JP2021096099A - Method of measuring gas concentration in sealed packaging container and gas concentration measurement device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内部の特定ガスの濃度を高精度に測定可能な密封包装容器のガス濃度測定方法およびその方法に使用されるガス濃度測定装置に関するものである。 The present invention relates to a gas concentration measuring method for a sealed packaging container capable of measuring the concentration of a specific gas inside with high accuracy, and a gas concentration measuring device used in the method.
従来より、ガス置換されて密封されたレトルト成形容器(例えばレトルト米飯パック)などの密封包装容器が多用されている。
この種の密封包装容器の包装工程では、ヘッドスペース内に残存する、被包装物の保存期間または賞味期間を縮めるおそれがある酸化原因ガス(例えば酸素)を除去した後、窒素、二酸化炭素等の不活性ガスでガス置換して密封するガス置換包装が行われている(特許文献1)。これによって、密封包装容器内の酸化原因ガスは除去され、被包装物、特に食品は長期の保存期間、賞味期間を確保することができる。
Conventionally, sealed packaging containers such as gas-replaced and sealed retort-molded containers (for example, retort-packed rice packs) have been widely used.
In the packaging process of this type of sealed packaging container, after removing the oxidation-causing gas (for example, oxygen) remaining in the headspace, which may shorten the storage period or the shelf life of the packaged object, nitrogen, carbon dioxide, etc. Gas replacement packaging that replaces gas with an inert gas and seals it is performed (Patent Document 1). As a result, the oxidation-causing gas in the sealed packaging container is removed, and the packaged object, particularly the food, can secure a long storage period and a shelf life.
そして、ガス置換包装後の検査工程において、酸化原因ガス、特に酸素の濃度が既定値以下であるかどうかの検査が行われている。 Then, in the inspection step after the gas replacement packaging, inspection is performed to see if the concentration of the oxidation-causing gas, particularly oxygen, is equal to or less than the predetermined value.
しかしながら、現在主流であるガス濃度の測定方法は、サンプルとして任意に選択した密封包装容器に注射針を刺し、密封包装容器内から吸引した少量のガスの組成を検査する抜き取り検査である。この抜き取り検査では、注射痕が形成された密封包装容器は廃棄しなければならない。また、検査精度を上げるためにサンプル数を増やすと検査時間が長くなり、増加する廃棄量によって経済的、時間的損失が増大する不都合があった。さらに、充填した被包装物が存在しないヘッドスペースが狭小な場合、ガス濃度の測定が極めて困難であった。 However, the currently mainstream method for measuring gas concentration is a sampling test in which an injection needle is inserted into a sealed packaging container arbitrarily selected as a sample and the composition of a small amount of gas sucked from the sealed packaging container is inspected. In this sampling inspection, sealed packaging containers with injection marks must be discarded. Further, if the number of samples is increased in order to improve the inspection accuracy, the inspection time becomes long, and there is a disadvantage that the economic and time loss increases due to the increased amount of waste. Further, when the head space in which the packed object is not present is narrow, it is extremely difficult to measure the gas concentration.
そこで、本発明の課題は、密封包装容器を損傷することなく、被包装物が存在しないヘッドスペースが狭小な場合でも、内部の特定ガスの濃度を高精度に測定可能な密封包装容器のガス濃度測定方法およびその方法に使用されるガス濃度測定装置を提供することにある。 Therefore, the subject of the present invention is the gas concentration of the sealed packaging container, which can measure the concentration of the specific gas inside with high accuracy without damaging the sealed packaging container, even when the head space where the object to be packaged does not exist is narrow. It is an object of the present invention to provide a measuring method and a gas concentration measuring device used for the measuring method.
上記課題を解決するものは、被包装物を充填しガス置換して包装された密封包装容器内の特定ガスの濃度をガス濃度測定装置により測定するガス濃度測定方法であって、前記密封包装容器は、内部に被包装物充填空間を備えた本体部と、該本体部内のヘッドスペースと連通する連通部を有すると共にレーザー光透過用空間を備えた被測定部とを有し、前記ガス濃度測定装置は、特定波長のレーザー光を射出するレーザー発生部と、前記レーザー光を受光するレーザー受光部と、特定波長のレーザー光を前記密封包装容器の前記被測定部に透過させて前記密封包装容器の内部に残留する特定ガスのガス濃度を測定するレーザー式ガス濃度計と、前記レーザー光が反射可能な反射面を有し、前記レーザー発生部から射出され前記密封包装容器の前記被測定部を透過するレーザー光を、前記反射面で反射させた後に前記レーザー受光部に入射させることを特徴とするガス濃度測定方法である(請求項1)。 The solution to the above problem is a gas concentration measuring method for measuring the concentration of a specific gas in a sealed packaging container filled with an object to be packaged and replaced with a gas by a gas concentration measuring device, and the sealed packaging container is described. Has a main body portion having a space for filling a container to be packaged inside, and a unit to be measured having a communication portion communicating with the head space in the main body portion and a space for transmitting laser light, and measuring the gas concentration. The apparatus includes a laser generating unit that emits a laser beam having a specific wavelength, a laser receiving unit that receives the laser beam, and a laser light having a specific wavelength transmitted through the measured portion of the sealed packaging container to the sealed packaging container. A laser-type gas densitometer that measures the gas concentration of a specific gas remaining inside the container, and a reflective surface on which the laser beam can be reflected, which is emitted from the laser generating portion to measure the measured portion of the sealed packaging container. A method for measuring a gas concentration, which comprises reflecting a transmitted laser beam on the reflecting surface and then incidenting the transmitted laser light on the laser receiving portion (claim 1).
