JP4816931B2 - 容器の気密性検査方法及びその方法に用いられる容器の気密性検査システム - Google Patents

容器の気密性検査方法及びその方法に用いられる容器の気密性検査システム Download PDF

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Description

本発明は、揮発性液体やガス等の内容物が充填された容器の気密性検査方法及びその方法に用いる容器の気密性検査システムに関する。
従来、LPG等のガスを充填したボンベのガス漏れを検出する手法が提案されている(特許文献1参照)。このガス漏れの検査手法では、ボンベのバルブをキャップで覆い、そのキャップ内の気体を吸引してガス検出器に導くようにしている。これにより、バルブから漏れるガスをガス検出器にて検出することができ、その検出結果に基づいてボンベの気密性の適否を判断することができる。
また、食品、医薬、化粧品等を入れた密封包装体の気密性を検査する手法が提案されている(特許文献2参照)。この手法では、食品、医薬、化粧品等の被包装物と共に不活性ガス(例えば、ヘリウムガス)の封入された密封包装体に通気性のある弾性体(例えば、ウレタン樹脂)の詰められた容器を被せ、その容器内で前記弾性体が密封包装体を圧迫するようにし、容器内の気体をガス分析部に導くようにしている。これにより、弾性体によって圧迫される密封包装体から漏れる不活性ガスをガス分析部にて検出することがき、その検出結果に基づいて密封包装体の気密性の適否を判断することができる。
特開平10−332098号公報 特開2004−257917号公報
しかしながら、前述したような検査手法では、個々の検査対象容器(ボンベ、密封包装体)にキャップや別の容器を被せて、そのキャップや別の容器内から吸引した気体に所定のガスが含まれるか否かに基づいて前記検査対象容器の気密性の適否を判定していることから、ピンホール等の極めて小さい欠陥による気密性不良を発見するためには、その個々の検査対象容器に対して前記気体の吸引動作を比較的長時間にわたって行わなければならず、効率的な検査を行なうことが難しい。
本発明は、このような従来の問題を解決するためになされたもので、検査効率の低下を極力防止しつつ、ピンホール等の極めて小さい欠陥による気密不良を発見することが可能となる容器の気密性検査方法及びその方法に用いられる容器の気密性検査システムを提供するものである。
本発明に係る容器の気密性検査方法は、内容物の入った複数の容器をケース内に収容し、前記ケースの開放した上面に通孔を覆うシャッター板を有する上蓋を被せて固定する容器収容工程と、複数の容器を収容した前記ケース内の気体を、前記シャッター板を押し広げてケース内に入り込むノズルで吸引し、その吸引される気体から前記容器の内容物に起因したガスを検出するガス検出工程と、前記ガス検出工程での検出結果に基づいて前記ケース内に収容された前記複数の容器の気密性の適否を判定する判定工程とを有する構成となる。
このような構成により、ケースに収容された複数の容器の少なくともいずれかからその内容物に起因したガスが漏れていれば、そのガスが即座に拡散することなくケース内に留まって、そのケースから吸引される気体に前記ガスが含まれることになるので、そのガスの検出結果に基づいて前記ケースに収容された複数の容器をひとまとめにしてその気密性の適否を判定することができるようになる。
また、本発明に係る容器の気密性検査方法において、前記複数の容器の収容されたケースを前記ガス検出工程の前に一時的に保管する保管工程を有する構成とすることができる。
このような構成により、ケース内に収容された複数の容器のいずれかにあるピンホール等の極めて小さい欠陥から漏れるガスの流量は僅かではあっても、ケースが保管されている間に該ケース内に前記漏れたガスがより多く溜まるようになるので、ガス検出工程でのガスの検出結果に基づいて容器の気密性不良をより的確に判定することができるようになる。
また、本発明に係る容器の気密性検査方法において、前記ガス検出工程の前に、前記ケースに収容された複数の容器それぞれの内容物の温度がその充填時の温度より高くなるように各容器を加熱する加熱工程を有する構成とすることができる。
