(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液化ガスの供給源から液化ガス供給用の配管を通して装置本体内に供給されてくる液化ガスを、飲料等を充填してから缶蓋で覆うまでの間の各缶のヘッドスペースに所定量ずつ流下させるために、クリーンエアーによる略無菌状態の雰囲気内に装置本体が配置されていると共に、装置本体に接続される液化ガス供給用の配管に対して、殺菌用の蒸気を供給するための配管が接続されているような無菌充填用の液化ガス流下装置において、装置本体の液化ガスの通路が、全て液化ガスの流れる方向に沿って下方に傾斜していると共に、シリンダ部分に対してプラグ部分の位置を変えることで開閉されるノズルが、装置本体の液化ガス室の下端に設けられ、また、ノズルの周囲を覆うノズルヒーターが、装置本体の下端近傍の外周面に対して摺動自在に嵌挿されていて、ノズルのシリンダ部分の下部外面に形成されたフランジ部と液化ガス室の底板とが密着し且つ両者の間に任意に隙間を開けられるように、ノズルのシリンダ部分が、液化ガス室の底板に対して下方に移動可能なように設けられていることを特徴とする無菌充填用の液化ガス流下装置。
【請求項２】
液化ガス供給用の配管に対して、更に、加熱された気体を供給するための配管が接続されていることを特徴とする請求項１に記載の無菌充填用の液化ガス流下装置。
【請求項３】
液化ガス室の内部に、プラグ部分とシリンダ部分とからなるノズルの周りを囲むように、氷粒を避けるための多孔筒状体が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の無菌充填用の液化ガス流下装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、飲料等を充填してから缶蓋で覆うまでの間の各缶のヘッドスペースに不活性の低温液化ガスを所定量ずつ流下させるための液化ガス流下装置であって、クリーンエアーによる略無菌状態の雰囲気内に装置本体が配置されている無菌充填用の液化ガス流下装置に関し、特に、液化ガス供給用の配管に接続された蒸気供給用の配管から供給される殺菌用の蒸気によって各配管と装置本体内の殺菌が可能なように構成された無菌充填用の液化ガス流下装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コーヒー，紅茶，緑茶，ウーロン茶，および果汁等の非炭酸飲料を缶詰にする場合、ＤＩ（絞りしごき）缶のような薄肉の胴壁を持つ缶体に飲料を充填して密封するのに際して、飲料を充填した缶内の液面上に、液体窒素のような不活性ガスの低温液化ガスを少量添加してから、缶の開口部に缶蓋を巻締めして密封するということが従来から行なわれている。
【０００３】
そのように液化ガスを少量添加することによって、密封された缶の内圧が添加された液化ガスの気化によって大気圧よりも高くなり、少しばかりの外圧が加わっても薄肉の胴壁が変形しないようになると共に、飲料上への添加時に液化ガスの一部が瞬時に気化してヘッドスペースの空気を缶外へ追い出すことで、ヘッドスペースの残存酸素量を減少させることができて、密封された缶内での飲料の酸化による劣化を減少させることができる。
【０００４】
一方、上記のような非炭酸飲料の缶詰では、レトルト殺菌法や熱間充填法（ホットパック）といった従来から一般的に行われている殺菌処理方法では、中身の飲料が比較的長時間にわたって高温状態に維持されることで、飲料本来（例えば、果汁飲料ならば搾りたてのもの、コーヒー，紅茶，緑茶，ウーロン茶等ならば作りたてのもの）の味や香りが落ちたり色が変わったりするという問題を生じることから、所謂無菌充填法というものが従来から種々研究されている。
【０００５】
すなわち、無菌充填法では、缶詰の製造時にできるだけ飲料の熱履歴を少なくして、飲料本来の味や香りや色をできるだけ保ったままの飲料缶詰を製造するために、高温で短時間に殺菌して急速に冷却した殺菌済みの飲料を、クリーンエアーによる略無菌状態の雰囲気（クラス１０〜１００程度の高レベルのクリーンエアーの領域）内で、殺菌済みの空缶に充填して、殺菌済みの缶蓋で密封するようにしている。
【０００６】
