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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2020-83394(P2020-83394A)
(43)【公開日】2020年6月4日
(54)【発明の名称】スチーム置換装置及びスチーム置換方法
(51)【国際特許分類】
B65B 31/04 20060101AFI20200508BHJP
【ＦＩ】
B65B31/04 D
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
【全頁数】24
(21)【出願番号】特願2018-221692(P2018-221692)
(22)【出願日】2018年11月27日
(71)【出願人】
【識別番号】000222727
【氏名又は名称】東洋自動機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100091982
【弁理士】
【氏名又は名称】永井 浩之
(74)【代理人】
【識別番号】100091487
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 行孝
(74)【代理人】
【識別番号】100082991
【弁理士】
【氏名又は名称】佐藤 泰和
(74)【代理人】
【識別番号】100105153
【弁理士】
【氏名又は名称】朝倉 悟
(74)【代理人】
【識別番号】100130719
【弁理士】
【氏名又は名称】村越 卓
(72)【発明者】
【氏名】溝手 清一
【テーマコード（参考）】
3E053
【Ｆターム（参考）】
3E053AA06
3E053BA01
3E053BA03
3E053DA06
3E053GA02
3E053GA05
3E053GA06
3E053GA08
3E053GA20
3E053JA03
3E053JA10
(57)【要約】
【課題】袋内のスチームが冷えて袋の容積が縮小する際の袋の口部の変形を抑えることができるスチーム置換装置及びスチーム置換方法を提供する。【解決手段】スチーム置換方法は、スチーム噴出ノズル２２から袋Ｂの内側にスチームを噴出する工程と、第１高さ位置よりも高い位置において支持部２５が底部を介して内容物８０を支持する工程と、袋Ｂの内側にスチームが噴出された後にスチーム噴出ノズル２２を袋Ｂの内側から退避させる工程と、スチーム噴出ノズル２２の退避後に口部を閉じるように袋Ｂを緊張させる工程と、口部を閉鎖ユニット２３により閉鎖する工程とを含む。支持部２５は、袋Ｂの内側にスチームが噴出された後から口部が閉鎖ユニットによって閉鎖されるまでの間の少なくとも一部において、第１高さ位置よりも高い位置において底部を介して内容物８０を支持する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
内側に内容物を収容する袋の口部を介して前記袋の内側にスチーム噴出ノズルを挿入し、前記スチーム噴出ノズルから前記袋の内側にスチームを噴出する工程と、
吊り下げ状態で保持されている前記袋の底部を支持部に接触させつつ第１高さ位置から上昇させ、前記第１高さ位置よりも高い位置において前記支持部が前記底部を介して前記内容物を支持する工程と、
前記袋の内側に前記スチームが噴出された後に、前記スチーム噴出ノズルを前記袋の内側から退避させる工程と、
前記袋の内側から前記スチーム噴出ノズルが退避した後に前記口部を閉じるように、前記袋を緊張させる工程と、
前記スチームの少なくとも一部が前記袋の内側に存在し且つ前記口部を閉じるように前記袋が緊張させられた状態で、前記口部を閉鎖ユニットにより閉鎖する工程と、を含み、
前記支持部は、前記袋の内側に前記スチームが噴出された後から前記口部が前記閉鎖ユニットによって閉鎖されるまでの間の少なくとも一部において、前記第１高さ位置よりも高い位置において前記底部を介して前記内容物を支持するスチーム置換方法。
吊り下げ状態で保持されている前記袋の底部を支持部に接触させつつ第１高さ位置から上昇させ、前記第１高さ位置よりも高い位置において前記支持部が前記底部を介して前記内容物を支持する工程と、
前記袋の内側に前記スチームが噴出された後に、前記スチーム噴出ノズルを前記袋の内側から退避させる工程と、
前記袋の内側から前記スチーム噴出ノズルが退避した後に前記口部を閉じるように、前記袋を緊張させる工程と、
前記スチームの少なくとも一部が前記袋の内側に存在し且つ前記口部を閉じるように前記袋が緊張させられた状態で、前記口部を閉鎖ユニットにより閉鎖する工程と、を含み、
前記支持部は、前記袋の内側に前記スチームが噴出された後から前記口部が前記閉鎖ユニットによって閉鎖されるまでの間の少なくとも一部において、前記第１高さ位置よりも高い位置において前記底部を介して前記内容物を支持するスチーム置換方法。
【請求項2】
前記支持部は、一旦前記袋の前記底部を前記第１高さ位置から上昇させて前記第１高さ位置よりも高い位置において前記底部を介して前記内容物を支持した後は、前記口部が前記閉鎖ユニットによって閉鎖されるまで継続的に、前記第１高さ位置よりも高い位置において前記底部を介して前記内容物を支持する請求項１に記載のスチーム置換方法。
【請求項3】
内側に内容物を収容する袋を吊り下げ状態で保持しつつ、前記袋に加える張力を調整する袋保持部と、
噴出口を有するスチーム噴出ノズルと、
前記スチーム噴出ノズルを昇降させるノズル昇降部と、
支持部と、
前記袋の口部を閉鎖する閉鎖ユニットと、を備え、
前記ノズル昇降部は、前記袋保持部によって保持されている前記袋の前記口部を介して前記袋の内側に前記スチーム噴出ノズルを挿入して前記噴出口を前記袋の内側に配置するように、前記スチーム噴出ノズルを下降させ、
前記スチーム噴出ノズルは、前記噴出口が前記袋の内側に配置されている状態で、前記噴出口からスチームを噴出させ、
前記ノズル昇降部は、前記スチームの少なくとも一部が前記袋の内側に存在している状態で、前記袋保持部によって保持されている前記袋の外側に前記噴出口が配置されるように、前記スチーム噴出ノズルを上昇させ、
前記袋保持部は、前記スチームの少なくとも一部が前記袋の内側に存在している状態で、前記口部が緊張状態で閉じられるように前記袋に張力を加え、
前記閉鎖ユニットは、前記口部をシールするシールユニットであり、前記スチームの少なくとも一部が前記袋の内側に存在し且つ前記袋保持部によって前記口部が閉じられるような緊張状態に置かれている状態で、前記口部を閉鎖し、
前記支持部は、前記袋の内側に前記噴出口から前記スチームが噴出された後から前記口部が前記閉鎖ユニットによって閉鎖されるまでの間の少なくとも一部において、第１高さ位置よりも高い位置において前記支持部が前記袋の底部を介して前記内容物を支持するように、配置されるスチーム置換装置。
噴出口を有するスチーム噴出ノズルと、
前記スチーム噴出ノズルを昇降させるノズル昇降部と、
支持部と、
前記袋の口部を閉鎖する閉鎖ユニットと、を備え、
前記ノズル昇降部は、前記袋保持部によって保持されている前記袋の前記口部を介して前記袋の内側に前記スチーム噴出ノズルを挿入して前記噴出口を前記袋の内側に配置するように、前記スチーム噴出ノズルを下降させ、
前記スチーム噴出ノズルは、前記噴出口が前記袋の内側に配置されている状態で、前記噴出口からスチームを噴出させ、
前記ノズル昇降部は、前記スチームの少なくとも一部が前記袋の内側に存在している状態で、前記袋保持部によって保持されている前記袋の外側に前記噴出口が配置されるように、前記スチーム噴出ノズルを上昇させ、
前記袋保持部は、前記スチームの少なくとも一部が前記袋の内側に存在している状態で、前記口部が緊張状態で閉じられるように前記袋に張力を加え、
前記閉鎖ユニットは、前記口部をシールするシールユニットであり、前記スチームの少なくとも一部が前記袋の内側に存在し且つ前記袋保持部によって前記口部が閉じられるような緊張状態に置かれている状態で、前記口部を閉鎖し、
前記支持部は、前記袋の内側に前記噴出口から前記スチームが噴出された後から前記口部が前記閉鎖ユニットによって閉鎖されるまでの間の少なくとも一部において、第１高さ位置よりも高い位置において前記支持部が前記袋の底部を介して前記内容物を支持するように、配置されるスチーム置換装置。
【請求項4】
前記支持部を昇降させる支持昇降部を備え、
前記支持昇降部は、前記第１高さ位置よりも高い位置において前記支持部が前記袋の前記底部を介して前記内容物を支持するように、前記支持部を上昇させる請求項３に記載のスチーム置換装置。
