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JP7579558B2 - Dry Ice Blaster - Google Patents
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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。 The present invention relates to a dry ice spraying device that sprays dry ice particles toward an object to clean the surface of the object.

従来、液化二酸化炭素から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)。 Conventionally, there is known a device that introduces dry ice particles generated from liquefied carbon dioxide into a carrier gas flow and sprays them (see, for example, Patent Document 1).

特許文献1に開示されているドライアイス噴射装置では、液化炭酸ガス容器からドライアイス噴射用ノズルに供給される液化二酸化炭素をドライアイス生成管内で断熱膨張させてドライアイスを生成し、生成したドライアイスを液体窒素貯槽側からドライアイス噴射用ノズルに供給されるキャリアガスの流れに導入して噴射する。 In the dry ice spraying device disclosed in Patent Document 1, liquefied carbon dioxide supplied from a liquefied carbon dioxide container to a dry ice spraying nozzle is adiabatically expanded in a dry ice production tube to produce dry ice, and the produced dry ice is introduced into the flow of carrier gas supplied from the liquid nitrogen storage tank to the dry ice spraying nozzle and sprayed.

特開2003-145429号公報JP 2003-145429 A

ところで、ドライアイス粒子を対象物に向けて噴射させて対象物の表面の処理(洗浄等)を行うこの種の装置では、通常、対象物の表面を効率よく処理(洗浄等)するため、噴射するドライアイス粒子の流量は一定であることが要求される。 In this type of device, which sprays dry ice particles toward an object to treat (clean, etc.) the surface of the object, it is usually required that the flow rate of the sprayed dry ice particles be constant in order to efficiently treat (clean, etc.) the surface of the object.

しかしながら、液化二酸化炭素を供給する際の圧力が低い場合、ドライアイス粒子が配管の内部を閉塞し、ドライアイス粒子の噴射が間欠的となる場合がある。すなわち、ドライアイス粒子を液化二酸化炭素の断熱膨張によって生成する場合、粒子を生成する過程において大きなドライアイスの塊が生成されることがある。そして、大きなドライアイスの塊が、ドライアイス生成管を一時的に閉塞することがある。その結果、噴射口からドライアイス粒子が噴射される場合と噴射されない場合とがある間欠噴射が発生し、対象物の表面を効率よく処理(洗浄等)することができない場合がある。 However, if the pressure when supplying liquefied carbon dioxide is low, the dry ice particles may clog the inside of the piping, causing the dry ice particles to be sprayed intermittently. That is, when dry ice particles are generated by the adiabatic expansion of liquefied carbon dioxide, large chunks of dry ice may be generated during the particle generation process. These large chunks of dry ice may then temporarily block the dry ice generation pipe. As a result, intermittent spray occurs, where sometimes dry ice particles are sprayed from the spray nozzle and sometimes they are not, and the surface of the target object may not be treated (cleaned, etc.) efficiently.

本発明は、上記課題に鑑みて創案されたものであり、ドライアイスの塊がドライアイス生成管を閉塞することを防止して、ドライアイス粒子を安定して連続噴射できるドライアイス噴射装置を提供することを目的とする。 The present invention was devised in consideration of the above problems, and aims to provide a dry ice spraying device that can stably and continuously spray dry ice particles by preventing dry ice lumps from clogging the dry ice generation tube.

本発明の第1態様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膨張させてドライアイス粒子を生成する膨張空間が内部に形成されたドライアイス生成管と、キャリアガスを供給するキャリアガス供給路と、前記ドライアイス生成管の下流側に接続され、前記ドライアイス生成管の下流側から流出するドライアイス粒子と前記キャリアガス供給路から供給されるキャリアガスとを合流させて噴射口から噴射する噴射部材とを備え、前記ドライアイス生成管を加熱する加熱手段を備える。 The dry ice spraying device according to the first aspect of the present invention comprises a liquefied carbon dioxide supply channel for supplying liquefied carbon dioxide, a nozzle for spraying the liquefied carbon dioxide supplied from the liquefied carbon dioxide supply channel, a dry ice generation tube having an expansion space formed therein for expanding the liquefied carbon dioxide sprayed from the nozzle to generate dry ice particles, a carrier gas supply channel for supplying carrier gas, and a spray member connected to the downstream side of the dry ice generation tube and combining the dry ice particles flowing out from the downstream side of the dry ice generation tube with the carrier gas supplied from the carrier gas supply channel to spray the combined mixture from a spray nozzle, and a heating means for heating the dry ice generation tube.

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安定して連続噴射できるドライアイス噴射装置を提供することができる。 A dry ice sprayer with this configuration can provide a dry ice sprayer that can stably and continuously spray dry ice particles.

