JP6805708B2 - 洗浄装置 - Google Patents

Description

本発明は、超音波振動した洗浄液を用いて容器の内面を洗浄する洗浄装置に関する。

従来、容器の洗浄装置として、超音波発生装置を配置した洗浄槽に容器を浸漬させて洗浄する装置が知られている（特許文献１）。また洗浄槽に超音波振動子を設け、内部に洗浄液を注入した容器の底部を洗浄槽に浸漬させ、容器内部の洗浄液を超音波振動させて容器の内面を洗浄する装置も知られている（特許文献２）。

特開平５−９６２５９号公報 特開平９−２９０２２７号公報

特許文献１の洗浄装置は、洗浄槽を有するために大型化せざるを得ないことに加え、容器から剥離した汚れが洗浄槽を漂って容器に再付着するおそれがあり、容器を洗浄する効果が不十分であった。一方特許文献２の洗浄装置は、容器を連続的に洗浄することができないので洗浄能力に限界があり、また、超音波の周波数が高いほど超音波は減衰しやすく、高周波の超音波では洗浄槽内を伝播する間に減衰して洗浄能力が低下してしまうので、低周波の超音波での洗浄しかできず、微細な汚れの洗浄には不十分であった。

本発明は、洗浄槽を不要にすることによって装置全体が小型化され、かつ十分に高い洗浄能力を有する洗浄装置を提供することを目的としている。

本発明に係る洗浄装置は、正立状態で搬送される容器内に洗浄液を注入して、容器内に洗浄液を貯留させる注入手段と、注入手段の下流側に設けられ、容器の外面に、伝達液に超音波を付与した超音波噴流を噴射する超音波ノズルとを備え、超音波ノズルから噴射される超音波噴流によって、容器内に貯留された洗浄液にキャビテーションを発生させて容器の内面を洗浄することを特徴としている。

洗浄装置は、使用された洗浄液および／または伝達液を回収して注入手段および／または超音波ノズルに供給する循環手段を備えていてもよい。

本発明によれば、洗浄槽を不要にすることによって装置全体が小型化され、かつ十分に高い洗浄能力を有する洗浄装置を得ることができる。

本発明の一実施形態である洗浄装置を備えた容器洗浄システムを示す平面図である。 容器洗浄システムを示す側面図である。 超音波ノズルを示す側面図である。

以下、図示された実施形態を参照して本発明を説明する。
図１は本発明の一実施形態である洗浄装置を備えた容器洗浄システムを示している。図の右方から供給される容器Ｃは、搬送コンベヤ１０の上に正立状態で載置され、ガイド１１によって案内されつつ搬送コンベヤ１０によって図の左方へ搬送される。搬送コンベヤ１０の横にはスクリューコンベヤ１２と、スクリューコンベヤ１２を軸心周りに回転駆動する駆動モータ１３とが設けられる。スクリューコンベヤ１２の下流端はスターホイール１４に近接しており、スターホイール１４の近傍には、搬送コンベヤ１０を駆動する駆動モータ１５が配設される。搬送コンベヤ１０によって連続的に搬送される複数の容器Ｃは、スクリューコンベヤ１２により一定間隔毎に分離され、スターホイール１４に受け渡される。

容器Ｃはスターホイール１４により、図において反時計方向に搬送される。スターホイール１４の上方であって、スクリューコンベヤ１２の下流端の近傍には、容器Ｃ内に洗浄液（清浄水）を注入する洗浄液供給部（注入手段）１６が設けられる。洗浄液を注入された容器Ｃは、スターホイール１４の外周縁に沿って設けられた支持板１７によって支持され、スターホイール１４によって、スクリューコンベヤ１２の下流端との接点位置から約１８０°回転移送された位置まで搬送され、リンサ１８のグリッパ１９に受け渡される。

スターホイール１４の下方には樋２０が設けられる。樋２０は、スターホイール１４だけでなく、搬送コンベヤ１０およびスクリューコンベヤ１２の下流側部分と洗浄液供給部１６の下方を全体的に覆うように設けられる。グリッパ１９は、図において左方から右方へ向かって移動し、樋２０の上方へ進入してスターホイール１４から容器Ｃを受取り、容器Ｃの首部を把持して移動する。グリッパ１９は所定距離だけ直線状に移動した後、樋２０の上方から外れてリンサ１８内に戻る。グリッパ１９は樋２０の上方では容器Ｃを正立状態で把持するが、リンサ１８内では容器Ｃを倒立状態に反転させつつ搬送し、これにより容器Ｃ内の洗浄液が排出される。

