JPS6150200B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は缶詰缶に内圧を与えるため、缶の巻締
直前に液化ガスを滴下する装置の、滴下量制御装
置に関する。

従来の技術 缶の巻締直前に缶内に液化窒素等の液化不活性
ガスを滴下することは、巻締後の缶内の圧力を高
め、缶胴厚の薄い缶を使用出来ることにより省資
源とコストダウンを計れると共に、缶中の封入空
気を不活性ガスで置換して缶詰食品の品質の向上
に役立つという効果を生じる。

この液化ガスの封入量は 缶内圧の目標値 液化ガス例えば液化窒素（LN₂）の滴下位置
と缶の巻締間の距離（滴下から巻締までの蒸発
量） 缶サイズ及び内容物の充填量（巻締後の缶内
上部空間の大きさ） ホツトパツク或はコールドパツク等の内容物
の充填条件 巻締のラインスピード 等の条件によつて変化する。

しかしながら、これらの条件の変化に対応して
貯溜タンクからの液化ガス滴下量を適正に制御す
ることは困難であり、従来の缶詰製造ラインにお
いては、暫定的にバルブ開度を設定して缶詰缶に
液化ガスを封入し、それによつて製造された缶詰
缶の内圧を測定し、その測定結果に基づいてバル
ブ開度を微調整して適正な滴下量を得るようにし
ている。そのため、常時缶詰缶の内圧測定とバル
ブ開度の微調整を繰り返し行わなければならない
が、従来のバルブはその開度を微調整するのに熟
練作業者を要すると共に、上記諸条件の変化に十
分に対応できない問題があつた。

本発明者等は、先に、滴下バルブの開度が容易
に微調整でき、上記諸条件の変化に対応して滴下
量を制御する対策として、LN₂の元タンクの圧力
を利用してLN₂滴下用の貯溜タンクの内圧を制御
すると共に、パルスモータで滴下ノズルのニード
ルバルブの開き度を制御することにより、LN₂の
滴下量を制御するようにした液化ガス滴下装置を
開発した。（特願昭57−84696号、同昭57−143438
号）（特開昭58−203296号、特開昭59−34100号公
報） すなわち、滴下ノズルを有する貯溜タンクは、
フロートバルブ等によつてタンク内の液面を一定
に保持する。一方、タンク上部に溜まる気化ガス
を圧力調節弁を通じて放出すると共に、貯溜タン
クの設定内圧よりも高い内圧を持つ元タンクの気
化ガスはレギユレータを通じて上記の放出管路に
接続され、貯溜タンクの内圧が何らかの原因で設
定値より下つた場合に、放出管路から逆に気化ガ
スが供給される。

液化ガスの滴下は滴下ノズルのニードルバルブ
をソレノイドによりニードルを引上げて開くこと
により行なわれる。液化ガスにかかる圧力は貯溜
タンクの液面と内圧を設定値に保持することによ
り一定とされている。滴下量の調節は、ニードル
の上昇行程中にストツパーを配置し、このストツ
パーの位置を変位させることにより、ニードルバ
ルブの開度を制御することによつて行われる。

発明が解決しようとする問題点 しかし、このような滴下装置によつて、上記の
諸条件に合せて手動操作で滴下量を調整すること
は極めて困難である。殊に、巻締機が稼働中に速
度が２段に切替出来るものにあつては、例えば
600缶／分のラインスピードから、1200缶／分ま
で２〜３秒で切替るため、このラインスピードの
変化に追随してLN₂の滴下量を調整することが難
しく、又、出来たとしても再現性に乏しいものと
なる。

上記手動操作に代えて、近時バルブの開度をラ
インスピードの変化に追随して自動的に調整する
自動制御方式が試みられている。その場合、タン
ク内圧を一定にすれば、滴下量はバルブの開度に
関係するから、バルブの開度をラインスピードに
比例して制御すれば良い。しかしながら、ライン
スピードが同じであつても、缶詰缶内に封入する
液化ガスの適正量は上記諸条件に対応して相違す
るから、それらのすべての条件の変化に対応する
には、上記ラインスピードとバルブ開度量の比例
定数を変えた膨大の数の変換テーブルを用意しな
ければならず、その制御も複雑になる問題点があ
る。

