(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続的に搬送される帯状包装積層材料の一方の縁部の縦シール部面に、該帯状包装積層材料が筒状包装積層材料に成形され該帯状包装積層材料の他方の縁部を合せて接合し、内容物を充填して横シールし、該筒状包装積層材料を切断分離して容器に包装充填する装置であって、
少なくとも前記筒状成形及び前記の合せ接合における該帯状包装積層材料及び該筒状包装積層材料を無菌的に収容する無菌室と、
前記帯状包装積層材料の一方若しくは両方の縁部を、縦シールのために予熱する予熱手段と、
予熱された該縁部の内側表面である予熱表面の、外側かつ裏側の該縁部表面である外側裏面を臨み、該裏面の温度を測定して測定値信号を送信する裏面温度計と、
該測定値信号を受信し、予熱された該縁部の該予熱表面の温度を予測判定して該予熱手段に制御信号を送信する制御手段とを有する、
ことを特徴とする包装充填装置。
【請求項２】
前記予熱手段が、該縁部に対向するノズル用板及び、該ノズル用板に多数個形成されホットエアーを噴出するノズルを備え、
該予熱手段が、前記制御手段からの制御信号により、該ホットエアーの流量、温度及び／又は風向きを調整する、請求項１記載の包装充填装置。
【請求項３】
前記制御手段からの制御信号により、包装充填され、不良と判定された前記容器を排出する、請求項１記載の包装充填装置。
【請求項４】
予熱された該縁部の予熱表面に臨み、該予熱表面の温度を校正時に測定して基準測定値信号を送信する非接触赤外線放射型温度計を有する、請求項１記載の包装充填装置。
【請求項５】
連続的に搬送される帯状包装積層材料の一方の縁部の縦シール部面に、該帯状包装積層材料が筒状包装積層材料に成形され該帯状包装積層材料の他方の縁部を合せて接合し、内容物を充填して横シールし、該筒状包装積層材料を切断分離して容器に包装充填する方法であって、
少なくとも前記筒状成形のステップ及び前記の合せ接合のステップにおいて、該帯状包装積層材料及び該筒状包装積層材料を無菌的に無菌室に収容し、
前記帯状包装積層材料の一方若しくは両方の縁部を、予熱手段によって縦シールのために予熱し、
非接触赤外線放射型又は接触型裏面温度計を予熱された該縁部の内側表面である予熱表面の、外側かつ裏側の該縁部表面である外側裏面を臨ませ、該裏面の温度を測定して測定値信号を送信し、
非接触赤外線放射型温度計を予熱された該縁部の予熱表面に臨ませ、該表面の予熱表面温度を校正時に測定して基準測定値信号を送信し、
該測定値信号を受信した制御手段が、予熱された該縁部の該予熱表面の温度を、該測定値信号と該基準測定値信号との比較から予測判定して該予熱手段に制御信号を送信する、
ことを特徴とする包装充填方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飲料などを充填する包装充填装置及び包装充填方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
牛乳、ミネラルウォーター、茶、ジュース、スープ、アルコール類等の流動食品を収容する包装容器を製造する場合、ウェブ状（帯状）の包装積層材料が使用され、該包装積層材料がヒートシール、超音波シール等によってシールされることにより、包装容器が形成される。例えば、包装充填装置において、帯状包装積層材料の縁部にシーリングテープを前もって接合し、包装積層材料をチューブ状に成形し、チューブの内側から、チューブ状（筒状）包装積層材料の両縁部同士を、シーリングテープと共に押し当てて縦シール装置によって長手方向（縦方向）にシールした後、チューブ状の包装積層材料の中に液体食品を充填しながら、横シール装置によって横方向にシールして切断し、枕状の原型容器を形成し、該原型容器を更に所定の形状に成形して包装容器を完成させる。
【０００３】
前記包装充填装置において、この装置内を帯状包装積層材料が搬送され、帯状包装積層材料の縁部である縦シール部面に帯状包装材料の他端の縁部が合せられ、これらの材料が接合される。すなわち、チューブ状に成形された包装積層材料の両縁部同士を、縦シール装置によってシーリングテープと共に押し当てて縦シールする。
