KR20090128538A

KR20090128538A - 용기의 히트 실링 방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR20090128538A
Application number: KR1020097023121A
Authority: KR
Inventors: 쇼이치 이나바; 히로노리 고바야시; 요시노리 아사다
Original assignee: 도요 세이칸 가부시키가이샤
Priority date: 2007-04-11
Filing date: 2007-04-18
Publication date: 2009-12-15
Also published as: WO2008129679A1; JP5200266B2; US20100107568A1; JPWO2008129679A1; CN101678902A

Abstract

용기(10)의 플랜지부(11a)의 형상으로 형성된 실링 헤드(21)의 열용착 부재(23)를 고주파 유도 가열하고, 이 가열된 실링 헤드(21)를 가압하여 커버재(12)를 용착하도록 한다. 이로써, 커버재(12)의 실링에 필요한 형상의 열용착 부재(23)를 구비한 실링 헤드(21)를 사용함으로써, 온도 저하나 헤드 스페이스의 기체의 팽창의 영향을 억제하여 고속으로 안정적으로 실링 가능하도록 한다.

Description

용기의 히트 실링 방법 및 그 장치{METHOD AND APPARATUS FOR HEAT-SEALING CONTAINER}

본 발명은 용기의 히트 실링 방법 및 그 장치에 관한 것이며, 종이나 합성 수지의 컵형 등의 용기 본체에 필름형의 커버재를 히트실링(heat-sealing)하는 경우에, 고속이고 안정적으로 히트 실링 가능하도록 한 것이다.

종이나 합성 수지의 컵형 등의 용기 본체에 필름형의 커버재를 히트 실링해서 밀봉되는 용기는, 식품 등의 용기로서 널리 이용되고, 예를 들면, 젤리, 이유식, 스프나 된장 등의 점조물(粘調物), 조리 식품 등의 용기로서 사용되고 있다.

이와 같은 용기에서는, 용기 본체와 커버재를 밀봉하는 방법으로서 실링 헤드를 사용하여 가열함으로써 실링하는 히트 실링이 일반적으로 행해지고 있다.

이와 같은 히트 실링의 방법으로서, 일본공개특허 제2004-250027호 공보에서는, 용기 반송 수단의 위쪽에 배치되는 커버 가압 반송 수단에 의해 커버를 반송하고 용기의 위에 씌워, 계속 용기와 커버를 밀착된 상태를 유지하면서 커버의 위쪽과 비접촉 상태로 배치한 고주파 실링 헤드로 유도 가열하도록 하고, 실링 헤드 또는 용기 자체를 상하 이동시키지 않으면서, 고속으로 실링 가능하도록 하고 있다.

또한, 일본 특허출원공개 평11-20801호 공보에서는, 히터 카트리지에 의한 가열과 고주파 유전 가열 또는 초음파 진동 가열을 병용하여 커버재와 용기를 고속으로 접착하도록 하고 있다.

또한, 특허공개 소58-19536호 공보에서는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 용기 반송용 벨트 컨베이어(1)의 위쪽으로 동기 평행 이동하도록 금속체(2)를 내열 탄성재(3)와 협지한 가열용 가압 벨트(4)를 설치하고, 그 내측에 고주파 유도 가열 코일(5)을 배치하고 가열용 가압 벨트(4)를 고주파 유도 가열하여 용기(6)에 씌운 커버재(7)를 봉함하도록 하고 있다.

이와 같은 히트 실링법으로 고속으로 실링하도록 하면, 실링 헤드를 커버에 가압하여 주변에 가열하는 경우에, 실링 헤드의 열 교환부의 체적(열용량)이 작으면, 실링 시에 실링 헤드의 온도가 내리기 쉽고, 어느 정도 덩어리형의 열용량의 큰 실링 헤드로 하지 않으면 안 된다.

그런데 큰 실링 헤드를 사용하여 고온으로 실링하도록 하면, 커버의 주위 뿐 아니라 중앙부도 가열되어 온도가 상승하고, 용착부(welded portion)가 완전히 고착하지 않은 단계에서 용기의 헤드 스페이스의 기체가 팽창하고, 커버재에 주름이 생겨, 밀봉할 수 없게 되는 등의 문제가 있다.

또한, 실링 헤드의 온도를 높여 고속(단시간)으로 실링하도록 하면, 커버재가 실링 헤드에 용착해버려, 밀봉할 수 없는 경우가 있고, 커버재의 재료에 제한이 있다는 문제가 있다.

또한, 고주파 유도 가열로 커버재를 가열하는 일본공개특허 제2004-250027호 공보의 경우에는, 커버재를 직접 가열하지 않으면 안 되기 때문에, 커버재가 금속제인 경우밖에 가열하여 실링할 수 없다는 문제가 있다.

또한, 상기 공보의 어느 경우도, 커버재의 전체면이 가열되기 때문에, 용기의 헤드 스페이스의 기체가 팽창하고, 이로써, 밀봉성이 손상되는 문제가 있다.

본 발명은, 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 행해진 것이며, 커버재의 재료에 의하지 않고 고속으로 안정적으로 실링하는 것이 가능한 용기의 히트 실링 방법 및 그 장치를 제공하도록 하는 것이다.

상기 종래 기술이 가지는 과제를 해결하기 위해 본 발명의 제1 구성의 용기의 히트 실링 방법은, 용기의 개구부에 설치된 플랜지부에 커버재를 열 용착하여 실링할 때, 상기 용기의 플랜지부의 형상으로 형성된 실링 헤드를 고주파 유도 가열하고, 이 가열된 실링 헤드를 가압하여 커버재를 용착하도록 한 것을 특징으로 하는 것이다.

이 용기의 히트 실링 방법에 의하면, 용기의 플랜지부의 형상으로 형성된 실링 헤드를 고주파 유도 가열하고, 이 가열된 실링 헤드를 가압하여 커버재를 용착하도록 하고, 커버재의 실링에 필요한 형상의 실링 헤드를 사용함으로써, 온도 저하나 헤드 스페이스의 기체의 팽창의 영향을 억제하여 고속으로 안정적으로 실링 가능하도록 하고 있다.

또한, 본 발명의 제2 구성의 용기의 히트 실링 방법은, 제1 구성에 더하여, 상기 실링 헤드를 가열하고 가압한 상태로, 상기 실링 헤드를 냉각시키도록 한 것을 특징으로 하는 것이다.

이 용기의 히트 실링 방법에 의하면, 실링 헤드를 가열하고 가압한 상태로, 상기 실링 헤드를 냉각시키도록 하고 있고, 실링 온도를 높여도 실링 헤드를 냉각하여 가압을 끝내기 때문에, 실링 헤드에 커버재가 붙는 것을 방지할 수 있고, 한층 고속이고 안정적으로 실링 가능하게 된다.

또한, 본 발명의 제3 구성의 용기의 히트 실링 방법은, 제2 구성에 더하여, 실링 헤드의 냉각을, 상기 실링 헤드 내에 냉각 매체를 공급하여 행하도록 한 것을 특징으로 하는 것이다.

이 용기의 히트 실링 방법에 의하면, 실링 헤드의 냉각을, 상기 실링 헤드 내에 냉각 매체를 공급하여 행하도록 하고 있고, 실링 헤드의 냉각을 용이하게 행할 수 있도록 된다.

