JP2005178876A - ガス置換装置およびガス置換方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ヘッドスペース内のガスの置換効率を高める。
【解決手段】 液体が充填されている容器（５１）のＨＳの置換装置（１０）において、容器を搬送する搬送経路（１２）の一側から不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段（７０）と、搬送経路を通過する容器の口部の上方に設けられた案内手段（６０）とを具備し、案内手段は、不活性ガス供給手段から供給された不活性ガスの流れを反射させることにより不活性ガスを容器の口部（５５）と案内手段との間の隙間からＨＳ内に導入するよう案内する導入案内部（６１）と、ＨＳに導入された不活性ガスをＨＳ内のガスと共に容器の液面と案内手段との間に通過させる平坦部（６２）と、平坦部を通過した不活性ガスおよびＨＳ内のガスを容器の口部と案内手段との間の隙間から排出するよう案内する排出案内部（６３）とを含むガス置換装置が提供される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、液体、特に飲料が充填されていて蓋部が取り付けられていない容器のヘッドスペース内のガスを置換するガス置換装置およびガス置換方法に関する。

一般に、飲料などの液体が充填されている容器を製造する際には、まず容器に液体を充填し、次いで、容器に蓋部を取り付けて容器を封止（シーミング）している。ところが、液体が充填されてから蓋部が取り付けられるまでの間においては容器は開放状態にあるので、容器の口部と液体の液面との間の空間（以下、「ヘッドスペースＨＳ」と称する）に空気が混入する。空気中の酸素により内容物である液体が酸化されるなど液体の品質に影響を及ぼすことがある。このため、容器に蓋部を取り付ける前に、容器のヘッドスペースＨＳ内に不活性ガスを供給することによりヘッドスペースＨＳ内の空気（ガス）を置換し、それにより、容器内の液体が酸化するのを防止している。

図５は従来技術における容器のヘッドスペースＨＳ内のガスを置換するガス置換装置の略平面図である。図５に示されるように液体が充填された容器、例えば缶胴５１は、缶蓋５２が取り付けられていない状態で缶胴フィードチェーン１１０により缶胴ガイド１９０に沿って搬送経路１２０上を直線状に搬送される。一方、缶胴５１に係合して巻締められる缶蓋５２は缶蓋フィードターレット２００の周縁部に設けられた各凹部２１０に把持されており、缶蓋フィードターレット２００が回転することによって周方向に搬送される。搬送経路１２０に沿って直線状に搬送される缶胴５１と缶蓋フィードターレット２００により周方向に搬送される缶蓋５２とは図５の位置ＰＢにおいて互いに重なり合い、缶蓋５２が缶胴５１の真上に位置決めされるようになる。そして、位置ＰＢにおいては缶胴５１および缶蓋５２はシーマーの巻締めターレット３００に受け渡され、巻締めターレット３００によって缶蓋５２を缶胴５１に係合させて巻締める巻締め作用が開始する。巻締めターレット３００が矢印方向に回転することにより巻締め作用は次第に進行し、缶胴５１が図５の位置ＰＣに到達するときには巻締め作用は完全に終了する。そして、位置ＰＣにおいて缶蓋５２が巻締められた缶胴５１は巻締めターレット３００からディスチャージターレット３１０に受け渡されて、次いでディスチャージターレット３１０が回転することによって回収される。

ここで、前述した位置ＰＢにおいては缶蓋５２の巻締め作用が開始されるが、巻締め作用が一旦開始された後は缶胴５１のヘッドスペースＨＳに外部からアクセスすることはできないので、不活性ガスによるヘッドスペースＨＳの置換は位置ＰＢよりも上流において行う必要がある。このため、不活性ガスによる置換作用は位置ＰＢに比較的近い上流である位置ＰＡにおいて行われている。

図６（ａ）は図５の位置ＰＡにおける部分拡大図であり、図６（ｂ）は図５の線Ａ０−Ａ０に沿ってみた断面図である。図６（ａ）および図６（ｂ）に示されるように不活性ガス供給通路２２０を流れる不活性ガスは不活性ガス供給通路２２０の開口部２３０から缶蓋５２の下方に供給され、次いで缶蓋５２と缶胴５１の口部５５との間の隙間に向かって横方向に噴出される。これにより、不活性ガスの一部が缶胴５１のヘッドスペースＨＳに流入するので、ヘッドスペースＨＳ内の気体が不活性ガスによって置換されるようになる。