本発明の第2態様に係るドライアイス噴射装置は、第1態様に係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の下流側と前記噴射部材とが可撓性のチューブを介して接続されており、前記噴射部材は、前記可撓性のチューブの下流側に接続され、前記可撓性のチューブの下流側から流出するドライアイス粒子と前記キャリアガス供給路から供給されるキャリアガスとを合流させて噴射口から噴射する。 The dry ice spraying device according to the second aspect of the present invention is the dry ice spraying device according to the first aspect, in which the downstream side of the dry ice generation pipe and the spraying member are connected via a flexible tube, and the spraying member is connected to the downstream side of the flexible tube, and the dry ice particles flowing out from the downstream side of the flexible tube and the carrier gas supplied from the carrier gas supply path are merged and sprayed from the spray nozzle.

本発明の第3態様に係るドライアイス噴射装置は、第1態様又は第2態様に係るドライアイス噴射装置において、前記液化二酸化炭素供給路は、2MPa±0.3MPa以内の圧力で前記噴出孔に前記液化二酸化炭素を供給する。 The dry ice spraying device according to the third aspect of the present invention is the dry ice spraying device according to the first or second aspect, in which the liquefied carbon dioxide supply path supplies the liquefied carbon dioxide to the nozzle at a pressure within 2 MPa ± 0.3 MPa.

本発明の第4態様に係るドライアイス噴射装置は、第1~第3の何れか1つの態様に係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が所定の温度となるよう、前記加熱手段における加熱温度を制御する温度制御部を備える。 The dry ice spraying device according to the fourth aspect of the present invention is a dry ice spraying device according to any one of the first to third aspects, which is provided with a temperature control unit that controls the heating temperature in the heating means so that the dry ice generating tube is at a predetermined temperature.

本発明の第5態様に係るドライアイス噴射装置は、第1~第4の何れか1つの態様に係るドライアイス噴射装置において、前記加熱手段は、発熱体と熱伝導性を有する伝熱部材とを有し、前記発熱体が発する熱を前記伝熱部材を介して前記ドライアイス生成管に伝達させる。 The fifth aspect of the dry ice sprayer of the present invention is a dry ice sprayer according to any one of the first to fourth aspects, in which the heating means has a heating element and a heat transfer member having thermal conductivity, and transfers the heat generated by the heating element to the dry ice generation tube via the heat transfer member.

本発明の第6態様に係るドライアイス噴射装置は、第1~第5の何れか1つの態様に係るドライアイス噴射装置において、前記加熱手段は、前記ドライアイス生成管に直接接触することにより伝熱している。 The sixth aspect of the dry ice spraying device of the present invention is a dry ice spraying device according to any one of the first to fifth aspects, in which the heating means transfers heat by directly contacting the dry ice generating tube.

本発明の第7態様に係るドライアイス噴射装置は、第6の態様に係るドライアイス噴射装置において、前記加熱手段は、前記ドライアイス生成管の上流側に直接接触することにより伝熱している。 The seventh aspect of the dry ice spraying device of the present invention is the dry ice spraying device of the sixth aspect, in which the heating means transfers heat by directly contacting the upstream side of the dry ice generating tube.

本発明によれば、ドライアイス粒子を安定して連続噴射できるドライアイス噴射装置を提供することができる。 The present invention provides a dry ice spraying device that can stably and continuously spray dry ice particles.

第1の実施形態に係るドライアイス噴射装置の要部を示す部分断面図である。1 is a partial cross-sectional view showing a main part of a dry ice spraying device according to a first embodiment. FIG. 第1の実施形態に係るドライアイス噴射装置の全体を示す図である。1 is a diagram showing an entire dry ice spraying device according to a first embodiment; 第1の実施形態に係る加熱手段の拡大斜視図であって、加熱手段の製造工程を示す図である。FIG. 3 is an enlarged perspective view of the heating means according to the first embodiment, showing a manufacturing process of the heating means. 第2の実施形態に係るドライアイス噴射の要部を示す部分断面図である。FIG. 11 is a partial cross-sectional view showing the main parts of the dry ice jet according to the second embodiment. 第3の実施形態に係るドライアイス噴射装置の要部を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a main part of a dry ice spraying device according to a third embodiment.

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100は、液化二酸化炭素供給部3、噴出孔6、ドライアイス生成管7、可撓性のチューブ8、キャリアガス供給部9、噴射部材10、加熱手段20、温度制御部50等を備えている。 The following describes a dry ice spraying device according to an embodiment of the present invention with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the dry ice spraying device 100 includes a liquefied carbon dioxide supply unit 3, a spray hole 6, a dry ice generating tube 7, a flexible tube 8, a carrier gas supply unit 9, a spray member 10, a heating means 20, a temperature control unit 50, etc.

液化二酸化炭素供給部3は、図2に示すように、液化二酸化炭素供給路31、液化二酸化炭素貯留部32、開閉弁SV1、気液分離器33等を備え、ドライアイス生成管7に液化二酸化炭素を供給する。 As shown in FIG. 2, the liquefied carbon dioxide supply unit 3 includes a liquefied carbon dioxide supply path 31, a liquefied carbon dioxide storage unit 32, an on-off valve SV1, a gas-liquid separator 33, etc., and supplies liquefied carbon dioxide to the dry ice generation pipe 7.

