JP4420175B2 - 多列容器のガス置換装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内容物が入れられたトレイ状又はカップ状等の容器にその開口部の周囲において蓋材をシールして封鎖する前に、容器の内部を不活性ガスでガス置換するガス置換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、米飯、惣菜、飲料等の飲食品を内容物としてトレイ状又はカップ状等の容器に充填し、容器の開口部周りを封鎖して得られた包装体が、数多く流通・市販されている。このような包装体を常温であっても長時間に渡って保存可能とするには、包装体内部に残される酸素量を可及的に少なくして、飲食品の変質を防止することが必要である。そこで、内容物が充填された容器内のヘッドスペースや内容物間の隙間等の残存空間に残される空気等の気体を窒素ガス等の不活性ガスでガス置換するガス置換包装が用いられている。
【０００３】
図５〜図６には、従来のガス置換包装装置の一例（特許文献１参照。）が示されている。図５は従来のガス置換包装装置の一例を示す平面図、図６は図５に示すガス置換包装装置のＣ−Ｃ断面図である。図５及び図６に示すガス置換包装装置５０は、下流側からヒートシールステーションＨ、ガス吹込みステーションＧおよび冷却ステーションＣを備えている。ヒートシールステーションＨからガス吹込みステーションＧまでの両側にはサイドプレート５３，５３が設けられており、天板５４がガス吹込みステーションＧにおいてサイドプレート５３，５３を横架する状態に配設されている。容器ホルダー５２は、２本のレールまたはバーの上を滑る台車式になっており、容器本体５１を収納する４個の孔部５２ａを有している。内容物５９が充填された容器本体５１が、上端のフランジ部を載置する状態で容器ホルダー５２に保持された状態で間欠移送される。ガス吹込みステーションＧは、両側はサイドプレート５３によって、上方は天板５４によって、前方は蓋用ウエブ５７によって包囲され、後方のみが開いた状態となっている。ガス供給管５５が天板５４に開口するガス吹き込み孔５５ａから不活性ガス５６が定常的に容器本体５１に向かって吹き込まれ、容器本体５１のヘッドスペース６０内及び内容物５９間の隙間等の残存空間に存在する空気が不活性ガス５６と共に後方に（上流方向に）流出し、残存空間内の空気は不活性ガス５６と置換される。
【０００４】
蓋用ウエブ５７については、サイド部が、ヒートシールステーションＨにおいて、サイドプレート５３の内側に着設されたサイド押え具５８と容器ホルダー５２の上面の間を、容器本体５１を形成された角形シート６１のフランジ部６１ａと共に押圧された状態で通過する。従って、容器ホルダー５２がガス吹込みステーションＧからヒートシールステーションＨに移動、停止し、蓋用ウエブ５７の角形シート６１がフランジ部６１ａに対してヒートシールが行なわれるまでの期間に、空気が側方部からヘッドスペース６０内に流れ込むことはない。蓋用ウエブ５７は、天板５４の下流端面より僅か下流側の位置に容器ホルダー５２の僅か上方に設けられた案内ロール６２によって案内されて、天板下流端面５４ａに接触しながら前進する。
【０００５】
ヒートシール装置の下部には、上下動可能のヒートシール・ヘッド６５が設けられており、その下方部がヒートシール・ステーションＨとなっている。容器ホルダー５２は間欠移動の際に、ヒートシール・ステーションＨにおいて位置決め状態で短時間停止する。ヒートシール・ヘッド６５の下端面６５ａは、容器本体５１のフランジ部のヒートシール部となるべき部分と対応する形状を有している。不活性ガス５６でガス置換された容器本体５１は、その後直ちに蓋用ウエブ５７がフランジ部においてヒートシールされることにより、密封される。
【０００６】
