JP2024034581A - レーザー式ガス濃度測定装置およびそれを備えた包装機 - Google Patents

Abstract

【課題】様々な種類の包装容器や包装機に対して汎用的に使用可能で、かつ簡素な構造にて包装容器内のガス濃度を測定できるレーザー式ガス濃度測定装置およびそれを備えた包装機を提供する。【解決手段】本発明のレーザー式ガス濃度測定装置Ｇは、レーザー発生部２の先端部に包装容器Ｈを吸着するための第１吸盤部６と発信器１から発振されるレーザー光Ｌを屈折させてレーザー受光部４の受信器３に受光させるためのレンズ２６が設けられ、レーザー受光部４の先端部には包装容器Ｈを吸着するための第２吸盤部７が設けられ、レーザー発生部２の第１吸盤部６とレーザー受光部の第２吸盤部７はセンサーヘッド２７に取り付けられ、センサーヘッド２７が往復動機構２８により往復動可能に構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、包装容器内の特定ガスの濃度を測定することができるレーザー式ガス濃度測定装置およびそれを備えた包装機に関する。

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、包装時に包装容器内に残留する空気を排除して窒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、包装容器内に被包装物を投入すると共に、包装容器に挿入したノズルから不活性ガスを充填して、不活性ガスと包装容器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容器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、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、レーザー式ガス濃度測定装置のレーザー発光部の先端部やレーザー受光部の先端部と包装容器(被測定物）との間隙にガス分子が存在しないように、様々な種類の包装容器や包装機に適用可能な様々な構造のレーザー式ガス濃度測定装置が種々提案されている。

しかし、様々な種類の包装容器や包装機に応じた構造とするために、構造が多岐に渡ると共に複雑化する傾向にあり、様々な種類の包装容器や包装機に汎用的に使用可能で、かつ簡素な構成のレーザー式ガス濃度測定装置が存在しなかった。

特許第３７４２０４２号公報 特許第５１２４７１９号公報

そこで、本発明の課題は、様々な種類の包装容器や包装機に対して汎用的に使用可能で、かつ簡素な構造にて包装容器内のガス濃度を測定できるレーザー式ガス濃度測定装置およびそれを備えた包装機を提供することにある。

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し、前記レーザー発生部の先端部には包装容器を吸着するための第１吸盤部と前記発信器１から発振されるレーザー光を屈折させて前記レーザー受光部の前記受信器に受光させるためのレンズが設けられ、前記レーザー受光部の先端部には前記包装容器を吸着するための第２吸盤部が設けられ、前記レーザー発生部の前記第１吸盤部と前記レーザー受光部の前記第２吸盤部はセンサーヘッドに取り付けられ、該センサーヘッドが往復動機構により往復動可能に構成されることで前記レーザー発生部の前記第１吸盤部および前記レーザー受光部の前記第２吸盤部が前記包装容器に当接可能に構成されていることを特徴とするレーザー式ガス濃度測定装置である（請求項１）。

前記レーザー式ガス濃度測定装置は、前記第１吸盤部と前記第２吸盤部の配置ラインの中点に直交するライン上に設けられた第３吸盤部および第４吸盤部を有していることが好ましい（請求項２）。前記第１吸盤部および前記第２吸盤部は振動機構により振動可能に構成されていることが好ましい（請求項３）。前記振動機構は、異なる真空圧力に設定された第一真空源と第二真空源を有し、前記第一真空源による吸引時に前記第二真空源のＯＮ・ＯＦＦを繰り返すことで脈動を発生させ前記第１吸盤部および前記第２吸盤部を振動させるものであることが好ましい（請求項４）。前記振動機構は、前記第一真空源が第一真空ポンプであり、前記第二真空源が第二真空ポンプであり、前記第一真空ポンプを開閉する第一真空電磁弁と、前記第二真空ポンプを開閉する第二真空電磁弁とを有し、前記第一真空電磁弁を開いて前記第一真空ポンプにて吸引し、かつ前記第二真空電磁弁による開閉を繰り返しながら前記第二真空ポンプにて吸引することで脈動を発生させ、前記第１吸盤部および前記第２吸盤部を振動させるものであることが好ましい（請求項５）。前記振動機構は、前記センサーヘッドをバイブレーターにより振動させることにより前記第１吸盤部および前記第２吸盤部を振動させるものであってもよい（請求項６）。前記振動機構は、真空源と、大気と連通する大気連通部を有し、前記真空源による吸引時に前記大気連通部の開閉を繰り返すことで脈動を発生させ、前記第１吸盤部および前記第２吸盤部を振動させるものであることが好ましい（請求項７）。

