JPH0225326B2 - - Google Patents

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JPH0225326B2
JPH0225326B2 JP14886980A JP14886980A JPH0225326B2 JP H0225326 B2 JPH0225326 B2 JP H0225326B2 JP 14886980 A JP14886980 A JP 14886980A JP 14886980 A JP14886980 A JP 14886980A JP H0225326 B2 JPH0225326 B2 JP H0225326B2
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JP
Japan
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winding
sealing
thermoplastic packaging
windings
core
Prior art date
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JP14886980A
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English (en)
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Hozuna Rasuzuro
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Original Assignee
Tetra Pak International AB
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Publication date
Application filed by Tetra Pak International AB filed Critical Tetra Pak International AB
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Publication of JPH0225326B2 publication Critical patent/JPH0225326B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、高周波磁界の助けで包装材料のシー
ルを行う装置に係り、とりわけ該装置は、DC付
勢の発振器と、該発振器の発振器巻線に適合する
凹所を有するフエライト製コアから成る密封用ジ
ヨー（顎状体）とを備えている。
従来技術および発明が解決しようとする課題 包装の技法では、その密封は、熱可塑性層、例
えば、ポリエチレンから成るか、またはポリエチ
レンを有する包装材料が、同様な材料の層に密封
接合され、このとき、これ等の層が、所望の密封
領域内で相互に向つて一体に押圧されると同時に
加熱され、したがつて耐久性の機械的に丈夫な液
密密封継手を形成する如く溶融されて一体に接合
される態様で実施されることが多い。
包装材料が導電性層、例えば、アルミニウム箔
の層をも有する積層から成り、アルミニウム箔が
前記熱可塑性密封層に隣接して位置する場合に
は、シール領域での熱可塑性材料の加熱は、いわ
ゆる高周波加熱法で尽速かつ効果的に実施可能で
ある。これは、高周波の磁界が、特別に配置され
るコイルすなわち巻線の助けによつて発生され、
該コイルの外観は所望の密封領域に対応してお
り、該コイルは前記積層体に適用されるものであ
る。コイルが強い高周波磁界を送る際、いわゆる
渦流が包装材料の導電性層に誘起され、該層が磁
界に晒される箇所で局部的に加熱される。導電性
層が熱可塑性密封層に相接して配置されているた
め、導電性層で発生する熱が熱可塑性層に伝導伝
達され、熱可塑性層は密封温度に加熱される。
包装材料が導電性材料、例えばアルミニウム箔
を有する場合に、高周波磁界の助けで密封を達成
するこの方法は非常に効果的かつ迅速で、しかも
非常に耐久的な密封継手が得られることが実証さ
