JPH05115853A

JPH05115853A - 鋭敏な表面を洗浄する方法および装置

Info

Publication number: JPH05115853A
Application number: JP4098322A
Authority: JP
Inventors: Eva Abony Szucs; アボニースツユクスエーフア; Peter Braeu; ブロイペーター
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-04-19
Filing date: 1992-04-17
Publication date: 1993-05-14
Also published as: US5318636A

Abstract

(57)【要約】【目的】特に環境の影響を受けて汚染される鋭敏な表面
を、環境を汚染することなく洗浄し得る。【構成】混合ヘッド１０内に、水および気体の加圧混合
と物加圧気体とが供給されて、ノズル領域１８にて混合
され、混合噴流１９として噴射される。混合噴流１９に
は、リング部材３２の冷媒ノズル３４から噴射される冷
媒噴流にによって冷却されて、氷晶とされて、洗浄すべ
き表面に吹き付けられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、表面、特に環境の影響
を受けて汚染される鋭敏な表面を洗浄するための方法お
よび装置に関する。ここに述べる方法は、ヨーロッパ特
許第0,171,448号による表面を洗浄する方法をさらに発
展させたものである。

【０００２】

【従来の技術】上記の特許の明細書に、いくつかの材料
が適当な噴射材料として記載されている。それは、特
に、砂（シリコン化合物）、石英、金剛砂、あるいは煙
灰のような先鋭な噴射材料である。これらの噴射材料
は、気体／水の噴流が供給される混合ヘッド内で、噴射
材料／気体が一体化された噴流となって、固有の回転を
有する全体噴流を形成する。この混合ヘッドから排出さ
れる霧化された全体噴流は、洗浄される表面上へ向けら
れる。この全体噴流は、その中心軸を中心として回転
し、噴流が伝播する方向内にて広がる円錐形状になって
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】特に非常に鋭敏な表面
では、上記の先鋭な噴射材料により表面層が切削され、
これによりその表面が損傷される。このため、ヨーロッ
パ特許出願第88,121,432.4号では、低硬度、すなわち、
概して洗浄される材料の硬度より低い硬度の噴射材料の
使用が提案されている。これにより、ごみ、あるいは汚
染層はうまく除去されるにも拘らず、洗浄される材料の
表面は破壊されない。この公報に記載の方法では、好適
な造岩鉱物として明記されるドロマイトの場合における
ように、せいぜい硬度（モース硬度）４の鉱物噴射材料
が用いられる。しかし、多くの場合、この方法では、洗
浄された表面を、さらに洗浄する必要があり、鉱物噴射
材料、例えば、ドロマイトの塵埃が汚水となって、環境
汚染を引き起こすという欠点もある。

【０００４】本発明の本来的な課題は、上記の従来技術
の欠点を回避することができる、表面、特に鋭敏な表面
を洗浄するための方法および装置を提供することにあ
る。特に、鋭敏な表面を、綿密でしかも完全に洗浄し得
て、同時に環境に無害の洗浄を可能とし、最小限の装置
費用で実施し得る方法および装置が提案される。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の洗浄方法は、表
面、特に環境の影響を受けて汚染および腐食される鋭敏
な表面を、微粒子ガラス材料および気体の噴流により洗
浄する方法を提案する。この方法は、冷却により結晶化
される少なくとも１種の洗浄媒体の粒子を有する噴射材
料を用いることを特徴としている。

【０００６】本発明の洗浄装置は、表面、特に環境の影
響を受けて汚染および腐食される鋭敏な表面を洗浄する
装置であって、気体および液体洗浄媒体を混合するため
の混合ヘッドと、気体および粉粒体の洗浄噴流をスプレ
ーするためのノズル領域を有しており、さらに、結晶が
粉粒体として用いられる液体洗浄媒体を結晶化するため
の手段を有することを特徴としている。

