JP2002193212A - カップ容器内ヘッドスペースのガス置換方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 搬送しているカップ容器のヘッドスペースの
空気を不活性ガスに置換するようにしたカップ容器内ヘ
ッドスペースのガス置換方法において、製造ラインを煩
雑化することなく、多数の容器を連続的に搬送しなが
ら、迅速に且つ効率良くガス置換できると共に、噴射ノ
ズルから不活性ガスを噴射した時点でのガス置換率を高
めることで、最終的に高いガス置換率を得ることができ
るようにする。 【解決手段】 蓋用として送給しているフィルム１２を
容器２の上方に略平行に近づける箇所の手前で、容器２
の開口部に対して斜め上方から不活性ガスを噴射する噴
射ノズル２１により、搬送下流側の方向に向けて不活性
ガスを噴射すると共に、それよりも前に、前記の噴射ノ
ズル２１よりも搬送上流側に配置された別の噴射ノズル
２２により、上方から容器２内のヘッドスペースの空気
を隈なく追い出すような方向で不活性ガスを予め噴射し
ておく。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内容物が充填され
た後で連続的に搬送されているカップ容器に対して、容
器が密封される前に容器内のヘッドスペースの空気を窒
素ガス等の不活性ガスに置換しておくための方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】紙やプラスチックを材料とするカップ状
の容器を、容器を嵌入させる孔を開口させた搬送コンベ
ア（リテーナー）により所定間隔に保持した状態で搬送
しながら、容器内に内容物を充填してから容器開口部を
密封するに際して、内容物を充填した後の容器が搬送コ
ンベアにより密封工程に向けて送り込まれるのに対し
て、供給コイルから連続的に繰り出される長尺の帯状フ
ィルムを送給の途中で予め殺菌してから密封工程に送り
込むことで、密封工程において、内容物が充填された容
器の開口フランジ部に殺菌済みフィルムを熱溶着して密
封するということが従来から行われている。

【０００３】また、そのようなカップ容器の密封・充填
において、容器内に収納される内容物の酸化を防止する
ために、内容物が充填された容器を密封する前に、容器
内のヘッドスペースの空気を窒素ガス等の不活性ガスに
置換しておくということも従来から行われており、その
ような容器内ヘッドスペースのガス置換方法について、
真空エリア内で排気してから不活性ガスを注入する所謂
真空チャンバ方式が有する問題を解消する方法として、
大気圧下でヘッドスペースの空気を不活性ガスに置換す
る方法が、例えば、特開昭５６−２３４２１号公報，特
開昭５６−１３１１１９号公報等により従来から公知と
なっている。

【０００４】すなわち、特開昭５６−２３４２１号公報
には、内容物が充填された容器をガス置換室内に導入
し、このガス置換室内で、容器の上面に置換ガス（不活
性ガス）の噴射流を形成し、容器内のヘッドスペースの
空気を置換ガスの噴射流と共に排気ダクトから排出する
ことで、容器内ヘッドスペースのガス置換を行ってか
ら、容器にカバーフィルムを被せた後でガス置換室から
出された容器を密封するという方法が記載されている。

【０００５】また、特開昭５６−１３１１１９号公報に
は、容器の密封工程において、内容物が充填されて搬送
されてくる容器を、長手方向が搬送方向と平行で片側に
複数のガス噴出口を形成したガス噴射器に対して、ガス
噴射器のガス噴射口の下側に容器の鍔部の片側が位置す
るように送り込むと共に、容器開口部を密封するための
フィルム（ガス不透過性フィルム）を、ガス噴射器と容
器開口部の上側に送り込んで、ガス噴射口の挿入部を残
して容器鍔部にフィルムを熱シールした後、ガス噴射口
からガスを噴射し、ガス噴射口の周囲の隙間や未シール
部から容器内の空気を容器外に排除することで、容器内
ヘッドスペースのガス置換を行ってから、容器鍔部とフ
ィルムの未シール部を熱シールして容器を密封するとい
う方法が記載されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な従来公知の大気圧下で行われるガス置換方法につい
て、例えば、特開昭５６−２３４２１号公報に記載され
ているような方法によれば、専用のガス置換室を必要と
することで製造ラインを煩雑化すると共に、ガス置換室
内では、搬送されている容器に対して、その搬送上流側
に向けてガスを噴射していることから、ガス噴射位置で
のガス置換が不充分であっても、そのままの状態で密封
工程に送られ、ガス噴射位置でのガス置換が充分であっ
ても、ガス噴射位置よりも搬送下流側にある密封工程に
至るまでに、ヘッドスペース内に再び空気が混入するよ
うな虞がある。

