JPH02500020A - 極低温液体の制御された供給 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 極低温液体の制御された供給 主所生１景 本発明は、液体窒素のような極低温液体を制御された状態で供給するための装置 および方法に関するものである。

計量された量の極低温液体を供給することが重要であるような種々の用途がある ０例えば、缶に蓋を取り付ける直前に、計量された量の不活性極低温液体を加え ることによって、プラスチック製、アルミニウム製、またはスチール製の薄肉容 器を非炭酸飲料用の缶として使用することができるようになる。不活性の極低温 液体が蒸発すると、缶の内圧が高くなって強度が増し、例えば貯蔵または輸送の 際に積み重ねても、缶はつぶれに（くなる。

こうした用途の場合には、制御された供給が行われることが極めて重要である。

極低温液体の量が少なすぎると、十分な圧力（強度）が得られず、従って缶は積 み重ねたり積荷したりするときに加わる力に耐えられなくなる。窒素の量が多す ぎると、缶の内圧が過剰となり、缶が変形して、場合によっては破裂することも ある。

極低温液体の計量は、供給装置の表面で凝縮や凝固を起こして容器中にしたたり 落ちることによって容器を詰まらせたり汚染したりする周囲水蒸気のために複雑 なものとなる。生産ラインの環境においでは、これらの問題点を悪化させるよう な極端な温度および湿度条件が生じうる。例えば、自動化された飲料用缶組立ラ インでは、液体窒素供給装置に隣接したステーションにおいて、高温殺菌、最近 は低温殺菌された飲料を缶の中に注入する。供給装置上には、多量の霜が蓄積す ることがある。

極低温液体の流れを計量する上でのもう一つの障害は、極低温液体が供給導管中 で蒸発し易い点、特に例えば極低温液体が加圧状態で供給される出口において圧 力降下を受ける場合に蒸発し易い点である。液体と蒸気の大きな密度差のために 、気化の量が少量であっても、液体／蒸気の容積比は急激に変化し、従って極低 温液体の供給速度が変わる。

極低温液体の計量は、缶が組立ラインに沿って高速で移動し、急角度で方向を変 える際に生じる極低温液体のはね返りによって複雑なものとなる。

使用される極低温液体が液体酸素の沸点よりやや低い温度で沸騰する液体窒素の 場合、もう一つの問題点は極低温液体の存在する場所で酸素が凝縮することであ り、従って包装された食品中に存在する酸素が増えることとなり、食品に対して 好ましくない影響を及ぼす。さらに、蓋の取り付けられていない容器がその中に 極低温液体が入った状態で移動すればするほど、こ。

の問題は益々深刻となり、極低温液体供給装置は大きくて扱いにくくなることが 多く、従って蓋の取り付けが行われる場所に隣接して配置することができなくな る。

主肌生！立 ある一つの態様において、本発明は、ある出口から制御された極低温液体の流れ を供給するための装置を特徴とし、以下のような構成要素からなる二ａ）実質的 に一定圧力の状態の、出口から離れた場所にある極低温液体源；ｂ）極低温液体 源を出口に接続している導管；ｃ）導管に沿うた全での個所において、導管を通 過する極低温液体を過冷却状態に保持するための（すなわち導管中のいかなる個 所においても、極低温液体の平衡蒸気圧は導管中のある個所において得られる圧 力より低い）、また大気圧にて沸点以下の温度で極低温液体を出口に供給するた めの（例えば、出口の周囲圧力におけるその沸点の約０．５°Ｆ以内の温度で、 極低温液体が出口に供給される）手段；およびｄ）導管中に配置された流量制御 絞り。極低温液体を過冷却状態に保持することによって、流れは実質的に（少な くとも約９５容量％）液体状態に保たれる。従って導管中の流れは、圧力、流量 、および導管のサイズに関して正確に制御される。具体的には、極低温液体が出 口に供給される速度は、流量制御絞りの断面積によって制御され、出口において 激しいフラッシングが起こらないよう留意する。

極低温液体を過冷却状態に保持するための装置の一つの好ましい特徴は、導管に 沿って生じる熱損失を抑制するための断熱にある。例えば、導管は実質的にその 全長にわたって極低温液体を収容するようになされたジャケットによって取り囲 まれており、そしてこのジャケットは真空チャンバーによって順に取り囲まれて いる。

他の好ましい特徴は、導管に供給される極低温液体の温度を制御するための熱交 換浴にある。具体的には、一定圧力の極低温液体源は極低温液体温からなり、こ の浴が極低温液体を導管に供給するチューブを取り囲んでいる。このチューブは 、浴中に含まれている極低温液体と熱交換接触の状態となるように配置される。

