(57)【要約】【課題】容器の口部にノズルから不活性ガス噴流を吹き込んで容器のヘッドスペースをガス置換する際に、噴流に空気の巻込みを防ぐことで、容器のヘッドスペースを高いガス置換率でガス置換するガス置換方法及び装置を提供する。【解決手段】不活性ガス吹出し部５が、噴射ノズル２から容器５０の口部５１に向けて不活性ガス噴流３が通過する領域に不活性ガス流れ１１を吹き出して、不活性ガス雰囲気４を形成している。不活性ガス噴流３は不活性ガス雰囲気４の中に噴射されるので、不活性ガス噴流３の巻込み作用があっても、巻き込まれるガスが不活性ガス雰囲気４を形成する不活性ガスであるので、空気が噴流３と共にヘッドスペース５２に混入せず、ガス置換率を高くすることができる。【選択図】　　　図１
2004042961.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
噴射ノズルから噴射された不活性ガス噴流を容器の口部に吹き込むことによって前記容器のヘッドスペース内の空気を不活性ガスで置換するガス置換方法において、前記不活性ガス噴流の巻込みに伴う空気の前記容器への混入を防止するため、前記噴射ノズルからの前記不活性ガス噴流を不活性ガス雰囲気の中を通して前記容器の口部に吹き込むことから成るガス置換方法。
【請求項２】
前記噴射ノズルの噴射総面積は、前記容器の前記口部の開口面積よりも小さくされていることから成る請求項１に記載のガス置換方法。
【請求項３】
前記不活性ガス雰囲気は、容器の口部を覆うように形成されることから成る請求項１又は２に記載のガス置換方法。
【請求項４】
前記不活性ガス雰囲気は、前記容器の上方又は側方に配置された吹出し筒から、前記噴流よりも遅い速度で吹き出され、前記噴射ノズルと前記容器の口部との間のスペースに送られる不活性ガス流れによって形成されることから成る請求項１に記載のガス置換方法。
【請求項５】
前記不活性ガス流れは、前記噴射ノズルを同心状に取り囲んで開口する前記吹出し筒から前記噴流と平行に吹き出されることから成る請求項４に記載のガス置換方法。
【請求項６】
前記不活性ガス流れは、前記噴射ノズルの側方に位置する吹出し筒から前記噴流と直交して吹き出されることから成る請求項４に記載のガス置換方法。
【請求項７】
前記不活性ガス流れは、層流化された不活性ガス流れであることから成る請求項４に記載のガス置換方法。
【請求項８】
層流化された前記不活性ガス流れは、前記不活性ガス流れを層流化用の多孔板又は焼結金属フィルタに通すことによって形成されることから成る請求項７に記載のガス置換方法。
【請求項９】
前記容器は内容物が無菌充填された容器であり、前記噴射ノズルからの前記不活性ガスの噴射に先立って、前記吹出し筒を通じて薬剤や温水を前記噴射ノズルの周りに供給することにより前記噴射ノズルの殺菌を行うことから成る請求項４に記載のガス置換方法。
【請求項１０】
容器のヘッドスペース内の空気を不活性ガスで置換するため不活性ガス噴流を前記容器の口部に吹き込む噴射ノズルを備えたガス置換装置において、前記不活性ガス噴流が前記容器の口部に吹き込まれるときに通過する雰囲気を不活性ガス雰囲気に形成するため、不活性ガス流れを送る不活性ガス吹出し部を備えていることから成るガス置換装置。
【請求項１１】
前記噴射ノズルの噴射総面積は、前記容器の前記口部の開口面積よりも小さくされていることから成る請求項１０に記載のガス置換装置。
【請求項１２】
前記不活性ガス雰囲気は、容器の口部を覆うように形成されることから成る請求項１０又は１１に記載のガス置換装置。
【請求項１３】
前記不活性ガス吹出し部は、前記容器の上方又は側方に配置されており、前記不活性ガス噴流よりも遅い速度で前記不活性ガス流れを吹き出す吹出し筒を備えていることから成る請求項１０に記載のガス置換装置。
