JP5184300B2 - ドライアイス製造装置及びドライアイス製造方法 - Google Patents
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Description
そして、従来の液化二酸化炭素を過冷却するための冷却源は、いずれも冷凍機を用いるものであり、一例として特許文献1に記載されたものを図3に示す。
効率向上装置60は冷凍機61と導管62,63で連絡されており、一次冷媒は導管62を介して冷凍機61から効率向上装置60へ流れ、導管63を介して効率向上装置60から冷凍機61へ戻る。
導管75は一方が開閉弁54を介して貯蔵タンク52に、他方が安全弁55を介してドライアイス製造装置本体58a,58b,58c等に連絡している。
二次冷媒用タンク73内部の二次冷媒液面の変動を吸収するために、乾燥窒素ガスが導管80を介して二次冷媒用タンク73に送り込まれ、膨張タンク81が二次冷媒用タンク73内の乾燥窒素ガスの量の変動を吸収する。
次いで、二次冷媒は導管79を介して第二の熱交換器72に達し、第二の熱交換器72で、貯蔵タンク52から導管75を介して供給された液化二酸化炭素へと冷熱を渡し、さらに導管79により二次冷媒用タンク73に戻り、二次冷媒のこのような循環により、冷凍機61から液化二酸化炭素へと冷熱が輸送される。
さらに、特許文献1に記載された従来のドライアイス製造装置51は、ブライン貯蔵タンク73、2基のブライン循環ポンプ76,77、2基の熱交換器71,72なども必要となるという問題もあった。
供給管の途中に、供給管からの液化二酸化炭素を冷却し過冷却状態にする冷却管を備えた過冷却熱交換器を形成し、過冷却熱交換器に噴出ノズルにより液化二酸化炭素を噴出させて冷却管内を流通する液化二酸化炭素を過冷却するようにしたドライアイス製造装置である。
供給管の途中に、供給管からの液化二酸化炭素を冷却し過冷却状態にする冷却管を備えた過冷却熱交換器を形成し、ブラインを収納した熱交換槽を設けて、熱交換槽内のブライン中に過冷却熱交換器を浸漬すると共に、ブライン中に設けた噴出ノズルから液化二酸化炭素を噴出させてブラインを冷却媒体として、冷却管内を流通する液化二酸化炭素を過冷却するようにしたドライアイス製造装置である。
ドライアイス生成ノズルに供給する液化二酸化炭素を冷却し過冷却状態にする冷却管を備えた過冷却熱交換器に、液化二酸化炭素を噴出ノズルにより噴出させて冷却管内を流通する液化二酸化炭素を過冷却するようにしたドライアイス製造方法である。
液化二酸化炭素をドライアイス生成ノズルに供給する通路の途中に、液化二酸化炭素を冷却し過冷却状態にする冷却管を備えた過冷却熱交換器を形成してブラインを収納した熱交換槽内のブライン中に浸漬すると共に、ブライン中に設けた噴出ノズルから液化二酸化炭素を噴出させてブラインを冷却媒体として、冷却管内を流通する液化二酸化炭素を過冷却するようにしたドライアイス製造方法である。
図1は、本発明の第一の実施の形態に係るドライアイス製造装置の概略図であり、洗浄用途に適用した実施の形態である。
供給管4の途中に、供給管4からの液化二酸化炭素を冷却して過冷却状態にする冷却管5aを備えた過冷却熱交換器5を形成して、断熱した熱交換チャンバー6内に収納している。
過冷却熱交換器5における液化二酸化炭素の過冷却度の制御は、分岐供給路4aに電磁開閉弁8を設け、過冷却熱交換器5の入口と出口の液化二酸化炭素の温度を温度センサー9i,9oで検出し、温度制御装置10により入口温度と出口温度との温度差が所定範囲となるように電磁開閉弁8を開閉するようにしている。
質量流量計11を過冷却熱交換器5の出口側であって、分岐供給路4aの分岐点の上流側における供給管4に設けているから、質量流量計11を流通する液化二酸化炭素は液相のみであり、気液2相での測定精度不良を改善すると共に、ドライアイス生成ノズル3a及び噴出ノズル7に供給する液化二酸化炭素の流量を併せて計測するようにしている。
次に、図1に示すドライアイス製造装置1を用いてドライアイスを製造する方法について説明する。
