不活性ガス置換充填包装機
【課題】袋内に被包装物を投入するホッパーが複数連設されているガス置換充填包装機において、コンパクトな装置構成で袋内を不活性ガスで置換する。
【解決手段】袋１２内に被包装物２を投入するホッパー３１が複数連設されたガス置換充填包装機１において、各ホッパー３１に、不活性ガスのブローノズル３５を設け、各ホッパー３１の外壁３１ｃに、ブローノズル３５に連通するガス流路開口端３７を設ける。ガス置換充填包装機１は、ホッパー３１のガス流路開口端３７とガス供給源とを順次連通させるガス流路切替装置９０を有する。ガス流路切替装置９０は、ホッパー３１に当接することにより該ガス流路切替装置９０のガス供給口９１と前記ガス流路開口端３７とを連通させつつホッパー３１と同方向に移動してガス流路開口端３７に不活性ガスを供給し、ホッパー３１から離れてホッパー３１と逆方向に移動して当接前の位置に戻る往復運動を繰り返す。
【解決手段】袋１２内に被包装物２を投入するホッパー３１が複数連設されたガス置換充填包装機１において、各ホッパー３１に、不活性ガスのブローノズル３５を設け、各ホッパー３１の外壁３１ｃに、ブローノズル３５に連通するガス流路開口端３７を設ける。ガス置換充填包装機１は、ホッパー３１のガス流路開口端３７とガス供給源とを順次連通させるガス流路切替装置９０を有する。ガス流路切替装置９０は、ホッパー３１に当接することにより該ガス流路切替装置９０のガス供給口９１と前記ガス流路開口端３７とを連通させつつホッパー３１と同方向に移動してガス流路開口端３７に不活性ガスを供給し、ホッパー３１から離れてホッパー３１と逆方向に移動して当接前の位置に戻る往復運動を繰り返す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被包装物が充填された袋内を不活性ガスで置換して包装する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被包装物を袋に充填すると共に、その袋内を不活性ガスで置換するガス置換充填包装機としては、包装物を袋に充填する複数の充填ロートが回転体の外周縁に沿って配置されている間欠回転型のロータリー式充填包装機において、各充填ロートの側面に不活性ガスのブローノズルを固定したものを使用し、被包装物を袋に充填した後、袋口両端をグリップで引っ張って外気が袋内に浸入することを防止し、袋内に一定時間不活性ガスをブローし、ブローノズルを引き上げ、袋口をトップシールするもの（特許文献１）、被包装物の充填ロートとは別に不活性ガスのブローノズルを設け、袋への被包装物の充填の前後に亘って不活性ガスを充填するもの（特許文献２）、被包装物の充填ノズル内に被包装物を袋内に押し込むプッシャを装着し、そのプッシャに不活性ガスのブローノズルを貫通させ、袋内に被包装物をプッシャで押し込んだ後、不活性ガスを袋内に供給するもの（特許文献３）等がある。
【０００３】
また、直送式充填包装機でも、被包装物を袋に充填すると共にその袋に不活性ガスをブローノズルから供給することがなされている（特許文献４）。
【０００４】
これらのガス置換充填包装機において、不活性ガスの供給源から個々のブローノズルへの不活性ガスの供給は、ロータリーバルブを用いて切り替えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＷＯ２００７／０２９３５２
【特許文献２】特開２００７−１２６２０８号公報
【特許文献３】特開２００７−２６９４０８号公報
【特許文献４】特許４１５６５５７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、不活性ガスの供給源から個々のブローノズルへ不活性ガスを供給するためにロータリーバルブを用いると、ロータリーバルブ自体が高価であり、また装置が大掛かりとなる。
【０００７】
これに対し、本発明は、袋内に被包装物を投入するホッパーが複数連設されているガス置換充填包装機において袋内を不活性ガスで置換するにあたり、ロータリーバルブを使用することなく、各ホッパーに設けられた個々のブローノズルへ不活性ガスを切り替え、装置構成をコンパクトにし、ガス置換充填包装機を低コストに得られるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、袋内に被包装物を投入するホッパーが複数連設されているガス置換充填包装機において、ホッパーに不活性ガスのブローノズルに連通するガス流路を形成し、そのガス流路開口端をホッパーの外壁に設けると共に、ホッパーのガス流路開口端に当接可能なガス供給口を備えたガス流路切替装置を設け、ガス流路切替装置に、ホッパーの移動に同期した往復運動をさせると、そのガス流路切替装置を用いて、順次搬送されてくるホッパーのガス流路開口端に不活性ガスを供給できること、したがって、ロータリーバルブが不要になることを見出した。
【０００９】
即ち、本発明は、袋内に被包装物を投入するホッパーが複数連設され、各ホッパーには、不活性ガスのブローノズルが設けられ、該ブローノズルに連通するガス流路開口端が各ホッパーの外壁に設けられ、各ホッパーが袋の移動に同期して移動するガス置換充填包装機であって、
各ホッパーのガス流路開口端と不活性ガス供給源とを順次連通させるガス流路切替装置を有し、
ガス流路切替装置は、ホッパーに当接することにより該ガス流路切替装置のガス供給口とホッパーのガス流路開口端とを連通させつつホッパーと同方向に移動してガス流路開口端に不活性ガスを供給し、ホッパーから離れてホッパーと逆方向に移動して当接前の位置に戻る往復運動を繰り返すガス置換充填包装機を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、連設された複数のホッパーの各ガス流路開口端に、ガス流路切替装置のガス供給口を順次当接させ、不活性ガスを供給するので、ロータリーバルブを使用することなく、連設された袋内に次々と不活性ガスを充填することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、一実施例のガス置換充填包装機の模式図である。
【図２】図２は、ガス置換充填包装機におけるホッパー、予備プッシャ、プッシャ及びガス流路切替装置の動作の概略説明図である。
【図３Ａ】図３Ａは、ホッパーの斜視図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、ホッパーの正面図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、ホッパーのＡ−Ａ切欠断面図である。
【図３Ｄ】図３Ｄは、ホッパーのＢ−Ｂ断面図である。
【図４】図４は、ホッパーの動きと不活性ガスブローのタイミングチャートである。
【図５】図５は、ホッパーの動きと予備押込と押込のタイミングチャートである。
【図６Ａ】図６Ａは、ガス流路切替装置とトップカバー付近の平面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、ホッパーとガス流路切替装置との当接状態を示す、図６ＡのＣ−Ｃ断面図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、ホッパーとガス流路切替装置との当接状態を示す、図６ＡのＤ−Ｄ断面図である。である。
【図６Ｄ】図６Ｄは、トップカバーにおける袋の断面図を示す、図６ＡのＥ−Ｅ断面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、ガス流路切替装置がホッパーと当接している状態を示す平面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、ガス流路切替装置がホッパーと離れている状態を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しつつ、本発明を具体的に説明する。なお、各図中、同一符号は同一または同等の構成要素を表している。
【００１３】
