JP2016031286A - 発泡性液体が封入された容器のリークを検査する方法およびそのための装置 - Google Patents

Abstract

【課題】超音波を利用した容器のリーク検査において、超音波の容器への伝達性を向上させることによって、リーク検査における無駄刎ねを低減すること。【解決手段】発泡性液体（１）が封入された容器（２）を、超音波発振器（４）を有する超音波発泡槽（３）に通過させて、該容器の少なくとも底部を該超音波発泡槽に貯留された水（６）に浸漬するとともに、該超音波発振器から該水を通じて該容器に超音波を加えることによって、該発泡性液体の発泡状態に基づいて該容器のリークを検査する方法において、別途、５０〜１００℃の第１の水と常温の第２の水とを合わせて混合水を得、該混合水を該超音波発泡槽に供給して、該超音波発泡槽における水中の溶存酸素濃度を６．５ｐｐｍ〜７．５ｐｐｍにすることを特徴とする方法およびそのための装置。【選択図】図１

Description

本発明は、発泡性液体が封入された容器のリークを検査する方法およびそのための装置に関する。

炭酸飲料等の発泡性液体が封入された容器に超音波を加えて、その容器の内部において発泡性液体を発泡させることによって、その容器のリークを検査するための装置が知られている（特許文献１、２）。

特許文献１、２には、超音波発振装置を備える貯留槽を利用して、この貯留槽に貯留した液体（通常は常温の水）を介して、発泡性液体が封入された容器に超音波を加え、その発泡状態を確認することによって、その容器のリークを検査することが開示されている。

実開平２−４８８４１号公報 特開平６−１４８０２１号公報

超音波を利用した容器のリーク検査において、発泡性液体が容器内で発泡していないことが確認されると、その製品は「未発泡製品」として検査ラインから排斥され、商品として市場に出荷されることはない。

しかし、本発明者の研究により、このような未発泡製品の発生は、発泡性液体が封入された容器のリーク（漏れ）に起因する場合と、容器への超音波の伝達が不十分であることに起因して容器内部での発泡が十分に誘起されていないことが原因で未発泡となる場合との２通りがあることがわかった。

また、容器への超音波の伝達が不十分であることが原因で発泡せずに未発泡製品として排斥された場合であっても、その製品自体には全く問題がないこともわかった。

このように超音波を利用した従来のリーク検査では、容器への超音波の伝達が不十分であることが原因で、品質に全く問題のない製品までもが未発泡製品として誤って排斥されていたことがわかった（以下、このような排斥を「無駄刎ね」と呼ぶ）。

そこで、本発明では、超音波を利用した容器のリーク検査において、超音波の容器への伝達性を向上させることによって、リーク検査における無駄刎ねを低減することを課題とする。

本発明者は、鋭意研究の結果、超音波発振装置を備える貯留槽内において、水中の溶存酸素濃度を６．５ｐｐｍ〜７．５ｐｐｍにすることによって、貯留槽内の水中での超音波の伝達性が向上し、超音波の伝達不足に起因する容器内での発泡不足が解消され、リーク検査における無駄刎ねが低減できることを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明は、以下の方法および装置を提供し得るが、本発明は以下に限定されるものではない。
［１］
発泡性液体が封入された容器を、超音波発振器を有する超音波発泡槽に通過させて、該容器の少なくとも底部を該超音波発泡槽に貯留された水に浸漬するとともに、該超音波発振器から該水を通じて該容器に超音波を加えることによって、該発泡性液体の発泡状態に基づいて該容器のリークを検査する方法において、別途、５０〜１００℃の第１の水と常温の第２の水とを合わせて混合水を得、該混合水を該超音波発泡槽に供給して、該超音波発泡槽における水中の溶存酸素濃度を６．５ｐｐｍ〜７．５ｐｐｍにすることを特徴とする方法。
［２］
前記混合水が供給された超音波発泡槽における水の温度が２０℃〜３０℃であることを特徴とする上記［１］に記載の方法。
［３］
前記混合水の温度が２５℃〜４０℃であることを特徴とする上記［１］または［２］に記載の方法。
［４］
前記混合水の該超音波発泡槽への供給速度が１．５Ｌ／分〜３．０Ｌ／分であることを特徴とする上記［１］〜［３］のいずれか１項に記載の方法。
［５］
発泡性液体が封入された容器のリークを検査する検査装置であって、
水を貯留し、該水に超音波を伝搬させる超音波発振器を有する超音波発泡槽と、
発泡性液体が封入された容器の少なくとも底部が、該超音波発泡槽に貯留された水に浸漬されるように、該容器を該超音波発泡槽に通過させて搬送する搬送機構と、
５０〜１００℃の第１の水と常温の第２の水とを混合する混合部と、
該混合部にて得られる混合水を前記超音波発泡槽に供給する供給ラインと
を備えることを特徴とする検査装置。

