特許 6850087 縦型充填包装機、該縦型充填包装機の横シール装置、および包装袋入り液体製品の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6850087

(24)【登録日】2021年3月9日

(45)【発行日】2021年3月31日

(54)【発明の名称】縦型充填包装機、該縦型充填包装機の横シール装置、および包装袋入り液体製品の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B65B 51/22 20060101AFI20210322BHJP

   B65B 9/20 20120101ALI20210322BHJP

   B65B 7/28 20060101ALI20210322BHJP

【ＦＩ】

   B65B51/22 100

   B65B9/20

   B65B7/28

【請求項の数】10

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2016-148480(P2016-148480)

(22)【出願日】2016年7月28日

(65)【公開番号】特開2017-71442(P2017-71442A)

(43)【公開日】2017年4月13日

【審査請求日】2019年3月20日

(31)【優先権主張番号】特願2015-200008(P2015-200008)

(32)【優先日】2015年10月8日

(33)【優先権主張国】JP

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】596088093

【氏名又は名称】オリヒロエンジニアリング株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100123788

【弁理士】

【氏名又は名称】宮崎 昭夫

(74)【代理人】

【識別番号】100127454

【弁理士】

【氏名又は名称】緒方 雅昭

(72)【発明者】

【氏名】鶴田 正貴

(72)【発明者】

【氏名】山口 晶

(72)【発明者】

【氏名】新谷 翼

(72)【発明者】

【氏名】横山 隆之

(72)【発明者】

【氏名】神澤 洋樹

【審査官】 米村 耕一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−２３１６３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／００２１４８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特表２０１１−５１９７８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００２−５２６２８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０２４５９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第３９３０４９２（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０２２８２８８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６５Ｂ ５１／２２

Ｂ６５Ｂ ７／２８

Ｂ６５Ｂ ９／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

縦方向に送られ下端が閉じられ上端が開口したチューブ状フィルムの中に製品を投入する投入パイプと、
前記投入パイプの前記製品の出口の下方に配置され、前記チューブ状フィルムの前記製品が存在する部分を挟み込みつつ該チューブ状フィルムの下方への送りに伴って回転することで前記チューブ状フィルムに扁平部を形成する一対のシゴキローラと、
前記一対のシゴキローラの下方に配設され、前記チューブ状フィルムの前記扁平部の横方向全幅に亘って、前記チューブ状フィルムを構成する互いに対向するフィルム同士を超音波振動で溶着して横シール部を形成する横シール装置と、を備え、
前記横シール装置は、超音波振動子を内蔵し前記チューブ状フィルムの横方向に延びるホーンと、前記ホーンを受けるアンビルと、を備え、前記アンビルは前記チューブ状フィルムを間において前記ホーンと対向配置され、前記ホーンから離間する方向および前記ホーンに当接する方向に移動可能であり、
前記ホーンの前記アンビルとの対向面は平らな面であり、前記アンビルの前記ホーンとの対向面は線状に延びる複数の凸条部と、前記複数の凸条部で囲まれた複数の凹部と、を有し、前記凹部の底部は平面であり、前記凹部の前記底部と前記凹部の側面とは鈍角をなす、縦型充填包装機。

【請求項2】

前記複数の凸条部は格子状に形成されている、請求項１に記載の縦型充填包装機。

【請求項3】

前記凸条部の前記チューブ状フィルムを挟んで前記ホーンに当接させられる当接面は平坦な面である、請求項１または２に記載の縦型充填包装機。

【請求項4】

前記横シール装置の下方に配設され、前記横シール部を横方向全幅に渡って切断する切断装置を有し、
前記アンビルの前記対向面は前記複数の凸条部が形成された領域を前記チューブ状フィルムの送り方向と交差する方向に分断する凹条部を有し、
前記切断装置は前記凹条部で分断された両側の前記領域を切断部として前記横シール部を帯状に切断する、請求項１から３のいずれか１項に記載の縦型充填包装機。