図１は、本発明の一実施例のガス置換充填包装機１の模式図であり、図２は、ガス置換充填包装機１におけるホッパー３１、予備プッシャ３２、プッシャ３３及びガス流路切替装置９０の動作の概略説明図、図３Ａはホッパー３１の斜視図、図４はホッパー３１の動きとサイドシール用ヒートシールヘッドの動きと不活性ガスブローのタイミングチャートである。
【００１４】
このガス置換充填包装機１は、四面体型ティーバッグ等の被包装物２を、三方シール型の平袋に個包装し、かつその袋内に窒素等の不活性ガスを充填する機械であり、概略長尺帯状の外装フィルム１１を二つ折りにした状態で連続走行させるフィルム送り手段、二つ折りにした外装フィルム１１の対向面の間に被包装物２を供給するホッパー３１、この外装フィルム１１にサイドシール３を形成するサイドシール形成手段４０、サイドシール３により形成された外装フィルム１１の袋１２内に、ブローノズル３５を通して不活性ガスを充填するガス流路切替装置９０、袋１２にトップシール４を形成するトップシール形成手段６０、サイドシール３のシール幅内を切断することにより連続していた袋１２を個々の個包装品５に切り離すカッター８０を備えている。
【００１５】
より詳細には、ガス置換充填包装機１の上流側には、長尺帯状の外装フィルム１１が巻回されている原反１０が設置され、原反１０から巻き戻した外装フィルム１１を走行させつつその両側縁が重なるように二つ折りにするためにフィルムガイド２０とフィルム寄せガイドバー２１が設けられている。この場合、外装フィルム１１は、折り山が下向きとなり、両側縁側が上向きとなるように二つ折りにされる。
【００１６】
なお、外装フィルム１１としては、非通気性でヒートシール可能な種々の外装フィルムを使用することができ、例えば、アルミラミネートフィルム等を使用する。
【００１７】
また、フィルム送り手段としては、サーボモータ（図示せず）で駆動される送りローラ２２と引きローラ２３が設けられている。送りローラ２２によって、二つ折りにされた外装フィルム１１が矢印ａ方向に繰り出され、略水平に一定速度で走行する。
【００１８】
送りローラ２２の下流では、二つ折りにより重なり合っている外装フィルム１１の対向面の間に開きガイド２４が設けられている。開きガイド２４は、横断面がＤ字型の棒状部材からなり、上流側の板厚が薄く、下流側の板厚がホッパー３１のストレートガイド部３１ａの外径よりも大きく、外装フィルム１１の対向面の間に間隙をもたせ、ホッパー３１のストレートガイド部３１ａを容易に挿入できるようにしている。
【００１９】
開きガイド２４の下流には、固定カム３０の周縁部を矢印ｂのように連続的に旋回しながら上下動する複数のホッパー３１が設けられており、さらに、この固定カム３０を用いたカム機構により、外装フィルム１１と同方向に水平走行しながら上下動すると共に水平方向の戻り走行を行い、これを個々の被包装物２の充填ごとに繰り返す予備プッシャ３２が設けられ、予備プッシャ３２の下流には、同様にカム機構により、上下動を伴う水平方向の走行と戻り走行を繰り返すプッシャ３３が設けられている。
【００２０】
ホッパー３１としては、その排出口上に被包装物２を安定して受け取れるようにするため、図３Ａに示すように、テーパー状の受けを有するテーパー部３１ｂとその下のストレートガイド部３１ａからなり、ストレートガイド部３１ａの外側に不活性ガスのブローノズル３５を有し、このブローノズル３５に連通するガス流路３６をテーパー部３１ｂの内部に有し、ガス流路３６の開口端３７がテーパー部３１ｂの外壁３１ｃに設けられているものが好ましい。
【００２１】
ストレートガイド部３１ａの外形としては、サイドシール３の形成による製袋時にシワを発生させない点から、横断面が小判型のものを使用し、その長径が外装フィルム１１の走行方向と平行になるように配置することが好ましい。ストレートガイド部３１ａの内寸は、プッシャ３３による押込がないと、ホッパー３１に投入された被包装物２が自重だけではストレートガイド部３１ａ内を落下しない程度とすることが好ましい。これにより、ホッパー３１にシャッターを設けることなく、プッシャ３３で押し込んだ時点で被包装物２を外装フィルム１１上に落とすことができるので、装置構成を大がかりにすることなくサイドシール３への被包装物２の噛み込みを防止することができる。
【００２２】
ブローノズル３５、ガス流路３６及びガス流路開口端３７は、このガス置換充填包装機１のホッパー３１が特徴的に備えるものである。図３Ａ、図３Ｂに示したように、ブローノズル３５は、横断面小判型のストレートガイド部３１ａの長径側の両側面上に配置されており、ブローノズル３５の開口端３５ａは、ストレートガイド部３１ａの下端から下方に突出している。また、２つのガス流路開口端３７は、テーパー部３１ｂの外壁３１ｃのうち、ストレートガイド部３１ａの長径に平行な平面に並列して設けられている。
【００２３】
予備プッシャ３２とプッシャ３３は、それぞれホッパーのストレートガイド部３１ａ内に挿入され、上下動可能な大きさの棒状あるいは筒状部材から形成される。予備プッシャ３２の外周には、筒状のノックアウト部材３４を、予備プッシャ３２と独立的に上下動できるように取り付け、予備プッシャ３２で被包装物２をストレートガイド部３１ａ内に押し込んだ後、予備プッシャ３２を引き上げる際の被包装物２の連れ上がりをノックアウト部材３４で防止することが好ましい。
【００２４】
また、プッシャ３３の内部にも不活性ガスの配管を設け、プッシャ３３の先端部に不活性ガスの吐出孔（図示せず）を設けることが好ましい。
【００２５】
外装フィルム１１の走行方向において、予備プッシャ３２とプッシャ３３の間には、ヒートシールヘッド４１を外装フィルム１１に押圧することによりサイドシール３を形成するサイドシール形成手段４０が設けられ、プッシャ３３の下流には、サイドシール形成手段４０により形成されたサイドシール３を冷却板５１で冷却しつつ押圧し、サイドシール３の接着強度を向上させるサイドシール冷却押圧手段５０が設けられている。また、プッシャ３３の下方には、サイドシール３により形成された袋１２の底部に落とされた被包装物２を袋１２の外側両面からクランパー４５でクランプするクランプ装置が設けられている。このクランプ装置のクランパー４５は、開いた状態と、閉じて被包装物２をクランプする状態をとる。
【００２６】
ここで、冷却板５１は、低温ヒータから形成することができる。冷却板５１の温度は、外装フィルム１１のシーラントとなっているプラスチックの融点以下に調整する。
【００２７】
また、ヒートシールヘッド４１とクランパー４５と冷却板５１は、それぞれ外装フィルム１１の押圧時に外装フィルム１１と同方向に水平方向に走行し、押圧解除後に水平方向に戻り走行するものであり、この走行と戻り走行を繰り返す。
【００２８】
サイドシール冷却押圧手段５０の下流には、このガス置換充填包装機１に特徴的なガス流路切替装置９０（上流側ガス流路切替装置９０ａ、下流側ガス流路切替装置９０ｂ）が２ピッチ分（個包装品５の２個分）設けられている。ガス流路切替装置９０には、不活性ガス供給源（図示せず）から不活性ガスが送り込まれており、ガス供給路切替装置９０のガス供給口９１から不活性ガスを供給する。図４、図６Ｂ、図６Ｃに示すように、ガス供給口９１は、ガス流路開口端３７を覆う凹みとして形成されており、かつその凹みは、ガス流路開口端３７の開口径よりも上下方向に長い長孔状に形成されている。
【００２９】
本実施例のガス置換充填包装機１では、図７Ａ、図７Ｂに示すように、ガス供給口９１は、１ピッチあたり水平方向に２個ずつ形成され、さらに図６Ｂ、図６Ｃに示すように、各ガス供給口９１が、上室９１a-1、９１b-1と下室９１a-2、９１b-2の２室に分かれて並設されている。図４に示すように、ホッパー３１のガス流路開口端３７に不活性ガスを供給する間にホッパー３１が上下動する変動幅ｈ１が、ガス流路開口端３７が形成されているテーパー部３１ｂの外壁部分の高さｈ２に比して大きい場合には、ガス供給口９１を上下２室に分けて形成することにより、ガス流路切替装置９０を上下動させなくても、不活性ガスの漏出を防止することができる。
