JP2004161350A

JP2004161350A - キャッパにおけるガス置換装置

Info

Publication number: JP2004161350A
Application number: JP2002331516A
Authority: JP
Inventors: Seiji Goto; 征司後藤; Sukehiro Mizuno; 資広水野
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2002-11-15
Filing date: 2002-11-15
Publication date: 2004-06-10

Abstract

【課題】飲料容器本体及びキャップ内の空気を不活性ガスで高度に置換することができる、簡便かつ低コストのガス置換装置を提供する。
【解決手段】回転体の円周方向に複数の容器を支持し、搬送される容器にキャップを装着するキャッパにおけるガス置換装置１であって、
前記容器の搬送方向に沿って配設される管状体であり、該管状体の上方と下方に、ガスを噴射するための略等間隔の複数のガス噴射孔２１、２２を有するガス噴射手段２と、前記ガス噴射手段の下方に、該ガス噴射手段から所定の距離Ｌ_１に前記容器本体４を保持しながら、該容器本体を搬送する容器本体搬送装置３と、前記ガス噴射手段の上方に、該ガス噴射手段から所定の距離Ｌ_２に前記キャップ６を保持しながら、前記容器本体と同期させるように該キャップを搬送するキャップ搬送装置５とを含んでなるキャッパにおけるガス置換装置１。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、飲料容器内の空気を不活性ガスで置換するガス置換装置に関する。さらに詳しくは、本発明は、飲料容器本体とそのキャップ部分との空気を不活性ガスで置換し、簡便に高置換を実施することができるガス置換装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
缶やＰＥＴボトル等の容器に充填して販売される飲料類は、飲料の品質劣化を防止するため、容器のヘッドスペース内の空気を、Ｎ_２やＣＯ_２などの不活性ガスで置換する方法が行われている。このような不活性ガスによる置換は、飲料の充填後、キャップを装着するまでの工程で、通常、容器本体のヘッドスペース部分に不活性ガスを注入することにより実施されてきた。かかる方法によれば、不活性ガスで置換後、素早くキャップを装着することにより、空気の流入を防止していた。
【０００３】
しかし、ヘッドスペース部分の容量が小さい飲料容器では、キャップ内にある空気がキャップを装着する際に取り込まれることの影響が大きい為、置換率を５０％より高くすることが難しく、結果的に高い置換率を達成することができない。
【０００４】
そこで、容量本体のヘッドスペース部分のみならず、キャップ内部の空気をも不活性ガスで置換する方法及び装置が開発されてきた。
【０００５】
特許文献１は、薄板状のプレートノズルから不活性ガスを容器に供給し、供給後に素早くプレートノズルを退避させてキャップを装着するキャッピング装置及びキャッピング方法が開示されている。この装置は、薄板状のプレートノズルを用いるため、キャッピング直前まで不活性ガスを供給し続けることができ、さらにはキャップ内部にも不活性ガスを供給しうるため、安定したガス置換が可能であるという利点がある。しかし、かかる装置は、キャッピングまでの間に不活性ガスが逃げないようにするために、キャップの周囲にカバーを設けた状態でキャップに不活性ガスを供給する必要があり、簡便で低コストの装置であるとはいえない。
【０００６】
特許文献２は、キャップと容器本体とをそれぞれ把持する２つの覆体を組み合わせ、ガス置換室を形成して、キャップ内及び容器ヘッドスペースの空気を、不活性ガスに置換する装置及び方法を開示している。しかし、かかるガス置換室を形成する装置は比較的複雑であり、さらに簡便な方法が望まれる。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−２６１０９５号公報
【特許文献２】
