以下、本発明の実施形態を図面を基に詳細� ��説明する。
 本発明の実施形態に係るスパウト付きパウ� ��への内容物充填密封装置は、この種のスパ� ��ト付きパウチへの公知の充填密封装置と同� ��に間欠回転する回転テーブルの外周部にパ� ��チのスパウトを把持して搬送するパウチ搬� ��手段であるクランプが所定ピッチで配置さ� ��、該回転テーブルに沿って、パウチの供給� ��ら充填密封後の排出までの各ステーション� ��設けられ、それぞれのステーションにその� ��テーションで行う処理のための装置が配置� ��れ、回転テーブルが間欠的に回転すること� ��よってスパウトの供給から充填~密封を経て 充填密封済みスパウト付きパウチ詰め製品を 回転テーブルから排出するまでの各工程を行 う。図1は、本発明の実施形態に係るスパウ� �付きパウチへの内容物充填密封方法の主な� �程のブロック線図であり、それ以外の工程� �ついては従来と同様な方法が採用できるの� �、特徴的な工程のみについて説明する。

 本発明の実施形態では、まず充填前脱酸� ��ステーションで、扁平状に供給されパウチ� ��から空気(酸素)を除去する充填前脱酸素工� �1を行う。この状態では、パウチは表壁と裏� ��がほぼくっついた扁平状を呈し、内部の空� ��量は少ないが、本発明者の実験によればこ� ��工程を実施した場合と実施しない場合では� ��充填密封後の脱酸素率に多大な影響を及ぼ� ��、特に内容物が変敗しやすい内容物の場合� ��、この工程を設けることは特に有効である� ��充填前脱酸素法としては、まずパウチから� ��気する充填前第1脱気工程1-1、その後パウチ 内不活性ガスを吹き込んでガス置換を行う充 填前不活性ガスブロー工程1-2、さらにパウチ 内に不活性ガスを吹き込んでパウチが膨らん だ状態から、パウチ内の不活性ガスが所定量 になるまで減量する減量バキューム工程1-3を 設けるのが望ましいが、必ずしもそれに限ら ず、例えば充填前第1脱気工程のみ、あるい� �充填前不活性ガスブロー工程のみを行って� �よい。

 充填前第1脱気工程としては、後述する充 填後脱気工程と同様に一対の脱気板でパウチ の胴部を挟んでパウチ内部のガスを押出す方 法、又は真空吸引ノズルをスパウトに嵌合し て、パウチ内を真空排気する何れの方法を採 用してもよいが、図2に示すようにバキュー� �兼ブローヘッド10をスパウト16の頂端部と接� ��させた状態でバキュームしてパウチ内部の� ��気を吸引するのがより完全にパウチ内を脱� ��することができ望ましい。なお、バキュー� ��兼ブローヘッド10は、バキュームポンプと� �活性ガス供給源(本実施形態では窒素ガスボ� ��ベ)に切替え可能に接続された切替弁を有す る管路に接続され、充填前脱酸素工程を構成 する充填前第1脱気工程1-1、充填前不活性ガ� �ブロー工程1-2、減量バキューム工程1-3を同� �のヘッドで連続的に行うことができるよう� �なっている。

 充填前第1脱気工程1-1に続いて行う充填前 不活性ガスブロー工程1-2は、バキューム兼ブ ローヘッド10の接続を不活性ガス供給源に自� ��的に切り替えて、前工程で脱気されたパウ� ��の内部に所定量の不活性ガスを充填して袋� ��を完全に不活性ガス状態にするものであり� ��前工程の脱気との組合せで充填前のスパウ� ��内部を完全に脱酸素状態にすることができ� ��。この充填前不活性ガスブロー工程でのパ� ��チへの不活性ガスの充填量は、パウチ容量� ��杯に吹きこむことが充填工程までの搬送中� ��パウチ内への外気の侵入を防止する上で望� ��しい。不活性ガスとしては、窒素ガスが好� ��であるが、他の不活性ガスであってもよい� ��また、必ずしもガスでなくても、気化して� ��活性ガスとなる液体窒素やドライアイス細� ��であっても可能である。したがって、本発� ��おけるガス置換工程における不活性ガスの� ��念にはそれらを含むものである。

