JPS5855666A - ブラスト用氷粒製造方法及びその装置 - 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】 この発明は氷粒製造方法及びその装置に係シ、より詳し
くは鋼板等の除錆、塗装下地処理、コンクリート壁面等
の表面研掃作業で用いられるサンドブラストの砂の代替
えとなる氷粒を対象とし、超低温液体中に冷水を吐き出
すことによってとの冷水を氷粒化せしめる氷粒製造方法
及び、超低温液体を常に循環させながら再冷却して温度
維持を計らせると共に、この液体に吐出される冷水を自
動供給させ、連続的に氷粒を製造することができる氷粒
製造装置に関する。

一般に、鋼板や機器の洗浄には砂や鋼球を使用するサン
ドブラストやショツトブラストが採用されているが、こ
れらは発生する粉塵の処理、前者の場合にあっては更に
多量の廃砂の処理の問題があった。近年、これを解決す
べく砂等の固体に代えて氷片を使用するアイスブラスト
法が提案された（％許第６８７１８３号）。これは噴射
片が液化することを利用して廃棄物の低減化ならびに粉
塵発生の防止を計ったものであり、その有用性が高く評
価されている。しかしながら、大きな氷塊を砕いて氷片
を得るという旧来の製氷技術から脱却していなかったた
め、下記のような種々の問題点を有しその使用価値が半
減していた。

すなわち、（イ）均一な大きさに砕くことができないた
め均一な研掃面が得られない、（＝）製氷工場は独立し
ている場合が多く、氷塊を施工場所まで運搬する損失と
柳工場所での一時的保管庫の確保の困難性、（ハ）均一
に砕くことが難しいため、氷片を連続的に供給する機構
が得られない、に）運搬、一時保管、破砕の過程で氷特
に冷熱の損失が大きい、（ホ）氷は投射されると再使用
されない機構なので水及び冷熱の損失が大きい、（へ）
不確定な破砕機構をもち氷片の連続補給ができないので
、連続プラスト装置に組み込むことができない。

そこで本発明者は従来のアイスプラストにおける問題点
に鑑み、これを有効に解決すべく本発明を創案するに到
ったものである。

従って、この発明の目的とするところは氷塊を経ること
なく水から直接氷粒を得るようにさせ中間での損失を低
減でき、投射氷粒を戻して再利用し得るようにして省資
源化を計シ、かつ連続的に氷粒を得ることができ、これ
を利用して連続アイスプラストが可能となる氷粒製造方
法及びその装置を提供する。

以下、本発明に係る好適一実施例を添附図面に従って説
明する。

第１図は本発明の氷粒製造装置の実施例を示し、図に示
す如く１は氷点よシも十分低い温度の冷液を溜める冷液
槽である。冷液は水に不溶性で氷点よりも低い凝固点を
有しかつ常温でも液体であるもの、例えばｎ−ヘキサン
（凝固点−９４℃、沸点６９℃）を使用しである。２は
冷液循環手段であり、冷液槽１の上部に設けた溢水口３
よシ溢れた冷液並びに集液ヘッダ４よυ集めちれた冷液
を回収する液回収管５と、これよシ回収液を受ける受液
槽６と、この液を前記冷液槽の下部に設けたストレーナ
７を介して冷液槽１内へ戻す循環ポンプ８と、そしてこ
の循環ポンプ８とストレーナ７との間に介挿した冷液冷
却器９とからなる。この冷液冷却器９は冷液槽１へ冷熱
を供給すべく設けられ、冷液槽１内の冷液温度を常に一
８０℃〜−６０℃の所定温度に保持させる。１０は冷水
供給手段であり、自動補給され得る常温水を溜める受水
槽１１と、この水を前記冷液槽１の下方に注入する注水
ポンプ１２と、この注水ポンプ１２と注入部との間に介
挿した水冷却器１３とからなる。この水冷却器１３は水
を氷点近傍にまで冷却するために設けられ、冷液槽１に
注入される冷水を０〜４℃に保持させる。

