(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）金属製のバー本体と、
（ｂ）該バー本体の上に固着された絶縁性プレートと、
（ｃ）該絶縁性プレートの表面に固着されたヒーティングリボンとを有するとともに、
（ｄ）前記絶縁性プレートは、窒化アルミニウムをベースとし、熱膨張係数がバー本体の熱膨張係数及びヒーティングリボンの熱膨張係数とほぼ等しい合金によって形成されることを特徴とするヒートシールバー。
【請求項２】
（ａ）金属製のバー本体と、
（ｂ）該バー本体の上にセラミックコーティングを焼成することによって形成された絶縁層と、
（ｃ）該絶縁層の上に接着されたヒーティングリボンとを有するとともに、
（ｄ）前記絶縁層は、熱膨張係数がバー本体の熱膨張係数及びヒーティングリボンの熱膨張係数とほぼ等しいセラミックによって形成されることを特徴とするヒートシールバー。
【請求項３】
（ａ）樹脂製のバー本体と、
（ｂ）一部がバー本体の表面から突出してシール面を形成するとともに、内部に冷却媒体通路を形成する薄肉の金属製のパイプと、
（ｃ）該パイプの内周面に絶縁性の高い材料を被覆して形成された絶縁層とを有することを特徴とするヒートシールバー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ヒートシールバーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、牛乳、清涼飲料等の液体食品を収容する包装容器を製造する場合、可撓（かとう）性を有する積層材料から成るウェブ状の包材を充填（じゅうてん）機にセットし、該充填機において前記包材をチューブ状にし、チューブ状の包材内に飲料を充填しながら所定の間隔ごとにシールし切断して、ブリック状の包装容器を形成するようにしている。
【０００３】
すなわち、前記充填機において、ウェブ状の包材は縦方向にシールされてチューブ状になり、チューブ状の包材は連続的に下方に搬送される。その間、液体食品は上方から包材内に供給されて充填される。続いて、前記包材は両側から封着・切断ユニットによって挟まれ、所定の間隔ごとに横方向にシールされる。
その後、横方向にシールされた部分（以下「横シール部分」という。）を切断すると、一定量の液体食品を収容する複数の枕（まくら）状の容器が形成される。そして、該枕状の容器を矩形（くけい）に成形することによって包装容器が完成させられる。
【０００４】
ところで、前記封着・切断ユニットはカッティングジョー及びヒートシールジョーを有し、前記カッティングジョーの先端にはカッティングバーが、ヒートシールジョーの先端にはヒートシールバーが配設され、前記カッティングジョー及びヒートシールジョーを前進させ、チューブ状の包材を両側から挟んで包材を互いに接触させ、横方向にシールする。
【０００５】
また、前記カッティングジョーの中央には、横方向に延びる扁平（へんぺい）なカッタが進退自在に配設され、該カッタは前進した時に横シール部分の中央を切断するようになっている。
次に、前記ヒートシールバーの構造について説明する。
図３は従来のヒートシールバーの斜視図、図４は従来のヒートシールバーの縦断面図、図５は従来のヒートシールバーの横断面図である。
【０００６】
図に示すように、ヒートシールバー１９は、細長いブロック状で金属製のバー本体３１を有し、該バー本体３１の表面に、例えば、蒸着によって酸化物を被覆して絶縁層３３を形成する。また、該絶縁層３３の更に上には、発熱抵抗体によって形成された１対のヒーティングリボン３４、３５が互いに平行に配設され、絶縁層３３によって接着される。そして、前記ヒーティングリボン３４、３５の端部は、押さえ３７、３８によって前記ヒートシールバー１９の両端に固定される。なお、前記バー本体３１の前記ヒーティングリボン３４、３５間には、図示しないカッタが前進したときにカッタの先端部を収容するための溝４０が形成される。
【０００７】
前記絶縁層３３を形成する酸化物としては、電流が前記ヒーティングリボン３４、３５間をリークすることがないように絶縁性が高く、シール時に絶縁層３３に加わる熱や圧力などに耐えることができるように耐熱性及び耐圧性が高く、ヒーティングリボン３４、３５によって発生させられた熱がバー本体３１側に逃げないように熱伝導率が低い材料が使用される。
【０００８】
そして、前記ヒーティングリボン３４、３５の一端には電極３４ａ、３５ａが形成され、該電極３４ａ、３５ａを図示しない電源に接続することによってパルス状の電流をヒーティングリボン３４、３５に流すことができるようになっている。また、前記ヒーティングリボン３４、３５の他端は、前記押さえ３７の下において図示しない導体によって接続される。
