JP2021017285A - ガス置換装置およびガス置換方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 置換ガスの消費量が低減され、ガス置換時の容器からの液こぼれ量が抑制されると共に高いガス置換効率が得られ、かつ、ヘッドスペース内の面方向のガス置換分布のバラツキを小さくすることができるガス置換装置およびガス置換方法の提供。【解決手段】 ガス置換装置１０は、３つ以上のノズル１５を有し、内容物２６が充填された有底筒状の容器本体２１の開口部２１ａに、当該開口部を閉塞するための蓋２５が被せられる直前に、容器本体の開口部と充填された内容物の上面部２６ａとの間のヘッドスペースＳに側方から置換ガスをノズルから吹き出し、ヘッドスペース内の残存気体を置換ガスによって置換するガス置換装置において、各々のノズルは、そのノズル口から置換ガスが容器本体の径方向中心部に向かって互いに衝突するように吹き出すよう、配置されている。【選択図】 図２

Description

本発明は、飲料缶等に用いられる内容物が充填された容器のヘッドスペースに置換ガスを吹き込んでヘッドスペース内の残存気体を置換ガスにより置換するガス置換装置およびガス置換方法に関する。

飲料缶等の内容物が充填された缶などの容器において、内容物の酸化による鮮度や風味の劣化を防ぐために、缶内部の酸素ガスを除去することが行われる。缶詰製造工程は、以下の工程に沿って行われる。すなわち、図７に示すように、外部から供給され、ターレット１１の缶着位置１１Ａに装着された缶体（空缶本体）２１が、内容物充填位置１１Ｂに搬送されて内容物が充填された後、ガス置換位置１１Ｃに搬送されて缶体２１の開口部近傍の残存気体が置換ガスに置換され、その後、捲締め位置１１Ｄにおいて缶体２１と缶蓋とが捲き締められ、さらに、搬出位置１１Ｅに搬送されてターレット１１から搬出される。
ガス置換方法としては、缶蓋が缶体２１の開口部に被さる直前に、缶体２１の開口部とこの缶体２１に充填された内容物の上面部の間（ヘッドスペース）に向けて置換ガスを吹き込んでガス置換を行なうアンダーカバーガッシング法が広く用いられている。しかしながら、アンダーカバーガッシング法は、ガス置換効率が低いため、近年の製造ラインにおける内容物の多様化に伴い、所定の置換率の達成に要する置換ガス量（流量）が著しく増大してしまっており、また、置換ガスの流量を増大させることに伴って缶体２１からの液こぼれ量も増大してしまう傾向にある。

アンダーカバーガッシング法を用いた場合のガス置換効率を向上させるために、例えば、特許文献１には、置換ガス噴射流路の中央部にガス流を左右に分岐する分岐体を設けて左右にノズル孔を形成することにより、一対のノズルから噴射する置換ガスを缶内上部空間中心部で衝突させることによって、置換ガスを缶のヘッドスペースの液面に指向させるようにした装置が提案されているが、ガス置換効率の向上は十分ではない。容器のガス置換方法においては、置換ガスの消費量の低減、ガス置換時の容器からの液こぼれ量の抑制が達成された上で、容器のヘッドスペースの残存酸素量を低減させることが求められるが、ヘッドスペース内で均等に残存酸素量を低減させる、すなわち、ヘッドスペース内の面方向のガス置換分布のバラツキを小さくすることは困難であって、未だ満足するものが得られていない。

特許第５９０６５３３号公報

本発明は、上記課題を解決するものであって、その目的は、置換ガスの消費量が低減され、ガス置換時の容器からの液こぼれ量が抑制されると共に高いガス置換効率が得られ、かつ、ヘッドスペース内の面方向のガス置換分布のバラツキを小さくすることができるガス置換装置およびガス置換方法を提供することにある。

本発明のガス置換装置は、３つ以上のノズルを有し、
内容物が充填された有底筒状の容器本体の開口部に、当該開口部を閉塞するための蓋が被せられる直前に、前記容器本体の開口部と充填された前記内容物の上面部との間のヘッドスペースに側方から置換ガスを前記ノズルから吹き出し、前記ヘッドスペース内の残存気体を置換ガスによって置換するガス置換装置において、
各々の前記ノズルは、そのノズル口から置換ガスが前記容器本体の径方向中心部に向かって互いに衝突するように吹き出すよう、配置されていることにより、上記課題を解決するものである。

