(57)【要約】【課題】包装体を収容するチャンバーを減圧にした後、膨れ変化量を測定するといった複雑な操作が不要であり、食品、雑貨品、化粧品、薬品や断熱材等の充填物を内包して減圧した包装体の真空ブレークおよび減圧度の検査を、短時間でしかも簡易に低コストで行うことのできる減圧度検査装置および減圧度検査方法を提供することを目的とする。【解決手段】内部を減圧した包装体の片面に近接して設けた超音波送信センサと、前記片面とは反対側の面に近接して設けた超音波受信センサと、前記受信センサの検出した超音波の透過音圧から包装体の内圧を計測する手段とを備えた減圧度検査装置、およびそれを用いた減圧度検査方法。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部を減圧した包装体の片面に近接して設けた超音波送信センサと、前記片面とは反対側の面に近接して設けた超音波受信センサと、前記受信センサの検出した超音波の透過音圧から包装体の内圧を計測する手段とを備えたことを特徴とする包装体の減圧度検査装置。
【請求項２】
内部を減圧した包装体の片面に近接して設けた超音波送信センサと、前記片面とは反対側の面に近接して設けた超音波受信センサと、包装体の厚みを計測する手段と、超音波の送信センサから受信センサへの超音波伝達時間を測定する手段と、前記包装体の厚みと超音波伝達時間より伝達速度を計算しあらかじめ記憶している伝達速度と比較して良品、不良品を表示する表示手段とからなることを特徴とする包装体の減圧度検査装置。
【請求項３】
内部を減圧した包装体の片面から超音波を入射させ、反対側の面まで透過した超音波の透過音圧を測定し、この音圧から包装体の内圧を計測することを特徴とする包装体の減圧度検査方法。
【請求項４】
内部を減圧した包装体の片面から超音波を入射させ、反対側の面まで伝達した超音波の時間を測定し、この時間と包装体の厚みとで計算される伝達速度から包装体の内圧を判定することを特徴とする減圧度検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は食品、雑貨品、化粧品、薬品や断熱材等の充填物を内包して減圧した包装体の真空漏洩及び減圧不足の検査に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、断熱箱体の断熱性能を壁厚を増やすことなく向上させるため、容器内に無機あるいは有機の繊維や粒子等の充填物を減圧密封した包装体と、従来の発泡断熱材とを併用して用いることが提案されている。
【０００３】
この包装体の構造を図６を参考に説明すると、１は包装体で、プラスチックス−金属のラミネートフィルム等からなる柔軟性を有する容器３内に、グラスウール等から成る充填物２を詰めて、内部を３Ｐａに減圧した後容器３を密閉させたものである。
【０００４】
しかしこのような包装体１は減圧することにより断熱性能を向上させているので、この容器２の密閉度が悪いと所定の減圧度が維持されず断熱性能が劣化することとなる。そのため、このような真空包装品にあっては信頼性確保のため製品の全数について真空漏洩を検査することが必要となる。
【０００５】
従来の包装体１の断熱性能の検査装置について図５を参考に説明すると、包装体１の減圧度検査装置２１は、減圧した包装体を収容するチャンバー２２と、チャンバー内に設けられた包装体の容器の膨れ変化量を光学的に検知する検知装置２３とを備えているものである（特公平７−９９３４９号公報参照）。この検査方法は、真空包装品を真空チャンバー内に入れることにより、真空不良品は包装体が膨れることを利用して不良品を判別するものである。包装体は良品があっても真空チャンバーとの圧力差により膨れるが、真空度がない場合は急激に膨れた状態となるので、この急激な膨れを検知することになる。
【０００６】
具体的には、図５の検査装置はチャンバー２２内に圧力スイッチが設けられ、所定圧力になると減圧装置の減圧を停止し、前記圧力スイッチの作動に連動して所定圧力になったときの膨れ変化量が測定され、膨れ変化量の大きさが一定量以上のときランプが点灯する。検知装置２３は、レーザービーム照射レンズと、受光レンズとからなり、包装体１の表面に照射レンズからレーザービームを照射し受光レンズで包装体１の表面で反射した光束を受けており、包装体１に厚み変化が起こると受光レンズの受光位置がずれることを利用し、変位計算機で変位変化量に換算する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、真空包装品を真空チャンバー内に入れることにより、真空不良品が膨れることを利用して性能の良否が判定できるが、従来の検査装置は計測の都度チャンバーを減圧にする必要があるため、１回の測定に相当の検査時間を要するものであった。また、真空チャンバーは高価であり、とくに大型の真空断熱材を入れる場合は耐圧構造のため設備が大掛かりになるとともに、真空ポンプを常時運転する必要があるためコスト高となる問題点があった。
