WO2017033454A1 - ガス置換システムおよびガス置換方法 - Google Patents

Abstract

容器内の空気との置換に使用される置換ガスの使用量を削減すること。ガス置換システム１０は、容器１を水で洗浄する洗浄機１１と、容器１内に内容液を充填する充填機１２と、充填機１２から転送された容器１を密封する密封機１３と、充填機１２および密封機１３を覆い、置換ガスが存在しているチャンバ１４と、水が入っている状態でチャンバ１４内に搬入された容器１内の水をチャンバ１４内で容器１外へと排出させる排水機構（洗浄機１１）とを備える。水の排出に伴って水からチャンバ１４内の雰囲気ガスへと容器１内が置換される。

Description

ガス置換システムおよびガス置換方法

　本発明は、容器内への飲料等の内容液の充填および容器の密封を行うとともに、容器内をガス置換するガス置換システム、およびガス置換方法に関する。

　缶体等の容器に飲料等の内容液が充填された飲料を製造する設備は、容器内に内容液を充填する充填機をチャンバの内部に備えている。容器内の空気に含まれる酸素ガスにより内容液の品質が損なわれるのを防ぐため、充填機では、供給源であるタンクから供給される置換ガス、例えば炭酸ガス（置換流体）を容器内に吹き込むガッシングを行っている（例えば、特許文献１）。かかるガッシングは、容器の開口を塞がずに容器内に炭酸ガスを吹き込むことで容器内の空気を容器外へと追い出すノンシールガッシングと、容器の開口を充填機のノズルにより塞ぎ、ノズルにガス抜き経路を確保した上で、ノズルから容器内に炭酸ガスを吹き出すシールガッシングとを組み合わせて行うことができる。ガッシングにより容器内の空気を炭酸ガスに置換してから容器内に内容液を充填する。
　内容液が充填された容器は、蓋を装着して容器を密封する密封機へと転送される。その密封機では、蓋と容器との間に炭酸ガスを吹き込み、液面よりも上の容器内のスペースであるヘッドスペースに存在する空気を容器外に吹き飛ばすアンダーカバーガッシングを行ってから容器を密封する（例えば、特許文献２）。

特開２０１４－７３８５５号公報 国際公開第２０１１／１５１９０２号

　従来の飲料製造設備における充填機および密封機は、大気雰囲気下にある室内に設置されている。
　そのため、充填機におけるガッシングにより容器内の空気を炭酸ガスに置換しても、充填機から密封機へと容器が転送される間に、容器内の炭酸ガスの一部が大気中に漏出してしまい、その分だけ、容器内に空気が入る。それを見越して増量した炭酸ガスを充填機および密封機におけるガッシングに用いることにより、要求される酸素ガス濃度を実現している。
　上記のように充填機から密封機へと容器が転送される間に限らず、ノンシールガッシングやアンダーカバーガッシングの際にも、余剰の炭酸ガスが大気中へと漏出する。また、容器内に内容液を充填する際のスニフト工程で、ヘッドスペース圧力差分の炭酸ガスが大気中へと漏出する。
　つまり、要求される容器内に残存する酸素ガスの濃度を一定水準以下に保つために必要な量よりも過剰な量の炭酸ガスが供給源から供給され、ガッシングに使用されている。炭酸ガスに要するコストの他、作業環境の安全性や自然環境保護の観点からも、炭酸ガスの使用量を削減することが好ましい。

　そこで、本発明は、容器内の空気との置換に必要な、供給源から供給される置換ガスの使用量を削減することができるガス置換システムおよびガス置換方法を提供することを目的とする。

　上述したように、ガッシングの際や、内容液を充填する際のスニフト時や、充填機から密封機への転送中に容器内から漏出した置換ガスが、チャンバ内の容器の周辺または容器から離れた領域に留まる。この置換ガスを集めて容器内に吹き込むことができれば、供給源から供給される置換ガスの使用量を削減できる。

　さらに言えば、置換ガスの濃度が高い空間をチャンバ内に作り、その空間内の置換ガス濃度を維持しながら、空間内の置換ガスを用いて容器内を置換することによっても、置換ガスの使用量を削減可能である。

　上記の着想に基づいてなされた本発明のガス置換システムは、容器内への内容液の充填および容器の密封を行うとともに、容器内をガス置換するガス置換システムであって、容器内に内容液を充填する充填機と、充填機から転送された容器を密封する密封機と、充填機および密封機を覆い、供給源に基づく置換ガスを含む雰囲気ガスが存在しているチャンバと、液体が入っている状態でチャンバ内に搬入された容器内の液体をチャンバ内で容器外へと排出させる排液機構と、を備え、液体の排出に伴って液体からチャンバ内の雰囲気ガスへと容器内が置換されることを特徴とする。
　本発明において容器内に導入される液体は、置換ガスが存在するチャンバ内のガスと置換される媒体として用いられる。

　本発明では、置換ガスが存在するチャンバ内に液体の入った容器を搬入し、チャンバ内で容器から液体を排出させることによって容器内をチャンバ内に存在する雰囲気ガスで置換している。
　仮に、チャンバに搬入される容器内に液体が入っていなければ、容器内は大気により満たされているので、容器の搬入に伴って容器内の大気もチャンバ内に入る。しかし、本発明では、液体が入っている容器を搬入するので、大気を伴うことなく容器をチャンバ内に搬入することができる。つまり、容器内の大気がチャンバ内に持ち込まれることによるチャンバ内の置換ガス濃度の低下を抑えることでチャンバ内の置換ガス濃度を維持しながら、チャンバ内の置換ガスを用いて容器内を効率よく置換することが可能となる。
　また、チャンバ内に置換ガスを供給することで置換ガスの濃度を高くすれば、チャンバ内を大気に対して陽圧にできるので、チャンバ内への外部からの異物の侵入を防ぐことができる。

　本発明のガス置換システムにおいて、液体の排出に伴って液体からチャンバ内の雰囲気ガスに置換された容器内に、供給源に基づく置換ガスを導入することで、容器内のガスを置換ガスに置換するガッシング系統を備えることが好ましい。
　充填機および密封機がチャンバにより覆われているので、ガッシング系統により容器内に吹き込まれた置換ガスの余剰分や、スニフト時や充填機から密封機への転送中に容器内から容器外へと漏出した置換ガスがチャンバ内に雰囲気ガスとして存在している。
　そのため、液体が入っている状態でチャンバ内に容器を搬入し、排液機構により容器内の液体をチャンバ内で排出させると、置換ガスが含まれているチャンバ内の雰囲気ガスが、容器内に導入される。それによって容器内が液体からチャンバ内のガスへと置換される。そうすると、容器内は大気よりも置換ガス濃度が高いので、大気により満たされた容器内に置換ガスを導入する場合と比べて少ない量の置換ガスを用いたガッシングによって容器内が十分な置換ガス濃度となる。
　ガッシング系統による処理後に、容器内から置換ガスが漏出し、その分、容器内にチャンバ内のガスが入ったとしても、チャンバ内は大気よりも置換ガス濃度が高いので、容器内の置換ガス濃度の低下を抑えることができる。
　密封されるまでに容器の周辺に漏出した置換ガスは、チャンバ内に留まり、チャンバ内に供給された容器内の液体が排液されるのに伴って容器内に導入される。

　本発明におけるガッシング系統により、内容液の充填前および充填後の任意のタイミングで、１回以上の任意の回数だけガッシングを行うことができる。例えば、最初にノンシールガッシングを行い、次にシールガッシングを行うことができる。
　本発明では、容器内の液体の排出に伴って容器内にチャンバ内の雰囲気ガスを導入することで容器内の置換ガス濃度を高くし、その後にガッシングを行うことによって、供給源から供給される置換ガスの使用量を削減する。

