JP7350312B2 - 包装容器内のガス濃度測定方法 - Google Patents
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Description
本発明は、ガス置換されて密封された包装容器内に残存する特定ガスのガス濃度を測定する包装容器内のガス濃度測定方法に関するものである。
従来、包装袋を用いた包装工程において、被包装物の保存期間又は賞味期間を縮めるおそれのある特定の酸化原因ガスを含んだ包装袋内の空気を除去して、不活性ガス、たとえば窒素、二酸化炭素等にガス置換してから密封するガス置換包装が行われている。これによって、包装袋内部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。
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検査が行われている。
しかしながら、現在主流である酸素濃度の測定方法は、サンプルとして任意に選択した包装袋に注射針を刺し、包装袋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。当該抜き取り検査では、注射痕が形成された包装袋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。
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検査が行われている。
しかしながら、現在主流である酸素濃度の測定方法は、サンプルとして任意に選択した包装袋に注射針を刺し、包装袋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。当該抜き取り検査では、注射痕が形成された包装袋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。
これに対し、本願出願人は、包装袋を損傷することなく内部の特定ガスの濃度を測定可能なガス濃度測定装置を開発した。
特開２０１０－１０７１９７に開示されている包装袋のガス濃度測定装置１は、図８に示すように、発信器を有するレーザー発生部２と、当該レーザー発生部２に連接し、レーザー光が射出される主ヘッド３、並びに受信器を有するレーザー受光部４と、当該レーザ受光部４に連接し、レーザー光が入射される副ヘッド５とからなる。相対的に接近及び離隔自在に設けられた主ヘッド３と副ヘッド５は、、一対のグリップ６，６に把持された検査対象の包装袋Ｂを挟んで、主ヘッド３に対して副ヘッド５が正対するように配置されている。これによって、主ヘッド３から副ヘッド５へ最短距離でレーザー光が包装袋を透過することができ、包装袋内に残留している酸素等の特定ガスの濃度を測定する際に、包装袋の全数について当該包装袋を一切損傷することなく迅速に測定することができるようになった。
特開２０１０－１０７１９７に開示されている包装袋のガス濃度測定装置１は、図８に示すように、発信器を有するレーザー発生部２と、当該レーザー発生部２に連接し、レーザー光が射出される主ヘッド３、並びに受信器を有するレーザー受光部４と、当該レーザ受光部４に連接し、レーザー光が入射される副ヘッド５とからなる。相対的に接近及び離隔自在に設けられた主ヘッド３と副ヘッド５は、、一対のグリップ６，６に把持された検査対象の包装袋Ｂを挟んで、主ヘッド３に対して副ヘッド５が正対するように配置されている。これによって、主ヘッド３から副ヘッド５へ最短距離でレーザー光が包装袋を透過することができ、包装袋内に残留している酸素等の特定ガスの濃度を測定する際に、包装袋の全数について当該包装袋を一切損傷することなく迅速に測定することができるようになった。
しかしながら、上記のガス濃度測定装置１は、予め成形した包装袋Ｂが包装機に供給され、当該包装袋Ｂの袋口近傍の両端をグリップ対６，６で把持し、充填物を充填する包装機に対応したものである。当該包装機の場合、包装袋一つ一つがグリップ対で把持されているため、レーザー式ガス濃度計の主ヘッドと副ヘッドの間に移送したとき、容易に固定することができ、精度の高い測定を行うことができる。
一方、包装機には、包装袋用の機器のみならず、所定の包装容器を用いるものがあり、当該包装容器をコンベアで移送するものがある。当該包装容器の一類型として、たとえば、レトルト白飯、或いはゼリー、ジャム等のように、所定の容器またはビンを用いて、容器の縁際まで充填するものが知られている。このような食品のレトルトパック、又は瓶詰製品は、容器又はビンを煮沸消毒すると共に、充填物を充填した後、窒素ガス等の不活性ガスでガスパージして、酸化及び腐敗防止に関する処理が行われている。
上記のような、パック容器又はビンの場合、上記の包装機のようにグリップ対で包装袋を個別に把持するものではなく、包装容器が個別にコンベア上を移送されるように構成されている。そのため、当該包装容器用の包装機では、上記のガス濃度測定装置１のように検査対象の包装容器を位置決めすることが困難である。
一方、包装機には、包装袋用の機器のみならず、所定の包装容器を用いるものがあり、当該包装容器をコンベアで移送するものがある。当該包装容器の一類型として、たとえば、レトルト白飯、或いはゼリー、ジャム等のように、所定の容器またはビンを用いて、容器の縁際まで充填するものが知られている。このような食品のレトルトパック、又は瓶詰製品は、容器又はビンを煮沸消毒すると共に、充填物を充填した後、窒素ガス等の不活性ガスでガスパージして、酸化及び腐敗防止に関する処理が行われている。
上記のような、パック容器又はビンの場合、上記の包装機のようにグリップ対で包装袋を個別に把持するものではなく、包装容器が個別にコンベア上を移送されるように構成されている。そのため、当該包装容器用の包装機では、上記のガス濃度測定装置１のように検査対象の包装容器を位置決めすることが困難である。
したがって、本発明が解決しようとする課題は、コンベア上を個別に移送される包装容器をレーザー式ガス濃度計で測定する包装容器内のガス濃度測定方法を提供することである。
請求項１に記載の包装容器内のガス濃度測定方法は、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を備えたレーザー式ガス濃度計を有し、
前記レーザー光をガス置換されて密封された包装容器に透過させて、前記包装容器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前記包装容器の内部に残留している特定ガスのガス濃度を測定する包装容器内のガス濃度測定方法であって、
前記包装容器の相対する側面部に、前記レーザー光が透過可能な、互いに対向する一対の透光部を設け、
前記包装容器に充填収納された充填物からなる被包装物上に、前記透光部の一方から他方にわたって溝部を形成し、
当該溝部に沿って、前記透光部を透過した前記レーザー光が透過可能な透光空間を形成して、
前記レーザー発生部から射出されたレーザー光が、一方の前記透光部から、前記透光空間、他方の前記透光部と透過して、前記レーザー受光部で受光されるようにしたことを特徴とする。
前記レーザー光を受光するレーザー受光部を備えたレーザー式ガス濃度計を有し、
前記レーザー光をガス置換されて密封された包装容器に透過させて、前記包装容器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前記包装容器の内部に残留している特定ガスのガス濃度を測定する包装容器内のガス濃度測定方法であって、
前記包装容器の相対する側面部に、前記レーザー光が透過可能な、互いに対向する一対の透光部を設け、
前記包装容器に充填収納された充填物からなる被包装物上に、前記透光部の一方から他方にわたって溝部を形成し、
当該溝部に沿って、前記透光部を透過した前記レーザー光が透過可能な透光空間を形成して、
前記レーザー発生部から射出されたレーザー光が、一方の前記透光部から、前記透光空間、他方の前記透光部と透過して、前記レーザー受光部で受光されるようにしたことを特徴とする。
請求項２に記載の包装容器内のガス濃度測定方法は、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を備えたレーザー式ガス濃度計を有し、
前記レーザー光をガス置換されて密封された包装容器に透過させて、前記包装容器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前記包装容器の内部に残留している特定ガスのガス濃度を測定する包装容器内のガス濃度測定方法であって、
前記包装容器の上面部に前記レーザー光が透過可能な上面透光部を、前記包装容器の底面部に前記レーザー光が透過可能な底面透光部を、それぞれ設け、
前記包装容器に充填収納された充填物からなる被包装物に、前記上面透光部と前記底面透光部にわたって孔部を形成し、
