KR100628780B1 - 양압 포장체의 제조방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액체질소를 미세립으로 하고 저온기화가스와 함께 캔의 헤드스페이스에 공급함으로써, 내압 정밀도가 높은 가스치환 양압 통조림을 얻을 수 있는 양압 포장체의 제조방법 및 그 장치에 관한 것이다. 진공단열구조로 형성된 액화가스 저류탱크(1)의 저부 개구부에 액체질소를 미세화하여 분무하기 위한 분무수단 조립체(10)가 설치되어 있다. 분무수단 조립체(10)는 액체질소의 유량을 제어하는 밸브(2), 분무노즐(3), 밸브(2)에서 분무노즐(3)까지의 액체질소유로(4), 상기 유로를 냉각하는 노즐냉각조(5), 노즐 외주부 및 출구부를 외기와 차단하여 서리부착을 방지하는 퍼지수단을 분무보디(6)에 일체로 부착하여 구성하고 있다. 노즐냉각조(5)는 파이프(13)와 노즐(3)을 항상 액체질소로 냉각하도록 되어 있고, 액체질소를 탱크에서 노즐까지 비등 기화시키지 않고, 또한 비점 근방까지의 온도구배를 주어서 노즐에 공급하는 것을 가능하게 하고 있다. 분무노즐의 세공입구까지 기화를 방지하여 공급된 액체질소는, 노즐구멍을 액체상태로 통과시키고 대기중에 방출함으로써 노즐구멍을 나온 직후에 급격한 기화팽창을 일으킴으로써 아직 액상상태로 있는 다른 액체질소를 미세립화시킨다.

Description

양압 포장체의 제조방법 및 그 장치{METHOD AND DEVICE FOR MANUFACTURING POSITIVE PRESSURE PACKAGING BODY}

본 발명은 캔, 성형용기, 플라스틱병, 유리병 등의 용기에 있어서의 가스치환 양압 포장체의 제조방법 및 그 장치, 특히 불활성가스 치환율을 높일 수 있고, 또한 적정한 양압이 되는 용기내압을 안정되게 얻을 수 있어서, 액화불활성가스의 소량충전이 고정밀도로 가능하고 품질보증이 우수한 저양압 포장체를 얻을 수 있는 양압 포장체의 제조방법 및 그 장치에 관한 것이다.

종래, 통조림 제조시에, 충전재(filler)에서 밀봉기(seamer)로의 반송도중에서의 캔의 헤드스페이스에 액화불활성가스(일반적으로는 액체질소이기 때문에, 이하 액체질소로 대표한다)를 유하시켜서 충전하고, 액체질소의 기화팽창이 계속되고 있는 중에 권체(卷締)밀봉함으로써, 밀봉후에 잔류 액체질소의 기화팽창에 의해 내압을 발생시키도록 한 양압 통조림의 제조방법이 일반적으로 행해지고 있다. 액체질소를 봉입하여 캔에 양압을 발생시키는 것은, 양압에 의해 캔에 강성을 주어서 캔재료의 박육화를 가능하게 해서 사용재료의 삭감을 도모하는 것을 주목적으로 하는 것이지만, 캔 내의 가스(공기)를 질소(불활성가스)로 치환하여 산소를 제거함으로써 내용물의 산화에 의한 풍미(flavor) 열화를 방지하는 효과도 있다. 또한 캔 내를 적극적으로 양압 혹은 음압으로 하여 캔 내의 압력이 소정압으로 유지되고 있는지를 검사함으로써, 통조림의 누설이나 세균혼입에 의한 내용물의 변패의 검출을 가능하게 하여 내용물의 안전성을 보증하는 목적도 있다.

그러나, 종래의 액체질소를 봉입하여 내압을 발생시키는 방법은, 특히 액체질소 충전시 및 덮개권체시에 액체질소가 캔 밖으로 비산하여 버리기 때문에 충전량의 편차가 크고, 소정내압을 안정되게 얻을 수 없다는 결점이 있다. 그 때문에, 캔의 사용재료를 설정내압에 견딜 수 있는 한계까지 얇게 할 수 없어, 효과적으로 사용재료를 삭감할 수 없다는 문제가 있다. 특히 저내압 통조림을 얻기 위하여 액체질소를 소량 충전하는 경우는, 목표충전량에 대한 편차가 한층 커지게 되기 때문에, 종래의 액체질소 충전방법으로는 소량의 액체질소를 충전하여 저양압 통조림을 안정되게 얻을 수 없었다. 우유첨가 음료 등의 부패되기 쉬운 내용액의 경우, 부패균에 의한 팽창이 판명되기 쉽도록 부압 통조림 또는 저양압 통조림이 요구되지만, 상기와 같이 내압의 편차가 크면 부패균에 의한 팽창이 액체질소 충전에 의한 내압의 편차에 의한 것인지 판명할 수 없게 된다. 그 때문에, 지금까지 부패되기 쉬운 내용액의 경우, 액체질소 충전에 의해 캔 내압을 발생시켜서 캔 강도를 높이는 수단을 적용할 수 없어 두꺼운 캔에 충전하지 않으면 안되었다.

또, 종래의 액체질소 충전법에 의한 양압 캔의 내압의 편차는 내용물 충전량의 편차에 의해서도 발생한다. 즉, 가령 정량의 액체질소가 잔류하였다고 하여도 내용물 충전량이 증가(즉, 헤드스페이스가 감소)하였을 때, 액체질소의 기화팽창으로 충전내압이 증가해 버리게 되어, 보다 정확한 내압을 얻기 위해서는 내용물 충전량의 편차에 맞추어 액체질소 충전량을 조정하지 않으면 안되어 종래의 방법으로는 달성하는 것이 불가능하였다.

또, 액체질소를 안개형상으로 하여 캔에 충전하는 것이 제안되어 있지만(일본국 특공소 59-9409호), 대기압 하에서의 비점이 -196℃라는 극저온에서 매우 기화되기 쉬운 액체질소의 경우, 비점이 높은 통상의 액체와 상위하게 가압상태에서 분출하여도 안정되게 안개형상으로 할 수 없으므로, 아직 실용화되어 있지 않다. 그 원인은 대기중에 액체질소를 분출하면, 상온 대기에 의해 액체질소가 가열되어서 기화하고, 분무전에 분무노즐 내에서 기화하여 압력변동이나 분출구로의 기포의 끼워 들어감이 발생하여 맥동을 발생하여 버리는 것에 있다. 특히 고압상태에서 분출하면 액체질소가 분무노즐을 통과할 때의 비점 강하도가 커지게 되고, 노즐 내에서 액체질소가 비등하여 맥동이 발생하여, 미세립을 안정되게 얻는 것은 불가능하다. 또, 다른 원인으로서, 대기중에 함유되어 있는 수분이 노즐선단에서 빙결하여 분출구를 막아 버려서 분무량이 안정되지 않는 것에 있다. 또한, 예컨대 안정되게 분무가 되었다고 하여도 분무한 액체질소의 분무패턴이 용기의 반송방향과 정합성이 없으면 용기로의 액체질소 미세립의 충전정밀도가 나쁘게 되고, 그리고 특히 고속라인의 경우는 액체질소 미세립이 내용액 면으로의 도달시에 세게 튀어서 용기 밖으로 비산하여 버리는 일이 있어, 매우 높은 정밀도로 액체질소의 소량충전이 요구되는 저양압 통조림을 얻는데는 아직 만족할만한 것은 아니었다.

따라서, 본 발명은 양압 포장체의 충전내압 정밀도를 향상시켜서 저내압에서도 소정내압을 안정되게 얻을 수 있고, 또한 양압 포장체의 불활성가스 치환율을 종래보다도 비약적으로 향상시킬 수 있는 양압 포장체의 제조방법 및 그 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

또한, 본 발명의 보다 상세한 목적은 액화불활성가스 또는 고화불활성가스를 보다 안정적으로 미세립화 하여 미소량 충전이 높은 정밀도로 가능하고, 품질보증성이 우수한 저양압 가스치환 포장체를 얻을 수 있고, 특히 저산성 음료액 통조림에도 박육캔의 사용을 가능하게 하는 양압 포장체 제조방법 및 그 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명은, 기본적으로는 기화하여 불활성가스로 되는 액화불활성가스 또는 고화불활성가스를 미세립으로 하여, 내용물이 충전된 용기 헤드스페이스 내에 가스치환 양압 포장체의 최종 평균온도 이하의 저온불활성가스와 함께 불어 넣어서 밀봉함으로써, 헤드스페이스 내의 가스를 불활성가스로 치환함과 아울러, 밀봉후의 잔류 액화불활성가스 미세립 또는 잔류 고화불활성가스 미세립의 기화팽창과 상기 저온 불활성가스의 온도팽창에 의해 내압을 발생시키는 것이다. 이것에 의해 내압 정밀도와 불활성가스 치환율이 높은 양압 포장체를 얻을 수 있고, 상기 목적이 달성된다.

상기 액화불활성가스의 미세립은 액화불활성가스를 액화불활성가스 저류탱크에서 단열경로에 의해 상기 분무노즐의 미세구멍 입구까지 기화를 방지하여 공급하고, 상기 미세구멍을 액체상태로 통과시켜서 대기중에 방출하고, 상기 미세구멍을 나온 직후의 액화불활성가스가 급격한 기화팽창작용을 일으킴으로써 아직 액체상태 로 있는 다른 액화불활성가스를 미세립화시킴으로써 확실하게 생성할 수 있다. 상기 액화불활성가스로서는 기본적으로는 액체질소, 고체상 가스로서는 드라이아이스가 채용되지만, 반드시 그것에 한정되는 것은 아니다.

