液化ガス添加用ノズル
【課題】容器内圧にバラツキが生じないようにヘッドスペースに液化ガスを添加する。
【解決手段】容器６のヘッドスペース２に対向するように配置されるシリンダ１７と、シリンダ内にスライド可能に挿入されるプラグ１８とを具備する。シリンダの内周面には、液化ガスＧを通す複数本の溝１９がシリンダ軸に平行に形成される。プラグには、プラグ先端がシリンダ出口側に移動すると全溝を閉じて液化ガスの流れを遮断し、プラグ先端がシリンダ入口側へと移動すると全溝を開いて液化ガスの流れを許容する開閉弁２２が設けられる。シリンダの溝が、深さが略一定で、幅がシリンダの入口側から出口側に向かって徐々に狭まるように形成されることにより、プラグ先端がシリンダ入口側から出口側へと移動するに連れて、シリンダ出口側からの液化ガス吐出量が漸減可能とされ、プラグ先端の移動位置の如何を問わずシリンダ出口の各溝から流出する液化ガスがシリンダ軸に略平行な細流となってヘッドスペース内に吐出可能とされる。
【解決手段】容器６のヘッドスペース２に対向するように配置されるシリンダ１７と、シリンダ内にスライド可能に挿入されるプラグ１８とを具備する。シリンダの内周面には、液化ガスＧを通す複数本の溝１９がシリンダ軸に平行に形成される。プラグには、プラグ先端がシリンダ出口側に移動すると全溝を閉じて液化ガスの流れを遮断し、プラグ先端がシリンダ入口側へと移動すると全溝を開いて液化ガスの流れを許容する開閉弁２２が設けられる。シリンダの溝が、深さが略一定で、幅がシリンダの入口側から出口側に向かって徐々に狭まるように形成されることにより、プラグ先端がシリンダ入口側から出口側へと移動するに連れて、シリンダ出口側からの液化ガス吐出量が漸減可能とされ、プラグ先端の移動位置の如何を問わずシリンダ出口の各溝から流出する液化ガスがシリンダ軸に略平行な細流となってヘッドスペース内に吐出可能とされる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチック製ボトル等の容器のヘッドスペースに液体窒素等の液化ガスを添加するための液化ガス添加用ノズルに関する。
【背景技術】
【０００２】
軽量化、薄肉化した缶容器内に内容液を充填後液体窒素等の液化ガスを添加することで缶容器内を陽圧化し、缶容器を補強する方法は古くから用いられている。すなわち、缶容器内に充填した内容液の液面と容器天板との間の隙間（ヘッドスペース）内で上記液化ガスを気化させることで缶容器の内圧を高め、これにより缶容器の強度を補強することが可能である。
【０００３】
しかし、缶詰等の品質を一定に保つためには、ヘッドスペース内での液化ガスの圧力にバラツキが生じないように液化ガスを一定量ずつ缶容器内に充填する必要がある。しかも、生産性を高めるため缶容器を高速で走行させながら内容液及び液化ガスを缶容器内に正確に充填する必要がある。
【０００４】
従来、これを解決するため、一定流量の液化ガスが各々連続流下する複数個の吐出孔を一列又は複数列で並べ、それら吐出孔の下で、内容液が充填された缶容器を走行させ、各缶容器のヘッドスペース内に液化ガスを所定量ずつ添加するようにしている。一列又は複数列で並んだ複数個の吐出孔から細流として流下させることにより、１個の吐出孔から同量の液化ガスを流下させる場合と比較して液面への衝撃が小さくなる。１個の吐出孔から流下させる場合は液面に当たったときの衝撃が大きく液化ガスが缶容器外へ飛散してしまう。液化ガスは気化すると体積が約８００倍にもなるので、飛散すると缶容器の内圧のバラツキはそれだけ大きくなる。従って、液化ガス添加時に容器の搬送に伴い容器内の液面が大きく振動する場合や、複数本の細流が維持されず1本になってしまう場合を除けば、液化ガスが液面に当たったときの衝撃は和らげられ、飛散しない。結果として缶詰ごとの内圧のバラツキが小さくなり、過分なガス封入による缶容器の膨出変形や過少なガス封入による缶容器の凹みの発生が防止可能となる（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
ところで、上記缶容器は、アルミニウム、ステンレス鋼等の金属材料により作られ剛性が比較的高いので、液化ガスを添加し、密封した際に、缶容器内の圧力にある程度バラツキが生じても特に問題は生じない。
【０００６】
しかし、容器がプラスチック製である場合は金属製の場合に比べ変形しやすいので、内圧のバラツキが大きくなる。内圧が大きい場合は、容器がボトルであるならばその底部が凹から凸に反転(バックリング)したり、甚だしい場合は破裂したりするおそれがある。また、内圧が小さい場合は、ボトルの強度不足となって、搬送中に荷崩れを起こしたり、自動販売機内で詰まったりするといった不具合を引き起こすおそれがある。このような不具合は、特に軽量化、省資源化等を目的として薄肉化されたプラスチック製容器について生じやすい。
【０００７】
従って、プラスチック製容器に内容液を充填する際には、金属製容器の場合に比べてより厳密に内圧をコントロールする必要がある。
【０００８】
このプラスチック製容器の内圧は、主として液化ガスの添加量に由来するので、添加量を一定に保持すると内圧のバラツキを小さくすることができる。しかし、ヘッドスペースが小さいものである場合は、液化ガスが内容液の液面に接触した際の衝撃で容器外へ跳ね出しやすい。また、内容液の温度の高低、液化ガスの添加量の多少等によっても液化ガスの跳ね方が異なる。従って、こうした条件の違いによって、液化ガスの添加量を微調整する必要がある。上述した如く、液化ガスの飛散により液化ガスの添加量が僅かでも変化すると、気化後の体積は約８００倍にもなるので、上記条件の違いによって、液化ガスの添加量を細かく調整することで、液化ガスの飛散をできるだけ無くし、容器間の内圧のバラツキを解消する必要がある。
【０００９】
従来、このような液化ガスの添加量を微調整する手段として、図７（Ａ）に示すような液化ガス添加用ノズルが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【００１０】
この液化ガス添加用ノズルは、容器１のヘッドスペース２に対向するように配置されるシリンダ３と、このシリンダ３内にスライド可能に挿入されるプラグ４とを具備する。そして、シリンダ３の内周面には、液化ガスＧを通す複数本の溝５がシリンダ軸に沿うように形成され、プラグ４には、このプラグ４の先端がシリンダ３の出口側に移動すると全溝５を閉じて液化ガスＧの流れを遮断し、プラグ４の先端がシリンダ３の入口側へと移動すると全溝５を開いて液化ガスＧの流れを許容する開閉弁６が設けられる。
【００１１】
また、シリンダ３の溝５は、シリンダ周方向での幅が略一定で、シリンダ半径方向での深さがシリンダ入口側から出口側に向かうに連れて浅くなり、その結果図７（Ａ）に示すようにプラグ４がシリンダ入口側にあるときはノズルの開口面積が大きく、液化ガスＧの吐出量が大であり、同図（Ｂ）に示すようにプラグ４がシリンダ出口側にあるときはノズルの開口面積が小さく、液化ガスＧの吐出量が少なくなる。
【００１２】
