JP2001048120A - Liquefied inert gas atomization and filling device and atomization nozzle - Google Patents
Liquefied inert gas atomization and filling device and atomization nozzleInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、陽圧缶詰等の製造
ラインにおいて液体窒素等の液化不活性ガスを容器内に
噴霧充填する液化ガス噴霧充填装置及びその噴霧ノズル
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquefied gas spray-filling apparatus and a spray nozzle for spray-filling a liquefied inert gas such as liquid nitrogen into a container in a production line for positive pressure canning or the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】本出願人は、内圧のバラツキの少ない陽
圧缶詰等を製造する方法として、液体窒素等の液化不活
性ガス（以下、液体窒素で代表する）を液化ガス噴霧ノ
ズルによリミスト状に微細化して充填する液化不活性ガ
ス噴霧充填方法とその装置を先に提案した（特開平１１
−４３１１０号公報）。該提案された液化不活性ガス噴
霧充填の液化ガス噴霧ノズルは、細孔からなるノズル孔
を有し、液体窒素を所定圧力で供給することによって液
体窒素を微細粒にして容器のヘッドスペースに充填して
密封するものであった。2. Description of the Related Art The applicant of the present invention has proposed a method for producing a positive pressure canned product having a small internal pressure variation by liquefying an inert gas such as liquid nitrogen (hereinafter, represented by liquid nitrogen) by a liquefied gas spray nozzle. A method and a device for spraying and filling a liquefied inert gas, which is filled in a finely divided shape, have been previously proposed (Japanese Patent Application Laid-Open No.
-43110). The liquefied gas spray nozzle of the proposed liquefied inert gas spray filling has a nozzle hole composed of fine pores, and supplies liquid nitrogen at a predetermined pressure to form fine particles of liquid nitrogen and fills the head space of the container. And sealed.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記提案さ
れた液化不活性ガス噴霧充填装置及びその噴霧ノズルの
改良に係るものであり、特に、ノズル出口部近傍を外気
と遮断する外気パージ機構、液化ガス貯留タンクの構
造、ノズル構造等を改良することにより、噴霧充填装置
の構造をより単純化し、且つ液体窒素の大量充填から微
小充填まで、高精度で充填でき、且つ高速ラインにも対
応できるようにした液化不活性ガス噴霧充填装置及びそ
の噴霧ノズルを提供することを目的とするものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to an improvement of the liquefied inert gas spray-filling device and the spray nozzle proposed above, and in particular, an outside air purge mechanism for shutting off the vicinity of the nozzle outlet from the outside air. By improving the structure of the liquefied gas storage tank and the nozzle structure, etc., the structure of the spray filling device can be simplified, and high-precision filling can be performed from large-scale filling of liquid nitrogen to fine filling, and it can also be used for high-speed lines It is an object of the present invention to provide a liquefied inert gas spray filling device and a spray nozzle thereof.
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の液化不活性ガス噴霧充填装置は、液化ガス貯留タン
クと、該液化ガス貯留タンクの底部に連通して設けられ
た噴霧ノズルを有する噴霧手段とを備え、前記噴霧ノズ
ル出口部近傍を噴霧誘導口を有するパージフードで囲
い、該パージフードと前記噴霧手段との間に前記液化ガ
ス貯留タンクの気相部から気化ガスを導入することによ
り、該噴霧ノズル出口部近傍外部を低温の不活性ガスに
より外気から遮断するようにしたことを特徴とするもの
である。According to the present invention, there is provided a liquefied inert gas spray-filling apparatus for achieving the above object, which comprises a liquefied gas storage tank and a spray nozzle provided in communication with the bottom of the liquefied gas storage tank. Spraying means, wherein the vicinity of the spray nozzle outlet is surrounded by a purge hood having a spray guide port, and vaporized gas is introduced between the purge hood and the spraying means from a gas phase portion of the liquefied gas storage tank. Thus, the outside in the vicinity of the outlet of the spray nozzle is shielded from the outside air by a low-temperature inert gas.
【０００５】前記パージフードにヒータを設け、該ヒー
タにより前記パージフードの温度を制御できるようにす
ることによって、噴霧ノズル出口部近傍への霜付きをよ
り確実に防止することができると共に、良好な噴霧条件
を創出することができる。前記液化ガス貯留タンクの底
部には、前記噴霧ノズルを有する噴霧手段と共に、流下
ノズルを有する液化不活性ガス流下手段を設けることに
より、通常の陽圧缶詰の内圧発生に必要な比較的多量の
液体窒素量から微小陽圧缶詰の製造の場合の微小液体窒
素量まで、缶詰内圧条件に応じて所定量の液体窒素を充
填精度良く、しかも高速充填ができる。その際、液化不
活性ガスタンクを１槽の圧力調節タンクで構成し、噴霧
ノズルと流下ノズルを共に同じ圧力調節タンクに設ける
ことにより、２槽式の液化不活性ガスタンクと比べて構
造が著しく単純化することができるとともに、１槽の液
化不活性ガスタンクで液化ガス噴霧充填用と液化ガス流
下充填用とに適宜兼用することができる。[0005] By providing a heater in the purge hood and controlling the temperature of the purge hood by the heater, it is possible to more reliably prevent frost from forming near the outlet of the spray nozzle. Spray conditions can be created. At the bottom of the liquefied gas storage tank, by providing a liquefied inert gas falling means having a falling nozzle together with a spraying means having the spray nozzle, a relatively large amount of liquid necessary for generating an internal pressure of a normal positive pressure can can be provided. From the amount of nitrogen to the amount of fine liquid nitrogen in the case of the production of micro positive pressure cans, a predetermined amount of liquid nitrogen can be filled with high precision and at high speed according to the internal pressure of the can. At that time, the liquefied inert gas tank is composed of one pressure control tank, and the spray nozzle and the downflow nozzle are both provided in the same pressure control tank, so that the structure is significantly simplified as compared with the two-tank liquefied inert gas tank. In addition, a single liquefied inert gas tank can be used for both liquefied gas spray filling and liquefied gas falling filling.
