JPH0110331Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、缶詰用缶の様な容器内に低温の液化
ガスを定量充填する為の低温液化ガス定量流下又
は滴下装置に関し、詳細には、長時間連続して該
装置から低温液化ガスを定量流下又は滴下し続け
る為に、ノズル部を取り囲み、内部に低温ガスを
導入するノズル部カバーに、霜又は氷片が付着す
るのを防止する為の構造に関する。

（従来の技術とその問題点） 低温液化ガスを容器内に定量充填する為の装置
は、様々の分野で求められているが、最近特に缶
詰製造の分野で不活性な低温液化ガス（以下不活
性であつても単に「低温液化ガス」と称する）を
充填しようとする要望が強い。

従来の低温液化ガス定量滴下又は流下装置のノ
ズル部の下面及び側面は、外気と直接触れる様に
なつていたが、低温液化ガスは極めて低温（例え
ば、液体窒素ならば、約−196℃）なので、低温
液化ガスを滴下又は流下し続けていると、低温液
化ガスが通過するノズル部の下面や側面に、空気
中の水分及び缶に充填されている内容物が高温に
なつている場合には缶内容物から蒸発する水分に
起因する霜又は氷片（以下霜と称する）が付着す
る様になり、それが時間の経過と共に成長してノ
ズル部の吐出孔を狭めたり塞いだりして低温液化
ガスの滴下又は流下の量を減少させ或いは滴下又
は流下を停止させてしまつたり、又はノズル部の
下面に付着して成長した霜がノズル部の下方を移
動する缶と接触して缶を転倒させたり、成長して
大きな塊となつた霜が缶内に落下して缶内容物の
量や充填済みの低温液化ガスの量を増加又は減少
させてしまうという欠点があつた。この傾向は、
低温液化ガスを流下又は滴下する缶内に充填され
ている内容物が高温状態である場合（熱間充填さ
れた様な場合）には特に著しい。

例えば、熱間充填法により缶内に高温の内容物
を充填した缶に、定量流下法で液体窒素を充填す
る場合の例で説明すると、液体窒素流下開始から
20〜30分後にノズル部下面に霜が発生し、約60分
後には霜が厚くなつてノズル部の吐出孔を狭くす
るので、液体窒素の流下状態は層流から脈流に変
わり、流下量が減少してしまう。

そのままにしておくと、霜はその後大きく成長
して塊となりその自重により一部又は全部が缶内
に落下して缶内容物の量や充填済みの液体窒素の
量を増加又は減少させてしまつたり、ノズル部の
吐出孔を完全に塞いで液体窒素の流下を停止させ
てしまつたり、更に、ノズル部下面とその下方を
移動する缶との間隔が狭い場合には、缶を転倒さ
せてしまつたりする。

この様な欠点を解消する為の提案が、特開昭56
−109996号公報でなされている。

ここには、液体窒素等の低温液化ガスを滴下す
る為の添加ノズルの側面及び下面を取り囲み、下
面に開口を有するノズル部カバーを設けて、ノズ
ル部とノズル部カバーとで低温ガス導入室を形成
し、この低温ガス導入室内に低温ガスを導入して
添加ノズルと外気との接触を遮断することによつ
て添加ノズルの凍結（霜付着）を防止することが
開示されている。

ところが、本考案者等が実際に試験したとこ
ろ、特開昭56−109996方公報開示の手段では、上
述した欠点を完全に解消できないことが判明し
た。

即ち、ノズル部の下方及び側方に低温ガス導入
室を設けると、ここに導入される低温ガスの働き
により、確かにノズル部自身には霜が付着するこ
とはないが、ノズル部を取り囲み、ノズル部と共
に低温ガス室を形成しているノズル部カバーの下
面壁外面には、空気中の水分や缶内容物から蒸発
した水分に起因する霜が付着し、これが時間の経
過と共に成長して、ノズル部カバー下面壁の開口
を狭めて流下又は滴下する低温液化ガスと衝突し
てこれを飛散させたり、ノズル部カバー下面壁外
面から下方に突出し、下を通過する缶と衝突して
これを転倒させたり、大きく成長した後に自重に
より缶内に落下したりするので、結局、ノズル部
外壁に霜が付着した場合とほぼ同様の欠点をもた
らすのである。

