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JP6482111B2 - Cleaning device - Google Patents

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JP6482111B2
JP6482111B2 JP2014225379A JP2014225379A JP6482111B2 JP 6482111 B2 JP6482111 B2 JP 6482111B2 JP 2014225379 A JP2014225379 A JP 2014225379A JP 2014225379 A JP2014225379 A JP 2014225379A JP 6482111 B2 JP6482111 B2 JP 6482111B2
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嘉之 和田
嘉之 和田
好史 和田
好史 和田
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有限会社クールテクノス
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Description

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洗浄を行う洗浄装置に関する。   The present invention relates to a cleaning device that cleans an object by spraying dry ice particles toward the object.

この種の従来の洗浄装置は、例えば特許文献1に開示されている。特許文献1に開示されている洗浄装置は、液化二酸化炭素をノズル本体内の膨張空間で膨張させてドライアイス粒子を生成し、生成したドライアイス粒子を圧縮空気の流れに導入して噴射口から被洗浄物に向けて噴射する。この洗浄装置では、膨張空間に対して液化二酸化炭素を噴出する孔として、オリフィス管の中央に設けられた噴出孔と、この噴出孔の周縁に設けられたガス孔とがある。噴出孔から噴出された液化二酸化炭素は気化することなく3重点を通過してドライアイス粒子となり、ガス孔から噴射された液化二酸化炭素は、噴出孔から噴射された液化二酸化炭素の拡散を抑制する拡散抑制膜部として働くと説明されている。   This type of conventional cleaning apparatus is disclosed in, for example, Patent Document 1. The cleaning device disclosed in Patent Document 1 expands liquefied carbon dioxide in an expansion space in a nozzle body to generate dry ice particles, and introduces the generated dry ice particles into a flow of compressed air from an injection port. Spray toward the item to be cleaned. In this cleaning apparatus, there are an ejection hole provided at the center of the orifice pipe and a gas hole provided at the periphery of the ejection hole as the holes for ejecting liquefied carbon dioxide to the expansion space. The liquefied carbon dioxide ejected from the ejection hole passes through the triple point without being vaporized and becomes dry ice particles, and the liquefied carbon dioxide ejected from the gas hole suppresses the diffusion of the liquefied carbon dioxide ejected from the ejection hole. It is described that it works as a diffusion suppression film part.

特開2011−167822号公報JP 2011-167822 A

しかしながら、特許文献1に開示されている洗浄装置では、中央の噴出孔の周縁に設けられた多数のガス孔から噴出される液化二酸化炭素は被洗浄物の洗浄作用に寄与しないことから、実際には、液化二酸化炭素の消費量の割には洗浄力は優れたものではなかった。   However, in the cleaning apparatus disclosed in Patent Document 1, liquefied carbon dioxide ejected from a large number of gas holes provided at the periphery of the central ejection hole does not contribute to the cleaning action of the object to be cleaned. The detergency was not excellent for the consumption of liquefied carbon dioxide.

そこで、本願発明者らは、液化二酸化炭素を膨張空間内に噴出する噴出部の構造を一から見直し、その結果、従来のものより格段に洗浄力に優れた洗浄装置を開発することに成功した。   Therefore, the inventors of the present application reviewed the structure of the ejection part that ejects liquefied carbon dioxide into the expansion space from the beginning, and as a result, succeeded in developing a cleaning device that has a much higher cleaning power than the conventional one. .

このように、本発明は、洗浄力に優れた洗浄装置を提供することを目的とする。   Thus, an object of this invention is to provide the washing | cleaning apparatus excellent in the detergency.

本発明の洗浄装置は、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部と、前記噴出部から噴出された液化二酸化炭素が膨張し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部と、前記合流部から噴射口に至るまで形成された噴射路と、を備えるものを前提としている。前記噴出部は、前記液化二酸化炭素供給路に接続された液化二酸化炭素通路を内部に有する軸部と、前記軸部の軸方向に対して鋭角を成す方向へ放射状に液化二酸化炭素を噴出するように、前記液化二酸化炭素通路から前記膨張空間に亘って形成された複数の噴出路(以下「上流側噴出路」という。)と、前記軸部の軸方向に対して鈍角を成す方向へ放射状に液化二酸化炭素を噴出するように、前記液化二酸化炭素通路から前記膨張空間に亘って形成された複数の噴出路(以下「下流側噴出路」という。)と、を有する。前記上流側噴出路から噴出される液化二酸化炭素と前記下流側噴出路から噴出される液化二酸化炭素とが前記膨張空間内で衝突するように前記上流側噴出路および前記下流側噴出路の噴出方向および噴出位置が設定されている。前記軸部の先端部は、前記キャリアガス供給路から離れた位置にある。 The cleaning apparatus of the present invention includes a liquefied carbon dioxide supply path for supplying liquefied carbon dioxide, a carrier gas supply path for supplying carrier gas, and an ejection unit for ejecting liquefied carbon dioxide supplied from the liquefied carbon dioxide supply path. An expanded space in which liquefied carbon dioxide ejected from the ejection section expands to generate dry ice particles, a carrier gas supplied from the carrier gas supply path, and dry ice particles generated in the expanded space It is premised on a thing provided with the confluence | merging part to join and the injection path formed from the said confluence | merging part to the injection outlet. The jetting part jets liquefied carbon dioxide radially in a direction forming an acute angle with respect to an axial direction of the shaft part and a shaft part having a liquefied carbon dioxide passage connected to the liquefied carbon dioxide supply path inside. And a plurality of ejection passages (hereinafter referred to as “upstream ejection passages”) formed from the liquefied carbon dioxide passage to the expansion space, and radially in a direction forming an obtuse angle with respect to the axial direction of the shaft portion. And a plurality of ejection paths (hereinafter referred to as “downstream ejection paths”) formed from the liquefied carbon dioxide passage to the expansion space so as to eject liquefied carbon dioxide. The ejection direction of the upstream ejection path and the downstream ejection path so that the liquefied carbon dioxide ejected from the upstream ejection path and the liquefied carbon dioxide ejected from the downstream ejection path collide in the expansion space. And the spout position is set. The tip of the shaft is at a position away from the carrier gas supply path.

