JP2011516252A - ボトル等の容器の洗浄機 - Google Patents

Abstract

【課題】排気によるエネルギー損失をできる限り小さく抑えることのできる、ボトルあるいは容器用の洗浄機を提供すること。
【解決手段】処理中にアルミニウム、アルミニウム合金等の金属と化学反応して水素を発生する液状の洗浄媒体を用いてボトル等の容器２を洗浄する洗浄機であって、当該洗浄機の通気のため、及び水素を含む排気である空気を当該洗浄機から少なくとも１つの出口８．１を介して除去するための少なくとも１つの通気装置８を備えて成る前記洗浄機において、少なくとも前記排気に含まれる水素のエネルギーを利用するための装置を、少なくとも１つの前記出口８．１に接続した。

Description

本発明は、請求項１又は３の前提部分に記載した洗浄機に関するものである。

飲料業界において、価値の高い商品に対してそれ相応の価値の高い包装をするのが通常となっている。特に、価値の高いビール商品については、そのボトルにいわゆるフォイルが貼着され、このフォイルは、閉鎖されたボトルにおける飲み口近傍に巻き付けられたアルミニウム又はアルミニウム合金から成り、かつ、印刷されたものである。そして、このフォイルにより、商品の外観上の印象が向上することになる。

ところで、ボトルあるいはこれに類する容器を洗浄する洗浄機が知られており、この洗浄機において、洗浄されるべき容器は、当該洗浄機内の搬送システムによって、特にあらかじめ柔軟化させるものとして及び洗浄機内部の搬送装置の搬送方向へ配置された少なくとも１つのアルカリ液槽として形成された少なくとも１つの処理液槽並びに搬送方向につづく更なる処理領域など様々な処理領域を通過しつつ搬送される。なお、この搬送システムは、通常、それぞれボトルあるいは容器用の複数の隔室を備えた複数のボトルあるいは容器用のバスケットで構成されている。また、上記処理領域は、容器の外面及び内面を洗浄するためのものである。さらに、少なくとも１つのアルカリ液槽は、通常、処理液又は洗浄液として水酸化ナトリウムが使用されている。

ところで、金属成分すなわち上記フォイルの残りが付着したボトルあるいは容器を洗浄する際には、これら金属であるフォイルの残りが少なくとも１つの処理液槽に貯留された洗浄媒体（例えば水酸化ナトリウム）と水素を発生しつつ反応し、洗浄機内に爆鳴気が生成されるという問題がある。それゆえ、適当な換気手段によって、洗浄機内におけるあらゆる箇所の水素濃度をその臨界値である４％未満（例えば２％又はそれ以下）に維持することが必要不可欠である。

そのため、洗浄機の動作中に当該洗浄機内部から排気する排気装置を設け、排気を該排気装置の少なくとも１つの出口から外部へ放出することが知られている。そして、排気装置により放出された排気は、様々な流路から洗浄機内へ導入される外気と入れ替えられることとなる。

本発明の目的とするところは、排気によるエネルギー損失をできる限り小さく抑えることのできる、ボトルあるいは容器用の洗浄機を提供することにある。

上記目的は、請求項１又は請求項３記載の洗浄機により達成される。

また、本発明によれば、排気の有するエネルギー及び排気に含まれる水素のポテンシャルエネルギーが利用されることになる。そして、これは、例えば、排気（場合によっては熱交換器を通過した後や、例えば該熱交換器内の湿気の大部分の分離後）を燃焼用空気として直接少なくとも１つのバーナを備える洗浄機のヒータ装置に供給したり、あるいは、少なくとも水素を排気から分離し、この水素を例えば濃縮した形態で気体状の燃料又は洗浄機のヒータ装置における少なくとも１つのバーナに用いる燃焼用空気に供給することでなされる。

さらに、本発明によれば、少なくとも１つの換気装置あるいは排気装置の正確な制御が、少なくとも１つの測定センサにより検出された洗浄機内部の実際の水素濃度あるいはあらかじめ設定された目標水素濃度に応じてなされるようになっている。これにより、洗浄機内部の換気が実際に必要な程度に抑えられ、排気によるエネルギー損失を最小限に抑えることが可能である。

本発明の他の実施形態、効果及び応用は、以下の実施形態の説明及び図面に記載されている。なお、これらの記載又は図示された特徴は、本発明の範囲を逸脱しない範囲で適宜組み合わせることができる。また、特許請求の範囲の内容は、明細書の一部に対
対応している。