【請求項１４】
前記吹出し筒は、前記噴射ノズルが中心部に同心状に配置され、前記不活性ガス噴流と平行に前記不活性ガス流れを吹き出すことから成る請求項１３に記載のガス置換装置。
【請求項１５】
前記吹出し筒は、前記不活性ガス流れの外側を規制し且つ前記容器の口部の外方にまで延びるフードを備えていることから成る請求項１４に記載のガス置換装置。
【請求項１６】
前記不活性ガス流れは、前記噴射ノズルの側方に位置する吹出し筒から前記噴流と直交して吹き出されることから成る請求項１３に記載のガス置換装置。
【請求項１７】
前記吹出し筒は、前記不活性ガス流れを層流にする層流化手段を有することから成る請求項１３に記載のガス置換装置。
【請求項１８】
前記層流化手段は、層流化用の一枚又は多段に組み合わされた複数枚の多孔板又は焼結金属フィルタであることから成る請求項１７に記載のガス置換装置。
【請求項１９】
前記容器は内容物が無菌充填された容器であり、前記吹出し筒は、前記噴射ノズルからの前記不活性ガスの噴射に先立って前記噴射ノズルの外面の殺菌を行う薬剤や温水の供給通路として適用可能であることから成る請求項１３に記載のガス置換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ボトルや缶等の容器のヘッドスペースに存在する空気を不活性ガスに置換するガス置換方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＰＥＴボトルのような口部が小さく胴部に向かって広がっている容器では、容器に充填された内容物の上部にヘッドスペースが形成され、このヘッドスペースに空気が残存する。内容物の酸化劣化を抑制し、品質保持・安定化を図るため、ヘッドスペース内の空気を窒素ガスのような不活性ガスで置換し、ガス置換が完了した時点で容器が閉鎖される。容器のヘッドスペースの、特に、肩部付近に残存する空気をガス置換するには、容器の口部から不活性ガスを吹き込むことにより、残存空気を追い出す方法が一般的である。
【０００３】
内容物を充填した容器の口部にキャップを封緘する封緘プランジャに、容器の口部に向かって不活性ガスを吹き込む複数のノズルを配置した封緘機が提案されている（実開昭６３−１２０８９８号公報）。ノズルは、封緘プランジャにおいて対向した位置に配置されており、容器の口部に向かって不活性ガスを交互に吹き込んでいる。封緘機に不活性ガスの吹込み用の複数のノズルを配置しているので、ガス置換が完了した後、直ちに封緘を行うことができる。
【０００４】
また、容器のヘッドスペースを不活性ガスで充満させても、容器の閉鎖用に装着されるキャップの内部には空気が入り込んでいるので、キャップを装着したときに容器のヘッドスペース内に空気が入り置換率が低下する可能性がある。その対策として、実公平６−４２９６８号公報には、順次搬送される内容物充填済みの容器のヘッドスペース内にノズルの噴出口から不活性ガスを供給すると共に、容器を封緘するキャップを搬送するキャップシュータ内にノズル管から噴出される不活性ガスを吹き込み充満し、キャップシュータ通過中のキャップ内部をガス置換し、更に、キャップをリリースする直前にヘッドスペース内に不活性ガスを吹き込む、容器ヘッドスペース内ガス充填装置が提案されている。
【０００５】
特開２００１−５８６０９には、ヘッドスペースが広い缶に対して、ヘッドスペース内の空気を充分にガス置換させることができるガス置換装置及びガス置換方法が提供されている。このガス置換装置及びガス置換方法によれば、搬送される容器のヘッドスペース内の空気は、缶の上方に配置された不活性ガス供給部から不活性ガスを連続的に供給することによって、ある程度まで予備的にガス置換され、その後、缶蓋の巻締めによる缶の閉鎖直前にヘッドスペース内に置換用ガスが供給されて充分にガス置換される。更に、実公平７−４２９６５号公報には、缶蓋を缶胴体に被せる前、及び缶蓋を被せた後に缶胴体を置換ガス雰囲気下に置き、缶蓋を缶胴体に被せる直前又は被せた状態で不活性ガスをヘッドスペースに吹き込むことにより、ガス置換を充分に行う缶蓋締機のガス置換装置が開示されている。