１４は注水ノズル等の吐出手段であり、前記冷水供給手
段１０から供給される冷水を冷液槽１内へ無数の水滴状
となって注入されるべく、例えば多数の孔を開穿した管
体として冷水槽１下方に配設されている。この吐出手段
１４から吐出された冷水滴は冷液、すなわち超低温へキ
サンとの熱交換によって氷結し丸い氷粒１５となる。と
の氷粒は一般に冷液よシも比重が重いため沈降するも、
これを上方に集めるべく沈降速度以上の上向き流速を冷
液槽１内に与える適宜の流速付与手段（図示省略）が槽
内に設けられている。１６はスクリューコンベア、パケ
ットコンベア等既知の回収手段であシ、上方に集まった
氷粒１５を取シ出すべく冷液槽１の液面下にその先端を
没するように設けられている。

尚、流速付与手段の冷液槽１内の上向き流速を変えるこ
とによシ氷粒の下方での回収も可能であり、また冷液槽
１内への冷水の注水は下方に限定されるものではなく上
方又は液面からも可能であり、これに合わせて各要素の
設定位置を変えてやればよい。

以上に述べた本発明に係る装置を用いて氷粒を製造する
には次のような操作を行なう。先ず冷液槽１に常温の又
は予め−９０℃近くに超低温化したｎ−ヘキサン液を満
たすとともに溢水せしめ、液回収管５を介して受液槽６
も満杯となるよう十分に補給し、循環手段２を介して冷
液槽１内の液が循環し得るようにする。しかして冷液冷
却器９及び循環ポンプ８を運転して循環せしめ、冷液槽
１内に冷熱を供給し槽内温度を一４５℃〜−３℃に冷却
保持させる。一方、受水槽１１には常温水を溜めるも定
水位を保つべく常に自動供給されるようになっている。

この常温水はポンプ１２で汲み出されると共に、水冷却
器１３によシ凍らされることなく氷点近傍に来るように
冷却され、冷液槽１内へ０〜４℃の冷水となって注水さ
れる。この注水は吐出手段１４によってなされるから冷
液中に無数の水滴が散在することとなシ、個々の水滴が
その回シの冷液と熱交換されて水滴単位で結氷する。

水滴は予め十分に冷却されているからこの結氷は急速に
かつ効率よく行なわれ、均一な氷粒を得ることが可能と
なる。氷粒の粒径及び硬度は注水圧又は吐出手段１４と
なる注水ノズルの形状に大きく依存する。また冷水温度
にも影響される。これは各要素によシ水滴の形又は大き
さ及び熱交換効率が変わるからであるが、このことを利
用することにより任意の粒径及び硬度をもつ氷粒を得る
ことが可能となる。

従って、この造水過程では一旦大きな氷塊を作るものと
異なシ、直接水から氷粒を造ることができるので製造ロ
スが少なく、しかも均一なものを得ることができる。

しかして、冷液槽１内に発生した氷粒１５は、流速付与
手段によシ上向き流速を与えられ一定時間槽内滞溜後上
方に集合する。この集合した氷粒１５はそれぞれ冷液に
包まれた状態で浮遊するこ七となるので所謂ブリッジ現
象によシ団塊となることはない。従って氷粒のまま回収
手段１６により取シ出すことが可能となる。

一方、上記工程中塗液槽１内の冷液は、溢水するものは
溢水口３より、また液面上部にあるものは集液ヘッダ４
よシ、湿田又は掬い取られて循環路に乗り廃棄されるこ
となく再冷却されるので、損失が少なく有効に利用し得
る。従って水供給手段１０からの冷水の供給が続く限シ
氷粒の連続製造が可能となる。また、冷液の損失分はあ
ったとしても受液槽６への補給によシ適宜補うようにす
ればよく、冷液の汚れもストレーナ７によシ浄化される
ので造水における不都合はない。また回収手段１６によ
シ取り出された氷粒は、例えば空気式プラスト装置や高
圧水投射装置に供給されアイスプラストに供されるも、
この投射後の氷及び冷水を回収して浄化後、再び受水槽
１１に戻すようにすれば再利用が可能であシ、省資源化
が計れる。

