(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
食品を包装体に充填するための装置（１）であって、それぞれ異なるマンドレルホイール（８）上に配置された包装スリーブ（６）の封着対象の端部領域（１０）を高温空気で少なくとも部分的に加熱するための加熱ユニット（１１）を有し、それぞれ異なるマンドレルホイール（８）上に配置された前記加熱された包装スリーブ（６）の前記端部領域（１０）を閉じて液密に溶着するための封着ユニットを有し、少なくとも片側が閉じられた前記包装スリーブ（６）に充填するための充填デバイス（２６）を有し、前記加熱ユニット（１１）は、それぞれ異なるマンドレルホイール（８）上に配置された封着対象の包装スリーブ（６）の端部領域（１０）を高温空気で少なくとも部分的に加熱するための加熱デバイス（４０）を複数備え、前記加熱ユニット（１１）は加熱対象空気を前記加熱デバイス（４０）に供給するための給気デバイス（４１）を有し、前記加熱デバイス（４０）の各々は、高温空気を作るための電気式発熱体（５５）と、前記加熱デバイス（４０）で作られた高温空気を前記包装スリーブ（６）の前記端部領域（１０）に吹き付けるためのノズルユニット（４６）とを有する、装置（１）において、
前記加熱デバイス（４０）の各々は、少なくとも１つのホルダ（４９）によって前記給気デバイス（４１）に個別に接続され、前記少なくとも１つのホルダ（４９）によって個別に前記給気デバイス（４１）上に保持され、
前記少なくとも１つのホルダ（４９）は、何れの場合も、加熱対象空気を前記加熱デバイス（４０）に供給するための前記給気デバイス（４１）の分配管（４５）に接続された少なくとも２つの個別導管（７２）を有することを特徴とする装置。
【請求項２】
前記少なくとも１つのホルダ（４９）は分配管（４５）上で前記給気デバイス（４１）に接続されることと、前記加熱デバイス（４０）の各々は前記少なくとも１つのホルダ（４９）によって前記給気デバイス（４１）の前記分配管（４５）上に個別に保持されることとを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
少なくとも２つの加熱デバイス（４０）の前記発熱体（５５）は、何れの場合も、前記少なくとも１つのホルダ（４９）によって前記給気デバイス（４１）に流体接続されることと、前記少なくとも２つの加熱デバイス（４０）は加熱対象空気が前記ホルダ（４９）のみによって供給されるべく設計されることとを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記少なくとも１つのホルダ（４９）は、前記ノズルユニット（４６）および／または前記発熱体（５５）に割り当てられた前記加熱デバイス（４０）の領域に設けられることを特徴とする、請求項１〜３の何れか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記少なくとも１つのホルダ（４９）は、前記ノズルユニット（４６）に割り当てられた前記発熱体（５５）の端部に、または前記ノズルユニット（４６）と前記発熱体（５５）との間の前記加熱デバイス（４０）の領域に、設けられることを特徴とする、請求項１〜３の何れか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記加熱デバイス（４０）の各々は、少なくとも２つのホルダ（４９、５０）によって前記給気デバイス（４１）に個別に接続され、前記少なくとも２つのホルダ（４９、５０）によって前記給気デバイス（４１）上に個別に保持されることを特徴とする、請求項１〜５の何れか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記加熱デバイス（４０）の各々は、加熱対象空気を前記発熱体（５５）の外側に案内するための少なくとも１つの導管を有することと、前記発熱体（５５）は、前記加熱対象空気が、前記ノズルユニット（４６）の方向で、前記発熱体（５５）の外側の前記導管内の前記加熱対象空気とは逆方向に少なくとも部分的に移送されるように、設計されることとを特徴とする、請求項１〜５の何れか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記加熱デバイス（４０）の前記導管は、前記発熱体（５５）の少なくとも一部分に対して少なくとも基本的に、円周方向に設けられることを特徴とする、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記加熱デバイス（４０）の前記導管は、環状導管（５１）であることを特徴とする、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記加熱デバイス（４０）の前記導管および前記加熱デバイス（４０）の前記発熱体（５５）は、前記導管内の前記加熱対象空気および前記発熱体（５５）内の前記加熱対象空気が基本的に互いに逆方向に流れるように設計されることを特徴とする、請求項７〜９の何れか一項に記載の装置。
【請求項１１】
前記発熱体（５５）への加熱対象空気の流量を調節するための調節ユニット（５３）が設けられることと、前記調節ユニット（５３）は自由流過横断面が可変の環状間隙を有することとを特徴とする、請求項１〜１０の何れか一項に記載の装置。
【請求項１２】
