(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属箔層とプラスチックフィルム層を含む積層体を介してキャップを容器の栓体または口部等に、もしくは、金属箔層とプラスチックフィルム層を含む積層体を直接容器の口部等にヒートシールするための高周波誘導加熱装置であって、
該装置は、
電気良導電性金属よりなり、前記キャップもしくは積層体の上方に位置するターレット盤と、
少なくとも１個の内側孔部を包囲するように、前記ターレット盤の上方の定位置に近接して配設された高周波誘導コイルを備え、
前記ターレット盤は、
周辺部に沿って設けられ、中空孔を有する円板状内方突出部を下方に備えた複数の外側孔部と、
これら複数の外側孔部とそれぞれ中心が同一半径上にあり、該外側孔部の内側に近接して設けられた、該外側孔部より大径な内側孔部と、
前記同一半径上にある外側孔部と内側孔部とを接続するスリットを有し、
前記ターレット盤の回転に伴い、前記内側孔部が高周波誘導コイルの下方を通過したときに、該内側孔部の表面近傍に渦電流を発生させ、
この渦電流を前記スリットに沿って前記外側孔部まで流し、該外側孔部の前記円板状内方突出部の先端部に沿ってほぼ一周させることにより、該円板状内方突出部の先端部に大きな電流密度の渦電流を流し、前記金属箔を加熱することを特徴とした高周波誘導加熱装置。
【請求項２】
前記円板状内方突出部の下方に浅い凹部を形成し、この浅い凹部は、内径が、該円板状内方突出部の上方の深い凹部の内径より大きく、かつエラストマーが収納されていることを特徴とした請求項１記載の高周波誘導加熱装置。
【請求項３】
前記円板状内方突出部の先端部下側を凸部としたことを特徴とする請求項２記載の高周波誘導加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波誘導加熱装置に関し、さらに詳しくは、金属箔層とプラスチックフィルム層を含む積層体を介してキャップを容器の栓体または口部等に、もしくは、上記積層体を直接容器の口部等にヒートシールするのに適した高周波誘導加熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
輸液用容器の栓体に、衛生上の観点から、プラスチックキャップを、金属箔およびプラスチックフィルムを含む剥離容易性の積層体を介してヒートシールするには高周波誘導加熱が適している。従来の高周波誘導加熱によるヒートシールは、内部を冷却水が貫流する高周波誘導加熱コイル導管によってヒートシール部を押圧することによって行なっていたが、この場合、次のような問題があった。
【０００３】
すなわち、栓体は、直径が小さい、例えば約３０ｍｍであるので、これに適合する高周波誘導加熱コイル導管を作製するのが困難である。また、ヒートシールを、全自動的に、かつ量産的に行なうには、前後の工程との移送の容易性や、所要面積が小さくてよい等の利点のあるターレット方式が好ましいが、この場合、回転するターレットに設けられた高周波誘導加熱コイルへの給電が困難である。このことは、積層体を介してキャップを容器の直径が小さい口部等に、もしくは積層体を直接容器の直径が小さい口部等にヒートシールする場合についてもいえる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、作製が容易で構造が簡単であり、かつヒートシールを全自動的に、かつ量産的に行なうことが可能なターレット方式にしても給電が容易な、金属箔層とプラスチックフィルム層を含む積層体を介してキャップを容器の直径が比較的小さい栓体または口部等に、もしくは積層体を直接容器の直径が比較的小さい口部等にヒートシールするのに適した高周波誘導加熱装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、金属箔層とプラスチックフィルム層を含む積層体を介してキャップを容器の栓体または口部等に、もしくは、金属箔層とプラスチックフィルム層を含む積層体を直接容器の口部等にヒートシールするための高周波誘導加熱装置であって、該装置は、電気良導電性金属よりなり、前記キャップもしくは積層体の上方に位置するターレット盤と、少なくとも１個の内側孔部を包囲するように、前記ターレット盤の上方の定位置に近接して配設された高周波誘導コイルを備え、前記ターレット盤は、周辺部に沿って設けられ、中空孔を有する円板状内方突出部を下方に備えた複数の外側孔部と、これら複数の外側孔部とそれぞれ中心が同一半径上にあり、該外側孔部の内側に近接して設けられた、該外側孔部より大径な内側孔部と、前記同一半径上にある外側孔部と内側孔部とを接続するスリットを有し、前記ターレット盤の回転に伴い、前記内側孔部が高周波誘導コイルの下方を通過したときに、該内側孔部の表面近傍に渦電流を発生させ、この渦電流を前記スリットに沿って前記外側孔部まで流し、該外側孔部の前記円板状内方突出部の先端部に沿ってほぼ一周させることにより、該円板状内方突出部の先端部に大きな電流密度の渦電流を流し、前記金属箔を加熱する構成としてある。
【０００６】
このように構成すると、電気良導電性金属よりなるターレット盤の回転に伴い、内側孔部が高周波誘導コイルの下方を通過すると、電磁誘導作用と表皮効果によって渦電流が内側孔部の上部コーナ表面近傍を流れようとする。この場合、渦電流は、スリット４の上流側（渦電流の流れ方向に対する）側面に突き当たる。そこで渦電流は、外側孔部と内側孔部の間のスリットの上流側側面部分を下降した後、円板状内方突出部の先端部に沿いほぼ一周する。その後、渦電流はスリットの下流側側面に沿って上昇し、内側孔部の上部コーナ表面近傍を流れる。内側孔部は外側孔部より大径であるので、円板状内方突出部の先端部は、内側孔部より内径が遥かに小さい。従って、先端部には、大きな電流密度の渦電流が流れる。この先端部によってヒートシールするべき箇所を押圧すると、この渦電流による電磁誘導作用によって、積層体の金属箔層が加熱されるのでヒートシールが行なわれる。
【０００７】
ヒートシールするべき箇所を押圧する円板状内方突出部の先端部の直径を小さくすることは容易である。高周波誘導コイルは、ターレット盤の上方に近接して配設されているので、給電が容易である。ターレット盤に、複数の外側孔部および、円板状内方突出部を有する内側孔部を形成すればよいのであるから、作製が容易で構造が簡単である。ターレット盤には、複数の外側孔部および内側孔部が形成されているので、ヒートシールを全自動的に、かつ量産的に行なうことが可能である。同様のことは、積層体を介してキャップを容器の直径が比較的小さい口部等に、もしくは積層体を直接容器の直径が比較的小さい口部等にヒートシールする場合にもいえる。
【０００８】
請求項２に係る発明は、前記円板状内方突出部の下方に浅い凹部を形成し、この浅い凹部は、内径が、該円板状内方突出部の上方の深い凹部の内径より大きく、かつエラストマーが収納された構成としてある。
このように構成すると、浅い凹部の内径が、円板状内方突出部の上方の深い凹部の内径より大きいので、渦電流が外側孔部の下方に向って流れ難くなる。そのため、円板状内方突出部の先端部の電流密度が高くなり易く、ヒートシールが一層容易になる。
また、ヒートシール部より外側のキャップ部分が加熱され難くなる。
さらに、浅い凹部にエラストマーが収納されているので、ヒートシールの際に、ヒートシールされるべき箇所にほぼ均一な弾性圧が加わるので、均一なヒートシールが可能であり、また衝撃力によって装置や容器が変形するおそれがない。
【０００９】
請求項３に係る発明は、前記円板状内方突出部の先端部下側を凸部とした構成としてある。
