(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能に配設されたフィラボウルを介して被充填液を容器に充填する回転式充填機の洗浄方法であって、
前記フィラボウルに洗浄液を充填した後、前記回転式充填機の回転速度を周期的に昇降させるステップと、
前記回転速度が上昇されてから下降されるまでの間に前記フィラボウル内に前記洗浄液を供給して循環させるステップと、
を含むことを特徴とする回転式充填機の洗浄方法。
【請求項２】
前記回転速度が下降されてから上昇されるまでの間に前記フィラボール内に前記洗浄液を供給して循環させるステップを付加したことを特徴とする請求項１に記載の回転式充填機の洗浄方法。
【請求項３】
回転可能に配設されたフィラボウルを介して被充填液を容器に充填する回転式充填機の洗浄方法であって、
前記フィラボウルに洗浄液を充填した後、前記回転式充填機の回転速度を周期的に昇降させる第１のステップと、
前記第１のステップの実行中に、前記フィラボール内に前記洗浄液を供給して継続的に循環させる第２のステップと、
を含むことを特徴とする回転式充填機の洗浄方法。
【請求項４】
回転可能に配設されたフィラボウルを介して被充填液を容器に充填する回転式充填機の洗浄方法であって、
前記フィラボウルに洗浄液を充填した状態で、前記回転式充填機の回転速度を周期的に昇降させる第１のステップと、
前記第１のステップの実行後に、前記回転速度の周期的な昇降を継続した状態で前記フィラボールに前記洗浄液を供給して循環させる第２のステップと、
を含むことを特徴とする回転式充填機の洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明に属する技術分野】
本発明は、回転可能に配設されたフィラボウルを介して被充填機を容器に充填する回転式充填機の洗浄方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１１は回転式充填機2の斜視図、図１２は洗浄中の回転式充填機２のフィラボウル３での洗浄液４の流れを示す図、図１３は回転式充填機２の洗浄工程における充填バルブ３０の開動作区間を示す上面図である。
図１１において、回転式充填機２によって被充填液である飲料を容器６へ充填する場合には、空の容器（給ビン）６が図示していない搬送コンベアで送られた後、割り出しスクリュウ７および入口スターホイル８を介して回転式充填機２に供給される。
回転式充填機２では、フィラボウル３の下面に装着された充填バルブ３０（図１２参照）に空容器６の注入口が押し付けられる。空容器６の注入口と充填バルブ３０間がシールされると、図示していない制御盤より与えられた充填開始指令によって電磁弁３３が開動作される。これに伴い、エアシリンダ３４が伸張作動してステム３１を押し下げるので、その下端に設けられた弁部３２が開いて飲料が容器６に流入する。このとき、空容器６内のガスは、ステム３１のガスライン３１ａを通ってフィラボウル３内の気相部にリターンする。
容器６内への飲料の流入は、この容器６の充填液位がガスライン３１ａの下面に到達した時点で停止する。上記制御盤は、ステム３１の下動後、所定の時間が経過した時点で充填終了指令を出力する。これにより、電磁弁３３が閉動作するので、ステム３１がバネ３９の力で上昇し、その結果、ステム３１の下端に設けられた弁部３２が閉じる。一方、飲料が充填された容器（排びん）６は、回転式充填機２から出口スターホイル１３に移送された後、クロージャー７０で封栓されて排出される。
回転するフィラボウル３への飲料の供給は、主液管１４、ロータリジョイント２１（詳細は図示せず）および横主液管１５を介して行われ、その際、制御弁１９によって供給流量が調整される。一方、フィラボウル３でのガスの給排気は、操作弁２０、ガス管１６、ロータリジョイント２２およびフィラボウル３の上蓋５に接続された横ガス管１７を介して行われる。
【０００３】
このような回転式充填機２では、飲料と直接接触するフィラボウル３や主液管１４等と、ガス中に含まれる飲料のミストと接触するガス管１６等がこの飲料によって汚され、特に、フィラボウル３内の気液界面部は最も汚れがひどくなる。そのため、飲料の製造後には必ず洗浄処理が実行される。
回転式充填機２の内部を洗浄する場合には、充填バルブ３０の下端にＣＩＰキャップ３５を装着し、図示していない洗浄液タンクから送出された洗浄液４（例えば、加熱された苛性ソーダ水溶液）を制御弁１９を介して主液管１４に供給する。
主液管１４に供給された洗浄液４は、ロータリジョイント２１および横主液管１５を介してフィラボウル３に流入する。そして、フィラボウル３が洗浄液４によって満たされると、その一部がフィラボウル３の上蓋５に連結した横ガス管１７、ロータリジョイント２２，ガス管１６および操作弁２０を通って上記洗浄液タンクに戻される。
