JPS58166196A - 液化不活性ガスの流下量制御装置 - 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】 この発明は、流下装置からたとえば液体窒素等の液化不
活性ガスを、ライン上に配列されて搬送される未封容器
に連続的に流下させる場合の流下量を調節する液化不活
性ガスの流下量制御装置に関する。

一般に、非炭酸飲料やその他の缶詰製品において主とし
てコスト、重景の関係から薄肉の金属製缶（たとえば０
．１５腸の厚さのアルミ缶）やグラスチック製缶等のい
わゆる軟質缶がよく使用される。この種の軟質缶を使用
する場合、保存、輸送における変形や破損を避けるため
に窒素等液化不活性ガス（以下液化ガスという）を封入
して缶内圧を高めるようにしている。このよ□うな液化
ガスの缶への封入は第１図に示すように先ずフイーラ１
で空缶に飲料を充填した後、コンベア２に載置して缶３
を搬送し搬送の途中で流下装置４よシ液化ガスを缶３に
簡下し、さらにその後シーマ５で缶３を密封して行なっ
ている。そして流下装置４より缶３への液化ガスの注入
は従来流下装＠４の弁を一定時間開いて滴下させる間欠
的注入法や液化ガスを小滴状にｆ商工させる方法をとっ
ていた。

しかしながら間欠的注入や小ｌｌｌ！ｉ状注入では９間
欠時間のズーｙ−４小１闇の大小によりあるいは注入時
の小滴の飛散によシ缶毎の注入量にノくラツキが生じる
という欠点があシ、この欠点を解消するためにこの出願
の発明者等は連続的に液化力スを流下し注入する装置を
案出し、すでに提案した。

一方、たとえば飲料缶製品の需要の変化、生産計画等の
変化その他の事情に応じてライン速度を変えて生産量を
調整したい場合がしばしば生じる。

ところが、上記した連続流下の場合、液化力スの流下量
が一定とすると、ライン速度の変化で缶カニ流下装置を
面過する時間が変化するため液化力スの注入量も変化し
、また流下装置からシーマに達するまでの時間も変化し
その間における液化力スの蒸発量も変化する。そのため
シーマで密封された時点での封入液（’Ｉｓガスの量が
相違することになる。したがってライン速度を変化させ
ても封入液化ガスを一定にするためには流下装置より流
下される液化ガスの量を調整してやる必要がある。しか
し手動で流下装置の弁の開閉状態を最適に調節すること
は面倒かつ困難なことである。そこでこの困難さを解決
するためにこの出願の発明者筆は。

ライン速度を輸出ξ検出したライン速度に応じて流下装
置の弁を開閉制御する液化不活性ガスの流下量制御装置
を創出しすでに別の出願を行なった。

しかしながらこの液化不活性ガスの流下量制御装置にお
いて常に一定の速度で弁を開閉する場合には現開閉装置
と、検出したライン速度に対応する目標とする開閉位置
どの差が大なる場合に適正な流下量を得るまでにかなり
の時間を要することに気づいた。

それゆえにこの発明の目的は、適正な流下量を得るだめ
の開閉弁の調節に時間を要しない液化不活性ガスの流下
量制御装置を提供するにある。

上記目的を達成するためにこの発明の液化不活性ガスの
流下量制御装置は、開閉弁を開閉するために変位される
変位手段の現位置を検出する手段と、ライン速度検出手
段によって検出される速度に対応して変位手段の目標位
置を算出する手段と。

前記変位手段の現位置と目標位置の差を求める手段と、
この差に応じて前記変位手段の変位速度を制御する゛手
段を備えることを特徴としている。すなわち、この発明
の液化不活性ガスの流下量制御装置は、開閉弁の開閉用
の変位手段の現位置と目標位置の差が大なるほど高速で
、逆に差が小さいほど低速で変位手段を変位させるよう
にしている。

以下１図面に示す実施例によりこの発明の詳細な説明す
る。

第２図はこの発明の一実施例を示す液化不活性ガスの流
下量制御装置の構成を示すブロック図である。同図にお
いて１１は第１図に示す流下装置４に対応するものであ
って、この流下装置１１の槽内には液体窒素が満たされ
ていて、内蔵されるニードル弁の開閉状況に応じて流下
口１２より液体窒素が連続的に流下されるようになって
いる。

