JP5019024B2 - ボトル容器の気密性検査装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、揮発性液体や気体等の入ったボトル容器の気密性を検査する装置及び方法に関する。

従来、ＬＰＧ等のガスを充填したボンベのガス漏れを検出するガス漏れ検出装置が提案されている（特許文献１参照）。このガス漏れ検出装置は、ボンベのバルブをキャップで覆い、そのキャップ内の気体を吸引してガス検出器に導くようにしている。これにより、バルブから漏れるガスをガス検出器にて検出することができ、その検出結果に基づいてボンベの気密性の可否を判断することができる。

しかし、このような従来のガス漏れ検出装置では、ボンベのバルブにキャップを被せて、単にそのキャップ内の気体を吸引してガス検出器に導くようにしているだけなので、ピンホール等の極めて小さい欠陥からのガス漏れを効率的に（短時間で）検出することが難しい。

また、食品、医薬、化粧品等を入れた密封包装体の気密性を検査する装置が提案されている（特許文献２参照）。この装置では、食品、医薬、化粧品等の被包装物と共に不活性ガス（例えば、ヘリウムガス）の封入された密封包装体に通気性のある弾性体（例えば、ウレタン樹脂）の詰められた容器を被せ、その容器内で前記弾性体が密封包装体を圧迫するようにし、容器内の気体をガス分析部に導くようにしている。これにより、弾性体によって圧迫される密封包装体から漏れる不活性ガスをガス分析部にて検出することがき、その検出結果に基づいて密封包装体の気密性の可否を判断することができる。
特開平１０−３３２０９８号公報 特開２００４−２５７９１７号公報

しかしながら、前述した密封包装体の気密性を検査する従来の装置では、弾性体が検査対象となる密封包装体全体を覆い、その弾性体内を通ったガスを検出するようにしているので、そのガスの流通が、通気性があるとはいってもその弾性体にて邪魔されてしまう。そのため、特にピンホール等の極めて小さい欠陥からの微量なガス漏れを効率的に（短時間で）検出することが難しい。また、検査対象が包装体のような可撓性を有するものであれば、弾性体によって有効に圧迫することができるが、合成樹脂等で形成された有形のボトル容器では、その材料や形状によっては弾性体によって有効に圧迫することが難しい場合がある。

本発明は、前述したような従来の問題を解決するためになされたもので、ボトル容器の気密性をより効率的に検査することのできる検査装置及び検査方法を提供するものである。

本発明に係るボトル容器の気密性検査装置は、ノズル部がボトル本体に接合し、前記ボトル本体から内容物が前記ノズル部を通して排出可能となるボトル容器の気密性検査装置であって、コンベアによって搬送されて検査位置にある前記ボトル容器の前記ノズル部と前記ボトル本体との接合部を含む検査部位を覆うキャップ部材と、前記キャップ部材内の気体を吸引する吸引機構と、前記検査位置に前記コンベアの搬送方向に沿って設けられたガイドプレートと、該ガイドプレートに対向して設置され、前記ボトル本体の胴部を部分的に押圧する押圧機構と、前記押圧機構によって前記ボトル本体の胴部が部分的に押圧されている状態で、前記吸引機構にて吸引される気体に含まれる前記ボトル容器内の内容物に起因したガスの量に応じた検出信号を出力するガス検出手段と、前記ガス検出手段から出力される検出信号に基づいて前記ボトル容器の気密性の適否を判定する判定手段とを有し、前記ガイドプレートの上下方向の幅が、前記ボトル本体の胴部の上下方向の長さより小さく、当該ガイドプレートの上部及び下部に押圧されない前記胴部の部分がある構成となる。

このような構成により、キャップ部材がボトル容器のノズル部とボトル本体との接合部を含む検査部位を覆い、押圧機構がボトル容器全体を覆って圧迫するのではなく前記ボトル本体の胴部を部分的に押圧するので、その押圧機構によって邪魔されることなくキャップ部材内の気体を吸引機構によって効率的に吸引することができるようになる。そして、そのように吸引された気体に含まれるボトル容器内の内容物に起因したガスの量の検出結果に基づいて前記ボトル容器の気密性が判断される。

