JP5615248B2 - Dry ice snow injection device and dry ice snow injection method - Google Patents
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Description
本発明は、ドライアイススノー噴射装置およびドライアイススノーの噴射方法に関する。 The present invention relates to a dry ice snow injection device and a dry ice snow injection method.
たとえば電子部品の洗浄には、洗浄後の乾燥が不要である等の理由から、ドライアイスの粒子(ドライアイススノー)を吹き付けて電子部品の表面に付着した異物等を除去するドライアイススノー噴射装置が利用されている。 For example, a dry ice snow spraying device that sprays dry ice particles (dry ice snow) to remove foreign matter adhering to the surface of an electronic component because, for example, it is not necessary to dry the electronic component after cleaning. Is being used.
たとえば特許文献1には、液化炭酸ガスが充填された液化炭酸ガス容器からの供給ラインおよび噴射用ガスが充填された噴射用ガス容器の供給ラインがそれぞれ接続された液化炭酸ガス供給ノズルにアダプタを介して接続された本体ノズルを有するドライアイススノー噴射装置が記載されている。 For example, in Patent Document 1, an adapter is connected to a liquefied carbon dioxide supply nozzle to which a supply line from a liquefied carbon dioxide container filled with liquefied carbon dioxide and a supply line of an injection gas container filled with jetting gas are respectively connected. A dry ice snow spraying device is described having a body nozzle connected through the same.
特許文献1に記載のドライアイススノー噴射装置においては、液化炭酸ガス容器から供給された液化炭酸ガスが、液化炭酸ガス供給ノズルに設けられた微小オリフィスから本体ノズルの筒部に噴射されて断熱膨張することによって冷却されてドライアイス粒子となり、本体ノズルからドライアイススノーとして噴射される。 In the dry ice snow injection device described in Patent Document 1, the liquefied carbon dioxide supplied from the liquefied carbon dioxide container is jetted from the micro orifice provided in the liquefied carbon dioxide supply nozzle to the cylinder portion of the main body nozzle to adiabatic expansion. By being cooled, it becomes dry ice particles, and is sprayed as dry ice snow from the main body nozzle.
しかしながら、特許文献1に記載のドライアイススノー噴射装置においては、液化炭酸ガスが液化炭酸ガス容器から取り出されて本体ノズルに導かれるまでの間に雰囲気等から入熱された場合に、液化炭酸ガスの温度が上昇して液化炭酸ガスの一部が気化した不安定な状態となる。このような不安定な状態で微小オリフィスから本体ノズルの筒部に液化炭酸ガスが噴射された場合には、ドライアイススノーが生成しにくく、ドライアイススノーを利用した洗浄に支障をきたすことがあった。 However, in the dry ice snow injection device described in Patent Document 1, when the liquefied carbon dioxide gas is input from the atmosphere or the like until the liquefied carbon dioxide gas is taken out from the liquefied carbon dioxide gas container and guided to the main body nozzle, the liquefied carbon dioxide gas As a result, the liquefied carbon dioxide gas partially vaporizes, resulting in an unstable state. When liquefied carbon dioxide gas is injected from the micro orifice to the cylinder part of the main body nozzle in such an unstable state, dry ice snow is difficult to generate, which may hinder cleaning using dry ice snow. It was.
そこで、たとえば特許文献2および特許文献3には、液化炭酸ガス容器から本体ノズルに液化炭酸ガスが導かれるまでの間に、冷却手段を設けて、液化炭酸ガスを過冷却状態とすることで、より安定的にドライアイススノーを生成する装置が記載されている。
Therefore, for example, in
具体的には、特許文献2に記載のドライアイス噴射装置においては、ガス容器と噴射機との間に冷却機を設けて、噴射機に流入する液化炭酸ガスの温度がガス容器から取り出された液化炭酸ガスの温度に比べてたとえば2℃以上低くなるように調整される。
Specifically, in the dry ice injection device described in
また、特許文献3に記載のドライアイス製造装置においては、液化二酸化炭素を貯留する貯留容器から液化二酸化炭素を供給する供給管と、ドライアイス生成ノズルとの間に断熱した熱交換チャンバーが設られており、熱交換チャンバー内に、供給管の途中から分岐した分岐供給路に連結された噴出ノズルから液化二酸化炭素を噴出させて過冷却熱交換器を冷却して、液化二酸化炭素を過冷却状態とする装置が記載されている。
Moreover, in the dry ice manufacturing apparatus described in
特許文献2に記載のドライアイス噴射装置においては、ガス容器から取り出された液化炭酸ガスの温度によって、噴射機に流入する液化炭酸ガスの冷却温度を制御している。しかしながら、ガス容器からたとえば−10℃等の低温の液化炭酸ガスを取り出す場合には、ガス容器から冷却機までの間に雰囲気等からの入熱によって液化炭酸ガスの温度が上昇して蒸発してしまうため、液化炭酸ガスの正確な温度を測定することができず、冷却機における冷却温度の制御を十分に行なうことができないという問題があった。
In the dry ice injection device described in
また、特許文献3に記載のドライアイス製造装置においても、熱交換チャンバーの入口における液化炭酸ガスの温度と、熱交換チャンバーの出口における液化炭酸ガスの温度との温度差に基づいて、液化炭酸ガスの冷却温度を制御をしている。そのため、たとえばドライアイス製造装置の起動時および長時間停止後のように、供給管および温度計測部の温度が室温まで上昇している場合には、これらが冷却されるまで液化炭酸ガスを無駄に長時間流す必要があった。
Also, in the dry ice production apparatus described in
さらに、特許文献2および特許文献3に記載の装置においては、ドライアイススノーを長時間連続噴射させた際に液化炭酸ガス貯蔵容器の圧力が低下する等の理由により、噴射されたドライアイススノーの被処理物への衝突圧力(洗浄圧力)が変化するという問題もあった。
Furthermore, in the devices described in
上記の事情に鑑みて、本発明の目的は、液化炭酸ガスの無駄を抑えて、安定してドライアイススノーを生成して噴射させることができるドライアイススノー装置およびドライアイススノーの噴射方法を提供することにある。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a dry ice snow device and a dry ice snow injection method capable of stably generating and injecting dry ice snow while suppressing waste of liquefied carbon dioxide. There is to do.