또 본 발명의 제4 구성의 용기의 히트 실링 방법은, 용기의 개구부에 설치된 플랜지부에 커버재를 실링 헤드를 통하여 열 용착해서 실링할 때,

상기 실링 헤드는, 상기 용기의 플랜지부의 형상을 따르도록 형성된 가열링체(heating ring)와, 이 가열링체의 내측에 자기 차폐판을 통하여 설치되는 고주파 유도 가열 코일을 구비하고, 이 고주파 유도 가열 코일로 상기 가열링체를 고주파 유도 가열하고, 이 가열링체를 가압하여 상기 커버재를 용착하도록 한 것을 특징으로 하는 것이다.

이 용기의 히트 실링 방법에 의하면, 용기의 개구부에 설치된 플랜지부에 커버재를 실링 헤드를 통하여 열 용착해서 실링하는 실링 헤드를, 용기의 플랜지부의 형상을 따르도록 형성된 가열링체와, 이 가열링체의 내측에 자기 차폐판을 통하여 설치되는 고주파 유도 가열 코일을 구비하고, 이 고주파 유도 가열 코일에 가열링체를 고주파 유도 가열하고, 이 가열링체를 가압하여 커버재를 용착하도록 하고 있고, 커버재의 실링에 필요한 형상의 가열링체를 구비한 실링 헤드를 사용하고, 자기 차폐판으로 차폐한 가열링체를 집중적으로 가열함으로써, 온도 저하나 용기의 헤드 스페이스의 기체의 팽창의 영향을 억제하여 고속으로 안정적으로 실링 가능하도록 하고 있다.

또한, 본 발명의 제5 구성의 용기의 히트 실링 방법은, 제4 구성에 더하여, 상기 가열링체가 소정 온도까지 가열된 후 상기 고주파 유도 가열 코일로의 통전을 정지하고, 소정 시간 상기 가열링체로 가압 유지하도록 한 것을 특징으로 하는 것이다.

이 용기의 히트 실링 방법에 의하면, 상기 가열링체가 소정 온도까지 가열된 후 상기 고주파 유도 가열 코일로의 통전을 정지하고, 소정 시간 상기 가열링체로 가압 유지하도록 하고 있고, 소정 온도까지 가열한 가열링체를 열 용착에 필요한 시간 가압ㆍ유지하도록 함으로써, 단시간에 안정적으로 적절한 실링 상태로 실링 가능하게 된다.

또한, 본 발명의 제6 구성의 용기의 히트 실링 방법은, 제4 또는 제5 구성에 더하여, 상기 가열링체로 가압한 상태로, 상기 가열링체를 냉각시키도록 한 것을 특징으로 하는 것이다.

이 용기의 히트 실링 방법에 의하면, 실링 헤드의 가열링체를 가압한 상태로, 상기 가열링체를 냉각시키도록 하고 있고, 실링 온도를 높여도 가열링체를 냉각하여 가압을 끝내기 때문에, 가열링체에 커버재가 붙는 것을 방지할 수 있고, 한층 고속이고 안정적으로 실링 가능하게 된다.

또한, 본 발명의 제7 구성의 용기의 히트 실링 방법은, 제6 구성에 더하여, 상기 가열링체의 냉각을, 상기 가열링체를 중공체로 해서 그 내부에 냉각 매체를 공급하여 행하도록 한 것을 특징으로 하는 것이다.

이 용기의 히트 실링 방법에 의하면, 가열링체의 냉각을, 상기 가열링체를 중공체로 해서 그 내부에 냉각 매체를 공급하여 행하도록 하고 있고, 고온에서 가열링체의 냉각을 단시간에 용이하게 행할 수 있도록 된다.

또한, 본 발명의 제8 구성의 용기의 히트 실링 방법은, 제7 구성에 더하여, 상기 냉각 매체의 공급 냉각을, 상기 가열링체의 중공부에 복수개의 냉각 매체 급배구(給排口)를 설치하고, 상이한 냉각 매체 급배구로부터 순서대로 또는 무작위로 공급해서 행하도록 한 것을 특징으로 하는 것이다.

이 용기의 히트 실링 방법에 의하면, 상기 냉각 매체의 공급 냉각을, 상기 가열링체의 중공부에 복수개의 냉각 매체 급배구를 설치하고, 상이한 냉각 매체 급배구로부터 순서대로 또는 무작위로 공급해서 행하도록 하고 있고, 상이한 냉각 매체 급배구로부터 차례대로, 또는 무작위로 냉각 매체를 공급ㆍ배출하도록 함으로써, 가열링체를 균일한 온도로 냉각 가능하도록 되며, 이로써, 다음의 가열 온도도 균일하게 할 수 있어 안정된 히트 실링을 행할 수 있도록 된다.

또한, 본 발명의 제9 구성의 용기의 히트 실링 장치는, 용기의 개구부에 설치된 플랜지부에 커버재를 열 용착해서 실링하는 실링 헤드를 구비한 용기의 히트 실링 장치로서, 실링 헤드 본체에 설치되어 상기 플랜지부의 형상으로 형성한 열용착 부재와, 상기 실링 헤드 본체에 설치되어 상기 열용착 부재를 고주파 유도 가열하는 고주파 유도 가열 코일을 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.

이 용기의 히트 실링 장치에 의하면, 실링 헤드 본체에 설치되어 플랜지부의 형상으로 형성한 열용착 부재와, 실링 헤드 본체에 설치되어 열용착 부재를 고주파 유도 가열하는 고주파 유도 가열 코일을 구비하고 있고, 플랜지 형상의 열용착 부재를 고주파 유도 가열 코일로 가열함으로써, 단시간에 실링에 필요한 온도까지 열용착 부재를 가열할 수 있어 커버재의 실링에 필요한 형상의 실링 헤드로, 온도 저하나 헤드 스페이스의 기체의 팽창의 영향을 억제하여 고속으로 안정적으로 실링 가능하게 된다.

또한, 본 발명의 제10 구성의 용기의 히트 실링 장치는, 제9 구성에 더하여, 상기 열용착 부재에, 커버재에 가압하면서 냉각할 수 있는 냉각 매체 유로를 설치하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.

이 용기의 히트 실링 장치에 의하면, 열용착 부재에, 커버재에 가압하면서 냉각할 수 있는 냉각 매체 유로가 설치되어 있고, 실링 헤드의 냉각을 용이하게 행함으로써, 실링 온도를 높여도 실링 헤드를 냉각하여 가압을 끝내기 때문에, 실링 헤드에 커버재가 붙는 것을 방지할 수 있고, 한층 고속이고 안정적으로 실링 가능하게 된다.

또한, 본 발명의 제11의 구성의 용기의 히트 실링 장치는, 제9 구성에 더하여, 상기 열용착 부재의 상기 커버재와의 가압면에, 비용착부재를 피복하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.

이 용기의 히트 실링 장치에 의하면, 열용착 부재의 커버재와의 가압면에, 비용착부재를 피복하고 있어, 실링 온도를 높여도 실링 헤드의 피복으로 실링 헤드에 커버재가 붙는 것을 방지할 수 있고, 한층 고속이고 안정적으로 실링 가능하게 된다.

또한, 본 발명의 제12의 구성의 용기의 히트 실링 장치는, 제10 또는 제11의 구성에 더하여, 상기 열용착 부재에, 상기 커버재를 냉각 후에 상기 냉각 매체 유로 내의 냉각 매체를 배출할 수 있는 냉각 매체 배출 수단을 설치한 것을 특징으로 하는 것이다.

이 용기의 히트 실링 장치에 의하면, 열용착 부재에, 커버재를 냉각 후에 냉각 매체 유로 내의 냉각 매체를 배출할 수 있는 냉각 매체 배출 수단이 설치되어 있고, 다음의 커버재의 실링을 위한 가열을 한층 단시간으로 할 수 있도록 하고, 고속이고 안정적으로 실링 가능하게 된다.

