JP2016520006A - ドライ・アイスの固体微粒子をガス媒体の流れと混合するための装置 - Google Patents

Abstract

ドライ・アイスの固体微粒子及びガス媒体の流れを混合するための装置は、ガス媒体の流れ及び／又は固体微粒子を含むガス媒体の流れのための開口部１２、１３を有する固定ハウジング１の中に回転可能に配置される供給要素２を含む。固定ハウジング１と回転可能に配置される供給要素２との間には、不動の弾性膜３が配置される。固定ハウジング１は、弾性膜３の側で、ガス媒体の流れのための開口部１３及び／又は固体微粒子を含むガス媒体の流れのための開口部１２に接続される少なくとも１つの封止された圧力チャンバ１４により提供される。

Description

本発明は、特にドライ・アイスを洗浄媒体として利用する洗浄機械のために、ドライ・アイスの固体微粒子、すなわち固体状態の二酸化炭素（ＣＯ_２）と、ガス媒体の流れ、通常は圧縮空気を混合するための装置に関する。

詳細には、本発明は、回転式供給要素が中に配置される固定ハウジングを含む、ドライ・アイスの固体微粒子とガス媒体の流れを混合するための装置に関する。

ドライ・アイス洗浄のための機械は、混合装置を利用しており、その中に、ドライ・アイス粒子（ｄｒｙ ｉｃｅ ｇｒａｎｕｌａｔｅ）と、圧縮ガス媒体、通常は圧縮空気とがドライ・アイスの流れを作り出すために別々に供給される。

この技術的な解決策は、回転式供給要素が中に配置される固定ハウジングを含む装置に関する。そのような装置において、回転要素は、回転式供給ディスクの形態又は回転式供給ローラの形態を有する。回転式供給要素として回転式供給ディスクを含む装置は、たとえば、蘭国特許第１０１５２１６号明細書、国際公開第８６／００８３３号、米国特許第６，３４６，０３５号明細書、及び欧州特許出願公開第１６３７２８２号明細書の文書に開示されている。回転式供給要素として回転式供給ローラを含む装置は、たとえば、米国特許第４，９７４，５９２号及び中国特許第２８０１３０３号明細書の文書に開示されている。

装置は、ガス媒体（空気）の流れを用いてシステムの中にドライ・アイス粒子を機械的に移送するのに役立ち、一方、主として洗浄目的のために、ドライ・アイスが空気の流れと混合され、ドライ・アイスのストリームが作り出される。両システム、すなわち、容器内に格納されるドライ・アイスの入口及び圧縮空気の入口は、異なった圧力を有する。装置の正確な機能及び効率のために、空気システムの耐密性を保持することが重要である。ドライ・アイス粒子の機械的な移送は、移送空洞を含む供給要素の回転によって行われる。容器からの粒子で満たされる空洞は、供給要素の回転によって、空気の流れを用いてシステムまで移動され、次いで、粒子は、この空気の流れによって別のところに運ばれ、これにより移送空洞が排出される。その排出後、空洞の再充填前に、空洞に残る空気システムからの残留圧力は、圧力解放チャネルを介して周囲圧力と等化される。

上述したように、空気システムの耐密性を保持することは、装置の正確な機能及び効率のために、重要である。供給ディスクを有する装置では、耐密性は、回転式供給ディスクに対して、直接（蘭国特許第１０１５２１６号明細書参照）、又は、封止要素を介して（欧州特許出願公開第１６３７２８２号明細書、国際公開第８６／００８３３号及び米国特許第６，３６４，０３５号明細書参照）、のいずれかにより、固定板を押し付けることによって得られる。供給ローラを有する装置では、耐密性は、回転式供給ローラに対して、成形封止要素を押し付けることによって得られる。

空気システムの高い圧力に関して、供給ディスクを有する装置のための十分な耐密性と、装置の主要部品、固定板及び回転式ディスクの高い製造精度と、回転式供給ディスクに対して固定板を保持するための相対的に大きな力とを提供することが必要である。この結果として、関連する摩擦部品が早く摩滅し、一方、供給ディスクに対して固定板を耐密にすることによる規則的な耐密性のチェック及び耐密性の調節は、装置の動作中に必要であり、これにより運転費用が増大する。装置の関連する部品が摩滅すると、それらの交換が次に必要となり、このことは基本的に、装置の中で主要な且つ最も高価な部品としての固定板及び供給ディスクの交換を意味する。この欠点は、蘭国特許第１０１５２１６号明細書の文書に記載されたような装置タイプでは自明である。

