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JP7389001B2 - 容器洗浄設備 - Google Patents

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Description

本発明は、内容物が充填される前の容器の内面を洗浄可能な容器洗浄設備に関する。
食品製造工場の一例として、飲料製造工場は、飲料が充填される前の缶を貯蔵する貯蔵設備、当該缶を洗浄する容器洗浄設備、洗浄後の缶に飲料を充填する充填設備、飲料が充填された缶に蓋をする巻締設備、及び缶飲料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、搬送される缶の内面に洗浄水を噴射して洗浄する容器洗浄機が開示されている。
特開２０１７－１３１８１１号公報
このような容器洗浄機において、異物を確実に除去しながらも洗浄水の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、洗浄水の節水が可能な容器洗浄設備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、内容物が充填される前の容器の内面を洗浄可能な容器洗浄設備であって、前記容器を、少なくとも前記容器が有する開口部が下方を向いた倒立姿勢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、搬送中の前記容器の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噴射手段と、搬送中の前記容器の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噴射手段と、が備えられている点にある。
容器の内面に付着した毛髪、シュリンクフィルム、シート、紙粉のような異物を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。上述の構成によると、洗浄水噴射手段の上流側に洗浄空気噴射手段が備えられていることから、容器の内面に付着した異物を洗浄空気によって容器の内面から浮かせて容易に除去することができる。したがって、洗浄水のみによって洗浄する場合に比べて大幅な節水が可能となる。洗浄空気によっては除去されない異物があったとしても、下流側に備えられている洗浄水噴射手段により噴射される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、洗浄水噴射手段の下流側に洗浄空気噴射手段が備えられている構成であると、先に噴射された洗浄水によって異物が容器の内面に付着することがあり洗浄効果が減少する虞がある。しかし、上述の構成によるとこれを回避することができる。
本発明においては、前記洗浄水噴射手段は、前記容器の搬送方向に直交する方向に沿って広がるスプレーパターンを有する第一水ノズル、及び、前記容器の搬送方向に沿って広がるスプレーパターンを有する第二水ノズルを備えていると好適である。
発明者は鋭意研究の結果、洗浄水噴射手段は、上述のようにスプレーパターンの異なる二種類の水ノズルを備えることによって、洗浄水が容器の内部にまんべんなく噴射されるため、異物の除去能力が高くなるという知見を得た。
本発明においては、前記第一水ノズルは３０度～５０度の範囲の噴射角度を有し、前記第二水ノズルは８０度～１００度の範囲の噴射角度を有していると好適である。
例えば２０２径のツーピース缶のような容器の開口部の内径（５２．７ｍｍ）は、２１１径のツーピース缶のような容器の開口部の内径（６５．９ｍｍ）よりも小さいため、２１１径のツーピース缶を洗浄するために最適化された容器洗浄設備では洗浄水が効果的に内面に噴射されないため、異物が十分に除去されない虞があった。しかし、発明者は鋭意研究の結果、上述の構成によると、２０２径のツーピース缶のような内径の容器であっても、内面に付着している異物を確実に除去できるという知見を得た。
本発明においては、前記洗浄水噴射手段は、前記倒立姿勢の前記容器の前記開口部に前記洗浄水を噴射可能に配置されていると好適である。
上述の構成によると、洗浄水は、開口部が下方を向いた倒立姿勢である容器に対して噴射されるとともに水切りされるため、洗浄水の噴射と水切りとを別に行うよりも洗浄にかかる時間を短くすることができる。
本発明においては、前記洗浄空気噴射手段は、前記洗浄空気の噴射方向に直進するスプレーパターンを有する空気ノズルを備えていると好適である。
上述の構成によると、噴射方向に直進するスプレーパターンを有する空気ノズルから噴射された洗浄空気は、容器の開口部を介して容器の底部に達し、そこから内周面を伝って開口部から外部に排出される。この洗浄空気の流れによって、容器の内面に付着している異物は除去される。
本発明においては、前記搬送手段は、前記倒立姿勢の上流側において前記開口部が側方を向いた横倒姿勢によって前記容器を搬送するように構成され、前記洗浄空気噴射手段は、前記横倒姿勢の前記容器の前記開口部に前記洗浄空気を噴射可能に配置されていると好適である。
