CN102292265B - 容器的气体置换方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供容器的气体置换方法及其装置，能够在对容器的顶部空间内进行气体置换时不吹撒气泡或内容液体，而以较少的惰性气体的使用量获得高的置换效果。本发明的特征在于，对于输送而来的瓶(B)，由在与压盖头(CH)不干涉的范围内所配设的瓶用喷嘴(10)使氮气从上方流入瓶(B)的口部，在与盖(C)即将嵌合之前，由避免与瓶(B)及压盖头(CH)的干涉而配设的横侧瓶用喷嘴(20)使氮气从斜上方流入瓶(B)的口部，另一方面，对于输送而来的盖(C)，由在与瓶(B)不干涉的范围内所配设的盖用喷嘴(30)使氮气从下方流入盖(C)的内部，在与瓶(B)即将嵌合之前，由避免瓶(B)及压盖头(CH)的干涉而配设的横侧盖用喷嘴(40)使氮气从斜下方流入盖(C)的内部。
Description
技术领域
本发明涉及容器的气体置换方法及其装置，特别是涉及能够在对容器的顶部空间(head space)内进行气体置换时不吹撒气泡或内容液体，而以较少的惰性气体的使用量获得高的置换效果的容器的气体置换方法及其装置。
背景技术
当空气大量残存于瓶口部的顶部空间时，存在内容物被空气中的氧氧化而使味道、风味等官能成分变质的忧虑。因此，在将内容物填充于PET瓶之后，必须在基于盖的密封工序之前利用氮等惰性气体对瓶口部的顶部空间进行气体置换。
填充有内容物的瓶由转台(turret)输送，另一方面，盖以被压盖头把持的方式同样由转台输送，当瓶的轴心与盖的轴心一致时由压盖头卷紧并密封。因此，从基于惰性气体的置换率的观点出发，优选为：在盖与瓶口部即将嵌合之前，由“气体吹出喷嘴”(盖用喷嘴，瓶用喷嘴)使惰性气体流入盖内部及瓶口部顶部空间双方。然而，实际上，由于瓶靠近盖，因此盖用喷嘴能够靠近盖的相对位置存在界限。另一方面，对于瓶用喷嘴也一样，由于压盖头靠近瓶，因此瓶用喷嘴能够靠近瓶的相对位置存在界限。也就是说，存在“气体吹出喷嘴”无法靠近盖及瓶的喷嘴无法靠近区域。空气因该喷嘴无法靠近区域而再次流入利用惰性气体置换的盖内部及瓶口部顶部空间，从而降低了盖内部及瓶口部顶部空间的基于惰性气体的置换率。
然而，已知有下述的容器的惰性气体置换方法及其装置(参照专利文献1)：为了获得瓶口部的顶部空间的高的置换率，在压盖前的工序中，从容器口部的上方由喷射喷嘴和放气窗(louver)以惰性气体置换瓶口部顶部空间，直至后来的压盖嵌合为止的期间，从瓶口部的横向由放气窗使惰性气体持续流动，另一方面，相对于盖内面，在压盖前的工序中，从下方以惰性气体进行置换，直至后来的与瓶口部的嵌合为止的期间，由上述横向的放气窗使惰性气体流动，防止“盖和瓶口部的嵌合工序”中的空气的卷入现象。
专利文献1：日本特开2004-42994号公报
发明内容
在上述容器的惰性气体置换方法及其装置中，在压盖前的工序中通过各喷嘴从垂直下方或垂直上方喷射惰性气体的基础上，在从压盖前的工序到压盖工序的全部工序中，通过放气窗从横向分别使惰性气体持续流动，借助惰性气体的“幕”效应防止在从压盖前的工序到压盖工序的全部工序中空气再流入瓶口部及盖内部。
但是，对于上述容器的气体置换方法及其装置，最终由惰性气体置换喷嘴无法靠近区域的气氛本身。也就是说，为了对盖内部及瓶口部顶部空间进行气体置换，由惰性气体对并不需要由惰性气体置换的空间也进行了置换。其结果，具有需要大量惰性气体这样的问题点。
