JP6004161B2 - 容器処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、ブロー成形装置によって成形された容器を所定の経路に沿って搬送する搬送機構と、同搬送機構によって搬送中の容器の内面に容器口部から洗浄水を噴射する容器内洗浄装置とを備えた容器処理装置に関する。

この種の容器処理技術に関連する先行技術文献情報として下記に示す特許文献１がある。この特許文献１に記された容器処理装置では、縦軸芯回りで支持された回転体の周部に等間隔で多数のボトルグリッパが配置され、各ボトルグリッパは上流側の入口スターホイールから容器を１本ずつ受け取っては、回転体と共に公転しながら、同公転経路に沿って設けられた反転手段によって容器口部が下方に位置する倒立状態で保持される。この倒立状態の間に、容器口部から挿通された内洗ノズルから洗浄液が噴射されて容器の内面が洗浄され、容器が倒立しているため洗浄後の洗浄液は自重で簡単に排出される。洗浄された容器は、第２の反転手段によって成立状態に戻され、次の飲料充填などの工程に供給される。

特開平１１−３３３３９９号公報（００１５〜００１６段落、図３）

一般に、容器内洗浄装置を備えた容器処理装置が、ブロー成形装置や飲料の充填装置とは全く切り離された状態で設置されている場合は、ブロー成形後に十分に冷却された容器を洗浄し、十分に冷却された容器に飲料を充填すればよいので、特許文献１に記された従来技術で特に問題は生じない。

しかし、容器内洗浄装置を備えた容器処理装置が、ブロー成形装置の下流側で、且つ、飲料の充填装置の上流側に設置され、この間のボトル搬送がエア搬送コンベヤ等を介さずにネック搬送にて行われる場合（シンクロタイプと称される）は、ブロー成形時に容器に付与された熱が容器の底部などに蓄積され易いために、特許文献１に記された容器処理技術のような通常の容器内洗浄工程だけではこの熱を十分に除熱できずに、容器の底部などに高温部位が残されており、結果として、このような硬化が不十分な高温部位が後続する充填工程などで変形する虞があった。尚、下流側において炭酸飲料が充填される場合は、一般に非炭酸飲料用の容器に比べて容器の底部が厚くブロー成形されており、ブロー成形時に容器に付与された熱が放熱され難いため、底部が変形する虞が特に高かった。

そこで、本発明の目的は、上に例示した従来技術が与える課題に鑑み、ブロー成形装置の下流側で、且つ、飲料の充填装置の上流側に設置され、この間のボトル搬送がエア搬送コンベヤ等を介さずにネック搬送にて行われる場合（シンクロタイプ）でも、容器に変形などの問題が生じ難い容器処理装置を提供することにある。

本発明による容器処理装置の特徴構成は、
樹脂製のプリフォームから容器をブロー成形するブロー成形装置の下流側、且つ、容器内に飲料を充填する充填装置の上流側に配置され、前記ブロー成形装置から供給された容器を所定の経路に沿って搬送する搬送機構を備え、
前記搬送機構によって容器口部が下方に位置する倒立状態で搬送中の容器の内面に容器口部から洗浄水を噴射する容器内洗浄装置と、前記容器内洗浄装置による洗浄水の噴射と並行して又は相前後して前記倒立状態にある容器の容器底部の外表面に冷媒を噴射する容器底冷却装置とを備えており、
前記搬送機構は、容器を支持しつつ前記経路に沿って移動するボトルグリッパを含む点にある。

上記の特徴構成による容器処理装置では、容器底冷却装置による容器底部への冷媒の噴射が、容器内洗浄装置による容器の内面への洗浄水の噴射と並行して又は相前後して行われるので、容器を特にその底部を中心として容器の内外の双方から同時に冷却できることとなり、容器の冷却操作を短時間で効果的に進めることができる。

また、上記の特徴構成による容器処理装置では、容器を倒立状態で搬送しながら容器内洗浄と容器底冷却とが行われるので、容器底部に向けて噴射された冷媒は、底部を冷やした後に容器の本体及び口部の外側を伝って容器から離れていくので、正立状態の容器の底に下方から冷却用の冷媒を噴射する構成などに比べて、容器が容器底冷却ノズルから噴射された冷媒によって容器の内部が汚染される虞が抑制される。また、容器内に噴出された洗浄水も、容器の内面を洗浄した後に自動的に自重によって短時間で容器外に排出されるため、洗浄と洗浄水の排出とを短時間で効率的に行うことが可能となる。

