(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス状のレーザー光を集光して音響導波管の内部空間に照射することにより照射点を音源としてパルス状音波を発生させ、該パルス状音波が音響導波管内を伝播して、音響導波管開口端の外部にある泡沫を破壊させることを特徴とする消泡方法。
【請求項２】
前記レーザー光を、前記音響導波管の軸に対してほぼ垂直方向に照射する請求項１に記載の消泡方法。
【請求項３】
前記レーザー光の終端に反射集光素子を設け、前記照射点を通過したレーザー光を再び照射点に戻すようにしてなる請求項２に記載の消泡方法。
【請求項４】
前記音響導波管と外部空間との音響インピーダンスを整合させ、該音響導波管の開口端における音波の伝播損失を抑制するようにしてなる請求項１に記載の消泡方法。
【請求項５】
前記音響導波管を曲管形状に形成して、照射点のプラズマ光が開口端から直接見えないようにした請求項１に記載の消泡方法。
【請求項６】
前記音響導波管の中に、ガスを流入してなる請求項１に記載の消泡方法。
【請求項７】
パルス状のレーザー光を集光して照射点を音源としてパルス状音波を発生させ、該パルス状音波により消泡する消泡装置であって、パルス状レーザー光発振装置と、該パルス状レーザー光発振装置より発振されたパルス状レーザー光を集光する集光光学系と、及び該集光光学系を介して照射される前記パルス状レーザー光が通過するレーザー光入射孔を有して管内部空間に照射点が位置するように配置された音響導波管との組合せからなり、該音響導波管の開口端が消泡対象物の液面に対して鉛直方向上方に面するように配置されるようにしてなることを特徴とする消泡装置。
【請求項８】
前記音響導波管のレーザー光入射孔は、周壁に形成され、前記パルス状のレーザー光を前記音響導波管の軸に対して垂直方向に照射できるようにしてなる請求項７に記載の消泡装置。
【請求項９】
前記音響導波管の周壁には、前記レーザー光入射孔と反対側の位置にレーザー光通過孔が形成され、且つ該レーザー光の通過孔の外側に前記音響導波管内の前記照射点が焦点となるように反射集光素子を配置してなる請求項８に記載の消泡装置。
【請求項１０】
前記音響導波管の開口端がホーン形状となっている請求項７に記載の消泡装置。
【請求項１１】
前記音響導波管を曲管形状に形成して、前記照射点のプラズマ光が開口端から直接見えないようにした請求項７に記載の消泡装置。
【請求項１２】
前記音響導波管の周壁の前記レーザー光入射孔より開口端寄りの位置にガス導入孔が形成され、該ガス導入孔にガス供給管が連結されてなる請求項７に記載の消泡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、液面上の泡の消去、特に、缶・ＰＥＴボトル・ボトル缶あるいはパウチなどの容器へ飲料などの液体を充填する際に発生する泡を消泡するのに好適な消泡方法及び消泡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
容器入り飲料(缶飲料、ＰＥＴボトル詰め飲料、瓶詰め飲料など)の充填工程は、一般に充填機において正立した容器に上方から飲料を流し込み、次に密封装置(巻締機・キャッパーなど)で蓋部材と結合させて密封する工程をとる。飲料の品質を保持し、フレーバーを向上させる重要な因子として、密封容器内の残存酸素量の低減がある。特に、容器内のヘッドスペースから酸素を除去することが重要であり、これを実現するために、密封直前のアンダーカバーガッシングなどの脱酸素技術が開発され用いられている。一方、容器入り飲料は大量に消費される製品であることから、充填工程の高速化が追及され、缶飲料の場合毎分１０００缶〜２０００缶を製造する高速ラインが実用化されている。飲料の充填に従って容器内に泡が発生する。泡の発生挙動、および発生した泡の消滅挙動は、個々の飲料の性質や充填条件によって異なるが、一般的に、生産速度が速くなるほど、泡が多く発生し、かつ、泡が消滅するまでに十分な時間がとれず、泡が残った状態で密封が行われることになる。【０００３】
