JPH02271909A - 二酸化炭素スノーの製造装置及び製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、二酸化炭素スノーを製造する装置に関する。

また本発°明は、二酸化炭素スノーを製造する方法に関
する。

二酸化炭素（ＣＯ２）スノーの製造には、生産量を増加
するために、複数のノズルを用いて液体二酸化炭素をス
ノーチャンバーへ注入するためにスノー等を使用するこ
とが良く知られている。ノズルを通して放出された膨張
する二酸化炭素は、ホーン中でスノー−蒸気混合物を形
成する。スノーと蒸気とを分離し、さらに、任意にこの
スノーを固めて二酸化炭素アイスに詰めるなどの製造工
程の後、スノーを冷却剤として用いることができる。

従来の技術には、少なくとも２つの問題点かある。第１
の問題は、スノーがホーンの付近の壁に固着する傾向が
あることである。この問題は、米国特許第４．１１１，
３６２号に示されている。

この特許によれば、固着はスノー粒子がホーン付近の壁
に衝突することによって発生する。このため、米国特許
第４．１１１，３６２号は、ホーンからの最終のスノー
排出方向をほぼ横切る方向に、互いにスノー−蒸気混合
物の直射的なジェットを向けることにより、衝突するジ
ェットの弾性反発がスノー粒子の運動エネルギーを消散
させることを提案している。この特許の重要な特徴は、
衝突する直線状ジェットの交差する角度が、全てのジェ
ットの生じた運動エネルギーを実質的にゼロとし、この
ジェットの高速及び乱れを事実上除去するような角度で
あるということである。しかしながら、実質的に１８０
度の角度でジェットが衝突することに失敗すると、エネ
ルギーの消散が著しく低下することから、米国特許第４
，１１１，３６２号のスノー製造システムの正しい操作
は、ノズルの非常に精密な方向づけに依存している。

第２の問題は、得られたスノーを、ある限られた領域内
に保持することである。一般的な二酸化炭素スノー形成
設備は、得られたスノーを広い形で排出し、収容器によ
り、二酸化炭素スノーを所望の領域にかたよらせる。こ
の収容器は、収容されたスノーを除去させるために、少
なくとも一部分を開口しなけらればならず、収容器はま
た、容器から吹き出すスノーを保持するために、最小限
の高さを有することが必要である。

本発明は、二酸化炭素スノー製造装置を提供することを
目的とする。

また、本発明は、二酸化炭素スノーの製造方法を提供す
ることを目的とする。

さらに、本発明は、スノーホーンの壁に二酸化炭素スノ
ーが固着することを防止した二酸化炭素スノーの製造方
法及び製造装置を提供することを目的とする。

さらにまた、本発明は、二酸化炭素スノーが二酸化炭素
スノー収容器から実質的に吹き出さない二酸化炭素スノ
ーの製造方法及び製造装置を提供することを目的とする
。

上述のような目的は、本発明にかかる装置によって、達
成され、前記装置は、その長手方向の軸が実質的に互い
に交差し、互いに偶数の実質的に円筒形のスノーホーン
を含む。ノズルは、各スノーホーン中に位置しており、
各ノズルは、実質的に接線に沿う流体排出通路を有し、
各々スノーホーンのうち１つ１つのスノーホーンの軸の
交差点から一定の間隔をおいたところに設けられ、ノズ
ルは、実質的にそれら各々の二酸化炭素スノーホーンの
実質的に軸上に位置している。各々のノズルの接線に沿
う流体排出通路は、反対方向に向けられる。このノズル
を液体二酸化炭素源に接続することにより、ノズルから
排出された二酸化炭素は互いに反対方向に回転する二酸
化炭素スノーの＾流を、第１及び第２のホーン中に形成
することができる。その結果、反対方向に回転する渦流
の運動エネルギーの回転成分は、軸の交差点付近の渦流
の合流によって消散される。