【０００８】
そこで、本発明は、包装体を収容するチャンバーを減圧にした後、膨れ変化量を測定するといった複雑な操作が不要であり、食品、雑貨品、化粧品、薬品や断熱材等の充填物を内包して減圧した包装体の真空漏洩および減圧度の検査を、短時間でしかも簡易に低コストで行うことのできる減圧度検査装置および減圧度検査方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明の減圧度検査装置は、内部を減圧した包装体の片面に近接して設けた超音波送信センサと、前記片面とは反対側の面に近接して設けた超音波受信センサと、前記受信センサの検出した超音波の透過音圧から包装体の内圧を計測する手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
また本発明の減圧度検査装置は、内部を減圧した包装体の片面に近接して設けた超音波送信センサと、前記片面とは反対側の面に近接して設けた超音波受信センサと、包装体の厚みを計測する手段と、超音波の送信センサから受信センサへの超音波伝達時間を測定する手段と、前記包装体の厚みと超音波伝達時間より伝達速度を計算しあらかじめ記憶している伝達速度と比較して良品、不良品を表示する表示手段とからなることを特徴とする。
【００１１】
次に、本発明の減圧度検査方法は、内部を減圧した包装体の片面から超音波を入射せしめ、反対側の面まで透過した超音波の透過音圧を測定し、この音圧から包装体の内圧を計測することを特徴とする。
【００１２】
また本発明の減圧度検査方法は、内部を減圧した包装体の片面から超音波を入射させ、反対側の面まで伝達した超音波の時間を測定し、この時間と包装体の厚みとで計算される伝達速度から包装体の内圧を判定することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の一実施例の構成について図１〜図４を参考に説明する。
【００１４】
図１は本発明の減圧度検査装置および検査方法の一例を説明する図である。包装体１の片面に近接して超音波発生装置を設け、これと反対側の面に超音波受信装置を設ける。本発明では、超音波送信センサ４から発振された振動波３１が包装体１の表面に加振され、減圧包装体１の内部を透過した超音波は包装体１の反対側の面から発振され、受信センサ（共振マイクロフォン）５で受信され、マイクロフォンの検出した音圧信号の信号レベルが測定される。超音波受信装置にはマイクロフォンで検出した信号を解析する計測装置が内蔵されている。包装体１は超音波送信センサ４とマイクロフォン５との間にあって遮音材として作用することになるが、この遮音効果は包装体１に真空漏洩があったときに増大する。すなわち真空漏洩があった場合はマイクロフォンで検出される音波が小さくなる。
【００１５】
たとえば充填物をラミネートフィルムで包装した真空断熱材の例でいうと、真空時には充填物とラミネートフィルムとは外部から大気圧で押されて密着状態にあるものが、真空漏洩があるとラミネートフィルムの弾性による復元力を押さえる力がなくなり、充填物とラミネートフィルムとの間に空隙が生ずることになる。このため真空時にはラミネートフィルムと充填物の間は固体同士の接触のため音波の反射はさほど大きくなかったものが、真空漏洩によって一旦空気を介して音波が伝播することになり、反射が増大して結局真空包装品を透過する音波が小さくなると考えられる。
【００１６】
減圧度を計測するに際しては、超音波が包装体を透過する際の透過損失は、包装体の減圧度が高いほど少なくなるので、予め包装体の内圧とその包装体を透過した超音波の音圧との関係式を作成しておき、この関係式を用いて包装体を透過した超音波の音圧を測定することにより、包装体の内圧を計測することができる。なお、包装体の内部に充填されたコア材の種類や密度、包装体の厚みの影響を受けるため、種類や密度の異なる包装体毎に関係式を作成することが望ましい。
【００１７】
次に、図２〜図４を用いて本発明の好ましい実施の一形態を説明する。最初に、図２に示す構成により包装体１の厚み（Ｌ）を計測する。包装体１の下面を超音波送信センサ４に密着させるように水平に載置した後、厚み測定器９を下降させ包装体１の上面と密着させる。厚み測定器としては、例えば、レーザービームを用いる方法等があげられるが、これに限定されない。また、包装体の厚みは本発明の検査方法における一連の操作のなかで行わずに、別途測定しておくこともできるが、一連の操作のなかで行うことにより、簡便にかつ確実に真空漏洩を検査することができる。
【００１８】
