(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内容物が収容された上面が開口する容器を、置換用ガスを流入させることにより低酸素雰囲気環境としたガス置換領域部を通過させて前記容器のヘッドスペースの空気を追い出すようにしたガス置換装置に適用される酸素濃度状態モニタ装置であって、
前記ガス置換領域部の一または複数の位置での酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段と、
前記酸素濃度検出手段での検出酸素濃度に基づいて、前記ガス置換領域部を通過する容器のヘッドスペースの酸素濃度に係る所定のモニタ出力を行うモニタ出力手段とを有し、
前記酸素濃度検出手段は、前記ガス置換領域部における気体を前記一または複数の位置から導き出す気体導出機構と、
前記気体導出機構にて導出された気体の酸素濃度を検出する酸素センサ手段とを有し、
前記気体導出機構は、前記ガス置換領域部における前記一または複数の各位置において前記容器の上面開口に臨むように配置される吸い込みノズルを有することを特徴とする酸素濃度状態モニタ装置。
【請求項２】
前記気体導出機構は、導出された気体に含まれる水分を除去する除水ユニットを有することを特徴とする請求項１記載の酸素濃度状態モニタ装置。
【請求項３】
前記モニタ出力手段は、前記酸素濃度検出手段での酸素濃度が予め定めた条件を満足しているか否かを判定する酸素濃度判定手段を有し、
前記酸素濃度判定手段での判定結果に基づいたモニタ出力を行なうようにしたことを特徴とする請求項１または２に記載の酸素濃度状態モニタ装置。
【請求項４】
内容物が収容された上面が開口する容器を、置換用ガスを流入させることにより低酸素雰囲気環境としたガス置換領域部を通過させて前記容器のヘッドスペースの空気を追い出すようにしたガス置換装置に適用される酸素濃度状態モニタ方法であって、
前記ガス置換領域部の一または複数の位置での酸素濃度を検出する酸素濃度検出手順と、
前記検出酸素濃度に基づいて、前記ガス置換領域部を通過する容器のヘッドスペースの酸素濃度に係る所定のモニタ出力を行うモニタ出力手順とを有し、
前記酸素濃度検出手順は、前記ガス置換領域部における気体を前記一または複数の位置から当該位置において前記容器の上面開口に臨むように配置される吸い込みノズルを有する気体導出機構にて導出された気体の酸素濃度を検出することを特徴とする酸素濃度状態モニタ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内容物が収容された上面が開口する容器を、置換用ガスを流入させることにより低酸素雰囲気環境としたガス置換領域部を通過させて前記容器のヘッドスペースの空気を追い出すようにしたガス置換装置に適用される酸素状態モニタ装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、茶飲料などの液体飲料が収容された上面が開口する缶を、不活性ガスを流入させることにより低酸素雰囲気環境としたガス置換領域部を通過させて前記缶のヘッドスペースの空気を追い出すようにしたガス置換装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この従来のガス置換装置は、具体的には、半密閉空間（ガス置換領域部）を形成するようにコンベアの上方に設置されたアウターカバーを有し、このアウターカバー内に複数のノズルから不活性ガスを流入させてアウターカバー内の半密閉空間を低酸素雰囲気環境としている。そして、液体飲料が収容された上面の開口する缶がコンベアによって搬送され、前記アウターカバー内の低酸素雰囲気環境となる空間（ガス置換領域部）を通過する際に当該缶のヘッドスペースの空気が追い出される。
【０００３】