泡の中には大気中と同じ濃度の酸素が含まれており、泡内の酸素はヘッドスペースのガス置換では除去できないのでヘッドスペースの酸素量低減を妨げる。特に、ガス置換による脱酸素技術が向上した現在では、残存酸素量の主因となっている。現状では泡を抑制するために、飲料処方に消泡剤を混ぜる手法が一般に用いられているが、これは、飲料の味に影響を与えてしまうので、充填から密封までの間に消泡する技術の確立が求められている。
この要求に対する解決策として、光を照射して消泡する技術が考えられ、これに関して多くの方法や装置が提案されている(例えば特許文献１〜４参照)。この中にはレーザー光を照射する方法の提案も含まれている。例えば、レーザー光で消泡する方法として、泡にレーザー光を照射することにより、泡膜を形成している分子間結合と膜内の水分子あるいは有機分子を振動励起させ、分子間結合を切断し、泡を消去するようにしたものが提案されている（特許文献４参照）。
また、超音波を照射して消泡を行う方法や装置も提案されている。(特許文献５〜９参照)。さらに、アーク放電によって衝撃波を発生させて消泡する消泡装置も提案されている（特許文献１０参照）。その他、光、音及び放電のほかに、加熱、マイクロ波、高周波、電気風、静電気、蒸気を利用する消泡方法や装置も提案されている。【０００４】
しかし、従来の光を照射して消泡する技術については、高速性に乏しく高速化した充填スピードに適応しておらず、そのためにこれらの技術は実用化に至っていないのが現状である。これらの光照射技術は、光エネルギーを泡に照射して、泡の成分(多くは水)を加熱し、蒸発させて消泡する原理から成り立っている。したがって、個々の泡に直接光エネルギーを照射しなければならず、一般に、泡は液面全体に分布するので、光照射により消泡するためには、実質的に、液面全体に光エネルギーを供給しなければならない。ここで実質的にと言うのは、光束の径を拡げて同時に全面に照射するのと、細い径の光束が液面を走査して照射する場合とがあり、いずれにおいても(単位面積あたり照射パワー×照射時間×照射面積)で表される全光エネルギーが等しくなることを指す。高速化した充填工程の中では、消泡工程に割り当てられる時間が短いため、通常の光源から発する光の強度では、十分な消泡効果が得られない。逆に、消泡効果を得るのに十分なエネルギーを投入するには、多大なパワーをもつ光源が必要となり、実用的でない。【０００５】
また、超音波を照射して消泡を行なう方法、例えば外部の音源から発した連続波状の超音波を照射して消泡する方法の場合、超音波の波長は対象となる容器の大きさと同程度で、指向性にかけ、照射エネルギーが散逸してしまうので、効率が悪い。そのため、コンベヤ上で長い距離を走らせながら消泡を行う必要があり、生産ラインが長くなり省スペースの面からも好ましくない。さらに、ＰＥＴボトルやボトル缶などの狭口容器の場合、開口部を通して光、音などを液面全体に伝えることが難しく、有効な消泡手段がない。また、従来の方法では、特に容器の内周面に付着している泡は殆ど消泡することができないという問題点がある。さらに、アーク放電の場合は、アーク電極の消耗を伴うので、電極寿命が短く、一定頻度での電極交換が必要となると共に、交換作業による充填空間が汚染され、アセプティック充填ではサニテーションの破壊となる。また、電極物質の飛散が生じるので、飛散物質による汚染が生じる。さらに、放電位置が不安定であるので、結果として消泡効果にバラツキが生じ易い。特に、充填ラインのような湿潤な環境では、電極間気体の微妙な湿度の違いにより、放電挙動が大きく変動すると考えられる。【０００６】
一方、高いエネルギーの光を気体に集光させた場合、照射点において光伝播経路の気体の電離現象を引き起こすことができ、これによってパルス状音波を発生させることが可能である。このようなレーザーを集光させることによるブレークダウンは、レーザー誘起ブレークダウン(Laser Induced Breakdown ;ＬＩＢ)と呼ばれている。
本発明者は、レーザー誘起ブレークダウンが消泡に対して優れた効果を発揮することを見出し、「パルス状のレーザー光を液面上方の気体部分に集光して照射することにより照射点を音源としてパルス状音波を発生させ、該パルス状音波が球面波となって伝播して泡沫を破壊させることを特徴とする消泡方法」を発明し提供した(特許文献１１)。
