(57)【要約】【課題】スチームの吹きかけによる利点を確保しながら、スチームを用いることに起因して周囲環境を高温多湿にすることを回避することを可能にするガス置換包装方法及び装置を提供する。【解決手段】米飯等の内容物入りの容器６が搬送手段によって容器６及び受け台１６が呈する横断面形状と略相似形の横断面形状を有するチャンバ１０内を搬送される。チャンバ１０においては、プレガス置換領域３ａで不活性ガスである窒素ガスが容器６内に吹きかけられ、その後、スチーム領域３ｂでスチームが吹きかけられる。更に、ガス置換領域３ｃでスチームを一部残して、再度、窒素ガスが吹きかけられる。スチームはスチーム領域３ｂにおいて、排気手段１１で排気され、周囲環境に漏れ出ることはない。チャンバ１０の出口に続いて配設された封鎖手段４によって、容器は蓋材８で封鎖される。【選択図】      図１
2004182320.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内容物入りの容器が、前記容器及び前記容器を支持する受け台が呈する横断面形状と略相似形の横断面形状を有するチャンバ内を搬送中に、前記容器内へのスチームの吹きかけとその後の不活性ガスによるガス置換を行い、前記チャンバ内を通過後に前記容器を封鎖することから成るガス置換包装方法。
【請求項２】
前記容器が前記チャンバ内を搬送中において、前記スチームの吹きかけの前に、前記容器内に前記不活性ガスの吹きかけによりプレガス置換を行うことから成る請求項１に記載のガス置換包装方法。
【請求項３】
前記チャンバの前記スチームが吹きかけられるスチーム領域において、前記容器の搬送経路の下方位置から排気を行うことから成る請求項１又は２に記載のガス置換包装方法。
【請求項４】
内容物入りの容器及び前記容器を支持する受け台が呈する横断面形状と略相似形の横断面形状を有し前記容器が前記受け台に支持された状態で搬送手段によって内部を搬送されるチャンバ、前記チャンバに配設され前記チャンバ内を通過中の前記容器にスチームを吹きかけるスチーム噴射手段、前記チャンバにおいて前記スチーム噴射手段の後流に配設され前記チャンバ内を通過中の前記容器に不活性ガスを吹きかける不活性ガス噴射手段、及び前記チャンバの出口に続いて配設され前記容器を封鎖する封鎖手段から成るガス置換包装装置。
【請求項５】
前記チャンバにおいて、前記スチーム噴射手段によって前記スチームが吹きかけられるスチーム領域と前記不活性ガス噴射手段によって前記不活性ガスが吹きかけられるガス置換領域との境界部を、通過する前記容器との間に残される隙間を狭くしたラビリンス部としたことから成る請求項４に記載のガス置換包装装置。
【請求項６】
前記チャンバには、前記スチーム噴射手段の上流において前記チャンバ内を通過中の前記容器に前記不活性ガスを吹きかけるプレ不活性ガス噴射手段が配設されていることから成る請求項４又は５に記載のガス置換包装装置。
【請求項７】
前記チャンバにおいて、前記スチーム噴射手段によって前記スチームが吹きかけられるスチーム領域と前記プレ不活性ガス噴射手段によって前記不活性ガスが吹きかけられるプレガス置換領域との境界部を、通過する前記容器との間に残される隙間を狭くしたプレラビリンス部としたことから成る請求項６に記載のガス置換包装装置。
【請求項８】
前記チャンバには、前記スチーム噴射手段によって前記スチームが吹きかけられるスチーム領域において、前記容器の搬送経路の下方に、排気手段に連なる排気口が形成されていることから成る請求項４に記載のガス置換包装装置。
【請求項９】
前記排気手段は前記排気口からの自然な排気を行う自然排気手段又は前記排気口を通して強制的に吸引排気を行う強制排気手段であり、前記チャンバ内は周囲環境よりも若干圧力が高い与圧状態とされることから成る請求項８に記載のガス置換包装装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内容物が入れられたカップ、トレイ状等の容器に不活性ガスによるガス置換を施して封鎖するガス置換包装方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、米飯、惣菜、飲料等の飲食品を容器に充填し封鎖して得られた包装体を常温であっても長時間に渡って保存可能とするには、包装体内部に残される酸素量を可及的に少なくして、飲食品の変質を防止することが必要である。そこで、内容物が充填された容器内のヘッドスペースに残される空気等の気体を窒素等の不活性ガスでガス置換するガス置換包装が用いられている。
【０００３】
ガス置換包装の一つとして、空間部を残して常温近傍の内容物が充填されたセミリジッド容器本体に、水蒸気を吹き込んで内容物の表面近傍のみを加熱し、次いで不活性ガスを吹き込んで、空間部における水蒸気と残存空気を不活性ガスで置換し、その後直ちに蓋部により容器本体を密封する密封容器の製造方法、或いは水蒸気と不活性ガスの混合気を吹き込んで内容物の表面近傍のみを加熱し、空間部における残存空気を混合気で置換し、その後直ちに蓋部により容器本体を密封する密封容器の製造方法が提案されている（特許文献１）。