【０００６】
ＰＥＴボトル内部の肩部付近に形成されるヘッドスペース内の空気を、不活性ガスの吹込みによって追い出して排出するには、図６に示すように、噴射ノズル２から噴射されて容器５０の口部５１に吹き込まれる不活性ガス噴流３の噴流速度を速い値に設定して、内容物５３上に形成されるヘッドスペース５２内に残存する空気を攪拌して口部５１を通して流れ５４で示すように排出する必要がある。しかしながら、不活性ガスの噴流速度が大きいほど不活性ガスの噴流が雰囲気空気５５を巻き込み、結果的に容器の内部に入り込む空気量も大きくなる。不活性ガスの噴射流量を増やしたり噴射時間を長くしても、この巻込み空気が原因となって、８５％以上の高置換率を得ることが困難である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
容器のガス置換において、不活性ガスの噴流を容器の口部に吹き込む方式は有効な置換方式であり、この置換方式を採用する限りにおいては、通常は噴流が周囲の気体を巻き込むこと自体を抑制することは困難である。そこで、不活性ガスの噴流による周囲気体の巻込み現象が生じても、巻き込まれる気体を不活性ガスそれ自体として空気を含まないようにして、ヘッドスペース内への空気の混入を回避する点で解決すべき課題がある。
【０００８】
この発明の目的は、容器のヘッドスペース内の空気を不活性ガスで置換するために、容器の口部にノズルから不活性ガスの噴流を吹き込むガス置換方法及び装置において、不活性ガスの噴流が周囲気体を巻き込んでも、噴流に空気を巻き込まないことで、不活性ガスの噴流速度を大きくして不活性ガスの噴射流量を増やしたり噴射時間を長くすることなく、不活性ガスの使用量を少なくし且つ装置のコンパクト化が可能であり、更に、高いガス置換率で容器のヘッドスペースをガス置換することができるガス置換方法及び装置を提供することである。
【０００９】
【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方法は、噴射ノズルから噴射された不活性ガス噴流を容器の口部に吹き込むことによって前記容器のヘッドスペース内の空気を不活性ガスで置換するガス置換方法において、前記不活性ガス噴流の巻込みに伴う空気の前記容器への混入を防止するため、前記噴射ノズルからの前記不活性ガス噴流を不活性ガス雰囲気の中を通して前記容器の口部に吹き込むことから成っている。
【００１０】
また、この発明によるガス置換装置は、容器のヘッドスペース内の空気を不活性ガスで置換するため不活性ガス噴流を前記容器の口部に吹き込む噴射ノズルを備えたガス置換装置において、前記不活性ガス噴流が前記容器の口部に吹き込まれるときに通過する雰囲気を不活性ガス雰囲気に形成するため、不活性ガス流れを送る不活性ガス吹出し部を備えていることから成っている。
【００１１】
