JP2010533873A - ガス透過試験システム - Google Patents

Abstract

ガス透過試験システムの自動調整システムを開示し、データプロセッサに接続された制御システムが、ガス透過試験システムを通して流される加圧流体のより正確な制御を容易にする。
【選択図】図６

Description

本発明は容器試験装置に関し、より詳しくは、容器の壁を通るガスの透過を測定するシステムおよび方法に関する。

酸化による影響を受け易い飲料の保存には、貯蔵に使用される容器内に存在する少量の酸素により飲料が酸化されるという問題がある。したがって、飲料の貯蔵に使用されることになっているプラスチック容器の酸素透過特性を確認することが最も重要である。従来技術では、酸素透過試験システムは、容器をガス透過試験システムに置く度毎にまたはガス透過試験システムから取出す度毎に、試験すべき容器を、関連したマニホールドの相手フィッティングにねじ止めしなくてはならない半田付けされた連結部を有している平らなプレートに取付けなければならない。しばしば、試験の誤差が、主としてフィッティングおよび部品の周りの微小な漏出から生じる。フィッティングの反復使用で、問題が更に増大する。

１つの解決法は、フィッティングをより頻繁に交換し、且つ容器を平らなプレートにより慎重に取付けて、より良い連結を確保することである。しかしながら、これらの選択は、容器の試験間の時間を著しく増大させ、依然として試験誤差の可能性がある。

また、ガス透過試験システムの現行の操作は、使用者が、容器内へのキャリアガスの流量および圧力を手動で操作することを必要とする。キャリアガスの流量および圧力の手動操作は、システム内のキャリアガスの制御を不正確にし、このため試験誤差を生じさせる。キャリアガスの流量および圧力の不正確な制御はまた、システムの部品に摩耗を生じさせ、このためその寿命を短縮する。

当業者は、いかにして実用的な試験システムを提供するかという問題の解決を研究し続けてきている。

驚くべきことに、試験条件のより正確な制御を行う制御システムを備えた、本発明と調和し且つ適合するガス透過試験システムの自動調整システムが開発された。

本発明の一実施形態では、容器を通るガスの透過を測定するガス透過試験システム１１０は、少なくとも１つの測定される特性を表すフィードバック信号を発生できるようになっている、加圧流体源と流通しているガス透過試験システムと、フィードバック信号に応答してガス透過試験システムの作動を調節するための制御信号を発生するようになっている、ガス透過試験システムに接続されている制御システムとを有している。

他の実施形態では、容器を通るガスの透過を測定するガス透過試験システム１１０は、流体の測定される特性の１つを表すフィードバック信号を発生できるようになっている、加圧流体源と流通している試験システムと、流体の流れを調整する手段と、フィードバック信号に応答してガス透過試験システムの作動を調節するための制御信号を発生するようになっている、ガス透過試験システムに接続されている制御システムとを有している。

他の実施形態では、ブロー成形された容器のガス透過試験を制御する方法は、ガス透過試験システムを用意する段階と、該ガス透過試験システムに容器を固定する段階と、ガス透過試験システムおよび容器を通して流される加圧流体の特性を測定し、且つ測定された特性を表すフィードバック信号を発生させる段階と、フィードバック信号に応答してガス透過試験システムの作動を調節し、ガス透過試験システムを通して流される加圧流体に所望の変化をもたらす段階とを有している。

本発明の更なる目的および利点は、明細書の一部をなす添付図面を参照した以下の記載および特許請求の範囲の記載から明らかになるであろう。

本発明の他の目的および利点は、添付図面に照らして考えたとき、本発明の以下の説明を読むことによって、当業者に容易に明らかになるであろう。

本発明の特徴を具体化したガス透過試験システムのサンプルプレートの平面図である。 本発明の特徴を具体化したガス透過試験システムのサンプルプレートの端面図である。 本発明の特徴を具体化したガス透過試験システムのサンプルプレートの正面図である。 本発明の特徴を具体化したガス透過試験システムのサンプルプレートの斜視図である。 本発明の特徴を具体化したガス透過試験システムのマニホールドの平面図である。 本発明の特徴を具体化したガス透過試験システムのマニホールドの端面図である。 本発明の特徴を具体化したガス透過試験システムのマニホールドの正面図である。 本発明の特徴を具体化したガス透過試験システムのマニホールドの斜視図である。 本発明の特徴を具体化するガス透過試験システムのベースプレートの端面図である。 本発明の特徴を具体化するガス透過試験システムのベースプレートの平面図である。 本発明の特徴を具体化するガス透過試験システムのベースプレートの正面図である。 本発明の特徴を具体化するガス透過試験システムの斜視図である。 図１−図３に示した部品を組込んだ本発明によるガス透過試験システム１１０の概略的なブロック線図である。 図１−図３に示した部品を組込んだ本発明によるガス透過試験システム１１０の図である。