上述したような装置の主要部品の摩滅の欠点を克服するために、欧州特許出願公開第１６３７２８２号明細書、国際公開第８６／００８３３号及び米国特許第６，３６４，０３５号明細書に記載されているように、固定板と供給ディスクの間に配置される封止要素を使用する解決策が封止に関して提案された。

固定板に対して施された既述の解決策では、固定板及び供給ディスクの直接接触が必要とされるので、固定板を高精度に製造する必要がなくなり、摩滅時に摩滅した封止要素のみを交換することで十分である。

ドライ・アイス洗浄機械を使用するとき、空気システムを最大の作動圧力で作動させることは必ずしも必要ではなく、したがって、より低い作動圧力の場合、供給板に対して固定板を保持するためのより小さい力でも、加圧部分を封止するのに十分である。しかしながら、蘭国特許第１０１５２１６号明細書及び欧州特許出願公開第１６３７２８２号明細書に記載された解決策では、固定板によって加えられる力は一定であり、耐密性を確保するために、この力は、空気システムの最高圧力を封止するのに要する力に依然として等しいが、固定板にそのような力は必要とされない。欧州特許出願公開第１６３７２８２号明細書に係る解決策の場合、摩滅した部品の交換の費用は高くはないが、供給ディスクに対して固定板を耐密にすることによる耐密性のチェック及びその調節が必要であることの欠点は、依然としてそのままである。この欠点は、供給ローラに対して成形封止要素によって加えられる力がチェックされなければならない、回転式供給ローラを有する解決策でも存在する。

供給ディスクを有する装置に存在する既述の動作上の欠点は、国際公開第８６／００８３３号及び米国特許第６，３６４，０３５号明細書に係る解決策によって解消され、そこでは、空気システムに導かれる圧力により、固定板の相互の距離が一定のときには封止要素を介して（国際公開第８６／００８３３号）、又は、固定板の相互の距離が異なるときには固定板を介して（米国特許第６，３６４，０３５号明細書）、のいずれかで、供給ディスクに加えられる力の量も調節される。しかしながら、既述の装置は共に、空気システムの圧力の関数として供給ディスクに対して加えられる力の連続的な調節の課題を解決しているが、設計が複雑であり、このことのために、そのような装置の保守及び修復の高い需要が存在し、それらの製造費用も増大する。

供給ローラを有する米国特許第４，９４７，５９２号明細書及び中国特許第２８０１３０３号明細書の解決策の場合、機械手段、ばね及び調整カムによって力が加えられる。

蘭国特許第１０１５２１６号明細書 国際公開第８６／００８３３号 米国特許第６，３４６，０３５号 欧州特許出願公開第１６３７２８２号明細書 米国特許第４，９７４，５９２号明細書 中国特許第２８０１３０３号明細書 米国特許第６，３６４，０３５号明細書 米国特許第４，９４７，５９２号明細書

本発明の目的は、現在公知の装置の上記不都合を解消する、ドライ・アイスの固体微粒子をガス媒体の流れと混合するための装置である。

本発明の言及した目的は、ガス媒体の流れ及び／又は固体微粒子を含むガス媒体の流れのための開口部を有する固定ハウジングの中に回転可能に配置される供給要素を含む、ドライ・アイスの固体微粒子及びガス媒体の流れを混合するための装置であって、不動の弾性膜が、固定ハウジングと回転可能に配置される供給要素との間に配置され、一方、固定ハウジングが、弾性膜の側で、ガス媒体の流れのための開口部及び／又は固体微粒子を含むガス媒体の流れのための開口部に接続される少なくとも１つの封止された圧力チャンバにより提供されることを特徴とする装置によって達成される。

固定ハウジングと供給要素との間に配置される不動の弾性膜は、封止要素の機能と摺動要素の機能を果たす。弾性膜は、構造的に極めて単純な部品であるので、その製造及び摩滅時の交換につき、最小限の費用を要するのみである。また、弾性膜自体の実施例及びこの技術的な解決策に係る装置へのその適用では、複雑な修正を行う必要性も補助要素をさらに追加する必要性もなく、固定ハウジングの最小限の修正のみが求められる。これらの修正は、外部環境に対して封止される圧力チャンバを固定ハウジングの本体内に直接備えることに基づいている。これは、単純な機械加工作業によって実行可能である。