 充填前脱酸素ステーションで続いて行う� ��量バキューム工程1-3は、前記不活性ガスブ� ��ー工程で容量一杯に不活性ガスで膨らんだ� ��ウチの内部ガスを所定量まで減量するため� ��工程であり、バキューム兼ブローヘッド10� �接続を再びバキューム側に切り替えて、パ� �チ内から所定量の不活性ガスを排気して、� �2(c)に模式的に示すように、パウチ内の不活� ��ガスを所定量まで減量する。その技術的意� ��は、次のことにある。即ち、前記したよう� ��充填前の脱酸素工程ではパウチ内にできる� ��け多量の不活性ガスをパウチ内に充填した� ��態で、次の充填ステーションに搬送するの� ��、脱酸素率を高めるためには望ましいが、� ��の分充填ステーションで行う充填前第2脱気 工程の脱気時間が長くかかり、ラインの高速 性を阻害する。また、充填前第2脱気工程で� �、後述するように脱気板でパウチを挟み一� �に脱気するのが望ましいが、その場合パウ� �内に多量の不活性ガスが充填されていると� �その分一気に排出するガス量が増え、噴出� �た不活性ガスが充填ノズル先端に当り、充� �ノズル先端に付着している内容液の滴を周� �に飛散させるなどの不都合が発生すること� �ある。それを防ぐために、本実施形態では� �一旦パウチ一杯に不活性ガスを吹き込んで� �ウチ内の酸素量を極力低下させてから、充� �前脱酸素ステーションでラインの高速性阻� �や周囲への悪影響等の不都合を発生させな� �程度の量まで、パウチ内のガス量を減量さ� �るようにした。その場合、パウチからの不� �性ガスの排気は、押圧板よりもバキューム� �よるのが望ましく、本実施形態では、バキ� �ーム兼ブローヘッド10によってバキューム排 気するようにした。

 ところが、後述する実験例で示すように� ��パウチ内の不活性ガスを減量するとその分� ��填前脱酸素ステーションから充填ステーシ� ��ンにパウチが搬送される間にパウチ内に外� ��が侵入し易くなり、パウチ内の酸素濃度が� ��すことが判明した。それを防ぐには充填前� ��酸素ステーションから充填ステーションま� ��の搬送経路をトンネル状にして不活性ガス� ��囲気にすることが考えられるが、設備が複� ��になると共に多量の不活性ガスを消費する� ��どの不都合が発生する。それを解決するた� ��に、種々研究した結果、減量後容器内に外� ��が最も多量に侵入するのは不活性ガスブロ� ��後にバキューム兼ブローヘッド10をスパウ� �先端から離した瞬間であることが判明した� �その結果、少なくともバキューム兼ブロー� �ッド10をスパウトから離す瞬間のスパウトを 囲む雰囲気が不活性ガス雰囲気であれば、充 填前脱酸素ステーションから充填ステーショ ンまでの搬送経路を不活性ガス雰囲気にしな くても、充填ステーションまでの外気の侵入 を効果的に防止することができ、高脱酸素が できることが分かった。そこで、本実施形態 では図2(c)に示すように、スパウト16とバキュ ーム兼ブローヘッド10との接触部近傍を不活� ��ガス雰囲気にするように適宜の不活性ガス� ��吹き出すチャンバー11を配置してその近傍� �常時不活性ガス雰囲気にするようにした。

 スパウト付きパウチは、充填前脱酸素ス� ��ーションで上記のように所定量の不活性ガ� ��が充填された状態で充填ステーションに搬� ��され、充填ステーションで、充填直前にパ� ��チの内部を脱気する充填前第2脱気工程2-1を 実施し、次いでパウチに内容物を充填する内 容物定量充填工程2-2、充填ノズル内の残液排 出工程2-3を実施する。充填前第2脱気工程2-1� �、充填時の泡の発生を低減させるために行� �ものであり、前工程で不活性ガスが充填さ� �たパウチから、その内部に充填されている� �スを排除してパウチ内を略真空状態にする� �ので、図3に模式的に示すように一対の脱気� ��12によってパウチ15を圧迫して排気するよう にした。それにより瞬時に排気することがで き、ラインの高速性に好都合である。しかし ながら、前工程と同様にバキュームによる排 気でも可能である。

