(57)【要約】  容器用のキャップ付け及び窒素投与用装置（１０）は充填された容器（Ｃ）を連続的に収容し、該容器のそれぞれの１つに蓋（ＣＬ）を付けるよう構成された回転キャップ付け機械（１２）を具備する。本装置は、パッケージの完全性と堅固さとを高め、該容器の中身の新鮮さと風味とを改良するために、各容器（Ｃ）の頭部空間内に不活性ガス、典型的には液体の形の窒素、を注入するための投与システム（１６）を具備する。注目すべきことは、該投与システム（１６）は、該キャップ付け機械（１２）のいわゆる移行点の近く又はその点で窒素注入をもたらすよう構成され、かくして窒素放散を望ましく減じ、一貫性のある、効率的な製品での投与を向上させる。
2007501173.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャップ付け及び窒素投与用装置に於いて、該装置が
複数の容器を連続的に収容するための回転可能に駆動されるタレットと、前記容器が概ね円形の通路の周りを前記タレットにより動かされる時前記容器のそれぞれの１つに蓋を付けるための複数のキャップ付けヘッドとを有する回転キャップ付け機械と、そして
前記キャップ付け機械に収容される前記容器の各々の頭部空間内へ、前記容器にそれぞれの蓋を付ける前に、窒素を分配するための窒素投与システムとを含んでおり、前記投与システムは、各前記容器と前記キャップ付けヘッドの１つにより保持された前記蓋のそれぞれの１つとの間の位置で、前記容器が周りを動かされる前記円形通路と交叉する分配ノズルを含むことを特徴とする該装置。
【請求項２】
前記投与システムが窒素の間歇的及び連続的分配を選択的に可能にするために制御弁を含むことを特徴とする請求項１のキャップ付け及び窒素投与用装置。
【請求項３】
前記投与システムの動作を前記キャップ付け機械の動作と協調させるための制御システムを含むことを特徴とする請求項２のキャップ付け及び窒素投与用装置。
【請求項４】
前記分配ノズルが、その自由端部部分に、それにより、各前記容器と前記蓋のそれぞれの１つとの間に位置付け可能な下方へ開く放出出口を規定することを特徴とする請求項１のキャップ付け及び窒素投与用装置。
【請求項５】
前記分配ノズルの前記自由端部部分が前記キャップ付けヘッドとの間に間隙を提供するよう構成されることを特徴とする請求項４のキャップ付け及び窒素投与用装置。
【請求項６】
容器にキャップ付けする方法に於いて、該方法が
回転可能に駆動されるタレットと、複数のキャップ付けヘッドとを有するキャップ付け機械を提供する過程と、
複数の容器を前記キャップ付け機械の前記タレット上へ連続的に導き、かつ前記容器を概ね円形の通路の周りに動かす過程と、
前記容器が前記円形通路の周りを動かされる時、蓋を前記容器のそれぞれの１つに付けるよう前記キャップ付けヘッドを操作する過程と、そして
前記容器が前記タレットに収容された後かつそれぞれの蓋を付ける前に、前記キャップ付け機械に収容された各前記容器内に窒素を分配する過程とを含むことを特徴とする該方法。
【請求項７】
窒素を分配する前記過程が各前記容器とそのそれぞれの蓋との間に位置付けられ前記円形通路と交叉する分配ノズルを提供する過程を含むことを特徴とする請求項６の容器にキャップ付けする方法。
【請求項８】
前記分配ノズルから窒素を連続的に分配する過程を含むことを特徴とする請求項７の容器にキャップ付けする方法。
【請求項９】
前記分配ノズルから窒素を間歇的に分配する過程を含むことを特徴とする請求項７の容器にキャップ付けする方法。
【請求項１０】
窒素を分配する過程を前記キャップ付け機械の動作と電子的に協調させる過程を含むことを特徴とする請求項６の容器にキャップ付けする方法。
【請求項１１】
前記分配する過程が前記容器の各々の頭部空間内へ下方へ窒素を分配する過程を含むことを特徴とする請求項６の容器にキャップ付けする方法。
【請求項１２】
キャップ付け及び窒素投与用装置に於いて、該装置が
複数の容器を連続的に収容するための駆動されるキャリアと、前記容器が前記キャリアにより通路に沿い動かされる時前記容器のそれぞれの１つに蓋を付けるための複数のキャップ付けヘッドとを有するキャップ付け機械と、
前記キャップ付け機械に収容される前記容器の各々の頭部空間内へ、前記容器にそれぞれの蓋を付ける前に、窒素を分配するための窒素投与システムとを含んでおり、前記投与システムは、各前記容器と、前記キャップ付けヘッドの１つにより保持された前記蓋の該それぞれの１つとの間の位置で、前記容器が沿って動かされる前記通路と交叉する分配ノズルを含むことを特徴とする該装置。