従って、液化ガスＧの吐出量を増量側に微調整する場合は、図７（Ａ）に示すようにプラグ４をシリンダ入口側に近づけてノズルの開口面積を大きくし、液化ガスＧを多目に吐出するようにし、また、液化ガスＧの吐出量を減量側に微調整する場合は、図７（Ｂ）に示すようにプラグ４をシリンダ出口側に近づけてノズルの開口面積を小さくし、液化ガスＧの吐出量を減らすようにすることで、上記不都合を解消することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特公昭６３−４４６０９号公報
【特許文献２】特許第３５８７６４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ところが、特許文献２に記載される液化ガス添加用ノズルは、図７（Ａ）に示すように多量の液化ガスＧを吐出するべくノズルの開口面積を大きく設定する場合は、各溝５から流出する液化ガスＧの細流は略平行にヘッドスペース２内の液面ａに到達するのであるが、図７（Ｂ）に示すように液化ガスＧの吐出量を減らすべくノズルの開口面積を小さく設定するに連れて、各溝５から流出する液化ガスＧの細流はヘッドスペース２内の液面ａ近くで合流し一本の流れに集束する。これは、プラグ４の先端がノズルの開口面積が小さい所へ行くほど、溝５を通る細流が溝底の斜面からより大きな作用力を受けるためであると考えられる。そして、液化ガスＧが液面ａに激しく衝突し、ヘッドスペース２の外へと弾き出されるので内圧のバラツキが大きくなる。これでは溝５を複数本にした事による液面衝撃緩和機能が無くなる。
【００１５】
また、液化ガスＧは、ヘッドスペース２内の空気と置換されることで、内容液Ａの酸化を防ぐ働きもするが、溝が複数本の場合は1本の場合と比較して外気に接触する表面積が大きい為それだけ気化量が多く空気と置換され易い。しかし、図７（Ｂ）のように複数本の細流が一本に集束してしまうと、表面積が小さくなりそれだけ気化量が低減する。よって、複数本にするとガス置換効果が高くなり結果として初期酸化が低減される。
【００１６】
したがって、本発明は、上記問題点を解消することができる液化ガス添加用ノズルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明者等は上記課題を解決するため、次のような構成を採用する。
【００１８】
なお、図面の参照符号を括弧付きで付するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１９】
すなわち、請求項１に係る発明は、容器（６）のヘッドスペース（２）に対向するように配置されるシリンダ（１７）と、このシリンダ（１７）内にスライド可能に挿入されるプラグ（１８）とを具備し、上記シリンダ（１７）の内周面には、液化ガス（Ｇ）を通す複数本の溝（１９）がシリンダ軸に平行に形成され、上記プラグ（１８）には、このプラグ（１８）の先端が上記シリンダ（１７）の出口側に移動すると上記全溝（１９）を閉じて液化ガス（Ｇ）の流れを遮断し、プラグ先端が上記シリンダ（１７）の入口側へと移動すると上記全溝（１９）を開いて液化ガス（Ｇ）の流れを許容する開閉弁（２２）が設けられた液化ガス添加用ノズルにおいて、上記シリンダ（１７）の溝（１９）が、深さが略一定で、幅が上記シリンダ（１７）の入口側から出口側に向かって徐々に狭まるように形成されることにより、上記プラグ先端が上記シリンダ（１７）の入口側から出口側へと移動するに連れて、シリンダ出口側からの液化ガス吐出量が漸減可能とされ、かつ、上記プラグ先端の移動位置の如何を問わずシリンダ出口の各溝（１９）から流出する液化ガス（Ｇ）がシリンダ軸に略平行な細流となって上記ヘッドスペース（２）内に吐出可能とされた液化ガス添加用ノズルを採用する。
【００２０】
請求項２に記載されるように、請求項１に記載の液化ガス添加用ノズルにおいて、上記シリンダ（１７）の各溝（１９）は、シリンダ（１７）の内面円筒形の母線を対称軸として左右対称に形成されたものとすることができる。
【００２１】
請求項３に記載されるように、請求項１又は請求項２に記載の液化ガス添加用ノズルにおいて、上記各溝（１９）は、その両側壁間の挟角αが０°＜α＜２０°となるように形成されたものとすることができる。
【００２２】
請求項４に記載されるように、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の液化ガス添加用ノズルにおいて、上記溝（１９）の本数は、３２本以下とすることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、液化ガス添加用ノズル（１２）の開度の如何を問わず、シリンダ出口の各溝（１９）から流出する液化ガス（Ｇ）の細流のすべてをシリンダ軸に平行にヘッドスペース（２）内へと吐出することができる。従って、液化ガス（Ｇ）の吐出量の多い少ないを問わず細流の平行状態を維持出来るので、液面に接触した際の衝撃が小さく、容器（６）間における内圧のバラツキを小さくすることができる。このため、薄肉のプラスチック製容器（６）に内容液（Ａ）を充填した場合であっても、容器（６）間の形状の均一性を保つことができ、飲料詰め容器の品質を一定に維持することができる。
【００２４】
また、液化ガス（Ｇ）の吐出量の多い少ないを問わず細流の平行状態を維持出来るので、外気に接触する表面積が大きく気化量が多くなることから、ヘッドスペース（２）内の空気を液化ガス（Ｇ）と円滑に置換することができる。従って、ヘッドスペース（２）内の空気の残留をそれだけ低減し、内容液（Ａ）の酸化を防止し、飲料詰め容器の品質を長期にわたり維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】内容液が充填され、ヘッドスペース内に液化ガスが添加され、キャップで密封されたプラスチック製ボトルの正面図である。
【図２】本発明に係る液化ガス添加用ノズルを備えた液化ガス添加装置の概略垂直断面図である。
【図３】本発明に係る液化ガス添加用ノズルのシリンダを示し、（Ａ）はこのシリンダの平面図、（Ｂ）は垂直断面図である。
【図４】本発明に係る液化ガス添加用ノズルのプラグを示し、（Ａ）はこのプラグの部分切欠正面図、（Ｂ）は底面図である。
【図５】ノズルを閉じた状態で示す液化ガス添加装置の要部の部分切欠垂直断面図である。
【図６】ノズルを所望の開度で開いた状態で示す液化ガス添加装置の要部の部分切欠垂直断面図である。
【図７】従来のノズルを示し、（Ａ）は比較的大開度で開いた状態の垂直断面図、（Ｂ）は比較的小開度で開いた状態の垂直断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下に本発明を実施するための形態について説明する。
【００２７】
最初に、この液化ガス添加用ノズルを用いて液化ガスが添加された容器の一例について説明する。
【００２８】
図１に示すように、この容器は飲料等の内容液Ａが充填された壜詰容器であり、プラスチック製のボトル６とプラスチック製の蓋であるキャップ７とを備え、ボトル６はキャップ７により密封される。
【００２９】
ボトル６は、略試験管状のプリフォームをブロー成形することにより形成される。ボトルの主材料としては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＬＡ（ポリ乳酸）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ポリプロピレン、ポリエチレン等種々の樹脂を用いることが可能である。
【００３０】