液化二酸化炭素貯留部32は、冷却された液化二酸化炭素を約2MPa(例えば2MPa±0.5MPa)の低圧にて貯留する低圧貯留部である。液化二酸化炭素貯留部32として、例えば、極低温容器(LGC)、貯槽タンク(CE:コールドエバポレーター)などが使用される。液化二酸化炭素貯留部32は、大きな対象物Xを洗浄する場合に多量の液化二酸化炭素を使用するため、容量の大きな容器が用いられることが多い。液化二酸化炭素は、液化二酸化炭素貯留部32から液化二酸化炭素供給路31へ、約2MPa(例えば2MPa±0.3MPa)の圧力で供給される。 The liquefied carbon dioxide storage unit 32 is a low-pressure storage unit that stores cooled liquefied carbon dioxide at a low pressure of approximately 2 MPa (e.g., 2 MPa ± 0.5 MPa). For example, a cryogenic container (LGC) or a storage tank (CE: cold evaporator) is used as the liquefied carbon dioxide storage unit 32. Since a large amount of liquefied carbon dioxide is used when cleaning a large object X, a container with a large capacity is often used as the liquefied carbon dioxide storage unit 32. The liquefied carbon dioxide is supplied from the liquefied carbon dioxide storage unit 32 to the liquefied carbon dioxide supply path 31 at a pressure of approximately 2 MPa (e.g., 2 MPa ± 0.3 MPa).

液化二酸化炭素供給路31は、液化二酸化炭素貯留部32からオリフィス板4に形成された噴出孔6に至るまで配管等により形成されており、液化二酸化炭素をオリフィス板4の噴出孔6を介してドライアイス生成管7内の膨張空間71に供給する。この液化二酸化炭素供給路31上には、液化二酸化炭素貯留部32に付設された開閉弁SV1、気液分離器33等が設けられている。 The liquefied carbon dioxide supply path 31 is formed by piping or the like from the liquefied carbon dioxide storage section 32 to the nozzle hole 6 formed in the orifice plate 4, and supplies liquefied carbon dioxide to the expansion space 71 in the dry ice production pipe 7 through the nozzle hole 6 of the orifice plate 4. On this liquefied carbon dioxide supply path 31, an on-off valve SV1 attached to the liquefied carbon dioxide storage section 32, a gas-liquid separator 33, etc. are provided.

気液分離器33は、液化二酸化炭素中に発生した炭酸ガスを分離して液化二酸化炭素供給路31から排出する。気液分離器33は、噴出孔6の上流側であって噴出孔6から近い位置(例えば噴出孔6から100mm~500mm上流側の位置)に設けられている。 The gas-liquid separator 33 separates the carbon dioxide gas generated in the liquefied carbon dioxide and discharges it from the liquefied carbon dioxide supply line 31. The gas-liquid separator 33 is provided upstream of the ejection hole 6 and close to the ejection hole 6 (for example, 100 mm to 500 mm upstream from the ejection hole 6).

オリフィス板4は、1又は複数の噴出孔6が形成された薄板(例えば板厚1mmの円板)で形成されている。このオリフィス板4は、液化二酸化炭素供給路31の下流側端部31bとドライアイス生成管7の上流側端部7aとの境界に設けられている。 The orifice plate 4 is formed of a thin plate (e.g., a circular plate with a thickness of 1 mm) with one or more ejection holes 6. This orifice plate 4 is provided at the boundary between the downstream end 31b of the liquefied carbon dioxide supply path 31 and the upstream end 7a of the dry ice generation pipe 7.

噴出孔6は、オリフィス板4に形成されていて、液化二酸化炭素供給路31から供給される液化二酸化炭素をドライアイス生成管7内部の膨張空間71に噴出する。噴出孔6は、内径が例えば0.1mm~0.2mmであって、本実施形態では、内径0.18mmの噴出孔6が1カ所形成されている。 The ejection hole 6 is formed in the orifice plate 4, and ejects the liquefied carbon dioxide supplied from the liquefied carbon dioxide supply passage 31 into the expansion space 71 inside the dry ice generating tube 7. The ejection hole 6 has an inner diameter of, for example, 0.1 mm to 0.2 mm, and in this embodiment, one ejection hole 6 with an inner diameter of 0.18 mm is formed.