【００３０】
また、ガス流路切替装置９０は、図６Ａに矢印で示したように、サイドシール形成手段４０のヒートシールヘッド４１やサイドシール冷却押圧手段５０の冷却板５１と同期して、ホッパー３１に向かう前進、ホッパー３１に当接した状態での外装フィルム１１と同方向の移動、ホッパー３１から離れての逆方向の移動を繰り返す。このような外装フィルム１１と同方向の移動と逆方向の移動の往復運動の繰り返しのためには、ガス流路切替装置９０を、サイドシール形成手段４０やサイドシール冷却押圧手段５０と共通の往復動作ユニットに搭載すればよい。
【００３１】
ガス流路切替装置９０の下流には、袋１２に不活性ガスを充填した後、袋１２の開口端にトップシール形成手段６０でトップシールを形成するまでの間、袋１２の開口端付近を不活性ガス雰囲気に維持するトップカバー１００と、袋１２の口が開かないように袋１２をその表裏両面から押さえる袋口ガイド１０１が設けられている。図６Ｄに示すように、トップカバー１００は、袋１２の開口端上を覆う断面逆Ｕ字状の樋型となっており、その天面から内部に不活性ガスを放出する。
【００３２】
このガス置換充填包装機１において、上述したホッパー３１、予備プッシャ３２、プッシャ３３、サイドシール形成手段４０、クランパー４５、サイドシール冷却押圧手段５０及びガス流路切替装置９０は、図４及び図５に示すように動作する。なお、図４は、主にホッパー３１とガス流路切替装置９０との動作を示し、図５は、主に予備プッシャ３２とプッシャ３３の動作を示す。また、図４及び図５において、符号３１ｒは、ホッパーのストレートガイド部３１ａの下端中央部の軌跡を表し、図５において、符号３２ｒ、３４ｒ、３３ｒはそれぞれ予備プッシャ３２、ノックアウト部材３４、プッシャ３３の下端中央部の軌跡を表し、符号４１ｒ、５１ｒは、それぞれヒートシールヘッド４１、冷却板５１の軌跡を表す。また、図５において、縦軸は、外装フィルム１１の最下端を基準とした高さ（ｍｍ）で、横軸はホッパー基準位置からの距離（ｍｍ）である。
【００３３】
まず、ホッパー３１は図１の矢印ｂのように旋回しており、このホッパー３１に所定の位置で被包装物２が投入されると、その被包装物２は外装フィルム１１上まで落下することなく、ホッパー３１のストレートガイド部３１ａ上に留まる。この被包装物２に対して、予備プッシャ３２が図５の軌跡３２ｒの矢印に示すように降下し、被包装物２をホッパーのストレートガイド部３１ａの排出口方向に押し込む。
【００３４】
この場合、予備プッシャ３２は、図５の軌跡３２ｒに示すように、複数回の上下動を繰り返しながら、段階的に被包装物２をストレートガイド部３１ａ内に押し込むようにすることが好ましい。これにより、被包装物２がティーバッグ等の破袋しやすい物であっても、ストレートガイド部３１ａと予備プッシャ３２の間に被包装物２が挟まって破袋することを防止できる。
【００３５】
予備プッシャ３２による予備押込開始から予備プッシャ３２の下端面が最下点になるまで（即ち、予備プッシャ３２が被包装物２を最も深く押し込む時点まで）は、ノックアウト部材３４の下端面は、軌跡３４ｒに示すように、予備プッシャ３２の下端面よりも上にあるが、予備プッシャ３２の下端面が最下点に達するまでにノックアウト部材３４は予備プッシャ３２の外側から下降し、予備プッシャ３２の下端面が最下点に達して上昇を開始した直後には、ノックアウト部材３４の下端面は予備プッシャ３２の下端面よりも下に位置する。そして、予備プッシャ３２よりも遅れて上昇する。これにより、予備プッシャ３２をストレートガイド部３１ａから引き上げる際の被包装物２の連れ上がりを防止する。こうして、被包装物２は、ホッパーのストレートガイド部３１ａの上下方向中間位置に押し込まれる。
【００３６】
その後、ホッパー３１から予備プッシャ３２とノックアウト部材３４が完全に引き上げられ、ホッパー３１が下降してそのストレートガイド部３１ａが、二つ折りにされた外装フィルム１１の対向面間に挿入され、サイドシール形成手段４０のヒートシールヘッド４１に近づいていく。
【００３７】
ホッパー３１がサイドシール形成手段４０のヒートシールヘッド４１に対して所定の位置に近づいたところで、サイドシール形成手段４０のヒートシールヘッド４１が、外装フィルム１１の対向面間に挿入されているホッパーのストレートガイド部３１ａに沿って外装フィルム１１に押し当てられ、外装フィルム１１にサイドシール３を形成する。
【００３８】
サイドシール形成手段４０で形成したサイドシール３は、サイドシール冷却押圧手段５０の冷却板５１で押圧することが好ましい。これにより、サイドシールの接着強度を向上させることができる。また、この冷却板５１によるサイドシール３の押圧は、当該サイドシール３の上流でのサイドシールの形成のためのヒートシールヘッド４１による外装フィルム１１の押圧と同時に行うことが好ましい。これにより、冷却板５１とヒートシールヘッド４１を用いて、ホッパーのストレートガイド部３１ａの両側で外装フィルム１１を押圧することができ、その後のホッパー３１の引き上げ時に外装フィルム１１が歪むことを防止できる。
【００３９】
また、図５に示すように、ヒートシールヘッド４１と冷却板５１で外装フィルム１１を押圧している間に、プッシャ３３は、軌跡３３ｒに従って降下し、ホッパー３１のストレートガイド部３１ａ内の被包装物２を、サイドシール３により形成される袋１２に押し込み、袋１２の底部に落とす。この押し込みの間にホッパーのストレートガイド部３１ａを上昇させ、クランパー４５で袋１２の表裏から、袋１２の底部にある被包装物２をクランプし、被包装物２がクランプされている間にプッシャ３３の引き上げを始める。これにより、ホッパー３１の引き上げに伴い、被包装物２が袋１２の底部からずり上がることを防止できる。プッシャ３３は、クランパー４５による押圧が解除された後も上昇し、押し込み前の位置に戻るように動く。
【００４０】
なお、このガス置換充填包装機では、ガス流路切替装置９０を用いてブローノズル３５から不活性ガスを袋１２内に充填するが、必要に応じて、プッシャ３３の先端部に不活性ガスの吐出孔を設け、プッシャ３３を袋１２内に挿入するときから、プッシャ３３を引き上げて袋１２から抜き終わるまで、充填ガスの吐出孔から袋１２内に不活性ガスを吐出し、袋内の雰囲気を事前に不活性ガスで置換してもよい。これにより、ガス置換効率を高めることができるので好ましい。
【００４１】
ガス流路切替装置９０は、前述のように、図７Ａに示すようにホッパー３１に当接した状態での外装フィルム１１と同方向の移動と、図７Ｂに示すように外装フィルム１１から離れた状態での逆方向の移動とを繰り返しているところ、ブローノズル３５から袋１２内への不活性ガスの充填は、プッシャ３３による押込以降にホッパー３１を上昇させている間に、図６Ａに示すように、ガス流路切替装置９０をホッパー３１に当接させることにより、ガス流路切替装置９０のガス供給口９１（９１a-1(2)、９１b-1(2)）とホッパー３１のガス流路開口端３７とを連通させ、ガス供給口９１から不活性ガスを供給しつつホッパー３１と同方向に移動させる。
【００４２】
より具体的には、上流側ガス流路切替装置９０aにおいて、まず、図６Ｂに示すように、ホッパー３１のガス流路開口端３７とガス供給口の下室９１a-2とが当接する。ガス流路切替装置は上流側の同装置９０ａも下流側の同装置９０ｂも上下方向には移動しないので、ホッパー３１を上昇させている間にホッパー３１と上流側ガス流路切替装置９０ａとは上下方向に摺動する。ガス供給口９１は上下に並列した長孔状の二室９１a-1、９１a-2に形成されているので、ホッパー３１と上流側ガス流路切替装置９０ａとの上下方向の摺動により、ホッパー３１の上昇前には図６Ｂに示したようにガス供給口の下室９１a-2とガス流路開口端３７とが連通していたのが、ホッパー３１の上昇途中からは図６Ｃに示すようにガス供給口の上室９１a-1とガス流路開口端３７とが連通し、結局、上流側ガス流路切替装置９０ａとホッパー３１とが当接している間中、上流側ガス流路切替装置９０ａからホッパー３１のガス流路開口端３７に不活性ガスが供給され、ブローノズル３５から袋内１２に不活性ガスが充填される（図４、図５の１回目の不活性ガスブロー）。なお、ガス流路開口端３７と連通するガス供給口９１が下室９１a-2から上室９１a-1に切り替わる間はガス供給口９１から不活性ガスが供給されず、ガス流路開口端３７が、ガス供給口の下室９１a-2又は上室９１a-1と有効に連通している間のみ不活性ガスが供給されるように、ガス流路切替装置９０にはガス流路を開閉する電磁弁を設けることが好ましい。
