WO2014069731A1 - 트레이 밀봉 장치 및 그것의 히터 유닛 - Google Patents

트레이 밀봉 장치 및 그것의 히터 유닛 Download PDF

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tray
heater unit
heat transfer
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heating element
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안중근
임용수
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비엘티 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a tray sealing device, and more particularly to a tray sealing device capable of sealing a tray by heat-sealing a thermoplastic film (“seal film”) at the edges of two openings of the tray, and to such a tray sealing device. It relates to a heater unit used.
  • a tray sealing device is used to provide food such as wet foods and brittle foods in a packaged disposable tray to customers.
  • food trays can be stored for a long time without being deteriorated by air, they are convenient for cold storage, and convenient for transporting and storing food during outdoor activities.
  • the device is on the market.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a known tray sealing device.
  • a conventional tray sealing apparatus may include a seal film supply unit provided with a plurality of rollers 101 on which a thermoplastic seal film RO wound in a roll form and a tray T may be inserted.
  • a base body 100 provided with a tray accommodation hole 102;
  • a cover unit 200 pivotally coupled to an upper surface of the base body 100;
  • a heating plate 300 is provided.
  • the heating plate 300 is usually formed of aluminum or stainless steel, and an electric heating element (not shown) is coupled to the rear surface of the heating plate 300.
  • an electric heating element (not shown) is coupled to the rear surface of the heating plate 300.
  • heat is generated in the heat transfer body, and the heat plate is heated to a predetermined temperature (eg, 160 ° C to 180 ° C) by this heat.
  • a cutter 201 is disposed on the lower surface of the cover unit 200 between the seal film supply part and the tray accommodating cavity 102.
  • the seal film a dry laminated film made of a polyethylene terephthalate (PET) film and a polypropylene (PP) film is mainly used.
  • the disposable tray (T) is typically molded of PP or PET, and has an edge around the opening.
  • the user turns on the sealing device 10 so that the heating plate 300 may reach a predetermined temperature (eg, 160 ° C to 180 ° C) by a heat transfer body (not shown). Wait until.
  • a predetermined temperature eg, 160 ° C to 180 ° C
  • the tray T containing the food is inserted into the tray receiving cavity 102, and the seal film is disposed to cover the opening of the tray T by pulling the seal film from the seal film supply part. Then, when the cover unit 200 of the tray sealing apparatus 10 is closed, the said seal film is cut
  • the heating plate 300 needs to be heated up to a temperature above the melting point of the seal film, so that a long time and a lot of energy are consumed for this heating.
  • the heated plate 300 once heated does not cool rapidly after fusion is completed, and thus retains latent heat for a long time, thereby causing various problems discussed below.
  • the area of the heating plate 300 is large because the heating plate 300 must cover the tray to be sealed sufficiently and also supports or embeds the heating element and related components. Wide and relatively thick;
  • the heating plates are usually 300 cm 2. (15 cm x 20 cm) or more, and a thickness of about 1 cm or more. In other words, the volume of the heating plate is relatively large.
  • the heating plate having a large volume needs to be heated to a temperature required to fuse the seal film to the disposable tray, for example, about 160 ° C to 180 ° C. This long, high power consumption.
  • the power consumption used in conventional food tray sealing devices typically ranges from about 550 W to 1,000 W and utilizes 110V or 220V AC power.
  • such a power consumption usually takes a long time of about 5 minutes or longer to heat the heating plate having the above configuration to about 160 ° C to 180 ° C, which is a temperature range used for sealing the disposable tray initially.
  • a particularly important problem in the conventional food tray sealing apparatus is that, as described above, since the volume of the hot plate is large, latent heat remains on the hot plate after the end of the welding, and it takes a considerable time for the hot plate to cool down. will be.
  • latent heat due to latent heat, it is known that it takes about two times or more of the time required for heating to naturally cool the heating plate to a temperature before heating, which causes various problems.
  • the latent heat is maintained on the heating plate for a long time, it is likely that the user inadvertently touches the heating plate and causes burns.
  • the heating plate since the heating plate must be continuously or repeatedly heated in a state where latent heat is maintained, parts around the heating plate may be overheated.
  • the tray In addition, during sealing of the tray, it is extensively heated to a portion other than the fusion portion of the seal film (that is, the opening edge portion of the food tray), causing the tray to become crushed or distorted, or the seal film is applied to the heating plate. It may stick and leave marks of the heating plate on the upper surface of the seal film. If the tray is deformed in this manner, it may cause discomfort to the customer, and it may be difficult to stack and store several trays in a storage place such as a refrigerator, so that the sealing operation may be necessary again.
  • a portion other than the fusion portion of the seal film that is, the opening edge portion of the food tray
  • the seal film is applied to the heating plate. It may stick and leave marks of the heating plate on the upper surface of the seal film. If the tray is deformed in this manner, it may cause discomfort to the customer, and it may be difficult to stack and store several trays in a storage place such as a refrigerator, so that the sealing operation may be necessary again.
  • thermal stress is continuously and cumulatively applied to other constituent members such as the base body or cover unit of the food tray sealing apparatus. Therefore, when the main body case of the tray sealing device or the like is made of a material weak in heat, it may be easily deformed or damaged by thermal stress.
  • thermoplastic resin such as an ABS resin having excellent moldability and inexpensiveness
  • materials such as a main body case of a food tray sealing device.
  • a part that receives a lot of heat may be manufactured from a metal material such as steel, but in this case, the weight of the whole device is greatly increased along with the increase in manufacturing cost, making it difficult to move or handle the sealing device. Make.
  • the degree of freedom in design for the product appearance is very low.
  • the heating plate is kept for a certain period of time with latent heat. Since it is different, it is difficult to control the temperature of a heating plate suitably. In other words, in fusion bonding the seal film to the tray, it is difficult to secure suitable fusion conditions or appropriate cooling conditions after fusion.
  • the seal film may be too melted to obtain an adequate sealing effect.
  • the heating plate is slowly cooled while retaining latent heat, the heating plate is separated from the seal film in a state in which the fused seal film is not sufficiently cured and the fusion surface has some adhesiveness. As a result, the fusion surface of the seal film is difficult to be smoothly formed.
  • the tray sealing apparatus may be provided with a temperature control means of the heating plate (or an insulator for heating the same) in consideration of the temperature of the heating plate temperature, the heating cycle, the cumulative sealing number, and the like.
  • a temperature control means of the heating plate or an insulator for heating the same
  • the sealing operation is inevitably performed at irregular intervals. Therefore, since the level of latent heat maintained on the heating plate or the temperature of the heating plate and its surroundings vary according to the number of sealing times or the time interval, there are many variables to be detected and analyzed for proper control of the welding temperature and time. Therefore, it is very difficult to provide a means for precisely controlling the welding condition and the cooling condition after the end of the welding, and a considerable cost is additionally required to prepare such a control means.
  • the enter line device is provided with a heating plate on which a plurality of electric heating elements are mounted.
  • An opening part is formed in the center part in this heating plate, and a bearing is arrange
  • the entertainer device is configured to mount a silicone rubber having a cushion on the tray support portion to absorb a shock that may be applied to the tray support portion by the heating plate during welding.
  • the central opening of the heating plate of the entertaining device is not intended to shorten the heating time, but is provided to secure a space for disposing other components such as a bearing.
  • the purpose of solving the problem of the impact on the tray support part by the heating plate is to solve the problem.
  • the opening is not made in consideration of problems due to the long heating time of the heating plate, the high power consumption, and the latent heat caused by the heating plate. If bearings or the like are placed in the central opening, they may rather hinder the removal of latent heat of the heating plate.
  • the heating plate of the entertaining apparatus in order to have sufficient strength despite the provision of the opening, it must have a sufficient thickness. Therefore, it can be seen that a considerable time is required for heating the heating plate, and the power consumption is high, and the volume of the heating plate is still large, and thus, there are various problems such as the cooling delay caused by the latent heat described above.
  • the purpose is to reduce the power consumption and to suppress the user's image by using the instantaneous heating Rutenox heater (Ruthenox heater).
  • Rutenox heater refers to a known heater configured to enable instant heating by applying high power in a short time.
  • a plurality of Luthenox heating elements are set on the rear surface of a wide heating plate according to the sizes of the plurality of types of sealing target trays, and a heating element suitable for the dimensions of the sealing target trays is selected through a selection switch during the sealing operation. It is configured to be turned on.
  • the thickness of the heating plate may also be thick.
  • the heating plate Even if the heating plate is heated quickly by a high instantaneous voltage, due to its large area and thick thickness, i.e., a large volume, it is not rapidly cooled and maintains latent heat for a considerable time. In other words, even in the case of the GMP apparatus, the latent heat remains on the heating plate after the sealing film is fused, and the heating plate is continuously maintained at a high temperature when the welding is continuously performed at a short time interval.
  • the present invention has been made in view of the problems in the related art as described above, has low power consumption, short time for fusion, and cools within a short time after fusion, so that latent heat remains little and is manufactured at low cost. It is an object of the present invention to provide a tray sealing device that can be used.
  • a tray sealing device for sealing a tray having a constant width edge around an opening with a thermoplastic seal film.
  • the tray sealing device includes: a base body having an upper surface and a tray accommodating cavity for receiving the tray such that an edge of the tray is supported on the upper surface; A heater unit for heating and sealing the seal film to an edge of the tray accommodated in the tray receiving cavity so that the tray is hermetically sealed by the seal film, the heater unit having a main surface of a predetermined width; And a thin strip-shaped heat transfer body formed in a closed curve shape corresponding to the shape of the edge of the tray.
  • the heat transfer body may include a main surface of the heat transfer body disposed to face the edge of the tray with the seal film interposed along the entire edge of the tray when the seal film is fused. It is configured to apply to the seal film.
  • a tray sealing apparatus for sealing a tray having a border of a predetermined width around an opening with a thermoplastic seal film
  • the tray sealing apparatus comprising a tray receiving cavity having an upper surface and an inlet and formed on the upper surface
  • the tray receiving cavity includes a base body for receiving the tray such that an edge of the tray is supported around the inlet;
  • a heater unit for heating and sealing the seal film to an edge of the tray accommodated in the tray receiving cavity so that the tray is hermetically sealed by the seal film, the heater unit having a main surface of a predetermined width;
  • a thin strip-shaped heat transfer body formed in a closed curve shape corresponding to the shape of the edge of the tray, and an insulation frame configured to support the insulation frame in close contact with the insulation frame on the back surface opposite to the main surface of the heat transfer body.
  • the heat transfer body may include heat generated by the heat transfer body by a main surface of the heat transfer body facing the edge of the tray with the seal film interposed along the entire edge of the tray when the seal film is fused.
  • Tray sealing device characterized in that configured to apply to the seal film.
  • a heater unit for a tray sealing device as described above, for sealing and fusion sealing a seal film to a tray having a constant width rim around an opening.
  • the heater unit is formed in a closed curve shape corresponding to the shape of the tab portion of the tray, and has a horizontal principal surface having a predetermined width and a strip-shaped heat transfer member much thinner than the width of the main surface. electric heating element).
  • the heat transfer body when the sealing film is fused, the main surface of the heat transfer body is disposed facing the edge of the tray between the seal film along the entire edge of the tray, heat generated in the heat transfer body Is applied to the seal film.
  • a heater unit for a tray sealing apparatus in which a seal film is fused to the rim so as to seal a tray having a rim having a constant width around the opening, the main surface of the constant width is provided. And a thin strip-shaped heat transfer body formed in a closed curve shape corresponding to the shape of the edge of the tray, and an insulation frame configured to be supported in close contact with the insulation frame on the rear surface opposite to the main surface of the heat transfer body.
  • a heater unit comprising a.
  • the heat transfer member may include a main surface of the heat transfer body facing the edge of the tray along the entire edge of the tray when the seal film is fused, so that heat generated from the heat transfer body may be disposed. It is configured to apply to the seal film.
  • the present invention is characterized in that i) the heat transfer body has a narrow width of the principal surface and a thin strip shape compared to the main surface, and is formed in a closed curve shape of a shape corresponding to the edge of the tray, and ii) the heat transfer.
  • the main surface of the sieve is disposed so as to face the upper surface of the rim of the tray, and iii) the heat transfer body is configured to directly apply fusion heat to the seal film.
  • the thin strip-shaped heat transfer body has a very small volume (e.g., one hundred thousandth of a conventional heating plate), and thus can be heated in a very short time until the temperature required for welding (e.g., 160 to 180 deg. C). Not only can it be, it can also be cooled down quickly when the power is turned off.
  • the heat transfer body formed in a closed curve shape corresponding to the edge shape around the opening of the tray may directly heat the seal film without heating a separate heating plate as in the prior art. Therefore, the power consumption is very low because only the heating element itself is heated and the heating element can be formed to have a very small volume.
  • a heating plate having a large volume which has been a main cause of latent heat for a long time, is not used, the heat transfer body is cooled within a short time after completion of welding, so that latent heat is hardly left.
  • heat of fusion may be applied intensively in a narrow area well defined by the principal surface of the heat transfer body, along the edge around the opening of the tray.
  • heat is not substantially added to the part which does not need heating other than a fusion
  • the present invention since a large volume of the heating plate is not used, various problems that may be caused in relation to the latent heat remaining on the heating plate can be solved. Specifically, the user can avoid getting burned by latent heat. In addition, deformation of the sealing target tray can be suppressed due to latent heat. Furthermore, in the prior art, due to the latent heat retained by the heating plate, it is possible to avoid that the fusion conditions vary depending on the number of fusions and the time interval. Therefore, it is not necessary to separately provide a separate temperature detection or control means in this regard.
  • the heat transfer body can be quickly heated after the power supply connection, it is not necessary to keep the heat transfer body in a preheated state, and therefore, it is not necessary to keep the sealing device in the ON state when the tray sealing device is not in use. Thus, the power consumption can be further lowered.
  • each fusion welding condition may be almost the same as the initial fusion condition. Therefore, a consistent fusion line can be obtained without providing separate complicated temperature detection and control means.
  • structural members such as a cover unit and a base body may be made of a synthetic resin material having good moldability such as thermoplastic resin of ABS and low cost. By using these materials, the structural members can be manufactured by injection molding or the like, so that design freedom of appearance can be improved, and a tray sealing apparatus with a beautiful appearance can be manufactured at low cost.
  • FIG. 1 is a perspective view of a conventional tray sealing apparatus.
  • FIG. 2 is a partially broken perspective view of a tray sealing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view showing a state in which the cover unit is partially disassembled in the tray sealing apparatus shown in FIG. 2.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view showing a state in which the cover unit is partially disassembled in the tray sealing apparatus shown in FIG. 2.
  • FIG. 4 is a perspective view of a heater unit of the tray sealing device of the present invention.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view of the heater unit shown in FIG. 4.
  • 6A and 6B are enlarged cross-sectional views taken along arrows A-A and B-B of FIG. 4, respectively.
  • Figures 7a and 7b is a diagram illustrating the heating elements applicable to the heater unit of the present invention
  • 7c is a cross-sectional view of the heating element taken along the direction of the arrow C-C and arrow C'-C 'of FIGS. 7A and 7B.