このようにしてヘッドスペースの空気が追い出されて不活性ガスに置換された缶は、更にコンベアによって搬送されてシーマ装置に供給される。シーマ装置では、缶のヘッドスペースに再度不活性ガスが注入され、その直後に当該缶の上面開口に缶蓋が被せられてその缶蓋の巻き締めがなされる。これにより、ヘッドスペースの酸素濃度が極めて低い状態となる飲料缶製品が完成する。
【０００４】
ところで、前記ガス置換装置では、缶のヘッドスペースにおける酸素の残存状態をモニタする必要がある。簡便な方法としては、前記アウターカバー内の空間（ガス置換領域部）に不活性ガスを流入させるための各ノズルに至る流路に流量計を設け、その流量計によって不活性ガスの流量をモニタすることにより間接的に缶のヘッドスペースにおける酸素の残存状態をモニタする方法がある。
【０００５】
しかし、このような方法では、例えば、ノズルとアウターカバーとの接続部が外れたり、ノズルが破損するなど、流量計の下流からガス置換領域部（アウターカバー）に至る不活性ガス流路になんらかの支障がある場合、各缶のヘッドスペースにおける酸素の残存状態の異常を知ることができない。
【０００６】
そこで、例えば、従来提案されている、袋状包材に内容物を投入すると共に不活性ガスを供給して当該袋状包材を封止する際にその残存酸素を検出する装置（例えば、特許文献２）を前述したような缶のヘッドスペースにおける酸素の残存状態をモニタする装置に適用することが考えられる。この場合、各缶がガス置換領域部（アウターカバー内）からシーマ装置に供給される直前に、各缶のヘッドスペースからサンプリングされた残留気体の酸素濃度を検出することによって、各缶のヘッドスペースにおける酸素の残留状態をモニタすることとなる。このような装置によれば、各缶のヘッドスペースにおける残留気体の酸素濃度を直接検出しているので、前述したような各缶のヘッドスペースにおける酸素の残存状態を間接的にモニタする場合に発生し得る問題もなく、より正確にその酸素の残存状態をモニタすることができる。
【特許文献１】特開２００１−５８６０９号公報
【特許文献２】特開２００２−３３２０１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、前記各缶のヘッドスペースにおける残留気体の酸素濃度を直接検出する装置では、各缶から個々的にヘッドスペースの残留気体をサンプリングし、そのサンプリングされた残留気体の酸素濃度を検出しなければならない。そのため、そのサンプリング機構の動作周期及び酸素濃度の検出時間等により缶製品の製造速度が制限されてしまう。
【０００８】
本発明は、このような従来装置の問題を解決するためになされたもので、製品の製造速度を制限することなく、容器のヘッドスペースにおける酸素の残存状態をより精度よくモニタすることのできる酸素濃度状態モニタ装置及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る酸素濃度モニタ装置は、内容物が収容された上面が開口する容器を、置換用ガスを流入させることにより低酸素雰囲気環境としたガス置換領域部を通過させて前記容器のヘッドスペースの空気を追い出すようにしたガス置換装置に適用される酸素濃度状態モニタ装置であって、前記ガス置換領域部の一または複数の位置での酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段と、前記酸素濃度検出手段での検出酸素濃度に基づいて、前記ガス置換領域を通過する容器のヘッドスペースの酸素濃度に係る所定のモニタ出力を行うモニタ出力手段とを有し、前記酸素濃度検出手段は、前記ガス置換領域部における気体を前記一または複数の位置から導き出す気体導出機構と、前記気体導出機構にて導出された気体の酸素濃度を検出する酸素センサ手段とを有し、前記気体導出機構は、前記ガス置換領域部における前記一または複数の各位置において前記容器の上面開口に臨むように配置される吸い込みノズルを有する構成となる。
【００１０】