なお流下装置１１の一例の詳細は後述する。１３は液体
窒素の貯蔵ボンベであって、流下装置１１内に貯溜され
る液体窒素が空になると、電磁弁１４を介して流下装置
１１に液体窒素が補給される。

１５はライン制御部であって低速オンボタン１６゜高速
オンボタン１７．普通停止ボタン１８．緊急停止ボタン
１９を備えている一低速オンボタン１６はｐシベア２（
第１図参照）を低速（たとえば５００（ＣＰＭ））で運
転する場合に操作される一高速オンボタン１７はコ２／
（ア２を高速（たとえば１００１０００（ＣＰで運転す
る場合に操作される一普通停止ボタン１８はコ〉−ベア
２を停止させる場合、電源が断されてもコシにア２は暫
時移動して停止するが、この２〉へ＼２２の暫時の移動
に合わして流下装置１１の弁を閉じる時に操作される８
緊急停止ボタン１９はコ＞ベア２の電源が切れればコ〉
へ７２が暫時°移動している段階でも即流下装置１１の
弁を閉じる時に操作されるーこれら各ボタン１６・・・
１９よりの操作信号は変換器（デコーダ）２０を介して
マイクロプロセッサ２１に入力されるーさらにライン制
御部１５はタコゼネレータ２２によってライン速度を交
流信号で出力しタコゼネ変換器２３に加える。タコゼネ
変換器２３に加えられたライン速度に比例した交流電流
は直流電流に変換されて分流器２４に加えられ、さらに
直流電圧に変換される。この直流電圧に変換されたライ
ン速度信号はＡ−Ｉ）−変換Ｂ２５でデジタル値に変換
されてマ＋−一 イクロプロセッサ２１に入力される。

２６はピニオンラックであってスピードコントロールモ
ータ２８の回転により、リニアヘッド２９中のピニオン
に噛合して上下に変位されるようになっている。ピニオ
ンラック２６の上下の変位によって流下装置１１の弁が
開閉さね、腋下ガスの流下量が調節される。ピニオンラ
ック２６の位置はリニアゲージセンサ３０で検出され、
デジタルリニアゲージ３１によってデジタル値に変換さ
れてマイクロプロセッサ２１に加えるようになっている
− マイクロプロセッサ２１はＡＤｉ換器２５より加えられ
るライン速度に基づいて液体窒素の最適流下量を求め、
この流下量に対応するピニオンラック２６の位置（目漂
位置）を算出し、この算出されたピニオンラック位置と
デジタルリニアゲージセンサ３１より得られるピニオン
ラック２６の現位置とより同位置の差及び大小関係を求
め、スピードコントロールモータ２８のモータスピード
（回転速度）信号ｉＶＩ　Ｓと回転方向信号ＭＤを出力
する。モータ回転速度信号Ｍ　Ｓはピニオンラック２６
の現位置と目標位置の差に比例する信号でありＤＡ変換
器′５２を経てコントロールユニット３３に加えられる
。回転方向信号ＮＩＤは正／逆方向切換スイッチろ４に
加えられる、コントロールユニット６３はＤＡ変換器３
２よりのアナログ化された回転速度信号電圧ＭＳとレー
トゼネレータ２７よりの現モータスピードに相当する信
号を受けてスピードコントロール信号ラスヒートコント
ロールモータ２８に加えるようになっている。正／逆方
向切換スイッチ３４は回転方向信号ＭＤによって切換え
られ、その切換状態によりスピードコントロールモータ
２８は正・逆いずれかの方向に回転駆動される。

