ドライアイスブラスト装置
【課題】空気流に混入させるドライアイス粒の量の変動を抑制し、このドライアイス粒がより安定して高速空気流に混じって噴射されるようにしたドライアイスブラスト装置を提供する。
【解決手段】空気流発生源１２０と、この空気流発生源１２０で発生させられた空気流を搬送する空気搬送路２００と、この空気搬送路２００の先端に設けたノズル２０１と、上記空気搬路２００を流れる空気流にドライアイス粒を混入するためのドライアイス粒供給手段３００と、を備えたドライアイスブラスト装置１００であって、上記ドライアイス粒供給手段３００は、上記空気搬送路２００に接続されたドライアイス粒落下管５５０を備え、上記空気搬送路２００における上記ドライアイス落下管５５０が接続された部分を含む軸線方向所定長さ範囲の断面は、当該範囲よりも上流側および下流側の空気搬送路２００の断面に対して拡大（２５１）させられている。
【解決手段】空気流発生源１２０と、この空気流発生源１２０で発生させられた空気流を搬送する空気搬送路２００と、この空気搬送路２００の先端に設けたノズル２０１と、上記空気搬路２００を流れる空気流にドライアイス粒を混入するためのドライアイス粒供給手段３００と、を備えたドライアイスブラスト装置１００であって、上記ドライアイス粒供給手段３００は、上記空気搬送路２００に接続されたドライアイス粒落下管５５０を備え、上記空気搬送路２００における上記ドライアイス落下管５５０が接続された部分を含む軸線方向所定長さ範囲の断面は、当該範囲よりも上流側および下流側の空気搬送路２００の断面に対して拡大（２５１）させられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、研掃材としてドライアイス粒を用いるドライアイスブラスト装置に関する。
【０００２】
研掃材としてドライアイス粒を用いるドライアイスブラストは、所望の研掃効果が期待できる一方で、研掃後に研掃材が昇華してしまうため、研掃材の回収手段が不要であるという特質をもっている。このため、ドライアイスブラストは、研掃材の回収困難な環境にある対象物に対してもブラスト加工を行うことができるといった利点を有しており、たとえば、食品製造工程装置や薬品製造工程装置におけるタンク内清掃や、開放環境での清掃等といった、アルミナ等を研掃材として用いる通常のブラストでは考えられなかった分野における活用が期待されている。
【０００３】
本願の発明者はすでに、上記したようなドライアイスブラストの利点に着目し、低圧高速空気流にドライアイス粒を混入するようにしたドライアイスブラスト装置を提案している（特許文献１）。同文献に開示されたドライアイスブラスト装置は、低圧空気発生源で発生させた空気を空気搬送路によって搬送し、この空気搬送路の先端に設けたノズルから噴出させる構成において、ノズルよりも上流位置でドライアイス粒を空気流に混入させるようにしている。ドライアイス粒は、ホッパからロータリーバルブを介して空気流に重力落下により混入させている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−７９４６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記構成のドライアイスブラスト装置においては、ロータリーバルブにより、一定量ずつのドライアイス粒が空気流に混入されるとはいえ、単に重力落下させているだけであるため、空気流に混入するドライアイス粒の量に大きな変動が生じる欠点があった。
【０００６】
本願発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、空気流に混入させるドライアイス粒の量の変動を抑制し、このドライアイス粒がより安定して高速空気流に混じって噴射されるようにしたドライアイスブラスト装置を提供することをその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を採用した。
【０００８】
すなわち、本願発明によって提供されるドライアイスブラスト装置は、空気流発生源と、この空気流発生源で発生させられた空気流を搬送する空気搬送路と、この空気搬送路の先端に設けたノズルと、上記空気搬送路を流れる空気流にドライアイス粒を混入するためのドライアイス粒供給手段と、を備えたドライアイスブラスト装置であって、上記ドライアイス粒供給手段は、上記空気搬送路に接続されたドライアイス粒落下管を備え、上記空気搬送路における上記ドライアイス粒落下管が接続された部分を含む軸線方向所定長さ範囲の断面は、当該範囲よりも上流側および下流側の上記空気搬送路の断面に対して拡大させられていることを特徴とする。
