(57)【要約】  収縮後の熱収縮性フィルムの仕上がりが良好であり、かつ、装置を小型にかつ簡素に構成することができる熱収縮性フィルムの加熱処理装置を提供する。  熱収縮性フィルムの加熱処理装置１は、水蒸気を発生させる水蒸気発生装置３１と、水蒸気発生装置３１にて発生した水蒸気と同温以上の加熱空気を発生させる加熱空気発生装置３２と、水蒸気発生装置３１にて発生した水蒸気と加熱空気発生装置３２にて発生した加熱空気とを混合することにより、水蒸気発生装置３１にて発生した水蒸気と同温以上の混合気体を生成する混合気体生成部３３と、混合気体生成部３３にて生成された混合気体を再加熱することで過熱水蒸気を生成する再加熱装置３４と、再加熱装置３４で生成された過熱水蒸気を加熱処理室４０に供給する供給部３５とを含む。
2020031824.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
過熱水蒸気を用いて熱収縮性フィルムを加熱して収縮させることにより、物品の一部または全部を収縮後の熱収縮性フィルムによって被覆する、熱収縮性フィルムの加熱処理装置であって、
収縮前の熱収縮性フィルムが被せ付けられた物品が投入される加熱処理室と、
過熱水蒸気を生成して前記加熱処理室に供給する過熱水蒸気生成供給装置とを備え、
前記過熱水蒸気生成供給装置が、
水蒸気を発生させる水蒸気発生装置と、
前記水蒸気発生装置にて発生した水蒸気と同温以上の加熱空気を発生させる加熱空気発生装置と、
前記水蒸気発生装置にて発生した水蒸気と前記加熱空気発生装置にて発生した加熱空気とを混合することにより、前記水蒸気発生装置にて発生した水蒸気と同温以上の混合気体を生成する混合気体生成部と、
前記混合気体生成部にて生成された混合気体を再加熱することで過熱水蒸気を生成する再加熱装置と、
前記再加熱装置で生成された過熱水蒸気を前記加熱処理室に供給する供給部とを含む、熱収縮性フィルムの加熱処理装置。
【請求項２】
前記再加熱装置にて生成される過熱水蒸気の温度が、１５０［℃］以上３００［℃］以下であり、
前記再加熱装置にて生成される過熱水蒸気の相対湿度が、０．０４［％］以上３．４［％］以下である、請求項１に記載の熱収縮性フィルムの加熱処理装置。
【請求項３】
前記混合気体生成部が、前記水蒸気発生装置にて発生した水蒸気および前記加熱空気発生装置にて発生した加熱空気をいずれも通流させた状態で混合するものである、請求項１または２に記載の熱収縮性フィルムの加熱処理装置。
【請求項４】
前記混合気体生成部が、前記水蒸気発生装置にて発生した水蒸気および前記加熱空気発生装置にて発生した加熱空気を互いに同じ方向に通流させた状態で混合するものである、請求項３に記載の熱収縮性フィルムの加熱処理装置。
【請求項５】
前記混合気体生成部が、内管および外管からなる二重管構造部と、前記二重管構造部の下流側に位置する混合部とを含み、
前記水蒸気発生装置にて発生した水蒸気および前記加熱空気発生装置にて発生した加熱空気のうちの一方が前記内管を通流し、かつ、前記水蒸気発生装置にて発生した水蒸気および前記加熱空気発生装置にて発生した加熱空気のうちの他方が前記外管を通流することにより、前記水蒸気発生装置にて発生した水蒸気と前記加熱空気発生装置にて発生した加熱空気とが、前記混合部において混合されるように構成されている、請求項４に記載の熱収縮性フィルムの加熱処理装置。
【請求項６】
前記水蒸気発生装置が、飽和水蒸気を発生させるものである、請求項１から５のいずれかに記載の熱収縮性フィルムの加熱処理装置。
【請求項７】
熱収縮性フィルムによって被覆される物品を搬送する搬送路をさらに備え、
前記搬送路が、前記加熱処理室を通過するように設けられている、請求項１から６のいずれかに記載の熱収縮性フィルムの加熱処理装置。
【請求項８】
前記加熱処理室から見て前記搬送路の上流側に位置することにより、収縮前の熱収縮性フィルムが被せ付けられた物品を、前記加熱処理室に投入されるに先立って予め加熱する前加熱処理室をさらに備えた、請求項７に記載の熱収縮性フィルムの加熱処理装置。
【請求項９】
水蒸気と、前記水蒸気と同温以上の加熱空気とが混合されることにより、前記水蒸気と同温以上の混合気体が生成されるステップと、
前記混合気体が再加熱されることにより、過熱水蒸気が生成されるステップと、
物品に被せ付けられた収縮前の熱収縮性フィルムが前記過熱水蒸気によって加熱されることにより、収縮後の熱収縮性フィルムによって前記物品の一部または全部が被覆されるステップとを備えた、熱収縮性フィルムの加熱処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物品に被せ付けられた熱収縮性フィルムを加熱して収縮させることにより、収縮後の熱収縮性フィルムによって物品の一部または全部を被覆する熱収縮性フィルムの加熱処理装置および加熱処理方法（以下、単に加熱処理装置および加熱処理方法と称する場合がある）に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、飲料や食品、医薬品等を収容するボトルやカップといった容器を熱収縮性フィルムによって包装することが行なわれている。この熱収縮性フィルムによる包装は、容器に収縮前の熱収縮性フィルムを被せ付け、当該熱収縮性フィルムを加熱して収縮させることで実現できる（以下、これら熱収縮性フィルムと容器とを含めてワークと称する場合がある）。このような熱収縮性フィルムによる包装を可能にする加熱処理装置には、大別して以下の３種類のものが存在する。【０００３】