【０００４】
フィラボウル３が洗浄液４で満たされると、ステム３１の上端に開口するガスライン３１ａの出口が洗浄液４中に没する。このため、洗浄液４はガスライン３１ａを通ってＣＩＰキャップ３５内に流入した後、スプリングケージ３６内の通路３６ａ、充填バルブ３０の通路３７および排液管３８を介して回転式充填機２の外部に排出される。なお、排液管３８から排出された洗浄液４は、図示していない戻りタンクもしくはロータリジョイントを通って上記洗浄液タンクに戻される。
一方、充填バルブ３０の液通路３０ａの洗浄は、電磁弁３３を操作することによって行われる。すなわち、電磁弁３３を操作すれば、エアシリンダ３４が伸張作動して弁部３２を開くので、上記フィラボウル３内の洗浄液４が上記液通路３０ａを通過してＣＩＰキャップ３５内に流入する。
このように洗浄液４は、洗浄液タンクと回転式充填機２との間で循環し、その間にフィラボウル３、主液管１４、ガス管１６、充填バルブ３０の液通路３０ａ、ステム３１のガスライン３１ａ等を洗浄する。
【０００５】
上記充填バルブ３０は、フィラボウル３の円周方向に沿って複数個配列している。そこで、これらの充填バルブ３０をまんべんなく洗浄するため、回転式充填機２を飲料製造時の約１０〜２０％程度の低速で回転させ、同時に図１３に示す任意の回転角範囲αに位置した各充填バルブ３０の弁部３２を開いて、それらの充填バルブ３０の液通路３０ａに洗浄液４を流通させる。
もちろん、この回転式充填機２の回転中においては、常時、充填バルブ３０のガスライン３１ａ、ガスの給排気ラインである横ガス管１７、ロータリジョイント２２、およびガス管１６に洗浄液４が流通する。
以上のようにして流通する洗浄液４は、回転式充填機２における飲料およびガスの通路を洗浄／殺菌する。
なお、上記充填バルブ３０の弁部３２を開く際には、図１２に示した電磁弁３３が操作される。また、上記回転角範囲αに位置した充填バルブ３０の開閉制御は、時間もしくは図示していない固定カムの動作に基づいて実行される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
回転式充填機２を循環する洗浄液４の流量は、図示していないポンプの容量の関係からそれほど多くすることができず、飲料製造時の飲料流量の約２倍程度である。この程度の流量では、回転式充填機２のサイズにもよるが、フィラボウル３の断面積からすると、その内部での洗浄液４の平均流速は０．０１〜０．１ｍ／ｓ程度となる。
一般に、機械洗浄での要素には、洗浄剤および熱等による化学的洗浄要素と、液体の流動による物理的な洗浄要素があり、それらの洗浄要素の相互作用による洗浄が最も効果的であることが知られている。
しかし、回転式充填機２では、飲料製造時に最も汚れが付着する部位、つまり、フィラボウル３の内壁面および充填バルブ３０のステム３１の外面における気液界面部位に対して洗浄液４の流動による物理的な力を十分に作用させることができない。
【０００７】
一方、最近の飲料の多様化傾向から、その製造形態が少品種大量生産型から多品種少量生産型に変化している。多品種少量生産では、必然的に充填機２の洗浄回数が増加するので、機械の稼働率を高める（生産効率の向上）ためには、非生産時間である洗浄時間を短縮することが必要になる。
そこで、洗浄力の高い高価な洗浄剤の使用したり、回転式充填機２の中にスプレイボールなどの洗浄ノズルを装着して、汚れの顕著な上記気液界面部に洗浄液４を噴射する等の手段が講じられている。
しかし、前者の手段は、飲料生産のランニングコストをアップさせるという欠点があり、また後者の手段は、洗浄ノズルに付着した汚れの洗浄作業が必要になるという欠点がある。このため、これらの手段は、いずれも有効な洗浄促進手段になり得ない。
本発明の課題は、このような状況に鑑み、ランニングコストおよび設備コストをアップさせることなく回転式充填機を効率良く洗浄することができる洗浄方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、回転可能に配設されたフィラボウルを介して被充填液を充填する回転式充填機の洗浄方法であって、前記フィラボウルに洗浄液を充填した後、前記回転式充填機の回転速度を周期的に昇降させるステップと、前記回転速度が上昇されてから下降されるまでの間に、前記フィラボウル内に前記洗浄液を供給循環させるステップと、を含んでいる。
第２の発明は、第１の発明において、前記回転速度が下降されてから上昇されるまでの間に前記フィラボウル内に前記洗浄液を供給して循環させるステップを付加するようにしている。