【０００９】
このような構成によれば、ドライアイス粒落下管から空気搬送路に落下させられたドライアイス粒は、空気搬送路の断面拡大部において攪拌させられた後に下流側に送り込まれるため、安定的にドライアイス粒混じりの高速空気をノズルから噴射させることができる。
【００１０】
好ましい実施の形態では、上記空気搬送路における上記ドライアイス粒落下管が接続された部分を含む軸線方向所定長さ範囲は、所定長さの大径管の形態を有しているとともに、この大径管は、下流側に向かうにつれて次第に縮径する縮径部を介して下流側の上記空気搬送路に連続させられている一方、上流側の上記空気搬送路は管状となっていて、上記大径管の内部に上流側から所定長さ進入する進入管を形成している。
【００１１】
好ましい実施の形態ではまた、上記進入管の先端は上記縮径部の途中で終わっており、上記縮径部の内周と上記進入管の先端部外周との間には、環状すきまが形成されている。
【００１２】
このような構成によれば、ドライアイス粒落下管から空気搬送路に落下させられたドライアイス粒は、大径管の内壁と進入管の外面との間の空間において滞留、攪拌された後、進入管の先端から噴射する高速空気に吸い出されるようにして混入させられるので、より攪拌の程度が高まり、ドライアイス粒混入量の変動がより少なくなる。
【００１３】
好ましい実施の形態ではさらに、上記ドライアイス粒落下管は、それより上位に配置されてドライアイス粒を貯留するホッパにロータリーバルブを介して接続されている。
【００１４】
好ましい実施の形態ではまた、上記ロータリーバルブは、水平の軸線を有する円筒状内面を有するケーシングと、このケーシング内で上記軸線を中心として回転し、上記空気搬送路から導入された空気圧を受けて上記ケーシングの上記円筒状内面に摺接する複数のブレードを有するロータとを備え、上記ケーシングの上部壁にはドライアイス粒受け入れ口が開口しているとともに、上記ケーシングの下部壁にはドライアイス粒投下口が開口している。
【００１５】
好ましい実施の形態ではさらに、上記ロータは、上記複数のブレードを上記ロータの半径方向に移動可能に支持している一方、管路を介して空気圧が導入されており、この空気圧が各ブレードを半径方向外方に向けて押圧している。
【００１６】
好ましくは、上記空気圧は、上記空気搬送路から上記管路を介して導入されている。
【００１７】
このような構成によれば、ドライアイス粒受け入れ口からケーシング内に投入されたドライアイス粒は、ロータの回転に伴い、各ブレード間の空間に閉じ込められて搬送され、ドライアイス投下口から投下させられる。したがって、ドライアイス粒受け入れ口の圧力と、ドライアイス投下口の圧力に差があっても、確実に一定量ずつのドライアイス粒をドライアイス落下管に向けて投下することができる。また、複数のブレードは、空気圧によってケーシングの内壁に摺接させられているので、ブレードとケーシング内壁との間にドライアイス粒が噛み込むようなことがあっても、ブレードは半径方向内方に退避することができる。したがって、ブレードとケーシングとの間にドライアイス粒が噛み込むことに起因してロータの回転がロックしてしまうといった事態は生じることがなく、ドライアイス粒落下管への安定したドライアイス粒の供給を継続することができる。
【００１８】
好ましい実施の形態ではまた、上記各ブレードの半径方向外端部には、上記各ブレードの長手方向に延びる凹溝が形成されており、この凹溝の底部には、上記管路と連通する空気噴射孔が形成されている。
【００１９】
このような構成によれば、各ブレードは、上記のように空気圧によってケーシングの内壁に押し付けられつつも、凹溝の底部の空気噴射孔から噴出する空気により、ケーシングの内壁に対して常時空気膜を介して摺動することになる。したがって、ブレードの先端とケーシング内壁との間の摩擦抵抗が低減されるとともに、空気膜を形成する空気流の動圧によって、ドライアイス粒がブレードとケーシング内壁との間に入り込み、さらには噛み込みが生じることを回避することができ、このことが、ロータの円滑な回転を担保する。
【００２０】
好ましい実施の形態ではさらに、上記ホッパの内部には、下端が上記ケーシングのドライアイス粒受け入れ口まで延びて開口し、上端が上記ホッパの内部空間に連通する通気管が設けられている。
【００２１】