さらに、上記の特徴構成による容器処理装置では、一般的に既存とされる容器内洗浄装置の少なくとも一部を利用した形で容器底冷却装置を組み込むことができるので、容器内洗浄装置とは別に容器底冷却装置を設ける構成などに比べて、容器処理装置の全体的な設置面積が小さくて済み、設備のために必要なコストも少なくて済む。

本発明の他の特徴構成は、前記容器内洗浄装置を構成する容器内洗浄ノズルと前記容器底冷却装置を構成する容器底冷却ノズルとが前記ボトルグリッパと一体移動可能に設けられている点にある。

本構成であれば、容器底冷却装置を構成する容器底冷却ノズルが、ボトルグリッパに支持された容器と一体的に移動するので、容器底冷却ノズルの向きを正しく設定しておけば、噴射された冷媒は容器の移動と無関係に全て冷却対象となる容器の底部に向かうので、容器を特にその底部を中心として連続的に効果的に冷却できる。

本発明の他の特徴構成は、前記搬送機構は、容器を支持しつつ前記経路に沿って移動するボトルグリッパを備え、前記容器内洗浄装置を構成する容器底冷却ノズルが、前記ボトルグリッパとは別体として所定箇所に固定されている点にある。

本構成であれば、ボトルグリッパの数量と無関係に一定数の容器底冷却ノズルを設けるだけで済むので、特に同時に搬送されるグリッパの数が多い場合は、投資負担が小さくなり有利である。

本発明の他の特徴構成は、前記充填装置が炭酸飲料を充填する装置からなり、且つ、容器の底部が容器を構成する樹脂のガラス転移点付近まで冷却された状態で前記充填装置に供給されるように、前記容器底冷却装置が駆動される点にある。

一般に、後続する工程で充填装置によって炭酸飲料が充填される場合には、容器の底部が市場での流通時などに必要な耐圧性を有するように、容器の底部、特にペダロイドと呼ばれる複数の脚部が一般の非炭酸飲料用の容器に比べて厚くなるようにブロー成形されている。また、炭酸飲料は加圧された気体を含有しているので、炭酸飲料の充填は予め容器内に一定圧力以上の内圧を付与した上で行う必要がある。
したがって、肉厚となっている容器底部のペダロイド部はブロー成形時に容器に付与された熱が放熱され難く、軟化したままであるため、結果として、充填工程で事前に加えられる内圧によって底部が変形する虞が特に高かった。

しかし、本構成であれば、容器処理装置において容器の底部が容器を構成する樹脂のガラス転移点付近まで冷却した状態で容器が充填装置に供給されるので、底部に厚く冷え難いペダロイド部を有する炭酸飲料用の容器の場合でも、飲料を充填する直前の与圧付加時における容器底部の変形を確実に防止できる。

炭酸飲料の製造ラインの例を示す平面図である。 リンサー部（容器処理装置）を示す平面図である。 リンサー部（容器処理装置）を示す一部破断側面図である。 反転操作レールによって容器がとる３つの姿勢を順に示す図である。 リンサー部の要部を示す側面図である。 別実施形態によるリンサー部を示す平面図である。 別実施形態によるリンサー部を示す一部破断側面図である。 別実施形態によるリンサー部の要部を示す側面図である。

以下に本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。
（製造ラインの構成）
図１は樹脂製の容器に充填された炭酸飲料を製造する製造ラインを示す略図である。
この製造ラインは、主に、供給された樹脂製のプリフォームから容器をブロー成形するブロー成形装置Ａ１、成形された容器を検査する検査装置Ａ２、主に容器の内部を消毒液などで殺菌消毒する殺菌装置Ａ３、容器の内外面を洗浄液などで洗浄するリンサー部Ａ４（本発明に係る容器処理装置の一例）、及び、洗浄された容器に炭酸飲料を充填して閉栓する充填装置Ａ５を有する。

