JP2004174319A - Apparatus for supplying nitrogen gas of super low temperature - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はペットボトルやアルミボトル等の飲料容器の充填時に飲料容器内へ窒素ガスを供給して陽圧保持化をしたり、半導体の研磨や金属の切削加工や研磨等に使用することができる超低温窒素ガス供給装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、自動販売機等で微炭酸飲料容器を5℃前後に冷却すると容器内空間の炭酸ガスが微炭酸飲料中に溶解することにより、内圧が低下し、強度面や容器の変形により、自動販売機から容器が出てこない等の対策として、飲料容器の充填時に直接液体窒素を飲料容器内に滴下して陽圧保持化している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
従来の飲料容器内へ直接液体窒素を滴下させる方法では、滴下させる液体窒素の量のコントロールが非常に困難で、飲料容器内の圧力がバラつくという欠点がある。
この飲料容器内の圧力のバラつきによって、飲料容器の薄肉化によるコストダウンができないという欠点があった。
【0004】
本発明は以上のような従来の欠点に鑑み、飲料容器をあらかじめ設定された一定の圧力の陽圧に正確に保持できるように、飲料容器の充填時に超低温窒素ガスを供給したり、超低温窒素ガスを供給しながら半導体の研磨や金属の切削加工や研磨する場合等に使用することができる超低温窒素ガス供給装置を提供することを目的としている。
【0005】
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は次の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、より完全に明らかになるであろう。
ただし、図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は上部に空間を有するように液体窒素が充填された密封状態の液体窒素収納容器と、この液体窒素収納容器内の下端部寄りの部位に開口された、該液体窒素収納容器内の液体窒素中へ気体窒素収納タンクから気体窒素ガスを開閉弁を介して供給する気体窒素ガス供給装置と、前記液体窒素収納容器の上部の空間部に一端部が連通するように取付けられ、他端部が超低温窒素ガス使用部へ供給する開閉弁を備える超低温窒素ガス供給管とで超低温窒素ガス供給装置を構成している。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す実施の形態により、本発明を詳細に説明する。
【0008】
図1ないし図3に示す本発明の第1の実施の形態において、1は上部に空間2を有するように約−190℃の液体窒素3が充填された密封状態の液体窒素収納容器で、この液体窒素収納容器1は液体窒素3の保温を図れるように断熱材4で覆われたものが使用されている。
【0009】
5は前記液体窒素収納容器1内の下端部寄りの部位に開口された、該液体窒素収納容器1内の液体窒素3中に気体窒素収納タンク6からの、約20℃の気体窒素ガス7を流量調整可能な開閉弁8を介したパイプ9を用いて供給する気体窒素ガス供給装置で、この気体窒素ガス供給装置5のパイプ9は前記液体窒素収納容器1の天板1aに密閉状態で取付けられた下端部が液体窒素収納容器1内の下端部寄りの部位に開口する固定パイプ10と、この固定パイプ10の前記天板1a上に位置する部位と一端部が接続された、前記気体窒素収納タンク6に他端部が接続された開閉弁8が介装された接続パイプ11とで構成されている。
【0010】
12は前記液体窒素収納容器1の上部の空間2部に一端部が連通するように取付けられ、他端部が超低温窒素ガス使用部13へ供給する開閉弁14を備える超低温窒素ガス供給管で、この超低温窒素ガス供給管12は保温を図れるように断熱材15で覆ったものが使用される。
また、超低温窒素ガス使用部13は本発明の実施の形態では飲料容器16としてペットボトルやアルミボトル等を用いた充填装置の陽圧保持化のために使用される。
【0011】
17は前記超低温窒素ガス供給管12に接続された、該超低温窒素ガス供給管12を流れる超低温窒素ガス18中に気体窒素収納タンク6からの、約20℃の気体窒素ガス7を供給して使用部13へ供給される、超低温窒素ガス18の温度を任意に調整する流量調整が可能な電磁弁等の開閉弁19を介したパイプ20を用いて供給する温度調整気体窒素ガス供給装置で、この温度調整気体窒素ガス供給装置17の開閉弁20を、前記超低温窒素ガス供給管12に設置した温度センサー21の設定により自動的に開閉するようにして、超低温窒素ガス供給管12より排出される超低温窒素ガス18を設定温度で排出できるように構成されている。
【0012】
上記構成の超低温窒素ガス供給装置22は、気体窒素ガス供給装置5の気体窒素収納タンク6からの気体窒素ガス7を接続パイプ11、固定パイプ10を通過させて液体窒素収納容器1内の下端部寄りの液体窒素3内へ供給する。
液体窒素3内へ供給された気体窒素ガス7は、液体窒素3内を通過して液体窒素収納容器1の上部空間2に位置する。この時、気体窒素ガス7は液体窒素3によって約−150℃〜−180℃に冷却される。
液体窒素収納容器1の上部の空間2部に位置する超低温窒素ガス18は超低温窒素ガス供給管12によって使用部13へ供給される。
この時、使用部13で使用する超低温窒素ガス18の使用温度を温度センサー21で設定することにより、温度調整気体窒素ガス供給装置17より気体窒素ガス7を供給して、超低温窒素ガス供給管12を流れる超低温窒素ガス18を設定温度にして使用部13へ供給できる。
したがって、飲料容器16に設定された超低温窒素ガス18を供給して密閉した場合、超低温窒素ガス18が昇温し、体積膨脹し、飲料容器16内をあらかじめ設定された一定の圧力の陽圧に保持することができる。
【0013】
【発明の異なる実施の形態】
