JP3797659B2

JP3797659B2 - 液化ガス添加用ノズル

Info

Publication number: JP3797659B2
Application number: JP2001331778A
Authority: JP
Inventors: 義道下田; 伸宜青木
Original assignee: Daiwa Can Co Ltd
Current assignee: Daiwa Can Co Ltd
Priority date: 2001-10-30
Filing date: 2001-10-30
Publication date: 2006-07-19
Anticipated expiration: 2021-10-30
Also published as: JP2003137214A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、飲料缶詰のような容器詰めの飲料製品の製造に際して、飲料充填済みで密封前の上部開口容器を密封装置に向けて連続的に搬送する途中で、各容器のヘッドスペースに不活性ガスの低温液化ガスを所定量ずつ流下又は滴下させて添加するために使用される、液化ガス添加用ノズルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
コーヒー，紅茶，緑茶，ウーロン茶，スポーツ飲料，および果汁等の非炭酸飲料を、ＤＩ（絞りしごき）缶のような薄肉の胴壁を持つ缶体に充填して缶詰にする際に、飲料を充填した缶内のヘッドスペース（缶内上部の飲料がない空間部分）の液面上に、液体窒素や液化アルゴンのような不活性ガスの低温液化ガスを少量添加してから、缶の開口部に缶蓋を巻締めして密封することにより、密封後の缶内圧を高くして外圧による缶の変形を防止したり、缶内の空気を不活性ガスに置換して残存酸素量を減少させることで酸化による飲料の劣化を防止したりするということが従来から一般的に行われている。
【０００３】
そのような缶内のヘッドスペースに液化ガスを添加するための装置において、液化ガス用元タンクから供給される液化ガスを一旦は貯留槽内に貯留してから、装置の下端部に配設されたノズルから貯留槽内の液化ガスを流下又は滴下させるために、ノズルを開閉するためのロッド（ピストンロッド）を、貯留槽の上方から該貯留槽内を上下方向に通して、その下端でノズルの可動部（弁体等）に連結させることにより、ロッドを上下動させることでノズルを開閉させるということが従来から行われている（例えば、特開昭６３−１９１７２１号公報，実公昭６３−３５９３３号公報，実公平１−１０３３１号公報，特公平１−５９１７０号公報参照）。
【０００４】
一方、缶詰の製造に使用する缶蓋巻締装置として、低速運転と高速運転（低速運転の２倍の速度）の２速に切り換えるタイプの他に、最近では、低速運転から高速運転までの間の速度を無段階的（曲線的またはスロープ的）に変化させられるものが開発されており、この缶蓋巻締装置の運転速度に合わせた製造ラインの缶の搬送速度に対応できるように、缶内のヘッドスペースに液化ガスを添加するための装置についても、製造ラインの無段階的な速度変化に追従して、液化ガスの単位時間当たりの添加量を連続的且つに無段階的に変化させられるようにすることが本出願人により提案され、特開平１０−２５０７１１号公報によって既に公知となっている。
【０００５】
すなわち、特開平１０−２５０７１１号公報には、シリンダーとプラグとからなる液化ガス流下用ノズルについて、プラグの外周面と摺接するシリンダーの内周面に、シリンダーの上端から下端にわたって、液化ガスを通すための複数本の溝部を形成すると共に、各溝部のうちの少なくとも一本以上について、上端から下端に向けて、幅が略一定で、溝の深さが徐々に浅くなるように溝底を傾斜させて、シリンダーに対して相対的に上下動可能なプラグがその最下端位置に達すると、シリンダーの各溝部がプラグによって塞がれるように構成することで、シリンダーに対するプラグの上昇位置を変えることによって、各溝部を通した液化ガスの流下量（単位時間当たりの流