(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被シール物のシール部を挟持し加熱することでシールするシール装置であって、
前記シール部を挟持する圧着部および受け部と、
前記圧着部を先端に有する圧着レバーと、
前記圧着部を上方から下方へ移動させて前記受け部との間に前記シール部を挟み込むよ
うに、前記圧着レバーを駆動するための直動式ソレノイドと、
前記直動式ソレノイドの可動部に連動して動く連結部と、
前記圧着レバーに形成される開口部を貫通して延設される前記連結部の一方端部に設け
られる圧力調整ナットと、
前記圧力調整ナットによって圧着レバー側に押さえつけられる圧力調整弾性体と、
前記圧力調整弾性体の横膨張を規制する横膨張規制部と、を備え、
前記圧力調整弾性体は、円柱形状の本体部と、該本体部の天面中央に延設される台錘形状の突部と、を有し、
前記横膨張規制部は、以下のａ、ｂ又はｃを含む、シール装置。
ａ）前記圧着レバーに形成された、前記圧力調整弾性体の少なくとも下方部が収納される凹部又は中空筒状部であり、前記凹部又は前記中空筒状部の内壁と前記圧力調整弾性体との隙間は１ｍｍ以下であること、
ｂ）前記圧着レバーに形成された複数の立設部であり、前記複数の立設部は前記圧力調整弾性体の横側面と当接すること、
ｃ）前記圧力調整弾性体の横側面を、横膨張を規制し得る硬い材料で覆うこと。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被シール物のシール部を挟持し加熱することでシールするシール装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のシール装置（特許文献１参照）では、直動式ソレノイドを構成する可動鉄心１４が移動するのに伴って圧着レバー７がその下方の受け部に当接する。このとき、直動式ソレノイドの吸引力を弾性部材２４を介して包材（被シール物）に作用させて圧力を掛けている。この弾性部材２４は、圧着レバーの天面に載置されており、圧力調整ナット２６によって、押さえつけられている構成である（図７参照）。
【０００３】
圧力調整ナット２６によって弾性部材２４が上から押さえ付けられており、直動式ソレノイドの移動によって弾性部材２４が圧縮され、その圧縮させた反発力が包材を挟持する際の圧力になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−７１５９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このようなシール装置にシール圧力を測定する手段を設置して、シール圧力を測定したところ、シール開始時は包材を挟持させる圧力が高く、シール終了時には圧力が低下することが分かった。シール開始時とシール終了時の圧力差が大きいと、シール処理が不安定となる懸念がある。
【０００６】
また、連続的にシール処理を行った場合に、最初の方のシール処理と後続の方のシール処理とを比較すると、後続の方のシール処理は、シール圧力が次第に低下していくことが分かった。シール処理回数に比例したシール圧力の低下（不安定化）がシール不良の発生につながることが懸念される。
【０００７】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、シール開始時とシール終了時の圧力差を低減し、かつシール圧力を安定化することができるシール装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため本発明に係るシール装置は、
被シール物のシール部を挟持し加熱することでシールするシール装置であって、
前記シール部を挟持する圧着部および受け部と、
前記圧着部を先端に有する圧着レバーと、
前記圧着部を上方から下方へ移動させて前記受け部との間に前記シール部を挟み込むよ