尚、缶の転倒を防止する為に、ノズル部下面や
ノズル部カバー下面壁外面と缶の上端との間隔を
大きくとることも当然考えられるが、その様にす
ると、低温液化ガスが缶内に落下する間に気化し
て逃げる割合が多くなると共に缶内の内容物の表
面にぶつかつた際に飛散する量も多くなつたり
（低温液化ガスの落下速度が大になる為）、その飛
散量のバラツキも大きくなるので、コストの面及
び低温液化ガスの充填量のバラツキを少なくする
という面から好ましくない。

ノズル部下端と缶の上端との間隔は、缶を移送
する移送装置の振動等による缶の上方への飛び上
がり等をも考慮して０より大で35mm以下、そのう
ち特に10mm以下が好ましいことが研究の結果判明
している。

本考案は、上記従来技術の欠点を解消すると同
時に低温液化ガスの定量流下又は滴下に悪影響を
与えず、しかも低温液化ガスの流下又は滴下を開
始した後、直ちに容器内への定量充填作業が開始
できる低温液化ガス定量流下又は滴下装置を提供
することを目的とする。

（問題を解決するための手段） 本考案は、上記目的を達成するために、断熱壁
により形成された低温液化ガス貯留タンクと、該
タンクの下端に設けられ、低温液化ガスを吐出す
る吐出孔を有するノズル部と、該ノズル部の少な
くとも下面を取り囲み、下面壁に低温液化ガス通
過用の開口部を設けたノズル部カバーとを備えた
低温液化ガス定量流下又は滴下装置に於て、該ノ
ズル部カバーの外壁を加熱する手段を設けると共
に該ノズル部カバーの少なくとも内壁側を熱伝導
率の小さな素材で形成したことを特徴とするもの
である。

（作用） 本考案装置は、ノズル部カバーの外壁を加熱す
る手段を備えており、この外壁を氷結点よりも高
温にすることができるので、空気中の水分や缶内
容物等からの水蒸気が霜となつてこの外壁に付着
することがなく、更に、ノズル部カバーの少なく
とも内壁側を熱伝導率の小さな素材で形成してあ
つて、加熱された外壁の熱がノズル部と対面して
いる内壁面には伝導しにくいので、内壁面からノ
ズル部への放射熱量が少なくなり、従つて、流下
又は滴下中の低温液化ガス及びノズル部内の低温
液化ガスの気化が減少するだけでなく、気化ガス
がノズルの吐出孔を低温液化ガスと共に通過する
ことに起因する低温液化ガスの流下量や滴下量の
変動も少なくなる。

（実施例） 次に図面を参照して本考案の実施例を説明す
る。

第１図は、本考案の低温液化ガス定量流下装置
の部分破断正面図（細部は省略してある）であ
り、第２図は、第１図に示した装置のノズル部の
拡大縦断面図である。第３図は、要部斜視図であ
る。

１は二重壁により断熱構造とした低温液化ガス
貯留タンク、２は貯留タンク１内に配置した圧力
緩衝用容器、３は圧力緩衝用容器２の下部に形成
した開口、４は貯留タンク１の上部開口を塞ぐ蓋
体である。５は圧力緩衝用容器２内に低温液化ガ
スを供給する為の供給管、６は低温液化ガスの供
給又は停止をする為に供給管に取り付けられた電
磁弁、７は貯留タンク１の底部に形成した低温液
化ガスを流下させる為のノズル、８はノズルに設
けた吐出孔である。９は吐出孔８を開閉する為の
弁体、１０は弁体９に連結したピストンロツド、
１１はピストンロツド１０を駆動するエアシリン
ダーである。尚、低温液化ガス流下時には、弁体
９は上昇させておく。１２，１２′は気化ガス排
出管、１３は貯留タンク１内の低温液化ガスの液
面を検知して電磁弁６の開閉をコントロールする
為の液面制御センサー、１４は圧力緩衝用容器２
内で低温液化ガスの供給管５の先端に取り付けた
フイルターである。