次に、図4ないし図13に示す本発明の異なる実施の形態につき説明する。なお、これらの本発明の異なる実施の形態の説明に当って、前記本発明の第1の実施の形態と同一構成部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【0014】
図4および図5に示す本発明の第2の実施の形態において、前記本発明の第1の実施の形態と主に異なる点は、液体窒素収納容器1の内底部に多数個の小孔23が形成されたノズル24を固定パイプ10の先端部に取付けた気体窒素ガス供給装置5Aを用いた点で、このような気体窒素ガス供給装置5Aを用いて構成した超低温窒素ガス供給装置22Aにしても、前記本発明の第1の実施の形態と同様な作用効果が得られる。
【0015】
図6ないし図8に示す本発明の第3の実施の形態において、前記本発明の第1の実施の形態と主に異なる点は、液体窒素収納容器1内の下端部寄りの部位の液体窒素3中に供給された気体窒素ガス7を、左右方向に移動しながら上部の空間2へ移動できるように複数個の仕切壁25、25、25を液体窒素収納容器1内に設置した点で、このように構成した超低温窒素ガス供給装置22Bにしても、前記本発明の第1の実施の形態と同様な作用効果が得られる。
【0016】
図9ないし図11に示す本発明の第4の実施の形態において、前記本発明の第1の実施の形態と主に異なる点は、液体窒素収納容器1内にU字状、螺旋あるいは渦巻き状の固定パイプ10Aを超低温窒素ガス供給管12に接続するように取付けた点で、このように構成した超低温窒素ガス供給装置22Cにしても、前記本発明の第1の実施の形態と同様な作用効果が得られる。
【0017】
図12および図13に示す本発明の第5の実施の形態において、前記本発明の第1の実施の形態と主に異なる点は、温度調整気体窒素ガス供給装置を用いないで構成した点で、このように構成した超低温窒素ガス供給装置22Dは使用部として半導体の研磨や金属の切削加工や研磨部分等へ供給して使用することができる。
【0018】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明にあっては次に列挙する効果が得られる。
【0019】
(1)上部に空間を有するように液体窒素が充填された密封状態の液体窒素収納容器と、この液体窒素収納容器内の下端部寄りの部位に開口された、該液体窒素収納容器内の液体窒素中へ気体窒素収納タンクから気体窒素ガスを開閉弁を介して供給する気体窒素ガス供給装置と、前記液体窒素収納容器の上部の空間部に一端部が連通するように取付けられ、他端部が超低温窒素ガス使用部へ供給する開閉弁を備える超低温窒素ガス供給管とで構成されているので、超低温窒素ガスとして使用部へ供給することができる。
したがって、飲料容器の陽圧保持化をする場合や半導体の研磨や金属の切削加工や研磨等に使用することができる。
【0020】
(2)前記(1)によって、気体窒素ガスを液体窒素中を通過させるだけでよいので、容易に超低温窒素ガスを作ることができる。
したがって、低コストで超低温窒素ガスを製造することができる。
【0021】
(3)前記(1)によって、構造が簡単であるので、容易で安価に設置することができる。
【0022】
(4)請求項2も前記(1)〜(3)と同様な効果が得られるとともに、供給する超低温窒素ガスの温度を一定温度に設定することができる。
したがって、均一な温度の超低温窒素ガスを供給でき、飲料容器の容器内圧力をほぼ均一にでき、飲料容器を薄肉の材料を使用して、コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の概略説明図。
【図2】本発明の第1の実施の形態の液体窒素収納容器の説明図。
【図3】図2の3−3線に沿う断面図。
【図4】本発明の第2の実施の形態の概略説明図。
【図5】本発明の第2の実施の形態の液体窒素収納容器の説明図。
【図6】本発明の第3の実施の形態の概略説明図。
【図7】本発明の第3の実施の形態の液体窒素収納容器の縦断面図。
【図8】本発明の第3の実施の形態の液体窒素収納容器の横断面図。
【図9】本発明の第4の実施の形態の概略説明図。
【図10】本発明の第4の実施の形態の液体窒素収納容器の縦断面図。
【図11】本発明の第4の実施の形態の液体窒素収納容器の横断面図。
【図12】本発明の第5の実施の形態の概略説明図。
【図13】本発明の第5の実施の形態超低温窒素ガス使用部の説明図。
【符号の説明】
1:液体窒素収納容器、 2:空間、
3:液体窒素、 4:断熱材、
5、5A:液体窒素ガス供給装置、
6:気体窒素ガス収納タンク、
7:気体窒素ガス、 8:開閉弁、
9:パイプ、 10、10A:固定パイプ、
11:接続パイプ、
12:超低温窒素ガス供給管、
13:超低温窒素ガス使用部、
14:開閉弁、 15:断熱材、
16:飲料容器、
17:温度調整気体窒素ガス供給装置、
18:超低温窒素ガス、 19:開閉弁、
20:パイプ、 21:温度センサー、
22、22A、22B、22C、22D:超低温窒素ガス供給装置、
23:小孔、 24:ノズル、
25:仕切壁。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention can be used for supplying a nitrogen gas into a beverage container to maintain a positive pressure when filling a beverage container such as a PET bottle or an aluminum bottle, or for polishing a semiconductor or cutting or polishing a metal. The present invention relates to an ultra-low temperature nitrogen gas supply device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when