JP2018138470A - 充填包装方法および充填包装装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被充填物がかつお節の削り節のように軽くて嵩のある性状の場合には、不活性ガスを強力に吹き付けることで置換を促進すると、被充填物が舞い上がってしまい、その後に開口部をシール封止するときに噛み込みが生じてしまう。【解決手段】袋体Ｂに削り節Ｋを充填した後に、横シール部Ｙで上縁部を封止すると共に、一対の隔壁片３９、３９で袋内をＵ字状に仕切り、排気ノズル７３から不活性ガスを排気し、吸気ノズル６７で吸気することで、削り節Ｋどうしの隙間を途中で通り抜けて一方向へ流れるガス流路を形成する。削り節Ｋは掻き混ぜられるので、その隙間にあった空気が効率よく吸気される。【選択図】 図５

Description

本発明は、被充填物を袋に充填し、その袋の開口部を封止する充填包装方法およびその方法を実施する充填包装装置に関するものである。

被充填物を袋に充填し、その袋の開口部を封止する充填包装装置には、大別すると、特許文献１、２に記載のように、給袋充填方式と製袋充填方式があり、給袋充填方式では、製袋済の包材に被充填物を充填し、製袋充填方式では包材を製袋化しながら被充填物を充填する。
給袋充填方式の装置では、袋の設計の自由度が高い利点があり、製袋充填方式の装置では、袋をコンパクトにできる利点があり、それぞれの利点を生かして使い分けられている。

ところで、被充填物が酸化を防ぐ必要が有るものの場合には、いずれの充填方式でも、窒素ガス等の不活性ガスを袋内に充填することになるが、袋内には空気（酸素）が入っているため、その空気を追い出しながら不活性ガスを充填する、すなわち袋内のガスを置換することになる。
最近では、製造効率を更に上げるために、短い時間でガスの置換を終了することが要求されているが、被充填物がかつお節の削り節のように軽くて嵩のある性状の場合には、不活性ガスを強力に吹き付けることで置換を促進すると、被充填物が舞い上がってしまい、その後に開口部をシール封止するときに噛み込みが生じてしまう恐れがある。

特開２０１４−２１８２５７号公報 特開２００８−７１３９号公報

本発明は、上記課題を解決するものであり、噛み込み不良等の問題を起こさずに、短い時間でガスの置換を終了することができる、新規且つ有用な包装充填方法および包装充填装置を提供することを、その目的とする。
また、本発明は、特に、上記包装充填方法を理想的に実現できる横型製袋充填方式の包装充填装置を提供することを、その目的とする。

本発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、請求項１の発明は、上方を開口部とする袋体に集合体状の被充填物と不活性ガスを充填した上で前記開口部をシール封止する充填包装方法において、前記袋体に前記被充填物を充填した後に、袋内に被充填物どうしの隙間を途中で通り抜けて一方向へ流れるガス流路を一時的に形成し、前記ガス流路の一端側から不活性ガスを排気し、他端側で吸気することでガス置換した後にシール封止することを特徴とする充填包装方法である。

請求項２の発明は、請求項１に記載した充填包装方法において、ガス置換の際、吸気を開始した後に排気を開始することを特徴とする充填包装方法である。

請求項３の発明は、請求項１または２に記載した充填包装方法を実施する充填包装装置において、ガス置換機構として、接離可能な一対の隔壁片で、袋内をＵ字状に一時的に仕切る袋内仕切り手段と、袋内に入り込み、前記Ｕ字状の両側にそれぞれ各別に配設されるガスの排気ノズルおよび吸気ノズルと、前記２つのノズルの差込み口を残して袋体の開口部をシール封止する開口部シール封止手段を備え、前記開口部シール封止手段と、前記袋内仕切り手段との動作によりガス流路が形成されることを特徴とする充填包装装置である。

請求項４の発明は、請求項３に記載した充填包装装置において、包材を水平方向に送る横型製袋充填方式になっており、製袋化機構の縦シール手段が被充填物の充填前に上端側を差込み口として残してシールする充填前縦シール手段と、ガス置換後に前記差込み口を含めてシールする最終縦シール手段を備えており、充填前縦シール手段で袋体に仮成形し、横シール手段で開口部シール封止手段を兼ねさせていることを特徴とする充填包装装置である。

