(57)【要約】  【課題】  ヒータへの通電時間を短縮して封止に要する時間を短くし、電気使用量を減少させるとともに、機械温度の上昇を防止し、ひいては製品寿命を延長することができる加熱封止包装機、及び加熱封止包装方法を提供する。  【解決手段】  ヒータの温度を検出する温度センサ６６と、封止作業時のヒータ３２の通電を制御する制御装置８１とを備え、該制御装置８１は、入力される設定時間に基づいてヒータ３２の目標到達温度を設定し、封止作業前に温度センサ６６により検出されたヒータ３２の作業前温度と、目標到達温度との差を用いて、封止作業におけるヒータ３２の通電時間を算出する。【選択図】    図８
2005112374.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
包装領域にセットされた包装袋の開口部を上下の封止ブロックで圧接してヒータで加熱して熱溶着する封止機構部を備え、被包装物を収納した状態で包装袋の開口部を封止する加熱封止包装機において、
前記ヒータの温度を検出する温度検出手段と、封止作業時のヒータの通電を制御する制御手段とを備え、
該制御手段は、入力される設定値に基づいてヒータの目標到達温度を設定する目標到達温度設定手段と、封止作業前に温度検出手段により検出されたヒータの作業前温度と、前記目標到達温度との差を用いて、封止作業におけるヒータの通電時間を算出する通電時間算出手段とを備えたことを特徴とする加熱封止包装機。
【請求項２】
前記制御手段は、設定値に応じて決められた基準封止後到達温度を記憶する基準封止後到達温度記憶手段を備え、
前記目標到達温度設定手段は、前記設定値と基準封止後到達温度とを用いて目標到達温度を算出することを特徴とする請求項１に記載の加熱封止包装機。
【請求項３】
前記基準封止後到達温度記憶手段は、一つの設定値に対して複数の補正用基準封止後到達温度を記憶し、
前記制御手段は、入力される補正値に基づいて補正用基準封止後到達温度を選択し、
前記通電時間算出手段は、前記設定値と選択された補正用基準封止後到達温度とを用いて目標到達温度を算出することを特徴とする請求項２に記載の加熱封止包装機。
【請求項４】
包装袋の開口部を上下の封止ブロックで圧接してヒータで加熱して熱溶着し、包装袋の開口部を封止する加熱封止包装方法において、
入力される設定値に基づいてヒータの目標到達温度を設定し、封止作業前にヒータの作業前温度を検出し、該作業前温度と目標到達温度との差を用いて、封止作業におけるヒータの通電時間を算出することを特徴とする加熱封止包装方法。
【請求項５】
前記設定値と、設定値に応じて決められた基準封止後到達温度とを用いて目標到達温度を算出することを特徴とする請求項４に記載の加熱封止包装方法。
【請求項６】
一つの設定値に対して複数の補正用基準封止後到達温度を設定し、入力される補正値に基づいて補正用基準封止後到達温度を選択し、前記設定値と選択された補正用基準封止後到達温度とを用いて目標到達温度を算出することを特徴とする請求項５に記載の加熱封止包装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被包装物を収納した状態で、包装袋の開口部を熱溶着により封止する加熱封止包装機、及び加熱封止包装方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、食品等の被包装物を樹脂フィルム製などの包装袋内に収納した状態で、包装袋の開口部を熱溶着により封止する加熱封止包装機の一つとして真空包装機が知られており、例えば、特開２００２−１９７２３号公報（特許文献１）に開示されている。
【０００３】
この特許文献１に記載の発明は、チャンバー内にセットされた包装袋の開口部から不活性ガスを充填するとともに、上封止ブロックとヒータを内蔵した下封止ブロックとで上記開口部を圧接しながら熱溶着して封止する機構と、チャンバー内を減圧する真空ポンプとを備えている。
したがって、この真空包装機は食品等を収納した包装袋の周り全体を減圧してから包装袋内に不活性ガス等を充填して封止することができる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１９７２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の加熱封止包装機では、連続運転して繰り返し封止作業を行うと、各封止ブロックの温度が封止に適した温度よりも上昇しがちになってしまう。その結果、開口部を溶かし過ぎて包装袋に穴を開けてしまったり、あるいは封止できても、包装袋の封止部分の表面が荒れてしまったりする虞がある。かかる不具合を解決するために、加熱温度を設定し、熱電対によりヒータの温度を検出して電流制御を行うことも考えられるが、設定温度に達するまで開口部を圧接し続けて熱溶着を続けないと、包装袋を良好な状態で封止することができず、封止作業時間が延びてしまう。したがって、効率のよい封止作業を行い難い。また、ヒータ通電時間も長くなり、電気使用量が増大するとともに、加熱封止包装機の機械温度が上昇し、製品寿命を短くする要因となっていた。