 内容物定量充填工程2-2では、内部を排気さ� ��たパウチのスパウト開口部に充填ノズルを� ��着させた状態で内容液の定量充填を行う。� ��の場合、パウチ内は完全に密閉されほぼ真� ��状態であるので、外部からの空気の流入が� ��く、充填中の内容液に空気が入りこむこと� ��ないので、泡立ち易い内容液であっても泡� ��たせることなく、充填することができる。� ��かしながら、袋内が完全に負圧であるとパ� ��チが膨らみにくく充填し難くなるので、充� ��ノズルがパウチに密着した後に、パウチの� ��部を外部から一対の吸引具で吸引してパウ� ��を拡げることによって、充填しやすくなり� ��充填速度を向上させ、泡立ちやすい内容物� ��あっても高速充填を可能とした。定量充填� ��、充填ノズルをパウチ口に密着させた状態� ��一時停止してノズル内の残液をパウチ内に� ��出する残液排出工程2-3を行う。
 このように、前工程で脱酸素処理されたパ� ��チを内容物充填前にさらに、脱気してから� ��容物充填することによって、袋内の空気が� ��り少ない状態で充填でき、且つ泡の発生を� ��り効果的に抑制することが可能となった。

 また、従来は、ノズル内の残液による液� ��れを防ぐため及びパウチを膨らませて液面� ��低下させるために充填後にパウチ内に圧縮� ��気を吹き込んでいるが、その場合特に泡の� ��生し易い内容物であると、充填後にノズル� ��の残液が圧縮空気によってパウチ内に吹き� ��まれることによって、パウチ内での泡の発� ��原因となっていることが分かり、本発明で� ��充填後に圧縮空気を吹き込むことなく、充� ��後一時停止してノズル口に残留している残� ��をロッドによる押し出す残液排出工程2-3を� ��けることによって、残液による液垂れを防� ��すると共に、泡の発生を抑制することがで� ��、且つ脱酸素効率を高めることができた。� ��お、充填ノズルにメッシュスクリーン付ノ� ��ルを付加した場合は、液垂れを防ぐことが� ��きるので、残液を強制的に排出する必要は� ��く、液充填後の残液排出工程2-3を設ける必� ��はない。

 次いで、本実施形態では、洗浄兼充填後� ��酸素ステーションが設けられ、該ステーシ� ��ンでヘッドスペースに発生した泡を押し出� ��と共に、充填ステーションから洗浄兼充填� ��脱酸素ステーションに移動する間にヘッド� ��ペース内に侵入した空気を排出するための� ��填後脱気工程3と、スパウト外周面の洗浄と パウチ内に窒素ガス等の不活性ガスを吹き込 んでガス置換を行うスパウト洗浄兼充填後ガ ス置換行程4を実施する。洗浄兼充填後脱酸� �ステーションに到達したパウチは、図6に示� ��ように、まず胴部を一対の脱気板42にて押� �してヘッドスペース内の泡をスパウトから� �部に排出すると共にヘッドスペース内の脱� �を行い、ついで洗浄兼置換ノズル41が降下し てスパウトの頂面および外周部に向けて洗浄 水を噴射すると共にパウチ内部に不活性ガス を吹き込む。その際、洗浄兼置換ノズル41は� ��パウト口を完全に覆った状態であり、スパ� ��ト内に不活性ガスのみが吹きこまれ、洗浄� ��はスパウト内には浸入しないようになって� ��る。それにより、スパウト外周面を洗浄し� ��内容物の付着を除去することができ、後工� ��の内蓋シール工程における内蓋シール材の� ��好なヒートシールを可能にすると共に、シ� ��ル後のスパウト外周面を清潔にすることが� ��きる。また、洗浄工程で不活性ガスを吹き� ��むことによって、充填工程で空気又は窒素� ��スを吹き込む場合と違って、残液による泡� ��ちがないので、パウチ内に泡を発生させる� ��となく、パウチを膨らませることができ、� ��ウチ内の液面を降下させ、以後の搬送工程� ��の内容液の搬送衝撃によるあふれを防止す� ��ことができる。しかも、空気でなく不活性� ��スでパウチを膨らませたため、脱酸素効果� ��飛躍的に高めることができた。このように� ��本実施形態では充填工程で空気や不活性ガ� ��によるパウチを膨らませる工程を設けてな� ��ので、泡立ち易い内容物であっても泡の発� ��を抑制することができる。また、充填中に� ��ウチ胴部を外部より吸引し膨らませるので� ��パウチ内に圧縮空気を供給しなくてもパウ� ��はある程度膨らみ、また例え充填後の液面� ��降下が少なくても充填ステーションに隣接� ��る洗浄兼充填後脱酸素ステーションまでの1 ステップの搬送であるので、搬送衝撃による 内容液のあふれは少なく、たとえあふれても パウチ洗浄前であるので問題はない。