スターホイール１４の上方には複数（図１では５個）の超音波ノズル３０が設けられる。超音波ノズル３０は、樋２０の上方におけるグリッパ１９の移動軌跡に沿って直線状に配置され、容器Ｃの外面に、超音波が付与された伝達液（清浄水）による超音波噴流を噴射する。超音波噴流は、後述する給水管４６から供給される伝達液を超音波振動させたものであり、超音波ノズル３０から噴射される超音波噴流によって容器Ｃ内の洗浄液が振動されて洗浄液にキャビテーションが発生し、これにより容器Ｃの内面が洗浄される。容器Ｃ内の洗浄液はグリッパ１９の反転動作によって容器Ｃから落下し、リンサ１８内に排出される。一方、超音波ノズル３０から容器Ｃの外面に噴射された伝達液は樋２０に落下する。

複数の超音波ノズル３０は連結板３１に固定される。連結板３１の両端部は昇降部材３２、３３に固定され、昇降部材３２、３３は、スターホイール１４の外側に配置された一対の支持軸３４、３５に昇降可能かつ固定可能に取付けられる。昇降部材３２、３３には、支持軸３４、３５に対して昇降部材３２、３３を締め付け、あるいは解放するためのレバー３６、３７が設けられ、レバー３６、３７を回動させることにより、昇降部材３２、３３は支持軸３４、３５に対して固定され、または昇降可能となる。

図２は容器洗浄システムの側面図である。
スターホイール１４の中心部の下側には、スターホイール１４を回転駆動する駆動モータ４０が設けられる。連結板３１は、超音波ノズル３０の超音波伝達管４１の先端が斜め下方を向き、容器Ｃの外面に近接して対向するように傾斜している。図示例では、超音波伝達管４１の先端は容器Ｃの胴部に伝達液を噴射するように定められ、伝達液は容器Ｃの外面を伝わって樋２０へ落下する。

樋２０の底面には排水口４２が設けられ、排水口４２に接続された排水管４３はフィルタ４４を介してポンプ４５の吸入口に接続される。ポンプ４５の吐出口に接続された給水管４６は途中で分岐し、分岐管の一方は超音波ノズル３０に接続され、分岐管の他方は洗浄液供給部１６に接続される。したがって容器Ｃの外面に噴射されて落下した樋２０内の伝達液は、ポンプ４５により吸引されて回収され、フィルタ４４によって浄化された後、給水管４６を介して洗浄液供給部１６と超音波ノズル３０に供給される。すなわち本実施形態では、伝達液と洗浄液は同じ清浄水が使用されており、また排水管４３とポンプ４５と給水管４６は、洗浄液と伝達液をそれぞれ洗浄液供給部１６と超音波ノズル３０に供給する循環手段を構成する。

図３を参照して超音波ノズル３０の構成を説明する。超音波ノズル３０の本体５０内には超音波振動子５１が設けられる。超音波伝達管４１は本体５０よりも細い管状部材であり、石英、炭化ケイ素、ステンレス材などから形成される。本体５０には、ポンプ４５（図２）によって伝達液が供給される。また本体５０に取付けられた給電コネクタ５３には、図示しない電源から延びる電力供給ライン５４が接続され、これによって超音波振動子５１に電力が供給されて、超音波振動子５１が作動する。超音波振動子５１が作動することにより、本体５０内の伝達液が超音波振動し、伝達液および超音波伝達管４１を介して超音波噴流が容器Ｃ（図２）の外面に噴射される。この際、超音波は超音波伝達管４１の内部を直進または反射して通過するので、超音波の減衰は生じない。この超音波の周波数は、容器内面の微細な汚れ（パーティクル）を剥離、除去して十分に洗浄するために、高周波であることが好ましい。本実施形態では４３０ｋＨｚであるが、容器の種類や用途に応じて適宜変更が可能である。