또한, 본 발명의 제13의 구성의 용기의 히트 실링 장치는, 제9 ~ 제12의 구성 중 어느 하나의 구성에 더하여, 상기 실링 헤드 본체에, 상기 열용착 부재의 가열 온도를 유지할 수 있는 온도 유지 수단을 설치한 것을 특징으로 하는 것이다.

이 용기의 히트 실링 장치에 의하면, 실링 헤드 본체에, 열용착 부재의 가열 온도를 유지할 수 있는 온도 유지 수단을 설치하도록 하고 있고, 가열 냉각을 행하는 온도 범위의 기준으로 되는 온도까지를 온도 유지 수단으로 유지함으로써, 가열 냉각을 반복해도 한층 단시간에 고속이고 안정적으로 실링 가능하게 된다.

또한, 본 발명의 제14의 구성의 용기의 히트 실링 장치는, 용기의 개구부에 설치된 플랜지부에 커버재를 탑재하고, 실링 헤드를 가열 가압하여 커버재를 열 용착해서 실링하는 용기의 히트 실링 장치로서, 상기 실링 헤드에 설치되어 상기 플랜지부의 형상을 따르도록 형성된 가열링체와, 이 가열링체의 내측에, 자기 차폐판에 협지되어 설치되며 복수회 감겨져 있는 고주파 유도 가열 코일을 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.

이 용기의 히트 실링 장치에 의하면, 용기의 개구부에 설치된 플랜지부에 커버재를 탑재하고, 실링 헤드를 가열 가압하여 커버재를 열 용착해서 실링하는 용기의 히트 실링 장치에서, 상기 실링 헤드에 설치되어 상기 플랜지부의 형상을 따르도록 형성된 가열링체와, 이 가열링체의 내측에, 자기 차폐판에 협지되어 설치되며 복수회 감겨져 있는 고주파 유도 가열 코일을 구비하고 있고, 플랜지 형상에 따르는 형상의 가열링체를 자기 차폐판으로 협지된 고주파 유도 가열 코일로 가열함으로써, 가열링체를 집중적으로 단시간에 실링에 필요한 온도까지 가열할 수 있어, 커버재의 실링에 필요한 형상의 실링 헤드로, 온도 저하나 헤드 스페이스의 기체의 팽창의 영향을 억제하여 고속으로 안정적으로 실링 가능하게 된다.

또한, 본 발명의 제15의 구성의 용기의 히트 실링 장치는, 제14의 구성에 더하여, 상기 실링 헤드의 가열링체를, 중공체로 해서 그 내부에 상기 커버재에 가압하면서 냉각할 수 있는 냉각 매체 유로를 설치하는 동시에, 이 냉각 매체 유로에 냉각 매체의 급배 위치를 변경할 수 있는 복수개의 냉각 매체 급배구를 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.

이 용기의 히트 실링 장치에 의하면, 상기 실링 헤드의 가열링체를, 중공체로 해서 그 내부에 상기 커버재에 가압하면서 냉각할 수 있는 냉각 매체 유로를 설치하는 동시에, 이 냉각 매체 유로에 냉각 매체의 급배 위치를 변경할 수 있는 복수개의 냉각 매체 급배구를 형성하고 있고, 가열링체를 중공체로서 내부를 냉각 매체 유로로 하고, 복수개의 냉각 매체 급배구로부터 냉각 매체의 공급 위치를 변경하여 냉각함으로써, 실링 온도를 높여도 가열링체를 냉각하여 가압을 끝내는 것으로, 가열링체에 커버재가 붙는 것을 방지할 수 있고, 한층 고속이고 안정적으로 실링할 수 있고, 또한 균일하게 냉각할 수 있어 다음의 가열도 균일하게 가능하게 된다.

또한, 본 발명의 제16의 구성의 용기의 히트 실링 장치는, 제14 또는 제15의 구성에 더하여, 상기 가열링체의 상기 커버재와의 가압면에, 비용착부재를 피복하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.

이 용기의 히트 실링 장치에 의하면, 가열링체의 커버재와의 가압면에, 비용착부재를 피복하고 있어, 실링 온도를 높여도 가열링체의 피복으로 가열링체에 커버재가 붙는 것을 방지할 수 있고, 한층 고속이고 안정적으로 실링 가능하게 된다.

또한, 본 발명의 제17의 구성의 용기의 히트 실링 장치는, 제15 또는 제16의 구성에 더하여, 상기 가열링체에, 상기 커버재를 냉각 후에 상기 냉각 매체 유로 내의 냉각 매체를 배출할 수 있는 냉각 매체 배출 수단을 설치한 것을 특징으로 하는 것이다.

이 용기의 히트 실링 장치에 의하면, 가열링체에, 커버재를 냉각 후에 냉각 매체 유로 내의 냉각 매체를 배출할 수 있는 냉각 매체 배출 수단이 설치되어 있고, 다음의 커버재의 실링을 위한 가열을 한층 단시간으로 할 수 있도록 하고, 고속이고 안정적으로 실링 가능하게 된다.

또한, 본 발명의 제18의 구성의 용기의 히트 실링 장치는, 제14 ~ 제17의 구성 중 어느 하나의 구성에 더하여, 상기 실링 헤드에 상기 가열링체의 가열 온도를 유지할 수 있는 온도 유지 수단을 설치한 것을 특징으로 하는 것이다.

이 용기의 히트 실링 장치에 의하면, 실링 헤드에, 가열링체의 가열 온도를 유지할 수 있는 온도 유지 수단을 설치하도록 하고 있고, 가열 냉각을 행하는 온도 범위의 기준으로 되는 온도까지를 온도 유지 수단으로 유지함으로써, 가열냉각을 반복해도 한층 단시간에 고속이고 안정적으로 실링 가능하게 된다.

도 1은 본 발명의 용기의 히트 실링 방법 및 그 장치의 일실시예에 관한 용기를 분해하여 나타내는 조립도이다.

도 2는 본 발명의 용기의 히트 실링 방법 및 그 장치의 일실시예에 관한 히트 실링 장치의 일실시예에 관한 종단면도이다.

도 3은 본 발명의 용기의 히트 실링 방법 및 그 장치를 고속 연속 히트 실링을 행하는 로터리식 히트 실링 장치에 적용한 일실시예에 관한 개략 평면도이다.

도 4는 본 발명의 용기의 히트 실링 방법 및 그 장치의 일실시예에 관한 히트 실링 장치의 다른 실시예에 관한 개략 구성도이다.

도 5는 도 4의 실시예의 개략 종단면도이다.

도 6은 본 발명의 용기의 히트 실링 방법 및 그 장치의 일실시예에 관한 가열냉각 공정의 설명도 및 온도 변화의 설명도이다.

도 7은 종래의 히트 실링 장치의 개략 구성도 및 횡단면도이다.

도 8은 본 발명의 가열링체의 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면에 따라 상세하게 설명한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 용기의 히트 실링 방법 및 그 장치의 일실시예에 관한 것이며, 도 1은 용기를 분해하여 나타내는 조립도, 도 2는 히트 실링 장치의 일실시예에 관한 종단면도이다.