うに、前記圧着レバーを駆動するための直動式ソレノイドと、
前記直動式ソレノイドの可動部に連動して動く連結部と、
前記圧着レバーに形成される開口部を貫通して延設される前記連結部の一方端部に設け
られる圧力調整ナットと、
前記圧力調整ナットによって圧着レバー側に押さえつけられる圧力調整弾性体と、
前記圧力調整弾性体の横膨張を規制する横膨張規制部と、を備え、
前記圧力調整弾性体は、円柱形状の本体部と、該本体部の天面中央に延設される台錘形状の突部と、を有し、
前記横膨張規制部は、以下のａ、ｂ又はｃを含む。
ａ）前記圧着レバーに形成された、前記圧力調整弾性体の少なくとも下方部が収納される凹部又は中空筒状部であり、前記凹部又は前記中空筒状部の内壁と前記圧力調整弾性体との隙間は１ｍｍ以下であること、
ｂ）前記圧着レバーに形成された複数の立設部であり、前記複数の立設部は前記圧力調整弾性体の横側面と当接すること、
ｃ）前記圧力調整弾性体の横側面を、横膨張を規制し得る硬い材料で覆うこと。
【０００９】
この構成によれば、シール開始時とシール終了時の圧力差を低減し、かつシール圧力を安定化することができる。
【００１０】
以下にそのメカニズムについて説明する。シール開始時は圧力調整弾性体を押さえつけた直後であるため反発力が強いが、シール終了時は圧力調整弾性体が横に膨らむことで、横に逃げた分の反発力が小さくなると考えられる。そこで、本発明では、圧力調整弾性体に対し横膨張規制部を作用させることで横に膨らむことを抑制し、シール開始時からその終了までシール圧力が大きく低減することを抑制できる。また、シール処理を連続的に行っても、シール圧力の大幅な低下を抑制し、安定的にシール処理を行える。
【００１１】
本発明の一実施形態として、前記横膨張規制部は、前記圧着レバーに形成された凹部であり、前記凹部に前記圧力調整弾性体の少なくとも下方部が収納される構成である。収納される下方部は、圧力調整弾性体の高さ方向距離を１として、０．１以上〜１．０以下、０．９以下、０．８以下、０．７以下、０．６以下または０．５以下までの範囲が好ましい。
【００１２】
この構成によれば、例えば圧着レバーの天面に凹部を形成し、その内部に圧力調整弾性体を収納することで、圧力調整弾性体が横に膨らむことを規制できる。
【００１３】
本発明の一実施形態として、前記横膨張規制部は、圧着レバーの天面に立設された中空筒状部であり、この中空筒状部の内部に圧力調整弾性体が収納される構成である。中空筒状部が断面環状であり、圧力調整弾性体が円柱形状の構成が例示される。
【００１４】
本発明の一実施形態として、凹部または中空筒状部の内壁と圧力調整弾性体との隙間は、小さい方がよく、１ｍｍ以下、０．５ｍｍ以下、０．２ｍｍ以下、０．１ｍｍ以下が好ましい。また、横断面円の凹部または中空筒状部の内面直径と円柱状圧力弾性体の外径が同じまたはそれよりも０．２ｍｍ以下または０．１ｍｍ以下であることが好ましい。また、円柱状圧力調整弾性体の高さ方向距離と凹部の深さ方向距離が同じであること、または円柱状圧力調整弾性体の高さ方向距離が凹部の深さ方向距離の１倍から２倍の範囲が例示され、１．１倍〜１．５倍が好ましい。
【００１５】
本発明の一実施形態として、圧力調整弾性体の形状は、例えば、円柱、角柱、円柱又は角柱の本体部と本体部の天面中央に延設される突部（例えば、本体部より小さい直径および高さの円柱または台錐）で構成される。本体部が凹部または中空筒状部にすべて収納されることが好ましい。圧力調整つまみ部が突部に対し上から力をかけ、突部にかかる力が本体部に伝達される。本体部は、収納部によって横方向への膨らみが抑制されるため、圧縮力をそのまま圧着レバーに伝達可能になる。
【００１６】
本発明の一実施形態として、前記圧力調整ナットに溝（例えばV溝、凹溝など）が形成され、当該溝に固定ビスを押し当てることで、圧力調整ナットを固定する構成である。圧力調整ナットの緩みを軽減できる。
【００１７】