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し、前記レーザー発生部の先端部には包装容器を吸着するための第１吸盤部と前記発信器１から発振されるレーザー光を屈折させて前記レーザー受光部の前記受信器に受光させるためのレンズが設けられ、前記レーザー受光部の先端部には前記包装容器を吸着するための第２吸盤部が設けられ、前記レーザー発生部の前記第１吸盤部と前記レーザー受光部の前記第２吸盤部はセンサーヘッドに取り付けられ、該センサーヘッドが往復動機構により往復動可能に構成されることで前記レーザー発生部の前記第１吸盤部および前記レーザー受光部の前記第２吸盤部が前記包装容器に当接可能に構成されているレーザー式ガス濃度測定装置を備えていることを特徴とする包装機である（請求項８）。

請求項１に記載のレーザー式ガス濃度測定装置によれば、様々な種類の包装容器や包装機に対して汎用的に使用可能で、かつ簡素な構造にて包装容器内のガス濃度を測定できる。
請求項２に記載のレーザー式ガス濃度測定装置によれば、より確実に包装容器を吸着することができ、包装容器内のガス濃度の測定精度をより向上させることができる。
請求項３に記載のレーザー式ガス濃度測定装置によれば、包装容器内のガス濃度の測定精度をより向上させることができる。
請求項４に記載のレーザー式ガス濃度測定装置によれば、上記請求項３の効果を奏する振動機構を簡素な構造で構成できる。
請求項５に記載のレーザー式ガス濃度測定装置によれば、上記請求項４の効果を奏する振動機構をより簡素な構造で構成できる。
請求項６に記載のレーザー式ガス濃度測定装置によれば、上記請求項３の効果を奏する振動機構をより簡素な構造で構成できる。
請求項７に記載のレーザー式ガス濃度測定装置によれば、上記請求項３の効果を奏する振動機構をより簡素な構造で構成できる。
請求項８に記載の包装機によれば、様々な種類の包装容器や包装機に対して簡素な構造で包装容器内のガス濃度を測定できる。

本発明のレーザー式ガス濃度測定装置の一実施例を説明するための正面図である。 図１の右側面図である。 図１の平面図である。 図１に示したレーザー式ガス濃度測定装置のセンサーヘッド内の構造を説明するための正面側から視た拡大一部縦断面図である。 図４の底面図であり、第１吸盤部、第２吸盤部、第３吸盤部および第４吸盤部の配置状態を説明するための説明図である。 図１に示したレーザー式ガス濃度測定装置の作用を説明するための説明図である。 ガス濃度測定試験の測定結果を示したグラフである。 ガス濃度測定試験の測定結果を示したグラフである。 本発明のレーザー式ガス濃度測定装置の他の実施例およびその作用を説明するための説明図である。 本発明のレーザー式ガス濃度測定装置の他の実施例およびその作用を説明するための説明図である。 本発明の包装機の一実施例を説明するための正面図である。 本発明の包装機の他の実施例を説明するための斜視概略図である。 本発明の包装機の他の実施例を説明するための斜視概略図である。 本発明の包装機の他の実施例を説明するための斜視概略図である。

本発明では、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を有し、レーザー発生部２の先端部には包装容器Ｈを吸着するための第１吸盤部６と発信器１から発振されるレーザー光Ｌを屈折させてレーザー受光部４の受信器３に受光させるためのレンズ２６が設けられ、レーザー受光部４の先端部には包装容器Ｈを吸着するための第２吸盤部７が設けられ、レーザー発生部２の第１吸盤部６とレーザー受光部の第２吸盤部７はセンサーヘッド２７に取り付けられ、センサーヘッド２７が往復動機構２８により往復動可能に構成されていることでレーザー発生部２の第１吸盤部６およびレーザー受光部４の第２吸盤部７が包装容器Ｈに当接可能に構成されているため、様々な種類の包装容器や包装機に対して汎用的に使用可能で、かつ簡素な構造にて包装容器内のガス濃度を測定できるレーザー式ガス濃度測定装置Ｇおよびそれを備えた包装機Ｐを実現した。

本発明のレーザー式ガス濃度測定装置を図１ないし図８に示した一実施例を用いて説明する。
この実施例のレーザー式ガス濃度測定装置Ｇは、被包装物Ｓを充填しガス置換して包装された包装容器Ｈ内の特定ガスの濃度を測定するレーザー式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を有し、レーザー発生部２の先端部には包装容器Ｈを吸着するための第１吸盤部６と発信器１から発振されるレーザー光Ｌを屈折させてレーザー受光部４の受信器３に受光させるためのレンズ２６が設けられ、レーザー受光部４の先端部には包装容器Ｈを吸着するための第２吸盤部７が設けられ、レーザー発生部２の第１吸盤部６とレーザー受光部の第２吸盤部７はセンサーヘッド２７に取り付けられ、センサーヘッド２７が往復動機構２８により往復動可能に構成されることでレーザー発生部２の第１吸盤部６およびレーザー受光部４の第２吸盤部７が包装容器Ｈに当接可能に構成されている。以下、各構成について順次詳述する。