１５は貯留タンク１の内壁下部に設けた開口用
の内筒部、１６は貯留タンク１の外壁下部に設け
た開口用の外筒部であり、この内筒部１５と外筒
部１６は下端で封止具１７によつて封止されてい
る。尚、貯留タンク１の内壁と外壁及び内筒部１
５と外筒部１６の間の空間１８は、貯留タンク１
の断熱効果を上げる為に真空にされる。

１９はノズル７を保持する為のノズル保持具、
２０はノズル７を下から支えるノズル押えで、ノ
ズル７とノズル保持具１９とノズル押え２０とで
ノズル部２１を形成している。ノズル保持具１９
とノズル押え２０とは、ノズル７の外周部分を挾
持することによりノズル７を固着している。封止
具１７の下方部分内周面とノズル保持具１９上方
部分外周面とにはそれぞれネジが切つてあり、両
者はネジ係合をしている。ノズル保持具１９下方
部分内周面とノズル押え２０外周面とにもそれぞ
れネジが切つてあり、やはり両者もネジ係合をし
ている。

尚、２２は封止具１７とノズル保持具１９の間
及びノズル保持具１９とノズル押え２０の間の密
封を保持する為のシールリングである。２３はノ
ズル部２１の側面２１ａを取り囲む側面壁２３ａ
と、ノズル部２１の下面２１ｂを取り囲み、中央
に低温液化ガス通過用の開口部２３ｃを備えた下
面壁２３ｂとから構成されており、３本のボルト
２４（図では１本だけ示してある）で外筒部１６
に固定されているプラスチツクの様な熱伝導率の
小さな素材で製造されたノズル部カバーで、ノズ
ル部２１との間に低温ガス導入室２８を形成して
いる。

２５は供給源（図示せず）から低温の乾燥した
低温ガスを低温ガス導入室２８に供給する入口で
ある。

低温ガスは、入口２５から低温ガス導入室２８
内に入り、ノズル部２１の側面２１ａ及び下面２
１ｂに沿つて流れ、ノズル部カバー２３の下面壁
２３ｂの中央に設けた開口部２３ｃから、その中
央部付近を流下する低温液化ガスを取り囲む様に
して排出されるので、ノズル部２１と外気との接
触を遮断してノズル部２１への霜付着を防止でき
る。２６はノズル部カバー２３の外壁全面を被覆
している柔軟性のある面状のシリコンラバー製の
ヒーターであり、２７はノズル部カバー下面壁２
３ｂ外面の温度を測定する為の測温抵抗センサー
で、ヒーター２６と測温抵抗センサー２７とは温
度調節器（図示せず）に連結されて、ノズル部カ
バー下面壁２３ｂ外面の温度を一定に保持する。

ノズル部カバーの下面壁２３ｂ外面の温度を氷
点よりも高い温度に維持することにより、空気中
の水分や缶等の容器の内容物からの水蒸気が霜と
なつて下面壁２３ｂの外面に付着するのを防止す
る。

又、ノズル部カバー２３の内壁２３ｄの材質を
熱伝導率の小さいものにしたので、外壁のシリコ
ンラバー製のヒーター２６の熱が内壁２３ｄの内
表面まで伝わりにくくなる。

従つて、ノズル部カバー２３からノズル部２１
への放射熱量が少なくなり、流下している低温液
化ガス及びノズル部２１内の低温液化ガスの気化
が減少するだけでなく、気化ガスの気泡がノズル
７の吐出孔８を低温液化ガスと共に通過すること
に起因する低温液化ガスの流下量の変動も少なく
てすむ。

