JP4525902B2 - ガス置換システム - Google Patents

Description

この発明は、内容物を収容し内容物の上方に開口部を通じて開いたヘッドスペースに液体窒素を充填した液体窒素充填品としての容器包装体のヘッドスペース内残存酸素量を一層低減させることを可能にするガス置換システムに関する。

従来、飲料缶の充填、蓋材の巻き締めに関しては、缶内に包装される内容物のおいしさを保持し、飲料の品質向上を図るため、酸素量低減が厳しく要求されている。一方で、缶のコストダウン・軽量化に対する要求も引き続き強い。飲料缶の軽量化には液体窒素充填法による陽圧化が有効であり、液体窒素充填法において現在一般に採用されているガス置換方式は、シーマーノズルガッシングと呼ばれるアンダーカバーガッシング（ＵＣＧ）方式である。このシーマーノズルガッシングにて、ヘッドスペース内の残存酸素量を低減してきた。

しかしながら、従来のシーマーノズルガッシングにおいては、不活性ガス流量を増加させると、残存酸素量は低下するが、十分な陽圧が得られないため、液体窒素の流下装置の調整が必要となる。そして、不活性ガス流量を増加させると、缶内圧のバラツキが大きくなることがある。また、不活性ガス流量を増加させても、残存酸素量を低減させる量に限界があるという問題もある。また、ＵＣＧ方式は、窒素ガス流量の増加に伴い、液体窒素吹き飛ばしによる低圧缶が発生する傾向があり、内容物の吹き飛ばしによるシーマー内部を汚染する虞もある。更に、ＵＣＧ方式で高速陽圧充填を行うと、ガス流量を増加しても、一定量を超えるとそれ以上置換できないという現象が生じ、酸素量低減と内圧確保とのバランスが取れる領域が狭く、生産条件を設定しにくいという問題点がある。

缶のガス置換装置及び置換方法の一例として、不活性ガス置換装置を、缶の上方から不活性ガスを連続的に供給する不活性ガス供給部と、液化不活性ガスを供給するための液化不活性ガス供給部と、缶蓋巻締め直前に缶に不活性ガスを供給するシーマーガス供給部とから構成し、これらの各部をアウターカバーで半密閉空間状態に保っているものが提案されている（特許文献１参照）。缶はコンベヤで搬送されることによってある程度ガス置換が行われるとともに、シーマーガス供給部で不活性ガスを供給することによって、ヘッドスペースが大きい缶であっても、ヘッドスペース内の空気を十分に不活性ガスによって置換することを図っている。
特開２００１−５８６０９号公報（段落［００３２］〜［００４１］、図１）

しかしながら、上記提案によっても、液体窒素充填の前後から蓋材封着機内部に搬送されて蓋材が封じられるまでの容器について、不活性ガスの使用量に応じてガス置換率を向上させて、空気の混入を極力防止することができるガス置換システムを得る点で解決すべき課題がある。そこで、新たなヘッドスペースガス置換システムを開発し、これらの要求に応えることが求められている。

この発明の目的は、蓋材封着機直前から蓋材が容器に被さるまで容器の搬送路を延長し、蓋材封着機直前における液体窒素充填部の前後、及び蓋材封着機内部において蓋材が容器に被さるまでの容器の搬送経路に沿って、ノズルから不活性ガスを吹き付けて容器の開口部周囲と蓋材並びにターレットのポケットを低酸素濃度雰囲気に維持することによって、毎分８００〜１２００個程度の高速充填であっても高い置換効率を確保し、内容物が酸素に敏感なお茶飲料等であっても窒素充填品に対するヘッドスペース残存酸素量をより一層低減し、且つ充填品の内圧の安定化を図ることができるガス置換システムを提供することである。

上記の課題を解決するため、この発明によるガス置換システムは、内容物が充填され前記内容物の上方に形成されるヘッドスペースが開口部を通じて上に開いた容器を搬送する搬送路、当該搬送路上に配置され前記ヘッドスペース内に不活性ガスを吹き込む置換部と、当該置換部に接続され且つ前記容器内に液体窒素を充填する液体窒素充填部とを有する液体窒素充填機、及び前記液体窒素充填部の下流側に接続されて前記搬送路によって前記容器が搬入される入口部と、当該入口部の下流側に接続され且つ前記容器に蓋材を被せるまでのインテーク部と、前記インテーク部に前記蓋材を供給する蓋材供給ターレット部とを有し前記容器に前記蓋材を封着する蓋材封着機を備え、前記容器の前記開口部周囲を不活性ガス雰囲気下に置くため、前記液体窒素充填部、前記封着機の前記入口部、前記インテーク部、及び前記蓋材供給ターレット部にそれぞれ不活性ガスを吹き出すノズルが配置されていることから成っている。