洗浄水による洗浄においては、水切りのために容器が倒立姿勢であることを必要とするが、洗浄空気による洗浄においてはその必要がない。したがって、例えば、容器の開口部が下方を向いた倒立姿勢へと移行する途中の横倒姿勢である領域に対応して洗浄空気噴射手段を備えることができる。洗浄空気噴射手段が、容器が倒立姿勢である領域に対応して備えられた場合は、洗浄空気によって異物が除去されるのを待って洗浄水による洗浄を行う必要があることから、容器が倒立姿勢である区間を長く設ける必要があるが、上述のように構成することによって、容器が倒立姿勢である領域の長さを短くすることができ、容器洗浄設備をコンパクト化することができる。
本発明においては、前記洗浄空気噴射手段は、前記容器の開口部の高さを１としたときに最下部から０．７５～０．８５の高さとなる位置から前記洗浄空気を噴射可能に配置されていると好適である。
発明者は鋭意研究の結果、上述の構成によると洗浄空気による異物の除去能力が高くなるという知見を得た。なお、容器が横倒姿勢である領域において、当該横倒姿勢の前記容器の開口部の高さを１としたときに最下部から０．７５～０．８５の高さとなる位置とは、容器が２０２径のツーピース缶であれば、開口部の内径が５２．７ｍｍであるため、開口部の下端から約４０ｍｍ～４３ｍｍの位置に相当する。
飲料製造工場の概略図 容器洗浄設備の概略平面図 容器洗浄設備の概略側面図
以下に本発明の容器洗浄設備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の飲料製造工場は、飲料を充填する前の缶２を貯蔵する貯蔵設備３、缶２を洗浄する容器洗浄設備４、缶２に飲料を充填する充填設備５、飲料が充填された缶２に蓋をする巻締設備６、及び缶飲料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、飲料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（２０２径２５０グラムのツーピース缶）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、缶２に飲料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に所定の入味量の飲料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飲料が充填された缶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飲料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飲料は、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噴射手段１０、缶２の内面に洗浄水を噴射する洗浄水噴射手段１１等を備えている。なお、洗浄空気噴射手段１０及び洗浄水噴射手段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レール９ａから構成されている。これら案内レール９ａに囲まれた空間が缶２の搬送経路となる。なお、各案内レール９ａは、例えばステンレス鋼の棒材から構成されている。搬送手段９は、缶２の単位時間当たりの搬送個数（搬送速度）が調節可能であり、本実施形態においては、毎分１２５０個～１５００個に設定されている。したがって、缶２は、直径が約５３ｍｍであることから、約１．１ｍ／ｓ～１．３ｍ／ｓの搬送速度で搬送される。
缶２の搬送経路は上流側から下流側にかけて、全体として、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。缶２は自重や上流側の缶２から押されることによって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。
なお、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、各案内レール９ａどうしの相対的な位置を維持したまま、搬送経路が捻られることによって、開口部２ａが上方を向いた正立姿勢により貯蔵設備３から受け渡された缶２を、開口部２ａが下方を向いた倒立姿勢へと姿勢変更させ、当該倒立姿勢から再度正立姿勢、つまり充填姿勢へと姿勢変更させて充填設備５へ渡すように構成されている。
なお、正立姿勢、横倒姿勢及び倒立姿勢の各姿勢は搬送経路における缶２の姿勢をいう。したがって、正立姿勢において開口部２ａが上方を向くとは、搬送経路の傾きだけ鉛直上方から傾いた方向を向くことをいい、倒立姿勢において開口部２ａが下方を向くとは、搬送経路の傾きだけ鉛直下方から傾いた方向を向くことをいう。
搬送経路は、洗浄水噴射手段１１が備えられている領域を超えてすぐに缶２を倒立姿勢から充填姿勢へと姿勢変更させるのではなく、洗浄水よって洗浄された缶２の水切りがされるのに十分な距離だけ、缶２の倒立姿勢が維持された後に充填姿勢へと姿勢変更させるように構成されている。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飲料の品質に影響を及ぼす虞があるが、乾燥により上記のような虞が回避される。