前記ノズルユニット（４６）は、包装スリーブ（６）の一端を収容するための周方向間隙（４７）を有することと、前記周方向間隙（４７）は、高温空気がそこから流出する開口部（６６）を複数有する内壁（６５）および高温空気がそこから流出する開口部（７０）を複数有する外壁（６９）によって、画定されることとを特徴とする、請求項１〜１１の何れか一項に記載の装置。
【請求項１３】
前記周方向間隙（４７）は、正方形または矩形の周方向間隙（４７）であることを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
個々の前記開口部（６６、７０）によって形成される前記内壁（６５）および／または前記外壁（６９）の全開口部面積は、前記周方向間隙（４７）の少なくとも１つの角領域の方が前記少なくとも１つの角領域の外側より大きいことを特徴とする、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記内壁（６５）および／または前記外壁の前記開口部（６６）の輪郭（７１）は、前記周方向間隙（４７）の少なくとも１つの角領域において基本的にＶ字形であることを特徴とする、請求項１３または１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記周方向間隙（４７）の幅は３ｍｍ未満であることを特徴とする、請求項１２〜１５の何れか一項に記載の装置。
【請求項１７】
包装体（２）を形成する方法であって、
−  何れの場合も、それぞれ異なるマンドレルホイール（８）上に配置された複数の包装スリーブ（６）の端部領域（１０）が並列に、かつ少なくとも部分的に、加熱され、
−  それぞれ異なるマンドレルホイール（８）上に配置された前記包装スリーブ（６）の前記端部領域（１０）を並列に、かつ少なくとも部分的に、加熱するために、前記端部領域（１０）の各々は、請求項１〜１６の何れか一項に記載の装置（１）の加熱デバイス（４０）の周方向間隙（４７）に少なくとも部分的に挿入され、前記周方向間隙（４７）内で高温空気が吹き付けられ、
−  前記少なくとも２つの包装スリーブ（６）の前記少なくとも部分的に、かつ並列に、加熱された端部領域（１０）は、封着によって閉じられ、
−  加熱対象空気が給気デバイス（４１）によって前記少なくとも２つの加熱デバイス（４０）に供給され、
−  少なくとも２つの加熱デバイス（４０）の各々は、少なくとも１つのホルダ（４９）によって前記給気デバイス（４１）上に個別に保持される、
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、封着対象の包装スリーブの端部領域を高温空気で少なくとも部分的に加熱するための少なくとも２つの加熱デバイスを備えた加熱ユニットであって、加熱ユニットは加熱対象空気を加熱デバイスに供給するための給気デバイスを有し、各加熱デバイスは高温空気を作るための発熱体と加熱デバイスで作られた高温空気を包装スリーブの端部領域に吹き付けるためのノズルユニットとを有する、加熱ユニットに関する。本発明は、包装体に、特に（流動性）食品を、充填するための装置であって、封着対象の包装スリーブの端部領域を高温空気で少なくとも部分的に加熱するための加熱ユニットを有し、加熱された包装スリーブの端部領域を閉じて液密に溶着するための封着ユニットを有し、少なくとも片側が閉じられた包装スリーブに充填するための充填デバイスを有する、装置にも関する。加えて、本発明は、包装体、特に厚紙複合包装体、を形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特に食品の形態の、製品を包装体に充填するための種々の装置が公知である。これら包装体には、流動性食品が充填されることが好ましい。充填用の開口部を提供するために、天頂側が開いた包装体が使用される。これら包装体は、例えば、厚紙層と外側の、特に熱可塑性の、例えばポリエチレン（ＰＥ）から成る、プラスチック層とを備えた積層体の形態の包装材から形成された厚紙複合包装体とすることができる。厚紙は、包装体に十分な安定性をもたらすので、包装体の容易な取り扱い、例えば、積み重ね、が可能になる。プラスチック層は、厚紙を湿気から保護するほか、液漏れしない包装体を形成するために包装材の封着を可能にする。加えて、酸素および他の気体が包装体を通って拡散することを防止するアルミニウム層などの更なる層を設けることができる。
【０００３】
包装体は、充填機において包装体前駆体から製作可能であることが好ましい。例えば包装材から成る、包装材ブランクを包装体前駆体として使用できる。包装材ブランクは、必要に応じて、すなわち、例えば、包装スリーブの形態の包装体ブランクを形成するために、長手端縁を封着することによって、事前に作製可能である。対応する包装スリーブが、一般に、所謂マンドレルホイールのマンドレルに被せられる。マンドレルの横断面は、包装スリーブの内側横断面に対応する。包装スリーブは、初期状態において、マンドレルを超えて外側に突出する。包装スリーブのこの突出している領域は、包装スリーブの端部領域、特に、底部を形成する領域または包装スリーブのゲーブルを形成する領域、を活性化するために、加熱ユニットによって高温空気で加熱される。包装スリーブの温度は、少なくとも複数部分において、外側プラスチック層、一般には熱可塑性物質、特にポリオレフィン、より好ましくはポリエチレン、を封着、すなわち溶着、できる程度に上げられる。