【請求項5】

前記ホーンは２０〜４０ｋＨｚの周波数で振動する、請求項１から４のいずれか１項に記載の縦型充填包装機。

【請求項6】

縦方向に送られ下端が閉じられ上端が開口したチューブ状フィルムの中に製品を投入する投入パイプと、
前記投入パイプの前記製品の出口の下方に配置され、前記チューブ状フィルムの前記製品が存在する部分を挟み込みつつ該チューブ状フィルムの下方への送りに伴って回転することで前記チューブ状フィルムに扁平部を形成する一対のシゴキローラと、
前記一対のシゴキローラの下方に配設され、前記チューブ状フィルムの前記扁平部の横方向全幅に亘って、前記チューブ状フィルムを構成する互いに対向するフィルム同士を超音波振動で溶着して横シール部を形成する横シール装置と、を備えた縦型充填包装機の前記横シール装置であって、
超音波振動子を内蔵し前記チューブ状フィルムの横方向に延びるホーンと、前記ホーンを受けるアンビルと、を備え、前記アンビルは前記チューブ状フィルムを間において前記ホーンと対向配置され、前記ホーンから離間する方向および前記ホーンに当接する方向に移動可能であり、
前記ホーンの前記アンビルとの対向面は平らな面であり、前記アンビルの前記ホーンとの対向面は線状に延びる複数の凸条部と、前記複数の凸条部で囲まれた複数の凹部と、を有し、前記凹部の底部は平面であり、前記凹部の前記底部と前記凹部の側面とは鈍角をなす、横シール装置。

【請求項7】

前記複数の凸条部は格子状に形成されている、請求項６に記載の横シール装置。

【請求項8】

前記凸条部の前記チューブ状フィルムを挟んで前記ホーンに当接させられる当接面は平坦な面である、請求項６または７に記載の横シール装置。

【請求項9】

前記ホーンは２０〜４０ｋＨｚの周波数で振動する、請求項６から８のいずれか１項に記載の横シール装置。

【請求項10】

製品が充填された包装袋を製造する方法であって、
縦方向に送られ下端が閉じられ上端が開口したチューブ状フィルムの中に製品を投入する工程と、
前記チューブ状フィルムの前記製品が存在する部分を一対のローラで挟み込みつつ、該チューブ状フィルムを下方へ送ることで、前記製品が投入された前記チューブ状フィルムに扁平部を形成する工程と、
前記チューブ状フィルムの前記扁平部の横方向全幅に亘って、横シール装置によって、前記チューブ状フィルムを構成する互いに対向するフィルム同士を超音波振動で溶着して横シール部を形成する工程と、を含み、
前記横シール装置は、超音波振動子を内蔵し前記チューブ状フィルムの横方向に延びるホーンと、前記ホーンを受けるアンビルと、を備え、前記アンビルは前記チューブ状フィルムを間において前記ホーンと対向配置され、前記ホーンから離間する方向および前記ホーンに当接する方向に移動可能であり、
前記ホーンの前記アンビルとの対向面は平らな面であり、前記アンビルの前記ホーンとの対向面は線状に延びる複数の凸条部と、前記複数の凸条部で囲まれた複数の凹部と、を有し、前記凹部の底部は平面であり、前記凹部の前記底部と前記凹部の側面とは鈍角をなす、包装袋入り液体製品の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液体の製品が充填された包装袋を製造する縦型充填包装機、該縦型充填包装機の横シール装置、および包装袋入り液体製品の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

一般的な縦型充填包装機は、帯状のフィルムを縦方向（鉛直方向）に送りながら、その横幅の中央で折り曲げて該フィルムの左右両端を重ね合わせ、この重ね合わせ部を縦方向に熱シールしてチューブ状フィルムを形成し、チューブ状フィルムの下側の開口部を横方向に熱シールし、チューブ状フィルム内に液体の製品を充填し、チューブ状フィルムの上側の開口部を横方向に熱シールするものである。以下では、縦方向に搬送されるチューブ状フィルムの上側および下側の開口部をそれぞれ横方向に溶着することを「横シール」と呼び、該チューブ状フィルムの横シールが行われた部分を「横シール部」と呼ぶことにする。

【0003】

チューブ状フィルムの上側開口部の横シールは、十分なシール強度を確保するために、チューブ状フィルムの液体製品が存在しない部位に行われる。しかし、液体製品が存在しない部位に横シールを行なった場合は製造後の包装袋内に空気が残ってしまうため、包装袋内の液体製品の腐敗や酸化を早めるおそれがある。

【0004】

そこで製造後の包装袋内の空気を最小限に抑える方法として、チューブ状フィルム内に液体の製品を充填した後、チューブ状フィルムの液体製品が存在している部位を一対のシゴキローラで挟んだ状態にしてチューブ状フィルムを下方へ送ることで、チューブ状フィルムにおける液体製品の直ぐ上の部分に扁平部を形成し、その扁平部を横シールするという方法が提案されている（例えば特許文献１，２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許３９３０４９２号

【特許文献2】特開２００６−３４１８５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、一対のシゴキローラでチューブ状フィルムの液体製品が存在している部位を挟み込んで扁平部を形成するとき、液体製品を扁平部のフィルム間から完全に無くすことは困難である。このため、扁平部を横シールする際に、液体の製品が挟み込まれたフィルム同士をヒートブロックで溶着する状態が起こりうる。