a slightly carbonated beverage container is cooled to about 5 ° C. by a vending machine or the like, carbon dioxide in the container space dissolves in the slightly carbonated beverage, thereby lowering the internal pressure. In order to prevent the container from coming out of the machine, liquid nitrogen is dropped directly into the beverage container during filling of the beverage container to maintain the positive pressure.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional method of directly dropping liquid nitrogen into a beverage container, it is very difficult to control the amount of liquid nitrogen to be dropped, and there is a disadvantage that the pressure in the beverage container varies.
Due to the variation in the pressure inside the beverage container, there is a disadvantage that the cost cannot be reduced by reducing the thickness of the beverage container.
[0004]
In view of the above-mentioned conventional drawbacks, the present invention supplies an ultra-low temperature nitrogen gas at the time of filling a beverage container or an ultra-low temperature nitrogen gas so that the beverage container can be accurately maintained at a predetermined positive pressure of a predetermined pressure. It is an object of the present invention to provide an ultra-low temperature nitrogen gas supply device that can be used for polishing semiconductors or cutting or polishing metals while supplying nitrogen gas.
[0005]
The above and other objects and novel features of the present invention will become more completely apparent when the following description is read in conjunction with the accompanying drawings.
However, the drawings are merely for explanation and do not limit the technical scope of the present invention.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention has a liquid nitrogen storage container in a sealed state filled with liquid nitrogen so as to have a space on the upper part, and the liquid nitrogen storage container is opened at a position near the lower end portion, One end communicates with a gas nitrogen gas supply device that supplies gas nitrogen gas from a gas nitrogen storage tank into liquid nitrogen in the liquid nitrogen storage container via an on-off valve, and a space above the liquid nitrogen storage container. The ultra-low-temperature nitrogen gas supply device is provided with an ultra-low-temperature nitrogen gas supply pipe provided with an open / close valve for supplying the ultra-low-temperature nitrogen gas to the section using the ultra-low temperature nitrogen gas.
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the embodiments shown in the drawings.