이 용기의 히트 실링 장치(이하, 단지 히트 실링 장치라고 함)(20)에서는, 예를 들면, 도 1에 나타낸 바와 같이, 용기(10)는 용기 본체(11)와 이에 씌울 수 있는 커버재(12)로 구성된다. 이 용기 본체(11)는, 컵형으로 형성되고, 상단 개구부의 주위 외측에 수평으로 길게 돌출된 플랜지부(11a)가 형성되어 있다. 한편, 커버재(12)는, 그 외주부에 플랜지부(11a)에 대응하는 수평으로 연장되는 히트 실링부(12a)가 형성되고, 이 환형의 히트 실링부(12a)의 내측에, 아래쪽으로 돌출하여 용기 내에 위치하는 오목한 커버부(12b)가 일체로 형성되어 있다. 그리고 커버재(12)로서는, 통상의 히트 실링부(12a)를 포함하는 평판형으로 오목한 커버부가 없는 형상의 것이어도 된다.

이와 같은 용기(10)의 용기 본체(11)와 커버재(12)를 히트실링하는 히트 실링 장치(20)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 실링 헤드(21)를 구비하고 있다.

이 실링 헤드(21)를 구성하는 실링 헤드 본체(22)에는, 커버재(12)의 히트 실링부(12a)의 형상에 대응한 동일 형상, 예를 들면, 중공 링형으로 되어 열용착 부재(23)의 하면이 노출되도록 장착되어 있다. 이 열용착 부재(23)의 중공부(23a)는 냉각 매체, 예를 들면, 냉각수의 유로로 되어, 냉각 매체 배관(24)이 접속되어 냉각 매체가 공급ㆍ배출된다.

이와 같은 열용착 부재(23)는 고주파 유도 가열에 의해 가열 가능한 재료로 형성되고, 예를 들면, 금속제로서 된다.

또한, 실링 헤드(21)의 실링 헤드 본체(22)의 열용착 부재(23)의 상부에는, 고주파 가열 코일(25)이 배치되고, 예를 들면, 열용착 부재(23)의 상면과 평행한 수평면 상에서 3회 권으로서 구성되며, 단부의 급전부재(피더)(26)를 통하여 고주파 전원과 접속되도록 되어 있다. 이 고주파 가열 코일(25)도 중공형으로 되고, 내부에 냉각 매체, 예를 들면, 냉각수가 냉각 매체 배관(27)을 통하여 공급ㆍ배출될 수 있도록 되어 있다.

그리고 이들 열용착 부재(23) 및 고주파 가열 코일(25)을 에워싸도록 강자성체(28)가 실링 헤드 본체(22) 내에 장착되어 실링 헤드(21)가 구성되어 있고, 이 실링 헤드(21)가 도시되지 않은 승강 가압 기구를 통하여 승강 및 가압 가능하도록 되어 있다.

이 히트 실링 장치(20)에서는, 실링 헤드(21)의 아래쪽에 용기 지지 부재(29)가 설치되고, 용기(10)의 용기 본체(11)의 플랜지부(11a)의 하면을 지지하도록 되어 있다.

그리고 용기 지지 부재(29)로 지지되고 내용물이 충전된 용기 본체(11)에 커버재(12)를 씌울 수 있어 용기 본체(11)의 플랜지부(11a)와 커버재(12)의 히트 실링부(12a)가 겹쳐진 후, 용기 지지 부재(29)와 실링 헤드(21)로 가압 가능하도록 되어 있다.

다음에, 이와 같이 구성한 히트 실링 장치(20)의 동작과 함께, 용기의 히트 실링 방법에 대하여 설명한다.

통상, 이와 같은 히트 실링 장치(20)는, 용기(10)의 충전 라인에 설치되고, 내용물을 용기 본체(11)에 충전한 후, 커버재(12)를 씌워 히트실링함으로써 밀봉하는 고속 연속 생산에 사용되지만, 여기서는, 유닛의 용기의 히트 실링을 예로 설명한다.

용기 지지 부재(29)와 플랜지부(11a)가 지지된 용기 본체(11)에 내용물이 충전된 후, 용기 본체(11)에 커버재(12)를 씌울 수 있어 용기 본체(11)의 플랜지부(11a)와 커버재(12)의 히트 실링부(12a)가 중첩되는 동시에, 커버재(12)의 오목한 커버부(12b)가 용기 본체(11)의 헤드 스페이스 내에 돌출하도록 장착되어, 헤드 스페이스량을 작게 하고 있다. 그리고 커버재로서 통상의 평판형의 오목한 커버부가 없는 형상인 경우에는, 용기 본체(11)의 플랜지부(11a)와 커버재(12)의 히트 실링부(12a)를 겹치도록 씌운다.

이 커버재(12)의 장착과 병행하여 실링 헤드(21)에서는, 고주파 가열 코일(25)에 급전부재(26)를 통하여 고주파 전원으로부터 고주파 전류를 흐르게 함으로써, 열용착 부재(23)의 표면을 가열한다. 이 고주파 가열 코일(25)에 의한 가열 은, 고주파 유도 가열에 의한 것으로, 고주파 전류에 의해 할 수 있는 고주파 자속이 피가열물인 열용착 부재(23)를 관통하여 밀도가 매우 높은 맴돌이 전류(eddy current)를 유도하고, 이로써, 열용착 부재(23)의 표면이 가열된다.

이 실링 헤드(21)의 가열 온도는, 히트 실링에 의해 용착 되는 용기(10)를 구성하는 용기 본체(11) 및 커버재(12)를 용착해서 밀봉할 수 있는 온도에 있으면 되고, 용기 본체(11) 및 커버재(12)의 재료에 의해 적당히 결정하여 온도 제어가 행해진다. 그리고 통상, 히트 실링에 필요한 온도, 예를 들면, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지로 커버재를 성형한 경우나 커버재를 적층 구조로 해서 내면 실란트재로서 폴리프로필렌(pp) 수지를 사용한 경우 등은 180~220℃로 된다.

이같이 하여 히트 실링에 필요한 온도까지 가열된 실링 헤드(21)를, 도시되지 않은 승강 가압 기구를 통하여, 용기 지지 부재(29)로 지지되고 커버재(12)를 씌울 수 있었던 용기 본체(11)의 플랜지부(11a)에 커버재(12)의 히트 실링부(12a)를 사이에 두고 가압한다.

그러면, 실링 헤드(21)의 가열된 열용착 부재(23)는 플랜지부(11a) 및 히트 실링부(12a)의 형상에 대응한 형상인 동일 형상으로 형성하고 있으므로, 히트 실링에 필요한 부분만이 가열ㆍ가압되어, 소정 온도로 히트 실링이 행해진다.

이 실링 헤드(21)에 의한 가열에서는, 열용착 부재(23)의 형상 및 커버재(12)의 오목한 커버부(12b)를 구비하는 형상에 따라 커버재(12)의 중앙부(오목한 커버부(12b))가 직접 가열되지 않고, 플랜지부(11a) 및 히트 실링부(12a)만을 직접 가열함으로써, 고온으로 히트 실링해도 용기 본체(11)의 헤드 스페이스 내의 기체 의 팽창을 매우 억제할 수 있는 동시에, 커버재(12)의 성장을 가압하여, 이들의 영향에 의한 밀봉 불량을 방지할 수 있다. 그리고 커버재(12)가 평판형이어도 중앙부가 직접 가열되는 것이 방지된다.

그리고 실링 헤드(21)의 열용착 부재(23)를 커버재(12)의 히트 실링부(12a)에 가압한 상태인 채 열용착 부재(23)의 중공부(23a)에 냉각 매체 배관(24)을 통하여 냉각 매체로서 냉각수를 공급하여 강제적으로 냉각을 행한 후, 실링 헤드(21)를 승강 가압 기구를 통하여 상승시킴으로써, 1개의 용기(10)의 히트 실링이 완료된다.

