JPS639351B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高周波誘導加熱コイル装置に関し、さ
らに詳しくは容器胴部等の筒状体のフランジ部
に、端部材をヒートシールするための高周波誘導
加熱コイル装置に関する。

従来容器胴部のような筒状体のフランジ部に、
金属箔層を含む端部材（すなわち底部材および／
または蓋部材）をヒートシールする場合の加熱法
として、高速での加熱、冷却が可能であるという
メリツトを有する、高周波誘導加熱法が広く採用
されている。

この場合、高周波誘導加熱コイル（以下加熱コ
イルとよぶ）の過熱を防止し、また加熱コイル消
勢後、つまりヒートシール後の冷却速度を大きく
するため、通常は加熱コイルとして、内部を冷却
水が貫流する、第１図、第２図に示すような水冷
銅パイプ１を使用している。

第１図、第２図において、２は容器胴部であ
り、３は蓋部材であり、容器胴部２の外側フラン
ジ部２ａが、蓋部材３の周縁部３ａとヒートシー
ルにより接合される。そして図示されないが、フ
ランジ部２ａの上層はヒートシール性樹脂（例え
ばポリエチレン等のポリオレフイン）よりなり、
蓋部材３の下層も同様なヒートシール性樹脂より
なり、該下層の上に接着剤層を介して金属箔層
（例えばアルミニウム箔よりなる）が設けられて
いて、加熱コイル１に通電すると、磁速４が誘起
され、この金属箔層が高周波誘導加熱されること
により、前記上層と下層のヒートシール性樹脂が
溶融又は軟化することによりヒートシールが行な
われる。

この場合、加熱コイル１は水５が貫流する水冷
孔１ａを有して、比較例厚い（例えば約８〜15
mm）ので、磁速４が蓋部材３の周縁部３ａの、熱
容量の小さい内側近傍部３ｂをも通つて、内側近
傍部３ｂの下層のヒートシール性樹脂が溶融又は
軟化し易い。そのため内容物６が水を含んでお
り、この内容物６の一部がフランジ部２ａの上に
付着した状態でヒートシールを行なつた場合、内
側傍部３ｂの下層と金属箔層の間に発泡部を生じ
易いという問題を生ずる。

樹脂は溶融又は軟化すると水蒸気の透過度が急
激に増大するため、ヒートシールのさいフランジ
部２ａ上の上記内容物中の水分が水蒸気となつ
て、溶融又は軟化した下層のヒートシール性樹脂
を透過して内側近傍部３ｂに達して、水蒸気を含
む発泡部を下層と金属箔層の間に生じ、この発泡
部がヒートシール後の冷却によつて水を含む発泡
部となるものと推測される。この発泡部は外観を
損ずるのみならず、内容物６が酸を含む場合は、
発泡部内の水も酸性となつて、経時につれて発泡
部の金属箔層を腐食し、蓋部材３のガスバリヤー
性損ずる。

さらに加熱コイル１は、その両端部１ｂ，１ｃ
に接続し、加熱コイル本体１ｄと同様な銅パイプ
よりなり、薄い電気絶縁層８により互に離隔され
た給電体７ａ，７ｂを介して、電流および冷却水
の供給および送出を行なわれる。この場合両端部
１ｂ，１ｃにおいては、給電体７ａ，７ｂの存在
のため、本体１ｄにおけるように、パイプを包囲
する磁速４が形成されず、そのためヒートシール
のさい両端部１ｂ，１ｃに対向する蓋部材の周縁
部３ａの部分３a₁の誘導加熱による温度上昇は、
本体１ｄに対向する周縁部３ａの部分に比べて遥
かに小さい。そのため部分３a₁において不完全ヒ
ートシール部が生じ易く、これを防止しようとし
て出力を上げると、本体１ａに対向する周縁部３
ａの部分が過熱して、当該部分の樹脂の劣化を招
き、ヒートシール強度が低下する等の問題を生じ
易い。

本発明は以上に述べた従来技術の問題点の解決
を図ることを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は筒状体のフ
ランジ部に端部材をヒートシールするための高周
波誘導加熱コイル装置において、該装置は該フラ
ンジ部に対応する形状のリボン状の高周波誘導加
熱コイルを備えており、該加熱コイルの上面およ
び／または側面に冷却液が接触して流れるよう、
該冷却液を導く冷却孔が該加熱コイルに沿つて形
成されており、該冷却孔に該冷却液を供給および
送出するための冷却液管の冷却孔近傍部が、電気
絶縁性材料よりなつていることを特徴とする高周
波誘導加熱コイル装置を提供するものである。