ドライアイス生成管7は、図1に示すように、上流側端部7aがオリフィス板4を介して液化二酸化炭素供給路31の下流側端部31bに接続されており、その内部に、オリフィス板4の噴出孔6から噴出された液化二酸化炭素を膨張させてドライアイス粒子を生成する膨張空間71が形成されている。また、ドライアイス生成管7の下流側端部7bは、可撓性のチューブ8の上流側端部8aと接続されているところ、ドライアイス生成管7の下流側端部7bの外径が、可撓性のチューブ8と嵌合接続するために、所定の大きさに設定されている。ドライアイス生成管7の内径は、噴出孔6から膨張空間71に噴出された液化二酸化炭素が断熱膨張してドライアイス粒子を形成するように、所定の内径に設定されている。すなわち、ドライアイス生成管7の内部の断面積とオリフィス板4に形成された噴出孔6の断面積とが、所定の比率の大きさとなるよう設定されている。膨張空間71は、ドライアイス生成管7の管内部においてドライアイス生成管7の上流側端部7aから下流側端部7bにかけて形成された空間である。 As shown in FIG. 1, the upstream end 7a of the dry ice generating pipe 7 is connected to the downstream end 31b of the liquefied carbon dioxide supply path 31 via the orifice plate 4, and an expansion space 71 is formed inside the pipe 7 to expand the liquefied carbon dioxide ejected from the ejection hole 6 of the orifice plate 4 to generate dry ice particles. The downstream end 7b of the dry ice generating pipe 7 is connected to the upstream end 8a of the flexible tube 8, and the outer diameter of the downstream end 7b of the dry ice generating pipe 7 is set to a predetermined size so that the liquefied carbon dioxide ejected from the ejection hole 6 into the expansion space 71 expands adiabatically to form dry ice particles. In other words, the cross-sectional area of the inside of the dry ice generating pipe 7 and the cross-sectional area of the ejection hole 6 formed in the orifice plate 4 are set to a predetermined ratio. The expansion space 71 is a space formed inside the dry ice production pipe 7 from the upstream end 7a to the downstream end 7b of the dry ice production pipe 7.

可撓性のチューブ8は、上流側端部8aがドライアイス生成管7の下流側端部7bに接続され、下流側に噴射部材10が接続されている。この可撓性のチューブ8は、ドライアイス生成管7で生成されたドライアイス粒子を噴射部材10へ送給する。可撓性のチューブ8には、下流側に接続された噴射部材10が対象物Xに対して自由に移動できるように、所定の可撓性を有する素材が用いられる。可撓性のチューブ8の素材としては、例えばテフロン(登録商標)を使用することができる。本実施形態では、可撓性のチューブ8の長さを1m~2m程度としている。また、可撓性のチューブ8とドライアイス生成管7との接続には、密閉性を確保するためにカシメ式のフェルールロック継ぎ手等を用いてもよい。また、可撓性のチューブ8の下流側においては、噴射部材10と接続される部分よりも下流側に可撓性の無い直管を用いてもよい。 The flexible tube 8 has an upstream end 8a connected to the downstream end 7b of the dry ice generating tube 7, and the injection member 10 is connected to the downstream side. This flexible tube 8 delivers dry ice particles generated in the dry ice generating tube 7 to the injection member 10. The flexible tube 8 is made of a material having a certain degree of flexibility so that the injection member 10 connected to the downstream side can move freely relative to the object X. For example, Teflon (registered trademark) can be used as the material for the flexible tube 8. In this embodiment, the length of the flexible tube 8 is about 1 m to 2 m. In addition, a crimped ferrule lock joint or the like may be used to connect the flexible tube 8 and the dry ice generating tube 7 to ensure airtightness. In addition, on the downstream side of the flexible tube 8, a straight tube with no flexibility may be used downstream of the part connected to the injection member 10.

噴射部材10は、可撓性のチューブ8の下流側に接続されている。噴射部材10の内部には、合流空間101が形成され、さらに、可撓性のチューブ8の下流側端部8bから噴射口103に向かう流路102が形成される。噴射部材10は、ドライアイス粒子を噴射口103から洗浄の対象物Xに噴射する。具体的には、噴射部材10は、可撓性のチューブ8から供給されるドライアイス粒子と、キャリアガス供給路91から供給されるキャリアガスとを合流空間101において合流させ、キャリアガスとともにドライアイス粒子を流路102を通じて洗浄の対象物X(図2参照)に噴射する。噴射部材10は、ドライアイス生成管7に可撓性のチューブ8を介して接続されていることから、対象物Xに対して自由に移動することができる。噴射部材10は、例えば、対象物Xの表面に対して移動する噴射部材移動装置に取付けて使用される。噴射部材移動装置として、ロボットアームおよびXYステージ(不図示)を例示することができる。 The injection member 10 is connected to the downstream side of the flexible tube 8. Inside the injection member 10, a junction space 101 is formed, and further, a flow path 102 is formed from the downstream end 8b of the flexible tube 8 toward the injection port 103. The injection member 10 injects dry ice particles from the injection port 103 onto the object X to be cleaned. Specifically, the injection member 10 merges the dry ice particles supplied from the flexible tube 8 and the carrier gas supplied from the carrier gas supply path 91 in the junction space 101, and injects the dry ice particles together with the carrier gas through the flow path 102 onto the object X to be cleaned (see FIG. 2). Since the injection member 10 is connected to the dry ice generating tube 7 via the flexible tube 8, it can move freely relative to the object X. The injection member 10 is used, for example, attached to an injection member moving device that moves relative to the surface of the object X. Examples of the injection member moving device include a robot arm and an XY stage (not shown).

