JP2005041496A - 容器封止方法および容器封止装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】口部と液面との間にヘッドスペース(HS)が形成されるように液体が充填された可撓性材料製容器の少なくとも一部を押圧し、それにより、HS内の気体の少なくとも一部が口部から流出するようになり、さらに、容器の少なくとも一部を押圧した状態で、容器の口部をキャップにより封止する容器封止方法、および空気雰囲気において口部と液面との間にHSが形成されるように可撓性材料製容器に液体を充填し、二酸化炭素雰囲気において容器の少なくとも一部を押圧し、それにより、HS内の空気の少なくとも一部が口部から流出するようになり、さらに、二酸化炭素雰囲気において押圧作用を解除し、それにより、二酸化炭素が容器のHSに吸い込まれるようになり、さらに、容器の口部をキャップにより封止する、容器封止方法が提供される。
【選択図】 図4
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、可撓性材料、例えばプラスチック材料からなる容器を封止する容器封止方法およびこの封止方法を実施する容器封止装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
現在では、可撓性材料、例えばプラスチック材料からなる容器、例えばPETボトル内に飲料を充填して消費者に供給することが広く行われている。通常は、容器に飲料を充填した後に容器の口部をキャップ等で封止しており、このような場合には容器の口部と容器内における飲料の液面(以下、適宜「入味線」と称する)との間に空間(以下、「ヘッドスペース」と称する)が形成されている。
【0003】
飲料を容器に充填する方法としては、主に二つの方法、すなわちホットパック法とアセプティック法とが採用されている。ホットパック法は、比較的高温、例えば80℃から90℃の温度において飲料を容器に充填して封止する方法であり、比較的高温であっても風味などが損なわれない飲料を充填する際に採用されている。従って、ホットパック法を採用した容器は高温に耐えるために比較的肉厚になっている。これに対し、アセプティック法は無菌常温条件において飲料を容器に充填して封止する方法であり、通常の80℃から90℃の加熱殺菌では十分な殺菌ができない場合、または高温では風味などが損なわれうる飲料を充填する場合に採用されている。従って、アセプティック法を採用した容器はホットパック法を採用した容器よりも肉薄になっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特に近年においては前述したように飲料が充填されている容器を加温装置、例えば自動販売機またはウォーマー機器などで加温した状態で販売することが行われている。ところが、アセプティック法を採用した場合には、容器加温時に容器のヘッドスペース内の気体が膨張することによりプラスチック材料製容器自体が変形することが多い。特にこのような容器がウォーマー機器内に陳列された状態で加温される場合には、容器が変形することによって容器が転倒するという不具合が生じる。一方、ホットパック法を採用した場合には比較的高温で飲料を充填しているため、容器を再度加熱しても、容器のヘッドスペース内の気体は充填時の状態に戻るだけであり、また容器自体が比較的肉厚であるために加温時における容器の変形、転倒などの不具合は少ないものの、通常よりもヘッドスペースを大きくした場合には前述した容器の変形、転倒などの不具合が生じる可能性がある。このような不具合を解決するために、例えば、特開2003−63571号公報においてはプラスチック容器のヘッドスペースに二酸化炭素ガスを吹き込み、二酸化炭素ガスによってヘッドスペース内の空気の一部を置換し、二酸化炭素ガスの一部が飲料内に溶け込むことにより、加温されて、ヘッドスペース内の気体が膨張することによるプラスチック容器の変形を最小にすることが記載されている。しかしながら、このような場合には二酸化炭素ガスを別途用意したノズル等により吹き込む必要があるので工程数および製造コストが増し、容器のヘッドスペース内の気体を充分に置換できない場合は効果があがらないこともある。
【0005】
そこで本発明者は上記課題を克服すべく鋭意研究を重ねた結果、不具合の原因である容器のヘッドスペース内の気体を低減することで上記課題を解決できるとの知見を得て、容器封止方法および容器封止装置を構築し、本発明を完成するに至った。
【0006】
従って、本発明は、液体が充填された容器を加温する際に容器が変形、転倒するのを防止するようにした容器封止方法およびこの方法を実施する容器封止装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために1番目に記載の発明によれば、口部と液面との間にヘッドスペースが形成されるように液体が充填された可撓性材料製容器の少なくとも一部を押圧し、それにより、前記ヘッドスペース内の気体の少なくとも一部が前記口部から流出するようになり、さらに、前記容器の少なくとも一部を押圧した状態で、前記容器の前記口部をキャップにより封止する、容器封止方法が提供される。
