JP2022176603A - 包装袋のガス濃度測定装置および包装袋のガス濃度測定方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】測定する包装袋毎に、レーザー発光部の先端部およびレーザー受光部の先端部を往復動機構により移動させて包装袋の表裏面に接近させる必要がなく包装時間を短縮できると共に、包装袋の厚みに左右されることなく包装袋のガス濃度を測定でき、包装袋の厚みに対応させてレーザー発光部の先端部とレーザー受光部の先端部の離隔距離を調整する必要もない包装袋のガス濃度測定装置および包装袋のガス濃度測定方法を提供する。【解決手段】包装袋のガス濃度測定装置Ｇは、レーザー発生部２の先端部とレーザー受光部４の先端部のいずれもが包装袋Ｈの片面（例えば表面Ｈａ）側に対向配置されている。【選択図】図１
Description
本発明は、包装袋内の特定ガスの濃度を測定することができる包装袋のガス濃度測定装置および包装袋のガス濃度測定方法に関する。
被包装物が特に食品の場合、保存期間や賞味期限を長くするために、包装時に包装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、包装袋内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、不活性ガスと包装袋内の酸素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。
そして、製品検査において、被包装物を包装した包装袋内に残存する酸素濃度を計測する方法として、本件出願人が、例えば特許文献２にレーザー式ガス濃度測定装置による計測方法を提案している。
このレーザー式ガス濃度測定装置による計測方法は、大半のガス分子が特定波長の光を吸収するという性質を利用して、包装袋の表裏面間の一定距離内のガス分子の数を計測しガス濃度を測定するものである。
そのため、図１０または図１１に示すように、測定する包装袋Ｈ毎に、レーザー発光部６０の先端部およびレーザー受光部６１の先端部を、往復動機構（例えばシリンダーやサーボモーター等）６３により移動させて包装袋Ｈの表裏面Ｈａ，Ｈｂに接近させることが必要でありその分包装時間を要した。
また、測定する包装袋Ｈの厚み（表面Ｈａと裏面Ｈｂ間の離隔距離）が異なる場合は、往復動機構６３により、レーザー式ガス濃度測定装置Ｇ３のレーザー発光部６０の先端部とレーザー受光部６１の先端部の離隔距離を被測定物（包装袋）Ｈの厚みに対応させるべく測定毎に調整する必要があった。
そこで、本発明の課題は、測定する包装袋毎に、レーザー発光部の先端部およびレーザー受光部の先端部を往復動機構により移動させて包装袋の表裏面に接近させる必要がなく包装時間を短縮できると共に、包装袋の厚みに左右されることなく包装袋のガス濃度を測定でき、包装袋の厚みに対応させてレーザー発光部の先端部とレーザー受光部の先端部の離隔距離を調整する必要もない包装袋のガス濃度測定装置および包装袋のガス濃度測定方法を提供することにある。
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包装袋内の特定ガスの濃度を測定する包装袋の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、前記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を備えたレーザー式ガス濃度計を有し、前記レーザー発生部の先端部と前記レーザー受光部の先端部のいずれもが、前記包装袋の片面側に対向配置されていることを特徴とする包装袋のガス濃度測定装置である（請求項１）。
前記レーザー発生部の先端部および前記レーザー受光部の先端部は、前記包装袋を吸着可能な吸盤部を有していることが好ましい（請求項２）。前記吸盤部は、袋ガイド板を有していることが好ましい（請求項３）。前記吸盤部は、厚さ方向を上下に配置された前記包装袋に対して斜め上方から前記包装袋を吸引するように配されていることが好ましい（請求項４）。前記レーザー発生部の先端に設けられた吸盤部は、前記発信器から発振されるレーザー光を屈折させて前記受信器に受光させるレンズを有していることが好ましい（請求項５）。前記包装袋のガス濃度測定装置は、前記包装袋を載置するための包装袋載置部と、前記包装袋載置部を往復動するための載置部往復動機構を有していてもよい（請求項６）。前記レーザー発生部の先端部および前記レーザー受光部の先端部は、袋当接用ガイド板を有していることが好ましい（請求項７）。前記レーザー発生部および前記レーザー受光部の先端面は、正面視において上側が内側に位置し下側が外側に位置する傾斜面に形成され、該傾斜面に前記袋当接用ガイドが傾斜して配されていることが好ましい（請求項８）。前記ガス濃度測定装置は、前記レーザー発生部の先端部と前記レーザー受光部の先端部の少なくとも一方に、前記包装袋を吸着可能とする吸着機構を有していることが好ましい（請求項９）。前記ガス濃度測定装置は、前記レーザー発生部の先端部および前記レーザー受光部の先端部を前記包装袋に対して内外に往復動させて前記レーザー発生部の先端部と前記レーザー受光部の先端部間の離隔距離を設定するための往復動機構を有していることが好ましい（請求項１０）。前記包装袋のガス濃度測定装置は、前記レーザー発生部の先端部と前記レーザー受光部の先端部を昇降させるための昇降用往復動機構を有していてもよい（請求項１１）。
