JPH0135240B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、缶詰缶の巻締直前に液化不活性ガ
スを滴下封入して、密封後の缶詰缶に所定の内圧
を生じさせるようにした液化不活性ガスの滴下充
填装置に関する。

炭酸ガスを含まない飲料・食品の缶詰にあつて
も、炭酸ガスを含む飲料と同様の板厚の薄い材料
で製作された缶を容器として用いることが望まれ
ている。

このため缶の巻締直前に液化不活性ガスを滴下
封入して、密封後の缶の内圧を高め、薄い材料で
作られた缶の強度不足を補うことが試みられてい
る。しかし、滴下封入すべき液化不活性ガスの量
は、缶充填物の温度、巻締装置の運転速度、缶内
上部空間の大きさ等によつて変化する。

不活性ガス滴下装置は、液化不活性ガスの貯溜
槽と滴下ノズルを備えており、上記の滴下量の正
確な制御の為には、貯溜槽への液化ガスの補充量
の制御が必要となる。

液化不活性ガス（以下単に液化ガスという）の
補充量の制御として、最も簡単には、通常の液体
の場合と同様にフロートバルブを採用することが
考えられる。しかしながら、フロートバルブを液
化ガスの補充量の制御に採用した場合、液化ガス
は超低温のため気化が激しいので、貯溜槽内の圧
力変動が激しくなり、それに伴つてフロートの浮
力が変動し、正確にバルブ開閉をコントロールす
ることができない。また、フロート内の空気が凍
結して十分な浮力が得られない。さらには、フロ
ートバルブはリンク機構でフロートの浮力を弁に
伝達するが、該リンク機構が凍結して作用しない
等の事が考えられ、従来フロートバルブを液化ガ
スの液面制御に採用することはなかつた。

従来、液化ガスの滴下量の制御を精密に行なう
方法として、貯溜槽内に液面計を設け、その検出
値によつて電磁弁を制御して、液化ガスの補給量
を制御する一方、槽内圧力の調節によつて滴下量
の主調節を、滴下ノズルに付設したバルブによつ
て微調節を行なうようにするものが提案されてい
る（特願55−169476号（特公昭59−24932号））。
しかしながら、該構成のものは、貯溜槽への液の
補充を電磁弁により行なうので、給液が間歇的に
なり、給液開始時に供給管路内の気化ガスが瞬間
的に貯溜槽内に流入して、貯溜槽内の圧力を一時
的に乱す欠点があつた。また制御装置も複雑であ
つた。

本発明は、従来の液化ガス滴下装置の上記欠点
を解消するために創案されたものであつて、液化
ガスの滴下量を精密に制御することができ、しか
も制御装置が簡単である液化ガス滴下装置を提供
することを目的とするものである。

本発明者は上記目的を達成すべく種々研究した
結果、従来液化ガスの液面制御には前記理由で適
用できないとされていたフロートバルブを、元タ
ンクの内圧及び液化ガス貯溜槽内の圧力変動を一
定範囲に制御するようにして採用した結果、フロ
ートバルブの浮力の変動が起きないばかりか連続
的な給液ができ、従来の電磁弁による場合のよう
に気化ガスが瞬間的に貯溜槽内に流入することが
なくなつて槽内の圧力変動がなくなり、従来の電
磁弁では果せなかつた正確な液面制御が出来るこ
とを見出し、本発明に到達した。

以下、本発明の構成を実施例に相当する第１図
を参照して説明する。

上記目的を達成する本発明の液化ガス滴下装置
は、液化ガスの貯溜槽１、液化ガスを滴下する制
御回路Ａによつて駆動される電磁的駆動装置装置
２、該電磁的駆動装置２によつて液化ガスの滴下
量を調節するための滴下バルブ３及びノズルプレ
ート４、該ノズルプレート４の外周部に設けられ
た貯溜槽の気化ガスを放出管路系８を通つて放出
するガスノズル９、該放出管路系８に設けられた
内圧調節バルブ１３、元タンク５から貯溜槽１へ
の液化ガスの給液口を開閉するフロートバルブ１
５、前記貯溜槽１に液化ガス供給管路系２０によ
つて接続された液化ガスの元タンク５、該元タン
ク５の気化ガスを放出する元タンク気化ガス放出
管路系、該元タンク気化ガス放出管路系に設けら
れた凍結防止用ヒーター１８及び元タンク内圧設
定用圧力調整弁１８を備えていることを特徴とす
る構成を有する。