又、ヒーター２６として本実施例の様に薄い面
状のヒーター（例えば、0.25mm）を用いれば、ノ
ズル７下面と缶上端との間隔をより小さくするこ
とができる。

これらは、いずれも缶への低温液化ガス充填量
のバラツキを少なくし、低温液化ガスの気化によ
る損失を少なくする効果がある。

更に、ノズル部カバー２３の内壁２３ｄの材質
を熱伝導率の小さいものにしたことにより、ノズ
ル部カバー２３全体を熱伝導率の大きな素材で製
造したものに比べて、ノズル部カバー２３の外壁
温度が同一であつても、ノズル部カバーの内壁２
３ｄ内表面からノズル部２１への放射熱量が少な
いので、低温液化ガス定量流下装置の使用開始前
（即ち、ノズル７の吐出孔８が弁体９で閉鎖され
ている時）のノズル７の温度は、低温液化ガスの
沸点にかなり近い温度に維持されることになり、
従つて、弁体９を持ち上げて吐出孔８から低温液
化ガスを流下し始めた直後から低温液化ガスの流
下量（単位時間当りの）が安定して、直ちに容器
内への定量充填作業が開始できる利点がある（も
し、ノズル７の温度が低温液化ガスの沸点よりも
かなり高いと、吐出孔８を通る低温液化ガスの気
化熱によつてノズル７が冷却されて低温液化ガス
の沸点になるまでの間は、流下する低温液化ガス
に気化ガスが気泡となつて混入するので、低温液
化ガスの流下量が安定せず、従つて、定量充填作
業を開始することができない。）。

この低温液化ガス定量流下装置は、貯留タンク
１内の低温液化ガス液面上を大気圧としてあるの
で、液面制御センサー１３により一定高さに保た
れる低温液化ガスの液面高さと、ノズル７に穿孔
された吐出孔８の孔径と孔数とによつて低温液化
ガスの流下量を一定に保つことができる。

本例では、低温液化ガスを直接に貯留タンク１
へ供給せずに液面制御センサー１３の信号によつ
て電磁弁６を開いて供給管５から一旦圧力緩衝用
容器２へ供給して、その際に気化したガスを気化
ガス排出管１２から排出し、更にそこから貯留タ
ンク１内に自然流下させることによつて、低温液
化ガス流入時の液圧とその時生じる気化ガス圧に
よる貯留タンク１内の圧力変化を防止し、大気圧
に保つているので、吐出孔８からの低温液化ガス
流下量のバラツキが少なくなつている。

〔実験例〕

90℃の水の入つた缶に液体窒素を一定量充填す
る為に、本実施例の装置を用い、低温ガス導入室
２８に乾燥した低温窒素ガスを約１／分導入す
ると共にノズル部カバー２３の下面壁外面の温度
を約８℃に調節して、液体窒素を定量流下させた
ところ、流下開始から３時間以上経過してもノズ
ル部カバー２３外壁及びノズル部２１外面に霜の
付着は見られなかつた。

そして、液体窒素の流下状態は初めから終りま
で層流があり、しかもノズルの吐出孔付近での気
泡の発生が少ないので、液体窒素の流下量の変動
が極めて少なく、従つて、缶詰ごとの液体窒素充
填量（即ち、一定温度条件下での缶内圧）のバラ
ツキが極めて少なくなつていた。

上記実施例装置の具体的寸法の一例を次に示
す。ノズル部カバーの側面壁 厚さ２mm、下面壁
厚さ１mm、ノズル部側面とノズル部カバー側面壁
の内面との間隔３mm、ノズル部下面とノズル部カ
バー下面壁内面との間隔１mm、面状のヒーターの
厚さ0.25mm。

尚、供給する低温ガスは、ノズル部外面への霜
付着を防止する為に水分を含まない乾燥ガスであ
ることが必要で、又このガスの温度はノズル部へ
の外部からの熱伝播による影響を少くすると共に
流下する低温液化ガスの気化を防止する為に低い
程よく、ガスの流量は低温液化ガス流下に悪影響
を与えない様にガス導入室での圧力が大気圧より
僅かに大きい程度にするのが好ましい。又、ノズ
ル部カバーの下面壁の厚さと、ノズル下面とノズ
ル部カバー下面壁内面との間隔とは、缶上端との
間隔を小さくし、ひいては低温液化ガスの充填量
のバラツキを少くすると共に気化して逃げる低温
液化ガスの量を少くするという観点から、薄く又
は狭い方が好ましい。