【0007】

また、横シール部を形成するためには、チューブ状フィルムをヒートブロック間に挟んでフィルムの溶融温度付近あるいはそれ以上の温度に加熱している。このような温度となる横シール部のフィルム間に僅かでも液体が存在していると、液体がヒートブロックの熱で気化して発泡してしまう場合がある。特に、チューブ状フィルムがヒートブロック対で挟まれていた状態から解放されると、発泡の泡が拡がり、横シール部が白濁してしまう場合がある。この発泡および白濁の発生は外観の美粧性を低下させるとともに、シール性能も低下させてしまう。この対策として、現状では、フィルム同士が溶着された後、直ちにヒートブロックを冷却用ブロックに替え、溶着部を冷却用ブロック間に挟んで冷却することで発泡を防止している。

【0008】

しかし、液体の製品を収容する包装袋の場合には比較的厚いフィルムが求められるため、厚いフィルム同士を溶着するための加熱温度は相応に高くなる。また、フィルム表面にアルミ層が設けられている場合には、横シールされるフィルム間にヒートブロックの熱が伝わりやすくなる。これらの場合、チューブ状フィルムからヒートブロックを離間すると直ぐに発泡が起きてしまい、発泡を抑え込むことが困難である。

【0009】

そこで本発明は、上述した問題を解消するため、チューブ状フィルムに横シールを行う際フィルム間に液体が存在した状態であっても、横シール部に気泡や白濁が生じないようにする縦型充填包装機および、それに用いられる横シール装置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】

【0010】

本発明の一態様の縦型充填包装機は、
縦方向に送られ下端が閉じられ上端が開口したチューブ状フィルムの中に製品を投入する投入パイプと、
投入パイプにおける前記製品の出口の下方に配置され、チューブ状フィルムの製品が存在する部分を挟み込みつつチューブ状フィルムの下方への送りに伴って回転することでチューブ状フィルムに扁平部を形成する一対のシゴキローラと、
一対のシゴキローラの下方に配設され、チューブ状フィルムの扁平部の横方向全幅に亘って、チューブ状フィルムを構成する互いに対向するフィルム同士を超音波振動で溶着して横シール部を形成する横シール装置と、を備える。横シール装置は、超音波振動子を内蔵しチューブ状フィルムの横方向に延びるホーンと、ホーンを受けるアンビルと、を備えている。アンビルはチューブ状フィルムを間においてホーンと対向配置され、ホーンから離間する方向およびホーンに当接する方向に移動可能である。ホーンのアンビルとの対向面は平らな面である。アンビルのホーンとの対向面は線状に延びる複数の凸条部と、複数の凸条部で囲まれた複数の凹部と、を有している。凹部の底部は平面であり、凹部の底部と凹部の側面とは鈍角をなす。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、縦型充填包装機において、チューブ状フィルムに横シールを行う際、フィルム間に液体が存在した状態であっても該液体は超音波振動で排出され、横シール部には気泡や白濁が生じないようになる。したがって、製造する包装袋のシール性能や美粧性を容易に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】一実施例の縦型充填包装機を模式的に示す正面図である。

【図2】一実施例の縦型充填包装機を模式的に示した斜視図である。

【図3】本発明に適用される横シール装置の具体的な構造を示す斜視図である。

【図4】本発明に適用される横シール装置とその周辺の構成による動作を説明する図である。

【図5】アンビルと切断装置の拡大図である。

【図6】本発明に適用される横シール装置としての超音波溶着機のアンビルの好ましい構成例を示す図である。

【図7】図６に示すアンビルの変形例を示す図である。

【図8】本発明に適用される横シール装置としての超音波溶着機のアンビルの他の好ましい構成例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

【0014】

図１は本発明の一実施形態による縦型充填包装機を模式的に示す正面図、図２はこの実施形態の縦型充填包装機を模式的に示した斜視図である。

【0015】

図１および図２を参照すると、本実施形態の縦型充填包装機は、縦方向（鉛直方向）に送られるシート状のＣＰＰフィルム（Cast Polypropylene film）の横幅方向端部を互いに重ね合わせて概ね扁平なチューブ状フィルム１を形成するための製袋ガイド２を備える。

【0016】

製袋ガイド２の下方には、扁平なチューブ形状に成形されたフィルム１の折り曲げ部１ａと重ね合わせ部１ｂのそれぞれに対して縦方向に熱溶着（熱シールとも呼ばれる。）を行う複数の縦シール装置３，４が配置されている。チューブ状フィルム１の折り曲げ部１ａと重ね合わせ部１ｂはチューブ状フィルム１の横方向（水平方向）の両側縁にそれぞれ位置する。