前記支持昇降部は、前記第１高さ位置よりも高い位置において前記支持部が前記袋の前記底部を介して前記内容物を支持するように、前記支持部を上昇させる請求項３に記載のスチーム置換装置。
【請求項5】
前記袋保持部を移動させる搬送ユニットを備え、
前記スチーム噴出ノズルは、スチーム注入ステーションに設けられ、
前記閉鎖ユニットは、前記スチーム注入ステーションとは異なるシール処理ステーションに設けられ、
前記搬送ユニットは、前記袋が前記袋保持部によって保持されている状態で、前記袋保持部を前記スチーム注入ステーションから前記シール処理ステーションに移動させる請求項３又は４に記載のスチーム置換装置。
前記スチーム噴出ノズルは、スチーム注入ステーションに設けられ、
前記閉鎖ユニットは、前記スチーム注入ステーションとは異なるシール処理ステーションに設けられ、
前記搬送ユニットは、前記袋が前記袋保持部によって保持されている状態で、前記袋保持部を前記スチーム注入ステーションから前記シール処理ステーションに移動させる請求項３又は４に記載のスチーム置換装置。
【請求項6】
前記スチーム注入ステーションと前記シール処理ステーションとの間で前記支持部を往復移動させる往復移動機構を備え、
前記往復移動機構は、前記第１高さ位置よりも高い位置において前記支持部が前記袋の前記底部を介して前記内容物を支持している状態で、前記袋が前記袋保持部とともに前記スチーム注入ステーションから前記シール処理ステーションに搬送されるように、前記支持部を前記スチーム注入ステーションから前記シール処理ステーションに移動させる請求項５に記載のスチーム置換装置。
前記往復移動機構は、前記第１高さ位置よりも高い位置において前記支持部が前記袋の前記底部を介して前記内容物を支持している状態で、前記袋が前記袋保持部とともに前記スチーム注入ステーションから前記シール処理ステーションに搬送されるように、前記支持部を前記スチーム注入ステーションから前記シール処理ステーションに移動させる請求項５に記載のスチーム置換装置。
【請求項7】
前記支持部は、前記スチーム注入ステーションに設けられる第１支持部と、前記シール処理ステーションから前記スチーム注入ステーションに向かって延在する第２支持部と、を含み、
前記スチーム置換装置は、前記第１支持部を昇降させる支持昇降部を備え、
前記第１支持部及び前記第２支持部は、前記袋が前記袋保持部とともに前記スチーム注入ステーションから前記シール処理ステーションに搬送される間の少なくとも一部において、前記第１高さ位置よりも高い位置において前記袋の前記底部を介して前記内容物を支持する請求項５に記載のスチーム置換装置。
前記スチーム置換装置は、前記第１支持部を昇降させる支持昇降部を備え、
前記第１支持部及び前記第２支持部は、前記袋が前記袋保持部とともに前記スチーム注入ステーションから前記シール処理ステーションに搬送される間の少なくとも一部において、前記第１高さ位置よりも高い位置において前記袋の前記底部を介して前記内容物を支持する請求項５に記載のスチーム置換装置。
【請求項8】
前記袋保持部を円軌道に沿って間欠的に移動させる搬送ユニットを備える請求項３〜７のいずれか一項に記載のスチーム置換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、袋内の気体をスチーム（蒸気）に置換するスチーム置換装置及びスチーム置換方法に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１は、包装袋の脱気方法を開示する。この脱気方法によれば、蒸気ノズルから包装袋内に蒸気を噴射した後に、蒸気ノズルを袋から抜き出して口封シールが行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平９−９５３１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
スチームが冷えて液体（水）に戻る際、体積は約１７００分の１の大きさになる。そのためスチームで満たされた袋の容積は、スチームが冷えるのに従って急激に縮小する。この袋の容積の縮小に伴い、口部、底部及び両側部を有する袋であって口部が緊張させられた状態で保持されている袋であれば、主に口部を除く３辺を構成する部分（すなわち底部及び両側部）が、概ね袋の中央に向かって移動しようとする。また袋の表側壁部及び裏側壁部もお互いに近づいて袋の厚みが低減する。
【0005】
その一方で、袋に収容されている内容物は、重力の影響下で、袋の底部に対して下向きの力を作用させる。内容物の重量が重い場合、袋の底部は内容物から下向きに大きな力を受けるため、スチーム冷却に伴い底部が袋の中央に向かって移動すること（すなわち上方へ移動すること）が阻害され、袋の口部及び両側部の変形の程度が大きくなる。この場合、たとえ口部が閉じられるように袋が緊張させられていても、口部が想定外に変形され、意図していない隙間が口部に生じうる。袋内のスチームの冷却に伴って袋の口部に生じうるそのような意図していない隙間は、外気を袋の内側に流入させうるとともに袋内のスチームを袋の外側に流出させうるため、袋内のスチーム置換率を悪化させる。
【0006】
本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、袋内のスチームが冷えて袋の容積が縮小する際の袋の口部の変形を抑えることができるスチーム置換装置及びスチーム置換方法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】
【0007】
本発明の一態様は、内側に内容物を収容する袋の口部を介して袋の内側にスチーム噴出ノズルを挿入し、スチーム噴出ノズルから袋の内側にスチームを噴出する工程と、吊り下げ状態で保持されている袋の底部を支持部に接触させつつ第１高さ位置から上昇させ、第１高さ位置よりも高い位置において支持部が底部を介して内容物を支持する工程と、袋の内側にスチームが噴出された後に、スチーム噴出ノズルを袋の内側から退避させる工程と、袋の内側からスチーム噴出ノズルが退避した後に口部を閉じるように、袋を緊張させる工程と、スチームの少なくとも一部が袋の内側に存在し且つ口部を閉じるように袋が緊張させられた状態で、口部を閉鎖ユニットにより閉鎖する工程と、を含み、支持部は、袋の内側にスチームが噴出された後から口部が閉鎖ユニットよって閉鎖されるまでの間の少なくとも一部において、第１高さ位置よりも高い位置において底部を介して内容物を支持するスチーム置換方法に関する。
【0008】
支持部は、一旦袋の底部を第１高さ位置から上昇させて第１高さ位置よりも高い位置において底部を介して内容物を支持した後は、口部が閉鎖ユニットによって閉鎖されるまで継続的に、第１高さ位置よりも高い位置において底部を介して内容物を支持してもよい。
【0009】
本発明の他の態様は、内側に内容物を収容する袋を吊り下げ状態で保持しつつ、袋に加える張力を調整する袋保持部と、噴出口を有するスチーム噴出ノズルと、スチーム噴出ノズルを昇降させるノズル昇降部と、支持部と、袋の口部を閉鎖する閉鎖ユニットと、を備え、ノズル昇降部は、袋保持部によって保持されている袋の口部を介して袋の内側にスチーム噴出ノズルを挿入して噴出口を袋の内側に配置するように、スチーム噴出ノズルを下降させ、スチーム噴出ノズルは、噴出口が袋の内側に配置されている状態で、噴出口からスチームを噴出させ、ノズル昇降部は、スチームの少なくとも一部が袋の内側に存在している状態で、袋保持部によって保持されている袋の外側に噴出口が配置されるように、スチーム噴出ノズルを上昇させ、袋保持部は、スチームの少なくとも一部が袋の内側に存在している状態で、口部が緊張状態で閉じられるように袋に張力を加え、閉鎖ユニットは、口部をシールするシールユニットであり、スチームの少なくとも一部が袋の内側に存在し且つ袋保持部によって口部が閉じられるような緊張状態に置かれている状態で、口部を閉鎖し、支持部は、袋の内側に噴出口からスチームが噴出された後から口部が閉鎖ユニットよって閉鎖されるまでの間の少なくとも一部において、第１高さ位置よりも高い位置において支持部が袋の底部を介して内容物を支持するように、配置されるスチーム置換装置に関する。
【0010】
スチーム置換装置は、支持部を昇降させる支持昇降部を備え、支持昇降部は、第１高さ位置よりも高い位置において支持部が袋の底部を介して内容物を支持するように、前記支持部を上昇させてもよい。
【0011】
閉鎖ユニットは、口部をシールするシールユニットであってもよい。
【0012】
