JP2005313976A - 容器ヘッドスペースのガス置換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】置換用の不活性ガスの消費量を低減するとともに、置換効率を向上させる。
【解決手段】ロータリー式フィラー２から容器４を受け取ってキャッパ８に引き渡す搬送ホイール６の上方に、搬送される容器４の開口部４ａの上方および両側を覆うとともに、下側が開放された上部カバー２０が固定されている。また、搬送ホイール６には、容器４の開口部４ａの形状にほぼ合致する凹部１８が形成されるとともに、前記上部カバー２０の下面を閉塞する下部プレート１６が設けられている。上部カバー２０と下部プレート１６とによって形成されたガス置換空間２４内に不活性ガスを充満させた状態にし、下部プレート１６の凹部１８に容器４を嵌合させて一体的に移動させることにより、ヘッドスペースの空気を不活性ガスに置換する。空間２４内の外部との連通部が少なく、気流の乱れも少ないので、外気が侵入しにくく、置換効率も向上する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ビールや飲料等の内容物を充填した容器のヘッドスペースに残存する空気を不活性ガスに置換する容器ヘッドスペースのガス置換装置に関するものである。

容器内に飲料等を充填した後、ヘッドスペース内に空気が残存した状態のままキャップを装着すると、内容物が酸化する等により品質上問題を生じるおそれがある。そこで、容器内に内容物を充填した後キャッピングを行う前に、ヘッドスペース内の空気を不活性ガス等により置換することが従来から行われている（例えば、特許文献１あるいは特許文献２参照）。

前記特許文献１に記載された容器ヘッドスペースの残存空気除去方法は、加熱ガスを容器のヘッドスペース内に向かって吹き付けるノズルと、同ノズルから吹き出される加熱ガスを拡散させることなく上記容器の口部付近に滞留させるように設置したカバーとを有し、上記容器を該カバー内を移動させてヘッドスペース内の気泡を加熱ガスと置換するようにしている。

また、特許文献２に記載された缶詰等の容器に窒素ガスを封入する方法では、断熱トンネルが、缶体（容器）の通過する溝状の間隔部を有する底部と、側壁に延伸されたスカート部を有しており、導管より液体窒素が供給され、噴霧ノズルを介して断熱トンネル内に噴霧するようになっている。製品が充填された開封状態の缶体が断熱トンネル内に移送され、缶内空間部が断熱トンネル内の低温窒素ガス雰囲気にさらされつつ、ベルトコンベヤによってこのトンネル内を移動する。その過程で缶体空間部の残存空気が窒素ガスと置換される。
特公平１−４６３７１号公報（第２−３頁、図４） 特開平４−１７３５２１号公報（第２−３頁、図４）

前記特許文献１に記載された発明の構成では、カバーの、容器入口側と出口側が開放され、また、下方側も開放されているので、カバー内に外気が入りやすく置換率を向上させることが困難である。さらに、開放面積が大きいため、置換用ガスの消費量が多くなるという問題があった。

また、特許文献２に記載された発明の構成では、缶体の通過する溝状間隔部が開放しており、しかも、断熱トンネルの入口端と出口端は、缶体全体が通過できる大きさの開口部があるので、前記特許文献１の構成と同様に、外気が入りやすいため置換率が悪く、また、開放面積が大きいためガスの消費量が多くなってしまうという問題があった。

本発明は、内容物が充填され上部が開放した容器を搬送する間に、ヘッドスペース内の空気を不活性ガスに置換する容器ヘッドスペースのガス置換装置において、容器の搬送経路に沿って配置された固定カバーと、前記容器の開口部の形状にほぼ合致する凹部を有し、前記固定カバーの少なくとも下面側を閉塞する可動プレートとを設け、これら固定カバーと可動プレートとにより容器開口部の上方、搬送方向両側および下方を覆う空間を形成し、この空間内に不活性ガスを充満させた状態で、前記可動プレートの凹部に容器を嵌合させて一体的に移動させることにより、不活性ガスへの置換を行うことを特徴とするものである。