ボトル６の上側には円形の開口を有した首部６ａが設けられる。首部６ａには雄ネジ８が形成され、この雄ネジ８にキャップ７の雌ネジ９が螺合することによりボトル６の首部６ａの開口が密封される。
【００３１】
ボトル６の首部６ａ内又はボトル６の本体内には内容液Ａの液面ａが存在し、この液面ａとキャップ７の天板との間のヘッドスペース２内に不活性ガスの液化ガスＧが充満している。
【００３２】
液化ガスＧは、例えば液体窒素であり、ボトル６に内容液Ａが充填された後にヘッドスペース２内に添加され、同時にガスとなってヘッドスペース２内に充満する。また、同時にヘッドスペース２内の空気が窒素ガスと置換されることで、ヘッドスペース２内から酸素が排除される。
【００３３】
その他、ボトル６の首部６ａには、雄ネジ８の下方においてサポートリング１０が設けられる。ボトル６はサポートリング１０を図示しないグリッパーにより把持されて内容液Ａの充填装置内を走行しつつ、首部６ａの開口から内容液Ａを充填され、次いで液化ガスＧがヘッドスペース２内に添加され、キャップ巻締め装置にて密封される。
【００３４】
次に、上記内容液Ａが充填されたボトル６のヘッドスペース２内に液化ガスＧを添加する液化ガス添加装置について説明する。
【００３５】
図２に示すように、液化ガス添加装置は、液化ガス貯留槽１１を有し、この液化ガス貯留槽１１の底部に液化ガス添加用ノズル１２を備える。
【００３６】
液化ガス貯留槽１１の槽壁は真空断熱壁で形成され、液化ガス貯留槽１１内に例えば液体窒素である液化ガスＧが貯留される。液化ガス貯留槽１１内には、液化ガス供給管１３と液面計１４が挿入される。液面計１４に設定される液化ガスＧの所定の液高を槽１１内の液化ガスＧが常時保持するように、液化ガス供給管１３から液化ガスＧが槽１１内に供給される。
【００３７】
液化ガス貯留槽１１の底部には、液化ガス添加用ノズル１２の結露を防止するためのノズルヒーター２３が筒状に設けられる。
【００３８】
液化ガス供給管１３には、気液分離器１５が取り付けられる。液化ガス供給管１３を通って槽１１内に供給される液化ガスＧからガス分が気液分離器１５によって分離され、このガスが液化ガス貯留槽１１に接続された排気管１６から槽１１外に排出される。また、液分は気液分離器１５の下部の小孔１５ａから、槽１１内に貯留された液化ガスＧ上に滴下する。
【００３９】
液化ガス添加用ノズル１２は、図２に示すように、容器であるボトル６のヘッドスペース２に対向するように配置されるシリンダ１７と、このシリンダ１７内にスライド可能に挿入されるプラグ１８とを具備する。
【００４０】
図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、シリンダ１７の内周面には、液化ガスＧを通す複数本の溝１９がシリンダ軸に平行に形成される。図示例では、溝１９の本数は四本であるが、二本、三本であってもよいし、四本より多くてもよい。複数本の溝１９は、望ましくはシリンダ１７の内周面にその周方向に等しい角度間隔で形成される。
【００４１】
市販のＰＥＴボトルは、注出口の外径が概ね２８ｍｍφ〜６５ｍｍφであるから、シリンダ１７の口径を大きくすることで、溝１９の本数を３２本程度まで増加することが可能である。
【００４２】
また、各溝１９は、図３（Ｂ）に示すように、深さが略一定で、幅がシリンダ１７の入口側（図３（Ｂ）の紙面の上側）から出口側（図３（Ｂ）の紙面の下側）に向かって徐々に狭まるように形成される。深さが略一定であることから、図３（Ｂ）に示すように、溝底の傾斜角βは略９０°である。
【００４３】
各溝１９は、図３（Ｂ）に示すように、望ましくはシリンダ１７の内面円筒形の母線を対称軸として左右対称に形成される。また、各溝１９は、望ましくはその両側壁間の挟角αが０°＜α＜２０°となるように形成される。
【００４４】
図２に示すように、液化ガス添加用ノズル１２の下側へと、上記ノズルヒーター２３の下部がスリット２４を介して回り込んでいる。このスリット２４に導通するフローガス導入管２５が、ノズルヒーター２３の筒壁を貫通している。フローガス導入管２５から供給されるフローガスがスリット２４を通ってノズル１２の前方に吹き出す様になっている。このフローガスは例えば窒素ガスであり、ガスは乾燥(ドライ)状態である方がより好ましい。このフローガスがノズル１２の前方に吹き出すことで、外気の侵入が防止される。
【００４５】
図４（Ａ）（Ｂ）に示すように、プラグ１８は円柱形であり、その外周面はシリンダ１７の内周面に接しつつスライド可能である。
【００４６】
プラグ１８の上方には、上記シリンダ１７の全溝５を同時に開閉するための開閉弁２２が設けられる。また、開閉弁２２に対応して上記シリンダ１７の上部にはすり鉢状の弁座
２６が形成される。図５に示すように、このプラグ１８の先端がシリンダ１７の出口側に移動すると、開閉弁２２が全溝１９を閉じて液化ガスＧの流れを遮断し、図６に示すように、プラグ１８の先端がシリンダ１７の入口側へと移動すると、開閉弁２２が全溝１９を開いて液化ガスＧの流れを許容する。
【００４７】
図２に示すように、プラグ１８は操作棒２７に吊下げられ、操作棒２７は液化ガス貯留槽１１の天壁を上方に貫通する。天壁上には操作棒２７を往復動させるためのサーボモータ２８が設置される。
【００４８】
このサーボモータ２８の駆動により、プラグ１８は操作棒２７を介して、図５に示す位置に停止するほか、図５に示す位置よりも上方の例えば図６に示す所望の位置に停止可能である。これにより、プラグ１８の先端がシリンダ１７の出口側から入口側へと移動するに連れて、全溝１９の開度が大きくなるのでシリンダ出口側からの液化ガス吐出量を漸増調節可能であり、逆にプラグ１８の先端がシリンダ１７の入口側から出口側へと移動するに連れて、全溝１９の開度が小さくなるのでシリンダ出口側からの液化ガス吐出量は漸減調節可能である。
【００４９】
また、上述したようにシリンダ１７内の溝１９は、深さが略一定で、幅がシリンダ１７の入口側から出口側に向かって徐々に狭まるように形成されることから、プラグ先端の移動位置の如何を問わずシリンダ出口の各溝１９から流出する液化ガスＧはシリンダ軸に略平行な細流となって交わることなく上記ヘッドスペース２内に吐出可能となる。すなわち、プラグ先端の位置の如何を問わず、液化ガスＧの細流は、図６に示すような流れの状態を保つ。
【００５０】
従来は図７（Ｂ）に示したように、液化ガスＧの吐出量を減らすべくノズル１２の開度すなわち全溝１９の開口面積を小さく設定すると、各溝１９から流出する液化ガスＧの細流はヘッドスペース２内の液面ａの近くで合流して一本になり、液面ａに激しく衝突する。その結果、液化ガスＧがヘッドスペース２外へと弾かれ容器間での内圧のバラツキが大きくなる。また、液流が一本に集束するので、外気に接触する表面積が小さくなり、それだけ気化量が減る結果、ヘッドスペース２内に空気が残留し、内容液Ａが酸化されやすくなるという問題があった。しかし、上記本発明のノズル１２を用いることにより、ノズル１２の開度の如何を問わず、各溝１９から流出する液化ガスＧの流れはシリンダ軸に平行な細流のまま内容液Ａの液面ａに均等に当たるので、液面への衝撃が小さく内圧のバラツキは小さくなる。また、液化ガスＧの細流は平行状態を維持したままヘッドスペース２内に流入するので、外気に接触する表面積が大きくなり、それだけ気化量が増加し、ヘッドスペース２内への空気の残留が防止される。
