JP2015020095A

JP2015020095A - 液化ガス噴射装置及び液化ガス洗浄装置

Info

Publication number: JP2015020095A
Application number: JP2013148667A
Authority: JP
Inventors: 正史北村; Masashi Kitamura
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2013-07-17
Filing date: 2013-07-17
Publication date: 2015-02-02

Abstract

【課題】結露の発生による影響を無くして、液化ガスを安定して噴射することを可能とした液化ガス噴射装置を提供する。【解決手段】液化ガスＬＮ２を供給する供給管２１と、供給管２１の先端に回転自在に取り付けられ、液化ガスＬＮ２を噴射する複数のノズル２５，２６が設けられた回転ノズルヘッド２０とを備え、回転ノズルヘッド２０は、複数のノズル２５，２６のうち少なくとも一部のノズル２６から液化ガスＬＮ２を噴射するときの反力により回転する。【選択図】図３

Description

本発明は、液化ガス噴射装置及び液化ガス洗浄装置に関する。

例えば、液化窒素ガス（液体窒素）や液化炭酸ガス（液化二酸化炭素）などの低温高圧の液化ガスを被洗浄物に噴射することにより、この被洗浄物を洗浄する方法が提案されている（例えば、特許文献１，２を参照。）。

この方法では、被洗浄物の表面を傷付けることなく、被洗浄物の表面に付着した汚れ等の付着物を除去することができる。また、液化ガスは、噴射後に気化するため、処理後に被洗浄物の表面に残留することがない。

米国特許第７３１０９５５号明細書米国特許出願公開第２０１２／００３１９９４号明細書

ところで、上述した液化ガスを噴射する液化ガス噴射装置では、回転ノズルヘッドを回転させながら、この回転ノズルヘッドに設けられた複数のノズルから液化ガスを噴射することが行われている。このため、従来の液化ガス噴射装置は、回転ノズルヘッドを回転駆動するための駆動モータや、この駆動モータの動力を回転ノズルヘッドに伝達するためのギヤボックス（動力伝達機構）等が設けられた構成となっている。

しかしながら、従来の液化ガス噴射装置では、このようなギヤボックスが液化ガスにより冷却されることよって、空気中の水分が付着して結露が発生することがある。特にギヤボックス内のギヤ等に結露が発生した場合には、ギヤが凍結により固着してしまい、ギヤボックスや駆動モータ等の故障を招くことになる。

本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、結露の発生による影響を無くして、液化ガスを安定して噴射することを可能とした液化ガス噴射装置、並びにそのような液化ガス噴射装置を用いて、被洗浄物の洗浄を安定的に行うことを可能とした液化ガス洗浄装置を提供することを目的とする。

本発明は、以下の手段を提供する。
（１）液化ガスを供給する供給管と、
前記供給管の先端に回転自在に取り付けられ、前記液化ガスを噴射する複数のノズルが設けられた回転ノズルヘッドとを備え、
前記回転ノズルヘッドは、前記複数のノズルのうち少なくとも一部のノズルから前記液化ガスを噴射するときの反力により回転することを特徴とする液化ガス噴射装置。
（２）前記回転ノズルヘッドは、その回転軸を中心として前記ノズルが同心円状に並ぶノズル面を有し、
前記複数のノズルは、前記ノズル面に対して垂直な方向に前記液化ガスを噴射する第１のノズルと、前記第１のノズルよりも外周側に位置して前記回転ノズルヘッドが回転する方向とは反対方向に前記液化ガスを噴射する第２のノズルとを含むことを特徴とする前記（１）に記載の液化ガス噴射装置。
（３）前記第２のノズルは、前記ノズル面の最外周において周方向に並んで配置されていることを特徴とする前記（２）に記載の液化ガス噴射装置。
（４）前記第２のノズルは、前記回転ノズルヘッドの外周側面において周方向に並んで配置されていることを特徴とする前記（２）に記載の液化ガス噴射装置。
（５）前記回転ノズルヘッドの外側を覆うと共に、前記ノズル面の周囲を囲む開口部が設けられたヘッドカバーと、
前記ヘッドカバーと吸引ホースを介して接続された吸引ポンプと、
前記ヘッドカバーと前記吸引ポンプとの間に配置されたフィルタとを備えることを特徴とする前記（２）〜（４）の何れか一項に記載の液化ガス噴射装置。
（６）前記液化ガスが液体窒素であることを特徴とする前記（１）〜（５）の何れか一項に記載の液化ガス噴射装置。
（７）被洗浄物に液化ガスを噴射することにより、この被洗浄物を洗浄する液化ガス洗浄装置であって、
前記（１）〜（６）の何れか一項に記載の液化ガス噴射装置を備えることを特徴とする液化ガス洗浄装置。