【０００９】
前記バー本体３１内には長手方向に冷却媒体通路３９が形成され、該冷却媒体通路３９に冷却媒体としての冷却水を流すことによって前記ヒーティングリボン３４、３５を冷却するようにしている。
前記構成のヒートシールバー１９においては、チューブ状の図示しない包材において一箇所をシールする場合、前記ヒーティングリボン３４、３５に供給される電流に一つのパルスを発生させて包材の表面のフィルムを融着した後、もう一つの短いパルスを発生させて包材とヒートシールバー１９との間を剥離（はくり）させるようになっている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のヒートシールバー１９においては、シールを繰り返していると、ヒーティングリボン３４、３５が切断されてしまう。
すなわち、前記ヒーティングリボン３４、３５に供給される電流に一つのパルスが発生させられると、該ヒーティングリボン３４、３５の表面の温度が約２５０〔℃〕に上昇する。そして、この時、ヒーティングリボン３４、３５の熱膨張係数が大きいのに対して絶縁層３３の熱膨張係数が小さいので、ヒーティングリボン３４、３５の一部が熱膨張によって絶縁層３３から浮き上がって、両者間に間隙（かんげき）が形成されてしまう。
【００１１】
また、前記ヒーティングリボン３４、３５と包材との間の剥離性を高くするために、ヒーティングリボン３４、３５を通電しない場合は前記冷却媒体通路３９を流れる冷却水によってヒーティングリボン３４、３５が冷却されるようになっている。ところが、ヒーティングリボン３４、３５と絶縁層３３との間に間隙が形成されると、ヒーティングリボン３４、３５の浮き上がった部分を冷却することができなくなり、その部分が更に高温になり、約１００時間程度でヒーティングリボン３４、３５が切断されてしまう。
【００１２】
本発明は、前記従来のヒートシールバーの問題点を解決して、シールを繰り返している間にヒーティングリボンが切断されることのないヒートシールバーを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明のヒートシールバーにおいては、金属製のバー本体と、該バー本体の上に固着された絶縁性プレートと、該絶縁性プレートの表面に固着されたヒーティングリボンとを有する。
そして、前記絶縁性プレートは、窒化アルミニウムをベースとし、熱膨張係数がバー本体の熱膨張係数及びヒーティングリボンの熱膨張係数とほぼ等しい合金によって形成される。
【００１４】
本発明の他のヒートシールバーにおいては、金属製のバー本体と、該バー本体の上にセラミックコーティングを焼成することによって形成された絶縁層と、該絶縁層の上に接着されたヒーティングリボンとを有する。
そして、前記絶縁層は、熱膨張係数がバー本体の熱膨張係数及びヒーティングリボンの熱膨張係数とほぼ等しいセラミックによって形成される。
【００１５】
本発明の更に他のヒートシールバーにおいては、樹脂製のバー本体と、一部がバー本体の表面から突出してシール面を形成するとともに、内部に冷却媒体通路を形成する薄肉の金属製のパイプと、該パイプの内周面に絶縁性の高い材料を被覆して形成された絶縁層とを有する。
【００１６】
【作用及び発明の効果】
本発明によれば、前記のように、ヒートシールバーにおいては、金属製のバー本体と、該バー本体の上に固着された絶縁性プレートと、該絶縁性プレートの表面に固着されたヒーティングリボンとを有する。
そして、前記絶縁性プレートは、窒化アルミニウムをベースとし、熱膨張係数がバー本体の熱膨張係数及びヒーティングリボンの熱膨張係数とほぼ等しい合金によって形成される。
【００１７】
したがって、該ヒーティングリボンにパルス状の電流を供給することによって、チューブを横方向にシールすることができる。
この場合、前記ヒーティングリボンが通電されると、ヒーティングリボンの表面の温度は上昇するが、この時、絶縁性プレートの熱膨張係数とヒーティングリボンの熱膨張係数とがほぼ等しいので、ヒーティングリボンの一部が熱膨張によって絶縁性プレートから浮き上がることはない。
【００１８】
したがって、シールを繰り返している間にヒーティングリボンが切断されることがなくなる。
本発明の他のヒートシールバーにおいては、金属製のバー本体と、該バー本体の上にセラミックコーティングを焼成することによって形成された絶縁層と、該絶縁層の上に接着されたヒーティングリボンとを有する。
