(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体または粘調体を含む内容物が投入された袋体の開口端をシール部にて封止して包装体とする包装装置であって、
上記開口端を予備封止する予備シール装置と、上記袋体の側面に当接するアンビルが上記シール部の形成方向に沿って延設されたアンビルロールと、上記袋体を挟んで上記アンビルロールと対向する位置にて上記袋体の側面に当接し、上記袋体に超音波振動を印加するホーンとを備え、
上記アンビルは、軸回りに回転する上記アンビルロールの長手方向に延び、上記アンビルの上記袋体との当接面における上記シール部の形成方向に沿って延びる稜線が、上記アンビルロールの半径の１／１５〜１／２０の曲率半径で面取りされた曲面となっていることを特徴とする包装装置。
【請求項２】
上記アンビルの上記袋体との当接面が、端面視して上記アンビルロールの径方向外方に凸なる凸面とされ、上記ホーンの上記袋体との当接面が、上記凸面と対向する凹面とされていることを特徴とする請求項１に記載の包装装置。
【請求項３】
上記アンビルの上記袋体との当接面に、上記シール部内に残存した上記内容物が上記シール部への予備封止により発泡した場合に上記内容物が封入される空間を上記シール部に形成するための凹部が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の包装装置。
【請求項４】
液体または粘調体を含む内容物が投入された袋体の開口端をシール部にて封止して包装体とする包装方法であって、
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の包装装置を用いて、液体または粘調体を含む内容物が投入された袋体の開口端を上記予備シール装置で予備封止した後、上記予備シール装置により形成されたシール部を、上記アンビルロールの上記アンビル及び上記ホーンで超音波シールすることを特徴とする包装方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体または粘調体を含む内容物が封入された包装体を形成するための包装装置及び包装方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば調味料のような液体または粘調体を含む内容物を袋体に封入する場合、袋体内における空気との接触による内容物の酸化等を防止したり、包装材料を節約する目的で、包装体のヘッドスペースを小さくして、内容物が貯留された袋体を液体を噛み込んだままシールする、いわゆる液中シールという方法が採用されている。
【０００３】
液中シールを用いた包装体の製造工程の例を、図７とともに説明する。図中符号１は水平に延設されたロールで、ロール１の後下方（図中右下方）には、ロール１と直交する水平な軸回りに回転する左右一対のロール２ａを備える縦シール装置２が設けられている。また、ロール１と縦シール装置２との間には、内容物充填用のノズル３が下方に向け設けられている。
【０００４】
符号４は横シール装置（予備シール装置）で、横シール装置４は、縦シール装置２の下方に、ロール１と平行に配設された一対のロール４ａと、ロール４ａの周囲に形成された複数の熱板４ｂとから構成されている。個々の熱板４ｂは、ロール４ａの長手方向に延び、かつロール４ａの回転に伴い互いに対向するよう、ロール４ａの周方向に等間隔で形成されている。
【０００５】
符号５は超音波シール装置で、超音波シール装置５は、横シール装置４の一方のロール４ａの下方に、ロール１と平行に配設されたアンビル５ａと、横シール装置４の他方のロール４ａの下方に、アンビル５ａと対向して配設されたホーン５ｂとから構成されている。また、符号６は、超音波シール装置５の下方に、ロール１と平行に設置されたカッタである。
【０００６】