本発明は、他の実施形態が可能であり、且つ添付した特許請求の範囲の範囲内で様々な方法で実施し、あるいは行うことができるので、本発明は、その適用において、添付図面に図示した構造の細部および部品の配置に限定されるものではないことが理解されるべきである。また、ここで用いる表現および専門用語は、説明のためであり、限定のためではないことが理解されるべきである。

下記の詳細な説明および添付図面は、本発明の種々の例示的実施形態を記載し且つ図示するものである。これらの記載および図面は当業者が本発明を作り、使用することを可能にするものであって、いかなる意味においても本発明の範囲を制限するものではない。ここに開示する方法に関し、提示する行程段階は本質の例示であり、したがって段階の順序は必須または厳密なものではない。

添付図面を参照すると、本発明の特徴を具体化する透過試験用容器に使用される、プラスチック材料と制御システムの取付けおよび連結を行う、ガス透過試験システムの部品が示されている。

ガス透過試験システムは、２つの主要部品すなわち、試験すべき容器が取付けられる可動サンプルプレートと、関連するマニホールドシステムとを有している。

図１ａ、図１ｂ、図１ｃおよび図１ｄに参照番号１０でその全体が示されたサンプルプレートは、図２ａ、図２ｂ、図２ｃおよび図２ｄに示された関連したマニホールド３０のピンを受入れることができるようになっている。サンプルプレート１０およびマニホールド３０は、図３ａ、図３ｂおよび図３ｃに示すベースプレート５０に、適当な締め付け具により適当に取付けられる。サンプルプレート１０、マニホールド３０およびベースプレート５０は、組立てられて、図４に示すようなガス透過試験組立体１００を形成する。

サンプルプレート１０は主本体１２を有し、該主本体１２は、試験されるべきプラスチック容器のネックまたは口部の開放端を受入れるための環状凹部１４を備えている。凹部１４は、環状肩部１６により構成されている。環状肩部１６の中心には同軸の凹部１８が形成されている。凹部１８の開放端は、直立環状リング２０により構成されている。主本体１２には、遠く離れた加圧流体源と試験されるべき容器の内部との間を連通させる導管２２が形成されている。

導管２２を通して導入された加圧流体の戻り部との連通を提供する同様な導管２４が、導管２２から間隔を隔てて主本体１２に形成されている。互いに間隔を隔てたブッシング２６、２８が、以下で説明するように、主本体１２の内方に延び且つ協働する位置決めピンを受け入れるように形成される。

図２ａ、図２ｂ、図２ｃおよび図２ｄには、全体として参照番号３０で示すマニホールドが示されており、マニホールド３０は、サンプルプレートの導管２２の入口と連通する導管３４と、サンプルプレートの導管２４と連通する導管３６とを備えている主本体３２を含む。互いに間隔を隔てたピン３８、３９を含む連結手段が設けられており、サンプルプレート１０とマニホールド３０とを選択的に連結する。

サンプルプレート１０およびマニホールド３０の導管の入口および出口の周囲は、例えばОリングシールを受入れるための溝で囲まれるのがよい。これらのシールは、サンプルプレート１０が作動位置にあるときに、流密システムを形成するのに利用される。

サンプルプレート１０とマニホールド３０とを選択的に連結するいかなる適当な手段を使用することができる。マニホールド３０のそれぞれのピン３８、３９を受入れる、サンプルプレート１０の互いに間隔を隔てて内方に延びているブッシング２６、２８を用いることにより満足できる結果が得られることが判明している。マニホールドのモールド型ピン３８、３９は、サンプルプレートのモールド型ブッシング２６、２８と適切な整合を確保する。

