JP2007302435A - ドライアイスのガス搬送機構およびドライアイス噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ドライアイスのガス搬送機構およびドライアイス噴射装置において、簡素な構成によって、ドライアイスを搬送するガス中の水分を低減して、ガスとドライアイスの混合流に同伴する凝縮水を除去することができるようにする。
【解決手段】粒子状のドライアイス２を貯蔵するホッパー１と、ドライアイス２を搬送する搬送空気Ａ_４を形成するブロワ１０と、ホッパー１内のドライアイス２をブロワ１０からの管路１１に供給するフィーダ５とを有するドライアイスのガス搬送機構であって、ホッパー１が、搬送空気Ａ_４を形成するための空気Ａ_０をドライアイス２と熱交換可能に流通させる流路Ｐを備えるとともに、流路Ｐとブロワ１０との間の流路に、空気中の凝集水を捕集する凝縮水捕集器８を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ドライアイスのガス搬送機構およびドライアイス噴射装置に関する。例えば、ショット材として粒子状のドライアイスを用いるショット材ブラスト装置に好適に用いることができるドライアイスのガス搬送機構およびドライアイス噴射装置に関する。

従来、粒子状のドライアイスを噴射するドライアイス噴射装置として、例えば、ドライアイスをショット材として用いたブラスト装置が知られている。
このようなブラスト装置は、ホッパーに貯蔵された粒子状のドライアイスを、圧縮機やブロワなどを用いて、例えば空気などのガス流とともに搬送するガス搬送機構により搬送し、噴射ノズルに導くことで、被処理品に対して、例えば、約０．２９４ＭＰａ〜約１．４７ＭＰａ（３ｋｇｆ／ｃｍ^２〜１５ｋｇｆ／ｃｍ^２）程度の圧力で噴射している。そして、例えば、塗料の剥離、材料表面の研磨、金型の離型材等の除去、工業製品や半導体製品の洗浄などを行う。
例えば、特許文献１には、ホッパと、出口圧が０．１２ＭＰａ〜０．２５ＭＰａ（１．２気圧〜２．５気圧）の空気圧縮機と、この圧縮された空気流をノズルに導く空気搬送路と、空気流にドライアイス粒子を混入するドライアイス粒子供給手段とを備えるドライブラスト装置が記載されている。
特開２００２−７９４６５号公報（図１）

しかしながら、上記のような従来のドライアイスのガス搬送機構およびドライアイス噴射装置には以下のような問題があった。
これらのドライアイス噴射装置では、ドライアイスが空気などのガスと混合される際、そのガス中の水分が凝縮、凍結してドライアイス同士が付着して塊状になってしまったり、凝縮水がガスと同伴してノズルから噴射されて被処理物に水分が付着し良好なブラスト性能、洗浄性能が得られなくなったりして、被処理物に悪影響をもたらすという問題がある。また、凝縮水が噴射ノズルの先端に付着すると、噴射孔が閉塞してしまうという問題がある。ドライアイスを混合するガスとして空気を用いる場合、高温多湿となる梅雨時期から夏季時期には、その傾向が強くなるため、空気中の水分を十分に除去する必要がある。
ガスの水分を除去する手段として、水分除去フィルターを設けることが考えられるが、圧力損失が大きくなりすぎるため、噴射圧力が低くなってブラスト性能、洗浄能力などが低下してしまうという問題がある。特に、コンパクトで可搬式の装置とするために圧縮機ではなくブロワなどを用いて圧縮ガスとする場合には圧力損失の影響は大きい。
また、圧縮ガスの流路にドライヤーを設けることも考えられるが、ドライヤーは高価なため、高価な装置となってしまうという問題がある。

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、簡素な構成によって、粒子状のドライアイスを搬送するガス中の水分を低減して、ガスとドライアイスの混合流に同伴する凝縮水を除去することができるドライアイスのガス搬送機構およびドライアイス噴射装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、粒子状のドライアイスを貯蔵するホッパーと、前記ドライアイスを搬送するガス流を形成するガス流形成部と、前記ガス流形成部からのガス流路に前記ホッパー内のドライアイスを供給するドライアイス供給部とを有するドライアイスのガス搬送機構であって、前記ホッパーが、前記ガス流を形成するためのガスを前記ドライアイスと熱交換可能に流通させる熱交換流路を備えるとともに、該熱交換流路と前記ガス流形成部との間のガスの流路に、前記ガス中の凝集水を捕集する凝縮水捕集器を備える構成とする。
この発明によれば、ガスを熱交換流路に流すことで、ガスをドライアイスと熱交換させて冷却し、ガス内に含まれる水分を凝縮させる。そして、凝縮水捕集器によってその凝縮水を捕集することで、ガス内の水分を除去した状態でガス流形成部に供給し、ドライアイス供給部から供給されるドライアイスと混合し、ガスとともに搬送する。
そのため、ドライアイスを除蔵するホッパーがガス内の水分を凝縮して捕集するための冷熱源を兼ねた簡素な構成により、例えば水分除去フィルターなどを用いる場合のような圧力損失を起こしたり、例えばドライヤーなどの高価な装置を用いたりすることなく、凝縮水の同伴を防止した状態でガス搬送することができる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のドライアイスのガス搬送機構において、前記熱交換流路が、ホッパー本体の外周面から外方に立設された仕切り板と、前記ホッパー本体の外周面と、前記ホッパー本体を覆うカバー部材とによって形成された構成とする。
この発明によれば、ホッパー本体の外周面から外方に立設された仕切り板をカバー部材によって外周側から覆うことにより熱交換流路を形成するので、仕切り板が放熱フィンを兼ねるため、効率的な熱交換を行うことができる。