請求項５の発明は、請求項４に記載した充填包装装置において、横シール手段のヒーターバーより包材送り方向後側から、先端にノズルが設けられた２本のパイプが水平姿勢で包材内に入り込んでおり、一方のノズルが一対の隔壁片で構成された隔壁を通り抜けていることを特徴とする充填包装装置である。

請求項６の発明は、請求項５に記載した充填包装装置において、一方のノズルが吸気ノズルで、他方のノズルが排気ノズルになっており、前記吸気ノズルはクリーニング機能も備えていることを特徴とする充填包装装置である。

請求項７の発明は、請求項５または６に記載した充填包装装置において、吸気ノズルが包材送り方向先側に位置し、排気ノズルが後側に位置することを特徴とする充填包装装置である。

請求項８の発明は、請求項３から７のいずれかに記載した充填包装装置において、２つのノズルが入り込んでいる差込み口を接離可能な一対の押え片を利用して一時的に閉じる一時閉鎖手段を備えることを特徴とする充填包装装置である。

請求項９の発明は、請求項３から８のいずれかに記載した充填包装装置において、多孔ノズルを介してガスの排気及び吸気がなされることを特徴とする充填包装装置である。

本発明の包装充填方法によれば、噛み込み不良等の問題を起こさずに、短い時間でガスの置換を終了することができる。
また、本発明の横型製袋充填方式の包装充填装置によれば、上記の包装充填方法を理想的に実施できる。

本発明の実施の形態に係る横型製袋充填方式の包装充填装置の斜視図である。 図１から主な要素を抽出した抽出図である。 図１の装置の運転による包材の変遷の説明図である。 図１のガス置換機構の斜視図である。 図４の一部拡大図である。 図４のガス置換機構におけるガス流路形成の説明図である。 図４のガス置換機構の動作のタイミングチャートである。 図７のガス置換工程の説明図である。 図１の包装充填装置で製造される削り節パックの平面図である。

本発明の実施の形態に係る包装充填装置１を、図面に従って説明する。
この包装充填装置１は、かつお節の削り節Ｋを袋体Ｂに充填包装するものであり、図９に示すように、袋体Ｂは、平袋状になっており、矩形状の包材Ｓが二つ折りされ三辺の縁部どうしがそれぞれ揃えて重ね合わされ、シール封止されて製袋化されている。この袋体Ｂのシール部は区別し易いように、対向する２つの縦シール部Ｔ（１／２）と横シール部Ｙと表示する。袋体Ｂには、かつお節の削り節Ｋが不活性ガスである窒素ガスＮと共に充填されシール封止されて、削り節パックＰになっている。

包装充填装置１は、図１〜図３に示すように、横型製袋充填方式になっており、連続した帯状の包材Ｓが原反ロール（図示省略）から引き出され、図２の矢印に示すように左方から右方に向かって間欠動作で送られるので、左方が包材送り方向後側、右方が先側になっている。この包材送りの過程で、図３に示すように、製袋化と、袋内への削り節Ｋの充填及びガス置換による窒素ガスＮの充填が並行して進展する。
この包材送り方向後側から先側に向かって、製袋化機構の折返し手段３、充填前縦シール手段９、シール冷却手段１３、横シール手段１７、最終縦シール手段２１、切断手段２５が順次配設されており、包材送り手段２９の一対のクランプ片が包材Ｓをクランプして引きながら左方から右方に向かって送っており、充填前縦シール手段９、シール冷却手段１３、横シール手段１７、最終縦シール手段２１、切断手段２５による包材Ｓへの接触は、包材送り手段２９の間欠動作により、包材Ｓが一瞬止まっている間に、実施される。