【０００６】また、本発明の液化ガス噴霧ノズルは、液
化ガス貯留タンクの下部に取り付けて、液化不活性ガス
を微細粒にして噴霧するための液化ガス噴霧ノズルであ
って、複数のノズル孔を有することを特徴とする。それ
により、所定噴霧量を複数の噴霧ノズルに分割して個々
の噴霧ノズルから微小量の液体窒素を充填することがで
きるので、充填量のバラツキが低減してより精密充填が
可能となる。前記ノズル孔は１本の噴霧誘導孔の下端に
複数設けても良く、又は複数本設けられた噴霧誘導孔の
下端に各噴霧誘導孔毎に１個宛形成しても良い。A liquefied gas spray nozzle according to the present invention is a liquefied gas spray nozzle attached to a lower portion of a liquefied gas storage tank for spraying liquefied inert gas into fine particles. It is characterized by having. Thereby, since a predetermined amount of spray can be divided into a plurality of spray nozzles and a minute amount of liquid nitrogen can be filled from each spray nozzle, variation in the amount of filling can be reduced and more precise filling can be performed. A plurality of the nozzle holes may be provided at the lower end of one spray guide hole, or one nozzle guide hole may be formed at the lower end of the plurality of spray guide holes for each spray guide hole.
【０００７】[0007]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を詳細に
説明する。図１及び図２は、本発明の実施形態に係る液
化不活性ガス充填装置を示している。本実施形態では１
槽からなる密閉型の液化ガス貯留タンクの底部に２個の
噴霧ノズル組立体と１個の流下ノズル組立体を配置し
て、高速ラインで液体窒素の少量充填（低陽圧缶詰を製
造する場合）から通常充填（一般の陽圧缶詰を製造する
場合）まで、充填精度よく充填できるようにしたもので
ある。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. 1 and 2 show a liquefied inert gas filling apparatus according to an embodiment of the present invention. In this embodiment, 1
Two spray nozzle assemblies and one falling nozzle assembly are arranged at the bottom of a closed liquefied gas storage tank consisting of a tank, and a small amount of liquid nitrogen is charged on a high-speed line (for manufacturing low positive pressure cans) ) To normal filling (in the case of producing a general positive pressure can), filling can be performed with high filling accuracy.
【０００８】図１において、１は真空断熱された１槽か
らなる密閉型（圧力調節型）の液化ガス貯留タンク（以
下、単にタンクという）であり、その底部に１個の流下
ノズル組立体３と２個の噴霧ノズル組立体２が、缶の流
れ方向に沿って上流側からその順に配置されている。噴
霧ノズル組立体２の噴霧機構が判り易いようにその要部
が図２に拡大して示されている。In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a closed (pressure-adjusted) liquefied gas storage tank (hereinafter simply referred to as a tank) comprising a single vacuum-insulated tank, and a single downflow nozzle assembly 3 is provided at the bottom thereof. And two spray nozzle assemblies 2 are arranged in that order from the upstream side along the flow direction of the can. The essential parts of the spray nozzle assembly 2 are enlarged in FIG. 2 so that the spray mechanism can be easily understood.
【０００９】噴霧ノズル組立体２は、基本構成として液
体窒素の流量を制御するバルブ機構５と噴霧ノズル機構
６からなり、液体窒素を確実に微細粒化して噴霧する付
加的構成として、バルブ機構５から噴霧ノズル機構６ま
での液体窒素流路７、該流路を冷却するノズル冷却槽
８、ノズル外周部及び出口部を外気と遮断して霜付きを
防止するパージ手段等を有し、タンク１の下部に一体に
取り付けられている。The spray nozzle assembly 2 basically comprises a valve mechanism 5 for controlling the flow rate of liquid nitrogen and a spray nozzle mechanism 6, and has a valve mechanism 5 as an additional structure for reliably atomizing and spraying liquid nitrogen. A liquid nitrogen flow path 7, a nozzle cooling tank 8 for cooling the flow path, a purge means for shutting off the outer periphery and the outlet of the nozzle from the outside air to prevent frost, and the like. It is attached to the lower part of the body.
【００１０】前記バルブ機構５のバルブシート及び噴霧
ノズル機構６を一体に支持している噴霧ボディ９は、タ
ンク１の底壁に形成された開口部に合致する内径を有す
る円筒状外壁１１を有し、その底壁１２を貫通して液体
窒素通路を構成するパイプ１３が立ち上がって設けられ
ている。従って、噴霧ボディの円筒状外壁１１とパイプ
１３は二重構造になって、円筒状外壁１１とパイプ１３
の間が、タンク１から液体窒素が流入するノズル冷却槽
８を構成している。該ノズル冷却槽８は、図示のように
ノズル近傍まで延びており、パイプ１３と噴霧ノズル機
構６の噴霧ノズル１７を常時液体窒素で冷却するように
なっている。それにより、液体窒素をタンクから噴霧ノ
ズルまで沸騰気化させることなく、且つ沸点近傍までの
温度勾配を持たせて噴霧ノズル１７に供給することを可
能にしている。The spray body 9 integrally supporting the valve seat of the valve mechanism 5 and the spray nozzle mechanism 6 has a cylindrical outer wall 11 having an inner diameter matching the opening formed in the bottom wall of the tank 1. A pipe 13 that penetrates the bottom wall 12 and forms a liquid nitrogen passage is provided upright. Therefore, the cylindrical outer wall 11 and the pipe 13 of the spray body have a double structure, and the cylindrical outer wall 11 and the pipe 13
The space between them constitutes a nozzle cooling tank 8 into which liquid nitrogen flows from the tank 1. The nozzle cooling tank 8 extends to the vicinity of the nozzle as shown in the figure, and always cools the pipe 13 and the spray nozzle 17 of the spray nozzle mechanism 6 with liquid nitrogen. This makes it possible to supply the liquid nitrogen to the spray nozzle 17 without evaporating the liquid nitrogen from the tank to the spray nozzle and having a temperature gradient near the boiling point.