請求項３に記載の発明では、請求項１に記載のドライアイスのガス搬送機構において、前記熱交換流路が、ホッパー本体の外周面に巻きつけられたチューブ部材によって形成された構成とする。
この発明によれば、チューブ部材をホッパー本体の外周面に巻きつけることにより、熱交換流路を形成するので、ガスがホッパー本体の外周面を周回する流路を容易に形成することができる。また、必要に応じてチューブ部材の長さを変えることで流路長さの設定を容易に変えることができる。

請求項４に記載の発明では、請求項１〜３のいずれかに記載のドライアイスの搬送機構において、前記凝縮水捕集器により凝縮水を除去したガスの一部を、前記ドライアイスが貯蔵されたホッパー内部に送出する管路を備える構成とする。
この発明によれば、管路を通して、凝縮水捕集器によって凝縮水が除去されたガスをホッパー内部に送出することにより、ドライアイス同士を付着させる恐れなくホッパー内を加圧することができるので、ドライアイスを安定した状態で供給することができる。また、送出されるガスは、ドライアイスと熱交換されて冷却されているため、ドライアイスの昇華による減量を低減することができる。

請求項５に記載の発明では、ドライアイス噴射装置において、請求項１〜４のいずれかに記載のドライアイスのガス搬送機構と、該ガス搬送機構のドライアイス供給部から供給されたドライアイスを前記ガス搬送機構のガス流形成部により発生する加圧ガスとともに噴射する噴射ノズル部とを備える構成とする。
この発明によれば、請求項１〜４のいずれかに記載のドライアイスのガス搬送機構を備えるので、請求項１〜４のいずれかに記載の発明と同様の作用効果を備える。
そして、凝縮水を同伴しない状態でガスと混合されたドライアイスを、噴射ノズル部から噴射することができるので、凝縮水によって、噴射ノズル部が目詰まりすることがなく、噴射対象物に凝縮水が付着して悪影響を与えたりしないようにすることができる。

請求項６に記載の発明では、請求項５に記載のドライアイス噴射装置において、前記粒子状のドライアイスが、ドライアイスブラストを行うためのショット材である構成とする。
この発明によれば、粒状のドライアイスがドライアイスブラストを行うためのショット材なので、凝縮水が同伴しない状態のショット材を噴射してブラスト処理を行うことができるので、凝縮水が付着することによる悪影響を受けない良好なブラスト処理を行うことができる。

本発明のドライアイスのガス搬送機構およびドライアイス噴射装置によれば、ホッパーがガス内の水分の凝縮捕集するための冷熱源を兼ねることで、簡素な構成によって、粒子状のドライアイスを搬送するガス中の水分を低減して、ガスとドライアイスの混合流に同伴する凝縮水を除去することができるという効果を奏する。

以下では、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
本発明の実施形態に係るドライアイスのガス搬送機構およびドライアイス噴射装置について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るドライアイス噴射装置の概略構成を模式的に示す装置構成図である。図２（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施形態に係るドライアイス噴射装置のホッパーの正面視の部分断面図、および平面図である。

本実施形態のドライアイス噴射装置１００は、図１に示すように、適宜の大きさに形成された粒子状のドライアイス２を、圧縮された空気とともに噴射する装置であり、例えば、ドライアイス２をショット材として、被処理物に噴射し、被処理物のブラスト処理、洗浄処理などを行うドライアイスブラスト装置として好適に利用することができるものである。
ドライアイス２の粒径や、ドライアイス混合空気流の流速、噴射圧などは、処理の種類や処理対象によって適宜設定する。例えば、ドライアイス２の形状は、径がφ３ｍｍで、長さが約３ｍｍ〜７ｍｍのものが一般に使用される。処理の種類としては、例えば、塗料の剥離、材料表面の研磨、金型の離型材等の除去、工業製品や半導体製品の洗浄などを挙げることができる。

