JP2007160244A - ドライアイス噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】間欠的に噴射する場合など噴射作動に中断があっても、安定良くドライアイス粒子を生成して噴射できるようにする。
【解決手段】炭酸ガスを収容したガス容器(２)と、ガス容器(２)から取り出した液化炭酸ガスを案内する供給路(３)と、供給路(３)の下流側に接続された噴射機(４)とを備える。噴射機(４)は、ハウジング(６)の外面に供給路(３)が接続されるガス入口(７)を開口し、先端に噴射口(８)を備える。ガス入口(７)と噴射口(８)との間にガス流路を形成し、このガス流路に絞り手段と膨張部とを上流側から順に設ける。供給路(３)に冷却手段(５)を設け、冷却手段(５)と噴射機(４)との間での液化炭酸ガスの温度(T2)を、ガス容器(２)から取り出した炭酸ガスの温度(T1)に比べて２℃以上低温に維持する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子部品の洗浄などに利用されるドライアイス粒子の噴射装置に関し、さらに詳しくは、間欠的に噴射する場合など噴射作動に中断があっても、安定よく良好にドライアイス粒子を生成して噴き出すことができるドライアイス噴射装置に関する。

電子部品の洗浄には、洗浄後の乾燥が不要である等の利点から、ドライアイスの粒子を吹付けて異物等を除去するドライアイス噴射装置が利用されている(例えば、特許文献１参照)。

上記のドライアイス噴射装置は、炭酸ガスを収容したガス容器と、このガス容器から取り出した液化炭酸ガスを案内する供給路と、この供給路の下流側に接続された噴射機とを備える。この噴射機は上記の供給路に接続されるガス入口をハウジングの外面に開口し、このハウジングの先端に噴射口を備える。このハウジング内には、上記のガス入口と噴射口との間にガス流路が形成してあり、このガス流路に、絞り手段と膨張部とが上流側から順に設けてある。そして、上記の供給路で案内された液化炭酸ガスを、上記の絞り手段を経て膨張部へ流出させることにより、液化炭酸ガスの一部を固化させてドライアイス粒子を生成し、このドライアイス粒子を上記の噴射口から噴き出させるように構成してある。

実用新案登録第２５５７３８３号公報

上記の従来技術では、ガス容器内で液化炭酸ガスと気体の炭酸ガスとが平衡状態となっているが、ガス容器内から液化炭酸ガスを供給路へ取り出すことにより、ガス容器内で液化炭酸ガスの一部が気化するため、この平衡状態は、ガスの取り出しがなされていない状態での温度、例えば雰囲気温度よりも低温になっている。この低温の液化炭酸ガスは、上記の供給路に取り出されて噴射機へ案内される間に雰囲気などから入熱を受けると、上記の平衡状態から昇温して一部が気化した不安定な状態となる。

一方、上記の噴射機に案内される炭酸ガスの一部が気化した不安定な状態にあると、絞り手段を経て膨張部へ流出してもドライアイス粒子が生成され難く、ドライアイス粒子を利用した洗浄等に不良を生じる虞がある。特に、噴射機からドライアイス粒子を間欠的に噴射する場合など噴射作業が中断すると、液化炭酸ガスが供給路内に停滞してその間に雰囲気から多量の入熱を受け、一層気化してドライアイス粒子が生成され難くなる問題がある。

本発明の技術的課題はこれらの問題点を解消し、間欠的に噴射する場合など噴射作動に中断があっても、安定良くドライアイス粒子を生成して噴射できる、ドライアイス噴射装置を提供することにある。

本発明は上記の課題を解決するため、例えば本発明の実施の形態を示す図１から図５に基づいて説明すると、次のように構成したものである。
即ち本発明はドライアイス噴射装置に関し、炭酸ガスを収容したガス容器(２)と、このガス容器(２)から取り出した液化炭酸ガスを案内する供給路(３)と、この供給路(３)の下流側に接続された噴射機(４)とを備え、上記の噴射機(４)は、ハウジング(６)の外面に上記の供給路(３)が接続されるガス入口(７)を開口するとともに先端に噴射口(８)を備え、上記のハウジング(６)内には、上記のガス入口(７)と噴射口(８)との間に絞り手段(10)と膨張部(11)とを上流側から順に備えたガス流路(９)が形成してあり、上記の供給路(３)で案内された液化炭酸ガスを、上記の絞り手段(10)を経て膨張部(11)へ流出させることにより、液化炭酸ガスの一部を固化させてドライアイス粒子を生成し、このドライアイス粒子を上記の噴射口(８)から噴き出させるドライアイス噴射装置であって、上記の絞り部(10)へ流入する液化炭酸ガスの温度(T2)を、上記のガス容器(２)から取り出した液化炭酸ガスの温度(T1)に比べて低温に維持させたことを特徴とする。