本発明のガス置換方法は、内容物が充填された有底筒状の容器本体の開口部に、当該開口部を閉塞するための蓋が被せられる直前に、前記容器本体の開口部と充填された前記内容物の上面部との間のヘッドスペースに側方から置換ガスを前記ノズルから吹き出し、前記ヘッドスペース内の残存気体を置換ガスによって置換するガス置換方法において、
前記ノズルを３つ以上有し、各々の前記ノズルのノズル口から置換ガスが前記容器本体の径方向中心部に向かって互いに衝突するように吹き出すことを特徴とする。

本発明のガス置換装置およびガス置換方法においては、ヘッドスペース内の残存気体を置換する置換ガスを吹き出すノズルを３つ以上有し、これらが、そのノズル口から置換ガスが容器本体の径方向中心部に向かって互いに衝突するように吹き出すように配置されている。従って、本発明のガス置換装置およびガス置換方法によれば、３つ以上のノズルを互いに異なる周方向位置に配置して、各々のノズルから容器本体の径方向中心部に向かって置換ガスを吹き出させることにより、ヘッドスペースにおいて置換ガス流が分散された複数箇所から面方向に均質に伸びるので、ヘッドスペース内の残存気体に対する面方向のガス置換分布のバラツキを小さくすることができ、かつ、置換ガスの消費量が低減され、ガス置換時の容器からの液こぼれ量が抑制されると共に高いガス置換効率が得られる。

本発明の一実施形態に係るガス置換装置の構成の一例を示す斜視図である。 図１のガス置換装置において蓋を除いて示す平面図である。 図２のＡ−Ａ線断面図である。 容器本体と蓋とノズルの位置関係を示す説明用断面図である。 図１のガス置換装置においてノズルが上昇している状態を示す斜視図である。 複数のノズル口を有するノズルの容器本体に対する配置関係を模式的に示す平面図である。 本発明の一実施形態に係るガス置換装置が設置されるターレットを説明する説明用模式図である。 実施例および比較例において、ターレットおよび置換ガスの動作状態を示すタイムテーブルである。 実施例１および比較例１の結果を示すグラフである。 実施例１および比較例１の結果を示す置換ガスの面方向の流れ状態を示す数値解析図である。 実施例１、実施例２、比較例１および比較例２の結果を示すグラフである。 実施例１、実施例２、比較例１および比較例２の結果を示す棒グラフである。

〔ガス置換装置〕
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の一実施形態に係るガス置換装置１０は、図７に示すようなターレット１１のガス置換位置１１Ｃに設けられ、図１〜図５に示すように、内容物２６が充填された有底筒状の容器本体（缶体）２１の開口部２１ａに、この開口部２１ａを閉塞するための缶蓋２５が被せられる直前に、缶体２１の開口部２１ａとこの缶体２１に充填された内容物２６の上面部２６ａとの間のヘッドスペースＳに側方から置換ガスを３つのノズル１５，１５，１５から吹き出し、ヘッドスペースＳ内の残存気体を置換ガスによって置換する、ターレット型インデックスガス置換装置である。
缶体２１は、有底の円筒状のものであり、缶蓋２５は、缶体２１の開口部２１ａの開口サイズに適合した円盤状の蓋部２５ａと、この蓋部２５ａの外縁部に形成されたチャックウォール部２５ｂとを有するものである。缶体２１の開口部２１ａに缶蓋２５が被せられる直前の状態とは、缶体２１の開口部２１ａの直上方に缶体２１の開口端から隙間を介して缶蓋２５が位置される状態である。

本実施形態においては、各々のノズル１５は、そのノズル口１５ａから置換ガスが缶体２１の径方向中心部に向かって互いに衝突するように吹き出すように配置されている。
隣接するノズル１５，１５間の置換ガスの吹き出し角度θ１、θ２、θ３は、少なくともその１つが９０°以上１８０°未満であることが好ましく、９０°以上１３５°未満であることがより好ましく、隣接吹き出し角度θ１、θ２、θ３のいずれもが上記角度範囲にあることが特に好ましい。さらに、全ての隣接吹き出し角度θ１、θ２、θ３が等しい、すなわち本実施形態においては１２０°であることが好ましい。
隣接するノズル１５，１５間の置換ガスの吹き出し角度（隣接吹き出し角度）とは、隣接するノズル１５，１５のノズル口１５ａ，１５ａの中心と容器本体の径方向中心部とを結ぶ線のなす角度である。
隣接吹き出し角度が上記のような範囲にあることにより、３つのノズル１５，１５，１５が大きく分散された周方向位置に配置されることとなり、各々のノズル１５，１５，１５から缶体２１の径方向中心部に向かって置換ガスを吹き出させることにより、ヘッドスペースＳにおいて置換ガス流が分散された３箇所から面方向（図２において紙面方向）に均質に伸びるので、高いガス置換効率が得られ、さらに、ヘッドスペースＳ内の残存気体に対する面方向のガス置換分布のバラツキを極めて小さくすることができる。

