(57)【要約】      （修正有）【課題】容器内のヘッドスペースにおける不活性ガス置換率を高め、不活性ガスの消費量が低減し、容器間の置換率をバラツキなく維持できる不活性ガス噴射装置を提供する。【解決手段】ヘッドスペースを残して液体食品が充填され、上部開口が閉鎖されてトップシールされる容器３３であって、容器の閉鎖前の開口３３ａに近接して開口より広い領域を上方から覆う開口カバー４０と、開口カバー４０を貫通し開口に近接して容器内のヘッドスペース毎へ不活性ガスを噴射する第１噴射ノズル４１ａ、４１ｂとを備え、不活性ガスを第１噴射ノズルで上部開口を噴射する帯域１１及び上部開口を閉鎖してトップシールする帯域１２を開口の上方から覆うフード１０を有することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘッドスペースを残して液体食品が充填され、上部開口が閉鎖されてトップシールされる容器であって、所定個数毎に間欠的に搬送される該容器の閉鎖前の該開口に近接して該開口より広い領域を上方から覆う開口カバーと、該開口カバーを貫通し該開口に近接して該容器内のヘッドスペース毎へ不活性ガスを噴射する所定個数の第１噴射ノズルとを備え、
不活性ガスを第１噴射ノズルで上部開口を噴射する帯域及び上部開口を閉鎖してトップシールする帯域を該開口の上方から覆うフードを有し、該フードのスカート部の下端が該容器開口の上端から離れ、該開口カバーのレベル若しくは該レベルより上方である
ことを特徴とするヘッドスペースを有する容器用の不活性ガス噴射装置。
【請求項２】
閉鎖途中の前記開口の上方から該容器内のヘッドスペース毎へ不活性ガスを噴射する所定個数の第２噴射ノズルを備える、請求項１記載の不活性ガス噴射装置。
【請求項３】
前記開口カバーが、直列に並ぶ断面矩形かつ所定個数の前記開口を全体的に覆う矩形板である、請求項１または２記載の不活性ガス噴射装置。
【請求項４】
前記開口カバーが、直列に並ぶ断面矩形かつ所定個数の前記開口を個々に覆う矩形板である、請求項１または２記載の不活性ガス噴射装置。
【請求項５】
該フードの横断面形状が、逆Ｕ字形状である、請求項１記載の不活性ガス噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘッドスペースを残して液体食品が充填され、上部開口が徐々に閉鎖されてシールされる容器用の不活性ガス噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
牛乳、果汁、清涼飲料等の液体食品用の容器には、各種形状の容器がある。例えば、パウチ容器、ゲーブトップ紙容器では、ヘッドスペースを残して液体食品が充填され、上部開口が徐々に閉鎖されてシールされる容器である。
【０００３】
図３に示すゲーブトップ紙容器３６は、屋根型の上部３６ａと、直方体の本体３６ｂとからなり、シール前には、上部に開口が形成されており、この開口から液体食品が、ヘッドスペースを残す様に、充填される。
この容器では、上方開口を折目線に沿って内側に折り込んだ状態で上端部を止じ合せ、その止じ合面をヒートシール等の手段によってトップシール３６ｃを形成することで、容器が作られる。
【０００４】
図４に示す態様のゲーブトップ紙容器用包装充填機では、折目線が付けられた印刷済み積層包装材料が所定形状に裁断され、容器縦方向に縦シールした容器ブランクス３１を得る。ブランクスの底が底部シール手段３２でシールされ、充填ステーション３４ａで容器３３の上部の開口から液体食品が充填手段３４でヘッドスペースを残して充填され、上部開口が折目線に沿って内側に折り込んで、徐々に閉鎖され、予熱ステーション３５ａ及びトップシールステーション３５ｂで容器３３の上端がトップシール手段３５でヒートシールされて、図３に示すような充填容器３６を得る。
【０００５】
この容器は、上方開口を封止する際に、容器内の上部に、ヘッドスペース（閉空間）が作られる。閉空間内には、酸素ガスが存在し、容器内に充填された液体食品は閉空間内の酸素と接触し酸化による製品劣化が進む。