そして、ドライアイスを製造する際に、洗浄ノズル3に内蔵したドライアイス生成ノズル3aに供給する液化二酸化炭素を冷却し過冷却状態にする冷却管5aを備えた過冷却熱交換器5に、液化二酸化炭素を噴出ノズル7により噴出させて冷却管5a内を流通する液化二酸化炭素を過冷却するようにして、ドライアイス生成ノズル3aに供給する液化二酸化炭素を過冷却するようにしたドライアイス製造方法である。
また、貯留容器2a,2bの切換は、質量流量計11の流量計側値が貯留容器切換装置12により予め定めた貯留容器2a,2bの液化二酸化炭素の貯留量に達すると、一方から他方に切換電磁弁13a,13bにより行なうのである。
また、ドライアイス生成ノズル3aの噴出量から、噴出ノズル7からの過冷却用に噴出する液化二酸化炭素の必要噴出量を決めて、必要噴出量となるように供給管4、分岐供給路4a、噴出ノズル7などの流通抵抗を定めることにより、過冷却熱交換器5の入口温度及び出口温度のいずれも検出しないようにしてもよい。
図2は、ドライアイス製造装置の概略図であり、本発明の第一の実施の形態と同様に、洗浄用途に適用した実施の形態である。
以下、第一の実施の形態と同様な構成については、同一の符号を付して説明する。
供給管4の途中に、供給管4からの液化二酸化炭素を冷却して過冷却状態にする冷却管5aを備えた過冷却熱交換器5を形成して、断熱したブライン槽22内に収納したブライン22a中に浸漬している。
そして、液化二酸化炭素の蒸発潜熱により冷却されたブライン22aを冷却媒体として、過冷却熱交換器5の冷却管5aを流通する液化二酸化炭素を過冷却するようにしている。
また、過冷却熱交換器5の出口側における供給管4には質量流量計11を設け、質量流量計11による計測流量を貯留容器切換装置12に入力するようにしている。
温度制御装置10は、電磁開閉弁8の開時間を計測すると共に、単位時間当たりの液化二酸化炭素の使用量を予め把握しておき、計測した電磁開閉弁8の開時間により噴出ノズル7からの液化二酸化炭素の消費量を算出している。
なお、14は停止用電磁弁、15は空気圧縮機、15aは空気圧縮機5で圧縮した圧縮空気を洗浄ノズル3に供給する空気管、16は安全弁、17は圧力計、22bはブライン槽22内で行なう熱交換により発生した炭酸ガスの大気への排出口、22cはブライン液面、22dは気相である。
液化二酸化炭素を貯留する貯留容器2a,2bからの液化二酸化炭素をドライアイス生成ノズル3aを内蔵した洗浄ノズル3により噴出してドライアイスを製造すると共に、圧縮空気により被洗浄物に製造したドライアイスを噴出するのである。
過冷却熱交換器5における過冷却度の制御は、過冷却熱交換器5の入口に設けた温度センサー23及びブライン22a中に設けた温度センサー24で検出して温度制御装置10により入口温度とブライン22aの温度との差が所定範囲となるように電磁開閉弁8を開閉するのである。
以上の第二の実施の形態では、過冷却熱交換器5における過冷却度の制御を、過冷却熱交換器5の入口温度とブライン22aの温度とを検出することにより行なったが、第一の実施の形態と同様に過冷却熱交換器5における液化二酸化炭素の入口温度と出口温度とを検出してその温度差が所定範囲となるように制御してもよい。
また、使用する液化二酸化炭素の飽和液温度は使用する貯留容器2a,2bにより予め分っているので、ブライン22aの温度の検出だけで過冷却度の制御を行なってもよい。
さらに、第二の実施の形態では、供給管4における過冷却熱交換器5の入口側から分岐供給路4aを分岐させているが、第一の実施の形態と同様に、分岐位置を過冷却熱交換器5の出口側から分岐させてもよい。
ドライアイス製造装置21の休止時間が長くてブライン22aの温度が周囲温度近くまで上昇している場合には、ドライアイス製造装置21を稼働する準備として、噴出ノズル7からの液化二酸化炭素の噴出によりブライン22aを所定温度まで冷却する必要があるが、過冷却熱交換器5の出口側では噴出ノズル7に供給する液化二酸化炭素がブライン22aと熱交換してその一部が炭酸ガスとなり、噴出ノズル7からの噴出量が大幅に減少し、ブライン22aを所定温度まで冷却するのに長時間を要するという問題が生ずるからである。