ここでマイクロプロセッサ２１におけるライン速度に対
する液体窒素流下量の算出について説明する。第１図の
液化ガス注入装置において流下装置４より液体窒素を連
続流下させた場合のライン速度と一定缶内圧を得るだめ
の液体窒素流下−の関係の一例を示すと第３図に不す通
りとなる８同図において（５）は流下装置４とシーマ５
の距離を０゜５〔句にした場合ＣＢ）は同距離を１．５
（ロ）〕にした場合である。なおいずれも缶に満たした
飲料は２４３〔ｍｌ〕、飲料の温度を９５〔９としてい
るへ　まだパラメータは目的とする窒素ガスの缶内田で
ある。図から明らかなようにライン速度の小なる範囲で
はライン速度が小さくなるほど極端に流下量が大となる
が、あるライン速度（極小点Ａ）以上はライン速度の増
大とともに必要とする流下量も大となる。そして流下装
置４とシーマ５の距離が大なるほど極小点Ａが右に移動
する−し同しライン速度で同じ缶内圧を得るに必要とす
る液体窒素の流下量が犬となる。マイクロプロセッサ２
１に内蔵されるメモリにはと記特性図のデータすなわち
缶内圧毎に、ライン速度に対する流下量が記憶されてお
り、ＡＤ変換器２５よシマイクロプロセッサ２１にライ
ン速度が入力されるとそのライン速度に対応する流下量
がメモリよシ読出される。このようにしてライン速度に
対する液体窒素の流下量が求められる。この流下量はさ
らにピニオンラック位置信号に変換される。なお第３図
に示す缶内圧１．０ＣｋＱ／Ｃわ、　　１．５　〔ｋｇ
／Ｃｄ〕、　２．０〔ｋｇ／Ｃ虐〕等の選定はマイクロ
プロセッサ２１内蔵のキーＮ定によってなされる。

第２図において３５は流下装置１１の液面レベルを検出
するセンサであってこの液面センサ５５で検出される液
面レベルは液面計３６で読取られる。この液面計３６に
出力された液面レベル信号は電磁弁１４を開閉制御する
。また上記液面レベル信号はＡＤ変換器３・７を経てマ
イクロプロセッサ２１に加えられ、マイクロプロセッサ
２１は液面レベルがある値以下になると警報器３８を動
作させろ。この警報器３８は液面計３６に付属するもの
であってもよい。

以上のように構成される液体窒素の流下量制御装置はマ
イクロプロセッサ２１による制御のもと第４図に示すフ
ローにしたがって制御動作が実行される。

次に第４図のフロー図を参照して第２図に示す装置の、
動作について説明する。

先ず動作のスタート時において、マイクロプロセッサ２
１自体がリセットされピニオンラック２６が下げられた
状態すなわち流下装置１１の弁が全閉状態とされる。す
なわち初期状態設定がなされる（ステップｓ’ｒ１）。

次にステップＳＴ（以下ＳＴと略す）２でｌ−８ＴＯＰ
か」どうか判定する。

動作のスタート時点では先ず低速オンボタン１６が押さ
れるので、緊急停止ボタン１９等の立上多信号が得られ
ずＳｒ１における判定はＮｏで次のＳｒ１に移る。この
ステップでは「低速か」すなわち低速オンボタン１６が
抑速れたかを判定する。

上記したように動作のスタートでは先ず低速オンボタン
１６が押されるのでこのボタンスイッチの立上りをマイ
クロプロセッサ２１で記憶していると判定ＹＥＳでＳｒ
４に移シ低速立上シ用プログラムを実行する。動作開始
直後ではライン速度が上昇しても流下装置１１よシ流下
される液体窒素の量が追随してゆかないので、低速オン
ボタン１６の操作後一定時間はライン速度に対応する弁
の開度よシも大きく弁を開くという処理をこのステップ
で行なう。その後はＳｒ７に移シライン制御部１５よシ
タコゼネ変換器２３１分流器２４．ＡＤ変換器２５を経
て加えられるライン速度を読込む。

