JP4390050B2 - ボトル洗浄用ノズル - Google Patents

Description

本発明は、ボトルへの内容物充填ライン等において内容物を充填する前にボトル内部を洗浄液で洗浄するためのボトル洗浄用ノズルに関する。

近年内容物の熱によるフレバーの劣化等を防ぎ高品質状態を保つ充填法として、無菌充填法が多く採用されてきている。無菌充填の場合、ボトル内部を薬液で殺菌し、その後無菌水をボトル内部に噴射して薬液を洗い流して除去しているが、ＰＥＴボトル等合成樹脂ボトルの場合、胴壁にリブや凹凸があり、単にボトル口から洗浄ノズルを挿入して内部に洗浄液を噴射するのみでは、リブや凹凸あるいはコーナー部等の洗浄しにくい個所の完全な洗浄は長時間の噴射では可能であっても、高速ラインにおいて短時間に薬液による殺菌やその後の薬液の洗い流しを完全に行うことは困難である。特に、断面が非円形の四角ボトル等の場合はより困難である。

従来、ボトル内面を均一に洗浄する手段として、洗浄液の噴射をノズルの中心からの噴射とその周囲からの噴射を併用するのが一般的である（例えば特許文献１、２参照）が、その場合両方のノズルよりボトル内壁面に直接噴射される洗浄液によって洗浄されるため、大量の洗浄水を必要とし洗浄効率が悪いという欠点があった。この問題点を解決してより効率的にボトル内部を洗浄する方法として、本発明者らは先端部に開口する第１噴射孔と先端部よりも下方の位置に開口する第２噴射孔を有する２段ノズルを創案し、該２段ノズルを用いて洗浄する方法を提案した（特許文献３参照）。
特開平６３−８２９８９号公報 実開昭６３−８２９８９号公報 特開２００３−１８１４０４号公報

上記特許文献３の洗浄方法は、容器とボトル洗浄用ノズルを相対的に揺動させることなく、容器内面の殺菌や洗浄に要する時間を短くして効率よく行ない、また、殺菌・洗浄用設備の簡素化を図るものであったが、該提案の洗浄ノズルはある特定範囲の口径ボトルの洗浄に適したものであり、型替えで口径の大きく異なるボトルを洗浄するには同一の洗浄ノズルでは効果的な洗浄ができず、ボトル口径に合わせて異なる大きさの洗浄ノズルを用いなければならなかった。例えば、φ２８口径ボトル用に設計された洗浄ノズルでφ３８口径ボトルを洗浄すると容器内での洗浄液の分散効果がなくなってしまい、リブ等の凹凸のあるボトルやコーナー部のある断面四角形ボトル等は内面全体が濡れず洗浄ムラが生じるという問題点があった。

そこで、本発明は口径の相違するボトルでもボトル内面全体に洗浄水を完全に接触させることができ、リブ等の凹凸のあるボトルやコーナー部のある断面四角形ボトル等でも完全に洗浄液を接触させて効率よく洗浄することができるボトル洗浄用ノズルを提供することを目的とする。

本発明は、特許文献３で提案したものをさらに改良することによって、前記課題を解決したものであり、ボトル内の洗浄効果を高めるには、洗浄液の分散効果を高めることが効果的であるが、この分散効果を高めるために、口径が相違するボトルであっても洗浄中はボトル内の洗浄液を第２噴射孔位置以上まで溜めることができ、それを第２噴射孔から噴射する洗浄液で吹き上げて容器内部全体に分散させるようにしたものである。ボトル内に溜まる量は、ボトル内に噴射される流量にも影響されるが、ノズル外径とボトル口部内径とがなす開口面積が大きな要因となる。噴射量よりも排水量が少なくなるようにある程度狭い開口面積を持つことにより、排水を規制することができるが、その場合ボトル口径が変わることにより、ノズル外径を変えなければならず、同一のノズルで口径の相違するボトルに対応することができない。本発明では、ボトル口径が相違しても対応できるように、先に提案した特許文献３に記載のボトル洗浄用ノズルにおいて、第２噴射孔の下方に洗浄液の排出規制手段を設けることによって解決した。