尚、ノズル部カバーの内壁側をプラスチツクの
様な熱伝導率の小さな素材で製造すると共に外壁
側を金属の様な熱伝導率の大きな素材で製造し、
外壁側にヒーターを取付けてもよいし、又低温ガ
ス導入室の外壁を加熱する手段としてヒーターの
代りに、ノズル部カバーの壁を中空にして、その
中を液体又は気体を通したり（その場合には、ノ
ズル部カバーの内壁側を熱伝導率の小さい素材に
し、外壁側を熱伝導率の大きい素材にする）、少
なくともノズル部カバーの内壁側を熱伝導率の小
さな素材で製造すると共にノズル部カバー外壁を
赤外線で加熱して、ノズル部カバーの外壁を５〜
10℃に保つ様にしてもよい。

（考案の効果） 上記した様に、本考案では、ノズル部カバーの
外壁を加熱する手段を設けてあるので、低温液化
ガスを流下又は滴下し始めて停止するまでの間、
ノズル部カバーの外壁には霜が付着することがな
く、従つて、ノズル部カバーの下面壁の開口部を
狭めて低温液化ガスの流下量又は滴下量を減少さ
せることや、ノズル部カバーの下方を移動する容
器を転倒させたり、霜の塊が容器内に落下するこ
とによる充填済みの内容物及び低温液化ガスの飛
散がないという効果を有し、又、ノズル部カバー
の少なくとも内壁側を熱伝導率の小さな素材で形
成してあるので、ノズル部カバー全体を熱伝導率
の大きな素材で製造したものに比べると、ノズル
部カバーの外壁の加熱によるノズル部への悪影響
（即ち、流下中又は滴下中の低温液化ガス及びノ
ズル部内の低温液化ガスの気化量の増加並びに気
化ガスの気泡がノズルの吐出孔を通過することに
起因する低温液化ガスの流下量又は滴下量が変動
すること。）もほとんどないので、結果として、
定量流下又は滴下が維持されるという効果を有
し、更に、ノズル部カバーの少なくとも内壁側を
熱伝導率の小さな素材で形成してあるので、全体
を熱伝導率の大きな素材で形成したものに比べる
と、ノズル部カバーの外壁温度が同一であつて
も、内壁面からノズル部への放射熱量が少ないの
で、低温液化ガスを流下又は滴下する前のノズル
部の温度が、低温ガスの沸点にかなり近い温度に
維持され得、その結果、低温液化ガスの流下又は
滴下開始直後に容器内への定量充填作業を開始で
きるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の低温液化ガス定量流下装置
の部分破断正面図、第２図は、第１図図示の装置
の要部拡大図、第３図は、要部斜視図である。 １……低温液化ガス貯留タンク、８……吐出
孔、２１……ノズル部、２１ｂ……ノズル部２１
の下面、２３……ノズル部カバー、２３ｂ……ノ
ズル部カバー２３の下面壁、２３ｃ……開口部。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 断熱壁により形成された低温液化ガス貯留用タ
   ンク１と、該タンク１の下端に設けられ、低温液
   化ガスを吐出する吐出孔８を有するノズル部２１
   と、該ノズル部２１の少なくとも下面２１ｂを取
   り囲み、下面壁２３ｂに低温液化ガス通過用の開
   口部２３ｃを設けたノズル部カバー２３とを備え
   た低温液化ガス定量流下又は滴下装置に於て、 該ノズル部カバー２３の外壁を加熱する手段を
   設けると共に該ノズル部カバー２３の少なくとも
   内壁２３ｄ側を熱伝導率の小さな素材で形成した
   ことを特徴とする低温液化ガス定量流下又は滴下
   装置。