上記構成を有することによつて、元タンク５の
内圧を内圧設定用圧力調整弁１９で設定し、貯溜
槽１の内圧を内圧調整バルブ１３によつて設定し
て夫々一定内圧に保持することができ、元タンク
５の内圧を貯溜槽１の内圧より高く設定すれば、
その圧力差により、元タンク５から貯溜槽１に液
化ガスを供給することができる。このように、元
タンク５及び貯溜槽１の内圧を一定範囲にコント
ロールすることによつて、貯溜槽内圧変動による
フロートバルブのフロート浮力に及ぼす影響を回
避することができ、フロートバルブの採用が可能
となる。そして、フロートバルブを採用すること
によつて、元タンクからの給液が連続的になり、
電磁弁を採用した場合のような元タンク５から高
圧の気化ガスが急激に貯溜槽１内に流入すること
がなく、貯溜槽内の液面が上限になつた後の連続
給液では、フロートバルブ１５から供給される気
液混合ガスは微量であり、排出すべきガス量は内
圧調整バルブ１３の排出能力に比べて特段に少な
いので、元タンク圧の変化に影響されずに貯溜槽
内圧を一定に保ち、従来の電磁弁では不可能であ
つた貯溜槽内の精密な内圧制御が可能となる。ま
た、元タンク５と貯溜槽１の圧力差がフロートバ
ルブ１５のバルブ閉止力の範囲内であれば、元タ
ンク５の内圧と無関係に貯溜槽１の内圧を設定す
ることができる。従つて、貯溜槽内の圧力変更は
主に貯溜槽内の気化ガスで行なわれるから応答性
が早い。

さらに、従来の電磁弁の場合は、給液が断続的
に行なわれるので、供給停止ごとに給液管路内の
液化ガスが蒸発し、さらに給液開始時には給液管
路内を冷却するために冷却用ガスが発生して、液
化ガスの無駄が多かつたが、フロートバルブを採
用することによつて、給液が連続的になるから、
給液管路が常に冷却された状態にあり給液管路内
で気化する量が少なくなり、さらに停止状態がな
いので冷却用ガスの発生も僅かであり、液化ガス
が従来と比べて飛躍的に節約になる。

以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に
説明する。

第１図はこの発明の液化不活性ガス滴下装置の
模式図であり、１は断熱材（発泡スチロール等）
等によつて断熱される液化不活性ガス貯溜槽であ
り、電磁的駆動装置２によつて液化ガスの滴下量
を調節するための滴下バルブ３およびノズルプレ
ート４を備えている。そして、この貯溜槽１の内
面は液化不活性ガスの元タンク５からの初期給液
時に、貯溜槽１の温度が十分に低下するまでの間
の急激な気化、圧力上昇を抑え、槽内圧を早期に
安定させて、給液準備時間を短縮し、液化ガスを
節約するため、テフロンコートをする。

前記ノズルプレート４の中央部には液化ガスを
滴下する滴下ノズル６が設けられ、全体を樹脂
（例えば商標ダイフロン）で形成し、表面に霜が
附着したり、ノズル部が凍結するのを防止する。

貯溜槽１の上部空間７の気化ガスは、放出管路
系８を通つてノズルプレート４の外周部に導き、
ガスノズル９から放出され滴下する液化ガスを低
温不活性ガスでシールドすることによつて、液化
ガスの気化及び凍結を防止する。一方、気化ガス
誘導口１０より気化ガスが電磁的駆動装置２内に
誘導され、ソレノイド１１を冷却して焼損等を防
止する。また、上記放出管路系８に内圧調節バル
ブ１３及び安全弁１４を設け貯溜槽１の内圧調節
を行つている。余剰な気化ガスは図示しない別の
管路系からシーマー巻締部へ導き、缶内封入空気
量を減少させるためのアンダーカバーガツシング
用ガスとして利用する。

貯溜槽１内への給液部にはバケツト式フロート
バルブ１５が設けられ、液面レベルに応じてバル
ブの開孔量が自動的に調節され、常に液面レベル
を一定に保持するように作動するので液面が安定
すると共に、連続的給液ができる。またバケツト
式フロートバルブ１５は貯溜槽１の圧力設定変更
に対しても無関係に作動するので貯溜槽１内のみ
のガス圧調節が可能でガスの節約にも有効であ
る。図中、１６は槽内圧保持用ヒーターで、貯溜
槽１の内圧が設定値以下にならぬ様制御装置１７
が作動して槽内圧保持用ヒーターを加熱して液化
ガスを気化させる。この気化ガスを内圧調節バル
ブ１３を開放して連続的に逃し、貯溜槽１の内圧
を設定値に保持する。