１つのノズル１５とは、置換ガスの流量や流速を独立して制御可能な配管を有するものであることが好ましいが、例えば置換ガス供給源から伸びる主配管から途中に流速や流量、または他のガスの混合部などを備えずに分岐しただけの各分岐路からなる構成であってもよい。
本実施形態においては、図６に示すように、１つのノズル１５に対して同方向に置換ガスを吹き出す複数（５つ）のノズル口１５ａが備えられている。具体的には、１つのノズル１５において、途中に設けられた分岐板１５ｃによって複数の水平方向に等間隔に並んで伸びるガス分流路１５ｄに分岐され、それぞれのガス分流路１５ｄの先端にノズル口１５ａが形成されている。水平に等間隔に並んだ複数のノズル口１５ａ群は、缶体２１の開口部２１ａを内包する正三角形の軌跡の各辺上に配置され、各ノズル口１５ａ群の中央のノズル口１５ａからの置換ガスが缶体２１の径方向中心部に向かって吹き出し、両端部の他のノズル口１５ａからの置換ガスは中央のノズル口１５ａからの置換ガスと平行に吹き出す。すなわち、１つのノズル１５の中央のノズル口１５ａからの置換ガス流と、隣接するノズル１５の中央のノズル口１５ａからの置換ガス流との吹き出し角度が、好ましくは９０°以上１８０°未満、より好ましくは９０°以上１３５°未満、特に好ましくは１２０°の角度をなしている。各ノズル口１５ａ群の中央のノズル口１５ａから缶体２１の径方向中心部までの距離は、互いに同等とされる。

置換ガスとしては、例えば缶体２１に充填される内容物および缶体２１および缶蓋２５に対して活性を有さないガスが用いられ、例えば窒素ガス、炭酸ガスなどが挙げられる。

本実施形態のガス置換装置１０は、缶体２１を搬送経路に沿って搬送する搬送機構を有する。
搬送機構は、図７に示すように、外部から供給された缶体２１を間欠的に搬送するターレット１１を有している。ターレット１１は、円周状に等間隔に複数の缶搬送ポケット（図示せず）を有して、間欠的に回転するように構成されており、外部から供給されて缶着位置１１Ａに装着された缶体２１は、間欠的な回転によって、内容物が充填される内容物充填位置１１Ｂ、ガス置換が行われるガス置換位置１１Ｃ、缶体２１と缶蓋２５との捲き締めが行われる捲締め位置１１Ｄ、搬出位置１１Ｅの順に安定して搬送される。
搬送機構において、缶体２１は、ガス置換位置１１Ｃに間欠的に搬送され、搬送速度は、例えば２０〜１００缶／ｍｉｎとされる。缶体２１がガス置換位置１１Ｃに間欠搬送され、搬送速度がこの低速範囲にあることにより、少量多品種の容器について低コストで確実に高いガス置換効率が得られる。

本実施形態のガス置換装置１０は、搬送機構による缶体２１の搬送経路上に配置されるノズル１５を昇降させる昇降機構を有する。本実施形態のガス置換装置１０においては、缶体２１の搬送経路上の２つのノズル１５，１５が可動的に設置され、残りの１つのノズル１５は固定されている。
昇降機構は、下方にノズル１５を連結したエアシリンダー１７を有して構成されている。エアシリンダー１７は、ガス置換位置１１Ｃに載置された缶体２１に対して、ノズル１５が、缶体２１の開口部２１ａと充填された内容物２６の上面部２６ａとの間のヘッドスペースＳの側方のレベル位置（ガス吹き出し位置）と、缶体２１の搬送を阻害しない程度に上方のレベル位置（退避位置）との間を上下動させるものである。