回転式供給要素と固定ハウジングの間の耐密性は、力を膜に加えることによって確保され、この力は、外部環境に対して封止された圧力チャンバに入ってくる空気の通過する流れの圧力によって生成される。したがって、この圧力が弾性膜に働き、弾性膜は構造上画定した空間の中で回転式供給要素に対して押し付けられる。弾性膜の圧力は、加圧部分の圧力の量に関連して様々であり、したがって、システムの耐密性は、固定板の機械的な保持力、又は、ローラ型装置の成形封止要素の機械的な保持力を調節することを必要とせずに具現化される。先行技術の文書から公知であるような、加圧部分の圧力を介した保持力調節の複雑なシステムに対して、この技術的な解決策に係る弾性膜及び圧力チャンバの供給により与えられる、疑う余地のない利点を備えた比較できないほど単純な解決策が提供される。

膜を適用することの利点は、摩擦の面積を圧力チャネルの面積のみにまで低減することによって供給要素の回転中の摩擦を低減することにもあり、また、封止面すなわち膜の迅速且つ単純な交換の可能性にもある。

供給ディスクを備える装置の場合、圧力解放チャネルは、固定ハウジングの一体化した部分でもあり、すなわち、移送された粒子の処置を終えて封止領域から出た位置に移動した供給ディスク空洞の圧力を周囲圧力レベルと等化する機能を有する圧力解放手段である。

供給ディスクを備える装置は、間隔要素によって画定される固定板の相互位置を有し、一方、これらの固定板の相互位置は、動作のすべての時間の間、動作パラメータの全範囲内で一定に保持される。

技術的な解決策については、添付図面によってさらに詳細に説明する。

この技術的な解決策に係る供給ディスク型装置の全体分解図である。 この技術的な解決策に係る供給ディスク型装置の断面図である。 図２の装置の加圧部分の詳細を示す図である。 この技術的な解決策に係る供給ローラ型装置の図解的断面図である。

この技術的な解決策に係るドライ・アイスの固体微粒子をガス媒体の流れと混合するための装置は、図１、２、３及び４に係る実施例においてさらに記載されよう。図中の矢印は、ドライ・アイス粒子入口の方向Ａ、圧縮空気の流れの方向Ｂ、並びに、空気及び粒子の混合物の排出流れの方向ＡＢを表す。図１、２及び３は、供給ディスク型装置に関し、図４は、供給ローラ型装置に関する。

図１、２、及び３に係るドライ・アイスの固体微粒子をガス媒体の流れと混合するための装置は、この実例では固定板から成る固定ハウジング１を含み、その中には供給要素２が、この実例では移送空洞２１のパターンを含む供給ディスク２ａが、回転可能に配置される。供給ディスク２ａは、２つの固定板の間に回転可能に配置される。

固定板と供給ディスク２ａとの間には、不動の弾性膜３が配置される。

一方の固定板は、この実施例では理解しやすいように、上端の固定板１ａとして引用するが、容器（図示せず）からのドライ・アイスの粒子又は固体微粒子を入れるための開口部１１と、粒子を含む空気の流れすなわち固体微粒子を含むガス媒体の流れを排出するための開口部１２とを含む。他方の固定板１ｂは、この実施例では理解しやすいように、下端の固定板１ｂとして引用するが、空気の流れすなわちガス媒体の流れを入れるための開口部１３を含む。空気の流れを入れるための開口部１３は、粒子を含む空気の流れを排出するための開口部１２に対応する。

上端の固定板１ａは、隣接する不動の膜３の側で、粒子を含む空気の流れを排出するための開口部１２の領域において、粒子を含む空気の流れを排出するための開口部１２に接続される封止された圧力チャンバ１４を含む。この実施例では、封止された圧力チャンバ１４は、粒子を含む空気を排出するための開口部１２の対向縁部から延びる２対の溝の形態で作られる。圧力チャンバ１４の封止は、この実例では、粒子を含む空気の流れを排出するための開口部１２の周りに作成された溝１６の中に配置される封止１５によって具現化される。