以上のように、本発明によれば、結露の発生による駆動モータの故障等の影響を無くして、液化ガスを安定して噴射することを可能とした液化ガス噴射装置、並びにそのような液化ガス噴射装置を用いて、被洗浄物の洗浄を安定的に行うことを可能とした洗浄装置を提供することが可能である。

液化ガス洗浄装置の概略構成を示すブロック図である。液化ガス噴射装置の一構成例を示す断面模式図である。回転ノズルヘッドの構成を示す断面図である。回転ノズルヘッドの構成を示す正面図である。回転ノズルヘッドの別の構成例を示し、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその側面図である。

以下、本発明を適用した液化ガス噴射装置及び液化ガス洗浄装置について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を模式的に示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。

（液化ガス洗浄装置）
先ず、本発明の一実施形態として図１に示す液化ガス洗浄装置１について説明する。
なお、図１は、液化ガス洗浄装置１の概略構成を示すブロック図である。

液化ガス洗浄装置１は、図１に示すように、液化ガス噴射装置２と、熱交換器３と、昇圧装置４と、貯留タンク５とを概略備えている。

液化ガス噴射装置２は、液化ガスとして液体窒素ＬＮ_２を噴射するものである。熱交換器３は、液化ガス噴射装置２に供給される液体窒素ＬＮ_２の熱交換を行うものであり、液化ガス噴射装置２とホース６を介して接続されている。昇圧装置４は、熱交換器３に供給される液体窒素ＬＮ_２の昇圧を行うものであり、熱交換器３と配管７を介して接続されている。貯留タンク５は、液体窒素ＬＮ_２を貯留するものであり、昇圧装置４と配管８を介して接続されている。

以上のような構成を有する液化ガス洗浄装置１では、被洗浄物に液体窒素ＬＮ_２を噴射することにより、この被洗浄物Ｓを洗浄することが可能である。具体的に、この液化ガス洗浄装置１では、液化ガス噴射装置２を操作することによって、貯留タンク５から液体窒素ＬＮ_２が供給される。液体窒素ＬＮ_２は、昇圧装置４で昇圧された後、熱交換器３で熱交換されることにより、高圧状態で液化ガス噴射装置２に供給される。液化ガス噴射装置２は、被洗浄物Ｓに対して低温高圧の液体窒素ＬＮ_２を噴射する。

これにより、被洗浄物Ｓの表面を傷付けることなく、被洗浄物Ｓの表面に付着した汚れ等の付着物を除去することができる。また、液体窒素ＬＮ_２は、噴射後に気化するため、処理後に被洗浄物Ｓの表面に残留することがない。

（液化ガス噴射装置）
次に、上記液化ガス噴射装置２の構成について図２〜図４を参照して説明する。
なお、図２は、液化ガス噴射装置２の一構成例を示す断面模式図である。図３は、液化ガス噴射装置２が備える回転ノズルヘッド２０の構成を示す断面図である。図４は、回転ノズルヘッド２０の構成を示す正面図である。

液化ガス噴射装置２は、図２〜図４に示すように、回転ノズルヘッド２０を備えている。回転ノズルヘッド２０は、液体窒素ＬＮ_２を供給する供給管２１の先端に回転自在に取り付けられている。

具体的に、供給管２１には、その先端部から拡径する方向に突出されたフランジ部２２が設けられている。このフランジ部２２には、その中心部から外周部に向かって液体窒素ＬＮ_２を供給する複数の供給路２３が設けられている。回転ノズルヘッド２０は、このフランジ部２２に対してベアリング２４を介して回転自在に取り付けられている。これにより、回転ノズルヘッド２０は、供給管２１を回転軸としてその軸回りに回転可能な状態で支持されている。

回転ノズルヘッド２０は、複数のノズル２５，２６が形成されたノズル面２０ａを有している。また、回転ノズルヘッド２０の内側には、供給路２３から供給された液体窒素ＬＮ_２をノズル２５，２６へと導く導入路２７が設けられている。さらに、回転ノズルヘッド２０とフランジ部２２との間には、その隙間から液体窒素ＬＮ_２が漏れ出すことがないように回転シール２８が設けられている。

