流動食品パッケージを製造するために使用する自己設定式誘導シーリング装置
ヒートシール用シート状包装材（３）のチューブ（２）から流動食品パッケージ（７）を製造するために使用する誘導シーリング装置（１０）。シーリング装置（１０）は、交流パワー信号（Ｓ（ω））を供給する信号源（１２）と、交流パワー信号（Ｓ（ω））を受信して、包装材（３）をヒートシールするための電流を包装材（３）中に誘起するように動作する誘導子（１３）と、信号源（１２）と誘導子（１３）との間に接続されたインピーダンス整合回路（１１’）とを有する。インピーダンス整合回路（Ｈ’）は、交流パワー信号を受信する一対の入力端子（１１．１、１１．２）と、入力端子（１１．１、１１．２）に接続された第１のライン（２３）および第２のライン（２４）と、第１のライン（２３）と第２のライン（２４）との間に並列接続されて、各々が直列に接続された容量性素子（Ｃ１−Ｃ４）および制御スイッチ（ＳＷ１−ＳＷ４）を含み、各制御スイッチ（ＳＷ１−ＳＷ４）が第１のライン（２３）と第２のライン（２４）との間に対応する容量性素子（Ｃ１−Ｃ４）を接続するように選択的に機能する複数の容量性モジュール（２１．１−２１．４）を有する可変容量ステージ（２１）と、制御スイッチ（ＳＷ１−ＳＷ４）の動作状態を制御するように構成された制御ステージ（２２）とを有する。各々の制御スイッチ（ＳＷ１−ＳＷ４）は、制御ステージ（２２）からそれぞれ対応する制御信号を受信する一対の入力端子（ＳＷａ、ＳＷｂ）を有しており、各々の制御スイッチ（ＳＷ１−ＳＷ４）の入力端子（ＳＷａ、ＳＷｂ）の１つ（ＳＷｂ）は、第２のライン（２４）に接続されており、また各々の制御スイッチ（ＳＷ１−ＳＷ４）は、更に制御スイッチ（ＳＷ１−ＳＷ４）の他方の入力端子（ＳＷｂ）に接続された制御端子と、それぞれ対応する容量性素子（Ｃ１−Ｃ４）を介して第１のライン（２３）に接続された第１の電流導通端子と、第２のライン（２４）に接続された第２の電流導通端子と、を有する一本の双方向制御スイッチ素子（ＩＧＢＴ）を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（技術分野）
本発明は、一般に連続的に流動製品で満たされるシート状包装材チューブを横断部分でシールすることによって流動食品パッケージを製造するために使用する誘導シーリングに関する。更に詳細には、本発明は、電流および電圧の位相を再調整して、シーリング操作の間に誘導子への電力転送を最適化するための自己設定式誘導シーリング装置に使用する進歩したインピーダンス整合回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
（背景技術）
既知のように、多くの流動食品（例えば、果実又は野菜のジュース、殺菌又はＵＨＴ（超高温処理）されたミルク、ワイン等）が、滅菌された包装材を含むパッケージに入れられて販売されている。
【０００３】
このタイプのパッケージの典型的な例は、Tetra Brik Aseptic（Ｒ）(テトラ・ブリック・アセプティック（登録商標）)として周知の流動食品用の平行六面体のパッケージであり、これは、積層されたストリップ状包装材を折り曲げてシールすることによって形成される。
【０００４】
積層された包装材は、例えば、紙のような繊維材料で作られた層を含み、この層の両面がポリエチレンなどのヒートシール樹脂材料で覆われている。例えば、ＵＨＴミルクなどの長期保存食品のための無菌パッケージの場合、最終的にパッケージ内部の食品に接触する包装材の側面は、アルミニウム薄膜やＥＶＯＨ膜のような酸素を通さない材料を含む層を有しており、それが更にヒートシール樹脂材料の１又は複数の層で覆われている。
【０００５】
既知のように、この種のパッケージは、図１に示されたタイプの完全自動化された包装機で製造されており、その機械では、連続した縦形チューブ２が包装材のウエブ３から形成される。ウエブは、包装機１において、例えば、過酸化水素溶液などの殺菌剤を塗布することによって滅菌される。この殺菌剤は、例えば、加熱して蒸発させることで後に包装材の表面から除去される。この滅菌されたウエブ３は、密封された無菌環境内に保管され、長手方向で折り曲げられシールされることでチューブ２の形に形成される。
【０００６】
チューブ２は、次に、流量制御用のソレノイド・バルブ５を備え、チューブ２の中に延びる充填パイプ４によって、滅菌された、あるいは、滅菌処理された流動食品で下方へ向かって充填され、既知の装置によって長手方向の経路Ａに沿って加工ステーション６に送られ、そこで二対の掴み具によって等間隔の横断部分に沿って掴まれる。更に詳細には、それらの対の掴み具は、チューブ２に対して連続的に繰り返して働いて、チューブ２の包装材をシールし、横断部分のシーリング・ストリップによって互いにつながった連続した枕形パック７のストリップを形成する。
【０００７】
枕形パック７は、関係するシーリング・ストリップを切断することによって互いに分離され、最終的な折り曲げステーションまで搬送されて、そこで機械的に折り曲げられて完成品の平行六面体に整形される。
【０００８】
障壁材料としてのアルミニウム層を備えた滅菌パッケージの場合には、チューブは、通常、誘導シーリング装置によって長手方向および横方向にシールされる。この装置は、アルミニウム層中に寄生電流を誘起し、ヒートシール樹脂材料を局所的に溶融させる。更に詳細には、横断部分でシールするために、各対の掴み具の一方は、非導電性の材料を含む母材と、母材のフロント・シートに収容された誘導子とを含み、他方の掴み具は、例えばゴムのような柔軟な材料を含む圧力パッドを備えている。
【０００９】
関係する掴み具の対がチューブを掴むとき、誘導子には、樹脂被覆材料をヒートシールすることによってチューブ断面をシールするための電力が供給される。電力が供給されると、誘導子は、パルス磁場を発生し、それが縦形チューブの作成される元となる包装材のアルミニウム・シート中に寄生電流を誘起して、ヒートシール樹脂被覆材料を局所的に溶融させる。
【００１０】
更に詳細には、誘導シーリング装置は、誘導子に加えて、連続的又はパルス状の交流パワー信号を供給する信号源を含み、また信号源と誘導子との間に挿入されて電力転送を最適化するためのインピーダンス整合回路を含む。更に詳細には、インピーダンス整合回路は、信号源によって供給される電圧と電流との間に、誘導子のリアクティブ・インピーダンスによって誘起される位相シフト（角度）を除去又は最小化するように構成されており、それによって信号源によって供給される無効電力を最小化し、有効電力を最大化する。
【００１１】
交流パワー信号は、都合のよいことに、およそ５３５ｋＨｚの周波数の正弦波電圧および公称で５４０Ｖの数百ボルト付近のピーク振幅を有している。また、信号源は、電流と電圧（両方とも出力において測定）との間の位相がゼロに近いときに、約２５００ワットの最大電力を供給する。
【００１２】
既知の整合回路は、通常、誘導性−容量性のものであって、通常は選択的に並列接続されたキャパシタの数によって定義される可変容量を有する容量性素子が、通常は変圧器によって定義される誘導性素子に対して並列に接続されている。容量性素子の合計容量と誘導性素子の合計インダクタンスとは、信号源からの出力電流および電圧の位相を再調整するように、すなわち、電流と電圧との間の位相がゼロに近くなるように選択される。
【００１３】
位相調整は、信号源に接続される電気的負荷に依存し、更に、電気的負荷は、包装機の動作状態、例えば、製造されるパックの量や、採用された誘導子のタイプ、包装機の製造能力および速度等に依存するため、位相調整は、それに従ってインピーダンス整合回路に働きかけることによって電気的負荷の変動に実時間で適応するように調節される。更に詳細には、パッケージ製造の間に、都合のよいことに信号源に統合された制御ステージは、詳細には説明しないが既知の方法によって信号源からの電圧と電流との間の位相などの電気的パラメータおよび／又は信号源から見たインピーダンス、すなわち、インピーダンス整合回路の入力インピーダンスを測定し、信号源の電流と電圧との間の位相を除去又は最小化するようにインピーダンス整合回路に要求される合計の容量を決定する。その後で、制御ステージは、キャパシタの並列接続構成を修正して信号源から見た容量を調節させる制御信号を発生させてインピーダンス整合回路に供給する。
【００１４】
既存の誘導シーリング装置は、例えば、出願人による欧州特許第ＥＰ−Ｂ１−１ ６２０ ２４９号および参考のために図２に示されたそれの回路アーキテクチャ中に述べられている。ここで、１０は、誘導シーリング装置全体を示し、１１は、インピーダンス整合回路を、１２は、信号源を、そして１３は、誘導子を示す。
【００１５】
更に詳細には、インピーダンス整合回路１１は、
