無論、適当な校正を行なえば
絶対値とすることも可能であるが、フィルムの溶着状態
を制御ならびに監視するという検出回路の本来の目的か
らすると、相対値と絶対値の間に有意な差はないといえ
る。それよりもむしろ、電気絶縁体である薄い合成樹脂
フィルムに内部発熱を誘起する高周波溶着においては、
負荷インピーダンスが誘導加熱炉や生体加温に比べて非
常に大きいため、高周波電源（高周波出力部）の内部イ
ンピーダンスとの大きな差をインピーダンス整合回路で
最高に整合させ得たとしても、図１の単線給電線１６や
シール電極４などから電波の形で輻射する無効な電磁波
エネルギーや反射波電力が相当量にのぼり、高周波電力
計Ｂではシール状態と対応しない不確実な電力値しか得
られず、加えて外部環境の影響を非常に受け易いもので
あるという事実にこそ問題であった。

【００３９】本発明は上記の問題を解決する手段を提供
するものであり、高周波電極の近傍で高周波電圧または
高周波電流を検出しているため、前記輻射エネルギーや
反射電力にあまり影響されることがなく、フィルムの溶
着状態のより現実的且つ正確な制御ならびに監視が可能
であるという知見に基づくものである。なお、本発明の
高周波電圧検出回路（図１）および高周波電流検出回路
（図４）とを共に用いて、それらの出力の積を与える演
算器により高周波電力を検出するようにしてもよい。

【００４０】なお、上記実施例では、図５に示すような
円筒状に巻かれた包装用のフィルム１の縁部１ａと１ｂ
との重畳部を高周波溶着する場合について説明したが、
請求項１と請求項２に記載した高周波溶着装置は、例え
ば帯状のフィルムを２枚重ね、その重畳部を連続的に高
周波溶着するような場合においても実施することができ
る。

【００４１】また図５に示す実施例では、筒状に成形さ
れたフィルム１の内部にスタッファノズル７により加工
食品が連続的に充填されるものであるが、請求項３に記
載されたフィルム包装装置は、この種の連続充填装置に
限られるものではなく、例えばフィルムが筒状に成形さ
れた後に、その内部に固形状の食品などが供給され、こ
の内容物を挟む位置にてフィルムが偏平状にされて溶着
シールされ、さらに加熱によりフィルムが収縮されるも
のにおいても適用できる。さらにこの場合、内容物は食
品に限られるものではなく、例えば工業製品などであっ
てもよい。

【００４２】また、図６は、特開平１−１５３４７０公
報の第１図に示されているものと同じ砲弾型包装体を示
している。この包装体の製造過程では、図５と同様の装
置において、フィルム１の縁部１ａと１ｂが重畳されて
電極４と５とにより高周波溶着され縦シール線Ｓが形成
されるが、この際同時に、筒状袋の全長に沿って小幅の
カットテープ３５が添えられ、図５に示す電極４と５と
は別個のシール電極とアース電極とによりカットテープ
３５と包装体のフィルム１とが部分的に高周波溶着され
て部分シール線Ｓ１が形成される。そしてこの筒状袋内
に内容物が充填され、所定間隔にて分肉されて、アルミ
ワイヤクリップ３６により結紮される。このような包装
体の製造にあたっては、フィルムの縁部の重畳部に縦シ
ール線Ｓを形成する溶着（メインシール）と、カットテ
ープ３５とフィルム１とに部分シール線Ｓ１を形成する
溶着（テープシール）とが同時に行なわれる。

【００４３】このように連続的に縦シール線Ｓを形成す
るメインシール用の高周波溶着装置と、間欠的に発振し
て部分シール線Ｓ１を形成するテープシール用の高周波
溶着装置とが並列して運転される場合に、（ａ）二対の
高周波電極を可能な限り離して載置する、（ｂ）二対の
高周波電極を筒状フィルムの半径方向に９０度ずらして
配置する、（ｃ）高周波電源の発振周波数を異ならせ
る、などの対策を講じるが、それでも輻射エネルギーや
反射電力が大きい従来の真空管式高周波溶着装置を使用
したものでは、テープシール用の高周波が周期的にＯＮ
となるとメインシール用の高周波に干渉して、メインシ
ールの高周波強度が一般に弱まるという現象が見られ
る。この干渉を巧みに調整して両者を両立させること
は、熟練と時間を要する大変な作業であった。ところ
が、本発明の高周波溶着装置をメインシール用とテープ
シール用として使用し、あるいは少なくともメインシー
ル用として使用すると、両シールの高周波に若干の干渉
は残るものの、ほとんど調整を必要としない程度であ
り、常に安定して縦シール線Ｓと部分シール線Ｓ１とが
形成される。よって図６に示すような包装体の製造に対
し本実施例はきわめて好ましい実施態様の一つとなる。

