(57)【要約】  容器へダメージを与えることなく、低コストで充填時に発生する泡の影響を排除し、さらにガス置換率及び生産性を向上させることのできる充填密封方法及び装置を提供すること。  ボトル型容器１０５を連続的に搬送しながら、充填工程、消泡工程、口部洗浄工程、ガス置換工程及び蓋体装着工程が順次行われる充填密封方法であって、前記消泡工程が、消泡ガスとして常温の不活性ガスをボトル型容器１０５のヘッドスペース内に噴射する。
2013084530.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボトル型容器を連続的に搬送しながら、充填工程、消泡工程、口部洗浄工程、ガス置換工程及び蓋体装着工程が順次行われる充填密封方法であって、
前記消泡工程が、消泡ガスとして常温の不活性ガスを、前記ボトル型容器のヘッドスペース内に噴射するものであることを特徴とする充填密封方法。
【請求項２】
前記消泡工程において、前記消泡ガスが鉛直下方に噴射されることを特徴とする請求項１に記載の充填密封方法。
【請求項３】
前記消泡工程において、前記消泡ガスが鉛直方向を中心軸として拡散して噴射されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の充填密封方法。
【請求項４】
前記消泡工程において、使用される前記消泡ガスが、前記ガス置換工程で使用される置換ガスと同一の供給系統から供給されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の充填密封方法。
【請求項５】
前記口部洗浄工程が、前記ガス置換工程の開始後も引き続き行われることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の充填密封方法。
【請求項６】
前記口部洗浄工程が、少なくとも前記消泡工程の直後には前記ボトル型容器の容器口部の上方に洗浄水を噴射するものであることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の充填密封方法。
【請求項７】
前記ボトル型容器の容器口部の上方への洗浄水の噴射は、前記消泡工程における消泡ガスの噴射位置より上方であることを特徴とする請求項６に記載の充填密封方法。
【請求項８】
少なくとも消泡領域、口部洗浄領域及びガス置換領域が順次設けられ、ボトル型容器が各領域を連続的に搬送可能に構成された充填密封装置であって、
前記消泡領域には、消泡ガスとして常温の不活性ガスを、ボトル型容器のヘッドスペース内に噴射する消泡ガス噴射手段を有していることを特徴とする充填密封装置。
【請求項９】
前記消泡ガス噴射手段が、前記消泡ガスを鉛直下方に噴射することを特徴とする請求項８に記載の充填密封装置。
【請求項１０】
前記消泡ガス噴射手段が、鉛直方向を中心軸として前記消泡ガスを拡散して噴射することを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の充填密封装置。
【請求項１１】
前記消泡ガス噴射手段が、複数設けられていることを特徴とする請求項８乃至請求項１０のいずれかに記載の充填密封装置。
【請求項１２】
前記消泡ガスが、前記置換ガスと同一のガス供給手段により供給される気体であることを特徴とする請求項８乃至請求項１１のいずれかに記載の充填密封装置。
【請求項１３】
前記口部洗浄領域の下流側が、前記ガス置換領域と一部又は全部重複するように配置されていることを特徴とする請求項８乃至請求項１２のいずれかに記載の充填密封装置。
【請求項１４】
前記口部洗浄領域には、前記ボトル型容器の容器口部の両側に洗浄水を噴射する複数の口部洗浄ノズルが設けられ、
最上流の口部洗浄ノズル、あるいは、最上流から連続する２つ以上の口部洗浄ノズルが、前記容器口部の上方に向けて洗浄水を噴射するように配置され、
それ以外の複数の口部洗浄ノズルが、前記容器口部の側面に向けて洗浄水を噴射するように配置されていることを特徴とする請求項８乃至請求項１３のいずれかに記載の充填密封装置。
【請求項１５】
前記容器口部の上方への洗浄水の噴射は、前記消泡ガス噴射手段の消泡ガス噴射ノズル孔より上方であることを特徴とする請求項１４に記載の充填密封装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボトル型容器を連続的に搬送しながら、充填工程、消泡工程、口部洗浄工程、ガス置換工程及び蓋体装着工程が行われる充填密封及び装置に関し、特にボトル型容器のヘッドスペース内をガス置換した後に密封する際に高い置換効果を得ることができる充填密封方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、飲料詰め容器は、連続的に搬送されるボトル等の容器に飲料等の内容物を充填した後、容器口部の洗浄を経てキャップ等の蓋体により密封されることで製造される。
この際、内容物の液面と容器口部の上端との間に存在するヘッドスペース内に酸素を含む空気が残存していると、密封後も当該空気中の酸素によって内容物が酸化反応し、色や風味が変ってしまう等の品質の劣化をきたすため、従来からヘッドスペース内の空気を不活性ガス（窒素、ヘリウム、アルゴン、炭酸ガス等の内容物に対して安定であるガス、あるいはこれらの混合ガス）に置換して密封することが行われている。
例えば、ＰＥＴボトル等のボトル型容器の充填密封において、キャップ等の蓋体装着の前にヘッドスペース内及び蓋体の内面へ窒素ガス噴射を行ってヘッドスペース内の空気を窒素ガスで置換した後、容器口部と蓋体を嵌合して密封する方法が公知である。
また、上述のガス置換の他の例として、蓋体装着の際の容器口部と蓋体の嵌合までの間の空気の巻き込みによる再流入を防止し高い置換率を得るようにしたものや、少ない置換ガス量で高い置換率を得るようにしたものが知られている（特許文献１、２等参照）。【０００３】
しかしながら、上記特許文献１、２に記載されたガス置換方法では、高速充填密封を行う場合、充填時に発生した空気を含む泡がヘッドスペース内に残存することがあるため、充填速度を低下させる、又は充填後、密封までの時間を長く取るなどして、ガス置換時の泡を減少させる必要があり、置換効率を向上させるためには生産速度を低下させる必要があった。【０００４】
ここで、上述の問題を解決してガス置換効率を向上させる方法として、特許文献３には、充填装置、無菌の非酸化ガスの噴霧によりヘッドスペース内に発生した泡を弾けさせる泡除去装置、ボトル口部の外周面に付着した飲料を除去する洗浄装置、及びキャッピング装置が高レベルクリーンチャンバー内に順次配設される飲料充填設備が記載されている。
また、特許文献４には、内容物充填後に、洗浄エアを吹き付けて容器ヘッドスペース内の泡を一部消泡し、破泡しにくい泡については容器外に排出させるエア吹き付け手段と、前記排出された泡を吸引して取り除く泡吸引手段とを有する泡除去装置、前記泡吸引手段の後工程にネック洗浄装置、ヘッドスペース内の空気を置換する置換装置、及びキャッパーを備える容器のヘッドスペース内の泡除去方法及びその装置が記載されている。
さらに、特許文献５には、ヘッドスペース内にホットエア又は水蒸気を吹き付けて内容物の泡を消し、次いで上記ヘッドスペース内に上記不活性ガスを吹き込み、しかる後に上記口部をキャップで閉じる内容物の充填方法及び装置が記載されている。
その他、アルコール等の消泡剤を投入する方法及び超音波等の外部エネルギーを照射して消泡する方法、が公知であり、上記したこれらの方法及び装置（設備）によれば、充填時に発生し、ヘッドスペース内に残存する泡の量を低減させて、ガス置換効率を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−４２９９４号公報
【特許文献２】特開２０１０−１７３６６５号公報
【特許文献３】特開２００４−１８４０号公報
【特許文献４】特開２００５−１４５４６２号公報
【特許文献５】特開２０１０−７０２３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献３に記載された飲料充填設備では、泡除去装置にて非酸化ガスを用いることによりヘッドスペース内を非酸化雰囲気とした上でキャッピングを行うが、後工程で行われる口部洗浄の際に、ヘッドスペース内の非酸化ガスが外部に流出してガス置換効率が低下するおそれがあった。