スチーム置換装置は、袋保持部を移動させる搬送ユニットを備え、スチーム噴出ノズルは、スチーム注入ステーションに設けられ、閉鎖ユニットは、スチーム注入ステーションとは異なるシール処理ステーションに設けられ、搬送ユニットは、袋が袋保持部によって保持されている状態で、袋保持部をスチーム注入ステーションからシール処理ステーションに移動させてもよい。
【0013】
スチーム置換装置は、スチーム注入ステーションとシール処理ステーションとの間で支持部を往復移動させる往復移動機構を備え、往復移動機構は、第１高さ位置よりも高い位置において支持部が袋の底部を介して内容物を支持している状態で、袋が袋保持部とともにスチーム注入ステーションからシール処理ステーションに搬送されるように、支持部をスチーム注入ステーションからシール処理ステーションに移動させてもよい。
【0014】
支持部は、スチーム注入ステーションに設けられる第１支持部と、シール処理ステーションからスチーム注入ステーションに向かって延在する第２支持部と、を含み、スチーム置換装置は、第１支持部を昇降させる支持昇降部を備え、支持昇降部は、第１支持部を昇降させ、第１支持部及び第２支持部は、袋が袋保持部とともにスチーム注入ステーションからシール処理ステーションに搬送される間の少なくとも一部において、第１高さ位置よりも高い位置において袋の底部を介して内容物を支持してもよい。
【0015】
スチーム置換装置は、袋保持部を円軌道に沿って間欠的に移動させる搬送ユニットを備えてもよい。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、袋内のスチームが冷えて袋の容積が縮小する際の袋の口部の変形を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。
【0020】
包装システム５は、架台（図２の符号「３０」参照）上に据え付けられる回転テーブル１２と、回転テーブル１２の外周部に等間隔に取り付けられる複数の袋保持部１３とを有する。各袋保持部１３は、袋Ｂを保持しつつ、回転軸線を中心とした回転テーブル１２の間欠的な回転に応じて複数のステーション（図示の包装システム５では第１ステーションＳ１〜第１０ステーションＳ１０）を巡回する。各袋保持部１３によって保持されている袋Ｂは、各ステーションにおいて対応の処理を受ける。本実施形態の回転テーブル１２及び袋保持部１３は間欠的に回転するが、回転テーブル１２及び袋保持部１３は停止することなく継続的に回転してもよい。
【0021】
袋保持部１３の数や具体的な構成は限定されず、図示の包装システム５ではステーションの数と同じ数のグリッパーユニット（すなわち１０個のグリッパーユニット）によって複数の袋保持部１３が構成されている。各グリッパーユニットは２つのグリッパーを含み、これらの２つのグリッパーによって対応の袋Ｂの両側部（図２の符号「Ｂｓ」参照）が把持されることで、各袋保持部１３は対応の袋Ｂを保持する。
【0022】
第１ステーション（給袋ステーション）Ｓ１に配置された袋保持部１３は、複数の袋Ｂ（空袋）を貯留するコンベアマガジン１４から袋送出器１５及び取出吸盤１６を介して袋Ｂを受け取り、当該袋Ｂの両側部を把持して、当該袋Ｂを吊り下げ状態で保持する。各袋保持部１３に含まれる各グリッパーの開閉及びグリッパー間の距離は、保持調整機構（図示省略）によって適宜変えられる。図示の袋保持部１３（グリッパーユニット）は、袋Ｂの口部（図２の符号「Ｂｍ」参照）に近い位置の両側部を、或いは、袋Ｂの口部の一部及び両側部を把持する。各袋保持部１３は、対応の袋Ｂを保持している状態でグリッパー間の距離を変えることによって当該袋Ｂに加える張力を調整し、例えば口部が緩んだ弛緩状態或いは口部が閉じられる緊張状態に袋Ｂを置くことが可能である。袋Ｂの口部は、袋Ｂの縁部（すなわち図１における上方縁部）を含む範囲である。ただし後述の口部に対する各種処理は、必ずしも袋Ｂの縁部を含む範囲に行われている必要はなく、袋Ｂのうち縁部を含まないが開口を形成しうる範囲に対して行われてもよい。
【0023】
第２ステーション（印字ステーション）Ｓ２には印字器１７が設けられている。印字器１７は、各種情報（例えば包装処理が行われた日付）を袋Ｂに印字する。
【0024】
第３ステーション（開口ステーション）Ｓ３には、開口装置１８及び開口ガイド１９が設けられている。開口装置１８は袋Ｂの口部を開く。図示の開口装置１８は水平方向に往復移動可能な２つの吸盤を含み、これらの吸盤を、袋Ｂの表側面及び裏側面のそれぞれに吸着させた状態でお互いに遠ざかる方向へ移動させることによって、袋Ｂの口部を開くことができる。この際、必要に応じて、袋Ｂの両側部を保持する２つのグリッパーはお互いに近づくように水平方向へ移動し、袋Ｂの表側面及び裏側面が撓ませられる。このようにして開かれた袋Ｂの口部には開口ガイド１９が挿入される。袋Ｂの口部に挿入された開口ガイド１９は、袋Ｂの開口状態を維持するように袋Ｂを内側から支持する。
【0025】
第４ステーション（固形物投入ステーション）Ｓ４には固形物投入装置２０が設けられている。固形物投入装置２０は、開かれた袋Ｂの口部を介し、袋Ｂの内側に固形物８１（内容物８０）を投入する。図示の固形物投入装置２０はホッパー（ファンネル）を有し、当該ホッパーから袋Ｂ内に固形物８１が投入される。
【0026】
図示の開口ガイド１９は、開口ガイド駆動機構（図示省略）により駆動されて、第３ステーションＳ３と第４ステーションＳ４との間で往復移動するように設けられている。特に、開口ガイド１９は、袋Ｂを追従するように第３ステーションＳ３から第４ステーションＳ４に移動し、袋Ｂが第３ステーションＳ３から第４ステーションＳ４に移動する間も袋Ｂの口部が開かれた状態を維持する。なお開口ガイド１９が第４ステーションＳ４から第３ステーションＳ３に戻されるタイミングは限定されない。固形物８１が袋Ｂに投入された後又は前に、開口ガイド１９は第４ステーションＳ４から第３ステーションＳ３に戻されてもよい。また固形物投入装置２０が昇降する場合、固形物投入装置２０の少なくとも一部が袋Ｂ内に配置された後に、開口ガイド１９は第４ステーションＳ４から第３ステーションＳ３に戻されてもよい。
【0027】
第５ステーション（液体注入ステーション）Ｓ５には内容物注入装置２１が設けられている。内容物注入装置２１は、袋Ｂの開かれた口部を介し、袋Ｂの内側に液体（内容物８０）を注入する。図示の内容物注入装置２１はノズルを有し、当該ノズルから袋Ｂ内に液状の内容物８０を注入する。
【0028】
上述のように図示の包装システム５において、袋Ｂ内に収容される内容物８０は固形物８１及び液体を含むが、袋Ｂ内に収容される内容物８０の状態は限定されない。例えば、内容物８０は、固体、液体、ペースト状体（流動体）又はゲル体であってもよいし、これらのうちの２以上を含む混合体であってもよい。ただし、気体のみからなる内容物８０は、本実施形態の包装システム５及びスチーム置換装置１０の適用対象外である。
【0029】
第６ステーション（スチーム注入ステーション）Ｓ６には、スチーム噴出ノズル２２及び支持部２５が設けられている。第６ステーションＳ６に配置された袋Ｂの内側の気体は、スチーム噴出ノズル２２から噴出されるスチームによって置換される。このスチーム置換において、支持部２５は袋Ｂの底部から袋Ｂ内の内容物８０を持ち上げて支持し、袋Ｂ内のスチームが冷えて袋Ｂの容積が縮小する際に、内容物８０が底部Ｂｂの移動を妨げることが効果的に防がれている。なお、スチーム噴出ノズル２２及び支持部２５の構成及び作用の詳細は後述する。
【0030】
第７ステーション（第１シール処理ステーション）Ｓ７には第１シールユニット２３が設けられ、第８ステーション（第２シール処理ステーション）Ｓ８には第２シールユニット２４が設けられている。第１シールユニット２３及び第２シールユニット２４の各々は、袋Ｂの口部を挟んで加熱シールする２つの加熱プレートを有する。
【0031】
第９ステーション（冷却排出ステーション）Ｓ９には、冷却ユニット２６及び排出シュート２７が設けられている。冷却ユニット２６は、第９ステーションＳ９に配置された袋Ｂの口部（特に第１シールユニット２３及び第２シールユニット２４により加熱シールされた箇所）を挟んで冷却する２つの冷却プレートを有する。冷却ユニット２６によって口部が冷却された後、袋Ｂ（製品袋）は、第９ステーションＳ９において袋保持部１３から解放されて落下し、排出シュート２７により案内されて後段に送られる。
【0032】
なお、正常であると認定された袋Ｂのみが、第９ステーションＳ９において袋保持部１３から解放されてもよい。その場合、不良を持つと認定された袋Ｂは、第９ステーションＳ９では袋保持部１３から解放されず、第１０ステーションＳ１０において袋保持部１３から解放されて排出されてもよい。不良を持つと認定された袋Ｂは、制御装置（図示省略）の制御下で、各ステーションで処理を受けることなく第１０ステーションＳ１０に搬送され、第１０ステーションＳ１０で袋保持部１３から解放されて不良袋として排出されてもよい。