また、上記課題を解決するものは、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、前記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を備えたレーザー式ガス濃度計を有する包装袋のガス濃度測定装置を用いて被包装物を充填し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包装袋のガス濃度測定方法であって、前記レーザー発生部の先端部および前記レーザー受光部の先端部を、前記包装袋の片面側に対向配置させてガス濃度を測定することを特徴とする包装袋のガス濃度測定方法である（請求項１２）。
請求項１に記載の包装袋のガス濃度測定装置によれば、測定する包装袋毎に、レーザー発光部の先端部およびレーザー受光部の先端部を往復動機構により移動させて包装袋の表裏面に接近させる必要がなく包装時間を短縮できると共に、包装袋の厚みに左右されることなく包装袋のガス濃度を測定でき、包装袋の厚みに対応させてレーザー発光部の先端部とレーザー受光部の先端部の離隔距離を調整する必要もない。
請求項２に記載の包装袋のガス濃度測定装置によれば、レーザー発光部の先端部やレーザー受光部の先端部と被測定物（包装袋）との密着性を確保できると共に、包装袋内に十分な検知空間を確保して測定精度を向上させることができる。
請求項３に記載の包装袋のガス濃度測定装置によれば、吸盤部の吸引に伴って袋ガイド板に沿った形状に包装袋を変形させることで包装袋内に十分な検知空間を確保して測定精度を向上させることができる。
請求項４に記載の包装袋のガス濃度測定装置によれば、包装袋の膨らみに対応して、吸盤部をより被測定物（包装袋）に密着させることができると共に、包装袋内に十分な検知空間を確保して測定精度を向上させることができる。
請求項５に記載の包装袋のガス濃度測定装置によれば、発信器から発振されるレーザー光を屈折させて受信器との光軸を調整し、レーザー光を受信器に確実に受光させることができる。
請求項６に記載の包装袋のガス濃度測定装置によれば、順次測定する被包装物を包装した包装袋を、設定位置に配置されたレーザー発光部の先端部とレーザー受光部の先端部に接近または離隔させることができる。
請求項７に記載の包装袋のガス濃度測定装置によれば、レーザー発光部の先端部およびレーザー受光部の先端部に袋当接用ガイドが設けられることで、レーザー発光部の先端やレーザー受光部の先端と被測定物（包装袋）との密着性が確保されると共に、包装袋内に十分な検知空間を確保して測定精度を向上させることができる。
請求項８に記載の包装袋のガス濃度測定装置によれば、包装袋の膨らみに対応してレーザー発生部およびレーザー受光部の先端面を包装袋に密着させることができると共に、包装袋内に十分な検知空間を確保して測定精度を向上させることができる。
請求項９に記載の包装袋のガス濃度測定装置によれば、吸着機構による吸引によって、レーザー発光部の先端やレーザー受光部の先端と被測定物（包装袋）との密着性が確保されると共に、包装袋内に十分な検知空間を確保して測定精度を向上させることができる。
請求項１０に記載の包装袋のガス濃度測定装置によれば、包装袋に応じてレーザー発生部の先端部およびレーザー受光部の先端部の間隔を設定することができ、レーザー発光部の先端部やレーザー受光部の先端部と被測定物（包装袋）との密着性をより確保できる。
請求項１１に記載の包装袋のガス濃度測定装置によれば、順次搬送されて来る包装袋に対して、レーザー発生部の先端部およびレーザー受光部の先端部を接近または離隔させることができる。
請求項１２に記載の包装袋のガス濃度測定方法によれば、測定する包装袋毎に、レーザー発光部の先端部およびレーザー受光部の先端部を往復動機構により移動させて包装袋の表裏面に接近させる必要がなく包装時間を短縮できると共に、包装袋の厚みに左右されることなく包装袋のガス濃度を測定でき、包装袋の厚みに対応させてレーザー発光部の先端部とレーザー受光部の先端部の離隔距離を調整する必要もない。
請求項２に記載の包装袋のガス濃度測定装置によれば、レーザー発光部の先端部やレーザー受光部の先端部と被測定物（包装袋）との密着性を確保できると共に、包装袋内に十分な検知空間を確保して測定精度を向上させることができる。
請求項３に記載の包装袋のガス濃度測定装置によれば、吸盤部の吸引に伴って袋ガイド板に沿った形状に包装袋を変形させることで包装袋内に十分な検知空間を確保して測定精度を向上させることができる。
請求項４に記載の包装袋のガス濃度測定装置によれば、包装袋の膨らみに対応して、吸盤部をより被測定物（包装袋）に密着させることができると共に、包装袋内に十分な検知空間を確保して測定精度を向上させることができる。
請求項５に記載の包装袋のガス濃度測定装置によれば、発信器から発振されるレーザー光を屈折させて受信器との光軸を調整し、レーザー光を受信器に確実に受光させることができる。