【0017】

縦シール装置３は一対の金属製ブロック３ａ，３ｂを備え、もう一方の縦シール装置４もまた一対の金属製ブロック４ａ，４ｂを備える。一対の金属製ブロック３ａ，３ｂ、および、一対の金属製ブロック４ａ，４ｂは、チューブ状フィルム１を間において対向配置され、かつ、不図示の駆動機構によって、互いに離間する方向および互いに当接する方向に移動可能である。縦シール装置３，４の各々を構成する一対のブロックのうちの一方にヒータが内蔵されている。これらの縦シール装置３，４によって、チューブ状フィルム１の横方向の両側縁に縦シール部１ｄが形成される。

【0018】

各縦シール装置３，４の上側および下側には、チューブ状フィルム１の横方向の両側端部を挟みながら回転してチューブ状フィルム１を下方に案内する一対のガイドローラ５Ａ，５Ｂが設けられている。

【0019】

各縦シール装置３，４の下側のガイドローラ５Ａ，５Ｂの下方には一対のシゴキローラ６が設けられている。各縦シール装置３，４の下側のガイドローラ５Ａ，５Ｂと、シゴキローラ６との間には、チューブ状フィルム１の横方向の両側付近をそれぞれ挟みながら、不図示のモータで同期駆動されてチューブ状フィルム１を下方へ送る２組の送りローラ７Ａ，７Ｂが配設されている。また、シゴキローラ６は送りローラ７Ａ，７Ｂの回転と同期して回転するものである。

【0020】

一対のシゴキローラ６は、チューブ状フィルム１を横方向の全幅にわたって挟み込むことによって、チューブ状フィルム１内に投入された液体の製品を分割するものであり、チューブ状フィルム１を挟んだ状態でチューブ状フィルム１の送りに伴って回転させられる。そのため、一対のシゴキローラ６はチューブ状フィルム１を間において対向配置されており、不図示の駆動機構によって、互いに離間する方向および互いに当接する方向に移動可能である。 チューブ状フィルム１内に液体（またはペースト状）の製品を投入する投入パイプ８は、製袋ガイド２の上方から製袋ガイド２の内側を通ってシゴキローラ６の直上まで鉛直方向に延在している。投入パイプ８の液体製品の出口の下方にシゴキローラ６が配置されている。

【0021】

シゴキローラ６の下方には横シール装置９が配置されている。横シール装置９はチューブ状フィルム１の全幅に渡って超音波溶着を行うことで、チューブ状フィルム１に横シール部１ｅを形成する。具体的には横シール装置９は、図３に示すように、チューブ状フィルム１の全幅を超える長さを持った一対の金属製ブロック９ａ，９ｂを備える。一対のブロック９ａ，９ｂは、チューブ状フィルム１を間において対向配置され、かつ、不図示の駆動機構によって、互いに離間する方向および互いに当接する方向に移動可能である。横シール装置９の開閉動作は前述の縦シール装置３，４のブロック開閉動作と同期させてある。横シール装置９を構成する一対のブロック９ａ、９ｂのうちの一方は超音波振動子を内蔵したものであり、ホーンと呼ばれる。もう一方のブロックは、超音波ホーンを内蔵したブロックを受けるものであり、アンビルと呼ばれる。

【0022】

再び図１および図２を参照すると、横シール装置９の下方には、最終の包装品の縦方向長さ分を隔てて切断装置１０が配置されている。切断装置１０はチューブ状フィルム１の全幅を超える長さを持った一対の金属製ブロック１０ａ，１０ｂを備える。一対のブロック１０ａ，１０ｂは、チューブ状フィルム１を間において対向配置され、かつ、不図示の駆動機構によって、互いに離間する方向および互いに当接する方向に移動可能である。切断装置１０の開閉動作は前述の縦シール装置３，４の開閉動作と同期させてある。また、切断装置１０を構成する一対のブロック１０ａ，１０ｂのうちの一方にパンチ１１(図４（ｅ）参照)が仕込まれ、これに相対する他方のブロックにそのパンチ１１を受けるダイが形成されている。このような構成により、切断装置１０はブロック１０ａ，１０ｂ間にチューブ状フィルム１の横シール部１ｅの全領域を挟みつつ、フィルム搬送方向における横シール部１ｅの中間を通るようにチューブ状フィルム１を横方向全幅に渡って切断する。

【0023】

次に、上述した縦型充填包装機の動作を説明する。この動作の説明においては図１〜３を参照するだけでなく図４も参照されたい。なお、図４は、チューブ状フィルム１への横シールを分かり易くするために、図１および図２に比べて各装置構成の設置間隔を小さく変えてある。

