JP2014136586A - 真空包装機及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】作業者が、真空包装機に個別にセットして包装作業を行う真空包装機において、電力ロスが少ない真空包装機が要請されている。
【解決手段】真空チャンバーを備え、前記真空チャンバー内の空気を吸引する真空ポンプを装備し、真空チャンバー内に被包装物の入った包装袋を個別にセットし、前記真空チャンバー内の空気を吸引して非連続的に真空包装する真空包装機において、真空チャンバー内の空気を吸引する必要がある真空包装工程においては真空ポンプの能力を高出力とし、真空チャンバー内の空気を吸引する必要のない工程においては低出力とし、真空包装の包装工程に応じて真空ポンプの出力を同期させる。
【選択図】図６

Description

本発明は、非連続的に包装袋の真空包装作業を行う際に用いられるベルト式真空包装機又はバッチ式真空包装機等の真空包装機及びその制御方法に関する。

真空包装機には、大別して、連続的に被包装物を包装袋に真空包装するロータリー式真空包装装置と、作業者が被包装物の入った包装袋を個別にセットしながら非連続的に操作するベルト式真空包装機又はバッチ式真空包装機等がある。本発明は後者の真空包装機において、電力の消費を抑えることのできる省エネタイプの真空包装機及びその制御方法を提供することを目的とする発明である。

ロータリー式真空包装装置では、連続的に真空包装作業を行うために、真空ポンプのモータを連続回転し、真空ポンプが複数の真空チャンバー内の空気を連続的に吸引しながら運転する必要がある。また、従来のベルト式真空包装機及びバッチ式真空包装機でも、真空包装作業の状態に関係なく、真空ポンプの出力を常に１００％の高出力の状態で駆動していた。

図９は、従来のベルト式真空包装機の側面図である。この図において、１は間欠回転する短い長さの回転ベルト、２は回転ベルト１を回転駆動する駆動ローラ、３は回転ベルト１を介して駆動ローラ２により回転する従動ローラ、４は回転ベルト１の上部に配置された真空チャンバーを構成する蓋体、５は蓋体４を昇降動させるクランク機構を示している。図示していないが、このベルト式真空包装機には、駆動ローラ２により回転ベルト１を回転駆動するベルト駆動用モータや前記クランク機構５を駆動するクランク機構駆動用モータを備えている。

包装袋に被包装物を充填して真空包装するために、回転ベルト１の下流側（図９の回転ベルト１の右側部）の上部に、クランク機構５により昇降動する真空チャンバーの蓋体４が配置され、この蓋体４が下降して回転ベルト１に密着し、蓋体４内に密封空間を作る。

蓋体４と回転ベルト１とからなる真空チャンバーの密封空間は、フレーム６下部に配備された真空ポンプ７に連通しており、同じくフレーム６下部に併設された真空ポンプ駆動用モータ８により駆動され、真空チャンバー内の空気を吸引して包装袋を真空包装する。また、ベルト式真空包装機には、コントロールボックス９が取り付けられている。このコントロールボックス９には、包装機全体をコントロールするメインコントローラが備えられている。

前記回転ベルト１の上面に、角柱状のシール台（図示せず）が回転ベルト１の回転方向に所定間隔を開けて複数本固定されている。これらのシール台は、回転ベルト１の幅方向に配置され、このシール台と対応させて、蓋体４の上部裏面にも上部シール部（図示せず）を備えており、前記シール台と前記上部シール部により袋口をシールするシーラを構成している。

図１０は、従来のベルト式真空包装機で作業を行う際の作業の１工程と真空ポンプ７の作動状態を示した説明図である。この図１０の上段が作業工程を示しており、下段は真空ポンプ駆動用モータ８の運転状況を示している。通常、真空包装作業は、前工程でセットした被包装物の入った包装袋を真空チャンバー内で真空包装している間に、次工程の被包装物の入った包装袋の袋口を回転ベルト上のシール台にセットして待機する。

前工程の包装袋が真空チャンバー内で真空状態になった段階で、真空チャンバー内のシーラにより袋口をシールし、シールした袋口を冷却した後、クランク機構５により蓋体４が持ち上げられて真空チャンバー内を開放した後、回転ベルト１を回転させて前工程の包装袋を搬出シュート１０で受け止めた後、搬出する。

前記回転ベルト１の回転と同時に、セットした次工程の包装袋が蓋体４の下部に至ると、蓋体４が下降して真空チャンバー内を真空にして真空包装を行う。以上のような工程を繰り返して真空包装を行うが、真空ポンプ駆動用モータ８は作業中１００％の状態で駆動し続けている。