製袋に際しては、一方の面（製袋時に最内層となる面）が例えば合成樹脂からなる接着層とされたシート状物品７を、上記一方の面を上方側に向け、ロール１の上流側（図中左方）から長手方向に沿って搬送させる。シート状物品７はロール１にて下方に屈曲され、更に、上記接着層が内側を向き、かつ長手方向に延びる両端部の接着層同士が対向するよう筒状に丸められる。この両端部は縦シール装置２の一対のロール２ａ間に挟持されて熱シールされ、その結果、長手方向に沿った縦シール部８を有する筒状体９が形成される。
【０００７】
筒状体９は更に、横シール装置４の対向する熱板４ｂ間に挟持されて熱シールされ、その結果、筒状体９の横断方向に沿った横シール部（シール部）１０を有する袋体１１が形成される。また、横シール部１０の形成後、ノズル３から筒状体９内に内容物Ｃが供給される。内容物Ｃは、その液面Ｃ1が縦シール装置２と横シール装置４との間に位置するよう筒状体９内に貯留され、その結果、横シール部１０においては、筒状体９を構成するシート状物品７の接着層同士が、内容物Ｃを噛み込んだ状態で熱シール（液中シール）され、内容物Ｃが袋体１１内に封入される。
【０００８】
内容物Ｃが封入された袋体１１は、更に下方に搬送され、横シール部１０が、超音波シール装置５のホーン５ａとアンビル５ｂ間に挟持され、ホーン５ａから印加された超音波によりシールされる。ここで、横シール部１０を再度超音波シールする理由は、熱シールによる封緘だけでは、液中シールに伴い横シール１０部内に夾雑物として残留する内容物Ｃにより横シール部１０の密閉性が不十分となる恐れがあり、かつ縦シール部８と横シール部１０の交差部に形成された段差部等にスルーホールが生じる恐れがあるためである。なお、以下の記載においては、超音波シール後の袋体を、超音波シール前の袋体１１と区別するため、包装体１２と呼称する。
【０００９】
超音波シール後の包装体１２は、引き続き下方に搬送され、横シール部１０の中央部をカッタ６で水平に切断することにより、小袋状に分割される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の包装体１２の場合、横シール部１０を構成するシート状物品７間に夾雑物として残留する内容物Ｃが熱シール時に発泡して横シール部１０内に微細な気泡を生じ、この気泡同士が超音波シールにもかかわらず導通して、包装体１２内に封入された液体Ｌが外部に漏洩する可能性があった。また、超音波シール装置５のホーン５ａとアンビル５ｂが往復運動しているため、ホーン５ａとアンビル５ｂによる横シール部１０の挟持に対応して袋体１１を断続的に搬送する必要があり、その結果、包装体１２を連続的に製造できず、包装速度が低下するという問題があった。本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、上記袋体１１を横シールして包装体１２を製造する際における、横シール部の確実な封緘と、包装速度の向上とをその目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、液体または粘調体を含む内容物が投入された袋体の開口端をシール部にて封止して包装体とする包装装置であって、上記開口端を予備封止する予備シール装置と、上記袋体の側面に当接するアンビルが上記シール部の形成方向に沿って延設されたアンビルロールと、上記袋体を挟んで上記アンビルロールと対向する位置にて上記袋体の側面に当接し、上記袋体に超音波振動を印加するホーンとを備え、上記アンビルは、軸回りに回転する上記アンビルロールの長手方向に延び、上記アンビルの上記袋体との当接面における上記シール部の形成方向に沿って延びる稜線が、上記アンビルロールの半径の１／１５〜１／２０の曲率半径で面取りされた曲面となっていることを特徴としている。
【００１２】
この場合、上記アンビルの上記袋体との当接面が、端面視して上記アンビルロールの径方向外方に凸なる凸面とされ、上記ホーンの上記袋体との当接面が、上記凸面と対向する凹面とされていてもよい。
【００１３】
また、上記アンビルの上記袋体との当接面に、上記シール部内に残存した上記内容物が上記シール部への予備封止により発泡した場合に上記内容物が封入される空間を上記シール部に形成するための凹部が形成されていてもよい。
【００１４】
