JP2006150243A - 洗浄検証方法及び洗浄検証システム - Google Patents

Abstract

【課題】タンク内での洗浄処理が正常に行われていることを精度よく検証することができる洗浄検証方法及び洗浄検証システムを提供する。
【解決手段】本発明の洗浄検証方法は、タンク１の内面に向けて噴出されている洗浄液を、タンク１の外部に配置された非接触式の検知手段２により検知し、検知手段２から出力される検知信号に基づいてタンク１内部での洗浄処理が正常に行われているか否かを判定する。また、本発明の洗浄検証システムは、タンク１の一部に設けられた、光を透過させる光透過部３と、タンク１の内面に向けて噴出されている洗浄液に、光透過部３を通して光を照射する光照射部２ａと、光透過部２ａを通してタンク１内部から戻ってきた光を検出する受光部２ｂと、受光部２ｂにより検出された光量の変化に基づいて、タンク１内部での洗浄処理が正常に行われているか否かを判定する制御部５とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、食品、化粧品、医薬品等を製造する設備に好適に使用される洗浄検証方法及び洗浄検証システムに関する。

食品、化粧品、医薬品等を製造する設備の洗浄は、設備を分解することなく洗浄用の液体を流すことにより設備内の洗浄を行う定置洗浄方法により実施されている。具体的には、上記設備を構成するタンクや配管等の洗浄対象物の内部に、温水、酸性溶液、アルカリ性溶液、洗浄用界面活性剤溶液、及びそれらの混合溶液といった各種の洗浄液を注入し、洗浄対象物に付着した汚れに洗浄液を接触させることによりこの汚れを取り除いている。この定置洗浄法は、一般に、ＣＩＰ洗浄（ＣＩＰはCleaning in Placeの略）とも呼ばれている。

定置洗浄法によりタンク内部を洗浄する方法としては、洗浄液をタンク内部に満たすことにより洗浄する方法や、タンク内部に設置した洗浄機（スプレーボール等の固定式洗浄機や回転ノズル等の回転式洗浄機）から洗浄液を噴出させることにより洗浄する方法がある。洗浄機を用いた洗浄では、タンク内部に設置した洗浄機からタンク内部全体にまんべんなく洗浄液を供給する必要がある。しかしながら、実際の洗浄工程においては、洗浄液の噴出ノズルの詰まり、洗浄液の供給圧力の低下、または回転式洗浄機の回転不良等により、タンクの内面に洗浄液が供給されない部分が生じるケースが考えられる。このため、規定通りの洗浄を実施することができず、洗浄不良を生じてしまう可能性があった。このような洗浄不良が生じた場合には、製品の品質に多大な悪影響を及ぼすことになってしまう。

この問題を解決するための従来技術としては、次のようなものがある。
（１）ｐＨ、温度、電導度などを計測する検知手段をタンク内部に設置し、この検知手段の示す数値を監視することにより洗浄異常の発生を検知する技術（特許文献１参照）。
（２）タンクの壁面（内面）に圧力を計測する素子を設置し、ノズルから噴出された洗浄液が壁面に衝突したときに生じる圧力変化を測定することにより、洗浄異常の発生の有無を判定する技術（特許文献２参照）。
（３）タンクの内面での光の反射量や吸収量の変化、及び／又は光路の変化を測定することにより、洗浄異常の発生の有無を判定する技術（特許文献２参照）。
（４）回転式洗浄機の軸の回転を回転検知手段により検知することにより、洗浄機の回転を確認する技術（特許文献３参照）。

特開平８−１９２１２５号公報 特開平８−１９７０２７号公報 実開平７−５４４号公報

しかしながら、上述した各従来技術には次のような問題がある。
上記（１）における検知手段は、洗浄液の物理的・化学的性質のうち特定の対象のみを計測するものであることが通常であり、１種類の検知手段では、種々の洗浄液が使用されるＣＩＰ全工程において洗浄異常の発生を検知できないという問題がある。
上記（１）における、ｐＨを計測する検知手段は、定期的に（例えば月１回程度）校正作業をする必要があるため、タンクの本数が多い場合、校正作業に手間がかかるという問題がある。

上記（１）における、温度を計測する検知手段は、タンク内部の温度を計測することはできるが、計測対象がタンク内部の液体なのか気体なのかを判別することができない。このため、例えばＣＩＰ工程のうち温水洗浄工程がある程度進んだ後に洗浄液が噴出されないという不具合が発生しても、その不具合に起因してタンク内部の温度が変化するわけではないので、直ちにその不具合を検知して適切な対応を取ることができないという問題がある。

