托盤密封裝置及其加熱單元的制作方法
【技術領域】
[0001]相關申請
[0002]本申請已于2012年11月5日向韓國特許廳申請，根據在此處進行的引用，其內容全部基于本申請中包含的韓國專利申請第2012-0124290號，主張其優先權。
[0003]本發明涉及托盤密封裝置，特別涉及一種通過在托盤(tray)的開口部周緣的邊框加熱而熔接熱可塑性薄膜(“密封膜”)，從而能夠對托盤進行密封的托盤密封裝置及用于這種托盤密封裝置的加熱單元。
【背景技術】
[0004]最近，例如在外賣店、快餐店等餐館或市場等處，為了以包裝于一次性托盤的狀態向顧客提供帶水的飲食、易碎的食物等食品，正在使用托盤密封裝置。特別是如果對食物進行密封包裝，則能夠長時間保管食物，不會因空氣而變質，便于冷藏保管食物，在野外活動時，也便于搬運及保管食物，因此，最近推出了家用托盤密封裝置。
[0005]在圖1中圖示了公知的托盤密封裝置的立體圖。
[0006]如果參考圖1，以往的托盤密封裝置包括:密封膜供應部，其帶有能夠放上卷繞成卷形態的熱可塑性密封膜RO的多個滾軸101 ;基座體(base body) 100，其帶有能夠插入托盤T的托盤容納空腔(tray accommodat1n hole) 102 ;蓋單元200，其能旋轉運動地結合于所述基座體100上面；加熱板(heating plate) 300。
[0007]所述加熱板300以筒狀鋁或不銹鋼形成，在加熱板300的背面結合有電熱體(electric heating element)(圖中未示出)。如果向所述電熱體接入電力，那么在所述電熱體中發生熱，借助于該熱，所述加熱板加熱到既定溫度(例如，160°C至180°C )。在所述蓋單元200的下面，在所述密封膜供應部與所述托盤容納空腔102之間配置有切刀201。
[0008]作為所述密封膜，主要使用由聚對苯二甲酸乙二醋(polyethyleneterephthalate:PET)薄膜和聚丙稀(polypropylene:PP)薄膜構成的復合膜(drylaminated film)。另外，所述一次性托盤T典型的是由PP或PET成型，在開口部周緣具有邊框。
[0009]在密封托盤T時，使用者打開所述密封裝置10的電源，等待所述加熱板300借助于電熱體(圖中未示出)而達到既定溫度(例如，160°C至180°C)。
[0010]然后，把盛裝有食品的所述托盤T插入所述托盤容納空腔102，從密封膜供應部拉出密封膜，配置密封膜，使得覆蓋托盤T的開口部。然后，關閉托盤密封裝置10的蓋單元200，那么，所述密封膜被以覆蓋所述托盤T的狀態截斷，加裝于蓋單元200的下面的加熱板300將密封膜加熱而熔接于所述托盤T的邊框。因此，托盤T中盛裝的食品被氣密密封，使得不與外部空氣接觸。
[0011]但是，就前述公知的托盤密封裝置10而言，存在如下幾個重要問題。
[0012]首先，為使密封膜熔接于一次性托盤，應使所述加熱板300加熱至所述密封膜熔點以上的溫度，因此這種加熱耗費較長時間和大量能源。另外，一旦加熱的加熱板300在熔接完成后不迅速冷卻，長時間保有潛熱(latent heat)，從而導致以下討論的各種問題。
[0013]如果具體說明，就相關技術領域的食品托盤密封裝置而言，加熱板300應能夠充分覆蓋密封對象托盤，還支撐或內置電熱體及相關部件，因而加熱板300的面積大，而且比較厚。例如，就市場上可以購買的食品托盤密封裝置而言，加熱板具有約300cm2 (15 cm X 20cm)以上的面積與約I cm以上的厚度。也就是說，加熱板的體積比較大。
[0014]如上所述，需要把體積較大的加熱板加熱到使密封膜熔接于一次性托盤所需的溫度，例如加熱到約160°C至180°C，因此，就以往的托盤密封裝置而言，電源接入后至初始密封所需的時間長，耗電量也高。