【０００４】
この密封容器の製造方法によれば、容器内の空間部は不活性ガス又は水蒸気と不活性ガスの混合気によって置換されるので、空間部に残る酸素量を微量とすることができる。また、内容物の表面のみを加熱した水蒸気は、潜熱を奪われて凝結し、水滴として内容物の表面に付着する。凝結水は不活性ガスの吹き込み後、密封までの短時間の間にも蒸発して水蒸気となり、容器の密封後、室温まで冷却される途中でこの水蒸気が凝縮して、容器内部を負圧にする。このとき、密封容器は、内容積が減少して内外の圧力バランスが釣り合う位置まで、通常、底壁や蓋部等の比較的撓み易い部分が若干撓む。空間部の水蒸気量が比較的少なくすることで、商品価値を失うほど大きな収縮変形を生じさせないことを図っている。
【０００５】
このように、充填・シール装置においては、ガス置換前にスチームを吹きかけることにより、密封して冷却した後にスチームが水滴等に凝縮することで容器内部の圧力を下げ、外気圧によって蓋材を容器内部側に凹ませることが行われている。蓋材が凹むことにより、品質の劣化による容器の膨張がないことをアピールするするとともに、外観を良くすることが行われている。また、内容物が米飯である場合には、米の表面がスチームによって殺菌され、かび等の菌が繁殖しにくくなる。更に、ヒートシールする前にスチームの噴射で容器を温めることにより、ヒートシールをより安定させることができる。
【０００６】
しかしながら、内容物が米飯等である場合にはスチームを大量に吹きかける必要があり、そのような場合には、スチームを吹きかけた容器を蓋材等で封鎖した後に、ヘッドスペース内を占めていたスチームが凝縮して大きな減圧を生じると、容器が大きく歪み外観を損なう等の不都合がある。また、このような容器包装体を大量に製造する製造現場ではスチームを大量に使用するので、スチームの工場内への漏れを完全に遮断することが困難であるため、工場内部が高温多湿となって細菌が繁殖し易い環境になる。検品機が配置されている場合には、高温多湿の環境はコンピュータ機器の誤作動を引き起すおそれもある。従って、内容物入り容器へのスチームの吹きかけを実際の容器包装に適用することは、現実的には、困難であると考えられていた。更に、スチームの凝縮による容器内部の減圧により容器の封鎖前に外気が容器内に引き込まれる状況が生じると、容器内部が菌類によって汚染される可能性があるが、この外気の容器内への引込み現象を完全に防止することが困難であるという問題もあった。
【０００７】
【特許文献１】
特開昭６３−１７８９１８号公報（第３〜４頁、図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ガス置換包装においては、上記したような、冷却後に水蒸気の凝結による容器内部の減圧、米飯等の内容物の表面の殺菌、及び良好なヒートシールのための予備加熱等のスチームを吹きかけることにより得られる利点は捨て難い。そこで、吹きかけられたスチームの周囲環境への漏れを防止するとともに、容器内のスチームの一部を不活性ガスで再度置換することで、スチームの吹きかけに起因した問題点を軽減又は解消する点で解決すべき課題がある。
【０００９】
この発明の目的は、スチームの吹きかけによる利点を確保しながら、スチームを用いることに起因して工場内を高温多湿にすることを回避することを可能にするガス置換包装方法及び装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、この発明によるガス置換包装方法は、内容物入りの容器が、前記容器及び前記容器を支持する受け台が呈する横断面形状と略相似形の横断面形状を有するチャンバ内を搬送中に、前記容器内へのスチームの吹きかけとその後の不活性ガスによるガス置換を行い、前記チャンバ内を通過後に前記容器を封鎖することから成っている。
【００１１】
このガス置換包装方法によれば、内容物入りの容器がチャンバ内を搬送されるとき、先ず容器内にスチームが吹きかけられることにより、容器内の気体はスチームによって置き換えられ、内容物の表面はスチームによって殺菌される。スチームが吹きかけられた容器が更にチャンバ内を搬送されるとき、不活性ガスによるガス置換が行われる。スチームは容器及び前記容器を支持する受け台が呈する横断面形状と略相似形の横断面形状を有するチャンバ内において吹きかけられるので、チャンバからのスチームの漏れが管理し易くなり、工場内が高温多湿になるのを防ぐことができる。チャンバの出口から気体が漏れ出ることがあっても、その気体は不活性ガスとなるので、スチームが漏れ出るとした場合に生じるような周囲環境を高温多湿にするということがない。チャンバの出口から容器の封鎖完了までの間にスチームが冷却されて一部凝縮を生じ、容器内部が減圧して外部空気を引き込む現象が生じ易いが、チャンバを出る前に容器内のスチームの一部を不活性ガスによってガス置換を行うことにより、こうした外気引き込み現象を実質的に無くすことが可能である。容器内に少量に残るスチームが凝縮しても、封鎖された容器内には過大な減圧が生じることはなく、封鎖後の容器の外観を保つことができる。また、容器の封鎖が蓋材等の包装材料のヒートシールで行われるときには、スチームによってヒートシールが予定されている部分が予備加熱され、良好なヒートシールを得ることができる。
