JP2010064027A

JP2010064027A - ドライアイス洗浄用ノズル

Info

Publication number: JP2010064027A
Application number: JP2008233832A
Authority: JP
Inventors: Yoshifumi Hamada; 芳文濱田
Original assignee: MITACHI KK
Current assignee: MITACHI KK
Priority date: 2008-09-11
Filing date: 2008-09-11
Publication date: 2010-03-25

Abstract

【課題】より簡単で安価な構成でもって、ドライアイスペレットからドライアイス粉末をつくることのできるドライアイス洗浄用ノズルを提供する。
【解決手段】このノズル１０は、外部から供給されたドライアイスペレットを風送して図示しないクリーニング対象物に向けて射出するノズル本体１１を備え、このノズル本体１１内に、ドライアイスペレットを衝突させることにより、このドライアイスペレットを破砕してドライアイス粉末をつくる衝突壁１１０を形成した構成とされている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ドライアイス洗浄に用いられるノズルに関するものであって、特に傷つきやすいガラスや合成樹脂などの洗浄に好適である。

従来、クリーニング対象物に付着した汚れや塗装などを除去する手段の一つとして、ドライアイスブラスト法が知られている。ドライアイスブラスト法は、クリーニング対象物に、ショット材としてのドライアイスペレットをブラストすることにより、そのブラストしたドライアイスペレットで、前記クリーニング対象物の付着物を、持ち上げて剥離し除去するものである。このドライアイスブラスト法では、ブラストしたドライアイスペレットは昇華（気化）して消滅するため、ショット材の回収を要しないという利点を有する。

また、このドライアイスブラスト法では、粒子径φ３ｍｍ程度のドライアイスペレットをショット材として用いるのが一般的であった。その理由は、粒子径φ３ｍｍ程度のドライアイスペレットの安価な市販品が存在することに加え、この粒子径φ３ｍｍ程度よりも小さいドライアイスペレットでは、保冷容器内などで結露して固まってしまうおそれがあったからである。

なお、液化炭酸ガスボンベからドライアイス粉末をその場で作り出す方法もあるが、その場合には、常温（２０℃）の液化炭酸ガスの３０％程度がドライアイスとなることから、大きな液化炭酸ガスボンベを搭載した装置の移動上の問題があったため、そのような方法は実用的なものとはいえない。

しかしながら、このような粒径の大きいドライアイスペレットをショット材として用いると、クリーニング対象物が傷つきやすいガラスなどの場合には、その表面にダメージを与えるおそれがあり、またクリーニング対象物が狭い凹部を有する場合には、その凹部内の付着物が除去されにくいという問題があった。

そこで、図５に示すように、保冷容器５０１からフィーダ５０３を用いて所定速度で供給された図示しないドライアイスペレットを表面が波形又は歯形の一対の破砕ロールを有する２軸式ロール破砕機５０２で破砕して粒径０．５ｍｍ以下のドライアイス粉末を製造する工程と、破砕後直ちに該ドライアイス粉末をコンプレッサ５０４から圧力調整弁５０６を介して供給された高速気流に混合装置５０７で混合することで、前記ドライアイス粉末を高速気流に同伴させてノズル５０５から図示しないクリーニング対象物表面に吹き付ける工程と、を有するクリーニング方法が公知である（例えば特許文献１参照）。

ここでは、ドライアイス粒子の粒度を適正に選択することで、クリーニング対象物の表面のダメージをほとんどなくすことができる。また、ペレットを破砕して得たドライアイスの粒子は角張った形状を有し、粒径が小さくてもクリーニング速度を大きくすることができる。さらに、粒径が細かいので、狭い凹部でも十分クリーニングすることができるものと、されている。
特許第３０３０２８７号公報