上記（１）及び（２）においては、ｐＨ、温度、電導度を計測する検知手段及び圧力を計測する素子は、タンクに穴を開けて設置する必要がある。このため、上記検知手段または素子に故障などが発生した場合、タンク内部の液体を抜いてタンクを空にした後、上記検知手段または素子を交換しなければならない。さらに、交換作業の後、検知手段または素子、及びその周辺の洗浄のため、タンクを洗浄しなければならないという問題がある。

上記（３）においては、タンクの内面の状態を検出するという間接的な方法のため、例えばＣＩＰ工程のうち温水洗浄工程で洗浄液が噴出されないという不具合が発生しても、直ちにその不具合を検知して適切な対応を取ることができないという問題がある。
上記（４）においては、回転式洗浄機の軸の回転を検出するという方法であるため、例えば洗浄機が回転しているにもかかわらず、噴出ノズルの詰まりにより洗浄液が噴出されないといった不具合を検知することができないという問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、１種類の検知手段で種々の洗浄液が使用されるＣＩＰ洗浄の全工程においてタンク内での洗浄処理が正常に行われていることを精度よく検証することができ、また、従来技術では検知することができなかった様々な洗浄異常を検知することができる洗浄検証方法及び洗浄検証システムを提供することを目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、タンクの内面に向けて噴出されている洗浄液を、タンクの外部に配置された非接触式の検知手段により検知し、前記検知手段から出力される検知信号に基づいてタンク内部での洗浄処理が正常に行われているか否かを判定することを特徴とする洗浄検証方法である。
本発明の好ましい態様は、前記検知手段は、タンクの一部に設けられた光透過部を通して洗浄液に光を照射する光照射部と、前記光透過部を通してタンク内部から戻ってきた光を検出する受光部とを備え、前記受光部により検出された光量の変化に基づいて、タンク内部での洗浄処理が正常に行われているか否かを判定することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記受光部から得られた光量の変化を表す検出データと、予め設定された基準データとを比較することにより、タンク内部での洗浄処理が正常に行われているか否かを判定することを特徴とする。

本発明の他の態様は、タンクの一部に設けられた、光を透過させる光透過部と、タンクの内面に向けて噴出されている洗浄液に、前記光透過部を通して光を照射する光照射部と、前記光透過部を通してタンク内部から戻ってきた光を検出する受光部と、前記受光部により検出された光量の変化に基づいて、タンク内部での洗浄処理が正常に行われているか否かを判定する制御部とを備えたことを特徴とする洗浄検証システムである。
本発明の好ましい態様は、前記制御部は、前記受光部から得られた光量の変化を表す検出データと、予め設定された基準データとを比較することにより、タンク内部での洗浄処理が正常に行われているか否かを判定することを特徴とする。

本発明の他の態様は、タンクの内面に向けて洗浄液を噴出する洗浄機と、上記洗浄検証システムとを備えたことを特徴とする洗浄装置である。
本発明の好ましい態様は、前記洗浄機は回転しながら洗浄液を噴出することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記洗浄機及び／又は前記洗浄検証システムは、前記タンクに着脱可能に取り付けられることを特徴とする。

本発明の他の態様は、タンクと、前記タンクの内面に向けて洗浄液を噴出する洗浄機と、上記洗浄検証システムとを備えたことを特徴とするタンク装置である。
本発明の好ましい態様は、前記洗浄機は回転しながら洗浄液を噴出することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記洗浄機及び／又は前記洗浄検証システムは、前記タンクに着脱可能に取り付けられることを特徴とする。

本発明によれば、次のような効果を得ることができる。
（i）非接触式の検知手段（光照射部及び受光部）を用いることにより、洗浄液の物理的・化学的性質に影響されることなく、種々の洗浄液が使用されるＣＩＰ洗浄の全工程においてタンク内部での洗浄処理が正常に行われていることを検証することができる。
（ii）検知手段についての特段の校正作業を不要とすることができる。
（iii）検知手段を設けるためにタンクに穴を開ける必要がないため、検知手段が故障した場合でも、タンクを空にしたり、検知手段交換後にタンクを洗浄することを不要にすることができる。
（iv）回転式洗浄機を用いる場合において、洗浄機が回転しているのに洗浄液が噴出されていないという不具合を検知することができる。
（v）制御部により、洗浄処理に異常が発生したか否かを精度よく判定することができる。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態に係る洗浄検証システムを備えたタンク装置を示す概略図である。
図１に示すように、本実施形態の洗浄検証システムは、タンク１の外部に配置された反射式レーザセンサ２と、光を透過させる光透過部としての透明なサイトグラス３と、タンク１の内部での洗浄処理が正常に行われているか否かを判定する制御部５とを備えている。タンク１の内部には、複数の（本実施形態では４つの）回転ノズル７を有する洗浄機８が配置されている。この洗浄機８は鉛直方向に延びる連結軸９の下端に取り付けられている。なお、本実施形態に用いられるタンク１としては、食品、化粧品、医薬品などの各種製品を製造するタンクが挙げられる。