【００１１】パイプ１３の上端開口部はタンク１の開口
部に臨み、その入口部にはノズルへの液体窒素の供給を
制御するバルブ機構５のバルブシート１４が設けられて
いる。バルブ機構５はニードルバルブで構成され、バル
ブシート１４に対向して上下動可能に設けられる弁棒１
５がタンク内を貫通してタンク上部に突出しており、タ
ンク上部に設けられた弁駆動制御手段１０により外部か
ら駆動制御できるようになっている。パイプ１３の上端
には、バルブシート１４の上方に位置して気泡偏向部材
１６が設けられノズル冷却槽８に貯溜されている液体窒
素が気化しても気泡が液体窒素流路７内に侵入するのを
阻止して、液体窒素の微細粒化の妨げとなる気泡のノズ
ルへの浸入を阻止している。An opening at the upper end of the pipe 13 faces the opening of the tank 1, and a valve seat 14 of a valve mechanism 5 for controlling the supply of liquid nitrogen to the nozzle is provided at the inlet. The valve mechanism 5 is constituted by a needle valve, and is provided so as to be movable up and down so as to face the valve seat 14.
Numeral 5 penetrates through the tank and protrudes to the upper part of the tank, and can be externally controlled by a valve drive control means 10 provided at the upper part of the tank. A bubble deflecting member 16 is provided at the upper end of the pipe 13 above the valve seat 14. Even if the liquid nitrogen stored in the nozzle cooling tank 8 evaporates, bubbles enter the liquid nitrogen flow path 7. To prevent the air bubbles that impede the atomization of liquid nitrogen from entering the nozzle.
【００１２】パイプ１３の下端部は、容器の進行方向Ａ
に対して噴霧方向が鉛直方向下向きにαだけ傾くように
傾斜面に形成され、該傾斜面にノズル６が水平面に対し
てα傾いた状態で固定されている。傾斜角αは、５°〜
４５°の範囲内で適宜選択される。噴霧ノズル機構６
は、噴霧ノズル１７と該噴霧ノズルを噴霧ボディに固定
する保持口金１８で構成されている。The lower end of the pipe 13 is in the traveling direction A of the container.
The nozzle 6 is fixed to the inclined surface such that the spray direction is inclined downward by α in the vertical direction, and the nozzle 6 is inclined to the horizontal surface by α. The inclination angle α is 5 ° ~
It is appropriately selected within a range of 45 °. Spray nozzle mechanism 6
Is composed of a spray nozzle 17 and a holding base 18 for fixing the spray nozzle to the spray body.
【００１３】噴霧ノズル１７は、図３に拡大して示すよ
うに、ノズルボディ２０の下端部が断面ほぼ長方形状に
形成され、その下端面中央部に短辺を横断して１条の溝
２２が形成され、該溝に面するように中心軸方向に沿っ
て１本の噴霧誘導孔２１が形成されている。そして、該
噴霧誘導孔２１の下端部を蓋ってノズルチップ２４が設
けられている。ノズルチップ２４は下端面に１条の凹部
２５を有し、該凹部２５の中央部に該凹部を横断するよ
うに略長方形状の細孔からなるノズル孔２６がそれぞれ
形成されている。噴霧ノズル１７が上記構造を有するこ
とによって、該ノズルから噴霧される液体窒素は、所定
の広がり角をもって進行方向に対して扁平で全体として
直方形状乃至楕円形の扁平状の噴霧パターンを形成し
て、進行方向に速度成分を有するように傾斜して噴霧さ
れる。噴霧パターンの広がり角は、前記ノズルチップの
形状と噴霧圧とによって左右されるが、２０°〜１００
°の範囲内で適宜選択するのが良い。As shown in the enlarged view of FIG. 3, the spray nozzle 17 has a lower end portion of the nozzle body 20 formed in a substantially rectangular cross section, and a single groove 22 extending across the short side at the center of the lower end surface. Is formed, and one spray guide hole 21 is formed along the center axis direction so as to face the groove. A nozzle tip 24 is provided to cover the lower end of the spray guide hole 21. The nozzle tip 24 has a single concave portion 25 on the lower end surface, and a nozzle hole 26 formed of a substantially rectangular fine hole is formed at the center of the concave portion 25 so as to cross the concave portion. Since the spray nozzle 17 has the above structure, the liquid nitrogen sprayed from the nozzle forms a flat or elliptical flat spray pattern that is flat with respect to the traveling direction at a predetermined spread angle. Is sprayed with an inclination so as to have a velocity component in the traveling direction. The spread angle of the spray pattern depends on the shape of the nozzle tip and the spray pressure.
It is better to select appropriately within the range of °.