【０００７】好適な態様は、従属クレームの特徴により
定義される。

【０００８】

【作用】本発明は、通常は水である液体洗浄媒体を結晶
化し、すなわち、高密度に拡散する小粉粒体に冷却し、
これを噴射材料として用いることにより、鉱物噴射材料
を用いずに洗浄できるという利点がある。当初の予備試
験では、非常に良好な洗浄結果が得られた。同時に、特
に汚水内へと導入される環境に危険な材料の量を最小限
に減らせ得る。ほとんどの用途の場合におけるように、
水を洗浄媒体として用いれば、環境に不利な点が最小に
なる。その結晶は溶融し、その溶融した液体は流れ去る
ので、洗浄された表面から噴射材料の粉粒体を洗い落と
すための、いかなる後の作業工程も必要でない。

【０００９】本発明によると、洗浄する表面上のごみあ
るいは汚染層の除去は、高密度に拡散した氷晶を実質的
に含有する洗浄噴流により行われる。しかし、根本的
に、洗浄の目的に適した結晶化可能な任意の洗浄媒体、
あるいは洗浄媒体と水との混合物が用いられ得る。

【００１０】必要な結晶粉粒体は、本発明によって、水
あるいは他の適当な液体洗浄媒体を冷却することにより
生じる。下記において、簡潔さのために、水あるいは氷
の粒子についてのみに言及がなされても、これは他の適
切な液体洗浄媒体およびその結晶粉粒体を包含すること
を意味する。混合噴流という言葉は、たとえ単なる水の
噴流の場合でも、その噴流は複数の異なる噴射材料によ
り形成され得ることを示すために使用される。

【００１１】本発明によると、水の冷却とそれに続くそ
の水の氷晶への結晶化は、混合ヘッドの前方および混合
ヘッド内の両方において、あるいは、特に有利なよう
に、混合ヘッドの後方において、すなわち、混合ヘッド
のノズル領域から排出されるすでに霧化された混合噴流
内で起こり得る。

【００１２】氷晶が霧化の前に生じる場合、すなわち、
氷晶が混合ヘッドにそのまま供給されるか、あるいは、
例えば、圧縮気体の代わりに冷媒として作用する加圧気
体を混合ヘッドの混合領域に供給することによりそこで
直接生じる場合、当初の実験で示されるように、混合ヘ
ッドのノズル領域において氷が形成され、混合物噴流の
通過を妨害する危険がある。これを改善する有効な方法
は、このノズル領域を局部的に加熱することである。

【００１３】しかし、このような困難が始めから起こる
ことを避けるために、本発明のとくに好適な態様によ
り、すでに霧化された混合噴流を冷却することが提案さ
れる。これは、本発明において、ガス冷却剤あるいは冷
媒の噴流を混合噴流内に直接導入することによりなされ
る。この直接の接触により生じる冷媒と水滴との密接な
熱交換により、微細に霧化された水の粒子は確実に、た
だちに氷晶化される。

【００１４】この目的のために、霧化された液体粒子を
気体あるいは液体の形で有する混合噴流内に冷媒が導入
される。これにより、例えば、とくに水が洗浄媒体であ
る場合、二酸化炭素およびフレオンがこの目的のための
ガス冷媒として適当である。液体冷媒が混合噴流内に導
入される場合、とくに液体冷媒が混合噴流内にスプレー
される場合には、一層、良好な結果が得られる。液体冷
媒としては、とくに、産業用冷媒として広く用いられる
液体窒素がよく適している。この方法は、ほぼ完璧であ
ってその操作は容易であり、さらには、冷媒それ自体が
比較的安価であるために入手が容易である。記述するに
値する他の利点は、窒素は、対処すべきいかなる問題を
もたらさないことである。この創意に富んだ方法に関す
るテストにおいて、混合噴流内に液体の形で噴射された
窒素は、洗浄粉粒体が結晶化すると、すべて気化され
た。環境に対して好ましくない点がある他の適当な液体
冷媒を用いた場合でも、同様の良好な結果が期待され
る。

【００１５】円錐形状をした混合噴流の伝播の妨害をで
きる限り避けるために、この噴流を、好ましくは、外部
からのガス冷媒にさらす。何故なら、この場合、噴流が
冷媒の供給により消散することが避けられるためであ
る。これに関して、冷媒を混合噴流の周りに環状に配置
されたノズルから排出させることが、とくに好適であ
る。しかし、単一のノズルでも、十分であり、好適な実
施態様である。