【００５１】
次に、上記装置の作用について説明する。
【００５２】
（１）当初、図２に示す液化ガス添加装置のノズル１２は、図５に示すように閉じられる。すなわち、ノズル１２内でプラグ１８の先端がシリンダ１７の出口側に移動し、プラグ１８と一体の開閉弁２２がシリンダ１７内の全溝１９を閉じ、これにより液化ガスＧの流れを遮断している。
【００５３】
液化ガス添加装置の液化ガス貯留槽１１内では、例えば液体窒素である液化ガスＧが一定の液高で溜められている。
【００５４】
（２）ボトル６のヘッドスペース２の容量、内容液Ａの種類等諸種の条件に応じて液化ガスＧの添加量を定め、液化ガス添加装置のサーボモータ２８を駆動してプラグ１８をシリンダ１７内で所望の位置へと移動させ、例えば図６に示す位置に停止させる。これにより、プラグ１８の先端とシリンダ１７の内周面との間で画定される全溝１９の断面積に対応して液化ガスＧの添加量が定められる。
【００５５】
また、プラグ１８の移動に伴い開閉弁２２が弁座２６から離れてシリンダ１７の全溝１９と液化ガス貯留槽１１との間を開き、これにより、液化ガス貯留槽１１内の液化ガスＧが全溝１９を通って吐出する。
【００５６】
（３）上記開閉弁２２が開く前に、内容液Ａがすでに充填されているボトル６がノズル１２の下方を一定速度で連続走行する。
【００５７】
ノズル１２からは上記プラグ１８の停止位置により設定した一定流量の液化ガスＧが常時吐出される。すなわち、各溝１９から各々一定流量の液化ガスＧが細流となってヘッドスペース２内の液面ａに向かって噴射される。
【００５８】
この液化ガスＧの細流は、図６に示すように、各々シリンダ軸に平行な細流となって、交わることなくヘッドスペース２内の内容液Ａの液面ａに到達する。
【００５９】
このため、液化ガスＧの細流は内容液Ａの液面ａに当たっても大きな衝撃を受けることなくヘッドスペース２内に留まり、ヘッドスペース２外への飛散が防止される。従って、すべてのボトル６について定量ずつ液化ガスＧが供給される。また、液化ガスＧがヘッドスペース２内に複数本の平行な細流となって供給されることから、ヘッドスペース２内の空気が液化ガスＧと円滑に置換される。
【００６０】
（４）上記ヘッドスペース２の容量、内容液の種類等、諸種の条件が変わった場合は、変化後の条件に応じて液化ガスＧの添加量を定め、液化ガス添加装置のサーボモータ２８を駆動してプラグ１８をシリンダ１７内で移動させ添加量に対応した位置に停止させる。
【００６１】
この場合、液化ガスＧの添加量を減らすときは、図６中プラグ１８をシリンダ１７の出口側へと降下させる。しかし、この場合でもシリンダ１７の溝１９が深さ一定で幅がシリンダ１７の入口側から出口側に向かって徐々に狭まるように形成されることから、シリンダ出口の各溝１９から流出する液化ガスＧはシリンダ軸に略平行な細流となって交わることなくヘッドスペース２内の液面ａに向かって吐出される。
【００６２】
それゆえ、従来と異なり液化ガスＧの流量を絞った場合であっても、液化ガスＧの細流は内容液Ａの液面ａに当たった際に大きな衝撃を受けず、ヘッドスペース２外への飛散が防止され、すべてのボトル６について定量ずつ液化ガスＧが供給される。また、液化ガスＧは複数本の平行な細流となってヘッドスペース２内に供給されるため、ヘッドスペース２内の空気は液化ガスＧと円滑に置換される。
【００６３】
（５）液化ガスＧがヘッドスペース２内に添加されたボトル６は、ノズル１２の直下から離脱した後、キャッピングされ、図１のごとき飲料の瓶詰品が完成する。
【実施例】
【００６４】
実施例１及び比較例１〜６について各々液化ガス添加用ノズルを作成し、都合７種類のノズルを用意した。
【００６５】
また、実施例１及び比較例１〜６について、緑茶（緑茶中の酸素濃度：１．０ｐｐｍ、緑茶の温度：２２℃（常温））を充填した５００ｍＬのＰＥＴ製ボトルを１００本ずつ用意した。
【００６６】
そして、各液化ガス添加用ノズルを用いてヘッドスペース内に目標内圧を６０ｋＰａとして液体窒素を添加した。
【００６７】
その後、各ボトルの内圧を圧力計によって測定し、実施例１及び比較例１〜６の各々について、ボトル１００本の内圧の平均値、バラツキ（最大値−最小値）を評価した。また、実施例１及び比較例１〜６の各々について、ボトル１００本から無作為に１０本抜き取り、酸素濃度計によりヘッドスペース内の酸素濃度を測定した。
【００６８】
この評価結果は、表１の通りである。
【００６９】
【表１】
【００７０】
表１において、比較例１ではプラグの位置を変更しても溝の断面積が変わらないため、液化ガスの添加量の調整をすることができなかった。
【００７１】
比較例２では水頭圧が低いため、図７（Ｂ）に示したと同様に液化ガスの細流が１本に集束した。
【００７２】
比較例３では溝１本当たりの液化ガスの流量が多いため、内容液の液面で液化ガスに液跳ねを生じた。
【００７３】
比較例４、５では溝の本数が多いため、細流が隣同士で接触し１本になった。
【００７４】
また、比較例２〜６ではヘッドスペース内の酸素濃度が高く、満足できるものではなかった。
【００７５】
以上の結果より、実施例１が、液化ガスの添加量の調整が可能であり、ボトルの内圧のバラツキが最も小さく、ヘッドスペース内の窒素置換効果が最も高いことが分かる。
【００７６】
なお、本発明は、上述した実施の形態及び実施例に限定されることなく種々の形態にて実施可能である。
【００７７】
例えば、本発明の液化ガス添加用ノズルが適用される容器はボトルに限定されず、その他の種々の容器に適用することができる。また、液化ガスは窒素ガスのほか、アルゴンガス等他の不活性ガスとすることができる。また、液化ガス添加装置も図示例のものに限定されず、他の方式の液化ガス添加装置とすることができる。
【符号の説明】
【００７８】
２…ヘッドスペース
６…ボトル
１２…液化ガス添加用ノズル
１７…シリンダ
１８…プラグ
１９…溝
２２…開閉弁
Ｇ…液化ガス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチック製ボトル等の容器のヘッドスペースに液体窒素等の液化ガスを添加するための液化ガス添加用ノズルに関する。
【背景技術】
【０００２】
軽量化、薄肉化した缶容器内に内容液を充填後液体窒素等の液化ガスを添加することで缶容器内を陽圧化し、缶容器を補強する方法は古くから用いられている。すなわち、缶容器内に充填した内容液の液面と容器天板との間の隙間（ヘッドスペース）内で上記液化ガスを気化させることで缶容器の内圧を高め、これにより缶容器の強度を補強することが可能である。
【０００３】
しかし、缶詰等の品質を一定に保つためには、ヘッドスペース内での液化ガスの圧力にバラツキが生じないように液化ガスを一定量ずつ缶容器内に充填する必要がある。しかも、生産性を高めるため缶容器を高速で走行させながら内容液及び液化ガスを缶容器内に正確に充填する必要がある。
【０００４】
