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JP7194773B2 - 容器の漏れの検出 - Google Patents

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Description

本発明は、密封容器、特にトレイ及びパケットのような密封ガス置換食品容器の破損を検出するためのシステム、方法及び装置に関する。
ガス置換包装(MAP)は、製品の腐敗を減らし、貯蔵寿命を延ばす方法として、食品包装業界において広く実践されている。MAPは、典型的には、食品の寿命を最大にするように標準大気組成とは異なるように、食品容器内の食品と一緒に存在するガスの組成を置換することを含む。これは、通常、食品パッケージ内のガス中の酸素、窒素及び/又は二酸化炭素の割合の増減を伴う。
食品が、ガス置換包装を使用して包装される場合、パッケージの不完全な密封により、パッケージ内のガスが標準大気組成に戻る場合があるので、MAPプロセスによってもたらされた貯蔵寿命の増加を減少又は完全に無効にする。
破損、すなわち、不完全な密封をもたらすパッケージへの開口が存在する容器を特定する試みのために、パッケージは、機械的に、典型的にはインラインで試験される。機械的試験は、典型的には、容器を機械的に絞り、密封されたパッケージ内の圧力が増加し、パッケージが機械的絞りに対して抵抗する際の想定反応を特定することを含む。機械的にパッケージを試験するこのような方法は、典型的には非常に遅く、最大生産速度を制限する場合があり、あるいはより速いパッケージシステムに追いつくために多くの別個のレーンを必要とする場合がある。このような方法はまた、感度を制限し、偽陰を引き起こす場合がある。
真空を使用して、任意の破損を介してパックからガスを追い出す代替的なオフラインシステムが利用可能である。しかし、これらはまた、一般的に非常に遅く、生産速度を維持するために、一度に複数のパックを試験する必要がある。これには多くの制限があり、漏れが検出された場合に、不具合のパックを特定する方法がないので、試験されたすべてのパックを不合格と判定する必要がある。したがって、多くの「良好な」パックが失われ、操業コストが増加する。これらのシステムは、典型的には、パックが、大きい複数のパック用ケースに並べられる場合、梱包プロセスの後半に配置される場合が多い。これは、不具合のフィードバックの更なる遅延を引き起こし、梱包プロセスにおけるエラーが継続して、しばらくの間、「不良」パックを製造する場合がある。システムのサイズもまたはるかに大きくなり、操業用のより大きな工場スペースが必要となる。
空気サンプルを提供すると、例えば、空気サンプルの二酸化炭素含有量を正確かつ精密に特定できるレーザ技術が最近開発された。包装後に容器を包囲する空気のサンプルを採取し、標準大気組成に対して、関連するガスのうちの1種のレベルの増加を特定することにより、破損が存在する密封食品容器を特定する手段として、このようなレーザ技術を食品包装製造ラインに組み込むことが所望であることが認識されている。このようなレーザ技術は、波長可変ダイオードレーザ及びレーザ吸収分光法を使用して、ガス混合物中の種の濃度を測定する、波長可変ダイオードレーザ吸収分光法(TDLAS)と呼ばれる原理に基づいている。TDLASは、常磁性検出器(「PMD」)及び化学発光などの他の測定手法に比べて、多元素検出性能、広いダイナミックレンジを有する精度の高さ、メンテナンスの必要性の減少、及び長い寿命を提供する。分光光源としてレーザを使用することにより、電磁スペクトルの貴重な中赤外(MIR)部分にアクセスできる量子カスケードレーザ(QCL)を備えた高分解能分光法(HRS)が可能になる。QCLシステムの例は、国際公開第03087787(A1)号に見出すことができる。
本発明者らは、密封食品容器の破損を検出するためのシステム及び方法にガス検出レーザ技術を実装することを試みる際、食品容器内の破損を検出するために必要とされる感度は、実在の包装施設で生じる通常の変動が、ガス置換包装における破損に関連すると考えられるガスレベルの変化の一貫性のある確実な特定を防止しているようになっていることを見出した。したがって、本発明は、この技術の実装を実現可能にするために開発されたものである。
本発明の第1の態様によれば、密封食品容器の破損を検出するための漏れ検出システムが提供され、漏れ検出システムは、空気サンプル試験機器であって、空気サンプル試験機器に提供された空気サンプルの組成を試験するように構成された、空気サンプル試験機器と、使用時、空気サンプリング領域に位置する密封食品容器に圧力を付与するように構成された少なくとも1つの加圧部材と、空気サンプリング領域に位置する少なくとも1つの空気サンプリングポートと、少なくとも1つの空気サンプリングポートと空気サンプル試験機器との間に延在する空気サンプル導管と、を備え、使用時、少なくとも1つの空気サンプリングポートは、少なくとも、少なくとも1つの加圧部材が空気サンプリング領域内の密封食品容器に圧力を付与する間又は付与した後に、空気サンプリング領域から空気サンプルを採取し、空気サンプル導管を通って空気サンプル試験機器に空気サンプルを伝える。
本発明者らは、食品容器に圧力を付与する加圧部材が、破損した容器内のガスを、容器を取り囲む領域の外及び領域内に強制的に押し出すことを見出した。これは、空気サンプリング領域、すなわち、容器を取り囲む領域及び空気サンプリングポートに近接する領域内の容器の中からのガスの量を増加させ、それ故に、通常のバックグラウンド変動に対して、空気サンプル試験機器によって検出可能である破損から生じるガスの比例性の変化の可能性を増加させる。
好ましい実施形態では、既存の生産ラインに最も便利に統合し、スループットを最大にするために、加圧部材は、密封食品容器が加圧部材に対して移動している間に、密封食品容器に圧力を付与するように構成される。これは、例えば、圧力を付与しながら回転することができる少なくとも1つの回転可能ローラ及び/又はホイールを含む加圧部材を設けることによって達成され、密封食品容器が加圧部材と接触しながら移動し続けることを可能にする。
パッケージの置換ガスを空気サンプリング領域に押し出すために、容器を押圧する上述のメカニズムが、破損を検出可能にするのに役立つ一方、制御された供給源からガスを導入することによって環境を操作することが、様々な意味で結果を改善できることが見出されている。
したがって、本システムは、使用時、ガス源(好ましくは圧縮ガス源)に連通可能に連結され、少なくとも、少なくとも1つの空気サンプリングポートが空気サンプリング領域から空気サンプルを採取する前及び/又は採取する間に、(好ましくは空気サンプリング領域へ、かつ/又はその周辺に)ガスを排出するように構成されている、少なくとも1つのガス出力ポートを更に備えることが好ましい。少なくとも1つのガス出力ポートは、試験前及び/又は試験中に既知の組成のガスで空気サンプリング領域を単にパージするか、あるいは出力ガスをより正確に方向づけることができ、そのいくつかの例を以下でより詳細に説明する。
特に好ましい実施形態では、少なくとも1つのガス出力ポートは、少なくとも1つの空気サンプリングポートが、空気サンプリング領域から空気サンプルを採取する前、採取する間に、及び/又は採取した後に、エアカーテンを生成するように構成されている。エアカーテンは、一方の側のガスを他方の側のガスと分離する障壁として機能する、連続した指向性の広い空気流であると考えられる。
システムが配置される環境に応じて、単一のエアカーテンがシステムの性能を著しく改善することができるが、好ましい実施形態では、少なくとも1つのガス出力ポートは、少なくとも1つの空気サンプリングポートを少なくとも部分的に囲み、好ましくは、少なくとも1つの空気サンプリングポートを実質的に取り囲む、エアカーテンを生成するように構成されている。更に、エアカーテンはまた、少なくとも1つの加圧部材を少なくとも部分的に又は実質的に取り囲んでもよい。少なくとも1つの空気サンプリングポートを取り囲むエアカーテンは、空気サンプリング領域をより広いシステム環境から実質的に隔離することによって、空気サンプル試験機器によって観測されるバックグラウンド変動を大幅に低減することができる。エアカーテンは、少なくとも1つの空気サンプリングポートを実質的に取り囲むことが好ましいが、より広い環境からの隔離は、他の方法で達成することができる。例えば、加圧部材及び/又は空気サンプリングポートが少なくとも部分的に外部ハウジング内に包囲されている場合、1つ以上のエアカーテンを使用して、外部ハウジング内の1つ以上の開口(例えば、コンベアが容器を搬送する開口)を閉じることができ、これにより、空気サンプリング領域をより広い環境から効果的に隔離する。
