KR20060103338A

KR20060103338A - 가스 치환 장치 및 가스 치환 방법

Info

Publication number: KR20060103338A
Application number: KR1020067012401A
Authority: KR
Inventors: 도시유키 고다; 다카시 이마이; 유이치 오니시; ??지 모리카즈
Original assignee: 산토리 가부시키가이샤
Priority date: 2003-12-22
Filing date: 2004-12-10
Publication date: 2006-09-28
Also published as: WO2005061332A1; CN100455485C; TWI324974B; JP2005178876A; TW200530084A; CN1890152A; JP4429008B2; KR100816895B1

Abstract

액체가 충전되어 있는 용기(51)의 HS의 치환 장치(10)에 있어서, 용기를 반송하는 반송 경로(12)의 일측으로부터 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급 수단(70)과, 반송 경로를 통과하는 용기의 입구부의 윗쪽에 설치된 안내 수단(60)을 구비하고, 안내 수단은 불활성 가스 공급 수단으로부터 공급된 불활성 가스의 흐름을 반사시킴으로써 불활성 가스를 용기의 입구부(55)와 안내 수단과의 사이의 틈으로부터 HS 내에 도입하도록 안내하는 도입 안내부(61)와, HS에 도입된 불활성 가스를 HS 내의 가스와 함께 용기의 액면과 안내 수단과의 사이에 통과시키는 평탄부(62)와 평탄부를 통과한 불활성 가스 및 HS 내의 가스를 용기의 입구부와 안내 수단과의 사이의 틈으로부터 배출하도록 안내하는 배출 안내부(63)를 포함한 가스 치환 장치가 제공된다. 이것에 의하여, 헤드 스페이스 내의 가스의 치환 효율을 높인다.

가스 치환 장치

Description

가스 치환 장치 및 가스 치환 방법{GAS EXCHANGE DEVICE AND GAS EXCHANGE METHOD}

본 발명은 액체, 특히 음료가 충전되어 있고 뚜껑부가 덮여있지 않은 용기의 헤드 스페이스 내의 가스를 치환하는 가스 치환 장치 및 가스 치환 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 음료 등의 액체가 충전되어 있는 용기를 제조할 때에는, 우선 용기에 액체를 충전하고, 그 다음에, 용기에 뚜껑부를 덮고 용기를 봉지(seaming)하고 있다. 그런데, 액체가 충전되고 나서 뚜껑부가 덮일 때까지의 사이에는 용기는 개방 상태이기 때문에, 용기의 입구부와 액체의 액면과의 사이의 공간(이하, 「헤드 스페이스(HS)」라고 칭한다)에 공기가 혼입된다. 공기중의 산소에 의하여 내용물인 액체가 산화되는 등 액체의 품질에 영향을 미치는 경우가 있다. 이 때문에, 용기에 뚜껑부를 덮기 전에, 용기의 헤드 스페이스(HS) 내에 불활성 가스를 공급함으로써 헤드 스페이스(HS) 내의 공기(가스)를 치환하고, 그것에 의하여, 용기 내의 액체가 산화되는 것을 방지하고 있다.

도 5는 종래 기술에 있어서의 용기의 헤드 스페이스(HS) 내의 가스를 치환하는 가스 치환 장치의 개략 평면도이다. 도 5에 도시하는 바와 같이, 액체가 충전된 용기, 예를 들면 캔의 몸체(51)는 캔 뚜껑(52)이 장착되지 않은 상태로 캔 몸체 피드 체인(110)에 의하여 캔 몸체 가이드(190)를 따라서 반송 경로(120) 상을 직선상으로 반송된다. 한편, 캔 몸체(51)에 맞물려 끝부분을 몸체에 말아서 고정시키는 캔 뚜껑(52)은 캔 뚜껑 피드 터릿(200)의 주연부(周緣部)에 설치된 각 오목부(210)에 파지되어 있고, 캔 뚜껑 피드 터릿(200)이 회전됨시밍 터릿으로써 주 방향으로 반송된다. 반송 경로(120)를 따라서 직선상으로 반송되는 캔 몸체(51)과 캔 뚜껑 피드 터릿(200)에 의하여 주(周)방향으로 반송되는 캔 뚜껑(52)와는 도 5의 위치 PB에 있어서 서로 겹쳐지고, 캔 뚜껑(52)이 캔 몸체(51)의 바로 위에 위치결정된다. 또한, 위치 PB에 있어서는 캔 몸체(51) 및 캔 뚜껑(52)은 시머(seamer)의 시밍 (seaming) 터릿(300)에 넘겨지고, 시밍 터릿(300)에 의하여 캔 뚜껑(52)을 캔 몸체(51)에 걸리게 하여 시밍하는 작용이 개시된다. 시밍 터릿(300)이 화살표 방향으로 회전됨으로써 시밍 작용은 차례로 진행되고, 캔 몸체(51)가 도 5의 위치 PC에 도달할 때에는 시밍 작용은 완전히 종료된다. 그리고, 위치 PC에 있어서 캔 뚜껑(52)이 시밍된 캔 몸체(51)는 시밍 터릿(300)으로부터 방출 터릿(310)으로 넘겨지고, 이어서 방출 터릿(310)이 회전됨으로써 회수된다.

이 때, 전술한 위치 PB에서는 캔 뚜껑(52)의 시밍 작용이 개시되지만, 시밍 작용이 일단 개시된 이후에는 캔 몸체(51)의 헤드 스페이스(HS)에 외부로부터 억세스 할 수 없기 때문에, 불활성 가스에 의한 헤드 스페이스(HS)의 치환은 위치 PB보다 상류에서 실시할 필요가 있다. 이 때문에, 불활성 가스에 의한 치환 작용은 위치 PB에 비교적 가까운 상류인 위치 PA에서 실시되고 있다.