この発明によれば、不活性ガスの消費量を抑制することができ、しかも、ガス置換率を向上させることができる。

容器の搬送経路に沿って配置された固定カバーと可動プレートによってガス置換を行う空間を形成して、この空間内に不活性ガスを充満させ、前記可動プレートに形成した凹部に容器を嵌合させて、一体的に移動させるという簡単な構成で、ガス置換率を向上させるとともに、不活性ガスの消費量を低減するという目的を達成する。

以下、図面に示す実施例により本発明を説明する。図１は本発明の一実施例に係る容器ヘッドスペースのガス置換装置を備えたロータリー式充填システムの全体の構成を簡略化して示す平面図、図２は本発明の一実施例に係る容器ヘッドスペースのガス置換装置の縦断面図、図３はその要部の横断面図、図４は図２のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。

図１において、２はロータリー式フィラーであり、このフィラー２内に供給された容器４（図２参照）が回転搬送される間に、ビールや飲料等の内容物が充填される。内容物が充填された容器４は、受け渡しホイール（容器搬送ホイール）６によってフィラー２から取り出され、次のロータリー式キャッパ８に引き渡される。この受け渡しホイール６に、以下に説明する容器ヘッドスペースのガス置換装置（全体として符号１で示す）が設けられている。キャッパー８内に供給され、キャッピングが行われて密封された容器４は、排出スターホイール１０を介して図示しない搬送コンベヤ上に排出され、次の工程に送られる。

前記受け渡しホイール６は、回転体１２の外周部に円周方向等間隔で設けられた複数のネックグリッパ１４を有している。各ネックグリッパ１４が容器４の首部４ｂ（上端開口部４ａのやや下方の部分）を保持し、吊り下げた状態で回転搬送する。回転体１２の、前記ネックグリッパ１４よりも上方に、下部プレート（可動プレート）１６が取り付けられている。下部プレート１６は、外周部の前記各ネックグリッパ１４と上下に対応する位置にそれぞれ、凹部１８が形成されている（図３参照）。これらの凹部１８は、前記容器４の首部４ｂの前記ネックグリッパ１４によって把持される位置よりもやや上部が嵌合するように、入口側１８ａが首部４ｂの外径とほぼ一致するか、またはわずかに大きい幅を有し、内部側１８ｂが首部４ｂの外径にほぼ一致するか、またはわずかに大きい径の円弧状をしている。前記ネックグリッパ１４によって保持された容器４は、その首部４ｂの上部が下部プレート１６の凹部１８に嵌合した状態で、上端開口部４ａの近くの部分だけがわずかに下部プレート１６上に突出している。

受け渡しホイール６のネックグリッパ１４に保持されて回転搬送される容器４の、上端開口部４ａが移動していく容器搬送経路の上方に、円弧状の上部カバー（固定カバー）２０が固定されている。この上部カバー２０は、図１に示すように、ロータリー式フィラー２からこの受け渡しホイール６へ受け渡しが行われる位置Ａと、受け渡しホイール６からロータリー式キャッパ８へ受け渡しが行われる位置Ｂまでの区間のほぼ２分の１の長さに亘って、キャッパ８寄りの位置に設けられている。なお、この上部カバー２０の長さは、図示のものに限らず、充分にガス置換が行われればこの実施例よりも短くすることもできる。但し、ガス置換後に容器４のヘッドスペースが開放すると再び空気が侵入するおそれがあるので、短い場合もキャッパ８側に設けることが好ましい。また上部カバー２０を長くすることも可能であり、例えば、前記フィラー２からこの受け渡しホイール６へ受け渡しが行われる位置Ａから、キャッパ８へ受け渡しが行われる位置Ｂまでの区間全体に亘って設けることもできる。