并且，当为了使大量惰性气体流动而增大流量、流速时，存在气泡及内容物从瓶口部飞散、污染填充生产线这样的问题。
因此，本发明是鉴于这样的现有技术的问题点而完成的，其目的在于提供一种容器的气体置换方法及其装置，能够在对容器的顶部空间内进行气体置换时不吹撒气泡或内容液体，而以较少的惰性气体的使用量获得高的置换效果。
为了达成所述目的，根据技术方案1所述的容器的气体置换方法，在利用压盖机转台输送的盖压盖于利用瓶输送转台输送的瓶的密封工序之前，由惰性气体对瓶的顶部空间进行气体置换，其特征在于，
对于输送而来的盖，沿着盖的移动方向配设的“第一盖用喷嘴”在与输送而来的所述瓶不干涉的范围内使惰性气体从所述盖的下方持续流入该盖内部，接着，与所述第一盖用喷嘴连续地配设的“第二盖用喷嘴”在与所述瓶即将嵌合之前，一边避免与所述瓶及压盖头的干涉一边靠近所述盖并使惰性气体从斜下方持续流入该盖内部，
另一方面，对于输送而来的所述瓶，沿着瓶的移动方向配设的“第一瓶用喷嘴”在与所述压盖头不干涉的范围内使惰性气体从所述瓶的上方持续流入该瓶口部顶部空间，接着，与所述第一瓶用喷嘴连续地配设的“第二瓶用喷嘴”在所述瓶与所述盖即将嵌合之前，一边避免与所述瓶及压盖头的干涉一边靠近所述瓶口部并使惰性气体从斜上方持续流入该瓶口部顶部空间。
在上述容器的气体置换方法中，构成为：在由转台将盖及瓶输送而来的期间的基础上，在从现有的气体喷嘴无法靠近盖内部或瓶口部顶部空间的区域，即所谓的喷嘴无法靠近区域，到盖与瓶口部即将嵌合之前，能够使惰性气体流入盖内部及瓶口部顶部空间。也就是说，直至盖及瓶由各转台输送而进入上述现有的喷嘴无法靠近区域为止，“第一盖用喷嘴”及“第一瓶用喷嘴”使惰性气体分别从下方及上方流入盖内部及瓶口部顶部空间。进而，直至盖及瓶进入上述现有的喷嘴无法靠近区域并嵌合为止，“第二盖用喷嘴”及“第二瓶用喷嘴”使惰性气体分别从斜下方及斜上方流入盖内部及瓶口部顶部空间。由此，在从压盖前的工序到压盖工序的全部工序中，由于各喷嘴能够分别靠近盖内部或瓶口部顶部空间，因此能够以比以往还少的惰性气体量提高瓶口部顶部空间的置换率。
并且，在盖与瓶口部即将嵌合之前，由于各喷嘴能够分别靠近盖内部及瓶口部，因此对于从喷嘴被喷射的惰性气体的流速及流量，与以往相比较也能够使其减小，并且能够适当地防止由气泡及内容液体的吹撒而引起的生产线的污染。
并且，如后所述，由于各喷嘴的目标点(target point)是相对地随动于盖或瓶口部的移动并被调整成为盖内部中心或瓶口部顶部空间中心，因此适当地防止了朝盖或瓶口部的空气的再流入。
在技术方案2所记载的容器的气体置换方法中，在上述盖与上述瓶即将嵌合之前，上述第二盖用喷嘴的目标点始终在上述盖内部的中心附近。
在上述容器的气体置换方法中，通过将第二盖用喷嘴的目标点设置于上述位置，能够从上述喷嘴无法靠近区域在盖密封工序期间适当地赶出盖内部的空气，并能够适当地防止空气的再流入。
在技术方案3所记载的容器的气体置换方法中，在上述瓶与上述盖即将嵌合之前，上述第二瓶用喷嘴的目标点始终在上述瓶口部顶部空间的中心附近。
在上述容器的气体置换方法中，通过将第二瓶用喷嘴的目标点设置于上述位置，能够从上述喷嘴无法靠近区域在盖密封工序期间适当地赶出瓶口部顶部空间的空气，并能够适当地防止空气的再流入。