このような構成により、ガス置換装置において、内容物が収容された容器が置換用ガスの流入によって低酸素雰囲気環境となるガス置換領域部を通過する際に該容器のヘッドスペースの空気が追い出されることにより、そのガス置換領域内にある容器のヘッドスペースにおける気体の酸素濃度は、ガス置換領域部における気体の酸素濃度に極めて近状態になり得る。このような状況において、前記ガス置換流域部の一または複数の位置での検出酸素濃度に基づいたモニタ出力が得られる。従って、そのモニタ出力は、前記ガス置換領域部にある容器のヘッドスペースにおける酸素濃度に極めて近い状態を表し得る。また、前記容器は、酸素濃度の検出にかかわりなく、ガス置換領域部を通過し得る。
【００１１】
前記モニタ出力は、前記検出酸素濃度に基づいたものであれば、特に限定されず、その検出酸素濃度そのものであっても、また、検出酸素濃度が反映されるなんらかの情報（信号、データ等）であってもよい。また、そのモニタ出力の利用形態も特に限定されず、モニタ出力に基づいて、表示、プリントアウト、警報、他の装置に対する制御等を行ないうる。
【００１３】
そして、ガス置換領域部の外部にて当該ガス置換領域の一または複数の位置での酸素濃度を検出することができることとなる。
【００１４】
更に、本発明に係る酸素濃度状態モニタ装置は、前記気体導出機構が、導出された気体に含まれる水分を除去する除水ユニットを有する構成とすることができる。
【００１５】
このような構成により、容器の内容物から発せられる水蒸気等により酸素センサが悪影響をうけることを極力防止することができる。
【００１６】
本発明に係る酸素濃度状態モニタ装置は、前記モニタ出力手段が、前記酸素濃度検出手段での酸素濃度が予め定めた条件を満足しているか否かを判定する酸素濃度判定手段を有し、前記酸素濃度判定手段での判定結果に基づいたモニタ出力を行なうようにした構成とすることができる。
【００１７】
このような構成により、モニタ出力に基づいて容器のヘッドスペースにおける酸素の残存状態が予め定めた状態であるか否かを知ることができるようになる。
【００１８】
本発明に係る酸素濃度状態モニタ方法は、内容物が収容された上面が開口する容器を、置換用ガスを流入させることにより低酸素雰囲気環境としたガス置換領域部を通過させて前記容器のヘッドスペースの空気を追い出すようにしたガス置換装置に適用される酸素濃度状態モニタ方法であって、前記ガス置換領域部の一または複数の位置での酸素濃度を検出する酸素濃度検出手順と、前記検出酸素濃度に基づいて、前記ガス置換領域を通過する容器のヘッドスペースの酸素濃度に係る所定のモニタ出力を行うモニタ出力手順とを有し、前記酸素濃度検出手順は、前記ガス置換領域部における気体を前記一または複数の位置から当該位置において前記容器の上面開口に臨むように配置される吸い込みノズルを有する気体導出機構にて導出された気体の酸素濃度を検出する構成となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ガス置換領域にある容器のヘッドスペースにおける酸素濃度に極めて近い状態を表し得るモニタ出力が得られ、また、酸素濃度の検出にかかわりなく容器が前記ガス置換領域を通過し得ることから、製品の製造速度を制限することなく、容器のヘッドスペースにおける酸素の残存状態をより精度よくモニタすることのできる酸素濃度状態モニタ装置及び方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００２１】
本発明の実施の形態に係る酸素濃度状態モニタ装置が適用されるガス置換装置を含む製造ラインは、図１に示すように構成される。
【００２２】