ボトル又はこれに類する容器を、排気の有するエネルギーを利用する装置により洗浄する洗浄機を示す図である。 ボトル又はこれに類する容器を、排気の有するエネルギーを利用する装置により洗浄する洗浄機を示す図である。 ボトル又はこれに類する容器を、排気の有するエネルギーを利用する装置により洗浄する洗浄機を示す図である。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。なお、これら各図面は、ボトル２又はこれに類する容器を、排気の有するエネルギーを利用する装置により洗浄する洗浄機１を示すものである。

図１にはボトル状の容器を洗浄する洗浄機が符号１で示されており、ボトル２には、金属フォイル又はアルミニウムフォイルなどの特殊な包装（フォイル）の残りが付着している。この洗浄されるべきボトル２は容器搬入部３から洗浄機１へと供給され、ここで洗浄されたボトル２は、容器搬出部４において搬出され、例えば不図示の充填装置における新たな充填のために、更なる処理過程を経ることになる。

また、洗浄機１の内部、すなわち洗浄機１のケーシングから外方へ向けて閉鎖された洗浄機内部空間内において、ボトル２は、搬送システム５により、複数の処理領域を通過するとともに、特に、あらかじめ柔軟化する処理として機能し、かつ水素（Ｈ₂）を発生させつつ金属と反応する例えば水酸化ナトリウムなどのアルカリ液を貯留する処理液槽６に通される。

ここで問題となるのは、水素が大量に発生し、水素濃度がその臨界値である約４％となった場合の爆鳴気が形成される危険性や、これによる爆発の危険性である。そのため、特に処理液槽６を含む洗浄機１の内部空間に送気することが必須であり、その結果、洗浄機１の内部空間全体において水素濃度がその臨界濃度である総空気量（体積）の４％を下回ることとなる。このために、洗浄機１の上側には少なくとも１つの換気装置を備えた少なくとも１つのファン９を有する少なくとも１つの排気装置８が設けられている。そして、このファン９あるいはその出力は、連続的、段階的、時間的及び周期的若しくはインパルス式のうち少なくともいずれかの様式で、包装（フォイル）を有するボトル２の本数に応じて制御ユニット１０により制御される。なお、これらボトル２については、容器搬入部３において、単位時間当たり所定の本数が洗浄機１へ供給されるようになっている。

ファン９を周期的又は時間的に制御する場合には、このファン９は、所定数のボトル２（例えば１０００本のボトル２）が容器搬入部３を通って洗浄機１へ供給されると、所定時間（例えば６０秒）だけ駆動される。このような制御は、化学反応により処理液槽６内で発生する水素の量がアルミニウムフォイルの残りが付着したボトル２の本数及びボトル２と共に処理液槽６内に導入される金属量あるいはアルミニウム量にほぼ比例することに基づくものである。

特に、上記ファン９は制御ユニット１０を介して測定信号に応じて制御されるようになっており、この測定信号は、複数の測定センサ１１から制御ユニット１０へ供給されるものである。また、これら複数の測定センサ１１は、それぞれ水素濃度に応じた信号を送出するものであり、処理液槽６、該処理液槽６の近傍、洗浄機１における死角等のうち少なくともいずれかに設けられている。このように、測定センサ１１からの測定信号に応じてファン９を制御することで、洗浄機１内、特に処理液槽６の近傍あるいは上方においても水素濃度の最適なコントロールが可能である。

ところで、処理液槽６は少なくとも部分的に加熱されているので、排気装置８の出口８．１における排気は、エネルギー担体としての水素だけではなく、ほぼ１００％飽和状態の湿り蒸気及び比較的高い温度（例えば約８０℃）により内部エネルギー（エンタルピー）の大部分を有するものとなっている。本発明は、この排気の持つエネルギーを図１に示す洗浄機１において、当該洗浄機１あるいは処理液槽６及び他の処理領域７の加熱に用いるようにしたものである。

しかして、洗浄機１の加熱はヒータ装置１２によってなされ、このヒータ装置１２は、基本的に、気体燃料又は液体燃料用のバーナ１３と、該バーナ１３の燃焼室内に設けられつつ内部を熱交換媒体が流通する熱交換器１４とで構成されている。そして、バーナ１３には空気吸入口１５を通って燃焼用空気が供給されるが、この燃焼用空気は、排気装置８あるいはその出口８．１における排気を部分的に含むものとなっている。そのため、簡易な構成としては、排気装置８の出口８．１がバーナ１３の空気吸入口１５に接続されている。

このように、排気装置８からの排気を燃焼用空気として利用することで、大幅な省エネ化を図ることができる。ここで、洗浄機１が１時間当たり５０，０００本のボトルを処理する能力で駆動されるとともに、すべてのボトル２にアルミニウムフォイルの残りが付着していると仮定すると、水素濃度を４％よりはるかに低く（例えば２％）確実に抑えるために通常の洗浄機１において必要な１時間当たり１，４００ｍ³の排気量において、１時間当たり２４ｍ³の標準気圧、８０℃の水素が発生する。また、発生した水素を燃焼するだけで、高い湿度及び温度により生じる排気の内部エネルギーにかかわらず、１時間当たり２００，０００ｋＪ（すなわち５５ｋＷ）のエネルギーを回収することが可能である。