れた。
斯かる公知の密封装置では、密封材を押圧する
ための密封用押圧ジヨー（顎状体）が、前記高周
波磁界を発生するためのコイルを備えている。こ
の装置の有する一つの欠点は、通常の場合電子管
を装備する相対的に高価で、しかも多量のエネル
ギを必要とする高周波発生器を、現時点で必要と
していることである。コイルは高周波発生器に接
続されるが、該接続は、供給される電気エネルギ
が高周波（約１〜2MHz）であるが故に厄介であ
り、相当な熱損失が接続導線に生じる。大抵の場
合には、高周波発生器に供給されるエネルギの僅
かに約10％が密封のために利用されるに過ぎない
ことが算出されており、既述の如く、大きな熱損
失が伝達用のケーブル（接続ケーブル）に生じ
る。
公知の密封装置の他の欠点は、密封用押圧ジヨ
ーと高周波発生器とを可撓性の連結手段（接続ケ
ーブル）によつて連結しなければならないことに
起因する。例えば、自動包装機における密封用押
圧ジヨーは絶えず動かされており、そのため電気
エネルギを供給するための接続手段は、包装機が
作動している間、絶えず折曲され、動かされるこ
とになる。かくて、接続手段に常時ストレス（応
力）が生じ、該接続手段に破断の危険性を孕んだ
疲労を惹起する。
故に、従来装置の基本的欠点は、密封装置が、
二つの分離した部分（すなわち高周波発生器、お
よび可撓性かつ可動な接続手段を備えた密封用コ
イル）で作られていることである。密封用コイル
に供給される電気エネルギが高周波であるが故
に、普通の電気ケーブルを導電接続用として用い
ることはできない。その理由は、スキン効果（表
皮効果）により高周波電流が電導線の表面に沿つ
て流れるからである。このことは、導電ケーブル
およびこれを覆う部材が断面に比して大きな表面
を持たねばならないことを意味している。
本発明は斯かる技術的背景の下に創案されたも
のであり、従来装置の有する前記欠点を排除し、
高周波発生器を可動な密封用ジヨー装置に合体可
能とし、低電圧直流（DC）電源の使用の下で装
置に対する電気エネルギの供給を標準電気ケーブ
ルをもつて行い、さらには装置製作経費の低廉化
を計ることをその主目的とする。
課題を達成するための手段 この目的は、導電性材料層を有する熱可塑性包
装材料を密封するための装置であつて、密封用作
業平面を規定する表面で終る中央リム、および該
中央リムの両側または周囲に存し密封用作業平面
へ向かつて開放された凹所を有する断面Ｅ字形部
分を備えた磁気誘導性材料製コアと、DC電源に
接続される並列発振器の振動回路の一部を形成し
相互に誘導的に連結される第１の巻線および第２
の巻線、および第１の巻線に並列接続されたコン
デンサとを包含し、両巻線が、密封用作業平面に
近く凹所内に位置して中央リムを包囲してなる装
置を提供することによつて達成される。
以下、本発明の実施例を図面を引用しながら説
明する。
実施例 本発明の一層良好な理解のため、電気的な振動
回路が、最初に第１図（回路図）の助けで説明さ
れ、次に密封装置の実際の構成が説明される。
第１図に示される並列発振器の振動回路は、相
互に誘導的に結合される二つのコイルすなわち巻
線Ｌ１，Ｌ２から成る発振器回路を備えている。
巻線Ｌ１，Ｌ２の中心点１，２は抵抗器Ｒを介し
相互に結合され、抵抗器Ｒの大きさは重要ではな
いが、約５オームの大きさにしてもよい。巻線Ｌ
１の両端点１０，１１は、この場合、対をなして
並列に接続される二つのトランジスタ（TIP35
（テクサス製品））から成るトランジスタＴ１，Ｔ
２のコレクタ端子１２，１３に接続され、一方巻
線Ｌ２の両端点１４，１５は、トランジスタＴ
１，Ｔ２のベース端子１６，１７に接続されてい
る。トランジスタＴ１，Ｔ２のエミツタ端子１
８，１９は結合点３で一体に接続され、該結合点
はDC電源Ｂの負極にも接続される。さらにコン
デンサＣは、発振器の振動周波数を定める如く巻
線Ｌ１の両端点１０，１１にまたがつて接続さ
れ、巻線Ｌ１の中心点１は、遮断器Ｓを介して
DC電源Ｂの正極に接続される。DC電源の電圧
は、巻線Ｌ１を流れることが所望される電流に留
意して、したがつてシール装置が有することを所
望する加熱作用に留意して選定される。DC電源
Ｂの電圧が上昇するとき、これは巻線Ｌ１を通る
