JP2018094462A - 容器洗浄設備及び容器洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】節水が可能な容器洗浄設備を提供する。【解決手段】ビールを充填する前の缶２の少なくとも内面を洗浄する容器洗浄設備であって、缶２を、開口部２ａが下方を向いた倒立状態で搬送する搬送手段９と、搬送手段９による缶２の搬送経路に沿って、開口部２ａを介して缶２の内面に洗浄空気を噴射する洗浄空気供給手段１０と、開口部２ａを介して缶２の内面に洗浄水を噴射する洗浄水供給手段１１と、を有し、洗浄水供給手段１１に、洗浄水として、洗浄用水に周囲の空気を吸引混合させて噴射する気液混合ノズル１７が備えられている。【選択図】図２

Description

本発明は、内容物を充填する前の容器の少なくとも内面を洗浄する容器洗浄設備及び容器洗浄方法に関する。

食品製造工場の一例として、缶ビール製造工場は、ビールを充填する前の缶を貯蔵する貯蔵設備、缶の少なくとも内面を洗浄する容器洗浄設備、缶にビールを充填する充填設備、ビールが充填された缶に蓋をする巻締設備、及び缶ビールを所定数量ずつ梱包する梱包設備等を備えている。

容器洗浄設備の例として、特許文献１には、倒立状態で移動する筒状容器の内面に洗浄水を噴射して洗浄する容器洗浄機において、加圧空気を洗浄水に押込混合させて扇形パターンの気水混合ミストを筒状容器の内面に噴射する複数の二流体ノズルを備え、該複数の２流体ノズルの後段に、洗浄水のみを筒状容器の内面に噴射する一流体ノズルを備えた容器洗浄機が開示されている。

特開２０１２‐８６１１３号公報

特許文献１に開示されるような容器洗浄機において、洗浄における節水の要請があった。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、節水が可能な容器洗浄設備及び容器洗浄方法を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するための、本発明に係る容器洗浄設備の特徴構成は、内容物を充填する前の容器の少なくとも内面を洗浄する容器洗浄設備であって、前記容器を、開口部が下方を向いた倒立状態で搬送する搬送手段と、前記搬送手段による前記容器の搬送経路に沿って、前記開口部を介して前記容器の内面に洗浄空気を噴射する洗浄空気供給手段と、前記開口部を介して前記容器の内面に洗浄水を噴射する洗浄水供給手段と、を有し、前記洗浄水供給手段に、前記洗浄水として、洗浄用水に周囲の空気を吸引混合させて噴射する気液混合ノズルが備えられている点にある。

上述の構成によると、洗浄水のみによって洗浄を行う場合にくらべて、洗浄水の使用量を低減することができる。また、加圧空気を押込混合させる構成にくらべて、洗浄水の使用量を低減することができ、さらに、加圧空気の供給源、供給配管等のイニシャルコスト及びそれらのランニングコストが不要である点において低コストである点で有利である。

そして、洗浄水供給手段の前に洗浄空気供給手段を備えることによって、容器の少なくとも内面に付着したフィルム状の異物であっても、洗浄空気によって容器の内面から浮かされる。これにより異物を容易に除去できる。このような異物を従来のように洗浄水のみで除去しようとすると大量の洗浄水が必要である。それに対して本構成によると大幅な節水が可能となる。仮に洗浄空気では異物が浮かされるのみで容器から除去されなかったとしても、洗浄水によって容器から確実に洗い流すことができる。

なお、洗浄水供給ステップの後に、洗浄空気供給ステップを実行する構成であると、洗浄水供給ステップにおいて噴射した洗浄水が、洗浄空気供給ステップにおいて噴射される洗浄空気によって押され、容器の内面に残ってしまうが、上述の構成だとそのような虞がない。

本発明においては、前記搬送手段は、前記容器の搬送方向が前記開口部の中心をとおる軸心と直交するように構成され、前記気液混合ノズルは、前記洗浄水の噴射方向が前記容器の前記開口部の中心をとおる軸心と一致し得るように構成されていると好適である。