前記反射面は、前記密封包装容器の前記被測定部を挟んで互いに平行に対向配置された第1反射面と第2反射面からなり、前記レーザー光を前記第1反射面と前記第2反射面との間で複数回反射させることが好ましい(請求項2)。 The reflecting surface is composed of a first reflecting surface and a second reflecting surface which are arranged so as to face each other in parallel with the measured portion of the sealed packaging container, and the laser light is reflected by the first reflecting surface and the second reflecting surface. It is preferable to reflect the light on the surface a plurality of times (claim 2).
また、上記課題を解決するものは、被包装物を充填しガス置換して包装された密封包装容器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、前記密封包装容器は、内部に被包装物充填空間を備えた本体部と、該本体部内のヘッドスペースと連通する連通部を有すると共にレーザー光透過用空間を備えた被測定部とを有し、前記ガス濃度測定装置は、特定波長のレーザー光を射出するレーザー発生部と、前記レーザー光を受光するレーザー受光部と、特定波長のレーザー光を前記密封包装容器の前記被測定部に透過させて前記密封包装容器の内部に残留する特定ガスのガス濃度を測定するレーザー式ガス濃度計と、前記レーザー光が反射可能な反射面を有し、前記レーザー発生部から射出され前記密封包装容器の前記被測定部を透過するレーザー光を、前記反射面で反射させた後に前記レーザー受光部に入射させるように構成されていることを特徴とするガス濃度測定装置である(請求項3)。 Further, what solves the above-mentioned problem is a gas concentration measuring device for measuring the concentration of a specific gas in a sealed packaging container filled with an object to be packaged and replaced with a gas, and the sealed packaging container is inside. The gas concentration measuring device has a main body portion provided with a space for filling the object to be packaged, and a measured portion having a communication portion communicating with the head space in the main body portion and a space for transmitting laser light. A laser generating part that emits a laser beam of a specific wavelength, a laser receiving part that receives the laser light, and a laser light of a specific wavelength are transmitted to the measured part of the sealed packaging container to be inside the sealed packaging container. A laser gas densitometer that measures the gas concentration of the remaining specific gas, and a laser that has a reflecting surface on which the laser light can be reflected, is emitted from the laser generating portion, and is transmitted through the measured portion of the sealed packaging container. The gas concentration measuring device is characterized in that the light is reflected by the reflecting surface and then incident on the laser receiving portion (claim 3).
前記ガス濃度測定装置は、前記レーザー光発生部を内蔵する第1ハウジングと、前記レーザー受光部を内蔵する第2ハウジングとを有し、前記反射面は、前記密封包装容器の前記被測定部を挟んで互いに平行に対向配置された第1反射面及び第2反射面を有し、前記第1反射面は前記レーザー光を射出する第1窓部を備え、前記第1反射面または前記第2反射面は、前記レーザー光が入射する第2窓部を備え、前記第1窓部から射出されたレーザー光は、前記第1反射面と前記第2反射面との間で複数回反射した後、前記第2窓部に入射するように構成されていることが好ましい(請求項4)。前記第1反射面と前記第2反射面は、相対的な離隔距離を調整可能に設けられ、前記第1反射面と前記第2反射面が前記密封包装容器の前記被測定部を挟持したとき、前記第1窓部および前記第2窓部、並びに前記第1反射面および前記第2反射面が、前記密封包装容器の前記被測定部に密着するように構成されていることが好ましい(請求項5)。 The gas concentration measuring device has a first housing incorporating the laser light generating portion and a second housing incorporating the laser receiving portion, and the reflecting surface is the measured portion of the sealed packaging container. It has a first reflecting surface and a second reflecting surface which are arranged so as to face each other in parallel with each other, and the first reflecting surface includes a first window portion for emitting the laser beam, and the first reflecting surface or the second reflecting surface. The reflecting surface includes a second window portion on which the laser light is incident, and the laser light emitted from the first window portion is reflected a plurality of times between the first reflecting surface and the second reflecting surface. , It is preferable that it is configured to be incident on the second window portion (claim 4). When the first reflective surface and the second reflective surface are provided so that the relative separation distance can be adjusted, and the first reflective surface and the second reflective surface sandwich the measured portion of the sealed packaging container. It is preferable that the first window portion and the second window portion, and the first reflecting surface and the second reflecting surface are configured to be in close contact with the measured portion of the sealed packaging container (claimed). Item 5).