下量）を連続的且つに無段階的に変えられるようにするということが開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、液化ガスを流下又は滴下させて容器内に添加するための従来の液化ガス添加装置では、液化ガスの貯留槽の上方から該貯留槽内を上下方向に通したロッドの下端に、ノズルの可動部（ノズル孔を開閉するための弁体等）を固定的に連結して、ロッドを上下動させることでノズルの可動部を上下動させてノズルを開閉しており、また、特開平１０−２５０７１１号公報に開示されたシリンダーとプラグとからなる液化ガス流下用ノズルでも、液化ガスの貯留槽に連通する液化ガス通路の上方から該液化ガス通路内を上下方向に通したロッドの下端に、ノズルの可動部となるプラグを固定的に連結して、ロッドを上下動させることでプラグを上下動させてノズルを開閉すると共に、ロッドを上動範囲を制御してプラグを上昇位置を変えることで液化ガスの流下量を変化させている。
【０００７】
そのようにシリンダーとプラグとからなるノズルを備えた液化ガス添加装置では、プラグを上下動させるためのロッドの取付位置とシリンダーの取付位置とを同じ軸線上に位置するように位置合わせしておくことで、ロッドの下端に連結されたプラグをシリンダーに上方から挿入できるようにしているが、両方の取付位置が僅かにずれていたり、ロッドが僅かに傾いていたりして、ロッドの軸芯とシリンダーの軸芯とが精密に一致していない場合には、プラグをシリンダーに挿入したときに、シリンダーに対してプラグが僅かに傾いた状態となる。
【０００８】
その結果、プラグの外周面（棒状部の外周面）とシリンダーの内周面（シリンダー孔の内周面）との摺接に偏った力が働くことで所謂かじりつきと言われる現象が生じて、シリンダーに挿入したプラグが摺動し難くなる（そうなると、所定の駆動力でロッドを駆動しても、所定の距離だけプラグが上下動しないような虞がある）と共に、ノズルを閉じた時のシリンダーとプラグの密着部分での密着性が悪くなってノズル閉鎖時の密封性が悪くなるというような問題が生じる。
【０００９】
本発明は、上記のような問題の解消を課題とするものであり、具体的には、シリンダーとプラグとからなり、上下動するロッドの下端にプラグが連結されている液化ガス添加用ノズルにおいて、プラグを上下動させるためのロッドの軸芯とシリンダーの軸芯とが精密に一致していなくても、シリンダーに対してプラグが傾くことなく挿入されるようにすることを課題とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記のような課題を解決するために、軸線が上下方向のシリンダーと、シリンダーに上方から挿入される棒状部と該棒状部の上方に位置するパッキン部材とを備えたプラグとからなり、互いに摺接するシリンダーの内周面とプラグの棒状部の外周面の何れか一方に、液化ガスを通すための溝部が形成されていて、固定されたシリンダーに対して上下動可能なプラグがその最下端位置に達すると、プラグのパッキン部材の下面がシリンダーの上端面に密着することで、シリンダーの各溝部の上端開放部が全てプラグによって塞がれるように構成されている液化ガス添加用ノズルにおいて、プラグと、それを上下動させるためのロッドとが、ロッドの下端部に設けられた自在継ぎ手を介して、前後左右に揺動が可能で且つ偏心スライドが可能なように可動的に連結されていることを特徴とするものである。
【００１１】
上記のような構成によれば、ロッドの軸芯とシリンダーの軸芯とが精密に一致していなくても、プラグをシリンダーに上方から挿入した状態では、ロッドとプラグが自在継ぎ手を介して可動的に連結されていることで、シリンダーに対するロッドの傾きには影響されることなく、プラグがシリンダーに対して傾くことなく挿入されていて、その結果、プラグの外周面とシリンダーの内周面との摺接にかじりつきを生じたり、ノズルの閉鎖時にシリンダーとプラグの密着部分で密着性が悪くなったりするようなことはない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の液化ガス添加用ノズルの一実施形態に係る液化ガス流下用ノズルについて、図面に基づいて詳細に説明する。なお、本実施形態の液化ガス流下用ノズルについて、図１は、ノズルが配設されている液化ガス流下装置の下端部分を示し、図２は、ノズルが所望の開度で開かれている状態を示し、図３（Ａ），（Ｂ）は、ノズルを構成するシリンダーの構造を示し、図４は、ノズルを構成するプラグの構造と、プラグとロッドを連結する自在継ぎ手の構造とを示すものである。
