特許 5922982 ドライアイス噴射用ノズル及びドライアイス噴射装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5922982

(24)【登録日】2016年4月22日

(45)【発行日】2016年5月24日

(54)【発明の名称】ドライアイス噴射用ノズル及びドライアイス噴射装置

(51)【国際特許分類】

   B24C 5/04 20060101AFI20160510BHJP

   B24C 1/00 20060101ALI20160510BHJP

   B24C 5/02 20060101ALI20160510BHJP

   B24C 3/00 20060101ALI20160510BHJP

【ＦＩ】

   B24C5/04 A

   B24C1/00 A

   B24C5/02 A

   B24C3/00 Z

【請求項の数】3

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2012-101270(P2012-101270)

(22)【出願日】2012年4月26日

(65)【公開番号】特開2013-226628(P2013-226628A)

(43)【公開日】2013年11月7日

【審査請求日】2014年12月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】000231235

【氏名又は名称】大陽日酸株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】591107034

【氏名又は名称】日本液炭株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100094400

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 三義

(74)【代理人】

【識別番号】100152146

【弁理士】

【氏名又は名称】伏見 俊介

(72)【発明者】

【氏名】中林 宏行

(72)【発明者】

【氏名】山口 雅志

(72)【発明者】

【氏名】近藤 航

(72)【発明者】

【氏名】細野 久朗

【審査官】 須中 栄治

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−２７７１１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−１６６０５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１２６６２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２１８３２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３５１５２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５７−１３７４１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１９０７２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３１９５３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１８３５３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−３０２４３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１７８８０５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２４Ｃ１／００；５／０２；５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ドライアイスが圧縮ガスと共に圧送される流路を形成し、この流路の先端側に設けられた噴出口からドライアイスを噴射するドライアイス噴射用ノズルであって、
前記噴出口が断面略矩形状を有して、前記流路内の断面積最小部から前記噴出口に向かって、前記噴出口の長手方向において漸次径が拡大すると共に、前記噴出口の短手方向において漸次径が縮小する管路を備え、なお且つ、この管路の流路断面積が、前記断面積最小部から前記噴出口に向かって漸次拡大しており、
前記管路は、前記流路の基端側に設けられた導入口から前記断面積最小部に向かって漸次径が縮小する形状を有し、
前記管路において、前記断面積最小部での流路断面積をＡ_１、適正膨張時の噴出口での流路断面積をＡ_２、前記噴出口での流路断面積をＡ_３とし、
前記導入口での流路内圧力をｐ_０、前記噴出口での流路内圧力をｐ、適正膨張時の噴出口でのマッハ数をＭ、前記圧縮ガスの比熱比をｋとしたときに、
前記適正膨張時の噴出口での流路断面積Ａ_２は、前記適正膨張時の噴出口でのマッハ数Ｍを下記式（１）により求め、この求めた値を下記式（２）に代入することにより求まる値であり、
前記噴出口での流路断面積Ａ_３は、下記式（３）の関係を満足する値に設定されていることを特徴とするドライアイス噴射用ノズル。

【数1】

【数2】

【数3】

【請求項2】

ドライアイスを圧縮ガスと共に噴射するドライアイス噴射用ノズルと、
前記ドライアイスと前記圧縮ガスが混合される混合室と、
前記混合室にドライアイスを供給するドライアイス供給手段と、
前記混合室に圧縮ガスを供給する圧縮ガス供給手段とを備え、
前記ドライアイス噴射用ノズルが、請求項１に記載のドライアイス噴射用ノズルであることを特徴とするドライアイス噴射装置。

【請求項3】

前記ドライアイス噴射用ノズルは、ノズルガンを構成していることを特徴とする請求項２に記載のドライアイス噴射装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ドライアイス噴射用ノズル及びドライアイス噴射装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、洗浄対象物に付着した汚れ等の付着物を除去する方法の１つとして、ドライアイスブラスト（ドライアイス洗浄）と呼ばれる方法が知られている（例えば、特許文献１を参照。）。このドライアイスブラストでは、ペレット状やパウダー状等の粒子状のドライアイスを圧縮空気等の圧縮ガスと共に、ノズルの先端（噴出口）から高速で噴射し、洗浄対象物の表面に吹き付ける。

【0003】

これにより、洗浄対象物の表面を傷付けることなく、この洗浄対象物に付着した汚れ等の付着物を剥離して除去することができる。また、このドライアイスブラストでは、ドライアイス自体が気化してしまうため、ブラスト後の後処理も容易である。