そしてＳｒ８で入力されたライン速度に対応する流下量
を求めさらにこの流下量からピニオンラック位置を計算
する。そしてＳｒ９でリニアゲージ３１よシの現ピニオ
ンラック２６の位置と算出したピニオンラックの目標位
置よりスピードコントロールモータ２８の回転方向及び
回転速度を計算し回転方向信号ＭＤを正／逆方向切換ス
イッチ３４に１回転速度信号ＭＳをＡＤ変換器３２を経
てコントロールユニット６３にそれぞれ出力する（ＳＴ
１０）。コントロールユニット′５５はマイクロプロセ
ッサ２１より受けた回転速度信号ＭＳに相当する速度で
スピードコントロールモータ２８を回転させる。モータ
２８の回転によりピニオンラック２６は上方に移動し流
下装置１１の弁はライン速度にみあった量の液体窒素を
流下させるところまで開かれる。なおモータ２８の回転
速度は、ビニオアー）−≠ｉ２６の現位置と目標位置の
差が大なるほど大とな９．高速でピニオンラック２６が
目標位置近傍に達することになる。ピニオンラック２６
が目標位置近傍に達するとピニオンラック２６の現位置
と目標位置の差が小さくなるのでモータ２８の回転速度
も小となり、ピニオンラック２６の変位速度も低速とな
る。

５Ｔ１０に続いて、動作フローはＳｒ１にもどる。この
ステップでの判定は、動作の頭初緊急停止ボタン１９が
押されていないのでＮＯでアシＳＴ３に移る。Ｓｒ３の
判定は「低速か」であるが。

すでに低速オンボタン１６の立上りを読取９．Ｓｒ４で
の動作を経た後なのでこの段階での判定はＮＯとなる。

次にＳｒ１に移る。このステップでは「高速か」の判定
、すなわち高速オンボタン１７が押されたか否か判定さ
れるが、尚速オンボタン１７が押されていないので判定
はＮｏで、Ｓｒ７に移る。そして上記したと同様に５Ｔ
７−８Ｔ８→ＳＴ９→５Ｔ１０→ＳＴ２の動作を行なう
。以後高速オンボタン１７が押されるまで５Ｔ２−・・
・→ＳＴ５→ＳＴ７→・・・→ＳＴＩ　Ｏ→ＳＴ２の制
御動作がくり返される。

続いて高速オンボタン１７が押されて、ライン速度が高
速となると、高速オンボタン１７のオン立上りをとらえ
てＳｒ１の判定がＹＥＳとなり動作フローはＳｒ６に移
る。ライン速度を低速から高速に切換えた頭初はやは９
ライン速度の上昇に対して流下装置１１より流下される
液体窒素の艦が追随することができないので高速オンボ
タン１７の操作後一定時間はライン速度に対応する弁の
開度よシも大きく強制的に弁を開くという処理をこのス
テップで行なう。その後はＳｒ７に移りライン速度を読
込み、以下低速時の動作と同様ＳＴ８で「ピニオンラッ
ク位置計算Ｊ　Ｓｒ９で「モータ回転速度計算Ｊ、５Ｔ
ＩＤで、算出された回転方向及び回転速度を出力して、
スピードコントロールモータ２８を駆動しライン速度に
応じた弁の開度となるように調節し流下装置１．１よシ
流下される液体窒素量を適正に保つ。以後高速でライン
運転が続けられる限シ、５Ｔ２−・・・−８Ｔ５−８Ｔ
７−・・・、＝’＆Ｔ　１０−８　Ｔ　２の動作がくり
返し継続される。

緊急停止ボタン１９が押されると、この緊急停止ボタン
１９のスイッチオン立上シをとらえて。

ＳＴ２での「５ＴＯＰか」の判定がＹＥＳとなり。

５Ｔ１１に移る。そしてライン２が徐々に停止する場合
でもライン速度０として処理し流下装置１１の弁を即全
閉するように制御する。

普通停止ボタン１８が押された場合には、特別の処理を
なさずに、５Ｔ２−・・・−８Ｔ５−８Ｔ７→・・・→
５Ｔ１０→ＳＴ２の動作を行ないライン速度の漸減に応
答して流下装置）１の弁を閉じることになる。

