JPWO2008087711A1 - フィルム供給装置および該フィルム供給装置を備えた充填包装システム - Google Patents

Abstract

フィルム供給装置２は、ロール状に巻かれた２つのフィルムをそれそれ使用側のフィルム１０１および待機側のフィルム１００として支持する２つのフィルムホルダ２２ａ，２２ｂと、使用側のフィルム１０１を繰り出すための送りローラ１３と、待機側のフィルム１００の始端部を保持するフィルム押え部材３４と、待機側のフィルム１００を繰り出し方向上流側へ引き戻す吸引器３６と、２つのフィルム１００，１０１を熱融着するヒータバー３１と、を有する。吸引器３６は、吸引によってフィルム１００を吸着し、フィルム１００の始端部がヒータバー３１と対向する位置までフィルム１００を引き戻す。

Description

本発明は、包装機においてフィルムを連続的に供給するために、ロール状に巻かれたフィルムを繰り出すことによって包装機に連続的にフィルムを供給するフィルム供給装置、およびこのフィルム供給装置を備えた包装システムに関する。

液体や粘ちょう物などの内容物をフィルム内に収納した包装体を連続的に製造するのに、充填包装システムが用いられている。充填包装システムは、連続シート状のフィルムを供給するフィルム供給装置と、内容物を供給する内容物供給装置と、フィルム供給装置から供給されたフィルムを袋状に成形しながら、内容物供給装置から供給された内容物をフィルム内に充填する充填包装機と、を有している。

特に無菌包装システムにおいては、フィルム供給装置と充填包装機との間にフィルム殺菌装置が配されるとともに、内容物供給装置も殺菌装置を備えたものとされる。フィルム殺菌装置では、殺菌液として過酸化水素水溶液が多く用いられる。フィルム供給装置から繰り出されたフィルムは、殺菌液に浸漬され、殺菌液が乾燥させられた後、充填包装機へ供給される。

フィルム供給装置にはロール状に巻かれたフィルムがセットされ、セットされたフィルムが繰り出されて包装機に供給される。セットされたフィルムが消費されたら、次のフィルムと切り替えられる。この切り替えの間に包装機の運転を中断しないようにするため、従来のフィルム供給装置は、次のフィルムを待機させておき、使用側のフィルムの終端が近づいたら、使用側のフィルムの終端部と、待機しているフィルムの先端部とを接合するように構成されている。

例えば特開２００５−２７２１２５号公報（特許文献１）および特開２００５−２８０９２７号公報（特許文献２）には、それぞれロール状に巻かれたフィルムを回転自在に支持する２つのフィルムホルダと、待機側のフィルムの先端部を保持するフィルム保持機構と、使用側のフィルムと待機側のフィルムとを全幅にわたって熱融着するシール機構と、を有するフィルム供給装置が開示されている。フィルム保持機構は、使用側のフィルムの繰り出し経路の途中で使用側のフィルムと対面させて待機側のフィルムを引き出した状態で、待機側のフィルムの始端部をクランプすることによって保持している。シール機構は、待機側のフィルムが保持されている部分よりもフィルムの繰り出し方向上流側に配置されている。

使用側のフィルムの終端がシール機構の位置に対応する所定の位置まで送られると、フィルムの送りが停止されて、シール機構が駆動される。シール機構が駆動されることによって、使用側のフィルムと待機側のフィルムとが互いに熱融着され、それと同時に、待機側のフィルムの始端部がフィルム保持機構によるクランプから解放される。その後、フィルムの送りが再開され、待機側であったフィルムが今度は使用側のフィルムとして包装機に供給される。フィルム供給装置と包装機との間にフィルムアキュムレート機構を設けておくことで、包装機の動作を停止することなく、フィルムの接合を行うことができる。

しかしながら、上述した従来のフィルム供給装置では、待機側のフィルムは、その始端部がクランプされた状態で、使用側のフィルムと接合される。そのため、フィルムの接合部での断面図である図７に示すように、待機側のフィルム１００のクランプされていた先端部１００ａは、単に使用側のフィルム１０１と重なっているだけの非融着部となる。その結果、待機側のフィルム１００の先端部１００ａでは使用側のフィルム１０１との間にすき間１０２が生じる。

なお、使用側のフィルム１０１の終端部１０１ａにおいても同様に、両フィルム１００，１０２間にすき間１０３が生じ得る。しかしこのすき間１０３は、使用側のフィルム１０１の送り量を適切に制御することで、なくすることができる。一方、待機側のフィルム１００の先端部１００ａでのすき間は、先端部１００ａをクランプした状態でフィルム１００，１０２の熱融着を行う限り、必ず生じる。

このようにすき間１０２が生じた状態で包装袋を製造したとき、各フィルム１００，１０１の位置関係によって、すき間１０２が包装袋の内側に位置することもあるし、外側に位置することもある。すき間１０２が包装袋の内側に位置した場合は、すき間１０２に内容物が入り込んでしまうおそれがある。すき間１０２が包装袋の外側に位置した場合は、すき間１０２に異物が入り込んでしまうおそれがある。

さらに、従来のフィルム供給装置が無菌包装システムに用いられた場合は、フィルムの接合部が殺菌液中に浸漬されたときに、すき間１０２に殺菌液が浸入する。すき間１０２に浸入した殺菌液は、乾燥工程を経ても残留していることがある。そのため、すき間１０２が包装袋の内側に位置した場合は、すき間１０２に残留していた殺菌液が包装袋内に混入することになる。すき間１０２が包装袋の外側に残留していた場合は、フィルムの搬送過程で滴下し、フィルムの他の部分に付着してしまうことがある。特に、殺菌液が滴下した部位が、包装袋の内面に相当する部分である場合は、殺菌液が包装袋内に混入する結果を招く。