かかる構成を備える洗浄装置によれば、噴出部から膨張空間内に噴出された液化二酸化炭素は、互いに衝突しながら膨張するため、膨張空間の広い範囲に亘って効率よく冷却作用が及ぶ。その結果、噴射口から噴射されるドライアイス粒子の量が多くなるとともに、噴射されるドライアイス粒子が固いものとなり、高い洗浄力を発揮することが期待できる。   According to the cleaning apparatus having such a configuration, the liquefied carbon dioxide ejected from the ejection portion into the expansion space expands while colliding with each other, and therefore, the cooling operation efficiently extends over a wide range of the expansion space. As a result, the amount of dry ice particles ejected from the ejection port increases, and the ejected dry ice particles become hard and can be expected to exhibit high detergency.

前記上流側噴出路から噴出される液化二酸化炭素と前記下流側噴出路から噴出される液化二酸化炭素とが前記膨張空間内で衝突して膜状に拡散するように前記上流側噴出路および前記下流側噴出路の噴出方向および噴出位置が設定されたものとする、ことが望ましい。   The upstream jet passage and the downstream so that the liquefied carbon dioxide jetted from the upstream jet passage and the liquefied carbon dioxide jetted from the downstream jet passage collide in the expansion space and diffuse into a film shape. It is desirable that the ejection direction and the ejection position of the side ejection path are set.

かかる構成を備える洗浄装置によれば、噴出部から膨張空間内に噴出された液化二酸化炭素は、互いに衝突して膜状に拡散しながら膨張するため、上記の洗浄装置よりもさらに膨張空間の広い範囲に亘って効率よく冷却作用が及び、更に高い洗浄力を発揮することが期待できる。   According to the cleaning device having such a configuration, the liquefied carbon dioxide ejected into the expansion space from the ejection portion collides with each other and expands while diffusing into a film shape, so that the expansion space is wider than the above-described cleaning device. It can be expected that the cooling action can be efficiently performed over a range and a higher detergency can be exhibited.

本発明に係る洗浄装置は、従来の洗浄装置よりも高い洗浄力を発揮することが期待できる。   The cleaning apparatus according to the present invention can be expected to exhibit higher cleaning power than the conventional cleaning apparatus.

本発明の実施の形態に係る洗浄装置の全体構成例を示す概略図である。It is the schematic which shows the example of whole structure of the washing | cleaning apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における洗浄ガンを示す部分断面図である。2点鎖線の円内部分については拡大図で表している。It is a fragmentary sectional view showing a cleaning gun in an embodiment of the invention. The portion of the two-dot chain line in the circle is shown in an enlarged view. 制御ユニットおよび洗浄ガン内の空気配管系統図である。It is an air piping system diagram in a control unit and a cleaning gun. 比較対象の洗浄装置(洗浄ガン)を示す部分断面図である。2点鎖線の円内部分については拡大図で表している。It is a fragmentary sectional view which shows the cleaning apparatus (cleaning gun) of a comparison object. The portion of the two-dot chain line in the circle is shown in an enlarged view. ドライアイス粒子の噴射量および粒径を測定するための測定システムの概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of the measurement system for measuring the injection quantity and particle size of dry ice particle.

以下、本発明の実施の形態に係る洗浄装置について図面を参照しつつ説明する。図1に示すように、洗浄装置1は、洗浄ガン2、制御ユニット3、液化炭酸ガスボンベ4、ウォータセパレータ6、コンプレッサ7等を備えている。コンプレッサ7、ウォータセパレータ6、制御ユニット3および洗浄ガン2の各間はエアホースHを介して接続されている。液化炭酸ガスボンベ4、制御ユニット3および洗浄ガン2の各間は断熱機能を有するフレキシブルホースFによって接続されている。   Hereinafter, a cleaning apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the cleaning device 1 includes a cleaning gun 2, a control unit 3, a liquefied carbon dioxide cylinder 4, a water separator 6, a compressor 7, and the like. The compressor 7, the water separator 6, the control unit 3, and the cleaning gun 2 are connected via an air hose H. The liquefied carbon dioxide cylinder 4, the control unit 3, and the cleaning gun 2 are connected by a flexible hose F having a heat insulating function.