第５図はこの発明の池の実施例を示す液化不活性ガスの
流下菫制御装置のブロック図である。同図において、第
２図に示す装置と同一番号を付したものは同等の回路を
示しておシその詳細な説明は省略する。第２図の装置に
おいてはピニオンラック２６の現位置と目標位置の差に
応じてヌピードコントロールモータ２８の速度を制御し
てピニオンラック２６の変位速度を調節しているに対し
この実施例装置ではＤＣサーボモータ４２を用い電動シ
リンダ４５を上下に変位させる点で相違しテイル。この
実施例装置においては、パルスゼネレータ４０より電動
シリンダ４３の現位置を示すパルス信号がマイクロプロ
セッサ２１に加えられるようになっている。マイクロプ
ロセッサ２１は第２図に示した位置の場合と同様ライン
速度に応じた流下量に対応する電動シリンダ４５の目標
位置を算出しこの算出した目標位置と現位置よシその差
に応じてモータ回転速度信号ＭＳを出方する。

このモータ回転速度信号ＭＳは正逆の方向性を含む信号
であシＤＡ変換器３２でアナログ値に変換され、ＤＣサ
ーボモータ駆動回路３９に加えられる。ＤＣサーボモー
タ駆動回路３９はＤＡ変換器３２よシ加えられるモータ
回転速度信号ＭＳとタコゼネレータ４１よシ加えられる
ＤＣサーボモータ４２の現速度に相当する信号とを比較
しＤＣサーボモータ４２の回転速度を回転速度信号ＭＳ
に相当する速度まで上昇させる。ＤＣサーボモータ４２
Ｃ７Ｊ回−転速度が高くなると比較的短時間に電動シリ
ンダ４３の現位置が目標位置に近接する。近接すると現
位置と目標位置の差が小さくなるので。

それに応じてマイクロプロセッサ２１よシのモータ回転
速度信号ＭＳも小さくなり、ＤＣサーボモータ駆動回路
３９はＤ−Ｃサーボモータ４２の回転速度を下げる方向
に動作する。このようにしてＤＣサーボモータ４２は、
電動シリンダ４３の現位置と目標位置が非常に離れてい
ると高速で回転するように、逆に同位置が比較的近接し
ている場合は低速で回転するように駆動される。電動シ
リンダ４３がＤＣサーボモータ４′２の回転によシ上下
すると、この電動シリンダ４５に連結される流下装置１
１の弁が開閉され液化ガスの流下量が調節される。

次に第２図及び第５図に示す装置に使用される液化ガス
の流下装置の具体例の１つを第６図を参照して説明する
。同図は流下装置の要部縦断面図を示している。同図に
おいて５０は本体容器であって、外ケー７５１と内容器
５２及び保冷のため。

外ケース５１と内容器５２間に形成される真空層５３よ
り構成されている。また本体容器５０の中央部にはニー
ドル弁支持筒５４が装着されておシ。

このニードル弁支持筒５４の筒内上方部には主軸５５、
インナノ！／Ｌ／デ５６とシートパルプ５７からなるニ
ードル弁５８が、筒内下方部には液体ガヌバツファ部５
９が設けられている。ニードル弁５８の主軸５５は上方
端で一端がスプリング固定支持枠６０に固定されるスプ
リング６１の他端に支持枠６２によって固定され、駆動
棒６６の上下動により降下、復帰自在に構成されている
。シートパルプ５７は中央に、テーパ状の開口部を有す
る貫通穴５７ｍを有しており、ニードル弁支持筒５４の
下方段部に固着されている。このシートパルプ５７の貫
通穴５７ａにはニードル弁５８の主軸計の上下動によシ
ートパルプ５６が抜差され、その抜差具合によって液化
ガスの流下量が調整されるようになっている。

液体ガスバッファ部５９は、す状に形成される焼結金属
製受器６４．焼結金属製受器６４を支持する支持−枠＋
ｓ’ｓ’、６６及び保冷用外筒６７で構成されている。

支持枠６５はニードル弁支持筒５４の下方開口部に挿着
されている。

内容器５２内に貯溜されている液体ガスたとえば液体窒
素はニードル弁支持節５４に設けられる貫通穴６８を経
てシートパルプ５７の貫通穴５７ａより焼結金属製受器
６４に流下されいったんこの焼結金属製受器６４に溜め
られる。そしてこの焼結金属製受器６４のす状部を液体
窒素が滲出して。