【0008】
すなわち1番目の発明によって、容器の少なくとも一部を押圧した状態で容器を封止しているので容器のヘッドスペースを小さくすることができ、これにより、容器の加温時に膨張する気体が少なくなるので、加温時に容器が変形、転倒するのを防止することができる。
【0009】
2番目の発明によれば、1番目の発明において、前記押圧工程の前に、前記ヘッドスペース内の気体が前記口部と前記キャップとの間を通って流出可能な隙間が形成された状態で前記キャップを前記容器の口部に仮留めすることを含む。
すなわち2番目の発明によって、押圧作用の前にキャップが容器の口部に仮締め状態で取り付けられているので、異物が容器の口部から進入することなしに、容器を押圧してこれを迅速に封止することができる。
【0010】
3番目の発明によれば、1番目または2番目の発明において、二酸化炭素雰囲気下で行われるようにした。
すなわち3番目の発明によって、ヘッドスペース内の気体を二酸化炭素にした状態で容器を封止しているので、加温時にヘッドスペース内の二酸化炭素が液体に溶け込むこととなり、容器が変形、転倒するのをさらに防止することができる。
【0011】
4番目の発明によれば、口部と液面との間にヘッドスペースが形成されるように液体が充填された可撓性材料製容器少なくとも一部を二酸化炭素雰囲気において押圧し、それにより、前記ヘッドスペース内の気体の少なくとも一部が前記口部から流出するようになり、さらに、前記二酸化炭素雰囲気において前記押圧作用を解除し、それにより、前記二酸化炭素が容器の前記ヘッドスペースに吸い込まれるようになり、さらに、前記容器の前記口部をキャップにより封止する、容器封止方法が提供される。
【0012】
すなわち4番目の発明によって、ヘッドスペース内の気体の少なくとも一部が二酸化炭素に置換されるので、加温時にヘッドスペース内の二酸化炭素が液体に溶け込むこととなり、容器が変形、転倒するのを容易に防止することができる。
【0013】
5番目の発明によれば、4番目の発明において、前記押圧工程の前に、前記ヘッドスペース内の気体が前記口部と前記キャップとの間を通って流出可能な隙間が形成された状態で前記キャップを前記容器の口部に仮留めすることを含む。
すなわち5番目の発明によって、押圧作用の前にキャップが容器の口部に仮締め状態で取り付けられているので、異物が容器の口部から進入するのを妨げることができる。
【0014】
6番目の発明によれば、口部と液面との間にヘッドスペースが形成されるように液体が充填された可撓性材料製容器の少なくとも一部を押圧する押圧手段と、前記容器の少なくとも一部を押圧した状態で、前記容器の前記口部をキャップにより封止する封止手段とを具備する容器封止装置が提供される。
【0015】
すなわち6番目の発明によって、容器の少なくとも一部を押圧した状態で容器を封止しているので容器のヘッドスペースを小さくすることができ、これにより、容器の加温時に膨張する気体が少なくなるので、加温時に容器が変形、転倒するのを防止することができる。
【0016】
7番目の発明によれば、6番目の発明において、前記押圧部材による押圧工程の前に、前記ヘッドスペース内の気体が前記口部と前記キャップとの間を通って流出可能な隙間が形成された状態で前記キャップを前記容器の口部に仮留めする仮留め手段を含んでいる。
すなわち7番目の発明によって、押圧作用の前にキャップが容器の口部に仮締め状態で取り付けられているので、異物が容器の口部から進入することなしに、容器を押圧してこれを迅速に封止することができる。
【0017】
8番目の発明によれば、7番目の発明において、前記仮留め手段は、前記キャップを所定の位置で停止させる停止手段を含んでいる。
すなわち8番目の発明によって、ヘッドスペース内の気体が口部とキャップとの間を通って流出可能な隙間を容易に形成することができる。
【0018】
9番目の発明によれば、6番目から8番目のいずれかの発明において、前記押圧手段が前記容器に対して面接触するようにした。
すなわち9番目の発明によって、線接触する場合よりも入味線を上昇させることでヘッドスペース内の気体を流出させることができると共に入味線位置のばらつき、すなわち流出させる気体の量のばらつきを少なくすることができる。
【0019】
10番目の発明によれば、6番目から9番目のいずれかの発明において、前記押圧手段が前記容器の側面のうちの押圧される面の面積が大なる部分を押圧するようにした。
すなわち10番目の発明によって、押圧部材による押圧力に対する入味線の上昇の割合、すなわち流出させる気体の量の割合を高めることができる。
【0020】
11番目の発明によれば、6番目から10番目のいずれかの発明において、前記押圧手段が、前記容器の前記口部をキャップにより封止する際の前記容器を保持するための保持手段に備えられている。