特開平１１−５９７９２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、飲料容器の本体部分のみならず、キャップ部分内の空気をも不活性ガスで高度に置換することができる、簡便かつ低コストの装置および方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、回転体の円周方向に複数の容器を支持し、搬送される容器にキャップを装着するキャッパにおけるガス置換装置であって、前記容器の搬送方向に沿って配設される管状体であり、該管状体の上方と下方に、ガスを噴射するための略等間隔の複数のガス噴射孔を有するガス噴射手段と、前記ガス噴射手段の下方に、該ガス噴射手段から所定の距離に前記容器本体を保持しながら、該容器本体を搬送する容器本体搬送装置と、前記ガス噴射手段の上方に、該ガス噴射手段から所定の距離に前記キャップを保持しながら、前記容器本体と同期させるように該キャップを搬送するキャップ搬送装置とを含んでなるキャッパにおけるガス置換装置を提供する。
【００１０】
前記複数のガス噴射孔から、前記キャップと容器本体とに不活性ガスを噴射することにより、前記管状体のガス噴射手段の長さ方向に渡って、前記容器本体とキャップとが不活性ガスで断続的に置換されることが好ましい。
ここで、前記ガス噴射手段からのガスの噴射は連続的に行われているが、複数のガス噴射孔を有する管状体であるガス噴射手段の下を搬送される容器本体は、噴射孔の下方を通過するときはガスが噴射され、噴射孔と噴射孔との間を通過するときはガスが噴射されない状態となる。その結果、容器本体が不活性ガスで断続的に置換されることとなる。また、これは、ガス噴射手段の上方を搬送されるキャップでも同様であり、キャップも不活性ガスで断続的に置換されることとなる。
【００１１】
前記容器本体と前記ガス噴射手段との間の所定の距離が１〜２ｍｍであり、前記キャップと前記ガス噴射手段との間の所定の距離が１〜２ｍｍであり、前記ガス噴射孔の直径が１〜２ｍｍであることが好ましい。例えば、管径φ５〜６ｍｍ、長さ１５０〜２００ｍｍのパイプに略等間隔にガス噴射孔をあけるだけで、低コストで製作できる。
【００１２】
前記ガス噴射手段の下方にガスを噴射する複数のガス噴射孔の各々が、前記容器本体に対し、鉛直から傾斜をさせた角度で容器本体にガスを噴射しうるように設けられていることが好ましい。具体的には、傾斜角度を５°〜３０°とすることができる。
【００１３】
また、本発明は、前述のガス置換装置が設けられ、回転体の円周方向に複数の容器を支持し、搬送される容器にキャップを装着するキャッパ装置であって、容器本体を受け取り、前記ガス置換装置まで搬送する手段と、前述のガス置換装置と、前記ガス置換装置の後段に設けられるキャップ装着装置と、キャップが装着された容器を搬出する手段とを含んでなるキャッパ装置を提供する。
【００１４】
本発明によれば、ガス置換装置自体が簡便かつ低コストであって、置換効率がよく、空気による再置換を起こしにくいキャッパにおけるガス置換装置及びガス置換方法を提供することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。同じ部材には同じ符号を付して示す。なお、以下の説明は本発明を限定するものではない。また、参照する図面は本発明を説明するための例示的な概略図である。すなわち、これらの図面は、本発明に係るキャッパにおけるガス置換装置を限定するものではなく、実際のガス置換装置と同じ縮尺で描かれたものであると解釈すべきではない。
【００１６】
図１に、本発明に係るガス置換装置の側面図を、図２にガス置換装置を含むキャッパ装置全体を、図１の矢印Ａの方向から見た平面図を示す。
本発明に係るガス置換装置１は、容器本体４及びキャップ６の搬送方向ａ、ｂに沿って配設された管状体であるガス噴射手段２と、ガス噴射手段の下方に、該ガス噴射手段から所定の距離Ｌ_１に容器本体４を保持しながら搬送し得る容器本体搬送装置３と、ガス噴射手段の上方に、該ガス噴射手段から所定の距離Ｌ_２にキャップ６を保持しながら搬送し得るキャップ搬送装置５とを含んでなる。
【００１７】
