(57)【要約】      （修正有）【課題】複数のペットボトルに対して容器の洗浄、飲料水等の充填、キャップの装着などの一連の工程を同時並行的に進めることが可能であり、かつ、広い設置スペースを必要とせず、小型で安価なボトル飲用水充填装置を提供する【解決手段】ボトル飲用水充填装置１は、枠体２とパネル３によって中空直方体状に形成されるとともに下面の四隅にキャスター５が取り付けられた筺体４の内部に、ドラム６、ドラムカバー７，８、給水ノズル９、洗浄ノズル１０、給気ノズル１１、キャップ供給部１２、キャップ巻締機１３及び制御盤１４が設置された構造となっている。そして、ドラム６、給水ノズル９、洗浄ノズル１０、給気ノズル１１及びキャップ巻締機１３は、制御盤１４によってその動作を制御されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心部に回動軸が設けられた円盤からなるドラムと、
このドラムの前面側に円周方向へ環状に配列され前記ボトルを前記円盤に対して放射状に、かつ、その給水口を外側に向けて着脱自在に保持する複数のボトル保持具と、
前記回動軸を回動可能に水平に支持する枠体と、
前記ドラムの上方において鉛直方向と平行に配置された前記ボトルの前記給水口の真上に設置され前記ボトル内へ飲用水を注入する給水ノズルと、
前記ドラムの下方において前記給水口の真下に設置され前記ボトル内へ洗浄水を注入する洗浄ノズルと、
前記ドラムを所望の角度で回動させる回動機構と、を備えたことを特徴とするボトル飲用水充填装置。
【請求項２】
前記ボトルにキャップを装着するキャップ巻締機と、
このキャップ巻締機を前記給水ノズルと一体として保持する保持プレートと、
前記枠体に設置されるガイド部材と、を備え、
前記キャップ巻締機は、
前記ボトルの前記キャップを解放自在に保持するチャック部と、
このチャック部を鉛直方向に平行な軸心周りに回転させる回転機構と、
前記チャック部を昇降させる昇降機構と、からなり、
前記保持プレートは、前記チャック部を昇降自在に保持し、
前記ガイド部材は、前記給水ノズルと前記キャップ巻締機のいずれか一方が前記ボトルの前記給水口の真上に配置されるように前記保持プレートを前記円盤に沿って水平方向へ移動可能に支持することを特徴とする請求項１記載のボトル飲用水充填装置。
【請求項３】
前記キャップ巻締機の下方に設置されるキャップ受け部と、
このキャップ受け部に前記キャップを供給するキャップ供給部と、を備え、
前記キャップ受け部は、前記給水ノズルが前記ボトルの前記給水口の真上に配置された状態で前記チャック部が下降した場合に到達する箇所に配置されることを特徴とする請求項２記載のボトル飲用水充填装置。
【請求項４】
投光部と受光部の間に光路を形成し前記受光部における受光量に基づいて前記光路を遮断する対象物の存在を検出する光電センサを備え、
前記投光部及び前記受光部は、前記円盤に対して平行に前記光路を形成するように配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のボトル飲用水充填装置。
【請求項５】
前記ドラムの側方において前記円盤に平行に、かつ、その中心へ向けて高圧の空気を噴射可能に前記給水口の近傍に設置される給気ノズルを備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のボトル飲用水充填装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内容量が５００ｃｃ程度のペットボトル（ＰＥＴ  ｂｏｔｔｌｅ）に飲料水等を充填するボトル飲用水充填装置に係り、特に、容器の洗浄、飲料水等の充填、キャップの装着という一連の工程をバッチ処理で行うことが可能な小型のボトル飲用水充填装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種の飲料水がＰＥＴ樹脂（ポリエチレンテレフタレート）によって成形された容器、いわゆるペットボトルに充填された状態で販売されている。このペットボトルに飲料水を充填するには、容器を洗浄し、飲料水を充填した後、容器の給水口にキャップを被冠して装着する必要があるが、通常、これらの工程は、洗浄装置、充填装置及び蓋締装置を用いて個別に行われている。しかし、このような方法では、装置が大掛かりなものとなるため、製造費用が高くなり、かつ、広い設置スペースが必要となる。すなわち、従来の方法は、大規模な工場等において大量生産を行う場合には適しているものの、例えば、温泉地等において温泉と同じ成分を含む飲用水を観光客の求めに応じ、その都度、ペットボトルに充填して販売するような場合には適していない。
そこで、このような課題を解決するものとして、広い設置スペースを必要としない小型の飲料水充填装置に対する需要が高まっている。そして、それに関し、既に幾つかの発明や考案が開示されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、「ボトル飲用水充填装置」という名称で、繰り返し使用可能な大型のボトルを供給し、このボトルに飲用水を充填した状態で販売するものであって、ボトル容器の洗浄、飲用水の注水、及び打栓を１台で行うことが可能な小型の装置に関する発明が開示されている。
特許文献１に開示された発明は、飲用水を充填するボトルが載置されるとともに回動によりボトルの給水口の向きを変更可能に設置されるドラムと、給水ノズル部と、キャップを供給する配栓機と、キャップをハンマによって打栓する打栓機と、洗浄ノズル部と、洗浄水を排出するための配管と、を備えた構造となっている。