当該孔部に沿って、前記上面透光部又は前記底面透光部を透過したレーザー光が透過可能な透光空間を形成して、
前記レーザー発生部から射出されたレーザー光が、前記上面透光部から、前記透光空間、前記底面透光部と透過し、又は前記底面透光部から、前記透光空間、前記上面透光部と透過して、前記レーザー受光部で受光されるようにしたことを特徴とする。
前記レーザー光を受光するレーザー受光部を備えたレーザー式ガス濃度計を有し、
前記レーザー光をガス置換されて密封された包装容器に透過させて、前記包装容器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前記包装容器の内部に残留している特定ガスのガス濃度を測定する包装容器内のガス濃度測定方法であって、
前記包装容器の上面部に前記レーザー光が透過可能な上面透光部を、前記包装容器の底面部に前記レーザー光が透過可能な底面透光部を、それぞれ設け、
前記包装容器に充填収納された充填物からなる被包装物に、前記上面透光部と前記底面透光部にわたって孔部を形成し、
当該孔部に沿って、前記上面透光部又は前記底面透光部を透過したレーザー光が透過可能な透光空間を形成して、
前記レーザー発生部から射出されたレーザー光が、前記上面透光部から、前記透光空間、前記底面透光部と透過し、又は前記底面透光部から、前記透光空間、前記上面透光部と透過して、前記レーザー受光部で受光されるようにしたことを特徴とする。
請求項３に記載の包装容器内のガス濃度測定方法は、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を備えたレーザー式ガス濃度計を有し、
前記レーザー光をガス置換されて密封された包装容器に透過させて、前記包装容器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前記包装容器の内部に残留している特定ガスのガス濃度を測定する包装容器内のガス濃度測定方法であって、
前記包装容器の上面部に前記レーザー光が透過可能な上面透光部を、前記包装容器の底面部に前記レーザー光が反射可能な底面反射部を設け、
前記包装容器に充填収納された充填物からなる被包装物に、前記上面透光部と前記底面反射部にわたって孔部を形成し、
当該孔部に沿って、前記上面透光部を透過し、前記底面反射部に向かってレーザー光が透過可能な透光空間を形成して、
前記レーザー発生部から射出されたレーザー光が、前記上面透光部から前記透光空間を透過し、前記底面反射部で反射して、前記透光空間から前記上面透光部を透過して、前記レーザー受光部で受光されるようにしたことを特徴とする。
前記レーザー光を受光するレーザー受光部を備えたレーザー式ガス濃度計を有し、
前記レーザー光をガス置換されて密封された包装容器に透過させて、前記包装容器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前記包装容器の内部に残留している特定ガスのガス濃度を測定する包装容器内のガス濃度測定方法であって、
前記包装容器の上面部に前記レーザー光が透過可能な上面透光部を、前記包装容器の底面部に前記レーザー光が反射可能な底面反射部を設け、
前記包装容器に充填収納された充填物からなる被包装物に、前記上面透光部と前記底面反射部にわたって孔部を形成し、
当該孔部に沿って、前記上面透光部を透過し、前記底面反射部に向かってレーザー光が透過可能な透光空間を形成して、
前記レーザー発生部から射出されたレーザー光が、前記上面透光部から前記透光空間を透過し、前記底面反射部で反射して、前記透光空間から前記上面透光部を透過して、前記レーザー受光部で受光されるようにしたことを特徴とする。
請求項４に記載の包装容器内のガス濃度測定方法は、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を備えたレーザー式ガス濃度計を有し、
前記レーザー光をガス置換されて密封された包装容器に透過させて、前記包装容器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前記包装容器の内部に残留している特定ガスのガス濃度を測定する包装容器内のガス濃度測定方法であって、
前記包装容器の相対する側面部に、前記レーザー光が透過可能な、互いに対向する一対の透光部を設け、
前記包装容器に収納された複数個の被包装物を、一の被包装物群と他の被包装物群に分けて、当該両被包装物群の間に前記透光部を透過した前記レーザー光が透過可能な透光空間を形成し、
当該透光空間の一端が一方の前記透光部と連接し、前記透光空間の他端が他方の前記透光部と連接するようにして、
前記レーザー発生部から射出されたレーザー光が、一方の前記透光部から、前記透光空間、他方の前記透光部と透過して、前記レーザー受光部で受光されるようにしたことを特徴とする。
前記レーザー光を受光するレーザー受光部を備えたレーザー式ガス濃度計を有し、
前記レーザー光をガス置換されて密封された包装容器に透過させて、前記包装容器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前記包装容器の内部に残留している特定ガスのガス濃度を測定する包装容器内のガス濃度測定方法であって、
前記包装容器の相対する側面部に、前記レーザー光が透過可能な、互いに対向する一対の透光部を設け、
前記包装容器に収納された複数個の被包装物を、一の被包装物群と他の被包装物群に分けて、当該両被包装物群の間に前記透光部を透過した前記レーザー光が透過可能な透光空間を形成し、
当該透光空間の一端が一方の前記透光部と連接し、前記透光空間の他端が他方の前記透光部と連接するようにして、
前記レーザー発生部から射出されたレーザー光が、一方の前記透光部から、前記透光空間、他方の前記透光部と透過して、前記レーザー受光部で受光されるようにしたことを特徴とする。
本発明に係る包装容器内のガス濃度測定方法によれば、包装容器にレーザー光が透過可能な透光部を設け、包装容器に収納された被包装物に、透光部を透過したレーザー光が透過可能な透光空間を形成して、レーザー発生部から射出されたレーザー光が、透光部及び透光空間を透過して、レーザー受光部で受光されるようにした。
これによって、包装容器内の透光空間で、特定波長のレーザー光を特定ガスに吸収させることができるので、包装容器内に残留している特定ガスのガス濃度を測定することができる。
これによって、包装容器内の透光空間で、特定波長のレーザー光を特定ガスに吸収させることができるので、包装容器内に残留している特定ガスのガス濃度を測定することができる。
また、好ましくは、被包装物が包装容器に充填される充填物の場合、包装容器の相対する側面部に互いに対向する一対の透光部を設け、当該充填物上に、一方の透光部から他方の透光部にわたって形成した溝部に沿って透光空間を形成するようにした。これによって、包装容器の縁際まで被包装物を充填させた場合であっても、レーザー光の光路を確保することができる。そのため、特定波長のレーザー光を特定ガスに吸収させることができるので、包装容器内に残留している特定ガスのガス濃度を測定することができる。
そして、好ましくは、上記と同様に被包装物が充填物の場合、包装容器の上面部に上面透光部を形成し、底面部に底面透光部若しくは底面反射部を設けて、当該充填物に上面透光部と底面透光部又は底面反射部にわたって形成した孔部に沿って透光空間を形成するようにした。そして、上下方向にレーザー光を透過させるか、或いは、上面側から入射させたレーザー光を底面部で反射させて、再度上面側へ出射させるようにした。これによって、包装容器の縁際まで被包装物を充填させた場合であっても、レーザー光の光路を確保することができる。そのため、特定波長のレーザー光を特定ガスに吸収させることができるので、包装容器内に残留している特定ガスのガス濃度を測定することができる。
さらにまた、包装容器に複数個の被包装物を収納するとき、包装容器内で被包装物を一の被包装物群と他の被包装物群に分けて、当該被包装物群の間に透光空間を形成し、当該透光空間の一端が一方の透光部と連接し、透光空間の他端が他方の透光部と連接することが好ましい。これによって、包装容器のに収納される被包装物が複数個であっても、レーザー光の光路を確保することができる。そのため、特定波長のレーザー光を特定ガスに吸収させることができるので、包装容器内に残留している特定ガスのガス濃度を測定することができる。
本発明に係る包装容器内のガス濃度測定方法の実施例について、添付した図面にしたがって説明する。図１及び図２は、第１実施例に係る包装容器内のガス濃度測定方法を行うガス濃度測定装置の構成の概略を示す平面図、右側面図である。本実施例に係る包装容器内のガス濃度測定方法を説明する前に、ガス濃度測定装置の構成について概略を以下説明する。
ガス濃度測定装置１０は、包装容器Ｐを移送するコンベア１１と、当該コンベア１１上の所定の位置で包装容器Ｐ内のガス濃度を測定可能なレーザー式ガス濃度計１２とを有する。
