JP2008184169A - ペットボトルの充填装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ペットボトルに対して無菌状態を保って水を充填するペットボトルの充填装置を提供する。
【解決手段】ペットボトル１内部を洗浄する洗浄ノズル４と、洗浄後のペットボトル１内に水を充填する充填ノズル１２と、充填後のペットボトル１の外周部に押圧力を作用させてペットボトルの口部３から充填された水をオーバーフローさせるオーバーフローアーム２８と、上記オーバーフローアーム２８によって水をオーバーフローさせている最中にペットボトル１の口部３に対してキャップ２を取り付けるキャッピング装置１０とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ペットボトルに対して無菌状態を保って水を充填するペットボトルの充填装置および方法に関するものである。

従来から、ペットボトルを滅菌したのち水を充填する方法として、例えば下記の特許文献１に示す方法が開示されている。下記の特許文献１に開示された方法は、ペットボトルを熱水でリンスしたのち、ミネラルウォーターを充填圧を急変させずにオーバーフロー充填し、そののちキャップを取り付けるものである。この方法では、充填圧を急変させずにミネラルウォーターを充填することにより、高温下で軟化したペットボトルを変形させないで充填するようにしたものである。
特開２０００−８５８８８号公報

しかしながら、上記特許文献１の方法では、ミネラルウォーターをオーバーフロー充填させた後、キャップを取り付けるまでの間は、滅菌状態を維持する手当てがなされていないため、オーバーフロー充填後にキャップを取り付けるまでの間にキャップやペットボトルの開口部に雑菌が付着し、それを内部に取り込んだままボトリングしてしまうおそれがある。しかも、オーバーフロー充填は、ノズルをペットボトル内部に差し込んだままの状態で行うため、オーバーフロー充填を行ったとしても、ノズルに付着した雑菌を内部に取り込んだままボトリングしてしまうおそれもある。このように、上記従来の方法では、雑菌をペットボトルの内部に取り込んだままボトリングしてしまうおそれがあり、滅菌状態を保ってのボトリングが完全に行えるものではなかった。

本発明は、上記のような事情に鑑みなされたもので、ペットボトルに対して無菌状態を保って水を充填するペットボトルの充填装置および方法を提供することをその目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のペットボトルの充填装置は、ペットボトル内部を洗浄する洗浄ノズルと、洗浄後のペットボトル内に水を充填する充填ノズルと、充填後のペットボトルの外周部に押圧力を作用させてペットボトルの口部から充填された水をオーバーフローさせるオーバーフロー手段と、上記オーバーフロー手段によって水をオーバーフローさせている最中にペットボトルの口部に対してキャップを取り付けるキャッピング手段とを備えたことを要旨とする。

また、上記目的を達成するため、本発明のペットボトルの充填方法は、ペットボトル内部を洗浄する洗浄ステップと、洗浄後のペットボトル内に水を充填する充填ステップと、充填後のペットボトルの外周部に押圧力を作用させてペットボトルの口部から充填された水をオーバーフローさせるオーバーフローステップと、上記オーバーフローステップにおいて水をオーバーフローさせている最中にペットボトルの口部に対してキャップを取り付けるキャッピングステップとを備えたことを要旨とする。

すなわち、本発明のペットボトルの充填装置および方法は、充填後のペットボトルの外周部に押圧力を作用させてペットボトルの口部から充填された水をオーバーフローさせ、水をオーバーフローさせている最中にペットボトルの口部に対してキャップを取り付けてキャッピングする。このように、水をオーバーフローさせながらキャップを取り付けるため、充填終了からキャップを取り付けるまでの間に雑菌がペットボトル内に入り込むことが完全に防止できる。また、充填後のペットボトルの外周部に押圧力を作用させて水をオーバーフローさせることから、オーバーフローの際には充填ノズルをペットボトルから完全に取り出していることから、充填ノズルに付着した雑菌がペットボトル内に入り込むことも防止できる。このように、ペットボトルに対して完全に無菌状態を保って水を充填することができる。

本発明において、上記キャッピング手段でキャップを取り付ける前に、キャップの内側を洗浄するキャップ洗浄ノズルをさらに備えた場合には、キャップに雑菌や汚れが付着していてもそれを洗浄してからペットボトルの口部に取り付けるため、キャップに付着した汚れがペットボトル内に混入することを防止できる。

本発明において、上記充填ノズルによる充填の際に、ペットボトル内に挿入された充填ノズルの先端が、充填された液面に接触しないようペットボトルおよび／または充填ノズルの移動制御を行うように構成されている場合には、充填からキャッピングが終了するまで充填ノズルはペットボトル内に充填された水に接触しないことから、充填ノズルに付着した雑菌が内部に混入するのを完全に防止できる。