　本発明によれば、容器に一旦は導入され、容器外へと漏出した置換ガスの殆ど全てをチャンバ内に回収し、再度、容器に導入することができるので、供給源から供給される置換ガスの使用量を大幅に削減しながら、所定の残存酸素ガス濃度を実現することができる。
　しかも、チャンバ内は、ガッシング系統により置換ガスが吹き出されることで、大気に対して陽圧となるので、チャンバ内への外部からの異物の侵入を防ぐことができる。

　本発明におけるガッシング系統は、供給源から気相として供給されるものであってもよいし、供給源から液相として供給されるものであってもよい。
　前者の場合、容器内に導入された置換ガスがそのまま容器内に留まることにより、容器内のガスが置換ガスに置換されるのに対し、後者の場合は、容器内に液相として導入された置換液体が容器内で気化することにより、容器内のガスが置換ガスに置換される。後者の場合に容器内に導入される置換液体としては、窒素（Ｎ_２）を例示することができる。液相の状態の置換ガスである置換液体を容器内に噴霧あるいは滴下すると、置換液体の気化による体積膨張に伴って容器内のガスが容器外へと除去される。

　本発明のガス置換システムにおいて、チャンバ内に搬入される前までに容器内に液体を導入する給液系統を備えることができる。

　本発明のガス置換システムにおいて、排液機構は、容器の姿勢を変化させることで、容器内の液体を自重により容器の開口から排出させることが好ましい。

　本発明のガス置換システムにおいて、充填機よりも上流に、容器を液体で洗浄する洗浄機を備え、洗浄機は、排液機構、および、チャンバ内に搬入される前までに容器内に液体を導入する給液系統の少なくともいずれか一方として機能することが好ましい。

　本発明のガス置換システムにおいて、洗浄機は、排液機構として機能し、チャンバは、洗浄機において容器内から液体が排出される箇所を覆っていることが好ましい。

　本発明のガス置換システムにおいて、洗浄機は、容器を把持しながら容器の姿勢を変化させることが可能なグリッパを有し、グリッパは、排液機構として機能することが好ましい。

　本発明のガス置換システムにおいて、洗浄機において容器が搬送される搬送路は、容器をガイドしながら容器の姿勢を変化させるようにツイストされたガイド部材からなるツイスト区間を有し、ツイスト区間は、排液機構として機能することが好ましい。

　本発明のガス置換システムにおいて、チャンバ内に容器が搬入される箇所で容器と容器との間に液体を導入する給液系統を備えることが好ましい。

　また、本発明のガス置換方法は、容器内への内容液の充填および容器の密封にあたり、容器内をガス置換する方法であって、充填および密封のために容器が搬送される搬送路をチャンバで覆い、置換ガスがチャンバに存在する状態とし、チャンバ内に搬入される前までに容器内に液体を導入する第１ステップと、容器内の液体をチャンバ内で容器の外へと排出させることで、液体からチャンバ内のガスへと容器内を置換する第２ステップと、を行うことを特徴とする。

　本発明のガス置換方法において、液体の排出に伴って液体からチャンバ内のガスに置換された容器内に、供給源から供給される置換流体をチャンバ内で容器内に導入することで容器内のガスを置換流体の気相である置換ガスに置換する第３ステップを行うことが好ましい。

　本発明のガス置換方法において、第１ステップでは、容器を液体で洗浄し、かつ容器内に液体を導入することができる。

　本発明のガス置換方法において、第１ステップでは、チャンバ内への容器の搬入時に、搬送方向に隣接する容器と容器との間に液体を導入することが好ましい。

　本発明によれば、容器内の空気との置換に必要な、供給源から供給される置換ガスの使用量を削減することができる。

第１実施形態に係るガス置換システムを模式的に示す平面図である。 図１に示すガス置換システムを模式的に示す側面図である。 チャンバ内から容器を排出する出口を示す図である。 置換、充填および密封の処理ステップを示す図である。 第１実施形態の変形例に係るガス置換システムを模式的に示す側面図である。 第２実施形態に係るガス置換システムを模式的に示す平面図である。 図６に示すガス置換システムを模式的に示す側面図である。 第３実施形態に係るガス置換システムを模式的に示す側面図である。

　以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
〔第１実施形態〕
　図１および図２に示すガス置換システム１０は、容器１（図２）を搬送しながら、容器１内への内容液の充填、および容器１の密封を行う。
　ガス置換システム１０は、洗浄機１１（リンサー）と、充填機１２（フィラー）と、密封機１３（シーマー）と、充填機１２および密封機１３を覆うチャンバ１４と、容器１内に置換ガスを導入するガッシング系統１７とを備えている。

　本実施形態は、容器１内に液体を充填し、かつ充填後の容器１を密封するにあたり、容器１内に置換ガスを効率よく導入する。そのために、本実施形態のガス置換システム１０は、チャンバ１４により、充填機１２および密封機１３を覆うとともに、液体の水が入っている状態でチャンバ１４内に搬入された容器１をチャンバ１４内で排水させる。

　チャンバ１４内に容器１が搬入される前までに、容器１内には水が導入される。容器１内に水を導入するのに、本実施形態では、充填機１２よりも上流に設けられた洗浄機１１を用いる。

　チャンバ１４は、充填機１２および密封機１３に加えて、洗浄機１１の所定の領域をも覆っている。チャンバ１４は、洗浄機１１の所定領域から充填機１２および密封機１３に亘り連続した空間を内包している。
　チャンバ１４の内側の空間のことをチャンバ１４内と称する。チャンバ１４内を観察することができるように、チャンバ１４の一部に透明な窓を設けることができる。

　チャンバ１４は、充填機１２および密封機１３を覆う部分チャンバ１４１と、洗浄機１１の所定の領域を覆う部分チャンバ１４２とを有している。これらの部分チャンバ１４１，１４２の内側は、相互に連通している。
　図１に、部分チャンバ１４１と部分チャンバ１４２との便宜的な境界線Ｌを破線で示しているが、その境界線Ｌに沿って壁等が設置されている必要はない。

　まず、洗浄機１１の構成について説明する。
　図１および図２に示すように、洗浄機１１（ロータリーリンサー）は、回転体１０１と、回転体１０１に保持された容器１に向けて水を吐出するノズル１０２（図２）とを有している。

　回転体１０１は、図示しない駆動装置により回転される。
　回転体１０１は、外周部に一定のピッチで設けられたグリッパ１０３（図２）を有している。それらのグリッパ１０３により容器１が把持される。
　グリッパ１０３は、図示しない軸部を中心に回転することにより、容器１の姿勢を正立した姿勢と倒立した姿勢との間で変化させることが可能である。

　回転体１０１における容器１の搬送路において、上流側の区間Ａ１は大気に開放されており、区間Ａ１よりも下流側の区間Ａ２は部分チャンバ１４２により覆われている。
　回転体１０１の回転に伴って、容器１は、部分チャンバ１４２に形成された入口１４INを通り抜けてチャンバ１４内へと搬入される。

　区間Ａ１（以下、注水区間）では、ノズル１０２により容器１内に水が注がれる。区間Ａ２（以下、排水区間）では、容器１内の水が容器１外へと排出される。
　本実施形態では、回転体１０１の搬送路が注水区間Ａ１と排水区間Ａ２とに二等分されているが、これらの区間Ａ１，Ａ２の比率は任意である。

　注水区間Ａ１および排水区間Ａ２は、容器１の注水および排水に関して区分されており、その区分に関係なく容器１の洗浄を行うことができる。例えば、区間Ａ１，Ａ２の両方にノズル１０２を配置し、それらのノズル１０２から吐出される水により容器１を洗浄することができる。