【0033】
袋Ｂの不良の有無を検出する不良検出装置（図示省略）は、第１ステーションＳ１〜第９ステーションＳ９の任意の箇所に設けられうる。不良検出装置によって検出される袋Ｂの不良の種類は限定されない。不良検出装置は、例えば袋保持部１３により保持されている袋Ｂの撮影画像を画像処理することによって、袋保持部１３が袋Ｂを適切な姿勢で保持しているか否かを検出することができる。また不良検出装置は、袋Ｂの撮影画像を画像処理することによって、印字器１７による印字が適切に行われたか否かを検出することができる。また不良検出装置は、開口装置１８の吸盤の吸引圧に基づいて、袋Ｂの不良を検出することが可能である。袋Ｂの表側面及び裏側面のそれぞれが開口装置１８の吸盤によって適切に吸引されていない場合、吸盤の吸引圧は想定値よりも低い値を示すことがある。したがって、開口装置１８の吸盤の吸引圧を図示しない制御装置（不良検出装置）において監視し、吸盤の吸引圧が想定値よりも低い値を示す袋Ｂは、開口装置１８によって適切に開口されていない蓋然性が高いため、不良を持つと認定されてもよい。
【0034】
次に、スチーム置換装置１０及びスチーム置換方法の詳細について説明する。
【0035】
［スチーム置換装置］図２は、スチーム置換装置１０を示す側方図であり、部分的に断面が示されている。図３は、スチーム置換装置１０の概略構成を示す包装システム５の平面図である。なお図３において、回転テーブル１２は二点鎖線によって仮想的に示されており、回転テーブル１２よりも下方に配置されている支持スタンド４２、支持駆動シャフト４５及び第１ギア係合部４６が示されている。また包装システム５を構成する幾つかの要素（例えば第１シールユニット２３等）は、図１には示されているが、図３では図示が省略されている。
【0036】
［搬送ユニット］本実施形態のスチーム置換装置１０は、間欠ロータリー型袋詰め包装システムとして構成される包装システム５の一部として設けられている。回転テーブル１２と回転テーブル１２を回転駆動する駆動装置（図示省略）とを含む搬送ユニット１１は、各袋Ｂを対応の袋保持部１３とともに円軌道に沿って間欠的に移動させる。架台３０には、搬送スタンド４１が固定されている。搬送スタンド４１は、回転テーブル１２の回転軸部を構成するテーブルシャフト（図示省略）を回転自在に支持しており、テーブルシャフトは駆動装置によって軸回転させられる。
【0037】
搬送ユニット１１は、袋Ｂが袋保持部１３によって保持されている状態で、袋保持部１３を第６ステーションＳ６から第７ステーションＳ７に移動させる。袋保持部１３によって保持されている袋Ｂは、第６ステーションＳ６でスチーム注入処理を受け、第７ステーションＳ７で第１シール処理（閉鎖処理を含む）を受ける。
【0038】
［袋保持部］袋保持部１３は、内側に内容物８０を収容する袋Ｂを、吊り下げ状態で保持しつつ、袋Ｂに加える張力を調整する。本実施形態の袋保持部１３は、第６ステーションＳ６において、袋Ｂにスチーム噴出ノズル２２が挿入される前は袋Ｂを弛緩させて口部Ｂｍを開いておき、袋Ｂにスチーム噴出ノズル２２が挿入された後は口部Ｂｍを閉じるように袋Ｂを緊張させる。これにより、スチーム噴出ノズル２２の先端部を袋Ｂ内に容易に挿入することができ、またスチーム噴出ノズル２２の先端部が袋Ｂ内に挿入された後は口部Ｂｍにおいてスチーム噴出ノズル２２の周囲に形成される開口の面積を小さくすることができる。また本実施形態の袋保持部１３は、スチームの少なくとも一部が袋Ｂの内側に存在している状態で、口部Ｂｍが緊張状態で閉じられるように袋Ｂに張力を加える。これにより口部Ｂｍに隙間が形成されるのを防いで、袋Ｂ内への外気の流入及び袋Ｂ内のスチームの口部Ｂｍからの流出を抑えることができる。
【0039】
［スチーム噴出ノズル］スチーム噴出ノズル２２は、スチーム供給ライン３２を介してスチーム供給源３１に接続されている。スチーム噴出ノズル２２は噴出口２８を有する。図示の噴出口２８は、スチーム噴出ノズル２２の下方先端部に設けられている。噴出口２８には、スチーム供給ライン３２を介してスチーム供給源３１から送られてくるスチームが供給され、噴出口２８は当該スチームを外方に向かって噴出する。スチーム噴出ノズル２２は、噴出口２８が袋Ｂの内側に配置されている状態で、噴出口２８からスチームを噴出させ、袋Ｂ内にスチームを吹き込むことができる。
【0040】
［ノズル昇降部］スチーム噴出ノズル２２はノズル昇降部６１に連結されている。ノズル昇降部６１は、スチーム噴出ノズル２２の先端部（噴出口２８を含む）が袋Ｂ内に進入した位置と、スチーム噴出ノズル２２の先端部が袋Ｂ外に退避した位置との間で、スチーム噴出ノズル２２を昇降させる。図２及び図３に示すノズル昇降部６１は、ノズル保持アーム３３、ノズル昇降駆動シャフト３４、ノズル昇降駆動源３５、ノズル昇降ベース３６、第１ベアリング３９、ノズル昇降スタンド３７、ノズル昇降軸受３８及び第２ベアリング４０を含む。
【0041】
スチーム噴出ノズル２２は、ノズル保持アーム３３を介してノズル昇降駆動シャフト３４により保持されている。ノズル昇降駆動シャフト３４は高さ方向（すなわち重力が作用する鉛直方向と平行な方向）へ延在し、ノズル昇降駆動源３５に連結されている。ノズル昇降駆動シャフト３４の下方部分は、第１ベアリング３９を介してノズル昇降ベース３６により支持されている。ノズル昇降ベース３６は、架台３０上において固定的に設置される土台として機能するとともに、第１ベアリング３９の軸受として機能する。ノズル昇降駆動シャフト３４の上方部分は、第２ベアリング４０を介してノズル昇降軸受３８により支持されている。ノズル昇降軸受３８は、高さ方向に延在するノズル昇降スタンド３７を介し、ノズル昇降ベース３６に固定されている。ノズル昇降駆動シャフト３４は、第１ベアリング３９及び第２ベアリング４０を介して昇降自在に支持されており、ノズル昇降駆動源（例えばエアシリンダーやサーボモーター等）３５から伝えられる動力によって昇降される。
【0042】
上述の構成を有するノズル昇降部６１において、ノズル昇降駆動シャフト３４がノズル昇降駆動源３５により昇降されることによって、スチーム噴出ノズル２２はノズル昇降駆動シャフト３４及びノズル保持アーム３３とともに昇降する。特に本実施形態のノズル昇降部６１は、袋保持部１３によって保持されている袋Ｂの口部Ｂｍを介して袋Ｂの内側にスチーム噴出ノズル２２を挿入して噴出口２８を袋Ｂの内側に配置するように、スチーム噴出ノズル２２を下降させる。またノズル昇降部６１は、スチームの少なくとも一部が袋Ｂの内側に存在している状態で、袋保持部１３によって保持されている袋Ｂの外側に噴出口２８が配置されるように、スチーム噴出ノズル２２を上昇させる。
【0043】
［支持部］図示の支持部２５は、プレート形状を有し、袋Ｂの底部Ｂｂの全体に接触可能な大きさの支持面を持つ。支持部２５には、支持昇降部６２及び往復移動機構６３が連結されている。支持部２５は、支持昇降部６２によって高さ方向へ昇降させられ、往復移動機構６３によって水平方向へ往復移動させられる。特に本実施形態の支持部２５は、袋Ｂの底部Ｂｂの全体を持ち上げて底部Ｂｂを介して袋Ｂ内の内容物８０を下方から支持するように、支持昇降部６２によって上昇される。
【0044】
［往復移動機構］図示の往復移動機構６３は、支持スタンド４２、支持土台４３、支持駆動部４４、支持駆動シャフト４５、第１ギア係合部４６、第２ギア係合部４７、支持レール４８及び支持ローラー４９を含む。
【0045】
支持スタンド４２は架台３０上において固定的に設置されており、支持スタンド４２には、支持土台４３が固定されている。支持土台４３には支持駆動部４４及び支持レール４８が固定されている。
【0046】
支持駆動部４４には、高さ方向に延在する支持駆動シャフト４５が取り付けられている。支持駆動シャフト４５は第１ギア係合部４６の中心部に固定されている。支持駆動部４４によって支持駆動シャフト４５が軸回転させられ、第１ギア係合部４６は支持駆動シャフト４５とともに軸回転する。
【0047】
第１ギア係合部４６の外周部は第２ギア係合部４７の外周部に係合している。第２ギア係合部４７の下面には、２つの支持ローラー４９が固定されている。支持レール４８は、これらの支持ローラー４９により挟まれて保持されており、これらの支持ローラー４９間のスペースをスライド移動するように設けられている。第２ギア係合部４７は、支持ローラー４９及び支持レール４８を介し、支持土台４３により支持されている。第２ギア係合部４７は、第１ギア係合部４６の軸回転に応じて、支持レール４８によって支持ローラー４９が案内されるように、移動する。