本発明において、上記洗浄ノズルでペットボトル内部を洗浄したのち充填ノズルで水を充填する前に、ペットボトル内部をエアブローするエアブローノズルをさらに備えた場合には、洗浄ノズルから噴射されてペットボトル内壁に付着した洗浄液をエアブローで除去してから水を充填するため、雑菌や汚れが内部に混入するのを完全に防止できる。

つぎに、本発明を実施するための最良の形態を説明する。

図１は、本発明のペットボトルの充填装置を浄化水の自動販売機に適用した一実施形態を示す図である。

この装置は、ペットボトル１の内部を洗浄する洗浄ノズル４（図５参照）を有する洗浄ノズルユニット１１と、洗浄後のペットボトル１内に水を充填する充填ノズル１２と、上記ペットボトル１を搬送する搬送アーム１３とを備えている。

この装置は、金銭受入処理装置２２に所定の金銭の受入を検知すると、制御装置２３の制御により、金銭受入処理、ペットボトルの装填処理、搬送処理、口部洗浄処理、ボトル洗浄処理、キャップ排出処理、キャップ洗浄処理、水の充填処理、キャップ取付処理、充填ボトル排出処理等の各工程の処理が実行される。洗浄および充填に使用される水は、水道水を受け入れて、浄水装置２０により浄化とアルカリ活性処理が行われた浄水が用いられる。

上記ペットボトル１は、装置背面側に設けられたボトルストッカー２１にストックされ、金銭受入処理装置２２に所定の金銭の受入を検知すると、１つのペットボトル１がボトル充填ステージ１７の所定の装填位置まで排出される。このときのペットボトル１の排出は、図示しない駆動手段により排出アーム２４が駆動することにより行われる。

上記搬送アーム１３は、上記ボトル充填ステージ１７によって装填されたペットボトル１を、図示しない駆動手段により、図示のＸ〜Ｘ方向、Ｙ〜Ｙ方向、Ｚ〜Ｚ方向の３軸方向に搬送するとともに、直立状態から倒立状態あるいはその逆に反転させるようになっている。

図２は、ペットボトル１を搬送アーム１３に装填する工程を示す。

ペットボトル１が所定の装填位置まで排出されると、搬送アーム１３がボトル充填ステージ１７の直前まで移動され、この状態で図示しない駆動手段により装填アーム２５を駆動してペットボトル１を後方から搬送アーム１３に向かって押出すことにより、搬送アーム１３へのペットボトル１の装填が行われる。

上記搬送アーム１３は、図２（Ｃ）に示すように、ペットボトル１の底面が載置される載置板２６と、上記載置板２６に載置されたペットボトル１の上部の両肩部を支持する肩部支持部材２７と、本発明のオーバーフロー手段として機能すオーバーフローアーム２８とを備えている。上記肩部支持部材２７とオーバーフローアーム２８は、ペットボトル１が装填される方向には開放されており、装填アーム２５による押出し動作により、ペットボトル１が装填アーム１３に装填されるようになっている。

図３は、ペットボトル１の口部３を洗浄する工程を示す。

搬送アーム１３にペットボトル１が装填されると、搬送アーム１３は図示しない駆動手段により駆動されて直立状態から倒立状態に反転されるとともに、口部洗浄ステージ１６の直上まで搬送される。この反転状態では、装填されたペットボトル１の上部両肩部の上側が肩部支持部材２７で支持されている。

上記口部洗浄ステージ１６は、ペットボトル１のキャップ２を取り付ける口部３の主として外周面を洗浄するものであり、口部３が遊嵌状態で挿入される口部洗浄部２９と、口部洗浄ノズル３０とを備えている。上記口部洗浄部２９の内面には、口部３の外周のねじ部を洗浄するための回転洗浄ブラシ３１が設けられている。

搬送アーム１３で倒立状態のペットボトル１を移動させて口部洗浄部２９内に口部３を挿入し、口部洗浄ノズル３０から洗浄水を噴射しながら上記回転洗浄ブラシ３１で口部３の主として外周のねじ部を洗浄することが行われる。