いくつかの実施形態では、システムは、複数の空気サンプリングポートを備え、加圧部材は、第1のサブセットの複数の空気サンプリングポートと第2のサブセットの複数の空気サンプリングポートとの間に位置する。空気サンプリングポートの間に加圧部材を設けることにより、加圧部材によって空気がパッケージから押し出されることにより、空気サンプリングポートは、空気をサンプリングしやすくなり、これにより、システムの性能が向上する。
特に好ましい実施形態では、システムは、少なくとも2つの加圧部材を備え、少なくとも1つの空気サンプリングポートは、少なくとも2つの加圧部材の間に位置する。空気サンプリングポート(のうちのいくつか)が2つの加圧部材の間に位置するような実施形態では、特に、密封されたバッグの良好な取り扱いを可能にする。一般に、システムが破損を検出する能力を最大にするために、加圧部材が密封食品容器に接触する場所にできるだけ近くに空気サンプリングポートを配置することが望ましい。しかし、密封容器がバッグである場合、付与された圧力は、バッグ内の内圧を上昇させるのではなく、加圧部材の両側でバッグを膨張させる可能性がある。少なくとも2つの加圧部材は共に作用して、内部圧力の増加を確実にし、ガスをバッグ内の任意の破損から押し出す。
加圧部材、(複数の)空気サンプリングポート及びガス出力ポートは、システム内にコンパクトに設けられ、性能を向上させるためにすべてが密封食品容器に近接して配置されることが好ましい。したがって、加圧部材、少なくとも1つの空気サンプリングポート、及び任意選択的に、設けられている場合、少なくとも1つのガス出力ポートが、共通の漏れ検出ヘッドに設けられることが好ましいことが判明している。これが好ましいことである一方、これらの特徴のうちの1つ以上をシステム内の他のものとは独立して設けることができると考えられる。
いくつかの実施形態では、少なくとも1つの空気サンプリングポートは、加圧部材に、又は加圧部材の中に位置する。加圧部材に、又は加圧部材の中に空気サンプリングポートを設けることにより、空気サンプルを加圧部材と密封食品容器との間の接触点に非常に接近させることができるため、システムの性能を向上させることができる。
加圧部材は、使用時、密封食品容器と接触するように構成された多孔質材料を含んでもよい。これにより、加圧部材自体が、食品容器に圧力を付与すると、食品容器の破損を一時的に遮ることを防止することができる。更に、多孔質材料は、少なくとも1つの空気サンプリングポートを覆うことができる。多孔質材料が少なくとも1つの空気サンプリングポートを覆う実施形態は、有利には、加圧部材の上又は加圧部材の中の空気サンプリングポートによって、多孔質材料を通って空気サンプルを取り込むことを可能にする。
上述の多孔質材料を特徴とする実施形態は、少なくとも1つのガス出力ポートがガスを多孔質材料内に排出するように更に構成されてもよい。これを使用して、空気サンプルが採取される前に、内部に捕捉されたガスを多孔質材料からパージすることができ、試験結果の正確性及び精度を改善することができる。特に好ましい実施形態では、多孔質材料は、少なくとも1つの回転可能ローラ及び/又はホイールの表面を少なくとも部分的に覆う。このような実施形態では、少なくとも1つのガス出力ポートは、使用時、多孔質材料の領域が密封食品容器に接触する前に、多孔質材料の領域内にガスを排出するように構成されてもよい。これは、ローラ又はホイールの回転の位相が多孔質材料の前記領域が容器と接触しないようにする一方、多孔質材料の領域が排出されたガスによってパージされることによって実装され得る。特に、これらの実施形態では、少なくとも1つのガス出力ポートが加圧部材に、又は加圧部材の中に位置することが好ましい。
いくつかの実施形態では、少なくとも1つの空気サンプリングポート及び/又は少なくとも1つのガス出力ポートが、少なくとも1つの回転可能ローラ及び/又はホイールの固定シャフトに取り付けられ、使用時、少なくとも1つの回転可能ローラ及び/又はホイールは、固定シャフトを中心に回転する。このような実施形態では、例えば、空気サンプリングポートは、容器の近くの空気をサンプリングするように、使用時、容器の方に面するシャフトに設けられてもよい。同様に、ガス出力ポートは、使用時、容器から離れる方向に面するシャフトに設けられてもよく、これは、ローラの多孔質材料がパージされる実施形態において好ましい。
上述したように、システムは、密封食品容器を空気サンプリング領域へ、空気サンプリング領域を通って、かつ/又は空気サンプリング領域から遠ざかる方向へ搬送する、少なくとも第1のコンベア、好ましくは第1のコンベアベルトを更に備えることが好ましい。
いくつかの実施形態では、少なくとも1つの加圧部材は、空気サンプリング領域を通って搬送される際、密封食品容器に圧力を付与するように構成されたコンベアベルトを含む。ローラ又はホイールのように、コンベアは、空気サンプリング領域を通って移動する際に、密封食品容器の表面との接触を維持することができる。
加圧部材の一部としてのコンベアと、密封食品容器を搬送するコンベアと、を含む、実施形態では、好ましくは、加圧部材のコンベアベルトは、密封食品容器が、加圧部材のコンベアベルトと第1のコンベアとの間の空気サンプリング領域を通って搬送されるように、第1のコンベアに対向している。すなわち、密封食品容器は、空気サンプリング領域を通過する際、コンベアの間に挟まれることとなる。
上述したように、好ましい実施形態では、加圧部材は、多孔質材料を含む。好ましくは、上記のコンベアのベルトの一方又は両方を形成する材料は、コンベアベルトの表面の穿孔によって多孔質である。更に好ましくは、第1のコンベアと加圧部材のコンベアベルトのうちの一方又は両方の表面は、使用時、密封食品容器に接触するための突起の配列を含む。突起の配列は、バンプ又はリッジの形態であってもよい。このような突起は、コンベアの表面が密封食品容器の任意の破損を塞ぐことを防止することとなる。
更に好ましくは、少なくとも1つの空気サンプリングポートは、第1のコンベア及び加圧部材のコンベアベルトのうちの一方又は両方の内側に配置される。空気サンプリングポートは、コンベアベルトアセンブリの対向する半分部分の間に空気サンプリングポートを設けることによって、コンベアベルトの内部に配置されてもよい。1つ以上の空気サンプリングポートが、加圧部材のコンベアベルト内に位置する空気サンプリングポートヘッドに配置されてもよく、かつ/又は1つ以上の空気サンプリングポートが、第1のコンベア内に位置する空気サンプリングポートヘッドに配置されてもよい。
好ましくは、システムは、少なくとも1つの空気サンプリングポートに真空吸引を伝えるための空気サンプル導管に接続された真空ポンプを更に備える。
いくつかの実施形態では、加圧部材、空気サンプリングポート、及び任意選択的に、設けられている場合、ガス出力ポートは、少なくとも部分的に外部ハウジング内に包囲される。このような実施形態では、密封食品容器は、サンプリング用外部ハウジング内に提供され、外部ハウジングは、空気サンプリング領域をより広いシステム環境から少なくとも部分的に遮蔽する。
密封食品容器がフィルムで覆われたトレイである場合、漏れは、容器の上部に見られる可能性が最も高いことが理解されよう。しかし、密封食品容器が、例えば、密封されたバッグである場合に特に当てはまる、例えば、容器の側面及び下面などの他の表面に漏れが見られる場合もある。したがって、いくつかの実施形態は、複数の空気サンプリングポートを備え、空気サンプリングポートの第1のサブセットは、密封食品容器の第1の側面から空気サンプルを採取し、空気サンプリングポートの第2のサブセットは、密封食品容器の2の側面から空気サンプルを採取する。いずれの容器も、本質的に6つの「側面」、すなわち上面、下面、前面、後面、及び左側面及び右側面を有すると考えることができることを理解されたい。サンプリングされるこれらの「側面」の数を増やすことによって、システムの感度を高めることができる。空気サンプルが少なくとも2つの側面から採取される実施形態では、好ましくは、これらの2つの側面が互いに対向している。特に好ましくは、空気サンプリングポートの第3のサブセットは、密封食品容器の第3の側面から空気サンプルを採取し、好ましくは、空気サンプリングポートの第4のサブセットは、密封食品容器の第4の側面から空気サンプルを採取する。最も好ましい構造は、空気サンプルを採取する容器の側面が、密封食品容器の搬送方向の周囲の側面である構造である。