  • FIG. 2 is a partially broken perspective view of the tray sealing apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is an exploded perspective view showing a state in which the cover unit is partially disassembled of the tray sealing apparatus shown in FIG. 2.
  • a tray sealing apparatus 1 includes a base body 10 and a hinge shaft XX to open and close a top surface of the base body 10.
  • the cover unit 20 is pivotally coupled to the base body 10, and a heater unit 30 mounted on the bottom surface of the cover unit 20.
  • the base body 10 is provided with a seal film supply unit 40 in which a seal film is stored in a roll form so as to supply a seal film f for sealing the tray T to be sealed.
  • a seal film supply unit 40 is integrally provided in the base body 10
  • the film supply unit 40 is a separate unit separate from the base body 30. May be provided.
  • the base body 10 is provided with a tray accommodation cavity CV and a seal film outlet 12 for accommodating the tray T.
  • a tray accommodation cavity CV On the upper surface of the base body 10, it is preferable that an upward protrusion rim 11 of a predetermined height and width is provided around the tray receiving cavity CV.
  • the tray T is provided with a rim r of a predetermined width around the opening.
  • the heater unit 30 is configured to cover the upwardly protruding rim 11 around the tray accommodating cavity CV when the cover unit 20 is closed, and is mounted on the bottom surface of the cover unit 20. do.
  • a cutter device 50 is provided between the seal film outlet 12 and the tray receiving cavity CV to cut the seal film when the cover unit 20 is closed.
  • the lower surface of the heater unit 30 is provided with a heat transfer body 31 formed in a closed curve shape corresponding to the edge r of the tray (T).
  • a heat transfer body 31 formed in a closed curve shape corresponding to the edge r of the tray (T).
  • the heater unit 30 may be coupled to the cover unit 20.
  • the cover unit 20 may include an inner plate 21 and an outer plate 22.
  • an opening 23 having a protruding rim 23a is formed around the inner plate 21.
  • the outer plate 22 is formed with a wall along the left and right sides and the upper side.
  • the opening of the inner plate 21 is preferably formed to have a size and shape that can accommodate the heater unit 31 with a small gap.
  • the wall portion of the outer plate 22 is preferably configured such that its inner surface can be engaged with the left and right sides and the upper side of the inner plate 21.
  • Fastening ribs (not shown) may be provided on the lower surface of the outer plate 22.
  • the inner plate 21 and the outer plate 23 may be manufactured by injection molding a plastic material, for example, ABS resin.
  • the heater unit 30 may be fastened to the bottom surface of the outer plate 22, more specifically to the fastening lip using fasteners such as screws.
  • an elastic member such as springs s is interposed between the lower surface of the outer plate 22 and the upper surface of the heater unit 30 to provide an elastically biased force to the heater unit 30. It is preferable that it is comprised so that application is possible.
  • the heater unit 30 is assembled to the outer plate 22, and the inner plate 21 is inserted into the outer plate 22 so that the heater unit 30 is inserted into the opening 23 of the inner plate 21.
  • the heater unit 30 has a principal surface thereof, that is, a surface disposed to face the upper surface of the base body when the cover unit 30 is closed, and thus the opening 23 of the inner plate 21. Exposed through.
  • the main surface of the heater unit 30 is preferably configured to be coplanar with or slightly protrude from the lower surface of the downwardly protruding rim 23a around the opening 23.
  • the inner plate 21 is fixed to the outer plate 22 in a coupled state by, for example, a known fastener such as a screw.
  • the inner plate 21 visually conceals the lower surface of the outer plate 22 of the cover unit 20 around the heater unit 30, and the heater unit 30 is the cover unit 20. It serves to suppress the loosening or detachment from the outer plate 22 of the.
  • the cover unit 20 can pivot on the base body 10 to open and close the upper surface of the base body 10.
  • the heater unit 30 is disposed so that the heat transfer body 31 may overlap the upwardly projecting rim 11.
  • FIGS. 4 and 5 are perspective and exploded perspective views, respectively, of the heater unit 30 of the sealing device 1 of the present invention.
  • the heater unit 30 when sealing a tray T having a nearly rectangular edge r with rounded corners, the heater unit 30 is shaped to cover the edge r of this tray. And configured to have dimensions.
  • the heater unit 30 can be configured in an almost rectangular shape with a low height and rounded corners, as shown in FIG.
  • the heater unit 30 may be configured in another shape suitable for the shape of the tray T to be sealed, in particular, the rim of the tray.
  • the heater unit 30 may be formed in a circular shape.
  • the heater unit 30 is heated by electricity, the sealing vinyl (f) to the edge (r) of the tray to be sealed (T)
  • a heat transfer body 31 for applying heat required for fusion bonding is provided.
  • the heater unit 30 preferably includes an insulating frame 33 that closely supports the heat transfer body on the rear surface of the heat transfer body 31.
  • the heat transfer body 31 has a principal surface of a predetermined width W and a rectangular cross section having a thickness t much thinner than the width of the main surface, as shown in FIG. 7C.
  • the heat transfer body 31 is formed in a closed curve shape corresponding to the edge r of the sealing target tray T.
  • the main surface of the heat transfer body 31 is the tray T. It is arranged to face the border r of).
  • the main surface of the heat transfer body 31 is disposed in the horizontal direction along the circumference of the closed curve shape, and the thickness of the heat transfer body 31 is in the vertical direction. Is placed.
  • the width W of the main surface of the heat transfer body 31 (see FIG. 6C) is reduced so that heat is applied to a portion other than the portion corresponding to the edge r of the tray T. It is narrower than the width
  • the heat transfer body 31 can be quickly heated to the fusion temperature (eg, about 160 ° C to 180 ° C) of the seal film f in order to lower power consumption and ensure rapid welding. Do.
  • the heat transfer body 31 in order to prevent the user from getting burned after the end of the fusion, it is preferable to cool as quickly as possible and leave no latent heat.
  • the heat transfer body 31 has a width of the main surface narrower than the edge r of the tray T, and the thickness is much thinner than the width of the main surface, for example, about 1/5 to 1/10 of the width of the main surface. It is preferable.
  • the heat transfer body be formed of a thin narrow strip-like nichrome wire. This will be described in more detail below.
  • the insulating frame 33 is preferably made of a heat resistant material to withstand heat generated from the heat transfer body 31 and to insulate the back surface of the heat transfer body 31.
  • the insulating frame 33 is preferably made of a material having excellent thermal conductivity so that the heat transfer body 31 can be cooled immediately upon fusion of the seal film f.
  • the insulating frame 33 is preferably made of, for example, bakelite or mica. Even materials other than these materials may be used as materials of the insulating frame 33 as long as they are excellent in heat resistance and thermal conductivity.
  • the insulation frame 33 corresponds to a closed curve shape of the heat transfer body 31, as shown in FIG. 5, in order to reduce material and promote heat dissipation during cooling of the heat transfer body 31. It is preferable to be comprised so that the opening part 33c may be centered in a closed curve shape.
  • the insulating frame 33 preferably has a wider main surface than the main surface of the heat transfer body 31 so as to provide a sufficient support surface for the heat transfer body 31.
  • the insulating frame 33 may further promote heat dissipation during cooling of the heat transfer body 31.
  • the principal surface of the insulating frame 33 extends in the circumferential direction so that the widthwise movement of the heat transfer body 31 can be suppressed.
  • An electric heating element seat recess 33a is preferably formed, and the heat transfer body 31 is inserted into the heat sink seating recess 33a. At least one terminal insertion hole 33b to be described later may be formed at a predetermined position of the heating element seating groove 33a.
  • the insulating frame 33 may be manufactured by injection molding.
  • the insulating frame 33 material described above when a material having excellent heat resistance and thermal conductivity, for example, bakelite or mica, is used, the material may be somewhat inferior in strength and durability. Thus, as shown in FIG. 5, it is preferable to couple the reinforcement frame 35 to the insulation frame 33 so as to provide reinforcement against distortion or deformation of the insulation frame 33.
  • the reinforcing frame 35 is preferably made of a material having a relatively good thermal conductivity and heat dissipation characteristics while having the strength and rigidity capable of providing the above reinforcement.
  • the material of the reinforcing frame 35 is, but is not limited to, for example, nylon 66 or glass fiber reinforced nylon 66.
  • the reinforcement frame 35 may be formed in a closed curve similar to the heat transfer body 31 and the insulation frame 33 so as to have an opening in the center thereof.
  • the reinforcing frame 35 is formed to have a main surface wider than the width of the main surface of the insulating frame 33 so as to provide a sufficient support surface for the insulating frame 33.
  • the reinforcement frame 35 may be manufactured by injection molding.
  • the main surface of the reinforcing frame 35 is formed with an insulating frame seating groove (35a) for mounting the insulating frame 33 in the circumferential direction, the reinforcing frame 35
  • an insulating frame seating groove (35a) for mounting the insulating frame 33 in the circumferential direction, the reinforcing frame 35
  • a cross-shaped reinforcing rib 35c is formed, for example, in the central opening of the).
  • the insulating frame seating groove 35a may be provided with a terminal insertion hole 35b corresponding to the terminal insertion hole 33b formed in the heating element seating groove 33a on the insulating frame 33 ( 6a and 6b).
  • FIG. 7C is a cross-sectional view of the heat transfer body taken along the direction of arrow C-C in FIG. 6A and arrow C'-C 'in FIG. 6B.
  • the heat transfer body 31 is formed in a closed curve shape corresponding to the shape of the edge r (see FIGS. 2 and 3) of the tray T to be sealed.
  • the closed curve shape may be variously formed according to the shape of the edge r of the tray to be sealed T as shown in FIGS. 7A and 7B. Depending on the shape of the edge of the tray to be sealed, it may be formed in a closed curve shape different from those shown in these drawings.
  • the heating element 31 is a heating element in the form of a thin linear strip (electric heating wire), the principal surface thereof, when the sealing film fusion to the tray, the heating element It can be formed by bending so that it may become the main surface which discharge
  • the heat transfer body 31 is divided into two halves 31 1 and 31 2 so that the main surface of the heating wire is disposed horizontally and the thickness planes are disposed vertically. Bending to a corresponding shape (for example, U-shape), and both ends of each heating wire are bent perpendicularly to the main surface, thereby forming the halves 31 1 and 31 2 . Thereafter, by joining both ends 31a of the bent insulation lines to each other, the heat-transfer body 31 having the closed curve shape can be easily formed. In this case, the bent and joined end portions can serve as electrical connecting terminals of each half. Therefore, in order to prevent overheating from occurring at the joined ends, it is desirable to connect a power source of the same polarity to the joined ends of each junction.
  • a corresponding shape for example, U-shape
  • the heating element 31 may be formed by bending one heating wire to a desired closed curve shape by bending as described above, and then bent at both ends to be joined to each other. These ends 31a are preferably joined by an adhesive having heat resistance and electrical conductivity.
  • the heat-transfer body formed in the closed curve shape has a rectangular cross section, the width W of the main surface is narrow, and in particular, the thickness t is very thin compared to the width W of the main surface.
  • the main surface of the heat transfer body 31 acts as a heat generating surface for fusion of the seal film along the circumference of the closed curve shape.
  • fine voids may occur between the bending bonded ends.
  • a nichrome wire in the form of a straight strip having a width of about 1.6 mm, a thickness of about 0.18 mm, or a width of about 2.0 mm and a thickness of about 0.20 mm can be easily obtained. It can be used preferably.
  • such thin nichrome insulated wire can be heated to a certain temperature within a short time even by a low voltage DC power supply, and also has a feature that the thickness and width are very small, so that it can be quickly cooled after power off. have.
  • nichrome heating wires the resistance increases with increasing thickness and length, thereby increasing power consumption.
  • the inventors of the present invention by using the two types of nichrome heating wire, by providing a heating element having a circumference of about 70cm in the form shown in Figure 7a, connected to a DC power source (power consumption 240W, voltage 12V), The time taken to heat to about 180 ° C. was measured. The length of the specimen was determined to be 70 cm because the length around the rim of the tray to be sealed with the tray sealing device of the present invention was expected to be approximately this length.
  • the voltage was used by converting 220V commercial AC power into 12V DC current using a Switching Mode Power Supply (SMPS), which is a well-known AC-DC conversion power supply device that is widely used in semiconductor manufacturing equipment.
  • SMPS Switching Mode Power Supply
  • the heater unit and the tray sealing device as described above using the heat transfer body when using the DC power supply of 12V (power consumption 240W), such as the existing seal film used in the conventional tray sealing device and We tested the sealing performance of the trays, which will be described in more detail below.
  • 12V power consumption 240W
  • the straight strip-shaped heating wire was bent to form a closed curve shape corresponding to the edge portion of the tray to be sealed, but the scope of the present invention is not limited to this manufacturing method. That is, if a thin strip shape, for example, a closed curve-shaped heat transfer body corresponding to the rim shape of the tray is directly used as a heat generating source for fusing the seal film, it belongs to the technical spirit and scope of the present invention regardless of the production method.
  • the insulating frame 33 is seated on the main surface of the reinforcing frame 35, more specifically, the insulating frame seating groove 35a, and then, for example, by using a fastener such as a screw, the reinforcing frame 35 ) To the insulating frame 33.
  • the heat transfer body 31 is seated along a main surface of the insulating frame 33, more specifically, the heat sink mounting groove 33 a, and the end portions 31 a which are bent and joined to the heat transfer body 31 are disposed. It is inserted into the terminal insertion holes (33b, 35b) formed in the seating groove (33a) and the insulating frame seating groove (35a), respectively. A power source is connected to these terminals.
  • the heat transfer body 31 may be bonded to the bottom surface of the seating groove 33a by using a heat resistant adhesive.
  • the reinforcing rib of the reinforcing frame 35 joined to the rear surface by inserting a closure plate 37 into the central opening 33c so as to close the central opening 33c of the insulating frame.
  • the back can be prevented from being exposed to the outside.
  • a thin adhesive sheet 39 on the entire exposed surfaces of the insulator 31, the closing plate 37 and the insulating frame 33, the heating element 31, the closing plate. It is preferable not to expose the 37 and the insulating frame 33 to the outside.
  • the adhesive sheet 39 may serve as a finishing material of the heater unit 30, and may more stably fix the heat transfer body 31 to the insulating frame 33. Since the adhesive sheet 39 is always kept in close contact with the heat transfer body 31 and also comes into contact with the seal film during the sealing operation, the adhesive sheet 39 is made of a material having excellent heat resistance, abrasion resistance, and thermal conductivity, such as silicone or Teflon. Sheets are preferred.
  • the heater unit 30 assembled as described above may be mounted on the lower surface of the cover unit 20, more specifically, the outer plate 22 using fasteners such as screws.
  • an elastic member such as a coil spring s is interposed between the heater unit 30 and the outer plate 22 of the cover unit 20, so that the heater unit 30 when the tray to be sealed is fused.
  • the elastic deflection force be applied to the heater unit 30 so that the heat transfer body 31 is pressed against the tray.