このような構成により、ガス検出工程の前に、ケースに収容された複数の容器それぞれの内容物の温度がその充填時の温度より高くなるので、ガス検出工程に至るまでに、ケース内の各容器の内容物の膨張や気化が促進される。このため、容器に欠陥がある場合、その欠陥からのガスの漏れが促進されるようになり、その欠陥がピンホール等の極めて小さい欠陥であっても、そのガスの検出結果に基づいて容器の気密性不良をより的確に判定することができるようになる。
ケース内にある複数の容器それぞれの内容物の温度がその充填時の温度より高い状態となるものであれば、前記加熱工程の実施タイミングは特に限定されない。前記加熱工程は、容器収容工程の前になされるものであっても、即ち、各容器を加熱した後にケースに収容するようにしても、また、容器収容工程の後になされるものであっても、即ち、ケースに収容された複数の容器を例えば、ケースごと加熱するようにしてもよい。
また、本発明に係る容器の気密性検査方法において、前記容器収容工程と前記ガス検出工程との間において前記ケースをその姿勢が変わるように動かす工程を有する構成とすることができる。
このような構成により、複数の容器を収容したケースがガス検出工程に至るまでにその姿勢が変えられるので、前記ガス検出工程に至る前に、ケース内の容器に形成された欠陥が少なくとも一時的にはガスの漏れ易い向きになる可能性を高めることができる。このため、容器に形成された欠陥がピンホール等の極めて小さい欠陥であっても、ガス検出工程でのガスの検出結果に基づいて容器の気密性不良をより的確に判定することができるようになる。
また、本発明に係る容器の気密性検査方法において、前記ケースを動かす工程は、前記ケースを上下反転させるケース反転工程を含む構成とすることができる。
このような構成により、複数の容器を収容したケースがガス検出工程に至るまでに上下反転させられるので、前記ガス検査工程に至る前に、ケース内の容器に形成された欠陥が少なくとも一時的にはガスの漏れやすい向きになる可能性を高めることができる。このため、容器に形成された欠陥がピンホール等の極めて小さい欠陥であっても、ガス検査工程でのガスの検出結果に基づいて容器の気密性不良をより的確に判定することができるようになる。
更に、本発明に係る容器の気密性検査方法において、前記ケース反転工程は、前記ケースを遇数回上下反転させる構成とすることができる。
このような構成により、複数の容器が元の向き(容器収容工程での向き)となった状態のケースに対してガス検査工程を実施することができるようになる。
本発明に係る容器の気密性検査システムは、内容物の入った複数の容器を収容したケースを搬送する搬送機構と、前記ケースが予め設定された検査位置にあることを検出するケース検出手段と、前記検査位置においてノズルをセット位置と待避位置との間で駆動させるノズル駆動機構と、前記検査位置に設置され、ケース内に挿入される前記ノズルを通して前記ケース内の気体を吸引する吸引機構と、前記吸引機構によって吸引される気体に含まれる前記容器の内容物に起因したガスの量に応じた検出信号を出力するガス検出手段と、
前記ガス検出手段から出力される検出信号に基づいて前記ケースに収容された複数の容器の気密性の適否を判定する判定手段と、前記ケース検出手段にて前記ケースが前記検出位置にあることが検出されたときに、前記搬送機構よる前記ケースの搬送を停止させる搬送停止制御手段と、前記ケースが前記検査位置にて停止した後に、前記ノズル駆動機構によって前記ノズルを前記待避位置から前記セット位置に駆動させて該ノズルを前記ケース内に挿入させるノズル駆動制御手段と、前記ケース内に前記ノズルが挿入された状態で、前記吸引機構を有効に動作させる動作制御手段とを有する構成とすることができる。
このような構成により、複数の容器を収容したケースが搬送機構によって搬送される過程で該ケースが検査位置にあることが検出されると、該ケースの搬送が停止され、ノズルがセット位置に移動して前記ケースに挿入される。この状態で、ガス検出手段及び判定手段によって前述したガス検出工程及び判定工程の各処理がなされる。
本発明に係る容器の気密性検査方法及びその方法に用いられる気密性検査システムによれば、ピンホール等の極めて小さい欠陥から漏れる容器の内容物に起因したガスを検出するために、各ケースに対して比較的長い検査時間をかけたとしても、ケース内の複数の容器をひとまとめにしてその気密性の適否の判定ができるようになるので、検査効率の低下を極力防止しつつ、ピンホール等の極めて小さい欠陥による気密不良を発見することが可能となる。