上部カバー２０は、図２に示すように、天板２０ａと、この天板２０ａから下方へ伸びる内側側壁２０ｂと外側側壁２０ｃとを有している。内側側壁２０ｂは、その下端面が下部プレート１６の上面にわずかな隙間を有して対向している。また、外側側壁２０ｃは、前記下部プレート１６とほぼ同じ高さまで伸びており、その下端に内周側を向いた水平部２０ｄが形成されている。その水平部２０ｄの内周側の面が下部プレート１６の外周面に僅かな隙間を有して対向している。また、この上部カバー２０の出口側（下流端）２０ｅは、すでに置換が行われた容器４のヘッドスペース内のガスを乱さないようにするため、徐々に広がるような形状にしている（図１参照）。なお、図示はしていないが、上部カバー２０の容器出口側２０ｅはキャッパー８への容器受け渡し位置Ｂになっており、キャッパー８に設けられているキャッピングヘッドと干渉しないように、天板２０ａが下方へ向けて次第に傾斜している。

前記上部カバー２０の入口側と出口側にはそれぞれ前壁２２および後壁が取り付けられている（図２には前壁２２だけを示しており、後壁は図示しない）。これら前壁２２および後壁には、ネックグリッパ１４に保持されて回転搬送される容器４の、下部プレート１６よりも上方に突出している部分が干渉しないように小さな切り欠き２２ａが形成されている。

前記固定上部カバー２０と可動下部プレート１６によって囲まれた空間（ガス置換空間２４）内に、Ｎ２あるいはＣＯ２等の不活性ガスが供給されるようになっている。図１に示すように、不活性ガスの供給源２６から分岐チャンバー２８に送られたガスは、上部カバー２０の内側側壁２０ｂに接続された複数本の導管３０およびノズル３１を介して前記ガス置換空間２４の複数箇所に供給される。このガス置換空間２４内への不活性ガスの供給は、高圧で吹き付けるようにして送り込むと気流の乱れが発生して外気が侵入しやすくなるので、ゆっくりとした流速で内部の気体の雰囲気を乱さないように送り込むようにしている。なお、前記ガス置換空間２４への不活性ガスの供給は、前述のように分岐チャンバー２８で分岐した複数の導管３０から行うものに限らず、１個所だけから供給しても良く、またはその他の数の供給個所を設けても良い。

さらに、前記ガス置換空間２４内の、容器４の開口部４ａが通過する位置の上方に、容器４のヘッドスペース内のガス置換を促進するための板状部材３２が複数個所（この実施例では２個所）に取り付けられている。この板状部材３２は、上部カバー２０の天板２０ａおよび外側側壁２０ｃに固定されており、図２および図４に示すように、容器４の搬送方向と直交する方向に向け、かつ、垂直に配置されている。なお、この板状部材３２は、必ずしも容器４の搬送方向と直交する方向に限らず、斜め方向等を向いていても良い。また、垂直に取り付けたものに限らず、傾斜をしていても良い。さらに、板状部材３２の数は、２個所に限らず、１個所あるいは３個所以上であっても良い。また、図４では、板状部材３２が、薄板状であるが、厚い板状であっても良い。

以上の構成に係る容器ヘッドスペースのガス置換装置１の作動について説明する。図示しない搬送コンベヤによって搬送され、供給スターホイール等を介してロータリー式フィラー２に搬入された容器４は、このフィラー２内を回転搬送される間にビール、飲料等の内容物が充填される。内容物が充填された容器４は、上端の開口部４ａが開放しており、充填された内容物の上方の空間（ヘッドスペース）には空気が充満している。

前記容器４は、ロータリー式フィラー２からガス置換装置１を備えた受け渡しホイール６への受け渡し位置Ａに到達すると、容器４の首部４ｂがネックグリッパ１４によって掴まれて受け渡しホイール６に引き渡されるとともに、その掴まれている位置の上部が前記下部プレート１６の凹部１８内に嵌入する。この状態で受け渡しホイール６の回転に伴って容器４が回転搬送される。搬送されている容器４が上部カバー２０の設けられている位置に到達すると、前記下部プレート１６の上方に突出している容器４の上端開口部４ａが、前記上部カバー２０と下部プレート１６によって構成されるガス置換空間２４に導入される。上部カバー２０と下部プレート１６からなるガス置換空間２４の入口側に設けられている前壁２２には、下部プレート１６の上方に突出している容器４の上端開口部４ａが通過できるだけの小さな切り欠き２２ａが形成されており、この切り欠き２２ａを通過して容器４の上端開口部４ａがガス置換空間２４内に導入される。