すなわち11番目の発明によって、押圧部材を保持部材に備え付けることにより既存の保持部材を押圧部材として利用できるようになる。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の図面において同一の部材には同一の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これら図面は縮尺を適宜変更している。
図1は本発明に基づく容器封止装置を示す略図である。図1に示されるように本発明に基づく容器封止装置1はキャップ担持部Z0、キャップ仮締め部Z1、およびキャップ本締め部Z2の三つより構成されている。キャップ担持部Z0においては可撓性材料、例えばプラスチック材料からなる容器110、例えばPETボトルの口部に取り付けられるキャップ100が供給される。図示されるように、キャップ100はキャップ用シュート70を通ってキャップ用テーブルフィーダ71上の縁部付近に供給される。キャップ用テーブルフィーダ71は鉛直軸線回りに回転しているので、キャップ100はキャップ用テーブルフィーダ71上において回転することとなる。また、図示されるようにキャッピングヘッド10がキャッピングヘッド10の中心付近に設けられたローラ5によって水平レール4上を一方向に移動している。キャッピングヘッド10の先端にはキャップ100を担持するためのチャック50が設けられている。水平レール4の一部分には下降部41が設けられているので、キャッピングヘッド10が水平レール4の下降部41を通過する際にはキャッピングヘッド10は水平レール4と下降部41との間の距離だけ下降する。図示されるようにキャップ担持部Z0における下降部41はキャッピングヘッド10が前述したキャップ用テーブルフィーダ71の縁部付近で下降するように形成されている。これにより、キャッピングヘッド10が下降する際にはキャッピングヘッド10のチャック50はキャップ用テーブルフィーダ71上のキャップ100を担持できるようになる。
【0022】
一方、キャップ100が取り付けられる容器110は容器110の口部111が上方を向くように適切に配置された後で、図示しないフィラーによって所定量の液体、例えば飲料が供給される。本発明における容器110はアセプティック法を採用するための容器を想定しているが、ホットパック法を採用した容器であっても本発明を適用できるのは明らかである。図2(a)は容器に所定量の液体を供給した直後の容器の部分図である。図2(a)に示されるように液体を充填した後の容器110は口部111と液面L(入味線)との間に空間、すなわちヘッドスペースHSが形成されている。このように液体が充填された容器110は当該技術分野において公知のスターホイール(図示しない)によってキャップ仮締め部Z1まで供給される。前述したフィラー(図示しない)付近においては異物が生じうるので、このような異物が口部111から容器110内に進入するのを防止する必要がある。一方、詳細に後述するキャップ本締め部Z2は通常は洗浄が困難であるのでフィラー(図示しない)とキャップ本締め部Z2とを隣接して配置することはできない。キャップ仮締め部Z1は、容器110の口部111にキャップ100を仮締めすることにより異物が容器110内に進入するのを防止すると共に容器110自体をフィラー(図示しない)からキャップ本締め部Z2まで搬送する役目を果たしている。
【0023】
キャップ仮締め部Z1においてはキャップ担持部Z0においてキャッピングヘッド10のチャック50に担持されたキャップ100が容器110の口部111に仮締めされる。キャップ仮締め部Z1においては水平レール4に沿って移動している複数のキャッピングヘッド10が示されているが、これらキャッピングヘッド10の構成自体は同一であるので、キャッピングヘッド10の構成要素を示す参照番号は一部についてのみ示している。
【0024】
図1に示されるようにキャップ仮締め部Z1においては水平レール4に設けられた別の下降部41によってキャッピングヘッド10が下降する。前述したようにキャッピングヘッド10のチャック50はキャップ担持部Z0において既にキャップ100を担持している。一方、液体が充填された容器110は水平レール4に対応するように配置された案内レール72およびベース73に沿って水平レール4の下方を案内される。キャップ仮締め部Z1に配置された保持部材60が容器110を把持し、キャッピングヘッド10が下降する。図示されるように本実施形態においては保持部材60は二つの保持部61、62を含んでおり、これら保持部61、62が容器110の側面を挟むように把持する。容器110の断面が矩形である場合には、保持部材60の保持部61、62は容器110の両側部を把持することとなる。当然のことながら、容器110の断面が円形であってもよい。容器110が保持部材60により把持されることにより、キャッピングヘッド10のチャック50は容器110の口部111に対応した位置に配置されるようになる。次いでキャッピングヘッド10に備えられたマグネット11をこれに対応するマグネット(図示しない)によって回転させることによりキャッピングヘッド10のスピンドル12が回転する。