このような構造によれば、給水ノズル部と打栓機をドラムの周囲でスペースを効率的に利用しながら配置することができる。また、ボトルを反転した状態でボトルの給水口に下方から洗浄ノズルによって洗浄水を注入して洗浄するため、ボトル内部を洗浄した後、洗浄水がそのままボトルの給水口を通って排出されるという作用を有する。
【０００４】
また、特許文献２には、「飲料販売装置」という名称で、飲料をボトルに注入充填して販売する装置に関する発明が開示されている。
特許文献２に開示された発明は、ボトルを収容する飲料注入ボックスと、この飲料注入ボックス内でボトルへ洗浄液と飲料をそれぞれ注入可能に設置される洗浄ノズル及び飲料ノズルと、ボトルを把持する把持装置と、この把持装置を飲料注入ボックスと交差する略水平な回転軸の周りで回転自在に支持する回転支持部材と、把持装置を回転軸の周りに回転させる駆動手段と、を備えた構造となっている。
このような構造によれば、ボトルの洗浄と飲料水の充填という工程を１つの飲料注入ボックス内で行うことができる。したがって、動作機構を簡素化し、装置全体をコンパクト化することが可能となる。
【０００５】
さらに、特許文献３には、「ボトルの洗浄方法及び、これを利用した飲料水の自動販売機」という名称で、顧客が持参してきたボトルへ飲料水を充填して販売する装置に関する発明が開示されている。
特許文献３に開示された発明は、ボトルが載置されるボトル載置板やボルトの首部が保持される保持部などからなり、ボルトを注ぎ口部が下側に位置するように反転する反転装置と、飲料水や殺菌剤入り飲料水をボトルの内部に噴射するノズルと、を備えた構造となっている。
このような構造の自動販売機においては、簡単で、かつ、衛生的にボトルを洗浄することができる。また、飲料水の注入機能とボトルの洗浄機能を備えているため、各機能を備えた装置を別々に使用する場合とは異なり、広い設置スペースを必要としないというメリットがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４８３７３５８号公報
【特許文献２】特開２００７−３２３３７４号公報
【特許文献３】特開２００３−３１７１４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の従来技術である特許文献１に開示された発明では、ボトルを１本ずつ処理する構造であり、前のボトルに対する飲用水の充填が完了するまで、次のボトルを装置にセットできないという課題があった。また、ドラムの回動軸が装置の幅方向と平行に設置されており、装置の幅方向よりも奥行きを長くとる必要があるため、設置箇所が制限されるという課題があった。
【０００８】
特許文献２に開示された発明では、複数本のボトルを同時に処理できないという課題があった。また、ボトルを洗浄する洗浄液と、ボトルに充填すべき飲料を同一の注入ノズルを使用して、ボトル内に噴射注入する構造となっているため、飲料と異なる液体を洗浄液として用いることができないという課題があった。
【０００９】
さらに、特許文献３に開示された発明では、顧客の求めに応じて、ボトル１本ずつに対して、洗浄と飲料水の充填を行う構造となっているため、生産性が低いという課題があった。
【００１０】
本発明は、このような従来の事情に対処してなされたものであり、バッチ処理によって、複数のペットボトルに対して容器の洗浄、飲料水等の充填、キャップの装着などの一連の工程を同時並行的に進めることが可能であり、かつ、広い設置スペースを必要とせず、小型で安価なボトル飲用水充填装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明であるボトル飲用水充填装置は、中心部に回動軸が設けられた円盤からなるドラムと、このドラムの前面側に円周方向へ環状に配列されボトルを円盤に対して放射状に、かつ、その給水口を外側に向けて着脱自在に保持する複数のボトル保持具と、回動軸を回動可能に水平に支持する枠体と、ドラムの上方において鉛直方向と平行に配置されたボトルの給水口の真上に設置されボトル内へ飲用水を注入する給水ノズルと、ドラムの下方において給水口の真下に設置されボトル内へ洗浄水を注入する洗浄ノズルと、ドラムを所望の角度で回動させる回動機構と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１２】
このような構造のボトル飲用水充填装置においては、給水口が下方を向いた状態のボトルに対して洗浄ノズルによって下方からボトル内へ洗浄水を注入する構造となっているため、ボトル内のゴミ等を洗い流した洗浄水は、自重により給水口からボトルの外へ排出されるという作用を有する。
また、ドラムの回動に伴い、洗浄ノズルによる洗浄と、給水ノズルによる飲用水の注入が可能な位置までボトルが搬送されるとともに、洗浄ノズルに対しては給水口が下方を向き、給水ノズルに対しては給水口が上方を向くように、すなわち、それぞれの処理に適した姿勢になるようにボトルが回転するという作用を有する。
さらに、ドラムの前面に装着され回動軸を中心として円を描くように搬送されるボトルに対して洗浄や飲料水の充填等の処理が順次行われる構造であるため、装置を覆う筺体の前面パネル等を取り外すと、ボトルの装填状態や搬送状態が一目瞭然となる。そして、本装置は、幅方向に比べて回動軸の軸方向の長さが短い形状となる。
加えて、複数のボトルに対して、洗浄ノズルよる洗浄と給水ノズルによる飲料水の充填がバッチ処理によって同時並行的に進められるという作用を有する。
【００１３】