従来、これを解決するため、一定流量の液化ガスが各々連続流下する複数個の吐出孔を一列又は複数列で並べ、それら吐出孔の下で、内容液が充填された缶容器を走行させ、各缶容器のヘッドスペース内に液化ガスを所定量ずつ添加するようにしている。一列又は複数列で並んだ複数個の吐出孔から細流として流下させることにより、１個の吐出孔から同量の液化ガスを流下させる場合と比較して液面への衝撃が小さくなる。１個の吐出孔から流下させる場合は液面に当たったときの衝撃が大きく液化ガスが缶容器外へ飛散してしまう。液化ガスは気化すると体積が約８００倍にもなるので、飛散すると缶容器の内圧のバラツキはそれだけ大きくなる。従って、液化ガス添加時に容器の搬送に伴い容器内の液面が大きく振動する場合や、複数本の細流が維持されず1本になってしまう場合を除けば、液化ガスが液面に当たったときの衝撃は和らげられ、飛散しない。結果として缶詰ごとの内圧のバラツキが小さくなり、過分なガス封入による缶容器の膨出変形や過少なガス封入による缶容器の凹みの発生が防止可能となる（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
ところで、上記缶容器は、アルミニウム、ステンレス鋼等の金属材料により作られ剛性が比較的高いので、液化ガスを添加し、密封した際に、缶容器内の圧力にある程度バラツキが生じても特に問題は生じない。
【０００６】
しかし、容器がプラスチック製である場合は金属製の場合に比べ変形しやすいので、内圧のバラツキが大きくなる。内圧が大きい場合は、容器がボトルであるならばその底部が凹から凸に反転(バックリング)したり、甚だしい場合は破裂したりするおそれがある。また、内圧が小さい場合は、ボトルの強度不足となって、搬送中に荷崩れを起こしたり、自動販売機内で詰まったりするといった不具合を引き起こすおそれがある。このような不具合は、特に軽量化、省資源化等を目的として薄肉化されたプラスチック製容器について生じやすい。
【０００７】
従って、プラスチック製容器に内容液を充填する際には、金属製容器の場合に比べてより厳密に内圧をコントロールする必要がある。
【０００８】
このプラスチック製容器の内圧は、主として液化ガスの添加量に由来するので、添加量を一定に保持すると内圧のバラツキを小さくすることができる。しかし、ヘッドスペースが小さいものである場合は、液化ガスが内容液の液面に接触した際の衝撃で容器外へ跳ね出しやすい。また、内容液の温度の高低、液化ガスの添加量の多少等によっても液化ガスの跳ね方が異なる。従って、こうした条件の違いによって、液化ガスの添加量を微調整する必要がある。上述した如く、液化ガスの飛散により液化ガスの添加量が僅かでも変化すると、気化後の体積は約８００倍にもなるので、上記条件の違いによって、液化ガスの添加量を細かく調整することで、液化ガスの飛散をできるだけ無くし、容器間の内圧のバラツキを解消する必要がある。
【０００９】
従来、このような液化ガスの添加量を微調整する手段として、図７（Ａ）に示すような液化ガス添加用ノズルが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【００１０】
この液化ガス添加用ノズルは、容器１のヘッドスペース２に対向するように配置されるシリンダ３と、このシリンダ３内にスライド可能に挿入されるプラグ４とを具備する。そして、シリンダ３の内周面には、液化ガスＧを通す複数本の溝５がシリンダ軸に沿うように形成され、プラグ４には、このプラグ４の先端がシリンダ３の出口側に移動すると全溝５を閉じて液化ガスＧの流れを遮断し、プラグ４の先端がシリンダ３の入口側へと移動すると全溝５を開いて液化ガスＧの流れを許容する開閉弁６が設けられる。
【００１１】
また、シリンダ３の溝５は、シリンダ周方向での幅が略一定で、シリンダ半径方向での深さがシリンダ入口側から出口側に向かうに連れて浅くなり、その結果図７（Ａ）に示すようにプラグ４がシリンダ入口側にあるときはノズルの開口面積が大きく、液化ガスＧの吐出量が大であり、同図（Ｂ）に示すようにプラグ４がシリンダ出口側にあるときはノズルの開口面積が小さく、液化ガスＧの吐出量が少なくなる。
【００１２】
従って、液化ガスＧの吐出量を増量側に微調整する場合は、図７（Ａ）に示すようにプラグ４をシリンダ入口側に近づけてノズルの開口面積を大きくし、液化ガスＧを多目に吐出するようにし、また、液化ガスＧの吐出量を減量側に微調整する場合は、図７（Ｂ）に示すようにプラグ４をシリンダ出口側に近づけてノズルの開口面積を小さくし、液化ガスＧの吐出量を減らすようにすることで、上記不都合を解消することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特公昭６３−４４６０９号公報
【特許文献２】特許第３５８７６４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ところが、特許文献２に記載される液化ガス添加用ノズルは、図７（Ａ）に示すように多量の液化ガスＧを吐出するべくノズルの開口面積を大きく設定する場合は、各溝５から流出する液化ガスＧの細流は略平行にヘッドスペース２内の液面ａに到達するのであるが、図７（Ｂ）に示すように液化ガスＧの吐出量を減らすべくノズルの開口面積を小さく設定するに連れて、各溝５から流出する液化ガスＧの細流はヘッドスペース２内の液面ａ近くで合流し一本の流れに集束する。これは、プラグ４の先端がノズルの開口面積が小さい所へ行くほど、溝５を通る細流が溝底の斜面からより大きな作用力を受けるためであると考えられる。そして、液化ガスＧが液面ａに激しく衝突し、ヘッドスペース２の外へと弾き出されるので内圧のバラツキが大きくなる。これでは溝５を複数本にした事による液面衝撃緩和機能が無くなる。
【００１５】
また、液化ガスＧは、ヘッドスペース２内の空気と置換されることで、内容液Ａの酸化を防ぐ働きもするが、溝が複数本の場合は1本の場合と比較して外気に接触する表面積が大きい為それだけ気化量が多く空気と置換され易い。しかし、図７（Ｂ）のように複数本の細流が一本に集束してしまうと、表面積が小さくなりそれだけ気化量が低減する。よって、複数本にするとガス置換効果が高くなり結果として初期酸化が低減される。
【００１６】
したがって、本発明は、上記問題点を解消することができる液化ガス添加用ノズルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明者等は上記課題を解決するため、次のような構成を採用する。
【００１８】
なお、図面の参照符号を括弧付きで付するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１９】
すなわち、請求項１に係る発明は、容器（６）のヘッドスペース（２）に対向するように配置されるシリンダ（１７）と、このシリンダ（１７）内にスライド可能に挿入されるプラグ（１８）とを具備し、上記シリンダ（１７）の内周面には、液化ガス（Ｇ）を通す複数本の溝（１９）がシリンダ軸に平行に形成され、上記プラグ（１８）には、このプラグ（１８）の先端が上記シリンダ（１７）の出口側に移動すると上記全溝（１９）を閉じて液化ガス（Ｇ）の流れを遮断し、プラグ先端が上記シリンダ（１７）の入口側へと移動すると上記全溝（１９）を開いて液化ガス（Ｇ）の流れを許容する開閉弁（２２）が設けられた液化ガス添加用ノズルにおいて、上記シリンダ（１７）の溝（１９）が、深さが略一定で、幅が上記シリンダ（１７）の入口側から出口側に向かって徐々に狭まるように形成されることにより、上記プラグ先端が上記シリンダ（１７）の入口側から出口側へと移動するに連れて、シリンダ出口側からの液化ガス吐出量が漸減可能とされ、かつ、上記プラグ先端の移動位置の如何を問わずシリンダ出口の各溝（１９）から流出する液化ガス（Ｇ）がシリンダ軸に略平行な細流となって上記ヘッドスペース（２）内に吐出可能とされた液化ガス添加用ノズルを採用する。