また、本発明に係るボトル容器の気密性検査装置において、前記ボトル本体は口部とそれに続く胴部とを有し、前記ノズル部は前記口部と接合し、前記ボトル本体の口部と前記ノズル部とを前記ボトル容器の検査部位として、前記キャップ部材が前記口部及びノズル部を覆うように構成することができる。

このような構成により、ノズル部、該ノズル部とボトル本体の口部との接合部位及び当該口部でのガス漏れを検出することができるようになるので、前記ノズル部、前記接合部位及び前記口部での欠陥にて損なわれ得るボトル容器の気密性を検査することができる。

また、本発明に係るボトル容器の気密性検査装置において、前記ボトル本体の口部及び胴部と前記ノズル部とを前記ボトル容器の検査部位として、前記キャップ部材が前記口部、前記胴部及び前記ノズル部を覆うように構成することができる。

このような構成により、ノズル部、該ノズル部とボトル本体の口部との接合部及び当該口部、更にボトル本体の胴部でのガス漏れを検出することができるようになるので、前記ノズル部、前記接合部位及び前記口部、更に胴部での欠陥にて損なわれ得るボトル容器の気密性を検査することができる。

また、本発明に係るボトル容器の気密性検査装置において、前記ボトル容器を搬送する搬送機構と、前記ボトル容器が予め設定された検査位置にあることを検出するボトル容器検出手段と、前記検査位置においてセット位置と待避位置との間で前記キャップ部材を駆動させるキャップ部材駆動機構と、前記ボトル容器検出手段にて前記ボトル容器が前記検査位置にあることが検出されたときに、前記搬送機構による前記ボトル容器の搬送を停止させる搬送停止制御手段と、前記ボトル容器の搬送が停止させられた後に、前記キャップ部材駆動機構によって前記キャップ部材を前記待避位置から前記セット位置に駆動させて前記ボトル容器の前記検査部位を前記キャップ部材にて覆うようにするキャップ部材駆動制御手段と、前記キャップ部材が前記ボトル容器の前記検査部位を覆っている状態で、前記吸引機構及び前記押圧機構を有効に動作させる動作制御手段とを有する構成とすることができる。

このような構成により、搬送機構により搬送されるボトル容器に対する気密性検査が可能となるので、ボトル容器の気密性検査の自動化を図ることができるようになる。

本発明に係るボトル容器の気密性検査方法は、ノズル部がボトル本体に接合し、前記ボトル本体から内容物が前記ノズル部を通して排出可能となるボトル容器の気密性検査方法であって、前記ボトル容器の前記ノズル部と前記ボトル本体との接合部を含む検査部位をキャップ部材で覆うセット工程と、キャップ部材内の気体を吸気機構にて吸引する気体吸引工程と、前記キャップ部材内の気体が前記吸気機構によって吸引される際に前記ボトル本体の胴部を部分的に押圧機構によって押圧する工程と、前記押圧機構によって前記ボトル本体の胴部が部分的に押圧されている状態で、前記吸引機構にて吸引される気体に含まれる前記ボトル容器内の内容物に起因したガスの量についての検査を行なうガス検出工程と、前記検出されたガスの量に基づいて前記ボトル容器の気密性の可否を判定する判定工程とを有する構成となる。

本発明に係るボトル容器の気密性検査装置及び気密性検査方法によれば、ボトル容器の検査部位を覆うキャップ部材内の気体が、そのボトル本体の胴部を部分的に押圧する押圧機構に邪魔されることなく、吸引機構にて効率的に吸引されるようになるので、その吸引された気体に含まれる前記ボトル容器の内容物に起因したガスの量の検出結果に基づいて、ボトル容器の気密性をより効率的に検査することができるようになる。

以下、本発明に係る実施の形態について、図面を用いて説明する。

本発明の実施の一形態に係るボトル容器の気密性検査装置は、図１に示すようなボトル容器１０をその検査の対象としている。このボトル容器１０は、口部１１ａとそれに続く胴部１１ｂにて構成されたボトル本体１１とボトル本体１１の口部１１ａ先端に接合されたノズル部１２とを有している。ボトル本体１１内には、例えば、燃料電池の燃料Ｆとなるメタノール（揮発性液体燃料）が充填されている。そして、ボトル本体１１の胴部１１ｂを指等で押すことによりノズル部１２の先端から燃料Ｆが噴出して燃料電池にその燃料Ｆを注入することができるようになっている。