【0048】
支持レール４８は、第５ステーションＳ５と第８ステーションＳ８との間の一部範囲（特に第６ステーションＳ６〜第７ステーションＳ７の全体を含む範囲）において円弧状に設けられている。支持レール４８の曲率を定める中心は、回転テーブル１２の外周の曲率を定める中心と共通する。第６ステーションＳ６から第７ステーションＳ７において、支持ローラー４９とともに支持レール４８に沿って案内される第２ギア係合部４７の移動軌道は、袋保持部１３とともに搬送される袋Ｂの移動軌道に対応する。より具体的には、第２ギア係合部４７は、袋Ｂを追従するように第６ステーションＳ６から第７ステーションＳ７に移動する。
【0049】
支持部２５は、上述の構成を有する往復移動機構６３によって、第６ステーションＳ６と第７ステーションＳ７との間で往復移動させられる。特に本実施形態の往復移動機構６３は、後述のように、第１高さ位置Ｈ１よりも高い位置において支持部２５が袋Ｂの底部Ｂｂを介して内容物８０を支持している状態で、袋Ｂが袋保持部１３とともに第６ステーションＳ６から第７ステーションＳ７に搬送されるように、支持部２５を第６ステーションＳ６から第７ステーションＳ７に移動させる。
【0050】
このように支持部２５は、第６ステーションＳ６から第７ステーションＳ７に搬送される袋Ｂを追従するように、往復移動機構６３によって水平方向に移動させられる。
【0051】
［支持昇降部］支持昇降部６２は、支持部２５を支持位置（上方位置）と退避位置（下方位置）との間で昇降させる。支持位置は、支持部２５が袋Ｂの底部Ｂｂに接触しつつ袋Ｂ内の内容物８０を持ち上げて支持する位置である。退避位置は、支持部２５が袋Ｂの底部Ｂｂに接触せず、袋Ｂ内の内容物８０が支持部２５によって支持されない位置である。支持部２５を退避位置から支持位置に移動させることによって、高さ方向に関して袋Ｂの口部Ｂｍと底部Ｂｂとが相対的に離れている第１の状態から、高さ方向に関して口部Ｂｍと底部Ｂｂとが近づけられて、高さ方向に関して口部Ｂｍと底部Ｂｂとが相対的に近づいている第２の状態に、袋Ｂの状態が変えられる。
【0052】
図示の支持昇降部６２は、支持昇降駆動源５０、支持昇降シャフト５１及び支持昇降固定部５２を含む。第２ギア係合部４７の上面には支持昇降駆動源５０が固定されており、支持昇降駆動源５０から上方に支持昇降シャフト５１が延在する。支持昇降駆動源５０からの支持昇降シャフト５１の高さ方向への突出量は可変である。支持昇降駆動源５０及び支持昇降シャフト５１は任意のアクチュエータによって構成可能であり、典型的にはエアシリンダーによって構成される。支持昇降シャフト５１の上方先端部には支持昇降固定部５２が固定されている。支持昇降固定部５２には、水平方向に延在する支持部２５が固定されている。支持部２５は、支持昇降シャフト５１の支持昇降駆動源５０からの突出量に応じて、昇降する。
【0053】
支持昇降部６２による支持部２５の昇降量は限定されない。ただし、支持昇降部６２によって支持部２５を上昇させる際に袋Ｂ内の内容物８０がスチーム噴出ノズル２２に接触しないように、支持部２５の昇降量が決められることが好ましい。
【0054】
支持昇降部６２は、以下のタイミングで、支持部２５を上昇させる。すなわち支持部２５は、袋Ｂの内側に噴出口２８からスチームが噴出された後から、口部Ｂｍが第１シールユニット２３（閉鎖ユニット）よって閉鎖されるまでの間の少なくとも一部において、第１高さ位置Ｈ１よりも高い位置において底部Ｂｂを介して袋Ｂ内の内容物８０を支持するように、配置される。これにより、袋Ｂ内のスチームが冷えて袋Ｂの容積が縮小する際の袋Ｂの口部Ｂｍの変形を抑えることができる。なお第１高さ位置Ｈ１は、第６ステーションＳ６に配置される袋Ｂの底部Ｂｂに支持部２５が接触していない状態での、袋Ｂの底部Ｂｂの高さ方向の位置である。
【0055】
［第１シールユニット（閉鎖ユニット）］図１に示すように、スチーム噴出ノズル２２が設けられる第６ステーションＳ６とは異なる下流側ステーション（すなわち第７ステーションＳ７）には、袋Ｂの口部Ｂｍを閉鎖する第１シールユニット２３が設けられている。第１シールユニット２３は、口部Ｂｍをシールするシールデバイスとして機能するだけではなく、スチームの少なくとも一部が袋Ｂの内側に存在し且つ袋保持部１３によって口部Ｂｍが閉じられるような緊張状態に袋Ｂが置かれている状態で口部Ｂｍを閉鎖する閉鎖ユニットとしても機能する。
【0057】
上述のように各袋Ｂは、第４ステーションＳ４及び第５ステーションＳ５において内容物８０（固形物８１及び液体）が内側に入れられた後に、第６ステーションＳ６でスチーム注入処理を受け、第７ステーションＳ７において第１シール処理を受ける。
【0058】
図４Ａ及び図４Ｂに示すように、袋保持部１３及び袋Ｂが第５ステーションＳ５から第６ステーションＳ６に移動した直後は、袋保持部１３に含まれる２つのグリッパーはお互いにやや近づいた位置に配置されており、袋Ｂの口部Ｂｍは少なくとも一部が開いている。これにより口部Ｂｍは、スチーム噴出ノズル２２の先端部（特に噴出口２８）が口部Ｂｍを介して袋Ｂの内側に挿入可能な開口面積を有する。
【0059】
そして図５Ａ及び図５Ｂに示すように、内側に内容物８０を収容する袋Ｂの口部Ｂｍを介して袋Ｂの内側にスチーム噴出ノズル２２を挿入し、スチーム噴出ノズル２２から袋Ｂの内側にスチームを噴出する工程が行われる。すなわちノズル昇降部６１がスチーム噴出ノズル２２を下降させて袋Ｂ内に挿入し、噴出口２８から袋Ｂ内にスチームを噴出させる。これにより、袋Ｂ内の空気などの気体がスチームに置換される。
【0060】
噴出口２８からのスチーム噴出の開始タイミングは限定されない。噴出口２８は、スチーム噴出ノズル２２が袋Ｂに挿入される前から（すなわち噴出口２８が袋Ｂの外側に位置する状態から）スチームを噴出させていてもよいし、噴出口２８が袋Ｂの内側に配置された後にスチーム噴出を開始してもよい。
【0061】
噴出口２８から袋Ｂ内にスチームが吹き出されている間、袋Ｂ内の気体（スチームを含みうる）は、口部Ｂｍの開口箇所を通って、袋Ｂの外側に排出される。なお、スチーム噴出ノズル２２に貫通孔（図示省略）を形成し、噴出口２８から袋Ｂ内にスチームを噴出させている間、当該貫通孔の一方の端部を袋Ｂ内に配置し、他方の端部を袋Ｂ外に配置してもよい。この場合、袋Ｂ内の気体の少なくとも一部は、スチーム噴出ノズル２２に形成された貫通孔を通って、袋Ｂの外側に排出されうる。
【0062】
袋Ｂにスチーム噴出ノズル２２が挿入された後、袋保持部１３を構成する２つのグリッパーは水平方向へお互いから離され、当該グリッパー間の距離が大きくされる（図６Ａ及び図６Ｂ参照）。これにより、袋Ｂは口部Ｂｍが閉じるように緊張させられ、口部Ｂｍはスチーム噴出ノズル２２の外周面に沿うように開口する。この袋保持部１３による袋Ｂの緊張処理は、スチーム噴出ノズル２２の少なくとも一部が口部Ｂｍを通過して袋Ｂ内に配置された後に、行われればよい。したがって、図６Ａ及び図６Ｂに示すようにグリッパー間距離を大きくするように袋保持部１３を移動させるタイミングは、スチーム噴出ノズル２２が図５Ｂに示す位置に到達する前であってもよいし後であってもよく、また噴出口２８から袋Ｂ内にスチームを噴出する前であってもよいし後であってもよい。
【0063】
このように袋Ｂの口部Ｂｍが緊張させられた状態で十分量のスチームが袋Ｂ内に吹き込まれることによって、袋Ｂ内の気体がスチームに置換される。
【0064】
そして袋Ｂの内側にスチームが噴出された後に、スチーム噴出ノズル２２を袋Ｂの内側から退避させる工程が行われる（図７Ａ及び図７Ｂ参照）。すなわち、スチーム噴出ノズル２２から袋Ｂ内に十分量のスチームが吹き込まれて、袋Ｂ内の気体がスチームに十分に置換された後、ノズル昇降部６１によってスチーム噴出ノズル２２は上昇させられ、スチーム噴出ノズル２２は袋Ｂの外側に退避させられる。なおスチーム噴出ノズル２２を袋Ｂの内側から退避させている間、噴出口２８からスチームを噴出させ続けていてもよいし、噴出口２８からのスチームの噴出は止められていてもよい。
【0065】
また第６ステーションＳ６では、支持部２５によって袋Ｂ内の内容物８０を支持する袋支持工程が行われる（図７Ａ及び図７Ｂ参照）。すなわち、袋保持部１３によって吊り下げ状態で保持されている袋Ｂの底部Ｂｂを支持部２５に接触させつつ第１高さ位置Ｈ１から上昇させ、第１高さ位置Ｈ１よりも高い位置（第２高さ位置Ｈ２）において支持部２５が底部Ｂｂを介して内容物８０を支持する。これにより支持部２５は、袋Ｂの内側にスチームが噴出された後から口部Ｂｍが第１シールユニット２３よって閉鎖されるまでの間の少なくとも一部において、第１高さ位置Ｈ１よりも高い位置において底部Ｂｂを介して内容物８０を支持する。