ドライアイス噴射装置１００の概略構成は、ホッパー１、フィーダ５（ドライアイス供給部）、凝縮水捕集器８、ブロワ１０（ガス流形成部）、噴射ノズル部１２、およびそれぞれを接続する複数の管路からなる。そして、ドライアイス噴射装置１００において、噴射ノズル部１２を除く構成は、本発明の実施形態に係るドライアイスのガス搬送機構を構成している。

ホッパー１は、ドライアイス２を下降可能に貯蔵し、下側のドライアイス排出管路１ｆを通して、フィーダ５にドライアイス２を供給するためのものである。その概略構成は、図１、２に示すように、ホッパー本体１ａ、仕切り板１ｂ、カバー１ｃ（カバー部材）、およびホッパー蓋１ｄからなる。

ホッパー本体１ａは、上方に開口する円筒とその下端部から下方に縮径し端部に開口１ｇが形成された円錐面とで構成される金属製の筒状体からなる。
仕切り板１ｂは、ホッパー本体１ａの外周面において径方向の外方に等距離だけ延ばして立設され、ホッパー本体１ａの外周面に沿って連続的に設けられた金属製の板状部材で、ホッパー本体１ａの外周側に供給される空気Ａ_０（ガス）の流通経路を規制する規制板となっているものである。本実施形態では、ホッパー本体１ａを螺旋状に周回する仕切り板と本体の一部と仕切り板によりコ字状溝を形成するように設けられている。
仕切り板１ｂは、例えばスポット溶接などによりホッパー本体１ａの外周面に部分的に一体化する構造であってもよいが、ロウ付けなどの方法により一体化し、空気Ａ_０がスポット溶接の際に生じるホッパー本体１ａと仕切り板１ｂとの間のクリアランスから漏洩しないようにすることが望ましい。
なお、ホッパー本体１ａと仕切り板１ｂとに用いる金属の材質は、熱伝導率が高い金属とすることが好ましく、例えば、ステンレス、アルミニウムなどの金属を用いることが好ましい。

カバー１ｃは、ホッパー本体１ａと上下端部において一体化し、仕切り板１ｂの径方向先端にそれぞれ隙間なく当接して、ホッパー本体１ａおよび仕切り板１ｂを径方向の外周側で全面的に覆うカバー部材である。そのため、カバー１ｃによって、仕切り板１ｂ、ホッパー本体１ａとで形成されるコ字状溝が外周側から覆われ、ホッパー本体１ａを螺旋状に周回する断面矩形状の流路Ｐが形成される。

なお、カバー１ｃは、組立を容易にするために、ホッパー本体１ａの形状より仕切り板１ｂの突出高さ寸法だけ拡径した容器状の部材として製作し、仕切り板１ｂが立設された状態のホッパー本体１ａに下方側からかぶせて取り付け、カバー１ｃの内面と仕切り板１ｂの先端とを隙間なく当接させた状態で固定することが好ましい。例えば、仕切り板１ｂの端面に弾性部材を設け、カバー１ｃとの間でパッキンの機能を持たせることで隙間なく当接することができる。
また、カバー１ｃの材質は、金属などを採用することができるが、外気の伝熱による流路Ｐ内の温度上昇を低減するため、断熱性の高い材質を用いたり、外表面を断熱材で覆ったりしてもよい。

このような構成の流路Ｐは、ドライアイス２を噴射するための圧縮ガスを形成する空気をドライアイス２と熱交換するための熱交換流路として用いられる。流路Ｐの断面積の大きさ、すなわち、仕切り板１ｂの上下方向の間隔や径方向の長さは、流路Ｐを流れる空気Ａを冷却するための冷却伝熱面積や空気の流速に応じて設定される。
カバー１ｃの上端側には、流路Ｐに空気Ａ_０を供給するための空気導入口３が設けられている。ブロワ１０の圧縮機能により自然と空気導入口３から空気が入ることとなる。
カバー１ｃの下端側には、流路Ｐを流通してドライアイス２と熱交換されて冷却された空気Ａ_１を流路Ｐの外部に排出する空気導出口４が設けられている。