이로써, 히트 실링을 위한 가열 온도를 높게 해도, 실링 헤드(21)의 열용착 부재(23)를 냉각하여 가압을 끝내기 때문에, 실링 헤드(21)의 열용착 부재(23)의 표면 등에 커버재(12)(의 히트 실링용 필름 등의 포재)가 붙는 것을 방지할 수 있고, 고속이고 안정적인 히트 실링을 행할 수 있다. 그러므로 종래, 열 용착하기 어렵다고 말해지고 있는 재료, 예를 들면, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트 등의 폴리에스테르 수지나 나일론 등의 폴리아미드 수지를 커버재로서 사용해도 히트실링하는 것이 가능해지고, 적용할 수 있는 재료의 범위를 확대할 수 있다.

또한, 실링 헤드(21) 중 적어도 열용착 부재(23)의 커버재(12)의 히트 실링부(12a)와 접하는 표면에, 커버재(12)의 히트 실링부(12)와의 열 용착을 방지하는 재료, 예를 들면, 불소계 수지나 폴리이미드 등을 피복한 피복층(30)을 형성하여 둠으로써, 커버재(12)가 붙는 것을 한층 완전히 방지할 수 있다.

한편, 다음의 용기의 히트 실링에 구비하기 위해, 열용착 부재(23)의 중공부(23a)에 공급하고 있던 냉각 매체를 냉각 매체 배출 수단(31)을 설치하여 배출함으로써, 다음의 가열을 용이하고 단시간으로 할 수 있도록 해도 된다. 이 냉각 매체 배출 수단(31)으로서는, 냉각 매체 배관(24)에, 예를 들면, 전환 밸브(32)를 설치하여 냉각 매체보다 열용량이 작은 유체, 예를 들면, 압축한 공기(33)를 공급 가능하게 하고, 냉각 매체를 열용착 부재(23)의 중공부(23a)로부터 배출 회수하는 동시에 공기로 치환하도록 한다.

이로써, 열용착 부재(23)의 중공부(23a) 내의 냉각 매체로서의 냉각수에 비하여, 열용량이 작은 공기와 치환함으로써, 가열 시간을 단축하는 것이 가능해지고, 히트 실링의 고속화를 도모할 수 있다.

또한, 실링 헤드(21)의 냉각 후, 다음의 히트 실링까지의 가열을 한층 단시간으로 할 수 있도록 하기 위해, 실링 헤드 본체(22)의 열용착 부재(23)에 인접하여 온도 유지 수단을 구성하는 전기 히터(34)를 설치하여 두고, 커버재(12)의 부착을 방지할 수 있는 온도까지 냉각한 후, 더 이상 온도가 저하하지 않게 온도 제어하도록 하고, 가열ㆍ냉각을 행하는 온도 범위의 기준으로 되는 온도(온도 범위의 최저 온도)까지 유지하도록 한다.

이로써, 실링 헤드(21)의 열용착 부재(23)를 고주파 가열 코일(25)에 의해 고주파 유도 가열을 행하는 경우라도, 이미 히트 실링에 필요한 최저 온도까지 온도 유지 수단을 구성하는 전기 히터(34) 등으로 온도가 유지되므로, 이 온도 범위의 최저 온도를 기준(가열 개시 온도)으로서 가열하면 되고, 한층 단시간에 열용착 부재(23)를 히트 실링 온도까지 가열할 수 있다.

이와 같은 히트 실링 장치(20)를 사용하여 고속 연속 히트 실링을 행하는 경우에는, 예를 들면, 도 3에 개략 평면 배치를 나타낸 바와 같은 로터리식 히트 실링 장치(40)(이하, 단지 히트 실링 장치(40)라고 함)로서 구성한다.

이 히트 실링 장치(40)에서는, 내용물이 충전된 용기 본체(11)를 반송하는 로터리식의 용기 본체 반송 기구(41)의 용기 본체 공급 기구 A로 용기 본체의 헤드 스페이스를 불활성 가스 등으로 치환하면서 커버재 공급 위치 B로 반송하고, 이 커버재 공급 위치 B로, 커버재(12)의 커버재 스택 위치 C로부터 로터리식의 커버재 반송 기구(42)로 반송된 커버재(12)를 용기 본체(11)에 씌운 후, 용기 본체 반송 기구(41)의 가열 위치 D에 회전 반송한다.

그리고 이 가열 위치 D로, 고주파 유도 가열 코일(25)로 유도 가열한 실링 헤드(21)를 하강시켜 커버재(12)의 히트 실링부(12a)를 가열 가압하고, 이 가압 상태를 유지한 채, 냉각 위치 E로 회전 반송한다.

그리고 이 냉각 위치 E에서 냉각 매체 배관(24)으로부터 냉각 매체인 냉각수를 열용착 부재(23)의 중공부(23a)에 공급하여 냉각을 개시하고, 용기 배출 위치 F로 실링 헤드(21)를 상승시키는 동시에, 히트 실링이 완료된 용기(10)를 배출한다.

이같이 하여 커버재 공급 위치 B로부터 용기 배출 위치 F까지 회전 반송하는 사이에서, 1개의 용기의 히트 실링이 완료되지만, 실링 헤드(21)를 용기 배출 위치 F로부터 가열 위치 D로 되돌리는 사이에, G의 위치 등으로 냉각 매체의 배출이나 다음의 히트 실링에 필요한 고주파 유도 가열을 행하도록 한다.

이와 같은 로터리식의 반송 기구와 조합된 히트 실링 장치(40)에 의하면, 실링 헤드를 가압한 상태를 유지한 채 냉각하여 히트 실링을 끝마칠 수가 있어 고속으로 연속적으로 히트 실링하는 것이 가능해지고, 예를 들면, 종래의 히트 실링의 속도가 매분 20 ~ 30개인데 비교하여, 이 히트 실링 장치(40)에 의하면, 매분 600개 정도의 고속 실링을 행하는 것이 가능해진다.

도 4는 히트 실링 장치의 다른 실시예에 관한 개략 구성도, 도 5는 도 4 실시예의 개략 종단면도이다.

히트실링하는 히트 실링 장치(20)는, 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 장치 프레임(121)의 상부 하면에 장착되는 실링 헤드(122)를 구비하고 있다.

이 실링 헤드(122)는, 실링 헤드 본체(123)를 구비하고 있고, 이 실링 헤드 본체(123)가 원통형의 중심 부재(123a)와, 외주의 환형의 환형 부재(123b)로 구성되며, 장치 프레임(121)에 동심형으로 장착됨으로써, 중심부재(123a)와 환형부재(123b)와의 환형의 홈(123c)이 용기(10)의 플랜지부(11a)의 형상과 동일한 커버재(12)의 히트 실링부(12a)의 형상에 대응한 형상의 링크 상태의 홈이 형성되어 있다.

이 실링 헤드 본체(123)의 환형의 홈(123c)에는, 용기(10)의 플랜지부(11a)의 형상인 히트 실링부(12a)의 형상을 따르도록 형성된 가열링체(124)가 장착되어 있다.

이 가열링체(124)는, 위쪽이 개구된 횡단면이 U자형의 링 홈 형상으로 되고, 상부 양단에 외측으로 돌출하는 플랜지(124a)가 형성되고, 실링 헤드 본체(123)의 하단면에 형성된 단차부에 플랜지(124a)가 맞닿아 가열링체(124)의 홈저부(124b)가 아래쪽에 노출되도록 배치되고, 원판형 및 링크형의 가압판(123d, 123e)에 협지하도록 장착되어 있다. 이로써, 장치 프레임(121), 실링 헤드 본체(123), 가열링체(124)로 링크형의 공간이 형성된다.