第３の発明は、回転可能に配設されたフィラボウルを介して被充填液を容器に充填する回転式充填機の洗浄方法であって、前記フィラボウルに洗浄液を充填した後、前記回転式充填機の回転速度を周期的に昇降させる第１のステップと、前記第１のステップの実行中に、前記フィラボウル内に前記洗浄液を供給して継続的に循環させる第２のステップと、を含んでいる。
第４の発明は、回転可能に配設されたフィラボウルを介して被充填液を容器に充填する回転式充填機の洗浄方法であって、前記フィラボウルに洗浄液を充填した状態で前記回転式充填機の回転速度を周期的に昇降させる第１のステップと、前記第１のステップの実行後、前記回転速度の周期的な昇降を継続した状態で前記フィラボウルに前記洗浄液を供給して循環させる第２のステップと、を含んでいる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る回転式充填機の洗浄方法の実施形態について説明する。なお、この実施形態に係る洗浄方法の適用対象は、図１１に示した回転式充填機２である。この回転式充填機２の構成および洗浄液の循環系は前述したとおりであるので、それについての説明は省略する。
図１は、図１２に示したフィラボウル３の上蓋５を取り除いた状態を示す上面図である。
フィラボウル３とそれに満たされた洗浄液４（図１２参照）が静止している状態で、図１に矢印で示した方向に回転式充填機２を回転させると、洗浄液４の慣性のために、フィラボウル３の内壁面と洗浄液４との間および図１２に示したステム３１の外面と洗浄液４との間に図２（ａ）に例示するような相対速度が生じる。なお、フィラボウル３に装着されている充填バルブ３０と洗浄液４との間に同様の相対速度が生じる。
【００１０】
フィラボウル３の回転を継続すると、洗浄液４の粘性や該洗浄液４とフィラボウル３の壁面等との間に作用する摩擦力により洗浄液４の速度が上昇し、その結果、上記相対速度が図２（ｂ）に示すように減少してくる。そして、一定時間後には、図２（ｃ）に示すように、洗浄液４の速度がフィラボウル３がの周速と一致することになる。すなわち、上記相対速度は、回転式充填機２が回転し始めるときに最も大きく、その後、時間経過とともに減少して最終的に零になる。
一方、一定の速度で回転している回転式充填機２を停止すると、やはり、洗浄液４の慣性のために上記相対速度が生じる。なお、この場合、図２（ａ），（ｂ）における相対速度の方向が逆になる。
【００１１】
流体の作用として、上記相対速度は、フィラボウル３の内壁面、および充填バルブ３０のステム３１の表面に剪断力を発生させる。前記した物理的な洗浄作用は、この剪断力による洗浄作用を意味しており、これによって、フィラボウル３の壁面等に付着した汚れが剥離される。そして、上記剪断力が大きいほど、換言すれば、流体と洗浄対象との相対速度が大きいほど洗浄効果が向上し、これは洗浄時間の短縮に寄与する。
【００１２】
以上の説明から明らかなように、回転式充填機２の洗浄工程においては、フィラボウル３の回転、停止を繰り返すことによって上記相対速度の大きい状態を作ることができ、これは付着した汚れの洗浄効果を促進する。
そこで、本発明に係る洗浄方法においては、図３〜図６に示すように、回転式充填機２の回転速度を周期的に昇降させて上記相対速度の大きい状態を実現している。
以下、本発明の具体的な実施の形態について説明する。
【００１３】
（実施形態１）
フィラボウル３に洗浄液４を充填した後、図３に示したように回転式充填機２の起動、停止を所定周期で繰り返す。充填機２の起動直後には、図２（ａ）に示したように大きな相対速度が発生し、その後、この相対速度は時間経過と共に低下する。
上記充填機２の停止時にも大きな相対速度を発生させるためには、起動時に発生した相対速度が十分に低下した状態、つまり、洗浄液４がフィラボウル３と共に回転している状態で充填機２を停止させる必要がある。
しかし、上記相対速度が十分に低下するまで待つことは洗浄時間を短縮する上で望ましくない。
そこで、この実施形態においては、図３に示すように、フィラボウル３への洗浄液の供給処理（フィラボウル３における洗浄液の循環処理）を回転式充填機２の起動に同期して実行し、それによって上記相対速度を速やかに低下させるようにしている。
洗浄液４を循環させるには、図１２に示す制御弁１９と操作弁２０を開いて、主液管１４とガス管１６を含む循環路を形成するとともに、図１に示した回転角度範囲２に位置する複数の充填バルブ３０のステム３１を駆動して、それらのバルブ３０の弁部３２を開く。また、これらの操作と同時に、主液管１４に洗浄液４を供給する。
なお、上記ステム３１は、図１２に示した電磁弁３３の操作に基づくエアシリンダ３４の伸張動作によって下動される。
上記操作によって洗浄液４の循環が開始されると、それまでフィラボウル３よりも遅い速度で該フィラボウル３内を流動していた洗浄液４は、複数の充填バルブ３０が開いた状態にある上記回転角範囲αに向かって加速され、この結果、フィラボウルを洗浄液４の相対速度が低下する。つまり、洗浄液４の回転速度がフィラボウル３の回転速度に近づけられることになる。