本発明によると、超音波を利用した容器のリーク検査において、容器への超音波の伝達性を向上させることによって、超音波の伝達不足に起因する未発泡製品の発生率を低下させることができ、ひいては容器のリーク検査における無駄刎ねを低減することができる。

本発明の方法および装置の例を模式的に示す概略図である。 容器に封入された発泡性液体の発泡状態に基づく容器のリーク検査の例を示す模式図である。 超音波発泡槽への混合水の供給を模式的に示す概略図である。

図１に示す通り、本発明は、発泡性液体１（例えば、ビール、発泡酒、発泡性リキュール類などのアルコール性発泡飲料、炭酸飲料、炭酸水等、好ましくはビール）が封入された容器２（例えば、ガラス瓶等の瓶容器、ペットボトル等のプラスチック容器であって、キャッピングにより容器の気密性が維持できるもの、好ましくは王冠によるキャッピングが施されたビール瓶など）を、超音波発振器４を有する超音波発泡槽３に通過させて、容器２の少なくとも底部を超音波発泡槽３に貯留された水６に浸漬するとともに、超音波発振器４から水６を通じて容器２に超音波を加えることによって、発泡性液体１の発泡状態に基づいて容器２のリークを検査する方法およびそのための装置に関する。

本発明において、超音波発泡槽３は、水を貯留することができ、その貯留した水に超音波を伝搬させることのできる超音波発振器４を有するものであれば特に制限はない。

超音波発振器４としては、例えば周波数が１５ｋＨｚ以上、好ましくは２０ｋＨｚ〜３０ｋＨｚの音波を発振することができるものを使用すればよい。

超音波発振器４は、超音波発泡槽３の任意の箇所に配置することができる。また、その数に特に制限はなく、２個以上の超音波発振器を適切に配置して使用してもよい。

本発明において、超音波発泡槽３は、必要に応じて、超音波発泡槽３の水中の溶存酸素濃度を測定するために、溶存酸素計を備えていてもよい。

本発明の検査装置は、例えば図１に示す通り、搬送機構５を備える。搬送機構５は、例えば図１の矢印ａ、ｂ、ｃに沿って、容器２の少なくとも底部が超音波発泡槽３に貯留された水６に浸漬され得るように、容器２を超音波発泡槽３に通過させて搬送することができるものである。
本発明では、搬送機構５として、チェーン式、ベルト式などのコンベア等を使用することができる。
また、図１に示す通り、搬送機構５には、超音波発泡槽３の内部において、特に超音波発泡槽３の入口側および出口側にてスロープが形成されていてもよい。このようなスロープを設けることによって、超音波発泡槽３に貯留された水６への容器２の搬入、容器２の底部の浸漬、容器２の搬出を連続して行うことができる。

ここで、容器２の底部とは、容器２に封入された発泡性液体１の液面高さの約１／４以下の高さ、好ましくは約１／５以下の高さの部分を示す。

また、本発明では、容器２の底部が超音波発泡槽３に貯留された水６に浸漬されているとき、例えば図１の矢印ｂに沿って容器２が超音波発信器４の上側を通過するとき、超音波発振器４から、超音波発泡槽３に貯留した水６を通じて、容器２に超音波を加えることができる。

容器２に超音波を加えることで、この密閉された容器の内部にて発泡性液体１を発泡させることができ、この発泡性液体１の発泡状態に基づいて容器のリーク検査を行うことができる。

ここで「発泡性液体の発泡状態に基づいて容器のリークを検査する」とは、目視あるいは実びん検査機（ＦＢＩ：Full Bottle Inspector）、カメラ（ＣＣＤカメラ、ラインセンサカメラ等）、ビデオカメラ等の機器を用いて、容器の内部に密封した発泡性液体の液面から、その発泡した泡の上面までの高さを測定することによって、その容器のリークを検査することを意味する。

より具体的には、例えば図２に示す通り、容器２として例えば瓶容器を用意し、その中に発泡性液体１を注入した後に王冠などで密封し、例えば図１に示すように容器２に超音波を加えることによって、発泡性液体１の液面（Ｌ）から、超音波により発泡した泡の高さ（Ｔ）を測定し、高さ（Ｔ）が、予め設定した所望の範囲（Ｒ）内にあるとき、この容器は「リークなし」と判断する。