洗浄ガン2は、図2に示すように、洗浄ガン本体8、ノズル9、握持部11、空気噴射用トリガー12、ドライアイス粒子噴射用トリガー13等を備えている。また、洗浄ガン2には、液化二酸化炭素供給路14、噴出部16、膨張空間17、圧縮空気供給路18および合流部19が備わっている。以下、各部を詳細に説明する。   As shown in FIG. 2, the cleaning gun 2 includes a cleaning gun body 8, a nozzle 9, a gripping part 11, an air injection trigger 12, a dry ice particle injection trigger 13, and the like. Further, the cleaning gun 2 is provided with a liquefied carbon dioxide supply path 14, an ejection part 16, an expansion space 17, a compressed air supply path 18 and a merging part 19. Hereinafter, each part will be described in detail.

液化二酸化炭素供給路14は、液化二酸化炭素を噴出部16に供給するものであり、液化炭酸ガスボンベ4から制御ユニット3、フレキシブルホースF等の内部流路を経由して、噴出部16に至っている。   The liquefied carbon dioxide supply path 14 supplies liquefied carbon dioxide to the ejection section 16 and reaches the ejection section 16 from the liquefied carbon dioxide gas cylinder 4 via the internal flow path such as the control unit 3 and the flexible hose F. .

噴出部16は、液化二酸化炭素供給路14から供給される液化二酸化炭素を膨張空間17に対して噴出する。この噴出部16は、フレキシブルホースFの端部が接続される継手部161と、洗浄ガン本体8に取付けられた略円筒体21の一端開口にねじ込まれた雄ねじ部162と、雄ねじ部162と同芯上に形成され膨張空間17の長手方向(合流部19に向かう方向)に延出した軸部163とを備えている。   The ejection unit 16 ejects liquefied carbon dioxide supplied from the liquefied carbon dioxide supply path 14 to the expansion space 17. The ejection portion 16 is the same as the joint portion 161 to which the end portion of the flexible hose F is connected, the male screw portion 162 screwed into one end opening of the substantially cylindrical body 21 attached to the cleaning gun body 8, and the male screw portion 162. And a shaft portion 163 that is formed on the core and extends in the longitudinal direction of the expansion space 17 (the direction toward the merge portion 19).

軸部163の内部には、液化二酸化炭素供給路16に接続された液化二酸化炭素通路163aが形成されている。軸部163の中間部には、その軸方向前後部分(以下この部分を「一般部164」ともいう。)よりも小径となった小径部165が形成されており、一般部164と小径部165との間には円錐台状の傾斜部166,167が形成されている。   A liquefied carbon dioxide passage 163 a connected to the liquefied carbon dioxide supply passage 16 is formed inside the shaft portion 163. The intermediate portion of the shaft portion 163 is formed with a small diameter portion 165 having a smaller diameter than the front and rear portions in the axial direction (hereinafter, this portion is also referred to as a “general portion 164”), and the general portion 164 and the small diameter portion 165 are formed. Between the two, truncated cone-shaped inclined portions 166 and 167 are formed.

軸部163の基端側に形成された傾斜部166には、液化二酸化炭素通路163aから膨張空間17に亘って複数の噴出路168(以下「上流側噴出路168」という。)が形成されている。軸部163の先端側に形成された傾斜部167にも、液化二酸化炭素通路163aから膨張空間17に亘って複数の噴出路169(以下「下流側噴出路169」という。)が形成されている。複数の上流側噴出路168は、軸部163の周方向に均等に8つ形成されており、軸部163の軸方向(図2において矢印Pの示す方向)に対して鋭角(本実施形態では45°)を成す方向へ放射状に液化二酸化炭素を噴出するように形成されている。また、複数の下流側噴出路169は、軸部163の周方向に均等に8つ形成されており、軸部163の軸方向に対して鈍角(本実施形態では135°)を成す方向へ放射状に液化二酸化炭素を噴出するように形成されている。   A plurality of ejection paths 168 (hereinafter referred to as “upstream ejection paths 168”) are formed from the liquefied carbon dioxide passage 163 a to the expansion space 17 in the inclined portion 166 formed on the proximal end side of the shaft portion 163. Yes. A plurality of ejection paths 169 (hereinafter referred to as “downstream ejection paths 169”) are also formed in the inclined portion 167 formed on the distal end side of the shaft portion 163 from the liquefied carbon dioxide passage 163 a to the expansion space 17. . The plurality of upstream ejection paths 168 are equally formed in the circumferential direction of the shaft portion 163, and have an acute angle (in this embodiment, with respect to the axial direction of the shaft portion 163 (the direction indicated by the arrow P in FIG. 2). 45 °) is formed so that liquefied carbon dioxide is ejected radially. In addition, the plurality of downstream ejection passages 169 are equally formed in the circumferential direction of the shaft portion 163, and are radially formed in a direction that forms an obtuse angle (135 ° in the present embodiment) with respect to the axial direction of the shaft portion 163. It is formed to eject liquefied carbon dioxide.