浴中の極低温液体を大気圧にてその沸点以下に冷却するために、浴中の極低温液 体の圧力は供給出口での圧力以下に保持される。浴の上部に配置された相分離機 から浴中のチューブに極低温液体が供給され、実質的に一定の圧力落差が得られ る。浴は導管を取り囲んでいる極低温液体ジャケットと連通していて、極低温液 体がかなり低い圧力落差（例えば、０．５〜２インチ）で浴からジャケットに供 給され、従ってジャケット内の極低温液体の温度上昇は最小限に抑えられる。

さらに、極低温液体供給装置は好ましくは速度制御チャンバーを含み、このチャ ンバーは系から供給される液体の流れに方向と速度を与えるように伸びており、 通常は水平状態に設置されている。速度制御チャンバーは、供給される極低温液 体の流れの方向を制御するように配置された供給出口チューブへと繋がっている 。供給出口を有する導管の端部において、真空チャンバーが乾燥ガスジャケット とヒーターによって取り囲まれている。これは供給出口においてＭｌが起こった り酸素量が増えたりするのを防止するためである。流量制御絞りに連通した圧力 落差をさらに制御するために、流量制御絞りの上流に調節可能な予備絞りが設け られる。

木兄は、組立ラインに沿って蓋締めステーションへと移動しつつある容器を加圧 するために液体窒素を供給する場合にうまく適合する。このような場合、流量制 御Ｂ絞りの断面積は、所望の量の極低温液体を各容器に供給できるように選定さ れる。注意深く制御された水平流れを使用して、各缶に供給される容積をより良 く制御することができ、また蓋締めを行う前の缶からの極低温液体の蒸発やはね 返りをより良（制御することができる。特に、速度制御チャンバーは通常水平状 態になっていて、容器の移動速度と移動方向に合った極低温液体流れの速度と方 向を与えるように選定された断面積を有するのが好ましい。

別の態様において、本発明は、（ａ）蓋の付いていない容器をほぼ水平の組立ラ インに沿って蓋締めステーションへと移動させること（このとき容器は直立状態 であって上部が開放されている）；および（ｂ）制御された速度、方向、および 流量を有する極低温液体の流れを生成させること（このとき流れの流量は、所望 の量の液体を蓋締めステーションのすぐ隣にある各容器に供給するように選定さ れる）；からなる容器加圧方法を特徴とする。

好ましい実施態様においては、流れの衝撃と蓋締機の間の距離をさらに短くする ために、極低温液体の流れはほぼ水平である。特に、極低温液体の流れの速度と 方向は、容器の内容物に衝撃を与える時に流れにかかる力を少なくするために、 容器の移動速度と方向にほぼ適合するように選定される。流れの速度と方向は通 常、容器の移動と適合しなければならないけれども、全（同じである必要はない ０例えば、流れの速度は容器の速度よりやや遅くして、流れが容器の移動とは反 対方向の力の成分で容器に衝撃を与えて容器の移動方向に向かうはね返りが防止 されるようになされてもよい。容器の組立ラインが蓋締機のところで曲がってい る場合、流れの速度、方向、および量は、はね返りを防ぐべく中心からはずれて 曲線の内側に向かって容器に衝撃を与えるように選定される。流れの速度と量は 、一体の流体流れが容器内容物と衝撃状態に保持されるように選定することがで きる。またこれとは別に、流れの速度、容積、および量は、容器内容物に衝撃を 与える前にはじけて液滴の状態になるように選定することもでき（少なくとも３ 滴（好ましくは少なくとも５滴）が各容器に衝撃を与える）、これによって−滴 が失われる場合に生じる変動が少なくなる。多頭ノズルを使用して、より小さな 液滴にし、これによつてさらに容器１個当たり供給される極低温液体の精度を向 上させることができる。