상기 저온불활성가스는 상기 분무노즐에 소정압력으로 공급된 액화불화성가스의 일부가 비등 기화함으로써 생성된 기화가스를 사용하지만, 불활성가스 공급원으로부터 다른 경로에 의해 공급되는 불활성가스를 병용하여도 된다. 용기 내로의 충전 정밀도를 높이기 위해서는 액화가스를 퍼짐각 20°∼100°의 분무패턴을 형성하도록 분무노즐에서 용기 개구부를 향하여 분무하는 것이 바람직하다. 그 때, 상기 액화가스의 분무유량은 0.2ｇ/s∼4.0g/s의 범위가 바람직하고, 분무유량이 0.2g/s보다 적으면 소망의 용기 내압이 얻어지지 않으며, 4.0g/s를 넘으면 분무시에 맥류가 발생하기 쉽고, 퍼짐각도 안정되지 않아 안정된 분무류를 얻기 어렵다. 보다 바람직한 분무유량은 0.2g/s∼3.0g/s의 범위이다. 또한 분무패턴이라는 것은 노즐구멍에서 나온 직후에 형성되는 액체질소의 다수의 미세립 공간으로의 분포상태를 가리킨다. 가스치환 양압 포장체를 제조하기 위하여 용기 내에 충전되는 액화가스로서는 일반적으로 액체질소가 채용되고 있고, 본 발명도 액체질소의 분무충전에 양호하게 적용할 수 있다.

상기 분무패턴은 수평단면형상을 사각형 내지는 타원형상에 가까운 형상으로 함으로써 효율적으로 액화가스 미세립을 용기 내에 충전할 수 있어 바람직하다. 상기 분무노즐로부터 분무되어서 형성되는 액화가스의 미세립은 그 입자직경이 2㎜이하인 것이 바람직하고, 2㎜를 넘는 입자직경이면 종래의 유하충전의 경우와 마찬가 지로 미소한 충전제어가 곤란하다.

또, 액화가스를 효율적이고 또한 확실하게 미세립화시키는데는 상기 액화가스를 분무할 때의 노즐온도가 액화가스의 비점이상 비점 +75℃이하, 바람직하게는 비점이상 비점 +50℃이하이고, 예컨대 액체질소를 분무하는 경우는 -120℃이하 내지 액화가스 비점이상, 바람직하게는 -150℃이하 액화가스 비점이상이다. 또, 분무압력은 1㎪~150㎪, 바람직하게는 1㎪~30㎪이다.

상기 액화가스를 분무할 때, 상기 분무노즐을 비교적 저온의 내측퍼지가스와 비교적 고온의 외측퍼지가스의 이중의 퍼지가스(purge gas)에 의해 외기와 차단하는 것이 바람직하다. 그러나 액화가스 저류탱크, 특히 가압되어 있는 액화가스 저류탱크로부터 상기 탱크 내에서 기화한 저온의 기화가스만이어도 좋다.

또한, 액화가스의 분무류가 용기 진행방향의 속도성분을 갖도록 상기 액화가스를 용기의 진행에 대하여 연직에서 5°∼45°, 바람직하게는 15°∼40°경사지게 분무하는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 분무노즐의 선단부에서 용기 충전면에 달하기 까지의 분무거리는 5∼100㎜가 바람직하고, 보다 바람직하게는 45∼60㎜이다. 이상과 같은 방법에 의해서 밀봉후의 용기내압이 0.2∼0.8kgf/㎠의 저양압 포장체를 안정되게 얻을 수 있다.

상기 용기가 금속캔의 경우는, 기본적으로는 충전재에서 밀봉기로의 반송중의 캔에 상기 액화불활성가스를 분무 충전할 수 있지만, 상기 분무노즐을 밀봉기의 언더커버 가싱장치(undercover gassing device)로서 설치함으로써 언더커버 가싱에 의해 용기 내에 액화불활성가스를 분무하는 것도 가능하다.

또, 본 발명의 양압 포장체의 제조장치는 액화불활성가스 저류탱크와, 상기 액화불활성가스 저류탱크의 저부에 연이어 통하게 설치된 분무노즐을 갖는 분무수단을 구비하고, 상기 분무수단은 액화불활성가스의 유량을 제어하는 밸브, 노즐세공을 갖는 상기 분무노즐, 상기 밸브에서 상기 노즐세공까지 액화가스를 공급하는 단열경로를 보유하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.

상기 단열경로는 액화불활성가스 경로를 진공단열하는 등의 수단이 채용될 수 있지만, 상기 밸브에서 상기 분무노즐까지의 액화불활성가스 유로의 외주부를 액화불활성가스 저류탱크로부터 액화불활성가스가 유입되는 노즐냉각조로 둘러싸서 구성함으로써 상기 분무노즐을 보다 효과적으로 냉각·온도 컨트롤할 수 있다. 액화불활성가스를 보다 확실하게 미세립으로 하는 분무노즐의 구성으로서는, 개구부 면적이 0.15∼4㎟, 바람직하게는 0.2∼3㎟인 세공으로 이루어지는 분무노즐구멍을 가지고 있는 것이 바람직하다. 분무노즐구멍의 개구면적이 그 범위 이하에서는 분무시에 기화하여 미세립화가 곤란하고, 그 범위 이상이면 액체방울이 지나치게 커지게 되어 유하상태에 가깝게 되고 미세립이 얻어지기 어렵게 된다.

또, 상기 분무노즐을 연직방향 하향으로 5°∼45°, 바람직하게는 15°∼40°경사지게 배치함으로써 분무류에 용기 반송방향의 속도성분을 부여하여, 액화가스 미세립을 용기 내의 액면에 소프트랜딩시키는 것이 가능하여 바람직하다. 또, 상기 분무수단은 적어도 노즐출구부 근방을 퍼지가스로 외기와 차단하여 서리부착을 방지하는 퍼지수단을 구비하고 있는 것이 바람직하다. 상기 퍼지수단은 내측퍼지가스로를 형성하는 내측퍼지가스후드와, 외측퍼지가스로를 형성하는 외측퍼지가 스후드의 이중의 퍼지가스후드로 형성하고, 또한 상기 내측퍼지가스후드는 상기 분무보디 하부 외주부에서 노즐 선단을 둘러싸도록 형성함으로써 노즐선단에 면하는 부분을 분무주둥이로서 구성할 수 있다. 그러나 불활성가스 저류탱크의 기화가스, 특히 가압탱크에서 발생하는 기화가스를 퍼지가스로서 도입하면, 2중의 퍼지로를 형성하지 않아도 충분히 퍼지할 수 있는 양의 저온퍼지가스를 얻을 수 있기 때문에 구조가 간단하게 된다.

분무수단은 그것을 구성하는 각 부재를 분무보디에 일체로 부착하여 분무수단 조립체로서 구성함으로써 조립을 보다 간단히 할 수 있어 바람직하다. 그리고 상기 분무수단을 액화가스 저류탱크의 저부에 용기 반송방향을 따라서 복수개 배치하든지, 혹은 액화가스 유하수단과 조합하여 배치하여 멀티노즐 구성함으로써 내압에 대한 편차를 줄여서 보다 정밀 충전이 가능하게 되어 바람직하다. 또 분무량이 많은 경우에도 고정밀도의 액화가스 충전이 가능하게 된다. 상기 액화가스 저류탱크에 상기 액화가스 저류탱크 내에 액화가스를 공급하기 전에 건조가열가스를 공급하여 상기 탱크 내의 수분을 제거하는 초기퍼지기구를 연결하고, 초기퍼지를 행함으로써 탱크 내에 얼음이 생기는 일이 없어 바람직하다.

도 1은 본 발명에 관한 양압 포장체 제조장치의 기본적 구성을 나타낸 모식도,

도 2는 밀봉기 내에서의 자전에 의한 액체질소입자의 비산거리와 입자직경의 관계를 나타낸 그래프,

도 3은 양압 포장체에 있어서의 내용액 충전량과 충전내압의 관계를 나타낸 그래프,

도 4는 본 발명을 양압 포장체 제조방법에 의한 양압 통조림의 제조공정에 있어서의 현상을 나타낸 모식도,

도 5는 본 발명의 실시형태에 관한 액화가스 분무충전장치의 단면도,

도 6은 분무수단 조립체의 삼차원 단면도,

도 7은 분무주둥이 출구부에서 본 분무노즐의 저면도,

도 8은 캔 내압과 액화가스 분무유량의 관계를 표시하는 선도,

도 9는 캔 내압과 분무노즐구멍 면적의 관계를 표시하는 선도,

도 10은 용기와 분무노즐의 위치관계를 표시하는 모식도,

도 11은 분무패턴의 단면도,

도 12의 A1 및 A2는 본 발명의 다른 실시형태에 관한 액화가스 분무충전장치의 노즐팁의 정면도 및 저면도, B1 및 B2는 본 발명의 또 다른 실시형태에 관한 액화가스 분무충전장치의 노즐팁의 정면도 및 저면도,

도 13은 본 발명의 다른 실시형태에 관한 액화가스 분무충전장치의 단면도,

도 14의 A는 본 발명의 또 다른 실시형태에 관한 액화가스 분무충전장치의 모식도이고, B는 그 요부확대도,

도 15는 본 발명의 또 다른 실시형태에 관한 액화가스 분무충전장치의 단면도이다.

본 발명의 실시형태를 설명하기 전에, 우선 본 발명의 기본원리에 대하여 설명한다. 이하의 설명에서는 가스치환 양압 포장체의 대표적인 예로서, 금속캔에 액체질소를 충전하여 불활성가스치환 양압 통조림을 얻는 경우에 대하여 설명한다.

종래의 액체질소 충전 통조림에 있어서의 캔 내압의 편차의 발생원인은, ① 액체질소는 극저온(비점이 -196℃)이기 때문에 액체질소 충전시에 액체질소가 내용액면과 충돌하면 액면과의 온도차에 의해서 범핑현상이 일어나 액체방울 형상으로 되어 외부로 비산하기 쉬운 것, 및 그 현상이 밀봉기까지의 반송중의 진동 및 밀봉기에서의 캔의 고속자전·공전에 의해서도 일어나고, 또한 충전에서 권체까지의 증발 때문에, 액체질소의 캔 외부로의 비산·증발량이 불확실하고 권체시의 잔류액체질소량이 정확하게 컨트롤될 수 없는 것, ② 액체질소 충전에 있어서의 권체후의 캔 내압의 발생은 액체질소의 기화뿐만 아니라 밀봉시에 액체질소와 함께 캔 헤드스페이스에 충전되는 저온의 기화가스의 온도팽창에 의해서도 일어나지만, 이들 요인에 의해서 발생하는 내압은 용기의 내용물 충전량의 편차에 의해서 영향을 받는다.