マニホールド３０は、図３ａ、図３ｂおよび図３ｃにその全体を参照番号５０で示すベースプレートに取付けることができる。ベースプレート５０は、サンプルプレート１０およびマニホールド３０の支持体として働く。マニホールド３０は、適当なねじ締め付け具を受入れるための、互いに間隔を隔てた通路すなわち孔４０、４２を備える。ねじ締め付け具は、適切な整合を確保するために、ベースプレート５０の雌ねじ孔５２、５３内にそれぞれ受入れられる。互いに間隔を隔てた１対の通路あるいは孔が、導管の通路をマニホールドの導管３４、３６と連通させるようにベースプレート５０に形成される。図示の実施形態では、ベースプレート５０は１対のマニホールド３０を収容できるようになっている。

一旦整合されると、サンプルプレート１０は、マニホールド３０と連結される。連結は、サンプルプレート１０をマニホールド３０のＯリングに押しつけるように締め付けられるのがよい。Ｏリングに対するサンプルプレート１０の圧接により、導管−容器−マニホールドの液密システムが生じる。

サンプルプレート１０、マニホールド３０およびベースプレート５０は、アルミニウムまたは他の軽量な耐久性合金から構成されるのが好ましい。システム部品のより簡単な可搬性のために、且つ、試験中、サンプルプレートの迅速な交換を可能にするために、軽量な部品が望まれる。しかしながら、システムの部品は、システムの温度、圧力および使用条件に耐えるいかなる適当な材料から構成されてもよい。

容器の試験は、典型的には、次の段階を含む。最初に、試験されるべき容器の開口側を凹部１４内に配置し、エポキシ樹脂または他の適当な接着材料でサンプルプレート１０に固定する。次に、サンプルプレート１０を、ベースプレート５０に既に取付けられているマニホールド３０に選択的に連結する。サンプルプレート１０を、マニホールド３０の導管内に受入れられたОリングにしっかりと圧接させ、システムを閉鎖する。圧接は、例えばクランプなどの任意の手段により、サンプルプレート１０とマニホールド３０との間の連結を締付けることによって生ずる。

システムが閉鎖された後は、加圧流体を、マニホールドの導管３４およびサンプルプレートの導管２２を通して、試験されている容器内に流入させる。加圧流体が純粋な窒素であると、好ましい結果が得られることが判明している。加圧流体が容器内に導入されると、加圧流体は、サンプルプレートの導管２４およびマニホールドの導管３６を通って容器から流出する。試験中に容器を透過したいかなるガスもまた、サンプルプレートの導管２４およびマニホールドの導管３６を通って、容器から試験センサに流出する。

容器の透過特性を試験するための上述したシステムは、例えばフィルムの透過特性を試験するために使用することもできる。フィルムは開口端付き容器に配置されて密封され、さもなければ容器に連結されるので、フィルムの周りの流体の容器中への流れが妨げられる。加圧流体は、容器の中に導入され、フィルムの内側に曝される。フィルムの外側は、大気にあるいは制御された環境に曝される。フィルムを透過するガスが、加圧流体によって収集され、フィルムの透過特性を決定するために試験される。

図５および図６にはガス透過試験システム１１０が示されており、該システム１１０は、図１−図４に示し且つここに記載した、少なくとも１つの酸素センサおよび少なくとも１つのサンプル存在検知器を備えた複数のガス透過試験装置１００を有している。ガス透過試験システム１１０と電気的に通信する制御システム１１６は、少なくとも、ガス透過試験システム１１０に配置された容器への加圧流体の流れ、システム１１０内の加圧流体の存在、システム１１０内の加圧流体の圧力、加圧流体の温度、およびシステム１１０からの流体の漏れの存在を検出し、または測定するようになっている。制御システム１１６は更に、測定した特性の少なくとも１つに基づいて、フィードバック信号を発生するようになっている。システム１１０内の流体の予期しない圧力損失は、システム１１０内の漏れ、または流体源からの流体の欠乏を示す。電気的接続は、図５において破線で示されている。制御システム１１６は更に、データを受け且つ解釈するようになっているデータプロセッサと通信する。図５および図６に示すように、データプロセッサは、ガス透過試験システム１１０からのフィードバック信号を受け且つ解釈するようになっているソフトウェアを有するコンピュータ１２０である。