ここでは、容器はポリエチレンテレフタレート樹脂によって形成されているが、これに限らず、例えばポリプロピレン樹脂やポリエチレン樹脂などでもよい。

この製造ラインは炭酸飲料用であるため、ブロー成形装置Ａ１で成形される容器の底部には、本体部に比べて厚い部位がペダロイド部の中央付近に配置されており、また、充填装置Ａ５では容器の内部に所定の値の内圧を事前に加えた状態で炭酸飲料の充填が行われる。

この製造ラインでは、ブロー成形装置Ａ１で成形された容器は、検査装置Ａ２と殺菌装置Ａ３を経て、連続的にリンサー部Ａ４に供給され、リンサー部Ａ４で洗浄された容器は連続的に充填装置Ａ５に供給されて、容器内への炭酸飲料の充填が次々に行われる。

ペダロイド部の中央付近に位置する厚い底部の部位は冷却され難いため、十分に冷却されない状態で充填装置Ａ５に供給されると、充填装置Ａ５で充填の直前に内圧を加える操作において底部が内圧によって変形し、炭酸飲料を充填した製品容器を安定して載置できない虞がある。

そこで、リンサー部Ａ４には、容器の内面に容器口部から洗浄水を噴射する容器内洗浄装置Ｂと、容器内洗浄装置Ｂによる洗浄水の噴射と並行して又は相前後して容器の容器底部の外表面に冷却水（冷媒の一例）を噴射する容器底冷却装置Ｃとが備えられている。このように、容器底冷却装置Ｃを設けることで、容器の底部が樹脂のガラス転移点付近まで冷却された状態で充填装置Ａ５に供給されるため、前述した充填の直前に内圧を加える操作でも底部が変形することがない。

（リンサー部の構成）
図２及び図３に例示するように、リンサー部Ａ４は、概して鉛直な軸芯Ｘを介して回転自在に支持された環状の回転ホイール２（搬送機構の一例）を備える。図３に例示するように、回転ホイール２は多数のスポーク３を介して回転軸４に支持されており、ベース５の下方に配置されたモータＭによって基本的に一定速度で一方向に回転駆動される。

回転ホイール２の外周には多数のグリッパ６（ボトルグリッパの一例）が連設されている。グリッパ６は容器１をそのネック部を介して支持した把持状態と、容器１を解放した解放状態との間で切換自在に構成されている。

殺菌装置Ａ３から排出された容器１は、殺菌装置Ａ３とリンサー部Ａ４の間に回転自在に配置された入口ホイールＷ１を介して回転ホイール２のグリッパ６に供給され、リンサー部Ａ４で処理された容器１は、リンサー部Ａ４と充填装置Ａ５の間に回転自在に配置された出口ホイールＷ２を介してグリッパ６から充填装置Ａ５に手渡される。

そのために、入口ホイールＷ１及び出口ホイールＷ２と回転ホイール２との間には、入口ホイールＷ１から容器１を受け取る位相に位置するグリッパ６を解放状態から把持状態に切り換え、容器１を出口ホイールＷ２に手渡す位相に位置するグリッパ６を把持状態から解放状態に切り換えるためのグリッパ開閉カム装置７（図２を参照のこと）が配置されている。

グリッパ６は、回転ホイール２の接線方向と概して平行な横向き軸芯Ｙ回りで揺動自在に支持されており、グリッパ６の一端には、回転ホイール２よりも外側に固定された環状の反転操作レールＲに沿って摺動移動する反転ガイド６Ａが配置されている。
回転ホイール２の下方には、複数の長尺板状のベース部材２５が軸芯Ｘから放射状に配置されており、反転操作レールＲは、これらベース部材２５の径方向外側の端部から上方に立設された支持ピラー３０を利用して配置されている。

反転操作レールＲには、入口ホイールＷ１から容器１を受け取ったグリッパ６を回転ホイール２に沿った移動に基づいて容器１の容器口部が下方に位置する倒立状態となるように揺動操作するための反転操作部Ｒ１と、容器１を出口ホイールＷ２に手渡す前にグリッパ６を容器１が正立状態に戻されるように再び揺動操作するための再反転操作部Ｒ２とが設けられている。