請求項1に記載のガス濃度測定方法によれば、密封包装容器を損傷することなく、被包装物が存在しないヘッドスペースが狭小な場合でも、内部の特定ガスの濃度を高精度に測定することができる。
請求項2に記載のガス濃度測定方法によれば、レーザー光の光路長をより長くすることができ、密封包装容器内部の特定ガスの濃度をより高精度に測定することができる。
請求項3に記載のガス濃度測定装置によれば、密封包装容器を損傷することなく、被包装物が存在しないヘッドスペースが狭小な場合でも、内部の特定ガスの濃度を高精度に測定することができる。
請求項4に記載のガス濃度測定装置によれば、レーザー光の光路長をより長くすることができ、密封包装容器内部の特定ガスの濃度をより高精度に測定することができる。
請求項5に記載のガス濃度測定装置によれば、上記請求項3の効果をより容易に奏することができる。
According to the gas concentration measuring method according to
According to the gas concentration measuring method according to
According to the gas concentration measuring device according to
According to the gas concentration measuring device according to claim 4, the optical path length of the laser beam can be made longer, and the concentration of the specific gas inside the sealed packaging container can be measured with higher accuracy.
According to the gas concentration measuring apparatus according to
本発明では、レーザー発生部11から射出され密封包装容器1の被測定部7を透過するレーザー光を、反射面14で反射させた後にレーザー受光部12に入射させることで、密封包装容器を損傷することなく、被包装物が存在しないヘッドスペースが狭小な場合でも、内部の特定ガスの濃度を高精度に測定可能な密封包装容器のガス濃度測定方法およびガス濃度測定装置を実現した。
In the present invention, the sealed packaging container is damaged by reflecting the laser light emitted from the
まず、本発明のガス濃度測定方法に使用される密封包装容器の一実施例を図1ないし図5に示した一実施例を用いて説明する。
この実施例の密封包装容器1は、内部の特定ガスの濃度を測定可能な密封包装容器1であって、内部に被包装物充填空間2を備えた本体部3と、本体部3内のヘッドスペース4と連通する連通部5を有すると共にレーザー光透過用空間6を備えた被測定部7とを有している。以下、各構成について順次詳述する。
First, an example of a sealed packaging container used in the gas concentration measuring method of the present invention will be described with reference to one embodiment shown in FIGS. 1 to 5.
The sealed
この実施例の密封包装容器1は、レトルト米飯の容器であり、内部の特定ガスは酸素である。ただし、本発明の密封包装容器は、これに限定されるものではなく、図1に示すように、被包装物(この実施例では米飯)Sが密封包装容器1内に十分に充填されヘッドスペース4が狭小となってガス濃度を精度よく測定できない密封包装容器を広く包含するものであり、また、酸素以外の特定ガスを含有した密封包装容器を包含するものである。
The sealed
本体部3内部には、被包装物(この実施例では米飯)Sを充填するための被包装物充填空間2が設けられており、この実施例では、本体部3および被包装物充填空間2は略長方体を形成されているが、形態は長方体に限定されるものではなく、どのような形態のものも本発明の範疇に包含される。
Inside the
被測定部7は、内部にレーザー光透過用空間6を有し、レーザー光を透過させて特定ガスの濃度を測定するための部位であり、本体部3内のヘッドスペース4と連通する連通部5を介して本体部3に隣接して設けられている。ただし、この実施例の被測定部7は、本体部3に隣接して別に設けられているが、これに限定されるものではなく、レーザー光を透過させて特定ガスの濃度を測定できるものであればどのような形態でもよく、例えば、本体部内に区画板部などで被包装物充填空間とレーザー光透過用空間とが区画して設けられたものなども本発明の範疇に包含される。なお、被測定部7は、連通部5を介して、ヘッドスペース4内の気体のみが移行する構造であることが好ましいが、レーザー光による特定ガスの濃度測定を阻害しない範囲内で、水分や被包装物Sの微量分が少量移行するものでもよい。
The