 内部に不活性ガスを吹き込むことによって� ��全に膨らんで液位が低下したスパウトは、� ��いでスパウト乾燥ステーションに搬送され� ��スパウトの内外面に不活性ガスを吹き付け� ��ことによって、洗浄水による洗浄後のスパ� ��トを乾燥させる。不活性ガスによって乾燥� ��せるので、不活性ガスが空気のパージ作用� ��し、外部からのパウチ内への空気の流入を� ��止する。しかしながら、スパウト乾燥ステ� ��ションでは、乾燥媒体である不活性ガスを� ��パウトへの吹付けの際、スパウト開口部を� ��全に覆った状態で吹付けることによって、� ��燥媒体がパウチ内に浸入することがないの� ��、その場合嵌装媒体として圧縮空気を採用� ��ても良い。圧縮空気でスパウト外周部に付� ��している水分を飛ばすことによって、短時� ��に乾燥させることができる。
 しかしながら、本実施形態では、前記のよ� ��な充填前脱酸素工程1及び充填工程2での脱� �素を行うことによって、パウチ内の酸素量� �飛躍的に減少させることができ、泡の発生� �少ないので、極端に泡立ち易い内容物の場� �を除き、図1に示す工程図において、スパウ� ��洗浄兼充填後第1ガス置換工程4を省き、破� �で示すように充填工程2から直接充填後第2ガ ス置換工程6に移行してもよい。

 以上の工程を経て、密封工程に進むが、本� ��施形態ではより脱酸素効果を高めるために� ��内蓋シール直前に、さらに充填後第2ガス置 換工程6を実施するようにしてある。充填後� �2ガス置換工程6は、充填後第2ガス置換ステ� �ションでパウチ内に不活性ガスを吹き込ん� �ヘッドスペースのガス置換を行なう。次い� �、内蓋仮シール・打ち抜き・脱気ステーシ� �ンに搬送され、内蓋シール工程7を実施する� ��内蓋シール工程では、内蓋シール前脱気工� ��7-1で一対の脱気板でパウチ胴部を充填液が� ��れ出ない程度に圧迫して、その状態で内蓋� ��仮シール・打抜きを行う内蓋仮シール・打� ��き工程7-2を実施する。内蓋仮シール・打抜� ��工程7-2は、アルミニウム箔と合成樹脂フィ� ��ムの複合シール材等の熱溶着性とガスバリ� ��性を有する内蓋材をスパウトに仮シール後� ��打抜きする工程であり、従来と同様な方法� ��採用できる。次いで、スパウト開口天面全� ��に内蓋を第1シール工程7-3及び第2シ-ル工程7 -4を経て行い、パウチを内蓋で完全に密封す� ��。その後、外蓋装着工程8で外蓋を螺着する 。
 以上、本発明のスパウト付きパウチへの液� ��内容物充填密封方法の実施形態について説� ��したが、本発明は上記実施形態に限るもの� ��なく、その目的を達成する範囲内で各工程� ��順番を変更したり、工程の削除あるいは付� ��は適宜可能である。