このガス置換空間２４内には、不活性ガス供給源２６から分岐チャンバー２８および複数の導管３０とノズル３１を介して不活性ガスが供給されており、空間２４内は不活性ガスが充満している。なお、この実施例では、不活性ガスの供給量を多くして内部を陽圧に保っているので、外気の侵入を防止することができるとともに、容器４のヘッドスペース内からガス置換空間２４内に排出された空気を外部に放出している。

上部カバー２０と下部プレート１６に囲まれたガス置換空間２４内を、下部プレート１６の回転とともに、この下部プレート１６上に上端の開口部４ａだけを突出させた容器４が移動していくと、容器４のヘッドスペース内から空気が排出され、その代わりに不活性ガスが侵入して置き換わる。特に、容器４の開口部４ａが移動する経路の上方に、この移動経路と直交する方向を向けて複数の板状部材３２が取り付けられており、容器４がこれら板状部材３２の下方を通過する際に、ヘッドスペース内の空気が攪乱されてガス置換が促進される。また、この実施例では、容器４の上端部がガス置換空間２４内に突出している高さはわずかであり、下部プレート１６と容器４の上端面とはほぼ一致する高さなので、下部プレート１６と容器４が回転移動してもこのガス置換空間２４内の気流の乱れがほとんどなく、外気の侵入を防止することができる。

ガス置換空間２４は、上部カバー２０と下部プレート１６と前後の壁面２２（後壁は図示せず）によって囲まれ、外部との隙間面積はきわめて僅かであり、ほぼ密閉された空間になっている。つまり、上部カバー２０の内側側壁２０ｂの下端面と下部プレート１６の上面との間、および外側側壁２０ｃの下端部内面と下部プレート１６の外周面との間は、ほぼ接触状態に近いきわめてわずかの隙間とすることができ、また、前記ガス置換空間２４の入口側の前壁２２と出口側の後壁には、容器４の上端部が通過可能なきわめて小さい切り欠き２２ａが形成されている。さらに、下部プレート１６に形成されている凹部１８は、各容器４の首部４ｂがほとんど隙間なく嵌り込むように、首部４ｂの外径とほぼ一致する円弧状になっており、容器４がこの凹部１８に嵌入した状態では、容器首部４ｂの外面側と上部カバー２０の外側側壁２０ｃとによって形成される小さな連通部が残るだけである。また、たとえ容器４が供給されない場合であっても、この凹部１８の面積の分だけの連通部を有するにすぎない。従って、ガス置換空間２４内はほぼ密封された状態で、内部に導入された不活性ガスが空間２４の外部に漏れる量がきわめて少なく、不活性ガスの消費量を大幅に減らすことができる。

前記実施例では、容器４をネックグリッパ１４によって掴んでネック搬送する間に、容器４のヘッドスペース内のガス置換を行ったが、容器４の搬送形態はネック搬送に限るものではなく、容器４の底面を支持して搬送するボトム搬送の場合にも適用することができる。図５は第２の実施例に係る容器ヘッドスペースのガス置換装置１の図２に対応する図であり、容器４はガイドプレート３３上に載せられ、スターホイール３４の外周部に形成された胴部保持手段３６、３８に保持されて回転搬送される。