図１１は、従来から知られたバッチ式真空包装機の側面図である。バッチ式真空包装機は、作業者により真空チャンバー２２内にセットした包装袋の残留空気を真空ポンプ２１にて吸引し、その後、袋口を真空チャンバー２２内に設けられたシーラ（図示せず）によりシールして冷却した後、真空チャンバー２２の蓋体２２Ａを開放して、包装袋を取り出す。このバッチ式真空包装機は、前記のベルト式真空包装機のように回転ベルト１を備えておらず、個別に真空チャンバー２２に被包装物を充填した包装袋をセットして真空包装を行う。

図１１に示すバッチ式真空包装機は、被包装物の入った包装袋をセットするチャンバー本体２２Ｂと、このチャンバー本体２２Ｂに軸支された蓋体２２Ａとを備え、前記チャンバー本体２２Ｂと蓋体２２Ａとによって真空チャンバー２２を構成している。

前記チャンバー本体２２Ｂには、シーラの一方を構成する角柱状のシール台（図示せず）が配置されている。シーラの他方を構成するシールバー（図示せず）は、前記シール台の上方位置に対応する蓋体２２Ａの上部裏面に設けられている。前記シール台は、チャンバー本体２２Ｂ側に取り付けられた押し上げシリンダー（図示せず）に連結され、押し上げシリンダーの操作により昇降可能となっている。シール台が押し上げシリンダーで押し上げられるとシール台上面がシールバーに押し付けられる。

真空チャンバー２２は、フレーム２３下部に配備された真空ポンプ２１に連通しており、同じくフレーム２３の下部に併設された真空ポンプ駆動用モータ２４により駆動され、真空チャンバー２２内の空気を吸引する。また、バッチ式真空包装機には、コントロールボックス２５が取り付けられている。このコントロールボックス２５には、包装機全体をコントロールするメインコントローラ等が備えられている。

図１２は、従来のバッチ式真空包装機で作業を行う際の作業工程と真空ポンプの作動状態を示した説明図である。この図１２の上段は作業工程を示しており、下段は真空ポンプ駆動用モータ２４の運転状況を示している。通常、真空包装作業は、図１２の上段に示すように、被包装物の入った包装袋をセットして真空チャンバー２２内の真空引きを開始し、十分に包装袋内が真空状態になった段階で、真空チャンバー２２内のシーラで袋口をシールし、シールした袋口を冷却した後、真空チャンバー２２内を開放し、蓋体２２Ａを開いて真空包装を完了した包装袋を取り出して真空包装作業が完了する。このバッチ式真空包装機も真空ポンプ駆動用モータ２４は作業中１００％の状態で駆動し続けている。

特開２００７−１０６４７３号公報 特開２００７−９９３６８号公報

前記のように、従来のベルト式真空包装機及びバッチ式真空包装機は、真空ポンプ駆動用モータを全作業工程において、１００％の高出力の状態で駆動し続ける。しかし、作業者が被包装物の入った包装袋を回転ベルト１や真空チャンバー２２内にセットする間や包装袋内が真空状態になった後、シーラで袋口をシールし、袋口を冷却し、真空チャンバーを開放し、蓋体４，２２Aを開いた後も、駆動モータは１００％の高出力でフル稼働する必要はない。従来のベルト式真空包装機及びバッチ式真空包装機では真空包装作業中の全作業工程において、常に、真空ポンプ駆動用モータ８、２４を高出力で駆動し続けていたために、電力ロスが大きかった。

逆に、電力ロスを小さくするためには、真空ポンプ駆動用モータ８，２４を駆動する必要が無いときは駆動用モータ８，２４をストップすればよいが、ストップ・アンド・ゴーを繰り返すと、駆動用モータに負荷がかかり故障の原因となり好ましくない。

本発明は、ベルト式真空包装機及びバッチ式真空包装機の真空包装作業において、従来に比べて電力ロスが少ない省エネタイプの真空包装機及びその制御方法を提供することを目的とする。

本発明の真空包装機は、真空チャンバーを備え、前記真空チャンバー内の空気を吸引する真空ポンプを装備し、前記真空チャンバー内に被包装物の入った包装袋を個別にセットし、前記真空チャンバー内の空気を吸引して非連続的に真空包装する真空包装機において、真空チャンバー内の空気を吸引する必要がある包装工程においては真空ポンプの能力を高出力とし、必要のない工程においては低出力とする、真空包装の包装工程に応じて真空ポンプの出力を同期させる、ことを特徴とする。

