JP6980190B2

JP6980190B2 - ドライアイス噴射装置

Info

Publication number: JP6980190B2
Application number: JP2017195202A
Authority: JP
Inventors: 嘉之和田; 好史和田
Original assignee: 株式会社クールテクノス; 株式会社協立技術工業
Priority date: 2017-10-05
Filing date: 2017-10-05
Publication date: 2021-12-15
Anticipated expiration: 2037-10-05
Also published as: JP2019063972A

Description

本発明は、ドライアイス粒子を対象物に向けて噴射することで対象物の表面の洗浄等を行うドライアイス噴射装置に関する。

従来より、液化二酸化炭素を断熱膨張させてドライアイス粒子を生成し、生成したドライアイス粒子をキャリアガスの流れに導入して噴射する装置が知られている（例えば特許文献１を参照。）。

特許文献１に開示されている装置では、ドライアイス粒子を生成するドライアイス生成管（同文献では「ドライアイス供給管」と称している。）に沿ってキャリアガス（同文献では「加速用ガス」と称している。）が流れる構造になっている。

特許第４００５７９２号公報

ドライアイス生成管にキャリアガスが接するタイプのドライアイス噴射装置では、通常、常温（例えば室温に近い温度）のキャリアガスが使用される。本願発明者は、この場合、ドライアイス生成管がキャリアガスによって暖められることが原因で、ドライアイス生成管内を流れるドライアイス粒子の硬さが低下し、その結果、対象物の表面の洗浄等の効果が低下すると考えた。そこで本願発明者は、ドライアイス生成管がキャリアガスによって暖められ難い構造のドライアイス噴射装置を開発するに至った。

本発明は、上記開発の結果得られたものであり、ドライアイス生成管にキャリアガスが接するタイプのドライアイス噴射装置において、従来よりも硬いドライアイス粒子を噴射できるものを提供することを目的とする。

本発明に係るドライアイス噴射装置は、液化二酸化炭素を供給する液化二酸化炭素供給路と、前記液化二酸化炭素供給路から供給される液化二酸化炭素を噴出する噴出孔と、前記噴出孔から噴出された液化二酸化炭素を内部で膨張させてドライアイス粒子を生成するドライアイス生成管と、前記ドライアイス生成管に向かってキャリアガスを供給するキャリアガス供給路と、前記キャリアガス供給路から供給されたキャリアガスと、前記ドライアイス生成管で生成されたドライアイス粒子とを合流させる合流空間と、前記合流空間から噴射口に至るまで形成された噴射路と、を備え、前記ドライアイス生成管は、前記噴出孔から噴出された液化二酸化炭素を内部で膨張させてドライアイス粒子を生成する内管と、該内管の外側に隙間を介して設けられた外管とを有する、ことを特徴とする。

かかる構成を備えるドライアイス噴射装置によれば、ドライアイス粒子を噴射するとき、キャリアガス供給路から供給されるキャリアガスは、ドライアイス生成管の外管に当たるものの、外管に覆われた内管に直接当たることはない。更に、外管と内管との間には、断熱層として機能する隙間が介在することから、外管の温度がキャリアガスとの接触によって上昇しても内管の温度はそれ程上昇することはない。その結果、ドライアイス生成管の内管内では、硬いドライアイス粒子が生成される。

前記内管の先端部は、前記外管の先端部よりも基端側に位置していることが望ましい。

かかる構成を備えるドライアイス噴射装置によれば、内管が外管に完全に覆われるので、更に優れた効果が得られる。

本発明に係るドライアイス噴射装置によれば、従来よりも硬いドライアイス粒子を噴射することができる。

本発明の実施の形態に係るドライアイス噴射装置の全体構成例を示す概略図である。本発明の実施の形態に係るドライアイス噴射装置の要部を示す断面図である。制御ユニットおよびドライアイス噴射ガンの空気配管系統図である。

以下、本発明の実施の形態に係るドライアイス噴射装置について図面を参照しつつ説明する。図１に示すように、ドライアイス噴射装置１は、ドライアイス噴射ガン２、制御ユニット３、液化炭酸ガスボンベ４、ウォータセパレータ６、コンプレッサ７等を備えている。コンプレッサ７、ウォータセパレータ６、制御ユニット３およびドライアイス噴射ガン２の各間はエアホースＨを介して接続されている。液化炭酸ガスボンベ４、制御ユニット３およびドライアイス噴射ガン２の各間は断熱機能を有するフレキシブルホースＦによって接続されている。

