JP2001058609A - 缶のガス置換装置及び置換方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ヘッドスペースが大きい缶であっても該ヘッ
ドスペース内の空気を十分に置換用ガスに置換させるこ
とができる缶のガス置換装置及び置換方法を提供するこ
とを目的としている。 【解決手段】 不活性ガス置換装置１は、缶２の上方か
ら不活性ガスＧＮ２を連続的に供給する不活性ガス供給
部６と、液化不活性ガスＬＮ２を供給するための液化不
活性ガス供給部７と、缶蓋巻き締め直前に缶２に不活性
ガスＧＮ２を供給するシーマーガス供給部９とを備えて
おり、これらはアウターカバー４で半密閉空間状態に保
たれている。缶２は、コンベヤ３に搬送されることによ
ってある程度ガス置換が行われるとともに、更にシーマ
ーガス供給部９で不活性ガスＧＮ２が供給されるため、
ヘッドスペース１１のガス置換は十分に行われる。

Description

【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
た缶のヘッドスペース内の空気を置換用ガスに置換する
ための缶のガス置換装置及び置換方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】清涼飲料やコーヒー飲料などの食品内容
液の缶詰の製造において、酸素の影響による内容液の品
質の劣化を防止するために、内容液が収容された後の缶
のヘッドスペース内の空気を窒素ガスなどの不活性ガス
に置換してから缶蓋を巻き締めて密閉することが広く行
われている。

【０００３】このような缶詰製造における不活性ガスの
置換は、例えば特公昭５８−１５３６３号に開示されて
いるように、缶蓋の巻き締め直前に液体窒素を缶のヘッ
ドスペース内に供給する液体窒素充填缶詰の製造ライン
において缶のヘッドスペースに液体窒素を添加し、次い
で巻締機で缶蓋をかぶせる直前にヘッドスペース内に不
活性ガスを吹き込んで、該ヘッドスペース内の空気を不
活性ガスに置換する方法が知られている。

【０００４】また、特開平１−９９９２２号に開示され
る缶の不活性ガス置換装置は図８に示すように、内容物
が収容され上面が開口状態の缶６２を連続的に缶巻締機
（缶シーマー）６４に搬送するコンベヤ５２と、このコ
ンベヤ５２の搬送経路の途中に缶巻締機６４と所定の間
隔をおいて配置された搬送中の缶のヘッドスペース６２
ａに液化不活性ガスＬＮ２を添加するための液化不活性
ガス添加装置５３と、缶巻締機６４のリフター５５の上
昇途中に配置されたアンダーカバーガッシング装置５６
とを備えている。また、コンベヤ５２の搬送経路はトン
ネル６０で囲まれている。ここで、缶６２はコンベヤ５
２の上流において、液化不活性ガス添加装置５３から液
化不活性ガスＬＮ２が添加され、液化不活性ガスＬＮ２
は、コンベヤ５２を搬送中の缶６２のヘッドスペース６
２ａ内において蒸発されて不活性ガスＧＮ２化される。
そしてリフター５５に配置され、缶蓋ホルダー５７に支
持された缶蓋６３が巻き締められる直前に、アンダーカ
バーガッシング装置５６のチャンバー体５９に形成され
たガス吹き出し口５８からからヘッドスペース６２ａに
不活性ガスＧＮ２が供給され、チャック６５によって缶
蓋６３は巻き締められる。また、トンネル６０の上方に
は、不活性ガス吹き出し装置６１が設置されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、例えばアル
ミ製２ピース缶のような強度の低い缶の場合、缶内圧の
安定化を図るといった目的とともに、内容液がこぼれて
しまうのを防止するといった目的からヘッドスペースは
大きく設けられている。そのため、ヘッドスペースに存
在する酸素量も必然的に多くなり、従来のような缶の不
活性ガス置換装置及び方法では、該ヘッドスペース内の
ガス置換を十分に行うことができず、例えばコーヒー飲
料や果汁飲料或いは茶系飲料など酸素の影響による劣化
を受け易い内容物には、十分に対応することができな
い。

【０００６】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、ヘッドスペースが大きい缶の場合でも該ヘッ
ドスペース内の空気を十分に不活性ガスに置換させるこ
とができる缶のガス置換装置及び置換方法を提供するこ
とを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明は、内容物が充填された缶のヘッドスペース
内の空気を置換用ガスに置換するための缶のガス置換装
置であって、内容物を収容し上部が開口状態の缶を連続
して缶シーマー部に搬送させるためのコンベヤと、この
コンベヤの搬送経路を前記缶シーマー部直前まで半密閉
空間に保つためのアウターカバーと、前記搬送経路に沿
って複数箇所に設けられ、前記アウターカバー内にて前
記缶の上方から置換用ガスを連続的に供給するための置
換用ガス供給部と、該置換用ガス供給部と前記缶との間
に前記搬送経路に沿って配置された前記置換用ガスの流
速を低下させるためのフィルタ部とを備えたことを特徴
とする。

【０００８】本発明によれば、缶シーマー部に搬送され
缶蓋が巻き締められる直前の缶のヘッドスペースにシー
マーガス供給部から置換用ガスを供給するとともに、そ
の上流のコンベヤの搬送経路において、ヘッドスペース
内のガス予備置換手段として搬送経路に沿って複数箇所
に設けられ缶の上方から置換用ガスを連続的に供給する
ための置換用ガス供給部を設置したことにより、缶のヘ
ッドスペース内の空気は、コンベヤ上を搬送されるだけ
で自然に置換用ガスに置換される。そのため、ヘッドス
ペース内の酸素量は低減され、内容物の酸素による劣化
は防止される。このとき、置換用ガスは不活性ガス又は
炭酸ガスである。