【請求項１３】
前記投与システムの動作を前記キャップ付け機械の動作と協調させるための制御システムを含むことを特徴とする請求項１２のキャップ付け及び窒素投与用装置。
【請求項１４】
前記分配ノズルが、その自由端部部分に、それにより、各前記容器と前記蓋のそれぞれの１つとの間に位置付け可能な下方へ開く放出出口を規定することを特徴とする請求項１２のキャップ付け及び窒素投与用装置。
【請求項１５】
前記キャップ付け機械の前記キャリアが概ね円形の通路に沿って前記容器を動かすための回転可能に駆動されるタレットを含むことを特徴とする請求項１２のキャップ付け及び窒素投与用装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的に高速で容器（containers）に蓋（closures）を付ける（applying）ためのキャップ付け装置（capping apparatus）に関し、特に該装置により、蓋を付ける前に該容器の各々の頭部空間（head space）内に窒素を分配（dispensing）するための窒素投与システム（nitrogen dosing system）を有するキャップ付け装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
（内部圧力を高めることにより）パッケージの堅固さ（rigidity）を高めるためのみならず、容器中身の在庫寿命、風味、及び新鮮さを高めるためにも、容器内への窒素（Ｎ２）の注入（injection）又は”投与（dosing）”は、非炭酸性中身（non-carbonated contents）のパッケージングでの益々広がる慣例となって来た。窒素注入システムは容器投与に付随してガス化する液体窒素を使うのが典型的である。
【０００３】
現在の窒素分配システムは典型的に窒素を精密に分配することを提供するが、プロセスパラメーターは該注入システムを離れて、従来の注入システムの有効性を限定するよう作用する変動（variability）をもたらす。典型的に、今まで使われた注入システムは、蓋が容器に付けられ、それをシールするポイントに可成り先駆けて、ボトリングライン（bottling line）の様なものの上で、容器内に窒素を導入する。この様な配置では、液体の形でもよい窒素は、パッケージされる製品の頂部上で休止し、充填レベル、蓋付けポイントからの距離、該パッケージがシールされるべき位置に置かれた時起こる製品こぼれの量に依って、該窒素投与の有効性が変化する。総合して、これらの変動要因の全ては現在の窒素投与システムの有効性と信頼性とを減ずるよう好ましくなく作用する。
【０００４】
本発明は窒素投与システムを有するキャップ付け装置に向けられており、該システムは、該装置により各容器へ蓋を付ける直前に、容器内へ窒素又は同様な不活性ガスの注入をもたらすことにより前に公知の設備に付随する欠点を克服するよう特に構成されている。
【特許文献１】米国特許第６，１８２，７１５号明細書
【発明の開示】
【０００５】
本発明の原理を具体化するキャップ付け及び窒素投与用装置は、複数の容器、典型的には瓶、を連続的（serially）に収容するために、回転可能に駆動されるタレットを有する回転キャップ付け機械を備える。本発明の装置は、該容器が分配ノズルを過ぎて該キャップ付け機械を通るよう動く時、窒素を、典型的に液体の形で、各容器の口を直接通るよう窒素を向けるべく位置付けされた分配ノズルを有する窒素投与システムを備える。この設備により、窒素放散は望ましく最小化され、動作効率を高める。その好ましい形では、該投与システムの動作は、一貫した動作を可能にするために該キャップ付け機械の運転と電子的に協調させられ、該投与システムが、望む様に、連続的にか、又は間歇的にか、何れかで動作することを可能にする。
【０００６】
図解された実施例に依れば、該装置の回転キャップ付け機械は、容器が該キャップ付け機械の回転タレットにより概ね円形の通路の周りを動かされる時、該容器のそれぞれの１つに蓋を付けるための複数のキャップ付けヘッドを有する。該キャップ付け機械は、充填されているが、シールされてない容器を該機械に供給するため、そして該機械から充填され、シールされた容器を収容するために、該キャップ付け機械と動作的に組み合わされた付随ロータリーコンベア（associated rotary conveyors）又はスターホイール（starwheels）を有する一般的に従来の構成であってもよい。