本発明は、真空断熱容器である炭酸ガス貯蔵容器と、炭酸ガス貯蔵容器に連結された炭酸ガス供給路と、炭酸ガス供給路に設けられた冷却ユニットと、炭酸ガス供給路に設けられた圧力測定ユニットと、炭酸ガス供給路の冷却ユニットの下流側に設けられた温度測定ユニットと、炭酸ガス供給路の温度測定ユニットの下流側に設けられた液化炭酸ガス噴射ユニットと、冷却ユニット、圧力測定ユニット、温度測定ユニットおよび液化炭酸ガス噴射ユニットにそれぞれ接続された制御ユニットと、を備え、制御ユニットは、圧力測定ユニットで測定された炭酸ガスの圧力に基づいて冷却ユニットにより炭酸ガスを冷却する制御を行なうドライアイススノー噴射装置である。 The present invention relates to a carbon dioxide storage container that is a vacuum insulation container, a carbon dioxide supply path connected to the carbon dioxide storage container, a cooling unit provided in the carbon dioxide supply path, and a pressure provided in the carbon dioxide supply path. A measurement unit, a temperature measurement unit provided on the downstream side of the cooling unit of the carbon dioxide supply channel, a liquefied carbon dioxide injection unit provided on the downstream side of the temperature measurement unit of the carbon dioxide supply channel, a cooling unit, and a pressure measurement A control unit connected to each of the unit, the temperature measurement unit and the liquefied carbon dioxide injection unit, and the control unit controls the cooling of the carbon dioxide by the cooling unit based on the pressure of the carbon dioxide measured by the pressure measurement unit. Is a dry ice snow spraying device.
ここで、本発明のドライアイススノー噴射装置において、制御ユニットは、圧力測定ユニットで測定された炭酸ガスの圧力における炭酸ガスの飽和温度Tと、温度測定ユニットで測定された温度T’とが、T’<Tの関係を満たすように冷却ユニットにより炭酸ガスを冷却する制御を行なうことが好ましい。 Here, in the dry ice snow injection device of the present invention, the control unit is configured such that the saturation temperature T of the carbon dioxide gas at the pressure of the carbon dioxide gas measured by the pressure measurement unit and the temperature T ′ measured by the temperature measurement unit are: It is preferable to perform control for cooling the carbon dioxide gas by the cooling unit so as to satisfy the relationship of T ′ <T.
また、本発明のドライアイススノー噴射装置において、制御ユニットは、圧力測定ユニットで測定された炭酸ガスの圧力がP1であるときの炭酸ガスの飽和温度T1と温度測定ユニットで測定された温度T1’と、圧力測定ユニットで測定された炭酸ガスの圧力がP1よりも低いP2であるときの炭酸ガスの飽和温度T2と温度測定ユニットで測定された温度T2’とが、T1’<T1、かつT2’<T2、かつ|T1’−T1|<|T2’−T2|の関係を満たすように冷却ユニットにより炭酸ガスを冷却する制御を行なう
ことが好ましい。
Further, in the dry ice snow jet apparatus of the present invention, the control unit, the temperature at which the pressure of the measured carbon dioxide under a pressure measuring unit is measured by the saturation temperature T 1 of the temperature measuring unit of carbon dioxide gas when it is P 1 T 1 ′, the saturation temperature T 2 of the carbon dioxide gas when the pressure of the carbon dioxide gas measured by the pressure measurement unit is P 2 lower than P 1, and the temperature T 2 ′ measured by the temperature measurement unit, Control is performed to cool the carbon dioxide gas by the cooling unit so as to satisfy the relationship of T 1 ′ <T 1 , T 2 ′ <T 2 , and | T 1 ′ −T 1 | <| T 2 ′ −T 2 |. It is preferable.
さらに、本発明は、炭酸ガスの圧力を測定する工程と、炭酸ガスを冷却する工程と、冷却する工程の後に炭酸ガスを噴射する工程と、を含み、冷却する工程においては、測定された圧力における炭酸ガスの飽和温度Tと、冷却する工程後の炭酸ガスの温度T’とが、T’<Tの関係を満たすように炭酸ガスを冷却するドライアイススノーの噴射方法である。 Furthermore, the present invention includes a step of measuring the pressure of carbon dioxide, a step of cooling the carbon dioxide, and a step of injecting carbon dioxide after the step of cooling. Is a dry ice snow injection method in which the carbon dioxide gas is cooled so that the saturation temperature T of the carbon dioxide gas and the temperature T ′ of the carbon dioxide gas after the cooling step satisfy the relationship of T ′ <T.
ここで、本発明のドライアイススノーの噴射方法において、冷却する工程においては、炭酸ガスの圧力がP1であるときの炭酸ガスの飽和温度T1と冷却する工程後の炭酸ガスの温度T1’と、炭酸ガスの圧力がP1よりも低いP2であるときの炭酸ガスの飽和温度T2と冷却する工程後の炭酸ガスの温度T2’とが、T1’<T1、かつT2’<T2、かつ|T1’−T1|<|T2’−T2|の関係を満たすように炭酸ガスを冷却することが好ましい。 Here, in the method of injection dry ice snow of the present invention, in the step of cooling, the temperature T 1 of the carbon dioxide gas after the step of cooling the saturation temperature T 1 of the carbon dioxide when the pressure of the carbon dioxide gas is P 1 ', And the saturation temperature T 2 of the carbon dioxide gas when the pressure of the carbon dioxide gas is P 2 lower than P 1 and the temperature T 2 ' of the carbon dioxide gas after the cooling step are T 1 '<T 1 , and It is preferable to cool the carbon dioxide gas so as to satisfy the relationship of T 2 ′ <T 2 and | T 1 ′ −T 1 | <| T 2 ′ −T 2 |.