これは、何れの場合も、包装スリーブの対応する端部領域の他の複数の活性化領域でも行われることが好ましい。包装スリーブの端部領域は、折り曲げられてマンドレルの前面に当てられ、そこに押し付けられる。これにより、包装スリーブの冷却後、液密の包装体底部または包装体天頂部が形成される。これは、包装体の充填工程には基本的にさしたる違いをもたらさないので、以下においては、特に下向きの閉じられた部分を包装体の底部とみなし、充填中に依然として閉じられていない包装体の特に上部を包装体の天頂部とみなす。ただし、充填および最終閉口後に包装体がどの位置合わせで扱われるか、すなわち、包装時にどこが最終的に底部になるか天頂部になるかは、本発明によって達成される目的には基本的に重要ではない。換言すると、包装体への充填が依然として開いている包装体の底部領域から行われても、依然として開いている包装体の天頂領域から行われても、大きな違いはない。
【０００４】
充填のために、片側が開いている包装体は、例えば、包装体を搬送デバイスのセルに次々と導入することによって、充填機の滅菌ゾーンに送られる。この場合、これら包装体は、充填機の滅菌ゾーンを規定の速度で、かつ互いから規定の距離を置いて、搬送される。ここで、包装体は、必要に応じて、高温の無菌空気で予熱され、その後、包装体は、例えば過酸化水素で、滅菌され、必要に応じて、無菌空気で乾燥される。滅菌された包装体は、次に充填および封着ゾーンに送られ、そこで、好ましくは、飲料などの流動性食品が充填される。その後、包装体の閉口も行われ、包装体は搬送デバイスによって充填および封着ゾーンから搬送され、最後に搬送デバイスのセルから取り出される。
【０００５】
一部の充填機において、包装体は、搬送機によって充填機内を直線状に搬送される。対応する充填機は、長手方向作業機械とも称される。他の複数の充填機、所謂回転式作業機械、において、包装体は、１つの円弧区間または複数の円弧区間を含むほぼ円弧状の移動を描く。
【０００６】
公知の充填機の加熱ユニットは、通常、複数の加熱デバイスを有する。その理由は、充填機においては、一般に複数のマンドレルホイールが互いに隣接して並列に作動されるからである。通常、４つまたは６つの並列マンドレルホイールが存在する。この場合、各加熱デバイスは、別の包装スリーブ、特に、何れの場合も、その後に包装体の底部または天頂部になり得る封着対象の端部領域、を並列に加熱するために働く。加熱対象空気を加熱デバイスに供給するために、通常、個々の加熱デバイス群が給気デバイスに接続される。その場合、加熱対象空気は、これら加熱デバイスにおいて、例えば発熱カートリッジの形態の、複数の発熱体によって約３００℃〜４００℃にそれぞれ個別に加熱される。その後、高温空気は、ノズルユニットから包装スリーブの端部領域に狙いどおりに吹き付けられる。高温のため、包装スリーブの包装材を極めて短時間で活性化、特に軟化、できるので、包装材を封着し、包装スリーブの対応する端部領域を閉じることができる。
【０００７】
ただし、実際には、加熱対象の包装スリーブの端部を長時間にわたって精確かつ確実に活性化することは困難である。包装スリーブの端部領域の加熱が長時間にわたると、誤差が確実に発生する。例えば、包装材が局所的に過剰または不十分に活性化される。これは、ノズルユニットから流出する高温空気と包装材との間の距離が僅かに短すぎる、または僅かに長すぎる、という事実による。包装材の過剰または不十分な活性化は、何れにせよ、封着された端部領域に十分な液漏れ防止をもたらすことができない。充填後、早くも包装体から液体が漏出し得る。ただし、その後の機械的応力の増加後にのみ、封着された端部領域から液漏れする場合もあり得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
したがって、本発明は、設備の点で、および／またはこのための方法の点で、過度の支出および手間を受け入れる必要なしに、包装スリーブの封着された端部領域の耐漏洩性を向上できるように、冒頭で言及し、上で詳細に説明した種類の加熱ユニット、装置、および方法をそれぞれ開発および向上させるという目的に基づく。
【０００９】
この目的は、複数の加熱デバイスが少なくとも１つのホルダによってそれぞれ個別に給気デバイスに接続され、この少なくとも１つのホルダによって給気デバイス上にそれぞれ個別に保持されることを特徴とする、請求項１の前提部分による装置によって達成される。
【００１１】
その上、上記の目的は、請求項１７によると、包装体、特に厚紙複合包装体、を形成する方法であって、
−  何れの場合も、それぞれ異なるマンドレルホイール上に配置された複数の包装スリーブの端部領域が並列に、かつ少なくとも部分的に、加熱され、
−  それぞれ異なるマンドレルホイール上に配置された複数の包装スリーブの端部領域は、これらを並列に、かつ少なくとも部分的に加熱するために、請求項１〜１６の何れか一項に記載の装置の加熱デバイスの間隙にそれぞれ少なくとも部分的に挿入され、この間隙内で高温空気が吹き付けられ、
−  少なくとも２つの包装スリーブの少なくとも部分的に、かつ並列に、加熱された端部領域は、封着によって閉じられ、
−  加熱対象空気が給気デバイスによって少なくとも２つの加熱デバイスに供給され、
−  少なくとも２つの加熱デバイスは、少なくとも１つのホルダによって給気デバイス上にそれぞれ個別に保持される、
方法によって達成される。
【００１２】