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
本発明の実施の一形態に係る容器の気密性検査方法では、燃料電池の燃料となるメタノール(揮発性液体燃料)の充填されたボトル容器を検査対象としている。
まず、図1に示すように、燃料(メタノール)の充填工程を経たボトル容器10がケース100に所定数(複数)収容される(容器収容工程)。このケース100は、例えば、合成樹脂にて形成され、その上面が開放している。その開放した上面に上蓋100aが被せられて固定される。上蓋100aの、例えば、略中央部には、図2(a)に示すような通孔101が形成され、上蓋100aの裏面に可撓性を有する2つのシャッター板110a、110bがそれぞれの先端部にて通孔101を覆うように取付けられている。これらシャッター板110a、110bは、適度な弾性を有するゴム板などにて構成されている。後述するようにケース100内の気体を吸引するためのノズル33が上蓋100aの表側から通孔101に入れられると、図2(b)に示すように、ノズル33が2つのシャッター板110a、110bを押し広げてケース100内に入り込む。
前述したように燃料の充填された複数のボトル容器10の収容されたケース100は、所定の保管場所に、例えば、数個から数十個単位で一時的に保管される(保管工程)。このようにケース100が保管されている間に、ボトル容器10に何らかの欠陥があると、その欠陥から内部の燃料(メタノール)に起因した燃料ガス(液体燃料が揮発して生ずる燃料ガス)が漏れる。その燃料ガスは即座に拡散することなくケース100内に留まる。
保管場所に保管されていたケース100は、図3に示すような検査システムに順次供給される。図3において、検査対象となる複数のボトル容器10の収容されたケース100はコンベア20(搬送機構)によって所定の方向Aに搬送される。コンベア20の所定の搬送位置には、ケース100が検査位置にあることを検出するための光電スイッチ25が設置されている。
また、この検査位置には、エアシリンダ30(ノズル駆動機構)がコンベア20の上方に配置されるように設置され、このエアシリンダ30のプランジャの上下動に伴って可燃性ガスセンサ31及びエアポンプ32(吸引機構)が上下動するようになっている。エアポンプ32の先端には下方に向かって延びるノズル33が設けられており、エアポンプ32によってノズル33の先端から吸引された気体が可燃性ガスセンサ31に導かれるようになっている。可燃性ガスセンサ31は、ボトル容器100に充填された燃料(メタノール)が揮発することにより発生する燃料ガスに対して強い検出感度を有しており、導かれた前記気体に含まれる前記燃料ガスの濃度(量)に応じたレベルの検出信号を出力する。エアシリンダ30は、エアポンプ32に設けられたノズル33を前記検査位置にあるケース100の上方の待避位置と、ケース100の上蓋100aに形成された通孔101(図2参照)を通ってケース100内に挿入されるセット位置との間で往復駆動させるように、可燃性ガスセンサ31及びエアポンプ32を上下動させる。
また、コンベア20の下方の所定位置にはエアシリンダ21が設置されている。このエアシリンダ21は、ストッパ22をコンベア20の上方に突出させた位置とコンベア20の下方に埋没させた位置との間で上下動させる。ストッパ22がコンベア20の上方に突出している状態で、コンベア20によって搬送されてきたケース100が前記検査位置にて確実に停止させられる。
この検査システムにおける制御系は、制御ユニット(CPU)50、アナログデジタル変換器(A/D変換器)51、入出力回路52及び設定・表示ユニット53を有している。制御ユニット50は、可燃性ガスセンサ31からの検出信号をA/D変換器51を介してデジタル信号として取得する。また、光電スイッチ25からの信号が入出力回路52を介して制御ユニット50に供給される。そして、制御ユニット50は、それらの入力信号及び検出信号に基づいて、前記検査位置より下流に配置された排除装置60及びその他の駆動機器(エアシリンダ30、21を動作させるソレノイドバルブ、エアポンプ32、コンベア20の駆動源等を含む)に対する制御信号を生成し、その制御信号が入出力回路52を介してそれら排除装置60及びその他の駆動機器に与えられるようになっている。なお、設定・表示ユニット53は、操作者の操作に基づいた信号を制御ユニット50に出力し、制御ユニット50からの表示信号に基づいて各種情報の表示を行なう。