キャリアガス供給部9は、図2に示すように、空気圧源92、キャリアガス供給路91、開閉弁SV2を有する。キャリアガス供給路91は、上流側端部91aが空気圧源92に接続され、下流側端部91bが、噴射部材10内部の合流空間101に接続されており、空気圧源92から送られてくるキャリアガスを噴射部材10にまで供給する。キャリアガス供給路91に用いられる管は特に限定されない。ただし、噴射部材10を対象物Xに対して移動可能とするために、キャリアガス供給路91の下流側の少なくとも一部には可撓性を有する管93が用いられる。キャリアガス供給路91は、噴射部材10内の合流空間101において、可撓性のチューブ8の側面に向かってキャリアガスを供給するように形成されている。この構成によって、図1に示すように、合流空間101において、可撓性のチューブ8から流出するドライアイス粒子の流れと同じ方向にキャリアガスの流れが形成される。なお、本実施形態ではキャリアガスとしてドライエアが使用されているが、キャリアガスには、露点温度の低いガスを使用することができ、上記ドライエアの他、窒素ガス、炭酸ガスなどを使用してもよい。 2, the carrier gas supply unit 9 has an air pressure source 92, a carrier gas supply path 91, and an on-off valve SV2. The upstream end 91a of the carrier gas supply path 91 is connected to the air pressure source 92, and the downstream end 91b is connected to the merging space 101 inside the injection member 10, and the carrier gas sent from the air pressure source 92 is supplied to the injection member 10. The tube used for the carrier gas supply path 91 is not particularly limited. However, in order to make the injection member 10 movable relative to the object X, a flexible tube 93 is used for at least a part of the downstream side of the carrier gas supply path 91. The carrier gas supply path 91 is formed so as to supply the carrier gas toward the side of the flexible tube 8 in the merging space 101 inside the injection member 10. With this configuration, a flow of the carrier gas is formed in the merging space 101 in the same direction as the flow of the dry ice particles flowing out of the flexible tube 8, as shown in FIG. 1. In this embodiment, dry air is used as the carrier gas, but a gas with a low dew point temperature can be used as the carrier gas. In addition to the dry air, nitrogen gas, carbon dioxide gas, etc. may also be used.

合流空間101では、キャリアガス供給路91から供給されるキャリアガスと、ドライアイス生成管7内で生成されたドライアイス粒子とが合流する。具体的には、この合流空間101において、可撓性のチューブ8の下流側端部8bから流出されたドライアイス粒子が、可撓性のチューブ8の下流側端部8bよりも上流側から流れてくるキャリアガスの流れに乗るように合流する。合流空間101でキャリアガスと合流したドライアイス粒子は、流路102を通り、噴射口103から洗浄の対象物Xに向かって噴射される。 In the confluence space 101, the carrier gas supplied from the carrier gas supply path 91 and the dry ice particles generated in the dry ice generation tube 7 join together. Specifically, in this confluence space 101, the dry ice particles flowing out from the downstream end 8b of the flexible tube 8 join the flow of the carrier gas flowing from the upstream side of the downstream end 8b of the flexible tube 8. The dry ice particles that join the carrier gas in the confluence space 101 pass through the flow path 102 and are sprayed from the nozzle 103 toward the object X to be cleaned.

以下、加熱手段20について説明する。加熱手段20は、ドライアイス生成管7を加熱するために設けられている。図3(a)に示すように、加熱手段20は、発熱体201と、熱伝導性を有する伝熱部材202とを有する。加熱手段20がドライアイス生成管7を加熱することによって、ドライアイス生成管7内で詰まりの原因となる過度に大きなドライアイスの塊が生成されることを防止する。 The heating means 20 will be described below. The heating means 20 is provided to heat the dry ice generating tube 7. As shown in FIG. 3(a), the heating means 20 has a heating element 201 and a heat transfer member 202 having thermal conductivity. The heating means 20 heats the dry ice generating tube 7, thereby preventing the generation of excessively large chunks of dry ice that could cause clogging in the dry ice generating tube 7.

発熱体201には、例えば通電により発熱する電熱ヒータ等を用いる。発熱体201としての電熱ヒータの形状は、例えば真直な棒状とされ、ドライアイス生成管7の軸中心と平行に配置される。 The heating element 201 may be, for example, an electric heater that generates heat when electricity is applied. The electric heater serving as the heating element 201 may be, for example, shaped like a straight rod, and is arranged parallel to the axial center of the dry ice generating tube 7.

