KR20170020910A

KR20170020910A - 쉬링크 라벨의 가열수축장치

Info

Publication number: KR20170020910A
Application number: KR1020177002077A
Authority: KR
Inventors: 아키라 우에츠키; 오사무 세키구치; 토시유키 하라다
Original assignee: 가부시키가이샤 야쿠르트 혼샤; 토호 쇼지 가부시키가이샤
Priority date: 2014-06-27
Filing date: 2015-06-26
Publication date: 2017-02-24
Also published as: CN106573692A; US11273941B2; TW201600404A; CN106573692B; JP6412937B2; US20170129634A1; EP3162720A1; KR102341905B1; EP3162720B1; EP3162720A4; WO2015199221A1; TWI655136B; JPWO2015199221A1

Abstract

본 발명은 물품의 일부 또는 전부를 덮고 있는 쉬링크 라벨을 균일하게 열수축시키는 것이 가능함과 동시에 물품이나 쉬링크 라벨의 표면에 물방울이 부착하지 않은 상태로 완성할 수 있는 쉬링크 라벨의 가열수축장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 본 발명은 용기(PC)에 피감된 원통상 라벨(L)을 열수축시키기 위해서 과열수증기를 토출하는 증기토출유닛(12) 및 원통상 라벨(L)의 열수축 후에 용기(PC) 등에 가열공기를 내뿜는 것으로 부착되어 있는 물방울을 증발시키는 가열공기토출유닛(14)이 배설된 가열처리실(2)과, 증기 보일러(20)에 의해 생성된 수증기를 가열하여 과열수증기를 생성하는 슈퍼 히터(22)와, 가열처리실(2) 내의 잉여수증기를 이용하여 가열공기생성용 공기를 예열하는 예열유닛(27)과, 예열된 공기를 수증기를 이용하여 소정온도까지 가열하는 가열공기생성용 교환기(15)와, 잉여수증기를 응축시키는 응축용 열교환기(31)를 구비하고 있다.

Description

쉬링크 라벨의 가열수축장치{HEAT-SHRINKING APPARATUS FOR SHRINK LABELS}

본 발명은 예를 들면 액체 음료를 충전하는 플라스틱 용기에 피감된 원통상의 쉬링크 라벨 등을 가열수축시키는 쉬링크 라벨의 가열수축장치에 관한 것이다.

청량음료 등의 액체 음료가 충전되는 플라스틱 용기로는, 상품명이나 내용물의 표시 등을 용기 표면에 직접 인쇄한 것이나, 디자인 등의 변경을 용이하게 실시할 수 있도록 상품명이나 내용물의 표시 등이 인쇄된 원통상의 쉬링크 라벨을 플라스틱 용기에 장착한 것이 있으나, 이러한 원통상의 쉬링크 라벨은 플라스틱 용기를 소정의 반송로를 따라 반송하는 반송 컨베어와, 반송 컨베어에 따라 반송되는 플라스틱 용기에 아직 수축되지 않은 원통상 라벨을 피감하는 라벨피감장치와, 플라스틱 용기에 피감된 원통상 라벨을 가열수축시키는 가열수축장치를 구비한 라벨장착 시스템에 의해 연속적으로 플라스틱 용기에 장착되는 것이 일반적이다.

이러한 라벨장착시스템에 탑재되는 가열수축장치는 원통상 라벨이 피감된 용기를 반송하는 반송 컨베이어를 감싸도록 설치되는 가열처리실과, 이 가열처리실 안을 통과하는 용기에 피감된 원통상 라벨을 열풍이나 수증기에 의해 가열하는 가열장치를 구비하고 있어, 용기가 가열처리실을 통과하는 동안에 원통상 라벨을 가열수축시키도록 되어 있다(특허문헌 1). 또한, 본원에서 사용하고 있는 "수증기"는 1기압의 조건하에서 온도가 100℃ 이하가 되는 수증기를 말한다.

일본국 특개평09-272514호 공보

그런데 열풍에 의해 원통상 라벨을 가열하는 경우는 히터에 의해 100~200℃ 정도로 가열한 공기를 플라스틱 용기에 피감된 원통상 라벨에 국부적으로 내뿜게 되기 때문에 원통상 라벨 전체에 균일하게 열 수축시킬 수가 없어 원통상 라벨에 인쇄되어 있는 디자인이나 문자가 삐뚤어져 깨끗하게 마무리하기가 어렵다는 문제가 있다.

한편, 수증기에 의해 원통상 라벨을 가열하면, 원통상 라벨 전체를 균일하게 열수축시킬 수 있기 때문에 원통상 라벨에 인쇄되어 있는 디자인이나 문자가 삐뚤어지기 어려워서 깨끗하게 마무리할 수 있지만, 원통상 라벨이나 플라스틱 용기의 표면에 다량의 물방울이 부착하는 문제가 있다. 액체 음료 등의 내용물을 충전하기 전에 원통상 라벨을 플라스틱 용기에 장착하는 경우는 플라스틱 용기 내부에도 다량의 물방울이 부착하게 되므로 특히 문제가 된다.