この劣化によって、風味を損ね、充填完了後の製品の賞味期限に重大な影響を与える。
ヘッドスペース内を、不活性ガスの窒素ガス等に置換する装置、方法が提案されている。（特許文献１、２、３及び４参照）
【０００６】
例えば、開口の閉鎖前に開口を上方から覆う開口カバーと、開口カバーを貫通し容器内のヘッドスペースへ不活性ガスを噴射する第１噴射ノズルとを備え、更に、上部開口が折目線に沿って内側に折り込んで、徐々に閉鎖される途中に、開口の上方から容器内のヘッドスペースへ不活性ガスを噴射する第２噴射ノズルも備え、かつ第１噴射ノズルと第２噴射ノズルとの間にも、カバー及び第３の噴射ノズルを設ける不活性ガス置換装置が提案されている。（特許文献１参照）
上部開口が閉鎖される前に第１噴射ノズルから不活性ガスを噴射し、更に、上部開口が折目線に沿って内側に折り込んで、徐々に閉鎖される途中にも、第３及び第２の噴射ノズルで不活性ガスを噴射するので、この雰囲気全体が不活性ガスで包まれて、ヘッドスペースへの不活性ガス置換率が向上することが期待される。
しかしながら、第１噴射ノズル、第２及び第３の噴射ノズルから多量の不活性ガスが噴射され、不活性ガスの消費量が多くなる恐れがある。
【０００７】
また、別の不活性ガス置換装置では、充填ステーションで容器の上部の開口から液体食品が充填手段でヘッドスペースを残して充填され、予熱ステーションでトップシールのために予熱され、上部開口が折目線に沿って内側に折り込んで、徐々に閉鎖される。この装置では、２個毎に間欠的に搬送される容器の開口の閉鎖前に開口を上方から覆う開口カバーと、開口カバーを貫通し容器内のヘッドスペースへ不活性ガスを噴射する２本の第１噴射ノズルとが設けられる。更に、上部開口が折目線に沿って内側に折り込んで、徐々に閉鎖される途中に、開口の上方から容器内のヘッドスペースへ不活性ガスを噴射する２本の第２噴射ノズルも備える。次いで、トップシールステーションで容器の上端３６ｃがトップシール手段でヒートシールされる。（特許文献２参照）
不活性ガス供給源から噴射ノズルへの導管は、マニホルドを介して連通し、他の導管と実質的に同様に不活性ガスを均一に噴射することが期待される。
しかしながら、配管及び導管の設計の自由度が低くより適切な配置、位置決めに不都合が生じ、不活性ガスに置換できる割合が高率ではない場合もある。
【０００８】
更に別の不活性ガス置換装置では、複数個の容器の上方開口及び噴射ノズル先端を覆うフードを上方に設け、不活性ガス置換ステーション全体を不活性ガス雰囲気にする。（特許文献３、４参照）
更に、第５の不活性ガス置換装置では、単数個の容器の上方開口及び噴射ノズル先端を覆うカバーを上方に設け、開口上方を不活性ガス雰囲気にする。（特許文献５参照）
【特許文献１】特開２００２−３７２１５号公報
【特許文献２】特開２００３−１６５５０９号公報
【特許文献３】特開平７−１８７１３５号公報
【特許文献４】特開昭６１−０４７３２３号公報
【特許文献５】特許第３１１３３３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来の不活性ガスに置換する装置及び方法では、不活性ガスに置換できる割合が高率ではなく、不活性ガスの消費量が多量であり、容器が所定個数毎に間欠的に搬送される搬送態様では、所定個数の容器間で置換率のバラツキが生じていた。
【００１０】
この発明は、上記の不都合を解消し、容器内のヘッドスペースにおける不活性ガス置換率を高め、不活性ガスの消費量が低減し、容器間の置換率をバラツキなく維持できる不活性ガス噴射装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明の不活性ガス噴射装置は、ヘッドスペースを残して液体食品が充填され、上部開口が閉鎖されてトップシールされる容器であって、所定個数毎に間欠的に搬送される容器の閉鎖前の開口に近接する開口より広い領域を上方から覆う開口カバーと、開口カバーを貫通し開口に近接して容器内のヘッドスペース毎へ不活性ガスを噴射する所定個数の第１噴射ノズルとを備え、