本発明の目的は、フィルムの接合部でフィルムの端部にすき間が生じないようにフィルムを接合できるフィルム供給装置および無菌充填包装システムを提供することである。

本発明のフィルム供給装置は、ロール状に巻かれた２つのフィルムをそれそれ使用側のフィルムおよび待機側のフィルムとして支持する２つのフィルムホルダと、使用側のフィルムを繰り出すための送りローラと、待機側のフィルムの始端部を保持するフィルム保持部材と、待機側のフィルムを繰り出し方向上流側へ引き戻すフィルム戻し機構と、使用側のフィルムと待機側のフィルムとを熱融着する融着機構と、を有する。フィルム保持部材は、フィルムの繰り出し方向について送りローラの上流側で、待機側のフィルムを使用側のフィルムと対面するように引き出さした状態で、待機側のフィルムの始端部を解放可能に保持する。フィルム戻し機構は、フィルムの繰り出し方向についてフィルム保持部材の上流側に配置され、待機側のフィルムをフィルム保持部材により保持される部位の上流側で保持した状態で待機側のフィルムを引き戻す。融着機構は、フィルムの繰り出し方向についてフィルム保持部材とフィルム戻し機構との間に配置されており、対面している２つのフィルムをその全幅にわたって熱融着する。

上記のとおり構成された本発明のフィルム供給装置では、使用側のフィルムの末端部と待機側のフィルムとを融着機構で熱融着することで両者が接合され、それによってフィルムを連続して供給することができる。待機側のフィルムは、始端部がフィルム保持部材によって保持されているが、使用側のフィルムと熱融着される際は、待機側のフィルムは、フィルム保持部材による保持から解放された状態で、フィルム戻し機構によって引き戻される。このとき、待機側のフィルムの引き戻し量および使用側のフィルムの送り出し量を適宜設定することで、使用側のフィルムと待機側のフィルムとが重なり合った領域全体が熱融着される。

本発明のフィルム供給装置は、フィルムの繰り出し方向について融着機構よりも上流側で、使用側のフィルムを幅方向に沿って切断するカッタをさらに有していてもよい。これにより、使用側のフィルムの任意の位置で待機側のフィルムと接合することが可能となる。

また、フィルムホルダは、融着機構によるフィルムの熱融着後、２つのフィルムホルダの関係が入れ替わるように１８０°回転される回転体に支持されていてもよい。

融着機構は、電熱ヒータを内蔵したヒータバーと、ヒータバーと協働してフィルムを加圧および加熱するヒータバー受けと、を有する構成とすることができる。この場合、融着機構は、フィルム保持部材による保持から解放された待機側のフィルムの始端部が、ヒータバーおよびヒータバー受けで加圧される領域内に位置するようにフィルム戻し機構によって引き戻され、かつ、使用側のフィルムの末端部が、ヒータバーおよびヒータバー受けで加圧される領域内で待機側のフィルムと重なるように送りローラによって送られた状態で、ヒータバーおよびヒータバー受けによる使用側および待機側のフィルムの熱融着を行うように駆動される。

本発明の充填包装システムは、上記本発明のフィルム供給装置を備えたフィルム供給部と、内容物を供給する内容物供給部と、フィルム供給部から供給されたフィルムを袋状に成形しながら、内容物供給部から供給された内容物をフィルム内に密封する充填包装部と、を有する。

本発明の充填包装システムは、特に、フィルム供給部から供給されたフィルムを殺菌液中に浸漬することによってフィルムを殺菌する殺菌部と、殺菌部によってフィルムに付着した殺菌液を乾燥させて充填包装部に供給する乾燥部と、をさらに有している場合により効果的である。

以上述べたように本発明によれば、使用側のフィルムと待機側のフィルムとが重なり合った領域全体を熱融着することができるので、異物の入り込みや殺菌液の浸入の原因となるすき間の発生を効果的に防止することができる。特に本発明を無菌充填包装システムに適用した場合は、使用側のフィルムと待機側のフィルムとの間に殺菌液が浸入するのを効果的に防止することができ、包装体内に殺菌液が残存する可能性を極めて低くすることができる。

本発明の一実施形態による無菌充填包装システムの構成を表す図である。 図１に示すフィルム切り替え機構およびフィルム融着機構の正面図である。 図２に示すフィルム融着機構の拡大図である。 図２に示す吸引機の部分正面図である。 図４Ａの４Ｂ−４Ｂ線断面図である。 図１に示すフィルム供給装置によるフィルムの切り替え動作を説明する、フィルム切り替え装置およびフィルム融着機構の正面図であり、使用側のフィルムを切断する工程を示している。 図５Ａの工程に続いて行われる、待機側のフィルムを吸着する工程を示す、フィルム融着機構の正面図である。 図５Ｂの工程に続いて行われる、吸着された待機側のフィルムを引き戻す工程を示す、フィルム融着機構の正面図である。 図５Ｃの工程に続いて行われる、待機側のフィルムと使用側のフィルムとを熱融着する工程を示す、フィルム融着機構の正面図である。 待機側のフィルムと使用側のフィルムとの接合後の、フィルム融着機構の正面図である。 待機側のフィルムと使用側のフィルムとの接合後の、フィルム切り替え機構の動作を説明する図である。 待機側のフィルムと使用側のフィルムとの接合後の、フィルム切り替え機構の動作を説明する図であり、図５Ｆに示す状態からさらに回転体が回転した状態を示している。 待機側のフィルムと使用側のフィルムとの接合後の、フィルム切り替え機構の動作を説明する図であり、図５Ａに示す状態から１８０°回転した状態を示している。 図２に示すフィルム融着機構によって接合されたフィルムの断面図である。 従来のフィルム融着機構によって接合されたフィルムの断面図である。