本方法は、供給出口に配置せしめた加熱手段も含めた上述の供給装置を使用して 実施することができ、本装置は極低温液体の流れを同時に供給している状態で作 動される。

本発明の他の特徴および利点は、以下に記載の本発明の好ましい実施態様から明 らかとなろう。

しい　Ｅ　のｉ゛日 先ず、本発明の好ましい実施態様の図面について簡単に説明する。

皿−皿 第１図は、極低温液体供給システムの概略図である。

第２図は、第１図に示した供給システムのノズルの拡大側面図であり、一部切り 取って示しである。

第３図は、別のノズルの拡大側面図であり、一部切り取って示しである。

第４図は、第１図に示した供給システムにおける浴の拡大概略側面図であり、一 部切り取って示しである。

第５図は、第３図のノズルの上面図であり、ノズルが組立ライン上の容器を充填 するように作用している。

第６図は、第５図の組立ラインとノズルの斜視図である。

装−！ 第１図には、極低温液体供給システムｌＯの３つの基本的構成要素、すなわち、 相分離機１１、浴３０．およびノズル６０が示されている０便宜上、液体窒素を 用いた場合に関して本システムを説明するが、他の極低温液体も同様に使用でき ることは言うまでもない。特に明記しない限り、分離機、浴、およびノズルはス テンレス鋼で溶接されている。

第２図において、ノズル６０は、一定圧力で過冷却された液体窒素を移送するた めの中央チャンバー６２を有する。ノズル６０の先端に向かって、絞られた径方 向オリフィス６６を有する流量制御器６４があり、この制御器はチャンバー６２ から速度制御チャンバー６８へと繋っている。オリフィス６６はチャンバー６２ およびチャンバー６８より小さな断面積を有し、従ってノズル６０からの流量が 効果的に制御される。チャンバー６８は、オリフィス６６から受け入れる流れの 速度を制御できるように設計されている。ノズルの先端において、方向決めチュ ーブ７０がチャンバー６８を取り囲み、出ロア１から供給される液体窒素の流れ の方向を制御する。チューブ７０の直径はチャンバー６８の直径より大きく、従 ってチューブ７０への熱漏れによる気化が起こっても、液体の流れのために利用 できる断面積が大幅に狭まることはない。

ノズル６０の他の特徴としては、チャンバー６８の端部を越えて延在する液体窒 素ジャケット７２および真空ジャケット７４がある。

側ジャケット７８は加熱コイル８０を含んでいる。

第３図は中央チャンバー６２′を有する別のノズル６０’を示し、これは液体窒 素ジャケット７２′と真空ジャケット７４′によって被覆されている。ノズルチ ャンバー６８′の背後に流量制御器を設置し、これがノズル６０’の先端にねじ 込まれている。乾燥窒素ガスジャケット７６′へは入ロア７′によって供給され る。加熱コイル８０′がジャケット７６′を取り囲んでいる。組立ラインが一時 的に停止したときに窒素の流れを速やかに迂回させるために、出口に隣接して噴 出口８１′が配置される。流量制御器中の径方向オリフィス６６′や方向決めチ ューブ７０′のような、ノズル６０′の他の構成要素は、通常はノズル６０の構 成要素に対応する。

一定圧力の過冷却された液体窒素は、浴／熱交換器３０を経て相分離機１１から ノズル６０　（またはノズル６０′）に供給される。

具体的には、第１図において、液体窒素は分離機１１の容器１６に含まれており 、容器１６は我々の共有に係る米国特許第３．９７２．２０２号（参照の形で組 入れられている）に記載されているような設計となっている。自動制御弁１２は 、導管１４を通って外部加圧貯蔵タンク５から供給される液体窒素の供給量を液 体レベルセンサー１３によって調節する。一対の電子レベルリミットセンサーの ような他のセンサーも使用することができる。容器１６の上部は、通気口１８を 経て大気に通じている。

導管９０は３輔導管であり、３つの同軸チャンバーを有している。内側チャンバ ーは、容器１６の液体レベルと浴３０の液体レベルの間の圧力落差Δｈ、の力が かかった状態で、容器１６の底部から浴３０に液体窒素を供給する。導管９０は 、内側供給チャンバーを同軸で包囲し且つ浴３０からの窒素蒸気と液体窒素との 混合物の戻り流れを搬送するための内側戻り導管と、容器１６を取り囲んでいる 真空ジャケットと連通している外側真空ジャケットとを有する。導管９０は、セ ミフレックス・トリアックス（Ｓｅｍｉｆｌｅｘ■Ｔｒｉａｘ）の品名で、マサ チューセッツ州つォバーンのバキューム９バリヤー０コーポレーシヨン（Ｖａｃ ｕｕａ＋　Ｂａｒｒｉｅｒ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎｉｎ　Ｗｏｂｕｒｎ、ＭＡ ）から購入することができる。

導管９０は差し込みコネクター２０（第４図）を介して浴３０に接続されており 、差し込みコネクター２０は、導管９０の供給チャンバーに接続されている中央 導管２２、トリアックス導管２０の戻り導管に接続されている戻り導管２４、お よび戻り導管を取り囲んでいる真空ジャケット２６からなっている。