図１において、この製造ラインは、例えば、茶飲料（内容物）が充填された上面が開口する缶１０に対して蓋の巻き締めを行う巻き締め装置２００（シーマ等）と、その投入口に至るように敷設された投入コンベア１００と、その取出し口から延びるように敷設された取出しコンベア１０１とを有する。投入コンベア１００における巻き締め装置２００の投入口直前の所定領域にガス置換装置１２０が設置されている。ガス置換装置１２０の具体的な構造は、図２に示すようになっている。図２は、ガス置換装置１２０の缶１０の搬送方向（矢印参照）に垂直な面での概略断面図である。
【００２３】
図２において、ガス置換装置１２０は、上面及び側面が閉鎖されると共に下面が開放された略∩字状のカバー１２１を有している。カバー１２１は、投入コンベア１００における巻き締め装置２００の投入口直前の所定領域に、投入コンベア１００により搬送される缶１０の略中央部より上方部分を覆い、かつ、缶１０の開口上面から所定のクリアランスがとられるように設置されている。カバー１２１の上面には噴気ノズル１２３が設けられ、窒素ガス供給器（図示略）から供給される窒素ガス（不活性ガス：置換用ガス）が噴気ノズル１２３からカバー１２１内の空間に流入するようになっている。カバー１２１の上面から下方所定位置には、メッシュ板１２２が前記上面と平行となるように設けられており、噴気ノズル１２３からカバー１２１内に流入した窒素ガスが缶１０の開口上面に均一に吹き付けられるようになっている。このようにカバー１２１内に窒素ガスが流入することにより、カバー１２１内の空間は低酸素雰囲気環境となったガス置換領域部として機能する。
【００２４】
前述した構造のガス置換装置１２０において、投入コンベア１００によって搬送される茶飲料２０が充填された缶１０がカバー１２１内の空間（ガス置換領域部）を通過する際に、缶１０のヘッドスペース２５の空気が流入する窒素ガスにて追い出されることにより、缶１０のヘッドスペース２５におけるガス置換がなされる。このようなガス置換がなされることにより、缶１０のヘッドスペース２５における酸素濃度は、カバー１２１内の空間における酸素濃度と極めて近い状態となる。
【００２５】
ガス置換装置１２０を通過した缶１０は巻き締め装置２００にその投入口から供給される。巻き締め装置２００では、缶１０のヘッドスペース２５に再度窒素ガスが注入され（例えば、アンダーカバーガッシング法により）、その直後に缶１０の上面開口に缶蓋が被せられてその缶蓋の巻き締めがなされる。これにより、ヘッドスペース２５の酸素濃度が極めて低い状態となる飲料缶製品１１ができあがる。飲料缶製品１１は、巻き締め装置２００の取出し口から取出しコンベア１０１にて更に後段の工程に搬送される。
【００２６】
図１に戻って、この製造ラインには、ガス置換装置１２０におけるカバー１２１内の空間（ガス置換領域部）の酸素濃度をモニタする酸素濃度状態モニタ装置３００が設置されている。酸素濃度状態モニタ装置３００のコンソールパネルには、操作キー３４１、チャンネル表示部３４２、酸素濃度表示部３４３及び警報表示ランプ３５０が設けられている。
【００２７】
カバー１２１（ガス置換領域部）の入口近傍の第一の位置Ｐ１と、該第一の位置Ｐ１から缶１０の搬送方向下流に所定距離隔てた第二の位置Ｐ２とに、図２に示すように、吸い込みノズル１２４がその先端（吸い込み口）が缶１０の上面開口に臨むように設けられている。第一の位置Ｐ１に設けられた吸い込みノズル１２４は、１ＣＨチューブ１２５a1、除水ユニット１５０ａ、１ＣＨチューブ１２５a2を介して酸素濃度状態モニタ装置３００に連結されている。また、第二の位置Ｐ２に設けられた吸い込みノズル１２４は、２ＣＨチューブ１２５b1、除水ユニット１５０ｂ及び２ＣＨチューブ１２５b2を介して酸素濃度状態モニタ装置３００に連結されている。
【００２８】