図２、図３に示すように、本実施形態においては、搬送経路に沿って、特に、缶２が正立姿勢から倒立姿勢へと移行する途中の横倒姿勢となっている領域に対応して、洗浄空気噴射手段１０が備えられている。また、搬送経路に沿って、洗浄空気噴射手段１０の下流側において、缶２が完全に倒立姿勢となる領域に対応して洗浄水噴射手段１１が備えられている。
洗浄空気噴射手段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を備えている。洗浄空気噴射手段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。
洗浄空気噴射手段１０は、搬送手段９の制御に連動して、缶２の搬送がされたときに洗浄空気の噴射がされ、缶２の搬送が停止されたときに洗浄空気の噴射が停止されるように制御可能に構成されている。
空気ノズル１３は、洗浄空気の噴射方向に直進するスプレーパターンを有する。したがって、噴射された洗浄空気は缶２の内面のうち側面にあたることなく底面に到達し、缶２の内面を伝って開口部２ａから排出される、洗浄空気の流れを生じさせる。
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、横倒姿勢の缶２の開口部２ａの通過領域において、当該横倒姿勢の缶２の開口部２ａの高さを１としたときに最下部から０．７５～０．８５の高さとなる位置（開口部２ａの内径が５２．７ｍｍであることから、約４０ｍｍ～４３ｍｍの位置に相当する。）において、洗浄空気の噴射方向が缶２の搬送方向に対して直交するように配置されている。
なお、本実施形態においては、缶２の搬送方向に沿ってそれぞれ６０～１００ｍｍの間隔をあけて、本実施形態においては６０ｍｍの間隔をあけて、複数の、本実施形態においては三つの空気ノズル１３が配置されている。空気ノズル１３の数や間隔を上記のように設定することによって洗浄効果を十分に得ながらも洗浄空気の使用量の低減を図ることができる。しかしながら、空気ノズル１３の数や、間隔は例示であり上記に限らない。空気ノズル１３を複数設ける場合は、その仕様を異ならせてもよいし、また仕様に応じて隣り合うものどうしの間隔を異ならせてもよい。
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、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１００Ｌ／ｍｉｎ～２００Ｌ／ｍｉｎの範囲、噴射圧力は０．１０ＭＰａ～０．２０ＭＰａの範囲内である。なお、洗浄空気噴射手段１０は洗浄空気の噴射量が、搬送手段９による缶２の単位時間あたりの搬送個数（搬送速度）に応じて調節可能に構成されている。空気ノズル１３から噴射される洗浄空気の条件を上記のように設定することによって洗浄効果を十分に得ながらも洗浄空気の使用量の低減を図ることができる。
洗浄水噴射手段１１は、洗浄水の供給源（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水ノズル１７とを備えている。洗浄水噴射手段１１は、水ノズル１７から噴射する洗浄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。
水ノズル１７は、缶２の開口部２ａの中心をとおる軸心と一致し得る洗浄水の噴射方向を中心とし、缶２の搬送方向に沿って４０度の噴射角度を有して広がる第一のスプレーパターンを有する第一水ノズル１７ａ、缶２の搬送方向に直交する方向に９０度の噴射角度を有して広がる第二のスプレーパターンを有する第二水ノズル１７ｂから構成されている。第一水ノズル１７ａや第二水ノズル１７ｂは、缶２の開口部２ａから３０ｍｍの距離をあけて配置されている。
なお、第一水ノズル１７ａや第二水ノズル１７ｂの噴射角度や、開口部２ａからの距離は例示であり上記に限らない。例えば第一水ノズル１７ａは３０度～５０度の範囲の噴射角度を有し、第二水ノズル１７ｂは８０度～１００度の範囲の噴射角を有していればよい。また、第一水ノズル１７ａや第二水ノズル１７ｂの、開口部２ａからの距離は第一水ノズル１７ａの噴射角度や第二水ノズル１７ｂの噴射角度に応じて決定することができる。また、洗浄水噴射手段１１は、第一水ノズル１７ａのみを備える構成や、第二水ノズル１７ｂのみを備える構成であってもよいし、その他の仕様の水ノズル１７を備える構成であってもよく、これらを組み合わせてもよい。水ノズル１７を複数設ける場合は、その仕様を異ならせてもよいし、また仕様に応じて隣り合うものどうしの間隔を異ならせてもよい。
本実施形態においては、缶２の搬送方向に沿ってそれぞれ１８０ｍｍの間隔をあけて二つの第一水ノズル１７ａ及び一つの第二水ノズル１７ｂから水ノズル群が構成され、缶２の搬送方向に沿って二つの水ノズル群が配置されている。なお、各水ノズル１７どうしの間隔は、搬送手段９による缶２の単位時間当たりの搬送個数（搬送速度）に応じて設定される。なお、二つの第一水ノズル１７ａ及び一つの第二水ノズル１７ｂを設ける間隔は例示であり、缶２の搬送方向に沿ってそれぞれ１８０ｍｍ～２３０ｍｍの間隔をあけてあればよい。例えば、第一水ノズル１７ａどうしの間隔は１８０ｍｍとし、第一水ノズル１７ａと第二水ノズル１７ｂとの間隔を２３０ｍｍとしてもよい。