도 6a는 도 5의 위치 PA에 있어서의 부분 확대도이며, 도 6b는 도 5의 선A0-A0를 따라서 본 단면도이다. 도 6a 및 도 6b에 도시하는 바와 같이, 불활성 가스 공급 통로(220)을 흐르는 불활성 가스는 불활성 가스 공급 통로(220)의 개구부(230)로부터 캔 뚜껑(52)의 아랫쪽으로 공급되고, 그 다음에 캔 뚜껑(52)과 캔 몸체(51)의 입구부(55)와의 사이의 틈을 향하여 가로 방향으로 분출된다. 이것에 의하여, 불활성 가스의 일부가 캔 몸체(51)의 헤드 스페이스(HS)에 유입하므로, 헤드 스페이스(HS) 내의 기체가 불활성 가스에 의하여 치환된다.

그러나, 캔 몸체(51)는 직선상으로 반송되는데 대하여 캔 뚜껑(52)은 주 방향으로 반송되므로, 위치 PB보다 상류의 위치 PA에 있어서는 캔 뚜껑(52)와 캔 몸체(51)과는 완전하게 겹치지 않고, 도 6b에 도시하는 바와 같이, 캔 뚜껑(52)의 중심축선XA와 캔 몸체(51)의 중심축선XB가 어긋나 있다. 이 때문에, 불활성 가스 공급 통로(220)의 개구부(230)로부터 분출되는 불활성 가스 모두가 헤드 스페이스(HS) 내의 기체를 치환하는 데 사용되는 것은 아니고, 도 6b에 도시하는 바와 같이, 불활성 가스의 일부는 캔 뚜껑 피드 터릿(200)과 캔 몸체(51)의 측부와의 사이의 틈으로부터 누설된다. 그러므로, 위치 PA에 있어서 불활성 가스에 의한 헤드 스페이스(HS)의 치환을 함으로써 치환 효율을 높이는 것은 한계가 있다.

이러한 치환 효율의 저하를 피하기 위하여, 예를 들면 일본 공개 특허 공보 소60-45122호에 있어서는 도 5의 위치 PA보다 상류에 위치하는 반송 경로상에, 반송 방향으로 형성된 슬릿을 구비한 불활성 가스 분출부를 형성하는 것이 개시되어 있다. 이 때문에, 일본 공개 특허 공보 소60-45122호에 있어서는 불활성 가스 분출 부로부터 불활성 가스를 분출하여 용기의 헤드 스페이스(HS) 내의 기체를 어느 정도 치환한 후에, 캔 뚜껑 피드 터릿(200)을 사용하여 재차 헤드 스페이스(HS) 내의 기체를 치환하도록 하고, 그것에 의하여, 치환 효율을 높이고 있다. 마찬가지로, 일본 공개 특허 공보 2002-193212호에 있어서도 용기를 필름에 의하여 봉지할 때의 치환 작용에 선행하여, 별도로 설치한 노즐로부터 불활성 가스를 공급함으로써 용기의 헤드 스페이스(HS) 내의 기체를 미리 치환하는 것이 개시되어 있다. 또한, 일본 공개 특허 공보 평10-218288호에 있어서는 용기를 봉지하는 봉지 기구 내에 있어서 용기의 개구부를 덮는 후드 부재를 마련함으로써 불활성 가스 분위기를 형성하고, 또한 불활성 가스 분위기 내에 있어서 별도 마련한 노즐로부터 불활성 가스를 공급하고, 이것에 의하여, 용기의 헤드 스페이스(HS) 내의 기체를 치환하는 것이 개시되어 있다.

또한, 일본 공개 특허 공보 2000-219213호 및 일본 공개 특허 공보 평8-324513호에는 캔 뚜껑 피드 터릿(200)의 불활성 가스 공급 통로(220) 내부에 가이드판 또는 분기체를 설치함으로써, 가스를 용기의 헤드 스페이스(HS)에 효율적으로 공급하고, 그것에 의하여 헤드 스페이스(HS) 내의 기체의 치환 효율을 높이도록 하는 것이 개시되어 있다.

그러나, 일본 공개 특허 공보 소60-45122호, 일본 공개 특허 공보 2002-193212호 및 일본 공개 특허 공보 평10-218288호에 있어서는 불활성 가스를 불활성 가스 분출부 또는 불활성 가스용 노즐로부터 용기의 액면을 향하여 분사하고 있으므로, 불활성 가스의 흐름은 액면으로 직접적으로 충돌한다. 이 때문에, 용기 내의 액체가 발포성 액체, 예를 들면 맥주 등의 탄산음료인 경우에는 용기 내의 액면에 대량의 기포가 발생하게 되고, 이들 기포가 용기의 입구부로부터 흘러넘치는 경우가 있다. 이 때문에, 용기 내의 액체가 발포성 액체인 경우에는 일본 공개 특허 공보 소60-45122호, 일본 공개 특허 공보 2002-193212호 및 일본 공개 특허 공보 평10-218288호에 기재되는 방식에 의하여 치환하는 것은 곤란하다. 또한, 일본 공개 특허 공보 소60-45122호 및 일본 공개 특허 공보 2002-193212호에 있어서는 액체가 충전된 용기의 상부가 대기 개방되어 있기 때문에, 불활성 가스를 공급하였더라도 불활성 가스의 일부는 대기중에 확산하고, 일본 공개 특허 공보 소60-45122호 및 일본 공개 특허 공보 2002-193212호에 있어서 헤드 스페이스(HS) 내의 기체를 효율적으로 치환하는 것은 곤란하다.