【００１３】
本実施形態の液化ガス流下用ノズルが使用される液化ガス流下装置の全体構造（ノズルの部分の構造を除くその他の部分の構造）については、図示していないが、例えば、実公昭６３−３５９３３号公報，実公平１−１０３３１号公報，特公平１−５９１７０号公報，特開平１０−２５０７１１号公報等に開示されているような従来から知られた適宜の構造であって、液化ガス流下装置の下端部に配設されたノズルを通して流下させた液化ガスは、搬送されている飲料充填済みで密封前の缶のヘッドスペースに上方から添加される。
【００１４】
そのような液化ガス流下装置では、液化ガス用元タンクから供給される低温の液化ガス（窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガスの低温液化ガス）を、外気温から断熱するための真空断熱室によって囲まれた貯留槽内に貯留してから、この貯留槽内に貯留された液化ガスの液面の高さが常に一定に保たれ、且つ、液面が大気に開放された（液面上は大気圧とほぼ同じ）状態で、それ自体の重量により、常に一定の圧力がかかっている状態で、液化ガス流下用ノズルを通して流下させている。
【００１５】
そのような液化ガス流下装置に使用される本実施形態の液化ガス流下用ノズルについて説明すると、液化ガス流下装置の下端部では、図１に示すように、真空断熱室６によって全体が囲まれた状態で、貯留槽４の底部と連通するように液化ガス通路５が形成されていて、この液化ガス通路５の下端には、シリンダー２とプラグ３とからなる液化ガス流下用のノズル１が配設されている。また、このノズル１に対応して、低温の液化ガスの流下に伴って大気中及び缶内の飲料からの水蒸気がノズル１の出口付近に上昇し、氷結して付着するのを防止するために、防霜用のカバー７が、真空断熱室６の外壁の一部として液化ガス通路５を囲んでいる外筒部分８に対して着脱可能に取り付けられていると共に、この防霜用カバー７と外筒部分８との隙間に乾燥させた窒素ガスを導入して防霜用カバー７の下端の開口部から流出するようにしている。なお、図示していないが、防霜用カバー７にはヒーターが取り付けてあり、開口部付近に霜が付着するのを防止している。
【００１６】
液化ガス流下用のノズル１では、シリンダー２が、その下端近傍の外周面に形成されたフランジ部２１で、外筒部分８の下部外周面に螺合されるシリンダーキャップ９により、パッキンと共締めされた状態で液化ガス通路５の底壁に固定されており、プラグ３が、上下方向に延びる長いロッド１０の下端部に自在継ぎ手１１を介して連結されていて、シリンダー２に上方から挿入されたプラグ３は、ロッド１０が上下動することで、固定されたシリンダー２に対して上下動するようになっている。
【００１７】
ノズル１のプラグ３には、シリンダー２の円筒状の内周面（シリンダー孔）と摺接する円柱状の棒状部３１の上方に、フッ素樹脂やポリアミド樹脂のように耐寒性や耐摩耗性及び滑り性に優れた樹脂製のパッキン部材３２が一体的に取り付けられていて、図１に示すように、プラグ３の棒状部３１の下端がシリンダー２の下端に達するまで完全に挿入された状態（プラグ３が最下端位置の状態）では、擂鉢状の凹曲面（又は擂鉢状のテーパー面でも良い）に形成されたシリンダー２の上端面２３に対して、プラグ３のパッキン部材３２の下面（シリンダー２の上端面２３の凹形状に合致した凸形状に形成されている）が密着するようになっている。
【００１８】