ガス透過試験システム１１０は、加圧流体源１１２から下流に据え付けられている。加圧流体源１１２内に貯蔵された加圧流体の流れを調整する手段１１４は、システム１１０の酸素センサと加圧流体源１１２との間に配置されている。調整手段１１４は、加圧流体源１１２、ガス透過試験システム１１０および排出システム１１８と流通している三方弁である。調整手段１１４は、例えばソレノイド弁のようないかなる弁、またはガス圧力調整器であってもよい。ガス透過試験システム１１０には、所望に応じて、圧力センサを含んでもよい。また、システム１１０は、所望に応じて、いかなる数の調整手段１１４を含んでもよい。

ガス透過試験システム１１０は、該システム１１０を通って流される流体の測定された特性あるいは監視された特性および／またはサンプルの存在を示すフィードバック信号を発生するようになっている。フィードバック信号は制御システム１１６により受けられ、該制御システム１１６は、システム１１０の調節およびフィードバック制御を容易にするため、所望に応じて、流れ調整器１１４、加圧流体源１１２、ガス透過試験システム１１０および／または該システム１１０のいかなる他の部品に送られる制御信号を生じる。システムの変更は、例えば流体の流量、圧力および温度の変化等の、システム１１０を通って流れる加圧流体の特性の変更が含まれる。システムの変更にはまた、システムの特定部品への流体の流れを妨げるための、調整手段１１４の調節も含まれる。例えば、流体源１１２からの流体は、ガス透過試験システム１１０を通して、酸素の検出および測定センサを経て、次に排出システム１１８に流される。しかしながら、もしサンプル存在検出器が、サンプルの欠如を示すフィードバック信号を、制御システム１１６および／またはコンピュータ１２０に送るならば、制御システム１１６はフィードバック信号を再検討して、制御信号を所望の部品に伝える。もし解釈のためにフィードバック信号がコンピュータ１２０にも送られるならば、コンピュータのソフトウェアがフィードバック信号を再検討して、制御システム１１６を指示して制御信号を所望の部品に送らせる。もしサンプルが存在しないならば、ガス透過システム１１０からの流体を、酸素センサを通過して流れることなしに排出システム１１８へ迂回することを容易にするために、制御信号が調整手段１１４に送られ、該調整手段１１４を調節する。ガス透過試験システム１１０に圧力降下が生じた場合にも、流体が酸素センサを迂回するように、制御システム１１６またはコンピュータ１２０が調整手段１１４を調節する。流体が酸素センサの周囲を迂回することにより酸素センサが隔離され、酸素センサの酸素への露出が妨げられて、酸素センサの有効寿命が延びる。

更に、新しいサンプルの測定前に、ガス透過試験システム１１０および調整手段１１４は、ガス透過試験システム１１０および／または試験装置１００をパージするために、酸素センサの周囲の流体の迂回を容易にするように構成するのがよい。一旦、パージ操作が完了したならば、ガス透過試験システム１１０および調整手段１１４が、サンプルの測定および試験のために酸素センサを通過する流体の流れを容易にするように構成されるのがよい。

ガス透過試験システム１１０は、三方弁および二方弁のような複数の調整手段を含むのがよい。複数の調整手段は、それらの協調した調節を容易にするために、一緒に駆動されるのがよい。複数の調整手段は、コンピュータ１２０と電気的に接続されたコントローラ１１６と電気的に接続される。第１の位置では、複数の調整手段は、サンプルを通り、測定のために酸素センサを通過し、次に排出システム１１８への流体の流れを容易にする。第２の位置では、サンプルを通り、酸素センサの周囲を通り、排出システム１１８への流体の迂回を容易にする。

制御システム１１６により得られたフィードバック信号に関する情報並びに制御システム１１６によりシステム１１０になされたいかなる調節は、リアルタイムデータおよびデータトレンド分析のために、コンピュータ１２０のディスプレイデバイス上でオペレータに表示される。修正動作を必要とする事象をその場にいる人に警告するため、制御システム１１６またはコンピュータ１２０からコンピュータ１２０にアラーム信号が送られてもよい。例えば、システム１１０から流体が漏れた場合には、ガス透過試験システム１１０は、フィードバック信号を制御システム１１６に送り、アラーム信号がコンピュータ１２０に送られるようにする。一旦、その場にいる人に前記事象またはアラームが通知されるならば、システム１１０が調節され、あるいは修理のため停止される。

本発明によるフィードバック制御は、要望されている推奨されたプロセス制御機能を生じさせる。これらの制御によって、より良いプロセス監視、プロセスに介入するために必要とされるより小さい労力、システム１１０内での加圧流体のより正確な制御が可能になり、プロセス誤差が妨げられ、且つ加圧流体の接触によるシステム１１０の部品に生じる摩耗が妨げられる。