電流の増大、したがつて発生される磁界強さの増
大をも意味する。
振動回路の作用は以下の通りである。
遮断器Ｓが閉じるとき、二つのトランジスタＴ
１，Ｔ２のベース端子１６，１７は、DC電源Ｂ
の正極電圧、すなわちこの場合には＋30Vに対応
する電圧を閉じた瞬間に受取る。トランジスタＴ
１，Ｔ２は、正のベース電圧で導電性であるた
め、一方または他方のトランジスタが導電状態に
なり、すなわち点１２，１８間のコレクタ抵抗が
減少する。トランジスタＴ１が遮断器Ｓの閉成の
際に最初に反作用すると仮定すれば、すなわちそ
のコレクタ抵抗がトランジスタＴ２におけるより
も一層急速に低減すると仮定すれば、電流はDC
電源ＢからコイルＬ１の上部を経て点１２，１８
間でトランジスタＴ１を通り、次に結合点３を経
てDC電源Ｂに戻るように流れる。トランジスタ
Ｔ１を通るこの電流は、Jcないしコレクタ電流と
表示され、もちろん、付勢電源Ｂの電圧および固
有抵抗と、巻線Ｌ１との抵抗とに依存する。この
場合、コレクタ電流は10Aと20Aとの間であり、
所望の電流を受ける際、包含される構成要素は問
題の電流に対して好適な大きさのものであること
が保証されねばならず、すなわちトランジスタが
10Aから20Aまでの電流負荷に耐えねばならず、
巻線Ｌ１は該負荷を許容する如く充分に太い巻回
用線をもつて巻かれねばならない。
点１，１０間の巻線Ｌ１の上部を通る大きな電
流は巻線Ｌ２に逆向きの電流を誘起し、このこと
はトランジスタＴ１のベース端子１６が負の電位
を受け、一方トランジスタＴ２のベース端子１７
が正の電位を得ることを意味し、次に、このこと
はトランジスタＴ１の電流通路が瞬間的に増大す
る点１２，１８間のコレクタ抵抗によつて遮断さ
れ、一方トランジスタＴ２の点１３，１９間のコ
レクタ抵抗がほとんど無視可能な値に瞬間的に低
下することを意味する。これが生じると、大きい
コレクタ電流は巻線Ｌ１の下部を経てトランジス
タＴ２を流通し、もつて巻線Ｌ２に電圧を誘起
し、これは点１３，１９間のコレクタ抵抗が増大
するため、トランジスタＴ２を遮断ないし閉塞す
ると同時に、点１２，１８間のコレクタ抵抗が無
視可能な値に再度低減するため、トランジスタＴ
１を開放する。
この様にして、トランジスタＴ１，Ｔ２は、導
電に対して変化し、大きい電流（この場合には、
10Aから20A）は、巻線Ｌ１の点１，１０間、ま
たは同一の巻線の点１，１１間のいづれかを流れ
る。これは、巻線Ｌ１によつて交互磁界を生じさ
せ、該磁界の大きさは巻線の巻き数と巻線を流れ
る電流のアンペア数とに依存する。振動する磁界
の周波数は、一方では巻線Ｌ１のインダクタンス
で定められ、他方では回路の一部を形成するコン
デンサＣで定められ、コンデンサＣはトランジス
タＴ１，Ｔ２が導電性になるのと同一のリズムで
充、放電される。巻線Ｌ１に並列に接続されるコ
ンデンサＣにより、一定の共振周波数を有する所
謂並列共振回路が形成され、第１図に示す回路へ
の電源Ｂの接続の際、振動周波数は、実際の共振
周波数にそれ自体を自動的に調節する。コンデン
サＣの容量の大きい値では、コンデンサの充電お
よび放電の過程は、長い時間を要し、したがつて
共振周波数は減少し、一方、小さい容量を有する
コンデンサＣが選定されれば、同様な態様で共振
周波数は増加する。本例では、約50〜60KHzの共
振器周波数が使用され、例えば30〜40KHzの著し
く低減化された周波数でも良好な密封結果を得る
ことが可能である。
本発明装置の利点は、巻線Ｌ１，Ｌ２が、下記
で詳細に説明される密封用ジヨーの一体の部分
（全体の中の一部分の意味）として包含され、回
路の部分（全体の中の一部分の意味）を形成する
残りの構成要素、すなわちトランジスタＴ１，Ｔ
２と、コンデンサＣと、抵抗器Ｒとが非常に小さ
い寸法なので、密封用ジヨーに一体に容易に組込
み可能なことである。大きい電流に基づき、トラ
ンジスタＴ１，Ｔ２は、通常、冷却用リブを備え
ねばならず、密封用ジヨー自体と、その巻線とに
冷却用ダクトを設けることが時には必要にすらな
る。しかしながら、本発明例では、冷却用リブを
取付けても、密封装置が妥当な寸法を有している
ため、問題ではない。密封装置が低い電圧をDC