本発明によれば、液化炭酸ガスの無駄を抑えて、安定してドライアイススノーを生成して噴射させることができるドライアイススノー装置およびドライアイススノーの噴射方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a dry ice snow device and a dry ice snow injection method that can suppress the waste of liquefied carbon dioxide gas and stably generate and inject dry ice snow.
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。 Embodiments of the present invention will be described below. In the drawings of the present invention, the same reference numerals represent the same or corresponding parts.
図1に、本発明のドライアイススノー噴射装置の一例の模式的な構成を示す。図1に示すドライアイススノー噴射装置は、液化炭酸ガスを貯蔵する液化炭酸ガス貯蔵容器1と、液化炭酸ガス貯蔵容器1に連結されて液化炭酸ガスの流路となる液化炭酸ガス供給路5とを備えている。また、液化炭酸ガス供給路5の上流側から下流側にかけて、液化炭酸ガスの圧力を測定するための圧力測定ユニット7と、液化炭酸ガスを冷却するための冷却ユニット11と、冷却ユニット11の通過後の液化炭酸ガスの温度を測定するための温度測定ユニット10と、たとえば開閉弁等の液化炭酸ガスを噴射させるための液化炭酸ガス噴射ユニット12とがこの順に設けられている。さらに、圧力測定ユニット7、温度測定ユニット10および液化炭酸ガス噴射ユニット12は、それぞれ、これらのユニットを制御するための制御ユニット8に接続されている。なお、圧力測定ユニット7は、冷却ユニット11の上流側ではなく下流側に設けられていてもよい。
In FIG. 1, the typical structure of an example of the dry ice snow injection apparatus of this invention is shown. A dry ice snow injection device shown in FIG. 1 includes a liquefied carbon dioxide storage container 1 that stores liquefied carbon dioxide gas, and a liquefied carbon
液化炭酸ガス供給路5には、冷却ユニット11の冷媒17の流路となる冷媒流路16が取り付けられており、冷媒流路16が取り付けられている液化炭酸ガス供給路5の冷却ゾーン9において、液化炭酸ガス3と冷媒17とが熱交換を行ない、液化炭酸ガス3が冷却される。
The liquefied carbon
液化炭酸ガス噴射ユニット12の下流側にはたとえばオリフィス等のドライアイススノーを発生させるための絞りユニット14が設けられている。絞りユニット14には液化炭酸ガスの噴射により生成したドライアイススノーを供給するためのドライアイススノー供給路15の一端が連結されており、ドライアイススノー供給路15の他端には噴射ノズル21が連結されている。ここで、ドライアイススノー供給路15の外周面は断熱材19で覆われており、ドライアイススノー供給路15を通過するドライアイススノーと外部雰囲気との熱交換が遮断されている。
A throttle unit 14 for generating dry ice snow such as an orifice is provided on the downstream side of the liquefied carbon
また、図1に示すドライアイススノー噴射装置は、噴射用ガスを貯蔵する噴射用ガス貯蔵容器2と、噴射用ガス貯蔵容器2に連結されて噴射用ガスの流路となる噴射用ガス供給路6とを備えており、噴射用ガス供給路6にはたとえば開閉弁等の噴射用ガスを噴射させるための噴射用ガス噴射ユニット13が設けられている。
1 includes an injection
また、噴射用ガス噴射ユニット13の下流側にはヒーター付き噴射ガス用供給路20が設けられており、ヒーター付き噴射ガス用供給路20の下流側の端部は噴射ノズル21に取り付けられている。ここで、ヒーター付き噴射ガス用供給路20の外周面は断熱材22で覆われている。
In addition, an injection
なお、液化炭酸ガス供給路5の一部、圧力測定ユニット7、制御ユニット8、冷却ユニット11、温度測定ユニット10、液化炭酸ガス噴射ユニット12、絞りユニット14、断熱材19の一部、噴射用ガス供給路6の一部および噴射用ガス噴射ユニット13は、それぞれ、図1に示すドライアイススノー噴射装置の外壁18の内部に収容されている。
In addition, a part of the liquefied carbon
以下、図1に示すドライアイススノー噴射装置を用いて、ドライアイススノーを噴射させる方法の一例について説明する。 Hereinafter, an example of a method for injecting dry ice snow using the dry ice snow injection device shown in FIG. 1 will be described.
まず、液化炭酸ガス貯蔵容器1から液化炭酸ガス供給路5に液化炭酸ガス3を供給する。そして、液化炭酸ガス貯蔵容器1から液化炭酸ガス供給路5に供給された液化炭酸ガス3は液化炭酸ガス供給路5を通って装置の外壁18の内部に進入し、圧力測定ユニット7によってその圧力が測定される。
First, the
次に、圧力測定ユニット7を通過した液化炭酸ガスは冷却ゾーン9を通過する際に冷却され、冷却ゾーン9の下流側に設けられた温度測定ユニット10にてその温度が測定される。
Next, the liquefied carbon dioxide gas that has passed through the pressure measurement unit 7 is cooled when passing through the cooling zone 9, and the temperature is measured by the
次に、温度測定ユニット10の通過後の液化炭酸ガス3は、液化炭酸ガス噴射ユニット12によって絞りユニット14を介してドライアイススノー供給路15に噴射される。絞りユニット14からドライアイススノー供給路15に噴射された液化炭酸ガス3は、ドライアイススノー供給路15内で膨張し、冷却されてドライアイススノーとなり、噴射ノズル21に導入される。
Next, the
また、噴射用ガス貯蔵容器2からの噴射用ガス4が噴射用ガス供給路6を通って噴射用ガス噴射ユニット13によってヒーター付き噴射ガス用供給路20に噴射され、ヒーター付き噴射ガス用供給路20によって噴射用ガス4の温度が調節されながら噴射ノズル21に導入される。なお、噴射用ガス4としては、たとえば、ドライエアー、窒素ガス、または炭酸ガス等の反応不活性のガスを用いることができる。
Also, the
そして、噴射ノズル21に導入されたドライアイススノーは、同じく噴射ノズル21に導入された噴射用ガス4とともに、噴射ノズル21の開口部から噴射される。
The dry ice snow introduced into the
ここで、図1に示すドライアイススノー噴射装置においては、制御ユニット8が、圧力測定ユニット7で測定された液化炭酸ガス3の圧力に基づいて冷却ユニット11により液化炭酸ガス3を冷却する制御を行なうことを特徴としている。
Here, in the dry ice snow injection device shown in FIG. 1, the control unit 8 controls the cooling of the liquefied