【００１６】本発明のとくに好適な実施態様によると、
リング部材は、本発明により少なくとも１つの冷媒ノズ
ルが備えられた混合ヘッドのノズル領域に隣接してい
る。ノズル領域を離れた好ましい回転する洗浄噴流は、
このリング部材を通過するが、リング部材の流路はこの
噴流の方向に円錐状に広がる。しかしながら、その流路
は、本発明においては、一定の直径を有する流路として
も形成され得る。混合ヘッドのノズル領域に適合するた
めに、この直径は、５〜２０mmとされる。

【００１７】冷媒ノズルは、円錐形状にも形成され、さ
らに、これは本発明の好適な実施態様であるが、単純な
貫通孔として形成され得る冷媒流路を備える。この冷媒
流路の中心軸は、洗浄噴流の中心軸に対して、この噴流
の方向に、約３０゜〜６０゜の角度、好ましくは４５゜程
度の角度で傾斜している。この冷媒ノズルの流路が、単
純な貫通孔として形成される場合、このような貫通孔の
直径は、好ましくは２〜５mmである。ノズルの流路の出
口は、混合ヘッドのノズル出口から、このノズル流路の
中心軸において、１０〜３０mmの距離に、好適には２０
〜２５mmの距離にある。

【００１８】このような冷媒流路の中心軸がリング部材
の対向壁と交差する場合、結晶化の効果および洗浄媒体
の噴流の効果に関して非常に良好な結果が達成できる。
この形状寸法は、１つだけの単一冷媒ノズルがある場
合、あるいは、冷媒ノズルがリング部材の周囲に沿って
不揃いである場合に、とくに有利である。しかし、すべ
ての場合において、導入された冷媒は混合ヘッドの壁で
はね返り、達成され得る冷却効果がリング部材から自由
に排出される冷媒噴流に比べて高まるという効果であ
る。しかし、いづれの場合でも、原則的に十分な結果が
得られる。この手段により、洗浄噴流の方向は、ほとん
ど変化しない。本発明の方法との好適な組み合せであ
る、回転する洗浄噴流を用いる場合、洗浄噴流の回転エ
ネルギーは、はね返った冷媒噴流がさらに加わる、この
ような傾斜した洗浄剤ノズルあるいは非対称的に配置さ
れた冷媒ノズルにより増強される。冷媒ノズルが洗浄噴
流の中心軸に対して偏心した状態で配置される場合、こ
の回転エネルギーはさらに増強され得る。この離心率
は、１.５mmを超えるべきでない。

【００１９】液体洗浄媒体の結晶化のための手段が非常
に小型である場合、すなわち、リング部材が混合ヘッド
に直接隣接する場合、温度の問題が、特に液体洗浄媒体
（例えば液体窒素）を低温で用いる場合、混合ヘッドと
「冷却」リング部材との間の領域において起こる。セラ
ミック材料から成る混合ヘッドのノズル領域のライニン
グは、あまり悪い影響を受けないが、ほとんどの場合、
プラスチック材料から成る混合ヘッドの外壁部が、ほと
んどたいていの場合悪い影響を受ける。この問題を解決
するために、少なくともこの外壁部は、遮断部材によっ
て形成される熱遮断によって、リング部材から隔離され
る。

【００２０】本発明の他の好適な実施態様によると、混
合ヘッドのノズル開口部には、３〜７cmの距離、好まし
くは約５cmの距離でリング部材環部が取り付けられる。

【００２１】このため、十分な量の氷の粉粒体を生成し
得るる噴流の集中的な混合をもたらす混合噴流および冷
媒噴流の形状寸法が達成されると同時に、粉粒体の回転
が妨害されることを最小限にできる。

【００２２】本発明の好適な実施態様では、回転する洗
浄噴流を用いた洗浄方法を示すが、本発明は、この方法
に限定されない。本発明は、一般的な洗浄方法、例え
ば、洗浄噴流が洗浄する表面に衝突する前に直線路を通
過する方法と関連しても用いられ得る。