コンベア１１は、図１に示すように、始端側に主ロータ１５ａ、終端側に従ロータ１５ｂを有し、当該主従ロータ１５ａ，１５ｂ間に所定の張力で張設された移送ベルト１６を有している。
主ロータ１５ａは、所定の回転数で間欠的に動作するステッピングモータ１７によって、移送ベルト１６をコンベア１１の主ロータ１５ａがある始端側から、従ロータ１５ｂのある終端側に向って順方向へ送るように形成されている。本実施例に係るステッピングモータ１７は、回動時間０．８秒、停止時間０．７秒の周期で間欠動作し、４０ｒｐｍの回転数で順方向に回転するように形成されている。
従ロータ１５ｂは、移送ベルト１６を介して、主ロータ１５ａに従動するように形成されている。
移送ベルト１６上には、包装容器Ｐが所定の向きで載置されている。移送ベルト１６上に載置される複数個の包装容器Ｐは、所定の間隔で本実施例に係るガス濃度測定装置１０外から供給される。移送ベルト１６の長手方向に沿った中央近傍には、図１及び図２に示すように、当該移送ベルト１６を挟んでレーザー式ガス濃度計１２が配置されている。
コンベア１１は、包装容器Ｐがレーザー式ガス濃度計１２に挟まれた所定位置に到達したとき、ステッピングモータ１７が移送ベルト１６を停止させるように形成されている。当該停止時間内に包装容器Ｐに対してレーザー光を投射することによって、レーザー式ガス濃度計１２は、包装容器Ｐ内のガス濃度を測定することができる。
主ロータ１５ａは、所定の回転数で間欠的に動作するステッピングモータ１７によって、移送ベルト１６をコンベア１１の主ロータ１５ａがある始端側から、従ロータ１５ｂのある終端側に向って順方向へ送るように形成されている。本実施例に係るステッピングモータ１７は、回動時間０．８秒、停止時間０．７秒の周期で間欠動作し、４０ｒｐｍの回転数で順方向に回転するように形成されている。
従ロータ１５ｂは、移送ベルト１６を介して、主ロータ１５ａに従動するように形成されている。
移送ベルト１６上には、包装容器Ｐが所定の向きで載置されている。移送ベルト１６上に載置される複数個の包装容器Ｐは、所定の間隔で本実施例に係るガス濃度測定装置１０外から供給される。移送ベルト１６の長手方向に沿った中央近傍には、図１及び図２に示すように、当該移送ベルト１６を挟んでレーザー式ガス濃度計１２が配置されている。
コンベア１１は、包装容器Ｐがレーザー式ガス濃度計１２に挟まれた所定位置に到達したとき、ステッピングモータ１７が移送ベルト１６を停止させるように形成されている。当該停止時間内に包装容器Ｐに対してレーザー光を投射することによって、レーザー式ガス濃度計１２は、包装容器Ｐ内のガス濃度を測定することができる。
レーザー式ガス濃度計１２は、図１及び図２に示すように、コンベア１１を挟んで対向配置された主ヘッド２０と副ヘッド２１を有している。主ヘッド２０は、特定波長のレーザー光を射出可能に形成されている。副ヘッド２１は、主ヘッド２０から射出されたレーザー光が、コンベア１１上の包装容器Ｐを通過してから、受光するように構成されている。
特定波長のレーザー光が、包装容器Ｐ内に残留している測定対象の特定ガスによって吸収されたとき、副ヘッド２１で受光したレーザー光の吸光度に基づいて、包装容器Ｐ内に残留している特定ガスのガス濃度を測定することができる。
特定波長のレーザー光が、包装容器Ｐ内に残留している測定対象の特定ガスによって吸収されたとき、副ヘッド２１で受光したレーザー光の吸光度に基づいて、包装容器Ｐ内に残留している特定ガスのガス濃度を測定することができる。
主ヘッド２０は、図１及び図２に示すように、特定波長のレーザー光を射出するレーザー発生部２２を有している。レーザー発生部２２は、レーザー光源２３と、当該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２４とからなる。
レーザー光源２３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（図示略）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２４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。
ここで、本実施例に係るレーザー式ガス濃度計１２が測定する特定ガスは、酸素ガス（Ｏ２）である。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。
また、主ヘッド２０は、図２に示すように、コンベア１１の幅方向に沿って移動可能に形成されている。これによって、包装容器Ｐの大きさに合わせてコンベアの幅方向端部から中央に向って移動するように形成することができる。
レーザー光源２３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（図示略）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２４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。
ここで、本実施例に係るレーザー式ガス濃度計１２が測定する特定ガスは、酸素ガス（Ｏ２）である。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。
また、主ヘッド２０は、図２に示すように、コンベア１１の幅方向に沿って移動可能に形成されている。これによって、包装容器Ｐの大きさに合わせてコンベアの幅方向端部から中央に向って移動するように形成することができる。
主ヘッド２０は、レーザー光源２３に連接する鏡胴２５を有し、当該鏡胴２５の包装容器Ｐと対向するレーザー出射口２５ａ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。
鏡胴２５には、ガスバルブ（図示略）が設けられている。これによって、鏡胴２５内の大気を真空化又は所定のガスへガスパージすることができ、鏡胴２５内を真空で維持したり、或いは鏡胴２５内の大気を窒素ガス、又は二酸化炭素或いはこれらに類する不活性ガス類へガス置換することができる。そのため、レーザー光は、レーザー光源２３からレーザー出射口２５ａを通じて射出されるまでの間に、鏡胴２５内で特定ガス、本実施例においては酸素ガスに吸収されることを防止することができるので、ガス濃度測定の精度を向上させることができる。
また、主ヘッド２０は、図２に示すように、コンベア１１の幅方向に沿って移動可能に形成したので、包装容器Ｐの側面部に対して、鏡胴２５の先端部に設けたレーザー出射口２５ａを当接させることができる。これによって、レーザー出射口２５ａと包装容器Ｐとの間の大気の影響を極めて低くすることができるので、測定精度を向上させることができる。
鏡胴２５には、ガスバルブ（図示略）が設けられている。これによって、鏡胴２５内の大気を真空化又は所定のガスへガスパージすることができ、鏡胴２５内を真空で維持したり、或いは鏡胴２５内の大気を窒素ガス、又は二酸化炭素或いはこれらに類する不活性ガス類へガス置換することができる。そのため、レーザー光は、レーザー光源２３からレーザー出射口２５ａを通じて射出されるまでの間に、鏡胴２５内で特定ガス、本実施例においては酸素ガスに吸収されることを防止することができるので、ガス濃度測定の精度を向上させることができる。
また、主ヘッド２０は、図２に示すように、コンベア１１の幅方向に沿って移動可能に形成したので、包装容器Ｐの側面部に対して、鏡胴２５の先端部に設けたレーザー出射口２５ａを当接させることができる。これによって、レーザー出射口２５ａと包装容器Ｐとの間の大気の影響を極めて低くすることができるので、測定精度を向上させることができる。
副ヘッド２１は、図１及び図２に示すように、レーザー光を受光するレーザー受光部３０を有している。レーザー受光部３０は、包装容器Ｐを透過したレーザー光を受光する受光センサ３１と、当該受光センサ３１からの受光信号に基づいて、ガス濃度を測定する測定部３２とを有している。
受光センサ３１は、包装容器Ｐ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、たとえば、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Ｐ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。
測定部３２は、透過光強度に係る透過光信号と、主ヘッド２０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包装容器Ｐ内の特定ガスの濃度を測定するように形成されている。
また、副ヘッド２１は、図２に示すように、コンベア１１の幅方向に沿って移動可能に形成されている。これによって、包装容器Ｐの大きさに合わせてコンベアの幅方向端部から中央に向って移動するように形成することができる。