前記特許文献１の技術では、保冷容器５０１からフィーダ５０３により所定速度で供給されたドライアイスペレットを表面が波形又は歯形の一対の破砕ロールを有する２軸式ロール破砕機５０２で破砕して粒径０．５ｍｍ以下のドライアイス粉末を製造するので、複雑で高価な構成となる。また、かかる構成では、定期的なメンテナンスが必要であり、このメンテナンスをし忘れると故障するおそれがある。

本発明は、上記事情に鑑みたものであり、その目的とするところは、より簡単で安価な構成でもって、ドライアイスペレットからドライアイス粉末をつくることのできるドライアイス洗浄用ノズルを提供することである。

本発明は、ドライアイスペレットを風送して被洗浄物に向けて射出可能なノズル本体を備えたドライアイス洗浄用ノズルであって、前記ノズル本体内に、前記ドライアイスペレットを衝突させることにより、該ドライアイスペレットを破砕する衝突壁を形成したことを特徴とするものである。

本発明によれば、前記ノズル本体内に、前記ドライアイスペレットを衝突させることにより、該ドライアイスペレットを破砕する衝突壁を形成したので、ドライアイスペレットを衝突壁に衝突させ、そのときに発生する衝撃波や、ノズル本体内の乱流によるドライアイスペレット同士の衝突などとも相俟って、そのドライアイスペレットの全てをほぼ均一に破砕してパウダー状あるいは粉末状のドライアイス粒子とすることができる。また、このように簡単で安価な構成でもって、ドライアイス粒子の粒径を適正に選択することで、そのドライアイス粒子を射出してクリーニングしたときの、被洗浄物の表面のダメージをほとんどなくすことができる。

その一方で、ドライアイスペレットを破砕して得られたドライアイスの粒子は、もとのドライアイスペレットの場合よりも質量が小さくなるために射出距離が短くなる。しかしながら、その破砕されたドライアイスの粒子は、角張った形状を有し、粒径が小さくても、クリーニング速度を大きくすることができるので、被洗浄物を十分にクリーニングすることができる。

また、ドライアイスペレットを破砕して得られたドライアイスの粒子の粒径が細かいので、熱収縮の効果がもとのドライアイスペレットの場合よりもよくなり、このドライアイスの粒子が射出された被洗浄物の付着物が急速に割れて剥離しやすくなる。また、ドライアイスペレットを破砕して得られたドライアイスの粒子の粒径が細かいので、この剥離した付着物と被洗浄物との間に入り込みやすくなり、この入り込んだドライアイスの昇華時の体積膨張により、被洗浄物を十分にクリーニングすることができる。さらに、ドライアイスペレットを破砕して得られたドライアイスの粒子の粒径が細かいので、被洗浄物に狭い凹部がある場合でも、その狭い凹部にドライアイスが入り込んで、被洗浄物を十分にクリーニングすることができる。

しかも、かかる構成では、従来例のような２軸式ロール破砕機を備えていないので、その定期的なメンテナンスが不要であり、故障するおそれがないといったメリットがある。

請求項２記載の発明のように、前記ノズル本体は、主管と、この主管の軸方向断面で前記主管からＹ字状又はＴ字状に分岐させた複数の枝管とを備え、これらの枝管の分岐部に前記衝突壁を形成することが好ましい。

請求項２記載の発明によれば、前記ノズル本体は、主管と、この主管の軸方向断面で前記主管からＹ字状又はＴ字状に分岐させた複数の枝管とを備え、これらの枝管の分岐部に前記衝突壁を形成したので、簡単で安価な構成となる。

請求項３記載の発明のように、前記主管の延長線に対して前記各枝管がなす角度は、略４５度から略９０度までの範囲内にあることが好ましい。

請求項３記載の発明によれば、前記主管の延長線に対して前記各枝管がなす角度は、略４５度から略９０度までの範囲内にあるので、ドライアイス粒子の粒度を適正に選択することができる。

