JP2023006800A - 加熱収縮装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加熱室間の温度の影響を簡素かつ安価な構成で軽減する。【解決手段】加熱収縮装置（１）は、容器（１０）を被覆する熱収縮性のラベル（１０１）を第１温度で加熱収縮させる予熱室（４）と、予熱室（４）で収縮したラベル（１０１）を、第１温度と異なる第２温度で加熱収縮させる仕上げ室（５）と、予熱室（４）と仕上げ室（５）との間に配置され、仕上げ室（５）より低い高さを有し、ラベル（１０１）を加熱しない温度緩衝室（６）と、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、熱収縮性のフィルムを加熱収縮させる加熱収縮装置に関する。

加熱収縮装置は、熱収縮性のフィルムを水蒸気や熱風によって加熱することにより収縮させて物品に密着させる。

例えば、特許文献１には、水蒸気によってフィルムを収縮させて商品に密着させる加熱室と、加熱室で商品およびフィルムに付着した水分を除去する乾燥室と、加熱室と乾燥室との間で内部が陰圧になる陰圧室とを備えた装置が開示されている。このような装置によれば、加熱室から流出する蒸気を含む高温気体が陰圧室で吸引されるので、乾燥室に蒸気を含む高温気体が混入することはない。

特開２０２１－５９３８６号公報

一般に、加熱収縮装置は、加熱温度を低い温度から複数の段階を経て上昇させる加熱手法を採用している。このため、加熱収縮装置は、比較的低い温度で加熱を行うことによりある程度ラベルを収縮させる予熱室と、予熱室より高い温度で加熱を行うことにより収縮を仕上げる仕上げ室とを有する。また、加熱収縮装置は、加熱によりフィルムを収縮させることから、上記のような予熱室および仕上げ室の上部において、熱が滞留することで高温化しやすい。しかしながら、一般に、予熱室および仕上げ室は連続して同じ高さに設けられているために、仕上げ室の上部に滞留した熱が、より温度の低い予熱室に移動することにより、予熱室の温度を上げてしまうという不都合がある。

このような不都合に対し、特許文献１に開示された陰圧室を予熱室と仕上げ室との間に設けることが考えられる。このように構成すれば、仕上げ室の上部から移動してきた高温気体を陰圧室において吸引することにより、予熱室が仕上げ室の温度の影響を受けないようにすることができる。

ところが、陰圧室は、内部を陰圧にするための吸引機構を必要とする。このため、装置の構成が大型化するとともに、装置の価格が高騰化するという問題がある。

本発明の一態様は、加熱室間の温度の影響を簡素かつ安価な構成で軽減することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る加熱収縮装置は、物品を被覆する熱収縮性のフィルムを第１温度で加熱収縮させる第１加熱室と、前記第１加熱室で収縮した前記フィルムを、前記第１温度と異なる第２温度で加熱収縮させる第２加熱室と、前記第１加熱室と前記第２加熱室との間に配置され、前記第２加熱室より低い高さを有し、前記フィルムを加熱しない非加熱室と、を備えている。

上記の構成によれば、非加熱室の高さが第２加熱室の高さより低く、かつ非加熱室が第２加熱室と第１加熱室との間を隔てる。これにより、第２加熱室内の上部に滞留する高温の空気を非加熱室に流れ込みにくくすることができる。それゆえ、第２加熱室からの高温の空気が第１加熱室に流れ込む量を減少させることができる。したがって、第１加熱室が第２加熱室の温度の影響を受けにくくすることができる。

前記加熱収縮装置において、前記非加熱室の高さは、前記第２加熱室の高さより、少なくとも前記第２加熱室の高さの３分の１低くてもよい。

上記の構成によれば、第１加熱室の内部温度に影響を与える高温の空気が、第２加熱室における第２加熱室の上端から第２加熱室の高さの３分の１の範囲にほぼ全てが滞留するため、第２加熱室内の上部に滞留する高温の空気を非加熱室にほとんど流れ込ないようにすることができる。これにより、第１加熱室は、第２加熱室の温度の影響をほぼ受けないようにすることができる。