このガス置換システムによれば、内容物が充填され内容物の上方に形成されるヘッドスペースが開口部を通じて上に開いた容器が搬送路上を搬送される間に、液体窒素充填機の液体窒素充填部によって液体窒素が充填される前の置換部において、容器のヘッドスペース内が不活性ガスの吹き込みによって置換され、下流に配置される蓋材封着機において容器に蓋材をのせる直前まで、不活性ガス雰囲気が低酸素濃度に維持される。即ち、容器のヘッドスペース内の不活性ガスによるガス置換は、まず液体窒素充填前の置換部において行われ、液体窒素充填中においても充填雰囲気が低酸素濃度に維持される。更に、ガス置換は液体窒素充填後においても蓋材封着機内の入口部で行われ、インテーク部においても雰囲気が低酸素濃度に維持されている。また、供給される蓋材については、蓋材供給ターレット部において蓋材及びターレットのポケットが低酸素濃度に維持されている。したがって、容器内の液体窒素が吹き飛んだり、蒸発しない程度の流速で置換され、液体窒素充填機周辺と蓋材封着機のインテークに至るまで、低酸素濃度雰囲気が維持される。

このガス置換システムにおいて、前記置換部において、前記ノズルを前記容器が搬送される搬送経路の上方に配置し、前記容器を、前記ノズルからの前記不活性ガスが吹き降りる流れの中を搬送することが望ましい。ノズルからの不活性ガスが吹き降りる流れの中で容器を搬送することにより、ヘッドスペース内が吹き降りる不活性ガスによって置換される。

上記置換部を有するガス置換システムにおいて、前記ノズルから吹き出された前記不活性ガスを、前記容器の前記開口部の上方に配置されたガスガイドプレートが前記容器の前記開口部の径よりも小さい幅を持って開く窓を通して吹き降ろすことが望ましい。容器の開口部の上方にガスガイドプレートを配置し、缶の開口部の径よりも小さい幅を持って開くガスガイドプレートの窓を通して不活性ガスを吹き降ろすことにより、ヘッドスペース内に残存する空気を、吹き降りる不活性ガスの両脇から開口部を通って容器の外部にスムーズに流出させることができる。

このガス置換システムにおいて、前記液体窒素充填部には、前記ノズルを前記容器が搬送される搬送経路の側方に配置し前記容器の上端部を前記ノズルから吹き出される前記不活性ガス流れの中に置いて、前記容器を搬送することが望ましい。液体窒素充填部は、通常、液体窒素を専用の充填ノズルによって容器のヘッドスペース内に滴下する構造を有する。したがって、充填ノズルとの干渉を防止するためノズルを容器が搬送される搬送経路の側方に配置し、そうしたノズルから吹き出される不活性ガス流れの中に容器の上端部を置いた状態で容器を搬送することにより、液体窒素充填環境を低酸素濃度雰囲気に置くことができる。

上記液体窒素充填部の構造を持つガス置換システムにおいて、前記ノズルの形状を横倒しされた箸箱状の形状とし、前記容器を挟んで前記ノズルに対向した位置に、前記容器の搬送方向に沿って延び且つ前記ノズルから吹き出された前記不活性ガスの流れを規制するサイドプレートを配置することが望ましい。液体窒素充填部においては、ノズルの形状を横倒しされた箸箱状の形状とし、その内部に不活性ガスを拡散する散気管を配することにより、ノズルからの不活性ガスの吹き出しを、液体窒素充填部の長手方向に均一に行うことができる。また、容器を挟んでノズルに対向した位置に、容器の搬送方向に沿って延びるサイドプレートを配置しているので、ノズルから吹き出されて容器の上端部の周囲を流れた不活性ガスは、サイドプレートによって側方に自由に拡散するのが規制されて容器の周囲を下方に流れるので、容器の上端部の周囲に留まる時間が長くなり、低酸素濃度状態を効率的に維持することができる。

このガス置換システムにおいて、前記入口部には、前記ノズルを前記容器が搬送される搬送経路の上方に配置し、前記容器を、前記ノズルからの前記不活性ガスが吹き降りる流れの中を搬送させることが望ましい。液体窒素充填部において液体窒素が充填された容器のヘッドスペースには酸素を含む空気が再流入するのを防止する必要がある。液体窒素充填部を通過した容器が蓋材封着機に搬入される入口部において、容器を、その搬送経路の上方に配置したノズルから不活性ガスが吹き降りる流れの中を搬送させることによって、容器の少なくとも上端部の周囲を低酸素濃度充填に維持することができ、酸素を含む空気が容器のヘッドスペース内に再流入するのを確実に防止することができる。