受光センサ３１は、包装容器Ｐ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、たとえば、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Ｐ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。
測定部３２は、透過光強度に係る透過光信号と、主ヘッド２０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包装容器Ｐ内の特定ガスの濃度を測定するように形成されている。
また、副ヘッド２１は、図２に示すように、コンベア１１の幅方向に沿って移動可能に形成されている。これによって、包装容器Ｐの大きさに合わせてコンベアの幅方向端部から中央に向って移動するように形成することができる。
フォトダイオードを内蔵した受光センサ３１は、包装容器Ｐと対向するレーザー受光口３１ａに、鏡胴２５と同様に、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。
受光センサ３１のケーシングにもまた、鏡胴２５と同様に、ガスバルブ（図示略）が設けられている。これによって、受光センサ３１内の大気を真空化又は所定のガスへガスパージすることができ、受光センサ３１内を真空で維持したり、或いは受光センサ３１内の大気を窒素ガス、又は二酸化炭素或いはこれらに類する不活性ガス類へガス置換することができる。そのため、レーザー光は、レーザー受光口３１ａからフォトダイオードで受光されるまでの間に、受光センサ３１内で特定ガス、本実施例においては酸素ガスに吸収されることを防止することができるので、ガス濃度測定の精度を向上させることができる。
また、副ヘッド２１は、図２に示すように、コンベア１１の幅方向に沿って移動可能に形成したので、包装容器Ｐの側面部に対して、受光センサ３１の先端部に設けたレーザー受光口３１ａを当接させることができる。これによって、レーザー受光口３１ａと包装容器Ｐとの間の大気の影響を極めて低くすることができるので、測定精度を向上させることができる。
受光センサ３１のケーシングにもまた、鏡胴２５と同様に、ガスバルブ（図示略）が設けられている。これによって、受光センサ３１内の大気を真空化又は所定のガスへガスパージすることができ、受光センサ３１内を真空で維持したり、或いは受光センサ３１内の大気を窒素ガス、又は二酸化炭素或いはこれらに類する不活性ガス類へガス置換することができる。そのため、レーザー光は、レーザー受光口３１ａからフォトダイオードで受光されるまでの間に、受光センサ３１内で特定ガス、本実施例においては酸素ガスに吸収されることを防止することができるので、ガス濃度測定の精度を向上させることができる。
また、副ヘッド２１は、図２に示すように、コンベア１１の幅方向に沿って移動可能に形成したので、包装容器Ｐの側面部に対して、受光センサ３１の先端部に設けたレーザー受光口３１ａを当接させることができる。これによって、レーザー受光口３１ａと包装容器Ｐとの間の大気の影響を極めて低くすることができるので、測定精度を向上させることができる。
このように、レーザー式ガス濃度計１２は、図１又は図２に示すように、レーザー発生部２１を備えた主ヘッド２０からレーザー光を射出し、当該レーザー光を測定対象の包装容器Ｐに透過させて、レーザー受光部３０を備えた副ヘッド２１で包装容器Ｐ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。
ここで、レーザー式ガス濃度計１２は、波長可変半導体レーザー吸収分光法によって、所定のセル内に封じられた特定ガスのガス濃度を分析する計器である。
波長可変半導体レーザー吸収分光法（Ｔｕｎａｂｌｅ Ｄｉｏｄｅ Ｌａｓｅｒ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＴＤＬＡＳ）とは、図３に示すように、レーザー光源の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。
本実施例に沿っていえば、図１又は図２に示すように、主ヘッド２０のレーザー発生部２１に設けたレーザー光源２３から出力したレーザー光を、酸素ガスが混入したおそれのある窒素ガスで満たされた包装容器Ｐを透過させて、酸素ガスに吸収された透過後のレーザー光を副ヘッド２１のレーザー受光部３０に設けた受光センサ３１で受光し、透過光強度から透過率を求めて、当該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。
波長可変半導体レーザー吸収分光法（Ｔｕｎａｂｌｅ Ｄｉｏｄｅ Ｌａｓｅｒ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＴＤＬＡＳ）とは、図３に示すように、レーザー光源の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。
本実施例に沿っていえば、図１又は図２に示すように、主ヘッド２０のレーザー発生部２１に設けたレーザー光源２３から出力したレーザー光を、酸素ガスが混入したおそれのある窒素ガスで満たされた包装容器Ｐを透過させて、酸素ガスに吸収された透過後のレーザー光を副ヘッド２１のレーザー受光部３０に設けた受光センサ３１で受光し、透過光強度から透過率を求めて、当該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。
酸素ガス、窒素ガス等の気体は、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包装容器Ｐである。また、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。
波長可変半導体レーザー吸収分光法（ＴＤＬＡＳ）は、ランバート・ベールの法則に基づいてガス濃度を測定するものである。ランバート・ベールの法則とは、図３に示すように、入射光強度をＩ０、包装容器Ｐを透過した透過光強度をＩｔ、入射光に対する透過光の透過率をＴとして、光路長をＬ、ガス濃度をＣとすると，特定波長の吸収スペクトルで射出されたレーザー光の吸光度Ａとの間に、数式１が成立する関係である。ここでεは測定対象となる所定のガスがレーザー光を吸収する固有の吸収係数である。
コンベア１１を挟んで対向する主ヘッド２０のレーザー出射口２５ａと副ヘッド２１のレーザー受光口３１ａとの間の距離から、光路長Ｌは容易に求めることができる。そのため、入射光に対する透過光の透過率Ｔ、または包装容器Ｐ内で酸素ガスに吸収されたレーザー光の特定波長に係る吸収スペクトルの吸光度Ａを得ることが出来れば、包装容器Ｐ内に残留している酸素ガスに係るガス濃度Ｃを求めることができる。
ここで、酸素ガスは包装容器Ｐに密封されているから、ガス濃度Ｃを定量測定する場合、入射光に対する透過光の透過率Ｔ又は吸収スペクトルの吸光度Ａが大きく変化するように、すなわち、吸光度Ａに比例する光路長Ｌを長くするとガス濃度の検知感度を向上させることができる。
すなわち、図１に示した本実施例に係るレーザー式ガス濃度計１２は、副ヘッド２１のレーザー受光口３１ａを主ヘッド２０から射出されるレーザー光の光軸上に配置したが、これに限定されず、たとえば、反射鏡を設けて、主ヘッド２０と副ヘッド２１間でレーザー光を複数回反射させたり、また、レーザー光線が包装容器Ｐを斜めに横断するようにレーザー光を通過させて、光路長Ｌを長く確保するようにしても良い。
このように検知感度を向上させることによって、たとえば数ｐｐｍレベルのガス濃度まで検知できるように検知可能範囲を広げた場合、数％レベルのガス濃度の測定は容易に行うことができ、その測定精度を大きく向上させることができる。
ここで、酸素ガスは包装容器Ｐに密封されているから、ガス濃度Ｃを定量測定する場合、入射光に対する透過光の透過率Ｔ又は吸収スペクトルの吸光度Ａが大きく変化するように、すなわち、吸光度Ａに比例する光路長Ｌを長くするとガス濃度の検知感度を向上させることができる。
すなわち、図１に示した本実施例に係るレーザー式ガス濃度計１２は、副ヘッド２１のレーザー受光口３１ａを主ヘッド２０から射出されるレーザー光の光軸上に配置したが、これに限定されず、たとえば、反射鏡を設けて、主ヘッド２０と副ヘッド２１間でレーザー光を複数回反射させたり、また、レーザー光線が包装容器Ｐを斜めに横断するようにレーザー光を通過させて、光路長Ｌを長く確保するようにしても良い。
このように検知感度を向上させることによって、たとえば数ｐｐｍレベルのガス濃度まで検知できるように検知可能範囲を広げた場合、数％レベルのガス濃度の測定は容易に行うことができ、その測定精度を大きく向上させることができる。