【０００９】そして、缶シーマー部に、缶の開口部に缶
蓋を巻き締める直前に前記ヘッドスペースに置換用ガス
を供給するためのシーマーガス供給部を設けたことによ
り、コンベヤ上を搬送されることによってある程度置換
用ガスに置換されたヘッドスペースは、シーマーガス供
給部から供給される置換用ガスによって十分に置換用ガ
スに置換される。そのため、前記ヘッドスペース内の酸
素量は十分に低減され、内容物の酸素による劣化は防止
される。

【００１０】また、搬送経路はアウターカバーによって
半密閉空間に保たれているため、安定した置換用ガス雰
囲気下でガス置換を行うことができる。

【００１１】置換用ガス供給部から供給された置換用ガ
スは、搬送経路に沿うように缶の上方に配置されたフィ
ルタ部を通過してから搬送される缶のヘッドスペースに
供給されるようになっている。そのため、フィルタ部を
通過した置換用ガスは、半密閉空間に保たれた搬送経路
内部に拡散しつつ均一に供給され、搬送経路内部の不活
性ガス雰囲気は均一となり、ヘッドスペース内のガス置
換を安定して行うことができる。

【００１２】フィルタ部を通過した置換用ガスを、０．
５ｍ／ｓｅｃ．以下の流速で缶のヘッドスペースに供給
することにより、ヘッドスペース内の空気の置換は安定
して行われる。つまり、置換用ガスが大きい流速で供給
された場合、搬送されている缶によって生じる気流と干
渉して、置換用ガスはヘッドスペース内に安定して供給
されなくなる。そのため、置換用ガスの流速を０．５ｍ
／ｓｅｃ．以下の低速で供給することにより、ガス置換
は安定して行われる。

【００１３】フィルタ部には、２〜１０μｍのメッシュ
で形成された焼結フィルタを用いたことにより、置換用
ガスはこの焼結フィルタを通過することによって十分に
拡散されてから搬送経路に供給される。

【００１４】搬送経路の途中に液化置換用ガス供給部を
併設し、この液化置換用ガス供給部から前記ヘッドスペ
ースに液化置換用ガスを供給し、搬送中に該液化置換用
ガスを気化させることにより、ヘッドスペースのガス置
換はさらに確実に行うことができる。

【００１５】フィルタ部の下端部に、搬送される缶の側
壁部に延びるように形成させた絞り込み板を設置したこ
とにより、缶の上端と前記フィルタ部との間の空間は小
さくなり、置換用ガスはヘッドスペースに向かって安定
して供給される。

【００１６】内容物が充填された缶のヘッドスペース内
の空気を置換用ガスに置換するための缶のガス置換方法
であって、半密閉空間に保たれた搬送経路を缶シーマー
部に向かって連続的に搬送される、内容物を収容し上部
が開口状態の缶のヘッドスペースに、前記搬送経路に沿
って設置されたフィルタ部を通過させた置換用ガスを連
続的に供給するとともに、前記缶の開口部に缶蓋を巻き
締める直前に前記缶シーマー部において前記ヘッドスペ
ースに置換用ガスまたは液化置換用ガスを供給すること
を特徴とする缶のガス置換方法によってガス置換するこ
とにより、前記缶は前記搬送経路を通過するだけである
程度ガス置換が行われるとともに、さらに缶蓋を巻き締
める直前の段階で置換用ガスが供給されるため、ヘッド
スペースの隅部まで置換用ガスは十分に満たされ、缶蓋
が巻き締められた密閉後の缶においても内容物の劣化は
防止される。このとき、置換用ガスは不活性ガス又は炭
酸ガスである。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態による
缶のガス置換装置及びその方法を図面を参照して説明す
る。図１は本発明の缶のガス置換装置の全体の構成を示
す側面図であり、図２は図１の第１不活性ガス置換部Ａ
部分の拡大図である。なお、本実施形態では、置換用ガ
スを不活性ガスとしているが、炭酸ガスであってもよ
い。

【００１８】図１において、不活性ガス置換装置（ガス
置換装置）１は、上部が開口状態の缶２を搬送させるた
めのコンベヤ３と、このコンベヤ３の長手方向に沿って
設置された不活性ガス（置換用ガス）ＧＮ２を供給する
ための第１不活性ガス置換部Ａ、第２不活性ガス置換部
Ｂ、第３不活性ガス置換部Ｃと、缶シーマー部８に設け
られたシーマーガス供給部９とを備えている。また、第
２不活性ガス置換部Ｂと第３不活性ガス置換部Ｃと間に
は、液化不活性ガス（液化置換用ガス）ＬＮ２を供給す
るための液化不活性ガス供給部７が設置されている。

【００１９】缶２は、例えばアルミ合金によって有底円
筒状に形成されたものであり、図２に示すように上端に
開口部１０を有している。缶２の内部には、コンベヤ３
の上流側に設けられた、不図示の内容物充填機によって
飲料用液体等の内容物２ａが収容されている。この内容
物２ａと缶２の上端との間にはヘッドスペース１１が形
成されている。この缶２は、コンベヤ３によって直立状
態のまま、前記開口部１０に缶蓋を巻き締めるための缶
シーマー部８に搬送される。

【００２０】図１、図２、図３に示すように、コンベヤ
３の長手方向に沿ってアウターカバー４が設置されてい
る。このアウターカバーは、図３に示すように、断面下
向きに開口した略コ字状に形成されており、その下端部
はコンベヤ３の近傍まで延びている。そして、コンベヤ
３の搬送経路を半密閉空間状態に保っている。