在技术方案4所记载的容器的气体置换装置中，该惰性气体置换装置在将利用压盖机转台输送的盖压盖于利用瓶输送转台输送的瓶的密封工序之前，由惰性气体对盖内部及瓶口部顶部空间进行气体置换，其特征在于，
上述惰性气体置换装置具备：“第一盖用喷嘴”，该第一盖用喷嘴沿着盖输送路径配设，对于输送而来的盖，该“第一盖用喷嘴”在与上述瓶不干涉的范围内使惰性气体从上述盖的下方流入该盖内部；“第二盖用喷嘴”，该第二盖用喷嘴配设于该第一盖用喷嘴的下游，对于输送而来的盖，在上述盖与上述瓶即将嵌合之前，该“第二盖用喷嘴”一边避免与上述瓶及压盖头的干涉一边靠近上述盖并使惰性气体从斜下方流入该盖内部；“第一瓶用喷嘴”，另一方面，该第一瓶用喷嘴沿着瓶输送路径配设，对于输送而来的上述瓶，该“第一瓶用喷嘴”在与上述压盖头不干涉的范围内使惰性气体从上述瓶的上方流入该瓶口部；以及“第二瓶用喷嘴”，另一方面，该第二盖用喷嘴配设于该第一瓶用喷嘴的下游侧，对于输送而来的上述瓶，在与上述盖即将嵌合之前，该“第二瓶用喷嘴”一边避免与上述瓶及上述压盖头的干涉一边靠近上述瓶口部并使惰性气体从斜上方流入该瓶口部顶部空间。
在上述容器的气体置换中，能够适当地实施上述技术方案1所记载的容器的气体置换方法。
在技术方案5所记载的容器的气体置换装置中，上述第二盖用喷嘴构成为其相对于上述盖内部的目标点恒定。
在上述容器的气体置换中，能够适当地实施上述技术方案2所记载的容器的气体置换方法。
在技术方案6所记载的气体置换装置中，上述第二盖用喷嘴沿着盖的移动方向具备多个气体喷射孔，各个气体喷射孔以能够追随上述压盖机转台的移动的方式从斜上方依次朝向水平将喷射角度形成得小。
在技术方案7所记载的气体置换装置中，上述第二盖用喷嘴具有阶梯锥面，气体喷射孔的一部分在阶梯锥面开口。
在技术方案8所记载的容器的气体置换装置中，上述第二瓶用喷嘴构成为其相对于上述瓶口部的目标点恒定。
在上述容器的气体置换中，能够适当地实施上述技术方案3所记载的容器的气体置换方法。
在技术方案9所记载的气体置换装置中，上述第二瓶用喷嘴沿着瓶的移动方向具备多个气体喷射孔，该气体喷射孔形成为斜上方的喷射角度。
在技术方案10所记载的气体置换装置中，上述第二瓶用喷嘴的前面朝内侧弯曲，上述气体喷射孔设置于前面。
根据本发明的容器的气体置换方法，在盖和瓶口部即将嵌合之前，喷射惰性气体的各盖用喷嘴及瓶用喷嘴构成为能够分别靠近盖或瓶口部，并能够使惰性气体流入各内部。并且，上述盖用喷嘴及瓶用喷嘴分别构成为各自沿盖或瓶的移动方向相对地随动，并且其目标点成为盖内部中心或瓶口部中心。由此，能够由少的惰性气体量促进对于盖内部及瓶口部顶部空间的气体置换，并且能够适当地防止空气再流入。也就是说，能够由少的惰性气体量提高瓶口部顶部空间的气体置换率。进而，对于上述喷嘴，由于在盖和瓶口部即将嵌合之前能够分别靠近盖或瓶口部，因此可以减小从各喷嘴所喷射的气体的流速及流量，其结果，能够适当地防止气体置换时由气泡或内容液体的吹撒而引起的生产线的污染。
并且根据本发明的容器的气体置换装置，能够适当地实施上述容器的气体置换方法。
附图说明
图1是示出本发明的PET瓶用气体置换装置的结构说明图。
图2是示出本发明的气体置换方法的说明图。
图3是图1的Ax-Ax部分剖视图。
图4是示出本发明所涉及的横侧瓶用喷嘴的说明图。
图5是图1的Bx-Bx部分剖视图。
图6是示出本发明所涉及的横侧盖用喷嘴的说明图。