ホッパー蓋１ｄは、ホッパー本体１ａの上端側の開口を開閉可能に覆う蓋部材である。そして、ホッパー蓋１ｄによってホッパー本体１ａを密閉したときに、ホッパー本体１ａ内を加圧するために、ホッパー蓋１ｄの適宜位置に加圧空気供給口１ｅが設けられている。
加圧空気供給口１ｅには、後述する管路９Ｂが接続され、乾燥した加圧空気Ａ_３が供給されるようになっている。これにより、例えば、ホッパー本体１ａ内のドライアイス２同士が一体化することや、ドライアイス２の舞上がりなどを防止するとともに、ドライアイス２をホッパー本体１ａの内面に沿って安定して下降させることができ、その結果、ドライアイス２をフィーダ５に安定した状態で供給することができる。

フィーダ５は、ドライアイス排出管路１ｆから下方に送出するためのドライアイス２を適宜量だけ取得して、下方に設けられた管路６に供給する機構である。供給のタイミングは、必要に応じて連続的でもよいし、間欠的でもよい。また、具体的な供給機構は、ロータリフィーダなどの回転機構や、往復動作による供給機構など、周知の種々の機構を必要に応じて採用することができる。

空気導出口４には、管路７が接続され、その端部に凝縮水捕集器８が設置されている。
凝縮水捕集器８は、流路Ｐを通過しドライアイス２と熱交換することで冷却された空気Ａ_１中の凝縮水を捕集して管路外に排出するためのものである。
凝縮水捕集器８の出口側には管路９が接続されている。
管路９は、凝縮水捕集器８によって凝縮水が捕集され乾燥された空気Ａ_２をブロワ１０に供給するための管路である。

ブロワ１０は、管路９から供給された空気Ａ_２を加速し、搬送空気Ａ_４（搬送するガス流）として管路１１に送出するためのものである。
なお、ブロワ１０は、ドライアイス２を搬送するガス流を形成できれば、ブロワ以外の機構を採用してもよい。例えば、種々の方式の圧縮機などでもよい。

管路１１は、中間部に管路６が接続され、搬送空気Ａ_４とフィーダ５によって供給されるドライアイス２とを混合する混合部１１ａが形成されている。そして、流路の端部には、搬送空気Ａ_４とドライアイス２との混合物であるドライアイス混合空気流Ｂを外部に噴射する噴射ノズル部１２が接続されている。
また、ブロワ１０と混合部１１ａとの間の管路１１Ａ上には、凝縮水捕集器８によって凝縮水が除去されて乾燥された空気を、加圧用空気Ａ_３として、加圧空気供給口１ｅに供給するための管路１３が設けられている。なお、管路１３の管路１１Ａから分岐部分には、特に図示しないが、管路１３の空気圧を適正な値に調整する圧力調整手段が設けられている。

次に、本実施形態のドライアイス噴射装置１００の動作について説明する。
まず、室内の空気と同様の温湿度条件を有する空気Ａ_０が空気導入口３から供給される。そして、流路Ｐに沿ってホッパー本体１ａの外周面を螺旋状に周回する流れを形成する空気Ａとなる。空気Ａは、ホッパー本体１ａ、仕切り板１ｂを伝熱経路として、ドライアイス２と熱交換されるので、冷却されつつ流路Ｐを進む。ここで、仕切り板１ｂは、放熱フィンとして機能しており、空気Ａの効率的な熱交換が可能となっている。
このため、空気導出口４から排出される時には、流路Ｐの長さに応じて温度降下し、空気Ａ_０中の水分がその温度の飽和水蒸気量に応じて凝縮された状態の空気Ａ_１として排出される。空気Ａ_１は、管路７を通して凝縮水捕集器８に導かれる。

凝縮水捕集器８では、空気Ａ_１から凝縮水が捕集され、管路９によって搬送される。
管路９に導かれた空気Ａ_２は、ブロワ１０によって加速され、搬送空気Ａ_４として、管路１１Ａに送出される。
また、搬送空気Ａ_４の一部が、加圧用空気Ａ_３として管路１３に分岐され、加圧空気供給口１ｅからホッパー本体１ａ内に入り、ホッパー本体１ａ内を加圧する。これにより、ドライアイス２がフィーダ５に供給されて減量すると、上方のドライアイス２が減量した分だけ円滑に下方に降下する。
また、ドライアイス排出管路１ｆから搬送空気Ａ_４の一部が環流しても、その影響を低減できるので、例えばホッパー本体１ａ内のドライアイス２が舞い上がるといった不具合を防止することができ、ドライアイス２を定量ずつ安定供給することが可能となる。
また、搬送空気Ａ_４は、すでに凝縮水が捕集され、水分が低減された空気となっているため、低温のホッパー本体１ａ内に投入しても、水分の凍結などによってドライアイス２同士が接着したり、団塊化したりしないようにすることができる。そのため、ドライアイス２を安定して下方側に供給することができる。

