(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内容液を容器内に充填する充填機と、
前記充填機から転送された前記容器を密封する密封機と、
前記充填機および前記密封機を覆うチャンバと、
前記チャンバ内において、供給源から供給される置換流体を前記容器内に送り込むことで前記容器内のガスを前記置換流体の気相である置換ガスに置換するガッシング系統と、
前記チャンバ内に供給される前記容器に対して、
前記ガッシング系統による処理に先立ち、前記置換ガスを含んだ前記チャンバ内のガスを前記容器内に送り込むことで前記容器内のガスを前記チャンバ内のガスに置換するプレガッシング系統と、を備える、
ことを特徴とする充填密封装置。
【請求項２】
前記プレガッシング系統は、
前記チャンバ内のガスを吸引するブロワと、
前記ブロワにより送出された前記ガスを前記容器内へと送り込むノズルと、を備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の充填密封装置。
【請求項３】
前記プレガッシング系統は、
前記チャンバ内に前記容器が導入される箇所で、前記容器内に前記チャンバ内のガスを導入する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の充填密封装置。
【請求項４】
前記プレガッシング系統は、
前記チャンバ内に前記容器が導入される箇所で、前記容器と前記容器との間にも前記チャンバ内のガスを導入する、
ことを特徴とする請求項３に記載の充填密封装置。
【請求項５】
前記容器を密封する蓋が前記チャンバ内に導入され、
前記チャンバ内に導入される前記蓋同士の間に前記チャンバ内のガスを送り込む蓋導入部ガッシング系統を備える、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の充填密封装置。
【請求項６】
内容液を容器内に充填する充填機と、
前記充填機から転送された前記容器を蓋で密封する密封機と、
前記充填機および前記密封機を覆うチャンバと、
前記チャンバ内において、供給源から供給される置換流体を前記容器内に送り込むことで前記容器内のガスを前記置換流体の気相である置換ガスに置換するガッシング系統と、
前記チャンバ内に導入される前記蓋同士の間に前記置換ガスを含んだ前記チャンバ内のガスを送り込む蓋導入部ガッシング系統と、を備える、
ことを特徴とする充填密封装置。
【請求項７】
前記チャンバ内のガスは、前記ガッシング系統による前記置換に供された前記置換ガスを含む、
請求項１から６のいずれか一項に記載の充填密封装置。
【請求項８】
前記チャンバには、
前記容器の入口と、前記容器の出口と、前記容器を密封する蓋を搬入するための蓋供給口と、の３つの開口が設けられており、
前記３つの開口のうち少なくとも１つの開口を、液体又は気体の流れにより塞ぐ、
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の充填密封装置。
【請求項９】
容器内に内容液を充填し、充填後の前記容器を密封する充填密封方法であって、
供給源から供給される置換流体を、覆われた空間であるチャンバ内で前記容器内に送り込むことで前記容器内のガスを前記置換流体の気相である置換ガスに置換する第１ステップと、
前記チャンバ内で前記容器内に前記内容液を充填する第２ステップと、
前記チャンバ内で前記容器を密封する第３ステップと、を有し、
前記チャンバ内に前記容器内から漏出した前記置換ガスが存在する状態において、前記第１ステップに先立ち、前記置換ガスを含んだ前記チャンバ内のガスを前記チャンバ内に供給される前記容器内に送り込むステップを行う、
ことを特徴とする充填密封方法。
【請求項１０】
前記第２ステップにより前記内容液が充填された前記容器に対して、
前記第３ステップに先立ち、あるいは、前記第３ステップを行いながら、
前記供給源から供給される前記置換流体を前記容器内に導入する、
ことを特徴とする請求項９に記載の充填密封方法。
【請求項１１】
前記チャンバには、
前記容器の入口と、前記容器の出口と、前記容器を密封する蓋を搬入するための蓋供給口と、の３つの開口が設けられており、
前記３つの開口のうち少なくとも１つの開口が、液体又は気体の流れにより塞がれた状態で、前記第１ステップに先立つ前記ステップ、前記第１ステップ、前記第２ステップ、および前記第３ステップを行う、
ことを特徴とする請求項９または１０に記載の充填密封方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器内に飲料等の内容液を充填して密封する充填密封装置およびその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
缶体等の容器に飲料等の内容液が充填された飲料の製造設備は、容器内に内容液を充填する充填機を備えている。容器内の空気に含まれる酸素ガスにより内容液の品質が損なわれるのを防ぐため、充填機では、タンクから供給される炭酸ガス（置換流体）を容器内に吹き込むガッシングを行っている（例えば、特許文献１）。かかるガッシングは、容器の開口を塞がずに容器内に炭酸ガスを吹き込むことで容器内の空気を容器外へと追い出すノンシールガッシングと、容器の開口を充填機のノズルにより塞ぎ、ノズルにガス抜き経路を確保した上で、ノズルから容器内に炭酸ガスを吹き出すシールガッシングとを組み合わせて行うことができる。ガッシングにより容器内の空気を炭酸ガスに置換してから容器内に内容液を充填する。
内容液が充填された容器は、蓋を装着して容器を密封する密封機へと転送される。その密封機では、蓋と容器との間に炭酸ガスを吹き込み、液面よりも上の容器内スペース（ヘッドスペース）に存在する空気を容器外に吹き飛ばすアンダーカバーガッシングを行ってから容器を密封する（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−７３８５５号公報