标号说明：
10...瓶用喷嘴；20...横侧瓶用喷嘴；21...气体喷射孔；30...盖用喷嘴；40...横侧盖用喷嘴；41...阶梯锥面；42、43、44、45...气体喷射孔；100...PET瓶用气体置换装置。
具体实施方式
以下，根据附图所示的实施方式对本发明进行进一步详细的说明。
图1是示出本发明的PET瓶用气体置换装置100的结构说明图。
该PET瓶用气体置换装置100构成为具备：作为“第一瓶用喷嘴”的瓶用喷嘴10，该瓶用喷嘴10在不干涉压盖头CH(未图示)的范围内使氮气从上方流入瓶B的口部顶部空间；作为“第二瓶用喷嘴”的横侧瓶用喷嘴20，在基于瓶用喷嘴10的气体置换之后到盖C与瓶B的口部即将嵌合之前，该横侧瓶用喷嘴20使氮气从斜上方流入瓶B的口部顶部空间；作为“第一盖用喷嘴”的盖用喷嘴30，该盖用喷嘴30在不干涉瓶B的范围内使氮气从下方流入盖C的内部；以及作为“第二盖用喷嘴”的横侧盖用喷嘴40，在基于盖用喷嘴30的气体置换之后到盖C与瓶B的口部即将嵌合之前，该横侧盖用喷嘴40使氮气从斜下方流入盖C的内部。另外，参照图2至图4在后面进行详细叙述，上述横侧瓶用喷嘴20及横侧盖用喷嘴40构成为能够在盖C与瓶B的口部即将嵌合之前使氮气分别流入瓶B的口部或盖C的内部。
瓶用喷嘴10沿瓶输送转台BT上的瓶B的移动方向配设有多个其喷射方向与瓶中心轴平行的气体喷射孔，以便使氮气能够从上方连续地流入瓶B的口部顶部空间。然而，其可配设范围在与压盖头CH(未图示)不干涉的范围内。在超过该范围的范围，横侧瓶用喷嘴20使氮气从斜上方连续地流入瓶B的口部顶部空间。此时，如图2所示，在盖C与瓶B的口部即将嵌合之前，横侧瓶用喷嘴20一边沿瓶B的移动方向相对地随动，一边使氮气连续地流入瓶B的顶部空间中心附近。
作为瓶用喷嘴10的气体喷射孔的孔径，例如，在瓶口部顶部空间容量＝15ml、填充生产线的填充速度＝480BPM的情况下，优选为8mm。并且，作为孔数优选为6个孔以上。在气体喷射孔为上述规格的情况下，在到氮气流量＝200NL/min(流速＝14.5m/s)为止的范围内，确认没有发生从瓶口部顶部空间的气泡的飞散。
盖用喷嘴30沿压盖机转台CT上的盖C的移动方向配设有多个其喷射方向与盖中心轴平行的气体喷射孔，以便使氮气能够从下方连续地流入盖C的内部。其可配设范围在与瓶B不干涉的范围内。另外，在超过该范围的范围，横侧盖用喷嘴40使氮气从斜下方连续地流入盖C的内部。此时，如图2所示，在盖C与瓶B的口部即将嵌合之前，横侧盖用喷嘴40一边沿盖C的移动方向相对地随动，一边使氮气连续地流入其内部中心附近。
以往，对于瓶用喷嘴及盖用喷嘴无法靠近瓶及盖的范围，通过由惰性气体置换包含该范围的气氛整体，来防止空气再流入瓶B的口部顶部空间及盖C的内部。但是，在本发明的PET瓶用气体置换装置100中，由于能够在盖C与瓶B即将嵌合之前使氮气连续地流入瓶口部及盖内部，因此能够以比以往少的氮气的使用量获得瓶B的口部顶部空间的高的置换效果。
并且，对于上述横侧瓶用喷嘴20及横侧盖用喷嘴40，由于能够在盖C与瓶B即将嵌合之前分别靠近盖及瓶口部，因此可以减小从各喷嘴喷射的气体的流速及流量，其结果，能够适当地防止气体置换时由气泡或内容液体的吹撒而引起的生产线的污染。
图3是图1的Ax-Ax部分剖视图。