【0004】

このようなドライアイスを噴射するドライアイス噴射装置は、上述したドライアイスブラストによる洗浄だけでなく、例えば、電気・電子部品や光学部品、それらの加工部品等の噴射対象物に対して、例えば、洗浄やバリ取り、表面加工等の各種処理を施す際に幅広く利用されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】実用新案登録第２５５７３８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、上述した従来のドライアイス噴射装置では、１回のノズル走査でなるべく広い範囲に亘って処理を行うために、噴出口を幅方向に広げた断面略矩形状の噴射用ノズルが用いられている。

【0007】

しかしながら、このような幅広形状を有する噴射用ノズルでは、噴出口の幅方向の全域に亘って均一な圧力でドライアイスを噴射させることが困難であった。すなわち、従来のドライアイス噴射用ノズルでは、ドライアイスを噴射する際に、ノズル内を流れるドライアイスに対して圧縮ガスにより十分な加速エネルギーを与えることができなかった。

【0008】

このため、従来のドライアイス噴射装置では、噴出口の幅方向の全域に亘ってドライアイスを高速で噴射させることができず、噴射対象物に対して十分な処理が行えないといった問題が発生していた。

【0009】

本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、噴出口の幅方向の全域に亘ってドライアイスを高速で噴射させることを可能としたドライアイス噴射用ノズル及びドライアイス噴射装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
（１） ドライアイスが圧縮ガスと共に圧送される流路を形成し、この流路の先端側に設けられた噴出口からドライアイスを噴射するドライアイス噴射用ノズルであって、
前記噴出口が断面略矩形状を有して、前記流路内の断面積最小部から前記噴出口に向かって、前記噴出口の長手方向において漸次径が拡大すると共に、前記噴出口の短手方向において漸次径が縮小する管路を備え、なお且つ、この管路の流路断面積が、前記断面積最小部から前記噴出口に向かって漸次拡大しており、
前記管路は、前記流路の基端側に設けられた導入口から前記断面積最小部に向かって漸次径が縮小する形状を有し、
前記管路において、前記断面積最小部での流路断面積をＡ_１、適正膨張時の噴出口での流路断面積をＡ_２、前記噴出口での流路断面積をＡ_３とし、
前記導入口での流路内圧力をｐ_０、前記噴出口での流路内圧力をｐ、適正膨張時の噴出口でのマッハ数をＭ、前記圧縮ガスの比熱比をｋとしたときに、
前記適正膨張時の噴出口での流路断面積Ａ_２は、前記適正膨張時の噴出口でのマッハ数Ｍを下記式（１）により求め、この求めた値を下記式（２）に代入することにより求まる値であり、
前記噴出口での流路断面積Ａ_３は、下記式（３）の関係を満足する値に設定されていることを特徴とするドライアイス噴射用ノズル。

【数1】

【数2】

【数3】

（２） ドライアイスと圧縮ガスが混合される混合室と、
前記混合室にドライアイスを供給するドライアイス供給手段と、
前記混合室に圧縮ガスを供給する圧縮ガス供給手段と、
前記混合室から供給されたドライアイスを圧縮ガスと共に噴射するドライアイス噴射用ノズルとを備え、
前記ドライアイス噴射用ノズルが、前記（１）に記載のドライアイス噴射用ノズルであることを特徴とするドライアイス噴射装置。
（３） 前記ドライアイス噴射用ノズルは、ノズルガンを構成していることを特徴とする前記（２）に記載のドライアイス噴射装置。

【発明の効果】

【0011】

以上のように、本発明によれば、噴出口の幅方向の全域に亘ってドライアイスを高速で噴射させることを可能としたドライアイス噴射用ノズル及びドライアイス噴射装置を提供することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明を適用したドライアイス噴射装置の一例を示す模式図である。

【図2】本発明を適用したドライアイス噴射用ノズルの一構成例を示し、（ａ）は、その正面図、（ｂ）は、そのＸ−Ｘ’断面図、（ｃ）は、そのＹ−Ｙ’断面図、（ｄ）は、そのＺ_１−Ｚ_１’断面図、（ｅ）は、そのＺ_２−Ｚ_２’断面図、（ｆ）は、そのＺ_３−Ｚ_３’断面図である。

【図3】本発明を適用したドライアイス噴射用ノズルの変形例を示し、（ａ）は、その正面図、（ｂ）は、そのＸ−Ｘ’断面図である。

【図4】実施例１，２のドライアイス噴射用ノズルの各部寸法を示し、（ａ）は、そのＸ−Ｘ’断面図、（ｂ）は、そのＹ−Ｙ’断面図である。

【図5】比較例１のドライアイス噴射用ノズルの各部寸法を示し、（ａ）は、その正面図、（ｂ）は、そのＸ−Ｘ’断面図、（ｃ）は、そのＺ_１−Ｚ_１’断面図、（ｄ）は、そのＺ_２−Ｚ_２’断面図である。

