JP2022112397A - 炭酸ガス注入装置及び注入方法 - Google Patents

Abstract

【課題】低圧の炭酸ガスを、容器に充填された液体に高いガスボリュームまで注入することができる炭酸ガス注入装置及び注入方法を提供する。【解決手段】炭酸ガス注入装置１０に、炭酸ガスＣＧの充填されたガスカートリッジ１４と、ガスカートリッジ１４に一端が接続されたガス管１８と、ガスカートリッジ１４から放出される炭酸ガスＣＧを所定の圧力以下に調整するレギュレータ２０と、ガス管１８の他端が接続されており、液体ＬＱに炭酸ガスＣＧを注入するために、容器１２が接続される、容器接続部２２と、ガス注入部２８と、一端が容器１２の内部に接続されており、他端側において、開放された場合に容器１２の内部の気体を解放する経路を形成するように、開閉可能に構成された開閉部３７を有する解放経路部３２と、開閉部を制御する制御部３８と、を有する解放機構３０と、を設ける。【選択図】図１

Description

本発明は、炭酸ガス注入装置及び注入方法に関する。

従来から、飲んだときの爽快感等を求める目的で炭酸飲料に対するニーズが存在する。炭酸飲料に対するニーズは、近年では、より強い爽快感を得るための高いガスボリュームの炭酸飲料や健康志向の高まり等と併せて飲料水に独自で炭酸を注入することに対するニーズといった形態で、拡がりを見せている。特許文献１には、ボトル内の液体を炭酸化するための炭酸化ヘッドと、炭酸化した後にボトルから過剰な圧力を段階的に解放するための圧力解放ユニットと、を含む炭酸化システムが、開示されている。

しかしながら、特許文献１に開示されているような炭酸化システムでは、ガスボンベ中の炭酸ガスを高圧でボトル内の液体に注入することを前提としている。ガスボンベの内圧は、炭酸ガスを使用することによって、徐々に減少するため、炭酸ガスを高圧で液体に注入することが徐々に困難となる。このため、液体に注入する炭酸ガスのガスボリュームが安定しづらくなる可能性や、ガスボンベの使用期間が比較的短くなる可能性がある。

米国特許出願公開第２０１５／０１５１２５８号明細書

本発明の目的は、低圧の炭酸ガスを、容器に充填された液体に高いガスボリュームまで注入することができる炭酸ガス注入装置及び注入方法を提供することである。

本発明によれば、炭酸ガスの充填されたガス供給源と、ガス供給源に一端が接続されたガス供給路と、ガス供給源とガス供給路との間に設けられ、ガス供給源から放出される炭酸ガスを所定の圧力以下に調整する調整機構と、ガス供給路の他端が接続されており、液体の注入された容器に、ガス供給源からの炭酸ガスを注入するために、容器が接続される容器接続部と、ガス供給路の他端から容器の内部の液体に炭酸ガスを注入するガス注入部と、一端が、容器の内部に接続されており、他端側において、開放された場合に、容器の内部の気体を解放する経路を形成するように、開閉可能に構成された開閉部を有する解放経路部と、開閉部の開閉を制御する制御部と、を有する解放機構と、を備えた、炭酸ガス注入装置が提供される。

また、本発明に係る別の態様によれば、炭酸ガスの充填されたガス供給源と、ガス供給源に一端が接続されたガス供給路と、ガス供給源とガス供給路との間に設けられ、ガス供給源から放出される炭酸ガスを所定の圧力以下に調整する調整機構と、ガス供給路の他端が接続されており、液体の注入された容器に、ガス供給源からの炭酸ガスを注入するために、容器が接続される容器接続部と、ガス供給路の他端から容器の内部の液体に炭酸ガスを注入するガス注入部と、一端が、容器の内部に接続されており、他端から容器の内部の気体を解放する経路を有すると共に、経路の断面積を拡張可能に構成された拡張部を有する解放経路部と、拡張部の拡張を制御する制御部と、を有する解放機構と、を備えた、炭酸ガス注入装置が提供される。

さらに、本発明によれば、炭酸ガスの充填されたガス供給源と、ガス供給源に一端が接続されたガス供給路と、ガス供給源とガス供給路との間に設けられ、ガス供給源から放出される炭酸ガスを所定の圧力以下に調整する調整機構と、ガス供給路の他端が接続されており、液体の注入された容器に、ガス供給源からの炭酸ガスを注入するために、容器が接続される容器接続部と、ガス供給路の他端から容器の内部の液体に炭酸ガスを注入するガス注入部と、一端が、容器の内部に接続されており、他端側において、開放された場合に、容器の内部の気体を解放する経路を形成するように、開閉可能に構成された開閉部を有する解放経路部と、開閉部の開閉を制御する制御部と、を有する解放機構と、を備える、炭酸ガス注入装置において、容器の内部の液体に注入する炭酸ガスよりも少ない流量の気体を解放する第１解放ステップと、第１解放ステップよりも多い流量の気体を解放する第２解放ステップと、を有する、炭酸ガス注入方法が提供される。