図２は図１に示す洗浄機を模式的に示す斜視図である。図２に示すように、洗浄機８は連結軸９を介して駆動機構１２に連結されている。また、洗浄機８は、連結軸９及び送液配管１３を介して洗浄液供給源１４に連通しており、洗浄液供給源１４から連結軸９及び送液配管１３を介して洗浄液が洗浄機８に送られるようになっている。ＣＩＰ洗浄中においては、駆動機構１２により回転ノズル７を鉛直軸Ｖ周りに回転させつつ水平軸Ｈ周りに回転させながら、各回転ノズル７からタンク１の内面に向けて洗浄液が噴出される。なお、洗浄機８及び連結軸９はタンク１に着脱可能に取り付けられる。

図１に示すように、サイトグラス３はタンク１の一部に設けられ、本実施形態ではタンク１の上部に設けられている。このサイトグラス３は、回転ノズル７から噴出された洗浄液がサイトグラス３の内面に当たるような位置に配置されている。レーザセンサ２はサイトグラス３の外面に着脱可能に配置され、サイトグラス３の内面に当たった洗浄液を直接検知するようになっている。すなわち、レーザセンサ２は、洗浄機８から噴出された洗浄液を検知する非接触式の検知手段を構成している。

ＣＩＰ洗浄工程が開始されると、タンク１内部では洗浄液が回転ノズル７から所定時間噴出され、これによりタンク１の内面に付着していた汚れが、剥離や溶出により除去される。ＣＩＰ洗浄工程は、洗浄液の種類により複数の工程に分かれており、これらの工程が組み合わされることにより、ＣＩＰ洗浄の全工程が構成される。ＣＩＰ洗浄を構成する各工程の例としては、温水洗浄工程、酸性溶液洗浄工程、アルカリ性溶液洗浄工程、洗浄用界面活性剤溶液洗浄工程が挙げられる。

なお、図２に示す回転ノズル式の洗浄機８に代えて、スプレーボール式の洗浄機を用いてもよい。図３はスプレーボール式の洗浄機を模式的に示す斜視図である。図３に示すように、スプレーボール式の洗浄機１５は、複数の噴出ノズル１６を有するスプレーボール１７を備えている。スプレーボール１７は連結軸９に回転自在に連結されており、このスプレーボール１７が連結軸９を中心に回転しながら洗浄液が噴出ノズル１６から噴出される。この場合も、サイトグラス３（図１参照）は、噴出ノズル１６から噴出された洗浄液がサイトグラス３の内面に当たるような位置に配置される。

図４（ａ）は本実施形態に係る洗浄検証システムの斜視図であり、図４（ｂ）は図４（ｂ）に示す洗浄検証システムの側面図である。
図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、レーザセンサ２はサイトグラス３の外面に密着して設置されている。このレーザセンサ２は、光を照射する光照射部（光源）２ａと、光を受光する受光部２ｂとを備えている。光照射部２ａからは光（レーザ光）がサイトグラス３を通してタンク１内部に向けて照射され、反射や散乱などによってタンク１内部から戻ってきた光はサイトグラス３を通して受光部２ｂにより検出されるようになっている。レーザセンサ２は配線１８を介して制御部５に接続されており、受光部２ｂによって検出された光量（反射光の強度）は検知信号として制御部５に送信されるようになっている。そして、制御部５によって光量の変化が監視され、この光量の変化に基づいて回転ノズル７が洗浄液を噴出しながら正常に回転しているか否かが制御部５によって判定される。

上述したように、回転ノズル７は回転しながら洗浄液を噴出するため、洗浄液は回転ノズル７の回転速度に応じた周期でサイトグラス３に当たることになる。この場合、洗浄液がサイトグラス３に当たったときと当たらないときとでは、レーザセンサ２によって検出される光量が変化する。すなわち、サイトグラス３の内面に洗浄液が当たっている間は、レーザセンサ２からの光は洗浄液に直接照射されるため、レーザセンサ２に戻ってくる光の量が多くなる。従って、レーザセンサ２によって検出された光量の変化を監視することにより、回転ノズル７が所定の回転速度で回転しているか否かを検知することができる。