この方法によれば、音源から強い圧力変化を伴うパルス状音波が球面波として伝播して泡を破壊して消泡することができる。したがって、従来のレーザービーム等の光照射によって消泡する場合と違って、ビームで各泡を照射する必要がないので、短時間に高速で消泡することができる。また、容器の内周面まで、パルス状音波は伝播するので、従来の方法では消泡が困難であった容器内周壁面近傍の泡も効果的に消泡することができる。また、パルス状の光を液面上方の気体部分に集光させることによりブレークダウンを発生させて消泡するため、液面に直接レーザーを照射する場合と比べて液面の衝撃が少なく、液滴が飛散して装置に付着したり、レーザー照射口のガラス部材に付着することがない。したがって、この方法は、特に装置の衛生性や光学特性の維持に有利である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実開昭５３−１０２１７８号公報
【特許文献２】実開昭６０−３１３０６号公報
【特許文献３】特開昭６３−１０４６２０号公報
【特許文献４】特開昭６３−２５２５０９号公報
【特許文献５】特開平１１−９０３３０号公報
【特許文献６】特開平７−２９１３９５号公報
【特許文献７】特開平９−３２８１９３号公報
【特許文献８】実開昭６２−９０３９７号公報
【特許文献９】特開平６−１９１５９５号公報
【特許文献１０】特表２００２−５２０２２６号公報
【特許文献１１】特表２００７−０８６３３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、本発明者が提供した前記方法は、その後の研究により、パルス状のレーザー光が液面を向いて照射するため、レンズなどの光学素子が液面からの蒸気や、破泡した泡の雫などで汚染するのを防ぐため、焦点距離を長く取らなくてはならず、焦点距離を短くとってレーザー光の集光性を高めることができない、また、パルス状音波が自由空間で発生させられ、球面波となって伝播するため、音波の一部しか消泡に関与せず、効率が悪い、さらにレーザー光が液面を照射するため、内容液が高強度レーザー光により影響を受ける恐れがある、などの問題が見出された。【０００９】
そこで、本発明は、先に提供した消泡技術における上記問題点を解決しようとするものであり、特にレーザー誘起ブレークダウンを用いる消泡方法および装置において、音波の利用効率を高める方法、レーザー光の集光性を高める方法、レーザー光を液面に向けて照射しない方法およびこれらを具現化する装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、音響導波管の内部でレーザー誘起ブレークダウンを起こし、これによって発生する音波を、音響導波管を用いて液面に導くことにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明に到達したものである。【００１１】
即ち、上記課題を解決するこの発明の消泡方法は、パルス状のレーザー光を集光して音響導波管の内部空間に照射することにより照射点を音源としてパルス状音波を発生させ、該パルス状音波が音響導波管内を伝播して、音響導波管開口端の外部にある泡沫を破壊させることを特徴とするものである。前記レーザー光を、前記音響導波管の軸に対してほぼ垂直方向に照射することが望ましい。また前記レーザー光の終端に反射集光素子を設け、前記照射点を通過したレーザー光を再び照射点に戻すようにしてなることが望ましい。【００１２】
さらに、前記音響導波管と外部空間との音響インピーダンスを整合させ、該音響導波管の開口端における音波の伝播損失を抑制するようにしてなることが望ましい。また、前記音響導波管を曲管形状に形成して、照射点のプラズマ光が開口端から直接見えないようにすることもできる。さらにまた、音響導波管の内部にガスを導入するようにしてもよい。【００１３】