【００１２】
このガス置換包装方法において、前記容器が前記チャンバ内を搬送中において、前記スチームの吹きかけの前に、前記容器内に前記不活性ガスの吹きかけによりプレガス置換を行うことができる。不活性ガスを吹きかけることでプレガス置換を行うことにより、酸素を含む外気を予め除くことができ、ガス置換効率を向上することができる。また、チャンバ内においては、スチームを吹きかける前後において置換ガスによる噴射が行われることになるので、スチームが、容器の搬送方向前後方向に漏れることが抑えられる。更に、内容物入り容器は、チャンバ内を走行する間に前後の二つの領域に渡って不活性ガスの吹きかけを受けるので、容器内の内容物は、トータルとして不活性ガスに長時間曝されることになり、特に米飯等の内容物内に残る酸素をより多く追い出し、溶存酸素の除去率を高めることができる。
【００１３】
このガス置換包装方法において、前記チャンバの前記スチームが吹きかけられるスチーム領域において、前記容器の搬送経路の下方位置から排気を行うことが好ましい。大量のスチームと密閉度の高いチャンバを使用するので、チャンバ内が周囲環境に対して僅かに与圧となる程度に排気量を定めるのが好ましい。スチームの利用価値は、噴射直後の高温状態である方が高い。排気をチャンバの下側において行うことにより、下方に存在する利用価値の低いスチームをチャンバから排出することができる。また、排気口は汚れる可能性があるので、チャンバにおいては、衛生上、安全側である下側位置で排気するのが好ましい。
【００１４】
また、この発明によるガス置換包装装置は、内容物入りの容器及び前記容器を支持する受け台が呈する横断面形状と略相似形の横断面形状を有し前記容器が前記受け台に支持された状態で搬送手段によって内部を搬送されるチャンバ、前記チャンバに配設され前記チャンバ内を通過中の前記容器にスチームを吹きかけるスチーム噴射手段、前記チャンバにおいて前記スチーム噴射手段の後流に配設され前記チャンバ内を通過中の前記容器に不活性ガスを吹きかける不活性ガス噴射手段、及び前記チャンバの出口に続いて配設され前記容器を封鎖する封鎖手段から成っている。
【００１５】
このガス置換包装装置によれば、内容物入りの容器が、受け台に支持された状態で搬送手段によって搬送され、容器及びそれを支持する受け台が呈する横断面形状と略相似形の横断面形状を有しているチャンバ内を通過しているとき、チャンバに配設されているスチーム噴射手段が容器にスチームを吹きかけることにより、容器内はスチームによって充満し、外気が追い出され、且つ内容物の表面がスチームによって殺菌される。スチームが充満した容器が更にチャンバ内を搬送されるとき、スチーム噴射手段の後流に配設されている不活性ガス噴射手段が容器に不活性ガスを吹きかけるので、容器内に充満したスチームの一部が不活性ガスで置換される。噴射されたスチームは、不活性ガス噴射手段から噴出される不活性ガスによって、容器搬出のための開口が形成されるチャンバの出口側に流れることが妨げられ、出口を通してスチームが外部環境に漏れるのを防止することができる。チャンバの出口から気体が漏れ出ることがあっても、その気体は不活性ガスとなるので、スチームが漏れ出たとした場合に生じるような周囲環境を高温多湿にするということがない。更に、チャンバを出た容器はチャンバの出口に続いて配設されている封鎖手段によって封鎖されるが、封鎖完了までの短い期間内でスチームが冷却されても、容器内のスチーム量が減少しているので、過剰な減圧に起因した外気の容器内への引き込みを実質的に防止することができる。
【００１６】
このガス置換包装装置において、前記チャンバにおいて、前記スチーム噴射手段によって前記スチームが吹きかけられるスチーム領域と前記不活性ガス噴射手段によって前記不活性ガスが吹きかけられるガス置換領域との境界部を、通過する前記容器との間に残される隙間を狭くしたラビリンス部とすることができる。吹きかけられたスチームが周囲環境に漏れ出るのをより効率的に防止するには、スチームがチャンバの出口側に流れるのを極力抑制することが好ましい。従って、チャンバにおいて、スチーム領域とガス置換領域との境界部を、通過する容器との間に残される隙間を狭くしたラビリンス部とすることにより、スチームがラビリンス部を通過しようとするときの通過抵抗が大きくなり、スチームがガス置換領域へ流れるのを効率的に防ぐことができる。
【００１７】