折返し手段３では、包材Ｓが三角形のガイド板５に沿って送られることで下側を折り部としてその幅方向に二つ折りされていき、一対の挟持ローラ７、７の間で挟持されて上縁部どうしが揃えられた状態で重ね合わされる。
充填前縦シール手段９では、包材送り方向に沿って備えられた一対のヒーターバー１１、１１によってプレスされて仮縦シール部Ｔ（ｐ）が形成される。この仮縦シール部Ｔ（ｐ）は、包材Ｓの縦方向に延びているが上縁部に至る途中で止まっており、その仮縦シール部Ｔ（ｐ）が欠落した部位を介して包材送り方向両側が開放された状態になっている。
シール冷却手段１３では、包材送り方向に沿って備えられた一対の冷却バー１５、１５に圧接されて仮縦シール部Ｔ（ｐ）が冷却される。一対の冷却バー１５、１５は３組が互いに距離をあけて配設されており、３段階に分けて徐々に冷却される。

横シール手段１７では、包材送り方向に沿って備えられた一対のヒーターバー１９、１９によって上縁部どうしが重ね合わされプレスされて横シール部Ｙが形成される。
最終縦シール手段２１では、包材送り方向に沿って備えられた一対のヒーターバー２３、２３によってプレスされて縦シール部Ｔが形成される。この縦シール部Ｔは、上記した仮縦シール部Ｔ（ｐ）に重ね合わされ、更に上縁部まで延ばされて形成されている。
切断手段２５では、包材送り方向に沿って備えられた一対のカッター保持バー２７、２７によって縦シール部Ｔの幅方向中間で切断される。

この製袋化機構では、上記した各手段の動作により、包材Ｓが二つ折りされ、所定の間隔をあけて仮縦シール部Ｔ（ｐ）が包材送り方向先側から順次形成されて連続状の仮袋体Ｂ（ｐ）に成形され、その仮袋体Ｂ（ｐ）の上縁部に横シール部Ｙが形成される。この時点では、両側の仮縦シール部Ｔ（ｐ）の上側はシール封止されずに開口してそれぞれ差込み口Ａとして残されている。その後に、差込み口Ａが包材送り方向先側から順次シール封止されて、縦シール部Ｔになる。縦シール部Ｔは切断されるので、包材送り方向後側の縦シール部Ｔが切断されると、後続の包材Ｓから分離されて、製袋化は完了する。
従って、図９に示す削り節パックＰの縦シール部Ｔ（１／２）は、最終縦シール手段２１により形成された縦シール部Ｔの半分の幅寸法になっている。

削り節Ｋの充填機構が上記した製袋化機構に組み付けられている。この充填機構には、供給シュート３３が設けられている。供給シュート３３の下端開口部は、仮袋体Ｂ（ｐ）の上縁部で囲まれた開口部から、仮袋体Ｂ（ｐ）の上端部分に入り込んでいる。供給シュート３３の内部には昇降可能な押込め片３５が備えられており、この押込め片３５は下降して袋体Ｂ（ｐ）の中に入り込むようになっている。この押込め片３５は開口部との間に大きな隙間を作らないように拡径されている。また、押込め片３５は、包材Ｓを破らないように弾性材によって構成されている。
軽くて舞い易い削り節Ｋはこの押込め片３５による押込めによって仮袋体Ｂ（ｐ）内に誘導され充填される。
また、供給シュート３３より包材送り方向先側には、別にもう一つの押込め片３７が備えられている。この押込め片３７も上記した押込め片３５と同様に動作可能になっており、仮袋体Ｂ（ｐ）内に充填された削り節Ｋの舞い上がり分を下方に押込めることになる。この再度の押込めにより、その後の横シール部Ｙの形成の際の噛み込みが阻止されるが、後述するガス流路の形成のために圧縮化まではしていない。

横シール手段１７のヒーターバー１９より包材送り方向先側に、ガス置換機構として、図４、図５に示すように、一対の隔壁片３９、３９が設けられている。各隔壁片３９は平板状で構成されており、板面が包材送り方向と平行になっており、包材Ｓ側を向いた板厚部分が押接面４１を構成する。
一対の隔壁片３９、３９のそれぞれの押接面４１、４１が重ね合わされた包材Ｓを介して押し合うことで隔壁４３が構成される。各隔壁片３９は押接面４１側に半円状の切欠き４５が設けられており、隔壁４３が構成されたときには、２つの切欠き４５、４５が連なって真円状の挿通孔４７が構成されるようになっている。
隔壁４３は仮袋体Ｂ（ｐ）の上縁部から下方に延びており、その下端は折り部より手前になっているので、図６に示すように、仮袋体Ｂ（ｐ）の内部はＵ字状に仕切られることになる。