第１の種類の加熱処理装置は、スチームトンネルタイプと称されるものであり、その具体的な構成は、たとえば特開平９−２７２５１４号公報（特許文献１）において開示されている。当該加熱処理装置は、高温の水蒸気にて充填された状態にあるトンネル内を通過するようにワークをコンベア等の搬送機構を用いて搬送し、これにより熱収縮性フィルムを収縮させて容器を被覆するものである。【０００４】
この種の加熱処理装置は、収縮後の熱収縮性フィルムの仕上がりが良好である（すなわち、皺等が発生することが少ない）反面、トンネル通過後においてもワークに多数の水滴が付着した状態となってしまうため、後工程において乾燥処理を別途行なう必要があり、装置が大型化および複雑化する問題がある。また、容器の内容物が吸湿性のものである場合には、容器の隙間等から水分が侵入するおそれがあるため、その使用が避けられる傾向にもある。【０００５】
第２の種類の加熱処理装置は、ドライトンネルタイプと称されるものであり、その具体的な構成は、たとえば特開２００３−５４５２０号公報（特許文献２）において開示されている。当該加熱処理装置は、乾燥した高温気体を吹き込むことで対流を生じさせた状態にあるトンネル内を通過するようにワークをコンベア等の搬送機構を用いて搬送し、これにより熱収縮性フィルムを収縮させて容器を被覆するものである。【０００６】
この種の加熱処理装置は、トンネル通過時においてワークに水滴が付着することがないため乾燥処理が不要であり、装置を小型および簡素に構成することができ、特にスチームトンネルタイプの加熱処理装置での処理に不向きなワークに対して有効なものである。しかしながら、収縮後の熱収縮性フィルムの仕上がりがスチームトンネルタイプの加熱処理装置に比べて大幅に劣ってしまう（すなわち、皺等が発生し易い）問題がある。【０００７】
第３の種類の加熱処理装置は、過熱水蒸気トンネルタイプと称されるものであり、その具体的な構成は、たとえば特開２００８−１５００６３号公報（特許文献３）において開示されている。当該加熱処理装置は、水蒸気をスーパーヒータで加熱することで高温の過熱水蒸気を生成し、この過熱水蒸気にて充填された状態にあるトンネル内を通過するようにワークをコンベア等の搬送機構を用いて搬送し、これにより熱収縮性フィルムを収縮させて容器を被覆するものである。【０００８】
この種の加熱処理装置は、スチームトンネルタイプの加熱処理装置に比べてトンネル通過後のワークに対する水滴の付着量が大幅に減少するため、乾燥工程を簡略化することができ、この点において装置を小型にかつ簡素に構成できるものである。また、当該加熱処理装置は、ドライトンネルタイプの加熱処理装置に比べて収縮後の熱収縮性フィルムの仕上がりを良好にすることができるメリットも有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平９−２７２５１４号公報
【特許文献２】特開２００３−５４５２０号公報
【特許文献３】特開２００８−１５００６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述したように、過熱水蒸気トンネルタイプの加熱処理装置は、装置を小型にかつ簡素に構成できるものであり、また、収縮後の熱収縮性フィルムの仕上がりも比較的良好にできるものであるため、これらの点においてスチームトンネルタイプおよびドライトンネルタイプの加熱処理装置よりも優位なものと言える。【００１１】
しかしながら、この過熱水蒸気トンネルタイプの加熱処理装置においても、上述したようにトンネル通過後において少量ではあるもののワークに水滴が付着してしまう問題がある。これは、トンネル内に導入される過熱水蒸気の相対湿度が比較的高いことが原因である。【００１２】
すなわち、トンネル内の出口付近の過熱水蒸気の温度は、外部環境の影響を受け易く、トンネル内の中央部の過熱水蒸気の温度に比較して、僅かではあるが低くなる。これに伴い、トンネル内の出口付近において過熱水蒸気に凝縮が生じてしまい、これがワークに水滴となって付着する。たとえばトンネル内に導入される過熱水蒸気の温度が１５０［℃］であって相対湿度が１２［％］を超える場合には、トンネル通過後においてワークに水滴が付着してしまう。【００１３】
そのため、この過熱水蒸気トンネルタイプの加熱処理装置においても、特に容器の内容物が吸湿性のものである場合等には、発生した水滴を除去するために乾燥処理が別途必要になり、乾燥処理を完全に無くすことができず、この点のさらなる改善が求められているところである。【００１４】