整流され流下口６９よシさらに下方に流下して下方を搬
送される缶に注入される。この場合内容器５２より焼結
金属製受器６４に゛流下される液体窒素の流下量はシー
トパルプ５７の貫通穴５７ｍの開口度合によって決まる
。貫通穴５７ａの開口度合はインナパルプ５６の挿入度
合によって決まるがこのインナパルプ５６の挿入度合は
駆動棒６３の上下動によって調節される。駆動棒６６は
第２図に示す装置のピニオンラック２６や第５図に示す
装置の゛′電動シリンダ４３に連結されるので、ピニオ
ンラック２６等の上下動によシ焼結金属製受器６４への
流下量が調整されることになる。

一方焼結金属製受器６４への流下量が大になると、焼結
金属製受器６４に溜められる液体窒素の量も大となりそ
れだけ滲出して流下してゆく量も大となる。

第６図に示した流下装置によれば焼結金属製受器を介し
て液化ガスを細い糸状に連続してゆるやかに缶に注入し
得るので、注入の際のショックが少なく、液化ガスの飛
散や蒸発が少なくしかも一定して注入できるので注入量
のバラツキがほとんど生じない。

この発明に使用される流下装置としては第６図に示すも
のと同様の原理のものが好ましいが、連続的に液化ガス
が流下されるもので他の原理のものを用いてもよい。

以上のようにこの発明の液化不活性ガスの流下量制御装
置によれば、弁を開閉するための変位手段の現位置と目
標位置の差を算出してこの差に応じて、変位手段の変位
速度を制御するものであり。

現位置が目標位置から比較的離れている場合には高速て
変°位手段を変位させるから弁を短時間で開閉できそれ
ほどの時間を要することなく液化ガスの流下量を適正値
に持ってゆくことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は空缶に飲料等を充填しその後液化不活性ガスを
注入して缶を密封するまでの注入装置の概略を示す図、
第２図はこの発明の一実施例を示す液化不活性ガスの流
下量制御装置のブロック図。 第３図は第１図に示す注入装置において、ライン速度と
液体窒素の流下量の関係を示す図、第４図は第２図に示
す実施例装置の処理フローを示す図。 第５図はこの発明の他の実施ＩＩｊＡＪを示す液化不活
性ガスの流下量制御装置Ωブロック図、第６図は第２図
及び第５図に示す実施例装置に使用される流下装置の一
例を示す要部縦断面図である。 １：フイーラ、　　２：コンベア、　５：缶。 ４・１１　：流下装置、　５：シーマ、　　１３：ボン
ベ、　１４：電磁弁、　１５ニライン制御部、　２１：
マイクロプロセッサ、　２２・４１：タコゼネレータ、
　２６：ピニオンラック。 ２７：レートゼネレータ、　　２８ニスピードコントロ
ールモータ、　　２９：リニアヘッド。 ３０：リニアゲージセンサ、　　３１：デジタルリニア
ゲージ、　　３２：ＤＡ変換器、　　３３：コントロー
ルユニット、　３４：正／逆方向切換スイッチ、　　３
９：ＤＣサーボモータ駆動回路、　４０：パルスゼネレ
ータ、　　４２：ＤＣサーボモータ、　　４＋：電動シ
リンダ。 特許出願人　　　　　サントリー株式会社代理人　　弁
理士　　中　村　茂　信 集４１２］ ８５フ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）丸な−＜−Ｅも開閉弁とこの開閉弁を開閉するた
   めに変位される手段とを含み、所定速度で移動するライ
   ン上に配列されて搬送される未封容器に連続的に液化不
   活性ガスを流下する液化不活性ガス流下装置と、前記ラ
   イン速度を検出する手段と、検出されたライン速度に応
   じて前記変位手段を変位させる手段とを備え、前記開閉
   弁の開閉で流下される液化不活性ガスの流下量を調節す
   る液化不活性ガスの流下量制御装置において。 前記変位手段の現位置を検出する手段と前記ライン速度
   検出手段によって検出される速度に対応して前記変位手
   段の目標位置を算出する手段と、前記変位手段の現位置
   と目標位置の差を求める手段と、この差に応じて前記変
   位手段の変位速度を制御する手段とを備えることを特徴
   とする液化不活性ガスの流下量制御装置。