各除水ユニット１５０ａ、１５０ｂは、図３に示すように、本体容器１５１と、導入ノズル１５２と、導出ノズル１５３と、ドレインキャップ１５４とを有する。導入ノズル１５２は、１ＣＨチューブ１２５a1または２ＣＨチューブ１２５b1を介してカバー１２１に設けられた吸い込みノズル１２４に接続されている。導出ノズル１５３は、１ＣＨチューブ１２５a2または２ＣＨチューブ１２５b2により酸素濃度状態モニタ装置３００におけるエアポンプ（後述する）に接続されている。このエアポンプの吸引動作により、前記第一の位置Ｐ１に設置された吸い込みノズル１２４から吸い込まれたカバー１２１内（ガス置換領域部）のガスが１ＣＨチューブ１２５a1、除水ユニット１５０ａ及び１ＣＨチューブ１２５a2を介して酸素濃度状態モニタ装置３００に導かれる。また、前記エアポンプの吸引動作により、前記第二の位置Ｐ２に設置されたノズル１２４から吸い込まれたカバー１２１内（ガス置換領域部）のガスが２ＣＨチューブ１２５b1、除水ユニット１５０ｂ及び２ＣＨチューブ１２５b2を介して酸素濃度状態モニタ装置３００に導かれる。
【００２９】
各除水ユニット１５０ａ、１５０ｂを通過するガスは、導入ノズル１５２から本体容器１５１内に拡散される際に断熱膨張し、その内部に含まれる水蒸気が凝結して水滴となって本体容器１５１に貯められる。本体容器１５１に貯められた水Ｗは、ドレインキャップ１５４を本体容器１５１から取り外すことにより抜き取ることができる。このような各除水ユニット１５０ａ、１５０ｂにより、例えば熱い茶飲料の充填された缶１０がカバー１２１内（ガス置換領域部）を通過する場合であっても、カバー１２１内のガスと共に導出された水蒸気が除去されるので、その水蒸気が酸素濃度状態モニタ装置３００に導入されることを防止することができる。
【００３０】
酸素濃度状態モニタ装置３００は、図４に示すように構成される。
【００３１】
図４において、酸素濃度状態モニタ装置３００は、１ＣＨ酸素濃度検出部３１０、２ＣＨ酸素濃度検出部３２０、Ａ／Ｄ変換器３３０、コントローラ３４０を有している。１ＣＨ酸素濃度検出部３１０は、除水ユニット１５０ａから延びる１ＣＨチューブ１２５a2が接続されるエアポンプ３１１、酸素センサ３１２、センサ用ヒータ回路３１３、アンプ３１４、フィルタ３１５及び電流出力回路３１６を有している。また、２ＣＨ酸素濃度検出部３２０は、除水ユニット１５０ｂから延びる２ＣＨチューブ１２５b2が接続されるエアポンプ３２１、酸素センサ３２２、センサ用ヒータ回路３２３、アンプ３２４、フィルタ３２５及び電流出力回路３２６を有している。このように１ＣＨ酸素濃度検出部３１０と２ＣＨ酸素濃度検出部３２０とは、基本的に同じ構成であるので、以下、１ＣＨ酸素濃度検出部３１０の構成について説明する。
【００３２】
エアポンプ３１１は、前述したようにカバー１２１内（ガス置換領域部）の第一の位置Ｐ１でのガスをサンプリングガスとして一定の割合で連続的に吸引して酸素センサ３１２に送り込む。エアポンプ３１１の吐出量は酸素センサ３１２の特性に見合った量に設定されるが、例えば、概ね０．１〜０．５［ｌ／分］に設定される。酸素センサ３１２は、種々の種類のものを使いうるが、この例では、ジルコニア式センサが用いられる。このジルコニア式の酸素センサ３１２は、本体を４００℃程度に加熱して使う必要がある。このため、センサ用のヒータに電力を供給するセンサ用ヒータ回路３１３が設けられている。酸素センサ３１２から出力される検出信号は、アンプ３１４にて増幅された後にフィルタ３１５にてノイズ成分が除去される。そして、そのノイズ成分の除去された検出信号は、電流出力回路３１６にて酸素濃度に対応した電流値の信号（酸素濃度検出信号）に変換される。
【００３３】
前記のようにして、カバー１２１内（ガス置換領域部）の第一の位置Ｐ１でのサンプリングガスについての酸素濃度検出信号が１ＣＨ酸素濃度検出部３１０から出力され、同様に、カバー１２１内（ガス置換領域部）の第二の位置Ｐ１でのサンプリングガスについての酸素濃度検出信号が２ＣＨ酸素濃度検出部３２０から出力される。これら２チャンネル分の酸素濃度検出信号がＡ／Ｄ変換器３３０に並列的に供給され、Ａ／Ｄ変換器３３０は、それら酸素検出信号をデジタル化する。コントローラ３４０は、Ａ／Ｄ変換器３００によりデジタル化された各酸素濃度検出信号を検出酸素濃度値データとして取得し、その検出酸素濃度値データに応じたモニタ出力を生成する。