また、伝熱部材202は、例えば第1伝熱部材2021と第2伝熱部材2022との2つに分かれた直方体形状のブロックで構成される。第1伝熱部材2021と第2伝熱部材2022とは、図3(b)に示すように、それぞれにおける接続面を互いに向かい合わせて面接触させた状態で接続される。発熱体201と、ドライアイス生成管7とは、互いに並行に並んだ状態で、第1伝熱部材2021と第2伝熱部材2022との間に挟まれる構造となっている。第1伝熱部材2021と第2伝熱部材2022とにおけるそれぞれの接続面の一方又は双方には、発熱体201とドライアイス生成管7との側面部の形状に合わせて、凹部が形成されている。このような形状とすることによって、伝熱部材202が発熱体201およびドライアイス生成管7と接触する面積を大きくすることができ、発熱体201からドライアイス生成管7に効率よく熱伝達することが可能となる。なお、第1伝熱部材2021と第2伝熱部材2022とは、ボルト(不図示)を用いて固定されるが、固定手段は特に限定されない。 The heat transfer member 202 is composed of, for example, a rectangular parallelepiped block divided into two parts, the first heat transfer member 2021 and the second heat transfer member 2022. The first heat transfer member 2021 and the second heat transfer member 2022 are connected in a state in which their connection surfaces face each other and are in surface contact, as shown in FIG. 3(b). The heating element 201 and the dry ice generating tube 7 are arranged parallel to each other and sandwiched between the first heat transfer member 2021 and the second heat transfer member 2022. A recess is formed on one or both of the connection surfaces of the first heat transfer member 2021 and the second heat transfer member 2022 in accordance with the shape of the side portion of the heating element 201 and the dry ice generating tube 7. By making it into such a shape, the area of contact between the heat transfer member 202 and the heating element 201 and the dry ice generating tube 7 can be increased, and heat can be efficiently transferred from the heating element 201 to the dry ice generating tube 7. The first heat transfer member 2021 and the second heat transfer member 2022 are fixed together using bolts (not shown), but the fixing means is not particularly limited.

加熱手段20の構成は、上記の構成に限定されない。例えば、ドライアイス生成管7に温風を当てる構成や、発熱体201を直接ドライアイス生成管7に接触させる構成などであってもよい。すなわち、ドライアイス生成管7の内部において過度に大きなドライアイスの塊が生成されることを防止するよう、ドライアイス生成管7を加熱する構成であればよい。 The configuration of the heating means 20 is not limited to the above configuration. For example, it may be configured to blow hot air onto the dry ice generating tube 7, or to have the heating element 201 directly contact the dry ice generating tube 7. In other words, it is sufficient that the configuration heats the dry ice generating tube 7 so as to prevent excessively large lumps of dry ice from being generated inside the dry ice generating tube 7.

加熱手段20は、ドライアイス生成管7の一部(例えば、長さ方向中間位置より上流側、又は、上流側端部7a)のみを加熱する構成であってもよい。 The heating means 20 may be configured to heat only a portion of the dry ice generating tube 7 (e.g., the upstream side from the midpoint in the longitudinal direction, or the upstream end 7a).

温度制御部50(図1、図2参照)は、ドライアイス生成管7の外表面の温度が所定の温度となるよう、加熱手段20における加熱温度を制御する。具体的には、温度制御部50は、発熱体201が電熱ヒータの場合、発熱体201に供給する電力を制御する。電力を制御することによって発熱体201の温度を制御し、ドライアイス生成管7の加熱温度を制御する。二酸化炭素は沸騰線、溶融線及び昇華線の交点である三重点の温度が-56℃であることから、過度に大きなドライアイスの塊ができないように、ドライアイス生成管7の内部の温度が-56℃以下にならないようにすることが望ましい。ドライアイス生成管7の内部を当該温度とするためには、ドライアイス生成管7の外表面の温度を一定の温度、例えば-20℃から-30℃程度にすることが望ましい。そうすることで、温度制御部50は、電熱ヒータに通電する電力を制御し、加熱手段20の加熱温度を制御することによって、ドライアイス生成管7の外表面の温度、ひいてはドライアイス生成管7の内部の温度を好ましい温度に制御することができる。 The temperature control unit 50 (see Figures 1 and 2) controls the heating temperature in the heating means 20 so that the temperature of the outer surface of the dry ice generating tube 7 becomes a predetermined temperature. Specifically, when the heating element 201 is an electric heater, the temperature control unit 50 controls the power supplied to the heating element 201. By controlling the power, the temperature of the heating element 201 is controlled, and the heating temperature of the dry ice generating tube 7 is controlled. Since the triple point of carbon dioxide, which is the intersection of the boiling line, melting line, and sublimation line, has a temperature of -56°C, it is desirable to prevent the temperature inside the dry ice generating tube 7 from falling below -56°C so that excessively large chunks of dry ice are not formed. In order to make the inside of the dry ice generating tube 7 at that temperature, it is desirable to keep the temperature of the outer surface of the dry ice generating tube 7 at a constant temperature, for example, about -20°C to -30°C. By doing so, the temperature control unit 50 controls the power supplied to the electric heater and controls the heating temperature of the heating means 20, so that the temperature of the outer surface of the dry ice generating tube 7 and therefore the temperature inside the dry ice generating tube 7 can be controlled to a desired temperature.

