(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
充填工程から密封工程に向けて連続的に搬送されている充填済みのカップ容器に対して、容器内のヘッドスペースの空気を不活性ガスに置換するための方法において、蓋用として送給しているフィルムを容器の上方に略平行に近づける箇所の手前で、容器の開口部に対して斜め上方から不活性ガスを噴射する噴射ノズルにより、容器の開口部の搬送上流側の端部付近に対して、搬送下流側の方向に向けて不活性ガスを噴射すると共に、それよりも一つ手前の容器に対して、前記の噴射ノズルよりも搬送上流側に配置された別の噴射ノズルにより、上方から容器内のヘッドスペースの空気を隈なく搬送上流側に追い出すように、容器の開口部の搬送下流側の端部付近に対して、搬送上流側の方向に向けて不活性ガスを予め噴射しておくようにしたことを特徴とするカップ容器内ヘッドスペースのガス置換方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内容物が充填された後で連続的に搬送されているカップ容器に対して、容器が密封される前に容器内のヘッドスペースの空気を窒素ガス等の不活性ガスに置換しておくための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
紙やプラスチックを材料とするカップ状の容器を、容器を嵌入させる孔を開口させた搬送コンベア（リテーナー）により所定間隔に保持した状態で搬送しながら、容器内に内容物を充填してから容器開口部を密封するに際して、内容物を充填した後の容器が搬送コンベアにより密封工程に向けて送り込まれるのに対して、供給コイルから連続的に繰り出される長尺の帯状フィルムを送給の途中で予め殺菌してから密封工程に送り込むことで、密封工程において、内容物が充填された容器の開口フランジ部に殺菌済みフィルムを熱溶着して密封するということが従来から行われている。
【０００３】
また、そのようなカップ容器の密封・充填において、容器内に収納される内容物の酸化を防止するために、内容物が充填された容器を密封する前に、容器内のヘッドスペースの空気を窒素ガス等の不活性ガスに置換しておくということも従来から行われており、そのような容器内ヘッドスペースのガス置換方法について、真空エリア内で排気してから不活性ガスを注入する所謂真空チャンバ方式が有する問題を解消する方法として、大気圧下でヘッドスペースの空気を不活性ガスに置換する方法が、例えば、特開昭５６−２３４２１号公報，特開昭５６−１３１１１９号公報等により従来から公知となっている。
【０００４】
すなわち、特開昭５６−２３４２１号公報には、内容物が充填された容器をガス置換室内に導入し、このガス置換室内で、容器の上面に置換ガス（不活性ガス）の噴射流を形成し、容器内のヘッドスペースの空気を置換ガスの噴射流と共に排気ダクトから排出することで、容器内ヘッドスペースのガス置換を行ってから、容器にカバーフィルムを被せた後でガス置換室から出された容器を密封するという方法が記載されている。
【０００５】
また、特開昭５６−１３１１１９号公報には、容器の密封工程において、内容物が充填されて搬送されてくる容器を、長手方向が搬送方向と平行で片側に複数のガス噴出口を形成したガス噴射器に対して、ガス噴射器のガス噴射口の下側に容器の鍔部の片側が位置するように送り込むと共に、容器開口部を密封するためのフィルム（ガス不透過性フィルム）を、ガス噴射器と容器開口部の上側に送り込んで、ガス噴射口の挿入部を残して容器鍔部にフィルムを熱シールした後、ガス噴射口からガスを噴射し、ガス噴射口の周囲の隙間や未シール部から容器内の空気を容器外に排除することで、容器内ヘッドスペースのガス置換を行ってから、容器鍔部とフィルムの未シール部を熱シールして容器を密封するという方法が記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような従来公知の大気圧下で行われるガス置換方法について、例えば、特開昭５６−２３４２１号公報に記載されているような方法によれば、専用のガス置換室を必要とすることで製造ラインを煩雑化すると共に、ガス置換室内では、搬送されている容器に対して、その搬送上流側に向けてガスを噴射していることから、ガス噴射位置でのガス置換が不充分であっても、そのままの状態で密封工程に送られ、ガス噴射位置でのガス置換が充分であっても、ガス噴射位置よりも搬送下流側にある密封工程に至るまでに、ヘッドスペース内に再び空気が混入するような虞がある。
【０００７】
また、特開昭５６−１３１１１９号公報に記載されているような方法によれば、容器を搬送しながらガス置換を行うということができず、また、多列で容器を搬送してガス置換しようとすると、各列毎にガス噴射器をそれぞれ設置して、それぞれの列毎に個別にガス置換を行わなければならないことから、多数の容器のガス置換を連続して迅速に行うことが実際上は困難であり、多列搬送の容器に対してガス置換を行う場合には、各列毎にガス噴射器を設置することで製造ラインが煩雑化することになる。