本発明の一実施形態として、前記回転ナットの回転角度の目印となるインジケータが設けられる。インジケータが形成された小レバーが圧力調整ナットと圧力調整弾性体との間に介在し、小レバーの貫通部に連結部が摺動可能に貫通される構成である。
【００１８】
本発明の一実施形態として、前記連結部は、前記可動部に固定される第１連結部（環状ブッシュ）と、前記第１連結部と着脱可能に連結される第２連結部（作動ロット）とを備え、前記第２連結部が前記圧着レバーの前記貫通部を摺動可能に貫通し、前記圧力調整ナットに固定される。
【００１９】
本発明の一実施形態として、前記圧力調整ナットが回転しないように固定する固定手段を設ける。
【００２０】
本発明の一実施形態として、前記圧着レバーの裏面から延設されるように、前記作動ロッドの周りに圧縮コイルスプリングが設けられる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施形態１のヒートシーラーの構成を示す外観斜視図
【図２】実施形態１の本体カバーを取り外した図
【図３Ａ】実施形態１の圧力調整弾性体について説明するための図
【図３Ｂ】実施形態１の圧力調整弾性体について説明するための図
【図４Ａ】実施形態１の圧着レバーを持ち上げた図
【図４Ｂ】実施形態１の側縦断面図
【図５】実施例におけるロードセル測定データ
【図６】従来例におけるロードセル測定データ
【図７】従来のシール装置について説明する側断面図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明に係るシール装置の一例として、インパルス式ヒートシーラー（以下、単に「ヒートシーラー」という。）を用いて説明する。図１は、ヒートシーラーの外観斜視図である。本発明は、シール装置は、インパルス式ヒートシーラーに限定されず、例えば、超音波式、高周波式のシール装置にも適用できる。
【００２３】
ヒートシーラー１００は、本体カバー１０１と本体１０２とコントロールユニット１０３を有する。また、ヒートシーラー１００は、その正面側に、受け部１１０および圧着部１２１が配置される。受け部１１０から前方へ延びるように被シール物を載置して支持する受台１０４が取り付けられている。受台１０４は、受け部１１０に設けられた固定ネジ（不図示）で着脱可能に取り付けられている。符号１０５はシール処理を開始するための開始スイッチである。
【００２４】
コントロールユニット１０３には、不図示の電源ＯＮ／ＯＦＦボタン、加熱温度設定部、加熱時間設定部、目標冷却温度設定部、表示手段、入力ボタンが備わっている。加熱温度設定部は、後述する加熱部の目標加熱温度を設定する。目標加熱温度として、例えば、６０℃〜２５０℃の範囲で入力設定できる。加熱時間設定部は、目標加熱温度での加熱時間（期間）を設定する。加熱時間として、例えば、０〜５ｓｅｃの範囲で入力設定できる。冷却温度設定部は、加熱部の目標冷却温度を設定する。目標冷却温度として、例えば、４０℃〜目標加熱温度未満の範囲で入力設定できる。予め初期値が設定されていてもよい。設定するための入力手段として例えば、タッチパネル、キーボタンなどが挙げられる。表示手段としては例えばタッチパネル、液晶パネルなどが挙げられる。
【００２５】
コントロールユニット１０３は、ロードセル１８０で測定した力［Ｎ］のデータを記憶する記憶媒体（不図示）が組み込まれており、シール回数単位にロードセルで測定された力［Ｎ］のデータが保存され、表示部に表示させることができる。また、記憶媒体に記憶された力［Ｎ］のデータを他の情報処理装置（例えば汎用コンピュータ）へ送信することができる。
【００２６】