또한, 이 가열링체(124)의 홈저부(124b)는, 중공형으로 되어 중공체를 구성하도록 하고 있어, 이 중공부(124c)가 냉각 매체, 예를 들면, 냉각수의 유로로 되어, 복수개의 냉각 매체 급배구(124d)가 설치되고, 도시한 예에서는 2개 대각 위치에 설치되어 각각에 냉각 매체 배관(125)이 접속되어 냉각 매체가 어느 하나로부터도 공급ㆍ배출될 수 있도록 되어 있다.

이와 같은 가열링체(124)는 고주파 유도 가열에 의해 가열 가능한 재료로 형성되고, 예를 들면, 금속제로서 된다.

또한, 실링 헤드(122)의 실링 헤드 본체(123)와 가열링체(124)와의 링형의 공간에는, 고주파 유도 가열 코일(126)이 배치되어 양쪽이 자기 차폐판(127)으로 협지되어 있다. 이 고주파 유도 가열 코일(126)은, 예를 들면, 수평 방향 및 수직 방향으로 복수회 감겨져서 구성되며, 단부의 급전부재(피더)(128a)를 통하여 고주파 발진기(128)와 접속되도록 되어 있다. 이 고주파 유도 가열 코일(126)은 중공형으로 되고, 내부에 냉각 매체, 예를 들면 냉각수가 도시되지 않은 냉각 매체 배관을 통하여 공급ㆍ배출될 수 있도록 되어 있다.

이와 같은 실링 헤드(122)에 대향하여 장치 프레임(121)의 아래쪽에는, 용기 지지 부재(129)가 설치되고, 용기(10)의 용기 본체(11)의 플랜지부(11a)의 하면을 지지하도록 되어 있다.

이 히트 실링 장치(20)에서는, 용기 지지 부재(129)로 지지되고, 내용물이 충전된 용기 본체(11)에 커버재(12)가 씌어지고, 용기 본체(11)의 플랜지부(11a)와 커버재(12)의 히트 실링부(12a)가 겹쳐진 후, 용기 지지 부재(129)와 실링 헤드(122)로 가압 가능하도록 승강 가압 기구(130)가 설치되어 있다.

이 승강 가압 기구(130)는, 장치 프레임(121)의 저부에 장착한 에어 실린더(131)를 통하여 용기 지지 부재(129)가 장착되어 있고, 용기 지지 부재(129)를 상승시키고, 또한 로드를 신장시킴으로써, 용기 지지 부재(129)와 실링 헤드(122)로 용기 본체(11)의 플랜지부(11a)에 겹쳐진 커버재(12)의 히트 실링부(12a)를 가압 가능하도록 되어 있다.

그리고 용기 본체(11)의 플랜지부(11a)에 겹쳐진 커버재(12)의 히트 실링부(12a)의 가압을 용기 지지 부재(129)를 승강해서 행하는 경우에 한정되지 않고, 실링 헤드(122)를 승강시켜 행하도록 구성해도 된다.

다음에, 이와 같이 구성한 히트 실링 장치(20)의 동작과 함께, 용기의 히트 실링법에 대하여 설명한다.

통상, 이와 같은 히트 실링 장치(20)는, 용기(10)의 충전 라인에 설치되고, 내용물을 용기 본체(11)에 충전한 후, 커버재(12)를 씌워 히트실링함으로써 밀봉하는 고속 연속 생산 등에 바람직하게 사용되지만, 여기서는, 유닛의 용기의 히트 실링을 예로 설명한다.

용기 지지 부재(129)와 플랜지부(11a)가 지지된 용기 본체(11)에 내용물이 충전된 후, 용기 본체(11)에 커버재(12)가 씌어져 용기 본체(11)의 플랜지부(11a)와 커버재(12)의 히트 실링부(12a)가 중첩되는 동시에, 커버재(12)의 오목한 커버부(12b)가 용기 본체(11)의 헤드 스페이스 내에 돌출하도록 장착되어, 헤드 스페이스량을 작게 하고 있다. 그리고 커버재로서 통상의 평판형의 오목한 커버부가 없는 형상의 히트 실링 커버 등의 경우에는, 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 용기 본체(11)의 플랜지부(11a)와 커버재(12)의 히트 실링부(12a)를 겹치도록 씌운다.

이 커버재(12)의 장착과 병행하여 실링 헤드(122)에서는, 고주파 유도 가열 코일(126)에 급전부재(128a)를 통하여 고주파 발진기(128)로부터 고주파 전류를 흐르게 함으로써, 가열링체(124)의 홈저부(124b)의 표면을 가열한다. 이 고주파 유도 가열 코일(126)에 의한 가열은, 고주파 유도 가열에 의한 것으로, 고주파 전류에 의해 할 수 있는 고주파 자속이 피가열물인 가열링체(124)를 관통하여 밀도가 매우 높은 맴돌이 전류를 유도하고, 이로써, 가열링체(124)의 홈저부(124b)의 표면이 가열하게 된다.

이 실링 헤드(122)의 가열링체(124)의 가열 온도는, 히트 실링에 의해 용착 되는 용기(10)를 구성하는 용기 본체(11) 및 커버재(12)를 용착해서 밀봉할 수 있는 온도면 되고, 용기 본체(11) 및 커버재(12)의 재료에 의해 적당히 결정하여 통전 시간을 조정함으로써 온도 제어가 행해진다. 그리고 통상, 히트 실링에 필요한 온도, 예를 들면, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지로 커버재를 성형한 경우나 커버재를 적층 구조로 하면 실란트재로서 폴리프로필렌(pp) 수지를 사용한 경우 등은 180~220℃로 된다.

이같이 하여 히트 실링에 필요한 온도까지 가열링체(124)가 가열된 실링 헤드(122)에, 승강 가압 기구(130)의 에어 실린더(131)를 조작하여, 용기 지지 부재(129)로 지지되고 커버재(12)를 씌울 수 있었던 용기 본체(11)의 플랜지부(11a)와 커버재(12)의 히트 실링부(12a)를 겹친 상태로 상승시켜 가압한다.

그러면, 실링 헤드(122)의 가열된 가열링체(124)는 플랜지부(11a) 및 히트 실링부(12a)의 형상에 따른 형상(동일 형상)에 형성하고 있으므로, 히트 실링에 필요한 부분만이 가열ㆍ가압되어, 소정 온도로 히트 실링이 행해진다.

그리고 이 히트 실링 장치(20)에 의한 가열 냉각 공정 및 이 상태에서의 온도 변화는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 가열링체(124)가 소정 온도까지 가열된 후, 예를 들면 180℃로 가열된 후, 고주파 발진기(128)에 의한 가열을 정지하고, 승강 가압 기구(130)에 의한 가압 상태만이 유지된다.

이 실링 헤드(122)에 의한 가열에서는, 가열링체(124)의 형상 및 커버재(12)의 오목한 커버부(12b)를 구비하는 형상에 따라 커버재(12)의 중앙부(오목한 커버부(12b))가 직접 가열되지 않고, 플랜지부(11a) 및 히트 실링부(12a)만을 직접 가열함으로써, 고온으로 히트 실링해도 용기 본체(11)의 헤드 스페이스 내의 기체의 팽창을 매우 억제할 수 있는 동시에, 커버재(12)의 성장을 가압하여, 이들의 영향에 의한 밀봉 불량을 방지할 수 있다. 그리고 커버재(12)가, 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 평판형이어도 중앙부가 직접 가열되는 것이 방지된다.