このようなボトル容器１０の気密性を検査する検査装置は、図２及び図３に示すように構成されている。なお、図２は、検査装置全体を表す図であり、図３は、コンベア上の検査位置にあるボトル容器をその搬送方向上流側から見た図である。

図２及び図３において、検査対象となるボトル容器１０はコンベア１００（搬送機構）によって所定の方向Ａに搬送される。コンベア１００の所定の搬送位置には、ボトル容器１０が検査位置にあることを検出するための光電スイッチを構成する発光素子２０１ａと受光素子２０１ｂとがコンベア１００を挟むように設置されている（図３参照）。

また、この検査位置には、エアシリンダ１４０によって上下動可能となる検査ヘッド１２０が配置されている。この検査ヘッド１２０は、キャップ部材１２１、エアポンプ１２２（吸気機構）及び可燃性ガスセンサ１２３を有している。これらキャップ部材１２１、エアポンプ１２２及び可燃性ガスセンサ１２３は、一体的に結合され、キャップ部材１２１内の気体がエアポンプ１２２の吸引動作によって可燃性ガスセンサ１２３に導かれるようになっている。可燃性ガスセンサ１２３は、ボトル容器１０に充填された燃料Ｆが揮発することにより生じる燃料ガスに対して強い検出感度を有しており、導かれた前記気体に含まれる前記燃料ガスの濃度（量）に応じたレベルの検出信号を出力する。エアシリンダ１４０のロッド先端に固定された取付け板１３０に検査ヘッド１２０のエアポンプ１２２が固定され、エアシリンダ１４０のロッドの上下動作（Ｂ−Ｂ´）によって取付け板１３０に固定された検査ヘッド１２０が上下動し、その結果、キャップ部材１２１が、検査位置にあるボトル容器１０の上方に待避する待避位置と、ボトル容器１０の検査部位（口部１１ａ、ノズル部１２及びその接合部位）を覆うセット位置との間で往復駆動するようになっている。

また、特に図３を参照するに、前記検査位置には、ボトル容器１０のボトル本体１１の胴部１１ｂをガードするガードプレート１１０がコンベア１００の搬送方向Ａに沿って設置されており、そのガードプレート１１０に対向してプッシャ１５０（押圧機構）が設置されている。プッシャ１５０は、エアシリンダ１５１、エアシリンダ１５１によって進退動するロッド１５２及びロッド１５２の先端に固定されたパッド部１５３を備えている。そして、エアシリンダ１５１によってロッド１５２が進出したときに、パッド部１５３がボトル本体１１の胴部１１ｂにおけるガードプレート１１０によってガードされた部位と反対側の部位に突き当たるようになっている。これにより、ボトル本体１１の胴部１１ｂにおけるパッド部１５３とガードプレート１１０とによって挟まれる部位が部分的に押圧される。このボトル本体１１の胴部１１ｂに対する部分的な押圧により、検査部位となる口部１１ａ、ノズル部１２及びその接合部位にピンホール等の欠陥部位があれば、ボトル容器１０内の燃料ガスがその欠陥部位から噴出することが促進されるようになる。

この検査装置の制御系は、制御ユニット２００（ＣＰＵ）、アナログデジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）２１０、設定・表示ユニット２２０及び入出力回路２３０を有している。制御ユニット２００は、可燃性ガスセンサ１２３からの検出信号をＡ／Ｄ変換器２１０を介してデジタル信号として取得する。また、光電スイッチの受光素子２０１ｂからの信号が入出力回路２３０を介して制御ユニット２００に供給されると共に、各種スイッチセンサ（図示略）からの信号が入出力回路２３０を介して制御ユニット２００に供給される。そして、制御ユニット２００は、それらの入力信号及び検出信号に基づいて、排除装置（図示略）及び各種アクチュエータ（エアシリンダ１４０、１５１を動作させるソレノイドバルブ、エアポンプ１２２、コンベア１００の駆動源等を含む）に対する制御信号を生成し、その制御信号が入出力回路２３０を介してそれら排除装置及び各種アクチュエータに与えられるようになっている。なお、設定・表示ユニット２２０は、操作者の操作に基づいた信号を制御ユニット２００に出力し、制御ユニット２００からの表示信号に基づいて各種情報の表示を行なう。