そして、前記絶縁層は、熱膨張係数がバー本体の熱膨張係数及びヒーティングリボンの熱膨張係数とほぼ等しいセラミックによって形成される。
【００１９】
この場合、前記ヒーティングリボンが通電されると、ヒーティングリボンの表面の温度は上昇するが、この時、絶縁層の熱膨張係数とヒーティングリボンの熱膨張係数とがほぼ等しいので、ヒーティングリボンの一部が熱膨張によって絶縁層から浮き上がることはない。
したがって、シールを繰り返している間にヒーティングリボンが切断されることがなくなる。
【００２０】
本発明の更に他のヒートシールバーにおいては、樹脂製のバー本体と、一部がバー本体の表面から突出してシール面を形成するとともに、内部に冷却媒体通路を形成する薄肉の金属製のパイプと、該パイプの内周面に絶縁性の高い材料を被覆して形成された絶縁層とを有する。
この場合、前記パイプをヒーティングリボンとして使用することができるので、ヒートシールバーの耐久性が向上するとともに、ヒートシールバーの構造を簡素化することができる。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳細に説明する。
図２は本発明の第１の実施例における充填機の要部概略図である。図の（ａ）は封着・切断ユニットの概略図、（ｂ）は係合部材の係合状態図、（ｃ）は係合部材の解放状態図である。
【００２２】
図において、１１は可撓性を有する積層材料から成るチューブ状の包材であり、ウェブ状の包材を縦方向にシールして形成される。前記包材は、例えば、包装容器を形成した時に内側から順にポリエチレン層、紙材及びポリエチレン層が配列されるように積層される。そして、前記包材１１は上方に延びていて、内部に液体食品１２が充填されている。
【００２３】
また、前記包材１１は連続的に下方に搬送され、所定の間隔ごとに二つの封着・切断ユニット１４、１５によって挟まれ、横方向にシールされて帯状の横シール部分Ｓが形成される。その後、該横シール部分Ｓが切断され、一定量の液体食品１２を収容する枕状の容器２３が形成される。そのために、前記封着・切断ユニット１４、１５はいずれもカッティングジョー１４ａ、１５ａ及びヒートシールジョー１４ｂ、１５ｂを有する。
【００２４】
そして、前記カッティングジョー１４ａ、１５ａの先端にはカッティングバー１８が、ヒートシールジョー１４ｂ、１５ｂの先端にはヒートシールバー１９が配設され、前記カッティングジョー１４ａ、１５ａ及びヒートシールジョー１４ｂ、１５ｂを互いに前進させ、包材１１を両側から挟んで包材１１を互いに接触させ、横方向にシールする。
【００２５】
また、前記カッティングジョー１４ａ、１５ａの中央には、横方向に延びる扁平なカッタ２１が進退自在に配設され、前進した時に前記横シール部分Ｓの中央を切断する。そのため、前記カッタ２１の後端にシリンダ２２が配設され、該シリンダ２２に対して作動媒体を給排することによってカッタ２１を進退させることができる。
【００２６】
なお、２１ａ、２１ｂはそれぞれカッティングジョー１４ａ、１５ａ及びヒートシールジョー１４ｂ、１５ｂに対して揺動自在に支持され、前記包材１１を包囲して案内する一対の成形フラップであり、包材１１を矩形に成形する。
ところで、前記封着・切断ユニット１４は図において封着・切断開始位置にあり、該封着・切断開始位置において、前記カッティングジョー１４ａ及びヒートシールジョー１４ｂを前進させ、包材１１を両側から挟んで包材１１を互いに接触させる。
【００２７】
そして、前記封着・切断ユニット１４は包材１１を挟んだまま下方に移動し、その間にヒートシールジョー１４ｂの先端に配設されたヒートシールバー１９及びカッティングジョー１４ａの先端に配設されたカッティングバー１８が前記横シール部分Ｓを強く押圧し、ヒートシールバー１９が発熱させられ、包材１１を横方向にシールする。
【００２８】
一方、前記封着・切断ユニット１５は図において封着・切断終了位置にあり、該封着・切断終了位置の直前において前記封着・切断ユニット１５の前記カッタ２１が前進し、前記横シール部分Ｓの中央を切断し、前記包材１１から枕状の容器２３を分離する。
前記封着・切断ユニット１５のカッティングジョー１５ａ及びヒートシールジョー１５ｂは、前記横シール部分Ｓの中央を切断すると後退させられ、旋回するように上昇し、前記封着・切断開始位置に移動するようになっている。そして、前記封着・切断ユニット１５が封着・切断開始位置に移動して前記カッティングジョー１５ａ及びヒートシールジョー１５ｂを前進させ始めた時には、前記封着・切断ユニット１４の前記カッタ２１が前進し、前記横シール部分Ｓの中央を切断し、前記包材１１から枕状の容器２３を分離する。