また、本発明のベルト式真空包装機の制御方法は、真空チャンバーを備え、前記真空チャンバー内の空気を吸引する真空ポンプを装備し、回転ベルトの回転搬送により真空チャンバー内に被包装物の入った包装袋をセットし、前記真空チャンバー内の空気を吸引して非連続的に真空包装するベルト式真空包装機の制御方法において、真空チャンバーの蓋体の開から蓋体が完全に閉まる閉までの時間から、真空ポンプの立ち上がり時間を差し引いた経過時をポンプ能力の低出力から高出力への切り替わり時とし、真空チャンバーの真空引きの予め定めた経過時を、高出力から低出力への切り替わり時とする、ことを特徴とする。

また、本発明のバッチ式真空包装機の制御方法は、真空チャンバーを備え、前記真空チャンバー内の空気を吸引する真空ポンプを装備し、作業者により真空チャンバー内に被包装物の入った包装袋をセットし、前記真空チャンバー内の空気を吸引して非連続的に真空包装するバッチ式真空包装機の制御方法において、包装袋セット作業が完了して真空チャンバーの蓋体を閉じる段階で、ポンプ能力の低出力から高出力への切り替え、そして、タイマーがカウントを開始し、予め定めた真空引きのタイムを計測し、タイムが完了すると、ポンプ能力を高出力から低出力に切り替える、ことを特徴とする。

本発明の真空包装機及びその制御方法は、真空包装機の真空包装作業において、従来に比べて電力ロスが少ない。

本発明の真空包装機の電源コントロール回路の一例を示した回路図 本発明の真空包装機のゲートドライブ回路の回路図 本発明の真空包装機のクロック回路を使ったＰＷＭ信号発生回路 ＰＷＭ信号発生回路によって発生する波形図 変調ＰＷＭの発生を示す波形図 ベルト式真空包装機の作業工程と真空包装機のポンプ能力の説明図 バッチ式真空包装機の作業工程と真空ポンプの作動状態の説明図 本発明の真空包装機の電源コントロール回路の他の例を示した回路図 ベルト式真空包装機の側面図 従来のベルト式真空包装機の作業工程と真空包装機のポンプ能力の説明図 バッチ式真空包装機の側面図 従来のバッチ式真空包装機の作業工程と真空包装機のポンプ能力の説明図

以下において、図面を用いて本発明を応用した真空包装機及びその制御方法について説明する。なお、本発明のベルト式真空包装機及びバッチ式真空包装機の機械的構成は、図９及び図１１に示した構成と同じであって、前記「背景技術」で説明した内容と重複するので、包装機自体の構成の説明は省略し、必要に応じてこれらの図面の符号を援用しながら電源コントロール部等とその作用について説明する。

一般的に、矩形波ＰＷＭ方式の電源回路は、三相交流電源からの電流をコンバータの三相全波整流回路により全波整流し、この全波整流した一定電圧をインバータにより周波数を変えると同時に高周波のチョッピングを行って平均電圧を変え、真空ポンプ駆動用モータの電力として、時系列な働きに応じて高出力と低出力の電力に切り替えながら駆動用モータに電力を供給する。なお、ＰＷＭ方式は駆動モータの騒音、振動が大きいが、周波数変化に対する電圧変化の応答遅れが少なく、高応答特性が得られる。

前記矩形波ＰＷＭ方式と基本原理は同じであるが、チョッピングパルスを等間隔ではなく両端が薄く中央を厚くして等価的に出力電圧波形が正弦波となるように工夫した等価正弦波ＰＷＭ方式を用いてもよい。その他、ＰＷＭ方式以外にＰＡＭ（Pulse Amplitude Modulation）方式についても簡単に後述する。

図１は本発明の真空包装機の電源コントロール部の一例を示した回路図であって、ベルト式真空包装機とバッチ式真空包装機に用いることができる。この図１において、左側は三相交流電源を示し、中央は真空包装機のコントロールボックス９，２５内の電源コントロール部を示し、右側は真空ポンプ７，２１の駆動用モータ８，２４の巻き線と真空チャンバーの状態を検出する検知素子３１を示している。以下において、これらの構成に関し順次説明する。

本発明の真空ポンプは、三相交流電源３２により駆動される。三相交流電源３２を用いるのは、単相交流電源に比べて電力のバランスが取れ、バランスを取る為の回路や機構を要せず電源設備の容積を小さくできるためである。三相交流は、ａ相、ｂ相、ｃ相の３つの相からなり、それぞれの相の相電圧を、Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃの記号で表し、相電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃの間には１２０度ずつ位相差がある。