【００２３】本発明方法は、氷晶あるいは他の適当な洗
浄媒体の結晶粉粒体の使用のみに限られない。本発明の
さらに好適な態様では、この方法では、結晶粉粒体と、
例えばドロマイトの塵挨等の鉱物あるいは粉状になった
くるみ殻のような噴射材料と、混合物も使用できる。こ
の混合により、噴射材料の粒度分布は、例えば、水ある
いは他の洗浄媒体を冷却して結晶化する過程で形成され
得ないような粒度を有する混合材料によって、明らかに
影響される。異なる大きさの粉粒体を用いることによ
り、同一の大きさの粉粒体を用いる場合よりも良好な洗
浄作用が得られることは従来技術より公知の効果であ
る。

【００２４】

【実施例】以下に、本発明を、図面を参考にして好適な
態様に関して詳細に述べる。本発明の他の利点および特
徴は明かである。

【００２５】図１に示す装置は、通常、混合ヘッド１０
として設計されており、本発明の方法を実施するのに適
しているが、噴流成分を混合ヘッド１０内へと導入す
る、それぞれ中心軸１２および１４を有した供給側の２
つの管路部を有する。霧化された水および気体の加圧混
合物が、中心軸１２に沿って混合ヘッド１０の混合領域
１６に供給され、加圧気体は中心軸１４に沿って供給さ
れる。これらの２本の管路部内および混合領域１６内に
おける圧力関係は、用途に応じて調整される。両方の管
路部とも、それら自身の供給源あるいは共有の圧縮気体
源のいずれかから圧縮気体が供給される。

【００２６】この２つの補助噴流は、混合領域１６にて
混合され、ヨーロッパ特許第0,171,448号に記載のよう
に、これらの噴流の一体化される場合の性質および混合
領域１６の形状により、回転運動をする混合噴流を形成
する。次に、この混合噴流は、混合ヘッド１０のノズル
領域１８から排出されると、円錐中心軸２０に沿って円
錐状になって、洗浄する物体の表面２２上に当たる。

【００２７】図２および図３に、この装置の１つの実施
態様を示す。ここでは、混合ヘッド１０のノズル領域１
８に、円錐状に広がって回転する混合噴流１９内にガス
冷媒３６を噴射する付属装置３０が配置されている。

【００２８】ガス冷媒は、調整弁４２および供給管４０
を通って、冷媒タンク４４からリング部材３２に供給さ
れ、均等に分布した出口ノズル３４を通って、すなわ
ち、リング部材３２に沿った等しい中心角度となるよう
に間隔をあけて、外側から、円錐状に進む混合噴流１９
内へと噴射される。

【００２９】リング部材３２は、該リング部材３２から
放射状に内方へ延出するとともに、このリング部材３２
に対して反対側に位置する端部が、順次、固定リング４
６に連結されている４本の支柱３８を有する。固定リン
グ４６は、混合ヘッド１０におけるノズル領域１８の外
側に、先端が尖ったねじ４８によって止められている。
明示される実施態様では、混合ヘッド１０の外側は、こ
のねじ４８による単純な力によって非常に良好な連結が
得られるように、プラスチックにより構成されている。

【００３０】円錐形状をした混合噴流１９の外側に、冷
媒排出ノズル３４を環状に配置することにより、混合噴
流１９の望ましくない装置の影響を避けることができ
る。ここで、混合噴流１９と冷媒との間の熱交換をでき
る限り強めるとともに、混合噴流１９の伝播を損なうこ
とがないように、冷媒噴流３６は、混合ヘッド１０のノ
ズル出口５０から５〜１０cmの距離をおいて、混合噴流
１９へと向けられている。このために、明示される実施
態様では、リング部材３２の直径を約７mm、ノズル出口
５０からリング部材３２までの距離を約５cm、冷媒噴流
３６が衝突する混合噴流１９の中心軸２０に対する角度
を約４５゜とされる。過度に鈍い角度、例えば、６０゜よ
り大きい角度は、混合噴流の伝播を過度に妨害し、さら
に、その粒子の回転運動に極度に有害な影響を及ぼす。
一方、過度に鋭い角度、すなわち、３０゜未満の角度
は、その熱交換の強度が弱められる。