【特許文献２】国際公開第２０１１／１５１９０２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の飲料製造設備における充填機および密封機は、大気雰囲気下にある室内に設置されている。
そのため、充填機におけるガッシングにより容器内の空気を炭酸ガスに置換しても、充填機から密封機へと容器が転送される間に、容器内の炭酸ガスの一部が大気中に漏出してしまい、その分、容器内に空気が入る。それを見越して増量した炭酸ガスを充填機および密封機におけるガッシングに用いることにより、要求される酸素ガス濃度を実現している。
上記のように充填機から密封機へと容器が転送される間に限らず、ノンシールガッシングやアンダーカバーガッシングの際にも、余剰の炭酸ガスが大気中へと漏出する。また、容器内に内容液を充填する際のスニフト工程で、ヘッドスペース圧力差分の炭酸ガスが大気中へと漏出する。
つまり、容器内の要求される残存酸素ガス濃度を一定水準以下に保つために必要な量に対して多量の炭酸ガスが消費されている。炭酸ガスに要するコストの他、作業環境の安全性や自然環境保護の観点からも、炭酸ガスの使用量を削減することが好ましい。
【０００５】
そこで、本発明は、容器内の空気との置換に使用される置換流体の使用量を削減することができる充填密封装置および充填密封方法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】
【０００６】
上述したように、ガッシングの際や、内容液を充填する際のスニフト工程時や、充填機から密封機への転送中に容器内から漏出した置換ガスが、容器の周辺に存在している。それらの置換ガスを集めて容器内に吹き込むことができれば、置換ガスの使用量を削減可能である。
【０００７】
上記の着想に基づいてなされた本発明の充填密封装置は、内容液を容器内に充填する充填機と、充填機から転送された容器を密封する密封機と、充填機および密封機を覆うチャンバと、チャンバ内において、供給源から供給される置換流体を容器内に送り込むことで容器内のガスを置換流体の気相である置換ガスに置換するガッシング系統と、チャンバ内に供給される容器に対して、ガッシング系統による処理に先立ち、置換ガスを含んだチャンバ内のガスを容器内に送り込むことで容器内のガスをチャンバ内のガスに置換するプレガッシング系統と、を備えることを特徴とする。
本発明においては、チャンバ内に供給される容器に対して、ガッシング系統による処理に先立ち、チャンバ内のガスを導入することを「プレガッシング」と称する。
「チャンバ内のガス」は、大気に対して置換ガス濃度が高い。
【０００８】
充填機および密封機がチャンバにより覆われているので、ガッシング系統により容器内に吹き込まれた置換ガスの余剰分や、スニフト工程時や充填機から密封機への転送中に容器内から容器外へと漏出した置換ガスがチャンバ内に存在している。
そのチャンバ内のガスが、ガッシング系統による処理に先立ち、プレガッシング系統により容器内に導入される。そうすると、容器内は大気よりも置換ガス濃度が高いので、大気により満たされた容器内に置換ガスを導入する場合と比べて少ない量の置換ガスにより、容器内が十分な置換ガス濃度となる。
ガッシング系統による処理後に、容器内から置換ガスが漏出し、その分、容器内にチャンバ内のガスが入ったとしても、チャンバ内は大気よりも置換ガス濃度が高いので、容器内の置換ガス濃度の低下を抑えることができる。
密封されるまでに容器の周辺に漏出した置換ガスは、チャンバ内に留まり、プレガッシング系統により容器内に吹き込まれる。
【０００９】
本発明におけるガッシング系統により、内容液の充填前および充填後の任意のタイミングで、１回以上の任意の回数だけガッシングを行うことができる。例えば、最初にノンシールガッシングを行い、次にシールガッシングを行うことができる。それらのガッシングのうち最初に行われるガッシングに先立ち、プレガッシング系統により容器内にチャンバ内ガスを導入し、容器内の置換ガス濃度を高めておくことで、供給源から供給される置換ガスの使用量を削減することができる。
【００１０】
本発明によれば、容器に一旦は導入され、容器外へと漏出した置換ガスの殆ど全てをチャンバ内に回収し、再度、容器に導入することができるので、供給源から供給される置換ガスの使用量を大幅に削減しながら、所定の残存酸素ガス濃度を実現することができる。
しかも、チャンバ内は、プレガッシング系統およびガッシング系統の各々によりガスが吹き出されることで、大気に対して陽圧となるので、チャンバ内への外部からの異物の侵入を防ぐことができる。
【００１１】
本発明におけるガッシング系統は、容器内に気相の置換流体（置換ガス）を導入するものであってもよいし、容器内に液相の置換流体（置換液）を導入するものであってもよい。
前者の場合、容器内に導入された置換ガスがそのまま容器内に留まることにより、容器内のガスが置換ガスに置換されるのに対し、後者の場合は、容器内に導入された置換液が容器内で気化することにより、容器内のガスが置換ガスに置換される。後者の場合に容器内に導入される置換流体（置換液）としては、窒素（Ｎ２）を例示することができる。置換液を容器内に噴霧あるいは滴下すると、置換液体の気化による体積膨張に伴って容器内のガスが容器外へと除去される。
【００１２】
本発明の充填密封装置において、プレガッシング系統は、チャンバ内のガスを吸引するブロワと、ブロワにより送出されたガスを容器内へと送り込むノズルと、を備えることができる。
【００１３】
本発明の充填密封装置において、プレガッシング系統は、チャンバ内に容器が導入される箇所で、容器内にチャンバ内のガスを導入することができる。
そうすると、容器がチャンバ内に導入される際にチャンバ内のガスで容器内の空気が置換されるので、チャンバ内に導入される容器内の空気がチャンバ内に入ることを抑えることができる。そのことによって、チャンバ内を一定の置換ガス濃度に維持するための置換ガス消費量が少なくなるので、置換ガスの使用量をより一層削減することができる。