また、特許文献４に記載された容器のヘッドスペース内の泡除去方法及びその装置では、容器外に泡を排出させることでヘッドスペース内の泡の除去を行うが、容器外に排出させた泡の容器への付着を最小限に留めるための泡吸引手段が別途必要となり、装置の複雑化、及び特に清掃作業における負担が大きくなり、生産性の低下を招いていた。
さらに、容器外に泡を排出させることでヘッドスペース内の泡の除去を行うため、充填ラインの汚染を防止するために容器及び搬送設備の洗浄頻度が増してしまい、コスト高となっていた。
また、特許文献５に記載された内容物の充填方法及び装置では、消泡媒体が高温であるため、熱による内容物の変質や劣化又は容器変形の虞があることに加え、消泡媒体の加熱機構などを別途に設置する必要があるため装置組みが複雑になる、又は加熱機構においてエネルギーが必要となるため、コスト観点から好ましくない。【０００７】
また、上記に例示したアルコール等の消泡剤を投入する技術は、内容物の成分が変化する虞があり、また、成分の変化が許されない内容物に対しては採用することができない。
また、超音波等の外部エネルギーを照射する技術は、追加する設備が大規模となり、使用するエネルギーも大きく、コスト負担が大きいという問題があった。【０００８】
本発明は、前述の問題を解決するものであって、ボトル等の容器へダメージを与えることなく、低コストで充填時に発生する泡の影響を排除し、さらにガス置換率及び生産性を向上させることのできる充填密封方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本請求項１に係る発明は、ボトル型容器を連続的に搬送しながら、充填工程、消泡工程、口部洗浄工程、ガス置換工程及び蓋体装着工程が順次行われる充填密封方法であって、前記消泡工程が、消泡ガスとして常温の不活性ガスを、前記ボトル型容器のヘッドスペース内に噴射することにより、前記課題を解決するものである。【００１０】
本請求項２に係る発明は、請求項１に記載された充填密封方法の構成に加えて、前記消泡工程において、前記消泡ガスが鉛直下方に噴射されることにより、前記課題を解決するものである。
本請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載された充填密封方法の構成に加えて、前記消泡工程において、前記消泡ガスが鉛直方向を中心軸として拡散して噴射されることにより、前記課題を解決するものである。
本請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載された充填密封方法の構成に加えて、前記消泡工程において、使用される前記消泡ガスが、前記ガス置換工程で使用される置換ガスと同一の供給系統から供給されることにより、前記課題を解決するものである。
本請求項５に係る発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載された充填密封方法の構成に加えて、前記口部洗浄工程が、前記ガス置換工程の開始後も引き続き行われることにより、前記課題を解決するものである。
本請求項６に係る発明は、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載された充填密封方法の構成に加えて、前記口部洗浄工程が、少なくとも前記消泡工程の直後には前記ボトル型容器の容器口部の上方に洗浄水を噴射するものであることにより、前記課題を解決するものである。
本請求項７に係る発明は、請求項６に記載された充填密封方法の構成に加えて、前記ボトル型容器の口部の上方への洗浄水の噴射は、前記消泡工程における消泡ガスの噴射位置より上方であることにより、前記課題を解決するものである。【００１１】
本請求項８に係る発明は、少なくとも消泡領域、口部洗浄領域及びガス置換領域が順次設けられ、ボトル型容器が各領域を連続的に搬送可能に構成された充填密封装置であって、前記消泡領域には、消泡ガスとして常温の不活性ガスを、ボトル型容器のヘッドスペース内に噴射する消泡ガス噴射手段が設けられていることにより、前記課題を解決するものである。【００１２】
本請求項９に係る発明は、請求項８に記載された充填密封装置の構成に加えて、前記消泡ガス噴射手段が、前記消泡ガスを鉛直下方に噴射することにより、前記課題を解決するものである。
本請求項１０に係る発明は、請求項８又は請求項９に記載された充填密封装置の構成に加えて、前記消泡ガス噴射手段が、鉛直方向を中心軸として前記消泡ガスを拡散して噴射することにより、前記課題を解決するものである。
本請求項１１に係る発明は、請求項８乃至請求項１０のいずれかに記載された充填密封装置の構成に加えて、前記消泡ガス噴射手段が複数設けられていることにより、前記課題を解決するものである。
本請求項１２に係る発明は、請求項８乃至請求項１１のいずれかに記載された充填密封装置の構成に加えて、前記消泡ガスが、前記置換ガスと同一のガス供給手段により供給される気体であることにより、前記課題を解決するものである。
本請求項１３に係る発明は、請求項８乃至請求項１２のいずれかに記載された充填密封装置の構成に加えて、前記口部洗浄領域の下流側が、前記ガス置換領域と一部又は全部重複するように配置されていることにより、前記課題を解決するものである。
本請求項１４に係る発明は、請求項８乃至請求項１３のいずれかに記載された充填密封装置の構成に加えて、前記口部洗浄領域には、前記ボトル型容器の容器口部の両側に洗浄水を噴射する複数の口部洗浄ノズルが設けられ、最上流の口部洗浄ノズル、あるいは、最上流から連続する２つ以上の口部洗浄ノズルが、前記容器口部の上方に向けて洗浄水を噴射するように配置され、それ以外の複数の口部洗浄ノズルが、前記容器口部の側面に向けて洗浄水を噴射するように配置されていることにより、前記課題を解決するものである。
本請求項１５に係る発明は、請求項１４に記載された充填密封装置の構成に加えて、前記容器口部の上方への洗浄水の噴射は、前記消泡ガス噴射手段の消泡ガス噴射ノズル孔より上方であることにより、前記課題を解決するものである。
【発明の効果】
【００１３】
本請求項１に係る発明の充填密封方法及び請求項８に係る発明の充填密封装置によれば、消泡ガスとして用いられる常温の不活性ガスの噴射圧によりボトル型容器のヘッドスペース内の泡が破壊されるため、内容物の劣化や成分変化又は容器変形を生じさせずに省エネルギーで効率的にヘッドスペース内の消泡を行うことができる。
さらに、消泡後に口部洗浄を行うことで、消泡時にヘッドスペース外に吹きこぼれた泡を確実に洗浄できるため、前記消泡ガスの噴射を高圧で短時間に行うことができ、生産速度を低下させることなく、ガス置換時に泡の影響を排除してガス置換率を向上させることが可能となる。
さらに、上述の効果に加えて、不活性ガスからなる消泡ガスがヘッドスペース内に残留し、ガス置換の一部が行われた状態となるため、その後のガス置換工程において短時間かつ少ない置換ガスの使用量でガス置換を行うことが可能となり、泡の影響を排除してガス置換率及び生産性を向上させることができる。【００１４】
請求項２及び請求項９に記載の構成によれば、連続して搬送されるボトル型容器のヘッドスペース内に残存する泡表面に対して鉛直方向から前記消泡ガスを噴射することで、効率的にヘッドスペース内の消泡が可能となる。
請求項３及び請求項１０に記載の構成によれば、連続して搬送されるボトル型容器のヘッドスペース内に残存する泡表面に前記消泡ガスを噴射する時間を長くとることができ、さらに効率的にヘッドスペース内の消泡が可能となる。
請求項１１に記載の構成によれば、複数の消泡ガス噴射手段を設けることで、その噴射量、噴射角度あるいは拡散角度をそれぞれ個別に最適に設定して、搬送されるボトル型容器に対して最適な噴射形態とすることが可能となり、さらに効率的にヘッドスペース内の消泡が可能となる。【００１５】
請求項４及び請求項１２に記載の構成によれば、消泡ガスを供給する設備を新設する必要がなく、設備の簡素化を図ることができる。
請求項５及び請求項１３に記載の構成によれば、ヘッドスペース外に排出された泡の洗浄のために口部洗浄の時間を長く取る必要が生じても、ガス置換と一部又は全部重複させることで、生産速度を低下させずに、十分なガス置換率を担保しつつ、確実に口部洗浄を行うことができる。
請求項６及び請求項１４に記載の構成によれば、容器口部内のヘッドスペースから飛散した泡が、容器口部の上方に向けて噴射された洗浄水によって捕捉されて搬送経路外に排出されるため、飛散した泡に起因する搬送経路上の装置等の汚損を防止することができる。
また、口部洗浄工程の一部を利用することで、新規に装置を追加する必要がなく、また調整方法も簡易となり好適である。