制御ユニット50は、図4に示す手順に従って処理を行なう。
前述したように保管工程を経てコンベア20に順次投入されたケース100は、コンベア20によって検査位置に向けて搬送されている。このような状況において、制御ユニット50は、光電スイッチ25からの検出信号に基づいて検査対象となるボトル容器10の収容されたケース100が検査位置にあるか否かを判定している(S1)。コンベア20にて搬送されるケース100が検査位置に到達した際の光電スイッチ25からの検出信号に基づいてケース100が検出位置にあるとの判定がなされると(S1でYES)、制御ユニット50は、エアシリンダ21を動作させてストッパ22をコンベア20の上方に突出させる(S2)と共にコンベア20を停止させる(S3)。これにより、ケース100が検査位置にて停止する。
その後、制御ユニット50は、エアシリンダ30を駆動させ、ノズル33がセット位置となるように可燃性ガスセンサ31及びエアポンプ32を下降させる(S4)。これにより、ノズル33が検査位置にて停止するケース100の上蓋100aに形成された通孔101(図2参照)を通ってそのケース100内に挿入される。この状態で、制御ユニット50は、エアポンプ32を動作させる(S5)。これにより、ケース100内の気体がエアポンプ32によってノズル33の先端から吸引されて可燃性ガスセンサ31に導かれる。可燃性ガスセンサ31は導かれた気体中に含まれる燃料ガスの濃度に応じたレベルの検出信号を出力する(ガス検出工程)。
制御ユニット50は、エアポンプ32の動作を開始させた後に、内部タイマを起動して、そのタイマの時間が所定時間に達したか否かを判定しながら、可燃性ガスセンサ31からの検出信号に基づいて燃料ガスの濃度Dを演算し、そのガス濃度Dが基準濃度Doに達しているか否かを判定する(S6、S7、S8)(判定工程)。制御ユニット50は、前記所定時間、この処理(S6、S7、S8)を繰り返し実行する。
前記処理の過程で、燃料ガスの濃度Dが基準濃度Doに達すると(S7でNO、S8でYES)、制御ユニット50は、ケース100に収容されている複数のボトル容器10のいずれかの気密性が適正でないとして、所定の排除処理(S9)を実行する。この排除処理では、排除装置60に対して排除制御信号が与えられる。そして、制御ユニット50は、エアポンプ32を停止させ(S10)、エアシリンダ30を駆動させてノズル33がケース100からに抜かれて待避位置となるように可燃性ガスセンサ31及びエアポンプ32を上昇させ(S11)、更に、エアシリンダ21を駆動させてストッパ22をコンベア20の下方に埋没させる(S12)。その後、制御ユニット50は、コンベア20を駆動させ(S13)、次のケース100が検査位置に到達したか否かを判定する(S1)。
コンベア20が駆動することにより、ケース100が検査位置から更に下流に搬送される。そして、前述したように制御ユニット50から排除制御信号の与えられた排除装置60は、コンベア20上のケース100を検出すると、そのケース100を例えば押し出す等してコンベア20から排除する。
前述した制御ユニット50での処理(S6、S7、S8)の過程で、可燃性ガスセンサ31からの検出信号に基づいて演算される濃度Dが、前記タイマの時間が所定時間に達した時点(S7でYES)で基準濃度Doに達していない場合(S8でNO)、ケース100内の全てのボトル容器10は燃料ガスのリークが無くその気密性が適正であるとして、制御ユニット50は、前述した排除処理(S9)を実行することなく、前述した処理(S10〜S13)を実行する。これにより、ケース100はコンベア20によって検査位置から排除装置60の設置位置を通過して更に下流の次の工程(例えば、積み出し工程)まで搬送される。
前述したようなボトル容器10の気密性検査方法では、ケース100に収容された複数のボトル容器10の少なくともいずれかから燃料ガスが漏れていれば、その燃料ガスは即座に拡散することなくケース100内に溜まって、そのケース100から吸引される気体に該燃料ガスが含まれることになるので、その燃料ガスの検出結果(ガス濃度D)に基づいてケース100に収容された複数の容器10をひとまとめにしてその気密性の適否を判定することができる。そして、ピンホール等の極めて小さい欠陥から漏れる燃料ガスを検出するために、例えば、図4の処理における気密性適否の判定時間(S7での所定時間)を比較的長くしたとしても、前述したようにケース100内の複数のボトル容器10をひとまとめにしてその気密性の適否を判定しているので、その検査効率の低下を極力防止することができるようになる。