ノズル１のシリンダー２には、図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、その下端近傍の外周面にフランジ部２１が形成されている共に、プラグ３の棒状部３１の外周面と摺接するシリンダー２の内周面２０に、その上端から下端にわたって、幅が略一定で、上から下に向かって溝底の深さが徐々に浅くなり、下端部付近では極めて僅かな深さとなるように、溝底の傾斜した溝部２２が、シリンダー２の軸芯に対してそれぞれ放射状で等間隔に複数本（図示したものでは８本）、それぞれシリンダー２の軸線方向に平行して形成されている。
【００１９】
上記のようなシリンダー２とプラグ３とからなる液化ガス流下用のノズル１では、図１に示すように、シリンダー２に対してプラグ３がその最下端位置に達するまで完全に挿入された状態では、シリンダー２の上端面２３にプラグ３のパッキン部材３２の下面が密着することで、シリンダー２の各溝部２２の上端開放部は、全てプラグ３のパッキン部材３２により塞がれて、ノズル１は完全に閉じられた状態となっているため、貯留槽４内に貯留されている液化ガスは、液化ガス通路５からノズル１を通して流下することはない。
【００２０】
そのような状態からロッド１０を所望の移動量だけ上昇させることで、図２に示すように、シリンダー２に対してプラグ３を所望の高さだけ上方に移動させて停止させると、シリンダー２の上端面２３からプラグ３のパッキン部材３２が上方に離れて、シリンダー２の各溝部２２の上端開放部が液化ガス通路５に連通すると共に、停止したプラグ３の棒状部３１の下端位置におけるシリンダー２の各溝部２２の溝底の深さ（溝部の横断面積）に応じて液化ガスが通過するように、各溝部２２が下方に開放される。
【００２１】
そのため、貯留槽４内に貯留されている液化ガスは、プラグ３の下端位置でのシリンダー２の各溝部２２の横断面積に応じた流量で、液化ガス通路５からシリンダー２の各溝部２２を通って複数本（８本）の均一な糸状に分散された状態で下方に流下することとなり、したがって、シリンダー２に対するプラグ３の上昇位置をロッド１０の移動量により調整して、下方に開放される各溝部２２の横断面積を変えることにより、各溝部２２を通して流下させる液化ガスの流下量（ノズル１の開度）を無段階的に連続して変更することができる。
【００２２】
このような液化ガス流下用ノズル１によれば、プラグ３を最下端位置から上昇させることで、シリンダー２の複数本の各溝部２２を通して液化ガスを分散させた状態で下方の缶内に流下させることができ、流下した液化ガスが缶内の飲料液面に衝突する際の衝撃を緩和することができて、液面との衝突による衝撃で液化ガスが容器外に飛散するのを防止することができると共に、ロッド１０の移動量を制御してプラグ３の上昇位置（固定位置）を変えるだけで、シリンダー２の各溝部２２を通してノズル１から流下させる液化ガスの流下量を、例えば、缶詰製造ラインの速度の無段階的な変化に対応できるように、連続的に微量ずつ無段階的に変化させることができるため、製造ラインの速度変化に関係なく、一定の缶内圧を得るのに必要な量の液化ガスを缶内に添加させることができる。
【００２３】
なお、そのようなプラグ３の上昇位置の制御によるノズル１の開度の制御について、実際の缶詰製造ラインに適用する場合の具体的な一例について詳細に述べると、プラグ３の位置と単位時間当たりの液化ガスの流下量との関係、および、缶詰製造ラインの速度とその速度で缶詰を製造する場合に必要な単位時間当たりの液化ガスの流下量（製造される缶詰に必要な缶内圧が得られる量）との関係を予め調べておいて、それらをコンピューターに入力しておく一方、その缶詰製造ラインの速度をモニタリングしてコンピューターに送り、その速度に合ったプラグ３の位置を演算して、プラグ３の位置移動を指示する信号を、ロッド１０の上端に取り付けたサーボモーター（図示せず）に送り、そのラインの速度でその缶詰を製造する場合に必要な液化ガスの単位時間当たりの流下量が得られる位置にプラグ３を移動させることによって、ノズル１から流下する液化ガスの流下量を、ライン速度の無段階的な変化に対応させて無段階的に変化させている。
【００２４】