各上流側噴出路168から噴出される液化二酸化炭素と、各下流側噴出路169から噴出される液化二酸化炭素とは膨張空間17内で衝突して膜状に拡散するように、それらの噴出方向および噴出位置が設定されている。本実施形態では、上流側噴出路168の数と下流側噴出路169の数とを同数(それぞれ8個)とし、各上流側噴出路168の軸部163周りの周方向位置と各下流側噴出路169の軸部163周りの周方向位置とを一致させている。また、噴出路168,169は、何れも傾斜部166,167の面に対して垂直方向に形成されている。 The liquefied carbon dioxide ejected from each upstream ejection path 168 and the liquefied carbon dioxide ejected from each downstream ejection path 169 collide with each other in the expansion space 17 and diffuse in the form of a film. And the spout position is set. In this embodiment, the number of the upstream ejection paths 168 and the number of the downstream ejection paths 169 are the same (each 8), and the circumferential positions around the shaft portion 163 of each upstream ejection path 168 and each downstream ejection The circumferential position around the shaft portion 163 of the path 169 is matched. Further, the ejection paths 168 and 169 are all formed in a direction perpendicular to the surfaces of the inclined portions 166 and 167.

膨張空間17は、本実施形態では略円柱状の空洞からなる。この膨張空間17において、上流側噴出路168から噴出した液化二酸化炭素と下流側噴出路169から噴出した液化二酸化炭素とが衝突して膜状(例えば図2において2点鎖線Qで示すような膜の形状)に拡散しながら膨張して固いドライアイス粒子を形成する。但し、図2の膜の形状Qは軸部163の軸方向Pに対して垂直方向に広がっているが、膜の形状はこれに限定されず、椀状に湾曲した形状、略円筒体21の壁面まで到達しない不完全な膜の形状など、その他種々の膜の形状が形成されてもよい。   In the present embodiment, the expansion space 17 is formed of a substantially cylindrical cavity. In the expansion space 17, the liquefied carbon dioxide ejected from the upstream ejection passage 168 and the liquefied carbon dioxide ejected from the downstream ejection passage 169 collide with each other to form a film (for example, a film as indicated by a two-dot chain line Q in FIG. 2). Swells to form hard dry ice particles. However, although the shape Q of the film in FIG. 2 spreads in a direction perpendicular to the axial direction P of the shaft portion 163, the shape of the film is not limited to this, and the shape of the bowl 21 is substantially curved. Various other film shapes such as an incomplete film shape that does not reach the wall surface may be formed.

圧縮空気供給路18は、洗浄ガン2の内部に形成された内部圧縮空気供給路18aのほか、コンプレッサ7から制御ユニット3内、エアホースF内に形成された外部圧縮空気供給路18bで構成されている。   The compressed air supply path 18 includes an internal compressed air supply path 18 a formed inside the cleaning gun 2 and an external compressed air supply path 18 b formed in the control unit 3 and the air hose F from the compressor 7. Yes.

合流部19では、圧縮空気供給路18から供給される空気と、膨張空間17で生成されたドライアイス粒子とが合流する。この合流部19から、洗浄ガン2のノズル9の先端の噴射口24に至るまでノズル9内に噴射路26が形成されており、合流部19で空気に合流したドライアイス粒子は空気の流れに乗って加速され噴射口24から洗浄対象物に向かって噴射される。   In the merge part 19, the air supplied from the compressed air supply path 18 and the dry ice particles generated in the expansion space 17 merge. An injection path 26 is formed in the nozzle 9 from the merging portion 19 to the injection port 24 at the tip of the nozzle 9 of the cleaning gun 2, and the dry ice particles that have merged with the air at the merging portion 19 are converted into an air flow. It is accelerated by riding and injected from the injection port 24 toward the object to be cleaned.

握持部11は、洗浄ガン本体8を支持し、使用者はこの握持部11を握持しながら空気噴射用トリガー12およびドライアイス粒子噴射用トリガー13を操作する。   The gripping part 11 supports the cleaning gun body 8, and the user operates the air injection trigger 12 and the dry ice particle injection trigger 13 while gripping the gripping part 11.