또한, 일본 공개 특허 공보 2000-219213호 및 일본 공개 특허 공보 평8-324513호 및 도 6b에 있어서는 캔 뚜껑 피드 터릿(200)으로부터 분출되는 불활성 가스는 캔 뚜껑(52)의 저부에 따라서 흐르게 되어 있지만, 캔 뚜껑(52)은 캔 몸체(51)에 계합하는 것을 상정하여 형성되어 있는 것이며, 불활성 가스를 헤드 스페이스(HS)에 효율적으로 공급할 수 있도록 형성되어 있는 것은 아니다. 따라서, 불활성 가스에 의하여 헤드 스페이스(HS) 내의 기체를 효율적으로 치환하는 데는 한계가 있다.

이에, 본 발명자는 상기 과제를 해결하기 위하여 예의 연구를 거듭한 결과, 용기의 입구부 윗쪽에 불활성 가스의 원활한 흐름을 만들어 내는 안내 수단을 구비하면 좋다는 지견을 얻고, 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 목적은 용기 내의 액체가 발포성 액체인 경우에도, 불활성 가스를 용기 내에 공급하여 헤드 스페이스(HS) 내의 가스를 치환할 때의 치환 효율을 높일 수 있는 가스 치환 장치를 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 1번째의 태양에 의하면, 액체가 충전되어 있고 뚜껑부가 설치되어 있지 않은 용기의 헤드 스페이스 내의 가스를 치환하는 가스 치환 장치에 있어서, 상기 용기를 반송하는 반송 경로의 한쪽으로부터 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급 수단과, 상기 반송 경로를 통과하는 용기의 입구부의 윗쪽에 설치된 안내 수단을 구비하고, 상기 안내 수단은 불활성 가스 공급 수단으로부터 공급된 상기 불활성 가스의 흐름을 반사시킴으로써 상기 불활성 가스를 상기 용기의 입구부와 상기 안내 수단과의 사이의 틈으로부터 상기 헤드 스페이스 내에 도입하도록 안내하는 도입 안내부와, 상기 헤드 스페이스에 도입된 상기 불활성 가스를 상기 헤드 스페이스 내의 가스와 함께 상기 용기의 액면과 상기 안내 수단과의 사이에 통과시키는 평탄부와, 상기 평탄부를 통과한 상기 불활성 가스 및 상기 헤드 스페이스 내의 가스를 상기 용기의 입구부와 상기 안내 수단과의 사이의 틈으로부터 배출하도록 안내하는 배출 안내부를 포함하고 있는 가스 치환 장치가 제공된다.

즉, 1번째의 태양에 있어서는 불활성 가스의 흐름을 안내 수단의 도입 안내부에 의하여, 일단 반사시키고, 불활성 가스를 안내 수단에 따르도록 하여 원활하게 용기 내의 헤드 스페이스(HS)에 공급하고 있다. 이 때문에, 불활성 가스를 헤드 스페이스(HS)에 효율적으로 공급할 수 있어 가스의 치환율을 높이는 것이 가능함과 동시에, 용기 내의 액체의 기포 발생을 억제하는 것이 가능해진다. 또한, 불활성 가스는 도입 안내부에서의 반사에 의하여 그 속도가 저하된 상태로 헤드 스페이스(HS)에 공급된다. 이 때문에, 용기 내의 액체가 발포성 액체인 경우에 일부의 불활성 가스가 액체의 액면에 충돌하였다고 하더라도, 이것에 의하여 기포가 대량으로 발생하는 경우는 없고, 또한 기포가 용기의 입구부로부터 흘러넘치는 경우도 없다. 또한, 1번째의 태양에 있어서는 용기의 액면 상에는 안내 수단의 평탄부가 위치결정되므로, 용기는 완전하게 대기 개방하지 않고, 헤드 스페이스(HS) 내의 가스의 치환율을 높일 수 있다. 그러므로, 1번째의 태양에 의하여, 용기 내의 액체가 발포성 액체인 경우여도, 불활성 가스를 용기 내에 공급하여 헤드 스페이스(HS) 내의 가스를 치환할 때의 치환 효율을 높이는 것이 가능해진다. 또한, 용기는 캔 뚜껑에 의하여 봉지되는 캔 몸체에만 한정되지 않고, 예를 들면 비닐로 만든 뚜껑부가 덮이는 플라스틱제 컵이어도 본 발명의 용기에 포함되는 것으로 한다.

2번째의 태양에 의하면, 1번째의 태양에 있어서, 또한 상기 용기에 계합하는 상기 뚜껑부를 유지함과 동시에, 상기 용기의 입구부와, 상기 뚜껑부와의 사이에 불활성 가스를 가로 방향으로 공급할 수 있는 뚜껑부 피드 터릿을 구비하고, 상기 뚜껑부 피드 터릿이 상기 반송 경로의 흐름에 대하여 상기 안내 수단의 하류에 배치되어 있다.

즉, 2번째의 태양에 있어서는, 안내 수단에 의하여 헤드 스페이스(HS) 내의 치환을 실시한 후에 뚜껑부 피드 터릿에 의하여 헤드 스페이스(HS) 내의 치환을 재차 실시하고 있으므로, 치환 효율을 더욱 높일 수 있다.

3번째의 태양에 의하면, 1번째 또는 2번째의 태양에 있어서는, 상기 안내 수단의 상기 도입 안내부는 상기 불활성 가스 공급 수단으로부터 가까운 위치에 위치하는 상기 안내 수단의 측부에 설치되어 있어 아랫쪽으로 향하여 경사하는 경사면이다.

즉, 3번째의 태양에 있어서는, 도입 안내부를 경사면으로서 형성함으로써, 불활성 가스를 용기의 헤드 스페이스(HS)에 용이하게 도입할 수 있다. 또한, 경사면은 안쪽으로 오목하게 들어가도록 만곡되거나 바깥쪽으로 돌출하도록 만곡된 형상이어도 괜찮다.