【０００７】また、特開昭５６−１３１１１９号公報に
記載されているような方法によれば、容器を搬送しなが
らガス置換を行うということができず、また、多列で容
器を搬送してガス置換しようとすると、各列毎にガス噴
射器をそれぞれ設置して、それぞれの列毎に個別にガス
置換を行わなければならないことから、多数の容器のガ
ス置換を連続して迅速に行うことが実際上は困難であ
り、多列搬送の容器に対してガス置換を行う場合には、
各列毎にガス噴射器を設置することで製造ラインが煩雑
化することになる。

【０００８】そこで、充填後で密封前のカップ容器内ヘ
ッドスペースのガス置換について、製造ラインを煩雑化
することなく、多数の容器を連続的に搬送しながら、迅
速に且つ効率良くガス置換できるように、容器を密封す
るためのフィルムの送給方向を容器の上方で搬送コンベ
アと略平行にしている箇所の手前で、斜め上方から容器
の開口部に向けて噴射する不活性ガスを、搬送下流側の
方向に向けて噴射することにより、密封工程に向けて共
に移動する容器とフィルムの間の空間に不活性ガスを流
すようにするということが、この出願に先立って本出願
人により既に提案されている（特願２０００−２１４２
７８号）。

【０００９】上記のような方法によれば、ガス置換室の
ような専用の装置を必要とすることなく、単に噴射ノズ
ルから不活性ガスを噴射するだけで、製造ラインを煩雑
化することなく、連続的に搬送されている多数の容器の
ガス置換を迅速に行うことができ、しかも、噴射された
不活性ガスを密封工程に至るまでの搬送経路中に拡散す
ることなく常に流すことができるため、ガス噴射位置か
ら密封工程に搬送されるまでの間にヘッドスペース内に
再び空気が混入するようなことはなく、また、ガス噴射
位置でのガス置換が不充分であっても、密封工程に搬送
されるまでの間にガス置換が充分に行われるため、ガス
置換率を高めることができる。

【００１０】ところが、そのような方法においても、製
造ラインの長さをできるだけコンパクトなものとするた
めにガス置換位置から密封工程までの搬送距離を短くし
たような場合には、ガス置換位置から密封工程までの間
でガス置換される率が低くなることから、高いガス置換
率を得るためには、噴射ノズルから不活性ガスを噴射し
た時点でのガス置換率を高めておくことが必要である。

【００１１】しかしながら、噴射された不活性ガスを密
封工程に至るまでの搬送経路中に拡散することなく常に
流すことができるように不活性ガスを搬送下流側の方向
に向けて噴射していると、図４に示すように、噴射ノズ
ルから不活性ガスを噴射した時点で、容器内のヘッドス
ペースの搬送上流側の隅部（斜線で示した部分）に空気
を残してしまう可能性が高くなり、その後、密封工程ま
での搬送距離が短いと、容器内のヘッドスペースに残っ
た空気を密封の時点までに充分に置換しきれないことに
なる。

【００１２】本発明は、上記のような問題の解消を課題
とするもので、具体的には、搬送しているカップ容器の
ヘッドスペースの空気を不活性ガスに置換するようにし
たカップ容器内ヘッドスペースのガス置換方法におい
て、製造ラインを煩雑化することなく、多数の容器を連
続的に搬送しながら、迅速に且つ効率良くガス置換でき
ると共に、噴射ノズルから不活性ガスを噴射した時点で
のガス置換率を高めることで、最終的に高いガス置換率
を得ることができるようにすることを課題とするもので
ある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記のような
課題を解決するために、充填工程から密封工程に向けて
連続的に搬送されている充填済みのカップ容器に対し
て、容器内のヘッドスペースの空気を不活性ガスに置換
するための方法において、蓋用として送給しているフィ
ルムを容器の上方に略平行に近づける箇所の手前で、容
器の開口部に対して斜め上方から不活性ガスを噴射する
噴射ノズルにより、搬送下流側の方向に向けて不活性ガ
スを噴射すると共に、それよりも前に、前記の噴射ノズ
ルよりも搬送上流側に配置された別の噴射ノズルによ
り、上方から容器内のヘッドスペースの空気を隈なく追
い出すような方向で不活性ガスを予め噴射しておくよう
にしたことを特徴とするものである。