帯状包装積層材料の縁部面に他端の縁部を合せ接合する際、例えば、帯状包装積層材料の縁部に他端の縁部とを予熱し、これらを挟んで、一方側に、プレッシャローラを回転自在に配設して圧し、他方に、プレッシャローラによる圧力を受け、それに対向し、押さえ支持するようにカウンタローラを回転自在に配設する。
【０００４】
したがって、予熱された包装積層材料が搬送されるに伴って、前記プレッシャローラ及びカウンタローラが包装積層材料の両縁部同士を挟んだ状態で押圧されて回転させ、合せて接合する面がヒートシールされ接合される。（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】実公平０４−０５１１３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の包装充填装置において、縦シールの良否は、包装充填された容器のサンプルをラインから取り出し、容器をナイフ等で切断し、目視、種々の計測によって判定され、縦シールの制御パラメータの予熱手段の予熱温度、プレッシャローラの押圧力などを適宜変更している。サンプルのラインから取り出しというバッチ方式で行われている。
【０００６】
この発明は、縦シールの制御パラメータである予熱手段による縦シール部分の表面温度を、間接的にかつ正確に、連続的にモニタリングすることにより、検査員のサンプリングの手間を省き、運転中に即座にシール最適条件に設定変更できる包装充填装置及び包装充填方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の包装充填装置は、連続的に搬送される帯状包装積層材料の一方の縁部の縦シール部面に、帯状包装積層材料が筒状包装積層材料に成形され帯状包装積層材料の他方の縁部を合せて接合し、内容物を充填して横シールし、筒状包装積層材料を切断分離して容器に包装充填する装置であって、少なくとも筒状成形及びの合せ接合における帯状包装積層材料及び筒状包装積層材料を無菌的に収容する無菌室と、帯状包装積層材料の一方若しくは両方の縁部を、縦シールのために予熱する予熱手段と、予熱された縁部の内側表面である予熱表面の、外側かつ裏側の縁部表面である外側裏面を臨み、裏面の温度を測定して測定値信号を送信する裏面温度計と、測定値信号を受信し、予熱された縁部の予熱表面の温度を予測判定して予熱手段に制御信号を送信する制御手段とを有する、ことを特徴とする。
【０００８】
この発明の好ましい態様において、予熱手段が、縁部に対向するノズル用板及び、ノズル用板に多数個形成されホットエアーを噴出するノズルを備え、予熱手段が、制御手段からの制御信号により、ホットエアーの流量、温度及び／又は風向きを調整する。
【０００９】
この発明の好ましい態様において、制御手段からの制御信号により、包装充填され、不良と判定された容器を排出する。
【００１０】
この発明の好ましい態様において、予熱された縁部の予熱表面に臨み、予熱表面の温度を校正時に測定して基準測定値信号を送信する非接触赤外線放射型温度計を有する。
【００１１】
本発明の包装充填方法は、連続的に搬送される帯状包装積層材料の一方の縁部の縦シール部面に、帯状包装積層材料が筒状包装積層材料に成形され帯状包装積層材料の他方の縁部を合せて接合し、内容物を充填して横シールし、帯状包装積層材料を切断分離して容器に包装充填する方法であって、少なくとも筒状成形のステップ及びの合せ接合のステップにおいて、帯状包装積層材料及び筒状包装積層材料を無菌的に無菌室に収容し、帯状包装積層材料の一方若しくは両方の縁部を、予熱手段によって縦シールのために予熱し、非接触赤外線放射型又は接触型裏面温度計を予熱された縁部の内側表面である予熱表面の、外側かつ裏側の該縁部表面である外側裏面を臨ませ、裏面の温度を測定して測定値信号を送信し、非接触赤外線放射型温度計を予熱された縁部の予熱表面に臨ませ、表面の予熱表面温度を校正時に測定して基準測定値信号を送信し、測定値信号を受信した制御手段が、予熱された縁部の予熱表面の温度を、測定値信号と基準測定値信号との比較から予測判定して予熱手段に制御信号を送信する。
【発明の効果】
【００１２】