また、本発明に係る別の態様によれば、炭酸ガスの充填されたガス供給源と、ガス供給源に一端が接続されたガス供給路と、ガス供給源とガス供給路との間に設けられ、ガス供給源から放出される炭酸ガスを所定の圧力以下に調整する調整機構と、ガス供給路の他端が接続されており、液体の注入された容器に、ガス供給源からの炭酸ガスを注入するために、容器が接続される容器接続部と、ガス供給路の他端から容器の内部の液体に炭酸ガスを注入するガス注入部と、一端が、容器の内部に接続されており、他端から容器の内部の気体を解放する経路を有すると共に、経路の断面積を拡張可能に構成された拡張部を有する解放経路部と、拡張部の拡張を制御する制御部と、を有する解放機構と、を備える、炭酸ガス注入装置において、容器の内部の液体に注入する炭酸ガスよりも少ない流量の気体を解放する第１解放ステップと、第１解放ステップよりも多い流量の気体を解放する第２解放ステップと、を有する、炭酸ガス注入方法が提供される。

本発明の炭酸ガス注入装置によれば、ガス供給源とガス供給路との間には、ガス供給源から放出される炭酸ガスを所定の圧力以下に調整する調整機構が設けられている。このため、容器の内部の液体に、炭酸ガスを低圧で注入することができる。また、炭酸ガス注入装置は、一端が、容器の内部に接続されており、他端から容器の内部の気体を解放する経路を形成することができる解放経路部を有する解放機構を備えている。解放機構は、また、経路を開閉可能に構成された開閉部、又は、経路の断面積を拡張可能に構成された拡張部と、これらを制御する制御部と、を有する。このため、炭酸ガス注入装置は、容器への炭酸ガスの注入と並行して、かつ／又は、前後して容器内部の気体を解放することができる。液体が注入された容器の容器接続部側には、通常、空気を含む空間（以下、ヘッドスペースと称する）が存在するため、容器内への炭酸ガスの注入を開始した直後のヘッドスペースには、空気と炭酸ガスの混合気体が存在する。解放機構は、容器への炭酸ガスの注入が所望のガスボリュームに到達するまでの間に、容器内部の気体を解放することによって、ヘッドスペースの混合気体の一部を放出することができる。混合気体の一部が放出されたヘッドスペースには、さらに炭酸ガスを注入することができるため、ヘッドスペース内の炭酸ガスの濃度（物質量）を増加させることができ、これによって、液体内部の炭酸ガスの濃度（物質量）を増加させることができる。

ヘンリーの法則によれば、容器内の温度が一定であるとすると、一定量の液体（溶媒）に溶かすことができる炭酸ガス（気体）の物質量は、炭酸ガスの圧力に比例することが知られている。解放機構によって、混合気体の一部を放出すると共に新たに炭酸ガスを注入することができるため、ヘッドスペース内において炭酸ガスの濃度（物質量）を増加させることができる。容器内のヘッドスペースの体積は、殆ど変化（増加）しないため、ヘッドスペース内の炭酸ガスの圧力を増加させることができる。これによって、容器内の圧力を高いレベルまで予め加圧する、又は、容器に注入する炭酸ガスの圧力を高圧にすることなく、液体が注入された容器に高いガスボリュームで炭酸ガスを注入することができる。

本発明の炭酸ガス注入方法によれば、方法は、容器の内部の液体に注入する炭酸ガスよりも少ない流量の気体を解放する第１解放ステップと、第１解放ステップよりも多い流量の気体を解放する第２解放ステップと、を有する。第１解放ステップにおいて、容器の内部の液体に注入する炭酸ガスよりも少ない流量の気体を解放することによって、注入した炭酸ガスの流出を抑制しながら、ヘッドスペースから混合気体の一部を放出することができるため、効率的に炭酸ガスの注入を行うことができる。さらに、第２解放ステップにおいて、第１解放ステップよりも多い流量の気体を解放することによって、炭酸ガスの液体への注入が完了した容器内の圧力を短時間で低減する（抜く）ことができると共に、炭酸ガスの液体への注入途中における容器内の過度な圧力上昇を抑制又は防止することができる。これによって、低圧の炭酸ガスを、高いガスボリュームまで液体に注入することを短時間で行うことができる。