第４図において、浴３０は、真空スペースすなわちジャケット３２を形成してい る外側壁３１によって取り囲まれている内側チャンバー壁３４を存する。コネク ター２０の外側壁２３は壁３１を貫通して延びており、従って真空ジャケット２ ６と３２は繋がっている。

コネクター２０の中央内側導管２２は、内側チャンバー壁３４を通過して、導管 ２２を取り囲んでいるシールドチューブ３５内をその末端まで延びている。チュ ーブ３５の底部にはフィルター３６が設けられている。チューブ３５を取り囲ん でいる外側チューブ３７は内側チャンバー壁３４に固定されている。オリフィス ブロック６７はチューブ３５を支持し、′コネクター２０との接続を果たしてい る。

チューブ３５の頂部に設けた径方向開口２９により、チューブ３５と３７との間 の空間４８からの循環を、導管２２とブロック６７の間の空隙６５を通して、導 管２４に戻すことができる。フィルター３６の洗浄を容易にするために、導管２ ２、チューブ３５、およびフィルター３６からなる組立物を浴３０から取り外し て壁３４に溶接された外側チューブ３７を残すことができる。

チャンバー２２から流れ出る極低温液体は、チューブ３５の底部にあるフィルタ ー３６を通過して、チューブ３５と３７の間に設けられている空間４８に入る。

チューブ３７の底部において、バイブ４９により空間４８とコイル３８が接続し ている。バイブ４９には、制御器４１によって外部から制御される閉止弁４ｏが 含まれている。空間４８の頂部に向かって、充填バイブ４６が空間４８がら分岐 して繋がっている。バイブ４６には変調弁４５が含まれ、変調弁４５は、チャン バー３４内の液体窒素の予め定められた浴レベルを与えるように作用するフロー ト４７によって制御されている。容器蓋締め組立ラインがかなり長時間停止した 場合に流れを止めるために、バイブ４９内に外部的に制御される閉止弁（図示せ ず）を組み込んでもよく、これによって液体窒素を廃棄するようなことも起こら ず、これと同時に、ラインが再び始動したときに比較的速やかに回復できるよう な状態に供給システムを保持することが可能となる０通気口５８は大気に対する 通気孔であってもよく、あるいはまた冷却作用を増すために、真空ポンプ５９に 接続してもよい。

コイル３８は液体窒素浴中に浸漬されている。コイル３８の下流端は、制御器４ ３によって外部から調節されているニードル弁４２に繋がっている。ニードル弁 ４２の下流には、極低温液体をノズル６０に供給する導管５０がある。導管５０ は、（浴３ｏからの）液体窒素の内側ジャケット５４と外側真空ジャケット５６ とによって取り囲まれた中央チャンバー５２を有する。チャンバー５２はノズル ６０の中央チャンバー６２に、ジャケット５４はジャケット７２に、そしてジャ ケット５６はジャケット７４に繋がっている。導管５０は、後述するように、浴 ３０の液体レベルに対して、予め定められた距離Δｈ２だけ下に配置されている 。

立−且 上記した装置の作用は以下の通りである。

供給弁１２によって、液体窒素が分離機１１中において予め選定されたレベルに 保持される。供給弁１２は、ソレノイド制御弁を作動させる液体レベルリミット センサーで置き換えることもできる。この場合、センサーの設定ポイントは約４ インチ離して設定され、±０．５１の精度で機能する０分離機１１中の液体窒素 は大気蒸気圧と平衡状態にあり、従って液体窒素の温度は大気圧における液体窒 素の沸点に保持される。

分離機１１中の液体窒素は、圧力落差Δｈ、によって駆動され、チャンバー２２ を通って空間４８へと流入する。スペース４８中の液体窒素は、弁４５とフロー ト４７によって調節されて、充填パイプ４６を通ってチャンバー３４を所望のレ ベルまで満たす、弁１２は液体レベルセンサー１３に応答して、相分離機中にお いて定められた液体レベルを保持するように作用する。

浴３０において、液体窒素は、導管２２から内側チューブ３５へと流れ、そして フィルター３６を通ってチューブ３７へと流れる。先ず閉止弁４０が閉じ、液体 が空間４８を満たし、充填パイプ４６を通過し、これによって浴が満たされ、弁 ４５がフロート４７によって駆動される。液体と蒸気が径方向開口２９を通過し て戻って導管２０のジャケット２４と連通し、液体とガスの混合物が相分離機に 戻る。