本発明の上述またはその他の目的はまた、他の形態に従
って本発明により実行されるものであって、この形態に
かかる二酸化炭素スノー製造装置は、第１及び第２の実
質的に円筒形のホーンと、開口端とを有する、実質的に
垂直に伸びる排出ダクトとを含み、第１および第２のス
ノーホーンは、下方及び排出ダクトの方へ伸びることに
より、第１および第２のスノーホーン及び排出ダクトが
交差して、開口した下端を有するＹ型連続膨脹チャンバ
ーを形成する。第１及び第２のノズルは、液体二酸化炭
素源に接続することができ、各々第１及び第２のスノー
ホーン中の実質的にその長手方向の軸上に設けられてい
る。第１のノズルは時計周りに向けられ、実質的に接線
方向の流体排出通路を有し、第２のノズルは反時計周り
に向き、実質的に接線方向の流体排出通路を有する。そ
の結果、第１及び第２のノズルから放出された二酸化炭
素は、第１及び第２のスノーホーン中で、二酸化炭素ス
ノーの互いに対向して回転する渦流を形成し、Ｙ型の交
差で渦流を合流させることにより、対向して回転する渦
流の運動エネルギーの回転成分を消散させる。これによ
り、排出ダクトを通し、収容器の中へ、重力によって排
出される二酸化炭素スノーの非渦流が生成される。実質
的に二酸化炭素スノーの運動エネルギーの下方の垂直な
成分のみが残るため、二酸化炭素スノーは落下し、排出
ダクトの実質的に真下の位置にあるスノー収容器に保持
され、そこで重点され、さらに密にされる。。このこと
により、二酸化炭素スノーの吹き出しが防止され、スノ
ー収容器の高さを低くすることができる。

本発明の方法は、第１及び第２の一般的に下向きのスノ
ーホーンに沿って、二酸化炭素スノーの第１及び第２の
渦流を形成する工程、及び互いに対向する渦流−を混合
するスノーホーンの交差点で交差させ、混合する工程を
含む。前記第１及び第２の渦流は互いに反対方向の流れ
成分を有する。

その結果、渦流状フローの回転成分は、実質的に相殺さ
れるが、渦流の下方成分が残るため、二酸化炭素スノー
は重力により下方に放出される。

本発明は、好ましくは２本のホーンを使用するが、理論
上では、交互の向きをもつ渦流を有するどのような偶数
のスノーホーンにも適用することができる。。

以下、図面を参照して本発明の好ましい態様について説
明する。

第１図に示すように、連続膨張チャンバー２はＹ型であ
り、垂直に伸びる排出ダクト８と交差する第１及び第２
のスノーホーン４及び６によって形成される。排出ダク
トの下端１２がスノー収容器中に適合するように排出ダ
クトがスノー収容器１０上に設けられている。スノーホ
ーン、排出ダクト及びスノー収容器は、どのような材料
で形成されても良いが、好ましくは優れた熱絶縁特性を
有する材料で形成されるか、または優れた熱絶縁特性を
有する材料の層を含むものがよい。

第２図に示すように、スノーホーン４及び６及び排出ダ
クト８は、好ましくは円筒形で、長平方向の軸１４．１
６．１８を有し、これらの軸はスノーホーン及び排出ダ
クトの交差する量により定義される混合領域２１中の実
質的にポイント２０で交差する。本発明の好ましい態様
において、スノーホーン４及び６の上端２４及び２６は
閉じられ、ノズル３４及び３６を支持する。

第３図は軸１４の横断面に沿ってノズル３４を通る断面
図であり、この図に示すようにノズル３４及び３６の断
面は円筒形である。本発明の重要な特徴は、横方向の流
体排出通路３６（４個が第３図に示されている）がノズ
ルの円筒形の周壁３３に対し実質的に接線方向に伸び、
これら流体排出通路はノズル中を伸びる。すなわち流体
排出通路は、ノズルの周壁に関して、少なくとも円周の
成分を有する。ノズル３６は、その流体排出通路が、ノ
ズル３４の流体排出通路３５と反対の方向を向いている
ことを除けば、ノズル３４とまったく同じである。この
ため、ノズル３４の流体排出通路３５は、その通路３５
を通る流体が時計回りのフローを作るように向けられる
（第３図参照）。

ノズル３６の流体排出通路は、その通路を通る流体が反
時計回りのフローを作るように向けられる。

上記構造の効果は、第２図に良く示される。ノズル３４
は、実質的にスノーホーン４の軸１４上に位置する。し
かしながら、流体排出通路３５の非放射状の方向付けに
より、加圧された液体二酸化炭素をノズル３４を通して
排出することによって製造された二酸化炭素スノー及び
蒸気混合物（以下、簡単に二酸化炭素スノーと呼ぶ）は
、時計回りの方向に回転する成分を有する。さらに、重
力により、スノーホーン４の内壁に沿って回転する二酸
化炭素スノーのフローは、軸１４に沿って下方に移動し
、実質的に軸１４上に中心を有し、時計回りのフロ一方
向を有する渦流３７を形成する。