このことにより、泡の飛散による悪影響を与えることなくヘッドスペース内の消泡に最適な態様で消泡ガスを噴射することができ、さらに効率的にヘッドスペース内の消泡が可能となる。
請求項７及び請求項１５に記載の構成によれば、容器口部の上方に向けて噴射された洗浄水が消泡領域に達する場合でも、洗浄水が消泡ガスに巻き込まれてヘッドスペース内に侵入することが防止される。
また、飛散した泡が消泡領域内の装置を汚染した場合であっても、前記洗浄水によって消泡領域内の装置を洗浄することができる。
このことにより、消泡工程と口部洗浄工程を接近させ、あるいはオーバーラップさせることが可能となり、装置全体がよりコンパクトとなるとともに、消泡工程で上方に向けて泡が飛散しても、すぐに確実に洗浄水に捕捉されて排出されるため、飛散した泡に起因する搬送経路上の装置等の汚損をさらに確実に防止する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の充填密封装置の第１実施形態の概略平面図。
【図２】本発明の充填密封方法の説明図。
【図３】消泡工程の他の実施態様の説明図。
【図４】本発明の充填密封装置の第２実施形態の概略平面図。
【図５】本発明の充填密封装置の第３実施形態の概略平面図。
【図６】第３実施形態の口部洗浄工程の説明図。
【図７】本発明の充填密封装置の第４実施形態の概略平面図。
【図８】第４実施形態の消泡工程及び口部洗浄工程の説明図。
【符号の説明】
【００１７】
１００、２００、３００、４００  ・・・充填密封装置
１０１                          ・・・第１搬送ターレット
１０２                          ・・・第２搬送ターレット
１０３                          ・・・把持アーム
１０４                          ・・・蓋体供給手段
１０５                          ・・・ボトル型容器
１０６                          ・・・容器口部
１０７                          ・・・蓋体
１０８                          ・・・内容物
１０９                          ・・・泡
１２０                、４２０  ・・・消泡領域
１２１                、４２１  ・・・消泡ガス噴射手段
１２２                、４２２  ・・・消泡ガス噴射ノズル孔
１３０、２３０、３３０          ・・・口部洗浄領域
１３１、２３１、３３１          ・・・口部洗浄ノズル
１４０                          ・・・ガス置換領域
１４１                          ・・・置換ガス噴射手段
１４２                          ・・・置換ガス噴射ノズル孔
１４３                          ・・・ガス供給手段
１５０                          ・・・蓋体装着領域
【発明を実施するための形態】
【実施形態１】
【００１８】
以下に、本発明の実施形態である充填密封方法及び装置について、図面に基づいて説明する。
本発明の第１実施形態である充填密封装置１００は、図１の概略平面図に示すように、外周部に把持アーム１０３が等間隔に設けられ連続的に回転する第１搬送ターレット１０１と、同様の構造を持つ第２搬送ターレット１０２（図示は簡略化した）を備え、ボトル型容器１０５を公知の適宜手段で把持しながら連続的に搬送可能に構成されている。
ボトル型容器１０５は、第１搬送ターレット１０１の上流にて充填工程が行われる充填領域（図示せず）、その後に第１搬送ターレット１０１により把持されて、消泡工程が行われる消泡領域１２０、口部洗浄工程が行われる口部洗浄領域１３０及びガス置換工程が行われるガス置換領域１４０の順に搬送され、ガス置換領域１４０で第１搬送ターレット１０１から解放されて第２搬送ターレット１０２に把持され、蓋体装着工程が行われる蓋体装着領域１５０に搬送されて蓋体の巻き締めが行われる。
【００１９】
充填領域では、ボトル型容器１０５の容器口部の経路上方に充填ノズルが配置され、内容物供給手段から供給される飲料等がボトル型容器１０５内に充填される。
消泡領域１２０では、ボトル型容器１０５の容器口部の経路上方に消泡ガス噴射手段１２１が配置され、ガス供給手段１４３から供給される常温の不活性ガスが消泡ガスとしてボトル型容器１０５のヘッドスペース内に噴射される。
口部洗浄領域１３０では、ボトル型容器１０５の搬送経路の両側、かつ容器口部１０６に洗浄水を噴射可能な位置に、ボトル型容器１０５の容器口部１０６の側面に向けて洗浄水を噴射する口部洗浄ノズル１３１が配置されている。
【００２０】
ガス置換領域１４０では、ボトル型容器１０５の容器口部の経路上方に置換ガス噴射手段１４１が配置され、ガス供給手段１４３から供給される常温の不活性ガスが置換ガスとしてボトル型容器１０５のヘッドスペース内に噴射される。
また、このガス置換領域１４０では、蓋体供給手段１０４から蓋体１０７が供給されてボトル型容器１０５の容器口部の上方に合流する際、前記置換ガスが蓋体１０７の内面及びボトル型容器１０５のヘッドスペース内に向かって置換ガス噴射手段１４１から噴射される。
蓋体装着領域１５０では、図示しない公知の適宜の手段でボトル型容器１０５の容器口部が蓋体１０７によって密封される。
また、この際、使用される消泡ガス及び置換ガス（不活性ガス）は、窒素、ヘリウム、アルゴン、炭酸ガス等の内容物に対して安定であるガス、あるいはこれらの混合ガスである。
【００２１】
以上のように構成された本発明の充填密封方法及び充填密封装置１００の動作、各領域の具体的な構成について、図１乃至図３に基づいて説明する。
図２は各工程を説明するものであり、ボトル型容器１０５は図示左から右に向かって搬送され、前述の充填工程、消泡工程、口部洗浄工程、ガス置換工程及び蓋体装着工程が順に行われる（なお、図２では蓋体装着工程は省略した。）。
充填工程では、容器口部１０６の上方から充填ノズル１１１によって内容物１０８がボトル型容器１０５の内に充填される。この時、ヘッドスペース内（ボトル型容器１０５内に充填された内容物１０８の液面より上方の空間）内に泡１０９が発生する。
【００２２】
消泡工程では、容器口部１０６の上方に位置する消泡ガス噴射手段１２１の消泡ガス噴射ノズル孔１２２から、ヘッドスペース内に常温の不活性ガス（本実施形態では後述する置換ガスと同一のガス）が消泡ガスとして噴射される。
この噴射圧により泡１０９が破壊され、ヘッドスペース内の泡１０９が減少する。消泡ガスの流速は、泡１０９の表面で１５ｍ／秒以上が好適である。
なお、本実施形態では、消泡ガス噴射ノズル孔１２２から噴射される消泡ガスの噴射方向は、ボトル型容器１０５のヘッドスペース内に残存する泡表面に対して鉛直下方となるよう設定されているが、これに限定されることなく、ボトル型容器１０５の搬送速度に応じて最適な角度となるように設定可能である。
また、図３に示すように、搬送方向に平行に広がるような扇形、あるいは円錐形に拡散して噴射するようにしてもよく、これによってボトル型容器１０５のヘッドスペース内に残存する泡表面に消泡ガスを噴射する時間を長くとることができ、さらに効率的にヘッドスペース内の泡１０９を減少させることができる。
さらに、図２、図３では、消泡ガス噴射ノズル孔１２２を１つのみ図示しているが、消泡ガス噴射手段１２１に複数の消泡ガス噴射ノズル孔１２２を設け、あるいは、複数の消泡ガス噴射手段１２１を設けてもよく、複数設けた消泡ガス噴射ノズル孔１２２を、それぞれ異なる噴射量、噴射速度、噴射角度あるいは上記以外の拡散形状としても良い。
【００２３】
口部洗浄工程では、容器口部１０６の側方に位置する口部洗浄ノズル１３１から、容器口部１０６の外周部に向かって洗浄水が噴射される。
口部洗浄工程を消泡工程の後に行うことによって、ボトル型容器１０５のヘッドスペース外に吹きこぼれた泡を確実に洗浄できるため、前記消泡ガスを短時間で高圧噴射することが可能となる。
本実施形態では、洗浄水としては無菌水を用いており、口部洗浄ノズル１３１は、ボトル型容器１０５の搬送経路の両側、かつ容器口部１０６に洗浄水を噴射可能な位置に複数設けられ、また、異なる角度で洗浄水を噴射するように設定されている。
【００２４】