【００３４】
コントローラ３４０には、操作キー３４１が接続され、操作キー３４１の操作によって、警報についての条件などの各種条件をコントローラ３４０に与え得る。また、コントローラ３４０には、チャンネル表示部３４２及び酸素濃度表示部３４３が接続されており、コントローラ３４０からモニタ出力として出力されたモニタ対象チャンネル（１ＣＨまたは２ＣＨ）及び検出酸素濃度値Ｄｓがチャンネル表示部３４２及び酸素濃度表示部３４３に表示される。コントローラ３４０は、検出酸素濃度値データが所定の条件を満たしているか否かの判定結果に基づいた警報出力信号をモニタ出力として生成する。この警報出力信号は、コントローラ３４０から警報表示ランプ３５０（図１参照）に供給され、警報表示ランプ３５０が前記警報出力信号に応じて点滅される。
【００３５】
コントローラ３４０は、例えば、図５に示す手順に従って処理を行なう。
【００３６】
図５において、コントローラ３４０は、処理を開始すると、まず、タイマ処理により、所定の時間（例えば、１秒）を計測する（Ｓ１）。その所定時間が経過すると、コントローラ３４０は、チャンネル選択により、例えば、１ＣＨの選択を行ない（Ｓ２）、１ＣＨ酸素濃度検出部３１０からの酸素濃度検出信号に基づいた検出酸素濃度値Ｄｓデータを取得する（Ｓ３）。そして、コントローラ３４０は、その選択チャネルとなる１ＣＨをチャンネル表示部３４１に与えると共に、検出酸素濃度値Ｄｓデータを酸素濃度表示部３４３に与える（Ｓ４）。これにより、チャンネル表示部３４２に「１」が表示され、酸素濃度表示部３４３には、カバー１２１内（ガス置換領域部）の第一の位置Ｐ１での検出酸素濃度値Ｄｓが表示される。
【００３７】
コントローラ３４０は、取得した検出酸素濃度値Ｄｓが、操作キー３４１にて予め設定された酸素濃度値の上限値Ｄｔｈ以上であるか否かを判定する（Ｓ５）。その検出酸素濃度値Ｄｓが上限値Ｄｔｈに達していなければ（Ｓ５でＮＯ）、“Ｌ”レベルの警報出力信号を出力する。この“Ｌ”レベルの警報出力信号により警報表示ランプ３５０は消灯した状態を維持する。
【００３８】
その後、コントローラ３４０は、タイマ処理を行なって所定時間が経過すると（Ｓ１）、チャンネル選択により、２ＣＨを選択する（Ｓ２）。これにより、コントローラ３４０は、２ＣＨ酸素濃度検出部３２０からの酸素濃度検出信号に基づいた検出酸素濃度値Ｄｓデータを取得する（Ｓ３）。そして、コントローラ３４０は、その選択チャネルとなる２ＣＨをチャネル表示部３４１に与えると共に、検出酸素濃度値Ｄｓデータを酸素濃度表示部３４３に与える。これにより、チャンネル表示部３４２に「２」が表示され、酸素濃度表示部３４３には、カバー１２１内（ガス置換領域部）の第二の位置Ｐ２での検出酸素濃度値Ｄｓが表示される。
【００３９】
コントローラ３４０は、取得した検出酸素濃度値Ｄｓが、前記上限値Ｄｔｈ以上であるか否かを判定し（Ｓ５）、その検出酸素濃度値Ｄｓが前記上限値Ｄｔｈに達していなければ（Ｓ５でＮＯ）、警報出力信号を“Ｌ”レベルに維持する。これにより、警報表示ランプ３５０はその消灯状態を更に維持する。
【００４０】
コントローラ３４０の前述したような処理により、チャネル表示部３４２には「１」チャンネルと「２」チャンネルの表示が所定時間（例えば、１秒）毎に切り替え表示されると共に、そのチャンネル表示の切り替えと共に、酸素濃度表示部３４３にカバー１２１内（ガス置換領域部）の第一の位置Ｐ１での検出酸素濃度値と第二の位置Ｐ２での検出酸素濃度値が交互に切り替え表示される。そして、警報表示ランプ３５０が消灯状態を維持する。これにより、工程管理者は、ガス置換装置１２０における第一の位置Ｐ１近傍に位置する缶１０のヘッドスペース２５における酸素の残留状態及び第二の位置Ｐ２近傍に位置する缶１０のヘッドスペース２５における酸素の残留状態が正常であることを的確に推定することができる。