本実施例に係る包装容器Ｐは、図４に示すように、被包装物４０が収納された容器本体４１と、容器本体４１を密封する蓋部４２からなる。容器本体４１は、図１に示すように平面視したとき、略矩形状に形成されており、相対する側面部４３，４３にそれぞれレーザー光が透過可能な透光部４４，４４が形成されている。透光部４４は、図３で点線で示したように透明な素材からなる窓に形成されている。これによって、一方の側面部４３に設けた透光部４４に対してレーザー光が投射されたとき、当該レーザー光を、他方の側面部４３に設けた透光部４４に透過させることができる。
なお、本実施例に係る透光部４４で示した窓に限定されず、たとえば、側面部４３全体若しくは、容器本体４１全体を透明な素材から形成しても良く、また側面部４３又は容器本体４１が着色されていた場合であっても、少なくとも透光部４４が、レーザー式ガス濃度計１２の近赤外領域のレーザー光が透過可能である色、又は半透明な素材であれば良い。
なお、本実施例に係る透光部４４で示した窓に限定されず、たとえば、側面部４３全体若しくは、容器本体４１全体を透明な素材から形成しても良く、また側面部４３又は容器本体４１が着色されていた場合であっても、少なくとも透光部４４が、レーザー式ガス濃度計１２の近赤外領域のレーザー光が透過可能である色、又は半透明な素材であれば良い。
容器本体４１に収納された被包装物４０は、図１及び図２、並びに図４に示すように、容器本体４１に充填された充填物である。そして当該充填物の上面に溝部４５が形成されている。溝部４５は、一方の透光部４４から他方の透光部４４にわたって被包装物４０を横断するように形成されている。そして、溝部４５に沿って、一方の透光部４４から、他方の透光部に向って、透光空間４５ａが形成される。これによって、一の透光部４４に入射されたレーザー光は、被包装物４０に遮られまた散乱することなく他方の透光部４４を透過することができる。
容器本体４１に収納される被包装物４０は、容器本体４１に充填可能な流動性の小さいものであることが好ましく、たとえば、ご飯のような互いに粘着性のある粒体のもの、又は味噌、ジャム、ワサビ、カラシ、マヨネーズのようなペースト状のもの等が有り、そして、溝部４５が形成可能であれば、たとえば、ゼリーのような半固体又は豆腐のような固体のものでも良く、さらには、煮豆、佃煮、漬物のような細かなものであっても良い。すなわち、一の透光部４４から他の透光部４４へレーザー光を透過させなければならないガス濃度測定時に、溝部４５の形状を維持してレーザー光が被包装物４０に触れないようにすることが出来れば充分であって、その後、時間がたつにつれて又は包装容器Ｐを運搬している際に被包装物４０が均されて溝部４５が消滅しても良いからである。そのため、充填物４０の充填前に予め溝部４５を形成してから包装容器Ｐへ充填しても良く、又は包装容器Ｐへ被包装物４０を充填してから、棒体を被包装物４０表面に押し当てて溝部４５を形成するようにしても良い。
なお、本実施例に係る包装容器Ｐは、略矩形状の平たい合成樹脂製の容器本体４１にレトルト白飯を充填したものであるが、これに限定されるものではなく、包装容器Ｐは、たとえば、ガラス瓶、プラスチックケース、チューブ等、レーザー光が透過可能な透光性を有する容器であっても良い。
容器本体４１に収納される被包装物４０は、容器本体４１に充填可能な流動性の小さいものであることが好ましく、たとえば、ご飯のような互いに粘着性のある粒体のもの、又は味噌、ジャム、ワサビ、カラシ、マヨネーズのようなペースト状のもの等が有り、そして、溝部４５が形成可能であれば、たとえば、ゼリーのような半固体又は豆腐のような固体のものでも良く、さらには、煮豆、佃煮、漬物のような細かなものであっても良い。すなわち、一の透光部４４から他の透光部４４へレーザー光を透過させなければならないガス濃度測定時に、溝部４５の形状を維持してレーザー光が被包装物４０に触れないようにすることが出来れば充分であって、その後、時間がたつにつれて又は包装容器Ｐを運搬している際に被包装物４０が均されて溝部４５が消滅しても良いからである。そのため、充填物４０の充填前に予め溝部４５を形成してから包装容器Ｐへ充填しても良く、又は包装容器Ｐへ被包装物４０を充填してから、棒体を被包装物４０表面に押し当てて溝部４５を形成するようにしても良い。
なお、本実施例に係る包装容器Ｐは、略矩形状の平たい合成樹脂製の容器本体４１にレトルト白飯を充填したものであるが、これに限定されるものではなく、包装容器Ｐは、たとえば、ガラス瓶、プラスチックケース、チューブ等、レーザー光が透過可能な透光性を有する容器であっても良い。
上記の構成を有するガス濃度測定装置１０を用いて、本実施例に係る包装容器Ｐ内のがガス濃度測定方法が実行される。添付した図面にしたがって説明する。
測定対象の包装容器Ｐは、図４に示すように、容器本体４１に被包装物４０が収納されるように形成されている。ここで、被包装物４０は、包装容器Ｐに充填される充填物である。当該被包装物４０上に溝部４５が形成される。当該溝部４５は、包装容器Ｐの容器本体４１で相対する側面部４３，４３にそれぞれ形成した透光部４４，４４のうち、一の透光部４４から他の透光部４４にわたって形成されている。これによって、溝部４５に沿って、包装容器Ｐ内に透光空間４５ａが形成される。
溝部４５を備えた被包装物４０が充填された容器本体４１は、容器内が窒素ガス等の不活性ガスにガス置換され、蓋部４２でシールされて密封される。密封された包装容器Ｐは、ガス濃度測定装置１０のコンベア１１上に載置される。コンベア１１は、始端側から終端側に向って複数個の包装容器Ｐを間欠動作で順次移送する。
溝部４５を備えた被包装物４０が充填された容器本体４１は、容器内が窒素ガス等の不活性ガスにガス置換され、蓋部４２でシールされて密封される。密封された包装容器Ｐは、ガス濃度測定装置１０のコンベア１１上に載置される。コンベア１１は、始端側から終端側に向って複数個の包装容器Ｐを間欠動作で順次移送する。
レーザー式ガス濃度計１２は、コンベア１１を挟んで主ヘッド２０と副ヘッド２１が配置されており、包装容器Ｐが主ヘッド２０と副ヘッド２１との間に移送されてきたとき、コンベア１１は所定周期で間欠動作するステッピングモータ１７によって、一時的に停止する。コンベア１１が一時停止したとき、包装容器Ｐは、透光部４４，４４が主ヘッド２０と副ヘッド２１の間の所定位置に配置される。
そして、この停止時間内に、レーザー式ガス濃度計１２は包装容器Ｐにレーザー光を照射して、包装容器Ｐ内に残留している酸素ガスのガス濃度を測定する。
主ヘッド２０に設けたレーザー発生部２２から射出されたレーザー光は、包装容器Ｐの側面部４３に設けられた一の透光部４４から入射し、溝４５に沿って被包装物４０上を透過し、他の透光部４４を透過して、副ヘッド２１に設けたレーザー受光部３０で受光される。受光されたレーザー光の透過光強度と入射光強度を比較して、吸光度を求め、当該吸光度に基づいて、包装容器Ｐ内のガス濃度が測定される。
このとき、主ヘッド２０又は副ヘッド２１が包装容器Ｐに向って互いに接近し、主ヘッド２０のレーザー発生部２２が有する鏡胴２５先端に設けたレーザー出射口２５ａ、及び副ヘッド２１のレーザー受光部３０が有する受光センサ３１先端に設けたレーザー受光口３１ａがそれぞれ包装容器Ｐの透光部４４，４４に当接するようにしても良い。これによって、レーザー出射口２５ａ又はレーザー受光口３１ａと包装容器Ｐとの間の大気の影響を極力排除することができるので、包装容器Ｐ内の測定精度を高めることができる。
レーザー光が照射された包装容器Ｐは、コンベア１１の下流側に流され、当該コンベア１１の終端側から、たとえば、出荷工程へ移動するように形成されている。ここで、レーザー式ガス濃度計１２で測定した結果、ガス濃度が所定の濃度よりも高く、検査に不合格となった包装容器Ｐは、当該出荷工程へは移動せず排除される。
そして、この停止時間内に、レーザー式ガス濃度計１２は包装容器Ｐにレーザー光を照射して、包装容器Ｐ内に残留している酸素ガスのガス濃度を測定する。
主ヘッド２０に設けたレーザー発生部２２から射出されたレーザー光は、包装容器Ｐの側面部４３に設けられた一の透光部４４から入射し、溝４５に沿って被包装物４０上を透過し、他の透光部４４を透過して、副ヘッド２１に設けたレーザー受光部３０で受光される。受光されたレーザー光の透過光強度と入射光強度を比較して、吸光度を求め、当該吸光度に基づいて、包装容器Ｐ内のガス濃度が測定される。
このとき、主ヘッド２０又は副ヘッド２１が包装容器Ｐに向って互いに接近し、主ヘッド２０のレーザー発生部２２が有する鏡胴２５先端に設けたレーザー出射口２５ａ、及び副ヘッド２１のレーザー受光部３０が有する受光センサ３１先端に設けたレーザー受光口３１ａがそれぞれ包装容器Ｐの透光部４４，４４に当接するようにしても良い。これによって、レーザー出射口２５ａ又はレーザー受光口３１ａと包装容器Ｐとの間の大気の影響を極力排除することができるので、包装容器Ｐ内の測定精度を高めることができる。