制御ユニット２００は、図４に示す手順に従って処理を行なう。

図４において、制御ユニット２００は、光電スイッチの受光素子２０１ｂからの検出信号に基づいて検査対象となるボトル容器１０が検査位置にあるか否かを判定している（Ｓ１）。コンベア１００にて搬送されるボトル容器１０が検査位置に到達して発光素子２０１ａからの光をボトル容器１０が遮った状態での受光素子２０１ｂからの検出信号に基づいてボトル容器１０が検出位置にあるとの判定がなされると（Ｓ１でＹＥＳ）、制御ユニット１００は、コンベア１００を停止させる（Ｓ２）。これにより、ボトル容器１０が検査位置にて停止する。

その後、制御ユニット２００は、エアシリンダ１４０を駆動させて、検査ヘッド１２０のキャップ部材１２１をセット位置まで下降させる（Ｓ３）。これにより、キャップ部材１２１が検査位置にて停止するボトル容器１０の口部１１ａとノズル部１２とを覆った状態（図２に示す状態）となる。この状態で、制御ユニット２００は、エアポンプ１２２を動作させ、プッシャ１５０のエアシリンダ１５１を駆動させる（Ｓ４、Ｓ５）。これにより、ボトル容器１０のボトル本体１１における胴部１１ｂがパッド部１５３によって部分的に押圧された状態（図３参照）で、キャップ部材１２１内の気体がエアポンプ１２２によって吸引されて可燃性ガスセンサ１２３に導かれる。

このようにボトル本体１１の胴部１１ｂが部分的にパッド部１５３によって押圧されつつキャップ部材１２１内の気体が吸引された状態で、制御ユニット２００は、内部タイマを起動して、そのタイマの時間が所定時間に達したか否かを判定しながら、可燃性ガスセンサ１２３からの検出信号に基づいて燃料ガスの濃度Ｄ（燃料ガスの量に対応）を演算し、そのガス濃度Ｄが基準濃度Ｄｏに達しているか否かを判定する（Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８）。制御ユニット２００は、前記所定時間、この処理（Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８）を繰り返し実行する。

前記処理の過程で、燃料ガスの濃度Ｄが基準濃度Ｄｏに達すると（Ｓ７でＮＯ、Ｓ８でＹＥＳ）、制御ユニット２００は、ボトル容器１０の気密性が適正ではないとして、所定の排除処理（Ｓ９）を実行する。この排除処理では、コンベア１００の検査位置より下流側に設置された排除装置に対して排除制御信号が与えられる。そして、制御ユニット２００は、エアポンプ１２３を停止させ、エアシリンダ１５１を駆動させてボトル本体１１の胴部１１ａを押圧していたパッド部１５３を元の位置に復帰させ（図３における破線参照）、更に、エアシリンダ１４０を駆動させてキャップ部材１２１を待避位置に上昇させる（Ｓ１０、Ｓ１１、Ｓ１２）。これにより、ボトル容器１０の口部１１ａ及びノズル部１２が露出した状態となる。制御ユニット２００は、その後、コンベア１００を駆動させ（Ｓ１３）、次のボトル容器１０が検査位置に到達したか否かを判定する（Ｓ１）。

コンベア１００が駆動することにより、ボトル容器１０が検査位置から更に下流に搬送される。そして、前述したように制御ユニット２００から排除制御信号の与えられた排除装置は、コンベア１００上のボトル容器１０を検出すると、そのボトル容器１０を例えば押し出す等してコンベア１００から排除する。