制御ユニット3は、図3に示すように、外部圧縮空気供給路18bおよび液化二酸化炭素供給路14の途中に介在している。詳細には、外部圧縮空気供給路18bおよび液化二酸化炭素供給路14の途中位置に、それぞれパイロット式開閉弁27,28が設けられている。また、外部圧縮空気供給路18bの途中位置から分岐して分岐管29が設けられ、減圧弁31を介した後、更に2手に分岐して圧縮空気用分岐管32と液化二酸化炭素用分岐管33とを形成している。そして、それぞれの分岐管32,33は、パイロット式開閉弁27,28のパイロットポートに接続されている。また、圧縮空気用分岐管32はその途中に、空気噴射用トリガー12に連動して流路を開閉するトリガー連動バルブ34を設けており、液化二酸化炭素用分岐管33はその途中に、ドライアイス粒子噴射用トリガー13に連動して流路を開閉するトリガー連動バルブ36を設けている。これにより、空気噴射用トリガー13が引かれているときに限り、外部圧縮空気供給路18bに設けられたパイロット式開閉弁27が開放され、洗浄ガン2に圧縮空気が供給される。また、ドライアイス粒子噴射用トリガー13が引かれているときに限り、液化二酸化炭素供給路14に設けられたパイロット式開閉弁28が開放され、洗浄ガン2内の膨張空間17に液化二酸化炭素が供給される。   As shown in FIG. 3, the control unit 3 is interposed in the middle of the external compressed air supply path 18 b and the liquefied carbon dioxide supply path 14. Specifically, pilot-type on-off valves 27 and 28 are provided in the middle positions of the external compressed air supply path 18b and the liquefied carbon dioxide supply path 14, respectively. Further, a branch pipe 29 is provided branching from a midway position of the external compressed air supply path 18b, and further branched into two hands after passing through the pressure reducing valve 31, and a compressed air branch pipe 32 and a liquefied carbon dioxide branch pipe. 33. Each branch pipe 32, 33 is connected to a pilot port of a pilot type on-off valve 27, 28. In addition, the compressed air branch pipe 32 is provided with a trigger interlocking valve 34 that opens and closes the flow path in conjunction with the air injection trigger 12, and the liquefied carbon dioxide branch pipe 33 is provided with dry ice. A trigger interlocking valve 36 that opens and closes the flow path in conjunction with the particle injection trigger 13 is provided. Thus, only when the air injection trigger 13 is pulled, the pilot on-off valve 27 provided in the external compressed air supply path 18 b is opened, and compressed air is supplied to the cleaning gun 2. Further, only when the trigger for spraying dry ice particles 13 is pulled, the pilot on-off valve 28 provided in the liquefied carbon dioxide supply path 14 is opened, and liquefied carbon dioxide is in the expansion space 17 in the cleaning gun 2. Supplied.

以上の構成を備える洗浄装置1において、上記トリガー12,13が引かれると、液化二酸化炭素は所定圧力で、液化炭酸ガスボンベ4からフレキシブルホースF等を介して噴出部16内に送液され、噴出部16の上流側噴出路168および下流側噴出路169からその液化二酸化炭素が膨張空間17内に噴出される。このとき、既述したように、上流側噴出路168から噴出した液化二酸化炭素と下流側噴出路169から噴出した液化二酸化炭素とが互いに衝突して膜状に拡散しながら膨張して固いドライアイス粒子を形成する。このように形成されたドライアイス粒子は合流部19で圧縮空気供給路18から噴射路26に向かって直線的に流れる空気に混入し、その空気の流れに乗って噴射路26内で加速された後、噴射口24から被洗浄物に向かって噴射される。噴射されたドライアイス粒子は、被洗浄物の表面に衝突して当該被洗浄物の表面を洗浄する。 In the cleaning apparatus 1 having the above configuration, when the triggers 12 and 13 are pulled, the liquefied carbon dioxide is fed from the liquefied carbon dioxide cylinder 4 into the ejection section 16 through the flexible hose F and the like at a predetermined pressure. The liquefied carbon dioxide is ejected into the expansion space 17 from the upstream ejection path 168 and the downstream ejection path 169 of the portion 16. At this time, as described above, the liquefied carbon dioxide ejected from the upstream ejection path 168 and the liquefied carbon dioxide ejected from the downstream ejection path 169 collide with each other and expand while diffusing into a film shape, thereby forming hard dry ice. Form particles. The dry ice particles formed in this way are mixed in the air that flows linearly from the compressed air supply path 18 toward the injection path 26 at the junction 19, and are accelerated in the injection path 26 by riding on the air flow. Thereafter, the fuel is ejected from the ejection port 24 toward the object to be cleaned. The sprayed dry ice particles collide with the surface of the object to be cleaned and clean the surface of the object to be cleaned.

ところで、上記洗浄装置1により噴射されるドライアイス粒子について、所定時間内に噴射されるドライアイス粒子の粒子数と、その平均粒径の計測を行った。この計測は、図5に示すような測定システムを用いて行った。この測定システムは、主に、YAGレーザ装置61、PIVカメラ62、画像解析装置(不図示)で構成されている。YAGレーザ装置61からのパルスレーザ光の照射方向と、PIVカメラ62の受光部とは対向しており、これらの間に洗浄装置1から噴射されるドライアイス粒子63を、上記対向方向と垂直方向に通過させた。YAGレーザ装置61が発振するパルスレーザ光は、噴射口24から150mm離れた位置を通過するドライアイス粒子に対して当たるようにセッティングした。パルスレーザ光のパルス幅は8ns、繰り返し周期は20Hz、ビーム径は4mmとした。また、パルスレーザ光がONとなるときに表れるドライアイス粒子の影をPIVカメラ62にて撮像した。各測定毎に、PIVカメラ62による撮像を0.1秒周期で10秒間行い、計100枚の画像を取得した。画像解析装置は、PIVカメラ62が撮像した画像の所定範囲(約2.4mm×3.0mmの長方形範囲)に写ったドライアイス粒子の影の大きさおよび個数に基づいて、100枚の画像に写ったドライアイス粒子の粒子数およびそのドライアイス粒子の平均粒径を算出する。   By the way, about the dry ice particle sprayed by the said washing | cleaning apparatus 1, the particle number of the dry ice particle sprayed within the predetermined time and the average particle diameter were measured. This measurement was performed using a measurement system as shown in FIG. This measurement system mainly includes a YAG laser device 61, a PIV camera 62, and an image analysis device (not shown). The irradiation direction of the pulsed laser light from the YAG laser device 61 and the light receiving part of the PIV camera 62 are opposed to each other, and the dry ice particles 63 ejected from the cleaning device 1 between them are perpendicular to the facing direction. Passed through. The pulsed laser beam oscillated by the YAG laser device 61 was set so as to hit against dry ice particles passing through a position 150 mm away from the injection port 24. The pulse width of the pulse laser beam was 8 ns, the repetition period was 20 Hz, and the beam diameter was 4 mm. Further, the shadow of dry ice particles that appeared when the pulsed laser beam was turned on was imaged by the PIV camera 62. For each measurement, imaging with the PIV camera 62 was performed for 10 seconds with a period of 0.1 second, and a total of 100 images were acquired. Based on the size and number of shadows of the dry ice particles in the predetermined range (rectangular range of about 2.4 mm × 3.0 mm) of the image captured by the PIV camera 62, the image analysis apparatus converts the image into 100 images. The number of captured dry ice particles and the average particle size of the dry ice particles are calculated.