本実施形態のガス置換装置１０は、缶蓋供給機構を有する。缶蓋供給機構は、缶蓋２５を重ねて収容する収容孔（図示せず）と、収容孔の最下部で僅かに内周側に突出するように配置された３個のスクリューロール１８とを有している。スクリューロール１８は、それぞれ、その円柱状外周面の上下方向に１本の斜め溝１８ａを有する。収容孔に積み重ねられた缶蓋２５は、３個のスクリューロール１８が回転すると、一体に取り付けられたナイフにより最下端の缶蓋２５が１枚だけ切り出され、それぞれの斜め溝１８ａの最上部が同時に収容孔側に対向すると、切り出された缶蓋２５が、スクリューロール１８の３本の斜め溝１８ａ内を缶蓋２５の周縁部が支持されながら水平な姿勢で下降し、缶体２１の開口部２１ａの上方に間隙を介して載置される。
３個のスクリューロール１８は、図１に示すように、ガス吹き出し位置に下降されたノズル１５，１５，１５と同じレベル位置に設けられている。
本実施形態のガス置換装置１０において、缶蓋供給機構とノズル１５とは、一体的には構成されておらず、缶蓋２５の下降とノズル１５の下降とが、別個に動作可能なものとされているが、この構成に限定されず、缶蓋供給機構とノズル１５とが一体的に構成されて、缶蓋２５の下降とノズル１５の下降とが同期して動作するものとして構成されていてもよい。
このような搬送機構および昇降機構を有する構成によれば、缶体２１に対して対向する複数の側方位置から置換ガスを吹き出す配置関係を容易に形成することができ、その結果、ヘッドスペースＳ内の残存気体に対する面方向のガス置換分布のバラツキを確実に小さくすることができると共に液こぼれの発生を抑制することができる。

ノズル１５が吹き出し位置に下降された状態における缶体２１と缶蓋２５とノズル１５との位置関係は、図４に示すように、缶蓋２５の蓋部２５ａが缶体２１の開口部２１ａの直上に水平な姿勢で位置すると共に、ノズル口１５ａが缶体２１の開口部２１ａと充填された内容物２６の上面部２６ａとの間のヘッドスペースＳの上側方に位置する。具体的には、ノズル口１５ａの内部最上端がチャックウォール部２５ｂの端部の最下端よりも上のレベル位置となり、ノズル口１５ａの内部最下端が缶体２１の開口端よりも下のレベル位置となるよう、ノズル口１５ａが位置される。
ノズル１５の端部１５ｂは水平方向に伸び、内部の高さｈは３〜７ｍｍとされる。ノズル口１５ａは缶蓋２５のチャックウォール部２５ｂ、ヘッドスペースＳおよび缶体２１の開口端に対向する状態とされている。缶体２１の開口端と缶蓋２５の蓋部２５ａとの距離ｄ１は１〜５ｍｍ、缶蓋２５とノズル口１５ａとの距離ｄ２は１〜５ｍｍ、ノズル口１５ａの内部最上端のレベル位置とチャックウォール部２５ｂの端部の最下端のレベル位置との距離ｄ３は１〜３ｍｍ、ノズル口１５ａの内部最下端のレベル位置と缶体２１の開口端のレベル位置との距離ｄ４は１〜３ｍｍとされる。また、缶体２１の開口端のレベル位置と内容物２６の上面部２６ａのレベル位置との距離ｄ５は、７〜２５ｍｍとされる。

置換ガスの全体の流量は、例えば３０〜８０Ｌ／ｍｉｎとされる。また、各ノズル口１５ａからの置換ガスの流速は、例えば５〜２０ｍ／ｓｅｃとされる。置換ガスの全体の流量が上記の範囲にあることにより、置換ガスの消費量が低減されながら、確実に高いガス置換効率が得られる。また、各ノズル口１５ａからの置換ガスの流速が上記の範囲にあることにより、ガス置換時の缶体２１からの液こぼれ量が抑制されながら、確実に高いガス置換効率が得られる。