一方、ホッパー本体１ａ内に貯蔵されたドライアイス２は、適宜のタイミングでフィーダ５により一定量ずつ、管路６に供給される。そして、混合部１１ａにおいて、管路１１Ａに送出される搬送空気Ａ_４と混合され、ドライアイス混合空気流Ｂとして、管路１１Ｂ内を搬送され、噴射ノズル部１２により外部に噴射される。
このとき、搬送空気Ａ_４は、水分が低減された空気とされているので、ドライアイス混合空気流Ｂには、凝縮水が混じることがなく、例えば、噴射ノズル部１２に水分が氷結して目詰まりせず安定した噴射を行うことができる。
また、被処理物に噴射された場合でも、ドライアイス混合空気流Ｂには、凝縮水が同伴しないので、被処理物に水分が付着して処理性能に悪影響を与えたりせずに、良好な処理を行うことができる。したがって、被処理物の不良率の低下、生産性の向上を図り、悪影響を取り除くための後処理等の工程を省略することができる。

このように、本実施形態のドライアイス噴射装置１００によれば、ドライアイス２を噴射するための搬送空気Ａ_４を形成する空気Ａ_０を、空気導入口３から空気導出口４に至る流路Ｐを通して、ドライアイス２と熱交換することにより冷却し、その空気中に凝縮した水分を凝縮水捕集器８によって捕集することで、圧縮する前の空気Ａ_１から凝縮水を除去し、その後の搬送空気Ａ_４を水分が低減された空気とすることができる。
この場合、ドライアイス２が凝縮水を除去するための冷却熱源を兼ねることができるので、除湿用の熱源を備える場合に比べて簡素な装置とすることができる。
また、例えば水分除去フィルターなどのように圧力損失が発生する手段を用いないため、低圧のガス流形成部を備える構成とすることができるので、安価かつコンパクトな装置とすることができる。
また、例えば、ドライヤーなどを用いる場合に比べて、安価な構成とすることができる。

次に、本実施形態の第１変形例について説明する。
図３（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施形態の第１変形例に係るドライアイス噴射装置のホッパーの正面視の部分断面図、および平面図である。

本変形例は、ドライアイス噴射装置１００のホッパー１に代えて、図３（ａ）、（ｂ）に示すホッパー１Ａを用いたものである。以下、上記実施形態と異なる点を中心に説明する。
ホッパー１Ａは、ホッパー１の仕切り板１ｂに代えて、ホッパー本体１ａの外周面に複数のＣ型仕切り板２０（仕切り板）を適宜ピッチで平行に立設したものである。Ｃ型仕切り板２０の外径は、仕切り板１ｂと同様に、カバー１ｃに隙間なく内接する高さとされている。
Ｃ型仕切り板２０は、図３（ｂ）に示すように、周方向に少なくとも１箇所の開口部２１を備え、ホッパー本体１ａの外周面に外接する平面視Ｃ字状の金属製の平板であり、仕切り板１ｂと同様に溶接などによってホッパー本体１ａに固定されている。
本変形例では、各Ｃ型仕切り板２０の開口部２１は、上下方向に隣接するＣ型仕切り板２０同士では、重ならない位置に配置される。本変形例では、空気Ａ_０が、均等かつまんべんなくホッパー本体１ａの外周面を周回することができるように、平面視で径方向に対向する２箇所に交互に設けられている。ただし、開口部２１の位置関係はこれに限定されるものではなく、熱交換に必要な流路が形成できれば、どのような位置関係としてもよい。

本変形例では、ホッパー本体１ａの上下方向に、ホッパー本体１ａの外周面、Ｃ型仕切り板２０、２０、カバー１ｃとからなる断面矩形状の円環状の流路が複数積層して形成され、それぞれが、開口部２１を通して上下方向に連通している。そのため、空気導入口３から、ホッパー本体１ａの外周を周回して、各開口部２１を通して下段の円環状の流路に移行し、この周回と下降とを順次繰り返すことで、空気導出口４に至る流路Ｐ_Ａが形成される。したがって、流路Ｐ_Ａは、空気Ａ_０が、ホッパー本体１ａの外周面全体に沿って流れ、ホッパー本体１ａとＣ型仕切り板２０との間で熱交換する熱交換流路となっている。

このような構成によれば、空気導入口３から供給された空気Ａ_０が流路Ｐ_Ａを流れることで、ドライアイス２と熱交換され、上記実施形態と同様の作用効果を奏する。
本変形例のＣ型仕切り板２０は、上記実施形態の仕切り板１ｂが、螺旋状の３次元形状を有するのに対して、複数の平板部材からなるため製作が容易となる。

次に、本実施形態の第２変形例について説明する。
図４（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施形態の第２変形例に係るドライアイス噴射装置のホッパーの正面視の部分断面図、および平面図である。

