托盘密封装置及其加热单元的制作方法
【技术领域】
[0001]相关申请
[0002]本申请已于2012年11月5日向韩国特许厅申请，根据在此处进行的引用，其内容全部基于本申请中包含的韩国专利申请第2012-0124290号，主张其优先权。
[0003]本发明涉及托盘密封装置，特别涉及一种通过在托盘(tray)的开口部周缘的边框加热而熔接热可塑性薄膜(“密封膜”)，从而能够对托盘进行密封的托盘密封装置及用于这种托盘密封装置的加热单元。
【背景技术】
[0004]最近，例如在外卖店、快餐店等餐馆或市场等处，为了以包装于一次性托盘的状态向顾客提供带水的饮食、易碎的食物等食品，正在使用托盘密封装置。特别是如果对食物进行密封包装，则能够长时间保管食物，不会因空气而变质，便于冷藏保管食物，在野外活动时，也便于搬运及保管食物，因此，最近推出了家用托盘密封装置。
[0005]在图1中图示了公知的托盘密封装置的立体图。
[0006]如果参考图1，以往的托盘密封装置包括:密封膜供应部，其带有能够放上卷绕成卷形态的热可塑性密封膜RO的多个滚轴101 ;基座体(base body) 100，其带有能够插入托盘T的托盘容纳空腔(tray accommodat1n hole) 102 ;盖单元200，其能旋转运动地结合于所述基座体100上面；加热板(heating plate) 300。
[0007]所述加热板300以筒状铝或不锈钢形成，在加热板300的背面结合有电热体(electric heating element)(图中未示出)。如果向所述电热体接入电力，那么在所述电热体中发生热，借助于该热，所述加热板加热到既定温度(例如，160°C至180°C )。在所述盖单元200的下面，在所述密封膜供应部与所述托盘容纳空腔102之间配置有切刀201。
[0008]作为所述密封膜，主要使用由聚对苯二甲酸乙二醋(polyethyleneterephthalate:PET)薄膜和聚丙稀(polypropylene:PP)薄膜构成的复合膜(drylaminated film)。另外，所述一次性托盘T典型的是由PP或PET成型，在开口部周缘具有边框。
[0009]在密封托盘T时，使用者打开所述密封装置10的电源，等待所述加热板300借助于电热体(图中未示出)而达到既定温度(例如，160°C至180°C)。
[0010]然后，把盛装有食品的所述托盘T插入所述托盘容纳空腔102，从密封膜供应部拉出密封膜，配置密封膜，使得覆盖托盘T的开口部。然后，关闭托盘密封装置10的盖单元200，那么，所述密封膜被以覆盖所述托盘T的状态截断，加装于盖单元200的下面的加热板300将密封膜加热而熔接于所述托盘T的边框。因此，托盘T中盛装的食品被气密密封，使得不与外部空气接触。
[0011]但是，就前述公知的托盘密封装置10而言，存在如下几个重要问题。
[0012]首先，为使密封膜熔接于一次性托盘，应使所述加热板300加热至所述密封膜熔点以上的温度，因此这种加热耗费较长时间和大量能源。另外，一旦加热的加热板300在熔接完成后不迅速冷却，长时间保有潜热(latent heat)，从而导致以下讨论的各种问题。
[0013]如果具体说明，就相关技术领域的食品托盘密封装置而言，加热板300应能够充分覆盖密封对象托盘，还支撑或内置电热体及相关部件，因而加热板300的面积大，而且比较厚。例如，就市场上可以购买的食品托盘密封装置而言，加热板具有约300cm2 (15 cm X 20cm)以上的面积与约I cm以上的厚度。也就是说，加热板的体积比较大。
[0014]如上所述，需要把体积较大的加热板加热到使密封膜熔接于一次性托盘所需的温度，例如加热到约160°C至180°C，因此，就以往的托盘密封装置而言，电源接入后至初始密封所需的时间长，耗电量也高。