〔ガス置換方法〕
本発明のガス置換方法は、上記のようなガス置換装置１０を用いてアンダーカバーガッシング方法によってガス置換を行う方法である。具体的には、内容物２６が充填された缶体２１の開口部２１ａに、当該開口部２１ａを閉塞するための缶蓋２５が被せられる直前に、缶体２１の開口部２１ａと充填された内容物２６の上面部２６ａとの間のヘッドスペースＳに、３つのノズル１５，１５，１５によって側方３方向から置換ガスを缶体２１の径方向中心部に向かって互いに衝突するように吹き出し、ヘッドスペースＳ内の残存気体を置換ガスによって置換する方法である。
具体的には、ガス置換装置１０が設置されたターレット１１において、外部から供給された缶体２１が缶着位置１１Ａに装着され、内容物充填位置１１Ｂに搬送されて内容物が充填された後、円弧軌道の搬送経路（図２において矢印で示す。）に沿ってガス置換位置１１Ｃに搬送される。ガス置換位置１１Ｃにおいては、缶蓋２５が積み重ねられた収容孔の最下端から切り出された１枚の缶蓋２５が、３つのスクリューロール１８，１８，１８が同期して回転することによって側周面に刻まれた斜め溝１８ａに沿って水平な姿勢を維持して下降し、缶体２１の開口部２１ａと間隙を介した状態で停止される。缶蓋２５の下降と同時に、図５に示す退避位置にある２つの可動式のノズル１５，１５が必要に応じて置換ガスを吹き出しながら昇降機構によって缶体２１の開口部２１ａと充填された内容物２６の上面部２６ａとの間のヘッドスペースＳの側方の図１に示すガス吹き出し位置まで下降され、この位置においてガス置換が行われる。ガス置換においては、周方向に１２０°ずつ離間した側方位置から水平に置換ガスが吹き出し、ノズル口１５ａから缶体２１の径方向中心に面方向に置換ガス流が伸びる。
ガス置換が行われた後、置換ガスの停止と共に缶蓋２５が缶体２１の開口部２１ａ上に接触状態に載置されて缶体２１の開口部２１ａが閉塞され、その後、捲締め位置１１Ｄに搬送されて缶体２１と缶蓋２５とが捲き締められ、さらに、搬出位置１１Ｅに搬送されてターレット１１から搬出される。
缶体２１のガス置換位置１１Ｃへの搬送と、缶蓋２５の缶蓋供給機構の収容孔からの下降および２つの可動式のノズル１５，１５の下降とは、互いに干渉しないタイミングで行われればよい。

以上のようなガス置換装置１０においては、ヘッドスペースＳ内の残存気体を置換する置換ガスを吹き出すノズル１５を３つ以上有し、これらが、そのノズル口１５ａから置換ガスが缶体２１の径方向中心部に向かって互いに衝突するように吹き出すように配置されている。従って、このガス置換装置１０およびこのガス置換装置１０を用いたガス置換方法によれば、３つ以上のノズル１５を互いに異なる周方向位置に配置して、各々のノズル１５から缶体２１の径方向中心部に向かって置換ガスを吹き出させることにより、ヘッドスペースＳにおいて置換ガス流が分散された複数箇所から面方向に均質に伸びるので、ヘッドスペースＳ内の残存気体に対する面方向のガス置換分布のバラツキを小さくすることができ、かつ、置換ガスの消費量が低減され、ガス置換時の缶体２１からの液こぼれ量が抑制されると共に高いガス置換効率が得られる。

以上、本発明の実施形態に係るガス置換装置について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
例えば、ノズルの数は４つ以上であってもよいが、上記の実施形態のように３つであることが特に好ましい。ノズルの数が２つ以下である場合には、後述する実施例および比較例の比較からも明らかなように、ヘッドスペースＳ内の残存気体に対する面方向のガス置換分布のバラツキを十分に小さくすることが困難である。一方、スクリューロール１８の設置位置に阻害されるためにノズルの数を過度に多くすることは困難である。また、多数のノズルを設置可能であっても、ノズルの数が過多である場合は、置換ガス流によって押し出されるべき残存気体の流出路を広く確保することができずにガス置換のスピードが遅く、また、液こぼれが発生するおそれがある。
また例えば、ノズル口から置換ガス流が容器本体の径方向中心部に向かって互いに衝突するように吹き出すことができる構成であれば、複数のノズル口群は水平方向に等間隔で並ぶことに限定されず、上下方向に多段に並ぶ構成としたり、間隔可変に設けられた構成としたりすることも可能である。さらに、１つのノズルに対して複数のノズル口が備えられていることに限定されず、ノズル口は１つであってもよい。