したがって、本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、収縮後の熱収縮性フィルムの仕上がりが良好であり、かつ、装置を小型にかつ簡素に構成することができる熱収縮性フィルムの加熱処理装置および加熱処理方法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】
【００１５】
本発明に基づく熱収縮性フィルムの加熱処理装置は、過熱水蒸気を用いて熱収縮性フィルムを加熱して収縮させることにより、物品の一部または全部を収縮後の熱収縮性フィルムによって被覆するものであって、収縮前の熱収縮性フィルムが被せ付けられた物品が投入される加熱処理室と、過熱水蒸気を生成して上記加熱処理室に供給する過熱水蒸気生成供給装置とを備えている。上記過熱水蒸気生成供給装置は、水蒸気を発生させる水蒸気発生装置と、上記水蒸気発生装置にて発生した水蒸気と同温以上の加熱空気を発生させる加熱空気発生装置と、上記水蒸気発生装置にて発生した水蒸気と上記加熱空気発生装置にて発生した加熱空気とを混合することにより、上記水蒸気発生装置にて発生した水蒸気と同温以上の混合気体を生成する混合気体生成部と、上記混合気体生成部にて生成された混合気体を再加熱することで過熱水蒸気を生成する再加熱装置と、上記再加熱装置で生成された過熱水蒸気を上記加熱処理室に供給する供給部とを含んでいる。【００１６】
上記本発明に基づく熱収縮性フィルムの加熱処理装置にあっては、上記再加熱装置にて生成される過熱水蒸気の温度が、１５０［℃］以上３００［℃］以下であるとともに、上記再加熱装置にて生成される過熱水蒸気の相対湿度が、０．０４［％］以上３．４［％］以下であることが好ましい。【００１７】
上記本発明に基づく熱収縮性フィルムの加熱処理装置にあっては、上記混合気体生成部が、上記水蒸気発生装置にて発生した水蒸気および上記加熱空気発生装置にて発生した加熱空気をいずれも通流させた状態で混合するものであることが好ましい。【００１８】
上記本発明に基づく熱収縮性フィルムの加熱処理装置にあっては、上記混合気体生成部が、上記水蒸気発生装置にて発生した水蒸気および上記加熱空気発生装置にて発生した加熱空気を互いに同じ方向に通流させた状態で混合するものであることが好ましい。【００１９】
上記本発明に基づく熱収縮性フィルムの加熱処理装置にあっては、上記混合気体生成部が、内管および外管からなる二重管構造部と、上記二重管構造部の下流側に位置する混合部とを含んでいてもよく、その場合には、上記水蒸気発生装置にて発生した水蒸気および上記加熱空気発生装置にて発生した加熱空気のうちの一方が上記内管を通流し、かつ、上記水蒸気発生装置にて発生した水蒸気および上記加熱空気発生装置にて発生した加熱空気のうちの他方が上記外管を通流することにより、上記水蒸気発生装置にて発生した水蒸気と上記加熱空気発生装置にて発生した加熱空気とが、上記混合部において混合されるように構成されていることが好ましい。【００２０】
上記本発明に基づく熱収縮性フィルムの加熱処理装置にあっては、上記水蒸気発生装置が、飽和水蒸気を発生させるものであることが好ましい。【００２１】
上記本発明に基づく熱収縮性フィルムの加熱処理装置は、熱収縮性フィルムによって被覆される物品を搬送する搬送路をさらに備えていてもよく、その場合には、上記搬送路が、上記加熱処理室を通過するように設けられていることが好ましい。【００２２】
上記本発明に基づく熱収縮性フィルムの加熱処理装置は、上記加熱処理室から見て上記搬送路の上流側に位置することにより、収縮前の熱収縮性フィルムが被せ付けられた物品を、上記加熱処理室に投入されるに先立って予め加熱する前加熱処理室をさらに備えていてもよい。【００２３】
本発明に基づく熱収縮性フィルムの加熱処理方法は、水蒸気と、上記水蒸気と同温以上の加熱空気とが混合されることにより、上記水蒸気と同温以上の混合気体が生成されるステップと、上記混合気体が再加熱されることにより、過熱水蒸気が生成されるステップと、物品に被せ付けられた収縮前の熱収縮性フィルムが上記過熱水蒸気によって加熱されることにより、収縮後の熱収縮性フィルムによって上記物品の一部または全部が被覆されるステップとを備えている。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、収縮後の熱収縮性フィルムの仕上がりが良好であり、かつ、装置を小型にかつ簡素に構成することができる熱収縮性フィルムの加熱処理装置および加熱処理方法とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施の形態に係る加熱処理装置の模式横断面図である。
【図２】図１に示す加熱処理装置の模式縦断面図である。
【図３】図１および図２に示す混合気体生成部および再加熱装置近傍の模式断面図である。