【図6】比較例２のドライアイス噴射用ノズルの各部寸法を示し、（ａ）は、その正面図、（ｂ）は、そのＸ−Ｘ’断面図、（ｃ）は、そのＹ−Ｙ’断面図、（ｄ）は、そのＺ_１−Ｚ_１’断面図、（ｅ）は、そのＺ_２−Ｚ_２’断面図、（ｆ）は、そのＺ_３−Ｚ_３’断面図、（ｇ）は、そのＺ_４−Ｚ_４’断面図である。

【図7】比較例３のドライアイス噴射用ノズルの各部寸法を示し、（ａ）は、その正面図、（ｂ）は、そのＸ−Ｘ’断面図、（ｃ）は、そのＹ−Ｙ’断面図、（ｄ）は、そのＺ_１−Ｚ_１’断面図、（ｅ）は、そのＺ_２−Ｚ_２’断面図、（ｆ）は、そのＺ_３−Ｚ_３’断面図、（ｇ）は、そのＺ_４−Ｚ_４’断面図である。

【図8】実施例１，２及び比較例１〜３について、圧縮ガスの速度を計算した結果を示すグラフである。

【図9】ドライアイスの噴射能力を評価する試験方法を説明するための図であり、（ａ）は、噴出口の長手方向に沿った断面図、（ｂ）は、噴出口の短手方向に沿った断面図である。

【図10】実施例１，２及び比較例１〜３について、感圧紙が受ける力を測定した結果を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明を適用したドライアイス噴射用ノズル及びドライアイス噴射装置について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、以下の説明において例示される材料、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。

【0014】

（ドライアイス噴射装置）
図１は、本発明を適用したドライアイス噴射装置１の一例を示す模式図である。
このドライアイス噴射装置１は、図１に示すように、ペレット状のドライアイス（ドライアイスペレット）を供給するドライアイス供給機構（ドライアイス供給手段）２と、圧縮空気（圧縮ガス）を供給する圧縮ガス供給機構（圧縮ガス供給手段）３と、ドライアイスと圧縮空気を混合する混合室４と、圧縮空気と混合されたドライアイスを噴射するノズルガン（ドライアイス噴射用ノズル）５とを概略備えている。

【0015】

ドライアイス供給機構２は、装置本体１ａに組み付けられたものであり、図示を省略するドライアイスペレタイザー（ドライアイスペレット製造機）から供給されたドライアイスペレット（例えば粒径３ｍｍ）を保冷状態で貯留するホッパー６と、ホッパー６からドライアイスペレットを搬出するフィーダー７と、フィーダー７により供給されたドライアイスペレットを粉砕してパウダー状（例えば粒径０．５ｍｍ以下）のドライアイス（ドライアイス粉末）とする粉砕機８とを有して、このドライアイス粉末を混合室４へと供給する。

【0016】

圧縮ガス供給機構３は、装置本体１ａの外部に配置されたコンプレッサ９を備え、このコンプレッサ９は、外部の空気を圧縮した後、この圧縮空気中に含まれるごく微量のオイルを図示を省略するオイルミストフィルターにより除外し、更に、図示を省略するドライヤーにより圧縮空気中の水分を除去した後、この清浄な圧縮空気を圧力調整弁１０を介して混合室４へと供給する。

【0017】

混合室４は、装置本体１ａの内部に配置されており、ドライアイス供給機構２から供給されたドライアイス粉末と、圧縮ガス供給機構３から供給された圧縮ガスとを混合して、ノズルガン５へと供給する。

【0018】

ノズルガン５は、ホース１１を介して装置本体１ａ内の混合室４と接続されており、トリガー１２を引くことで、混合室４から供給されたドライアイス粉末を圧縮空気と共に、ノズルの先端（噴出口）５ａから高速で噴射する。これにより、例えば、電気・電子部品や光学部品、それらの加工部品等の噴射対象物に対して、例えば、洗浄やバリ取り、表面加工等の各種処理を施すことが可能となっている。

【0019】

なお、本発明を適用したドライアイス噴射装置は、上記図１に示すドライアイス噴射装置１の構成に必ずしも限定されるものではなく、例えば、上記粉砕機８を省略して、ドライアイスペレットを圧縮空気と共に噴射する構成であってもよい。

【0020】

また、本発明を適用したドライアイス噴射用装置は、例えば、液化炭酸ガスボンベから供給される液化炭酸ガスを使用してドライアイス粉末を生成した後、ノズルガン等のドライアイス噴射用ノズルを用いて、このドライアイス粉末を噴射するものであってもよい。この場合、圧縮ガスとして、液化窒素ガスボンベから供給される窒素ガス等を用いることができる。