これによりキャップ100を担持したチャック50も同様に回転し、キャップ100の内方ネジ山部と口部111の外方ネジ山部とが螺合するようになる。次いでマグネット11の回転を調節することで、キャップ100は最後まで締められることなしに仮締めの状態で容器110の口部111に取り付けられることとなる。次いで水平レール4の下降部41が終了することによりキャッピングヘッド10は再び上昇し、キャッピングヘッド10のチャック50と容器110とが離間するようになる。キャップ仮締め部Z1においてはキャップ100は単に仮締めされているだけであり、キャップ100と容器110の口部111とは前述した内方ネジ山部および外方ネジ山部によって螺合されているものの、キャップ100と容器110の口部111との間には隙間が形成されている。そして、キャップ仮締め部Z1においては容器110内の液面LおよびヘッドスペースHS自体は図2(a)に示されるような液体が充填された直後の状態の液面LおよびヘッドスペースHSと同一である。
【0025】
図3(a)はキャップと容器の口部との一例についての螺合作用の開始を示す拡大図である。理解を容易にするために図3(a)においてはキャッピングヘッドのチャック50を省略している。図3(a)に示されるように、内方ネジ山部104が形成されているキャップ100の下端にはキャップ開栓時に破断可能なブリッジ105を介して開栓明示用の周囲バンド106が連結されている。この周囲バンド106の内方には複数の爪部107が設けられている。これら爪部107は容器110の口部111に設けられた顎部113(後述する)に係合して、開栓時に周囲バンド106の連れ周りを防止することによりブリッジ105の破断を確実に行う役目を果たす。また、キャップ100の天板108にはインナーリング101、コンタクトリング102およびアウターリング103が設けられている。キャップ100が容器110に完全に係合する際にはインナーリング101は容器110の口部111の内周面115と係合し、コンタクトリング102は口部111の頂部117と係合し、アウターリング103は口部111の外周面116とそれぞれ係合することにより、容器110の内容物(液体およびヘッドスペースHSの気体)を封止する役目を果たす。さらに、口部111の外周面116に設けられた外方ネジ山部112の下方には段差状に形成された顎部113が設けられており、さらに顎部113の下方にはサポートリング114が形成されている。なお、図3(a)はキャップと容器の口部の一例を示すものであり、キャップと容器の口部とが別の構造であってもよい。
【0026】
前述したように本発明においては口部111とキャップ100との間に隙間が形成されている必要があるので、図3(a)に示されるような停止部材121、122(図1には示さない)を容器110の口部111の両側に配置するようにすることができる。図示されるように停止部材121、122は口部111の顎部113の上面付近に接触するように配置する。この場合には、停止部材121、122が存在することによりキャップ100が口部111に螺合される際にキャップ100の爪部107が口部111の顎部113に係合することはない。従って、キャップ100は周囲バンド106および/または爪部107が停止部材121、122に接触した状態で停止する。このときにはキャップ100の内方ネジ山部104と口部111の外方ネジ山部112とが部分的に係合しているものの、前述したリング101、102、103のいずれもが口部111には係合しないので、容器110のヘッドスペースHSは内方ネジ山部104と外方ネジ山部112との間の隙間を通じて外気と流通できる状態にある。すなわち本発明においては停止部材121、122によって容器110の口部111とキャップ100との間に隙間が形成された状態を容易に形成できる。
【0027】
図3(b)および図3(c)は停止部材121、122の実施例を示す図である。図3(b)においてはプレート状の二つの停止部材121、122が口部111の外方ネジ山部112とサポートリング114との間の顎部113を両側から挟むように接触している。図3(b)に示されるような場合には停止部材121、122を両側から挟むように使用できるので寸法の異なる口部111であってもこれら停止部材121、122を適用することが可能となる。一方、図3(c)に示される実施例においては、略U字形状の部材の先端が停止部材121、122になっており、これら停止部材121、122は互いに所定の間隔を空けて基部120に連結されている。図3(c)に示される実施例の場合には停止部材121と停止部材122との間の寸法を変更することはできないが、基部120のみを口部111に向かって一方向に移動させることにより停止部材121、122を顎部113の位置に迅速に位置決めすることができる。
【0028】