【００４３】
上述のようにホッパー３１内にガスを供給した上流側ガス流路切替装置９０ａは、図７Ｂに示すように一旦ホッパー３１から離れてホッパー３１と逆方向に移動する。このとき、下流側ガス流路切替装置９０ｂも同様にホッパーと逆方向に移動する。一方、先に上流側ガス流路切替装置９０ａで不活性ガスが供給されたホッパー３１は引き続き上昇し、そのストレートガイド部３１ａの下端が袋１２の上端よりも上に位置するが、ブローノズルの開口端３５ａは袋１２内にある状態で、水平移動を始める。また、上流側及び下流側ガス流路切替装置９０ａ、９０ｂは再度ホッパー３１と同方向の移動を始める。そして、先に不活性ガスが供給された当該ホッパーのガス流路開口端３７には、下流側ガス流路切替装置９０ｂのガス供給口９１b-1が当接し、そのホッパー３１と同方向に移動しつつ不活性ガスを供給する（図４、図５の２回目の不活性ガスブロー）。これにより、袋１２が殆ど閉じた状態で、ブローノズル３５から袋内１２に不活性ガスを更に充填することができるので、袋１２内のガス置換効率を高めることができる。一方、上流側ガス流路切替装置９０ａには、先に不活性ガスを供給したホッパー３１の次に続くホッパー３１に当接し、不活性ガスを供給する。
【００４４】
こうして、このガス置換充填包装機１によれば、ホッパー３１と同方向の移動と逆方向の移動を繰り返し、ホッパー３１と当接している間に不活性ガスを供給するガス流路切替装置９０を用いることにより、ロータリーバルブを使用することなく、コンパクトな装置構成で、順次搬送されてくる袋１２に不活性ガスを充填することが可能となる。
【００４５】
なお、固定カム３０を用いたカム機構によるホッパー３１、予備プッシャ３２、ノックアウト部材３４及びプッシャ３３の動作、並びにサイドシール形成手段４０のヒートシールヘッド４１の押圧動作、クランパー４５のクランプ動作、サイドシール冷却押圧手段５０の冷却板５１及びガス流路切替装置９０の押圧動作は、単独のサーボモータで駆動させることができる。
【００４６】
不活性ガスの充填後、トップシール形成手段６０で袋１２にトップシールを形成するまでの間、図６Ｄに示すように、袋１２はトップカバー１００の下を通過し、袋１２の開口部付近が不活性ガス雰囲気におかれるので、袋１２内の不活性ガス雰囲気は良好に維持される。したがって、このガス置換充填包装機１によれば、袋１２内の酸素濃度を、従前の１０％程度から、１〜３％程度に低減させることが可能となる。
【００４７】
袋１２にトップシール４を形成するトップシール形成手段６０としては、例えば、水平方向のシール幅を有するヒートシールヘッドを備えた熱溶着装置を使用することができる。この場合、ヒートシールヘッドは、外装フィルム１１と同方向に水平走行しながら外装フィルム１１を押圧し、押圧後には水平方向に戻り走行を行うようにする。
【００４８】
なお、被包装物２を充填した後の袋１２の形状では、袋１２の底部に被包装物２が充填されていることにより袋底部では正味の袋幅が厚みにとられるため、袋トップ部に比べて平面視した場合の袋幅が短くなる。そのため、袋連続体は図２に示すように下方へ次第に湾曲し、袋トップの位置が徐々に下がり、水平より傾く事になる。そこで、外装フィルム１１の走行路のうちヒートシールヘッドを押し当てる領域では、トップシール形成手段６０を、図２に示すようにＲを持たせて走行させるか、あるいは傾斜させて走行させ、トップシール４の形成部位を外装フィルム１１の上端部とあわせることが好ましい。
【００４９】
さらに、トップシール形成手段６０として熱溶着装置を使用する場合には、その下流に、トップシール４を冷却しつつ押圧するトップシール冷却押圧手段７０を設け、トップシール４の接着強度を向上させることが好ましい。トップシール冷却押圧手段７０としては、サイドシール冷却押圧手段５０と同様の冷却板を備えたものを使用することができる。
【００５０】
本実施例において、トップシール形成手段６０の下流のカッター８０としては、外装フィルム１１の走行方向に連なって形成されている個包装品を、サイドシール３のシール幅内で切断して一つずつの個包装品５に切り離すために、所謂ギロチン式カッターが設けられている。このギロチン式カッターは、カム機構により往復運動する。
【００５１】
以上、図１に示した個包装機１に基づいて本発明を具体的に説明したが、本発明は種々の態様をとることができる。例えば、ガス流路切替装置１を用いた不活性ガスの充填を、ホッパー３１が水平移動をしている間だけ行うようにしても良い。この場合、ホッパー３１とガス流路切替装置１が上下方向に摺接している間にホッパー３１のガス流路開口端３７に不活性ガスを供給することが不要となるため、ガス流路切替装置１のガス供給口９１は長孔にしなくてもよい。
【００５２】
また、一つのホッパー３１に設けた２つのガス流路開口端３７のうち、一方から不活性ガスを供給し、他方から袋１２内のガスを吸引してもよい。これにより、袋内の不活性ガスの置換率を向上させることができる。
【００５３】
さらに、一つのホッパー３１にブローノズル３５とガス流路開口端３７とを一つずつとしても良い。
【００５４】
サイドシール形成手段やトップシール形成手段としては、ロータリー式のシールヘッドを有する熱溶着装置を使用してもよい。また、熱溶着装置に代えて、超音波溶着装置を使用してもよい。
【００５５】
カッター８０についても、ギロチン式カッターに代えて、ロータリー式カッターを使用してもよい。
【００５６】
不活性ガスとしては、窒素ガス、二酸化炭素、それらの混合ガス等を用いることができる。
【符号の説明】
【００５７】
１ ガス置換充填包装機
２ 被包装物
３ サイドシール
４ トップシール
５ 個包装品
１０ 原反
１１ 外装フィルム
１２ 袋
２０ フィルムガイド
２１ フィルム寄せガイドバー
２２ 送りローラ
２３ 引きローラ
２４ 開きガイド
３０ 固定カム
３１ ホッパー
３１ａ ストレートガイド部
３１ｂ テーパー部
３１ｃ 外壁
３２ 予備プッシャ
３３ プッシャ
３５ ブローノズル
３５ａ 開口端
３６ ガス流路
３７ ガス流路開口端
４０ サイドシール形成手段
４１ ヒートシールヘッド
４５ クランパー
５０ サイドシール冷却押圧手段
５１ 冷却板
６０ トップシール形成手段
７０ トップシール冷却押圧手段
８０ カッター
９０ ガス流路切替装置
９０ａ 上流側ガス流路切替装置
９０ｂ 下流側ガス流路切替装置
９１、９１ａ、９１ｂ ガス供給口
１００ トップカバー
１０１ 袋口ガイド
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被包装物が充填された袋内を不活性ガスで置換して包装する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被包装物を袋に充填すると共に、その袋内を不活性ガスで置換するガス置換充填包装機としては、包装物を袋に充填する複数の充填ロートが回転体の外周縁に沿って配置されている間欠回転型のロータリー式充填包装機において、各充填ロートの側面に不活性ガスのブローノズルを固定したものを使用し、被包装物を袋に充填した後、袋口両端をグリップで引っ張って外気が袋内に浸入することを防止し、袋内に一定時間不活性ガスをブローし、ブローノズルを引き上げ、袋口をトップシールするもの（特許文献１）、被包装物の充填ロートとは別に不活性ガスのブローノズルを設け、袋への被包装物の充填の前後に亘って不活性ガスを充填するもの（特許文献２）、被包装物の充填ノズル内に被包装物を袋内に押し込むプッシャを装着し、そのプッシャに不活性ガスのブローノズルを貫通させ、袋内に被包装物をプッシャで押し込んだ後、不活性ガスを袋内に供給するもの（特許文献３）等がある。