請求項４記載の発明のように、前記ノズル本体は、前記各枝管の先端を合流させた合流部を備えることが好ましい。

請求項４記載の発明によれば、前記ノズル本体は、前記各枝管の先端を合流させた合流部を備えたので、ドライアイス粒子の射出方向がノズル本体の軸方向となりうるから、この射出されるドライアイス粒子を被洗浄物に当てやすくなり、これにより、その被洗浄物の表面を確実にクリーニングすることができる。

請求項５記載の発明のように、前記ノズル本体は、前記破砕したドライアイスペレットを、ワイヤメッシュを通過させることによりさらに破砕する網部を、前記分岐部の下流側に備えることが好ましい。

請求項５記載の発明によれば、前記ノズル本体は、前記破砕したドライアイスペレットを、ワイヤメッシュを通過させることによりさらに破砕する網部を、前記分岐部の下流側に備えたので、さらに小径のドライアイスの粒子を得ることができる。

図２は本実施形態に係るノズル１０を備えたクリーニング装置１の外観構成を示す図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。図３はクリーニング装置１の内部構成を模式的に示すブロック図である。なお、図２（ａ）（ｂ）におけるノズル１０は簡略表示しているため、後述する図１（ａ）（ｂ）のそれに置き換えるものとする。また、図３におけるドライアイスペレット３は、その粒径を誇張して示している。

このクリーニング装置１は、図２（ａ）（ｂ）及び図３に示すように、キャスター付きの装置本体１ａと、ドライアイスペレット３を保冷状態で収容するホッパー２と、ホッパー２からのドライアイスペレット３を設定量ずつ落下させる切り出し部６と、高速気流を供給するブロア４と、切り出し部６から落下するドライアイスペレット３を、ブロア４から供給された高速気流に混合させる混合部７と、混合部７で高速気流に混合されたドライアイスペレット３を射出するホース８とを備えている。ホース８は、巻回された状態で装置本体１ａの正面側に保持されており、このホース８の先端にノズル（ドライアイス洗浄用ノズルに相当する。）１０が接続されて、これも装置本体１ａの所定位置に保持されている。

ホッパー２は、装置本体１ａの上部に開閉可能に取り付けられた蓋５を有しており、この蓋５を開けて外部から投入されたドライアイスペレット３を、蓋５を閉めて保冷状態で保管することができるようになっている。このドライアイスペレット３としては、粒径φ３ｍｍ程度の市販品が用いられる。その理由は、従来例で述べたように、粒子径φ３ｍｍ程度のドライアイスペレットの安価な市販品が存在することに加え、この粒子径φ３ｍｍ程度よりも小さいドライアイスペレットでは、保冷容器としてのホッパー２内での保存中に結露して固まってしまうおそれがあったからである。

ブロア４は、外気を吸引して高速気流を作り出すもので、従来例のコンプレッサに比べて低圧であるので、省電力でしかも静粛運転が可能となる等の種々のメリットがある。このブロア４の最大容量は、２．０ｍ３／ｍｉｎ×７Ｐａ程度のものであり、実際に使用されるブロア４の容量は、操作盤９での操作により、適宜に設定可能となっている。

切り出し部６は、ホッパー２から落とし込まれるドライアイスペレット３の供給量を設定するためのもので、例えばロータリ弁が用いられる。この切り出し部６によるドライアイスペレット３の供給量も、操作盤９から操作可能となっている。

混合部７は、前記切り出し部６から設定量ずつ落とし込まれるドライアイスペレット３を、前記ブロア４から供給される高速気流に混合させることにより、前記ドライアイスペレット３をこの高速気流に同拌させるものであり、例えばＴ継ぎ手が上下逆向きにして用いられる。

図１は本発明の一実施形態に係るノズル１０の全体構成を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は側断面図である。図４（ａ）〜（ｄ）はその部品の詳細構成を示す断面図である。