【００２１】図２に示すように、第１不活性ガス置換部
Ａにはコンベヤ３の搬送経路に沿って複数箇所に不活性
ガス供給部（置換用ガス供給部）６が設置されている。
この不活性ガス供給部６は、アウターカバー４の天井部
４ａに間隔を持って設置されており、例えば１ｍ当たり
２〜４箇所設置されている。この不活性ガス供給部６か
らは、窒素ガスなどの不活性ガスＧが鉛直下向きに連続
的に噴射され、コンベヤ３を搬送される缶２の上方から
供給される。また天井部４ａは、図３に示すようにヒン
ジ部４ｂに回動自在に支持されており、図３中、４ａと
４ａ’との間で回動することにより、アウターカバー４
の上方を開閉できるようになっている。

【００２２】不活性ガス供給部６の下方には、平面視長
方形状に形成された板状の焼結フィルタ１２が、缶２の
搬送方向に沿って缶２の上方全てを覆うように複数段設
置されている。その最上段と最下段との高さは、１００
ｍｍ程度になるように設けられている。また、不活性ガ
ス供給部６と焼結フィルタ１２の最上段との間には空間
部１３が形成されている。

【００２３】焼結フィルタ１２は、そのメッシュが２〜
１０μｍのもの、好ましくは５μｍメッシュのものが使
用されており、アウターカバー４の側壁部から内側に延
びるように形成されたフィルタ支持部１４の断面凹状に
形成された複数の係合部１４ａにそれぞれ支持されてい
る。また焼結フィルタ１２は、その最下段と搬送される
缶２の上端との間が１０〜４０ｍｍ程度になるように配
置されている。

【００２４】不活性ガス供給部６から供給された不活性
ガスＧＮ２は空間部１３に一端溜められて、該空間部１
３を不活性ガスＧ雰囲気下にするとともに圧力を微かに
上昇させるようになっている。不活性ガスＧＮ２はこの
微圧によって複数段設置された焼結フィルタ１２を通過
し搬送される缶２の上方に供給されるようになってい
る。このとき、焼結フィルタ１２を通過した不活性ガス
ＧＮ２は０．５ｍ／ｓｅｃ．以下の流速で供給されるよ
うに設定されており、好ましくは０．１ｍ／ｓｅｃ．の
流速で供給されるようになっている。

【００２５】フィルタ支持部１４の下端部近傍からは、
舌片状の案内板１５が２枚、搬送される缶２の側壁部近
傍に延びるように形成されている。同様にフィルタ支持
部１４の下端部近傍からは、搬送される缶２の側壁部近
傍に延びるように形成された絞り込み板１７が搬送経路
方向に沿って設けられている。この絞り込み板１７は、
その平面部分がコンベヤ３の搬送経路方向と平行になる
ように設置されており、その断面形状はフィルタ支持部
１４から缶２の側壁部に接近するように断面コ字状に形
成されており、缶２の搬送を妨げないように側壁部と離
間させて設けられている。

【００２６】なお、このような構成を持つ不活性ガス供
給部６や焼結フィルタ１２及び絞り込み板１７は、第２
不活性ガス置換部Ｂ、第３不活性ガス置換部Ｃにも同様
に配置されている。そして、これら第１、第２、第３不
活性ガス置換部Ａ、Ｂ、Ｃの設置長さは、取り付け可能
範囲で可能な限り長くすることでヘッドスペース１１の
不活性ガスＧＮ２の置換を十分に行うことができるが、
不活性ガスＧＮ２の消費量などコスト的な面を考慮する
と、それぞれ０．５〜１．５ｍ程度に設けることが望ま
しい。

【００２７】図１、図２、図４に示すように、第１不活
性ガス置換部Ａの最上流部分には不活性ガスカーテン形
成部５が設置されている。この不活性ガスカーテン形成
部５には、不活性ガスＧＮ２を連続的に吹き出すため
の、搬送経路入側端部の上方に設けられた上方噴出部５
ａと左右２箇所に設けられた側方噴出部５ｂとが備えら
れている。このうち上方噴出部５ａは、搬送される缶２
の上方から垂直下方向に且つ搬送経路の上流側に向かっ
て連続的に不活性ガスＧＮ２を吹き出しており、側方噴
出部５ｂは、搬送経路の半径方向内側に且つつ搬送経路
の上流側に向かって連続的に吹き出している。これら各
噴出部５ａ、５ｂは０．５〜１．０ｍｍ程度の幅を有し
たスリット状に形成されたものであり、各噴出部５ａ、
５ｂと搬送される缶２との距離は１０ｍｍ程度に設定さ
れている。そして、搬送された缶２のヘッドスペース１
１に不活性ガスＧＮ２を供給するとともに、第１不活性
ガス置換部Ａの内部側に空気が入り込むのを防いで、各
不活性ガス置換部Ａ、Ｂ、Ｃ内部の不活性ガス雰囲気を
維持させるようになっている。

【００２８】第２不活性ガス置換部Ｂと第３不活性ガス
置換部Ｃとの間には、液化不活性ガス供給部７が設置さ
れている。この液化不活性ガス供給部７からは、例えば
液体窒素などの液化不活性ガスＬＮ２が、搬送された缶
２の開口部１０からヘッドスペース１１内部に供給され
るようになっている。

【００２９】第３不活性ガス置換部Ｃの下流側には、搬
送された缶２の開口部１０に缶蓋を巻き締めるための缶
シーマー部８が設置されている。この缶シーマー部８に
はリフター１６が設置されており、搬送してきた缶２を
リフター１６で支持させ、缶シーマー部８に搬送して缶
蓋を巻き締めるようになっている。

【００３０】缶シーマー部８には、缶２がリフター１６
に上昇される途中で、缶２のヘッドスペース１１に不活
性ガスＧＮ２を供給するためのシーマーガス供給部９が
設置されている。コンベヤ３を搬送されてきた缶２に
は、最終的にこのシーマーガス供給部９から不活性ガス
ＧＮ２が供給される。このリフター１６及びシーマーガ
ス供給部９もアウターカバー４によって囲まれている。