以下実施例である図面を参照しながら本発明に
ついて説明する。

第３図、第４図、第５図、第６図において、高
周波誘導加熱コイル装置１１（以下加熱コイル装
置とよぶ）は、蓋部材３の周縁部３ａとヒートシ
ールされるべきフランジ部２ａに対応する形状を
有するリボン状の円環状加熱コイル１２、磁速密
度を高めるための電気絶縁性高透磁率材料（例え
ばフエライト）よりなる複数の（図面では11個）
方形板状の磁芯１３、比較的機械強度が高い電気
絶縁性材料（例えばベークライト）よりなる支承
体１４、および支承体１４と同様な材料よりなる
比較的薄い（好ましくは約0.5〜3.0mm）底板１
５、および底板１５の下面に貼着された耐熱性弾
性薄膜１６（例えばシリコンゴムよりなる）を備
えている。

磁芯１３は加熱コイル１２の上面に、その内側
端１３ａおよび外側端１３ｂが、若干加熱コイル
１２からはみ出るように、貼着されており、各磁
芯１３の間には間隙１７が形成されている。支承
体１４の底部には中央突出部１４ａが形成されて
おり、その高さは加熱コイル１２のおよび磁芯１
３の高さの和に実質的に等しい。そして底板１５
は、中央突出部１４ａの底面および加熱コイル１
２の下面に貼着されている。また中央突出部１４
ａの直径は、その外周面１４a₁と磁芯１３の内側
端１３ａの間に周状の孔部１８が形成されるよう
に定められている。そして磁芯１３は、中央突出
部１４ａの基部１４a₂から半径方向に延びる周縁
下面１４ｂに貼着されている。孔部１８および間
隙１７を通つて、加熱コイル１２を冷却するため
の冷却液１９が貫流するのであるが、この冷却液
１９が間隙１７から外方に流出するのを防ぐため
のシール部２０（例えばエポキシ樹脂等の接着剤
よりなる）が、間隙１７の外端に設けられてい
る。

加熱コイル１２は通常厚さ約0.5〜2.0mmの銅リ
ボンよりなり、その両端部１２ａ，１２ｂは薄い
（例えば0.05〜2.0mm）電気絶縁層２１を介して隔
離されれており、各端部１２ａおよび１２ｂより
上方に延びる、円周方向の厚さが、加熱コイル１
２の厚さにほぼ等しい立上り部２２ａおよび２２
ｂは夫々の給電板２３ａおよび２３ｂに接続す
る。給電板２３ａおよび２３ｂは、夫々に螺着さ
れたフイーダ２４ａおよび２４ｂを介して、図示
されない高周波発振装置に接続する。

孔部１８の両端部１８ａ，１８ｂ近傍には導孔
２５ａ，２５ｂが開口しており、導孔２５ａおよ
び２５ｂは夫々、給液管２６ａおよび送出管２６
ｂ（これらの管の加熱コイル装置１１近傍の部分
は好ましくは電気絶縁性材料より形成される）に
接続し、給液管２６ａは、図示されない給液源
（例えば水道管）に接続する。なお２７はシール
部である。加熱コイル装置１１は支持ロツド２８
を介して、図示されない駆動機構により上下動さ
れる。

弾性薄膜１６の厚さは、通常0.5〜5.0mm、好ま
しくは１〜３mmであり、フランジ部２ａに段差部
（容器胴部２の側面重ね合せ接合部にもとづく；
図示されない）がある場合等に、段差部にヒート
シール後気孔が生成するのを防止するため設けら
れる。フランジ部２ａが平坦で、段差部がない容
器胴部２（例えば熱可塑性プラスチツクシートを
真空成形することによつて形成されたカツプ状容
器の）の場合等には、弾性薄膜１６は必ずしも設
けられなくてもよい。

第５図は、加熱コイル装置１１を用いて、フラ
ンジ部２ａと蓋部材３をヒートシールする場合の
例を示したものである。容器胴部２には予め底部
材１０がヒートシールされて、容器本体４０が形
成され、容器本体４０には内容物６が充填されて
いる。

３０はヒートシールのさいの押圧力を支えるた
めの支持体であつて、半割片３０ａ，３０ｂより
なり、容器本体４０を装入および取外しのさい、
水平駆動軸３１により半径方向外方に、支持盤３
２上に沿つて開くようになつている。

ヒートシールは次のようにして行なわれる。先
づフランジ部２ａ上に、蓋部材の周縁部３ａを載
置して、支持体３０が若干開いた状態において、
フランジ部２ａを支持体３０上に載置した後、支
持体３０を閉じる。