【０００８】
そこで、充填後で密封前のカップ容器内ヘッドスペースのガス置換について、製造ラインを煩雑化することなく、多数の容器を連続的に搬送しながら、迅速に且つ効率良くガス置換できるように、容器を密封するためのフィルムの送給方向を容器の上方で搬送コンベアと略平行にしている箇所の手前で、斜め上方から容器の開口部に向けて噴射する不活性ガスを、搬送下流側の方向に向けて噴射することにより、密封工程に向けて共に移動する容器とフィルムの間の空間に不活性ガスを流すようにするということが、この出願に先立って本出願人により既に提案されている（特願２０００−２１４１７８号）。
【０００９】
上記のような方法によれば、ガス置換室のような専用の装置を必要とすることなく、単に噴射ノズルから不活性ガスを噴射するだけで、製造ラインを煩雑化することなく、連続的に搬送されている多数の容器のガス置換を迅速に行うことができ、しかも、噴射された不活性ガスを密封工程に至るまでの搬送経路中に拡散することなく常に流すことができるため、ガス噴射位置から密封工程に搬送されるまでの間にヘッドスペース内に再び空気が混入するようなことはなく、また、ガス噴射位置でのガス置換が不充分であっても、密封工程に搬送されるまでの間にガス置換が充分に行われるため、ガス置換率を高めることができる。
【００１０】
ところが、そのような方法においても、製造ラインの長さをできるだけコンパクトなものとするためにガス置換位置から密封工程までの搬送距離を短くしたような場合には、ガス置換位置から密封工程までの間でガス置換される率が低くなることから、高いガス置換率を得るためには、噴射ノズルから不活性ガスを噴射した時点でのガス置換率を高めておくことが必要である。
【００１１】
しかしながら、噴射された不活性ガスを密封工程に至るまでの搬送経路中に拡散することなく常に流すことができるように不活性ガスを搬送下流側の方向に向けて噴射していると、図４に示すように、噴射ノズルから不活性ガスを噴射した時点で、容器内のヘッドスペースの搬送上流側の隅部（斜線で示した部分）に空気を残してしまう可能性が高くなり、その後、密封工程までの搬送距離が短いと、容器内のヘッドスペースに残った空気を密封の時点までに充分に置換しきれないことになる。
【００１２】
本発明は、上記のような問題の解消を課題とするもので、具体的には、搬送しているカップ容器のヘッドスペースの空気を不活性ガスに置換するようにしたカップ容器内ヘッドスペースのガス置換方法において、製造ラインを煩雑化することなく、多数の容器を連続的に搬送しながら、迅速に且つ効率良くガス置換できると共に、噴射ノズルから不活性ガスを噴射した時点でのガス置換率を高めることで、最終的に高いガス置換率を得ることができるようにすることを課題とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記のような課題を解決するために、充填工程から密封工程に向けて連続的に搬送されている充填済みのカップ容器に対して、容器内のヘッドスペースの空気を不活性ガスに置換するための方法において、蓋用として送給しているフィルムを容器の上方に略平行に近づける箇所の手前で、容器の開口部に対して斜め上方から不活性ガスを噴射する噴射ノズルにより、容器の開口部の搬送上流側の端部付近に対して、搬送下流側の方向に向けて不活性ガスを噴射すると共に、それよりも一つ手前の容器に対して、前記の噴射ノズルよりも搬送上流側に配置された別の噴射ノズルにより、上方から容器内のヘッドスペースの空気を隈なく搬送上流側に追い出すように、容器の開口部の搬送下流側の端部付近に対して、搬送上流側の方向に向けて不活性ガスを予め噴射しておくようにしたことを特徴とするものである。
【００１４】
上記のようなカップ容器内ヘッドスペースのガス置換方法によれば、フィルムを容器の上方に略平行に近づける箇所の手前で、搬送下流側の方向に向けて不活性ガスを噴射していることにより、噴射された不活性ガスを密封工程に至るまでの搬送経路中に拡散することなく常に流すことができて、ガス噴射位置から密封工程に搬送されるまでの間でヘッドスペース内に再び空気を混入させることがないため、ガス置換室のような専用の装置を必要とすることなく、単に噴射ノズルから不活性ガスを噴射するだけで、連続的に搬送されている多数の容器のガス置換を迅速に行うことができる。
【００１５】