不活性ガスを第１噴射ノズルで上部開口を噴射する帯域及び上部開口を閉鎖してトップシールする帯域を開口の上方から覆うフードを有し、フードのスカート部の下端が容器開口の上端から離れ、開口カバーのレベル若しくはレベルより上方である
ことを特徴とする。
【００１２】
この発明の好ましい態様の不活性ガス噴射装置において、閉鎖途中の開口の上方から容器内のヘッドスペース毎へ不活性ガスを噴射する所定個数の第２噴射ノズルを備える。
【００１３】
この発明の好ましい態様の不活性ガス噴射装置において、開口カバーが、直列に並ぶ断面矩形かつ所定個数の開口を全体的に覆う矩形板である。
【００１４】
この発明の好ましい態様の不活性ガス噴射装置において、開口カバーが、直列に並ぶ断面矩形かつ所定個数の開口を個々に覆う矩形板である。
【発明の効果】
【００１５】
上記構成を有するこの発明は、以下の様に作用機能し、効果を奏する。
この発明の不活性ガス噴射装置は、ヘッドスペースを残して液体食品が充填され、上部開口が閉鎖されてトップシールされる容器であって、所定個数毎に間欠的に搬送される容器の閉鎖前の開口に近接して開口より広い領域を上方から覆う開口カバーと、開口カバーを貫通し開口に近接して容器内のヘッドスペース毎へ不活性ガスを噴射する所定個数の第１噴射ノズルとを備える。
この明細書で、不活性ガスとは、液体食品に悪影響を及ぼさない気体を指し、具体的には、窒素ガス、炭酸ガス、希ガス及びこれらの混合ガスを含む。
【００１６】
上記特徴により、図２に示すように、第１噴射ノズル２３によって上方から容器３３のヘッドスペース２６へ不活性ガス２０が噴射される。この噴射時の不活性ガスは、上方開口から噴流状に容器内へ入った後、四方へ広がり、器壁に沿って上昇する。この際、ヘッドスペースと開口カバーとで形成される空間は、容器上端２１と開口カバー２２との隙間を除いて閉空間となる。ヘッドスペース２０に噴射前に存在した空気は、不活性ガスに押し出されるように、上記隙間から排出される。従って、開口カバー２２は、不活性ガス２０が上方開口より上方へ逃げる動きを阻止する機能よりは、隙間を有する閉空間を形成する機能を果たす。
【００１７】
開口カバーがない場合、実験データで比較してみるとヘッドスペース２６内の空気に対する不活性ガスの置換率は、平均値で約６０％台である。また、開口カバー２２が不活性ガス２０の開口からの飛散を阻止する場合、置換率が平均約８０％台まで上昇するがバラツキが見られる。
他方、この発明による構成では、開口に近接する開口カバー２２が、隙間を有する閉空間を形成する機能を果たすので、置換率が一様に約８０％以上の高率を示す。これは、上記の隙間が不活性ガスの噴射により形成された層流（空気を多く含む）の排気口の機能を果たしていると考えられる。
【００１８】
この発明に別の特徴において、不活性ガスを第１噴射ノズルで上部開口を噴射する帯域及び上部開口を閉鎖してトップシールする帯域を開口の上方から覆うフードを有する。
フードが覆う帯域は、不活性ガスが多く存在し、その濃度がより高いことが望まれる帯域である。フードが不活性ガスの飛散を防止し、高い濃度を維持することを可能にする。噴出する不活性ガスは、通常、無菌処理され、室温若しくはそれよりも高い温度に加熱されており、余分の不活性ガスは上方に流れ、フード内部に滞留する。この滞留したガスが、フードが覆う帯域を、不活性ガスが多く存在し、その濃度がより高い帯域する。
【００１９】
容器の充填される内容物、液体食品が、例えば、牛乳であれば、その温度は４℃〜１０℃程度の低温であり、所定個数毎に間欠的に容器が搬送されるので、上部開口付近の温度も、比較的低温に維持される。加熱された余分の不活性ガスは上方に流れ、フード内部に滞留する。
また、容器の上部開口付近は、高速に容器が移動し、容器の動く方向に大きく気流が生じている。しかし、フード内部に滞留する不活性ガスが溢れ出してその気流内に浸入し上部開口付近を不活性ガスの高濃度帯域に変えてゆく。