또한, 가열링체(124)가 횡단면 U자형의 링 홈형으로 형성되어 있으므로, 얇고 열용량이 작고, 수평 방향 및 수직 방향으로 각각 복수회 감겨져 있는 고주파 유도 가열 코일(126)로, 단시간에 고온까지 가열할 수 있고, 통전을 정지한 후의 온도 저하도 작고, 소정 온도 유지할 수 있고, 히트 실링에 필요한 시간 가열링체(124)를 가압하여 유지함으로써 밀봉할 수 있다.

이같이 하여 실링 헤드(122)의 가열링체(124)에 의한 열 용착이 가열링체(124)를 유지함으로써 행해진 후, 가열링체(124)를 커버재(12)의 히트 실링부(12a)에 가압한 상태인 채 가열링체(124)의 중공부(124c)로 구성된 냉각 매체 유로에 설치된 냉각 매체 급배구(124d) 중 하나를 공급구로 하고, 다른 1개를 배출구로 해서 냉각 매체 배관(125)을 통하여 냉각 매체로서 냉각수를 공급하여 강제적으로 냉각을 행하고, 소정 온도까지 냉각된 후, 용기 지지 부재(129)를 승강 가압 기구(130)로 하강시킴으로써, 1개의 용기(10)의 히트 실링이 완료된다. 그리고 용기(10)의 하강 후에도 소정 온도까지 가열링체(124)의 냉각이 계속되고, 더 후술하는 물의 방출(discharge of water)이 행해진다(도 6 참조).

이로써, 히트 실링을 위한 가열 온도를 높게 하여 가열 시간을 단축하는 등 하여도, 실링 헤드(122)의 가열링체(124)를 냉각하여 가압을 끝내기 때문에, 실링 헤드(122)의 가열링체(124)의 표면 등에 커버재(12)(의 히트 실링용 필름 등의 포재)가 붙는 것을 방지할 수 있고, 고속이고 안정적인 히트 실링을 행할 수 있다. 또한, 가열링체(124)가 홈 형상으로 얇기 때문에, 열용량이 작고, 단시간에 냉각할 수 있다.

도 8은 가열링체의 다른 실시예를 나타낸다.

도 8의 가열링체(224)에 있어서 도 5의 가열링체와 동일 구성 요소는 동일 부호로 나타내어 그 설명을 생략한다.

이 가열링체(224)는 상하로 2분할되어 있고, 위쪽 부분(224a)은 중심 부재(123a)와 일체로 합성 수지, 예를 들면, PEEK(폴리에테르에테르케톤) 수지 등으로 형성하고, 아래쪽 부분(224b)을 금속제로 하고, 이들의 간극부(226)에 냉각 매체를 공급하도록 되어 있다. 위쪽 부분(224a)과 아래쪽 부분(224b)과의 사이는 O링(227)에 의해 밀봉되어 있다. 도면 부호 228은 블랭크 플러그, 229는 가열링체 압력 부재이다.

이와 같은 히트 실링 장치(20)에 의하면, 종래에, 열 용착하기가 어렵다고 말해지고 있는 재료, 예를 들면, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트 등의 폴리에스터 수지나 나일론 등의 폴리아미드 수지 등의 비교적 융점이 높은 수지를 커버재로서 사용해도 히트 실링하는 것이 가능해지고, 적용할 수 있는 재료의 범위를 대폭 확대할 수 있다. 더하여, 커버재의 두께를 두껍게 하는 것도 할 수 있고, 예를 들면, 사출 성형에 의해 형성되는 성형 커버 등에도 적용 가능해진다. 그리고 이와 같은 커버재의 재료를 변경한 경우라도, 소정 온도까지 가열링체(24)를 가열한 후, 통전을 정지한 채로, 냉각 개시까지의 시간, 가열링체(124)의 가압 상태를 유지함으로써, 그 재료에 필요한 열 용착 온도 및 시간을 확보할 수 있다.

또한, 실링 헤드(122) 중 적어도 가열링체(124)의 커버재(12)의 히트 실링부(12a)와 접하는 표면에, 도 5중으로 확대하여 나타낸 바와 같이, 커버재(12)의 히트 실링부(12)와의 열 용착을 방지하는 재료, 예를 들면, 불소계 수지나 폴리이 미드 등을 피복한 피복층(124e)을 형성하여 둠으로써, 커버재(12)가 붙는 것을 한층 완전히 방지할 수 있다.

한편, 다음의 용기의 히트 실링에 구비하기 위해, 가열링체(124)의 중공부(124c)에 공급하고 있던 냉각 매체를 도시되지 않은 냉각 매체 배출 수단을 설치하여 배출함으로써, 간단하게 물의 방출이 가능하고, 다음의 가열 시에 중공부(124c) 내의 냉각수를 가열할 필요가 없고, 용이하고 단시간에 가열링체(124)를 가열 가능하도록 해도 된다.

이 냉각 매체 배출 수단으로서는, 냉각 매체 배관(125)에, 예를 들면, 전환 밸브를 설치하여 냉각 매체보다도 열용량이 작은 유체, 예를 들면 가압한 공기를 공급 가능하게 하고, 냉각 매체를 가열링체(124)의 중공부(124c)로부터 배출 회수 하는 동시에 공기로 치환하도록 한다.

이로써, 열용착 부재(123)의 중공부(123a) 내의 냉각 매체로서의 냉각수에 비하여, 열용량이 작은 공기로 치환함으로써, 가열 시간을 단축하는 것이 가능해지고, 히트 실링의 고속화를 도모할 수 있다.

또한, 실링 헤드(122)의 냉각 후, 다음의 히트 실링까지의 가열을 한층 단시간으로 할 수 있도록 하기 위해, 실링 헤드 본체(123)의 가열링체(124)에 인접하여 온도 유지 수단을 구성하는 전기 히터를 설치하여 두고, 커버재(12)의 부착을 방지할 수 있는 온도까지 냉각한 후, 더 이상 온도가 저하하지 않게 온도 제어하도록 하고, 가열ㆍ냉각을 행하는 온도 범위의 기준으로 되는 온도(온도 범위의 최저 온도)를 유지하는 것이 바람직하다.

이로써, 실링 헤드(122)의 가열링체(124)를 고주파 유도 가열 코일(126)에 의해 고주파 유도 가열을 행하는 경우라도, 이미 히트 실링에 필요한 최저 온도까지 온도 유지 수단을 구성하는 전기 히터 등으로 온도가 유지되므로, 이 온도 범위의 최저 온도를 기준(가열 개시 온도)으로 해서 가열하면 되고, 한층 단시간에 가열링체(124)를 히트 실링 온도까지 가열할 수 있다.

또한, 다음의 용기의 히트 실링을 끝낸 후, 가열링체(124)를 냉각시키는 경우에, 냉각 매체의 공급을 상이한 냉각 매체 급배구(124d)로부터 공급하고, 배출하도록 함으로써, 가열링체(124)의 냉각 매체의 입구 부분의 온도가 낮아져, 냉각 매체의 출구 부분의 온도가 높아지는 것을 방지할 수 있고, 가열 냉각을 반복해도 균일하게 냉각할 수 있다. 이로써, 그 후의 가열에 의한 가열링체(124)의 온도도 균일하게 할 수 있어 안정된 품질로 히트 실링을 행할 수 있다.