次いで、停止部材121、122を後退させた後に、図1に示されるようにキャップ仮締め部Z1とキャップ本締め部Z2との間に配置されたスターホイール75によって、キャップ100が仮締めされた容器110はキャップ仮締め部Z1からキャップ本締め部Z2まで搬送される。キャップ本締め部Z2においても水平レール4’に沿って移動している複数のキャッピングヘッド10’が示されているが、これらキャッピングヘッド10’の構成自体は同一であるので、キャッピングヘッド10’の構成要素を示す参照番号は一部についてのみ示している。
【0029】
図1のキャップ本締め部Z2における場所Aに示されるようにキャップ本締め部Z2においては水平レール4’に設けられた別の下降部41’によってキャッピングヘッド10’が下降する。一方、キャップ100が仮締めされた容器110は水平レール4’に対応するように配置された案内レール72’およびベース73’に沿って水平レール4’の下方を案内される。キャップ本締め部Z2に配置された保持部材80が容器110を把持した後、キャッピングヘッド10’が下降すると、キャッピングヘッド10’のチャック50’が容器110のキャップ100を担持するようになる。図示されるように本実施形態においては保持部材80は二つの保持部81、82を含んでおり、これら保持部81、82が容器110の側面を挟むように把持する。図1の場所Aから場所Bに示されるように容器110が保持部材80により把持されることにより、キャッピングヘッド10のチャック50は容器110のキャップ100に対応した位置に配置されるようになる。
【0030】
図4(a)は本発明に基づく容器封止装置の保持部材を示す部分拡大側面図である。これら図面に示される容器110は断面が矩形であって、幅狭部Wを境界とした上方部分Xと下方部分Yとを含んでいる。本発明に基づく容器封止装置の保持部材80はキャップ仮締め部Z1の保持部材60とほぼ同様に容器110の側面のうちの上方付近Xを把持するようになっている。従って、保持部81、82の長さは容器110の上方部分Xの長さにほぼ等しくなっている。図4(a)に示されるようにキャップ本締め部Z2に配置される保持部材80の各保持部81、82は押圧部91、92をそれぞれ含んでいる。これら押圧部91、92の長さも上方部分Xの長さにほぼ等しくなっている。図4(b)は図4(a)の線A−Aに沿ってみた断面図である。図4(b)を参照すると、保持部81、82は二つのプレート状部材から構成されていて断面が略L字形状の部材である。これら保持部81、82のそれぞれの一端は回転ベース87、88に連結されており、保持部81、82は回転ベース87、88の中心軸線85、86回りに互いに反対方向に回動可能である。これにより、保持部材80は容器110の側面を把持できる。押圧部91、92は保持部81、82の容器110に近い側の面の中央付近にそれぞれ固定されている。このため、保持部81、82がそれぞれ中心軸線85、86回りに回動することにより押圧部91、92は容器110の側面、この場合には上方部分Xの中央付近を押圧する。このように押圧部91、92が容器110を押圧することにより保持部81、82の回動時に容器110を適切にセンタリング、すなわちキャッピングヘッド10の下方に適切に配置することができるようになる。
【0031】
容器110の断面が矩形である場合を想定すると、キャップ仮締め部Z1に設けられた保持部材60は保持部61、62の内面が容器110の側面に接触するように把持する。一方、キャップ本締め部Z2に設けられる保持部材80の場合には保持部81、82の内面は容器110の側面にそれほど接触せず、押圧部91、92が容器110の側面の中央付近を押圧するようになる。すなわち容器110は押圧部91、92によって両側から圧搾(以下、適宜「スクイーズ」と称する)されることとなり、これにより容器110の押圧された側面は容器110の中心軸線に向かって凹むようになる。図2(b)は圧搾後に封止した容器の部分図であり、図2(b)においては押圧部91、92を省略している。前述したようにキャップ100と容器110の口部111との間には隙間が形成されているので、このような圧搾作用によって容器110が内側に凹んだ分だけヘッドスペースHS内の気体がこの隙間から流出し、容器110内の液体は液面Lから液面L’まで上昇するようになる。同様に図2(a)に示されるようなヘッドスペースも図2(b)に示されるようにヘッドスペースHS’まで小さくなるようになる。
【0032】
再び図1を参照すると、図1の場所Bから場所Cにかけて容器110は押圧部91、92により圧搾され、これによりヘッドスペースHS内の気体が流出して液面Lが上昇sる。ついで図1の場所Dにおいてキャップ100を本締めする。キャッピングヘッド10’に備えられたモータ11’によってキャッピングヘッド10’のスピンドル12’を回転させ、これによりキャップ100を担持したチャック50’も同様に回転する。仮締め段階においてはヘッドスペース内の気体が容器110口部111とキャップ100との間を通って流出可能な隙間(図示しない)が形成されているが、本締め段階においてはこのような隙間が排除されるようにキャップ100は回転され、これにより容器110はキャップ100によって封止されるようになる。すなわちこの場合には周囲バンド106の内方爪部107が容器110の口部111に設けられた顎部113に係合するようになる。次いで図1の場所Eにおいてスピンドル12’に設けられたクラッチ部13’が作動してスピンドル12’の回転がチャック50’に伝達されないようになる。最終的に水平レール4’の下降部41’が終了することにより場所Fにおいてキャッピングヘッド10’は再び上昇し、キャッピングヘッド10’のチャック50’と容器110のキャップ100とが離間するようになり、封止された容器110は別途設けられたスターホイール76にてキャップ本締め部Z2から搬送される。