図2に、図1に示すドライアイススノー噴射装置を用いたドライアイススノー噴射方法の一例のフローチャートを示す。まず、ステップS1に示すように、冷却ゾーン9の通過前の液化炭酸ガス3の圧力が圧力測定ユニット7で測定される。そして、圧力測定ユニット7で測定された液化炭酸ガス3の圧力の情報が圧力測定ユニット7から制御ユニット8に送信される。
FIG. 2 shows a flowchart of an example of a dry ice snow injection method using the dry ice snow injection device shown in FIG. First, as shown in step S <b> 1, the pressure of the liquefied
次に、ステップS2に示すように、制御ユニット8は、当該液化炭酸ガス3の圧力の情報から当該圧力における液化炭酸ガス3の飽和温度Tを算出する。
Next, as shown in step S <b> 2, the control unit 8 calculates the saturation temperature T of the liquefied
次に、ステップS3に示すように、冷却ゾーン9の通過後の液化炭酸ガス3の温度T’が温度測定ユニット10で測定される。そして、温度測定ユニット10で測定された、冷却ゾーン9の通過後の液化炭酸ガス3の温度T’の情報が温度測定ユニット10から制御ユニット8に送信される。
Next, as shown in step S <b> 3, the
そして、ステップS4に示すように、制御ユニット8は、冷却ゾーン9の通過前の飽和温度Tと、冷却ゾーン9の通過後の液化炭酸ガス3の温度T’とが、T’<Tの関係を満たしているかどうかを判断する。
As shown in step S4, the control unit 8 determines that the saturation temperature T before passing through the cooling zone 9 and the temperature T ′ of the liquefied
制御ユニット8がT’<Tの関係が満たされていないと判断した場合には、ステップS5に示されるように、制御ユニット8は、冷却ユニット11を操作して、液化炭酸ガス3の冷却を行ない、液化炭酸ガス3の温度を低下させる。なお、冷却ユニット11による液化炭酸ガス3の冷却温度は、たとえば冷却ユニット11から冷媒流路16に供給される冷媒17の増減によって調節することができる。また、冷却ゾーン9においては、液化炭酸ガス3の蒸発分を凝縮して液化炭酸ガス3に戻すこともできる。
When the control unit 8 determines that the relationship of T ′ <T is not satisfied, the control unit 8 operates the cooling unit 11 to cool the liquefied
一方、制御ユニット8がT’<Tの関係が満たされていると判断した場合には、ステップS6に示されるように、制御ユニット8は、液化炭酸ガス噴射ユニット12を操作して絞りユニット14を介したドライアイススノー供給路15に液化炭酸ガス3を供給し、噴射ノズル21からドライアイススノーの噴射を行なうことができる。なお、液化炭酸ガス3の冷却温度は、圧力測定ユニット7で測定された液化炭酸ガス3の圧力から制御ユニット8で飽和温度Tを算出しなくても、予め制御ユニット8に液化炭酸ガス3の各圧力時の冷却温度がT’<Tの関係が満たされるような数値に設定して、プログラミングしておいても良い。
On the other hand, when the control unit 8 determines that the relationship of T ′ <T is satisfied, the control unit 8 operates the liquefied carbon
以上のように、図1に示すドライアイススノー噴射装置においては、冷却ゾーン9の通過前の液化炭酸ガス3の温度ではなく、液化炭酸ガス3の圧力に基づいて、液化炭酸ガス3の冷却温度を制御している。
As described above, in the dry ice snow injection device shown in FIG. 1, the cooling temperature of the liquefied
したがって、図1に示すドライアイススノー噴射装置においては、冷却ゾーン9の通過前の液化炭酸ガス3が液体の状態であっても、外部雰囲気からの入熱等によって蒸発して気体の状態であってもその圧力は監視することができる。そのため、装置の起動時および長時間停止後等の場合にも、監視される圧力に基づいて液化炭酸ガス3の冷却温度が制御されるため、液化炭酸ガス供給路5の冷却等のために液化炭酸ガスを長時間無駄に流す必要がない。
Therefore, in the dry ice snow injection device shown in FIG. 1, even if the liquefied
また、監視される圧力に基づいて冷却ゾーン9において冷却される液化炭酸ガス3の温度をドライアイススノーの生成に適した温度に制御することができる。
Further, the temperature of the liquefied
そのため、図1に示すドライアイススノー噴射装置においては、液化炭酸ガス3の無駄を抑えて、安定してドライアイススノーを生成して噴射させることができる。
Therefore, in the dry ice snow injection device shown in FIG. 1, it is possible to suppress the waste of the liquefied
以下の表1に、冷却ゾーン9の通過前の液化炭酸ガス3の圧力P(MPaG)と、液化炭酸ガス3の圧力がPのときの飽和温度T(℃)と、冷却ゾーン9の通過後の液化炭酸ガス3の温度T’(℃)との関係の一例を示す。ここで、冷却ゾーン9における液化炭酸ガス3の冷却温度は、たとえば−10℃〜−56.6℃とすることができる。
Table 1 below shows the pressure P (MPaG) of the liquefied
また、ドライアイススノーの噴射に伴い、液化炭酸ガス貯蔵容器1から供給される液化炭酸ガス3の圧力は次第に低下していく。
Further, the pressure of the liquefied
ここで、冷却ゾーン9の通過前の液化炭酸ガス3の圧力がP1であるときの液化炭酸ガス3の飽和温度をT1とし、冷却ゾーン9の通過後の液化炭酸ガス3の温度をT1’とする。また、P1から圧力が低下した後の冷却ゾーン9の通過前の液化炭酸ガス3の圧力がP2(P2<P1)であるときの液化炭酸ガス3の飽和温度をT2とし、冷却ゾーン9の通過後の液化炭酸ガス3の温度をT2’とする。このとき、制御ユニット8は、T1’<T1、かつT2’<T2、かつ|T1’−T1|<|T2’−T2|の関係を満たすように、冷却ユニット11によって、液化炭酸ガス3を冷却する制御を行なうことが好ましい。これにより、ドライアイススノーの噴射に伴って、液化炭酸ガス貯蔵容器1から供給される液化炭酸ガス3の圧力が低下して流量が低下した場合であっても、その流量の低下に合わせて液化炭酸ガス3の冷却温度を下げることによってドライアイススノーの生成量の低下を抑えることができるため、継続的に安定してドライアイススノーを生成して噴射することができる。
Here, the saturation temperature of the liquefied
たとえば、以下の表2に示すように、液化炭酸ガス3の圧力P1が2.3MPaG(ゲージ圧)であるとき(飽和温度T1=−13.4℃)には、冷却ゾーン9の通過後の液化炭酸ガス3の温度T1’が−15℃となるように液化炭酸ガス3を冷却する。このとき、(T1’−T1)の絶対値である|T1’−T1|は1.6℃となる。
