特許 7244820 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】

(24)【登録日】2023-03-14

(45)【発行日】2023-03-23

(54)【発明の名称】ドライアイス噴射装置

(51)【国際特許分類】

   B24C 1/00 20060101AFI20230315BHJP

   B24C 5/04 20060101ALI20230315BHJP

   B24C 7/00 20060101ALI20230315BHJP

   B08B 7/00 20060101ALI20230315BHJP

   B08B 7/02 20060101ALI20230315BHJP

   B05B 7/04 20060101ALI20230315BHJP

   B05B 7/14 20060101ALI20230315BHJP

【ＦＩ】

B24C1/00 A

B24C5/04 A

B24C7/00 D

B08B7/00

B08B7/02

B05B7/04

B05B7/14

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2018225836

(22)【出願日】2018-11-30

(65)【公開番号】P2019098519

(43)【公開日】2019-06-24

【審査請求日】2021-11-17

(31)【優先権主張番号】P 2017232206

(32)【優先日】2017-12-02

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】506219889

【氏名又は名称】株式会社クールテクノス

(73)【特許権者】

【識別番号】000158312

【氏名又は名称】岩谷産業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149870

【弁理士】

【氏名又は名称】芦北 智晴

(72)【発明者】

【氏名】和田 嘉之

(72)【発明者】

【氏名】和田 好史

(72)【発明者】

【氏名】赤木 雄哉

(72)【発明者】

【氏名】稲葉 臣哉

(72)【発明者】

【氏名】石井 辰弥

【審査官】城野 祐希

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－２２６２９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６１－１１１９３３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００１－２７７１１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－２７６６６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－３３４９９４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２４Ｃ １／００

Ｂ２４Ｃ ５／０４

Ｂ２４Ｃ ７／００

Ｂ０８Ｂ ７／００

Ｂ０８Ｂ ７／０２

Ｂ０５Ｂ ７／０４

Ｂ０５Ｂ ７／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液化二酸化炭素を供給する液化二酸化炭素供給路と、
キャリアガスを供給するキャリアガス供給路と、
前記液化二酸化炭素供給路から供給される液化二酸化炭素を噴出する噴出孔と、
前記噴出孔から噴出された液化二酸化炭素を膨張させてドライアイス粒子を生成する膨張空間と、
前記キャリアガス供給路から供給されるキャリアガスと、前記膨張空間で生成されたドライアイス粒子とを合流させる合流空間と、
前記合流空間から噴射口に至るまで形成された噴射路と、
を備えるドライアイス噴射装置であって、
前記液化二酸化炭素供給路の途中に気液分離器が設けられ、この気液分離器の下流端から前記噴出孔までの液化二酸化炭素供給路の流路長さが２００ｍｍ以内であり、
前記気液分離器内の上部に溜まる気体を外部に排出するための排出路と、
前記気液分離器内の液化二酸化炭素の液面高さを調整するために前記排出路を開閉する弁と、
前記排出路に設けられた温度検出器と、
前記弁の開閉を制御する制御盤と、
をさらに備え、
前記弁は、一定時間毎に前記排出路の開閉動作を繰り返すように前記制御盤に制御され、
前記気液分離器内の液化二酸化炭素の液面が高くなって、液化二酸化炭素が前記排出路から流出するようになり、前記温度検出器により、前記排出路内を流れる流体温度の低下が検出された場合、前記制御盤によって、前記弁の前記排出路の閉時間が開時間より長く設定され、その後、前記温度検出器により、前記排出路内を流れる流体温度が所定値まで上昇したことが検出されると、前記制御盤は、前記弁が、再び、一定時間毎に前記排出路の開閉動作を繰り返すように制御する、
ことを特徴とするドライアイス噴射装置。

【請求項2】

請求項１に記載のドライアイス噴射装置において、
前記気液分離器より下流側の前記液化二酸化炭素供給路は、鉛直方向に形成されている、
ことを特徴とするドライアイスの噴射装置。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載のドライアイス噴射装置において、
前記気液分離器より下流側の前記液化二酸化炭素供給路の途中に開閉弁が設けられており、当該開閉弁がボール弁である、
ことを特徴とするドライアイスの噴射装置。

【請求項4】

液化二酸化炭素を供給する液化二酸化炭素供給路と、
キャリアガスを供給するキャリアガス供給路と、
前記液化二酸化炭素供給路から供給される液化二酸化炭素を噴出する噴出孔と、
前記噴出孔から噴出された液化二酸化炭素を膨張させてドライアイス粒子を生成する膨張空間と、
前記キャリアガス供給路から供給されるキャリアガスと、前記膨張空間で生成されたドライアイス粒子とを合流させる合流空間と、
前記合流空間から噴射口に至るまで形成された噴射路と、
を備えるドライアイス噴射装置であって、
前記液化二酸化炭素供給路の途中に気液分離器が設けられ、この気液分離器の下流端から前記噴出孔までの液化二酸化炭素供給路の流路長さが２００ｍｍ以内であり、
内部が前記膨張空間となるドライアイス生成管を備えており、
前記キャリアガス供給路は、前記ドライアイス生成管に向かってキャリアガスを供給するように形成されており、
前記ドライアイス生成管は、前記噴出孔から噴出された液化二酸化炭素を内部で膨張させてドライアイス粒子を生成する内管と、該内管の外側に隙間を介して設けられた外管とを含む、
ことを特徴とするドライアイス噴射装置。