거기에서, 이 발명의 과제는 물품의 일부 또는 전부를 덮고 있는 쉬링크 라벨을 균일하게 열 수축시킬 수 있으며 게다가, 물품이나 쉬링크 라벨의 표면에 물방울이 부착되지 않는 상태로 마무리할 수 있는 쉬링크 라벨의 가열수축장치를 제공하는 데 있다.

상술한 과제를 해결하기 위해, 청구항 1에 관한 발명은 물품의 일부 또는 전부가 쉬링크 라벨에 의해서 덮인 라벨 피복체의 반송로를 둘러싸는 가열처리실과, 가열처리실 내에 과열수증기를 공급함으로써 가열처리실 안을 통과하는 라벨 피복체의 쉬링크 라벨을 열수축시키는 증기공급장치와, 소정 온도의 가열공기를 생성하는 가열공기 생성장치와, 과열 수증기가 공급된 가열처리실 안을 통과함으로써 물방울이 부착된 라벨 피복체에 가열공기 생성장치에 의해 생성된 가열공기를 내뿜음으로써 물방울을 증발시키는 가열공기 송풍장치를 구비하며, 가열공기 생성장치는 가열처리실 안의 잉여수증기를 이용하여 공기를 예열하는 예열장치와, 예열장치에 의해 예열된 공기를 소정 온도까지 가열하는 가열장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 쉬링크 라벨의 가열수축장치를 제공하는 것이다. 또한, 본원에서 사용하고 있는 "과열수증기"는 1기압 조건하에서 온도가 100℃보다도 높은 300℃ 이하가 되는 수증기, 바람직하게는 120℃~300℃, 보다 바람직하게는 160℃~180℃의 수증기를 말하며, 상술한 "수증기"와는 다르다.

또, 청구항 2에 관한 발명은 청구항 1에 관한 발명의 쉬링크 라벨의 가열수축장치에 있어서, 가열처리실 안의 잉여수증기를 냉각하여 응축시키는 증기응축장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이, 청구항 1에 관한 발명의 쉬링크 라벨의 가열수축장치에서는 물품의 일부 또는 전부를 덮고 있는 쉬링크 라벨을 가열처리실 안에 공급된 과열수증기에 의해 가열수축시키도록 되어 있으므로 수증기에 의한 가열을 하는 경우와 마찬가지로 쉬링크 라벨에 인쇄되어 있는 디자인이나 문자가 삐뚤어지기 어려워서 깨끗하게 마무리할 수가 있다.

더구나 수증기는 쉽게 응축하여, 잠열(증발 엔탈피)을 방출하게 되지만, 과열수증기는 그 엔탈피의 일부가 감소할 뿐, 포화온도로 저하되기까지는 전혀 응축되는 것은 아니므로 수증기에 의한 가열을 하는 것과는 다르며, 라벨 피복체의 표면에 물방울이 거의 부착되는 것이 없다. 또, 가열처리실 안에 공급된 과열수증기가 라벨 피복체의 표면에 접촉함으로써 포화온도 이하로 저하되어 라벨 피복체의 표면에 작은 물방울이 부착할 가능성이 있지만, 그런 작은 물방울에 대해서도 가열 공기 송풍장치가 소정온도의 가열공기를 내뿜음으로써 증발시키도록 되어 있으므로 라벨 피복체의 표면에 물방울이 전혀 부착하지 않은 상태에서 쉬링크 라벨을 물품에 장착할 수 있다. 그래서, 원통상의 쉬링크 라벨을 비어 있는 상태의 플라스틱 용기에 장착한 후, 계속해서 내용물을 충전하는 경우나, 습기에 약한 컵 식품, 종이용기, 종이라벨이 첩착된 용기 등에 대해서도 적용할 수 있다.

또한, 가열공기 생성장치는 배출되는 가열처리실 내의 잉여수증기를 이용하여 공기를 예열하는 예열장치를 구비하고 있으므로 라벨 피복체에 부착된 작은 물방울을 증발시키기 위하여 라벨 피복체에 내뿜는 소정온도의 가열공기를 효율적으로 생성할 수 있어 에너지 효율도 좋다.

또, 과열수증기는,

1) 공급온도가 100℃ 이하인 수증기와 달리, 공급온도를 100℃을 웃도는 온도 영역에서 자유롭게 설정할 수 있다.

2) 가열공기에 비해 열용량이 크므로 동일 온도의 가열공기에 의해서 가열하는 경우에 비하여 피가열물을 급속히 가열할 수 있다.

3) 가열공기의 경우는 대류에 의해서 열전달될 뿐이지만, 과열수증기의 경우는 대류, 복사 및 응축에 의해 복합적으로 열전달되고, 게다가 대류에 의한 열전달도 가열공기의 10배 이상이기 때문에 가열공기에 비해서 가열효율이 현격히 뛰어나다는 특성을 가지고 있으므로, 가열처리실 내에 공급되는 과열수증기의 공급온도를 각종 쉬링크 라벨을 각각의 한계수축률까지 열수축시키기 위한 열수축 온도인 100℃ 부근을 크게 웃도는 온도, 예를 들면 160℃~180℃ 정도로 설정해두면, 가열처리실 내에 진입한 물품을 덮고 있는 쉬링크 라벨이 순식간에 한계수축률까지 열수축을 일으키게 되어 동일 온도의 가열공기에 의해서 가열하는 경우나 수증기에 의해서 가열하는 경우에 비하여 가열처리실 내의 통과 시간을 극단적으로 단축할 수 있다. 따라서, 가열처리실의 길이를 짧게 할 수 있어, 가열수축장치의 공간 절약화를 도모하는 것이 가능하게 된다. 또, 수증기에 의해서 가열하는 경우에 비해서 증기공급량을 적게 할 수 있다.