【0021】

なお、本発明を適用したドライアイス噴射用装置は、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（ドライアイス洗浄）に好適に用いられるものの、そのような用途に必ずしも限定されるものではなく、上述した様々な用途に利用可能である。

【0022】

（ドライアイス噴射用ノズル）
上記ノズルガン５は、本発明を適用したドライアイス噴射用ノズルによって構成されており、例えば図２に示すような構成を有している。

【0023】

なお、図２は、本発明を適用したドライアイス噴射用ノズルの一構成例を示し、（ａ）は、その噴出口２１側から見た正面図、（ｂ）は、その噴出口２１の長手方向Ｘに沿ったＸ−Ｘ’断面図、（ｃ）は、その噴出口２１の短手方向Ｙに沿ったＹ−Ｙ’断面図、（ｄ）は、その噴出口２１でのＺ_１−Ｚ_１’断面図、（ｅ）は、その断面積最小部２２でのＺ_２−Ｚ_２’断面図、（ｆ）は、その導入口２３でのＺ_３−Ｚ_３’断面図である。

【0024】

具体的に、この図２（ａ）〜（ｆ）に示すドライアイス噴射用ノズルは、ドライアイスが圧縮ガスと共に圧送される流路を形成し、この流路の先端側に設けられた噴出口２１からドライアイスを噴射するものであり、噴出口２１が断面略矩形状（本例では長方形）を有して、流路内の断面積最小部（スロートと呼ばれる。）２２から噴出口２１に向かって、噴出口２１の長手方向Ｘにおいて漸次径が拡大すると共に、噴出口２１の短手方向Ｙにおいて漸次径が縮小する管路２０を備えている。なお且つ、この管路２０の流路断面積は、断面積最小部２２から噴出口２１に向かって漸次拡大している。

【0025】

本発明では、管路２０の噴出口２１の長手方向Ｘに沿った断面形状が、断面積最小部２２から噴出口２１に向かって漸次径が拡大することで、このドライアイス噴射用ノズルを幅広形状とし、１回のノズル走査でなるべく広い範囲に亘ってドライアイスを噴射することが可能となっている。

【0026】

一方、本発明では、管路２０の噴出口２１の短手方向Ｙに沿った断面形状が、断面積最小部２２から噴出口２１に向かって漸次径が縮小することで、この噴出口２１の長手方向（幅方向）Ｘの全域に亘って均一な圧力でドライアイスを噴射させることが可能となっている。

【0027】

また、管路２０は、その基端側に設けられた導入口２３から断面積最小部２２に向かって漸次径が縮小する形状を有することによって、噴出口２１の長手方向Ｘに沿った断面において、その流路が途中で細くなる、いわゆる中細ノズル（ラバールノズル）構造を有している。

【0028】

これにより、管路２０内を流れるドライアイスに対して圧縮ガスにより十分な加速エネルギーを与えることができ、噴出口２１の長手方向（幅方向）Ｘの全域に亘ってドライアイスを高速で噴射させることが可能となっている。

【0029】

なお、管路２０は、断面積最小部２２を挟んで出側管路２０Ａと入側管路２０Ｂに分割された構造を有している。そして、出側管路２０Ａは、断面円形状の断面積最小部２２から断面矩形状の噴出口２１に向かって、噴出口２１の長手方向Ｘに沿った断面において漸次径が拡大し、且つ、噴出口２１の短手方向Ｙに沿った断面において漸次径が縮小する出側流路２０ａを形成する一方、入側管路２０Ｂは、断面円形状の導入口２３から断面円形状の断面積最小部２２に向かって、噴出口２１の長手方向Ｘ及び短手方向Ｙに沿った断面において、それぞれ漸次径が縮小する入側流路２０ｂを形成している。

【0030】

また、出側管路２０Ａには、噴出口２１から噴射されたドライアイスの流れを整流するための整流路２４が設けられている。この整流路２４は、噴出口２１と同一断面形状（断面矩形状）を有して、噴出口２１から軸線方向Ｚに延長して設けられている。

【0031】

一方、入側管路２０Ｂには、上記混合室４から供給されるドライアイスを圧縮ガスと共に導入口２３へと導入するための導入路２５が設けられている。この導入路２５は、導入口２３と同一断面形状（断面円形状）を有して、導入口２３から軸線方向Ｚに延長して設けられている。

【0032】

本発明では、上記管路２０において、断面積最小部２２での流路断面積をＡ_１、適正膨張時の噴出口２１での流路断面積をＡ_２、噴出口２１での流路断面積をＡ_３とし、導入口２３での流路内圧力をｐ_０、噴出口２１での流路内圧力をｐ、適正膨張時の噴出口２１でのマッハ数をＭ、圧縮ガスの比熱比をｋとしたときに、適正膨張時の噴出口でのマッハ数Ｍを下記式（１）により求めた後、この求めた値を下記式（２）に代入することによって、適正膨張時の噴出口２１での流路断面積Ａ_２を求める。このとき、噴出口２１での流路断面積Ａ_３は、下記式（３）の関係を満足する値に設定する必要がある。