【００１４】本実施形態におけるパージ手段は、噴霧ノ
ズル１７の出口部近傍をパージフード３０で囲って構成
され、該パージフードと前記噴霧手段との間に形成され
るパージガス路３１に液化ガス貯留タンク１の気相部か
ら気化ガスを導入することにより、該噴霧ノズル出口部
近傍外部を低温の不活性ガスにより外気から遮断するよ
うになっている。パージガス路３１はパージガス供給管
３５（図１）を介して、液化ガス貯留タンク１の気相部
３６に連結されている。パージガスを加圧タンクの気相
部から導入するようにしてあるので、多量の低温気化ガ
スを得ることができ、外部から別個にパージガスを導入
しなくても、十分にパージすることができる。なお、パ
ージガス供給管３５の途中には、図示してないが、パー
ジガスの流量を調整する電磁弁及び絞り弁が設けられ、
常時パージガス量が適正量となるように制御している。The purging means in the present embodiment is constituted by surrounding the vicinity of the outlet of the spray nozzle 17 with a purge hood 30, and a liquefied gas storage tank is provided in a purge gas passage 31 formed between the purge hood and the spray means. By introducing a vaporized gas from the gaseous phase section 1, the outside near the spray nozzle outlet is cut off from the outside air by a low-temperature inert gas. The purge gas passage 31 is connected to a gas phase section 36 of the liquefied gas storage tank 1 via a purge gas supply pipe 35 (FIG. 1). Since the purge gas is introduced from the gas phase portion of the pressurized tank, a large amount of low-temperature vaporized gas can be obtained, and sufficient purging can be performed without separately introducing a purge gas from the outside. Although not shown, an electromagnetic valve and a throttle valve for adjusting the flow rate of the purge gas are provided in the middle of the purge gas supply pipe 35.
The purge gas amount is always controlled to be an appropriate amount.
【００１５】パージフード３０には、噴霧ノズル１７の
噴霧誘導孔２１の延長軸線上に位置するように、噴霧流
路３２が傾斜して形成されている。該噴霧流路は液体窒
素の噴霧形状と略一致するように末広がりの扁平漏斗状
に形成されている。該パージフード３０の外周部にはヒ
ータ３３が設けられており、該ヒータによリバージフー
ドを加熱して、液体窒素が良好に噴霧できるようにパー
ジフードを所望の温度に制御することができると共に、
噴霧ノズル及び該パージフードへの露結・氷結を防止す
ることができる。In the purge hood 30, a spray passage 32 is formed to be inclined so as to be located on the extension axis of the spray guide hole 21 of the spray nozzle 17. The spray channel is formed in a flared flat funnel shape so as to substantially match the spray shape of liquid nitrogen. A heater 33 is provided on an outer peripheral portion of the purge hood 30, and the heater can heat the reverge hood to control the purge hood to a desired temperature so that liquid nitrogen can be sprayed well. Along with
It is possible to prevent dew condensation and icing on the spray nozzle and the purge hood.
【００１６】流下ノズル組立体３は、従来のものを採用
したものであり、ニードルバルブのバルブステム１８を
開口量駆動制御装置１９により、駆動制御することによ
って傾斜ノズル孔２７を有する流下ノズル２８から適量
の液体窒素を、容器の搬送方向に速度成分を有するよう
に傾斜状に流下又は滴下させることができる。それによ
り、液体窒素流の容器液面への衝突時の衝撃を緩和し
て、液体窒素の缶外への飛散を防止することができる。
なお、本実施例では２個の噴霧ノズル組立体２と１個の
流下ノズル組立体３を配置しているが、必要に応じてそ
の数は任意に変更することができる。The down-flow nozzle assembly 3 is of a conventional type, and the valve stem 18 of the needle valve is driven and controlled by an opening drive control device 19 so that the down-flow nozzle 28 having an inclined nozzle hole 27 is moved. An appropriate amount of liquid nitrogen can be dropped or dropped in an inclined manner so as to have a velocity component in the transport direction of the container. Thereby, the impact at the time of collision of the liquid nitrogen flow with the liquid surface of the container can be reduced, and the scattering of the liquid nitrogen out of the can can be prevented.
In this embodiment, two spray nozzle assemblies 2 and one flow-down nozzle assembly 3 are arranged, but the number can be arbitrarily changed as needed.
【００１７】また、図示されてないが、液化ガス貯留タ
ンク１には、該液化ガス貯留タンクに液化不活性ガスを
供給する給液管、液化ガス貯留タンク内の気化ガスを外
部に放出する排気管、液化ガス貯留タンク内の液位を測
定する液面レベルセンサ、タンク内圧を測定する圧力計
が設けられ、液化ガス貯留タンク１の内圧、液面レベル
を常に監視してそれらを自動的に適正量に制御できるよ
うになっている。本実施形態では、流下ノズルと噴霧ノ
ズルを備えているにもかかわらず液化ガス貯留タンク１
が１槽式で構成されているため、これら何れも１個宛設
ければ良いので、２槽式の場合と比べて構造を非常に単
純化することができた。Although not shown, the liquefied gas storage tank 1 has a supply pipe for supplying a liquefied inert gas to the liquefied gas storage tank, and an exhaust gas for discharging the vaporized gas in the liquefied gas storage tank to the outside. A pipe, a liquid level sensor for measuring the liquid level in the liquefied gas storage tank, and a pressure gauge for measuring the tank internal pressure are provided. The internal pressure and the liquid level of the liquefied gas storage tank 1 are constantly monitored to automatically monitor them. It can be controlled to an appropriate amount. In the present embodiment, the liquefied gas storage tank 1 is provided in spite of having the downflow nozzle and the spray nozzle.
Are configured in a one-tank system, and all of them need only be provided one by one. Therefore, the structure can be greatly simplified as compared with the two-tank system.