【００４４】

【発明の効果】請求項１または２に記載の発明では、フ
ィルムを高周波溶着する電極またはその近傍で高周波を
検出し、高周波電圧値または高周波電流値に比例した検
出値を得ているため、現実のフィルム溶着状態に対応し
た検出ができる。この高周波電圧または高周波電流に基
づく検出値を用いることにより、フィルムの溶着状態を
正確に監視でき、またこの検出値に基づいて、高周波出
力部の出力インピーダンスと電極部の負荷インピーダン
スとの整合調整などを高精度に行うことができ、常に最
良の溶着状態を再現できる。

【００４５】請求項３に記載のフィルム包装装置では、
上記の高周波溶着装置を用いて再現性の高く高精度な溶
着条件の調整ができるため、製造されるフィルム包装体
の溶着品質を常に最良の状態に保つことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示すものであり、高周波溶着
電極に対する高周波電力の供給経路、および高周波電力
の検出部を示すブロック図、

【図２】水晶発振回路の具体的な構成の一例を示す回路
図、

【図３】溶着用の電極の支持構造を示す部分側面図、

【図４】高周波電力の検出部の他の回路構成を示す回路
図、

【図５】フィルムの高周波溶着装置が使用される機器の
一例として連続充填包装装置の部分的な構造を示す斜視
図、

【図６】筒状フィルムにカットテープが部分シール線に
より添着された包装体を示す正面図、

【図７】従来の高周波電力の供給経路の構成を示すブロ
ック図、

【符号の説明】

Ａ 高周波出力部 Ａ１ 水晶発振回路 Ａ２ 電力増幅回路 Ｂ 高周波電力計 Ｅ インピーダンス整合回路 Ｆ 直流電源回路 Ｌａ プローブ（巻線） ΔＣ 結合部となる浮遊容量 Ｄ1，Ｄ2 検波用のダイオード Ｃ1，Ｃ2 平滑コンデンサ １ フィルム １ａ，１ｂ フィルムの縁部 ３ 成形部材 ４ シール電極 ５ アース電極 ６ａ，６ｂ 送りローラ １１ 水晶振動子 １２ 電界効果トランジスタ（ＦＥＴ） １６ 単線給電線 １７ 摺動トランス ２１ 分圧器 ３０ センサ（検出回路） ３１ ＤＣ電圧計

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高周波出力部からインピーダンス整合回
   路を介して一対の高周波電極間に高周波電力を供給し、
   この高周波電極間に挟持されたフィルムの重畳部を高周
   波誘電加熱して溶着する高周波溶着装置において、前記
   一対の高周波電極の高圧側電極に容量的に結合される結
   合部と、この結合部から得られた信号を整流する整流回
   路とを有する検出回路が設けられ、この検出回路により
   前記高周波電極に与えられる高周波電圧が検出されるこ
   とを特徴とする高周波溶着装置。
2. 【請求項２】 高周波出力部からインピーダンス整合回
   路を介して一対の高周波電極間に高周波電力が供給さ
   れ、この高周波電極間に挟持されたフィルムの重畳部が
   高周波誘電加熱されて溶着される高周波溶着装置におい
   て、前記インピーダンス整合回路と前記一対の高周波電
   極の高圧側電極とを結ぶ給電部にインダクタンス的に結
   合されたプローブと、このプローブからの信号を整流す
   る整流回路とを有する検出回路が設けられ、この検出回
   路により前記高周波電極に与えられる高周波電流が検出
   されることを特徴とする高周波溶着装置。
3. 【請求項３】 長尺で帯状のフィルムを筒状に成形する
   成形部材が設けられ、この成形部材により筒状に成形さ
   れたフィルムの縁部どうしの重畳部が請求項１または請
   求項２に記載の高周波溶着装置により高周波溶着され、
   且つ筒状に成形されたフィルムの内部へ内容物が充填さ
   れるフィルム包装装置。