即ち、上記課題を解決する本発明のボトル洗浄用ノズルは、洗浄液をボトル内に噴射するボトル洗浄用ノズルであって、軸心方向に噴射流路を有するノズル本体、該ノズル本体の上端部に設けられ、前記噴射流路に連なって前記ノズル本体の軸線の延長線に沿って延び、該ノズル本体外径よりも小径の中央噴射管を有し、該中央噴射管に形成された垂直方向に噴射する第１噴射孔、前記中央噴射管のノズル本体に接続する付け根部に形成された斜め上方向に噴射する第２噴射孔、該第２噴射孔より下側にあって、前記ノズル本体の外周部に形成された排出規制手段を設けたことを特徴するものである。

前記排出規制手段は、ノズル本体の周壁部に斜め上方向に噴射するように設けた複数個の第３噴射孔として構成することができる。また、他の方法として前記排出規制手段は、前記ノズル本体の周壁部からフランジ状に突出し、洗浄するボトル口径よりも大きい円板形状体としても構成することができる。後者の場合、前記円板形状体は、その外周端部が上方に向かって屈曲していることが望ましく、さらに前記円板形状体に、一つ以上の排出用穴を設けることが望ましい。

本発明によれば、第２噴射孔の下方に排出規制手段を設けることにより、ボトル内に噴射された洗浄液の排出液流量が規制され、口部径の大きいボトルであっても第２噴射孔の位置を超える高さまで洗浄液溜まりを形成することができ、それにより第２噴射孔からの噴射による洗浄液の分散効果が生じ、口部径の大きいボトルであっても均一な洗浄が行なわれる。従って、口径が変わっても部品交換の必要がなく、ボトル口径の大小に関係なく均一な洗浄が可能となる。充填工場では、口径の異なるボトルに同一ラインで充填される場合でも、部品交換が不要となる。

図１は、本発明の実施形態に係るボトル洗浄ノズルを示し、（ａ）は断面図であり、（ｂ）はその平面図である。
ボトル洗浄用ノズル１は、基端側のノズル本体２と、ノズル本体２の先端側にノズル本体２と一体的に形成されているノズル先端部となる中央噴射管５とから成っている。ノズル本体２は、温水、無菌水等の洗浄液を供給する洗浄液供給管に接続された管状体であり、内部は洗浄液の噴射流路４となっている。なお、本発明でいう洗浄は通常の洗浄水によるボトル内の洗浄をはじめ、薬液によるボトル内の殺菌、その後のすすぎのための洗浄を含むものであり、洗浄液は、無菌水に限らず、薬液、温水、浄水等であり、その種類が特に限定されるものではない。ボトル殺菌用の薬液としては過酢酸系殺菌剤、過酸化水素、次亜塩素酸系殺菌剤などの液状殺菌剤を代表的なものとして挙げることができるが、容器の殺菌に使用可能な液状殺菌剤であれば特に限定はない。中央噴射管５は、ノズル本体２の噴射流路４に連なってノズル本体２の軸線の延長線に沿って延びており、その内部は洗浄液を垂直方向に噴射する第１噴射孔７となっている。中央噴射管５のノズル本体２に接続する付け根部８には、第１噴射孔７の周りに周方向に隔置して形成され且つノズル本体２の噴射流路４に連なり、斜め上方向に洗浄液を噴射する第２噴射孔９が形成されている。従って、第１噴射孔７は、第２噴射孔９よりも上方先端側で開口している。第１噴射孔７は、ノズル本体２の軸線に沿って垂直に延びているので洗浄液を真っ直ぐに噴射するが、各第２噴射孔９はノズル本体２の軸線に対して所定の角度（例えば１０度）で傾斜しているので、洗浄液を放射方向斜めに噴射する。この例では、第２噴射孔９は、図１（ｂ）に示すように第１噴射孔７よりも細径であり、周方向に等間隔に４個形成されているが、孔数等はこれに限らない。

