JPS6233198Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は低温液化ガス流出装置、特に液体窒素
等の安定した一定流出流を得ることの出来る低温
液化ガス流出装置に関するものである。

（従来技術） 常に一定量の低温液化ガスを流出させる装置
は、種々の工業分野で求められているが、最近特
に罐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。

即ち、近年材料の節約、罐の軽量化、コスト低
減の観点から、炭酸飲料やビールの様に罐内圧を
大気圧より大にする罐内容物用の罐には、胴側壁
を0.095〜0.13mmに薄くしたDI罐や胴側壁用板材
として約0.17mmという薄い板厚の材料を用いたス
リーピース罐が広く用いられる様になつたが、ト
マトジユース、野菜ジユース、果実類のジユース
やネクター、コーヒー、ミネラルウオーター等の
様に罐内圧が大気圧と略等しいか、温度の低下に
より負圧になる罐内容物用の罐には、胴側壁の変
形を防止する為に、罐胴の側壁が0.16〜0.22mmで
あるDI罐や胴側壁が0.20〜0.23mmのスリーピース
罐が使用されている。

ところが、最近このような非炭酸飲料を熱間充
填した罐内に、内容物の味覚を変えない不活性ガ
スを液化状態（例えば液体窒素）で所定量充填す
ることにより罐内容物冷却後の罐内圧を大気圧よ
り大にする方法が提案されている。

この方法を用いれば、DI罐だけでなくスリー
ピース罐でも、炭酸飲料用罐と同じ罐を使用出来
る（勿論内面塗料等は内容物に合つたものに変え
る必要がある）ので、材料の節約に伴うコストの
低減、罐の軽量化に伴う輸送費の低減が図れるだ
けでなく、炭酸用と非炭酸用板材の統一化やこれ
に伴う製罐及び罐詰製造設備の稼動率の向上も見
込めるので実用化が強く望まれているのである。

ところが、これに十分応えられる流出装置は未
だ得られていないのが現状である。

即ち、従来の低温液化ガス定量流出装置のノズ
ル部の下面外壁及び側面外壁は、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
温液化ガスを流出し続けていると、低温液化ガス
が通過するノズル部の下面外壁や側面外壁に、空
気中の水分及び罐に充填されている内容物が高温
になつている場合には罐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
するようになり、それが時間の経過と共に成長し
てノズル部の流出孔を狭めたり塞いだりして低温
液化ガスの流出量（単位時間当たりの）減少させ
或いは流出を停止させてしまつたり、又はノズル
部の下面外壁に付着して成長した霜がノズル部の
下方を移動する罐と接触して罐を転倒させたり、
成長して大きな塊となつた霜が罐内に落下して罐
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、低温液化ガスを流出する罐内に充填され
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、熱間充填法により罐内に高温の内容物
を充填した罐に、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外壁に霜が発生し、約
60分後には霜が厚くなつてノズル部の流出孔を狭
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。

その侭にしておくと、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罐内に
落下して罐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、ノズル部の流
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、ノズル部下面外壁とその下方
を移動する罐との間隔が狭い場合には、罐を転倒
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。

こゝには、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囲繞し、下面
に開口を有する室を設け、この室の内に低温ガス
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号開示の手段では、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（又は霜防止カバー）を設けると、確かにノズ
ル部自身には霜が付着することがないが、ノズル
部を囲繞している低温ガス導入室（霜防止カバ
ー）の外壁には、空気中の水分や罐内容物から蒸
発した水分に起因する霜が付着し、ノズル部外壁
に霜が付着した場合と同様の欠点をもたらす。