この実施例の密封包装容器1は、被測定部7にレーザー光を透過させて特定ガスの濃度を測定するために、透明性材料(例えばポリプロピレン等)にて一体成形されている。ただし、本発明の密封包装容器は、これに限定されるものではなく、被測定部を構成する部位のみが透明性材料にて形成されていてもよく、さらに、特定ガスの濃度を測定可能とする特定波長のレーザー光を透過可能な材料にて、本体部または/および被測定部が形成されていてもよい。なお、本願において「透明性材料」には、色彩の有無を問わず、透明または半透明の材料を広く包含する。また、本願において、特定波長のレーザー光を透過可能な材料には、透明または半透明、材質、柄、文字または図形等付加、着色の有無を問わず、特定波長のレーザー光を透過可能な材料を広く包含する。
The sealed
また、被測定部7のレーザー光透過用空間6は、この実施例のように細長形状に形成されていることが好ましい。これにより、レーザー光の光路長をより長く確保することができ、特定ガス濃度の測定精度を向上させることができる。そして、この実施例の密封包装容器1は、上面にフィルムFが貼着されて、被包装物充填空間2、連通部5およびレーザー光透過用空間6の密封状態が保持されている。
Further, it is preferable that the laser
つぎに、本発明の密封包装容器のガス濃度測定方法を図6ないし図10に示した一実施例を用いて説明する。
この実施例の密封包装容器1を用いたガス濃度測定方法は、被包装物Sを充填しガス置換して包装された密封包装容器1内の特定ガスの濃度をガス濃度測定装置10により測定するガス濃度測定方法であって、密封包装容器1は、内部に被包装物充填空間2を備えた本体部3と、本体部3内のヘッドスペース4と連通する連通部5を有すると共にレーザー光透過用空間6を備えた被測定部7とを有し、ガス濃度測定装置10は、特定波長のレーザー光を射出するレーザー発生部11と、レーザー光を受光するレーザー受光部12と、特定波長のレーザー光を密封包装容器1の被測定部7に透過させて密封包装容器1の内部に残留する特定ガスのガス濃度を測定するレーザー式ガス濃度計13と、レーザー光が反射可能な反射面14を有し、レーザー発生部11から射出され密封包装容器1の被測定部7を透過するレーザー光を、反射面14で反射させた後にレーザー受光部12に入射させることを特徴とするガス濃度測定方法である。以下、詳述するが、密封包装容器1については前述した通りであり説明を省略する。
Next, the method for measuring the gas concentration of the sealed packaging container of the present invention will be described with reference to one embodiment shown in FIGS. 6 to 10.
In the gas concentration measuring method using the sealed
この実施例のガス濃度測定方法は、密封包装容器1内に残留している特定ガスのガス濃度を測定する方法であり、出荷前に密封包装容器1を検査する検査場で行われたり、包装に係る各種工程を有するロータリー式或いはピロー式等の包装機の検査工程で行われる。
The gas concentration measuring method of this embodiment is a method of measuring the gas concentration of a specific gas remaining in the sealed
この実施例のガス濃度測定方法では、残留している特定ガス酸素ガス(O2)である。大気雰囲気下で行われる包装機の包装工程では、被包装物を充填したとき、密封包装容器内部に大気も充填される。
大気に含まれている酸素ガスをはじめとした酸化原因ガスは、被包装物、特に食品類を酸化させて劣化させる原因となる。そのため、包装機には、被包装物を密封包装容器に充填する包装工程の後に、当該密封包装容器から大気を抜気して、不活性ガス、たとえば、窒素ガス(N2)、二酸化炭素ガス(CO2)へ置き換えるガス置換(ガスパージ)工程が設けられている。
In the gas concentration measuring method of this example, it is the residual specific gas oxygen gas (O 2 ). In the packaging process of the packaging machine performed in an air atmosphere, when the object to be packaged is filled, the air is also filled inside the sealed packaging container.
Oxidation-causing gases such as oxygen gas contained in the atmosphere cause oxidation and deterioration of the packaged material, especially foods. Therefore, in the packaging machine, after the packaging step of filling the sealed packaging container with the object to be packaged, the air is evacuated from the sealed packaging container, and an inert gas such as nitrogen gas (N 2 ) or carbon dioxide gas is used. A gas replacement (gas purge) step of replacing with (CO 2) is provided.