請求項６に記載の包装袋のガス濃度測定装置によれば、順次測定する被包装物を包装した包装袋を、設定位置に配置されたレーザー発光部の先端部とレーザー受光部の先端部に接近または離隔させることができる。
請求項７に記載の包装袋のガス濃度測定装置によれば、レーザー発光部の先端部およびレーザー受光部の先端部に袋当接用ガイドが設けられることで、レーザー発光部の先端やレーザー受光部の先端と被測定物（包装袋）との密着性が確保されると共に、包装袋内に十分な検知空間を確保して測定精度を向上させることができる。
請求項８に記載の包装袋のガス濃度測定装置によれば、包装袋の膨らみに対応してレーザー発生部およびレーザー受光部の先端面を包装袋に密着させることができると共に、包装袋内に十分な検知空間を確保して測定精度を向上させることができる。
請求項９に記載の包装袋のガス濃度測定装置によれば、吸着機構による吸引によって、レーザー発光部の先端やレーザー受光部の先端と被測定物（包装袋）との密着性が確保されると共に、包装袋内に十分な検知空間を確保して測定精度を向上させることができる。
請求項１０に記載の包装袋のガス濃度測定装置によれば、包装袋に応じてレーザー発生部の先端部およびレーザー受光部の先端部の間隔を設定することができ、レーザー発光部の先端部やレーザー受光部の先端部と被測定物（包装袋）との密着性をより確保できる。
請求項１１に記載の包装袋のガス濃度測定装置によれば、順次搬送されて来る包装袋に対して、レーザー発生部の先端部およびレーザー受光部の先端部を接近または離隔させることができる。
請求項１２に記載の包装袋のガス濃度測定方法によれば、測定する包装袋毎に、レーザー発光部の先端部およびレーザー受光部の先端部を往復動機構により移動させて包装袋の表裏面に接近させる必要がなく包装時間を短縮できると共に、包装袋の厚みに左右されることなく包装袋のガス濃度を測定でき、包装袋の厚みに対応させてレーザー発光部の先端部とレーザー受光部の先端部の離隔距離を調整する必要もない。
本発明では、レーザー発生部の先端部とレーザー受光部の先端部のいずれもが、前記包装袋の片面側に対向配置されていることで、測定する包装袋毎に、レーザー発光部の先端部およびレーザー受光部の先端部を往復動機構により移動させて包装袋の表裏面に接近させる必要がなく包装時間を短縮できると共に、包装袋の厚みに左右されることなく包装袋のガス濃度を測定でき、包装袋の厚みに対応させてレーザー発光部の先端部とレーザー受光部の先端部の離隔距離を調整する必要もない包装袋のガス濃度測定装置および包装袋のガス濃度測定方法を実現した。
本発明の包装袋のガス濃度測定装置を図１ないし図３に示した一実施例を用いて説明する。
この実施例の包装袋のガス濃度測定装置Ｇは、被包装物Ｓを充填しガス置換して包装された包装袋Ｈ内の特定ガスの濃度を測定する包装袋の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１を有するレーザー発生部２と、発信器１から発振されるレーザー光を受光する受信器３を有するレーザー受光部４とを備えたレーザー式ガス濃度計５を有し、レーザー発生部２の先端部とレーザー受光部４の先端部のいずれもが、包装袋Ｈの片面（表面Ｈａ）側に対向配置されている。以下、各構成について順次詳述する。
この実施例の包装袋のガス濃度測定装置Ｇは、被包装物Ｓを充填しガス置換して包装された包装袋Ｈ内の特定ガスの濃度を測定する包装袋の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１を有するレーザー発生部２と、発信器１から発振されるレーザー光を受光する受信器３を有するレーザー受光部４とを備えたレーザー式ガス濃度計５を有し、レーザー発生部２の先端部とレーザー受光部４の先端部のいずれもが、包装袋Ｈの片面（表面Ｈａ）側に対向配置されている。以下、各構成について順次詳述する。
この実施例のガス濃度測定装置被包装物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Ｈ内の特定ガスである酸素濃度をレーザー式ガス濃度計５によって測定するものであり、単独の測定装置として使用され、または、ロータリー式包装機、トラック式包装機、製袋包装機等の各種包装機内の検査工程に設置して使用され、さらには、ロータリー式包装機、トラック式包装機、製袋包装機等の各種包装機のアウトラインに設けられたコンベア式検査工程に設置して使用される。
レーザー式ガス濃度計５は、図１または図２に示すように、特定波長のレーザー光Ｌを照射する発信器１を有するレーザー発生部２と、発信器１から発振されるレーザー光Ｌを受光する受信器３を有するレーザー受光部４とを備えており、レーザー発生部２とレーザー受光部４とが包装袋Ｈの両側に対向して配されるように構成されている。
レーザー式ガス濃度計５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（測定ガス：この実施例では酸素ガス）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。