符号の説明

１ 無菌充填包装システム
２ フィルム供給装置
３，４ 送りローラ
５ 殺菌装置
６ 乾燥装置
７ 充填包装機
８ 内容物供給装置
２０ フィルム切り替え機構
２２ 回転体
２２ａ，２２ｂ フィルムホルダ
２３ カッタユニット
３０ フィルム融着機構
３１ ヒータバー
３３ ヒータバー受け
３４ フィルム押え部材
３６ 吸引器
４０ アキュームレート機構
１００，１０１ フィルム

図１に示すように、本発明の一実施形態による無菌充填包装システム１は、フィルム供給装置２と、フィルム供給装置２から供給されたフィルム１０１を殺菌液で殺菌する殺菌装置５と、殺菌装置５での殺菌によりフィルム１０１に付着した殺菌液を乾燥させる乾燥装置６と、内容物供給装置８と、乾燥装置６により殺菌液が乾燥されたフィルム１０１を袋状に成形しながら、内容物供給装置８から供給された内容物をフィルム１０１内に密封する充填包装機７と、を有する。

フィルム供給装置２は、ロール状に巻かれたフィルム１０１を保持し、そのフィルム１０１を繰り出すことによって充填包装機７に連続的に供給する。フィルム供給装置２はさらに、ロール状に巻かれたもう１つのフィルム１００を待機させており、使用側のフィルム１０１が終端に近づいたら、この待機側のフィルム１００を使用側のフィルム１０１と接合して、充填包装機７へのフィルム１００，１０１の供給が途切れないようにする。

フィルム供給装置２は、供給するフィルムの切り替えを行うためのフィルム切り替え機構２０と、使用側のフィルム１０１と待機側のフィルム１００との接合のためのフィルム融着機構３０と、フィルム切り替え機構２０およびフィルム融着機構３０の動作によってフィルム１０１の送りが停止している間もフィルム１０１を供給できるようにするアキュームレート機構４０と、を有する。

アキュームレート機構４０は、フィルム１０１の走行経路中に配置された複数のガイドローラ４１と、レバー４３に支持された複数のアキュームローラ４２とを有している。フィルム１０１をガイドローラ４１とアキュームローラ４２とに交互に掛け回すことで、フィルム１０１は蛇行状に引き回される。レバー４３は、軸４３ａを中心にして矢印Ａのように揺動自在に支持されており、レバー４３を揺動させることで、フィルム１０１の経路長が変化する。これによって、フィルム１００，１０１の接合動作中などにフィルム１０１の繰り出しが停止されている間であっても、アキュームレート機構４０に貯えられているフィルム１０１を送り出し、充填包装機７に供給することができる。

なお、フィルム１０１の供給方向についてアキュームレート機構４０の下流側には、フィルム供給装置２から供給されてきたフィルム１０１を充填包装機７へ送るための送りローラ４が配置されている。図示していないが、フィルム供給装置２から充填包装機７までのフィルム走行経路中に、他の送りローラが配置されていてもよい。

ここで、フィルム切り替え機構２０およびフィルム融着機構３０について、図２および図３を参照して説明する。

フィルム切り替え機構２０は、このフィルム切り替え機構２０を構成する各要素を支持する円盤状の回転体２２とを有している。回転体２２は、水平な軸回りに回転する主軸２１に固定されており、不図示のモータで主軸２１を回転させることで矢印Ｂ方向に回転する。

回転体２２には主軸２１と平行に延びる２つのフィルムホルダ２２ａ，２２ｂが取り付けられている。フィルムホルダ２２ａ，２２ｂは、回転体２２の回転中心に対して点対称となる位置に配置され、それぞれロール状に巻かれたフィルム１００，１０１を、着脱自在、かつ回転体２２に対して回転自在に保持する。

無菌充填包装システム１（図１参照）の通常の運転中、すなわちフィルム供給装置２がフィルム１０１を供給している通常の供給動作中は、回転体２２は、図２に示す、各フィルムホルダ２２ａ，２２ｂが水平方向に並ぶ姿勢で停止している。

回転体２２の外周部には、引き出しローラ対２６および複数のガイドローラ２５が設けられている。引き出しローラ対２６は、フィルムホルダ２２ａ，２２ｂに装着されたフィルム１００，１０２を回転体２２の外周部へ引き出すために設けられている。ガイドローラ２５は、回転体２２の周方向に沿って配置され、回転体２２の外周部へ引き出されたフィルム１００，１０１を、回転体２２の回転方向と反対方向へ、回転体２２の外周部に沿ってガイドする。

フィルム１００，１０１の終端部には、フィルム終了テープ（不図示）が設けられている。フィルム切り替え機構２０には、このフィルム終了テープを、ガイドローラ２５および引き出しローラ２６による各フィルム１００，１０１の走行経路中で検出するフィルムエンドセンサ（不図示）が設けられている。フィルムエンドセンサとしては、フィルム終了テープを光学的に検出する光学センサを好ましく用いることができる。