その後、ガス置換された密封包装容器1内の酸素ガスのガス濃度を測定して、ガス濃度が基準値以下に収まっているかどうか検査する方法が、本実施例に係るガス濃度測定方法である。酸素ガスのガス濃度を測定したとき、ガス濃度が基準値以下に収まっている場合は、正常にガス置換が行われ、密封包装容器1内は不活性ガスが充満しているので、被包装物の酸化を防止することができ、保存期間や賞味期間を延ばすことができる。これに対して、ガス濃度が基準値を超えている場合は不良品と判断されて、例えば包装機の包装工程(不良品排出工程)にて排出される。
After that, the gas concentration measuring method according to the present embodiment is a method of measuring the gas concentration of oxygen gas in the gas-replaced sealed
この実施例のガス濃度測定法に用いられるガス濃度測定装置10は、図8に示すように、レーザー光を射出するレーザー発生部11と、レーザー光を受光するレーザー受光部12とを備えたレーザー式ガス濃度計13と、レーザー光を反射する反射面14を有している。
As shown in FIG. 8, the gas
レーザー式ガス濃度計13は、波長可変半導体レーザー吸収分光法によって特定ガスを分析可能に形成されている。
The
ここで、波長可変半導体レーザー吸収分光法(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy:TDLAS)とは、半導体レーザー素子から出力されたレーザー光に係る所定の入射光強度と、測定対象となる特定ガスを含んだ気体を封じたセルを透過して当該特定ガスに吸収された透過後のレーザー光に係る透過光強度とから透過率を求めて、透過率に基づくレーザー光の吸光度からガス濃度を測定する方法である。 Here, the wavelength variable semiconductor laser absorption spectrometry (TDLAS) is a gas containing a predetermined incident light intensity related to the laser light output from the semiconductor laser element and a specific gas to be measured. This is a method of measuring the gas concentration from the absorbance of the laser beam based on the transmittance by obtaining the transmittance from the transmitted light intensity related to the transmitted laser light absorbed by the specific gas after passing through the cell in which the seal is sealed. ..
特定ガスを含め、気体はそれぞれ固有の吸収波長帯を有し、当該吸収波長帯にはより強く光を吸収する波長に係る吸収線が複数本含まれていることが知られている。TDLASは、出力するレーザー光の近赤外領域の波長を、測定対象となる特定ガスの複数本の吸収線のうち、一本の吸収線に係る特定波長に合致するように変調し増幅するように構成されている。そして、セルの透過前後で変化する特定波長の吸収スペクトルに基づいてレーザー光の吸光度を求めてガス濃度を測定している。なお、本実施例において測定対象ガスは酸素ガスであって、当該測定対象ガスを封じるセルは密封包装容器1である。
It is known that each gas, including a specific gas, has its own absorption wavelength band, and the absorption wavelength band includes a plurality of absorption lines related to wavelengths that absorb light more strongly. TDLAS modulates and amplifies the wavelength in the near-infrared region of the output laser light so as to match the specific wavelength of one absorption line among the multiple absorption lines of the specific gas to be measured. It is configured in. Then, the gas concentration is measured by obtaining the absorbance of the laser beam based on the absorption spectrum of a specific wavelength that changes before and after the transmission of the cell. In this embodiment, the gas to be measured is oxygen gas, and the cell that seals the gas to be measured is the sealed
レーザー発生部11は、レーザー光源と、レーザー光源から射出するレーザー光の波長を特定の波長に設定し所定の光強度に調整する制御部とを有している。
レーザー光源は、波長が可変可能なダイオードからなる半導体レーザー素子を備え近赤外領域のレーザー光を出力可能に形成されている。制御部は、半導体レーザー素子から出力されるレーザー光の波長を測定対象の特定ガス固有の特定波長に調整して、レーザー光が所定の入射光強度で射出されるように増幅する制御を行うように形成されている。
The
The laser light source includes a semiconductor laser element made of a diode having a variable wavelength, and is formed so as to be capable of outputting laser light in the near infrared region. The control unit adjusts the wavelength of the laser light output from the semiconductor laser element to a specific wavelength specific to the specific gas to be measured, and controls to amplify the laser light so that it is emitted at a predetermined incident light intensity. Is formed in.
