JP6272095B2

JP6272095B2 - 充填包装機のプレッシャフランジ

Info

Publication number: JP6272095B2
Application number: JP2014050073A
Authority: JP
Inventors: 弘曽良; 明正藤本
Original assignee: Shikoku Kakoki Co Ltd
Current assignee: Shikoku Kakoki Co Ltd
Priority date: 2014-03-13
Filing date: 2014-03-13
Publication date: 2018-01-31
Anticipated expiration: 2034-03-13
Also published as: JP2015174664A; CN104909016A; CN104909016B

Description

この発明は、流動性食品や飲料等の内容物を、紙等のウェブ状包材から成形された容器に充填して包装する充填包装機に関し、より詳細には、充填包装機において、容器成形時の包材の内部圧力を調整して成形を良好に行うために用いられるプレッシャフランジに関する。

たとえば流動性食品等の内容物を充填した紙成形容器を製造するための充填包装機として、図８および図９に示すものが一般に知られている。
この充填包装機(10)は、ロール状に巻かれたウェブ状包材(W)を支持しているリワインダ(11)と、リワインダ(11)からウェブ状包材(W)を順次巻き戻す巻戻し装置(12)と、巻き戻されたウェブ状包材(W)の両縁部どうしを重ね合わせて縦シールすることによりチューブ状包材(T)に成形するチューブ成形装置(13)と、チューブ状包材(T)内に上方から挿入された充填管(14)によってチューブ状包材(T)内に一定レベルまで内容物を充填する内容物供給装置(15)と、内容物が充填されたチューブ状包材(T)を、側方から挟圧して予備成形し、かつ容器１つ分に相当する長さ毎に横シールして横シール部の幅中間で切断することにより、中間形態である枕状の内容物充填容器(C1)を成形する容器成形装置(16)と、上記容器(C1)を完成形態である直方体状の内容物充填容器(C2)に成形する容器完成装置(17)とを備えている。
容器成形装置(16)は、チューブ状包材(T)を挟んで開閉しうるように配されてチューブ状包材(T)を横シールする２対のシールジョー(161)を備えている。シールジョー(161)は、容器(C1)１つ分の長さに相当するストロークで１対ずつ交互に昇降させられる。また、図９に示すように、各対のシールジョー(161)には、チューブ状包材(T)をその両側から挟み付けることにより所定の容器形状（例えば横断面正方形）に予備成形する成形フラップ(162)が備えられている。

上記充填包装機(10)において、中間形態の枕状内容物充填容器(C1)を成形する際、内容物が充填されたチューブ状包材(T)に対して、各対のシールジョー(161)および成形フラップ(162)による加圧力が作用すると、チューブ状包材(T)の下端側は横シール部によって閉鎖されているため、内容物の一部が上方へ逃げようとする。しかしながら、内容物が上方に逃げてしまうと、チューブ状包材(T)の内部圧力が不足して成形フラップ(162)による予備成形が成形不良となったり、内容物の充填量が不足したりするおそれがある。
そのため、充填管(14)における内容物充填レベルよりも下方に位置する部分の周囲に、プレッシャフランジ(18)が取り付けられている。このプレッシャフランジ(18)により、上方へ逃げようとする内容物、換言すれば、内容物の流体圧が受け止められ、容器(C1)の成形に必要な内部圧力が確保されるようになっている。
但し、内部圧力が高くなりすぎると、チューブ状包材(T)が縦シール部の箇所で破れるおそれがあるため、プレッシャフランジ(18)の外周面(18a)は、チューブ状包材(T)の内周面との間に、内容物の流体圧の一部を上方に逃がす環状通路(S)が形成されるような略円柱面によって構成されている（例えば、下記特許文献１および２参照）。

ここで、環状通路(S)を通じてプレッシャフランジ(18)の上方に逃げる内容物の流体圧は、かなりの高圧となる場合があり、その垂直方向の力によって内容物の液面から飛沫が跳ね上がることがあった。そして、跳ね上がった内容物の飛沫が、ウェブ状包材（W）の両縁部どうしの縦シールを行う縦シールローラまで達すると、飛沫の付着により縦シールローラが固着して回転不良が生じ、縦シール不良を招くことがあった。また、内容物の飛沫が、縦シール前のウェブ状包材（W）の両縁部のシール面に付着して、縦シール不良が生じる場合もあった。

特開平１０−１６７２０７号公報特開２０１０−９５３１４号公報

この発明の目的は、充填包装機において、チューブ状包材から内容物充填容器を成形する際に内容物の液面から飛沫が跳ね上がるのを抑制しうるプレッシャフランジを提供し、その前工程であるウェブ状包材からチューブ状包材への成形工程において、内容物の飛沫の付着による縦シール不良が起こらないようにすることにある。