回転体２２は、図２に示す状態に対して１８０度回転した状態でも動作される。したがって、引き出しローラ対２６、ガイドローラ２５およびフィルムエンドセンサは、各フィルム１００，１０１に対応するものを組として各フィルム１００，１０１用に、回転体２２の回転中心に対して点対称となる位置に配置されている。

以上のような引き出しローラ対２６およびガイドローラ２５の配置により、フィルムホルダ２２ａに支持されたフィルム１０１は、引き出しローラ対２６を経由して引き出され、ガイドローラ２５によってガイドされて、フィルム融着機構３０へ導かれる。一方、フィルムホルダ２２ｂに支持されたフィルム１００は、別の引き出しローラ対２６のみを経由して引き出され、フィルム融着機構３０へ導かれる。この段階では、フィルム１００はガイドローラ２５にはガイドされていない。

フィルム融着機構３０はフィルム切り替え機構２０の上方に配置されており、各フィルム１００，１０１はほぼ鉛直面内で互いに平行に対面した状態でフィルム融着機構３０に導かれる。そのため、フィルム切り替え機構２０からフィルム融着機構３０までのフィルム走行経路中にガイドローラ２７がさらに設けられている。フィルム融着機構３０の上方には、このガイドローラ２７を経由したフィルム１０１を上方に繰り出してアキュームレート機構４０に供給するための、不図示のモータによって駆動される送りローラ３が配置されている。この送りローラ３は、アキュームレート機構４０の下流側に配置された送りローラ４とは独立して駆動される。

ガイドローラ２５でガイドされてフィルム融着機構３０へ導かれているフィルム１０１は、そのフィルム１０１のフィルム終了テープが検出された後、あるいは必要に応じて、フィルム１０１の幅方向に沿って切断される。フィルム１０１を切断するために、フィルム切り替え機構２０は切断手段を有している。切断手段は、カッタユニット２３と、フィルム１０１の切断時にカッタユニット２３との間でフィルム１０１を挟持するカッタ受け２４とを備えている。

カッタユニット２３は、その刃先がフィルム１０１の走行経路中に進入するように、進退移動可能に設けられている。カッタ受け２４は、フィルム供給装置２が供給動作中にあるときにカッタユニット２３と対向する位置で、回転体２２の外周部に配置されている。前述したように、回転体２２は、１８０度回転した状態でも動作されるので、このカッタ受け２４と回転体２２の回転中心に対して点対称となる位置に、もう１つのカッタ受け２４が配置されている。カッタ受け２４の、カッタユニット２３との対向面には、カッタユニット２３の刃先を受け入れるための凹部が形成されている。

前述したフィルムエンドセンサは、フィルム切り替え機構２０でのフィルム１０１の走行方向についてカッタ受け２４よりも上流側に配置される。

上述した例では、回転体２２は円盤状であるものとして説明したが、回転体２２の形状はこれに限られるものではない。フィルムホルダ２２ａ，２２ｂ、フィルム引き出しローラ対２６、ガイドローラ２５およびカッタ受け２４を上述したような位置に配置できれば、回転体２２を任意の形状とすることができる。例えば、これら各構成要素の配置に妨げにならない範囲で回転体２２の一部を切り欠いたり、くり抜いたりすることによって回転体２２を軽量化することもできる。回転体２２の軽量化は、回転体２２を駆動する駆動源の負荷を軽減できる点で有利である。

フィルム融着機構３０について詳細に説明する。

フィルム融着機構３０は、電熱ヒータ（不図示）が内蔵されたヒータバー３１と、このヒータバー３１に対向配置されたヒータバー受け３３と、を有する。ガイドローラ２７を経由したフィルム１０１は、これらヒータバー３１とヒータバー受け３３との間を通って送り出される。ヒータバー３１は、ヒータバー受け３３を加圧したり、ヒータバー受け３３から離れたりするように、矢印Ｃ方向（図３参照）に往復移動する。ヒータバー３１およびヒータバー受け３３は、協働してフィルム１０１を全幅にわたって加圧および加熱することができるように構成されている。

図３に示すように、ヒータバー受け３３は、フィルムの幅方向に沿った両端部で支持部材３２によって支持されている。支持部材３２は、ヒータバー受け３３とヒータバー３１との間でのフィルム１０１の送り出し方向に沿って延びており、そのフィルムの送り出し方向について下流側の端部（本形態では上端部）でヒータバー受け３３を支持している。フィルムの送り出し方向について支持部材３２の上流側の端部（本形態では下端部）には支持軸３５が設けられている。支持部材３２は、この支持軸３５を中心に所定の角度まで回動可能であり、これによって、図３に破線で示すように、ヒータバー受け３３がヒータバー３１から離れる方向に支持部材３２を倒すことができる。

フィルム１０１の送り出し方向についてヒータバー受け３３のヒータバー３１により加圧される領域よりも下流側には、フィルム押え部材３４が設けられている。フィルム押え部材３４は、ヒータバー受け３３に対して進退移動可能にヒータバー受け３３に取り付けられており、フィルム引き出しローラ２６を経由してフィルム融着機構３０に直接導かれたフィルム１００の始端部をヒータバー受け３３に押さえ付ける。これによってフィルム１００の始端部が保持される。本実施形態では、フィルム押え部材３４はヒータバー受け３３の上面に設けられている。

このように、フィルム押え部材３４によってフィルム１００が保持されることで、ヒータバー受け３３とヒータバー３１との間には、フィルム切り替え機構２０に装着された２つのフィルム１００，１０１が、互いに重なり合って存在することになる。この状態で、ヒータバー３１をヒータバー受け３３に向けて移動させ、ヒータバー３１とヒータバー３３とによりフィルム１０１を加圧および加熱することで、両フィルム１００，１０１同士がその全幅にわたって熱融着される。