【図４】図１に示す加熱処理装置における熱収縮性フィルムの加熱処理方法を概略的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００２７】
以下に示す実施の形態は、ペットボトルに被せ付けられた熱収縮性フィルムを加熱して収縮させる熱収縮性フィルムの加熱処理装置および加熱処理方法に本発明を適用した場合を例示するものであり、特に連続的に複数のワークが加工可能に構成された連続処理式の熱収縮性フィルムの加熱処理装置および加熱処理方法に本発明を適用した場合を例示するものである。ここで、収縮後においてペットボトルを被覆する熱収縮フィルムは、商品名や内容物等が印刷されたラベルであり、その材質は、熱収縮性を有する限り特に限定されるものではないが、典型的にはポリスチレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂等である。
【００２８】
図１および図２は、それぞれ実施の形態に係る加熱処理装置の模式横断面図および模式縦断面図である。まず、これら図１および図２を参照して、本実施の形態に係る加熱処理装置１の概略的な構成について説明する。
【００２９】
図１および図２に示すように、加熱処理装置１は、全体として略直方体形状の外形を有しており、筐体１０と、搬送機構２０と、過熱水蒸気生成供給装置３０と、加熱処理室４０と、前加熱処理室５０とを主として備えている。筐体１０は、加熱処理装置１の骨格を成すものであり、当該筐体１０に上述した搬送機構２０、過熱水蒸気生成供給装置３０、加熱処理室４０および前加熱処理室５０が設けられることにより、加熱処理装置１が構成されている。
【００３０】
筐体１０は、その一方の側壁に搬入口１１を有しており、その他方の側壁に搬出口１２を有している。これら搬入口１１および搬出口１２は、ワークとしての熱収縮性フィルム２００が被せ付けられたペットボトル１００を筐体１０の内部に搬入および搬出するための開口部からなる。搬入口１１および搬出口１２は、互いに対向するように配置されており、必要に応じて図示しないカーテンまたはシャッタ等が設けられていてもよい。
【００３１】
搬送機構２０は、いわゆるトップチェーンコンベアにて構成されており、上述した搬入口１１および搬出口１２に跨るように設けられている。なお、コンベアはトップチェーンコンベアに限らず、ベルトコンベアであってもよい。搬送機構２０は、複数のローラ２１と、当該複数のローラ２１に張架された無端状のチェーン２２とを有している。複数のローラ２１には、駆動ローラと従動ローラとが含まれており、このうちの駆動ローラが図示しないモータ等からなる駆動機構によって駆動されることにより、チェーン２２が移動可能に構成されている。
【００３２】
搬送機構２０の搬送方向の一端は、搬入口１１よりも筐体１０の外側にまで引き出されており、当該搬入口１１から引き出された部分によってワークの投入部が構成されている。また、搬送機構２０の搬送方向の他端は、搬出口１２よりも筐体１０の外側にまで引き出されており、当該搬出口１２から引き出された部分によってワークの取出し部が構成されている。
【００３３】
チェーン２２は、ワークを搬送する搬送路２３を構成しており、上述した投入部においてチェーン２２上に載置されたワークを上述した取出し部にまで搬送する。これにより、ワークは、図１中に示す矢印ＤＲ方向に沿って、投入部、搬入口１１、後において詳述する前加熱処理室５０、後において詳述する加熱処理室４０、搬出口１２および取出し部の順で加熱処理装置１上を移動することになる。なお、投入部において複数のワークを順次投入することにより、加熱処理装置１において連続的に複数のワークを加工することができる。
【００３４】
過熱水蒸気生成供給装置３０は、熱収縮性フィルムを加熱して収縮させるための過熱水蒸気を生成してこれを加熱処理室４０に供給するものであり、水蒸気発生装置３１（図２参照）と、加熱空気発生装置３２と、混合気体生成部３３と、再加熱装置３４と、供給部３５と、これらを相互に接続する配管ラインＬ１〜Ｌ４とを主として有している。
【００３５】
水蒸気発生装置３１は、水を加熱することで水蒸気を発生させるものであり、たとえばボイラーからなる。水蒸気発生装置３１は、飽和水蒸気を発生させるものであることが好ましいが、相対湿度が顕著に高い水蒸気を含む加熱空気を発生させるものであってもよい。水蒸気発生装置３１は、筐体１０の背壁の外側に付設されている。
【００３６】
加熱空気発生装置３２は、空気を取り込んでこれを加熱することによって乾燥した加熱空気を発生させるものであり、たとえば熱風発生機からなる。加熱空気発生装置３２は、加熱空気を発生させる装置本体部３２ａと、発生した加熱空気を圧縮した状態で一時的に貯留するタンク部３２ｂとを有しており、筐体１０の内部の所定位置に設置されている。
【００３７】
混合気体生成部３３は、配管ラインＬ１を介して水蒸気発生装置３１に接続されているとともに、配管ラインＬ２を介して加熱空気発生装置３２に接続されている。混合気体生成部３３は、水蒸気発生装置３１にて発生した水蒸気と、加熱空気発生装置３２にて発生した加熱空気とを混合するためのものである。混合気体生成部３３は、筐体１０の内部の所定位置に設置されており、配管ラインＬ１，Ｌ２と後述する配管ラインＬ３との接続部にて構成されている。なお、その詳細な構造については、後述することとする。