以上の第一及び第二の実施の形態では、過冷却熱交換器5を過冷却する液化二酸化炭素を、ドライアイスを製造するための液化二酸化炭素の供給管4から分岐して噴出ノズル7に供給するようにしたが、別の液化二酸化炭素を貯留する貯留容器から、噴出ノズル7への専用の供給路としてもよい。
また、第一及び第二の実施の形態では、過冷却熱交換器5での過冷却度を電磁開閉弁8の開閉により行なったが、電磁開閉弁8に換えて開度を連続的に制御できる電動弁としてもよい。
さらに、第一及び第二の実施の形態では、貯留容器の仕様について説明を省略したが、LGC(可搬式液化二酸化炭素容器)、CE(コールドエバポレーター)、シリンダー(液化二酸化炭素容器)のいずれを使用してもよい。
2a,2b 貯留容器
3a ドライアイス生成ノズル
4 供給管
4a 分岐供給路
5 過冷却熱交換器
5a 冷却管
7 噴出ノズル
8 電磁開閉弁
21 ドライアイス製造装置
22 ブライン槽
22a ブライン
Claims (6)
- 液化二酸化炭素を貯留する貯留容器と、液化二酸化炭素を噴出してドライアイスを生成するドライアイス生成ノズルと、貯留容器からの液化二酸化炭素を生成ノズルに供給する供給管とを備えたドライアイス製造装置において、
供給管の途中に、供給管からの液化二酸化炭素を冷却し過冷却状態にする冷却管を備えた過冷却熱交換器を形成し、過冷却熱交換器に噴出ノズルにより液化二酸化炭素を噴出させて冷却管内を流通する液化二酸化炭素を過冷却することを特徴とするドライアイス製造装置。 - 液化二酸化炭素を貯留する貯留容器と、液化二酸化炭素を噴出してドライアイスを生成するドライアイス生成ノズルと、貯留容器からの液化二酸化炭素を生成ノズルに供給する供給管とを備えたドライアイス製造装置において、
供給管の途中に、供給管からの液化二酸化炭素を冷却し過冷却状態にする冷却管を備えた過冷却熱交換器を形成し、ブラインを収納した熱交換槽を設けて、熱交換槽内のブライン中に過冷却熱交換器を浸漬すると共に、ブライン中に設けた噴出ノズルから液化二酸化炭素を噴出させてブラインを冷却媒体として、冷却管内を流通する液化二酸化炭素を過冷却することを特徴とするドライアイス製造装置。 - 噴出ノズルに液化二酸化炭素を供給する供給路に電磁開閉弁を設け、過冷却熱交換器による液化二酸化炭素の過冷却度を電磁開閉弁の開閉により制御することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のドライアイス製造装置。
- 液化二酸化炭素を貯留する貯留容器からの液化二酸化炭素をドライアイス生成ノズルにより噴出してドライアイスを製造するドライアイス製造方法において、
ドライアイス生成ノズルに供給する液化二酸化炭素を冷却し過冷却状態にする冷却管を備えた過冷却熱交換器に、液化二酸化炭素を噴出ノズルにより噴出させて冷却管内を流通する液化二酸化炭素を過冷却することを特徴とするドライアイス製造方法。 - 液化二酸化炭素を貯留する貯留容器からの液化二酸化炭素をドライアイス生成ノズルにより噴出してドライアイスを製造するドライアイス製造方法において、
液化二酸化炭素をドライアイス生成ノズルに供給する通路の途中に、液化二酸化炭素を冷却し過冷却状態にする冷却管を備えた過冷却熱交換器を形成してブラインを収納した熱交換槽内のブライン中に浸漬すると共に、ブライン中に設けた噴出ノズルから液化二酸化炭素を噴出させてブラインを冷却媒体として、冷却管内を流通する液化二酸化炭素を過冷却することを特徴とするドライアイス製造方法。 - 過冷却熱交換器による液化二酸化炭素の過冷却度を、噴出ノズルに液化二酸化炭素を供給する供給路に設けた電磁開閉弁の開閉により制御することを特徴とする請求項4又は請求項5に記載のドライアイス製造方法。
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