また、本発明は、液体または粘調体を含む内容物が投入された袋体の開口端をシール部にて封止して包装体とする包装方法であって、上記包装装置を用いて、液体または粘調体を含む内容物が投入された袋体の開口端を上記予備シール装置で予備封止した後、上記予備シール装置により形成されたシール部を、上記アンビルロールの上記アンビル及び上記ホーンで超音波シールすることを特徴としている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の記載中、上記図７に示す部材と同様の構成を有する部材については、上記図７と同一の符号を付してその説明を省略する。
【００１８】
本発明に係る包装体の例を図１及び図２に示す。この包装体２１は、縦シール部８が形成されたシート状物品７の開口端（図１の上下端）を、それぞれ熱シールにて液中シールすることにより内部に液体が封入された袋体１１を形成し、この袋体１１の横シール部１０を更に超音波シールして得られる。また、この包装体２１の場合、超音波シール後の横シール部（符号２２）を構成する２層のシート状物品７のうち、少なくとも一方のシート状物品７に、複数箇所にわたり横シール部２２の表面から円形状に突出する凸部２３が形成され、その結果、横シール部２２内には、図２に符号２４で示すような、凸部２３の内面と、対向するシート状物品７の接着層とで囲まれた空間が形成可能とされている。
【００１９】
この凸部２３は、後述する包装装置による、横シール部１０への超音波シール時に形成される。その結果、横シール部１０を構成する２層のシート状物品７間に内容物Ｃが夾雑物として残留し、この内容物Ｃが横シール部１０の形成時に発泡した場合でも、発泡した気体及び／または液体が、超音波シール時に凸部２３の内方に流入し、空間２４内に封入される。従って、上記気体及び／または液体の横シール部２２内への拡散が防止され、その結果、上記拡散した気体及び／または液体による、超音波シール後の横シール部２２内における微細な気泡の発生と、この気泡同士の導通による、包装体２１内に封入された内容物Ｃの横シール部２２からの漏洩が防止され、横シール部２２が確実に封緘される。
【００２０】
次いで、上記構成を有する包装体２１を得るための包装装置について以下に説明する。この包装装置では、上記図７に示す従来の包装装置の超音波シール装置５に換え、例えば図３に示すような超音波シール装置３１が用いられている。この超音波シール装置３１は、製袋時における袋体１１の移動方向に沿って回転し、かつ周囲に複数（図３では５個）のアンビル３３が形成されたアンビルロール３２と、袋体１１を挟んでアンビルロール３２と対向するホーン３４とを備えている。
【００２１】
個々のアンビル３３は、アンビルロール３２の長手方向（横シール部１０の形成方向）に延びるとともに、アンビルロール３２の周方向に等間隔で形成され、その先端面（当接面３３ａ）は、アンビルロール３２の長手方向と平行かつ端面視してにアンビルロール３２の径方向外方に凸なる曲面（凸面）とされている。一方、ホーン３４の先端面（当接面３４ａ）は、対向する袋体１１の側面と平行とされ、かつ袋体１１に対するアンビル３３及びホーン３４の位置は、図３に示すように、アンビル３３の当接面３３ａとホーン３４の当接面３４ａとを袋体１１を挟んで対向させた際に、当接面３３ａを構成する曲面の周方向中央部と当接面３４ａとが袋体１１の側面を表裏から挟持するよう設定されている。また、当接面３３ａ，３４ａの全長及び巾は、図４に示すように袋体１１の横シール部１０を挟持した際に、横シール部１０の全域に超音波が印加されるよう設定されている。
【００２２】
更に、この包装装置では、図３の拡大断面図に示すように、アンビル３３の当接面３３ａに、複数の凹部３３ｂが形成され、かつ当接面３３ａの長手方向に沿った稜線（シール部の形成方向に沿って延びる稜線）ｒは、アンビルロール３２の半径Ｒの１／１５〜１／２０の曲率半径で面取りされている。
【００２３】