フィルム１０１の送り出し方向についてヒータバー受け３３の上流側には、フィルム押え部材３４によって保持されるフィルム１００を、フィルム押え部材３４によって保持されている部位よりも上流側で吸着する吸引器３６が配置されている。吸引器３６は中空構造を有しており、そのフィルム１００との対向面には、図４Ａに示すように、複数の開口３７ａが形成されている。吸引器３６は、例えば、図４Ｂに示すように、側面が開放した本体３８と、この本体３８の開放した側面を覆う蓋部材３７とを有して構成することができる。開口３７ａは、蓋部材３７に形成される。

吸引器３６の内部を不図示のポンプで排気することで、開口３７ａが形成されている面の周囲の空気が開口３７ａを介して吸引器３６内に吸引される。吸引器３６は、このことを利用して、フィルム１００を吸着し、保持する。

吸引器３６の内部には圧力センサ（不図示）を設けることが好ましい。フィルム１０１が吸引器３６に吸着されると、開口３７ａがフィルム１０１で塞がれる。そのため、吸引器３６の内部を排気しながらフィルム１０１を吸着させると、その前後で吸引器３６の内圧が急激に変化する。この圧力の変化を圧力センサで検出することで、フィルム１００が吸着されたことを検出することができる。

図３に示すように、吸引器３６は、フィルム１０１の送り出し方向と平行な方向である矢印Ｄ方向に往復移動自在に、支持部材３２に支持されている。吸引器３６には、支持部材３２に固定されたシリンダ３９のロッドがブラケットを介して固定されている。これによって、シリンダ３９を駆動して吸引器３６を矢印Ｄ方向に移動させることができる。

再び図１を参照して、無菌充填包装システム１の残りの構成を説明する。

殺菌装置５は、フィルム供給装置２から供給されたフィルム１０１を殺菌する。ここでは殺菌液として過酸化水素水溶液を用いている。過酸化水素水溶液は、殺菌槽５０に満たされている。殺菌槽５０には、フィルム引き回しユニット５１が出し入れ自在に設けられている。フィルム引き回しユニット５１は、互い違いに配置された複数のローラを有し、これらのローラにフィルム１０１を交互に掛け回すことで、フィルム１０１が蛇行状に引き回される。

過酸化水素水水溶液で満たされた殺菌槽５０内にフィルム引き回しユニット５１を設置した状態で無菌充填包装システム１を運転すると、フィルム１０１は過酸化水素水溶液に浸漬されながら送られる。これによってフィルム１０１が殺菌される。

乾燥装置６は、フィルム１０１が殺菌装置５を通過することによってフィルム１０１に付着した過酸化水素水溶液を、温風を吹き付けることなどによって乾燥させる。

内容物供給装置８は、包装袋中に充填される内容物を、必要に応じて適宜調製して、充填包装機７に供給する。内容物は、充填包装機７に供給される前に加熱殺菌され、そのための殺菌装置を、この内容物供給装置８は含んでいる。

充填包装機７は、殺菌装置５および乾燥装置６を経た殺菌済みのフィルム１０１と、内容物供給装置８から供給された殺菌済みの内容物とを用いて、包装袋を製造する。充填包装機７としては、少なくとも製袋ガイド７１、投入パイプ７２、縦シール機構７３、および横シール機構７５を有する一般的な充填包装機を用いることができる。

製袋ガイド７１は、乾燥装置６を経たフィルム１０１を、その長手方向に沿って半分に曲げることによって両側縁部が一致するようにフォーミングしつつ、下方にガイドする。製袋ガイド７１の下方には、上方から下方へのフィルム１０１の送りを補助する補助送りローラ７４が配置されている。

縦シール機構７３は、製袋ガイド７１と補助送りローラ７４との間に配置されている。縦シール機構７３は、製袋ガイド７１によってフォーミングされたフィルム１０１の両側縁部の通過経路を間において対向配置された一対の縦シールバーを有する。一対の縦シールバーのうち少なくとも一方には、電熱ヒータといった加熱手段（不図示）が内蔵されている。縦シールバーは、フィルム１０１の対面した両側縁部同士を、フィルム１０１の送りに同期して一定のタイミングで間欠的に加圧および加熱するように駆動される。これによって、フォーミングされたフィルム１０１の両側縁部同士がフィルム１０１の長手方向全体にわたって熱融着され、チューブ状のフィルム１０１が形成される。

投入パイプ７２は、縦シール機構７３によって熱融着されることによってチューブ状に形成されたフィルム１０１内に、内容物供給装置８から供給された内容物を投入する。

横シール機構７５は、投入パイプ７２の下方においてフィルム１０１を間において対向配置された一対の横シールバーを有し、フィルム１０１をその幅方向に沿って、かつ全幅にわたって熱融着する。フィルム１０１の送りに同期して横シールバーを一定のタイミングで間欠的に駆動することで、フィルム１０１にはその全幅にわたる横シール部が、フィルム１０１の長手方向に一定の間隔で形成される。これによって、フィルム１０１内に投入された内容物が封止される。

上下に隣り合う２つの横シール部によって区画されたフィルム１の部分が１つの包装単位となる。横シール機構７５は、フィルム１０１を横シール部において幅方向に沿って切断するためのカッタ（不図示）をさらに備えていてもよい。カッタにより横シール部ごとにフィルム１０１を切断することにより、個々の包装単位に分離された包装体が得られる。カッタは、一対の横シールバーのうちの一方に内蔵されていてもよいし、横シールバーとは別のユニットとして構成されていてもよい。