上記の絞り部へ流入する液化炭酸ガスは、ガス容器から供給路へ取り出した際の液温、即ちガス容器内の平衡状態での温度よりも低温の過冷却状態であることから、確実に液化状態に維持されている。このため、この過冷却状態の液化炭酸ガスが絞り部を経て膨張部に流れ出ることで、安定良くドライアイス粒子が生成される。

上記の絞り手段へ流入する液化炭酸ガスの温度は、特定の設定温度に限定されないが、この絞り手段の上流側での温度、例えばガス入口近傍での液化炭酸ガスの温度を、ガス容器から取り出した液化炭酸ガスの温度に比べて２℃以上低温に設定すると、確実に安定良くドライアイス粒子を生成することができ、好ましい。

上記の絞り部へ流入する液化炭酸ガスの温度を、上記のガス容器から取り出した液化炭酸ガスの温度に比べて低温に維持させる具体的手段としては、例えば上記の供給路やガス流路に冷却手段を設けて液化炭酸ガスを冷却してもよく、或いはガス容器を加熱することでこのガス容器から取り出した液化炭酸ガスの温度を、例えば雰囲気温度よりも高くし、供給路で搬送される液化炭酸ガスが雰囲気で冷却されるように構成してもよい。
さらに、このガス容器の加熱手段と供給路等の冷却手段を組み合わせて用いることも可能である。

但し、ガス容器の加熱は供給路へ取り出す液化炭酸ガスの温度設定が容易でないうえ、ガス容器内の炭酸ガス全体を加熱しなければならず、熱効率が悪い問題があり、さらにガス容器内の圧力が過剰に上昇する虞もある。これに比べて、供給路やガス流路に冷却手段を設ける場合は、供給路等を流れる液化炭酸ガスの温度設定が容易であり、しかも供給路等を通過する液化炭酸ガスを冷却するだけでよく、簡単で安価に実施することができるうえ、仮に過剰に冷却したとしても安全性やドライアイス粒子の生成効率に悪影響が少ないので、好ましい。

上記の冷却手段は、噴射機の外面に付設し、この冷却手段を介して上記の供給路とガス入口とを接続することも可能であり、また、噴射機内でのガス流路のうち、ガス入口と絞り手段との間に冷却手段を設けることも可能である。このように噴射機の外面や内部に冷却手段を設けた場合には、冷却後の雰囲気等からの入熱を効果的に少なくできるうえ、この冷却手段と噴射機とを一体にして装置全体の取り扱いを簡略にすることができ、好ましい。

一方、上記の冷却手段は供給路に設けることができ、この場合、付設位置は特定の部位に限定されないが、冷却後での雰囲気等からの入熱を少なくするため、噴射機に近接させて設けるのが好ましい。
なお、上記の供給路は、複数のガス容器から液化炭酸ガスを取り出すものであってもよい。また、この供給路の下流側には、複数の噴射機を接続することも可能である。この場合、供給路に冷却手段を設け、その下流側を分岐して各分岐供給路にそれぞれ噴射機を接続すると、複数の噴射機に対し１つの冷却手段を設けるだけでよく、各噴射機にそれぞれ冷却手段を設けた場合に比べて、装置全体を簡略にできる利点がある。

本発明は上記のように構成され作用することから、次の効果を奏する。

上記の絞り部へ流入する液化炭酸ガスは、ガス容器から供給路へ取り出された液化炭酸ガスの液温よりも、即ちガス容器内での平衡状態での温度よりも低温の過冷却状態となっているので、液化状態に安定良く維持される。この結果、ドライアイス粒子を間欠的に噴射する場合など、噴射作業が中断する場合であっても、この過冷却状態の液化炭酸ガスが絞り部を経て膨張部に流れ出ることで良好にドライアイス粒子を生成することができ、ドライアイス粒子の不安定な噴射による洗浄不良等を生じる虞がない。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１と図２は本発明の第１実施形態を示し、図１はドライアイス噴射装置の概略構成図であり、図２は噴射機の断面図である。

図１に示すように、このドライアイス噴射装置(１)は炭酸ガスを収容したガス容器(２)と、このガス容器(２)から取り出した液化炭酸ガスを案内する供給路(３)と、この供給路(３)の下流側に接続された噴射機(４)とを備える。上記のガス容器(２)は内部が気体と液体の平衡状態となっており、下方の液相部から上記の供給路(３)へ液化炭酸ガスが取り出されるようにしてある。
なお、上記の供給路(３)には上流端部と下流端部にそれぞれ温度センサ(Ｔ)が付設してあり、ガス容器(２)から取り出された液化炭酸ガスの温度(T1)と、噴射機(４)に流入する液化炭酸ガスの温度(T2)を測定できるようにしてある。