【請求項5】

液化二酸化炭素を２Ｍｐａ±０．２Ｍｐａ以内の圧力で貯留する液化二酸化炭素貯留部と、
前記液化二酸化炭素貯留部から前記圧力にて液化二酸化炭素を供給する液化二酸化炭素供給路と、
キャリアガスを供給するキャリアガス供給路と、
前記液化二酸化炭素供給路から供給される液化二酸化炭素を噴出する噴出孔と、
前記噴出孔から噴出された液化二酸化炭素を膨張させてドライアイス粒子を生成する膨張空間と、
前記キャリアガス供給路から供給されるキャリアガスと、前記膨張空間で生成されたドライアイス粒子とを合流させる合流空間と、
前記合流空間から噴射口に至るまで形成された噴射路と、
を備えるドライアイス噴射装置であって、
前記液化二酸化炭素供給路の途中に気液分離器が設けられ、この気液分離器の下流端から前記噴出孔までの液化二酸化炭素供給路の流路長さが４００ｍｍ以内であり、
内部に前記膨張空間を有し、当該膨張空間で生成されたドライアイス粒子を前記合流空間へ供給するドライアイス供給管を備えており、
前記ドライアイス供給管の少なくとも一部が可撓性チューブを用いて構成され、
前記キャリアガス供給路の少なくとも一部も可撓性チューブを用いて構成されている、
ことを特徴とする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、ドライアイス粒子を対象物に向けて噴射することで対象物の表面の洗浄等を行うドライアイス噴射装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、液化二酸化炭素を断熱膨張させて生成したドライアイス粒子をキャリアガスの流れに導入して噴射する装置が知られている（例えば特許文献１を参照。）。

【0003】

特許文献１に開示されている装置では、液化炭酸ガス容器からドライアイス噴射用ノズルに供給される液化二酸化炭素をドライアイス生成管（同文献では「ドライアイス供給管」と称している。）内で断熱膨張させてドライアイスを生成し、生成したドライアイスを液体窒素貯槽側からドライアイス噴射用ノズルに供給されるキャリアガス（同文献では「加速用ガス」と称している。）の流れに導入して噴射する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００３－１４５４２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、ドライアイス粒子を対象物に向けて噴射させて対象物の表面の処理（洗浄等）を行うこの種の装置では、通常、噴射するドライアイス粒子の流量は対象物に適した流量である。例えば、対象物が電子部品のように、衝撃に弱いデリケートな物である場合、極少ない流量でドライアイス粒子を噴射しなければならない。

【0006】

しかしながら、従来のドライアイス粒子を噴射する装置では、噴射するドライアイス粒子の流量を極少なくすると、安定した流量でドライアイス粒子を噴射することができなくなる。すなわち、噴射するドライアイス粒子の流量を極少なくすると、断熱膨張させる前の配管内で熱侵入により気化した炭酸ガスの影響が大きくなり、ドライアイス生成管内でドライアイス粒子が間欠的に生成されるようになる。その結果、噴射口からドライアイス粒子が噴射される状態と、ドライアイス粒子を含まないキャリアガスのみが噴射される状態とが交互に繰り返され、対象物の表面を均一に処理（洗浄等）することができなくなる。

【0007】

本発明は、上記課題に鑑みて創案されたものであり、噴射するドライアイス粒子の流量が極少なくても、安定した流量でドライアイス粒子を噴射させることのできる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】

【0008】

本発明の一態様に係るドライアイス噴射装置は、液化二酸化炭素を供給する液化二酸化炭素供給路と、キャリアガスを供給するキャリアガス供給路と、前記液化二酸化炭素供給路から供給される液化二酸化炭素を噴出する噴出孔と、前記噴出孔から噴出された液化二酸化炭素を膨張させてドライアイス粒子を生成する膨張空間と、前記キャリアガス供給路から供給されるキャリアガスと、前記膨張空間で生成されたドライアイス粒子とを合流させる合流空間と、前記合流空間から噴射口に至るまで形成された噴射路と、を備える。そして、前記液化二酸化炭素供給路の途中に気液分離器が設けられ、この気液分離器の下流端から前記噴出孔までの液化二酸化炭素供給路の流路長さが２００ｍｍ以内である、ことを特徴とする。

【0009】

上記構成を備えるドライアイス噴射装置において、前記気液分離器内の上部に溜まる気体を外部に排出するための排出路と、該排出路を開閉する弁と、を備えるものとしてもよい。