ガス置換工程では、置換ガス噴射手段１４１の下方に設けられた置換ガス噴射ノズル孔１４２から、容器口部１０６のヘッドスペース内に置換ガスが噴射されるとともに、置換ガス噴射手段１４１の上方に設けられた置換ガス噴射ノズル孔１４２から、供給される蓋体１０７の内面に向かって置換ガスが噴射される。
本実施形態では、置換ガス噴射手段１４１は、ボトル型容器１０５の搬送方向に沿って延びる形状に形成され、上下にそれぞれ、搬送方向に沿って複数の置換ガス噴射ノズル孔１４２を有するように構成されている。
置換ガスはガス供給手段１４３から供給されるが、本発明では前述したように消泡ガスを常温の不活性ガスとするため、ガス供給手段１４３は消泡工程における消泡ガスの供給も兼ねており、充填密封装置１００全体として設備が簡素化されている。
蓋体装着工程では、ボトル型容器１０５と蓋体１０７が密封されるが、公知の適宜手段で行えば良いため、具体的な説明は省略する。
【００２５】
以上のように、本実施形態に係る充填密封方法及び装置によれば、消泡ガスとして用いられる常温の不活性ガスの噴射圧によりボトル型容器１０５のヘッドスペース内の泡を破壊するため、飲料等の内容物１０８の劣化や成分変化又は容器変形を生じさせずに省エネルギーで効率的にヘッドスペース内の消泡を行うことができる。
また、消泡工程後に口部洗浄工程を行うことで、ヘッドスペース外に排出された泡１０９を確実に洗浄できるため、前記消泡ガスの噴射を高圧で短時間に行うことができ、生産速度を低下させることなく、ガス置換工程において泡１０９の影響を排除してガス置換率を向上させることが可能となる。
さらに、消泡工程で噴射する常温の不活性ガスが、ガス置換工程において使用される置換ガスと同一であって、ガスの供給源をガス供給手段１４３に統一することが可能であるため、消泡ガスを供給する設備を新設する必要がなく、設備の簡素化を図ることができる。
また、消泡工程にて噴射された常温の不活性ガスがヘッドスペース内に残留してガス置換の一部が行われた状態となるため、その後のガス置換工程において短時間かつ少ない置換ガス量でガス置換を行うことが可能となり、泡の影響を排除してガス置換率及び生産性を向上させることができる。
【実施形態２】
【００２６】
次に、本発明の充填密封方法及び装置の第２実施形態について、図面に基づいて説明する。
本発明の第２実施形態である充填密封装置２００は、図４の概略平面図に示すように、口部洗浄工程が行われる口部洗浄領域２３０が、ガス置換工程の行われるガス置換領域１４０まで延びて設けられており、置換ガス噴射手段１４１の側部にも口部洗浄ノズル２３１が配置されている。
その他の構成及び各領域で行われる各工程は、前述した充填密封装置１００の実施形態と同様である。
【００２７】
本実施形態の充填密封装置２００によれば、ヘッドスペース外に排出された泡１０９の洗浄のために口部洗浄工程の時間を長く取る必要が生じても、ガス置換工程と一部又は全部で重複させることで、生産速度を低下させずに、十分なガス置換率を担保しつつ、確実に口部洗浄を行うことができる。
また、本実施形態のように、口部洗浄工程が行われる口部洗浄領域２３０が、ガス置換工程の行われるガス置換領域１４０まで延びて設けられる構成は、消泡ガスとしていかなる気体を使用する方法、装置においても応用可能である。
【実施形態３】
【００２８】
次に、本発明の充填密封方法及び装置における口部洗浄工程の第３実施形態について、図面に基づいて説明する。
本発明の第３実施形態である充填密封装置３００は、図５の概略平面図に示すように、口部洗浄領域３３０の口部洗浄ノズル３３１のうち最上流から２つの口部洗浄ノズル３３１ａが、ボトル型容器１０５の容器口部１０６の上方に向けて洗浄水を噴射するように配置されている。
その他の構成及び各領域で行われる各工程は、前述した第２実施形態の充填密封装置２００と同様である。
【００２９】
本実施形態における口部洗浄工程では、図６に示すように、少なくとも消泡工程が行われる消泡領域１２０の直後である最上流から２つの口部洗浄ノズル３３１ａは、ボトル型容器１０５の容器口部１０６の上方に向けられ、口部洗浄ノズル３３１ａから上向きに噴射された洗浄水が容器口部１０６の上方に膜状に拡がる。
このことにより、消泡ガス噴射手段１２１からの消泡ガスの噴射によって容器口部１０６から上方に泡が飛散しても、搬送経路上に設けられた装置（配管）等に到達する前に、膜状に拡がった洗浄水に捕捉されて搬送経路外に排出することが可能となる。
また、口部洗浄工程の一部、すなわち口部洗浄領域３３０の口部洗浄ノズル３３１の一部を利用することで、新規に装置を追加する必要がなく、また調整方法も簡易となり好適である。
なお、容器口部１０６から上方に飛散する泡は、内容物１０８の液面の入れ目高さや、消泡ガスの高圧噴射した際に生じるものであり、また、搬送されるボトル型容器１０５の進行方向に向かって飛散する。
下流の口部洗浄ノズル３３１による洗浄水の噴射は、上記第１実施形態及び第２実施形態と同様に容器口部１０６の外周部に向かっており、噴射された洗浄水によって容器口部１０６と、それより下のボトル型容器１０５の外面が洗浄される。
【実施形態４】
【００３０】
次に、本発明の充填密封方法及び装置における口部洗浄工程の第４実施形態について、図面に基づいて説明する。
本発明の第４実施形態である充填密封装置４００は、図７の概略平面図に示すように、消泡工程の行われる消泡領域４２０が、口部洗浄工程が行われる口部洗浄領域３３０とオーバーラップしており、口部洗浄領域３３０の口部洗浄ノズル３３１のうち最上流から２つの口部洗浄ノズル３３１ａが、ボトル型容器１０５の容器口部１０６の上方に向けて洗浄水を噴射するように配置されている。
その他の構成及び各領域で行われる各工程は、前述した第３実施形態の充填密封装置３００と同様である。
【００３１】
本実施形態における口部洗浄工程では、図８に示すように、最上流から２つの口部洗浄ノズル３３１ａによる洗浄水の噴射は消泡工程とオーバーラップして、ボトル型容器１０５の容器口部１０６の上方で、かつ、消泡ガス噴射手段４２１の消泡ガス噴射ノズル孔４２２より上方に向けられ、口部洗浄ノズル３３１ａから上向きに噴射された洗浄水が容器口部１０６の上方に膜状に拡がる。
このことにより、消泡ガス噴射手段４２１からの消泡ガスの噴射によって容器口部１０６から上方に泡が飛散しても、搬送経路上に設けられた装置（配管）等に到達する前に、膜状に拡がった洗浄水に捕捉されて搬送経路外に排出することが可能となる。
また、飛散した泡が消泡領域４２０内の装置、例えば消泡ガス噴射手段４２１を汚染した場合であっても、前記洗浄水によって消泡領域４２０内の装置を洗浄することができる。
下流の口部洗浄ノズル３３１による洗浄水の噴射は、上記第１実施形態及び第２実施形態と同様に容器口部１０６の外周部に向かっており、噴射された洗浄水によって容器口部１０６と、それより下のボトル型容器１０５の外面が洗浄される。
【００３２】
なお、上記第３実施形態及び第４実施形態において、消泡ガスの噴出圧力、ボトル型容器１０５の進行速度、口部洗浄ノズル３３１の配置密度等の条件に応じて、最上流の１つのみ、あるいは３つ以上の口部洗浄ノズル３３１ａを容器口部１０６の上方に向けて洗浄液を噴射するものとしてもよい。
また、口部洗浄ノズル３３１ａによる洗浄水の噴射は、噴射された洗浄水が容器口部１０６の上方に膜状に拡がれば適宜の方向でよいが、消泡ガスとともに洗浄水がヘッドスペース内に侵入することを防止するため、消泡ガス噴射ノズル孔１２２、４２２よりも上方に膜状に拡がる方向に洗浄水を噴射するのが望ましく、消泡ガス噴射ノズル孔１２２、４２２よりも５ｍｍ以上上方に膜状に拡がる方向に洗浄水を噴射するのが好適である。
さらに、上記第３実施形態及び第４実施形態のように、最上流側の１つ以上の口部洗浄ノズル３３１ａから容器口部１０６の上方に向けて洗浄液を噴射する構成は、消泡ガスとしていかなる気体を使用する方法、装置においても応用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明の充填密封方法及び装置は、前述した各実施形態ではボトル型容器１０５を搬送ターレット１０１、１０２の外周に設けられた把持アーム１０３により把持して搬送しながら充填密封を行うものであるが、コンベア等の他の手段によって搬送されるものであっても良く、間欠的に搬送するものであっても良い。
また、上述した各領域を有する装置は、単数の装置内に各領域を有しても良いし、個々の装置を組み合わせて設備としても良い。
また、本発明の充填密封方法及び装置は、ＰＥＴボトル等のボトル型容器１０５に好適であるが、内容物１０８を上方から充填して密封する容器であれば、いかなる材質、形状の容器であっても適用可能である。
