JP6548321B2 - 包装装置及び包装体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、包装装置及び包装体の製造方法に関する。

液体等の内容物を包装袋に供給して包装体を製造する装置としては、フィルム等の包装材をシールして袋状に形成し、内容物を供給し、その後に密封シールする装置が知られている。この際、内容物が密封シールされるフィルムに付着すると、フィルム間に内容物を噛み込むことにより、シール不良を引き起こすおそれがある。

特許文献１には、充填完了後に液ダレ防止のためのエアーカット機構として、間歇圧縮エアーによって、液切れパイプ内に残った内容物（残留物）を排除する機構が記載されている。しかしながら、圧縮エアーにより飛び散った残留物がシール部に付着し、かえって噛み込みを増大するおそれがある。また、圧縮エアーにより包装材が変形し、シール部にシワが発生しやすくなる。

特許文献２には、充填後にノズルと包装材を相対的に回転させることにより、粘性流体の吐出後に発生する糸引き部分を捩じり切る装置が記載されている。しかしながら、ノズル又は包装材を回転させる機構が必要となり、設備が複雑で高価になる。

特許文献３には、ノズルに２つの配管を設け、ノズル供給口１つ当たりの流量を低減することで、液の跳ね上がりや泡立ちを抑制する充填装置が記載されている。しかしながら、充填系統が２系統分必要になり、設備が複雑で高価になる。

特開２０１０−２０２２５８号公報 特開２０１１−２１８３２５号公報 特開２０１２−０３５８９０号公報

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、吐出物がシール部に噛み込むことなく密封することが可能な包装装置及び包装体の製造方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、吐出ノズルと、前記吐出ノズルの外面に、相対向する包装材を供給する包装材供給手段と、前記包装材をシールするシール手段を備える包装装置であって、前記吐出ノズルは、吐出物の流路を囲む外筒と、前記外筒の内側に設けられたシャフトと、前記シャフトに設けられた弁体とを備え、前記弁体は、前記外筒の先端に設けられた吐出口を閉鎖することにより前記流路を閉鎖し、前記流路を開放する際には、前記外筒の長手方向に直交する面内において、前記吐出口から前記吐出物が吐出される方向を、相対向する２方向に規制し、前記包装材は、前記外筒の長手方向に直交する面内において、前記相対向する２方向に沿って配置され、前記吐出ノズルの先端側に、前記相対向する２方向に沿って配置され、前記包装材を外側から支持する脱気ローラが設けられていることを特徴とする包装装置を提供する。
前記弁体は、前記弁体が前記流路を開放する際にも、前記外筒の長手方向に直交する面内において、前記相対向する２方向とは垂直な２方向において前記外筒の内面又は前記吐出口の周縁に接触し、前記垂直な２方向への流路を制限することが好ましい。

また、本発明は、前記包装装置を用い、前記吐出ノズルにより前記吐出物を前記包装材に供給し、前記シール手段により前記包装材をシールすることを特徴とする包装体の製造方法を提供する。

本発明によれば、弁体が流路を開放する際には、外筒の長手方向に直交する面内において、吐出口から吐出物が吐出される方向を、相対向する２方向に規制するので、相対向する２方向に沿って包装材を配置することにより、包装材への吐出物の付着を抑制することができる。これにより、吐出物がシール部に噛み込むことなく包装材を密封することが可能になる。

吐出ノズル及び包装装置の一例を示す斜視図である。 吐出ノズルの（ａ）開、（ｂ）閉の状態の一例を示す縦断面図である。 包装材の内部における吐出ノズルの一例を示す横断面図である。

以下、好適な実施形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。
図１に、吐出ノズル１０を備える包装装置の一例を示す。吐出ノズル１０は、吐出物の流路１４を囲む外筒１１と、外筒１１の内側に設けられたシャフト１３と、シャフト１３に設けられた弁体１２とを備える。なお、図１の上部において、包装材３０及び吐出ノズル１０の上部を切り欠いて示しているが、実際には、吐出ノズル１０及び包装材３０は図１に示すよりも上方に延びている。図示例の外筒１１は、流路１４の長手方向が、重力に対して上下方向（鉛直方向）となるように配置されている。