그리고 본 발명자는 상기 ①, ②의 문제점을 일거에 해결하려고 연구한 결과, 기화하여 불활성가스로 되는 액체 또는 고체를 미세립자 형상으로 하여 저온의기화가스와 동시에 용기 헤드스페이스 내에 충전함으로써, 내압의 편차가 없는 양압 통조림을 안정되게 얻을 수 있고, 더구나 고치환율로 가스치환할 수 있는 것을 발견하고, 또한 연구한 결과, 극저온이기 때문에 미세립으로 하는 것이 곤란한 액체질소를 안정되고 확실하게 미세립으로 하는 방법 및 장치를 발견하고 본 발명에 도달한 것이다.

우선, 본 발명자는 액체질소의 액체방울의 크기에 착안하여 액체방울의 직경과 캔의 자전에 의한 액체방울 비산거리를 조사하는 시험을 행한 결과, 도 2의 크래프에 나타낸 바와 같은 결과를 얻었다. 도면의 실험은 캔의 자전속도가 2500rpm, 권체시간 0.2초의 경우이다. 그 결과, 액체방울의 입자직경이 작을수록 비산거리가 작고, 입자직경 1㎜이면 약 30㎜ 비산하는데 대하여, 입자직경이 0.1㎜이면 비산거리는 약 0.3㎜밖에 비산하지 않고, 입자직경이 커지게 됨에 따라서 비산거리는 지수적으로 증대하는 것을 알았다. 따라서, 이 실험에 의하면, 자전속도 2500rpm에서는 액체질소의 입자직경이 1㎜를 초과하면 비산거리가 통상의 음료캔에서는 캔 밖으로 비산하여 버리는 것이 많아지고, 그 이하이면 캔 밖으로의 비산이 거의 없어지는 것이 예측된다. 그러므로, 액체방울의 입자직경을 작게 하고 미세립으로 하는 것이 액체질소의 캔 밖으로의 비산방지에 매우 유효한 것을 알았다. 액체방울을 미세화함으로써 액체질소의 비산거리가 짧아지는 원인으로서, 미세화하면 관성력의 영향에 의해 점성의 영향이 지배적으로 되어 비산하지 않게 되는 것으로 생각된다.

또, 내용물 충전량의 편차에 의한 캔 내압에 주어지는 영향을 조사하기 위하여 다음의 실험을 행하였다.

만주용량 370㎖ 캔에, 내용액 충전량을 340g∼350g 사이를 1g씩 변화시켜서 충전하고, 액체질소 미세립과 저온질소가스를 동시에 충전밀봉한 경우의 충전내압의 변화를 측정하였다. 또, 비교예로서 종래의 액체질소를 충전밀봉한 경우와, 저온기체질소만을 충전밀봉한 경우에 대해서도 같은 실험을 행하였다. 그 결과를 도 3에 나타낸다. 도 3에 있어서, 선도 a가 액체질소 미세립과 그 기화가스(저온가스) 충전한 경우를 나타내고, 선도 b가 액체질소만의 경우, 선도 c가 저온기체질소만의 경우를 나타낸다. 또한, 선도 d는 핫팩(hot pack) 충전의 경우를 나타내고 있다. 도 3에서 명백한 바와 같이, 내용물 충전량의 증가에 대응하여 액체질소의 기화팽창에서는 선도 b에 나타낸 바와 같이 충전내압이 증대하는데 대하여, 저온기체질소의 온도팽창에서는 선도 c에 나타낸 바와 같이 충전내압이 감소하는 것을 나타내고 있다. 이것으로부터 이들을 적절한 비율로 혼합하는 것에 의해서 내용물 충전량의 편차에 관계없이 충전내압을 선도 a에 나타낸 바와 같이 일정하게 유지하는 것이 가능하게 되는 것을 알았다.

이상의 실험결과로부터 충전내압의 절대치는 액체질소의 양과, 기체질소의 온도를 선택함으로써 소망의 값으로 설정할 수 있고, 충전내압의 제어가 가능하게 되어 내압의 편차가 적은 양압 통조림을 얻을 수 있는 것을 알 수 있다.

또한 본 발명자는 액체질소를 확실하게 미세립으로 하는 방법을 여러 가지 실험을 반복한 결과, 노즐구멍을 세공으로 형성하고 그 세공을 액체질소가 액체상태에서 빠르게 통과하도록 압력, 유량 및 노즐온도 등의 물리적 조건을 조정하여 액체질소를 세공으로부터 대기중으로 방출시킴으로써, 방출된 액체질소의 일부가 급격히 기화팽창하여 다른 액상 형태로 있는 액체질소를 미소립화시키는 현상을 발견하였다. 본 발명은 이들의 견지에 기초하여 이루어진 것이다.

도 1은 상기 과제를 달성하기 위한 가스치환 양압 포장체의 제조장치의 실시형태의 개략도를 나타내고 있다. 본 실시형태는 액체질소 공급기구에 연결되어 있 는 단일의 노즐을 가지고, 그 노즐에서 액체질소 미세립과 저온기체질소를 캔 내에 분무하도록 한 것이다.

도 1에 있어서, 50은 노즐체이고, 그 노즐체는 세공으로 이루어지는 노즐구멍(51)을 가지고, 그 외주부는 파선으로 나타낸 바와 같이 공기단열이나 단열재 등에 의한 간이단열수단(52)이 실시되어 있다. 액체질소가 기화팽창작용에 의해 양호하게 미스트(mist)를 형성하기 위해서는, 액체질소가 노즐구멍을 통과하는 사이는 비등하지 않고, 노즐구멍을 통과하여 대기중으로 방출된 직후에 일부의 액체질소가 즉시 기화팽창하는 바와 같은 온도(배관 내의 압력에 대응한 비점온도가 바람직하다)로 되도록 노즐구멍 내벽온도를 유지할 필요가 있다. 이와 같은 온도조건을 만족하도록 상기의 간이단열수단으로 외부에서의 열의 유입을 컨트롤하고 있다.

분무노즐(50)은 액체질소 공급탱크(53)를 포함하는 액체질소 공급기구에 연결되어 있다. 즉, 분무노즐(50)은 진공단열구조인 액체질소 공급탱크(53)에 배관(54)을 개재하여 연결되고, 배관의 도중에 유량조정밸브(56)가 설치되어 있다. 배관(54)는 분무노즐(50)에 이르기까지 각 밸브를 포함하여 진공수단(57)이 실시되고, 액체질소 공급탱크(53)에서 액체질소를 증발시키지 않고 분무노즐(50)에 공급할 수 있도록 외부로부터의 열의 유입을 차단하는 구조로 되어 있다. 액체질소 공급탱크(53)의 기상부에는 외부에 설치된 가압가스봄베(58)가 배관(59)을 통하여 연결되고, 상기 배관의 도중에는 압력조정밸브(60)가 설치되고, 액체질소 공급탱크에 가압가스를 공급함으로써 탱크 내압을 높이는 것이 가능하도록 되어 있다. 또, 액체질소 공급탱크의 기상부에는 외부로 개방되는 배관(61)이 압력조정밸브(62)를 개 재하여 설치되고, 액체질소탱크의 내압이 설정치보다도 높아진 경우, 탱크 내의 가스를 외부로 방출할 수 있도록 되어 있다. 상기 각 밸브는 제어장치(63)에 의해 제어되고, 분무노즐을 소망의 압력 및 유량으로 액체질소를 공급하도록 되어 있다. 액체질소가 노즐구멍(51)에서 방출되는 압력·유량을 적절히 컨트롤함으로써 상기 액체질소의 기화율과 입자형성율이 상위하므로, 이들을 컨트롤함으로써 용기 내에 충전되는 저온질소가스량과 액체질소 미세립량을 제어할 수 있다.

본 실시형태의 가스치환 양압 포장체 제조장치는 이상과 같이 구성되고, 제어장치(63)의 지령에 기초하여 압력조정밸브·유량조정밸브가 작동하여 액체질소 공급탱크(53)의 내압, 액량 등이 설정치로 제어되어서, 노즐구멍(51)에서 방출되는 액체질소의 소망의 물리적 조건을 만족한 방출압·유량이 얻어진다. 그 결과, 분무노즐(50)에서 방출되는 액체질소의 일부가 기화하고, 그 기화팽창에 의해 아직 액상상태로 있는 액체질소를 미세립화하여 저온질소가스와 액체질소의 미세립이 발생된다. 따라서, 단일의 노즐에서 액체질소의 미세한 입자와 저온질소가스를 동시에 용기 내에 충전할 수 있다. 그 때, 액체질소가 기화하여 가스화되는 비율과 미세립화 하는 비율은 액체질소의 전 분무량에 대하여 미세립화 한 액체질소의 질량이 15∼60%정도가 되도록 상기 방출압력·유량을 제어함으로써, 용기 헤드스페이스의 가스치환과 밀봉후의 소정내압을 얻을 수 있다. 가스치환율을 높이기 위해서는 액체질소의 기화율은 상기 범위(즉, 액체질소의 40∼85중량%) 내에 있는 것이 바람직하다.

