JP4421284B2 - 洗浄装置 - Google Patents

Description

本発明は、容器の殺菌を行う洗浄液の噴出不良を検知する洗浄装置に関する。

特許文献１に記載の従来技術では、搬出されている容器間で、ノズルから噴出する洗浄液を受ける受容体の揺動を検知して洗浄液の噴出の確認を行っている。

一方、特許文献２に記載の従来技術では、容器に向けてノズルから噴出した洗浄液が容器の底部で泡になるのを利用し、各容器の泡の状態をＣＣＤカメラで撮影し、その明暗の画素数を比較して噴出不良を検知している。

特開平１１−１７９３１４号公報 特開２００１−４５５６号公報

しかし、上述の特許文献１記載の従来技術は、ノズルの噴出不良を容器間で検出する構成であるので、実際の容器における洗浄不良を検知することができない。また、ノズルから噴出する洗浄液を受ける受容体を揺動させる機械的機構が必要であるから構成が複雑になるという問題がある。

また、特許文献２に記載の従来技術は、洗浄液に生じる泡の反射光を受けて、ＣＣＤカメラの画素の明暗を比較するものであるが、泡の状態は各容器で必ずしも一様でなく、また気圧や湿度等により変化するので信頼性に劣るという問題がある。

本発明は、ノズルから容器に向けて噴出する洗浄液の噴出不良を、簡易な構成で且つ確実に検知できる洗浄装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、請求項１に記載された発明は、ボトル状空容器を薬液含有の洗浄液で殺菌する洗浄装置であって、ボトル状空容器の口を下に向けて配置し、容器の口から挿入すると共に加熱した洗浄液を容器内に向けて噴出して容器の殺菌を行なう内側殺菌ノズルと、容器の表面温度を検出する温度検出器と、殺菌ノズルからの洗浄液の噴出が正常な場合の検出温度と殺菌ノズルから洗浄液の噴出が不良な場合の検出温度との検出温度差に基づいて洗浄液の噴出不良を検知する手段とを備えたことを特徴とする。

請求項２に記載された発明は、請求項１に記載の発明において、容器は底部よりも胴部の厚みを薄くしてあり、温度検出器は容器の胴部側面の表面温度を検出することを特徴とする。

請求項３に記載された発明は、請求項１又は２に記載の発明において、加熱した洗浄液を容器の外側部に向けて噴射する外側殺菌ノズルを設けたことを特徴とする。

請求項４に記載された発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の発明において、加熱した洗浄液は約６０℃以上であり、温度検出器は洗浄液の噴出を開始してから３秒以上経過した後に容器の表面温度を検出することを特徴とする。

請求項５に記載された発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載の発明において、温度検出器により温度検出した容器の数をカウントするカウント手段を備えていることを特徴とする。

請求項６に記載された発明は、請求項１〜５の何れか一項に記載の発明において、温度検出器は赤外線センサであることを特徴とする。

請求項７に記載された発明は、請求項１〜６の何れか一項に記載の発明において、温度検出器は連続した時間に亘って温度を検出しており、連続搬送されてくる容器が温度検出器の温度測定点を横切って容器面の連続的な表面温度を検出することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、内側殺菌ノズルから容器内に向けて加熱した洗浄液が噴射されると、噴射された加熱した洗浄液は容器の底部に突きあたり、その後、容器の内壁面に沿って流れ落ち容器の殺菌が行なわれる。容器内に加熱した洗浄液が噴出されると、洗浄液が持つ熱は容器の内壁面へと伝わり、容器の温度が上昇して、容器壁面温度は洗浄液の温度と熱平衡になる。

このように、殺菌ノズルから加熱洗浄液が正常に噴出されていると、加熱洗浄液が持つ熱が容器全体に伝わり、容器が洗浄液と熱平衡になるので、加熱洗浄液が噴出している場合と噴出していない場合との容器温度差が生じる。よって、容器の実際の表面温度を検出することで、殺菌ノズルから加熱洗浄液が正常に噴出されていること及び容器が実際に殺菌されたか否かを確実に確認できる。