【０００６】
そこで本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ヒータへの通電時間を短縮して封止作業に要する時間を短くして、効率のよい封止作業を行うことができる加熱封止包装機、および加熱封止包装方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１に記載のものは、包装領域にセットされた包装袋の開口部を上下の封止ブロックで圧接してヒータで加熱して熱溶着する封止機構部を備え、被包装物を収納した状態で包装袋の開口部を封止する加熱封止包装機において、
前記ヒータの温度を検出する温度検出手段と、封止作業時のヒータの通電を制御する制御手段とを備え、
該制御手段は、入力される設定値に基づいてヒータの目標到達温度を設定する目標到達温度設定手段と、封止作業前に温度検出手段により検出されたヒータの作業前温度と、前記目標到達温度との差を用いて、封止作業におけるヒータの通電時間を算出する通電時間算出手段とを備えたことを特徴とする加熱封止包装機である。
【０００８】
請求項２に記載のものは、前記制御手段は、設定値に応じて決められた基準封止後到達温度を記憶する基準封止後到達温度記憶手段を備え、
前記目標到達温度設定手段は、前記設定値と基準封止後到達温度とを用いて目標到達温度を算出することを特徴とする請求項１に記載の加熱封止包装機である。
【０００９】
請求項３に記載のものは、前記基準封止後到達温度記憶手段は、一つの設定値に対して複数の補正用基準封止後到達温度を記憶し、
前記制御手段は、入力される補正値に基づいて補正用基準封止後到達温度を選択し、
前記通電時間算出手段は、前記設定値と選択された補正用基準封止後到達温度とを用いて目標到達温度を算出することを特徴とする請求項２に記載の加熱封止包装機である。
【００１０】
請求項４に記載のものは、包装袋の開口部を上下の封止ブロックで圧接してヒータで加熱して熱溶着し、包装袋の開口部を封止する加熱封止包装方法において、
入力される設定値に基づいてヒータの目標到達温度を設定し、封止作業前にヒータの作業前温度を検出し、該作業前温度と目標到達温度との差を用いて、封止作業におけるヒータの通電時間を算出することを特徴とする加熱封止包装方法である。
【００１１】
請求項５に記載のものは、前記設定値と、設定値に応じて決められた基準封止後到達温度とを用いて目標到達温度を算出することを特徴とする請求項４に記載の加熱封止包装方法である。
【００１２】
請求項６に記載のものは、一つの設定値に対して複数の補正用基準封止後到達温度を設定し、入力される補正値に基づいて補正用基準封止後到達温度を選択し、前記設定値と選択された補正用基準封止後到達温度とを用いて目標到達温度を算出することを特徴とする請求項５に記載の加熱封止包装方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、次の効果を奏する。
すなわち、入力される設定値に基づいてヒータの目標到達温度を設定し、封止作業前にヒータの作業前温度を検出し、該作業前温度と前記目標到達温度との差を用いて、封止作業におけるヒータの通電時間を算出するので、ヒータへの通電時間を短縮して熱溶着に要する時間を短くすることができる。したがって、封止作業を繰り返し行う場合に効率よく封止作業を行うことができる。また、加熱封止包装機の電気使用量を減少するとともに、加熱封止包装機の温度上昇を防止することができ、ひいては加熱封止包装機の製品寿命を延長することができる。
【００１４】
また、前記設定値と、設定値に応じて決められた基準封止後到達温度とを用いて目標到達温度を算出するので、同じ設定値を入力することで、いつでも同じ目標到達温度を算出することができる。したがって、包装袋の材質や厚さ等が異なる封止条件ごとに、最適な封止状態が得られた設定値を予め調べて、封止作業時にこの設定値を入力すれば、封止作業に適したヒータの温度を再現し易い。このことから、常に良好な封止状態で作業を行い易くすることができる。
【００１５】
さらに、一つの設定値に対して複数の補正用基準封止後到達温度を設定し、入力される補正値に基づいて補正用基準封止後到達温度を選択し、前記設定値と選択された補正用基準封止後到達温度とを用いて目標到達温度を算出するので、目標到達温度の補正を行って、封止作業時のヒータの温度を調整することができる。したがって、封止作業の環境や包装袋の厚さのバラつき等があっても、良好な封止状態が得られるように設定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。以下の実施形態では、加熱封止包装機の代表例として、包装袋内を直接脱気した後に不活性ガス等を充填してから袋の開口部を熱溶着により封止するガス充填包装機であって、ヒータを瞬間的に通電して加熱することで開口部を熱溶着させる、所謂インパルスシーラと称されるタイプのガス充填包装機を例示して説明する。図１は、ガス充填包装機の全体外観を示す斜視図、図２はガス充填包装機の正面図、図３はその側面図、図４はガス充填包装機の内部構造を示す主要部の模式図、図５はガス充填包装機における封止機構部および袋押さえ部材の一例を示す要部拡大図である。