図４は、口部３の洗浄が終了したペットボトル１のボトル内部の洗浄を行う工程を示す。

図４（Ａ）に示すように、口部３の洗浄が終了すると、搬送アーム１３が移動制御されてペットボトル１が倒立状態から直立状態に反転されるとともに、把持装置３２に把持された洗浄ノズルユニット１１をペットボトル１の口部３に取り付ける。すなわち、直立状態に反転したペットボトル１の口部３を、把持装置３２に把持された洗浄ノズルユニット１１の下方に延びる洗浄ノズル４の先端部付近に位置決めし、搬送アーム１３を上方に移動制御することにより、洗浄ノズル４を先端から口部３内に挿入する。その後搬送アーム１３をさらに上方に移動制御して口部３に洗浄ノズルユニット１１を取り付け、把持装置３２の把持を解除する。

図５は、ペットボトル１に洗浄ノズルユニット１１を取り付けた状態を示す拡大図であり、上記洗浄ノズルユニット１１は、ユニット本体３７に、口部３が嵌入される口部嵌入凹部３８が形成され、洗浄水を噴射する洗浄ノズル４と、洗浄後にエアブローを行うためのエアブローノズル５と、排水やエアを排出するための排出路３６とが設けられている。上記洗浄ノズル４は、ボトル内に延びるようある程度の長さに設定されている。このように、上記洗浄ノズル４でペットボトル１内部を洗浄したのち充填ノズル１２で水を充填する前に、ペットボトル１内部をエアブローするエアブローノズル５を備えている。上記エアブローノズル５は、口部３の開口付近に先端が配置される長さに設定されている。

図４（Ｂ）に示すように、ペットボトル１に洗浄ノズルユニット１１を取り付けたのち、搬送アーム１３の移動制御を行って、ペットボトル１を直立状態から倒立状態に反転し、ペットボトル１をボトル洗浄ステージ１５まで搬送する。上記ボトル洗浄ステージ１５は、洗浄後の排水を回収する廃水回収容器３３と、上記洗浄ノズルユニット１１に洗浄水を供給する洗浄水供給管３４と、エアを供給するエア供給管３５とを備えている。

図５に示すように、ボトル洗浄ステージ１５まで搬送されたペットボトル１は、搬送アーム１３の移動制御により、洗浄水供給管３４が洗浄ノズル４と連通し、エア供給管３５がエアブローノズル５と連通するよう、洗浄水供給管３４およびエア供給管３５を洗浄ノズルユニット１１のユニット本体３７に接続することが行われる。

上記接続が終了すると、洗浄ノズル４から所定時間洗浄水の噴射が行われてボトル内部の洗浄が行われたのち、エアブローノズル５からエアブローが行われてボトル内面に付着した水分の除去が行われる。エアブローに用いられるエアは、図示しないフィルタユニットや滅菌ランプ等により塵埃等の除去と滅菌が行われる。洗浄後の排水およびエアブローによって噴射されたエアは、排出路３６から排出され、排水は一旦廃水回収容器３３に回収される。廃水回収容器３３に回収された排水は図示しない排水管で装置外部に排出される。

上記洗浄が終了すると、搬送アーム１３の移動制御等を行ってペットボトル１を直立状態に反転させ、洗浄ノズルユニット１１を再び把持装置３２に把持させるとともに、ペットボトル１の口部３から洗浄ノズルユニット１１が取り外される。

図６は、キャップ２の排出工程を示す。

上記洗浄が終了すると、キャップストッカ１８にストックされた多数のキャップ２から１個のキャップ２が取り出される。すなわち、上記キャップストッカ１８は、内部に多数のキャップ２が積層状に収容される筒状に形成され、図示しない搬送手段により若干上下移動しうるようになっている。

一方、上記キャップストッカ１８の下部にはキャップ取出装置１９が配置されている。上記キャップ取出装置１９は、キャップストッカ１８を挟んでその前方に配置されたキャップ手段としてのキャッピング装置１０に向かって進退する排出アーム４０が設けられている。排出アーム４０の先端部分は、キャップ２が載置される載置部４１に形成され、この載置部４１の根元側にはキャップ２を押出すための段部４２が形成されている。一方、上記キャッピング装置１０は、図示しない駆動装置により、キャップ把持爪３９によりキャップ２を把持するとともに、上下移動および回転しうるようになっている。

キャップ２の取り出しとキャッピング装置１０によるキャップ２の把持は、つぎのように行うことができる。まず、図６（Ａ）に示すように、待機状態では、排出アーム４０の載置部４１にキャップストッカ１８内にストックされたキャップ２のうち最も下側に位置するキャップ２が載置されている。この状態では、最も下に位置するキャップ２の下側半分がキャップストッカ１８の下面開口縁から露出し、この露出部分に段部４２が掛かるようになっている。