ガス噴射手段２は、回転体であるキャッパ装置１０の円周に沿って、円周の一部に固定される管状体のノズルである。ガス噴射手段２は通常、キャッパ装置１０の回転とともに移動することはなく、一定位置にあるように設置されるが、ガス噴射手段２と容器本体４及びキャップ６とが、相対的に移動することができればよい。管状体のガス噴射手段２には複数のガス噴射孔２１、２２が設けられる。特に、ガス噴射手段２の下方をキャッパ装置１０の円周に沿って矢印ａの向きに搬送される容器本体４のヘッドスペース部分４１に不活性ガスを噴射するための下方ガス噴射孔２１と、ガス噴射手段２の上方をキャッパ装置１０の円周に沿って、矢印ｂの向きに搬送されるキャップ６に不活性ガスを噴射するための上方ガス噴射孔２２とが、それぞれ複数設けられる。
【００１８】
具体的には、ガス噴射手段２は、円周に沿って１００ｍｍ〜２００ｍｍの長さを有し、管径φが５〜１０ｍｍの管状体とすることが好ましい。また、噴射孔は、上記の長さに渡って、均等な間隔で、上方ガス噴射孔２２、下方ガス噴射孔２１のそれぞれに、好ましくは４〜２０個ずつ設けることができる。噴射孔ピッチは、１０〜３０ｍｍとすることが好ましい。また、噴射孔の孔径は１〜２ｍｍとすることが好ましい。
【００１９】
ガス噴射手段２には、不活性ガスがガス噴射孔２１、２２から噴射されるのに十分な量及び圧力で供給される。供給される不活性ガスは、例えば、窒素、二酸化炭素を用いることができるが、これらには限定されない。１つのガス噴射口２１、２２から噴射されるガスの流速は、３０ｍ／ｓ以下にすることが望ましい。容器内に充填された飲料がガス噴射により吹きこぼれないようにするためである。
【００２０】
ガス噴射手段２の下方には、容器搬送装置３が、キャッパ装置１０の円周に沿って設けられる。容器搬送装置３は、飲料等４２が充填された容器本体４を容器本体搬入口８の地点で受渡ホイール１１から受け取り、キャップ装着装置７まで搬送するものである。
【００２１】
このとき、容器搬送装置３は、容器本体４とガス噴射手段２との距離Ｌ_１が一定に保たれるような位置で、容器本体４を支持して搬送する。特に好ましい所定の距離Ｌ_１は、１〜２ｍｍである。このようにガス噴射手段２の下方ガス噴射孔２１と容器本体４とを近接させることにより、周囲ガスの随伴流が減少し、噴射される不活性ガスを無駄なく容器内部に注ぎ込んで、ヘッドスペース４１を置換することができる。
【００２２】
ガス噴射手段２の上方には、キャップ搬送装置５が、キャッパ装置１０の円周に沿って設けられる。キャップ搬送装置５は、図示しない供給手段により供給されるキャップ６を、ガス噴射手段２の上方に、所定の距離Ｌ_２に保持しながら、容器本体と同じ速度でキャップ装着装置７まで搬送する。特に好ましい所定の距離Ｌ_２は、１〜２ｍｍである。このようにガス噴射手段２の上方ガス噴射孔２２とキャップ６とを近接させることにより、随伴流が減少し、噴射される不活性ガスを無駄なくキャップ６に注ぎ込んで、キャップ内の空気を不活性ガスで置換することができる。このとき、キャップ６は容器本体４と同期して搬送されることが好ましい。
なお、ガス置換装置１を含むキャッパ装置１０の平面図を示す図２は、説明のために、ガス噴射手段２の上方にあるキャップ搬送装置５を表さずに、矢印Ａの向きから見た平面図を描いたものである。
【００２３】
ここで、本発明にかかるガス置換装置１を用いて、容器本体４及びキャップ６を不活性ガスで置換する方法について説明する。かかるガス置換方法は、容器本体４及びキャップ６の搬送方向に所定の長さを有する管状体であるガス噴射手段２に間隔をもって設けられた、容器本体４及びキャップ６の口径より十分に小さいガス噴射孔２１、２２から、容器本体４及びキャップ６に不活性ガスが噴射されるように、前記複数のガス噴射孔が設けられたガス噴射手段２と、前記容器本体４及びキャップ６とを相対的に移動させる方法である。すなわち、飲料充填工程で飲料４２が充填された容器本体４は、容器本体搬送装置３で運搬されながら、ガス噴射工程でヘッドスペース内の空気を不活性ガスで置換される。
【００２４】