 図4は上記機能を果たすために充填ステー ションに配置された充填手段としての充填バ ルブの実施形態を示し、該充填バルブ20は、� ��筒21、外ロッド22、中ロッド23から構成され� ��いる。外筒21は、中空円筒状に形成され、� �容液供給タンクと給液管24を介して連通する 内容液供給口25、流体室26、弁座27、充填ノズ ル28を有している。本実施形態では充填ステ� ��ションに充填前第2脱気工程を行うための一 対の脱気板(図示していない)が充填バルブの� ��方が配置され、且つパウチに内容物充填開� ��後にパウチの胴部を吸引して開く一対の吸� ��パットが配置されている。しかしながら、� ��填前第2脱気工程を脱気板によらずに、真空 吸引で行う場合は前記給液管24は、切り替え� ��能に真空ポンプに連結され、給液に先立っ� ��パウチ内の空気を真空排気できるようにす� ��。外ロッド22は、前記流体室内にシリンダ� �の適宜のアクチュエータで上下駆動可能に� �けられ、弁座27に着座して充填ノズル28を開� ��する弁体29として機能し、該弁体29は中央部 が充填ノズル28と略同径の貫通中空になって� ��り、該中空部に中ロッド23がシリンダ等の� �宜のアクチュエータで上下駆動可能に嵌合� �ている。中ロッド23は、中実棒で形成され、 弁体29が弁座に着座した状態で駆動されるこ� ��によって、該中ロッドの先端部が充填ノズ� ��28内に進入して、充填ノズル内に残留して� �る残液をパウチ内に押し出す作用を行なう� �

 以上のように構成された充填バルブ20が� �置された充填ステーションでは、前工程で� �活性ガスが充填されたパウチが充填ステー� �ョンに到達すると一対の脱気板でパウチ胴� �を押圧して充填前第2脱気工程2-1を行い、つ� ��で充填バルブ降下し、同図(a)に示すように� ��充填ノズル28にパウチのスパウト16の頂部が 嵌合して、内容物定量充填工程2-2では弁体29� ��中ロッド23と一体に上昇して、充填ノズル28 が開口し、給液管を介して内容物供給タンク に連通させて内容物を充填する。内容物充填 開始後一対の吸引パッドで胴部を吸引して内 容物の充填に応じてパウチを膨らませる。定 量充填後、同図(b)に示すように外ロッド22と� ��ロッド23が一体に下降して弁体29が着座して 内容液の吐出を停止し、その後同図(c)に示す ように中ロッド23が下降して充填ノズル28内� �残液を押し出す。したがって、本実施形態� �よれば、圧縮空気によることなく充填ノズ� �内の残液をパウチ内に吐出させることがで� �るので、充填後液垂れが発生することなく� �かつパウチ内での泡の発生も少ない。

 図5は充填手段としての他の実施形態に係 る充填バルブを示している。図5(a)はバルブ� �開いて内容物の吐出している常態であり、� �5(b)はバルブが閉じている状態を示している� ��本実施形態の充填バルブ32は、前記実施形� �の場合と違って充填後の残液の押し出しを� �なわず、吐出口の下方にメッシュノズルを� �けることによって、残液による液垂れを防� �するようにしたものである。本実施形態の� �填バルブ32は、吐出口35を有する外筒33と、� �端部が弁体となって弁座に着座することに� �り吐出口を封鎖する弁ロッド34と、バルブの 吐出口35下端部に設けられ吐出路の途中にメ� ��シュスクリーン36を有するメッシュノズル38 から構成されている。なお、図中37はメッシ� ��スクリーン36をメッシュノズル38に固着する ための取付ジグである。メッシュスクリーン 36は、本実施形態では図示のように3枚のスク リーンが吐出路に間隔をおいて配置され、最 下端のメッシュスクリーンは下方凸のドーム 状に形成されているが、その枚数や形状は本 実施形態に限るものではない。ノズルにメッ シュスクリーンを設けることによって、内容 液充填時の内容液の整流作用により泡立ちの 発生を少なくすると共に、定量吐出後に充填 ノズル内に残った残液は、メッシュスクリー ンのメッシュ間で表面張力により液垂れを起 すことなく次の吐出まで残留する。したがっ て、この場合も圧縮空気による残液の排出を する必要がなく、液垂れと泡の発生を防ぐこ とができる。