상기와 같이, 액체질소 미세립과 기체질소를 캔 내에 불어 넣음으로써 행해지는 가스치환의 작동상태가 도 4의 A~D에 모식적으로 표시되어 있다. 소정의 입자직경이 액체질소 미세립과 기체질소의 혼합체(이하 편의적으로 혼합가스라 한다)를 헤드스페이스에 내뿜는 것에 의해서, 도 4의 A에 나타낸 바와 같이 헤드스페이스 내의 공기를 몰아내어 질소치환된다. 이것은 종래의 단지 액체질소를 유하한 경우와 상위하고, 액체질소가 미세립화하고 있음과 아울러 기화한 저온의 기체질소도 동시에 불어 넣어지기 때문에, 혼합가스 상태로 되어서 헤드스페이스 가득히 퍼져서 충전되기 때문이다. 도면중, 화살표 a가 혼합가스의 캔으로의 불어내는 상태를 나타내고, 65가 헤드스페이스 내의 공기와 치환된 혼합가스를 나타내며, 화살표 b가 공기의 흐름을 나타내고 있다. 가스치환된 용기는 밀봉기로 반송되어서 권체가 행해지지만, 그 반송중, 도 4의 B, C에 나타낸 바와 같이 액체질소 미세립이 기화팽창하기 때문에 그 팽창압에 의해 캔 내에서 캔 밖으로의 질소가스의 흐름(화살표 c로 나타낸다)이 발생하여, 캔 내로의 공기의 유입을 저지한다. 밀봉기 내에서는 공전·자전운동에 의해서 캔이 회전하지만, 액체질소 미세립은 관성력의 영향보다도 점성의 영향이 지배적으로 되기 때문에 회전운동에 영향받지 않고 액체질소 미세립이 외부로 비산하는 일은 없다(도 4의 C). 그리고, 액체질소 미세립의 기화팽창이 계속되고 있는 중에 덮개(66)를 씌워서 권체밀봉을 행함(도 4의 D)으로써 밀봉후에 잔류액체방울의 기화팽창과 저온기체의 온도팽창으로 내압이 발생하여 양압 캔으로 된다. 또한, 도면중 67은 캔, 68은 내용액을 나타내고 있다.

도 5 내지 도 7은 상기 실시형태에 있어서의 액체질소 공급탱크에서 분무노즐까지의 구체적인 기구를 나타내고 있다.

도 5는 그 단면을 나타내고, 도 6은 그 분무수단 조립체부분의 입체단면도를 나타내고 있다. 도면중, 1은 진공단열조를 갖는 2중벽의 진공단열구조로 형성된 액화가스(액체질소) 저류탱크(이하, 단순히 탱크라 한다)이고, 상기 실시형태의 액체질소 공급탱크에 상당한다. 그 저부 개구부에 액체질소를 미세화하여 분무하기 위한 분무수단이 설치되어 있다. 분무수단은 기본구성으로서 액체질소의 유량을 제어하는 밸브(2)(상기 실시형태의 유량조정밸브에 상당한다)와 분무노즐(이하, 단지 노즐이라고 한다)(3)로 이루어지고, 액체질소를 확실히 미세립화하여 분무하는 부가적 구성으로서 밸브(2)에서 노즐(3)까지의 액체질소유로(4), 상기 유로를 냉각하는 노즐냉각조(5), 노즐 외주부 및 출구부를 외기와 차단하여 서리부착을 방지하는 퍼지수단 등을 보유하고, 본 실시형태에서는 도 2의 입체단면도에 나타낸 바와 같이, 이들이 분무보디(6)에 일체로 부착되어서 분무수단 조립체(10)를 구성하고 있다.

분무보디(6)는 도 6에 나타낸 바와 같이, 탱크(1)의 저벽에 형성된 개구부에 합치하는 내경을 갖는 원통형상 외벽(11)을 가지고, 그 저벽(12)을 관통하여 액체질소통로를 구성하는 파이프(13)가 세워서 설치되어 있다. 따라서, 분무보디의 원통형상 외벽(11)과 파이프(13)는 이중구조로 되어서 원통형상 외벽(11)과 파이프(13)의 사이에는 탱크(1)로부터 액체질소가 유입되는 노즐냉각조(5)를 구성하고 있다. 상기 노즐냉각조(5)는 도시와 같이 노즐 근방까지 연장되어 있고, 파이프(13)와 노즐(3)을 항상 액체질소로 냉각하도록 되어 있다. 그것에 의해 액체질소를 탱크에서 노즐까지 비등 기화시키지 않고, 또한 비점근방까지의 온도구배를 가 져와서 노즐에 공급하는 것을 가능하게 하고 있다.

파이프(13)의 상단 개구부는 탱크(1)의 개구부에 면하고, 그 입구부에는 노즐로의 액체질소의 공급을 제어하는 밸브(2)의 밸브시트(14)가 설치되어 있다. 밸브(2)는 니들밸브로 구성되고, 밸브시트(14)에 대향하여 상하로 움직일 수 있도록 설치되는 밸브봉(15)이 탱크 내를 관통하여 탱크 상부에 돌출되어 있고, 도시하지 않은 밸브제어수단에 의해 외부에서 구동제어할 수 있도록 되어 있다. 파이프(13)의 상단에는 밸브시트(14)의 윗쪽에 위치하여 기포편향부재(16)가 설치되어 노즐냉각조(5)에 저류되어 있는 액체질소가 기화하여도 기포가 파이프(13) 내에 침입하는 것을 방지하고, 액체질소의 미세립화의 방해가 되는 기포의 노즐로의 침입을 저지하고 있다.

파이프(13)의 하단부는 도 5에 나타낸 바와 같이 용기의 진행방향(A)에 대하여 분무방향이 연직방향 하향으로 α만큼 기울도록 경사면으로 형성되고, 상기 경사면에 노즐(3)이 수평면에 대하여 α만큼 기운 형상으로 고정되어 있다. 경사각(α)은 후술하는 이유에 의해 5°∼45°의 범위 내에서 적절히 선택된다. 노즐(3)은 노즐팁(17)과 상기 노즐팁(17)을 분무보디에 고정하는 유지구금(18)으로 구성되어 있다. 노즐팁(17)은 하단중앙부에 용기의 진행방향에 대하여 직각으로 홈(19)이 형성되고, 그 중앙에 액체질소유로에 연이어 통하는 세공으로 이루어지는 노즐구멍(20)이 형성되어 있다. 유지구금(18)은 노즐구멍(20)보다도 충분히 큰 개구를 가지고 있다. 노즐(3)이 상기 구조를 가짐으로써 상기 노즐에서 분무되는 액체질소는 소정의 퍼짐각으로써 진행방향에 대하여 편평하고 전체로서 직육면체형상 내지 타원형의 편평형상의 분무패턴을 형성하고, 진행방향으로 속도성분을 갖도록 경사하여 분무된다. 분무패턴의 퍼짐각은 상기 노즐팁의 형상과 분무압에 의해서 좌우되지만, 본 실시형태에서는 후술하는 바와 같이 분무의 퍼짐각을 20°∼100°의 범위 내에서 적절히 선택한다.

분무보디(6)의 외주부에는 퍼지수단이 설치되어 있다. 퍼지가스는 액체질소로 빙결되는 성분(수분 등)을 포함하고 있지 않은 건조가스이면 좋고, 바람직하게는 질소나 건조공기가 좋다. 퍼지가스유량이 적으면 외기를 충분히 퍼지할 수 없어서 노즐에 서리부착이 발생한다. 한편, 퍼지가스유량이 많으면 액체질소의 안정적 분무를 저해하고, 분무유량의 감소와 편차의 증대를 초래한다. 또한, 퍼지가스온도가 높으면 노즐이나 액체질소 분무류를 가열하게 되고, 마찬가지로 분무유량의 감소나 편차의 증가를 초래한다. 따라서, 액체질소를 양호하게 분무하는데는 대기온 보다도 낮은 퍼지가스가 바람직하지만, 장치의 최외층은 상온대기와 접하고 있기 때문에 결로(結露)·서리부착을 방지하기 위해서는 이 부분을 과도하게 냉각하는 것은 바람직하지 않다.

이 관점에서 본 실시형태에서는 퍼지가스유로를 내측퍼지가스로(21)와 외측퍼지가스로(22)로 2중으로 형성하고, 내측퍼지가스로(21)에는 비교적 저온의 내측퍼지가스를, 외측퍼지가스로(22)는 비교적 고온의 퍼지가스를 흐르도록 구성하고 있다. 도면중, 23은 분무보디와의 사이에 내측퍼지가스로를 형성하기 위한 내측퍼지후드이고, 분무보디 하부 외주부에서 노즐선단을 둘러싸도록 형성되고, 노즐선단에 면하는 부분은 분무주둥이로 되어 있다. 분무주둥이의 분무유도구(25)의 형상은 분무패턴에 대응하여 있고, 도 5 내지 도 6에 나타낸 바와 같이 본 실시형태에서는 그 출구단에서 용기 반송방향과 직각방향이 긴직경이 되는 전체로서 편평형상 타원형이 되도록, 상단부에서 소정의 퍼짐각으로 단면편평형상 타원형으로 형성되어 있다. 상기 퍼짐각은 20°∼100°의 범위에서, 액체질소를 충전하는 용기에 따라서 선택된다. 또한 도 7은 알기 쉽게 하기 위하여 도 5에 있어서 분무수단 조립체(10)의 아래쪽에서 화살표 B방향으로 분무노즐부를 본 경우를 나타내고 있다. 또한, 24는 분무유도구(25)의 상단개구부이고, 분무노즐에 면하여 개구하고 있다.

또한, 내측퍼지후드(23)의 외주부에는 그 외주부와의 사이에 외측퍼지가스로(22)를 형성하는 외측퍼지후드(26)가 고정되어 있다. 상기 외측퍼지후드(26)의 외주부에는 외주원통상의 보호구금(28)이 일체로 부착되고, 외측퍼지후드와의 사이에 히터(27)를 설치하여, 필요에 따라서 외측퍼지후드를 가열하여 노결·빙결을 방지하고 있다. 도면중, 29는 내측퍼지가스 공급관이고, 본 실시형태에서는 탱크의 기상부분에 연결되어 탱크 내의 기화가스를 내측퍼지가스로서 이용하고 있다. 30은 외측퍼지가스 공급관이고, 외부의 질소가스 탱크에 연결되어 있다. 31은 탱크커버이다.

또한, 도시되어 있지 않지만, 탱크(1)에는 저류되어 있는 액체질소(33)의 액면을 계측하는 액면레벨센서, 탱크 내에서 기화한 기화가스를 대기로 놓아주어 탱크 내압을 일정하게 유지하기 위한 배기관, 또한 탱크 내에 외부로부터 가압가스를 도입하여 탱크 내압을 제어하기 위한 가압관이 압력조정밸브를 통하여 접속되어 있고, 이들 액면레벨, 배기량, 가압가스량을 적절히 제어함으로써 분무압을 제어할 수 있다. 또, 탱크 내에 액화가스를 저류하는데 앞서, 탱크 내를 살균하고 또한 탱크 내의 수분을 완전히 제거하기 위하여 초기퍼지기구를 구비하고 있다. 상기 초기퍼지기구는 예를 들면 탱크 내를 증기살균하기 위한 증기의 공급과, 상기 증기살균 후에 탱크 내를 건조시키기 위하여 가열불활성가스나 가열공기를 공급하는 기구로 이루어진다.