これら加熱デバイスをそれぞれ個別に給気デバイス上に保持することによって、これら加熱デバイスの相互間の明確な熱的分離の実現が可能である。給気デバイスは、加熱対象空気の供給ばかりでなく、加熱デバイスの取り付けおよび固定のためにも使用される。したがって、これら加熱デバイスは、かなりの程度まで、給気デバイスを介して接続される。加熱ユニットの動作中、給気デバイスは加熱対象空気の貫流によって内側から冷却され、これにより、加熱デバイスが放射した熱を熱伝導によって給気デバイスに極めて良好に放散できる。したがって、この熱は１つの加熱デバイスから、隣接する複数の加熱デバイスは言うまでもなく、加熱ユニットの他の領域にも伝達されないか、伝達されたとしても僅かである。したがって、加熱ユニットの熱膨張による個々の加熱デバイスの間の熱の影響も最大可能な程度まで防止される。その結果、加熱デバイス間の予め設定された距離が長い動作時間にわたって基本的に維持される。
【００１３】
加熱対象空気によって吸収された熱は、この空気の流れの方向により、加熱デバイスの方向にも戻され、加熱デバイスの上方に放散される。これは、全体として加熱ユニット上の熱負荷の軽減に好都合であり、加熱デバイス間の障害を減らす。対応付けられたマンドレルホイールに、ひいてはマンドレルホイール上に保持された包装スリーブの端部領域に、事前に正確に位置合わせされたノズルユニットの所定の位置を変化させる材料の熱膨張が上記の熱的分離によって防止される。ノズルユニットの所定の位置の変化は僅かであっても、包装材の活性化に悪影響を及ぼし、局所的に過剰な活性化および／または局所的に不十分な活性化を引き起こし得る。
【００１４】
給気デバイスへのホルダ経由の熱伝導を減らすために、各加熱デバイスをそれぞれ個別に給気デバイスに接続するための各ホルダを相対的に小さな材料断面で形成することもできる。この材料断面とは、熱伝導による熱伝達に関連する材料断面、すなわち、熱伝導の方向に特に垂直な材料断面と理解されたい。対応する材料断面は、ホルダ上のそれぞれ異なる場所において違えることができる。熱伝導に対して最大可能な伝熱抵抗をもたらすために、少なくとも１つの極めて小さな材料断面および／または断面が小さい大きな領域が主に好適である。
【００１５】
個別の保持要素によって、結果として、加熱デバイス間の熱伝導も制限される。必要に応じて、各加熱デバイスを複数のホルダによって給気デバイス上に保持することもできる。この場合、例えば、加熱デバイスの特に他より高温の領域に配置される、熱伝導に特に寄与するホルダの材料断面を他より小さく形成することができる。この場合、必要な機械的安定性を保証するために、加熱デバイスの他より低温の領域に配置される更なるホルダを使用できる。したがって、その結果、例えば、熱伝導に対して基本的に垂直に配置される、熱伝導に寄与する追加の材料断面により、温度差が小さくなるため、熱の放散が減る一方で、この別の材料断面により、相対的に小さな材料断面の相対的に高い熱伝導抵抗によっても熱の放散が減る。
【００１６】
以下においては、加熱ユニット、包装体に充填するための装置、および包装体を形成する方法について、不要な繰り返しを回避し、より明快な理解のために、加熱ユニット、装置、および方法を特に区別せずに、一緒に説明する。ただし、加熱ユニットに関して、包装体に充填するための装置に関して、および包装体を形成する方法に関して、どの特徴がそれぞれ好適であるかは、当業者には文脈から明らかになるであろう。
【００１７】
加熱ユニットの第１の好適な実施形態においては、少なくとも１つのホルダが分配管上で給気デバイスに接続される。これは、設計の点では容易であり、これら加熱デバイスの相互間の良好な熱的分離を可能にする。分配管は、熱を除去する加熱対象空気の大きな体積流量をもたらし得る。加えて、分配管は、基本的により大きく、より堅牢である。したがって、分配管は、より低温でより多くの熱を貯蔵できる。これは、温度偏差の場合に分配管がより良好な緩衝効果をもたらし得るという更なる利点を有する。更に、加熱デバイスが対応する個別ホルダによっても給気デバイスの分配管上に少なくとも保持されるようにすることができる。これにより、加熱デバイスを保持および固定するための更なるホルダを、必要に応じて、省く、または堅牢度を下げることができる。これにより、これら追加のホルダを介した過剰な熱伝導が防止され得る、または、何れにせよ、低減され得る。
【００１８】
加熱デバイス相互間の熱的分離は、少なくとも２つの加熱デバイスのそれぞれの発熱体を、何れの場合も、少なくとも１つのホルダによって給気デバイスに流体接続することによっても向上させることができる。したがって、少なくとも１つの導管を少なくとも１つのホルダによってそれぞれ設けることができる。この導管には、給気デバイスを介して空気が供給される。この場合、空気は、これら導管を通って流れ、対応するホルダを冷却する。この場合、加熱デバイスから給気デバイスに放射される熱が減る。この利点は、加熱対象空気がホルダによって少なくとも２つの加熱デバイスに供給されるように設計することによって更に強化され得る。この場合、空気は高温空気を作るためにも使用され、必要に応じて、より多くの冷却用空気をこれら導管に通すこともできる。冷却に関する理由のため、および設計上の観点から、加熱対象空気が加熱デバイスに少なくとも１つの別個のホルダによってのみ供給されると特に適切である。加えて、加熱対象空気が少なくとも１つのホルダを流れるときの対応する予熱により、熱損失が減るので、高温空気を供給するためのエネルギーを節約できる。