前記加熱収縮装置は、前記第２加熱室と前記非加熱室との間の開口の高さを前記開口の上部で変更する変更部材をさらに備えていてもよい。

上記の構成によれば、板部材の位置を下げることで開口の高さを低くすることができる。開口の高さが低いほど、第２加熱室から第１加熱室への温度の影響を軽減する効果が高まる。これにより、物品の高さが非加熱室の高さより十分低くても、非加熱室の高さを変更できないために、上記の効果を高めることができないという不都合を回避することができる。

前記加熱収縮装置は、加熱部材と、前記第２加熱室の上部に設けられ、前記第２加熱室内の空気を吸い上げて前記加熱部材の側方に吹き出すことにより前記加熱部材により加熱された空気を前記第２加熱室内で循環させるブロアと、をさらに備えていてもよい。

上記の構成によれば、第２加熱室の上部において、空気が流動することで高温の空気が滞留する領域を狭くすることができる。これにより、第２加熱室から第１加熱室への温度の影響を軽減する効果をより一層高めることができる。

本発明の一態様によれば、加熱室間の温度の影響を簡素かつ安価な構成で軽減することができる。

本発明の一実施形態に係る加熱収縮装置の構成を示す正面図である。 図１のＡ－Ａ線矢視断面図である。 上記加熱収縮装置の予熱室および仕上げ室の内部構造を示す縦断面図である。

〔実施形態〕
以下、本発明の一実施形態について、図１～図３を参照して詳細に説明する。

［加熱収縮装置の概要］
図１は、本発明の一実施形態に係る加熱収縮装置１の構成を示す正面図である。図１に示すように、加熱収縮装置１は、加熱トンネル２と、コンベア３とを備えている。

コンベア３は、熱収縮性のラベル１０１が被覆された容器１０（物品）を所定の方向に搬送する。コンベア３は、例えばベルトコンベアで構成される。

容器１０は、例えば、ブロー成形により形成されたポリエステル製のＰＥＴボトルである。ただし、ラベル１０１が被覆される対象は容器１０に限定されず、ラベル６を巻き付けて使用される物品であればよい。

ラベル１０１は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＰＶＣ等から成る熱収縮性のフィルム（シュリンクフィルム）により形成される。ラベル１０１は、その両端を接合させることにより筒状に形成した後にロール状に巻き取り、このロールを繰り出しながら所定の長さに切断したものである。ラベル１０１は、図示しない開口装置により筒状に開口されて容器１０に被覆されるように装着される。

加熱トンネル２は、コンベア３によって搬送される容器１０を被覆するラベル１０１を加熱する空間を形成する。加熱トンネル２は、予熱室４（第１加熱室）と、仕上げ室５（第２加熱室）と、温度緩衝室６（非加熱室）とを有している。予熱室４がコンベア３による容器１０の搬送の上流側となり、仕上げ室５が搬送の下流側となる。

予熱室４は、ラベル１０１を第１温度で加熱収縮させる。第１温度は、ラベル１０１が収縮を開始し始める温度であり、例えば６０℃以上かつ８０℃未満である。仕上げ室５は、予熱室４で加熱収縮したラベル１０１を、第１温度より高い第２温度でさらに加熱収縮させて容器１０に密着させる収縮の仕上げ処理を行う。第２温度は、例えば８０℃以上かつ９５℃以下である。予熱室４および仕上げ室５は、高さＨ１を有する。高さＨ１は、予熱室４および仕上げ室５の内部における最下端から最上端までの高さである。

温度緩衝室６は、予熱室４と仕上げ室５との間に配置されている。温度緩衝室６は、仕上げ室５の高さＨ１より低い高さＨ２を有している。高さＨ２は、温度緩衝室６の内部における最下端から最上端までの高さである。温度緩衝室６は、ラベル１０１を加熱しないように、予熱室４および仕上げ室５が有する後述のヒータ１３のような加熱部材を有していない。高さＨ２は、温度緩衝室６の最下部から内壁の上面までの高さである。