本発明の第2の態様によれば、密封容器の破損を検出する方法が提供され、方法は、加圧部材を使用して、空気サンプリング領域に位置する密封容器に圧力を付与することと、密封容器に圧力を付与する間及び/又は付与した後に、空気サンプリング領域から空気サンプルを採取することと、空気サンプルを空気サンプル試験機器に伝えることと、空気サンプル試験機器を使用して、空気サンプルの組成を試験して、密封容器に破損があるかどうかを判定することと、を含む。
密封容器の破損を検出する本方法は、本発明の第1の態様によるシステムを使用して実施するのに好適であり、密封食品容器の破損を検出するのに特に好適である。方法は、本発明の第1の態様によるシステムと同じ利点を提供する。
本発明の第2の態様による方法は、密封ガス置換容器における破損を検出するのに特に好適である。しかし、方法はまた、容器内のガスと異なる制御されたガスの下で方法を行うことによって、置換ガスのない容器の破損を検出するために使用できると考えられることを理解されたい。
好ましい実施形態では、加圧部材は、密封容器が加圧部材に対して移動している間に、密封容器に圧力を付与する。
いくつかの実施形態では、方法は、少なくとも、少なくとも1つの空気サンプリングポートが空気サンプリング領域から空気サンプルを採取する前及び/又は採取する間に、ガスを排出することを更に含む。
方法の特に好ましい実施形態は、エアカーテンを生成することを更に含み、好ましくは、空気サンプリング領域から空気サンプルを採取することは、エアカーテンによって実質的に取り囲まれている1つ以上の位置から空気サンプルを採取することを含む。
好ましい実施形態では、空気サンプリング領域から空気サンプルを採取することは、密封容器に圧力を付与する際に、密封容器と接触するために使用された加圧部材の一部を形成する多孔質材料を通って空気サンプルを採取することを含む。
特に好ましい実施形態では、ガスを排出することは、多孔質材料の領域を通って空気サンプルが採取される前に、多孔質材料の領域を通ってガスを排出することを含む。
いくつかの実施形態では、密封容器に圧力を付与する間及び/又は付与した後に、空気サンプリング領域から空気サンプルを採取することは、密封容器の第1の側面から空気サンプルを採取することと、密封容器の第2の側面から空気サンプルを採取することと、を含む。好ましくは、第1の側面と第2の側面は互いに対向している。特に好ましい実施形態では、空気サンプリング領域から空気サンプルを採取することは、密封容器の第3の側面から空気サンプルを採取することを更に含み、任意選択的に、密封容器の第4の側面から空気サンプルを採取することを更に含む。
本発明の第2の態様による方法の上記の好ましい特徴は、本発明の第1の態様によるシステムにおける同等の特徴と同じ利点を提供する。
更に、本発明による方法では、空気サンプル試験機器を使用して、空気サンプルの組成を試験することは、空気サンプルの二酸化炭素、酸素及び/又は窒素含有量を試験することを含み、空気サンプルの二酸化炭素、酸素及び/又は窒素含有量が予め設定された基準を満たすとき、密封容器に破損があると判定される。好ましくは、予め設定された基準は、空気サンプルの二酸化炭素、酸素及び/又は窒素含有量の変化率が閾値よりも大きいことを含む。この閾値は、例えば、バックグラウンドノイズによって引き起こされた平均変化率の少なくとも2~3倍であってもよい。
本発明の第3の態様によれば、第1の態様の本発明によるシステムに使用するのに好適な密封食品容器の破損を検出するための、かつ本発明の第2の態様による方法を実施するための、漏れ検出ヘッドが提供される。漏れ検出ヘッドは、使用時、密封食品容器に圧力を付与するように構成された少なくとも1つの加圧部材と、少なくとも1つの空気サンプリングポートと、試験機器ポートと、少なくとも1つの空気サンプリングポートと試験機器ポートとの間に延在する空気サンプル導管と、使用時、ガス源(好ましくは圧縮ガス源)に連通可能に連結された少なくとも1つのガス出力ポートと、を備え、使用時、少なくとも1つのガス出力ポートは、少なくとも、少なくとも1つの空気サンプリングポートが空気サンプリング領域から空気サンプルを採取する前又は採取する間に、(好ましくは空気サンプリング領域にかつ/又は領域の周辺に)ガスを排出し、空気サンプルを、空気サンプル導管を通って試験用試験機器ポートに伝える。
好ましくは、加圧部材は、密封食品容器が加圧部材に対して移動している間に、密封食品容器に圧力を付与するように構成されている。これは、例えば、圧力を付与しながら回転することができる少なくとも1つの回転可能ローラ及び/又はホイールを含む加圧部材を設けることによって達成され、密封食品容器が加圧部材と接触しながら移動し続けることを可能にする。
特に好ましい実施形態では、少なくとも1つのガス出力ポートは、少なくとも1つの空気サンプリングポートが空気サンプリング領域から空気サンプルを採取する間にエアカーテンを生成するように構成される。好ましい実施形態では、少なくとも1つのガス出力ポートは、少なくとも1つの空気サンプリングポートを実質的に取り囲み、好ましくはまた、少なくとも1つの加圧部材を実質的に取り囲む、エアカーテンを生成するように構成されている。少なくとも1つの空気サンプリングポートを取り囲むエアカーテンは、空気サンプリング領域をより広いシステム環境から実質的に隔離することによって、空気サンプル試験機器によって観測されるバックグラウンド変動を大幅に低減することができる。
いくつかの実施形態では、漏れ検出ヘッドは、複数の空気サンプリングポートを備え、加圧部材は、第1のサブセットの複数の空気サンプリングポートと第2のサブセットの複数の空気サンプリングポートとの間に位置する。これに代えて、又はこれに加えて、少なくとも1つの空気サンプリングポートは、加圧部材に、又は加圧部材の中に位置する。
加圧部材は、使用時、密封食品容器と接触するように構成された多孔質材料を含んでもよい。更に、多孔質材料は、少なくとも1つの空気サンプリングポートを覆うことができる。多孔質材料が少なくとも1つの空気サンプリングポートを覆う実施形態は、有利には、加圧部材の上又は加圧部材の中の空気サンプリングポートによって、多孔質材料を通って空気サンプルを取り込むことを可能にする。
好ましくは、少なくとも1つのガス出力ポートは、加圧部材に、又は加圧部材の中に位置する。更に、好ましくは、少なくとも1つのガス出力ポートは、ガスを多孔質材料の中に排出するように構成されている。
いくつかの実施形態では、多孔質材料は、少なくとも1つの回転可能ローラ及び/又はホイールの表面を少なくとも部分的に覆う。特に、これらの実施形態では、好ましくは、少なくとも1つのガス出力ポートは、使用時、多孔質材料の領域が密封食品容器に接触する前に、多孔質材料の領域内にガスを排出するように構成される。
いくつかの実施形態では、少なくとも1つの空気サンプリングポート及び/又は少なくとも1つのガス出力ポートが、少なくとも1つの回転可能ローラ及び/又はホイールの固定シャフトに取り付けられ、使用時、少なくとも1つの回転可能ローラ及び/又はホイールは、固定シャフトを中心に回転する。
好ましい実施形態は、複数の空気サンプリングポートを含み、空気サンプリングポートの第1のサブセットは、密封食品容器の第1の側面から空気サンプルを採取し、空気サンプリングポートの第2のサブセットは、密封食品容器の2の側面から空気サンプルを採取する。これらの第1及び第2の側面は、好ましくは互いに対向していてもよい。特に好ましくは、空気サンプリングポートの第3のサブセットは、密封食品容器の第3の側面から空気サンプルを採取し、好ましくは、空気サンプリングポートの第4のサブセットは、密封食品容器の第4の側面から空気サンプルを採取する。
好ましくは、少なくとも1つの加圧部材は、密封食品容器に圧力を付与するように構成されたコンベアベルトを含む。更に好ましくは、コンベアベルトの表面は、穿孔されている。いくつかの実施形態では、少なくとも1つの空気サンプリングポートは、コンベアベルトの内側に位置する。
本発明の第3の態様の上記の好ましい特徴は、本発明の第1の態様によるシステムにおける同等の特徴及び本発明の第2の態様による方法と同じ利点を提供する。