次に本実施形態の作用を説明する。
搬送コンベヤ１０上の各容器Ｃはスクリューコンベヤ１２によって一定間隔毎に分離され、スターホイール１４に受け渡される。容器Ｃはスターホイール１４により搬送される間に、洗浄液供給部１６によって洗浄液を注入され、リンサ１８のグリッパ１９に受け渡される。グリッパ１９が樋２０の上方を移動する間に、超音波ノズル３０の超音波伝達管４１から超音波噴流が容器Ｃの外面に噴射される。これにより容器Ｃ内の洗浄液にキャビテーションが発生し、容器Ｃの内面が洗浄される。

グリッパ１９はリンサ１８内に移動すると容器Ｃを倒立状態に反転させ、これにより容器Ｃ内の洗浄液はリンサ１８内に排出される。リンサ１８では、倒立状態の容器Ｃの内面と外面にすすぎ用洗浄液が噴射され、その後容器Ｃは乾燥工程へ搬送される。

一方、洗浄装置の樋２０に貯留された伝達液は、ポンプ４５に吸引され、フィルタ４４により浄化された後、給水管４６を介して洗浄液供給部１６と超音波ノズル３０に回収される。なお、樋２０内の伝達液を洗浄液供給部１６と超音波ノズル３０に還流させることは必須ではなく、例えば、樋２０内の伝達液は超音波ノズル３０のみに戻し、洗浄液供給部１６には常に新しい洗浄液を供給するようにしてもよい。また、樋２０内の伝達液を超音波ノズル３０に戻し、リンサ１８内で排出された洗浄液を洗浄液供給部１６に戻すようにしてもよい。

以上のように本実施形態の洗浄装置は、容器Ｃを洗浄槽に浸漬させて洗浄するのではなく、洗浄液を容器Ｃの中に注入し、容器Ｃの外面に超音波噴流を噴射することにより、容器Ｃ内の洗浄液を超音波振動させてその内面を洗浄するように構成され、容器Ｃ内の洗浄液は樋２０の外側に設けられたリンサ１８に排液される。したがって容器Ｃの内面から剥離した汚れが容器Ｃに再付着するおそれがなく、容器Ｃを連続的に洗浄でき、従来よりも高い洗浄能力が得られ、また装置全体が小型化される。

さらに本実施形態の洗浄装置では、超音波振動子５１からの超音波を伝達液および細い管状部材である超音波伝達管４１を介して超音波噴流が容器Ｃの外面に噴射されるので、超音波が減衰しにくく、高周波（約４３０ｋＨｚ）の超音波を採用することができる。したがって本実施形態の洗浄装置は、容器Ｃの内面に付着した微細な汚れを除去して洗浄することができる。また、高周波の周波数を採用したので、従来よりも高い殺菌効果を発揮することができる。

なお、超音波ノズル３０の数は図１では５本であるが、この数は必要に応じて変更できる。また容器Ｃに対する超音波噴流の噴射方向は自由に選定でき、例えば容器Ｃの底部に向けて下方から当ててもよい。

また、容器Ｃ内に注入する洗浄液としては、清浄水以外に容器の種類や用途に応じて各種の洗剤を含有するものを用いてもよい。

一方、洗浄液供給部１６の個数や形態も必要に応じて変更でき、複数個設けてもよい。洗浄液供給部１６としては、超音波噴流が噴射される前に容器Ｃ内に洗浄液が供給されるものであれば、例えばノズルにより充填するものであったり、洗浄液の貯留槽を潜らせるものであったりしてもよい。また、洗浄される容器Ｃのサイズが変更になるときは、スターホイール１４を付け替えたり、超音波ノズル３０の設置位置を変更したりすることにより対応できる。

１６ 洗浄液供給部（注入手段）
３０ 超音波ノズル
４３ 排水管（循環手段）
４５ ポンプ（循環手段）
４６ 給水管（循環手段）
Ｃ 容器

Claims (2)

1. 正立状態で搬送される容器内に洗浄液を注入して、容器内に洗浄液を貯留させる注入手段と、
   前記注入手段の下流側に設けられ、前記容器の外面に、伝達液に超音波を付与した超音波噴流を噴射する超音波ノズルとを備え、
   前記超音波ノズルから噴射される超音波噴流によって、前記容器内に貯留された洗浄液にキャビテーションを発生させて前記容器の内面を洗浄することを特徴とする洗浄装置。
2. 使用された洗浄液および／または伝達液を回収して前記注入手段および／または前記超音波ノズルに供給する循環手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の洗浄装置。

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