また、比較例として、図4に示すような洗浄装置51(洗浄ガン52)についても上記計測を行った。比較対象の洗浄装置51は、既述した洗浄装置1において、噴出部16(図2参照)が図4に示すような噴出部53に置き換えられたものであり、その他の構成は洗浄装置1と同じである。比較対象の洗浄装置51の噴出部53は、液化二酸化炭素供給路14から供給される液化二酸化炭素を膨張空間17の長手方向に向かって1つの噴出孔53aから噴出するものであり、膨張空間17に噴出された液化二酸化炭素は膨張してドライアイス粒子となる。もちろん、この噴出部53を使用すれば、膨張空間17における液化二酸化炭素同士の衝突や膜の形成は行われない。   In addition, as a comparative example, the above measurement was performed for a cleaning device 51 (cleaning gun 52) as shown in FIG. The cleaning device 51 to be compared is the same as the cleaning device 1 described above, except that the ejection portion 16 (see FIG. 2) is replaced with the ejection portion 53 as shown in FIG. The same. The ejection unit 53 of the cleaning device 51 to be compared ejects liquefied carbon dioxide supplied from the liquefied carbon dioxide supply path 14 from one ejection hole 53 a in the longitudinal direction of the expansion space 17. The liquefied carbon dioxide ejected on the water expands into dry ice particles. Of course, if this ejection part 53 is used, collision of liquefied carbon dioxide in the expansion space 17 and formation of a film will not be performed.

今回の計測に当たって適用した洗浄装置1の各部の詳細を以下に示す。膨張空間17の内径Dは22mm。内部圧縮空気供給路18aの内径D2は30mm。合流部19における合流角度は30°。液化二酸化炭素同士の衝突位置から合流部19の中心までの距離Lは約145mm。噴射口24の内径D3は14mm。噴出路168,169の内径は0.4mm。圧縮空気の元圧は0.65MPa(ウォータセパレータ6と制御ユニット3との間で計測)。圧縮空気の流量は5000L/min(ウォータセパレータ6と制御ユニット3との間で計測)。液化二酸化炭素の元圧は2.0MPa。ノズル9の先端から計測位置までの噴射距離は150mm。   Details of each part of the cleaning apparatus 1 applied in this measurement are shown below. The inner diameter D of the expansion space 17 is 22 mm. The inner diameter D2 of the internal compressed air supply path 18a is 30 mm. The merging angle at the merging portion 19 is 30 °. The distance L from the collision position of the liquefied carbon dioxide to the center of the merging portion 19 is about 145 mm. The inner diameter D3 of the injection port 24 is 14 mm. The inner diameters of the ejection channels 168 and 169 are 0.4 mm. The original pressure of the compressed air is 0.65 MPa (measured between the water separator 6 and the control unit 3). The flow rate of the compressed air is 5000 L / min (measured between the water separator 6 and the control unit 3). The original pressure of liquefied carbon dioxide is 2.0 MPa. The injection distance from the tip of the nozzle 9 to the measurement position is 150 mm.

一方、比較対象の洗浄装置51の各部の詳細については、液化二酸化炭素の膨張空間17内への噴出位置から合流部19の中心までの距離Lは約145mmとし、噴出孔53aの内径は1.4mm又は1.6mmとした。なお、膨張空間17の内径D、内部圧縮空気供給路18aの内径D2、合流部19における合流角度、噴射口24の内径D3、圧縮空気の元圧、圧縮空気の流量、液化二酸化炭素の元圧、ノズル9の先端から計測位置までの噴射距離は洗浄装置1と同一条件とした。   On the other hand, for details of each part of the cleaning device 51 to be compared, the distance L from the position where the liquefied carbon dioxide is injected into the expansion space 17 to the center of the merging portion 19 is about 145 mm, and the inner diameter of the injection hole 53a is 1. It was set to 4 mm or 1.6 mm. Note that the inner diameter D of the expansion space 17, the inner diameter D2 of the internal compressed air supply path 18a, the merging angle at the merging portion 19, the inner diameter D3 of the injection port 24, the original pressure of the compressed air, the flow rate of the compressed air, the original pressure of the liquefied carbon dioxide The spraying distance from the tip of the nozzle 9 to the measurement position was the same as that of the cleaning device 1.