【００１７】
ガス充填包装機１は、筐体２の上部に、載置トレイ２９を筐体２の後方に向かって下り傾斜させた状態で設けるとともに、筐体２の後半寄りの両側に配置した支軸９を中心として開閉可能なカバー状のアーム３を設け、該アーム３が被さって区画される包装領域４内の筐体前面寄りには、複数のガスノズル５を筐体２の後方に向けて設けるとともに、ガスノズル５の先端近傍に、包装袋２１の開口部を封止する封止機構部６を設け、筐体２内には真空ポンプ１９，制御装置８１（図８参照）などを設け、アーム３の自由端側に位置する筐体２の前面に操作部７を設けてある。
【００１８】
包装領域４は、矩形皿状の基台プレート８と、この基台プレート８の上面を覆うように開閉するアーム３とによって囲まれる。そして、アーム３は、基端に設けた支軸９により基台プレート８に対して回動（開閉）自在に支持され、筐体２の側面に設けたロック機構１０により閉止状態でロックされるように構成されている。ロック機構１０は、図２及び図３に示すように、アーム３の先端カバー部分内の一側に設けられたピン１１に、基台プレート８の一側において回動するように設けられたフック１２が係合することによりロックされるように構成されている。そして、フック１２の操作は、屈曲させたフック基端部１２ａを、回動軸１３を支点としてソレノイド１４により回動させることにより行う。
【００１９】
アーム３は、支軸９の近傍のアーム基端部３ａに取り付けられたスプリング１５によって常に開放方向に付勢されており、ロック機構１０のフック１２をピン１１から解除すると、アーム３は自動的に開放するように構成されている。また、アーム３が包装領域４を上方から被さるようにして閉じられたときには、アーム基端部３ａがリミットスイッチ１６に接触して、アーム３の閉状態を検知するように成っている。
【００２０】
包装領域４の開放側端部（前部）近くには、基台プレート８から起立するようにガスブロック１７が設けてあり、このガスブロック１７の上端部には包装領域４の内部へ向けて略水平に複数のガスノズル５が突設されている。ガスブロック１７は減圧駆動室１８を介して、真空ポンプ１９の吸引系２０と気密接続されている。
【００２１】
図５に示すように、被包装物２２を収納した包装袋２１の開口部内に挿入するガスノズル５の上方および下方には、包装袋２１の開口部にガスノズル５を挿入した際に、そのノズル挿入位置の袋部分外面を上下から挟持する袋押さえ部材２３ａ，２３ｂを設けており、これにより包装袋２１のずれを防止して、真空ポンプ１９による脱気作業を確実ならしめている。下部の袋押さえ部材２３ａは、ガスノズル５を配設したガスブロック１７のノズル直下に起立するように配された逆Ｌ字状のステー２４の上面に設けている。また、上部の袋押さえ部材２３ｂは、上部封止ブロック３１ｂからノズル直上に突き出すように斜めに配されたステー２５の下面に設けている。なお、上部の袋押さえ部材２３ｂを設けるステー２５は、ピン４５等を介して上部封止ブロック３１ｂに固定されており、上下の袋押さえ部材２３ａ，２３ｂは封止ブロック３１ａ，３１ｂの略全幅に亘って設けられている。なお、本実施形態では、これら上下の袋押さえ部材２３ａ，２３ｂとして、ゲル部材４０が装着してある。
【００２２】
また、ガスノズル５は、袋押さえ部材２３ａ，２３ｂによる挟持部分５２を上下に偏平させた形状に形成しており、これにより袋押さえ部材２３ａ，２３ｂが包装袋２１を介してガスノズル５の外周に密着し易くなり、また包装袋２１の開口部がガスノズル５から離脱するのを防止することができる。
【００２３】
さらに、このガスノズル５は、そのノズル口５１が上下に回動するように、ノズル基部側を支点５０として首振り可能に設けており、ガスノズル５を上方へ首振り回動させれば、包装袋２１の開口部にガスノズル５を挿入した状態で容易に包装袋２１をセットすることができるように構成されている。
【００２４】
また、ガスノズル５から真空ポンプ１９への経路には分岐を設け、この分岐路には、脱気した包装袋２１内へ不活性ガス（窒素等）や酸素などの充填ガスをガスノズル５を介して注入するためのガスボンベが気密接続してある。したがって、包装袋２１の開口部にガスノズル５を挿入し、アーム３を被せてロックした状態で真空ポンプ１９を作動すると、食品等の被包装物２２を収納した包装袋２１内の空気をガスノズル５を介して脱気することができ、脱気が終了したならばガスノズル５を介してガスボンベ内のガスを包装袋２１内に充填することができる。なお、脱気及びガス充填の操作については後述する。