【０００３】
また、直送式充填包装機でも、被包装物を袋に充填すると共にその袋に不活性ガスをブローノズルから供給することがなされている（特許文献４）。
【０００４】
これらのガス置換充填包装機において、不活性ガスの供給源から個々のブローノズルへの不活性ガスの供給は、ロータリーバルブを用いて切り替えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＷＯ２００７／０２９３５２
【特許文献２】特開２００７−１２６２０８号公報
【特許文献３】特開２００７−２６９４０８号公報
【特許文献４】特許４１５６５５７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、不活性ガスの供給源から個々のブローノズルへ不活性ガスを供給するためにロータリーバルブを用いると、ロータリーバルブ自体が高価であり、また装置が大掛かりとなる。
【０００７】
これに対し、本発明は、袋内に被包装物を投入するホッパーが複数連設されているガス置換充填包装機において袋内を不活性ガスで置換するにあたり、ロータリーバルブを使用することなく、各ホッパーに設けられた個々のブローノズルへ不活性ガスを切り替え、装置構成をコンパクトにし、ガス置換充填包装機を低コストに得られるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、袋内に被包装物を投入するホッパーが複数連設されているガス置換充填包装機において、ホッパーに不活性ガスのブローノズルに連通するガス流路を形成し、そのガス流路開口端をホッパーの外壁に設けると共に、ホッパーのガス流路開口端に当接可能なガス供給口を備えたガス流路切替装置を設け、ガス流路切替装置に、ホッパーの移動に同期した往復運動をさせると、そのガス流路切替装置を用いて、順次搬送されてくるホッパーのガス流路開口端に不活性ガスを供給できること、したがって、ロータリーバルブが不要になることを見出した。
【０００９】
即ち、本発明は、袋内に被包装物を投入するホッパーが複数連設され、各ホッパーには、不活性ガスのブローノズルが設けられ、該ブローノズルに連通するガス流路開口端が各ホッパーの外壁に設けられ、各ホッパーが袋の移動に同期して移動するガス置換充填包装機であって、
各ホッパーのガス流路開口端と不活性ガス供給源とを順次連通させるガス流路切替装置を有し、
ガス流路切替装置は、ホッパーに当接することにより該ガス流路切替装置のガス供給口とホッパーのガス流路開口端とを連通させつつホッパーと同方向に移動してガス流路開口端に不活性ガスを供給し、ホッパーから離れてホッパーと逆方向に移動して当接前の位置に戻る往復運動を繰り返すガス置換充填包装機を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、連設された複数のホッパーの各ガス流路開口端に、ガス流路切替装置のガス供給口を順次当接させ、不活性ガスを供給するので、ロータリーバルブを使用することなく、連設された袋内に次々と不活性ガスを充填することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、一実施例のガス置換充填包装機の模式図である。
【図２】図２は、ガス置換充填包装機におけるホッパー、予備プッシャ、プッシャ及びガス流路切替装置の動作の概略説明図である。
【図３Ａ】図３Ａは、ホッパーの斜視図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、ホッパーの正面図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、ホッパーのＡ−Ａ切欠断面図である。
【図３Ｄ】図３Ｄは、ホッパーのＢ−Ｂ断面図である。
【図４】図４は、ホッパーの動きと不活性ガスブローのタイミングチャートである。
【図５】図５は、ホッパーの動きと予備押込と押込のタイミングチャートである。
【図６Ａ】図６Ａは、ガス流路切替装置とトップカバー付近の平面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、ホッパーとガス流路切替装置との当接状態を示す、図６ＡのＣ−Ｃ断面図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、ホッパーとガス流路切替装置との当接状態を示す、図６ＡのＤ−Ｄ断面図である。である。
【図６Ｄ】図６Ｄは、トップカバーにおける袋の断面図を示す、図６ＡのＥ−Ｅ断面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、ガス流路切替装置がホッパーと当接している状態を示す平面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、ガス流路切替装置がホッパーと離れている状態を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しつつ、本発明を具体的に説明する。なお、各図中、同一符号は同一または同等の構成要素を表している。
【００１３】
図１は、本発明の一実施例のガス置換充填包装機１の模式図であり、図２は、ガス置換充填包装機１におけるホッパー３１、予備プッシャ３２、プッシャ３３及びガス流路切替装置９０の動作の概略説明図、図３Ａはホッパー３１の斜視図、図４はホッパー３１の動きとサイドシール用ヒートシールヘッドの動きと不活性ガスブローのタイミングチャートである。
【００１４】
このガス置換充填包装機１は、四面体型ティーバッグ等の被包装物２を、三方シール型の平袋に個包装し、かつその袋内に窒素等の不活性ガスを充填する機械であり、概略長尺帯状の外装フィルム１１を二つ折りにした状態で連続走行させるフィルム送り手段、二つ折りにした外装フィルム１１の対向面の間に被包装物２を供給するホッパー３１、この外装フィルム１１にサイドシール３を形成するサイドシール形成手段４０、サイドシール３により形成された外装フィルム１１の袋１２内に、ブローノズル３５を通して不活性ガスを充填するガス流路切替装置９０、袋１２にトップシール４を形成するトップシール形成手段６０、サイドシール３のシール幅内を切断することにより連続していた袋１２を個々の個包装品５に切り離すカッター８０を備えている。
【００１５】
より詳細には、ガス置換充填包装機１の上流側には、長尺帯状の外装フィルム１１が巻回されている原反１０が設置され、原反１０から巻き戻した外装フィルム１１を走行させつつその両側縁が重なるように二つ折りにするためにフィルムガイド２０とフィルム寄せガイドバー２１が設けられている。この場合、外装フィルム１１は、折り山が下向きとなり、両側縁側が上向きとなるように二つ折りにされる。
【００１６】
なお、外装フィルム１１としては、非通気性でヒートシール可能な種々の外装フィルムを使用することができ、例えば、アルミラミネートフィルム等を使用する。
【００１７】
また、フィルム送り手段としては、サーボモータ（図示せず）で駆動される送りローラ２２と引きローラ２３が設けられている。送りローラ２２によって、二つ折りにされた外装フィルム１１が矢印ａ方向に繰り出され、略水平に一定速度で走行する。
【００１８】
送りローラ２２の下流では、二つ折りにより重なり合っている外装フィルム１１の対向面の間に開きガイド２４が設けられている。開きガイド２４は、横断面がＤ字型の棒状部材からなり、上流側の板厚が薄く、下流側の板厚がホッパー３１のストレートガイド部３１ａの外径よりも大きく、外装フィルム１１の対向面の間に間隙をもたせ、ホッパー３１のストレートガイド部３１ａを容易に挿入できるようにしている。
【００１９】