　洗浄機１１の搬送装置は、図示しない容器のパレットから供給される容器１を洗浄機１１に供給する供給コンベヤ１０４と、供給コンベヤ１０４から容器１を受け取る入口スターホイール１０５と、入口スターホイール１０５から容器１を受け取る上述の回転体１０１と、回転体１０１から容器１を受け取って充填機１２の回転体１８へと転送するスターホイール１０６とにより構成されている。
　かかる搬送装置の構成は、一例に過ぎず、スターホイールの数や配置等は適宜に定めることができる。
　洗浄機１１の搬送装置は、建屋の床に設置されたベース１０７に支持されている。

　本実施形態では、回転体１０１の直径方向に沿って部分チャンバ１４２の壁１４２Ａが設置されており、回転体１０１の平面視半円状の領域が部分チャンバ１４２により覆われているので、回転体１０１における搬送路の途中で、注水区間Ａ１と排水区間Ａ２とが切り替わる。
　但し、洗浄機１１の搬送装置の構成によっては、連なった２つのスターホイールのうちの下流側のスターホイールの全体が部分チャンバ１４２により覆われており、上流側のスターホイールから下流側のスターホイールへと容器１が受け渡されるところで、注水区間Ａ１と排水区間Ａ２とが切り替わっていてもよい。

　ノズル１０２（図２）は、グリッパ１０３に把持された容器１に向けて、図示しない水供給源から供給される水を噴出する。
　ノズル１０２から噴出される水により、容器１の内部および外部が洗浄される。容器１をより十分に洗浄するため、容器１の上下方向両側にノズル１０２を配置することもできる。
　洗浄に用いられる水は、純水である必要はなく、殺菌剤を低濃度で含むものであってもよい。本実施形態では、一般の水道水を用いている。
　ノズル１０２から噴出されて容器１を洗浄した水は、回転体１０１の下方に設置された樋などを通じて回収することができる。容器１内から排出される水についても同様である。

　ノズル１０２は、注水区間Ａ１および排水区間Ａ２のうちの少なくとも注水区間Ａ１に配置されており、容器１内に水を導入する給水系統（給液系統）としても機能する。
　ノズル１０２は、回転体１０１の回転に伴って部分チャンバ１４２内の排水区間Ａ２に容器１が搬入される前までに、容器１内に水を導入する。
　注水区間Ａ１において、ノズル１０２から下方へと噴出された水は、自重によりそのまま容器１の開口１Ａより容器１内に供給される。ノズル１０２から噴出された水を容器１内に効率よく溜めることができるように、ノズル１０２から噴出される水の流量を適切に定めることが好ましい。

　本実施形態では、正立した状態（Ｐ１）の容器１内に水を導入し、水が入っている状態のままチャンバ１４内に搬入された容器１の姿勢を倒立した状態（Ｐ２）に変化させることにより、容器１内の水を排出させる。
　本実施形態の容器１は、缶体である。姿勢の変化により、容器１の開口１Ａ（図４）の向きが変化する。
　図２に示すように、注水区間Ａ１では、グリッパ１０３により容器１が開口１Ａを上方に向けた正立状態Ｐ１に把持されており、ノズル１０２により容器１内に水が導入される。
　その容器１は、開口１Ａを上方に向けた状態でチャンバ１４内（排水区間Ａ２）に搬入されると、グリッパ１０３が回転することで倒立状態（Ｐ２）に変化する。そうすると、容器１内の水が自重により開口１Ａから排出される。つまり、グリッパ１０３は、容器１内の水を排出させる排水機構（排液機構）としても機能する。
　排水後、典型的には、グリッパ１０３により容器１を倒立姿勢（Ｐ２´）に保持した状態で、容器１よりも下方からノズル１０２により水を上方へと噴射することによって容器１を洗浄する。この洗浄を省略することも可能である。

　ここで、「正立状態」は、開口１Ａが真っ直ぐ上方に向いている状態だけでなく、開口１Ａが概ね上方に向いている状態をも包含する。
　また、「倒立状態」は、開口１Ａが真っ直ぐ下方に向いている状態だけでなく、開口１Ａが概ね下方に向いている状態をも包含する。

　次に、充填機１２および密封機１３の構成について説明する。
　充填機１２は、回転体１８と、回転体１８に保持された容器１内に内容液を充填する充填ノズル（図示しない）とを備えている。充填ノズルは、フィラボウル１９内において内容液が貯留された液相部１９Ａに接続されている。

　容器１は、回転体１８の外周部に一定ピッチで設けられたポケット２０（図２）内に、開口１Ａを上に向けた正立の姿勢で保持される。回転体１８は、図示しない駆動装置により回転される。

　密封機１３は、リフター２１を含む回転式の搬送装置であり、リフター２１に保持された容器１に蓋２（図２）を巻き締めることで容器１を密封する。

　ガス置換システム１０の搬送装置は、上述の回転体１８およびリフター２１と、充填機１２から容器１を受け取って密封機１３へと転送する転送スターホイール２３と、密封機１３から容器１を排出する排出スターホイール２４とにより構成されている。
　かかる搬送装置の構成は、一例に過ぎず、スターホイールの数や配置等は適宜に定めることができる。
　搬送装置を構成する各スターホイールは、充填および密封の所定の処理能力を満たし、かつ、遠心力により容器１の開口から内容液がこぼれないように、適切な径に定められている。

　ガス置換システム１０の搬送装置は、共通のベース１５（図２）に支持されており、ガス置換システム１０の全体が一体に構成されている。そのベース１５は建屋の床に設置される。
　充填機１２および密封機１３を覆う部分チャンバ１４１は、ベース１５上にまとまり良く配置された、ガス置換システム１０の搬送装置（回転体１８、スターホイール２３，２４、リフター２１）の全体を覆うように箱状に形成され、ベース１５に設けられている。

　上述したように、洗浄機１１の注水区間Ａ１で導入された水が溜まった状態で容器１が部分チャンバ１４２内へと搬入される。
　そして、洗浄機１１から充填機１２へと容器１を転送するスターホイール１０６により、部分チャンバ１４２内から部分チャンバ１４１内へと容器１が搬入される。
　部分チャンバ１４１内で回転体１８およびリフター２１等により搬送されながら充填および密封を終えた容器１は、排出コンベヤ２６により部分チャンバ１４１外へと排出される。
　排出コンベヤ２６は、部分チャンバ１４１に形成された出口１４OUTを介して部分チャンバ１４１の内外を貫通している。排出コンベヤ２６上に保持された容器１は、出口１４OUTを通り抜けてから、検査やラベル付け、梱包等の後工程へと移送される。

　チャンバ１４には、容器１を受け入れる入口１４INと、容器１が出ていく出口１４OUTと、部分チャンバ１４１内に蓋２を搬入するための蓋供給口との３つの開口が設けられている。チャンバ１４は、これらの開口以外では密閉されている。
　チャンバ１４内の密閉度を高めるため、チャンバ１４の開口を液体（例えば水）や気体（例えば、空気、炭酸ガス等の置換ガス、チャンバ１４内ガス）の流れにより塞ぐこともできる。
　例えば、図３に示すチャンバ１４の出口１４OUTは、カーテン状の水Ｗの流れにより塞がれている。容器１よりも上方に位置する吐出口から下方に向けて連続的に吐出される水Ｗにより、出口１４OUTの領域全体に亘って、容器１の搬送方向と直交する面に沿った水Ｗの流れが形成されている。水Ｗは、コンベヤ２５の幅方向に間隔を空けて並んだ複数の吐出口、あるいは当該幅方向に沿って延びるスリットから下方へと吐出される。コンベヤ２５の幅方向は、図中の左右方向と一致する。
　出口１４OUTでは容器１の開口が密封されているので、水が容器１内に流入しない。
　図３に示すのと同様に、カーテン状に形成された空気流によって出口１４OUTを塞ぐこともできる。
　部分チャンバ１４２の壁１４２Ａに設けられた入口１４INは、カーテン状の空気流によって塞ぐこともできるし、カーテン状の水Ｗの流れにより塞ぐこともできる。