【００３１】そして、これら第１、第２、第３不活性ガ
ス置換部Ａ、Ｂ、Ｃと液化不活性ガス供給部７とリフタ
ー１６とシーマーガス供給部９とはアウターカバー４で
連続するように覆われており、半密閉空間状態を維持し
ている。

【００３２】このような構成を持つ缶の不活性ガス置換
装置１を用いて缶２のヘッドスペース１１の空気を不活
性ガスＧＮ２に置換させるためには、先ず不図示の内容
物充填機によって缶２の開口部１０から内容物２ａを収
容させる。このとき、内容物２ａがこぼれるのを防止す
るためや、或いは密閉後の缶２の内圧を安定化させるた
めに、若干余裕を持たせて内容物２ａを収容させる。こ
のとき、内容物２ａの上面と缶２の上端との間にはヘッ
ドスペース１１が形成される。

【００３３】内容物２ａが収容された缶２はコンベヤ３
に載せられて下流側に搬送され、第１不活性ガス置換部
Ａに進入する。第１不活性ガス置換部Ａの入側部分には
不活性ガスカーテン形成部５が形成されており、上方噴
出部５ａからは不活性ガスＧＮ２が缶２の開口部１０に
向かうように上方から吹き出しているため、先ずこの段
階でヘッドスペース１１には不活性ガスＧＮ２が供給さ
れる。またこの不活性ガスＧＮ２は側方噴出部５ｂから
吹き出される不活性ガスＧＮ２とともに、第１不活性ガ
ス置換部Ａの外方に向けられて噴出されるため、この入
側部分から第１不活性ガス置換部Ａへの空気の浸入は防
止されている。そのため第１不活性ガス置換部Ａ及びそ
の下流側の第２、第３不活性ガス置換部Ｂ、Ｃは、それ
ぞれ不活性ガスＧＮ２雰囲気を安定して維持することが
できる。

【００３４】不活性ガスカーテン形成部５を通過した缶
２は、第１不活性ガス置換部Ａ及び第２不活性ガス置換
部Ｂに搬送される。このとき、缶２のヘッドスペース１
１には、上方に位置した不活性ガス供給部６から不活性
ガスＧＮ２が連続的に供給される。

【００３５】この不活性ガスＧＮ２は、図３に示す空間
部１３を一端満たして不活性ガスＧＮ２雰囲気にさせ
る。空間部１３の下方に配置されている焼結フィルタ１
２は、そのメッシュが２〜１０μｍに形成されているた
め、不活性ガスＧＮ２が通過するのに若干抵抗を生じさ
せるようになっている。そのため、該空間部１３の圧力
はわずかに上昇され、焼結フィルタ１２の通過は空間部
１３と焼結フィルタ１２下方位置との圧力差によって行
われるようになっている。

【００３６】不活性ガスＧＮ２は焼結フィルタ１２を通
過することによって分散されるため、第１、第２、第３
不活性ガス置換部Ａ、Ｂ、Ｃ内部におけるガス雰囲気は
均一化されるようになっている。

【００３７】そして、缶２を例えば１．６ｍ／ｓ程度の
速さで搬送させる。缶２の上方からは、焼結フィルタ１
２を通過した不活性ガスＧＮ２が０．５ｍ／ｓｅｃ．以
下の流速で、好ましくは０．１ｍ／ｓｅｃ．の流速で供
給されるため、缶２は各置換部Ａ、Ｂ、Ｃを通過するだ
けで、例えば６０〜７０％程度の置換効果を得ることが
できる。

【００３８】缶２は、上方から不活性ガスＧＮ２が供給
されつつ下流側に搬送される。第２不活性ガス置換部Ｂ
の下流側に設置された液化不活性ガス供給部７からは缶
２のヘッドスペース１１に液体窒素等の液化不活性ガス
ＬＮ２が供給される。ヘッドスペース１１に供給された
液化不活性ガスＬＮ２は、第３不活性ガス置換部Ｃ内部
を搬送されて缶シーマー部８で缶蓋が巻き締められるま
での間に気化し、ヘッドスペース１１の隅々まで不活性
ガスＧＮ２を行き渡らせる。

【００３９】なお液化不活性ガス供給部７を設けなくて
も各不活性ガス置換部Ａ、Ｂ、Ｃのみで十分にヘッドス
ペース１１の空気を不活性ガスＧＮ２に置換することは
可能である。本実施形態のように液化不活性ガス供給部
７を組み合わせる場合は、液化不活性ガス供給部７の下
流に、液化不活性ガスＬＮ２が完全に気化されるととも
にヘッドスペース１１を不活性ガスＧＮ２で満たすため
に、第３不活性ガス置換部Ｃなど不活性ガスＧＮ２を供
給する搬送経路を確保することが好ましい。

【００４０】各不活性ガス置換部Ａ、Ｂ、Ｃ及び液化不
活性ガス供給部７を通過した缶２はリフター１６に載置
され、該リフター１６を上昇させることによって缶シー
マー部８に供給される。缶シーマー部８にはシーマーガ
ス供給部９が設けられており、このシーマーガス供給部
９からは、缶シーマー部８の缶蓋ホルダーに支持された
缶蓋が開口部１０に装着される直前に、ヘッドスペース
１１に不活性ガスＧＮ２が供給される。そして缶２は、
シーマーガス供給部９によってヘッドスペース１１に不
活性ガスＧＮ２が供給された直後、チャックによって缶
蓋が巻き締められる。