更に、複数のボトル容器10を収容したケース100を一時的に保管しているので、ケース100内に収容された複数のボトル容器10のいずれかにあるピンホール等の極めて小さい欠陥から漏れる燃料ガスの流量は僅かではあっても、ケース100が保管されている間にケース100内にその漏れた燃料ガスがより多く溜まるようになる。このため、前述した処理における気密性適否の判定時間が比較的短いものであっても、複数のボトル容器10の気密性不良を的確に判定することができるようになる。
なお、保管工程でのケース100の保管時間は、想定される欠陥の大きさ、漏れるガスの性質、可燃性ガスセンサ31の検出精度等に基づいて適宜決めることができる。
また、ケース100内の気体に含まれる燃料ガスを検出する工程(ガス検出工程)に至る前に、例えば、図5に示すような処理工程を実行することもできる。
燃料の充填工程を経たボトル容器10がボトル搬送コンベア20aにて容器収容工程まで搬送される。このボトル搬送コンベア20aには、加熱装置70が設けられ、ボトル搬送コンベア20aにて搬送されるボトル容器10が容器収容工程に至るまでに加熱されるようになっている(加熱工程)。加熱装置70から出てきたボトル容器10が所定数ずつ順次ケース100に収容される(容器収容工程)。このように所定数(複数)のボトル容器10が収容されたケース100は、ケース搬送コンベア20bに投入され、検査位置に向けて搬送される。
加熱装置70によって各ボトル容器10が加熱されることにより、ケース100に収容された複数のボトル容器10内の燃料(メタノール)の温度はその充填時の温度(例えば、5℃〜20℃)より高くなっている(例えば、20℃〜50℃)。そして、ケース搬送コンベア20bに投入されたケース100内の複数のボトル容器10はその内容物である燃料が比較的高い温度に維持される。
ケース搬送コンベア20bの検査位置に至るまでの所定位置に2つの反転装置80が設置されている。上流側にある反転装置80は、ケース搬送コンベア20bによって搬送されるケース100をその上下を反転させる(ケース反転工程)。従って、反転装置80から出てきたケース100は、上蓋100aが下側となる上下が反転した状態で搬送される。そして、下流側にある反転装置81は、上下が反転状態となってケース搬送コンベア20bによって搬送されるケースを更にその上下を反転させる(ケース反転工程)。従って、反転装置81から出てきたケース100は上蓋100bが上側となる元の状態となって検査位置に向けて搬送される。
このようにしてケース100がエアシリンダ30の設置された検査位置に到達すると、制御ユニット50の前述したのと同様の制御(図4の処理フロー参照)に従って当該検査位置にあるケース100に収容された複数のボトル容器10の気密性検査に係る処理(ガス検出工程、判定工程)が実行される。
前述したように各ボトル容器10を加熱してケース100に収容する場合、ケース搬送コンベア20bによって搬送されるケース100に収容された複数のボトル容器10の燃料の温度がその充填時の温度より高くなるので、ケース100が検出位置に至るまでに、ケース100内の各ボトル容器10の燃料の膨張や気化が促進される。このため、ボトル容器10に欠陥がある場合、その欠陥から燃料ガスの漏れが促進されるようになり、その欠陥がピンホール等の極めて小さい欠陥であっても、検査位置での燃料ガスの検出結果に基づいて各ボトル容器10の気密性不良をより的確に判定することができるようになる。
なお、各ボトル容器10の加熱のタイミングは、ケース内に収容された各ボトル容器10が検査位置に達するまで比較的高温に維持され得るものであればよく、例えば、ボトル容器10をケース100に収容した後に、そのケース100全体を加熱することによって各ボトル容器10が加熱されるようにしてもよい。ただし、このようにケース100全体を加熱する場合、ケース100が断熱材となってボトル容器10の内容物(燃料)の温度上昇に時間がかかるので、効率的な加熱が可能となるという観点からは、前述したようにケース100に収容する前に各ボトル容器10を加熱することが好ましい。