本考案者等はこの欠点を霜防止カバーにヒータ
ー等の加温手段を設けることによつて解消した。

（考案が解決しようとする問題点） しかし、霜防止カバーに加温手段を設けること
は、以下の様な問題を増大させることゝなつた。

即ち、前述した様に低温液化ガスは極めて気化
し易い為、この気化が特に流出ノズルの流出孔付
近で生ずると、第５図に示すように流出孔の方へ
向かう流出流の流れに気化ガスによる気泡が巻き
込まれ、これらの気泡が流出液体中に混入した
り、流出孔に入る流出液体の邪魔をするので、流
出孔からの低温液化ガスの流れが脈動流に似た不
安定な流出状態となり易い。ところが、流出孔を
穿孔した流出ノズルの下面及び流出ノズルの取付
具の外面は外気又は気化ガスに接しており、而も
これらの各部分は構造上、真空遮断二重壁構造を
採用し難い為、流出ノズル及び流出ノズル取付具
は外熱進入が最も起こり易い部分となつており、
加えて、この部分を取り囲んでいる霜防止カバー
が加温されていると、霜防止カバーからの放射熱
を受けるので、尚一層の外熱侵入が起こり、その
結果、どうしても流出孔付近は低温液化ガスの気
化が生じ易くなつてしまう。

従つて、気化ガスによる気泡の影響で、流出孔
を流下する低温液化ガスの単位時間当たりの流出
量も大きく変動してしまう。

（考案の目的） 本考案の目的は上記のような欠点を除き、流出
装置内の流出孔付近で低温液化ガスが気化して
も、流出量に影響を与えないような低温液化ガス
流出装置を提供するものである。

（問題点解決の手段） 本考案の低温液化ガス流出装置は、上部に開口
を有する低温液化ガス貯留用の断熱容器と、該開
口を塞ぐ蓋体と、該断熱容器の底面に設けられ、
低温液化ガスの流出孔を有する低温液化ガス流出
ノズルと、該流出孔を開閉する弁体と、該低温液
化ガス流出ノズルの少なくとも下面外壁を取り囲
むと共に下部に低温液化ガス通過用の開口を有
し、内部に乾燥ガスを導入する霜防止カバーと、
該霜防止カバーを加温する手段と、前記蓋体を貫
通する低温液化ガスの液面制御センサ及び低温液
化ガス供給管と、前記蓋体に設けた常時大気に連
通する気化ガス排出管と、前記液面制御センサか
らの信号で前記低温液化ガス供給管を開閉する開
閉弁とを備えた低温液化ガス流出装置であつて、
前記低温液化ガス流出ノズルの少なくとも流出孔
上方部分を囲み前記断熱容器の内壁から離間して
立設された気泡除け筒を備えている事を特徴とす
る。

（実施例） 以下図面によつて本考案の実施例について説明
する。

第１図、第２図は本考案による低温液化ガス流
出装置の一実施例を示し、１は二重壁とした断熱
容器、１′はこの断熱容器１内に配置した緩衝用
容器、１″はこの容器１′の下部に形成した開口、
２は前記断熱容器１の開口を塞ぐ蓋体、３は前記
緩衝用容器１′に対する低温液化ガス供給管、４
はこの供給管３に介挿した電磁弁、５は前記断熱
容器１の底部に取り付けた偏平な低温液化ガス流
出ノズル、６はこの流出ノズル５に設けた液化ガ
ス流出孔、７はこの流出孔６を開閉する弁体、８
はこの弁体７に連結したピストンロツド、９はこ
のピストンロツド８を駆動するエアシリンダ、１
０，１０′は前記蓋体２に設けた気化ガス排出
管、１１は液面制御センサ、１２は前記緩衝用容
器１′内で前記液化ガス供給管３の先端に取り付
けたフイルタを示す。

第３図は前記弁体及びノズル部分の詳細断面図
であつて７′は内部弁体、７″は外部弁体、５′は
前記内部弁体７′が着座する内部弁座、５″は前記
外部弁体７″が着座する外部弁座、２１は前記弁
体７部分を取り囲むノズル部内筒、２２は同じく
ノズル部外筒、２３は二重壁とした断熱容器１の
内外壁及びノズル部内外筒間に形成される真空
層、２４は前記ノズル部内筒２１の上部を塞ぐ流
出口蓋体、２５はこの蓋体２４に形成した開口、
２６はこの開口２５を塞ぐ金網、２７は流出ノズ
ル５を前記断熱容器１の底部に設ける為前記流出
ノズル５の上面と前記断熱容器１の底面間に介挿
した環状のノズル取付台、２８はノズル取付ナツ
トを示す。

