JPH08192825A - ヒートシール装置 - Google Patents

ヒートシール装置

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JPH08192825A
JPH08192825A JP7018741A JP1874195A JPH08192825A JP H08192825 A JPH08192825 A JP H08192825A JP 7018741 A JP7018741 A JP 7018741A JP 1874195 A JP1874195 A JP 1874195A JP H08192825 A JPH08192825 A JP H08192825A
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heat
heat seal
temperature
sealing
heating
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Haruki Tsuchiya
治紀 槌屋
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SYST GIJUTSU KENKYUSHO KK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ヒートシール面の温度制御が容易で、その温
度分布も均一にすることが出来、しかも製作、保守共に
容易であるヒートシール装置を提供する。 【構成】 ヒートシール面は加熱光により外部から加熱
される。加熱されたヒートシール面でヒートシールが行
なわれる。ヒートシールによりフィルム等に奪われた熱
は、加熱光で補充される。表面からの直接加熱なので、
加熱光の強さとヒートシール面１０３の温度上昇の関係
は明確。温度制御が容易。温度ムラも容易に補正可。表
面からの加熱だから余分なところが熱せられずエネルギ
ーロス少。内部への部品埋め込み不要。レーザ光使用で
一層正確な温度制御可（請求項２）。シール面部分とそ
れを支承する部分の間は熱絶縁すると良い（請求項
３）。支承部分への熱伝導が大幅に減少。一層的確な温
度制御可。エネルギーロスも減。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はヒートシール装置に関
し、詳しくは、食品包装機械等に於て、包装袋の開口等
をヒートシール（熱的密封）するのに好適なヒートシー
ル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ヒートシール装置に於ては、回転
または往復運動を行なうヒートシールブロック１０１が
あり（図５参照。以下同じ）、その中に電気ヒータ１０
２が埋め込まれている。この電気ヒータ１０２がヒート
シールブロック１０１を加熱し、その熱がフィルム（樹
脂フィルム）に伝えられ、同時に加圧されることによ
り、フィルムが溶着し包装袋等のシールが行なわれる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】電気ヒータ１０２の熱
は、図６（Ａ）に示すように四方に拡散して各部を加熱
する。この電気ヒータ１０２は通常ヒートシール面１０
３から少し離れた位置に埋め込まれる。ヒートシール面
１０３の表面に配置すると、断線し易い、絶縁しにく
い、幅が狭い（通常１０ミリ（メートル）位）ので配置
しにくいなどの問題があるからである。この為ヒートシ
ールブロック１０１の温度分布は、図６（Ｂ）に示すよ
うになる。電気ヒータ１０２の埋め込み位置が最高温度
になり（図では「ヒータ位置」）、ここから離れるに従
い、温度が低下して行く（なお、Ｚはヒートシール面１
０３を出発点とし、ヒートシールブロック１０１の表面
に沿って回転軸１０４方向に向かう座標軸（図５参
照））。
【０００４】ヒートシール加工で要求されるのは、ヒー
トシール面１０３の温度の安定と均一温度分布である。
しかし従来のヒートシール装置では、電気ヒータ１０２
の位置がヒートシール面１０３から離れており、しかも
電気ヒータ１０２、ヒートシールブロック本体１０５と
も熱慣性が大きい為、ヒートシール面１０３の温度とそ
の温度分布を的確に制御するのはなかなか困難であっ
た。また鉄の塊であるヒートシールブロック１０１を内
部から加熱する為には相当の電力を必要とし、しかもそ