具体的には、レーザー発生部２の発信器１から発振されるレーザー光Ｌは、レーザー発生部２の鏡筒部８内を通過して包装袋Ｈ内に侵入し、レーザー受光部４の受信器３に受光されるように構成されている。発信器１から発振される特定波長のレーザー光Ｌは、酸素ガスの場合、波長（固有周波数）７６０～７７０ｎｍの範囲から選択される。そして、特定波長のレーザー光Ｌが、包装袋Ｈ内に残留している酸素ガスによって吸収されると、レーザー受光部４の受信器３に受光されたレーザー光の吸光度に基づいて包装体Ｈ内に残留している酸素ガスのガス濃度が測定されるように構成されている。
レーザー発生部２は、発信器１から発振されるレーザー光Ｌ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９を有している。制御部９は、半導体レーザー素子（図示しない）から出力されるレーザー光Ｌ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Ｌが所定の入射光強度で射出されるように増幅制御する。
レーザー受光部４は、包装袋Ｈを透過したレーザー光Ｌを受光する受信器３と、受信器３からの受光ケーブル１０を介する受光信号に基づいてガス濃度を測定する測定部１１とを有している。
受信器３は、包装袋Ｈを透過したレーザー光Ｌ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（図示略）を有している。これによって、包装袋Ｈを透過したレーザー光Ｌの透過光強度を電気的に処理することができる。
測定部１１は、透過光強度に係る透過光信号と、発信器１から発振されたレーザー光Ｌ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包装袋Ｈ内の特定ガスの濃度を測定するように構成されている。
そして、本発明の包装袋のガス濃度測定装置被包装物Ｇは、レーザー発生部２の先端部とレーザー受光部４の先端部のいずれもが、包装袋Ｈの片面（表面Ｈａ）側に対向配置されている。これにより、包装袋のガス濃度測定を包装袋Ｈの片面（表面Ｈａ）側のみで行うことができるため、測定する包装袋Ｈ毎に、レーザー発光部２の先端部およびレーザー受光部４の先端部を往復動機構により移動させて包装袋Ｈの表裏面（Ｈａ，Ｈｂ）に接近させる必要がなく包装時間を短縮できると共に、包装袋Ｈの厚みに左右されることなく包装袋Ｈ内のガス濃度を測定でき、包装袋Ｈの厚みに対応させてレーザー発光部２の先端部とレーザー受光部４の先端部の離隔距離を調整する必要もない。
レーザー発生部２およびレーザー受光部４は、先端部に包装袋Ｈを吸着可能な吸盤部６，７をそれぞれ有している。これにより、レーザー発光部２の先端やレーザー受光部４の先端と被測定物（包装袋Ｈ）との密着性を確保できると共に、包装袋Ｈ内に十分な検知空間を確保して測定精度が向上させることができる。
具体的には、レーザー発生部２およびレーザー受光部４は、図１または図２に示すように、鏡筒部８，１２の先端部に包装袋Ｈを吸着可能な吸盤部６，７をそれぞれ有している。これらの吸盤部６，７は、鏡筒部８，１２に設けられた吸引穴１３，１４を備えた連通路１５，１６に流量調整弁（図示しない）や圧力計（図示しない）を介して真空ポンプ等の真空源（図示しない）が取り付けられてそれぞれ吸引可能に構成されている。
なお、この実施例のレーザー式ガス濃度計５は、連通路１５，１６とレーザー経路１７，１８とがそれぞれ連通し、吸盤部６，７による吸引により、レーザー発光部２とレーザー受光部４のレーザー経路１７，１８内も真空雰囲気下となるように構成されている。これにより、レーザー経路１７，１８内の残存酸素率をほぼ０％として測定精度をより高めることができる。
また、この実施例のレーザー式ガス濃度計５は、吸盤部６，７が、厚さ方向を上下に配置された包装袋Ｈに対して斜め上方から包装袋Ｈを吸引するように配されている。これにより、包装袋Ｈの膨らみに対応して、吸盤部６，７をより被測定物（包装袋）Ｈに密着させることができると共に、包装袋Ｈ内に十分な検知空間を確保して測定精度が向上させることができる。
具体的には、この実施例の吸盤部６，７は、図３（ａ）中、中心線ｎに対して線対称の位置に設けられている。すなわち、この実施例の吸盤部６，７は、包装袋Ｈの中央を縦断し垂直方向に延在する中心線ｎに対して、同一角度で、かつ同一高さの位置に配されている。これにより、レーザー発光部２とレーザー受光部４間における包装袋Ｈの測定距離Ｗが一定に保持されるように構成されている。
レーザー発生部２の先端に設けられた吸盤部６は、発信器１から発振されるレーザー光Ｌを屈折させて受信器３に受光させるレンズ１９を有している。これにより、発信器１から発振されるレーザー光Ｌを屈折させて受信器３との光軸を調整し、レーザー光Ｌを受信器３に確実に受光させることができる。
吸盤部６，７は、袋ガイド板２０，２１をそれぞれ有している。これにより、吸盤部６，７の吸引に伴って袋ガイド板２０に沿った形状に包装袋Ｈを変形させることで包装袋Ｈ内に十分な検知空間を確保して測定精度が向上させることができる。