不活性ガスの上記循環・気流の流れを可能にするように、フードのスカート部の下端が容器開口の上端から離れ、開口カバーのレベル若しくはレベルより上方である。
【００２０】
上記特徴が、不活性ガス置換率を向上させ、全ての容器に均一に良好に置換し、全ての容器において液体食品の酸化が抑えられ、例えば、充填済みの容器は、より長い賞味期間に設定することができ、容器の保管、流通工程に余裕を持てるようになる。
【００２１】
この発明の好ましい上記態様の不活性ガス噴射装置において、開口カバーが、直列に並ぶ断面矩形かつ所定個数の開口を全体的に覆う矩形板である。
開口カバーが一体化されているので、機械的強度に寄与し、全体を覆うので、高い不活性ガスの置換効率を向上させることができる。
【００２２】
好ましい態様の不活性ガス噴射装置において、開口カバーが、直列に並ぶ断面矩形かつ所定個数の開口を個々に覆う矩形板である。
個々に覆うので、有効にかつ効率的に置換することができる。
【００２３】
発明の好ましい態様の不活性ガス噴射装置において、閉鎖途中の開口の上方から容器内のヘッドスペース毎へ不活性ガスを噴射する所定個数の第２噴射ノズルを備える。
第１噴射ノズルにより不活性ガス置換で、製品として十分な置換率を得、容器が、その後、上部開口が徐々に閉鎖されてシールされる。更に、置換率を高める必要がある場合に、第２噴射ノズルを設けることが有効である。装置内部の自由度を犠牲にするので、開口カバーを設ける必要性が低い。従って、不活性ガスの置換率を更に高くし、よりコンパクトな装置を得ることができる。
【００２４】
この発明の好ましい態様の不活性ガス噴射装置において、閉鎖途中の開口の上方から容器内のヘッドスペース毎へ不活性ガスを噴射する所定個数の第２噴射ノズルを備え、第２噴射ノズルには、同じ不活性ガス供給源及び分岐した第２導管から供給される。
不活性ガス供給源から個々の第２噴射ノズルに不活性ガスを導く第２導管は、実質的に同様の流量（流速）、導管内の流れの同様のパターンやプロフィールを有し、その結果、所定個数毎に間欠的に搬送される容器の全てが、実質的に同様の置換率を持ち、均一の置換効率を呈する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、この発明による不活性ガス噴射装置の一実施例を装備するゲーブトップ紙容器用包装充填機の側面図である。
図２は、図１に示す第１噴射ノズルが不活性ガスを噴射する様子を示す断面図である。
図３は、この発明による不活性ガス噴射装置に使用する紙容器の斜視図である。
図４は、この発明による不活性ガス噴射装置に使用するゲーブトップ紙容器用包装充填機の斜視図である。
【００２６】
図４に示すように、この発明による不活性ガス噴射装置に使用するゲーブトップ紙容器用包装充填機では、折目線が付けられた包装材料が所定形状に裁断され、容器縦方向に縦シールした容器ブランクス３１を得る。ブランクスの底が底部シール手段３２でシールされ、充填ステーション３４ａで容器３３の上部の開口３３ａから液体食品が充填手段３４でヘッドスペースを残して充填され、上部開口が折目線に沿って内側に折り込んで、徐々に閉鎖され、予熱ステーション３５ａ及びトップシールステーション３５ｂで容器３３の上端がトップシール手段３５でヒートシールされて、図３に示すような上端トップシール部３６ｃを有する充填容器３６を得る。
【００２７】
実施例の不活性ガス噴射装置の第１噴射ノズル及び、その態様においては、第２噴射ノズルも、充填ステーション３４ａ及び予熱ステーション３５ａの下流側で、トップシールステーション３５ｂの上流側に配設される。
【００２８】
この不活性ガス置換装置例では、図１に示すように、容器はコンベア上を矢印に示す方向に搬送され、充填ステーション３４ａで容器３３の上部の開口から液体食品が充填手段３４でヘッドスペースを残して充填され、予熱ステーション３５ａでトップシールのために予熱され、上部開口が折目線に沿って内側に折り込んで、徐々に閉鎖される。この装置では、２個毎に間欠的に搬送される容器３３の開口の閉鎖前に開口を上方から覆う開口カバー４０と、開口カバー４０を貫通し容器内のヘッドスペースへ不活性ガスを噴射する２本の第１噴射ノズル４１ａ、４１ｂとが設けられる。