このような構成によれば、ブレードがケーシングのドライアイス粒受け入れ口に対応する位置まで移動するごとに、ブレードの凹溝に形成した空気噴射孔から噴出する空気が通気管の下端から入り込み、その影響でこの通気管の上端から空気が噴射される。こうして噴射される空気がホッパ内に貯留されたドライアイス粒を攪拌し、ドライアイス粒が氷結する、いわゆるブリッジが生じてホッパ内のドライアイス粒の流動性が損なわれるといった事態を回避することができる。このことは、ホッパ内のドライアイス粒をロータリーバルブを介して円滑にドライアイス粒落下管ないしこのドライアイス粒を混合するべき空気搬送路内の空気流に供給することができることを意味する。
【００２２】
好ましい実施の形態ではまた、上記通気管は、上記ホッパの内壁に一端が連結されかつ弾性変形可能なブラケットを介して上記ホッパ内で上下動可能に保持されているとともに、下端に上記各ブレードと接触しうる伝動部材が設けられており、この伝動部材が各ブレードと接触することにより、上下振動する。
【００２３】
このような構成によれば、ホッパ内のドライアイス粒に埋まった状態にある通気管が間欠的に上下振動することにより、ドライアイス粒にブリッジが生じることを防止することができる。また、このような通気管の振動は、ブラケットを介してホッパの内壁に伝えられてホッパ内壁も振動するので、ホッパ内壁にドライアイス粒が氷結固着する、すなわち、ホッパ内壁との間にブリッジが生じることをも効果的に防止することができる。このこともまた、ホッパ内のドライアイス粒の流動性を確保することに寄与する。
【００２４】
好ましい実施の形態ではさらに、上記ホッパは、その外面を所定のすきまを介して取り囲むカバー体で覆われており、このカバー体と上記ホッパの外面との間の空間で冷却された空気が、上記空気流発生源の冷却用に用いられる。
【００２５】
このような構成によれば、空気流発生源で発生させられる空気流の温度を下げることができるので、この空気流に混入されるドライアイス粒の空気搬送路を流れる間での昇華を抑制することができる。
【００２６】
好ましい実施の形態では、上記ノズルの先端には、このノズル先端を取り囲むように形成された環状ノズルが設けられており、この環状ノズルから高速空気流を噴射させるように構成されている。
【００２７】
このような構成によれば、ノズルから噴射させられるドライアイス粒混じりの空気流の流速をより高め、総合的な流量増加をも達成し、より効率的なドライアイスブラスト処理を実現することができる。
【００２８】
好ましい実施の形態ではさらに、上記環状ノズルは、上記ノズルの先端部に外嵌された環状の補助部材の内周面と、上記ノズルの先端部の外周面との間に形成される。
【００２９】
このような構成によれば、環状ノズルを設ける場合と、設けない場合とを容易に選択することができ、利便性が高まる。
【００３０】
本願発明のその他の特徴および利点は、図面を参照して以下に行なう詳細な説明から、明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本願発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
【００３２】
図１は、本願発明に係るドライアイスブラスト装置１００の一実施形態の全体構成を示す。このドライアイスブラスト装置１００は、ボックス状の可搬フレーム１１０と、空気流発生装置１２０と、この空気流発生装置１２０から発生させられた空気流を搬送する空気搬送管２００と、この空気搬送管２００の先端に設けたノズル２０１と、この空気搬送管２００の途中においてこの空気搬送管２００内を流れる空気流にドライアイス粒を混入するためのドライアイス粒供給手段３００とを備えて基本的に構成されている。
【００３３】
可搬フレーム１１０は、全体が所定の大きさの矩形ボックス状をしており、下部に複数の車輪１１１を有していて、地面上を容易に移動可能である。この可搬フレーム１１０の適部にはまた、１または複数の把手１１２が設けられている。
【００３４】
空気流発生装置１２０は、たとえば、ルーツブロア１２０ａが用いられ、その吐出圧力は、１．２〜２．５気圧（ａｔｍ）、好ましくは、１．４〜１．９気圧である。このルーツブロア１２０ａは、ベルト１２１を介してモータ１２２の回転出力により駆動され、低圧高速大流量の空気流を発生することができる。このルーツブロア１２０ａの出口には、空気搬送管２００が接続され、この空気搬送管２００は、水平方向に延びるドライアイス粒混入部２５０を介して延び、先端が可搬フレーム１１０の側壁１１３に貫通させられている。この空気搬送管２００の先端部には、可撓性のホース２１０が接続され、さらにその先端には、ノズル２０１が取り付けられている。
【００３５】