充填包装装置１の静止側に本体４９が固定されており、この本体４９には一対のフィンガ５１、５１が同じ垂直面内で振り子状に回動自在に取り付けられている。一対のフィンガ５１、５１に上記した一対の隔壁片３９、３９が各別に連結されており、フィンガ５１、５１の回動に連動して隔壁４３が一時的に作られる。

横シール手段１７の一対のヒーターバー１９、１９と、一対の隔壁片３９、３９の間には、一対の閉じ片５３、５３が設けられている。閉じ片５３も隔壁片３９と同様な構成及び配置になっており、閉じ片５３、５３のそれぞれの押接面５５、５５が対向して包材Ｓを押し合うことで包材Ｓの差込み口Ａを一時的に閉じるようになっている。また、２つの切欠き５７、５７によって上下方向に長い長円状の挿通孔５９が構成される。この挿通孔５９の上端位置は隔壁４３の挿通孔４７の上端位置と同じ高さ位置になるように設定されている。

閉じ片５３は、仮袋体Ｂ（ｐ）の差込み口Ａを閉じることが目的となっているので、閉じ動作中、その下端は隔壁４３よりも高い位置にある。
閉じ片５３は、隔壁片３９と同様に本体６１、フィンガ６３、６３を介して充填包装装置１の静止側に固定されている。
隔壁片３９、３９で仮袋体Ｂ（ｐ）を横方向中心位置で仕切り、閉じ片５３、５３でその仮袋体Ｂ（ｐ）の左側の差込み口Ａを閉じるように互いの位置が設定されている。

符号６５は吸気パイプを示し、この吸気パイプ６５の先端には吸気ノズル６７が取り付けられている。図５の拡大図に示すように、吸気ノズル６７は焼結金属製で、多数の貫通孔６９が側部に形成されている。吸気パイプ６５の基端側は分岐しており、一方には吸気ファン（図示省略）が備えられ、他方は圧縮した窒素ガスＮを入れたガスボンベ（図示省略）に接続されている。各分岐パイプには電磁弁が介装されており、電磁弁の開閉により吸気ファン側のＯＮ／ＯＦＦとガスボンベ側のＯＮ／ＯＦＦを独立して制御可能になっている。但し、両方ともＯＮの場合には排気側が優勢となり、吸気ノズル６７は貫通孔６９のクリーニング用にガス排気が可能となっている。

吸気パイプ６５は、上方から横シール手段１７の一対のヒーターバー１９、１９の包材送り方向後側で包材Ｓの送り経路内に入り込んでおり、その後は水平姿勢でヒーターバー１９、１９の下側に回り込んで包材送り方向先側に延びている。先端側はヒーターバー１９、１９を超えて、更に隔壁４３も超える長さになっているが、閉じ片５３、５３が閉じたときにできる挿通孔５９と、隔壁４３の挿通孔４７が吸気パイプ６５の延び方向に位置するので、これらを通り抜けることができる。

符号７１はガスの排気パイプを示し、この排気パイプ７１の先端にも排気ノズル７３が取り付けられている。排気ノズル７３も吸気ノズル６７と同様に構成されて多数の貫通孔７５が側部に形成されている。この排気パイプ７１の基端側には圧縮した窒素ガスＮを入れたガスボンベが接続されており、電磁弁の開閉によりガスボンベ側のＯＮ／ＯＦＦを制御可能になっている。
排気パイプ７１は、吸気パイプ６５と同様に、上方から横シール手段１７の一対のヒーターバー１９、１９の包材送り方向後側で包材Ｓの送り経路内に入り込んだ後、更に吸気パイプ６５の下側に回り込み、吸気パイプ６５と並列に包材送り方向先側に延びている。排気パイプ７１は、吸気パイプ６５よりも短くなっており、隔壁４３の手前に排気ノズル７３が位置する。