この発明による包装充填装置及び方法は、連続的に搬送される帯状包装積層材料の一方の縁部の縦シール部面に、帯状包装積層材料が筒状包装積層材料に成形され帯状包装積層材料の他方の縁部を合せて接合し、少なくとも筒状成形のステップ及びの合せ接合のステップにおいて、帯状包装積層材料及び筒状包装積層材料を無菌的に無菌室に収容し、内容物を充填して横シールし、帯状包装積層材料を切断分離して容器に包装充填する。
この装置・方法において、帯状包装積層材料が連続的に装置に供給され、連続的に、無菌的に、内容物が充填され成形された容器が製造される。
【００１３】
本発明の包装充填装置の特徴において、帯状包装積層材料の一方若しくは両方の縁部を、予熱手段によって縦シールのために予熱する。
ホットエアヒータ若しくは誘導加熱装置等である予熱手段が、帯状包装積層材料の一方若しくは両方の縁部を加熱し、加熱部分面が、例えば、熱シール性熱可塑性樹脂であれば、軟化若しくは溶融し、別の縦シール面と接合したとき、ヒートシールすることができるようになる。
【００１４】
非接触赤外線放射型又は接触型裏面温度計を予熱された縁部の内側表面であるの予熱表面の、外側かつ裏側の該縁部表面である外側裏面を臨ませ、裏面の温度を測定して測定値信号を送信する。好ましい態様において、非接触赤外線放射型温度計を予熱された縁部の予熱表面に臨ませ、表面の予熱表面温度を校正時に、測定して基準測定値信号を送信する。
予熱された縁部の内側表面である予熱表面の外側であって、その裏面の温度を、非接触式あるいは接触式の温度計（例えば非接触赤外線放射型温度計や熱電対タイプの非接触表面温度計、熱画像処理装置の解析結果、もしくは接触式ローラー型熱電対など）を使用して測定する。
縦シールされる部分の温度を直接測定する方がより測定温度の精度が高い。この発明において、シールされる包装材料の部分とは反対側のチューブ状包装材料の外側面温度を擬似的に、あるいは間接的にシールされるべき部分の温度として捉える。
【００１５】
この発明により、直接温度計をチューブの内側に入れる必要が無く簡便に測定できる。
直接温度計を包装材料のチューブの内側に入れないので、メンテナンス上でも設置上も簡易であり、効率的である。しかも、滅菌衛生的にもチューブ外側から測定であるので、不都合が少ない。
裏面の温度変化がある場合にはそれに基いて変化に追随しながら縦シール温度制御を行うことが可能となる。縦シール状況がより正確に把握できることになる。
定期的に若しくは不定期に、又は、不都合が生じた場合に、予熱された縁部の予熱表面の温度とその裏面の温度との相関関係を、校正時に、再設定することができる。
【００１６】
本発明の好ましい態様において、予熱された縁部の予熱表面を臨み、予熱表面の表面温度を校正時に測定して基準測定値信号を送信する非接触赤外線放射型温度計を備える。
赤外線放射型温度計とは、全ての物体はその表面から何らかの熱エネルギーを放射することを利用する。放射温度計は、その熱エネルギーの量（強度または輝度）を非接触で測定し、温度換算することで物体の温度を測定する。そのため放射温度計は非接触温度計と表現される。上記のエネルギーは温度が低いほど長い波長となる。通常は０．７５〜２．５μｍを近赤外、２〜２５μｍを中赤外、２μｍ〜１ｍｍを遠赤外と呼び、それ以上は電波となり、放射温度計は通常、０．７〜１４μｍの波長帯を使用し、赤外線温度計とも呼ばれる。
【００１７】
本発明の包装充填の特徴において、測定値信号を受信し、予熱された縁部の表面温度を予測判定して予熱手段に制御信号を送信する制御手段を有する。
別の態様において、測定値信号を受信した制御手段が、予熱された縁部の予熱表面の温度を、測定値信号と基準測定値信号との比較から予測判定して予熱手段に制御信号を送信する。
好ましい態様において、予熱手段が、縁部に対向するノズル用板及び、ノズル用板に多数個形成されホットエアーを噴出するノズルを備え場合、予熱手段が、制御手段からの制御信号により、ホットエアーの流量、温度及び／又は風向きを調整することができる。
また、予熱手段が、誘導加熱装置であれ、その装置の出力を調整することができる。
【００１８】
更に、制御手段からの制御信号により、包装充填され、不良と判定された容器を排出することもできる。