空気搬送管２００の上記ドライアイス粒混入部２５０には、ロータリーバルブ４００を介してドライアイス粒貯留用ホッパ５００が接続されており、このホッパ５００に貯留されたドライアイス粒は、ロータリーバルブ４００によって一定量ずつ割り出されながら、上記ドライアイス粒混入部２５０において空気搬送管２００を流れる空気流に混入されるようになっている。かかる構成は、本願発明におけるドライアイス粒供給手段３００を形成するものであり、以下、具体的に説明する。
【００３６】
図３に示すように、ドライアイス粒混入部２５０は、それより上流および下流につづく空気搬送管２００よりも大径であって軸方向に所定長さ水平に延びる大径管２５１と、この大径管２５１に対して上流側から空気搬送管２００と連続して同軸上に進入する進入管２５２とを備えている。大径管２５１の先端部は、下流側に向かうにつれて次第に縮径する縮径部２５１ａを介して空気搬送管２００の先端部に連続させられている。進入管２５２の先端部と上記縮径部２５１ａの内面との間には、環状すきま２５３が形成されている。本実施形態においては、図４に良く表れているように、進入管２５２の外面と大径管２５１の内面との間をつなぎ、このドライアイス粒混入部２５０に供給されたドライアイス粒が大径管２５１の下部膨出部２５１ｂに滞留することを防止する隔壁２５４が設けられている。
【００３７】
大径管２５１の上部側面には、ドライアイス粒落下管５５０が接続しており、このドライアイス粒落下管５５０の上端部は、ホッパ５００に接続されているとともに、このドライアイス粒落下管５５０の途中部分には、ロータリーバルブ４００が介装されている。なお、ホッパ５００から上記大径管２５１までのドライアイス落下経路がドライアイス粒落下管５５０なのであり、その間におけるロータリーバルブ４００の上下位置は問わない。本実施形態では、上下のドライアイス粒落下管５５０に挟まれる格好でロータリーバルブ４００が介装されている。
【００３８】
ロータリーバルブ４００は、ケーシング４１０と、このケーシング４１０内で回転するロータ４２０とを備える。ケーシング４１０は、図５および図６によく表れているように、横方向の軸線をもつ円筒形をしており、円筒形をした側壁部材４１１の両端開口を蓋部材４１２で封鎖した構成を備えている。側壁部材４１１の上部側面と下部側面には、上部のドライアイス粒落下管５５０に接続されるドライアイス粒受け入れ口４１３と、下部のドライアイス落下管５５０に接続されるドライアイス粒投下口４１４がそれぞれ開口させられている。蓋部材４１２には、後記するロータ４２０の回転軸４３０を回転可能に通挿支持するための中心孔４１５が設けられている。
【００３９】
ロータ４２０は、回転軸４３０と、蓋部材４１２の内面に接するようにして回転軸４３０と一体となって回転する一対のブレードガイド板４４０と、このブレードガイド板４４０に両端を保持されながら、回転軸４３０の半径方向に移動可能な複数のブレード４５０とを備える。
【００４０】
回転軸４３０は、その両端部がたとえばオイレスメタル軸受４６０を介してケーシング４１０の蓋部材４１２の中心孔４１５に回転可能に支持されているとともに、中間部は両端部に対して大径となっている。また、この回転軸４３０には、空気圧導入路４７０が形成されており、この空気圧導入路４７０は、一方の軸端部から大径中間部４３１に至るまで軸方向に延びる第１部分４７１と、大径中間部４３１の軸方向中心位置においてこの第１部分４７１から放射状に延びて大径中間部４３１の外部に連通する複数の第２部分４７２とを備えている。大径中間部４３１の外周面にはまた、軸方向に延びる一定幅の凹溝４３２が、周方向に等間隔で複数形成されており、各凹溝４３２の底部に上記空気圧導入路４７０の第２部分４７２が開口させられている。
【００４１】
ブレードガイド板４４０は、各蓋部材４１２の内面と回転軸４３０の大径中間部４３１との間に挟まれるようにして回転軸４３０の両端部に回転不能に套嵌されており、それらの内面には、回転軸４３０の大径中間部４３１に設けた各凹溝４３２と対応する周方向位置において、半径方向に延びる複数の所定幅のガイド溝４４１が形成されている。各凹溝４３２および各ガイド溝４４１の幅は、後記するブレード４５０の厚みと対応させられている。なお、この実施形態では、オイレスメタル軸受４６０には、蓋部材４１２の内面に沿うフランジ部分４６１が形成されており、このフランジ部分４６１の内面にこのブレードガイド板４４０が接するようになされているので、回転軸４３０および各ブレードガイド板４４０は、ケーシング４１０の内部において円滑な回転が担保される。
【００４２】