一方、キャップ６も、容器本体４と同様に一定の速度で搬送され、同時にガス噴射工程を経る。上方ガス噴射孔２２も、下方ガス噴射孔２１と同様に間隔を開けて複数設けられ、その上方を搬送されるキャップ６には、不活性ガスが断続的に供給されることとなる。
【００２５】
さらに、ガス噴射工程では、ガス噴射手段２と容器本体４及びキャップ６との距離がそれぞれ十分に近い条件でガスを噴射すること、ガス噴射孔２１、２２の口径が容器本体４及びキャップ６の開口部の直径と比較して十分に小さい条件で、ガスを噴射することを特徴とする。具体的には、容器本体４及びキャップ６との距離がそれぞれ十分に近い条件とは、１〜２ｍｍをいい、ガス噴射孔２１、２２の口径が容器本体４及びキャップ６の開口部の直径と比較して十分に小さい条件とは、通常、開口部の直径が２０ｍｍ程度の容器本体４及びキャップ６に対し、ガス噴射孔の口径が１〜２ｍｍ程度であることを言う。これらの工程を実施することにより、置換率が高く、かつ再置換されにくいガス置換を実現することが可能となる。
【００２６】
次に、本発明に係るガス置換装置１が使用される飲料充填装置全体の作用について説明する。飲料充填装置は、円周方向に複数の容器を支持して搬送する複数の回転体からなり、各々の回転体において、搬送しながら飲料の充填、容器内の空気のガス置換、キャッピング等を行うものである。
このような飲料充填装置は、飲料を充填するフィラーと、飲料充填後の容器にキャップ６をするキャッパ装置１０と、これらに容器を受渡し、あるいは搬送するための複数の受渡ホイールおよび搬送ホイールとからなる。
【００２７】
飲料の充填は、図示しないフィラーで行われ、飲料４２が充填された容器本体４は受渡ホイール１１に渡される。さらに受渡ホイール１１から容器本体搬入口８でキャッパ装置１０に渡された容器本体４は、本発明にかかるガス置換装置１で容器本体４のヘッドスペース４１が不活性ガスに置換される。ガス噴射手段２が設置された領域を通過し、置換が終わると同時にキャップ装着装置７によりキャッピングがされる。キャッピングされた飲料入りの容器は、搬出口９からキャッパ搬送ホイール１３に受け渡され、図示しない搬送コンベアで次工程に搬送される。
【００２８】
かかる第一の実施形態によれば、簡単かつ経済的なキャッパにおけるガス置換装置１により、従来よりも高い置換率で飲料容器本体４とキャップ６の内部の空気を不活性ガスに置換することができる。具体的には、容量の小さい飲料ボトルであっても、約７０％の置換率を達成することができる。特に、従来必要としていた、置換したガスが逃げないようにするためのカバー等の手段を用いることなくとも、ガス噴射手段２に適切に配置された小さい噴射孔２１、２２から不活性ガスを噴射することで、高置換率を達成できる。
【００２９】
図３に、第二の実施形態に係るキャッパにおけるガス置換装置のうち、ガス噴射手段と容器本体、キャップの部分の拡大図を示す。紙面手前がキャップ及び容器本体が搬送される向きである。
【００３０】
本発明の第二の実施形態においては、下方ガス噴射孔２１、上方ガス噴射孔２２のそれぞれが、キャップ６及び容器本体４に対して、傾斜するように設けられる。下方ガス噴射孔２１の垂直からの傾斜角θ１は、容器本体４のヘッドスペース４１の容器口部分４３へ続く傾斜と同程度に傾斜していることが好ましい。具体的には、容器本体４の形状にもよるが、θ１を５〜３０°とすることが好ましい。上方ガス噴射孔２２の垂直からの傾斜角θ２は、５〜３０°とすることが好ましい。θ１とθ２は同じ値であってもよく、異なる値であってもよい。
【００３１】
このように、傾斜した角度からガスを噴射するためには、ガス噴射孔２１、２２が図３に示すような位置に形成されているガス噴射手段２を用いる必要がある。また、ガス噴射手段２は容器本体の中心の真上を通るように設置されるのではなく、キャッパ装置１０の円周に近い円弧を描くように設置し、あるいは、キャッパ装置１０の中心に近い円弧を描くように設置する。
【００３２】