【０００７】
本発明の窒素投与システムは、それへそれぞれの蓋を付ける前に該キャップ付け機械に収容される容器の各々の頭部空間（head space）内に、典型的には液体の形の、窒素を分配するよう構成される。当業者には公知である様に、容器の該頭部空間は、該容器の典型的に液体の中身で充たされない容器の上部領域である。非炭酸性の中身（non-carbonated contents）を有する容器のこの領域内への窒素の注入は、製品のより安全な取り扱い、積み重ね（stacking）、及び（自動販売機からの様な）分配のために、（内部加圧により）パッケージ堅固さを高めるよう望ましく作用し、該パッケージ中身の新鮮さと風味を高めるよう望ましく作用する。
【０００８】
重要なことは（Significantly）、本装置が該キャップ付け機械のいわゆる移行点（transfer point）、すなわち、該パッケージが蓋付け用に位置付けられる理論的点において、又はそれに対して近くで、窒素注入を行うよう構成されることである。評価される様に、これは、窒素が、蓋を付ける前に、典型的には、該容器がキャップ付け機械に収容される前であっても、典型的に容器に注入された、今まで使われたシステムとの重要な差異（distinction）である。
【０００９】
この目的で、本装置の窒素投与システムは、各容器と、該キャップ付けヘッドの１つにより保持される蓋のそれぞれの１つと、の間の位置で、該容器が該キャップ付け機械により周りを動かされる円形通路（circular path）と交差する概ね長い（elongate）分配ノズルを有する。該投与システムは、該投与システムの動作を該キャップ付け機械の動作と協調（coordinating）させるため提供される制御システムを用いて、窒素の間歇的（intermittent）又は連続的分配を選択的に可能にする制御弁を有する。
【００１０】
該投与システムの該分配ノズル（dispensing nozzle）はその自由な端部部分に、各容器と、該蓋のそれぞれの１つとの間に位置付け可能な、下方へ開く放出出口（discharge outlet）を規定する。好ましい形では、該分配ノズルの自由端部部分は該キャップ付け機械のキャップ付けヘッドとの隙間（clearance）を提供するよう構成される。該分配ノズルのこの構成により、窒素は、各容器が該キャップ付け機械により動かされる時、各容器の開いた口を通るよう下方へ向けられ、蓋付けは、各容器が該分配ノズルを過ぎるよう動かされた、すなわち、該キャップ付けヘッドが該分配ノズルを完全に越えた（clear）、その非常に短時間後に、始動される。容器移動に付随して起こり得る窒素の放散（Dissipation）は一貫する製品での投与（consistent product dosing）を高めるよう望ましく最小化される。
【００１１】
窒素での各容器の投与を含む容器のキャップ付けの方法も開示される。
【００１２】
本発明の他の特徴と利点は下記詳細説明、付属する図面、及び付属の請求項から容易に明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明は種々の形で具体化出来るが、現在の好ましい実施例が図示され、その後説明されており、それは、本開示が本発明の例示として考えられるべきであり、本発明が図解される特定の実施例に限定されるよう意図されてない、と言う理解を伴っている。
【００１４】
図１を参照すると、本発明の原理を具体化するキャップ付け及び投与用装置（capping and dosing apparatus）１０が図解されている。更に説明される様に、本装置は、付随する瓶又は類似容器へ蓋（closure）を高速度で付ける（high-speed application）ように構成された回転キャップ付け機械（rotary capping machine）を有する。当業者には認識される様に、この種の機械は付随するインフイードコンベア（infeed conveyor）又はいわゆるスターホイール（starwheel）から充填済み瓶を連続的に収容するが、該機械は、容器が概ね円形の通路の周りで該機械を通るよう動かされる時、該容器のそれぞれの１つにねじ付き蓋（threaded closures）を実質的に連続して付けるよう構成されている。