【0033】
このように、本発明に基づく容器封止装置1においては容器110の少なくとも一部を押圧した状態で容器を封止しているので容器のヘッドスペースHSを従来よりも小さくすることができ(図2(b)を参照されたい)、これにより、容器110の加温時に膨張する気体が少なくなるので、加温時に容器が変形、転倒するのを防止することができる。また、本発明においては少なくともキャップ仮締め部Z1を二酸化炭素雰囲気に配置するようにしてもよい。この場合にはヘッドスペースHS内の気体の全てが二酸化炭素になる。従って、ヘッドスペースHSを小さくしつつヘッドスペースHS内の気体を二酸化炭素にすることができる。従って、封止後の容器110の加温時にはヘッドスペースHS自体が小さいことに加えてヘッドスペースHS内の二酸化炭素が液体内に溶け込むので、容器110の変形、転倒などをさらに妨げることができる。
【0034】
図5(a)は異なる形状の押圧部91を備えた保持部材80を示す図である。図5(a)の左方に示される押圧部91の先端は半径が8mmの半円筒形状部分から構成されている。すなわち図5(a)の場合には押圧部91の先端には平坦部は設けられていない。図5(a)の中央に示される押圧部91の先端は半径が8mmである二つの1/4円筒形状部分とこれらの間に配置された幅が2mmの平坦部とから構成されている。同様に図5(a)の右方に示される押圧部91の先端は半径が8mmである二つの1/4円筒形状部分とこれらの間に配置された幅が4mmの平坦部とから構成されている。
【0035】
図5(b)は図5(a)に示される押圧部により容器を押圧したときの押圧前および押圧後の液面高さの差を示す図である。図5(b)の縦軸は液面Lが押圧前と押圧後との間に上昇した高さを示しており、横軸は図5(a)に示される三種類の押圧部を示している。ここで、典型的な容器110を示す図である図6を参照する。図6に示されるように典型的な容器110は幅が局所的に狭くなっている幅狭部W1、W2を有しており、これら幅狭部W1、W2を境界として図4(a)に示されるように上方部分と下方部分とに分けて考えることができる。そして、図6に示されるように容器110の断面が矩形である場合には上方短側面X1が容器の断面の短辺に相当する側の側面の上方部分に相当する。そして、下方短側面Y1は容器の断面の短辺に相当する側の側面の下方部分に相当する。同様に、上方長側面X2は容器の断面の長辺に相当する側の側面の上方部分に相当すると共に、下方長側面Y2が容器の断面の長辺に相当する側の側面の下方部分に相当する。図5(b)および後述する図5(c)は図6に示される上方長側面X2を両側から押圧する場合を示している。すなわち、図5(a)においては一方の押圧部91のみが示されているが、圧搾時にはこれら押圧部91と同一形状の押圧部92とが使用されたものとする。
【0036】
図5(b)に示されるように押圧部91の先端に平坦部が設けられていない場合には液面Lが上昇した液面高さの差は比較的小さく、約15.5mmである。これに対し、平坦部が存在する押圧部を使用した場合には、平坦部が存在しない場合よりも液面高さの差は大きくなる。さらに、図5(b)に示されるように平坦部が2mmである場合と平坦部が4mmである場合とを比較すると、平坦部が4mmであるときのほうが液面高さの差は大きくなっている。すなわち少なくとも平坦部が4mmまでの範囲においては平坦部が長いときほど液面高さの差が大きくなることが分かる。従って、少なくとも平坦部が4mmまでの範囲においては線接触する場合よりも面接触すると共に平坦部を長くするのが好ましく、これにより液面Lの高さを効率的に上昇させ、ヘッドスペース内の気体を効率的に流出させることができる。
【0037】
図5(c)は図5(a)に示される押圧部を使用したときの液面のバラツキを示す図である。図5(c)における縦軸は押圧後の液面Lのバラツキ(標準偏差)を示しており、の横軸は図5(b)の場合と同様である。図5(c)に示されるように、液面Lのバラツキは平坦部が存在しない場合が最も大きくなっており、平坦部が2mm、4mmと増すにつれて液面Lのバラツキは小さくなる傾向にある。すなわち少なくとも平坦部が4mmまでの範囲においては平坦部が長いときほど液面のバラツキは小さくなる。従って、少なくとも平坦部が4mmまでの範囲においては平坦部を長くすることによって、容器毎の液面Lのバラツキを少なくし、ヘッドスペース内から流出させる気体の量のバラツキを少なくすることができる。
【0038】