この実施例のレーザー式ガス濃度測定装置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容器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、横ピロー包装機、縦ピロー包装機、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等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、横ピロー包装機、縦ピロー包装機、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る。

本願における包装容器とは、包装袋、例えば上端が開口したトレーと上端開口を被覆するフィルムからなるトレー型樹脂製包装容器、瓶類の他、食品を充填した包装容器に限定されず、例えば医療用輸液を充填した輸液バッグなどの食品以外の被包装物を充填した包装容器も広く包含される概念である。

レーザー式ガス濃度計５は、図４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とを備えている。レーザー式ガス濃度測定装置Ｇは、包装容器Ｈに対して一面側或いは一方側からレーザー発生部２の先端部とレーザー受光部４の先端部が当接するように構成されているため、その分構造が簡素なものとなる。

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９内を通過して包装容器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、包装容器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Ｌ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１０を有している。制御部１０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、包装容器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１１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１２とを有している。

受信器３は、包装容器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、包装容器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１２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容器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、レーザー発生部２またはレーザー受光部４は、先端部にそれぞれ包装容器Ｈを吸着可能な第１吸盤部６または第２吸盤部７を有している。これら第１吸盤部６または第２吸盤部７は、レーザー発光部２の先端部やレーザー受光部４の先端部と被測定物（包装容器Ｈ）との密着性または密閉性を確保（隙間なく付着させ空気を入れない状態を確保）するために設けられている。

具体的には、レーザー発生部２またはレーザー受光部４は、図４に示すように、鏡筒部９，１３の先端部に包装容器Ｈを吸着可能な第１吸盤部６または第２吸盤部７をそれぞれ有している。これらの第１吸盤部６または第２吸盤部７は、鏡筒部９，１３に設けられた吸引穴１４，１５を備えた連通路１６，１７に第一真空源２０および第二真空源２１が連通されることにより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１６，１７とレーザー経路１８，１９とがそれぞれ連通しているため、第１吸盤部６または第２吸盤部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１８，１９内も同様の真空雰囲気下となり測定精度をより高めることができるように構成されている。

また、レーザー発生部２の先端部には、図４に示すように、発信器１から発振されるレーザー光Ｌを屈折させてレーザー受光部４の受信器３に受光させるためのレンズ２６が設けられている。これにより、包装容器Ｈに対して一面側或いは一方側からレーザー発生部２の先端部とレーザー受光部４の先端部が当接するように構成できると共に、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に対する光軸を調整し、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よう構成されている。

そして、レーザー発生部２の第１吸盤部６とレーザー受光部４の第２吸盤部７は、図４または図６に示すように、センサーヘッド２７に取り付けられ、このセンサーヘッド２７が往復動機構２８により往復動可能に構成されることでレーザー発生部２の第１吸盤部６およびレーザー受光部４の第２吸盤部７が包装容器Ｈに当接可能に構成されている。このように、レーザー式ガス濃度測定装置Ｇは、レーザー発生部２の第１吸盤部６およびレーザー受光部４の第２吸盤部７を備えたセンサーヘッド２７を往復動機構２８により往復動させることで包装容器Ｈに当接可能であるため、様々な種類の包装容器や包装機に対して汎用的に使用可能で、かつ簡素な構造にて包装容器内のガス濃度を測定できるように構成されている。なお、この実施例の往復動機構２８はエアシリンダーにて構成されているが、これに限定されるものではなく、センサーヘッド２７を往復動させることができるものであればどのようなものでもよく、例えばサーボモーターなどでもよい。

さらに、この実施例のレーザー式ガス濃度測定装置Ｇは、図４または図５に示すように、第１吸盤部６と第２吸盤部７の配置ラインＭの中点Ｏにて直交するラインＮ上に設けられた第３吸盤部２９および第４吸盤部３０を有している。これら第３吸盤部２９および第４吸盤部３０によって、より確実に包装容器Ｈを吸着することができ、包装容器Ｈ内のガス濃度の測定精度を向上させることができるよう構成されている。第３吸盤部２９および第４吸盤部３０は、第１吸盤部６と第２吸盤部７と同様、第一真空源２０および第二真空源２１により吸引可能に構成されている。なお、第１吸盤部６と第２吸盤部７は、図４ないし図６に示すように、包装容器Ｈに対して斜め方向から当接し吸着するが、第３吸盤部２９および第４吸盤部３０は包装容器Ｈに対して直交する方向から当接し吸着するように構成されており、第１吸盤部６と第２吸盤部７による吸着を補助し、包装容器Ｈをより確実に吸着するよう作用する。