【0010】

上記構成を備えるドライアイス噴射装置において、前記気液分離器より下流側の前記液化二酸化炭素供給路は、鉛直方向に形成されている、ことが好ましい。

【0011】

上記構成を備えるドライアイス噴射装置において、前記気液分離器より下流側の前記液化二酸化炭素供給路の途中に開閉弁が設けられており、当該開閉弁がボール弁である、ことが好ましい。

【0012】

上記構成を備えるドライアイス噴射装置において、内部が前記膨張空間となるドライアイス生成管を備えており、前記キャリアガス供給路は、前記ドライアイス生成管に向かってキャリアガスを供給するように形成されており、前記ドライアイス生成管は、前記噴出孔から噴出された液化二酸化炭素を内部で膨張させてドライアイス粒子を生成する内管と、該内管の外側に隙間を介して設けられた外管とを含む、ことが好ましい。

【0013】

本発明の他の態様に係るドライアイス噴射装置は、液化二酸化炭素を２Ｍｐａ±０．２Ｍｐａ以内の圧力で貯留する液化二酸化炭素貯留部と、前記液化二酸化炭素貯留部から前記圧力にて液化二酸化炭素を供給する液化二酸化炭素供給路と、キャリアガスを供給するキャリアガス供給路と、前記液化二酸化炭素供給路から供給される液化二酸化炭素を噴出する噴出孔と、前記噴出孔から噴出された液化二酸化炭素を膨張させてドライアイス粒子を生成する膨張空間と、前記キャリアガス供給路から供給されるキャリアガスと、前記膨張空間で生成されたドライアイス粒子とを合流させる合流空間と、前記合流空間から噴射口に至るまで形成された噴射路と、を備える。そして、前記液化二酸化炭素供給路の途中に気液分離器が設けられ、この気液分離器の下流端から前記噴出孔までの液化二酸化炭素供給路の流路長さが４００ｍｍ以内である、ことを特徴とする。

【0014】

上記構成を備えるドライアイス噴射装置において、内部に前記膨張空間を有し、当該膨張空間で生成されたドライアイス粒子を前記合流空間の方へ供給するドライアイス供給管を備えており、前記ドライアイス供給管の少なくとも一部が可撓性チューブを用いて構成され、前記キャリアガス供給路の少なくとも一部も可撓性チューブを用いて構成されている、ものとしてもよい。

【発明の効果】

【0015】

本発明に係るドライアイス噴射装置によれば、噴射するドライアイス粒子の流量が極少なくても、安定した流量でドライアイス粒子を噴射させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】第１の実施形態に係るドライアイス噴射装置の要部を示す部分断面図である。

【図2】第１の実施形態に係るドライアイス噴射装置全体の空気配管系統図である。

【図3】第１の実施形態の変形例に係るドライアイス噴射装置の空気配管系統図である。但し、キャリアガス供給部の図示は省略している。

【図4】第２の実施形態に係るドライアイス噴射装置全体の配管等の系統図である。

【図5】第２の実施形態に係るオリフィス板およびその近傍を示す模式断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の第１の実施形態に係るドライアイス噴射装置について図面を参照しつつ説明する。図１および図２に示すように、ドライアイス噴射装置１は、噴射装置本体２、液化二酸化炭素供給部３、キャリアガス供給部４、制御盤５等を備えている。

【0018】

噴射装置本体２は、図１に示すように、合流部材８、ノズル９、ドライアイス生成管１０等を備えている。

【0019】

合流部材８は、キャリアガス供給路７を通じて供給されるキャリアガスと、後述するドライアイス生成管１０から流出するドライアイス粒子とが合流する合流空間１１を内部に有する。本実施形態ではキャリアガスとしてドライエアが使用されている。なお、キャリアガスには、露点温度の低いガスを使用することができ、上記ドライエアの他、窒素ガス、炭酸ガスなどを使用してもよい。

【0020】

また、合流部材８内には、図１に示すように、２重管からなるドライアイス生成管１０が設けられている。ドライアイス生成管１０は、基端部がオリフィス板１３を介して液化二酸化炭素供給路６に接続されている。

【0021】

オリフィス板１３は、１又は複数の噴出孔１６（本実施形態では、内径０．１ｍｍ～０．２ｍｍの噴出孔１６が２、３カ所形成されている。）が形成された薄板（例えば板厚１ｍｍの円板）で構成されている。このオリフィス板１３は、液化二酸化炭素供給路６の下流端とドライアイス生成管１０との境界に設けられている。

【0022】

オリフィス板１３に形成された噴出孔１６は、液化二酸化炭素供給路６から供給される液化二酸化炭素を噴出する。なお、液化二酸化炭素は、低温の液化二酸化炭素である。

【0023】

ドライアイス生成管１０は、内管１０１と、内管１０１の外側に隙間を介して設けられた外管１０２とを備えている。内管１０１の先端部１０１ａは、外管１０２の先端部１０２ａより所定の長さ先端側に位置している。本実施形態では、外管１０２の基端部は内管１０１の外周面に固定されている。