貯溜槽１への液化ガスの供給は、該貯溜槽１と
液化ガス供給管路系２０によつて接続された液化
ガスの元タンク５から行われる。前記液化ガス供
給管路系２０の貯溜槽内端部は、バケツト式フロ
ートバルブ１５に接続されている。元タンクの上
部空間の気化ガス部には、該元タンク５内の気化
ガスを放出する元タンク気化ガス放出管路系が設
けられている。そして該放出管路系には、凍結防
止用ヒーター１８及び元タンク５内の内圧設定を
行うための圧力調整弁１９が設けられている。

従つて、元タンク５の液化ガスの気化量が増え
て元タンク内圧が圧力調整弁１９の設定圧よりも
高くなると、圧力調整弁１９が開放して気化ガス
を大気に逃がし、元タンク内圧を常時設定圧に維
持する。その際、前記放出管路系は、気化ガスに
よつて冷却されて管路に霜が付着し、最悪の場合
は管路開放端が完全に塞がれて気化ガスの放出が
不可能になることがあるが、本発明に於いては放
出管路系を凍結防止用ヒーター１８によつて常時
温めているので、凍結を防止して良好に元タンク
内圧の制御が行われる。

所定の滴下量に応じて内圧調整バルブ１３を設
定し、それによつて定まる貯溜槽１の内圧よりも
元タンク５の内圧が高くなるよう圧力調整弁１９
を設定して、貯溜槽１と元タンク５を管路系２０
で接続すれば、元タンク５の圧力によつて貯溜槽
１内に液化不活性ガスが流入する。貯溜槽１内の
液面が所定の高さに達すればバケツト式フロート
バルブ１５は液化ガスの流入を止め、以後は元タ
ンク５の内圧よりは低い貯溜槽１の内圧の変化に
無関係に液面レベルを維持し、消費量に見合つた
液化ガスが自動的に給液される。

その際、前記元タンク５の内圧は常に一定に保
たれているので、従来のように液化ガス供給管路
系内で気化した気化ガスが高圧になり、弁が開い
た瞬間に貯溜槽内に流れ込んで貯溜槽１内の圧力
設定を乱し、ノズルからの流量変動をきたすこと
がなく、安定した状態で貯溜槽１内に液化ガスを
供給することができる。

第２図は滴下バルブ３及びノズルプレート４の
拡大図で、２１は先端に滴下バルブ３のニードル
を形成し、他端はソレノイド１１に連結する弁杆
で、２２はテフロンコート加工されたブロツク
で、該ブロツク２２の外周部近くに放出管路系８
を通つて送られてきた気化ガスをガスノズル９に
誘導するガス誘導路２３が設けられ、中央部には
貯溜槽１の液化ガスを貯溜する貯溜室２４が設け
られている。２５，２６は樹脂製（例えば商標、
ダイフロン）のＯリング、２７はテフロンまたは
シリコン製のＯリング、２８は貯溜槽１にブロツ
ク２２を固定するためのボルト、２９はガスノズ
ル商品３０をブロツク２２に固定するためのボル
トである。ノズルプレート４の上面中央には弁杆
２１が挿入され、弁開閉時に弁杆２１のガイドと
して作用する通孔４８の周囲に液化ガス貯溜室２
４からノズルに液を供給する連通孔４９が設けら
れており、各連通孔から流出する液流は互に衝突
して流速を弱めてノズル６から流下する。

第３図は別の実施例のノズルプレート４′で該
ノズルプレート４′の下端部外周部には第４図に
示す圧力消去ノズル３１を着脱自在に取り付ける
ためのネジ溝３２が切られている。上記圧力消去
ノズル３１は滴下ノズル６からの液化ガスが缶内
液面に衝突飛散し、滴下量のバラツキが発生する
のを防止するために使用するもので焼結合金で形
成されている。該圧力消去ノズル３１の上部開口
部３３にはノズルプレート４′のネジ溝３２と螺
合するようにネジ溝３４が切られている。また圧
力消去ノズル３１のテーパー部３５は焼結合金に
て孔径２〜10μの通液性を有する多孔質フイルタ
ー状に形成し、該テーパー部３５の先端部には添
加導線３６が取り付けられている。

