JP2017030117A - 固体粒噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ホッパー３から固体粒２をインジェクター４の気体流通部２６に受けて噴射するようにした固体粒噴射装置において、ホッパー３からインジェクター４への固体粒２の流出を円滑にする。
【解決手段】ホッパー３内にスクリューシャフト５をその先端がホッパー３の底１２の出口１３に臨むように設け、該スクリューシャフト５を回転させることにより、ホッパー３内の固体粒２を攪拌する。
【選択図】図１

Description

本発明は固体粒噴射装置に関する。

ホッパーに貯留した固体粒を気体流によって噴射するようにした噴射装置は一般に知られている。例えば、特許文献１には、ホッパーにブラスト材を貯留し、ホッパーから供給されるブラスト材を空気流によってノズルに送り、被処理物に噴射するショットブラスト装置が記載されている。

特許文献１のショットブラスト装置では、縦筒部と横筒部からなる逆Ｔ字管の縦筒部がホッパーの下端出口からホッパー内に差し込まれている。縦筒部に螺旋羽根を有する羽根軸が収容され、横筒部に高圧空気を導入するようになっている。このブラスト装置では、羽根軸を回転させることにより、ホッパーから縦筒部に入るブラスト材が一定流量になるようにされている。縦筒部から横筒部に流入したブラスト材が高圧空気によってノズルに送られる。

このような固体粒をホッパーから高圧気体の流通部に供給して噴射する装置は、例えばドライアイス洗浄機においても採用されている。それは、ホッパーからドライアイスペレットを高圧気体の流通部に供給し、該高圧気体によってノズルに送って被処理物に噴射することにより、被処理物の汚れを落とすものであり、ドライアイスブラストとも呼ばれている。このドライアイスブラストは被処理物の表面加工にも利用されている。

特開２０００−１９０２２６号公報

ところで、ホッパーに貯留された固体粒の噴射は、その固体粒がホッパーから気体の流通部に円滑に流入することが前提になる。しかし、例えば、上記ドライアイスペレットの場合、ホッパーの底でペレットが凝集して固まる（凝結する）ことがある。上記ショットブラスト装置においても、ブラスト材である鋼球等が油やゴミの付着が原因になってホッパーの底で固まったり、或いはホッパーの底付近でブリッジを生ずることがある。

このように固体粒がホッパーの底で固まったり、ブリッジを生ずると、仮に特許文献１のようにホッパーの底部に縦筒部を設けて羽根軸を回転させても、固体粒が縦筒部に円滑に入ってこなくなるため、固体粒を所期の噴射量で噴射することができなくなる。

そこで、本発明は、ホッパーから固体粒がインジェクターの気体流通部に円滑に供給されるようにすることを課題とする。

本発明は、上記課題を解決するために、ホッパーの出口で固体粒が固まったり、ブリッジを生ずることを抑制するスクリューシャフトをホッパーに設けた。

すなわち、ここに開示する固体粒を気体と共に噴射する固体粒噴射装置は、
上記固体粒を貯留するホッパーと、
上記ホッパーの下端に接続された気体流通部を備え、該ホッパーから上記固体粒を受けて気体流によって噴射するインジェクターと、
先端が上記ホッパーの底の出口に臨むように上記ホッパー内に設けられたスクリューシャフトと、
上記スクリューシャフトを回転駆動する駆動手段とを備えていることを特徴とする。

この固体粒噴射装置によれば、ホッパー内でのスクリューシャフトの回転によって、ホッパー内の固体粒が攪拌されながら出口に流出していくことになる。この攪拌によって、ホッパーの底において固体粒が固まって出口が詰まったり、出口の上側でブリッジ現象を生ずることが避けられる。よって、ホッパーから固体粒がインジェクターの気体流通部に円滑に供給され、固体粒の定量噴射に有利になり、或いはその噴射量の増大に有利になる。

好ましい実施形態では、上記スクリューシャフトは、上記固体粒が上記ホッパーの上記出口に向かって送られるように回転駆動される。これにより、固体粒がホッパーの出口に向かって流動し、インジェクターによる噴射量の増大に有利になる。

好ましい実施形態では、上記インジェクターは、上記気体流通部に上記気体の流れを絞ることによって該気体の圧力を低下させる減圧部を備え、該減圧部に上記ホッパーの下端が接続されている。これにより、ホッパーからインジェクターへの固体粒の供給がさらに円滑になる。

好ましい実施形態では、上記ホッパーの上記出口に対する上記スクリューシャフトの先端の位置を該スクリューシャフトの軸方向に調節するアジャスタを備えている。これにより、スクリューシャフトの先端を固体粒の円滑供給に最適な位置に位置付けることができる。