レーザー光が照射された包装容器Ｐは、コンベア１１の下流側に流され、当該コンベア１１の終端側から、たとえば、出荷工程へ移動するように形成されている。ここで、レーザー式ガス濃度計１２で測定した結果、ガス濃度が所定の濃度よりも高く、検査に不合格となった包装容器Ｐは、当該出荷工程へは移動せず排除される。
次に、本発明に係る包装容器内のガス濃度測定方法の第２実施例について、添付した図面にしたがって説明する。図５又は図６は、第２実施例に係る包装容器内のガス濃度測定方法を行うガス濃度測定装置の構成の概略を示す平面図、右側面図である。図５は、レーザー式ガス濃度計１２を省略しており、図６は、図５のＡ－Ａ線断面図に係る構成の概略を示したものである。
第２実施例は、包装容器Ｐ２の構成と、レーザー式ガス濃度計の取り付け方、及び測定方法が第１実施例と相違する。
レーザー式ガス濃度計１２Ａは、第１実施例と主ヘッド２０Ａと副ヘッド２１Ａの取り付け角度が相違している。レーザー発生部２２とレーザー受光部３０の構成は第１実施例と同じであるから説明を省略する。
主ヘッド２０Ａと副ヘッド２１Ａは、図６に示すように、互いにコンベア１１Ａに対して所定の角度で傾けて取り付けられている。当該所定角度は、レーザー発生部２２の鏡胴２５のレーザー出射口２５ａから出射したレーザー光が、コンベア１１Ａの移送ベルト１６Ａ表面で反射して、レーザー受光部３０の受光センサ３１のレーザー受光口３１ａで受光可能な角度である。このように、レーザー光を反射可能とすることによって、図６に示すように、被包装物５０に挟まれた比較的狭い透光空間であっても、ガス濃度の測定に十分な光路長を確保することができる。
レーザー式ガス濃度計１２Ａは、第１実施例と主ヘッド２０Ａと副ヘッド２１Ａの取り付け角度が相違している。レーザー発生部２２とレーザー受光部３０の構成は第１実施例と同じであるから説明を省略する。
主ヘッド２０Ａと副ヘッド２１Ａは、図６に示すように、互いにコンベア１１Ａに対して所定の角度で傾けて取り付けられている。当該所定角度は、レーザー発生部２２の鏡胴２５のレーザー出射口２５ａから出射したレーザー光が、コンベア１１Ａの移送ベルト１６Ａ表面で反射して、レーザー受光部３０の受光センサ３１のレーザー受光口３１ａで受光可能な角度である。このように、レーザー光を反射可能とすることによって、図６に示すように、被包装物５０に挟まれた比較的狭い透光空間であっても、ガス濃度の測定に十分な光路長を確保することができる。
また、コンベア１１Ａの移送ベルト１６Ａは透明で可撓可能な合成樹脂材からなる。コンベア１１Ａの主ヘッド２０Ａと副ヘッド２１Ａ間の移送ベルト下面には鏡体を備えたテーブル（図示略）が鏡面（図示略）を上にして配置されている。これによって、主ヘッド２０Ａのレーザー発生部２２から射出されたレーザー光は、移送ベルト１６Ａで反射して、副ヘッド３０で受光することができる。
なお、レーザー光を反射可能に構成するのであれば、たとえば、移送ベルト１６Ａ自体に金属箔を蒸着させるようにしても良い。
なお、レーザー光を反射可能に構成するのであれば、たとえば、移送ベルト１６Ａ自体に金属箔を蒸着させるようにしても良い。
本実施例に係る包装容器Ｐ２は、図５及び図６に示すように、被包装物５０が収納された容器本体５１と、容器本体５１を密封する蓋部５２からなる。
容器本体５１は、図５に示すように平面視したとき、略矩形状に形成されており、容器本体５１の底面には、所定位置にレーザー光が透過可能な底面透光部５１ａが形成されている。
蓋部５２は、容器本体５１の底面透光部と対向する所定の位置に上面透光部５２ａが形成されている。これによって、図６に示すように、上面透光部５２ａに対してレーザー光が投射されたとき、当該レーザー光は、底面透光部５２ａを透過して、移送ベルト１６Ａで反射し、再度、上面透光部５２ａを透過させることができる。
容器本体５１は、図５に示すように平面視したとき、略矩形状に形成されており、容器本体５１の底面には、所定位置にレーザー光が透過可能な底面透光部５１ａが形成されている。
蓋部５２は、容器本体５１の底面透光部と対向する所定の位置に上面透光部５２ａが形成されている。これによって、図６に示すように、上面透光部５２ａに対してレーザー光が投射されたとき、当該レーザー光は、底面透光部５２ａを透過して、移送ベルト１６Ａで反射し、再度、上面透光部５２ａを透過させることができる。
なお、本実施例に示したように上面透光部５２ａと底面透光部５１ａの構成ではなく、底面内側面に金属箔を蒸着させる等して、容器本体５１の底面にレーザー光を反射可能な底面反射部（図示略）を形成し、上面透光部５２から入射したレーザー光を、底面反射部で反射させて、再度上面透光部５２ａを透過させるようにしても良い。このように構成しても、上記と同様にレーザー光で包装容器Ｐ２内の残留ガス濃度を測定することができる。
また、容器本体５１又は蓋部５２が着色されていた場合であっても、少なくとも上面透光部５２ａ及び底面透光部５１ａが、レーザー式ガス濃度計１２の近赤外領域のレーザー光が透過可能である色、又は半透明な素材であれば良い。
また、容器本体５１又は蓋部５２が着色されていた場合であっても、少なくとも上面透光部５２ａ及び底面透光部５１ａが、レーザー式ガス濃度計１２の近赤外領域のレーザー光が透過可能である色、又は半透明な素材であれば良い。
容器本体５１に収納された被包装物５０は、図５、図６に示すように、容器本体５１に充填された充填物である。充填物は粘性が有る物体であって、図５に示すように、容器本体５１の中央部に上下方向に貫通する孔部５５が所定時間形成されるものである。図５に例示した被包装物５０は、容器本体５１の四隅近傍に粘性のある被包装物を配置して中央部に略ひし形状の孔部５５が形成されている。なお、孔部５５が形成可能であれば、図５に例示したように収納することに限定されず、たとえば、被包装物５０に孔部５５を形成してから容器本体５１へ収納するようにしても良い。
そして、孔部５５に沿って、上面透光部５２ａから、底面透光部５１ａに向って、透光空間５５ａが形成される。これによって、上面透光部５２ａに入射されたレーザー光は、被包装物５０に遮られまた散乱することなく底面透光部５１ａを透過して、移送ベルト１６Ａで反射し、再度底面透光部５１ａ、透光空間５５ａ、上面透光部５２ａを透過することができる。
容器本体５１に収納される被包装物５０は、容器本体５１に充填可能な流動性が小さく、粘性が高いものであることが好ましく、たとえば、つきたての餅、又は味噌、ジャム、ワサビ、カラシ、マヨネーズのようなペースト状のもの等が有り、そして、孔部５５が形成可能であれば、たとえば、ゼリーのような半固体又は豆腐のような固体のものでも良い。すなわち、上面透光部５２ａから底面透光部５１ａ間でレーザー光を反射、透過させなければならないガス濃度測定時に、孔部５５の形状を維持してレーザー光が被包装物５０に触れないようにすることが出来れば充分であって、その後、時間がたつにつれて又は包装容器Ｐ２を運搬している際に被包装物５０が均されて孔部５５が消滅しても良いからである。そのため、被包装物５０の充填前に予め孔部５５を形成してから包装容器Ｐ２へ充填しても良く、又は包装容器Ｐ２へ被包装物５０を充填してから、棒体を被包装物５０表面に押し当てて孔部５５を形成するようにしても良い。
なお、本実施例に係る包装容器Ｐ２は、略矩形状の平たい合成樹脂製の容器本体５１に餅を４つ充填したものであるが、これに限定されるものではなく、包装容器Ｐ２は、たとえば、ガラス瓶、プラスチックケース、チューブ等、レーザー光が透過可能な透光性を有する容器であっても良い。
そして、孔部５５に沿って、上面透光部５２ａから、底面透光部５１ａに向って、透光空間５５ａが形成される。これによって、上面透光部５２ａに入射されたレーザー光は、被包装物５０に遮られまた散乱することなく底面透光部５１ａを透過して、移送ベルト１６Ａで反射し、再度底面透光部５１ａ、透光空間５５ａ、上面透光部５２ａを透過することができる。
容器本体５１に収納される被包装物５０は、容器本体５１に充填可能な流動性が小さく、粘性が高いものであることが好ましく、たとえば、つきたての餅、又は味噌、ジャム、ワサビ、カラシ、マヨネーズのようなペースト状のもの等が有り、そして、孔部５５が形成可能であれば、たとえば、ゼリーのような半固体又は豆腐のような固体のものでも良い。すなわち、上面透光部５２ａから底面透光部５１ａ間でレーザー光を反射、透過させなければならないガス濃度測定時に、孔部５５の形状を維持してレーザー光が被包装物５０に触れないようにすることが出来れば充分であって、その後、時間がたつにつれて又は包装容器Ｐ２を運搬している際に被包装物５０が均されて孔部５５が消滅しても良いからである。そのため、被包装物５０の充填前に予め孔部５５を形成してから包装容器Ｐ２へ充填しても良く、又は包装容器Ｐ２へ被包装物５０を充填してから、棒体を被包装物５０表面に押し当てて孔部５５を形成するようにしても良い。