しかも、搬送下流側の方向に向けて噴射する噴射ノズルよりも搬送上流側に別の噴射ノズルを配置して、この噴射ノズルにより容器内のヘッドスペースの空気を隈なく追い出すような方向で不活性ガスを予め噴射しておくことで、ガス噴射位置から密封工程に向けてカップ容器を送り出す時点で、容器内のヘッドスペースに空気を殆ど残すことなくガス置換できることにより、その後、上記のように密封工程に至るまでの間にヘッドスペース内に再び空気を混入させないようにしたこととの関連によって、最終的に高いガス置換率を得ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のカップ容器内ヘッドスペースのガス置換方法の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明の一実施形態について、図１は、カップ容器の無菌充填ラインの全体を概略的に示し、図２は、無菌充填ラインの密封工程に対する窒素ガス置換装置の配置状態を示し、図３は、窒素ガス置換装置における２個の噴射ノズルのそれぞれの噴射方向を示し、図４は、搬送下流側の方向に向けて噴射ノズルから不活性ガス（窒素ガス）を噴射した時の容器内ヘッドスペースでの空気の残留状態を示すものである。
【００１７】
カップ容器の無菌充填ラインについて、本実施形態では、図１に示すように、積み重ねられた状態から分離されてラインに供給された各容器（図示せず）について、搬送コンベア（リテーナー）３により複数列（例えば７列）で連続して搬送しながら、容器の重なりを検出して重なった容器を分離除去する装置４と、容器から静電気を除電して容器に付着した粉塵をバキュームで除去する装置５を通過させてから、容器の内面側に殺菌剤を付着させてから熱風乾燥して無菌エアーで冷却する内面殺菌装置６と、容器の内外両面に殺菌剤を付着させてから熱風乾燥して無菌エアーで冷却する内外面殺菌装置７とを順次通過させた後、殺菌済みの空の容器に対して充填装置８により内容物を容器内に充填している。
【００１８】
次いで、充填装置８で内容物が充填された各容器について、窒素ガス置換装置９により容器のヘッドスペースの空気を窒素ガスに置換してから、容器の開口フランジ部にフィルム１２を線状に溶着するリッド線溶着装置１０と、容器の開口フランジ部にフィルム１２を面状に溶着してから切断するリッド溶着切断装置１１とを順次通過させることで、フィルム供給コイル１３から繰り出されて殺菌槽１４で殺菌液に浸漬され乾燥装置１５で熱風により乾燥された殺菌済みのフィルム１２によって、容器の開口部をフィルム状のリッド（蓋）で密封した後、リッド部分が打ち抜かれた使用済みのフィルムをフィルム巻取コイル１６に回収する一方、リッドで密封された容器を、リッドシール密封検査装置１７を通過させてから、容器排出装置１８により搬送コンベア３から排出してラインから搬出している。
【００１９】
上記のような無菌充填ライン１は、図示していない付属部分を含む全体がクリーンルーム（クラス１０，０００より空気清浄度の高い室）の内部に設置されており、その主要部分の大部分（図１において一点鎖線で囲んだ部分）が、空気清浄度が高レベル領域であるクリーンブース（クラス１００より空気清浄度の高い室）の内部に設置されている。
【００２０】
なお、無菌充填ラインでのカップ容器の搬送については、場合によっては単列搬送としても良いが、上記のように幅方向で複数個の容器を同時に進行させる多列搬送によるのが効率的であり、充填や密封については、幅方向で横一列（単列搬送の場合は１個）ずつ行うようにしても良いし、搬送方向と幅方向でそれぞれ複数個（単列搬送では搬送方向で複数個）ずつ行うようにしても良いが、何れにしても、充填や密封を行う時に容器の搬送を一時的に停止させるために、カップ容器は間欠的に進行するように搬送されている。
【００２１】
また、カップ容器の搬送に使用される搬送コンベアについては、従来から広く知られた構造のものであり、各カップ容器を所定の間隔で保持するリテーナー（保持具）の機能を有するものであって、図示していないが、搬送コンベアの幅方向と長さ方向のそれぞれで所定間隔で設けられた複数の孔にカップ容器を嵌入させて、カップ容器の上端にある開口フランジ部を搬送コンベアの搬送面上に載置した状態で、多数のカップ容器を所定の間隔で搬送するようにしたベルトコンベアである。
【００２２】
ところで、上記のようなカップ容器の無菌充填ライン１では、容器内に収納される内容物の酸化を防止するために、充填装置８で内容物が充填された各容器について、リッド線溶着装置１０とリッド溶着切断装置１１による密封工程に送り込むまでに、窒素ガス置換装置９によって容器内のヘッドスペースの空気を窒素ガスに置換するようにしており、そのような窒素ガス置換装置９として、図２に示すように、フィルム１２を容器２の上方に近接させる箇所の手前に、容器２の搬送方向に沿って２つ（各搬送列毎に２つ）の噴射ノズル２１，２２をそれぞれ配置している。
【００２３】
この窒素ガス置換装置９の２つの噴射ノズル２１，２２については、図３に示すように、搬送下流側の噴射ノズル２１では、容器２の開口部に対して斜め上方から搬送下流側の方向に向けて窒素ガスを噴射しており、噴射された窒素ガスは、容器２のヘッドスペースを通ってから、フィルム１２と容器２（および搬送コンベア３）の間を通ることで拡散することなく、密封工程に至るまでの搬送経路に沿って流れることとなる。
【００２４】