上記消泡方法を達成するこの発明に係る消泡装置は、パルス状のレーザー光を集光して照射点を音源としてパルス状音波を発生させ、該パルス状音波により消泡する消泡装置であって、パルス状レーザー光発振装置と、該パルス状レーザー光発振装置より発振されたパルス状レーザー光を集光する集光光学系と、及び該集光光学系を介して照射される前記パルス状レーザー光が通過するレーザー光入射孔を有して管内部空間で集光するように配置された音響導波管との組合せからなり、該音響導波管の開口端が消泡対象物の液面に対して鉛直方向上方に面するように配置されるようにしてなることを特徴とするものである。【００１４】
また、前記消泡装置において、前記音響導波管のレーザー光入射孔を周壁に形成して、前記パルス状のレーザー光を音響導波管の軸に対して垂直方向に照射できるようにするのが望ましい。さらにまた、前記音響導波管の周壁に、前記レーザー光入射孔と反対側の位置にレーザー光通過孔を形成し、且つ該レーザー光の通過孔の外側に前記音響導波管内の前記照射点が焦点となるように反射集光素子を配置することが望ましい。前記音響導波管の開口端をホーン形状に形成してもよい。さらにまた、前記音響導波管を曲管形状に形成して、照射点のプラズマ光が開口端から直接見えないようにしてもよい。さらにまた、前記消泡装置において、前記音響導波管の周壁の前記レーザー光入射孔より開口端寄りの位置にガス導入孔が形成され、該ガス導入孔にガス供給管を連結して導波管の内部にガスを導入することもできる。
【発明の効果】
【００１５】
本願の発明によれば、音響導波管を用いることで、従来自由空間に大部分を逃がしていた衝撃波のエネルギーを開口端方向に集中させる効果がある。そのため、エネルギーの利用効率が上がることで、照射点を従来より液面から遠ざけることができる。これにより、集光光学系への制約が少なくなり、より効率的な集光光学系を構築できる、という効果がある。【００１６】
また、音響導波管の軸に対して、レーザー光を概ね垂直に照射することで、液面にレーザー光を照射することがなくなり、内容液が高強度レーザーで影響を受ける恐れを払拭することができる。また、レーザー光路と衝撃波進行路とを分離できるので、集光光学系の制約が少なく、ブレークダウン効率の高い集光光学系を構築できる。
さらに、前記レーザー光の終端に反射集光素子を設けることによって、照射したレーザー光のうち、レーザー誘起ブレークダウンに費やされなかった光を、ブレークダウン増強に用いることができ、効率が向上すると共に安全性が高まる。
さらに、音響導波管と外部空間との音響インピーダンスを整合させることによって、開口端における音波の伝播損失を抑制することができる。
さらに、音響導波管を曲管とすることで、照射点のプラズマ光が開口端から直接見えないようにするので、プラズマ光は音響導波管の壁面で吸収され、開口端には届かず、プラズマ光による内容物に影響を与える恐れを払拭することができる。
さらに、音響導波管の中にガスを導入することによって、開口端から外部の空気が侵入するのを防ぐことができる。また、充填内容液からは通常蒸気が出ているが、この蒸気が音響導波管に侵入して汚染するのを導入されたガスの存在により防ぐことができる。ガスの導入口は、照射点と開口端の間に位置するのが好ましく、レーザー誘起ブレークダウンにより、空気中の酸素がイオン化されて、オゾンが発生するが、このオゾンが開口端から流出して缶などの容器内に入ることを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る消泡装置の断面概略図である。
【図２】本発明の他の実施形態に係る消泡装置の断面概略図である。
【図３】本発明のさらに他の実施形態に係る消泡装置の断面概略図である。
【図４】本発明のさらに他の実施形態に係る消泡装置の断面概略図である。
【図５】本発明のさらに他の実施形態に係る消泡装置の断面概略図である。
【図６】本発明のさらに他の実施形態に係る消泡装置の断面概略図である。
【符号の説明】
【００１８】
１、２０、３０、４０、５０、６０  消泡装置
２  パルスレーザー光発振装置
３  集光光学系
４、２１、３１、４１、５１、６１  音響導波管
６  光束
７  照射点
８  平面波
９  球面波
１２、３２  周壁
１３、５２、６２  上端壁
１４、６３  レーザー光入射孔