本発明の第4の態様によれば、密封食品容器の破損を検出するための漏れ検出ヘッドが提供され、漏れ検出ヘッドは、使用時、密封食品容器に圧力を付与するように構成された少なくとも2つの加圧部材と、少なくとも1つの空気サンプリングポートであって、少なくとも1つの空気サンプリングポートは、少なくとも2つの加圧部材の間に位置する、空気サンプリングポートと、試験機器ポートと、少なくとも1つの空気サンプリングポートと試験機器ポートとの間に延在する空気サンプル導管と、を備える。
第1及び第3の態様に関して上述した好ましい特徴は、第4の態様の漏れ検出ヘッドにも等しく適用される。
次に、本発明に係るシステム、方法及び装置の例を、添付の図面を参照して説明する。
本発明に係る漏れ検出システム及び漏れ検出ヘッドの第1の実施形態の図。 第1の実施形態に係る漏れ検出ヘッドの断面図 第1の実施形態に係る漏れ検出ヘッドの斜視図 第1の実施形態に係る漏れ検出ヘッドの下面図 第2の実施形態に係る漏れ検出ヘッドの斜視図 第2の実施形態に係る漏れ検出ヘッドの断面図 第2の実施形態に係る漏れ検出ヘッの縦断面図 第2の実施形態に係る漏れ検出ヘッドの第1の分解状態における上側斜視図 第2の実施形態に係る漏れ検出ヘッドの第2の分解状態における下側斜視図 第3の実施形態に係る漏れ検出ヘッドの斜視図 第3の実施形態に係る漏れ検出ヘッドの外部ハウジングを取り外した状態の斜視図 第3の実施形態に係る外部ハウジングを取り外した状態の拡大図 第3の実施形態の空気サンプリングヘッドの断面図 第4の実施形態に係る漏れ検出ヘッドの斜視図 第4の実施形態に係る漏れ検出ヘッドの側面図 第4の実施形態に係る漏れ検出ヘッドの背面図 第4の実施形態に係る漏れ検出ヘッドの下面図 第4の実施形態に係る漏れ検出ヘッドの前面図 第4の実施形態に係る漏れ検出ヘッドの断面図 第5の実施形態に係る漏れ検出ヘッドの第1の斜視図 第5の実施形態に係る漏れ検出ヘッドの第2の斜視図 第5の実施形態に係る漏れ検出ヘッドの前面図 第5の実施形態に係る漏れ検出ヘッドの下面図 第6の実施形態に係る漏れ検出システムの概略図 密封容器内の破損を検出する方法を示すフロー図 第7の実施形態に係る漏れ検出システムの斜視図 第7の実施形態に係る漏れ検出システムの上面図 第7の実施形態に係る漏れ検出システムの側面図 第7の実施形態に係る漏れ検出システムの前面図
図1は、密封食品容器内の破損を検出するためのシステム1の第1の実施形態を示す。システムは、密封食品容器を空気サンプリング領域5を通って搬送するためのコンベア10を備える。漏れ検出ヘッド100は、空気サンプリング領域においてコンベア10の上方に調節可能に位置付けられている。
漏れ検出ヘッド100は、コンベア10に隣接して位置付けられている機器ハウジング50の外部に連結された取り付けアーム60によってコンベアの上に支持されている。空気サンプル管(空気サンプル導管)51及び圧縮空気管52は、以下により詳細に説明するように、機器ハウジング50から漏れ検出ヘッド100まで延在している。
漏れ検出ヘッド100は、コンベアの表面に対して平行でかつコンベアの搬送方向に対して直交する回転軸線を有する加圧部材、この場合、ローラ101を備える。ローラ101は、ローラ101と、漏れ検出ヘッド100の高さを、試験対象の密封食品容器のタイプの高さよりわずかに小さくなるように調節することによって構成されているコンベアとの間に間隙を残しながら、漏れ検出ヘッド100からコンベア10に向かって下方に突出するように半径を有している。
密封食品容器がコンベア10に沿って空気サンプリング領域5を通って搬送されると、容器は、漏れ検出ヘッド100の下を通過する。漏れ検出ヘッド100からコンベア10に向かって下方に突出するローラ101は、容器の上面に接触し、容器が空気サンプリング領域5を通過するときに回転する。ローラ101とコンベア10との間の間隙は、食品容器の高さよりわずかに小さいので、容器とローラとの間の接触領域にわたって容器の表面に力が付与される。容器に付与されたこの圧力は、容器内の任意の破損を通ってある量のガスを容器から押し出すように作用する。容器に破損がない場合、ガスは、パッケージから押し出されない。
容器内の破損を通って押し出されたガスは、その後、漏れ検出ヘッド100に位置する空気サンプリングポート102によってサンプリングされ、空気サンプル管51を通って機器ハウジング50内へ移送される。サンプルは、空気サンプリングポート102内へ引き込まれ、空気サンプル管51を介して空気サンプリングポート102と流体連通するハウジング50内に位置する真空ポンプ(図示せず)によって、空気サンプル管51に沿って引き込まれる。ハウジングの内部には、量子カスケードレーザを含む試験機器(図示せず)が更に位置する。サンプルは、空気サンプル管51によって試験用試験機器に提供される。本実施形態では、試験機器は、二酸化炭素レベルの変化率を測定し、これらをグラフ形式で表示する。
次に、図2を参照して、漏れ検出ヘッド100の構造についてより詳細に説明する。
漏れ検出ヘッド100は、使用時、長軸線がコンベア10の幅を横切って横たわる略直方体のハウジング110を含む。ハウジング110は、コンベアの全幅に亘って延在し、下面(すなわち、使用時、コンベアに面する表面)が開いている。円筒形ローラ101は、ハウジング110内に回転可能に取り付けられている。ローラの回転軸線は、ハウジングの長軸線に沿っており、ローラの半径は、ハウジングの下面の開口を通って突出するようになっている。ローラは、ハウジング110のそれぞれの端板に位置するベアリング101a、101bに取り付けられている。本実施形態では、ローラは、当該技術分野において周知の手段によって駆動される。他の実施形態では、ローラは、コンベア10によって漏れ検出ヘッドの下で移動するトレイとの接触によって、ローラの軸線を中心に回転させられ得る。
漏れ検出ヘッド100は、複数の空気サンプリングポート102を備える。空気サンプリングポートは、ハウジングの下面に、ローラ101が位置する開口の両側に一列を有する、ハウジング110の長軸線に沿う2列に設けられている漏れ検出ヘッド内の小さい円形の開口である。空気サンプリングポート102のそれぞれの列は、それぞれのマニホールド102a、102bを有する。それぞれの列の空気サンプリングポート102は、それぞれの導管を介してそれぞれのマニホールドと流体連通している。マニホールド102a、102bは、ハウジング110の上部で合流し、ハウジング110の上面を通って試験機器ポート104と連通する追加の空気サンプル導管に注いでいる。試験機器ポート104は、図1のシステム1に組み込まれる際、空気サンプル管51に接続される。使用時、真空吸引は、空気サンプル管51を通って、試験機器ポートを介してマニホールド及び個々の空気サンプリングポート102に伝えられ、空気サンプリングポート102はそれぞれ、空気を内部に引き込むことにより、空気サンプリング領域からサンプルを回収する。次いで、空気サンプルは、空気サンプル管51まで搬送され、空気サンプル管51に沿って試験機器に搬送される。
漏れ検出ヘッド100は、複数のガス出力ポート108を更に備える。ガス出力ポート108は、ハウジングの下面の周囲に設けられている漏れ検出ヘッド内への小さい円形の開口である。
ガス出力ポート108は、ハウジングの下面に、内部に空気サンプリングポート102及びローラ101が位置する矩形を画定する。ガス出力ポート108は、それぞれの導管を介して、漏れ検出ヘッド100内の2つのマニホールド108a、108bのうちの一方に接続している。ローラの軸線の第1の側のガス出力ポート108は、第1のマニホールド108aに接続し、ローラの軸線の第2の側のガス出力ポート108は、第2のマニホールド108bに接続している。それぞれのマニホールド108a、108bは、ハウジング110内のそれぞれの側壁を通って、それぞれの圧縮ガスポート106a、106bに、それぞれの導管107a、107bによって接続されている。使用時、それぞれの圧縮ガスポート106a、106bは、圧縮ガス源(図示せず)から導管及びマニホールドを通って複数のガス出力ポート108に圧縮ガスを伝える。圧縮ガス源は、典型的には、試験機器によって行われる試験に影響を与えないように、標準大気組成のガスを含むこととなる。使用時、圧縮ガスは、それぞれのガス出力ポート108によって、斜め下方に、漏れ検出ヘッド100から離れる方向に向けられ、複数のガス出力ポート108を組み合わせて、(図2Aの矢印Aで示すように)漏れ検出ヘッド100の下面の周縁から下方及び外方に延在するエアカーテンを生成する。
