高频熔接装置和使用该装置的薄膜包装装置制造方法及图纸

在用电极夹持薄膜进行高频熔接的装置中，可以精确地检测电极的高频熔接状态，并且可以高精度地进行阻抗匹配调整等。晶体振荡电路Ａ１的振荡输出由功率放大电路Ａ２放大后，通过阻抗匹配电路Ｅ供给封接电极４。供给封接电极４的高频电能通过杂散电容ΔＣ被传感器３０取出，经二极管Ｄ１整流检波并经电容器Ｃ１平滑后，作为直流电压在ＤＣ电压计３１上进行指示。调整阻抗匹配电路Ｅ的可变电容器ＶＣ的电容量时，通过使ＤＣ电压计３１的指示电压为最大值，可以进行最佳的高频熔接。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及连续地向夹持着薄膜重叠部分的一对高频电极供给高频电能特别适合于进行薄膜熔接的高频熔接装置和装配了该高频熔接装置的薄膜包装装置。以往，在以食品及各种工业产品为内装物的薄膜包装领域，作为使薄膜重叠部分接合的方法，除了热板封接法和超声波封接法外，同时还广泛使用高频封接法。该高频封接法是基于夹在一对熔接用电极间的合成树脂薄膜由于介电损耗而自己发热，利用该热量使薄膜之间熔融进行熔接的。以食品等为内装物的薄膜包装体的制造方法，包括使薄膜形成与内装物的形状或所希望的产品形状一致的筒状的工序和使形成了筒状的薄膜沿宽度方向的边缘之间相重叠的部分熔接，形成纵封接线的工序。这种制造方法是连续地在薄膜的边缘之间的重叠部分形成纵封接线的，所以，一对电极和其间挟持的薄膜所引起的电气负载的变动很小。因此，适合于采用对负载需要进行阻抗匹配的高频封接法。作为制造薄膜包装体等所使用的高频熔接装置，通常采用图7所示的结构。该高频熔接装置具有由高频振荡电路a及次级功率放大电路b构成的高频输出单元和阻抗匹配电路c。高频振荡电路a是由真空管8和LC(电感和电容)振荡单元9组合而成的，在该高频振荡电路a中，LC振荡产生的高频电能由功率放大电路b放大后，经阻抗匹配电路c供给到一对电极4和5之间。并且，连续地使被电极4和5挟持的两片薄膜1a，1b的重叠部分熔接。另外，用来检测高频功率的高频功率计d等测量器，通常设置在功率放大电路b和阻抗匹配电路c之间。在上述薄膜包装体的制造中，进行了高频熔接的薄膜的重叠部分应呈最佳的封接状态，因此，必须对封接条件(温度、接触压力等)进行最佳调整管理。如果封接条件不合适，薄膜的加热温度太低时，薄膜之间的熔接不良;相反，薄膜的加热温度太高时，又会发生薄膜材料变质以及熔接部分的薄膜变薄的现象，从而会降低熔接强度。特别是像包装加工肉食品那样，在进行薄膜包装后，进行加热杀菌，或者由于加热薄膜发生收缩时，在熔接强度降低的部分有可能发生密封不良或包装体破裂等现象。因此，对于这种薄膜包装体，必须调整和管理封接条件，以使薄膜之间以很高的强度熔接。先有的高频熔接装置的封接条件的监视方法，是由操作者观测图7所示的高频功率计d的功率指示、或设置在高频振荡电路a中的真空管8的板极电流的检测值，或封接电极4上设置的氖管的辉度，凭经验和感觉进行监视的。但是，和使用高频的其它
例如金属及半导体的感应加热炉、生物体的介电加热(超小型加热器)等设备中的高频加热相比，在合成树脂薄膜之间的熔接作业中，薄膜重叠部分的介电损耗(tanδ)低，因此，存在负载阻抗大这一特有的问题。于是，功率放大电路b的输出阻抗与熔接用电极部分的负载阻抗的差别很大。因此，即使使用阻抗匹配电路c，也很难使上述输出阻抗与负载阻抗完全匹配，从而，在食品等的薄膜包装中，实际上薄膜之间的高频熔接是在存在相当大的反射波功率和电磁波辐射引起的无效功率的条件下进行的。在这种状态下，以上述高频功率计d的功率指示及真空管的板极电流值为指标时，不能充分进行薄膜之间的封接状态的控制、调整和监视。这是因为反射波功率和电磁波辐射的大小是电线及封接电极相对于地电位的杂散电容的函数，很容易发生变化。虽然与高频功率计一并设置反射率计，可以测量反射波功率，但是，很难定量地监视电磁波辐射的能量。另外，由于利用上述氖管进行的显示是目视观察辉度的方法，所以，指标的精度低，并且，难以再现曾经进行过的阻抗匹配的调整作业。其次，由于图7所示的使用真空管8的高频振荡电路a是一种元件数量少、结构相对简单的电路，所以，可以以比较低的成本进行制造，另外，对于反射波及局部发热等瞬间应力，真空管具有良好的耐久性等特长。