具体的には、この実施例の袋ガイド板２０，２１は、図３に示すように、矩形の板状体にて構成されており、袋ガイド板２０，２１の中央付近には、円形の貫通穴２２，２３がそれぞれ設けられ、吸盤部６，７の先端側に設けられた細径部２４，２５を貫通穴２２，２３内にそれぞれ位置させて装着することで、吸盤部６，７の先端部に袋ガイド板２０，２１が取り付けられている。また、袋ガイド板２０，２１は、吸盤部６，７または鏡筒部８，１２の軸方向に直交する方向に延在するよう配されている。そして、吸盤部６，７の吸引に伴い、袋ガイド板２０，２１の内側面２０ａ，２１ｂに沿って包装袋Ｈが引張されることにより、包装袋Ｈ内に十分な検知空間が確保されるように構成されている。
また、この実施例の包装袋のガス濃度測定装置Ｇは、図１に示すように、包装袋Ｈを載置するための包装袋載置部２６と、包装袋載置部２６を往復動するための載置部往復動機構（例えばシリンダーやサーボモーター等）２７を有している。これにより、順次測定する被包装物Ｓを包装した包装袋Ｈを、設定位置に配置されたレーザー発光部２の先端部とレーザー受光部４の先端部に接近または離隔させることができる。
つぎに、図４ないし図８に示した本発明の包装袋のガス濃度測定装置の他の実施例について説明する。
この実施例の包装袋のガス濃度測定装置Ｇ１は、被包装物Ｓを充填しガス置換して包装された包装袋Ｈ内の特定ガスの濃度を測定する包装袋のガス濃度測定装置であって、特定波長のレーザー光Ｌを照射する発信器３１を有するレーザー発生部３２と、発信器３１から発振されるレーザー光Ｌを受光する受信器３３を有するレーザー受光部３４とを備えたレーザー式ガス濃度計３５を有し、レーザー発生部３２の先端部３６とレーザー受光部３４の先端部３７のいずれもが、包装袋Ｈの片面（表面Ｈａ）側に対向配置されている。以下、各構成について順次詳述する。
この実施例の包装袋のガス濃度測定装置Ｇ１は、被包装物Ｓを充填しガス置換して包装された包装袋Ｈ内の特定ガスの濃度を測定する包装袋のガス濃度測定装置であって、特定波長のレーザー光Ｌを照射する発信器３１を有するレーザー発生部３２と、発信器３１から発振されるレーザー光Ｌを受光する受信器３３を有するレーザー受光部３４とを備えたレーザー式ガス濃度計３５を有し、レーザー発生部３２の先端部３６とレーザー受光部３４の先端部３７のいずれもが、包装袋Ｈの片面（表面Ｈａ）側に対向配置されている。以下、各構成について順次詳述する。
この実施例のガス濃度測定装置Ｇ１も、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Ｈ内の特定ガスである酸素濃度をレーザー式ガス濃度計５によって測定するものであり、単独の測定装置として使用され、または、ロータリー式包装機、トラック式包装機、製袋包装機等の各種包装機内の検査工程に設置して包装機内の一装置として使用され、さらに、ロータリー式包装機、トラック式包装機、製袋包装機等の各種包装機のアウトラインに設けられたコンベア式検査工程に設置して使用される。
なお、この実施例のガス濃度測定装置Ｇ１は、各種包装機のアウトラインに設けられたコンベア式検査工程に設置され、図４または図５に示すように、コンベアベルトＢ上に配されて図４中、手前側から奥側に向かって順次に搬送される、ガス置換をして包装された包装袋Ｈのガス濃度を順次測定する装置である。
レーザー式ガス濃度計３５は、特定波長のレーザー光Ｌを照射する発信器３１を有するレーザー発生部３２と、発信器３１から発振されるレーザー光Ｌを受光する受信器３３を有するレーザー受光部３４とを備えており、レーザー発生部３２とレーザー受光部３４とが包装袋Ｈの両側に対向して配されるように構成されている。この実施例では、レーザー発生部３２とレーザー受光部３４は、コンベアベルトＢの幅方向の両側にそれぞれ配置されている。
レーザー式ガス濃度計３５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（測定ガス：この実施例では酸素ガス）に固有周波数の光を与えると光エネルギーを吸収し、そ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。
具体的には、レーザー発生部３２の発信器３１から発振されるレーザー光Ｌは、レーザー発生部３２の先端部３６内を通過して包装袋Ｈ内に侵入し、レーザー受光部３４の受信器３３に受光されるように構成されている。発信器３１から発振される特定波長のレーザー光Ｌは、酸素ガスの場合、波長（固有周波数）７６０～７７０ｎｍの範囲から選択される。そして、特定波長のレーザー光Ｌが、包装袋Ｈ内に残留している酸素ガスによって吸収されると、レーザー受光部３４の受信器３３に受光されたレーザー光の吸光度に基づいて包装体Ｈ内に残留している酸素ガスのガス濃度が測定されるように構成されている。
レーザー発生部３２は、発信器３１から発振されるレーザー光Ｌ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４０を有している。制御部４０は、半導体レーザー素子（図示しない）から出力されるレーザー光Ｌ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Ｌが所定の入射光強度で射出されるように増幅制御する。