すなわち、グリッパ６が入口ホイールＷ１から容器１を正立状態で受け取った直後または出口ホイールＷ２に正立状態で手渡す直前などは、図３の右端付近や図４（ａ）に例示するように、反転操作レールＲが概してグリッパ６の横向き軸芯Ｙの下方に位置している。

これに対して、グリッパ６が反転操作部Ｒ１または再反転操作部Ｒ２に位置するときは、図４（ｂ）に例示するように、反転操作レールＲが概してグリッパ６の横向き軸芯Ｙの径方向外側に位置するため、容器１はグリッパ６によって横倒し状態まで回転される。

次に、グリッパ６が反転操作部Ｒ１と再反転操作部Ｒ２の間の倒立搬送区間ＴＳ（図２を参照のこと）に位置するときは、図３の左端付近や図４（ｃ）に例示するように、反転操作レールＲが概してグリッパ６の横向き軸芯Ｙの上方に位置するため、容器１はグリッパ６によって容器口部が下方に位置する倒立状態まで回転される。

（容器内洗浄装置と容器底冷却装置）
図５に示すように、回転ホイール２の外周付近の位置には、容器内洗浄装置Ｂの一部を構成するべく上方を向いた洗浄ノズル８と、容器底冷却装置Ｃの一部を構成するべく下方を向いた冷却ノズル９とが、個々のグリッパ６と対応するように配置されている。

ここでは、洗浄ノズル８から容器１の内面に向けて上向きに噴射される洗浄水、及び、冷却ノズル９から容器１の底部に向けて下向きに噴射される冷却水として、製造ラインで入手の容易な所定の温度の共通の処理水が用いられる。

洗浄ノズル８は、回転ホイール２の外周面付近に上向きに配置されており、グリッパ６に把持された容器１が、反転操作レールＲの反転操作部Ｒ１によって正立状態から倒立状態に姿勢変更されるのに応じて、洗浄ノズル８が容器１の口部に挿通されるように位置決めされている。

冷却ノズル９は、回転ホイール２の洗浄ノズル８よりも径方向内側から上向きに立設されたＬ字状のブラケット２Ｂを介して上下方向に配置されており、グリッパ６に把持された容器１が、反転操作レールＲの反転操作部Ｒ１によって正立状態から倒立状態に姿勢変更されるのに応じて、冷却ノズル９が容器１の底部に対して概して真上から対向するように位置決めされている。

また、回転ホイール２の下面などにはグリッパ６の数に対応した数量の開閉弁１０が円状に並置されている。開閉弁１０の下端は、可撓性のチューブ１７，１８などを介して、洗浄ノズル８と冷却ノズル９との双方と並列状に接続されており、開閉弁１０は、回転ホイール２の径方向中間部に環状に配置された多数のスイッチ手段ＳＷによって電気的に開閉操作可能とされている。

回転ホイール２の中心部には、配管１１を介して処理水を受け入れるロータリジョイント１２と、ロータリジョイント１２と連通状の処理水槽１３とが配置されており、処理水槽１３の外周側は多数の連絡配管１５を介して開閉弁１０の上端と連通接続されている。

回転ホイール２の上方にはスイッチ手段ＳＷをＯＮ操作する操作手段（不図示）が配置されており、操作手段の位置は倒立搬送区間ＴＳと略対応しているが、倒立搬送区間ＴＳよりも少し狭く設定され、対応するグリッパ６が容器１と共に倒立搬送区間ＴＳに進入後にスイッチ手段ＳＷをＯＮ操作し、対応するグリッパ６が容器１と共に倒立搬送区間ＴＳから出る前にスイッチ手段ＳＷをＯＦＦ操作する。

その結果、回転ホイール２の回転に基づいて、グリッパ６によって支持されている容器１が倒立搬送区間ＴＳを搬送されている期間の略全体に亘って、洗浄ノズル８からは容器１の内面に向けて上向きに処理水（洗浄水）が噴射され、同時に、冷却ノズル９から容器１の底部に向けて処理水（冷却水）が下向きに噴射される。

開閉弁１０の下端付近には、洗浄ノズル８から噴射される処理水（洗浄水）の流量：Ｖ１と冷却ノズル９から噴射される処理水（冷却水）の流量：Ｖ２との比率を設定変更するための比率制御部を設けておくことが可能である。