図３に示すように、下方ガス噴射孔２１から噴射される不活性ガスは、噴射される角度のままで容器本体４内へ供給される。ヘッドスペース４１では、噴射される不活性ガスが容器本体４の壁面に沿って下降し、飲料４２の液面を通過して、反対側に位置する壁面を沿って上昇して容器本体４の外へ出るような循環流を形成する事で滞留領域を小さくできると予測される。キャップ６においても、容器本体における場合と同様に、上方ガス噴射孔２２から、垂直からの傾斜角θ２で不活性ガスを噴射することで、空気を排出しやすくすることができる。
【００３３】
第二の実施形態によれば、不活性ガスが、容器本体４に対して垂直に噴射された場合に比べて、置換される空気が容器外へでやすくなり、置換率の上昇が可能となる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明に係るキャッパにおけるガス置換装置によれば、管状体である噴射手段を用い、容器本体とキャップとを搬送しながら、断続的あるいは連続的に容器とキャップとの両方に不活性ガスが供給される。これは、噴射手段自体がシンプルな構造でコストやメンテナンスにおいて有利である上に、不活性ガスを逃さないためのカバー等を必要としない点で、さらに全体として簡便な装置である。
また噴射方向が、ボトル容器の口部に対して傾斜しているようにすれば、不活性ガスの流入及びボトル容器のヘッドスベースに残存するガスの流出がスムースになり、置換効率を向上させることができる。
さらには、本発明に係るキャッパにおけるガス置換装置およびガス置換方法によれば、容器とキャップとを一定速度で搬送しながら、換言すれば、高い生産性を維持しながらガス置換を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に係るガス置換装置の断面図を示す。
【図２】図２は、本発明に係るガス置換装置を含むキャッパ装置全体を、図１中の矢印Ａの向きから見た平面図を示す。
【図３】図３は、噴射方向が、ボトル容器の口部に対して鉛直から傾斜するようにガス噴射孔が設けられたガス置換装置における、不活性ガスの容器内での流れを示す概略図である。
【符号の説明】
１ガス置換装置
２ガス噴射手段
２１上方噴射孔
２２下方噴射孔
３容器本体搬送装置
４容器本体
４１ヘッドスペース
４２充填された飲料
４３容器口部分
５キャップ搬送装置
６キャップ
７キャップ装着装置
８容器本体搬入口
９容器搬出口
１０キャッパ装置
１１受渡ホイール
１２キャッパ搬出ホイール
Ｌ_１容器本体と噴射手段の距離
Ｌ_２キャップと噴射手段の距離

Claims

回転体の円周方向に複数の容器を支持し、搬送される容器にキャップを装着するキャッパにおけるガス置換装置であって、
前記容器の搬送方向に沿って配設される管状体であり、該管状体の上方と下方に、ガスを噴射するための略等間隔の複数のガス噴射孔を有するガス噴射手段と、
前記ガス噴射手段の下方に、該ガス噴射手段から所定の距離に前記容器本体を保持しながら、該容器本体を搬送する容器本体搬送装置と、
前記ガス噴射手段の上方に、該ガス噴射手段から所定の距離に前記キャップを保持しながら、前記容器本体と同期させるように該キャップを搬送するキャップ搬送装置と
を含んでなるキャッパにおけるガス置換装置。
前記複数のガス噴射孔から、前記キャップと容器本体とに不活性ガスを噴射することにより、前記管状体のガス噴射手段の長さ方向に渡って、前記容器本体とキャップとが不活性ガスで置換されることを特徴とする請求項１に記載のキャッパにおけるガス置換装置。
前記容器本体と前記ガス噴射手段との間の所定の距離が１〜２ｍｍであり、前記キャップと前記ガス噴射手段との間の所定の距離が１〜２ｍｍであり、前記ガス噴射孔の直径が１〜２ｍｍである請求項１または２に記載のキャッパにおけるガス置換装置。
前記ガス噴射手段の下方にガスを噴射する複数のガス噴射孔の各々が、前記容器本体に対し、傾斜をした角度で容器本体にガスを噴射しうるように設けられている請求項１〜３のいずれかに記載のキャッパにおけるガス置換装置。
回転体の円周方向に複数の容器を支持し、搬送される容器にキャップを装着するキャッパ装置であって、
容器本体を受け取り、前記ガス置換装置まで搬送する手段と、
請求項１〜４のいずれかに記載のガス置換装置と、
前記ガス置換装置の後段に設けられるキャップ装着装置と、
キャップが装着された容器を搬出する手段と
を含んでなるキャッパ装置。