このガス置換包装装置において、前記チャンバには、前記スチーム噴射手段の上流において前記チャンバ内を通過中の前記容器に前記不活性ガスを吹きかけるプレ不活性ガス噴射手段を配設することができる。包装する内容物によっては、変質を防止するために溶存酸素量を可及的に少なくすることが求められる。内容物における溶存酸素量を少なくするには、温度を高くするとともに、置換ガスに曝す時間を長くすることが効果的である。また、チャンバ内に噴射されたスチームはチャンバの入口側においても漏れ出るのを防止することが好ましい。そこで、スチーム噴射手段の上流においてチャンバ内を通過中の容器に不活性ガスを吹きかけるプレ不活性ガス噴射手段を配設することにより、内容物が不活性ガスに曝される時間を充分確保することができるとともに、スチーム噴射手段から噴射されたスチームがチャンバ内を搬送上流側に逆上ってチャンバの入口側から周囲環境に漏れ出るのを防止することができる。
【００１８】
プレ不活性ガス噴射手段を備えたガス置換包装装置において、前記チャンバにおいて、前記スチーム噴射手段によって前記スチームが吹きかけられるスチーム領域と前記プレ不活性ガス噴射手段によって前記不活性ガスが吹きかけられるプレガス置換領域との境界部を、通過する前記容器との間に残される隙間を狭くしたプレラビリンス部とすることができる。吹きかけられたスチームが周囲環境に漏れ出るのをより効率的に防止するには、スチームがチャンバの入口側に流れるのも極力抑制することが好ましい。従って、チャンバにおいて、スチーム領域とプレガス置換領域との境界部を、通過する容器との間に残される隙間を狭くしたプレラビリンス部とすることにより、スチームがプレラビリンス部を通過しようとするときの通過抵抗が大きくなり、スチームがプレガス置換領域へ流れるのを効率的に防ぐことができる。
【００１９】
このガス置換包装装置において、前記チャンバには、前記スチーム噴射手段によって前記スチームが吹きかけられるスチーム領域において、前記容器の搬送経路の下方に、排気手段に連なる排気口を形成することができる。スチーム噴射手段によってスチームは連続的に吹きかけられるので、吹きかけられたスチームは、一部が凝縮することがあっても、最終的にはチャンバから排出されねばならない。そこで、スチームが吹きかけられる領域において、容器の搬送経路の下方位置に排気手段に連なる排気口を形成することにより、スチームは、ガス置換領域或いはプレガス置換領域に向かうことなく、チャンバから排出するように誘導することができる。また、容器の下方に留まるスチームは、温度が低下していて内容物の表面殺菌等に利用できないので排出するのが好ましい。なお、排気手段をダクト等に接続することで、スチームを周囲環境に放出することなく回収するのが好ましい。また、チャンバは、スチームの凝縮を防ぐため、１００℃以上の温度に保持することが好ましい。
【００２０】
排気手段を備えたガス置換包装装置において、前記排気手段は前記排気口からの自然な排気を行う自然排気手段又は前記排気口を通して強制的に吸引排気を行う強制排気手段であり、前記チャンバ内は周囲環境よりも若干圧力が高い与圧状態とすることが好ましい。排気手段は、例えば、スチーム吹きかけ量等に応じて、自然排気手段又は強制排気手段として構成可能である。自然排気の場合は勿論のこと、強制排気の場合であっても、チャンバ内に外気を引き込むのを回避するため、チャンバ内を周囲よりも若干高い与圧状態にするのが好ましい。更に、前記排気口についても、スチームの凝縮を防ぐため、１００℃以上の温度に保持することが好ましい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面に基づいて、この発明によるガス置換包装方法及び装置の実施例を説明する。図１はこの発明によるガス置換包装装置の要部側面概略図、図２は図１に示すガス置換包装装置のＡ−Ａ断面図、図３は図１に示すガス置換包装装置のＡ−Ａ断面図、図４はガス置換包装装置のチャンバステーションに配置されるチャンバの斜視図である。
【００２２】
図１に示すガス置換包装装置１は、無菌充填シール工程に適用されており、ポリプロピレン等の熱溶着性又はその処理を施した合成樹脂製トレイ状容器６（一部にのみ符号を付す。以下、単に「容器６」と称す）に米飯７（図２参照）を充填して、米飯７入りの容器６の内部を窒素ガス等の不活性ガスでガス置換した状態で、熱溶着性又はその処理を施した合成樹脂フィルムから成る蓋材８をヒートシールして米飯入り容器６を封鎖する装置である。ガス置換包装装置１は、搬送方向で見て順に、無菌空間ステーション２、スチームの吹きかけと置換ガスとして不活性の窒素ガスの吹きかけとを行うチャンバステーション３、米飯７入りの容器６に蓋材８をヒートシールする封鎖ステーション４、及び蓋材８で封鎖された米飯７の包装体９を取り出す包装体取出しステーション５を備えている。
【００２３】