１５  レーザー光通過孔
１６  開口端
１７  ガス導入口
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本実施形態における消泡方法は、パルス状のレーザー光を集光して音響導波管の内部に照射することにより照射点を音源としてパルス状音波を発生させ、該パルス状音波が音響導波管内を伝播して、音響導波管開口端の外部にある泡沫を破壊させるものであり、図１はその基本的な形態における消泡原理を模式的に示している。
図中、１は本実施形態に係る消泡装置であり、パルス状の光を発生するパルスレーザー光発振装置２、該パルス状レーザー光発振装置より発振されたパルス状レーザー光を集光する集光光学系３、及び音響導波管４とから構成され、該音響導波管の開口端１６が消泡対象物の液面に対して鉛直方向上方に面するように配置されるように構成されている。図１に示す実施形態では、容器ａへの内容物の密封充填ラインにおいて、内容物が充填された容器ａを密封装置に搬送するコンベヤの上方、又は密封装置内の封止前の容器通過位置の上方に音響導波管４を垂直に配置し、該音響導波管４の軸心に対して略垂直方向からパルスレーザー光を照射するようにパルスレーザー光発振装置２が配置されている。
【００２０】
前記パルスレーザー光発振装置としては、ある瞬間にそれまでレーザー媒質に蓄えられていたエネルギーを光パルスとして一気に放出させることができるパルスレーザー光を発振するものが好適である。パルスレーザーとしては、Ｑスイッチ発振が可能なＹＡＧレーザー、ＹＶＯ４レーザー、ＹＬＦレーザーや、ＴｉＳレーザーなどのフェムト秒レーザーが挙げられる。これらのパルスレーザーは、数Ｈｚ〜数十ｋＨｚの繰返し周期を持つが、この繰返し周期の間蓄えられたエネルギーを数フェムト秒（ｆｓ）乃至数十ナノ秒（ｎｓ）という極めて短い時間幅で放出する。そのため、少ない入力エネルギーから高いピークパワーを効率的に得ることができる。パルスレーザー光発振装置としては、このほかに、ＣＯ２レーザー、エキシマレーザー、半導体レーザーなど、各種のレーザー光を発振するパルスレーザー光発振装置を用いることもできる。また、これらのレーザー光の基底波から波長変換素子により生成した高調波光も用いることができる。これらのパルスレーザー光には、連続発振（ＣＷ）パルスレーザー光も含まれるが、この場合においても、シャッターなどの光制御部材を用いて、パルス状の光を生成することができる。
【００２１】
本実施形態における集光光学系３は、パルスレーザー光発振装置２と音響導波管４との間に配置されるレンズ１０と後述する音響導波管の反対側に配置される反射集光素子１１で構成されているが、必ずしもそれに限定されるものではない。
反射集光素子１１は、図に示した凹面鏡の他に、凸レンズと平面鏡の組合せ素子、その他任意の素子が利用可能である。
レンズ１０は、図１に示すように、パルスレーザー光発振装置と別体に形成してもよいが、パルスレーザー光発振装置に一体に設けることも可能である。レーザー誘起ブレークダウンにより発生するパルス状音波の強さは、照射点における単位面積あたり光パワー密度により変化する。従って、集光光学系３を最適化して集光性を高めることによって、同じレーザー出力から効率よくレーザー誘起ブレークダウンを発生させることができる。一般に、集光性を高めるには、レンズの開口数(NA)が大きいほうが有利である。このことは、大口径で焦点距離の短いレンズほど集光性が高まることを意味する。しかしながら、焦点距離が短くなると、液面との距離が狭まり、液滴の飛散などによって汚れやすくなる。集光性を高めるためには、波面が揃っている方が有利である。このため、複数のレンズの組合せにより収差を補正した組合せレンズ(アプラナートレンズ)や、レンズ面の形状を波面の状態に合わせて設計した非球面レンズなどを用いるのが好ましい。
【００２２】