[0008]
In the first embodiment of the present invention shown in FIGS. 1 to 3,
[0009]
[0010]
In the embodiment of the present invention, the ultra-low-temperature nitrogen
[0011]
[0012]
The ultra-low-temperature nitrogen
The
The ultra-low
At this time, by setting the use temperature of the ultra-low
Therefore, when the ultra-low
[0013]
Different Embodiments of the Invention
Next, different embodiments of the present invention shown in FIGS. 4 to 13 will be described. In the description of the different embodiments of the present invention, the same components as those in the first embodiment of the present invention are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
[0014]
The second embodiment of the present invention shown in FIGS. 4 and 5 is different from the first embodiment of the present invention mainly in that a large number of
[0015]
The third embodiment of the present invention shown in FIG. 6 to FIG. 8 is mainly different from the first embodiment of the present invention in that the liquid nitrogen in the liquid
[0016]
The fourth embodiment of the present invention shown in FIGS. 9 to 11 is different from the first embodiment of the present invention mainly in that the liquid
[0017]
The fifth embodiment of the present invention shown in FIGS. 12 and 13 is mainly different from the first embodiment of the present invention in that the fifth embodiment is configured without using a temperature adjusting gas nitrogen gas supply device. The ultra-low temperature nitrogen
[0018]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, the following effects can be obtained in the present invention.
[0019]
(1) A sealed liquid nitrogen storage container filled with liquid nitrogen so as to have a space above, and a liquid in the liquid nitrogen storage container which is opened at a position near a lower end portion in the liquid nitrogen storage container. A gaseous nitrogen gas supply device for supplying gaseous nitrogen gas from a gaseous nitrogen storage tank into the nitrogen through an on-off valve; and a gaseous nitrogen gas supply device, one end of which is connected to a space above the liquid nitrogen storage container and the other end of which is connected. Is provided with an ultra-low temperature nitrogen gas supply pipe having an on-off valve for supplying to the ultra-low temperature nitrogen gas use section, so that it can be supplied to the use section as ultra-low temperature nitrogen gas.
Therefore, the present invention can be used for the case where the beverage container is maintained at a positive pressure, for polishing semiconductors, for cutting or polishing metals, and the like.
[0020]
(2) According to the above (1), it is only necessary to pass gaseous nitrogen gas through liquid nitrogen, so that ultra-low temperature nitrogen gas can be easily produced.
Therefore, ultra-low temperature nitrogen gas can be produced at low cost.
[0021]
(3) According to (1), since the structure is simple, it can be installed easily and inexpensively.
[0022]
(4) In the second aspect, the same effects as in the above (1) to (3) can be obtained, and the temperature of the ultra-low temperature nitrogen gas to be supplied can be set to a constant temperature.
Therefore, an ultra-low temperature nitrogen gas at a uniform temperature can be supplied, the pressure in the beverage container can be made substantially uniform, and the cost can be reduced by using a thin material for the beverage container.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic explanatory diagram of a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory view of a liquid nitrogen storage container according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a sectional view taken along the line 3-3 in FIG. 2;
FIG. 4 is a schematic explanatory view of a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory view of a liquid nitrogen storage container according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a schematic explanatory view of a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a longitudinal sectional view of a liquid nitrogen storage container according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view of a liquid nitrogen storage container according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a schematic explanatory view of a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a longitudinal sectional view of a liquid nitrogen storage container according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a cross-sectional view of a liquid nitrogen storage container according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a schematic explanatory view of a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is an explanatory diagram of an ultra-low temperature nitrogen gas using section according to a fifth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1: liquid nitrogen storage container, 2: space,
3: liquid nitrogen 4: thermal insulation
5, 5A: liquid nitrogen gas supply device,
6: gas nitrogen gas storage tank,
7: Gaseous nitrogen gas, 8: On-off valve,
9: pipe, 10, 10A: fixed pipe,
11: connecting pipe,
12: Ultra low temperature nitrogen gas supply pipe,
13: Ultra-low temperature nitrogen gas use part,
14: open / close valve, 15: heat insulating material,
16: beverage container,
17: temperature control gas nitrogen gas supply device,
18: Ultra low temperature nitrogen gas, 19: On-off valve,
20: pipe, 21: temperature sensor,
22, 22A, 22B, 22C, 22D: ultra-low temperature nitrogen gas supply device,
23: small hole, 24: nozzle,
25: Partition wall.
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