開きガイド２４の下流には、固定カム３０の周縁部を矢印ｂのように連続的に旋回しながら上下動する複数のホッパー３１が設けられており、さらに、この固定カム３０を用いたカム機構により、外装フィルム１１と同方向に水平走行しながら上下動すると共に水平方向の戻り走行を行い、これを個々の被包装物２の充填ごとに繰り返す予備プッシャ３２が設けられ、予備プッシャ３２の下流には、同様にカム機構により、上下動を伴う水平方向の走行と戻り走行を繰り返すプッシャ３３が設けられている。
【００２０】
ホッパー３１としては、その排出口上に被包装物２を安定して受け取れるようにするため、図３Ａに示すように、テーパー状の受けを有するテーパー部３１ｂとその下のストレートガイド部３１ａからなり、ストレートガイド部３１ａの外側に不活性ガスのブローノズル３５を有し、このブローノズル３５に連通するガス流路３６をテーパー部３１ｂの内部に有し、ガス流路３６の開口端３７がテーパー部３１ｂの外壁３１ｃに設けられているものが好ましい。
【００２１】
ストレートガイド部３１ａの外形としては、サイドシール３の形成による製袋時にシワを発生させない点から、横断面が小判型のものを使用し、その長径が外装フィルム１１の走行方向と平行になるように配置することが好ましい。ストレートガイド部３１ａの内寸は、プッシャ３３による押込がないと、ホッパー３１に投入された被包装物２が自重だけではストレートガイド部３１ａ内を落下しない程度とすることが好ましい。これにより、ホッパー３１にシャッターを設けることなく、プッシャ３３で押し込んだ時点で被包装物２を外装フィルム１１上に落とすことができるので、装置構成を大がかりにすることなくサイドシール３への被包装物２の噛み込みを防止することができる。
【００２２】
ブローノズル３５、ガス流路３６及びガス流路開口端３７は、このガス置換充填包装機１のホッパー３１が特徴的に備えるものである。図３Ａ、図３Ｂに示したように、ブローノズル３５は、横断面小判型のストレートガイド部３１ａの長径側の両側面上に配置されており、ブローノズル３５の開口端３５ａは、ストレートガイド部３１ａの下端から下方に突出している。また、２つのガス流路開口端３７は、テーパー部３１ｂの外壁３１ｃのうち、ストレートガイド部３１ａの長径に平行な平面に並列して設けられている。
【００２３】
予備プッシャ３２とプッシャ３３は、それぞれホッパーのストレートガイド部３１ａ内に挿入され、上下動可能な大きさの棒状あるいは筒状部材から形成される。予備プッシャ３２の外周には、筒状のノックアウト部材３４を、予備プッシャ３２と独立的に上下動できるように取り付け、予備プッシャ３２で被包装物２をストレートガイド部３１ａ内に押し込んだ後、予備プッシャ３２を引き上げる際の被包装物２の連れ上がりをノックアウト部材３４で防止することが好ましい。
【００２４】
また、プッシャ３３の内部にも不活性ガスの配管を設け、プッシャ３３の先端部に不活性ガスの吐出孔（図示せず）を設けることが好ましい。
【００２５】
外装フィルム１１の走行方向において、予備プッシャ３２とプッシャ３３の間には、ヒートシールヘッド４１を外装フィルム１１に押圧することによりサイドシール３を形成するサイドシール形成手段４０が設けられ、プッシャ３３の下流には、サイドシール形成手段４０により形成されたサイドシール３を冷却板５１で冷却しつつ押圧し、サイドシール３の接着強度を向上させるサイドシール冷却押圧手段５０が設けられている。また、プッシャ３３の下方には、サイドシール３により形成された袋１２の底部に落とされた被包装物２を袋１２の外側両面からクランパー４５でクランプするクランプ装置が設けられている。このクランプ装置のクランパー４５は、開いた状態と、閉じて被包装物２をクランプする状態をとる。
【００２６】
ここで、冷却板５１は、低温ヒータから形成することができる。冷却板５１の温度は、外装フィルム１１のシーラントとなっているプラスチックの融点以下に調整する。
【００２７】
また、ヒートシールヘッド４１とクランパー４５と冷却板５１は、それぞれ外装フィルム１１の押圧時に外装フィルム１１と同方向に水平方向に走行し、押圧解除後に水平方向に戻り走行するものであり、この走行と戻り走行を繰り返す。
【００２８】
サイドシール冷却押圧手段５０の下流には、このガス置換充填包装機１に特徴的なガス流路切替装置９０（上流側ガス流路切替装置９０ａ、下流側ガス流路切替装置９０ｂ）が２ピッチ分（個包装品５の２個分）設けられている。ガス流路切替装置９０には、不活性ガス供給源（図示せず）から不活性ガスが送り込まれており、ガス供給路切替装置９０のガス供給口９１から不活性ガスを供給する。図４、図６Ｂ、図６Ｃに示すように、ガス供給口９１は、ガス流路開口端３７を覆う凹みとして形成されており、かつその凹みは、ガス流路開口端３７の開口径よりも上下方向に長い長孔状に形成されている。
【００２９】
本実施例のガス置換充填包装機１では、図７Ａ、図７Ｂに示すように、ガス供給口９１は、１ピッチあたり水平方向に２個ずつ形成され、さらに図６Ｂ、図６Ｃに示すように、各ガス供給口９１が、上室９１a-1、９１b-1と下室９１a-2、９１b-2の２室に分かれて並設されている。図４に示すように、ホッパー３１のガス流路開口端３７に不活性ガスを供給する間にホッパー３１が上下動する変動幅ｈ１が、ガス流路開口端３７が形成されているテーパー部３１ｂの外壁部分の高さｈ２に比して大きい場合には、ガス供給口９１を上下２室に分けて形成することにより、ガス流路切替装置９０を上下動させなくても、不活性ガスの漏出を防止することができる。
【００３０】
また、ガス流路切替装置９０は、図６Ａに矢印で示したように、サイドシール形成手段４０のヒートシールヘッド４１やサイドシール冷却押圧手段５０の冷却板５１と同期して、ホッパー３１に向かう前進、ホッパー３１に当接した状態での外装フィルム１１と同方向の移動、ホッパー３１から離れての逆方向の移動を繰り返す。このような外装フィルム１１と同方向の移動と逆方向の移動の往復運動の繰り返しのためには、ガス流路切替装置９０を、サイドシール形成手段４０やサイドシール冷却押圧手段５０と共通の往復動作ユニットに搭載すればよい。
【００３１】
ガス流路切替装置９０の下流には、袋１２に不活性ガスを充填した後、袋１２の開口端にトップシール形成手段６０でトップシールを形成するまでの間、袋１２の開口端付近を不活性ガス雰囲気に維持するトップカバー１００と、袋１２の口が開かないように袋１２をその表裏両面から押さえる袋口ガイド１０１が設けられている。図６Ｄに示すように、トップカバー１００は、袋１２の開口端上を覆う断面逆Ｕ字状の樋型となっており、その天面から内部に不活性ガスを放出する。
【００３２】
このガス置換充填包装機１において、上述したホッパー３１、予備プッシャ３２、プッシャ３３、サイドシール形成手段４０、クランパー４５、サイドシール冷却押圧手段５０及びガス流路切替装置９０は、図４及び図５に示すように動作する。なお、図４は、主にホッパー３１とガス流路切替装置９０との動作を示し、図５は、主に予備プッシャ３２とプッシャ３３の動作を示す。また、図４及び図５において、符号３１ｒは、ホッパーのストレートガイド部３１ａの下端中央部の軌跡を表し、図５において、符号３２ｒ、３４ｒ、３３ｒはそれぞれ予備プッシャ３２、ノックアウト部材３４、プッシャ３３の下端中央部の軌跡を表し、符号４１ｒ、５１ｒは、それぞれヒートシールヘッド４１、冷却板５１の軌跡を表す。また、図５において、縦軸は、外装フィルム１１の最下端を基準とした高さ（ｍｍ）で、横軸はホッパー基準位置からの距離（ｍｍ）である。
【００３３】
まず、ホッパー３１は図１の矢印ｂのように旋回しており、このホッパー３１に所定の位置で被包装物２が投入されると、その被包装物２は外装フィルム１１上まで落下することなく、ホッパー３１のストレートガイド部３１ａ上に留まる。この被包装物２に対して、予備プッシャ３２が図５の軌跡３２ｒの矢印に示すように降下し、被包装物２をホッパーのストレートガイド部３１ａの排出口方向に押し込む。
【００３４】