For example, as shown in Table 2 below, when the pressure P 1 of the liquefied
一方、液化炭酸ガス3の圧力P2が1.5MPaGであるとき(飽和温度T2=−26.6℃)には、冷却ゾーン9の通過後の液化炭酸ガス3の温度T2’が−35℃となるように液化炭酸ガス3を冷却する。このとき、(T2’−T2)の絶対値である|T2’−T2|は8.4℃となる。
On the other hand, when the pressure P 2 of the liquefied
また、液化炭酸ガス貯蔵容器1としては、たとえば、ボンベ(シリンダー)、LGC(可般式低温液化ガス容器)またはCE(コールドエバポレーター)などを用いることができる。なかでも、液化炭酸ガス貯蔵容器1としては、LGCまたはCEなどの大型の真空断熱容器を用いると、容器の交換頻度を大幅に減らすことができるため好ましい。なお、液化炭酸ガス貯蔵容器1として真空断熱容器を用いた場合に充填される液化炭酸ガスの圧力は、たとえば0.6MPaG〜2.45MPaGとすることができる。 Further, as the liquefied carbon dioxide storage container 1, for example, a cylinder (cylinder), LGC (general low temperature liquefied gas container), CE (cold evaporator), or the like can be used. Especially, as the liquefied carbon dioxide gas storage container 1, it is preferable to use a large vacuum heat insulating container such as LGC or CE because the frequency of container replacement can be greatly reduced. In addition, the pressure of the liquefied carbon dioxide gas filled when using a vacuum heat insulation container as the liquefied carbon dioxide gas storage container 1 can be 0.6 MPaG-2.45 MPaG, for example.
なお、本明細書において、「真空断熱容器」とは、容器の少なくとも一部に設けられた真空空間によって容器内外の熱の出入りを抑制することが可能な液化ガス貯蔵容器のことを意味する。また、液化炭酸ガス貯蔵容器1は、真空断熱容器に準ずる簡易断熱された容器でも良い。 In the present specification, the “vacuum heat insulating container” means a liquefied gas storage container capable of suppressing heat in and out of the container by a vacuum space provided in at least a part of the container. The liquefied carbon dioxide storage container 1 may be a simply insulated container similar to a vacuum insulated container.
以下の表3に、液化炭酸ガス貯蔵容器1の種類と、液化炭酸ガス貯蔵容器1に充填された液化炭酸ガスの圧力(MPaG)と、液化炭酸ガス貯蔵容器1に充填された液化炭酸ガスの圧力における飽和温度(℃)との関係を示す。 Table 3 below shows the type of the liquefied carbon dioxide storage container 1, the pressure of the liquefied carbon dioxide gas (MPaG) filled in the liquefied carbon dioxide storage container 1, and the liquefied carbon dioxide gas filled in the liquefied carbon dioxide storage container 1. The relationship with the saturation temperature (degreeC) in a pressure is shown.
なお、本明細書においては、「液化炭酸ガス」と表記しているが、「液化炭酸ガス」はそのすべてが液化状態となっていることに限定されず、その一部が気化した状態となっている場合も含まれる。 In this specification, “liquefied carbon dioxide” is described, but “liquefied carbon dioxide” is not limited to being all in a liquefied state, and a part thereof is in a vaporized state. It is also included.
表4において、本発明のドライアイススノー噴射装置(実施例)と、特許文献2に記載のドライアイス噴射装置(比較例1)と、特許文献3に記載のドライアイス製造装置(比較例2)との正確な冷却制御が開始可能となるまでの時間を比較する。 In Table 4, the dry ice snow injection device (Example) of the present invention, the dry ice injection device described in Patent Document 2 (Comparative Example 1), and the dry ice production device described in Patent Document 3 (Comparative Example 2) Compare the time until accurate cooling control can be started.
表4の実施例の欄には、本願の図1の装置を用いて、真空断熱容器である液化炭酸ガス貯蔵容器1から常温付近および−10℃以下のそれぞれの温度の液化炭酸ガス3を取り出し、液化炭酸ガス噴射ユニット12を閉めた状態で、制御ユニット8による冷却ユニット11の正確な冷却制御が開始可能となるまでの時間が示されている。
In the column of the example of Table 4, using the apparatus of FIG. 1 of the present application, the liquefied
表4の比較例1の欄には、特許文献2の図1の冷却機と噴射機との間に絞り手段を設けた装置を用いて、ガス容器から所定温度の液化炭酸ガスを取り出し、絞り手段を開けた状態または閉めた状態で、正確な冷却制御が開始可能となるまでの時間が示されている。 In the column of Comparative Example 1 in Table 4, liquefied carbon dioxide gas at a predetermined temperature is taken out from the gas container using a device provided with a throttle means between the cooler and the injector of FIG. The time until accurate cooling control can be started in a state where the means is opened or closed is shown.