【００２０】
請求項２に記載されるように、請求項１に記載の液化ガス添加用ノズルにおいて、上記シリンダ（１７）の各溝（１９）は、シリンダ（１７）の内面円筒形の母線を対称軸として左右対称に形成されたものとすることができる。
【００２１】
請求項３に記載されるように、請求項１又は請求項２に記載の液化ガス添加用ノズルにおいて、上記各溝（１９）は、その両側壁間の挟角αが０°＜α＜２０°となるように形成されたものとすることができる。
【００２２】
請求項４に記載されるように、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の液化ガス添加用ノズルにおいて、上記溝（１９）の本数は、３２本以下とすることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、液化ガス添加用ノズル（１２）の開度の如何を問わず、シリンダ出口の各溝（１９）から流出する液化ガス（Ｇ）の細流のすべてをシリンダ軸に平行にヘッドスペース（２）内へと吐出することができる。従って、液化ガス（Ｇ）の吐出量の多い少ないを問わず細流の平行状態を維持出来るので、液面に接触した際の衝撃が小さく、容器（６）間における内圧のバラツキを小さくすることができる。このため、薄肉のプラスチック製容器（６）に内容液（Ａ）を充填した場合であっても、容器（６）間の形状の均一性を保つことができ、飲料詰め容器の品質を一定に維持することができる。
【００２４】
また、液化ガス（Ｇ）の吐出量の多い少ないを問わず細流の平行状態を維持出来るので、外気に接触する表面積が大きく気化量が多くなることから、ヘッドスペース（２）内の空気を液化ガス（Ｇ）と円滑に置換することができる。従って、ヘッドスペース（２）内の空気の残留をそれだけ低減し、内容液（Ａ）の酸化を防止し、飲料詰め容器の品質を長期にわたり維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】内容液が充填され、ヘッドスペース内に液化ガスが添加され、キャップで密封されたプラスチック製ボトルの正面図である。
【図２】本発明に係る液化ガス添加用ノズルを備えた液化ガス添加装置の概略垂直断面図である。
【図３】本発明に係る液化ガス添加用ノズルのシリンダを示し、（Ａ）はこのシリンダの平面図、（Ｂ）は垂直断面図である。
【図４】本発明に係る液化ガス添加用ノズルのプラグを示し、（Ａ）はこのプラグの部分切欠正面図、（Ｂ）は底面図である。
【図５】ノズルを閉じた状態で示す液化ガス添加装置の要部の部分切欠垂直断面図である。
【図６】ノズルを所望の開度で開いた状態で示す液化ガス添加装置の要部の部分切欠垂直断面図である。
【図７】従来のノズルを示し、（Ａ）は比較的大開度で開いた状態の垂直断面図、（Ｂ）は比較的小開度で開いた状態の垂直断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下に本発明を実施するための形態について説明する。
【００２７】
最初に、この液化ガス添加用ノズルを用いて液化ガスが添加された容器の一例について説明する。
【００２８】
図１に示すように、この容器は飲料等の内容液Ａが充填された壜詰容器であり、プラスチック製のボトル６とプラスチック製の蓋であるキャップ７とを備え、ボトル６はキャップ７により密封される。
【００２９】
ボトル６は、略試験管状のプリフォームをブロー成形することにより形成される。ボトルの主材料としては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＬＡ（ポリ乳酸）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ポリプロピレン、ポリエチレン等種々の樹脂を用いることが可能である。
【００３０】
ボトル６の上側には円形の開口を有した首部６ａが設けられる。首部６ａには雄ネジ８が形成され、この雄ネジ８にキャップ７の雌ネジ９が螺合することによりボトル６の首部６ａの開口が密封される。
【００３１】
ボトル６の首部６ａ内又はボトル６の本体内には内容液Ａの液面ａが存在し、この液面ａとキャップ７の天板との間のヘッドスペース２内に不活性ガスの液化ガスＧが充満している。
【００３２】
液化ガスＧは、例えば液体窒素であり、ボトル６に内容液Ａが充填された後にヘッドスペース２内に添加され、同時にガスとなってヘッドスペース２内に充満する。また、同時にヘッドスペース２内の空気が窒素ガスと置換されることで、ヘッドスペース２内から酸素が排除される。
【００３３】
その他、ボトル６の首部６ａには、雄ネジ８の下方においてサポートリング１０が設けられる。ボトル６はサポートリング１０を図示しないグリッパーにより把持されて内容液Ａの充填装置内を走行しつつ、首部６ａの開口から内容液Ａを充填され、次いで液化ガスＧがヘッドスペース２内に添加され、キャップ巻締め装置にて密封される。
【００３４】
次に、上記内容液Ａが充填されたボトル６のヘッドスペース２内に液化ガスＧを添加する液化ガス添加装置について説明する。
【００３５】
図２に示すように、液化ガス添加装置は、液化ガス貯留槽１１を有し、この液化ガス貯留槽１１の底部に液化ガス添加用ノズル１２を備える。
【００３６】
液化ガス貯留槽１１の槽壁は真空断熱壁で形成され、液化ガス貯留槽１１内に例えば液体窒素である液化ガスＧが貯留される。液化ガス貯留槽１１内には、液化ガス供給管１３と液面計１４が挿入される。液面計１４に設定される液化ガスＧの所定の液高を槽１１内の液化ガスＧが常時保持するように、液化ガス供給管１３から液化ガスＧが槽１１内に供給される。
【００３７】
液化ガス貯留槽１１の底部には、液化ガス添加用ノズル１２の結露を防止するためのノズルヒーター２３が筒状に設けられる。
【００３８】
液化ガス供給管１３には、気液分離器１５が取り付けられる。液化ガス供給管１３を通って槽１１内に供給される液化ガスＧからガス分が気液分離器１５によって分離され、このガスが液化ガス貯留槽１１に接続された排気管１６から槽１１外に排出される。また、液分は気液分離器１５の下部の小孔１５ａから、槽１１内に貯留された液化ガスＧ上に滴下する。
【００３９】
液化ガス添加用ノズル１２は、図２に示すように、容器であるボトル６のヘッドスペース２に対向するように配置されるシリンダ１７と、このシリンダ１７内にスライド可能に挿入されるプラグ１８とを具備する。
【００４０】
図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、シリンダ１７の内周面には、液化ガスＧを通す複数本の溝１９がシリンダ軸に平行に形成される。図示例では、溝１９の本数は四本であるが、二本、三本であってもよいし、四本より多くてもよい。複数本の溝１９は、望ましくはシリンダ１７の内周面にその周方向に等しい角度間隔で形成される。
【００４１】
市販のＰＥＴボトルは、注出口の外径が概ね２８ｍｍφ〜６５ｍｍφであるから、シリンダ１７の口径を大きくすることで、溝１９の本数を３２本程度まで増加することが可能である。
【００４２】