・使用時に信号源１２がそこに接続される２つの入力端子１１．１、１１．２であって、そこには、信号源によって供給される交流パワー信号Ｓ（ω）が存在する２つの入力端子１１．１、１１．２と、
・使用時にそれに対して誘導子１３が接続される２つの出力端子１１．３、１１．４と、
・インピーダンス整合回路１１のそれぞれ対応する入力端子１１．１、１１．２に接続された第１のラインおよび第２のライン２４と、
・第１のライン２３と第２のライン２４との間に接続された等価キャパシタＣｅｑによって図２に模式的に示された固定容量ステージ２６と、
・第１のライン２３と第２のライン２４との間に並列接続された図示の例では４個である複数の容量性モジュール２１．１、２１．２、２１．３、２１．４によって定義される可変容量ステージ２１であって、各々の容量性モジュールは、直列接続されたキャパシタＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４と制御スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４とを含み、各制御スイッチは、個別に選択的に駆動されて対応するキャパシタを第１と第２のライン２３、２４との間に接続するようになった可変容量ステージ２１と、
・第１のライン２３と第２のライン２４との間に接続された一次巻線２５．１と、出力端子１１．３、１１．４に接続された二次巻線２５．２とを有する変圧器２５と、
・スイッチＳＷ１−ＳＷ４の動作状態（オン／オフ）を制御するための制御ステージ２２であって、詳細に説明しないが既知の方法によって信号源１２によって供給される電圧と電流との間の位相を測定して、電流と電圧との間の位相を除去又は最小化するためにインピーダンス整合回路１１に要求される目的容量を決定し、また第１のラインと第２のラインとの間のキャパシタＣ１−Ｃ４の接続構成を修正するための対応する制御信号を発生させてスイッチＳＷ１−ＳＷ４に供給して、可変容量ステージ２１の容量、従って信号源１２から見た等価容量を調節するように構成された制御ステージ２２と、
を含む。
【００１６】
インピーダンス整合回路１１のより詳細な回路図が図３に示されているが、これは、本発明の明瞭な理解のために分かり易くするために必要なパーツのみを示しており、図２のインピーダンス整合回路のそれらに対応するコンポネント・パーツを同じ参照符号で示している。
【００１７】
更に詳細には、図３のインピーダンス整合回路１１で、
・入力端子１１．１、１１．２は、４対の端子で定義されており、その一対は、使用時に信号源１２（図示されていない）に接続され、別の一対は、使用時に変圧器２５（図示されていない）の一次巻線２５．１の中間ソケットの対応する一対に接続されて仕様の変圧器比を実現しており、
・固定容量ステージ２６では、図２の等価キャパシタＣｅｑは、３つのキャパシタＣ５、Ｃ６、Ｃ７によって定義されており、
・可変容量ステージ２１では、各制御スイッチＳＷ１−ＳＷ４は、
−制御ステージ２２によって供給される、それぞれ対応する制御信号が使用時に供給される一対の入力端子ＳＷａ、ＳＷｂと、
−図示の例では、絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタである一対のパワー・トランジスタ、ＩＧＢＴ１、ＩＧＢＴ２であって、ゲート端子を互いに接続され、エミッタ端子を互いに接続され、コレクタ端子の１つを第１のライン２３に、他方を対応するキャパシタＣ１−Ｃ４を介して第２のライン２４に接続されており、また各パワー・トランジスタは、そのパワー・トランジスタに並列接続された対応するフリーホイール・ダイオードＤ１、Ｄ２を有し、それらのアノードは、エミッタ端子に、またカソードは、コレクタ端子に接続されている一対のパワー・トランジスタと、
−制御スイッチＳＷ１−ＳＷ４の入力端子ＳＷａ、ＳＷｂと２つのパワー・トランジスタとの間に挿入され、制御スイッチＳＷ１−ＳＷ４の入力端子ＳＷａとＳＷｂとの間に直列接続された抵抗Ｒとツェナー・ダイオードＺおよびツェナー・ダイオードＺに並列接続された並列ＲＣ型フィルタ・ネットワークＦによって定義されたバイアスおよびフィルタ・モジュール２７であって、更に詳細には、ツェナー・ダイオードＺは、抵抗Ｒを介して制御スイッチＳＷ１−ＳＷ４の第１の入力端子ＳＷａに接続されたカソードと、制御スイッチＳＷ１−ＳＷ４の第２の入力端子ＳＷｂに接続されたアノードと、を有しており、制御スイッチＳＷ１−ＳＷ４の第２の入力端子ＳＷｂは、次に制御スイッチＳＷ１−ＳＷ４のトランジスタＩＧＢＴ１、ＩＧＢＴ２のエミッタ端子につながれ、抵抗Ｒとツェナー・ダイオードＺとの間の中間ノードは、それぞれ対応する制御スイッチＳＷ１−ＳＷ４のトランジスタＩＧＢＴ１、ＩＧＢＴ２のゲート端子に接続されているバイアスおよびフィルタ・モジュール２７と、
を含む。
【００１８】
パッケージ製造プロセスの間に、制御ステージ２２は、信号源１２からの電圧と電流との間の位相を測定し、その位相を除去又は最小化するためにインピーダンス整合回路１１に要求される合計容量を決定し、次に適切な制御信号を発生させて、容量性モジュール２１．１−２１．４がトランジスタＩＧＢＴ１、ＩＧＢＴ２のオン／オフ構成、従って可変容量ステージ２１のキャパシタＣ１−Ｃ４の並列接続構成を得るようにする。これは、信号源１２から見た合計容量を、信号源１２によって供給される電圧と電流との間の位相を除去又は最小化するための量だけ修正する。
【００１９】
更に、交流パワー信号の１周期の間に、第１のライン２３と第２のライン２４との間に、固定容量ステージ２６のキャパシタＣ５−Ｃ７に対して並列になるように選択的に接続された可変容量ステージ２１のキャパシタＣ１−Ｃ４には、交流パワー信号の正の半波の間に対応するトランジスタＩＧＢＴ１とトランジスタＩＧＢＴ２のフリーホイール・ダイオードＤ２とを流れ、また交流パワー信号の負の半波の間に対応するトランジスタＩＧＢＴ２とトランジスタＩＧＢＴ１のフリーホイール・ダイオードＤ１とを流れる電流がそれぞれ供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】欧州特許第ＥＰ−Ｂ１−１ ６２０ ２４９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
（発明の開示）
広く用いられているものの、図３のインピーダンス整合回路は、出願人の意見では、回路の多くの利点から導かれる利益を完全に享受することを阻害するいくつかの欠点を有する。
【００２２】
更に詳細には、出願人の観察によれば、インピーダンス整合回路のアーキテクチャ、特にトランジスタＩＧＢＴ１、ＩＧＢＴ２のエミッタ端子が対応する制御スイッチの入力端子に接続されて、それに対して制御ステージで生成された制御信号が供給されるという事実が与えられた場合、エミッタ端子の電位もまた、特に制御ステージによって生成された制御信号に依存することになり、交流パワー信号が供給される第１のラインと第２のラインとに対して浮遊状態となる。この結果、制御ステージによって制御スイッチＳＷ１−ＳＷ４に供給される制御信号は、インピーダンス整合回路１のコンポネント・パーツが搭載されている基板から電気的に絶縁および分離され、１ｋＶの絶縁、すなわち、交流パワー信号に対して最大で１ｋＶだけ浮遊できる２４ボルトの制御電圧を供給するＤＣ−ＤＣ変換器を含む別の付加的電子基板によって発生させる必要がある。
【００２３】
出願人によって実行されたテストによれば、インピーダンス整合回路基板の極く近傍にある電子基板の動作を妨害する電磁場によって引き起こされる電磁的両立性（電磁環境適合性）の問題が明らかになった。
【００２４】
出願人は、また固定容量ステージのキャパシタのかなり大きい容量と、ＩＧＢＴトランジスタの導通時の電力損失とによって主として引き起こされる重要な電流吸収現象およびそれに伴うジュール効果熱放散現象を観察した。
【００２５】
最後に、出願人は、より大きい容量構成からより小さい容量構成へ切り替わるときのインピーダンス整合回路の或る種の反応の鈍さを観察しており、それが主として制御ステージのＤＣ−ＤＣ変換器が可変容量ステージの制御スイッチをターン・オフするときの遅さに起因することに気づいている。
【００２６】
本発明の１つの目的は、既存装置の上述の欠点を解消するように設計された誘導シーリング装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明に従えば、シート状の包装材のチューブを横断部分でシールすることによって流動食品パッケージを製造するために使用される誘導シーリング装置が提供される。また添付の請求項に請求されているように、ヒートシール用シート状包装材のチューブから流動食品のシールされたパッケージを連続的に製造するための包装機が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】分かり易くするためにパーツを取り外した状態で、包装材のチューブから流動性食品の滅菌シールされたパッケージを製造するための包装機を示す外観図。