第５図は液化不活性ガスを滴下する制御回路Ａ
で、３７は通過缶を検知して検知信号を送る缶検
知装置で光電管や近接スイツチ等で構成されてい
る。

缶検知装置３７で検知された信号は微分回路３
８で微分されフリツプフロツプ回路３９に送られ
る。該フリツプフロツプ回路３９は滴下バルブ３
を作動させる電磁的駆動装置２とカウンター４０
に接続され、該カウンター４０は設定器４１と発
振器４２とタイマー４３にそれぞれ接続されてい
る。４４は滴下バルブ３の連続開放又は断続開放
を選択する切換スイツチである。

液化ガスの滴下量の調整は制御装置１７で貯溜
槽１の内圧を一定に制御し、制御回路Ａの設定器
４１を所定時間にセツトして滴下バルブ３の開い
ている時間の調整設定で行なうが、滴下バルブ３
の応答速度が追従できないような高速ライン（た
とえば600缶／min以上）への適用は制御回路Ａ
の切換スイツチ４４を連続開放に切換えて滴下バ
ルブ３の連続開放して行なう。この場合の滴下量
の調整は貯溜槽１の内圧制御と適宜ノズル径のノ
ズルプレート４′及び圧力消去ノズル３１を取り
付けることによつて行なう。また、液化ガスを封
入した缶の内圧を缶内圧検出装置４５で測定しな
がら測定値をフイードバツクして液化ガスの滴下
量を調節することもできる。

缶内圧の安定のためには封入液化ガス量を一定
にすることが必要であるが、流下する液化ガスに
はタンク１内の圧力が作用し、ノズル６から高速
で流下し、缶内充填物に衝突飛散するのを防ぐこ
とが難しい。圧力消去ノズル３１を用いれば、こ
の圧力を消すことが可能であるが、流下する液化
ガスは一時消去ノズル３１内に滞溜するため、連
続滴下の場合には良いが、間欠滴下の場合には適
当とは云えない。

第６図、第７図は、流下液化ガスの流速を減ず
るためのノズルの変形例を示し、第６図に示すノ
ズルプレートは、全体としては第２図に示すもの
とほぼ同じであるが、ノズル６の下部にこれに斜
設する衝突面６１を設けた流出口６２を設けてあ
る。これによりノズル６を流下する液化ガスは、
衝突面６１に衝突して運動エネルギーを失い、流
出速度が低下する。

第７図に示す別の実施例では、ノズル流出口は
ノズルパイプ７１を有し、このノズルパイプ７１
は流出口７２とは偏心した位置に設けられ、流下
する液化ガスは、一旦ノズルパイプ７２の上端に
衝突し、運動エネルギーを失つた後、ノズルパイ
プ７２を流下する。このように流下速度を下げる
ことによつて充填時の飛散し、充填量を安定させ
ることが可能となる。

この発明は、以上のような簡単な構成よりな
り、次のような顕著な効果を奏する。

従来採用されることがなかつたつたフロートバ
ルブの採用を可能にし、それにより貯溜槽への液
化ガスの補充量の制御を簡単にすることができ
た。そして、貯溜槽１への給液は、元タンク内圧
に無関係に貯溜槽１の液化ガスのレベルのみによ
つて行なわれるので、連続的に安定した給液が行
なわれて液面レベルを常に一定に保つことがで
き、しかもタンクからの急激な気化ガスの流入も
なく、貯溜槽１の内圧を一定に保つことができ
る。また、フロートバルブの弁閉止力の範囲内で
あれば、元タンク圧に無関係に貯溜槽圧力を調節
設定できるので、貯溜槽の圧力調整設定変更に対
する応答性が早い。

元タンク５は、元タンク内圧設定用圧力調整弁
によつて常に一定圧に保持されているので、所望
の一定圧力もつて安定した態で貯溜槽内に液化ガ
スを供給することができる。そして、元タンクの
放出管路には凍結防止用ヒーターが設けられてい
るので、放出管路が凍結しても内圧制御が不可能
になる危険もない。

また、給液が連続的に行なわれるから、管路が
常に冷却された状態にあり管路内で気化する液化
ガス量が少なくなり、また停止状態がないので冷
却用ガスの発生は僅かであり、液化ガスを従来と
比べて飛躍的に節約になる。