또, 잉여수증기를 그대로의 상태로 외부로 배출하면, 잉여수증기가 굴뚝에서 뭉게뭉게 야외로 방출되게 되는데, 청구항 2에 관한 발명의 쉬링크 라벨의 가열수축장치는 가열처리실 내의 잉여수증기를 냉각하고 응축시키는 증기응축장치를 갖추고 있기 때문에 잉여수증기를 응축수로 배수하면 되며, 잉여수증기를 그대로의 상태로 외부로 배출하는 경우에 비해서 주변에 대한 이미지가 좋음과 동시에, 잉여수증기를 배출하기 위한 배기덕트 등이 불필요하게 된다는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 관한 쉬링크 라벨의 가열수축장치의 일 실시형태를 나타내는 정면도이다.
도 2는 상술한 가열수축장치에서의 가열처리실의 내부를 나타내는 정면도이다.
도 3은 상술한 가열처리실을 나타내는 평면도이다.
도 4는 상술한 가열수축장치에서의 용기 입구 측에서 가열처리실의 내부를 보는 측면도이다.
도 5는 상술한 가열수축장치에서의 용기 출구 측에서 가열처리실의 내부를 보는 측면도이다.
도 6은 상술한 가열수축장치를 나타내는 개략구성도이다.
도 7의 (a)는 실험번호 A에서의 상술한 가열수축장치 시동 시의 경과 시간에 대한 커버 내 온도의 변동을 나타내는 그래프, (b)는 실험번호 B에서의 상술한 가열수축장치 시동 시의 경과 시간에 대한 커버 내 온도의 변동을 나타내는 그래프이다.
도 8은 상술한 커버 내 온도의 측정점을 나타내는 도면이다.
도 9는 상술한 가열수축장치의 커버 내면에 발생하는 결로를 평가하기 위해 구분한 영역을 나타내는 도면이다.

이하, 실시형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은 액체 음료를 충전 전의 플라스틱 용기(이하, 용기라 한다.)(PC)를 반송 컨베이어(C)에 의해 반송하면서, 원통상의 쉬링크 라벨(L)을 용기(PC)의 몸체에 장착하고, 그 후에 원통상 라벨(L)이 장착된 용기(PC)에 액체 음료를 충전하고 밀봉하는 액체 음료의 충전 라인에 설치되는 원통상 라벨(L)의 가열수축장치(1)를 나타내고 있으며, 전 공정에 있어서 용기(PC)의 몸체에 피감된(외주에 감겨 장착된) 미수축의 원통상 라벨(L)을 이 가열수축장치(1)에 의해서 가열수축시키는 것으로 용기(PC)의 몸체에 밀착시키도록 되어 있다.

이 가열수축장치(1)는 같은 도면에 나타내는 바와 같이, 원통상 라벨(L)이 피감된 용기(PC)를 반송하는 반송 컨베이어(C)가 통과하는 전면이 문(2a)에 의해 개폐가능한 가열처리실(2)과, 다양한 기기나 배관이 배설된 기기 집적부(3)와, 다양한 기기를 제어하는 제어판(4)으로 구성되어 있으며, 제어판(4)은 가열처리실(2)의 상부에 설치되어 있다.

상기 가열처리실(2)은 도 2~도 6에 나타내는 바와 같이, 용기(PC)에 피감된 원통상 라벨(L)을 열수축시키기 위해서 과열수증기를 이용하여 가열하는 열수축 존(ZA; 열수축 영역)과, 열수축함으로써 원통상 라벨(L)이 장착된 용기(PC)에 부착되어 있는 물방울을 증발시키기 위해서 가열공기를 내뿜는 건조 존(ZB)을 구비하고 있으며, 열수축 존(ZA)에는 원통상 라벨(L)이 피감된 용기(PC)의 반송로를 둘러싸는 개폐 가능한 스테인리스에 의해서 형성된 두께가 1.5mm의 커버(11)가 설치되어 있다. 또한, 커버(11)의 두께는 보온성이 높고, 결로가 발생하기 어려운 관점에서 기존 1.2mm 정도의 커버보다도 1.5mm의 것이 좋다.

상기 열수축 존(ZA)의 커버(11) 내부에는 반송 컨베이어(C)의 폭 방향의 양쪽에 가로방향에 과열수증기를 토출하는 복수의 토출구멍(12a)이 형성된 한쌍의 증기토출유닛(12)과, 한쌍의 증기토출유닛(12)의 상류 측에 있어서, 위쪽으로 과열수증기를 토출하는 한쌍의 증기토출노즐(13)이 각각 배설되어 있으며, 증기토출유닛 (12)에는 용기(PC)의 반송방향 전반부에서는 주로 용기(PC)의 하부를, 후반부에서는 주로 용기(PC)의 중간부 및 상부를 가열하도록 토출구멍(12a)이 배치되어 있다.