この発明は、内容物を充填する充填管が上方から挿入された垂直なチューブ状包材内において内容物充填レベルよりも下方に位置するように充填管の外周に取り付けられ、その外周面と、チューブ状包材の内周面との間に、チューブ状包材から内容物充填容器が成形される際に生じる内容物の流体圧の一部を上方に逃がす環状通路が形成されるように構成されている充填包装機のプレッシャフランジであって、外周面に、その下縁から上縁までのびかつ少なくとも上縁側部分が螺旋状の傾斜溝部よりなる溝が形成されているものである（請求項１）。

この発明による充填包装機のプレッシャフランジによれば、環状通路を通って上方に逃げようとする内容物の流体圧、すなわち、環状通路を上向きに流れる内容物の一部が、プレッシャフランジの外周面に形成された溝の螺旋状傾斜溝部に沿って流れると、その流れが螺旋回転方向に誘導される。以上のような内容物誘導溝の作用により、環状通路を通ってプレッシャフランジの上方に逃げた内容物の流体圧は、垂直方向の力が分散されるため、それによって内容物の液面からの飛沫の跳ね上がりが抑制される。
従って、この発明のプレッシャフランジによれば、充填包装機において、チューブ状包材から内容物充填容器への成形工程が良好に行われる上、容器成形工程時に内容物の液面から飛沫が跳ね上がるのが抑制され、ひいては、その前工程であるウェブ状包材からチューブ状包材への成形工程において、内容物の飛沫の付着による縦シール不良が起こらないようにすることが可能である。

この発明による充填包装機のプレッシャフランジの好適な態様として、充填管の外周に嵌め付けられる内周壁部と、内周壁部と同心状に配置された外周壁部と、内周壁部および外周壁部の上端どうしを連結している上壁部とを備えており、内周壁部、外周壁部および上壁部によってプレッシャフランジの下面に開口した環状凹所が形成されており、外周壁部の上部に、環状凹所と環状通路とを連通させる貫通孔が、外周面の溝を避けて形成されている場合がある（請求項２）。

上記態様のプレッシャフランジによれば、容器成形時に上方へ逃げようとする内容物の一部が環状凹所を通って貫通孔から環状通路の上部出口付近に高圧で噴出し、この噴出流が、環状通路のうち外周面の溝以外の部分を通って上向きに流れる内容物とぶつかることにより、内容物の流れの垂直方向の力が分散されるため、内容物の液面からの飛沫の跳ね上がりが、より一層確実に抑制される。

この発明による充填包装機のプレッシャフランジにおいて、溝の傾斜溝部が、プレッシャフランジの中心軸線と直交する水平基準面に対して、１５〜４０°の傾斜角を有しているのが好ましい（請求項３）。

図８に示すように、プレッシャフランジの上方には、通常、内容物の液面レベルの制御に用いられるフロート(19)が配置されているが、溝の傾斜溝部の傾斜角が１５°未満になると、傾斜溝部によって誘導された内容物の流れの回転方向の力が強くなりすぎて、フロート(19)が浮き上がらず、液面レベルの制御に支障を来すおそれがある。
一方、傾斜溝部の傾斜角が４０°を越えると、傾斜溝部によって誘導された内容物の流れの回転方向の力が不足して、垂直方向の力の分散が不十分となり、内容物の液面からの飛沫の跳ね上がりを十分に抑制できないおそれがある。

この発明による充填包装機のプレッシャフランジにおいて、その外周面に、２〜１０本の溝が、周方向に間隔をおいて並行状に形成されているのが好ましい（請求項４）。

外周面の溝は少なくとも１本あれば足りるが、状況によっては、１本だけでは環状通路のうち外周面の溝以外の部分を流れる内容物の割合が多くなりすぎ、内容物の流れの垂直上向きの力の分散が不十分になることも考えられる。一方、溝の数が１０本を越えると、各溝の幅が狭くなって、内容物が溝内を流れ難くなるため、垂直方向の力の分散しうるだけの回転方向の流れが生じないおそれがある。溝が２〜１０本である場合、内容物の液面からの飛沫の跳ね上がりを抑制する効果が顕著に表れた。