ここで、本実施例に係るレーザー式ガス濃度計13が測定する特定ガスは、酸素ガスであることから、当該酸素ガス固有の吸収波長帯は760nm帯であり、当該吸収波長帯に含まれる複数の吸収線のうち、一の吸収線に係る特定波長がレーザー光の出力波長として選択される。
Here, since the specific gas measured by the laser
レーザー発生部11は、第1ハウジング15に内蔵されており、第1ハウジング15はレーザー射出用窓部16を有している。レーザー射出用窓部16には、近赤外領域の光を通しやすいサファイヤガラスが嵌め込まれている。そして、レーザー発生部11は、レーザー射出用窓部16を通じて第1ハウジング15からレーザー光を射出するように形成されている。
The
第1ハウジング15内は特定ガス、この実施例では酸素ガスを除去するために、真空化またはガス置換(ガスパージ)をすることができるように形成されている。そのため、第1ハウジング15内を真空で維持したり、あるいは窒素ガス、または二酸化炭素等の不活性ガス類で満たすことができるように構成されている。 これによって、レーザー光源からレーザー射出用窓部16を通じて射出するまでの間に、第1ハウジング15内でレーザー光が特定ガスに吸収されることを防止することができ、ガス濃度測定の精度を向上させることができる。
The inside of the
レーザー受光部12は、密封包装容器1の被測定部7を透過したレーザー光を受光する受光センサと、受光センサからの受光信号に基づいてガス濃度を測定する測定部を有している。
The laser
受光センサは、密封包装容器1の被測定部7を透過したレーザー光の透過光強度を電気的な透過光信号に変換する素子、例えばフォトダイオードにて構成されている。これによって、密封包装容器1の被測定部7を透過したレーザー光の透過光強度を電気的に処理することができる。
The light receiving sensor is composed of an element that converts the transmitted light intensity of the laser light transmitted through the measured
測定部は、透過光強度に係る透過光信号と、レーザー発生部11から出力されたレーザー光の入射光強度に係る入射光信号に基づいて透過率を計算し、当該透過率に基づいてレーザー光の特定ガスによる吸光度を求め、当該吸光度に基づいて密封包装容器1の被測定部7内の特定ガスの濃度を測定するように構成されている。
The measuring unit calculates the transmittance based on the transmitted light signal related to the transmitted light intensity and the incident light signal related to the incident light intensity of the laser light output from the
レーザー受光部12は、第2ハウジング17に内蔵されている。第2ハウジング17はレーザー受光用窓部18を有している。レーザー受光用窓部18には、レーザー射出用窓部16と同様、近赤外領域の光を通しやすいサファイヤガラスが嵌め込まれている。これによって、レーザー受光部12は、レーザー受光用窓部18を通じて密封包装容器1の被測定部7を透過したレーザー光を受光するように形成されている。
The laser
第2ハウジング17内もまた、第1ハウジング15と同様、真空化またはガス置換可能に形成されている。そのため、レーザー受光用窓部18を通じて入射されたレーザー光を受光センサが受光するまでの間に、第2ハウジング17内でレーザー光が特定ガスに吸収されることを防止することができガス濃度測定の精度を向上させることができる。
The inside of the
このように、レーザー式ガス濃度計13は、レーザー発生部11からレーザー射出用窓部16を通じてレーザー光を射出し、当該レーザー光を測定対象の密封包装容器1の被測定部7内に透過させて、レーザー受光用窓部18を通じてレーザー受光部12で密封包装容器1の被測定部7を透過したレーザー光を受光するように構成されている。
In this way, the
そして、レーザー式ガス濃度計13を有するガス濃度測定装置10は、レーザー射出用窓部16から射出されたレーザー光をレーザー受光用窓部18へ入射させる間に、反射面14で少なくとも一回、好ましくは複数回反射させるように構成されている。
Then, the gas
この実施例の反射面14は、所定の位置に第1窓部19が設けられた第1反射面14aと、所定の位置に第2窓部20が設けられた第2反射面14bとからなり、第1反射面14aと第2反射面14bは、互いに平行に対向するように設けられている。第1反射面14aと第2反射面14bは、例えば鏡面または鏡面状に磨き上げられた金属、或いは所定の基材に鏡面状の膜体を貼り付けものからなり、レーザー光を反射可能に形成されている。
The reflecting surface 14 of this embodiment includes a first reflecting
第1反射面14aと第2反射面14bは、それぞれ図示しない往復動機構(シリンダーまたはサーボモーター等の駆動装置を含む機構により)相対的な離隔距離を調整可能(相対的に接近または離隔可能)に形成され、図8中、第1反射面14aと第2反射面14bとの間に密封包装容器1の被測定部7を上下で挟持可能に形成されている。そのため、第1反射面14aと第2反射面14bで密封包装容器1の被測定部7を上下方向から挟持したとき、密封包装容器1の被測定部7の上下面に、それぞれ第1反射面14aと第2反射面14bを密着させることができるように構成されている。
The relative separation distance of the
さらに、密封包装容器1の被測定部7に対する第1窓部19と第2窓部20の位置を定めることによって、第1反射面14aと第2反射面14bで密封包装容器1の被測定部7を挟持したとき、密封包装容器1の被測定部7に第1窓部19と第2窓部20も密着させることができる。これによって、レーザー光を第1窓部19から射出して、第2反射面14b、第1反射面14abと反射させて、第2窓部20へ入射させるとき、大気に含まれている特定ガスの影響を最小限に抑えることができ、より高精度に特定ガスの濃度を測定することができる。
Further, by locating the