上記の形式のガス置換包装においては、ガス置換された容器包装体を効率よく製造するために容器を多列に形成し、蓋用ウエブについても多列容器の全幅を覆う幅に形成したものを用いている。図７は、容器をカップ状とした場合のガス置換包装装置の横断面を模式的に示す図である。容器ホルダー７２に保持された複数列の容器７１の上方が天板７４と側板７５とからなるチャンバで覆われており、容器ホルダー７２と容器７１及び天板７４と側板７５で囲まれる内部が、不活性ガスが吹き込まれるチャンバ空間７６となっている。天板７４には、各列の容器７１に対応して設けられているガス供給管７７が開口して不活性ガスを吹き込むが、容器７１の列数が多くなると横幅が広くなり、例えば幅方向で見て中央部７６ａと両端部７６ｂとで不活性ガスの流れに差が生じ、ガス置換条件がすべての列の容器に対して一様ではなくなる。従って、ガス吹込みステーションにおいて、不活性ガスの濃度に列横断方向に分布が生じるのが避け難くなり、容器のガス置換率がその容器が占めていた列の位置によって異なってしまうことがある。また、チャンバの両側部において容器ホルダー７２と側板７５との間に生じる隙間から外気が侵入する虞があり、中央部への影響も無視できなくなる場合がある。更に、各容器のガス置換率は、ガス吹込みステーション全体での調整しかできず、個々の列ごとの細かな調整が困難である。ガス置換率が低い包装体では、残存酸素濃度が高くなって、内容物の劣化等の原因になることがある。
【０００７】
ガス置換による無菌包装の例として、充填装置と、蓋材を案内する案内ロールとの間に、成形カップの上部近傍を覆うカバーが設けられ、底材とカバーとによってガス置換用のチャンバーが形成され、カバーの上部に不活性ガス注入ノズルが設けられ（各容器ごとに分割することも可能）、カバーの充填装置側に排出ノズルを設けた無菌包装装置が開示されている（特許文献２参照）。また、充填工程から密封工程に向かう容器の搬送経路で、容器を密封するためのフィルムを容器の上方で平行に供給し、斜め上方から容器の開口部に向けて不活性ガスを噴射して、密封工程に向けて移動する容器とフィルムとの間に不活性ガスを流すことにより、充填済み容器のヘッドスペースの空気を迅速且つ効率良く不活性ガスに置換する方法が開示されている（特許文献３参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開平８−１７５５１９号公報（段落［０００９］〜［００１０］、図１及び図２）
【特許文献２】
特開昭６１−４７３２２号公報（第２頁、下右欄第９行〜第２０行、図２）
【特許文献３】
特開２００２−２９５０７号公報（段落［００１２］、図１）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、内容物が入れられた容器を多数列で搬送し、容器のヘッドスペース等の残存空間に存在する空気を不活性ガスで置き換えるガス置換方法及び装置において、各列の容器のガス置換のためのガス置換雰囲気に対し、隣接する列のガス置換雰囲気からの干渉を排除して、各列の容器のガス置換率を均一化させる点で解決すべき課題がある。
【００１０】
この発明の目的は、内容物が入れられた容器を多数列で搬送し、容器内のヘッドスペース等の残存空間をガス置換する際に、各列の容器のガス置換率を均一化させて、列の位置によって容器のガス置換率が異なること、特にガス置換率の低い包装体の製造を回避することを可能にするガス置換装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、この発明による多列容器のガス置換装置は、内容物入りの多数列に配列された容器の上方を覆い内部にガス吹き込み用のチャンバ空間を形成するチャンバを備え、前記各容器の残存空間に存在する空気を前記チャンバ空間内に吹き込まれる不活性ガスで置換するガス置換装置において、各列の前記容器のガス置換のためのガス吹き込み空間を独立させるため、前記チャンバ空間内を前記容器の列間に対応する位置で仕切る仕切り部材が配置されたことから成り、前記容器は受け台に保持されており、前記仕切り部材は、前記受け台に形成された溝内に嵌入して、前記溝との間に、前記ガス吹き込み空間に通じる前記不活性ガス又は外気の流れを阻止するラビリンスを形成していることを特徴とするものである。
【００１２】