　本実施形態では、壁１４２Ａと同様に部分チャンバ１４２を区画する壁１４２Ｂにも、容器１が通り抜ける図示しない開口部１４Sが設けられている。その開口部１４Sも、入口１４INと同様に空気流や水流により塞がれることが好ましい。

　さて、容器１内に空気が存在している状態で容器１内に内容液を充填すると、容器１内の空気に含まれる酸素ガスが内容液に溶け込んでしまい、酸素ガスとの接触により内容液の品質が損なわれるおそれがある。また、液面よりも上のスペースであるヘッドスペース１Ｈ（図４）に空気が残存したまま容器１が密封された場合も、内容液に酸素ガスが接触するので同様である。

　そこで、充填、密封を行うに際して、ガッシング系統１７により容器１内の空気を内容液に不活性なガス置換ガスに置換し、容器１内の酸素ガスを所定の濃度以下にまで除去することが有効である。特に、内容液がビールや発泡酒等のビール飲料である場合は、酸素ガスにより品質が損なわれ易いため、容器１内の酸素ガス濃度を抑えることの要請が強い。
　置換ガスとして、典型的には炭酸ガス（ＣＯ_２）が用いられているが、窒素ガス（Ｎ_２）や水蒸気（Ｈ_２Ｏ）を用いることができる。
　具体例としては、ノンガス飲料の酸化防止のためにヘッドスペースを窒素ガスで置換する例や、ノンガス飲料を缶容器に充填する場合に水蒸気、または、窒素ガスと水蒸気の混合気で置換する例が挙げられる。
　本実施形態では、置換ガスとして炭酸ガスを用いる。

　ガス置換システム１０には、図２に示すように、炭酸ガスの供給源として、液相の二酸化炭素、つまり液化二酸化炭素が充填されたタンク２７が備えられており、このタンク２７からフィラボウル１９を介して供給される炭酸ガスがガッシング系統１７により容器１内に吹き込まれる。タンク２７は、フィラボウル１９内の気相部１９Ｂに接続されており、液化炭酸ガスは気相部１９Ｂに導入される時点で気相の炭酸ガスとなる。

　ガッシング系統１７（図２）は、タンク２７から供給される炭酸ガスを吹く吹込ノズルと、吹込ノズルの流路を開閉するバルブとを備えている。これらのノズルおよびバルブの図示は省略する。これらのノズルおよびバルブを充填機１２の充填ノズルに一体に設けることができる。
　ビールのように炭酸ガスを含む内容液の場合は、充填に際して容器１内を加圧するカウンタ処理や、充填ノズルを液から抜く際に容器１内の圧力を下げるために排気するスニフト処理が行われる。これらの処理に必要な経路やバルブも充填ノズルに一体に設けることができる。

　本実施形態では、充填機１２において、ガッシング系統１７によりノンシールガッシングおよびシールガッシングが順に行われる。ノンシールガッシングは、容器１の開口を塞がない状態で行われ、シールガッシングは、充填機１２の充填ノズルにより容器１の開口を塞いだ状態で行われる。
　ノンシールガッシングにより容器１内の酸素ガス濃度を急速に下げた後、シールガッシングにより容器１内の酸素ガス濃度をより十分に低下させることで、容器１内を炭酸ガスで効率的に置換することができる。

　さらに、密封機１３において、蓋２と容器１との間に炭酸ガスを吹き込み、容器１内のヘッドスペース１Ｈを炭酸ガスで置換するアンダーカバーガッシングが行われる。
　ノンシールガッシング、シールガッシング、およびアンダーカバーガッシングは、ガッシング系統１７により、液種に応じて選択的に行うことができる。
　ガッシング系統１７の配管の構成は、適宜に定めることができる。

　ガッシング系統１７により容器１内に導入された炭酸ガスは、例えば、充填機１２から密封機１３へと容器１が転送される間に容器１内から漏出する。漏出した炭酸ガスはチャンバ１４内に留まるため、チャンバ１４内の雰囲気ガスは大気より炭酸ガスの濃度が高い。この濃度は、ガス置換システム１０の運転を継続する時間が長くなるほど高くなる。
　本実施形態のガス置換システム１０は、水が入っている容器１をチャンバ１４内に搬入し、チャンバ１４内で容器１内の水を排出させることにより、大気より炭酸ガスの濃度が高いチャンバ１４内の雰囲気ガスにより容器１内を置換することを主要な特徴としている。

　さらに、本実施形態では、容器１内の水を排出させた後に、チャンバ１４内でガッシング系統１７によるガッシング処理を行う。
　ここで、容器１内に水が入っている状態で、容器１内の残余のスペースに対してノンシールガッシングを行ったとしても、そのとき吹き込まれた炭酸ガスは排水時に水で容器１外へと押し出され、容器１内がチャンバ１４内の雰囲気ガスで置換されてしまい、容器１内の炭酸ガス濃度が低下してしまうので、ガッシングを行う意味がない。
　そして、充填ノズルにより容器１の開口１Ａをシールした後は、容器１の排水を行えない。しかし、内容液に水が混ざらないように内容液の充填前に容器１内の水を排出させる必要がある。
　以上より、チャンバ１４内に搬入された容器１内の水の排出は、ガッシング系統１７による最初の処理（本実施形態ではノンシールガッシング）に先立って行われる。

　チャンバ１４内で容器１内の水を排出させると、容器１内から漏出してチャンバ１４内に留まっている炭酸ガスを含む雰囲気ガスが、ガッシング系統１７により炭酸ガスが導入される前までに容器１内へと導入される。

　次に、図２および図４を参照し、洗浄機１１、充填機１２、および密封機１３による一連の処理について説明する。
　図４に示す凡例のように、四角形で囲まれた矢印は、各処理によって容器１内の炭酸ガス濃度が変化する様子を概念的に示している。
　洗浄機１１に供給された容器１は、グリッパ１０３により正立状態Ｐ１に把持されながら、ノズル１０２から噴出される水による洗浄が開始され、それと同時に、ノズル１０２から容器１内へと満水になるまで給水される（ステップＳ１：給水）。この容器１は、満水状態のままチャンバ１４内に搬入され、チャンバ１４内でグリッパ１０３の回転に伴って倒立状態Ｐ２へと姿勢が変化することで排水される（ステップＳ２：排水）。
　そうすると、容器１内の水がチャンバ１４内の雰囲気ガスに置換される。容器１内には、雰囲気ガスに含まれる炭酸ガス（ＣＯ_２）が導入される（図４に破線で示す矢印参照）。
　この後に行われる内容液の充填に備えて、グリッパ１０３により容器１の姿勢を正立状態Ｐ３に戻しておく。チャンバ１４内の雰囲気ガスは、炭酸ガス以外のガス、例えば酸素を含むが、ガス置換システム１０の操業を継続すれば、炭酸ガス濃度が次第に高くなる。

　上記のように、本実施形態では、炭酸ガス濃度が大気よりも高い雰囲気ガスで満たされているチャンバ１４内に満水状態の容器１を搬入し、チャンバ１４内で排水させることによって容器１内をチャンバ１４内に存在する雰囲気ガスで置換する。
　もし、水が入っておらず大気が満たされている容器１がチャンバ１４内に搬入されるとすれば、容器１と共に容器１内の大気もチャンバ１４内に持ち込まれる。しかし、水が満たされている容器１を搬入する本実施形態によれば、容器１の搬入に伴ってチャンバ１４内へ持ち込まれる大気、つまり酸素の量を著しく低減できるので、チャンバ１４内の炭酸ガス濃度の低下を抑えることができる。
　したがって、本実施形態によれば、チャンバ１４内の炭酸ガス濃度を維持しながら、チャンバ１４内の炭酸ガスを用いて容器１内を効率よく置換することができる。