しかしながら、缶胴５１は直線状に搬送されるのに対して缶蓋５２は周方向に搬送されるので、位置ＰＢよりも上流の位置ＰＡにおいては缶蓋５２と缶胴５１とは完全に重なり合わず、図６（ｂ）に示されるように缶蓋５２の中心軸線ＸＡと缶胴５１の中心軸線ＸＢとがズレている。このため、不活性ガス供給通路２２０の開口部２３０から噴出される不活性ガスの全てがヘッドスペースＨＳ内の気体を置換するのに使用されるわけではなく、図６（ｂ）に示されるように不活性ガスの一部は缶蓋フィードターレット２００と缶胴５１の側部との間の隙間から漏洩する。それゆえ、位置ＰＡにおいて不活性ガスによるヘッドスペースＨＳの置換を行うことによって置換効率を高めるのは限界がある。

このような置換効率の低下を避けるために、例えば特許文献１においては図５の位置ＰＡよりも上流に位置する搬送経路上に、搬送方向に延びるスリットを備えた不活性ガス噴出部を設けることが開示されている。このため、特許文献１においては不活性ガス噴出部から不活性ガスを噴出して容器のヘッドスペースＨＳ内の気体を或る程度置換した後に、缶蓋フィードターレット２００を用いて改めてヘッドスペースＨＳ内の気体を置換するようにし、それにより、置換効率を高めている。同様に、特許文献２においても容器をフィルムにより封止する際の置換作用に先行して、別途設けたノズルから不活性ガスを供給することにより容器のヘッドスペースＨＳ内の気体を予め置換することが開示されている。また、特許文献５においては、容器を封止する封止機構内において容器の開口部を覆うフード部材を設けることにより不活性ガス雰囲気を形成し、さらに不活性ガス雰囲気内において別途設けたノズルから不活性ガスを供給し、これにより、容器のヘッドスペースＨＳ内の気体を置換することが開示されている。

さらに、特許文献３および特許文献４には、缶蓋フィードターレット２００の不活性ガス供給通路２２０内部にガイド板または分岐体を設けることにより、ガスを容器のヘッドスペースＨＳに効率的に供給し、それにより、ヘッドスペースＨＳ内の気体の置換効率を高めるようにすることが開示されている。
特開昭６０−４５１２２号公報 特開２００２−１９３２１２号公報 特開２０００−２１９２１３号公報 特開平８−３２４５１３号公報 特開平１０−２１８２８８号公報

しかしながら、特許文献１、特許文献２および特許文献５においては、不活性ガスを不活性ガス噴出部または不活性ガス用ノズルから容器の液面に向かって噴射しているので、不活性ガスの流れは液面に直接的に衝突する。このため、容器内の液体が発泡性液体、例えばビールなどの炭酸飲料である場合には、容器内の液面に大量の気泡が発生するようになり、これら気泡が容器の口部から溢れる場合がある。このため、容器内の液体が発泡性液体である場合には、特許文献１、特許文献２および特許文献５に記載される方式によって置換を行うことは困難である。また、特許文献１および特許文献２においては液体が充填された容器の上部が大気開放しているために、不活性ガスを供給したとしても不活性ガスの一部は大気中に拡散するようになり、特許文献１および特許文献２においてヘッドスペースＨＳ内の気体を効率的に置換することは困難である。

さらに、特許文献３および特許文献４ならびに図６（ｂ）においては缶蓋フィードターレット２００から噴出される不活性ガスは缶蓋５２の底部に沿って流れるようになっているが、缶蓋５２は缶胴５１に係合することを想定して形成されているのであって、不活性ガスをヘッドスペースＨＳに効率的に供給できるように形成されているわけではない。従って、不活性ガスによりヘッドスペースＨＳ内の気体を効率的に置換するのには限界がある。