なお、第1窓部19と第2窓部20の位置は、レーザー光を第1窓部19から射出して第2窓部20へ入射させる間に第1反射面14aと第2反射面14bで反射可能となるように配置すれば良く、第1窓部19と第2窓部20間の距離と、第1窓部19から射出されるレーザー光が第2反射面14bへ入射するときの入射角度との関係によって、第1反射面14aと第2反射面14bとの間でレーザー光を所定回反射させて、第2窓部20へ入射させるよう制御することができる。
The positions of the
レーザー光を第1窓部19から射出され第2反射面20へ入射させるとき、レーザー光の入射角度は、5度から85度の間で任意に設定することができ、さらに第1反射面14aと第2反射面14b間の距離に基づいて光路長の計算を容易に行うことができる、入射角度が5度以下の場合、第1窓部19と第2窓部20が正対している従来の場合と光路長の差が大きくならない。他方、入射角度が85度以上の場合、透過するレーザー光が特定ガスに吸収されるよりも散乱する割合が大きくなり、ガス濃度の測定で誤差が生じやすくなるおそれがある。
When the laser light is emitted from the
また、第1反射面14aと第2反射面14bとの間を反射させる反射回数は、2回ないし4回程度が好ましい。5回以上反射させると、光路長を長くすることはできるが、レーザー光の減衰率が大きくなるため、レーザー受光部12に高感度な受光センサを設けなければならない。そのため、コストが増大するおそれがある。
The number of reflections reflected between the first reflecting
つぎに、本発明のガス濃度測定方法およびガス濃度測定装置の具体的な作用を図面に示した一実施例を用いて説明する。 Next, a specific operation of the gas concentration measuring method and the gas concentration measuring device of the present invention will be described with reference to an embodiment shown in the drawings.
本発明のガス濃度測定方法およびガス濃度測定装置10では、図6または図7に示すように、コンベアWのベルトY上に載置された密封包装容器1が順次間欠搬送される。密封包装容器1は、図6中搬送方向(矢印H方向)に、密封包装容器1の被測定部7の長手方向が沿って搬送されるようにベルトY上に載置される。
In the gas concentration measuring method and the gas
そして、ガス濃度測定装置10が設置された部位付近において、ガス濃度測定装置10の第1反射面14aと第2反射面14bの間に密封包装容器1の被測定部7が至ると、図8に示すように、ガス濃度測定装置10の第1反射面14aと第2反射面14bが被測定部7を上下から挟持する。
Then, when the measured
密封包装容器1の被測定部7が第1反射面14aと第2反射面14bに挟持された後、レーザー発生部11からレーザー射出用窓部16および第1反射面14aの第1窓部19を介して密封包装容器1の被測定部7にレーザー光が上方から射出される。レーザー光は第2反射面14bでまず反射し、その後、第1反射面14a、さらに第2反射面14bと順に反射してから、第1反射面14aの第2窓部19および第2ハウジング17のレーザー受光用窓部18を介してレーザー受光部12で受光される。
After the measured
レーザー受光部12の受光センサは、密封包装容器1の被測定部7を透過したレーザー光を電子的な透過光信号へ変換し、当該透過光信号が測定部へ出力される。測定部は、上記透過光信号と、レーザー発生部11が射出したレーザー光を電子的に変換した入射光信号を取得し、透過光信号と入射光信号を比較して、レーザー光の密封包装容器1の被測定部7に対する透過率Tを測定する。そして、当該透過率Tに基づいて、密封包装容器1の被測定部7内の特定ガスに吸収されたレーザー光の特定波長の吸収スペクトルの吸光度が計算され、当該吸光度に基づいて密封包装容器1の被測定部7内の特定ガスのガス濃度が測定される。
The light receiving sensor of the laser
なお、この実施例においては反射面14を第1反射面14aと第2反射面14bの二面からなるように構成したがこれに限定されるものではなく、例えば一枚の反射面に対してレーザー光を反射させることによってもまた光路長を延ばすことができる。
In this embodiment, the reflecting surface 14 is configured to be composed of two surfaces, a first reflecting
1 密封包装容器
2 被包装物充填空間
3 本体部
4 ヘッドスペース
5 連通部
6 レーザー光透過用空間
7 被測定部
10 ガス濃度測定装置
11 レーザー発生部
12 レーザー受光部
13 レーザー式ガス濃度計
14 反射面
14a 第1反射面
14b 第2反射面
15 第1ハウジング
16 レーザー射出用窓部
17 第2ハウジング
18 レーザー受光用窓部
19 第1窓部
20 第2窓部、
F フィルム
w コンベア
Y ベルト
S 被包装物
1 Sealed
F film w conveyor Y belt S packaged object
Claims (5)
前記密封包装容器は、内部に被包装物充填空間を備えた本体部と、該本体部内のヘッドスペースと連通する連通部を有すると共にレーザー光透過用空間を備えた被測定部とを有し、
前記ガス濃度測定装置は、特定波長のレーザー光を射出するレーザー発生部と、前記レーザー光を受光するレーザー受光部と、特定波長のレーザー光を前記密封包装容器の前記被測定部に透過させて前記密封包装容器の内部に残留する特定ガスのガス濃度を測定するレーザー式ガス濃度計と、前記レーザー光が反射可能な反射面を有し、
前記レーザー発生部から射出され前記密封包装容器の前記被測定部を透過するレーザー光を、前記反射面で反射させた後に前記レーザー受光部に入射させることを特徴とするガス濃度測定方法。 It is a gas concentration measuring method in which the concentration of a specific gas in a sealed packaging container filled with an object to be packaged and replaced with gas is measured by a gas concentration measuring device.