そのような無菌充填法による飲料缶詰の製造において、ＤＩ缶のような薄肉の胴壁を持つ缶体を使用して、缶を密封する前に各缶のヘッドスペースに除菌済みの液化ガスを添加するような場合、液化ガス流下装置の装置本体を、クリーンエアーによる略無菌状態（クラス１０〜１００）のクリーンブース内で、飲料充填機から缶蓋巻締機への搬送路の近傍に配置しておくと共に、その使用開始に先立って、液化ガスの流下を行うための装置本体の内部（装置本体内の貯留タンクを経てノズル部分に至る液化ガスの通路全体）および各配管内を予め無菌状態となるように殺菌しておくことが必要となる。
【０００７】
しかしながら、液化ガス流下装置の装置本体を略無菌状態（クラス１０〜１００）のクリーンブース内に設置した場合、装置本体の外面側だけでなく、その内部全体をも殺菌する必要があり、その作業によって該装置本体の周りの高レベルの空気清浄度を低下させてしまうこととなるため、無菌充填法においては、液化ガス流下装置による除菌済みの液化ガスの添加を実施するのが困難なものとなっていた。
【０００８】
これに対して、高レベルの空気清浄度に維持されたクリーンブース内に装置本体が設置される液化ガス流下装置について、クリーンブース内の装置本体にクリーンブース外から液化ガスを供給するための配管に対し、殺菌用の蒸気を供給するための配管を接続して、各配管に設けられている各開閉制御弁を作動させるだけで装置本体内や配管内を簡単に殺菌できるようにするということが、この出願に先立つ本出願人の出願により既に公知となっている（特開平１１−４３１１１号公報参照）。
【０００９】
そのような本出願人による無菌充填用の液化ガス流下装置によれば、装置本体に接続されている各配管の開閉制御弁を制御するだけで、高レベルの無菌雰囲気内（クリーンブース内）に配置されている装置本体の周りの空気清浄度を低下させることはなく、装置本体（およびそれに接続されている各配管）の使用前の殺菌から使用後の後処理に至るまでの各操作を連続して自動的に行うことができ、無菌充填法における除菌済みの液化ガス（液体窒素）の添加を効果的に実施することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような無菌充填用の液化ガス流下装置では、特開平１１−４３１１１号公報中にも記載されているように、液化ガス供給用の配管に対して、更に、加熱された気体（窒素ガス）を供給するための配管を接続させることにより、殺菌後の装置本体内や配管内を加熱気体により冷却乾燥するようにしていることから、通常は、殺菌用蒸気のドレイン（蒸気が冷却して凝縮した水滴）が装置本体内や配管内に残らないようにしている。
【００１１】
しかしながら、殺菌用蒸気や加熱気体の供給部および蒸気ドレインの排出部から離れた装置本体内では、蒸気のドレインが排出され難いことから、加熱気体の供給が不充分であったりすると、装置本体内の内壁や底部などにドレインが残る可能性があり、殺菌後の装置本体内にドレインが残ると、次いで液化ガスを装置本体内に導入した時点で、超低温の液化ガスにより残ったドレインが氷結して氷粒となってしまう。
【００１２】
そして、ドレインの氷粒が装置本体の内壁から分離すると、液化ガス（液体窒素）よりも比重が大きいために、ノズル部分に向かって沈降して行き、この氷粒が流下ノズルの孔に詰まったりすることで液化ガスの流下量が変動して、その結果、内圧の安定した飲料缶詰等（飲料やその他の液体を内容物として多く含むような缶詰）を提供することができないというような問題を生じる虞がある。
【００１３】
本発明は、上記のような問題の解消を課題とするもので、蒸気により内部を殺菌するようにした無菌充填用の液化ガス流下装置について、殺菌後の装置本体内に殺菌用蒸気のドレインが残るような虞をなくすことで、常に内圧の安定した缶詰を提供できるようにすることを課題とするものである。
【００１４】