そして、本実施形態では、排出規制手段として第２噴射孔９より下側にあって、ノズル本体２の外周側面部に噴射流路４に連なって洗浄液を斜め上方向に噴射するように複数個の第３噴射孔１０を設けてある。該第３噴射孔１０は、ボトル内に噴射された洗浄液を下方より吹き上げて、ボトル肩部付近で衝突エリアを強制的に作り上げて排水を規制すると共に分散効果を発生させるため設けられたものであり、そのノズル本体２の軸線に対する傾斜角度は２５°〜４５°の範囲が望ましい。

本実施形態のボトル洗浄用ノズルは以上のように構成され、ボトル洗浄ラインにおいて所定ピッチで上向きに固定され、ターレットに供給されたボトルがボトルホルダーに保持されて図２に示すように倒立状態になって、ボトル３０の口部３１に中心を合わせた状態でノズル先端がボトル口部基端を若干超えて肩部入口附近まで達するように、挿入して適用される。その結果、第１噴射孔７はボトル３０の肩部３２まで挿入された状態であり、第２噴射孔９はボトル３０の口部３１内面位置で開口し、さらに第３噴射孔１０はボトル３０の口部３１内面位置であって第２噴射孔９の下方位置で開口している状態にある。

この状態でノズル本体２の噴射流路４に給液することによって、洗浄液が第１噴射孔７、第２噴射孔９、第３噴射孔１０から一斉にボトル内に噴射させる。第１噴射孔７はボトル３０の底部３４の内面に向かって洗浄液を噴射し、各第２噴射孔９は胴部側壁及び胴部３３と底部３４との境界部分３５の内側コーナーに向かって洗浄液を噴射する。第３噴射孔１０は、口部基端部近傍内面に向けて噴射される。このような状態で、第１噴射孔７及び第２噴射孔９から噴射される洗浄液がボトル内壁面に接触して戻る際、図２に矢印１１で示すように、第３噴射孔１０から噴射される洗浄液１２と衝突して掻き上げる衝突ゾーンＺが肩部入口附近で形成されることにより、ボトル口からの排出液流量が規制される。この場合、第３噴射孔１０からの噴射液によりボトルから流下しようとする洗浄液を押戻す作用をするので、容器の口径が多少変化してもその影響は少なく、ボトル口内に液溜まりを形成することができる。なお、該液溜まり量は、第２噴射孔９の位置を超え且つ第１噴射孔７の位置を超えないように、噴射液量を予め調整しておく必要がある。

それにより、液溜まり内に第２噴射孔９から洗浄液が噴射されることになり、該噴射洗浄液が溜まっている液を攪拌・掻き上げ、洗浄液の分散効果が生じる。掻き上げられた洗浄液は強い攪拌作用を受け、ある分布（広がり）をもってボトル３０の内面に向かって飛散し、ボトル３０内でのシェイクと同様の作用が生じ、洗浄液はボトル３０の内面、特にビード３８や角部・境界部分等洗浄液が届きにくい部分にも洩れなく接触することができ、確実に洗浄することができる。以上のように、本実施形態では、排出規制手段として、第３噴射孔を設けてあるので、ボトル内に噴射された洗浄液の排出が規制され、噴射量を多くしなくてもボトル口部に液溜まりができ易く、ボトル口径が相違しても例えば２８ｍｍ口径のボトルと３８ｍｍ口径のボトルを同一のボトル洗浄用ノズルで型替えすることなく効果的に洗浄することができ、型替えを必要とする従来技術の問題点を解決することができる。