【0066】
本実施形態では、スチーム噴出ノズル２２が袋Ｂの内側から退避を開始するタイミングと同時的に、支持部２５は底部Ｂｂに接触して、底部Ｂｂ及び内容物８０を持ち上げて支持する。この場合、支持部２５に持ち上げられた内容物８０が、スチーム噴出ノズル２２に接触することを回避できる。ただし、支持昇降部６２により上昇させられる支持部２５が袋Ｂ内の内容物８０の支持を開始するタイミングは、スチーム噴出ノズル２２が袋Ｂの内側から退避する前、スチーム噴出ノズル２２が袋Ｂの内側からの退避動作を行っている間、或いはスチーム噴出ノズル２２が袋Ｂの内側から退避し終わった後、のいずれであってもよい。
【0067】
またスチーム噴出ノズル２２が袋Ｂの内側から退避し終わった後且つ口部Ｂｍが閉じられるように袋保持部１３によって袋Ｂが緊張させられた後（後述の図８Ａ及び図８Ｂ参照）に、支持部２５は底部Ｂｂを介した内容物８０の支持を開始してもよい。袋Ｂ内のスチームの冷却に伴う袋Ｂの容積縮小により口部Ｂｍが意図せずに変形することを防ぐ観点からは、遅くともスチーム噴出ノズル２２がスチーム置換装置１０から退避し終わった直後までに、支持部２５は底部Ｂｂを介して内容物８０の支持を開始することが好ましい。
【0068】
またスチーム噴出ノズル２２が袋Ｂの内側に進入する前、或いはスチーム噴出ノズル２２の先端部（例えば噴出口２８）が袋Ｂの内側にある状態で、支持部２５は底部Ｂｂを介して内容物８０の支持を開始してもよい。スチーム噴出ノズル２２の先端部を袋Ｂ内に適切に挿入する観点からは、スチーム噴出ノズル２２の少なくとも一部が袋Ｂの内側に配置された後に、支持部２５が底部Ｂｂを介して内容物８０の支持を開始するように、支持昇降部６２が支持部２５を上昇させることが好ましい。スチーム噴出ノズル２２の先端が袋Ｂの内側に進入する前に支持部２５が袋Ｂの底部Ｂｂ及び内容物８０を持ち上げると、口部Ｂｍが意図せずに変形したり袋Ｂが厚み方向に傾いたりして、スチーム噴出ノズル２２を袋Ｂの内側に適切に挿入できない場合がある。
【0069】
したがって「袋Ｂ内にスチーム噴出ノズル２２の先端（特に噴出口２８）が進入してから、スチーム噴出ノズル２２の先端（特に噴出口２８）が袋Ｂの外に退避するまでの間」の任意のタイミングで、支持部２５は袋Ｂの底部Ｂｂに接触して内容物８０の支持を開始してもよい。ただし、支持部２５が底部Ｂｂを介して内容物８０を支持した際に生じうる口部Ｂｍの変形が、スチーム噴出ノズル２２の先端部を袋Ｂ内に挿入するのに支障がない程度であることが予測される場合には、スチーム噴出ノズル２２が袋Ｂに挿入される前から、支持部２５は底部Ｂｂを介して内容物８０の支持を開始してもよい。
【0070】
また本実施形態の支持部２５は、一旦袋Ｂの底部Ｂｂを第１高さ位置Ｈ１から上昇させて第１高さ位置Ｈ１よりも高い位置において底部Ｂｂを介して内容物８０を支持した後は、口部Ｂｍが第１シールユニット２３によって閉鎖されるまで継続的に、第１高さ位置Ｈ１よりも高い位置において底部Ｂｂを介して内容物８０を支持する。これにより、袋Ｂ内のスチームの冷却に伴う袋Ｂ内の容積縮小によって口部Ｂｍが意図せずに変形することを効果的に防げる。すなわち袋Ｂの口部Ｂｍの意図しない変形を防ぐ観点からは、袋Ｂの底部Ｂｂ及び内容物８０が一旦支持部２５によって支持された後は、第１シールユニット２３（閉鎖ユニット）によって袋Ｂの口部Ｂｍが挟まれて圧迫されるまで継続的に、支持部２５は底部Ｂｂ及び内容物８０を支持し続けることが好ましい。
【0071】
袋Ｂの口部Ｂｍは、第１シールユニット２３により圧迫されることによって閉鎖される。そのため、口部Ｂｍが第１シールユニット２３によって閉鎖されている状態であれば、任意のタイミングで、口部Ｂｍに意図しない隙間が形成されるのを防ぎつつ支持部２５を支持位置から退避位置に移動させることができる。したがって例えば、第１シールユニット２３によって口部Ｂｍがシールされた後に、口部Ｂｍの冷却処理が完了した後に、或いは袋Ｂが袋保持部１３から解放される直前に、支持部２５を支持位置から退避位置に移動させることも可能である。
【0072】
そして図８Ａ及び図８Ｂに示すように、袋Ｂの内側からスチーム噴出ノズル２２が退避した後、口部Ｂｍを閉じるように袋Ｂを緊張させる工程が行われる。すなわちスチーム噴出ノズル２２の全体が袋Ｂの外側に配置された後、袋保持部１３を構成する２つのグリッパーは水平方向へお互いから離され、当該グリッパー間の距離が大きくされる。これにより、袋Ｂは口部Ｂｍが閉じるように緊張させられる。これにより、口部Ｂｍを介して袋Ｂ内に外気が流入するのを防ぐことができる。この際、口部Ｂｍは完全に閉じられていることが好ましいが、必ずしも完全に閉じられていなくてもよい。
【0073】
このようにスチーム噴出ノズル２２が退避した後に袋Ｂを緊張させる工程は、第６ステーションＳ６で行われてもよいし、第６ステーションＳ６から第７ステーションＳ７に袋Ｂが移動している間に行われてもよいし、第７ステーションＳ７で行われてもよい。ただし、袋Ｂ内からのスチームの流出防止及び袋Ｂ内への外気の流入防止の観点からは、袋Ｂ内からスチーム噴出ノズル２２が退避した後、できるだけ早期に、袋保持部１３により袋Ｂを緊張させて口部Ｂｍを閉じることが好ましい
【0074】
そして袋Ｂは袋保持部１３とともに第６ステーションＳ６から第７ステーションＳ７に移動させられる。袋Ｂが第６ステーションＳ６から第７ステーションＳ７に移動する際、支持部２５は往復移動機構６３によって移動させられ、袋Ｂを追従するように移動する。これにより、袋Ｂが第６ステーションＳ６から第７ステーションＳ７に移動している最中も、袋Ｂの底部Ｂｂ及び内容物８０は支持部２５により持ち上げられて支持される。そのため、袋Ｂが第６ステーションＳ６から第７ステーションＳ７に移動している最中、袋Ｂ内のスチームが冷えて袋Ｂの容積が縮小しても、袋Ｂの底部Ｂｂに作用する内容物８０の重量に起因して口部Ｂｍが意図せずに変形することを、効果的に防ぐことができる。
【0075】
袋Ｂが第７ステーションＳ７に移動した直後、第１シールユニット２３が有する２つの加熱プレート間にはスペースが形成されており、袋Ｂの口部Ｂｍはこれらの加熱プレート間に配置されている（図９Ａ及び図９Ｂ参照）。
【0076】
そして図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、スチームの少なくとも一部が袋Ｂの内側に存在し且つ口部Ｂｍを閉じるように袋Ｂが緊張させられている状態で、口部Ｂｍを第１シールユニット２３により閉鎖する工程が行われる。すなわち、第７ステーションＳ７において袋Ｂの口部Ｂｍは、第１シールユニット２３が有する２つの加熱プレートに圧迫され、第１シール処理が行われる。これにより袋Ｂの口部Ｂｍを構成する表側壁部及び裏側壁部がお互いに溶着され、口部Ｂｍはシールされる。
【0077】
なお第１シールユニット２３による具体的なシール方式は限定されない。例えば、予め第１シールユニット２３を高温に加熱しておき、第１シールユニット２３が袋Ｂに接触するのと同時的に、口部Ｂｍがシールされてもよい。また第１シールユニット２３が袋Ｂに接触した後に、第１シールユニット２３が昇温されることによって、口部Ｂｍがシールされてもよい。また第１シールユニット２３は、加熱溶着以外の手段によって袋Ｂの口部Ｂｍをシールしてもよい。
【0078】
袋Ｂの口部Ｂｍが第１シールユニット２３によって閉鎖された後、支持部２５は袋Ｂの底部Ｂｂから離され、袋Ｂ内の内容物８０は支持部２５の支持から解放される（図１０Ｂ参照）。本実施形態では、図２に示す支持昇降部６２の支持昇降駆動源５０によって支持昇降シャフト５１の突出量が低減され支持部２５が下降させられることによって、支持部２５が袋Ｂの底部Ｂｂから離され、袋Ｂ内の内容物８０は支持部２５の支持から解放される。ただし、支持部２５が袋Ｂの底部Ｂｂから離される方法はこれに限定されない。例えば、往復移動機構６３が支持部２５を水平方向に移動させることによって、支持部２５を袋Ｂの底部Ｂｂから離し、袋Ｂ内の内容物８０が支持部２５の支持から解放されてもよい。
【0079】
なお、袋Ｂ内の内容物８０が支持部２５の支持から解放されるタイミングは、第１シールユニット２３によって行われる第１シール処理が完了した後であってもよいし、第１シール処理が完了する前であってもよい。例えば、第１シールユニット２３が有する２つの加熱プレートが袋Ｂに接触して口部Ｂｍを閉鎖した直後に、支持部２５が袋Ｂの底部Ｂｂから離されて、袋Ｂ内の内容物８０が支持部２５の支持から解放されてもよい。