以下、本発明の具体的な実施例について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
〔実施例１〕
以下のような設定条件で、図８に示すタイムテーブルに従ってアンダーカバーガッシング方法によってガス置換を行い、ガス置換分布を測定して評価を行った。なお、ターレットの動作が停止すると同時に缶蓋が缶体の開口部の上方に隙間を介して載置されるものとする。

（１）ガス置換装置
・ノズル：３本
・各ノズルのノズル口の数：１つ
・各ノズルのノズル口の面積：０．２ｃｍ² （４ｍｍ×５ｍｍの矩形）
・各ノズルのガス供給口からノズル口までの距離：２８．７ｍｍ
・吹き出し角度（置換ガス噴射角度）：全て１２０°
（２）ガス置換条件
・缶形状：缶胴３５０ｍｌ缶（開口部直径６２．７ｍｍ、缶ネック部高さ１８．０ｍｍ）
・缶体の開口端と缶蓋の蓋部との距離：２ｍｍ
・ガス置換領域（ヘッドスペース）の容積：２５．４×１０³ ｍｍ³
・内溶物の種類およびその量：飽和食塩水３５０ｇ
・置換ガス：窒素ガス
・処理速度：２０缶／ｍｉｎ
・置換ガスの流量：３６Ｌ／ｍｉｎ
・ノズルから吹き出す置換ガスの流速：各々１０ｍ／ｓｅｃ
・ガス吹き出し時間：２ｓｅｃ
（３）ガス置換分布
・ガス吹き出し開始から２秒間後のガス置換領域の窒素ガス分布を、シミュレーション技術を用いて混相流解析により求めた。

〔実施例２〕
実施例１において、ガス置換装置として以下のものを用いたこと以外は同様にして、ガス置換領域の窒素ガス分布を調査した。
（１）ガス置換装置
・ノズル：４本
・各ノズルのノズル口の数：１つ
・各ノズルのノズル口の面積：０．１５ｃｍ²
・各ノズルのガス供給口からノズル口までの距離：２８．７ｍｍ
・吹き出し角度（置換ガス噴射角度）：全て９０°

〔比較例１〕
実施例１において、ガス置換装置として以下のものを用いたこと以外は同様にして、ガス置換領域の窒素ガス分布を調査した。
（１）ガス置換装置
・ノズル：２本
・各ノズルのノズル口の数：１つ
・各ノズルのノズル口の面積：０．３ｃｍ²
・各ノズルのガス供給口からノズル口までの距離：２８．７ｍｍ
・吹き出し角度（置換ガス噴射角度）：９０°

〔比較例２〕
実施例１において、ガス置換装置として以下のものを用いたこと以外は同様にして、ガス置換領域の窒素ガス分布を調査した。
（１）ガス置換装置
・ノズル：１本
・各ノズルのノズル口の数：１つ
・各ノズルのノズル口の面積：０．６ｃｍ²
・各ノズルのガス供給口からノズル口までの距離：２８．７ｍｍ
・吹き出し角度（置換ガス噴射角度）：−

実施例１および比較例１について、吹き出し開始から２秒間後の窒素ガスの質量分率（ｍａｓｓ ｆｒａｃｔｉｏｎ）に対する体積比（ガス置換領域における窒素ガスが占める割合）を表すグラフを図９に示す。また、実施例１および比較例１について、吹き出し開始から２秒間後のガス置換領域の窒素ガスの質量分率を示す分布図を図１０に示す。また、実施例１、実施例２、比較例１および比較例２について、吹き出し開始からの経過時間に対する窒素ガスの質量分率（ｍａｓｓ ｆｒａｃｔｉｏｎ）を表すグラフを図１１に示す。さらに、実施例１、実施例２、比較例１および比較例２について、吹き出し開始から２秒間後の窒素ガスの質量分率を表すグラフを図１２に示す。

図９の結果から明らかなように、３つのノズルを有するガス置換装置においては、２つのノズルを有するガス置換装置と比較して、窒素ガスの質量分率（窒素ガスへのガス置換率）が全体的に高いことが確認され、また、図１０の結果から明らかなように、３つのノズルを有するガス置換装置においては、ヘッドスペースにおいて置換ガス流が分散された複数箇所から面方向に均質に伸びることが確認された。
また、図１１および図１２の結果から明らかなように、３つまたは４つのノズルを有するガス置換装置においては、窒素ガスの質量分率（窒素ガスへのガス置換率）が高く、高い窒素ガスの質量分率が安定的に得られるまでの時間も短いことが確認された。

