JP5309349B2 - 包装袋のガス濃度測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、包装袋を損傷することなく内部の特定ガスの濃度を測定する装置に関する。

被包装物、特に食品の場合には、保存期間、賞味期限を長くするために、包装時に袋内に残留する空気を排除して窒素、二酸化炭素等の不活性ガスを充填するガス置換包装が行われている。例えば、特許文献１には、包装袋に被包装物を投入すると共に包装袋に挿入したノズルから不活性ガスを充填して不活性ガスと袋内の空気との置換作用を行なう不活性ガス充填方法が開示されている。

包装済みの製品たる包装袋内に残存する酸素濃度については、酸素濃度計に備えられた注射針を包装袋に刺し込んで少量（約２ｃｃ〜１５ｃｃ程度）のガスを吸引し、そのガスをセンサーによって分析することにより測定が行なわれている。

ところが、検査に用いる製品（包装袋）は、上記注射針の孔が必ず開いてしまって製品として市場に流通させることができないことから、検査後に廃棄しなければならない。勿論、製品の全数検査をすることは要しないので、ロット毎に抜き取り検査が行なわれている。その抜き取り検査についても、検査数を増やせば測定に要する作業時間も多くなり、その上経済的な損失も増加するという不都合があった。
特許第３７４２０４２号公報

本発明の目的は、包装袋を損傷することなく内部の特定ガスの濃度を測定することが可能なガス濃度測定装置を提供することにある。

前記目的を達成するために請求項１に記載した発明は、ガス置換して包装された包装袋内の特定ガスの濃度を測定するガス濃度測定装置であって、
特定波長のレーザー光を照射する発信器を有するレーザー発生部と、その発信器から発振されるレーザー光を受光する受信器を有するレーザー受光部とからなるレーザー式ガス濃度計を備え、
前記発信器を備えた主ヘッドと、主ヘッドに対向するように配置されて前記受信器を備えた副ヘッドとを相対的に接近及び離隔自在に設け、主ヘッド及び副ヘッドの前面に夫々固定された弾力性を有するパッドには、前記レーザー光を通過させる中央穴と該中央穴を囲むように配置された複数個の吸引穴又は環状吸引穴を設け、その中央穴に連通する第１経路内を第１真空手段によって負圧に保持すると共に当該中央穴内に不活性ガスを吹き込むように設け、他方の吸引穴に連通する第２経路内を第２真空手段によって負圧に保持するように設け、主ヘッドのパッドと副ヘッドのパッドによって包装袋の主ヘッド側の表面部と副ヘッド側の裏面部を夫々吸着した状態で当該袋内の特定ガスの濃度を測定するように構成したことを特徴とする。

同様の目的を達成するために請求項２に記載した発明は、ガス置換して包装された包装袋内の特定ガスの濃度を測定するガス濃度測定装置であって、
特定波長のレーザー光を照射する発信器を有するレーザー発生部と、その発信器から発振されるレーザー光を受光する受信器を有するレーザー受光部とからなるレーザー式ガス濃度計を備え、
前記発信器を備えた主ヘッドと、主ヘッドに対向するように配置されて前記受信器を備えた副ヘッドとを相対的に接近及び離隔自在に設け、主ヘッド及び副ヘッドの前面に夫々固定された弾力性を有するパッドには、前記レーザー光を通過させる中央穴と該中央穴を囲むように配置された複数個の吸引穴又は環状吸引穴を設け、その中央穴に連通する第１経路内を第１真空手段によって負圧に保持し、他方の吸引穴に連通する第２経路内を第２真空手段によって負圧に保持するように設け、主ヘッドのパッドと副ヘッドのパッドによって包装袋の主ヘッド側の表面部と副ヘッド側の裏面部を夫々吸着した状態で当該袋内の特定ガスの濃度を測定するように構成したことを特徴とする。

同様の目的を達成するために請求項３に記載した発明は、請求項１又は請求項２に記載の包装袋のガス濃度測定装置において、前記第１経路及び第２経路内を単独の真空手段によって負圧に保持するように設けたことを特徴とするものである。