図7(a)は図5(a)の左方に示す平坦部が設けられていない押圧部91によって断面が矩形である容器の両側面を押圧したときのスクイーズ量を示す図である。図7(a)において縦軸はスクイーズ量、すなわちボトル満容量から液体の充填量とスクイーズ後のヘッドスペースHS容積とを減じた値を示している。図7(a)における横軸は断面が矩形の容器110の側面の種類、すなわち図6に示される上方短側面X1、上方長側面X2、下方短側面Y1、および下方長側面Y2を示している。図7(a)に示されるようにスクイーズ量は上方短側面X1を押圧したときが最も小さく、次いで上方長側面X2、下方短側面Y1、下方長側面Y2を押圧する順に大きくなっている。また、図7(b)は断面が矩形である容器の両側面を押圧したときのスクイーズ量のバラツキを示す図である。図7(b)の横軸は断面が矩形の容器110の側面の種類、すなわち図6に示される上方短側面X1、上方長側面X2、下方短側面Y1、および下方長側面Y2を示している。図7(b)に示されるように上方短側面X1を押圧したときのバラツキが最も小さくなっており、他の3種類の側面X2、Y1、Y2の押圧時のバラツキはこれよりもかなり大きくなっている。図7(a)および図7(b)より、スクイーズ量は、上方側面X1、X2を押圧する場合よりも、下方側面Y1、Y2を押圧するときの方が大きいことが分かる。これにより、押圧手段が容器の側面のうち押圧される面の面積が大なる部分として容器の下方部分を押圧することが好ましく、これにより、押圧部材による押圧力に対する入味線の上昇の割合、すなわち流出させられる気体の量の割合を高めることができる。また、スクイーズ量は上方短側面X1より上方長側面X2、下方短側面Y1より下方長側面Y2を押圧したときの方が大きいことが分かる。これにより容器の横方向断面が短辺と長辺とからなる略矩形である場合、押圧手段が容器の側面のうち押圧される面の面積が大なる部分として容器の側面のうちの長辺側の側面を押圧することが好ましく、これにより、押圧部材による押圧力に対する入味線の上昇の割合、すなわち流出させられる気体の量の割合を高めることができる。さらに、下方短側面Y1を押圧するよりも下方長側面Y2を押圧したときのほうがバラツキが小さいので、下方側面、特に下方長側面Y2を押圧するのが好ましく、これにより液面Lの高さを効率的に上昇させ、ヘッドスペース内の気体を効率的に流出させることができる。
【0039】
本発明の他の実施形態においてはキャップ仮締め部Z1を通常の空気雰囲気にしてキャップ本締め部Z2を二酸化炭素雰囲気にすると共にキャップ本締め部Z2において押圧部91、92により容器110を一旦、押圧し、次いでこの押圧状態を解除した後で容器110をキャップ100により封止するようにしてもよい。この場合にはキャップ仮締め部Z1における仮締め時のヘッドスペースHSは空気であるものの、キャップ本締め部Z2において押圧部91、92によって容器110を押圧することにより、このヘッドスペースHS内の空気の少なくとも一部が流出する。次いで、押圧部91、92を元位置まで戻すことにより押圧作用を解除すると、容器110周りの二酸化炭素がヘッドスペースHS内に吸い込まれる。従って、ヘッドスペースHSの容積自体は小さくならないものの、ヘッドスペースHSの気体の少なくとも一部が二酸化炭素により置換されることとなる。それゆえ、容器110の加温時にヘッドスペースHS内の二酸化炭素が液体内に溶け込むこととなり、容器110自体が変形、転倒するのを避けることが可能となる。
【0040】
前述した実施形態においてはキャップ100の上方部分Xを把持するための保持部材80に押圧部91、92を取り付けた場合を示しており、このような場合には既存の保持部材80に簡単な構成の押圧部を取り付けることにより押圧作用を容易に得ることができる。しかしながら、独立して回動可能に制御できる押圧部91、92を保持部材80と共にまたは保持部材80を備えることなしに容器封止装置1に設けることは本発明の範囲に含まれる。また、本発明の容器封止装置および容器封止方法を飲料以外の液体の場合にも適用できるのは明らかである。
【0041】
【発明の効果】
各発明によれば、液体が充填された容器を加温する際に容器が変形、転倒するのを防止することができるという共通の効果を奏しうる。
【0042】
さらに、2番目および7番目の発明によれば、異物が容器の口部から進入することなしに、容器を押圧してこれを迅速に封止することができるという効果を奏しうる。
さらに、3番目の発明によれば、容器が変形、転倒するのをさらに防止することができるという効果を奏しうる。
さらに、4番目の発明によれば、容器が変形、転倒するのを容易に防止することができるという効果を奏しうる。
さらに、5番目の発明によれば、異物が容器の口部から進入するのを妨げられるという効果を奏しうる。
さらに、8番目の発明によれば、ヘッドスペース内の気体が口部とキャップとの間を通って流出可能な隙間を容易に形成することができる。
さらに、9番目の発明によれば、線接触する場合よりも入味線を上昇させることでヘッドスペース内の気体を流出させることができると共に入味線位置のばらつき、すなわち流出させる気体の量のばらつきを少なくすることができるという効果を奏しうる。