  • the heater unit 30 assembled as described above has a modular structure that is detachable with respect to the tray sealing device. Therefore, the user can simply replace it with a new one when the heater unit of the tray sealing device is damaged or broken.
  • the sealing object tray T is inserted into the tray accommodating cavity 50 formed in the base body 10, the sealing film f is taken out from the sealing film supply part, and the sealing object tray T is covered.
  • the cover unit 20 is pivoted to close the upper surface of the base body 10.
  • the seal film 70 is cut by the cutter 50 provided on the upper surface of the base body 10 and the lower surface of the cover unit 20, and the seal film on the edge r of the tray T.
  • the portion is sandwiched between the rim r and the heater unit 30 to which the elastic deflection force is applied, more specifically, the heat transfer body 31.
  • the heat transfer body 31 heats the seal film f to a temperature equal to or higher than its melting temperature.
  • the seal film is hermetically fused along the edge of the tray.
  • the present inventors conducted an experiment in order to confirm the problem of latent heat etc. with respect to the tray sealing apparatus comprised as mentioned above.
  • the conditions used in the experiment were as follows.
  • thermometer Infrared thermometer (Raynger ST (model name) manufactured by Reytek Co. Ltd.)
  • Heater unit material The insulation frame was made of bakelite, the reinforcement frame was made of nylon 66, and the adhesive sheet was made of silicone adhesive sheet.
  • the experiment set the sealing time to 10 seconds to automatically turn off 10 seconds after the tray sealing device was turned on, and set the time interval between each sealing steps to about 20 seconds, during which time the tray sealing device was turned on. It was kept off.
  • the cover unit was opened immediately after the sealing time (10 seconds) had elapsed, and the temperature of the heat transfer body was measured. After 20 seconds, the temperature immediately before the tray sealing device was turned on was measured. In addition, the fusion state of the fusion site of the seal film was visually inspected.
  • the temperature of the heat transfer body immediately after the sealing time elapsed gradually increased to about 48 ° C. starting from about 38 ° C. after the end of the initial sealing and until seven to eight repeated sealings, but thereafter, Regardless, the temperature was maintained in the range of about 42 to 48 ° C.
  • the temperature of about 20 seconds after the end of the sealing also gradually increased to about 36 ° C from 6 to 9 repeated sealing times, starting from about 27 ° C after the initial sealing, but thereafter, regardless of the number of sealing It remained almost constant at a temperature of about 36 ° C.
  • the temperature change as described above was observed in the heat transfer body itself, but the cover unit and the base body portion were confirmed to be maintained at a temperature of 36 ° C. or less regardless of the measurement time until the end of the experiment even at the portion close to the heater unit.
  • the heating element was cooled quickly while opening the cover unit, and most of the heat generated in the heating element was required for heat fusion of the seal film, so that the rate of transfer to the adjacent portion of the heating element was very low. I could confirm it. In addition, it was confirmed that the projecting rim around the tray receiving cavity facing the heating element during sealing of the seal film was not substantially overheated, which is an insulation effect in which the edges of the seal film and the tray suppress heat transfer from the heating element to the projecting rim. It is thought that it is because it provided.
  • the tray sealing apparatus used was as follows.
  • the heating plate has risen to about 187 ° C., and it has not risen above the temperature even if the power is kept in the ON state. This is because the temperature was controlled by the temperature control circuit provided in the tray sealing device.
  • the temperature of the heating plate was maintained at about 80 ° C after 10 minutes, about 60 ° C to 62 ° C after 15 minutes, and about 50 ° C after about 20 minutes.
  • the user is likely to be burned by holding the latent heat for a very long time until the heating plate cools down after the power is turned off.
  • this problem is solved by using a heat transfer body formed in a closed curve shape in the form of a thin narrow strip without such a heating plate.
  • a regular power off timer is provided so that the power is cut off when the circuit is shorted after a predetermined time, or the power supply circuit is automatically connected when the user closes the cover unit. If the power supply circuit is configured to automatically short the circuit when the cover unit is opened, the user's convenience may be further increased. Since the structure of the power supply circuit can be easily devised by those skilled in the art using a known technology, further description thereof will be omitted.
  • the initial heating takes about 6 minutes, so it is designed to remain powered on.
  • Providing a temperature control means for maintaining this state can increase the production cost.
  • the power consumption was also two times higher than that of the apparatus of the present invention, and the energy consumption was considerable.
  • a high AC voltage of 220V is used as a power source, there is a risk of electric shock to the user.
  • the heat transfer body since the heat transfer body is heated and cooled in a short time, the power supply may be kept in the OFF state while the sealing operation is not performed. Therefore, the user is unlikely to be burned, and the power consumption is also very low.
  • most of the heat generated in the heat transfer body is used for fusion of the seal pen sound, and the heat load received by other parts is insignificant, most components other than the heat transfer plate can be made of synthetic resin having good moldability and low cost such as ABS. Therefore, the material cost and manufacturing cost can be lowered, and the design freedom for making the appearance beautiful can also be improved.
  • the heating plate As the heating plate is continuously heated, constraints on the installation space may follow. As mentioned above, as parts other than the heating plate are continuously heated and overheated, it is possible to raise the temperature of the use space of the apparatus. Therefore, when using the Impack device in a fast food restaurant, it is necessary to provide a separate installation space, the copper wire to the tray sealing device of the clerk may be long. As a result, space cost and labor cost may be increased. As confirmed through the previous experiment, according to the present invention, since the overheating phenomenon due to the continuous sealing operation is virtually absent in the parts other than the heater unit, it can be conveniently installed near the place where the clerks mainly work. have.
  • the present invention can obtain the effect that can be summarized as follows by forming the heat transfer body of the tray sealing device in a thin strip form without a heating plate and in a shape corresponding to the edge of the tray.

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Abstract

일회용 트레이를 열가소성 시일 필름으로 밀봉하는 트레이 밀봉 장치가 개시되어 있다. 상기 트레이 밀봉 장치는 상면과, 입구를 구비하고 상기 상면에 형성된 트레이 수용 공동을 포함하는 베이스 바디와; 상기 트레이 수용 공동에 수용된 상기 트레이의 테두리에 상기 시일 필름을 가열 융착시키는 히터 유닛을 구비한다. 상기 히터 유닛은 일정 폭의 주면을 가지며, 상기 트레이의 테두리의 형상에 상응하는 폐곡선 형상으로 형성된 얇은 스트립형 전열체를 포함한다. 상기 전열체는, 상기 시일 필름의 융착시에, 상기 전열체의 주면이 상기 트레이의 전체 테두리를 따라, 그 절연체의 주면은 전열체에 발생된 열을 상기 시일 필름에 인가하도록 상기 시일 필름을 사이에 두고 상기 트레이의 테두리와 마주하여 배치된다.

Description

트레이 밀봉 장치 및 그것의 히터 유닛
관련 출원
본 출원은 2012년 11월 5일자로 한국 특허청에 출원되었으며 여기에 인용하는 것에 의해 그 내용이 전체적으로 본 출원에 포함되는 한국 특허 출원 제2012-0124290호에 기초하며, 그 우선권을 주장한다.
본 발명은 트레이 밀봉 장치에 관한 것으로, 특히 트레이(tray)의 개구부 둘에의 테두리에 열가소성 필름(“시일 필름”)을 가열 융착함으로써, 트레이를 밀봉할 수 있는 트레이 밀봉 장치 및 그러한 트레이 밀봉 장치에 이용되는 히터 유닛에 관한 것이다.
최근, 예컨대, 테이크아웃샵, 패스트푸드점 등의 음식점이나 마켓 등에서, 물기 있는 음식, 부서지기 쉬운 음식 등의 식품을 고객들에게 일회용 트레이에 포장된 상태로 제공하기 위하여, 트레이 밀봉 장치를 사용하고 있다. 특히, 음식물을 밀봉 포장하면, 음식물을 공기로 인하여 변질되지 않게 오래 보관할 수 있고, 음식물을 냉장 보관하기에 간편하며, 야외 활동시에도 음식물을 운반 및 보관하기에 편리하기 때문에, 최근에는 가정용 트레이 밀봉 장치가 출시되고 있다.
도 1에는 공지의 트레이 밀봉 장치의 사시도가 도시되어 있다.
도 1을 참고하면, 종래의 트레이 밀봉 장치는 롤 형태로 권취된 열가소성 시일 필름(RO)을 올려 놓을 수 있는 복수 개의 롤러(101)가 마련된 시일 필름 공급부와, 트레이(T)를 삽입할 수 있는 트레이 수용 공동(tray accommodation hole, 102)이 마련된 베이스 바디(base body, 100)와; 상기 베이스 바디(100) 상면에 피벗 가능하게 결합된 커버 유닛(200)과; 가열판(heating plate, 300)을 구비하고 있다.
상기 가열판(300)은 통상 알루미늄 또는 스테인레스강으로 형성되고, 가열판(300)의 이면에는 전열체(electric heating element)(도시되지 않음)가 결합되어 있다. 상기 전열체에 전력이 인가되면, 상기 전열체에서 열이 발생되고, 이 열에 의해 상기 가열판이 소정 온도(예컨대, 160℃ 내지 180℃)로 가열된다. 상기 커버 유닛(200)의 하면에는 상기 시일 필름 공급부와 상기 트레이 수용 공동(102) 사이에 커터(201)가 배치되어 있다.
상기 시일 필름으로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (polyethylene terephthalate: PET) 필름과 폴리프로필렌(polypropylene: PP) 필름으로 이루어진 합지 필름(dry laminated film)이 주로 사용되고 있다. 또한, 상기 일회용 트레이(T)는 전형적으로 PP 또는 PET 로 성형되며, 개구부 둘레에 테두리가 마련되어 있다.
트레이(T)의 밀봉시, 사용자는 상기 밀봉 장치(10)의 전원을 켜서, 전열체(도시되지 않음)에 의해 상기 가열판(300)이 소정 온도(예컨대, 160℃ 내지 180℃)에 도달할 때까지 대기한다.
그 후, 식품이 담긴 상기 트레이(T)를 상기 트레이 수용 공동(102)에 삽입하고, 시일 필름 공급부로부터 시일 필름을 당겨서 트레이(T)의 개구부를 덮도록 시일 필름을 배치한다. 그 후, 트레이 밀봉 장치(10)의 커버 유닛(200)을 폐쇄하면, 상기 시일 필름이 상기 트레이(T)를 덮은 상태로 절단되고, 커버 유닛(200)의 하면에 장착된 가열판(300)이 시일 필름을 상기 트레이(T)의 테두리에 가열 융착하게 된다. 이에 따라, 트레이(T)에 담긴 식품이 외부 공기와 접촉되지 않도록 기밀 밀봉되는 것이다.
그러나, 전술한 공지의 트레이 밀봉 장치(10)의 경우, 다음과 같은 몇 가지 중요한 문제를 내포하고 있다.
우선, 시일 필름을 일회용 트레이에 융착시키기 위해서는, 상기 가열판(300)을 상기 시일 필름의 용융점 이상의 온도까지 가열시켜야 하므로, 이러한 가열에 긴 시간과 많은 에너지가 소모된다. 또한, 일단 가열된 가열판(300)은 융착이 완료된 후에 신속하게 냉각되지 않고 잠열(latent heat)를 장시간 보유함으로써, 아래에서 논의되는 여러 가지 문제를 초래하게 된다.
구체적으로 설명하자면, 관련 기술 분야의 식품 트레이 밀봉 장치들의 경우, 가열판(300)은 밀봉 대상 트레이를 충분히 덮을 수 있어야 하고, 또 전열체 및 관련 부품을 지지하거나 내장하기 때문에 가열판(300)의 면적이 넓고, 비교적 두껍다. 예컨대, 시중에서 입수할 수 있는 식품 트레이 밀봉 장치들의 경우, 가열판들이 대개 300 ㎠ (15 ㎝ x 20 ㎝) 이상의 면적과, 약 1 ㎝ 이상의 두께를 갖는다. 다시 말해서, 가열판의 체적이 비교적 크다.
상기와 같이 체적이 큰 가열판을, 시일 필름을 일회용 트레이에 융착하는 데 필요한 온도, 예컨대 약 160℃ 내지 180℃까지 가열하여야 하므로, 종래의 트레이 밀봉 장치들의 경우, 전원 인가 후 초기 밀봉까지 소요되는 시간이 길고, 전력 소모량 또한 높다.
실제로, 기존의 식품 트레이 밀봉 장치에 사용되는 소비 전력은 대개 약 550W 내지 1,000W 범위이며, 110V 또는 220V의 교류 전원을 이용하고 있다. 또, 이러한 소비 전력으로 상기와 같은 구성의 가열판을 초기에 일회용 트레이 밀봉에 사용되는 온도 범위인 약 160℃ 내지 180℃까지 가열하는 데에는 통상 약 5분 이상의 시간이 긴 소요된다.
따라서, 음식점 등과 같이 일회용 트레이 밀봉 작업이 반복적으로, 그리고 불규칙한 시간 간격으로, 즉, 경우에 따라 짧은 시간 간격 및 긴 시간 간격으로, 수행되어야 하는 환경에서는, 가열판을 가열하는 데 소요되는 시간을 단축시키기 위해서 가열판을 예열 상태로 유지할 필요가 있다. 따라서, 비교적 긴 시간 동안 밀봉 장치를 사용하지 않는 경우에도, 전원을 ON 상태로 유지하여야 한다. 이에 따라 에너지 소모가 크다. 또한, 가열판의 신속한 가열을 위하여, 상기와 같은 높은 소비 전력을 사용함에 따라, 일반적으로는 상용 전원인 110V 또는 220V의 교류 전원이 그대로 사용되고 있으며, 이는 사용자의 감전을 초래할 가능성이 있다.
기존의 식품 트레이 밀봉 장치에 있어서의 특히 중요한 문제는, 전술한 바와 같이 가열판의 체적이 크기 때문에, 융착 종료 후에 가열판에 잠열(latent heat)이 오래 잔류하여, 가열판이 냉각되는 데에는 상당한 시간이 소요된다는 것이다. 종래의 식품 트레이 밀봉 장치에 있어서는, 잠열로 인하여, 가열판이 가열 전의 온도까지 자연 냉각되는 데에는 가열에 소요되는 시간의 약 2배 이상의 시간이 소요되는 것으로 알려져 있고, 이로 인하여 여러 가지 문제가 초래된다.
우선, 가열판에 장시간 동안 잠열이 유지됨에 따라, 사용자가 부주의로 가열판에 접촉하여, 화상을 입을 가능성이 높다. 또, 음식점 등에서 상기 식품 트레이 밀봉 장치를 반복적으로 연속해서 사용할 경우, 잠열이 유지된 상태에서 가열판을 지속적으로, 또는 반복적으로 가열하여야 하므로, 가열판 주위의 부분들까지 과열될 수 있다.