【００３８】
再加熱装置３４は、配管ラインＬ３を介して混合気体生成部３３に接続されている。再加熱装置３４は、混合気体生成部３３にて生成された混合気体を再加熱することで後述する所定の温度条件および湿度条件の過熱水蒸気を生成するものであり、たとえばスーパーヒータからなる。再加熱装置３４は、筐体１０の内部の所定位置に設置されている。なお、その詳細な構造については、後述することとする。
【００３９】
供給部３５は、配管ラインＬ４を介して再加熱装置３４に接続されているとともに、加熱処理室４０を構成する一対の側壁部４１に接続されている。供給部３５は、再加熱装置３４にて生成された過熱水蒸気を加熱処理室４０に供給するものであり、たとえばダクト等によって構成されている。本実施の形態においては、供給部３５は、上述した一対の側壁部４１に対応した分岐管構造を有しており、その下流側の端部が、それぞれ一対の側壁部４１に接続されている。供給部３５は、筐体１０の内部の所定位置に設置されている。
【００４０】
ここで、本実施の形態においては、上述したように水蒸気発生装置３１が筐体１０の外部に付設されている。これは、水蒸気発生装置３１が比較的大型であるためであるが、水蒸気発生装置３１を筐体１０から離れた場所に設置して配管ラインを介して接続するように構成してもよい。また、水蒸気発生装置３１が小型である場合には、当然にこれを筐体１０の内部に設置してもよい。
【００４１】
また、本実施の形態においては、上述したように加熱空気発生装置３２、混合気体生成部３３および再加熱装置３４が筐体の内部に設置されているが、これらの一部または全部を水蒸気発生装置３１と同様に筐体１０の外部に付設してもよいし、これらの一部または全部を筐体１０から離れた場所に設置して配管ラインを介して接続するように構成してもよい。
【００４２】
加熱処理室４０は、筐体１０の内部に設けられており、互いに対向して配置された一対の側壁部４１によって構成されている。より詳細には、加熱処理室４０は、上述した搬送路２３を挟み込むように一対の側壁部４１が対向して配置されることでトンネル状に構成されており、これにより搬送路２３は、加熱処理室４０を通過するように構成されている。一対の側壁部４１には、複数のノズル４２が設けられており、当該複数のノズル４２の各々は、搬送路２３側を向いている。
【００４３】
複数のノズル４２は、たとえば図示するように行列状に点在して設けられており、その各々は、上述した供給部３５に接続されている。具体的には、一対の側壁部４１の各々の内部には、複数のノズル４２の各々に通じる流路が形成されており、当該流路は、上述した供給部３５に接続されている。これにより、複数のノズル４２からは、再加熱装置３４にて生成された過熱水蒸気が搬送路２３近傍の空間に向けて噴出されることになる。
【００４４】
前加熱処理室５０は、上述した加熱処理室４０から見て搬送路２３の上流側に位置しており、加熱処理室４０とほぼ同様の構造を有している。前加熱処理室５０は、加熱処理室４０にワークが投入されるに先立って当該ワークを予め加熱するためのものであり、たとえば乾燥した加熱空気がワークに向けて噴き付け可能に構成されたものである。当該乾燥した加熱空気としては、たとえば上述した加熱空気発生装置３２にて発生させられたものを用いることができる。
【００４５】
ここで、搬送路２３のうちの前加熱処理室５０が設けられる領域は、予熱ゾーンＺ１として機能する。当該予熱ゾーンＺ１においては、ペットボトル１００に被せ付けられた熱収縮性フィルム２００が、たとえば６０［℃］以上１２０［℃］以下程度に加熱される。
これにより、熱収縮性フィルム２００が軟化することになる。なお、予熱ゾーンＺ１においては、トンネル状の前加熱処理室５０の内部の空間が、もっぱら水蒸気を殆ど含まない高温の加熱空気によって充填されているため、当該予熱ゾーンＺ１においてワークに水滴が付着することはない。
【００４６】
一方、搬送路２３のうちの加熱処理室４０が設けられた領域は、本加熱ゾーンＺ２として機能する。当該本加熱ゾーンＺ２においては、ペットボトル１００に被せ付けられ、予熱ゾーンＺ１において加熱されることで軟化した熱収縮性フィルム２００が、さらに１５０［℃］以上３００［℃］以下程度に加熱される。
【００４７】
ここで、本加熱ゾーンＺ２においては、上述したようにトンネル状の加熱処理室４０の内部の空間が、もっぱら後述する所定の温度条件および湿度条件の過熱水蒸気によって充填されている。一般に、過熱水蒸気は、当該過熱水蒸気が飽和温度に低下するまでの間は凝縮することなくそのエンタルピの一部が減少するのみであり、ワークに水滴が付着し難い点において熱収縮性フィルムの加熱に適したものである。
【００４８】