上述の構成によると、搬送される容器の開口部を介して洗浄水が容器の底面に向けて噴射され、容器の内面に付着している異物は、容器の底面側から開口にかけて押し出されるように除去される。

本発明においては、前記洗浄空気供給手段に、噴射する空気をイオン化させるイオナイザが備えられていると好適である。

上述の構成によると、フィルム状の異物が帯電により容器の少なくとも内面に張り付いた状態であったとしても、イオン化された洗浄空気によって除電され、フィルム状の異物を容器の内面から容易に除去することができる。

上述の目的を達成するための、本発明に係る容器洗浄方法の特徴構成は、内容物を充填する前の容器の少なくとも内面を洗浄する容器洗浄方法であって、前記容器を、開口部が下方を向いた倒立状態で搬送しながら、前記開口部を介して前記容器の内面に洗浄空気を噴射する洗浄空気供給ステップと、前記容器を、前記開口部が下方を向いた倒立状態で搬送しながら、前記開口部を介して前記容器の内面に洗浄水を噴射する洗浄水供給ステップと、がこの順に備えられ、前記洗浄水供給ステップにおいて、前記洗浄水として、洗浄用水に周囲の空気を吸引混合させて噴射する点にある。

上述の構成によると、容器の内面に付着している異物は、まず、洗浄空気供給ステップにおいて噴射される洗浄空気によって容器の内面から浮かされ、その後、洗浄水供給ステップにおいて噴射される洗浄水によって、容器の内面が確実に洗浄される。なお、洗浄水供給ステップの後に、洗浄空気供給ステップを実行する構成であると、洗浄水供給ステップにおいて噴射した洗浄水が、洗浄空気供給ステップにおいて噴射される洗浄空気によって押され、容器の内面に残ってしまうが、上述の構成だとそのような虞がない。

本発明においては、前記洗浄水供給ステップにおいて、搬送される前記容器の内面のうち底面に向けて前記洗浄水を噴射すると好適である。

本発明においては、前記洗浄空気供給ステップにおいて、洗浄空気として、イオン化させた空気を噴射すると好適である。

食品製造工場の概略図 容器洗浄設備の概略図

以下に本発明の容器洗浄設備及び容器洗浄方法の実施形態について図面を参照しながら説明をする。

図１に示すように、食品製造工場の一例として、缶ビール製造工場１は、ビールを充填する前の缶２を貯蔵する貯蔵設備３、缶２の少なくとも内面を洗浄する容器洗浄設備４、缶２にビールを充填する充填設備５、ビールが充填された缶２に蓋をする巻締設備６、及び缶ビールを所定数量ずつ梱包する梱包設備７等を、備えている。

本実施形態においては、ビールが本発明に係る食品であり、缶２が本発明に係る容器である。缶２は、金属缶（二ピース缶）から構成されている。缶２は、蓋が取り付けられていない状態のまま、パレット８上に所定数量ずつ段積みされ、貯蔵設備３に貯蔵されている。

貯蔵設備３は開梱装置、いわゆるデパレタイザを備えている。該開梱装置によってパレット８に段積みされている缶２が開梱され容器洗浄設備４に供給される。

容器洗浄設備４は、後述するように、貯蔵設備３に貯蔵されていた缶２の少なくとも内面を、充填設備５によってビールを充填する前に洗浄する設備である。

充填設備５は、容器洗浄設備４において洗浄された缶２を受け取り、該缶２に所定の入味量のビールを充填する設備である。

巻締設備６は、充填設備５から所定の入味量のビールが充填された缶２を受け取り、該缶２に蓋を巻締する設備である。

梱包設備７は、巻締設備６によって蓋が締められた缶ビールを所定本数ずつ梱包する設備である。梱包設備７によって梱包された缶ビールは、その後出荷される。

上述した容器洗浄設備４について詳述する。図２に示すように、容器洗浄設備４は、缶２を連続的に搬送する搬送手段９、缶２の内面に洗浄空気を噴射する洗浄空気供給手段１０、缶２の内面に洗浄水を噴射する洗浄水供給手段１１等を備えている。なお、洗浄空気供給手段１０及び洗浄水供給手段１１は、搬送手段９による缶２の搬送経路に沿って上流側からこの順に備えられている。