図１の場合、包装材３０は、折り返し部３２でＶ字状に２つ折りにしたフィルムの側方の端部同士をシール部３１によりシールした構成である。この場合、シール部３１が形成される前段階ではフィルムの端部同士の間から吐出ノズル１０を差し込むことができる。シール部３１は、包装材３０の長手方向に沿って延びる縦シール部である。また、図１では、包装材３０を透明として吐出ノズル１０の形状を示しているが、包装材３０が不透明でもよい。

図１では、吐出ノズル１０の先端部近傍に脱気装置２０が設けられている。脱気装置２０は、一対の脱気ローラ２１，２２により包装材３０を挟み込んで、脱気ローラ２１，２２の間隔以内に包装材３０の膨らみを規制する。脱気ローラ２１，２２の間隔は、例えば数ミリメートル程度であり、包装材３０の内部空間３３に内容物が供給されても包装材３０が脱気ローラ２１，２２の間を通過できる。吐出ノズル１０の先端部近傍では、包装材３０の断面形状３０Ｓは、シール部３１及び折り返し部３２において狭く、吐出ノズル１０の周囲で広くなっている。

図２（ａ）に示すように、外筒１１の先端には、内容物が吐出される吐出口１５が開口している。図示例の弁体１２は、シャフト１３の先端に設けられたポペット式である。なお、シャフト１３の先端が弁体１２の下方に多少突出することも可能であり、弁体１２がシャフト１３の側面に設けられてもよい。弁体１２は、吐出口１５全体を閉鎖することにより流路１４を閉鎖する閉鎖体１２ａを含む。図２（ｂ）に示すように、弁体１２が流路１４を閉鎖するとき、閉鎖体１２ａは吐出口１５全体を塞ぐ。閉鎖体１２ａが外筒１１に接触して流路１４を閉鎖するため、閉鎖体１２ａが外筒１１の内面１１ａ又は吐出口１５の周縁１５ａの一方又は両方に接触してもよい。横断面における閉鎖体１２ａの形状は、吐出口１５と同形状が好ましい。なお、図２において、脱気装置２０の上面の位置の一例を二点鎖線で示す。脱気装置２０の配置は、脱気ローラ２１，２２の最小間隔となる位置が、吐出口１５より下方であれば、特に限定されない。

弁体１２は、閉鎖体１２ａの上部に仕切り部１２ｂを有する。図３に、外筒１１の長手方向に直交する面（以下「横断面」という。）における各部の配置を示す。仕切り部１２ｂは、横断面において、外筒１１の径方向（長手方向に直交する方向）の両側に対向して２方向に張り出し形成されている。図２（ａ）に示すように、弁体１２が流路１４を開放するとき、閉鎖体１２ａは下方に突出して吐出口１５から離れ、仕切り部１２ｂは外筒１１に接触する範囲で吐出口１５の流路を規制（制限）する。これにより、吐出物（図示せず）が仕切り部１２ｂのない２方向（吐出方向）Ａ，Ｂへ吐出される。弁体１２の変位は、自動制御でも手動操作でも可能であるが、自動制御が好ましい。例えばアクチュエータ（図示せず）により、間歇的にシャフトを作動させることで実現可能である。包装材３０の搬送、シール、ノズルからの吐出等の動作は、弁体１２とタイミングを合わせるように制御することが可能である。

包装材３０は、横断面において、２つの壁面３０ａ，３０ｂが外筒１１の両側に相対向して配置される。この場合、２つの壁面３０ａ，３０ｂが外筒１１の外面１１ｂに接触ないし近接するが、包装材３０の各壁面３０ａ，３０ｂが、吐出方向Ａ，Ｂに沿って配置されるので、吐出物が包装材３０に付着しにくくなり、シール部への噛み込みを抑制することができる。また、吐出方向Ａ，Ｂは、外筒１１の中心軸（シャフト１３の位置）を中心として相対向する２方向であるので、横断面に沿った吐出物の運動量成分が相殺され、吐出物の勢いが横断面内において釣り合う。これにより、側方に吐出しても振動が起こりにくく、安定した吐出が可能になる。