本発明に係る炭酸ガス注入装置及び注入方法によって、低圧の炭酸ガスを、容器に充填された液体に高いガスボリュームまで注入することができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る炭酸ガス注入装置の模式図を示す。 図２は、第１実施形態に係る炭酸ガス注入方法のフローチャートを示す。 図３は、第１実施形態の変形例に係る炭酸ガス注入装置の模式図を示す。 図４は、本発明の第２実施形態に係る炭酸ガス注入装置の模式図を示す。

（第１実施形態）
以下、添付図面を参照して、第１実施形態に係る炭酸ガス注入装置及び注入方法について説明する。同様な又は対応する要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。理解を容易にするために、図の縮尺を変更して説明する場合がある。

図１は、本実施形態に係る炭酸ガス注入装置１０（以下、注入装置１０と称する）の内部構成を側方から見たときの模式図を示す。注入装置１０の内部構成は、通常は、図示しない筐体に覆われているが、ここでは、説明のために筐体のない状態を図示する。図中には、注入装置１０を水平面上に配置したときの装置上下方向及び装置水平方向を矢印で示す。図中のＵＰは、装置上方側を示しており、Ｗは、装置水平方向を示す。

注入装置１０は、例えば、水やジュース等の飲料としての液体ＬＱが、部分的に注入された容器１２（飲料容器）を取り付け、取り付けた容器１２内に炭酸ガスＣＧを注入することによって炭酸飲料を生産するための装置である。これによって、高いガスボリュームでより強い爽快感（刺激）を得ることができる炭酸飲料を生産することができる。容器１２は、所定の内圧に対して強度を有していればよく、樹脂、金属、ガラス等の様々な材質で形成されてよい。

注入装置１０の装置水平方向の一方側には、炭酸ガスＣＧが充填された、ガス供給源としてのガスカートリッジ１４が配置されている。容器１２には、ガスカートリッジ１４のガス放出部１６から放出された炭酸ガスＣＧが供給される。

ガス放出部１６には、調整機構としてのレギュレータ２０が連結されており、ガスカートリッジ１４は、レギュレータ２０を介してガス供給路としてのガス管１８の一方の端部と接続されている。レギュレータ２０は、ガスカートリッジ１４から放出される炭酸ガスＣＧの圧力を、所定の圧力（例えば、１．０ＭＰａ）以下に調整するように構成されている。

ガス管１８において、ガス放出部１６の反対側となる他端側は、容器１２の開口部１２Ａを取り付けるための容器接続部２２と接続されている。ガスカートリッジ１４から供給される炭酸ガスＣＧは、ガス管１８の容器接続部２２側の端部となるガス注入部２８から容器１２内部に注入される。容器接続部２２の略中央部には、ガス管１８が通過すると共に、容器１２が取り付けられる容器取付部２４が設けられている。容器取付部２４は、容器１２の開口部１２Ａの様々な形状に対応して取り換えることができるように、容器接続部２２に対して脱着可能に形成されると共に、複数個設けられている。

容器取付部２４は、その内側に開口部１２Ａを嵌入するための略円筒形状の嵌入部２６を備えており、嵌入部２６の内周面は、容器１２の開口部１２Ａの外周面の形状に対応するように形成されている。例えば、開口部１２Ａの外周面に雄ねじ部が形成された容器１２に対応するように、１つの嵌入部２６の内周面には雌ねじ部が形成されており（いずれも図示省略）、容器１２の開口部１２Ａを嵌入部２６に螺入することができる。これによって、容器１２を注入装置１０に対して安定して固定することができる。なお、ここでは、容器１２は、容器取付部２４に螺入されて取り付けられているとして説明したが、これに限らず、容器は、ねじを使用することなく嵌め込むことによって、容器取付部に取り付けられてもよい。

注入装置１０には、容器１２のヘッドスペースＨＳ内部の気体を容器１２の外側に解放するための解放機構３０が設けられている。解放機構３０は、一端がヘッドスペースＨＳ内部に接続されており、他端側からヘッドスペースＨＳ内部の気体を解放する経路を形成するように中空管状に形成された金属製の解放経路部３２を有する。なお、以下の説明では、解放経路部３２は、金属製であるとして説明するが、これに限らず、所定の剛性を有する樹脂等の他の材料によって構成されてもよい。