[0015]實際上，原有的食品托盤密封裝置使用的耗電大致為約550W至1，000W范圍，利用IlOV或220V的交流電源。另外，由于這種耗電，把如上所述構成的加熱板初始加熱到作為一次性托盤密閉中使用的溫度范圍的約160°C至180°C，通常需要約5分鐘以上的較長時間。
[0016]因此，在如餐館等的需要反復地且按不規則的時間間隔，S卩，根據情況而以較短時間間隔或較長時間間隔執行一次性托盤密封作業的環境下，為了縮短加熱加熱板所需的時間，需要把加熱板保持于預熱狀態。因此，即使在較長時間期間不使用密封裝置的情況下，也需把電源保持于ON狀態。因而能源消耗大。另外，為了加熱板的迅速加熱而使用如上所述的高耗電，因而一般而言，直接使用作為常用電源的IlOV或220V的交流電源，這存在導致使用者觸電的可能性。
[0017]原有的食品托盤密封裝置中尤其重要的問題是如上所述，由于加熱板的體積大，在熔接結束后，加熱板長時間殘留潛熱(latent heat)，加熱板冷卻需要相當長的時間。就以往的食品托盤密封裝置而言，眾所周知，由于潛熱，加熱板自然冷卻到加熱前溫度，需要約為加熱所需時間2倍以上的時間，因而導致各種問題。
[0018]首先，隨著潛熱在加熱板中長時間保持，使用者因不注意而接觸加熱板，被燙傷的可能性高。另外，當在餐館等處反復連續使用所述食品托盤密封裝置時，需要在保持潛熱的狀態下持續或反復地加熱加熱板，因而甚至加熱板周圍的部分也會過熱。
[0019]另外，在托盤密封期間，甚至密封膜的熔接部分(即，食品托盤的開放部邊框部分)之外的部分也廣泛地加熱，導致托盤皺癟或翹起的變形，或者密封膜粘附于加熱板，在密封膜的上面留下加熱板的痕跡。當托盤如此變形時，還會給顧客引起不快感，另外，在冰箱等包管場所，也會難以層疊多個托盤進行保管，因此還存在需要重新執行密封作業的情形。
[0020]進一步地，隨著過熱狀態持續或反復，熱應力持續積累施加到食品托盤密封裝置的基座體或蓋單元等其它構成構件。因此，當以不耐熱的材料制作托盤密封裝置的主體外殼等時，會容易因熱應力而變形或損傷。
[0021]因此，難以把成型性優秀及價格低廉的諸如ABS樹脂的熱可塑性樹脂用作食品托盤密封裝置的主體外殼等的材料，所以，受到與托盤密封裝置的主體外殼等材料相關的許多制約。考慮到這種問題，雖然也可以以鋼材等金屬材料制作大量受熱的部分，但在這種情況下，不僅制造成本上升，而且使整體裝置的重量大大增加，導致密封裝置難以移動或處置。另外，由于這種材料的制約，對制品外觀的設計自由度大大下降。
[0022]另一方面，就以往技術的托盤密封裝置而言，即使熔接后關閉電源，加熱板也以保有潛熱的狀態維持既定時間，另外，當連續密封時，根據熔接次數或熔接工序間間隔的長、短，加熱板的溫度不同，因此，難以恰當地控制加熱板的溫度。也就是說，在把密封膜熔接于托盤方面，難以確保適合的熔接條件或熔接后的適宜冷卻條件。
[0023]因此，作為以往的托盤密封裝置，難以確保適宜的熔接品質。具體而言，由于密封膜過度熔接而無法獲得適宜的密封效果。另外，由于加熱板以保有潛熱的狀態緩慢地冷卻，因而熔接的密封膜不充分硬化，在熔接表面具有某種程度的粘著性的狀態下，加熱板從密封膜分離。因此，密封膜的熔接面難以光滑地形成。
[0024]為了解決這種問題，在托盤密封裝置中，考慮加熱板溫度的溫度、加熱周期、累計密封次數等，還可以配備加熱板(或用于對其加熱的電熱體)的溫度控制機構。但是，在像快餐店那樣托盤密封裝置頻繁使用的環境下，密封作業只能按不規則的間隔執行。因此，根據密封次數或時間間隔，加熱板中保持的潛熱的水平以及加熱板及其周邊的溫度不同，所以，為了熔接溫度及時間的適宜控制，需要感知、分析的變數非常多。因此，很難配備用于精密控制熔接條件及熔接結束后冷卻條件的機構，配備這種控制機構需要追加相當多的費用。