上記のように相対速度が低下した時点で充填バルブ３０、制御弁１９および操作弁２０が閉じ回転式充填機２が停止すると、洗浄液４の慣性に基づく大きな相対速度が発生することになる。
かくして、この実施形態によれば、汚れ度の高いフィラボウル３の内壁面およびステム３１の外面に洗浄液４による強い剪断力を繰り返し作用させて、上記各面に対する洗浄効率を飛躍的に向上することができる。
また、上記洗浄液４の循環による相対速度の低下作用により、回転式充填機２の停止タイミングを早めることができ、これは上記洗浄効率の向上と相俟って洗浄時間の短縮に寄与する。
なお、上記洗浄液４の循環は、充填機２の起動に伴って上昇した相対速度が所定の大きさまで低下する時点で開始される。
【００１４】
（実施形態２）
この実施形態においては、図４に示すように、回転式充填機２の停止期間においても洗浄液４を循環させるようにしている。したがって、より高い洗浄効果が得られる。
【００１５】
（実施形態３）
この実施形態においては、図５に示すように、回転式充填機２の運転速度が周期的に変化されている間に洗浄液４が継続的に循環される。
この実施形態においても、上記と同様の洗浄効果が得られる。
【００１６】
（実施形態４）
図６に示すように、この実施形態においては、フィラボウル３に洗浄液４を充填した状態（洗浄液非循環状態）で回転式充填機２の起動、停止を所定時間繰り返し、その後、この回転式充填機２の起動、停止を継続した状態でフィラボウル３に洗浄液４を供給して循環させる。
なお、この実施形態における洗浄液４の循環期間においては、図３〜図５に示した洗浄液４の循環態様のうちのいずれかの循環態様を採用することができる。
【００１７】
（実施形態５）
図３〜図６に示した実施形態では、回転式充填機２を所定の周期で起動および停止させているが、これらの図にそれぞれ対応した図７〜図１０に示すように、回転式充填機２の運転速度を予め設定された高速運転速度と低速運転速度の間で周期的に昇降させるようにしても良い。
なお、上記高速運転速度としては、たとえば飲料製造時における運転速度が採用され、また上記低速運転速度としては、たとえば上記高速運転速度の１／２の速度が採用される。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、回転式充填機の回転速度の周期的な変化によってフィラボウルと洗浄液の相対速度が増大され、その結果、フィラボウルに大きな洗浄力が作用する。したがって、ランニングコストや設備コストをアップさせることなく効率良く回転式充填機を洗浄することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】上蓋を取除いたフィラボウルの平面図。
【図２】フィラボウルと洗浄液の相対速度の分布パターンを例示した図。
【図３】本発明の第１の実施形態を示したタイミングチャート。
【図４】本発明の第２の実施形態を示したタイミングチャート。
【図５】本発明の第３の実施形態を示したタイミングチャート。
【図６】本発明の第４の実施形態を示したタイミングチャート。
【図７】本発明の他の実施形態を示したタイミングチャート。
【図８】本発明の他の実施形態を示したタイミングチャート。
【図９】本発明の他の実施形態を示したタイミングチャート。
【図１０】本発明の他の実施形態を示したタイミングチャート。
【図１１】回転式充填機の構成を示した斜視図。
【図１２】フィラボウルにおける洗浄液の流通状態を示した概略図。
【図１３】フォラボウルにおける充填バルブの開動作範囲を示した平面図。
【符号の説明】
２  回転式充填機
３  フィラボウル
４  洗浄液
６  容器
１４  主液管
１５  横主液管
１６  ガス管
１７  横ガス管
１９  制御弁
２０  操作弁
３０  充填バルブ
３１  ステム
３１ａ  ガスライン
３２  弁部
３３  電磁弁
３４  エアシリンダ
３５  ＣＩＰキャップ
【図１】
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【図２】
0004275222.tif 000003
【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】
0004275222.tif 000008
【図８】
0004275222.tif 000009
【図９】
0004275222.tif 000010
【図１０】
0004275222.tif 000011
【図１１】
0004275222.tif 000012
【図１２】
0004275222.tif 000013
【図１３】
0004275222.tif 000014