また、高さ（Ｔ）が、所望の範囲（Ｒ）の最小値（ＭＩＮ）よりも低い場合、この容器は「リークあり」と判断され、「未発泡製品」として、検査ラインから排斥される。

また、高さ（Ｔ）が、所望の範囲（Ｒ）の最大値（ＭＡＸ）よりも高い場合や発泡性液体１の泡が容器２から溢れ出す場合（例えば、容器２と王冠との間から発泡性液体１が泡として漏れ出す場合）、この容器は「リークあり」と判断され、「過剰発泡製品」として、検査ラインから排斥される。

本発明において、このようなリーク検査は、容器２が超音波発泡槽３を通過する間、あるいは容器２が超音波発泡槽３を通過した後に行うことができる。

さらに本発明では、このような超音波を利用した容器のリーク検査において、例えば図３に示す通り、別途に第１の水の供給源（例えば、給湯器、給湯タンク等）から５０℃〜１００℃の第１の水を供給し、さらに第２の水の供給源（例えば、水道設備、給水タンク等）から常温の第２の水を供給し、これらを合わせて混合水とした後、このようにして得られる混合水を上述の超音波発泡槽３に供給することによって、超音波発泡槽３における水中の溶存酸素濃度を６．５ｐｐｍ〜７．５ｐｐｍ、好ましくは６．９ｐｐｍ〜７．１ｐｐｍにすることを特徴とする。

超音波発泡槽内の水中の溶存酸素濃度を上記の範囲内とすることによって、混合水を使用しない同じ温度の場合と比べて、水中での超音波の伝達性を飛躍的に向上させることができ、それにより容器内における発泡性液体の発泡を十分に誘起することができ、ひいては未発泡製品の発生率を大幅に低下させることができる。

本発明において、未発泡製品の発生率は、０．０１％以下、好ましくは０％まで低下させることができる。その結果、本発明では、容器のリーク検査における無駄刎ねを飛躍的に低減することができる。

第１の水の温度は、５０℃〜１００℃であり、好ましくは５０℃〜６５℃である。第１の水の温度が上記の範囲内であると、第１の水における水中の溶存酸素濃度を３ｐｐｍ未満の値にすることができる。

本発明では、このような温度の第１の水と、以下にて詳細に説明する常温の第２の水とを合わせて混合水とし、このような混合水を超音波発泡槽に供給することによって、超音波発泡槽における水中の溶存酸素濃度を６．５ｐｐｍ〜７．５ｐｐｍにすることができる。

第２の水の温度は、常温、例えば１０℃〜２０℃、好ましくは１５℃〜１６℃である。このように常温の第２の水を使用することによって、低コストかつ簡便に超音波発泡槽内における水中の溶存酸素濃度を上記の範囲内に調節することができる。

第１の水と第２の水との混合比は、できるだけ１：１に近い比率が好ましい。混合比をこのような比にすることによって、超音波発泡槽内における水中の溶存酸素濃度を上記の範囲内に調節することができる。

また、第１、第２の水の供給速度をそれぞれ調節することによって、超音波発泡槽内における水中の溶存酸素濃度を上記の範囲内に調節することもできる。
第１の水の供給速度は、例えば０．５Ｌ／分〜１．５Ｌ／分である。
第２の水の供給速度は、例えば０．５Ｌ／分〜１．５Ｌ／分である。

混合水は、例えば図３に示す混合部において、第１の水と第２の水とを混合することによって得ることができる。かかる混合部としては、例えばバルブ、なかでも電動比例制御バルブを使用することが好ましい。

本発明では、電動比例制御バルブを使用することによって、上述の第１の水と第２の水との混合比や混合水の供給速度などを任意選択的に制御することができ、望ましくはこれらを自動的に制御することができる。

次に、混合水は、超音波発泡槽の任意の場所へと供給ラインを通して供給することができる。
供給ラインを構成する材料に特に制限はなく、例えばアルミ、鉄、ステンレスなどの材料から作製された金属管や、シリコーン、テフロン（登録商標）などの材料から作製された樹脂管などを使用することができる。
また、第１の水の供給源から混合部への第１の水の供給ラインおよび第２の水の供給源から混合部への第２の水の供給ラインについても同様の材料から作製することができる。

ここで、超音波発泡槽への混合水の供給速度は、例えば１．５Ｌ／分〜３．０Ｌ／分、好ましくは２．０Ｌ／分〜２．５Ｌ／分である。
このような供給速度で混合水を超音波発泡槽に供給することによって、超音波発泡槽内における水中の溶存酸素濃度を上記の範囲内で調節することができる。