超音波シールに際しては、製袋時における袋体１１の移動速度に同期するよう、アンビルロール３２を、図３に矢印Ｍで示すように、その軸Ａ回りに袋体１１の移動方向に沿って、製袋時における袋体１１の移動速度と等速度で回転させる。そして、アンビル３３の当接面３３ａとホーン３４の当接面３４ａとが袋体１１の横シール部１０を挟んで対向し、当接面３３ａ，３４ａが横シール部１０を挟持した際に、ホーン３４から、横シール部１０の全域に超音波を印加する。
【００２４】
すると、横シール部１０が超音波により再度シールされるとともに、挟持された横シール部１０を構成するシート状物品７のうち、アンビル３３側に位置するシート状物品７が凹部３３ｂ内に押し込まれ、図４に示すように、アンビル３３側に位置するシート状物品７に、凹部３３ｂの形状に応じた複数の凸部２３が形成される。これらの凸部２３の内方には、上記の通り、内容物Ｃに由来する気体及び／または液体が流入し、その結果、これらの気体及び／または液体が、凸部２３の内方に形成された空間２４内に封入され、横シール部２２が確実に封緘される。また、アンビルロール３２を回転させつつ、包装体２１を連続的に製造できるため、超音波の印加に際し移動中の袋体１１（包装体２１）を停止させる必要がなくなり、包装速度が向上する。
【００２５】
更に、当接面３３ａの稜線ｒをアンビルロール３２の半径Ｒの１／１５〜１／２０の曲率半径で面取りすることにより、当接面３３ａと横シール部１０，２２との接触及び離間時における横シール部１０，２２の稜辺部ｒへの引っ掛かりが防止され、アンビルロール３２の回転に伴う当接面３３ａと横シール部１０，２２との接触及び離間を円滑に実施可能となる。しかも、当接面３３ａと横シール部１０，２２との接触及び離間に際し、当接面３３ａから横シール部１０，２２に印加される圧力が徐々に変化するため、上記圧力の急激な変化と、それに伴う横シール部１０，２２の破損等が防止される。当接面３３ａの稜線ｒが曲面となるため、稜線ｒと横シール部１０，２２との接触時に、稜線ｒの跡が横シール部１０，２２に付きにくく、稜線ｒとの接触部位における横シール部１０，２２の破損等が防止されるという効果もある。
【００２６】
一方、当接面３４ａとの擦過による袋体１１表面の損傷等を防止する目的で、例えば図４に示すように、当接面３４ａの長手方向に沿った稜線もまた、適宜面取りしておくことが望ましい。なお、超音波シール後の包装体２１は引き続き下方に搬送され、横シール部２２の中央部をカッタ６で水平に切断することにより、小袋状に分割される。
【００２７】
ホーン３４による超音波の印加をより確実に行う目的で、例えば図５に示すように、ホーン３４の当接面３４ａを、アンビル３３の当接面３３ａに形成された曲面と対向する凹面とすることも可能である。ホーン３４から印加される振動エネルギーは当接面３４ａの面積に比例するので、当接面３４ａを凹面とすることにより、ホーン３４から印加される振動エネルギーが、水平な当接面３４ａを有するホーン３４に比して当接面３４ａの面積増加分だけ増加する。その結果、このホーン３４によれば、超音波シールによる横シール部２２の封緘を、より確実に行うことが可能となる。また、横シール部２２に印加可能な単位時間当たりの超音波エネルギーが増加するので、超音波シールによる横シール部２２の封緘を、より高速で行うことが可能となるという効果もある。
【００２８】
なお、上記の各実施形態のように、アンビル３３を回転するアンビルロール３２の周囲に設けた場合には、凹部３３ｂからの凸部２３の離型性の点から、凹部３３ｂはアンビル３３の先端面３３ａにのみ設けることが望ましい。すなわち、アンビル３３の先端面３３ａに凹部３３ｂを設けた場合、凸部２３は、アンビルロール３２の回転に伴い漸次凹部３３ｂから離型するのに対し、固定されたホーン３４の先端面３４ａに凸部２３形成用の凹部を設けた場合には、凸部２３が凹部から離型しにくく、その結果、凸部２３がホーン３４側（すなわち袋体１１（包装体２１）の移動方向後方）に追従するため袋体１１（包装体２１）の移動が円滑に行われにくくなり、カッタ６による包装体２１の切断等に支障を来す可能性があるためである。
【００２９】