図５はサイトグラスの内面に洗浄液が当たったときの光量の変化を示すグラフである。なお、図５において、横軸は時間を表し、縦軸はレーザセンサによって検出された光量を表す。図５に示すように、制御部５には光量のしきい値Ｓが予め設定されており、光量がしきい値Ｓを超えたときに、制御部５は洗浄液がサイトグラス３の内面に当たったと判定するようになっている。このしきい値Ｓを適切に設定することによって、洗浄液がサイトグラス３の内面に当たったことを精度よく判定することができる。なお、しきい値Ｓは、洗浄液の種類、タンク１の形状、回転ノズル７とサイトグラス３との距離などに応じて適宜調整することが好ましい。

制御部５には、洗浄処理が正常に実施されてか否かを判断するための基準となる基準データが予め設定されている。制御部５は、レーザセンサ２によって検出された光量の変化を表す検出データを上記基準データと比較することにより、洗浄異常の発生の有無を判定する。以下、図６（ａ）乃至図６（ｃ）を参照して、制御部５が洗浄異常の発生の有無を判定する原理について説明する。図６（ａ）は洗浄処理が正常に行われているときの光量の変化を示すグラフであり、図６（ｂ）及び図６（ｃ）は洗浄処理が正常に行われていないときの光量の変化を示すグラフである。なお、図６（ａ）乃至図６（ｃ）において、横軸は時間を表し、縦軸はレーザセンサ２によって検出された光量を表す。

上記基準データを構成する要素として基準回数及び基準時間があり、これらの基準回数及び基準時間に基づいて洗浄処理が正常に行われているか否かが制御部５によって判定される。具体的には、単位時間ｔ内に光量がしきい値Ｓを超えた回数（以下、検知回数という）が基準回数以上であれば、洗浄処理が正常に行われていると判定される。一方、検知回数が基準回数を下回れば、洗浄処理に異常が発生したと判定される。また、光量がしきい値Ｓを超えている状態（以下、ＯＮ状態という）が基準時間Ｔ１以上続く場合、及び／または光量がしきい値Ｓを下回る状態（以下、ＯＦＦ状態という）が基準時間Ｔ２以上続く場合には、洗浄処理に異常が発生したと判定される。本実施形態では、単位時間ｔを５分、基準回数を１０回、基準時間Ｔ１を３０秒、基準時間Ｔ２を４０秒に設定している。なお、これらの値は適宜変更可能である。

図６（ａ）に示す場合では、検知回数が１０回で基準回数と一致するので、洗浄処理が正常に行われていると判定される。一方、図６（ｂ）に示す場合では、ＯＮ状態の継続時間及びＯＦＦ状態の継続時間がそれぞれ基準時間Ｔ１及びＴ２を超えているので、洗浄処理に異常が発生したと判定される。また、図６（ｃ）に示す場合では、検知回数が４回で基準回数を下回っているので、洗浄処理に異常が発生したと判定される。このように、複数の判定基準を含む基準データを用いることによって、洗浄処理に異常が発生したか否かを精度よく判定することができる。従って、目視による監視では検知不可能と思われる微妙な回転の減少も検知することが可能である。

ここで、光量がしきい値Ｓを超えたことが検知された時点から次に光量がしきい値Ｓを超えたことが検知された時点までの間隔を制御部５で測定することにより、回転ノズル７が所定の回転速度で回転しているか否かを判定するようにしてもよい。この場合は、上記間隔が所定の基準間隔よりも長くなったときは、回転ノズル７が所定の回転速度に達していないと判断することができ、洗浄異常が発生したと制御部５によって判定される。

また、ある一定の期間（例えば、１ヶ月間）ごとに検出データ（例えば、検知回数）の平均値を算出し、各期間の平均値の推移を制御部５に監視させるようにしてもよい。例えば、平均値が低下傾向にある場合には、回転ノズル７に何らかの不具合が生じていると制御部５に判断させる。このような構成によれば、回転ノズル７が故障する前にメンテナンスを施すことができ、洗浄処理の異常発生を未然に防ぐことができる。