前記三相交流電源３２は、直列２個のダイオードを３列並列に配置し、三相全波整流回路を構成する計６個のダイオードＤ１〜Ｄ６により全波整流される。三相交流Ｖａ相は直列のダイオードＤ１とＤ２間に接続され、Ｖｂ相は直列のダイオードＤ３とＤ４間に接続され、Ｖｃ相は直列のダイオードＤ５とＤ６間に接続されている。なお、図１では三相全波整流回路を示すが、三相半波整流回路であってもよい。

図１の回路図から明らかなように、三相全波整流回路３３は、最も相電圧の高い相から電流が流れ込んで、最も相電圧の低い相から電流が流れ出る。したがって、出力電圧Ｖｏｕｔは３つの線間電圧の最大絶対値と等しくなる。なお、前記全波整流回路には、平滑コンデンサＣ１が並列に接合され、この平滑コンデンサＣ１の効果で出力電圧Ｖｏｕｔのリップル電圧が減少する。

三相交流電源３２は、前記平滑コンデンサ付の三相全波整流回路３３により、平滑な直流電流に変換され、モータ駆動回路（バイポーラ駆動回路）３４側に入力される。前記モータ駆動回路３４は、６つの半導体素子Ｔｒ１−Ｔｒ６を用いて駆動用モータ８，２４を駆動する回路であって、直列２個のＮＰＮ型バイポーラトランジスタを３列平行に配置すると共に、各バイポーラトランジスタに対して駆動用モータ８，２４のモータ巻線ＬＵ、ＬＶ、ＬＷからの逆起電力を抑制するダイオードを並列に接続している。図１に示したモータ巻線ＬＵ、ＬＶ、ＬＷのパターンは、１２０°間隔に配置されたスター結線であるが、デルタ結線であってもよい。図１のスター結線は、モータ巻線ＬＵ、ＬＶ、ＬＷを中心点でひとまとめにし、モータ巻線ＬＵの他端は半導体素子Ｔｒ１―Ｔｒ２間のU相に接合し、モータ巻線ＬＶの他端は半導体素子Ｔｒ３―Ｔｒ４間のV相に接合し、モータ巻線ＬＷの他端は半導体素子Ｔｒ５―Ｔｒ６間のW相にそれぞれ接合している。

モータ駆動回路３４の各モータ巻線ＬＵ、ＬＶ、ＬＷへの通電は、電気角６０°ごとに変化し、U相、V相、W相の順に循環あるいは逆循環に通電される。スター結線の場合は、３相（U相、V相、W相）のモータ巻線（ＬＵ、ＬＶ、ＬＷ）の、いずれか２つのモータ巻線、例えば、U相ではモータ巻線ＬＵ、ＬＶに同時に通電される。

次に、モータ駆動回路３４のトランジスタＴｒ１−Ｔｒ６を制御するためのゲートドライブ回路３５について説明する。図１に示すように、モータ巻線ＬＵ、ＬＶ、ＬＷに対応させて１２０°間隔で位置検出素子３６が配置されている。この位置検出素子３６は、磁力によって出力電圧が変化するホール素子が使用されている。図２に示すように、この位置検出素子３６からの出力は位置検出回路３７に入力される。位置検出回路３７では、位置検出素子３６からの出力が小さいので、増幅するかコンパレータ（図示せず）を用いてスイッチング出力に変換している。

位置検出回路３７からの出力はロジック回路３８に入力される。ロジック回路３８は、３個の並列に配置されたＮＯＴ回路３８Ａと、６個の並列に配置されたＡＮＤ回路３８Ｂとから構成され、位置検出回路３７からの信号を受け、駆動用モータ８，２４のロータの位置検出を行い、モータ巻線ＬＵ、ＬＶ、ＬＷの励磁順序を決定する。そして、ロジック回路３８のモータドライブ信号はＰＷＭ信号発生回路３９に入力される。

次に、ＰＷＭ信号発生回路３９について説明する。ＰＷＭ信号発生回路３９の原理は、オペアンプによるＰＷＭ信号発生回路と、クロック回路を使ったＰＷＭ信号発生回路があるが、図３はクロック回路３９Ａを使ったＰＷＭ信号発生回路３９を示している。ただし、ＰＷＭ信号発生回路３９はオペアンプでもクロック回路の何れを用いたものであってもよい。

図３のクロック回路３９Ａは、タイマー用ＩＣを使用している。発信周波数は抵抗Ｒａ、Ｒｂの値と、コンデンサＣａの値によって決定される。ロジック回路３８のＡＮＤ回路３８Ｂからの信号は、クロック回路３９Ａと後述する積分回路３９Ｂの間に配されたスイッチング素子ＴＲ１のベースに入力される。このスイッチング素子ＴＲ１により、クロック回路３９Ａから連続的に発生する図５（Ａ）の方形波（ＰＷＭ波）を、ロジック回路３８により生成した図５（Ｂ）のモータドライブ信号と合成して、図５の（Ｃ）の合成ＰＷＭ波に変換することができる。