【0024】

ドライアイス生成管１０の内管１０１は、その内部が膨張空間１０ａとして機能する。また、オリフィス板１３の噴出孔１６から膨張空間１０ａに噴出された液化二酸化炭素が断熱膨張して固いドライアイス粒子を形成するように、ドライアイス生成管１０内の上流部の断面積は、オリフィス板１３に形成された噴出孔１６の断面積に対してある程度大きく設定されている。

【0025】

液化二酸化炭素供給部３は、図２に示すように、液化二酸化炭素供給路６、液化二酸化炭素貯留部１４、気液分離器１５等を備えている。なお、液化二酸化炭素貯留部１４として、例えば、極低温容器（ＬＧＣ）、貯槽タンク（ＣＥ：コールドエバポレーター）などが使用される。

【0026】

液化二酸化炭素供給路６は、液化二酸化炭素貯留部１４からオリフィス板１３に形成された噴出孔１６に至るまで配管等により形成されており、液化二酸化炭素をドライアイス生成管１０内の膨張空間１０ａに供給する。この液化二酸化炭素供給路６上には、上流側から順に、液化二酸化炭素貯留部１４に付設された開閉弁１９、フィルタ２０、圧力計Ｐ１、安全弁２１、開閉弁ＳＶ１、気液分離器１５、ボール弁ＣＶ１が設けられている。

【0027】

気液分離器１５は、噴射装置本体２（オリフィス板１３）に近い位置に設けられている。本実施形態では、気液分離器１５は、容器１５ａと、ガス排出路１５ｂと、ガス排出路１５ｂを開閉する液面調整弁ＳＶ４とを備えている。

【0028】

気液分離器１５の容器１５ａの上部には、液化二酸化炭素供給路６の上流側部が接続され、ここから容器１５ａ内に液化二酸化炭素が供給される。また、容器１５ａの底部には、液化二酸化炭素供給路６の下流側部が接続され、容器１５ａから液化二酸化炭素供給路６の下流側部へ気体が除去された液化二酸化炭素が流出する。本実施形態では、容器１５ａの容量は、例えば、０．１Ｌ以上～１．５Ｌ以下の範囲であり、容器１５ａの下流端から噴出孔１６までの液化二酸化炭素供給路６の流路長さは、２００ｍｍ以下（好ましくは、１００ｍｍ以下、更に好ましくは、５０ｍｍ以下）である。なお、気液分離器１５より下流側に設けられた液化二酸化炭素供給路６ａは、ボール弁ＣＶ１内の流路を含めて鉛直方向に形成されている。

【0029】

ガス排出路１５ｂは、容器１５ａの上部に溜まった炭酸ガスを外へ排出するために設けられている。液面調整弁ＳＶ４は、容器１５ａ内の液面高さを調整するために設けられている。具体的には、液面調整弁ＳＶ４は、容器１５ａ内の液面が高くない場合に、一定時間毎に（例えば１０秒毎に）ガス排出路１５ｂの開閉動作を繰り返す。液面が高くなり、液化二酸化炭素がガス排出路１５ｂから流出するようになると、ガス排出路１５ｂに設けられた温度検出器Ｔ３により、流体温度の低下が検出され、制御盤５によって、液面調整弁ＳＶ４のガス排出路１５ｂの閉時間が開時間より長く設定される。その後、温度検出器Ｔ３により、液化二酸化炭素がガス排出路１５ｂから流出する流体の温度が所定値まで上昇すると、制御盤５は、液面調整弁ＳＶ４が、再び、一定時間毎に（例えば１０秒毎に）ガス排出路１５ｂの開閉動作を繰り返すように制御する。

【0030】

キャリアガス供給路７は、合流部材８の内部に形成された内部キャリアガス供給路７ａと、合流部材８の外部に形成された外部キャリアガス供給路７ｂとで構成されている。

【0031】

内部キャリアガス供給路７ａは、ドライアイス生成管１０に向かってキャリアガスを供給するように形成されている。本実施形態では、内部キャリアガス供給路７ａは直線流路を形成し、直管状のドライアイス生成管１０に向かってキャリアガスを所定鋭角で供給する。換言すると、ドライアイス生成管１０の中心線に対する、内部キャリアガス供給路７ａの中心線の角度が所定鋭角（図２の例では３０°）となっている。なお、上記中心線同士のなす角度は所定鋭角であることが望ましいが、略９０°又は所定鈍角であってもよい。

【0032】

合流空間１１では、キャリアガス供給路７から供給されるキャリアガスと、ドライアイス生成管１０の内管１０１内で生成されたドライアイス粒子とが合流する。この合流空間１１から、噴射装置本体２のノズル９の先端の噴射口１７に至るまでノズル９内に噴射路１８が形成されており、合流空間１１でキャリアガスに合流したドライアイス粒子はキャリアガスの流れに乗って加速され噴射口１７から対象物に向かって噴射される。