ドライアイス噴射ガン２は、図１に示すように、本体８、ノズル９、握持部１１、空気噴射用トリガー１２、ドライアイス粒子噴射用トリガー１３等を備えている。

ドライアイス噴射ガン２の本体８には、図２に示すように、２重管からなるドライアイス生成管１７が設けられている。ドライアイス生成管１７は、基端部がオリフィス板１６を介して液化二酸化炭素供給路１４を形成する管材に接続されている。

ドライアイス噴射ガン２の本体８内には、圧縮空気供給路１８を通じてキャリアガスである圧縮空気が供給される。本体８内に供給されたキャリアガスは、合流空間１９において、ドライアイス生成管１７から流出するドライアイス粒子と合流する。以下、各部について更に詳細に説明する。

液化二酸化炭素供給路１４は、液化二酸化炭素をドライアイス生成管１７内の膨張空間１７ａに供給する。なお、液化二酸化炭素供給路１４は、液化炭酸ガスボンベ４から制御ユニット３、フレキシブルホースＦ等の内部流路を経由して、オリフィス板１６に形成された噴出孔２１に至っている。

オリフィス板１６は、１又は複数の噴出孔２１（図２に示す例では複数の噴出孔２１が形成されている。）が形成された薄板（例えば板厚１ｍｍの円板）で構成されている。このオリフィス板１６は、液化二酸化炭素供給路１４の下流端とドライアイス生成管１７との境界に設けられている。

オリフィス板１６に形成された噴出孔２１は、液化二酸化炭素供給路１４から供給される液化二酸化炭素を噴出する。

ドライアイス生成管１７は、内管１７１と、内管１７１の外側に隙間を介して設けられた外管１７２とを備えている。内管１７１の先端部１７１ａは、外管１７２の先端部１７２ａより所定寸法（例えば１〜２ｃｍ）基端側に位置している。本実施形態では、外管１７２の基端部は内管１７１の外周面に固定されている。

ドライアイス生成管１７の内管１７１は、その内部が膨張空間１７ａとして機能する。また、オリフィス板１６の噴出孔２１から膨張空間１７ａに噴出された液化二酸化炭素が断熱膨張して固いドライアイス粒子を形成するように、ドライアイス生成管１７内の上流部の断面積は、オリフィス板１６に形成された噴出孔２１の断面積に対してある程度以上大きく設定される。

圧縮空気供給路１８は、ドライアイス噴射ガン２の内部に形成された内部圧縮空気供給路１８ａと、コンプレッサ７から制御ユニット３内、エアホースＦ内に形成された外部圧縮空気供給路１８ｂとで構成されている。

内部圧縮空気供給路１８ａは、ドライアイス生成管１７に向かって圧縮空気を供給するように形成されている。本実施形態では、内部圧縮空気供給路１８ａは直線流路を形成し、直管状のドライアイス生成管１７に向かって圧縮空気を所定鋭角で供給する。換言すると、ドライアイス生成管１７の中心線に対する、内部圧縮空気供給路１８ａの中心線の角度が所定鋭角（図２の例では３０°）となっている。なお、上記中心線同士のなす角度は所定鋭角であることが望ましいが、当該なす角度は略９０°であってもよい。

合流空間１９では、圧縮空気供給路１８から供給される空気と、ドライアイス生成管１７の内管１７１内で生成されたドライアイス粒子とが合流する。この合流空間１９から、ドライアイス噴射ガン２のノズル９の先端の噴射口２４に至るまでノズル９内に噴射路２６が形成されており、合流空間１９で空気に合流したドライアイス粒子は空気の流れに乗って加速され噴射口２４から対象物に向かって噴射される。