상기 커버(11)는 돔형으로 되어 있으며, 용기(PC)의 반송방향으로 직교하는 방향(폭방향)의 단면 형상은 도 4와 같이 상부(11a)가 반원호상으로 굽어진 형상을 가지고 있음과 동시에, 용기(PC)의 반송방향(길이방향)의 단면 형상은 도 2와 같이, 길이방향의 양단부의 상단 코너부(11b)가 원호상으로 굽어진 형상을 가지고 있다. 여기에서 말하는 "반원호상" 및 "원호상"은, 완전한 원호만 뿐만 아니라 진원이 아닌 타원 등의 궤적을 갖는 것도 포함된다.

종래의 가열수축장치에도 용기의 반송방향으로 직교하는 방향의 단면 형상이 같은 형상을 갖는 커버가 배설되어 있었으나, 종래의 커버는 용기의 반송방향의 상류측 및 하류측의 상단 코너부가 각을 갖고 있었기 때문에, 용기의 입구 및 출구 부근의 상부 내면에 결로가 발생했었다. 그러나 이 커버(11)는 상술한 것처럼 길이방향의 양단부의 상단 코너부가 원호상으로 굽어진 형상을 갖고 있으므로, 용기(PC)의 입구 및 출구 부근의 커버(11)의 상부 내면에 결로가 발생하기 어렵게 되어 있다.

특히, 결로의 발생을 억제한다는 관점에서, 커버(11)의 길이방향의 양단부의 상단 코너부는 반송하는 용기(PC)보다 상측 부분을 전체적으로 원호상으로 만곡시키는 것이 바람직하다. 구체적으로는 도 8에 나타내는 것처럼, 커버(11)의 길이방향의 양단부에서 내측으로 커버(11) 높이(H)의 적어도 30% 정도의 영역(가로방향 영역)(R1) 및 커버(11)의 상단부로부터 하부 측에 커버(11)의 높이의 적어도 30% 정도의 영역(높이방향 영역)(R2)를 전체적으로 원호상으로 만곡시키는 것이 바람직하며, 곡률반경이 70mm이상인 원호상으로 만곡시키는 것이 보다 바람직하다.

또 용기(PC)를 반송방향으로 직교하는 방향(폭 방향)의 단면 형상에 대해서는, 반송하는 용기(PC)보다 상측 부분을 전체적으로 원호상으로 만곡시키는 것이 바람직하다. 구체적으로는 도 9에 나타내는 것처럼, 커버(11)의 정부로부터 하부 측에 커버(11)의 높이(H)의 50~80% 정도의 영역(높이방향 영역)(R3)을 원호상으로 형성하는 것이 바람직하고, 곡률반경이 170mm 정도의 원호상으로 만곡시키는 것이 보다 바람직하다.

또, 과열수증기는 증기토출노즐(13)에 공급되며, 증기토출노즐(13)을 통해서 증기토출유닛(12)에서의 용기(PC)의 반송방향의 상류 측으로 공급되도록 되어 있다.

이런 종류의 가열수축장치에서는 용기가 냉기를 수반하여 커버 안으로 진입하기 때문에, 커버 안의 분위기 온도는 하류 측에 비해서 상류 측이 낮고 또 종래의 가열수축장치에는 가열수증기가 증기토출유닛의 용기 반송방향의 하류 측에 공급되고 있으므로, 증기토출유닛의 용기 반송방향의 상류 측 토출온도가 하류 측의 토출온도에 비해 낮고, 커버 안의 상류 측에 결로가 발생하기 쉽다는 문제가 있었다. 그러나 이 가열수축장치(1)에서는, 상술한 것처럼 커버(11) 안의 상류 측에 증기토출노즐(13)을 배설하여 위쪽으로 과열수증기를 토출함과 동시에 과열수증기를 증기토출유닛(12)의 용기(PC) 반송방향의 상류 측으로 공급하도록 했기 때문에, 증기토출유닛(12)의 용기(PC) 반송방향의 상류 측의 토출온도가 하류 측의 토출온도에 비해 높아져서 커버(11) 안의 상류 측의 분위기온도가 저하하기 어렵고, 커버(11) 안의 상류 측에 결로가 발생하기 어려워지게 된다.

상술한 것처럼, 증기토출유닛(12)의 용기(PC) 반송방향의 상류 측의 토출온도를 하류 측의 토출온도보다 높게 하면, 반대로 커버(11) 안의 하류 측의 분위기온도가 저하하기 쉬워서 커버(11) 안의 하류 측에 결로가 발생하기 쉽게 되지만, 표 1에 나타나는 실험 데이터에서 알 수 있듯이 운전을 개시할 때, 커버(11) 안의 온도가 160℃에 도달한 시점에서 10분 경과 후에 용기(PC)를 커버(11) 안에 공급하기 시작함으로써, 커버(11) 안의 하류 측에서 용기(PC)에 낙하할 우려가 있는 결로의 발생을 억제할 수 있다.