上記固体粒としては、発泡スチロールチップ、ポリカーボネートチップ、スポンジチップ、サンド（砂）、ショットピーニング用のショット玉（スチールショット等）、ドライアイスペレット等を採用することができる。

本発明によれば、ホッパーから固体粒をインジェクターの気体流通部に供給し、該固体粒を気体流によって噴射するようにした固体粒噴射装置において、ホッパー内に回転するスクリューシャフトを設けてその先端をホッパーの底の出口に臨ませるようにしたから、ホッパー内の固体粒が攪拌されながら出口に流出していくことになり、ホッパーの出口での固体粒の詰まりやブリッジ現象を招くことなく、ホッパーから固体粒をインジェクターの気体流通部に円滑に供給することができ、固体粒の定量噴射、或いはその噴射量の増大に有利になる。

固体粒噴射装置の縦断面図。 同装置のホッパーに設けるスクリューシャフト及びその駆動手段等を示す斜視図。 スクリューシャフトの回転方向を示す斜視図。 図１のIV−IV線断面図（ブローガンの図示省略）。

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

＜固体粒噴射装置の構造＞
図１に示すように、本実施形態に係る固体粒噴射装置１は、固体粒としてのドライアイスペレット２を噴射する手持ち式の噴射装置ものである。この固体粒噴射装置１は、ドライアイスペレット２を貯留するホッパー３と、ドライアイスペレット２を噴射するためのインジェクター４と、シャフト周面にスクリュー溝が形成されたスクリューシャフト５と、該スクリューシャフト５を回転駆動する駆動手段６とを備えている。

ホッパー３の上面は上段部と下段部の二段構造になっている。上段部にはスクリューシャフト５及び駆動手段６等を支持する支持板１１が固定されている。この上段部の下方にホッパー３の最も低くなった底１２が位置付けられ、この底１２にドライアイスペレット２が流出する円形の出口１３が開口している。下段部にはドライアイスペレット２の投入口１４が開口している。

インジェクター４は、ブローガン１５と、ノズル１６と、ホッパー３、ブローガン１５及びノズル１６を接続する接続管１７とを備えている。ブローガン１５は握り部２１と銃砲部２２を備えてなる。握り部２１の下端に圧縮気体の送給ホースの接続部２３が設けられている。握り部２１の上部に圧縮気体通路２４の開閉弁を操作する操作部２５が設けられている。

接続管１７の一端にブローガン１５の銃砲部２２の先端部が嵌められ、他端にノズル１６の基端部が嵌められている。これにより、銃砲部２２から接続管１７を通してノズル１６に至る気体流通部２６が形成されている。接続管１７の中央部にはホッパー３の下端部２７が直結され、ホッパー３の下端の流出孔２８と気体流通部２６とが逆Ｔ字状に交差している。

ブローガン１５の銃砲部２２の先端はホッパー３の下端の流出孔２８の直下に臨んでいる。そうして、銃砲部２２の圧縮気体通路２４は、銃砲部２２の先端部において圧縮気体の流れが絞られるように通路径が狭くなっている。従って、接続管１７の気体流通部２６におけるホッパー３の直下は気体の圧力が低くなる減圧部２９となり、この減圧部２９にホッパー３の下端が接続されていることになる。

図２に示すように、ホッパー３の上面の上段部に固定される支持板１１には、昇降板３１がアジャスタ３２及びガイド手段３３によって昇降可能に支持されている。昇降板３１は支持板１１の下方に設けられている。この昇降板３１にスクリューシャフト５を回転駆動する駆動手段（減速機付直流モータ）６が支持されている。スクリューシャフト５は駆動手段６の出力軸にフレキシブルカップリング３４によって結合されている。

本実施形態では、スクリューシャフト５として木工用ドリルを流用しており、駆動手段６は、スクリューシャフト５を木工用ドリルの孔開け時の回転方向とは逆方向に回転させるようになっている。従って、図３に示すように、スクリューシャフト５のスクリュー溝に介在するドライアイスペレット２はスクリューシャフト５の先端側に送られることになる。

アジャスタ３２は、ねじ送り機構（ボールねじ）を用いたものであり、支持板１１に回転自在に支持されて下方に延びる送りねじ３５と、昇降板３１に固定され、送りねじ３５にボールを介して螺合されたナット３６とを備えてなる。支持板１１の上に送りねじ３５の回転を操作するつまみ３７が設けられている。

図１に示すように、スクリューシャフト５は、その先端がホッパー３の底１２の出口１３に臨むように、該出口１３と同心に設けられている。つまみ３７の回転操作によって昇降板３１が昇降し、これにより、ホッパー３の底１２の出口１３に対するスクリューシャフト５の先端の位置がスクリューシャフト５の軸方向に調節される。支持板１１には駆動手段６を通す貫通孔３８が設けられている。