また、超音波発泡槽へと供給する混合水の温度は、例えば２５℃〜４０℃、好ましくは２８℃〜３６℃である。
このような温度の混合水を超音波発泡槽へと供給することによって、超音波発泡槽内における水中の溶存酸素濃度を上記の範囲内で調節することができる。

また、上述の混合水が供給された超音波発泡槽における水の温度に特に制限はないが、例えば２０℃〜３０℃であり、好ましくは２４℃〜２８℃である。

超音波発泡槽内の水の温度が上記の範囲内であると、発泡性液体の過剰な発泡による容器の破損を防止することができる。また、容器に封入された発泡性液体が発泡性アルコール飲料（特にビールなど）である場合、その味や香りなどの劣化、変色などを防止することができる。

また、本発明では、超音波発泡槽における水中の溶存酸素濃度をさらに正確に管理するために、本発明の検査装置の任意の箇所に温度センサ（例えば、接触式または非接触式の温度計等）や供給速度センサ（例えば、流量計等）などを配置してもよい。

このようなセンサは、例えば、第１の水の供給源から混合部への第１の水の供給ライン、第２の水の供給源から混合部への第２の水の供給ライン、混合部、超音波発泡槽、混合部と超音波発泡槽との間の供給ラインなどに配置することができる。

さらに、このようなセンサは、コンピュータなどの演算処理装置に接続されていてもよい。そうすることで各センサからの情報を演算処理装置で統括的に管理することができ、それにより超音波発泡槽における水中の溶存酸素濃度をさらに正確に管理することができる。

このように本発明では超音波発泡槽に混合水を供給することによって、超音波発泡槽内における水中の溶存酸素濃度を６．５ｐｐｍ〜７．５ｐｐｍの範囲内で維持することができ、それにより水中での超音波の伝達性を向上させて、未発泡製品の発生率を低下させることができ、ひいてはリーク検査における無駄刎ねを低減することができる。

以下、本発明を実施例により更に詳しく説明するが、本発明は、以下の実施例に限定して解釈されるものではない。

［実施例１］
以下の発泡性液体、容器および検査装置を用いて、容器のリークを検査した。
発泡性液体：ビール（温度：２５℃）
容器：大びん（内容量：６３３ｍｌ）（王冠にてキャッピングを施した）
検査装置
第１の水：５２℃の水（供給速度：０．８Ｌ／分）
第２の水：１５℃の水（供給速度：１．２Ｌ／分）
混合部：電動比例制御バルブ（混合水の供給速度：２．０Ｌ／分）
第１の水の供給源と混合部との間に配置された第１の水の供給ライン：ステンレス製の管（内径：１６ｍｍ）
第２の水の供給源と混合部との間に配置された第２の水の供給ライン：ステンレス製の管（内径：１６ｍｍ）
超音波発泡槽：容量：４１Ｌ（運転中の液量：９〜１３Ｌ）
超音波発振器：周波数：２６ｋＨｚの超音波発振器を超音波発泡槽の底部に２個配置した。
混合部と超音波発泡槽との間に配置された混合水の供給ライン：ステンレス製の管（内径：１６ｍｍ）

図１に示すように、発泡性液体１を封入した容器２の底面から約１／５の高さの部分を、超音波発泡槽３に貯留された水中に浸漬するとともに、６００本／分の速度で、矢印の方向に沿って、超音波発泡槽中を通過させた。このとき、超音波発振器４から容器２に超音波を加えて、容器２の内部で発泡性液体１を発泡させた。
また、このとき、別途に図３に示す通り、第１の水（５２℃）と第２の水（１５℃）とを混合部（電動比例制御バルブ）で合わせることによって混合水を得、この混合水（供給温度：３０．０℃）を超音波発泡槽３に供給し、超音波発泡槽３における水中の溶存酸素濃度を７．０ｐｐｍとした（槽内温度：２６．４℃）。
ＦＢＩ検査機を用いて、合計で１３５００本にわたって容器のリーク検査を行った結果（６００本／ｍｉｎ）、未発泡製品として排斥されたものは、わずか０本であった（未発泡製品の発生率：０％）。また、このとき、容器のリークにより発泡性液体が容器から溢れ出した過剰発泡製品の発生率は０％であった。