　続いて、充填機１２では、以下の処理を行う。
　なお、内容液が炭酸ガスを含む場合に行われるカウンタ処理およびスニフト処理を行うが、それについての説明は省略する。
　充填機１２に保持された容器１内へと、ガッシング系統１７により、タンク２７から供給された置換ガスである炭酸ガスを開口が塞がれていない容器１の内部に吹き込む（ステップＳ３：ノンシールガッシング）。吹き込まれた炭酸ガスの流れにより容器１内のガスが容器１の開口から漏出するとともに、吹き込まれた炭酸ガスの一部も容器１の開口から漏出する。
　このノンシールガッシングにより容器１内は炭酸ガスで急速に置換され、容器１内の炭酸ガス濃度が上昇する。

　続いて、容器１の開口を充填ノズルにより塞ぎ、充填ノズルにガス抜き経路を確保しつつ、ガッシング系統１７により、容器１内に炭酸ガスを吹き出す（ステップＳ４：シールガッシング）。ガス抜き路はチャンバ１４内へと開放されている。
　このシールガッシングにより炭酸ガスによる容器１内の置換がさらに進行し、容器１内の酸素ガスがより十分に除去される。

　以上により酸素ガスが除去された容器１内に、充填ノズルより内容液を充填する（ステップＳ５：内容液の充填）。
　このとき、容器１内に内容液が充填されると、内容液の容積相当の炭酸ガスはフィラボウル１９内の気相部１９Ｂに戻るが、ヘッドスペース１Ｈの炭酸ガスのスニフト分は充填ノズルのガス抜き路を通じてチャンバ１４内へと漏出する。こうして容器１内の炭酸ガスが内容液に置換される。

　内容液が充填された容器１は、充填機１２の回転体１８から転送スターホイール２３を介して密封機１３のリフター２１へと渡される（ステップＳ６：密封機へ転送）。
　充填機１２から密封機１３へと転送される間、容器１内のヘッドスペース１Ｈに存在する炭酸ガスが容器１の開口から漏出すると、漏出した分だけ、ヘッドスペース１Ｈ内の炭酸ガスがチャンバ１４内の雰囲気ガスに置換される。図４の例では、転送時の漏出により、容器１内の炭酸ガスの濃度がやや減少する様子を示している。この雰囲気ガスは、炭酸ガスの濃度が大気に比べて高い。
　ここで、チャンバ１４内は、容器１から漏出した炭酸ガスによって、大気よりも炭酸ガス濃度が高いので、容器１内からの漏出によるヘッドスペース１Ｈ内の炭酸ガス濃度低下が抑えられる。そのため、容器１内に炭酸ガス濃度が残存する状態で密封機１３へと容器１が供給される。

　密封機１３では、以下に示す処理を行う。
　チャンバ１４内に供給された蓋２を容器１の開口に対向するように配置し、ガッシング系統１７により蓋２と容器１との間の隙間に炭酸ガスを吹き込む（ステップＳ７：アンダーカバーガッシング）。すると、炭酸ガスの流れによりヘッドスペース１Ｈ内のガスが吹き飛ばされて炭酸ガスに置換される。
　アンダーカバーガッシングの直後、あるいは、アンダーカバーガッシングを行いながら、リフター２１により持ち上げられた容器１に対して蓋２で二重巻き締めすることにより容器１を密封する（ステップＳ８：巻き締め）。

　以上で説明した充填および密封の過程においては、タンク２７から供給されガッシング系統１７により容器１内に一旦は導入された炭酸ガスが、容器１の周囲のチャンバ１４内へと漏出する。
　チャンバ１４内へと漏出する炭酸ガスとしては、例えば、ノンシールガッシング（ステップＳ３）の際に容器１内に吹き込まれて容器１外へと流出する炭酸ガスの余剰分や、シールガッシング（ステップＳ４）の際のガス抜き路からの排気がある。
　ノンシールガッシングおよびシールガッシングにより容器１内に導入された炭酸ガスは、充填（ステップＳ５）におけるスニフト処理の際や、転送（ステップＳ６）の際にチャンバ１４内へと漏出する。そして、アンダーカバーガッシング（ステップＳ７）の際には、吹き出された炭酸ガスの多くがチャンバ１４内へと漏出する。
　つまり、ガス置換システム１０における容器１の搬送経路の周辺に炭酸ガスの濃度の高い領域が形成されており、その炭酸ガスはチャンバ１４内に留まる。

　本実施形態では、容器１内から漏出してチャンバ１４内に留まっている炭酸ガスを含む雰囲気ガスが、チャンバ１４内における容器１の排水に伴って容器１内に導入されることとなる（ステップＳ２）。これによって容器１内は大気よりも炭酸ガス濃度が高くなるので、その分だけ、次のガッシングのステップＳ３およびステップＳ４で、タンク２７から供給する炭酸ガスの供給量を抑えることができる。つまり、ステップＳ３およびステップＳ４では、所定の容器１内の炭酸ガスの濃度を得るのに不足する量の炭酸ガスを容器１内に導入すればよい。

　そして、充填機１２から密封機１３への転送時に容器１のヘッドスペース１Ｈ内の炭酸ガスの一部がチャンバ１４内の雰囲気ガスと置換されても、チャンバ１４内の炭酸ガス濃度が大気よりも高いため、ヘッドスペース１Ｈ内は炭酸ガス濃度が高くなる。この炭酸ガス濃度の高い分だけ、アンダーカバーガッシングのステップＳ７で、ガッシング系統１７による炭酸ガスの使用量を抑えることができる。

　本実施形態によれば、容器１外へと漏出した炭酸ガスの殆ど全てをチャンバ１４内に留め、水が入っている状態でチャンバ１４内に搬入された容器１を排水させた後、ガッシング系統１７による処理を行う。したがって、本実施形態によれば、タンク２７から供給される炭酸ガスの使用量を大幅に削減しながら、容器１内を効率よく置換して容器１内のスペースおよび内容液中の酸素ガス濃度を十分に低減することができる。炭酸ガスの使用量の削減により、製造コストを低減することができるとともに、作業環境の安全性や自然環境保護に寄与できる。

　しかも、ほぼ密閉されたチャンバ１４内でガッシング系統１７によりガスが吹き出されることで、チャンバ１４内は、大気圧であるチャンバ１４外に対して陽圧となるので、外部からチャンバ１４内に塵埃や虫等の異物が侵入することを避けられる。
　したがって、ガス置換システム１０を設置するために、衛生管理が特に徹底された部屋を用意する必要がないので、設備投資を抑えることができるとともに、製造ラインの装置構成を変更する際の自由度が高い。

　チャンバ１４は、容器１内の水の排出から、ガッシング系統１７による処理を経て、容器１が密封されるまでの過程に亘り、容器１の搬送路およびその周辺を覆うものであれば足りる。
　本実施形態では、洗浄機１１においてグリッパ１０３により容器１内の水が排出される箇所を、チャンバ１４により覆われる領域に含めている。

　排水機構としてのグリッパ１０３を充填機１２の回転体に備えることもできる。その場合は、チャンバ１４により充填機１２および密封機１３が覆われていれば足りる。

　チャンバ１４内に炭酸ガス濃度の勾配がある場合は、例えば、図５に示すように、ブロワ２８により、チャンバ１４内で相対的に炭酸ガス濃度が高いガスを流路２９へと吸い出し、容器１内の水が排出される位置の近辺に供給するとよい。そうすることで容器１内の炭酸ガスへの置換効率を高めることができる。

