JP5906533B2 - 容器のガス置換方法及び装置 - Google Patents
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Description
前記置換ノズルはノズル口最外側壁間を複数の風向調整板で仕切って複数の吹出し口を円弧状に配置して形成し、且つ前記ノズル口最外側壁間の開口角度が100゜〜130゜に形成され、円軌道を搬送されてくる前記缶蓋が前記缶体の開口部上方に缶開口端から隙間を介して位置する状態で、缶開口端から下方に缶ネック部の高さの1/3以上の深さで且つ開口端から上方に3mm以上の高さの範囲、又は缶開口端から下方に3mm以上の深さで且つ缶開口端から上方に缶蓋高さ以上の範囲に亘って前記置換ノズルより置換ガスが吹き出し、且つ前記吹出し口から前記缶体の径方向中心線を対称に吹き出す置換ガス噴流のうち、前記ノズル口最外側壁に沿って吹き出される置換ガス噴流間角度が100゜〜130゜をなすように吹き込まれるようにしてなることを特徴とするものである。
前記置換ノズルより吹き込む置換ガス流の範囲は、ガス置換を行う缶体が通常の高さのネッイン加工を施した缶体(ネックイン加工部の高さ:5〜20mm)の場合は缶開口端から下方に缶ネック部の高さの1/3以上の深さをカバーすればよいが、ネックイン加工を施していない缶体又はネックイン加工部が長い缶体である場合は缶開口端から缶胴方向に3mm以上の深さをカバーするようにする。同様に、缶蓋がチャックウォール部の高さが通常の缶蓋(チャックウォール部高さ:4〜8mm)であれば缶開口端から上方に缶蓋高さ以上であればよいが、缶蓋がチャックウォール部の高さが通常の缶体より低い又は高い場合は缶開口端から3mm以上の範囲となるようにする。
で仕切って複数の吹出し口を形成し、該吹出し口から容器径方向中心線を対称に吹き出す置換ガス噴流のうち、前記ノズル口最外側壁に沿って吹き出される置換ガス噴流間角度が100゜〜130゜をなすように吹き出すようにした構成を備えることにより、より少ない置換ガス量でより置換率を高め、且つ液こぼれ量を低減させることを可能にできる。
前記置換ノズルは、ノズル口最外側壁間を互いに複数の風向調整板で仕切って缶体径方向中心線を対称に前記缶体の開口部に向けて置換ガスを噴き出す複数の吹出し口を円弧上に配置してなり、
前記吹出し口の吹出し口高さが、ガス置換する缶の缶開口端から下方に缶ネック部の高さの1/3以上の深さと缶開口端から上方に3mm以上の高さの合計、又は前記缶開口端から下方に3mm以上の深さと前記缶開口端から上方に前記缶蓋高さ以上の高さの合計より高い高さ方向の開口を有し、
且つ、前記置換ノズル体の上にフィンガ−を設け、前記ノズル口最外側壁間の開口角度を100゜〜130゜に拡げてなることを特徴とするものである。
2 シーミングターレット
3 円弧状凹部(ポケット)
4 フィンガー
10 ガスターレット本体
11、40 ノズル体
12、12−1、12−2、41 置換ガス流路
13 分岐板
14 置換ガス供給口
15、15−1、15−2、42 置換ガス吹出し口(吹出し口)
16、43 風向調整板
17a、17b、46a、46b 最外側壁
30 缶体
31 ネック部
33 缶蓋
34 チャックウォール
図1は、本発明のガス置換装置の実施形態に係るアンダーカバーガッシング装置のノズル体の平面断面図であり、図10に示すガスターレット1の円弧状凹部(ポケット)3に面するように設けられる。ガスターレット1のガスターレット本体10の上面にノズル体11が固定され、該ノズル体の内部に各円弧状凹部3に通じる置換ガス流路12が形成されている。