無菌空間ステーション２は、容器６の移載部２ａと、その下流側に位置し内容物である米飯７を充填する内容物充填部２ｂとを備えた閉鎖空間である。無菌空間ステーション２の内部には図示しない無菌空気供給源から無菌空気が供給され、容器６は無菌乾燥される。移載部２ａにおいては図示しない容器供給機構によって容器６が後述する受け台１６に供給される。受け台１６に載せられた容器６には、内容物充填部２ｂにおいて内容物としての米飯７が充填される。無菌空間ステーション２の出口２ｃには、無菌空気を吹き下ろすエアーカーテン２ｄが設けられており、無菌空間ステーション２内の無菌空気と後続のチャンバステーション３内のガスとの混合を防止している。
【００２４】
チャンバステーション３は、米飯７入りの容器６にスチームと不活性ガスとしての窒素ガスとの吹きかけを行うステーションであり、上流側から順に、プレガス置換領域３ａ、スチーム領域３ｂ及びガス置換領域３ｃが設けられている。図１ではチャンバステーション３はコンパクトに描かれているが、プレガス置換領域３ａ、スチーム領域３ｂ及びガス置換領域３ｃの各部ではガスに曝されて搬送される搬送区間は相当の長さに設定される。チャンバステーション３においては、後述するチャンバ１０が配設されており、その内部を受け台１６に支持された容器６が搬送される。プレガス置換領域３ａ及びガス置換領域３ｃにおいては、それぞれ、チャンバ１０の上部に不活性ガスを噴射するノズルから成る不活性ガス噴射手段２６，２８が設けられており、スチーム領域３ｂにおいては、チャンバ１０の上部にスチームを噴射するノズルから成るスチーム噴射手段２７が設けられている。なお、図示しないが、チャンバ１０には、チャンバ１０を１００℃以上に加熱するヒータが備えられている。
【００２５】
チャンバ１０のうち、プレガス置換領域３ａの入口近傍部、プレガス置換領域３ａとスチーム領域３ｂとの接続部、スチーム領域３ｂとガス置換領域３ｃとの接続部、及びガス置換領域３ｃの出口近傍部については、搬送される容器６との間に形成される隙間を絞ることで、それぞれラビリンス部１０ａ、１０ｂ、１０ｃ及び１０ｄとされている。米飯７入りの容器６の上方のチャンバ１０内の空間については、プレガス置換領域３ａとスチーム領域３ｂとの境界で仕切り１０ｅを用いて、またスチーム領域３ｂとガス置換領域３ｃとの境界で仕切り１０ｆを用いて仕切ることができる。スチーム領域３ｂにおいて、容器６が搬送される搬送路の下方に排気手段１１が設けられている。排気手段１１は、図２に示すように、チャンバ１０に開く排気口３５に接続されるダクト３６と、ダクト３６に設けられてチャンバ１０内の気体を吸引排気するブロワ３７と、ブロワ３７の上流に設けられて排気量を調節するためのダンパ３８とを備えている。ブロワ３７から排気された排気流は、周囲環境に漏れないように回収される。
【００２６】
封鎖ステーション４は、公知の構造を有するもので充分である。封鎖ステーション４は、蓋材８が巻き取られた蓋材ロール１２と、蓋材ロール１２から繰り出された蓋材８を米飯７入りの容器６にヒートシールするとともに各容器６毎に蓋材８を切断する蓋材シールカット部１３と、蓋材８を切断することで生じた蓋材余剰部８ａを巻き取る余剰蓋材巻取り部１４とを備えている。封鎖ステーション４には無菌性を保つため無菌空気が供給され、また、蓋材８はヒートシール前にＵＶランプ（図示せず）によって殺菌処理される。蓋材シールカット部１３は、互いに同期して作動する上型ヒートブロック１３ａと下型ヒートブロック１３ｂとを備えており、容器６と蓋材８とを挟み込んで加熱することによってヒートシールする。図示の例では四つの容器６に対して同時に蓋材８をヒートシールし且つ蓋材８をカットすることができる。容器６を蓋材８で覆う状態で蓋材８を容器６にヒートシールすることによって米飯７の包装体９が製造される。封鎖された米飯７の包装体９は、包装体取出しステーション５において、製造ラインから取り出すことができる。
【００２７】
上記の無菌空間ステーション２、チャンバステーション３、封鎖ステーション４、及び包装体取出しステーション５の各ステーションは、搬送装置としての磁気式コンベヤ１５の上側走行部１５ｄの搬送経路に沿って順に配置されている。磁気式コンベヤ１５は、駆動スプロケット１５ａ、従動スプロケット１５ｂ、及び駆動スプロケット１５ａと従動スプロケット１５ｂとに巻き掛けられたチェーン１５ｃ（図２及び図３参照）からなり、後述するようにチェーン１５ｃに備わる磁石が磁気的に受け台１６に作用して容器６を搬送する。チャンバステーション３で吹きかけられるスチームの凝縮によって受け台１６に付着する可能性がある水滴は、駆動スプロケット１５ａの周囲に配置された水滴受け１７に受けられる。受け台１０は、その後、下側走行部１５ｅを搬送される間に、洗浄ステーション１８において洗浄され、洗浄ステーション１８を出た受け台１６は、従動スプロケット１５ｂに近傍する側に熱風１９ｃの吹き込み口１９ａを備え、駆動スプロケット１５ａに近傍する側に排気口１９ｂが形成されている乾燥チャンバ１９内を走行する間に乾燥され、上側走行部１５ｄに戻った位置で無菌空間ステーション２に搬入される。