【0033】

外部キャリアガス供給路７ｂは、空気圧源２２から合流部材８に至るまで形成され、キャリアガスを噴射装置本体２の合流部材８内に供給するようになっている。図２に示すように、外部キャリアガス供給路７ｂ上には、上流側から順に、フィルタ２３、減圧弁ＲＶ１、開閉弁ＳＶ２、フロースイッチ２４、圧力検出器Ｐ２、ヒータ前の温度検出器Ｔ１、キャリアガスを昇温するヒータ２５、ヒータ後の温度検出器Ｔ２等が設けられている。

【0034】

なお、フィルタ２３の直後には、エアー作動弁であるボール弁ＣＶ１に作動エアーを供給するための分岐路２６が形成されている。分岐路２６上には、減圧弁ＲＶ２、開閉弁ＳＶ３が設けられている。

【0035】

制御盤５は、温度検出器Ｔ１～Ｔ３、フロースイッチ２４、圧力検出器Ｐ１，Ｐ２等から入力される各種情報、およびユーザからの各種操作指示に基づいて、ボール弁ＣＶ１、開閉弁ＳＶ１～ＳＶ３および液面調整弁ＳＶ４の開閉制御並びにヒータ２５の温度制御を行う。

【0036】

以上の構成を備えるドライアイス噴射装置１において、開閉弁１９が開弁され、制御盤５において運転開始のための所定操作がなされると、液化二酸化炭素供給路６を介して液化二酸化炭素がオリフィス板１３の噴出孔１６に送液され、液化二酸化炭素は、噴出孔１６からドライアイス生成管１０の内管１０１内の膨張空間１０ａに噴出される。そして、液化二酸化炭素は、膨張空間１０ａ内で断熱膨張してドライアイス粒子となる。また同時に、キャリアガス供給路７を介してヒータ２５で所定温度に昇温されたキャリアガスがドライアイス生成管１０の外管１０２に向かって供給され、噴射路１８を通って噴射口１７から噴射される。ドライアイス生成管１０の内管１０１から流出するドライアイス粒子は、合流空間１１で噴射口１７に向かって流れるキャリアガスに混入し、そのキャリアガスの流れに乗って噴射路１８内で加速された後、噴射口１７から対象物Ｘに向かって噴射される。

【0037】

以上に説明したドライアイス噴射装置１によれば、以下の作用効果が奏される。

【0038】

（１）液化二酸化炭素供給路６の途中に設けられた気液分離器１５によって、気化した炭酸ガスが除去される。しかも、気液分離器１５の下流端から噴出孔１６までの液化二酸化炭素供給路６の流路長さが極めて短い長さ（２００ｍｍ以下）であることから、噴出孔１６に供給される液化二酸化炭素に気化した炭酸ガスが殆ど存在しなくなる。このため、ドライアイス生成管１０内では、連続的にドライアイス粒子が生成され、噴射するドライアイス粒子の流量を極少なくしたとしても、安定した流量で噴射口１７からドライアイス粒子を噴射させることが可能となる。
（２）気液分離器１５より下流側の液化二酸化炭素供給路６が鉛直方向に形成されていることから、もし、気液分離器１５より下流側の液化二酸化炭素供給路６で熱浸入により炭酸ガスが発生しても、発生した炭酸ガスは、上方に浮かび上がって気液分離器１５に捕捉される。その結果、発生した上記炭酸ガスが噴射孔１６に流れ込むことが防止され、更に安定した流量でドライアイス粒子を噴射させることが可能となる。
（３）気液分離器１５より下流側の液化二酸化炭素供給路６の途中に設けられた開閉弁ＣＶ１がボール弁であることから、弁の外部からの熱浸入により弁の中に気泡が発生しても弁の中に当該気泡が滞留しにくくなる。弁の中に気泡が滞留すると、次第に滞留した気泡が成長して噴出孔１６に流れ込む可能性が高まるが、ボール弁を採用することでそのような問題が生じ難くなる。
（４）特許文献１に開示されたドライアイス噴射装置のように、ドライアイス生成管１０にキャリアガスが吹き付けられるタイプのドライアイス噴射装置では、ドライアイス生成管１０がキャリアガスによって暖められることが原因で、ドライアイス生成管１０内を流れるドライアイス粒子の硬さが低下し、対象物の表面の洗浄等の効果が低下する。更に、噴出孔１６から噴出させる液化二酸化炭素の流量を極少量にした場合、更にドライアイス生成管１０が暖められ易くなって、ドライアイス粒子の硬さがより一層低下する恐れがある。しかし、本実施形態によれば、ドライアイス生成管１０が２重管構造であるため、キャリアガス供給路７から供給されるキャリアガスが、外管１０２に覆われた内管１０１に直接当たることはなく、また、外管１０２と内管１０１との間に、断熱層として機能する隙間が介在することから、ドライアイス生成管１０の内管１０１内では、硬いドライアイス粒子が生成され易くなる。
（５）本実施形態では、ガス排出路１５ｂの開閉制御をガス排出路１５ｂを流れる流体の温度に基づいて行うことで、気液分離器１５内の液面高さ調整を行っているため、簡易かつ安価な構成で気液分離器１５内の液面高さの調整を行うことができる。