振動機構８は、第１吸盤部６および第２吸盤部７を包装容器Ｈの吸着時に振動させるためのものであり、この実施例の振動機構８は、図６に示すように、異なる真空圧力(真空度)に設定された第一真空源２０と第二真空源２１を有し、第一真空源２０による吸引時に第二真空源２１のＯＮ・ＯＦＦを高速（良好な振動を発生させるためには好ましくは１０～１００Ｈｚ、この実施例では３０ＨｚでＯＮ・ＯＦＦまたは電磁弁を開閉するように設定されている。）で繰り返すことで脈動を発生させ第１吸盤部６および第２吸盤部７を振動させる。

具体的には、この実施例の振動機構８は、第一真空源２０が第一真空ポンプであり、第二真空源２１が第二真空ポンプであり、第一真空ポンプ２０を開閉する第一真空電磁弁２２と、第二真空ポンプ２１を開閉する第二真空電磁弁２３とを有し、第一真空電磁弁２２を開いて第一真空ポンプ２０（例えば－４０ｋＰａ）にて吸引し、かつ第二真空電磁弁２３による開閉を高速で繰り返しながら第二真空ポンプ２１（例えば－６０ｋＰａ）にて吸引することで脈動を発生させ、第１吸盤部６および第２吸盤部７を振動させる。これにより、第１吸盤部６および第２吸盤部７の吸着時に真空圧力に強弱をつけることができ、第１吸盤部６および第２吸盤部７と包装容器Ｈとの間隙に存在する空気を除去して密着性を向上させることができると共に、包装容器Ｈ内の残存酸素等も循環させ包装容器Ｈ内のガス濃度の測定精度を向上させることができるよう構成されている。なお、この図６では包装容器Ｈが包装袋で表されているが、図１に示すようにトレー型樹脂製包装容器であってもよい。

第一真空ポンプ２０、第二真空ポンプ２１、第一真空電磁弁２２、第二真空電磁弁２３、第一真空ポンプ２０および第二真空ポンプ２１の真空圧力を設定する操作パネル２４は、図６に示すようにＰＬＣ２５により制御されるように構成されている。

なお、真空源は、この実施例のような真空ポンプに限定されるものではなく、吸引可能なものであればどのようなものでもよく、例えばブロワやエジェクタなどであってもよい。また、この実施例の第３吸盤部２９および第４吸盤部３０は、第１吸盤部６と第２吸盤部７と同様、第一真空ポンプ２０および第二真空ポンプ２１により振動しながら吸引されるように構成されているが、第３吸盤部２９および第４吸盤部が他の真空源にて吸引され、第１吸盤部６と第２吸盤部７のみ振動させながら吸引可能に構成されたものも本発明の範疇に包含される。さらに、この実施例のレーザー式ガス濃度測定装置Ｇは、第１吸盤部６、第２吸盤部７、第３吸盤部２９および第４吸盤部３０がセンサーヘッド２７の定位置に固定されているが、これに限定されるものではなく、包装容器または包装機に対応して、第１吸盤部６と第２吸盤部７の離隔距離または第３吸盤部２９と第４吸盤部３０の離隔距離をスライド機構などにより調整可能に構成されたものも本発明の範疇に包含される。

この実施例のレーザー式ガス濃度測定装置Ｇは、図１ないし図３および図６に示すように、包装容器Ｈを順次搬送するコンベア３１、第一真空源２０、第二真空源２１、第一真空電磁弁２２、第二真空電磁弁２３、操作パネル２４、ＰＬＣ２５、往復動機構２８、往復動機構２８により昇降可能に設けられたセンサーヘッド２７およびセンサーカバー（透明性樹脂ボックス）３２を有している。そして、コンベア３１により順次搬送されてくる包装容器Ｈ（トレイ型樹脂製容器等）に対して、センサーヘッド２７が往復動機構２８により順次降下して包装容器Ｈの上面に被覆されたフィルムに当接し、振動機構８により第１吸盤部６、第２吸盤部７、第３吸盤部２９および第４吸盤部３０にて包装容器Ｈを吸着しながら振動させることにより包装容器Ｈ内のガス濃度（この実施例では酸素濃度）を順次測定するように構成されている。