【0024】

シート状のＣＰＰフィルムが製袋ガイド２で折り曲げられ、該フィルムの横幅方向端部が互いに重ね合わさって、フィルムの左側部分と右側部分が互いに対向し、概ね扁平なチューブ状フィルム１が形成されるように、作業者は、シート状フィルムを包装機内にセットする。そして、送りローラ７Ａ，７Ｂによりチューブ状フィルム１を下方へ送ることと、チューブ状フィルム１の折り曲げ部１ａと重ね合わせ部１ｂのそれぞれに対して縦シール装置３，４によって縦シール部１ｄを形成することを交互に繰り返す。しかる後、チューブ状フィルム１が横シール装置９のブロック９ａ，９ｂ間を通過したところで、フィルム送りを停止し、横シール装置９のブロック９ａ，９ｂ同士を接近させていく。これにより、チューブ状フィルム１の横方向に第一の横シール部１ｅが形成される。

【0025】

そして、第一の横シール部１ｅが切断装置１０の少し上に位置するまでチューブ状フィルム１を送る。第一の横シール部１ｅを底部としてチューブ状フィルム１内に投入パイプ８（図４では不図示。）から液体の製品を投入する。投入する液体の製品は、ペースト状物、又は、液体とペースト状物の混ぜものであってもよい。この投入量は液体製品の上端がシゴキローラ６の位置を越える程度とされる（図４（ａ）参照）。それから一対のシゴキローラ６の間を閉じ、シゴキローラ６によって、チューブ状フィルム１内の液体の製品をフィルム送り方向にて分割する（図４（ｂ）参照）。この状態でシゴキローラ６および送りローラ７Ａ，７Ｂを回転させてチューブ状フィルム１を下方に送ると、製品投入で膨らんでいるチューブ状フィルム１がシゴキローラ６間で扁平に押し潰されつつ、チューブ状フィルム１内に液体製品が空になった部分（扁平部と呼ぶ。）１２が形成される（図４（ｃ）参照）。

【0026】

この扁平部１２の所定の位置１２ａが横シール装置９の所まで送られたら、チューブ状フィルム１の送りを停止し、横シール装置９の一対のブロック９ａ，９ｂ同士を接近させていく。これにより、第二の横シール部１ｅが形成されて、チューブ状フィルム１の上側の開口が密閉される（図４（ｄ）参照）。

【0027】

その後、シゴキローラ６間を開け、再び送りローラ７Ａ，７Ｂを回転させてチューブ状フィルム１を下方に送り、第二の横シール部１ｅの位置が切断装置１０の所まで来たら、チューブ状フィルム１の送りを停止し、切断装置１０の一対のブロック１０ａ，１０ｂ同士を接近させていく。これにより、第二の横シール部１ｅの送り方向幅の中間でチューブ状フィルム１が切断され、液体製品が入った４方シールタイプの包装袋Ｗが得られる（図４（ｅ）参照）。以上の一連の動作を繰り返すことで、次々と、液体製品が入った４方シールタイプの包装袋Ｗを製造することができる。

【0028】

なお、４方シールタイプの包装袋を製造する例を説明したが、図１および図２に示した縦シール装置３をチューブ状フィルム１の折り曲げ部１ａに対して設置しないことで、液体製品が入った３方シールタイプの包装袋を製造する縦型充填包装機に変更可能である。また、上述した縦型充填包装機において、縦シール装置３，４の間にこれらと同じ縦シール装置を横方向に複数配設することにより、複数個の４方シールタイプの包装袋を横方向に並べた状態で同時に製造することができる。

【0029】

次に、図３に示した横シール装置９を更に具体的に説明する。

【0030】

横シール装置９としては超音波溶着機が使用されるが、前述したように一対のブロック９ａ，９ｂがチューブ状フィルム１を通過させられる間隔を開けて対向配置されている。第一のブロック９ａがホーンであって、包装材として使用する熱可塑性樹脂フィルムに対して超音波溶着を行う場合２０〜４０ｋＨｚの周波数範囲でホーンを振動させるのがよい。第二のブロック９ｂが第一のブロック９ａに水平に対向して配置され、両ブロック９ａ、９ｂが水平方向（横方向）に相対的に移動して当接する構成となっている。

【0031】

このように横シール装置９を超音波溶着機によって構成することにより、ブロック９ａ，９ｂ間にチューブ状フィルム１の扁平部１２を挟み込みながらブロック９ａ，９ｂ間のフィルムの内面同士を超音波で振動させて溶着することができる。