本件の変形例を以下に挙げる。 The following are some variations of this case:

第2の実施形態に係るドライアイス噴射装置100Aは、図4に示すように、可撓性のチューブ8を用いず、噴射部材10の上流側端部10aがドライアイス生成管7の下流側に直接に接続されている。 As shown in FIG. 4, the dry ice spraying device 100A according to the second embodiment does not use a flexible tube 8, and the upstream end 10a of the spraying member 10 is directly connected to the downstream side of the dry ice generating pipe 7.

また、第2の実施形態に係るドライアイス噴射装置100Aにおける加熱手段20は、ドライアイス生成管7の噴射部材10から露出した部分を加熱する。図4に示す例では、加熱手段20は、ドライアイス生成管7の噴射部材10から露出した部分であって、ドライアイス生成管7の下流側端部7bから所定距離(例えばドライアイス生成管7の1/2長さと同じ長さ)上流側に離れた部分を加熱している。 The heating means 20 in the dry ice jetting device 100A according to the second embodiment heats the portion of the dry ice generating tube 7 exposed from the jetting member 10. In the example shown in FIG. 4, the heating means 20 heats the portion of the dry ice generating tube 7 exposed from the jetting member 10, which is a predetermined distance upstream from the downstream end 7b of the dry ice generating tube 7 (e.g., a length equal to 1/2 the length of the dry ice generating tube 7).

第2の実施形態に係るドライアイス噴射装置100Aにおける加熱手段20は、ドライアイス生成管7の表面部に直接接触している。具体的には、伝熱部材202が直接ドライアイス生成管7の表面部に接触している。 The heating means 20 in the dry ice jetting device 100A according to the second embodiment is in direct contact with the surface of the dry ice generating tube 7. Specifically, the heat transfer member 202 is in direct contact with the surface of the dry ice generating tube 7.

第3の実施形態に係るドライアイス噴射装置100Bは、図5に示すように、ドライアイス生成管7を複数備えている。複数のドライアイス生成管7は、それぞれの上流側端部7aと下流側端部7bとの向きをそろえて互いに平行に配置される。 As shown in FIG. 5, the dry ice jetting device 100B according to the third embodiment has multiple dry ice generating tubes 7. The multiple dry ice generating tubes 7 are arranged parallel to each other with their upstream ends 7a and downstream ends 7b oriented in the same direction.

第3の実施形態に係るドライアイス噴射装置100Bにおいては、複数のドライアイス生成管7に対して、ドライアイス生成管7の数よりも少ない数の加熱手段20Bを用いることが好ましい。例えば、発熱体201Bと伝熱部材202Bとをそれぞれ1つずつとし、伝熱部材202Bが、複数のドライアイス生成管7のすべてに接触する構成としてもよい。このようにすれば、複数のドライアイス生成管7のすべてを、1つの加熱手段20Bで加熱することができる。そして、加熱手段20Bの数を少なくすることによって、加熱手段20Bの設置に必要なスペースの増加を防止することができる。 In the dry ice jetting device 100B according to the third embodiment, it is preferable to use fewer heating means 20B than the number of dry ice generating tubes 7 for the multiple dry ice generating tubes 7. For example, it is possible to use one heating element 201B and one heat transfer member 202B, and have the heat transfer member 202B come into contact with all of the multiple dry ice generating tubes 7. In this way, all of the multiple dry ice generating tubes 7 can be heated by one heating means 20B. Furthermore, by reducing the number of heating means 20B, it is possible to prevent an increase in the space required for installing the heating means 20B.

なお、複数のドライアイス生成管7と、それぞれを加熱する加熱手段20Bの構成は、上記の構成に限定されない。すなわち、対象物Xに対してドライアイス粒子を効率よく噴射できる構成であれば、他の構成としてもよい。 The configuration of the multiple dry ice generating tubes 7 and the heating means 20B that heats each of them is not limited to the above configuration. In other words, any other configuration may be used as long as it can efficiently spray dry ice particles onto the target object X.

本発明は、例えば、ドライアイス噴射装置に適用することができる。 The present invention can be applied, for example, to a dry ice sprayer.