この発明による充填包装機のプレッシャフランジにおいて、溝の傾斜溝部が、５〜１５ｍｍの幅を有しているのが好ましい（請求項５）。

傾斜溝部の幅が５〜１５ｍｍである場合、内容物の液面からの飛沫の跳ね上がりを抑制する効果が顕著に表れた。

また、この発明による充填包装機のプレッシャフランジにおいて、溝の傾斜溝部が、１〜５ｍｍの深さを有しているのが好ましい（請求項６）。

傾斜溝部の深さが１〜５ｍｍであると、内容物の液面からの飛沫の跳ね上がりを抑制する効果が顕著に表れた。

この発明の実施形態に係る充填包装機の一部を示す正面図である。同充填包装機のプレッシャフランジを示す斜視図である。同プレッシャフランジの正面図である。同プレッシャフランジの平面図である。図４のV-V線に沿う断面図である。プレッシャフランジにおける外周面の溝の変形例を示す正面図である。プレッシャフランジにおける外周面の溝の変形例を示す正面図である。従来の充填包装機の概略を示す斜視図である。従来の充填包装機の一部を示す正面図である。

この発明の実施形態を、図１〜図７を参照して以下に説明する。
図１は、この発明の実施形態に係る充填包装機の一部を示したものである。なお、充填包装機の構造は、後述するプレッシャフランジを除けば、図８および図９を参照して先に説明した従来技術と実質的に同じであるので、ここでの詳しい説明は省略する。

図１に示すように、充填管(14)における内容物充填レベルよりも下方に位置する部分、より具体的には、充填管(14)先端よりもやや上方部分の周囲に、プレッシャフランジ(2)が取り付けられている。

図２〜図５に詳しく示すように、プレッシャフランジ(2)は、充填管(14)の外周に嵌め付けられる内周壁部(21)と、内周壁部(21)と同心状に配置された外周壁部(22)と、内周壁部(21)および外周壁部(22)の上端どうしを連結している上壁部(23)とを備えており、これらの壁部(21)(22)(23)によって、プレッシャフランジ(2)の下面(2b)に開口した環状凹所(24)が形成されている。
内周壁部(21)の下端は、外周壁部(22)の下端と比べて、やや下方に長くのびている。
また、上壁部(23)の上面には、平面より見て上壁部(23)の内外周縁と同心状の短い円弧形をした４つの上方凸部(25)が、周方向に等間隔おきに形成されている。

プレッシャフランジ(2)の外周面(2a)、すなわち、外周壁部(22)の外周面は、チューブ状包材(T)の内周面との間に、所定寸法の環状空隙部が形成されるような外径を有する略円柱面よりなる。この環状空隙部が、充填管(T)の下方において、容器成形装置(16)のシールジョー(161)および成形フラップ(162)によって枕状内容物充填容器(C1)が成形される際に上方へ逃げようとする内容物、すなわち内容物の流体圧の一部を、プレッシャフランジ(2)の上方に逃がすための環状通路(S)を形成している。環状通路(S)の径方向の幅は、通常、０．３〜１ｍｍ程度となされる。

プレッシャフランジ(2)の外周面(2a)には、４本の溝(3)が、周方向に等間隔をおいて並列状に形成されている。なお、溝(3)は少なくとも１本あれば足りるが、好適には、２〜１０本の範囲内で適宜の本数だけ設けられる。
溝(3)は、それぞれ外周面(2a)の下縁から上縁までのびるものであって、その全体が螺旋状の傾斜溝部(31)によって構成されている。
傾斜溝部(31)は、プレッシャフランジ(2)の中心軸線と直交する水平基準面に対して、１５〜４０°の傾斜角(A)を有している。傾斜溝部(31)の幅(B)は、５〜１５ｍｍとなされている。また、傾斜溝部(31)の深さ(C)は、１〜５ｍｍとなされている。

プレッシャフランジ(2)の外周壁部(22)の上部には、環状凹所(24)と環状通路(S)とを連通させる貫通孔(4)が、外周面(2a)の溝(3)を避けて形成されている。貫通孔(4)は、プレッシャフランジ(2)の外周面(2a)における隣り合う溝(3)どうしの間の部分の上縁近くにそれぞれ開口するように、計４つ設けられている。各貫通孔(4)は、その内端部分が断面円形の短いストレート孔部(41)よりなり、残りの部分が外端に向かって次第に径が大きくなるテーパ孔部(42)よりなる。

図６は、外周面の溝の変形例を示すものである。図６に示す溝(3X)は、プレッシャフランジ(2)の外周面(2a)の下縁から上方に短くのびる垂直溝部(32)と、垂直溝部(32)の上端から外周面(2a)の上縁までのびる螺旋状の傾斜溝部(31)とで構成されている。

