JP2022148446A - 液化炭酸ガス供給装置及びドライアイスブラスト洗浄システム - Google Patents

Abstract

【課題】液化炭酸ガスの圧力の調整が可能な、液化炭酸ガス供給装置を提供すること、及び長時間安定稼働が可能なドライアイスブラスト洗浄システムを提供することを課題とする。【解決手段】液化炭酸ガスが流れる主経路Ｌ１と、主経路Ｌ１に位置し、液化炭酸ガスを昇圧するポンプ２と、主経路Ｌ１においてポンプ２の一次側と二次側との間に位置し、ポンプ２を迂回するように液化炭酸ガスが流れる副経路Ｌ２と、副経路Ｌ２に位置し、主経路Ｌ１及び副経路Ｌ２に流れる液化炭酸ガスの圧力を調整する背圧弁３とを備える、液化炭酸ガス供給装置１。前記液化炭酸ガス供給装置１を備えるドライアイスブラスト洗浄システム。【選択図】図１

Description

本発明は、液化炭酸ガス供給装置及びドライアイスブラスト洗浄システムに関する。

特許文献１に示されているように、ドライアイスを洗浄ノズルから噴射することによって、洗浄対象物に付着した汚れ等の付着物を除去する、ドライアイスブラスト洗浄装置が知られている。
このドライアイスブラスト洗浄装置では、液化炭酸ガスから生成した粒子状のドライアイスを高圧空気とともに洗浄ノズルから噴射し、洗浄対象物に吹き付ける。
ドライアイスブラスト洗浄装置は、金属部分に傷をつけることがなく、ショット材の回収が不要で、洗浄に伴う準備・後処置の簡素化が可能であるため、自動車部品や電子基盤等幅広い洗浄対象物の洗浄に用いられている。

また、特許文献１には、液化炭酸ガス貯蔵容器からドライアイスブラスト洗浄装置への液化炭酸ガスの供給量を所定量以上に保ち、ドライアイスブラスト洗浄の自動化および安定した長時間連続運転を可能にした、液化炭酸ガス供給装置が開示されている。

特許第５５５７５７５号公報

しかしながら、上述した特許文献１に開示された液化炭酸ガス供給装置では、長時間運転時に、真空断熱容器である液化炭酸ガス貯蔵容器内の圧力が低下し、液化炭酸ガスの密度が上昇する。このため、ドライアイスブラスト装置に使用されているオリフィス部の開口面積が一定である場合、噴出する液化炭酸ガスの流量が不安定となり、結果としてドライアイスブラスト洗浄が安定しないという課題がある。

そこで、本発明は、液化炭酸ガスの供給圧力の調整が可能な、液化炭酸ガス供給装置を提供することを課題とする。
また、本発明は、長時間安定して連続運転が可能な、ドライアイスブラスト洗浄システムを提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を備える。
［１］液化炭酸ガスが流れる主経路と、
前記主経路に位置し、前記液化炭酸ガスを昇圧する昇圧装置と、
前記主経路において前記昇圧装置の二次側に接続する副経路と、
前記副経路に位置し、前記主経路及び前記副経路に流れる前記液化炭酸ガスの圧力を調整する圧力調整機構と、を備える、液化炭酸ガス供給装置。
［２］前記副経路は、前記主経路において前記昇圧装置の一次側と二次側との間に位置し、前記昇圧装置を迂回するように前記液化炭酸ガスが流れるように構成されている、［１］に記載の液化炭酸ガス供給装置。
［３］前記昇圧装置に供給される前記液化炭酸ガスを冷却する冷却装置をさらに備える、［１］又は［２］に記載の液化炭酸ガス供給装置。
［４］前記主経路に位置し、前記液化炭酸ガスの温度を制御する温度制御機構をさらに備える、［１］～［３］のいずれか１つに記載の液化炭酸ガス供給装置。
［５］液化炭酸ガス供給源と、
ドライアイスブラスト洗浄装置と、
前記供給源と前記洗浄装置との間に位置する、［１］～［４］のいずれか１つに記載の液化炭酸ガス供給装置と、を備える、ドライアイスブラスト洗浄システム。
［６］前記副経路は、一端が昇圧装置の二次側に接続するとともに、他端が前記液化炭酸ガス供給源に接続する、［５］に記載のドライアイスブラスト洗浄システム。

本発明の液化炭酸ガス供給装置は、液化炭酸ガスの供給圧力の調整が可能である。
本発明のドライアイスブラスト洗浄システムは、液化炭酸ガス供給源の供給圧力が低い場合や供給圧力が低下した場合であっても、液化炭酸ガスを適切な供給圧力でドライアイスブラスト洗浄装置へ供給できるため、長時間安定して連続運転が可能である。