上記入口部の構造を持つガス置換システムにおいて、前記ノズルの形状を上下逆さとされた箸箱状の形状とし、前記容器の両側方に、前記ノズルから吹き出された前記不活性ガスの流れを規制するため、前記ノズルから垂下し且つ前記容器の搬送方向に沿って延びるサイドプレートを対向配置することが望ましい。また、吹出し面は前記容器の前記開口部の径よりも小さい幅をもって開くフィンとし、そうしたフィンを通して不活性ガスを吹き降ろすことが望ましい。入口部においては、ノズルの形状を上下逆さにされた箸箱状の形状とし、その内部に不活性ガス拡散する散気管を配することにより、ノズルからの不活性ガスの吹き出しを、入口部の長手方向に均一に行うことができる。また、容器の両側方に、ノズルから垂下し且つ前記容器の搬送方向に沿って延びるサイドプレートを対向配置しているので、ノズルから吹き出されて容器の上端部の周囲を流れた不活性ガスは、サイドプレートによって横方向への自由な拡散を規制されて容器の周囲を下方に流れるので、容器の上端部の周囲に留まる時間が長くなり、低酸素濃度状態を効率的に維持することができる。そして、前記散気管は、ノズルチャンバー内にノズル下方を搬送される容器から飛散する内容物がかからないように容器の直上からずれた位置に容器搬送方向に沿って配置することによって、万が一ノズルプレートから内容物が進入した場合でも、進入した内容物から散気管を保護できるので望ましい。

このガス置換システムにおいて、前記インテーク部には、前記ノズルを前記容器が搬送される搬送経路の側方に配置し、前記容器の上端部を前記ノズルから吹き出される前記不活性ガス流れの中に置いて前記容器を搬送することが望ましい。インテーク部においては、容器の開口部の上方に供給される蓋材との干渉を未然に防止するため、不活性ガスを吹き付けるノズルを搬送経路の側方に配置し、容器をその上端部をノズルから吹き出される不活性ガス流れの中に置く態様で搬送する。その結果、入口部から搬送されてくる不活性ガス置換済みの容器は、蓋材封着機のインテーク部においてもガス置換状態を維持することができる。

上記インテーク部の構造を有するガス置換システムにおいて、前記ノズルは横倒しされた箸箱状の形状を有しており、前記容器を挟んで前記ノズルに対向した位置には、前記ノズルから吹き出された前記不活性ガスの流れを規制するサイドプレートを配置することが望ましい。インテーク部においては、ノズル形状を横倒しされた箸箱形状とし、その内部に不活性ガスを拡散する散気管を配することにより、ノズルからの不活性ガスの吹出しを長手方向に均一に行うことができる。また、容器を挟んでノズルに対向した位置に容器の搬送方向に沿って延びるサイドプレートを配しているので、ノズルから吹き出されて容器の上端部周囲に流れた不活性ガスはサイドプレートに沿って側方への自由な拡散が規制されて容器の周囲を下方に流れるので、容器の上端部の周囲に留まる時間が長くなり低酸素環境状態を効率的に維持することができる。

このガス置換システムにおいて、前記蓋材封着機の蓋材供給ターレット部には、搬送中の前記蓋材と前記蓋材を収容するターレットのポケットに向かって不活性ガスを吹き出すノズルを配置することが望ましい。蓋材封着機においては、インテーク部に搬送されてくる各容器毎にその容器の開口部を閉鎖する蓋材が供給されるが、蓋材とターレットのポケットに酸素を含む空気がまとわりつきながら容器のヘッドスペース内に侵入する虞がある。そこで、各容器に供給される蓋材とターレットのポケットに不活性ガスを吹き付けて蓋材とターレットのポケットに付随する気体を不活性ガスそれ自体とすることにより、蓋材の容器への供給後においても容器のヘッドスペース内への空気の侵入を防止し、ガス置換状態を維持することができる。

上記の液体窒素充填部、入口部、インテーク部を持つガス置換システムにおいて、前記ノズルの吹き出し面には、多数の孔が均一に穿けられたパンチングプレートを配置することが好ましい。パンチングプレートは、前記箸箱形状ノズル内への異物混入を防止する。

蓋材供給ターレット部の構造を有するガス置換システムにおいて、前記ノズルは、横倒しされた箸箱形状を有しており、前記ターレット外周部に配置される。前記ノズルと前記ターレットの下部には、前記ノズルから吹き出された前記不活性ガスの流れを規制し、周囲からの外気の侵入を防止するカバープレートを配置することが望ましい。また、ノズルとターレット及び蓋材との隙間を小さくする仕切りプレートをカバースタック側及びインテーク側に至る途中に設け、外気の侵入を防止することが望ましい。ターレット部ノズル形状は箸箱形状とし、その内部に不活性ガスを拡散する散気管を配することにより、ノズルからの吹出しを長手方向に均一に行うことができる。また、前記カバープレートと仕切りを設けることによって、外気の侵入を防止し、不活性ガスの自由な拡散を規制することができるので、蓋材及びターレットがインテーク側に至るまで、低酸素状態を効率的に維持することができる。

このガス置換システムにおいて、前記容器を缶等の金属製容器とし、前記蓋材を缶等の金属製蓋材とし、前記蓋材封着機を前記金属製蓋材を前記金属製容器に巻き締める蓋材巻締め機とすることができる。