従って、図６に示すように、当にガス置換の対象となっている仮袋体Ｂ（ｐ）の袋内においては、隔壁４３で左右に仕切られたうち右側の区画の上部に吸気ノズル６７が位置し、左側の区画の上部に排気ノズル７３が位置することになる。パイプ６５、７１が実際に差し込まれて広げられた左側の差込み口Ａは一対の閉じ片５３、５３によって閉じられているので、この状態で、ガスの排気と吸気の動作がＯＮになると、袋内には、矢印に示すように一方向に強制的に流れるＵ字状のガス流路が形成される。隔壁４３は、削り節Ｋの溜まった層の中にも入り込んでいるので、このガス流路はその層中を通り抜けることになる。また、排気ノズル７３の多数の貫通孔７５から窒素ガスＮが霧状に排気されるので、削り節Ｋが掻き回される。従って、排気圧力をそれほど高くせずとも、すなわち削り節Ｋが激しく舞い上がるほど高くせずとも、仮袋体Ｂ（ｐ）内に元からあった空気が窒素ガスＮに短時間で置換される。

モーター駆動や電磁弁の開閉の動作のタイミングは、図７に示すようになっており、置換ガス機構の動作に着目すると、図８に示すように、仮袋体Ｂ（ｐ）が図６に示す位置まで送られて停止すると、最終縦シール手段２１の一対のヒーターバー２３、２３が先行して閉じ始め、途中で隔壁片３９、３９と閉じ片５３、５３が閉じ始め共に完全に閉じてガス置換構成になった後に、吸気パイプ６５側から吸気が開始し、遅れて排気パイプ７１側の窒素ガスＮの排気が開始する。従って、仮袋体Ｂ（ｐ）は吸気の先行により一旦扁平になった後に排気の開始により膨らみが戻り、定常的にガス置換が進行する。

ガス置換が一応終了すると、隔壁片３９、３９等が開き、包材Ｓの送りの再開が可能な状態になるが、その時点では包材送り方向先側では縦シール部Ｔが形成されて先側は閉じられている。その後包材送りを再開するが、吸気と排気は続行し、後続の仮袋体Ｂ（ｐ）に対して隔壁片３９、３９と閉じ片５３、５３が所定の位置に到達して再び閉じる前に、先ず排気が停止し、その後に吸気が停止することでその仮袋体Ｂ（ｐ）に対するガス置換が完全に終了する。
このように、仮袋体Ｂ（ｐ）に対して吸気ノズル６７が差込み口Ａから相対的に後退して仮袋体Ｂ（ｐ）の排気ノズル７３が位置していた側に至ったときも吸気されることになり、ガス流路から外れてノズル近傍で留まっていた空気も漏れなく吸気される。

なお、吸気ノズル６７による吸気の停止直前には、窒素ガスＮを入れたガスボンベの電磁弁が一瞬ＯＮになり、吸気ノズル６７はそのときは窒素ガスＮを排気する。すなわち、貫通孔６９に絡まったり、その近傍に浮遊したりしている削り節Ｋを掃き出すクリーニングを実施する。吸気ノズル６７はこのクリーニングを受けた後に、後続の仮袋体Ｂ（ｐ）におけるガス置換を行うことになり、連続操業してもガス置換率は下がらない。

横型製袋充填方式によれば、横シール部Ｙを利用してガス流路を簡単に構成でき、しかも、吸気パイプ６５や排気パイプ７１を仮袋体Ｂ（ｐ）の中に、包材Ｓの送り移動を利用して自動的に出し入れすることができ、完全にシール封止する直前まで袋内雰囲気をガス置換方向に誘導しているので、ガス置換率を極限まで効率良く上げることができる。

以上、本発明の実施の形態について詳述してきたが、具体的構成は、この実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計の変更などがあっても発明に含まれる。
上記実施の形態では、製袋充填方式の包装充填装置を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、予め製作された袋を装置に供給して被充填物を充填する給袋充填方式の包装充填装置に適用することも可能である。