また、各溝１９は、図３（Ｂ）に示すように、深さが略一定で、幅がシリンダ１７の入口側（図３（Ｂ）の紙面の上側）から出口側（図３（Ｂ）の紙面の下側）に向かって徐々に狭まるように形成される。深さが略一定であることから、図３（Ｂ）に示すように、溝底の傾斜角βは略９０°である。
【００４３】
各溝１９は、図３（Ｂ）に示すように、望ましくはシリンダ１７の内面円筒形の母線を対称軸として左右対称に形成される。また、各溝１９は、望ましくはその両側壁間の挟角αが０°＜α＜２０°となるように形成される。
【００４４】
図２に示すように、液化ガス添加用ノズル１２の下側へと、上記ノズルヒーター２３の下部がスリット２４を介して回り込んでいる。このスリット２４に導通するフローガス導入管２５が、ノズルヒーター２３の筒壁を貫通している。フローガス導入管２５から供給されるフローガスがスリット２４を通ってノズル１２の前方に吹き出す様になっている。このフローガスは例えば窒素ガスであり、ガスは乾燥(ドライ)状態である方がより好ましい。このフローガスがノズル１２の前方に吹き出すことで、外気の侵入が防止される。
【００４５】
図４（Ａ）（Ｂ）に示すように、プラグ１８は円柱形であり、その外周面はシリンダ１７の内周面に接しつつスライド可能である。
【００４６】
プラグ１８の上方には、上記シリンダ１７の全溝５を同時に開閉するための開閉弁２２が設けられる。また、開閉弁２２に対応して上記シリンダ１７の上部にはすり鉢状の弁座
２６が形成される。図５に示すように、このプラグ１８の先端がシリンダ１７の出口側に移動すると、開閉弁２２が全溝１９を閉じて液化ガスＧの流れを遮断し、図６に示すように、プラグ１８の先端がシリンダ１７の入口側へと移動すると、開閉弁２２が全溝１９を開いて液化ガスＧの流れを許容する。
【００４７】
図２に示すように、プラグ１８は操作棒２７に吊下げられ、操作棒２７は液化ガス貯留槽１１の天壁を上方に貫通する。天壁上には操作棒２７を往復動させるためのサーボモータ２８が設置される。
【００４８】
このサーボモータ２８の駆動により、プラグ１８は操作棒２７を介して、図５に示す位置に停止するほか、図５に示す位置よりも上方の例えば図６に示す所望の位置に停止可能である。これにより、プラグ１８の先端がシリンダ１７の出口側から入口側へと移動するに連れて、全溝１９の開度が大きくなるのでシリンダ出口側からの液化ガス吐出量を漸増調節可能であり、逆にプラグ１８の先端がシリンダ１７の入口側から出口側へと移動するに連れて、全溝１９の開度が小さくなるのでシリンダ出口側からの液化ガス吐出量は漸減調節可能である。
【００４９】
また、上述したようにシリンダ１７内の溝１９は、深さが略一定で、幅がシリンダ１７の入口側から出口側に向かって徐々に狭まるように形成されることから、プラグ先端の移動位置の如何を問わずシリンダ出口の各溝１９から流出する液化ガスＧはシリンダ軸に略平行な細流となって交わることなく上記ヘッドスペース２内に吐出可能となる。すなわち、プラグ先端の位置の如何を問わず、液化ガスＧの細流は、図６に示すような流れの状態を保つ。
【００５０】
従来は図７（Ｂ）に示したように、液化ガスＧの吐出量を減らすべくノズル１２の開度すなわち全溝１９の開口面積を小さく設定すると、各溝１９から流出する液化ガスＧの細流はヘッドスペース２内の液面ａの近くで合流して一本になり、液面ａに激しく衝突する。その結果、液化ガスＧがヘッドスペース２外へと弾かれ容器間での内圧のバラツキが大きくなる。また、液流が一本に集束するので、外気に接触する表面積が小さくなり、それだけ気化量が減る結果、ヘッドスペース２内に空気が残留し、内容液Ａが酸化されやすくなるという問題があった。しかし、上記本発明のノズル１２を用いることにより、ノズル１２の開度の如何を問わず、各溝１９から流出する液化ガスＧの流れはシリンダ軸に平行な細流のまま内容液Ａの液面ａに均等に当たるので、液面への衝撃が小さく内圧のバラツキは小さくなる。また、液化ガスＧの細流は平行状態を維持したままヘッドスペース２内に流入するので、外気に接触する表面積が大きくなり、それだけ気化量が増加し、ヘッドスペース２内への空気の残留が防止される。
【００５１】
次に、上記装置の作用について説明する。
【００５２】
（１）当初、図２に示す液化ガス添加装置のノズル１２は、図５に示すように閉じられる。すなわち、ノズル１２内でプラグ１８の先端がシリンダ１７の出口側に移動し、プラグ１８と一体の開閉弁２２がシリンダ１７内の全溝１９を閉じ、これにより液化ガスＧの流れを遮断している。
【００５３】
液化ガス添加装置の液化ガス貯留槽１１内では、例えば液体窒素である液化ガスＧが一定の液高で溜められている。
【００５４】
（２）ボトル６のヘッドスペース２の容量、内容液Ａの種類等諸種の条件に応じて液化ガスＧの添加量を定め、液化ガス添加装置のサーボモータ２８を駆動してプラグ１８をシリンダ１７内で所望の位置へと移動させ、例えば図６に示す位置に停止させる。これにより、プラグ１８の先端とシリンダ１７の内周面との間で画定される全溝１９の断面積に対応して液化ガスＧの添加量が定められる。
【００５５】
また、プラグ１８の移動に伴い開閉弁２２が弁座２６から離れてシリンダ１７の全溝１９と液化ガス貯留槽１１との間を開き、これにより、液化ガス貯留槽１１内の液化ガスＧが全溝１９を通って吐出する。
【００５６】
（３）上記開閉弁２２が開く前に、内容液Ａがすでに充填されているボトル６がノズル１２の下方を一定速度で連続走行する。
【００５７】
ノズル１２からは上記プラグ１８の停止位置により設定した一定流量の液化ガスＧが常時吐出される。すなわち、各溝１９から各々一定流量の液化ガスＧが細流となってヘッドスペース２内の液面ａに向かって噴射される。
【００５８】
この液化ガスＧの細流は、図６に示すように、各々シリンダ軸に平行な細流となって、交わることなくヘッドスペース２内の内容液Ａの液面ａに到達する。
【００５９】
このため、液化ガスＧの細流は内容液Ａの液面ａに当たっても大きな衝撃を受けることなくヘッドスペース２内に留まり、ヘッドスペース２外への飛散が防止される。従って、すべてのボトル６について定量ずつ液化ガスＧが供給される。また、液化ガスＧがヘッドスペース２内に複数本の平行な細流となって供給されることから、ヘッドスペース２内の空気が液化ガスＧと円滑に置換される。
【００６０】
（４）上記ヘッドスペース２の容量、内容液の種類等、諸種の条件が変わった場合は、変化後の条件に応じて液化ガスＧの添加量を定め、液化ガス添加装置のサーボモータ２８を駆動してプラグ１８をシリンダ１７内で移動させ添加量に対応した位置に停止させる。
【００６１】
この場合、液化ガスＧの添加量を減らすときは、図６中プラグ１８をシリンダ１７の出口側へと降下させる。しかし、この場合でもシリンダ１７の溝１９が深さ一定で幅がシリンダ１７の入口側から出口側に向かって徐々に狭まるように形成されることから、シリンダ出口の各溝１９から流出する液化ガスＧはシリンダ軸に略平行な細流となって交わることなくヘッドスペース２内の液面ａに向かって吐出される。
【００６２】
それゆえ、従来と異なり液化ガスＧの流量を絞った場合であっても、液化ガスＧの細流は内容液Ａの液面ａに当たった際に大きな衝撃を受けず、ヘッドスペース２外への飛散が防止され、すべてのボトル６について定量ずつ液化ガスＧが供給される。また、液化ガスＧは複数本の平行な細流となってヘッドスペース２内に供給されるため、ヘッドスペース２内の空気は液化ガスＧと円滑に置換される。