レーザー受光部３４は、包装袋Ｈを透過したレーザー光Ｌを受光する受信器３３と、受信器３３からの受光信号に基づいてガス濃度を測定する測定部４１とを有している。
受信器３３は、包装袋Ｈを透過したレーザー光Ｌ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（図示略）を有している。これによって、包装袋Ｈを透過したレーザー光Ｌの透過光強度を電気的に処理することができる。
測定部４１は、透過光強度に係る透過光信号と、発信器３１から発振されたレーザー光Ｌ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包装袋Ｈ内の特定ガスの濃度を測定するように構成されている。
本発明のガス濃度測定装置は、レーザー発生部の先端部とレーザー受光部の先端部の少なくとも一方に、包装袋を吸着可能とする吸着機構を有している。この実施例のガス濃度測定装置Ｇ１は、レーザー発生部３２の先端部３６とレーザー受光部３４の先端部３７の双方に、包装袋Ｈを吸着可能とする吸着機構４２、４３を有している。これにより、レーザー発生部３２の先端部３６とレーザー受光部３４の先端部３７と被測定物（包装袋Ｈ）との密着性を確保できると共に、包装袋Ｈ内に十分な検知空間を確保して測定精度を向上させることができる。
具体的には、レーザー発生部３２の先端部３６およびレーザー受光部３４の先端部３７は、図４または図５に示すように、吸引穴４４，４５を備えた連通路４６，４７に流量調整弁（図示しない）や圧力計（図示しない）を介して真空ポンプ等の真空源（図示しない）が取り付けられてそれぞれ吸引可能な吸着機構４２，４３をそれぞれ有している。
なお、この実施例のレーザー式ガス濃度計３５は、連通路４６，４７とレーザー経路４８，４９とがそれぞれ連通し、吸着機構４２，４３による吸引により、レーザー発光部３２とレーザー受光部３４のレーザー経路４８，４９内も真空雰囲気下となるように構成されている。これにより、レーザー経路４８，４９内の残存酸素率をほぼ０％として測定精度をより高めることができる。
レーザー発生部３２の先端部３６の先端面５０およびレーザー受光部３４の先端部３７の先端面５１は、図５または図６に示すように、正面（図５中、手前側から奥側に向かう方向）視において、それぞれ上側が内側（包装袋Ｈ側）に位置し下側が外側（制御部４０，測定部４１側）に位置する傾斜面に形成されている。これにより、コンベアベルトＢ上に、厚さ方向を上下に配された包装袋Ｈの膨らみに対応してレーザー発生部３２およびレーザー受光部３４の先端面５０，５１を包装袋Ｈに密着させることができると共に、包装袋内に十分な検知空間を確保して測定精度を向上させることができる。
そして、本発明の包装袋のガス濃度測定装置被包装物Ｇ１も、レーザー発生部３２の先端部３６とレーザー受光部３４の先端部３７のいずれもが、包装袋Ｈの片面（表面Ｈａ）側に対向配置されている。これにより、包装袋のガス濃度測定を包装袋Ｈの片面（表面Ｈａ）側のみで行うことができるため、測定する包装袋Ｈ毎に、レーザー発光部３２の先端部３６およびレーザー受光部３４の先端部３７を往復動機構により移動させて包装袋Ｈの表裏面（Ｈａ，Ｈｂ）に接近させる必要がなく包装時間を短縮できると共に、包装袋Ｈの厚みに左右されることなく包装袋Ｈ内のガス濃度を測定でき、包装袋Ｈの厚みに対応させてレーザー発光部３２の先端部３６とレーザー受光部３４の先端部３７の離隔距離を調整する必要もない。
レーザー発生部３２の先端部３６およびレーザー受光部３４の先端部３７には、袋当接用ガイド板３９がそれぞれ設けられている。これにより、レーザー発光部３２の先端部３６およびレーザー受光部３４の先端部３７と被測定物（包装袋）Ｈとの密着性が確保されると共に、包装袋Ｈ内に十分な検知空間を確保して測定精度を向上させることができる。すなわち、吸引機構４２，４３による吸引に伴って袋当接用ガイド板３９に沿った形状に包装袋Ｈを変形させることで包装袋Ｈ内に十分な検知空間を確保して測定精度を向上させることができる。
具体的には、この実施例の袋当接用ガイド板３９は、図４に示すように、傾斜面に形成された、レーザー発生部３２の先端部３６の先端面５０およびレーザー受光部３４の先端部３７の先端面５１の内側（包装袋Ｈ側）に、それぞれ傾斜して配されている。
袋当接用ガイド板３９は、図７に示すように、屈曲された板状体にて構成されており、レーザー発生部３２の先端部３６の先端面５０およびレーザー受光部３４の先端部３７の先端面５１に面当接して配される傾斜面部３９ａと、レーザー発生部３２の先端部３６およびレーザー受光部３４の先端部３７の外側後方部に袋当接用ガイド板３９をそれぞれ固定するための固定用屈曲部３９ｂと、傾斜面部３９ａの中央付近に設けられたレーザー光通過用貫通穴３９ｃと、固定用屈曲部３９ｂに設けられた固定用ボルト挿通穴３９ｄを有している。
往復動機構３８は、レーザー発生部３２の先端部３６およびレーザー受光部３４の先端部３７を、包装袋Ｈに対して内外に往復動させるための機構である。これにより、包装袋Ｈのサイズに応じてレーザー発生部３２の先端およびレーザー受光部３４の先端の離隔距離を一定距離に設定することができ、レーザー発光部３２の先端やレーザー受光部３４の先端と被測定物（包装袋）との密着性を確保できる。