この状態から、まず、図示しない移動制御手段によりキャップストッカ１８が若干上方に移動制御され、図６（Ｂ）に示すように、最も下に位置するキャップ２の側面全体をキャップストッカ１８の下面開口縁から露出させる。ついで、図６（Ｃ）に示すように、排出アーム４０を前方に進出させ、段部４２で引っ掛けた最も下に位置するキャップだけをキャップストッカ１８から排出してキャッピング装置１０の真下に移動させる。このとき、排出したキャップ２以外のキャップ２が達磨落としのようにキャップストッカ１８内で積層されたまま排出アーム４０の上に落下する。

つぎに、図６（Ｄ）に示すように、図示しない搬送手段により、キャッピング装置１０を下方に移動制御するとともに、排出アーム４０の載置部４１に載ったキャップ２をキャップ把持爪３９で把持させる。この動作とともに、キャップストッカ１８を元の高さに下げる移動制御を行う。そののち、図６（Ｅ）に示すように、排出アーム４０を元の位置に退行させて排出アーム４０の載置部４１に次のキャップ２を載置させる。

図７は、キャップ洗浄工程を説明する図である。

キャップ２の取り出しとキャッピング装置１０による把持が終了すると、把持させたキャップ２の洗浄が行われる。これは、キャッピング装置１０によって把持されたキャップ２の下側を向いた内側に向かって照準を合わせたキャップ洗浄ノズル１４から洗浄水を噴射することにより行われる。このように、上記キャッピング装置１０でキャップ２を取り付ける前に、キャップ２の内側を洗浄するキャップ洗浄ノズル１４を備えている。

図８は、充填ノズル１２によるペットボトル１への水の充填工程を示す。

上記充填ノズル１２は、ノズル本体４３に口部３を挿入するための口部挿入凹部４４が形成され、上記口部挿入凹部４４から充填する水を噴射するための噴射パイプ４５が突出している。上記キャップ２の取り出しと洗浄を行っている間に、搬送アーム１３の移動制御により、図８（Ａ）に示すように、ペットボトル１の口部３を充填ノズル１２に位置決めし、口部挿入凹部４４にペットボトル１の口部３を挿入する。

この状態において、噴射パイプ４５から充填する水を噴射してペットボトル１内に充填を行う。このとき、図８（Ｂ）に示すように、ある程度充填が進んで充填ノズル１２の噴射パイプ４５の先端に充填された液面が近づくと、搬送アーム１３の移動制御を行って、上記充填ノズル１２による充填の際に、ペットボトル１内に挿入された噴射パイプ４５の先端が、充填された液面に接触しないようペットボトル１の移動制御を行う。なお、ペットボトル１の移動制御の代わりに充填ノズル１２の移動制御を行ってもよいし、双方の移動制御を行ってもよい。

そして、充填ノズル１２からの水の噴射は、充填ノズル１２の噴射パイプ４５の先端が口部３の開口から離れたあとも続けられ、オーバーフロー充填が行われる。

図９は、充填後のペットボトル１にキャップ２を取り付ける工程を示す。

オーバーフロー充填が終了すると、搬送アーム１３の移動制御により、充填ノズル１２直下の充填位置からキャッピング装置１０直下のキャッピング位置にペットボトル１が搬送される。

このキャッピング工程では、キャッピング装置１０によって把持されたキャップ２の直下にペットボトル１の口部３を位置決めし、キャッピング装置１０の移動制御によって、キャップ２を回転させながら下降させ、ペットボトル１の口部３にキャップ２をら着させる。このとき、搬送アーム１３のオーバーフローアーム２８により、充填後のペットボトル１の外周部に押圧力を作用させてペットボトル１の口部３から充填された水をオーバーフローさせる。そして、キャッピング装置１０により、上記オーバーフローアーム２８によって水をオーバーフローさせている最中にペットボトル１の口部３に対してキャップ２を取り付けることが行われる。

充填とキャッピングが完了したペットボトル１は、搬送アーム１３の移動制御により、所定の排出口から排出させて顧客に提供される。

以上のように、本実施形態のペットボトルの充填装置および方法によれば、充填後のペットボトル１の外周部に押圧力を作用させてペットボトル１の口部３から充填された水をオーバーフローさせ、水をオーバーフローさせている最中にペットボトル１の口部３に対してキャップ２を取り付けてキャッピングする。このように、水をオーバーフローさせながらキャップ２を取り付けるため、充填終了からキャップ２を取り付けるまでの間に雑菌がペットボトル１内に入り込むことが完全に防止できる。また、充填後のペットボトル１の外周部に押圧力を作用させて水をオーバーフローさせることから、オーバーフローの際には充填ノズル１２をペットボトル１から完全に取り出していることから、充填ノズル１２に付着した雑菌がペットボトル１内に入り込むことも防止できる。このように、ペットボトル１に対して完全に無菌状態を保って水を充填することができる。