また、請求項２記載の発明は、請求項１に記載のボトル飲用水充填装置において、ボトルにキャップを装着するキャップ巻締機と、このキャップ巻締機を給水ノズルと一体として保持する保持プレートと、枠体に設置されるガイド部材と、を備え、キャップ巻締機は、ボトルのキャップを解放自在に保持するチャック部と、このチャック部を鉛直方向に平行な軸心周りに回転させる回転機構と、チャック部を昇降させる昇降機構と、からなり、保持プレートは、チャック部を昇降自在に保持し、ガイド部材は、給水ノズルとキャップ巻締機のいずれか一方がボトルの給水口の真上に配置されるように保持プレートを円盤に沿って水平方向へ移動可能に支持することを特徴とするものである。
このような構造のボトル飲用水充填装置においては、請求項１記載の発明の作用に加えて、保持プレートの円盤に沿った水平移動に伴い、給水ノズルによるボトルへの飲用水の注入が可能な状態と、キャップ巻締機による給水口へのキャップの装着が可能な状態が切り替わるという作用を有する。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項２に記載のボトル飲用水充填装置において、キャップ巻締機の下方に設置されるキャップ受け部と、このキャップ受け部にキャップを供給するキャップ供給部と、を備え、キャップ受け部は、給水ノズルがボトルの給水口の真上に配置された状態でチャック部が下降した場合に到達する箇所に配置されることを特徴とするものである。
このような構造のボトル飲用水充填装置においては、請求項２に記載の発明の作用に加えて、給水ノズルによってボトルに飲用水が注入されている間に、キャップ巻締機の昇降機構を作動させ、キャップ受け部に到達するようにチャック部を下降させることで、キャップ受け部に既に供給済みのキャップがチャック部に装填されるという作用を有する。
【００１５】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のボトル飲用水充填装置において、投光部と受光部の間に光路を形成し受光部における受光量に基づいて光路を遮断する対象物の存在を検出する光電センサを備え、投光部及び受光部は、円盤に対して平行に光路を形成するように配置されることを特徴とするものである。
このような構造のボトル飲用水充填装置においては、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の発明の作用に加えて、ボトル保持具を挟むように投光部と受光部を配置することにより、ボトル保持具にボトルが装填されていることが検出されるという作用を有する。
【００１６】
請求項５記載の発明は、求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のボトル飲用水充填装置において、ドラムの側方において円盤に平行に、かつ、その中心へ向けて高圧の空気を噴射可能に給水口の近傍に設置される給気ノズルを備えたことを特徴とするものである。
このような構造のボトル飲用水充填装置においては、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の発明の作用に加えて、高圧の空気がボトルの給水口から注入されることにより、ボトルの内部に存在する可能性のあるゴミ等の混入物が吹き飛ばされて排除されるという作用を有する。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明の請求項１に記載のボトル飲用水充填装置によれば、ボトルから洗浄水を強制的に排出する機構を設ける必要がない。また、ボトルの搬送と姿勢制御をドラムの回転という一つの動作で実現できるため、ボトルの搬送機構が簡素化される。したがって、装置を小型化するとともに、製造コストの削減を図ることができる。
さらに、装置を覆う筺体の前面パネル等を取り外すと、ボトルの装填状態や搬送状態を一目で確認できるため、保守や点検が容易である。加えて、本装置は、設置スペースの奥行きが狭い場合でも設置することができる。
また、本発明のボトル飲用水充填装置によれば、従来、複数の装置で行われていた処理を１台の装置で、効率良く行うことができるため、設置スペースが削減されるとともに、作業効率が向上する。
【００１８】
本発明の請求項２に記載のボトル飲用水充填装置によれば、請求項１に記載の発明の効果に加えて、ボトルに対する飲用水の充填工程とキャップの装着工程が効率良く連続して行われるという効果を奏する。
【００１９】
本発明の請求項３に記載のボトル飲用水充填装置によれば、請求項２に記載の発明の効果に加えて、ボトルへの飲用水の充填工程の間にキャップ巻締機へのキャップの装填を行うことで、作業効率が高まるという効果を奏する。
【００２０】
一般に直方体状に形成されることが多い枠体と、円盤との間には、例えば、枠体の四隅等に無駄な空間が発生し易いが、本発明の請求項４に記載のボトル飲用水充填装置によれば、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の発明の効果に加えて、円盤の上部や下部の側方に投光部と受光部をそれぞれボトル保持具を間に挟むようにして設置することにより、この空間を有効に利用できるという効果を奏する。そして、各ボトルの給水口を円盤の中心から略等距離に配置することによれば、光路を遮るボトルが常に１本のみとなるように、投光部と受光部を配置することができる。この場合、他のボトル保持具に装填されたボトルが誤って検出されるおそれがない。したがって、装置の誤動作を防ぐことができる。
【００２１】