首先，瓶用喷嘴10使氮气从上方连续地流入瓶B的口部顶部空间。并且，在瓶用喷嘴10的前端部设置有阶梯，由此，瓶用喷嘴10与横侧瓶用喷嘴20能够部分重叠。由于该部分重叠的存在，在瓶用喷嘴10与横侧瓶用喷嘴20之间，氮气无间断地流入瓶B的口部。其结果，从瓶口部顶部空间排出的空气无法再流入顶部空间。并且，由于借助该阶梯能够避免与压盖头CH的干涉，因此能够加长“使氮气从上方连续地流入”的时间。
在瓶B通过瓶用喷嘴10以后，接着，横侧瓶用喷嘴20使氮气从斜上方连续地流入瓶B的口部顶部空间。由此，通过使氮气从与瓶用喷嘴10不同的方向流入，进一步提高瓶B的顶部空间的置换率，并且适当地防止空气的再流入。
图4是示出横侧瓶用喷嘴20的说明图。其中，图4(A)是俯视图，图4(B)是主视图，图4(C)是各剖视图。
该横侧瓶用喷嘴20在基于瓶用喷嘴10的气体置换之后到盖C与瓶B的口部即将嵌合之前，使氮气流入瓶B的口部。并且，如图4(A)所示，其前面以能够尽量靠近瓶B的口部的方式朝内侧弯曲。并且，如图4(B)所示，横侧瓶用喷嘴20具备4个供氮气流出的气体喷射孔21。并且，如图4(C)所示，其喷射角度全部相对于水平方向朝下方成45°。
并且，对于横侧瓶用喷嘴20与压盖头CH之间的间隙，在安全方面考虑，优选为3mm。
图5是图1的Bx-Bx部分剖视图。
首先，盖用喷嘴30使氮气从下方连续地流入输送而来的盖C。并且，盖用喷嘴30的喷射氮气的喷射面与盖C的输送(轨道)相对应地从平坦面变化为锥面。并且，盖用喷嘴30的前端部与横侧盖用喷嘴40的后部部分重叠，以便在盖用喷嘴30与横侧盖用喷嘴40之间氮气无间断地流入盖C的内部。
盖C通过盖用喷嘴30以后，接着，横侧盖用喷嘴40使氮气从斜下方连续地流入盖C的内部。并且，如后所述，对于横侧盖用喷嘴40，在前端部设置有阶梯以便能够避免与压盖头CH的干涉，并且，其阶梯面形成为与压盖头CH的移动方向对应的锥面。由此，横侧盖用喷嘴40能够尽量靠近盖C并使氮气从与盖用喷嘴30不同的方向流入。由此，进一步提高盖C的内部的置换率，并且适当地防止空气的再流入。
图6是示出横侧盖用喷嘴40的说明图。其中，图6(A)是俯视图，图6(B)是主视图，图6(C)是各剖视图。
该横侧盖用喷嘴40在基于盖用喷嘴30的气体置换之后，到盖C与瓶B的口部即将嵌合之前，尽量靠近盖C并使氮气从斜下方流入盖C的内部。并且，在前端部设置有阶梯锥面41，以便能够尽量靠近盖C。并且，如图6(B)所示，横侧盖用喷嘴40具备4个供氮气流出的气体喷射孔42、43、44、45。并且，如图6(C)所示，其喷射角度相对于水平方向分别朝上方成45°、30°、15°、0°，以便横侧盖用喷嘴40沿压盖头CH(盖C)的移动方向相对地随动并使氮气连续地流入盖C的内部。
并且，对于横侧盖用喷嘴40与压盖头CH之间的间隙，在安全方面考虑，优选为3mm。
并且，虽然在上述实施例中，作为惰性气体使用了氮气，但是并不局限于此，也可以使用二氧化碳、氦气或其混合气体。
并且，虽然在上述实施例中，作为容器使用了PET瓶，但是并不局限于此，对于用盖密封的金属罐或玻璃瓶，也能够应用本发明。
产业上的利用可能性
本发明的容器的气体置换方法及其装置能够应用于利用惰性气体置换残留于容器的顶部空间的空气的气体置换装置。
Claims (10)
1.一种容器的惰性气体置换方法，在将利用压盖机转台输送的盖压盖于利用瓶输送转台输送的瓶的密封工序之前，由惰性气体对瓶的顶部空间进行气体置换，其特征在于，