洗浄装置1の噴出部16における噴出路168,169の総面積と、比較対象の洗浄装置51の噴出部53の噴出孔35aの面積(特に噴出孔53aの内径が1.6mmのもの)とは略同一であり、二酸化炭素の消費率も同程度となる。   The total area of the ejection paths 168 and 169 in the ejection part 16 of the cleaning apparatus 1 and the area of the ejection hole 35a of the ejection part 53 of the cleaning apparatus 51 to be compared (particularly, the inner diameter of the ejection hole 53a is 1.6 mm) The carbon dioxide consumption rate is almost the same.

上記の条件により実施した測定の結果を以下に示す。
先ず、洗浄装置1については、所定時間内に噴射されたドライアイス粒子の粒子数(前記100枚の画像に写ったドライアイス粒子の粒子数;以下同じ。)は、1496個、これらのドライアイス粒子の平均粒径(前記100枚の画像に写ったドライアイス粒子の平均粒径;以下同じ。)は139.5μmであった。
これに対し、比較対象の洗浄装置51(噴出孔53aの内径が1.4mmのもの)については、所定時間内に噴射されたドライアイス粒子の粒子数は369個、これらのドライアイス粒子の平均粒径は163.7μmであった。
比較対象の洗浄装置51(噴出孔53aの内径が1.6mmのもの)については、所定時間内に噴射されたドライアイス粒子の粒子数は393個、これらのドライアイス粒子の平均粒径は130.4μmであった。
The result of the measurement carried out under the above conditions is shown below.
First, for the cleaning device 1, the number of dry ice particles sprayed within a predetermined time (the number of dry ice particles reflected in the 100 images; the same applies hereinafter) is 1496. The average particle size of the particles (the average particle size of the dry ice particles shown in the 100 images; the same applies hereinafter) was 139.5 μm.
On the other hand, for the cleaning device 51 to be compared (with the inner diameter of the ejection hole 53a of 1.4 mm), the number of dry ice particles injected within a predetermined time is 369, and the average of these dry ice particles The particle size was 163.7 μm.
For the cleaning device 51 to be compared (with the ejection hole 53a having an inner diameter of 1.6 mm), the number of dry ice particles injected within a predetermined time is 393, and the average particle size of these dry ice particles is 130. .4 μm.

上記の測定結果に基づき、本発明の実施形態に係る洗浄装置1と比較対象の洗浄装置51とを比較すると、ドライアイス粒子の粒径についてはさほど差が認められない。しかし、ドライアイス粒子の粒子数については、本発明の実施形態に係る洗浄装置1の方が格段に多い(3.8倍〜4倍)といえる。つまり、本発明の実施形態に係る洗浄装置1の方が格段に多量のドライアイス粒子を噴射しているといえる。   Based on the above measurement results, when the cleaning device 1 according to the embodiment of the present invention is compared with the cleaning device 51 to be compared, there is not much difference in the particle size of the dry ice particles. However, with regard to the number of dry ice particles, it can be said that the cleaning apparatus 1 according to the embodiment of the present invention has much more (3.8 times to 4 times). In other words, it can be said that the cleaning apparatus 1 according to the embodiment of the present invention ejects a much larger amount of dry ice particles.

このように、噴射されるドライアイス粒子の量が多くなるのは、噴出部16から噴出された液化二酸化炭素が互いに衝突して膜状に拡散しながら膨張することにより、膨張空間17内の広い範囲に亘って効率よく冷却作用が及び(膨張空間17内の広い範囲が−56℃以下とされ)、その結果、噴出部16から膨張空間17内に噴出された液化二酸化炭素の固化率が高くなるからであると考えられる。また、膨張空間17内の広い範囲に亘って効率よく冷却作用が及ぶことにより、生成されるドライアイス粒子はより一層固いものになると考えられる。すなわち、本発明の実施形態に係る洗浄装置1によれば、洗浄対象物に対してドライアイス粒子が衝突する回数が格段に多くなり、ドライアイス粒子の固さも比較的固いものとなることから、高い洗浄力を発揮することが期待できる。   As described above, the amount of the dry ice particles to be ejected increases because the liquefied carbon dioxide ejected from the ejection section 16 collides with each other and expands while diffusing into a film shape. Cooling action efficiently over the range (a wide range in the expansion space 17 is set to −56 ° C. or less). As a result, the solidification rate of the liquefied carbon dioxide ejected from the ejection portion 16 into the expansion space 17 is high. This is considered to be because. Moreover, it is thought that the dry ice particles produced | generated become harder because a cooling effect reaches | attains efficiently over the wide range in the expansion space 17. FIG. That is, according to the cleaning apparatus 1 according to the embodiment of the present invention, the number of times the dry ice particles collide against the object to be cleaned is remarkably increased, and the hardness of the dry ice particles becomes relatively hard. It can be expected to demonstrate high detergency.