【図１】
2013084530.tif 000003
【図２】
2013084530.tif 000004
【図３】
2013084530.tif 000005
【図４】
2013084530.tif 000006
【図５】
2013084530.tif 000007
【図６】
2013084530.tif 000008
【図７】
2013084530.tif 000009
【図８】
2013084530.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成24年10月29日(2012.10.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボトル型容器を連続的に搬送しながら、充填工程、消泡工程、口部洗浄工程、ガス置換工程及び蓋体装着工程が順次行われる充填密封方法であって、
前記消泡工程が、消泡ガスとして常温の不活性ガスを、前記ボトル型容器のヘッドスペース内に噴射するものであり、
前記口部洗浄工程が、少なくとも前記消泡工程の直後には前記ボトル型容器の容器口部の上方に洗浄水を噴射するものであることを特徴とする充填密封方法。
【請求項２】
前記消泡工程において、前記消泡ガスが鉛直下方に噴射されることを特徴とする請求項１に記載の充填密封方法。
【請求項３】
前記消泡工程において、前記消泡ガスが鉛直方向を中心軸として拡散して噴射されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の充填密封方法。
【請求項４】
前記消泡工程において、使用される前記消泡ガスが、前記ガス置換工程で使用される置換ガスと同一の供給系統から供給されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の充填密封方法。
【請求項５】
前記口部洗浄工程が、前記ガス置換工程の開始後も引き続き行われることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の充填密封方法。
【請求項６】
前記ボトル型容器の容器口部の上方への洗浄水の噴射は、前記消泡工程における消泡ガスの噴射位置より上方であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の充填密封方法。
【請求項７】
少なくとも消泡領域、口部洗浄領域及びガス置換領域が順次設けられ、ボトル型容器が各領域を連続的に搬送可能に構成された充填密封装置であって、
前記消泡領域には、消泡ガスとして常温の不活性ガスを、ボトル型容器のヘッドスペース内に噴射する消泡ガス噴射手段を有し、
前記口部洗浄領域には、前記ボトル型容器の容器口部の両側に洗浄水を噴射する複数の口部洗浄ノズルが設けられ、
最上流の口部洗浄ノズル、あるいは、最上流から連続する２つ以上の口部洗浄ノズルが、前記容器口部の上方に向けて洗浄水を噴射するように配置され、
それ以外の複数の口部洗浄ノズルが、前記容器口部の側面に向けて洗浄水を噴射するように配置されていることを特徴とする充填密封装置。
【請求項８】
前記消泡ガス噴射手段が、前記消泡ガスを鉛直下方に噴射することを特徴とする請求項７に記載の充填密封装置。
【請求項９】
前記消泡ガス噴射手段が、鉛直方向を中心軸として前記消泡ガスを拡散して噴射することを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の充填密封装置。
【請求項１０】
前記消泡ガス噴射手段が、複数設けられていることを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれかに記載の充填密封装置。
【請求項１１】
前記消泡ガスが、前記置換ガスと同一のガス供給手段により供給される気体であることを特徴とする請求項７乃至請求項１０のいずれかに記載の充填密封装置。
【請求項１２】
前記口部洗浄領域の下流側が、前記ガス置換領域と一部又は全部重複するように配置されていることを特徴とする請求項７乃至請求項１１のいずれかに記載の充填密封装置。
【請求項１３】
前記容器口部の上方への洗浄水の噴射は、前記消泡ガス噴射手段の消泡ガス噴射ノズル孔より上方であることを特徴とする請求項７乃至請求項１２のいずれかに記載の充填密封装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボトル型容器を連続的に搬送しながら、充填工程、消泡工程、口部洗浄工程、ガス置換工程及び蓋体装着工程が行われる充填密封及び装置に関し、特にボトル型容器のヘッドスペース内をガス置換した後に密封する際に高い置換効果を得ることができる充填密封方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、飲料詰め容器は、連続的に搬送されるボトル等の容器に飲料等の内容物を充填した後、容器口部の洗浄を経てキャップ等の蓋体により密封されることで製造される。
この際、内容物の液面と容器口部の上端との間に存在するヘッドスペース内に酸素を含む空気が残存していると、密封後も当該空気中の酸素によって内容物が酸化反応し、色や風味が変ってしまう等の品質の劣化をきたすため、従来からヘッドスペース内の空気を不活性ガス（窒素、ヘリウム、アルゴン、炭酸ガス等の内容物に対して安定であるガス、あるいはこれらの混合ガス）に置換して密封することが行われている。
例えば、ＰＥＴボトル等のボトル型容器の充填密封において、キャップ等の蓋体装着の前にヘッドスペース内及び蓋体の内面へ窒素ガス噴射を行ってヘッドスペース内の空気を窒素ガスで置換した後、容器口部と蓋体を嵌合して密封する方法が公知である。
また、上述のガス置換の他の例として、蓋体装着の際の容器口部と蓋体の嵌合までの間の空気の巻き込みによる再流入を防止し高い置換率を得るようにしたものや、少ない置換ガス量で高い置換率を得るようにしたものが知られている（特許文献１、２等参照）。
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１、２に記載されたガス置換方法では、高速充填密封を行う場合、充填時に発生した空気を含む泡がヘッドスペース内に残存することがあるため、充填速度を低下させる、又は充填後、密封までの時間を長く取るなどして、ガス置換時の泡を減少させる必要があり、置換効率を向上させるためには生産速度を低下させる必要があった。
【０００４】
ここで、上述の問題を解決してガス置換効率を向上させる方法として、特許文献３には、充填装置、無菌の非酸化ガスの噴霧によりヘッドスペース内に発生した泡を弾けさせる泡除去装置、ボトル口部の外周面に付着した飲料を除去する洗浄装置、及びキャッピング装置が高レベルクリーンチャンバー内に順次配設される飲料充填設備が記載されている。  また、特許文献４には、内容物充填後に、洗浄エアを吹き付けて容器ヘッドスペース内の泡を一部消泡し、破泡しにくい泡については容器外に排出させるエア吹き付け手段と、前記排出された泡を吸引して取り除く泡吸引手段とを有する泡除去装置、前記泡吸引手段の後工程にネック洗浄装置、ヘッドスペース内の空気を置換する置換装置、及びキャッパーを備える容器のヘッドスペース内の泡除去方法及びその装置が記載されている。
さらに、特許文献５には、ヘッドスペース内にホットエア又は水蒸気を吹き付けて内容物の泡を消し、次いで上記ヘッドスペース内に上記不活性ガスを吹き込み、しかる後に上記口部をキャップで閉じる内容物の充填方法及び装置が記載されている。
その他、アルコール等の消泡剤を投入する方法及び超音波等の外部エネルギーを照射して消泡する方法、が公知であり、上記したこれらの方法及び装置（設備）によれば、充填時に発生し、ヘッドスペース内に残存する泡の量を低減させて、ガス置換効率を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−４２９９４号公報
【特許文献２】特開２０１０−１７３６６５号公報
【特許文献３】特開２００４−１８４０号公報
【特許文献４】特開２００５−１４５４６２号公報
【特許文献５】特開２０１０−７０２３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献３に記載された飲料充填設備では、泡除去装置にて非酸化ガスを用いることによりヘッドスペース内を非酸化雰囲気とした上でキャッピングを行うが、後工程で行われる口部洗浄の際に、ヘッドスペース内の非酸化ガスが外部に流出してガス置換効率が低下するおそれがあった。