【図２】図１の包装機で使用される既知の自己設定型誘導シーリング装置の回路図。
【図３】図２の誘導シーリング装置の一部を構成するインピーダンス整合回路の回路図。
【図４】図２に示されたタイプの誘導シーリング装置に使用される本発明に従うインピーダンス整合回路の回路図。
【図５】図４のインピーダンス整合回路の動作フロー・チャート。
【図６ａ】図４のインピーダンス整合回路に関するテーブル。
【図６ｂ】図４のインピーダンス整合回路に関するテーブル。
【図６ｃ】図４のインピーダンス整合回路に関するテーブル。
【図７ａ】図４のインピーダンス整合回路に関するテーブル。
【図７ｂ】図４のインピーダンス整合回路に関するテーブル。
【図７ｃ】図４のインピーダンス整合回路に関するテーブル。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明の好適な非限定的実施の形態について、添付図面を参照しながら一例を挙げて説明することにする。
【００３０】
（発明の詳細な説明）
図４は、図２に示されたタイプの誘導シーリング装置に使用するための本発明に従うインピーダンス整合回路の回路図を示す。更に詳細には、図４のインピーダンス整合回路は、図３のものと類似しており、従って以下で図３の回路と異なる点についてのみ、図３のインピーダンス整合回路のそれらに対応するコンポネント・パーツと同じ参照符号を用いて説明する。
【００３１】
更に詳細には、図４に１１’として示された本発明に従うインピーダンス整合回路は、図３のインピーダンス整合回路１１と次のような点で異なる。
・入力端子１１．１および１１．２は、一対の端子によって示され、それらは、第１のライン２３および第２のライン２４に接続されており、それらの間には、信号源１２（図示されていない）と変圧器２５（図示されていない）の一次巻線２５．１の両方が使用時に接続されていること。２つの入力端子１１．１、１１．２の１つ、特に第２のライン２４につながるほうは、アースに接続されていること、
・固定容量ステージ２６は、第１のライン２３と第２のライン２４との間に接続された５個のキャパシタＣ９、Ｃ１０、Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３を含むこと、
・可変容量ステージ２１では、２つの入力端子の１つ、図示された例では、入力端子ＳＷｂは、アースされた第２のライン２４に接続され、各制御スイッチＳＷ１−ＳＷ４は、１つのパワー・トランジスタによって示されていることであり、図示の例では、ゲート端子が対応するバイアスおよびフィルタ・モジュールＦに接続され、エミッタ端子が第２のライン２４に接続され、コレクタ端子が対応するキャパシタＣ１−Ｃ４を介して第１のライン２３に接続された絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタＩＧＢＴによって示されていること。各トランジスタＩＧＢＴは、トランジスタＩＧＢＴに並列接続されたフリーホイール・ダイオードＤを有しており、ＩＧＢＴのアノードがトランジスタＩＧＢＴのエミッタ端子に、カソードがコレクタ端子に接続されていること。
【００３２】
実際の使用時には、交流パワー信号の１周期の間に、第１のラインと第２のラインとの間に固定容量ステージ２６のキャパシタに対して選択的に並列接続された可変容量ステージ２１のキャパシタには、交流パワー信号の正の半波の間に対応するトランジスタＩＧＢＴを通って流れ、交流パワー信号の負の半波の間に対応するトランジスタＩＧＢＴのフリーホイール・ダイオードＤを通って流れる電流がそれぞれ供給される。
【００３３】
可変容量ステージ２１のキャパシタＣ１−Ｃ４の容量は、都合のよいことに、インピーダンス整合回路１１’の単調な合計容量を実現するように選ばれる。図６ａ、６ｂ、６ｃのテーブルは、固定および可変容量ステージ２６、２１のキャパシタ容量および合計容量についての３つの例を示す。図７ａ、７ｂ、７ｃのテーブルは、可変容量ステージおよびインピーダンス整合回路１１’の容量変化および合計容量についての３つの例を、パワー・トランジスタのオープン／クローズ構成の変化（２進数符号化）と一緒に示している。
【００３４】
上で述べたように、制御ステージ２２は、トランジスタＩＧＢＴが可変容量ステージ２１のキャパシタＣ１−Ｃ４の並列接続構成を得るために適切な制御信号を発生させる。これは、信号源１２によって供給される電圧と電流との間の位相を除去するためのものである。
【００３５】
更に詳細には、制御ステージ２２は、図５のフロー・チャートを参照して以下で説明するように、トランジスタＩＧＢＴのオン／オフ構成に適応するための適応アルゴリズムを組み込まれている。
【００３６】
適応アルゴリズムは、信号源１２によって供給される電圧と電流との間の位相を以下の４つの異なる閾値、
・それぞれＰＮＳおよびＰＮＬと表示され、それぞれ小さい負の位相シフトおよび大きい負の位相シフト、例えば−１５°および−２５°を表す第１および第２の閾値、
・それぞれＰＰＳおよびＰＰＬと表示され、それぞれ小さい正の位相シフトおよび大きい正の位相シフト、例えば＋１５°および＋２５°を表す第３および第４の閾値、
と比較することに基づく。
【００３７】
更に詳細には、例えば約２０ｍｓの初期の待ち時間ｔ１のあと（ブロック１００）、制御ステージ２２は、信号源１２によって供給される電圧と電流との間の位相が第１の閾値ＰＮＳより小さいか否かを判断する（ブロック１１０）。もしそうであれば（ブロック１１０のＹＥＳ出力）、制御ステージ２２は、制御スイッチＳＷ１−ＳＷ４を制御して、可変容量ステージ２１の合計容量を、図７ａ、７ｂ、７ｃのテーブルの制御スイッチＳＷ１−ＳＷ４のオープン／クローズの２進数構成の１単位に対応する量だけ減少させる（ブロック１２０）。
【００３８】
制御ステージ２２は、次に、信号源１２によって供給される電圧と電流との間の位相が第２の閾値ＰＮＬよりも小さいか否かを判断する（ブロック１３０）。もしそうでなければ（ブロック１３０のＮＯ出力）、それは、第１の閾値ＰＮＳと第２の閾値ＰＮＬとの間の位相に対応するが、例えば、約５ｍｓの待ち時間ｔ２のあとで、ブロック１１０から再び動作が開始される（ブロック１５０）。逆の場合（ブロック１３０のＹＥＳ出力）、制御ステージ２２は、制御スイッチＳＷ１−ＳＷ４を制御して、可変容量ステージ２１の合計容量を、制御スイッチＳＷ１−ＳＷ４のオープン／クローズの２進数構成の１単位に対応する量だけ更に減少させる（ブロック１４０）。このあとで、この場合にも、ブロック１１０から再び動作が開始される。
【００３９】
信号源１２によって供給される電圧と電流との間に位相が第１の閾値ＰＮＳよりも大きい場合（ブロック１１０のＮＯ出力）、制御ステージ２２は、それが第３の閾値ＰＰＳよりも大きいか否かを判断する（ブロック１６０）。もしそうでなければ（ブロック１６０のＮＯ出力）、再びブロック１５０から動作が開始される。逆の場合（ブロック１６０のＹＥＳ出力）、制御ステージ２２は、制御スイッチＳＷ１−ＳＷ４を制御して、可変容量ステージ２１の合計容量を、制御スイッチＳＷ１−ＳＷ４のオープン／クローズの２進数構成の１単位に対応する量だけ増加させる（ブロック１７０）。
【００４０】
制御ステージ２２は、次に、信号源１２によって供給される電圧と電流との間の位相が第４の閾値ＰＰＬより大きいか否かを判断する（ブロック１８０）。もしそうでなければ（ブロック１８０のＮＯ出力）、それは、第３の閾値ＰＰＳと第４の閾値ＰＰＬとの間の位相に対応するが、再びブロック１５０から動作が開始される。逆の場合（ブロック１８０のＹＥＳ出力）、制御ステージ２２は、制御スイッチＳＷ１−ＳＷ４を制御して、可変容量ステージ２１の合計容量を、制御スイッチＳＷ１−ＳＷ４のオープン／クローズの２進数構成の１単位に対応する量だけ更に増加させる（ブロック１９０）。このあとで、再びブロック１５０から動作が開始される。
【００４１】
上の動作によって、信号源１２によって供給される電圧と電流との間の位相がかなり大きい（−２５°より小さいか、＋２５°より大きい）場合、可変容量ステージ２１の合計容量は、各々の反復操作において、電圧と電流との間の位相が過剰でない（−２５°と−１５°との間にあるか、＋１５°と＋２５°との間にある）場合に増減される量の２倍だけ増加又は減少される。
【００４２】
本発明に従うインピーダンス整合回路１１’の特徴は、以上の説明から明らかであろう。
【００４３】