本発明の請求項５に記載のボトル飲用水充填装置によれば、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の発明の効果に加え、ボトルが下向きの状態になる前、すなわち、ボトル内部に浮遊している微細なゴミ等が洗浄水による洗浄によって水分を含み、ボトルの内面に付着してしまう前に、高圧空気による洗浄工程を行うことができるため、それらのゴミ等を効率よく排除できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態に係るボトル飲用水充填装置の内部構造を示す立面図である。
【図２】本実施の形態に係るボトル飲用水充填装置の外観を示す立面図である。
【図３】（ａ）はボトル飲用水充填装置を構成するドラムの回転機構を説明するための模式図であり、（ｂ）は同図（ａ）におけるＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図４】（ａ）は本実施の形態に係るボトル飲用水充填装置においてドラムの上部付近及び下部付近をそれぞれ部分的に拡大して示した斜視図である。
【図５】図１において構成要素の一部を省略した拡大図である。
【図６】（ａ）は本実施の形態に係るボトル飲用水充填装置の運転手順を示すフローチャートであり、（ｂ）は同図（ａ）のステップＳ２におけるドラムの回動状態を示す模式図である。
【図７】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ図６（ａ）のステップＳ４及びステップＳ７におけるドラムの回動状態を示す模式図である。
【図８】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ図６（ａ）のステップＳ１０及びステップＳ１１におけるドラムの回動状態を示す模式図である。
【図９】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ図６（ａ）のステップＳ１２及びステップＳ１３におけるドラムの回動状態を示す模式図である。
【図１０】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ図６（ａ）のステップＳ１４及びステップＳ１６におけるドラムの回動状態を示す模式図である。
【図１１】図５（ａ）において全てのボトル保持具にボトルが装着された状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明のボトル飲用水充填装置について、図１〜図１１を用いて具体的に説明する。
図１及び図２はそれぞれ本発明の実施の形態に係るボトル飲用水充填装置の内部構造及び外観を示す立面図である。ただし、図１は図２において前面パネルの一部を取り外した状態に相当する。
なお、本実施例では、ペットボトルに飲用水を充填する場合を想定しているが、本発明のボトル飲用水充填装置は、ペットボトル以外の容器に飲用水以外の液体を充填する場合にも使用することができる。すなわち、以下の説明は、そのような場合についても同様に成り立つ。
【実施例】
【００２４】
図１及び図２に示すように、ボトル飲用水充填装置１は、枠体２とパネル３によって中空直方体状に形成されるとともに下面の四隅にキャスター５が取り付けられた筺体４の内部に、ドラム６、ドラムカバー７，８、給水ノズル９、洗浄ノズル１０、給気ノズル１１、キャップ供給部１２、キャップ巻締機１３及び制御盤１４が設置された構造となっている。そして、ドラム６、給水ノズル９、洗浄ノズル１０、給気ノズル１１及びキャップ巻締機１３は、制御盤１４によってその動作を制御されている。
【００２５】
枠体２の前面を覆うように設置されるパネル３は、スタートボタン１５、非常停止ボタン１６及び液晶タッチパネル１７が設けられた前面パネル３ａと、枠体２の上段、中段、下段に対してそれぞれ着脱可能に取り付けられる前面パネル３ｂ〜３ｄとからなり、前面パネル３ｂにはキャップ投入口４ｅが開口形成され、前面パネル３ｃにはボトル装填口４ａとキャップ装填口４ｂがそれぞれ開口形成されている。そして、ボトル装填口４ａとキャップ装填口４ｂには、硬質樹脂や硬質ガラス等の透明板に取っ手１８が設けられた開閉扉１９ａ，１９ｂがそれぞれヒンジ２０を用いて開閉可能に取り付けられている。また、前面パネル３ｃ，３ｄには、開口部に透明板が嵌めこまれるようにして窓部４ｃ，４ｄが形成されている。
なお、スタートボタン１５はドラム５の動作を開始させるためのボタンであり、非常停止ボタン１６は本装置を稼働中に何らかの不具合が生じた場合に全ての動作を停止させるためのボタンである。また、液晶タッチパネル１７は装置の運転状態を表示するとともに、装置の運転条件等の設定を行う際に用いられるものである。
【００２６】
ドラム６は、前面側に複数のボトル保持具２１が円周方向へ所定のピッチで環状に配列された円盤２２と、隣接する２つのボトル保持具２１の間を仕切るように円盤２２の前面側の複数箇所に立設される仕切り部材２３と、からなり、円盤２２は、枠体２に回動可能に設置された回動軸２４によって中心部を支持されている。すなわち、ドラム６は枠体２に回動軸２４を回動中心として回動可能に取り付けられている。
【００２７】
仕切り部材２３は、長尺状の板材であり、曲折された曲折部２３ａを除き、その長手方向が半径方向と一致するように円盤２２に取り付けられている。なお、本実施例では、６個のボトル保持具２１の間を互いに仕切るために、曲折部２３ａの曲折角度が１２０°の仕切り部材２３を用いている。そして、この仕切り部材２３を円盤２２の前面側６箇所に設置することにより、ボトル保持具２１が個別に収納される区画が円周方向へ均等に６箇所形成され、回動軸２４の端部を囲む区間が中央に形成されている。