１…横型製袋充填装置 ３…折返し手段 ５…ガイド板
７…挟持ロール ９…充填前縦シール手段 １１…ヒーターバー
１３…シール冷却手段 １５…冷却バー １７…横シール手段
１９…ヒーターバー ２１…最終縦シール手段 ２３…ヒーターバー
２５…切断手段 ２７…カッター保持バー ２９…包材送り手段
３１…クランプ片 ３３…供給シュート ３５、３７…押込め片
３９…隔壁片 ４１…押接面 ４３…隔壁 ４５…切欠き
４７…挿通孔 ４９…本体 ５１…フィンガ ５３…閉じ片
５５…押接面 ５７…切欠き ５９…挿通孔 ６１…本体
６３…フィンガ ６５…吸気パイプ ６７…吸気ノズル ６９…貫通孔
７１…排気パイプ ７３…排気ノズル ７５…貫通孔
Ｓ…包材 Ｔ…縦シール部 Ｔ（ｐ）…仮縦シール部
Ｙ…横シール部 Ｂ…袋体 Ｂ（ｐ）…仮袋体
Ｋ…削り節 Ｎ…窒素ガス Ａ…差込み口

Claims (9)

1. 上方を開口部とする袋体に集合体状の被充填物と不活性ガスを充填した上で前記開口部をシール封止する充填包装方法において、
   前記袋体に前記被充填物を充填した後に、袋内に被充填物どうしの隙間を途中で通り抜けて一方向へ流れるガス流路を一時的に形成し、前記ガス流路の一端側から不活性ガスを排気し、他端側で吸気することでガス置換した後にシール封止することを特徴とする充填包装方法。
2. 請求項１に記載した充填包装方法において、
   ガス置換の際、吸気を開始した後に排気を開始することを特徴とする充填包装方法。
3. 請求項１または２に記載した充填包装方法を実施する充填包装装置において、
   ガス置換機構として、
   接離可能な一対の隔壁片で、袋内をＵ字状に一時的に仕切る袋内仕切り手段と、
   袋内に入り込み、前記Ｕ字状の両側にそれぞれ各別に配設されるガスの排気ノズルおよび吸気ノズルと、
   前記２つのノズルの差込み口を残して袋体の開口部をシール封止する開口部シール封止手段を備え、
   前記開口部シール封止手段と、前記袋内仕切り手段との動作によりガス流路が形成されることを特徴とする充填包装装置。
4. 請求項３に記載した充填包装装置において、
   包材を水平方向に送る横型製袋充填方式になっており、
   製袋化機構の縦シール手段が被充填物の充填前に上端側を差込み口として残してシールする充填前縦シール手段と、ガス置換後に前記差込み口を含めてシールする最終縦シール手段を備えており、
   充填前縦シール手段で袋体に仮成形し、横シール手段で開口部シール封止手段を兼ねさせていることを特徴とする充填包装装置。
5. 請求項４に記載した充填包装装置において、
   横シール手段のヒーターバーより包材送り方向後側から、先端にノズルが設けられた２本のパイプが水平姿勢で包材内に入り込んでおり、一方のノズルが一対の隔壁片で構成された隔壁を通り抜けていることを特徴とする充填包装装置。
6. 請求項５に記載した充填包装装置において、
   一方のノズルが吸気ノズルで、他方のノズルが排気ノズルになっており、前記吸気ノズルはクリーニング機能も備えていることを特徴とする充填包装装置。
7. 請求項５または６に記載した充填包装装置において、
   吸気ノズルが包材送り方向先側に位置し、排気ノズルが後側に位置することを特徴とする充填包装装置。
8. 請求項３から７のいずれかに記載した充填包装装置において、
   ２つのノズルが入り込んでいる差込み口を接離可能な一対の押え片を利用して一時的に閉じる一時閉鎖手段を備えることを特徴とする充填包装装置。
9. 請求項３から８のいずれかに記載した充填包装装置において、
   多孔ノズルを介してガスの排気及び吸気がなされることを特徴とする充填包装装置。

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