ところで、上記のような本実施形態の液化ガス流下用ノズル１において、シリンダー２に上方から挿入されているプラグ３は、上下方向に長く延びるロッド１０の下端部に、それ自体は従来から一般的に知られた構造の自在継ぎ手１１を介して、前後左右に揺動が可能で且つ偏心スライドが可能なように可動的に連結されている。
【００２５】
プラグ３とロッド１０を連結する自在継ぎ手１１については、具体的には、例えば、図４に示すように、プラグ３と螺着される軸部材４１の上端に、揺動支点となるボール部４２が一体的に形成され、このボール部４２が、上下一対のリング状の軸受部材４３により支持された状態で、ロッド１０の下端部に着脱可能に固定されるケース部材４４の内部に収容され、ボール部４２を支持する軸受部材４３が、リング状の栓部材４５により抜け止めされた状態で、ケース部材４４の内部に偏心スライド可能に保持されていて、栓部材４５を含むケース部材４４の下端部が、柔軟性のあるカバー部材４６により覆われているものである。
【００２６】
そのようなロッド１０の下端部に設けられた自在継ぎ手１１を介してプラグ３とロッド１０が連結されていることで、軸部材４１に螺着されたプラグ３は、ケース部材４４を固定的に取り付けたロッド１０に対して、ボール部４２を支点として前後左右に揺動が可能であり、且つ、ボール部４２を支持する軸受部材４３のケース部材４４内での可動範囲だけ偏心スライドが可能なようになっている。
【００２７】
上記のような本実施形態の液化ガス流下用ノズル１によれば、ロッド１０の軸芯とシリンダー２の軸芯とが精密に一致していなくても、プラグ３がシリンダー２に挿入された状態では、ロッド１０とプラグ３が自在継ぎ手１１を介して可動的に連結されているために、シリンダー２に対するロッド１０の傾きには影響されることなく、プラグ３はシリンダー２に対して傾くことなく挿入されていて、その結果、互いに摺接するプラグ３（棒状部３１）の外周面とシリンダー２（シリンダ孔）の内周面２０との間で所謂かじりつき現象が発生するようなことはなく、また、シリンダー２の上端面２３とプラグ３のパッキン部材３２の下面との密着部分での密封性が悪くなるようなことはない。
【００２８】
また、本実施形態では、図３（Ｂ）に示すように、シリンダー２の上端面２３を擂鉢状の凹曲面（又は擂鉢状のテーパー面でも良い）に形成しており、それによって、プラグ３をシリンダー２に上方から挿入する際に、ロッド１０とシリンダー２の軸芯同士が精密に一致していないことで、プラグ３の下端（棒状部３１の下端）とシリンダー２のシリンダ孔との位置関係がずれていたとしても、プラグ３のシリンダー２への挿入を容易に行うことができる。
【００２９】
すなわち、シリンダー２の上端面の形状については、プラグ３のパッキン部材３２の下面の形状をそれに合致させる限りにおいて、平坦面を含むどのような形状であっても良いのであるが、シリンダー２の上端面を、擂鉢状に傾斜したテーパー面や凹曲面のような、外周部から中央部に向かって下方に傾斜するような傾斜面に形成しておけば、プラグ３をシリンダー２に上方から挿入する際に、プラグ３の下端（棒状部３１の下端）とシリンダー２のシリンダー孔との位置関係がずれていたとしても、そのままロッド１０を下降させるだけで、プラグ３の下端は、シリンダー２の上端の傾斜面によって強制的に中央のシリンダー孔に案内されるため、プラグ３をシリンダー２に容易に挿入することができる。
【００３０】
さらに、図３（Ｂ）に示すように、シリンダー２の上端面２３を擂鉢状の傾斜面に形成するのに、単なるテーパー面ではなく凹曲面に形成しておくと共に、この凹曲面に合致するように、プラグ３のパッキン部材３２の下面を凸曲面に形成しておけば、単なるテーパー面にした場合と比べて、シリンダー２の上端面２３とプラグ３のパッキン部材３２の下面との密着面積を少しでも大きくすることができて、シリンダー２の上端面２３とプラグ３のパッキン部材３２との密着によるノズル閉鎖時の密封性の向上を図ることができる。
【００３１】