【００２９】
なお、２５、２６は係合部材を形成する一対の係合フックであり、一方の係合フック２５は前記カッティングジョー１４ａ、１５ａに、他方の係合フック２６はヒートシールジョー１４ｂ、１５ｂに配設され、前記係合フック２６にシリンダ２７が接続される。
そして、前記係合フック２５、２６を互いに係合させた後に、前記シリンダ２７に作動媒体を供給することによって、カッティングジョー１４ａ、１５ａ及びヒートシールジョー１４ｂ、１５ｂを互いに引き寄せ、シール時の押圧力を大きくすることができる。前記係合フック２５、２６は、前記封着・切断開始位置において図の（ｂ）に示すように係合させられ、封着・切断終了位置において図の（ｃ）に示すように解放される。
【００３０】
ところで、前記ヒートシールバー１９は、ヒートシールジョー１４ｂ、１５ｂが進退するのに伴って進退し、また、同時にカッティングバー１８もカッティングジョー１４ａ、１５ａが進退するのに伴って進退する。そして、前記カッティングバー１８及びヒートシールバー１９は前進した時に前記包材１１を挟んで押圧し、前記ヒートシールバー１９を発熱させることによって包材１１の表面を被覆するポリエチレン等のフィルムを融着し、横方向にシールする。
【００３１】
次に、ヒートシールバー１９について説明する。
図１は本発明の第１の実施例におけるヒートシールバーの横断面図である。
図に示すように、ヒートシールバー１９は、細長いブロック状で炭素鋼製のバー本体５１を有し、該バー本体５１の上に熱膨張係数が小さい材料から成る絶縁性プレート５３をはんだ付け等によって固着する。該絶縁性プレート５３は厚さが０．２〜３〔ｍｍ〕程度であり、また、はんだは高温用はんだが使用される。
【００３２】
前記絶縁性プレート５３の上には、熱膨張係数の小さい金属から成る１対のヒーティングリボン５４、５５が互いに平行に配設され、ろう付け等によってあらかじめ固着される。前記金属としては、例えば、コバールを使用することができる。本実施例においては、２本の平行なヒーティングリボン５４、５５を導体によって接続しているが、２本の平行なヒーティングリボン５４、５５を一体に接続して「Ｕ」字形にすることもできる。
【００３３】
そして、該ヒーティングリボン５４、５５の端部を、図示しない押さえによって前記ヒートシールバー１９の両端に固定することができる。なお、前記バー本体５１の前記ヒーティングリボン５４、５５間には、前記カッタ２１（図１）が前進したときにカッタ２１の先端部を収容するための溝４０が形成される。
また、前記絶縁性プレート５３としては、電流が前記ヒーティングリボン５４、５５間をリークすることがないように絶縁性が高く、シール時に絶縁性プレート５３に加わる熱や圧力などに耐えることができるように耐熱性及び耐圧性が高く、ヒーティングリボン５４、５５によって発生させられた熱がバー本体５１側に逃げないように熱伝導率が低い材料が使用され、しかも、前記ヒーティングリボン５４、５５とほぼ等しい熱膨張係数を有する、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）をベースとする合金が使用される。
【００３４】
そして、前記ヒーティングリボン５４、５５の一端には図示しない電極が形成され、該電極を図示しない電源に接続することによってパルス状の電流をヒーティングリボン５４、５５に供給することができるようになっている。また、前記ヒーティングリボン５４、５５の他端は図示しない導体によって接続される。
前記バー本体５１内には長手方向に冷却媒体通路３９が形成され、該冷却媒体通路３９に冷却媒体としての冷却水を流すことによって前記ヒーティングリボン５４、５５を冷却するようにしている。
【００３５】
前記構成のヒートシールバー１９においては、チューブ状の包材１１において一箇所をシールする場合、前記ヒーティングリボン５４、５５に供給される電流に一つのパルスを発生させて包材の表面のフィルムを融着した後、もう一つの短いパルスを発生させて包材１１とヒートシールバー１９との間を剥離させるようになっている。
【００３６】
そして、前記ヒーティングリボン５４、５５に供給される電流に一つのパルスが発生させられると、該ヒーティングリボン５４、５５の表面の温度が約２５０〔℃〕に上昇する。そして、この時、絶縁性プレート５３の熱膨張係数とヒーティングリボン５４、５５の熱膨張係数とがほぼ等しいので、ヒーティングリボン５４、５５の一部が熱膨張によって絶縁性プレート５３から浮き上がることはない。