図４に示すように、ホッパー３の側壁にはＵＳＢ−ＤＣアダプタ４１のＵＳＢコネクタ４２が固定され、そのＤＣ端子が駆動手段６に接続されている。ＵＳＢコネクタ４２にモバイルバッテリ４３を接続して駆動手段６に電力を供給するようになっている。

＜固体粒噴射装置の使用＞
図１に示すように、ドライアイスペレット２をホッパー３に投入口１４から入れる。ブローガン１５の接続部２３に圧縮気体供給ホースを接続する。モバイルバッテリ４３をホッパー３のＵＳＢコネクタ４２に差し込み、スクリューシャフト５を回転駆動する。これにより、ホッパー３内のスクリューシャフト５のまわりのドライアイスペレット２はスクリューシャフト５によって攪拌される。

従って、ブローガン１５の操作部２５を握り部２１の方へ引くと、ドライアイスペレット２が攪拌されながら出口１３に流出していくことになる。この攪拌によって、ホッパー３の底付近でドライアイスペレット２が固まって出口１３が詰まったり、出口１３の上側でブリッジ現象を生ずることが避けられる。すなわち、ホッパー３からドライアイスペレット２がインジェクター４の気体流通部２６に円滑に供給される。

また、スクリューシャフト５は、そのスクリュー溝に介在するドライアイスペレット２がスクリューシャフト５の先端側に送られるように回転するから、ドライアイスペレット２がホッパー３からインジェクター４の気体流通部２６に流れ出やすくなる。さらに、ホッパー３の下端が気体流通部２６の減圧部２９に接続されていることも、ホッパー３からインジェクター４の気体流通部２６へのドライアイスペレット２の流出に有利に働く。

また、アジャスタ３２のつまみ３７を正逆に回転させると、ホッパー３の底１２の出口１３に対するスクリューシャフト５の先端の位置がスクリューシャフト５の軸方向に変化する。従って、ホッパー３の出口１３からスクリューシャフト５の先端までの距離を、ホッパー３からインジェクター４の気体流通路２６へのドライアイスペレット２の円滑流出に最適な距離に調節することができる。

よって、本実施形態に係る固体粒噴射装置１によれば、ドライアイスペレット２の定量噴射が可能になり、さらには、その噴射量の増大に有利になる。

実験によれば、ホッパー３からドライアイスペレット２（直径２〜３ｍｍ、長さ７〜１２ｍｍ）を円滑に流出させるためには、スクリューシャフト５のスクリュー部の直径はホッパー３の出口１３の口径ｄ（例えば、ｄ＝１３〜１７ｍｍとする）よりも１〜２ｍｍ小さくすることが好ましく、ホッパー３の出口１３からスクリューシャフト５の先端までの距離を１〜１０ｍｍ、さらには４〜６ｍｍにすることが好ましい。また、スクリューシャフト５の回転数は６０〜２００ｒｐｍ、トルクは１００〜２００ｍＮ・ｍとすることが好ましい。

なお、上記実施形態に係る固体粒噴射装置１はドライアイスペレットを噴射するが、本発明は、発泡スチロールチップ、ポリカーボネートチップ、スポンジチップ、サンド（砂）、ショットピーニング用のショット玉（スチールショット等）など種々の固体粒の噴射装置に適用することができる。

１ 固体粒噴射装置
２ ドライアイスペレット（固体粒）
３ ホッパー
４ インジェクター
５ スクリューシャフト
６ 駆動手段
１２ 底
１３ 出口
２６ 気体流通部
２９ 減圧部
３２ アジャスタ

Claims (5)

1. 固体粒を気体と共に噴射する固体粒噴射装置であって、
   上記固体粒を貯留するホッパーと、
   上記ホッパーの下端に接続された気体流通部を備え、該ホッパーから上記固体粒を受けて気体流によって噴射するインジェクターと、
   先端が上記ホッパーの底の出口に臨むように上記ホッパー内に設けられたスクリューシャフトと、
   上記スクリューシャフトを回転駆動する駆動手段とを備えていることを特徴とする固体粒噴射装置。
2. 請求項１において、
   上記スクリューシャフトは、上記固体粒が上記ホッパーの上記出口に向かって送られるように回転駆動されることを特徴とする固体粒噴射装置。
3. 請求項１又は請求項２において、
   上記インジェクターは、上記気体流通部に上記気体の流れを絞ることによって該気体の圧力を低下させる減圧部を備え、該減圧部に上記ホッパーの下端が接続されていることを特徴とする固体粒噴射装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
   上記ホッパーの上記出口に対する上記スクリューシャフトの先端の位置を該スクリューシャフトの軸方向に調節するアジャスタを備えていることを特徴とする固体粒噴射装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
   上記固体粒はドライアイスペレットであることを特徴とする固体粒噴射装置。

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