エアカーテンは、漏れ検出ヘッド100の下の大気を、大気組成の変動を引き起こし得る乱流及び他の環境要因から隔離するように作用する。容器が漏れ検出ヘッド100の下で移動する場合、容器は、エアカーテン内に入る。コンベアに沿う食品パッケージの移動の動きによって、サンプリング領域に向かって促進される包装プロセスからの二酸化炭素は、エアカーテンによって動かされ、空気サンプルは、エアカーテン内の制御された環境内の容器の周囲の領域から空気サンプルを得ることができる。漏れている容器が空気サンプリング領域を出るとき、エアカーテンは、上昇した二酸化炭素レベルを除去するのに役立ち、試験対象の次のパッケージの準備を行うサンプリング領域内の環境を安定させる。
図1を参照して説明したシステムは、いくつかの異なるタイプの漏れ検出ヘッドを実装することができる。次に、図3及び図4を参照して、第2の漏れ検出ヘッドについて説明する。
第2の実施形態に係る漏れ検出ヘッド200は、単一のローラ201を備えている。ローラとしては、例えば、連続気泡フォームである多孔質材料からなる円筒形スリーブ202、又はレーザ印刷されたオープン構造ローラが挙げられる。円筒形スリーブ202は、スリーブを通って同軸線状に延在し、両端板203を越えて延在する固定シャフト210に回転可能に取り付けられている端板203によって両端が閉じられている。回転可能な端板203は、シャフトが固定されたまま、スリーブ202がシャフト210を中心に回転することを可能にする。使用時、スリーブ202の回転は、ローラに隣接して取り付けられ、端板203のうちの一方と協働する、ベルト251及びモータ250を使用して駆動される。回転可能なスリーブ202内には、スリーブ202と一緒に回転しないように固定シャフトに連結、又は固定シャフトと一体的に形成されたローラコアがある。ローラコアは、空気パージシステム216及び空気サンプリングシステム211を備えているが、これらについては後に詳述する。
空気サンプリングシステム211は、固定シャフト210から下方に延在するサンプリングヘッド213を含む。サンプリングヘッドの下面は、スリーブ202の内側表面に近接しており、スリーブ202内のローラの全長に沿って延在している。サンプリングヘッドの下面は、ローラの長さに沿う多孔質材料のスリーブ202の内側表面に面し、サンプリングヘッド213内のマニホールド213a内で流体連通する空気サンプリングポート212の列を有する。マニホールド213aは、固定シャフト210の中空の内部に開口している。固定シャフトの中空の内部は、ローラ201の両端からシャフトと共に延在し、シャフトが停止しているところで概ね上方に面するように向きを変えるシャフトと共に続いている。シャフトの両端は、使用時、それぞれの管210a、210bに接続されている。管210a、210bは、逆Yコネクタで合流し、単一の試験機器ポート204と流体連通する。使用時、試験機器ポート204は、真空吸引が伝えられる空気サンプル管(図1の51)に接続されている。真空吸引は、試験機器ポート、管210a、210b、中空のシャフト内部210、及びマニホールドを通って、個々の空気サンプリングポート212に送られ、空気サンプリングポート212はそれぞれ、試験機器に伝え戻すように内部に空気を引き込む。本実施形態では、サンプリングポートに引き込まれた空気は、スリーブ202の多孔質材料を通って引き込まれている。
空気パージシステム216は、固定シャフト210に取り付けられたガス出力スリーブ217を含む。ガス出力スリーブ217の外側表面は、多孔質材料のスリーブ202の内側表面に近接している。ガス出力スリーブ217は、スリーブ202内でローラの全長に沿って延在し、多孔質材料のスリーブ202の内側表面の円周の下約4分の3の周りに延在している。ガス出力スリーブ217の間隙、すなわち、ガス出力スリーブ217が設けられていない円周の約4分の1により、サンプリングヘッド213は、多孔質材料のスリーブの内側表面まで延在することができる。ガス出力スリーブ217は、小さいスロット形状のガス出力ポート217aで覆われた表面を有する。ガス出力ポートは、使用時、ガス出力スリーブ217の内側表面から固定シャフトまでそれぞれ延在する2つの管217a、217bのうちの一方によって、2つの圧縮ガス源のうちの一方に接続されている。それぞれの管217a、217bは、反対方向の固定シャフトに沿って、ローラ201の端部を形成するそれぞれの端板203を通過して延在する空気サンプルを伝えるための中空内部と分離している固定シャフト内のそれぞれの導管に接続している。次いで、それぞれの導管は、使用時、当業者には明らかである手段によって、それぞれの圧縮ガス源に接続することができる固定シャフト内のそれぞれの圧縮ガス入力ポート218a、218bに接続する。
次に、漏れ検出ヘッド200の動作について説明する。使用時、漏れ検出ヘッド200は、ローラ201とコンベアとの間の間隙が、試験対象の密封食品容器のタイプの高さよりも僅かに小さくなるように、コンベアの上に位置する。ローラ201の端板203及びスリーブ202は、ベルト251及びモータ250によって駆動されて、スリーブ202の表面がコンベアと同じ速度で動くように回転する。容器は、コンベアに沿って搬送され、ローラ201の下を通過する。ローラ201とコンベアとの間の間隙は、食品容器の高さよりわずかに小さいので、容器とローラ201との接触領域にわたって容器の表面に力が付与される。容器に付与されたこの圧力は、容器内の任意の破損を通ってある量のガスを容器から押し出すように作用する。ローラ201が容器に圧力を付与する間、空気サンプリングポート212は、容器と接触する多孔質材料を通って、空気を空気サンプリングシステム211内に連続的に引き込む。空気サンプリングポート212と容器との間にある多孔質材料は、サンプリングされた空気の組成に影響を及ぼす乱流及び他の環境変化から何らかの保護を提供するように作用する。空気サンプリングポート212、マニホールド213a、シャフト210、管210a、210b、試験機器ポート204、及び空気サンプル管51を介して、組成試験用試験機器に空気サンプルが連続的に提供される。ローラ201が回転するにつれて、サンプルが引き込まれたスリーブの領域は、ガス出力スリーブ217の上にくるようにシャフトを中心に回転する。圧縮ガスは、ガス出力ポート217aによって排出され、多孔質材料を通って押し込まれ、内部に捕捉された任意のガスを多孔質材料から除去する。スリーブ202は、多孔質材料の今パージされた領域が、ガス出力スリーブ217の端を通過し、再び空気サンプリング位置、すなわち、空気サンプリングポート212と(存在する場合)容器との間に到着するまで回転し続ける。
次に、図5及び図6を参照して、第3の漏れ検出ヘッド300について説明する。
図5Aに示すように、漏れ検出ヘッド300は、部分的に外部ハウジング360内に包囲されている。2つの側壁361及び362は、漏れ検出ヘッド及びコンベア10の上面と組み合わせて、容器が入ることができるコンベアの前端及び後端に開口を有する、部分的に包囲された略直方体領域を画定する。部分的に包囲された領域は、より広いシステム環境から空気サンプリング領域を遮蔽し、内部の大気組成の変動を低減するのに役立つ。上述したように、前方入口及び後方入口はまた、任意選択的に、空気サンプリング領域を更に隔離するために、エアカーテンによって閉じることができると考えられる。
図5Bは、外部ハウジングの側壁361及び362が除去された漏れ検出ヘッド300を示す。漏れ検出ヘッドは、2つの側壁が下方に突出する上面によって画定される漏れ検出ヘッドハウジング310を備える。ローラ又はホイール301の配列は、コンベア10の上面に面する漏れ検出ヘッドの下面において、漏れ検出ヘッドの加圧面を形成する。ホイール301は、ぎっしり詰まっている反復列状に取り付けられ、それぞれの列は、その列のホイールが中心に回転するスピンドル(図示せず)を有する。それぞれのスピンドルは、コンベア10の下のコンベアの表面と平行に、コンベア10の搬送方向に対して垂直に位置付けられている。スピンドル及びスピンドル上のホイール301のすべては、漏れ検出ヘッドハウジング310の側壁の間に、側壁の下縁に取り付けられている。