解放経路部３２は、他端側に、ヘッドスペースＨＳ内部の気体を常時解放することができるように連通して形成されている第１経路３３と、第１経路３３と分岐しており、開放された場合にヘッドスペースＨＳ内部の気体を解放するように連通した経路が形成される第２経路３４と、を有する。このため、ヘッドスペースＨＳ内部に接続されている一端側から解放経路部３２へ流入する気体は、第２経路３４が閉鎖されている場合は、第１経路３３のみから容器１２の外側へ解放される。

第１経路３３及び第２経路３４の断面積は、ガス管１８の流路の断面積よりも小さくなるように形成されている。また、第１経路３３の断面積は、第２経路３４の断面積よりも大きく形成されている。このため、例えば、同じ流速の流体を通過させた場合に、第１経路３３の流量は、第２経路３４の流量よりも大きくなる。

第２経路３４は、電磁弁３６が設けられた開閉部３７を有しており、開閉部３７は、電磁弁３６を開閉することによって第２経路３４を連通し、又は、閉鎖するように構成されている。なお、以下の説明では、第２経路３４には、電磁弁３６が設けられているとして説明するが、これに限らず、第２経路には、所定の圧力以上になると機械的に開放する圧力弁等の他の機構が設けられてもよい。

解放機構３０には、電磁弁３６を制御することによって開閉部３７の開閉を制御するための制御部３８が設けられている。制御部３８は、例えば、開閉部３７を所定の時間だけ閉鎖し、その後、所定の時間だけ開閉部３７を開放するように電磁弁３６の開閉を制御することができる。具体的には、例えば、ガス注入部２８から容器１２内部の液体ＬＱへの炭酸ガスＣＧの注入が開始されてから、液体ＬＱのガスボリュームＧＶが所望の値に到達するまでの所定の時間は、電磁弁３６を閉鎖し、ガスボリュームＧＶが所望の値に到達すると、所定の時間だけ電磁弁３６を開放して、第２経路３４からヘッドスペースＨＳ内部の余分な気体（炭酸ガス）を解放する（逃がす）ように、電磁弁３６を制御することができる。

電磁弁３６を開閉する時間間隔は、制御部３８において予め設定することができる。また、これに限らず、注入装置１０を使用するユーザが、注入装置１０の筐体側に設けられた操作パネル（図示省略）を操作することによって、開閉部３７を開閉することができるように、注入装置１０が構成されてもよい。これによって、ユーザは、容器１２への炭酸ガスＣＧの注入の開始及び停止の操作と併せて、所定の時間だけ開閉部３７を閉鎖し、その後、所定の時間だけガス抜きをするために開閉部３７を開放するといった操作を手動ですることができる。

なお、ガス管１８には、容器１２内の炭酸ガスＣＧを解放する際に、炭酸ガスＣＧのガスカートリッジ１４への逆流を防止するための、例えば、逆止弁等が設けられてもよい。

本発明の作用及び効果について、図２のフローチャートに基づいて説明する。

ユーザによる操作パネル等の操作によって、容器１２への炭酸ガスＣＧの注入が開始されると、ステップＳ１０において、制御部３８は、電磁弁３６を作動して開閉部３７を閉鎖する。このため、容器１２への炭酸ガスＣＧの注入直後に、容器１２内部に存在する空気と炭酸ガスＣＧとの混合気体は、第１経路３３だけを介して容器１２の外側へ解放（放出）される。ここで、第１経路３３の断面積は、ガス管１８の流路の断面積よりも小さくなるように形成されている。このため、容器１２内部の液体ＬＱに注入する炭酸ガスＣＧの流量よりも少ない流量の混合気体を解放することができる（第１解放）。これにより、ガスカートリッジ１４から容器１２に注入される炭酸ガスＣＧが、第１経路３３から過度に流出する（抜ける）ことを抑制又は防止した上で、容器１２内部の液体ＬＱに炭酸ガスＣＧを注入することができる。

解放機構３０によって、容器１２への炭酸ガスＣＧの注入と並行して、容器１２のヘッドスペースＨＳの混合気体の一部が放出される。混合気体の一部が放出されたヘッドスペースＨＳには、さらに炭酸ガスＣＧを注入することができるため、ヘッドスペースＨＳ内の炭酸ガスＣＧの物質量を増加させることができ、これによって、液体ＬＱ内部の炭酸ガスＣＧの物質量を増加させることができる。