ノズル３６は、反時計回りの方向を有する同様の渦流を
つくる。ノズル３６のこの渦流は図示していない。この
渦流は、２つの主成分として第３図の平面（即ち軸１６
を横切る）に向かって伸びる回転成分３８及び重力によ
って作られる渦流３７の下方の移動を生せしめる軸成分
３９を有するものと考えられる。このため、スノーホー
ン４及び６の壁に沿って渦流形に流れる二酸化炭素スノ
−の渦流の各々は、反対向きの回転成分３８と軸成分３
９を有する。

２つの渦流３７は混合領域２１に達すると併合する。こ
のとき、軸成分３９の非垂直副成分と同様に、回転成分
３８は互いを抹消する。その結果、渦流状スノーフロー
の運動エネルギーは、重力によって作られる下方垂直成
分以外は抹消される。

このため、混合されたスノーフローは、排出ダクト８及
び開口下端１２を通して単に下方に落ちる。

落下するスノーは、実質的に運動の垂直成分のみを有す
るため、放出されたスノーは、容器１０の壁の範囲内に
狭いパターン内にとどまり、パックされ、さらに密にな
る。これにより、スノーが容器の放出物ゲート５０から
吹き出す傾向が低減され、小さく、高さの低いスノー収
容器の使用が可能となる。

本発明によれば、スノーホーン４及び６は、完全に円筒
形ではないが、端部２４及び２６からの距離の増加に伴
い、次第に直径が大きくなるように、テーパー状にされ
る。例えば、スノーホーン４及び６の直径は、６インチ
から８インチへと次第に増加しく端部２４及び２６は６
インチの直径を有する。）、１０インチの直径を有する
円筒形の排出物ダクト８に接続する。このことは、スノ
ーホーン４及び６の直径が混合領域２１に向かって増加
するに従って、運動量保存則により、渦流３７の回転速
度は減少することを意味する。このことは、混合領域中
の２つの相反する方向の渦流のエネルギー消失を促進さ
せる。

第４図は、ノズル３４及び３６に加圧された液体二酸化
炭素を供給するシステムの一例を示す図である。加圧さ
れた液体二酸化炭素の二酸化炭素源６０は、例えば一般
的に有用な液体二酸化炭素缶または瓶を用いることがで
き、この二酸化炭素源は配管システム６２を通してノズ
ル３４及び３６に接続する。任意に、ポンプ６４を配管
システム中に設け、排出された液体二酸化炭素の圧力を
維持する。圧力放出バルブ６６をまた配管システム中に
設けてもよい。

実施例 上記構造に従って二酸化炭素スノーの製造及び保存装置
の製造を実験した。この装置は、連続運転において、１
分間にほぼ３８ボンドのスノーを製造することができた
。この装置を、さらに、高さの高い容器と、高さの低い
収容器を用いて試験したところ、排出ゲート５０から出
てくるスノーはなく、逆流または氾濫もなかった。上述
のような定常的な操作を、少なくとも３０００　）ンの
液体二酸化炭素を消費するまで、−日に１５時間、−週
間に５日間連続して行った。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にかかる二酸化炭素スノーの製造装置
の一例を示す正面図、第２図は、スノーホーンと排出ダ
クトの交差と、ダクト中のスノーのフローを示す部分図
、第３図は、本発明にかかるノズルの横断面図、第４図
は、加圧された液体二酸化炭素をノズルに供給するシス
テムを示す回路図である。 ４．６・・・スノーホーン、８・・・排出ダクト、１０
・・・収容器、３４．３６・・・ノズル、３５・・・流
体排出通路、３７・・・渦流 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦ＦＩ　Ｇ、　２