또, 트레이의 밀봉 중에, 시일 필름의 융착 부분(즉, 식품 트레이의 개방부 테두리 부분) 이외의 부분까지 광범위하게 가열되어, 트레이가 쭈글쭈글해지거나 뒤틀리는 변형이 초래되거나, 또는 시일 필름이 가열판에 들러붙어, 시일 필름의 상면에 가열판의 자국이 남을 수도 있다. 이와 같이 트레이가 변형되는 경우, 고객에게 불쾌감을 초래할 수도 있고, 또 냉장고 등의 보관 장소에 여러 개의 트레이를 적층하여 보관하기가 어려울 수도 있으므로, 밀봉 작업을 다시 행해야 하는 경우도 있다.
나아가, 과열 상태가 지속되거나 반복됨에 따라, 식품 트레이 밀봉 장치의 베이스 바디나 커버 유닛 등의 다른 구성 부재들에 열응력이 지속적이고도 누적적으로 인가된다. 따라서, 트레이 밀봉 장치의 본체 케이스 등을 열에 약한 소재로 제작하는 경우, 열응력에 의해 쉽게 변형되거나 손상될 수 있다.
따라서, 성형성이 우수하고 및 저렴한 ABS 수지와 같은 열가소성 수지를 식품 트레이 밀봉 장치의 본체 케이스 등의 재료로 사용하기가 곤란하므로, 트레이 밀봉 장치의 본체 케이스 등의 재료와 관련하여 많은 제약이 따른다. 이러한 문제를 고려하여, 열을 많이 받게 되는 부분을 강재 등의 금속 소재로 제작할 수도 있으나, 그 경우에는 제조 원가의 상승과 함께, 전체 장치의 무게를 크게 증가시켜, 밀봉 장치의 이동이나 취급을 어렵게 만든다. 또, 이러한 소재의 제약으로 인해서, 제품 외관에 대한 설계 자유도가 매우 떨어진다.
한편, 종래 기술의 트레이 밀봉 장치의 경우, 융착 후 전원을 OFF 시키더라도 가열판이 잠열을 보유한 상태로 일정 시간 유지되고, 또 연속 밀봉시 융착 횟수나 융착 공정간 간격의 길고 짧음에 따라 가열판의 온도가 다르기 때문에, 가열판의 온도를 적절히 제어하기가 어렵다. 다시 말해서, 시일 필름을 트레이에 융착함에 있어서, 적합한 융착 조건이나 융착 후의 적절한 냉각 조건을 확보하기가 어렵다.
따라서, 종래의 트레이 밀봉 장치로는 적절한 융착 품질을 확보하기가 어렵다. 구체적으로, 시일 필름이 지나치게 용융되어 적절한 밀봉 효과를 얻지 못할 수도 있다. 또, 가열판이 잠열을 보유한 상태로 느리게 냉각되므로, 융착된 시일 필름이 충분히 경화되지 않고 융착 표면이 어느 정도 점착성을 가지고 있는 상태에서 가열판이 시일 필름으로부터 분리된다. 이에 따라, 시일 필름의 융착면이 매끄럽게 형성되기가 어렵다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 트레이 밀봉 장치에는 가열판 온도의 온도, 가열 주기, 누적 밀봉 횟수 등을 고려하여, 가열판(또는 이를 가열하기 위한 절연체)의 온도 제어 수단이 마련되기도 한다. 그러나, 패스트푸드점과 같이, 트레이 밀봉 장치가 빈번하게 사용되는 환경에서도, 밀봉 작업이 불규칙한 간격으로 수행될 수 밖에 없다. 따라서, 밀봉 횟수나 시간 간격에 따라 가열판에 유지되는 잠열의 수준 내지는 가열판 및 그 주변의 온도가 달라지므로, 융착 온도 및 시간의 적절한 제어를 위하여 감지하고 분석해야 할 변수가 매우 많다. 따라서, 융착 조건 및 융착 종료 후 냉각 조건을 정밀하게 제어하기 위한 수단을 마련하기가 매우 어렵고, 이러한 제어 수단을 마련하는 데에 상당한 비용이 추가로 소요된다.
한편, 상기와 같은 식품 트레이 포장 장치의 예가 주식회사 엔터라인(주) (Enterline Co. Ltd.) 명의로 2003년 11월 27일자로 실용신안 출원 제2003-0037004호로 출원되어 2004년 2월 14일자로 등록된 한국 한국 등록 실용신안 제20-3041719호 (이하, “엔터라인 장치”라 함) 및 주식회사 지엠피에스(GMPS Co. Ltd.) 명의로 2008년 1월 4일자로 특허 출원 제2008-0001497호로 출원되어 2009년 7월 8일자로 공개된 한국 특허 공개 제 2009-0074482호(이하, “지엠피에스 장치”라 함)에 개시되어 있다.
상기 엔터라인 장치에는 복수의 전열체(electric heating element)가 상면에 장착된 가열판이 마련되어 있다. 이 가열판에는 중앙 부위에 개구부가 형성되고, 이 개구부 중앙에 베어링이 배치된다. 또한, 엔터라인 장치는 트레이 받침부에 쿠션을 갖는 실리콘 고무를 장착하여, 융착시 가열판에 의해서 트레이 받침부에 가해질 수 있는 충격을 흡수하도록 구성하고 있다.
그러나, 엔터라인 장치의 가열판 중앙 개구부는 가열 시간의 단축을 고려한 것이라기 보다는 베어링 등의 다른 구성 요소를 배치하기 위한 공간을 확보하기 위하여 마련된 것이다.
엔터라인 장치의 경우, 가열판에 의해 트레이 받침부에 충격이 가해지는 문제를 해결하는 것을 목적으로 한 것으로, 가열판의 강도 또한 중요한 인자로 고려되고 있음을 알 수 있다. 다시 말해서, 엔터라인 장치의 경우, 상기 개구부가 가열판의 긴 가열 시간, 높은 소모 전력 및 가열판에 의해 초래되는 잠열에 의한 문제점들이 고려해서 마련된 것이 아님을 알 수 있다. 상기 중앙 개구부에 베어링 등을 배치하게 될 경우, 이들은 오히려 가열판의 잠열을 제거하는 데에 방해가 될 수 있다.
또, 엔터라인 장치의 가열판의 경우, 개구부의 마련에도 불구하고 충분한 강도를 갖도록 하기 위해서는 충분한 두께를 가져야 한다. 따라서, 가열판 가열에 상당한 시간이 소요되고, 또 소모 전력이 높을 뿐 아니라, 상기 가열판의 체적이 여전히 크기 때문에, 전술한 잠열의해 초래되는 냉각 지연 등 여러 가지 문제점들을 내포하고 있음을 알 수 있다.
한편, 지엠피에스 장치의 경우, 순간 가열식 루테녹스 히터(Ruthenox heater)를 이용하여, 전력 소모를 줄이고, 사용자의 화상을 억제하는 것을 목적으로 하고 있다. 루테녹스 히터는 단시간에 고전력을 인가하여 순간 가열이 가능하도록 구성된 공지의 히터를 말한다.
지엠피에스 장치에 있어서는, 넓은 가열판의 이면에 복수 종류의 밀봉 대상 트레이들의 크기에 맞게 복수의 루테녹스 발열체를 세팅하고, 밀봉 작업시 선별 스위치(selection switch)를 통해서 밀봉 대상 트레이의 치수에 적합한 발열체를 ON시킬 수 있도록 구성되어 있다.
그러나, 작은 트레이부터 큰 트레이까지 여러 종류의 트레이를 가열할 수 있도록 하므로, 넓은 가열판을 사용하여야 한다. 또한, 루테녹스 발열체가 장착된 가열판의 하면이 지속적으로 평탄면으로 유지되기에 충분한 강도 및 강성을 가져야 하므로, 가열판의 두께 또한 두꺼울 수 밖에 없다.
또한, 상기와 같은 공지의 루테녹스 전열체가 세팅된 가열판을 시일 필름의 용융 온도, 예컨대 160℃ 내지 180℃의 온도까지 단시간 내에 가열하기 위해서는, 루테녹스 절연체에 1,500W 내지 1,800W의 매우 높은 순간 전력, 따라서 높은 순간 전압을 인가하여야 하며, 사용자에게 치명적인 감전을 초래할 위험이 있다.
상기 가열판이 높은 순간 전압에 의해 신속히 가열되더라도, 그것의 넓은 면적 및 두꺼운 두께, 즉 큰 체적으로 인하여, 신속히 냉각되지 않고 잠열을 상당 시간 동안 유지하게 된다. 다시 말해서, 지엠피에스 장치의 경우에도, 시일 필름의 융착 후 가열판에 잠열이 남게 되고, 짧은 시간 간격으로 연속해서 융착을 행할 경우, 가열판이 지속적으로 높은 온도로 유지된다.
따라서, 지엠피에스 장치의 경우에도, 엔터라인 장치에서 가열판에 잠열이 남게 됨에 따라 초래되는 문제점들을 대부분 포함하고 있다.
즉, 가열판의 냉각이 지연에 따라 사용자의 화상 위험이 있고, 연속 밀봉 작업시 과열에 의해 트레이가 변형되며, 융착면이 매끄럽지 않게 형성된다. 또한, 가열판 주위의 다른 구성 부분이 과열에 의해 변형될 수 있으므로, 사용 재료에 제한이 있고, 외관에 대한 설계 자유도가 떨어지며, 융착 조건의 적절한 제어가 곤란하다. 게다가, 지엠피에스 장치의 경우, 가열판의 순간 가열을 위해 사용자에게 치명적인 감전 위험을 초래할 가능성이 높다.
본 발명은 전술한 바와 같은 관련 기술 분야의 문제점들을 고려하여 안출된 것으로, 소비 전력이 낮고, 융착에 소요되는 시간이 짧으며, 융착 후 짧은 시간 내에 냉각되어 잠열이 거의 남지 않으며, 저렴한 비용으로 제조될 수 있는 트레이 밀봉 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 한 가지 양태에 따라, 개구부 둘레에 일정 폭의 테두리를 구비한 트레이를 열가소성 시일 필름으로 밀봉하는 트레이 밀봉 장치가 제공된다. 상기 트레이 밀봉 장치는, 상면과, 상기 트레이의 테두리가 상기 상면상에 지지되도록 상기 트레이를 수용하는 트레이 수용 공동을 구비하는 베이스 바디와; 상기 트레이가 상기 시일 필름에 의해서 기밀 밀봉되도록, 상기 트레이 수용 공동에 수용된 상기 트레이의 테두리에 상기 시일 필름을 가열 융착시키는 히터 유닛을 구비하며, 상기 히터 유닛은 일정 폭의 주면(主面)을 가지며, 상기 트레이의 테두리의 형상에 상응하는 폐곡선 형상으로 형성된 얇고 스트립형 전열체(電熱體)를 포함한다. 상기 전열체는, 상기 시일 필름의 융착시, 상기 전열체의 주면이 상기 트레이의 전체 테두리를 따라 상기 시일 필름을 사이에 두고 상기 트레이의 테두리와 마주하여 배치되어, 전열체에서 발생되는 열을 상기 시일 필름에 인가하도록 구성된다.
본 발명의 다른 한 가지 양태에 따라, 개구부 둘레에 일정 폭의 테두리를 구비한 트레이를 열가소성 시일 필름으로 밀봉하는 트레이 밀봉 장치에 있어서, 상면과, 입구를 구비하고 상기 상면에 형성된 트레이 수용 공동을 포함하며, 상기 트레이 수용 공동은 상기 트레이의 테두리가 상기 입구 둘레에서 지지되도록 상기 트레이를 수용하는 구비하는 베이스 바디와; 상기 트레이가 상기 시일 필름에 의해서 기밀 밀봉되도록, 상기 트레이 수용 공동에 수용된 상기 트레이의 테두리에 상기 시일 필름을 가열 융착시키는 히터 유닛을 구비하며, 상기 히터 유닛은 일정 폭의 주면(主面)을 가지며, 상기 트레이의 테두리의 형상에 상응하는 폐곡선 형상으로 형성된 얇은 스트립형 전열체(電熱體)와, 상기 전열체의 주면과 반대측의 이면에서 절연 프레임에 밀착된 상태로 지지하도록 구성되는 절연 프레임을 포함하며, 상기 전열체는, 상기 시일 필름의 융착시, 상기 전열체의 주면이 상기 트레이의 전체 테두리를 따라 상기 시일 필름을 사이에 두고 상기 트레이의 테두리와 마주하여 배치되어, 전열체에서 발생되는 열을 상기 시일 필름에 인가하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 트레이 밀봉 장치.
본 발명의 또 다른 한 가지 양태에 따라, 개구부 둘레에 일정 폭의 테두리를 구비한 트레이에 시일 필름을 밀봉 융착하기 위한 전술한 바와 같은 트레이 밀봉 장치용 히터 유닛이 제공된다. 상기 히터 유닛은 상기 트레이의 테부리부의 형상에 상응하는 폐곡선 형상으로 형성되고, 일정 폭을 갖는 수평 방향 주면(主面; principal surface)과, 상기 주면의 폭에 비해서 훨씬 얇은 스트립형의 전열체(electric heating element)를 구비한다. 또한, 상기 전열체는, 상기 시일 필름의 융착시, 상기 전열체의 주면이 상기 트레이의 전체 테두리를 따라 상기 시일 필름을 사이에 두고 상기 트레이의 테두리와 마주하여 배치되어, 전열체에서 발생된 열을 상기 시일 필름에 인가하도록 구성된다.
본 발명의 또 다른 한 가지 양태에 따라, 개구부 둘레에 일정 폭의 테두리를 구비한 트레이를 밀봉하도록 상기 테두리에 시일 필름을 융착하는 트레이 밀봉 장치용 히터 유닛에 있어서, 일정 폭의 주면(主面)을 가지며, 상기 트레이의 테두리의 형상에 상응하는 폐곡선 형상으로 형성된 얇은 스트립형 전열체(電熱體)와, 상기 전열체의 주면과 반대측의 이면에서 절연 프레임에 밀착된 상태로 지지하도록 구성되는 절연 프레임을 포함하는 히터 유닛이 제공된다. 상기 전열체는, 상기 시일 필름의 융착시, 상기 전열체의 주면이 상기 트레이의 전체 테두리를 따라 상기 시일 필름을 사이에 두고 상기 트레이의 테두리와 마주하여 배치되어, 전열체에서 발생된 열을 상기 시일 필름에 인가하도록 구성된다.
본 발명의 특징은 i) 전열체는 주면(principal surface)의 폭이 좁고, 또한 두께가 주면에 비해서 얇은 스트립 형상으로서, 상기 트레이의 테두리에 대응하는 형상의 폐곡선 형상으로 형성되며, ii) 상기 전열체의 주면이 상기 트레이의 테두리의 상면과 마주하도록 배치되어, iii) 상기 전열체가 직접 시일 필름에 융착열을 가할 수 있도록 구성되는 것을 주요 특징으로 하고 있다.