この発明によるガス置換システムは、上記のように構成されているので、内容物が充填され内容物の上方に形成されるヘッドスペースが開口部を通じて上に開いた容器が搬送路上を搬送される間に、液体窒素充填機の液体窒素充填部によって液体窒素が充填される前の置換部において容器のヘッドスペース内が不活性ガスの吹き込みによってガス置換され、液体窒素充填中においても充填雰囲気が低酸素濃度に維持され、更に下流に配置される蓋材封着機の入口部及びインテーク部においては容器に蓋材を被せる直前まで、不活性ガス雰囲気が低酸素濃度に維持される。したがって、液体窒素を充填する前のガス置換と、蓋材が被せられるまでの雰囲気制御を確実に行うことができ、蓋材封着機（巻締め機）内部の低酸素濃度制御を確実に行うことで巻締め機前段装置をコンパクト化することができる。そうした結果として、従来のもの（ノズルガッシング）と同等の窒素ガス使用量で同等以上の置換効果が得られ、不活性ガス使用量を低減することができ、液体窒素陽圧充填に対する適正が優れたガス置換システムを構築することができる。更に、蓋材封着機の内部部品を主体にして、蓋材封着機直前の搬送路にも半密閉型トンネルを採用することが可能になるので、液体窒素充填機や蓋材封着機を大幅な設備変更なく、使い易い簡素な設備とし、取り付け取り外しが簡単で、部品の洗浄・乾燥を容易に行うこともできる。

以下、添付した図面に基づいて、この発明によるガス置換システムの実施例を説明する。
図１に示すガス置換システム１は、容器を金属製容器としての缶Ｃとし、蓋材を金属製蓋材としての缶蓋とし、蓋材封着機を缶蓋を缶Ｃに巻き締める蓋材巻締め機としたシステムである。ガス置換システム１は、缶Ｃを一列に並べた状態で次々に送り込む搬送路２に組み合わせて構成されており、缶Ｃは、内容物が充填され内容物の上方に形成されるヘッドスペースＳが開口部Ｍ（いずれも図２参照）を通じて上に開いた状態で搬送路２上を搬送される。ガス置換システム１は、大きくは、上流側に配置され缶ＣのヘッドスペースＳ内をガス置換した上に液体窒素を充填する液体窒素充填機３と、液体窒素充填機３に直接に接続されていて液体窒素が充填された缶Ｃに缶蓋を巻き締めることで封着する蓋材封着機４とから構成されている。

液体窒素充填機３は、上流側において缶ＣのヘッドスペースＳ内に不活性ガスを吹き込み、その不活性ガスでガス置換する置換部５と、置換部５の下流側に直接に接続され、ガス置換された缶ＣのヘッドスペースＳ内に液体窒素を充填する液体窒素充填部６とから構成されている。蓋材封着機４は、液体窒素充填部６の下流側に直接に接続されて搬送路２によって缶Ｃが搬入される入口部７と、入口部７の下流側に直接に接続されて缶Ｃに缶蓋を被せるまでのインテーク部８とを有している。また、蓋材封着機４は、インテーク部８に搬送されてくる缶Ｃを閉鎖するための缶蓋を供給する蓋材供給ターレット部（以下、単に「ターレット部」と称する）９を備えている。搬送路２は、置換部５からインテーク部８まで直線状に延びている。ターレット部９から缶蓋の供給を受けた缶Ｃは、その後、巻き締め機構によって缶蓋の周縁部が缶胴の開口部Ｍを形成する上端部に対して巻き締められる。巻き締め機構については、公知のものでよく、ここでは詳細を省略する。

置換部５には、缶ＣのヘッドスペースＳ内の空気を不活性ガスと置換することを目的としたノズル１０，１０が配置されている。図２を参照すると、缶Ｃが搬送される搬送経路の上方において、不活性ガスを缶Ｃの搬送方向長さ１００ｍｍに渡って吹き出す一対のノズル１０，１０がカバープレート１１に取り付けて配置されている。ノズル１０，１０から吹き出された不活性ガスは、カバープレート１１と、側方から缶Ｃの開口部Ｍの上方に延びる状態に配置された一対のガスガイドプレート１２，１２との間に形成される隙間状の通路１３，１３を通って中央に吹き寄せられる。両ガスガイドプレート１２，１２の各端縁は缶Ｃの方向に滑らかに折り曲げられており、両ガスガイドプレート１２，１２の間には、缶Ｃの開口部Ｍの径よりも小さい吹き出し幅Ｂを持って窓１４が開いている。不活性ガスは、窓１４を通して下降流となって缶ＣのヘッドスペースＳ内に吹き降りる。缶Ｃは、窓１４からの不活性ガスが吹き降りる流れの中を搬送されるので、搬送中にヘッドスペースＳ内が吹き降りる不活性ガスによって効率良く置換される。窓１４と缶Ｃとは中心が合わされているので、不活性ガスは缶Ｃの中央の領域で吹き降り、ヘッドスペースＳ内に残存する空気は吹き降りる不活性ガスの両脇から開口部Ｍを通って缶Ｃの外部にスムーズに流れ出る。