さらに、プレガッシング系統は、チャンバ内に容器が導入される箇所で、容器と容器との間にもチャンバ内のガスを導入することが好ましい。
【００１４】
本発明の充填密封装置において、容器を密封する蓋がチャンバ内に導入され、チャンバ内に導入される蓋同士の間にチャンバ内のガスを送り込む蓋導入部ガッシング系統を備えることが好ましい。
そうすると、蓋がチャンバ内に導入される際に、蓋導入箇所に存在する空気がチャンバ内のガスに置換されるので、チャンバ外の空気がチャンバ内に入ることを抑えることができる。
【００１５】
本発明の充填密封装置は、内容液を容器内に充填する充填機と、充填機から転送された容器を蓋で密封する密封機と、充填機および密封機を覆うチャンバと、チャンバ内において、供給源から供給される置換流体を容器内に送り込むことで容器内のガスを置換流体の気相である置換ガスに置換するガッシング系統と、チャンバ内に導入される蓋同士の間に置換ガスを含んだチャンバ内のガスを送り込む蓋導入部ガッシング系統と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、蓋がチャンバ内に導入される際に、蓋導入箇所に存在する空気がチャンバ内のガスに置換されるので、チャンバ外の空気がチャンバ内に入ることを抑えることができる。そのことによって、チャンバ内を一定の置換ガス濃度に維持するための置換ガス消費量が少なくなるので、置換ガスの使用量をより一層削減することができる。
本発明において、チャンバ内のガスは、ガッシング系統による置換に供された置換ガスを含むことが好ましい。
【００１６】
また、本発明は、容器内に内容液を充填し、充填後の容器を密封する充填密封方法であって、覆われた空間であるチャンバ内に供給される容器内にチャンバ内のガスを導入する第１ステップと、供給源から供給される置換流体を、覆われた空間であるチャンバ内で容器内に送り込むことで容器内のガスを置換流体の気相である置換ガスに置換する第１ステップと、チャンバ内で容器内に内容液を充填する第２ステップと、チャンバ内で容器を密封する第３ステップと、を有し、チャンバ内に容器内から漏出した置換ガスが存在する状態において、第１ステップに先立ち、置換ガスを含んだチャンバ内のガスをチャンバ内に供給される容器内に送り込むステップを行うことを特徴とする。
容器内に置換ガスを導入する第２ステップとして、ノンシールガッシングおよびシールガッシングのいずれか一方あるいは双方を選択的に行うことができる。
【００１７】
本発明の充填密封方法において、第２ステップにより内容液が充填された容器に対して、第３ステップに先立ち、あるいは、第３ステップを行いながら、供給源から供給される置換流体を容器内に導入することが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、容器内の空気との置換に使用される置換流体の使用量を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る充填密封装置を模式的に示す平面図である。
【図２】図１に示す充填密封装置を模式的に示す側面図である。
【図３】チャンバ内から容器を排出する出口を示す図である。
【図４】充填および密封の処理ステップを示す図である。
【図５】第１実施形態の変形例に係る充填密封装置を模式的に示す側面図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る充填密封装置を模式的に示す側面図である。
【図７】チャンバ内へと容器を導入する入口を示す図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る充填密封装置を模式的に示す側面図である。
【図９】本発明の変形例に係る充填密封装置を模式的に示す側面図である。
【図１０】本発明の別の変形例に係る充填密封装置を模式的に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
〔第１実施形態〕
図１および図２に示す充填密封装置１０は、容器１を搬送しながら、容器１内への内容液の充填、および容器１の密封を行う。
充填密封装置１０は、充填機１１（フィラー）と、密封機１２（シーマー）と、充填機１１および密封機１２を覆うチャンバ１３と、充填機１１および密封機１２を支持するベース１５と、ガッシング系統１６（図２）と、プレガッシング系統１７（図２）とを備えている。
【００２１】
充填機１１は、回転体１８を含む回転式の搬送装置と、回転体１８に保持された容器１内に内容液を充填する充填ノズル（図示しない）とを備えている。充填ノズルは、フィラボウル１４内において内容液が貯留された液相部１４Ａに接続されている。
【００２２】
容器１は、筒状で底を有する缶体であり、回転体１８の外周部に一定ピッチで設けられたポケット２０（図２）内に、開口を上に向けた正立の姿勢で保持される。回転体１８は、図示しない駆動装置により回転される。
【００２３】
密封機１２は、リフター２１を含む回転式の搬送装置であり、リフター２１に保持された容器１に蓋２（図２）を巻き締めることで容器１を密封する。
【００２４】
充填密封装置１０の搬送装置は、上述の回転体１８，リフター２１と、充填機１１に容器１を供給する供給スターホイール２２と、充填機１１から容器１を受け取って密封機１２へと転送する転送スターホイール２３と、密封機１２から容器１を排出する排出スターホイール２４とにより構成されている。
かかる搬送装置の構成は、あくまで一例であり、スターホイールの数や配置等は適宜に定めることができる。
搬送装置を構成する各スターホイールは、充填および密封の所定の処理能力に足り、かつ、遠心力により容器１の開口から内容液がこぼれないように、適切な径に定められている。
充填密封装置１０の搬送装置は、共通のベース１５に支持されており、充填密封装置１０の全体が一体に構成されている。ベース１５はここでは平面視矩形状に形成されており、建屋の床に設置される。
【００２５】