【0032】

この超音波溶着方式では、チューブ状フィルム１にシゴキローラ６で形成された扁平部１２に対して横シールを行う時にフィルム間に液体の製品が残っていても、超音波振動で、ブロック９ａ，９ｂの対で挟まれたフィルム間から液体製品などの水分が排出される。横シールが行われるフィルム間に水分が無くなることにより、横シール部に気泡や白濁は生じにくくなる。また、超音波振動は、横シールが行われるフィルム間から、液体製品に含まれる水分以外の成分も排出できる。加えて、横シールの都度に発振周波数やピークパワー（負荷）をモニターすることにより、発振周波数及びピークパワーの検証、最適な発振周波数及びピークパワーの設定などが容易になる。

【0033】

さらに、横シール装置９をヒートブロック対で構成した場合、横シール時にヒートブロック自体を発熱させるため、フィルム同士が溶着する温度を温調器で管理する必要があり、ヒートブロックの周りの雰囲気も熱せられてしまう。また、液体製品が入った包装袋を製造している間中、ヒートブロック内のヒータを通電している必要がある。

【0034】

これに対し、本発明によるフィルム同士の溶着は超音波振動によるフィルムの摩擦発熱で行われるため、フィルムの溶融温度以上にフィルムは加熱されることが無い。このため、フィルムの溶着温度の管理は不要である。また、液体製品とフィルムへの熱によるダメージが軽減される。

【0035】

また、超音波振動開始から直ぐにフィルムの溶着温度に達するので、横シールしたい時に超音波振動を起こせばよく、電力消費は超音波発振時だけとなる。さらに、ブロック９ａ，９ｂ自体は発熱しないので、該ブロックの周りの雰囲気を常温に維持でき、熱に弱い液体製品が充填された包装袋を良好に製造できる。

【0036】

また、横シール部１ｅに気泡や白濁を生じさせないために、第一のブロック９ａ（ホーン）の第二のブロック９ｂと対向する面（以下、ホーンの対向面９ａ’と呼ぶ。）は凹凸のない平坦な面、より好ましくは鏡面（不図示）に形成されているとよい。他方、第二のブロック９ｂ（アンビル）の第一のブロック９ａと対向する面（以下、アンビルの対向面９ｂ’と呼ぶ。）は、複数の凸条部が所定のピッチで形成された面であるとよい。特に、図３に示した第二のブロック９ｂ（アンビル）の対向面９ｂ’は図５〜７に示される構成であることが好ましい。

【0037】

図５（ａ）はアンビルの対向面を示している。アンビル９ｂの対向面９ｂ’には後述するように、複数の凸条部が形成された領域１３が形成されている。領域１３はチューブ状フィルムの送り方向Ｆと交差する方向、好ましくは直交する方向に延びる凹条部１４によって、第一の領域１３ａと第二の領域１３ｂに分断されている。凹条部１４ではアンビル９ｂとフィルム１との間に間隙が生じるため、フィルムは溶着されない。フィルムの溶着部は第一及び第二の領域１３ａ，１３ｂに対応する。

【0038】

図５（ｂ）は切断装置１０を示している。金属製ブロック１０ａ，１０ｂの一方はダイ（不図示）を備え、他方はパンチ１１を備えている。パンチ１１のチューブ状フィルムの送り方向Ｆに関する両側縁部は切断部１１ａ，１１ｂを構成する。切断部１１ａ，１１ｂは凹条部１４の上側と下側にあり、横シール部は帯状に切断される。パンチ１１は凹条部１４で分断された両側の領域１３ａ，１３ｂを切断する。フィルムの凹条部１４と対向する部位は切断されず、切断屑の一部として廃棄される。フィルムの横方向縁部の近傍では、パンチ１１の切断部１１ａ，１１ｂが送り方向Ｆに関し前方または後方に湾曲している。従って、図５（ｂ），（ｃ）に示すように、完成した包装袋の上側縁部と下側縁部に面取り部１８が形成される。

【0039】

図６に、第二のブロック９ｂ（アンビル）の対向面９ｂ’をさらに詳細に示す。図６（ａ）に対向面９ｂ’の斜視図を、図６（ｂ）に対向面９ｂ’の平面図を、図６（ｃ）に図６（ｂ）のＡ−Ａ線に沿った断面図を示している。アンビルの対向面９ｂ’は互いに組み合わされた、ないしは互いに交差した複数の凸条部１５を有している。複数の凸条部１５は、チューブ状フィルムの送り方向Ｆに対して概ね４５度の角度で延びる第一の凸条部１５ａと、同じくチューブ状フィルムの送り方向Ｆに対して概ね４５度の角度で延び、第一の凸条部１５ａと直交する第二の凸状部１５ｂと、から構成されている。第一の凸条部１５ａと第二の凸状部１５ｂは同一の間隔で配置され、複数の凸条部１５は格子状に形成されている。