본 실시형태의 액체질소 분무충전장치는 이상과 같이 형성되고, 탱크의 저부 개구-밸브시트(14)의 밸브구멍-파이프(13)를 거쳐서 탱크(1)에서 노즐팁(17)의 노즐구멍(20)까지의 액체질소유로를 형성한다. 파이프(13)는 외주부가 액체질소로 냉각되어서 외부에서의 열유입이 저지되어 있기 때문에, 탱크(1)에서 노즐구멍(20)까지의 액체질소유로는 단열경로로 되어 있다. 그러나 탱크와 달리 완전한 단열구조는 아니기 때문에 분무보디(6) 및 노즐팁(17)으로의 외기열의 유입은 완전히 저지되지 않고, 파이프(13)를 통과하는 액체질소는 열유입의 영향을 받아서 온도가 차츰 상승하여 온도구배가 발생한다. 상기 온도구배를 이용함으로써 노즐구멍(20)을 통과하는 액체질소를 분무압에서의 비점 가까이까지 상승시키는 것이 가능하고, 노즐구멍(20)에서 방출하는 액체질소를 효과적으로 미세립화할 수 있다.

그런데, 극저온의 액체질소를 용기내에 정확히 정량 충전하는데는 액체질소의 안정된 분무와, 분무된 액체질소가 용기 내에 적정하게 충전되는 것이 요구된다. 본 발명에서는 액체질소의 안정된 적정한 분무를 위한 분무조건으로서, 노즐온도, 노즐구멍직경, 분무압, 분무유량 등에 대하여 여러 가지 검토하고, 또 분무된 액체질소가 용기 내에 적정하게 충전되는 조건으로서 분무패턴, 분무입자직경, 분 무각, 분무거리에 대하여 검토하였다.

분무패턴은 분무유량과 분무 퍼짐각에 죄우되고, 또, 분무된 액체질소의 입자직경에 의해서도 좌우된다. 그런데, 분무시의 캔 내압은 분무유량(즉, 캔내 충전량)에 관계하고, 분무유량은 분무압과 노즐팁의 구멍면적에 의해서 결정되기 때문에, 충전캔 내압을 높이기 위해서는 노즐구멍직경을 크게 하거나, 또는 분무압을 높게 할 필요가 있다. 그러나 노즐구멍직경을 크게 하면 액체방울의 직경이 커지게 되고, 충전액 속에 잠기어 모습을 감추어 범핑하는 형상이 일어난다. 또, 액체방울의 들어가는 개수에 의한 충전내압의 편차나, 액체방울의 비산에 의한 편차의 영향이 커지게 되어, 충전 캔 내압 정밀도가 나빠진다. 그래서, 캔에 65℃온수를 240g충전하고, 라인속도 1500cpm으로 가동하여, 단위시간당 액체질소 분무유량과 캔 내압의 편차의 관계를 조사하였다. 또한 액체질소의 분무유량은 노즐로부터 분무한 액체질소를, 액체질소를 가득 채운 용기를 윗접시상에 설치한 천칭으로 포집하고, 단위시간당의 중량증가량을 측정함으로써 구하였다. 그 결과를 도 8에 나타낸다.

도 8은 분무압이 1㎪, 5㎪, 10㎪의 경우의 액체질소 분무유량과 캔 내압의 관계를 나타내고 있다. 도면에서 명백한 바와 같이, 어느 분무압의 경우도 분무유량이 증가함에 따라서 차츰 편차가 커지게 되고, 4.0g/s를 초과하면 편차가 상당히 커지게 되었다. 또 역으로 분무유량이 적으면 캔 내압의 편차는 적어지지만, 0.2g/s 이하이면 소망하는 캔 내압을 얻을 수 없기 때문에 분무유량으로서는 0.2g/s∼4.0g/s의 범위가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.2g/s∼3.0g/s의 범위이다.

한편, 노즐구멍면적과 액체질소 분무량의 관계를 상기 각 분무압 1㎪, 5㎪, 10㎪의 경우에 있어서, 상기 실시형태 형식의 노즐의 노즐구멍면적을 0.1∼4㎟의 범위에서 변화시키서 노즐구멍면적에 대한 액체질소 분무유량을 측정하였다. 그 결과, 도 9의 그래프에 나타낸 바와 같이, 노즐구멍면적과 분무유량은 강한 상관성을 가지고, 노즐구멍면적을 0.15∼4.0㎟의 범위로 함으로써 분무유량 0.2g/s∼4.0g/s의 분무유량을 얻을 수 있다. 구멍면적이 4㎟이면 분무유량 2.0g/s 이하의 유량을 얻는 것은 곤란하기 때문에, 분무유량 0.2g/s∼3.0g/s를 확실하게 얻는데는 노즐구멍면적은 0.2∼3㎟의 범위에서 선택하면 된다.

한편, 분무의 경우, 도 10에 나타낸 바와 같이 액체질소의 미세립이 공간 내에 퍼져서 분포하기 때문에 줄기형상으로 유하하는 경우와 달리 캔의 개구부의 전면적 혹은 넓은 범위에 걸쳐서 액체질소의 미세립이 충전된다. 그 결과, 액체질소의 증발이 충전액면의 넓은 범위에서 일어나고, 산소제거효과가 유하의 경우와 비교하여 높아지는 이점이 있다. 그 퍼짐각(β)(도 10)은 노즐팁(17)의 형상과 분무압에 의해서 결정된다. 퍼짐각(β)이 크면 개구부의 넓은 범위에 퍼지지만, 미세립이 너무 넓은 범위에 분포하면 캔의 개구부에서 불거지게 되어 효율이 나쁘게 된다. 따라서, 분무의 퍼짐각의 범위는 용기가 통조림인 경우는 20°∼100°의 범위가 바람직하다. 퍼짐각이 20°이하이면 거의 유하상태에 가깝게 되고, 상기 이점이 발휘되지 않는다. 분무의 퍼짐각은 용기의 구경과 분무거리에 의해서도 영향받지만, 예를 들면 실분무거리가 35∼65㎜, 용기 구경 50㎜의 경우, 퍼짐각은 71°∼42 °의 범위가 보다 바람직하고, 용기 구경 60㎜의 경우는 퍼짐각은 86°∼54°의 범위가 보다 바람직하였다.

분무압은 본 실시형태에서는 탱크 내의 압력을 측정하고, 분사구멍에서 액면까지의 높이로부터 계산되는 헤드압을 가산하여 구하여 제어한다. 즉, 분무압은 액체질소의 증발에 의해서 발생하는 자생압, 탱크의 외부에서 인가하는 압력 및 액체질소의 자중(自重)에 의해서 발생하는 헤드압의 합계로서 생각한다. 액체질소의 미세립을 만들어내는 데는 분무압이 가해지는 것이 필요하지만, 분무압이 높은 경우는 비점상승에 의해 액체질소의 과잉한 기화가 발생하여 충분한 분무상태로 되지 않는다. 한편, 탱크 내압이 높은 경우, 액체질소 공급원으로부터의 급액이 곤란하게 되고, 특히 기체액체분리기로부터 액체질소의 공급을 받는 경우는 현저하게 된다. 이것으로부터 분무압 범위는 1㎪∼150㎪, 특히 대기개방형 기체액체분리기를 사용하는 경우는 1㎪∼30㎪의 범위가 바람직하였다.

또, 분무에 의해서 형성되는 액체질소의 미세립의 입자직경은 반드시 안개나 연무형상의 극미세립일 필요는 없고, 충전시에 액면과의 충돌에 의한 액체방울의 비산이 없고 또한 소정량이 용기 내에 액체질소로서 잔류할 수 있는 조건을 만족하는 것이면 된다. 실험의 결과, 분무에 의해 형성되는 미세립의 입자직경은 2㎜ 이하이면 상기 조건을 만족하고, 2㎜를 넘으면 종래의 유하충전의 경우와 다르지 않았다. 그리고 평균입자직경 1㎜이하의 미세립의 경우가 보다 상기 조건을 효과적으로 만족하여 바람직하였다.

이상의 조건설정으로 액체질소를 양호하게 미세립화 할 수 있지만, 또한 본 실시형태에서는 분무된 액체질소 미세립을 보다 정확히 용기 내에 충전시키기 위하여, 액체질소의 분무각과 분무거리에 대하여 검토하였다. 우선 노즐에서 분무되는 액체질소의 미세립이 내용액면에 소프트랜딩하여 용기 액면도달시에 튀어나오지 않고 확실하게 용기 내에 충전할 수 있도록 고안하였다. 그를 위한 기술수단으로서 액체질소의 분무방향을 용기의 진행방향으로 굽혀서 분무류에 용기 진행방향의 속도성분이 나오도록, 도 5에 나타낸 바와 같이 노즐팁(17)을 용기의 진행방향에 대하여 분무각(α)만큼 굽혀서 배치하였다. 분무각의 최적치에 대하여 실험하였더니 분무각은 5°∼45°가 적정하고, 45°이상으로 되면 액체질소 미세립의 비행거리가 길어져서 액체질소의 증발량이 많아짐과 아울러, 용기에서 분무류가 불거져 나오는 일이 있다. 또, 5°미만이면 소프트랜딩 효과가 적었다. 분무각이 15°∼40°의 범위가 상기 효과를 보다 만족하였으므로 보다 바람직한 범위이다.