ブレード４５０は、回転軸４３０の大径中間部４３１の各凹溝４３２の幅、および、ブレードガイド板４４０の各ガイド溝４４１の幅と対応した厚みを有する板状の部材であり、その長手方向両端部が上記各ガイド溝４４１にスライド可能に嵌合し、かつその幅方向一方側縁（底部側側縁）が常時上記各凹溝４３２に係合するようにして組付けられている。このブレード４５０の幅（底面から頂部までの寸法）は、上記各凹溝４３２の底部からケーシング４１０の内面までの寸法より小寸に設定してあり、したがって、各ブレード４５０は、その一方側縁（底面）が各凹溝４３２の底部に接触する状態から、他方縁（頂部）がケーシング４１０の内壁に接触する範囲で、回転軸４３０の半径方向にスライド移動可能となる。
【００４３】
ブレード４５０はまた、その底面が平坦状となっているとともにこの底面に凹陥部４５１が形成されている一方、頂部はラウンド状となっていて、長手方向に延びる凹溝４５２が形成されており、かつ、この凹溝４５２の底部には、上記凹陥部４５１と連通する空気噴射孔４５３が開口させられている。
【００４４】
回転軸４３０の一端には、ギア４３３が取付けられているとともに、このギア４３３には、駆動モータ４９１の出力軸に取付けたピニオン４９２が噛み合わせられている（図２参照）。このようにして、駆動モータ４９１の動力を受け、ロータ４２０は回転軸４３０を中心として回転させられる。
【００４５】
回転軸４３０の一方端部には、スイベルジョイント４８０を介して空気搬送管２００から枝分かれさせられた管路４９０が接続されており、これにより、この管路４９０と上記空気圧導入路４７０とが連通させられる。したがって、このロータリーバルブ４００においては、ロータ４２０の回転中においても、空気搬送管２００からの空気圧が、回転軸４３０に形成した空気圧導入路４７０に導入させられることになる。
【００４６】
そうして、上記空気圧導入路４７０に導入された空気圧は、その第２部分４７２を介して、回転軸４３０の各凹溝４３２の底部に導かれ、各ブレード４５０をその底面から半径方向外方に向けて弾性押圧する。これにより、ロータ４２０の回転に伴い、各ブレード４５０は、空気圧によってケーシング４１０の内壁に弾性押圧させられながら、回転させられることになる。そして、このとき、各ブレード４５０の底面側凹陥部４５１に充満した空気は、空気噴射孔４５３を介して各ブレード４５０の頂部側の凹溝４５２内に充満させられる。この空気の圧力は、周囲の圧力より大であるので、各ブレード４５０の頂部とケーシング４１０の内壁との間に隙間が形成されると、この隙間から空気がケーシング内空間に噴出する。このような作用により、各ブレード４５０とケーシング４１０の内壁との間にドライアイス粒が噛み込もうとした場合においても、この現象を阻止することができる。また、各ブレード４５０の頂部とケーシング４１０の内壁との間に空気膜が形成され、ロータ４２０の円滑な回転を担保することができる。
【００４７】
ホッパ５００は、ドライアイス粒（図示略）を貯留するために設けられるものであって、下部逆円錐部５１２と、上部筒部５１３とを有する金属製の容器からなっており、その上部は可搬フレーム１１０の上面板１１４に支持されているとともに、下部はドライアイス粒落下管５５０に連通接続されている。なお、このホッパ５００の内面は、好ましくは、微細な凹凸を形成し、さらには樹脂被膜を形成することにより、ドライアイス粒が付着しにくくしておくのがよい。また、このホッパ５００の上部開口は、可搬フレーム１１０の上面板１１４に取付けられた開閉蓋１１５により、気密封鎖させるようになっている。
【００４８】
このホッパ５００の内部には、ほぼその中心において垂直方向にのびる通気管５２０が、ホッパ５００の半径方向に延びてホッパ５００の内壁に先端が連結される複数のステー状のブラケット５２１によって支持されている。この通気管５２０の下部は、ロータリーバルブ４００のケーシング４１０のドライアイス粒受け入れ口４１３付近まで延びて開口している。一方、この通気管５２０の上部は、Ｔ字状に枝分かれし、その先端が開口している。上記ブラケット５２１は、たとえば、棒状をしており、弾性変形可能である。そのため、通気管５２０は、上下方向の外力を受けて、その軸方向に上下移動可能である。通気管５２０の下端部には、図５および図６によく表れているように、ブラケット５２２を介して伝動部材としてのローラ５２３が支持されている。このローラ５２３の回転軸は、ロータ４２０の回転軸４３０と平行である。また、このローラ５２３は、上記通気管５２０が自然状態にあるとき、各ブレード４５０の頂部の移動経路と一定量干渉するように位置づけられる。