一方、上記従来の超音波シール装置５のように、袋体１１を挟んでアンビルとホーンが互いに往復運動する形式のものでは、凸部２３形成用の凹部を、上記アンビルまたはホーンにおける横シール部１０との当接面のうち、少なくとも一方に設ければよい。凹部を上記アンビルまたはホーンにおける当接面の双方に設けることももちろん可能で、この場合には、超音波シール後の横シール部２２を構成する２層のシート状物品７の双方に、空間２４形成用の凸部２３が形成される。
【００３０】
ところで、超音波シール装置３１においては、アンビル３３とホーン３４との間隔を、両者間に挟まれる袋体１１の厚みに応じて適宜調節する必要がある。そのための間隔調整装置の例を図６に示す。図中符号４１は水平な台座で、台座４１上には、レール４２がホーン３４側に向け延設され、レール４２上には、アンビルロール３２を回転可能に支持するホルダ４３が、レール４２に沿って、ホーン３４に対し近接離間可能に支持されている。また、ホルダ４３のホーン３４側を向く面４３ａは、下方に向かうに従い暫時ホーン３４側に突出する傾斜面とされている。
【００３１】
符号４４は、ホルダ４３のホーン３４側にて、台座４１を貫通して上下に延びるシャフトで、シャフト４４は、台座４１に軸受４５を介して自らの軸回りに回転可能に支持されている。シャフト４４の上端部には雄ねじ部４４ａが形成され、雄ねじ部４４ａには、ブロック４６が、シャフト４４の回転に伴い上下に移動可能に螺合されている。また、ブロック４６のホルダ４３側を向く面４６ａは、ホルダ４３の傾斜面４３ａと平行な傾斜面とされている。
【００３２】
一方、シャフト４４の下端には笠歯車４７が設けられ、笠歯車４７には、水平方向に延びるシャフト４８の一端に設けられた笠歯車４９の先端が係合している。シャフト４８の他端にはハンドル５０が設けられ、シャフト４８は、ハンドル５０の回動に伴い、自らの軸回りに回転可能とされている。そして、これら台座４１からハンドル５０に至る部材により、間隔調整装置５１が概略構成されている。
【００３３】
アンビル３３とホーン３４との間隔調整に際しては、まず、ホルダ４３をレール４２に沿ってホーン３４から離間する方向に移動させ、傾斜面４３ａ，４６ａを離間させる。次いで、ハンドル５０を回動させると、ハンドル５０の回転がシャフト４８及び笠歯車４９，４７を介してシャフト４４に伝達され、シャフト４４が回転し、シャフト４４の雄ねじ部４４ａに螺合されたブロック４６が、シャフト４４の回転に伴い上方または下方に移動する。
【００３４】
そして、ブロック４６が、原位置から所定量上方または下方に移動した時点で、ハンドル５０の回動を停止し、ホルダ４３を、傾斜面４３ａが傾斜面４６ａに当接するまで、レール４２に沿ってホーン３４側に移動させる。この場合、例えば、ブロック４６を原位置から上方に移動させると、傾斜面４３ａが原位置より上方にて傾斜面４６ａに当接する。ここで、傾斜面４３ａが下方に向かうに従い暫時ホーン３４側に突出しているため、傾斜面４３ａが上方にて傾斜面４６ａに当接する程、ホルダ４３がホーン３４側に移動し、その結果、ホルダ４３に支持されたアンビル３３とホーン３４との間隔が狭められる。一方、ブロック４５を原位置から下方に移動させると、傾斜面４３ａが原位置より下方にて傾斜面４６ａに当接し、その結果、ホルダ４３がホーン３４から離間する方向に移動し、アンビル３３とホーン３４との間隔が拡大する。すなわち、この間隔調整装置５１では、ハンドル５０を回動させてブロック４６を上下動させ、アンビル３３を支持するホルダ４３の位置を変えることにより、アンビル３３とホーン３４との間隔を調整している。
【００３５】
ここで、ブロック４６の移動量に対するホルダ４３の移動量は、傾斜面４３ａ，４６ａの勾配により決定される。例えば、傾斜面４３ａ，４６ａの勾配を、水平方向成分／上下方向成分＝１／１００とすると、ブロック４６を例えば上下に１ｍｍ移動させた場合のホルダ４３の水平方向に沿った移動量は、１／１００ｍｍとなる。また、間隔調整装置５１には、アンビル３３とホーン３４との間隔あるいはハンドル５０の回動によるホルダ４３の移動量等を確認するための表示器を設置することが望ましい。
【００３６】