電源Ｂから供給されるため、発振器への給電導線
での如何なる損失も、現在公知の装置に生じる熱
損失に比し、非常に少く全く無視することがで
き、該公知の装置では、特別な発生器で発生され
る高周波電圧は、密封用ジヨーに設けられる巻線
に導かれ、したがつて、該巻線は発振器の振動回
路の部分（全体の中の一部分の意味）を形成せ
ず、磁界が発生される外部負荷であるに過ぎな
い。
実際上、本発明の密封装置は、第２図に示す態
様に実現可能であり、すなわち巻線Ｌ１，Ｌ２
は、断面Ｅ字形の細長いコア４の中央リム５に巻
付けられる。該コアは、磁界の一層良好な集中が
得られるようにフエライト材で作られねばなら
ず、巻線Ｌ１，Ｌ２は空間９（凹所）に完全に適
合するように配置されねばならず、空間９には巻
線Ｌ１，Ｌ２を固定するため、好適な熱硬化性樹
脂またはセラミツク材を充填してもよい。主な磁
化電流（この例では、10〜20A）が流通する巻線
Ｌ１は、磁界２２（第４図）が、密封用ジヨー４
の開口部のちようど外側の領域、すなわち密封作
業の際に包装材料２３の位置する領域で所望の集
中と強さとが得られる如く、コア４の開口部分２
１（密封用作業平面：包装材料に押し付けられる
平面）の近くに配置されねばならない。第２図に
示す例では、コア４はその長さがその巾よりもか
なり大きい細長い形状であり、細長い密封の実
施、例えば包装材料の管を個々の包装単位に分割
する如く該管にわたり横方向へ密封することが所
望の場合に使用される。第２図に示す如く、トラ
ンジスタＴ１，Ｔ２は、コア４に沿つて設けられ
る冷却用リブ２０内に配置されてもよく、一方、
振動回路の残りの構成要素は、コア４の下方で冷
却用リブ２０の間に形成される空間６内に配置可
能である。
第３図には、本発明の密封装置の他の実施例が
示される。この実施例では、コア４は、中央リム
８と、外側リム７と、リム７，８の間に設けられ
る環状空間９（凹所）とを有する短い円筒の形状
になつている。該環状空間９内には、巻線Ｌ１，
Ｌ２が配置される。巻線を有する空間９には、上
述の場合と同様な態様で、巻線を固定するために
セラミツク材を充填してもよく、コア４の下側に
随伴する冷却用リブと共に振動回路の他の構成要
素を配置してもよい。
第４図には、本発明による密封用ジヨーの巻線
のまわりに形成される磁界２２の状態を示し、該
磁界は、相互に隣接する集中された二つの磁界２
２を形成する如く示され、これは、例えば第２図
のシール装置により、二つの狭く平行な密封領域
が巻線Ｌ１に近く位置する包装材料２３の領域内
に得られ、包装材料２３の導電性層が該領域内で
強く加熱されることを意味する。結合領域の加熱
は僅かなものであり、非常によく限定された密封
領域が得られ、これは第３図の装置では環状の密
封が得られることを意味する。
もちろん、直線と円形とのもの以外のシール形
状を得ることは、本発明の装置によつて可能であ
り、適当な態様にコア４を構成するので、角度付
きまたは楕円形の密封領域が得られる。始めに述
べたように、接続導線で生じる損失が少ないこと
は、本発明装置の決定的な利点の１つであり、他
の利点は、通常の（すなわち、公知の）高周波発
生器では、正に大きな損失のために電流が過大で
はなく、磁界を発生する巻線の電圧が給電回路に
生じる任意の電圧降下の故に過小にならない様
に、非常に高い電圧で運転することが必要であつ
たことと対比すれば明らかである。
発明の効果 本発明装置は、非常に良好に作用することが判
明し、しかもその装置価格が現在使用されている
高周波発生器の価格の一部に過ぎず、その損失が
相当少ないため、高周波密封技術に決定的な進歩
をもたらすことは明白である。振動回路と、密封
用ジヨーとの外観を変更することは、本発明の範
囲内でもちろん可能であるが、振動回路に包含さ
れる巻線が、密封用ジヨーとして同時に作用する
コアに配置され、発振器巻線の一つが、密封用ジ
ヨーへの給電巻線を同時に示すことは、本発明の
基本的な概念である。とりわけトランジスタの代
りに、他の形式の制御される半導体、例えばサイ
リスタを使用することが可能であり、上述の如
く、幾つかの半導体は、密封装置の電力を増大す
るために並列に接続され得る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例に係る発振器の図式