チャンバ１３は、ベース１５上にまとまり良く配置された、充填密封装置１０の搬送装置（回転体１８、スターホイール２２，２３，２４、リフター２１）の全体を覆うように箱状に形成され、ベース１５に設けられている。
チャンバ１３は、充填機１１および密封機１２に亘り連続した空間を内包している。チャンバ１３の内側の空間のことをチャンバ１３内と称する。チャンバ１３内を観察することができるように、チャンバ１３の一部に透明な窓を設けることができる。
【００２６】
チャンバ１３内には、前工程で洗浄を終えた容器１が供給コンベヤ２５により導入される。
供給コンベヤ２５は、チャンバ１３に形成された入口を通じてチャンバ１３の内外を貫通している。供給コンベヤ２５上に保持された容器１は、チャンバ１３の入口を通り抜けて供給スターホイール２２へと渡される。
チャンバ１３内で回転体１８，リフター２１等により搬送されながら充填および密封を終えた容器１は、排出コンベヤ２６によりチャンバ１３外へと排出される。
排出コンベヤ２６も、チャンバ１３に形成された出口を通じてチャンバ１３の内外を貫通している。排出コンベヤ２６上に保持された容器１は、チャンバ１３の出口を通り抜け、検査やラベル付け、梱包等の後工程へと移送される。
【００２７】
チャンバ１３には、容器１の入口と、容器１の出口と、チャンバ１３内に蓋２を供給するための蓋供給口との３つの開口が設けられている。チャンバ１３は、これらの開口以外では密閉されている。
チャンバ１３内の密閉度を高めるため、チャンバ１３の開口を液体（例えば水）や気体（例えば、空気、炭酸ガス等の置換ガス、チャンバ１３内ガス）の流れにより塞ぐこともできる。チャンバ１３の開口を塞ぐために水を用いると、チャンバ１３内に供給される容器１や蓋２を水で洗浄することができる。
例えば、図３に示すチャンバ１３の出口１４１は、カーテン状の水Ｗの流れにより塞がれている。容器１よりも上方に位置する吐出口から下方に向けて連続的に吐出される水Ｗにより、出口１４１の領域全体に亘って、容器１の搬送方向と直交する方向に沿った水Ｗの流れが形成されている。水Ｗは、搬送方向と直交する方向に並んだ複数の吐出口、あるいは搬送方向と直交する方向に沿って延びたスリットから吐出される。
出口１４１では容器１の開口が密封されているので、水Ｗが容器１内に流入しない。
図３に示すのと同様に、カーテン状に形成された空気流によって出口１４１を塞ぐこともできる。
チャンバ１３の入口は、カーテン状の空気流によって塞ぐこともできるし、カーテン状の水Ｗの流れにより塞ぐこともできる。容器１内に入った水Ｗは、例えば容器１を倒立させることで容器１外に排出するとよい。
チャンバ１３の開口を塞ぐために液体、気体のいずれを用いるのかについては、当該開口を通過する容器１の封がされているか否かも考慮して、適宜に選択することができる。
【００２８】
さて、容器１内に空気が存在している状態で容器１内に内容液を充填すると、容器１内の空気に含まれる酸素ガスが内容液に溶け込んでしまい、酸素ガスとの接触により内容液の品質が損なわれるおそれがある。また、液面よりも上のスペースであるヘッドスペース１Ａ（図４）に空気が残存したまま容器１が密封された場合も、内容液に酸素ガスが接触するので同様である。
【００２９】
そのため、充填、密封を行うに際して、ガッシング系統１６により容器１内の空気を不活性ガス等の置換ガスに置換し、容器１内の酸素ガスを所定の濃度以下にまで除去することが有効である。特に、内容液がビールや発泡酒等のビール飲料である場合は、酸素ガスにより品質が損なわれ易いため、容器１内の酸素ガス濃度を抑えることの要請が強い。
置換ガスとして、典型的には炭酸ガス（ＣＯ２）が用いられており、窒素ガス（Ｎ２）や水蒸気（Ｈ２Ｏ）も用いることができる。
具体例としては、ノンガス飲料の酸化防止のためにヘッドスペースを窒素ガスで置換する例や、ノンガス飲料を缶容器に充填する場合に水蒸気、もしくは窒素ガスおよび水蒸気の混合気で置換する例が挙げられる。
本実施形態では、炭酸ガスを用いる。
【００３０】
充填密封装置１０には、図２に示すように、炭酸ガスの供給源として、液体二酸化炭素が充填されたタンク２７が備えられており、このタンク２７からフィラボウル１４を介して供給される炭酸ガスがガッシング系統１６により容器１内に吹き込まれる。タンク２７は、フィラボウル１４内の気相部１４Ｂに接続されている。
【００３１】
ガッシング系統１６（図２）は、タンク２７から供給される炭酸ガスを吹くノズルと、そのノズルの流路を開閉するバルブとを備えている。これらのノズルおよびバルブの図示は省略する。これらのノズルおよびバルブを充填機１１の充填ノズルに一体に設けることができる。
ビールのように炭酸ガスを含む内容液の場合は、充填に際して容器１内を加圧するカウンタ処理や、充填ノズルを液から抜く際に容器１内の圧力を下げるために排気するスニフト処理が行われる。これらの処理に必要な経路やバルブも充填ノズルに一体に設けることができる。
【００３２】
本実施形態では、充填機１１において、ガッシング系統１６によりノンシールガッシングおよびシールガッシングが順に行われる。ノンシールガッシングは、容器１の開口を塞がない状態で行われ、シールガッシングは、充填機１１の充填ノズルにより容器１の開口を塞いだ状態で行われる。
ノンシールガッシングにより容器１内の酸素ガス濃度を急速に下げた後、シールガッシングにより容器１内の酸素ガス濃度をより十分に低下させることで、容器１内を炭酸ガスで効率的に置換することができる。
【００３３】
さらに、密封機１２において、蓋２と容器１との間に炭酸ガスを吹き込み、容器１内のヘッドスペース１Ａを炭酸ガスで置換するアンダーカバーガッシングが行われる。
ノンシールガッシング、シールガッシング、およびアンダーカバーガッシングは、ガッシング系統１６により、液種に応じて選択的に行うことができる。
ガッシング系統１６の配管の構成は、適宜に定めることができる。
【００３４】
ガッシング系統１６により容器１内に導入された炭酸ガスは、例えば、充填機１１から密封機１２へと容器１が転送される間に容器１内から漏出する。漏出した炭酸ガスはチャンバ１３内に留まるため、チャンバ１３内は大気に対して炭酸ガス濃度が高い。