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. （１）実質的に相互に交差する長手方向の軸を有する偶
   数個の実質的に円筒状のスノーホーンと、これらスノー
   ホーンのそれぞれにあるノズルと、これらノズルのそれ
   ぞれを液体二酸化炭素に接続するための手段とを具備し
   、前記ノズルのそれぞれは実質的に接線方向の流体排出
   通路を有し、前記軸の交差点から離れた位置において前
   記スノーホーンのそれぞれに位置し、前記ノズルはそれ
   ぞれのスノーホーンの軸上に実質的に位置し、交互のノ
   ズルの接線方向の流体排出通路は反対方向を向いている
   二酸化炭素スノーの製造装置において、前記ノズルから
   排出された二酸化炭素は、交互の前記スノーホーン内に
   交互に反対方向に回転する二酸化炭素の渦流を形成し、
   この反対方向に回転する渦流の運動エネルギーの回転成
   分は、前記交差点近傍において前記渦流の合流により消
   失する二酸化炭素スノーの製造装置。
2. （２）前記ノズルのそれぞれは前記交差点の反対側のそ
   れぞれのスノーホーンの端部近傍に位置している請求項
   １に記載の二酸化炭素スノーの製造装置。
3. （３）前記スノーホーンは、前記ノズルを有する端部か
   らの距離が増加するに伴って次第に増加する径を有する
   ようにテーパー状となっている請求項２に記載の二酸化
   炭素スノーの製造装置。
4. （４）前記軸は、ほぼ４０〜５０°の角度で実質的に交
   差する請求項１に記載の二酸化炭素スノーの製造装置。
5. （５）前記偶数は２である請求項１に記載の二酸化炭素
   スノーの製造装置。
6. （６）実質的に円筒状の第１のスノーホーンと、実質的
   に円筒状の第２のスノーホーンと、開口端部を有し実質
   的に垂直に伸びる排出ダクトと、長手方向の軸上に実質
   的に位置し、時計回りの方向に実質的に接線方向の流体
   排出通路を有する、液体二酸化炭素に接続された第１の
   ノズルと、長手方向の軸上に実質的に位置し、反時計回
   りの方向に実質的に接線方向の流体排出通路を有する、
   液体二酸化炭素に接続された第２のノズルとを具備し、
   前記第１及び第２のスノーホーンは、一般に下方にかつ
   前記排出ダクトの方向に、前記第１及び第２のスノーホ
   ーン、及び前記排出ダクトが交差して開口底端部を有す
   る一般にＹ字状の連続膨脹室を形成するように延びてい
   る二酸化炭素スノーの製造装置において、前記第１及び
   第２のノズルから排出された二酸化炭素は、前記第１及
   び第２のスノーホーンの内に相互に反対方向に回転する
   二酸化炭素の渦流を形成し、この反対方向に回転する渦
   流の運動エネルギーの回転成分は、前記第１及び第２の
   交差点近傍において前記渦流の合流により消失し、生じ
   たスノーの非渦流は前記排出ダクトを通して重力により
   排出される二酸化炭素スノーの製造装置。
7. （７）前記第１及び第２のスノーホーンは閉鎖された上
   部端部を有しており、前記第１及び第２のノズルは前記
   上部端部の近傍にそれぞれ位置している請求項６に記載
   の二酸化炭素スノーの製造装置。
8. （８）前記スノーホーンのそれぞれは、上部端部からの
   距離が増加するに伴って次第に増加する径を有するよう
   にテーパー状となっている請求項７に記載の二酸化炭素
   スノーの製造装置。
9. （９）前記排出ダクトは実質的に円筒状であり、この排
   出ダクトの長手方向の軸、及び前記第１及び第２のスノ
   ーホーンは実質的に交差している請求項６に記載の二酸
   化炭素スノーの製造装置。
10. （１０）前記軸は、ほぼ４０〜５０°の角度で実質的に
    交差する請求項９に記載の二酸化炭素スノーの製造装置
    。
11. （１１）前記排出ダクトは実質的に円筒状であり、この
    排出ダクトの長手方向の軸、及び前記第１及び第２のス
    ノーホーンは実質的に交差している請求項８に記載の二
    酸化炭素スノーの製造装置。
12. （１２）前記排出ダクトは、前記スノーホーンの径より
    大きい径を有する請求項１１に記載の二酸化炭素スノー
    の製造装置。
13. （１３）前記排出ダクトの周囲にスノー収容コンテナを
    具備する請求項６に記載の二酸化炭素スノーの製造装置
    。
14. （１４）前記排出ダクトの周囲にスノー収容コンテナを
    具備する請求項１２に記載の二酸化炭素スノーの製造装
    置。
15. （１５）一般に下方に向いた第１のスノーホーン内に二
    酸化炭素スノーの第１の渦流を形成する工程、一般に下
    方に向いた第２のスノーホーン内に、前記第１の渦流と
    反対に向けられた回転成分を有する二酸化炭素スノーの
    第２の渦流を形成する工程、及び前記第１及び第２のス
    ノーホーンを混合領域において混合させる工程を具備し
    、前記第１及び第２のスノーホーンは実質的に交差して
    混合領域を形成し、前記回転成分は実質的に除去され、
    一方、前記第１及び第２の渦流の残りの垂直下方成分は
    混合流を下方に排出せしめる二酸化炭素スノーの製造方
    法。
16. （１６）前記第１及び第２の渦流を形成する工程は、前
    記第１及び第２のスノーホーンのそれぞれの長手方向の
    軸上に実質的に位置するノズル内の実質的に接線方向の
    流体は排出通路から液体二酸化炭素を排出する工程を具
    備する請求項１５に記載の二酸化炭素スノーの製造方法
    。