第２図は、本発明者が提案する上記氷粒製造装置を利用
したアイスプラスト装置の好適一実施例を示すものであ
シ、この装置の狙いとするところは砂等に代えて氷粒を
使用することによシ、粉塵公害の防止と廃棄物処理の問
題を一挙に解決するとともに、研掃効果も同程度に期待
でき得、また使用済みの氷を冷水として回収再利用し、
もって省資源化を計シ、さらにはクローズドルーツを可
能としたところにある。以下詳細に説明すると、図中Ａ
は既述した本発明に係る氷粒製造装置であシ全く同一で
あるから同一符号を付して説明を省略する。２０はニア
コンプレッサ又は高圧ポンプ等の圧送装置であシ、これ
よシ延びた圧送管２１へ圧搾空気又は高圧水を吐出すべ
く設けられている。圧送管２１の途中には氷粒製造装置
Ａから延設された取出管２２が接続され、取シ出された
氷粒を圧送管２１へ合流させるようになっている。

２３は圧送管２１の先端に取シ付けられた氷粒噴射ノズ
ルであシ、鋼板等の被研掃物２４に高圧で投射すべく設
けられている。２５は回収槽であシ、被研掃物２４に投
射して落下飛散した使用済みの氷及び水を冷水として回
収すべく設けられている。

２６はこの回収された冷水をポンプ２７によって汲み堆
ってこれを清浄濾過する水処理装置であシ、フィルタあ
るいはサイクロン等を一要素とした公知の処理装置とし
て設けられている。かかる処理後の冷水はポンプ２８に
よシ氷粒製造装置の受水槽１１に帰還させている。尚、
前記回収槽２５で回収した水と氷をふるい等で分離し、
水は水処理装置２６を介して原水槽、すなわち受水槽１
１に戻し、氷は公知の洗浄方法で汚物を除去し氷粒製造
装置Ａの冷液槽１に直接回収するように設けてもよい。

次に、このアイスプラスト装置の実施例の作用を説明す
る。第２図において、氷粒製造装置より得られた氷粒は
圧送装置２−１の運転にょシ取出管２２へ自動的に吸引
流入すると共に、圧送管２１へ流れ込み圧搾空気又は高
圧水と合流し、噴射ノズル２３よシ高圧力で噴射される
。この噴射で、氷粒は硬度と重量を有するから被研掃物
２４に衝突したときの摩擦と衝撃効果で汚れを剥離し、
水はこれらの汚れを洗い落す洗浄効果を発揮するという
相乗効果を呈する。しかも氷粒はすべて均一の粒度を有
しているので研掃面が均一に研掃され砂や鋼粒と比較し
て劣ることはない。しかして、これらの使用済みの水及
び氷はそのまま汚物と共に回収され、水処理装置２６に
よる清浄後氷粒製造装置へ戻される。この帰還によ９本
アイスプラスト装置は完全循環サイクルを描くことにな
る。

すなわち、系内への冷熱は冷液にあっては冷液冷却器９
によって、また冷水にあっては水冷却器１３によってそ
れぞれ系内部で与えられ、他方冷液は系内で循環してい
るだけであシ、また冷水は一旦氷粒化され研掃に供され
るも使用後は再び回ことは、圧送装置２０としてエテコ
ンプレツサを用いた場合でも、あるいは高圧ポンプを用
いた場合でも同じであシ、共に完全閉サイクルを組むこ
とができる。尤も本装置は研掃部において唯一の開路を
形成しているので、ここで若干の水及び氷が系外へ逃げ
るため、それを補うべく受水槽１１は厳密には開路とな
る。