充填包装機７は、上述した各構成の他に、一対のシゴキローラ７６および一対の成形板７７を有することが好ましい。

一対のシゴキローラ７６は、投入パイプ７２の下方に、フィルム１０１の通過経路を間において対向配置されている。シゴキローラ７６は、フィルム１０１を下方に送る向きに回転するとともに、互いに開閉するように対向移動可能に設けられている。またシゴキローラ７６は、閉じたときにフィルム１０１をその全幅にわたって加圧することができる長さを有している。

内容物がシゴキローラ７６よりも高い位置まで投入されている状態でシゴキローラ７６を閉じることにより、フィルム１０１はシゴキローラ７６の加圧力で押しつぶされて、内容物が上下に分離される。シゴキローラ７６を閉じたまま回転させると、シゴキローラ７６よりも上方の内容物はシゴキローラ７６の上方に留まったままで、シゴキローラ７６によってフィルム１０１が押し潰されつつ、ゴキローラ７６よりも下方の内容物のみがフィルム１とともに送られる。シゴキローラ７６で押し潰されたフィルム１０１の部分を横シール機構７５で熱融着することで、空気を混入させることなく包装体を製造することができる。

一対の成形板７７は、シゴキローラ１６と横シール機構１００との間において、互いに接近する方向および離間する方向に対向移動可能に、フィルム１０１を間において対向配置されている。成形板７７は、フィルム１０１の内容物が充填された部分を所定の対向間隔で挟んでフィルム１０１の膨らみを抑制することで、フィルム１０１の内容物が投入された部分の形を整える。これによって、内容物の容量のばらつきが抑えられる。内容物が軽量であったり、内容物の容量に対する要求が厳しくなかったりする場合など、フィルム１の膨らみを抑制する必要性が低い場合は、成形板１７は必ずしも配置しなくてよい。

次に、上述した無菌充填包装システム１の動作について説明する。

フィルム供給装置２からは、フィルム切り替え機構２０に装着された２つのフィルム１００，１０１のうち、一方のフィルム１０１が繰り出される。繰り出されているフィルム１０１を使用側のフィルム１０１とする。もう一方のフィルム１００は、その始端部がフィルム融着機構３０のヒータバー受け３３とフィルム押え部材３４とによって保持されている。保持されているフィルム１００を待機側のフィルム１００とする。

フィルム供給装置２から繰り出されたフィルム１０１は、所定の走行経路を通過して、殺菌装置５に供給される。殺菌装置５に供給されたフィルム１０１は、殺菌装置５で過酸化水素水溶液による殺菌が行われ、さらに乾燥装置６で乾燥された後、充填包装機７に供給される。

充填包装機７は、供給されたフィルム１０１を、縦シール機構７３によってチューブ状に形成する。チューブ状に形成されたフィルム１０１の内部には、投入パイプ７２を介して内容物供給装置８から供給された殺菌済みの内容物が投入される。そして、内容物が投入されたチューブ状のフィルム１０１を、横シール機構７５によって、フィルム１０１の長手方向に一定間隔で熱融着することで包装体が連続的に製造される。

このようにして包装体を連続的に製造することにより、フィルム１０１が消費されていく。フィルム１０１が全て消費されてしまうと、充填包装機７の動作を停止し、新たなフィルムをセットし直してから動作を再開しなければない。そこで、本形態の無菌充填包装システム１は、充填包装機７の動作を停止することなく、次のフィルムへの切り替えを自動で行う。

以下に、フィルムの切り替え動作について詳細に説明する。

フィルム１０１が消費されて終端部に近づくと、フィルム終了テープが現れる。フィルム終了テープがフィルムエンドセンサにより検出されると、送りローラ３によるフィルム１０１の繰り出しが停止される。この状態で、図５Ａに示すように、カッタユニット２３がカッタ受け２４に向かって移動し、フィルム１０１を全幅にわたって切断する。

送りローラ３によるフィルム１０１の繰り出しは、フィルム終了テープの検出後、直ちに停止されてもよいし、所定の時間経過後に停止されてもよい。いずれの場合でも、フィルム終了テープがカッタユニット２３とカッタ受け２４との間に到達する前に、フィルム１０１の無駄を少なくするために、フィルム終了テープにできるだけ近い位置でフィルム１０１を切断することが好ましい。フィルムエンドセンサがフィルム終了テープを検出してからカッタユニット２３を動作させるまでの時間は、フィルムエンドセンサからカッタ受け２４までの距離に応じて決定すればよい。

フィルム１０１の切断後、カッタユニット２３を元の位置に戻し、再び送りローラ３によってフィルム１０１を送り出す。フィルム１０１の切断動作中は、送りローラ３によるフィルムの送りが停止されているが、その間も、アキュームレート機構４０に貯えられているフィルム１０１を送り出しながら充填包装機７による充填包装動作は行われている。

送りローラ３によるフィルムの送り出しとともに、図５Ｂに示すように、吸引器３６を駆動して、フィルム押え部材３４によって保持されている待機側のフィルム１００を吸着する。

待機側のフィルム１００の吸着後、その状態で、フィルム１００をフィルム押え部材３４による保持から解放するとともに、シリンダ３９を駆動することによって、吸引器３６をフィルム送り出し方向上流側へ移動させる。これによって、フィルム１００は、その送り出し方向上流側へ送り戻される。ここで、吸引器３６の移動量は、吸引器３６の移動後にフィルム１００の始端部１００ａがヒータバー３１とヒータバー受け３３とで加圧される領域に位置するような移動量とされる。