【００４１】このようにして、不活性ガス置換装置１
は、第１、第２、第３不活性ガス置換部Ａ、Ｂ、Ｃによ
ってヘッドスペース１１内部の空気を６０〜７０％程度
不活性ガスＧＮ２に置換させ、さらにシーマーガス供給
部９を組み合わせることによって最終的に９６％程度の
ガス置換を行うことができる。

【００４２】このように、缶シーマー部８に搬送され缶
蓋が巻き締められる直前の缶２のヘッドスペース１１に
シーマーガス供給部９から不活性ガスＧＮ２供給すると
ともに、その上流のコンベヤ３の搬送経路において、缶
２のヘッドスペース１１の不活性ガスＧＮ２の予備置換
手段として、前記搬送経路の入側のアウターカバー４の
端部近傍に設けられ、該端部近傍に不活性ガスＧＮ２を
吹き付ける不活性ガスカーテン形成部５と、缶２の開口
部１０上方から搬送経路に沿って複数箇所に設けられた
不活性ガスＧＮ２を連続的に供給するための不活性ガス
供給部６と、コンベヤ３の搬送経路の途中に、ヘッドス
ペース１１に液化不活性ガスＬＮ２を供給するための液
化不活性ガス供給部７とを設置したことにより、缶２の
ヘッドスペース１１内の空気は、コンベヤ３上を搬送さ
れるだけで自然に不活性ガスＧＮ２に置換される。

【００４３】そして、コンベヤ３上を搬送されてある程
度不活性ガスＧＮ２に置換されたヘッドスペース１１
は、シーマーガス供給部９によって十分に不活性ガスＧ
Ｎ２に置換され、ヘッドスペース１１内の酸素量は十分
に低減される。そのため内容物２ａの酸素による劣化を
防ぐことができる。

【００４４】また、前記搬送経路はアウターカバー４に
よって半密閉空間に保たれているため、安定した不活性
ガス雰囲気下でガス置換を行うことができる。さらに、
前記搬送経路入側のアウターカバー４端部には不活性ガ
スカーテン形成部５が設けられたため、半密閉空間に保
たれた搬送経路内部への空気の浸入は防止され、該搬送
経路内部の不活性ガス雰囲気は安定して維持される。

【００４５】不活性ガス供給部６の下方には搬送経路に
沿うように焼結フィルタ１２が設置されており、不活性
ガスＧＮ２は焼結フィルタ１２を通過してからヘッドス
ペース１１に供給される。この焼結フィルタ１２は２〜
１０μｍのメッシュで、好ましくは５μｍのメッシュで
形成されており、不活性ガス供給部６から空間部１３に
供給された不活性ガスＧＮ２によって空間部１３の圧力
は微かに上昇され、該不活性ガスＧＮ２はこの圧力差に
よって拡散しつつ焼結フィルタ１２を通過する。そのた
め、半密閉空間に保たれた搬送経路のガス雰囲気は均一
となりヘッドスペース１１内の不活性ガスＧＮ２の置換
は安定して行われる。

【００４６】また、焼結フィルタ１２を缶２の上端より
１０〜４０ｍｍの上方位置に配置させることにより、不
活性ガスＧＮ２は効率良く確実にヘッドスペース１１に
供給されるようになる。

【００４７】さらに、焼結フィルタ１２の下端部に、搬
送された缶２の側壁部に延びる絞り込み板１７を、前記
側壁部と離間させるように設置したことにより、缶２の
上端面と焼結フィルタ１２との間の空間は小さくなり、
不活性ガスＧＮ２はヘッドスペース１１に向けて安定し
て供給される。

【００４８】焼結フィルタ１２を通過した不活性ガスＧ
Ｎ２は、０．５ｍ／ｓｅｃ．以下の流速で、好ましくは
０．１ｍ／ｓｅｃ．の流速で供給させることにより、ヘ
ッドスペース１１内のガス置換は安定して行われる。こ
れは、焼結フィルタ１２を通過した不活性ガスＧＮ２の
流速が大きいと、例えば図５に示すように、焼結フィル
タ１２からの不活性ガスＧＮ２の流れの影響が大きい範
囲１００においては、不活性ガスＧＮ２の流れは上方か
ら下方に向かったものとなる。そして、搬送される缶２
によって生じる横方向の気流と、焼結フィルタ１２から
の上下方向への気流とが合流して缶２の開口部１０近傍
の範囲１０１の流れは速くなる。するとヘッドスペース
１１内部の領域と範囲１０１の気流との速度差が、例え
ば１．５ｍ／ｓｅｃ．と大きなものとなり、それに伴っ
てヘッドスペース１１は停滞領域となってしまい、焼結
フィルタ１２から供給された不活性ガスＧＮ２はヘッド
スペース１１内部に行き渡らないこととなる。

【００４９】しかしながら、焼結フィルタ１２から供給
される不活性ガスＧＮ２の流速を０．５ｍ／ｓｅｃ．以
下好ましくは０．１ｍ／ｓｅｃ．に設定することによ
り、例えば図６に示すように、缶２の搬送によって生じ
る搬送方向の気流と焼結フィルタ１２からの不活性ガス
ＧＮ２との干渉によって開口部１０近傍の流速が増加す
るといった現象が無くなる。そのため、ヘッドスペース
１１内部の気流は停滞せず、供給された不活性ガスＧＮ
２はヘッドスペース１１の隅々にまで安定して循環され
る。