具体的には、この実施例の往復動機構３８は、図８に示すように、レーザー発生部３２を固定した第１往復動部３８ａと、レーザー受光部３４を固定した第２往復動部３８ｂと、第１往復動部３８ａと第２往復動部３８ｂとをそれぞれ往復動可能に取り付けた送りねじ機構３８ｃと、送りねじ機構３８ｃを操作するための操作部３８ｄとを有し、操作部３８ｄを正逆回転させることにより、レーザー発生部３２とレーザー受光部３４が相対的に内外に移動してレーザー発生部３２の先端およびレーザー受光部３４の先端の間隔を設定可能に構成されている。
なお、この実施例の往復動機構３８は、操作部３８ｄが手動であるが、これに限定されるものではなく、レーザー発生部とレーザー受光部間は、包装袋Ｈのサイズに応じて自動的に接近及び離隔して設定可能に構成された往復動機構も本発明の範疇に包含される。具体的には、レーザー発生部とレーザー受光部をそれぞれ、シリンダーやサーボモーターなどにより包装袋Ｈに対して内外に移動可能に構成する。
さらに、図９に示した本発明の包装袋のガス濃度測定装置の他の実施例について説明する。
この実施例の包装袋のガス濃度測定装置Ｇ２と前述した包装袋のガス濃度測定装置Ｇ１との基本的な相違は、包装袋のガス濃度測定装置Ｇ２が、レーザー発生部３２の先端部３６およびレーザー受光部３４の先端部３７を昇降させるための昇降用往復動機構（例えばシリンダーやサーボモーター等）を有している点である。これにより、順次搬送されて来る包装袋Ｈに対して、レーザー発生部３２の先端部３６およびレーザー受光部３４の先端部３７を接近または離隔させることができるよう構成されている。
この実施例の包装袋のガス濃度測定装置Ｇ２と前述した包装袋のガス濃度測定装置Ｇ１との基本的な相違は、包装袋のガス濃度測定装置Ｇ２が、レーザー発生部３２の先端部３６およびレーザー受光部３４の先端部３７を昇降させるための昇降用往復動機構（例えばシリンダーやサーボモーター等）を有している点である。これにより、順次搬送されて来る包装袋Ｈに対して、レーザー発生部３２の先端部３６およびレーザー受光部３４の先端部３７を接近または離隔させることができるよう構成されている。
つぎに、本発明の包装袋のガス濃度測定方法について説明する。
本発明の包装袋のガス濃度測定方法は、前述した包装袋のガス濃度測定装置Ｇ，Ｇ１，Ｇ２に共通して使用されているガス濃度測定方法であり、例えば、ガス濃度測定装置Ｇで説明すると、図１に示すように、特定波長のレーザー光Ｌを照射する発信器１を有するレーザー発生部２と、発信器１から発振されるレーザー光Ｌを受光する受信器３を有するレーザー受光部４とを備えたレーザー式ガス濃度計５を有する包装袋のガス濃度測定装置を用いて被包装物Ｓを充填しガス置換して包装された包装袋Ｈ内の特定ガスの濃度を測定する包装袋のガス濃度測定方法であって、レーザー発生部２の先端部およびレーザー受光部４の先端部を、包装袋Ｈの片面（Ｈｂ）側に対向配置させてガス濃度を測定する包装袋のガス濃度測定方法である。これにより、測定する包装袋毎に、レーザー発光部の先端部およびレーザー受光部の先端部を往復動機構により移動させて包装袋の表裏面に接近させる必要がなく包装時間を短縮できると共に、包装袋の厚みに左右されることなく包装袋のガス濃度を測定でき、包装袋の厚みに対応させてレーザー発光部の先端部とレーザー受光部の先端部の離隔距離を調整する必要もない。
本発明の包装袋のガス濃度測定方法は、前述した包装袋のガス濃度測定装置Ｇ，Ｇ１，Ｇ２に共通して使用されているガス濃度測定方法であり、例えば、ガス濃度測定装置Ｇで説明すると、図１に示すように、特定波長のレーザー光Ｌを照射する発信器１を有するレーザー発生部２と、発信器１から発振されるレーザー光Ｌを受光する受信器３を有するレーザー受光部４とを備えたレーザー式ガス濃度計５を有する包装袋のガス濃度測定装置を用いて被包装物Ｓを充填しガス置換して包装された包装袋Ｈ内の特定ガスの濃度を測定する包装袋のガス濃度測定方法であって、レーザー発生部２の先端部およびレーザー受光部４の先端部を、包装袋Ｈの片面（Ｈｂ）側に対向配置させてガス濃度を測定する包装袋のガス濃度測定方法である。これにより、測定する包装袋毎に、レーザー発光部の先端部およびレーザー受光部の先端部を往復動機構により移動させて包装袋の表裏面に接近させる必要がなく包装時間を短縮できると共に、包装袋の厚みに左右されることなく包装袋のガス濃度を測定でき、包装袋の厚みに対応させてレーザー発光部の先端部とレーザー受光部の先端部の離隔距離を調整する必要もない。
Ｇ，Ｇ１，Ｇ２ 包装袋のガス濃度測定装置
Ｓ 被包装物
Ｈ 包装袋
Ｈａ 表面
Ｈｂ 裏面
１ 発信器
２ レーザー発生部
３ 受信器
４ レーザー受光部
５ レーザー式ガス濃度計
６，７ 吸盤部
８ 鏡筒部
９ 制御部
１０ 受光ケーブル
１１ 測定部
１２ 鏡筒部
１３，１４ 吸引穴
１５，１６ 連通路
１８ レーザー経路
１９ レンズ
２０，２１ 袋ガイド板
２０ａ，２１ａ 内側面
２２，２３ 貫通穴
２４，２５ 細径部
２６ 包装袋載置部
２７ 載置部往復動機構
３１ 発信器
３２ レーザー発生部
３３ 受信器
３４ レーザー受光部
３５ レーザー式ガス濃度計