또, 분무거리에 대해서는 노즐팁과 충전액면을 가깝게 하면, 분무거리에 대한 캔 내압의 변동이 커지게 되어 충전내압 정밀도가 저하한다. 한편, 분무거리가 멀어지면, 캔의 외측에 넘쳐나와 버려 충전내압이 저하한다. 또, 대기중에서의 증발도 영향받는다. 따라서 이들 중간영역에 거리에 대하여 캔 내압이 변동하지 않는 영역이 있다. 이 사실을 실험에 의해 확인하였더니 분무거리로서 5∼100㎜의 범위가 채용가능하였지만, 보다 바람직하게는 45∼60㎜의 범위가 거의 캔 내압의 변화가 없어 바람직한 결과가 얻어졌다.

상기 실시형태에서는 단일의 분무노즐에 의해 분무충전 경우에 대하여 설명하였지만, 분무량을 크게 하기 위해서는 단순하게는 노즐구멍 직경을 크게 하면 되지만, 노즐구멍면적이 상기와 같이 0.15∼4.0㎟의 범위를 초과하면 미소립 방울의 형성이 곤란하게 되기 때문에, 노즐구멍 직경을 크게 하는데는 제한을 받는다. 그 문제를 해결하기 위해서는 단일의 탱크에 복수의 분무수단을 설치하면 된다. 이와 같이 구성함으로써 상기 분무충전장치의 아래쪽을 이동하는 용기에 복수의 분무수단에 의해 미세립화된 액체질소를 순차충전할 수 있고, 액체질소 미세립을 다량으로 충전할 수 있다. 또한, 분무유량을 다량으로 하는 경우가 아니어도 복수의 분무노즐을 설치함으로써, 예를 들면 일정 충전량을 복수의 분무노즐로 분할하여 충전함으로써 1개의 노즐로 충전한 경우와 비교하여 편차가 억제되는 효과가 있기 때문에 고속라인에서는 바람직하다.

또, 분무량을 크게 하기 위한 다른 방법으로서, 단일의 분무노즐에 복수의 노즐구멍을 형성하는 방법이 있다. 도 12는 복수(2개)의 노즐구멍을 설치한 노즐팁을 나타낸다. 도 12의 A1, A2에 나타낸 노즐팁(36)은 보디(37)의 중방부에 대략 직사각형상으로 돌출하여 형성된 분무유도구부(38)의 하단에 2가닥의 홈(39)을 형성하고, 각 홈의 중앙부에 대략 직사각형상의 세공으로 이루어지는 노즐구멍(40)이 형성된 분무구(41)가 상기 노즐구멍이 홈(39)에 직교하도록 형성되어 있다.

또, 도 12의 B1, B2에 나타낸 노즐팁(43)은 보디(44)의 중방부에 형성된 분무유도구부(45)의 하단에 1가닥의 홈(46)을 형성하고, 홈의 중앙부에 대략 직사각형상의 세공으로 이루어지는 노즐구멍(47)이 2개 형성된 분무구(48)가 상기 노즐구멍(47)이 홈(46)에 직교하도록 형성되어 있다.

이들 노즐팁(36, 43)에 있어서, 복수개 설치된 노즐구멍(39, 47)은 각각은 상기 범위의 개구면적을 갖는 세공으로 형성되어 있기 때문에 양호하게 액체질소를 분무할 수 있다. 이와 같이 복수의 노즐구멍을 형성함으로써 단일의 분무노즐로 분무유량을 크게 할 수 있기 때문에, 복수개의 분무노즐을 설치하는 경우와 비교하여 구조가 간단하고 제조비용의 절감을 도모할 수 있다.

이상의 각 실시형태에서는 액체질소의 분무충전만에 의해서 내압 정밀도가 높은 양압 포장체를 제조하는 경우에 대하여 설명하였지만, 용기의 종류에 따라서는 분무충전과 유하충전장치와 조합시켜도 좋다. 예를 들면, 음료 통조림의 제조라인에 있어서 일반적인 라인속도는 100m/분(1200cpm)으로 고속이고, 이와 같은 고속충전라인에서 소정의 용기 내압을 얻기 위해서는 액체질소의 분무량을 많게 할 필요가 있다. 그 경우, 상기와 같이 복수의 분무수단을 배치하든지, 복수의 노즐구멍을 갖는 분무노즐을 채용하든지, 혹은 양자를 조합시켜서 채용하여 분무량을 많게 하여도 좋지만, 유하노즐과 분무노즐을 조합시킴으로써 유하노즐에서 필요 액체질소량의 다수를 충전하고, 분무노즐에서는 그 부족분을 충전하면 되기 때문에, 분무유량을 많게 하지 않고 액체질소의 분무를 양호하게 행할 수 있어 내압 정밀도가 높은 통조림류를 얻을 수 있다. 그 경우, 액체질소 저류탱크를 2개의 저류조로 구분하고, 한쪽의 저류조를 대기개방 저류조로 하고, 다른쪽의 저류조를 내압을 컨트롤할 수 있는 가압저류조로 하여, 대기개방 저류조에 유하노즐을 설치하고 가압저류조에 분무노즐을 설치하면 된다.

그러나, 반드시 액체질소 저류탱크를 2개의 저류조로 구분하지 않아도 하나의 가압저류조로 이루어지는 액체질소 저류탱크에 유하노즐과 분무노즐을 설치하는 것도 가능하다. 그 경우, 탱크의 구조가 간단하게 되는 이점이 있다. 도 13은 1조의 가압조로 이루어지는 액체질소 저류탱크에 분무노즐과 유하노즐의 양쪽을 설치한 경우의 실시형태를 나타내고 있다.

도 13에 있어서, 70은 진공차단된 1조로 이루어지는 밀폐형(가압형)의 액화가스 저류탱크이고, 그 저부에 2개의 분무노즐 조립체(71)와 1개의 유하노즐 조립체(72)를 배치하고 있다. 분무노즐 조립체(71) 및 분무기구는 도 5 내지 도 6에 나타낸 실시형태와 퍼지수단만이 상위하고, 다른 것은 마찬가지이기 때문에, 동일부분에 대해서는 동일부호를 붙여서 설명을 생략하고 상위점만에 대하여 설명한다.

본 실시형태의 분무수단에서의 퍼지수단은 퍼지가스후드는 2중이 아니라 1중으로 형성되고, 퍼지가스를 밀폐하여 가압되어 있는 액화가스 저류탱크(70)의 기상부(73)로부터 도입되고 있다. 도면중 74는 분무노즐(3)의 외주부를 둘러싸고 퍼지가스로(75)를 형성하고 있는 퍼지후드이다. 퍼지가스로(75)는 퍼지가스 공급관(76)을 통하여 액화가스 저류탱크(70)의 기상부(73)에 연결되어 있다. 퍼지가스를 가압탱크의 기상부로부터 도입하도록 하고 있기 때문에 다량의 저온기화가스를 얻을 수 있고, 외부로부터 별개로 외측퍼지가스를 도입하지 않아도 충분히 퍼지할 수 있다. 그 때문에 본 실시형태에서는 구조를 간단히 하기 위하여 외측퍼지가스로를 설치하지 않는다. 또한 분무수단 조립체의 외주부에 히터(77)가 설치되어 있고, 노결·빙결의 위험이 있을 때는 상기 히터를 작동시켜서 노결·빙결을 방지한다.

본 실시형태에 있어서의 유하노즐 조립체(72)는 종래의 것을 채용한 것이고, 니들밸브의 밸브스템(78)을 개구량 구동제어장치(79)에 의해 구동제어함으로써 적 량의 액체질소를 유하 또는 적하시킬 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 2개의 분무노즐 조립체(71)와 1개의 유하노즐 조립체(72)를 배치하고 있지만, 필요에 따라서 그 수는 임의로 변경할 수 있다.

본 실시형태는 이상과 같이 구성되고, 다량의 액체질소를 충전할 필요가 있는 경우는 우선 유하노즐로 액체질소를 유하충전하고, 이어서 분무노즐로 액체질소의 미세립을 충전함으로써 용기로의 액체질소 충전량을 용이하게 제어할 수 있다. 그러나, 본 실시형태의 장치는 반드시 유하노즐과 분무노즐의 양쪽을 동시에 사용하는 경우에 한정되지 않고, 예를 들면 유하노즐을 폐지상태로 하면 분무노즐만이 작동하는 액체질소 분무장치로서 사용할 수 있고, 분무장치의 밸브를 폐지상태로 하면 액체질소 유하장치로서 사용할 수 있기 때문에, 하나의 장치로 분무충전, 유하충전의 양쪽을 겸용하는 것이 가능한 이점이 있다.

이상의 실시형태는 기본적으로는 분무노즐로부터 방출된 액체질소의 일부가 급격히 기화팽창하고, 다른 액상상태로 있는 액체질소를 미소립 적화(滴化)시키는 현상에 기초하여, 액체질소의 일부 기화팽창한 저온기화가스만으로 용기의 헤드스페이스의 가스를 불활성가스로 치환하는 것이지만, 또한 따로 설치된 불활성가스 공급수단으로부터 동시에 불활성가스를 공급하도록 하여도 좋다.

도 14의 A, B는 그 경우의 실시형태의 개념도이다.

도면중 91은 미세립의 액체질소와 저온의 질소가스를 유출하는 분무수단 조립체이고, 불활성기체 공급노즐(93)의 중앙부에 분무노즐(92)이 배치되고, 도시와 같이 중앙부에서 액체질소 미세립이 분출하고, 그 주위를 둘러싸도록 저온기체 질 소가 캔 내에 내뿜어지도록 구성되어 있다. 분무노즐(92)은 액체질소 공급탱크(95)에 배관(96)을 통하여 연결되고, 배관의 도중에 압력조정밸브(97) 및 유량조정밸브(98)가 설치되며, 이들 밸브를 제어장치(99)에 의해서 제어함으로써 캔에 공급하는 액체질소 미세립의 입자직경 및 공급압력 및 유량을 제어할 수 있도록 되어 있다. 한편, 불활성기체 공급노즐(93)은 기체질소 공급기구(100)와 배관(101)을 통하여 연결되고, 배관(101)의 도중에는 기체온도 조절기구(102), 압력조정밸브(103), 유량조정밸브(104)가 설치되어 있다. 압력조정밸브 및 유량조정밸브는 각각 상기 제어장치(99)에 의해 제어되고, 불활성기체 공급노즐로부터 내뿜는 기체질소의 압력 및 유량을 소망으로 제어할 수 있도록 되어 있다. 또한, 분무조립체(91)로의 배관은 점선(18)으로 나타낸 바와 같이 단열배관으로 되어 있다.