【００３７】
したがって、シールを繰り返している間にヒーティングリボン５４、５５が切断されることがなくなる。
次に、本発明の第２の実施例について説明する。
図６は本発明の第２の実施例におけるヒートシールバーの横断面図である。
本実施例においては、ヒートシールバー１４９は、細長いブロック状で熱膨張係数が比較的小さいフェライト系のステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ４３０）製のバー本体１５１を有し、該バー本体１５１の上に熱膨張係数が小さい材料から成る特殊セラミックコーティングを焼成することによって絶縁層１５３を形成する。
【００３８】
該絶縁層１５３の上には、熱膨張係数が比較的小さいフェライト系のステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ４３０）製の１対のヒーティングリボン１５４、１５５が互いに平行に配設され、前記特殊セラミックコーティングを焼成する際に絶縁層１５３に接着される。
この場合、前記絶縁層１５３の熱膨張係数とヒーティングリボン１５４、１５５の熱膨張係数とをほぼ等しくする。したがって、シールを繰り返している間にヒーティングリボン１５４、１５５が切断されることがなくなる。
【００３９】
なお、バー本体１５１の熱膨張係数と絶縁層１５３の熱膨張係数とをほぼ等しくすると、一層ヒーティングリボン１５４、１５５が切断されることがなくなる。また、３９は冷却媒体通路、４０は溝である。
次に、本発明の第３の実施例について説明する。
図７は本発明の第３の実施例におけるヒートシールバーの横断面図である。
【００４０】
本実施例において、ヒートシールバー２４９は、細長いブロック状で耐熱性を有する樹脂製のバー本体２５１を有し、該バー本体２５１に２個のパイプ２５４、２５５が埋設される。該パイプ２５４、２５５は、いずれも厚さが０．１５〔ｍｍ〕程度の薄肉の鋼材から成る。本実施例においては、ステンレス鋼を使用した。
【００４１】
前記パイプ２５４、２５５は、一部が前記バー本体２５１の表面から突出してシール面ａを形成する。また、前記パイプ２５４、２５５の一端には図示しない電極が形成され、該電極を図示しない電源に接続することによってパルス状の電流をパイプ２５４、２５５に供給することができるようになっている。
そして、各パイプ２５４、２５５の内部に冷却媒体通路２５８、２５９が形成され、該冷却媒体通路２５８、２５９に冷却媒体としての冷却水を流すことによって前記パイプ２５４、２５５を冷却するようにしている。この場合、パイプ２５４、２５５から冷却水に電流がリークしないように、パイプ２５４、２５５の内周面に絶縁性及び耐熱性が高い材料が被覆されて絶縁層２６１、２６２が形成される。
【００４２】
前記パイプ２５４、２５５をヒーティングリボンとして使用することができるので、ヒートシールバー２４９の耐久性が向上するとともに、ヒートシールバー２４９の構造を簡素化することができる。
本実施例においては、前記パイプ２５４、２５５はほぼ円形の断面形状を有するが、他の断面形状を有することもできる。なお、４０は溝である。
【００４３】
なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例におけるヒートシールバーの横断面図である。
【図２】本発明の第１の実施例における充填機の要部概略図である。
【図３】従来のヒートシールバーの斜視図である。
【図４】従来のヒートシールバーの縦断面図である。
【図５】従来のヒートシールバーの横断面図である。
【図６】本発明の第２の実施例におけるヒートシールバーの横断面図である。
【図７】本発明の第３の実施例におけるヒートシールバーの横断面図である。
【符号の説明】
１９、１４９、２４９    ヒートシールバー
３９、２５８、２５９    冷却媒体通路
５１、１５１、２５１    バー本体
５３    絶縁性プレート
５４、５５、１５４、１５５、２５４、２５５    ヒーティングリボン
１５３、２６１、２６２    絶縁層
２５４、２５５    パイプ
ａ    シール面
【図１】
0003625855.tif 000002
【図２】
0003625855.tif 000003
【図３】
0003625855.tif 000004
【図４】
0003625855.tif 000005
【図５】
0003625855.tif 000006
【図６】
0003625855.tif 000007
【図７】
0003625855.tif 000008