그리고 상기 실시예에서는, 가열링체(124)에 2개의 냉각 매체 급배구(124d)가 대각 위치에 설치되어 있고, 용기(10)가 변경될 때마다 교호적으로 냉각 매체의 공급구와 배출구로서 냉각시키도록 하고 있지만, 냉각 매체 급배구를 더 많이 설치하고, 차례대로 공급구와 배출구로 교대로 냉각시키도록 하거나, 가열링체(124)의 각 부의 온도를 검출하는 등으로 온도 분포가 생기지 않도록 바꾸는 등 무작위의 위치로부터 공급하고, 배출하도록 해도 된다. 또한, 냉각 매체의 공급을 복수 개소로부터 동시에 행하고, 복수 개소나 1개소로부터 배출하도록 하거나, 1개소로부터 공급하고, 복수 개소로부터 배출하도록 해도 된다.

그리고 상기 실시예에서는, 용기로서 컵 상태의 용기 본체에 오목한 커버부 를 구비한 커버재나 평탄한 커버재를 씌워 구성하는 경우를 예로 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 트레이형 등 다른 형상의 용기 본체와 커버재이어도 된다.

또한, 상기 실시예에서는, 용기의 히트 실링 시, 실링 헤드 또는 용기 지지 부재 중 어느 하나가 승강해 용기를 히트 실링하는 것을 설명하였으나, 상기 실시예에서 설명한 것과는 반대의 용기 지지 부재 또는 실링 헤드를 승강시켜 히트실링하는 것도 가능하다.

또한, 커버재의 재질이나 가열 조건 등에 의해서는, 냉각 매체의 공급을 생략하는 것도 가능하고, 이 경우, 히트 실링 공정 전체의 시간을 단축하거나, 가열 시간을 여유있게 취하는 것도 가능하다.

또한, 용기에 충전하는 내용물로서는, 고속 연속에서의 히트 실링이 가능하므로, 종래부터 금속 캔이나 PET 보틀 등에 충전되어 있는 음료 등을 충전하여 고속 실링하도록 해도 되고, 그 외에 고형물을 포함하는 조리 식품이나 점조성이 있는 식품 등을 충전하여 고속 실링하도록 해도 된다.

본 발명에 의하면, 용기의 히트 실링 방법 및 장치로서 적용할 수 있고, 특히 종이나 합성 수지의 컵형 등의 용기 본체에 필름 상태의 커버재를 히트실링하는 경우에, 고속이고 안정적으로 히트 실링을 실시할 수 있다.

Claims

용기의 개구부에 설치된 플랜지부에 커버재를 열 용착해서 실링(sealing)할 때,

상기 용기의 플랜지부의 형상으로 형성된 실링 헤드를 고주파 유도 가열하고, 상기 가열된 실링 헤드를 가압하여 커버재를 용착하도록 한, 용기의 히트 실링 방법.
제1항에 있어서,

상기 실링 헤드를 가열하고 가압한 상태로, 상기 실링 헤드를 냉각시키도록 한, 용기의 히트 실링 방법.
제2항에 있어서,

상기 실링 헤드의 냉각을, 상기 실링 헤드 내에 냉각 매체를 공급하여 행하도록 한, 용기의 히트 실링 방법.
용기의 개구부에 설치된 플랜지부에 커버재를 실링 헤드를 통하여 열 용착해서 실링할 때,

상기 실링 헤드는, 상기 용기의 플랜지부의 형상을 따르도록 형성된 가열링체와, 상기 가열링체의 내측에 자기 차폐판을 통하여 설치되는 고주파 유도 가열 코일을 구비하고,

상기 고주파 유도 가열 코일로 상기 가열링체를 고주파 유도 가열하고, 상기 가열링체를 가압하여 상기 커버재를 용착하도록 한, 용기의 히트 실링 방법.
제4항에 있어서,

상기 가열링체가 소정 온도까지 가열된 후 상기 고주파 유도 가열 코일로의 통전을 정지하고, 소정 시간 상기 가열링체로 가압 유지하도록 한, 용기의 히트 실링 방법.
제4항 또는 제5항에 있어서,

상기 가열링체로 가압한 상태로, 상기 가열링체를 냉각시키도록 한, 용기의 히트 실링 방법.
제6항에 있어서,

상기 가열링체의 냉각을, 상기 가열링체를 중공체로 해서 그 내부에 냉각 매체를 공급하여 행하도록 한, 용기의 히트 실링 방법.
제7항에 있어서,

상기 냉각 매체의 공급 냉각을, 상기 가열링체의 중공부에 복수개의 냉각 매체 급배구를 설치하고, 상이한 냉각 매체 급배구로부터 순서대로 또는 무작위로 급 배해서 행하도록 한, 용기의 히트 실링 방법.
용기의 개구부에 설치된 플랜지부에 커버재를 열 용착해서 실링하는 실링 헤드를 구비한, 용기의 히트 실링 장치에 있어서,

실링 헤드 본체에 설치되고 상기 플랜지부의 형상으로 형성된 열용착 부재와,

상기 실링 헤드 본체에 설치되어 상기 열용착 부재를 고주파 유도 가열하는 고주파 유도 가열 코일

을 포함하는 용기의 히트 실링 장치.
제9항에 있어서,

상기 열용착 부재에, 커버재에 가압한 상태로 냉각할 수 있는 냉각 매체 유로를 설치하여 이루어진, 용기의 히트 실링 장치.
제9항 또는 제10항에 있어서,

상기 열용착 부재의 상기 커버재와의 가압면에, 비용착부재(non-welding member)를 피복하여 이루어진, 용기의 히트 실링 장치.
제10항 또는 제11항에 있어서,

상기 열용착 부재에, 상기 커버재를 냉각한 후에 상기 냉각 매체 유로 내의 냉각 매체를 배출할 수 있는 냉각 매체 배출 수단을 설치한, 용기의 히트 실링 장치.
제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 실링 헤드 본체에, 상기 열용착 부재의 가열 온도를 유지할 수 있는 온도 유지 수단을 설치한, 용기의 히트 실링 장치.
용기의 개구부에 설치된 플랜지부에 커버재를 탑재하고, 실링 헤드를 가열 가압하여 커버재를 열 용착해서 실링하는, 용기의 히트 실링 장치에 있어서,

상기 실링 헤드에 설치되고 상기 플랜지부의 형상을 따르도록 형성된 가열링체와,

상기 가열링체의 내측에, 자기 차폐판에 협지되어 설치되며 복수회 감겨져 있는(a plurality of winding) 고주파 유도 가열 코일을 포함한, 용기의 히트 실링 장치.
제14항에 있어서,

상기 실링 헤드의 가열링체를 중공체로 해서 그 내부에 상기 커버재에 가압한 상태로 냉각할 수 있는 냉각 매체 유로를 설치하는 동시에, 상기 냉각 매체 유로에 냉각 매체의 공급 위치를 변경할 수 있는 복수개의 냉각 매체 급배구를 형성하여 이루어진, 용기의 히트 실링 장치.
제14항 또는 제15항에 있어서,

상기 가열링체의 상기 커버재와의 가압면에, 비용착부재를 피복하여 이루어진, 용기의 히트 실링 장치.
제15항 또는 제16항에 있어서,

상기 가열링체에, 상기 커버재를 냉각한 후에 상기 냉각 매체 유로 내의 냉각 매체를 배출할 수 있는 냉각 매체 배출 수단을 설치한, 용기의 히트 실링 장치.
제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 실링 헤드에, 상기 가열링체의 가열 온도를 유지할 수 있는 온도 유지 수단을 설치한, 용기의 히트 실링 장치.