【００２８】
給水ノズル９から供給された飲用水がドラム６の側方へ飛散することを防ぐため、ドラム６の上部側面と背面を覆うようにドラムカバー７が設置されている。一方、ドラム６の下方には、洗浄ノズル１０から供給された洗浄水を受ける容器として機能するドラムカバー８が設置されている。そして、ドラムカバー８には、貯留した水を外部へ排出するための排水ロート２５が設けられている。
なお、ドラムカバー７，８の外側には、後述の光電センサの投光部と受光部を設置するための固定金具２６ａ，２６ｂが枠体２に取り付けられている。
【００２９】
次に、ドラム６を回動させる機構について図３を用いて説明する。
図３（ａ）はドラム６を背面側から見た図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるＡ−Ａ線矢視断面の一部を拡大して示した図である。
図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、ドラム６を構成する円盤２２の回動中心に接合された回動軸２４は、枠体２にボルト２８を用いて固定された一対の軸受２７，２７によって水平に保持されている。また、回動軸２４は軸受２７，２７で挟まれた部分の中央付近にフリーホイール２９を介してピニオン３０が接続されており、ピニオン３０には、枠体２に取り付けられたシリンダ３１のロッド３２の先端に固定されたラック３３が噛合している。したがって、シリンダ３１によってロッド３２を前進又は後退させると、ラック３３と噛合するピニオン３０が正方向（図３（ａ）に矢印Ｂで示す方向）又はその逆方向へ回動する。そして、フリーホイール２９の作用により、回動軸２４にはピニオン３０から正方向へ回動させる力のみが伝達される。すなわち、ドラム６は、シリンダ３１のロッド３２を前進若しくは後退させることにより、ドラム６が間欠的に所定の角度（本実施例では６０°）ずつ回動する構造となっている。
【００３０】
図４（ａ）及び図４（ｂ）は図１のように前面パネル３ｃ，３ｄを取り外した状態で、ドラム６の上部付近及び下部付近をそれぞれ拡大して示した斜視図である。なお、図４では、便宜上、１個のボトル保持具２１のみを示している。また、図中の二点鎖線は光電センサを構成する投光部と受光部の間に形成される光路を模式的に表したものである。
図４（ａ）に示すように、ドラムカバー７と仕切り部材２３には、ドラム６が回動していない状態において、光電センサの投光部と受光部の間に形成される光路を遮断することがないように、それぞれ貫通穴７ａ，２３ｂが設けられている。また、給水ノズル９から供給された飲用水等が仕切り部材２３によって仕切られた前述の区画の内部に溜まることがないように、仕切り部材２３の曲折部２３ａには排水用の貫通穴２３ｃが設けられている。
【００３１】
図４（ｂ）に示すように、ドラムカバー８にもドラムカバー７の貫通穴７ａと同様の目的で貫通穴８ａが設けられている。ただし、ドラムカバー８の内壁面を伝って流下する洗浄水や飲用水等が貫通穴８ａを通って外部へ排出されることがないように、貫通穴８ａの上部を覆うようにカバー８ｂが設けられている。
ボトル保持具２１は、互いに平行となるように所定の間隔をあけて円盤２２に立設される一対の挟持板３４，３４と、挟持板３４，３４を連結するとともに円盤２２に対して平行に設置される平面視矩形状の背板３５と、挟持板３４，３４及び背板３５に対して直交するように円盤２２に立設されるＵ字板３６と、背板３５と平行に挟持板３４，３４から外方へ向かって延設される取付部３７と、円盤２２に設けられたネジ孔（図示せず）に対して取付部３７をネジ止めする固定具３８からなる。そして、挟持板３４には、貫通穴７ａ，８ａと同様の目的で貫通穴３４ａが設けられている。
このように、ボトル飲用水充填装置１においては、Ｕ字板３６により給水口３９ａ（図１０（ａ）参照）が保持されるとともに挟持板３４，３４により本体部３９ｂ（図１０（ａ）参照）が両側から挟み込まれるようにしてボトル３９（図１０（ａ）参照）が固定される。また、使用するボトル３９の本体部３９ｂの幅に対応したサイズの挟持板３４，３４と背板３５に適宜交換できるように、挟持板３４，３４と背板３５は円盤２２に対して着脱自在となっている。
【００３２】
図５は図１において枠体２や前面パネル３ａ〜３ｄなど構成要素の一部を省略して拡大した図である。なお、図を見易くするために、ボトルにハッチングを施すともに、ドラムカバー８の前面及び説明上必要でないボトルの図示を省略している。また、図中の矢印Ｄはドラム６が回動する方向（図３に示した矢印Ｂと同一方向）を示している。
図５に示すように、ボトル保持具２１は、ボトル３９が円盤２２に対して放射状に、かつ、その給水口が外側に向いた状態で配置されるように、円盤２２に着脱自在に設置されている。
ドラム６の上方には、貯留タンク（図示せず）から給水ライン（図示せず）を介して供給される飲用水をボトル３９に注入するための給水ノズル９が配置されている。
【００３３】
給水ノズル９にはキャップ巻締機１３が併設されている。このキャップ巻締機１３は、複数の爪を用いてキャップ４０を解放自在に保持するチャック部１３ａと、チャック部１３ａを鉛直方向に平行な軸心周りに回転させる回転機構１３ｂと、チャック部１３ａ及び回転機構１３ｂを上下方向へ移動させる昇降機構１３ｃを備えている。また、キャップ巻締機１３の真下には、キャップ受け部４１が設置され、このキャップ受け部４１はキャップ供給部１２の下端に接続されている。なお、キャップ供給部１２は、その内部をキャップ４０が滑動可能に中空形状をなし、キャップ投入口４ｅの近傍に上端が開口し、下端はキャップ受け部４１に向かって開口している。