図３及び図４は、本発明の他の実施形態に係るボトル洗浄用ノズルを示している。本実施形態のボトル洗浄用ノズル２０は、前記実施形態のボトル洗浄用ノズル１０と比較して、排出規制手段として、第３噴射孔を設ける代わりに、洗浄時のボトル口端との間に所定の隙間を有して下方位置にするように、ノズル本体２１の外周部からフランジ状に突出して洗浄するボトル口径よりも大きい円板形状体２２を設けた点が相違している。該円板形状体２２は、図４に示すように、ボトル口から排出した洗浄液が直接外部に排出するのを邪魔して、排出をコントロールするためのものであり、広口容器でノズル本体２１との間の隙間が大きくてもボトル口部内に所定量の洗浄液が溜まり、分散効果を発生させる役割を果たすものである。該円板形状体２２は、その外周端部が上方に向かって屈曲した外周屈曲端部２３となっており、且つその内方に排出用穴２４が設けられている。該排出用穴２４は、必ずしも必要とするものではないが、該穴がないと洗浄液は専らボトル口端部と円板形状体２２の外周屈曲端部２３との間の隙間からのみ側方に排出されることになり、排出性が悪くなるので、ボトル口直下に位置するように排出用穴を設けるのが望ましい。該排出用穴２４は、本実施形態では、同一円上に９０°間隔で４個設けられているが、その数は特に限定されるものでなく、１以上であればよい。また、外周屈曲端部２３内方を多数の穴を有する多孔板で形成したり、外周屈曲端部２３に単数あるいは複数の排出用の溝を形成するこも可能である。外周屈曲端部２３に排出用の溝を形成する場合、内方に排出用穴を併せて設けてもよい。
なお、ノズル本体２１の上部には前記実施形態と同様に中央噴射管２５、第１噴射孔２６、第２噴射孔２７が設けられている。

本実施形態のボトル洗浄用ノズル２０は、以上のように構成され、図４に示すような状態でボトルの洗浄が行なわれるが、前記実施形態と同様に第１噴射孔２６はボトル３０の底部３４の内面に向かって洗浄液を噴射し、第２噴射孔２７は胴部側壁及び胴部３３と底部３４との境界部分３５の内側コーナーに向かって洗浄液を噴射する。ボトル内に連続して噴射される洗浄液は、容器内壁面に接触後ボトル口内周面とノズルのノズル本体２１とのリング状隙間から外部に排出されるが、ボトル開口部の下方に円板形状体２２を配置してあるため、排水が規制され口部内に洗浄液が溜まる状態となる。口部内への洗浄液の溜まり量は、液面位置が第１噴射孔２６と第２噴射孔２７の間に位置するように確保する必要があり、それにより、ボトル３０内を流下して口部３１から流れ出ようとする洗浄液が第２噴射孔２７から噴出した洗浄液によって掻き上げられて、攪拌作用によって分散効果が発生し、ボトル３０の内面、特にビード３８や角部・境界部分等洗浄液が届きにくい部分も洩れなく接触することができ、確実に洗浄することができる。

口部３１に溜まる洗浄液の量は、ボトル内への洗浄液の噴射流量を一定とすると、ボトル口部端と円板形状体２２の外周屈曲端部２３の上端面との隙間ｂによって左右される。従って、洗浄用ノズルを固定した場合、ボトルの挿入位置を調節することによって、溜まる洗浄液量を制御することができるので、ボトル口径が変わった場合でも、ボトルの挿入位置を調節することによって、同一の洗浄ノズルによって口径の相違するボトルを効果的に洗浄することが可能である。

本発明の効果を確認するために、前記実施形態１のボトル洗浄用ノズル１を用いて（実施例１）及び実施形態２のボトル洗浄用ノズル２０を用いて（実施例２）、口径２８ｍｍ、容量５００ｍｌのボトル、口径３８ｍｍ、容量５００ｍｌのボトルを、それぞれ上記２種類のボトル洗浄用ノズルで型替えを行なうことなく、次のようにして洗浄を行なった。
それぞれのボトルについて、ボトル内に過酸化水素濃度４０，０００ｐｐｍの薬剤とエアの混合を１１秒間噴射して殺菌を行い、続いて前記実施形態１及び実施形態２のボトル洗浄用ノズルを用いて洗浄液（無菌水）を２．５秒間ボトル内に噴射して洗浄し、その後薬剤の残留濃度を測定して洗浄濃度を比較した。ボトル洗浄用ノズルから洗浄液の噴射流量は、１００ｍｌ／ｓｅｃと１１０ｍｌ／ｓｅｃの場合について、それぞれ５本づつ行なった。その結果を表１に示す。