Q 膜
1 洗浄装置
2 洗浄ガン
8 洗浄ガン本体
9 ノズル
11 握持部
14 液化二酸化炭素供給路
16 噴出部
17 膨張空間
18 圧縮空気供給路(キャリアガス供給路)
19 合流部
24 噴射口
26 噴射路
163 軸部
163a 液化二酸化炭素通路
168 上流側噴出路
169 下流側噴出路
Q membrane 1 cleaning equipment
2 Cleaning gun
8 Cleaning gun body 9 Nozzle
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Grip part 14 Liquefied carbon dioxide supply path 16 Ejection part 17 Expansion space 18 Compressed air supply path (carrier gas supply path)
19 Junction part 24 Injection port 26 Injection path 163 Shaft part 163a Liquefaction carbon dioxide path 168 Upstream side ejection path 169 Downstream side ejection path

Claims (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部と、
前記噴出部から噴出された液化二酸化炭素が膨張し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部と、
前記合流部から噴射口に至るまで形成された噴射路と、
を備える洗浄装置において、
前記噴出部は、
前記液化二酸化炭素供給路に接続された液化二酸化炭素通路を内部に有する軸部と、
前記軸部の軸方向に対して鋭角を成す方向へ放射状に液化二酸化炭素を噴出するように、前記液化二酸化炭素通路から前記膨張空間に亘って形成された複数の噴出路(以下「上流側噴出路」という。)と、
前記軸部の軸方向に対して鈍角を成す方向へ放射状に液化二酸化炭素を噴出するように、前記液化二酸化炭素通路から前記膨張空間に亘って形成された複数の噴出路(以下「下流側噴出路」という。)と、
を有し、
前記上流側噴出路から噴出される液化二酸化炭素と前記下流側噴出路から噴出される液化二酸化炭素とが前記膨張空間内で衝突するように前記上流側噴出路および前記下流側噴出路の噴出方向および噴出位置が設定され
前記軸部の先端部が、前記キャリアガス供給路から離れた位置にある、ことを特徴とする洗浄装置。
A liquefied carbon dioxide supply path for supplying liquefied carbon dioxide;
A carrier gas supply path for supplying carrier gas;
An ejection part for ejecting liquefied carbon dioxide supplied from the liquefied carbon dioxide supply path;
Expansion space in which liquefied carbon dioxide ejected from the ejection part expands to generate dry ice particles;
A merging section for merging the carrier gas supplied from the carrier gas supply path and the dry ice particles generated in the expansion space;
An injection path formed from the junction to the injection port;
In a cleaning apparatus comprising:
The ejection part is
A shaft portion having a liquefied carbon dioxide passage connected to the liquefied carbon dioxide supply passage inside,
A plurality of jet passages (hereinafter referred to as “upstream jets”) formed from the liquefied carbon dioxide passage to the expansion space so as to jet liquefied carbon dioxide radially in a direction that forms an acute angle with respect to the axial direction of the shaft portion. Road ”)
A plurality of jet passages (hereinafter referred to as “downstream jets” formed from the liquefied carbon dioxide passage to the expansion space so as to jet liquefied carbon dioxide radially in a direction that forms an obtuse angle with respect to the axial direction of the shaft portion. Road ”)
Have
The ejection direction of the upstream ejection path and the downstream ejection path so that the liquefied carbon dioxide ejected from the upstream ejection path and the liquefied carbon dioxide ejected from the downstream ejection path collide in the expansion space. And the spout position is set ,
The cleaning device according to claim 1, wherein a tip portion of the shaft portion is located away from the carrier gas supply path .
請求項1に記載の洗浄装置において、
前記上流側噴出路から噴出される液化二酸化炭素と前記下流側噴出路から噴出される液化二酸化炭素とが前記膨張空間内で衝突して膜状に拡散するように前記上流側噴出路および前記下流側噴出路の噴出方向および噴出位置が設定された、ことを特徴とする洗浄装置。
The cleaning device according to claim 1,
The upstream jet passage and the downstream so that the liquefied carbon dioxide jetted from the upstream jet passage and the liquefied carbon dioxide jetted from the downstream jet passage collide in the expansion space and diffuse into a film shape. A cleaning apparatus, characterized in that an ejection direction and an ejection position of a side ejection path are set.
請求項1又は2に記載の洗浄装置において、The cleaning apparatus according to claim 1 or 2,
前記キャリアガスが前記合流部より下流側で加速されるように、前記キャリアガス供給路から前記噴射口に至るまでの流路が形成されている、ことを特徴とする洗浄装置。A cleaning apparatus, wherein a flow path from the carrier gas supply path to the injection port is formed so that the carrier gas is accelerated downstream from the merging portion.
内部に前記キャリアガス供給路と前記膨張空間とが形成された洗浄ガン本体と、内部に前記噴射路が形成されたノズルと、前記洗浄ガン本体を支持する握持部と、を有する洗浄ガンを備えた請求項1〜3の何れか1項に記載の洗浄装置であって、A cleaning gun having a cleaning gun body having the carrier gas supply path and the expansion space formed therein, a nozzle having the injection path formed therein, and a gripping portion for supporting the cleaning gun body. The cleaning apparatus according to any one of claims 1 to 3, comprising:
前記膨張空間と前記握持部とが前記キャリアガス供給路の長手方向から視て互いに反対側に形成されている、ことを特徴とする洗浄装置。The cleaning apparatus, wherein the expansion space and the grip portion are formed on opposite sides as viewed from the longitudinal direction of the carrier gas supply path.
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