【0039】

本実施形態の変形例を以下に挙げる。

【0040】

本実施形態では、ドライアイス噴射装置１が備える噴射装置本体２は１台であったが、ドライアイス粒子の噴射範囲を拡大するため、図３に示すように、噴射装置本体２を追加して複数台にしてもよい。この場合、ボール弁ＣＶ１とオリフィス板１３の間から分岐路２８を設け、追加した噴射装置本体２に液化二酸化炭素を供給する。なお、図３では、キャリアガス供給部４の図示を省略しているが、各噴射装置本体２には、キャリアガス供給部４からキャリアガスが供給されるように構成される。

【0041】

本実施形態では、気液分離器１５の下流側にボール弁ＣＶ１が設けられているが、このボール弁ＣＶ１の代わりにその他の種類のバルブを適用することも可能である。すなわち、その他の種類のバルブを適用しても気液分離器１５を設置したことによる作用効果は得られる。

【0042】

以下、本発明の第２の実施形態に係るドライアイス噴射装置について図４を参照しつつ説明する。第２の実施形態に係るドライアイス噴射装置２０１は、ノズル２０９等が対象物Ｘに対して移動しながらドライアイス粒子を噴射できる構成を備えている。

【0043】

第２の実施形態に係るドライアイス噴射装置２０１は、噴射装置本体２０２、液化二酸化炭素供給部２０３、キャリアガス供給部２０４、制御盤２０５、筐体３００等を備えている。

【0044】

噴射装置本体２０２は、合流部材２０８、ノズル２０９、ドライアイス供給管２１０等を備えている。

【0045】

合流部材２０８は、キャリアガス供給路２０７を通じて供給されるキャリアガスと、ドライアイス供給管２１０から供給されるドライアイス粒子とが合流する合流空間２１１を内部に有する。この合流空間２１１からノズル２０９の先端の噴射口２１７に至るまでノズル２０９内に噴射路２１８が形成されており、合流空間２１１でキャリアガスと合流したドライアイス粒子はキャリアガスの流れに乗って加速され噴射口２１７から対象物Ｘに向かって噴射される。キャリアガス供給路２０７を通じて供給されるキャリアガスとしては、第１の実施形態と同様のキャリアガスを使用することができる。

【0046】

ドライアイス供給管２１０は、基端部がオリフィス板２１３を介して液化二酸化炭素供給路２０６に接続されている。本実施形態では、合流部材２０８およびノズル２０９が対象物Ｘに対して移動できるように、ドライアイス供給管２１０の一部が可撓性のチューブを用いて構成されている。可撓性のチューブとしては、例えばテフロン（登録商標）製のチューブを使用することができる。合流部材２０８およびノズル２０９は、例えば、対象物Ｘの表面に対して移動するノズル移動装置に取り付けて使用される。ノズル移動装置として、ロボットアームおよびＸＹステージを例示することができる。

【0047】

オリフィス板２１３は、例えば、１又は複数の噴出孔２１６（本実施形態では、内径０．１ｍｍ～０．６ｍｍの噴出孔２１６が１カ所に形成されている。）が形成された薄板で構成されている。このオリフィス板２１３は、図５に示すように、液化二酸化炭素供給路２０６の下流端とドライアイス供給管２１０との境界に設けられている。

【0048】

オリフィス板２１３に形成された噴出孔２１６は、２ＭＰａ±０．２ＭＰａ以内の圧力で液化二酸化炭素供給路２０６から供給される液化二酸化炭素を噴出する。なお、図５における３本の矢印は、噴出孔２１６から液化二酸化炭素が噴出される方向を示している。

【0049】

ドライアイス供給管２１０は、その内部が膨張空間２１０ａとして機能する。また、オリフィス板２１３の噴出孔２１６から膨張空間２１０ａに噴出された液化二酸化炭素が断熱膨張して固いドライアイス粒子を形成するように、ドライアイス供給管２１０内の上流部の断面積は、オリフィス板２１３に形成された噴出孔２１６の断面積に対してある程度大きく設定されている。

【0050】

液化二酸化炭素供給部２０３は、図４に示すように、液化二酸化炭素供給路２０６、液化二酸化炭素貯留部２１４、気液分離器２１５等を備えている。

【0051】

液化二酸化炭素貯留部２１４は、液化二酸化炭素を２ＭＰａ±０．２ＭＰａ以内の低圧にて貯留する低圧貯留部である。液化二酸化炭素貯留部２１４から液化二酸化炭素供給路２０６へは２ＭＰａ±０．２ＭＰａ以内の圧力で低温の液化二酸化炭素が供給される。液化二酸化炭素貯留部２１４として、例えば、極低温容器（ＬＧＣ）、貯槽タンク（ＣＥ：コールドエバポレーター）などが使用される。