図２は本体カバー１０１を取り外したヒートシーラー１００の外観を示す。圧着部１２１を先端に有する圧着レバー１２０が軸１２８に対して回転自在となるように、本体１０２に取付けられている。図３Ａ、３Ｂに示すように圧着レバー１２０の天面に円柱形状の凹部（横膨張規制部に相当する）１２５が形成されている。この凹部１２５に圧力調整弾性体１４０が収納される。圧力調整弾性体１４０は円柱形状の本体部１４２と本体部１４２の天面中央に延設される台錘形状の突部１４１とを有する。圧力調整弾性体１４０の中心位置に貫通穴１４３が形成され、後述する作動ロット１３３が貫通する。本実施形態では圧力調整弾性体１４０の本体部１４２の高さ方向で８０％が凹部１２５に収納される。凹部１２５の直径と本体部１４２の直径は同じである（凹部１２５に本体部１４２が埋め込み可能な程度に同じ直径サイズである）。凹部１２５の内部に圧力調整弾性体１４０（本体部１４２）を収納することで、圧力調整弾性体１４０（本体部１４２）が横に膨らむことを効果的に規制できる。
【００２７】
圧力調整ナット１３０は、圧着レバー１２０に形成された貫通部１２６を摺動可能なように嵌挿して延びる作動ロッド１３３（連結部の一部に相当する）に固定される。圧力調整ナット１３０は、作動ロッド１３３の上部に螺合されている。作動ロッド１３３には、圧力調整ナット１３０の下に小レバー１５０、圧力調整弾性体１４０がこの順に外嵌される。圧力調整ナット１３０の回転操作によって圧力調整弾性体１４０に掛かる力を調整する。
【００２８】
小レバー１５０の一方端にリンク棒１５５が貫通して下に延び、圧着レバー１２０に形成された貫通部（不図示）に挿入される。小レバー１５０には先尖形状のインジケータ１５１が立設されており、圧力調整ナット１３０の回転角度を読み取るために使用される。圧力調整ナット１３０の外周にＶ状溝１３１が形成される。このＶ状溝１３１に固定ビス１５３を押し当てることで圧力調整ナット１３０の緩みを防止する。
【００２９】
図４Ａに示すように圧着レバー１２０の復帰用の圧縮コイルスプリング１６０が、圧着レバー１２０の裏面に取り付けられ、圧縮コイルスプリング１６０の中心軸に作動ロッド１３３が配置される。ショックキラー１８５は、圧着レバー１２０の裏面リブと接触することで衝撃、振動を減衰するダンパーである。連結ブッシュ１７０の上部に作動ロッド１３３が螺合し連結される。
【００３０】
図４Ｂは側断面図である。圧着レバー１２０の横幅方向の中央位置に直動式ソレノイドが設けられている。直動式ソレノイドは、固定鉄心１９０と、可動鉄心１９１と、電磁コイル１９２と、継鉄１９３とを備えている。可動鉄心１９１は、継鉄１９３の内径部に沿って摺動可能に構成されており、その先端面が固定鉄心１９０の作用部（固定鉄心の天面）に当接可能に構成されている。作動ロッド１３３と可動鉄心１９１（可動部に相当する）とが環状ブッシュ１７０を介して連結されている。環状ブッシュ１７０下端は、可動鉄心１９１の上端とリンクピン１７１で連結されている。環状ブッシュ１７０の内面雌ネジ溝と作動ロッド外面の雄ネジ山で螺合連結されている。これにより、可動鉄心１９１の直線運動がスムーズに圧着レバー１２０の回転運動に変換される。ロードセル１８０は、受け部１１０の下部に設けられる。
【００３１】
圧着レバー１２０の先端部に位置する圧着部１２１には、耐熱絶縁性のシリコーンゴム、熱電対、耐熱絶縁性の第１カバー部、加熱部、第２カバー部がこの順に配置される。熱電対は、アルメル線、クロメル線を接合し、０．０７ｍｍに圧延した構成である。加熱部は、ヒータ−として機能する電熱線（帯状のニクロム線、０．１ｍｍ厚）である。受け部１１０には、弾性受部と、第３カバー部とがこの順に配置される。弾性受部はシリコーンゴムである。
【００３２】
（シール処理）
被シール物をシール位置にセットし、次いで圧着レバー１２０を降下させて、所定の加圧力（例えば０．２ＭＰａ〜０．６ＭＰａ）で圧着部１２１と受け部１１０で挟み込む。電磁コイル１９２に通電すると、可動鉄心１９１が吸引され、環状ブッシュ１７０と作動ロッド１３３を介して圧着レバー１２０を圧縮コイルスプリング１６０の付勢力に抗して回転させて、圧着レバー１２０が下降する。
【００３３】