なお、本実施例に係る包装容器Ｐ２は、略矩形状の平たい合成樹脂製の容器本体５１に餅を４つ充填したものであるが、これに限定されるものではなく、包装容器Ｐ２は、たとえば、ガラス瓶、プラスチックケース、チューブ等、レーザー光が透過可能な透光性を有する容器であっても良い。
上記の構成を有するガス濃度測定装置１０Ａを用いて、本実施例に係る包装容器Ｐ２内のガス濃度測定方法が実行される。添付した図面にしたがって説明する。
測定対象の包装容器Ｐ２は、図４に示すように、容器本体５１に被包装物５０が収納されるように形成されている。ここで、被包装物５０は、包装容器に充填される充填物である。当該被包装物５０の中央部に略ひし形状の孔部５５が形成される。当該孔部５５は、包装容器Ｐ２の容器本体５１の底面に形成した底面透光部５１ａから蓋部５２に形成した上面透光部５２ａにわたって形成されている。これによって、孔部５５に沿って、包装容器Ｐ２内に透光空間５５ａが形成される。なお、孔部５５は、図５に示したように、時間が経つにつれて小さくなり、最終的には被包装物５０が均されて消滅する物であっても良い。
孔部５５を備えた被包装物５０が充填された容器本体５１は、容器内が窒素ガス等の不活性ガスにガス置換され、蓋部５２でシールされて密封される。密封された包装容器Ｐ２は、ガス濃度測定装置１０Ａのコンベア１１上に載置される。コンベア１１は、始端側から終端側に向って複数個の包装容器Ｐ２を間欠動作で順次移送する。
孔部５５を備えた被包装物５０が充填された容器本体５１は、容器内が窒素ガス等の不活性ガスにガス置換され、蓋部５２でシールされて密封される。密封された包装容器Ｐ２は、ガス濃度測定装置１０Ａのコンベア１１上に載置される。コンベア１１は、始端側から終端側に向って複数個の包装容器Ｐ２を間欠動作で順次移送する。
レーザー式ガス濃度計１２Ａは、コンベア１１を挟んで主ヘッド２０Ａと副ヘッド２１Ａが配置されており、包装容器Ｐ２が主ヘッド２０Ａと副ヘッド２１Ａとの間に移送されてきたとき、コンベア１１Ａは所定周期で間欠動作するステッピングモータ１７によって、一時的に停止する。コンベア１１Ａが一時停止したとき、包装容器Ｐ２は、上面透光部５２ａと、底面透光部５１ａが主ヘッド２０Ａと副ヘッド２１Ａの間の所定位置に配置される。
そして、この停止時間内に、レーザー式ガス濃度計１２Ａは包装容器Ｐ２にレーザー光を照射して、包装容器Ｐ２内に残留している酸素ガスのガス濃度を測定する。
主ヘッド２０Ａに設けたレーザー発生部２２から射出されたレーザー光は、図６に示すように、包装容器Ｐ２の上面透光部５２ａから入射し、孔部５５の透光空間５５ａに沿って充填物５０間を透過し、底面透光部５１ａを透過して、移送ベルト１６Ａ上で反射して、再度底面透光部５１ａ、透光空間５５ａ、上面透光部５２ａを透過して、副ヘッド２１Ａに設けたレーザー受光部３０で受光される。受光されたレーザー光の透過光強度と入射光強度を比較して、吸光度を求め、当該吸光度に基づいて、包装容器Ｐ２内のガス濃度が測定される。
なお、容器本体５１の底面部に底面反射部を設けた場合においても、上記と同様にレーザー光を反射させることができ、同様に、包装容器Ｐ２内のガス濃度を測定することができる。
このとき、第１実施例と同様に、主ヘッド２０Ａ又は副ヘッド２１Ａが包装容器Ｐ２に向って互いに接近し、主ヘッド２０Ａのレーザー発生部２２が有する鏡胴２５先端に設けたレーザー出射口２５ａ、及び副ヘッド２１Ａのレーザー受光部３０が有する受光センサ３１先端に設けたレーザー受光口３１ａがそれぞれ包装容器Ｐ２の上面透光部５２ａに当接するようにしても良い。これによって、レーザー出射口２５ａ又はレーザー受光口３１ａと包装容器Ｐ２との間の大気の影響を極力排除することができるので、包装容器Ｐ２内の測定精度を高めることができる。
レーザー光が照射された包装容器Ｐ２は、コンベア１１Ａの下流側に流され、当該コンベア１１Ａの終端側から、たとえば、出荷工程へ移動するように形成されている。ここで、レーザー式ガス濃度計１２Ａで測定した結果、ガス濃度が所定の濃度よりも高く、検査に不合格となった包装容器Ｐは、当該出荷工程へは移動せず排除される。
そして、この停止時間内に、レーザー式ガス濃度計１２Ａは包装容器Ｐ２にレーザー光を照射して、包装容器Ｐ２内に残留している酸素ガスのガス濃度を測定する。
主ヘッド２０Ａに設けたレーザー発生部２２から射出されたレーザー光は、図６に示すように、包装容器Ｐ２の上面透光部５２ａから入射し、孔部５５の透光空間５５ａに沿って充填物５０間を透過し、底面透光部５１ａを透過して、移送ベルト１６Ａ上で反射して、再度底面透光部５１ａ、透光空間５５ａ、上面透光部５２ａを透過して、副ヘッド２１Ａに設けたレーザー受光部３０で受光される。受光されたレーザー光の透過光強度と入射光強度を比較して、吸光度を求め、当該吸光度に基づいて、包装容器Ｐ２内のガス濃度が測定される。
なお、容器本体５１の底面部に底面反射部を設けた場合においても、上記と同様にレーザー光を反射させることができ、同様に、包装容器Ｐ２内のガス濃度を測定することができる。
このとき、第１実施例と同様に、主ヘッド２０Ａ又は副ヘッド２１Ａが包装容器Ｐ２に向って互いに接近し、主ヘッド２０Ａのレーザー発生部２２が有する鏡胴２５先端に設けたレーザー出射口２５ａ、及び副ヘッド２１Ａのレーザー受光部３０が有する受光センサ３１先端に設けたレーザー受光口３１ａがそれぞれ包装容器Ｐ２の上面透光部５２ａに当接するようにしても良い。これによって、レーザー出射口２５ａ又はレーザー受光口３１ａと包装容器Ｐ２との間の大気の影響を極力排除することができるので、包装容器Ｐ２内の測定精度を高めることができる。
レーザー光が照射された包装容器Ｐ２は、コンベア１１Ａの下流側に流され、当該コンベア１１Ａの終端側から、たとえば、出荷工程へ移動するように形成されている。ここで、レーザー式ガス濃度計１２Ａで測定した結果、ガス濃度が所定の濃度よりも高く、検査に不合格となった包装容器Ｐは、当該出荷工程へは移動せず排除される。
次に、本発明に係る包装容器内のガス濃度測定方法の第３実施例について、添付した図面にしたがって説明する。図７は、第３実施例に係る包装容器内のガス濃度測定方法を行うガス濃度測定装置の構成の概略を示す平面図である。
第３実施例は、包装容器Ｐ３の構成が第１実施例、第２実施例と相違するが、その他の構成及び測定方法については、第１実施例と同様であるから説明を省略する。
本実施例に係る包装容器Ｐ３は、図７に示すように、複数個の被包装物６０が収納された容器本体６１と、容器本体６１を密封する蓋部６２からなる。容器本体６１は、図７に示すように平面視したとき、略矩形状に形成されており、相対する側面部６３，６３にそれぞれレーザー光が透過可能な透光部６４，６４が形成されている。透光部６４は、図３で点線で示したように透明な素材からなる窓に形成されている。これによって、一方の側面部６３に設けた透光部６４に対してレーザー光が投射されたとき、当該レーザー光を、他方の側面部６３に設けた透光部６４に透過させることができる。
なお、本実施例に係る透光部６４で示した窓に限定されず、たとえば、側面部６３全体若しくは、容器本体６１全体を透明な素材から形成しても良く、また側面部６３又は容器本体６１が着色されていた場合であっても、少なくとも透光部６４が、レーザー式ガス濃度計１２の近赤外領域のレーザー光が透過可能である色、又は半透明な素材であれば良い。
なお、本実施例に係る透光部６４で示した窓に限定されず、たとえば、側面部６３全体若しくは、容器本体６１全体を透明な素材から形成しても良く、また側面部６３又は容器本体６１が着色されていた場合であっても、少なくとも透光部６４が、レーザー式ガス濃度計１２の近赤外領域のレーザー光が透過可能である色、又は半透明な素材であれば良い。
容器本体６１に複数個が収納された被包装物６０は、図７に示すように、容器本体６１の透光部６４が形成されていない側面部６３ａ，６３ｂ側にそれぞれ寄せて配置した一の被包装物群６０ａと、他の被包装物群６０ｂに分けて整列され、収納されている。そして当該被包装物群６０ａ，６０ｂの間には、透光空間６５が形成されている。透光空間６５は、一方の透光部６４から他方の透光部６４にわたって被包装物群６０ａ，６０ｂの間を横断するように形成されている。これによって、一の透光部６４に入射されたレーザー光は、被包装物６０に遮られまた散乱することなく他方の透光部６４を透過することができる。
容器本体６１に収納される被包装物６０は、容器本体６１に複数個収納されるものであることが好ましく、たとえば、ドーナツ、せんべい、まんじゅう等が有り、そして、被包装物６０を被包装物群６０ａ，６０ｂの二つに分けて収納して透光空間６５が形成可能であれば、たとえば、豆腐、ケーキのようなものでも良い。すなわち、一の透光部６４から他の透光部６４へレーザー光を透過させなければならないガス濃度測定時に、被包装物群６０ａ，６０ｂ間に透光空間６５が維持され、レーザー光が被包装物６０に触れないようにすることが出来れば充分である。