【0052】

液化二酸化炭素供給路２０６は、液化二酸化炭素貯留部２１４からオリフィス板２１３に形成された噴出孔２１６に至るまで配管等により形成されている。この液化二酸化炭素供給路２０６上には、上流側から順に、安全弁２２１、ストレーナ２２２、開閉弁ＣＶ２、圧力センサＰ３、気液分離器２１５および開閉弁ＣＶ３が設けられている。

【0053】

気液分離器２１５は、オリフィス板２１３に近い位置に設けられている。本実施形態では、気液分離器２１５は、容器２１５ａと、ガス排出路２１５ｂと、ガス排出路２１５ｂを開閉する液面調整弁ＣＶ４と、流量調整弁２２５とを備えている。

【0054】

気液分離器２１５の容器２１５ａの上部には、液化二酸化炭素供給路２０６の上流側部２０６ａが接続され、ここから容器２１５ａ内に液化二酸化炭素が供給される。また、容器２１５ａの底部には、液化二酸化炭素供給路２０６の下流側部２０６ｂが接続され、容器２１５ａから液化二酸化炭素供給路６の下流側部２０６ｂへ気体が除去された液化二酸化炭素が流出する。本実施形態では、容器２１５ａの容量は、例えば、０．１Ｌ以上～１．５Ｌ以下の範囲であり、容器２１５ａの下流端から噴出孔２１６までの液化二酸化炭素供給路２０６の流路長さは、４００ｍｍ以下（好ましくは、２００ｍｍ以下、更に好ましくは、１００ｍｍ以下）である。

【0055】

ガス排出路２１５ｂは、容器２１５ａの上部に溜まった炭酸ガスを外へ排出するために設けられている。液面調整弁ＣＶ４は、容器２１５ａ内の液面高さを調整するために設けられている。具体的には、液面調整弁ＣＶ４は、容器２１５ａ内の液面が高くない場合に、一定時間毎に（例えば１０秒毎に）ガス排出路２１５ｂの開閉動作を繰り返す。液面が高くなり、液化二酸化炭素が容器２１５ａからガス排出路２１５ｂに流入するようになると、ガス排出路２１５ｂに設けられた温度検出器Ｔ４により、流体温度の低下が検出され、制御盤２０５によって、液面調整弁ＣＶ４のガス排出路２１５ｂの閉時間が開時間より長く設定される。その後、温度検出器Ｔ４により、ガス排出路２１５ｂを流れる流体の温度が所定値まで上昇すると、制御盤２０５は、再び、液面調整弁ＣＶ４が一定時間毎に（例えば１０秒毎に）ガス排出路２１５ｂの開閉動作を繰り返すように制御する。

【0056】

また、ガス排出路２１５ｂの一部には、内径が比較的小さい螺旋状の配管が用いられている。この配管によって、ガス排出路２１５ｂに圧力損失が付与され、容器２１５ａ内の圧力変動が抑制される。その結果、噴出孔２１６から膨張空間２１０ａへ噴出される液化二酸化炭素の流量が安定し、ノズル２０９から対象物Ｘに噴射されるドライアイス粒子の流量も安定する。なお、本実施形態では、噴出孔２１６から液化二酸化炭素が噴出する圧力（本実施形態では約２ＭＰａ）と、合流空間２１１に供給されるキャリアガスの供給圧（本実施形態では約０．３ＭＰａ）との差圧が小さいため、ノズル２０９から対象物Ｘに噴射されるドライアイス粒子の流量を安定化させるために、容器２１５ａ内の圧力変動を抑制することが好ましい。

【0057】

キャリアガス供給路２０７は、空気圧源２２３から合流部材２０８内の合流空間２１１に至るまで形成されている。図４に示すように、キャリアガス供給路２０７上には、上流側から順に、減圧弁ＲＶ３、圧力計ＰＧ、流量調節弁２２４、フロースイッチ２２６、開閉弁ＳＶ６、圧力検出器Ｐ４、ヒータ前の温度検出器Ｔ５、キャリアガスを昇温するヒータ２２７、ヒータ後の温度検出器Ｔ６等が設けられている。本実施形態では、空気圧源２２３がコンプレッサで構成されており、コンプレッサから供給される元圧力が減圧弁ＲＶ３によって第１の所定圧まで減圧され、キャリアガス供給路２０７により合流部材２０８内に供給される圧力が第２の所定圧になるように、流量調節弁２２４によって流量が絞られている。なお、本実施の形態では第２の所定圧は、０．３Ｍｐａ±０．１ＭＰａ以内である。