また、温度検出器により容器の表面温度を検出するだけで加熱した洗浄液の噴出不良を検知できるので、構成が簡単である。

請求項２に記載された発明によれば、請求項１に記載された発明と同様の効果が得られるとともに、容器の胴部側面は底部に比べて肉厚が薄いので加熱洗浄液の熱が容器の表面に伝わり易く、容器温度が洗浄液の温度と平衡になり易い。よって、正確な温度検知が可能である。また容器の胴部側面は底部に比べて肉厚の変化が少ないので、肉厚の変化による表面温度のばらつきを抑えることができる。

請求項３に記載された発明によれば、請求項１又は２に記載された発明と同様の効果が得られるとともに、内側殺菌ノズル又は外側殺菌ノズルの少なくとも何れか一方に噴出不良を生じた場合には、両ノズルが正常に作動する場合に比べて容器の表面温度に差が認められるので、内側殺菌ノズルと外側殺菌ノズルとの両方を設けた場合においても噴出不良の確実な検知が可能である。

請求項４に記載された発明によれば、請求項１〜３の何れか一項に記載された発明と同様の効果が得られるとともに、実験の結果、６０℃以上の加熱した洗浄液の噴出開始後、３秒以上経過した後には表面温度が洗浄液の温度と平衡になるので、洗浄液の噴出不良を正確に検出することができる。

請求項５に記載された発明によれば、請求項１〜４の何れか一項に記載された発明と同様の効果が得られるとともに、温度検出器により温度検出した容器をカウントすることで噴出不良が発生した場合に、殺菌が正常に行なわれなかった容器を容易に特定できる。

請求項６に記載された発明によれば、請求項１〜５の何れか一項に記載された発明と同様の効果が得られるとともに、汎用性の高い赤外線センサを用いることで、簡単に且つ非接触で安価に構成することができる。

請求項７に記載された発明によれば、請求項１〜６の何れか一項に記載された発明と同様の効果が得られるとともに、連続搬送されてくる容器が通過する面を測定点が横切って表面温度を連続的に検知することで、容器の肉厚の変化による温度検知のばらつきにも対応でき、点で検知する場合に比べて検知精度が高い。

以下に、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１〜図４を参照して本発明の第１実施の形態を説明する。図１は図４に示す洗浄装置の一部を概略的に示す斜視図、図２は図１に示す温度検知器による容器の表面温度の検知状態を示す斜視図、図３は温度検知器による容器の表面温度の検出結果を示すグラフ、図４は第１実施の形態に係る洗浄装置を概略的に示す平面図である。

本発明の第１実施の形態に係る洗浄装置１は、アセプティック充填用の空ボトル９を殺菌洗浄するものであり、搬送されてきた樹脂製の空ボトル９を回転搬送しつつボトル９の洗浄を行う洗浄用ホイール５と、洗浄用ホイール５にボトル９を送り込む供給側ホイール３と、洗浄用ホイール５のボトル９を次工程のリンス工程へと搬送する排出側ホイール７とを備えている。

洗浄用ホイール５は、ボトル９の内側殺菌ノズル１１とを備えており、ボトル９は口部９ａを下に向けた状態で内側殺菌ノズル１１の先端に被さるようになっている。また、洗浄用ホイール５の所定の領域にはボトル９の胴部外側面９ｂに向けて加熱した洗浄液を噴出する外側殺菌ノズル１３が設けられており、外側殺菌ノズル１３と内側殺菌ノズル１１とによりボトル９の内外面を殺菌洗浄する。尚、本実施の形態で用いる加熱した洗浄液（薬液）は例えば６０℃以上の温度である。

また、洗浄用ホイール５におけるボトル９の側方位置には、ボトル９の表面温度を検出する赤外線センサ（温度検出器）１５が設けられており、回転搬送されるボトル９の胴部外側面９ｂの表面温度を連続的に検出するようになっている。また、搬送されるボトル９は、赤外線センサ１５を通過する毎にカウント手段１９によりカウントされるようになっており、カウント値と赤外線センサ１５により検出された表面温度の波形とが対応するようになっている。