前記のように、ロジック回路３８のモータドライブ信号にクロック回路３９Ａで発生しＰＷＭ波を乗せた合成ＰＷＭ波を積分回路３９Ｂで三角波に変換する。この積分回路３９Ｂにはオペアンプ３９ｂが使用されている。前記クロック回路３９Ａの出力端子とオペアンプ３９ｂのマイナス入力端子とは、抵抗Ｒｃを介して繋がっており、この抵抗Ｒｃの値により、三角波の振幅を変えることができる。さらに、オペアンプ３９ｂのマイナス入力端子と出力端子の間に、抵抗ＲｆとコンデンサＣｂが並列に接続されている。このコンデンサＣｂの値によっても三角波の振幅を変えることができる。抵抗Ｒｆは出力が徐々にドリフトするのを防止する。オペアンプ３９ｂのプラス入力端子にはＲｄとＲｅの分圧抵抗ＲｄとＲｅが接続している。この分圧抵抗ＲｄとＲｅの抵抗比を変えると、三角波の中心電圧が上下する。

オペアンプ３９ｂの出力端子とコンパレータ３９Ｃのプラス入力端子とが接続し、オペアンプ３９ｂで発生した三角波が入力される。ベルト式真空包装機では、コンパレータ３９Ｃのマイナス入力端子に、メインコントローラ２６から発する、真空チャンバーの蓋体４の開閉を制御する信号を基にして割り出された指令電圧（後述する指令電圧ＶＬ，ＶＨ）が入力される。

これに対して、バッチ式の真空包装機の場合は、作業者により蓋体が開閉されるので、前記信号に変えて蓋体の開閉を検知する検知素子（例えば、開閉検知スイッチ）３１からの信号を基にして割り出された指令電圧ＶＬ，ＶＨが入力される。コンパレータ３９Ｃはオペアンプ３９ｂの出力端子からの三角波とメインコントローラ２６からの指令電圧ＶＬ，ＶＨとを比較し、図５（Ｄ）に示すような変調ＰＷＭ波を出力する。この変調ＰＷＭ波を、図２に示すベース駆動回路４０により、モータ駆動回路３４を作動させるための信号に変換し、モータ駆動回路３４のトランジスタＴｒ１−Ｔｒ６のベースに入力する。

図４は、ＰＷＭ信号発生回路３９よって発生する変調ＰＷＭ波の生成を示したものである。この図４の下層がオペアンプ３９ｂで発生させた三角波５０であり、上層はコンパレータ３９Ｃで、三角波５０と指令電圧ＶＨ，ＶＬとを比較して出力された変調ＰＷＭ波５１である。

コンパレータ３９Ｃに、三角波５０と指令電圧ＶＨが入力されると、両者が比較され、三角波５０と指令電圧ＶＨとの交点の幅が狭いので、幅の狭い変調ＰＷＭ波５１aが発生する。この幅の狭い変調ＰＷＭ波５１aをモータ駆動回路３４に入力すると、幅の割合だけ駆動用モータ８、２４のモータ巻線ＬＵ、ＬＶ、ＬＷに電流が流れるので、真空ポンプ７、２１の出力は低出力となり、駆動用モータ８、２４に流れる電力も小さくなって、その分、省エネとなる。

逆に、指令電圧がＶＬのように低くなると、指令電圧ＶＬと三角波５０との交点の幅は右側のように広くなり、前記とは逆に変調ＰＷＭ波５１ｂの幅は広くなって、駆動用モータ８、２４のモータ巻線ＬＵ、ＬＶ、ＬＷに流れる電力は大きくなり、真空ポンプ７、２１の出力は高出力となる。

さらに、図６を用いてベルト式真空包装機の作業工程と真空包装機のポンプ能力について説明する。図６の最下段に記載したＶＨ及びＶＬは、前記図４のメインコントローラ２６から出力される指令電圧であり、ＶＨは、真空ポンプ７の駆動用モータ８を低出力で駆動する場合の指令電圧であり、ＶＬは、真空チャンバーの蓋体４内を真空引きするために、真空ポンプ７の出力を高出力で駆動するための指令電圧である。