이러한 특징에 따르면, 얇은 스트립형의 전열체는 그 체적이 매우 작으므로(예컨대, 기존의 가열판의 십여만분의 일), 융착에 필요한 온도(예컨대 160℃ 내지 180℃)까지 매우 짧은 시간 내에 가열될 수 있을 뿐만 아니라, 또한 전원 차단시 신속하게 냉각될 수 있다. 또한, 상기 트레이의 개구부 둘레의 테두리 형상에 상응하는 폐곡선 형상으로 형성된 전열체가, 종래 기술에서와 같이 별도의 가열판을 가열하지 않고, 직접 시일 필름을 가열할 수 있다. 따라서, 전열체 자체만 가열되고, 또 그 전열체가 매우 작은 체적을 갖도록 형성될 수 있기 때문에 소모 전력이 매우 낮다. 특히, 잠열을 장시간 남기는 주원인이 되었던 체적이 큰 가열판을 사용하지 않으므로, 용착 종료 후 단시간 내에 전열체가 냉각되어 잠열이 거의 남지 않는다.
또한, 트레이의 개구부 둘레의 테두리를 따라, 상기 전열체의 주면(principal surface) 에 의해 양호하게 한정된(well defined) 좁은 영역에 집중적으로 융착열이 인가될 수 있다. 또, 시일 필름에 있어서, 융착 부위 이외의 가열이 불필요한 부분에는 실질적으로 열이 가해지지 않는다. 따라서, 매우 낮은 전력으로 매우 효율적인 융착을 행할 수 있다. 또한, 일관성 있고 양호한 품질의 융착부를 얻을 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 있어서는 큰 용적의 가열판을 사용하지 않으므로, 가열판에 남는 잠열과 관련하여 초래될 수 있는 여러 가지 문제를 해소할 수 있다. 구체적으로, 잠열에 의해 사용자가 화상을 입는 것을 회피할 수 있다. 또, 잠열로 인하여, 밀봉 대상 트레이가 변형되는 것을 억제할 수 있다. 나아가, 종래 기술에 있어서, 가열판이 보유하는 잠열로 인해서, 융착 횟수 및 시간 간격에 따라 융착 조건이 달라지는 것을 회피할 수 있다. 따라서, 이와 관련하여 별도의 온도 검출 또는 제어 수단을 별도로 마련하지 않아도 된다.
또, 전원 접속 후 전열체가 신속히 가열될 수 있으므로, 전열체를 예열 상태로 유지할 필요가 없으므로, 트레이 밀봉 장치의 미사용시에, 밀봉 장치를 ON 상태로 유지할 필요가 없다. 따라서, 전력 소비를 더욱 낮출 수 있다.
또, 단시간 내에 잠열이 사라지고, 전열체를 예열시킬 필요도 없기 때문에, 매 번의 융착 융착 조건이 초기의 융착 조건과 거의 동일할 수 있다. 따라서, 별도의 복잡한 온도 검출 및 제어 수단을 마련하지 않아도, 일관성 있는 융착선을 얻을 수 있다.
또, 전열체로부터 발생한 열이 대부분 매우 좁은 융착 부위에 집중적으로 인가되고, 전열체가 단시간 내에 잠열을 남기지 않고 신속히 냉각될 수 있으므로, 트레이 밀봉 장치의 베이스 바디나 커버 유닛 등 히트 유닛 주변의 구성 요소에 열응력이 누적적으로 가해지지 않는다. 따라서, 커버 유닛이나 베이스 바디 등의 구조 부재들(structural members)을, ABS의 열가소성 수지 등의 성형성이 좋고, 가격도 저렴한 합성 수지 소재로 제작해도 된다. 이들 소재를 사용함으로써, 상기 구조 부재들을 사출 성형 등으로 제조할 수 있으므로, 외관에 대한 설계 자유도를 향상시킬 수 있고, 또한 미려한 외관의 트레이 밀봉 장치를 낮은 비용으로 제조할 수 있다.
또한, 별도의 가열판을 사용하지 않으므로, 제조 비용을 더욱 낮출 수 있다.
도 1은 종래의 트레이 밀봉 장치의 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 트레이 밀봉 장치의 부분 파단 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 트레이 밀봉 장치의, 커버 유닛이 부분적으로 분해되어 있는 상태를 나타내는 분해 사시도.
도 4 는 본 발명의 상기 트레이 밀봉 장치의 히터 유닛의 사시도.
도 5는 도 4에 도시된 히터 유닛의 분해 사시도.
도 6a 및 도 6b는 각각 도 4의 화살표 A-A 및 B-B 를 따라 취한 확대 단면도.
도 7a 및 7b는 본 발명의 히터 유닛에 적용할 수 있는 전열체들을 예시하는 도면이고, 7c는 도 7a 및 도 7b의 화살표 C-C 및 화살표 C'-C' 방향을 따라 취한 전열체의 횡단면도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들이 예시되어 있는데 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것으로 본 발명의 사상이나 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
한편, 본원 명세서 및 청구 범위에서는, 예컨대 “하면”, “상면”, “수직”, “수평”등과 같이 방향을 나타내는 용어들이 사용될 수도 있다. 이들 용어는 설명 편이상 사용되는 것으로, 특별히 정의되지 않는 한, 트레이 밀봉 장치의 밀봉 작업을 위해 커버 유닛이 폐쇄한 상태를 기준으로 관련 구성 요소나 부분들이 배치된 위치 또는 방향을 의미하도록 사용된 것임을 유의해야 한다. 또, 여기에서 표현된 어떤 물품이나 요소의 명칭은 특정한 용도나 형상으로 한정되는 것으로 해석되지 말아야 한다. 예컨대, 여기에서 사용된 “트레이”라고 하는 용어는, 예컨대 일회용 접시, 일회용 컵, 일회용 주발 등과 같은, 시일 필름을 융착하여 밀봉될 수 있는 용기들을 포괄하도록 사용된다는 점을 유의한다. 또한, 식품 이외의 물품을 담는 데 사용하는 용기라 하더라도, 상기와 같이 시일 필름으로 밀봉 융착될 수 있는 것이라면, 이 또한 상기 트레이에 포함되도록 의도된다.
도 2 및 도 3을 참고로, 본 발명의 일 실시예에 따른 트레이 밀봉 장치를 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 트레이 밀봉 장치의 부분 파단 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 트레이 밀봉 장치의, 커버 유닛이 부분적으로 분해되어 있는 상태를 나타내는 분해 사시도이다.
도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 트레이 밀봉 장치(tray sealing apparatus)(1)는 베이스 바디(base body)(10)와, 베이스 바디(10)의 상면을 개폐하도록 힌지축 X-X를 중심으로 피벗 가능하게 베이스 바디(10)에 결합된 커버 유닛(cover unit)(20)과, 커버 유닛(20의 하면에 장착된 히터 유닛(heater unit) (30)을 구비한다.
상기 베이스 바디(10)에는 밀봉 대상 트레이(T)를 밀봉하기 위한 시일 필름(seal film)(f)을 공급하도록, 시일 필름이 롤 형태로 저장되어 있는 시일 필름 공급 유닛(40)이 마련되어 있다. 도면에는 시일 필름 공급 유닛(film supply unit, 40)이 베이스 바디(10)에 일체적으로 마련되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 이 필름 공급 유닛(40)은 베이스 바디(30)과 분리된 별도의 유닛으로 제공될 수도 있다.
또한, 베이스 바디(10)에는 상기 트레이(T)를 수용하기 위한 트레이 수용 공동(tray accommodation cavity)(CV)과, 시일 필름 출구(seal film outlet)(12)가 마련되어 있다. 상기 베이스 바디(10)의 상면에는, 상기 트레이 수용 공동(CV) 둘레에 일정 높이 및 폭의 상향 돌출 림(upward protrusion rim)(11)이 마련되는 것이 바람직하다. 상기 트레이(T)는 개구부 둘레에 일정 폭의 테두리(r)가 마련되어 있다. 따라서, 상기 트레이(T)를 상기 트레이 수용 공동(CV)에 삽입하면, 상기 테두리(r)가 상기 트레이 수용 공동(CV) 둘레에 형성된 상향 돌출 림(11) 위에 얹힌다.
상기 히터 유닛(30)은, 상기 커버 유닛(20)의 폐쇄시, 트레이 수용 공동(CV) 둘레의 상기 상향 돌출 림(11)을 덮을 수 있도록 구성되며, 상기 커버 유닛(20)의 하면에 장착된다.
상기 시일 필름 출구(12)와 상기 트레이 수용 공동(CV) 사이에는 상기 커버 유닛(20) 폐쇄시 상기 시일 필름을 절단하기 위한 커터 장치(50)가 마련되어 있다.
상기 히터 유닛(30)의 하면에는 상기 트레이(T)의 테두리(r)에 상응하는 폐곡선 형상으로 형성된 전열체(31)가 마련되어 있다. 상기 전열체(31) 및 히터 유닛(30)의 다른 구성 요소들에 대해서는 이하에서 상세히 설명한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 히터 유닛(30)은 커버 유닛(20)에 결합될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 커버 유닛(20)은 내측 플레이트(21)와 외측 플레이트(22)를 구비할 수 있다. 내측 플레이트(21)의 중앙에는 둘레에 돌출 림(23a)이 형성된 개구부(23)가 마련되어 있다. 상기 외측 플레이트(22)에는, 도면에 도시된 상태에서, 좌우변 및 상부변을 따라 벽부(wall)가 형성되어 있다. 상기 내측 플레이트(21)의 개구부는 상기 히터 유닛(31)을 작은 간극을 두고 수용할 수 있는 치수 및 형상을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 외측 플레이트(22)의 벽부는 그 내측면이 상기 상기 내측 플레이트(21)의 좌우변 및 상부변과 맞물릴수 있도록 구성되는 것이 바람직하다. 상기 외측 플레이트(22)의 하면에는 체결립(fastening rib) (도시되지 않음)이 마련될 수 있다. 상기 내측 플레이트(21) 및 외측 플레이트(23)는 플라스틱 재료, 예컨대, ABS 수지 등을 사출 성형하여 제조될 수 있다.
상기 히터 유닛(30)은 나사 등의 체결구를 이용하여 상기 외측 플레이트(22)의 하면, 보다 구체적으로는 상기 체결립에 체결될 수 있다. 이 경우, 외측 플레이트(22)의 하면과 상기 히터 유닛(30)의 상면 사이에는 스프링들(s)과 같은 탄성 부재가 개재되어, 상기 히터 유닛(30)에 탄성 편향력(elastically biased force)를 인가할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.
이와 같이 히터 유닛(30)이 외측 플레이트(22)에 조립하고, 상기 히터 유닛(30)이 상기 내측 플레이트(21)의 개구부(23)로 삽입되도록 상기 내측 플레이트(21)를 상기 외측 플레이트(22)에 결합한다. 이에 따라, 상기 히터 유닛(30)은 그것의 주면(principal surface), 즉 커버 유닛(30)의 폐쇄시 상기 베이스 바디의 상면과 마주하여 배치되는 면이 상기 내측 플레이트(21)의 개구부(23)를 통해서 노출된다. 이 경우, 상기 히터 유닛(30)의 주면은 상기 개구부(23) 둘레의 하향 돌출 림(23a)의 하면과 동평면을 이루거나 또는 그것으로부터 약간 돌출될 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.
상기 내측 플레이트(21)는 결합된 상태에서 상기 외측 플레이트(22)에, 예컨대 나사 등의 공지의 체결구에 의해 고정된다.
이에 따라, 상기 내측 플레이트(21)는 히터 유닛(30) 주위에서 상기 커버 유닛(20)의 외측 플레이트(22)의 하면을 시각적으로 은폐함과 아울러, 히터 유닛(30)이 커버 유닛(20)의 외측 플레이트(22)로부터 느슨해지거나 이탈되는 것을 억제하는 역할을 한다.
또, 도 3에 도시된 상태에서 보았을 때 내측 플레이트(21)의 하변부는 베이스 바디(10)에 힌지 결합된다. 이에 따라, 상기 커버 유닛(20)은 상기 베이스 바디(10)에 대해 피벗하여, 상기 베이스 바디(10)의 상면을 개폐할 수 있게 된다. 커버 유닛(20)이 베이스 바디(10)의 상면을 폐쇄하면, 상기 히터 유닛(30)은 상기 전열체(31)가 상향 돌출 림(11) 위에 중첩될 수 있도록 배치된다.
이하, 도 4 및 도 5를 참고로 하여, 본 발명의 실시예에 따른 히터 유닛(30)에 대해서 상세히 설명한다. 도 4 및 도 5는 각각 본 발명의 상기 밀봉 장치(1)의 히터 유닛(30)의 사시도 및 분해 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 모서리가 라운드진 거의 장방형인 테두리(r)를 구비한 트레이(T)를 밀봉하는 경우, 히터 유닛(30)은 이 트레이의 테두리(r)를 덮을 수 있도록 하는 형상 및 치수를 갖도록 구성되는 것이 바람직하다. 따라서, 히터 유닛(30)은 도 4에 도시된 바와 같이, 높이가 낮고 모서리가 라운드진 거의 장방형 형상으로 구성될 수 있다. 그러나, 상기 히터 유닛(30)은 밀봉 대상 트레이(T), 특히 트레이의 테두리(rim)의 형상에 적합한 다른 형상으로 구성될 수 있음은 물론이다. 예컨대, 원형 테두리를 구비한 트레이를 밀봉하는 데 사용되는 트레이 밀봉 장치에 있어서는, 상기 히터 유닛(30)은 원형으로 형성될 수 있다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 히터 유닛(30)은 전기로 가열되어, 상기 밀봉 대상 트레이(T)의 테두리(r)에 밀봉 비닐(f)(도 2 참조)를 융착하는 데에 필요한 열을 인가하는 전열체(31)를 구비하고 있다. 또한, 상기 히터 유닛(30)은 전열체(31)의 이면에서 전열체를 밀착 지지하는 절연 프레임 (33)를 구비하는 것이 바람직하다. 상기 전열체(31)는, 도 7c에 도시된 바와 같이, 소정 폭(W)의 주면(principal surface)과 이 주면의 폭보다 훨씬 얇은 두께(t)를 갖는 장방형 단면을 갖는다.
상기 전열체(31)는 상기 밀봉 대상 트레이(T)의 테두리(r)에 상응하는 폐곡선 형태로 형성되며, 밀봉 비닐(f)의 융착시, 상기 전열체(31)의 주면이 상기 트레이(T)의 테두리(r)와 마주하게 배치된다. 다시 말해서, 밀봉 비닐(f)의 융착시, 폐곡선 형태의 둘레를 따라, 상기 전열체(31)의 주면(主面)이 수평 방향으로 배치되고, 상기 전열체(31)의 두께가 수직 방향으로 배치된다.
이 때, 상기 트레이(T)의 테두리(r)에 해당하는 부분 이외의 부분으로 열이 가해지는 것을 억제하기 위해서, 상기 전열체(31)의 주면의 폭(W)(도 6c) 참조)이 상기 트레이(T)의 테두리(r)의 폭보다 좁고, 밀봉 작업시, 전열체(31) 전체가 상기 트레이(T)의 테두리(r)의 상면 영역과 겹치거나 또는 그 영역 내에 배치되도록, 상기 전열체의 형상 및 치수가 결정되는 것이 바람직하다.