【００１９】
代わりに、または加えて、少なくとも１つのホルダは、何れの場合も、給気デバイス、特に分配管、に接続された、加熱対象空気を加熱デバイスに供給するための別個の導管を少なくとも２つ有する。導管が複数であると、空気とそれぞれのホルダとの間の伝熱面積を増やしやすいという利点を有する。ただし、導管が多すぎると、設計の点から複雑であり、ホルダを流れるときに圧力損失を増加させる。
【００２０】
少なくとも１つのホルダによる給気デバイスへの加熱デバイスの接続が特に効果的であるのは、少なくとも１つのホルダが設けられる場所が加熱デバイスのノズルユニットに割り当てられた領域であるか、発熱体に割り当てられた加熱デバイスの領域であるか、または両領域に割り当てられた加熱デバイスの領域である場合である。この場合、ホルダは特定の熱応力に基本的にさらされるので、少なくとも１つのホルダの接続および／または設計による上記の効果は特定の影響を有する。例えば、これが特に当てはまるのは、少なくとも１つのホルダが設けられる場所がノズルユニットに割り当てられた発熱体の端部であるか、またはノズルユニットと発熱体との間の加熱デバイスの領域である場合である。すなわち、対応する領域は、必要に応じて特に高温であり、状況によっては、包装スリーブが精確に加熱されることを保証するために、ノズルユニットを精確に位置決めすることによって、これら対応する領域を特に十分に保持および固定する必要がある。
【００２１】
加熱デバイスが安全に保持されて確実に固定されることを保証するために、代わりに、または加えて、これら加熱デバイスの各々を、少なくとも２つのホルダによってそれぞれ個別に給気デバイスに接続できる。例えば、これら加熱デバイスの不測のねじれを少なくとも２つのホルダによって防ぐことができる。両ホルダは加熱対象空気を移送する給気デバイスに接続されるので、加熱デバイスから加熱ユニット全体への、または隣接する複数の加熱デバイスへの、両ホルダを介した熱の放出は、狭い範囲に限定される。ホルダを効率的に活用するために、および、必要に応じて、加熱デバイスの更なる接続を不要にするために、少なくとも２つの加熱デバイスが少なくとも２つのホルダによって給気デバイス上にそれぞれ個別に保持されると、特に好適である。これら加熱デバイスは、必要であれば、給気デバイスによって固定および支持される。
【００２２】
加熱デバイスを外側から、例えばホルダの接続領域において、冷却するために、これら加熱デバイスの各々は、依然として加熱が必要な空気を流すことができる導管を少なくとも１つ有することができる。この少なくとも１つの導管は、発熱体の外側、特に発熱体の少なくとも片側、に配置される。この少なくとも１つの導管または複数の導管が少なくとも部分的に、特に少なくとも実質的に、発熱体を取り囲むと、特に好都合である。これにより、放出される空気によってより多くの熱をより大きな面積にわたって放散させることができる。これがとりわけ当てはまるのは、少なくとも１つの導管が発熱体の少なくとも一部分に対して少なくとも実質的に円周方向に配置される場合である。これを設計の観点から容易に実現できるのは、環状導管が発熱体の周囲に形成される場合である。代わりに、または加えて、少なくとも１つの導管内の依然として加熱が必要な空気が発熱体を通る空気の流れの方向とは逆に、または少なくとも部分的に逆に、位置合わせされた方向に少なくとも部分的に案内されるように、発熱体を設計することができる。この場合、発熱体と少なくとも１つの導管とは、いわば、少なくとも部分的に逆流で機能させることができる。したがって、空気は、少なくとも１つの導管内および少なくとも１つの発熱体内を少なくとも部分的に逆方向に流れる。換言すると、この２つの部分における流れは、少なくとも、互いに対向する方向成分を有するので、これら流れは全体として、互いに対して少なくとも斜めに流れる。例えば、これは、少なくとも１つの導管の後で、および発熱体の前で、加熱対象空気の流れの方向を９０°より大きく、特に少なくとも実質的に１８０°、変えることによって実現される。これは、設計の観点からも容易に実現される。加熱対象空気は、上記のように予熱可能である。これにより、発熱体から放射される出熱を減らすことができる。加えて、ノズルユニットによって使用される加熱ユニットの端部に加熱対象空気を好都合に導入できる。
【００２３】
発熱体への加熱対象空気の流量を必要に応じて調節するために、何れの場合も、調節ユニットを加熱デバイスに組み込むことができる。この調節ユニットは、容易かつ精確な調節を可能にするために、寸法の変更が可能な、加熱対象空気のための自由流過横断面を有する環状間隙を有し得る。例えば、この環状間隙は、互いに対して相応に設計された、円錐状のパンチと円錐状の吸気口とによって形成可能である。この場合、パンチがねじ部内での回転によって吸気口内に移動されることによって加熱対象空気のための自由流過横断面が狭まる、または吸気口外に移動されることによって自由流過横断面が広がる、ように、パンチはねじ部内を案内され得る。流量を調節するために監視されるパラメータは、例えば、開口部で発生する過剰圧力とすることができる。これは、例えば、大気圧に比べ、０．１バールと０．８バールの間の範囲内で上昇し得る。特に一様な結果が得られるように、および差し迫った、または発生している製造不良品が早期に検出されるように、流量を絶えず監視し、必要に応じて自由流過横断面を再調整することが好都合であるが、実際には、流過横断面の手動調節でも十分であり得る。この場合、流量を調節するための制御ユニットは、調節ユニットの一部と理解されたい。