そこで本発明者は上記課題を解決するため鋭意研究を重ねた結果、容器の口部上方に不活性ガスのスムースな流れを作り出す案内手段を設ければよいとの知見を得て、本発明を完成するに至った。

本発明の目的は、容器内の液体が発泡性液体である場合であっても、不活性ガスを容器内に供給してヘッドスペースＨＳ内のガスを置換する際の置換効率を高めることのできるガス置換装置を提供することである。

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、液体が充填されていて蓋部が取付られていない容器のヘッドスペース内のガスを置換するガス置換装置において、前記容器を搬送する搬送経路の一側から不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段と、前記搬送経路を通過する容器の口部の上方に設けられた案内手段とを具備し、該案内手段は、不活性ガス供給手段から供給された前記不活性ガスの流れを反射させることにより前記不活性ガスを前記容器の口部と前記案内手段との間の隙間から前記ヘッドスペース内に導入するよう案内する導入案内部と、前記ヘッドスペースに導入された前記不活性ガスを前記ヘッドスペース内のガスと共に前記容器の液面と前記案内手段との間に通過させる平坦部と、該平坦部を通過した前記不活性ガスおよび前記ヘッドスペース内のガスを前記容器の口部と前記案内手段との間の隙間から排出するよう案内する排出案内部とを含んでいるガス置換装置が提供される。

すなわち１番目の発明においては、不活性ガスの流れを案内手段の導入案内部により一旦、反射させ、不活性ガスを案内手段に沿うようにしてスムースに容器内のヘッドスペースＨＳに供給している。このため、不活性ガスをヘッドスペースＨＳに効率的に供給でき、ガスの置換率を高めることが可能であると共に、容器内の液体の気泡の発生を抑えることが可能となる。また、不活性ガスは導入案内部での反射によりその速度が低下された状態でヘッドスペースＨＳに供給される。このため、容器内の液体が発泡性液体である場合に一部の不活性ガスが液体の液面に衝突したとしても、このことによって気泡が大量に発生することはなく、また気泡が容器の口部から溢れることもない。さらに、１番目の発明においては、容器の液面上には案内手段の平坦部が位置決めされることになるので、容器は完全に大気開放することはなく、ヘッドスペースＨＳ内のガスの置換率を高めることができる。それゆえ、１番目の発明によって、容器内の液体が発泡性液体である場合であっても、不活性ガスを容器内に供給してヘッドスペースＨＳ内のガスを置換する際の置換効率を高めることが可能となる。なお、容器は、缶蓋により封止される缶胴のみに限定されることはなく、例えばビニール製の蓋部が取り付けられるプラスチック製カップであっても本発明の容器に含まれるものとする。

２番目の発明によれば、１番目の発明において、さらに、前記容器に係合する前記蓋部を保持すると共に前記容器の口部と前記蓋部との間に不活性ガスを横方向に供給できる蓋部フィードターレットを具備し、該蓋部フィードターレットが、前記搬送経路の流れに対して前記案内手段の下流に配置されている。
すなわち２番目の発明においては、案内手段によりヘッドスペースＨＳ内の置換を行った後に蓋部フィードターレットによりヘッドスペースＨＳ内の置換を再度行っているので、置換効率をさらに高めることができる。

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、前記案内手段の前記導入案内部は、前記不活性ガス供給手段から近位側に位置する前記案内手段の側部に設けられていて下方に向かって傾斜する傾斜面である。
すなわち３番目の発明においては、導入案内部を傾斜面として形成することにより、不活性ガスを容器のヘッドスペースＨＳに容易に導入することができる。また、傾斜面は内方に凹むよう湾曲するかまたは外方に突出するよう湾曲した形状であってもよい。

４番目の発明によれば、１番目から３番目のいずれかの発明において、前記案内手段の前記排出案内部は、前記不活性ガス供給手段から遠位側に位置する前記案内手段の側部に設けられていて下方に向かって傾斜する傾斜面である。
すなわち４番目の発明においては、排出案内部を傾斜面として形成することにより不活性ガスを容器のヘッドスペースＨＳから容易に排出することができる。なお、傾斜面は内方に凹むよう湾曲するかまたは外方に突出するよう湾曲した形状であってもよい。