カバープレート１１には、一対のサイドプレート１５，１５がそれぞれ対応するガスガイドプレート１２，１２と共に、共締めされている。各サイドプレート１５は、対応するガスガイドプレート１２に重ねられる取り付け部１５ａと、取り付け部１５ａから折り曲げられて、缶Ｃの側面に対して距離を置いて缶Ｃの進行方向に延びる垂下部１５ｂとから成っている。缶Ｃから側方に溢れた空気や不活性ガスは、缶Ｃの周囲において、サイドプレート１５によって制限された通路を下って流れる。したがって、缶Ｃの外部の気体が、缶Ｃの開口部Ｍに回り込んで、置換したヘッドスペースＳ内に再流入する可能性を極めて少なくすることができる。

缶Ｃの開口部Ｍの周囲を不活性ガス雰囲気下に置くため、液体窒素充填部６、入口部７、及びインテーク部８にそれぞれ不活性ガスを吹き出すノズル２０，３０，４０が配置されている。図３に示すように、液体窒素充填部（ＬＮ部）６においては、搬送されて到来する各缶Ｃに、上方から開口部Ｍを通して液体窒素が滴下され、缶ＣのヘッドスペースＳ内の気体が液体窒素から蒸発した窒素ガスで置き換えられる。ヘッドスペースＳ内は、既に、不活性ガスによるガス置換が進んでいるので、窒素ガスによる置換が一層完全に行われる。液体窒素を缶ＣのヘッドスペースＳ内に滴下する専用の充填ノズル（図示せず）が配置されたヘッド部２１が、液体窒素貯蔵タンク２３に取り付けられている。液体窒素の充填ノズルとの干渉を防止するため、不活性ガス雰囲気維持用のノズル２０は、缶Ｃが搬送される搬送経路の側方に配置されている。缶Ｃの搬送経路の側方に配置したノズル２０から吹き出される不活性ガス流れの中に缶Ｃの上端部を置いた状態で、缶Ｃを搬送することにより、液体窒素充填環境を低酸素濃度雰囲気に置くことができる。

ノズル２０は、液体窒素充填貯留タンク２３の周辺の缶搬送区間に、低酸素濃度雰囲気を作るサイドフローノズルとして構成されており、深さ４０ｍｍ、吹き出し面幅４４ｍｍの全体として横倒しされた箸箱状の形状を有している。吹き出しの均一性を確保するために、外径２０ｍｍ（肉厚２ｍｍ、公称濾過精度４０μｍ）の散気管２４を用い、これをノズルチャンバ２５内に通している。不活性ガスは、横倒しされた箸箱状のノズル２０から液体窒素充填部６の長手方向に均一に吹き出される。箸箱の蓋にあたる吹き出し面には、孔径１ｍｍ（ピッチ２ｍｍ、開口率２３％）のパンチングプレート２６が配置されている。散気管２４を配置していることにより、ノズル２０から吹き出された不活性ガスは、流れが均一化される。パンチングプレート２６は、箸箱状のノズル２０内への異物混入を防止する。

ノズル２０は、コンベヤ片側にのみ配置されており、缶Ｃを挟んでノズル２０に対向した位置には、缶Ｃの搬送方向に沿って延びノズルから吹き出された不活性ガスの流れを規制するサイドプレート２７がカバープレート１１に取り付けられている。ノズル２０から吹き出されて缶Ｃの上端部の周囲を流れた不活性ガスは、サイドプレート２７によって側方の自由な拡散が規制されるので、缶Ｃの周囲を下方に流れ、缶Ｃの上端部の周囲に留まる時間が長くなり、低酸素濃度状態を効率的に維持することができる。

液体窒素充填部６から缶蓋封着機（シーマー）内部へ至る入口部７は、缶Ｃが通過することができる程度の狭い隘路に構成されている。入口部７の片側は、液体窒素充填部６のノズル２０のパンチングプレート２６に延長して缶搬送方向に延びており、他方の片側のサイドプレート３８は、液体窒素充填部６のサイドプレート２７の延長線上に連続して配置されている。入口部７においては、図４に示すように、缶Ｃが搬送される搬送経路の上方にノズル３０が配置されている。液体窒素充填部６において液体窒素が充填された缶ＣのヘッドスペースＳには酸素を含む空気が再流入するのを防止する必要がある。そこで、液体窒素充填部６を通過した缶Ｃは、缶蓋封着機４に搬入される入口部７において、ノズル３０から吹き降りる不活性ガスの流れの中を搬送される。こうした構造によって、缶Ｃの少なくとも上端部の開口部Ｍの周囲を低酸素濃度充填に維持することができ、酸素を含む空気が缶ＣのヘッドスペースＳ内に再流入するのを確実に防止することができる。