この多列容器のガス置換装置によれば、容器の上方を覆うチャンバの内部に形成されるガス吹き込み用のチャンバ空間内に内容物入りの容器が多数列で送り込まれると、各列の容器のヘッドスペース等の残存空間に存在する空気がチャンバ空間内に吹き込まれる不活性ガスで置き換えられる。チャンバ空間においては、容器の列間に相当する位置に配置されている仕切り部材によって、各列の容器のガス吹き込み空間が独立されているので、隣接する列のガス吹き込み空間からの不活性ガスの流れはなく、その影響を受けることがない。従って、各列の容器は、専用のガス吹き込み空間内の不活性ガスでガス置換されるので、ガス置換率が特に低い方に分散する等の不具合が生じることを防ぐことができる。
【００１３】
また、仕切り部材と、容器と共に搬送される受け台との間にラビリンスを形成することにより、ガス吹き込み空間を容器の各列に対して簡単な構造で独立させることが可能である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面に基づいて、この発明による多列容器のガス置換装置の実施例を説明する。図１はこの発明による多列容器のガス置換装置の一実施例を示す横断面概略図、図２は図１に示す多列容器のガス置換装置に用いられる天板と仕切り部材とを示す斜視図、図３は図１に示されるガス置換装置が適用される多列容器のガス置換包装装置の一例を示す側面概略図、図４は図１に示すガス置換包装装置の要部を示す縦断面図である。
【００１５】
図１〜図３に示する多列容器のガス置換包装装置１は、固形、半固形又は飲料等の飲食品を内容物７として充填されたカップ状等の容器６を蓋材８で密封する前に、ヘッドスペース等の残存空間内に残る空気等の気体を窒素ガスのような不活性ガスによってガス置換する装置である。図３に示すように、ガス置換包装装置１は、無菌充填シール工程に適用されており、ポリプロピレン等の熱溶着性又はその処理を施した合成樹脂製であってカップ状に型成形された容器６（一部にのみ符号を付す。以下、単に「容器６」と称す）に内容物７を充填し、内容物７入りの容器６のヘッドスペース等の残存空間を窒素ガス等の不活性ガスでガス置換し、そうして得られたガス置換状態で熱溶着性又はその処理を施した合成樹脂フィルムから成る蓋材８をヒートシールして、容器６中に内容物７が密封された包装体９を製造する装置である。ガス置換包装装置１は、搬送方向で見て順に、容器及び内容物移載ステーション２、不活性ガスとしての窒素ガスの吹き込みを行うガス置換装置としてのチャンバステーション３、内容物７入りの容器６に蓋材８をヒートシールする封鎖ステーション４、及び蓋材８で封鎖された包装体９を取り出す包装体取出しステーション５を備えている。
【００１６】
容器及び内容物移載ステーション２は、容器６の移載部２ａと、その下流側に位置し内容物７を充填する内容物充填部２ｂとを備えた無菌の閉鎖空間として構成されている。容器及び内容物移載ステーション２は、図示しないが全体としてチャンバに囲まれており、内部には無菌空気が供給され、容器６は無菌になるよう殺菌される。移載部２ａにおいては図示しない容器供給機構によって容器６が後述する容器ホルダとしての受け台１６上に多数列（この実施例の場合、４列）に供給される。受け台１６に載せられた容器６には、内容物充填部２ｂにおいて内容物７が充填される。
【００１７】
チャンバステーション３は、内容物７入りの容器６に不活性ガスとして窒素ガスを吹き込んでガス置換を行うステーションであり、窒素が内部に供給されるとともに適宜に排気され、内部を純度の高い窒素ガス雰囲気に置く。チャンバステーション３においては、多数列で搬送されている容器６の上方を覆う天板１０が配設されており、天板１０と後述するカバー３１とは、互いに協働して内部に不活性ガスが吹き込まれて充満するチャンバ空間４０（図１参照）を形成している。受け台１６に支持された容器６がチャンバ空間４０の内部を順次搬送されるときに、容器６のヘッドスペース等の残存空間に残る空気が不活性ガスによってガス置換される。
【００１８】
上記の容器及び内容物移載ステーション２、チャンバステーション３、封鎖ステーション４、及び包装体取出しステーション５の各ステーションは、例えば、磁気式コンベヤのような搬送装置１５の上側走行部１５ｅの搬送経路に沿って順に配置されている。搬送装置１５は、駆動スプロケット１５ａ、従動スプロケット１５ｂ、及び駆動スプロケット１５ａと従動スプロケット１５ｂとに巻き掛けられたチェーン１５ｃ（図１参照）からなり、上側走行部１５ｅを搬送される間にチェーン１５ｃに備わる磁石１９ａが受け台１６に備わる磁石１９ｂを磁力で吸引しながら移動することで、受け台１６とそれに保持されている容器６を搬送する。