本発明を適用した第１の実施形態である液化炭酸ガス供給装置の構成を示す図である。 本発明を適用した第２の実施形態である液化炭酸ガス供給装置の構成を示す図である。 本発明を適用した第３の実施形態である液化炭酸ガス供給装置の構成を示す図である。

なお、以下の説明において例示される図の寸法等は一例であって、本発明はそれらに必ずしも限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。

＜第１の実施形態＞
まず、本発明を適用した一実施形態である液化炭酸ガス供給装置、及びこれを用いるドライアイスブラスト洗浄システムの構成について説明する。

（液化炭酸ガス供給装置）
図１は、本発明を適用した第１の実施形態である液化炭酸ガス供給装置の構成を示す図である。
図１に示すように、本実施形態の供給装置１は、ポンプ（昇圧装置）２、背圧弁（圧力調整機構）３、主経路Ｌ１及び副経路Ｌ２を備えて概略構成されている。
本実施形態の液化炭酸ガス供給装置１は、液化炭酸ガスの供給圧力を調整することで、例えば、後述するドライアイスブラスト洗浄システムに用いた際、安定したドライアイスブラスト洗浄を可能にするための装置である。

主経路Ｌ１は、液化炭酸ガス供給源１１と、ドライアイスブラスト洗浄装置１２との間に位置する、１本の配管である。主経路Ｌ１により、液化炭酸ガス供給源１１からドライアイスブラスト洗浄装置１２へ液化炭酸ガスを供給できる。主経路Ｌ１の材質は、液化炭酸ガスの耐性を有するものであれば、特に限定されない。このような材質としては、ＰＥＥＫ、ＰＴＦＥ等の樹脂、ＳＵＳ、銅、真鍮等の金属等が挙げられる。

主経路Ｌ１には、液化炭酸ガスの供給源１１と接続されている側から順に、フィルター４，逆止弁５，安全弁６，ポンプ２，安全弁７の構成がこの順に配置されている。

ポンプ２は、主経路Ｌ１に位置し、液化炭酸ガス供給源１１より主経路１を流れる液化炭酸ガスを所定の圧力に調整する。

このようなポンプ２としては、プランジャーポンプをはじめとする往復ポンプ、遠心ポンプ等が挙げられる。
本実施形態の液化炭酸ガス供給装置１では、液化炭酸ガスを昇圧できるものであれば、ポンプ２に代えて、圧縮ガスを用いて液化炭酸ガスを昇圧する昇圧装置を用いてもよい。

副経路Ｌ２は、主経路Ｌ２において、ポンプ２の二次側に接続する配管である。具体的には、図１における液化炭酸ガス供給装置１における副経路Ｌ２は、ポンプ２の一次側と二次側との間に位置し、ポンプ２を迂回するように配置されている配管である。換言すると、副経路Ｌ２は、ポンプ２の一次側で主経路Ｌ１と分岐し、ポンプ２の二次側で主経路Ｌ１と合流するバイパス経路である。副経路Ｌ２によれば、ポンプ２の二次側に流れる液化炭酸ガスをポンプ２の一次側に再び供給できる。

背圧弁３は、副経路Ｌ２に位置し、主経路Ｌ１及び副経路Ｌ２に流れる液化炭酸ガスを所定の圧力に調整する。具体的には、主経路Ｌ１に流れる液化炭酸ガスがポンプ２によって昇圧され、ポンプ２の二次側の液化炭酸ガスの圧力が所定の圧力を超えた場合、背圧弁３が作動し、ポンプ２の二次側に流れる液化炭酸ガスが副経路Ｌ３を介してポンプ２の一次側に供給される。これにより、主経路Ｌ１及び副経路Ｌ２に流れる液化炭酸ガスを所定の圧力に調整できる。

本実施形態の液化炭酸ガス供給装置１では、液化炭酸ガスの圧力を調整できるものであれば、背圧弁３に代えて、減圧弁等の圧力調整弁のほか、圧力センサーと流量調整弁の組み合わせによって圧力を調整してもよい。

本実施形態の液化炭酸ガス供給装置１は、供給先のシステム又は装置等の要求に応じて、液化炭酸ガスの供給圧力を調整できる。

本実施形態の液化炭酸ガス供給装置１は、後述するドライアイスブラスト洗浄システム１０に用いる場合には、圧力調整後の液化炭酸ガスの供給圧力を、６．２±１．０МＰａＧにすることが好ましい。