上述のように、縦シールの制御パラメータである予熱手段による縦シール部分の表面温度を、間接的にかつ正確に、連続的にモニタリングすることにより、検査員のサンプリングの手間を省き、運転中に即座にシール最適条件に設定変更できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、この発明による一実施例の包装充填装置の予熱手段の一部断面概略図である。図２は、この発明に使用できる包装充填装置の一例を示す概略斜視図である。図３は、図１に示す裏面温度計と予熱表面温度計との配置を示す筒状（チューブ状）包装材料断面図である。図４は、裏面温度と予熱表面温度との相関関係である温度変化を示すグラフである。
【００２０】
図２に示されるように、帯状包装積層材料１は、リールの状態で包装充填装置に収容される。包装積層材料１は、紙基材及び紙基材の両面にポリエチレン樹脂が積層された可撓性の積層体から成り、アルミニウム箔、ガスバリヤ性樹脂等から成るバリヤ層が形成され、文字模様等の印刷が施される。
【００２１】
繰り出された包装積層材料１は、搬送手段によって連続的に搬送され、ベンディングローラ、ダンパローラ等を経て、シーリングテープ貼着装置３に送られ、包装積層材料１の一方の縁部に沿ってシーリングテープ２が貼着される。
帯状包装積層材料１の縁部にシーリングテープ２を前もって接着する際、帯状包装積層材料とシーリングテープ２とを挟んで、一方側に、プレッシャローラを回転自在に配設して圧し、他方に、プレッシャローラによる圧力を受け、それに対向し、押さえ支持するようにカウンタローラを回転自在に配設する。
包装積層材料が搬送されるに伴って、プレッシャローラ及びカウンタローラが包装積層材料及びシーリングテープを挟んだ状態で押圧されて回転させ、縦シール部の合せ面がシールされ接着される。
【００２２】
包装積層材料１は、殺菌槽４に送られ、殺菌槽４において過酸化水素等の殺菌液によって殺菌される。包装積層材料１は、エアナイフ５に送られ、エアナイフ５によって乾燥させられた後、無菌室４０に送られる。そして、包装積層材料１は、成形リング６、その他の成形リングによって徐々に変形させられてチューブ状（筒状）の形状にされる。包装積層材料１は、縦シール装置の予熱手段８からのホットエアーによって予熱されて、縦方向にシールされ、充填パイプ７を介して供給された流動性食品がチューブ状包装積層材料１内に充填される。ホットエアーは帯状包装積層材料の縁部を加熱する。
筒状成形のステップ及び予熱・シールステップにおいて、包装積層材料を無菌的に無菌室４０で被い一時的に収容する。
【００２３】
包装積層材料１は、予熱手段８からのホットエアーによって予熱される。縦シール装置の一例を示す図１を参照して説明すると、予熱手段８は、ガイドロール２６で包装積層材料の縁部一端１ａを案内しながら、縁部一端１ａをホットエアーノズル２４で加熱し、ホットエアーノズル２４の裏面で縁部一端１ｂも案内する。
図１の下部に示すように、次いで、プレッシャローラ２０とカウンタローラ２１とによって、縦方向にシールする。
【００２４】
プレッシャローラとカウンタローラは、チューブ状に成形された包装積層材料１の両縁部１ａ、１ｂ同士を、シーリングテープと共に押し当てる。
この例のプレッシャローラ２０は、バネを介して充填パイプ７に支持される。バネの弾性力によって、予熱手段８により加熱された縦シール部１ａ及び１ｂを筒内側から圧する。他方、カウンタローラ２１は、縦シール部１ａ及び１ｂを挟んでプレッシャローラ２０と対向し、筒外側から押さえる。その結果、熱と圧力で縦シールを得ることができる。
【００２５】
この態様の包装充填装置は、非接触赤外線放射型又は接触型裏面温度計を予熱された縁部の内側表面である予熱表面の、外側かつ裏側の縁部表面である外側裏面を臨ませて、設置する。
非接触赤外線放射型又は接触型裏面温度計は、裏面の温度を測定して測定値信号を送信する。
図１に示す態様では、裏面温度計３０を予熱された縁部１ａ表面である予熱表面の、外側かつ裏側の縁部表面である外側裏面１cを臨ませて、設置する。
この態様において、非接触赤外線放射型温度計３１を予熱された縁部の予熱表面１ａに臨ませ、設置する。この温度計３１は、表面１ａの予熱表面温度を校正時に測定して基準測定値信号を送信する。
非接触赤外線放射型温度計３１のセンサ面が、予熱された縁部の表面１ａの表面温度を測定する。この赤外線放射温度計は、両縁部１ａ、１ｂの狭い隙間に挿入できるように、好ましくはファイバータイプの非接触赤外線放射型温度計である。非接触で測定０．７〜１４μｍの波長帯を使用して物体の温度を測定する。