先に提案した前記方法では、自由空間にレーザー光を集光するため、発生したパルス状音波が球面波として伝播するので、音波強度が急激に減衰する。このため、照射点の液面からの高さを長くとることができず、焦点距離を短くとることができなかった。その問題を解決するために、本発明では音響導波管４を採用したものであり、音響導波管４の内部では衝撃波は平面波状に進行するため、球面波と比較して相対的に長い距離を、衝撃波のエネルギーを減衰させずに伝えることができる。このため、照射点７の液面からの高さを長くとることが可能になる。これにより、焦点距離の短いレンズを用いて集光性を高めることが可能になった。
【００２３】
音響導波管４は、本実施形態では、図１に示すように、前記パルス状のレーザー光を音響導波管の軸に対して垂直方向に照射できるように周壁１２の上端壁１３寄りの位置にレーザー光入射孔１４が形成されている。そして、該レーザー光入射孔１４からの光路上の対向位置の周壁にレーザー光通過孔１５が形成されている。該レーザー光通過孔１５は、エネルギー効率を高めるために、音響導波管に照射したレーザー光の光路の終端を、反射して照射点に送り返すことができるように、音響導波管の外部に設けられる反射集光素子１１に導くためのものであり、必ずしも必要なものではない。反射集光素子１１は、その焦点が音響導波管内のパルスレーザー光発振装置の照射点と一致するように配置される。
なお、音響導波管の内部に反射集光素子を設けることができる場合は、該レーザー光通過孔１５は形成する必要はない。また、音響導波管の周壁には、後述するようにガス導入口１７が形成されている。該ガス導入口は、ブレークダウンにより発生するオゾンが開口端から流出して容器内に入ることを防ぐために、外部より音響導波管内にガスを導入するためのものであり、照射点と開口端の間に位置するのが好ましい。音響導波管４の開口端１６は、開口端における音波の伝播損失を抑制するために、本実施形態ではホーン形状に形成されている。
【００２４】
音響導波管４の長さは、長くても短くても良く、特に限定されない。また、音響導波管の内部において、照射点（照射点）７の位置は軸方向及び半径方向のどこでも良いが、衝撃波の波面を平面波に変換するためには、中心軸上に集光するのが好ましい。音響導波管の開口端の逆側の端部は、任意の形状を取ることができるが、適切な形状をとると、音響導波管内部での衝撃波の進行を推進することができる。
【００２５】
本実施形態の消泡装置は、以上のように構成され、パルスレーザー光発振装置２から発振されたパルスレーザー光の光束６は、集光光学系３により集光されて音響導波管の軸に対して略垂直方向に音響導波管のレーザー入射孔１４を通過して、音響導波管内の断面中心位置の照射点７に照射される。光源から発振された強いパルス状の光が気体に照射すると、照射した瞬間にレーザー誘起ブレークダウン現象により照射点７から衝撃圧力パルスが発生してパルス状音波を発生させることができる。発生したパルス状音波は、音響導波管内部で図１に模式的に示すように平面波８として伝播し、音響導波管の開口端から先では球面波９として伝播して、容器ａの液面上の泡沫ｂに到達してこれを高速で順次破壊する。このように、本実施形態では、音響導波管内で発生したパルス状音波は、音響導波管内を平面波として伝播し、開口端から先では球面波として伝播するため、従来自由空間に大部分を逃がしていた衝撃波のエネルギーを開口端方向に集中させる効果がある。
【００２６】
また、本実施形態では、音響導波管の軸に対して、レーザー光を概ね垂直に照射することで、液面にレーザー光を照射することがなくなり、内容液が高強度レーザーで影響を受ける恐れを払拭することができる。そして、レーザー光路と衝撃波進行路とを分離できるので、集光光学系の制約が少なく、ブレークダウン効率の高い集光光学系を構築できる。また、パルスレーザー光路の終端を、レーザー光を反射集光素子１１により反射して照射点に送り返すことができる。これにより、照射したレーザー光のうちレーザー誘起ブレークダウンに費やされなかった光を、ブレークダウンの増強に用いる事ができ、効率が向上するとともに、安全性が高まる。さらに、音響導波管内にガス導入口１７からガス(例えば窒素ガス等の不活性ガスや空気等)を導入することによって、例えば容器の充填内容液から発する蒸気が音響導波管に侵入して汚染するのを防ぐことができる。また、ガスの導入口は、音響導波管内の照射点と開口端の間に位置して設けることによって、レーザー誘起ブレークダウンにより、空気中の酸素がイオン化されて、オゾンが発生するが、このオゾンが開口端から流出して容器内に入ることを防ぐことができる。