【００３１】図４は、リング部材３２が混合ヘッド１０
のノズル領域１８に直接隣接している付属装置３０を示
している。混合ヘッド１０のノズル領域１８およびリン
グ部材３２の流路６０は、断面円形状をした円筒形にな
っている。この実施態様において、流路６０は、直径約
１２mm、長さ約３０mmである。流路６０の断面の面積
は、図４に示すように、ノズル領域１８の断面の面積よ
り大きくする必要はないが、ノズル領域１８の断面の面
積より小さくならないようにされる。

【００３２】リング部材３２は、その周囲に、単一冷媒
ノズル３４を備えている。該冷媒ノズル３４は、液体窒
素が貫通孔延長部４１を通って冷媒として供給される冷
媒流路として作用する、貫通孔３５を有する。この貫通
孔３５は、直径約２〜５mm、好ましくは３mmであり、噴
流の方向に、洗浄媒体である混合噴流１９の中心軸２０
に対して約３０゜から６０゜の角度Φ、好ましくは約４５
゜の角度で傾斜している。貫通孔３５の中心軸３９は、
洗浄媒体である混合噴流１９の中心軸２０と交差してお
り、貫通孔３５と対向するリング部材３２の壁Ａで衝突
する。これにより、回転する洗浄媒体の混合噴流１９
は、導入された冷媒によりほとんどはね返されない。逆
に、この混合噴流の回転エネルギーは増強される。さら
に、混合噴流１９の粉粒体との接触時間が一層長くなる
ために、液体窒素による冷却効果が高まる。

【００３３】冷媒ノズル３４の出口は、この実施態様で
は、混合噴流１９と直接に隣接している。このため、冷
媒である液体窒素は、結晶化される噴射材料の粉粒体と
直接に接触する。

【００３４】ノズル領域１８とリング部材３２との間の
領域を密封するために、内側にセラミック材料８でライ
ニングされたノズル領域１８の外壁部９をも保護し得
る、遮断部材としての遮断リング２１が備えられてい
る。この外壁部９はプラスチック材料から成る。

【００３５】リング部材３２は、支柱３８により外壁部
９に固定されている。

【００３６】リング部材３２は、耐食性を有して低温に
耐える材料、例えば、ステンレス鋼（ＶＡ鋼）で形成さ
れる。

【００３７】鉱物噴射材料の可能な混合は、ヨーロッパ
特許第0,171,448号に詳細に記載されるように、圧縮気
体にかえて、噴射材料／気体の混合物を管路部１４を通
して供給することにより実施される。

【００３８】

【発明の効果】本発明は、このように、冷却により結晶
化される少なくとも一種の洗浄媒体の粒子を有する噴射
材料を用いることにより、環境に有害な材料の量を最小
減にでき、しかも、洗浄された表面から噴射材料の粒子
を洗い落とすための後工程を必要としない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法を実施するための装置の断面図。

【図２】ガス冷媒を混合噴流中に導入するための、本発
明による装置の断面図。

【図３】図２による装置の正面図。

【図４】ガス冷媒を混合噴流内に噴射するための他の実
施態様の断面図。

【符号の説明】

１０混合ヘッド１６混合領域１８ノズル領域１９混合噴流３０付属装置３２リング部材３４冷媒ノズル３６ガス冷媒

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者エーフアアボニースツユクスドイツ連邦共和国デー−8000 ミユンヘン 40，コノリーシユトラーセ 31 (72)発明者ペーターブロイドイツ連邦共和国デー−8632 ノイシユタツトベー．コーブルク，アイスフエルトシユトラーセ 19