また、上記キャッピング装置１０でキャップ２を取り付ける前に、キャップ２の内側を洗浄するキャップ洗浄ノズル１４をさらに備えたため、キャップ２に雑菌や汚れが付着していてもそれを洗浄してからペットボトル１の口部３に取り付けるため、キャップ２に付着した汚れがペットボトル１内に混入することを防止できる。

また、上記充填ノズル１２による充填の際に、ペットボトル１内に挿入された充填ノズル１２の先端が、充填された液面に接触しないようペットボトル１および／または充填ノズル１２の移動制御を行うように構成されているため、充填からキャッピングが終了するまで充填ノズル１２はペットボトル１内に充填された水に接触しないことから、充填ノズル１２に付着した雑菌が内部に混入するのを完全に防止できる。

また、上記洗浄ノズル４でペットボトル１内部を洗浄したのち充填ノズル１２で水を充填する前に、ペットボトル１内部をエアブローするエアブローノズル５をさらに備えたため、洗浄ノズル４から噴射されてペットボトル１内壁に付着した洗浄液をエアブローで除去してから水を充填するため、雑菌や汚れが内部に混入するのを完全に防止できる。

本発明は、上記各実施形態に限定するものではなく、下記の各変形例を包含する趣旨である。

本発明の一実施形態のペットボトルの充填装置を示す図であり、（Ａ）は正面から見た概略構成図、（Ｂ）は上面から見た概略構成図である。 ペットボトルの装填工程を説明する図である。 ペットボトルの口部洗浄工程を説明する図である。 ペットボトルに洗浄ノズルユニットを取り付ける工程を説明する図である。 ペットボトルに洗浄ノズルユニットを取り付けた状態を示す拡大図である。 キャップ排出工程を説明する図である。 キャップ洗浄工程を説明する図である。 充填ノズルによるペットボトルへの水の充填工程を説明する拡大図である。 充填後のペットボトルにキャップ取付工程を説明する拡大図である。

符号の説明

１：ペットボトル
２：キャップ
３：口部
４：洗浄ノズル
５：エアブローノズル
１０：キャッピング装置
１１：洗浄ノズルユニット
１２：充填ノズル
１３：搬送アーム
１４：キャップ洗浄ノズル
１５：ボトル洗浄ステージ
１６：口部洗浄ステージ
１７：ボトル装填ステージ
１８：キャップストッカ
１９：キャップ取出装置
２０：浄水装置
２１：ボトルストッカー
２２：金銭受入処理装置
２３：制御装置
２４：排出アーム
２５：装填アーム
２６：載置板
２７：肩部支持部材
２８：オーバーフローアーム
２９：口部洗浄部
３０：口部洗浄ノズル
３１：回転洗浄ブラシ
３２：把持装置
３３：廃水回収容器
３４：洗浄水供給管
３５：エア供給管
３６：排出路
３７：ユニット本体
３８：口部嵌入凹部
３９：キャップ把持爪
４０：排出アーム
４１：載置部
４２：段部
４３：ノズル本体
４４：口部挿入凹部
４５：噴射パイプ

Claims (4)

1. ペットボトル内部を洗浄する洗浄ノズルと、洗浄後のペットボトル内に水を充填する充填ノズルと、充填後のペットボトルの外周部に押圧力を作用させてペットボトルの口部から充填された水をオーバーフローさせるオーバーフロー手段と、上記オーバーフロー手段によって水をオーバーフローさせている最中にペットボトルの口部に対してキャップを取り付けるキャッピング手段とを備えたことを特徴とするペットボトルの充填装置。
2. 上記キャッピング手段でキャップを取り付ける前に、キャップの内側を洗浄するキャップ洗浄ノズルをさらに備えた請求項１記載のペットボトルの充填装置。
3. 上記充填ノズルによる充填の際に、ペットボトル内に挿入された充填ノズルの先端が、充填された液面に接触しないようペットボトルおよび／または充填ノズルの移動制御を行うように構成されている請求項１または２記載のペットボトルの充填装置。
4. ペットボトル内部を洗浄する洗浄ステップと、洗浄後のペットボトル内に水を充填する充填ステップと、充填後のペットボトルの外周部に押圧力を作用させてペットボトルの口部から充填された水をオーバーフローさせるオーバーフローステップと、上記オーバーフローステップにおいて水をオーバーフローさせている最中にペットボトルの口部に対してキャップを取り付けるキャッピングステップとを備えたことを特徴とするペットボトルの充填方法。

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