ノズル３０は、深さ４０ｍｍ、吹き出し面幅８１ｍｍを持つ上下逆さとされた箸箱状を有しており、シーマーカバーからカバーガイドプレートに至る区間に配置されている。ノズル３０からの吹出しの均一性を確保するために、液体窒素充填部６におけるノズル２０と同様に、外径２０ｍｍ（肉厚２ｍｍ、公称濾過精度４０μｍ）の多孔質材料で形成された両端有底の中空パイプ状の散気管３４を用い、散気管３４をノズルチャンバ３５内に通している。ノズル３０はこのような箸箱構造を有するので、不活性ガスの吹き出しを入口部７の長手方向に均一に行うことができる。箸箱の蓋にあたる吹き出し面には、ノズル２０の場合と同様のパンチングプレート３６が配置されている。散気管３４並びにパンチングプレート３６の作用は、散気管２４並びにパンチングプレート２６の作用と同じであるので、詳細を省略する。パンチングプレート３６の下面には、缶Ｃの開口部Ｍ内に向けて折り曲げられた一対の対向するフィン３９，３９を設けることができ、フィン３９によって、パンチングプレート３６から吹き出る不活性ガスの流れが缶ＣのヘッドスペースＳ内へと吹き降りるのを効率的に誘導することができる。

上記実施形態では、図４に示すように、散気管３４は容器搬送路の中心線上方に沿って配置しており、該散気管の周面の微細穴を介してノズルチャンバ３５内に不活性ガスを供給することにより、ノズルチャンバ内の不活性ガス分布が均一になり、パンチングプレートから容器開口部に吹出す不活性ガス吹出しの流速分布をほぼ均一にすることができ、入口部での空気の流れ込みを効果的に阻止することができる。しかしながら、散気管３４を容器直上部に設けた場合、ラインの緊急停止や予測できない停止によって、内容物が缶から飛び出し、パンチングプレートを通過して散気管に付着してしまうことがある。散気管の周囲に内容物が付着すると散気管が目詰まりを起してしまい、ノズルチャンバ内への均一な分布で不活性ガスの供給ができなくなるという不都合が生じる。

上記不都合を解消するためには、図７に示す実施形態のノズル６０ように、ノズルチャンバ３５内に設けられる散気管３４を、缶から飛び出した内容物がかからない位置に缶直上からオフセットして設けることによって解決できる。オフセット位置は、少なくとも散気管がフィン３４、３４間の上方にかからないようにずらすのが望ましい。本発明者の実験によれば、このように散気管を缶直上からずらしても、ノズルチャンバ３５内の不活性ガスを均一な圧力分布で供給することができ、散気管の作用効果に変化はないことが確認された。ノズル６０をそのような構造とすることによって、ノズルの目詰まりを減少させることができ、メンテナンスが容易となる。なお、図７に示す実施形態において他の構成要素は、図４に示す実施形態と同様であるので、同様な部分には同一符号を付し，詳細な説明は省略する。

缶Ｃの両側方に、ノズル３０から吹き出された不活性ガスの流れを規制するため、ノズル３０から垂下し且つ缶Ｃの搬送方向に沿って延びるサイドプレート３７，３８が対向配置されている。ノズル３０から吹き出されて缶Ｃの上端部の周囲を流れた不活性ガスは、サイドプレート３７，３８によって横方向への自由な拡散を規制されて缶Ｃの周囲を下方に流れるので、缶Ｃの上端部の周囲に留まる時間が長くなり、低酸素濃度状態を効率的に維持することができる。

入口部７から蓋材封着機４の内部に形成されるインテーク部８には、図５に示すように、缶Ｃの開口部Ｍの上方に供給される缶蓋との干渉を未然に防止するため、不活性ガスを吹き付けるノズル４０が缶搬送経路の側方に配置されている。ノズル４０は、上記の液体窒素充填部６や入口部７に設けられるノズル２０，３０よりも小型であって、深さ１８ｍｍ、吹き出し面幅２４ｍｍを持つ横倒しされた状態の箸箱形状を有しており、カバーガイドプレート１１の端面からフランジガイドに至る区間に渡って配置されているサイドフローノズルである。ノズル４０は、ノズル２０，３０と同様、吹き出しの均一性を確保するために、外径１０ｍｍ（肉厚１ｍｍ、公称濾過精度４０μｍ）の散気管４４をノズルチャンバ４５内に通して構成されている。ノズル４０の吹き出し面には、孔径１ｍｍ（ピッチ２ｍｍ、開口率２３％）のパンチングプレート４６が配置されている。散気管４４並びにパンチングプレート４６の作用も、散気管２４，３４並びにパンチングプレート２６，３６の作用と同様であるので、詳細を省略する。

蓋材封着機４の入口部７から内部に到達した缶Ｃについても、その上端部をノズル４０から吹き出される不活性ガス流れの中に置く態様で搬送するので、搬送路の側方から低酸素濃度雰囲気が形成され、不活性ガス置換済みの缶Ｃについては、インテーク部８においてもガス置換状態を維持することができる。缶Ｃを挟んでノズル４０に対向した位置には、ノズル４０から吹き出された不活性ガスの流れを規制するサイドプレート４８が配置されている。サイドプレート４８の作用は、サイドプレート２７と同様であるので再度の説明を省略する。