对于输送而来的盖，沿着盖的移动方向配设的第一盖用喷嘴在与输送而来的所述瓶不干涉的范围内使惰性气体从所述盖的下方持续流入该盖内部，接着，配设于所述第一盖用喷嘴的下游的第二盖用喷嘴在所述瓶与所述盖即将嵌合之前，一边避免与所述瓶及压盖头的干涉一边靠近所述盖并使惰性气体从斜下方持续流入该盖内部，
另一方面，对于输送而来的所述瓶，沿着瓶的移动方向配设的第一瓶用喷嘴在与所述压盖头不干涉的范围内使惰性气体从所述瓶的上方持续流入该瓶口部顶部空间，接着，配设于所述第一瓶用喷嘴的下游的第二瓶用喷嘴在所述瓶与所述盖即将嵌合之前，一边避免与所述瓶及所述压盖头的干涉一边靠近所述瓶口部并使惰性气体从斜上方持续流入该瓶口部顶部空间。
2.根据权利要求1所述的容器的惰性气体置换方法，其特征在于，
在所述盖与所述瓶即将嵌合之前，所述第二盖用喷嘴的目标点始终在所述盖内部的中心附近。
3.根据权利要求1所述的容器的惰性气体置换方法，其特征在于，
在所述瓶与所述盖即将嵌合之前，所述第二瓶用喷嘴的目标点始终在所述瓶口部顶部空间的中心附近。
4.一种惰性气体置换装置，该惰性气体置换装置在将利用压盖机转台输送的盖压盖于利用瓶输送转台输送的瓶的密封工序之前，由惰性气体对盖内部及瓶口部顶部空间进行气体置换，其特征在于，
所述惰性气体置换装置具备：
第一盖用喷嘴，该第一盖用喷嘴沿着盖输送路径配设，对于输送而来的盖，该第一盖用喷嘴在与所述瓶不干涉的范围内使惰性气体从所述盖的下方流入该盖内部；
第二盖用喷嘴，该第二盖用喷嘴配设于该第一盖用喷嘴的下游，对于输送而来的盖，在所述盖与所述瓶即将嵌合之前，该第二盖用喷嘴一边避免与所述瓶及压盖头的干涉一边靠近所述盖并使惰性气体从斜下方流入该盖内部；
另一方面，所述惰性气体置换装置具备：
第一瓶用喷嘴，该第一瓶用喷嘴沿着瓶输送路径配设，对于输送而来的所述瓶，该第一瓶用喷嘴在与所述压盖头不干涉的范围内使惰性气体从所述瓶的上方流入该瓶口部；以及
第二瓶用喷嘴，该第二盖用喷嘴配设于该第一瓶用喷嘴的下游侧，对于输送而来的所述瓶，在与所述盖即将嵌合之前，该第二瓶用喷嘴一边避免与所述瓶及所述压盖头的干涉，一边靠近所述瓶口部并使惰性气体从斜上方流入该瓶口部顶部空间。
5.根据权利要求4所述的容器的惰性气体置换装置，其特征在于，
所述第二盖用喷嘴构成为其相对于所述盖内部的目标点恒定。
6.根据权利要求5所述的惰性气体置换装置，其特征在于，
所述第二盖用喷嘴沿着盖的移动方向具备四个气体喷射孔，各个气体喷射孔的喷射角度相对于水平方向分别朝上方成45°、30°、15°、0°，以便能够追随所述压盖机转台的移动并使氮气流入所述盖的内部。
7.根据权利要求6所述的惰性气体置换装置，其特征在于，
所述第二盖用喷嘴具有阶梯锥面，各个气体喷射孔的一部分在阶梯锥面开口。
8.根据权利要求4所述的容器的惰性气体置换装置，其特征在于，
所述第二瓶用喷嘴构成为其相对于所述瓶口部的目标点恒定。
9.根据权利要求8所述的惰性气体置换装置，其特征在于，
所述第二瓶用喷嘴沿着瓶的移动方向具备四个气体喷射孔，该气体喷射孔的喷射角度相对于水平方向朝下方成45°。
10.根据权利要求9所述的惰性气体置换装置，其特征在于，
所述第二瓶用喷嘴的前面朝内侧弯曲，所述气体喷射孔设置于前面。
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