本変形例は、ドライアイス噴射装置１００のホッパー１に代えて、図４（ａ）、（ｂ）に示すホッパー１Ｂを用いたものである。以下、上記実施形態と異なる点を中心に説明する。
ホッパー１Ｂは、ホッパー１の仕切り板１ｂに代えて、ホッパー本体１ａの外周面に巻き付けられ、両端部がそれぞれ空気導入口３と空気導出口４とに接続されたチューブ２２を備えたものである。このチューブ２２の内部に形成された流路Ｐ_Ｂは、内部を流れる空気と、ホッパー本体１ａ内のドライアイス２との間の熱交換を行う熱交換流路を形成している。
チューブ２２の断面形状は、例えば、円形状、楕円状、Ｄ字状、矩形状、不定形状など適宜の形状とすることができるが、ホッパー本体１ａの外周面との間に隙間が形成されにくい形状とすることが、熱交換の効率を向上するためには好ましい。
チューブ２２の材質は、必要な熱伝導率が得られれば、適宜の材質とすることができるが、熱伝導率が良好な金属、例えば、アルミニウムなどが好ましい。またドライアイスの低温でも弾性を有する合成樹脂、ゴムなどでもよい。

なお、チューブ保持部材２３（図４（ａ）参照）は、チューブ２２を上下方向に安定して保持することができるように、ホッパー本体１ａの外周面から径方向外側に突設された板状または棒状の部材である。本変形例では、板状または棒状の部材は、例えば３巻きごとに設けられているが、必要に応じて、１巻きごとに設けてもよいし、まったく設けなくてもよい。
また、本変形例のカバー１ｃは、上記実施形態、第１変形例とは異なり、流路を形成する機能はなく、チューブ２２を外周側から覆って機械的に保護したり、外部からの熱の流入を抑制したりする機能のみを有する。したがって、チューブ２２とカバー１ｃとの間に空隙２４が形成されていてもよい（図４（ａ）参照）。
また、カバー１ｃは、必要に応じて、チューブ２２の一部分を覆う形態やメッシュなどの形態を採用してもよい。また、必要がない場合には削除してもよい。

本変形例によれば、チューブ２２により、螺旋状の流路Ｐ_Ｂをきわめて容易に形成することができる。また、冷却能力の必要に応じて熱交換流路の長さをチューブ２２の長さのみで調整できるので、効率的な装置を容易に製作することができる。

なお、上記の説明では、ドライアイス噴射装置１００が、混合部１１ａにおいて、ドライアイス混合空気流Ｂを形成してから、噴射ノズル部１２で噴射する例で説明したが、このような構成に限定されるものではない。
例えば、ドライアイス２を搬送する系統と、凝縮水捕集器８により乾燥された搬送空気Ａ_４の系統とを、それぞれ別系統として噴射ノズル部１２に接続し、搬送空気Ａ_４のエジェクター効果により、ドライアイス２を供給する管路からドライアイス２を吸引して噴射する構造のドライアイス噴射装置としてもよい。

また、上記の説明では、仕切り板１ｂ、Ｃ型仕切り板２０を、流路Ｐ、Ｐ_Ａの管路壁を形成するために用いた例で説明したが、ホッパー本体１ａに立設される板状部材を、流路Ｐ、Ｐ_Ａの内部に独立して設けてもよい。この場合、板状部材は熱交換のためのフィンとして作用するため、熱交換の効率を向上することができる。

また、上記の説明では、空気導入口３をホッパー１の上側、空気導出口４をホッパー１の下側に設けた例で説明したが、この上下関係は逆であってもよい。ただし、ホッパー１内のドライアイス２は、搬送、噴射が進行するに従って下降するので、熱交換流路がホッパー１の下端側に形成されるようにすることが好ましい。そのため、空気導入口３、空気導出口４のいずれか一方は、ホッパー１の下端側に設けることが好ましい。

また、上記の説明では、ドライアイスのガス搬送機構が、ドライアイスを搬送空気で搬送する例で説明したが、ドライアイスを搬送するガスは、空気に限定されず、例えば、窒素、二酸化炭素、不活性ガスなど、空気以外のガスを用いてもよい。

また、上記の説明では、ドライアイスのガス搬送機構をドライアイス噴射装置の一部に用いた例で説明したが、粒子状のドライアイスをガスで搬送するすべての用途において、単独の機構として、または他の装置の一部として用いることができる。
例えば、粒子状のドライアイスの製造工程や梱包工程において、粒子化されたドライアイスに凝縮水を同伴することなく搬送するためのドライアイス搬送装置として用いることができる。