このガス置換方法によれば、噴射ノズルからの不活性ガス噴流を不活性ガス雰囲気の中を通して容器の口部に吹き込むことにしたので、噴射ノズルから噴射された不活性ガス噴流が容器の口部に到達するまでに周囲雰囲気のガスを噴流の巻込み作用によって噴流内に取り込んだとしても、巻き込まれるガスが不活性ガス雰囲気を形成する不活性ガスである。従って、容器の口部に吹き込まれる噴流には殆ど空気が含まれず、容器のヘッドスペース内の空気は、空気を殆ど含まない不活性ガスによって置換されるので、不活性ガスの置換率を高くすることができる。また、このガス置換装置によれば、不活性ガス吹出し部が、噴射ノズルから容器の口部に至るまでの噴流が通過する領域に向かって不活性ガス流れを吹き出すので、噴流が噴射される雰囲気として不活性ガス雰囲気が形成される。噴流が周囲の気体を取り込む巻込み作用があっても、巻き込まれるガスが不活性ガス雰囲気を形成する不活性ガスであるので、不活性ガス噴流と共に空気がヘッドスペースに流入せず、不活性ガスによる容器のヘッドスペースの置換率を高くすることができる。
【００１２】
このガス置換方法及び装置において、前記噴射ノズルの噴射総面積は、前記容器の前記口部の開口面積よりも小さくすることが好ましい。容器に吹き込まれた噴流に基づくガス流量に応じて、ヘッドスペース内のガスを容器から排出する必要がある。噴射ノズルの噴射総面積を容器の口部の開口面積よりも小さくすることで、容器の口部にはヘッドスペース内のガスを容器から排出する通路を確保することができ、効率良いガス置換を行うことが可能となる。この場合、噴射ノズルの噴射総面積を、容器口部の開口面積の８０％以下、好ましくは６０〜７０％にすることが、効率良い置換を行う上で望ましい。
【００１３】
このガス置換方法及び装置において、前記不活性ガス雰囲気は、前記容器の口部を覆うように形成することが好ましい。そのための吹出し筒は、次の通りの位置に設置することが好ましい。即ち、噴射ノズルを同心状に取り囲んで開口する吹出し筒の場合には、その開口部外径は容器の口部外径よりも口部直径の１０％以上大きくすることが効率良い置換を行う上で好ましい。また、噴射ノズルの側方に位置する吹出し筒の場合には、その開口端の位置は、容器の口部端より口部直径の２５〜２００％，好ましくは５０〜１００％外方に外れた位置に設置することが好ましい。
【００１４】
このガス置換方法において、前記不活性ガス雰囲気は、前記容器の上方又は側方に配置された吹出し筒から、前記噴流よりも遅い速度で吹き出され、前記噴射ノズルと前記容器の口部との間のスペースに送られる不活性ガス流れによって形成される。これに対応して、このガス置換装置では、前記不活性ガス吹出し部は、前記容器の上方又は側方に配置されており、前記不活性ガス噴流よりも遅い速度で前記不活性ガス流れを吹き出す吹出し筒を備えている。不活性ガス流れを、容器の上方又は側方から噴流よりも遅い速度で吹き出すことにより、不活性ガス噴流と不活性ガス吹出し部からの不活性ガス流れとの干渉を可及的に抑制しつつ、不活性ガス雰囲気の形成のために費やす不活性ガスの消費量を少なくすることができる。噴射ノズルの側方に吹出し筒を配置する場合、吹出し筒からの不活性ガス流れは、噴射ノズルからの噴流に直交して吹き出すことができる。なお、不活性ガス吹出し部を側方に配置する場合、側方片側に配置するのみならず、側方両側に、好ましくは容器口部を挟んで対向した状態に配置することもできる。
【００１５】
前記不活性ガス吹出し部が容器の上方に配置される場合、ガス置換方法においては、前記不活性ガス流れは、前記噴射ノズルを同心状に取り囲んで開口する前記吹出し筒から前記噴流と平行に吹き出される。また、これに対応して、ガス置換装置においては、前記吹出し筒は、前記噴射ノズルが中心部に同心状に配置され、前記不活性ガス噴流と平行に前記不活性ガス流れを吹き出す配置にすることができる。噴射ノズルを同心状に取り囲んで配設された吹出し筒からの流れによって、噴射ノズルからの不活性ガス噴流はその周囲において吹出し筒からの不活性ガス流れによって筒状に囲まれることになり、噴流の巻込み作用が生じても不活性ガスの巻込みが生じるのみであり、空気が噴流に流れ込む機会を殆ど無くすことができる。更に、前記吹出し筒は、前記不活性ガス流れの外側を規制し且つ前記容器の口部の外方にまで延びるフードを備えることができる。フードを備えることにより、外方から空気が不活性ガス流れに、そして更に噴流へ入り込むのを抑制する効果を高めることができる。