すなわち、ノズル１０は、本発明の特徴をなすものであって、前記クリーニング装置１からホース８で風送されてきたドライアイスペレット３を、図１（ａ）（ｂ）に示すように、ノズル本体１１内に形成された衝突壁１１０に衝突させることにより、破砕してドライアイス粉末３ａをつくり、このドライアイス粉末３ａを図３のクリーニング対象物（被洗浄物に相当する。）２０に向けて射出するものである。

ノズル本体１１は、前記クリーニング装置１のホース８にホース用の継ぎ手１２１を介して接続されるステンレス鋼管製の第一の主管１２と、この第一の主管１２に鋼管用の継ぎ手１３１を介して接続される同じくステンレス鋼管製の第二の主管１３と、この第二の主管１３から平面視でＹ字状（又はＴ字状）に分岐される例えば金属線入り合成樹脂ホース製の枝管１４，１４とを備え、これらの枝管１４，１４の分岐部１５内に前記衝突壁１１０が形成されている。第一の主管１２は、作業者が把持するための把持部１８を備えている。なお、枝管１４，１４の材料については、低温度下での連続使用を考慮して、主管１２，１３と同様のステンレス鋼管を用いることとしてもよい。

分岐部１５は、例えば図４（ａ）に示すように、その内部に尖頭状（又は平板状）の衝突壁１１０を有する三叉路状の本体部１５０に、前記第二の主管１３に接続可能な鋼管用の継ぎ手１５１と、枝管１４，１４にそれぞれ接続可能なホース用の継ぎ手１５２，１５２とを螺合している。その本体部１５０の具体的な形状は、本発明者による実験結果に基づくものであり、第二の主管１３の延長線１５３に対して各枝管１４，１４のなす角度θが、略４５度から略９０度までの範囲内となるように決定されている。

すなわち、本発明者による実験結果によれば、主管１２，１３の延長線１５３に対して各枝管１４，１４を線対称とし、かつ、この延長線１５３に対して各枝管１４，１４のなす角度θを、略４５度から略９０度までの範囲内であるとしたときに、ドライアイスペレット３を破砕してつくられたドライアイス粉末３ａの粒径はすべて１．０ｍｍ以下であった。

より詳しくは、前記角度θを略９０度よりも大きくすると、ドライアイスペレット３の射出そのものが困難となり、その逆に前記角度θを略４５度よりも小さくすると、ドライアイスペレット３の粒径がφ３ｍｍのまま射出された。これにより、前記角度θが、略４５度から略９０度までの範囲内にあると、良好なドライアイス粉末３ａの粒径が得られることがわかった。

このことは、ノズル本体１１内でドライアイスペレット３が単に衝突壁１１０に衝突して破砕されたことによるといった理由だけでは説明がつかない。そのときに発生する衝撃波や、ノズル本体１１内の乱流によるドライアイスペレット同士の衝突などが相俟ってこそ、このノズル本体１１内でドライアイスペレット３のすべてが効率よく破砕されて、前記のごとく良好なドライアイス粉末３ａの粒径が得られたものと推察される。

さらに、本実施形態では、両枝管１４，１４を屈曲させて、それらの先端を再び合流させた合流部１６を備えている。この合流部１６は、例えば図４（ｂ）に示すように、本体部１６０に、前記枝管１４，１４にそれぞれ接続可能なホース用の継ぎ手１６１，１６１と、鋼管用の継ぎ手１６２と、を備えており、その本体部１６０の具体的な形状は、前記分岐部１５と左右対称形とされることが好ましい。これにより、ドライアイス粉末３ａの射出方向がノズル本体１１の軸方向となるから、この射出されるドライアイス粉末３ａをクリーニング対象物２０に当てやすくなり、そのクリーニング対象物２０の表面を確実にクリーニングすることができるようになる。

ただし、前記分岐部１５とは異なり、合流部１６の継ぎ手１６２には、前記ドライアイス粉末３ａを、例えばステンレス製のワイヤメッシュでさらに細かく砕くことのできる網部１７を介装可能な構造となっている。この継ぎ手１６２に網部１７を介装した場合には、より小径のドライアイス粉末３ａを確実に得ることができる。なお、分岐部１５の下流側にある合流部１６の継ぎ手１６２に、この網部１７を介装可能としたのは、前記分岐部１５の上流側に網部を介装したのでは、破砕前のドライアイスペレット３による目詰まりを生じてしまうからである。