温度緩衝室６は、加熱トンネル２の正面側に、開閉可能な扉６ａが設けられている。温度緩衝室６を扉６ａで開くことにより、ラベル１０１の収縮状態を確認したり、詰まった容器１０を取り出したりすることができる。

予熱室４には、予熱室４と温度緩衝室６との間の開口の高さを調整する仕切り板４１（変更部材）が設けられている。また、仕上げ室５には、仕上げ室５と温度緩衝室６との間の開口の高さを調整する仕切り板５１（変更部材）が設けられている。仕切り板４１，５１は、矢印Ｕ方向（上昇方向）と矢印Ｄ方向（下降方向）とに移動可能となるように、それぞれ予熱室４および仕上げ室５における温度緩衝室６側の上部壁に配置されている。仕切り板４１，５１は、手動で昇降するように設けられていてもよいし、機械的に昇降駆動されるように設けられていてもよい。

［予熱室および仕上げ室の詳細］
続いて、予熱室４および仕上げ室５の内部構造について説明する。図３は、加熱収縮装置１の予熱室４および仕上げ室５の内部構造を示す縦断面図である。

図３に示すように、予熱室４および仕上げ室５は、外郭体１１と、循環ブロア１２（ブロア）と、ヒータ１３（加熱部材）と、導風部１４とを有している。

外郭体１１は、予熱室４および仕上げ室５の外郭を成す。外郭体１１は、上面壁と、上面壁の両側端からそれぞれ下方に伸びる側壁とを有しており、下端が開放されている。外郭体１１の下端から上面壁の内面までの距離は高さＨ１である。

循環ブロア１２は、ブロアモータ１２ａと、羽根１２ｂと、ケーシング１２ｃとを有している。ブロアモータ１２ａは、外郭体１１の上面壁上に取り付けられている。羽根１２ｂは、ブロアモータ１２ａの駆動軸を介して回転する。羽根１２ｂは、外郭体１１の上面壁の内面の近傍に配置されたケーシング１２ｃの内部に設けられている。羽根１２ｂの回転により、ケーシング１２ｃの下方より吸い上げられた空気は、羽根１２ｂの側方に設けられたケーシング１２ｃの吹き出し口から羽根１２ｂの直径方向に吹き出される。

ヒータ１５は、シーズヒータなどの発熱体であり、円形を成している。ヒータ１５は、ケーシング１２ｃの周囲に配置されるように、外郭体１１の上面壁の内面に取り付けられている。ヒータ１５は、ケーシング１２ｃの吹き出し口から吹き出される空気を加熱する。

導風部１４は、固定壁１６と、２つのノズル壁１７とを有している。

固定壁１６は、上面部と、上面部の両側端からそれぞれ下方に伸びる側面部とを有しており、下端が開放されている。上面部は、ケーシング１２ｃと接続されており、ケーシング１２ｃと導風部１４とを連通させる貫通孔を有している。側面部の下端の位置は、外郭体１１の側壁の下端の位置と同じである。また、固定壁１６は、外郭体１１よりも小さく形成されるとともに、固定壁１６の側面部の外面が外郭体１１の側壁の内面と所定の間隔をおくような位置に配置されている。これにより、外郭体１１の側壁の内面と固定壁１６の側面部の外面との間には、循環空間１８が形成されている。

ノズル壁１７は、固定壁１６の２つの側面部に対向するように嵌め込まれている。ノズル壁１７は、多数のノズル孔１７ａを有している。ノズル孔１７ａは、行列状に配置されており、ノズル壁１７を水平方向に貫通するように形成されている。容器１０は、対向するノズル壁１７の間に形成される空間である加熱ゾーン１９を通過する。