洗浄ノズル８から容器１の内面に向けて上向きに噴射された処理水（洗浄水）は、容器１の内面を洗い流した後、自重で容器１の口から容器１の外に排出される。

冷却ノズル９の出口部の内径は洗浄ノズル８よりも遥かに小さく、冷却ノズル９から容器１の底部に向けて下向きに噴射された処理水（冷却水）は、洗浄ノズル８から噴射される処理水（洗浄水）よりも十分に高速で噴射される、底部に達する時には、容器１の底部で冷却が必要な範囲（容器１の容量が５００ｍｌの場合）に広がることで、底部の全体を均等に冷却しながら、下方に落下する。

このように、本発明によるリンサー部Ａ４では、容器１の内外双方から同時に冷却を受けるため、このような短時間でも、厚く冷え難いペダロイド部を有する容器１の底部もポリエチレンテレフタレート樹脂のガラス転移点付近の温度まで確実に冷却された状態で充填装置Ａ５に供給される。したがって、充填装置Ａ５において炭酸飲料の充填の直前に容器内に一定圧力以上の内圧を付与する時にも容器１の底部などに変形が生じない。

〔別実施形態〕
〈１〉容器内洗浄装置Ｂと容器底冷却装置Ｃの間で、処理水槽１３から径方向外側に処理水を導く連絡配管１５、開閉弁１０、スイッチ手段ＳＷなどを個別に設けることで、洗浄ノズル８から容器１の内面に向けて処理水（洗浄水）を噴射する時期と、冷却ノズル９から容器１の底部に向けて処理水（冷却水）を噴射する時期とを、個別に設定可能な構成としてもよい。

この場合、例えば、容器底冷却装置Ｃによって冷却中の容器の底部の温度を検出する手段を設けて、この温度判別手段による検出結果に基づいて、冷却ノズル９から容器１の底部に向けての処理水（冷却水）の噴射終了時期を適切に制御する構成としてもよい。温度判別手段としては、底部の温度を容器１毎に測定する放射温度計を用いてもよく、或いは、円弧状に並ぶ多数の容器１の底部から放射される赤外線から熱分布図を取得するサーモグラフィーと、熱分布図から個々の容器の底部の温度を判別する画像解析部とで構成することも可能である。

また、これらの温度判別手段は、リンサー部Ａ４から充填装置Ａ５に手渡される容器１の底部の温度を検出し、検出結果が樹脂のガラス転移点付近より高い場合に、制御装置を介して冷却ノズル９などからの冷媒の噴射時間の設定などにフィードバックさせる手段として用いることができる。

尚、このようなフィードバック機構を設けておけば、容器１の底部温度がガラス転移点付近まで下がるために洗浄ノズル８及び冷却ノズル９から噴射させるために必要十分な処理水の量が、配管１１などを介して入手される処理水（洗浄水、冷却水）の季節などによる温度変化によって変化するので、結果的に水資源の節約効果が生じる。

〈２〉容器内洗浄装置Ｂと容器底冷却装置Ｃの間で、処理水槽１３もまた個別に設けることで、洗浄ノズル８と冷却ノズル９とに互いに異なる処理水を導入できるように構成してもよい。この構成では、例えば、洗浄ノズル８から噴出される処理水よりも低温の処理水を冷却ノズル９から噴出させることが可能となる。

〈３〉容器底冷却装置Ｃが容器の底部を冷却するための冷媒として空気を噴出する構成としたり、第１段階として空気が噴出され、続く第２段階として処理水が噴出される構成としたりすることも可能である。

〈４〉冷却ノズル９が、洗浄ノズル８と同様に、回転ホイール２の回転に応じてグリッパ６と一体的に移動する形態ではなく、図６〜図８に示すように、冷却ノズル９が移動しない固定型としてもよい。
この実施形態では、全部で８〜１２個の冷却ノズル９（図７、８を参照のこと）が倒立搬送区間ＴＳの内部の所定位置に例えば約１０°〜１５°の等間隔で配置されている。

この実施形態では、回転ホイール２の中心部に配置されたロータリジョイント１２、処理水槽１３、回転ホイール２の上方に配置されたスイッチ手段ＳＷ、回転ホイール２の下面に配置された開閉弁１０などは、洗浄ノズル８に処理水（洗浄水）を噴射するためだけの設備となっており、冷却ノズル９へは、これらの設備とは全く別途、配管１１に連通接続された別の開閉弁４０を介して処理水（冷却水）が導入される。