　あるいは、ブロワ２８を用いることなく、チャンバ１４内を壁で仕切り、壁の両側の圧力差により、炭酸ガス濃度が高いガスを容器１内の水が排出される位置の近辺に供給することもできる。その壁は、例えば、図１に示す境界線Ｌの位置に設置することができる。その壁よりも下流側では、容器１内から炭酸ガスの漏出により圧力が相対的に高く、その壁よりも上流側の圧力は相対的に低いので、壁の両側を連通する適宜な経路を通じて、炭酸ガス濃度が高いガスをガッシング前の容器１内へと効率よく送り込むことができる。

〔第２実施形態〕
　次に、図６および図７を参照しながら、本発明の第２実施形態について説明する。
　以下、第１実施形態と相違する事項を中心に説明する。第１実施形態と同様の構成には同じ符号を付している。
　第２実施形態では、水の入った容器１を洗浄機４０（ロールスルーリンサー）に供給することによって排水させる。
　第２実施形態のガス置換システム３０は、給水系統５０（図７）と、洗浄機４０と、充填機１２と、密封機１３と、チャンバ１４と、ガッシング系統１７とを備えている。
　給水系統５０は、水供給源５１と、水供給源５１から供給される水を容器１内に注ぐ給水ノズル５２を有している。
　充填機１２から密封機１３への容器１の転送は、転送コンベヤ３３により行われる。

　洗浄機４０は、複数の金属製のガイド棒（丸棒）からなる枠４０１（容器の搬送路）と、水を噴出するノズル４０２（図７）とを備えており、枠４０１の中で容器１を自重により転がしながらノズル４０２から水をシャワーする。
　枠４０１を構成するガイド棒は、上方から下方へと漸次下るように延出している。
　この枠４０１は、ガイド棒がツイストしたツイスト区間ＴＷを有している。容器１は、ツイスト区間ＴＷを自走することにより、姿勢が反転される。

　ツイスト区間ＴＷは、枠４０１の上流側と下流側とにそれぞれ配置されている。
　上流側のツイスト区間ＴＷから、下流側のツイスト区間ＴＷまでは、洗浄チャンバ４０３により覆われている。
　この洗浄チャンバ４０３の内側は、充填機１２および密封機１３を覆う部分チャンバ１４１の内側と連通している。本実施形態では、洗浄チャンバ４０３と、部分チャンバ１４１とから、連続した空間を内包するチャンバ１４が構成されている。本実施形態では、チャンバ１４内に容器１を受け入れる入口１４INは洗浄チャンバ４０３に設けられている。

　なお、チャンバ１４は、適宜な部分に分割して構成することができる。例えば、洗浄チャンバ４０３と、充填機１２の回転体１８およびスターホイール１０６を覆う部分チャンバと、転送コンベヤ３３を覆う部分チャンバと、密封機１３のリフター２１および排出スターホイール２４を覆う部分チャンバとからチャンバ１４を構成することもできる。

　容器１は、供給コンベヤ１０４により正立状態Ｐ１で搬送されながら、給水系統５０の給水ノズル５２により満水状態に給水される（ステップＳ１：給水）。
　その後、容器１はチャンバ１４内に（洗浄チャンバ４０３内に）搬入されるとともに、上流側のツイスト区間ＴＷで倒立状態Ｐ２となる。倒立状態Ｐ２となった容器１内からは水が排出される（ステップＳ２：排水）。
　つまり、上流側のツイスト区間ＴＷは、排水機構として機能する。なお、ボトル等と比べて開口１Ａが広い容器１内の水を排出させるためには、容器１を倒立させなくても、横倒しの姿勢にすれば足りる。
　容器１からの水の排出に伴って、容器１内は、炭酸ガスを含んだチャンバ１４内の雰囲気ガスに置換される。

　容器１は倒立状態のままで枠４０１内を転がり落ちながら、ノズル４０２から噴出された水により洗浄される。このとき洗浄水が容器１内に入ってもすぐに自重により排出される。ノズル４０２は、容器１の開口１Ａ側と底部側との両方に配置されていてもよい。
　そして、容器１は、下流側のツイスト区間ＴＷで正立状態Ｐ３に戻されてから、充填機１２に向けて容器１を搬送するコンベヤ２５に渡される。
　以降は、第１実施形態（図４）の処理（Ｓ３～Ｓ８）と同様の処理が行われる。

　第２実施形態によれば、第１実施形態と同様に、容器１外へと漏出した炭酸ガスの殆ど全てをチャンバ１４内に留め、水が入っている状態でチャンバ１４内に搬入された容器１を排水させた後、ガッシング系統１７による処理を行う。したがって、第２実施形態によれば、炭酸ガスの使用量を大幅に削減しながら、容器１内を効率よく置換して容器１内のスペースおよび内容液中の酸素ガス濃度を十分に低減することができる。

　容器１内に給水し、容器１内の水を排出することでチャンバ１４内の雰囲気ガスを容器１内に導入することは、チャンバ１４内の炭酸ガス濃度が大気よりも高いことを前提として行われる。
　したがって、充填機１２および密封機１３の操業を開始した当初に、チャンバ１４内が大気により満たされている場合は、チャンバ１４内が所定の炭酸ガス濃度に達するのを待って、給水系統５０による容器１内への給水を開始するとよい。
　また、操業開始にあたり、予め、チャンバ１４内に炭酸ガスを導入してチャンバ１４内を大気よりも炭酸ガス濃度が高い状態としておき、操業当初より容器１内への給水を行ってもよい。

　第２実施形態において、容器１内への給水および容器１内からの排水をもって容器１の洗浄を行うこととし、枠４０１内を転がる容器１にノズル４０２からシャワーする洗浄工程を省略することもできる。
　この場合、洗浄機４０の枠４０１だけを搬送路として使用し、ノズル４０２を使用しないようにすることができる。
　また、枠４０１の上流側のツイスト区間ＴＷと下流側のツイスト区間ＴＷとの間の中間区間を廃止し、上流側および下流側のツイスト区間ＴＷを直結することもできる。

　あるいは、第２実施形態のようなロールスルータイプの洗浄機を第１実施形態の洗浄機１１と同様に、容器１の洗浄だけでなく容器１内への給水にも使用し、容器１内に水を注ぐ給水系統５０を廃止することもできる。
　その場合は、ツイスト区間ＴＷおよびノズル４０２を適宜な位置に配置することにより、正立状態の容器１内にノズル４０２から給水が行えるようにする。そして、容器１内に給水される箇所をチャンバ１４により覆わないで大気に開放し、水が入っている状態の容器１がチャンバ１４内に搬入された後、チャンバ１４内のツイスト区間ＴＷで排水されるようにする。
　チャンバ１４内への搬入時に容器１内が満水状態でなくても、容器１内から排水された分だけ、洗浄チャンバ４０３内の炭酸ガスを含んだガスに置換されるので、炭酸ガスの使用量低減に寄与することができる。

〔第３実施形態〕
　次に、図８を参照し、本発明の第３実施形態を説明する。
　第３実施形態では、チャンバ１４内に容器１が搬入される箇所で、容器１，１間に水を導入する。
　チャンバ１４の入口１４INが、チャンバ１４内に容器１が搬入される箇所に該当する。
　本実施形態では、供給コンベヤ１０４が貫通する入口１４INの位置で、給水系統５０に備えられた給水ノズル５３から水をカーテン状に吐出する。

　給水ノズル５３の好ましい構成について説明する。
　給水ノズル５３は、複数存在する。それらの給水ノズル５３には、容器１内に向けて上方から水を吐出する上方ノズルと、供給コンベヤ１０４上に並んだ容器１と容器１との間の隙間に向けて、搬送方向と直交する方向から水を吐出する側方ノズルとがあり、これらのノズルにより水流５３Ｆがカーテン状に形成される。