［予熱室および仕上げ室における空気循環］
上記のように構成される予熱室４および仕上げ室５において、固定壁１６内の加熱ゾーン１９の空気は、循環ブロア１２によって吸い上げられ、羽根１２ｂによってヒータ１５の側方に吹き出されて、ヒータ１５によって加熱される。加熱された空気は、循環空間１８を通り、ノズル壁１７の各ノズル孔１７ａから加熱ゾーン１９に吹き出された後、容器１０に被覆されたラベル１０１を加熱して再び循環ブロア１２によって吸い上げられる。

このように、循環ブロア１２は、ヒータ１５により加熱された空気を予熱室４および仕上げ室５の内部で循環させる空気の流れを発生する。これにより、予熱室４および仕上げ室５において、加熱された空気が循環する。

加熱収縮装置１は、図示しない制御部を備えている。制御部は、循環空間１８に配置された図示しない温度センサによって検出された空気の温度が所定の温度となるように、ヒータ１５の発熱温度を制御する。

なお、ノズル壁１７は、ノズル孔１７ａが開閉可能となるように設けられていてもよい。これにより、容器１０の所望の箇所に熱風を吹き出すことができる。

［実施形態の効果］
加熱収縮装置１における予熱室４および仕上げ室５の間の温度の影響について説明する。図２は、図１のＡ－Ａ線矢視断面図である。

上述したように、仕上げ室５においては、予熱室４の第１温度よりも高い第２温度でラベル１０１を加熱するので、仕上げ室５内の上部空間には、高温の空気が滞留している。これに対し、温度緩衝室６の高さが仕上げ室５の高さより低く、かつ温度緩衝室６が予熱室４と仕上げ室５との間を隔てている。これにより、仕上げ室５内の上部空間に滞留する高温の空気を予熱室４に流れ込みにくくすることができる。それゆえ、仕上げ室５からの高温の空気が予熱室４に流れ込む量を減少させることができる。したがって、予熱室４１が仕上げ室５の温度の影響を受けにくくすることができる。

また、予熱室４の内部温度に影響を与える高温の空気が、仕上げ室５内の、仕上げ室５の上面壁の内面から高さＨ１の３分の１の範囲にほぼ全てが滞留する。それゆえ、予熱室４の高さＨ２は、仕上げ室５の高さＨ１より、少なくとも高さＨ１の３分の１低いことが好ましい（Ｈ２≦（ＨＩ－ＨＩ／３））。これにより、予熱室４が仕上げ室５の温度の影響をほぼ受けないようにすることができる。

また、温度緩衝室６を設けることにより、特許文献１に開示された陰圧室のように、内部を陰圧にするための吸引機構を必要としない。これにより、仕上げ室５の予熱室４に対する温度の影響を、簡素かつ安価な構成により軽減することができる。しかも、温度緩衝室６が上記吸引機構のように電力を消費することがないので、エネルギー効率の高い加熱収縮装置１を提供することができきる。

なお、温度緩衝室６のコンベア３の搬送方向の長さを長くするほど、仕上げ室５からの高温の空気が予熱室４に届きにくくなるので、仕上げ室５の予熱室４に対する温度の影響をより軽減することができる。しかしながら、温度緩衝室６の当該長さを長くすることにより、加熱トンネル２の全体の長さが長くなるので、加熱トンネル２の大型化を避けるには、温度緩衝室６の当該長さを１００ｍｍ～５００ｍｍ程度にすることが好ましい。

上述したように、仕上げ室５には、仕切り板５１が設けられている。仕切り板５１は、仕上げ室５と温度緩衝室６との間の開口ＯＰの高さを開口ＯＰの上部で変更する。具体的には、図２に示すように、仕切り板５１の下端が温度緩衝室６の高さＨ２よりも低い位置に達するように仕切り板５１を下げる。これにより、開口ＯＰの高さは、温度緩衝室６の高さＨ２より低い高さＨ３に変更される。