【００１９】
装置のフレーム３０には、図１に示すように、容器６の下方で連なり且つ磁石１９ａ，１９ｂ間に延びる態様でカバー３１が取り付けられており、磁石１９ａ，１９ｂは、磁力線がカバー３１を貫通することで相互に作用する。カバー３１の最端部は天板１０と結合されており、カバー３１は、天板１０と協働して外部と区分され且つ容器６が内部に送り込まれるチャンバ空間４０を形成している。受け台１６の両側部１６ａ，１６ａには、カバー３１に摺接する滑り材３２が取り付けられている。滑り材３２は、受け台１６とカバー３１との相対摺動を許容しながらチャンバ空間４０と外部との間をシールしているので、不活性ガスが外部に漏れたり外気が側方からチャンバ空間４０に侵入するのを防止する働きをしている。チェーン１５ｃは、装置のフレーム３０に対して、チェーンガイド３３によって弛みや振動が抑制された安定状態で走行案内される。受け台１６は、その後、下側走行部１５ｆを搬送される間に適宜に洗浄・乾燥され、上側走行部１５ｅに戻った位置で容器及び内容物移載ステーション２に搬入される。
【００２０】
封鎖ステーション４は、図３に示すように、蓋材８が巻き取られた蓋材ロール１２と、蓋材８を切断することで生じた蓋材余剰部８ａを巻き取る余剰蓋材巻取り部１３とを備えており、蓋材ロール１２と余剰蓋材巻取り部１３との間にシール機構２０が配設されている。蓋材８は、ヒートシール前にＵＶランプ（図示せず）によって殺菌処理され、図示されていないカバーで被われた無菌空間を搬送される。シール機構２０は、上流側から順に、蓋材ロール１２から繰り出された蓋材８を内容物７入りの容器６において、開口部周りに環状のヒートシールを施す第１シール部２１と、第１シール部２１の搬送方向下流側に配置された第２シール部２２と、第２シール部２２の下流側に配置されてヒートシールされたシール領域を冷却する冷却部２３と、冷却部２３の下流側に配置され且つ各容器６毎に蓋材８をトリミングしながら切断する蓋材カット部２４とを備えている。
【００２１】
図３及び図４を併せて参照すると、搬送装置１５によって搬送される受け台１６に支持された状態で縦列に並んで搬送されている容器６には、シール機構２０に進入する直前において、上方から供給される蓋材８が押し当てローラ１８によって連続して覆い被せられる。容器６の開口部６ｂを取り囲む周囲にはフランジ部６ａが環状に形成されており、容器６は、フランジ部６ａを受け台１６に支持させた状態で搬送される。第１シール部２１には、内容物７が投入された容器６のフランジ部６ａに対して開口部６ｂを取り囲む環状領域で、覆い被せられた蓋材８をシールするヒートシーラとしての加熱部材２５が設けられている。
【００２２】
この実施例においては、容器６は、受け台１６によって個別に保持され且つ４列に並べられた状態で、搬送装置１５によってガス置換装置３に搬送される。受け台１６は、容器６の搬送方向を横断する方向に長く延び且つ４つの容器保持孔１６ｃが並べて形成された板状構造を有しているが、搬送方向については隙間なく詰めた状態で並べられている。受け台１６は、隣り合う容器６，６間には十分な間隔が確保されている。
【００２３】
天板１０には、図１及び図２に示すように、チャンバ空間４０を容器６の列に対応して区切るため、容器６の搬送方向に平行に延びる複数の板状の仕切り部材４１が取り付けられている。仕切り部材４１の前縁４１ａは、押し当てローラ１８の周縁に対応する円弧面に形成されている。仕切り部材４１の天板１０への取付け位置は、隣り合う容器６，６間の中間に対応した位置と、搬送方向最横側の列の容器６の外側位置とされる。隣接する仕切り部材４１，４１間の間隔は一定に設定されており、従って、隣接する仕切り部材４１，４１間に形成されるガス吹き込み空間４３は、どれも同等の大きさの空間である。各ガス吹き込み空間４３に不活性ガスを吹き込むガス導入口４４は、各ガス吹き込み空間４３毎に同じ吹き込み速度及び吹き込み量となるように、同じ構造のものが用いられる。仕切り部材４１の下端は、受け台１６に形成されている溝４２内に入り込んでラビリンス４５を形成しており、ラビリンス４５は、不活性ガスや外気の流れに対して抵抗を与えて、各列の容器６のガス置換のための各ガス吹き込み空間４３を実質的に独立状態に維持している。