100、100A、100B ドライアイス噴射装置
31 液化二酸化炭素供給路
6 噴出孔
7 ドライアイス生成管
7a (ドライアイス生成管の)下流側端部
71 膨張空間
8 可撓性のチューブ
8b (可撓性のチューブの)下流側端部
91 キャリアガス供給路
10 噴射部材
101 合流空間
102 流路
103 噴射口
20 加熱手段
201 発熱体
202 伝熱部材
50 温度制御部


100, 100A, 100B Dry ice injection device 31 Liquefied carbon dioxide supply path 6 Jet hole 7 Dry ice generation tube 7a Downstream end (of dry ice generation tube) 71 Expansion space 8 Flexible tube 8b Downstream end (of flexible tube) 91 Carrier gas supply path 10 Injection member 101 Junction space 102 Flow path 103 Injection port 20 Heating means 201 Heat generating element 202 Heat transfer member 50 Temperature control unit


Claims (3)

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が形成されたオリフィス板と、
前記噴出孔から噴出された液化二酸化炭素を膨張させてドライアイス粒子を生成する膨張空間が内部に形成されたドライアイス生成管と、
キャリアガスを供給するキャリアガス供給路と、
前記ドライアイス生成管の下流側に接続され、前記ドライアイス生成管の下流側から流出するドライアイス粒子と前記キャリアガス供給路から供給されるキャリアガスとを合流させて噴射口から噴射する噴射部材と、
を備え、
前記ドライアイス生成管を加熱する加熱手段を備え、
前記オリフィス板は、前記液化二酸化炭素供給路を形成する配管の下流側端部と前記ドライアイス生成管の上流側端部との境界に設けられており、
前記加熱手段は、前記液化二酸化炭素供給路を形成する前記配管、および、前記オリフィス板に直接接触することなく前記ドライアイス生成管に直接、面接触することにより伝熱し、
前記加熱手段は、発熱体と熱伝導性を有する伝熱部材とを有し、
前記伝熱部材は、第1伝熱部材および第2伝熱部材の2つに分かれたブロックであり、前記発熱体と前記ドライアイス生成管とは、互いに並行な状態で前記第1伝熱部材と前記第2伝熱部材との間に挟まれており、
前記加熱手段は、前記発熱体が発する熱を前記伝熱部材を介して前記ドライアイス生成管に伝達させ、
前記加熱手段は、前記ドライアイス生成管の長さ方向の中間位置より上流側のみを加熱し、
前記ドライアイス生成管の外表面の温度が-20℃から-30℃となるよう、前記加熱手段における加熱温度を制御する温度制御部を備える、
ことを特徴とするドライアイス噴射装置。
a liquefied carbon dioxide supply line for supplying liquefied carbon dioxide;
an orifice plate having a nozzle hole formed therein for spraying the liquefied carbon dioxide supplied from the liquefied carbon dioxide supply passage;
A dry ice generating tube having an expansion space formed therein for expanding the liquefied carbon dioxide ejected from the ejection hole to generate dry ice particles;
a carrier gas supply path for supplying a carrier gas;
an injection member connected to the downstream side of the dry ice generating pipe, which joins the dry ice particles flowing out from the downstream side of the dry ice generating pipe with the carrier gas supplied from the carrier gas supply path and injects the mixed gas from an injection port;
Equipped with
A heating means for heating the dry ice generating tube is provided,
The orifice plate is provided at a boundary between a downstream end of a pipe forming the liquefied carbon dioxide supply path and an upstream end of the dry ice production pipe,
The heating means transfers heat by directly contacting the dry ice generating tube with a surface thereof without directly contacting the piping forming the liquefied carbon dioxide supply path and the orifice plate,
The heating means includes a heating element and a heat transfer member having thermal conductivity.
The heat transfer member is a block divided into two parts, a first heat transfer member and a second heat transfer member, and the heating element and the dry ice generating tube are sandwiched between the first heat transfer member and the second heat transfer member in a state parallel to each other,
The heating means transfers heat generated by the heating element to the dry ice generating tube via the heat transfer member,
The heating means heats only the upstream side of the intermediate position in the longitudinal direction of the dry ice generating pipe,
A temperature control unit is provided to control the heating temperature in the heating means so that the temperature of the outer surface of the dry ice generating tube is between −20° C. and −30° C.
A dry ice spraying device.
請求項1に記載の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の下流側と前記噴射部材とが可撓性のチューブを介して接続されており、
前記噴射部材は、前記可撓性のチューブの下流側に接続され、前記可撓性のチューブの下流側から流出するドライアイス粒子と前記キャリアガス供給路から供給されるキャリアガスとを合流させて噴射口から噴射する、
ことを特徴とするドライアイス噴射装置。
2. The dry ice jetting device according to claim 1,
The downstream side of the dry ice generating pipe and the injection member are connected via a flexible tube,
The ejection member is connected to the downstream side of the flexible tube, and ejects the dry ice particles flowing out from the downstream side of the flexible tube and the carrier gas supplied from the carrier gas supply path from an ejection port by joining the dry ice particles.
A dry ice spraying device.
請求項1又は2に記載のドライアイス噴射装置において、
前記液化二酸化炭素供給路は、2MPa±0.3MPa以内の圧力で前記噴出孔に前記液化二酸化炭素を供給する、
ことを特徴とするドライアイス噴射装置。
3. The dry ice jetting device according to claim 1,
The liquefied carbon dioxide supply path supplies the liquefied carbon dioxide to the nozzle at a pressure of 2 MPa ± 0.3 MPa.
A dry ice spraying device.
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