【0080】
このようにして支持部２５が袋Ｂの底部Ｂｂから離された後、支持部２５は往復移動機構６３によって第７ステーションＳ７から第６ステーションＳ６に戻され、次の袋Ｂに対する処理のための準備位置（図４Ｂ参照）に配置される。
【0081】
［第２実施形態］図１１〜図１３は、第２実施形態に係る支持部２５を説明するための図である。本実施形態において、上述の第１実施形態と同一又は類似の要素については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【0082】
本実施形態の支持部２５は、複数の部材（第１支持部７１及び第２支持部７２）を含む。支持部２５に含まれる複数の部材は、第６ステーションＳ６から第７ステーションＳ７にわたって存在するように設けられている。支持部２５が有するこれらの部材（第１支持部７１及び第２支持部７２）は、袋Ｂが袋保持部１３とともに第６ステーションＳ６から第７ステーションＳ７に搬送される間の少なくとも一部において、第１高さ位置Ｈ１よりも高い位置において袋Ｂの底部Ｂｂを介して内容物８０を支持する。
【0083】
図示の支持部２５は、昇降可能に設けられる第１支持部７１と、昇降することなく固定的に設けられる第２支持部７２とを含む。第１支持部７１は、第６ステーションＳ６（スチーム注入ステーション）に設けられており、少なくとも第６ステーションＳ６において延在する。
【0084】
なお本実施形態では、支持部２５が第６ステーションＳ６から第７ステーションＳ７に移動しないため、上述の第１実施形態のスチーム置換装置１０で必要とされていた往復移動機構６３（図２参照）が不要である。したがって例えば、支持駆動部４４、支持駆動シャフト４５、第１ギア係合部４６、第２ギア係合部４７、支持レール４８及び支持ローラー４９の設置は不要である。本実施形態において支持昇降駆動源５０は、例えば支持土台４３上に固定的に据え付けることが可能であり、第１支持部７１が支持昇降固定部５２を介して支持昇降シャフト５１に取り付けられる。第２支持部７２は、第７ステーションＳ７（第１シール処理ステーション）から第６ステーションＳ６に向かって延在する。第２支持部７２は、例えば支持土台４３に対して固定的に据え付けられている。
【0085】
第１支持部７１及び第２支持部７２は、袋Ｂの第６ステーションＳ６から第７ステーションＳ７への搬送軌道に沿ってお互いに隣り合うように延在する。第１支持部７１と第２支持部７２との間の間隔は限定されない。ただし、後述のように袋Ｂを第１支持部７１上から第２支持部７２上に適切に移送する観点からは、袋Ｂの搬送方向に関する第１支持部７１と第２支持部７２との間の間隔は、可能な限り小さい方が好ましく、袋Ｂの底部Ｂｂの幅よりは小さい方が好ましい。
【0086】
第１支持部７１及び第２支持部７２の具体的な範囲は限定されない。第１支持部７１は、袋Ｂの底部Ｂｂを介して袋Ｂ内の内容物８０を持ち上げる機能を有する。そのため第１支持部７１は、第６ステーションＳ６に配置されている袋Ｂを適切に持ち上げることができるように、第６ステーションＳ６に配置されている袋Ｂの底部Ｂｂを下方から持ち上げるのに十分な大きさを有していればよい。第２支持部７２は、第１支持部７１から袋Ｂを受け取って、第１高さ位置Ｈ１よりも高い位置（図示の例では第２高さ位置Ｈ２）において袋Ｂの底部Ｂｂに接触しつつ袋Ｂ内の内容物８０を支持する。第６ステーションＳ６に次に配置される袋Ｂのための第１支持部７１の準備時間を確保する観点から、第６ステーションＳ６から第７ステーションＳ７に搬送される袋Ｂは、できるだけ早期に第１支持部７１上から第２支持部７２上に移動することが好ましく、第２支持部７２は、第６ステーションＳ６に近い位置まで延在することが好ましい。
【0087】
支持昇降部６２（図２参照）は、第１支持部７１及び第２支持部７２のうち第１支持部７１のみに連結されており、第１支持部７１のみを昇降させる。具体的には、支持昇降部６２は、第１高さ位置Ｈ１よりも低い位置と、第１高さ位置Ｈ１よりも高い位置（第２高さ位置Ｈ２）との間において、第１支持部７１を昇降させる。
【0088】
図示の第２支持部７２は、第２高さ位置Ｈ２において水平方向に延在しており、第２高さ位置Ｈ２に配置された第１支持部７１と第２支持部７２とは同一面（水平面）を形成する。これにより、第６ステーションＳ６から第７ステーションＳ７に向かって移動する袋Ｂの底部Ｂｂは、一定の高さ（すなわち第２高さ位置Ｈ２）で水平に移動する。
【0089】
なお第１支持部７１は、必ずしも第２支持部７２と同じ高さ位置（すなわち第２高さ位置Ｈ２）に上昇されなくてもよい。すなわち、第６ステーションＳ６から第７ステーションＳ７に向かう袋Ｂが第１支持部７１上から第２支持部７２上に適切に移動可能であれば、第２支持部７２よりも高い位置（すなわち第２高さ位置Ｈ２よりも高い位置）或いは低い位置（すなわち第２高さ位置Ｈ２よりも低い位置）に第１支持部７１は上昇させられてもよい。
【0090】
また図示の第２支持部７２は固定されているが、第２支持部７２は昇降可能に設けられていてもよい。この場合、第２支持部７２は、第１支持部７１とは独立して昇降されることが好ましい。例えば、第７ステーションＳ７において袋Ｂの口部Ｂｍの第１シール処理が完了した後に、特に第７ステーションＳ７から第８ステーションＳ８に向かって袋Ｂが搬送される前に、第２支持部７２が下降されて袋Ｂの底部Ｂｂから離れた位置に配置されてもよい。この場合、袋Ｂは、第２支持部７２からダメージを受けることなく、第７ステーションＳ７から第８ステーションＳ８に搬送される。なお第２支持部７２を昇降させる機構は、第１支持部７１を昇降させる支持昇降部６２と同様に構成可能である。
【0091】
上述の構成を有するスチーム置換装置１０は、一例として以下のようにしてスチーム置換処理を行う。
【0092】
第５ステーションＳ５から搬送される袋Ｂが第６ステーションＳ６に配置される際、第１支持部７１は第１高さ位置Ｈ１よりも低い位置（退避位置）に配置されている（図１１参照）。これにより、第６ステーションＳ６に配置された直後の袋Ｂは、第１支持部７１に接触することなく、袋保持部１３により吊り下げ保持された状態で配置される。この際、第２高さ位置Ｈ２において固定されている第２支持部７２は、第７ステーションＳ７に配置されている袋Ｂの底部Ｂｂを持ち上げて内容物８０を支持している。
【0093】
その後、上述の第１実施形態と同様に、スチーム噴出ノズル２２が袋Ｂの内側に挿入され、噴出口２８から袋Ｂの内側にスチームが噴出され、袋保持部１３（グリッパー）によって、袋Ｂの口部Ｂｍが緊張させられる。これにより、袋Ｂ内の気体がスチームに置換される。
【0094】
また支持昇降部６２によって第１支持部７１が第１高さ位置Ｈ１よりも低い位置から上昇させられ、第２高さ位置Ｈ２に配置される（図１２参照）。これにより、第１支持部７１は、底部Ｂｂを介して袋Ｂ内の内容物８０を持ち上げて支持し、高さ方向に関して底部Ｂｂは口部Ｂｍに近づけられる。また第１支持部７１の上面は、第２支持部７２の上面と同じ高さ位置に配置される。
【0095】
図示の例では、第１支持部７１の上昇とともにスチーム噴出ノズル２２も上昇させられる。図１２には、袋Ｂの内側から外側に移動している途中の状態のスチーム噴出ノズル２２が示されている。これにより、第１支持部７１によって持ち上げられて上昇する袋Ｂ内の内容物８０が、スチーム噴出ノズル２２に接触することを回避できる。内容物８０とスチーム噴出ノズル２２との接触を確実に回避する観点から、袋Ｂの内側から外側に退避する際のスチーム噴出ノズル２２の上昇速度は、第１支持部７１の上昇速度以上であることが好ましい。
【0096】
スチーム噴出ノズル２２の全体が袋Ｂの外側に配置された後、袋Ｂは第６ステーションＳ６に配置された第７ステーションＳ７に向けて搬送される（図１３参照）。この際、袋Ｂの底部Ｂｂは第１支持部７１上から第２支持部７２上にスムーズに移動し、袋Ｂ内の内容物８０が第２支持部７２によって支持される。そのため、袋Ｂが第６ステーションＳ６から第７ステーションＳ７に移動している最中、袋Ｂ内のスチームが冷えて袋Ｂの容積が縮小しても、袋Ｂの底部Ｂｂに作用する内容物８０の重量に起因して口部Ｂｍが意図せずに変形することを効果的に防ぐことができる。
【0097】