【００２５】
図５に示すように、包装領域４の前部における袋押さえ部材２３ａ，２３ｂの近傍には封止機構部６を設け、包装領域４の奥側（後部、即ち図３において右側）には、被包装物２２を収納した包装袋２１の移動を防止するとともに、封止機構部６により封止する包装袋２１の位置を規制して安定させるための突き当て板２７および幅規制板２８を配設した載置トレイ２９がガスノズル５とは反対側の奥に向けて下り傾斜させた状態で設けてある。この載置トレイ２９に被包装物２２を収納した包装袋２１を載置すると、包装袋２１の開口部近傍の封止部（熱溶着する帯状部分）が封止機構部６の所定位置に安定して静止する。
【００２６】
次に、封止機構部６について説明する。
封止機構部６は、図４に示すように、基台プレート８の前端部分に設けた減圧駆動室１８のダイヤフラム３４に下端を接続した昇降機構３０の昇降ロッド３０ａを包装領域４内に起立し、該昇降ロッド３０ａの上端に下部封止ブロック３１ａを固定し、アーム３のカバー部分の天部に上部封止ブロック３１ｂを下部封止ブロック３１ａに対向する状態で設けてある。そして、これらの封止ブロック３１ａ，３１ｂは包装領域４の幅方向に長尺なヒータブロックとして構成されている。また、下部封止ブロック３１ａおよび上部封止ブロック３１ｂの圧接面には板状のゴム部材を介して線状あるいは細い帯状のヒータ３２が幅方向に沿って配してあり、昇降機構３０により下部封止ブロック３１ａを上昇させて上部封止ブロック３１ｂ側に圧接するように構成されている。
【００２７】
減圧駆動室１８には、戻しスプリング３３によりダイヤフラム３４と昇降ロッド３０ａが下向きに付勢されており、減圧駆動室１８内を減圧すると、戻しスプリング３３の付勢力に抗してダイヤフラム３４が上昇し、その結果、下部封止ブロック３１ａを上昇させるように成っている。したがって、下部封止ブロック３１ａが上昇すると、包装袋２１の開口部を挟んだ状態で上部封止ブロック３１ｂに押し付けることができ、この状態でヒータ３２に通電して加熱すると、間に挟んだ包装袋２１を熱溶着して封止（密封）することができる。
【００２８】
なお、本実施形態におけるガス充填包装機１には、減圧駆動室１８に大気を導入する、すなわち大気開放するための大気開放弁５５（図８参照）が備えられている。したがって、この大気開放弁５５を開放すると、戻しスプリング３３の付勢力により下部封止ブロック３１ａが下降して元の位置に復帰する。
【００２９】
図６は、本実施形態における封止ブロックの基本的構造を示す模式図である。図示するように、下部封止ブロック３１ａおよび上部封止ブロック３１ｂの本体は略台形板状を呈するアルミニウム製のヒータブロック６１により構成してあり、これらヒータブロック６１、６１の圧接面にはそれぞれフェノール樹脂等の樹脂板（ベーク板）６２を介してシリコンゴム６３を装着し、このシリコンゴム６３上にヒータ３２を張設するとともに、該ヒータ３２を絶縁布６５で覆っており、この絶縁布６５を介して、包装袋２１の上下のフィルムにヒータ３２の熱を伝達する。そして、上部封止ブロック３１ｂの一端部には、ヒータ３２に接触する状態で温度センサ６６（本発明の温度検出手段に相当）を配設し、ヒータ３２の温度を検出できるように構成されている。
【００３０】
図７は、本実施形態における上部封止ブロックの具体的構造を示しており、（ａ）はその組立正面図、（ｂ）はその組立平面図、（ｃ）はセンサ固定金具の組立斜視図である。図示するように、本実施形態における上部封止ブロック３１ｂは、その本体としてのヒータブロック６１の圧接面にベーク板６２を介してシリコンゴム６３を装着し、絶縁布６５、６５間に帯状のヒータ３２を張設している。そして、ヒータブロック６１の一端部には、三角形状を呈する取付け基部７０をネジ固定するように成っており、この取付け基部７０に先端部が屈曲した張設板７１、センサ固定金具７２、及び金属板７３を下から順にネジ固定するとともに、この金属板７３上にヒータ３２に通電するためのリード線７４をネジ固定し、このリード線７４に接続されたヒータ３２を張設板７１に沿って設けることにより、該ヒータ３２は張設板７１の先端部を屈曲支点としてシリコンゴム６３上に絶縁布６５を介して張設してある。そして、センサ固定金具７２は、温度センサ６６を取り付けるための金具であり、その先端部には一対の相対向する支持部７２ａ、７２ｂを形成し、該支持部７２ａ、７２ｂに穿設した挿通孔７３に温度センサ６６を挿通支持するように構成されている。なお、本実施形態では、温度センサ６６として、例えばサーミスタを採用しており、取付け基部７０におけるセンサ固定金具７２等の組立て部品は保護カバー７５によって覆われ、温度センサ６６等の破損を防止している。
【００３１】