５番目の発明によれば、１番目から４番目のいずれかの発明において、前記案内手段が前記搬送経路に沿って設けられており、前記案内手段の搬送方向長さが少なくとも前記容器の外径よりも長いようにした。
すなわち５番目の発明においては、容器の口部を案内手段で完全に覆うことができ、不活性ガスを確実に供給することが可能となる。なお、不活性ガス置換の点からは、案内部材の搬送方向長さは容器の外径の２倍以上であるのが好ましい。

６番目の発明によれば、液体が充填されていて蓋部が取付られていない容器のヘッドスペース内のガスを置換するガス置換方法であって、前記容器を搬送する搬送経路の一側から不活性ガスを供給し、前記不活性ガスを容器の口部の上方に設けられた案内手段に反射させ前記ヘッドスペース内に導入し、前記ヘッドスペースに導入された前記不活性ガスを前記ヘッドスペース内のガスと共に前記容器の液面と前記案内手段との間に通過させ、前記不活性ガスおよび前記ヘッドスペース内のガスを前記容器の口部と前記案内手段との間の隙間から排出することを特徴とするガス置換方法が提供される。

すなわち、６番目の発明においては、不活性ガスの流れを案内手段の導入案内部により一旦、反射させ、不活性ガスを案内手段に沿うようにしてスムースに容器内のヘッドスペースＨＳに供給している。このため、不活性ガスをヘッドスペースＨＳに効率的に供給でき、ガスの置換率を高めることが可能であると共に、容器内の液体の気泡の発生を抑えることが可能となる。また、不活性ガスは導入案内部での反射によりその速度が低下された状態でヘッドスペースＨＳに供給される。このため、容器内の液体が発泡性液体である場合に一部の不活性ガスが液体の液面に衝突したとしても、このことによって気泡が大量に発生することはなく、また気泡が容器の口部から溢れることもない。さらに、６番目の発明においては、容器の液面上には案内手段の平坦部が位置決めされることになるので、容器は完全に大気開放することはなく、ヘッドスペースＨＳ内のガスの置換率を高めることができる。それゆえ、６番目の発明によって、容器内の液体が発泡性液体である場合であっても、不活性ガスを容器内に供給してヘッドスペースＨＳ内のガスを置換する際の置換効率を高めることが可能となる。なお、容器は、缶蓋により封止される缶胴のみに限定されることはなく、例えばビニール製の蓋部が取り付けられるプラスチック製カップであっても本発明の容器に含まれるものとする。

７番目の発明によれば、６番目の発明において、さらに、前記容器に係合する前記蓋部を保持すると共に前記容器の口部と前記蓋部との間に不活性ガスを横方向に供給できる蓋部フィードターレットで不活性ガスによる置換を行うことを特徴とする。
すなわち、７番目の発明において、案内手段によりヘッドスペースＨＳ内の置換を行った後に蓋部フィードターレットによりヘッドスペース内の置換を再度行っているので、置換効率をさらに高めることができる。

各発明によれば、容器内の液体が発泡性液体である場合であっても、気泡を大量に発生させることなく、不活性ガスを容器内に供給してヘッドスペースＨＳ内のガスを置換する際の置換効率を高めることができるという共通の効果を奏しうる。

さらに、２番目の発明によれば、ヘッドスペースＨＳ内のガスを置換する際の置換効率をさらに高め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、不活性ガスを容器のヘッドスペースＨＳに容易に導入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、不活性ガスを容器のヘッドスペースＨＳから容易に排出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、容器の口部から不活性ガスを確実に供給することができるという効果を奏しうる。
さらに、７番目の発明によれば、ヘッドスペースＨＳ内のガスを置換する際の置換効率をさらに高めることができるという効果を奏しうる。

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、本発明に基づくガス置換装置を示す平面図である。図１の左方には、本発明のガス置換装置１０により置換される容器、例えば缶胴５１が示されている。缶胴５１はアルミまたはスチールなどの金属製であり、缶胴５１の内部には図示しないフィラーにより発泡性液体、例えばビールなどの炭酸飲料が予め充填されている。また、図１の左方に示される缶胴５１には後述する缶蓋５２は取り付けられておらず、缶胴５１内の液体が大気に開放した状態になっている。図示されるように、複数の缶胴５１が搬送経路１２まで搬送され、搬送経路１２の缶胴フィードチェーン１１を駆動することによって、これら缶胴５１は搬送経路１２上を缶胴ガイド１９に沿って連続的に搬送される。