このように構成すると、円板状内方突出部の先端部下側が凸部となっていると、凸部に流れる電流が大きくなり、ヒートシールされるべき部分に電流が集中するので、ヒートシールが一層容易になる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１において、１はターレット盤であって、電気良伝導性の金属（例えばアルミニウム）よりなる比較的厚い（例えば厚さ約４ｃｍ）円板より形成されており、固着された回転軸９の周りに矢印Ａ方向に連続回転する。ターレット盤１には、周辺部に沿い複数の（図では１２個の）外側孔部２が等間隔に形成されており、その内側に近接して、外側孔部２と中心が同一半径上にあり、外側孔部２より直径が遥かに大きい内側孔部３が形成されている。
【００１１】
内側孔部３と外側孔部２は、幅ｗ（図４）が極めて狭く（例えばｗ＝１ｍｍ）、かつ半径に沿うスリット４を介して接続している。図１、図２に示すように、高周波誘導コイル５が、２個の内側孔部３を包囲するように、ターレット盤１に近接して、その上方の定位置に配設されている。高周波誘導コイル５は、高周波電源（図示されない）に接続する。ターレット盤１の上面に内側孔部３の半径方向内方に近接して、欠円部を有する円周溝６が形成されており、溝６は欠円部６ａの両端部から中心軸９の方に向って短い平行部６ｂを形成している。溝６の全長に沿って冷却水導管７が埋め込まれている。７ａは冷却水の入口部、７ｂは冷却水の出口部である。内側孔部３は全体が円筒形である。
【００１２】
図３に示すように、外側孔部２は、深い上部凹部２ａ、上部凹部２ａの底部に位置し、中空孔２ｂを有する円板状内方突出部２ｂ1の中空孔２ｂ、および円板状内方突出部２ｂ1の下方の浅い下部凹部２ｃよりなっている。中空孔２ｂの内径は、後記の栓体１６の環状突起部１６ａの直径より僅かに小さく定められている。内方突出部２ｂ1の先端部（内端部）２ｂ’1の下側は、下面が平坦な凸部１１となっている。凸部１１の下面は、後記の押し上げられた環状突起部１６ａの真上に位置するように形成されている。
【００１３】
下部凹部２ｃの内径は、上部凹部２ａの内径より僅かに大きい。下部凹部２ｃの凸部１１の半径方向外側の凸部１１下面より上の部分に、電気絶縁性を有しかつ比較的硬い材料、例えば、ベークライトよりなる薄いリング状体１３が着設されている。リング状体１３は、ヒートシールの際に加熱により軟化したキャップ１７のヒートシール部、すなわち、環状突起部１６ａより外側の部分が押圧により反り上がるのを防ぐのに役立つ。下部凹部２ｃの凸部１１とリング状体１３の下方の部分には、耐熱性エラストマーであるシリコンゴム１０（弾性弗素ゴム等でもよい）が、下面がターレット盤１の下面とほぼ一致するように収納されている。
【００１４】
外側孔部２の上部凹部２ａに、円筒状の電気絶縁性高透磁率材料、例えば、フェライト８が上下動可能に設けられている。フェライト８は、後記の渦電流１２を引き寄せる作用があるため、上下動させることによって、加熱効率を調整することができる。実作業の際には、フェライト８を上下動させて、各外側孔部２の加熱効率を均一化させる。
【００１５】
ターレット盤１の回転に伴い、内側孔部３が高周波誘導コイル５の下方を通過すると、電磁誘導作用と表皮効果によって、内側孔部３の上部コーナ表面近傍に渦電流１２が流れる。スリット４が無い場合は、渦電流は内側孔部３の上部コーナ表面近傍を一周する。しかし、スリット４が設けられている場合は、スリット４に妨げられて単純な一周はできない。この場合、渦電流１２は次のように流れる。
【００１６】
図４に示すように、渦電流１２が内側孔部３の上部コーナ表面近傍を矢印方向に流れようとする場合について説明する。この場合、内側孔部３の上部コーナ表面近傍を流れる渦電流１２は、スリット４の上流側側面４ａに突き当たる。そこで渦電流１２は、外側孔部２と内側孔部３の間のスリット４の上流側側面部分を下降した後、円板状内方突出部２ｂ1の先端部２ｂ’1に沿いほぼ一周する（図３）。その後、図４に示すように、渦電流１２はスリット４の下流側側面４ｂに沿って上昇し、内側孔部３の上部コーナ表面近傍を流れる。円板状内方突出部２ｂ1の先端部２ｂ’1は、内側孔部３より内径が遥かに小さいので、先端部２ｂ’1には、大きな電流密度の渦電流１２が流れる。