なお、水ノズル群の数は、空気ノズル１３の噴射圧力に応じて決めることができる。例えば、空気ノズル１３の噴射圧力が０．１５ＭＰａ程度であるときは二つの水ノズル群があれば異物が十分に除去でき、空気ノズル１３の噴射圧力が０．２０ＭＰａ程度であるときは一つの水ノズル群があれば異物が十分に除去できる。
水ノズル１７から噴射する洗浄水の流量や圧力は、水ノズル１７の数量、口径等に応じて適宜設定される。水ノズル１７から噴射される洗浄水の流量は４Ｌ／ｍｉｎ（本実施形態においては六つの水ノズル１７が備えられているため合計２４Ｌ／ｍｉｎ）程度、洗浄水の圧力は０．２１Ｍｐａ～０．２５ＭＰａであることが好ましい。
水ノズル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、洗浄水として、例えば、巻締工程後に外部に付着した飲料の洗浄に利用される。
なお、洗浄空気噴射手段１０及び洗浄水噴射手段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から搬送されて正立姿勢で搬送されてきた缶２が、搬送手段９の各案内レール９ａによって区画された搬送経路に沿って連続的に搬送されるなかで、正立姿勢から横倒姿勢と姿勢変更され、開口部２ａを搬送方向の正面視において真横に向けた状態となり洗浄空気噴射手段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、横倒姿勢から倒立姿勢へと姿勢変更され、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水噴射手段１１の水ノズル１７から噴射された洗浄水によって洗浄される。洗浄が完了した缶２は、内面に付着した洗浄水が倒立姿勢の間に水切りされ、充填姿勢へと姿勢変更され、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、例えば毛髪、シュリンクフィルム、シート、紙粉のような異物であっても、缶２の内面から浮かせて除去することができる。
なお、上述の実施形態においては、洗浄空気噴射手段１０は、搬送経路に沿って、缶２が正立姿勢から倒立姿勢へと移行する途中の横倒姿勢となっている領域に対応して備えられていたがこの限りではない。洗浄空気噴射手段１０は、搬送経路に沿って、缶２が倒立姿勢となっている領域に備えられてもよい。
上述の実施形態においては、容器が２０２径２５０グラムのツーピース缶である場合を例に説明したが、これに限らない。容器は、例えば２０２径１６０グラムないし２０２径１９０グラムのツーピース缶であってもよく、その他の形状の容器であってもよい。また、容器に充填される内容物は飲料に限らない。
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。
２ ：缶（容器）
２ａ ：開口部
４ ：容器洗浄設備
９ ：搬送手段
１０ ：洗浄空気噴射手段
１１ ：洗浄水噴射手段
１２ ：空気配管
１３ ：空気ノズル
１５ ：水配管
１７ ：水ノズル
１７ａ ：第一水ノズル
１７ｂ ：第二水ノズル

Claims (6)

  1. 内容物が充填される前の容器の内面を洗浄可能な容器洗浄設備であって、
    前記容器を、少なくとも前記容器が有する開口部が下方を向いた倒立姿勢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、搬送中の前記容器の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噴射手段と、搬送中の前記容器の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噴射手段と、が備えられており、
    前記搬送手段は、前記倒立姿勢の上流側において前記開口部が側方を向いた横倒姿勢によって前記容器を搬送するように構成され、
    前記洗浄空気噴射手段は、前記横倒姿勢の前記容器の前記開口部に前記洗浄空気を噴射可能に配置されていることを特徴とする容器洗浄設備。
  2. 前記洗浄水噴射手段は、前記容器の搬送方向に直交する方向に沿って広がるスプレーパターンを有する第一水ノズル、及び、前記容器の搬送方向に沿って広がるスプレーパターンを有する第二水ノズルを備えている請求項１に記載の容器洗浄設備。
  3. 前記第一水ノズルは３０度～５０度の範囲の噴射角度を有し、前記第二水ノズルは８０度～１００度の範囲の噴射角度を有している請求項２に記載の容器洗浄設備。
  4. 前記洗浄水噴射手段は、前記倒立姿勢の前記容器の前記開口部に前記洗浄水を噴射可能に配置されている請求項１から３のいずれか一項に記載の容器洗浄設備。
  5. 前記洗浄空気噴射手段は、前記洗浄空気の噴射方向に直進するスプレーパターンを有する空気ノズルを備えている請求項１から４のいずれか一項に記載の容器洗浄設備。
  6. 前記洗浄空気噴射手段は、前記容器の開口部の高さを１としたときに最下部から０．７５～０．８５の高さとなる位置から前記洗浄空気を噴射可能に配置されている請求項１から５のいずれか一項に記載の容器洗浄設備。
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