JP4603321B2

JP4603321B2 - 容器洗浄装置

Info

Publication number: JP4603321B2
Application number: JP2004257087A
Authority: JP
Inventors: 三谷正幸; 藤永洋久
Original assignee: Asahi Soft Drinks Co Ltd
Current assignee: Asahi Soft Drinks Co Ltd
Priority date: 2004-09-03
Filing date: 2004-09-03
Publication date: 2010-12-22
Anticipated expiration: 2024-09-03
Also published as: JP2006069643A

Description

本発明は、容器内に加熱した洗浄液を噴出して容器の洗浄を行なう容器洗浄装置に関する。

この種の容器洗浄装置において、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、ノズルから加熱洗浄液を容器内に噴出して容器を洗浄する容器洗浄装置において、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容器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、密閉した洗浄ボックス内で、殺菌ノズルから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い、洗浄ボックの外側に設けた温度検出器から洗浄ボックスの窓を介して洗浄ボックス内の容器表面温度を検出し、温度検出器による検出結果に基づいて殺菌ノズルから洗浄液の噴出不良を検知する容器洗浄装置であって、洗浄ボックスの窓に付着した結露水を除去する結露水除去手段を設け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、温度検出器は赤外線センサであり、洗浄ボックスの窓を透過する赤外線により容器の表面温度を検出しており、洗浄ボックスの窓には温度検出用の赤外線透過部を設けてあり、結露水除去手段は、赤外線透過部を加熱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２に記載の発明において、結露水除去手段は、赤外線透過部を加熱する電熱材を有し、電熱材に電力を供給することにより、赤外線透過部を加熱することを特徴とする。

請求項４に記載された発明は、請求項３に記載の発明において、赤外線透過部はサファイヤガラスであ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４に記載の発明において、電熱材は赤外線透過部の周囲に円環状に設けてあ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５に記載の発明において、電熱材は窓の外側面に配置して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６に記載の発明において、電熱材は蒸着酸化スズであることを特徴とする。

請求項８に記載された発明は、請求項６に記載の発明において、結露水除去手段は窓の内側にエアーノズルを備え、赤外線透過部の内面に向けてエアーを噴出することことを特徴とする。

請求項９に記載された発明は、請求項１〜８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、洗浄ボックス内において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、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、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。従って、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。

しかも、加熱洗浄液を使用しているため、洗浄ボックスの窓は湿気により結露しやすく、結露水が窓に付着すると温度検出器による測定誤差が生じたり或いは測定できなくなるおそれがあるが、本発明では結露水除去手段が、洗浄ボックスの窓に結露水が生じた場合に結露水を除去し或いは結露水の発生を未然に防止するので、噴出不良検知の誤差や誤認を防止し確実な噴出不良検知を行うことができる。

請求項２に記載された発明によれば、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。また、結露水除去手段は、赤外線透過部を加熱することにより、容易に結露水の発生を防止でき又は発生した結露水を除去することができる。

請求項３に記載された発明によれば、請求項２に記載された発明と同様の効果が得られると共に、簡易な構成で赤外線透過部を加熱することができる。

請求項４に記載された発明によれば、請求項３に記載された発明と同様の効果が得られると共に、サファイヤガラスは石英ガラスと比較して赤外線の透過率が高いと共に熱伝導性においても優れているので係るサファイヤガラスを用いることにより、温度検知精度を高め且つ電熱材に電力を供給した後短時間で赤外線透過部を加熱することができる。

請求項５に記載された発明によれば、請求項４に記載された発明と同様の効果が得られると共に、電熱材で赤外線透過部の周囲を囲むことにより短時間で効率的な加熱を図ることができる。

請求項６に記載された発明によれば、請求項５に記載された発明と同様の効果が得られると共に、室外側からの洗浄ボックスへの後付けやメンテナンスが容易にできる。

請求項７に記載された発明によれば、請求項５に記載された発明と同様の効果が得られると共に、蒸着により電熱材を配置しているので電熱材を任意の位置に容易に設けることができる。