図７は、外周面の溝のもう１つの変形例を示すものである。図７に示す溝(3Y)の場合、プレッシャフランジ(2)の外周面(2a)の下縁から外周面(2a)の下側約３分の１の高さ付近まで螺旋状にのびる下側傾斜溝部(31)と、下側傾斜溝部(31)の上端から外周面(2a)の上側約３分の１の高さ付近までのびる垂直溝部(32)と、垂直溝部(32)の上端から外周面(2a)の上縁まで螺旋状にのびる上側傾斜溝部(31)とで構成されており、溝(3Y)全体として略Ｓ字状をなすものである。

上記プレッシャフランジ(2)を備えた充填包装機(10)において、内容物が充填されたチューブ状包材(T)から枕状内容物充填容器(C1)を成形する際、チューブ状包材(T)に対してシールジョー(161)および成形フラップ(162)による側方からの加圧力が作用すると、それに伴って内容物の流体圧が発生する。そして、発生した流体圧の一部が環状通路(S)を通じてプレッシャフランジ(2)の上方に逃がされ、残りの流体圧がプレッシャフランジ(2)のフランジ下面(2a)および環状凹所(24)の内面で受け止められることにより、チューブ状包材(T)の破損や、成形不良、充填量不足等を生じることなく、容器(C1)の成形が良好に行われる。
この際、環状通路(S)を上向きに流れる内容物は、その一部が、プレッシャフランジ(2)の外周面(2a)に形成された溝(3)(3X)(3Y)の傾斜溝部(31)に沿って流れることにより、螺旋回転方向に誘導されるため、それによって、プレッシャフランジ(2)の上方に逃げた内容物の流れに回転方向の力が与えられる。また、環状凹所(24)の内面で受け止められた内容物の流体圧の一部が貫通孔(4)から環状通路(S)の上部出口付近に向かって噴出し、この噴出流が環状通路(S)のうち外周面(2a)の溝(3)以外の部分を上向きに流れる内容物とぶつかる。
これらの溝(3)(3X)(3Y)および貫通孔(4)による相乗的な作用によって、内容物の流れ（流体圧）の垂直方向の力が分散されるため、内容物の液面から飛沫が跳ね上がるのが効果的に抑制され、ひいては、内容物の飛沫の付着に起因するチューブ状包材(T)成形時の縦シール不良の発生が抑止される。

(10)：充填包装機
(14)：充填管
(T)：チューブ状包材
(C1)：枕状内容物充填容器
(2)：プレッシャフランジ
(2a)：（プレッシャフランジの）外周面
(2b)：（プレッシャフランジの）下面
(S)：環状通路
(21)：内周壁部
(22)：外周壁部
(23)：上壁部
(24)：環状凹所
(3)(3X)(3Y)：溝
(31)：傾斜溝部
(4)：貫通孔

Claims

内容物を充填する充填管が上方から挿入された垂直なチューブ状包材内において内容物充填レベルよりも下方に位置するように充填管の外周に取り付けられ、その外周面とチューブ状包材の内周面との間に、チューブ状包材から内容物充填容器が成形される際に生じる内容物の流体圧の一部を上方に逃がす環状通路が形成されるように構成されている充填包装機のプレッシャフランジであって、
外周面に、その下縁から上縁までのび、少なくとも上縁側部分が傾斜溝部よりなり、かつ内容物の流れを螺旋回転方向に誘導することによりプレッシャフランジの上方に逃げた内容物の流体圧の垂直方向の力を分散させうる溝が、１本または周方向に間隔をおいて並列状に複数本形成されていることを特徴とする、充填包装機のプレッシャフランジ。
充填管の外周に嵌め付けられる内周壁部と、内周壁部と同心状に配置された外周壁部と、内周壁部および外周壁部の上端どうしを連結している上壁部とを備えており、内周壁部、外周壁部および上壁部によって下面に開口した環状凹所が形成されており、外周壁部の上部に、環状凹所と環状通路とを連通させる貫通孔が、外周面の溝を避けて形成されていることを特徴とする、請求項１記載の充填包装機のプレッシャフランジ。
溝の傾斜溝部が、プレッシャフランジの中心軸線と直交する水平基準面に対して、１５〜４０°の傾斜角を有していることを特徴とする、請求項１または２記載の充填包装機のプレッシャフランジ。
外周面に、２〜１０本の溝が、周方向に間隔をおいて並行状に形成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１つに記載の充填包装機のプレッシャフランジ。
溝の傾斜溝部が、５〜１５ｍｍの幅を有していることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１つに記載の充填包装機のプレッシャフランジ。
溝の傾斜溝部が、１〜５ｍｍの深さを有していることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１つに記載の充填包装機のプレッシャフランジ。