【００２９】
更に、上部開口が折目線に沿って内側に折り込んで、徐々に閉鎖される途中に、開口の上方から容器内のヘッドスペースへ不活性ガスを噴射する２本の第２噴射ノズル４２ａ、４２ｂも備える。次いで、トップシールステーション３５ｂで容器３３の上端３６ｃがトップシール手段でヒートシールされる。
不活性ガス供給源（図示せず）から噴射ノズル４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂへの導管は、マニホルド４３を介して連通し、各導管に実質的に同じ風量で不活性ガスを均一に噴射する。
【００３０】
この実施例では、不活性ガスを第１噴射ノズルで上部開口を噴射する帯域１１及び上部開口を閉鎖してトップシールする帯域１２を、開口３３ａの上方から覆うフード１０を有する。
フードが覆う帯域１１、１２は、不活性ガスが多く存在し、その濃度がより高い帯域である。フードが不活性ガスの飛散を防止し、高い濃度を維持することを可能にする。噴出する不活性ガスは、この実施例で、無菌処理され、室温よりも高い温度に加熱されており、余分の不活性ガスは上方に流れ、フード内部に滞留する。この滞留したガスが、フードが覆う帯域を、不活性ガスの濃度がより高い帯域とする。
【００３１】
容器の充填される液体食品が、実施例では、牛乳であり、その温度は４℃〜６℃程度の低温であり、２個数毎に間欠的に容器が搬送されるので、上部開口付近の温度も、比較的低温に維持される。加熱された余分の不活性ガスは上方に流れ、フード内部に滞留する。
容器の上部開口３３ａ付近は、高速に容器が移動し、容器の動く方向に大きく気流が生じているが、フード１０内部に滞留する不活性ガスが溢れ出してその気流内に浸入し上部開口３３ａ付近を不活性ガスの高濃度帯域に変える。
この態様では、フード１０のスカート部の下端１０ａが容器開口３３ａの上端から離れ、開口カバー４０のレベル付近にあり、上記効果を可能にしている。
【００３２】
この態様のフードは、横断面形状が、逆Ｕ字形状である。
逆Ｕ字形状のフード側壁に沿って、冷却された不活性ガスが降下し、効果的に容器の上部開口３３ａ付近の移動気流に浸入混合して上部開口３３ａ付近を不活性ガスの高濃度帯域に変えることができる。
【００３３】
図１に示す態様の不活性ガス噴射装置において、開口カバー４０が、直列に並ぶ断面矩形かつ２個数の開口（図示せず）を全体的に覆う矩形板である。
開口カバーが一体化されているので、機械的強度に寄与し、全体を覆うので、高い不活性ガスの置換効率を向上させることができる。
なお、別の態様として、開口カバーが、直列に並ぶ断面矩形かつ所定個数の開口を個々に覆う矩形板とすることができる。
【００３４】
なお、本発明は該実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
この発明は、流動性食品を包装充填する包装容器の製造に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】この発明による不活性ガス噴射装置の一実施例を装備するゲーブトップ紙容器用包装充填機の側面図である。
【図２】図１に示す第１噴射ノズルが不活性ガスを噴射する様子を示す断面図である。
【図３】この発明による不活性ガス噴射装置に使用する紙容器の斜視図である。
【図４】この発明による不活性ガス噴射装置に使用するゲーブトップ紙容器用包装充填機の斜視図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０    ・・・フード
４１    ・・・第１噴射ノズル
４２    ・・・第２噴射ノズル
４０    ・・・開口カバー
３３    ・・・容器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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