解放機構３０によって、混合気体の放出と炭酸ガスＣＧの注入が同時におこなわれるため、ヘッドスペースＨＳ内の炭酸ガスＣＧの物質量が段階的に増加する。このとき、容器１２のヘッドスペースＨＳの体積は、殆ど変化しないため、ヘッドスペースＨＳ内の炭酸ガスＣＧの圧力を増加させることができる。これによって、容器１２内の圧力を高いレベルまで予め加圧する、又は、容器１２に注入する炭酸ガスＣＧの圧力を高圧にすることなく、液体ＬＱが注入された容器１２に、例えば、１．０ＭＰａ以下の低圧の炭酸ガスＣＧを４．０ＧＶ以上の高いガスボリュームＧＶまで液体ＬＱに注入することができる。

さらに、制御部３８は、容器１２内の液体ＬＱのガスボリュームＧＶが、所望の値に到達したと判断すると、ステップＳ２０において、電磁弁３６を作動することによって、第２経路３４を開放する。このため、容器１２内部に存在する余分な炭酸ガスＣＧは、第１経路３３と第２経路３４とを介して容器１２の外側へ放出される。このため、第１解放による混合気体よりも多い流量の炭酸ガスＣＧを容器１２の外側に放出することができる（第２解放）。これにより、炭酸ガスＣＧの液体ＬＱへの注入が完了した容器１２内の圧力を短時間で調整する（低減する）ことができ、ステップＳ３０において、炭酸ガスＣＧの注入が終了する。また、第２経路３４は、炭酸ガスＣＧの液体ＬＱへの注入途中における容器１２内部の過度な圧力上昇を抑制又は防止するために用いることができる。

さらに、第２経路３４の断面積は、第１経路３３の断面積よりも小さくなるように構成されている。このため、第２解放によって、容器１２の外側へ放出される炭酸ガスＣＧの流量の急激な増加を抑制又は防止することができる。これによって、所望のガスボリュームＧＶまで到達した液体のＬＱのガスボリュームＧＶを不必要に減らすことなく、容器１２内の圧力を短時間で調整する（低減する）ことができる。

以上のように、注入装置１０は、第１解放及び第２解放を伴って炭酸ガスＣＧの注入を行うことによって、低圧の炭酸ガスＣＧを、高いガスボリュームＧＶまで液体ＬＱに注入することを短時間で行うことができる。具体的には、例えば、１．０ＭＰａ以下の圧力の炭酸ガスＣＧを、第１解放を伴って８秒間注入し、注入後に第２解放を５秒間行うといった、合計１３秒間の注入装置１０の作動によって、液体のＬＱのガスボリュームＧＶを４．０ＧＶ以上とすることができる。なお、これらの時間間隔は、容器１２の用量、液体ＬＱの量、種類及び温度等によって適宜調整されてもよい。

さらに、本実施形態によれば、第１解放及び第２解放を伴って炭酸ガスＣＧの注入を行うことができるため、容器１２に液体ＬＱが部分的に充填されて、ヘッドスペースＨＳが形成されている場合であっても、ヘッドスペースＨＳ内の炭酸ガスＣＧの物質量を増加させることによって、高いガスボリュームＧＶで炭酸ガスＣＧを注入することができる。これによって、容器１２を予め高いレベルまで加圧することなく、高いガスボリュームＧＶまで低圧の炭酸ガスＣＧを簡便に注入することができる。

なお、ここでは、第１解放を伴った１回の炭酸ガスＣＧの注入によって、炭酸ガスＣＧの注入が完了し、第２解放を１回行う態様について説明したが、これに限らない。例えば、図２に示されているように、所定のガスボリュームＧＶまで第１解放を伴った炭酸ガスＣＧの注入を行い、第２解放によって、一旦、ヘッドスペースＨＳ内部の圧力を調整した上で、１回又は複数回、第１解放を伴った炭酸ガスＣＧの注入と第２解放とが繰り返されてもよい。

以上の説明のとおり、本実施形態に係る炭酸ガス注入装置１０及び注入方法によって、低圧の炭酸ガスＣＧを、容器１２に充填された液体ＬＱに高いガスボリュームＧＶまで注入することができる。

（第１変形例）
以下、本実施形態に係る炭酸ガス注入装置４０（以下、注入装置４０と称する。）の変形例について説明する。第１実施形態と同様な又は対応する要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図３には、変形例に係る注入装置４０が示されている。注入装置４０に設けられた解放機構４２の解放経路部４５は、独立して形成された別個の第１経路４３と、第２経路４４と、を有する。

別個の第１経路４３と第２経路４４とを設けることによって、第１解放を伴う炭酸ガスＣＧの注入を円滑に行うことができる。これにより、低圧の炭酸ガスＣＧを、高いガスボリュームＧＶまで液体ＬＱに注入することを短時間で行うことができる。