【００１４】上記のようなカップ容器内ヘッドスペース
のガス置換方法によれば、フィルムを容器の上方に略平
行に近づける箇所の手前で、搬送下流側の方向に向けて
不活性ガスを噴射していることにより、噴射された不活
性ガスを密封工程に至るまでの搬送経路中に拡散するこ
となく常に流すことができて、ガス噴射位置から密封工
程に搬送されるまでの間でヘッドスペース内に再び空気
を混入させることがないため、ガス置換室のような専用
の装置を必要とすることなく、単に噴射ノズルから不活
性ガスを噴射するだけで、連続的に搬送されている多数
の容器のガス置換を迅速に行うことができる。

【００１５】しかも、搬送下流側の方向に向けて噴射す
る噴射ノズルよりも搬送上流側に別の噴射ノズルを配置
して、この噴射ノズルにより容器内のヘッドスペースの
空気を隈なく追い出すような方向で不活性ガスを予め噴
射しておくことで、ガス噴射位置から密封工程に向けて
カップ容器を送り出す時点で、容器内のヘッドスペース
に空気を殆ど残すことなくガス置換できることにより、
その後、上記のように密封工程に至るまでの間にヘッド
スペース内に再び空気を混入させないようにしたことと
の関連によって、最終的に高いガス置換率を得ることが
できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明のカップ容器内ヘッ
ドスペースのガス置換方法の実施形態を図面に基づいて
詳細に説明する。なお、本発明の一実施形態について、
図１は、カップ容器の無菌充填ラインの全体を概略的に
示し、図２は、無菌充填ラインの密封工程に対する窒素
ガス置換装置の配置状態を示し、図３は、窒素ガス置換
装置における２個の噴射ノズルのそれぞれの噴射方向を
示し、図４は、搬送下流側の方向に向けて噴射ノズルか
ら不活性ガス（窒素ガス）を噴射した時の容器内ヘッド
スペースでの空気の残留状態を示すものである。

【００１７】カップ容器の無菌充填ラインについて、本
実施形態では、図１に示すように、積み重ねられた状態
から分離されてラインに供給された各容器（図示せず）
について、搬送コンベア（リテーナー）３により複数列
（例えば７列）で連続して搬送しながら、容器の重なり
を検出して重なった容器を分離除去する装置４と、容器
から静電気を除電して容器に付着した粉塵をバキューム
で除去する装置５を通過させてから、容器の内面側に殺
菌剤を付着させてから熱風乾燥して無菌エアーで冷却す
る内面殺菌装置６と、容器の内外両面に殺菌剤を付着さ
せてから熱風乾燥して無菌エアーで冷却する内外面殺菌
装置７とを順次通過させた後、殺菌済みの空の容器に対
して充填装置８により内容物を容器内に充填している。

【００１８】次いで、充填装置８で内容物が充填された
各容器について、窒素ガス置換装置９により容器のヘッ
ドスペースの空気を窒素ガスに置換してから、容器の開
口フランジ部にフィルム１２を線状に溶着するリッド線
溶着装置１０と、容器の開口フランジ部にフィルム１２
を面状に溶着してから切断するリッド溶着切断装置１１
とを順次通過させることで、フィルム供給コイル１３か
ら繰り出されて殺菌槽１４で殺菌液に浸漬され乾燥装置
１５で熱風により乾燥された殺菌済みのフィルム１２に
よって、容器の開口部をフィルム状のリッド（蓋）で密
封した後、リッド部分が打ち抜かれた使用済みのフィル
ムをフィルム巻取コイル１６に回収する一方、リッドで
密封された容器を、リッドシール密封検査装置１７を通
過させてから、容器排出装置１８により搬送コンベア３
から排出してラインから搬出している。