なお、上記においては、１つのファン９を有する中央の排気装置８を備えた洗浄機１を前提に説明したが、複数の排気装置８を分けて配置したり、複数の吸気口を複数の排気装置８に設けたりしてもよい。このとき、吸気口への空気を、水素が発生し、及び／又は死角において水素が集まりやすい洗浄機１の内部から吸入するようにするのが好ましい。特に、複数のファン９を有する１つ以上の排気装置８を用いれば、排気装置８の吸気口、ファン９の吸気口又は換気装置の吸気口へ、例えば洗浄機１内の各箇所に設けた測定センサ１１の測定信号による制御によってそれぞれの箇所からの水素を含む空気の吸入を個々に割り当てることが可能である。

これにより、洗浄機１におけるいかなる箇所においても水素濃度をその臨界値である４％未満に維持することができるとともに、このために必要な空気のみを洗浄機１から吸入するため、無用なエネルギー消費を回避することが可能である。

ところで、図１に示す洗浄機１においては少なくとも１つの排気装置８からの排気はヒータ装置１２あるいはバーナ１３へ燃焼用空気として直接供給されるようになっている一方、図２には、少なくとも１つの排気装置８の排気が持つエネルギーを様々な方法で回収し利用するシステムを備えた洗浄機１が示されている。そのため、排気装置８の出口８．１に接続されつつ排気装置８からの排気が流通する管路１６内に、特に熱交換器１７及び気体分離装置１８が設けられている。

例えば液状の熱搬送媒体が流通する熱交換器１７によって、排気は、高い飽和湿度及び温度により生じる内部エネルギーの少なくとも一部を受け取り、例えば更なる熱交換器及び／又はヒートポンプを含む、排気の持つエネルギーを利用するための装置（以下単に「装置」という。）１９を介して、プロセス熱として洗浄機１や他の用途に対して供給される。

また、気体分離装置１８においては、排気が水素（Ｈ₂）及び／又は酸素（Ｏ₂）へ分離され、これら各成分は、例えば装置２０を介してバーナ１３を駆動するための燃焼ガス及び／又は燃焼用空気へ混合されるか、他の用途に利用される。さらに、気体分離装置１８を通過した後の排気にまだ残っているエネルギーを利用するために、排気を、燃焼用空気として管路１６を介してバーナ１３あるいはヒータ装置１２の燃焼室へ供給することが可能である。

また、排気にもともと含まれていた湿気（水分）の大部分は熱交換器１７において分離されるので、燃焼用空気として供給された排気における湿気についてわずかな割合のみを、燃焼時に新たに加熱すれば足りる。

なお、上記実施の形態は本発明の一実施形態であり、本発明の範囲を逸脱しない限り、多くの変更及びバリエーションが考えられる。したがって、例えば、熱交換器１７を、当該熱交換器１７を介して直接的又は間接的に例えば外部（周囲）からバーナ１３へ供給される燃焼用空気の予熱がなされるように形成することが可能である。このために、熱交換器１７は例えば２つの互いに分離されつつ例えばそれぞれ複数の管路から成る流路を備えており、この２つの流路のうち１つを少なくとも１つの排気装置８の排気が流通し、もう一方の流路をヒータ装置１２に供給される燃焼用空気が流通する。このような実施形態においても、排気に含まれる水素は、気体分離装置１８により分離された後にバーナ１３に供給されることにより燃焼ガスに混合され、燃焼に使用される。

また、図３に示すように、洗浄機１の排気を直接又は熱交換器１７を介して気体分離装置１８へ供給することが可能である。そして、この気体分離装置１８においては排気から特に水素（Ｈ₂）及び／又は酸素（Ｏ₂）の分離が行われ、水素（Ｈ₂）及び／又は酸素（Ｏ₂）が取り除かれた排気は、再び洗浄機１へ供給される。このため、排気装置８のファン９により、わずかな比較的冷たい外気のみ洗浄機１のケーシングへ吸入されることになる。

さらに、図３に示すように、排気の持つ熱を使用するために、ヒータ装置１２における加熱プロセス又は燃焼プロセスの排気を熱交換器１７に供給することも可能である。

１ 洗浄機
２ ボトル
３ 容器搬入部
４ 容器搬出部
５ 搬送システム
６ 処理液槽
７ 処理領域
８ 排気装置
８．１ 排気装置の出口
９ ファン
１０ 制御ユニット
１１ 測定センサ
１２ ヒータ装置
１３ バーナ
１４ 熱交換器
１５ 空気吸入口
１６ 管路
１７ 熱交換器
１８ 気体分離装置
１９ 排気の持つエネルギーを利用するための装置
２０ 排気の持つエネルギーを利用するための装置