図１の右方には、缶蓋フィードターレット２０が示されている。図示されるように缶蓋フィードターレット２０の周縁部には複数の凹部２１が形成されており、缶胴５１に係合して巻締められる缶蓋５２がこれら凹部２１のそれぞれに保持されている。これら缶蓋５２は缶蓋フィードターレット２０が図１の矢印方向に回転することによって周方向に搬送される。

図１に示されるように缶蓋フィードターレット２０の内部には図示しない不活性ガス源に接続された複数の不活性ガス供給通路２２が形成されている。図１においては一部の不活性ガス供給通路２２のみしか示されていないが、実際には全ての凹部２１に対応した不活性ガス供給通路２２が形成されている。そして、搬送経路１２に沿って直線状に搬送される缶胴５１と周方向に搬送される缶蓋５２とが部分的に重なり合う位置ＰＡにおいて、不活性ガスが不活性ガス供給通路２２を通過して凹部２１に設けられた開口部（図示しない）から缶蓋５２と缶胴５１の口部５５との間の隙間に向かって横方向に噴出される。これにより、不活性ガスの一部が缶胴５１のヘッドスペースＨＳに流入するので、ヘッドスペースＨＳ内の気体が不活性ガスによって置換されるようになる。

次いで、缶胴５１および缶蓋５２が互いに重なり合う位置ＰＢにおいて、これら缶胴５１および缶蓋５２は、缶蓋フィードターレット２０からシーマーの巻締めターレット３０へと受け渡され、巻締めターレット３０において缶蓋５２を缶胴５１に係合させて巻締める巻締め作用が開始する。巻締めターレット３０が矢印方向に回転することにより巻締め作用は次第に進行し、缶胴５１が図１の位置ＰＣに到達するときには巻締め作用は完全に終了する。そして、位置ＰＣにおいて缶蓋５２が巻締められた缶胴５１は巻締めターレット３０からディスチャージターレット３１に受け渡されて、次いでディスチャージターレット３１が回転することによって回収される。

ここで、図１に示される本発明においては、缶胴５１が缶蓋フィードターレット２０からの不活性ガスにより置換されることに先行して、搬送経路１２上に搬送される缶胴５１は案内部材６０の下方を通過するようになっている。図１に示されるように案内部材６０は搬送経路１２の一部に沿って設けられている。さらに、図１から分かるように不活性ガス供給手段７０が搬送経路１２の一側において案内部材６０に対面するように配置されている。案内部材６０と不活性ガス供給手段７０は缶胴５１に缶蓋５２を巻き締める巻き締め機（シーマー）の入口部に設けることが好ましい。これにより、ガス置換装置の設置のために別途新たなスペースを必要としなくなる。図２は、図１の線Ｉ−Ｉに沿ってみた断面図であり、図２においては搬送経路１２を省略している。また、図３は、案内部材６０および不活性ガス供給手段７０を拡大して示す図１の部分拡大図である。図２および図３に示されるように不活性ガス供給手段７０内には搬送経路１２に対して平行に延びる不活性ガス供給管７１が埋設されており、不活性ガス供給管７１は図示しない不活性ガス源に接続されている。不活性ガス源内の不活性ガスは、二酸化炭素または窒素などでありうる。不活性ガス供給管７１の側面にはスリットが軸方向に形成されており、このスリットが不活性ガス供給手段７０の不活性ガス供給通路７２に連通している。このため、不活性ガス供給管７１内の不活性ガスは不活性ガス供給通路７２を通過して、不活性ガス供給手段７０の長手方向にわたって形成された細長状噴出口７３から噴出される。