制御ユニット３は、図３に示すように、外部圧縮空気供給路１８ｂおよび液化二酸化炭素供給路１４の途中に介在している。詳細には、外部圧縮空気供給路１８ｂおよび液化二酸化炭素供給路１４の途中位置に、それぞれパイロット式開閉弁２７，２８が設けられている。また、外部圧縮空気供給路１８ｂの途中位置から分岐して分岐管２９が設けられ、減圧弁３１を介した後、更に２手に分岐して圧縮空気用分岐管３２と液化二酸化炭素用分岐管３３とを形成している。そして、それぞれの分岐管３２，３３は、パイロット式開閉弁２７，２８のパイロットポートに接続されている。また、圧縮空気用分岐管３２はその途中に、空気噴射用トリガー１２に連動して流路を開閉するトリガー連動バルブ３４を設けており、液化二酸化炭素用分岐管３３はその途中に、ドライアイス粒子噴射用トリガー１３に連動して流路を開閉するトリガー連動バルブ３６を設けている。これにより、空気噴射用トリガー１３が引かれているときに限り、外部圧縮空気供給路１８ｂに設けられたパイロット式開閉弁２７が開放され、ドライアイス噴射ガン２に圧縮空気が供給される。また、ドライアイス粒子噴射用トリガー１３が引かれているときに限り、液化二酸化炭素供給路１４に設けられたパイロット式開閉弁２８が開放され、ドライアイス噴射ガン２内のドライアイス生成管１７の内管１７１内に液化二酸化炭素が供給される。

以上の構成を備えるドライアイス噴射装置１において、上記トリガー１２，１３が引かれると、液化二酸化炭素は所定圧力で、液化炭酸ガスボンベ４からフレキシブルホースＦ等を介してオリフィス板１６の噴出孔２１に送液され、該噴出孔２１からドライアイス生成管１７の内管１７１内の膨張空間１７ａに噴出され、膨張空間１７ａ内で断熱膨張してドライアイス粒子が生成される。生成されたドライアイス粒子は、合流空間１９で噴射口２４に向かって流れる空気に混入し、その空気の流れに乗って噴射路２６内で加速された後、噴射口２４から対象物に向かって噴射される。

本発明の実施の形態に係るドライアイス噴射装置１によれば、ドライアイス生成管１７が２重管構造であるため、ドライアイス粒子を噴射するとき、圧縮空気供給路１８から供給される圧縮空気が、ドライアイス生成管１７の外管１７２に当たるものの、外管１７２に覆われた内管１７１に直接当たることはない。更に、外管１７２と内管１７１との間には、断熱層として機能する隙間が介在することから、外管１７２の温度が圧縮空気との接触によって上昇しても内管１７１の温度はそれ程上昇することはない。その結果、ドライアイス生成管１７の内管１７１内では、硬いドライアイス粒子が生成され易くなり、対象物の表面の洗浄等の処理効果が向上する。

なお、本実施形態のように、２重管構造のドライアイス生成管１７を有するドライアイス噴射装置１と、１重管構造のドライアイス生成管を有するドライアイス噴射装置とを比較すると、前者が噴射するドライアイス粒子の方が格段に硬いことを本願発明者は試作機にて確認済である。

１ドライアイス噴射装置
１４液化二酸化炭素供給路
１７ドライアイス生成管
１８圧縮空気供給路（キャリアガス供給路）
１９合流空間
２１噴出孔
２４噴射口
２６噴射路
１７１内管
１７２外管

Claims

液化二酸化炭素を供給する液化二酸化炭素供給路と、
前記液化二酸化炭素供給路から供給される液化二酸化炭素を噴出する噴出孔と、
前記噴出孔から噴出された液化二酸化炭素を内部で膨張させてドライアイス粒子を生成するドライアイス生成管と、
前記ドライアイス生成管に向かってキャリアガスを供給するキャリアガス供給路と、
前記キャリアガス供給路から供給されたキャリアガスと、前記ドライアイス生成管で生成されたドライアイス粒子とを合流させる合流空間と、
前記合流空間から噴射口に至るまで形成された噴射路と、
を備えるドライアイス噴射装置において、
前記ドライアイス生成管は、前記噴出孔から噴出された液化二酸化炭素を内部で膨張させてドライアイス粒子を生成する内管と、該内管の外側に隙間を介して設けられた外管とを有する、
ことを特徴とするドライアイス噴射装置。
請求項１に記載のドライアイス噴射装置において、
前記内管の先端部が前記外管の先端部よりも基端側に位置していることを特徴とするドライアイス噴射装置。