【００１６】
このガス置換方法において、前記不活性ガス流れは、層流化された不活性ガス流れとされ、これに対応して、このガス置換装置では、前記不活性ガス吹出し部は、前記不活性ガス流れを層流にする層流化手段を有することが好ましい。不活性ガス雰囲気を形成する不活性ガス流れを層流流れとすることにより、流れを横断する方向の気体の輸送が少なくなり、噴射ノズルからの噴流に対して雰囲気側からのガス（空気を含む可能性がある）の流れ込みを少なくすることができる。
【００１７】
このガス置換方法において、層流化された前記不活性ガス流れは、不活性ガスを層流化用の多孔板又は焼結金属フィルタに通すことによって形成することができる。これに対応して、このガス置換装置においては、前記層流化手段は、層流化用の一枚又は多段に組み合わされた複数枚の多孔板又は焼結金属フィルタとすることができる。流れを多孔板又は焼結金属フィルタに通すことによって、流れに対して横断方向の気体輸送成分の少ない層流を容易に得ることができる。多孔板又は焼結金属フィルタを一枚又は多段に組み合わされた複数枚とすることによって、高品質の層流を得ることができる。
【００１８】
このガス置換方法及び装置において、前記容器は内容物が無菌充填された容器であり、前記噴射ノズルからの前記不活性ガスの噴射に先立って、前記吹出し筒を通じて薬剤や温水を前記噴射ノズルの周りに供給することにより前記噴射ノズルの殺菌を行うことができる。前記吹出管は、前記噴射ノズルからの前記不活性ガスの噴射に先立って前記噴射ノズルの外面の殺菌を行う薬剤や温水の供給通路として適用可能である。
【００１９】
【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方法及び装置の一例を示す図である。
【００２０】
図１に示すガス置換装置１においては、従来と同様に、噴射ノズル２から噴射される不活性ガスの噴流、即ち、不活性ガス噴流３を容器５０の口部５１に吹き込むことによって容器５０のヘッドスペース５２の空気を不活性ガスで置換するガス置換を行うことができる。この実施例では、不活性ガス噴流３の吹込みに伴って周囲の空気が容器５０へ混入するのを防止するため、不活性ガス噴流３が容器５０の口部５１に至るまでに通過する領域が不活性ガス雰囲気４とされる。不活性ガス雰囲気４を形成するため、不活性ガス吹出し部５が、容器５０の上方で且つ噴射ノズル２を取り囲む態様で配設されている。不活性ガス吹出し部５は、不活性ガス噴流３に向かって不活性ガス流れ１１を送る役割を担っている。従って、噴射ノズル２からは、噴射ノズル２と口部５１との間のスペースに形成されている不活性ガス雰囲気４の中に、不活性ガス噴流３が噴射される。
【００２１】
噴射ノズル２は、ノズル開口形状としては、ストレート、多孔、又はスリット等の適宜の開口を備えるノズルとすることができる。噴射ノズル２のこれらの開口の噴射総面積は、容器５０の口部５１の開口面積よりも小さくされる。容器５０に吹き込まれた噴流３に基づくガス流量に応じてヘッドスペース２０内のガスを容器５０から排出する必要があるが、このように噴射総面積を定めることにより、容器５０の口部５１には、ヘッドスペース５２内のガス（空気）を容器５０外へ排出する排出通路を確保することができる。この場合、噴射ノズル２の噴射総面積を容器５０の口部５１の開口面積の８０％以下、好ましくは６０〜７０％にすることが、効率良いガス置換を行う上で好ましいことが判明している。
【００２２】