표 1에 나타내는 것처럼, 실험은 2회 실시하였다. 가동 시에 예열(暖氣運轉) 을 10분간 실시한 후, 슈퍼 히터의 온도를 370℃로 설정한 상태에서 커버(11) 안을 가열하고 커버 내 온도가 150℃에 도달한 시점으로부터 슈퍼 히터의 온도를 240℃로 변경한 점은, 양 실험과 공통되지만 표 1 및 도 7(a),(b)에 나타내는 것처럼 실험번호 A는 커버 내 온도가 160℃에 도달한 시점에서 5분이 경과 후(커버 내 온도: 163℃, 경과 시간: 42분)에 용기(PC)의 공급을 개시한 것에 반해서, 실험번호 B는 커버 내 온도가 160℃에 도달한 시점으로부터 10분이 경과 후(커버 내 온도: 163℃, 경과 시간: 50분)에 용기(PC)의 공급을 개시하였다. 또한, 상술의 실험에서는 도 8에 나타내는 것처럼 커버(11) 내의 하류 측에서의 증기토출유닛(12)의 상부 공간의 온도를 측정하여 이를 커버 내 온도로 하였다.

실험 결과는 표 1에 나타내는 것처럼 커버 내 온도가 160℃에 도달한 시점으로부터 5분이 경과 후에 용기(PC)의 공급을 개시한 실험번호 A는 도 9에 나타내는 커버(11)의 내면에서의 Rb, Rc, Rd의 영역에 결로가 발생한 것에 반해서, 커버 내 온도가 160℃에 도달한 시점으로부터 10분이 경과 후에 용기(PC)의 공급을 시작한 실험 번호 B는 커버(11)의 내면에서의 Rc, Rd의 영역에 결로가 발생했지만 Rb의 영역에는 결로가 발생하지 않았다.

도 9에 나타내는 커버(11)의 내면에서의 Ra의 영역은 용기(PC)를 반송하는 반송 컨베이어(C)의 바로 윗부분에 위치하여 이 영역에 결로수가 부착되면, 결로수가 낙하하여 용기(CP) 내에 들어갈 가능성이 있으므로, 결로가 생기는 것은 바람직하지 않다. 커버(11)의 내면에서의 Rb의 영역은 증기토출유닛(12)의 바로 위 만곡부에 위치하여 이 영역에 부착된 결로수는 커버(11)의 만곡된 내측면을 타고 흘러내리거나 낙하하여도 용기(PC) 내에는 들어가지 않지만, 용기(PC)에 낙하할 리스크를 없애기 위하여 결로가 생기지 않는 것이 바람직하다. 커버(11)의 내면에서의 Rc의 영역은 증기토출유닛(12)의 외측 만곡부에서의 용기(PC)의 개구부(開口部)보다 상측에 위치하여 이 영역에 부착된 결로수는 커버(11)의 만곡된 내측면을 타고 흘러내리므로 용기(PC) 내에는 들어가지 않는다. 커버(11)의 내면에서의 Rd의 영역은 증기토출유닛(12)의 외측 수직부에서 용기(PC)의 개구부보다 하측에 위치하여 이 영역에 부착된 결로수는 커버(11)의 수직 내측면을 타고 흘러내리므로 용기(PC) 내에는 들어가지 않는다. 이 때문에 Rc 및 Rd의 영역에서의 결로는 문제가 되지 않는다.

상술한 바와 같이, 커버(11)의 내면에서의 Ra 영역에 결로가 발생하지 않으면 용기(PC) 내에 결로수가 들어가지는 않는다고 생각할 수 있지만, 결로 발생 범위의 일간변동 등을 고려하여 Ra 및 Rb의 영역에 결로가 발생하지 않는 실험번호 B의 가동상태를 ○(적정)이라고 평가하고 Rb의 영역에 결로가 발생한 실험번호 A의 가동 상태를 ×(부적정)라고 평가했다.

상술의 실험에 의해, 커버 내 온도가 160℃ 이상, 예를 들면 160~180℃ 정도에 도달한 시점부터 8분 이상, 예를 들면 8~12분 정도, 바람직하게는 10분이 경과 후에 용기(PC)의 공급을 개시하는 것이 바람직하다. 또한, 실험번호 B에서는 커버 내 온도를 160℃에 도달한 시점부터 10분 이상 경과시키고 있으므로 과열수증기에 의한 커버 안의 온도 변화는 안정되고 있어 커버 내 온도와 과열수증기의 온도는 거의 같다고 생각할 수 있다.

이상과 같이, 커버 안에 과열수증기를 토출하는 증기토출유닛을 설치하고, 커버 안을 통과하는 용기에 피감된 원통상 라벨을 과열수증기에 의해 가열함으로써 원통상 라벨을 열수축시키는 가열수축장치에 있어서, 커버 내에서의 결로의 발생을 억제하는 결로 발생 억제 구조로서, 열 전달이나 결로의 발생을 균일화하기 위해 급격한 형상 변화가 없는 매끄러운 면으로 구성한 커버 형상으로 함으로써 커버 안의 온도 분포가 균일화됨과 동시에, 결로가 발생한 경우라도, 결로의 발생 상태가 균일화되어, 이에 따라 커버의 형상 변화가 급격한 부분에서 발생한 결로가 억제된다.