さらに、従来使用されている大口径のニードル
バルブでは、バルブ特性およびパルスモータの分
解能の限度により少流量減での微調整が因難であ
る。また、微調整を重視するあまり小口径バルブ
を採用すると、最大流量不足、あるいは変速時に
大きくバルブリフトを変更しなければならず追従
性に欠ける問題がある。

本発明は、上記実情に鑑み創案されたものであ
つて、液化ガス充填条件が変化しても、多数の変
換テーブルを必要とすることなく、かつバルブ開
口度に関連なく滴下量を微調整することができ、
滴下量を適正かつ容易に制御できる液化ガス滴下
量の制御装置を提供することを目的とするもので
ある。

問題点を解決するための手段 滴下バルブより缶詰缶内に滴下される液化ガス
量は、バルブの開口量と貯溜タンク内圧によつて
規定されるが、バルブの開口度の変化が最も大き
な影響を及ぼす。一方、缶詰缶内に充填される液
化ガス量は、上記諸条件のうちラインスピードの
変化によつて大きく影響される。本発明は、上記
事実に照して、ライン稼働中に変更される可能性
が高く、かつ早い応答が要求されるラインスピー
ドに対応する滴下量制御を滴下ノズルのバルブ開
口量制御によつて行ない、他の条件変化に対応す
る制御をタンク内圧制御により前記滴下量の補正
を行なう事によつて、ライン速度とバルブ開口量
の変換テーブルを多数用意しなくても、諸条件の
変化に対応して液化ガス滴下量を適正に制御でき
ることを見出し、完成したものである。

以下、本発明の原理を第４，５図によつて説明
する。

第４図イは、ラインスピードとバルブ開口量と
の関係を、例えば、缶サイズ、内容物充填量、液
化ガス滴下位置と巻締位置間の距離、缶内圧目標
値、滴下タンク内圧等について、実用上使用され
る範囲内で設定値を変えて、実験値及び計算によ
つて算出し、グラフ化したラインスピードとバル
ブ開口量基本変換グラフである。

しかし、巻締時に缶内に充填されている液化ガ
ス量は、缶内容物充填温度により、滴下位置から
巻締位置までの間の蒸発量水蒸気の凝縮、内容物
の体収縮等によつて大きく変動するので、内容物
充填温度によつてその分補正する必要がある。本
発明の実施例では、缶内容物充填温度として、93
℃、75℃、20℃毎にその補正量を算出し、前記得
られたラインスピードとバルブ開口量基本変換グ
ラフに、バルブ開口量をその分上乗せする。この
ようにして得られたのが、第４図ロである。

従つて、前記第４図イ，ロから得られるデータ
を制御データとして予め入力しておけば、ライン
スピードとバルブ開口量基本変換グラフのモード
を選定し、かつ内容物充填温度を選定することに
よつて、ラインスピードに対応するバルブ開口量
の変換テーブルが作成され、ラインスピードの変
化に対応するバルブ開口量の制御量が得られる。

また、上記諸条件の暫定値が部分的に異なる缶
詰缶の場合は、貯溜タンク内圧の設定値を変更す
ることにより、上記のバルブ開口量から得られる
滴下ガス量を補正することができる。即ち、流量
はタンク圧の平方根に比例するから、タンク圧を
変えることによつてバルブの開口量を変えなくと
も流量を変えることができ、しかも、バルブの開
口量の変更で困難であつた少流量域での微調整が
可能となる。このことは、速度追従制御するうえ
で大きなメリツトとなる。つまり、充填条件が変
更されても、速度−バルブ開口量の関係に影響が
なく、ライン速度を監視するだけで追従制御が実
現できるのである。第５図は、タンク内圧の変化
で滴下量を補正したときの、ライン速度に対する
各モード毎の滴下量の関係を示すグラフであり、
本発明は、このグラフに基づいて、ライン速度に
追従して液化ガス滴下量を制御するものである。