【００５０】図７に実験結果を示す。このうち、図７
（ａ）は焼結フィルタ１２から供給された不活性ガスＧ
Ｎ２の流速が小さい場合のヘッドスペース１１内部の酸
素濃度分布を表しており、図７（ｂ）は不活性ガスＧＮ
２の流速が大きい場合のヘッドスペース１１内部の酸素
濃度分布を表している。それぞれのグラフの横軸は、不
活性ガス置換装置１の搬送経路方向における観測位置を
表しており、観測は搬送経路の入側から出側までの５点
の位置で行っている。各グラフのうち線Ｐは、各観測位
置における缶２のヘッドスペース１１の上端部分での上
部酸素濃度Ｐ（％）を表しており、線Ｑはヘッドスペー
ス１１内部の内容物表面近傍での下部酸素濃度Ｑ（％）
を表している。そして酸素濃度測定は、それぞれのヘッ
ドスペース１１内部の位置にセンサを設置して行った。
また線Ｒは、各観測位置で測定された焼結フィルタ１２
から供給された不活性ガスＧＮ２の流速Ｒ（ｍ／ｓ）を
表している。なお、このときの空気中の酸素の割合は２
０．９％であった。

【００５１】図７（ａ）に示すように、搬送経路の入側
において、流速Ｒが約０．１ｍ／ｓ以下の低速であると
き、上部酸素濃度Ｐは約８％であり、下部酸素濃度Ｑは
約１９％であった。これより、流速Ｒが小さければ入側
の位置においてでも上部酸素濃度Ｐを若干低下させるこ
とができることが分かる。そして不活性ガスＧＮ２を供
給しつつ缶２を下流に向かって搬送させることにより、
不活性ガスＧＮ２はヘッドスペース１１内部に安定して
供給され、下部酸素濃度Ｑは徐々に低下していく。そし
て、缶２が搬送経路の中央に搬送される頃には、上部酸
素濃度Ｐと下部酸素濃度Ｑとの差はほとんど無くなって
いる。また、上部、下部酸素濃度Ｐ、Ｑは中央付近から
出側にわたって低濃度を示しており、ガス置換は安定且
つ確実に行われていることが分かる。

【００５２】一方、焼結フィルタ１２から供給される不
活性ガスＧＮ２の流速が大きい場合、ヘッドスペース１
１の上部、下部酸素濃度Ｐ、Ｑは安定した挙動を示さな
い。つまり、図７（ｂ）に示すように、搬送経路の入側
において、流速Ｒが約０．５ｍ／ｓと高速である場合、
上部酸素濃度Ｐは約１５％、下部酸素濃度Ｑは約１９％
であり、ガス置換はほとんど行われていないことが分か
る。また、図７（ｂ）に示すように流速Ｒが搬送経路全
体にわたって常に０．３ｍ／ｓ以上と高い場合、下部酸
素濃度Ｑは流路の中央部近傍においても約８％と高い数
値を示しており、出側近傍に至るまで下部酸素濃度Ｑは
低下されず、ヘッドスペース１１内部のガス置換は安定
して行われていないことが分かる。

【００５３】つまり、大きい流速で不活性ガスＧＮ２が
供給された場合、搬送される缶２によって生じる気流と
供給される不活性ガスＧＮ２とが干渉してしまって、不
活性ガスＧＮ２はヘッドスペース１１内に安定して供給
されなくなる。そのため、供給される不活性ガスＧＮ２
の流速を０．５ｍ／ｓｅｃ．以下、好ましくは０．１ｍ
／ｓｅｃ．以下の低速で供給させることにより、不活性
ガスＧＮ２の置換は安定して行われる。

【００５４】半密閉空間状態の搬送経路において焼結フ
ィルタ１２を通過させた不活性ガスＧＮ２を供給させつ
つ搬送される缶２に、その搬送途中で液化不活性ガスＬ
Ｎ２を供給するととともに、缶シーマー部８において缶
２に缶蓋を巻き締める直前にさらに不活性ガスＧＮ２を
供給させることにより、ヘッドスペース１１は隅々まで
不活性ガスＧＮ２で満たされる。このことを検証した実
験結果を表１に示す。

【表１】

【００５５】表１は、缶シーマー部８上流の不活性ガス
置換部の構成とシーマーガス供給部９におけるガス供給
量とをそれぞれ変化させたときの、缶シーマー部８直前
（第３置換部Ｃ下流側）でのヘッドスペース１１内部の
酸素濃度、及びシーマーガス供給部９でガス置換を行っ
た直後の酸素濃度を示したものである。表１中、ＬＮ２
は液化不活性ガス供給部７を表しており、例えば表１
中、Ｎｏ．４の構成である「ＬＮ２上流２．０ｍ＋ＬＮ
２下流０．５ｍ」とは、図１のように、液化不活性ガス
供給部７の上流に設置された第１、第２不活性ガス置換
部Ａ、Ｂを合わせた搬送経路の長さが２．０ｍであり、
液化不活性ガス供給部７の下流側つまり第３不活性ガス
置換部Ｃの長さが０．５ｍであるということを表してい
る。Ｎｏ．２、Ｎｏ．６、Ｎｏ．７の各条件についても
同様である。また、Ｎｏ．６の「密閉なし」とは、搬送
路を半密閉空間状態とせず、アウターカバー４の天井部
４ａを開放して半密閉空間状態を解いたときの条件を表
している。また、Ｎｏ．１、Ｎｏ．３、Ｎｏ．５の「な
し」とは、不活性ガス供給部６や焼結フィルタ１２など
を設けず、単に搬送経路内を不活性ガス雰囲気下にした
ときの状態を示している。またガスターレット置換と
は、シーマーガス供給部９において単位時間当たり（こ
の場合１分間当たり）にヘッドスペース１１に供給した
不活性ガスＧＮ２の量を表している。なお、このとき缶
２は、約１．６ｍ／ｓ（１０００ｃｐｍ相当）の速さで
搬送されており、焼結フィルタ１２には５μｍメッシュ
のものが使用されている。また、このときの大気中の酸
素濃度は２０．９％である。