漏れ検出ヘッド300のホイール301の最初の3列は、漏れ検出ヘッド300がコンベア10の上方に位置づけられる際、第2の列が第1の列よりもコンベアに近くなるように、第3の列が第2の列よりコンベアに近くなるように、徐々に低い位置に位置付けられる。ホイール301の残りの列は、使用時、コンベアの上に、第3の列のホイールと同じ高さに位置付けられている。ホイール301のこの構成は、容器が漏れ検出ヘッドの下に入るにつれて、容器に付与される圧力を徐々に増加させることを可能にし、その後、比較的安定した圧力に到達し、維持される。
漏れ検出ヘッド300のほぼ中央において、2列のホイール301の間の間隙に、空気サンプリングヘッド311が存在する。空気サンプリングヘッドはまた、図6の断面図で示される。空気サンプリングヘッドは、コンベア10の搬送方向を横切って、ホイールの列と同じ方向に延在している。空気サンプリングヘッド311は、使用時、コンベアに面する下面に、コンベアを横切って一列に並んで延在する複数の空気サンプリングポート312を含む。それぞれの空気サンプリングポート312は、それぞれの導管を介して空気サンプリングヘッド311内のマニホールド313に接続されている。空気サンプリングヘッド311の両側端には、使用時、試験機器に接続する空気サンプル管(図1の51)と流体連通するように接続された試験機器ポート314があり、空気サンプリングヘッド311に真空吸引を提供する。
使用時、容器がコンベア10に提供され、外部ハウジング360内及び漏れ検出ヘッド300の下に搬送される。コンベアの上のホイール301の配列の高さは、試験対象の容器の高さよりも小さく構成されているので、容器が漏れ検出ヘッド300の下に入ると、漏れ検出ヘッドによって押圧される。容器は、空気サンプリングヘッド311に沿って、空気サンプリングヘッド311を通過して搬送される。空気サンプリングヘッド311を通過するとき、空気サンプリングポート312を介して空気サンプリングヘッド311に連続的に引き込まれている空気は、容器の上の領域からサンプリングされ、試験機器に伝えられる。容器は進み続け、コンベア10の後部で漏れ検出ヘッド300の下から退出する。
次に、図7を参照して、第4の漏れ検出ヘッド400について説明する。漏れ検出400は、第1及び第2の回転可能に取り付けられたローラ401a、401bを収容するハウジング410を備える。第1及び第2のローラは、ハウジング410の対向する側壁411、412の間に水平に取り付けられている。第1及び第2のローラの軸線は平行であり、使用時、軸線は、コンベア10の上であり、コンベア10と平行な平面内でコンベア10の幅を横切って配置されている。それぞれのローラ401a、401bは、使用時、ローラを回転させるための内部ドラムモータを有する。内部ドラムモータは、ハウジング410の側壁411を通って延在するそれぞれのケーブル411a、411bを介して給電される。
ハウジングは、ローラが、コンベアに沿って搬送されている容器との接触のための開口を通って突出することを可能にするように、下面において開放している。ハウジングはまた、前方ローラ401aの前面を露出させるように、図7Eに示すように、前面(コンベアに対して上流端)において開放している。前方ローラの前面の露出は、漏れ検出ヘッド400の下の密封されたバッグを導くのに役立つ。
第1及び第2のローラ401a、401bは、コンベア10の搬送方向に沿ってハウジング410内で互いに離間している。ハウジング内部において、ローラ401a、401bの間には、壁405が位置する。壁405は、ハウジング410の一方の側から他方の側へ延在し、ハウジング410の上から下の開口まで延在している。壁405は、最低点において、食品容器との接触のための下部開口を通って突出するローラ401a、401bの最下点よりもわずかに高い。図7Dに示すように、壁405の下面には複数の空気サンプリングポート402が存在する。空気サンプリングポートは、壁405の下面に沿う溝465の中に位置する単一の列に配置され、空気サンプリングポート402は、漏れ検出ヘッド400の実質的に全幅に亘って延在している。空気サンプリングポート402はそれぞれ、それぞれの導管を介して壁の中の中央マニホールド(図示せず)と流体連通している。マニホールドは、ハウジング410の上面を通って試験機器ポート404と連通している。試験機器ポート404は、図1のシステム1に組み込まれる際、空気サンプル管51に接続される。使用時、空気サンプル管51を通って、試験機器ポートを介してマニホールド及び個々の空気サンプリングポート402に真空吸引を伝え、空気サンプリングポート402がそれぞれ空気を内部に引き込むことにより、2つのローラ401a、401bの間で空気サンプリング領域からサンプルを回収する。
空気サンプリングポート402の列の両側に沿って、第1及び第2の組のガス出力ポート408a、408bが存在する。それぞれのガス出力ポートは、それぞれの導管を介して、ハウジング410の中央壁405における2つのガス出力マニホールド(図示せず)のうちの一方に接続する。2つのガス出力マニホールドは、ハウジング410の上面のそれぞれの圧縮ガスポート406a、406bと流体連通している。ガス出力ポート408a、408bの組は、空気サンプリングポート402の列の両側にそれぞれ第1及び第2のエアカーテンを生成するように構成されている。ガス出力ポート408a、408bは、エアカーテンがハウジング410の中央壁405から下方に離れる方向に向けられるように、空気サンプリングポートの列から斜め下方に離れて先細りしている。
漏れ検出ヘッド400はまた、使用時、漏れ検出ヘッド400の上流に位置するように、漏れ検出ヘッドの両側に位置し、前方ローラ401aを越えて前方に延在する第1及び第2のアーム421、422を備えることを特徴とする。それぞれのアームは、それぞれの蝶ねじを介してハウジング410の上側に調節可能に連結されている。それぞれのアーム421、422の端には、第1及び第2のセンサ423、424が存在する。センサは、フォト光センサであり、接近している食品容器を検出するように構成されている。第1のセンサ423は、食品容器が存在しない場合に第2のセンサ424によって検出される光源を送信する。
センサは、共に、光ゲートとして作用し、食品容器がセンサ間を通過すると切断され、システムを通る食品容器の通過の検出及びタイミングを可能にする。制御システムは、コンベアの速度の知識を有するため、サンプリング動作と不合格判定動作の両方について、それぞれの個々の食品容器の位置を算出することができる。第1及び第2のセンサ423、424は、使用時、接近する食品容器を検出し、試験機器による読み取り値を正しい食品容器に関連付けることができる。
次に、図8を参照して、第5の漏れ検出ヘッドについて説明する。第5の実施形態は、第4の実施形態と実質的に同一であり、第1及び第2のサイドサンプリングアタッチメント460、470を更に備える。
それぞれのサイドサンプリングアタッチメント460、470は、逆T字型構造を有する。サイドサンプリングアタッチメント460、470の上端は、壁405の下面の溝465と協働する突起(図示せず)を備えることを特徴とし、サイドサンプリングアタッチメント460、470がそれぞれ、横方向に調節可能な様式でサンプリングヘッドの下面に取り付けられることを可能にする。
逆T字型の外観を有するそれぞれのサイドサンプリングアタッチメント460、470のアームは、サンプリングヘッド400の壁405の下面に取り付けられると、使用時、上流方向及び下流方向に、コンベア10の搬送方向に対して平行に延在する。使用時、試験対象の容器は、空気サンプリングヘッド400の下のこれらのサイドサンプリングアタッチメントの間を通過する。
それぞれのサイドサンプリングアタッチメント460、470は、内側表面、すなわち、対向するサイドサンプリングアタッチメントに面する表面に、空気サンプリングポート462、472の列を備えることを特徴とする。空気サンプリングポートの列は、使用時、搬送方向と平行に、それぞれのサイドサンプリングアタッチメント460、470のアームに沿って延在する。それぞれのサイドサンプリングアタッチメント460、470の空気サンプリングポート462、472は、サイドサンプリングアタッチメントの内部のそれぞれのマニホールドと流体連通している。それぞれのマニホールドは、空気サンプリングヘッド400の溝465の中に据えられている突起の上面の開口を介して、サイドサンプリングアタッチメント460、470を通って上方に延在する導管に接続される。それぞれのサイドサンプリングアタッチメント460、470の上面の開口は、空気サンプリングポート402の少なくとも1つと協働して、空気吸引ポート462、472に真空吸引を伝え、使用時、空気サンプリングポート462、472によって回収された空気サンプルを空気サンプル試験機器に伝える。