【００４９】
ホッパ５００の外側は、一定の隙間を介してカバー体５３０で覆われている。このカバー体５３０は、金属により形成されていてよいが、その場合には、断熱部材（図示略）で覆うのが望ましい。このカバー体５３０には、連絡管５３１の一端が接続されており、この連絡管５３１の他端は、ルーツブロア１２０ａの吸気部１２３に接続されている。なお、このようにホッパ５００の外面とカバー体５３０とで囲まれる空間は、カバー体５３０の下端とホッパ５００の外面との間を環状に開口させることにより、カバー体５３０の下端において、可搬フレーム１１０の内部空間に連通させられている。このような構成により、ルーツブロア１２０ａが作動すると、上記カバー体５３０とホッパ５００との間の空間に導入された空気が、ホッパ内のドライアイス粒の冷熱によって冷却された上、ルーツブロア１２０ａの吸気部１２３に供給される。
【００５０】
この実施形態においては、ノズル２０１の先端部に、このノズル２０１から噴射させられるドライアイス粒混じりの空気流の流速を助成するべく高速で空気を噴射する環状ノズル６００が設けられている。
【００５１】
図７に、ノズル２０１の先端部の構成を示す。同図に示すように、ノズル２０１の先端部２０１ａは、一定内径のパイプ状をしているとともに、噴射方向がノズル２０１の噴射方向と同方向の環状ノズル６００が形成されている。具体的には、ノズル２０１の先端部には、環状の補助部材６１０が外嵌状に取付けられている。この補助部材６１０の内周には、ノズル２０１の外周面との間に環状空間６１２を形成するための環状凹部６１１が形成されている。この補助部材６１０の先端部の位置は、ノズル２０１の先端部の位置と一致させられており、かつ、上記の環状空間６１２に連通するようにして、補助部材６１０の先端部内周と、ノズル２０１の先端部外周との間に、環状ノズル６００が開口させられている。補助部材６１０には、高圧の圧力源（図示略）に連結された圧力ホース６５０が口金６６０を介して接続されており、これにより、上記環状空間６１２には、高圧空気が導入されるようになっている。このような高圧の圧力源は、工場内に装備される高圧ポンプ（図示略）が好適に利用されうる。環状空間６１２に高圧空気が導入されると、ノズル２０１の先端から噴射される空気流の外側に、上記の環状ノズル６００から、同方向を向いて高圧空気が環状に噴射させられる。環状ノズル６００から噴射させられる空気流の流速は、ノズル２０１から噴射させられる空気流の流速より高速となるように、圧力源の圧力が調整される。
【００５２】
図に示す実施形態では、ノズル２０１の先端の薄肉化が図られているとともに、補助部材６１０が前後の２分割構成となっている。補助部材６１０の先端側部材６１０ａは、ノズル２０１に固定される基端側部材６１０ｂに対してねじ手段によって着脱できるようになっている。この先端側部材６１０ａは、その内径の異なる複数種類のものが用意され、このような先端側部材６１０ａを取り替えることにより、環状ノズル６００のすきまの大きさを種々変更し、ノズル２０１からの流れと、環状ノズル６００からの流れを総合した流れの態様をブラスト対象に応じて種々変更することができる。
【００５３】
上記したドライアイスブラスト装置１００は、次のように作動する。
【００５４】
ホッパ５００には、所定量のドライアイス粒が充填される。ルーツブロア１２０ａが動作を開始すると、低圧大流量の空気流が発生させられ、この空気流は、空気搬送管２００を介してノズル２０１まで運ばれ、このノズル２０１から高速で噴射される。ノズル２０１から噴射させられる空気の速度は、１００〜２００ｍ／ｓにも及ぶ。
【００５５】
ロータリーバルブ４００が作動を開始すると、ホッパ５００内のドライアイス粒が一定量ずつドライアイス粒落下管５５０に送り出され、その内部のドライアイス粒は、重力によって空気搬送管２００におけるドライアイス粒混入部２５０から高速空気流に混入される。
【００５６】
すなわち、ケーシング４１０のドライアイス粒受け入れ口４１３から隣接するブレード４５０間の空間に落下させられたドライアイス粒は、隣接するブレード４５０とケーシング４１０の内壁によって形成される空間に閉じ込められたままロータ４２０の回転に伴って移動させられ、やがてこの空間がケーシング４１０の下方まで到達した時点で、ドライアイス粒投下口４１４から重力によってドライアイス粒落下管５５０に投下される。このような作動が連続して行われ、一定量ずつのドライアイス粒がドライアイス粒落下管５５０に投下される。
【００５７】