不活性ガス吹出し部５は、筒状胴部６、上側の閉鎖板７、及び下側の多孔板の形態をした整流板８を有し、筒状胴部６、閉鎖板７及び整流板８で囲まれた内部に貯留室９を形成しており、全体として筒状形状を有する吹出し筒を備えている。不活性ガス吹出し部５は、更に、閉鎖板７に連結されて貯留室９に開口する供給管１０を有している。噴射ノズル２は筒状胴部６の中心位置を貫通して延びており、不活性ガス吹出し部５が噴射ノズル２を取り囲んでいる。供給管１０を通して貯留室９に供給された不活性ガスは、整流板８を通過するときに多孔板による細分化によって層流化され、容器５０の口部５１に向かって不活性ガス流れ１１として吹き降りる。多孔板は、層流化手段の一つであり、２ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ以下の孔径を有するのが好ましい。不活性ガス吹出し部５に備わる吹出し筒を、噴射ノズル２を中心に置いて取り囲んで配設することにより、噴射ノズル２からの不活性ガスは、不活性ガス吹出し部５から吹き出された層流流れによって形成される不活性ガス雰囲気４の中に不活性ガス噴流３として噴射され、不活性ガス噴流３の噴射中は、不活性ガス噴流３の周囲は、常に、不活性ガス雰囲気４となる。
【００２３】
噴射ノズル２から不活性ガス噴流３が噴射されるとき、容器５０の口部５１に到達するまでに、不活性ガス噴流３によるガス巻込み作用によって周囲の気体が不活性ガス噴流３に取り込まれるとしても、不活性ガス雰囲気４を形成する不活性ガスの巻込みが生じるのみである。従って、容器５０の口部５１に吹き込まれる噴流３には空気が殆ど含まれない。容器５０のヘッドスペース５２内の空気は、空気を殆ど含まない不活性ガスによって置換されるので、不活性ガスの置換率を高くすることができる。また、不活性ガス流れ１１については外方の空気を引き込む可能性があるが、その引込み流れは、図１において符号１２で示すように、容器５０の口部５１の外側を流れるのみであり、不活性ガス噴流３への巻込みによって口部５１内に入り込むことはない。
【００２４】
不活性ガス吹出し部５から吹き出される不活性ガス流れ１１は、層流流れとすることが好ましい。不活性ガス流れ１１を層流化することにより、流れを横断する方向の気体輸送が少なくなり、外方の空気の流れ１２から不活性ガス流れ１１に空気が入り込むのを抑制することができる。その結果、不活性ガス噴流３に対して不活性ガス雰囲気４側からガスの巻込みがあっても、空気が不活性ガス噴流３に入り込むのを抑制することができる。このように、噴射ノズル２から容器５０の口部５１に至る不活性噴流３が通過するスペースは、常に、不活性ガス流れ１１から供給される状態となっていて、不活性ガス雰囲気４となる。不活性ガス流れ１１の速度は、不活性ガス噴流３よりも遅い速度で供給されるので、噴流３と不活性ガス流れ１１との干渉を可及的に抑制しつつ、不活性ガス雰囲気４の形成のための不活性ガスの消費量を少なくすることができる。
【００２５】
図２は、この発明によるガス置換装置の別の実施例が示されている。図２に示すガス置換装置において、図１に示すものと同等の構成要素には同じ符号を付すことにより、再度の説明を省略する。図２に示すガス置換装置２０においては、不活性ガス吹出し部２５は、不活性ガスの吹出し側からの流れの影響（流速ムラ）を無くして均一な流れを作るため、筒状胴部６で周囲を囲まれた貯留室２９には、整流板２８として層流化用の複数の多孔板が組み合わされている（図２では３段２８ａ，２８ｂ，２８ｃ）。不活性ガスを複数枚の多孔板２８ａ〜２８ｃに通すことによって、複数回にわたって流れの細分化が繰り返され、不活性ガス流れ２１は、横断方向の気体輸送が少ない乱れの極めて少ない層流を容易に得ることができる。従って、不活性ガス流れ２１の外方に存在する空気は、符号２２で示すように容器５０に接近し難くなり、不活性ガス雰囲気２４は空気が混入しない純度の高い雰囲気となる。その結果、空気を含む気体が不活性ガス流れ２１を横切って不活性噴流３側に輸送される可能性が格段に低くなる。