的な回路図、第２図は一実施例に係る細長い密封
用ジヨーの図、第３図は他の実施例に係る円形の
密封用ジヨーの図、第４図は密封用ジヨーの周囲
の磁界の状態を示す図である。 ４……コア、５……コアの中央リム、８……円
筒形コアの中央リム、９……コアの空間（凹所）、
１２，１３……コレクタ端子、１６，１７……ベ
ース端子、１８，１９……エミツタ端子、２１…
…コアの開口部分、２３……包装材料、Ｂ……
DC電源、Ｃ……コンデンサ、Ｌ１，Ｌ２……巻
線、Ｔ１，Ｔ２……トランジスタ、Ｒ……抵抗
器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 導電性材料層を有する熱可塑性包装材料２３
    を密封するための装置において、 密封用作業平面２１を規定する表面で終る中央
    リム５，８、および該中央リムの両側または周囲
    に存し前記密封用作業平面へ向かつて開放された
    凹所９を有する断面Ｅ字形部分を備えた磁気誘導
    性材料製コア４と、 DC電源に接続される並列発振器の振動回路の
    一部を形成し相互に誘導的に連結される第１の巻
    線Ｌ１および第２の巻線Ｌ２、および第１の巻線
    に並列接続されたコンデンサとを包含し、 前記両巻線Ｌ１，Ｌ２は、前記密封用作業平面
    に近く前記凹所内に位置して前記中央リムを包囲
    していることを特徴とする熱可塑性包装材料を密
    封するための装置。 ２ 前記発振器が、前記両巻線Ｌ１，Ｌ２に接続
    された制御可能な一対の半導体を備えることを特
    徴とする特許請求の範囲第１項に記載された熱可
    塑性包装材料を密封するための装置。 ３ 前記並列発振器が、 第一に、前記両巻線Ｌ１，Ｌ２の中心点が、抵
    抗器Ｒを介して相互に電気的に接続され、 第二に、制御可能な半導体として一対のトラン
    ジスタＴ１，Ｔ２を有し、該トランジスタのベー
    ス端子１６，１７の各々が、前記巻線Ｌ２の端部
    個所の１つに接続され、該トランジスタのコレク
    タ端子１２，１３の各々が、前記第２の巻線Ｌ１
    の両端部のうちの一方に接続され、該トランジス
    タのエミツタ端子１８，１９が、相互に接続さ
    れ、 第三に、前記第一の巻線Ｌ１の両端部にまたが
    つて接続されるコンデンサＣを有し、 第四に、一方の極端子が前記巻線Ｌ１の中心点
    に接続され、他方の極端子が前記トランジスタＴ
    １，Ｔ２の両エミツタ端子１８，１９の結合点に
    接続されるDC電源Ｂを有することを特徴とする
    特許請求の範囲第１項に記載された熱可塑性包装
    材料を密封するための装置。 ４ 前記コア４が、その巾より十分大きい長さを
    有することを特徴とする特許請求の範囲第１項に
    記載された熱可塑性包装材料を密封するための装
    置。 ５ 前記コアが、中央リム８と、該中央リムを包
    囲し前記両巻線Ｌ１，Ｌ２の配置される凹所９と
    を有する短い円筒形状であることを特徴とする特
    許請求の範囲第１項に記載された熱可塑性包装材
    料を密封するための装置。 ６ 前記コア４が、フエライト材で作られている
    ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載さ
    れた熱可塑性包装材料を密封するための装置。 ７ 前記第２の巻線Ｌ２が、前記第１の巻線Ｌ１
    よりも少ない巻付け回数を有し、該第１の巻線Ｌ
    １が、該第２の巻線Ｌ２よりも大きい断面積のワ
    イヤによる巻付体であることを特徴とする特許請
    求の範囲第１項に記載された熱可塑性包装材料を
    密封するための装置。
JP14886980A 1979-10-23 1980-10-23 Sealing device for thermoplastic coating packing material Granted JPS5746844A (en)

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