（第２変形例）
第２変形例に係る注入装置４０には、解放経路部４５内部に圧力センサ（図示省略）が設けられている。制御部３８は、圧力センサから検出される解放経路部４５内部の圧力をモニタして、所定の圧力を上回る場合に、電磁弁３６を作動して開放するように構成されている。

制御部３８は、圧力センサによって検出される解放経路部４５内部及びこれに接続されたヘッドスペースＨＳ内の圧力値をもとに、第１解放から第２解放へ切り替えるタイミングを決定することができる。具体的には、液体ＬＱのガスボリュームＧＶの増加に伴うヘッドスペースＨＳ内の炭酸ガスＣＧの圧力の増加を検知することによって、液体ＬＱのガスボリュームＧＶを把握し、第１解放から第２解放へ切り替えるタイミングを決定することができる。これによって、効率的に第１解放及び第２解放を伴った炭酸ガスＣＧの注入を行うことができる。さらに、炭酸ガスＣＧの液体ＬＱへの注入途中における容器１２内部の過度な圧力上昇を的確に判断することができ、圧力を低減させるために第１解放から第２解放へ切り替えることができる。

（第３変形例）
第３変形例に係る注入装置４０によれば、開閉部３７又は開閉部３７を含む解放経路部４５全体は、例えば、ゴム等の弾性変形可能な材料によって中空管形状に構成されたゴムチューブ等とされている。また、第２経路４４の開閉部３７には、開閉部３７を外側から押圧可能に構成された押圧機構（図示省略）が設けられている。押圧機構は、制御部３８によって、作動するように構成されている。押圧機構は、開閉部３７を外側から押圧することによって、第２経路４４を閉鎖し、押圧しないときは、第２経路４４を開放させることができる。

解放経路部４５は、押圧機構によって開閉可能に構成された第２経路４４を有することによって、所望のガスボリュームＧＶに到達した液体ＬＱが収納されている容器１２のヘッドスペースＨＳ内に存在する余分な炭酸ガスＣＧを、第１解放による混合気体よりも多い流量で容器１２の外側に放出することができる。これにより、炭酸ガスＣＧの液体ＬＱへの注入が完了した容器１２内の圧力を短時間で調整する（低減する）ことができる。また、解放経路部４５は、ゴムチューブ等と押圧機構だけの簡便な構成であるため、注入装置４０を簡便に構成することができると共に、製造コスト及び製造にかかる作業工数を低減することができる。

（第２実施形態）
以下、第２実施形態に係る炭酸ガス注入装置５０（以下、注入装置５０と称する。）について説明する。第１実施形態と同様な又は対応する要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図４には、第２実施形態に係る注入装置５０が示されている。本実施形態に係る注入装置５０の解放機構５２は、一端が、容器１２のヘッドスペースＨＳに接続されており、他端からヘッドスペースＨＳ内の気体を解放するための経路を有する解放経路部５４を有する。これにより、ヘッドスペースＨＳ内の気体は、容器１２の外側に常時開放する事ができる。

解放経路部５４は、経路の断面積を拡張可能に構成された拡張部５６を有する。また、解放経路部５４には、拡張部５６を拡張するための拡張機構５７が設けられており、経路の断面積を拡張することができる。拡張機構５７は、具体的には、例えば、拡張部５６を一定程度開放した状態で取り付けられた電磁弁や弾性変形可能に構成された解放経路部５４の拡張部５６を一定程度開放した状態で取り付けられた上述の押圧機構等である（いずれも図示省略）。なお、拡張機構５７は、これらに限らず、一定程度開放した解放経路部５４の経路を拡張するための他の機構とされてもよい。

ユーザによる操作パネル等の操作によって、容器１２への炭酸ガスＣＧの注入が開始されると、制御部３８は、拡張機構５７の作動を停止して拡張部５６が一定程度だけ開放した状態にする。このため、容器１２への炭酸ガスＣＧの注入直後に、容器１２内部に存在する空気と炭酸ガスＣＧとの混合気体は、一定程度だけ開放した解放経路部５４を介して容器１２の外側へ解放（放出）される（第１解放）。このため、ガスカートリッジ１４から容器１２に注入される炭酸ガスＣＧが、解放経路部５４から過度に流出する（抜ける）ことを抑制又は防止した上で、容器１２内部の液体ＬＱに炭酸ガスＣＧを注入することができる。さらに、容器１２内の圧力を高いレベルまで予め加圧する、又は、容器１２に注入する炭酸ガスＣＧの圧力を高圧にすることなく、容器１２に、例えば、１．０ＭＰａ以下の低圧の炭酸ガスＣＧを４．０ＧＶ以上の高いガスボリュームＧＶまで液体ＬＱに注入することができる。