特に、本発明に従うインピーダンス整合回路１１’において、トランジスタＩＧＢＴ１−ＩＧＢＴ４のエミッタ端子は、第２のライン２４に接続されており、エミッタ端子の電位は、もはやアースから浮遊しておらず、事実上アース電位にあるため、インピーダンス整合回路１１’のすべての電子コンポネントは、制御ステージ２２のそれらも含めて、同じ電子基板上に搭載できる。
【００４４】
このことは、数多くの顕著な効果を与える。１つは、インピーダンス整合回路１１’基板の極く近傍にある電子基板の動作を妨害する電磁場放射の減少である。これは、主としてパワー・トランジスタの個数削減および関連する接続トラック長縮小に起因するので、インピーダンス整合回路１１’のアーキテクチャが簡略化される。更に、既存のインピーダンス整合回路１１にあっては、制御ステージ２２のコンポネント・パーツおよびインピーダンス整合回路１１’のその他のコンポネント・パーツをそれぞれ搭載した２つの電子基板を接続する電気配線が不要となることにも起因する。
【００４５】
更に、電子基板上の与えられた占有面積に対して、パワー・トランジスタの個数を減らすことによって、固定容量ステージ２６がより多数のキャパシタを含むことができ、それらは、各々、固定容量ステージ２６の与えられた合計容量に対して図３のキャパシタよりも小さい容量を有することになり、従って電流吸収現象およびジュール効果熱放散現象を低減させる。
【００４６】
最後に、パワー・トランジスタの個数を減らすことは、可変容量ステージ２１がより大きい容量からより小さい容量の構成に切り替わる速度を増大させる。
【００４７】
明らかなように、ここに説明した本発明に従うインピーダンス整合回路１１’に対して、添付の請求項によって定義される本発明の範囲から外れることなく、変更を施すことができる。
【００４８】
特に、パワー・トランジスタは、ここに説明したものと異なるものでも構わない。また固定容量ステージ２６および可変容量ステージ２１のキャパシタの個数、従って制御ステージ２２の制御モジュールの個数は、ここに説明したものと異なるものでも構わない。
【００４９】
更に、固定容量ステージ２６を排除することも可能であり、インピーダンス整合回路１１’の合計容量は、可変容量ステージ２１のみによって得ることもできる。
【技術分野】
【０００１】
（技術分野）
本発明は、一般に連続的に流動製品で満たされるシート状包装材チューブを横断部分でシールすることによって流動食品パッケージを製造するために使用する誘導シーリングに関する。更に詳細には、本発明は、電流および電圧の位相を再調整して、シーリング操作の間に誘導子への電力転送を最適化するための自己設定式誘導シーリング装置に使用する進歩したインピーダンス整合回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
（背景技術）
既知のように、多くの流動食品（例えば、果実又は野菜のジュース、殺菌又はＵＨＴ（超高温処理）されたミルク、ワイン等）が、滅菌された包装材を含むパッケージに入れられて販売されている。
【０００３】
このタイプのパッケージの典型的な例は、Tetra Brik Aseptic（Ｒ）(テトラ・ブリック・アセプティック（登録商標）)として周知の流動食品用の平行六面体のパッケージであり、これは、積層されたストリップ状包装材を折り曲げてシールすることによって形成される。
【０００４】
積層された包装材は、例えば、紙のような繊維材料で作られた層を含み、この層の両面がポリエチレンなどのヒートシール樹脂材料で覆われている。例えば、ＵＨＴミルクなどの長期保存食品のための無菌パッケージの場合、最終的にパッケージ内部の食品に接触する包装材の側面は、アルミニウム薄膜やＥＶＯＨ膜のような酸素を通さない材料を含む層を有しており、それが更にヒートシール樹脂材料の１又は複数の層で覆われている。
【０００５】
既知のように、この種のパッケージは、図１に示されたタイプの完全自動化された包装機で製造されており、その機械では、連続した縦形チューブ２が包装材のウエブ３から形成される。ウエブは、包装機１において、例えば、過酸化水素溶液などの殺菌剤を塗布することによって滅菌される。この殺菌剤は、例えば、加熱して蒸発させることで後に包装材の表面から除去される。この滅菌されたウエブ３は、密封された無菌環境内に保管され、長手方向で折り曲げられシールされることでチューブ２の形に形成される。
【０００６】
チューブ２は、次に、流量制御用のソレノイド・バルブ５を備え、チューブ２の中に延びる充填パイプ４によって、滅菌された、あるいは、滅菌処理された流動食品で下方へ向かって充填され、既知の装置によって長手方向の経路Ａに沿って加工ステーション６に送られ、そこで二対の掴み具によって等間隔の横断部分に沿って掴まれる。更に詳細には、それらの対の掴み具は、チューブ２に対して連続的に繰り返して働いて、チューブ２の包装材をシールし、横断部分のシーリング・ストリップによって互いにつながった連続した枕形パック７のストリップを形成する。
【０００７】
枕形パック７は、関係するシーリング・ストリップを切断することによって互いに分離され、最終的な折り曲げステーションまで搬送されて、そこで機械的に折り曲げられて完成品の平行六面体に整形される。
【０００８】
障壁材料としてのアルミニウム層を備えた滅菌パッケージの場合には、チューブは、通常、誘導シーリング装置によって長手方向および横方向にシールされる。この装置は、アルミニウム層中に寄生電流を誘起し、ヒートシール樹脂材料を局所的に溶融させる。更に詳細には、横断部分でシールするために、各対の掴み具の一方は、非導電性の材料を含む母材と、母材のフロント・シートに収容された誘導子とを含み、他方の掴み具は、例えばゴムのような柔軟な材料を含む圧力パッドを備えている。
【０００９】
関係する掴み具の対がチューブを掴むとき、誘導子には、樹脂被覆材料をヒートシールすることによってチューブ断面をシールするための電力が供給される。電力が供給されると、誘導子は、パルス磁場を発生し、それが縦形チューブの作成される元となる包装材のアルミニウム・シート中に寄生電流を誘起して、ヒートシール樹脂被覆材料を局所的に溶融させる。
【００１０】
更に詳細には、誘導シーリング装置は、誘導子に加えて、連続的又はパルス状の交流パワー信号を供給する信号源を含み、また信号源と誘導子との間に挿入されて電力転送を最適化するためのインピーダンス整合回路を含む。更に詳細には、インピーダンス整合回路は、信号源によって供給される電圧と電流との間に、誘導子のリアクティブ・インピーダンスによって誘起される位相シフト（角度）を除去又は最小化するように構成されており、それによって信号源によって供給される無効電力を最小化し、有効電力を最大化する。
【００１１】
交流パワー信号は、都合のよいことに、およそ５３５ｋＨｚの周波数の正弦波電圧および公称で５４０Ｖの数百ボルト付近のピーク振幅を有している。また、信号源は、電流と電圧（両方とも出力において測定）との間の位相がゼロに近いときに、約２５００ワットの最大電力を供給する。
【００１２】
既知の整合回路は、通常、誘導性−容量性のものであって、通常は選択的に並列接続されたキャパシタの数によって定義される可変容量を有する容量性素子が、通常は変圧器によって定義される誘導性素子に対して並列に接続されている。容量性素子の合計容量と誘導性素子の合計インダクタンスとは、信号源からの出力電流および電圧の位相を再調整するように、すなわち、電流と電圧との間の位相がゼロに近くなるように選択される。
【００１３】
位相調整は、信号源に接続される電気的負荷に依存し、更に、電気的負荷は、包装機の動作状態、例えば、製造されるパックの量や、採用された誘導子のタイプ、包装機の製造能力および速度等に依存するため、位相調整は、それに従ってインピーダンス整合回路に働きかけることによって電気的負荷の変動に実時間で適応するように調節される。更に詳細には、パッケージ製造の間に、都合のよいことに信号源に統合された制御ステージは、詳細には説明しないが既知の方法によって信号源からの電圧と電流との間の位相などの電気的パラメータおよび／又は信号源から見たインピーダンス、すなわち、インピーダンス整合回路の入力インピーダンスを測定し、信号源の電流と電圧との間の位相を除去又は最小化するようにインピーダンス整合回路に要求される合計の容量を決定する。その後で、制御ステージは、キャパシタの並列接続構成を修正して信号源から見た容量を調節させる制御信号を発生させてインピーダンス整合回路に供給する。
【００１４】
既存の誘導シーリング装置は、例えば、出願人による欧州特許第ＥＰ−Ｂ１−１ ６２０ ２４９号および参考のために図２に示されたそれの回路アーキテクチャ中に述べられている。ここで、１０は、誘導シーリング装置全体を示し、１１は、インピーダンス整合回路を、１２は、信号源を、そして１３は、誘導子を示す。
【００１５】
更に詳細には、インピーダンス整合回路１１は、