また、前述したようにケース100を反転させながら検査位置まで搬送する場合、ケース100が搬送される過程でケース100内のボトル容器10に形成された欠陥が少なくとも一時的には燃料ガスの漏れ易い向きになる可能性が高くなる。このため、そのボトル容器10に形成された欠陥がピンホール等の極めて小さい欠陥であっても、検査位置での燃料ガスの検出結果に基づいて各ボトル容器10の気密性不良をより的確に判定することができるようになる。
なお、ボトル容器10の加熱及びケース100の反転を行なうようにした前記例(図5参照)では、ボトル容器10をケース100に収容した後に、そのケース100を特に保管することはなかったが、加熱したボトル容器10をケース100に収容した後にそのケース100を一時的に保管するようにしてもよい。この場合、ケース搬送コンベア20bの長さを短くまたその搬送速度を早く設定することができる。
また、図1乃至図4にて説明した検査方法において、比較的長い判定時間(図4におけるS7参照)を確保することにより、保存工程を省略することができる。この場合であっても、ケース100内の複数のボトル容器10をひとまとめにして気密性の適否の検査がなされるので、検査効率の低下を極力防止することができる。
以上、説明したように、本発明は、検査効率の低下を極力防止しつつ、ピンホール等の極めて小さい欠陥による気密不良を発見することができるという効果を有し、揮発性液体やガス等の内容物が充填された容器の気密性検査方法及びその方法に用いる容器の気密性検査システムとして有用である。
本発明の実施の一形態に係る容器の気密性検査方法における容器収容工程及び保管工程を示す図である。 容器収容工程にて用いられるケースの上蓋の部分的な構造を示す図である。 本発明の実施の一形態に係る容器の気密性検査方法におけるガス検出工程及び判定工程を実行するシステムを示す図である。 図3に示すシステムにおける制御ユニットでの処理手順を示すフローチャートである。 ガス検出工程に至るまでの処理工程の他の一例を示す図である。
符号の説明
10 ボトル容器
20 コンベア
20a ボトル搬送コンベア
20b ケース搬送コンベア
21 エアシリンダ
22 ストッパ
25 光電スイッチ
30 エアシリンダ
31 可燃性ガスセンサ
32 エアポンプ
33 ノズル
50 制御ユニット
51 アナログデジタル変換器(A/D変換器)
52 入出力回路
53 設定・表示ユニット
60 排除装置
70 加熱装置
80、81 反転装置
100 ケース
100a 上蓋
101 通孔
110a、110b シャッター板

Claims (7)

  1. 内容物の入った複数の容器をケース内に収容し、前記ケースの開放した上面に通孔を覆うシャッター板を有する上蓋を被せて固定する容器収容工程と、
    複数の容器を収容した前記ケース内の気体を、前記シャッター板を押し広げてケース内に入り込むノズルで吸引し、その吸引される気体から前記容器の内容物に起因したガスを検出するガス検出工程と、
    前記ガス検出工程での検出結果に基づいて前記ケース内に収容された前記複数の容器の気密性の適否を判定する判定工程とを有することを特徴とする容器の気密性検査方法。
  2. 前記複数の容器の収容されたケースを前記ガス検出工程の前に一時的に保管する保管工程を有することを特徴とする請求項1記載の容器の気密性検査方法。
  3. 前記ガス検出工程の前に、前記ケースに収容された複数の容器それぞれの内容物の温度がその充填時の温度より高くなるように各容器を加熱する加熱工程を有することを特徴とする請求項1または2記載の容器の気密性検査方法。
  4. 前記加熱工程は、前記容器収納工程より前に実行されることを特徴とする請求項3記載の容器の気密性検査方法。
  5. 前記容器収容工程と前記ガス検出工程との間において前記ケースをその姿勢が変わるように動かす工程を有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の容器の気密性検査方法。
  6. 前記ケースを動かす工程は、前記ケースを上下反転させるケース反転工程を含むことを特徴とする請求項5記載の容器の気密性検査方法。
  7. 前記ケース反転工程は、前記ケースを遇数回上下反転させることを特徴とする請求項6記載の容器の気密性検査方法。
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