表１に示すように、実施例１での角ボトル内面の薬剤の残留濃度は、２８ｍｍ口径の角ボトルが平均値で０．１０１ｐｐｍ、３８ｍｍ口径の角ボトルが０．１３２ｐｐｍであり、実施例２での角ボトル内面の薬剤の残留濃度は、２８ｍｍ口径の角ボトルが平均値で０．１０５ｐｐｍ、３８ｍｍ口径の角ボトルが０．１３２ｐｐｍである。従って、３８ｍｍ口径の角ボトルが２８ｍｍ口径の角ボトルにおける場合よりも平均値で約０．０２０〜０．０３０ｐｐｍ多いが、全体の残留濃度は何れの場合も従来の薬剤残留濃度の合格基準値である０．５ｐｐｍよりも遥かに少なく、実施例１及び実施例２とも実用上何ら問題なく良好に洗浄でき、３８ｍｍ口径ボトル及び２８ｍｍ口径ボトルの両方を型替えすることなく同じ洗浄ノズルで効果的に洗浄できることが確認できた。なお、実施例２において、ノズル本体外径１０ｍｍ、排出用穴直径４ｍｍ×４個の同一寸法のボトル洗浄用ノズルを使用して、ノズル流量を一定にして口径２８ｍｍのボトルの場合は、ボトル口部端と円板形状体の外周屈曲端部との軸方向隙間の距離を２ｍｍに設定し、口径３８ｍｍの広口ボトルの場合は、ボトル口部端と円板形状体の外周屈曲端部との軸方向隙間の距離を５ｍｍに設定して行なった。

本発明のボトル洗浄用ノズルは、口径の相違するボトル内部を同一のノズルで洗浄することができ、材質がプラスチック、ガラス、或いは金属製で、断面形状が円形、矩形、その他の異形断面形状の容器の内面洗浄に適用でき、また、洗浄は薬液による洗浄から無菌水による洗浄等、種々の洗浄液による洗浄（殺菌）に適用できる。

本発明の実施形態に係るボトル用洗浄ノズルであり、（ａ）は正面断面図、（ｂ）はその平面図である。（実施例１） 実施例１のボトル用洗浄ノズルによりボトルを洗浄している状態を示す模式図である。 本発明の他の実施形態に係るボトル用洗浄ノズルであり、（ａ）は正面断面図、（ｂ）はその平面図である。（実施例２） 実施例２のボトル用洗浄ノズルによりボトルを洗浄している状態を示す模式図である。

符号の説明

１、２０ ボトル洗浄用ノズル
２、２１ ノズル本体
３ 噴射流路
５、２５ 中央噴射管
７、２６ 第１噴射孔
８ 付根部
９、２７ 第２噴射孔
１０ 第３噴射孔
２２ 円板形状体
２３ 外周屈曲端部
２４ 排出用穴
３０ ボトル

Claims (4)

1. 洗浄液をボトル内に噴射するボトル洗浄用ノズルであって、
   軸心方向に噴射流路を有するノズル本体、該ノズル本体の上端部に設けられ、前記噴射流路に連なって前記ノズル本体の軸線の延長線に沿って延び、該ノズル本体外径よりも小径の中央噴射管を有し、
   該中央噴射管に形成された垂直方向に噴射する第１噴射孔、
   前記中央噴射管のノズル本体に接続する付け根部に形成された斜め上方向に噴射する第２噴射孔、
   該第２噴射孔より下側にあって、前記ノズル本体の外周部に形成された排出規制手段を設けたことを特徴するボトル洗浄用ノズル。
2. 前記排出規制手段は、前記ノズル本体の周壁部に斜め上方向に噴射するように設けた複数個の第３噴射孔からなることを特徴とする請求項１に記載のボトル洗浄用ノズル。
3. 前記排出規制手段は、前記ノズル本体の周壁部からフランジ状に突出し、洗浄するボトル口径よりも大きい円板形状体からなることを特徴とする請求項１に記載のボトル洗浄用ノズル。
4. 前記円板形状体には、一つ以上の排出用穴が設けられている請求項３に記載のボトル洗浄用ノズル。

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