該蓋は、該容器が該機械外へ動かされ、付随出力コンベア又はスターホイールに収容される前に、各蓋のスクリューねじ（screw threads）がそのそれぞれの容器と相互契合（inter-engage）するよう、典型的に回転により付けられる。この性質のキャップ付け機械は例えばモデル呼称シリーズ７０００（model designation series 7000）の下で、インデイアナ州、インデイアナポリス市のアルコアクローザーシステムインターナショナル社（Alcoa Closure Systems International, Inc., Indianapolis, Indiana）から入手可能であり、この様な機械は典型的に、アルコアクローザーシステムインターナショナル社（Alcoa Closure Systems International, Inc.）から入手可能な、マグナトルクアール２０００（Magna Torq(R)2000）の様なキャップ付けヘッド（capping head）を使う。この様な機器が本発明の構成を例示するが、本キャップ付け及び投与装置は、線形又はインライン（linear or in-line）キャップ付け機械を含む他の、類似の機器の使用により、本発明の原理に従い動作するよう構成されることも可能なことは理解されるべきである。
【００１５】
又本装置の窒素投与システムはカリフオルニア州、キャンベルのブイビーエスインダストリー社（VBS Industries, Inc., of Campbell California）から入手可能な様な、公知の窒素投与システムに依って一般的に構成されてもよい。例えば、引用により本発明に組み入れられる特許文献１を参照されたい。これまでの公知の設備と異なり、本システムの投与システムは、容器へ蓋を付ける直前に充たされる容器の各々内への窒素、又は他の不活性ガスの注入を容易にするために、キャップ付け機械と一体化された。本発明に依れば、これは該投与システムに分配ノズルを供給することによりもたらされるが、該ノズルは、充たされた容器が該キャップ付け機械により周りで動かされる円形通路内へ概ね延びて、それと交叉するよう位置付けられる。
【００１６】
更に図１を参照し、又図２を参照すると、本装置は上記説明の様に、キャップ付け機械１２を有する。キャップ付け機械１２は図２で”インフイード（infeed）”と名付けられた円形通路に沿いインフイードコンベア又はスターホイールから、瓶の様な、容器Ｃを収容し、そしてその充填され、シールされた容器を図２で”出力（output）”と名付けられる円形通路に沿って出力コンベア又はスターホイールへ供給するよう構成される。該キャップ付け機械１２は回転可能に駆動されるキャリア又はタレットを有しており、該キャリア又はタレットは中心線（図１）の周りに回転し、そして入力及び出力スターホイールにより規定される円形通路と交叉する概ね円形の通路に沿い、かつ該通路の周りで該容器Ｃを動かす。
【００１７】
容器Ｃが該キャップ付け機械１２により該円形通路の周りで動かされると、図１でＣＬと呼称される、該蓋は該容器のそれぞれの１つに付けられる。この目的で、該キャップ付け機械は複数のキャップ付けヘッド１４（図１参照）を有する。該キャップ付けヘッド１４の各々は回転可能に駆動されるので、それに収容される蓋ＣＬは該容器Ｃのそれぞれの１つの上に位置付けられ得て、該蓋は該容器上へ下方に回転され、それとシールする関係に入り、該容器を閉じ、その中身のパッケージングを完了する。
【００１８】
容器Ｃが該キャップ付け機械１２により取り扱われると、該容器の各々は線Ｉにより示す入力点から線Ｏにより示す出力点（図２）へ、該キャップ付け機械により規定される概ね円形の通路に沿って動く。当業者により認識される様に、該入力点は時には移行点（transfer point）、すなわち、充填された容器Ｃがその上に蓋を受けるため位置付けられる理論的点（threoretical point）、と呼ばれる。
【００１９】
本発明に依れば、不活性ガス、典型的には液体の形の窒素（Ｎ２）の投与は、容器移動に付随して起こり得る窒素の放散と、製品のこぼれ（product spillage）と、を最小化することにより、該容器Ｃの一貫した投与を実現するよう出来るだけ該移行点の近くでもたらされる。この目的で本発明は該キャップ付け機械１２と動作的に付随して位置付けられた窒素投与システム１６を有する。該投与システム１６は不活性ガス、典型的には供給導管（supply conduit）１７を経由した液体の形の窒素の供給を受けるが、該窒素は真空絶縁されたリザーバー（vacuum insulated reservoir）１８へ、そして次いで本発明の原理に依り構成され、位置付けられた分配ノズル２０へ、供給される。