【００１８】本実施形態の液化不活性ガス噴霧充填装置
は、以上のように構成され、例えば流下ノズルを閉止状
態にすれば、噴霧ノズルのみが作動する液体窒素噴霧装
置として使用することができ、噴霧ノズルのバルブを閉
止状態にすれば、液体窒素流下装置として使用すること
ができるので、一つ装置で噴霧充填、流下充填の両方を
兼用することができる利点がある。The liquefied inert gas spray filling apparatus of the present embodiment is configured as described above, and can be used as a liquid nitrogen spray apparatus in which only the spray nozzle is operated, for example, by closing the downflow nozzle. If the valve of the spray nozzle is closed, it can be used as a liquid nitrogen flow-down device, so that there is an advantage that one device can be used for both spray filling and flow-down filling.
【００１９】噴霧ノズルによる液体窒素の噴霧は、次の
ようにして行われる。タンクの底部開口→バルブシート
１４の弁孔→パイプ１３を経てタンク１からノズルチッ
プ２４のノズル孔２６までの液体窒素流路を形成する。
パイプ１３は外周部が液体窒素で冷却されて外部からの
熱流入が阻止されているので、タンク１からノズル孔２
０までの液体窒素流路は断熱経路となっている。しかし
ながら、タンクと違って完全な断熱構造ではないので、
噴霧ボディ９及び噴霧ノズル１７への外気熱の流入は完
全に阻止されず、パイプ１３を通過する液体窒素は熱流
入の影響を受け温度が次第に上昇し、温度勾配が生じ
る。該温度勾配を利用することによって、ノズル孔２６
を通過する液体窒素を噴霧圧での沸点近くまで上昇させ
ることが可能であり、ノズル孔２６から放出する液体窒
素を効果的に微細粒化することができる。The spraying of liquid nitrogen by the spray nozzle is performed as follows. A liquid nitrogen flow path is formed from the tank 1 to the nozzle hole 26 of the nozzle chip 24 via the bottom opening of the tank → the valve hole of the valve seat 14 → the pipe 13 via the pipe 13.
Since the outer periphery of the pipe 13 is cooled by liquid nitrogen and the heat inflow from the outside is prevented, the nozzle 1
The liquid nitrogen channel up to 0 is an adiabatic channel. However, unlike a tank, it is not a complete insulation structure,
The flow of outside air heat into the spray body 9 and the spray nozzle 17 is not completely prevented, and the temperature of the liquid nitrogen passing through the pipe 13 gradually increases due to the heat inflow, and a temperature gradient occurs. By utilizing the temperature gradient, the nozzle holes 26
Can be raised to near the boiling point at the spray pressure, and the liquid nitrogen discharged from the nozzle holes 26 can be effectively atomized.
【００２０】極低温の液体窒素を安定して噴霧するに
は、ノズル温度、ノズル孔径、噴霧圧、噴霧流量、及び
噴霧ノズルへ霜付き防止等が適正に維持されているのが
要求されるが、本実施形態ではこれらの条件をタンク１
に設けた液面レベルセンサ、圧力計により常にタンク内
圧、液位を制御することによって所定の噴霧圧及び噴霧
流量を得ている。また、ノズル温度は、噴霧ノズル１７
を支持しているパイプ１３をノズル冷却槽８に流入して
いる液体窒素で冷却すると共に、ノズル表面を液体窒素
の気化ガスである低温窒素ガスで外気と遮断して冷却状
態を保ち、またノズル表面が過度の冷却状態にある場合
には、ヒータ３３で加熱することができるので、常に適
正な温度に保つことができる。従って、ノズルへの霜付
きを防止するために常温の窒素ガス等別途のパージガス
を導入しなくてもノズルへの霜付きを防止することがで
き、構造が簡単である。In order to stably spray cryogenic liquid nitrogen, it is required that the nozzle temperature, the nozzle hole diameter, the spray pressure, the spray flow rate, and the prevention of frost on the spray nozzle are properly maintained. In the present embodiment, these conditions are
A predetermined spray pressure and a predetermined spray flow rate are obtained by constantly controlling the tank internal pressure and the liquid level by a liquid level sensor and a pressure gauge provided in the apparatus. Further, the nozzle temperature is determined by the spray nozzle 17.
Is cooled by liquid nitrogen flowing into the nozzle cooling tank 8 and the nozzle surface is shut off from the outside air by low-temperature nitrogen gas, which is a vaporized gas of liquid nitrogen, to maintain a cooling state. When the surface is in an excessively cooled state, the surface can be heated by the heater 33, so that the temperature can always be kept at an appropriate level. Therefore, frost formation on the nozzle can be prevented without introducing a separate purge gas such as nitrogen gas at normal temperature in order to prevent frost formation on the nozzle, and the structure is simple.
【００２１】上記実施形態では、単一のノズル孔を有す
る噴霧ノズルを複数個設けて噴霧充填する場合について
説明したが、噴霧量を大きくするためには、単純にはノ
ズル孔径を大きくすれば良いが、ノズル孔面積が０．１
５〜４．０mm2の範囲を越えると微小粒滴の形成が困難
となるので、ノズル孔径を大きくするのに制限を受け
る。その問題点を解決する方策として、単一の噴霧ノズ
ルに複数のノズル孔を形成してノズル孔を大きくするこ
となく、噴霧量を安定して増やすことができる方法を見
出した。In the above-described embodiment, a case has been described in which a plurality of spray nozzles having a single nozzle hole are provided to perform spray filling. However, in order to increase the spray amount, simply increasing the nozzle hole diameter is sufficient. However, the nozzle hole area is 0.1
If the diameter exceeds the range of 5 to 4.0 mm 2 , it becomes difficult to form fine droplets, so that there is a limitation in increasing the nozzle hole diameter. As a measure for solving the problem, a method has been found in which a plurality of nozzle holes can be formed in a single spray nozzle and the spray amount can be stably increased without enlarging the nozzle holes.