また、上記の説明では、ドライアイス噴射装置の例として、ドライアイスブラスト装置の例を挙げて説明したが、ドライアイス噴射装置は、例えば、粒子状のドライアイスを噴射することにより、水分が悪影響を与える対象物を冷却する冷却装置などであってもよい。

また、上記の説明では、管路９Ｂを設けて、凝縮水捕集器８で乾燥された加圧用空気Ａ_３をホッパー１に戻す構成とした例で説明したが、ホッパー１の内部を加圧する必要がない場合には、このような管路を設けない構成としてもよい。

また、上記の説明では、熱交換流路をホッパー本体の外周面に沿って設けた例で説明したが、ドライアイスの供給に支障がなく熱交換できれば、熱交換流路は、ホッパー本体１ａの内部に設けてもよい。

また、上記に説明した各構成要素は、技術的に可能であれば、本発明の技術的思想の範囲内で適宜組み合わせて実施することができる。例えば、上記の仕切り板１ｂ、Ｃ型仕切り板２０、チューブ２２を組み合わせて熱交換流路を形成してもよい。

次に、ドライアイス噴射装置１００の一実施例について、従来技術に係る比較例とともに簡単に説明する。
図５は、本発明の実施例のドライアイス噴射装置の凝縮水捕集動作に伴う水分量の経時変化について説明するグラフである。横軸は時間経過（分）を示し、縦軸は温度（℃）、相対湿度（％）、水分量（ｇ／ｍ^３）を表し、それぞれの数値スケールは共通としている。

本実施例のドライアイス噴射装置１００は、上記実施形態のホッパー１をステンレス鋼で製作した。流路Ｐの長さは、約５ｍ、空気導入口３、空気導出口４の口径は２０Ａ（外形７．２ｍｍ）、ホッパー本体１ａの外表面積は０．４２７ｍ^２である。
比較例のドライアイス噴射装置（以下、比較例の装置と略称する）は、ホッパーをこのドライアイス噴射装置１００のホッパー１からカバー１ｃ、仕切り板１ｂを削除して、ホッパー本体１ａとホッパー蓋１ｄとからなる構成とし、さらに凝縮水捕集器８、管路９Ｂを除去したものである。
なお、ブロワ１０は、本実施例、比較例では、空気を１．５〜２ｍ^３／ｍｉｎで噴射するようになっている。
ドライアイス噴射装置１００および比較例の装置が配置された環境の気温および相対湿度は、それぞれ３０℃、５５％であり、空気導入口３に供給される空気Ａ_０の単位体積当たりの水分量は、１６．０ｇ／ｍ^３であった。
そして、ドライアイス噴射装置１００のホッパー１にドライアイス２を６．０ｋｇ投入し、凝縮水捕集器８の出口側の空気の温度、相対湿度と、噴射ノズル部１２の先端部での温度、相対湿度を測定した。また、凝縮水捕集器８で捕集された凝縮水の量を測定した。
比較例の装置では、ホッパーに同じくドライアイス２を６．０ｋｇ投入し、噴射ノズル部１２の先端部での温度、相対湿度を測定した。
実施例、比較例における大気の条件と、温湿度の測定結果を下記表１に示す。

図５では、ドライアイス噴射装置１００の凝縮水捕集器８の出口での温度を曲線２００で、同じく相対湿度を曲線２０１で示し、それらの測定値と飽和水蒸気量から換算される空気中の水分量を曲線２０２で示している。
まず、ホッパー１が空の状態からドライアイス２を投入し、投入完了した時点（図５の２分の時点）から、ブロワ１０の運転を始めた。すると、ブロワ１０に供給される空気Ａ_２は、空気導入口３から吸引され、流路Ｐを流れることで、ドライアイス２と熱交換し、冷却されるので、搬送空気Ａ_４の温度も下がってゆく。
そして、その１分後（図５の３分の時点）には、約５℃まで冷却され、その後、３℃近傍でわずかに変動しながら、略３℃の平衡温度に向かっている。これに伴い、曲線２０１に示すように、相対湿度は上昇し、３分後（図５の５分の時点）では、相対湿度１００％に達している。
凝縮水捕集器８の空気の温度が３℃のとき、表１に示すように、凝縮水捕集器８で捕集された凝縮水量は１０．１ｇ／ｍ^３であった。初期空気の飽和水分量は、１６．０ｇ／ｍ^３であり、３℃の飽和水蒸気量が、５．９ｇ／ｍ^３であることから、空気Ａ_２の凝縮水は凝縮水捕集器８により１００％捕集されたことが分かる（１０．１＝１６−５．９）。
したがって、搬送空気Ａ_４の水分量は、５．９ｇ／ｍ^３である。