搬送手段９は、缶２の搬送経路を構成する複数本の案内棒９ａから構成されている。本実施形態においては八本の案内棒９ａが、缶２の搬送方向の正面視において、缶２の両側面、底面及び天面に沿ってそれぞれ二本ずつ互いに平行に配置されている。したがって、これら案内棒９ａに囲まれた空間が缶２の搬送経路となる。なお、各案内棒９ａは、たとえばステンレス鋼等から構成されている。

缶２の搬送経路は上流側から下流側にかけて、水平線に対して下方に２０〜３０度の範囲内で、好ましくは２５度傾斜している。したがって、缶２には搬送手段９の傾斜による自重の重力分力が作用し、これによって缶２は搬送経路に沿って上流側から下流側に連続的に搬送される。

搬送手段９は、缶２の姿勢維持や搬送を円滑にすることを目的として、缶２の側面や底面に対して、空気や水を噴射するバランスノズル及び推進ノズルを適宜備えてもよい。

搬送手段９は、洗浄空気供給手段１０の上流側において、開口部２ａを上方に向けて送られてきた缶２を、開口部２ａが下方を向くように倒立させる倒立機構と、洗浄水供給手段１１の下流側において、開口部２ａを下方に向けて送られてきた缶２を、再び開口部２ａが上方を向くように正立させる正立機構とを備えている。前記倒立機構及び前記正立機構は、前記搬送経路を、すなわち各案内棒９ａを相対的な位置を維持したまま捻ることによって構成される。

前記正立機構は、洗浄水供給手段１１からある程度の距離、すなわち洗浄水供給手段１１よって洗浄されたあとの缶２が、前記搬送経路を開口部２ａを下方に向けたまま搬送されるうちに水切りがされるのに十分な距離だけ下流側に離間した箇所に設けられるのが好ましい。なお、各案内棒９ａのうち、少なくとも開口部２ａに接する部分は搬送経路に沿って不連続に構成すると、この不連続部分で水が落下させられるため缶２から効率的に水切りされる。そして、洗浄水による洗浄後の缶２の内面は、充填設備５に到達するまでの搬送中に自然乾燥される。洗浄水中の溶存酸素が製品に混入すると缶ビールの風味が低下する虞があるが、缶２を乾燥させることによって上記のような虞が防止される。

上述のように、搬送手段９は、缶２の搬送経路を上流側から下流側にかけて水平線に対して下方に２５度傾斜させて設けている。したがって、缶２は開口部２ａの中心をとおる軸心が鉛直線に対して約２５度傾斜した状態で搬送される。

洗浄空気供給手段１０は、空気の供給源（図示せず）と、空気配管１２と、缶２の開口部２ａを介して缶２の内面に洗浄空気を噴射する空気ノズル１３と、空気ノズル１３から噴射しようとする空気に電荷を印加しイオン化させるイオナイザ１４とを備えている。洗浄空気供給手段１０は、空気ノズル１３から噴射する洗浄空気から異物を除去する異物除去フィルタ等を備えた濾過機構を備えている。

空気ノズル１３は、イオナイザ１４によって電荷が印加されイオン化された洗浄空気を噴射することにより、缶２の内面と異物との静電付着力を弱めつつ洗浄する。本実施形態においては、空気ノズル１３は、一つであるが、複数であってもよい。この場合、すべての空気ノズル１３から噴射される洗浄空気をイオン化させてもよいし、一部のみをイオン化させてもよい。

空気ノズル１３は、噴射した洗浄空気を缶２の内面のうち底面に確実に届かせる観点から、洗浄空気の噴射方向が、缶２の開口部２ａの中心をとおる軸心と一致し得るように、缶２の搬送方向に対して直交するように備えられる。

空気ノズル１３は、噴射した洗浄空気が缶２の内面のうち側面にあたることなく底面に到達するように、スプレーパターンがたとえば円錐形のノズルが好ましく採用される。なお、スプレーパターンは例示でありその他の形状のスプレーパターンでもよい。