このような構成のセンサ固定金具７２によりヒータ３２を支持し、張設板７１及び金属板７３とともに取付け基部７０へ取り付けた状態では、ヒータ３２が張設板７１の先端部で屈曲した後に温度センサ６６に外側から密着することになる。したがって、接着剤等を用いないで温度センサ６６をヒータ３２に密着させることができるので、必要に応じて分解および組立を行うことができる。このことから、断線したヒータ３２を交換する等のメンテナンス作業を容易に行うことができる。
【００３２】
また、下部封止ブロック３１ａおよび上部封止ブロック３１ｂの圧接面には、図５に示すように、包装袋２１の封止部よりも収納部側に位置する非加熱部分（積極的には加熱しない部分）を押さえる押圧挟持部を配している。本実施形態では、この押圧挟持部として、下部封止ブロック３１ａおよび上部封止ブロック３１ｂの相対向する圧接面のいずれか一面において、ヒータ３２よりも包装袋２１の収納部側に位置する面に突起部３６を設けてある。突起部３６は、上部封止ブロック３１ｂの圧接面の端部（ガスノズルとは反対側の端部）に該ブロック３１ｂの長手方向に沿って固定した金属線により構成してある。上述したように、この金属線３６は包装袋２１の封止部よりも収納部側の非加熱部分を押さえるように成っており、下部封止ブロック３１ａを上昇させて上部封止ブロック３１ｂに圧接すると、下部封止ブロック３１ａの圧接面に装着されたゴム部材を窪ませることになり、これにより間に挟持した包装袋２１の非加熱部分を他の圧接面よりも強い力で挟持できる。したがって、この強い挟持力により、ガス充填による膨張力に起因する引っ張り力が下部封止ブロック３１ａと上部封止ブロック３１ｂとの両圧接面に挟まれた包装袋２１の封止部に作用することを阻止することができる。
【００３３】
次に、ガス充填包装機１の制御系について説明する。
図８に示す制御系８０において、制御装置８１（本発明の制御手段、目標到達温度設定手段、及び通電時間算出手段に相当）はガス充填包装機１の動作を制御するコントローラとして機能し、各種の操作のための制御ルーチン等を記憶したＲＯＭ８２（本発明の基準封止後到達温度記憶手段に相当）とＣＰＵ８３等を備えている。また、制御装置８１は、ヒータ３２と温度センサ６６とを接続し、温度センサ６６からヒータ３２の検出温度を入力できるように、また、ヒータ３２へは後述する通電時間（最適シール時間）に亘って通電できるように構成されている。その他、制御装置８１には、大気開放弁５５およびロック機構１０のソレノイド１４が電気的に接続されている。
【００３４】
さらに、制御装置８１は、前述した操作部７を電気的に接続し、該操作部７から封止操作、詳しくはヒータ３２により熱溶着を行う際の設定時間（本発明の設定値に相当）を入力できるように構成されている。この設定時間は、封止作業（すなわち、１回毎の封止を行う作業）の際にヒータ３２に通電する時間の目安として入力する値、具体的には、作業者が希望するヒータ３２への通電時間の上限値となる。実際にヒータ３２に通電する時間は、設定時間やＲＯＭ８２上の基準到達温度、温度センサ６６から得られたヒータ３２の検出温度の数値に基づいて制御装置８１により算出される。なお、ヒータ３２への通電時間の算出過程については、後で詳細に説明する。
【００３５】
そして、ＲＯＭ８２には、図９に示す温度テーブルのデータがあらかじめ記憶されている。この温度テーブルでは、操作部７から入力可能な設定時間を０．１〜４．０〔ｓｅｃ〕までの範囲において０．１〔ｓｅｃ〕刻みに設定し、各設定時間に対応する基準シール後到達温度〔℃〕（本発明の基準封止後到達温度に相当）が与えられている。この基準シール後到達温度は、ヒータ３２への通電時間を算出する際に使用する数値であり、デフォルト値として仮定した初期状態、すなわち通電する前のヒータ３２の温度（基準シール前温度）が５℃の状態から、デフォルト値として設定した基準時間（本実施形態では、１．２〔ｓｅｃ〕）の経過後に、ヒータ３２をどのくらいの温度に到達させるかを示したものである（図１０参照）。また、この基準シール後到達温度は、実測に基づいて算出された経験値であり、設定時間までヒータ３２を通電して封止作業をした際に、良好な（仕上がり具合のよい）熱溶着状態が得られた時のデータに基づいて決定されている。すなわち、基準シール後到達温度は、良好な熱溶着状態が得られた時の温度上昇率でヒータ３２を通電した場合に、基準時間が経過したときに到達する温度を採用している。
【００３６】
さらに、ＲＯＭ８２は、上記した基準シール後到達温度に加えて、図１１に示すように、基準シール後到達温度に０．５℃、１．０℃、１．５℃…と差分値を増加したプラス側補正値を補正用基準シール後到達温度（本発明の補正用基準封止後到達温度に相当）として記憶している。また、ＲＯＭ８２は、基準シール後到達温度に０．５℃、１．０℃、１．５℃…と差分値を減少したマイナス側補正値を補正用基準シール後到達温度として記憶している。このように、ＲＯＭ８２は、作業者が入力した一つの設定時間に対して複数の補正用基準シール後到達温度を記憶している。なお、本実施形態のＲＯＭ８２は、５種類のプラス側補正値の温度テーブルおよび４種類のマイナス側補正値の温度テーブル、合わせて９種類の温度テーブルの補正用基準シール後到達温度を記憶しているが、本発明はこれに限らない。また、差分値も０．５℃の倍数に限定されず、適宜数値を設定してもよい。