【００２４】
包装スリーブを効果的かつ精確に加熱できるようにするために、ノズルユニットは、包装スリーブの一端を収容するための、特に正方形または矩形の周方向間隙を有し得る。ノズルユニットが包装スリーブの端部に押し当てられるように、ノズルユニットまたは加熱デバイスは給気デバイス上に移動可能に保持されることが好ましい。包装スリーブの端部を加熱するために、この間隙は内壁と外壁とによって画定され得る。これらの壁のうちの少なくとも一方、特に少なくとも内壁、は高温空気を流出させるための開口部を複数有する。この場合、高温空気は、何れの場合も、包装材に対して所望の場所に吹き付けられる。包装スリーブの特定の区画に当たる高温空気の量は、これら開口部の配置、開口部の数、および開口部のサイズによって設定可能である。その結果、包装材の対応する区画を加熱する速度および／または強度が同時に制御される。
【００２５】
包装体の底部または天頂部を形成するために包装スリーブの端部領域を液密に封着するには、各角領域がその間の領域より大きな表面積にわたって加熱されることが適切である。角領域同士の重なりは、その間の領域の場合より極めて大きい。したがって、個々の開口部によって形成される全開口部面積は、少なくとも１つの角領域の外側より少なくとも１つの角領域の方が大きいと特に好適である。これは、間隙の内壁、間隙の外壁、または間隙の両壁に当てはまり得る。
【００２６】
代わりに、または加えて、複数の開口部によって形成される開口部の輪郭は、間隙の内壁の、および／または間隙の外壁の、少なくとも１つの角領域において少なくとも実質的にＶ字形にすることができる。その結果、包装スリーブの加熱される角領域の輪郭もＶ字形にすることができる。これは、その後に、包装スリーブの対応する端部を液密に封着するために有利である。したがって、Ｖ字形の輪郭は、内壁および／または外壁の全ての角領域に設けられ得ることが好ましい。
【００２７】
ただし、包装スリーブの特に内面は互いに溶着されるので、包装スリーブの対応する端部の特に内側が高温空気で加熱されることが基本的に好適である。したがって、基本的に有利であるのは、間隙の内壁の開口部が間隙の外壁の開口部より全体としてより大きな自由流過横断面を形成する場合である。
【００２８】
代わりに、または加えて、好ましくは実質的に一様な、間隙の幅は、３ｍｍ未満、特に２ｍｍ未満、とすることができる。この場合、包装スリーブが中心に挿入されたときに、対応する加熱デバイスから包装材に高温空気を効果的かつ精確に吹き付けるために適した距離が内壁と外壁との間に存在する。
【００２９】
以下においては、単一の例示的実施形態を示す図面の助けを借りて本発明をより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】包装体に充填するための装置を概略図で示す。
【図２】図１による装置で作製された包装スリーブを斜視図で示す。
【図３】図１による装置の加熱ユニットを斜視図で示す。
【図４】図３による加熱ユニットの加熱デバイスを断面図で示す。
【図５】図４の加熱デバイスを別の断面図で示す。
【図６】図４による加熱デバイスのノズルユニットを斜視図で示す。
【図７】図４の加熱デバイスを断面図で示す。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
包装体２を形成するための装置３を備えた、特に流動性食品を、包装体２に充填するための装置１、すなわち所謂充填機、が図１に示されている。この点に関して好適な、図示の装置１は、一連の平行加工ラインを有し、そのうちの１つの加工ラインのみが図１に示されている。包装体ブランク５を包装材ブランク形態にしたバッチ４が各加工ラインに割り当てられる。各ブランクの長手端縁同士が封着され、これにより包装スリーブ６が形成される。これら包装スリーブ６は折り畳まれて一緒にまとめられる。これら包装スリーブ６は供給デバイス７によって広げられる。ここで、必要に応じて、注ぎ口要素（図示せず）を包装スリーブ６に貼付するための貼付デバイスを設けることもできる。
【００３２】
包装体２を形成するための装置３は、マンドレルホイール８を有する。マンドレルホイール８は、この点に関して好適な、図示の場合においては、６つのマンドレル９を備え、周期的に、すなわち段階的に、反時計回りに回転する。第１のマンドレルホイール位置Ｉにおいて、包装スリーブ６の形態の包装体ブランク５がマンドレル９に押し被される。その後、マンドレルホイール８は次のマンドレルホイール位置ＩＩに更に回転される。そこで、マンドレル９から突出している包装スリーブ６の端部領域１０が加熱ユニット１１によって高温空気で加熱される。次のマンドレルホイール位置ＩＩＩにおいて、包装スリーブ６の加熱された端部領域１０はプレス機１２によって折り癖が付けられる。次のマンドレルホイール位置ＩＶにおいて、折り曲げられてぴったり閉じられた姿勢の端部領域は、特に底部を形成するために、詳細には説明されていない封着装置によって封着される。これにより、片側が閉じられた包装体が得られる。この包装体は、次のマンドレルホイール位置Ｖにおいて、マンドレル９から取り外され、輪状に動作している連続搬送デバイス１４のセル１３に渡される。次のマンドレルホイール位置ＶＩでは、マンドレル９に一切の作製ステップが割り当てられていない。マンドレルホイールの位置またはマンドレルの数およびそこで提供される加工ステップは、必要に応じて、図１による図示および対応する説明から逸脱することも可能である。