表4の比較例2の欄には、特許文献3の図1の装置を用いて、貯留容器から所定温度の液化炭酸ガスを取り出し、停止用電磁弁を開けた状態または閉めた状態で、正確な冷却制御が開始可能となるまでの時間が示されている。
In the column of Comparative Example 2 in Table 4, the apparatus shown in FIG. 1 of
表4に示すように、実施例においては、圧力測定ユニット7に液化炭酸ガス3が流れてきた時点から正確な冷却制御が開始可能となるため、液化炭酸ガス噴射ユニット12を閉めてガス流れのない状態でも、液化炭酸ガス貯蔵容器1から液化炭酸ガス供給路5に取り出される液化炭酸ガスの温度が常温付近および−10℃以下のいずれの場合にも、瞬時(1秒以内)に正確な冷却制御が開始可能となる。
As shown in Table 4, in the embodiment, since accurate cooling control can be started from the time when the liquefied
また、実施例においては、当然のことながら、液化炭酸ガス噴射ユニット12を開けてガス流れのある場合には、瞬時(1秒以内)に正確な冷却制御が開始可能となる。
In the embodiment, as a matter of course, when the liquefied carbon
したがって、実施例では、液化炭酸ガス噴射ユニット12を閉めた状態でガスを無駄に流さなくても、冷却温度の制御を開始することができるため、いつでもドライアイススノーを噴射可能な状態とすることができる。
Therefore, in the embodiment, since the control of the cooling temperature can be started without wastefully flowing the gas with the liquefied carbon
一方、比較例1においては、噴射機に流入する液化炭酸ガスの温度がガス容器から取り出された液化炭酸ガスの温度に比べてたとえば2℃以上低くなるように液化炭酸ガスの冷却が制御されることから、絞り手段を閉めてガス流れのない状態では、噴射機に流入する液化炭酸ガスの温度を測定できないため、正確な冷却制御を開始することができない。 On the other hand, in Comparative Example 1, the cooling of the liquefied carbon dioxide gas is controlled so that the temperature of the liquefied carbon dioxide gas flowing into the injector is lower by, for example, 2 ° C. or more than the temperature of the liquefied carbon dioxide gas taken out from the gas container. For this reason, when the throttle means is closed and there is no gas flow, the temperature of the liquefied carbon dioxide gas flowing into the injector cannot be measured, so that accurate cooling control cannot be started.
また、比較例1においては、絞り手段を開けてガス流れのある状態としたときには、温度センサに液化炭酸ガスが流れてきた時点から正確な冷却制御が開始可能となるため、ガス容器から取り出される液化炭酸ガスの温度が常温付近である場合には、正確な冷却制御が開始可能となるが、ガス容器から取り出される液化炭酸ガス流量が少なく温度センサへの到達前に液化炭酸ガスが蒸発してしまうため、正確な冷却制御を開始することができない。 Further, in Comparative Example 1, when the throttle means is opened and the gas flow is present, accurate cooling control can be started from the time when the liquefied carbon dioxide gas flows into the temperature sensor, so that the gas is taken out from the gas container. When the temperature of the liquefied carbon dioxide gas is near room temperature, accurate cooling control can be started, but the liquefied carbon dioxide gas flowed out from the gas container is small and the liquefied carbon dioxide gas evaporates before reaching the temperature sensor. Therefore, accurate cooling control cannot be started.
また、比較例2においては、停止用電磁弁を閉めてガス流れのない状態では、停止用電磁弁の下流側に設置されている噴出ノズルから液化二酸化炭素を噴出させることができないため、正確な冷却制御を開始することができない。 In Comparative Example 2, when the stop solenoid valve is closed and there is no gas flow, liquefied carbon dioxide cannot be ejected from the ejection nozzle installed downstream of the stop solenoid valve. Cooling control cannot be started.
また、比較例2においては、停止用電磁弁を開けてガス流れのある状態としたときには、温度センサに液化二酸化炭素が流れてきた時点から正確な冷却温度の制御が開始可能であるが、貯留容器から取り出した液化二酸化炭素の温度が常温付近である場合には、正確な冷却制御の開始が可能となるまで数十秒の時間がかかり、−10℃以下である場合にも温度センサに液化二酸化炭素が流れてきた時点から冷却温度の制御が開始可能であるが、液化二酸化炭素を大量に流して装置を冷却する必要があるために正確な冷却温度の制御を開始するまでには数十秒〜数分かかる。 In Comparative Example 2, when the stop solenoid valve is opened and the gas flow is present, accurate control of the cooling temperature can be started from the time when the liquefied carbon dioxide flows into the temperature sensor. When the temperature of the liquefied carbon dioxide taken out from the container is around room temperature, it takes several tens of seconds until accurate cooling control can be started. Even when the temperature is -10 ° C. or lower, the temperature sensor liquefies. Although the control of the cooling temperature can be started from the time when carbon dioxide flows, it is necessary to cool the device by flowing a large amount of liquefied carbon dioxide. It takes seconds to a few minutes.
なお、表4の「ガス流れ」の欄において、「無」の表記は、液化炭酸ガス噴射ユニット12、絞り手段または停止用電磁弁が閉められて液化炭酸ガスの流れが無い場合を意味しており、「有」の表記は、液化炭酸ガス噴射ユニット12、絞り手段または停止用電磁弁が開けられて液化炭酸ガスの流れが有る場合を意味している。
In the “gas flow” column of Table 4, “None” means that the liquefied carbon dioxide
また、表4の「供給液化炭酸ガス温度」の欄には、液化炭酸ガス貯蔵容器1、ガス容器または貯留容器から取り出される液化炭酸ガスの温度が示されており、「不問」の表記はガスの温度に関わらず温度センサで液化炭酸ガスの温度が測定できないことを意味する。 In the column of “Supply liquefied carbon dioxide gas temperature” in Table 4, the temperature of the liquefied carbon dioxide gas taken out from the liquefied carbon dioxide gas storage container 1, gas container or storage container is shown. This means that the temperature of the liquefied carbon dioxide gas cannot be measured by the temperature sensor regardless of the temperature of the liquid crystal.