【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、液化ガスの供給源から液化ガス供給用の配管を通して装置本体内に供給されてくる液化ガスを、飲料等を充填してから缶蓋で覆うまでの間の各缶のヘッドスペースに所定量ずつ流下させるために、クリーンエアーによる略無菌状態の雰囲気内に装置本体が配置されていると共に、装置本体に接続される液化ガス供給用の配管に対して、殺菌用の蒸気を供給するための配管が接続されているような無菌充填用の液化ガス流下装置において、装置本体の液化ガスの通路が、全て液化ガスの流れる方向に沿って下方に傾斜していると共に、シリンダ部分に対してプラグ部分の位置を変えることで開閉されるノズルが、装置本体の液化ガス室の下端に設けられ、また、ノズルの周囲を覆うノズルヒーターが、装置本体の下端近傍の外周面に対して摺動自在に嵌挿されていて、ノズルのシリンダ部分の下部外面に形成されたフランジ部と液化ガス室の底板とが密着し且つ両者の間に任意に隙間を開けられるように、ノズルのシリンダ部分が、液化ガス室の底板に対して下方に移動可能なように設けられていることを特徴とするものである。
【００１５】
上記のような構造の液化ガス流下装置によれば、蒸気による殺菌時にノズルのシリンダ部分と液化ガス室の底板との間に隙間を開けておくことで、装置内の殺菌時に、装置本体の内壁に付着した蒸気のドレインは、液化ガスの通路の傾斜に沿って流れ落ちることで、装置本体の液化ガス室の底部に集められてから、ノズルのシリンダ部分と液化ガス室の底板との間の隙間を通して、装置本体の外に完全に排出されることとなる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の無菌充填用の液化ガス流下装置の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明の液化ガス流下装置を備えた無菌充填法による飲料缶詰製造ラインの一例を概略的に示すものであり、本実施形態では、缶詰製造ラインが設置されているクリーンルーム（クラス１０，０００）内に、空気清浄度が中レベル（クラス１，０００〜１０，０００）の領域が画成され、更にその中に、空気清浄度が高レベル（クラス１０〜１００）の領域がクリーンブースとして画成されていて、殺菌済みの空缶の搬送路，飲料充填機周り，飲料充填機から缶蓋巻締機への搬送路，缶蓋巻締機周り，および殺菌済み缶蓋の供給路については、何れも、空気清浄度が高レベル（クラス１０〜１００）のクリーンブース内に設置されている。
【００１８】
そのような無菌充填法による缶詰製造ラインにおいて、液化ガス流下装置は、その装置本体が、空気清浄度が高レベル（クラス１０〜１００）のクリーンブース内で、飲料充填機から缶蓋巻締機への搬送路の途中に配置されており、装置本体に接続されている各配管は、図示していないが、クリーンブース近傍の外側からクリーンブース内の装置本体に接続されている。
【００１９】
上記のような飲料缶詰の製造ラインでは、空缶供給コンベアーにより連続的に供給された未処理の空缶を、まず、缶外面の薬液噴霧装置において、缶胴の外周面および缶底外面に殺菌処理用の薬液（過酸化水素５重量％の水溶液）を噴霧してから、缶内面の薬液噴霧装置を通して、更に、空缶の内面に殺菌処理用の薬液（過酸化水素５重量％の水溶液）を噴霧した後、加熱殺菌処理オーブン内に送り込む。
【００２０】
そして、加熱殺菌処理オーブン内で、内面と外面に薬液が噴霧された空缶を、加熱炉体による高温（２５０℃程度）の熱風で加熱して、付着した薬液の過酸化水素を分解除去することで、空缶の殺菌処理を完了させる。
【００２１】
次いで、加熱殺菌処理オーブンから出た殺菌済みの空缶を、略無菌雰囲気（空気清浄度がクラス１００）のトンネル内で、クリーンエアー置換装置によりその周辺の空気を清浄化した後、殺菌済み空缶の冷却装置により無菌水を噴霧することで、空缶を洗浄すると共に加熱されている空缶を内容物の充填温度付近に冷却してから、略無菌雰囲気（空気清浄度がクラス１００）内の飲料充填機に供給する。
【００２２】
そして、クリーンブース内で、冷却された殺菌済みの空缶に対して、飲料殺菌装置で高温短時間に加熱殺菌後、充填温度まで冷却された殺菌済み飲料を、飲料充填機によって所定量充填してから、クリーンブース内で、飲料充填済みの缶を缶蓋巻締機に向けてタイミングコンベアーで供給する。
【００２３】