さらに、10番目の発明によれば、押圧部材による押圧力に対する入味線の上昇の割合、すなわち流出させる気体の量の割合を高めることができるという効果を奏しうる。
さらに、11番目の発明によれば、押圧部材を保持部材に備え付けることにより既存の保持部材を押圧部材として利用できるという効果を奏しうる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に基づく容器封止装置を示す略図である。
【図2】(a)容器に所定量の液体を供給した直後の容器の部分図である。
(b)圧搾後に封止した容器の部分図である。
【図3】(a)キャップと容器の口部の螺合作用の開始を示す拡大図である。
(b)停止部材の実施例を示す図である。
(c)停止部材の実施例を示す図である。
【図4】(a)本発明に基づく容器封止装置の保持部材を示す部分拡大側面図である。
(b)図4(a)の線A−Aに沿ってみた断面図である。
【図5】(a)異なる形状の押圧部を備えた保持部材を示す図である。
(b)図5(a)に示される押圧部により容器を押圧したときの押圧前および押圧後の液面高さの差を示す図である。
(c)図5(a)に示される押圧部を使用したときの液面のバラツキを示す図である。
【図6】典型的な容器を示す図である
【図7】(a)断面が矩形である容器の側面を押圧したときのスクイーズ量を示す図である。
(b)断面が矩形である容器の側面を押圧したときのスクイーズ量のバラツキを示す図である。
【符号の説明】
1…容器封止装置
4…水平レール
5…ローラ
10…キャッピングヘッド
11…マグネット
12…スピンドル
13…クラッチ部
41…下降部
50…チャック
80…保持部材
81、82…保持部
91、92…押圧部
100…キャップ
110…容器
111…口部
121、122…停止部材
HS…ヘッドスペース
L…液面
Z0…キャップ担持部
Z1…キャップ仮締め部
Z2…キャップ本締め部
Claims (11)
- 口部と液面との間にヘッドスペースが形成されるように液体が充填された可撓性材料製容器の少なくとも一部を押圧し、それにより、前記ヘッドスペース内の気体の少なくとも一部が前記口部から流出するようになり、
さらに、
前記容器の少なくとも一部を押圧した状態で、前記容器の前記口部をキャップにより封止する、容器封止方法。 - 前記押圧工程の前に、前記ヘッドスペース内の気体が前記口部と前記キャップとの間を通って流出可能な隙間が形成された状態で前記キャップを前記容器の口部に仮留めすることを含む、請求項1に記載の容器封止方法。
- 二酸化炭素雰囲気下で行われるようにした請求項1または2に記載の容器封止方法。
- 口部と液面との間にヘッドスペースが形成されるように液体が充填された可撓性材料製容器の少なくとも一部を二酸化炭素雰囲気において押圧し、それにより、前記ヘッドスペース内の気体の少なくとも一部が前記口部から流出するようになり、
さらに、
前記二酸化炭素雰囲気において前記押圧作用を解除し、それにより、前記二酸化炭素が容器の前記ヘッドスペースに吸い込まれるようになり、
さらに、
前記容器の前記口部をキャップにより封止する、容器封止方法。 - 前記押圧工程の前に、前記ヘッドスペース内の気体が前記口部と前記キャップとの間を通って流出可能な隙間が形成された状態で前記キャップを前記容器の口部に仮留めすることを含む、請求項3に記載の容器封止方法。
- 口部と液面との間にヘッドスペースが形成されるように液体が充填された可撓性材料製容器の少なくとも一部を押圧する押圧手段と、
前記容器の少なくとも一部を押圧した状態で、前記容器の前記口部をキャップにより封止する封止手段とを具備する容器封止装置。 - 前記押圧部材による押圧工程の前に、前記ヘッドスペース内の気体が前記口部と前記キャップとの間を通って流出可能な隙間が形成された状態で前記キャップを前記容器の口部に仮留めする仮留め手段を含んでいる請求項6に記載の容器封止装置。
- 前記仮留め手段が、前記キャップを所定の位置で停止させる停止手段を含んでいる請求項7に記載の容器封止装置。
- 前記押圧手段が前記容器に対して面接触するようにした請求項6から8のいずれか一項に記載の容器封止装置。
- 前記押圧手段が前記容器の側面のうちの押圧される面の面積が大なる部分を押圧するようにした請求項6から9のいずれか一項に記載の容器封止装置。
- 前記押圧手段が、前記容器の前記口部をキャップにより封止する際の前記容器を保持するための保持手段に備えられている請求項6から10のいずれか一項に記載の容器封止装置。
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-
2003
- 2003-07-23 JP JP2003200536A patent/JP2005041496A/ja active Pending
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