空気ノズル１３から噴射する洗浄空気の流量や圧力は、空気ノズル１３の数量、口径等に応じて適宜設定される。なお、空気ノズル１３から噴射される洗浄空気の流量は１８００／ｍｉｎ程度、圧力は０．１〜０．４ＭＰａ程度であることが好ましい。洗浄空気の流速、圧力が異物を除去するために十分確保できる場合はイオナイザ１４を備えていなくてもよい。

洗浄水供給手段１１は、洗浄用水の供給源（図示せず）と、水配管１５と、搬送経路から一定の距離を維持しながら設置されたヘッダ管１６と、ヘッダ管１６に所定間隔ごとに備えられた複数の気液混合ノズル１７とを備えている。洗浄水供給手段１１は、気液混合ノズル１７から噴射する洗浄用水から異物を除去する異物除去フィルタ等を備えた濾過機構を備えている。

空気ノズル１３から噴射された洗浄空気によって缶２の内面から除去された異物が、缶２から十分に離脱したあとに、気液混合ノズル１７からの噴射する洗浄水によって洗浄ができるようにする点から、空気ノズル１３と、空気ノズル１３に最も近い気液混合ノズル１７との距離は、搬送中の隣り合う缶２どうし距離よりも長いことが好ましい。

気液混合ノズル１７は、周囲の空気を吸引混合し、気液二相流を噴射するノズルが採用される。気液二相流が本発明に係る洗浄水である。

気液混合ノズル１７は、噴射した洗浄水を缶２の内面のうち底面に確実に届かせる観点から、気液二相流の噴射方向が缶２の開口部２ａの中心をとおる軸心と一致し得るように、缶２の搬送方向に対して直交するように備えられる。

気液混合ノズル１７は、噴射した洗浄水が缶２の内面のうち側面にあたることなく底面に到達するように、スプレーパターンがたとえば円柱形のノズルが好ましく採用される。なお、スプレーパターンは例示でありその他の形状のスプレーパターンでもよい。

なお、本実施形態においては、気液混合ノズル１７は１１個であり、隣り合う気液混合ノズル１７どうしは、搬送中に隣り合う缶２どうしの距離と同じ程度の距離をもって設置されている。気液混合ノズル１７を、缶２の搬送経路に沿って直線状に備える構成であるため、気液混合ノズル１７の増設が容易である。

洗浄水供給手段１１を通過する間に、缶２の内面を複数回洗浄することができる点で、気液混合ノズル１７は複数であることが好ましいが、気液混合ノズル１７は１個であってもよい。気液混合ノズル１７から噴射する洗浄水の流量や圧力は、気液混合ノズル１７の数量、口径等に応じて適宜設定される。気液混合ノズル１７から噴射される洗浄用水の流量は５３Ｌ／ｍｉｎ程度、洗浄水の圧力は０．１〜０．３ＭＰａ程度であることが好ましい。

気液混合ノズル１７から噴射された洗浄水は、缶２の内面を洗浄したあとに回収されフィルタ機構によって異物が除去されたあと、洗浄用水として、たとえば、巻締工程後に外部に付着したビールの洗浄に利用される。

洗浄空気供給手段１０及び洗浄水供給手段１１の周囲は、筐体に覆われていることが好ましく、その際、筐体の内部は陽圧に維持されると、新たな異物の混入が防止できる点で好ましい。搬送手段９は、この筐体に貫通するように配置され、少なくとも筐体からの出口部には、水切りカバーが備えられている。

上述のように構成された容器洗浄設備４において、貯蔵設備３から開口部２ａを上方に向けて搬送されてきた缶２が、傾斜した搬送手段９の各案内棒９ａによって区画された搬送経路に沿って、順次連続的に搬送されるなかで、前記倒立機構において倒立されることにより、開口部２ａを搬送方向の正面視において真下に向けた状態となり、洗浄空気供給手段１０の空気ノズル１３から噴射された洗浄空気によって洗浄される。