そして、搬送用のタイミングコンベアーにより缶蓋巻締機に向けて搬送されている飲料充填済みの各缶に対して、クリーンブース内で、液化ガス流下装置の装置本体から、除菌済みの不活性低温液化ガス（液体窒素）を所定量ずつ流下することで、飲料充填済みの缶内上部のヘッドスペースに対して、所定量ずつの液化ガスをそれぞれ添加する。
【００２４】
次いで、飲料を充填し液化ガス（液体窒素）を添加した各缶に対して、クリーンブース内で、缶蓋殺菌装置から略無菌雰囲気（空気清浄度がクラス１００）のシュート内を通して供給される殺菌済みの缶蓋を載置してから、缶蓋巻締機によって巻き締めて密封した後、飲料を内容物とする缶詰の殺菌済みの製品として搬出コンベアーにより搬出する。
【００２５】
図２は、上記のような無菌充填法による飲料缶詰製造ラインにおいて使用されている液化ガス流下装置の概略を示すもので、液化ガス流下装置の装置本体１は、液化ガスボンベ２から配管２２を通して送給されてくる液体窒素を、除菌用のセラミックフィルター３を通してから、液面を大気に開放し且つ液面を所定の高さに保った状態で貯留タンク１１に一時的に貯留して、貯留タンク１１に貯留した液体窒素を、それ自体の重力により常に略一定の圧力がかかっている状態で、流量制御が可能なノズル１３を通して流下させるものである。
【００２６】
液化ガス流下装置の装置本体１内には、上面が開放された貯留タンク１１が設けられ、貯留タンク１１よりも下方で上下方向に延びる液化ガス室１２が、貯留タンク１１の底部と液化ガス室１２の上部とが連通するように設けられ、液化ガス室１２の下端に流下用のノズル１３（ノズルのシリンダ部分）が設けられていて、上方から気密状態で液化ガス室１２内に上下動可能に挿通された流量制御用のロッド１４により、該ロッド１４の上下方向の進退によりその下端のプラグ（ノズルのプラグ部分）の位置を変えることで、ノズル１３の開度が制御され、貯留タンク１１内に貯留されている液体窒素が、液化ガス室１２を通して、流量可変ノズル１３の開度に応じた流量で下方に流下される。
【００２７】
また、装置本体１には、貯留タンク１１や液化ガス室１２を外側から覆うように、低温の液体窒素を外気温から断熱するための真空断熱室１５が形成されており、さらに、低温の液体窒素の流下に伴って大気中の水蒸気がノズル１３の出口付近に氷結して付着するのを防止するために、装置本体１の下端でノズル１３の周囲を覆うように、防霜用のノズルヒーター１６が着脱可能に取り付けられている。
【００２８】
装置本体１の貯留タンク１１内に貯留される液体窒素の液面の高さについては、液面の上限を規定するための上限レベルセンサー１７ａと、液面の下限を規定するための下限レベルセンサー１７ｂとにより、液面の高さを検知して貯留タンク１１への液体窒素の流入を制御することで、常に液面の高さを略一定の範囲に維持している。
【００２９】
流量可変ノズル１３の開度については、密封後の缶詰の缶内圧力の情報（Ｘ−ｒａｙレベルモニターや触圧モニター又は打缶式内圧モニターの検出結果）のフィードバックに基づき、図示していない定内圧制御ユニットからの制御信号によって開閉駆動源１８を駆動制御し、ロッド１４を上下方向に進退させてその下端のプラグの位置を変えることで、適当な流量となる開度に制御している。
【００３０】
そのような液化ガス流下装置の装置本体１に対して、液化ガスボンベ２からの液体窒素を除菌用フィルター３を通して装置本体１内に送り込むための液体窒素供給管（液化ガス供給用配管）２２が接続され、この液体窒素供給管２２に対して、装置内部全体（配管から装置本体１内を通る液化ガスの通路全体）を殺菌するための各配管が、蒸気殺菌ユニット４として接続されている。
【００３１】
また、装置本体１の上部には、装置本体１の内部で貯留タンク１１に貯留した液体窒素の気化により発生した窒素ガスを排気するために、外気の侵入を防ぐと同時に窒素ガスを外部に導くための排気用シャッター５を介して、末端が大気中に開放された排気管２５（蒸気殺菌ユニット４の各配管のうちの一つとなるもの）が接続されている。
【００３２】
さらに、装置本体１に対して、蒸気による装置本体１内の洗浄殺菌時とその後の冷却乾燥時にのみノズルヒーター１６の下端開放部を着脱自在に塞ぐように、装置本体１とは別体の殺菌用キャップ１９が用意されている。
【００３３】