4번째의 태양에 의하면, 1번째 내지 3번째 중 어느 하나의 태양에 있어서는, 상기 안내 수단의 상기 배출 안내부는 상기 불활성 가스 공급 수단으로부터 먼 위치에 위치하는 상기 안내 수단의 측부에 설치되고 있어 아랫쪽으로 향하여 경사하는 경사면이다.

즉, 4번째의 태양에 있어서는, 배출 안내부를 경사면으로서 형성함으로써 불활성 가스를 용기의 헤드 스페이스(HS)로부터 용이하게 배출할 수 있다. 또한, 경사면은 안쪽으로 오목하게 들어가도록 만곡되거나 바깥쪽으로 돌출하도록 만곡된 형상이어도 좋다.

5번째의 태양에 의하면, 1번째 내지 4번째 중 어느 하나의 태양에 있어서, 상기 안내 수단이 상기 반송 경로를 따라서 설치되어 있고, 상기 안내 수단의 반송 방향 길이가 적어도 상기 용기의 외경보다 길게 하였다.

즉, 5번째의 태양에 있어서는, 용기의 입구부를 안내 수단으로 완전하게 덮을 수 있고, 불활성 가스를 확실하게 공급하는 것이 가능해진다. 또한, 불활성 가스 치환의 점에서는, 안내 부재의 반송 방향 길이는 용기의 외경의 2배 이상인 것이 바람직하다.

6번째의 태양에 의하면, 액체가 충전되어 있고 뚜껑부가 설치되어 있지 않은 용기의 헤드 스페이스 내의 가스를 치환하는 가스 치환 방법으로서, 상기 용기를 반송하는 반송 경로의 일측으로부터 불활성 가스를 공급하고, 상기 불활성 가스를 용기의 입구부의 윗쪽에 설치된 안내 수단에 반사시켜 상기 헤드 스페이스 내에 도입하고, 상기 헤드 스페이스에 도입된 상기 불활성 가스를 상기 헤드 스페이스 내의 가스와 함께 상기 용기의 액면과 상기 안내 수단과의 사이에 통과시키고, 상기 불활성 가스 및 상기 헤드 스페이스 내의 가스를 상기 용기의 입구부와 상기 안내 수단과의 사이의 틈으로부터 배출하는 것을 특징으로 하는 가스 치환 방법이 제공된다.

즉, 6번째의 태양에 있어서는, 불활성 가스의 흐름을 안내 수단의 도입 안내부에 의하여, 일단 반사시키고, 불활성 가스를 안내 수단에 따르도록 하여 원활하게 용기 내의 헤드 스페이스(HS)에 공급하고 있다. 이 때문에, 불활성 가스를 헤드 스페이스(HS)에 효율적으로 공급할 수 있어 가스의 치환율을 높이는 것이 가능함과 동시에, 용기 내의 액체의 기포의 발생을 억제하는 것이 가능해진다. 또한, 불활성 가스는 도입 안내부에서의 반사에 의하여 그 속도가 저하된 상태로 헤드 스페이스(HS)에 공급된다. 이 때문에, 용기 내의 액체가 발포성 액체인 경우에 일부의 불활성 가스가 액체의 액면에 충돌하였더라도, 이것에 의하여 기포가 대량으로 발생하지 않고, 또한 기포가 용기의 입구부로부터 흘러넘치지도 않는다. 또한, 6번째의 태양에 있어서는, 용기의 액면 상에는 안내 수단의 평탄부가 위치결정되므로, 용기는 완전하게 대기 개방되지 않고, 헤드 스페이스(HS) 내의 가스의 치환율을 높일 수 있다. 그러므로, 6번째의 태양에 의하여, 용기 내의 액체가 발포성 액체인 경우에도, 불활성 가스를 용기 내에 공급하여 헤드 스페이스(HS) 내의 가스를 치환할 때의 치환 효율을 높이는 것이 가능해진다. 또한, 용기는 캔 뚜껑에 의하여 봉지되는 캔 몸체에만 한정되지 않고, 예를 들면 비닐로 만든 뚜껑부가 설치되는 플라스틱제 컵이어도 본 발명의 용기에 포함되는 것으로 한다.

7번째의 태양에 의하면, 6번째의 태양에 있어서, 또한 상기 용기에 계합하는 상기 뚜껑부를 유지함과 동시에, 상기 용기의 입구부와 상기 뚜껑부와의 사이에 불활성 가스를 가로 방향으로 공급할 수 있는 뚜껑부 피드 터릿으로 불활성 가스에 의한 치환을 하는 것을 특징으로 한다.

즉, 7번째의 태양에 있어서는, 안내 수단에 의하여 헤드 스페이스(HS) 내의 치환을 한 후에, 뚜껑부 피드 터릿에 의하여 헤드 스페이스 내의 치환을 재차 실시하고 있으므로, 치환 효율을 더욱 높일 수 있다.

각 태양에 의하면, 용기 내의 액체가 발포성 액체인 경우에도, 기포를 대량으로 발생시키지 않고, 불활성 가스를 용기 내에 공급하여 헤드 스페이스(HS) 내의 가스를 치환할 때의 치환 효율을 높일 수 있다고 하는 공통의 효과를 나타낼 수 있다.

또한, 2번째의 태양에 의하면, 헤드 스페이스(HS) 내의 가스를 치환할 때의 치환 효율을 더욱 높일 수 있다고 하는 효과를 나타낼 수 있다.

또한, 3번째의 태양에 의하면, 불활성 가스를 용기의 헤드 스페이스(HS)에 용이하게 도입할 수 있다고 하는 효과를 나타낼 수 있다.

또한, 4번째의 태양에 의하면, 불활성 가스를 용기의 헤드 스페이스(HS)로부터 용이하게 배출할 수 있다고 하는 효과를 나타낼 수 있다.

또한, 5번째의 태양에 의하면, 용기의 입구부로부터 불활성 가스를 확실하게 공급할 수 있다고 하는 효과를 나타낼 수 있다.