この場合、予備プッシャ３２は、図５の軌跡３２ｒに示すように、複数回の上下動を繰り返しながら、段階的に被包装物２をストレートガイド部３１ａ内に押し込むようにすることが好ましい。これにより、被包装物２がティーバッグ等の破袋しやすい物であっても、ストレートガイド部３１ａと予備プッシャ３２の間に被包装物２が挟まって破袋することを防止できる。
【００３５】
予備プッシャ３２による予備押込開始から予備プッシャ３２の下端面が最下点になるまで（即ち、予備プッシャ３２が被包装物２を最も深く押し込む時点まで）は、ノックアウト部材３４の下端面は、軌跡３４ｒに示すように、予備プッシャ３２の下端面よりも上にあるが、予備プッシャ３２の下端面が最下点に達するまでにノックアウト部材３４は予備プッシャ３２の外側から下降し、予備プッシャ３２の下端面が最下点に達して上昇を開始した直後には、ノックアウト部材３４の下端面は予備プッシャ３２の下端面よりも下に位置する。そして、予備プッシャ３２よりも遅れて上昇する。これにより、予備プッシャ３２をストレートガイド部３１ａから引き上げる際の被包装物２の連れ上がりを防止する。こうして、被包装物２は、ホッパーのストレートガイド部３１ａの上下方向中間位置に押し込まれる。
【００３６】
その後、ホッパー３１から予備プッシャ３２とノックアウト部材３４が完全に引き上げられ、ホッパー３１が下降してそのストレートガイド部３１ａが、二つ折りにされた外装フィルム１１の対向面間に挿入され、サイドシール形成手段４０のヒートシールヘッド４１に近づいていく。
【００３７】
ホッパー３１がサイドシール形成手段４０のヒートシールヘッド４１に対して所定の位置に近づいたところで、サイドシール形成手段４０のヒートシールヘッド４１が、外装フィルム１１の対向面間に挿入されているホッパーのストレートガイド部３１ａに沿って外装フィルム１１に押し当てられ、外装フィルム１１にサイドシール３を形成する。
【００３８】
サイドシール形成手段４０で形成したサイドシール３は、サイドシール冷却押圧手段５０の冷却板５１で押圧することが好ましい。これにより、サイドシールの接着強度を向上させることができる。また、この冷却板５１によるサイドシール３の押圧は、当該サイドシール３の上流でのサイドシールの形成のためのヒートシールヘッド４１による外装フィルム１１の押圧と同時に行うことが好ましい。これにより、冷却板５１とヒートシールヘッド４１を用いて、ホッパーのストレートガイド部３１ａの両側で外装フィルム１１を押圧することができ、その後のホッパー３１の引き上げ時に外装フィルム１１が歪むことを防止できる。
【００３９】
また、図５に示すように、ヒートシールヘッド４１と冷却板５１で外装フィルム１１を押圧している間に、プッシャ３３は、軌跡３３ｒに従って降下し、ホッパー３１のストレートガイド部３１ａ内の被包装物２を、サイドシール３により形成される袋１２に押し込み、袋１２の底部に落とす。この押し込みの間にホッパーのストレートガイド部３１ａを上昇させ、クランパー４５で袋１２の表裏から、袋１２の底部にある被包装物２をクランプし、被包装物２がクランプされている間にプッシャ３３の引き上げを始める。これにより、ホッパー３１の引き上げに伴い、被包装物２が袋１２の底部からずり上がることを防止できる。プッシャ３３は、クランパー４５による押圧が解除された後も上昇し、押し込み前の位置に戻るように動く。
【００４０】
なお、このガス置換充填包装機では、ガス流路切替装置９０を用いてブローノズル３５から不活性ガスを袋１２内に充填するが、必要に応じて、プッシャ３３の先端部に不活性ガスの吐出孔を設け、プッシャ３３を袋１２内に挿入するときから、プッシャ３３を引き上げて袋１２から抜き終わるまで、充填ガスの吐出孔から袋１２内に不活性ガスを吐出し、袋内の雰囲気を事前に不活性ガスで置換してもよい。これにより、ガス置換効率を高めることができるので好ましい。
【００４１】
ガス流路切替装置９０は、前述のように、図７Ａに示すようにホッパー３１に当接した状態での外装フィルム１１と同方向の移動と、図７Ｂに示すように外装フィルム１１から離れた状態での逆方向の移動とを繰り返しているところ、ブローノズル３５から袋１２内への不活性ガスの充填は、プッシャ３３による押込以降にホッパー３１を上昇させている間に、図６Ａに示すように、ガス流路切替装置９０をホッパー３１に当接させることにより、ガス流路切替装置９０のガス供給口９１（９１a-1(2)、９１b-1(2)）とホッパー３１のガス流路開口端３７とを連通させ、ガス供給口９１から不活性ガスを供給しつつホッパー３１と同方向に移動させる。
【００４２】
より具体的には、上流側ガス流路切替装置９０aにおいて、まず、図６Ｂに示すように、ホッパー３１のガス流路開口端３７とガス供給口の下室９１a-2とが当接する。ガス流路切替装置は上流側の同装置９０ａも下流側の同装置９０ｂも上下方向には移動しないので、ホッパー３１を上昇させている間にホッパー３１と上流側ガス流路切替装置９０ａとは上下方向に摺動する。ガス供給口９１は上下に並列した長孔状の二室９１a-1、９１a-2に形成されているので、ホッパー３１と上流側ガス流路切替装置９０ａとの上下方向の摺動により、ホッパー３１の上昇前には図６Ｂに示したようにガス供給口の下室９１a-2とガス流路開口端３７とが連通していたのが、ホッパー３１の上昇途中からは図６Ｃに示すようにガス供給口の上室９１a-1とガス流路開口端３７とが連通し、結局、上流側ガス流路切替装置９０ａとホッパー３１とが当接している間中、上流側ガス流路切替装置９０ａからホッパー３１のガス流路開口端３７に不活性ガスが供給され、ブローノズル３５から袋内１２に不活性ガスが充填される（図４、図５の１回目の不活性ガスブロー）。なお、ガス流路開口端３７と連通するガス供給口９１が下室９１a-2から上室９１a-1に切り替わる間はガス供給口９１から不活性ガスが供給されず、ガス流路開口端３７が、ガス供給口の下室９１a-2又は上室９１a-1と有効に連通している間のみ不活性ガスが供給されるように、ガス流路切替装置９０にはガス流路を開閉する電磁弁を設けることが好ましい。
【００４３】
上述のようにホッパー３１内にガスを供給した上流側ガス流路切替装置９０ａは、図７Ｂに示すように一旦ホッパー３１から離れてホッパー３１と逆方向に移動する。このとき、下流側ガス流路切替装置９０ｂも同様にホッパーと逆方向に移動する。一方、先に上流側ガス流路切替装置９０ａで不活性ガスが供給されたホッパー３１は引き続き上昇し、そのストレートガイド部３１ａの下端が袋１２の上端よりも上に位置するが、ブローノズルの開口端３５ａは袋１２内にある状態で、水平移動を始める。また、上流側及び下流側ガス流路切替装置９０ａ、９０ｂは再度ホッパー３１と同方向の移動を始める。そして、先に不活性ガスが供給された当該ホッパーのガス流路開口端３７には、下流側ガス流路切替装置９０ｂのガス供給口９１b-1が当接し、そのホッパー３１と同方向に移動しつつ不活性ガスを供給する（図４、図５の２回目の不活性ガスブロー）。これにより、袋１２が殆ど閉じた状態で、ブローノズル３５から袋内１２に不活性ガスを更に充填することができるので、袋１２内のガス置換効率を高めることができる。一方、上流側ガス流路切替装置９０ａには、先に不活性ガスを供給したホッパー３１の次に続くホッパー３１に当接し、不活性ガスを供給する。
【００４４】
こうして、このガス置換充填包装機１によれば、ホッパー３１と同方向の移動と逆方向の移動を繰り返し、ホッパー３１と当接している間に不活性ガスを供給するガス流路切替装置９０を用いることにより、ロータリーバルブを使用することなく、コンパクトな装置構成で、順次搬送されてくる袋１２に不活性ガスを充填することが可能となる。
【００４５】
なお、固定カム３０を用いたカム機構によるホッパー３１、予備プッシャ３２、ノックアウト部材３４及びプッシャ３３の動作、並びにサイドシール形成手段４０のヒートシールヘッド４１の押圧動作、クランパー４５のクランプ動作、サイドシール冷却押圧手段５０の冷却板５１及びガス流路切替装置９０の押圧動作は、単独のサーボモータで駆動させることができる。
【００４６】