【００４１】
前述したようなコントローラ３４０の処理の過程で、検出酸素濃度値Ｄｓが上限値Ｄｔｈ以上になったとの判定がなされると（Ｓ５でＹＥＳ）、コントローラ３４０は、警報出力を“Ｈ”レベルに切替える。この“Ｈ”レベルとなる警報出力信号により警報表示ランプ３５０が点灯される。これにより、工程管理者は、警報表示ランプ３５０が点灯している際にチャンネル表示部３４２に表示されたチャンネル（ＣＨ１またはＣＨ２）に対応したガス置換装置１２０における位置（Ｐ１またはＰ２）での酸素濃度が許容される上限値Ｄｔｈを超えていることを知ることができる。即ち、ガス置換装置１２０内の缶１０のヘッドスペース２５における酸素の残存状態が正常ではないことを推定することができる。
【００４２】
なお、カバー１２１に設けられた吸い込みノズル１２４から吸引されたガスがチャンネルチューブ１２５a1（または１２５b1）、除水ユニット１５０ａ（または１５０ｂ）、及びチャンネルチューブ１２５a2を通って酸素センサ３１２（または３２２）に到達するには、前記各チャンネルチューブ及び除水ユニットの体積とエアポンプ３１１（または３２１）の流量によって決まる時間が必要である。また、酸素センサ３１２にガスが到達しても、酸素濃度に応じたセンサ出力信号が出るまでには更に数１０秒程度の時間が必要となる。
【００４３】
例えば、内径２［ｍｍ］のチャンネルチューブを２［ｍ］使ったときは、そのチャンネルチューブの内容積は６．２８［ｍｌ］である。除水ユニット１５０ａの容積を５［ｍｌ］、エアポンプ３１１の流量を０．２［ｌ／ｍｉｎ］とすると、ガス置換装置１２０内のガスが酸素センサ３１２に到達するまでの時間ｔは、
ｔ＝（６．２８＋５）／２００×６０
＝３．３８［ｓｅｃ］
となる。また、酸素センサ３１２の応答時間を３０秒、噴気ノズル１２３から窒素ガスがカバー１２１内（ガス置換領域部）に流入を開始してカバー１２１内の空間がその窒素ガスで満たされるまでの遅れ時間を５秒とすると、トータルの遅れ時間Ｔｄは、
Ｔｄ＝３．３８＋３０＋５
＝３８．３８［ｓｅｃ］
となる。
【００４４】
つまり、ガス置換装置１２０及び酸素濃度状態モニタ装置３００を同時に起動しても、カバー１２１（ガス置換領域部）に窒素ガスが供給され始めてから約４０［ｓｅｃ］程度の時間は、そのカバー１２１内の空間（ガス置換領域）の酸素濃度は不明である。従って、酸素濃度状態モニタ装置３００の起動時から点灯される警報表示ランプ３５０が消灯されたことを確認した後に、缶１０のガス置換装置１２０への投入を開始すればよい。
【００４５】
ガス置換装置１２０及び酸素濃度状態モニタ３００の起動時からの検出酸素濃度値Ｄｓの状態および警報出力信号の状態は、例えば、図６に示すようになる。即ち、その起動時から、検出酸素濃度値Ｄｓは上限値Ｄｔｈを超えた状態にあり、警報出力信号は“Ｈ”レベルを維持する。そして、前述した約４０［ｓｅｃ］経過後に、検出酸素濃度値Ｄｓが前記上限値Ｄｔｈを下回る。これにより、警報出力信号が“Ｌ”レベルに切替えられる。以後、ガス置換装置１２０が正常に動作する間、検出酸素濃度値Ｄｓが前記上限値Ｄｔｈを下回った状態が維持される。
【００４６】
このような状態において、ガス置換装置１２０にて何らかのトラブルが発生すると、前述したような見積時間に基づいた時間の経過後に、検出酸素濃度値Ｄｓが前記上限値Ｄｔｈに達して、警報出力信号が“Ｈ”レベルに立ち上がる。そして、そのトラブルに対する対処が適正になされると、更に、前述したように見積時間に基づいた時間経過後に、検出酸素濃度値Ｄｓが前記上限値Ｄｔｈを下回り、警報出力信号が“Ｌ”レベルに立ち下がる。
【００４７】
前述したような酸素濃度状態モニタ装置３００によれば、缶１０の搬送を妨げることなく、ガス置換領域部（カバー１２１内の空間）の第一の位置Ｐ１及び第二の位置Ｐ２における酸素濃度の状態をモニタすることができるので、その酸素濃度に極めて近い状態となる前記各位置にある缶１０のヘッドスペース２５における酸素の残存状態を的確に推定することができる。