【００５６】表１のＮｏ．３の条件において、特に不活
性ガス置換部を設けず、不活性ガスＧＮ２が満たされた
半密閉空間状態の搬送経路を搬送された後における缶２
のヘッドスペース１１の酸素濃度は１４．６％であり、
シーマーガス供給部９によるガス置換後は６．６％とな
った。一方、Ｎｏ．４の条件に示すように、液化不活性
ガス供給部７の上流側に不活性ガス置換部を２ｍ設置す
るとともに下流側に０．５ｍの不活性ガス置換部を設置
させることにより、缶２のヘッドスペース１１の酸素濃
度は該搬送経路を通過させただけで、６．３％に低減さ
れる。そして、さらにターレット部９によるガス置換を
併用することにより酸素濃度は１．５％にまで低減さ
れ、ガス置換は十分に行われていることが分かる。

【００５７】また、Ｎｏ．２とＮｏ．４との比較から分
かるように、液化不活性ガス供給部７上流側の不活性ガ
ス置換部の搬送経路をできるだけ長く設置させることに
より、該搬送経路を通過後のヘッドスペース１１の酸素
濃度はより低減される。Ｎｏ．１とＮｏ．３と、または
Ｎｏ．４とＮｏ．７との比較から分かるように、シーマ
ーガス供給部９でのガス供給量を多くしてやることによ
り、シーマーガス供給部９による置換後の酸素濃度は確
実に低減される。また、Ｎｏ．６とＮｏ．７との比較か
ら分かるように、搬送経路を半密閉空間状態に維持しな
いと、該搬送経路を搬送させただけでは缶２のヘッドス
ペース１１の酸素濃度は十分に低減されない。

【００５８】そして、不活性ガス置換部によってある程
度（６０〜７０％）空気を置換させないと、シーマーガ
ス供給部９において不活性ガスＧＮ２の供給量を多くし
ても、所望の酸素濃度まで低減させることができない。

【００５９】このように、半密閉空間状態の搬送経路に
搬送される缶２に不活性ガスＧＮ２を連続的に供給する
とともに液化不活性ガスＬＮ２の供給を併用することに
より、缶２は該搬送経路を通過するだけで例えば６０〜
７０％程度のガス置換効果を得ることができる。さら
に、缶蓋を巻き締める直前におけるシーマーガス供給部
９からの不活性ガスＧＮ２の供給を組み合わせることに
より、９６％以上もの高効率なガス置換を行うことがで
きる。

【００６０】

【発明の効果】本発明の缶のガス置換装置及び置換方法
は、以下のような効果を有するものである。 （１）缶シーマー部に搬送され缶蓋が巻き締められる直
前の缶のヘッドスペースにシーマーガス供給部から置換
用ガスを供給するとともに、その上流のコンベヤの搬送
経路において、ヘッドスペース内の置換用ガス予備置換
手段として搬送経路に沿って複数箇所に設けられ缶の上
方から置換用ガスを連続的に供給するための置換用ガス
供給部を設置したことにより、缶のヘッドスペース内の
空気は、コンベヤ上を搬送されるだけで自然に置換用ガ
スに置換される。そのため、ヘッドスペース内の酸素量
は低減され、内容物の酸素による劣化は防止される。 （２）缶シーマー部に、缶の開口部に缶蓋を巻き締める
直前に前記ヘッドスペースに置換用ガスを供給するため
のシーマーガス供給部を設けたことにより、コンベヤ上
を搬送されることによってある程度置換用ガスに置換さ
れたヘッドスペースは、シーマーガス供給部から供給さ
れる置換用ガスによって十分に置換用ガスに置換され
る。そのため、前記ヘッドスペース内の酸素量は十分に
低減され、内容物の酸素による劣化は防止される。 （３）搬送経路はアウターカバーによって半密閉空間に
保たれているため、安定した置換用ガス雰囲気下でガス
置換を行うことができる。 （４）置換用ガス供給部から供給された置換用ガスは、
搬送経路に沿うように缶の上方に配置されたフィルタ部
を通過してから搬送される缶のヘッドスペースに供給さ
れるようになっている。そのため、フィルタ部を通過し
た置換用ガスは、半密閉空間に保たれた搬送経路内部に
拡散しつつ均一に供給され、搬送経路内部の置換用ガス
雰囲気は均一となり、ヘッドスペース内のガス置換を安
定して行うことができる。 （５）フィルタ部を通過した置換用ガスを、０．５ｍ／
ｓｅｃ．以下の流速で缶のヘッドスペースに供給するこ
とにより、ヘッドスペース内の空気の置換は安定して行
われる。つまり、置換用ガスが大きい流速で供給された
場合、搬送されている缶によって生じる気流と干渉し
て、置換用ガスはヘッドスペース内に安定して供給され
なくなる。そのため、置換用ガスの流速を０．５ｍ／ｓ
ｅｃ．以下の低速で供給することにより、ガス置換は安
定して行われる。 （６）フィルタ部には、２〜１０μｍのメッシュで形成
された焼結フィルタを用いたことにより、置換用ガスは
この焼結フィルタを通過することによって十分に拡散さ
れてから搬送経路に供給される。 （７）搬送経路の途中に液化置換用ガス供給部を併設
し、この液化置換用ガス供給部から前記ヘッドスペース
に液化置換用ガスを供給し、搬送中に該液化置換用ガス
を気化させることにより、ヘッドスペースのガス置換は
さらに確実に行うことができる。 （８）フィルタ部の下端部に、搬送される缶の側壁部に
延びるように形成させた絞り込み板を設置したことによ
り、缶の上端と前記フィルタ部との間の空間は小さくな
り、置換用ガスはヘッドスペースに向かって安定して供
給される。 （９）内容物が充填された缶のヘッドスペース内の空気
を置換用ガスに置換するための缶のガス置換方法であっ
て、半密閉空間に保たれた搬送経路を缶シーマー部に向
かって連続的に搬送される、内容物を収容し上部が開口
状態の缶のヘッドスペースに、前記搬送経路に沿って設
置されたフィルタ部を通過させた置換用ガスを連続的に
供給するとともに、前記缶の開口部に缶蓋を巻き締める
直前に前記缶シーマー部において前記ヘッドスペースに
置換用ガスまたは液化置換用ガスを供給することを特徴
とする缶のガス置換方法によってガス置換することによ
り、前記缶は前記搬送経路を通過するだけである程度ガ
ス置換が行われるとともに、さらに缶蓋を巻き締める直
前の段階で置換用ガスが供給されるため、ヘッドスペー
スの隅部まで置換用ガスは十分に満たされ、缶蓋が巻き
締められた密閉後の缶においても内容物の劣化は防止さ
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の缶のガス置換装置の実施形態の一例を
示す構成図である。