【００３３】
包装カートンの段階にある包装体２は、対応付けられたセル１３で開放端を上に向けて搬送されて充填機を通過する。必要に応じて、包装体２は、上を向いている底部領域から充填することも可能である。この場合は、天頂領域が下に向き、このために閉じられている。包装体２は、滅菌ゾーン１６と充填および封着ゾーン１７とを備えた無菌室１５に達し、そこを包装体は矢印で示されている搬送方向に左から右に搬送される。包装体２は、直線状に搬送される必要はなく、少なくとも１つの円弧状に、または輪状にも、搬送可能である。
【００３４】
無菌空気が無菌室１５に、対応する複数の無菌空気接続部２０を通して、供給される。予熱デバイス２１によって高温の無菌空気がこれら包装体２に次々と吹き付けられる。その後、包装体２は、滅菌デバイス２２によって、好ましくは過酸化水素で、滅菌される。その後、包装体２は乾燥機２３によって無菌空気に曝露されることによって乾燥され、滅菌ゾーン１６から充填および封着ゾーン１７への移行後、充填口２５の下の充填位置２４に搬送される。そこで、これら包装体２に次々と食品２６が充填される。次に、充填済みの包装体２は、閉口デバイス２７を用いて、包装体２の上方領域を折り曲げ、そこを封着することによって、閉口される。その後、閉口された包装体２は、搬送デバイス１４のセル１３から取り出される。空になったセル１３は、更なる包装体２を受け入れるために、搬送デバイス１４によってマンドレルホイール８の方向に更に移動される。
【００３５】
例えば、上記の装置１によって加熱され、次に片側が閉じられる、包装スリーブ６が図２に示されている。各包装体２は、特に、少なくとも１つの厚紙層と、例えばアルミニウム、ポリアミド、および／またはエチレン−ビニルアルコールから成る、少なくとも１つのバリア層と、熱可塑性の合成材料、特にポリエチレン（ＰＥ）、から成る外層とを有する包装材積層体または積層体の形態の対応する包装材３０から成る厚紙複合包装体である。包装材３０から形成された包装材ブランクの長手端縁３１は既に互いに封着されている。これは、包装材ブランクの長手端縁同士が上下に重ね合わせされ、この姿勢で互いに溶着されていることを意味する。底部を形成するための底部形成領域３４と包装体２のゲーブルを形成するためのゲーブル形成領域３５とが包装スリーブ６の２つの開放端３２、３３に設けられている。このために設けられた折り目線３６上の対応する領域は、この目的のために折り畳まれる。
【００３６】
包装体に充填するための装置１の加熱ユニット１１が図３に示されている。加熱ユニット１１は、封着対象の包装スリーブ６の端部領域１０を高温空気で部分的に加熱するために、互いに隣接して配置された６つの加熱デバイス４０を有する。加熱ユニット１１は、加熱対象空気のための供給管４２が枢支された給気デバイス４１を更に有する。加熱対象空気は、側方開口部４３から供給管４２に供給される。供給管４２は、中空の接続導管４４によって分配管４５に接続される。加熱対象空気は、分配管４５から個々の加熱デバイス４０に分配される。この点に関して好適な、図示の加熱デバイス４０は、矩形の周方向間隙４７を有するノズルユニット４６をそれぞれの前端に有する。この周方向間隙４７に、何れの場合も、包装スリーブ６の一端を挿入できるので、加熱デバイス４０内で加熱された高温空気によって包装スリーブ６を部分的に加熱することができる。
【００３７】
図４には、加熱ユニット１１が断面図で示されている。この断面は、分配管４５および供給管４２を横断し、加熱デバイス４０を貫いている。空気は、供給管４２から接続導管４４を通り、対応する開口部４８から、加熱対象空気の分配管４５に入る。各加熱デバイス４０は、２つのホルダ４９、５０を介して分配管４５に接続されている。ホルダ４９、５０は、加熱デバイス４０を分配管４５上に保持し、分配管４５に対して固定する。この点に関して好適な、図示の加熱デバイス４０の場合、加熱デバイス４０のホルダ４９、５０は、分配管４５にその長手方向両側面で接続されている。これにより、ホルダは、加熱デバイスへの加熱対象空気の給送部を形成する。
【００３８】
この点に関して好適な、図示の加熱デバイス４０は、加熱対象空気のための環状導管５１を有する。そこで、空気は加熱デバイス４０の背面部に移送される。そこで、空気は計量室５２に進入する。そこから、加熱対象空気は、加熱対象空気の流量を調節するための調節ユニット５３によって、加熱室５４に送り込まれる。そこには、加熱対象空気が通過する電熱式発熱体５５が設けられている。発熱体５５を離れた後、高温空気は高温空気室５６に入り、そこを通って高温空気はノズルユニット４６に進入する。ノズルユニット４６は、封着対象の包装スリーブ６の端部領域１０を周方向の矩形間隙４７に収容できる。次に、封着対象の包装スリーブ６のこの端部領域１０に、ノズルユニット４６の間隙４７内で高温空気が狙いどおりに、好ましくは部分的に、吹き付けられる。周方向の間隙４７は、矩形である必要はない。間隙４７は、円形、楕円形、あるいは多角形、すなわち、三角形または四角形以上とすることもできる。少なくとも２つの包装スリーブ６の少なくとも１つの端部領域１０が間隙４７の形状に対応する形状または輪郭を有すると特に適切である。