【００３７】
次に、ガス充填包装機１による一連の封止作業について説明する。
載置トレイ２９上に食品等の被包装物２２を収納した包装袋２１を載置するが、その際、ガスノズル５を、支点５０を軸として上方へ首振り回動させた状態で、包装袋２１の開口部にガスノズル５のノズル口５１を挿入し、再びガスノズル５を下方へ首振り回動させて包装袋２１をセットする。
【００３８】
次に、操作部７により、制御装置８１へ封止操作の設定時間〔ｓｅｃ〕を、例えば、０．１〜４．０の範囲で入力する。そして、アーム３を被せてロック機構１０によりロックするとリミットスイッチ１６がオンとなり、このリミットスイッチ１６からの検出信号を受けて制御装置８１が流路切替弁（図示せず）を真空ポンプ１９側に切り換え、ガスノズル５を介して包装袋２１内を脱気する（脱気工程）。その際、ガスノズル５の上下に配された袋押さえ部材２３ａ，２３ｂがノズル挿入位置の袋部分を上下から挟持する。
【００３９】
そして、制御装置８１が流路切替弁をガスボンベ側に切り換えてガスノズル５から包装袋２１内へ不活性ガスや酸素等を充填する（ガス充填工程）。この場合にも、上述したと同様に、ガスノズル５の上下に配された袋押さえ部材２３ａ，２３ｂがノズル挿入位置の袋部分を上下から挟持しており、上下の袋押さえ部材２３ａ，２３ｂが包装袋２１を介してガスノズル５の周囲に気密性良く密着し、またガスの充填圧力によって包装袋２１の開口部がガスノズル５から離脱するのを防止する。
【００４０】
ガス充填工程が終了すると、制御装置８１は、封止作業に入る前のヒータ３２の温度を温度センサ６６により検出する。ヒータ３２の温度を検出したならば、ガス充填包装機１は、包装袋２１の開口部を封止する封止作業を開始する。具体的には、袋押さえ部材２３ａ，２３ｂがノズル挿入位置の袋部分を挟持した状態で、制御装置８１が脱気弁（図示せず）を切り換えて減圧駆動室１８を減圧し、下部封止ブロック３１ａが上昇して上部封止ブロック３１ｂとの間に包装袋２１の封止部を挟み付けるとともに、突起部３６が包装袋２１の非加熱部分を強い圧力で押圧挟持する。
【００４１】
この状態で熱溶着工程に移行し、制御装置８１は、ヒータ３２への通電時間を算出し、この通電時間に亘ってヒータ３２へ通電する。ここで、具体的にヒータ３２への通電時間の算出過程を説明すると、操作部７から設定時間が入力されると、制御装置８１は、ＲＯＭ８２の温度テーブルから設定時間に対応した基準シール後到達温度を選択し（読み込み）、この基準シール後到達温度〔℃〕と設定時間〔ｓｅｃ〕とを下記式１に代入して、ヒータ３２が設定時間後に到達する温度の目標値、すなわち目標到達温度〔℃〕を求める（図１０参照）。
目標到達温度＝〔（基準シール後到達温度−基準シール前温度）×設定時間／基準時間〕＋基準シール前温度…式１
【００４２】
さらに、制御装置８１は、上記温度センサ６６により通電前のヒータ３２の温度を検出して実測シール前温度〔℃〕（本発明の作業前温度に相当）とし、該実測シール前温度と目標到達温度とを下記式２に代入して、実際にヒータ３２へ通電する通電時間（最適シール時間）〔ｓｅｃ〕を決定する。
通電時間＝（目標到達温度−実測シール前温度）×設定時間／（目標到達温度−基準シール前温度）…式２
【００４３】
なお、上記式２より、実測シール前温度と基準シール前温度（本実施形態では５℃）とが等しい場合、通電時間は、設定時間と等しくなる。また、実測シール前温度が基準シール前温度よりも高い場合、通電時間は、設定時間よりも短くなる。本実施形態では、基準シール前温度を５℃に設定しているので、実測シール前温度が５℃以上となる状態、例えば、２０℃程度に空調された屋内での封止作業においては、通電時間が設定時間よりも短くなる。すなわち、制御装置８１は、設定時間よりも長くヒータ３２を通電することがない。
【００４４】
上記のように目標到達温度と実測シール前温度との差を用いて通電時間を算出するので、封止温度の最適化を図ってシールの確実性を高められることは勿論のこと、ヒータ３２への通電時間を短縮して熱溶着に要する時間を短くすることができる。したがって、効率よく封止作業を行うことができる。また、ガス充填包装機の電気使用量を減少するとともに、ガス充填包装機のヒータトランス等（図示せず）の温度上昇を防止することができ、ひいてはガス充填包装機の製品寿命を延長することができる。
【００４５】
このように通電時間が算出された後、ヒータ３２が通電されて発熱すると、この熱により、下部封止ブロック３１ａと上部封止ブロック３１ｂとの間に挟みつけられた包装袋２１の封止部が熱溶着される。このとき、包装袋２１は、非加熱部分を突起部３６で挟持されているので、ガス充填による膨張力に起因する引っ張り力の影響を受けることがない。