又、３０はノズル部の下面及び側面を取り囲む
と共に下部に低温液化ガス通過用の開口を有する
霜防止カバーであり、この中に管３１から乾燥窒
素ガス等の低温乾燥ガスを供給すると共にニクロ
ム線等の加温手段３２を取り付けて加温すること
により、低温液化ガス流出ノズル５、ノズル取付
台２７、ノズル取付ナツト２８及び霜防止カバー
３０に霜が付着して、流出孔６を部分的又は全面
的に閉塞して低温液化ガスの流出量を変化せしめ
たり、成長せしめたり、成長して大きな塊となつ
た霜がノズル部の下方を移動する罐等の容器内に
落下する等の不都合を未然に防止する為のもので
ある。

尚、３３は霜防止カバー３０の外壁の温度を測
定する為の測温センサであり、図示しない温度調
節器に連結されて霜防止カバー３０の外壁を略一
定温度に維持する。

この様な低温液化ガスの流出装置では遮断容器
１内の低温液化ガス液面上の圧力を大気圧とし、
液面制御センサ１１により一定高さに保たれる低
温液化ガスの液面高さと、流出ノズル５に穿設さ
れた流出孔６の孔計と孔数とによつて低温液化ガ
スの流出量を一定に保つようにしてある。又、図
示の実施例で低温液化ガスを直接に断熱容器１へ
供給せず、液面制御センサ１１の信号によつて電
磁弁４を開いて低温液化ガス供給管３から一旦緩
衝用容器１′へ供給し、更にそこから断熱容器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に生じる気化ガス圧による
断熱容器１内の圧力変化を防止するので、流出孔
６からの低温液化ガス流出量を一定に保つことが
容易である。

（作用効果） 本考案においては、その構造上から真空断熱二
重壁構造が採用し難い部分である流出ノズル５と
ノズル取付ナツト２８及びノズル取付台２７から
の熱侵入によつて、ノズル部内筒２１内の低温液
化ガスが気化して小さな気泡となつて、流出孔６
から流出する低温液化ガス流に流されてこれに混
入したり、低温液化ガスが流出孔６に入る邪魔を
するのを避ける為、気泡除き筒２９をノズル部内
筒２１から離間して前記液化ガス流出孔６の外側
でノズル取付台２７の内周面に立設せしめる。

外部からの熱はノズル取付ナツト２８、ノズル
取付台２７を経由して侵入する割合が多いので、
気泡除け筒２９を設けない場合には、ノズル取付
台２７の内縁端部から特に気泡が発生し易く（気
泡は突起部や縁端部から生じ易い）流出孔６から
流出する低温液化ガスの流出量を変化させてしま
う（混入した場合は流出量が減少する）。然しな
がら本考案のように気泡除け筒２９を設けること
によつて、ノズル取付台２７に形成される縁端突
起部が無くなるので殆ど気泡が発生せず上記経路
からの外部熱侵入により気泡が発生しても、この
気泡は第４図に示すように流出孔６から流出する
低温液化ガス流とは遮断され、気泡除け筒２９と
ノズル部内筒２１との環状間隙を上昇するので、
これが流出ノズル５の流出孔６からの流出する低
温液化ガスに混入したり、低温液化ガスが流出孔
６に入るのを邪魔して流出量を変化させることは
ない。