図３は、上記のような液化ガス流下装置の装置本体１に対する各配管の接続構造を示すものであって、その構造や使用状態については、特開平１１−４３１１１号公報中に記載されているものと基本的に相違するものではない。
【００３４】
すなわち、装置本体１の外側を覆う真空断熱室１５には、バキュームポンプから延びる吸気管２１が接続されており、真空断熱室１５で覆われた装置本体１の内部に対して、既に述べたように、ボンベから貯留タンク１１内に液体窒素を送給するための液体窒素供給管２２が、除菌フィルター（０．２μｍメッシュのセラミックフィルター）３を介して接続されていて、この液体窒素供給管２２に対して、殺菌用の蒸気を供給するための蒸気供給管２３と、冷却乾燥用の窒素ガスを供給するための窒素ガス供給管２４とが、それぞれの開閉制御弁よりも下流側で接続されている。
【００３５】
一方、液化ガス流下装置の装置本体１からは、既に述べたように、貯留タンク１１に貯留されている液体窒素の気化により発生した窒素ガスを排気するために、外気の侵入を防ぐと同時に窒素ガスを外部に導くための排気用シャッター５を介して排気管２５が接続されており、排気管２５の末端は大気中に開放されていて、排気管２５の開閉制御弁よりも上流側（装置本体側）からは、蒸気排出管２６が分岐され、蒸気排出管２６の末端は蒸気ドレイン排出管２７に接続されている。
【００３６】
また、ノズルヒーター１６と排気用シャッター５を連通させるように、気体戻し管２８が配設されており、気体戻し管２８の途中からは、蒸気を排出すると共に窒素ガスを導入するための排出導入管２９が分岐されていて、排出導入管２９の末端側は蒸気ドレイン排出管２７に接続されている。この排出導入管２９の途中（除菌フィルターと開閉制御弁の間）からは、窒素ガス導入管３０が分岐されており、窒素ガス導入管３０の他端は、窒素ガス供給管２４の途中（ラインヒーターと減圧弁の間）に接続されている。
【００３７】
また、蒸気による殺菌時とその後の窒素ガスによる冷却乾燥時にのみノズルヒーター１６の下端開放部を着脱自在に塞ぐための殺菌用キャップ１９に対して、キャップ用蒸気排出管３１が接続されており、キャップ用蒸気排出管３１の末端は蒸気ドレイン排出管２７に接続されている。
【００３８】
なお、液体窒素供給管２２と蒸気供給管２３と窒素ガス供給管２４についても、その途中（それぞれの管における２つの開閉制御弁の間）が、それぞれ別途の開閉制御弁を介して蒸気ドレイン排出管２７に接続されており、また、装置本体１の上部と排気用シャッター５を連通する管には、途中に開閉制御弁と手動弁と逆止弁を設けた蒸気ドレイン排出管３２が接続されている。
【００３９】
上記のように装置本体１に接続される各配管のそれぞれには、図示したように、その適所に開閉制御弁が設けられており、装置本体１および各配管の適所には、温度センサーや圧力センサーが設けられていて、それらのセンサーの検知結果に基づいて各配管の開閉制御弁がそれぞれ制御されることで、液体窒素の流量や殺菌時の蒸気の流量や加熱された窒素ガスの流量や各配管の内圧等についての管理が行われている。
【００４０】
なお、上記のように装置本体１に接続される各配管は、クリーンブース内に配置された装置本体１に対して、クリーンブースの近傍で蒸気殺菌ユニットとして纏められており、この蒸気殺菌ユニットを取り替えることで、無菌充填用でない従来の装置の配管に容易に変更できるものとなっている。
【００４１】
上記のような配管構造を備えた無菌充填用の液化ガス流下装置による殺菌の準備、殺菌工程、冷却乾燥工程、液化ガス流下の準備、液化ガス流下工程、後処理工程のそれぞれについて以下に説明する。
【００４２】
液化ガス流下装置を使用するに当たり、まず、蒸気による殺菌の準備として、装置本体１の下端に取り付けられたノズルヒーター１６の下端開口部を殺菌用キャップ１９で閉鎖すると共に、装置本体１の下端に形成されたノズル１３を開の状態としてから、各配管の開閉制御弁が全て閉じられている状態で、各配管の手動開閉弁を全て開いて、ラインヒーターや各センサー等をＯＮとしておく。
【００４３】