【0040】

互いに隣接する第一の凸条部１５ａと互いに隣接する第二の凸状部１５ｂとの間に、概ね正方形の凹部１７が形成されている。第一の凸条部１５ａと第二の凸状部１５ｂのチューブ状フィルムの送り方向Ｆに対する角度、ピッチを変更することで、凹部１７を長方形または菱形に形成してもよい。凸条部１５の頂面、すなわちチューブ状フィルムを挟んでホーンに当接させられる当接面１５ｃは好ましくは平坦な面である。凸条部１５の頂面の全域が平面となっていることが好ましく、一部だけが平面となっていなくてもよい。凹部１７は当接面１５ｃに対して引き込んでおり、チューブ状フィルムに当接しない。

【0041】

以下の説明で、チューブ状フィルムを構成する２枚の対向するフィルムを第一のフィルム１ｆ及び第二のフィルム１ｇという（図６（ｃ）参照）。チューブ状フィルムの当接面１５ｃに当接する部位では、第一のフィルム１ｆと第二のフィルム１ｇは反対側からもホーン９ａで押し付けられるため、互いに押し付けられ、超音波溶着される。一方、チューブ状フィルムの凹部１７と対向する部位では、第二のフィルム１ｇが凹部１７に逃げることができるため、第一のフィルム１ｆと第二のフィルム１ｇは互いに押し付けられない。たとえ第一のフィルム１ｆと第二のフィルム１ｇが互いに押し付けられるとしても、当接面１５ｃに当接する部位と比べ押し付けられる力は小さい。この結果、第一のブロック９ａと第二のブロック９ｂを互いに押し付けた際に、第一のフィルム１ｆと第二のフィルム１ｇの間にある液体は押し付け力によって、当接面１５ｃと対向する部位から排除され、凹部１７と対向する部位に移動する（図６（ｃ）の矢印Ｆ参照）。換言すれば、第一のフィルム１ｆと第二のフィルム１ｇの間にある液体は凹部１７と対向する部位に蓄積される。当接面１５ｃと対向する部位では、第一のフィルム１ｆと第二のフィルム１ｇが、間に液体が介在しない状態で、または、間に介在する液体が減少した状態で密着する。この結果、第一のフィルム１ｆと第二のフィルム１ｇを良好に超音波溶着させることができる。

【0042】

上述のように、パンチ１１はフィルムの溶着されている領域１３ａ，１３ｂを切断するため、フィルム１及びパンチ１１の切断面に付着する液体の量が低減する。これは、当接面１５ｃでは第一のフィルム１ｆと第二のフィルム１ｇの間の液体が排除されているためである。また、凹部１７ではフィルムが溶着されないため、溶着に必要な振動エネルギーを節約することができる。

【0043】

図７（ａ）は、第二のブロック９ｂ（アンビル）の変形例を示す、図６（ｃ）と同様の図である。凹部１７ａの底部１９ａ、すなわち凹部１７の第１のブロック９ａ（ホーン）から最も離れた部位は平面となっている。凹部１７の底部１９ａの形状は正方形、ひし形などの四角形であるが、これに限定されない。図７（ｂ）に示すように凹部１７の底部が尖った頂部である場合、超音波振動によって生じる液体の圧力によって凹部１７の底部が破断する可能性が高まる（Ａ部参照）。これは、液体の圧力が底部に集中するためであると推測される。これに対し図７（ａ）に示す変形例では、液体の圧力が平面形状の底部１９ａに分散して掛かるため、このような破断が生じにくい。図７（ｃ）に示すように、凹部１７ｂの底部１９ｂが曲面となっていてもよい。凹部１７ｂの形状はほぼ半球形状であるが、底部１９ｂが曲面となっている限り、凹部１７ｂの形状はこれに限定されない。第二のフィルム１ｇは凹部１７ｂに沿って曲面状に変形し、曲面状の底部１９ｂを含む凹部１７ｂの底面で支持される。従って、液体の圧力が曲面状の底部１９ｂに分散して掛かり、破断が生じにくい。図７（ａ），（ｃ）に示すいずれの変形例でも、底部１９ａ，１９ｂを深くするのは好ましくなく、第二のフィルム１ｇが液体の圧力によって底部１９ａ，１９ｂに接する程度の深さとすることが好ましい。