（ガス濃度測定試験）
トレー型樹脂製包装容器に空気（酸素濃度２１％）を注入して密封した比較例を作成した。他方、同様のトレー型樹脂製包装容器に酸素濃度２．７％の気体を注入して密封して実施例を作成した。
比較例のトレー型樹脂製包装容器に対して、上記レーザー式ガス濃度測定装置Ｇを用いて第一真空ポンプ２０にて真空圧力－４０ｋＰａにて吸引し、第１吸盤部６、第２吸盤部７、第３吸盤部２９および第４吸盤部３０にて包装容器Ｈを吸着しながら振動させず１００回酸素濃度を測定した。他方、実施例のトレー型樹脂製包装容器についても上記レーザー式ガス濃度測定装置Ｇを用いて第一真空ポンプ２０にて真空圧力－４０ｋＰａにて吸引し、かつ第二真空電磁弁２３による開閉を高速で繰り返しながら第二真空ポンプ２１にて－６０ｋＰａにて吸引して脈動を発生させ、第１吸盤部６、第２吸盤部７、第３吸盤部２９および第４吸盤部３０にて包装容器Ｈを吸着しながら振動させて１００回酸素濃度を測定した。

（ガス濃度測定結果）
比較例のトレー型樹脂製包装容器に対する１００回の酸素濃度の測定結果から図７に示したグラフを作製した。他方、実施例のトレー型樹脂製包装容器に対する１００回の酸素濃度の測定結果から図８に示したグラフを作製した。
図７および図８の対比から、比較例のトレー型樹脂製包装容器に対する測定結果の方が測定値に散付き（バラツキ）が発生し測定精度が低く、振動機構８により第１吸盤部６、第２吸盤部７、第３吸盤部２９および第４吸盤部３０に振動を与えた実施例の方が測定結果に散付きが小さく測定精度が向上した（測定誤差が０．１％前後から０．０５％前後に減少した）ことが確認された。これは振動により第１吸盤部６、第２吸盤部７、第３吸盤部２９および第４吸盤部３０と包装容器Ｈとの間の密着性が向上したことが主因と思われるが、包装容器Ｈ内の酸素が循環し均等に分散されたことも一因と推察される。

つぎに、図９に示した本発明のレーザー式ガス濃度測定装置の他の実施例について説明する。
この実施例のレーザー式ガス濃度測定装置と前述したレーザー式ガス濃度測定装置Ｇとの相違は振動機構の構成のみであり、他はレーザー式ガス濃度測定装置Ｇと同様である。レーザー式ガス濃度測定装置Ｇと同一構成部分については同一符号を付し説明を省略する。

この実施例のレーザー式ガス濃度測定装置Ｇは、第１吸盤部６、第２吸盤部７、第３吸盤部２９および第４吸盤部３０にて吸引して包装容器Ｈを吸着するための真空源は真空ポンプ４１のみで真空ポンプ４１による吸引はＰＬＣ２５により真空ポンプ４１および真空電磁弁４２を制御することにより行われる。そして、この実施例の振動機構４０は、第１吸盤部６、第２吸盤部７、第３吸盤部２９および第４吸盤部３０が取り付けられたセンサーヘッド２７にバイブレーター４３が設けられ、このバイブレーター４３が振動することでセンサーヘッド２７が振動し、これに伴って第１吸盤部６、第２吸盤部７、第３吸盤部２９および第４吸盤部３０が、真空ポンプ４１による吸引中に振動するように構成されている。なお、この実施例のバイブレーター４３は、ＰＬＣ２５により振動電磁弁４４が制御されることによりバイブレーター４３を振動させるエアー式ロータリー型バイブレーターであるが、センサーヘッド２７または少なくとも第１吸盤部６および第２吸盤部７を振動させることができるものであればどのような振動装置でもよく、例えばエアー式ピストン型振動機や電気式バイブレーターなどで構成されたレーザー式ガス濃度測定装置も本発明の範疇に包含される。

さらに、図１０に示した本発明のレーザー式ガス濃度測定装置の他の実施例について説明する。
この実施例のレーザー式ガス濃度測定装置と前述したレーザー式ガス濃度測定装置Ｇとの相違も振動機構の構成のみであり、他はレーザー式ガス濃度測定装置Ｇと同様である。レーザー式ガス濃度測定装置Ｇと同一構成部分については同一符号を付し説明を省略する。

この実施例のレーザー式ガス濃度測定装置は、第１吸盤部６、第２吸盤部７、第３吸盤部２９および第４吸盤部３０にて吸引して包装容器Ｈを吸着するための真空源は真空ポンプ５１のみで真空ポンプ５１による吸引はＰＬＣ２５により真空ポンプ５１および真空電磁弁５２の制御により行われる。