【００２２】図４はそのための噴霧ノズルの実施形態を
示している。本実施形態の噴霧ノズル４０は、単一の噴
霧ノズルに複数（２個）のノズル孔を形成したノズルチ
ップが採用されている。該ノズル４０は、ノズルボディ
４１の下端部が断面ほぼ長方形状に形成され、その下端
面中央部に短辺を横断して１条の溝４２が形成され、該
溝に面するように中心軸方向に沿って１本の噴霧誘導孔
４３が形成されている。そして、該噴霧誘導孔４３の下
端部を蓋ってノズルチップ４４が設けられている。ノズ
ルチップ４４は下端面に２条の凹部４５を有し、各凹部
４５の中央部に該凹部を横断するように略長方形状の細
孔からなるノズル孔４６がそれぞれ形成されている。従
って、本実施形態の噴霧ノズル４０によれば、パイプ１
３の液化ガス流路７に連通する１本の噴霧誘導孔４３に
流入した液体窒素が２個のノズル孔から噴霧され、噴霧
された液体窒素の微小粒滴は互いに混ざり合って缶内に
充填されることになり、１個の噴霧ノズルからの噴霧量
を従来の１個のノズル孔を有する噴霧ノズルより増やす
ことが可能であり、且つ全体のバラツキを少なくするこ
とができる。FIG. 4 shows an embodiment of a spray nozzle for that purpose. The spray nozzle 40 of the present embodiment employs a nozzle tip in which a plurality of (two) nozzle holes are formed in a single spray nozzle. In the nozzle 40, the lower end of the nozzle body 41 is formed in a substantially rectangular cross section, and a single groove 42 is formed in the center of the lower end surface across the short side. One spray guide hole 43 is formed along the direction. A nozzle tip 44 is provided to cover the lower end of the spray guide hole 43. The nozzle tip 44 has two recesses 45 on the lower end surface, and a nozzle hole 46 formed of a substantially rectangular pore is formed in the center of each recess 45 so as to cross the recess. Therefore, according to the spray nozzle 40 of the present embodiment, the pipe 1
The liquid nitrogen flowing into one spray guide hole 43 communicating with the liquefied gas flow path 7 of No. 3 is sprayed from the two nozzle holes, and the fine droplets of the sprayed liquid nitrogen are mixed with each other and filled in the can. Therefore, the amount of spray from one spray nozzle can be increased as compared with the conventional spray nozzle having one nozzle hole, and the overall variation can be reduced.
【００２３】図５は本発明の噴霧ノズルの他の実施形態
を示している。本実施形態はノズルボディに２本の噴霧
誘導孔を設けて、各噴霧誘導孔の下端に１個ノズル孔を
有するノズルチップをそれぞれ設けて、１個の噴霧ノズ
ルで２個ノズル孔から同時に噴霧できるようにしたもの
である。即ち、本実施形態の噴霧ノズル５０は、ノズル
ボディ５１の下端部が断面ほぼ長方形状に形成され、そ
の下端面中央部に短辺を横断して２条の溝５２が所定間
隔をおいて形成され、該各溝に面するように軸方向に沿
って２本の噴霧誘導孔５３が形成されている。各噴霧誘
導孔５３の下端部を蓋ってノズルチップ５４がそれぞれ
設けられている。ノズルチップ５４は下端面に１条の凹
部５５を有し、各凹部５５の中央部に該凹部を横断する
ように略長方形状の細孔からなるノズル孔５６がそれぞ
れ形成されている。以上のように、単一の噴霧ノズルに
複数のノズル孔を形成することによって、単一の噴霧ノ
ズルで噴霧流量を大きくすることができるので、複数本
の噴霧ノズルを設ける場合と比べて構造が簡単であり、
製造コストの低減を図ることができる。FIG. 5 shows another embodiment of the spray nozzle of the present invention. In the present embodiment, two spray guide holes are provided in the nozzle body, and a nozzle tip having one nozzle hole is provided at the lower end of each spray guide hole, and one spray nozzle sprays simultaneously from two nozzle holes. It is made possible. That is, in the spray nozzle 50 of the present embodiment, the lower end of the nozzle body 51 is formed in a substantially rectangular shape in cross section, and two grooves 52 are formed at predetermined intervals in the center of the lower end face across the short side. The two spray guide holes 53 are formed along the axial direction so as to face the respective grooves. A nozzle tip 54 is provided to cover the lower end of each spray guide hole 53. The nozzle tip 54 has a single concave portion 55 on the lower end surface, and a nozzle hole 56 formed of a substantially rectangular fine hole is formed at the center of each concave portion 55 so as to cross the concave portion. As described above, by forming a plurality of nozzle holes in a single spray nozzle, the spray flow rate can be increased with a single spray nozzle, so that the structure is smaller than when a plurality of spray nozzles are provided. Simple and
Manufacturing costs can be reduced.
【００２４】以上、本発明の実施形態について説明した
が、本発明は上記実施形態に限らずその技術的思想の範
囲内で種々の設計変更が可能である。例えば、上記噴霧
ノズルは、１個の噴霧ノズルに２個のノズル孔を有する
場合について説明したが、ノズル孔の個数はそれに限ら
ず、可能であるならば３個以上設けても良い。また、図
１に示す実施形態では噴霧ノズルは単一のノズル孔を有
するものを採用したが、もちろん図４及び図５に示すよ
うな複数のノズル孔を有する噴霧ノズルを採用しても良
い。Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various design changes can be made within the scope of the technical idea. For example, although the case where one spray nozzle has two nozzle holes has been described, the number of nozzle holes is not limited thereto, and three or more nozzle holes may be provided if possible. In the embodiment shown in FIG. 1, a spray nozzle having a single nozzle hole is employed, but a spray nozzle having a plurality of nozzle holes as shown in FIGS. 4 and 5 may be employed.