以上説明したように上述のスチーム置換装置１０及びスチーム置換方法によれば、袋Ｂ内にスチームが存在する状態で、袋Ｂ内の内容物８０が支持部２５により持ち上げられて支持される。これにより、袋Ｂ内のスチームが冷えて袋Ｂの容積が縮小する際に、内容物８０の重量が口部Ｂｍの形状に影響を与えることを抑えることができ、口部Ｂｍに意図していない隙間が形成されるのを効果的に防ぐことができる。したがって、意図しない隙間を通って袋Ｂ内に外気が流入し且つ袋Ｂ内のスチームが外部に流出することを防ぎ、袋Ｂ内の気体を安定的に信頼性良くスチームに置換することができる。なお袋Ｂ内の気体がスチームに置換されている割合（スチーム置換率）は、一例として、袋Ｂ内の残存酸素濃度（残存酸素量）を測定することで評価可能である。典型的には、袋Ｂに注射針を刺して袋Ｂ内の気体を抽出し、酸素濃度計を使って抽出気体に含まれる酸素濃度を計測することで、袋Ｂ内の残存酸素濃度を測定することが可能である。
【0098】
また袋Ｂ内の内容物８０の支持は、下方から袋Ｂの底部Ｂｂを支持部２５によって持ち上げることで行われる。そのため支持部２５は、シンプルなプレート形状部材によって構成可能であり、複雑な構造が不要である。したがって、支持部２５を駆動制御する機構もシンプルに構成可能であり、袋Ｂ内の内容物８０を支持するための装置を低コストで実現可能である。
【0099】
また、袋Ｂ内にスチームを注入するためのステーション（第６ステーションＳ６）と、スチーム注入済みの袋Ｂの口部Ｂｍを閉鎖及びシールするためのステーション（第７ステーションＳ７）と、は別ステーションである。これにより、袋Ｂが１つのステーションに滞在している間に受けるべき処理の時間を短くすることができ、包装システム５全体において袋Ｂの処理を高速化することができる。
【0100】
対照的に、袋Ｂ内へのスチーム注入と口部Ｂｍの閉鎖及びシールとを同一ステーションで実施する場合、このステーションでの処理に要する時間は、長大化して包装システム５全体の処理時間のボトルネックとなり、包装システム５の生産能力の向上を妨げうる。また袋Ｂ内へのスチーム注入と口部Ｂｍの閉鎖及びシールとを同一ステーションで実施する場合、口部Ｂｍのシール器具（第１シールユニット２３）にスチームが付着する可能性が増大し、シール器具の錆等の腐食が誘発されやすくなる。一方、袋Ｂ内へのスチーム注入と口部Ｂｍの閉鎖及びシールとを別ステーションで実施することによって、そのような腐食の懸念を大幅に低減することができる。
【0101】
また上述の第１実施形態のように、第６ステーションＳ６から第７ステーションＳ７に移動する袋Ｂを追従するように支持部２５を移動させることによって、袋Ｂの底部Ｂｂが支持部２５に対して擦れるのを防いで、袋Ｂが支持部２５から受けるダメージを軽減することができる。
【0102】
また上述の第２実施形態のように、支持部２５を構成する複数の部材（第１支持部７１及び第２支持部７２）を第６ステーションＳ６から第７ステーションＳ７にわたって連続的に設けることによって、支持部２５の駆動機構をシンプルに構成可能である。すなわち、支持部２５を水平方向へ往復移動させる機構が不要であり、第６ステーションＳ６において支持部２５（すなわち第１支持部７１）を昇降させる機構を設けることによって、袋Ｂ内の内容物８０を支持部２５により適切に支持した状態で、第６ステーションＳ６から第７ステーションＳ７に袋Ｂを搬送することができる。
【0103】
［変形例］包装システム５、スチーム置換装置１０及びスチーム置換方法は、上述の実施形態に限定されない。
【0104】
搬送ユニット１１による袋Ｂの搬送軌道は限定されず、上述の円軌道以外の曲線軌道、直線軌道、或いは曲線軌道及び直線軌道の両方を含む軌道（例えば両端部が半円軌道によって構成されるエンドレス軌道）であってもよい。
【0105】
また、搬送ユニット１１は、袋Ｂを間欠的に停止させることなく、継続的に袋Ｂを搬送してもよい。搬送ユニット１１が袋Ｂを各ステーションで停止させることなく継続的に搬送する場合、任意の機構を使って袋Ｂを追従するようにスチーム噴出ノズル２２及び支持部２５を移動させることにより、袋Ｂ内のスチームが冷えて袋Ｂの容積が縮小する間、支持部２５によって袋Ｂ内の内容物８０を適切に支持することが可能である。
【0106】
またスチーム噴出ノズル２２及び閉鎖ユニット（第１シールユニット２３）を同一ステーションに設置し、袋Ｂ内へのスチーム注入処理と袋Ｂの口部Ｂｍの閉鎖及びシール処理（第１シール処理）とを同一ステーションで行ってもよい。
【0107】
また、支持部２５がステーション間を往復移動しない場合、包装システム５から袋Ｂが放出されるステーション（図示の包装システム５では第９ステーションＳ９又は第１０ステーションＳ１０）まで支持部２５が延在していてもよい。この場合、袋Ｂが包装システム５外に放出されるまで、支持部２５によって袋Ｂの内容物８０を支持することが可能である。
【0108】
なお第６ステーションＳ６から第７ステーションＳ７にわたって支持部２５が設けられる場合、支持部２５は、上述の第２実施形態のように複数の部材によって袋Ｂ内の内容物８０を支持してもよいし、単一部材によって袋Ｂ内の内容物８０を支持してもよい。
【0109】
図１４は、支持部２５の一変形例を示す図である。図１４に示す支持部２５は、単一部材によって構成されており、第１高さ位置Ｈ１（又は第１高さ位置Ｈ１よりも低い位置）から第２高さ位置Ｈ２に変化する傾斜部２５ａと、傾斜部２５ａに接続され第２高さ位置Ｈ２で水平方向に延びる平坦部２５ｂとを有する。傾斜部２５ａは、第６ステーションＳ６よりも上流側（すなわち第５ステーションＳ５側）において設けられている。第５ステーションＳ５から搬送される袋Ｂの底部Ｂｂは第６ステーションＳ６に到達する前に傾斜部２５ａに載せられ、傾斜部２５ａに沿って徐々に持ち上げられる。そして第６ステーションＳ６において、袋Ｂ内の内容物８０は底部Ｂｂを介して平坦部２５ｂにより持ち上げられて支持される。
【0110】
このように支持部２５は単一部材によって構成可能である。この場合、袋Ｂ内にスチーム噴出ノズル２２が挿入される前に、袋Ｂの底部Ｂｂが持ち上げられる。そのため、支持部２５（傾斜部２５ａ及び平坦部２５ｂ）が底部Ｂｂを持ち上げることによって袋Ｂの口部Ｂｍが変形しやすい場合、第６ステーションＳ６において口部Ｂｍが意図しない形状に変形し、スチーム噴出ノズル２２を袋Ｂ内に適切に挿入できない可能性がある。したがって、単一部材により構成される支持部２５を使う場合、支持部２５が底部Ｂｂを持ち上げても口部Ｂｍが変形しにくい又は実質的に変形しない袋Ｂを、処理対象とすることが好ましい。
【0111】
またステーションの数と同じ数の支持部２５を設けてもよい。この場合、それぞれの袋保持部１３に対して固有の支持部２５を割り当てて、互いに関連づけられた袋保持部１３及び支持部２５を一緒に移動させてもよい。この場合、支持部２５を往復移動させることなく、袋保持部１３により保持されている袋Ｂを追従するように支持部２５を移動させることができる。なお、そのような複数の支持部２５は、任意の移動機構によって移動させられることができる。
【0112】
また上述の実施形態では、第１シールユニット２３が袋Ｂの口部Ｂｍを閉鎖しているが、第１シールユニット２３以外の部材（例えばシール処理を行わない部材）によって口部Ｂｍが閉鎖されてもよい。
【符号の説明】
【0113】
５ 包装システム、１０ スチーム置換装置、１１ 搬送ユニット、１２ 回転テーブル、１３ 袋保持部、１４ コンベアマガジン、１５ 袋送出器、１６ 取出吸盤、１７ 印字器、１８ 開口装置、１９ 開口ガイド、２０ 固形物投入装置、２１ 内容物注入装置、２２ スチーム噴出ノズル、２３ 第１シールユニット、２４ 第２シールユニット、２５ 支持部、２５ａ 傾斜部、２５ｂ 平坦部、２６ 冷却ユニット、２７ 排出シュート、２８ 噴出口、３０ 架台、３１ スチーム供給源、３２ スチーム供給ライン、３３ ノズル保持アーム、３４ ノズル昇降駆動シャフト、３５ ノズル昇降駆動源、３６ ノズル昇降ベース、３７ ノズル昇降スタンド、３８ ノズル昇降軸受、３９ 第１ベアリング、４０ 第２ベアリング、４１ 搬送スタンド、４２ 支持スタンド、４３ 支持土台、４４ 支持駆動部、４５ 支持駆動シャフト、４６ 第１ギア係合部、４７ 第２ギア係合部、４８ 支持レール、４９ 支持ローラー、５０ 支持昇降駆動源、５１ 支持昇降シャフト、５２ 支持昇降固定部、６１ ノズル昇降部、６２ 支持昇降部、６３ 往復移動機構、７１ 第１支持部、７２ 第２支持部、８０ 内容物、８１ 固形物、Ｂ 袋、Ｂｍ 口部、Ｂｂ 底部、Ｂｓ 側部、Ｈ１ 第１高さ位置、Ｈ２ 第２高さ位置、Ｓ１ 第１ステーション、Ｓ２ 第２ステーション、Ｓ３ 第３ステーション、Ｓ４ 第４ステーション、Ｓ５ 第５ステーション、Ｓ６ 第６ステーション、Ｓ７ 第７ステーション、Ｓ８ 第８ステーション、Ｓ９ 第９ステーション、Ｓ１０ 第１０ステーション