또한, 7번째의 태양에 의하면, 헤드 스페이스(HS) 내의 가스를 치환할 때의 치환 효율을 더욱 높일 수 있다고 하는 효과를 나타낼 수 있다.

도 1은 본 발명에 기초한 가스 치환 장치를 나타내는 평면도이다.

도 2는 도 1의 선I-I을 따라서 본 단면도이다.

도 3은 안내 부재 및 불활성 가스 공급 수단을 확대하여 나타내는 도 1의 부분 확대도이다.

도 4는 샘플수와 산소 농도와의 관계를 나타내는 도면이다.

도 5는 종래 기술에 있어서의 용기의 헤드 스페이스 내의 가스를 치환하는 가스 치환 장치의 개략 평면도이다.

도 6a는 도 5의 위치 PA에 있어서의 부분 확대도이다.

도 6b는 도 5의 선A0-A0를 따라서 본 단면도이다.

발명을 실시하기 위한 최선의 실시 형태

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태를 설명한다. 이하의 도면에 있어서 동일한 부재에는 동일한 참조 부호를 붙였다. 이해를 용이하게 하기 위하여, 이들 도면은 축척을 적절하게 변경하였다.

도 1은 본 발명에 기초한 가스 치환 장치를 나타내는 평면도이다. 도 1의 왼쪽에는 본 발명의 가스 치환 장치(10)에 의하여 치환되는 용기, 예를 들면 캔 몸체(51)가 나타나 있다. 캔 몸체(51)는 알루미늄 또는 스틸 등의 금속제이며, 캔 몸체(51)의 내부에는 도시하지 않는 필러에 의하여 발포성 액체, 예를 들면 맥주 등의 탄산음료가 미리 충전되어 있다. 또한, 도 1의 왼쪽에 도시하는 캔 몸체(51)에는 후술하는 캔 뚜껑(52)은 설치되어 있지 않고, 캔 몸체(51) 내의 액체가 대기에 개방된 상태로 되어 있다. 도시된 바와 같이, 복수의 캔 몸체(51)가 반송 경로(12)까지 반송되어 반송 경로(12)의 캔 몸체 피드 체인(11)을 구동함으로써, 이들 캔 몸체(51)는 반송 경로(12) 상을 캔 몸체 가이드(19)를 따라서 연속적으로 반송된다.

도 1의 우측에는 캔 뚜껑 피드 터릿(20)이 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 캔 뚜껑 피드 터릿(20)의 주연부에는 복수의 오목부(21)가 형성되고 있고, 캔 몸체(51)에 맞물려 시밍되는 캔 뚜껑(52)이 이들 오목부(21)의 각각 유지되어 있다.

이들 캔 뚜껑(52)은 캔 뚜껑 피드 터릿(20)이 도 1의 화살표 방향으로 회전됨으로써 주 방향으로 반송된다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 캔 뚜껑 피드 터릿(20)의 내부에는 도시하지 않는 불활성 가스원에 접속된 복수의 불활성 가스 공급 통로(22)가 형성되어 있다. 도 1에 있어서는 일부의 불활성 가스 공급 통로(22)밖에 도시되어 있지 않지만, 실제로는 모든 오목부(21)에 대응한 불활성 가스 공급 통로(22)가 형성되어 있다. 또한, 반송 경로(12)를 따라서 직선상으로 반송되는 캔 몸체(51)과 주 방향으로 반송되는 캔 뚜껑(52)이 부분적으로 겹쳐지는 위치 PA에 있어서, 불활성 가스가 불활성 가스 공급 통로(22)를 통과하여 오목부(21)에 설치된 개구부(미도시)로부터 캔 뚜껑(52)와 캔 몸체(51)의 입구부(55)와의 사이의 틈을 향하여 가로 방향으로 분출된다. 이것에 의하여, 불활성 가스의 일부가 캔 몸체(51)의 헤드 스페이스(HS)에 유입되므로, 헤드 스페이스(HS) 내의 기체가 불활성 가스에 의하여 치환된다.

그 다음에, 캔 몸체(51) 및 캔 뚜껑(52)이 서로 겹치는 위치 PB에 있어서, 이들 캔 몸체(51) 및 캔 뚜껑(52)은 캔 뚜껑 피드 터릿(20)으로부터 시머(seamer)의 시밍 터릿(30)으로 넘겨지고, 시밍 터릿(30)에 대하여 캔 뚜껑(52)을 캔 몸체(51)에 시밍하는 시밍 작용이 개시된다. 시밍 터릿(30)이 화살표 방향으로 회전됨으로써 시밍 작용은 점차 진행되고, 캔 몸체(51)가 도 1의 위치 PC에 도달할 때에는 시밍 작용은 완전히 종료된다. 그리고, 위치 PC에 있어서 캔 뚜껑(52)이 시밍된 캔 몸체(51)는 시밍 터릿(30)으로부터 방출 터릿(31)으로 넘겨지고, 그 다음에 방출 터릿(31)이 회전됨으로써 회수된다.