但是，其反面是振荡频率取决于LC振荡单元9中的电感和电容，所以，必须高精度地进行电感和电容的设定，制造和调整很麻烦。另外，由于使用真空管8，所以，运输及安装时装卸麻烦，机械强度的耐久性差，并且，由于使用了真空管8，所以，从商用电力向高频变换的能量变换效率低。因此，本专利技术者等人使用场效应晶体管(FET)代替真空管制造自激振荡电路，并把它装配到图7所示的薄膜高频熔接装置中，对其在薄膜高频熔接当中的适用性进行了研究。结果表明，即使使用场效应晶体管，但是由于电路还是具有取决于电感和电容的LC振荡单元9的自激振荡电路，所以，根据电极4和5以及挟持在其间的薄膜1，对负载阻抗进行阻抗匹配调整时，这种调整操作对振荡电路的振荡频率也有影响，每次必须对LC振荡单元9再进行调整。在根据使用的薄膜的材质及厚度等必须总是保持阻抗区配的薄膜高频熔接装置中，每次进行阻抗匹配调整时，都会引起振荡频率发生变化，非常麻烦。为了可靠地进行薄膜包装作业，并且对外部不产生剧烈影响，这就要求交替地反复进行阻抗匹配调整和与根据电波法在工业应用中认可的对辐射频率进行调整相关连的作业。而且，这是一种很烦杂并且要求熟练技术的作业。另外，先有的半导体式高频电源电路，是将商用电源的交流电进行整流后得到直流电的电路，但是，通常这种直流电对高频振荡电路和功率放大电路中的一个电路供给恒定电压，而对另一个电路则供给可变电压。因此，必须对高频振荡电路和功率放大电路分别设置电力供给路径，这样，整体结构将变得复杂。本专利技术的目的就是要解决上述先有技术的问题，以便能在电极或其附近检测用于高频熔接而供给电极的高频，并且使阻抗匹配等能以很高的精度进行调整，且具有再现性。另外，本专利技术的目的还在于能在薄膜高频熔接装置中使用具有场效应晶体管等半导体元件的高频振荡电路进行稳定的熔接作业，并且还可使电源电路的结构简单。本专利技术者等人对上述薄膜之间的封接状态的控制、调整和监视方法中存在的问题进行了整理，为了解决这些问题，我们注意到必须精确地掌握供给负载的能量，因此，必须在高频电极的附近进行测量，并且最好从高压电极检测高频电压，从对电极供电的部分检测高频电流，最后产生了本专利技术。即，在通过阻抗匹配电路从高频输出部分向一对高频电极间供给高频电能，对夹持在该高频电极间的薄膜的重叠部分进行高频感应加热从而进行熔接的高频熔接装置中，本专利技术的特征在于首先设置了与上述一对高频电极的高压电极进行电容耦合的耦合部分和具有对从该耦合部分得到的信号进行整流的整流电路的检测电路，利用该检测电路检测供给上述高频电极的高频电压;或者在将上述阻抗匹配电路与上述一对高频电极的高压电极相连接的馈电部分设置与其电感耦合的测管和具有对该测管输出的信号进行整流的整流电路的检测电路，利用该检测电路检测供给上述高频电极的高频电流。另外，本专利技术的专利技术者等人，对于薄膜高频熔接装置，着眼于使用依靠晶体振子等振荡元件产生固有振荡并利用使用了场效应晶体管的漏极调谐电路等对该振荡进行调谐的他激振荡电路，代替先有的以LC振荡器为基础的自激振荡电路。并且发现如果采用试制的他激振荡电路，即使对熔接电极一侧的负载进行阻抗匹配调整，振荡频率丝毫也不发生变化，同时，供给的直流电压发生变化时振荡也不会停止，即使将电源电路的可变直流电同时供给高频振荡电路和功率放大电路，也可以以足够的变化调节幅度输出高频，从而可以简单地构成电源电路，降低制造成本。即，本专利技术的高频熔接装置的特征是，高频输出部分由振荡电路和次级功率放大电路构成，振荡电路具有振荡元件和与该本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄膜高频熔接装置，即通过阻抗匹配电路从高频输出部分向一对高频电极间供给高频电能，对夹持在该高频电极间的薄膜的重叠部分进行高频感应加热从而进行熔接的高频熔装置，其特征为：设有与上述一对高频电极的高压电极进行电容耦合的耦合部分和具有对从该耦合部分得到的信号进行整流的整流电路的检测电路，利用该检测电路检测供给上述高频电极的高频电压。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：濑谷清美，小川好美，铃木昭雄，
申请(专利权)人：吴羽化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]