以下、このノズル１０を備えたクリーニング装置１の操作手順を示す。その操作条件、例えばノズル１０の内径、ブロア４から供給される空気の圧力（又は流量）、ドライアイスペレット３の供給速度やクリーニング時間等は、クリーニング対象物２０の種類や、付着物の性状等により適宜選択すればよい。例えばノズル１０のノズルスロート径をφ１４ｍｍとした場合には、操作盤９を操作して、圧縮空気の圧力を７Ｐａ、ドライアイスペレット３の供給量を１．０ｋｇ／ｍｉｎ程度とすればよい。また、通常は目視によりクリーニングの完了を判定できるので、オーバークリーニングにならないように作業者が適宜クリーニング時間を調節すればよい。

まず、クリーニング装置１において、装置本体１ａの蓋５を開けて、市販のドライアイスペレット３をホッパー２に投入し、ここでドライアイスペレット３を保冷状態で収容する。切り出し部６でこのホッパー２からドライアイスペレット３を設定量ずつ落下させる。一方、ブロア４を起動させて高速気流を供給する。

混合部７で前記切り出し部６から設定量ずつ落下するドライアイスペレット３を、前記ブロア４から供給された高速気流に混合させる。ホース８で前記高速気流に混合されたドライアイスペレット３を装置本体１ａ外に導く。本実施形態では、このときに延ばしたホース８の先端に取り付けられたノズル１０内でドライアイスペレット３を破砕してドライアイス粉末３ａをつくり、このドライアイス粉末３ａをクリーニング対象物２０に向けて射出することにより、クリーニング対象物２０のクリーニングを行う。

このノズル１０によれば、ノズル本体１１内に、ドライアイスペレット３を衝突させることにより、該ドライアイスペレット３を破砕する衝突壁１１０を形成したので、ドライアイスペレット３を衝突壁１１０に衝突させ、そのときに発生する衝撃波や、ノズル本体１１内の乱流によるドライアイスペレット３同士の衝突などとも相俟って、そのドライアイスペレット３の全てをほぼ均一に破砕してドライアイス粉末３ａとすることができる。また、このように簡単で安価な構成でもって、ドライアイス粉末３ａの粒径を適正に選択することで、そのドライアイス粉末３ａを射出してクリーニングしたときの、クリーニング対象物２０の表面のダメージをほとんどなくすことができる。

その一方で、ドライアイスペレット３を破砕して得られたドライアイス粉末３ａは、もとのドライアイスペレット３の場合よりも質量が小さくなるためにその射出距離が短くなる。しかしながら、その破砕されたドライアイス粉末３ａは、角張った形状を有し、粒径が小さくても、クリーニング速度を大きくすることができるので、クリーニング対象物２０を十分にクリーニングすることができる。

また、ドライアイスペレット３を破砕して得られたドライアイス粉末３ａの粒径が細かいので、熱収縮の効果がもとのドライアイスペレット３の場合よりもよくなり、このドライアイス粉末３ａが射出されたクリーニング対象物２０の付着物が急速に割れて剥離しやすくなる。また、ドライアイスペレット３を破砕して得られたドライアイス粉末３ａ粒径が細かいので、この剥離した付着物とクリーニング対象物２０との間に入り込みやすくなり、この入り込んだドライアイス粉末３ａの昇華時の体積膨張により、クリーニング対象物２０を十分にクリーニングすることができる。さらに、ドライアイスペレット３を破砕して得たドライアイス粉末３ａの粒径が細かいので、仮にクリーニング対象物２０に狭い凹部がある場合でも、その狭い凹部にドライアイスが入り込んで、クリーニング対象物２０を十分にクリーニングすることができる。