上記原理に基づいてなされた本発明の構成を実
施例に相当する第３図に基づいて説明する。

本発明の液化ガス滴下量制御装置は、タンク内
圧検出器１５と、バルブ開度検出器２６と、ライ
ン速度検出器２７と、ライン速度に対するバルブ
開口量の変換モードを設定するモード設定器２８
と、タンク内圧を設定するタンク圧設定器２９
と、内容物充填温度を設定する温度設定器３０
と、バルブ開口量を制御するパルスモータ５と、
圧力調整弁１７の設定圧を制御する電空変換器２
２と、前記モード設定器２８及び温度設定器３０
の各設定値に基づいて、ライン速度−バルブ開口
度変換テーブルを選択し、ライン速度検出器から
の検出信号によりバルブ開口量を演算する手段、
該演算値とバルブ開度検出器２６からの検出値と
比較し、バルブ開度を制御するパルスモータに補
正信号を送出する手段、タンク内圧設定器２９か
らの圧力設定値とタンク内圧検出器１５から検出
値とを比較し電空変換器に信号を送出する手段と
からなることを特徴とするものである。

上記の各手段は、マイクロコンピユーターに内
在する。

作 用 本発明の作用を第６，７図に示すフローチヤー
トにより説明する。

第６図はバルブ開口量の制御を示すフローチヤ
ートである。

プログラムが開始すると、ライン速度検出器１
５からライン速度を読み込み（ステツプ）、変
換テーブルを参照し必要開口量を演算する（）
現在のバルブ開口量を開度検出器から読み込み
（）、開口量が少ないかどうかを判断し（）、
YESの場合は開度増信号を出し（）、ステツプ
の状態に戻り、上記プログラムを繰り返す。
Noの場合は、開口量が大であるどうかを判断し
（）、YESであると開度減信号を出し（）、ス
テツプの状態に戻り、上記プログラムを繰り返
す。Noの場合は、ステツプの状態に戻り、上
記プログラムを繰り返す。

次にタンク内圧を設定値に保つための制御を第
７図のフローチヤートにより説明する。

プログラムがスタートすると、タンク内圧検出
器１５よりタンク内圧を読み込み（ステツプ
）、設定値より小さいかどうかを判断する
（）。YESであると電空変換器への出力を上げ
る信号を出し（）、ステツプに戻り、上記プ
ログラムを繰り返す。Noであると、設定値より
大であるかどうかを判断する（）。YESである
と電空変換器への出力を下げる信号を出し
（）、ステツプに戻り、上記プログラムを繰り
返す。Noであると、ステツプに戻り上記プロ
グラムを繰り返す。

実施例 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。

第１図、第２図は、本発明の制御装置が適用さ
れる液化ガス滴下装置を示す。液化ガスは元タン
ク１から給液ホース２によりフロートバルブユニ
ツト３を経て貯溜タンク４に液面を一定に保つよ
うに供給される。

貯溜タンク４内の液化ガスは、ソレノイド７に
よりアーマチユア８及びこれに固定されたバルブ
ニードル９を引上げることによつて缶２０中に滴
下される。このとき、アーマチユア８はバルブ開
口量調節ピン６に突当ることにより上昇行程が制
限され、これによつてバルブニードル９とバルブ
シート１０間の間隔が規制される。この開口量調
節ピン６の位置はパルスモータ５によつて制御さ
れる。

図中１１はバルブへの霜の附着を防止するため
のヒーター、１９は缶２０の検出のための近接セ
ンサー、１３は気化ガスをシールドガスとして放
出するための管路である。

この滴下装置において、貯溜タンク４の内圧の
制御は次のように行なわれる。

貯溜タンク４の上部空間は気化ガス放出管路１
４、圧力調整弁１７を経て放出される。圧力設定
器２１に手動により貯溜タンク４の内圧を設定す
ることにより、設定値に見合つた電流が電空変換
器２２へ出力される。電空変換器２２には元タン
ク５からのガス圧が減圧弁２３を介して常時一定
圧で供給されており、入力電流値に見合つたガス
圧に変換出力される。この電空変換器２２からの
出力ガス圧が貯溜タンク４の内圧調整弁１７にロ
ーデイング・エア圧として供給される。圧力調整
弁は貯溜タンク４の内圧が設定値より上昇する
と、弁の開き度が比例して大きくなり、貯溜タン
ク内圧を設定圧に保持する。