又、気泡除け筒２９は放熱板としても作用し、
ノズル取付台２７の冷却を速やかにする効果も有
する。

従つて、外部からの熱侵入による気泡発生の影
響を最小限に抑えることが出来るという効果をも
たらす。

尚、本実施例では流出ノズル５を外部に突出す
ることなく、偏平な形として低温液化ガスと接触
する面積を出来るだけ大きくなるようにしている
ので、流出ノズル５が速やかに且つ十分に冷却さ
れ、その為低温液化ガスの流出開始からノズル温
度が平衡状態に達するまでの時間が短く、速やか
に流出量が安定するようになる。又、ノズル部に
おける気化も少なくすることが出来る。従つて、
上記気泡除け筒２９を設けたことによる気泡発生
の影響低減効果と相俟つて低温液化ガス流出量の
安定が容易、確実となるという相乗効果を生むの
である。

又、本実施例のように流出ノズル５の流出孔６
を閉塞する弁体７を内部弁体７′、外部弁体７″に
分割して構成し、夫々内部弁座５′、外部弁座
５″に当接させることにより複数個の流出孔６を
２段階に分けて（例えば半数づつ）閉塞すること
が出来る。これにより低温液化ガスの流出量を流
出ノズル５を交換することなく、大きく変更する
ことが可能となる。従つて、この装置を使つて、
例えば多数の容器に順に一定量の低温液化ガスを
連続充填する場合に、その充填速度（容器数／時
間）を変えることが出来る。

尚、気泡除け筒を設けた場合の実験例を示すと
次の通りである。

ノズルの流出孔直径1.5mm１個、断熱容器内液
面高さ（液面からノズル下面迄）100mmで液体窒
素を流出させて流出量変化を１分毎に測定した。
（単位ml／sec） 気泡除け筒付き 2.33、2.24、2.28、2.25、2.30 気泡除く筒無し 1.85、2.20、1.54、2.29、1.63 上記のように本考案装置によれば極めて簡単な
構成によつて大きな効果を得られることが判明し
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案装置の縦断正面図、第２図はそ
の平面図、第３図はそのノズル部分の詳細図、第
４図、第５図は夫々本考案及び従来のノズル部分
の気泡説明図である。 １……断熱容器、１′……緩衝用容器、１″……
開口、２……蓋体、３……低温液化ガス供給管、
４……電磁弁、５……流出ノズル、５′……内部
弁座、５″……外部弁座、６……流出孔、７……
弁体、７′……内部弁体、７″……外部弁体、８…
…ピストンロツド、９……エアシリンダ、１０，
１０′……気化ガス排出管、１１……液面制御セ
ンサ、１２……フイルタ、２１……ノズル部内
筒、２２……ノズル部外筒、２３……真空層、２
４……流出口蓋体、２５……開口、２６……金
網、２７……ノズル取付台、２８……ノズル取付
ナツト、２９……気泡除け筒、３０……霜防止カ
バー、３１……管、３２……加温する手段、３３
……測温センサ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 上部に開口を有する低温液化ガス貯留用の断熱
   容器と、該開口を塞ぐ蓋体と、該断熱容器の底面
   に設けられ、低温液化ガスの流出孔を有する低温
   液化ガス流出ノズルと、該流出孔を開閉する弁体
   と、該低温液化ガス流出ノズルの少なくとも下面
   外壁を取り囲むと共に下部に低温液化ガス通過用
   の開口を有し、内部に乾燥ガスを導入する霜防止
   カバーと、該霜防止カバーを加温する手段と、前
   記蓋体を貫通する低温液化ガスの液面制御センサ
   及び低温液化ガス供給管と、前記蓋体に設けた常
   時大気に連通する気化ガス排出管と、前記液面制
   御センサからの信号で前記低温液化ガス供給管を
   開閉する開閉弁とを備えた低温液化ガス流出装置
   であつて、前記低温液化ガス流出ノズルの少なく
   とも流出孔上方部分を囲み前記断熱容器の内壁か
   ら離間して立設された気泡除け筒を備えているこ
   とを特徴とする低温液化ガス流出装置。