【００２８】
チャンバステーション３には、図４に斜視図として示すチャンバ１０が配置されている。チャンバ１０は、平坦な上板２０、中央の領域において上板２０に対して間隔が拡大した底部２２とされ且つ左右側が底部２２に対して起立部２２ａ，２２ａを介して高い位置に連なる棚部２３，２３となっている下板２１、及び上板２０と下板２１との左右両端において接続する背の低い側壁板２４，２４によって形成されている。搬送装置の前後には、受け台１６で支持された状態の米飯７入りの容器６が搬入される入口開口２５ａ及び搬出される出口開口２５ｂが形成されている。従って、チャンバ１０は、搬送経路の周囲を上板２０、下板２１及び側壁板２４，２４で囲まれ、排気手段１１及び入口開口２５ａと出口開口２５ｂ以外には閉じた全体としては細長い筒状のチャンバである。そして、図２〜図４から明らかな様に、チャンバ１０の横断面形状は、容器６及び容器６を支持する受け台１６が呈する横断面形状と相似形でやや大きめに形成されている。
【００２９】
チャンバ１０内の容器６の配置が、図２及び図３に示されている。図２及び図３に示すように、受け台１６は、中央に容器６の本体部６ａが入り込む全体として矩形枠状の形状に形成されており、チャンバ１０内を通過可能である。また、受け台１６は、磁石３０と滑り材３１を備えている。容器６は、その開口周囲に形成されているフランジ６ｂが受け台１６に載せられることで受け台１６に支持されており、この状態で磁気式コンベヤ１５によって搬送される。即ち、磁気式コンベヤ１５は、両駆動スプロケット１５ａ及び従動スプロケット１５ｂに搬送方向左右において一対のチェーン１５ｃ，１５ｃが巻き掛けられており、チェーン１５ｃ，１５ｃに備わる磁石３２，３２が受け台１６に設けられている磁石３０と磁気的に作用して容器６を搬送する。各チェーン１５ｃは走行中の弛みが生じないように、装置フレーム３３に取り付けられており、且つチャンバ１０の下板２２に形成されている棚部２３に平行に配置されているガイドレール３４に案内されて走行する。こうした構造により、磁石３２，３２は、チャンバ１０の下板２２に形成されている棚部２３，２３の下側面に近接して走行可能である。滑り材３１，３１は、受け台１６が棚部２３，２３上をスムーズに滑り搬送されるように、低摩擦材料によって成形されている。
【００３０】
図３に示すように、ラビリンス部１０ｃでは、チャンバ１０の底部２２から起立し棚部２３と接続する部分が容器６の本体部６ａの形状に倣って湾曲した倣い部分４０に成形されている。従って、図２に示すようなラビリンス部が形成されない領域では、底部２２及び直角の起立部２２ａと容器６の本体部６ａとの間に形成される大きな隙間４２と比較して、ラビリンス部１０ｃでは、倣い部分４０と容器６の本体６ａとの間に形成される隙間４１が非常に狭くなっており、流路抵抗が大きいためスチームや窒素ガスなどのガスが通過し難い構造となっている。チャンバ１０内に噴射されたガス、特に、スチームは、ラビリンス部１０ｂ，１０ｃによってプレガス置換領域３ａ又はガス置換領域３ｃに流れ難くなり、排気手段１１によって排気される。また、プレガス置換領域３ａ又はガス置換領域３ｃ内に存在する窒素ガスもラビリンス部１０ａ，１０ｄによって入口開口２５ａ又は出口開口２５ｂに漏れ出るのが防止される。チャンバ１０は、ラビリンス部以外では、容器６との間の隙間４２には余裕がある構造をしているので、ＣＩＰ，ＳＩＰ等、チャンバ１０内を洗浄するノズルを設ける場合に有利である。なお、本発明におけるチャンバを使用するものではないが、磁石式コンベヤによる容器の搬送と、入口及び出口側でラビリンスを形成して通路を絞ることは、既に、本出願人が提案し出願している（特願２００２−２１６２８７号）。
【００３１】
本実施例に作動を説明すると、本実施例では、容器６及び容器６を支持する受け台１６が呈する横断面形状と略相似形の横断面形状を有するチャンバ１０とスチームの吹きかけとを組み合わせる点が特徴である。米飯７が充填された容器６が入口開口２５ａからチャンバ１０内に搬入されると、チャンバ１０内においては、先ず、プレガス置換領域３ａにおいて不活性ガスである窒素ガスが吹き付けられてプレガス置換が行われ、次にスチーム領域３ｂにおいて容器６にはスチームが吹きかけられる。スチームの吹きかけ前において、窒素ガスを容器６内に吹きかけることにより、容器６内のヘッドスペース等に入り込んでいる外気が窒素ガスと置換される。米飯７入りの容器６がチャンバ１０内を走行する初期の段階でガス置換を行うことにより、酸素を含む外気を予め除くことができ、ガス置換効率を向上することができる。
【００３２】