上記したように、ロータ４２０の各ブレード４５０は、空気圧によってケーシング４１０の内壁に弾性的に押し付けられた状態で回転する。また、ブレード４５０の頂部の凹溝４５２には、一定圧の空気が充満した状態となる。したがって、ドライアイス粒がブレード４５０の頂部とケーシング４１０の内壁に噛み込もうとしたとき、ブレード４５０は、このブレード４５０をケーシング４１０の内壁に向けて押圧する空気圧に抗して半径方向内方に退避することができるが、このときブレード４５０の頂部とケーシング４１０の内壁との間に隙間が生じ、ブレード４５０の頂部の凹溝４５２に充満している空気が上記の隙間を介して噴出する。この噴出空気により、噛み込もうとしていたドライアイス粒が吹き飛ばされる。これにより、ドライアイス粒がブレード４５０とケーシング４１０の内壁の間に噛み込んでロータ４２０がロックするといった事態は回避される。また、ブレード４５０の頂部の凹溝４５２内に充満させられている空気がその圧力によってブレード４５０の頂部とケーシング４１０の内壁間に空気膜を形成し、ブレード４５０とケーシング４１０の内壁間の摩擦抵抗を低下させることも期待できる。これにより、ロータ４２０の円滑な回転が達成される。
【００５８】
ドライアイス粒落下管５５０内を落下するドライアイス粒は、ドライアイス粒混入部２５０おける大径部２５１に投入される。ドライアイス粒は、大径部２５１と進入管２５２とで形成される環状空間に投入されるが、この環状空間には、高速空気が直接作用しないので、ドライアイス粒は一時滞留させられ、かつ、進入管２５２の先端から噴出する高速空気流の影響による乱れを受けて、攪拌させられる。そうして、進入管２５２から噴出する高速空気に吸い出されるようにして、進入管２５２と縮径部２５１ａとの環状すきま２５３から、高速空気流に混入させられる。また、実施形態では、隔壁２５４によって、ドライアイス粒が大径部２５１の下部膨出部２５１ｂに滞留することも防止される。このようなことから、ドライアイス粒は、その混入濃度があまり変化することなく、安定的に高速空気流に混入させられる。
【００５９】
ロータリーバルブ４００の作動中、ブレード４５０の頂部が繰り返し通気管５２０の下部に設けたローラ５２３を叩き上げるため、通気管５２０は、その軸方向に振動する。そして、この振動は、ブラケット５２１を介してホッパ５００の内壁に伝達され、ホッパ５００の内壁もまた振動する。さらには、ブレード４５０が通気管５２０の真下に到達する度毎に、ブレード４５０の頂部に形成された凹溝４５２の空気噴射孔４５３から空気が噴射させられ、この空気は、通気管５２０に吹き込まれる。これに伴い、通気管５２０の上端において水平方向の開口から空気が間欠的に噴射する。このような空気噴射により、ホッパ５００内のドライアイス粒が振動させられる。このように、ドライアイス粒に埋まった状態の通気管５２０の上下方向の振動、この影響を受けたホッパ５００の振動、および、上記の空気噴射によってドライアイス粒に与えられる振動により、ホッパ５００内のドライアイス粒が氷結する、いわゆるブリッジの発生を効果的に防止することができる。
【００６０】
また、ルーツブロア１２０ａは、継続運転により、温度上昇を招き、これに伴い、発生させられる空気流も昇温する。空気流の昇温は、これに混入されるドライアイス粒の昇華を促し、好ましくない。実施形態では、ルーツブロア１２０ａの吸気部１２３に、ホッパ５００の外面とカバー体５３０との間の空間において、ホッパ５００内のドライアイス粒の冷熱によって冷却させられた空気が連絡管５３１を介して導入されるようにしているので、ルーツブロア１２０ａの昇温を抑制し、発生する空気流の昇温を抑制することができる。
【００６１】
さらに、ノズル２０１の先端に設けた環状ノズル６００を作動させる場合には、上記したように、ノズル２０１から噴射させられる空気流の流速がこの環状ノズル６００から噴射させられる空気流によって助勢される。これらの空気流は、高速であり、乱流としての性質をもっているので、ノズル２０１から噴射させられた後、適度に混じり合い、その結果として、より高速大流量のドライアイス粒混じりの空気流を形成することができる。これにより、より効率的なドライアイスブラスト処理を達成することができる。
【００６２】
この発明の範囲は、上記した実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した範囲内でのあらゆる変更は、すべて本願発明の範囲に含まれる。
【００６３】