　容器１が水流５３Ｆをくぐり抜けると、開口１Ａから容器１内に水が導入されるとともに、搬送方向に隣接する容器１と容器１の間にも水が導入される（ステップＳ１：給水）。それによって、容器１内の空気が水に置換されるとともに、容器１，１間の空気も水に置換される。容器１内に水が導入されるだけでも、水が入っていない空の容器１がチャンバ１４内に搬入される場合と比べてチャンバ１４内に入る空気の量を抑えることができるが、容器１，１間にも水が導入されることにより、チャンバ１４内に入る空気の量をより抑えることができる。

　容器１内に導入された水は、容器１と共にチャンバ１４内に搬入され、その後、ツイスト区間ＴＷで容器１の姿勢が倒立状態Ｐ２に変化することによって容器１外へと排出される（ステップＳ２：排水）。容器１，１間に導入された水は、そこに水を留める土手等が存在しないので、容器１がチャンバ１４内に搬入された直後に容器１，１間から流出する。
　以降は、第１実施形態（図４）の処理（Ｓ３～Ｓ８）と同様の処理が行われる。

　第３実施形態では、チャンバ１４の入口１４INの水流５３Ｆにより、チャンバ１４内への容器１の搬入時に、容器１内のみならず、容器１，１間の隙間も水に置換される。しかも、チャンバ１４の入口１４INが水流５３Ｆによって塞がれる。
　そのため、チャンバ１４内への容器１の搬入に伴ってチャンバ１４内に空気が入るのを防ぐとともに、チャンバ１４内の雰囲気ガスが入口１４INからチャンバ１４外へと漏出することを防ぐことができる。
　つまり、チャンバ１４内の密閉度が高められることとなり、チャンバ１４内の雰囲気ガス、特に二酸化炭素を無駄なく使用できるとともに、チャンバ１４内を確実に陽圧に維持して異物等の侵入を避けることができる。

　給水ノズル５３として、第２実施形態（図７）の給水ノズル５２と同様に、容器１よりも上方から容器１に向けて水を吐出する上方ノズルだけを設けることもできるが、上方ノズルと、搬送方向と直交する方向から吹き出す側方ノズルとを組み合わせることで、容器１，１間に水をより確実に導入することができる。

　水をカーテン状に吐出するノズルの一式をチャンバ１４の入口１４INの位置に加えて、それよりも上流の位置に配置することもできる。
　なお、容器１，１間に導入された水はそこに保持されずに容器１，１間から流れ出てしまうので、容器１，１間の大気をチャンバ１４に持ち込ませないためには、あくまで、入口１４INの位置のノズルによって容器１，１間に水を導入する必要がある。
　入口１４INの位置では容器１，１間だけに水を導入し、それよりも上流の位置では容器１内にだけ水を導入することもできる。

　第１実施形態における洗浄機１１の所定領域を覆う部分チャンバ１４２の入口１４INの位置にも、給水ノズル５３により水流５３Ｆを形成することができる。それによって第３実施形態と同様の効果を得ることができる。

　以上で説明した第１～第３実施形態に係るガス置換システムはいずれも、チャンバ１４内でガッシング系統１７により炭酸ガスを容器１内に導入するが、本発明において、ガッシング系統１７による処理を行うことは必須ではない。
　つまり、水が入っている状態の容器１をチャンバ１４内に搬入してチャンバ１４内で容器１から水を排出させること、それだけによって、チャンバ１４内の炭酸ガス濃度を維持しながら効率よくチャンバ１４内の炭酸ガスを用いて容器１内を置換することを実現できる。
　したがって、第１～第３実施形態に係るガス置換システムから、ガッシング系統１７を除いた構成をも、本発明に含まれる。
　より具体的には、容器１内に内容液を充填する充填機１２と、充填機１２から転送された容器１を密封する密封機１３と、充填機１２および密封機１３を覆い、置換ガスが存在しているチャンバ１４と、水が入っている状態でチャンバ１４内に搬入された容器１内の水をチャンバ１４内で容器１外へと排出させる排液機構とを備えたガス置換システムも、本発明に含まれる。
　このガス置換システムにおいて、例えば、チャンバ１４内を大気よりもＮ_２ガス濃度が高められた雰囲気とし、そのチャンバ１４内に、水が入った容器１を搬入してチャンバ１４内で排水させることをもって、Ｎ_２ガスを含むチャンバ１４内の雰囲気ガスで容器１内を置換し、その後は、ガッシング処理をしないで内容液を容器１内に充填することができる。

〔本発明の変形例〕
　本発明における容器は、缶体に限らず、ＰＥＴボトルやガラス壜であってもよい。それらの容器は、各々に適合する方法で密封される。
　容器を密封するための蓋、つまり、容器１を密封するための包装材料としては、缶体の蓋の他、ボトルのキャップや、容器本体の開口部をシールするフィルム状のものを例示できる。

　本発明においてチャンバ１４内で容器１内から排出されるのに伴って容器１内をチャンバ１４内の雰囲気ガスに置換するための媒体である液体は、水に代表されるが、それ以外の液体を用いることもできる。例えば、規定濃度に満たない内容液を容器１内に導入しておき、チャンバ１４内で排出させることも許容される。

　充填される内容液の品質保持のために容器１内に置換ガスを導入する本発明のガス置換システムおよびその方法は、液体が入っている状態でチャンバ１４内に搬入された容器１が、チャンバ１４内において排液された後、ガッシングされる限りにおいて、適宜に構成することができる。
　かかるシステムは、容器１を洗浄する洗浄装置を必ずしも備えていなくてもよく、かかる方法としても、容器１の洗浄工程を必ずしも必要としない。
　但し、充填機１２の上流工程として設けられている洗浄機１１，４０等の構成を利用することで、本発明に係る排液機構や給液系統を容易に実現でき、付加する要素が少ないためにガス置換システムのコストを抑えることができる。

　洗浄機の例として、ロータリーリンサー（第１実施形態）およびロールスルーリンサー（第２実施形態）を挙げたが、その他にも、グリップリンサーや洗びん機等を利用することができる。
　グリップリンサーは、容器１を両側からゴムベルトで挟み込んで容器を搬送する搬送路を備えている。その搬送路には、水平な軸を中心に回転する回転体に巻かれたゴムベルトに容器が挟み込まれた状態で容器の姿勢が反転される第１および第２の区間が存在する。このグリップリンサーにおいて正立状態で搬送される容器内にノズルから洗浄水を注ぎ、第１の区間における容器の反転に伴って容器内の水を排出させることができる。その後、容器は、第２の区間において再び反転されることで正立状態に戻され、充填工程に向けて排出される。
　ビールびん等に用いられる洗びん機は、複数列に並べたボトルゲージにびんを入れ、ボトルゲージごと洗浄液中に浸漬させることで容器を洗浄する。洗浄後、ボトルゲージの回転によりびんを倒立させることでびん内の洗浄液が排出される。その後、びんは正立状態に戻され、充填工程に向けて排出される。
　その他にも、容器の種類に応じて適宜な洗浄機を利用することができる。

　上述したように、容器１内への給水（注水）および排水によって容器１の洗浄を済ませることもできるため、容器１の洗浄は、その必要に応じて適宜なタイミングで行えばよい。
　例えば、第２実施形態のように、給水系統５０により容器１内に給水した後に、洗浄機４０により容器１を洗浄しながら排水させることができるし、容器１の洗浄後に容器１内に給水し、その後に排水させることもできる。後者の場合で、容器１内に洗浄水が残留するのなら、容器１内の残余のスペースに給水すればよい。つまり、洗浄工程から給水工程に亘り、容器１内に水が溜められることとなる。
　あるいは、容器１内への給水後に排水させ、その後に容器１を洗浄することもできる。
　容器１の洗浄は、チャンバ１４内で行われる必要はない。本発明においては、チャンバ１４内に搬入される前までに容器１内に給水された水をチャンバ１４内で排水させることが重要である。
　「搬入される前までに容器内に給水すること」には、第３実施形態のように、チャンバ１４内に容器１を搬入すると同時に給水することも含まれる。