赤外線センサ１５で検出した温度検出信号は制御手段１７に送信され、モニタ２０に検出結果が表示されるとともに、図示しない記憶手段に記憶され、履歴を確認できるようになっている。

次に、本実施の形態にかかる作用を説明する。ボトル９は口部９ａを上に向けた状態で供給側ホイール３に搬送されてくる。供給側ホイール３に搬送されたボトル９は洗浄用ホイール５との接触位置において洗浄用ホイール５に受け渡され、ボトル９は口部９ａを下にした状態で、図中矢印で示す方向に回転搬送される。そして、ボトル９が所定の領域まで搬送されると、内側殺菌ノズル１１からボトル９内に向けて加熱した洗浄液の噴射が開始される。

噴射された加熱洗浄液はボトル９の底部９ｃに突きあたり、その後、ボトル９の内壁面に沿って流れ落ちつつボトル９の内部の殺菌が行なわれる。ボトル９内に加熱した洗浄液が噴出されると、加熱した洗浄液が持つ熱はボトル９の内壁面からボトル９の表面へと伝わり、ボトル表面の温度は加熱した洗浄液の温度と平衡になる。

一方、ボトル９の外側においても、外側殺菌ノズル１３からボトル９の胴部外側面９ｂに向けて加熱した洗浄液が噴出され、洗浄液はボトル９の外壁面に沿って流れ落ち、ボトル９表面の殺菌が行なわれるとともにボトル９全体に熱を伝える。

内側殺菌ノズル１１及び外側殺菌ノズル１３におけるボトル９の洗浄中、ボトル９の側方位置に設けられた赤外線センサ１５により、ボトル９の表面温度が検出されるとともに、カウント手段１９によりボトル９の数がカウントされる。赤外線センサ１５により、検出されたボトル９の表面温度は制御手段１７に送信され、表面温度の波形がモニタ２０に表示される。尚、制御手段１７は殺菌ノズル１１、１３から洗浄液が正常に噴出されていないと判断した場合には、警報を表示させたりボトル９の搬送を停止させる。

次に、図３を参照して赤外線センサ１５を通過するボトル９の表面温度の検出結果について説明する。尚、図３中、横軸は経過時間、縦軸は温度を示す。図３に示すようにボトル９が赤外線センサ１５を通過する毎に、ボトル９の表面温度が瞬時に上昇して洗浄液の温度と平衡になることを確認できた。また、波形の１つ１つのピーク値は、ほぼ同じ値を示した。

このように、殺菌ノズル１１、１３から加熱した洗浄液が正常に噴出されていると、洗浄液が持つ熱がボトル９全体に伝わるので、加熱した洗浄液が噴出している場合と噴出していない場合とのボトル９の温度差が生じる。よって、ボトル９の実際の表面温度を検出することで、殺菌ノズル１１、１３から洗浄液が正常に噴出されていること及びボトル９が殺菌されたか否かを確実に確認できる。

尚、殺菌ノズル１１、１３から洗浄液が正常に噴出されていない場合には、ピーク波形が現れないか、もしくは波形のピーク値が他の波形に比べて著しく低い値を示すようになる。

また、赤外線センサ１５によりボトル９の表面温度を検知するだけで洗浄液の噴出不良を検知できるので、構成が簡単である。

それぞれの殺菌ノズル１１、１３について加熱した洗浄液が正常に噴出されているか否かを確認するので、ボトル９の１本１本に対して滅菌を保証できる。

赤外線センサ１５は連続搬送されてくるボトル９が通過する面を測定点が横切って表面温度を連続的に検知することで、ボトル９の肉厚の変化による表面温度のばらつきにも対応でき、点で検知する場合に比べて検知精度が高い。