そして、装置の内部全体を蒸気により殺菌するために、蒸気供給管２３の各開閉制御弁を開くと共に、蒸気排出管２６の開閉制御弁と排出導入管２９の開閉制御弁とを、１５秒間隔で交互に開閉を繰り返すように制御することにより、蒸気供給管２３から供給された蒸気が、除菌フィルター３を通して装置本体１内に導入され、装置本体１の内部全体を通ってから、装置本体１の上部からは、排気用シャッター５を通り、一部は排気管２５、残りは蒸気排出管２６を通って排出される。
【００４４】
一方、装置本体１の下部からは、ノズルヒーター１６から、一部は気体戻し管２８を通って排気管２５や蒸気排出管２６から排出され、残りは排出導入管２９を通って排出されると共に、殺菌用キャップ１９からキャップ用蒸気排出管３１を通って排出されて、その結果、装置本体１の内部全体が蒸気によって殺菌されることとなる。
なお、その際の蒸気の供給量について、殺菌キャップ１９に設けられた温度センサーの検知結果に基づいて、当該部分の温度が１２５℃で３０分（タイマーで制御）殺菌するように、蒸気供給管２３の開閉制御弁の開度が制御されることとなる。
【００４５】
上記のように装置本体１の内部全体を蒸気により殺菌した後、蒸気供給管２３の一方の開閉制御弁（上流側）を閉じ、やや遅れて他方の開閉制御弁（下流側）を閉じると共に、蒸気供給管２３の開閉制御弁の閉と同時に、窒素ガス供給管２４と排気管２５と蒸気排出管２６と排出導入管２９のそれぞれの開閉制御弁を開けると共に、窒素ガス導入管３０の開閉制御弁を開ける。
【００４６】
そして、この時点で、窒素ガス供給管２４のラインヒーターは既にＯＮとなっているが、更に、ノズルヒーター１６をＯＮにすると共に、吸気管２１の末端に設置されたバキュームポンプの駆動を開始し、それよりも遅れて圧力スイッチをＯＮとして、吸気管２１を通して空気を抜くことで装置本体１の真空断熱室１５を真空状態とする。
【００４７】
それにより、ラインヒーターにより加熱されて窒素ガス供給管２４から供給された冷却乾燥用の窒素ガスが、除菌フィルター３を通して、装置本体１内に導入され、装置本体１の内部全体を通ってから、装置本体１の上部からは、一部は直接に蒸気ドレイン排出管３２に排出され、残りは排気用シャッター５を通り蒸気排出管２６や排気管２５を通って排出される一方、装置本体１の下部からは、ノズルヒーター１６から、一部は気体戻し管２８から排気用シャッター５を通って排気管２５や蒸気排出管２６から排出され、残りは排出導入管２９から排出される。その結果、装置本体１の内部全体、および、蒸気の通った配管内が、加熱された窒素ガスによって冷却乾燥される。
【００４８】
そして、装置本体１のノズルヒーター１６から殺菌用キャップ１９を取り外すと、一定時間後には、ラインヒーターにより加熱されて窒素ガスが、窒素ガス導入管３０から排出導入管２９を通してノズルヒーター１６に供給され、その一部がノズルヒーター１６からノズル１３の先端部周辺に放出され、残りは気体戻し管２８から排気用シャッター５を通って排気管２５から排出される。
【００４９】
上記のように装置本体１の内部全体を殺菌して冷却乾燥した後、液体窒素を貯留タンク１１に所定の液面高さになるまで貯留するために、装置本体１下端のノズル１３を完全に閉じた状態としてから、窒素ガス供給管２４の各開閉制御弁を閉じて、液体窒素供給管２２の開閉制御弁を開き、貯留タンク１１内の液面が所定の高さになると、開閉制御弁を閉じるように制御することにより、ボンベから供給される液体窒素は、液体窒素供給管２２から除菌フィルター３を通って貯留タンク１１内に送り込まれ、液化ガス室１２に充満してから貯留タンク１１内で所定の液面高さまで充填されると、各レベルセンサー１７ａ，１７ｂの検知に基づくフィードバック制御により、液体窒素供給管２２の開閉制御弁が閉じられて、液体窒素流下の準備が完了する。
【００５０】
そして、各缶に対して液体窒素を所定量ずつ流下させるときには、装置本体１のノズル１３を開くことで液体窒素が流下されて各缶に充填されると共に、各レベルセンサー１７ａ，１７ｂの検知に基づくフィードバック制御により、液体窒素供給管２２の開閉制御弁の開度を制御する（一方の開閉制御弁の開度を制御し、他方の開閉制御弁は全開）ことで、液体窒素供給管２２から除菌フィルター３を通って、貯留タンク１１内での液面を常に一定の高さ範囲内に維持するように、流下された分の液体窒素が装置本体１に連続的に補給される。