【００２５】[0025]
【発明の効果】以上のように、本発明の液化不活性ガス
噴霧充填装置によれば、ノズル出口部近傍を外気と遮断
する外気パージ機構が非常に簡単な構成にすることがで
きるので、設備コストの低減化を図ることができる。そ
して、パージフードにヒータを設けてパージフードの温
度を制御することによって、霜付きをより確実に防止す
ることができると共に、噴霧ノズル出口近傍の温度を制
御できて良好な噴霧条件を創出することができる。さら
に、液化不活性ガス噴霧手段と共に液化不活性ガス流下
手段を設けることにより、通常の陽庄缶詰の内圧発生に
必要な比較的多量の液体窒素量から微小陽圧缶詰の製造
の場合の微小液体窒素量まで、缶詰内圧条件に応じて所
定量の液体窒素を精度良く、且つ高速充填ができる。し
かも、液化不活性ガスタンクを１槽の圧力調節タンクで
構成することができるので、２槽式の液化不活性ガスタ
ンクと比べて構造を著しく単純化することができる。As described above, according to the liquefied inert gas spray-filling apparatus of the present invention, the outside air purge mechanism for shutting off the vicinity of the nozzle outlet from the outside air can have a very simple structure. Cost can be reduced. By providing a heater in the purge hood and controlling the temperature of the purge hood, frost can be more reliably prevented, and the temperature near the spray nozzle outlet can be controlled to create favorable spray conditions. Can be. In addition, by providing liquefied inert gas spraying means together with liquefied inert gas spraying means, it is possible to use the relatively large amount of liquid nitrogen necessary for the internal pressure generation of normal canned cans to produce micro-liquids for the production of micro-positive cans. Up to the amount of nitrogen, a predetermined amount of liquid nitrogen can be precisely and rapidly filled according to the internal pressure of the can. In addition, since the liquefied inert gas tank can be constituted by one pressure adjusting tank, the structure can be significantly simplified as compared with a two-liquid liquefied inert gas tank.
【００２６】また、本発明の噴霧ノズルによれば、１個
の噴霧ノズルに複数のノズル孔を有しているので、所定
噴霧量を複数の噴霧ノズルに分割して個々の噴霧ノズル
から微小量の液体窒素を充填することができる結果、よ
り精密充填が可能となり、内圧のバラツキのより少ない
低陽圧缶詰を得ることができる。また、複数のノズル孔
を形成することによって、単一の噴霧ノズルで噴霧流量
を大きくすることができるので、複数本の噴霧ノズルを
設ける場合と比べて構造が簡単であり、製造コストの低
減を図ることができる。Further, according to the spray nozzle of the present invention, since a single spray nozzle has a plurality of nozzle holes, a predetermined spray amount is divided into a plurality of spray nozzles, and a minute amount is sprayed from each spray nozzle. As a result, the liquid nitrogen can be filled more precisely, and a low positive pressure can with less variation in internal pressure can be obtained. Further, by forming a plurality of nozzle holes, the spray flow rate can be increased with a single spray nozzle, so that the structure is simpler than in the case of providing a plurality of spray nozzles, and the manufacturing cost can be reduced. Can be planned.
【図１】本発明の実施形態に係る液化不活性ガス噴霧充
填装置の要部断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of a liquefied inert gas spray filling apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図２】その噴霧ノズル組立体部の拡大断面図である。FIG. 2 is an enlarged sectional view of the spray nozzle assembly.
【図３】（ａ）その噴霧ノズルの側面図、（ｂ）は正面
図である。FIG. 3A is a side view of the spray nozzle, and FIG. 3B is a front view.
【図４】本発明の実施形態に係る噴霧ノズルを示し、
（ａ）は側面図、（ｂ）は右側面図、（ｃ）は正面図で
ある。FIG. 4 shows a spray nozzle according to an embodiment of the present invention,
(A) is a side view, (b) is a right side view, and (c) is a front view.
【図５】本発明の他の実施形態に係る噴霧ノズルを示
し、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。5A and 5B show a spray nozzle according to another embodiment of the present invention, wherein FIG. 5A is a side view and FIG. 5B is a front view.