[0015]实际上，原有的食品托盘密封装置使用的耗电大致为约550W至1，000W范围，利用IlOV或220V的交流电源。另外，由于这种耗电，把如上所述构成的加热板初始加热到作为一次性托盘密闭中使用的温度范围的约160°C至180°C，通常需要约5分钟以上的较长时间。
[0016]因此，在如餐馆等的需要反复地且按不规则的时间间隔，S卩，根据情况而以较短时间间隔或较长时间间隔执行一次性托盘密封作业的环境下，为了缩短加热加热板所需的时间，需要把加热板保持于预热状态。因此，即使在较长时间期间不使用密封装置的情况下，也需把电源保持于ON状态。因而能源消耗大。另外，为了加热板的迅速加热而使用如上所述的高耗电，因而一般而言，直接使用作为常用电源的IlOV或220V的交流电源，这存在导致使用者触电的可能性。
[0017]原有的食品托盘密封装置中尤其重要的问题是如上所述，由于加热板的体积大，在熔接结束后，加热板长时间残留潜热(latent heat)，加热板冷却需要相当长的时间。就以往的食品托盘密封装置而言，众所周知，由于潜热，加热板自然冷却到加热前温度，需要约为加热所需时间2倍以上的时间，因而导致各种问题。
[0018]首先，随着潜热在加热板中长时间保持，使用者因不注意而接触加热板，被烫伤的可能性高。另外，当在餐馆等处反复连续使用所述食品托盘密封装置时，需要在保持潜热的状态下持续或反复地加热加热板，因而甚至加热板周围的部分也会过热。
[0019]另外，在托盘密封期间，甚至密封膜的熔接部分(即，食品托盘的开放部边框部分)之外的部分也广泛地加热，导致托盘皱瘪或翘起的变形，或者密封膜粘附于加热板，在密封膜的上面留下加热板的痕迹。当托盘如此变形时，还会给顾客引起不快感，另外，在冰箱等包管场所，也会难以层叠多个托盘进行保管，因此还存在需要重新执行密封作业的情形。
[0020]进一步地，随着过热状态持续或反复，热应力持续积累施加到食品托盘密封装置的基座体或盖单元等其它构成构件。因此，当以不耐热的材料制作托盘密封装置的主体外壳等时，会容易因热应力而变形或损伤。
[0021]因此，难以把成型性优秀及价格低廉的诸如ABS树脂的热可塑性树脂用作食品托盘密封装置的主体外壳等的材料，所以，受到与托盘密封装置的主体外壳等材料相关的许多制约。考虑到这种问题，虽然也可以以钢材等金属材料制作大量受热的部分，但在这种情况下，不仅制造成本上升，而且使整体装置的重量大大增加，导致密封装置难以移动或处置。另外，由于这种材料的制约，对制品外观的设计自由度大大下降。
[0022]另一方面，就以往技术的托盘密封装置而言，即使熔接后关闭电源，加热板也以保有潜热的状态维持既定时间，另外，当连续密封时，根据熔接次数或熔接工序间间隔的长、短，加热板的温度不同，因此，难以恰当地控制加热板的温度。也就是说，在把密封膜熔接于托盘方面，难以确保适合的熔接条件或熔接后的适宜冷却条件。
[0023]因此，作为以往的托盘密封装置，难以确保适宜的熔接品质。具体而言，由于密封膜过度熔接而无法获得适宜的密封效果。另外，由于加热板以保有潜热的状态缓慢地冷却，因而熔接的密封膜不充分硬化，在熔接表面具有某种程度的粘着性的状态下，加热板从密封膜分离。因此，密封膜的熔接面难以光滑地形成。
[0024]为了解决这种问题，在托盘密封装置中，考虑加热板温度的温度、加热周期、累计密封次数等，还可以配备加热板(或用于对其加热的电热体)的温度控制机构。但是，在像快餐店那样托盘密封装置频繁使用的环境下，密封作业只能按不规则的间隔执行。因此，根据密封次数或时间间隔，加热板中保持的潜热的水平以及加热板及其周边的温度不同，所以，为了熔接温度及时间的适宜控制，需要感知、分析的变数非常多。因此，很难配备用于精密控制熔接条件及熔接结束后冷却条件的机构，配备这种控制机构需要追加相当多的费用。