の殆んどが空気中に熱となって放散してしまう為、効率
が悪かった。また電力はブラシ、スリップリング等を介
して供給されるが、これらは摩耗、汚損をするものであ
り、その保守にも気を遣う必要があった。更に電気ヒー
タ１０２は、絶縁を良好に保つ一方で熱伝導を良くしな
ければならないものである。この為設計上工夫を必要と
し、また断線などの場合の補修にも手間が掛かってい
た。本発明の目的はこれら従来技術の欠点を解消し、ヒ
ートシール面１０３の温度制御が容易で、その温度分布
も均一にすることが出来、しかも製作、保守共に容易で
あるヒートシール装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的達成のため請求
項１の発明では、加熱光を発生する加熱光発生手段と、
該手段で発生された加熱光を前記ヒートシール面に供給
する加熱光供給手段とを用いる。また請求項２の発明で
は、前記加熱光をレーザ光とする。そして請求項３の発
明では、前記ヒートシールブロックをヒートシール面を
備えたシール面部分と該部分を支承する支承部分とで構
成し、前記シール面部分と前記支承部分との間を熱絶縁
する。
【０００６】
【作用】ヒートシール面は加熱光により外部から加熱さ
れる。加熱されたヒートシール面でヒートシールが行な
われる。ヒートシールによりフィルム等に奪われた熱
は、加熱光による加熱によって補充される。表面からの
直接加熱なので、加熱光の強さと対応するヒートシール
面１０３の温度上昇の関係は明確である。従ってその温
度制御は容易に行なえる。温度ムラも容易に補正出来
る。表面からの加熱だから、そこが最も高温になる。他
の余分なところが加熱されないのでエネルギーロスが少
ない。内部への部品埋め込みが不要である。ブラシ、ス
リップリング等も不要である。従って製作、メンテナン
ス共に容易になる。加熱光はレーザ光を使うと良い（請
求項２）。収束度が極めて高いので必要な部分に必要な
だけ熱エネルギーを加えることが出来、精度の高い温度
制御が出来る。シール面部分とそれを支承する部分の間
は熱絶縁すると良い（請求項３）。支承部分への熱伝導
が大幅に減少し、一層的確な温度制御が出来る。エネル
ギーロスも更に減少する。
【０００７】
【実施例】以下本発明の詳細を図１〜図３に示す実施例
に基いて説明する。図に於て１１はヒートシールブロッ
クで、支承部分２１とシール面部分３１とに分割されて
いる。シール面部分３１はロックウール等から成る断熱
材４１を介して支承部分２１に支承されている。この断
熱材４１がシール面部分３１と支承部分２１との間を熱
絶縁する。なお２２は抑え板で、シール面部分３１を支
承部分２１へ固定する。１２はシャフト挿通孔で、ヒー
トシールブロック１１はその軸１３を中心にして回転す
る（Ｒ１）。シール面部分３１の表面のヒートシール面
３３には、例えば選択吸収膜を形成すると良い。これは
太陽熱温水器などに利用されるもので、ニッケル、クロ
ム、モリブデン、シルコニウムなどの化合物を鉄やステ
ンレス鋼の表面に膜状に形成する。入射光の波長、所要
表面温度などにより詳細な組成は異なる。これを形成し
ておくと、入射光の吸収が良くなり、表面からの輻射損
失も少なくなる。
【０００８】６１はレーザ光発生部で、ここで発生され
たレーザ光６３は光ファイバ６２を介しミラー７１に向
けて出射される。ミラー７１はモータ７２で回転され
る。この回転に合わせヒートシール面３３の一方の端か
ら他方の端までレーザ光６３が照射（走査）される。ヒ
ートシール面３３は溝３４を挟んで２つあるので、一方
の走査をしたらヒートシールブロック１１を少し回転さ
せ、もう一方のヒートシール面３３を走査する。最初の
ヒートシール面３３を走査している間、ヒートシールブ
ロック１１を少しづつ回転させ、レーザ光６３の照射方
向が最初に戻るとき、丁度次のヒートシール面３３に当
たるようにしても良い。ミラー７１はポリゴンにしても
良い。その方が、このように連続してレーザ光を照射す
るときや、温度を上げる為、同じ場所を何度も走査した
いような場合に好都合である。なおミラー７１及びモー
タ７２が請求項１にいう加熱光供給手段にあたる。レー
ザ光６３は通常はヒートシール面３３の上でピントを結
ぶように焦点を調整する。尤もレーザ光は散乱しない。
従って意識的にピントをずらし、例えばヒートシール面
３３上でその幅よりやや狭い径の円内にレーザ光が集光
するようにし、ヒートシール面３３がある程度の幅で均
一に加熱されるようにしても良い。