同じように、下端の固定板１ｂは、隣接する不動の膜３の側で、空気の流れを入れるための開口部１３の領域において、空気の流れを入れるための開口部１３に接続される封止された圧力チャンバ１４を含む。封止された圧力チャンバ１４の実施例は、上述した上端の固定板１ａにおけるものと同様であり、この圧力チャンバ１４を封止する実施例もまた同様である。

固定板１ａ、１ｂは、供給ディスク２ａの移送空洞２１から残留空気圧を解放するための圧力解放チャネル１７をさらに含む。

固定板１ａ、１ｂは、相互連結のための接続手段１８によりさらに設けられる。この実例では、接続手段１８は、下端の固定板１ｂに締結されるボルトの形態を有し、下端の固定板の上には、上端の固定板１ａが関係する穴１９を介して装着され且つナットで締結される。

上端の固定板１ａ及び下端の固定板１ｂの一定の相互位置は、間隔要素３４によって固定及び画定される。これらの間隔要素３４は、この実例では、ボルトに被せられる間隔スリーブによって具現化される。固定板１ａ、１ｂの間の厳密に画定された距離は、装置の正確な機能のために必要である。

不動の弾性膜３は、固定板１ａ、１ｂ及び供給ディスク２ａに対して不動に締結するための保持要素３３を含む。これらの保持要素３３は、この実例では、ボルト上の小環、すなわち、下端の固定板１ｂから突出する又は間隔要素３４上の接続手段１８、の形態で不動の固定膜３と一体化して具現化される。

不動の弾性膜３は、空気の流れ又は粒子を含む空気の流れのための開口部３１により提供される。それは、上端の固定板１ａと回転可能に配置される供給ディスク２ａとの間の不動の弾性膜３が、粒子を含む空気の流れを排出するための開口部１２と符合する粒子を含む空気の流れのための開口部３１を含むこと、及び、同じように、下端の固定板１ｂと回転可能に配置される供給ディスク２ａとの間の不動の弾性膜３が、空気の流れのための開口部１３と符合する空気の流れのための開口部３１を含むことを意味する。

不動の弾性膜３は、供給ディスク２ａの移送空洞２１から固定板１の圧力解放チャネル１７への残留空気の通行のための少なくとも１つの開口部３２をさらに含む。

この技術的な解決策に係る装置の動作中に、圧縮空気の外部源泉からの空気は、空気の流れを入れるための開口部１３を介して噴入される。ドライ・アイスの容器からの粒子は、粒子を入れるための開口部１１を介して、供給ディスク２ａの移送空洞２１に導かれる。供給ディスク２ａの回転により、粒子は、空気を入れるための開口部１３に移送され、そこにおいて、空気の流れは、粒子を含む空気の流れを排出するための開口部１２を介して装置から噴出する空気及び粒子の混合物を作り出しながら、移送空洞２１から粒子を排出する。装置を通過する圧縮空気は、封止された圧力チャンバ１４に入り込み、そこにおいて、空気圧は、封止された領域の中の不動の弾性膜３に対して作用する。不動の弾性膜３は、封止された画定空間内の供給ディスク２ａに向けて押し付けられる。加えられる力は、加圧部分の圧力量に対して様々であり、したがって、システムの耐密性は、固定板１の保持力の圧力依存の調節（ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ）を必要とせずに具現化される。画定した空間の内側だけに封止が生じるので、結果として、摩擦の面積を圧力チャネル１４の面積のみにまで低減することによって、供給ディスク２ａの回転中の摩擦も低減される。移送空洞２１の排出後において、移送空洞２１が、残留圧力の空気が固定板１ａ、１ｂの圧力解放チャネル１７に流出するのを可能にする空気排出開口部３２を通り過ぎるときに、残留圧力は、周囲圧力と等化される。

図４に係る実施例は、供給要素２として供給ローラ２ｂを含む装置に関する。

図４に係るドライ・アイスの固体微粒子及びガス媒体の流れを混合するための装置は、固定ハウジング１を含み、その中には供給要素２が、この実例では移送空洞２１のパターンを含む供給ローラ２ｂが、回転可能に配置される。

固定ハウジング１と供給ローラ２ｂの間には、不動の弾性膜３が配置される。

固定ハウジング１は、一方の側で、容器（図示せず）からのドライ・アイスの粒子又は固体微粒子を入れるための開口部１１、そして、他方の側で、空気の流れすなわちガス媒体の流れを入れるための開口部１３、及び、粒子を含む空気の流れすなわち固体微粒子を含むガス媒体の流れを排出するための開口部１２を含む。空気の流れを入れるための開口部１３及び粒子を含む空気の流れを排出するための開口部１２は、この実例では、供給ローラを備える装置にはよくあるように構成される。