<実施例1>
図1に示すドライアイススノー噴射装置からドライアイススノーを富士写真フィルム(株)製の圧力測定フィルム(商品名:富士プレスケール)に噴射して、ドライアイススノーの衝突圧力を測定し、衝突圧力の最大差を算出した。
<Example 1>
By spraying dry ice snow from the dry ice snow injection device shown in FIG. 1 onto a pressure measurement film (trade name: Fuji Prescale) manufactured by Fuji Photo Film Co., Ltd., the collision pressure of dry ice snow is measured and the collision pressure is measured. The maximum difference was calculated.
(実験条件)
液化炭酸ガス貯蔵容器1:LGC
絞りユニット14:オリフィス
噴射用ガス4:ドライエアー、0.55MPaG、30℃
実験室温度:20〜25℃
具体的には、まず、真空断熱容器であるLGCからなる液化炭酸ガス貯蔵容器1から液化炭酸ガス供給路5に液化炭酸ガス3を供給した。そして、液化炭酸ガス貯蔵容器1から液化炭酸ガス供給路5に供給された液化炭酸ガス3の圧力Pを圧力測定ユニット7で測定し、制御ユニット8でその圧力Pのときの液化炭酸ガス3の飽和温度Tを算出した。表5に、圧力測定ユニット7で測定された液化炭酸ガス3の圧力P(MPaG)と、それぞれの圧力Pにおける飽和温度T(℃)とを示す。
(Experimental conditions)
Liquefied carbon dioxide storage container 1: LGC
Throttle unit 14: Orifice Injection gas 4: Dry air, 0.55 MPaG, 30 ° C.
Laboratory temperature: 20-25 ° C
Specifically, first, the liquefied
そして、圧力測定ユニット7を通過した液化炭酸ガス3を冷却ゾーン9で冷却し、冷却ゾーン9の下流側に設けられた温度測定ユニット10で冷却ゾーン9の通過後の液化炭酸ガス3の温度T’を測定した。表5に、それぞれの圧力Pにおける冷却ゾーン9の通過後の液化炭酸ガス3の温度T’(℃)を示す。
Then, the liquefied
ここで、実施例1においては、冷却ゾーン9の通過後の液化炭酸ガス3の温度T’と、飽和温度Tとの差(T’−T)が−2℃となるように、制御ユニット8が冷却ユニット11を制御して液化炭酸ガス3の冷却を行なった。
Here, in Example 1, the control unit 8 is set such that the difference (T′−T) between the temperature T ′ of the liquefied
その後、液化炭酸ガス3を液化炭酸ガス噴射ユニット12から絞りユニット14を通してドライアイススノー供給路15に噴射し、ドライアイススノー供給路15内でドライアイススノーとして噴射ノズル21からドライエアーからなる噴射用ガス4とともに上記の圧力測定フィルムに対して垂直(距離20mm)に5秒間噴射した。
Thereafter, the liquefied
そして、ドライアイススノー噴射後の圧力測定フィルムの色変化からドライアイススノーの衝突圧力(MPa)を測定し、衝突圧力の最大差(MPa)を算出した。その結果を表5に示す。 And the collision pressure (MPa) of dry ice snow was measured from the color change of the pressure measurement film after dry ice snow injection, and the maximum difference (MPa) of the collision pressure was calculated. The results are shown in Table 5.
表5に示すように、冷却ゾーン9の通過後の液化炭酸ガス3の温度T’と、圧力Pに基づいて算出した飽和温度Tとの差(T’−T)が−2℃となるように液化炭酸ガス3の冷却の制御を行なった実施例1においては、冷却ゾーン9の通過前の液化炭酸ガス3の圧力Pが2.3(MPaG)、1.9(MPaG)および1.5(MPaG)であるときの衝突圧力はそれぞれ41(MPa)、43(MPa)および45(MPa)であって、衝突圧力の最大差は4(MPa)であった。
As shown in Table 5, the difference (T′−T) between the temperature T ′ of the liquefied
<実施例2>
冷却ゾーン9の通過前の液化炭酸ガス3の圧力がP1、P2(P2<P1)であるときの飽和温度をそれぞれT1、T2とし、冷却ゾーン9の通過後の液化炭酸ガス3の温度をそれぞれT1’、T2’としたとき、T1’<T1、かつT2’<T2、かつ|T1’−T1|<|T2’−T2|の関係を満たすように、制御ユニット8が冷却ユニット11を制御して液化炭酸ガス3の冷却を行なったこと以外は実施例1と同様にして、ドライアイススノーの衝突圧力(MPa)を測定し、衝突圧力の最大差(MPa)を算出した。その結果を表5に示す。
<Example 2>
The saturation temperatures when the pressure of the liquefied
表5に示すように、上記のように液化炭酸ガス3の冷却を制御した実施例2においては冷却ゾーン9の通過前の液化炭酸ガス3の圧力Pが2.3(MPaG)、1.9(MPaG)および1.5(MPaG)であるときの衝突圧力はそれぞれ42(MPa)、42(MPa)および43(MPa)であって、衝突圧力の最大差は1(MPa)であった。
As shown in Table 5, in Example 2 in which the cooling of the liquefied
<参考例>
冷却後の液化炭酸ガスの温度T’が−35℃で一定となるように液化炭酸ガスを冷却制御したこと以外は実施例2と同様にして実験を行なった。その結果を表5に示す。
<Reference example>
The experiment was performed in the same manner as in Example 2 except that the cooling of the liquefied carbon dioxide gas was controlled so that the temperature T ′ of the liquefied carbon dioxide gas after cooling was constant at −35 ° C. The results are shown in Table 5.
表5に示すように、参考例においては、冷却前の液化炭酸ガスの圧力Pが2.3(MPaG)、1.9(MPaG)および1.5(MPaG)であるときの衝突圧力はそれぞれ36(MPa)、40(MPa)および43(MPa)であって、衝突圧力の最大差は7(MPa)であった。 As shown in Table 5, in the reference example, the collision pressure when the pressure P of the liquefied carbon dioxide gas before cooling is 2.3 (MPaG), 1.9 (MPaG), and 1.5 (MPaG), respectively. 36 (MPa), 40 (MPa), and 43 (MPa), and the maximum difference in collision pressure was 7 (MPa).