本実施形態の充填密封装置１０は、プレガッシング系統１７により、ガッシング系統１６による処理に先立ち、大気よりも炭酸ガス濃度が高いチャンバ１３内のガスを容器１に導入することを主要な特徴としている。このプレガッシングは、チャンバ１３内に供給される容器１に対して行われる。
【００３５】
仮に、ガッシング系統１６による処理の後に、プレガッシング系統１７によりチャンバ１３内のガスを容器１内に導入することで、ガッシング系統１６により炭酸ガスが吹き込まれた容器１内がチャンバ１３内ガスで置換されてしまうと、容器１内の炭酸ガス濃度が低下してしまう。あるいは、ガッシング系統１６による処理の後、搬送される間に容器１内がチャンバ１３内のガスに既に置換されている場合は、チャンバ１３内のガスを容器１に導入するプレガッシングを行う必要がない。
したがって、プレガッシングは、ガッシング系統１６による最初の処理（本実施形態ではノンシールガッシング）に先立って行われる。
【００３６】
プレガッシング系統１７（図２）は、容器１内から漏出してチャンバ１３内に留まっている炭酸ガスを、ガッシング系統１６により炭酸ガスが導入される前の容器１内へと導入する。
そのために、プレガッシング系統１７は、ブロワ２８（送風機）と、図示しない吹込ノズルとを備えている。
ブロワ２８は、チャンバ１３内に設置されており、周囲のガスを吸引して加圧する。
吹込ノズルは、ブロワ２８により送られたガスをガッシング系統１６による処理前の容器１内へと送り込む。
【００３７】
本実施形態では、供給スターホイール２２のポケット２０に保持された容器１内にチャンバ１３内のガスを送り込む。
プレガッシング系統１７は、チャンバ１３内に供給される容器１に対して、ガッシング系統１６により最初の処理が行われる前の任意のタイミングでチャンバ１３内のガスを吹き込む。ガッシング系統１６により最初の処理が行われる前であれば、充填機１１の回転体１８に保持された容器１に対してチャンバ１３内のガスを吹き込んでもよい。
【００３８】
次に、図２および図４を参照し、充填密封装置１０による充填および密封の処理について説明する。
図４に示す凡例のように、四角形で囲まれた矢印は、各処理によって容器１内の炭酸ガス濃度が変化する様子を概念的に示している。
まず、供給コンベヤ２５によりチャンバ１３内に容器１が導入されるときについて説明する。
チャンバ１３外は大気に開放された空間であるため、容器１内は空気で満たされている（図４）。その容器１が供給コンベヤ２５によりチャンバ１３内に導入され、供給スターホイール２２に渡される。
供給スターホイール２２により搬送される容器１内に対して、プレガッシング系統１７は、チャンバ１３内からブロワ２８および吹込ノズルにより集められたガスを吹き込む（ステップＳ１：プレガッシング）。
すると、容器１内の空気がチャンバ１３内のガスに置換される。容器１内には、チャンバ１３内のガスに含まれる炭酸ガス（ＣＯ２）が導入される（図４）。
【００３９】
供給スターホイール２２を介して容器１を受け取る充填機１１では、以下の処理を行う。
なお、内容液が炭酸ガスを含む場合は、カウンタ処理およびスニフト処理を行うが、それについての説明は省略する。
充填機１１の回転体１８に保持された容器１内へと、ガッシング系統１６により、タンク２７から供給された炭酸ガスを容器１の開口を塞がない状態で吹き込む（ステップＳ２：ノンシールガッシング）。吹き込まれた炭酸ガスの流れにより容器１内のガスが容器１の開口から流出するとともに、吹き込まれた炭酸ガスの一部も容器１の開口から流出する。
このノンシールガッシングにより容器１内は炭酸ガスで急速に置換され、容器１内の炭酸ガス濃度が上昇する。
【００４０】
続いて、容器１の開口を充填ノズルにより塞ぎ、充填ノズルにガス抜き経路を確保しつつ、ガッシング系統１６により、容器１内に炭酸ガスを吹き出す（ステップＳ３：シールガッシング）。ガス抜き路はチャンバ１３内へと開放されている。
このシールガッシングにより炭酸ガスによる容器１内の置換がさらに進行し、容器１内の酸素ガスがより十分に除去される。
【００４１】
以上により酸素ガスが除去された容器１内に、充填ノズルより内容液を充填する（ステップＳ４：内容液の充填）。
このとき、容器１内に内容液が充填されると、内容液の容積相当の炭酸ガスはフィラボウル１４内の気相部１４Ｂに戻るが、ヘッドスペース１Ａの炭酸ガスのスニフト分は充填ノズルのガス抜き路を通じてチャンバ１３内へと漏出する。こうして容器１内の炭酸ガスが内容液に置換される。
【００４２】
内容液が充填された容器１は、充填機１１の回転体１８から転送スターホイール２３を介して密封機１２のリフター２１へと渡される（ステップＳ５：密封機へ転送）。
充填機１１から密封機１２へと転送される間、容器１内のヘッドスペース１Ａに存在する炭酸ガスが容器１の開口から漏出すると、漏出した分だけ、ヘッドスペース１Ａ内の炭酸ガスがチャンバ１３内のガスに置換される。図４の例では、転送時の漏出により、容器１内の炭酸ガス濃度がやや減少する様子を示している。
ここで、チャンバ１３内は、容器１から漏出した炭酸ガスによって、大気よりも炭酸ガス濃度が高いので、容器１内からの漏出によるヘッドスペース１Ａ内の炭酸ガス濃度低下が抑えられる。そのため、容器１内に炭酸ガス濃度が残存する状態で密封機１２へと容器１が供給される。
【００４３】
密封機１２では、以下に示す処理を行う。
チャンバ１３内に供給された蓋２を容器１の開口に対向するように配置し、ガッシング系統１６により蓋２と容器１との間の隙間に炭酸ガスを吹き込む（ステップＳ６：アンダーカバーガッシング）。すると、炭酸ガスの流れによりヘッドスペース１Ａ内のガスが吹き飛ばされて炭酸ガスに置換される。
アンダーカバーガッシングの直後、あるいは、アンダーカバーガッシングを行いながら、リフター２１により持ち上げられた容器１に対して蓋２で二重巻き締めすることにより容器１を密封する（ステップＳ７：巻き締め）。