図６に示すように、ＶＨからＶＬへの切り替わりは、真空チャンバーの蓋体４が完全に閉じられる少し前に設定されており、ポンプ能力は５０％から１３０％に増加する。ＶＨからＶＬへの切り替わりは、メインコントローラ２６から蓋体（開）の信号が発せられた時を基点とするか、蓋体（閉）の信号を基点とし、この何れかの基点から後述する所定の時間が経過した時に、ＶＨからＶＬへの切り替わりを実施する。

例えば、メインコントローラ２６から蓋体（開）の信号が発せられてから、コンベア駆動用モータ（図示せず）を駆動して回転ベルト１を回転して先の工程で真空包装した包装袋を搬出し、前記回転ベルト１の回転と同時に、次にセットした次工程の包装袋が蓋体４の下部に至ると、蓋体４が完全に下降して真空引きする準備が完了する。これらの一連の動作時間は経験則に基づいて算出できるので、真空チャンバーの蓋体（開）の信号が発せられてから、蓋体が完全に閉まるまでの経験則に基づく時間から、真空ポンプが１３０％の能力を発揮するまでの立ち上がり時間を差し引いた経過時をＶＨからＶＬへの切り替わり時とする。

蓋体（閉）を基準とする場合は、蓋体（閉）の信号が発せられてから、蓋体が完全に閉まるまでの時間から、真空ポンプが能力を発揮するまでの立ち上がり時間を差し引いた経過時をＶＨからＶＬへの切り替わり時とする。

なお、ポンプ能力１３０％、５０％と言うのは、電源周波数が５０Ｈｚの時のポンプ能力を基準の１００％として、ＰＷＭ信号発生回路３９による８０Ｈｚ程度まで周波数を上げた場合のポンプ能力を示したものである。もちろん、１３０％、５０％という数字は１０％程度の幅を持たせてもよい。また、前記経験則に基づく時間は固定的なものとせず、所定幅で変更できるようにしてもよい。

メインコントローラ２６からＰＷＭ信号発生回路３９にＶＬの指令電圧が発せられ、従来に比べて１３０％の高出力のポンプ能力で真空ポンプ７を起動し、蓋体４内および包装袋内の残留空気を真空チャンバー外に排気する。その間、作業者は次の工程の被包装物が入った包装袋を回転ベルト１のセット位置（図９の左部）上にセットする。

メインコントローラ２６には、真空引きのタイムが予め定められており、例えば、ＶＨからＶＬへの切り替わり時又は蓋体２２Ａが完全に閉じた時から、そのタイムを計測し、そのタイムが経過すると、メインコントローラ２６はＰＷＭ信号発生回路３９にＶＬからＶＨに指令電圧を切り替えるので、真空ポンプ７は５０％の低出力の駆動に切り替わる。なお、前記では予め定めた真空引きのタイムが完了すると、メインコントローラ２６が指令電圧をＶＬからＶＨに切り替えたが、ＶＬからＶＨの指令電圧の切り替えを真空チャンバー２２に備えた前記真空ゲージが所定圧（基準値）になった時にメインコントローラ２６によって指令電圧を切り替えるようにしてもよい。

ＶＬからＶＨへの切り替わりは、真空チャンバーの蓋体４内の真空引きが完了し、シーラにより袋口のシールを開始する時でもある。真空ポンプ７の駆動用モータ８を停止せずに、真空ポンプ７の能力を５０％とするのは、駆動用モータ８の停止と稼働のストップ・アンド・ゴーを繰り返すと稼働時は負荷がかかりすぎるので、故障の原因となるためである。

前記のように、真空引きが完了してＶＨの指令電圧が発せられると、真空チャンバー内の包装袋の袋口をシール台と上部シール部とからなるシーラによって挟持する。そして、上部シール部の発熱体により袋口を加熱し、袋口をシール（熱封止）する。シール完了後、冷却工程および真空開放工程を経て、蓋体４を開く信号がメインコントローラ２６から発せられ、蓋体４を開いてワンサイクルの真空包装工程が終了する。

次に、図７を用いてバッチ式真空包装機の作業工程と真空包装機のポンプ能力について説明する。作業者は、真空チャンバー２２の蓋体２２Ａを開いて、真空包装が完了した先の工程の包装袋を取り出し、次の包装袋を真空チャンバー２２内にセットする。包装袋セット作業が完了して、作業者が蓋体２２Ａを閉め始めるか、閉まる途中、又は完全に閉まる何れかの段階で、メインコントローラ２６からＶＬの指令電圧を出力してＰＷＭ信号発生回路３９に入力されるので、ポンプ能力は１３０％の状態となる。なお、真空引きのスタートボタン（図示せず）を設け、このスタートボタンを押すことによって蓋体２２Ａが自動的に閉まる構成とし、前記スタートボタンを押すと、メインコントローラ２６からＶＬの指令電圧が出力するようにしてもよい。何れにしろ、前記のように蓋体２２Ａを閉じる段階で、真空チャンバー２２の蓋体２２Ａの状態を検知する検知素子３１や前記スタートボタンからの信号がメインコントローラ２６に発せられ、メインコントローラ２６からＶＬの指令電圧をＰＷＭ信号発生回路３９へ出力し、ＶＨからＶＬに切り替える。

