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公開番号2025019419
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-07
出願番号2023123026
出願日2023-07-28
発明の名称ドライアイス噴射装置
出願人リックス株式会社
代理人個人,個人
主分類B24C 5/04 20060101AFI20250131BHJP(研削;研磨)
要約【課題】粒子径の小さい硬質なドライアイス粒子を生成することが可能なドライアイス噴射装置の提供。
【解決手段】液化二酸化炭素が供給される液化二酸化炭素供給路2と、液化二酸化炭素供給路2から供給される液化二酸化炭素を噴出する噴出孔7Aと、噴出孔7Aから噴出される液化二酸化炭素を段階的に拡大する膨脹空間8により膨張させてドライアイス粒子を生成するドライアイス生成管4とを有するドライアイス噴射装置1である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
液化二酸化炭素が供給される液化二酸化炭素供給路と、
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る液化二酸化炭素を段階的に拡大する膨脹空間により膨張させてドライアイス粒子を生成するドライアイス生成管と
を有するドライアイス噴射装置。
続きを表示（約 540 文字）【請求項２】
前記膨脹空間の全長が１０～３０ｍｍである請求項１記載のドライアイス噴射装置。
【請求項３】
前記膨脹空間は、
１段目の内径ａが２．４～４ｍｍ、長さがａ×（０．２～１．０）であり、
２段目の内径ｂがａ×（１．２～２．２）、長さがｂ×（０．２～１．０）であり、
最終段の内径ｃがｂ×（１．１～２．０）、長さがｃ×（０．５～５．２）である
請求項２記載のドライアイス噴射装置。
【請求項４】
前記膨脹空間の１段目を通過する二酸化炭素ガスの平均流速が７０～１００ｍ／ｓｅｃである請求項１記載のドライアイス噴射装置。
【請求項５】
前記膨脹空間の２段目を通過する二酸化炭素ガスの平均流速が２０～４０ｍ／ｓｅｃである請求項４記載のドライアイス噴射装置。
【請求項６】
前記膨脹空間の最終段を通過する二酸化炭素ガスの平均流速が６～２０ｍ／ｓｅｃである請求項５記載のドライアイス噴射装置。
【請求項７】
前記ドライアイス粒子が接触する表面または全体が、熱伝導率０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以下の樹脂により形成されたものである請求項１から６のいずれか１項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、液化二酸化炭素から生成したドライアイス粒子を噴射するドライアイス噴射装置に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
液化二酸化炭素を利用してドライアイス粒子を生成し、圧縮されたガスと混合して対象物へ噴射し、対象物の表面から汚染物質を除去するドライアイス洗浄技術は以前から知られている。液化二酸化炭素を利用してドライアイス粒子を生成する方式には、一般的には液化二酸化炭素を圧入した圧力容器からオリフィスノズルや絞り弁を用いてドライアイス生成管へ噴出させる方法がある。液化二酸化炭素をドライアイス生成管に開放すると液体から気体に変化し、５５０倍に体積膨張する。気体はジュールトムソン効果で急激に冷却され、二酸化炭素ガスと固体（ドライアイス）へ変化する。
【０００３】
一般的なドライアイス噴射装置は、二酸化炭素ガスとドライアイス粒子を、ノズル内部、もしくは外部で加速用ガスと混合して噴射する構造となっている（例えば、特許文献１～４参照。）。上記構造では、オリフィスノズルや絞り弁等を用いて液化二酸化炭素を噴射させるドライアイス生成管は、配管状の膨張空間となっており、ドライアイス粒子が生成される比率に応じた大きさとなっている。例えば、非特許文献１には、ドライアイス粒子は噴射されるガス中で中位径が約１μｍになることが実測されており、円筒チャンバーを取付けると粒子が凝集し、中位径は１００μｍになると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２１－１２２８０５号公報
特開２０１９－７２８１３号公報
特開２０１６－８７７４５号公報
特開２００３－１４５４２９号公報
【非特許文献】
【０００５】
劉奕宏、松坂修二，ドライアイス粒子の形成と表面洗浄への応用，エアロゾル研究，日本エアロゾル学会，２０１３年，第２８巻，第２号，ページｐ．１５５－１６２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、対象物の表面から汚染物質を除去する際、ファンデルワールス力で付着する微粒子除去には上記従来のドライアイス噴射装置を用いてドライアイス粒子をガスで加速して衝突させることが効果的である。しかしながら、それ以上の強固な付着物（ガラスの乾燥シミや精密金型の付着樹脂など）の場合、強く凝集した硬質のドライアイス粒子でなければ剥離除去することは困難である。
【０００７】
そのため、強固な付着物を剥離除去するには、プレス工程を施すことにより生成した粒子径１００μｍ以上のペレット・ドライアイス粒子をガスで噴射させる必要があるが、その場合、この１００μｍ以上の大きなペレット・ドライアイス粒子径以下の狭い隙間の洗浄は不可能である。
【０００８】
そこで、本発明においては、粒子径の小さい硬質なドライアイス粒子を生成することが可能な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】
【０００９】
本発明のドライアイス噴射装置は、液化二酸化炭素が供給される液化二酸化炭素供給路と、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、噴出孔から噴出される液化二酸化炭素を段階的に拡大する膨脹空間により膨張させてドライアイス粒子を生成するドライアイス生成管とを有するものである。
【００１０】
本発明のドライアイス噴射装置によれば、噴出孔から膨脹空間へ噴出された液化二酸化炭素は短時間で減圧されて液体から気体に変化するとともに、気体はジュールトムソン効果で急激に冷却され、気体（二酸化炭素ガス）と固体（平均粒子径１μｍ程度のドライアイス微粒子）へ変化する。このとき、膨脹空間の１段目の段差により乱流が発生し、その渦の力により平均粒子径１μｍ程度のドライアイス粒子を凝集させる。そして、膨脹空間の２段目以降の段差においても同様に乱流が発生し、その渦の力により段階的にドライアイス粒子を成長させることにより、平均粒子径１０～２０μｍの硬質なドライアイス粒子が生成される。つまり、平滑で段差の無い膨張空間ではドライアイス微粒子が膨張空間内壁面にできる数μｍ厚の壁面境界層内で柔らかく凝集してしまうので、それを防ぐために一定の段差を設けて高速の乱流を壁面で作ることで壁面境界層を破壊し、ドライアイス粒子を渦力で強く凝集させる。
（【００１１】以降は省略されています）

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