制御部３８は、容器１２内の液体ＬＱのガスボリュームＧＶが、所望の値に到達したと判断すると、拡張機構５７を作動することによって、拡張部５６を拡張する。このため、容器１２内部に存在する余分な炭酸ガスＣＧは、拡張された解放経路部５４を介して容器１２の外側へ放出される（第２解放）。このため、第１解放による混合気体よりも多い流量の炭酸ガスＣＧを容器１２の外側に放出することができる。これにより、炭酸ガスＣＧの液体ＬＱへの注入が完了した容器１２内の圧力を短時間で調整する（低減する）ことができる。

以上の説明のとおり、本実施形態に係る炭酸ガス注入装置５０及び注入方法によって、低圧の炭酸ガスＣＧを、容器１２に充填された液体ＬＱに高いガスボリュームＧＶまで注入することができる。

炭酸ガス注入装置１０、４０、５０及び注入方法の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限定されない。当業者が想到する範囲において、上記の実施形態の様々な変形が本発明の実施形態に含まれる。

なお、ここでは、炭酸ガス注入装置１０は、飲料としての液体ＬＱが充填された容器１２に炭酸ガスＣＧを注入する装置として説明したが、これに限らず、炭酸ガス注入装置は、例えば、容器に充填された理容液や美容液等に炭酸ガスを注入し、炭酸ガス入りの理容液や美容液等を生産するための装置として用いられてもよい。

１０ 炭酸ガス注入装置
１２ 容器
１２Ａ 開口部
１４ ガスカートリッジ（ガス供給源）
１６ ガス放出部
１８ ガス管（ガス供給路）
２０ レギュレータ（調整機構）
２２ 容器接続部
２８ ガス注入部
３０ 解放機構
３２ 解放経路部
３３ 第１経路
３４ 第２経路
３６ 電磁弁
３７ 開閉部
３８ 制御部
４０ 炭酸ガス注入装置
４２ 解放機構
４３ 第１経路
４４ 第２経路
４５ 解放経路部
５０ 炭酸ガス注入装置
５２ 解放機構
５４ 解放経路部
５６ 拡張部
ＣＧ 炭酸ガス
ＬＱ 液体

Claims (20)