【００５１】
なお、その際、排気管２５の開閉制御弁は開かれており、貯留タンク１１内の液面から気化した窒素ガスは、大半は貯留タンク１１の上蓋部分に設けられた排気口から放出されるが、排気用シャッター５を通して排気管２５からも大気中に放出されているため、真空断熱室１５によって覆われている装置本体１の内部の液面上部の空間部は、常に大気圧と略同じになっていて、その結果、液体窒素自体の重力により常に略一定の圧力がかかっている状態で、ノズル１３からノズル開度に応じて一定量の液体窒素が流下することとなる。
【００５２】
また、窒素ガス供給管２４のラインヒーターにより加熱されて窒素ガスが、窒素ガス導入管３０から排出導入管２９を通して、加温されている防霜用ノズルヒーター１６に供給され、ノズルヒーター１６からノズル１３の先端部周辺に放出され続けているため、大気中の水蒸気がノズル１３の出口付近に近づくのが阻止される結果、水蒸気がノズル１３の出口付近に氷結して付着するのが確実に防止されている。
【００５３】
その後、液化ガス流下装置の使用が終わってからの後処理については、液体窒素供給管２２の開閉制御弁を閉じて液体窒素の供給を停止してから、更に液体窒素を流下させて、装置本体１内から液体窒素を完全に抜き取った時点で、ノズル１３を閉じ、吸気管２１のバキュームポンプを停止させると共に、窒素ガス供給管２４の開閉制御弁を開くことで、装置本体１内および配管内に窒素ガスを充満させてから、全ての開閉制御弁と手動開閉弁を閉じ、ラインヒーターやノズルヒーター１６や各センサー等をＯＦＦにして、次回の使用に備えることとなる。
【００５４】
ところで、上記のような無菌充填用の液化ガス流下装置において、本実施形態では、図２に示すように、装置本体１の液化ガス通路、即ち、除菌用フィルター３から貯留タンク１１に液体窒素を送り込むための通路２０ａと、貯留タンク１１の底から液化ガス室１２に液体窒素を送り込むための通路２０ｂとは、何れも、液体窒素の流れる方向に向かって下方に傾斜している。
【００５５】
また、図４および図５に示すように、装置本体１の液化ガス室１２の下端に設置されるノズル１３のシリンダ部分１３Ｂは、液化ガス室１２の底板１２ａとの間で任意に隙間を開けられるように、液化ガス室１２の底板１２ａから離れて下方に移動可能なように設置されている。
なお、装置本体１の液化ガス室１２とノズル１３の部分について、図４は、液体窒素をノズル１３から流下させて缶のヘッドスペースに充填する使用時の状態を示すものであり、図５は、蒸気により殺菌する時の状態を示すものである。
【００５６】
すなわち、本実施形態では、下部内面に雌ネジ部３６ａを形成したリング状のノズルヒーター取付部材３６が、装置本体１の下端近傍の外周面に固着された突起部３７によって回転可能な状態に保持されており、上部外面に雄ネジ部１６ａを形成したノズルヒーター１６が、装置本体１の下端近傍の外周面に対して下方から摺動自在に嵌挿されていて、上方に位置するノズルヒーター取付部材３６の雌ネジ部３６ａと下方に位置するノズルヒーター１６の雄ネジ部１６ａとは螺合されている。
【００５７】
また、ノズルヒーター１６には、その内部に無菌窒素ガスの流路１６ｂが形成され、また、側壁部分を貫通するように蒸気ドレイン排出用の孔１６ｃが形成され、孔１６ｃの上方の外面側にキャップ取付用のフランジ部１６ｄが外方に突出するように一体的に固着されていると共に、ノズル１３のシリンダ部分１３Ｂには、その下部外面にフランジ部１３ａが外方に突出するように一体的に形成されている。
【００５８】
そのため、ノズルヒーター取付部材３６の雌ネジ部３６ａとノズルヒーター１６の雄ネジ部１６ａとの螺合を締めた状態とすることで、図４に示すように、ノズルヒーター１６の底部上面と、液化ガス室１２の底板１２ａの下面とによって、ノズルシリンダ部分１３Ｂのフランジ部１３ａがシールリングを介して密着的に挟持され、それによって、液体窒素を缶に充填する時に、液化ガス室１２内の液体窒素を、液化ガス室１２の底部から漏らすことなく、ノズル１３を通して流下させることができる。
【００５９】