プレガス置換とスチームの吹きかけとが施された容器６は、その後、チャンバ１０内を搬送中にガス置換領域３ｃにおいて再度の窒素ガスが吹きかけられる。スチームの吹きかけ後、そのままの状態でチャンバ１０の外に出て蓋材８をヒートシールする場合には、チャンバ１０の出口開口２５ｂを通じて搬出されてから蓋材８のヒートシールの完了までの間に、スチームの冷却が進行してスチームの一部が凝縮し、容器６内部が減圧して外部空気を引き込む現象が生じ易い。しかしながら、この実施例においては、チャンバ１０を出る前に再度、窒素ガスによるガス置換を行うので、こうした外気引き込み現象を実質的に無くすことができ、外気の引き込みのない状態で封鎖ステーション４において蓋材８によって米飯７入りの容器６を封鎖することができる。適度のスチームが容器６内に残るので、そのスチームが冷却に伴って凝縮することで封鎖後の容器に適度の負圧を与え、包装体９に見栄えの良い外観を確保することができる。
【００３３】
チャンバ１０内においては、スチームを吹きかける前後のプレガス置換領域３ａとガス置換領域３ｃとにおいて不活性ガスによる噴射が行われるので、容器の搬送方向前後におけるスチームの漏出が不活性ガスによって遮られる。従って、スチームが排気手段１１以外の通路を経てチャンバ１０の周囲環境に漏れることを事実上、抑えることができる。更に、米飯７入りの容器６は、チャンバ１０内を走行する間に前後二つのプレガス置換領域３ａとガス置換領域３ｃとの領域において不活性ガスの吹きかけを受けるので、内容物は長い時間に渡って不活性ガスに曝され、溶存酸素の除去率を高めることができる。
【００３４】
スチーム領域３ｂのプレガス置換領域３ａとガス置換領域３ｃとの接続部には、ラビリンス構造が採用されている。ラビリンス部１０ｂ，１０ｃは、少なくとも二つ分の容器６，６の長さがあるので、容器６が搬送に伴ってどの位置を占めようともラビリンス部１０ｂ，１０ｃによるスチームの漏れ防止効果を発揮させることができる。また、チャンバ１０の入口開口２５ａ及び出口開口２５ｂの近傍では、チャンバ１０の形状を容器６に概略沿う形状として、容器６とチャンバ１０との間に形成される隙間４１を絞って、ラビリンス部１０ｂ，１０ｃと同様のラビリンス部１０ａ，１０ｄとしている。ラビリンス部１０ａ，１０ｄによって内部から窒素ガスの漏れを可及的に少なくするとするとともに、外気が内部に侵入するのも効果的に防止している。なお、容器６の型換え（容器のサイズが変更）があるときには、装置としての変更はラビリンス部１０ａ〜１０ｄのみの変更で済むという利点がある。
【００３５】
スチーム噴射手段２７によってスチームが吹きかけられる領域、即ち、スチーム領域３ｂにおいて、搬送される容器６の下方に、排気手段１１に連なる排気口３５が形成されているので、ブロワ３７等を用いて、スチームを製造室外へ効率良く排気することができる。大量のスチームと密閉度の高いチャンバ１０を使用するので、ダンパ３８を使用することにより、チャンバ１０の内部が周囲環境の圧力に対して僅かに与圧状態となる程度に排気量を定めるのが好ましい。容器６の搬送経路の下方位置に排気手段１１に連なる排気口３５が形成されているので、下方にある温度が低下して内容物の殺菌やシールの予備加熱等の用をなさないスチームを優先して排気することができる。更に、排気口３５や排気手段１１は汚れやすいので、衛生上、安全側である容器６の下方で排気するのが好ましい。排気手段１１は強制排気式であってもよいが、必ずしもそれに限ることなく、チャンバ１０内を適度の与圧状態に保ち下方からの外気の回り込みがなければ、排気口３５から自然に排気を行う自然排気手段でも構わない。更に、スチームの凝縮を防ぐため、排気手段１１の温度を１００℃以上に保つことが好ましい。
【００３６】
【実施例】
この発明による実施例において、１レーン当たり、プレガス置換領域３ａで使用される窒素ガス量は４０〜４００リットル／分、スチームは０．５〜８０ｋｇ／時間、ガス置換領域３ｃで使用される窒素ガス量は４０〜１００リットル／分であった。この条件でガス置換包装を行うことで、容器の外観を損なうことなく、包装体の内部が僅かに負圧になって見栄えが良く、且つ製造工場の作業環境も高温多湿になることを防止することができる。なお、本発明を適用することができる内容物は米飯には限定されるものではなく、飲料や惣菜等、容器に充填・シールするもののガス置換包装すべてに適用可能である。
【００３７】
【発明の効果】
この発明によるガス置換包装方法及び装置は、上記のように構成されているので、内容物入りの容器が、容器とそれを支持する受け台が呈する横断面形状と略相似形の横断面形状を有するチャンバ内を搬送されるとき、先ず容器内にスチームが吹きかけられることによって容器内の気体はスチームによって置き換えられる。スチームが吹きかけられた容器が更にチャンバ内を搬送されるとき、不活性ガスによるガス置換が行われる。従って、チャンバからのスチームの漏れが管理し易くなり、スチームを用いることの利点を享受しながら、スチームの漏れに起因して周囲環境が高温多湿になることを防ぐことができる。即ち、チャンバを出る前に不活性ガスによって置換ガスを行うことにより、チャンバの出口から容器の封鎖完了までの間にスチームの冷却による凝縮を生じ容器内部が減圧することに起因した外気引き込み現象を実質的に無くすことができる。容器内のスチームの一部が不活性ガスによって置換されるので、スチームの凝縮によって封鎖された容器内には過大な減圧が生じることはなく、封鎖後の容器の外観を保つことができる。また、スチームの吹きかけにより、内容物の表面をスチームによって殺菌することができる。更に、容器の封鎖が蓋材等の包装材料のヒートシールで行われるときには、スチームによってヒートシールが予定されている部分が予備加熱され、良好なヒートシールを得ることができる。