【００２７】
図２は、本発明の他の実施形態に係る消泡装置２０の断面概略図である。前記実施形態の消泡装置と同様な構成は同様な符号を付して説明を省略し、相違点のみについて説明する。以下の他の実施形態についても同様とする。
図２に示す実施形態の消泡装置２０の特徴は、音響導波管２１が図示のように曲がった形状となっていることである。音響導波管２１は、図２に示すように、照射点７におけるレーザー誘起ブレークダウンによる生じるプラズマ光が開口端から直接見えない程度に屈曲して形成されている。それにより、プラズマ光は音響導波管の壁面で吸収され、開口端には届かないようにしている。
【００２８】
図３は、本発明のさらに他の実施形態に係る消泡装置３０の断面概略図である。
本実施形態の消泡装置は、音響導波管３１の周壁３２の軸方向断面形状を略円錐形状にし、かつ開口端をホーン形状にしたことに特徴がある。音響導波管の軸方向断面形状を略円錐形状にすることによって、開口端のインピーダンス整合がより図られ、より高いパルス状音波を発生させることができる。
【００２９】
図４は、本発明のさらに他の実施形態に係る消泡装置４０の断面概略図である。本実施形態では、音響導波管４１をより単純な円筒形状として、長さも短くしてある。
【００３０】
図５は、本発明のさらに他の実施形態に係る消泡装置５０の断面概略図である。本実施形態では、音響導波管５１の上端壁５２をドーム形状に形成してあることに特徴がある。音響導波管の開口端と逆側の端部をこの実施形態のように、ドーム形状に形成することによって、平面波の形成を促進する効果がある。
【００３１】
図６は、本発明のさらに他の実施形態に係る消泡装置６０の断面概略図である。上記の各実施形態では、パルスレーザー光発振装置から発振されたレーザー光を音響導波管の軸に対して垂直方向に照射していたが、本実施形態ではレーザー光を音響導波管の軸心に平行に照射するようにパルスレーザー光発振装置を配置してある。したがって、本実施形態では音響導波管６１のレーザー光入射孔６３を上端壁６２に設けてある。レーザー光は、前述した理由により音響導波管の軸に対して垂直に照射するようにすることが望ましいが、消泡装置の設置場所等の制約を受けパルスレーザー光発振装置を横方向に設置できないような場合には本実施形態のようにパルスレーザー光発振装置を音響導波管と同軸上に設置することも可能である。
【００３２】
以上、本発明の消泡方法及び消泡装置の種々の実施形態を示したが、本発明はそれらの実施形態に限るものでなく、音響導波管内で発生するパルス状音波を用いて泡沫を瞬時に破壊することができるものであれば、その具体的手段は特に限定されるものでなく、種々の方法が採用可能である。
また、本発明は、ＰＥＴボトルやボトル缶などの、泡の発生する液面より狭い開口部を有する狭口容器に対して適用することができる。一般にパルスレーザー光の繰返し周期およびパルス幅は短いので、容器が搬送されていても実質的には止まっているものとして扱うことができる。一つの容器に対して、一回だけパルス状音波を発生させてもよいし、任意の繰返し周期で複数回発生させてもよい。単一の光束を照射してもよいし、複数の光束を照射してもよい。また、ガルバノミラーなどの光学素子を用いて、光束を走査しながら複数のパルス状音波を発生させることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明の消泡方法及び消泡装置は、特に缶、ＰＥＴボトル、ボトル缶、ガラス瓶、パウチ等の容器へ飲料等の液体を充填する際に発生する泡を消泡するのに好適であるが、容器詰めの場合に限らず、例えば豆腐製造工程等種々の食品製造工程等において発生する泡の消泡や、種々の産業分野における消泡手段に利用可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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