３６ レーザー発生部の先端部
３７ レーザー受光部の先端部
３８ 往復動機構
３９ 袋当接用ガイド板
３９ａ 傾斜面部
３９ｂ 固定用屈曲部
３９ｃ レーザー光通過用貫通穴
４０ 制御部
４１ 測定部
４２，４３ 吸着機構
４４，４５ 吸引穴
４６，４７ 連通路
４８，４９ レーザー経路
５０，５１ 先端面
５５ 昇降用往復動機構
Ｓ 被包装物
Ｈ 包装袋
Ｈａ 表面
Ｈｂ 裏面
１ 発信器
２ レーザー発生部
３ 受信器
４ レーザー受光部
５ レーザー式ガス濃度計
６，７ 吸盤部
８ 鏡筒部
９ 制御部
１０ 受光ケーブル
１１ 測定部
１２ 鏡筒部
１３，１４ 吸引穴
１５，１６ 連通路
１８ レーザー経路
１９ レンズ
２０，２１ 袋ガイド板
２０ａ，２１ａ 内側面
２２，２３ 貫通穴
２４，２５ 細径部
２６ 包装袋載置部
２７ 載置部往復動機構
３１ 発信器
３２ レーザー発生部
３３ 受信器
３４ レーザー受光部
３５ レーザー式ガス濃度計
３６ レーザー発生部の先端部
３７ レーザー受光部の先端部
３８ 往復動機構
３９ 袋当接用ガイド板
３９ａ 傾斜面部
３９ｂ 固定用屈曲部
３９ｃ レーザー光通過用貫通穴
４０ 制御部
４１ 測定部
４２，４３ 吸着機構
４４，４５ 吸引穴
４６，４７ 連通路
４８，４９ レーザー経路
５０，５１ 先端面
５５ 昇降用往復動機構
Claims (12)
- 被包装物を充填し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包装袋の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、前記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を備えたレーザー式ガス濃度計を有し、前記レーザー発生部の先端部と前記レーザー受光部の先端部のいずれもが、前記包装袋の片面側に対向配置されていることを特徴とする包装袋のガス濃度測定装置。
- 前記レーザー発生部の先端部および前記レーザー受光部の先端部は、前記包装袋を吸着可能な吸盤部を有している請求項１に記載の包装袋のガス濃度測定装置。
- 前記吸盤部は、袋ガイド板を有している請求項１または２に記載の包装袋のガス濃度測定装置。
- 前記吸盤部は、厚さ方向を上下に配置された包装袋に対して斜め上方から前記包装袋を吸引するように配されている請求項１ないし３のいずれかに記載の包装袋のガス濃度測定装置。
- 前記レーザー発生部の先端に設けられた吸盤部は、前記発信器から発振されるレーザー光を屈折させて前記受信器に受光させるレンズを有している請求項１ないし４のいずれかに記載の包装袋のガス濃度測定装置。
- 前記包装袋のガス濃度測定装置は、前記包装袋を載置するための包装袋載置部と、前記包装袋載置部を往復動するための載置部往復動機構を有している請求項１ないし５のいずれかに記載の包装袋のガス濃度測定装置。
- 前記レーザー発生部および前記レーザー受光部は、先端部に袋当接用ガイド板を有している請求項１に記載の包装袋のガス濃度測定装置。
- 前記レーザー発生部および前記レーザー受光部の先端面は、正面視において上側が内側に位置し下側が外側に位置する傾斜面に形成され、該傾斜面に前記袋当接用ガイドが傾斜して配されている請求項７に記載の包装袋のガス濃度測定装置。
- 前記ガス濃度測定装置は、前記レーザー発生部の先端部と前記レーザー受光部の先端部の少なくとも一方に、前記包装袋を吸着可能とする吸着機構を有している請求項７または８に記載の包装袋のガス濃度測定装置。
- 前記ガス濃度測定装置は、前記レーザー発生部の先端部および前記レーザー受光部の先端部を前記包装袋に対して内外に往復動させて前記レーザー発生部の先端部と前記レーザー受光部の先端部間の離隔距離を設定するための往復動機構を有している請求項７ないし９のいずれかに記載の包装袋のガス濃度測定装置。
- 前記包装袋のガス濃度測定装置は、前記レーザー発生部の先端部と前記レーザー受光部の先端部を昇降させるための昇降用往復動機構を有している請求項７ない１０のいずれかに記載の包装袋のガス濃度測定装置。
- 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、前記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を備えたレーザー式ガス濃度計を有する包装袋のガス濃度測定装置を用いて被包装物を充填し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包装袋のガス濃度測定方法であって、前記レーザー発生部の先端部および前記レーザー受光部の先端部を、前記包装袋の片面側に対向配置させてガス濃度を測定することを特徴とする包装袋のガス濃度測定方法。
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| A621 | Written request for application examination |
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