請求項８に記載された発明によれば、請求項７に記載された発明と同様の効果が得られると共に、結露水のみならず付着した異物の除去も容易にできる。

請求項９に記載された発明によれば、請求項１〜８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共に、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が、まず、図１〜図８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８に示す洗浄ボックスの窓を抜き出して示す正面図であり、図２は図１の横断面図であり、図３は本発明実施の形態による検知温度を経過時間毎に示すグラフであり、図４は比較例による検知温度を経過時間毎に示すグラフであり、図５は殺菌ノズルによる容器の殺菌工程と洗浄液噴出不良の検知を説明する斜視図であり、図６は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り、図７は洗浄ボックス内の概略的構成を示す平面図であり、図８は本実施の形態に係る容器洗浄装置の外観図である。

本発明の第１実施の形態に係る容器洗浄装置１は、洗浄ボックス２と洗浄ボックス２内に設けた駆動部４とを備えている。容器洗浄装置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。

駆動部４において、洗浄用ホイール５は、ボトル９の内側殺菌ノズル１１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洗浄ノズル１３が設けられており、外側洗浄ノズル１３と内側洗浄ノズル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。赤外線センサ１５は、図８に示すように、洗浄ボックス２の外側に設けてあり、洗浄ボック２の外側から窓１０を介して温度を検出するようになっている。

搬送されるボトル９は、赤外線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共に、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。

ここで、洗浄ボックス２の窓１０について説明する。洗浄ボックス２には、側面及び上面にそれぞれ窓１０が設けてあり、洗浄ボックス２内を外から監視できるようになっていると共に上述したように窓１０を透過する赤外線でボトル９の温度を検知している。

窓１０には、結露水除去手段２１が設けてあり、洗浄ボックス２内の湿気により窓に付着した結露Ｈ（図２参照）を除去するようになっている。結露水除去手段２１は、窓１０のガラス（石英ガラス）に配置した赤外線透過部２３の外面２３ａの周囲に設けた電熱材２５とを備えており、電熱材２５には制御部２７及び電源２９を介して電力が供給されるようになっている。制御部２７は主としてトランスとスイッチとで構成されている。

赤外線透過部２３はサファイヤガラスでできている。サファイヤガラスは、単結晶サファイヤであり、本実施の形態では４μｍの赤外線透過率が約９０％のものを使用している。

電熱材２５は通電により発熱するものであり、本実施の形態では蒸着酸化スズであり、赤外線透過部２３の周囲に環状に蒸着してある。

次に、本実施の形態にかかる作用を説明する。洗浄ボックス２内では、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共にボトル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、洗浄ボックス２の外側に設けてある赤外線センサ１５により、窓１０の赤外線透過部２３を介してボトル９の側部表面温度が検出されると共に、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、警報を発したりボトル９の搬送を停止させる。

次に、図３及び図４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。図３は、結露水除去手段を作動させた場合、即ち、電熱材２５に通電して赤外線透過部２３を加熱した場合（曇りなし）であり、図４の比較例は、結露水除去手段を設けていない場合（経時時間に伴なって曇りが生じる）である。

図３のグラフにおいて、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。

一方、図４の比較例に示すように、結露水除去手段を設けていない場合には、経時時間に伴って窓の内面には結露水が付着し、いわゆる曇りを生じて赤外線の透過に悪影響を与える。このため、図４に示すように、経時に伴って温度検知が困難になることが明らかである。

従って、本実施の形態では、結露水除去手段２１が、洗浄ボックス２の窓１０に結露水が生じた場合に結露水Ｈ（図２参照）を除去し或いは結露水Ｈの発生を未然に防止するので、噴出不良検知の誤差や誤認を防止し確実な噴出不良検知を行うことができる。

赤外線透過部２３にサファイヤガラスを用いており、サファイヤガラス（４μｍの赤外線透過率約９０％）は石英ガラス（４μｍの赤外線透過率約２０％）と比較して赤外線の透過率が高いと共に熱伝導性においても優れているので係るサファイヤガラスを用いることにより、温度検知精度を高め且つ電熱材２５に電力を供給した後短時間で赤外線透過部を加熱することができる。