したがって、キャップ投入口４ｅ（図２参照）から投入されたキャップ４０は、自重によってキャップ供給部１２の内部を下方へ向かって滑動した後、キャップ受け部４１に供給され、上方から下降してきたチャック部１３ａに保持されることになる。
【００３４】
給水ノズル９とキャップ巻締機１３は、円盤２２に沿って水平に枠体２に取り付けられたガイドレール（図示せず）によってスライド自在に支持される保持プレート４２によって一体として保持されている。また、保持プレート４２は図示しないプレート駆動手段によって矢印Ｃで示すように水平方向へ移動可能となっている。
すなわち、キャップ巻締機１３は、鉛直方向に対して平行に配置されたボトル３９の給水口３９ａの真上に給水ノズル９が配置されている場合、チャック部１３ａがキャップ受け部４１の真上に配置され、昇降自在となっている。また、キャップ巻締機１３は、保持プレート４２の水平移動に伴い、給水ノズル９と一体として円盤２２に沿って水平方向へ移動する。そして、ボトル飲用水充填装置１においては、キャップ巻締機１３が上記ボトル３９の給水口３９ａの真上にチャック部１３ａが配置されるまで、水平移動可能となっている。
なお、本願明細書において、「給水ノズル９や洗浄ノズル１０がボトル３９の給水口３９ａの真上又は真下にある」とは、長手方向の中心軸が鉛直方向と一致するようにボトル３９が設置されている場合に、その中心軸の延長線上に給水ノズル９や洗浄ノズル１０が配置されている状態を意味するものとする。
【００３５】
ドラム６の側方には、ドラムカバー８の内部へ突出するように設けられた給気ノズル１１が、高圧の空気を円盤２２に対して平行に、かつ、その中心へ向けて噴射可能にボトル３９の給水口３９ａの近傍に設置されている。
また、ドラム６の下方には、ドラムカバー８の内部へ突出するように設けられた洗浄ノズル１０がボトル３９の内部へ洗浄水を注入可能に、ボトル３９の給水口３９ａの真下に配置されている。なお、本実施例では、水道の蛇口等に洗浄ノズル１０を接続することで、水道水を洗浄水として利用しているが、これに限らず、例えば、洗浄液が貯留されたタンクから洗浄液ポンプ等を用いて洗浄液を洗浄ノズル１０に供給する構造であっても良い。
【００３６】
ドラム６の上部及び下部には、ドラムカバー７，８と枠体２の間に光電センサの投光部４３及び受光部４４がそれぞれ固定金具２６ａ，２６ｂを用いて設置されている。なお、本実施例で使用する光電センサは、投光部４３の光源（投光素子）に発光ダイオードを使用し、受光部４４の受光素子にフォトトランジスタ、フォトダイオード、ＰＳＤ（位置検出用フォトダイオード）を使用している。
ドラム６が回動していない場合、ドラムカバー７の貫通穴７ａと仕切り部材２３の貫通穴２３ｂ、及びドラムカバー８の貫通穴８ａと仕切り部材２３の貫通穴２３ｂは、それぞれ一直線上に配置されており、投光部４３及び受光部４４もそれらの直線状にそれぞれ配置されている。すなわち、投光部４３と受光部４４は、両者の間に形成される光路が円盤２２に対して略平行となるように配置されている。
したがって、鉛直方向に対して平行状態にあるボトル保持具２１にボトル３９が装填されていない場合、投光部４３と受光部４４の間には、図５に二点鎖線で示すような光路が形成される。一方、上述のボトル保持具２１にボトル３９が装填されている場合、投光部４３と受光部４４の間の光路は、ボトル３９によって遮断されるため、受光部４４が受ける光量に応じて発生する電気信号が変化する。そして、この電気信号が制御盤１４に内蔵された信号処理回路で処理され、ボトル保持具２１にボトル３９が装填されていることが検出される。
なお、枠体２と円盤２２との間には、枠体２の四隅等に無駄な空間が発生し易いが、この空間は、上述したように投光部４３と受光部４４が設置されることにより、有効に利用される。また、本実施例のように、各ボトル３９の給水口３９ａが円盤２２の中心から略等距離に配置されている場合、光路を遮るボトルが常に１本のみとなるように、投光部４３と受光部４４を配置することができる。この場合、給水ノズル９の真下、あるいは洗浄ノズル１０の真上に配置されたボトル３９以外のボトル３９が誤って光電センサによって検出されるおそれがない。したがって、装置の誤動作を防ぐことができる。
【００３７】
次に、ボトル飲用水充填装置１の運転手順について図６〜図１１を用いて説明する。図６（ａ）はボトル飲用水充填装置１の運転手順を示すフローチャートであり、図６（ｂ）〜図１０（ｂ）はドラム６の回動状態を示す模式図である。なお、図を見易くするために、説明上図示の必要のない構成要素を省略している。
また、図６（ｂ）は図６（ａ）におけるステップＳ２に対応し、図７（ａ）及び（ｂ）はそれぞれステップＳ４及びステップＳ７に対応する。さらに、図８（ａ）及び図８（ｂ）はそれぞれステップＳ１０及びステップＳ１１に対応し、図９（ａ）及び図９（ｂ）はそれぞれステップＳ１２及びステップＳ１３に対応している。そして、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）はそれぞれステップＳ１４及びステップＳ１６に対応している。また、図１１は図５において全てのボトル保持具２１にボトル３９が装着された状態を示している。
【００３８】