本実施形態では、サイドサンプリングアタッチメントが使用されているが、別個の異なるサイドサンプリングヘッドを代わりに使用することができることを理解されたい。
次に、図9に関して、第6の実施形態について説明する。本実施形態は、空気サンプリングシステムに組み込まれ、上述の空気サンプリングヘッドのいずれかと共に使用され得る、下側サンプリング装置600を示す。
図9は、例えば、第1の実施形態のシステムのコンベア10に取って代わり得る第1及び第2のコンベア10a、10bを概略的に示す。コンベアは、第1のコンベア10aの下流端が、第2のコンベア10bの上流端から狭い間隙だけ隔てて隣接して配置されている。間隙の上には、この場合、第4の実施形態の空気サンプリングヘッドである空気サンプリングヘッドが位置する。コンベア間の間隙には、下側サンプリング装置600が位置する。
下側サンプリング装置600は、細長い、概ね台形のプリズム形状のヘッドである。下側サンプリング装置600は、使用時、漏れ検出ヘッドに面する上面に、コンベア間の間隙に沿って延在する一列に配置された複数の空気サンプリングポート602を含む。それぞれの空気サンプリングポート602は、それぞれの導管を介して、下側サンプリング装置600内のマニホールド603に接続されている。下側サンプリング装置600の両側端には、試験機器ポート604があり、使用時、試験機器に接続し、下側サンプリング装置600に真空吸引をもたらすための空気サンプル管と流体連通するように接続されている。
使用時、容器は、空気サンプリングヘッド400の下の第1のコンベア10aによって搬送され、間隙を横切って第2のコンベア上に搬送される。空気サンプリングヘッドは、容器の上面を押圧し、実質的に上述のように容器の上側から空気サンプルを得る。下側サンプリング装置600は、空気サンプリングヘッド400によって容器が押されている際に、容器の下部から同時に空気サンプルを得る。
本実施形態の下側サンプリング装置は、漏れ検出ヘッドとは別個であるが、代替的に、漏れ検出ヘッドに組み込むことができ、使用時、容器が搬送されるポータルを画定すると考えられることを理解されたい。
次に、上記のシステム及び装置を使用して実装するために好適な容器内の破損を検出する方法を、図10のフロー図を参照して説明する。
方法の第1の実施形態は、加圧部材を使用して、空気サンプリング領域に位置する密封容器に圧力を付与するステップS100を含む。本ステップは、容器内の任意の破損から空気を強制的に排出するよう作用し、容器内のガスの検出能力を向上させる。任意選択的に、本ステップは、密封容器が加圧部材に対して移動している間に行われてもよい。
次に、ステップS200において、密封容器に圧力を付与する間及び/又は付与した後に、空気サンプリング領域から空気サンプルを採取する。ステップS200で採取された空気サンプルは、容器における(存在する場合)破損から押し出されたガスの少なくとも一部を含むこととなる。任意選択的に、本サンプルは、密封容器と接触するように使用された加圧部材の一部を形成する多孔質材料を通って採取されてもよい。更に、得られた空気サンプルの質は、エアカーテン、好ましくはサンプルが採取される場所を取り囲んだ形態、又は空気サンプルが採取される前に多孔質材料の領域を通ってガスを排出する形態のいずれか一方、あるいは両方の形態で、ガスを排出するステップ(図示せず)により本ステップを行うことにより改善することができる。
次に、ステップS300において、空気サンプルは、空気サンプル試験機器に伝えられる。本ステップでは、容器内の破損から押し出されたガスを潜在的に含む空気サンプルが空気サンプル試験機器に提供される。
最後に、ステップS400において、空気サンプル試験機器を使用して空気サンプルの組成を試験して、密封容器に破損があるかどうかを判定する。空気サンプルの組成がユーザ定義の基準を満たすことが判明した場合、サンプルを採取した容器は、破損しているとして特定される。
特に、空気サンプルの二酸化炭素、酸素及び/又は窒素含有量が試験され、空気サンプルの二酸化炭素、酸素及び/又は窒素含有量が予め設定された基準を満たす場合に破損が特定される。これらの基準は、二酸化炭素、酸素及び/又は窒素の変化率が閾値よりも大きいことを含んでもよい。
ステップS400において、容器に破損があると判定された場合、本容器は、処分又は再包装のために特定される。生産ラインの一部として実装される場合、破損した容器は、再処理のために、空気サンプリング領域の下流の地点で生産ラインから迂回させてもよい。
次に、第7の実施形態を図11A~図11Dを参照して説明する。本実施例は、第2のコンベアベルト702に対向する、加圧部材として作用する第1のコンベアベルト701を備える。コンベアベルトは、当該技術分野において概ね知られているように、コンベアベルトを所望の配置で保持し、コンベアベルトに電力を供給するための複数のローラ(図示せず)の周りに搭載されている。密封食品容器Tは、第1のコンベアベルトと第2のコンベアベルトとの間の間隙の中に提供される。密封食品容器は下方コンベアベルト702に載置され、上方コンベアベルト701は、密封食品容器Tの上面に接触して、密封食品容器に圧力を付与する。使用時、コンベアベルト701、702の両方が同じ速度で回転し、密封食品容器がシステムを通って移動する。
上方及び下方コンベアベルト701、702の両方の内部には、それぞれ上方及び下方空気サンプリングヘッド711、712が存在する。これらは、上述した下側サンプリング装置600と同様に構築することができる。空気サンプリングヘッド711、712は両方共、コンベアベルトの幅全体に亘って延在し、コンベアベルトの間を通過する密封食品容器に向かって対向する複数の空気サンプリングポートを有する。特に図11Bに示すように、コンベアベルト701、702のそれぞれは、穿孔703の配列を含み、コンベアベルトは、空気透過性である。使用時、真空吸引は、空気サンプリング管(図示せず)を通って空気サンプリングヘッド及び個々の空気サンプリングポートに伝えられ、空気サンプリングポートはそれぞれ、中へ空気を引き込む。これにより、空気サンプリングヘッド711、712は、コンベアベルト間、すなわち、空気サンプリング領域内を通過する密封食品容器Tに近位の空気をサンプリングすることができる。使用時、上方及び下方コンベア701、702の挟み込み作用によって密封食品容器内の破損を通って押し出されたガスは、空気サンプリングヘッド711、712によってサンプリングされ、破損の検出のために上述した試験手段に伝えられることとなる。
国際公開第2003/087787号

Claims (35)

  1. 密封食品容器内の破損を検出するための漏れ検出システムであって、前記漏れ検出システムは、
    空気サンプル試験機器であって、前記空気サンプル試験機器に提供された空気サンプルの組成を試験するように構成された、空気サンプル試験機器と、
    少なくとも2つの加圧部材であって、使用時、空気サンプリング領域に位置する密封食品容器に圧力を付与するように構成され、それぞれの前記加圧部材は回転可能ローラ又はホイールである、加圧部材と、
    前記空気サンプリング領域に位置する密封食品容器に近接するように、前記少なくとも2つの加圧部材の最下点よりも高く、かつ、前記少なくとも2つの加圧部材の最上点よりも低い位置において前記少なくとも2つの加圧部材の間に位置し、前記空気サンプリング領域内に位置する複数の空気サンプリングポートと、
    前記複数の空気サンプリングポートと前記空気サンプル試験機器との間に延在する空気サンプル導管と、を備え、
    前記少なくとも2つの加圧部材、及び、前記複数の空気サンプリングポートは、共通の漏れ検出ヘッドに設けられ、
    使用時、前記複数の空気サンプリングポートは、少なくとも、前記少なくとも2つの加圧部材が前記空気サンプリング領域内の前記密封食品容器に圧力を付与する間又は付与した後に、前記空気サンプリング領域から空気サンプルを採取し、前記空気サンプル導管を通って前記空気サンプル試験機器に前記空気サンプルを伝える、漏れ検出システム。
  2. 回転可能ローラ又はホイールであるそれぞれの前記加圧部材は、固定軸の周りを回転する、請求項1に記載の漏れ検出システム。
  3. それぞれの前記加圧部材は、前記密封食品容器が前記加圧部材に対して移動している間に、前記密封食品容器に圧力を付与するように構成されている、請求項1又は2に記載の漏れ検出システム。