【０００９】実施例のヒートシール装置８１の要部を図
２に示す。図に於て上側のヒートシールブロック１１は
図１に示したものと同じであり、ヒートシール面３３の
間には溝３４が設けられている。これに対し下側のヒー
トシールブロック１１Ｂの中央には、切断用の刃３２が
埋め込まれている。ヒートシールブロック１１，１１Ｂ
は、毎秒１〜２回の速度で回転される。図２の実線に示
す位置に来たときレーザ光が照射されヒートシール面３
３の表面が加熱される。これにより表面温度は２００゜
Ｃ〜３００゜Ｃになる。表面からの加熱なので、その温
度Ｔは、図３のように表面が最も高くなる。なおヒート
シールブロック１１，１１Ｂは同じ速度で回転させても
良く、図２の実線の位置で一時停止、回転速度を下げる
などの間缺的回転としても良い。
【００１０】加熱された上下のヒートシールブロック１
１，１１Ｂは図２のＲ２，Ｒ３に示すように回転する。
商品８３Ａと商品８３Ｂの間の包装袋８２が、この回転
する上下のヒートシールブロック１１，１１Ｂに挟まれ
て加熱溶着され（８４）、同時に刃３２で切断されて商
品８３Ａが切り離される。ヒートシール面３３のように
非常に小さい面積部分を加熱し一定温度を保持しようと
する目的には、従来の電気ヒータ１０２のような離れた
位置からの加熱は不適当である。光による加熱、特にエ
ネルギー集中度の高いレーザ光による加熱は、狭いヒー
トシール面３３の温度を短時間に上昇させられる。本発
明はこのような光による加熱、特にレーザ光による加熱
の特性を有効に利用したものである。
【００１１】レーザ光６３を当てるとヒートシール面３
３の表面温度は２００゜Ｃ〜３００゜Ｃになり、ヒート
シールを行なうと、その熱はフィルムに奪われ、ヒート
シール面３３の表面温度が数十度低下する。温度低下に
よって、ヒートシール面３３とフィルムとは離れ易くな
る。従来の電気ヒータ加熱でよく見られたヒートシール
面３３へのフィルムの固着は生じなくなる。温度が低下
した分、即ちヒートシールの為消費された熱量は、次の
加熱で補充される。一般にヒートシールは同じ条件で連
続して行なわれる。従って、この補充する熱量は製品の
ヒートシールの具合を見て、実験的に定めても良い。し
かし本発明では、表面から加熱するので、何度か計測を
すれば、個々の具体的形状のヒートシールブロック１１
について、与える熱量とそれによるヒートシール面３３
の温度上昇の関係（関数）が簡単に把握出来る。従って
ヒートシール後のヒートシール面３３の温度を測定し、
温度降下分に対応する必要熱量を正確に補充するように
しても良い。測定手法は任意である。例えば赤外線セン
サをヒートシールブロック１１，１１Ｂの周囲に配置し
て測定しても良く、ヒートシール面３３に熱電対を埋め
込んで測定しても良い。測定した温度低下に見合う熱量
を、次のレーザ光照射で補充する。供給する熱量の調節
は、レーザ光６３の強度そのものの調節、或いはミラー
の回転速度を変えヒートシール面３３表面のレーザ光走
査速度を加減することで行なう。走査速度と供給される
熱量とが反比例の関係にあることは言うまでもない。
【００１２】ヒートシール面３３表面の温度分布のムラ
も補正可能である。この場合は例えば赤外線テレビカメ
ラでヒートシール面３３表面の赤外線画像を得る。そし
てヒートシール面３３の表面に対応する各画素の信号強
度か、ヒートシール面３３の一方の端から他方の端まで
走査した時の映像信号の凹凸から、ヒートシール面３３
表面の温度ムラを検出する。そして温度が低い部分に対
しては、その部分を走査するときのレーザ光６３の強度
を上げたり、その部分の走査速度を下げるなどして、そ
こへ供給される熱量を増やす。なお用途に対応してヒー
トシール面３３の幅が広くされているようなときは、ヒ
ートシールブロック１１を少し回転させて２回走査する
か、もう一つスキャンミラーを加えて、ヒートシール面
３３の幅方向（図１では上下方向）への走査を行なうよ
うにすれば良い。光ファイバ６２を複数本並べ、レーザ
光６３複数本で一度に走査しても良い。この手法は、ヒ
ートシール面３３二つを一度に走査する手法としても使
用できる。
【００１３】実施例のように、レーザ光は光ファイバ６
２で導くと良い。こうするとレーザ光発生部６１をヒー
トシール装置から離れた、都合の良い場所に置くことが
出来る。その方がヒートシール装置部分で発生される熱
量も少なくなり、作業者が夏場高温にさらされるという
ことがなくなる。また光ファイバ６２を利用すると、１