【００２４】
各ガス吹き込み空間４３は、各列毎に容器６のガス置換のために独立しているが、ガス置換雰囲気として条件が同等であるので、隣接するガス吹き込み空間４３からの不活性ガスの流れの影響を無くすことができる。従って、どの列の容器であっても、ヘッドスペース等の残存空間に存在する空気は、各列の容器専用のガス吹き込み空間４３内に吹き込まれる不活性ガスによって同じ条件でガス置換される。その結果、ガス置換率が容器６ごとにばらつく等の不具合が生じることを防ぎ、特にガス置換率が低い包装体９が製造されるのを防ぐことができる。
【００２５】
【発明の効果】
この発明による多列容器のガス置換装置によれば、各列の容器のガス置換のためのガス吹き込み空間を、隣接する列のガス吹き込み空間から独立させた状態でガス置換することから成っているので、容器が横方向で多列になっているときに、吹き込まれた不活性ガスの流れ等に起因した容器毎のガス置換率のばらつきが回避される。従って、どの列の容器であっても、ガス置換率を均一化させることができ、特に、ガス置換率が低い包装体が製造されるのを防止することができる。
【００２６】
また、容器を幅方向に多数列で搬送する装置を設計する場合、１列の容器の測定結果は、どの列の容器のガス置換率の推定にも適用可能である。多数列の装置の開発・実施において、各列の容器のガス置換のためのガス吹き込み空間を、隣接する列のガス吹き込み空間から独立させてない場合には、実際のガス置換率を調べるに際しては、装置を実際に製作して実験をするしか方法がなく、多大な手間、時間及びコストを要していたが、この発明のように各列のガス置換雰囲気を独立させることにより、１列の容器のガス置換測定結果から多列の容器のガス置換結果を容易に推定することが可能となる。また、１列毎に不活性ガスの供給量を制御すれば、その列についてはガス置換率について効果が出るので、各列毎のガス置換制御も可能となる。更に、チャンバ端部から侵入する外気の影響が事実上無くすることができ、その影響を無視することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による多列容器のガス置換装置の一実施例を示す横断面概略図である。
【図２】図１に示す多列容器のガス置換装置に用いられる天板と仕切り部材とを示す斜視図である。
【図３】図１に示す多列容器のガス置換装置が適用される、ガス置換包装装置の全体を示す側面概略図である。
【図４】図１に示す多列容器のガス置換装置の容器搬送方向に沿って切断した縦断面図である。
【図５】従来のガス置換包装装置の一例を示す平面図である。
【図６】図５に示すガス置換包装装置の縦断面図である。
【図７】従来のカップ状容器を用いたガス置換包装装置の横断面を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１ ガス置換包装装置 ２ 容器及び内容物移載ステーション
３ チャンバステーション（ガス置換装置） ４ 封鎖ステーション
５ 包装体取出しステーション ６ 容器
７ 内容物 ８ 蓋材 ９ 包装体
１０ 天板 １６ 受け台 １８ 押し当てローラ
４０ チャンバ空間 ４１ 仕切り部材
４２ 溝 ４３ ガス吹き込み空間
４４ ガス導入口 ４５ ラビリンス

Claims (1)

1. 内容物入りの多数列に配列された容器の上方を覆い内部にガス吹き込み用のチャンバ空間を形成するチャンバを備え、前記各容器の残存空間に存在する空気を前記チャンバ空間内に吹き込まれる不活性ガスで置換するガス置換装置において、各列の前記容器のガス置換のためのガス吹き込み空間を独立させるため、前記チャンバ空間内を前記容器の列間に対応する位置で仕切る仕切り部材が配置されたことから成り、
   前記容器は受け台に保持されており、前記仕切り部材は、前記受け台に形成された溝内に嵌入して、前記溝との間に、前記ガス吹き込み空間に通じる前記不活性ガス又は外気の流れを阻止するラビリンスを形成していることを特徴とする多列容器のガス置換装置。

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