なお、本発明における凸部２３及び凹部３３ｂの具体的形状や数、更には超音波シール装置３１や間隔調整装置５１を含む包装装置の具体的構成等は、決して上記実施形態のものに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、あらゆる変形等が可能である。例えば、横シール装置４を超音波シール装置や誘導加熱によるシール装置としてもよく、超音波シール装置３１の後に、横シール部２２冷却用の冷却ロール等を設けることも可能である。
【００３７】
また、上記実施形態では、本発明の包装装置を、縦型ピロー袋の製袋充填装置とし、予備シール装置である熱シール装置４により形成された横シール部１０を再度超音波シールする例について説明したが、本発明の包装装置に開示の超音波シール機構は、決して上記実施形態にのみ適用されるものではない。例えば、筒状体９にガゼット折り込みを形成可能としたものや、予め平袋や自立袋に製袋された袋体内に液体または粘調体を含む内容物を封入して包装体とするロータリー式充填包装装置等において、本発明の包装装置に開示の超音波シール機構を使用することももちろん可能である。
【００３８】
また、包装体２１に使用されるシート状物品の材質には、予備シール装置及び超音波シール装置によるシールが可能であれば、あらゆる公知のものが使用可能である。具体的には、例えばポリエチレンやポリプロピレンを始めとするポリオレフィンの単体、または、これらポリオレフィンとアルミニウムや紙、あるいはその他の合成樹脂等との積層品等が使用可能である。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、シール部内に内容物が残留し、この内容物が発泡した場合でも、発泡により生じた気体及び／または液体が、超音波シール時にシール部に形成された凸部の内方に流入し、その結果シール部内に形成された空間に封入される。従って、上記気体及び／または液体のシール部内への拡散が防止され、その結果、上記拡散した気体及び／または液体による、シール部内における微細な気泡の発生と、この気泡同士の導通による、包装体内に封入された内容物のシール部からの漏洩が防止され、シール部が確実に封緘される。
【００４０】
また、包装装置が、上記袋体の側面に当接するアンビルがシール部の形成方向に沿って設けられたアンビルロールと、袋体を挟んでアンビルロールと対向する位置にて袋体の側面に当接し、袋体に超音波振動を印加するホーンとを備えている場合には、超音波の印加に際し移動中の袋体を停止させる必要がなくなり、包装速度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る包装体の例を示す側面図及び横シール部の拡大図である。
【図２】  本発明に係る包装体の構造の例を示す、図１の矢印ＩＩ―ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】  本発明に係る包装装置に適用される超音波シール装置の構造の例を示す側面図及びアンビル先端部の拡大断面図である。
【図４】  図３に示す超音波シール装置における横シール部の挟持情況を示す断面図である。
【図５】  本発明に係る包装装置に適用される超音波シール装置の構造の例を示すアンビル先端部の拡大断面図である。
【図６】  図３に示す超音波シール装置におけるアンビルロールの位置調整装置の構造の例を示す断面図である。
【図７】  本発明が適用される包装装置の構造の例を示す上方斜視図である。
【符号の説明】
１０，２２  横シール部（シール部）
１１  袋体
２１  包装体
２４  空間
３２  アンビルロール
３３  アンビル
３３ａ，３４ａ  当接面
３３ｂ  凹部
３４  ホーン
Ｃ  内容物
【図１】
0004526624.tif 000002
【図２】
0004526624.tif 000003
【図３】
0004526624.tif 000004
【図４】
0004526624.tif 000005
【図５】
0004526624.tif 000006
【図６】
0004526624.tif 000007
【図７】
0004526624.tif 000008