이 때, 도 1에 도시되는 본 발명에 있어서는, 캔 몸체(51)가 캔 뚜껑 피드 터릿(20)으로부터의 불활성 가스에 의하여 치환되는 것에 선행하여, 반송 경로(12) 상에 반송되는 캔 몸체(51)는 안내 부재(60)의 아랫쪽을 통과하게 되어 있다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 안내 부재(60)는 반송 경로(12)의 일부를 따라서 설치되어 있다. 또한, 도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 불활성 가스 공급 수단(70)이 반송 경로(12)의 일측에 있어서 안내 부재(60)에 대면하도록 배치되어 있다. 안내 부재(60)와 불활성 가스 공급 수단(70)은 캔 몸체(51)에 캔 뚜껑(52)을 시밍하는 시머의 입구부에 설치하는 것이 바람직하다. 이것에 의하여, 가스 치환 장치의 설치를 위하여 별도로 새로운 스페이스를 필요로 하지 않게 된다. 도 2는 도 1의 선I-I를 따라서 본 단면도이며, 도 2에 있어서는 반송 경로(12)를 생략하고 있다. 또한, 도 3은 안내 부재(60) 및 불활성 가스 공급 수단(70)을 확대하여 나타내는 도 1의 부분 확대도이다. 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 불활성 가스 공급 수단(70) 내에는 반송 경로(12)에 대하여 평행하게 뻗은 불활성 가스 공급관(71)이 매설되어 있고, 불활성 가스 공급관(71)은 도시되지 않는 불활성 가스원에 접속되어 있다. 불활성 가스원 내의 불활성 가스는 이산화탄소 또는 질소 등일 수 있다. 불활성 가스 공급관(71)의 측면에는 슬릿이 축 방향으로 형성되고 있고, 이 슬릿이 불활성 가스 공급 수단(70)의 불활성 가스 공급 통로(72)에 연통되어 있다. 이 때문에, 불활성 가스 공급관(71) 내의 불활성 가스는 불활성 가스 공급 통로(72)를 통과하여, 불활성 가스 공급 수단(70)의 길이 방향에 걸쳐서 형성된 가늘고 긴 형상의 분출구(73)로부터 분출된다.

한편, 도 2 및 도 3에 나타내는 안내 부재(60)는 대략 플레이트상의 부재이다. 안내 부재(60)의 양쪽 가장자리부에 있어서는 반송 방향으로 형성된 도입 안내 부(61) 및 배출 안내부(63)가 각각 설치되어 있다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 이들 도입 안내부(61) 및 배출 안내부(63)는 안내 부재(60)의 단면이 아래로 볼록한 사다리꼴형이 되도록 형성되어 있다. 도 2에 있어서는 도입 안내부(61) 및 배출 안내부(63)는 아랫쪽을 향하여 경사하는 평탄한 경사면으로 되어 있지만, 이들 경사면은 안내 부재(60)의 안쪽으로 오목하게 들어가도록 만곡되어 있거나, 또는 안내 부재(60)의 바깥쪽으로 돌출하도록 만곡하고 있어도 좋다. 또한, 안내 부재(60)의 저부에 상당하는 평탄부(62)는 대략 평탄하게 되어 있다. 또한, 안내 부재(60)의 반송 방향 길이는 캔 몸체(51)의 외경보다 크고, 바람직한 실시 형태에 있어서는 안내 부재(60)의 반송 방향 길이는 캔 몸체(51)의 외경의 2배 이상이다. 이와 같은 경우에는, 캔 몸체(51)의 입구부(55)를 안내 부재(60)에 의하여 완전하게 덮을 수 있고, 불활성 가스를 캔 몸체(51)의 입구부(55)로부터 확실히 공급할 수 있게 되므로, 후술하는 치환 작용의 효율을 높일 수 있다. 또한, 도시한 바람직한 실시 형태에 있어서의 안내 부재(60) 전체의 폭, 즉 반송 방향에 대하여 수직인 길이는 캔 몸체(51)의 입구부(55)의 내경에 거의 동일하거나 또는 입구부(55)의 내경보다 약간 크게 되어 있고, 안내 부재(60)의 평탄부(62)의 폭은 입구부(55)의 내경보다 약간 작거나, 입구부(55)의 내경과 거의 동일하다. 그리고, 이러한 치수의 안내 부재(60)을 사용할 때에는 후술하는 치환 작용의 효율을 높일 수 있다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 불활성 가스 공급 수단(70)의 가늘고 긴 분출구(73)로부터 분출된 불활성 가스는 안내 부재(60)의 도입 안내부(61)에 충돌한다. 그 다음에, 불활성 가스는 도입 안내부(61)에 의하여 반사되고, 경사면으로 되어 있는 도입 안내부(61)를 따라서 아랫쪽으로 흐른다. 그리고, 불활성 가스는 안내 부재(60)와 캔 몸체(51)의 입구부(55)의 일단과의 사이를 통과하여 캔 몸체(51)의 헤드 스페이스(HS) 내에 유입된다. 이 때, 불활성 가스의 일부는 캔 몸체(51) 내의 액체의 액면(L)을 향하여 유입되지만, 이 불활성 가스는 도입 안내부(61)에 충돌하였을 때에 그 속도가 저하되었다. 따라서, 캔 몸체(51) 내의 액체가 발포성 액체, 예를 들면 맥주 등의 탄산음료인 경우에, 유입한 불활성 가스가 이 액체의 액면(L)에 충돌하였더라도 기포가 액면(L)상에 대량으로 발생하는 경우는 없고, 또한 기포가 캔 몸체(51)의 입구부(55)로부터 흘러넘치는 일도 없다.

도시된 바와 같이, 캔 몸체(51) 내의 액체의 액면(L)의 윗쪽에는 안내 부재(60)의 평탄부(62)가 위치결정되어 있으므로, 헤드 스페이스(HS) 내에 유입된 불활성 가스는 캔 몸체(51) 내의 액체의 액면(L)와 평탄부(62)와의 사이를 액면(L)을 따라 흐른다. 본 발명에 있어서는 캔 몸체(51)의 윗쪽에 위치결정된 안내 부재(60)가 캔 몸체(51)의 입구부(55)의 거의 전체를 피복하고 있기 때문에, 불활성 가스가 캔 몸체(51)의 입구부(55)의 중심 부근으로부터 유출되지 않고, 안내 부재(60)의 평탄부(62)와 액면(L)의 사이에는 대략 불활성 가스 분위기가 형성된다. 또한, 불활성 가스가 평탄부(62)와 액면(L)의 사이를 흐를 때에는 헤드 스페이스(HS) 내에 원래 존재하고 있던 기체는 불활성 가스에 의하여 밀려 나오도록, 이들 불활성 가스와 함께 흐른다.