【００４８】
なお、前記第一の位置Ｐ１及び第二の位置Ｐ２での検出酸素濃度値を個別に表示するようにしたが、それらの検出酸素濃度値の平均値をモニタ出力として表示することもできる。また、コントローラ３４０にディスプレイユニットを接続して、検出酸素濃度値の推移をチャンネル毎に及びまたはその平均値をグラフ表示することも可能である。
【００４９】
更に、前述した例では、警報出力信号を警報表示ランプ３５０に与えるようにしているが、その警報出力信号を外部のライン制御装置に与えることもできる。このようにすれば、製造ラインを統括的に監視することができる。
【００５０】
また、前述した例では、ガス置換領域部（カバー１２１内の空間）からガスをサンプリングする位置が２箇所（第一の位置Ｐ１、第二の位置Ｐ２）であったが、ガスのサンプリング位置は、１箇所であっても、３箇所以上であってもよい。酸素濃度状態モニタ装置３００では、そのガスのサンプリング位置の数に応じたチャンネル数の酸素濃度検出部を設ければよい。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
以上のように、本発明に係る酸素濃度状態モニタ装置及び方法は、製品の製造速度を制限することなく、容器のヘッドスペースにおける酸素の残存状態をより精度よくモニタすることのできるという効果を有し、内容物が収容された上面が開口する容器を、置換用ガスを流入させることにより低酸素雰囲気環境としたガス置換領域部を通過させて前記容器のヘッドスペースの空気を追い出すようにしたガス置換装置に適用される酸素状態モニタ装置及び方法として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施の形態にかかる酸素濃度状態モニタ装置が適用されるガス置換装置を含む製造ラインの一例を示す図である。
【図２】ガス置換装置を示す概略断面図である。
【図３】除水ユニットの構造を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る酸素濃度状態モニタ装置を示す図である。
【図５】図４に示す酸素濃度状態モニタ装置におけるコントローラの処理手順を示すフローチャートである。
【図６】検出酸素濃度の遷移の一例と、それに応じた警報出力の状態を示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０  缶
１１  飲料缶製品
２０  茶飲料
２５  ヘッドスペース
１００  投入コンベア
１０１  取出しコンベア
１２０  ガス置換装置
１２１  カバー
１２２  メッシュ板
１２３  噴気ノズル
１２４  吸い込みノズル
１２５a1、１２５a2  １ＣＨチューブ
１２５b1、１２５b2  ２ＣＨチューブ
１５０ａ、１５０ｂ  除水ユニット
１５１  本体容器
１５２  導入ノズル
１５３  導出ノズル
１５４  ドレインキャップ
２００  巻き締め装置
３００  酸素濃度状態モニタ装置
３１０  １ＣＨ酸素濃度検出部
３１１、３２１  エアポンプ
３１２、３２２  酸素センサ
３１３、３２３  センサ用ヒータ回路
３１４、３２４  アンプ
３１５、３２５  フィルタ
３１６、３２６  電流出力回路
３２０  ２ＣＨ酸素濃度検出部
３３０  Ａ／Ｄ変換器
３４０  コントローラ
３４１  操作キー
３４２  チャンネル表示部
３４３  酸素濃度表示部
３５０  警報表示ランプ
【図１】
0004753533.tif 000002
【図２】
0004753533.tif 000003
【図３】
0004753533.tif 000004
【図４】
0004753533.tif 000005
【図５】
0004753533.tif 000006
【図６】
0004753533.tif 000007