[0025]另一方面，如上所述的食品托盘包装装置的示例，公开于以“中心线株式会社”(Enterline C0.Ltd.)名义，于2003年11月27日通过实用新型申请第2003-0037004号申请，于2004年2月14日注册的韩国注册实用新型第20-3041719号(以下简称““中心线”装置”)，以及以GMPS株式会社(GMPSC0.Ltd.)名义，于2008年I月4日通过专利申请第2008-0001497号申请，于2009年7月8日公开的韩国专利公开第2009-0074482号(以下简称“GMPS装置”)中。
[0026]在所述“中心线”装置中，配置有上面加装了多个电热体(electric heatingelement)的加热板。在该加热板中，在中央部位形成有开口部，在该开口部中央配置有轴承。另外，“中心线”装置在托盘支座部加装具有软垫的硅橡胶，构成得吸收在熔接时因加热板而会对托盘支座部施加的冲击。
[0027]但是，就“中心线”装置的加热板中央开口部而言，与考虑缩短加热时间相比，是为确保配置轴承等其它构成要素所需空间而配备的。
[0028]就“中心线”装置而言，可知其目的在于解决因加热板而对托盘支座部施加冲击的问题，加热板的强度也被当作重要因素考虑。也就是说，就“中心线”装置而言，可知所述开口部并非是考虑加热板的较长加热时间、高耗电及加热板导致的潜热所造成的问题而配备。当在所述中央开口部配置轴承等时，它们反而会对去除加热板潜热造成妨碍。
[0029]另外，就“中心线”装置的加热板而言，尽管配备有开口部，但为了使得具有充分的强度，应具有充分的厚度。因此可知，加热板加热需要相当长的时间，而且不仅耗电高，由于所述加热板的体积仍然大，因而包含了前述潜热导致的冷却延迟等各种问题。
[0030]另一方面，就GMPS装置而言，其目的在于利用瞬间加热式Ruthenox加热器(Ruthenox heater)，减小电力消耗，抑制使用者烫伤。Ruthenox加热器是指在短时间接入高电力而构成能够瞬间加热的公知的加热器。
[0031]在GMPS装置中，在宽阔的加热板背面，根据多个种类的密封对象托盘的大小，设置多个Ruthenox发热体，构成得在密封作业时，能够通过选择开关(select1n switch)，使符合密封对象托盘尺寸的发热体开启。
[0032]但是，为了能够加热从小托盘到大托盘的多个种类的托盘，应使用宽阔的加热板。另外，由于加装了 Ruthenox发热体的加热板的下面持续保持平坦面，因而需要具有充分的强度及刚性，因此，加热板的厚度也必须较厚。
[0033]另外，为了把如上所述的设置了公知Ruthenox电热体的加热板，在短时间内加热到密封膜的熔融温度，例如加热到160°C至180°C的温度，在Ruthenox电热体中，应接入I，500W至I，800W的很高的瞬间电力，因此，应接入较高的瞬间电压，存在给使用者带来致命性触电的危险。
[0034]即使所述加热板借助于高瞬间电压而迅速加热，由于其宽阔的面积及较厚的厚度，即，由于其较大的体积，无法迅速冷却，在相当长时间期间保持潜热。也就是说，即使是GMPS装置，在密封膜熔接后，在加热板中留有潜热，当以较短时间间隔连续执行熔接时，加热板持续保持于较高温度。
[0035]因此，即使是GMPS装置，也大部分包含了“中心线”装置中因加热板留有潜热而导致的问题。
[0036]S卩，随着加热板的冷却延迟，存在使用者的烫伤危险，在连续密封作业时，托盘因过热而变形，熔接面不光滑地形成。另外，加热板周围的其它构成部分会因过度而变形，因而在使用材料方面存在限制，外观设计自由度下降，熔接条件的适宜控制困难。而且，就GMPS装置而言，为了加热板的瞬间加热，给使用者带来致命性触电的危险的可能