본 실시형태의 가스치환장치는 이상과 같이 구성되고, 분무노즐의 노즐구멍 형상, 액체질소의 유동압력 및 유량을 소정으로 설정함으로써 분무노즐에서 소정의 입자직경의 액체질소 미세립이 내뿜어지고, 또 불활성기체 공급노즐에서 액체질소 미세립(109)을 둘러싸도록 하여 기체질소(106)가 내뿜어져서 컨베어(110)에 의해서 반송되는 캔(67)의 헤드스페이스 내에 액체질소 미세립과 기체질소가 동시에 공급된다. 그 때, 불활성기체 공급노즐(93)에서 내뿜어지는 기체질소(106)의 온도는 기체온도 조절기구(102)에 의해 저온으로 조절되고 있지만, 그 온도는 미세립으로 내뿜어지는 액체질소 미세립(109)의 일부가 증발하여 발생한 저온의 기체인 증발기체(105)보다는 상대적으로 고온, 예를 들면 -150℃ 이상이 되도록 설정되어 있다.

기체질소의 온도는 충전밀봉 후에 온도팽창하는 온도이면 되고, 이론적으로는 최종 평균온도보다 저온이면 된다. 최종 평균온도는 사용장소의 분위기온도이고, 통상은 실온이지만, 사용상태에 의해서 변화하고, 예를 들면, 자동판매기 등에서 보존하는 경우, 저온(냉각)에서 5℃, 고온(가열)에서 70℃로 되고, 냉동식품 등에 사용하는 경우는 영하로 된다.

도 15는 본 발명의 다른 실시형태를 나타내고, 본 실시형태에서는 종래의 언더커버 가싱장치를 개량하여 덮개권체 직전에 액체질소 미세립과 기체질소의 혼합가스를 캔에 불어 넣어서 언더커버 가싱법에 의해서 캔에 내압부여와 질소치환작업을 동시에 행하려고 하는 것이다.

도 15에 있어서, 130은 종래의 언더커버 가싱장치에 상당하는 언더커버 가싱기구이고, 131은 기체질소를 내뿜는 불활성기체 공급노즐이고, 그 중심부에 분무노즐(132)이 배치되어 있다. 불활성기체 공급노즐(131) 및 분무노즐(132)은 각각 삭기 실시형태와 같이 기체질소 공급기구와 액체질소 공급탱크에 각각 접속되어 있지만, 그들은 상기 실시형태와 같기 때문에 상기 실시형태와 동일기구에는 동일부호를 붙여서 상세한 설명은 생략한다.

본 실시형태의 가스치환 양압 캔 제조장치는 이상과 같이 구성되고, 컨베어에 의해 반송되어서 밀봉기(129)에 도달한 캔은 컨베어에서 리프트테이블(133)로 이동되고, 언더커버 가싱기구(130)에 의해 액체질소 미세립과 기체질소를 동시에 캔의 헤드스페이스에 불어넣어진다. 이것에 의해 상기 실시형태와 같이, 혼합가스가 헤드스페이스 내의 공기를 제거하여 헤드스페이스 내에 충만하여 가스치환을 행한다. 그리고, 즉시 권체밀봉함으로써 액체질소 미세립의 기화팽창과 저온기체의 온도팽창에 의해 내압을 발생하고, 가스치환율이 높고 또한 소정의 내압을 갖는 양압 캔이 얻어진다.

이상, 본 발명의 여러 가지의 실시형태에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고, 그 기술사상의 범위 내에서 여러 가지의 설계변경이 가능하다. 예를 들면, 액화불활성가스로서는 액체질소의 외에 탄산가스, 아르곤가스, 또는 그들의 혼합가스를 채용하여도 좋다. 또, 액화불활성가스 대신에 드라이아이스를 채용하는 것도 가능하다. 또한, 본 발명의 가스치환 양압 포장체의 제조방법은 포장체가 통조림인 경우에 한정되지 않고, 밀봉하여 내압을 확보할 수 있는 용기면 되고, 플라스틱병, 성형용기, 유연재 포장용기, 유리병 등에도 적용가능하다. 또, 내용물은 액체에 한정되지 않고 고체의 경우도 적용가능하다.

실시예 1

도 5 내지 도 7에 나타낸 양압 포장체 제조장치에 있어서, 노즐구멍의 단면적은 0.44㎟, 노즐의 경사각 30°의 분사노즐을 채용하고, 탱크 내압을 10.0㎪(그 때의 분무압력은 11.2㎪로 한다)로 설정하고, 또한 내측퍼지가스로서 탱크 내의 기화가스를, 외측퍼지가스로서 상온의 질소가스를 질소가스봄베로부터 각각 도입하여 액체질소의 분무를 행하였다. 그 때의 노즐온도, 분무유량, 분무패턴의 퍼짐각 및 수평단면형상, 액체질소의 미세립 직경을 각각 다음의 방법으로 측정하였다.

노즐온도는 노즐팁의 외측, 노즐구멍 근방에 열전대를 접촉시켜서 측정하였다. 그 때 분무중의 온도는 -180℃∼-190℃의 범위에 있었다. 또, 분무유량은 분무 된 액체질소를 액체질소를 채운 용기를 전자천칭의 윗접시에 놓고 포집하고, 단위시간당의 중량증가량을 측정함으로써 측정하였다. 그 결과 상기 조건에 있어서의 분무유량은 0.44g/s이었다. 또, 분무패턴의 퍼짐각 및 수평단면형상은 노즐에서 50㎜ 떨어진 위치에서, 분무류를 횡단하도록 수평면에 설치한 여과지로 받고, 액체질소 미세립의 분포상태를 조사하였다. 그 결과, 분무패턴의 단면형상이 도 11에 나타낸 바와 같이, 용기 반송방향이 짧은 세폭의 대략 사각형을 나타내고 있었다. 그 최대분무폭(a) 및 최대분무두께(b)를 측정하였더니 각각 43㎜, 11㎜이었다. 그리고, 그 퍼짐폭을 측정하여 각도로 환산하였더니 퍼짐각(β)은 46.5°이었다. 또한, 분무상태를 고속도 비디오카메라로 촬영하고, 화상상에서 그 직경을 측정하였더니 입자직경은 0.3∼2㎜의 범위로 분포하고, 평균입자직경은 0.9㎜이었다.

이와 같은 분무상태를 120분간 계속하였지만, 그동안 상기 계측치를 유지하고 안정된 분무상태를 계속하고, 또 노즐출구에도 서리의 부착은 보이지 않았다. 따라서, 본 발명의 방법 및 장치에 의하면 입자직경 0.3∼2㎜ 범위의 액체질소 미세립이 소정 분무량(상기의 경우는 0.94g/s)이 안정되게 얻어지는 것이 확인되었다. 그것에 의해 상기 분무장치에서 분무되는 액체질소 미세립을 캔 내에 정확히 충전하면, 종래의 유하충전방식에서는 곤란하였던 액체질소의 소량충전이 안정되게 가능하게 됨으로써 내압 정밀도가 높은 미양압 통조림을 제조하는 것이 가능하다.

실시예 2

그것을 확인하기 위하여, 상기의 조건으로 캔 내압 55㎪(후술의 실시예 3보다는 높은 내압)의 저양압 통조림을 얻는 것을 목표로 설정하여 다음과 같이 하여 통조림을 제조하였다.

만주내용적 263㎖의 스틸제 2피스 캔몸체에 65℃의 온수를 240㎖ 충전하고, 도 5에 나타내고 있는 가스치환 양압 포장체 제조장치의 아래를 노즐팁과 충전액면의 거리(분무거리)가 대략 50㎜가 되도록 반송컨베어와 양압 포장체 제조장치의 거리를 설정하고, 라인속도 76m/min의 속도로 반송컨베어를 이동시키고, 분무상태가 안정된 상태에서 내용액이 충전된 캔을 통과시키고 액체질소의 미세립을 용기 헤드스페이스에 충전하고, 즉시 알루미늄제 덮개를 권체밀봉하여 저양압 통조림을 제조하였다.

그 때의 액체질소 분무류의 캔 내로의 충전상황을 관찰하면, 분무류는 도 7에 나타낸 바와 같은 분무폭 및 분무두께를 가지고, 또한 아래쪽을 이동하는 캔에 대하여 30°의 경사각으로 분무되고, 그 대부분이 캔 내에 충전되는 상태이었다. 그리고 제조한 양압 캔체의 캔 내압을 120캔 측정한 결과, 캔 내압은 42㎪에서 65㎪의 사이에 분포하고, 평균치는 53㎪이었다. 따라서 목표치에 근사한 내압이 발생하여 모든 캔체가 소망하는 저양압의 범위에 있었다.

실시예 3

상기 실시예 2보다도 낮은 캔 내압 35㎪의 저양압 통조림을 얻는 것을 목표로 하여 라인속도를 114m/min으로 고속도로 한 외는 실시예 2와 같은 조건으로 저양압 통조림을 959캔 제조하였다.

얻어진 통조림의 내압을 전체수 검사한 결과, 캔 내압은 29㎪에서 43㎪의 사이에 분포하고, 고속라인에서도 캔 내압의 편차는 적어, 저양압의 통조림을 안정되게 제조할 수 있었다. 그것은 본 장치는 분무류가 캔의 진행방향의 속도성분을 가지고 있기 때문에, 라인속도가 고속이어도 액체질소 미세립이 액면에 소프트랜딩할 수 있어 매우 정밀하게 액체질소가 캔 내에 충전되는 것에 의한다.

비교예 1

상기 장치에 있어서, 분무압력을 201.2㎪(탱크 내압 200㎪)로 설정하고 분무량을 2.0g/s 로 액체질소를 분무하고, 다른 것은 상기와 같은 조건에서 액체질소를 용기 내에 충전하였다. 그 결과, 분무시에 맥동이 발생하여 분무류의 퍼짐각도 안정되지 않아, 안정된 분무류를 얻는 것이 불가능하였다. 또, 얻어진 통조림의 캔 내압은 22㎪에서 75㎪의 사이에 분포하여 저양압의 통조림을 안정되게 얻을 수 없었다.

비교예 2

도 5에 나타낸 양압 포장체의 제조장치와 기본적으로는 같은 구조이지만, 분무노즐을 파이프(13)의 하단에 수평으로 부착한 구조의 것으로 하고, 그것에 맞추어 분무주둥이의 축선도 분무노즐 축선과 일치시켜서 캔 반송방향과 수직이 되는 것과 같은 장치를 시작(試作)하고, 실시예 2와 같은 분무조건에서 라인속도를 ①76m/min, ②114m/min으로 한 경우에 대해서 각각 저양압 통조림을 제조하였다.

그 결과, 저속인 ①의 경우는 캔 내압은 32㎪에서 58㎪의 사이에 분포하고, 비교적 내압의 편차가 적은 저양압 통조림을 얻을 수 있었다. 그러나 고속라인인 ②의 경우는 분무된 액체질소 미세립의 내용액면으로부터의 튀어나옴이 발생하여 캔 내압은 7㎪에서 39㎪의 사이에 분포하고, 목표내압에 대하여 편차가 컸다.

본 발명에 관한 양압 포장체 제조방법 및 그 장치는, 통조림 등의 포장체의 헤드스페이스에 소정량의 액체질소 등의 액화불활성가스를 정밀하게 충전할 수 있고, 또한 헤드스페이스의 가스를 고치환율로 불활성가스로 치환할 수 있기 때문에, 양압 통조림이나 성형 컵마개 식품 등의 가스치환 양압 포장체의 제조에 이용할 수 있고, 특히 종래 곤란하였던 저양압 통조림의 제조에 유용하고, 본 발명을 적용함으로써 저산성 음료 등 부패·변패되기 쉬운 내용품의 통조림 캔재의 박육경량화·캔비용의 절감화·자원절약화를 도모할 수 있다.

Claims (29)

1. 기화하여 불활성가스로 되는 액화불활성가스를 미세립으로 하고, 내용물이 충전된 용기 헤드스페이스 내에 가스치환 양압 포장체의 최종평형온도 이하의 저온 불활성가스와 함께 불어 넣어서 밀봉함으로써, 헤드스페이스 내의 가스를 불활성가스로 치환함과 아울러, 밀봉 후의 잔류 액화불활성가스 미세립 또는 잔류 고화불활성가스 미세립의 기화팽창과 상기 저온불활성가스의 온도팽창에 의해 내압을 발생시키는 것을 특징으로 하는 양압 포장체의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 액화불활성가스의 미세립은 액화불활성가스를 액화불활성가스 저류탱크에서 단열경로에 의해 세공의 노즐구멍을 갖는 분무노즐의 노즐구멍 입구까지 기화를 방지하여 공급하고, 상기 노즐구멍을 나온 직후에 액화불활성가스가 급격한 기화팽창작용을 일으킴으로써 아직 액상상태로 있는 다른 액화불활성가스를 미세립화 시킴으로써 생성되는 것을 특징으로 하는 양압 포장체의 제조방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 저온불활성가스는 분무노즐에 공급된 액화불활성가스의 일부가 비등(沸騰) 기화함으로써 생성된 기화가스인 것을 특징으로 하는 양압 포장체의 제조방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 저온불활성가스는 분무노즐에 공급된 액화불활성가스의 일부가 비등 기화함으로써 생성된 기화가스와, 불활성가스 공급원으로부터 다른 경로에 의해 공급되는 불활성가스인 것을 특징으로 하는 양압 포장체의 제조방법.
5. 제2항에 있어서, 액화불활성가스는 퍼짐각 20°∼100°의 분무패턴을 형성하도록 분무노즐로부터 분무되는 것을 특징으로 하는 양압 포장체의 제조방법.
6. 제2항 또는 제5항에 있어서, 액화불활성가스의 분무패턴은 수평단면형상이 편평한 타원형인 것을 특징으로 하는 양압 포장체의 제조방법.
7. 제2항 또는 제5항에 있어서, 액화불활성가스의 분무유량이 0.2g/s∼4.0g/s인 것을 특징으로 하는 양압 포장체의 제조방법.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 액화불활성가스의 미세립은 그 입자직경이 2㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 양압 포장체의 제조방법.
9. 제2항 또는 제5항에 있어서, 액화불활성가스를 분무할 때의 분무노즐 온도가 액화불활성가스의 비점이상 내지 비점 +75℃이하인 것을 특징으로 하는 양압 포장체의 제조방법.
10. 제2항 또는 제5항에 있어서, 액화불활성가스를 분무할 때의 분무압력은 1㎪∼150㎪인 것을 특징으로 하는 양압 포장체의 제조방법.
11. 제2항 또는 제5항에 있어서, 액화불활성가스를 분무할 때, 상기 분무노즐을 액화가스 저류탱크의 기상부로부터 공급되는 비교적 저온의 기화가스에 의해서 외기와 차단하도록 한 것을 특징으로 하는 양압 포장체의 제조방법.
12. 제2항 또는 제5항에 있어서, 액화불활성가스를 분무할 때, 상기 분무노즐을 비교적 저온의 내측퍼지가스와 비교적 고온의 외측퍼지가스의 이중의 퍼지가스에 의해 외기와 차단하도록 한 것을 특징으로 하는 양압 포장체의 제조방법.
13. 제2항 또는 제5항에 있어서, 액화불활성가스의 분무류가 용기의 진행방향의 속도성분을 갖도록 액화불활성가스를 용기의 진행에 대하여 연직에서 5°∼45°경사지게 분무하도록 한 것을 특징으로 하는 양압 포장체의 제조방법.
14. 제2항 또는 제5항에 있어서, 상기 분무노즐의 선단부에서 용기 충전면에 달하기까지의 분무거리가 5∼100㎜인 것을 특징으로 하는 양압 포장체의 제조방법.
15. 제1항, 제2항 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 밀봉후의 용기 내압이 0.2∼0.8kgf/㎠의 저양압 포장체를 얻는 것을 특징으로 하는 양압 포장체의 제조방법.
16. 제1항, 제2항 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용기가 금속캔이고, 충전재에서 밀봉기로의 반송중의 캔에 액화불활성가스를 분무충전하도록 한 것을 특징으로 하는 양압 포장체의 제조방법.
17. 제1항, 제2항 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용기가 금속캔이고, 상기 분무노즐이 밀봉기의 언더커버 가싱장치로서 설치되고, 언더커버 가싱에 의해 용기 내에 액화불활성가스를 분무충전하는 것을 특징으로 하는 양압 포장체의 제조방법.
18. 액화불활성가스 저류탱크(1, 35, 53, 70, 95)와, 상기 액화불활성가스 저류탱크의 저부에 연이어 통하게 설치된 분무노즐(3, 50, 92)을 갖는 분무수단을 구비하고, 상기 분무수단은 액화불활성가스의 유량을 제어하는 밸브(2, 56, 98), 노즐구멍(20, 40, 47, 51)을 갖는 상기 분무노즐, 상기 밸브에서 상기 노즐구멍까지 액화가스를 공급하는 단열경로를 보유하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 양압 포장체의 제조장치.
19. 제18항에 있어서, 상기 단열경로는 상기 밸브(2)에서 상기 분무노즐(3)까지 의 액화불활성가스 유로(4), 상기 액화불활성가스 유로(4)의 외주부를 둘러싸서 액화불활성가스 저류탱크(1)에서 유입되는 액화불활성가스에 의해 상기 분무노즐을 냉각하는 노즐냉각조(5)를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 양압 포장체의 제조장치.
20. 제18항 또는 제19항에 있어서, 상기 분무노즐(3, 50, 92)은 액화불활성가스를 미세립으로 하여 분무하는 개구부 면적이 0.15∼4㎟인 분무노즐구멍(20, 40, 47, 51)을 갖는 것을 특징으로 하는 양압 포장체의 제조장치.
21. 제18항 또는 제19항에 있어서, 상기 분무노즐(3, 50, 92)이 상기 연직방향 하향으로 5°∼45°경사지게 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 양압 포장체의 제조장치.
22. 제18항 또는 제19항에 있어서, 상기 분무노즐(3, 50, 92)은 복수의 노즐구멍을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 양압 포장체의 제조장치.
23. 제18항 또는 제19항에 있어서, 상기 분무수단이 적어도 분무노즐 출구부 근방을 퍼지가스로 외기와 차단하여 서리부착을 방지하는 퍼지수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 양압 포장체의 제조장치.
24. 제23항에 있어서, 상기 퍼지수단은 내측퍼지가스로(21)를 형성하는 내측퍼지가스후드(23)와, 외측퍼지가스로(22)를 형성하는 외측퍼지가스후드(26)의 이중의 퍼지가스후드로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 양압 포장체의 제조장치.
25. 제18항 또는 제19항에 있어서, 상기 분무수단이 분무보디(6)에 일체로 부착되어 분무수단 조립체(10)를 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 양압 포장체의 제조장치.
26. 제18항 또는 제19항에 있어서, 상기 분무수단이 액화불활성가스 저류탱크(1, 35, 53, 70, 95)의 저부에 복수개 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 양압 포장체의 제조장치.
27. 제18항 또는 제19항에 있어서, 상기 분무수단이 액화불활성가스 저류탱크의 저부에 액화불활성가스 유하수단과 조합시켜 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 양압 포장체의 제조장치.
28. 제18항 또는 제19항에 있어서, 상기 액화불활성가스 저류탱크(1, 35, 53, 70, 95)에, 상기 액화불활성가스 저류탱크 내에 액화불활성가스를 공급하기 전에 건조가열가스를 공급하여 상기 탱크 내의 수분을 제거하는 초기퍼지기구가 연결되 어 있는 것을 특징으로 하는 양압 포장체의 제조장치.
29. 제19항에 있어서, 상기 분무수단은 불활성가스 공급기구에 연결된 불활성가스노즐(93)과, 액화불활성가스 공급기구에 연결된 분무노즐(92)을 갖는 것을 특징으로 하는 양압 포장체의 제조장치.

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