特に、電熱材２５で赤外線透過部２３の周囲を環状に囲むことにより短時間で効率的な加熱を図ることができる。

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９から図１２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１２に示すように赤外線センサ１５を洗浄ボックス２の上窓１０の上方に設けて、図１０に示すようにボトル９の上方に配置し、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、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１１のグラフに示すように、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。

この第２実施の形態においても、第１実施の形態と同様に赤外線透過部２３を電熱材２５で加熱するものであるから、赤外線透過部２３に結露水の付着を防止でき、誤検知やボトル９の温度が測定不能になることを防止できる。

第３の実施の形態は、図１３に示すように、第１実施の形態に加えて、洗浄ボックス２の内側にエアー噴出ノズル３１を設け、エアー噴出ノズル３１から赤外線透過部２３の内面にエアーを吹き付けて、付着物を除去するようにしてもよい。エアーは、定期的に噴射してもよいし、スイッチの入力により適宜噴射するものであってもよい。

尚、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。

例えば、図１４に示すように、赤外線透過部は窓１０のガラスをそのまま使用して、電熱材２５を外面に設けるものであってもよい。

図８に示す窓部を抜き出して示す図である。図１の横断面図である。本発明実施の形態による検知温度を経過時間毎に示すグラフである。比較例による検知温度を経過時間毎に示すグラフである。殺菌ノズルによる容器の殺菌工程と洗浄液噴出不良の検知を説明する斜視図である。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。洗浄ボックス内の概略的構成を示す平面図である。第１実施の形態に係る容器洗浄装置の外観図である第２実施の形態に係る洗浄装置であって、殺菌ノズルによる容器の殺菌工程と洗浄液噴出不良の検知を説明する斜視図である。図９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。第２実施の形態による検知温度を経過時間毎に示すグラフである。第２実施の形態に係る容器洗浄装置の外観図である他の実施の形態に係る洗浄ボックスの窓の断面図である。他の実施の形態に係る洗浄ボックスの窓の断面図である。

符号の説明

１容器洗浄装置
２洗浄ボックス
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
２１結露水除去手段

Claims

密閉した洗浄ボックス内で、殺菌ノズルから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い、洗浄ボックの外側に設けた温度検出器から洗浄ボックスの窓を介して洗浄ボックス内の容器表面温度を検出し、温度検出器による検出結果に基づいて殺菌ノズルから洗浄液の噴出不良を検知する容器洗浄装置であって、洗浄ボックスの窓に付着した結露水を除去する結露水除去手段を設けたことを特徴とする容器洗浄装置。
温度検出器は赤外線センサであり、洗浄ボックスの窓を透過する赤外線により容器の表面温度を検出しており、洗浄ボックスの窓には温度検出用の赤外線透過部を設けてあり、結露水除去手段は、赤外線透過部を加熱することを特徴とする請求項１に記載の容器洗浄装置。
結露水除去手段は、赤外線透過部を加熱する電熱材を有し、電熱材に電力を供給することにより、赤外線透過部を加熱することを特徴とする請求項２に記載の容器洗浄装置。
赤外線透過部はサファイヤガラスであることを特徴とする請求項３に記載の容器洗浄装置。
電熱材は赤外線透過部の周囲に円環状に設けてあることを特徴とする請求項４に記載の
容器洗浄装置。
電熱材は窓の外側面に配置してあることを特徴とする請求項５に記載の容器洗浄装置。
電熱材は蒸着酸化スズであることを特徴とする請求項６に記載の容器洗浄装置。
結露水除去手段は窓の内側にエアーノズルを備え、赤外線透過部の内面に向けてエアーを噴出することを特徴とする請求項６に記載の容器洗浄装置。
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、洗浄ボックス内において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１〜８の何れか一項に記載の容器洗浄装置。