圧着レバー１２０が下降後、マイクロスイッチ（不図示）がオンされ、加熱部への通電制御が行われる。コントロールユニット１０３の温度制御部は、熱電対から電流値に基づく検知信号を温度センサモジュール（不図示）から受信する。温度制御部は、ヒータ駆動部へ通電ＯＮを指令し、ヒータ駆動部が加熱部に通電を行う。温度制御部は、検知信号に基づいて、加熱部の温度を演算し、演算された加熱部の温度が目標加熱温度に達した否かを判断する。
【００３４】
演算された加熱部の温度が目標加熱温度に達した場合に、設定された加熱時間（期間）の間、目標加熱温度と演算された加熱部の温度との差が一定範囲（例えば、２５℃以内）になるように、ヒータ通電のＯＮ／ＯＦＦ制御指示をヒータ駆動部へ行い、この指示に応じて、ヒータ駆動部がヒータ通電のＯＮ／ＯＦＦ制御を実行する。目標加熱温度で、被シール物のシール部を溶融させる。
【００３５】
設定された加熱時間経過後に、通電をＯＦＦに制御し、演算された加熱部の温度が目標冷却温度に達するか否かを判断する。演算された加熱部の温度が目標冷却温度に達するまで、通電はＯＦＦのまま維持される。目標冷却温度で、溶融されたフィルムが再び固化する。目標冷却温度に達すると（または所定の冷却期間経過後）、電磁コイルへの通電をＯＦＦにし、可動鉄心１９１がフリーになり、圧縮コイルスプリング１６０によって圧着レバー１２０が自動的に原位置に復帰する。
【００３６】
（別実施形態）
本実施形態において、圧力調整弾性体は、円柱状の本体部と台錐形状の突部で構成されていたが、これに制限されない。
【００３７】
また、横膨張規制部が円柱状の凹部であったが、これに制限されず、例えば、圧着レバーの天面に立設された中空筒状部が挙げられる。また、複数の棒状、板状、湾曲状の立設部（隣り合う立設部同士の隙間が小さい方が好ましい）を圧力調整弾性体の横側面と当接させて横膨張を規制する構成でもよい。また、圧力調整弾性体の横側面を硬い材料（例えば鉄、樹脂成型品）で覆い、横膨張を規制する構成でもよい。
【００３８】
（実施例）
上記実施形態１のヒートシーラーを用いて、滅菌バッグをシールした。シール圧力として、ロードセル（富士インパルス製）で力［Ｎ］を測定した。その結果を図５に示す。また、横膨張規制部が設けられていないヒートシーラーを用いて、滅菌バッグをシールした比較例を図６に示す。横軸がシール回数、縦軸が力［Ｎ］の測定値である。上のラインが最大力（圧力）、下のラインが最小力（圧力）を示している。
【００３９】
図６の比較例では、圧力調整弾性体の横膨張が自由になっている。そのため、１回のシールで最大力と最少力の差が１６０Ｎであった（１６０Ｎも低下している）。また、１回目シールと１００回目シールとの最大力差が約１６０Ｎであった。
【００４０】
これに対し、図５の実施例では、１回のシールで最大力と最少力の差が３０Ｎであり、シール圧力差が比較例よりも大幅に小さくなった。また、１回目シールと１００回目シールとの最大力差が約３０Ｎであり、シール処理数に応じたシール圧力差が比較例よりも大幅に改善できた。すなわち、シール開始時とシール終了時の圧力差を低減でき、かつシール圧力を安定化することができた。
【符号の説明】
【００４１】
１００    ヒートシーラー
１１０    受け部
１２０    圧着レバー
１２１    圧着部
１２５    凹部
１３０    圧力調整ナット
１３３    作動ロッド
１４０    圧力調整弾性体
１８０    ロードセル
【図１】
0006554307.tif 000002
【図２】
0006554307.tif 000003
【図３Ａ】
0006554307.tif 000004
【図３Ｂ】
0006554307.tif 000005
【図４Ａ】
0006554307.tif 000006
【図４Ｂ】
0006554307.tif 000007
【図５】
0006554307.tif 000008
【図６】
0006554307.tif 000009
【図７】
0006554307.tif 000010