【００３８】
また、スチームと不活性ガス（窒素ガス）の吹きかけを、容器とそれを支持する受け台が呈する横断面形状と略相似形の横断面形状を有するチャンバ内において行っているので、チャンバ内の空間を容器と受け台とによって効率良く占めることになり、密閉性の良いチャンバ内には余剰空間が少なくなる。その結果、チームと不活性ガスが効率良く使用され、スチームと不活性ガスの使用量を低減させることができると共に、スチームと不活性ガスの置換効率を向上させることができる。更に、外気の侵入を極力防ぐことができるので、無菌維持状態を向上することができる。
【００３９】
この発明によるガス置換包装方法及び装置において、スチーム領域の前後に不活性ガスの吹きかけによるプレガス置換領域及びガス置換領域を配置することにより、スチームがチャンバの入口開口や出口開口から漏れ出るのを防止することができる。スチーム領域とプレガス置換領域及びガス置換領域との間にラビリンス部を形成することにより、スチームがプレガス置換領域及びガス置換領域側に漏れるのを防止することができる。更に、スチーム領域に対応して排気手段に連なる排気口を形成することにより、スチームの回収が可能となる。また、包装体の内部に外気が入ると内部が菌類によって汚染される可能性があるが、この発明によれば、内容物入り容器を密閉度の高いチャンバ内で搬送させることにより、外気の混入を予め防止することができる。また、チャンバの入口開口や出口開口の近傍部を、容器とチャンバとの間に隙間の狭いラビリンス部とすることで、外気が中に侵入するのを効果的に防止することができる。更に、排気手段をスチーム領域において、容器搬送経路の下方位置に設けることで、外気の回り込みによるチャンバ内への侵入を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるガス置換包装装置の要部側面概略図である。
【図２】図１に示すガス置換包装装置のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１に示すガス置換包装装置のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】ガス置換包装装置のチャンバステーションに配置されるチャンバの斜視図である。
【符号の説明】
１    ガス置換包装装置            ２    無菌空間ステーション
２ａ  移載部                      ２ｂ  内容物充填部
３  チャンバステーション          ３ａ  プレガス置換領域
３ｂ  スチーム領域                ３ｃ  ガス置換領域
４  封鎖ステーション              ５    包装体取出しステーション
６  容器        ６ａ  本体部      ６ｂ  フランジ      ７  米飯
８  蓋材                          ９  包装体
１０  チャンバ      １０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ  ラビリンス部
１１  排気手段                    １２  蓋材ロール
１３  蓋材シールカット部          １５  磁気式コンベヤ
１５ａ  駆動スプロケット          １５ｂ  従動スプロケット
１５ｃ  チェーン
１５ｄ  上側走行部                １５ｅ  下側走行部
１６  受け台
２０  上板                        ２１  下板
２２  底部            ２２ａ  起立部          ２３  棚部
２４  側壁板          ２５ａ  入口開口        ２５ｂ  出口開口
２６，２８  不活性ガス噴射手段        ２７  スチーム噴射手段
３０，３２  磁石      ３１    滑り材          ３３  装置フレーム
３４  ガイドレール
３５    排気口        ３６    ダクト          ３７  ブロワ
４０    倣い部分      ４１，４２  隙間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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