【0058】

本実施形態では、合流部材２０８およびノズル２０９が対象物Ｘに対して移動できるように、キャリアガス供給路２０７の筐体３００から出た部分の一部が可撓性のチューブを用いて構成されている。なお、減圧弁ＲＶ３の直後には、エアー作動弁に作動エアーを供給するための分岐路２２８が形成されている。本実施形態では、開閉弁ＣＶ２、開閉弁ＣＶ３および液面調整弁ＣＶ４にエアー作動弁のボール弁が使用されている。

【0059】

制御盤２０５は、温度検出器Ｔ４～Ｔ６、フロースイッチ２２６、圧力検出器Ｐ３，Ｐ４等から入力される各種情報、およびユーザからの各種操作指示に基づいて、開閉弁ＣＶ２，ＣＶ３，ＳＶ６および液面調整弁ＣＶ４の開閉制御、並びにヒータ２２７の温度制御を行う。

【0060】

筐体３００内には、少なくとも、液化二酸化炭素供給路２０６の途中部２０６Ｐ１から下流端部２０６Ｐ２までの部分と、気液分離器２１５と、制御盤２０５とが設置されている。本実施形態では、さらに、筐体３００内にキャリアガス供給路２０７の中間部（途中部２０７Ｐ１から途中部２０７Ｐ２まで）が設置されている。なお、液化二酸化炭素供給路２０６の途中部２０６Ｐ１および下流端部２０６Ｐ２には管継手２２８が設けられている。また、キャリアガス供給路２０７の途中部２０６Ｐ１，２０６Ｐ２にも管継手２２８が設けられている。また、ガス排出路２１５ｂの下流端部にも管継手２２８が設けられている。各管継手２２８は、筐体３００から露出しており、筐体３００の外から容易に配管等の接続作業を行うことができるようになっている。

【0061】

以上の構成を備えるドライアイス噴射装置２０１において、制御盤２０５において運転開始のための所定操作がなされると、液化二酸化炭素供給路２０６を介して液化二酸化炭素がオリフィス板２１３の噴出孔２１６まで送液される。液化二酸化炭素は、噴出孔２１６からドライアイス供給管２１０内の膨張空間２１０ａに噴出される。そして、液化二酸化炭素は、膨張空間２１０ａ内で断熱膨張してドライアイス粒子となる。また同時に、キャリアガス供給路２０７を介してヒータ２２７で所定温度に昇温されたキャリアガスが合流部材２０８内に供給される。合流部材２０８に供給されたキャリアガスは、ドライアイス供給管２１０の下流側から流出するドライアイス粒子と合流した後、噴射口２１７から対象物Ｘに向かって噴射される。

【0062】

以上に説明したドライアイス噴射装置２０１によれば、以下の作用効果が奏される。

【0063】

（１）液化二酸化炭素供給路２０６の途中に設けられた気液分離器２１５によって、気化した炭酸ガスが除去される。しかも、気液分離器２１５の下流端から噴出孔２１６までの液化二酸化炭素供給路２０６の流路長さが極めて短い長さ（４００ｍｍ以下）であることから、噴出孔２１６に供給される液化二酸化炭素に気化した炭酸ガスが殆ど存在しなくなる。このため、ドライアイス供給管２１０内では、連続的にドライアイス粒子が生成され、噴射するドライアイス粒子の流量を極少なくしたとしても、安定した流量で噴射口２１７からドライアイス粒子を噴射させることが可能となる。特に、ＬＧＣやＣＥ等の低圧の液化二酸化炭素貯留部２１４を採用した場合、配管を流れる液化二酸化炭素への熱侵入の影響が大きくなるが、気液分離器２１５の下流端から噴出孔２１６までの液化二酸化炭素供給路２０６の流路長さが極めて短いことにより、熱侵入の影響を殆ど無くすことができ、安定した流量でドライアイス粒子を噴射させることが可能となる。
（２）また、ＬＣＧ、ＣＥ等の低圧かつ大容量の二酸化炭素貯留部２１４を使用しても、極少ない流量かつ安定した流量でドライアイス粒子を噴射できるので、電子部品のように、衝撃に弱いデリケートな対象物Ｘに対して、長時間の連続洗浄を行うことが可能となる。

【符号の説明】

【0064】

１ ドライアイス噴射装置
６ 液化二酸化炭素供給路
７ キャリアガス供給路
１０ ドライアイス生成管
１０１ 内管
１０２ 外管
１０ａ 膨張空間
１１ 合流空間
１５ 気液分離器
１５ｂ 排出路
１６ 噴出孔
１７ 噴射口
１８ 噴射路
２１４ 液化二酸化炭素貯留部
２０６ 液化二酸化炭素供給路
２０７ キャリアガス供給路
２１０ ドライアイス供給管
２１０ａ 膨張空間
２１１ 合流空間
２１５ 気液分離器
２１６ 噴出孔
２１７ 噴射口
２１８ 噴射路
ＣＶ１ ボール弁
ＳＶ４ 排出路を開閉する開閉弁

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】