蓋体２２Ａを閉じる段階、例えば、蓋体２２Ａが完全に閉まる時から、メインコントローラ２６のタイマーがカウントを開始し、予め定めた真空引きのタイムを計測する。真空引きのタイムが完了すると、メインコントローラ２６が指令電圧をＶＬからＶＨに切り替えるので、真空ポンプは５０％の低出力の駆動に切り替わる。なお、ＶＬの指令電圧が発せられている間の高出力の真空チャンバー２２内の真空到達度は蓋体２２Ａに取り付けた真空ゲージにより確認できる。包装袋内の真空到達度は真空チャンバー２２内の真空到達度とほぼ同じになる。

前記のように、真空引きが完了してＶＨの指令電圧が発せられると、真空チャンバー本体２２Ｂに取り付けた押し上げシリンダーを伸長させてシール台（共に図示せず）が上昇し、包装袋の袋口を前記シール台とシールバーとによって挟持する。そして、シールバー先端の発熱体により加熱し、包装袋の袋口をシール（熱封止）する。シール完了後、冷却工程および真空開放工程を経て、シール台を元の位置に下降させる。その後、作業者が蓋体２２Ａを開くか、自動的に蓋体２２Ａが開いて、シール済みの包装袋を取り出し、ワンサイクルの真空包装作業が終了する。

なお、前記実施例では、蓋体２２Ａを閉じる段階、例えば、蓋体２２Ａが完全に閉まる時、メインコントローラ２６のタイマーがカウントを開始し、予め定めた真空引きのタイムが完了すると、メインコントローラ２６が指令電圧をＶＬからＶＨに切り替えたが、ＶＬからＶＨの指令電圧の切り替えを真空チャンバー２２に備えた前記真空ゲージが所定圧（基準値）になった時にメインコントローラ２６によって指令電圧を切り替えるようにしてもよい。

前記実施例では、図１のＰＷＭ制御トランジスタ・インバータ回路に基づいて、真空包装機の真空ポンプ７，２１をＰＷＭ制御する実施例を説明したが、本発明では、図８に示すＰＡＭ制御トランジスタ・インバータ回路により、前記ベルト式真空包装機及びバッチ式真空包装機の真空ポンプ７，２１を制御する例を説明する。

このＰＡＭ制御トランジスタ・インバータ回路は、前記ＰＷＭ制御トランジスタ・インバータ回路と異なり、三相全波整流回路３３の右隣に降圧チョッパ回路６０を備えている。降圧チョッパ回路６０は、既に公知の回路であるので、詳細な説明は省略するが、一種のスイッチング・レギュレータで、三相全波整流回路３３で平滑化された直流電圧に直列にパワートランジスタＴＲを接続し、このパワートランジスタＴＲのＯＮ−ＯＦＦにより電圧制御する回路である。パワートランジスタＴＲのチョッピング周波数は数ｋＨｚ〜２０ｋＨｚから選ばれる。平滑コンデンサＣ２は、負荷電圧をＶ_０レベルの直流に保つ働きをする。ダイオードＤ７は、パワートランジスタＴＲがＯＦＦの時に、Ｃ２の電流が還流する。

この降圧チョッパ回路６０は、パワートランジスタＴＲのデューティ比を変えることにより、下記式のように出力電圧を可変することができる。
Ｖ_{ＤＣ（０）}＝Ｖ_{ＤＣ（Ｉ）}×ｔ_１/Ｔ
ただし、Ｖ_{ＤＣ（０）}：出力電圧、ｔ_１：パワートランジスタＴＲのＯＮ時間、Ｔ：チョッピング周期

従って、前記の図６及び図７で示した駆動用モータ８，２４が低出力の時は、低電圧とし、高出力の時は高電圧とする。この高電圧と低電圧の切り替えはメインコントローラ６１が行うが、駆動用モータ８，２４が高出力を要するか低出力を要するかの判断は前記ＰＷＭ制御と同じであるので、省略する。