洗浄空気供給手段１０によって洗浄された缶２は次いで、洗浄水供給手段１１の気液混合ノズル１７から噴射された洗浄水によって洗浄される。

内部の洗浄が完了した缶２は、前記正立機構に至るまでに、内面に付着した洗浄水が開口部２ａから落下し、水切りがされる。その後、前記正立機構によって開口部２ａが上方を向くように起こされ、充填設備５に搬送される。

以上のように、缶２を洗浄水によって洗浄する前に、空気ノズル１３から供給した洗浄空気によって洗浄する構成としたことにより、缶２の内面に付着した、洗浄水のみでは除去しにくい異物、たとえばフィルム状の異物であっても、缶２の内面から浮かせて除去することができる。

その際、フィルム状の異物が帯電により缶２の内面に張り付いた状態であったとしても、イオン化された洗浄空気によって除電されるため、当該フィルム状の異物を容易に除去することができる。

また、気液混合ノズル１７によって、洗浄水に空気を混合させて噴射する構成であるため、洗浄水のみによって洗浄を行う場合にくらべて、洗浄水の使用量を大幅に低減することができる。

発明者らの実験の結果、気液混合ノズル１７を用いることによって、洗浄水のみを筒状容器の内面に噴射する一流体ノズルに対して、洗浄効果を維持しながらも単位時間あたりの洗浄用水の使用量を７０〜８０％も低減することができることが確認された。また、気液混合ノズル１７を用いることによって、加圧空気を洗浄水に押込混合させて扇形パターンの気水混合ミストを容器の内面に噴射する二流体ノズルに対して、洗浄効果を維持しながらも単位時間あたりの洗浄用水の使用量を６０％程度も低減することができることが確認された。気液混合ノズル１７は、この二流体ノズルのように加圧空気を洗浄水に押込混合させる構成とは異なり、加圧空気の供給源やランニングコストが不要である点において低コストである。

洗浄空気供給手段１０の有無による洗浄効果について調べるために、以下の実験を行った。以下の種類の実験サンプル１から７の複数セットを用意した。

実験サンプル１は、缶２の内面に、異物として、５ｍｍ×５ｍｍの大きさのフィルムを静電気によって付着させたものである。
実験サンプル２は、缶２の内面に、異物として、５ｍｍ×１０ｍｍの大きさのフィルムを静電気によって付着させたものである。
実験サンプル３は、缶２の内面に、異物として、１０ｍｍ×１０ｍｍの大きさのフィルムを静電気によって付着させたものである。
実験サンプル４は、缶２の内面に、異物として、２０ｍｍ×２５ｍｍの大きさのフィルムを静電気によって付着させたものである。
実験サンプル５は、缶２の内面に、異物として、２５ｍｍ×２５ｍｍの大きさのフィルムを静電気によって付着させたものである。
実験サンプル６は、缶２の内面に、異物として、５０ｍｍの長さの毛髪を静電気によって付着させたものである。
実験サンプル７は、缶２の内面に、異物として、１００ｍｍの長さの毛髪を静電気によって付着させたものである。

実験例１として、全実験サンプル１から７に対してそれぞれ、上記の容器洗浄設備４において、空気ノズル１３から０．３４ＭＰａの洗浄空気を噴射したあと、気液混合ノズル１７から０．２５ＭＰａの洗浄水を噴射した。

比較例１として、全実験サンプルに対してそれぞれ、上記の容器洗浄設備４において、気液混合ノズル１７から０．２５ＭＰａの洗浄水を噴射した。

実験例１では、実験サンプル１から７についてそれぞれ一回から複数回実験を行ったが、いずれの場合も缶２から異物が除去された。これに対して、比較例１も同様に実験サンプル１から７についてそれぞれ一回から複数回実験を行ったが、実験サンプル５について、三回の実験のうち二回はフィルムが残留する結果となった。

このように、缶２を洗浄水によって洗浄する前に、空気ノズル１３から供給した洗浄空気によって洗浄する構成としたことにより、缶２の内面に付着した、洗浄水のみでは除去しにくい異物、たとえばフィルム状の異物であっても、缶２の内面から浮かせて除去することができることが確認できた。