다음으로, 입구부(55)의 타단측에 도달한 불활성 가스는 입구부(55)의 타단과 안내 부재(60)의 배출 안내부(63)과의 사이를 통과하여 캔 몸체(51)의 헤드 스 페이스(HS)로부터 유출된다. 전술한 바와 같이, 안내 부재(60)의 배출 안내부(63)은 경사면으로서 형성되어 있으므로, 불활성 가스는 배출 안내부(63)의 경사면을 따라서 반송 경로(12)의 타측(도 1을 참조)을 향하여 유출된다. 이 때, 헤드 스페이스(HS) 내에 원래 존재하고 있던 기체는 불활성 가스에 의하여 밀려 나와, 헤드 스페이스(HS) 내에는 새로운 불활성 가스가 유입하게 되므로, 캔 몸체(51)의 헤드 스페이스(HS)를 치환할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 있어서는, 불활성 가스의 흐름을 안내 부재(60)의 도입 안내부(61)에 의하여 일단 반사시켜, 불활성 가스를 안내 부재(60)를 따르도록 하여 원활하게 캔 몸체(51) 내의 헤드 스페이스(HS)에 공급하고 있다. 이 때문에, 불활성 가스를 헤드 스페이스(HS)에 효율적으로 공급할 수 있고, 가스의 치환율을 높이는 것이 가능한 동시에, 캔 몸체(51) 내의 액체의 기포의 발생을 억제하는 것이 가능해진다. 또한, 불활성 가스는 도입 안내부(61)에서의 반사에 의하여 그 속도가 저하된 상태로 헤드 스페이스(HS)에 공급된다. 이 때문에, 캔 몸체(51) 내의 액체가 발포성 액체인 경우에 일부 불활성 가스가 액체의 액면에 충돌하였다고 하더라도, 이것에 의하여 기포가 대량으로 발생하는 일도 없다. 또한, 기포가 캔 몸체(51)의 입구부로부터 흘러넘치는 경우도 없다. 또한, 본 발명에 있어서는 안내 부재(60)의 평탄부(62)와 액면(L)의 사이에 대략 불활성 가스 분위기를 형성할 수 있으므로, 헤드 스페이스(HS) 중 구석부 부근, 예를 들면 헤드 스페이스(HS)에 있어서의 액면(L)의 주위부 부근의 기체도 확실하게 치환할 수 있고, 그것에 의하여 헤드 스페이스(HS) 내의 가스를 치환할 때의 치환 효율을 높이는 것이 가능해진다. 또한, 본 발명에 있어서는 안내 부재(60) 및 불활성 가스 공급 수단(70)을 이용한 치환 작용과 캔 뚜껑 피드 터릿(20)을 이용한 치환 작용과의 양쪽 모두를 실시함으로써, 치환 효율을 더욱 높이는 것도 가능해진다.

그런데, 캔 몸체(51) 내의 발포성 액체가 맥주인 경우를 상정하면, 방출 터릿(31)에 회수된 후에 캔 뚜껑(52)의 마개를 열고, 캔 몸체(51) 내의 맥주를 다른 용기, 예를 들면 유리잔에 따를 때에는 유리잔 내에 생긴 기포가 비교적 장기간 유지되는 것이 바람직하다. 이 때, 유리잔 내에 생기는 기포 내의 기체는 맥주 내에 원래 융해되어 있던 이산화탄소이다. 따라서, 맥주에 용해되어 있던 기체와 동일한 이산화탄소를 치환 작용시의 불활성 가스로서 사용하였을 경우에는, 유리잔에 따랐을 때에 생기는 기포는 비교적 장기간에 걸쳐 유지된다. 이것에 대하여, 이산화탄소 이외의 불활성 가스, 예를 들면 질소를 이용하였을 경우에는, 맥주내에 용해되어 있던 기체와는 다르기 때문에, 글래스 내에 생긴 기포는 비교적 단기간에 소실된다. 이 때문에, 캔 몸체(51) 내에 충전되는 발포성 액체가 맥주 등의 탄산음료인 경우에는 불활성 가스로서 이산화탄소를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 도 1 등에 있어서는 금속제의 캔 몸체(51)에 캔 뚜껑(52)이 설치되게 되어 있는 용기에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이러한 용기로 한정되는 것이 아니고, 예를 들면 비닐로 만든 뚜껑부가 설치되는 플라스틱제 컵과 같은 것이어도 본 발명의 범위에 포함되는 것은 분명하다. 또한, 도 1 등에 있어서는 반송 경로(12)는 직선상으로 늘어나고 있는 것으로 설명하였지만, 반송 경로(12)가 곡선상에 늘어나고 있고, 안내 부재(60) 및 불활성 가스 공급 수단(70)이 곡선상의 반송 경로(12)에 대응한 곡선 형상인 경우도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 한다.

안내 부재(60) 및 불활성 가스 공급 수단(70)을 이용한 치환 작용에 관한 하나의 실시예에 대하여 설명한다. 캔 몸체(51) 내에 발포성 액체로서 맥주를 충전하고, 불활성 가스로서 이산화탄소를 사용하여 안내 부재(60) 및 불활성 가스 공급 수단(70)에 의하여 제1의 치환을 한 후에 캔 뚜껑 피드 터릿(20)에 대하여 제2의 치환을 하고, 캔 뚜껑를 시밍한 캔 내의 산소 농도를 최종적으로 계측하였다. 도 4는 샘플수와 산소 농도와의 관계를 나타내는 도면이며, 가로축은 샘플수, 세로축은 산소 농도이다. 도 4에 있어서의 실선 X1은 불활성 가스 공급 수단(70)으로부터 공급되는 이산화탄소의 유량이 O.1 kg/cm²인 경우의 산소 농도를 나타내고 있고, 실선 X2는 이산화탄소의 유량이 0.2 kg/cm²인 경우의 산소 농도를 나타내고 있다. 또한, 도 4에 있어서의 실선 X0은 캔 뚜껑 피드 터릿(20)을 이용한 제2의 치환만을 실시한 경우의 산소 농도를 나타내고 있고, 일점쇄선 Y는 캔 뚜껑이 시밍된 캔 내에 있어서의 산소 농도의 목표치(=0.05ppm)를 나타내고 있다.