一方、噴射ノズル部１２の先端部の温度は、ドライアイス２が混合され、管路を介して外部と熱交換することにより、表１に示すように、５℃となっている。５℃における飽和水蒸気量は６．８ｇ／ｍ^３であるので、ドライアイス混合空気流Ｂの凝縮水量は、０ｇ／ｍ^３である。すなわち、凝縮水が同伴しないことが分かる。
そして、本実施例では、図５に曲線２０２で示すように、凝縮水捕集器８の出口での水分量は、２分の時点から急速に低下し、約２分３０秒の時点以降では、６．８ｇ／ｍ^３より少なくなっており、噴射ノズル部１２の先端部で凝縮水が同伴しない状態となっている。

一方、比較例の装置では、ブロワ１０で圧縮された空気の温度は、本実施例より低いものの、ドライアイス２を混合されることで、表１に示すように、同様に５℃になっている。そのため、水蒸気として保持できる水分量は、６．８ｇ／ｍ^３であり、９．２ｇ／ｍ^３（＝１６．０−６．８）が、凝縮水として、ドライアイス混合空気流に同伴した状態で、噴射ノズル部１２から噴射されることになる。本例では、流量は１．５ｍ^３／ｍｉｎ〜２ｍ^３／ｍｉｎなので、凝縮水の量は、１４ｇ／ｍｉｎ〜１８ｇ／ｍｉｎになる。

本発明の実施形態に係るドライアイス噴射装置の概略構成を模式的に示す装置構成図である。 本発明の実施形態に係るドライアイス噴射装置のホッパーの正面視の部分断面図、および平面図である。 本発明の実施形態の第１変形例に係るドライアイス噴射装置のホッパーの正面視の部分断面図、および平面図である。 本発明の実施形態の第２変形例に係るドライアイス噴射装置のホッパーの正面視の部分断面図、および平面図である。 本発明の実施例のドライアイス噴射装置の凝縮水捕集動作に伴う水分量の経時変化について説明するグラフである。

符号の説明

１、１Ａ、１Ｂ ホッパー
１ａ ホッパー本体
１ｂ 仕切り板
１ｃ カバー（カバー部材）
１ｅ 加圧空気供給口
１ｆ ドライアイス排出管路
２ ドライアイス
３ 空気導入口
４ 空気導出口
５ フィーダ（ドライアイス供給部）
６、７、９、１１、１１Ｂ、１３ 管路
８ 凝縮水捕集器
１０ ブロワ（ガス流形成部）
１１ａ 混合部
１１Ａ 管路（ガス流路）
１２ 噴射ノズル部
２０ Ｃ型仕切り板（仕切り板）
２１ 開口部
２２ チューブ
１００ ドライアイス噴射装置
Ａ、Ａ_１、Ａ_２ 空気（ガス）
Ａ_３ 加圧用空気
Ａ_４ 搬送空気（搬送するガス流）
Ｂ ドライアイス混合空気流
Ｐ、Ｐ_Ａ、Ｐ_Ｂ 流路（熱交換流路）

Claims (6)

1. 粒子状のドライアイスを貯蔵するホッパーと、前記ドライアイスを搬送するガス流を形成するガス流形成部と、前記ガス流形成部からのガス流路に前記ホッパー内のドライアイスを供給するドライアイス供給部とを有するドライアイスのガス搬送機構であって、
   前記ホッパーが、前記ガス流を形成するためのガスを前記ドライアイスと熱交換可能に流通させる熱交換流路を備えるとともに、
   該熱交換流路と前記ガス流形成部との間のガスの流路に、前記ガス中の凝集水を捕集する凝縮水捕集器を備えることを特徴とするドライアイスのガス搬送機構。
2. 前記熱交換流路が、ホッパー本体の外周面から外方に立設された仕切り板と、前記ホッパー本体の外周面と、前記ホッパー本体を覆うカバー部材とによって形成されたことを特徴とする請求項１に記載のドライアイスのガス搬送機構。
3. 前記熱交換流路が、ホッパー本体の外周面に巻きつけられたチューブ部材によって形成されたことを特徴とする請求項１に記載のドライアイスのガス搬送機構。
4. 前記凝縮水捕集器により凝縮水を除去したガスの一部を、前記ドライアイスが貯蔵されたホッパー内部に送出する管路を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のドライアイスのガス搬送機構。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載のドライアイスのガス搬送機構と、
   該ガス搬送機構のドライアイス供給部から供給されたドライアイスを前記ガス搬送機構のガス流形成部により発生する加圧ガスとともに噴射する噴射ノズル部とを備えることを特徴とするドライアイス噴射装置。
6. 前記粒子状のドライアイスが、ドライアイスブラストを行うためのショット材であることを特徴とする請求項５に記載のドライアイス噴射装置。

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