上記の供給路(３)には噴射機(４)近傍の下流側部に冷却機(５)が設けてあり、この冷却機(５)を通過することで供給路(３)内の液化炭酸ガスが冷却される。この冷却機(５)の設定温度は雰囲気温度やドライアイス粒子の噴射条件などにより異なるが、例えば０〜２０℃に設定され、この冷却機(５)と上記の噴射機(４)との間の温度、即ち噴射機(４)に流入する液化炭酸ガスの温度(T2)が、供給路(３)の上流端での温度、即ちガス容器(２)から取り出された液化炭酸ガスの温度(T1)に比べて２℃以上低くなるように調整される。

図２に示すように、上記の噴射機(４)には、ハウジング(６)の外面に上記の供給路(３)が接続されるガス入口(７)を開口してあり、このハウジング(６)の先端に噴射口(８)が設けてある。このハウジング(６)の内部には上記のガス入口(７)と噴射口(８)との間にガス流路(９)が形成してあり、このガス流路(９)に絞り手段(10)と膨張部(11)と粒子案内路(12)とが上流側から順に設けてある。

上記の絞り手段(10)は、オリフィス(13)とこれに対面して進退するニードル弁体(14)とを備えており、このニードル弁体(14)の進退移動により絞り手段(10)が開閉される。なお上記のハウジング(６)には、表面に結露が生じないようにヒータ(15)が埋設してあり、ノズル温度センサ(16)によりハウジング(６)の温度が調整される。

次に、上記のドライアイス噴射装置によるドライアイス粒子の噴射作動を、図面に基づいて説明する。

上記のガス容器(２)内に収容された液化炭酸ガスは、このガス容器(２)内の圧力により液相部から前記の供給路(３)に取り出される。このとき、この炭酸ガスの取り出しに伴ってガス容器(２)内の液化炭酸ガスが気化し、雰囲気温度よりも低温で平衡状態となっている。この液化炭酸ガスは、上記の供給路(３)に取り出されて前記の噴射機(４)へ案内される間に雰囲気から入熱を受けるが、前記の冷却機(５)に達するとこれにより冷却されて、上記の平衡状態での温度よりも低温の過冷却状態となる。

上記の過冷却の液化炭酸ガスは、上記の供給路(３)から噴射機(４)へ案内されて、ガス入口(７)からガス流路(９)へ流入し、上記の絞り手段(10)を経て膨張部(11)へ流出する。このとき、絞り手段(10)に流入する炭酸ガスは過冷却状態にあるので液化状態に保持されており、この液化炭酸ガスが膨張部(11)へ流出することにより、一部が気化するとともにその気化熱でドライアイス粒子が確実に且つ安定良く生成される。そしてこの気化した炭酸ガスによりドライアイス粒子が案内されて、上記の膨張部(11)から粒子案内路(12)を経て噴射口(８)から噴き出される。

次に、上記のドライアイス噴射装置により、ガス入口での液化炭酸ガスの温度を異ならせて間欠噴射した場合のドライアイス粒子の生成状況を、冷却機を作動させない場合と対比して観察した。その結果を図３の対比表に示す。なお、間欠噴射の中断時間は２〜１４分の間で異ならせた。また冷却機の設定温度は１５℃とした。

上記の対比表から明らかなように、冷却機を作動させない比較例１〜３では、中断時間を異ならせたいずれの場合も、ガス入口での温度(T2)が供給路上流端での温度(T1)より上昇しており、中断後の噴射は、しばらくの間ドライアイス粒子が生成されずに炭酸ガスのみが噴射口から噴出され、ドライアイス粒子を生成し始めても数十秒間は安定して生成することができなかった。これに対し、ガス入口での温度(T2)を供給路上流端での温度(T1)よりも低温となるように冷却した実施例１〜１０では、中断時間の長短に拘わらず、いずれの場合も中断後の噴射は直ちにドライアイス粒子が安定よく生成されて噴射口から良好に噴出された。

図４は本発明の第２実施形態を示す、ドライアイス噴射装置の概略構成図である。
この第２実施形態では、噴射機(４)のハウジング(６)に冷却手段(５)が固設してあり、この冷却手段(５)を介して供給路(３)が噴射機(４)のガス入口(７)に接続してある。その他の構成は上記の第１実施形態と同様であり、同様に作用するので説明を省略する。

この第２実施形態では噴射機(４)と冷却手段(５)とが一体になっているので、冷却後の液化炭酸ガスへの雰囲気からの入熱を少なくできるうえ、両者を一括して取り扱うことができる利点がある。

図５は本発明の第３実施形態を示す、ドライアイス噴射装置の概略構成図である。
この実施形態では上記の第１実施形態と異なり、ガス容器(２)の周囲に加熱手段(17)を付設してあり、この加熱手段(17)によりガス容器(２)から取り出された炭酸ガスの温度、即ち供給路(３)の上流端部での温度(T1)を、雰囲気温度よりも高温となるように調整してある。