특히, 상기 전열체(31)는 소비 전력을 낮춤과 아울러, 신속한 융착을 보장하기 위해서, 시일 필름(f)의 융착 온도(예컨대, 약 160℃ 내지 180℃)까지 신속하게 가열될 수 있는 것이 바람직하다. 또한, 융착 종료 후 사용자가 화상을 입는 것을 회피할 수 있도록 하기 위해서는, 최대한 신속히 냉각되어 잠열을 남기지 않는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 전열체(31)는 주면의 폭이 상기 트레이(T)의 테두리(r) 보다 좁고, 두께가 주면의 폭에 비해 훨씬 얇은 것, 예컨대 주면 폭의 약 1/5 내지 1/10인 것이 바람직하다. 이러한 관점에서, 상기 전열체는 얇고 좁은 스트립형 니크롬선으로 형성되는 것이 특히 바람직하다. 이에 대해서는 아래에서 보다 상세히 설명될 것이다.
상기 절연 프레임(33)은 전열체(31)로부터 발생되는 열에 견디고, 또한 전열체(31)의 이면을 절연시킬 수 있도록 내열성 소재로 제조되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 시일 필름(f)의 융착 즉시 전열체(31)가 냉각될 수 있도록, 상기 절연 프레임(33)는 열전도성이 우수한 소재로 제조되는 것이 바람직하다. 이러한 특성들을 고려하면, 상기 절연 프레임(33)은 예컨대 베이크라이트 또는 운모로 제조되는 것이 바람직하다. 이들 소재 이외의 소재라도, 내열성 및 열전도성이 우수하다면, 상기 절연 프레임(33)의 소재로 사용될 수 있음은 물론이다.
또한, 상기 절연 프레임(33)은, 소재를 절감하고, 상기 전열체(31)의 냉각시 방열을 촉진하도록 하기 위하여, 도 5 도시된 바와 같이, 상기 전열체(31)의 폐곡선 형상에 대응하는 폐곡선 형상으로, 중앙에 개구부(33c)를 갖도록 구성되는 것이 바람직하다. 다만, 상기 절연 프레임(33)는 전열체(31)에 대한 충분한 지지면을 제공할 수 있도록, 상기 전열체(31)의 주면의 폭보다는 넓은 폭의 주면을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 절연 프레임(33)은, 도 6a에 도시된 바와 같이, 벽 두께가 얇은 채널형 단면 형상으로 성형되면, 전열체(31)의 냉각시 방열을 더욱 촉진시킬 수 있을 것이다.
한편, 도 5, 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 상기 절연 프레임(33)의 주면(principal surface)에는, 상기 전열체(31)의 폭방향 이동을 억제할 수 있도록, 둘레 방향으로 연장하는 전열체 안착홈(electric heating element seat recess, 33a)을 형성하고, 상기 전열체(31)를 상기 전열체 안착홈(33a)에 삽입하는 것이 바람직하다. 전열체 안착홈(33a)의 소정 위치에는 후술될 하나 이상의 단자 삽입홀(33b)이 형성될 수 있다. 상기 절연 프레임(33)은 사출성형으로 제조될 수 있다.
상기 절연 프레임(33) 소재로서 전술한 바와 같이 내열성 및 열전도성이 우수한 소재, 예컨대, 베이크라이트 또는 운모를 사용하는 경우, 그 소재는 강도와 내구성이 다소 떨어질 수도 있다. 따라서, 절연 프레임(33)에는, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 절연 프레임(33)의 뒤틀림이나 변형에 대한 보강력을 제공하도록 보강 프레임(35)을 결합하는 것이 바람직하다.
또한, 보강 프레임(35)은 상기와 같은 보강력을 제공할 수 있는 강도 및 강성을 가지면서, 열전도나 방열 특성이 비교적 양호한 소재로 구성하는 것이 바람직하다.
이상의 관점에서, 보강 프레임(35) 소재로는, 한정하는 것은 아니지만, 예컨대 나일론 66 또는 그라스 파이버 보강 나일론 66 (glass fiber reinforced nylon 66)이 적절하다. 또한, 보강 프레임(35)은 상기 전열체(31) 및 상기 절연 프레임(33)와 유사하게 폐곡선 형상으로, 중앙에 개구부를 구비하도록 형성하는 것이 바람직하다. 상기 보강 프레임(35)은 상기 절연 프레임(33) 에 대한 충분한 지지면을 제공할 수 있도록, 상기 절연 프레임(33)의 주면의 폭보다 넓은 주면을 갖도록 형성된다. 상기 보강 프레임(35)은 사출 성형으로 제조될 수 있다.
또, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 보강 프레임(35)의 주면에는 그 둘레 방향으로 상기 절연 프레임(33)를 안착시킬 수 있는 절연 프레임 안착홈(35a)이 형성되고, 상기 보강 프레임(35)의 중앙 개구부에는, 보강 프레임(35)의 뒤틀림을 방지하기 위하여, 예컨대 열십자형 보강 리브(35c)가 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 절연 프레임 안착홈(35a)에는 상기 절연 프레임(33)상의 상기 전열체 안착홈(33a)에 형성되는 단자 삽입홀(33b)에 대응하는 단자 삽입 홀(35b)이 형성될 수 있다(도 6a 및 도 6b 참조).
한편, 도 7a 및 도 7b는 본 발명의 히터 유닛에 적용할 수 있는 전열체들의 예를 보여주는 있다. 또한, 7c는 도 6a의 화살표 C-C 및 도 6b의 화살표 C'-C' 방향을 따라 취한 전열체의 횡단면도이다.
전술한 바와 같이, 전열체는(31)는 밀봉 대상 트레이(T)의 테두리(r)(도 2 및 도 3 참조)의 형상에 대응하는 폐곡선 형상으로 형성된다. 이 폐곡선 형상은, 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 밀봉 대상 트레이(T)의 테두리(r)의 형상에 따라 다양하게 형성될 수 있다. 밀봉 대상 트레이의 테두리 형상에 따라, 이들 도면에 도시된 것과 다른 폐곡선 형상으로도 형성될 수 있음은 물론이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 전열체(31)는 얇은 직선형 스트립(linear strip) 형태의 전열선(electric heating wire)을, 그 주면(principal surface)이, 트레이에 대한 시일 필름 융착시, 전열체(31)의 융착 열을 방출하는 주면이 되도록, 벤딩하여 형성할 수 있다.
예컨대, 도 6a에 도시된 바와 같이, 전열체(31)를 두 개의 절반부들(311, 312)으로 나누어, 전열선의 주면이 수평으로, 그리고 두께 면들이 수직으로 배치되도록, 상기 절반부에 해당하는 형상(예컨대, U자 형상)으로 벤딩하고, 각 전열선의 양단을 주면에 대해서 수직으로 벤딩하여, 그 절반부들(311, 312)을 형성한다. 그 후, 벤딩된 절연선들의 양쪽 단부들(31a)을 상호 접합함으로써, 상기 폐곡선 형태의 전열체(31)를 용이하게 형성할 수 있다. 이 경우에는 벤딩 및 접합된 단부들(end portions)이 각 절반부의 전기 접속 단자로서의 역할을 수행할 수 있다. 따라서, 그 접합된 단부들에 과열 현상이 발생하는 것을 방지하기 위해서, 각 접합부의 접합된 단부들에 동일한 극성의 전원을 연결하는 것이 바람직하다.
상기 전열체(31)는, 도 7b에 도시된 바와 같이, 하나의 전열선을 상기와 같은 벤딩으로 원하는 폐곡선 형상으로 형성한 후 양단을 벤딩하여 상호 접합할 수 있다. 이들 단부들(31a)은 내열성 및 전기 전도성을 갖는 접착제로 접합하는 것이 바람직하다. 도 7c에 도시된 바와 같이, 폐곡선 형상으로 형성된 전열체는 장방형 횡단면을 가지며, 주면의 폭(W)이 좁고, 특히 두께(t)가 주면의 폭(W)에 비해 매우 얇다. 결국, 전열체(31) 주면이 상기 폐곡선 형상 둘레를 따라 시일 필름의 융착을 위한 발열면으로서 작용하게 된다는 것을 이해할 것이다.
또한, 벤딩 접합된 단부들 사이에는 미세한 공극(void)이 발생할 수도 있다. 이러한 경우에는 실리콘 핫멜트(silicon hot melt)와 같이 내열성을 갖는 물질로 그 공극을 메움으로써, 상기 전열체(31)의 주면 전체가 평탄한 동평면을 이루도록 하는 것이 바람직하다.
상기 스트립형 전열선으로는, 예를 들면, 시중에서 쉽게 입수할 수 있는 폭이 약 1.6mm, 두께가 약 0.18mm, 또는 폭이 약 2.0mm, 두께가 약 0.20mm의 직선형 스트립 형태의 니크롬 전열선을 바람직하게 사용할 수 있다. 당업자라면 잘 알 수 있겠지만, 상기와 같은 얇은 니크롬 절연선은 저전압 직류 전원으로도 단시간 내에 일정 온도까지 가열될 수 있고, 또한 두께와 폭이 매우 작으므로, 전원 차단 후 신속하게 냉각될 수 있는 특징을 가지고 있다.
니크롬 전열선의 경우, 두께 및 길이의 증가에 따라 저항이 증가하고, 이에 따라 소비 전력이 증가한다. 본원 발명자들은 실험을 통하여, 상기 두 종류의 니크롬 전열선을 이용하여, 도 7a에 도시된 형태로 둘레 길이 약 70cm의 전열체를 마련하여, 직류 전원(소비 전력 240W, 사용 전압 12V)에 연결하고, 약 180℃까지 가열되는 데에 소요되는 시간을 측정하였다. 시편의 길이를 70cm로 결정한 것은, 본 발명의 트레이 밀봉 장치로 밀봉될 트레이의 테두리 둘레의 길이가 대략 이 길이 정도가 될 것으로 예상되었기 때문이다.
실험 결과, 상기 절연체가 초기에 180℃의 온도까지 가열되는 데에는 약 7초 내지 9초 정도 소요되는 것으로 확인되었다. 전열체에 따라 시간 차이가 나는 것은 두께의 차 및 측정 오차에서 비롯된 것으로 생각된다. 상기 전압은 반도체 제조 장비 등에서 많이 사용되는 공지의 AC-DC 변환 전원 장치인 SMPS (Switching Mode Power Supply)를 이용하여, 220V의 상용 교류 전원을 12V의 직류 전류로 변환하여 사용하였다.
또, 상기 전열체들을 이용하여 전술한 바와 같은 히터 유닛 및 트레이 밀봉 장치를 제작하여, 상기와 같은 12V(소비 전력 240W)의 직류 전원을 이용할 경우 기존의 트레이 밀봉 장치에서 사용되고 있는 기존의 시일 필름 및 트레이들을 대상으로 하여 밀봉 성능을 실험하였는바, 이 실험 결과에 대해서는 아래에서 보다 자세히 설명하겠다.
이상에서는, 직선형 스트립형의 전열선을 벤딩하여, 밀봉 대상 트레이의 테두리 부분에 상응하는 폐곡선 형상으로 형성하는 것으로 설명하였으나, 본 발명의 범위가 이러한 제조 방법으로 한정되지 않는다. 즉, 얇은 스트립 형상으로, 예컨대 트레이의 테두리 형상에 대응하는 폐곡선 형상의 전열체를 시일 필름을 융착시키는 발열원으로 직접 사용한다면, 그 제조 방법에 관계없이 본 발명의 기술적 사상 및 범위에 속하는 것이다.
한편, 도 4 및 도 5를 참고로 하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 히터 유닛(30)의 조립 과정을 설명하면 다음과 같다.
우선, 보강 프레임(35)의 주면(主面), 보다 구체적으로는 절연 프레임 안착홈(35a)에 절연 프레임(33)을 안착시킨 후, 예컨대 나사와 같은 체결구를 이용하여, 보강 프레임(35)에 상기 절연 프레임(33)을 고정시킨다. 그리고, 상기 절연 프레임(33)의 주면, 보다 구체적으로는 전열체 안착 홈(33a)을 따라 상기 전열체(31)를 안착시키고, 상기 전열체(31)의 벤딩 접합된 단부들(31a)을 상기 안착홈(33a) 및 상기 절연 프레임 안착 홈(35a)에 각각 형성된 단자 삽입홀(33b, 35b)에 삽입한다. 이들 단자에는 전원이 연결된다. 또한, 상기 전열체(31)는 내열성 접착제를 이용하여, 상기 안착홈(33a)의 바닥면에 접합될 수 있다.
이상과 같이 조립된 상태에서, 상기 절연 프레임의 중앙 개구부(33c)를 폐쇄하도록 폐쇄판(closure plate, 37)를 상기 중앙 개구부(33c)에 끼워, 이면에 결합된 보강 프레임(35)의 보강 리브 등이 외부로 노출되는 것을 방지할 수 있다.
상기와 같이 조립된 상태에서, 상기 절연체(31), 상기 폐쇄판(37) 및 상기 절연프레임(33)의 노출면들 전체 위에 얇은 접착 시트(39)를 상기 전열체(31), 상기 폐쇄판(37) 및 상기 절연 프레임(33)이 외부로 노출되지 않도록 하는 것이 바람직하다. 상기 접착 시트(39)는 상기 히터 유닛(30)의 마감재로서의 역할을 수행함과 아울러, 상기 전열체(31)를 절연 프레임(33)에 대해 더욱 안정적으로 고정시킬 수 있다. 상기 접착 시트(39)는 항상 전열체(31)와 밀착된 상태로 유지되고, 또한 밀봉 작업시 시일 필름과 접촉하게 되므로, 내열성, 내마모성 및 열전도도가 우수한 재료, 예컨대 실리콘 또는 테프론으로 제조된 접착 시트가 바람직하다.
전술한 바와 같이 조립된 히터 유닛(30)은 나사 등의 체결구를 이용하여 커버 유닛(20), 보다 구체적으로는 외측 플레이트(22) 하면에 장착될 수 있다. 전술한 바와 같이, 히터 유닛(30)과 커버 유닛(20)의 외측 플레이트(22) 사이에는, 예컨대 코일스프링(s)과 같은 탄성 부재들이 개재되어, 밀봉 대상 트레이의 융착시 히터 유닛(30), 특히 상기 전열체(31)가 상기 트레이에 대해 압박되도록, 상기 히터 유닛(30)에 탄성 편향력이 작용될 수 있게 구성하는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이 조립된 상기 히터 유닛(30)은 트레이 밀봉 장치에 대해 탈착 가능한 모듈형 구조를 취함을 알 수 있다. 따라서, 사용자는 트레이 밀봉 장치의 히터 유닛이 손상되거나 파손된 경우, 새로운 것으로 간단히 교체할 수 있다.
이하, 이상과 같이 구성된 본 발명의 트레이 밀봉 장치의 작용에 대해서 살펴보고자 한다.
우선, 베이스 바디(10)에 형성된 트레이 수용 공동(50)에 밀봉 대상 트레이(T)을 삽입하고, 시일 필름 공급부로부터 시일 필름(f)을 인출하여 상기 밀봉 대상 트레이(T)를 덮는다.