ボトル９の胴部外側面９ｂは底部９ｃに比べて肉厚が薄いので加熱した洗浄液の熱がボトル９の表面に伝わり易く、ボトル９の温度が洗浄液の温度と平衡になり易い。よって正確な温度検知が可能である。またボトル９の胴部外側面９ｂは底部９ｃに比べて肉厚の変化が少ないので、肉厚の変化による温度検知のばらつきを抑えることができる。

搬送されるボトル９のカウント値と赤外線センサ１５により検出された表面温度の検出波形とを対応させることで、噴出不良の発生により殺菌が正常に行なわれなかったボトル９を容易に特定できる。

次に、他の実施の形態を説明するが、その説明にあたり上述した部分と同一の作用効果を奏する部分には、同一の符号を付することにより、その部分の詳細な説明を省略し、以下の説明では、主に第１実施の形態と異なる点を説明する。図５から図７を用いて第２の実施形態について説明する。

第２の実施の形態は、図５に示すように赤外線センサ１５をボトル９の上方位置に設け、搬送されるボトル９の底部９ｃの表面温度を検出するものである。第２の実施形態によれば、図６及び図７に示すように、内側殺菌ノズル１１及び外側殺菌ノズル１３におけるボトル９の洗浄が終了後、ボトル９の上方位置に設けられた赤外線センサ１５により、洗浄終了後のボトル９の底部９ｃの表面温度を検出する。その後、検出されたボトル９の底部９ｃの表面温度は制御手段１７に送信され、モニタ画面に検出結果が表示されるようになっている。

ボトル９の底部９ｃはボトル９の胴部外側面９ｂに比べて肉厚が厚く、また肉厚の変化も多いが、図７に示すように、一定の間隔毎に洗浄液の温度と熱平衡になった壁面温度の波形を確認できた。よって、ボトル９の上方位置に赤外線センサ１５を設けた場合にも、洗浄液が噴出している場合と噴出していない場合とのボトル９の温度差は明確に異なる。従って、殺菌ノズル１１、１３から洗浄液が正常に噴出されていることを確実に確認できる。

第３の実施の形態は、図８に示すように殺菌ノズルを内側殺菌ノズル１１のみ配置するようにしている。また、赤外線センサ１５はボトル９の側方位置に設け、搬送されるボトル９の胴部外側面９ｂの表面温度を検出している。第３実施の形態においても、洗浄液が噴出している場合と噴出していない場合とのボトル９の温度差は明確に異なり、内側殺菌ノズル１１から洗浄液が正常に噴出されていることを確実に確認できる。

第４の実施の形態は、図９に示すように殺菌ノズルを内側殺菌ノズル１１のみ配置し、また、赤外線センサ１５はボトル９の上方位置に設け、搬送されるボトル９の胴部外側面９ｂの表面温度を検出している。第４実施の形態においても、第３実施の形態と同様に内側殺菌ノズル１１から洗浄液が正常に噴出されていることを確実に確認できる。

次に、本発明について比較実験を行ったので、図１０〜図１３を参照して、その実験結果について説明する。尚、比較実験で使用した洗浄装置は上述の第１実施の形態と同じ構成である。第１実験例では、測定位置とボトル９の表面温度との関係についての比較実験であり、図１０に示すように、ボトル９の底部９ｃの近傍位置にあるヒール部９ｄと、胴部外側面９ｂとのそれぞれの位置における表面温度を赤外線センサ１５で検出した。図１２及び図１３にその結果を示す。図１３に示すように、ヒール部９ｄでは１つ１つの波形ごとにピーク値に差異が生じており、ボトル９ごとに表面温度にばらつきが見られることが分かった。一方、図１２に示すように、胴部外側面９ｂでは１つ１つの波形にピーク値の差異は見られずボトル９ごとに表面温度にばらつきが見られず、安定した測定結果が得られた。