　本発明において、給水および排水を行うために容器１の姿勢を変化させることは必須ではない。例えば、コンベヤにより正立状態で搬送される容器１内の水をノズルにより吸い出すことによって容器１外へと排出させることができる。
　また、本発明において、給水時に容器１の姿勢が正立状態であることは必須ではない。例えば、倒立状態で水が導入された容器１の開口１Ａを適宜な部材で塞いだままチャンバ１４内に容器１を搬入し、チャンバ１４内で開口１Ａを開放することで容器１内の水を排出させることも許容される。

　上記以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
　容器１に充填される内容液としては、ビール・ビール系飲料に限らず、日本酒・洋酒・コーヒー飲料・果汁飲料・茶飲料といったすべての酒類・飲料を例示することができる。酸化を嫌うそういった酒類・飲料に対して、本発明を適用可能である。
　また、容器に充填される液体は、飲料には限らず、置換ガスの使用による品質保持が必要な任意の液体であってよい。

１　　　　容器
１Ａ　　　開口
１Ｈ　　　ヘッドスペース
１０　　　ガス置換システム
１１　　　洗浄機
１２　　　充填機
１３　　　密封機
１４　　　チャンバ
１４IN　　入口
１４OUT　　出口
１４S　　　開口部
１５　　　ベース
１７　　　ガッシング系統
１８　　　回転体
１９　　　フィラボウル
１９Ａ　　液相部
１９Ｂ　　気相部
２０　　　ポケット
２１　　　リフター
２３　　　転送スターホイール
２４　　　排出スターホイール
２５　　　コンベヤ
２６　　　排出コンベヤ
２７　　　タンク（供給源）
２８　　　ブロワ
２９　　　流路
３０　　　ガス置換システム
３３　　　転送コンベヤ
４０　　　洗浄機
５０　　　給水系統（給液系統）
５１　　　水供給源
５２　　　給水ノズル
５３　　　給水ノズル
５３Ｆ　　水流
１０１　　回転体
１０２　　ノズル（給液系統）
１０３　　グリッパ（排液機構）
１０４　　供給コンベヤ
１０５　　入口スターホイール
１０６　　スターホイール
１０７　　ベース
１４１　　部分チャンバ
１４２　　部分チャンバ
１４２Ａ，１４２Ｂ　　　壁
４０１　　枠
４０２　　ノズル
４０３　　洗浄チャンバ
Ａ１　　　注水区間
Ａ２　　　排水区間
Ｌ　　　　境界線
Ｐ１　　　正立状態
Ｐ２　　　倒立状態
Ｓ１　　　給水ステップ（第１ステップ）
Ｓ２　　　排水ステップ（第２ステップ）
Ｓ３　　　ノンシールガッシングステップ（第３ステップ）
Ｓ４　　　シールガッシングステップ（第３ステップ）
Ｓ５　　　充填ステップ
Ｓ６　　　転送ステップ
Ｓ７　　　アンダーカバーガッシングステップ（第３ステップ）
Ｓ８　　　巻き締めステップ
ＴＷ　　　ツイスト区間（排液機構）
Ｗ　　　　水

Claims (13)

1. 　容器内への内容液の充填および前記容器の密封を行うとともに、前記容器内をガス置換するガス置換システムであって、
   　前記容器内に前記内容液を充填する充填機と、
   　前記充填機から転送された前記容器を密封する密封機と、
   　前記充填機および前記密封機を覆い、供給源に基づく置換ガスを含む雰囲気ガスが存在しているチャンバと、
   　液体が入っている状態で前記チャンバ内に搬入された前記容器内の前記液体を前記チャンバ内で前記容器外へと排出させる排液機構と、を備え、
   　前記液体の排出に伴って前記液体から前記チャンバ内の前記雰囲気ガスへと前記容器内が置換される、
   ことを特徴とするガス置換システム。
2. 　前記液体の排出に伴って前記液体から前記チャンバ内の前記雰囲気ガスへと置換された前記容器内に、前記供給源に基づく前記置換ガスを導入することで、前記容器内のガスを前記雰囲気ガスに置換するガッシング系統を備える、
   ことを特徴とする請求項１に記載のガス置換システム。
3. 　前記チャンバ内に搬入される前までに前記容器内に前記液体を導入する給液系統を備える、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガス置換システム。
4. 　前記排液機構は、
   　前記容器の姿勢を変化させることで、前記容器内の前記液体を自重により前記容器の開口から排出させる、
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のガス置換システム。
5. 　前記充填機よりも上流に、前記容器を前記液体で洗浄する洗浄機を備え、
   　前記洗浄機は、
   　前記排液機構、および、
   　前記チャンバ内に搬入される前までに前記容器内に前記液体を導入する給液系統の少なくともいずれか一方として機能する、
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のガス置換システム。
6. 　前記洗浄機は、
   　前記排液機構として機能し、
   　前記チャンバは、
   　前記洗浄機において前記容器内から前記液体が排出される箇所を覆っている、
   ことを特徴とする請求項５に記載のガス置換システム。
7. 　前記洗浄機は、
   　前記容器を把持しながら前記容器の姿勢を変化させることが可能なグリッパを有し、
   　前記グリッパは、
   　前記排液機構として機能する、
   ことを特徴とする請求項６に記載のガス置換システム。
8. 　前記洗浄機において前記容器が搬送される搬送路は、
   　前記容器をガイドしながら前記容器の姿勢を変化させるようにツイストされたガイド部材からなるツイスト区間を有し、
   　前記ツイスト区間は、
   　前記排液機構として機能する、
   ことを特徴とする請求項６に記載のガス置換システム。
9. 　前記チャンバ内に前記容器が搬入される箇所で前記容器と前記容器との間に前記液体を導入する給液系統を備える、
   ことを特徴とする請求項３から請求項８のいずれか一項に記載のガス置換システム。
10. 　容器内への内容液の充填および前記容器の密封にあたり、前記容器内をガス置換するガス置換方法であって、
    　前記充填および前記密封のために前記容器が搬送される搬送路をチャンバで覆い、供給源に基づく置換ガスを含む雰囲気ガスが前記チャンバに存在する状態とし、前記チャンバ内に搬入される前までに前記容器内に液体を導入する第１ステップと、
    　前記容器内の前記液体を前記チャンバ内で前記容器の外へと排出させることで、前記液体から前記チャンバ内の前記雰囲気ガスへと前記容器内を置換する第２ステップと、を行う、
    ことを特徴とするガス置換方法。
11. 　前記液体の排出に伴って前記液体から前記チャンバ内の前記雰囲気ガスへと置換された前記容器内に、供給源に基づく前記置換ガスを導入することで前記容器内のガスを前記置換ガスに置換する第３ステップを行う、
    ことを特徴とする請求項１０に記載のガス置換方法。
12. 　前記第１ステップでは、
    　前記容器を前記液体で洗浄し、かつ前記容器内に前記液体を導入する、
    ことを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載のガス置換方法。
13. 　前記第１ステップでは、
    　前記チャンバ内への前記容器の搬入時に、
    　搬送方向に隣接する前記容器と前記容器との間に前記液体を導入する、
    ことを特徴とする請求項１０から請求項１２のいずれか一項に記載のガス置換方法。

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