缶形状についてはネック部の有無や種々のネック形状があり、また、蓋形状についても種々の高さがあるので、これらに対応するためは具体的な数値として、缶開口部を基準として胴部方向は、缶開口端から3mm以上の範囲、より好ましくは5mm以上の範囲がよく、缶上部方向は、缶開口端から3mm以上の範囲、より好ましくは8mm以上の範囲がよい。それにより、従来のアンダーカバーガッシングのノズル体の流路高さは約8mmであるが、本実施形態ではガス流路の高さhを約13mmの高さに高くしてある。
開口角度を120°に広げた影響は、衝突する噴流の角度そのものを大きくすることにつながる。図8は、2方向から衝突する噴流において、(a)衝突の角度が90°の場合と(b)衝突の角度が120°の場合で衝突後の広がりを数値解析した結果を示している。図8(b)から衝突角度が120°の方が衝突後に広がる領域が広いことが分かる。衝突する噴流の角度を大きくすることで、衝突後の置換ガスが広がる領域が、より広くなることで置換効率が上がる効果があると考えられる。
(1)ガス置換装置
吹出し口の形状:平行櫛歯型ノズル
吹き出し角度(置換ガス噴射角度):120゜
吹出し口(ガス流路)の高さ:h=13mm
(2)ガス置換条件
缶形状:缶胴350ml缶(胴部直径66mm、開口部直径62mm、缶ネック部高さ19.5mm)
缶蓋形状:蓋高さ8mm
内溶液の種類及びその量:飽和食塩水350g、
ヘッドスペース容積:30.2ml
置換ガス:炭酸ガス
巻締速度:1000cpm
置換ガス流量:600、800、1000Nl/minの場合についてそれぞれ行った。
(3)測定法
残存エア量:ヘッドスペースの初期設定をエアーとして、置換後のヘッドスペースのガスを採集し、酸素濃度を測定器にて残存酸素量を算出した。
液こぼれ量:シーマーを通過する前後の重量変化を測定して求めた。
比較例1として、ガス置換装置を図11に示す構造のノズル体において吹出し口高さを8mmにしたものを採用した。その他のガス置換条件は実施例と同様である。
比較例2:
比較例2として、ガス置換装置を特許文献1に記載のように置換ガス流路にバッファを有し、噴射口が放射状に配置されている構造のノズルを採用した。その他のガス置換条件は実施例と同様である。
以上の比較例1、2において、置換ガス流量を600、800、1000Nl/minと変化させた場合のヘッドスペースの残存酸素量及び液こぼれ量を測定した。以上の実験を実施例及び比較例とも各6缶ずつ行なった。各噴射流量ごとのそれぞれの残存酸素量の測定結果の平均値を実施例と共に図5に示す。図5においてa線図が実施例、b線図が比較例1、c線図が比較例2を表している。また、図6に液こぼれ量を表している。なお、図6において棒グラフが表示されて800Nl/minにおける比較例2では液こぼれが起きなかったことを意味している。
(1)残存酸素量、即ちガス置換率に関して、実施例の場合は、流量が600Nl/minから、800、1000と増えると、ヘッドスペースの残存酸素量は、約0.076mlから0.027mlまで半減した。比較例2の場合は流量が600Nl/minの場合、残存酸素量が共に約0.255mlあり、置換率が著しく悪い。流量を800、1000Nl/minと増やすことによって、残存酸素量は減り、置換率は向上しているが、800Nl/min以上では残存酸素量は約0.096からあまり下がらなかった上、実施例と比べて残存酸素量が3倍以上多く置換率が低い。
(2)一方、液こぼれ量に関して、実施例1の場合は、置換ガス流量が800Nl/minの場合は、液こぼれ量がほとんど無かった。また、1000Nl/minの時は液こぼれ量が1mlでありごく少量であった。
比較例1は、実施例に比べ残存酸素量は6割程度であるが液こぼれが1000Nl/minでは、実施例の5倍以上であった。