一方、貯溜タンク４の内圧は常時圧力検出セン
サー１５で検知し、その出力は差圧信号器２４へ
入力される。この検出圧力が圧力設定器２１の設
定値より低い場合、差圧発信器２４の出力信号に
より電磁弁１６が開き、減圧弁２３、流量調節弁
２５を経て元タンク１の気化ガスがガス放出管路
１４中に流入し、タンク４内の圧力を上昇させ、
設定圧に戻ると電磁弁１６は閉じられる。流量調
節弁２５は電磁弁１６が開いた瞬間に衝撃圧がか
かり、差圧発信器２４が誤動作するのを防止する
ために用いられる。

第３図に上記の滴下装置の滴下量制御回路の１
例を示す。

この制御回路は、検出部、条件設定部、中央演
算制御部、及び制御部からなり、中央演算制御部
にラインスピードバルブ開口量変化データ・ライ
ン速度−滴下開始時間データ及び制御プログラム
が記憶されている。

検出部は、ライン速度検出器２７、缶センサ１
９、バルブ開度検出器２６、タンク内圧検出器１
５から構成され、中央演算制御装置CPUの入力
ポートに接続されている。

バルブ検出器２６とタンク内圧検出器１５より
の検出信号は、アナログマルチプレクサ３４によ
り切換られ、Ａ／Ｄコンパータ３５によりデイジ
タル変換されてCPUに入力される。

また、条件設定部は、温度設定器３０、モード
設定器２８、タンク圧設定器２９からなりCPU
の入力ボートに接続されている。

制御部は、圧力調整弁１７、バルブ開口度を制
御するパルスモータ５、バルブの開閉を行なうソ
レノイド７とからなる。

圧力調整弁１７は、Ｄ／Ａコンパータ３７、電
空変換器２２を介してCPUの出力ポードに接続
されている。CPUからのデイジタル信号をＤ／
Ａコンパータ３７によつてアナログ信号に変換
し、該アナログ信号に応じたガス圧を電空変換器
２２が圧力調整弁１７にパイロツト圧として作用
させることによつて、圧力調整弁１７の設定圧力
をコントロールする。パルスモータ５は、パルス
モータドライバ３６を介してCPUの出力部に接
続されている。CPUからの正逆転の信号をパル
スモータドライバ３６によつてパルスモータの励
磁位相に変換し、パルスモータ５の正逆転量をコ
ントロールする。ソレノイド７は、CPUからの
バルブ開信号をソレノイドの電圧に変換するソレ
ノイドドライバ３９を介して、CPUに接続され
ている。

また、本実施例では、液化ガスの滴下を連続滴
下と断続滴下を切換える切替スイツチ４０が設け
られており、連続滴下と断続滴下の切換えができ
るようになつている。

以上のように構成された制御装置に液化ガス滴
下量の制御は次のようにして行われる。

まず、充填条件等を考慮して暫定的に、タンク
圧設定器２９、モード設定器２８にそれぞれタン
ク内圧、モードを設定する。また温度設定器３０
には、缶内容物の充填時温度を設定する。モード
設定器２８、温度設定器３０の設定に基づいて、
CPU内で速度−バルブ開度変換テーブルが選択
され、それに基づく制御が実行される。

連続滴下の場合は、フイラー出口の缶検出セン
サ１９の“ON”信号でLN₂滴下バルブが開とな
り滴下を開始し、缶検出センサ１９の“OFF”
信号でＴ秒後に滴下バルブが閉となるようにプロ
グラム制御される。また、断続滴下の場合には、
シーマの駆動軸に１缶毎に対応するカム（図示せ
ず）を取付け、これをＭ／Ｃタイミングセンサ２
７により検出してライン速度を算出するととも
に、このＭ／Ｃタイミングセンサの信号と缶検出
センサ１９信号との合成信号入力後T1秒で滴下
バルブ開、T2秒でバルブ閉となるようプログラ
ム制御されている。この場合、合成信号入力後滴
下バルブ開までの時間T1秒は、ライン速度の検
出信号に応じた“速度−時間”変換テーブルによ
りプログラム制御される。