弁４０が開くと、液体窒素が熱交換コイル３８を通って流れ、浴中の液体窒素に よって冷却される０次いで液体窒素は、ニードル弁４２を通過して導管５０の中 央チャンバー５２へと流れる。圧力落差Δｈ、は一定レベルに保持されるので、 ニードル弁４２に与えられる圧力は一定に保たれ、従ってニードル弁４２により さらに圧力制御が行われる。具体的には、ニードル弁４２により、液体が中央チ ャンバー５２に、そして圧力落差Δｈ、である３、０〜３．５ｐｓｉより低い、 約１．０〜１．５ｐｓｉという一定の制御された圧力でノズル６０に供給される 。供給出口において得られる１、０〜１．５ｐｓＩという圧力は、ある特定の容 器蓋締めラインに対する所望の速度および方向を与えるのに適切である。しかし ながら、以下に示すように、当業者は、単に極低温液体の圧力と容積を制御して 他の容器サイズ、速度などに関する所望の量を供給することによって、他の蓋締 めラインにおいて本発明を使用することができるであろう。

最後に、出口における極低温液体の温度を、実質的に大気圧（すなわち、出口の 外の圧力）での沸点以下に保つことが重要である。沸点以下に保つことができな いと、流れている極低温液体が大気圧になる際にフラッシング（急激な気化）が 起こり、実際に容器に供給される極低温液体の量を制御することが困難となる。

上記の説明から、定圧源は、供給される極低温液体の流量および他の特性を制御 する一つの重要な面であることがわかる。

制御された供給するためのもう一つの重要な面は、供給導管システム全体を過冷 却することであり、これは、導管中で気化すると、たとえ極低温液体が二定の圧 力で導管に供給されたとしても、極低温液体の供給を制御することがかなり困難 となるからである。具体的には、気化点において流量（単位時間当たりの重量） が急激に変化し、各容器に供給される極低温液体の量が変わるのである。導管中 のいかなる個所においても、極低温液体はその平衡蒸気圧を該個所において受け る圧力以下に保持するだけの十分低い温度に保持されるので、気化を避けること ができる。従って、流れの形態は実質的に（少な（とも９０〜９５容量％）液体 である。

上記した２つの目的は、特定の実施態様において達成される。

上述したように、作動中の圧力落差の変動に比べて比較的大きな（少なくとも約 −桁大きい、そして好ましくはそれ以上大きい）固定された圧力落差Δｈ１を維 持することによって、実質的に一定圧力の極低温液体の供給が可能となる。本実 施態様では、ノズルに供給される極低温液体を冷却するのに、また冷却液をノズ ルジャケットに供給するのに浴を使用することによって過冷却が達成される９通 気口５８が大気に通じている場合、浴温は大気圧における極低温液体の沸点とな り、従ってノズルに供給極低温ジャケットによって、実質的に大気圧における沸 点（０，５１以内で）等しく保持される。このようにして、オリフィスでΔｈ２ が高すぎる場合、圧力落差Δｈ、によりジャケット内の極低温液体の温度が上が り、ノズル中の極低温液体の温度が上がる。

Δｈ２が低すぎる場合、ジャケット内における極低温液体の混合が不十分となる か、あるいはまたさらに好ましくないことには、ジャケット内において全体的に 液体の損失が起こる。出願者は、Δｈオが約０．５と２．０インチの間の値をと りうろことを見出した。

従って、導管５０とノズル６０の二重外被により、窒素が流量制御絞りオリフィ ス６６を通って速度制御チャンバー６８中に流入するときに、過冷却状態が保持 される。浴は、制御弁からの熱損失を抑制するためにも重要なものである。

要するに、ノズル中の流れは実質的に液体の流れであるので、公知の流体力学の 原理に従って流量制御や速度制御を行うことができ、また供給される流れの制御 が妨げられるような不安定な流れ形態となるのを避けることができる。具体的に は、オリフィス６６のサイズによって全体としての流量が決まり、チャンバー６ ８の直径によって流れの速度が決まる。方向決めチューブ７０は、液体窒素の流 れの向きを定めるよう設計されている。

過冷却効果は、第１表に記載の実施例によって実証されている。第１表に記載さ れている特定の数値は代表的なものであり、これによって本発明が限定されるも のではないことは、当業者にとっては自明のことである０図面において、丸で囲 んだ一桁の数字は、第１表における対応した番号付は個所を表している。