그 후, 커버 유닛(20)을 피벗시켜, 베이스 바디(10)의 상면을 폐쇄한다. 그러면, 상기 시일 필름(70)은 베이스 바디(10)의 상면 및 상기 커버 유닛(20)의 하면에 마련된 커터(50)에 의해 절단되며, 상기 트레이(T)의 테두리(r) 위에 있는 시일 필름 부분이 상기 테두리(r)와 탄성 편향력이 인가된 상기 히터 유닛(30), 보다 구체적으로는 전열체(31)와 사이에서 샌드위치된다.
그 후, 상기 히터 유닛(30), 보다 구체적으로는, 전열체(31)에 전원이 인가되면, 전열체(31)가 상기 시일 필름(f)을 그것의 용융 온도 이상의 온도로 가열함과 아울러, 상기 트레이(T)의 테두리에 상기 시일 필름(f)을 가압함으로써, 상기 트레이의 테두리 부분을 따라 상기 시일 필름이 기밀되게 융착된다.
한편, 본 발명자들은 전술한 바와 같이 구성된 트레이 밀봉 장치에 대한 잠열 등의 문제를 확인하기 위하여 실험을 행하였다. 실험에 사용된 조건은 다음과 같았다.
i) 소비전력: 240W(12V 직류)
ii) 전열체 소재: 길이 약 74cm, 폭 약 0.16cm, 두께 약 0.018cm 의 니크롬선
iii) 밀봉필름: PET 필름과 PP 필름이 합지된 필름(용융온도 약 160℃)
iii) 트레이: PP 재질의 일회용 트레이
iv) 실험실 온도: 약 22℃
v) 온도계: 적외선 온도계(Reytek Co. Ltd. 제 Raynger ST(모델명)
vi) 히터 유닛 소재: 절연 프레임을 베이클라이트로, 보강 프레임을 나일론 66으로, 접착 시트를 실리콘 접착 시트로 제작하였다.
vii) 트레이 밀봉 장치: 커버 유닛과 베이스 바디 등의 구조 부분들을 ABS 소재를 사출 성형하여 제작하였다.
실험은, 밀봉 시간을 10초로 설정하여, 트레이 밀봉 장치가 ON된 후 10초가 경과하면 자동적으로 OFF되게 하고, 각 밀봉 단계 사이의 시간 간격을 약 20초로 설정하여, 이 시간 간격 동안에는 트레이 밀봉 장치를 OFF 상태로 유지하였다. 또한, 밀봉 시간(10초) 경과 직후 커버 유닛을 개방하여 전열체의 온도를 측정하고, 20초 경과 후 트레이 밀봉 장치가 ON되기 직전의 온도를 측정하였다. 또, 시일 필름의 융착 부위의 융착 상태를 육안으로 검사하였다.
상기와 같은 방법으로, 1회의 실험에서 50개의 트레이를 밀봉하고, 이러한 실험을 3회 반복해서 실시하였다.
그 결과, 밀봉 시간 경과 직후의 전열체의 온도는 최초 밀봉 종료 후 약 38℃를 시작으로 해서, 7회 내지 8회의 반복된 밀봉시까지 약 48℃까지 점차로 상승하였으나, 이 후에는 횟수의 증가에 관계없이 약 42℃ 내지 48℃ 범위에서 유지되었다. 또한, 밀봉 종료 후 약 20초 경과시의 온도 역시 최초 밀봉 종료 후의 약 27℃를 시작으로 해서 6회 내지 9회의 반복된 밀봉시까지는 약 36℃까지 점차 상승하였으나, 그 이후에는 밀봉 회수에 관계없이 약 36℃의 온도로 거의 일정하게 유지되었다.
전열체 자체에서는 상기와 같은 온도 변화가 관찰되었으나, 커버 유닛 및 베이스 바디 부분은 히터 유닛에 근접한 부위까지도 실험 종료시까지 측정 시간에 관계없이 36℃ 이하의 온도로 유지되는 것으로 확인되었다.
특히, 상기 실험 과정에서, 시일 필름의 불완전 융착 또는 과도한 융착 현상이나, 트레이의 변형 현상은 전혀 발견되지 않았다. 특히, 시일 필름의 융착 부위는 거의 전열체의 폭과 유사한 폭으로 매끈하게 형성되는 것으로 확인되었다.
상기 실험을 통해서, 상기 전열체가 커버 유닛을 개방하는 동안 신속하게 냉각되고, 전열체에서 발생하는 열이 대부분 시일 필름의 가열 융착시키는 데 소요되어, 전열체 인접 부위로 전달되는 비율이 매우 낮다는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 시일 필름 밀봉시 상기 전열체와 마주하는 트레이 수용 공동 둘레의 돌출 림도 실질적으로 과열되지 않은 것으로 확인되었는데, 이는 시일 필름 및 트레이의 테두리가 전열체로부터 돌출 림으로의 열전달을 억제하는 단열 효과를 제공하였기 때문인 것으로 생각된다.
한편, 본 발명자들은 가열판을 구비한 종래의 트레이 밀봉 장치에 대하여 잠열 등에 과한 실험을 하였다. 사용된 트레이 밀봉 장치는 다음과 같았다.
i) 제품: Impack Co. Ltd.에서 제조한 모델명 M1
ii) 소비전력: 550W(220V 교류)
iii) 실험실 온도: 약 22℃
상기 종래의 트레이 밀봉 장치의 경우, 전원을 ON시킨 후 약 6분이 경과한 후에 가열판이 약 187℃까지 상승하였고, 전원을 ON 상태로 유지하더라도 상기 온도 이상으로 상승하지 않았다. 이는 트레이 밀봉 장치에 마련된 온도 제어 회로에 의해서 온도가 제어되었기 때문이다.
전원 OFF 후 가열판의 온도는 10분 경과 후 약 80℃, 15분 경과 후 약 60℃ 내지 62℃, 그리고, 약 20분 경과 후 약 50℃에 유지되었다. 다시 말해서, Impack 장치의 경우, 전원 OFF 후 가열판이 냉각될 때까지 매우 긴 시간 동안 잠열을 보유함으로써, 사용자가 화상을 입을 가능성이 높다. 본 발명의 경우, 이러한 가열판이 없이, 얇고 좁은 스트립 형태로 폐곡선 형상으로 형성된 전열체를 사용함으로써, 이러한 문제점을 해소하고 있다.
가열판이 187℃로 가열된 상태에서 밀봉을 행한 결과, 10초 동안 밀봉을 행한 경우, 트레이가 변형되었고, 5초 동안 행한 경우, 시일 필름에 가열판의 자국이 남았으며, 3초 동안 행한 경우, 이러한 문제점들이 발생하지 않았다. 즉, Impack 장치의 경우, 밀봉 작업의 숙련자가 아니라면, 적절한 밀봉 상태로서 밀봉을 행하기가 어렵다고 하는 문제를 가지고 있는 것이다. 본 발명의 경우, 전열체가 신속하게 가열되고, 신속하게 냉각되므로, 트레이의 밀봉시마다 거의 일정한 조건에서 융착이 이루어질 수 있으므로, 예컨대, 단지 전원 ON 지속 시간만을 설정하면, 숙련자가 아니더라도 일관성 있고 양호한 융착을 확보할 수 있다.
예컨대, 트레이 밀봉 장치의 전원 공급 회로에, 통상적인 전원 차단용 타이머를 마련하여, 정해진 시간 경과시 회로가 단락되면서 전원이 차단되도록 하거나, 또는 사용자가 커버 유닛을 폐쇄하면 자동적으로 전원 공급 회로가 연결되고, 커버 유닛을 개방하면 자동적으로 회로가 단락되도록 전원 회로를 구성한다면, 사용자의 편이성이 더욱 증대될 수 있을 것이다. 이러한 전원 회로의 구성은 당업자라면 공지 기술을 이용하여 쉽게 안출할 수 있는 것이므로, 더 이상의 설명은 생략하도록 한다.
Impack의 장치의 경우, 초기 가열에 6분이라는 긴 시간이 소요되기 때문에, 전원이 ON된 상태로 계속 유지되도록 제작되었다. 이러한 상태를 유지하기 위한 온도 제어 수단을 제공함에 따라 생산 원가가 상승할 수 있다. 또한, 소비 전력에 있어서도, 본 발명의 장치의 것 보다 2배 이상 높아, 에너지 소모가 상당하다는 것을 알 수 있었다. 또한, 220V의 높은 교류 전압을 전원으로 사용하기 때문에, 사용자가 감전될 위험이 있다.
또, 지속적으로 전원을 ON 상태로 유지하여 가열판을 밀봉에 적합한 온도로 유지함에 따라, 가열판 이외의 부분들이 지속적으로 열부하를 받아 과열될 우려가 높다. 따라서, 사용자가 화상 입을 가능성이 더욱 증가할 뿐만 아니라, 불필요한 전력 소비도 높다. 또한, 이러한 과열에도 견딜 수 있어야 하므로, 내열성 소재를 사용하여야 한다. 이는 재료비를 상승시킴과 아울러, 트레이 밀봉 장치의 외관에 대한 설계 자유도를 제한하게 된다.
본 발명의 경우, 전열체가 짧은 시간에 가열되고 냉각되므로, 밀봉 작업을 행하지 않는 동안에는 전원을 OFF 상태로 유지시켜도 된다. 따라서, 사용자가 화상을 입을 가능성이 거의 없고, 전력 소모도 매우 낮다. 또한, 전열체에서 발생한 열은 대부분 시일 필음의 융착에 사용되고, 다른 부분이 받는 열부하는 미미하기 때문에, 전열판 이외의 대부분의 구성 요소들을 ABS와 같은 성형성이 양호하고 저렴한 합성 수지로 제작할 수 있다. 따라서, 재료비 및 제조 원가를 낮출 수 있고, 외관을 미려하게 하기 위한 설계 자유도도 향상시킬 수 있다.
Impack 장치의 경우, 가열판을 계속적으로 가열 상태로 유지함에 따라, 설치 공간에 대한 제약이 따를 수 있다. 전술한 바와 같이, 가열판 이외의 부분들도 지속적으로 가열되어 과열됨에 따라, 이 장치의 사용 공간의 온도까지 상승시킬 수 있기 때문이다. 따라서, 패스트푸드점 등에서 Impack 장치를 사용할 경우, 별도의 분리된 설치 공간을 마련할 필요가 있고, 점원의 트레이 밀봉 장치까지의 동선이 길어질 수 있다. 이에 따라, 공간 비용 및 인건 비 상승의 원인이 될 수도 있다. 앞의 실험을 통해서 확인한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 히터 유닛 이외의 부분의 경우, 계속된 밀봉 작업에 의한 과열 현상이 실질적으로 나타나지 않으므로, 점원들이 주로 활동하는 장소 근처에 설치하여 편리하게 사용할 수 있다.
즉, 본 발명은 트레이 밀봉 장치의 전열체를 가열판 없이 얇은 스트립형으로, 트레이의 테두리에 대응하는 형상으로 형성함으로써, 다음과 같이 요약될 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
i) 전력 소모가 매우 적고,
ii) 사용자의 화상 위험성 및 감전 위험성을 억제할 수 있으며,
iii) 숙련자가 아니더라도 양호하고 일관성 있는 품질의 융착을 행할 수 있고,
iv) 잠열에 의한 트레이의 변형을 억제할 수 있으며,
v) 트레이 밀봉 장치의 대부분의 구성 요소들을, ABS 등의 저렴한 합성 수지를 이용하여 제조할 수 있어서, 재료비를 낮출 수 있고,
vi) 제품의 외관에 대한 설계 자유도가 향상되고,
vii) 제품의 취급이 용이하고 편리하다.
이상, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.

Claims (63)

  1. 개구부 둘레에 일정 폭의 테두리를 구비한 트레이를 열가소성 시일 필름으로 밀봉하는 트레이 밀봉 장치에 있어서,
    상면과, 상기 트레이의 테두리가 상기 상면상에 지지되도록 상기 트레이를 수용하는 트레이 수용 공동을 구비하는 베이스 바디와;
    상기 트레이가 상기 시일 필름에 의해서 기밀 밀봉되도록, 상기 트레이 수용 공동에 수용된 상기 트레이의 테두리에 상기 시일 필름을 가열 융착시키는 히터 유닛을 구비하며,
    상기 히터 유닛은 일정 폭의 주면(主面)을 가지며, 상기 트레이의 테두리의 형상에 상응하는 폐곡선 형상으로 형성된 얇은 스트립형 전열체(電熱體)를 포함하며,
    상기 전열체는, 상기 시일 필름의 융착시, 상기 전열체의 주면이 상기 트레이의 전체 테두리를 따라 상기 시일 필름을 사이에 두고 상기 트레이의 테두리와 마주하여 배치되어, 전열체에 발생된 열을 상기 시일 필름에 인가하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 트레이 밀봉 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 베이스 바디의 상면을 개방 및 폐쇄하도록 상기 베이스 바디에 피벗 가능하게 결합되며, 폐쇄시 상기 베이스 바디의 상면과 마주하도록 수평으로 배치되는 하면을 구비하는 커버 유닛을 더 구비하며,
    상기 히터 유닛은 상기 커버 유닛의 하면에 결합되는 것을 특징으로 하는 트레이 밀봉 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전열체의 주면의 폭은 상기 트레이의 테두리의 폭과 같거나 작은 것을 특징으로 하는 트레이 밀봉 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전열체는 그것의 주면의 폭에 해당하는 폭의 주면을 갖는 직선형의 박막 스트립형 전열선(linear thin film strip type electric heating wire)을, 상기 전열선의 주면(主面)이 상기 전열체의 주면이 되도록 벤딩하여 형성되는 것을 특징으로 하는 트레이 밀봉 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전열체는 2개의 전열선 부분을 상기 전열체의 폐곡선 형상의 절반에 해당하는 형상으로 벤딩한 후, 이들 전열선 부분의 양단을 상호 접합하여 형성되는 것을 특징으로 하는 트레이 밀봉 장치.
  6. 제5항에 있어서, 벤딩된 각각의 전열선 부분의 양쪽 단부는 상기 전열선 부분의 주면과 수직으로 후방으로 벤딩되고, 두 개의 전열선 부분의 벤딩된 양단부들이 상호 맞닿은 상태로 접합되는 것을 특징으로 하는 트레이 밀봉 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 접합된 전열선 부분들의 단부들 사이에 공극이 형성되고, 이 공극에 내열성 충전재(filler)가 메워져 있는 것을 특징으로 하는 트레이 밀봉 장치.
  8. 제4항에 있어서, 상기 전열선은 니크롬선인 것을 특징으로 하는 트레이 밀봉 장치.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전열체는 주면의 폭이 1.6 mm 내지 2.0 mm이고 두께가 0.18 mm 내지 0.20 mm의 장방형 단면 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 트레이 밀봉 장치.