本実施形態では、洗浄異常が発生したと制御部５によって判定された場合には、制御部５により洗浄処理が即座に停止されるようになっており、また、同時に制御部５の画面にメッセージを表示し、オペレータに異常発生を知らせるようになっている。洗浄異常発生の原因としては、回転ノズル７の詰まり、洗浄液の供給圧力の低下、回転ノズル７の回転不良などが挙げられる。制御部５としては汎用コンピュータを用いることができ、レーザセンサ２としては市販のレーザセンサを用いることができる。

上述したように、本発明に係る洗浄検証システムによれば、信頼性の高い洗浄検証結果を得ることができるので、本発明に係る洗浄検証システムを製造設備に導入することによって、食品、化粧品、医薬品などの製品の品質を保証することができる。また、本洗浄検証システムと上述した洗浄機とを組み合せることによって、確実な洗浄処理を保証することができる洗浄装置を構成することができる。さらに、本洗浄検証システムと、タンク及び洗浄機とを組み合わせてタンク装置を構成することもできる。

本発明の一実施形態に係る洗浄検証システムを備えたタンク装置を示す概略図である。 図１に示す洗浄機を模式的に示す斜視図である。 スプレーボール式洗浄機を模式的に示す斜視図である。 図４（ａ）は本発明の一実施形態に係る洗浄検証システムを示す斜視図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）に示す洗浄検証システムの側面図である。 サイトグラスの内面に洗浄液が当たったときの光量の変化を示すグラフである。 図６（ａ）は洗浄処理が正常に行われているときの光量の変化を示すグラフであり、図６（ｂ）及び図６（ｃ）は洗浄処理が正常に行われていないときの光量の変化を示すグラフである。

符号の説明

１ タンク
２ レーザセンサ（検知手段）
２ａ 光照射部
２ｂ 受光部
３ サイトグラス（光透過部）
５ 制御部
７ 回転ノズル
８，１５ 洗浄機
９ 連結軸
１２ 駆動機構
１３ 送液配管
１４ 洗浄液供給源
１６ 噴出ノズル
１７ スプレーボール
１８ 配線

Claims (11)

1. タンクの内面に向けて噴出されている洗浄液を、タンクの外部に配置された非接触式の検知手段により検知し、
   前記検知手段から出力される検知信号に基づいてタンク内部での洗浄処理が正常に行われているか否かを判定することを特徴とする洗浄検証方法。
2. 前記検知手段は、タンクの一部に設けられた光透過部を通して洗浄液に光を照射する光照射部と、前記光透過部を通してタンク内部から戻ってきた光を検出する受光部とを備え、
   前記受光部により検出された光量の変化に基づいて、タンク内部での洗浄処理が正常に行われているか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の洗浄検証方法。
3. 前記受光部から得られた光量の変化を表す検出データと、予め設定された基準データとを比較することにより、タンク内部での洗浄処理が正常に行われているか否かを判定することを特徴とする請求項２に記載の洗浄検証方法。
4. タンクの一部に設けられた、光を透過させる光透過部と、
   タンクの内面に向けて噴出されている洗浄液に、前記光透過部を通して光を照射する光照射部と、
   前記光透過部を通してタンク内部から戻ってきた光を検出する受光部と、
   前記受光部により検出された光量の変化に基づいて、タンク内部での洗浄処理が正常に行われているか否かを判定する制御部とを備えたことを特徴とする洗浄検証システム。
5. 前記制御部は、前記受光部から得られた光量の変化を表す検出データと、予め設定された基準データとを比較することにより、タンク内部での洗浄処理が正常に行われているか否かを判定することを特徴とする請求項４に記載の洗浄検証システム。
6. タンクの内面に向けて洗浄液を噴出する洗浄機と、
   請求項４又は５に記載の洗浄検証システムとを備えたことを特徴とする洗浄装置。
7. 前記洗浄機は回転しながら洗浄液を噴出することを特徴とする請求項６に記載の洗浄装置。
8. 前記洗浄機及び／又は前記洗浄検証システムは、前記タンクに着脱可能に取り付けられることを特徴とする請求項６又は７に記載の洗浄装置。
9. タンクと、
   前記タンクの内面に向けて洗浄液を噴出する洗浄機と、
   請求項４又は５に記載の洗浄検証システムとを備えたことを特徴とするタンク装置。
10. 前記洗浄機は回転しながら洗浄液を噴出することを特徴とする請求項９に記載のタンク装置。
11. 前記洗浄機及び／又は前記洗浄検証システムは、前記タンクに着脱可能に取り付けられることを特徴とする請求項９又は１０に記載のタンク装置。
    

Images