【００１７】
図３において、１６は輸液用ボトル（図示されない）の栓体、１７はポリプロピレンよりなるキャップである。栓体１６の上面を含む外側部はポリプロピレンよりなっている。栓体１６の上面には、環状突起部１６ａが形成されている。１８は剥離用積層体であって、図５に示すように、上からポリプロピレン層１８ａ、アルミニウム箔層１８ｂ、剥離剤（例えばパラフィンよりなる）層１８ｃおよびポリプロピレン層１８ｄよりなっている。
【００１８】
キャップ１７の栓体１６へのヒートシールは、次のようにして行なわれる。ターレット盤１より下方に同軸に配設された、栓体載置用ターレット（図示されない）の昇降可能な台座（図示されない）に、送入ステーションＰ（図１）において外側孔部２の真下に載置され栓体１６は、ヒートシール・ステーションＨに達したとき、自動的に行なわれる台座の上昇によって図３に示す位置、すなわち、キャップ１７がシリコンゴム１０をやや凹ませて、キャップ１７と栓体１６の環状突起部１６ａの間に適当な押圧力が加わる位置まで押し上げられる。
【００１９】
これにより、円板状内方突起部２ｂ’1を流れる渦電流１２による電磁誘導によって、剥離用積層体１８のアルミニウム層１８ｂに渦電流が流れ、アルミニウム層１８ｂが加熱される。この熱によって、キャップ１７と積層体１８の上部ポリプロピレン層１８ａが熱融着し、栓体１６の環状突起部１６ａと積層体１８の下部ポリプロピレン層１８ｄが熱融着して、ヒートシールが行なわれる。キャップ１７がヒートシールされた栓体１６は、元の高さまで下降した後、送出ステーションＳから次工程は送られ、輸液が充填されたボトルに溶着される。
【００２０】
輸液ボトルは、使用直前にキャップ１７を引っ張り上げると、積層体１８は剥離剤層１８ｃから分離するので、キャップ１７は容易に容器１５から除去できる。その後、ゴム管に連結された中空針を栓体１６に穿し込んで、ゴム管を通して輸液を人体に注入する。
キャップ１７、栓体１６の外側部および積層体１８を構成するプラスチックは、ポリプロピレン以外の、適当な熱可塑性プラスチックであってもよい。
【００２１】
【発明の効果】
本発明の高周波誘導加熱装置は、作製が容易で構造が簡単であり、かつ金属箔層とプラスチックフィルム層を含む積層体を介してキャップを容器の直径が比較的小さい栓体または口部等に、もしくは積層体を直接容器の直径が比較的小さい口部等にヒートシールを全自動的に、かつ量産的に行なうことが可能で、かつ給電が容易であるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、本発明の実施の１形態である高周波誘導加熱装置の平面図である。
【図２】  図２は、図１のＩＩ―ＩＩ線に沿う縦断面図である。
【図３】  図３は、図１の装置を用いて、ヒートシールを行なっている状態を示す要部縦断面図である。
【図４】  図４は、図１の装置において渦電流の流れる状態を示すための要部平面図である。
【図５】  図５は、図３のＶ部の拡大図であって、積層体の構成を示すための説明用図面である。
【符号の説明】
１ ターレット盤
２ 外側孔部
２ｂ 中空孔
２ｂ1 円板状内方突出部
２ｃ 下部凹部（浅い凹部）
３ 内側孔部
４ スリット
５ 高周波誘導コイル
１０ シリコンゴム（エラストマー）
１１ 凸部
１６ 栓体
１７ キャップ
１８ 剥離用積層体（積層体）
１８ａ ポリプロピレン層（プラスチック層）
１８ｂ アルミニウム箔層（金属箔層）
１８ｄ ポリプロピレン層（プラスチック層）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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