一方、図２および図３に示される案内部材６０は略プレート状の部材である。案内部材６０の両縁部においては搬送方向に形成された導入案内部６１および排出案内部６３がそれぞれ設けられている。図２に示されるように、これら導入案内部６１および排出案内部６３は案内部材６０の断面が下に凸な台形型になるように形成されている。図２においては導入案内部６１および排出案内部６３は下方に向かって傾斜する平坦な傾斜面になっているが、これら傾斜面は案内部材６０の内方に凹むように湾曲しているか、または案内部材６０の外方に突出するように湾曲していてもよい。また、案内部材６０の底部に相当する平坦部６２は略平坦になっている。なお、案内部材６０の搬送方向長さは缶胴５１の外径よりも大きくなっており、好ましい実施形態においては案内部材６０の搬送方向長さは缶胴５１の外径の２倍以上である。このような場合には、缶胴５１の口部５５を案内部材６０により完全に覆うことができ、不活性ガスを缶胴５１の口部５５から確実に供給できるようになるので、後述する置換作用の効率を高めることができる。また、図示される好ましい実施形態における案内部材６０全体の幅、つまり搬送方向に対して垂直な長さは缶胴５１の口部５５の内径にほぼ等しいかまたは口部５５の内径よりもわずかに大きくなっており、案内部材６０の平坦部６２の幅は口部５５の内径よりもわずかに小さいかまたは口部５５の内径にほぼ等しくなっている。そして、このような寸法の案内部材６０を使用する際には後述する置換作用の効率を高められる。

図２に示されるように、不活性ガス供給手段７０の細長状噴出口７３から噴出した不活性ガスは案内部材６０の導入案内部６１に衝突する。次いで、不活性ガスは導入案内部６１によって反射されて、傾斜面になっている導入案内部６１に沿って下方に流れる。そして、不活性ガスは案内部材６０と缶胴５１の口部５５の一端との間を通って缶胴５１のヘッドスペースＨＳ内に流入する。このとき、不活性ガスの一部は缶胴５１内の液体の液面Ｌに向かって流入するものの、この不活性ガスは導入案内部６１に衝突した際にその速度が低下されている。従って、缶胴５１内の液体が発泡性液体、例えばビールなどの炭酸飲料である場合に、流入した不活性ガスがこの液体の液面Ｌに衝突したとしても気泡が液面Ｌ上に大量に発生するようなことはなく、また気泡が缶胴５１の口部５５から溢れるようなこともない。

図示されるように缶胴５１内の液体の液面Ｌの上方には案内部材６０の平坦部６２が位置決めされているので、ヘッドスペースＨＳ内に流入した不活性ガスは缶胴５１内の液体の液面Ｌと平坦部６２との間を液面Ｌに沿うように流れる。本発明においては缶胴５１の上方に位置決めされた案内部材６０が缶胴５１の口部５５のほぼ全体を被覆しているために、不活性ガスが缶胴５１の口部５５の中心付近から流出するようなことはなく、案内部材６０の平坦部６２と液面Ｌとの間には略不活性ガス雰囲気が形成されることになる。そして、不活性ガスが平坦部６２と液面Ｌとの間を流れる際には、ヘッドスペースＨＳ内にもともと存在していた気体は不活性ガスによって押し出されるようにこれら不活性ガスと一緒に流れる。

次いで、口部５５の他端側に到達した不活性ガスは口部５５の他端と案内部材６０の排出案内部６３との間を通って缶胴５１のヘッドスペースＨＳから流出する。前述したように案内部材６０の排出案内部６３は傾斜面として形成されているので、不活性ガスは排出案内部６３の傾斜面に沿って搬送経路１２の他側（図１を参照されたい）に向かって流出する。このとき、ヘッドスペースＨＳ内にもともと存在していた気体は不活性ガスによって押し出され、ヘッドスペースＨＳ内には新たな不活性ガスが流入するようになるので、缶胴５１のヘッドスペースＨＳを置換することができる。