第１表 液体窒素供給システム １　主貯蔵タンク　４４．７　１５９　１５９　なし　０１００本個所２と９は 、液体窒素が圧力降下によって急速に気化するときに冷却される。

第６図と第７図は、組立ライン上で液体窒素の流れを容器８２に供給するノズル ６０をかなり概略化して示したものである。ノズル６０の下流には、容器をシー ルする蓋締め機８４がある。

第５図および第６図に示されているように、ノズル６０は、液体窒素のほぼ水平 の流れを与えるように設置されている。組立ラインとノズルとの正確な配置に従 って、ノズルは僅かに（例えば、５〜１５°）水平より下に角度をつけてもよい 、窒素流れの速度を容器の速度に合わせることによって、流れと容器との衝突の 水平力成分はかなり低下する。さらに、供給出口に与えられる圧力は、垂直運動 にではなく水平運動に費やされる。従って、ノズル出口と容器との間の垂直滴下 によって主として決まる力で、流れが容器内容物に衝撃を与える。

容器に対して極低温液体が衝撃を与える個所は蓋締め機にすぐ隣接しているので 、気化とはね返りが抑えられる。これに関連して、衝撃の個所と蓋締め機との間 の正確な距離は、容器ラインの速度と容器ラインの環境のようなファクターによ って決まる。いずれにしても、距離は十分に小さいので、蓋締めされた容器内に おける極低温液体の圧力の制御不可能な変動を引き起こすような気化を防ぐこと ができる。

本システムは、計量された量の極低温液体を正確な圧力で正確に供給するので、 流体の流れに関する公知の原理を使用して、各缶に必要とされる窒素の量、およ び衝撃と蓋締めとの間の液滴損失すなわち窒素損失が原因となって生じる変動を 評価するのが実際的である。

例えば、容器との衝撃の前に流れが細かく散らばって液滴となるように、そして 液滴のサイズが容器１ケ当たり必要とされる窒素の量よりかなり少なくなるよう に、流れの量および位置を制御することができる。好ましくは、流れは容器１ケ 当たり少なくとも３〜５滴（最も好ましくは、少なくとも５〜１０滴）を生じる ように設計すべきであり、その結果、もし１滴が容器中に入り損なった場合に引 き起こされる変動は十分に良く抑制される。またこれとは別に、容器との衝撃個 所において、極低温液体を飛散させない定常流として供給することもできる。

血皇尖施胆様 他の実施態様は以下の請求の範囲内に含まれている。ｖｔ量制御オリフィスは、 端部の鋭い、本質的に平面状のオリフィスであってもよく、あるいはまた速度制 御チャンバーの一体部分となっていてもよい０例えば、速度制御チャンバーは、 その直径が絞られた流量制御から徐々に増大してもよい、水平流れを使用すると 、衝撃での水平速度成分が減少するという点において、また衝撃と蓋締めとの間 の距離が短くなるという点においてかなりの利点を与えるけれども、遠く離れた ノイズおよび制御された供給によって利点が得られるような他の流れ配向も可能 である０例えば、容器が狭い開口を有している場合、あるいは組立ラインの動き が断続的である場合、液体を集めるように、また窒素を定期的に容器に供給する ように配置された修正装置中に、下流へ向かう流れを供給するのが望ましい。こ のように、修正装置によって供給圧力が消散する。断続的な動きをするライン上 の容器間における極低温液体の流れをそらせるのに、ガス噴出口８１′（第３図 ）のような分流調節器を使用することもでき、この場合、ガス噴出口用の制御器 は、容器センサーまたは容器ライン用の制御器との電気的な接続によって、容器 ラインに対する算出パ同調がなされる。容器に供給される液滴がより小さくなる ように、例えばノズル軸の中心を囲んで円周上に配置された複数の出口オリフィ スをノズル中に組み込むことも可能であり、これによって供給する液体窒素の量 をより正確に制御することができる。またこれとは別に、調節可能な流量制御オ リフィスを導管の終端部に組み込んでもよ（、このようにすれば、浴中に上記の ニードル弁を設ける必要はなくなる。

ＩＧ　１ ＦＩＧ　５ ＦＩＧ　６ 国際調査報告 ｍｗｓ−−＾−ｍ＃’＝ＦＣ’ｒ／ＵＳ８フ１０２４９３

Claims (28)