 図6は、洗浄兼充填後脱酸素ステーション に配置された充填後脱気装置40と洗浄兼ガス� ��換手段41の断面図を示す。脱気装置40は、パ ウチ15の胴部17を押圧する一対の脱気板42、42� ��シリンダ装置43によってその間隔調整駆動� �能に設けられている。充填ステーションで� �容物18が充填されたパウチ15は、図6(a)に示す ように内容物の自重によりある程度膨らんだ 状態にあり、液面19が下がり液面上に大きな� ��ッドスペースが存在する。図示しないグリ� ��パ装置によって、スパウト16の外周部に設� �られたフランジ間を挟時して保持されてい� �パウチが洗浄兼充填後脱酸素ステーション� �到着すると、スパウトの胴部17が一対の脱気 板42間に位置し、その状態で脱気板42が互い� �接近するように所定のストロークだけ変位� �て、スパウトの胴部17を所定量押圧すること によって、液面を上昇させパウチ内の泡と空 気をパウチから排出するようにする(同図(b)� �照)。その後、洗浄兼ガス置換手段が下降し� ��、不活性ガスを噴出しノズルでスパウト口� ��封鎖すると同時に、脱気装置40の脱気板42、 42は元の位置に復帰し、洗浄と充填後第1ガス 置換が開始される。

 洗浄兼ガス置換手段41は、洗浄水噴出口46 を有するノズルボディ45とガス置換ノズル47� �び該ガス置換ノズル47を下方に付勢するスプ リング48を保持するための保持板49とからな� �、ノズルボディ45の軸方向中央部にガス置換 ノズル47が嵌合している。該ガス置換ノズル4 7は、図示のように、基端が不活性ガス供給� �に連通しているロッド部50の途中にフランジ 51が形成され、下端の噴出口がスパウト開口� ��に係合するように形成されている。該ガス� ��換ノズル47は、フランジ51がノズルボディ45� ��形成された係合突起52と係合し、その下限� �置を規制されてノズルボディに支持され、� �ランジ51の上面と保持板49との間に嵌合した� ��プリング48によって下方に付勢されている� �ノズルボディ45は、洗浄水供給口53を介して� ��浄水供給源に連通し、下端部にはスパウト� ��端部方向に向けて形成された複数の洗浄水� ��出口46が円周上に所定ピッチで形成され、� �パウト外周部の全周に亘って洗浄水を噴き� �けてスパウトの開口端部および外周部を洗� �するように形成されている。

 洗浄兼ガス置換手段41は、以上のように� �成され、前述の充填後脱気工程が終了する� �下降して、ガス置換ノズル47がスパウト16の� ��口端に係合した時にスプリングがクッショ� ��することにより、所定の圧力でガス置換ノ� ��ル47をスパウトに係合させてスパウトの口� �を封鎖して洗浄水のスパウト内への進入を� �実に防止できると共に、振動や変位量の誤� �を吸収し破損を防止することができる。こ� �状態で、ノズルボディ45に形成された洗浄水 噴出口からスパウトの口端部及びその外周部 の全周に亘って洗浄水を噴き出して、スパウ トを洗浄する。同時に、ガス置換ノズル47か� ��不活性ガスが噴出してパウチ内に不活性ガ� ��が充填される。その場合、充填ノズルによ� ��空気噴出しの場合と違って、パウチ内での� ��の発生はなく、良好に不活性ガスを充填で� ��、同図(c)に示すようにパウチを所定量膨ら� ��せて液面を下げることができる。しかもそ� ��場合、ヘッドスペース内に脱気後に不活性� ��スを充填しているので、ヘッドスペースの� ��ス置換率が高く内容物の酸化を良好に防止� ��ることができ、酸化しやすい内容物の場合� ��に有効である。