(3)以上の(1)(2)のことから、比較例2に示す従来技術では置換ガス流量が600Nl/minでは置換率が極端に悪く、実用的なガス置換率を得るには少なくとも800Nl/min以上を必要とするのに対し、実施例1では600Nl/minで比較例2の800Nl/minと比べて大幅に残存酸素量を減らすことができ、この量で実用的なガス置換が十分可能である。即ち、実施例によれば、従来のガス置換装置に比べて置換ガス使用量を30%以上節約できることを意味している。しかも、置換ガス流量が600Nl/minでは液こぼれ量もゼロであることが分かる。一方、比較例1はガス置換率については、実施例とほぼ同等以上の結果が得られているが、液こぼれ量が実施例1と比べて特段に多く、液こぼれを低減させる課題は達成できなかった。
(1)ガス置換装置
吹出し口の形状:放射型櫛歯型ノズル
吹き出し角度(置換ガス噴射角度):120゜
吹出し口(ガス流路)の高さ:h=12mm
(2)ガス置換条件
全て、実施例1と同じ
その結果を表1に示す。
実施例2のノズル体と同様な放射型櫛歯型ノズル形状において、吹出し角度を100゜にし、且つ吹出し口高さを7mmとしたノズル体を使用して実施例2と同様なガス置換条件で、置換ガス噴射流量900ccでアンダーカバーガッシングを行った場合の液こぼれ量及び残存酸素量を数値解析により求めた。その結果を実施例2とともに表1に示す。
Claims (4)
- 外縁部にチャックウォール部を有する円形の缶蓋が内容物が充填された円筒状の缶体の開口部に被さる直前に缶蓋と缶体開口部の間に向けて側方から置換ガスを置換ノズルより吹き込んで前記缶体のヘッドスペース内の残存気体と置換するガス置換方法において、
前記置換ノズルはノズル口最外側壁間を複数の風向調整板で仕切って複数の吹出し口を円弧状に配置して形成し、且つ前記ノズル口最外側壁間の開口角度が100゜〜130゜に形成され、
円軌道を搬送されてくる前記缶蓋が前記缶体の開口部上方に缶開口端から隙間を介して位置する状態で、缶開口端から下方に缶ネック部の高さの1/3以上の深さで且つ開口端から上方に3mm以上の高さの範囲、又は缶開口端から下方に3mm以上の深さで且つ缶開口端から上方に缶蓋高さ以上の範囲に亘って前記置換ノズルより置換ガスが吹き出し、
且つ前記吹出し口から前記缶体の径方向中心線を対称に吹き出す置換ガス噴流のうち、前記ノズル口最外側壁に沿って吹き出される置換ガス噴流間角度が100゜〜130゜をなすように吹き込まれるようにしてなることを特徴とする容器のガス置換方法。 - 前記風向調整板は、互いに平行に配置され、対向するノズル口から噴射される置換ガス流が容器径方向中心線上で互いに衝突する請求項1に記載の容器のガス置換方法。
- 外縁部にチャックウォール部を有する円形の缶蓋が内容物充填缶体の開口部に被さる直前に前記缶蓋と円筒状の缶体の開口部の間に向けて側方から置換ガスを置換ノズルより吹き込んで前記缶体のヘッドスペース内の残存気体と置換するガス置換装置において、
前記置換ノズルは、ノズル口最外側壁間を互いに複数の風向調整板で仕切って缶体径方向中心線を対称に前記缶体の開口部に向けて置換ガスを噴き出す複数の吹出し口を円弧上に配置してなり、
前記吹出し口の吹出し口高さが、ガス置換する缶の缶開口端から下方に缶ネック部の高さの1/3以上の深さと缶開口端から上方に3mm以上の高さの合計、又は前記缶開口端から下方に3mm以上の深さと前記缶開口端から上方に前記缶蓋高さ以上の高さの合計より高い高さ方向の開口を有し、
且つ、前記置換ノズル体の上にフィンガ−を設け、前記ノズル口最外側壁間の開口角度を100゜〜130゜に拡げてなることを特徴とするガス置換装置。 - 前記風向調整板は、互いに平行に配置されている請求項3に記載のガス置換装置。
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