リンサー部Ａ４によって容器１が処理される間は、基本的に３つの冷却ノズル９からは処理水（冷却水）が連続的に噴射されており、回転ホイール２の回転速度が６〜２４ｒｐｍの運転条件では、一つの容器１の底部が３つの冷却ノズル９から処理水（冷却水）の噴射を受ける時間長さは合計で約０．５〜１０秒となる。

尚、例えばモータＭによる回転ホイール２の回転駆動と同期させる形で、冷却ノズル９の下方に容器１が位置する期間のみ冷却ノズル９からの処理水（洗浄水）の噴射が実施される形態で実施することも可能である。

第１の冷却ノズル９よりも上流側で、倒立搬送区間ＴＳの先頭付近の位置などに、グリッパ６によって倒立状態で支持された容器１の外表面を、回転ホイール２の径方向外側と径方向内側との双方から同時に洗浄するための複数の外洗ノズル（不図示）を設けてもよい。

〈５〉本発明に係る容器処理装置は、炭酸飲料を充填する充填装置の上流側に配置されている必要はなく、非炭酸飲料を充填する充填装置の上流側に配置された形態で実施することも可能であり、この場合にも発明の効果を十分に期待できる。

樹脂製のプリフォームから容器をブロー成形するブロー成形装置の下流側で、容器内に飲料を充填する充填装置の上流側に配置され、ブロー成形装置から供給された容器を所定の経路に沿って搬送する搬送機構を備える容器処理装置に従来見られた課題を解決するための技術として利用可能な発明である。

Ａ１ ブロー成形装置
Ａ４ リンサー部（容器処理装置）
Ａ５ 充填装置
Ｂ 容器内洗浄装置
Ｃ 容器底冷却装置
Ｍ モータ
Ｒ 反転操作レール
Ｒ１ 反転操作部
Ｒ２ 再反転操作部
ＴＳ 倒立搬送区間
Ｘ 軸芯（回転ホイール）
Ｙ 軸芯（グリッパ）
Ｗ１ 入口ホイール
Ｗ２ 出口ホイール
１ 容器
２ 回転ホイール（搬送機構）
６ グリッパ（ボトルグリッパ）
８ 洗浄ノズル（容器内洗浄装置）
９ 冷却ノズル（容器底冷却装置）
１０ 開閉弁（第１実施形態）
１１ 配管（用水、洗浄水、冷却水）
４０ 開閉弁（第２実施形態）

Claims (4)

1. 樹脂製のプリフォームから容器をブロー成形するブロー成形装置の下流側、且つ、容器内に飲料を充填する充填装置の上流側に配置され、前記ブロー成形装置から供給された容器を所定の経路に沿って搬送する搬送機構を備え、
   前記搬送機構によって容器口部が下方に位置する倒立状態で搬送中の容器の内面に容器口部から洗浄水を噴射する容器内洗浄装置と、前記容器内洗浄装置による洗浄水の噴射と並行して又は相前後して前記倒立状態にある容器の容器底部の外表面に冷媒を噴射する容器底冷却装置とを備えており、
   前記搬送機構は、容器を支持しつつ前記経路に沿って移動するボトルグリッパを含む容器処理装置。
2. 前記容器内洗浄装置を構成する容器内洗浄ノズルと前記容器底冷却装置を構成する容器底冷却ノズルとが前記ボトルグリッパと一体移動可能に設けられている請求項１に記載の容器処理装置。
3. 前記搬送機構は、容器を支持しつつ前記経路に沿って移動するボトルグリッパを備え、前記容器内洗浄装置を構成する容器底冷却ノズルが、前記ボトルグリッパとは別体として所定箇所に固定されている請求項１に記載の容器処理装置。
4. 前記充填装置が炭酸飲料を充填する装置からなり、且つ、容器の底部が容器を構成する樹脂のガラス転移点付近まで冷却された状態で前記充填装置に供給されるように、前記容器底冷却装置が駆動される請求項１から３のいずれか一項に記載の容器処理装置。

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