次に支持ロツド２８を降下させて、冷却液１９
が貫流している加熱コイル装置１１を下降させ
て、フランジ部２ａと周縁部３ａを所定押圧力
で、支持体３０と弾性薄膜１６の間で押圧すると
ほぼ同時に、加熱コイル１２に通電する。この通
電によつて、加熱コイル１２の周りに磁束３３が
形成され、周縁部３ａにおける金属箔層が誘導加
熱されて、周縁部３ａの下層とフランジ部上層の
ヒートシール性樹脂が溶融又は軟化してヒートシ
ールが行なわれ、ヒートシール部４１が形成され
る。

この場合加熱コイル１２はリボン状で薄いの
で、磁束３３は蓋部材３の周縁部３ａの半径方向
内側は殆んど通らず、従つて内側近傍部３ｂのヒ
ートシール性樹脂が溶融又は軟化して、発泡部を
生ずるおそれがない。また加熱コイル１２は冷却
液１９により冷却されているので、比較的大電力
を流しても過熱されることなく、また消勢後のヒ
ートシール部の冷却も速く。従つてごく短時間
（例えば加熱時間２秒以下、消勢後押圧解除まで
の冷却時間２秒以下）のヒートシール作業が可能
となる。

さらに冷却液１９の流れる孔部１８の端部１８
ａ，１８ｂ近傍には、磁束３３の形成を妨げる円
周方向の幅の比較的大きい銅パイプ等は存在しな
いため、周縁部３ａの円周方向に沿つて実質的に
均一な温度で（加熱コイル１２の円周方向の厚さ
が薄い立上り部２２ａ，２２ｂにもづく若干の温
度低下を除いて）誘導加熱が行なわれる。

ヒートシール後、加熱コイル１２を消勢し、ヒ
ートシール部４１の樹脂が冷却固化した後、加熱
コイル装置１１を上昇させて押圧を解除する。

本発明は以上の実施例によつて制約されるもの
でなく、例えば第６図に示されるような、断面Ｕ
字状の環状磁芯５３の両脚部５３ａの底面を加熱
コイル５２の上面に貼着し、磁芯５３の周状の孔
部５８に冷却液１９を貫流させた加熱コイル装置
５１であつてもよい。この場合支承体５４の中央
突出部５４ａの下面と加熱コイル５２の下面は同
一平面上に位置し、加熱コイル装置１１の底板１
５は必要としない。加熱コイル装置１１の場合
は、加熱コイル１２の冷却液１９の接触は、加熱
コイル１２の内外側面と上面に円周方向に沿う１
部（間隙１７の部分）において行なわれるが、加
熱コイル装置５２の場合は、加熱コイル５２の上
面の全円周方向に沿つて行なわれる。

また本発明は容器胴部と底部材のヒートシール
や、容器胴部以外の筒状体（有底のカツプ状体を
含む）と端部材のヒートシールに適用しうること
はいうまでもない。

本発明の加熱コイル装置によれば、フランジ部
に沿つて実質的に均一のヒートシール温度で、端
部材をごく短時間にヒートシールすることが可能
であり、しかもヒートシールのさい、ヒートシー
ル部より半径方向内側の端部材近傍部のヒートシ
ール性樹脂の溶融又は軟化による発泡を防止でき
るという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の高周波誘導加熱コイルを用いて
ヒートシールを行なつている状態を示す要部縦断
面図、第２図は第１図の―線に沿う横断面
図、第３図は本発明の第１の実施例である加熱コ
イル装置の正面図、第４図は第３図の―線に
沿う横断面図、第５図は第３図の加熱コイル装置
を用いてヒートシールを行つている状態を示す、
加熱コイル装置の部分が第４図の―線に沿い
切断された縦断面図、第６図は第３図の―線
に沿う縦断面図、第７図は本発明の第２の実施例
である加熱コイル装置の縦断面図である。 ２……容器胴部（筒状体）、２ａ……フランジ
部、３……蓋部材（端部材）、１１，５１……高
周波誘導加熱コイル装置、１２，５２……高周波
誘導加熱コイル、１７……間隙（冷却孔）、１８
……周状の孔部（冷却孔）、１９……冷却液、２
５ａ，２５ｂ……導孔（冷却液管）、２６ａ……
給液管（冷却液管）、２６ｂ……送出管（冷却液
管）、５８……孔部（冷却孔）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 筒状体のフランジ部に端部材をヒートシール
   するための高周波誘導加熱コイル装置において、
   該装置は該フランジ部に対応する形状のリボン状
   の高周波誘導加熱コイルを備えており、該加熱コ
   イルの上面および／または側面に冷却液が接触し
   て流れるよう、該冷却液を導く冷却孔が該加熱コ
   イルに沿つて形成されており、該冷却孔に該冷却
   液を供給および送出するための冷却液管の冷却孔
   近傍部が、電気絶縁性材料よりなつていることを
   特徴とする高周波誘導加熱コイル装置。