以上のように、選択されたライン速度−バルブ
開口量変換テーブル、及びタンク内圧に基づい
て、ライン速度に追従して滴下量の制御が行われ
る。所定時間稼動後、液化ガスが充填された缶詰
缶の内圧を測定し、所定内圧を維持していない場
合は、モード設定または圧力設定を変更して調整
する。その場合、缶詰缶の内圧がわずかな相違で
あると、タンク内圧の設定値を変更するのみで滴
下量の微調整ができる。また、途中でラインスピ
ード以外の充填条件の変化があつた場合は、タン
ク内圧設定値を変更して適宜微調整する。

効 果 以上のように、本発明では、バルブ開口量−ラ
イン速度変換テーブルを複数個用意しておき、温
度設定とモード選定により前記変換テーブルを選
択し開口量を演算して、ライン速度に追従してバ
ルブ開口量を制御することにより滴下量の主制御
を行なうと共に、他の条件変化に対応する制御を
タンク内圧制御により前記滴下量の補正を行なつ
たので、ライン速度とバルブ開口量の変換テーブ
ルを多数用意しなくても、諸条件の変化に対応し
て液化ガス滴下量の制御を簡単にかつ適正にでき
る。

また、タンク内圧制御により滴下量を調整する
ようにしたので、バルブ開口度に関係なく滴下量
を微調整することができ、従来のバルブで困難で
あつた少流量域での微調整も可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の制御装置を適用する液化ガ
ス滴下装置の概念図、第２図は滴下装置の断面
図、第３図は本発明の制御装置の回路図、第４図
イは速度−バルブ開口量基本変換グラフ、第４図
ロは温度設定で補正された速度−開度変換グラ
フ、第５図はライン速度と滴下量の関係を示すグ
ラフ、第６図はバルブ開口量制御のフローチヤー
ト、第７図はタンク内圧制御のフローチヤートで
ある。 １：元タンク、３：フロートバルブ、４：貯溜
タンク、６：バルブ開口量調節ピン、７：ソレノ
イド、９：バルブニードル、１５：圧力検出器、
１６：電磁弁、１７：圧力調整弁、１９：近接セ
ンサー、２１：圧力設定器、２２：電空変換器、
２４：差圧発振器、２６：バルブ開口量検出器、
２７：ライン速度検出器、２８：モード設定器、
２９：タンク圧設定器、３０：温度設定器、３
２：中央演算制御装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 液化不活性ガスの貯溜タンク、該タンク内の
   液化ガスを巻締直前の缶詰缶中に滴下するための
   滴下バルブ、上記タンク内圧を設定値に保つため
   の圧力調整バルブを有する液化ガス滴下装置の液
   化ガス滴下量の制御装置であつて、タンク内圧を
   検出するタンク内圧検出器と、バルブ開口量を検
   出するバルブ開度検出器と、ライン速度を検出す
   るライン速度検出器と、ライン速度に対するバル
   ブ開口量の変換モードを設定するモード設定器
   と、タンク内圧を設定するタンク内圧設定器と、
   内容物充填温度を設定する温度設定器と、バルブ
   開口量を制御するパルスモータと、圧力調整弁の
   設定圧を制御する電空変換器と、前記モード設定
   器及び温度設定器の各設定値に基づいてライン速
   度−バルブ開口量変換テーブルを選択し、ライン
   速度検出器からの検出信号によりバルブの開口量
   を演算する手段と、該演算値とバルブ開度検出器
   からの検出値とを比較してパルスモータに信号を
   送出する手段と、タンク内圧設定器からの圧力設
   定値とタンク内圧検出器からの検出値とを比較し
   電空変換器に信号を送出する手段とからなること
   を特徴とする液化ガス滴下量の制御装置。