【００６３】
（５）液化ガスＧがヘッドスペース２内に添加されたボトル６は、ノズル１２の直下から離脱した後、キャッピングされ、図１のごとき飲料の瓶詰品が完成する。
【実施例】
【００６４】
実施例１及び比較例１〜６について各々液化ガス添加用ノズルを作成し、都合７種類のノズルを用意した。
【００６５】
また、実施例１及び比較例１〜６について、緑茶（緑茶中の酸素濃度：１．０ｐｐｍ、緑茶の温度：２２℃（常温））を充填した５００ｍＬのＰＥＴ製ボトルを１００本ずつ用意した。
【００６６】
そして、各液化ガス添加用ノズルを用いてヘッドスペース内に目標内圧を６０ｋＰａとして液体窒素を添加した。
【００６７】
その後、各ボトルの内圧を圧力計によって測定し、実施例１及び比較例１〜６の各々について、ボトル１００本の内圧の平均値、バラツキ（最大値−最小値）を評価した。また、実施例１及び比較例１〜６の各々について、ボトル１００本から無作為に１０本抜き取り、酸素濃度計によりヘッドスペース内の酸素濃度を測定した。
【００６８】
この評価結果は、表１の通りである。
【００６９】
【表１】
【００７０】
表１において、比較例１ではプラグの位置を変更しても溝の断面積が変わらないため、液化ガスの添加量の調整をすることができなかった。
【００７１】
比較例２では水頭圧が低いため、図７（Ｂ）に示したと同様に液化ガスの細流が１本に集束した。
【００７２】
比較例３では溝１本当たりの液化ガスの流量が多いため、内容液の液面で液化ガスに液跳ねを生じた。
【００７３】
比較例４、５では溝の本数が多いため、細流が隣同士で接触し１本になった。
【００７４】
また、比較例２〜６ではヘッドスペース内の酸素濃度が高く、満足できるものではなかった。
【００７５】
以上の結果より、実施例１が、液化ガスの添加量の調整が可能であり、ボトルの内圧のバラツキが最も小さく、ヘッドスペース内の窒素置換効果が最も高いことが分かる。
【００７６】
なお、本発明は、上述した実施の形態及び実施例に限定されることなく種々の形態にて実施可能である。
【００７７】
例えば、本発明の液化ガス添加用ノズルが適用される容器はボトルに限定されず、その他の種々の容器に適用することができる。また、液化ガスは窒素ガスのほか、アルゴンガス等他の不活性ガスとすることができる。また、液化ガス添加装置も図示例のものに限定されず、他の方式の液化ガス添加装置とすることができる。
【符号の説明】
【００７８】
２…ヘッドスペース
６…ボトル
１２…液化ガス添加用ノズル
１７…シリンダ
１８…プラグ
１９…溝
２２…開閉弁
Ｇ…液化ガス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器のヘッドスペースに対向するように配置されるシリンダと、このシリンダ内にスライド可能に挿入されるプラグとを具備し、上記シリンダの内周面には、液化ガスを通す複数本の溝がシリンダ軸に平行に形成され、上記プラグには、このプラグの先端が上記シリンダの出口側に移動すると上記全溝を閉じて液化ガスの流れを遮断し、プラグ先端が上記シリンダの入口側へと移動すると上記全溝を開いて液化ガスの流れを許容する開閉弁が設けられた液化ガス添加用ノズルにおいて、上記シリンダの溝が、深さが略一定で、幅が上記シリンダの入口側から出口側に向かって徐々に狭まるように形成されることにより、上記プラグ先端が上記シリンダの入口側から出口側へと移動するに連れて、シリンダ出口側からの液化ガス吐出量が漸減可能とされ、かつ、上記プラグ先端の移動位置の如何を問わずシリンダ出口の各溝から流出する液化ガスがシリンダ軸に略平行な細流となって上記ヘッドスペース内に吐出可能とされたことを特徴とする液化ガス添加用ノズル。
【請求項２】
請求項１に記載の液化ガス添加用ノズルにおいて、上記シリンダの各溝は、シリンダの内面円筒形の母線を対称軸として左右対称に形成されたことを特徴とする液化ガス添加用ノズル。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の液化ガス添加用ノズルにおいて、上記各溝は、その両側壁間の挟角αが０°＜α＜２０°となるように形成されたことを特徴とする液化ガス添加用ノズル。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の液化ガス添加用ノズルにおいて、上記溝の本数は、３２本以下とすることを特徴とする液化ガス添加用ノズル。
【請求項１】
容器のヘッドスペースに対向するように配置されるシリンダと、このシリンダ内にスライド可能に挿入されるプラグとを具備し、上記シリンダの内周面には、液化ガスを通す複数本の溝がシリンダ軸に平行に形成され、上記プラグには、このプラグの先端が上記シリンダの出口側に移動すると上記全溝を閉じて液化ガスの流れを遮断し、プラグ先端が上記シリンダの入口側へと移動すると上記全溝を開いて液化ガスの流れを許容する開閉弁が設けられた液化ガス添加用ノズルにおいて、上記シリンダの溝が、深さが略一定で、幅が上記シリンダの入口側から出口側に向かって徐々に狭まるように形成されることにより、上記プラグ先端が上記シリンダの入口側から出口側へと移動するに連れて、シリンダ出口側からの液化ガス吐出量が漸減可能とされ、かつ、上記プラグ先端の移動位置の如何を問わずシリンダ出口の各溝から流出する液化ガスがシリンダ軸に略平行な細流となって上記ヘッドスペース内に吐出可能とされたことを特徴とする液化ガス添加用ノズル。
【請求項２】
請求項１に記載の液化ガス添加用ノズルにおいて、上記シリンダの各溝は、シリンダの内面円筒形の母線を対称軸として左右対称に形成されたことを特徴とする液化ガス添加用ノズル。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の液化ガス添加用ノズルにおいて、上記各溝は、その両側壁間の挟角αが０°＜α＜２０°となるように形成されたことを特徴とする液化ガス添加用ノズル。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の液化ガス添加用ノズルにおいて、上記溝の本数は、３２本以下とすることを特徴とする液化ガス添加用ノズル。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１０１８３９（Ｐ２０１２−１０１８３９Ａ）
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５３８４３（Ｐ２０１０−２５３８４３）
【出願日】平成２２年１１月１２日（２０１０．１１．１２）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【出願人】（５９８１６４５９９）株式会社シーティーシー (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１２日（２０１０．１１．１２）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【出願人】（５９８１６４５９９）株式会社シーティーシー (3)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]