待機側のフィルム１００の、フィルム押え部材３４からの解放は、フィルム押え部材３４をヒータバー受け３３から離れる方向に移動させることによって行うことができる。または、フィルム１００の保持をフィルム押え部材３４の自重によって行い、フィルム１００を吸着した吸引器３６が移動することによって、フィルム１００の始端部１００ａがフィルム押え部材３４とヒータバー受け３３との間から抜け出るようにしてもよい。

吸引器３６を移動させた後の、フィルム１００の始端部１００ａの位置は、非常に重要である。そこで、フィルム押え部材３４でフィルム１００を保持する際に、フィルム１００の始端縁が、吸引器３６の移動量に基づいて定められた所定の位置に位置するようにフィルム１００を保持するのが好ましい。

その方法としては、例えば、ヒータバー受け３３にフィルム１００の始端縁の位置に相当する目印を設けておき、その目印にフィルム１００の始端縁を合わせた状態でフィルム１００を保持する方法がある。あるいは、フィルム１００の始端部をフィルム押え部材３４のヒータバー３１側のエッジと反対側のエッジからはみ出させて保持し、フィルム１００の保持後、フィルム押え部材３４のエッジからはみ出したフィルム１００の部分を切除することによって、フィルム１００の始端縁の位置を定めてもよい。

一方、使用側のフィルム１０１は、送りローラ３（図１参照）によってさらに送り出される。最終的には、使用側のフィルム１０１は、その切断された末端部１０１ａが、ヒータバー３１とヒータバー受け３３とで加圧される領域内で待機側のフィルム１００の始端部１００ａと重なる位置まで送り出される。フィルム１０１の経路でのカッタユニット２３からヒータバー３１までの距離は予めわかっているので、使用側のフィルム１０１の終端部の位置決めは比較的容易である。フィルム１０１が上記の位置まで送り出されたら、送りローラ３を停止する。

待機側のフィルム１００の始端部および使用側のフィルム１０１の終端部が上記の位置に位置決めされたら、図５Ｄに示すように、ヒータバー３１をヒータバー受け３３に向けて前進させ、ヒータバー３１とヒータバー受け３３とによってフィルム１００，１０１を加圧および加熱する。これによって、フィルム１００，１０１の加熱された領域が熱融着される。

その後、図５Ｅに示すように、ヒータバー３１を元の位置に戻し、フィルム１００，１０１を加圧状態から開放する。これによって、フィルム１００，１０１の加熱されていた領域が自然冷却されて固化し、その結果、使用側のフィルム１０１と待機側のフィルム１００とが連続した状態で接合される。フィルム１００，１０１の接合後、吸引器３６の駆動を停止し、待機側のフィルム１００の保持を解除する。

以上説明したように本実施形態では、フィルム融着機構３０は、フィルム押え部材３４とは別に、待機側のフィルム１００のフィルム押え部材３４で保持される部位の上流側を保持する吸引器３６を備えている。吸引器３６は、使用側のフィルム１０１と待機側のフィルム１００とを接合する際、待機側のフィルム１００を保持した状態で、フィルム押え部材３４による保持から解放されたフィルム１００の始端部１００ａがヒータバー３１により加圧される領域内に位置するように、フィルム１００を引き戻す。

その結果、図６に示すように、待機側のフィルム１００と使用側のフィルム１０１とを、それらの端部に非融着部が形成されることなく、フィルム１００，１０１の重なり合った領域全体を熱融着することができる。その結果、異物の入り込みや過酸化水素水溶液の浸入の原因となるすき間の発生を防止することができる。

特に、フィルムを殺菌液中に浸漬する無菌充填包装システムにおいては、使用側のフィルムと待機側のフィルムとの間にすき間が生じると、このすき間への殺菌液の浸入を回避するのは極めて困難である。したがって、使用側のフィルムと待機側のフィルムとを両者間にすき間を生じさせることなく熱融着できる充填包装システムは、包装体内に殺菌液が残存する可能性を極めて低くすることができ、無菌充填包装システムに適用するのに特に適している。

フィルム１００，１０１が接合された後、再び送りローラ３（図１参照）を駆動する。これによって、待機側のフィルム１００も、使用中のフィルム１０１に続いて送り出される。

送りローラ３の駆動とほぼ同じタイミングで、図５Ｆに示すように、回転体２２が矢印方向に回転を始める。回転体２２が回転することで、待機側であったフィルム１００がガイドローラ２７にガイドされるようになる。使用側であったフィルム１０１は、この段階では切断された残りの部分がフィルムホルダ２２ａに保持されたままである。なお、図５Ｆは、図５Ａに示した状態から回転体２２が４５°回転した状態を示している。

回転体２２がさらに回転していくと、図５Ｇに示すように、フィルム１００は、回転体２２に設けられたガイドローラ２５にもガイドされ始める。この間も、送りローラ３によるフィルム１００の送り出しは行われている。なお、図５Ｇは、図５Ａに示した状態から回転体２２が１３５°回転した状態を示している。

そして回転体２２の回転動作は、図５Ｈに示すように、図５Ａに示した状態から１８０°回転した状態で停止する。これにより、２つのフィルムホルダ２２ａ，２２ｂの関係が入れ替わり、待機側であったフィルム１００は、今度は使用側となる。