このように、本発明においては、不活性ガスの流れを案内部材６０の導入案内部６１により一旦、反射させ、不活性ガスを案内部材６０に沿うようにしてスムースに缶胴５１内のヘッドスペースＨＳに供給している。このため、不活性ガスをヘッドスペースＨＳに効率的に供給でき、ガスの置換率を高めることが可能であると共に、缶胴５１内の液体の気泡の発生を抑えることが可能となる。また、不活性ガスは導入案内部６１での反射によりその速度が低下された状態でヘッドスペースＨＳに供給される。このため、缶胴５１内の液体が発泡性液体である場合に一部の不活性ガスが液体の液面に衝突したとしても、このことによって気泡が大量に発生することはなく、また気泡が缶胴５１の口部から溢れることもない。さらに、本発明においては案内部材６０の平坦部６２と液面Ｌとの間に略不活性ガス雰囲気を形成できるので、ヘッドスペースＨＳのうちの隅部付近、例えばヘッドスペースＨＳにおける液面Ｌの周囲部付近の気体も確実に置換することができ、それにより、ヘッドスペースＨＳ内のガスを置換する際の置換効率を高めることが可能となる。また、本発明においては案内部材６０および不活性ガス供給手段７０を用いた置換作用と、缶蓋フィードターレット２０を用いた置換作用との両方を行うことにより、置換効率をさらに高めることも可能となる。

ところで、缶胴５１内の発泡性液体がビールである場合を想定すると、ディスチャージターレット３１に回収された後で缶蓋５２の栓を開栓して、缶胴５１内のビールを他の容器、例えばグラスに注ぐ際には、グラス内に生じた気泡が比較的長期間にわたって維持されることが望まれる。ここで、グラス内に生じる気泡内の気体はビール内にもともと溶け込んでいた二酸化炭素である。従って、ビールに溶け込んでいた気体と同じ二酸化炭素を置換作用時の不活性ガスとして使用した場合には、グラスに注いだときに生じる気泡は比較的長期間にわたって維持される。これに対し、二酸化炭素以外の不活性ガス、例えば窒素を用いた場合には、ビール内に溶け込んでいた気体とは異なるために、グラス内に生じた気泡は比較的短期間で消失する。このため、缶胴５１内に充填される発泡性液体がビールなどの炭酸飲料である場合には不活性ガスとして二酸化炭素を使用するのが好ましい。

なお、図１等においては金属製の缶胴５１に缶蓋５２が取り付けられるようになっている容器について説明したが、本発明はこのような容器に限定されるものではなく、例えばビニール製の蓋部が取り付けられるプラスチック製カップのようなものであっても本発明の範囲に含まれるのは明らかである。また、図１においては搬送経路１２は直線状に延びているものとして説明したが、搬送経路１２が曲線状に延びていて、案内部材６０および不活性ガス供給手段７０が曲線状の搬送経路１２に対応した曲線形状である場合も本発明の範囲に含まれるものとする。

案内部材６０および不活性ガス供給手段７０を用いた置換作用に関する一つの実施例について説明する。缶胴５１内に発泡性液体としてビールを充填し、不活性ガスとして二酸化炭素を用いて案内部材６０および不活性ガス供給手段７０によって第一の置換を行った後に缶蓋フィードターレット２０において第二の置換を行い、缶蓋を巻締めした缶内の酸素濃度を最終的に計測した。図４はサンプル数と酸素濃度との関係を示す図であり、横軸はサンプル数、縦軸は酸素濃度である。図４における実線Ｘ１は不活性ガス供給手段７０から供給される二酸化炭素の流量が０．１ｋｇ／ｃｍ²である場合の酸素濃度を示しており、実線Ｘ２は二酸化炭素の流量が０．２ｋｇ／ｃｍ²である場合の酸素濃度を示している。また、図４における実線Ｘ０は缶蓋フィードターレット２０を用いた第二の置換のみを行った場合の酸素濃度を示しており、一点鎖線Ｙは缶蓋が巻締められた缶内における酸素濃度の目標値（＝０．０５ｐｐｍ）を示している。

図４に示されるように缶蓋フィードターレット２０を用いた第二の置換のみを行った実線Ｘ０においては目標値である一点鎖線Ｙよりも酸素濃度が大きい傾向がある。これに対し、二酸化炭素の流量が０．１ｋｇ／ｃｍ²である実線Ｘ１においては目標値をほぼ完全に下回る酸素濃度が得られており、不活性ガスの置換率が高くなっていることが分かった。さらに、二酸化炭素の流量を０．２ｋｇ／ｃｍ²に増やした実線Ｘ２においては酸素濃度は実線Ｘ１の場合よりもさらに低下した結果が得られており、二酸化炭素の流量を増すことでさらに不活性ガスの置換率を高めることができることが分かった。