【００４６】
ヒータ３２への通電時間が経過して熱溶着工程が終了すると、制御装置８１は、ヒータ３２への通電を遮断して冷却工程を所定時間に亘って行う。その後、制御装置８１が大気開放弁５５を開くので減圧駆動室１８内の圧力が大気圧に復帰し、戻しスプリング３３の付勢によって下部封止ブロック３１ａが下降して封止作業を終了する。そして、包装袋２１の封止が終了すると制御装置８１がロック機構１０のソレノイド１４を励磁するので、フック１２が回動してピン１１から外れてロックを解除する。したがって、アーム３を上昇してから包装袋２１を取り出すことができる。
【００４７】
従来では、単に１回毎の封止作業の時間を短縮しようとすると、冷却工程に要する時間を短縮しがちであった（図１２中点線のグラフを参照）。したがって、包装袋の材質が十分に固化する温度よりもヒータ３２および熱溶着箇所の温度が高い状態（Ｄ点）で包装袋を取り出してしまって、封止したはずの開口部が十分に固化せずに開いてしまう虞があった。しかしながら、本実施形態のガス充填包装機１は、ヒータ３２への通電時間を制御することにより、封止作業の時間を従来よりも短縮することができ、しかも、熱溶着工程に要する時間を短縮できるので、熱溶着工程で短縮した時間分を冷却工程の時間に費やすことで、十分に熱溶着部分を固化させるように冷却工程を行うことができる。したがって、封止作業の時間を短縮しながらも、包装袋を十分に封止することができる。
【００４８】
さらに、反復繰り返して包装袋を封止する場合には、新たに包装袋を上記した手順でセットして、脱気工程、ガス充填工程、熱溶着工程、冷却工程を繰り返し、毎回封止作業を行う。なお、制御装置８１は、封止作業の終了後も入力された設定時間の値を維持し、改めて操作部７から入力し直されたときに設定時間を更新する。したがって、包装袋２１の厚さや材質などが前回と変わらない場合では、制御装置８１は、設定時間を再入力しなくても式１により前回と同じ目標到達温度を算出することができる。
【００４９】
また、上記式２において、温度センサ６６から入力された実測シール前温度を通電時間の算出要素としているので、前回の熱溶着工程後の残留温度を考慮して、次回（第２回目）以降の通電時間をさらに短くすることができる。
【００５０】
詳しく説明すると、制御装置８１は、図１２に示すように、初回（前回）の熱溶着工程ではヒータ３２を作業開始温度（例えば室温）Ｓから封止状態が良好に仕上がり易い温度（目標到達温度に近い温度）のＡ点まで上昇させて熱溶着工程を完了するまでにｔ１時間を要する。そして、前回の熱溶着工程が終わって次回の熱溶着工程の初期状態では、冷却工程Ｂにおいて溶着した封止部分を固化させた後でもヒータ３２およびヒータブロック６１がある程度熱した状態になっている。すなわち、ヒータ３２は、Ｓ点よりも高いＣ点の温度を有している。このＣ点の温度を実測シール前温度として式２に代入して、制御装置８１が通電時間を算出し、ヒータ３２に通電すれば、ヒータ３２は、Ｃ点から温度上昇して、再び封止状態が良好に仕上がり易い温度のＡ′点まで、ｔ１よりも短いｔ２時間の間だけ通電するだけで済む。
【００５１】
さらに、制御装置８１は、ＲＯＭ８２に基準シール後到達温度を設定時間毎に記憶しているので、同じ設定時間を操作部７から入力すれば、いつでも同じ目標到達温度を算出することができる。したがって、例えば、包装袋の材質や厚さ等が異なる封止条件毎に、最適な封止状態が得られた設定時間を予め調べておき、封止作業前に、これから封止する包装袋の条件に合わせて設定時間を入力すれば、いつでも同じように、包装袋を仕上がり良く封止することができる。
【００５２】
また、封止作業前に操作部７から補正値を入力すれば、制御装置８１は、複数の補正用温度テーブルからどの補正用温度テーブルを選択するかを設定する。さらに、設定時間を入力することで、制御装置８１は、あらかじめ選択した補正用温度テーブルから、設定時間に対応する補正用基準シール後到達温度を選択し、この補正用基準シール後到達温度を式１に代入して、目標到達温度を算出する。算出された目標到達温度は、図９に示す標準の温度テーブルの基準シール後到達温度から求めた目標到達温度との間に差分を生じ、熱溶着工程におけるヒータ３２の到達温度を調整することができる。したがって、封止作業の環境や包装袋の厚さのバラつき等があっても、補正値をあらかじめ入力することによって良好な封止状態が得られるようにガス充填包装機１を調整することができる。
【００５３】
なお、ヒータ３２の温度を実測シール前温度として検出するタイミングは、上記した実施形態に限らず、例えば、封止ブロック３１ａ，３１ｂが包装袋２１の封止部を挟み付けるのと同時でもよいし、封止ブロック３１ａ，３１ｂが包装袋２１の封止部を挟み付けた直後でもよい。しかしながら、上記実施形態のように、包装袋２１の封止部が挟み付けられる直前、言い換えると、封止作業が開始する直前にヒータ３２の温度を検出すれば、前回の封止作業までにヒータ３２に蓄積された熱を包装袋２１に逃がさない状態でヒータ３２の温度を検出することができるので好適である。すなわち、ヒータ３２の温度が高い状態で検出して、目標到達温度と実測シール前温度との温度差を小さくし、通電時間を短縮して熱溶着に要する時間を短くすることができる。