仕切り部１２ｂは、横断面内において、吐出方向Ａ，Ｂとは垂直な２方向において外筒１１に接触し、これら２方向への流路を制限することができる。仕切り部１２ｂが外筒１１に接触して吐出方向Ａ，Ｂを規制するため、仕切り部１２ｂが外筒１１の内面１１ａ又は吐出口１５の周縁１５ａの一方又は両方に接触してもよい。横断面における仕切り部１２ｂの配置を合わせるため、キーや突起等により、シャフト１３の周りで弁体１２の回転を阻止する機構を備えてもよい。

図示例の外筒１１は、横断面における内面１１ａ及び外面１１ｂの断面形状が同心状の円形であるが、楕円形、矩形、多角形等、他の形状であってもよい。シャフト１３の断面形状は、図示例では円形であるが、楕円形、矩形、多角形等、他の形状であってもよい。
これらの断面形状は、特に吐出口１５の近傍においては、吐出方向を安定にするため、吐出方向Ａ，Ｂに沿った直線（図３の左右方向）や、これに垂直な方向（図３の上下方向）に関して、線対称であることが好ましい。外筒１１の断面寸法は、先端（吐出口１５）に向かって段階的又は連続的に縮小してもよい。

弁体１２が吐出方向Ａ，Ｂを規制する構成は、シャフト１３と外筒１１の内面１１ａとの間を塞ぐ仕切り部１２ｂに限られない。例えば、吐出口１５の近傍で、外筒１１の内面１１ａ全周にわたり筒状の部材を設け、筒状部材の所定の位置に開口や切欠等を設けることによっても、吐出方向Ａ，Ｂを規制することができる。

本実施形態の吐出ノズル１０によれば、吐出方向Ａ，Ｂが吐出ノズル１０の側方であるので、吐出物の糸が少し延びても包装材３０の長手方向における糸の付着範囲が狭く、包装材３０の余裕（長さ）を過度に大きくする必要がない。これにより、包装材３０を節約し、小型の包装袋も製造できる。吐出方向Ａ，Ｂの先で吐出物が包装材３０に付着しても、弁体１２による流路１４の閉鎖により、吐出物の糸が切れるので、糸が延びにくい。吐出物が吐出ノズル１０の先端に再付着することも抑制されるので、付着物が吐出ノズル１０から包装材３０に移行することによる噛み込みも抑制することができる。

脱気ローラ２１，２２で各壁面３０ａ，３０ｂの向きを支持することにより、吐出ノズル１０から吐出された吐出物が各壁面３０ａ，３０ｂに付着しても、壁面３０ａ，３０ｂに付着した吐出物が吐出口１５に近づきにくくなり、吐出ノズル１０への付着を抑制できる。

本実施形態の包装装置は、吐出ノズル１０と、吐出ノズル１０の外面に、相対向する包装材３０を供給する包装材供給手段（図示せず）と、包装材３０をシールするシール手段（図示せず）を備える。シール手段は、包装材３０の長手方向に交差する方向（図１ではシール部３１から折り返し部３２の間）にシール部（横シール部）を形成し、包装材３０の長手方向に沿って２以上の横シール部を形成することで、吐出物（内容物）を収容する収容室を形成する。横シール部を形成するシール手段としては、シールロール、シールバー等が挙げられる。包装装置は、１つの包装袋が１つ又は所定数の収容室を有するように、横シール部を切断するため、カッター等の切断手段を備えることができる。

図示例の包装材３０は、長手方向に交差する方向の両側にそれぞれシール部３１及び折り返し部３２を有するが、これらは必須ではない。包装材が両側に縦シール部を有してもよく、包装材が両側に折り返し部を有してもよい。包装材３０の供給に際しては、各壁面３０ａ，３０ｂが分断されない一様の包装材（フィルム、チューブ等）であってもよく、あらかじめ各壁面３０ａ，３０ｂが分断された別々の包装材として供給されてもよく、包装装置に供給する際に、各壁面３０ａ，３０ｂを分断してもよい。

本実施形態の包装体は、吐出ノズル１０により吐出物（内容物）を包装材３０の内部空間３３に供給し、シール手段により包装材３０をシールすることにより製造される。包装材３０から製造される包装袋としては、三方シール袋、四方シール袋、ピロー袋、平袋などが挙げられる。包装袋には、内容物が収容（充填）される。