なお、上記実施形態では、ノズル本体１１の主管１３に、平面視でＹ字状又はＴ字状に分岐させた２本の枝管１４，１４を備えたが、その主管１３に立体的にさらに多数の枝管１４，１４，・・・を分岐させてもよい。すなわち、主管１３の軸方向断面がＹ字状又はＴ字状に分岐させた複数の枝管１４，１４，・・・を備えるようにしてもよい。その場合にも、簡単で安価な構成となる。

また、上記実施形態では、ノズル１０のノズル本体１１は、図４（ａ）に示すような、分岐部１５を備えているが、これに代えて、例えば図４（ｃ）（ｄ）に示すような分岐部１５ａ，１５ｂを備えてもよい。

例えば図４（ｃ）に示す分岐部１５ａは、断面三角形状の本体部１５０ａの三方に、鋼管用のボス１５１ａと、ホース用の継ぎ手１５２ａ，１５２ａとをそれぞれ螺合させたものである。これにより、本体部１５０ａの衝突壁１１０を、前記分岐部１５の場合よりも厚肉化して補強することができる。

また、例えば図４（ｄ）に示す分岐部１５ｂは、前記実施形態と同様の本体部１５０ｂの三方のいずれにも、ホース用の継ぎ手１５１ｂ，１５２ｂ，１５２ｂを設けたものであり、主管１３が、枝管１４，１４と同様のホースである場合に使用されるものである。さらに、合流部１６に網部１７を介装されていない場合には、合流部１６を分岐部１５，１５ａ，１５ｂのいずれかと同一構造のものとすることもできる。

また、上記実施形態では、ブロア４で高速気流を発生して、この高速気流をノズル１０に供給しているが、従来例のように、コンプレッサで発生させた高速気流をノズル１０に供給するような構成にしてもよいのはいうまでもない。

本発明の一実施形態に係るノズルの構成を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は側断面図である。本実施形態に係るノズルを備えたクリーニング装置の外観構成を示す図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。クリーニング装置の内部構成を模式的に示すブロック図である。ノズルの部品の詳細構成を示す図である。従来の一例におけるクリーニング装置の構成を示す概念図である。

符号の説明

１クリーニング装置
１ａ装置本体
２ホッパー
３ドライアイスペレット
３ａドライアイス粉末（破砕されたドライアイスペレットに相当する。）
４ブロア
５蓋
６切り出し部
７混合部
８ホース
９操作盤
１０ノズル（ドライアイス洗浄用ノズルに相当する。）
１１ノズル本体
１２，１３主管
１４枝管
１５分岐部
１６合流部
１７網部
２０クリーニング対象物（被洗浄物に相当する。）

Claims

ドライアイスペレットを風送して被洗浄物に向けて射出可能なノズル本体を備えたドライアイス洗浄用ノズルであって、
前記ノズル本体内に、前記ドライアイスペレットを衝突させることにより、該ドライアイスペレットを破砕する衝突壁を形成したことを特徴とするドライアイス洗浄用ノズル。
前記ノズル本体は、主管と、この主管の軸方向断面で前記主管からＹ字状又はＴ字状に分岐させた複数の枝管とを備え、これらの枝管の分岐部に前記衝突壁を形成したことを特徴とする請求項１記載のドライアイス洗浄用ノズル。
前記主管の延長線に対して前記各枝管がなす角度は、略４５度から略９０度までの範囲内にあることを特徴とする請求項２記載のドライアイス洗浄用ノズル。
前記ノズル本体は、前記各枝管の先端を合流させた合流部を備えたことを特徴とする請求項２又は３記載のドライアイス洗浄用ノズル。
前記ノズル本体は、前記破砕したドライアイスペレットを、ワイヤメッシュを通過させることによりさらに破砕する網部を、前記分岐部の下流側に備えたことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載のドライアイス洗浄用ノズル。