【００４４】
以上で説明した充填および密封の過程においては、タンク２７から供給されガッシング系統１６により容器１内に一旦は導入された炭酸ガスが、容器１外、すなわちチャンバ１３内へと漏出する。
チャンバ１３内へと漏出する炭酸ガスとしては、例えば、ノンシールガッシング（ステップＳ２）の際に容器１内に吹き込まれて容器１外へと流出する炭酸ガスの余剰分や、シールガッシング（ステップＳ３）の際のガス抜き路からの排気がある。
ノンシールガッシングおよびシールガッシングにより容器１内に導入された炭酸ガスは、充填（ステップＳ４）におけるスニフト処理の際や、転送（ステップＳ５）の際にチャンバ１３内へと漏出する。そして、アンダーカバーガッシング（ステップＳ６）の際には、吹き出された炭酸ガスの多くがチャンバ１３内へと漏出する。
つまり、充填密封装置１０における随所で、容器１の周辺に炭酸ガスが存在しており、その炭酸ガスはチャンバ１３内に留まる。
【００４５】
本実施形態では、容器１内から漏出してチャンバ１３内に留まっている炭酸ガスが、プレガッシング系統１７により容器１内に吹き込まれることとなる（ステップＳ１）。このプレガッシングにより容器１内は大気よりも炭酸ガス濃度が高められているので、その分だけ、次のガッシングのステップＳ２およびステップＳ３で、タンク２７から供給される炭酸ガスの使用量を抑えることができる。つまり、ステップＳ２およびステップＳ３では、所定の容器１内炭酸ガス濃度に不足する分だけの炭酸ガスを容器１内に導入すればよい。
【００４６】
そして、充填機１１から密封機１２への転送時に容器１のヘッドスペース１Ａ内の炭酸ガスの一部がチャンバ１３内のガスと置換されても、チャンバ１３内の炭酸ガス濃度が大気よりも高いため、ヘッドスペース１Ａ内に炭酸ガス濃度が残存する。その残存する分だけ、アンダーカバーガッシングのステップＳ６で、ガッシング系統１６による炭酸ガスの使用量を抑えることができる。
【００４７】
本実施形態によれば、チャンバ１３内に、容器１内から漏出した炭酸ガスの殆ど全てを留め、チャンバ１３内のガスをガッシング系統１６による処理に先行して容器１に吹き込むことにより（プレガッシング）、炭酸ガスの使用量を大幅に削減しながら、容器１内を効率よく置換して容器１内のスペースおよび内容液中の酸素ガス濃度を十分に低減することができる。炭酸ガスの使用量の削減により、製造コストを低減することができるとともに、作業環境の安全性や自然環境保護に寄与できる。
【００４８】
しかも、ほぼ密閉されたチャンバ１３内でガッシング系統１６およびプレガッシング系統１７によりガスが吹き出されることで、チャンバ１３内は、大気圧であるチャンバ１３外に対して陽圧となるので、外部からチャンバ１３内に塵埃や虫等の異物が侵入することを避けられる。
したがって、充填密封装置１０を設置するために、衛生管理が特に徹底された部屋を用意する必要がないので、設備投資を抑えることができるとともに、製造ラインの装置構成を変更する際の自由度が高い。
【００４９】
ガッシング系統１６による処理に先立って行われるプレガッシングは、チャンバ１３内のガスに炭酸ガスが含まれており、大気に対して炭酸ガス濃度が高いことを前提として行われる。
したがって、充填密封装置１０により充填および密封の操業を開始した当初は、チャンバ１３内が大気により満たされているのでプレガッシングを行わず、チャンバ１３内が所定の炭酸ガス濃度に達するのを待って、プレガッシングを開始するとよい。
また、操業開始にあたり、予め、チャンバ１３内に炭酸ガスを導入してチャンバ１３内を大気よりも炭酸ガス濃度が高い状態としておき、操業当初よりプレガッシングを行ってもよい。
【００５０】
ところで、チャンバ１３内のガスを容器１内に導入するプレガッシングにあたり、ブロワ２８を用いることは必須ではない。
図５に示す例におけるプレガッシング系統１７は、チャンバ１３内を仕切る壁５と、壁５の両側を連通させる流路５１とを有している。
壁５は、プレガッシング系統１７による処理が行われるプレガッシング室Ｒ１と、ガッシング系統１６による処理、内容液の充填および容器の密封が行われる充填密封室Ｒ２とを隔てている。
充填密封室Ｒ２では、上述したように、ガッシング処理やスニフト処理の際、そして密封機１２へと容器１を転送する際に容器１内から炭酸ガスが漏出する。そのため、チャンバ１３内でも、充填密封室Ｒ２内の圧力は相対的に高く、プレガッシング室Ｒ１内の圧力は相対的に低い。しかも、大気圧雰囲気であるチャンバ１３外の空気が、容器１に内在した状態で容器１と共にプレガッシング室Ｒ１内に持ち込まれるので、その点からも、プレガッシング室Ｒ１内の圧力が相対的に低い。
そうした圧力差に基づいて、充填密封室Ｒ２内のガスがプレガッシング室Ｒ１内へと流路５１を通じて送り込まれる。流路５１は、ガッシング処理が行われる前の容器１に対して充填密封室Ｒ２内のガスを導入する。
圧力と同様に、炭酸ガス濃度についても、充填密封室Ｒ２内では相対的に高く、プレガッシング室Ｒ１では相対的に低いので、炭酸ガスを多く含む充填密封室Ｒ２内のガスがプレガッシング室Ｒ１内の容器１へと効率よく送り込まれることとなる。
【００５１】
図５に示す流路５１は、壁５を厚み方向に貫通する孔５１Ａと、孔５１Ａに連通するノズル５１Ｂとから構成されている。
この例に限らず、流路５１を適宜なダクトやノズルから構成することができる。流路５１の一部がチャンバ１３外にあってもよい。例えば、流路５１が、充填密封室Ｒ２内に位置する始端と、プレガッシング室Ｒ１内に位置する終端とを有しており、始端および終端の間に、チャンバ１３外を延びている区間が存在していてもよい。その場合、壁５の孔５１Ａは必要ない。
【００５２】
〔第２実施形態〕
次に、図６を参照し、本発明の変形例を説明する。上記の実施形態と同様の構成には同じ符号を付している。
上記の実施形態では、空気が満たされた状態でチャンバ１３内に導入された容器１に対して、プレガッシング系統１７によりチャンバ１３内で炭酸ガスを吹き込むのに対し、図６に示す例では、チャンバ１３内に容器１を導入する箇所で炭酸ガスを容器１内に吹き込みながらチャンバ１３内に導入する。