包装材は特に限定されないが、シーラントを少なくとも片面に備える積層体、又はシーラントの単層フィルムが好ましい。具体例としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、エチレン―酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、環状ポリオレフィンなどのポリオレフィン樹脂層を最内層（シーラント）とし、二軸延伸ナイロンフィルムや二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、二軸延伸ポリプロピレンフィルムなどの延伸フィルムを基材とし、必要に応じてエチレン―ビニルアルコール共重合体、金属や無機化合物の蒸着層（アルミ蒸着など）、アルミ箔等の金属箔、インキ層等の印刷層などを中間層としたラミネートフィルムが挙げられる。

内容物は特に限定されないが、液体、粘稠物、クリーム、粉粒体、混合物等、各種の流体に適用可能である。特に粘度が高く、任意の２点間に付着した後に２点間の距離が増加しても切れにくく、糸引きしやすい内容物に適用することが好適である。また、シール部に内容物が付着しにくいので、界面活性剤、離型剤等、包装材同士のシールを弱めやすい成分を含む内容物に適用することが好適である。内容物の粘度は、水の粘度（約１ｍＰａ・ｓ）と同程度でもよいが、高粘度の場合に特に好適であり、例えば、１０^３〜１０^８ｍＰａ・ｓ程度、さらには１０^４〜１０^６ｍＰａ・ｓが挙げられる。

以上、本発明を好適な実施形態に基づいて説明してきたが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
上述の実施形態では、吐出ノズルからの吐出方向を、横断面内で相対向する２方向としたが、これを１方向又は３方向以上とすることも可能である。３方向以上の場合も、吐出方向がノズルの周りに分布する角度範囲を制限することにより、吐出口近傍のノズル及び包装材に吐出物が付着することを抑制することができる。
上述の実施形態では、弁体を外筒の流路内に設けられたシャフトに設けたが、外筒の内面と外面との間、又は外筒の外側に、弁体を支持し、変位させる機構を設けることも可能である。

また、外筒の内側に、吐出物の流路を囲む内筒を設け、外筒に対して内筒を長手方向に変位可能にし、内筒で流路の先端を閉鎖すると共に、内筒の先端側の側面に吐出方向を規制する開口部等を設けることで、シャフト及び弁体に代えることも可能である。この場合、内筒がシャフト及び弁体の機能を有し、吐出物の流路がシャフトの内部に設けられ、外筒が内筒を介して吐出物の流路を囲む構成ということもできる。

Ａ，Ｂ…吐出方向、１０…吐出ノズル、１１…外筒、１１ａ…内面、１１ｂ…外面、１２…弁体、１２ａ…閉鎖体、１２ｂ…仕切り部、１３…シャフト、１４…流路、１５…吐出口、１５ａ…周縁、２０…脱気装置、２１，２２…脱気ローラ、３０…包装材、３０ａ，３０ｂ…壁面、３０Ｓ…断面形状、３１…シール部、３２…折り返し部、３３…内部空間。

Claims (3)

1. 吐出ノズルと、前記吐出ノズルの外面に、相対向する包装材を供給する包装材供給手段と、前記包装材をシールするシール手段を備える包装装置であって、
   前記吐出ノズルは、吐出物の流路を囲む外筒と、前記外筒の内側に設けられたシャフトと、前記シャフトに設けられた弁体とを備え、
   前記弁体は、前記外筒の先端に設けられた吐出口を閉鎖することにより前記流路を閉鎖し、前記流路を開放する際には、前記外筒の長手方向に直交する面内において、前記吐出口から前記吐出物が吐出される方向を、相対向する２方向に規制し、
   前記包装材は、前記外筒の長手方向に直交する面内において、前記相対向する２方向に沿って配置され、
   前記吐出ノズルの先端側に、前記相対向する２方向に沿って配置され、前記包装材を外側から支持する脱気ローラが設けられていることを特徴とする包装装置。
2. 前記弁体は、前記弁体が前記流路を開放する際にも、前記外筒の長手方向に直交する面内において、前記相対向する２方向とは垂直な２方向において前記外筒の内面又は前記吐出口の周縁に接触し、前記垂直な２方向への流路を制限することを特徴とする請求項１に記載の包装装置。
3. 請求項１又は２に記載の包装装置を用い、前記吐出ノズルにより前記吐出物を前記包装材に供給し、前記シール手段により前記包装材をシールすることを特徴とする包装体の製造方法。

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