複数のノズル２５，２６は、複数の洗浄用ノズル（第１のノズル）２５と、複数の回転用ノズル（第２のノズル）２６とから構成されている。これらのノズル２５，２６は、ノズル面２０ａにおいて同心円状に並んで配置されている。回転用ノズル２６は、洗浄用ノズル２５よりも外周側に配置されている。

洗浄用ノズル２５は、ノズル面２０ａの内外周に亘って同心円状に並んで配置されている。洗浄用ノズル２５は、ノズル面２０ａに対して垂直な方向に液体窒素ＬＮ_２を噴射する。すなわち、洗浄用ノズル２５は、ノズル面２０ａから導入路２７に至る貫通孔を形成している。そして、この洗浄用ノズル２５の中心軸は、回転ノズルヘッド２０の回転軸に対して平行となっている。

これにより、液化ガス噴射装置２では、洗浄用ノズル２５からノズル面２０ａを向けた方向へと液体窒素ＬＮ_２を噴射することが可能である。

回転用ノズル２６は、ノズル面２０ａの最外周において周方向に並んで配置されている。回転用ノズル２６は、回転ノズルヘッド２０が回転する方向とは反対方向に液体窒素ＬＮ_２を噴射する。すなわち、回転用ノズル２６は、ノズル面２０ａから導入路２７に至る貫通孔を形成している。この回転用ノズル２６の中心軸は、回転ノズルヘッド２０が回転する方向とは反対方向において互いに同一方向に傾斜している。

これにより、液化ガス噴射装置２では、回転用ノズル２６から液体窒素ＬＮ_２を噴射するときの反力により回転ノズルヘッド２０を回転することが可能となっている。

液化ガス噴射装置２は、回転ノズルヘッド２０の外側を覆うヘッドカバー２９を備えている。このヘッドカバー２９には、ノズル面２０ａの周囲を囲む開口部３０が設けられている。ヘッドカバー２９には、吸引ホース３１を介して吸引ポンプ３２が接続されている。

これにより、液化ガス噴射装置２では、被洗浄物Ｓの洗浄時に発生する粉塵等をヘッドカバー２９の開口部３０からヘッドカバー２９の内側へと吸引しながら、粉塵が周囲に飛散することを防止することができる。

また、ヘッドカバー２９と吸引ポンプ３２との間には、ヘッドカバー２９の開口部３０から吸引された粉塵等を遠心分離する遠心分離器３３と、この遠心分離された粉塵を捕集するフィルタ３４とが配置されている。これにより、吸引ガス中に含まれる粉塵等を回収した後に、清浄なガスを外部に放出することが可能である。

特に、放射性物質などの汚染物質を除去する除染作業では、作業中に汚染物質を作業者が取り込まれないように防除する必要がある。また、作業後に汚染物質を回収する必要がある。したがって、このような除染作業において、液化ガス噴射装置２を用いることが大変有効である。

以上のように、本発明を適用した液化ガス噴射装置２では、従来のような駆動モータの動力を回転ノズルヘッドに伝達するためのギヤボックス（動力伝達機構）等を設ける必要がなく、液体窒素ＬＮ_２を噴射するときの反力により回転ノズルヘッド２０を回転させることが可能である。

したがって、本発明によれば、結露の発生による駆動モータの故障等の影響を無くして、液体窒素ＬＮ_２を安定して噴射することを可能とした液化ガス噴射装置２、並びにそのような液化ガス噴射装置２を用いて、被洗浄物Ｓの洗浄を安定的に行うことを可能とした液化ガス洗浄装置１を提供することが可能である。

なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
具体的に、上記液化ガス噴射装置２では、上記回転ノズルヘッド２０の代わりに、例えば図５（ａ），（ｂ）に示すような回転ノズルヘッド４０を備えた構成としてもよい。

なお、図５（ａ）は、回転ノズルヘッド４０の構成を示す正面図であり、図５（ｂ）は、回転ノズルヘッド４０の構成を示す側面図である。また、以下の説明では、上記回転ノズルヘッド２０と同等の部位については、説明を省略すると共に、図面において同じ符号を付すものとする。

回転ノズルヘッド４０は、図５（ａ），（ｂ）に示すように、複数の洗浄用ノズル（第１のノズル）ノズル４１が形成されたノズル面４０ａと、複数の回転用ノズル（第２のノズル）４２が形成された外周側面４０ｂとを有している。