上記の供給路(３)を案内される液化炭酸ガスは雰囲気により冷却され、供給路(３)の下流端部での温度(T2)が上記の上流端部での温度(T1)よりも２℃以上低温にされる。そしてこの雰囲気で冷却された液化炭酸ガスが噴射機(４)に流入し、ドライアイス粒子が安定よく生成されて先端の噴射口(８)から噴出される。

上記の各実施形態で説明したドライアイス噴射装置は、本発明の技術的思想を具体化するために例示したものであり、冷却手段や噴射機の形状、構造、配置、接続台数、冷却温度等をこれらの実施形態のものに限定するものではなく、本発明の特許請求の範囲内において種々の変更を加え得るものである。

例えば、上記の第１実施形態では供給路を冷却機内に案内して直接冷却したが、例えば供給路に熱交換器を設けて、この熱交換器を介して冷却機からの冷媒により冷却したり、或いはペルチェ素子など小形の冷却手段を噴射機内に配置してもよく、任意の冷却手段を採用することができる。

本発明のドライアイス噴射装置は、間欠的に噴射する場合など噴射作動に中断があっても、安定よく良好にドライアイス粒子を生成して噴き出すことができるので、電子部品の洗浄などに特に好適に利用されるが、機械部品の洗浄など他の用途のドライアイス噴射装置にも適用できることはいうまでもない。

本発明の第１実施形態を示す、ドライアイス噴射装置の概略構成図である。 第１実施形態の噴射機の断面図である。 冷却の有無によるドライアイス粒子の生成状況を観察した対比表である。 本発明の第２実施形態を示す、ドライアイス噴射装置の概略構成図である。 本発明の第３実施形態を示す、ドライアイス噴射装置の概略構成図である。

符号の説明

１…ドライアイス噴射装置
２…ガス容器
３…供給路
４…噴射機
５…冷却手段(冷却機)
６…ハウジング
７…ガス入口
８…噴射口
９…ガス流路
10…絞り手段
11…膨張部
17…加熱手段
T1…ガス容器(２)から取り出した液化炭酸ガスの温度
T2…絞り部(10)へ流入する液化炭酸ガスの温度

Claims (7)

1. 炭酸ガスを収容したガス容器(２)と、このガス容器(２)から取り出した液化炭酸ガスを案内する供給路(３)と、この供給路(３)の下流側に接続された噴射機(４)とを備え、
   上記の噴射機(４)は、ハウジング(６)の外面に上記の供給路(３)が接続されるガス入口(７)を開口するとともに先端に噴射口(８)を備え、
   上記のハウジング(６)内には、上記のガス入口(７)と噴射口(８)との間に絞り手段(10)と膨張部(11)とを上流側から順に備えたガス流路(９)が形成してあり、
   上記の供給路(３)で案内された液化炭酸ガスを、上記の絞り手段(10)を経て膨張部(11)へ流出させることにより、液化炭酸ガスの一部を固化させてドライアイス粒子を生成し、このドライアイス粒子を上記の噴射口(８)から噴き出させるドライアイス噴射装置であって、
   上記の絞り部(10)へ流入する液化炭酸ガスの温度(T2)を、上記のガス容器(２)から取り出した液化炭酸ガスの温度(T1)に比べて低温に維持させたことを特徴とする、ドライアイス噴射装置。
2. 上記の絞り手段(10)より上流側での液化炭酸ガスの温度(T2)を、上記のガス容器(２)から取り出した炭酸ガスの温度(T1)に比べて２℃以上低温に維持した、請求項１に記載のドライアイス噴射装置。
3. 上記の供給路(３)に冷却手段(５)を設け、この冷却手段(５)と上記の絞り手段(10)との間での液化炭酸ガスの温度(T2)を、上記のガス容器(２)から取り出した炭酸ガスの温度(T1)に比べて低温に維持した、請求項１または２に記載のドライアイス噴射装置。
4. 上記の冷却手段(５)を上記の噴射機(４)の外面に付設し、この冷却手段(５)を介して上記の供給路(３)とガス入口(７)とを接続した、請求項３に記載のドライアイス噴射装置。
5. 上記のガス流路(９)のうち、上記のガス入口(７)と絞り手段(10)との間に冷却手段(５)を設けた、請求項１または請求項２に記載のドライアイス噴射装置。
6. 上記のガス容器(２)に加熱手段(17)を付設した、請求項１から５のいずれか１項に記載のドライアイス噴射装置。
7. 上記のガス容器(２)から取り出した炭酸ガスの温度(T1)を、上記の供給路(３)の雰囲気温度よりも高温に設定した、請求項６に記載のドライアイス噴射装置。

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