【００２６】
この態様の包装充填装置は、図３に示すように、非接触赤外線放射型又は接触型裏面温度計３０を予熱されたチューブ状包装材料１の縁部の内側表面である予熱表面の、外側かつ裏側の縁部表面である外側裏面１cに臨ませ、校正時に、非接触赤外線放射型温度計３１を予熱された縁部の予熱表面１ａに臨ませる。
非接触式あるいは接触式の裏面温度計３０としては、例えば、非接触赤外線放射型温度計や熱電対タイプの非接触表面温度計、熱画像処理装置、接触式ローラー型熱電対などを使用することができる。
シールされる包装材料の部分とは反対側のチューブ状包装材料の外側面温度を擬似的に、あるいは間接的にシールされるべき部分の温度として捉える。
【００２７】
定期的に若しくは不定期に、又は、不都合が生じた場合に、予熱された縁部の予熱表面の温度とその裏面の温度との相関関係を、校正時に、再設定することができる。
図４に、予熱表面の温度Ａとその裏面の温度Ｂとの相関関係を示す。横軸に時間、縦軸に温度を示すグラフである。左の運転初期の予熱表面の温度とその裏面の温度を、左に運転が安定した状態での予熱表面の温度とその裏面の温度を示す。このグラフが示すように、予熱表面の温度とその裏面の温度とは、良好な相関関係を示すことがわかる。
【００２８】
この態様において、予熱手段８が、縁部に対向するノズル用板及び、ノズル用板に多数個形成されホットエアーを噴出するノズルを備え、予熱手段８が、制御手段３２からの制御信号により、ホットエアーの流量、温度及び／又は風向きを調整する。
【００２９】
更に、この態様の包装充填装置は、制御手段からの制御信号によりコントローラによって、包装充填され、不良と判定された容器を排出することもできる。
これら制御によって、シール不良を未然に防ぐ防止、若しくは、深刻な不良から軽微な不良への改善へ導くことができる。
万が一、シール不良が生じても、装置から連続的に製造された包装容器のラインからシール不良の容器を追跡し、欠陥容器をラインから排出することができる。
その他、上述の制御信号には、設定値に基づいてコントローラが判断した信号、又はマニュアルによる信号がある。
上述の実施例から実証されたように、縦シールの制御パラメータである予熱手段による縦シール部分の表面温度を連続的にモニタリングし、検査員のサンプリングの手間を省き、運転中に即座にシール最適条件に設定変更できる。
【００３０】
図２に示すように、チューブ状包装積層材料は、ローラによって案内され、横シール装置１０に送られ、挟まれて横方向にシールされ、横シールされた包装積層材料１２は、ナイフなどで切断されて枕状の原型容器１３が形成される。そして、原型容器１３は、最終成形搬送装置によって搬送されて最終の形状に成形され、流動性食品を収容する包装容器１４が完成する。
【００３１】
なお、本発明は前記実施の形態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。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
この発明の包装充填装置及び包装充填方法によって、牛乳、ジュース、ミネラルウォーターなどの飲料、流動食品などの包装容器を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】この発明による一実施例の包装充填装置の予熱手段の一部断面概略図である。
【図２】この発明に使用できる包装充填装置の一例を示す概略斜視図である。
【図３】図１に示す裏面温度計と予熱表面温度計との配置を示す筒状（チューブ状）包装材料断面図である。
【図４】図４は、裏面温度と予熱表面温度との相関関係である温度変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３４】
８      予熱手段
３０    裏面温度計
３１    非接触赤外線放射型温度計
３２    制御手段
【図１】
0005360948.tif 000002
【図２】
0005360948.tif 000003
【図３】
0005360948.tif 000004
【図４】
0005360948.tif 000005