【数4】

【数5】

【数6】

【0033】

すなわち、上記式（１），（２）は、不要な衝撃波の発生を防ぎつつ、ドライアイスの最適な膨張噴流を得るための条件式であり、導入口２３での流路内圧力ｐ_０と、噴出口２１での流路内圧力ｐの間で圧力差が十分にあれば、この導入口２３から噴出口２１まで圧縮ガスが加速されて、マッハ数Ｍが１以上となる。

【0034】

このとき、上記式（１），（２）に適合する場合は、管路２０の内部や噴出口２１付近で衝撃波が発生するのを防ぎつつ、ドライアイスの最適な膨張噴流を得ることが可能である。

【0035】

そして、上記式（３）は、本発明を適用した噴射用ノズルとしての機能を発揮させるための条件式であり、上記式（３）の関係を満足する、すなわち、上記式（１），（２）により求めた適正膨張時の噴出口２１での流路断面積Ａ_２よりも、噴出口２１での流路断面積Ａ_３を大きくする（Ａ_２＜Ａ_３）ことで、ドライアイスの最適な膨張噴流を得ることが可能である。

【0036】

一方、上記式（３）を満足しない場合、すなわち、Ａ_２≧Ａ_３になると、圧縮ガスの膨張が不足してしまい、長手方向（幅方向）Ｘの全域に亘って圧縮ガスを加速させることができなくなる。その結果、噴出口２１から噴射されるドライアイスの速度を高めることが困難となる。

【0037】

すなわち、このドライアイス噴射用ノズルでは、管路２０内を流れる圧縮ガスの速度（流速）が高くなるほど、この圧縮ガスの流れに追従してドライアイスの速度（流速）も高めることができる。そして、噴出口２１から噴射されるドライアイスの速度が高いほど、ドライアイスが噴射対象物に衝突した際のエネルギーも大きくなるため、洗浄等の処理を効率良く行うことが可能となる。

【0038】

一方、管路２０の流路断面積が断面積最小部２２から噴出口２１に向かって漸次拡大せずに、その途中で流路断面積が拡大する場合は、圧縮ガスの膨張が不足してしまい、長手方向（幅方向）Ｘの全域に亘って圧縮ガスを加速させることができなくなる。その結果、噴出口２１から噴射されるドライアイスの速度を高めることが困難となる。

【0039】

なお、噴出口２１での流路断面積Ａ_３が断面積最小部２２での流路断面積Ａ_１よりも小さくなる（Ａ_３＜Ａ_１）場合は、圧縮ガスが噴出口２１でチョークするため、この圧縮ガスを長手方向（幅方向）Ｘの全域に亘って加速させることができなくなる。

【0040】

以上のように、本発明によれば、噴出口２１の幅方向Ｘの全域に亘ってドライアイスを高速で噴射させることを可能としたドライアイス噴射用ノズル、並びにそのようなドライアイス噴射用ノズルを備えたドライアイス噴射装置を提供することが可能である。

【0041】

なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、本発明では、図３（ａ），（ｂ）に示すように、上記ドライアイス噴射用ノズル（管路２０）を上記噴出口２１の長手方向（幅方向）Ｘに複数並べて配置して又は連結して使用することも可能である。この場合、１回のノズル走査で処理できる範囲を拡大することが可能である。また、上記噴出口２１の長手方向（幅方向）Ｘにおいて、隣接する管路２０の噴出口２１の間で整流路２４が繋がる（重なる）ことによって、１つの整流路２４を形成していてもよい。

【実施例】

【0042】

以下、実施例により本発明の効果をより明らかなものとする。なお、本発明は、以下の実施例に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できる。

【0043】

本実施例では、先ず、本発明のドライアイス噴射用ノズル（実施例１，２）と、比較例のドライアイス噴射用ノズル（比較例１，２，３）について、コンピュータシミュレーションによるドライアイスの加速性能の評価を行った。

【0044】

（実施例１）
実施例１のドライアイス噴射用ノズルは、上記図２に示す管路２０を備えたものであり、この実施例１のドライアイス噴射用ノズル（管路２０）の各部寸法は、図４に示すとおりである。