また、特許文献４に記載された容器のヘッドスペース内の泡除去方法及びその装置では、容器外に泡を排出させることでヘッドスペース内の泡の除去を行うが、容器外に排出させた泡の容器への付着を最小限に留めるための泡吸引手段が別途必要となり、装置の複雑化、及び特に清掃作業における負担が大きくなり、生産性の低下を招いていた。
さらに、容器外に泡を排出させることでヘッドスペース内の泡の除去を行うため、充填ラインの汚染を防止するために容器及び搬送設備の洗浄頻度が増してしまい、コスト高となっていた。
また、特許文献５に記載された内容物の充填方法及び装置では、消泡媒体が高温であるため、熱による内容物の変質や劣化又は容器変形の虞があることに加え、消泡媒体の加熱機構などを別途に設置する必要があるため装置組みが複雑になる、又は加熱機構においてエネルギーが必要となるため、コスト観点から好ましくない。
【０００７】
また、上記に例示したアルコール等の消泡剤を投入する技術は、内容物の成分が変化する虞があり、また、成分の変化が許されない内容物に対しては採用することができない。
また、超音波等の外部エネルギーを照射する技術は、追加する設備が大規模となり、使用するエネルギーも大きく、コスト負担が大きいという問題があった。
【０００８】
本発明は、前述の問題を解決するものであって、ボトル等の容器へダメージを与えることなく、低コストで充填時に発生する泡の影響を排除し、さらにガス置換率及び生産性を向上させるとともに、搬送経路上の装置等の汚染を防止することのできる充填密封方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本請求項１に係る発明は、ボトル型容器を連続的に搬送しながら、充填工程、消泡工程、口部洗浄工程、ガス置換工程及び蓋体装着工程が順次行われる充填密封方法であって、前記消泡工程が、消泡ガスとして常温の不活性ガスを、前記ボトル型容器のヘッドスペース内に噴射するものであり、前記口部洗浄工程が、少なくとも前記消泡工程の直後には前記ボトル型容器の容器口部の上方に洗浄水を噴射することにより、前記課題を解決するものである。
【００１０】
本請求項２に係る発明は、請求項１に記載された充填密封方法の構成に加えて、前記消泡工程において、前記消泡ガスが鉛直下方に噴射されることにより、前記課題を解決するものである。
本請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載された充填密封方法の構成に加えて、前記消泡工程において、前記消泡ガスが鉛直方向を中心軸として拡散して噴射されることにより、前記課題を解決するものである。
本請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載された充填密封方法の構成に加えて、前記消泡工程において、使用される前記消泡ガスが、前記ガス置換工程で使用される置換ガスと同一の供給系統から供給されることにより、前記課題を解決するものである。
本請求項５に係る発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載された充填密封方法の構成に加えて、前記口部洗浄工程が、前記ガス置換工程の開始後も引き続き行われることにより、前記課題を解決するものである。
本請求項６に係る発明は、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載された充填密封方法の構成に加えて、前記ボトル型容器の口部の上方への洗浄水の噴射は、前記消泡工程における消泡ガスの噴射位置より上方であることにより、前記課題を解決するものである。
【００１１】
本請求項７に係る発明は、少なくとも消泡領域、口部洗浄領域及びガス置換領域が順次設けられ、ボトル型容器が各領域を連続的に搬送可能に構成された充填密封装置であって、前記消泡領域には、消泡ガスとして常温の不活性ガスを、ボトル型容器のヘッドスペース内に噴射する消泡ガス噴射手段を有し、前記口部洗浄領域には、前記ボトル型容器の容器口部の両側に洗浄水を噴射する複数の口部洗浄ノズルが設けられ、最上流の口部洗浄ノズル、あるいは、最上流から連続する２つ以上の口部洗浄ノズルが、前記容器口部の上方に向けて洗浄水を噴射するように配置され、それ以外の複数の口部洗浄ノズルが、前記容器口部の側面に向けて洗浄水を噴射するように配置されていることにより、前記課題を解決するものである。
【００１２】
本請求項８に係る発明は、請求項７に記載された充填密封装置の構成に加えて、前記消泡ガス噴射手段が、前記消泡ガスを鉛直下方に噴射することにより、前記課題を解決するものである。
本請求項９に係る発明は、請求項７又は請求項８に記載された充填密封装置の構成に加えて、前記消泡ガス噴射手段が、鉛直方向を中心軸として前記消泡ガスを拡散して噴射することにより、前記課題を解決するものである。
本請求項１０に係る発明は、請求項７乃至請求項９のいずれかに記載された充填密封装置の構成に加えて、前記消泡ガス噴射手段が複数設けられていることにより、前記課題を解決するものである。
本請求項１１に係る発明は、請求項７乃至請求項１０のいずれかに記載された充填密封装置の構成に加えて、前記消泡ガスが、前記置換ガスと同一のガス供給手段により供給される気体であることにより、前記課題を解決するものである。
本請求項１２に係る発明は、請求項７乃至請求項１１のいずれかに記載された充填密封装置の構成に加えて、前記口部洗浄領域の下流側が、前記ガス置換領域と一部又は全部重複するように配置されていることにより、前記課題を解決するものである。
本請求項１３に係る発明は、請求項７乃至請求項１２のいずれかに記載された充填密封装置の構成に加えて、前記容器口部の上方への洗浄水の噴射は、前記消泡ガス噴射手段の消泡ガス噴射ノズル孔より上方であることにより、前記課題を解決するものである。
【発明の効果】
【００１３】
本請求項１に係る発明の充填密封方法及び請求項７に係る発明の充填密封装置によれば、消泡ガスとして用いられる常温の不活性ガスの噴射圧によりボトル型容器のヘッドスペース内の泡が破壊されるため、内容物の劣化や成分変化又は容器変形を生じさせずに省エネルギーで効率的にヘッドスペース内の消泡を行うことができる。
さらに、消泡後に口部洗浄を行うことで、消泡時にヘッドスペース外に吹きこぼれた泡を確実に洗浄できるため、前記消泡ガスの噴射を高圧で短時間に行うことができ、生産速度を低下させることなく、ガス置換時に泡の影響を排除してガス置換率を向上させることが可能となる。
さらに、上述の効果に加えて、不活性ガスからなる消泡ガスがヘッドスペース内に残留し、ガス置換の一部が行われた状態となるため、その後のガス置換工程において短時間かつ少ない置換ガスの使用量でガス置換を行うことが可能となり、泡の影響を排除してガス置換率及び生産性を向上させることができる。
さらに、容器口部内のヘッドスペースから飛散した泡が、容器口部の上方に向けて噴射された洗浄水によって捕捉されて搬送経路外に排出されるため、飛散した泡に起因する搬送経路上の装置等の汚損を防止することができる。
また、口部洗浄工程の一部を利用することで、新規に装置を追加する必要がなく、また調整方法も簡易となり好適である。
このことにより、泡の飛散による悪影響を与えることなくヘッドスペース内の消泡に最適な態様で消泡ガスを噴射することができ、効率的にヘッドスペース内の消泡が可能となる。
【００１４】
請求項２及び請求項８に記載の構成によれば、連続して搬送されるボトル型容器のヘッドスペース内に残存する泡表面に対して鉛直方向から前記消泡ガスを噴射することで、効率的にヘッドスペース内の消泡が可能となる。
請求項３及び請求項９に記載の構成によれば、連続して搬送されるボトル型容器のヘッドスペース内に残存する泡表面に前記消泡ガスを噴射する時間を長くとることができ、さらに効率的にヘッドスペース内の消泡が可能となる。
請求項１０に記載の構成によれば、複数の消泡ガス噴射手段を設けることで、その噴射量、噴射角度あるいは拡散角度をそれぞれ個別に最適に設定して、搬送されるボトル型容器に対して最適な噴射形態とすることが可能となり、さらに効率的にヘッドスペース内の消泡が可能となる。
【００１５】
請求項４及び請求項１１に記載の構成によれば、消泡ガスを供給する設備を新設する必要がなく、設備の簡素化を図ることができる。
請求項５及び請求項１２に記載の構成によれば、ヘッドスペース外に排出された泡の洗浄のために口部洗浄の時間を長く取る必要が生じても、ガス置換と一部又は全部重複させることで、生産速度を低下させずに、十分なガス置換率を担保しつつ、確実に口部洗浄を行うことができる。