図６に示す充填密封装置３０が備えるプレガッシング系統３７は、チャンバ１３の入口１４２の位置で、供給コンベヤ２５上に正立した容器１内、および容器１と容器１との間に、チャンバ１３内のガスを吹き込む。
入口１４２は、チャンバ１３内とチャンバ１３外とを連通し、容器１をチャンバ１３内に導入する箇所に該当する。
【００５３】
プレガッシング系統３７は、チャンバ１３内のガスを吸引して送り出すブロワ２８と、ブロワ２８に図示しないダクトを介して接続された複数の吹込ノズル２９（図７）とを備えている。
図７に示すように、入口１４２に配置された複数の吹込ノズル２９には、容器１内に向けて上方からガスを送り込むもの（２９１）と、供給コンベヤ２５上に並んだ容器１と容器１との間の隙間に向けて、搬送方向と直交する左右方向からガスを送り込むもの（２９２）とがある。これらの吹込ノズル２９によりガス流３９Ｆがカーテン状に形成される。
これらの吹込ノズル２９から連続的に吹き出すガスにより、入口１４２の領域全体に亘ってガス流３９Ｆが形成されている。
【００５４】
ガス流３９Ｆによりチャンバ１３内のガスが入口１４２からチャンバ１３外へと漏出することが抑制されるので、チャンバ１３内の密閉度が高められる。そのため、チャンバ１３内のガスをチャンバ１３内に設置されたブロワ２８と吹込ノズルにより容器１内に確実に導入することができ、チャンバ１３内を確実に陽圧に維持できる。
【００５５】
容器１がチャンバ１３内に導入される際には、プレガッシング系統３７の吹込ノズルから吹き込まれるチャンバ１３内のガスによって、容器１内の空気が置換されるとともに、容器１，１間の空気も置換される。
そのため、チャンバ１３内への容器１の導入に伴ってチャンバ１３内に空気が持ち込まれることを抑えることができる。そのことによって、チャンバ１３内を一定の炭酸ガス濃度に維持するための炭酸ガス消費量が少なくなるので、タンク２７から供給される炭酸ガスの使用量をより一層削減することができる。
【００５６】
プレガッシング系統３７の吹込ノズルとして、上方から下方に向けてガスを吹き出すものだけを設けることもできるが、上方から下方に向けて吹き出す吹込ノズルと、搬送方向と直交する左右方向から吹き出す吹込ノズルとを組み合わせることで、容器１，１間にもガスをより確実に吹き込むことができる。
【００５７】
なお、プレガッシング系統３７により、チャンバ１３内のガスを容器１内にのみ吹き込む場合も、チャンバ１３内に供給される各容器１の容積の分、チャンバ１３内に持ち込まれる空気の量が少なくなるので、炭酸ガスの使用量の削減に寄与できる。
【００５８】
〔第３実施形態〕
次に、図８を参照し、本発明の第３実施形態について説明する。
第３実施形態は、蓋２がチャンバ１３内に導入される箇所において、チャンバ１３内のガスの吹き込みを実施することを特徴としている。
図８に示す充填密封装置６０には、チャンバ１３内に蓋２を供給する蓋供給部６１（蓋シューター）が備えられている。この蓋供給部６１が、チャンバ１３内に蓋２が導入される箇所に該当する。
蓋供給部６１には、重なり合って密着状態で搬送される蓋２を制動するブレーキ６２と、制動されることで蓋２と蓋２との間に空いた空隙にチャンバ１３内のガスを吹き込むためのノズル６３とが設けられている。
ノズル６３は、チャンバ１３内に設置されたブロワ６４により送られたガスを、蓋２の側方から蓋２と蓋２との間に導入する。
ノズル６３およびブロワ６４により蓋導入部ガッシング系統６５が構成されている。
【００５９】
ノズル６３から吹き出されるガス流により、チャンバ１３内のガスが蓋供給部６１からチャンバ１３外へと漏出することが抑制されるので、チャンバ１３内の密閉度が高められる。そのため、チャンバ１３内のガスをブロワ６４とノズル６３により蓋２の導入箇所に確実に導入することができ、チャンバ１３内を確実に陽圧に維持できる。
そして、蓋導入部ガッシング系統６５のノズル６３から吹き出されるチャンバ１３内のガスによって、蓋２，２間の空気が置換されるので、チャンバ１３内への蓋２の供給に伴ってチャンバ１３内に空気が持ち込まれることを抑えることができる。そのことによって、チャンバ１３内を一定の炭酸ガス濃度に維持するための炭酸ガス消費量が少なくなるので、タンク２７から供給される炭酸ガスの使用量をより一層削減することができる。
【００６０】
図８に示す例では、蓋導入部ガッシング系統６５とプレガッシング系統１７がそれぞれ、チャンバ１３内のガスを導入するための独立した流路を有しているが、それらの流路が一部の区間で統合されていてもよい。例えば、蓋導入部ガッシング系統６５とプレガッシング系統１７がブロワ２８を共用しており、ブロワ２８から送出されたチャンバ１３内のガスが、ノズル２８１を通じて容器１内にプレガッシングされるとともに、ノズル６３を通じて蓋供給部６１に吹き込まれるようになっていてもよい。
【００６１】
第３実施形態が、プレガッシング系統１７を備えておらず蓋導入部ガッシング系統６５のみを備えていたとしても、蓋導入部ガッシング系統６５により蓋供給部６１に炭酸ガスを導入することで、炭酸ガスの使用量を抑えることができる。
【００６２】
蓋供給部６１にチャンバ１３内のガスを吹き込むにあたり、ブロワ６４を用いることは必須ではない。図示を省略するが、チャンバ１３内において蓋供給部６１が配置される蓋供給室と、ガッシング系統１６による処理、内容液の充填および容器の密封が行われる充填密封室とを壁によって隔て、これらの部屋の圧力差に基づいて、充填密封室内のガスを蓋供給室内へと送り出すことができる。
これは、図５に示したのと同様のアイデアであり、ここでいう蓋供給室は図５のプレガッシング室Ｒ１に相当し、充填密封室は図５の充填密封室Ｒ２に相当する。そして、チャンバ１３内を仕切る壁と、壁の両側を連通させる流路とから蓋導入部ガッシング系統６５を構成することができる。
【００６３】
図９は、本発明の変形例を示す。