1. 炭酸ガスの充填されたガス供給源と、
   前記ガス供給源に一端が接続されたガス供給路と、
   前記ガス供給源と前記ガス供給路との間に設けられ、前記ガス供給源から放出される炭酸ガスを所定の圧力以下に調整する調整機構と、
   前記ガス供給路の他端が接続されており、液体の注入された容器に、前記ガス供給源からの炭酸ガスを注入するために、前記容器が接続される容器接続部と、
   前記ガス供給路の他端から前記容器の内部の液体に炭酸ガスを注入するガス注入部と、
   一端が、前記容器の内部に接続されており、他端側において、開放された場合に、前記容器の内部の気体を解放する経路を形成するように、開閉可能に構成された開閉部を有する解放経路部と、前記開閉部の開閉を制御する制御部と、を有する解放機構と、
   を備えた、炭酸ガス注入装置。
2. 前記解放経路部は、前記容器の内部の気体を常時解放する第１経路と、前記開閉部を有する第２経路と、を有する、請求項１に記載の炭酸ガス注入装置。
3. 前記第１経路の断面積は、前記第２経路の断面積よりも大きく形成されている、請求項２に記載の炭酸ガス注入装置。
4. 前記制御部は、所定の時間間隔で前記開閉部を開閉させる、請求項１から請求項３の何れか１項に記載の炭酸ガス注入装置。
5. 前記制御部は、前記解放経路部の内部が、所定の圧力を上回った場合に、前記開閉部を開放する、請求項１から請求項４の何れか１項に記載の炭酸ガス注入装置。
6. 前記解放機構は、前記開閉部を開閉するための電磁弁を有する、請求項１から請求項５の何れか１項に記載の炭酸ガス注入装置。
7. 前記開閉部は、弾性変形可能に構成されている、請求項１から請求項６の何れか１項に記載の炭酸ガス注入装置。
8. 炭酸ガスの充填されたガス供給源と、
   前記ガス供給源に一端が接続されたガス供給路と、
   前記ガス供給源と前記ガス供給路との間に設けられ、前記ガス供給源から放出される炭酸ガスを所定の圧力以下に調整する調整機構と、
   前記ガス供給路の他端が接続されており、液体の注入された容器に、前記ガス供給源からの炭酸ガスを注入するために、前記容器が接続される容器接続部と、
   前記ガス供給路の他端から前記容器の内部の液体に炭酸ガスを注入するガス注入部と、
   一端が、前記容器の内部に接続されており、他端から前記容器の内部の気体を解放する経路を有すると共に、該経路の断面積を拡張可能に構成された拡張部を有する解放経路部と、前記拡張部の拡張を制御する制御部と、を有する解放機構と、
   を備えた、炭酸ガス注入装置。
9. 前記制御部は、所定の時間間隔で前記拡張部を拡張させる、請求項８に記載の炭酸ガス注入装置。
10. 前記制御部は、前記解放経路部の内部が、所定の圧力を上回った場合に、前記拡張部を拡張する、請求項８又は請求項９に記載の炭酸ガス注入装置。
11. 前記解放機構は、前記拡張部を拡張するための電磁弁を有する、請求項８から請求項１０の何れか１項に記載の炭酸ガス注入装置。
12. 前記拡張部は、弾性変形可能に構成されている、請求項８から請求項１１の何れか１項に記載の炭酸ガス注入装置。
13. 前記容器の内部の気体の解放は、前記容器の内部の液体に注入する炭酸ガスよりも少ない流量の気体を解放する第１解放と、前記第１解放による気体よりも多い流量の気体を解放する第２解放と、を有する、請求項１から請求項１２の何れか１項に記載の炭酸ガス注入装置。
14. 前記容器接続部に接続する際の前記容器には、液体が部分的に充填されている、請求項１から請求項１３の何れか１項に記載の炭酸ガス注入装置。
15. 前記ガス供給源から前記ガス供給路へ流動する炭酸ガスの圧力は、１．０ＭＰａ未満とされている、請求項１から請求項１４の何れか１項に記載の炭酸ガス注入装置。
16. 前記容器の内部に注入される炭酸ガスのガスボリュームは、略４．０ＧＶ以上とされている、請求項１から請求項１５の何れか１項に記載の炭酸ガス注入装置。
17. 炭酸ガスの充填されたガス供給源と、
    前記ガス供給源に一端が接続されたガス供給路と、
    前記ガス供給源と前記ガス供給路との間に設けられ、前記ガス供給源から放出される炭酸ガスを所定の圧力以下に調整する調整機構と、
    前記ガス供給路の他端が接続されており、液体の注入された容器に、前記ガス供給源からの炭酸ガスを注入するために、前記容器が接続される容器接続部と、
    前記ガス供給路の他端から前記容器の内部の液体に炭酸ガスを注入するガス注入部と、
    一端が、前記容器の内部に接続されており、他端側において、開放された場合に、前記容器の内部の気体を解放する経路を形成するように、開閉可能に構成された開閉部を有する解放経路部と、前記開閉部の開閉を制御する制御部と、を有する解放機構と、
    を備える、炭酸ガス注入装置において、
    前記容器の内部の液体に注入する炭酸ガスよりも少ない流量の気体を解放する第１解放ステップと、
    前記第１解放ステップよりも多い流量の気体を解放する第２解放ステップと、
    を有する、炭酸ガス注入方法。
18. 炭酸ガスの充填されたガス供給源と、
    前記ガス供給源に一端が接続されたガス供給路と、
    前記ガス供給源と前記ガス供給路との間に設けられ、前記ガス供給源から放出される炭酸ガスを所定の圧力以下に調整する調整機構と、
    前記ガス供給路の他端が接続されており、液体の注入された容器に、前記ガス供給源からの炭酸ガスを注入するために、前記容器が接続される容器接続部と、
    前記ガス供給路の他端から前記容器の内部の液体に炭酸ガスを注入するガス注入部と、
    一端が、前記容器の内部に接続されており、他端から前記容器の内部の気体を解放する経路を有すると共に、該経路の断面積を拡張可能に構成された拡張部を有する解放経路部と、前記拡張部の拡張を制御する制御部と、を有する解放機構と、
    を備える、炭酸ガス注入装置において、
    前記容器の内部の液体に注入する炭酸ガスよりも少ない流量の気体を解放する第１解放ステップと、
    前記第１解放ステップよりも多い流量の気体を解放する第２解放ステップと、
    を有する、炭酸ガス注入方法。
19. 前記ガス供給源から前記ガス供給路へ流動する炭酸ガスの圧力は、１．０ＭＰａ未満とされている、請求項１７又は請求項１８に記載の炭酸ガス注入方法。
20. 前記第２解放ステップ後の前記容器の内部に注入される炭酸ガスのガスボリュームは、略４．０ＧＶ以上とされている、請求項１７から請求項１９の何れか１項に記載の炭酸ガス注入方法。

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