この実施例の振動機構５０は、上記吸引機構（真空ポンプ５１および真空電磁弁５２）と、大気と連通する大気連通部５４(この実施例では一端側が大気開放されたパイプ５５と、パイプ５５を開閉するための電磁弁５３)とを有している。

そして、真空源(真空ポンプ５１)による吸引時に大気連通部５４の開閉を高速で繰り返すことで脈動を発生させ、第１吸盤部６、第２吸盤部７、第３吸盤部２９および第４吸盤部３０を振動させるように構成されている。

このように、本発明のレーザー式ガス濃度測定装置は２つの異なる圧力を用いて脈動を生起させるために、前述したレーザー式ガス濃度測定装置Ｇのように、２つの真空源である第一真空源３０と第二真空源３２を使用するものに限定されず、この実施例のレーザー式ガス濃度測定装置のように、１つの真空源（真空ポンプ５１）と大気連通部５４とを有し、異なる圧力を真空圧力と大気圧で実現したものも本発明の範疇に包含される。

さらに、本発明の包装機の実施例について順次説明する。
図１１に示した実施例の包装機Ｐは、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を有し、レーザー発生部２の先端部には包装容器Ｈを吸着するための第１吸盤部６と発信器１から発振されるレーザー光Ｌを屈折させてレーザー受光部４の受信器３に受光させるためのレンズ２６が設けられ、レーザー受光部４の先端部には包装容器Ｈを吸着するための第２吸盤部７が設けられ、レーザー発生部２の第１吸盤部６とレーザー受光部の第２吸盤部７はセンサーヘッド２７に取り付けられ、センサーヘッド２７が往復動機構２８により往復動可能に構成されることでレーザー発生部２の第１吸盤部６およびレーザー受光部４の第２吸盤部７が包装容器Ｈに当接可能に構成されたレーザー式ガス濃度測定装置Ｇを備えている包装機である。以下、各構成について説明するがレーザー式ガス濃度測定装置Ｇについては同一構成であるため同一符号を付し説明を省略する。

この包装機Ｐはロータリー包装機であり、各種包装工程後の下流側アウトラインＱにレーザー式ガス濃度測定装置Ｇが設けられ、コンベア３１にて順次搬送されてくる包装容器Ｈに対して上方よりセンサーヘッド２７が昇降して酸素濃度を測定するように構成されている。なお、図１１ではレーザー式ガス濃度測定装置Ｇのセンサーカバー３２、操作パネル２４およびＰＬＣ２５は省略されている。

具体的には、この実施例の包装機Ｐは、ロータリー式ガス充填包装機であり、給袋工程を行う給袋ステーション、賞味期限等の印字工程を行う印字ステーション、包装容器の開口工程を行う開口ステーション、被包装物の充填工程を行う充填ステーション、ノズル挿入及び仮付けシール工程を行う仮シールステーション、ガス置換・モミホグシ工程を行うガス置換ステーション、トップシール工程を行うトップシールステーション、シール冷却工程を行うシール冷却テーションおよび製品排出工程を行う製品排出ステーションの各包装ステーションにて製品（食品）を量産する包装機である。

包装機Ｐの機台６０上には、図１１に示すように縦向きの間欠回転軸（図示しない）を回転自由に支持したスタンド６１が設けられ、その間欠回転軸に取り付けた円盤状回転体６２には、包装容器Ｈを掴着又は釈放するための複数のグリップ対ｇが等角度間隔で放射方向に突出するように設けられている。そして、これらのグリップ対ｇに包装容器（包装袋）Ｈが吊り下げ状に支持されて間欠移動し、各包装ステーションにおいて包装工程が行われるように構成されている。

なお、この実施例の包装機Ｐは、円盤状回転体６２を間欠回転駆動させるロータリー式ガス充填包装機であるが、本発明の包装機はこれに限定されるものではなく、公知の直線移動方式またはトラック方式の包装機でもよい。このトラック方式の包装機とは、例えば直線部とその両端の半円形部からなる環状通路を水平移動する移動体に多数のグリップ対を直立姿勢または水平姿勢に変換自在に設け、給袋工程で供給される包装容器を各グリップ対に支持して当該包装容器を開口工程、被包装物充填工程、ガス充填工程、袋口のシール工程等の各工程に間欠停止させて被包装物の袋詰めを行うようにした構造のものをいう。

図１２に示した実施例の包装機Ｐ１もロータリー包装機であるが、この実施例の包装機Ｐ１と前述した包装機Ｐとの相違は、包装機Ｐが製品排出後の下流側アウトラインＱにレーザー式ガス濃度測定装置Ｇが配置されているのに対して、この実施例の包装機Ｐ１は、包装工程中の一包装ステーションにレーザー式ガス濃度測定装置Ｇ１が配されている点である。包装機Ｐと同一構成部分については同一符号を付し説明を省略する。