  4. 使用時、ガス源に連通可能に連結され、少なくとも、前記複数の空気サンプリングポートが前記空気サンプリング領域から前記空気サンプルを採取する前及び/又は採取する間に、ガスを排出するように構成された、少なくとも1つのガス出力ポートを更に備える、請求項1~3のいずれか一項に記載の漏れ検出システム。
  5. 前記少なくとも1つのガス出力ポートは、前記複数の空気サンプリングポートが前記空気サンプリング領域から前記空気サンプルを採取する前、採取する間及び/又は採取した後に、エアカーテンを生成するように構成されている、請求項に記載の漏れ検出システム。
  6. 前記少なくとも1つのガス出力ポートは、前記複数の空気サンプリングポートを少なくとも部分的に取り囲む前記エアカーテンを生成するように構成されている、請求項に記載の漏れ検出システム。
  7. 前記密封食品容器を、前記空気サンプリング領域へ、前記空気サンプリング領域を通って、かつ/又は前記空気サンプリング領域から遠ざかる方向へ搬送する、少なくとも第1のコンベアを更に備える、請求項1~のいずれか一項に記載の漏れ検出システム。
  8. 前記第1のコンベアの表面は、穿孔されている、請求項に記載の漏れ検出システム。
  9. 前記第1のコンベアの表面は、使用時、前記密封食品容器に接触するための突起の配列を含む、請求項7又は8に記載の漏れ検出システム。
  10. 前記第1のコンベアの内側に配置されている少なくとも1つの空気サンプリングポートを更に備える、請求項7~9のいずれか一項に記載の漏れ検出システム。
  11. 前記複数の空気サンプリングポートに真空吸引を伝えるための前記空気サンプル導管に接続された真空ポンプを更に備える、
    請求項1~10のいずれか一項に記載の漏れ検出システム。
  12. 前記加圧部材、前記空気サンプリングポート、及び任意選択的に、設けられている場合、前記ガス出力ポートは、少なくとも部分的に外部ハウジング内に包囲されている、請求項1~11のいずれか一項に記載の漏れ検出システム。
  13. 第2の複数の空気サンプリングポートを更に備え、前記加圧部材の間に位置する前記複数の空気サンプリングポートは、密封食品容器の第1の側面から空気サンプルを採取し、前記第2の複数の空気サンプリングポートは、前記密封食品容器の第2の側面から空気サンプルを採取する、請求項1~12のいずれか一項に記載の漏れ検出システム。
  14. 前記第1の側面は、前記第2の側面の反対側にある、請求項13に記載の漏れ検出システム。
  15. 前記密封食品容器の第3の側面から空気サンプルを採取する、第3の複数の空気サンプリングポートを更に備える、請求項13又は14に記載の漏れ検出システム。
  16. 前記密封食品容器の第4の側面から空気サンプルを採取する、第4の複数の空気サンプリングポートを更に備える、請求項15に記載の漏れ検出システム。
  17. 密封容器の破損を検出する方法であって、
    少なくとも2つの加圧部材を使用して、空気サンプリング領域に位置する密封容器に圧力を付与することと、
    前記密封容器に前記圧力を付与する間及び/又は付与した後に、空気サンプルを前記空気サンプリング領域から採取することと、
    前記空気サンプルを空気サンプル試験機器に伝えることと、
    前記空気サンプル試験機器を使用して、前記空気サンプルの組成を試験して、前記密封容器に破損があるかどうかを判定することと、を含み、
    それぞれの前記加圧部材は回転可能ローラ又はホイールであり、
    前記空気サンプルは、前記空気サンプリング領域に位置する密封食品容器に近接するように、前記少なくとも2つの加圧部材の最下点よりも高く、かつ、前記少なくとも2つの加圧部材の最上点よりも低い位置において前記少なくとも2つの加圧部材の間に位置する複数の空気サンプリングポートを用いて採取され、
    前記少なくとも2つの加圧部材、及び、前記複数の空気サンプリングポートは、共通の漏れ検出ヘッドに設けられる、方法。
  18. 回転可能ローラ又はホイールであるそれぞれの前記加圧部材は、固定軸の周りを回転する、請求項17に記載の方法。
  19. それぞれの前記加圧部材は、前記密封容器が前記加圧部材に対して移動している間に、前記密封容器に圧力を付与する、請求項17又は18に記載の方法。
  20. 少なくとも、前記複数の空気サンプリングポートが前記空気サンプリング領域から前記空気サンプルを採取する前及び/又は採取する間に、ガスを排出することを更に含む、請求項17~19のいずれか一項に記載の方法。
  21. ガスを排出することは、エアカーテンを生成することを含む、請求項20に記載の方法。
  22. 前記空気サンプリング領域から前記空気サンプルを採取することは、前記エアカーテンによって実質的に取り囲まれている1つ以上の位置から前記空気サンプルを採取することを含む、請求項21に記載の方法。
  23. 前記空気サンプル試験機器を使用して前記空気サンプルの組成を試験することは、前記空気サンプルの二酸化炭素、酸素及び/又は窒素含有量を試験することを含み、前記空気サンプルの二酸化炭素、酸素及び/又は窒素含有量が予め設定された基準を満たすとき、前記密封容器に破損があると判定される、請求項17~22のいずれか一項に記載の方法。
  24. 前記予め設定された基準は、閾値よりも大きい前記空気サンプルの二酸化炭素、酸素及び/又は窒素含有量の変化率を含む、請求項23に記載の方法。
  25. 前記密封容器に前記圧力を付与する間及び/又は付与した後に、前記空気サンプリング領域から空気サンプルを採取することは、密封容器の第1の側面から空気サンプルを採取することと、前記密封容器の第2の側面から空気サンプルを採取することと、を含む、請求項17~24のいずれか一項に記載の方法。
  26. 前記密封容器の前記第1の側面は、前記密封容器の前記第2の側面の反対側にある、請求項25に記載の方法。
  27. 前記空気サンプリング領域から空気サンプルを採取することは、密封容器の第3の側面から空気サンプルを採取することを更に含む、請求項25又は26に記載の方法。
  28. 前記空気サンプリング領域から空気サンプルを採取することは、前記密封容器の第4の側面から空気サンプルを採取することを更に含む、請求項27に記載の方法。
  29. 密封食品容器の破損を検出するための漏れ検出ヘッドであって、前記漏れ検出ヘッドは、
    少なくとも2つの加圧部材であって、使用時、空気サンプリング領域に位置する密封食品容器に圧力を付与するように構成され、それぞれの前記加圧部材は回転可能ローラ又はホイールである、加圧部材と、
    複数の空気サンプリングポートであって、前記複数の空気サンプリングポートは、前記空気サンプリング領域に位置する密封食品容器に近接するように、前記少なくとも2つの加圧部材の最下点よりも高く、かつ、前記少なくとも2つの加圧部材の最上点よりも低い位置において前記少なくとも2つの加圧部材の間に位置する、空気サンプリングポートと、
    試験機器ポートと、
    前記複数の空気サンプリングポートと前記試験機器ポートとの間に延在する空気サンプル導管と、を備える、漏れ検出ヘッド。
  30. 回転可能ローラ又はホイールであるそれぞれの前記加圧部材は、固定軸の周りを回転する、請求項29に記載の漏れ検出ヘッド。
  31. 前記少なくとも2つの加圧部材は、密封食品容器が前記加圧部材に対して移動している間に、前記密封食品容器に圧力を付与するように構成されている、請求項29又は30に記載の漏れ検出ヘッド。
  32. 第2の複数の空気サンプリングポートを更に備え、前記加圧部材の間に位置する前記複数の空気サンプリングポートは、密封食品容器の第1の側面から空気サンプルを採取し、前記第2の複数の空気サンプリングポートは、前記密封食品容器の第2の側面から空気サンプルを採取する、請求項29~31のいずれか一項に記載の漏れ検出ヘッド。
  33. 前記第1の側面は、前記第2の側面の反対側にある、請求項32に記載の漏れ検出ヘッド。
  34. 前記密封食品容器の第3の側面から空気サンプルを採取する、第3の複数の空気サンプリングポートを更に備える、請求項32又は33に記載の漏れ検出ヘッド。
  35. 前記密封食品容器の第4の側面から空気サンプルを採取する、第4の複数の空気サンプリングポートを更に備える、請求項34に記載の漏れ検出ヘッド。
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