（ドライアイスブラスト洗浄システム）
次に、本発明を適用した一実施形態であるドライアイスブラスト洗浄システムの構成について説明する。
図１に示すように、本実施形態のドライアイスブラスト洗浄システム１０は、液化炭酸ガス供給源１１と、ドライアイスブラスト洗浄装置１２と、これらの間に位置する、上述した液化炭酸ガス供給装置１とを備えて概略構成されている。
本実施形態のドライアイスブラスト洗浄システム１０は、上述した液化炭酸ガス供給装置１を備えており、液化炭酸ガスを、ドライアイスブラスト洗浄装置１２に適切な圧力で供給できるため、安定的に運転できる。

液化炭酸ガス供給源１１は、従来のボンベ、大容量のコールドエバポレーターや可搬式低温容器等、液化炭酸ガスを供給可能なものであれば特に限定されない。ここで、ボンベは複数をつなげて使用することができる。

ドライアイスブラスト洗浄装置１２は、液化炭酸ガスを原料とする装置であれば特に限定されない。

このようなドライアイスブラスト洗浄装置１２は、限定されるものではなく、例えば、特許文献１に記載の洗浄装置などを用いることができる。

以上説明したように、本実施形態の液化炭酸ガス供給装置１によれば、液化炭酸ガスの供給源から供給される液化炭酸ガスの圧力が低い場合であっても、主経路Ｌ１に位置するポンプ２によって液化炭酸ガスの圧力を昇圧できるため、液化炭酸ガスを原料とする装置へ適切な供給圧力で供給できる。

また、本実施形態のドライアイスブラスト洗浄システム１０によれば、上述した液化炭酸ガス供給装置１を備えており、液化炭酸ガス供給源１１の供給圧力が低い場合や、供給圧力が低下した場合であっても、液化炭酸ガスを適切な供給圧力でドライアイスブラスト洗浄装置１２へ供給できるため、ドライアイスブラスト洗浄装置１２を安定的に稼働させることができる。特に、本実施形態のドライアイスブラスト洗浄システム１０によれば、上述した液化炭酸ガス供給装置１を備えるため、液化炭酸ガス供給源１１として、供給圧力が概ね１．０ＭＰａＧ～２．５ＭＰａＧと低いコールドエバポレーターや可搬式低温容器等を用いることができるため、ドライアイスブラスト洗浄装置１２を長時間、安定的に稼働させることができる。

＜第２の実施形態＞
次に、本発明を適用した第２の実施形態である液化炭酸ガス供給装置、及びドライアイスブラスト洗浄システムの構成について説明する。
図２は、本発明を適用した第２の実施形態である液化炭酸ガス供給装置の構成及び本実施形態のドライアイスブラスト洗浄システム２０を示す図である。
本実施形態の液化炭酸ガス供給装置２１は、クーラー（冷却装置）８を備える点で、第１の実施形態の液化炭酸ガス供給装置１とは異なる構成となっている。したがって、本実施形態の液化炭酸ガス供給装置２１については、第１の実施形態と同一の構成部分については同じ符号を付すると共に説明を省略する。

クーラー８は、ポンプ２に接続されており、ポンプ２とポンプ２を流れる液化炭酸ガスを冷却する。

本実施形態の液化炭酸ガス供給装置２１では、液化炭酸ガスの温度を冷却できるものであれば、クーラー８に限定されない。例えば、クーラー８に代えて、熱交換器とドライアイスや液体窒素等の組み合わせやペルチェ素子等でもよい。

以上説明したように、本実施形態の液化炭酸ガス供給装置２１によれば、第１の実施形態の液化炭酸ガス供給装置１と同様に、液化炭酸ガスの供給圧力の調整が可能である。
また、本実施形態の液化炭酸ガス供給装置２１は、液化炭酸ガスの温度を冷却するクーラー８を備える構成であるため、第１の実施形態の液化炭酸ガス供給装置１よりも液化炭酸ガスの温度を調整し易く、液化炭酸ガスの温度上昇によるガス化に起因するロスを削減でき、供給効率が良い。

＜第３の実施形態＞
次に、本発明を適用した第３の実施形態である液化炭酸ガス供給装置、及びドライアイスブラスト洗浄システムの構成について説明する。
図３は、本発明を適用した一実施形態である液化炭酸ガス供給装置３１の構成及び本実施形態のドライアイスブラスト洗浄システム３０を示す図である。
本実施形態の液化炭酸ガス供給装置３１は、熱交換器（温度制御機構）９を備える点で、上述した第２の実施形態の液化炭酸ガス供給装置２１とは異なる構成となっている。したがって、本実施形態の液化炭酸ガス供給装置３１については、第２の実施形態と同一の構成部分については同じ符号を付すると共に説明を省略する。

熱交換器９は、主経路Ｌ１のポンプ２の一次側に位置し、ポンプ２に供給される液化炭酸ガスの温度を調整（冷却）する。具体的には、ポンプ２を流れる液化炭酸ガスを冷却するクーラー８の冷媒と、主経路Ｌ１を流れる液化炭酸ガスとを熱交換させることで、ポンプ２の一次側に流れる液化炭酸ガスの温度を調整（冷却）する。