さらに、ノズルプレート４の外周部に気化ガス
を導きブローするので、液化ガスの冷却効果があ
るばかりか霜付（凍結）を防止することができ
る。

また、特許請求の範囲に記載された本発明の実
施態様よればさらに次のような効果を奏する。

貯溜槽１の内面をテフロンコートしたので一時
的な断熱効果が得られ、スタートまでの準備時間
を短縮することができる。また、滴下バルブのノ
ズルプレート４やその付属部品を樹脂で形成した
ので、ノズルプレート４等の表面の霜付きを防止
すると共に、ノズル穴部の凍結も防止できる。液
化ガスを滴下する制御回路Ａを設けたので通過缶
を検知して自動的に１缶毎に滴下バルブ３を作動
させて滴下量を調整した液化ガスを缶に滴下封入
できる。ノズルプレート４′に圧力消去ノズル３
１を取り付けることによつて滴下ノズル６からの
液化ガスが缶内液面に衝突して飛散するのを防止
できる。槽内圧保持用ヒーター１６及び内圧調整
バルブ１３を設けたので制御装置１７によつて自
動的に貯溜槽１内の内圧を設定値に保持できる。
貯溜槽１内の気化ガスを電磁的駆動装置２内に誘
導する構成にしたので電磁コイルを冷却して焼損
を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の液化不活性ガス滴下装置の
模式図、第２図はこの発明の滴下バルブ及びノズ
ルプレート等の拡大断面図、第３図は別の実施例
のノズルプレートの拡大断面図、第４図は圧力消
去ノズルの拡大断面図、第５図は液化ガスを滴下
する制御回路の概略図、第６図、第７図は滴下ノ
ズルの他の実施例の拡大断面図である。 １：貯溜槽、２：電磁的駆動装置、３：滴下バ
ルブ、４，４′：ノズルプレート、５：元タンク、
６：滴下ノズル、７：上部空間、８：放出管路
系、９：ガスノズル、１０：気化ガス誘導口、１
１：ソレノイド、１３：内圧調整バルブ、１４：
安全弁、１５：バケツト式フロートバルブ、１
６：槽内圧保持用ヒーター、１７：制御装置、１
８：凍結防止用ヒーター、１９：圧力調整弁、２
０：管路系、２１：弁杆、２２：ブロツク、２
３：ガス誘導路、２４：貯溜室、２６：Ｏリン
グ、２７：Ｏリング、２８：ボルト、２９：ボル
ト、３０：ガスノズル部品、３１：圧力消去ノズ
ル、３２：ネジ溝、３３：上部開口部、３４：ネ
ジ溝、３５：テーパー部、３６：添加導線、３
７：缶検知装置、３８：微分回路、３９：フリツ
プフロツプ回路、４０：カウンター、４１：設定
器、４２：発振器、４３：タイマー、４４：切換
スイツチ、４５：缶内圧検出装置、Ａ：制御回
路、６１：液化ガス衝突面、７１：ノズルパイ
プ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 缶詰缶の巻締直前に、缶内に液化不活性ガス
   を滴下するための装置であつて、液化不活性ガス
   の貯溜槽、液化不活性ガスを滴下する制御回路に
   よつて駆動される電磁的駆動装置該電磁的駆動装
   置によつて液化ガスの滴下量を調節するための滴
   下バルブ及びノズルプレート、該ノズルプレート
   の外周部に設けられた貯溜槽の気化ガスを放出管
   路系を通つて放出するガスノズル、該放出管路系
   に設けられた内圧調整バルブ、元タンクから貯溜
   槽への液化ガスの給液口を開閉するフロートバル
   ブ、前記貯溜槽に液化ガス供給管路系によつて接
   続された液化ガスの元タンク、該元タンクの気化
   ガスを放出する元タンク気化ガス放出管路系、該
   元タンク気化ガス放出管路系に設けられた凍結防
   止用ヒーター及び元タンク内圧設定用圧力調整弁
   を備えていることを特徴とする液化ガス滴下装
   置。 ２ 貯溜槽の内面にテフロンコートした特許請求
   の範囲第１項記載の液化ガス滴下装置。 ３ ノズルプレートを樹脂で形成した特許請求の
   範囲第１項記載の液化ガス滴下装置。 ４ ノズルプレートに圧力消去ノズルを取り付け
   た特許請求の範囲第１項記載の液化ガス滴下装
   置。 ５ 貯溜槽に気化ガス誘導口を設けた特許請求の
   範囲第１項記載の液化ガス滴下装置。 ６ 液化ガスを滴下する制御回路に缶内圧検出装
   置を接続した特許請求の範囲第１項記載の液化ガ
   ス滴下装置。