커버는, 용기를 반송방향으로 직교하는 방향의 단면 형상을, 상부가 반원호상으로 만곡된 형상으로 함과 동시에, 용기 반송방향의 단면 형상을, 용기 반송방향의 상류 측 및 하류 측 단부에서의 상단 코너부가 원호상으로 만곡된 형상으로 함으로써 커버 안의 용기 입구 부분 및 출구 부분에 과열수증기가 체류하지 않아 과열수증기의 흐름이 원활하게 되므로 커버 안의 분위기온도가 균일화됨과 동시에, 결로가 발생한 경우라도, 결로수가 커버 내면에 타고 흘러내리므로 결로수가 용기 내에 낙하하지 않는다.

또, 용기가 냉기를 수반하여 커버 안으로 진입하기 때문에, 커버 안의 용기 반송방향의 상류 측에 결로가 발생하기 쉽지만, 커버 안의 용기 반송방향의 상류 측으로 위쪽에 과열수증기를 토출하는 증기토출부를 설치함과 동시에 과열수증기를 증기토출유닛의 용기 반송방향의 상류 측으로 공급함으로써, 커버 안의 용기 반송 방향의 상류 측의 분위기온도가 저하하기 어려워, 커버 안의 용기 반송방향의 상류 측에 결로가 발생하기 어렵게 된다.

또 상술한 실시예에서는, 커버 안을 통과하는 용기 내에 결로수가 들어가지 않도록 하기 위해, 커버 내 온도가 160℃에 도달한 시점부터 10분이 경과 후에 커버 안으로의 용기의 공급을 개시하는 것이 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 커버 내면의 용기 반송경로의 바로 윗부분이나, 용기 반송경로의 양측에 배설되는 증기토출유닛의 바로 윗부분에 결로가 발생하지 않도록 장치의 구성요건에 맞게 커버 안으로의 용기의 공급 개시 타이밍 지침이 되는 커버 내 온도나 경과 시간을 적절히 설정하면 좋다.

상기 건조 존(ZB)에는, 반송 컨베이어(C)의 폭방향 양측에 핀 튜브 타입의 가열공기생성용 열교환기(15)가 내장되어 소정온도의 가열공기를 토출하는 복수의 공기분출개구부(14a)가 형성된 가열공기 분출유닛(14)과, 가열공기생성용 열교환기 (15)의 튜브에 접속된 증기 헤더(16)와, 용기(PC)의 상방 개구부에서 용기(PC) 내에 공기를 내뿜음으로써 용기(PC) 내부의 수증기를 배출하는 에어 노즐(17)이 배설되어 있어 가열공기 분출유닛(14)에 도입된 공기가 가열공기생성용 열교환기(15)를 통과함으로써 소정온도의 가열공기가 생성되어, 공기분출개구부(14a)에서 용기(PC) 주위를 향해서 내뿜어지도록 되어 있다.

또, 반송 컨베이어(C)는 도 3에 나타내는 것처럼, 원통상 라벨(L)이 피감된 용기(PC)를 탑재하는, 다수의 흡인구멍(h)이 반송방향으로 소정 속도로 형성된 반송 벨트(db)를 구비하고 있고, 이 반송 벨트(db)의 바로 아래에는 윗면이 개방된 흡인 박스(18)가 배설되어 후술하는 용기유지용 블로어(29)에 접속되어 있다. 따라서, 반송 벨트(db)에 탑재한 용기(PC)는 흡인구멍(h) 부분에서 반송 벨트(db) 상에 흡인 유지되어 쉽게 전도되지 않도록 되어 있다.

기기 집적부(3)에는, 도 6에 나타내는 것처럼 증기 보일러(20)에 의해 생성된 수증기를 공급하는 증기 배관(21)과, 이 증기 배관(21)에 의해 공급된 수증기를 가열하여 160~180℃ 정도의 과열수증기를 생성하는 슈퍼 히터(22)와, 증기 배관(21)에 의해 공급되는 수증기의 증기공급압을 검출하는 압력 센서(23)와, 소정 유량의 수증기를 슈퍼 히터(22)에 공급하기 위해서 압력 센서(23)에 의해 검출된 증기공급 압에 따라 증기공급로를 개폐하는 전동 밸브(24)와, 수증기의 증기 헤더(16)로의 공급압력을 조정하는 압력조정밸브(25)와, 가열공기생성용의 공기를 가열공기분출유닛(14)에 공급하는 건조용 블로어(26)와, 건조용 블로어(26)의 상류 측으로 배설되는 예열유닛(27) 및 필터장치(28)와, 흡인 박스(18) 내의 공기를 배출하는 용기유지용 블로어(29)와, 열수축 존(ZA) 내의 잉여수증기를 예열유닛(27)에 공급하는 배기용 블로어(30)와, 가열공기생성용의 공기를 예열하기 위해 사용된 잉여수증기를 응축시키는 응축용 열교환기(31)가 배설되어 있다.

상기 예열유닛(27)은 배면 측 하부에 설치된 용기(PC)의 반송방향으로 연장되는 챔버(27a)와, 이 챔버(27a)를 용기(PC)의 반송방향으로 관통하는 가열공기생성용의 공기를 통하는 4개의 구리관(27b)으로 구성되어 있으며, 배기용 블로어(30)에 의해 공급되는 열수축 존(ZA) 내의 잉여수증기는 챔버(27a)를 통과하여 예열유닛(27)의 상부에 배설된 응축용 열교환기(31)에 공급되도록 되어 있다. 따라서, 가열공기생성용의 공기는 구리관(27b) 안을 통과할 때에 챔버(27a) 내의 잉여수증기와 열교환하여 예열된 상태로 가열공기 분출유닛(14)으로 공급된다.