【特許請求の範囲】
1. （１）極低温液体の制御された流れをある出口から供給するためのシステムであ って、 ａ）実質的に一定圧力状態にあり、出口から離れている極低温液体源； ｂ）前記極低温液体源と前記出口とを接続している導管；ｃ）前記導管内に配置 された流量制御絞り；およびｄ）前記極低温液体が前記導管を流れる際及び出口 から出る際に、極低温液体を実質的に完全に液相状態に保持し、且つ前記の法れ つつある極低温液体の温度を大気圧における前記極低温液体の沸点以下の温度に 保持するための手段からなり；前記出口に供給される極低温液体の流量が前記絞 りの断面積によって制御され、そして前記極低温液体がひどいブラッシングを起 こさずに精度良く出口に供給される装置。
2. （２）前記流量制御絞りの下流に速度制御チャンバーを含み、前記速度制御チャ ンバーは前記絞りより大きな断面積を有して前記出口に供給される極低温液体の 流れの速度を制御するように選定されている請求の範囲第１項記載のシステム。
3. （３）前記速度制御チャンバーが供給出口から供給される流れに対して方向づけ をおこなうように延びている請求の範囲第２項記載のシステム。
4. （４）前記速度制御チャンバーがほぼ水平である請求の範囲第３項記載のシステ ム。
5. （５）前記導管が実質的にその長さに沿って生じる熱漏れを防止するような断熱 手段を含む請求の範囲第１項記載のシステム。
6. （６）前記導管が、前記極低温液体を収容できるようになされたチャンバーによ って被覆されている請求の範囲第５項記載のシステム。
7. （７）前記極低温液体被覆チャンバーは実質的に導管の全長に沿った真空チャン バーによって取り囲まれており、前記真空チャンバーは前記供給出口を有する導 管の端部において乾燥かスジヤケットとヒーターによって取り囲まれており、こ れによって前記供給出口における凝縮と酸素量増大が防止される請求の範囲第６ 項記載のシステム。
8. （８）前記一定圧力の極低温液体源が極低温液体の浴を含み、極低温液体を前記 導管に供給するチューブをこの浴が取り囲み、前記チューブが浴中に収容されて いる極低温液体と熱交換接触の状態となるように配置されている請求の範囲第１ 項記載のシステム。
9. （９）前記導管ジャケットが、極低温液体を収容するようになされたジャケット によってその長さに沿って断熱され、そして前記ジャケットが前記浴と連通して いる請求の範囲第８項記載のシステム。
10. （１０）前記浴中の極低温液体の圧力が、前記供給出口において大気圧以下に保 持される請求の範囲第８項記載のシステム。
11. （１１）前記極低温液体が前記浴の上方に配置された相分離機から前記浴中のチ ューブに供給されて正確に制御された圧力落差が達成される請求の範囲第８項記 載のシステム。
12. （１２）前記流量制御絞りの上流に予備絞りが設けられて圧力落差の全てが前記 流量制御絞りに伝わるわけではない請求の範囲第１１項記載のシステム。
13. （１３）前記予備絞りが外部から調節可能なニードル弁である、請求の範囲第１ ２項記載のシステム。
14. （１４）組立ラインに沿って蓋締めステーションへ向かって移動している容器を 加圧すべく制御された量の極低温液体を供給する装置であって、 ａ）実質的に一定圧力状態にあり、出口から離れている極低温液体源； ｂ）前記種低温液体源と出口とを接続している導管；ｃ）前記導管内に配置され た流量制御絞り；およびｄ）前記極低温液体が前記導管を流れる際及び出口から 出る的 際に、極低温液体を実質的に完全に液相状態に保持し、且つ前記の洩れつつある 極低温液体の温度を大気圧における前記極低温液体の沸点以下の温度に保持する ための手段からなり；前記出口に供給される極低温液体の流量が前記絞りの断面 積によって制御され、そして前記極低温液体がひどいフラッシングを起こさずに 、実質的に液体として精度良く前記出口から供給されるような装置。
15. （１５）流量制御絞りの下流に設けられていて、前記流量制御絞りより大きな断 面積を有する速度制御チャンバーを含み、前記速度制御チャンバーはほぼ水平で あり、前記容器の移動速度および移動方向にほぼ適合した前記極低温液体の流れ の速度と方向が得られるように選定された断面積を有する請求の範囲第１４項記 載の装置。