上記の構成からなる容器洗浄設備４を用いた、ビールを充填する前の缶２の少なくとも内面を洗浄する容器洗浄方法について説明する。容器洗浄方法は、缶２を倒立状態で搬送しながら缶２の少なくとも内面に洗浄空気を噴射する洗浄空気供給ステップと、缶２を倒立状態で搬送しながら缶２の少なくとも内面に洗浄水を噴射する洗浄水供給ステップと、がこの順に備えられている。この容器洗浄方法によって、異物を効果的に除去可能となる。

なお、洗浄空気供給ステップにおいて、洗浄空気としてイオン化した空気を使用すると好ましい。また、洗浄水供給ステップにおいては、洗浄水として周囲の空気を混合させた洗浄用水を使用すると好ましい。さらに、洗浄水供給ステップにおいて、搬送される缶２の内面のうち底面に向けて洗浄水を噴射すると好ましい。

上述の実施形態において、食品製造工場として缶ビール製造工場を例に説明したが、食品は缶ビールに限らない。たとえば、食品は、缶コーヒーのような飲料あってもよいし、生鮮食品、加工食品等の飲食物であってよい。また、缶２は、充填される食品に応じて適宜選択される缶、瓶等の容器であってよい。

上述した実施形態は本発明の一例であり、該記載により本発明が限定されるものではなく、各部の具体的構成は本発明の作用効果が奏される範囲で適宜変更設計可能であることはいうまでもない。

１ ：缶ビール製造工場（食品製造工場）
２ ：缶（容器）
２ａ ：開口部
４ ：容器洗浄設備
９ ：搬送手段
１０ ：洗浄空気供給手段
１１ ：洗浄水供給手段
１２ ：空気配管
１３ ：空気ノズル
１４ ：イオナイザ
１５ ：水配管
１７ ：気液混合ノズル

Claims (6)

1. 内容物を充填する前の容器の少なくとも内面を洗浄する容器洗浄設備であって、
   前記容器を、開口部が下方を向いた倒立状態で搬送する搬送手段と、
   前記搬送手段による前記容器の搬送経路に沿って、前記開口部を介して前記容器の内面に洗浄空気を噴射する洗浄空気供給手段と、前記開口部を介して前記容器の内面に洗浄水を噴射する洗浄水供給手段と、を有し、
   前記洗浄水供給手段に、前記洗浄水として、洗浄用水に周囲の空気を吸引混合させて噴射する気液混合ノズルが備えられている容器洗浄設備。
2. 前記搬送手段は、前記容器の搬送方向が前記開口部の中心をとおる軸心と直交するように構成され、
   前記気液混合ノズルは、前記洗浄水の噴射方向が前記容器の前記開口部の中心をとおる軸心と一致し得るように構成されている請求項１に記載の容器洗浄設備。
3. 前記洗浄空気供給手段に、噴射する空気をイオン化させるイオナイザが備えられている請求項１又は２に記載の容器洗浄設備。
4. 内容物を充填する前の容器の少なくとも内面を洗浄する容器洗浄方法であって、
   前記容器を、開口部が下方を向いた倒立状態で搬送しながら、前記開口部を介して前記容器の内面に洗浄空気を噴射する洗浄空気供給ステップと、
   前記容器を、前記開口部が下方を向いた倒立状態で搬送しながら、前記開口部を介して前記容器の内面に洗浄水を噴射する洗浄水供給ステップと、がこの順に備えられ、
   前記洗浄水供給ステップにおいて、前記洗浄水として、洗浄用水に周囲の空気を吸引混合させて噴射する容器洗浄方法。
5. 前記洗浄水供給ステップにおいて、搬送される前記容器の内面のうち底面に向けて前記洗浄水を噴射する請求項４に記載の容器洗浄方法。
6. 前記洗浄空気供給ステップにおいて、洗浄空気として、イオン化させた空気を噴射する請求項４又は５に記載の容器洗浄方法。

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