응축용 열교환기(31)는 핀 튜브 타입의 열교환기 본체(31a)와, 이 열교환기 본체(31a)를 수용하는 케이싱(31b)으로 구성되어 있으며, 열교환기 본체(31a)의 튜브에는 수돗물이 공급됨과 동시에, 케이싱(31b) 내에는 예열유닛(27)의 챔버 (27a)를 통과한 잉여수증기가 공급되도록 되어 있다. 따라서, 케이싱(31b) 내에 공급된 잉여수증기는 열교환기 본체(31a)의 튜브 안을 통과하는 수돗물과 열교환함으로써 응축하여 케이싱(31b)의 하부에 설치된 배수구에서 배수관수로 배출되도록 되어 있다.

이상과 같이, 이 가열수축장치(1)에서는 용기(PC)의 몸체에 피감된 원통상 라벨(L)을 가열처리실(2)의 열수축 존(ZA)에 공급된 160~180℃ 정도의 과열수증기에 의해 가열수축시키므로, 수증기에 의한 가열을 실시하는 경우와 마찬가지로 쉬링크 라벨에 인쇄되어 있는 디자인이나 글자가 삐뚤어지기 어려워 깨끗하게 마무리할 수 있다.

게다가, 수증기는 쉽게 응축하여, 잠열(증발의 엔탈피)을 방출하게 되는데, 과열수증기는 그 엔탈피의 일부가 감소할 뿐, 포화온도로 저하하기 전까지는 완전히 응축하는 것은 아니므로, 수증기에 의한 가열을 실시하는 경우와는 다르며, 용기(PC)나 원통상 라벨(L)의 표면에 물방울이 거의 부착하지는 않지만, 가열처리실 (2) 내에 공급된 과열수증기가 용기(PC)와 원통상 라벨(L)의 표면에 접촉함으로써 포화온도 이하로 저하하여 용기(PC)와 원통상 라벨(L)의 표면에 작은 물방울이 부착할 가능성이 있다.

그러나 이 가열수축장치(1)에서는, 가열처리실(2)에서의 열수축 존(ZA)의 하류 측의 건조 존(ZB)에 있어서, 에어 노즐(17)이 용기(PC)의 상방 개구부에서 용기(PC) 내에 공기를 내뿜음으로써 용기(PC) 내부의 수증기를 배출하는 것으로 용기 (PC) 내표면에 작은 물방울이 부착했더라도 그 물방울을 증발시키도록 되어 있다. 또, 가열공기 분출유닛(14)이 소정온도의 가열공기를 내뿜음으로써 용기(PC)나 원통상 라벨(L)의 외표면에 작은 물방울이 부착했더라도 그 물방울을 증발시키도록 되어 있다. 따라서, 용기(PC)와 원통상 라벨(L)의 표면, 용기(PC)의 내표면에 물방울이 전혀 부착하지 않은 상태로 원통상 라벨(L)이 장착된 용기(PC)를 액체 음료의 충전공정으로 넘길 수 있다.

또, 가열처리실 내의 커버 두께를 1.2mm에서 1.5mm로 변경하고, 형상을 돔형에서 용기의 반송방향으로 직교하는 방향의 단면 형상을 상반부가 반원호상으로 만곡된 형상을 가지고 있음과 동시에, 용기의 반송방향의 단면 형상을 용기의 반송방향의 상류 측 및 하류 측 선단에서의 상단 코너부가 원호상으로 만곡된 형상을 가지고 있는 것으로 변경하였다. 더하여, 과열수증기의 증기토출유닛에서의 증기토출노즐을 커버 안의 상류 측에 배설하여 상방으로 과열수증기를 토출함과 동시에, 과열수증기를 증기토출유닛에서의 용기의 반송방향의 상류 측으로 공급하도록 변경하였다. 이상의 변경에 의해, 커버에서 용기로 낙하할 우려가 있는 결로를 방지할 수 있다. 또한, 커버 내의 온도가 160℃에 도달한 시점부터 10분이 경과 후에 용기를 커버 안에 공급하기 시작함으로써 커버 안의 하류 측으로의 용기에 낙하할 우려가 있는 결로의 발생을 보다 억제할 수 있다.

또, 이 가열수축장치(1)에서는 예열유닛(27)이 가열처리실(2)에서의 열수축 존(ZA) 내의 잉여수증기를 이용하여 가열공기생성용의 공기를 예열하도록 되어 있으므로, 용기(PC)나 원통상 라벨(L)에 부착한 작은 물방울을 증발시키기 위해 용기 (PC)나 원통상 라벨(L)에 내뿜는 소정온도의 가열공기를 효율적으로 생성할 수 있어서 에너지 효율도 좋다.