【図２】図１のうち、第１置換用（不活性）ガス置換部
を説明する側面図である。

【図３】図２のＴ−Ｔ断面図であり、置換用ガス供給部
近傍を説明する図である。

【図４】置換用ガスカーテン形成部近傍を上方から見た
図である。

【図５】焼結フィルタから供給される置換用ガスの流速
が大きい場合の缶近傍の気流を説明する図である。

【図６】焼結フィルタから供給される置換用ガスの流速
が小さい場合の缶近傍の気流を説明する図である。

【図７】缶の搬送経路の各位置における供給された置換
用ガスの流速とヘッドスペース内部の酸素濃度との関係
を説明する図である。

【図８】従来の缶のガス置換装置を説明する図である。

【符号の説明】

１ 不活性ガス置換装置（ガス置換装置） ２ 缶 ２ａ 内容物 ３ コンベヤ ４ アウターカバー ４ａ 天井部 ５ 不活性ガスカーテン形成部（置換用ガスカーテ
ン形成部） ６ 不活性ガス供給部（置換用ガス供給部） ７ 液化不活性ガス供給部（液化置換ガス供給部） ８ 缶シーマー部 ９ シーマーガス供給部 １０ 缶開口部 １１ ヘッドスペース １２ 焼結フィルタ １３ 空間部 １４ フィルタ支持部 １６ リフター １７ 絞り込み板 Ａ 第１不活性ガス置換部 Ｂ 第２不活性ガス置換部 Ｃ 第３不活性ガス置換部 ＧＮ２ 不活性ガス（置換用ガス） ＬＮ２ 液化不活性ガス（液化置換用ガス）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 臼井 文彦 静岡県駿東郡小山町菅沼1500番地 三菱マ テリアル株式会社アルミ缶開発センター内 Ｆターム(参考） 3E053 AA04 BA01 DA02 DA03 FA07 GA20 JA03

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内容物が充填された缶のヘッドスペース
   内の空気を置換用ガスに置換するための缶のガス置換装
   置であって、 内容物を収容し上部が開口状態の缶を連続して缶シーマ
   ー部に搬送させるためのコンベヤと、 このコンベヤの搬送経路を前記缶シーマー部直前まで半
   密閉空間に保つためのアウターカバーと、 前記搬送経路に沿って複数箇所に設けられ、前記アウタ
   ーカバー内にて前記缶の上方から置換用ガスを連続的に
   供給するための置換用ガス供給部と、 該置換用ガス供給部と前記缶との間に前記搬送経路に沿
   って配置された前記置換用ガスの流速を低下させるため
   のフィルタ部とを備えたことを特徴とする缶のガス置換
   装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の缶のガス置換装置であ
   って、 前記缶シーマー部に設けられ、前記缶の開口部に缶蓋を
   巻き締める直前に前記ヘッドスペースに置換用ガスを供
   給するためのシーマーガス供給部を備えたことを特徴と
   する缶のガス置換装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の缶のガス置換
   装置であって、 前記フィルタ部を通過した置換用ガスは、前記缶の上方
   に、 ０．５ｍ／ｓｅｃ． 以下の流速で供給されることを特
   徴とする缶のガス置換装置。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の缶のガ
   ス置換装置であって、前記フィルタ部は、２〜１０μｍ
   のメッシュを有する焼結フィルタであることを特徴とす
   る缶のガス置換装置。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載の缶のガ
   ス置換装置であって、前記搬送経路の途中に前記ヘッド
   スペースに液化置換用ガスを供給するための液化置換用
   ガス供給部が設置されたことを特徴とする缶のガス置換
   装置。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれかに記載の缶のガ
   ス置換装置であって、前記フィルタ部の下端部には、搬
   送される缶の側壁部に延びるように形成された絞り込み
   板が設置されたことを特徴とする缶のガス置換装置。
7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれかに記載の缶のガ
   ス置換装置であって、前記置換用ガスは、不活性ガス又
   は炭酸ガスであることを特徴とする缶のガス置換装置。
8. 【請求項８】 内容物が充填された缶のヘッドスペース
   内の空気を置換用ガスに置換するための缶のガス置換方
   法であって、 半密閉空間に保たれた搬送経路を缶シーマー部に向かっ
   て連続的に搬送される、内容物を収容し上部が開口状態
   の缶のヘッドスペースに、前記搬送経路に沿って設置さ
   れたフィルタ部を通過させた置換用ガスを連続的に供給
   するとともに、 前記缶の開口部に缶蓋を巻き締める直前に前記缶シーマ
   ー部において前記ヘッドスペースに置換用ガスまたは液
   化置換用ガスを供給することを特徴とする缶のガス置換
   方法。
9. 【請求項９】 請求項８に記載の缶のガス置換方法であ
   って、 前記置換用ガスは、不活性ガス又は炭酸ガスであること
   を特徴とする缶のガス置換方法。