・使用時に信号源１２がそこに接続される２つの入力端子１１．１、１１．２であって、そこには、信号源によって供給される交流パワー信号Ｓ（ω）が存在する２つの入力端子１１．１、１１．２と、
・使用時にそれに対して誘導子１３が接続される２つの出力端子１１．３、１１．４と、
・インピーダンス整合回路１１のそれぞれ対応する入力端子１１．１、１１．２に接続された第１のラインおよび第２のライン２４と、
・第１のライン２３と第２のライン２４との間に接続された等価キャパシタＣｅｑによって図２に模式的に示された固定容量ステージ２６と、
・第１のライン２３と第２のライン２４との間に並列接続された図示の例では４個である複数の容量性モジュール２１．１、２１．２、２１．３、２１．４によって定義される可変容量ステージ２１であって、各々の容量性モジュールは、直列接続されたキャパシタＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４と制御スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４とを含み、各制御スイッチは、個別に選択的に駆動されて対応するキャパシタを第１と第２のライン２３、２４との間に接続するようになった可変容量ステージ２１と、
・第１のライン２３と第２のライン２４との間に接続された一次巻線２５．１と、出力端子１１．３、１１．４に接続された二次巻線２５．２とを有する変圧器２５と、
・スイッチＳＷ１−ＳＷ４の動作状態（オン／オフ）を制御するための制御ステージ２２であって、詳細に説明しないが既知の方法によって信号源１２によって供給される電圧と電流との間の位相を測定して、電流と電圧との間の位相を除去又は最小化するためにインピーダンス整合回路１１に要求される目的容量を決定し、また第１のラインと第２のラインとの間のキャパシタＣ１−Ｃ４の接続構成を修正するための対応する制御信号を発生させてスイッチＳＷ１−ＳＷ４に供給して、可変容量ステージ２１の容量、従って信号源１２から見た等価容量を調節するように構成された制御ステージ２２と、
を含む。
【００１６】
インピーダンス整合回路１１のより詳細な回路図が図３に示されているが、これは、本発明の明瞭な理解のために分かり易くするために必要なパーツのみを示しており、図２のインピーダンス整合回路のそれらに対応するコンポネント・パーツを同じ参照符号で示している。
【００１７】
更に詳細には、図３のインピーダンス整合回路１１で、
・入力端子１１．１、１１．２は、４対の端子で定義されており、その一対は、使用時に信号源１２（図示されていない）に接続され、別の一対は、使用時に変圧器２５（図示されていない）の一次巻線２５．１の中間ソケットの対応する一対に接続されて仕様の変圧器比を実現しており、
・固定容量ステージ２６では、図２の等価キャパシタＣｅｑは、３つのキャパシタＣ５、Ｃ６、Ｃ７によって定義されており、
・可変容量ステージ２１では、各制御スイッチＳＷ１−ＳＷ４は、
−制御ステージ２２によって供給される、それぞれ対応する制御信号が使用時に供給される一対の入力端子ＳＷａ、ＳＷｂと、
−図示の例では、絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタである一対のパワー・トランジスタ、ＩＧＢＴ１、ＩＧＢＴ２であって、ゲート端子を互いに接続され、エミッタ端子を互いに接続され、コレクタ端子の１つを第１のライン２３に、他方を対応するキャパシタＣ１−Ｃ４を介して第２のライン２４に接続されており、また各パワー・トランジスタは、そのパワー・トランジスタに並列接続された対応するフリーホイール・ダイオードＤ１、Ｄ２を有し、それらのアノードは、エミッタ端子に、またカソードは、コレクタ端子に接続されている一対のパワー・トランジスタと、
−制御スイッチＳＷ１−ＳＷ４の入力端子ＳＷａ、ＳＷｂと２つのパワー・トランジスタとの間に挿入され、制御スイッチＳＷ１−ＳＷ４の入力端子ＳＷａとＳＷｂとの間に直列接続された抵抗Ｒとツェナー・ダイオードＺおよびツェナー・ダイオードＺに並列接続された並列ＲＣ型フィルタ・ネットワークＦによって定義されたバイアスおよびフィルタ・モジュール２７であって、更に詳細には、ツェナー・ダイオードＺは、抵抗Ｒを介して制御スイッチＳＷ１−ＳＷ４の第１の入力端子ＳＷａに接続されたカソードと、制御スイッチＳＷ１−ＳＷ４の第２の入力端子ＳＷｂに接続されたアノードと、を有しており、制御スイッチＳＷ１−ＳＷ４の第２の入力端子ＳＷｂは、次に制御スイッチＳＷ１−ＳＷ４のトランジスタＩＧＢＴ１、ＩＧＢＴ２のエミッタ端子につながれ、抵抗Ｒとツェナー・ダイオードＺとの間の中間ノードは、それぞれ対応する制御スイッチＳＷ１−ＳＷ４のトランジスタＩＧＢＴ１、ＩＧＢＴ２のゲート端子に接続されているバイアスおよびフィルタ・モジュール２７と、
を含む。
【００１８】
パッケージ製造プロセスの間に、制御ステージ２２は、信号源１２からの電圧と電流との間の位相を測定し、その位相を除去又は最小化するためにインピーダンス整合回路１１に要求される合計容量を決定し、次に適切な制御信号を発生させて、容量性モジュール２１．１−２１．４がトランジスタＩＧＢＴ１、ＩＧＢＴ２のオン／オフ構成、従って可変容量ステージ２１のキャパシタＣ１−Ｃ４の並列接続構成を得るようにする。これは、信号源１２から見た合計容量を、信号源１２によって供給される電圧と電流との間の位相を除去又は最小化するための量だけ修正する。
【００１９】
更に、交流パワー信号の１周期の間に、第１のライン２３と第２のライン２４との間に、固定容量ステージ２６のキャパシタＣ５−Ｃ７に対して並列になるように選択的に接続された可変容量ステージ２１のキャパシタＣ１−Ｃ４には、交流パワー信号の正の半波の間に対応するトランジスタＩＧＢＴ１とトランジスタＩＧＢＴ２のフリーホイール・ダイオードＤ２とを流れ、また交流パワー信号の負の半波の間に対応するトランジスタＩＧＢＴ２とトランジスタＩＧＢＴ１のフリーホイール・ダイオードＤ１とを流れる電流がそれぞれ供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】欧州特許第ＥＰ−Ｂ１−１ ６２０ ２４９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
（発明の開示）
広く用いられているものの、図３のインピーダンス整合回路は、出願人の意見では、回路の多くの利点から導かれる利益を完全に享受することを阻害するいくつかの欠点を有する。
【００２２】
更に詳細には、出願人の観察によれば、インピーダンス整合回路のアーキテクチャ、特にトランジスタＩＧＢＴ１、ＩＧＢＴ２のエミッタ端子が対応する制御スイッチの入力端子に接続されて、それに対して制御ステージで生成された制御信号が供給されるという事実が与えられた場合、エミッタ端子の電位もまた、特に制御ステージによって生成された制御信号に依存することになり、交流パワー信号が供給される第１のラインと第２のラインとに対して浮遊状態となる。この結果、制御ステージによって制御スイッチＳＷ１−ＳＷ４に供給される制御信号は、インピーダンス整合回路１のコンポネント・パーツが搭載されている基板から電気的に絶縁および分離され、１ｋＶの絶縁、すなわち、交流パワー信号に対して最大で１ｋＶだけ浮遊できる２４ボルトの制御電圧を供給するＤＣ−ＤＣ変換器を含む別の付加的電子基板によって発生させる必要がある。
【００２３】
出願人によって実行されたテストによれば、インピーダンス整合回路基板の極く近傍にある電子基板の動作を妨害する電磁場によって引き起こされる電磁的両立性（電磁環境適合性）の問題が明らかになった。
【００２４】
出願人は、また固定容量ステージのキャパシタのかなり大きい容量と、ＩＧＢＴトランジスタの導通時の電力損失とによって主として引き起こされる重要な電流吸収現象およびそれに伴うジュール効果熱放散現象を観察した。
【００２５】
最後に、出願人は、より大きい容量構成からより小さい容量構成へ切り替わるときのインピーダンス整合回路の或る種の反応の鈍さを観察しており、それが主として制御ステージのＤＣ−ＤＣ変換器が可変容量ステージの制御スイッチをターン・オフするときの遅さに起因することに気づいている。
【００２６】
本発明の１つの目的は、既存装置の上述の欠点を解消するように設計された誘導シーリング装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明に従えば、シート状の包装材のチューブを横断部分でシールすることによって流動食品パッケージを製造するために使用される誘導シーリング装置が提供される。また添付の請求項に請求されているように、ヒートシール用シート状包装材のチューブから流動食品のシールされたパッケージを連続的に製造するための包装機が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】分かり易くするためにパーツを取り外した状態で、包装材のチューブから流動性食品の滅菌シールされたパッケージを製造するための包装機を示す外観図。