또, 잉여수증기를 그대로의 상태로 외부로 배출하면, 잉여수증기가 굴뚝에서 뭉게뭉게 피어오르면서 옥외로 방출되게 되는데, 이 가열수축장치(1)는 가열공기생성용의 공기를 예열하기 위해서 사용한 후의 잉여수증기를 응축용 열교환기(31)를 통과시킴으로써 냉각하여 응축시키도록 되어 있으므로, 배수관수로 배출할 수 있어 잉여수증기를 그대로의 상태로 외부로 배출하는 경우에 비해서 주변에 대한 이미지가 좋음과 동시에, 잉여수증기를 배출하기 위한 배기 덕트 등이 불필요하게 된다는 이점이 있다.

또, 잉여수증기를 응축시킨 배출수는 70~80℃, 응축용 열교환기(31)에 공급되는 냉각용의 수돗물은 잉여수증기와 열교환함으로써 50℃ 정도까지 승온되므로, 이러한 배수관수와 온수를 증기 보일러(20)에 공급하여 재이용함으로써, 수증기의 생성효율을 더욱 향상시킬 수 있다.

또, 상술한 것처럼 가열처리실(2) 내에 공급하는 과열수증기의 공급온도를 원통상 라벨(L)을 형성하고 있는 쉬링크 라벨의 한계수축률까지 열수축시키기 위한 열수축 온도인 100℃ 부근을 크게 웃도는 온도, 예를 들면 160℃~180℃ 정도로 설정해 두면, 용기(PC)에 피감된 원통상 라벨(L)이 가열처리실(2) 내에 진입한 후, 신속하게 필요한 수축률까지 열수축을 일으키게 되어, 동일 온도의 가열공기에 의해 가열하는 경우나 수증기에 의해 가열하는 경우에 비해서, 가열처리실 내의 통과 시간을 극단적으로 단축할 수 있으므로, 가열처리실(2)에서의 열수축 존(ZA)의 길이를 짧게 할 수 있어, 장치 전체의 공간 절약화를 도모할 수 있게 됨과 동시에, 수증기에 의해 가열하는 경우에 비해서 증기공급량을 줄일 수 있다는 이점도 있다.

또한, 상술한 실시형태에서는, 가열처리실(2) 내의 건조 존(ZB)에 있어서, 에어 노즐(17)이 용기(PC) 내에 공기를 내뿜음으로써 용기(PC) 내부의 수증기를 배출하도록 되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 에어 노즐(17)을 생략하는 것도 가능하다.

또, 상술한 실시형태에서는, 액체 음료를 충전 전의 용기(PC)의 몸체에 원통상 라벨(L)을 장착하고 그 후에 용기(PC)에 액체 음료를 충전하여 밀봉하는 경우에 대해서 설명했으나 이에 한정될 것은 아니며, 내용물을 충전밀봉한 용기에 라벨을 장착하는 경우에 대해서도 적용할 수 있다. 특히, 습기에 약한 떠먹는 식품, 종이 용기, 종이 라벨이 접착되어 있는 용기 등에 적합하다.

본 발명은 물품의 일부 또는 전체를 덮고 있는 쉬링크 라벨 및 포장재 등을 가열수축시키는 경우에 이용할 수 있다.

1...가열수축장치
2...가열처리실
2a...문
3...기기 집적부
4...제어판
11...커버
12...증기토출유닛(증기공급장치)
12a...토출구멍
13...증기토출노즐
14...가열공기 분출유닛(가열공기 송풍장치)
14a...공기분출개구
15...가열공기생성용 열교환기(가열장치)
16...증기 헤더
17...에어 노즐
18...흡인 박스
20...증기 보일러(증기공급장치)
21...증기 배관(증기공급장치)
22...슈퍼 히터(증기공급장치)
23...압력 센서(증기공급장치)
24...전동 밸브(증기 공급 장치)
25...압력조정밸브
26...건조용 블로어
27..예열 유닛(예열장치)
27a...챔버
27b...구리관
28...필터장치
29...용기유지용 블로어
30...배기용 블로어
31...응축용 열교환기(증기응축장치)
31a...열교환기 본체
31b...케이싱
C...반송 컨베이어
L...원통상 라벨
db..반송 벨트
h...흡인구멍
PC...플라스틱 용기
ZA...열수축 존
ZB...건조 존

Claims

물품의 일부 또는 전부가 쉬링크 라벨에 의해 덮인 라벨 피복체의 반송로를 감싸는 가열처리실과,
가열처리실 내에 과열수증기를 공급함으로써 가열처리실 안을 통과하는 라벨 피복체의 쉬링크 라벨을 열수축시키는 증기공급장치와,
소정온도의 가열공기를 생성하는 가열공기 생성장치와,
과열수증기가 공급된 가열처리실 안을 통과함으로써 물방울이 부착된 라벨 피복체에 가열공기 생성장치에 의해 생성된 가열공기를 뿜어냄으로써 물방울을 증발시키는 가열공기 송풍장치를 구비하고,
상기 가열공기 생성장치는,
가열처리실 안의 잉여수증기를 이용하여 공기를 예열하는 예열장치와,
예열장치에 의해 예열된 공기를 소정온도까지 가열하는 가열장치를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 쉬링크 라벨의 가열수축장치.
제1항에 있어서,
가열처리실 안의 잉여수증기를 냉각하여 응축시키는 증기응축장치를 구비하고 있는 쉬링크 라벨의 가열수축장치.