The sealed packaging container has a main body portion having a space for filling the object to be packaged inside, and a unit to be measured having a communication portion communicating with the head space in the main body portion and a space for transmitting laser light.
The gas concentration measuring device transmits a laser generating portion that emits a laser beam having a specific wavelength, a laser receiving portion that receives the laser beam, and a laser beam having a specific wavelength through the measured portion of the sealed packaging container. It has a laser gas densitometer that measures the gas concentration of a specific gas remaining inside the sealed packaging container, and a reflective surface that can reflect the laser light.
A gas concentration measuring method, characterized in that a laser beam emitted from the laser generating portion and transmitted through the measured portion of the sealed packaging container is reflected by the reflecting surface and then incident on the laser receiving portion.
前記密封包装容器は、内部に被包装物充填空間を備えた本体部と、該本体部内のヘッドスペースと連通する連通部を有すると共にレーザー光透過用空間を備えた被測定部とを有し、
前記ガス濃度測定装置は、特定波長のレーザー光を射出するレーザー発生部と、前記レーザー光を受光するレーザー受光部と、特定波長のレーザー光を前記密封包装容器の前記被測定部に透過させて前記密封包装容器の内部に残留する特定ガスのガス濃度を測定するレーザー式ガス濃度計と、前記レーザー光が反射可能な反射面を有し、
前記レーザー発生部から射出され前記密封包装容器の前記被測定部を透過するレーザー光を、前記反射面で反射させた後に前記レーザー受光部に入射させるように構成されていることを特徴とするガス濃度測定装置。 A gas concentration measuring device that measures the concentration of a specific gas in a sealed packaging container that is packed with an object to be packaged and replaced with gas.
The sealed packaging container has a main body portion having a space for filling the object to be packaged inside, and a unit to be measured having a communication portion communicating with the head space in the main body portion and a space for transmitting laser light.
The gas concentration measuring device transmits a laser generating portion that emits a laser beam having a specific wavelength, a laser receiving portion that receives the laser beam, and a laser beam having a specific wavelength through the measured portion of the sealed packaging container. It has a laser gas densitometer that measures the gas concentration of a specific gas remaining inside the sealed packaging container, and a reflective surface that can reflect the laser light.
A gas characterized in that the laser light emitted from the laser generating portion and transmitted through the measured portion of the sealed packaging container is reflected by the reflecting surface and then incident on the laser receiving portion. Concentration measuring device.
前記反射面は、前記密封包装容器の前記被測定部を挟んで互いに平行に対向配置された第1反射面及び第2反射面を有し、
前記第1反射面は前記レーザー光を射出する第1窓部を備え、前記第1反射面または前記第2反射面は、前記レーザー光が入射する第2窓部を備え、
前記第1窓部から射出されたレーザー光は、前記第1反射面と前記第2反射面との間で複数回反射した後、前記第2窓部に入射するように構成されている請求項
3に記載のガス濃度測定装置。 The gas concentration measuring device has a first housing containing the laser light generating unit and a second housing containing the laser receiving unit.
The reflective surface has a first reflective surface and a second reflective surface arranged so as to face each other in parallel with the measured portion of the sealed packaging container.
The first reflecting surface includes a first window portion for emitting the laser light, and the first reflecting surface or the second reflecting surface includes a second window portion into which the laser light is incident.
A claim that the laser light emitted from the first window portion is configured to be incident on the second window portion after being reflected a plurality of times between the first reflecting surface and the second reflecting surface. 3. The gas concentration measuring device according to 3.
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