具体的には、この実施例の包装機Ｐ１は、シール冷却工程を行うシール冷却テーション７１と製品排出工程を行う製品排出ステーション７３との間に包装容器（包装袋）Ｈのガス濃度を測定する工程を行うガス濃度測定ステーション７２が設けられて、グリップ対ｇにより吊り下げ状に支持されて順次間欠回転して来る包装容器（包装袋）Ｈに対して、円盤状回転体６２の外側に配置されたレーザー式ガス濃度測定装置Ｇ１（図１２中、操作パネル２４およびＰＬＣ２５は省略されており、レーザー式ガス濃度測定装置Ｇのセンサーカバー３２およびコンベア３１は備えていないレーザー式ガス濃度測定装置）により、センサーヘッド２７が往復動機構２８により包装容器（包装袋）Ｈの側方より内外に移動して、第１吸盤部６および第２吸盤部７が包装容器（包装袋）Ｈの吸着時に振動機構８により振動して包装容器（包装袋）Ｈ内のガス濃度を順次測定するように構成されている。このように本発明のレーザー式ガス濃度測定装置を備えた包装機では、簡素な構造にて包装容器内のガス濃度を測定することができる。

図１３に示した実施例の包装機Ｐ２は横ピロー包装機であり、シート状のフィルムｈを送り出して製袋しつつ被包装物Ｓを当該袋（包装容器）Ｈ内に充填し、センターシールした後、底部を順次シールカットして包装する包装機である。この横ピロー包装機Ｐ２のセンターシール部８１または製品排出部８２のいずれかに、レーザー式ガス濃度測定装置Ｇ１（図１３中、操作パネル２４およびＰＬＣ２５は省略されており、レーザー式ガス濃度測定装置Ｇのセンサーカバー３２およびコンベア３１は備えていないレーザー式ガス濃度測定装置）により、センサーヘッド２７が往復動機構２８により包装容器（包装袋）Ｈの上方より昇降して、第１吸盤部６および第２吸盤部７が包装容器（包装袋）Ｈの吸着時に振動機構８により振動して包装容器（包装袋）Ｈ内のガス濃度を順次測定するように構成されている。このように、本発明のレーザー式ガス濃度測定装置を備えた包装機では、横ピロー包装機においても簡素な構造にて包装容器内のガス濃度を測定することができる。

図１４に示した実施例の包装機Ｐ３は縦ピロー包装機であり、シート状のフィルムｈを送り出して製袋しつつ被包装物Ｓをホッパー９１より当該袋（包装容器）Ｈ内に充填し、底シールおよびカッター部９２にてシールカットして包装する包装機であり、この縦ピロー包装機Ｐ２の底シールおよびカッター部９２または製品排出部９３のいずれかに、レーザー式ガス濃度測定装置Ｇ１（図１４中、操作パネル２４およびＰＬＣ２５は省略されており、レーザー式ガス濃度測定装置Ｇのセンサーカバー３２およびコンベア３１は備えていないレーザー式ガス濃度測定装置）が配されている。そして、底シールおよびカッター部９２に配した場合は、図１４に示すように、センサーヘッド２７が往復動機構２８により包装容器（包装袋）Ｈの側方より水平方向に往復動して、第１吸盤部６および第２吸盤部７が包装容器（包装袋）Ｈの吸着時に振動機構８により振動して包装容器（包装袋）Ｈ内のガス濃度を順次測定するように構成されている。また、製品排出部９３の上方にセンサーヘッド２７を配した場合は、センサーヘッド２７が往復動機構２８により包装容器（包装袋）Ｈの上方より昇降して、第１吸盤部６および第２吸盤部７が包装容器（包装袋）Ｈの吸着時に振動機構８により振動して包装容器（包装袋）Ｈ内のガス濃度を順次測定するように構成されている。このように、本発明のレーザー式ガス濃度測定装置を備えた包装機では、縦ピロー包装機においても簡素な構造にて包装容器内のガス濃度を測定することができる。

上記のように、本発明のレーザー式ガス濃度測定装置およびそれを備えた包装機では、レーザー発生部２の先端部に設けられた第１吸盤部６とレーザー受光部４の先端部に設けられた第２吸盤部７がセンサーヘッド２７に取り付けられ、センサーヘッド２７が往復動機構２８により往復動可能に構成されていることで、レーザー発生部２の第１吸盤部６およびレーザー受光部４の第２吸盤部７が包装容器Ｈに当接可能となるため、様々な種類の包装容器や包装機に対して汎用的に使用可能で、かつ簡素な構造にて包装容器内のガス濃度を測定することができる。