本発明におけるプレガッシング系統は、図９に示すように、チャンバ１３内のガスを一旦チャンバ１３外へと吸い出して容器１へと送り込むものであってもよい。
図９に示すプレガッシング系統４７は、チャンバ１３に接続された流路４８と、流路４８内に設置されたブロワ２８と、流路４８に接続された図示しない吹込ノズルとを備えている。
ブロワ２８を作動させると、チャンバ１３内のガスが流路４８へと吸い出されて吹込ノズルへと送られ、吹込ノズルから容器１内へと導入される。
流路４８を通じてチャンバ１３内のガスが循環するように、チャンバ１３内のガスが吸い出される流路４８の一端４８Ａと、容器１内にガスを送り込む吹込ノズルとは離して配置される。チャンバ１３内に炭酸ガス濃度の勾配がある場合は、チャンバ１３内で炭酸ガスが溜まり易く、炭酸ガス濃度が高い位置に流路４８の一端４８Ａを設けることにより、プレガッシングによる容器１内の炭酸ガスへの置換率を高めることができる。
【００６４】
本発明におけるチャンバ１３は、充填密封装置の搬送装置の全体を覆うものには限らず、少なくとも、ガッシング系統１６による最初のガッシング（ノンシールガッシング）から、容器１が密封されるまでの過程に亘り、容器１およびその周辺を覆うものであれば足りる。
チャンバ１３の形状は、箱状には限らず、適宜に定めることができる。
【００６５】
図１０に示すチャンバ１３は、充填機１１を覆うチャンバ部１３１と、密封機１２を覆うチャンバ部１３２と、充填機１１から密封機１２へと容器１を転送する転送コンベヤ３３を覆うチャンバ部１３３とから構成されている。チャンバ部１３１とチャンバ部１３２とは、チャンバ部１３３を通じて連通しており、チャンバ部１３１，１３３，１３２の内側に連続した空間が形成されている。
全体として充填機１１および密封機１２を覆うチャンバ１３内には、充填および密封の過程の随所で容器１から漏出する炭酸ガスが留まるので、その炭酸ガスをプレガッシング系統により回収し、容器１内の空気との置換に利用することができる。
【００６６】
上記以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
本発明における容器は、缶体に限らず、ＰＥＴボトルやガラス壜であってもよい。それらの容器は、各々に適合する方法で密封される。
【００６７】
容器を密封するための蓋は、充填前の容器（容器本体）に一体に設けられていて容器本体と共にチャンバ内に供給されるものでもよいし、容器本体とは別途、チャンバ内に供給されるものであってもよい。
蓋が容器本体とは別体である場合、図８に示すように、容器供給部６１においてチャンバ１３内のガスを蓋供給部６１に吹き込むことにより、チャンバ１３内の密閉度を上げ、かつチャンバ１３外からチャンバ１３内に持ち込まれる空気の量を減らすことができるので、チャンバ１３内に留まる置換ガスを無駄なく使用できる。
蓋２、つまり、容器１を密封するための包装材料としては、缶体の蓋の他、ボトルのキャップや、容器本体の開口部をシールするフィルム状のものを例示できる。蓋２の種類に応じて、蓋供給部６１の構造が変わる。蓋供給部６１に、蓋２を１枚ずつ切り出すセパレータが設けられている場合は、セパレータにより蓋２と蓋２との間にできた空隙にノズル６３を通じてチャンバ１３内のガスを送り込むとよい。
また、ボトルのキャップについては、キャップをチャンバ１３内に供給するキャップシューターの内部にノズル６３を通じてチャンバ１３内のガスを送り込むとよい。
【００６８】
容器１に充填される内容液としては、ビール・ビール系飲料に限らず、日本酒・洋酒・コーヒー飲料・果汁飲料・茶飲料といったすべての酒類・飲料を例示することができる。酸化を嫌うそういった酒類・飲料に対して、本発明を適用可能である。
また、容器に充填される内容液は、飲料には限らず、置換ガスの使用による品質保持が必要な任意の内容液であってよい。
【符号の説明】
【００６９】
１        容器
１Ａ      ヘッドスペース
２        蓋
５        壁
１０      充填密封装置
１１      充填機
１２      密封機
１３      チャンバ
１４      フィラボウル
１５      ベース
１６      ガッシング系統
１７      プレガッシング系統
１８      回転体
２０      ポケット
２１      リフター
２２      供給スターホイール
２３      転送スターホイール
２４      排出スターホイール
２５      供給コンベヤ
２６      排出コンベヤ
２７      タンク（供給源）
２８      ブロワ
２９      吹込ノズル
３０      充填密封装置
３７      プレガッシング系統
３９Ｆ    ガス流
４０      充填密封装置
４８      流路
５１      流路
６０      充填密封装置
６１      蓋供給部
６２      ブレーキ
６３      ノズル
６４      ブロワ
６５      蓋導入ガッシング系統
１３１，１３２，１３３      チャンバ部
１４１    出口
１４２    入口
Ｓ１      ステップ（第１ステップ）
Ｓ２      ステップ（第２ステップ）
Ｓ３      ステップ（第２ステップ）
Ｓ４      ステップ（第３ステップ）
Ｓ５      ステップ
Ｓ６      ステップ（第４ステップ）
Ｓ７      ステップ
Ｗ        水
【図１】
0006266570.tif 000002
【図２】
0006266570.tif 000003
【図３】
0006266570.tif 000004
【図４】
0006266570.tif 000005
【図５】
0006266570.tif 000006
【図６】
0006266570.tif 000007
【図７】
0006266570.tif 000008
【図８】
0006266570.tif 000009
【図９】
0006266570.tif 000010
【図１０】
0006266570.tif 000011