本発明は、請求項１の前提部分に記載した洗浄機に関するものである。

上記目的は、請求項１記載の洗浄機により達成される。

Claims (11)

1. 処理中に例えばアルミニウム又はアルミニウム合金等の金属と化学反応して水素を発生する例えば水酸化ナトリウムを含む液状の洗浄媒体を用いてボトル等の容器（２）を洗浄する洗浄機であって、当該洗浄機の通気のため、及び水素を含む排気である空気を当該洗浄機から少なくとも１つの出口（８．１）を介して除去するための少なくとも１つの通気装置（８）を備えて成る前記洗浄機において、
   少なくとも前記排気に含まれる水素のエネルギーを利用するための装置を、少なくとも１つの前記出口（８．１）に接続したことを特徴とする洗浄機。
2. 時間的及び／又は当該洗浄機に供給される単位時間当たりの前記容器（２）の数量に応じて、及び／又は当該洗浄機内の実際の水素濃度を検出する測定センサ（１１）からの少なくとも１つの測定信号に応じて前記通気装置（８）を制御する少なくとも１つの制御ユニット（１０）を設けたことを特徴とする請求項１記載の洗浄機。
3. 処理中に例えばアルミニウム又はアルミニウム合金等の金属と化学反応して水素を発生する例えば水酸化ナトリウムを含む液状の洗浄媒体を用いてボトル等の容器（２）を洗浄する洗浄機であって、当該洗浄機の通気のため、及び水素を含む排気である空気を当該洗浄機から少なくとも１つの出口（８．１）を介して除去するための少なくとも１つの通気装置（８）を備えて成る前記洗浄機において、
   時間的及び／又は当該洗浄機に供給される単位時間当たりの、金属の付着した前記容器（２）の数量に応じて、及び／又は当該洗浄機内の実際の水素濃度を検出する測定センサ（１１）からの少なくとも１つの測定信号に応じて前記通気装置（８）を制御する少なくとも１つの制御ユニット（１０）を設けたことを特徴とする洗浄機。
4. 少なくとも前記排気に含まれる水素のエネルギーを利用するための装置を、少なくとも１つの前記出口（８．１）に接続したことを特徴とする請求項３記載の洗浄機。
5. 金属と反応する前記洗浄媒体を、少なくとも１つの処理液槽（６）における処理媒体としたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の洗浄機。
6. 少なくとも１つの前記通気装置を、少なくとも１つの換気装置を有する少なくとも１つのファン（９）を備えた排気装置（８）としたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の洗浄機。
7. 少なくとも１つのバーナ（１３）を備えつつ少なくとも１つの処理領域又は処理媒体を加熱するヒータ装置（１２）を設けるとともに、該ヒータ装置（１２）に燃焼用空気としての前記排気の少なくとも一部を供給するよう構成したことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の洗浄機。
8. 少なくとも前記排気が流通する熱交換器（１７）を前記排気のための少なくとも１つの前記出口（８．１）に接続された管路（１６）に設けるとともに、該熱交換器（１７）において前記排気から得られる当該洗浄機（１）の熱エネルギーを、少なくとも１つの処理手段及び／又は前記ヒータ装置（１２）に供給される燃焼用空気及び／又は当該洗浄機（１）外の他の用途のために供給するよう構成したことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の洗浄機。
9. 少なくとも１つの気体分離装置（１８）又は前記排気から少なくとも水素を分離する装置を、前記排気のための少なくとも１つの前記出口（８．１）に接続された管路（１６）に設けるとともに、分離された水素を気体状の燃料及び／又は前記ヒータ装置（１２）における少なくとも１つのバーナ（１３）の燃焼用空気及び／又は当該洗浄機（１）外の他の用途のために供給する手段を設けたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の洗浄機。
10. 少なくとも１つの気体分離装置（１８）又は前記排気から少なくとも水素を分離する装置を、前記排気のための少なくとも１つの前記出口（８．１）に接続された管路（１６）に設けるとともに、少なくとも減少された水素濃度を有する排気を当該洗浄機のケーシングに供給するよう構成したことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の洗浄機。
11. 当該洗浄機の内部に搬送システム（５）を備えており、該搬送システムにより、前記容器（２）が、容器搬入部（３）と容器搬出部（４）の間で、水素を発生させつつ例えばアルミニウム又はアルミニウム合金などの前記容器に付着した金属と反応する複数の処理領域を通過しながら移動するよう構成したことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の洗浄機。

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