前述した制御ユニット２００での処理（Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８）の過程で、可燃性ガスセンサ１２３からの検出信号に基づいて演算される濃度Ｄが、前記タイマの時間が前記所定時間に達した時点（Ｓ７でＹＥＳ）で基準濃度Ｄｏに達していない場合（Ｓ８でＮＯ）、ボトル容器１０の気密性は適正であるとして、制御ユニット２００は、前述した排除処理（Ｓ９）を実行することなく、前述した処理（Ｓ１０〜Ｓ１３）を実行する。これにより、ボトル容器１０はコンベア１００によって検査位置から排除装置の設置位置を通過して更に下流の次の工程（例えば、箱詰め工程）まで搬送される。

前述したようなボトル容器１０の気密性検査装置では、キャップ部材１２１がボトル容器１０の口部１１ａ、ノズル部１２及びその接合部位（検査部位）を覆い、プッシャ１５０のパッド部１５２がボトル本体１１の胴部１１ａを部分的に押圧するようにしているので、前記検査部位（口部１１ａ、ノズル部１２及びその接合部位）にピンホール等の欠陥部位がある場合、その欠陥部位からキャップ部材１２１内への燃料ガスの噴出が促進されると共に、そのキャップ部材１２１内の気体は、プッシャ１５０の構成部品によって邪魔されることなく、エアポンプ１２２によって効率的に可燃性ガスセンサ１２３に導かれるようになる。従って、口部１１ａ、ノズル部１２及びそれらの接合部位での欠陥により損なわれ得るボトル容器１０の気密性をより効率的に検査することができるようになる。

なお、前述した例では、検査ヘッド１２０のキャップ部材１２１は、ボトル容器１０の口部１１ａとノズル部１２とを覆うものであったが、ボトル容器１０の口部１１ａ及びノズル部１２と共に胴部１１ｂも覆うように構成することもできる。この場合、キャップ部材は例えば図５に示すように構成される。

図５（ａ）、（ｂ）において、キャップ部材１２４は、検査位置にて停止するボトル容器１０のノズル部１２及びボトル本体１１（口部１１ａ及び胴部１１ｂ）を覆うことのできる内容積を有する。キャップ部材１２４の外面所定部位にはブラケット１２５が固定されており、このブラケット１２５によってプッシャ１５０のエアシリンダ１５１が支持されている。キャップ部材１２４の前記所定部位には通孔１２４ａが形成されており、プッシャ１５０におけるエアシリンダ１５１のロッド１２２が通孔１２４ａを通っている。そして、ロッド１５２の先端にキャップ部材１２４の内側に配置されたパッド部１５３が固定されている。また、キャップ部材１２４の内面の通孔１２４ａに対向した部位には押え部材１２６が設けられており、キャップ部材１２４がセット位置に位置づけられたときに（図５（ｂ）参照）、押え部材１２６がボトル本体１１の胴部１１ｂの外周面に当接するようになっている。

検査ヘッド１２０が前述したようなキャップ部材１２４を備える場合、エアシリンダ１４０の駆動によってキャップ部材１２４がセット位置に下降すると（図５（ｂ）参照）、検査位置にあるボトル容器１０の口部１１ａ及びノズル部１２と共に胴部１１ｂの大半の部分がキャップ部材１２４によって覆われる。そして、キャップ部材１２４の内面に設けられた押え部材１２６がボトル本体１１の胴部１１ｂに当接する。この状態で、プッシャ１５０のエアシリンダ１５１が駆動されると、ロッド１５２の先端に固定されたパッド部１５３がキャップ部材１２４の内方に突出し、ボトル本体１１の胴部１１ｂに突き当たる。これにより、ボトル本体１１の胴部１１ｂが押え部材１２６とプッシャ１５０のパッド部１５３とによって挟み込まれて押圧される。

この状態で、前述したのと同様に、エアポンプ１２２によってキャップ部材１２４内の気体が吸引されて可燃性ガスセンサ１２３に導かれる。そして、可燃性ガスセンサ１２３からの検出信号に基づいて燃料ガスの濃度Ｄが演算され、その濃度Ｄが基準濃度Ｄｏを超えるか否かによってボトル容器１０の気密性の適否が判定される（図４におけるＳ６乃至Ｓ８）。そして、その判定結果に応じて検査対象となるボトル容器１０を排除するか否かが決められ、ボトル容器１０のコンベア１００による搬送が再開される（図４におけるＳ９乃至Ｓ１３参照）。