【００１９】上記のような無菌充填ライン１は、図示し
ていない付属部分を含む全体がクリーンルーム（クラス
１０，０００より空気清浄度の高い室）の内部に設置さ
れており、その主要部分の大部分（図１において一点鎖
線で囲んだ部分）が、空気清浄度が高レベル領域である
クリーンブース（クラス１００より空気清浄度の高い
室）の内部に設置されている。

【００２０】なお、無菌充填ラインでのカップ容器の搬
送については、場合によっては単列搬送としても良い
が、上記のように幅方向で複数個の容器を同時に進行さ
せる多列搬送によるのが効率的であり、充填や密封につ
いては、幅方向で横一列（単列搬送の場合は１個）ずつ
行うようにしても良いし、搬送方向と幅方向でそれぞれ
複数個（単列搬送では搬送方向で複数個）ずつ行うよう
にしても良いが、何れにしても、充填や密封を行う時に
容器の搬送を一時的に停止させるために、カップ容器は
間欠的に進行するように搬送されている。

【００２１】また、カップ容器の搬送に使用される搬送
コンベアについては、従来から広く知られた構造のもの
であり、各カップ容器を所定の間隔で保持するリテーナ
ー（保持具）の機能を有するものであって、図示してい
ないが、搬送コンベアの幅方向と長さ方向のそれぞれで
所定間隔で設けられた複数の孔にカップ容器を嵌入させ
て、カップ容器の上端にある開口フランジ部を搬送コン
ベアの搬送面上に載置した状態で、多数のカップ容器を
所定の間隔で搬送するようにしたベルトコンベアであ
る。

【００２２】ところで、上記のようなカップ容器の無菌
充填ライン１では、容器内に収納される内容物の酸化を
防止するために、充填装置８で内容物が充填された各容
器について、リッド線溶着装置１０とリッド溶着切断装
置１１による密封工程に送り込むまでに、窒素ガス置換
装置９によって容器内のヘッドスペースの空気を窒素ガ
スに置換するようにしており、そのような窒素ガス置換
装置９として、図２に示すように、フィルム１２を容器
２の上方に近接させる箇所の手前に、容器２の搬送方向
に沿って２つ（各搬送列毎に２つ）の噴射ノズル２１，
２２をそれぞれ配置している。

【００２３】この窒素ガス置換装置９の２つの噴射ノズ
ル２１，２２については、図３に示すように、搬送下流
側の噴射ノズル２１では、容器２の開口部に対して斜め
上方から搬送下流側の方向に向けて窒素ガスを噴射して
おり、噴射された窒素ガスは、容器２のヘッドスペース
を通ってから、フィルム１２と容器２（および搬送コン
ベア３）の間を通ることで拡散することなく、密封工程
に至るまでの搬送経路に沿って流れることとなる。

【００２４】また、噴射ノズル２１よりも搬送上流側に
配置された噴射ノズル２２では、容器２のヘッドスペー
スの空気を隈なく追い出すことができるように、容器２
の開口部の搬送下流側の上方から、真下よりもやや搬送
上流側に向けた方向で窒素ガスを噴射しており、噴射さ
れた窒素ガスは、容器２のヘッドスペース内に隈なく拡
がってヘッドスペース内に充満することとなり、ヘッド
スペースの空気は略完全に追い出されて窒素ガスに置換
されることとなる。

【００２５】なお、各噴射ノズル２１，２２によるガス
噴射位置の間隔を拡げないように、図３に示すように、
噴射ノズル２１の噴射口の位置を容器２の開口部の搬送
上流側の端部付近とし、また、噴射ノズル２２の噴射口
の位置を容器２の開口部の搬送下流側に端部付近とした
場合に、各噴射ノズル２１，２２からの噴射角度（噴射
位置よりも搬送上流側の水平面と噴射方向とのなす角
度）については、ガス置換率の上からみて、噴射ノズル
２１では４５°（ガス置換率が９０％）程度が、また、
噴射ノズル２２では１３５°（ガス置換率が９５．１
％）程度が好適である。