【００２０】
図２で図解される様に、分配ノズル２０は、容器が該キャップ付け機械１２の回転可能に駆動されるタレットにより周りで動かされる、円形通路と交叉しており、分配ノズルは該容器Ｃの各々と、該キャップ付け機械のキャップ付けヘッド１４の１つにより保持される蓋ＣＬのそれぞれの１つとの間に位置付けられる。この仕方の位置付けを実現するために、該分配ノズル２０は概ね細長い形状であり、２２に段付き形状（stepped configuration）を有する自由端部部分の具備によりキャップ付けヘッド１４との間に間隙を提供するよう構成される。窒素は内部通路２４を通り、分配ノズルを通して供給され、該ノズルはその自由端部部分で下方へ開く放出出口２６を規定している。この構成により、分配ノズル２０は、該キャップ付けヘッド１４の１つにより該容器の各々へ蓋ＣＬを付ける直ぐ前に、該キャップ付け機械１２の回転タレットに収容される容器Ｃの各々の開いた口を直接通り下方へ窒素を分配するよう位置付けられる。再び言及するが、該キャップ付け機械のいわゆる移行点に該分配ノズル２０を配置することは、窒素の該容器への一貫した投与を大いに容易化する。本装置が投与用に容器パッケージの一貫した位置付けを望ましく提供するのみならず、そのパッケージは実質的に安定化され、更に製品こぼれのポテンシャルを減じるか又は取り除き、窒素の完全な保持を可能にする。加えて、蓋を付ける直ぐ前の投与は該窒素が放散し得る時間を最小化する。
【００２１】
本発明に依れば、該投与システム１６は、該キャップ付け機械１２の回転タレットによる該分配ノズルを過ぎる容器Ｃの動きに協調して、該分配ノズル２０から窒素を連続して分配するか、又は該分配ノズルから窒素を間歇的に分配するよう操作されることが可能である。本発明の好ましい形では、該窒素投与システムの精密なタイミングのために該キャップ付け機械の電子制御器（electronic controls of the capping machine）と動作的に接続された電子制御器（electronic controls）２８が提供される。分配ノズル２０は該システムの制御とモニターの様な動作のために適当なデバイスが該ノズル内に位置付けられることを可能にする適当な取り付け具（fitting）３８を備えることが出来る。該投与システムを電子的に制御し、該キャップ付け機械１２とその動作を協調させることにより、本装置は該キャップ付け機械の全速度範囲を通してより精密な投与を提供し、これに伴なうより高速度での個別投与（discrete dosing）は今日典型的に使われる種々のパッケージ内への適当な窒素注入に今まで要求されたことが多い連続流を望ましく取り除くものである。この流儀での間歇動作は、実質的なコスト節約に望ましく帰着するものであり、該節約は連続流過程と比較して使われる液体窒素の量を減じることにより実現することが出来る。該投与システムの動作を該キャップ付け機械と協調させることは該キャップ付け機械１２の速度の変調に付随した精密な、間歇的投与をも望ましく可能にする。
【００２２】
前記からは、数多くの変型は変種がもたらされ得るが、それらは本発明の新規な概念の真の精神と範囲から離れるものではない。ここで図解された特定の実施例に限定するよう意図されてはおらず、又その様に推量されるべきでないことは理解されべきである。本開示は請求範囲内に入る全てのこの様な変型を、付属請求項により、カバーするよう意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の原理を具体化するキャップ付け及び窒素投与用装置の立面線図である。
【図２】本装置の平面線図である。
【図３】本装置の投与システムの窒素分配ノズルの比較拡大、斜視図である。
【図４】図３に示す分配ノズルの断面図である。
【図１】
2007501173.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
2007501173.tif 000007
2007501173.tif 000008
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