同様の目的を達成するために請求項４に記載した発明は、ガス置換して包装された包装袋内の特定ガスの濃度を測定するガス濃度測定装置であって、
特定波長のレーザー光を照射する発信器を有するレーザー発生部と、その発信器から発振されるレーザー光を受光する受信器を有するレーザー受光部とからなるレーザー式ガス濃度計を備え、
前記発信器を備えた主ヘッドと、主ヘッドに対向するように配置されて前記受信器を備えた副ヘッドとを相対的に接近及び離隔自在に設け、主ヘッド及び副ヘッドの前面に夫々固定された弾力性を有するパッドには、前記レーザー光を通過させる透孔を設け、その透孔に連通する経路内を真空手段によって負圧に保持すると共に当該透孔内に不活性ガスを吹き込むように設け、主ヘッドのパッドと副ヘッドのパッドによって包装袋の主ヘッド側の表面部と副ヘッド側の裏面部を夫々吸着した状態で当該袋内の特定ガスの濃度を測定するように構成したことを特徴とするものである。

（請求項１及び請求項２の発明）
この包装袋のガス濃度測定装置は、主ヘッド及び副ヘッドに夫々固定されたパッドによって包装袋の主ヘッド側の表面部と副ヘッド側の裏面部を皺が生じないように夫々吸着して内部の特定ガス濃度をレーザー式ガス濃度計により測定するように設けられ、酸素等の特定ガスの濃度を高い精度で測定することができる。加えて、包装袋の全数について当該袋を一切損傷することなく迅速に測定することができ、製品の品質の向上を図ることができる。特に、請求項１の発明では、レーザー光の通路に窒素ガスを吹き込むことにより当該通路内の残存酸素率がほぼ０％となるため、高精度の測定を行なうことができる。

（請求項３の発明）
この包装袋のガス濃度測定装置は、パッドの中央穴に連通する第１経路及び吸引穴に連通する第２経路内を単独の真空手段によって負圧に保持するように設けており、小型化を図ることができると共に特定ガスの濃度測定を簡易に行なう場合に適する。

（請求項４の発明）
この包装袋のガス濃度測定装置は、パッドの透孔に連通する経路内を真空手段によって負圧に保持すると共に当該透孔内に不活性ガスを吹き込むように設けており、小型化を図ることができると共に特定ガスの濃度測定を簡易に行なう場合に適する。

以下に、本発明の最良の形態例を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る包装袋のガス濃度測定装置の正面図、図２は本発明装置に備えたレーザー式ガス濃度計の説明図、図３は主ヘッドの正面図、図４は主ヘッドの側面図、図５は図３のＡ−Ａ線断面図、図６は図３のＢ−Ｂ線断面図、図７は主ヘッドと副ヘッドに係る真空回路図、図８は主ヘッドの第２実施態様を示す正面図、図９は図８のＣ−Ｃ線断面図、図１０は主ヘッドの第３実施態様を示す正面図である。

本発明に係る包装袋のガス濃度測定装置Ｇは、窒素、二酸化炭素等の不活性ガスによりガス置換をして包装された包装袋内の特定ガスである酸素濃度をレーザー式ガス濃度計Ｍによって測定するものである。このガス濃度測定装置Ｇは、単独の測定装置として使用され、又はロータリー式ガス充填包装機等の包装機の検査工程に設置することが可能である。この実施形態では、単独の測定装置Ｇの場合について説明する。

図１に示すように、このガス濃度測定装置Ｇの機台１上に固定されたブラケット２の背面には、後記レーザー式ガス濃度計Ｍの発信器７６を取り付けている。そして、ブラケット２の前面には、その発信器７６から発振されるレーザー光を通過させると共に測定時に包装袋の表面部（若しくは裏面部）を吸着する主ヘッド５が取り付けられている。

図３、図４において、発信器７６を備えた主ヘッド５は、弾力性を有する四角形状のパッド６を前面に固定した前部ブロック１０と後部ブロック１８とが光透過性フィルタ（図示せず）を挟んで一体状に設けられている。パッド６には、レーザー光を通過させる中央穴７と該中央穴７を中心にして囲むように等角度間隔に配置した複数個の、ここでは６個の吸引穴８を設けている。前部ブロック１０には、中央穴７と同心に配置した通し穴１０ａと、その通し穴１０ａに連通するポート１１、１２が設けられている。また、前部ブロック１０には、各吸引穴８に臨むように配置された環状溝１０ｂと、その環状溝１０ｂに連通するポート１３が設けられている。１４はポート１１に、１５はポート１２に、１６はポート１３に夫々取り付けられた配管継手である。