このように、ヒール部９ｄに比較して胴部外側面９ｂの方に表面温度のばらつきが見られないのは、ヒール部９ｄは肉厚が厚く且つ肉厚に変化があるのに対し、胴部外側面９ｂは肉厚が薄く、肉厚の変化も少ないからである。従って、ボトル９の胴部外側面９ｂの位置の表面温度を計測することが望ましい。

第２実験例は、測定時間とボトル９の表面温度との関係について実験したものであり、図１１は洗浄液の噴出開始後３秒後の検出結果を示しており、図１２は洗浄液の噴出開始後１０秒後の検出結果を示している。

図１１に示すように、洗浄液の噴出開始から３秒後においては、検出結果にばらつきが見られる。一方、図１２に示すように、洗浄液の噴出開始から１０秒後においては、検出結果にばらつきは見られず、安定した測定結果を得ることができた。

このように、洗浄液の噴出開始後、３秒以上経過した後、好ましくは１０秒経過した後にボトル９の表面温度を検出すれば、ボトル９の表面温度が洗浄液と熱平衡に達するので、ボトル表面の測定により、ノズルからの洗浄液の噴出不良を確実に確認できる。

なお、本発明は上述した実施の形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

容器は、樹脂製のボトル９に限らず、ビンや缶であっても良い。

図４に示す洗浄装置の一部を概略的に示す斜視図である。 図１に示す温度検知器による容器の表面温度の検知状態を示す斜視図である。 温度検知器による容器の表面温度の検出結果を示すグラフである。 第１実施の形態に係る洗浄装置を概略的に示す平面図である。 第２実施の形態に係る洗浄装置の一部を概略的に示す斜視図である。 図５に示す温度検知器による容器の表面温度の検知状態を示す斜視図である。 温度検知器による容器の表面温度の検出結果を示すグラフである。 第３実施の形態に係る洗浄装置の一部を概略的に示す斜視図である。 第４実施の形態に係る洗浄装置の一部を概略的に示す斜視図である。 比較実験における温度測定位置を示す斜視図である。 洗浄液の噴出開始から３秒後における表面温度の検出結果を示すグラフである。 洗浄液の噴出開始から１０秒後における表面温度の検出結果を示すグラフである。 ヒール部における容器の表面温度の検出結果を示すグラフである。

符号の説明

１ 洗浄装置
９ ボトル（容器）
９ｂ 容器の胴部外側面
９ｃ 容器の底部
１１ 内側殺菌ノズル
１３ 外側殺菌ノズル
１５ 赤外線センサ（温度検出器）
１９ カウント手段

Claims (7)

1. ボトル状空容器を薬液含有の洗浄液で殺菌する洗浄装置であって、ボトル状空容器の口を下に向けて配置し、容器の口から挿入すると共に加熱した洗浄液を容器内に向けて噴出して容器の殺菌を行なう内側殺菌ノズルと、容器の表面温度を検出する温度検出器と、殺菌ノズルからの洗浄液の噴出が正常な場合の検出温度と殺菌ノズルから洗浄液の噴出が不良な場合の検出温度との検出温度差に基づいて洗浄液の噴出不良を検知する手段とを備えたことを特徴とする洗浄装置。
2. 容器は底部よりも胴部の厚みを薄くしてあり、温度検出器は容器の胴部側面の表面温度を検出することを特徴とする請求項１に記載の洗浄装置。
3. 加熱した洗浄液を容器の外側部に向けて噴射する外側殺菌ノズルを設けたことを特徴とする請求項１叉は２に記載の洗浄装置。
4. 加熱した洗浄液は約６０℃以上であり、温度検出器は洗浄液の噴出を開始してから３秒以上経過した後に容器の表面温度を検出することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の洗浄装置。
5. 温度検出器により温度検出した容器の数をカウントするカウント手段を備えていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の洗浄装置。
6. 温度検出器は赤外線センサであることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の洗浄装置。
7. 温度検出器は連続した時間に亘って温度を検出しており、連続搬送されてくる容器が温度検出器の温度測定点を横切って容器面の連続的な表面温度を検出することを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の洗浄装置。
   
   

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