本実施形態の液化炭酸ガス供給装置３１では、主経路Ｌ１に流れる液化炭酸ガスの温度を調節するものであれば、熱交換器９に限定されない。例えば、熱交換器９に代えて、ブライン液とドライアイス、液体窒素等の組み合わせでもよい。

また、本実施形態の液化炭酸ガス供給装置３１では、熱交換器９がポンプ２の一次側の主経路Ｌ１に位置する構成を一例として説明したが、これに限定されない。例えば、熱交換器９がポンプ２の二次側の主経路Ｌ１や副経路Ｌ２に位置する構成であってもよい。

以上説明したように、本実施形態の液化炭酸ガス供給装置３１によれば、第１，２実施形態の液化炭酸ガス供給装置１，２１と同様に、液化炭酸ガスの供給圧力の調整が可能である。

また、本実施形態の液化炭酸ガス供給装置３１は、液化炭酸ガスの温度を調整する熱交換器９を備える構成であるため、第１及び第２の実施形態の液化炭酸ガス供給装置１、２１よりも液化炭酸ガスの温度を調整し易く、液化炭酸ガスの温度上昇によるガス化に起因するロスを削減でき、供給効率が良い。

なお、本実施形態のドライアイスブラスト洗浄システムは、液化炭酸ガス供給装置１，２１，３１とドライアイスブラスト洗浄装置１２との間に、液化炭酸ガスの温度を調整（制御）するための熱交換器、ヒーター、温水槽等をさらに備えていてもよい。
また、本実施形態のドライアイスブラスト洗浄システムにおいて、液化炭酸ガス供給装置は、背圧弁３の二次側の副経路Ｌ２から分岐し液化炭酸ガスの一部を排気する経路、又は液化炭酸ガス供給源１１へ液化炭酸ガスの一部を戻す経路をさらに備えていてもよい。
さらに、図１～図３に示すドライアイスブラスト洗浄システムにおいては、液化炭酸ガス供給装置１１の副経路Ｌ２が主経路Ｌ１のポンプ２の一次側と二次側のそれぞれに接続し、ポンプ２を迂回するように液化炭酸ガスが流れる構成を示したが、副経路Ｌ２の一端がポンプ２の二次側に接続するとともに他端が液化炭酸ガス供給源１１に接続し、副経路Ｌ２を流れる液化炭酸ガスの全部を液化炭酸ガス供給源１１に戻すことが可能な構成とされていてもよい。或いは、副経路Ｌ２の他端から液化炭酸ガスの全部を排気可能な構成とされていてもよい。

１，２１，３１ 液化炭酸ガス供給装置
２ ポンプ（昇圧装置）
３ 背圧弁（圧力調整機構）
４ フィルター
５ 逆止弁
６，７ 安全弁
８ クーラー（冷却装置）
９ 熱交換器（温度調整機構）
１０，２０，３０ ドライアイスブラスト洗浄システム
１１ 液化炭酸ガス供給源
１２ ドライアイスブラスト洗浄装置
Ｌ１ 主経路
Ｌ２ 副経路

Claims (6)

1. 液化炭酸ガスが流れる主経路と、
   前記主経路に位置し、前記液化炭酸ガスを昇圧する昇圧装置と、
   前記主経路において前記昇圧装置の二次側に接続する副経路と、
   前記副経路に位置し、前記主経路及び前記副経路に流れる前記液化炭酸ガスの圧力を調整する圧力調整機構と、を備える、液化炭酸ガス供給装置。
2. 前記副経路は、前記主経路において前記昇圧装置の一次側と二次側との間に位置し、前記昇圧装置を迂回するように前記液化炭酸ガスが流れるように構成されている、請求項１に記載の液化炭酸ガス供給装置。
3. 前記昇圧装置に供給される前記液化炭酸ガスを冷却する冷却装置をさらに備える、請求項１又は２に記載の液化炭酸ガス供給装置。
4. 前記主経路に位置し、前記液化炭酸ガスの温度を制御する温度制御機構をさらに備える、請求項１～３のいずれか一項に記載の液化炭酸ガス供給装置。
5. 液化炭酸ガス供給源と、
   ドライアイスブラスト洗浄装置と、
   前記供給源と前記洗浄装置との間に位置する、請求項１～４のいずれか一項に記載の液化炭酸ガス供給装置と、を備える、ドライアイスブラスト洗浄システム。
6. 前記副経路は、一端が昇圧装置の二次側に接続するとともに、他端が前記液化炭酸ガス供給源に接続する、請求項５に記載のドライアイスブラスト洗浄システム。

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