【0045】

すなわち、この実施例１のドライアイス噴射用ノズル（管路２０）では、導入口２３の口径Ｄ_１を１４ｍｍφ、断面積最小部２２の口径Ｄ_２を５ｍｍφ、噴出口２１の幅Ｗ及び高さＨを４０ｍｍ×１．２ｍｍ、入側流路２０ｂの長さＬ_１を２０ｍｍ、出側流路２０ａの長さＬ_２を９９．６ｍｍ、整流路２４の長さＬ_３を１０ｍｍとした。また、出側管路２０Ａ及び入側管路２０Ｂの材質をＳＵＳ３０４とした。

【0046】

また、圧縮ガスを空気（比熱比ｋ＝１．４）とし、上記混合室４内の圧力を０．４ＭＰａＧ及び温度を０℃とし、常圧雰囲気中にドライアイスを噴射する場合、導入口２３での流路内圧力ｐ_０は、０．５０１３ＭＰａ、噴出口２１での流路内圧力ｐは、０．１０１３ＭＰａとなる。

【0047】

そして、これらの値を上記式（１）に代入すると、上記適正膨張時の噴出口２１でのマッハ数Ｍは、１．７０２となる。さらに、この値を上記式（２）に代入すると、上記適正膨張時の噴出口での流路断面積Ａ_２と上記断面積最小部での流路断面積Ａ_１の比（Ａ_２／Ａ_１）は、１．３４となる。したがって、Ａ_３／Ａ_２の値は、１．８３であり、実施例１では、上記式（３）の関係を満足している。

【0048】

（実施例２）
実施例２のドライアイス噴射用ノズルは、上記図２に示す管路２０を備えたものであり、この実施例２のドライアイス噴射用ノズル（管路２０）の各部寸法は、上記図４に示す各部寸法のうち、噴出口２１の幅Ｗ及び高さＨを４０ｍｍ×０．６６ｍｍとした以外は、上記実施例１と同様である。この場合、上記Ａ_３／Ａ_２の値は、１．０である。

【0049】

（比較例１）
比較例１のドライアイス噴射用ノズルは、図５（ａ）〜（ｄ）に示すような管路２０を備えたものである。
なお、図５は、比較例１のドライアイス噴射用ノズルの構成を示し、（ａ）は、その噴出口２１側から見た正面図、（ｂ）は、その噴出口２１のＸ−Ｘ’断面図、（ｃ）は、その断面積最小部２２でのＺ_１−Ｚ_１’断面図、（ｄ）は、その導入口２３でのＺ_２−Ｚ_２’断面図である。
また、この図５（ａ）〜（ｄ）に示す管路２０において、上記図２（ａ）〜（ｆ）に示す管路２０と同等の部位については同じ名称及び符号を付すと共に、その説明を省略するものとする。

【0050】

この管路２０は、断面円形状の断面積最小部２２から断面円形状の噴出口２１に向かって同径となる出側流路２０ａを有している。それ以外は、上記図２に示す管路２０と基本的に同様の構造を有している。

【0051】

そして、この比較例１のドライアイス噴射用ノズル（管路２０）の各部寸法は、図５（ｂ）に示すとおりである。すなわち、この比較例１のドライアイス噴射用ノズル（管路２０）では、導入口２３の口径Ｄ_１を１４ｍｍφ、噴出口２１及び断面積最小部２２の口径Ｄ_２を５ｍｍφ、入側流路２０ｂの長さＬ_１を２０ｍｍ、出側流路２０ａの長さＬ_２を９９．６ｍｍとした。また、出側管路２０Ａ及び入側管路２０Ｂの材質をＳＵＳ３０４とした。

【0052】

（比較例２）
比較例２のドライアイス噴射用ノズルは、図６（ａ）〜（ｇ）に示すような管路６０を備えたものである。
なお、図６は、比較例２のドライアイス噴射用ノズルの構成を示し、（ａ）は、その噴出口２１側から見た正面図、（ｂ）は、その噴出口２１の長手方向Ｘに沿ったＸ−Ｘ’断面図、（ｃ）は、その噴出口２１の短手方向Ｙに沿ったＹ−Ｙ’断面図、（ｄ）は、その噴出口２１でのＺ_１−Ｚ_１’断面図、（ｅ）は、その拡径部２６でのＺ_２−Ｚ_２’断面図、（ｆ）は、その断面積最小部２２でのＺ_３−Ｚ_３’断面図、（ｇ）は、その導入口２３でのＺ_４−Ｚ_４’断面図である。
また、この図６（ａ）〜（ｇ）に示す管路６０において、上記図２（ａ）〜（ｆ）に示す管路２０と同等の部位については同じ名称及び符号を付すと共に、その説明を省略するものとする。