請求項６及び請求項１３に記載の構成によれば、容器口部の上方に向けて噴射された洗浄水が消泡領域に達する場合でも、洗浄水が消泡ガスに巻き込まれてヘッドスペース内に侵入することが防止される。
また、飛散した泡が消泡領域内の装置を汚染した場合であっても、前記洗浄水によって消泡領域内の装置を洗浄することができる。
このことにより、消泡工程と口部洗浄工程を接近させ、あるいはオーバーラップさせることが可能となり、装置全体がよりコンパクトとなるとともに、消泡工程で上方に向けて泡が飛散しても、すぐに確実に洗浄水に捕捉されて排出されるため、飛散した泡に起因する搬送経路上の装置等の汚損をさらに確実に防止する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の充填密封装置の基本形態の概略平面図。
【図２】本発明の充填密封方法の基本形態の説明図。
【図３】消泡工程の他の態様の説明図。
【図４】本発明の充填密封装置の第２の基本形態の概略平面図。
【図５】本発明の充填密封装置の第１実施形態の概略平面図。
【図６】第１実施形態の口部洗浄工程の説明図。
【図７】本発明の充填密封装置の第２実施形態の概略平面図。
【図８】第２実施形態の消泡工程及び口部洗浄工程の説明図。
【符号の説明】
【００１７】
１００、２００、３００、４００  ・・・充填密封装置
１０１                          ・・・第１搬送ターレット
１０２                          ・・・第２搬送ターレット
１０３                          ・・・把持アーム
１０４                          ・・・蓋体供給手段
１０５                          ・・・ボトル型容器
１０６                          ・・・容器口部
１０７                          ・・・蓋体
１０８                          ・・・内容物
１０９                          ・・・泡
１２０                、４２０  ・・・消泡領域
１２１                、４２１  ・・・消泡ガス噴射手段
１２２                、４２２  ・・・消泡ガス噴射ノズル孔
１３０、２３０、３３０          ・・・口部洗浄領域
１３１、２３１、３３１          ・・・口部洗浄ノズル
１４０                          ・・・ガス置換領域
１４１                          ・・・置換ガス噴射手段
１４２                          ・・・置換ガス噴射ノズル孔
１４３                          ・・・ガス供給手段
１５０                          ・・・蓋体装着領域
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明の実施形態である充填密封方法及び装置の基本形態について、図面に基づいて説明する。
基本形態である充填密封装置１００は、図１の概略平面図に示すように、外周部に把持アーム１０３が等間隔に設けられ連続的に回転する第１搬送ターレット１０１と、同様の構造を持つ第２搬送ターレット１０２（図示は簡略化した）を備え、ボトル型容器１０５を公知の適宜手段で把持しながら連続的に搬送可能に構成されている。
ボトル型容器１０５は、第１搬送ターレット１０１の上流にて充填工程が行われる充填領域（図示せず）、その後に第１搬送ターレット１０１により把持されて、消泡工程が行われる消泡領域１２０、口部洗浄工程が行われる口部洗浄領域１３０及びガス置換工程が行われるガス置換領域１４０の順に搬送され、ガス置換領域１４０で第１搬送ターレット１０１から解放されて第２搬送ターレット１０２に把持され、蓋体装着工程が行われる蓋体装着領域１５０に搬送されて蓋体の巻き締めが行われる。
【００１９】
充填領域では、ボトル型容器１０５の容器口部の経路上方に充填ノズルが配置され、内容物供給手段から供給される飲料等がボトル型容器１０５内に充填される。
消泡領域１２０では、ボトル型容器１０５の容器口部の経路上方に消泡ガス噴射手段１２１が配置され、ガス供給手段１４３から供給される常温の不活性ガスが消泡ガスとしてボトル型容器１０５のヘッドスペース内に噴射される。
口部洗浄領域１３０では、ボトル型容器１０５の搬送経路の両側、かつ容器口部１０６に洗浄水を噴射可能な位置に、ボトル型容器１０５の容器口部１０６の側面に向けて洗浄水を噴射する口部洗浄ノズル１３１が配置されている。
【００２０】
ガス置換領域１４０では、ボトル型容器１０５の容器口部の経路上方に置換ガス噴射手段１４１が配置され、ガス供給手段１４３から供給される常温の不活性ガスが置換ガスとしてボトル型容器１０５のヘッドスペース内に噴射される。
また、このガス置換領域１４０では、蓋体供給手段１０４から蓋体１０７が供給されてボトル型容器１０５の容器口部の上方に合流する際、前記置換ガスが蓋体１０７の内面及びボトル型容器１０５のヘッドスペース内に向かって置換ガス噴射手段１４１から噴射される。
蓋体装着領域１５０では、図示しない公知の適宜の手段でボトル型容器１０５の容器口部が蓋体１０７によって密封される。
また、この際、使用される消泡ガス及び置換ガス（不活性ガス）は、窒素、ヘリウム、アルゴン、炭酸ガス等の内容物に対して安定であるガス、あるいはこれらの混合ガスである。
【００２１】
以上のように構成された基本形態の充填密封方法及び充填密封装置１００の動作、各領域の具体的な構成について、図１乃至図３に基づいて説明する。
図２は各工程を説明するものであり、ボトル型容器１０５は図示左から右に向かって搬送され、前述の充填工程、消泡工程、口部洗浄工程、ガス置換工程及び蓋体装着工程が順に行われる（なお、図２では蓋体装着工程は省略した。）。
充填工程では、容器口部１０６の上方から充填ノズル１１１によって内容物１０８がボトル型容器１０５の内に充填される。この時、ヘッドスペース内（ボトル型容器１０５内に充填された内容物１０８の液面より上方の空間）内に泡１０９が発生する。
【００２２】
消泡工程では、容器口部１０６の上方に位置する消泡ガス噴射手段１２１の消泡ガス噴射ノズル孔１２２から、ヘッドスペース内に常温の不活性ガス（本実施形態では後述する置換ガスと同一のガス）が消泡ガスとして噴射される。
この噴射圧により泡１０９が破壊され、ヘッドスペース内の泡１０９が減少する。消泡ガスの流速は、泡１０９の表面で１５ｍ／秒以上が好適である。
なお、本基本形態では、消泡ガス噴射ノズル孔１２２から噴射される消泡ガスの噴射方向は、ボトル型容器１０５のヘッドスペース内に残存する泡表面に対して鉛直下方となるよう設定されているが、これに限定されることなく、ボトル型容器１０５の搬送速度に応じて最適な角度となるように設定可能である。
また、図３に示すように、搬送方向に平行に広がるような扇形、あるいは円錐形に拡散して噴射するようにしてもよく、これによってボトル型容器１０５のヘッドスペース内に残存する泡表面に消泡ガスを噴射する時間を長くとることができ、さらに効率的にヘッドスペース内の泡１０９を減少させることができる。
さらに、図２、図３では、消泡ガス噴射ノズル孔１２２を１つのみ図示しているが、消泡ガス噴射手段１２１に複数の消泡ガス噴射ノズル孔１２２を設け、あるいは、複数の消泡ガス噴射手段１２１を設けてもよく、複数設けた消泡ガス噴射ノズル孔１２２を、それぞれ異なる噴射量、噴射速度、噴射角度あるいは上記以外の拡散形状としても良い。
【００２３】
口部洗浄工程では、容器口部１０６の側方に位置する口部洗浄ノズル１３１から、容器口部１０６の外周部に向かって洗浄水が噴射される。
口部洗浄工程を消泡工程の後に行うことによって、ボトル型容器１０５のヘッドスペース外に吹きこぼれた泡を確実に洗浄できるため、前記消泡ガスを短時間で高圧噴射することが可能となる。
本基本形態では、洗浄水としては無菌水を用いており、口部洗浄ノズル１３１は、ボトル型容器１０５の搬送経路の両側、かつ容器口部１０６に洗浄水を噴射可能な位置に複数設けられ、また、異なる角度で洗浄水を噴射するように設定されている。
【００２４】
ガス置換工程では、置換ガス噴射手段１４１の下方に設けられた置換ガス噴射ノズル孔１４２から、容器口部１０６のヘッドスペース内に置換ガスが噴射されるとともに、置換ガス噴射手段１４１の上方に設けられた置換ガス噴射ノズル孔１４２から、供給される蓋体１０７の内面に向かって置換ガスが噴射される。