【００２６】
図３は、この発明によるガス置換装置の更に別の実施例を示す図である。図３に示すガス置換装置３０において、図１に示すものと同等の構成要素には同じ符号を付すことにより、再度の説明を省略する。図３に示す実施例では、不活性ガス吹出し部３５が、吹出しノズル２を取り囲み且つ容器５０の口部５１の外方にまで延びるフード３６を備えている。フード３６は、筒状胴部６の延長部として形成されている。フード３６を備えることにより、空気が外方から不活性ガス流れ３１へ入り込むのを防いでいる。従って、不活性ガス雰囲気３４は、高い純度の不活性ガスで形成され、不活性ガス噴流３への空気の巻込みに対する抑制効果を高めることができる。フード３６と口部５１との間には、充分な広さの環状通路３７が残されているので、ヘッドスペース５２から排出された空気を含むガスの流れについては、容器５０から自由に排出することができる。
【００２７】
図４は、この発明によるガス置換装置の更に別の実施例を示す図である。図４に示すガス置換装置４０において、図１に示すものと同等の構成要素には同じ符号を付すことにより、再度の説明を省略する。ガス置換装置４０においては、不活性ガス吹出し部４５は容器５０の側方に横置き状態に配置されており、不活性ガス流れ４１を容器５０の側方から不活性ガス噴流３が通過する領域に向けて吹き出して、不活性ガス雰囲気４４を形成している。不活性ガス流れ４１の流速については、不活性ガス噴流３よりも遅い速度で吹き出すことで、噴流３との干渉を可及的に抑制しつつ不活性ガスの消費量を少なくすることが可能である。不活性ガス吹出し部４５は、噴射ノズル２を取り付けるフレーム４６に固定されるが、フレーム４６は、図示のように屈曲することで、不活性ガス流れ４１を不活性ガス雰囲気４４として収束案内することも可能である。
【００２８】
図５は、この発明によるガス置換装置の更に他の実施例を示す図である。図５に示すガス置換装置４７において、図４に示すものと同等の構成要素には同じ符号を付すことにより、再度の説明を省略する。ガス置換装置４７においては、不活性ガス吹出し部４８は、図４に示す側方片側にのみに吹出し筒を横置き状態に設けてなる不活性ガス吹出し部４５を、側方両側に対向した状態に配置して構成されている。吹出し筒を側方両側に配置した構成とすることにより、側方両側から吹き出される不活性ガス流れ４１，４１によって、口部５１の周りには不活性ガス雰囲気４９が確保される。従って、容器５０が高速に搬送される場合でも、容器５０の流れに伴う空気の巻き込みを防止することができると共に、片側のみのサイドフローの場合にサイドフロー自体が空気の流れを作り出して吹出し筒の裏側より空気の巻き込みが生じるのを防止することもできる。
【００２９】
このガス置換方法及び装置において、不活性ガス吹出し部５，２５，３５，４５を噴射ノズル２の殺菌・洗浄に利用することができる。即ち、容器５０は内容物５３が無菌充填された容器であり、噴射ノズル２からの不活性ガスの噴射に先立って、不活性ガス吹出し部５，２５，３５，４５である吹出し筒を通じて、薬剤や温水を噴射ノズル２の周りに供給すると、噴射ノズル２の外面及び吹出し筒内面の殺菌を行うことができる。なお、噴射ノズル２からの不活性ガスの噴射に先立って、吹出し部５，２５，３５，４５と噴射ノズル２に薬剤や温水を流通させて、吹出し筒内面及び噴射ノズル内面の殺菌を行うことが望ましい。
【００３０】
［実施例］