ガス置換システム１において、蓋材封着機４は、インテーク部８に搬送されてくる各缶Ｃ毎に缶蓋を供給するターレット部９を備えている。蓋材封着機４においては、缶蓋に酸素を含む空気がまとわりつきながら缶ＣのヘッドスペースＳ内に侵入する虞がある。そこで、図６に示すように、ターレット部９には、搬送中の缶蓋と缶蓋を個別に収容するターレットのポケット５３ａ（一部にのみ符号を付す）とに向かって不活性ガスを吹き出すノズル５０を配置し、各缶Ｃに供給される缶蓋とターレットのポケット５３ａとに不活性ガスを吹き付けて缶蓋とターレットのポケット５３ａとに付随する気体を不活性ガスそれ自体とすることにより、缶蓋の缶Ｃへの供給後においても缶ＣのヘッドスペースＳ内への空気の侵入を防止し、ガス置換状態を維持することができる。

詳細には、ノズル５０は、缶蓋フィードターレット５３の外周において、缶蓋スタックからインテーク部８に至る区間にターレットポケット５３ａを掃気するために配置されている。ノズル５０には、吹き出しの均一性を確保するために、外径２０ｍｍ（肉厚２ｍｍ、公称濾過精度４０μｍ）の散気管５４を用い、これをノズルチャンバ５５内に通している。ノズル５０は、カバースタック側のノズル部５１と、インテーク側のノズル部５２から成っているが、インテーク部８側のノズル５２のみを使用してもよい。ノズル５０は、深さ３２ｍｍ，吹き出し面幅３５ｍｍの箸箱形状を有しており、箸箱の蓋にあたる吹き出し面には、孔径１ｍｍ（ピッチ２ｍｍ、開口率２３％）のパンチングプレート５６を配置させることができる。散気管５４並びにパンチングプレート５６の作用も、散気管２４，３４，４４並びにパンチングプレート２６，３６，４６の作用と同様であるので、詳細を省略する。ノズル５０及びターレット５３の下面は、全面にわたりカバープレート５７によって覆われている。カバープレート５７は、ノズル５０及びターレット５３の周囲からの外気の侵入を防止し、蓋材とターレットポケット５３ａとを低酸素濃度に効率良く維持することができる。また、ノズル５０とターレット５３との間には、カバースタック側及びインテーク側に至る途中に仕切りプレート５８を設ける。仕切りプレート５８は、カバープレート５７と同様、周囲からの外気の侵入を防止し、缶蓋とターレットポケット５３ａを低酸素濃度に効率良く維持することができる。

上記の実施例では、容器を缶とし、蓋材を缶蓋としたが、容器をカップ、トレイ等の合成樹脂製容器とし、蓋材を合成樹脂フィルムや金属薄膜、ラミネート等の薄膜蓋材とし、蓋材封着機は薄膜蓋材を合成樹脂製容器にヒートシールするシール機としてもよい。

本発明によれば、不活性ガス置換後の容器への空気の混入を極力防止して、蓋材封着機内部に供給することができるのでガス置換率を高めることができ、且つ蓋材封着機内部でのガス置換を少量の不活性ガスで行なうことができ液体窒素の飛散がなく、安定した内圧を確保することができるので、液体窒素充填缶詰のガス置換システムとして有効であるばかりでなく、液体窒素充填しない他の瓶やカップ状成形容器詰め等の容器包装体のガス置換システムとしても利用可能性が高い。

この発明によるガス置換システムの一実施例を示す平面図である。 図１に示すガス置換システムの置換部を容器搬送方向に対して直交する断面で切断した断面図である。 図１に示すガス置換システムの液体窒素充填部を容器搬送方向に対して直交する断面で切断した断面図である。 図１に示すガス置換システムの蓋材封着機入口部を容器搬送方向に対して直交する断面で切断した断面図である。 図１に示すガス置換システムのインテーク部を容器搬送方向に対して直交する断面で切断した断面図である。 図１に示すガス置換システムの蓋材供給用のターレット部を示す平面図である。 図１に示すガス置換システムの蓋材封着機入口部に設けられるノズルの他の実施形態を示し、容器搬送方向に対して直交する断面で切断した断面の概略図である。

符号の説明

１ ガス置換システム ２ 搬送路
３ 液体窒素充填機 ４ 蓋材封着機
５ 置換部 ６ 液体窒素充填部
７ 入口部 ８ インテーク部
９ ターレット部
１０，２０，３０，４０，５０、６０ ノズル
１１ カバープレート １２ ガスガイドプレート
１３ 通路 １４ 窓 １５ サイドプレート
２１ ヘッド部
２３ 液体窒素充填貯留タンク
２４，３４，４４，５４ 散気管
２５，３５，４５，５５ ノズルチャンバ
２６，３６，４６，５６ パンチングプレート
２７，３７，３８，４８ サイドプレート
３９ フィン
５１，５２ ノズル部
５３ 缶蓋フィードターレット ５３ａ ポケット
５７ カバープレート
５８ 仕切りプレート
Ｂ 吹き出し幅
Ｃ 缶
Ｓ ヘッドスペース
Ｍ 開口部