【００２６】上記のような２つの噴射ノズル２１，２２
による窒素ガス置換装置９を使用して実施されている本
実施形態のカップ容器内ヘッドスペースのガス置換方法
によれば、ガス置換室のような専用の装置を設けなくて
も、フィルム１２を容器２の上方に略平行に近づける箇
所の手前で、噴射ノズル２１により搬送下流側の方向に
向けて窒素ガスを噴射することにより、噴射された窒素
ガスを、フィルム１２と容器２（および搬送コンベア
３）の間を通して拡散させることなく、密封工程に至る
までの搬送経路に沿って流すことができて、噴射ノズル
２１によるガス噴射位置から密封工程に搬送されるまで
の間で、容器２のヘッドスペース内に再び空気を混入さ
せるようなことなく、更にガス置換を高めることができ
る。

【００２７】しかも、噴射ノズル２１によりガス置換を
行う前に、噴射ノズル２２により容器２のヘッドスペー
スの空気を隈なく追い出すような方向で窒素ガスを予め
噴射しておくことにより、噴射ノズル２２と噴射ノズル
２１を通過した時点で、密封工程に向けて送り出される
容器２のヘッドスペースは、空気を殆ど残すことなくガ
ス置換されていることとなるため、その後、噴射ノズル
２１から噴射された窒素ガスの流れにより密封工程に至
るまでの間にヘッドスペース内に再び空気を混入させな
いようにしていることと関連して、最終的に高いガス置
換率を得ることができる。

【００２８】以上、本発明のカップ容器内ヘッドスペー
スのガス置換方法の一実施形態について説明したが、本
発明は、上記の実施形態に示した具体例にのみ限定され
るものではなく、例えば、本発明の方法が適用されるカ
ップ容器の無菌充填ラインについては、必ずしも上記の
実施形態に示したような各装置によるラインに限られる
ものではなく、また、窒素ガス置換装置における各噴射
ノズル自体の具体的な構造については特に限定されるも
のではなく、噴射する不活性ガスについても上記の実施
形態に示したような窒素ガスに限られるものではない
等、適宜変更可能なものであることは言うまでもない。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したようなカップ容器内ヘッド
スペースのガス置換方法によれば、専用のガス置換室の
設置により製造ラインを煩雑化するようなことなく、単
に噴射ノズルによる不活性ガスの噴射によって、多数の
容器を連続的に搬送しながら、迅速に且つ効率良くガス
置換することができると共に、噴射ノズルから不活性ガ
スを噴射した時点でのガス置換率を高めることができ
て、密封工程に至るまでの間でヘッドスペース内に再び
空気を混入させることもないため、最終的に高いガス置
換率を得ることができる

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のカップ容器内ヘッドスペースのガス置
換方法の一実施形態に係るカップ容器の無菌充填ライン
の概略を示す側面説明図。

【図２】図１に示したカップ容器の無菌充填ラインの密
封工程に対する窒素ガス置換装置の配置状態を示す側面
説明図。

【図３】図１に示したカップ容器の無菌充填ラインの窒
素ガス置換装置における２個の噴射ノズルのそれぞれの
噴射方向を示す断面側面説明図。

【図４】噴射ノズルから搬送下流側の方向に向けて不活
性ガスを噴射した時の容器内ヘッドスペースでの空気の
残留状態を示す断面側面説明図。

【符号の説明】

１ カップ容器の無菌充填ライン ２ カップ容器 ９ 窒素ガス置換装置 ２１ （窒素ガス置換装置の）噴射ノズル ２２ （窒素ガス置換装置の）噴射ノズル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 充填工程から密封工程に向けて連続的に
   搬送されている充填済みのカップ容器に対して、容器内
   のヘッドスペースの空気を不活性ガスに置換するための
   方法において、蓋用として送給しているフィルムを容器
   の上方に略平行に近づける箇所の手前で、容器の開口部
   に対して斜め上方から不活性ガスを噴射する噴射ノズル
   により、搬送下流側の方向に向けて不活性ガスを噴射す
   ると共に、それよりも前に、前記の噴射ノズルよりも搬
   送上流側に配置された別の噴射ノズルにより、上方から
   容器内のヘッドスペースの空気を隈なく追い出すような
   方向で不活性ガスを予め噴射しておくようにしたことを
   特徴とするカップ容器内ヘッドスペースのガス置換方
   法。