後部ブロック１８には、前記パッド６の中央穴７と同心に配置された大径の段付穴１９を設け、その段付穴１９に連通するポート２０，２１が設けられている。

受信器７８を備えた副ヘッド２５は、機台１上に固定されたシリンダ装置２６の移動部材２７に主ヘッド５に対向するように固定されている。そして、副ヘッド２５は、シリンダ装置２６の作動によって主ヘッド５に対して接近及び離隔自在に設けられている。

副ヘッド２５には、主ヘッド５の場合と同様、弾力性を有するパッド３０を前面に固定した前部ブロック３５と後部ブロック４０とが一体状に設けられている。
なお、副ヘッド２５の構造については、受信器７８を除いて主ヘッド５の構造と同じであることから、詳しい説明を省略する。

つぎに、主ヘッド５と副ヘッド２５に係る真空回路図について説明する。
図７において、主ヘッド５のパッド６に設けた中央穴７に連通する第１経路４５には、流量調整弁４６、圧力計４７を介して第１真空手段としての真空ポンプ４８が設けられている。他方、パッド６の吸引穴８に連通する第２経路５０には、流量調整弁５１、圧力計５２を介して第２真空手段としての真空ポンプ５３が設けられている。

主ヘッド５の中央穴７（通し穴１０ａ）に連通する第３経路５５には、流量調整弁５６、流量計５７、フィルタレギュレータ５８を介して窒素ガスを充填したタンク５９が設けられている。因みに、窒素ガスを中央穴７の近くに吹き込むのは、第１経路４５内の残存酸素率をほぼ０％に近づけるためである。また、後部ブロック１８のポート２０、ポート２１に窒素ガスを供給する配管を接続して段付穴１９に窒素ガスを吹き込むように設けている。レーザー光の通路である段付穴１９→通し穴１０ａ→中央穴７に窒素ガスを供給することにより、当該通路内の残存酸素率をほぼ０％とすることができるため高精度の測定が可能である。

なお、前部ブロック３５と後部ブロック４０との間には光透過性フィルタ（図示せず）を介装しており、第１経路４５に流入する空気や窒素ガスが段付穴１９側へ進入しないように設けられている。

しかして、中央穴７に連通する第１経路４５は真空ポンプ４８によって負圧に保持され、吸引穴８に連通する第２経路５０は真空ポンプ５３によって負圧に保持される。真空ポンプ４８，５３を第１経路４５、第２経路５０に夫々備えて第２経路５０の真空度を第１経路４５よりも高く設定可能に設けることにより、吸着する包装袋に皺を可及的に発生しないように設けている。

なお、副ヘッド２５についても、主ヘッド５と同様、パッド３０の中央穴３１に連通する第１経路４５内を真空ポンプ４８によって負圧に保持し、他方の吸引穴３２に連通する第２経路５０内を真空ポンプ５３によって負圧に保持するように設けられている。また、第３経路５５を設けて窒素ガスを中央穴３１の近くに吹き込む点についても同じである。

この実施形態では、第１経路４５を真空ポンプ４８、第２経路５０を真空ポンプ５３によって負圧に保持するように設けているが、第１経路及び第２経路内を単独の真空手段によって負圧に保持するように設けることもできる（請求項３の発明）。この場合、測定精度が低下することは避けられないが、測定を簡易に行なうことができると共に装置の小型化を図ることができる利点がある。

第２実施態様の主ヘッド６１を図８に示す。この主ヘッド６１のパッド６２には、レーザー光を通過させる中央穴６３と、その中央穴６３を中心にして囲むように配置された環状吸引穴６４を設けている。環状吸引穴６４の形状については、円形状に限らず、多角形に設けることもできる。主ヘッド６１の他の構成については、先に述べた主ヘッド５の構成と同じであるので、説明を省略する。また、副ヘッド（図示せず）についても、先に述べた副ヘッド２５の構成と同様に構成される。