［実施例２］
実施例１と同様にして、第１の水（５２℃）と第２の水（１５℃）とを混合部（電動比例制御バルブ）で合わせることによって混合水を得、この混合水（供給温度：２８．０℃）を超音波発泡槽３に供給し、超音波発泡槽３における水中の溶存酸素濃度を７．４ｐｐｍとした（槽内温度：２４．１℃）。
ＦＢＩ検査機を用いて、合計で１２０００本にわたって検査を行った結果、未発泡製品として排斥されたものは、わずか１本であった（未発泡製品の発生率：０．００８％）。また、このとき、容器のリークにより発泡性液体が容器から溢れ出した過剰発泡製品の発生率は０％であった。

［比較例１］
混合水を超音波発泡槽に供給することなく、実施例１と同様にして、容器のリーク検査を行った。このとき、超音波発泡槽における水中の溶存酸素濃度は、９．８ｐｐｍであった（槽内温度：１５．８℃）。
ＦＢＩ検査機を用いて、合計で１２５００本にわたって検査を行った結果、未発泡製品として排斥されたものは、１５本であった（未発泡製品の発生率：０．１２０％）。また、このとき、容器のリークにより発泡性液体が容器から溢れ出した過剰発泡製品の発生率は０％であった。

［比較例２］
混合水を超音波発泡槽に供給することなく、実施例１と同様にして、容器のリーク検査を行った。このとき、超音波発泡槽における水中の溶存酸素濃度は、１１．０ｐｐｍであった（槽内温度：１５．３℃）。
ＦＢＩ検査機を用いて、合計で４７５０本にわたって検査を行った結果、未発泡製品として排斥されたものは、８本であった（未発泡製品の発生率：０．１６８％）。また、このとき、容器のリークにより発泡性液体が容器から溢れ出した過剰発泡製品の発生率は０％であった。

実施例および比較例の結果を以下の表にまとめる。

実施例１、２では、超音波発泡槽に混合水を供給することによって、比較例１、２の場合と比べて、溶存酸素濃度が大きく低下し、それにより水中での超音波の伝達が向上し、発泡性液体への超音波の伝達が安定化した。
その結果、実施例１、２において、未発泡製品の発生率は、混合水を供給しない比較例１、２の場合と比べて、大きく（２桁以上）低下した。
また、比較例１、２は、常温の水（１５℃）を使用して容器のリーク検査を行った場合であるが、これらの場合には、超音波発泡槽内での水中の溶存酸素濃度が高いので、水中での超音波の伝達が不十分となり、発泡性液体への超音波の伝達が不安定となって、未発泡製品の発生率は高くなる。

このようにして本発明によれば、超音波発泡槽内での水中の溶存酸素濃度を低下させることによって、未発泡製品の発生率を大幅に低下させることができ、その結果、リーク検査における無駄刎ねを大幅に低減することができた。

本発明は、発泡性飲料としてビールなどの発泡性アルコール飲料を封入した容器（特にガラス瓶容器）のリーク検査において、特に有効に利用することができる。

１ 発泡性液体
２ 容器
３ 超音波発泡槽
４ 超音波発振器
５ 搬送機構
６ 水

Claims (5)

1. 発泡性液体が封入された容器を、超音波発振器を有する超音波発泡槽に通過させて、該容器の少なくとも底部を該超音波発泡槽に貯留された水に浸漬するとともに、該超音波発振器から該水を通じて該容器に超音波を加えることによって、該発泡性液体の発泡状態に基づいて該容器のリークを検査する方法において、別途、５０〜１００℃の第１の水と常温の第２の水とを合わせて混合水を得、該混合水を該超音波発泡槽に供給して、該超音波発泡槽における水中の溶存酸素濃度を６．５ｐｐｍ〜７．５ｐｐｍにすることを特徴とする方法。
2. 前記混合水が供給された超音波発泡槽における水の温度が２０℃〜３０℃であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記混合水の温度が２５℃〜４０℃であることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 前記混合水の該超音波発泡槽への供給速度が１．５Ｌ／分〜３．０Ｌ／分であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
5. 発泡性液体が封入された容器のリークを検査する検査装置であって、
   水を貯留し、該水に超音波を伝搬させる超音波発振器を有する超音波発泡槽と、
   発泡性液体が封入された容器の少なくとも底部が、該超音波発泡槽に貯留された水に浸漬されるように、該容器を該超音波発泡槽に通過させて搬送する搬送機構と、
   ５０〜１００℃の第１の水と常温の第２の水とを混合する混合部と、
   該混合部にて得られる混合水を前記超音波発泡槽に供給する供給ラインと
   を備えることを特徴とする検査装置。

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