しかしながら、実際には、過熱水蒸気の相対湿度が相当程度に高い場合には、周囲の影響を受けることで水蒸気の凝縮が発生してしまう。そのため、上述した従来の加熱水蒸気トンネルタイプの加熱処理装置においては、トンネル通過後のワークに少ないながらも水滴が付着する結果となってしまう。
【００４９】
この点、本実施の形態に係る加熱処理装置１においては、後述する所定の温度条件および湿度条件の過熱水蒸気によって加熱処理室４０が充填されているため、当該本加熱ゾーンＺ２においてワークに水滴が付着することが基本的にない。
【００５０】
図３は、図１および図２に示す混合気体生成部および再加熱装置近傍の模式断面図である。次に、この図３を参照して、本実施の形態に係る加熱処理装置１の混合気体生成部３３および再加熱装置３４近傍の構成について詳説する。
【００５１】
図３に示すように、混合気体生成部３３は、内管３３ａ１および外管３３ａ２からなる二重管構造部３３ａと、当該二重管構造部３３ａよりも下流側に位置する外管３３ａ２のみからなる混合部３３ｂとを有している。二重管構造部３３ａは、内管３３ａ１および外管３３ａ２が同軸上に配置された構成を有している。
【００５２】
内管３３ａ１は、上述した配管ラインＬ１の一部によって構成されており、外管３３ａ２は、上述した配管ラインＬ２の一部によって構成されている。そのため、混合部３３ｂに対しては、水蒸気発生装置３１にて発生した水蒸気が内管３３ａ１を経由して吹き込まれるとともに、加熱空気発生装置３２にて発生した乾燥した加熱空気が外管３３ａ２を経由して吹き込まれることになる。これにより、混合部３３ｂにおいては、水蒸気および乾燥した加熱空気がいずれも通流した状態で混合されることになり、これによってこれらの混合気体が生成されることになる。
【００５３】
一方、再加熱装置３４は、入口および出口が設けられた管状のハウジング３４ａと、ハウジング３４ａの内部に収容された発熱体３４ｂと、発熱体３４ｂを取り囲むようにハウジング３４ａの外側において巻回されたコイル３４ｃとを有しており、混合気体生成部３３の混合部３３ｂの下流側に配置されている。ハウジング３４ａの入口側の端部は、配管ラインＬ３の一部を構成する外管３３ａ２に接続されており、ハウジング３４ａの出口側の端部は、配管ラインＬ４に接続されている。
【００５４】
再加熱装置３４は、電磁誘導加熱方式のスーパーヒータであり、コイル３４ｃに電流を印加することにより、たとえば所定形状にプレス成形された薄いステンレス鋼板を複数積層することで構成された発熱体３４ｂに渦電流を発生させ、これにより発熱体３４ｂに熱的に接触するようにハウジング３４ａの内部に通流される気体を加熱するものである。
【００５５】
再加熱装置３４に対しては、上述した混合部３３ｂにて水蒸気と乾燥した加熱空気とが混合されることで生成された混合気体が配管ラインＬ３を介して導入される。これにより、当該混合気体が発熱体３４ｂにて発生する熱を受け取ることで再加熱されて昇温し、後述する所定の温度条件および湿度条件の過熱水蒸気となって配管ラインＬ４に導出されることになる。
【００５６】
ここで、上述した二重管構造部３３ａおよびその下流側に位置する混合部３３ｂにて構成された混合気体生成部３３にて水蒸気と乾燥した加熱空気とを混合することにより、これら水蒸気と乾燥した加熱空気とを短時間のうちに十分に混合することができる。これは、混合部３３ｂにおいて水蒸気と乾燥した加熱空気とが通流した状態で混合されるためであり、これによって混合気体生成部３３が小型に構成できるばかりでなく、再加熱装置３４において確実に後述する所定の温度条件および湿度条件の過熱水蒸気を生成することが可能になる。
【００５７】
なお、水蒸気と乾燥した加熱空気とを混合させる観点のみに着目すれば、必ずしも混合気体生成部３３を上述した如くの二重管構造部３３ａを含む構成とする必要はなく、単に水蒸気と乾燥した加熱空気とが混合されるように流路を構成することで足りる。その場合において、水蒸気が通流する配管と乾燥した加熱空気が通流する配管とを合流させる構成とすれば、これら水蒸気と乾燥した加熱空気とが通流状態で混合されることになるため、より確実にこれらを混合することができ、さらにこれらの通流方向を互いに同じ方向とすれば、これら通流する水蒸気および乾燥した加熱空気に流動損失が生じることが抑制できる。
【００５８】
本実施の形態においては、内管３３ａ１を配管ラインＬ１にて構成するとともに、外管３３ａ２を配管ラインＬ２にて構成することとしているが、内管３３ａ１を配管ラインＬ２にて構成するとともに、外管３３ａ２を配管ラインＬ１にて構成することとしてもよい。その場合には、混合部３３ｂに対して、加熱空気発生装置３２にて発生した乾燥した加熱空気が内管３３ａ１を経由して吹き込まれるとともに、水蒸気発生装置３１にて発生した水蒸気が外管３３ａ２を経由して吹き込まれることになる。
【００５９】
図４は、上述した本実施の形態に係る加熱処理装置における熱収縮性フィルムの加熱処理方法を概略的に示した図である。以下、この図４を参照して、本実施の形態に係る加熱処理装置１における加熱処理方法（すなわち本実施の形態に係る熱収縮フィルムの加熱処理方法）について詳細に説明する。