【0044】

図８には、他の実施形態に係る第二のブロック９ｂ（アンビル）の対向面９ｂ’を示す。図８（ａ）に対向面９ｂ’の平面図を、図８（ｂ）に図８（ａ）のＢ部の部分拡大図を、図８（ｃ）に図８（ｂ）のＣ−Ｃ線に沿った断面図を、図８（ｄ）に図８（ｂ）のＤ−Ｄ線に沿った断面図を示している。凸条部１５は複数の第一の凸条部１５ｄと、複数の第二の凸条部１５ｅと、を有している。第一の凸条部１５ｄはチューブ状フィルムの送り方向Ｆと平行に延びている。第二の凸条部１５ｅは第一の凸条部１５ｄの外側、すなわち、送り方向Ｆに関し第一の凸条部１５ｄを挟んで凹条部１４の反対側に位置し、送り方向Ｆと交差する方向、好ましくは直交する方向に延びている。互いに隣接する第一の凸条部１５ｄの間には凹部（凹条部）２０が形成されている。互いに隣接する第二の凸条部１５ｅの間には凹部（凹条部）２１が形成されている。第一の凸条部１５ｄの頂面は、アンビルのチューブ状フィルムを挟んでホーンに当接させられる当接面１５ｆを形成する。第二の凸条部１５ｅの頂面は、アンビルのチューブ状フィルムを挟んでホーンに当接させられる当接面１５ｇを形成する。当接面１５ｆ、１５ｇの構成は当接面１５ｃの構成と同様である。図８（ｂ）では、第一の凸条部１５ｄと第二の凸条部１５ｅを黒で表示している。すなわち、本実施形態では図８（ｂ）において黒で塗りつぶした部分が、当接面１５ｆ，１５ｇを形成する。第一の凸条部１５ｄと第二の凸条部１５ｅは凹条部１４の両側に、凹条部１４の横方向中心線に関して対称に形成されている。第二の凸条部１５ｅは凹条部１４に関しいずれか一方だけに設けてもよい。第二の凸条部１５ｅは横方向に連続的に延びる横シールを形成するため、溶着部の信頼性を高めることができる。

【0045】

本実施形態でも、アンビルの対向面９ｂ’の複数の凸条部１５ｄ，１５ｅが形成された領域１３は、チューブ状フィルムの送り方向Ｆと交差する方向、好ましくは直交する方向に、凹条部１４によって分断されている。切断装置１０は凹条部１４で分断された両側の領域１３ａ，１３ｂを切断部として横シール部を帯状に切断する。本実施形態はフィルム間に液体が残留しやすい包装袋に好適に使用できる。これは、隣接する第一の凸条部１５ｄの間に形成された凹部（凹条部）２０が凹条部１４に連通しているため、排除された液体が効率的に凹条部１４に排出されるためである。また、凹条部１４はフィルムが溶着されないため、溶着に必要な振動エネルギーを節約することができる。

【0046】

本実施形態では図６，７の実施形態と比べて、溶着強度が向上する。また、図６、７の実施形態では凹部１７との対向部に液体が残留するため、高温時にフィルム間の空間の圧力が高まり液体が漏れだす可能性があるが、本実施形態ではその可能性も低減される。

【0047】

このように、図６〜８のようにアンビルの対向面９ｂ’を形成することにより、横シール部１ｅに気泡や白濁の発生ならびに液体製品の液体の残存が生じにくくなる。

【0048】

以上説明した縦型充填包装機はチューブ状フィルムに液体製品を充填するものであるが、充填される製品は液体に限定されない。例えば、ヨーグルト、マヨネーズ、クリーム、蜂蜜など固定的性質と液体的性質を兼ねた製品を充填する場合にも気泡や白濁の発生が考えられる。本発明の縦型充填包装機はこのようなゾルまたはゲルを充填する目的で用いることもできる。

【0049】

以上のように本発明の縦型充填包装機について幾つかの実施形態を示して説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、その技術思想を逸脱しない範囲で種々変更して実施することが可能であることは言うまでもない。

【符号の説明】

【0050】

１ チューブ状フィルム
１ａ 折り曲げ部
１ｂ 重ね合わせ部
１ｄ 縦シール部
１ｅ 横シール部
１ｆ 第一のフィルム
１ｇ 第二のフィルム
２ 製袋ガイド
３、４ 縦シール装置
３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ ブロック
５Ａ、５Ｂ ガイドローラ
６ シゴキローラ
７Ａ、７Ｂ 送りローラ
８ 投入パイプ
９ 横シール装置
９ａ ブロック（ホーン）
９ｂ ブロック（アンビル）
９ｂ’ アンビルの対向面
１０ 切断装置
１０ａ、１０ｂ ブロック
１１ パンチ
１２ 扁平部
１３ 領域
１３ａ 第一の領域
１３ｂ 第二の領域
１４ 凹条部
１５ 凸条部
１５ａ 第一の凸条部
１５ｂ 第二の凸状部
１５ｃ 当接面
１５ｄ 第一の凸条部
１５ｅ 第二の凸条部
１５ｆ、１５ｇ 当接面
１７ 凹部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】