固定ハウジング１は、不動の弾性膜３の側で、空気の流れを入れるための開口部１３の領域において、空気の流れを入れるための開口部１３に接続される封止された圧力チャンバ１４を含む。この実例では、封止された圧力チャンバ１４は、供給ディスク２ａを備える装置の実施例で記載したように特に具現化することが可能である。圧力チャンバ１４の耐密性は、この実例では、空気の流れを入れるための開口部１３の周りに作成された溝１６の中に配置される封止１５によっても具現化される。

同じように、固定ハウジング１は、隣接する不動の弾性膜３の側で、粒子を含む空気の流れを排出するための開口部１２の領域において、粒子を含む空気の流れを排出するための開口部１２に接続される封止された圧力チャンバ１４を含む。封止された圧力チャンバ１４の実施例は、上述したものと同様であり、この圧力チャンバ１４を封止する実施例もまた同様である。

図４に係る、本発明に係る装置の動作中に、圧縮空気の外部源泉からの空気は、空気の流れを入れるための開口部１３を介して噴入される。ドライ・アイスの容器からの粒子は、粒子を入れるための開口部１１を介して、供給ローラ２ｂの移送空洞２１に導かれる。供給ローラ２ｂの回転により、粒子は、空気を入れるための開口部１３に移送され、そこにおいて、空気の流れは、粒子を含む空気の流れを排出するための開口部１２を介して装置から噴出する空気及び粒子の混合物を作り出しながら、移送空洞２１から粒子を排出する。装置を通過する圧縮空気は、封止された圧力チャンバ１４に入り込み、そこにおいて、空気圧は、封止された領域の中の不動の弾性膜３に対して作用する。不動の弾性膜３は、封止された画定空間内の供給ローラ２ｂに向けて押し付けられる。加えられる力は、加圧部分の圧力量に対して様々であり、したがって、システムの耐密性は、具現化される。画定した空間の内側だけに封止が行われるので、結果として、摩擦の面積を圧力チャネル１４の面積のみにまで低減することによって、供給ローラ２ｂの回転中の摩擦も低減される。

適切な摺動特性及び耐食性を備えたどのような弾性（可撓性）材料も、弾性膜３の材料として使用することが可能である。実際には、それは主としてステンレス・スチール、又は適切な表面処理をしたスチール、又はプラスチック・ベースの材料である。

図面に示し且つ実施例の実例で記載した装置は、特定の構造の実施例を代表している。これらの実施例は、技術的な解決策の開示のために、説明に役立つ実例として、導入されている。他の構造的な改良も、この技術的な解決策の思想の範囲内で、たとえば、圧力チャンバ１４の形状及び寸法に関して、圧力チャンバ１４の封止の方法について、供給要素２に対して弾性膜３を不動であるように固定する方法について、弾性膜３の排出開口部３２の配置及び形状について、等々で可能であることは明白である。

この発明に係る装置は、ドライ・アイスの固体微粒子をガス媒体の流れと混合するために、特に、洗浄機械のためのドライ・アイスの固体微粒子の噴出を発生させるために設計される。

Claims (2)

1. ガス媒体の流れ及び／又は固体微粒子を含むガス媒体の流れのための開口部を有する固定ハウジングの中に回転可能に配置される供給要素を含む、ドライ・アイスの固体微粒子及びガス媒体の流れを混合するための装置であって、前記固定ハウジング（１）と回転可能に配置される供給要素（２）との間に、不動の弾性膜（３）が配置され、一方、前記固定ハウジング（１）は、前記弾性膜（３）の側で、ガス媒体の流れのための前記開口部（１３）及び／又は固体微粒子を含むガス媒体の流れのための前記開口部（１２）に接続される少なくとも１つの封止された圧力チャンバ（１４）により提供されることを特徴とする装置。
2. 固定板（１ａ、１ｂ）を有する前記固定ハウジング（１）は、固定板（１ａ、１ｂ）の間に間隔要素（３４）を含むことを特徴とする、請求項１に記載のドライ・アイスの固体微粒子及びガス媒体の流れを混合するための装置。

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