도 4에 도시하는 바와 같이 캔 뚜껑 피드 터릿(20)을 이용한 제2의 치환만을 실시한 실선 X0에 있어서는 목표치인 일점쇄선 Y보다 산소 농도가 큰 경향이 있다. 이것에 대하여, 이산화탄소의 유량이 O.1kg/cm²인 실선 X1에 있어서는 목표치를 거의 완전하게 밑도는 산소 농도를 얻을 수 있고, 불활성 가스의 치환율이 높아진 것 을 알 수 있다. 또한, 이산화탄소의 유량을 0.2 kg/cm²로 늘린 실선 X2에 있어서는 산소 농도는 실선 X1의 경우보다 더욱 저하된 결과를 얻을 수 있고, 이산화탄소의 유량을 증가시킴으로써 더욱 불활성 가스의 치환율을 높일 수 있다는 것을 알 수 있다.

*도면 부호의 설명*

10 가스 치환 장치

11 캔 몸체 피드 체인

12 반송 경로

19 캔 몸체 가이드

20 캔 뚜껑 피드 터릿

21 오목부

22 불활성 가스 공급 통로

30 시밍 터릿

31 방출 터릿

51 캔 몸체

52 캔 뚜껑

55 입구부

60 안내 부재

61 도입 안내부

62 평탄부

63 배출 안내부

70 불활성 가스 공급 수단

71 불활성 가스 공급관

72 불활성 가스 공급 통로

73 가늘고 긴 모양의 분출구

Claims

액체가 충전되어 있고 뚜껑부가 설치되어 있지 않은 용기의 헤드 스페이스 내의 가스를 치환하는 가스 치환 장치에 있어서,

상기 용기를 반송하는 반송 경로의 일측으로부터 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급 수단과, 상기 반송 경로를 통과하는 용기의 입구부의 윗쪽에 설치된 안내 수단을 구비하고, 상기 안내 수단은 불활성 가스 공급 수단으로부터 공급된 상기 불활성 가스의 흐름을 반사시킴으로써 상기 불활성 가스를 상기 용기의 입구부와 상기 안내 수단과의 사이의 틈으로부터 상기 헤드 스페이스 내에 도입하도록 안내하는 도입 안내부와, 상기 헤드 스페이스에 도입된 상기 불활성 가스를 상기 헤드 스페이스 내의 가스와 함께 상기 용기의 액면과 상기 안내 수단과의 사이에 통과시키는 평탄부와, 상기 평탄부를 통과한 상기 불활성 가스 및 상기 헤드 스페이스 내의 가스를 상기 용기의 입구부와 상기 안내 수단과의 사이의 틈으로부터 배출하도록 안내하는 배출 안내부를 포함하고 있는 가스 치환 장치.
제1항에 있어서,

또한, 상기 용기에 맞물리는 상기 뚜껑부를 유지함과 동시에, 상기 용기의 입구부와 상기 뚜껑부와의 사이에 불활성 가스를 가로 방향으로 공급할 수 있는 뚜껑부 피드 터릿을 구비하고, 상기 뚜껑부 피드 터릿이 상기 반송 경로의 흐름에 대하여 상기 안내 수단의 하류에 배치되어 있는 가스 치환 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 안내 수단의 상기 도입 안내부는 상기 불활성 가스 공급 수단으로부터 가까운 위치에 위치하는 상기 안내 수단의 측부에 설치되고 있고, 아랫쪽으로 향하여 경사하는 경사면인 가스 치환 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,

상기 안내 수단의 상기 배출 안내부는 상기 불활성 가스 공급 수단으로부터 먼 위치에 위치하는 상기 안내 수단의 측부에 설치되고 있고, 아랫쪽으로 향하여 경사하는 경사면인 가스 치환 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,

상기 안내 수단이 상기 반송 경로를 따라서 설치되어 있고, 상기 안내 수단의 반송 방향 길이가 적어도 상기 용기의 외경보다 길게 한 가스 치환 장치.
액체가 충전되어 있고, 뚜껑부가 설치되어 있지 않은 용기의 헤드 스페이스 내의 가스를 치환하는 가스 치환 방법으로서,

상기 용기를 반송하는 반송 경로의 일측으로부터 불활성 가스를 공급하고, 상기 불활성 가스를 용기의 입구부의 윗쪽에 설치된 안내 수단에 반사시켜 상기 헤드 스페이스 내에 도입하고, 상기 헤드 스페이스에 도입된 상기 불활성 가스를 상 기 헤드 스페이스 내의 가스와 함께 상기 용기의 액면과 상기 안내 수단과의 사이에 통과시키고, 상기 불활성 가스 및 상기 헤드 스페이스 내의 가스를 상기 용기의 입구부와 상기 안내 수단과의 사이의 틈으로부터 배출하는 것을 특징으로 하는 가스 치환 방법.
제6항에 있어서,

또한, 상기 용기에 맞물리는 상기 뚜껑부를 유지함과 동시에, 상기 용기의 입구부와 상기 뚜껑부와의 사이에 불활성 가스를 가로 방향으로 공급할 수 있는 뚜껑부 피드 터릿으로 불활성 가스에 의한 치환을 하는 것을 특징으로 하는 가스 치환 방법.