【００６０】
図４を参照して、加熱処理装置１における加熱処理方法は、要約すると以下の第１ないし第３ステップを備えている。
【００６１】
第１ステップにおいては、水蒸気発生装置３１にて発生した水蒸気と、当該水蒸気と同温以上の、加熱空気発生装置３２にて発生した乾燥した加熱空気とが、混合気体生成部３３において混合されることにより、上記水蒸気と同温以上の混合気体が生成される。
【００６２】
第２ステップにおいては、混合気体生成部３３にて生成された混合気体が、再加熱装置３４によって再加熱されることにより、過熱水蒸気が生成される。
【００６３】
第３ステップにおいては、ペットボトル１００に被せ付けられた収縮前の熱収縮性フィルム２００に対して再加熱装置３４にて生成された過熱水蒸気が吹き付けられることにより、熱収縮性フィルム２００が加熱されて収縮し、これによってペットボトル１００の一部が収縮後の熱収縮性フィルム２００によって被覆される。
【００６４】
上述した第１および第２ステップを経て生成された過熱水蒸気は、飽和水蒸気または相対湿度が顕著に高い水蒸気を含む加熱空気と、当該水蒸気と同温以上の乾燥した加熱空気（すなわち、水蒸気を殆ど含まない加熱空気）とが混合されることで生成された混合気体を再加熱することで生成されたものであり、この点において、飽和水蒸気または相対湿度が顕著に高い水蒸気を含む加熱空気を単にそのまま加熱した過熱水蒸気とは明確に区別されるものである。
【００６５】
より特定的には、上述した第１および第２ステップを経て生成された過熱水蒸気は、その温度が概ね１５０［℃］以上３００［℃］以下であり、かつ、その相対湿度が概ね０．０４［％］以上３．４［％］以下である。この第１および第２ステップを経て生成された過熱水蒸気は、飽和水蒸気または相対湿度が顕著に高い水蒸気を含む加熱空気を単にそのまま加熱した過熱水蒸気に比べて、トンネル内の出口付近（すなわち、搬出口１２付近）における温度低下を受けても凝縮が生じない顕著に相対湿度が低いものである。前述のとおり、トンネル内に導入される過熱水蒸気の温度が１５０［℃］であって相対湿度が１２［％］を超える場合には、トンネル通過後においてワークに水滴が付着してしまうことになるが、これに比べて本実施の形態において生成される過熱水蒸気は、その相対湿度が顕著に低いものであることは明らかである。
【００６６】
ここで、水蒸気発生装置３１にて発生させられる水蒸気の温度が１００［℃］以上１６０［℃］以下であり、当該水蒸気の蒸気量が１０［ｋｇ／ｈ］以上３０［ｋｇ／ｈ］以下であり、当該水蒸気の蒸気圧が０．１［ＭＰａ］以上０．５［ＭＰａ］以下であるとともに、加熱空気発生装置３２にて発生させられる加熱空気の温度が上記水蒸気の温度よりも高いことを前提に１００［℃］以上２５０［℃］以下であり、さらに、これら水蒸気および加熱空気の体積に基づいた混合比が１：２〜１：５である場合には、その混合気体を再加熱装置３４にて加熱することにより、上述した顕著に相対湿度の低い過熱水蒸気を得ることができる。
【００６７】
一例としては、図３に示すように、水蒸気発生装置３１にて発生させられる水蒸気の温度が１２０［℃］でかつ相対湿度が１００［％］であり、加熱空気発生装置３２にて発生させられる加熱空気の温度が１３０［℃］でかつ相対湿度が０．５２［％］であり、これらを混合比１：５で混合した場合、生成される混合気体の温度は１２６．５［℃］でかつ相対湿度は２．４［％］であり、これをさらに再加熱装置３４で１８０［℃］にまで加熱することにより、得られる過熱水蒸気の相対湿度は０．６２［％］となる。
【００６８】
以上において説明したように、上述した加熱処理装置１における加熱処理方法を適用してペットボトル１００に被せ付けられた熱収縮性フィルム２００を加熱して収縮させることにより、ワークが晒される雰囲気が顕著に相対湿度が低い過熱水蒸気となるため、トンネル通過時においてワークに水滴が付着することがなくなる。そのため、結果として乾燥処理を別途行なう必要がなくなり、上述した従来の過熱水蒸気トンネルタイプの加熱処理装置よりもさらに装置を小型にかつ簡素に構成することができる。
【００６９】
加えて、上述した加熱処理装置１における加熱処理方法を適用した場合には、ワークが晒される雰囲気が顕著に相対湿度が低い過熱水蒸気にはなるものの、上述した従来のドライトンネルタイプの加熱処理装置においてワークが晒される雰囲気である乾燥した高温気体（すなわち、水蒸気を殆ど含まない加熱空気）よりも湿気が多い分だけ、収縮後の熱収縮性フィルムの仕上がりも良好なものとなる。
【００７０】
したがって、本実施の形態に係る加熱処理装置１とすることにより、収縮後の熱収縮性フィルムの仕上がりが良好であり、かつ、装置を小型にかつ簡素に構成することができる熱収縮性フィルムの加熱処理装置とすることができる。そのため、加熱処理装置の設置自由度が増すばかりでなく、より安価に高性能の加熱処理装置を提供することが可能になる。