【００３９】
図５には、加熱デバイス４０が図４による断面に垂直に位置合わせされた平面に沿った長手方向断面で示されている。発熱体５５が中心に配置されている。加熱対象空気は、右から左に流れながら、加熱される。このために、加熱対象空気は環状導管５１に進入する。環状導管５１は、発熱体５５の前端、すなわち左端、に設けられたホルダ４９によって、発熱体５５の周囲に発熱体５５の長手方向に延在する。加熱対象空気は、環状導管５１を通って右側に示されている加熱デバイス４０の背面部に進入する。計量室５２はそこに設けられており、計量された加熱対象空気は、そこから発熱体５５の方向に流出する。空気流量を計量するための調節ユニット５３が設けられている。調節ユニット５３は、円錐形端部５８を含むパンチ５７を有する。パンチ５７は、ねじ部５９内に回転可能に保持されているので、パンチ５７は自身の回転によって前後に移動する。このプロセスにおいては、パンチ５７の回転方向に応じて、相応に円錐形吸気口６０に対するパンチ５７の円錐形端部５８からの距離が増減する。これにより、パンチ５７の円錐形端部５８と円錐形吸気口６０との間に、自由流過横断面を変化させる環状間隙が形成されるので、この環状間隙を通って加熱室５４に流入する空気を計量できる。円錐形領域が平坦な角度で形成される場合は、環状間隙を通って流れる空気の計量を特に精確に行うことができる。したがって、流過横断面の相対的に小さな変化のために、パンチ５７の相対的に長い調整移動が必要となる。
【００４０】
発熱カートリッジの形態の発熱体５５は加熱室５４内に設けられ、電気接続部６１によって電源に接続可能である。発熱体５５は、抵抗発熱体として機能し、そこを流れる空気を加熱するので、空気は発熱体５５から高温空気として高温空気室５６に流入する。その後、高温空気は、例えば、ノズルユニット４６の中心領域６４に層流を形成するためのパンチメタル板６３の複数の開口部６２を通って流れる。ノズルユニット４６の中心領域６４は、包装スリーブ６の開放端１０を収容するための間隙４７の内周壁６５を形成する。内壁６５には、一連の開口部６６が設けられる。この点に関して好適な、図示の加熱デバイス４０において、これら開口部６６は、ほぼ同じサイズである。高温空気は、これら開口部６６を通って間隙４７に流入し、必要に応じて、相応に位置付けられた包装スリーブ６の一端に吹き付けられる。高温空気は、高温空気室５６から更なる流路６７を通してノズルユニット４６の外方領域６８にも供給可能である。ノズルユニット４６の外方領域６８は、包装スリーブ６を部分的に収容するための間隙４７を画定する周方向外壁６９を形成する。高温空気は、個々の開口部７０を通って外壁６９からも流出し、間隙４７に流入する。
【００４１】
図６には、ノズルユニット４６が詳細図として示されている。包装スリーブ６の一端を収容するための周方向間隙４７と間隙４７の内壁６５および外壁６９に設けられた複数の開口部６６とを認識できる。外壁６９に設けられた開口部７０の数は内壁６５に設けられた開口部６６より少なく、外壁６９に設けられた開口部７０は全体として、内壁６５に設けられた開口部６６より小さな開口部面積を形成している。内壁６５の開口部６６の数の方が多く、全体でより大きな開口部面積を形成している。加えて、内壁６５の開口部６６は、間隙４７の主として角領域に配置されている。開口部６６は、これら角領域にＶ字形の輪郭７１も形成している。
【００４２】
図７には、加熱デバイス４０が前面ホルダ４９の高さ方向の断面図で示されている。ホルダ４９は、給気デバイス４１の分配管４５に開口部７３を介して接続された２つの基本的に平行な導管７２を有することを確認できる。したがって、加熱対象空気は、分配管４５から流出し、ホルダ４９の２つの導管７２を通り、更には環状間隙５１に対して周囲に分散された一連の開口部７３を通って、図５に特に示されている環状間隙５１に流入する。多孔質の発熱体５５は、環状間隙５１に囲まれて示されている。発熱体５５を電源に電気的に接続するための接続部７４が加熱デバイス４０の背面部に設けられている。
【００４３】
ノズルユニット４６に当接する加熱デバイス４０の高温端に設けられているホルダ４９は加熱対象空気を通す導管７２を有するので、ホルダ４９は内側から冷却される。したがって、熱は、加熱対象空気によって部分的に再び加熱デバイス４０に戻される。加えて、分配管４５は、加熱対象空気によって内側から冷却される。これにより、極めて高温の加熱ユニット１１の領域が極めて局所化されるので、隣接する加熱デバイス４０が互いに熱によって全く侵されないか、侵されるとしても僅かである。したがって、局所化されたかなりの熱膨張のみが予想されるが、これは、そこでは許容可能であり、加熱デバイス４０の機能を損なわないか、または目立つほど損なわない。これを超える、特に加熱デバイス４０間の距離を変化させる、熱膨張は、最大可能な程度まで防止できる。その結果、包装スリーブ６の部分的加熱を極めて精確かつ効率的に行うことができる。
【図１】
0006694058.tif 000002
【図２】
0006694058.tif 000003
【図３】
0006694058.tif 000004
【図４】
0006694058.tif 000005
【図５】
0006694058.tif 000006
【図６】
0006694058.tif 000007
【図７】
0006694058.tif 000008