従って、系外からの異物混入は全くあシ得ず、単に研掃
によって生じる被研掃物２４の汚れ、しかも絶対量が少
ない廃棄物を排出するに止まるから、原子力発電プラン
トや特殊な化学プラント等の↓うな粉塵や異物の混入を
嫌う機器の洗浄に好適に使用することができる。また、
サンドブラスト等のように粉塵の発生が無く皆無に等し
いので、街路の構造物や密集するピルの壁面の洗浄等に
も幅広く応用でき、施工場所の制限も設ける必要がない
。さらには、使用後の氷及び冷水は再利用されるので、
系外からの補給は系内における消耗分の冷液と水とを供
給するだけで済み、しかも非常に僅少であって廃棄量の
減少とともに省資源化を計ることができる。

また、本アイスブラスト装置はシステムとして電源及び
水のみを系外から供給する独立した装置として形成でき
、しかもこれらの供給は大型化、複雑化を招かず、ある
いは入手困難なものではなく通常どこでも容易に調達で
きるものであるから任意の場所で使用でき、また連続運
転が可能で所望の粒度あるいは硬度の氷粒を得ることが
できるからシステムとしての利用度、応用分野も広汎と
なる。

以上、要するにこの発明によれば次のような優れた効果
を発揮する。

（１）冷液に冷水を注入させ、水から直接氷粒を得ると
いう直接製造方式を採用したから、破砕工程のある在来
の間接製造方式と異なシ、構造簡単でかつ製造損失を大
幅に減少させることができ、また水を冷水としたことに
よシ熱効率を向上させ得、しかも注入圧、注入方法ある
いは冷水温度を変えることによって任意の粒度、硬度を
もつ均一でばら付きのない氷粒を造ることができる。

（２）造水工程と氷粒化工程とが分離しておらず一体と
なっているので、得られる氷粒を使用した後でもこれを
廃棄することなく回収再使用することができ、しかも冷
液も循環させることによシ超低温の維持を計れて新たな
補給を必要としないから閉サイクル系を構成し得、もっ
て省資源化（水、冷熱）を達成することができる。

（３）水の供給が続く限シ連続して氷粒を造ることがで
きるので、これを一定の装置系に組み込んで閉サイクル
を形成すれば連続アイスブラスト装置を実現することが
でき、しかもこの得られるブラスト装置は電源と水源を
外部から供給するだけの独立した装置とすることができ
るので、氷粒製造源として有用であシ、また他の分野で
も広汎に利用し得る等優れた諸特長を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る氷粒製造装置の好適一実施例を図
式的に示す断面図、第２図は本発明に係る氷粒製造装置
を利用してシステム化した一応用例のアイスブラスト装
置を図式的に示す断面図である。 図中、１は冷液槽、２は゛冷液循環手段、１０は冷水供
給手段、１４は吐出手段、１５は氷粒、１６は回収手段
である。 特　許　出　願　人　　石川島播磨重工業株式会社代理
人　弁理士　　絹　谷　信　雄

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）氷点よシも低い凝固点を有する液体をその凝固点
   以上であって氷点以下となるように冷却すると共に、一
   方、水を凍らすことなく氷点近傍に来るように冷却し、
   この冷却した冷水を冷却されて超低温となった前記液体
   中に注入１、これよシ氷粒を得るようにしたことを特徴
   とする氷粒製造方法。
2. （２）氷点よシも低い温度の冷液を溜める冷液槽と、こ
   の冷液の一部を冷却して再び前記冷液槽に戻し冷液槽内
   の冷液を常に所定温度に保持する冷液循環手段と、水を
   氷点近傍にまで冷却しこれを連続供給する冷水供給手段
   と、この供給手段よシ得られる冷水を前記冷液槽内の冷
   液中に吐出する吐出手段と、この吐出手段よシ吐出され
   る冷水及び前記冷液の熱交換によって得られる氷粒を取
   シ出す回収手段とから構成されていることを特徴とする
   氷粒製造装置。