本発明に基づくガス置換装置を示す平面図である。 図１の線Ｉ−Ｉに沿ってみた断面図である。 案内部材および不活性ガス供給手段を拡大して示す図１の部分拡大図である。 サンプル数と酸素濃度との関係を示す図である。 従来技術における容器のヘッドスペース内のガスを置換するガス置換装置の略平面図である。 （ａ）図５の位置ＰＡにおける部分拡大図である。（ｂ）図５の線Ａ０−Ａ０に沿ってみた断面図である。

符号の説明

１０…ガス置換装置
１１…缶胴フィードチェーン
１２…搬送経路
１９…缶胴ガイド
２０…缶蓋フィードターレット
２１…凹部
２２…不活性ガス供給通路
３０…巻締めターレット
３１…ディスチャージターレット
５１…缶胴
５２…缶蓋
５５…口部
６０…案内部材
６１…導入案内部
６２…平坦部
６３…排出案内部
７０…不活性ガス供給手段
７１…不活性ガス供給管
７２…不活性ガス供給通路
７３…細長状噴出口

Claims (7)

1. 液体が充填されていて蓋部が取付られていない容器のヘッドスペース内のガスを置換するガス置換装置において、
   前記容器を搬送する搬送経路の一側から不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段と、前記搬送経路を通過する容器の口部の上方に設けられた案内手段とを具備し、該案内手段は、不活性ガス供給手段から供給された前記不活性ガスの流れを反射させることにより前記不活性ガスを前記容器の口部と前記案内手段との間の隙間から前記ヘッドスペース内に導入するよう案内する導入案内部と、前記ヘッドスペースに導入された前記不活性ガスを前記ヘッドスペース内のガスと共に前記容器の液面と前記案内手段との間に通過させる平坦部と、該平坦部を通過した前記不活性ガスおよび前記ヘッドスペース内のガスを前記容器の口部と前記案内手段との間の隙間から排出するよう案内する排出案内部とを含んでいるガス置換装置。
2. さらに、前記容器に係合する前記蓋部を保持すると共に前記容器の口部と前記蓋部との間に不活性ガスを横方向に供給できる蓋部フィードターレットを具備し、該蓋部フィードターレットが、前記搬送経路の流れに対して前記案内手段の下流に配置されている請求項１に記載のガス置換装置。
3. 前記案内手段の前記導入案内部は、前記不活性ガス供給手段から近位側に位置する前記案内手段の側部に設けられていて下方に向かって傾斜する傾斜面である請求項１または２に記載のガス置換装置。
4. 前記案内手段の前記排出案内部は、前記不活性ガス供給手段から遠位側に位置する前記案内手段の側部に設けられていて下方に向かって傾斜する傾斜面である請求項１から３のいずれか一項に記載のガス置換装置。
5. 前記案内手段が前記搬送経路に沿って設けられており、前記案内手段の搬送方向長さが少なくとも前記容器の外径よりも長いようにした請求項１から４のいずれか一項に記載のガス置換装置。
6. 液体が充填されていて蓋部が取付られていない容器のヘッドスペース内のガスを置換するガス置換方法であって、
   前記容器を搬送する搬送経路の一側から不活性ガスを供給し、前記不活性ガスを容器の口部の上方に設けられた案内手段に反射させ前記ヘッドスペース内に導入し、前記ヘッドスペースに導入された前記不活性ガスを前記ヘッドスペース内のガスと共に前記容器の液面と前記案内手段との間に通過させ、前記不活性ガスおよび前記ヘッドスペース内のガスを前記容器の口部と前記案内手段との間の隙間から排出することを特徴とするガス置換方法。
7. さらに、前記容器に係合する前記蓋部を保持すると共に前記容器の口部と前記蓋部との間に不活性ガスを横方向に供給できる蓋部フィードターレットで不活性ガスによる置換を行うことを特徴とする請求項６に記載のガス置換方法。

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