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面、特に環境の影響を受けて汚染および
腐食される鋭敏な表面を、微粒子噴射材料と気体との混
合噴流によって洗浄する方法であって、冷却により結晶
化される少なくとも１種の洗浄媒体の粒子を有する噴射
材料を使用することを特徴とする洗浄方法。
【請求項２】前記結晶化される噴射噴流の成分がガス冷
媒と直接接触することにより冷却される、請求項１に記
載の洗浄方法。
【請求項３】前記噴射材料として氷晶が用いられる、請
求項１に記載の洗浄方法。
【請求項４】前記冷媒として二酸化炭素が用いられる、
請求項２に記載の洗浄方法。
【請求項５】前記冷媒としてフレオンが用いられる、請
求項２に記載の洗浄方法。
【請求項６】前記冷媒と前記結晶化される噴射材料の成
分との接触が噴流内にて生じる、請求項１に記載の洗浄
方法。
【請求項７】前記冷媒が混合噴流の外部から該混合粉粒
の内部へと噴射される、請求項６に記載の洗浄方法。
【請求項８】他の噴射材料として粒体、とくに鉱物の
粒体あるいはくるみの殻が用いられる、請求項１に記載
の洗浄方法。
【請求項９】前記水あるいは洗浄媒体は、前記噴流のス
プレー前に粉粒とされるように結晶化される、請求項１
に記載の洗浄方法。
【請求項１０】表面、特に環境の影響を受けて汚染およ
び腐食される鋭敏な表面を洗浄する装置であって、気体および液体洗浄媒体を混合するための混合ヘッド
と、気体および粉粒体の洗浄用噴流をスプレーするためのノ
ズル領域と、結晶が粉粒体として用いられる液体洗浄媒体を結晶化す
るための器具と、を有する洗浄装置。
【請求項１１】前記ノズル領域の後方である前記スプレ
ー方向に、ノズル出口から排出される混合噴流内にガス
冷媒を噴出するための付属装置が配置されている、請求
項１０に記載の洗浄装置。
【請求項１２】前記付属装置が、冷媒噴流の周りのリン
グ部材に配置された少なくとも１つの冷媒ノズルを備え
ており、液体および／またはガス冷媒、または冷媒混合
物が該冷媒ノズルに供給される、請求項１１に記載の洗
浄装置。
【請求項１３】前記リング部材は、冷媒を噴射させるた
めに冷媒の噴射方向に延びた直径が一定の流路を備えて
いる、請求項１２に記載の洗浄装置。
【請求項１４】前記流路の直径が５〜２０mm、とくに約
１２mm未満である、請求項１２に記載の洗浄装置。
【請求項１５】前記冷媒ノズルの中心軸が冷媒噴流の方
向に対して傾斜しており、しかも、冷媒ノズルに対向し
た前記リング部材の壁と交差している、請求項１２に記
載の洗浄装置。
【請求項１６】前記冷媒ノズルの中心軸が、冷媒噴流の
中心軸と交差するか、あるいは、離心率が１.５mm以下
となって該中心軸にまで延びている、請求項１５に記載
の洗浄装置。
【請求項１７】前記冷媒を洗浄噴流内に導入するための
冷媒ノズルが、２〜５mm、とくに約３mmの直径を有する
流路を備えており、該冷媒ノズルの中心軸が、洗浄媒体
の噴流の中心軸に対して、噴流の方向に、３０゜〜６０゜
の角度、特に４５゜程度の角度で傾斜している、請求項
１２に記載の洗浄装置。
【請求項１８】前記リング部材は、混合ヘッドのノズル
領域に直接に隣接する、請求項１２に記載の洗浄装置。
【請求項１９】前記リング部材と混合ヘッドの外壁部と
の間に遮断部材が備えられている、請求項１２に記載の
洗浄装置。
【請求項２０】前記リング部材と混合ヘッドのノズル出
口との距離が、約３〜７cm、とくに約５cmまでである、
請求項１２に記載の装置。
【請求項２１】前記冷媒が、洗浄噴流とは、前記ノズル
出口の後方約５〜１０cmの距離で近接する、請求項２０
に記載の洗浄装置。
【請求項２２】前記リング部材が、支柱により混合ヘッ
ドのノズル領域の外側に固定されている、請求項２１に
記載の洗浄装置。
【請求項２３】前記冷媒ノズルが洗浄噴流に直接接して
いる、請求項１２に記載の洗浄装置。