第３実施態様の主ヘッド６６を図１０に示す。この主ヘッド６６のパッド６７には、レーザー光を通過させる１個の透孔６８が中心部に設けられている。透孔６８に連通する経路内は、図示しない真空ポンプ（真空手段）によって負圧に保持されると共にポート６９から透孔６８内に不活性ガスを吹き込むように設けられる。

上記主ヘッド６６を用いる形式の包装袋のガス濃度測定装置は、特定ガスの濃度測定を簡易に行なう場合に適する構造であり、小型化を図ることができる（請求項４の発明）。

レーザー式ガス濃度計Ｍは、半導体レーザーを光源とする赤外線吸収分光法を利用するもので、測定対象の分子に固有周波数の光を与えると光エネルギーを吸収しこれを測定することによりガス濃度の表示を行なうものである。図２に示すように、レーザー式ガス濃度計Ｍは、レーザー発生部７０とレーザー受光部８０とからなる。

レーザー発生部７０は、特定波長のレーザー光を発生させてファイバーケーブル７５を介して測定ガスに照射する機能を有し、レーザーダイオードに安定電源を供給する電源ユニット７１、レーザーダイオードから出力されるレーザー光の波長、その強度を安定するための冷却器ユニット７２、冷却器ユニット７２の冷却器の温度を一定にするための温度コントローラ７３から構成されている。

レーザー受光部８０は、ファイバーケーブル８２を介して測定ガスにより吸収されたレーザー光の強度を測定してその強度からガス濃度を出力させる機能を有し、上記レーザー発生部７０から照射されたレーザー光が測定ガスを通過して吸収されたレーザー光を測定して酸素濃度に変換して表示を行なう計測・表示ユニット８１で構成されている。

７６は特定波長のレーザー光を照射する発信器である。酸素ガスの場合、波長（固有周波数）については、７６０〜７７０ｎｍの範囲から選択される。７８は発信器７６から発振されるレーザー光を受光する受信器であり、図２に示す反射プリズムを用いる場合もある。７７は発信器７６から照射され測定ガスを透過して反射プリズムを経てキャッチしたレーザー光を電流に変換して計測・表示ユニット８１に出力する検出部である。

つぎに、本発明に係る包装袋のガス濃度測定装置Ｇの作用について述べる。
（１）単独の測定装置Ｇの場合には、作業者の押しボタン操作により測定対象の包装袋ｂの表面部を主ヘッド５側に、裏面部を副ヘッド２５側にして両ヘッド間に当該袋ｂをセットし、包装袋ｂの上端を当該装置Ｇに備える一対のグリップｇによって保持させる。
（２）（１）の状態にて、副ヘッド２５がシリンダ装置２６の作動によって主ヘッド５に対して接近する。第１経路４５及び第２経路５０内は真空ポンプ４８、真空ポンプ５３の作動により所定圧力で負圧に保持されているので、主ヘッド５のパッド６と副ヘッド２５のパッド３０により包装袋ｂの表面部と裏面部が皺を生じないように夫々吸着される。
（３）（２）の状態において、レーザー発生部７０により発生した特定波長のレーザー光が発信器７６から発振されファイバーケーブル７５を介して測定ガスに照射される。
（４）発信器７６から発振されたレーザー光が測定ガスを通過して受信器７８にて受光され、吸収されたレーザー光を測定して酸素濃度に変換した値が計測・表示ユニット８１に表示される。
（５）測定が終了すると真空ポンプ４８及び真空ポンプ５３の作動を停止し、パッド６とパッド３０による袋の吸着作用が解除される。ついで、副ヘッド２５がシリンダ装置２６の作動によって主ヘッド５から離れて元の待機位置に戻る。
（６）作業者の押しボタン操作によりグリップｇの保持動作を解除すれば、包装袋ｂを取り出すことができる。

本発明に係る包装袋のガス濃度測定装置の正面図 本発明装置に備えたレーザー式ガス濃度計の説明図 主ヘッドの正面図 主ヘッドの側面図 図３のＡ−Ａ線断面図 図３のＢ−Ｂ線断面図 主ヘッドと副ヘッドに係る真空回路図 主ヘッドの第２実施態様を示す正面図 図８のＣ−Ｃ線断面図 主ヘッドの第３実施態様を示す正面図