【００７１】
なお、上述した第１ステップにおいて、水蒸気に対して混合する加熱空気が当該水蒸気と同温以上であることが必要になる理由は、当該水蒸気よりも低い温度の加熱空気を混合した場合に、当該混合に際して水蒸気の一部が凝縮してしまうためであり、この水蒸気の一部の凝縮が生じた場合には、顕著に相対湿度が低い過熱水蒸気を効率的に生成することが困難になるためである。
【００７２】
ここで、加熱処理室４０は、常時、上述した所定の温度条件および湿度条件の過熱水蒸気によって充填されていることが必要になるが、これは、筐体１０の搬入口１１および搬出口１２の大きさ（より厳密には加熱処理室４０の入口および出口の大きさ）やワークの搬送速度等を適切に調節することにより、その実現が可能である。当該観点から、一例としては、筐体１０の搬入口１１および搬出口１２の大きさを縦寸法が３００［ｍｍ］でかつ横寸法が２００［ｍｍ］となるようにし、ワークの搬送速度を５［ｍ／ｍｉｎ］以上７０［ｍ／ｍｉｎ］とすればよい。
【００７３】
また、そのときの加熱処理室４０の大きさとしては、一例としては、縦寸法が３５０［ｍｍ］、横寸法が１１０［ｍｍ］以上２００［ｍｍ］以下、幅寸法（すなわち搬送方向の長さ）を５００［ｍｍ］とすればよく、過熱水蒸気の流量は、一例としては、６．３［ｍ3／ｍｉｎ］以上２１．５［ｍ3／ｍｉｎ］以下とすればよい。
【００７４】
上述した実施の形態においては、加熱処理装置に加熱処理室に加えて前加熱処理室を設けた場合を例示して説明を行なったが、当該前加熱処理室は、必ずしも必須の構成ではなく、場合によってはこれを設けない構成とすることも可能である。一方で、収縮後の熱収縮フィルムの仕上がりを必要に応じてさらに高品位にするためには、加熱処理装置に加熱処理室に加えて後加熱処理室を設けてもよい。
【００７５】
これら前加熱処理室や後加熱処理室は、乾燥した加熱気体がワークに対して噴き付けられるように構成されたトンネル状のものであってもよいし、遠赤外線ヒータや近赤外線ヒータ、ハロゲンランプ等を利用したものであってもよい。
【００７６】
また、上述した実施の形態においては、再加熱装置として電磁誘導加熱式のスーパーヒータを用いた場合を例示したが、これに代えて各種の加熱方式のものを利用することもできる。
【００７７】
また、上述した実施の形態においては、水蒸気を発生させるための装置として水蒸気発生装置を採用した場合を例示したが、これに代えて過熱水蒸気を発生させる過熱水蒸気発生装置を採用してもよい。この場合には、過熱水蒸気発生装置において発生させた過熱水蒸気に対して加熱空気発生装置にて発生させた加熱空気を混合させて混合気体を生成し、この混合気体を再加熱装置にて再加熱することにより、所望の温度および相対湿度になるよう制御すればよい。
【００７８】
また、上述した実施の形態においては、連続的に複数のワークが加工可能に構成された連続処理式の熱収縮性フィルムの加熱処理装置および加熱処理方法に本発明を適用した場合を例示して説明を行なったが、いわゆるバッチ処理式の熱収縮性フィルムの加熱処理装置および加熱処理方法に本発明を適用することも可能である。
【００７９】
さらには、上述した実施の形態においては、ペットボトルに被せ付けられた熱収縮性フィルムを加熱して収縮させる熱収縮フィルムの加熱処理装置および加熱処理方法に本発明を適用した場合を例示して説明を行なったが、熱収縮性フィルムを加熱して収縮させる熱収縮フィルムの加熱処理装置および加熱処理方法であれば、どのようなものにも本発明を適用することができる。
【００８０】
このように、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって画定され、また特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【符号の説明】
【００８１】
１  加熱処理装置、１０  筐体、１１  搬入口、１２  搬出口、２０  搬送機構、２１  ローラ、２２  チェーン、２３  搬送路、３０  過熱水蒸気生成供給装置、３１  水蒸気発生装置、３２  加熱空気発生装置、３２ａ  装置本体部、３２ｂ  タンク部、３３  混合気体生成部、３３ａ  二重管構造部、３３ａ１  内管、３３ａ２  外管、３３ｂ  混合部、３４  再加熱装置、３４ａ  ハウジング、３４ｂ  発熱体、３４ｃ  コイル、３５  供給部、４０  加熱処理室、４１  側壁部、４２  ノズル、５０  前加熱処理室、１００  ペットボトル、２００  熱収縮性フィルム、Ｌ１〜Ｌ４  配管ライン、Ｚ１  予熱ゾーン、Ｚ２  本加熱ゾーン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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2020031824.tif 000008
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