前述の記載から、当業者は、本発明の本質的特徴を容易に確認でき、且つ本発明の精神および範囲から逸脱することなく本発明に種々の変更および変形を行って、本発明を種々の用途および条件に適合させることができるであろう。

Claims (20)

1. 容器を通るガスの透過を測定するガス透過試験システムであって、
   少なくとも１つの測定される特性を表すフィードバック信号を発生するようになっている、加圧流体源と流通しているガス透過試験システムと、
   前記フィードバック信号に応答して前記ガス透過試験システムの作動を調節する制御信号を発生するようになっている、前記ガス透過試験システムと接続されている制御システムと、を有している、
   ことを特徴とするガス透過試験システム。
2. 前記測定される特性は、容器を通るガス透過量、流体の流量、流体圧力、流体温度およびサンプルの存在の少なくとも１つである、請求項１に記載のガス透過試験システム。
3. 前記制御システムに接続されている、流体の流れを調整する手段を更に含む、請求項１に記載のガス透過試験システム。
4. 前記制御システムは、選択的に、流体が前記ガス透過試験システムを迂回するようにさせる、請求項１に記載のガス透過試験システム。
5. 前記制御システムは、前記加圧流体源と流通している、請求項３に記載のガス透過試験システム。
6. 前記ガス透過試験システムは、前記ガス透過試験システムからの流体の漏れを検出するようになっている、請求項１に記載のガス透過試験システム。
7. 前記制御システムと接続されている酸素センサを更に含む、請求項１に記載のガス透過試験システム。
8. 前記制御システムと流通している複数のガス透過試験システムを更に含む、請求項１に記載のガス透過試験システム。
9. 前記制御システムと通信しているデータプロセッサを更に含む、請求項１に記載のガス透過試験システム。
10. 前記データプロセッサは、前記制御システムからのデータを受け且つ解釈するようになっているソフトウェアを含む、請求項９に記載のガス透過試験システム。
11. 前記データプロセッサは、測定された特性および前記制御システムにより行われた調節の少なくとも１つに関する情報を表示するようになっているディスプレイデバイスを含む、請求項９に記載のガス透過試験システム。
12. 前記制御システムおよび前記データプロセッサのうちの一方は、アラーム信号を発生するようになっている、請求項９に記載のガス透過試験システム。
13. 前記ディスプレイデバイスは、アラーム信号に応答してアラームを発生するようになっている、請求項１２に記載のガス透過試験システム。
14. 容器を通るガスの透過を測定するガス透過試験システムであって、
    流体の測定される特性の１つを表すフィードバック信号を発生するようになっている、加圧流体源と流通している試験システムと、
    流体の流れを調整する手段と、
    フィードバック信号に応答して前記ガス透過試験システムの作動を調節する制御信号を発生するようになっている、前記ガス透過試験システムと接続されている制御システムと、を有している、
    ことを特徴とするガス透過試験システム。
15. 前記測定される特性は、容器を通るガス透過量、流体の流量、流体温度およびサンプルの存在の少なくとも１つである、請求項１２に記載のガス透過試験システム。
16. 前記ガス透過試験システムは、前記ガス透過試験システムからの流体の漏れを検出するようになっている、請求項１４に記載のガス透過試験システム。
17. 物体を通るガス透過試験を制御する方法であって、
    ガス透過試験システムを準備する段階と、
    前記ガス透過試験システムに容器を固定する段階と、
    前記ガス透過試験システムおよび容器を通して流される加圧流体の特性を測定し且つ測定された特性を表すフィードバック信号を発生させる段階と、
    フィードバック信号に応答して前記ガス透過試験システムの作動を調節し、前記ガス透過試験システムを通して流される加圧流体に所望の変化を及ぼす段階と、を含む、
    ことを特徴とする方法。
18. 前記フィードバック信号に応答して前記ガス透過試験システムの作動を調節する制御信号を発生するようになっている制御システムを準備する段階を更に含む、請求項１７に記載の方法。
19. 前記制御システムは、選択的に、流体が前記ガス透過試験システムを迂回するようにさせる、請求項１８に記載の方法。
20. 前記物体は、容器およびフィルムのうちの１つである、請求項１７に記載の方法。

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