16. （１６）（ａ）蓋締めされていない容器を蓋締めステーションに向けてほぼ水平 の組立ラインに沿って移動させ、このとき前記容器は直立で、その頂部が開放し た状態であり、（ｂ）制御された速度、方向、および流量を有する実質的に液体 である極低温液体の流れを生成させ、このとき前記各容器に必要量の液体を供給 するように前記流れの流量が選定され、また前記蓋締めステーションのすぐ隣り の缶中に前記液体の流れが入るように前記流れの速度と方向が選定される容器加 圧方法。
17. （１７）前記容器組立ラインが連続的に移動し、前記極低温液体の流れがほぼ水 平である請求の範囲第１６項記載の方法。
18. （１８）前記極低温液体の流れの速度と方向が前記容器の移動速度と移動方向に ほぼ適合するように選定されて前記極低温液体の流れが前記容器の内容物に衝撃 を与える際に前記流れにかかる力が減少する請求の範囲第１６項記載の方法。
19. （１９）前記流れの速度が前記容器の速度より遅く、その結果、缶の移動方向と は反対の力の成分で流れが容器内容物に衝撃を与え、これによって前記容器の移 動方向に対するはね返りを防ぐことができる請求の範囲第１８項記載の方法。
20. （２０）前記容器組立ラインが前記蓋締め機の場所で曲がっており、前記流れの 速度、方向、および量が、前記曲がりの内側に向かって、また前記曲がりの中心 からはずれて前記容器に衝撃を与えるように選定される請求の範囲第１８項記載 の方法。
21. （２１）前記出口から供給される前記極低温液体の流れの速度、容積、および量 が、前記容器との衝撃を通じて完全に一体となった流れを保持するように選定さ れる請求の範囲第１６項記載の方法。
22. （２２）前記流れの速度、容積、および量が、前記容器内容物に衝撃を与える前 に液滴の状態になるように選定される請求の範囲第１６項記載の方法。
23. （２３）前記流れの速度、容積、および量が、前記容器１ケ当たり少なくとも３ 滴を供給するように選定される請求の範囲第２２項記載の方法。
24. （２４）（ａ）１）前記出口から離れている極低温液体源；２）前記極低温液体 源と前記出口とを接続している導管；３）流れる前記極低温液体を前記導管に沿 った全ての個所において過冷却された状態に保持するための、そして実質的に大 気圧における極低温液体の沸点以下の温度にて、前記極低温液体を前記出口に供 給するための手段；および４）前記導管中に配置されている流量制御絞りからな る装置を設けること；および（ｂ）前記過冷却された液体窒素の流れを前記供給 出口から前記容器に供給すること； からなる請求の範囲第１６項記載の方法。
25. （２５）前記装置が前記供給出口に配置された加熱手段を含み、前記方法が前記 極低温液体の流れを供給しながら加熱手段を作動させることからなる請求の範囲 第２４項記載の方法。
26. （２６）実質的に大気圧における前記極低温液体の沸点以下の温度に冷却された 前記流れる極低温液体源と、前記の流れる極低温液体源を少なくとも２つの流路 に分割するための手段からなり、 前記流路のうちの第１の流路は、前記出口と連通し且つ供給導管内の極低温液体 を大気圧以上に保持して前記出口への極低温液体の流れを持続させるための手段 を有する前記供給導管からなり、 前記流路のうちの第２の流路は、前記第１の流路の周りに同心円状に配置された ジャケットであり、前記の流れる極低温液体源を分割するための手段は前記ジャ ケット内の圧力を前記供給導管内の圧力以下に保持する手段を有し、これによっ て前記ジャケットは前記供給導管中を流れている極低温液体を大気圧における前 記極低温液体の沸点以下の温度に実質的に保持する請求の範囲第１項記載のシス テム。
27. （２７）熱交換浴および前記第１流路に極低温液体を供給する極低温液体供給ラ インを含むシステムであって、前記熱交換浴は前記ジャケットと連通していて前 記ジャケットに極低温液体を供給し、前記浴は浴中に収容されている極低温液体 を前記第１流路における極低温液体の圧力以下の圧力に保持するための手段を有 し、 これによって、前記供給ラインにおける極低温液体の流れが前記浴と前記供給導 管とに分割され、前記ジャケットには前記供給導管において前記ジャケットが前 記極低温液体を過冷却させることのできる圧力で前記浴から前記極低温液体が供 給される請求の範囲第２６項記載のシステム。
28. （２８）前記導管を取り囲んでいるジャケット、および前記ジャケット中の極低 温液体の圧力を前記導管中の圧力以下の圧力に保持するための手段を含むシステ ムであって、前記ジャケット中における前記の極低温液体の圧力が大気圧より大 なること２インチ以下である請求の範囲第１項記載のシステム。