【００５４】
また、上記実施形態では、制御装置８１は、実測シール前温度を、封止作業毎に検出したが、これに限らない。例えば、制御装置８１は、過去数回の実測シール前温度を記憶し、この実測シール前温度の変動が許容範囲内であれば、ヒータ３２の封止作業前の温度がほぼ安定していると判断して、複数回の封止作業に対して１回の割合で実測シール前温度を温度センサ６６により検出するようにしてもよい。
【００５５】
そして、上記の実施形態では、ガスノズル５がガス充填を行うだけでなく、脱気手段の一要素（吸気口）として機能しているが、本発明に用いるガス充填包装機はこれに限るものではなく、別個に脱気用のノズルを設け、ガス充填手段と脱気手段との機能を分けるように構成してもよい。また、ヒータ３２は、熱伝達良く構成されていれば、上下の封止ブロック３１ａ，３１ｂのいずれか一方の圧接面に配されていればよい。そして、ガスノズル５から充填するガスは、窒素ガスなどの不活性ガスや酸素に限らず、必要に応じて適宜選択してもよい。
また、上記の実施形態では、包装領域が大気開放であるが、この包装領域をチャンバー内に設定して、真空包装できるように、すなわち、熱溶着して封止する封止機構部を備えた真空包装機を兼ねた加熱封止包装機に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】ガス充填包装機の全体外観を示す斜視図である。
【図２】ガス充填包装機の正面図である。
【図３】ガス充填包装機の側面図である。
【図４】ガス充填包装機の内部構造を示す主要部の模式図である。
【図５】ガス充填包装機における封止機構部および袋押さえ部材の一例を示す要部拡大図である。
【図６】封止ブロックの基本的構造を示す模式図である。
【図７】上部封止ブロックの具体的構造を示しており、（ａ）はその組立正面図、（ｂ）はその組立平面図、（ｃ）はセンサ固定金具の組立斜視図である。
【図８】ガス充填包装機の制御系を示す概略図である。
【図９】設定時間と基準シール後到達温度との関係を示した温度テーブルである。
【図１０】基準時間と基準シール後到達時間との関係、および設定時間と目標到達温度との関係を示した説明図である。
【図１１】設定時間と補正用基準シール後到達温度との関係を示した補正用温度テーブルである。
【図１２】通電時間とヒータ温度との関係図である。
【符号の説明】
【００５７】
１  ガス充填包装機
２  筐体
２ａ  右側パネル
２ｂ  左側パネル
３  アーム
３ａアーム基端部
４  包装領域
５  ガスノズル
６  封止機構部
７  操作部
８  基台プレート
９  支軸
１０  ロック機構
１１  ピン
１２  フック
１２ａ  フック基端部
１３  回動軸
１４  ソレノイド
１５  スプリング
１６  リミットスイッチ
１７  ガスブロック
１８  減圧駆動室
１９  真空ポンプ
２０  吸引系
２１  包装袋
２２  被包装物
２３ａ，２３ｂ  袋押さえ部材
２４，２５  ステー
２７  突き当て板
２８  幅規制板
２９  載置トレイ
３０  昇降機構
３０ａ  昇降ロッド
３１ａ  下部封止ブロック
３１ｂ  上部封止ブロック
３２  ヒータ
３３  戻しスプリング
３４  ダイヤフラム
３６  押圧挟持部（突起部、金属線）
４０  ゲル部材
４１，４２  固定具
４３  ブラケット
４４  ピン孔
４５  ピン
５０  支点
５１  ノズル口
５５  大気開放弁
６１  ヒータブロック
６２  樹脂板
６３  シリコンゴム
６５  絶縁布
６６  温度センサ（温度検出手段）
７０  取付け基部
７１  張設板
７２  センサ固定金具
７２ａ，７２ｂ  支持部
７３  金属板
７４  リード線
７５  保護カバー
８０  制御系
８１  制御装置
８２  ＲＯＭ
８３  ＣＰＵ
【図１】
2005112374.tif 000003
【図２】
2005112374.tif 000004
【図３】
2005112374.tif 000005
【図４】
2005112374.tif 000006
【図５】
2005112374.tif 000007
【図６】
2005112374.tif 000008
【図７】
2005112374.tif 000009
【図８】
2005112374.tif 000010
【図９】
2005112374.tif 000011
【図１０】
2005112374.tif 000012
【図１１】
2005112374.tif 000013
【図１２】
2005112374.tif 000014