洗浄用ノズル４１は、ノズル面２０ａの内外周に亘って同心円状に並んで配置されている。洗浄用ノズル４１は、ノズル面４０ａに対して垂直な方向に液体窒素ＬＮ_２を噴射する。すなわち、洗浄用ノズル４１は、ノズル面４０ａから導入路２７（図示せず。）に至る貫通孔を形成している。そして、この洗浄用ノズル４１の中心軸は、回転ノズルヘッド４０の回転軸に対して平行となっている。

これにより、液化ガス噴射装置２では、洗浄用ノズル４１からノズル面４０ａを向けた方向へと液体窒素ＬＮ_２を噴射することが可能である。

回転用ノズル４２は、外周側面４０ｂにおいて周方向に並んで配置されている。回転用ノズル４２は、回転ノズルヘッド２０が回転する方向とは反対方向に液体窒素ＬＮ_２を噴射する。すなわち、回転用ノズル４２は、外周側面４０ｂから導入路２７（図示せず。）に至る貫通孔を形成している。この回転用ノズル４２の中心軸は、回転ノズルヘッド４０が回転する方向とは反対方向において互いに同一方向に傾斜している。

これにより、液化ガス噴射装置２では、回転用ノズル４２から液体窒素ＬＮ_２を噴射するときの反力により回転ノズルヘッド４０を回転することが可能となっている。

したがって、このような回転ノズルヘッド４０を備える液化ガス噴射装置２では、上記回転ノズルヘッド２０を備える場合と同様に、従来のような駆動モータの動力を回転ノズルヘッドに伝達するためのギヤボックス（動力伝達機構）等を設ける必要がなく、液体窒素ＬＮ_２を噴射するときの反力により回転ノズルヘッド４０を回転させることが可能である。

なお、本発明では、上記ノズル２５，２６，４０，４１の数や配置については、上記実施形態のものに限定されるものではなく、適宜変更して実施することが可能である。また、上記実施形態では、液化ガスとして液体窒素ＬＮ_２を用いているが、それ以外にも、例えば液化炭酸ガスなどの液化ガスを用いることも可能である。

１…液化ガス洗浄装置２…液化ガス噴射装置３…熱交換器４…昇圧装置５…貯留タンク２０…回転ノズルヘッド２０ａ…ノズル面２１…供給管２５…洗浄用ノズル（第１のノズル）２６…回転用ノズル（第２のノズル）２９…ヘッドカバー３０…開口部３１…吸引ホース３２…吸引ポンプ３４…フィルタ４０…回転ノズルヘッド４０ａ…ノズル面４１…洗浄用ノズル（第１のノズル）４２…回転用ノズル（第２のノズル）ＬＮ_２…液体窒素（液化ガス）Ｓ…被洗浄物

Claims

液化ガスを供給する供給管と、
前記供給管の先端に回転自在に取り付けられ、前記液化ガスを噴射する複数のノズルが設けられた回転ノズルヘッドとを備え、
前記回転ノズルヘッドは、前記複数のノズルのうち少なくとも一部のノズルから前記液化ガスを噴射するときの反力により回転することを特徴とする液化ガス噴射装置。
前記回転ノズルヘッドは、その回転軸を中心として前記ノズルが同心円状に並ぶノズル面を有し、
前記複数のノズルは、前記ノズル面に対して垂直な方向に前記液化ガスを噴射する第１のノズルと、前記第１のノズルよりも外周側に位置して前記回転ノズルヘッドが回転する方向とは反対方向に前記液化ガスを噴射する第２のノズルとを含むことを特徴とする請求項１に記載の液化ガス噴射装置。
前記第２のノズルは、前記ノズル面の最外周において同心円状に並んで配置されていることを特徴とする請求項２に記載の液化ガス噴射装置。
前記第２のノズルは、前記回転ノズルヘッドの外周側面において周方向に並んで配置されていることを特徴とする請求項２に記載の液化ガス噴射装置。
前記回転ノズルヘッドの外側を覆うと共に、前記ノズル面の周囲を囲む開口部が設けられたヘッドカバーと、
前記ヘッドカバーと吸引ホースを介して接続された吸引ポンプと、
前記ヘッドカバーと前記吸引ポンプとの間に配置されたフィルタとを備えることを特徴とする請求項２〜４の何れか一項に記載の液化ガス噴射装置。
前記液化ガスが液体窒素であることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の液化ガス噴射装置。
被洗浄物に液化ガスを噴射することにより、この被洗浄物を洗浄する液化ガス洗浄装置であって、
請求項１〜６の何れか一項に記載の液化ガス噴射装置を備えることを特徴とする液化ガス洗浄装置。