  10. 제2항에 있어서, 상기 히터 유닛과 상기 커버 유닛 사이에는 탄성 부재가 개재되어, 히터 유닛을 베이스 바디를 향하여 탄성적으로 편향시키는 것을 특징으로 하는 트레이 밀봉 장치.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 히터 유닛은 내열성 및 열전도성 소재로 형성된 절연 프레임을 더 구비하고, 상기 전열체는 그 절연체의 주면과 반대측의 이면에서 절연 프레임에 밀착된 상태로 지지되는 것을 특징으로 하는 트레이 밀봉 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 절연 프레임은 상기 전열체의 폐곡선 형상에 상응하는 폐곡선 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 트레이 밀봉 장치.
  13. 제11항에 있어서, 상기 절연 프레임은 베이크라이트, 운모 또는 내열성의 열경화성 수지로 형성되는 것을 특징으로 하는 트레이 밀봉 장치.
  14. 제12항에 있어서, 상기 절연 프레임의 이면에 그 둘레 방향으로 채널이 형성되는 것을 특징으로 하는 트레이 밀봉 장치.
  15. 제11항에 있어서, 상기 히터 유닛은 상기 보강 프레임을 더 구비하고, 상기 절연 프레임은 상기 보강 프레임에 결합되어 변형 및 뒤틀림에 대한 보강력을 제공하는 것을 특징으로 하는 트레이 밀봉 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 보강 프레임은 나일론 66으로 형성되는 것을 특징으로 하는 트레이 밀봉 장치.
  17. 제2항에 있어서, 상기 밀봉 장치는 커버 유닛이 폐쇄되면 자동적으로 전원이 공급되고, 커버 유닛 폐쇄 후 일정 시간이 경과하거나, 상기 커버 유닛이 개방되면 전원이 자동적으로 차단되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 트레이 밀봉 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 전원은 상용 전원으로부터 공급되는 AC 전기를 DC 전기로 변환하여 상기 전열체에 인가하는 SMPS (Switching Mode Power Supply)를 통해서 공급되는 것을 특징으로 하는 트레이 밀봉 장치.
  19. 개구부 둘레에 일정 폭의 테두리를 구비한 트레이를 열가소성 시일 필름으로 밀봉하는 트레이 밀봉 장치에 있어서,
    상면과, 이 상면에 형성되어, 상기 트레이의 테두리가 상기 상면상에서 지지되도록 상기 트레이를 수용하는 트레이 수용 공동을 구비하는 베이스 바디와;
    상기 트레이가 상기 시일 필름에 의해서 기밀 밀봉되도록, 상기 트레이 수용 공동에 수용된 상기 트레이의 테두리에 상기 시일 필름을 가열 융착시키는 히터 유닛을 구비하며,
    상기 히터 유닛은 일정 폭의 주면(主面)을 가지며, 상기 트레이의 테두리의 형상에 상응하는 폐곡선 형상으로 형성된 얇은 스트립형 전열체(電熱體)와, 상기 전열체의 주면과 반대측의 이면에서 상기 전열체와 밀착된 상태로 상기 전열체를 지지하도록 구성되는 절연 프레임을 포함하며,
    상기 전열체는, 상기 시일 필름의 융착시, 상기 전열체의 주면이 상기 트레이의 전체 테두리를 따라 상기 시일 필름을 사이에 두고 상기 트레이의 테두리와 마주하여 배치되어, 전열체에 발생된 열을 상기 시일 필름에 인가하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 트레이 밀봉 장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 트레이의 밀봉시와 밀봉 완료시, 상기 베이스 바디의 상면을 개방 및 폐쇄할 수 있도록 상기 베이스 바디에 피벗 가능하게 결합되며, 폐쇄시 상기 베이스 바디의 상면과 마주하도록 수평으로 배치되는 하면을 구비하는 커버 유닛을 더 구비하며,
    상기 히터 유닛은 상기 커버 유닛의 하면에 결합되는 것을 특징으로 하는 트레이 밀봉 장치.
  21. 제19항 또는 제20항에 있어서, 상기 전열체의 주면의 폭은 상기 트레이의 테두리 상면의 폭과 같거나 작은 것을 특징으로 하는 트레이 밀봉 장치.
  22. 제19항 또는 제20항에 있어서, 상기 전열체는 그것의 주면의 폭에 해당하는 폭의 주면을 갖는 직선 스트립형 전열선(linear thin film strip type electric heating wire)을, 상기 전열선의 주면(主面)이 상기 전열체의 주면이 되도록 벤딩하여 형성되는 것을 특징으로 하는 트레이 밀봉 장치.
  23. 제22항에 있어서, 상기 전열체는 2개의 전열선 부분들을 상기 전열체의 폐곡선 형상의 절반에 해당하는 형상으로 벤딩한 후, 이들 전열선 부분들의 양단을 상호 접합하여 형성되는 것을 특징으로 하는 트레이 밀봉 장치.
  24. 제23항에 있어서, 벤딩된 각각의 전열선 부분의 양쪽 단부는 상기 전열선 부분의 주면과 수직으로 후방으로 벤딩되고, 두 개의 전열선 부분의 벤딩된 양단부들이 상호 맞닿은 상태로 접합되는 것을 특징으로 하는 트레이 밀봉 장치.
  25. 제24항에 있어서, 상기 접합된 전열체 부분들의 단부들 사이에 공극이 형성되고, 이 공극에 내열성 충전재(filler)가 메워져 있는 것을 특징으로 하는 트레이 밀봉 장치.
  26. 제22항에 있어서, 상기 전열선은 니크롬선인 것을 특징으로 하는 트레이 밀봉 장치.
  27. 제19항 또는 제20항에 있어서, 상기 전열체는 주면의 폭이 1.6 mm 내지 2.0 mm이고 두께가 0.18 mm 내지 0.20 mm의 장방형 단면 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 트레이 밀봉 장치.
  28. 제20항에 있어서, 상기 히터 유닛과 상기 커버 유닛 사이에는 탄성 부재가 개재되어, 히터 유닛을 베이스 바디를 향하여 탄성적으로 편향시키는 것을 특징으로 하는 트레이 밀봉 장치.
  29. 제19항에 있어서, 상기 절연 프레임은 상기 전열체의 폐곡선 형상에 상응하는 폐곡선 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 트레이 밀봉 장치.
  30. 제19항에 있어서, 상기 절연 프레임은 베이크라이트, 운모 또는 내열성의 열경화성 수지로 형성되는 것을 특징으로 하는 트레이 밀봉 장치.
  31. 제29항에 있어서, 상기 절연 프레임은 그것의 이면에 그 둘레 방향으로 연장하는 채널이 형성되는 것을 특징으로 하는 트레이 밀봉 장치.
  32. 제19항 또는 제20항에 있어서, 상기 히터 유닛은 상기 보강 프레임을 더 구비하고, 상기 절연 프레임은 상기 보강 프레임에 결합되어 변형 및 뒤틀림에 대한 보강이 이루어지는 것을 특징으로 하는 트레이 밀봉 장치.
  33. 제32항에 있어서, 상기 보강 프레임은 나일론 66 또는 그라스 파이버 보강 나일론 66 (glass fiber reinforced nylon 66)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 트레이 밀봉 장치.
  34. 제20항에 있어서, 상기 밀봉 장치는 커버 유닛이 폐쇄되면 자동적으로 전원이 공급되고, 커버 유닛 폐쇄 후 일정 시간이 경과하거나, 상기 커버 유닛이 개방되면 전원이 자동적으로 차단되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 트레이 밀봉 장치.
  35. 제34항에 있어서, 상기 전원은 상용 전원으로부터 공급되는 AC 전기를 DC 전기로 변환하여 상기 전열체에 인가하는 SMPS (Switching Mode Power Supply)를 통해서 공급되는 것을 특징으로 하는 트레이 밀봉 장치.
  36. 개구부 및 그 둘레의 테두리를 구비한 트레이를 밀봉하도록 상기 테두리에 시일 필름을 융착하는 트레이 밀봉 장치용 히터 유닛에 있어서,
    일정 폭의 주면(主面)을 가지며, 상기 트레이의 테두리의 형상에 상응하는 폐곡선 형상으로 형성된 얇은 스트립형 전열체(電熱體)를 포함하며,
    상기 전열체는, 상기 시일 필름의 융착시, 상기 전열체의 주면이 상기 트레이의 전체 테두리를 따라 상기 시일 필름을 사이에 두고 상기 트레이의 테두리와 마주하여 배치되어, 전열체에 발생된 열을 상기 시일 필름에 인가하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 히터 유닛.
  37. 제36항에 있어서, 상기 전열체의 폭은 상기 트레이의 테두리의 폭과 같거나 작은 것을 특징으로 하는 히터 유닛.
  38. 제36항에 있어서, 상기 전열체는 그것의 주면의 폭에 해당하는 폭의 주면을 갖는 직선형의 박막 스트립형 전열선(linear thin film strip type electric heating wire)을, 상기 전열선의 주면(主面)이 상기 전열체의 주면이 되도록 벤딩하여 형성되는 것을 특징으로 하는 히터 유닛.
  39. 제38항에 있어서, 상기 전열체는 2개의 전열선 부분들을 상기 전열체의 폐곡선 형상의 절반에 해당하는 형상으로 벤딩한 후, 이들 전열선 부분들의 양단을 상호 접합하여 형성되는 것을 특징으로 하는 히터 유닛.
  40. 제39항에 있어서, 벤딩된 각각의 전열선 부분의 양쪽 단부는 상기 전열선 부분의 주면과 수직으로 후방으로 벤딩되고, 두 개의 전열선 부분의 벤딩된 양단부들이 상호 맞닿은 상태로 접합되는 것을 특징으로 하는 히터 유닛.
  41. 제40항에 있어서, 상기 접합된 전열체 부분들의 단부들 사이에 공극이 형성되고, 이 공극에 내열성 충전재(filler)가 메워져 있는 것을 특징으로 하는 히터 유닛.
  42. 제38항에 있어서, 상기 전열선은 니크롬선인 것을 특징으로 하는 히터 유닛.
  43. 제42항에 있어서, 상기 전열체는 주면의 폭이 1.6 mm 내지 2.0 mm이고 두께가 0.18 mm 내지 0.20 mm의 장방형 단면 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 히터 유닛.
  44. 제36항에 있어서, 상기 히터 유닛은 내열성 및 열전도성 소재로 형성된 절연 프레임을 더 구비하고, 상기 전열체는 그 절연체의 주면과 반대측의 이면에서 절연 프레임에 밀착된 상태로 지지되는 것을 특징으로 하는 히터 유닛.
  45. 제44항에 있어서, 상기 절연 프레임은 상기 전열체의 폐곡선 형상에 상응하는 폐곡선 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 히터 유닛.
  46. 제44항에 있어서, 상기 절연 프레임은 베이크라이트, 운모 또는 내열성의 열경화성 수지로 형성되는 것을 특징으로 하는 히터 유닛.
  47. 제45항에 있어서, 상기 절연 프레임은 그것의 이면에 그 둘레 방향으로 연장하는 채널이 형성되는 것을 특징으로 하는 히터 유닛.
  48. 제36항에 있어서, 상기 히터 유닛은 상기 보강 프레임을 더 구비하고, 상기 절연 프레임은 상기 보강 프레임에 결합되어 변형 및 뒤틀림에 대한 보강이 이루어지는 것을 특징으로 하는 히터 유닛.
  49. 제48항에 있어서, 상기 보강 프레임은 나일론 66 또는 그라스 파이버 보강 나일론 66으로 형성되는 것을 특징으로 하는 히터 유닛.
  50. 개구부 및 그 둘레의 테두리를 구비한 트레이를 밀봉하도록 상기 테두리에 시일 필름을 융착하는 트레이 밀봉 장치용 히터 유닛에 있어서,
    일정 폭의 주면(主面)을 가지며, 상기 트레이의 테두리의 형상에 상응하는 폐곡선 형상으로 형성된 얇은 스트립형 전열체(電熱體)와, 상기 전열체의 주면과 반대측의 이면에서 절연 프레임에 밀착된 상태로 지지하도록 구성되는 절연 프레임을 포함하며,
    상기 전열체는, 상기 시일 필름의 융착시, 상기 전열체의 주면이 상기 트레이의 전체 테두리를 따라 상기 시일 필름을 사이에 두고 상기 트레이의 테두리와 마주하여 배치되어, 전열체에 발생된 열을 상기 시일 필름에 인가하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 히터 유닛.
  51. 제50항에 있어서, 상기 전열체의 폭은 상기 트레이의 테두리의 폭과 같거나 작은 것을 특징으로 하는 히터 유닛.
  52. 제50항에 있어서, 상기 전열체는 그것의 주면의 폭에 해당하는 폭의 주면을 갖는 직선 스트립형 전열선(linear strip type electric heating wire)을, 상기 전열선의 주면(主面)이 상기 전열체의 주면이 되도록 벤딩하여 형성되는 것을 특징으로 하는 히터 유닛.
  53. 제52항에 있어서, 전열체는 2개의 전열선 부분들을 상기 전열체의 폐곡선 형상의 절반에 해당하는 형상으로 벤딩한 후, 이들 전열선 부분들의 양단을 상호 접합하여 형성되는 것을 특징으로 하는 히터 유닛.
  54. 제53항에 있어서, 벤딩된 각각의 전열선 부분의 양쪽 단부는 상기 전열선 부분의 주면과 수직으로 후방으로 벤딩되고, 두 개의 전열선 부분의 벤딩된 양단부들이 상호 맞닿은 상태로 접합되는 것을 특징으로 하는 히터 유닛.
  55. 제54항에 있어서, 상기 접합된 전열체 부분들의 단부들 사이에 공극이 형성되고, 이 공극에 내열성 충전재(filler)가 메워져 있는 것을 특징으로 하는 히터 유닛.
  56. 제52항에 있어서, 상기 전열선은 니크롬선인 것을 특징으로 하는 히터 유닛.
  57. 제56항에 있어서, 상기 전열선은 주면의 폭이 1.6 mm 내지 2.0 mm이고 두께가 0.18 mm 내지 0.20 mm의 장방형 단면 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 히터 유닛.
  58. 제50항에 있어서, 상기 절연 프레임은 상기 전열체의 폐곡선 형상에 상응하는 폐곡선 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 히터 유닛.
  59. 제40항에 있어서, 상기 절연 프레임은 베이크라이트, 운모 또는 내열성의 열경화성 수지로 형성되는 것을 특징으로 하는 히터 유닛.
  60. 제58항에 있어서, 상기 절연 프레임은 상기 이면에 그 둘레 방향으로 연장하는 채널이 형성되는 것을 특징으로 하는 히터 유닛.
  61. 제50항에 있어서, 상기 절연 프레임이 결합 지지되는 상기 보강 프레임을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 히터 유닛.
  62. 제61항에 있어서, 상기 보강 프레임은 나일론 66, 또는 그라스 파이버 보강 나일론 66으로 형성되는 것을 특징으로 하는 히터 유닛.
  63. 제50항에 있어서, 상기 전열체 및 절연 프레임에는 열전도성의 점착 시트가 부착되어, 상기 전열체의 주면 및 절연 프레임의 주면이 외부로 노출되지 않도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 히터 유닛.
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