開口ＯＰの高さが低いほど、仕上げ室５から予熱室４への温度の影響を軽減する効果が高まる。しかしながら、容器１０の高さが予熱室４の高さＨ２より十分低い場合、高さＨ２を変更できない。このため、上記の効果を高めることができない。これに対し、仕切り板５１によって開口ＯＰの高さＨ３を低くすることで、上記の効果を高めることができる。

また、予熱室４にも、仕切り板５１と同様な仕切り板４１が設けられている。これにより、仕上げ室５の高温の空気が仕切り板５１を越えて温度緩衝室６に漏れ出てきて、温度緩衝室６と予熱室４との境界付近にまで達しても、仕切り板４１によって当該空気の予熱室４への進入を阻止することができる。

また、仕切り版５１および仕切り版４１の代わりに、温度緩衝室６の上部全面に上下方向に可動な板を設ける構成としても良い。容器１０の大きさに合わせて該板を下降させることで、予熱室４への空気の侵入を阻止することができる。

仕上げ室５は、その上部に設けられる循環ブロア１２を備えている。これにより、仕上げ室５内の上部空間において、空気が流動することで高温の空気が滞留する領域を狭くすることができる。したがって、仕上げ室５から予熱室４への温度の影響を軽減する効果をより一層高めることができる。

なお、循環ブロア１２は、仕上げ室５の上部に設けられているが、仕上げ室５の下部に設けられていてもよい。循環ブロア１２が仕上げ室５の下部に設けられる構成では、仕上げ室５内の下部空間で空気が流動するが上部空間では空気が流動しないので、上部空間において高温の空気が滞留しやすくなる。このように構成された加熱収縮装置１においても、仕上げ室５より高さの低い温度緩衝室６を設けることにより、仕上げ室５から予熱室４への温度の影響を軽減することができるのは勿論である。

また、本実施形態では、加熱収縮装置１が予熱室４および仕上げ室５を１つずつ備えるが、それらの数は１つに限定されない。例えば、加熱収縮装置１が２つの予熱室を備えていてもよい。このような構成では、１つ目の予熱室により最も低い温度でラベル１０１を加熱し、２つめの予熱室により、さらに高い温度でラベル１０１を加熱した後、仕上げ室５により、最も高い温度でラベル１０１を加熱する。

また、本実施形態では、加熱収縮装置１がヒータ１５を備えるが、ラベル１０１を加熱する熱媒としては、高温空気（熱風）に限定されない。例えば、熱媒としては、加熱収縮装置の外部から供給される高温蒸気を利用することも可能である。

〔付記事項〕
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。また、本発明は、実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１ 加熱収縮装置
４ 予熱室（第１加熱室）
５ 仕上げ室（第２加熱室）
６ 温度緩衝室（非加熱室）
１０ 容器（物品）
１２ 循環ブロア（ブロア）
１３ ヒータ（加熱部材）
５１ 仕切り板（変更部材）
１０１ ラベル（フィルム）
ＯＰ 開口

Claims (4)

1. 物品を被覆する熱収縮性のフィルムを第１温度で加熱収縮させる第１加熱室と、
   前記第１加熱室で収縮した前記フィルムを、前記第１温度と異なる第２温度で加熱収縮させる第２加熱室と、
   前記第１加熱室と前記第２加熱室との間に配置され、前記第２加熱室より低い高さを有し、前記フィルムを加熱しない非加熱室と、を備えていることを特徴とする加熱収縮装置。
2. 前記非加熱室の高さは、前記第２加熱室の高さより、少なくとも前記第２加熱室の高さの３分の１低いことを特徴とする請求項１に記載の加熱収縮装置。
3. 前記第２加熱室と前記非加熱室との間の開口の高さを前記開口の上部で変更する変更部材をさらに備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の加熱収縮装置。
4. 加熱部材と、
   前記第２加熱室の上部に設けられ、前記第２加熱室内の空気を吸い上げて前記加熱部材の側方に吹き出すことにより前記加熱部材により加熱された空気を前記第２加熱室内で循環させるブロアと、をさらに備えていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の加熱収縮装置。

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