図６（ａ）に示すように、まず、ステップＳ１において、装置の電源を投入する。ステップＳ２では、ボトル装填口４ａの開閉扉１９ａを開けてボトル保持具２１にボトル３９を装填し、開閉扉１９ａを閉める（図２及び図６（ｂ）参照）。次に、ステップＳ３において、スタートボタン１５（図２参照）を押すと、制御盤１４からの指令に従って、ドラム６が正方向（図６（ｂ）の矢印Ｄ参照）に６０°回動する。
ステップＳ４では、ドラム６が停止した後、制御盤１４からの指令に従って、給気ノズル１１から高圧の空気が噴射される。そして、この高圧の空気がボトル３９の給水口３９ａから注入されることにより、ボトル３９の内部に存在する可能性のあるゴミ等の混入物が吹き飛ばされて排除される（図７（ａ）参照）。この場合、ボトル３９の内部に浮遊している微細なゴミ等が洗浄水による洗浄によって水分を含み、ボトル３９の内面に付着してしまう前に、高圧空気によって、それらのゴミ等を効率よく排除することができる。
その後、ステップＳ５において、スタートボタン１５を押すと、制御盤１４からの指令に従って、ドラム６が正方向（図７（ａ）の矢印Ｄ参照）に６０°回動する。
【００３９】
ステップＳ６において、ドラム６が停止した後、ドラム６の下部に配置された投光部４３及び受光部４４からなる光電センサによってボトル保持具２１に装填されたボトル３９が検出されると、ステップＳ７において、制御盤１４からの指令に従って、洗浄ノズル１０から洗浄水が吐出される。この洗浄水が給水口３９ａからボトル３９の内部へ注入されることにより、ボトル３９の内面が洗浄される。その後、洗浄水は、再び給水口３９ａを通ってボトル３９の外部へ排出され、ドラムカバー８の排水ロート２５からボトル飲用水充填装置１の外部へ排出される（図７（ｂ）参照）。なお、ステップＳ６において、ボトル３９が検出されない場合は、ステップＳ７の工程が省略される。
【００４０】
ステップＳ８では、スタートボタン１５を３回押すことにより、ドラム６が制御盤１４からの指令に従って正方向（図７（ｂ）の矢印Ｄ参照）に１８０°回動する。
ステップＳ９では、ドラム６が停止した後、ドラム６の上部に配置された投光部４３及び受光部４４からなる光電センサによってボトル保持具２１に装填されたボトル３９が検出されると、ステップＳ１０において、制御盤１４からの指令に従って、給水ノズル９から飲用水が給水口３９ａを通してボトル３９の内部へ注入される（図８（ａ）参照）。
また、このとき、ステップＳ１１では、制御盤１４からの指令に従ってキャップ巻締機１３の昇降機構１３ｃが作動することにより、図８（ａ）に矢印Ｅで示すように、チャック部１３ａが下降する。そして、図８（ｂ）に示すように、キャップ受け部４１において、キャップ供給部１２から供給されたキャップ４０をキャップ巻締機１３のチャック部１３ａが保持する。キャップ巻締機１３へのキャップ４０の装填が完了すると、制御盤１４からの指令に従ってキャップ巻締機１３の昇降機構１３ｃが再び作動し、矢印Ｆで示すように、チャック部１３ａが上昇する。
その後、ステップＳ１２では、制御盤１４からの指令に従ってプレート駆動手段（図示せず）が作動する。これにより、矢印Ｇで示す方向へ保持プレート４２が水平移動し、キャップ４０が装填されたキャップ巻締機１３のチャック部１３ａがボトル３９の給水口３９ａの真上に配置される（図９（ａ）参照）。
【００４１】
ステップＳ１３では、制御盤１４からの指令に従ってキャップ巻締機１３の回転機構１３ｂ及び昇降機構１３ｃが作動する。これにより、チャック部１３ａはキャップ４０を保持した状態で鉛直方向に平行な軸を中心として回転しながら、図９（ａ）に矢印Ｅで示すように下降する。その結果、図９（ｂ）に示すように、雄ネジが形成されたボトル３９の給水口３９ａに対し、キャップ４０が所定のトルクで螺入される。そして、ボトル３９へのキャップ４０の装着が完了すると、制御盤１４からの指令に従って、チャック部１３ａはキャップ４０を解放するともに、昇降機構１３ｃの作動により、矢印Ｆで示すように上昇する。
ステップＳ１４では、制御盤１４からの指令に従ってプレート駆動手段（図示せず）が再び作動する。その結果、矢印Ｈで示す方向へ保持プレート４２が水平移動し、給水ノズル９がボトル３９の給水口３９ａの真上に配置される（図１０（ａ）参照）。なお、ステップＳ９において、ボトル３９が検出されない場合は、ステップＳ１０〜ステップＳ１４の工程が省略される。
【００４２】
ステップＳ１５では、スタートボタン１５を押すことにより、ドラム６が制御盤１４からの指令に従って正方向（図１０（ａ）の矢印Ｄ参照）に６０°回動する。
ステップＳ１６では、ドラム６が停止した後、ボトル装填口４ａの開閉扉１９ａを開けてボトル保持具２１からボトル３９を取り外し、図１０（ｂ）に示すように、装置からボトル３９を取り出す。そして、開閉扉１９ａを閉めた後、ステップＳ１７において、装置の電源を切断する。
【００４３】
以上の説明は、本装置の運転手順に対する理解を容易にするために、円盤２２に対して１本のボトル３９のみが装填された状態を想定したものであるが、実際には、本装置は、図１１に示すように、全てのボトル保持具２１に対してボトル３９が装着された状態で使用される。
すなわち、ボトル飲用水充填装置１においては、バッチ処理によって、複数のボトル３９に対して、給気ノズル１１及び洗浄ノズル１０による洗浄、給水ノズル９による飲料水の充填、キャップ巻締機１３によるキャップ４０の装着という一連の工程が同時並行的に進められる。すなわち、ボトル飲用水充填装置１によれば、従来、複数の装置で行われていた処理を１台の装置で、効率良く行うことができるため、設置スペースが削減されるとともに、作業効率が向上する。
【００４４】