【図２】図１の包装機で使用される既知の自己設定型誘導シーリング装置の回路図。
【図３】図２の誘導シーリング装置の一部を構成するインピーダンス整合回路の回路図。
【図４】図２に示されたタイプの誘導シーリング装置に使用される本発明に従うインピーダンス整合回路の回路図。
【図５】図４のインピーダンス整合回路の動作フロー・チャート。
【図６ａ】図４のインピーダンス整合回路に関するテーブル。
【図６ｂ】図４のインピーダンス整合回路に関するテーブル。
【図６ｃ】図４のインピーダンス整合回路に関するテーブル。
【図７ａ】図４のインピーダンス整合回路に関するテーブル。
【図７ｂ】図４のインピーダンス整合回路に関するテーブル。
【図７ｃ】図４のインピーダンス整合回路に関するテーブル。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明の好適な非限定的実施の形態について、添付図面を参照しながら一例を挙げて説明することにする。
【００３０】
（発明の詳細な説明）
図４は、図２に示されたタイプの誘導シーリング装置に使用するための本発明に従うインピーダンス整合回路の回路図を示す。更に詳細には、図４のインピーダンス整合回路は、図３のものと類似しており、従って以下で図３の回路と異なる点についてのみ、図３のインピーダンス整合回路のそれらに対応するコンポネント・パーツと同じ参照符号を用いて説明する。
【００３１】
更に詳細には、図４に１１’として示された本発明に従うインピーダンス整合回路は、図３のインピーダンス整合回路１１と次のような点で異なる。
・入力端子１１．１および１１．２は、一対の端子によって示され、それらは、第１のライン２３および第２のライン２４に接続されており、それらの間には、信号源１２（図示されていない）と変圧器２５（図示されていない）の一次巻線２５．１の両方が使用時に接続されていること。２つの入力端子１１．１、１１．２の１つ、特に第２のライン２４につながるほうは、アースに接続されていること、
・固定容量ステージ２６は、第１のライン２３と第２のライン２４との間に接続された５個のキャパシタＣ９、Ｃ１０、Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３を含むこと、
・可変容量ステージ２１では、２つの入力端子の１つ、図示された例では、入力端子ＳＷｂは、アースされた第２のライン２４に接続され、各制御スイッチＳＷ１−ＳＷ４は、１つのパワー・トランジスタによって示されていることであり、図示の例では、ゲート端子が対応するバイアスおよびフィルタ・モジュールＦに接続され、エミッタ端子が第２のライン２４に接続され、コレクタ端子が対応するキャパシタＣ１−Ｃ４を介して第１のライン２３に接続された絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタＩＧＢＴによって示されていること。各トランジスタＩＧＢＴは、トランジスタＩＧＢＴに並列接続されたフリーホイール・ダイオードＤを有しており、ＩＧＢＴのアノードがトランジスタＩＧＢＴのエミッタ端子に、カソードがコレクタ端子に接続されていること。
【００３２】
実際の使用時には、交流パワー信号の１周期の間に、第１のラインと第２のラインとの間に固定容量ステージ２６のキャパシタに対して選択的に並列接続された可変容量ステージ２１のキャパシタには、交流パワー信号の正の半波の間に対応するトランジスタＩＧＢＴを通って流れ、交流パワー信号の負の半波の間に対応するトランジスタＩＧＢＴのフリーホイール・ダイオードＤを通って流れる電流がそれぞれ供給される。
【００３３】
可変容量ステージ２１のキャパシタＣ１−Ｃ４の容量は、都合のよいことに、インピーダンス整合回路１１’の単調な合計容量を実現するように選ばれる。図６ａ、６ｂ、６ｃのテーブルは、固定および可変容量ステージ２６、２１のキャパシタ容量および合計容量についての３つの例を示す。図７ａ、７ｂ、７ｃのテーブルは、可変容量ステージおよびインピーダンス整合回路１１’の容量変化および合計容量についての３つの例を、パワー・トランジスタのオープン／クローズ構成の変化（２進数符号化）と一緒に示している。
【００３４】
上で述べたように、制御ステージ２２は、トランジスタＩＧＢＴが可変容量ステージ２１のキャパシタＣ１−Ｃ４の並列接続構成を得るために適切な制御信号を発生させる。これは、信号源１２によって供給される電圧と電流との間の位相を除去するためのものである。
【００３５】
更に詳細には、制御ステージ２２は、図５のフロー・チャートを参照して以下で説明するように、トランジスタＩＧＢＴのオン／オフ構成に適応するための適応アルゴリズムを組み込まれている。
【００３６】
適応アルゴリズムは、信号源１２によって供給される電圧と電流との間の位相を以下の４つの異なる閾値、
・それぞれＰＮＳおよびＰＮＬと表示され、それぞれ小さい負の位相シフトおよび大きい負の位相シフト、例えば−１５°および−２５°を表す第１および第２の閾値、
・それぞれＰＰＳおよびＰＰＬと表示され、それぞれ小さい正の位相シフトおよび大きい正の位相シフト、例えば＋１５°および＋２５°を表す第３および第４の閾値、
と比較することに基づく。
【００３７】
更に詳細には、例えば約２０ｍｓの初期の待ち時間ｔ１のあと（ブロック１００）、制御ステージ２２は、信号源１２によって供給される電圧と電流との間の位相が第１の閾値ＰＮＳより小さいか否かを判断する（ブロック１１０）。もしそうであれば（ブロック１１０のＹＥＳ出力）、制御ステージ２２は、制御スイッチＳＷ１−ＳＷ４を制御して、可変容量ステージ２１の合計容量を、図７ａ、７ｂ、７ｃのテーブルの制御スイッチＳＷ１−ＳＷ４のオープン／クローズの２進数構成の１単位に対応する量だけ減少させる（ブロック１２０）。
【００３８】
制御ステージ２２は、次に、信号源１２によって供給される電圧と電流との間の位相が第２の閾値ＰＮＬよりも小さいか否かを判断する（ブロック１３０）。もしそうでなければ（ブロック１３０のＮＯ出力）、それは、第１の閾値ＰＮＳと第２の閾値ＰＮＬとの間の位相に対応するが、例えば、約５ｍｓの待ち時間ｔ２のあとで、ブロック１１０から再び動作が開始される（ブロック１５０）。逆の場合（ブロック１３０のＹＥＳ出力）、制御ステージ２２は、制御スイッチＳＷ１−ＳＷ４を制御して、可変容量ステージ２１の合計容量を、制御スイッチＳＷ１−ＳＷ４のオープン／クローズの２進数構成の１単位に対応する量だけ更に減少させる（ブロック１４０）。このあとで、この場合にも、ブロック１１０から再び動作が開始される。
【００３９】
信号源１２によって供給される電圧と電流との間に位相が第１の閾値ＰＮＳよりも大きい場合（ブロック１１０のＮＯ出力）、制御ステージ２２は、それが第３の閾値ＰＰＳよりも大きいか否かを判断する（ブロック１６０）。もしそうでなければ（ブロック１６０のＮＯ出力）、再びブロック１５０から動作が開始される。逆の場合（ブロック１６０のＹＥＳ出力）、制御ステージ２２は、制御スイッチＳＷ１−ＳＷ４を制御して、可変容量ステージ２１の合計容量を、制御スイッチＳＷ１−ＳＷ４のオープン／クローズの２進数構成の１単位に対応する量だけ増加させる（ブロック１７０）。
【００４０】
制御ステージ２２は、次に、信号源１２によって供給される電圧と電流との間の位相が第４の閾値ＰＰＬより大きいか否かを判断する（ブロック１８０）。もしそうでなければ（ブロック１８０のＮＯ出力）、それは、第３の閾値ＰＰＳと第４の閾値ＰＰＬとの間の位相に対応するが、再びブロック１５０から動作が開始される。逆の場合（ブロック１８０のＹＥＳ出力）、制御ステージ２２は、制御スイッチＳＷ１−ＳＷ４を制御して、可変容量ステージ２１の合計容量を、制御スイッチＳＷ１−ＳＷ４のオープン／クローズの２進数構成の１単位に対応する量だけ更に増加させる（ブロック１９０）。このあとで、再びブロック１５０から動作が開始される。
【００４１】
上の動作によって、信号源１２によって供給される電圧と電流との間の位相がかなり大きい（−２５°より小さいか、＋２５°より大きい）場合、可変容量ステージ２１の合計容量は、各々の反復操作において、電圧と電流との間の位相が過剰でない（−２５°と−１５°との間にあるか、＋１５°と＋２５°との間にある）場合に増減される量の２倍だけ増加又は減少される。
【００４２】
本発明に従うインピーダンス整合回路１１’の特徴は、以上の説明から明らかであろう。
【００４３】