<評価>
表5に示すように、実施例1および実施例2においては、参考例と比べて、ドライアイススノーをより安定的に生成して噴射することができた。これは、実施例1および実施例2においては、参考例と異なり、冷却前の液化炭酸ガスの圧力に基づいて適切な冷却制御を行なっているためと考えられる。
<Evaluation>
As shown in Table 5, in Example 1 and Example 2, it was possible to generate and spray dry ice snow more stably than in the reference example. This is probably because, in the first and second embodiments, unlike the reference example, appropriate cooling control is performed based on the pressure of the liquefied carbon dioxide before cooling.
また、表5に示すように、実施例2においては、実施例1と比べて、ドライアイススノーをより安定的に生成して噴射することができた。これは、液化炭酸ガス貯蔵容器1内が低圧になるほど、液化炭酸ガス噴射ユニット12への液化炭酸ガスの流入量が減少するため、冷却温度を下げて過冷却度を上げることにより、ドライアイスの生成率が上がり、液化炭酸ガス貯蔵容器1内の圧力の変化に関わらずドライアイスの発生量をほぼ一定にすることができたことによるものと考えられる。
Further, as shown in Table 5, in Example 2, it was possible to generate and spray dry ice snow more stably than in Example 1. This is because the amount of liquefied carbon dioxide flowing into the liquefied carbon
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be understood that the embodiments and examples disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
本発明は、ドライアイススノー噴射装置およびドライアイススノーの噴射方法に利用することができる。 The present invention can be used in a dry ice snow spraying apparatus and a dry ice snow spraying method.
1 液化炭酸ガス貯蔵容器、2 噴射用ガス貯蔵容器、3 液化炭酸ガス、4 噴射用ガス、5 液化炭酸ガス供給路、6 噴射用ガス供給路、7 圧力測定ユニット、8 制御ユニット、9 冷却ゾーン、10 温度測定ユニット、11 冷却ユニット、12 液化炭酸ガス噴射ユニット、13 噴射用ガス噴射ユニット、14 絞りユニット、15 ドライアイススノー供給路、16 冷媒流路、17 冷媒、18 外壁、19 断熱材、20 ヒーター付き噴射ガス用供給路、21 噴射ノズル、22 断熱材。
1 liquefied carbon dioxide storage container, 2 injection gas storage container, 3 liquefied carbon dioxide gas, 4 injection gas, 5 liquefied carbon dioxide supply path, 6 injection gas supply path, 7 pressure measurement unit, 8 control unit, 9 cooling zone DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記炭酸ガス貯蔵容器に連結された炭酸ガス供給路と、
前記炭酸ガス供給路に設けられた冷却ユニットと、
前記炭酸ガス供給路に設けられた圧力測定ユニットと、
前記炭酸ガス供給路の前記冷却ユニットの下流側に設けられた温度測定ユニットと、
前記炭酸ガス供給路の前記温度測定ユニットの下流側に設けられた液化炭酸ガス噴射ユニットと、
前記冷却ユニット、前記圧力測定ユニット、前記温度測定ユニットおよび前記液化炭酸ガス噴射ユニットにそれぞれ接続された制御ユニットと、を備え、
前記制御ユニットは、前記圧力測定ユニットで測定された炭酸ガスの圧力に基づいて前記冷却ユニットにより炭酸ガスを冷却する制御を行なう、ドライアイススノー噴射装置。 A carbon dioxide storage container which is a vacuum insulation container;
A carbon dioxide gas supply path connected to the carbon dioxide gas storage container;
A cooling unit provided in the carbon dioxide supply path;
A pressure measurement unit provided in the carbon dioxide gas supply path;
A temperature measurement unit provided on the downstream side of the cooling unit of the carbon dioxide supply path;
A liquefied carbon dioxide injection unit provided on the downstream side of the temperature measurement unit of the carbon dioxide supply path;
A control unit connected to each of the cooling unit, the pressure measurement unit, the temperature measurement unit, and the liquefied carbon dioxide injection unit, and
The dry ice snow injection device, wherein the control unit controls the cooling of the carbon dioxide by the cooling unit based on the pressure of the carbon dioxide measured by the pressure measuring unit.
炭酸ガスを冷却する工程と、
前記冷却する工程の後に炭酸ガスを噴射する工程と、を含み、
前記冷却する工程においては、前記測定された圧力における炭酸ガスの飽和温度Tと、前記冷却する工程後の炭酸ガスの温度T’とが、T’<Tの関係を満たすように炭酸ガスを冷却する、ドライアイススノーの噴射方法。 Measuring the pressure of carbon dioxide,
A step of cooling carbon dioxide,
Injecting carbon dioxide gas after the cooling step,
In the cooling step, the carbon dioxide gas is cooled so that the saturation temperature T of the carbon dioxide gas at the measured pressure and the temperature T ′ of the carbon dioxide gas after the cooling step satisfy a relationship of T ′ <T. A dry ice snow injection method.
炭酸ガスの圧力がP1であるときの炭酸ガスの飽和温度T1と前記冷却する工程後の炭酸ガスの温度T1’と、炭酸ガスの圧力が前記P1よりも低いP2であるときの炭酸ガスの飽和温度T2と前記冷却する工程後の炭酸ガスの温度T2’とが、T1’<T1、かつT2’<T2、かつ|T1’−T1|<|T2’−T2|の関係を満たすように炭酸ガスを冷却する、請求項4に記載のドライアイススノーの噴射方法。 In the cooling step,
When the carbon dioxide pressure is P 1 , the carbon dioxide saturation temperature T 1 , the carbon dioxide temperature T 1 ′ after the cooling step, and the carbon dioxide pressure is P 2 lower than P 1. The carbon dioxide gas saturation temperature T 2 and the carbon dioxide gas temperature T 2 ′ after the cooling step are T 1 ′ <T 1 , T 2 ′ <T 2 , and | T 1 ′ −T 1 | < The method for spraying dry ice snow according to claim 4, wherein the carbon dioxide gas is cooled so as to satisfy a relationship of | T 2 ′ −T 2 |.
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