そして、ボトル飲用水充填装置１においては、ボトル３９の給水口３９ａが下方を向いた状態で、給水ノズル９から噴射された洗浄水が給水口３９ａからボトル３９の内部へ注入されるため、ボトル３９の内部のゴミ等を洗い流した洗浄水が自重により再び給水口３９ａを通ってボトル３９の外へ排出されるという作用を有する。この場合、ボトル３９から洗浄水を強制的に排出する機構を設ける必要がないため、洗浄機構が簡素化される。
また、ドラム６の回動に伴って、洗浄ノズル１０の真上や給水ノズル９の真下までボトル３９が搬送されるとともに、洗浄ノズル１０に対しては給水口３９ａが下方を向き、給水ノズル９に対しては給水口３９ａが上方を向くように、すなわち、それぞれの処理に適した姿勢になるようにボトル３９が回転するという作用を有する。このように、ボトル飲用水充填装置１によれば、ボトル３９の搬送と姿勢制御をドラム６の回動という一つの動作で実現できるため、ボトル３９の搬送機構が簡素化される。したがって、本装置は小型化及び製造コストの削減が可能である。
【００４５】
また、ボトル飲用水充填装置１においては、ドラム６の前面に装着され回動軸２４を中心として円を描くように搬送されるボトル３９に対して洗浄や飲料水の充填、キャップ４０の装着等の処理が順次行われる構造であるため、前面パネル３ｂ〜３ｄを取り外すことにより、ボトル３９のボトル保持具２１への装填状態、あるいはボトル３９の搬送状態が一目瞭然となる。すなわち、ボトル３９の装填状態や搬送状態を一目で確認できるため、保守や点検が容易である。
さらに、ボトル飲用水充填装置１は、幅方向よりも回動軸２４の軸方向の長さが短いため、設置スペースの奥行きが狭い場合でも設置することができる。
【００４６】
さらに、ボトル飲用水充填装置１においては、保持プレート４２が円盤２２に沿って水平移動することで、給水ノズル９によるボトル３９への飲用水の注入が可能な状態と、キャップ巻締機１３による給水口３９ａへのキャップ４０の装着が可能な状態が切り替わるという作用を有する。これにより、ボトル３９に対する飲用水の充填工程とキャップ４０の装着工程が効率良く連続して行われる。
加えて、ボトル飲用水充填装置１では、給水ノズル９によってボトル３９に飲用水が注入されている間に、キャップ巻締機１３の昇降機構１３ｃを作動させて、チャック部１３ａをキャップ受け部４１に到達するように下降させることで、キャップ受け部２１に既に供給済みのキャップ４０がチャック部１３ａに装填される。すなわち、ボトル飲用水充填装置１によれば、ボトル３９への飲用水の充填工程の間にキャップ巻締機１３へのキャップ４０の装填が行われるため、作業効率が高い。
【００４７】
本実施例では、ドラム６の回動機構を構成するシリンダ３１としてエアシリンダを用いているが、これに限らず、エアシリンダの代わりに電動シリンダや油圧シリンダを用いても良い。また、ピニオン３０に噛合するラック３３をシリンダ３１によって駆動しドラム６を回動させる機構に代えて、電動モータや油圧モータを用いてドラム６を回動させることもできる。
さらに、円盤２２に設置されるボトル保持具２１の個数は本実施例に示した６個に限定されず、適宜変更可能である。なお、円盤２２に設置されるボトル保持具２１の個数を変更する場合には、スタートボタン１５の１回の操作によってドラム６が回動する角度や仕切り部材２３の個数や設置箇所もそれに応じて変更する必要がある。
また、仕切り部材２３を省略した構造とすることもできる。ただし、洗浄水や飲用水の飛散を防止するためには、本実施例に示したように円盤２２に対して仕切り部材２３を設けることが望ましい。
そして、投光部４３及び受光部４４を給気ノズル１１を間に挟むように設置して、ボトル保持具２１にボトル３９が装填されていない場合には、給気ノズル１１から高圧の空気が噴射されない構造とすることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
請求項１乃至請求項５に記載された発明は、特に、小規模な店舗や施設等において、飲用水が充填された状態の小ロットのペットボトルを販売する場合などに適している。
【符号の説明】
【００４９】
１…ボトル飲用水充填装置  ２…枠体  ３…パネル  ３ａ〜３ｄ…前面パネル  ４…筺体  ４ａ…ボトル装填口  ４ｂ…キャップ装填口  ４ｃ，４ｄ…窓部  ４ｅ…キャップ投入口  ５…キャスター  ６…ドラム  ７…ドラムカバー  ７ａ…貫通穴  ８…ドラムカバー  ８ａ…貫通穴  ８ｂ…カバー  ９…給水ノズル  １０…洗浄ノズル  １１…給気ノズル  １２…キャップ供給部  １３…キャップ巻締機  １３ａ…チャック部  １３ｂ…回転機構  １３ｃ…昇降機構  １４…制御盤  １５…スタートボタン  １６…非常停止ボタン  １７…液晶タッチパネル  １８…取っ手  １９ａ，１９ｂ…開閉扉  ２０…ヒンジ  ２１…ボトル保持具  ２２…円盤  ２３…仕切り部材  ２３ａ…曲折部  ２３ｂ，２３ｃ…貫通穴  ２４…回動軸  ２５…排水ロート  ２６ａ，２６ｂ…固定金具  ２７…軸受  ２８…ボルト  ２９…フリーホイール  ３０…ピニオン  ３１…シリンダ  ３２…ロッド  ３３…ラック  ３４…挟持板  ３４ａ…貫通穴  ３５…背板  ３６…Ｕ字板  ３７…取付部  ３８…固定具  ３９…ボトル  ３９ａ…給水口  ３９ｂ…本体部  ４０…キャップ  ４１…キャップ受け部  ４２…保持プレート  ４３…投光部  ４４…受光部  
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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