Claims (14)

1. 内容物が充填され前記内容物の上方に形成されるヘッドスペースが開口部を通じて上に開いた容器を搬送する搬送路、当該搬送路上に配置され前記ヘッドスペース内に不活性ガスを吹き込む置換部と、当該置換部に接続され且つ前記容器内に液体窒素を充填する液体窒素充填部とを有する液体窒素充填機、及び前記液体窒素充填部の下流側に接続されて前記搬送路によって前記容器が搬入される入口部と、当該入口部の下流側に接続され且つ前記容器に蓋材を被せるまでのインテーク部と、前記インテーク部に前記蓋材を供給する蓋材供給ターレット部とを有し前記容器に前記蓋材を封着する蓋材封着機を備え、前記容器の前記開口部周囲を不活性ガス雰囲気下に置くため、前記液体窒素充填部、前記封着機の前記入口部、前記インテーク部、及び前記蓋材供給ターレット部にそれぞれ不活性ガスを吹き出すノズルが配置されていることから成るガス置換システム。
2. 前記置換部において、前記ノズルは前記容器が搬送される搬送経路の上方に配置されており、前記容器は、前記ノズルからの前記不活性ガスが吹き降りる流れの中を搬送されることから成る請求項１に記載のガス置換システム。
3. 前記ノズルから吹き出された前記不活性ガスは、前記容器の前記開口部の上方に配置されたガスガイドプレートが前記容器の前記開口部の径よりも小さい幅を持って開く窓を通して吹き降りることから成る請求項２に記載のガス置換システム。
4. 前記液体窒素充填部において、前記ノズルは前記容器が搬送される搬送経路の側方に配置されており、前記容器は、前記容器の上端部を前記ノズルから吹き出される前記不活性ガス流れの中に置いて搬送されることから成る請求項１に記載のガス置換システム。
5. 前記ノズルは横倒しされた箸箱状の形状を有しており、前記容器を挟んで前記ノズルに対向した位置には、前記容器の搬送方向に沿って延び且つ前記ノズルから吹き出された前記不活性ガスの流れを規制するサイドプレートが配置されていることから成る請求項４に記載のガス置換システム。
6. 前記入口部において、前記ノズルは前記容器が搬送される搬送経路の上方に配置されており、前記容器は、前記ノズルからの前記不活性ガスが吹き降りる流れの中を搬送されることから成る請求項１に記載のガス置換システム。
7. 前記ノズルは上下逆さとされた箸箱状の形状を有しており、前記容器の両側方には、前記ノズルから吹き出された前記不活性ガスの流れを規制するため、前記ノズルから垂下し且つ前記容器の搬送方向に沿って延びるサイドプレートが対向配置されていることから成る請求項６に記載のガス置換システム。
8. 前記ノズルは、ノズルチャンバー内に多孔質材料で形成された散気管を有し、該散気管はノズル下方を搬送される容器の直上からずれた位置に容器搬送方向に沿って配置されている請求項６又は７に記載のガス置換システム。
9. 前記インテーク部において、前記ノズルは前記容器が搬送され前記蓋材が前記容器に被さるまでの搬送経路の側方に配置されており、前記容器は、前記容器の上端部を前記ノズルから吹き出される前記不活性ガス流れの中に置いて搬送されることから成る請求項１に記載のガス置換システム。
10. 前記ノズルは横倒しされた箸箱状の形状を有しており、前記容器を挟んで前記ノズルに対向した位置には、前記ノズルから吹き出された前記不活性ガスの流れを規制するサイドプレートが配置されていることから成る請求項９に記載のガス置換システム。
11. 前記ノズルの吹き出し面には、多数の孔が均一に穿けられたパンチングプレートが配置されていることから成る請求項４〜１０のいずれか１項に記載のガス置換システム。
12. 前記蓋材封着機の前記蓋材供給ターレット部には、前記蓋材あるいは前記蓋材供給ターレット部の前記蓋材を収容しているポケットの少なくとも一方に向かって不活性ガスを吹き出すノズルが配置されていることから成る請求項１に記載のガス置換システム。
13. 前記ノズルは横倒しされた箸箱形状を有しており、前記インテーク部に向かって前記蓋材供給ターレット部の外周に配置されており、前記ノズル下面から前記蓋材供給ターレット部の下面までを覆うカバープレートが配置されていることから成る請求項１１に記載のガス置換システム。
14. 前記容器が缶等の金属製容器であり、前記蓋材は缶等の金属製蓋材であり、前記蓋材封着機は前記金属製蓋材を前記金属製容器に巻き締める蓋材巻締め機であることから成る請求項１に記載のガス置換システム。

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