不活性ガスの充填後、トップシール形成手段６０で袋１２にトップシールを形成するまでの間、図６Ｄに示すように、袋１２はトップカバー１００の下を通過し、袋１２の開口部付近が不活性ガス雰囲気におかれるので、袋１２内の不活性ガス雰囲気は良好に維持される。したがって、このガス置換充填包装機１によれば、袋１２内の酸素濃度を、従前の１０％程度から、１〜３％程度に低減させることが可能となる。
【００４７】
袋１２にトップシール４を形成するトップシール形成手段６０としては、例えば、水平方向のシール幅を有するヒートシールヘッドを備えた熱溶着装置を使用することができる。この場合、ヒートシールヘッドは、外装フィルム１１と同方向に水平走行しながら外装フィルム１１を押圧し、押圧後には水平方向に戻り走行を行うようにする。
【００４８】
なお、被包装物２を充填した後の袋１２の形状では、袋１２の底部に被包装物２が充填されていることにより袋底部では正味の袋幅が厚みにとられるため、袋トップ部に比べて平面視した場合の袋幅が短くなる。そのため、袋連続体は図２に示すように下方へ次第に湾曲し、袋トップの位置が徐々に下がり、水平より傾く事になる。そこで、外装フィルム１１の走行路のうちヒートシールヘッドを押し当てる領域では、トップシール形成手段６０を、図２に示すようにＲを持たせて走行させるか、あるいは傾斜させて走行させ、トップシール４の形成部位を外装フィルム１１の上端部とあわせることが好ましい。
【００４９】
さらに、トップシール形成手段６０として熱溶着装置を使用する場合には、その下流に、トップシール４を冷却しつつ押圧するトップシール冷却押圧手段７０を設け、トップシール４の接着強度を向上させることが好ましい。トップシール冷却押圧手段７０としては、サイドシール冷却押圧手段５０と同様の冷却板を備えたものを使用することができる。
【００５０】
本実施例において、トップシール形成手段６０の下流のカッター８０としては、外装フィルム１１の走行方向に連なって形成されている個包装品を、サイドシール３のシール幅内で切断して一つずつの個包装品５に切り離すために、所謂ギロチン式カッターが設けられている。このギロチン式カッターは、カム機構により往復運動する。
【００５１】
以上、図１に示した個包装機１に基づいて本発明を具体的に説明したが、本発明は種々の態様をとることができる。例えば、ガス流路切替装置１を用いた不活性ガスの充填を、ホッパー３１が水平移動をしている間だけ行うようにしても良い。この場合、ホッパー３１とガス流路切替装置１が上下方向に摺接している間にホッパー３１のガス流路開口端３７に不活性ガスを供給することが不要となるため、ガス流路切替装置１のガス供給口９１は長孔にしなくてもよい。
【００５２】
また、一つのホッパー３１に設けた２つのガス流路開口端３７のうち、一方から不活性ガスを供給し、他方から袋１２内のガスを吸引してもよい。これにより、袋内の不活性ガスの置換率を向上させることができる。
【００５３】
さらに、一つのホッパー３１にブローノズル３５とガス流路開口端３７とを一つずつとしても良い。
【００５４】
サイドシール形成手段やトップシール形成手段としては、ロータリー式のシールヘッドを有する熱溶着装置を使用してもよい。また、熱溶着装置に代えて、超音波溶着装置を使用してもよい。
【００５５】
カッター８０についても、ギロチン式カッターに代えて、ロータリー式カッターを使用してもよい。
【００５６】
不活性ガスとしては、窒素ガス、二酸化炭素、それらの混合ガス等を用いることができる。
【符号の説明】
【００５７】
１ ガス置換充填包装機
２ 被包装物
３ サイドシール
４ トップシール
５ 個包装品
１０ 原反
１１ 外装フィルム
１２ 袋
２０ フィルムガイド
２１ フィルム寄せガイドバー
２２ 送りローラ
２３ 引きローラ
２４ 開きガイド
３０ 固定カム
３１ ホッパー
３１ａ ストレートガイド部
３１ｂ テーパー部
３１ｃ 外壁
３２ 予備プッシャ
３３ プッシャ
３５ ブローノズル
３５ａ 開口端
３６ ガス流路
３７ ガス流路開口端
４０ サイドシール形成手段
４１ ヒートシールヘッド
４５ クランパー
５０ サイドシール冷却押圧手段
５１ 冷却板
６０ トップシール形成手段
７０ トップシール冷却押圧手段
８０ カッター
９０ ガス流路切替装置
９０ａ 上流側ガス流路切替装置
９０ｂ 下流側ガス流路切替装置
９１、９１ａ、９１ｂ ガス供給口
１００ トップカバー
１０１ 袋口ガイド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
袋内に被包装物を投入するホッパーが複数連設され、各ホッパーには、不活性ガスのブローノズルが設けられ、該ブローノズルに連通するガス流路開口端が各ホッパーの外壁に設けられ、各ホッパーが袋の移動に同期して移動するガス置換充填包装機であって、
各ホッパーのガス流路開口端と不活性ガス供給源とを順次連通させるガス流路切替装置を有し、
ガス流路切替装置は、ホッパーに当接することにより該ガス流路切替装置のガス供給口とホッパーのガス流路開口端とを連通させつつホッパーと同方向に移動してガス流路開口端に不活性ガスを供給し、ホッパーから離れてホッパーと逆方向に移動して当接前の位置に戻る往復運動を繰り返すガス置換充填包装機。
【請求項２】
ガス流路切替装置の上下動の範囲でガス流路切替装置のガス供給口とホッパーのガス流路開口端とが連通するように、ガス供給口が長孔状の凹みに形成されている請求項１記載のガス置換充填包装機。
【請求項３】
ブローノズルが、ホッパーのストレートガイド部の外側両側部にそれぞれ形成されている請求項１または２記載のガス置換充填包装機。
【請求項１】
袋内に被包装物を投入するホッパーが複数連設され、各ホッパーには、不活性ガスのブローノズルが設けられ、該ブローノズルに連通するガス流路開口端が各ホッパーの外壁に設けられ、各ホッパーが袋の移動に同期して移動するガス置換充填包装機であって、
各ホッパーのガス流路開口端と不活性ガス供給源とを順次連通させるガス流路切替装置を有し、
ガス流路切替装置は、ホッパーに当接することにより該ガス流路切替装置のガス供給口とホッパーのガス流路開口端とを連通させつつホッパーと同方向に移動してガス流路開口端に不活性ガスを供給し、ホッパーから離れてホッパーと逆方向に移動して当接前の位置に戻る往復運動を繰り返すガス置換充填包装機。
【請求項２】
ガス流路切替装置の上下動の範囲でガス流路切替装置のガス供給口とホッパーのガス流路開口端とが連通するように、ガス供給口が長孔状の凹みに形成されている請求項１記載のガス置換充填包装機。
【請求項３】
ブローノズルが、ホッパーのストレートガイド部の外側両側部にそれぞれ形成されている請求項１または２記載のガス置換充填包装機。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図６Ｄ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図６Ｄ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【公開番号】特開２０１１−７３７１５（Ｐ２０１１−７３７１５Ａ）
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２２６３３８（Ｐ２００９−２２６３３８）
【出願日】平成２１年９月３０日（２００９．９．３０）
【出願人】（３９６０１５０５７）大紀商事株式会社 (19)
【出願人】（３９００２１６６９）椿本興業株式会社 (20)
【出願人】（３９３０２７１２１）株式会社ファブリカトヤマ (27)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月３０日（２００９．９．３０）
【出願人】（３９６０１５０５７）大紀商事株式会社 (19)
【出願人】（３９００２１６６９）椿本興業株式会社 (20)
【出願人】（３９３０２７１２１）株式会社ファブリカトヤマ (27)
【Ｆターム（参考）】
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