Ｇ レーザー式ガス濃度測定装置
Ｐ 包装機
Ｓ 被包装物
Ｈ 包装容器
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 第１吸盤部
７ 第２吸盤部
８ 振動機構
９ 鏡筒部
１０ 制御部
１１ 受光ケーブル
１２ 測定部
１３ 鏡筒部
１４，１５ 吸引穴
１６，１７ 連通路
１８，１９ レーザー経路
２０ 第一真空源（第一真空ポンプ）
２１ 第二真空源（第二真空ポンプ）
２２ 第一真空電磁弁
２３ 第二真空電磁弁
２４ 操作パネル
２５ ＰＬＣ
２６ レンズ
２７ センサーヘッド
２８ 往復動機構
２９ 第３吸盤部
３０ 第４吸盤部
３１ コンベア
３２ センサーカバー
４０ 振動機構
４１ 真空ポンプ
４２ 真空電磁弁
４３ バイブレーター
４４ 振動電磁弁
５０ 振動機構
５１ 真空ポンプ
５２ 真空電磁弁
５３ 電磁弁
５４ 大気連通部
５５ パイプ

Claims (8)

1. 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には包装容器を吸着するための第１吸盤部と前記発信器１から発振されるレーザー光を屈折させて前記レーザー受光部の前記受信器に受光させるためのレンズが設けられ、
   前記レーザー受光部の先端部には前記包装容器を吸着するための第２吸盤部が設けられ、
   前記レーザー発生部の前記第１吸盤部と前記レーザー受光部の前記第２吸盤部はセンサーヘッドに取り付けられ、該センサーヘッドが往復動機構により往復動可能に構成されることで前記レーザー発生部の前記第１吸盤部および前記レーザー受光部の前記第２吸盤部が前記包装容器に当接可能に構成されていることを特徴とするレーザー式ガス濃度測定装置。
2. 前記レーザー式ガス濃度測定装置は、前記第１吸盤部と前記第２吸盤部の配置ラインに直交するライン上に設けられた第３吸盤部および第４吸盤部を有している請求項１に記載のレーザー式ガス濃度測定装置。
3. 前記第１吸盤部および前記第２吸盤部は振動機構により振動可能に構成されている請求項１または２に記載のレーザー式ガス濃度測定装置。
4. 前記振動機構は、異なる真空圧力に設定された第一真空源と第二真空源を有し、前記第一真空源による吸引時に前記第二真空源のＯＮ・ＯＦＦを繰り返すことで脈動を発生させ前記第１吸盤部および前記第２吸盤部を振動させるものである請求項３に記載のレーザー式ガス濃度測定装置。
5. 前記振動機構は、前記第一真空源が第一真空ポンプであり、前記第二真空源が第二真空ポンプであり、前記第一真空ポンプを開閉する第一真空電磁弁と、前記第二真空ポンプを開閉する第二真空電磁弁とを有し、前記第一真空電磁弁を開いて前記第一真空ポンプにて吸引し、かつ前記第二真空電磁弁による開閉を繰り返しながら前記第二真空ポンプにて吸引することで脈動を発生させ、前記第１吸盤部および前記第２吸盤部を振動させるものである請求項４に記載のレーザー式ガス濃度測定装置。
6. 前記振動機構は、前記センサーヘッドをバイブレーターにより振動させることにより前記第１吸盤部および前記第２吸盤部を振動させるものである請求項３に記載のレーザー式ガス濃度測定装置。
7. 前記振動機構は、真空源と、大気と連通する大気連通部を有し、前記真空源による吸引時に前記大気連通部の開閉を繰り返すことで脈動を発生させ、前記第１吸盤部および前記第２吸盤部を振動させるものである請求項３に記載のレーザー式ガス濃度測定装置。
8. 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には包装容器を吸着するための第１吸盤部と前記発信器１から発振されるレーザー光を屈折させて前記レーザー受光部の前記受信器に受光させるためのレンズが設けられ、
   前記レーザー受光部の先端部には前記包装容器を吸着するための第２吸盤部が設けられ、
   前記レーザー発生部の前記第１吸盤部と前記レーザー受光部の前記第２吸盤部はセンサーヘッドに取り付けられ、
   該センサーヘッドが往復動機構により往復動可能に構成されることで前記レーザー発生部の前記第１吸盤部および前記レーザー受光部の前記第２吸盤部が前記包装容器に当接可能に構成されているレーザー式ガス濃度測定装置を備えていることを特徴とする包装機。

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