内容物が充填された後、回転搬送される容器４のヘッドスペースの空気を不活性ガスに置換するガス置換装置１は、前記実施例１と同一の構成でもよく、また、この図５に示すように、上部カバー２０の中間の高さに、上下に貫通する連通孔４０ａが多数形成された隔壁４０を設け、隔壁４０の上方の空間２４Ａに不活性ガスを導入し、下部の空間２４Ｂをガス置換空間としてもよい。この構成の場合には、不活性ガスを一旦上部の空間２４Ａに導入して充満させた後、前記隔壁４０の連通孔４０ａから、容器４の開口部４ａが移動していく下部のガス置換空間２４Ｂに導入する。なお、不活性ガスを上部の空間２４Ａから下部のガス置換空間２４Ｂに導入する貫通孔４０ａを長いスリットに変更することもできる。この実施例でも、前記実施例と同様の作用効果を奏することができる。

前記第１実施例では、容器４のヘッドスペースのガス置換を促進するために、上部カバー２０の天板２０ａから下方を向けて板状部材３２を取り付けていたが、その他のガス置換促進手段を設けることもできる。図６はその他のガス置換促進手段の一例を示す図であり、この例では、固定の上部カバー２０に、ガス置換空間２４内に不活性ガスを充満させる目的で内側側壁２０ｂに設けられているノズル３１とは別に、移動していく容器４の開口部４ａ方向を向けて不活性ガスを吹き出す不活性ノズル４２を設けている。このノズル４２も、容器搬送経路の複数個所に設けても良い。この第３実施例は、上部カバー２０にノズル４２を設けた点だけが第１実施例と異なっており、その他の構成は同一なので、同一の部分には同一の符号を付してその説明を省略する。

なお、前記各実施例では、ロータリー式のフィラー２やキャッパー８を備えたロータリー式充填システムに、容器ヘッドスペースのガス置換装置１を設けた場合について説明したが、ロータリータイプに限定されるものではなく、ライン式の充填システムにも適用可能である。

本発明の一実施例に係る容器ヘッドスペースのガス置換装置を備えたロータリー式充填システムの全体の構成を示す平面図である。（実施例１） 容器ヘッドスペースのガス置換装置の縦断面図である。 容器ヘッドスペースのガス置換装置の要部の平面図である。 図２のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。 第２の実施例に係る容器ヘッドスペースのガス置換装置の縦断面図である。（実施例２） ガス置換空間内に設けられたガス置換を促進する手段の他の例を示す縦断面図である。（実施例３）

符号の説明

１ 容器ヘッドスペースのガス置換装置
２ ロータリー式フィラー
４ 容器
４ａ 容器の開口部
８ ロータリー式キャッパ
１６ 可動プレート（下部プレート）
１８ 凹部
２０ 固定カバー（上部カバー）
２４ 空間（ガス置換空間）

Claims (5)

1. 内容物が充填され上部が開放した容器を搬送する間に、ヘッドスペース内の空気を不活性ガスに置換する容器ヘッドスペースのガス置換装置において、
   容器の搬送経路に沿って配置された固定カバーと、前記容器の開口部の形状にほぼ合致する凹部を有し、前記固定カバーの少なくとも下面側を閉塞する可動プレートとを設け、これら固定カバーと可動プレートとにより容器開口部の上方、搬送方向両側および下方を覆う空間を形成し、この空間内に不活性ガスを充満させた状態で、前記可動プレートの凹部に容器を嵌合させて一体的に移動させることにより、不活性ガスへの置換を行うことを特徴とする容器ヘッドスペースのガス置換装置。
2. 前記空間内の固定カバー側に、容器の搬送経路の上方を横断して、不活性ガスの置換を促進する板状部材を設けたことを特徴とする請求項１に記載の容器ヘッドスペースのガス置換装置。
3. 前記空間内の固定カバー側に、下方を移動する容器の開口部に向けて不活性ガスを供給するガス置換促進用のノズルを設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の容器ヘッドスペースのガス置換装置。
4. 前記空間内を外部よりも陽圧にしたことを特徴とする請求項１ないし請求項３に記載の容器ヘッドスペースのガス置換装置。
5. ロータリー式フィラーとロータリー式キャッパの間に配置した搬送ホイールによる容器搬送経路の上方に前記固定カバーを設けるとともに、前記可動プレートを搬送ホイールと一体的に回転させることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の容器ヘッドスペースのガス置換装置。

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