特に、本発明に従うインピーダンス整合回路１１’において、トランジスタＩＧＢＴ１−ＩＧＢＴ４のエミッタ端子は、第２のライン２４に接続されており、エミッタ端子の電位は、もはやアースから浮遊しておらず、事実上アース電位にあるため、インピーダンス整合回路１１’のすべての電子コンポネントは、制御ステージ２２のそれらも含めて、同じ電子基板上に搭載できる。
【００４４】
このことは、数多くの顕著な効果を与える。１つは、インピーダンス整合回路１１’基板の極く近傍にある電子基板の動作を妨害する電磁場放射の減少である。これは、主としてパワー・トランジスタの個数削減および関連する接続トラック長縮小に起因するので、インピーダンス整合回路１１’のアーキテクチャが簡略化される。更に、既存のインピーダンス整合回路１１にあっては、制御ステージ２２のコンポネント・パーツおよびインピーダンス整合回路１１’のその他のコンポネント・パーツをそれぞれ搭載した２つの電子基板を接続する電気配線が不要となることにも起因する。
【００４５】
更に、電子基板上の与えられた占有面積に対して、パワー・トランジスタの個数を減らすことによって、固定容量ステージ２６がより多数のキャパシタを含むことができ、それらは、各々、固定容量ステージ２６の与えられた合計容量に対して図３のキャパシタよりも小さい容量を有することになり、従って電流吸収現象およびジュール効果熱放散現象を低減させる。
【００４６】
最後に、パワー・トランジスタの個数を減らすことは、可変容量ステージ２１がより大きい容量からより小さい容量の構成に切り替わる速度を増大させる。
【００４７】
明らかなように、ここに説明した本発明に従うインピーダンス整合回路１１’に対して、添付の請求項によって定義される本発明の範囲から外れることなく、変更を施すことができる。
【００４８】
特に、パワー・トランジスタは、ここに説明したものと異なるものでも構わない。また固定容量ステージ２６および可変容量ステージ２１のキャパシタの個数、従って制御ステージ２２の制御モジュールの個数は、ここに説明したものと異なるものでも構わない。
【００４９】
更に、固定容量ステージ２６を排除することも可能であり、インピーダンス整合回路１１’の合計容量は、可変容量ステージ２１のみによって得ることもできる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートシール用シート状包装材（３）のチューブ（２）から流動食品パッケージを製造するために使用する誘導シーリング装置（１０）であって、
交流パワー信号（Ｓ（ω））を発生させるように構成された信号源（１２）と、
前記交流パワー信号（Ｓ（ω））を受信するように前記信号源（１２）に接続され、シート状包装材（３）をヒートシールするために前記シート状包装材（３）中に電流を誘起するように動作する誘導子（１３）と、
前記信号源（１２）と前記誘導子（１３）との間に接続されたインピーダンス整合回路（１１’）と、
を含み、
前記インピーダンス整合回路（１１’）は、
使用時に前記交流パワー信号を受信するように構成された一対の入力端子（１１．１、１１．２）と、
前記インピーダンス整合回路（１１’）の前記入力端子（１１．１、１１．２）にそれぞれ接続された第１のライン（２３）および第２のライン（２４）と、
前記第１のライン（２３）と第２のライン（２４）との間に接続された少なくとも１つの容量性モジュール（２１．１−２１．４）を含み、また互いに直列に接続された容量性素子（Ｃ１−Ｃ４）および制御スイッチ（ＳＷ１−ＳＷ４）を含む可変容量ステージ（２１）であって、前記制御スイッチ（ＳＷ１−ＳＷ４）は、前記第１のライン（２３）と第２のライン（２４）との間に前記容量性素子（Ｃ１−Ｃ４）を接続するように選択的に動作する可変容量ステージ（２１）と、
前記制御スイッチ（ＳＷ１−ＳＷ４）の動作状態を制御するように構成された制御ステージ（２２）と、
を含み、
前記制御スイッチ（ＳＷ１−ＳＷ４）は、
使用時に前記制御ステージ（２２）から制御信号を受信するように構成された一対の入力端子（ＳＷａ、ＳＷｂ）であって、前記入力端子（ＳＷａ、ＳＷｂ）の１つ（ＳＷｂ）は、前記第２のライン（２４）に接続されている一対の入力端子（ＳＷａ、ＳＷｂ）と、
前記容量性素子（Ｃ１−Ｃ４）を介して前記第１のライン（２３）に接続された第１の電流導通端子と、前記第２のライン（２４）に接続された第２の電流導通端子と、前記制御スイッチ（ＳＷ１−ＳＷ４）の前記入力端子（ＳＷａ、ＳＷｂ）に接続されて前記制御ステージ（２２）から前記制御信号を受信するための制御端子とを有するシングル双方向制御スイッチ素子（ＩＧＢＴ）と、
を含むことを特徴とする誘導シーリング装置。
【請求項２】
請求項１に記載の誘導シーリング装置（１０）であって、前記可変容量ステージ（２１）は、前記第１のライン（２３）と第２のライン（２４）との間に並列接続された複数の前記容量性モジュール（２１．１−２１．４）を含む前記誘導シーリング装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の誘導シーリング装置（１０）であって、更に、
前記第１のライン（２３）と第２のライン（２４）との間に接続された少なくとも１つの容量性素子を含む固定容量ステージ（２６）、
を含む前記誘導シーリング装置。
【請求項４】
請求項１から３の何れか１項に記載の誘導シーリング装置（１０）であって、前記双方向制御スイッチ素子は、パワー・トランジスタ（ＩＧＢＴ）と、前記パワー・トランジスタ（ＩＧＢＴ）に並列接続されたダイオード（Ｄ）とを含む前記誘導シーリング装置。
【請求項５】
請求項４に記載の誘導シーリング装置（１０）であって、前記パワー・トランジスタは、絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ（ＩＧＢＴ）を含む前記誘導シーリング装置。
【請求項６】
請求項１から５の何れか１項に記載の誘導シーリング装置（１０）であって、前記制御スイッチ（ＳＷ１−ＳＷ４）は、更に、
前記制御スイッチ（ＳＷ１−ＳＷ４）の前記対の入力端子（ＳＷａ、ＳＷｂ）と前記双方向制御スイッチ素子（ＩＧＢＴ）との間に接続されたバイアスおよびフィルタ・モジュール（２７）、
を含む前記誘導シーリング装置。
【請求項７】
請求項６に記載の誘導シーリング装置（１０）であって、前記バイアスおよびフィルタ・モジュール（２７）は、前記制御スイッチ（ＳＷ１−ＳＷ４）の前記入力端子（ＳＷａ、ＳＷｂ）間に直列接続された抵抗（Ｒ）およびツェナー・ダイオード（Ｚ）と、前記ツェナー・ダイオード（Ｚ）に並列接続されたフィルタ・ネットワーク（Ｆ）とを含み、ツェナー・ダイオード（Ｚ）は、前記抵抗（Ｒ）を介して前記制御スイッチ（ＳＷ１−ＳＷ４）の前記第１の入力端子（ＳＷｂ）に接続されたカソードと、前記制御スイッチ（ＳＷ１−ＳＷ４）の前記第２の入力端子（ＳＷａ）に接続されたアノードと、を有しており、前記抵抗（Ｒ）と前記ツェナー・ダイオード（Ｚ）との間の中間ノードは、それぞれ対応する制御スイッチ（ＳＷ１−ＳＷ４）の前記制御端子に接続されている前記誘導シーリング装置。
【請求項８】
請求項１から７の何れか１項に記載の誘導シーリング装置（１０）であって、前記制御ステージ（２２）は、
前記信号源（１２）のインピーダンス整合を示す量を測定する、
前記量を、インピーダンス整合のそれぞれの程度を示す複数の閾値と比較する、
前記量が第１および第２の閾値（ＰＮＬ、ＰＰＬ）によって定義される第１の範囲内にあるとき、第１の量だけ前記可変容量ステージ（２１）の容量を修正するように前記可変容量ステージ（２１）の制御スイッチ（ＳＷ１−ＳＷ４）の動作状態を制御する、
前記量が前記第１の範囲外にあるとき、第１の量よりも大きい第２の量だけ前記可変容量ステージ（２１）の容量を修正するように前記可変容量ステージ（２１）の制御スイッチ（ＳＷ１−ＳＷ４）の動作状態を制御する、
ように構成されている前記誘導シーリング装置。
【請求項９】
請求項８に記載の誘導シーリング装置（１０）であって、前記信号源（１２）のインピーダンス整合を示す量の測定は、
前記信号源（１２）によって供給される電圧と電流との間の位相の測定、
を含む前記誘導シーリング装置。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載の誘導シーリング装置（１０）であって、前記第２の量は、前記第１の量の２倍である前記誘導シーリング装置。
【請求項１１】
請求項８から１０の何れか１項に記載の誘導シーリング装置（１０）であって、前記可変容量ステージ（２１）の容量は、前記量が前記第１の範囲内にあり、また第３および第４の閾値（ＰＮＳ、ＰＰＳ）によって決められる第２の範囲外にあるとき、前記第１の量だけ修正される前記誘導シーリング装置。
【請求項１２】