メインコントローラ６１の制御信号は、高周波発生回路６２に入力される。この高周波発生回路６２は、図３に示すＰＷＭ発生回路を用い、ＰＷＭ信号発生回路３９のコンパレータ３９Ｃに、メインコントローラ６１からの制御信号を入力し、デューティ比を変えたＰＷＭ出力を発生させ、図８のパワートランジスタＴＲのベースに入力する。

ゲートドライブ回路６３は、図２のゲートドライブ回路と相違してＰＷＭ信号発生回路３９を必要としないので、位置検出回路３７、ロジック回路３８、ベース駆動回路４０から構成されている。このゲートドライブ回路６３の基本的な動作は同じであるので、詳細は省略する。

このＰＡＭ制御トランジスタ・インバータ回路を用いた真空包装機も、必要なときだけ電圧を上げ、必要でない時は電圧を下げて駆動用モータを駆動するので、真空包装機の省エネを達成することができる。

本発明は、作業者が個別に真空包装機に包装袋を非連続的にセットして真空包装を行う際に、無駄な電力を抑えることができる真空包装機に応用できる。

４ 蓋体
７ 真空ポンプ
８ 駆動用モータ
２１ 真空ポンプ
２２ 真空チャンバー
２２Ａ 蓋体
２４ 駆動用モータ
２６ メインコントローラ
３０ 電源コントロール部
３２ 三相交流電源
３３ 三相全波整流回路
３９ ＰＷＭ信号発生回路
３４ モータ駆動回路
３５ ゲートドライブ回路
３８ ロジック回路
６０ 降圧チョッパ回路
６１ メインコントローラ
６２ 高周波発生回路
６３ ゲートドライブ回路

Claims (7)

1. 真空チャンバーを備え、前記真空チャンバー内の空気を吸引する真空ポンプを装備し、前記真空チャンバー内に被包装物の入った包装袋を個別にセットし、前記真空チャンバー内の空気を吸引して非連続的に真空包装する真空包装機において、
   真空チャンバー内の空気を吸引する必要がある包装工程においては真空ポンプの能力を高出力とし、必要のない工程においては低出力とする、真空包装の包装工程に応じて真空ポンプの出力を同期させる、
   ことを特徴とする真空包装機。
2. 真空ポンプの高出力、低出力の切り替えのために、真空ポンプの電源コントロール部にＰＷＭ制御を行うＰＷＭ制御トランジスタ・インバータ回路か、ＰＡＭ制御を行うＰＡＭ制御トランジスタ・インバータ回路の何れかを備えた、請求項１に記載の真空包装機。
3. 真空ポンプの能力の高出力への切り替えは、真空チャンバーの蓋体の開又は閉時を基準とする、請求項１又は請求項２に記載の真空包装機。
4. 真空チャンバーを備え、前記真空チャンバー内の空気を吸引する真空ポンプを装備し、回転ベルトの回転搬送により真空チャンバー内に被包装物の入った包装袋をセットし、前記真空チャンバー内の空気を吸引して非連続的に真空包装するベルト式真空包装機の制御方法において、
   真空チャンバーの蓋体の開から閉までの時間から、真空ポンプの立ち上がり時間を差し引いた経過時をポンプ能力の低出力から高出力への切り替わり時とし、
   真空チャンバーの真空引きの予め定めた経過時を、高出力から低出力への切り替わり時とする、ベルト式真空包装機の制御方法。
5. ポンプ能力の低出力から高出力への切り替わりは、蓋体の閉を基準とし、蓋体の閉信号から蓋体が完全に閉まるまでの時間から、真空ポンプの立ち上がり時間を差し引いた経過時をポンプ能力の低出力から高出力への切り替わり時とする、
   ことを特徴とする請求項４に記載のベルト式真空包装機の制御方法。
6. 真空チャンバーを備え、前記真空チャンバー内の空気を吸引する真空ポンプを装備し、作業者により真空チャンバー内に被包装物の入った包装袋をセットし、前記真空チャンバー内の空気を吸引して非連続的に真空包装するバッチ式真空包装機の制御方法において、
   包装袋セット作業が完了して真空チャンバーの蓋体を閉じる段階で、ポンプ能力の低出力から高出力への切り替え、そして、タイマーがカウントを開始し、予め定めた真空引きのタイムを計測し、タイムが完了すると、ポンプ能力を高出力から低出力に切り替えるバッチ式真空包装機の制御方法。
7. 前記蓋体が閉じて真空チャンバー内が真空状態となり、真空チャンバーの真空圧が基準値となった段階で真空ポンプの能力を高出力から低出力に切り替える請求項４又は請求項６に記載のバッチ式真空包装機の制御方法。

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