以上、本発明の液化ガス添加用ノズルの一実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に示したような具体的な構造にのみ限定されるものではなく、例えば、液化ガスの流下量を無段階的に連続して変更できるような液化ガス流下用ノズルに限らず、その他の液化ガス流下用ノズルにおいても実施可能なものであり、更には、プラグを所定の上昇位置で停止させて液化ガスと連続的に流下するような液化ガス流下用ノズルに限らず、容器の搬送にタイミングを合わせてプラグを上下動させることで液化ガスを間欠的に滴下するような液化ガス滴下用ノズルにおいても実施可能なものである。
【００３２】
また、ノズルの具体的な構造についても、液化ガスを排出するための溝部をシリンダーの側に形成したものに限らず、プラグの側に溝部を形成したものでも良く、シリンダーの内周面（シリンダー孔）やプラグの外周面（棒状部）の横断面形状を真円としたものに限らず、例えば、対向する一対の平面壁を有する長円形の横断面形状として、該平面壁のそれぞれに、その上端から下端にわたって複数本の溝部を並列的に形成するようにしても良く、液化ガスを通すための溝部の本数や大きさについても特に限定されるものではない。さらに、ロッドとプラグを連結する自在継ぎ手の具体的な構造についても、従来から知られた適宜の構造の自在継ぎ手を使用しても良い等、適宜設計変更可能なものであることは言うまでもない。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したような本発明の液化ガス添加用ノズルによれば、プラグを上下動させるためのロッドの軸芯とシリンダーの軸芯とが精密に一致していなくても、プラグがシリンダーに挿入された状態では、シリンダーに対するロッドの傾きには影響されることなく、常にプラグはシリンダーに対して傾くことなく挿入されることとなり、その結果、摺接するプラグの外周面とシリンダーの内周面との間で所謂かじりつき現象が発生するのを防止することができると共に、ノズル閉鎖時におけるプラグとシリンダーの密着部分での密封性が悪化するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液化ガス添加用ノズルの一実施形態に係る液化ガス流下用ノズルについて、ノズルが配設されている液化ガス流下装置の下端部分を示す縦断面図。
【図２】図１に示したノズルが所望の開度で開かれている状態を示す縦断面図。
【図３】図１に示したノズルのシリンダーの構造を示す（Ａ）上面図，および（Ｂ）図ＡのＢ−Ｂ線に沿った縦断面図。
【図４】図１に示したノズルのプラグの構造と、プラグとロッドを連結する自在継ぎ手の構造とを示す縦断面図。
【符号の説明】
１ノズル
２シリンダー
３プラグ
１０ロッド
１１自在継ぎ手
２０（シリンダーの）内周面
２２（液化ガスを通すための）溝部
２３（シリンダーの）上端面
３１（プラグの）棒状部
３２（プラグの）パッキン部材

Claims

軸線が上下方向のシリンダーと、シリンダーに上方から挿入される棒状部と該棒状部の上方に位置するパッキン部材とを備えたプラグとからなり、互いに摺接するシリンダーの内周面とプラグの棒状部の外周面の何れか一方に、液化ガスを通すための溝部が形成されていて、固定されたシリンダーに対して上下動可能なプラグがその最下端位置に達すると、プラグのパッキン部材の下面がシリンダーの上端面に密着することで、シリンダーの各溝部の上端開放部が全てプラグによって塞がれるように構成されている液化ガス添加用ノズルにおいて、プラグと、それを上下動させるためのロッドとが、ロッドの下端部に設けられた自在継ぎ手を介して、前後左右に揺動が可能で且つ偏心スライドが可能なように可動的に連結されていることを特徴とする液化ガス添加用ノズル。
シリンダーの上端面が、外周部から中央部に向かって下方に傾斜するような傾斜面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液化ガス添加用ノズル。
パッキン部材の下面が、シリンダーの上端面の形状と合致するように形成されていることを特徴とする請求項２に記載の液化ガス添加用ノズル。
パッキン部材が樹脂製であることを特徴とする請求項３に記載の液化ガス添加用ノズル。