図５に示すようなボトル容器１０の口部１１ａ、ノズル部１２及び胴部１１ｂを覆うキャップ部材１２４を用いた気密性検査装置では、ボトル容器１０の口部１１ａ、ノズル部１２及びそれらの接合部位、更に胴部１１ｂでの欠陥によって損なわれ得るボトル容器１０の気密性をより効率的に検査することができるようになる。

ボトル容器１０に充填される内容物は、前述した揮発性の液体燃料Ｆに限られず、ガスそのものであっても、また、内容物のほかに気密性検査用の不活性ガスを含むものであってもよい。これらの場合、可燃性ガスセンサ１２２に代えて、ボトル容器１０に充填されたガス（不活性ガス）に対する検出感度の強いセンサが用いられる。

以上、説明したように、本発明は、ボトル容器の気密性をより効率的に検査することができるという効果を有し、揮発性液体や気体等の入ったボトル容器の気密性を検査する装置及び方法として有用である。

本発明の実施の一形態に係る気密性検査装置の検査対象となるボトル容器の構造例を示す図である。 本発明の実施の一形態に係るボトル容器の気密性検査装置の全体構成を示す図である。 コンベア上の検査位置にあるボトル容器をその搬送方向の上流側から見た図である。 図２に示す気密性検査装置における制御ユニット（ＣＰＵ）の処理手順を示すフローチャートである。 ボトル容器の検査部位を覆うキャップ部材の他の構成例を示す図である。

符号の説明

１０ ボトル容器
１１ ボトル本体
１１ａ 胴部
１１ｂ 口部
１２ ノズル
１００ コンベア
１１０ ガードプレート
１２０ 検査ヘッド
１２１ キャップ部材
１２２ エアポンプ
１２３ 可燃性ガスセンサ
１２４ キャップ部材
１２４ａ 通孔
１２５ ブラケット
１２６ 押え部材
１３０ 取付け板
１４０ エアシリンダ
１５０ プッシャ
１５１ エアシリンダ
１５２ ロッド
１５３ パッド部
２００ 制御ユニット（ＣＰＵ）
２０１ａ 発光素子（光電スイッチ）
２０１ｂ 受光素子（光電スイッチ）
２１０ アナログデジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）
２２０ 設定・表示ユニット
２３０ 入出力回路

Claims (2)

1. ノズル部がボトル本体に接合し、前記ボトル本体から内容物が前記ノズル部を通して排出可能となるボトル容器の気密性検査装置であって、
   コンベアによって搬送されて検査位置にある前記ボトル容器の前記ノズル部と前記ボトル本体との接合部を含む検査部位を覆うキャップ部材と、
   前記キャップ部材内の気体を吸引する吸引機構と、
   前記検査位置に前記コンベアの搬送方向に沿って設けられたガイドプレートと、
   該ガイドプレートに対向して設置され、前記ボトル本体の胴部を部分的に押圧する押圧機構と、
   前記押圧機構によって前記ボトル本体の胴部が部分的に押圧されている状態で、前記吸引機構にて吸引される気体に含まれる前記ボトル容器内の内容物に起因したガスの量に応じた検出信号を出力するガス検出手段と、
   前記ガス検出手段から出力される検出信号に基づいて前記ボトル容器の気密性の適否を判定する判定手段とを有し、
   前記ガイドプレートの上下方向の幅が、前記ボトル本体の胴部の上下方向の長さより小さく、当該ガイドプレートの上部及び下部に押圧されない前記胴部の部分があることを特徴とするボトル容器の気密性検査装置。
2. 前記ボトル本体は口部とそれに続く胴部とを有し、前記ノズル部は前記口部と接合し、
   前記ボトル本体の口部と前記ノズル部とを前記ボトル容器の検査部位として、前記キャップ部材が前記口部及びノズル部を覆うことを特徴とする請求項１記載のボトル容器の気密性検査装置。

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