【0053】

この管路６０は、断面円形状の断面積最小部２２から断面矩形状の噴出口２１に向かって、噴出口２１の長手方向Ｘに沿った断面において漸次径が拡大し、且つ、噴出口２１の短手方向Ｙに沿った断面において漸次径が拡大した後に、漸次径が縮小する出側流路２０ａを有している。すなわち、この出側流路２０ａは、噴出口２１の短手方向Ｙに沿った断面において、その軸線方向Ｚの中途部に拡径部２６を有して、この拡径部２６から噴出口２１に向かって漸次径が縮小し、且つ、断面積最小部２２から拡径部２６に向かって漸次径が拡大した形状を有している。それ以外は、上記図２に示す管路２０と基本的に同様の構造を有している。

【0054】

そして、この比較例２のドライアイス噴射用ノズル（管路６０）の各部寸法は、図６（ｂ），（ｃ）に示すとおりである。すなわち、この比較例２のドライアイス噴射用ノズル（管路６０）では、導入口２３の口径Ｄ_１を１４ｍｍφ、断面積最小部２２の口径Ｄ_２を５ｍｍφ、噴出口２１の幅Ｗ_１及び高さＨ_１を４０ｍｍ×１．２ｍｍ、拡径部２６の幅Ｗ_２及び高さＨ_２を１３ｍｍ×６．０ｍｍ、入側流路２０ｂの長さＬ_１を２０ｍｍ、出側流路２０ａの長さＬ_２を９９．６ｍｍ、整流路２４の長さＬ_３を１０ｍｍ、断面積最小部２２から拡径部２６までの長さＬ_４を３０ｍｍとした。また、出側管路２０Ａ及び入側管路２０Ｂの材質をＳＵＳ３０４とした。

【0055】

（比較例３）
比較例３のドライアイス噴射用ノズルは、図７（ａ）〜（ｇ）に示すような管路８０を備えたものである。
なお、図７は、比較例３のドライアイス噴射用ノズルの各部寸法を示し、（ａ）は、その噴出口２１側から見た正面図、（ｂ）は、その噴出口２１の長手方向Ｘに沿ったＸ−Ｘ’断面図、（ｃ）は、その噴出口２１の短手方向Ｙに沿ったＹ−Ｙ’断面図、（ｄ）は、その噴出口２１でのＺ_１−Ｚ_１’断面図、（ｅ）は、その拡径部２６でのＺ_２−Ｚ_２’断面図、（ｆ）は、その断面積最小部２２でのＺ_３−Ｚ_３’断面図、（ｇ）は、その導入口２３でのＺ_４−Ｚ_４’断面図である。

【0056】

この管路８０は、断面円形状の断面積最小部２２から断面矩形状の噴出口２１に向かって、噴出口２１の長手方向Ｘに沿った断面において漸次径が拡大した後に、漸次径が縮小し、且つ、噴出口２１の短手方向Ｙに沿った断面において漸次径が縮小する出側流路２０ａを有している。すなわち、この出側流路２０ａは、噴出口２１の長手方向Ｘに沿った断面において、その軸線方向Ｚの中途部に拡径部２６を有して、この拡径部２６から噴出口２１に向かって漸次径が縮小し、且つ、断面積最小部２２から拡径部２６に向かって漸次径が拡大した形状を有している。それ以外は、上記図２に示す管路２０と基本的に同様の構造を有している。

【0057】

そして、この比較例３のドライアイス噴射用ノズル（管路８０）の各部寸法は、図７（ｂ），（ｃ）に示すとおりである。すなわち、この比較例３のドライアイス噴射用ノズル（管路８０）では、導入口２３の口径Ｄ_１を１４ｍｍφ、断面積最小部２２の口径Ｄ_２を５ｍｍφ、噴出口２１の幅Ｗ_１及び高さＨ_１を４０ｍｍ×１．２ｍｍ、拡径部２６の幅Ｗ_２及び高さＨ_２を４５ｍｍ×３．８ｍｍ、入側流路２０ｂの長さＬ_１を２０ｍｍ、出側流路２０ａの長さＬ_２を９９．６ｍｍ、整流路２４の長さＬ_３を１０ｍｍ、断面積最小部２２から拡径部２６までの長さＬ_４を３０ｍｍとした。また、出側管路２０Ａ及び入側管路２０Ｂの材質をＳＵＳ３０４とした。

【0058】

そして、これら実施例１，２及び比較例１〜３のドライアイス噴射用ノズルについて、コンピュータシミュレーションにより圧縮ガスの流れを計算し、噴射用ノズル内での圧縮ガスの速度を算出した。なお、コンピュータシミュレーションでは、上記混合室４内の圧力を０．４ＭＰａＧ及び温度を０℃、噴出口から遠く離れた位置での圧力を０ＭＰａＧ及び温度を０℃に設定して計算を行った。そのシミュレーション結果を図８に示す。