本基本形態では、置換ガス噴射手段１４１は、ボトル型容器１０５の搬送方向に沿って延びる形状に形成され、上下にそれぞれ、搬送方向に沿って複数の置換ガス噴射ノズル孔１４２を有するように構成されている。
置換ガスはガス供給手段１４３から供給されるが、本発明の基本形態では前述したように消泡ガスを常温の不活性ガスとするため、ガス供給手段１４３は消泡工程における消泡ガスの供給も兼ねており、充填密封装置１００全体として設備が簡素化されている。
蓋体装着工程では、ボトル型容器１０５と蓋体１０７が密封されるが、公知の適宜手段で行えば良いため、具体的な説明は省略する。
【００２５】
以上のように、本基本形態に係る充填密封方法及び装置によれば、消泡ガスとして用いられる常温の不活性ガスの噴射圧によりボトル型容器１０５のヘッドスペース内の泡を破壊するため、飲料等の内容物１０８の劣化や成分変化又は容器変形を生じさせずに省エネルギーで効率的にヘッドスペース内の消泡を行うことができる。
また、消泡工程後に口部洗浄工程を行うことで、ヘッドスペース外に排出された泡１０９を確実に洗浄できるため、前記消泡ガスの噴射を高圧で短時間に行うことができ、生産速度を低下させることなく、ガス置換工程において泡１０９の影響を排除してガス置換率を向上させることが可能となる。
さらに、消泡工程で噴射する常温の不活性ガスが、ガス置換工程において使用される置換ガスと同一であって、ガスの供給源をガス供給手段１４３に統一することが可能であるため、消泡ガスを供給する設備を新設する必要がなく、設備の簡素化を図ることができる。
また、消泡工程にて噴射された常温の不活性ガスがヘッドスペース内に残留してガス置換の一部が行われた状態となるため、その後のガス置換工程において短時間かつ少ない置換ガス量でガス置換を行うことが可能となり、泡の影響を排除してガス置換率及び生産性を向上させることができる。
【００２６】
次に、本発明の充填密封方法及び装置の第２の基本形態について、図面に基づいて説明する。
第２の基本形態である充填密封装置２００は、図４の概略平面図に示すように、口部洗浄工程が行われる口部洗浄領域２３０が、ガス置換工程の行われるガス置換領域１４０まで延びて設けられており、置換ガス噴射手段１４１の側部にも口部洗浄ノズル２３１が配置されている。
その他の構成及び各領域で行われる各工程は、前述した充填密封装置１００の基本形態と同様である。
【００２７】
本第２の基本形態の充填密封装置２００によれば、ヘッドスペース外に排出された泡１０９の洗浄のために口部洗浄工程の時間を長く取る必要が生じても、ガス置換工程と一部又は全部で重複させることで、生産速度を低下させずに、十分なガス置換率を担保しつつ、確実に口部洗浄を行うことができる。
また、本第２の基本形態のように、口部洗浄工程が行われる口部洗浄領域２３０が、ガス置換工程の行われるガス置換領域１４０まで延びて設けられる構成は、消泡ガスとしていかなる気体を使用する方法、装置においても応用可能である。
【実施形態１】
【００２８】
次に、本発明の充填密封方法及び装置の第１実施形態について、図面に基づいて説明する。
本発明の第１実施形態である充填密封装置３００は、図５の概略平面図に示すように、口部洗浄領域３３０の口部洗浄ノズル３３１のうち最上流から２つの口部洗浄ノズル３３１ａが、ボトル型容器１０５の容器口部１０６の上方に向けて洗浄水を噴射するように配置されている。
その他の構成及び各領域で行われる各工程は、前述した第２の基本形態の充填密封装置２００と同様である。
【００２９】
本第１実施形態における口部洗浄工程では、図６に示すように、少なくとも消泡工程が行われる消泡領域１２０の直後である最上流から２つの口部洗浄ノズル３３１ａは、ボトル型容器１０５の容器口部１０６の上方に向けられ、口部洗浄ノズル３３１ａから上向きに噴射された洗浄水が容器口部１０６の上方に膜状に拡がる。
このことにより、消泡ガス噴射手段１２１からの消泡ガスの噴射によって容器口部１０６から上方に泡が飛散しても、搬送経路上に設けられた装置（配管）等に到達する前に、膜状に拡がった洗浄水に捕捉されて搬送経路外に排出することが可能となる。
また、口部洗浄工程の一部、すなわち口部洗浄領域３３０の口部洗浄ノズル３３１の一部を利用することで、新規に装置を追加する必要がなく、また調整方法も簡易となり好適である。
なお、容器口部１０６から上方に飛散する泡は、内容物１０８の液面の入れ目高さや、消泡ガスの高圧噴射した際に生じるものであり、また、搬送されるボトル型容器１０５の進行方向に向かって飛散する。
下流の口部洗浄ノズル３３１による洗浄水の噴射は、上記基本形態及び第２の基本形態と同様に容器口部１０６の外周部に向かっており、噴射された洗浄水によって容器口部１０６と、それより下のボトル型容器１０５の外面が洗浄される。
【実施形態２】
【００３０】
次に、本発明の充填密封方法及び装置の第２実施形態について、図面に基づいて説明する。
本発明の第２実施形態である充填密封装置４００は、図７の概略平面図に示すように、消泡工程の行われる消泡領域４２０が、口部洗浄工程が行われる口部洗浄領域３３０とオーバーラップしており、口部洗浄領域３３０の口部洗浄ノズル３３１のうち最上流から２つの口部洗浄ノズル３３１ａが、ボトル型容器１０５の容器口部１０６の上方に向けて洗浄水を噴射するように配置されている。
その他の構成及び各領域で行われる各工程は、前述した第１実施形態の充填密封装置３００と同様である。
【００３１】
本第２実施形態における口部洗浄工程では、図８に示すように、最上流から２つの口部洗浄ノズル３３１ａによる洗浄水の噴射は消泡工程とオーバーラップして、ボトル型容器１０５の容器口部１０６の上方で、かつ、消泡ガス噴射手段４２１の消泡ガス噴射ノズル孔４２２より上方に向けられ、口部洗浄ノズル３３１ａから上向きに噴射された洗浄水が容器口部１０６の上方に膜状に拡がる。
このことにより、消泡ガス噴射手段４２１からの消泡ガスの噴射によって容器口部１０６から上方に泡が飛散しても、搬送経路上に設けられた装置（配管）等に到達する前に、膜状に拡がった洗浄水に捕捉されて搬送経路外に排出することが可能となる。
また、飛散した泡が消泡領域４２０内の装置、例えば消泡ガス噴射手段４２１を汚染した場合であっても、前記洗浄水によって消泡領域４２０内の装置を洗浄することができる。
下流の口部洗浄ノズル３３１による洗浄水の噴射は、上記基本形態及び第２の基本形態と同様に容器口部１０６の外周部に向かっており、噴射された洗浄水によって容器口部１０６と、それより下のボトル型容器１０５の外面が洗浄される。
【００３２】
なお、上記第１実施形態及び第２実施形態において、消泡ガスの噴出圧力、ボトル型容器１０５の進行速度、口部洗浄ノズル３３１の配置密度等の条件に応じて、最上流の１つのみ、あるいは３つ以上の口部洗浄ノズル３３１ａを容器口部１０６の上方に向けて洗浄液を噴射するものとしてもよい。
また、口部洗浄ノズル３３１ａによる洗浄水の噴射は、噴射された洗浄水が容器口部１０６の上方に膜状に拡がれば適宜の方向でよいが、消泡ガスとともに洗浄水がヘッドスペース内に侵入することを防止するため、消泡ガス噴射ノズル孔１２２、４２２よりも上方に膜状に拡がる方向に洗浄水を噴射するのが望ましく、消泡ガス噴射ノズル孔１２２、４２２よりも５ｍｍ以上上方に膜状に拡がる方向に洗浄水を噴射するのが好適である。
さらに、上記第１実施形態及び第２実施形態のように、最上流側の１つ以上の口部洗浄ノズル３３１ａから容器口部１０６の上方に向けて洗浄液を噴射する構成は、消泡ガスとしていかなる気体を使用する方法、装置においても応用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明の充填密封方法及び装置は、前述した各実施形態ではボトル型容器１０５を搬送ターレット１０１、１０２の外周に設けられた把持アーム１０３により把持して搬送しながら充填密封を行うものであるが、コンベア等の他の手段によって搬送されるものであっても良く、間欠的に搬送するものであっても良い。
また、上述した各領域を有する装置は、単数の装置内に各領域を有しても良いし、個々の装置を組み合わせて設備としても良い。
また、本発明の充填密封方法及び装置は、ＰＥＴボトル等のボトル型容器１０５に好適であるが、内容物１０８を上方から充填して密封する容器であれば、いかなる材質、形状の容器であっても適用可能である。
【国際調査報告】
2013084530.tif 000011
2013084530.tif 000012