Ｇ・・・本発明に係る包装袋のガス濃度測定装置
ｂ・・・包装袋
５・・・主ヘッド
６・・・パッド
７・・・中央穴
８・・・吸引穴
２５・・・副ヘッド
３０・・・パッド
４５・・・第１経路
４８・・・真空ポンプ（第１真空手段）
５０・・・第２経路
５３・・・真空ポンプ（第２真空手段）
６１・・・第２実施態様の主ヘッド
６２・・・パッド
６３・・・中央穴
６４・・・環状吸引穴
６６・・・第３実施態様の主ヘッド
６７・・・パッド
６８・・・透孔
Ｍ・・・レーザー式ガス濃度計
７０・・・レーザー発生部
８０・・・レーザー受光部
７６・・・発信器
７８・・・受信器

Claims (4)

1. ガス置換して包装された包装袋内の特定ガスの濃度を測定するガス濃度測定装置であって、
   特定波長のレーザー光を照射する発信器を有するレーザー発生部と、その発信器から発振されるレーザー光を受光する受信器を有するレーザー受光部とからなるレーザー式ガス濃度計を備え、
   前記発信器を備えた主ヘッドと、主ヘッドに対向するように配置されて前記受信器を備えた副ヘッドとを相対的に接近及び離隔自在に設け、主ヘッド及び副ヘッドの前面に夫々固定された弾力性を有するパッドには、前記レーザー光を通過させる中央穴と該中央穴を囲むように配置された複数個の吸引穴又は環状吸引穴を設け、その中央穴に連通する第１経路内を第１真空手段によって負圧に保持すると共に当該中央穴内に不活性ガスを吹き込むように設け、他方の吸引穴に連通する第２経路内を第２真空手段によって負圧に保持するように設け、主ヘッドのパッドと副ヘッドのパッドによって包装袋の主ヘッド側の表面部と副ヘッド側の裏面部を夫々吸着した状態で当該袋内の特定ガスの濃度を測定するように構成したことを特徴とする包装袋のガス濃度測定装置。
2. ガス置換して包装された包装袋内の特定ガスの濃度を測定するガス濃度測定装置であって、
   特定波長のレーザー光を照射する発信器を有するレーザー発生部と、その発信器から発振されるレーザー光を受光する受信器を有するレーザー受光部とからなるレーザー式ガス濃度計を備え、
   前記発信器を備えた主ヘッドと、主ヘッドに対向するように配置されて前記受信器を備えた副ヘッドとを相対的に接近及び離隔自在に設け、主ヘッド及び副ヘッドの前面に夫々固定された弾力性を有するパッドには、前記レーザー光を通過させる中央穴と該中央穴を囲むように配置された複数個の吸引穴又は環状吸引穴を設け、その中央穴に連通する第１経路内を第１真空手段によって負圧に保持し、他方の吸引穴に連通する第２経路内を第２真空手段によって負圧に保持するように設け、主ヘッドのパッドと副ヘッドのパッドによって包装袋の主ヘッド側の表面部と副ヘッド側の裏面部を夫々吸着した状態で当該袋内の特定ガスの濃度を測定するように構成したことを特徴とする包装袋のガス濃度測定装置。
3. 前記第１経路及び第２経路内を単独の真空手段によって負圧に保持するように設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の包装袋のガス濃度測定装置。
4. ガス置換して包装された包装袋内の特定ガスの濃度を測定するガス濃度測定装置であって、
   特定波長のレーザー光を照射する発信器を有するレーザー発生部と、その発信器から発振されるレーザー光を受光する受信器を有するレーザー受光部とからなるレーザー式ガス濃度計を備え、
   前記発信器を備えた主ヘッドと、主ヘッドに対向するように配置されて前記受信器を備えた副ヘッドとを相対的に接近及び離隔自在に設け、主ヘッド及び副ヘッドの前面に夫々固定された弾力性を有するパッドには、前記レーザー光を通過させる透孔を設け、その透孔に連通する経路内を真空手段によって負圧に保持すると共に当該透孔内に不活性ガスを吹き込むように設け、主ヘッドのパッドと副ヘッドのパッドによって包装袋の主ヘッド側の表面部と副ヘッド側の裏面部を夫々吸着した状態で当該袋内の特定ガスの濃度を測定するように構成したことを特徴とする包装袋のガス濃度測定装置。

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