台のレーザ光発生部６１で発生したレーザ光を分光して
ヒートシールブロック１１，１１Ｂ双方に供給したり、
１回の走査で二つのヒートシール面３３に同時に供給し
たりすることが出来る。狭い場所にも導ける。尤も、包
装袋８２が表と裏で素材が違うなどの場合は、ヒートシ
ールブロック１１とヒートシールブロック１１Ｂとで温
度変化の様子が違うことがある。こんなときは、複数台
のレーザ光発生部６１を使用するか、途中でレーザ光６
３の強度を制御して、夫々個別に熱量供給する。また包
装袋８２の幅が狭いときは、それに応じて走査距離も短
くすると良い。それだけ工程の速度が上がる。
【００１４】なお実施例で示したヒートシール装置８１
は横ピロー包装機用のものであるが、縦ピロー包装機や
単純なヒートシール装置（ヒートシールブロックが上下
に接近、離間をするだけのもの）、その他種々の装置に
適用可能である。縦型ピロー包装機に適用する例を図４
に示す。この型では、ヒートシールブロック９１Ａ，９
１ＢがＴＡ，ＴＢに示すような軌跡を描く。従って本発
明を適用する場合は、例えばヒートシールブロック９１
Ａ，９１Ｂが一番上に戻ったところでヒートシール面９
２を上方に偏向し（二点鎖線）、ここでミラー７１を介
してレーザ光発生部６１からのレーザ光６３を照射す
る。なお実施例ではレーザ光を用いた。この方が収束性
が高いこというまでもないが、位相の揃わない通常の
光、即ち赤外光や白熱光を加熱光として利用しても十分
その効果は発揮される。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明で
は、加熱光発生手段で発生された加熱光をヒートシール
面に供給して該部分を加熱するようにした。外部表面か
ら非接触で加熱されるので、加熱光の強さとヒートシー
ル面１０３の温度上昇との相関関係は明確である。従っ
てヒートシール面の温度制御が的確に行なえるようにな
る。部分的な温度ムラの補正も容易になる。また表面か
らの加熱なので、当然その部分が最も高温になりエネル
ギーロスが少ない。ヒートシールブロック内部への部品
埋め込みが無くなるので、製作、メンテナンスとも容易
になる。スリップリング等も使用されないので、この点
からも製作、メンテナンスが容易になる。請求項２の発
明では、加熱光としてレーザ光を使うようにした。この
為、加熱光の収束度が極めて高くなり、必要な部分に必
要なだけ加熱エネルギーを与えることができ、一層精度
の高い温度制御が出来る。請求項３の発明では、シール
面部分とこれを支承する部分の間を熱絶縁した。従って
支承部分への熱伝達が大いに減少し、一層的確な温度制
御が出来る。エネルギーロスも一層減少する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例のヒートシールブロック等及びそのヒ
ートシール面へのレーザ光照射状態を示す斜視図。
【図２】 実施例ヒートシール装置の要部を示す側面
図。
【図３】 実施例ヒートシールブロックの温度分布を示
すグラフ。
【図４】 縦型ピロー包装機に適用した実施例を示す側
面図。
【図５】 従来のヒートシールブロック例を示す斜視
図。
【図６】 従来のヒートシールブロックの温度分布例を
示すグラフ。
【符号の説明】
１１ ヒートシールブロック ２１ 支承部分 ３１ シール面部分 ３３ ヒートシール面 ４１ 熱絶縁 ７１，７２ 加熱光供給手段 ６３ レーザ光 ８２ 被加工物 ８４ 加熱接着

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ヒートシールブロックのヒートシール面
    を被加工物に当接し該加工物を加熱接着するヒートシー
    ル装置に於て、 加熱光を発生する加熱光発生手段と、 該手段で発生された加熱光を前記ヒートシール面に供給
    する加熱光供給手段とを備えたことを特徴とするヒート
    シール装置。
  2. 【請求項２】 前記加熱光がレーザ光であることを特徴
    とする請求項１記載のヒートシール装置。
  3. 【請求項３】 前記ヒートシールブロックがヒートシー
    ル面を備えたシール面部分と該部分を支承する支承部分
    とで構成され、前記シール面部分と前記支承部分との間
    が熱絶縁されていることを特徴とするヒートシール装
    置。
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