ヒートシール用シート状包装材のチューブ（２）から流動食品のシールされたパッケージ（７）を連続的に製造するための包装機（１）であって、前記包装機（１）は、請求項１から１１の何れか１項に記載の誘導シーリング装置（１０）を含む包装機。
【請求項１】
ヒートシール用シート状包装材（３）のチューブ（２）から流動食品パッケージを製造するために使用する誘導シーリング装置（１０）であって、
交流パワー信号（Ｓ（ω））を発生させるように構成された信号源（１２）と、
前記交流パワー信号（Ｓ（ω））を受信するように前記信号源（１２）に接続され、シート状包装材（３）をヒートシールするために前記シート状包装材（３）中に電流を誘起するように動作する誘導子（１３）と、
前記信号源（１２）と前記誘導子（１３）との間に接続されたインピーダンス整合回路（１１’）と、
を含み、
前記インピーダンス整合回路（１１’）は、
使用時に前記交流パワー信号を受信するように構成された一対の入力端子（１１．１、１１．２）と、
前記インピーダンス整合回路（１１’）の前記入力端子（１１．１、１１．２）にそれぞれ接続された第１のライン（２３）および第２のライン（２４）と、
前記第１のライン（２３）と第２のライン（２４）との間に接続された少なくとも１つの容量性モジュール（２１．１−２１．４）を含み、また互いに直列に接続された容量性素子（Ｃ１−Ｃ４）および制御スイッチ（ＳＷ１−ＳＷ４）を含む可変容量ステージ（２１）であって、前記制御スイッチ（ＳＷ１−ＳＷ４）は、前記第１のライン（２３）と第２のライン（２４）との間に前記容量性素子（Ｃ１−Ｃ４）を接続するように選択的に動作する可変容量ステージ（２１）と、
前記制御スイッチ（ＳＷ１−ＳＷ４）の動作状態を制御するように構成された制御ステージ（２２）と、
を含み、
前記制御スイッチ（ＳＷ１−ＳＷ４）は、
使用時に前記制御ステージ（２２）から制御信号を受信するように構成された一対の入力端子（ＳＷａ、ＳＷｂ）であって、前記入力端子（ＳＷａ、ＳＷｂ）の１つ（ＳＷｂ）は、前記第２のライン（２４）に接続されている一対の入力端子（ＳＷａ、ＳＷｂ）と、
前記容量性素子（Ｃ１−Ｃ４）を介して前記第１のライン（２３）に接続された第１の電流導通端子と、前記第２のライン（２４）に接続された第２の電流導通端子と、前記制御スイッチ（ＳＷ１−ＳＷ４）の前記入力端子（ＳＷａ、ＳＷｂ）に接続されて前記制御ステージ（２２）から前記制御信号を受信するための制御端子とを有するシングル双方向制御スイッチ素子（ＩＧＢＴ）と、
を含むことを特徴とする誘導シーリング装置。
【請求項２】
請求項１に記載の誘導シーリング装置（１０）であって、前記可変容量ステージ（２１）は、前記第１のライン（２３）と第２のライン（２４）との間に並列接続された複数の前記容量性モジュール（２１．１−２１．４）を含む前記誘導シーリング装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の誘導シーリング装置（１０）であって、更に、
前記第１のライン（２３）と第２のライン（２４）との間に接続された少なくとも１つの容量性素子を含む固定容量ステージ（２６）、
を含む前記誘導シーリング装置。
【請求項４】
請求項１から３の何れか１項に記載の誘導シーリング装置（１０）であって、前記双方向制御スイッチ素子は、パワー・トランジスタ（ＩＧＢＴ）と、前記パワー・トランジスタ（ＩＧＢＴ）に並列接続されたダイオード（Ｄ）とを含む前記誘導シーリング装置。
【請求項５】
請求項４に記載の誘導シーリング装置（１０）であって、前記パワー・トランジスタは、絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ（ＩＧＢＴ）を含む前記誘導シーリング装置。
【請求項６】
請求項１から５の何れか１項に記載の誘導シーリング装置（１０）であって、前記制御スイッチ（ＳＷ１−ＳＷ４）は、更に、
前記制御スイッチ（ＳＷ１−ＳＷ４）の前記対の入力端子（ＳＷａ、ＳＷｂ）と前記双方向制御スイッチ素子（ＩＧＢＴ）との間に接続されたバイアスおよびフィルタ・モジュール（２７）、
を含む前記誘導シーリング装置。
【請求項７】
請求項６に記載の誘導シーリング装置（１０）であって、前記バイアスおよびフィルタ・モジュール（２７）は、前記制御スイッチ（ＳＷ１−ＳＷ４）の前記入力端子（ＳＷａ、ＳＷｂ）間に直列接続された抵抗（Ｒ）およびツェナー・ダイオード（Ｚ）と、前記ツェナー・ダイオード（Ｚ）に並列接続されたフィルタ・ネットワーク（Ｆ）とを含み、ツェナー・ダイオード（Ｚ）は、前記抵抗（Ｒ）を介して前記制御スイッチ（ＳＷ１−ＳＷ４）の前記第１の入力端子（ＳＷｂ）に接続されたカソードと、前記制御スイッチ（ＳＷ１−ＳＷ４）の前記第２の入力端子（ＳＷａ）に接続されたアノードと、を有しており、前記抵抗（Ｒ）と前記ツェナー・ダイオード（Ｚ）との間の中間ノードは、それぞれ対応する制御スイッチ（ＳＷ１−ＳＷ４）の前記制御端子に接続されている前記誘導シーリング装置。
【請求項８】
請求項１から７の何れか１項に記載の誘導シーリング装置（１０）であって、前記制御ステージ（２２）は、
前記信号源（１２）のインピーダンス整合を示す量を測定する、
前記量を、インピーダンス整合のそれぞれの程度を示す複数の閾値と比較する、
前記量が第１および第２の閾値（ＰＮＬ、ＰＰＬ）によって定義される第１の範囲内にあるとき、第１の量だけ前記可変容量ステージ（２１）の容量を修正するように前記可変容量ステージ（２１）の制御スイッチ（ＳＷ１−ＳＷ４）の動作状態を制御する、
前記量が前記第１の範囲外にあるとき、第１の量よりも大きい第２の量だけ前記可変容量ステージ（２１）の容量を修正するように前記可変容量ステージ（２１）の制御スイッチ（ＳＷ１−ＳＷ４）の動作状態を制御する、
ように構成されている前記誘導シーリング装置。
【請求項９】
請求項８に記載の誘導シーリング装置（１０）であって、前記信号源（１２）のインピーダンス整合を示す量の測定は、
前記信号源（１２）によって供給される電圧と電流との間の位相の測定、
を含む前記誘導シーリング装置。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載の誘導シーリング装置（１０）であって、前記第２の量は、前記第１の量の２倍である前記誘導シーリング装置。
【請求項１１】
請求項８から１０の何れか１項に記載の誘導シーリング装置（１０）であって、前記可変容量ステージ（２１）の容量は、前記量が前記第１の範囲内にあり、また第３および第４の閾値（ＰＮＳ、ＰＰＳ）によって決められる第２の範囲外にあるとき、前記第１の量だけ修正される前記誘導シーリング装置。
【請求項１２】
ヒートシール用シート状包装材のチューブ（２）から流動食品のシールされたパッケージ（７）を連続的に製造するための包装機（１）であって、前記包装機（１）は、請求項１から１１の何れか１項に記載の誘導シーリング装置（１０）を含む包装機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６ａ】
【図６ｂ】
【図６ｃ】
【図７ａ】
【図７ｂ】
【図７ｃ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６ａ】
【図６ｂ】
【図６ｃ】
【図７ａ】
【図７ｂ】
【図７ｃ】
【公表番号】特表２０１０−５３５６７７（Ｐ２０１０−５３５６７７Ａ）
【公表日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５２０５７３（Ｐ２０１０−５２０５７３）
【出願日】平成２０年８月１３日（２００８．８．１３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００８／０６０６５０
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０２１９７９
【国際公開日】平成２１年２月１９日（２００９．２．１９）
【出願人】（５９１００７４２４）テトラ ラバル ホールデイングス エ フイナンス ソシエテ アノニム (190)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月１３日（２００８．８．１３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００８／０６０６５０
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０２１９７９
【国際公開日】平成２１年２月１９日（２００９．２．１９）
【出願人】（５９１００７４２４）テトラ ラバル ホールデイングス エ フイナンス ソシエテ アノニム (190)
【Ｆターム（参考）】
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