なお、本実施例に係る包装容器Ｐ３は、略矩形状の平たい合成樹脂製の容器本体６１に小さなドーナツを複数個収納したものであるが、これに限定されるものではなく、包装容器Ｐ３は、たとえば、ガラス瓶、プラスチックケース、チューブ等、レーザー光が透過可能な透光性を有する容器であっても良い。
容器本体６１に収納される被包装物６０は、容器本体６１に複数個収納されるものであることが好ましく、たとえば、ドーナツ、せんべい、まんじゅう等が有り、そして、被包装物６０を被包装物群６０ａ，６０ｂの二つに分けて収納して透光空間６５が形成可能であれば、たとえば、豆腐、ケーキのようなものでも良い。すなわち、一の透光部６４から他の透光部６４へレーザー光を透過させなければならないガス濃度測定時に、被包装物群６０ａ，６０ｂ間に透光空間６５が維持され、レーザー光が被包装物６０に触れないようにすることが出来れば充分である。
なお、本実施例に係る包装容器Ｐ３は、略矩形状の平たい合成樹脂製の容器本体６１に小さなドーナツを複数個収納したものであるが、これに限定されるものではなく、包装容器Ｐ３は、たとえば、ガラス瓶、プラスチックケース、チューブ等、レーザー光が透過可能な透光性を有する容器であっても良い。
上記の構成を有するガス濃度測定装置１０Ｂを用いて、本実施例に係る包装容器Ｐ３内のがガス濃度測定方法が実行されるが、測定方法については、第１実施例と同様であるから説明を省略する。
本実施例に係るガス濃度測定方法によれば、コンベア１１，１１Ａ上を個別に移送される包装容器Ｐ，Ｐ２，Ｐ３に対して、コンベア１１，１１Ａを挟んで対向配置される主ヘッド２０と副ヘッド２１を備えたレーザー式ガス濃度計１２，１２Ａを用いて包装容器Ｐ，Ｐ２，Ｐ３内のガス濃度を測定することができる。
なお、上記各実施例に記載の包装容器Ｐ，Ｐ２，Ｐ３に収納した被包装物４０，５０，６０に限定されるものではなく、上記の説明中に言及したように、レーザー光が透過可能な素材からなるガラス瓶、プラスチックケース、チューブその他種々の容器に収納した被包装物の間に、上記各実施例に示したような透光空間を確保することができれば、包装容器のガス濃度測定方法を適用することができる。
なお、上記各実施例に記載の包装容器Ｐ，Ｐ２，Ｐ３に収納した被包装物４０，５０，６０に限定されるものではなく、上記の説明中に言及したように、レーザー光が透過可能な素材からなるガラス瓶、プラスチックケース、チューブその他種々の容器に収納した被包装物の間に、上記各実施例に示したような透光空間を確保することができれば、包装容器のガス濃度測定方法を適用することができる。
１０，１０Ａ，１０Ｂ…ガス濃度測定装置、Ｐ，Ｐ２，Ｐ３…包装容器
１１…コンベア、１２，１２Ａ…レーザー式ガス濃度計、
１５ａ…主ロータ、１５ｂ…従ロータ、１６，１６Ａ…移送ベルト、１７…ステッピングモータ、
２０…主ヘッド、２１…副ヘッド、
２２…レーザー発生部、２３…レーザー光源、２４…制御部、２５…鏡胴、２５ａ…レーザー出射口、
３０…レーザー受光部、３１…受光センサ、３１ａ…レーザー受光口、３２…測定部、
４０，５０，６０…被包装物、４１，５１，６１…容器本体、４２，５２，６２…蓋部、４３，６３…側面部、４４，６４…透光部、４５…溝部、
５１ａ…底面透光部、５２ａ…上面透光部、５５…孔部、
６０ａ，６０ｂ…被包装物群、
１…従来のガス濃度測定装置、２…従来のレーザー発生部、３…従来の主ヘッド、４…従来のレーザー受光部、５…従来の副ヘッド、６…グリップ、Ｂ…包装袋。
１１…コンベア、１２，１２Ａ…レーザー式ガス濃度計、
１５ａ…主ロータ、１５ｂ…従ロータ、１６，１６Ａ…移送ベルト、１７…ステッピングモータ、
２０…主ヘッド、２１…副ヘッド、
２２…レーザー発生部、２３…レーザー光源、２４…制御部、２５…鏡胴、２５ａ…レーザー出射口、
３０…レーザー受光部、３１…受光センサ、３１ａ…レーザー受光口、３２…測定部、
４０，５０，６０…被包装物、４１，５１，６１…容器本体、４２，５２，６２…蓋部、４３，６３…側面部、４４，６４…透光部、４５…溝部、
５１ａ…底面透光部、５２ａ…上面透光部、５５…孔部、
６０ａ，６０ｂ…被包装物群、
１…従来のガス濃度測定装置、２…従来のレーザー発生部、３…従来の主ヘッド、４…従来のレーザー受光部、５…従来の副ヘッド、６…グリップ、Ｂ…包装袋。
Claims (4)
- 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を備えたレーザー式ガス濃度計を有し、
前記レーザー光をガス置換されて密封された包装容器に透過させて、前記包装容器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前記包装容器の内部に残留している特定ガスのガス濃度を測定する包装容器内のガス濃度測定方法であって、
前記包装容器の相対する側面部に、前記レーザー光が透過可能な、互いに対向する一対の透光部を設け、
前記包装容器に充填収納された充填物からなる被包装物上に、前記透光部の一方から他方にわたって溝部を形成し、
当該溝部に沿って、前記透光部を透過した前記レーザー光が透過可能な透光空間を形成して、
前記レーザー発生部から射出されたレーザー光が、一方の前記透光部から、前記透光空間、他方の前記透光部と透過して、前記レーザー受光部で受光されるようにしたことを特徴とする包装容器内のガス濃測定方法。 - 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を備えたレーザー式ガス濃度計を有し、
前記レーザー光をガス置換されて密封された包装容器に透過させて、前記包装容器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前記包装容器の内部に残留している特定ガスのガス濃度を測定する包装容器内のガス濃度測定方法であって、
前記包装容器の上面部に前記レーザー光が透過可能な上面透光部を、前記包装容器の底面部に前記レーザー光が透過可能な底面透光部を、それぞれ設け、
前記包装容器に充填収納された充填物からなる被包装物に、前記上面透光部と前記底面透光部にわたって孔部を形成し、
当該孔部に沿って、前記上面透光部又は前記底面透光部を透過したレーザー光が透過可能な透光空間を形成して、
前記レーザー発生部から射出されたレーザー光が、前記上面透光部から、前記透光空間、前記底面透光部と透過し、又は前記底面透光部から、前記透光空間、前記上面透光部と透過して、前記レーザー受光部で受光されるようにしたことを特徴とする包装容器内のガス濃度測定方法。 - 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を備えたレーザー式ガス濃度計を有し、
前記レーザー光をガス置換されて密封された包装容器に透過させて、前記包装容器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前記包装容器の内部に残留している特定ガスのガス濃度を測定する包装容器内のガス濃度測定方法であって、
前記包装容器の上面部に前記レーザー光が透過可能な上面透光部を、前記包装容器の底面部に前記レーザー光が反射可能な底面反射部を設け、
前記包装容器に充填収納された充填物からなる被包装物に、前記上面透光部と前記底面反射部にわたって孔部を形成し、
当該孔部に沿って、前記上面透光部を透過し、前記底面反射部に向かってレーザー光が透過可能な透光空間を形成して、
前記レーザー発生部から射出されたレーザー光が、前記上面透光部から前記透光空間を透過し、前記底面反射部で反射して、前記透光空間から前記上面透光部を透過して、前記レーザー受光部で受光されるようにしたことを特徴とする包装容器内のガス濃度測定方法。 - 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を備えたレーザー式ガス濃度計を有し、
前記レーザー光をガス置換されて密封された包装容器に透過させて、前記包装容器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前記包装容器の内部に残留している特定ガスのガス濃度を測定する包装容器内のガス濃度測定方法であって、
前記包装容器の相対する側面部に、前記レーザー光が透過可能な、互いに対向する一対の透光部を設け、
前記包装容器に収納された複数個の被包装物を、一の被包装物群と他の被包装物群に分けて、当該両被包装物群の間に前記透光部を透過した前記レーザー光が透過可能な透光空間を形成し、
当該透光空間の一端が一方の前記透光部と連接し、前記透光空間の他端が他方の前記透光部と連接するようにして、
前記レーザー発生部から射出されたレーザー光が、一方の前記透光部から、前記透光空間、他方の前記透光部と透過して、前記レーザー受光部で受光されるようにしたことを特徴とする包装容器内のガス濃度測定方法。
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