本発明のガス置換装置は、内容物を充填した容器のヘッドスペースに置換ガスを吹き入れて残存気体と置換するガス置換装置として利用することができ、特に、多品種少量の容器に内容物を充填するときのガス置換装置として有用であるが、缶容器のガス置換に限らず、例えばボトル状容器の蓋密封直前のガス置換装置やカップ状容器の蓋材のヒートシール前のガス置換装置としても適用可能である。
本発明のガス置換装置は、特に、缶体に充填される内容物として、ワイン、日本酒、コーヒー、ジュースなどの飲料物の他、野菜、果物、肉類、魚類、穀類等を原料とする食品や菓子類などの固形物、あるいは前記固形物を含む液状物が充填される場合の蓋の捲き締め前のガス置換に好適に用いることができる。

１０ ガス置換装置
１１ ターレット
１１Ａ 缶着位置
１１Ｂ 内容物充填位置
１１Ｃ ガス置換位置
１１Ｄ 捲締め位置
１１Ｅ 搬出位置
１５ ノズル
１５ａ ノズル口
１５ｂ 端部
１５ｃ 分岐板
１５ｄ ガス分流路
１７ エアシリンダー
１８ スクリューロール
１８ａ 斜め溝
２１ 缶体
２１ａ 開口部
２５ 缶蓋
２５ａ 蓋部
２５ｂ チャックウォール部
２６ 内容物
２６ａ 内容物の上面部
Ｓ ヘッドスペース

Claims (10)

1. ３つ以上のノズルを有し、
   内容物が充填された有底筒状の容器本体の開口部に、当該開口部を閉塞するための蓋が被せられる直前に、前記容器本体の開口部と充填された前記内容物の上面部との間のヘッドスペースに側方から置換ガスを前記ノズルから吹き出し、前記ヘッドスペース内の残存気体を置換ガスによって置換するガス置換装置において、
   各々の前記ノズルは、そのノズル口から置換ガスが前記容器本体の径方向中心部に向かって互いに衝突するように吹き出すよう、配置されていることを特徴とするガス置換装置。
2. 前記ノズルを、３つ有することを特徴とする請求項１に記載のガス置換装置。
3. 隣接する前記ノズル間の置換ガスの吹き出し角度が９０°以上１８０°未満であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガス置換装置。
4. 隣接する前記ノズル間の置換ガスの吹き出し角度が９０°以上１３５°未満であることを特徴とする請求項３に記載のガス置換装置。
5. 全ての隣接する前記ノズル間の置換ガスの吹き出し角度が等しいことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のガス置換装置。
6. 有底筒状の容器本体を搬送経路に沿って搬送する搬送機構と、前記ノズルの少なくとも１つを昇降させる昇降機構とをさらに有し、
   前記昇降機構は、ガス置換位置に載置された内容物が充填された有底筒状の容器本体に対して、前記搬送機構による容器本体の搬送経路上に配置される前記ノズルの少なくとも１つを、前記ヘッドスペースの側方位置と前記容器本体の搬送を阻害しない上方位置との間で昇降させるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のガス置換装置。
7. 有底筒状の容器本体を搬送経路に沿って搬送する搬送機構を有し、
   前記搬送機構は、前記容器本体を、ガス置換位置に間欠的に搬送することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のガス置換装置。
8. 前記搬送機構は、２０〜１００個／ｍｉｎの速度でガス置換位置に前記容器本体を搬送することを特徴とする請求項７に記載のガス置換装置。
9. 前記置換ガスの流量が３０〜８０Ｌ／ｍｉｎであることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載のガス置換装置。
10. 内容物が充填された有底筒状の容器本体の開口部に、当該開口部を閉塞するための蓋が被せられる直前に、前記容器本体の開口部と充填された前記内容物の上面部との間のヘッドスペースに側方から置換ガスを前記ノズルから吹き出し、前記ヘッドスペース内の残存気体を置換ガスによって置換するガス置換方法において、
    前記ノズルを３つ以上有し、各々の前記ノズルのノズル口から置換ガスが前記容器本体の径方向中心部に向かって互いに衝突するように吹き出すことを特徴とするガス置換方法。