使用側であったフィルム１０１は、フィルムホルダ２２ｂから取り外され、フィルム１０１が取り外されたフィルムホルダ２２ｂに新たなフィルムが装着される。新たなフィルムは、フィルムホルダ２２ｂに対応する引き出しローラ対２６の間を通されて、その始端部がフィルム融着機構３０のフィルム押え部材３４によって保持される。これによって、新たなフィルムが待機用のフィルムとなる。新たなフィルムをフィルム押え部材３４に保持する際は、図３に破線で示すように、支持部材３２を倒して行う。これにより、使用中のフィルムの送り出しを妨げることなく、新たなフィルムを保持させることができる。新たなフィルムの始端部がフィルム押え３４によって保持された後、支持部材３２は元の姿勢に戻される。

上述したフィルムの切り替え動作は、フィルムを交換する必要がある度に繰り返される。その結果、フィルムを交換するごとに充填包装機７の動作を停止させる必要はなく、充填包装機７を連続して動作させ続けることができるようになる。

以上、本発明について代表的な実施形態を例に説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。

例えば、上述した実施形態ではフィルム戻し機構として、真空吸引によってフィルムを吸着するものを示したが、その他にも、フィルムを挟持するクランプ機構あるいはフィルムを挟持しながら回転することによってフィルムを送り戻すローラ機構などを用いることもできる。また、上述した実施形態ではフィルム終了テープを検出することでフィルムの切り替え動作が行われるようにしたが、使用側のフィルムの末端を検出することによってフィルムの切り替えを行うようにしてもよい。この場合は、切断機構は設ける必要はない。ただし、フィルムの末端を検出する場合でも切断機構を備えておけば、フィルムの任意の部分でフィルムを切り替えることができ、便利である。さらに、上述した実施形態では無菌充填包装システムに本発明を適用した場合を説明したが、充填包装後の工程で殺菌を行う場合や殺菌が不要な場合など、無菌充填する必要がない場合は、殺菌装置および乾燥装置は不要である。

Claims (10)

1. ロール状に巻かれた２つのフィルムをそれぞれ使用側のフィルムおよび待機側のフィルムとして支持する２つのフィルムホルダと、
   前記使用側のフィルムを繰り出すための送りローラと、
   前記フィルムの繰り出し方向について前記送りローラの上流側で、前記待機側のフィルムを前記使用側のフィルムと対面するように引き出さした状態で、前記待機側のフィルムの始端部を解放可能に保持するフィルム保持部材と、
   前記フィルムの繰り出し方向について前記フィルム保持部材の上流側に配置された、前記待機側のフィルムを前記フィルム保持部材により保持される部位の上流側で保持した状態で前記待機側のフィルムを繰り出し方向上流側へ引き戻すフィルム戻し機構と、
   前記フィルムの繰り出し方向について前記フィルム保持部材と前記フィルム戻し機構との間に配置された、対面している２つの前記フィルムをその全幅にわたって熱融着する融着機構と、
   を有するフィルム供給装置。
2. 前記フィルムの繰り出し方向について前記融着機構よりも上流側で、前記使用側のフィルムを幅方向に沿って切断するカッタをさらに有する、請求項１に記載のフィルム供給装置。
3. 前記フィルムホルダは、前記融着機構によるフィルムの熱融着後、２つの前記フィルムホルダの関係が入れ替わるように１８０°回転される回転体に支持されている、請求項１に記載のフィルム供給装置。
4. 前記融着機構は、電熱ヒータを内蔵したヒータバーと、該ヒータバーと協働してフィルムを加圧および加熱するヒータバー受けと、を有し、
   前記フィルム保持部材による保持から解放された前記待機側のフィルムの始端部が、前記ヒータバーおよび前記ヒータバー受けで加圧される領域内に位置するように前記フィルム戻し機構によって引き戻され、かつ、前記使用側のフィルムの末端部が、前記ヒータバーおよび前記ヒータバー受けで加圧される領域内で前記待機側のフィルムと重なるように前記送りローラによって送られた状態で、前記ヒータバーおよび前記ヒータバー受けによる前記使用側および待機側のフィルムの熱融着を行う、請求項１に記載のフィルム供給装置。
5. 前記フィルム保持部材は、前記フィルムの始端部を前記ヒータバー受けに押さえ付けることによって前記フィルムの始端部を保持する、請求項４に記載のフィルム供給装置。
6. 前記フィルム保持部材は前記ヒータバー受けに取り付けられ、かつ前記ヒータバー受けは、前記ヒータバーから離れる方向に移動可能に支持されている、請求項５に記載のフィルム供給装置。
7. 前記フィルム戻し機構は、前記フィルム保持手段に保持されたフィルムとの対向面に複数の開口が形成された吸引器を有し、前記開口から空気を吸引することで前記フィルムを吸着する、請求項１に記載のフィルム供給装置。
8. 前記フィルムの繰り出し方向について前記送りローラの下流側に、フィルムの経路長を変化させるアキュームレート機構をさらに有する、請求項１に記載のフィルム供給装置。
9. 請求項１に記載のフィルム供給装置を備えたフィルム供給部と、
   内容物を供給する内容物供給部と、
   前記フィルム供給部から供給されたフィルムを袋状に成形しながら、前記内容物供給部から供給された内容物を前記フィルム内に密封する充填包装部と、
   を有する充填包装システム。
10. 前記フィルム供給部から供給されたフィルムを殺菌液中に浸漬することによって前記フィルムを殺菌する殺菌部と、
    前記殺菌部によってフィルムに付着した殺菌液を乾燥させて前記充填包装部に供給する乾燥部と、
    をさらに有する、請求項９に記載の充填包装システム。

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