また、噴射ノズル２１よりも搬送上流側に配置された噴射ノズル２２では、容器２のヘッドスペースの空気を隈なく追い出すことができるように、容器２の開口部の搬送下流側の上方から、真下よりもやや搬送上流側に向けた方向で窒素ガスを噴射しており、噴射された窒素ガスは、容器２のヘッドスペース内に隈なく拡がってヘッドスペース内に充満することとなり、ヘッドスペースの空気は略完全に追い出されて窒素ガスに置換されることとなる。
【００２５】
なお、本発明では、各噴射ノズル２１，２２によるガス噴射位置の間隔を拡げないように、図３に示すように、噴射ノズル２１の噴射口の位置を容器２の開口部の搬送上流側の端部付近とし、また、噴射ノズル２２の噴射口の位置を容器２の開口部の搬送下流側に端部付近としているが、そのような場合の各噴射ノズル２１，２２からの噴射角度（噴射位置よりも搬送上流側の水平面と噴射方向とのなす角度）については、ガス置換率の上からみて、噴射ノズル２１では４５°（ガス置換率が９０％）程度が、また、噴射ノズル２２では１３５°（ガス置換率が９５．１％）程度が好適である。
【００２６】
上記のような２つの噴射ノズル２１，２２による窒素ガス置換装置９を使用して実施されている本実施形態のカップ容器内ヘッドスペースのガス置換方法によれば、ガス置換室のような専用の装置を設けなくても、フィルム１２を容器２の上方に略平行に近づける箇所の手前で、噴射ノズル２１により搬送下流側の方向に向けて窒素ガスを噴射することにより、噴射された窒素ガスを、フィルム１２と容器２（および搬送コンベア３）の間を通して拡散させることなく、密封工程に至るまでの搬送経路に沿って流すことができて、噴射ノズル２１によるガス噴射位置から密封工程に搬送されるまでの間で、容器２のヘッドスペース内に再び空気を混入させるようなことなく、更にガス置換を高めることができる。
【００２７】
しかも、噴射ノズル２１によりガス置換を行う前に、噴射ノズル２２により容器２のヘッドスペースの空気を隈なく追い出すような方向で窒素ガスを予め噴射しておくことにより、噴射ノズル２２と噴射ノズル２１を通過した時点で、密封工程に向けて送り出される容器２のヘッドスペースは、空気を殆ど残すことなくガス置換されていることとなるため、その後、噴射ノズル２１から噴射された窒素ガスの流れにより密封工程に至るまでの間にヘッドスペース内に再び空気を混入させないようにしていることと関連して、最終的に高いガス置換率を得ることができる。
【００２８】
以上、本発明のカップ容器内ヘッドスペースのガス置換方法の一実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に示した具体例にのみ限定されるものではなく、例えば、本発明の方法が適用されるカップ容器の無菌充填ラインについては、必ずしも上記の実施形態に示したような各装置によるラインに限られるものではなく、また、窒素ガス置換装置における各噴射ノズル自体の具体的な構造については特に限定されるものではなく、噴射する不活性ガスについても上記の実施形態に示したような窒素ガスに限られるものではない等、適宜変更可能なものであることは言うまでもない。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したような本発明のカップ容器内ヘッドスペースのガス置換方法によれば、専用のガス置換室の設置により製造ラインを煩雑化するようなことなく、単に噴射ノズルによる不活性ガスの噴射によって、多数の容器を連続的に搬送しながら、迅速に且つ効率良くガス置換することができると共に、噴射ノズルから不活性ガスを噴射した時点でのガス置換率を高めることができて、密封工程に至るまでの間でヘッドスペース内に再び空気を混入させることもないため、最終的に高いガス置換率を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のカップ容器内ヘッドスペースのガス置換方法の一実施形態に係るカップ容器の無菌充填ラインの概略を示す側面説明図。
【図２】図１に示したカップ容器の無菌充填ラインの密封工程に対する窒素ガス置換装置の配置状態を示す側面説明図。
【図３】図１に示したカップ容器の無菌充填ラインの窒素ガス置換装置における２個の噴射ノズルのそれぞれの噴射方向を示す断面側面説明図。
【図４】噴射ノズルから搬送下流側の方向に向けて不活性ガスを噴射した時の容器内ヘッドスペースでの空気の残留状態を示す断面側面説明図。
【符号の説明】
１        カップ容器の無菌充填ライン
２        カップ容器
９        窒素ガス置換装置
２１      （窒素ガス置換装置の）噴射ノズル
２２      （窒素ガス置換装置の）噴射ノズル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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