[0025]另一方面，如上所述的食品托盤包裝裝置的示例，公開于以“中心線株式會社”(Enterline C0.Ltd.)名義，于2003年11月27日通過實用新型申請第2003-0037004號申請，于2004年2月14日注冊的韓國注冊實用新型第20-3041719號(以下簡稱““中心線”裝置”)，以及以GMPS株式會社(GMPSC0.Ltd.)名義，于2008年I月4日通過專利申請第2008-0001497號申請，于2009年7月8日公開的韓國專利公開第2009-0074482號(以下簡稱“GMPS裝置”)中。
[0026]在所述“中心線”裝置中，配置有上面加裝了多個電熱體(electric heatingelement)的加熱板。在該加熱板中，在中央部位形成有開口部，在該開口部中央配置有軸承。另外，“中心線”裝置在托盤支座部加裝具有軟墊的硅橡膠，構成得吸收在熔接時因加熱板而會對托盤支座部施加的沖擊。
[0027]但是，就“中心線”裝置的加熱板中央開口部而言，與考慮縮短加熱時間相比，是為確保配置軸承等其它構成要素所需空間而配備的。
[0028]就“中心線”裝置而言，可知其目的在于解決因加熱板而對托盤支座部施加沖擊的問題，加熱板的強度也被當作重要因素考慮。也就是說，就“中心線”裝置而言，可知所述開口部并非是考慮加熱板的較長加熱時間、高耗電及加熱板導致的潛熱所造成的問題而配備。當在所述中央開口部配置軸承等時，它們反而會對去除加熱板潛熱造成妨礙。
[0029]另外，就“中心線”裝置的加熱板而言，盡管配備有開口部，但為了使得具有充分的強度，應具有充分的厚度。因此可知，加熱板加熱需要相當長的時間，而且不僅耗電高，由于所述加熱板的體積仍然大，因而包含了前述潛熱導致的冷卻延遲等各種問題。
[0030]另一方面，就GMPS裝置而言，其目的在于利用瞬間加熱式Ruthenox加熱器(Ruthenox heater)，減小電力消耗，抑制使用者燙傷。Ruthenox加熱器是指在短時間接入高電力而構成能夠瞬間加熱的公知的加熱器。
[0031]在GMPS裝置中，在寬闊的加熱板背面，根據多個種類的密封對象托盤的大小，設置多個Ruthenox發熱體，構成得在密封作業時，能夠通過選擇開關(select1n switch)，使符合密封對象托盤尺寸的發熱體開啟。
[0032]但是，為了能夠加熱從小托盤到大托盤的多個種類的托盤，應使用寬闊的加熱板。另外，由于加裝了 Ruthenox發熱體的加熱板的下面持續保持平坦面，因而需要具有充分的強度及剛性，因此，加熱板的厚度也必須較厚。
[0033]另外，為了把如上所述的設置了公知Ruthenox電熱體的加熱板，在短時間內加熱到密封膜的熔融溫度，例如加熱到160°C至180°C的溫度，在Ruthenox電熱體中，應接入I，500W至I，800W的很高的瞬間電力，因此，應接入較高的瞬間電壓，存在給使用者帶來致命性觸電的危險。
[0034]即使所述加熱板借助于高瞬間電壓而迅速加熱，由于其寬闊的面積及較厚的厚度，即，由于其較大的體積，無法迅速冷卻，在相當長時間期間保持潛熱。也就是說，即使是GMPS裝置，在密封膜熔接后，在加熱板中留有潛熱，當以較短時間間隔連續執行熔接時，加熱板持續保持于較高溫度。
[0035]因此，即使是GMPS裝置，也大部分包含了“中心線”裝置中因加熱板留有潛熱而導致的問題。
[0036]S卩，隨著加熱板的冷卻延遲，存在使用者的燙傷危險，在連續密封作業時，托盤因過熱而變形，熔接面不光滑地形成。另外，加熱板周圍的其它構成部分會因過度而變形，因而在使用材料方面存在限制，外觀設計自由度下降，熔接條件的適宜控制困難。而且，就GMPS裝置而言，為了加熱板的瞬間加熱，給使用者帶來致命性觸電的危險的可能