次に、この発明によるガス置換方法に実施例を説明する。容器は５００ｍｌのＰＥＴボトルであり、口部内径が２０．６ｍｍ、ヘッドスペースは２５ｍｌであり、ボトル内への噴射ノズルについては、本数１本、内径５ｍｍであり、整流板を構成する多孔板については、内径１ｍｍ、ピッチ２ｍｍとして、ガス置換を試みた。表１は、図２に示す組み合わせでボトルを水平方向に移動し、ヘッドスペースの酸素濃度を測定した結果である。不活性ガスである窒素雰囲気の有る場合と無い場合とを比較すると、窒素雰囲気「有」の方が「無」よりも、ガス置換率で３０％程度の格段の改善が得られることが判明した。
【表１】
2004042961.tif 000003
【００３１】
以上、この発明によるガス置換方法及び装置の実施例について説明したが、個々の構成要素については、各種の変更が可能である。例えば、整流板８，２８は、多孔板として説明したが、焼結金属フィルタであってもよい。また、容器５０は、肩部を持ったボトルとして説明したが、これに限らず、広口の瓶や、缶蓋を巻締める缶であってもよいことは明らかである。また、噴流を形成する不活性ガスや不活性ガス雰囲気を形成する不活性ガスについては、共に液体窒素とすることができるが、これに限ることはなく、それぞれ、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガス、炭酸ガス、或いはこれらの不活性ガスと炭酸ガスとの混合ガスのような、相互にまた内容物３の保存性・安全性に影響しないガスとすることもできる。
【００３２】
【発明の効果】
この発明は、上記のように構成されており、噴射ノズルからの不活性ガス噴流を不活性ガス雰囲気の中を通して容器の口部に吹き込むことにしたので、噴射ノズルから噴射された不活性ガス噴流が、その巻込み作用によって、容器の口部に到達するまでに周囲のガスを取り込んだとしても、巻き込まれるガスが不活性ガス雰囲気中の不活性ガスであり、容器の口部に吹き込まれるガスには空気が含まれない。従って、容器のヘッドスペース内の空気は、空気を殆ど含まない不活性ガスによって置換されるので、不活性ガスの置換率を高くすることができる。また、必要以上に不活性ガスの噴流速度を大きくして不活性ガスの噴射流量を増やしたり噴射時間を長くすることがないので、不活性ガスの使用量を少なくし、且つ装置のコンパクト化が可能で、高効率で設備を稼働させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるガス置換方法及び装置の一例を示す概略図である。
【図２】この発明によるガス置換方法及び装置の別の例を示す概略図である。
【図３】この発明によるガス置換方法及び装置の更に別の例を示す概略図である。
【図４】この発明によるガス置換方法及び装置の更に別の例を示す概略図である。
【図５】この発明によるガス置換方法及び装置の他の例を示す概略図である。
【図６】従来のガス置換を示す概略図である。
【符号の説明】
１，２０，３０，４０，４７　ガス置換装置　　　２　噴射ノズル
３　不活性ガス噴流
４，２４，３４，４４，４９　不活性ガス雰囲気
５，２５，３５，４５，４８　不活性ガス吹出し部（吹出し筒）
６　筒状胴部　　　　　　　　　　　７　閉鎖板
８，２８　整流板　　　　　　　　　２８ａ，２８ｂ，２８ｃ　多孔板
９，２９　貯留室　　　　　　　　　１０　供給管
１１，２１，３１，４１　不活性ガス流れ　　３６　フード
３７　環状通路
５０　容器　　　　　　　　　　　　５１　口部
５２　ヘッドスペース　　　　　　　５３　内容物
【図１】
2004042961.tif 000004
【図２】
2004042961.tif 000005
【図３】
2004042961.tif 000006
【図４】
2004042961.tif 000007
【図５】
2004042961.tif 000008
【図６】
2004042961.tif 000009