１ 液化ガス貯留タンク ２ 噴霧ノズル組
立体 ３ 流下ノズル組立体 ５ バルブ機構 ６ 噴霧ノズル機構 ７ 液化ガス流路 ８ ノズル冷却槽 １３ パイプ １７、４０、５０ 噴霧ノズル ２１、４３、５３
噴霧誘導孔 ２４、４４、５４ ノズルチップ ２６、４６、５６
ノズル孔DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Liquefied gas storage tank 2 Spray nozzle assembly 3 Downflow nozzle assembly 5 Valve mechanism 6 Spray nozzle mechanism 7 Liquefied gas flow path 8 Nozzle cooling tank 13 Pipe 17, 40, 50 Spray nozzle 21, 43, 53
Spray guide holes 24, 44, 54 Nozzle tips 26, 46, 56
Nozzle hole
─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成１１年８月２７日（１９９９．８．２
７）[Submission date] August 27, 1999 (1999.8.2
7)
【手続補正１】[Procedure amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００１６[Correction target item name] 0016
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【００１６】流下ノズル組立体３は、従来のものを採用
したものであり、ニードルバルブのバルブステム２９を
開口量駆動制御装置１９により、駆動制御することによ
って傾斜ノズル孔２７を有する流下ノズル２８から適量
の液体窒素を、容器の搬送方向に速度成分を有するよう
に傾斜状に流下又は滴下させることができる。それによ
り、液体窒素流の容器液面への衝突時の衝撃を緩和し
て、液体窒素の缶外への飛散を防止することができる。
なお、本実施例では２個の噴霧ノズル組立体２と１個の
流下ノズル組立体３を配置しているが、必要に応じてそ
の数は任意に変更することができる。The down-flow nozzle assembly 3 is of a conventional type, and the valve stem 29 of the needle valve is driven and controlled by an opening drive control device 19 to thereby move the valve stem 29 from the down-flow nozzle 28 having the inclined nozzle hole 27. An appropriate amount of liquid nitrogen can be dropped or dropped in an inclined manner so as to have a velocity component in the transport direction of the container. Thereby, the impact at the time of collision of the liquid nitrogen flow with the liquid surface of the container can be reduced, and the scattering of the liquid nitrogen out of the can can be prevented.
In this embodiment, two spray nozzle assemblies 2 and one flow-down nozzle assembly 3 are arranged, but the number can be arbitrarily changed as needed.
【手続補正２】[Procedure amendment 2]
【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing
【補正対象項目名】図１[Correction target item name] Fig. 1
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【図１】 FIG.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森田 佳之 神奈川県川崎市中原区下小田中６−７−27 Ｆターム(参考） 3E053 DA02 EA03 EA04 JA03 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Yoshiyuki Morita 6-7-27 Shimoodanaka, Nakahara-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa F-term (reference) 3E053 DA02 EA03 EA04 JA03
Claims (7)
タンクと、該液化ガス貯留タンクの底部に連通して設け
られた噴霧ノズルを有する噴霧手段とを備え、前記噴霧
ノズル出口部近傍を噴霧流路を有するパージフードで囲
い、該パージフードと前記噴霧手段との間に形成される
パージガス路に前記液化ガス貯留タンクの気相部から気
化ガスを導入することにより、該噴霧ノズル出口部近傍
外部を低温の不活性ガスにより外気から遮断するように
したことを特徴とする液化不活性ガス噴霧充填装置。1. A liquefied gas storage tank for storing a liquefied inert gas, and a spraying means having a spray nozzle provided in communication with a bottom of the liquefied gas storage tank, and spraying the vicinity of an outlet of the spray nozzle. By surrounding a purge hood having a flow path and introducing a vaporized gas from a gas phase portion of the liquefied gas storage tank into a purge gas passage formed between the purge hood and the spraying means, the vicinity of the spray nozzle outlet portion A liquefied inert gas spray filling apparatus characterized in that the outside is shielded from the outside air by a low-temperature inert gas.
ータにより前記パージフードの温度を制御できるように
した請求項１記載の液化不活性ガス噴霧充填装置。2. The liquefied inert gas spray-filling device according to claim 1, wherein a heater is provided in the purge hood, and the temperature of the purge hood can be controlled by the heater.
記噴霧ノズルを有する噴霧手段と共に、流下ノズルを有
する液化不活性ガス流下手段が設けられている請求項１
又は２記載の液化不活性ガス噴霧充填装置。3. A liquefied inert gas flow-down means having a flow-down nozzle is provided at the bottom of the liquefied gas storage tank together with a spraying means having the spray nozzle.
Or the liquefied inert gas spray filling device according to 2.
調節タンクからなる請求項３記載の液化不活性ガス噴霧
充填装置。4. The liquefied inert gas spray-filling device according to claim 3, wherein the liquefied gas storage tank comprises one pressure regulating tank.
て、液化不活性ガスを微細粒にして噴霧するための液化
ガス噴霧ノズルであって、複数のノズル孔を有すること
を特徴とする液化ガス噴霧ノズル。5. A liquefied gas spray nozzle attached to a lower portion of a liquefied gas storage tank for spraying liquefied inert gas into fine particles and having a plurality of nozzle holes. nozzle.
に複数設けられている請求項５記載の液化ガス噴霧ノズ
ル。6. The liquefied gas spray nozzle according to claim 5, wherein a plurality of the nozzle holes are provided at a lower end of one spray guide hole.
誘導孔の下端に各噴霧誘導孔毎に１個宛形成されている
請求項５記載の液化ガス噴霧ノズル。7. The liquefied gas spray nozzle according to claim 5, wherein one of the plurality of nozzle holes is formed at a lower end of the plurality of spray guide holes for each spray guide hole.
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|---|---|---|---|
| JP22717199A JP3630025B2 (en) | 1999-08-11 | 1999-08-11 | Liquefied inert gas spray filling device and spray nozzle thereof |
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| JP22717199A Expired - Fee Related JP3630025B2 (en) | 1999-08-11 | 1999-08-11 | Liquefied inert gas spray filling device and spray nozzle thereof |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002332010A (en) * | 2001-05-02 | 2002-11-22 | Toyo Seikan Kaisha Ltd | Liquid nitrogen filling apparatus and its filling nozzle assembly |
-
1999
- 1999-08-11 JP JP22717199A patent/JP3630025B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002332010A (en) * | 2001-05-02 | 2002-11-22 | Toyo Seikan Kaisha Ltd | Liquid nitrogen filling apparatus and its filling nozzle assembly |
| JP4600625B2 (en) * | 2001-05-02 | 2010-12-15 | 東洋製罐株式会社 | Liquid nitrogen filling apparatus and filling nozzle assembly thereof |
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