次に、図３に示すように、信号発生器６と増幅回路７とを備えた超音波発生装置８を用いて超音波送信センサ４より、１パルス程度超音波（４０ＫＨｚ）を送信する。これを超音波受信センサで受信し、そのときの超音波伝達時間（△ｔ）を測定することにより、式：ｖ＝Ｌ／△ｔを用いて音波の伝達速度（ｖ）を求める。図７に計測装置の画面に現れるパルス波形を示した。この際、超音波受信センサ５は昇降装置を用いて包装体１の上面に密着させるようにする。受信された超音波は、増幅回路１０と計測装置１１を備えた超音波受信装置１２で計測処理される。
【００１９】
次に、超音波送信センサ４から発振する超音波を４０ＫＨｚの連続波に切り替えるとともに、図４に示すように昇降装置１３を用いて超音波受信センサ５を１波長分以上（Ｌ１）上昇させ（図４（ｂ））、受信センサを走査して最大音圧レベル振幅（Ａ）を見つける。すなわち定在波の腹を検出する。送信電圧と受信電圧の位相角が０°になった場合、最大受信電圧になるので、このときの音圧を計測する。図８に超音波発生装置から連続波の超音波を送信したときの最大受信電圧状態を示した。図８（ｂ）のリサージュ図形における斜めの線は位相角０°を示している。
【００２０】
なお、受信センサを固定した場合には、包装体の厚みに多少の凹凸があるため距離（Ｌ）が変化してしまい、受信電圧レベルのバラツキが大きくなるが、この原因としては、包装体表面から発振される音波３２に定在波ができているためと考えられる。したがって、昇降装置を用いて受信センサを上下させて最大受信電圧を計測することにより、測定精度を向上させることができる。
【００２１】
本発明において、送信する超音波の周波数は特に限定されないが、測定精度の観点より４０〜５００ＫＨｚの範囲がよい。
【００２２】
本発明の減圧度検査方法は、真空包装体の片面から超音波を入射せしめ、反対側の面まで透過した音波の強度を測定すればよいので、音波の入射方法や透過した音波の測定手段について特に限定するものではない。例えば、音波の測定手段を接触方式にすることもできる。しかし非接触方式の方が真空包装品の測定装置への出し入れが簡単であり、また真空漏洩時に生ずる包装体と内部の材料との空隙を押さえてつぶすおそれもなく、厚みのバラツキがあっても精度よく音圧を測定することができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、内部を減圧した包装体の片面に近接して設けた送信センサから発振した超音波を、前記片面とは反対側の面に近接して設けた共振マイクロフォンにより受信し、包装体を透過した音圧から包装体の内圧を計測することにより包装体の減圧度を検査するので、簡易に包装体の内部減圧度を検査することができ、真空漏洩や減圧不足を判定することができる。また、包装体の厚みに多少の凹凸があっても、最大受信電圧になったときの音圧を計測することにより精度や再現性に優れたものとなる。
【００２４】
また、本発明によれば、内部を減圧した包装体の片面に近接して設けた送信センサから発振した超音波を、前記片面とは反対側の面に近接して設けた共振マイクロフォンにより受信し、包装体の厚みと送信センサから受信センサへの超音波伝達時間とから伝達速度を計算し、あらかじめ記憶している伝達速度と比較することにより、減圧した包装体が良品か不良品であるかを簡易に検査することができる。また、伝達速度から包装体の内圧を判定することができる。
【００２５】
したがって、冷蔵・冷凍機器の真空断熱材のような大型の真空包装体の減圧度検査を、簡単な設備で低コストで行うことができるだけでなく、食品、雑貨品、薬品等の他の真空包装体の減圧度検査にも用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における検査装置の断面図である。
【図２】包装体の厚み計測を説明する図である。
【図３】超音波の振動伝達時間の計測を説明する図である。
【図４】最大信号レベルの検出を説明する図である。
【図５】従来の検査装置の正面図である。
【図６】包装体の断面図である。
【図７】計測装置におけるパルス図形を示す図である。
【図８】超音波発生装置から連続波の超音波を送信したときの最大受信電圧状態を示す図である。
【符号の説明】
１　包装体
３　容器
２　充填物
４　超音波発信センサ
５　超音波受信センサ
６　信号発生装置
７　増幅装置
８　超音波発生装置
９　厚み測定器
１０　増幅回路
１１　計測装置
１２　超音波受信装置
１３　昇降装置
２１　減圧度検査装置
２２　チャンバー
２３　検知装置
３１　超音波の振動波
３２　定在波
３３　大気圧による圧縮荷重
【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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【図７】
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【図８】
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