【0059】

図８に示すように、実施例１のドライアイス噴射用ノズルは、比較例１〜３のドライアイス噴射用ノズルよりも圧縮ガスの速度が速くなっており、優れた加速性能を有していることがわかる。特に、実施例１のドライアイス噴射用ノズルは、比較例２，３のドライアイス噴射用ノズルよりも圧縮ガスの速度が３倍以上速くなっている。

【0060】

ドライアイス噴射用ノズルでは、その流路内を流れる圧縮ガスの速度（流速）が高くなるほど、この圧縮ガスの流れに追従してドライアイスの速度（流速）も高めることができる。そして、上記噴出口２１から噴射されるドライアイスの速度が高いほど、ドライアイスが噴射対象物に衝突した際のエネルギーも大きくなるため、洗浄等の処理を効率良く行うことが可能となる。

【0061】

一方、実施例２のドライアイス噴射用ノズルは、比較例２，３のドライアイス噴射用ノズルよりも圧縮ガスの速度が速いものの、実施例１のドライアイス噴射用ノズルよりも遅いことがわかる。したがって、圧縮ガスの速度を高めるためには、上記Ａ_３／Ａ_２の値を１．０よりも大きい値に設定することが望ましい。

【0062】

次に、本発明のドライアイス噴射用ノズル（実施例１，２）と、比較例のドライアイス噴射用ノズル（比較例１〜３）について、図９に示すように、それぞれの噴出口２１から噴射されたドライアイスＤＩを感圧紙Ｐに衝突させながら、この感圧紙Ｐを噴出口２１の短手方向Ｙに一定の速度で移動させ、このとき感圧紙Ｐが受ける力を計測した。

【0063】

具体的には、これら実施例１，２及び比較例１〜３のドライアイス噴射用ノズルについて、圧縮ガスを空気とし、上記混合室４内の圧力を０．４ＭＰａＧ及び温度を０℃とし、ドライアイスＤＩの供給量を２０ｋｇ／ｈ、噴出口２１から感圧紙Ｐまでの距離を３０ｍｍ、感圧紙Ｐの送り速度を１５０ｍｍ／ｓとして試験を実施した。

【0064】

その試験結果を図１０に示す。なお、図１０では、感圧紙Ｐが受ける力の最大値を１として、その比率を噴出口２１の長手方向Ｘにおける圧力分布として表示した。

【0065】

図１０に示すように、実施例１のドライアイス噴射用ノズルは、比較例１〜３のドライアイス噴射用ノズルよりも幅方向の全域に亘って感圧紙Ｐが受ける力が大きく、処理能力が高いことがわかる。

【0066】

一方、実施例２のドライアイス噴射用ノズルは、比較例２，３のドライアイス噴射用ノズルよりも感圧紙Ｐが受ける力が大きいものの、実施例１のドライアイス噴射用ノズルよりも感圧紙Ｐが受ける力が小さいことがわかる。したがって、処理能力を高めるためには、上記Ａ_３／Ａ_２の値を１．０よりも大きい値に設定することが望ましい。

【0067】

一方、比較例１のドライアイス噴射用ノズルは、図８及び図１０に示すように、実施例２のドライアイス噴射用ノズルよりも圧縮ガスの速度が速くなるものの、実施例２のドライアイス噴射用ノズルよりも感圧紙Ｐが受ける力が大きくなる幅方向の領域が極めて狭いことがわかる。したがって、比較例１のドライアイス噴射用ノズルでは、１回のノズル走査で処理できる範囲が限られてしまう。

【0068】

また、実施例１と比較例２のドライアイス噴射用ノズルは、噴出口２１での流路断面積Ａ_３が同じであるが、実施例１のドライアイス噴射用ノズルから噴射される空気流量は、比較例２のドライアイス噴射用ノズルよりも少なく、この比較例２のドライアイス噴射用ノズルに対して約７７％であった。

【0069】

したがって、実施例１のドライアイス噴射用ノズルを用いた場合、圧縮ガスの使用量を少なくできるため、従来よりも上記コンプレッサ９による圧縮ガスの供給能力等を下げることができ、その結果、電気料金等のランニングコストを低減することが可能となる。

【符号の説明】

【0070】

１…ドライアイス噴射装置 ２…ドライアイス供給機構（ドライアイス供給手段） ３…圧縮ガス供給機構（圧縮ガス供給手段） ４…混合室 ５…ノズルガン（ドライアイス噴射用ノズル） ５ａ…噴出口
２０…管路 ２０Ａ…出側管路 ２０Ｂ…入側管路 ２０ａ…出側流路 ２０ｂ…入側流路 ２１…噴出口 ２２…断面積最小部 ２３…導入口 ２４…整流路 ２５…導入路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】