また、ノズルヒーター取付部材３６の雌ネジ部３６ａとノズルヒーター１６の雄ネジ部１６ａとの螺合を緩めた状態とすることで、図５に示すように、液化ガス室１２の底板１２ａの下面と、ノズルシリンダ部分１３Ｂのフランジ部１３ａと、ノズルヒーター１６の底部上面との間にそれぞれ隙間が開き、それによって、ノズルヒーター１６の下端開放部を殺菌用キャップ１９により閉鎖してから蒸気により殺菌する時に、液化ガス室１２の底部に集められた蒸気やドレインを孔１６ｃを通して完全に外部に排出することができる。
【００６０】
上記のように構成されている本実施形態の無菌充填用の液化ガス流下装置によれば、蒸気による殺菌時にノズルヒーター取付部材３６の雌ネジ部３６ａとノズルヒーター１６の雄ネジ部１６ａとの螺合を緩めた状態としておくことで、蒸気による殺菌時に、装置本体１の内壁に付着した殺菌用蒸気のドレインは、液化ガスの通路２０ａ，２０ｂの傾斜に沿って流れ落ち、液化ガス室１２の底部に集められてから、液化ガス室１２の底板１２ａの下面とノズルシリンダ部分１３Ｂのフランジ部１３ａとの隙間を通り、ノズルヒーター１６の蒸気ドレイン排出用の孔１６ｃ等を通って完全に外部に排出される。
【００６１】
また、本実施形態では、液体窒素供給管２２に対して、殺菌用の蒸気を供給するための蒸気供給管２３が接続されていると共に、更に、加熱された窒素ガスを冷却乾燥用として供給するための窒素ガス供給管２４が接続されていて、蒸気による殺菌の後で、蒸気の通った後の配管および装置本体１内に加熱された窒素ガスを通していることから、配管や装置本体１の内壁にドレインが残ったとしても、それを乾燥して排出したり、あるいは、ドレインのまま窒素ガスの流れによって排出したりすることができる。
【００６２】
さらに、本実施形態では、図４および図５に示すように、液化ガス室１２内に、プラグ部分１３Ａ（ロッド１４の下端部）とシリンダ部分１３Ｂからなるノズル１３の部分の周りを囲むように、氷粒を避けるための網目又はパンチング板等から形成される多孔筒状体３５が設けられており、それによって、配管の内壁にドレインが残り、それが氷粒となって液化ガス室１２内に入り込んだとしても、多孔筒状体３５により氷粒が遮られることで、ノズル１３の流下孔が詰まるようなことはない。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したような本発明の無菌充填用の液化ガス流下装置によれば、蒸気による殺菌時に装置本体内から蒸気やそのドレインを効果的に排出することができて、装置内に残ったドレインの氷粒によって流下ノズルの孔が詰まるような事態が起きるのを回避することができるため、そのような氷粒の詰まりに起因する液化ガスの流下量の変動をなくすことができて、その結果、内圧の安定した缶詰を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液化ガス流下装置を備えた無菌充填法による飲料缶詰の製造ラインの概略を示す説明図。
【図２】本発明の液化ガス流下装置の装置本体についての概略を示す説明図。
【図３】図２に示した装置本体に対する各配管の接続状態を示す説明図。
【図４】本発明の液化ガス流下装置の一実施形態について、液化ガスを流下させて缶のヘッドスペースに充填する時の状態を示す説明図。
【図５】本発明の液化ガス流下装置の一実施形態について、蒸気による殺菌時の状態を示す説明図。
【符号の説明】
１        （液化ガス流下装置の）装置本体
１２      （装置本体の）液化ガス室
１２ａ    液化ガス室の底板
１３      （装置本体の）ノズル
１３Ａ    （ノズルの）プラグ部分
１３Ｂ    （ノズルの）シリンダ部分
２０ａ    （装置本体の）液化ガスの通路
２０ｂ    （装置本体の）液化ガスの通路
２２      液体窒素供給管（液化ガス供給用の配管）
２３      蒸気供給管（殺菌用の蒸気を供給するための配管）
２４      窒素ガス供給管（加熱された気体を供給するための配管）
３５      多孔筒状体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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