たとえば、実施形態では、ロータリーバルブ４００において、各ブレード４５０は、空気圧によってケーシング４１０の内壁に押圧されるようにしているが、これに加えて、圧縮コイルバネ等の弾性体を各ブレード４５０の底部と回転軸４３０の外周との間に介装し、空気圧による各ブレード４５０の押圧を助成するようにすることもできる。
【００６４】
さらに、実施形態では、ロータリーバルブ４００のロータに導入する空気圧は、空気搬送路２００から得ているが、ノズル２０１の先端において補助部材６１０に高圧空気を供給するための圧力源からの圧力を導入するようにしても、もちろんよい。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本願発明の１実施形態に係るドライアイスブラスト装置の全体構成図である。
【図２】図１のII-II線に沿う断面図である。
【図３】図２のIII-III線に沿う断面図である。
【図４】図３のIV-IV線に沿う断面図である。
【図５】ロータリーバルブの縦断面図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。
【図７】ノズルの先端部の拡大縦断面図である。
【符号の説明】
【００６６】
１００ ドライアイスブラスト装置
１１０ 可搬フレーム
１２０ 空気流発生装置
２００ 空気搬送路
２１０ ノズル
２５０ ドライアイス粒混入部
２５１ 大径管
２５２ 進入管
２５１ａ 縮径部（進入管の）
２５４ 隔壁
３００ ドライアイス粒供給手段
４００ ロータリーバルブ
４１０ ケーシング
４１３ ドライアイス粒受け入れ口
４１４ ドライアイス粒投下口
４２０ ロータ
４３０ 回転軸
４３１ 大径中間部（回転軸の）
４３２ 凹溝
４４０ ブレードガイド板
４４１ ガイド溝
４５０ ブレード
４５１ 凹陥部
４５２ 凹溝
４５３ 空気噴射孔
４７０ 空気導入路
４８０ スイベルジョイント
４９０ 管路
５００ ホッパ
５２０ 通気管
５２１ ブラケット
５２３ ローラ（伝動部材）
５３０ カバー体
５５０ ドライアイス粒落下管
６００ 環状ノズル
６１０ 補助部材
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、研掃材としてドライアイス粒を用いるドライアイスブラスト装置に関する。
【０００２】
研掃材としてドライアイス粒を用いるドライアイスブラストは、所望の研掃効果が期待できる一方で、研掃後に研掃材が昇華してしまうため、研掃材の回収手段が不要であるという特質をもっている。このため、ドライアイスブラストは、研掃材の回収困難な環境にある対象物に対してもブラスト加工を行うことができるといった利点を有しており、たとえば、食品製造工程装置や薬品製造工程装置におけるタンク内清掃や、開放環境での清掃等といった、アルミナ等を研掃材として用いる通常のブラストでは考えられなかった分野における活用が期待されている。
【０００３】
本願の発明者はすでに、上記したようなドライアイスブラストの利点に着目し、低圧高速空気流にドライアイス粒を混入するようにしたドライアイスブラスト装置を提案している（特許文献１）。同文献に開示されたドライアイスブラスト装置は、低圧空気発生源で発生させた空気を空気搬送路によって搬送し、この空気搬送路の先端に設けたノズルから噴出させる構成において、ノズルよりも上流位置でドライアイス粒を空気流に混入させるようにしている。ドライアイス粒は、ホッパからロータリーバルブを介して空気流に重力落下により混入させている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−７９４６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記構成のドライアイスブラスト装置においては、ロータリーバルブにより、一定量ずつのドライアイス粒が空気流に混入されるとはいえ、単に重力落下させているだけであるため、空気流に混入するドライアイス粒の量に大きな変動が生じる欠点があった。
【０００６】
本願発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、空気流に混入させるドライアイス粒の量の変動を抑制し、このドライアイス粒がより安定して高速空気流に混じって噴射されるようにしたドライアイスブラスト装置を提供することをその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を採用した。
【０００８】
すなわち、本願発明によって提供されるドライアイスブラスト装置は、空気流発生源と、この空気流発生源で発生させられた空気流を搬送する空気搬送路と、この空気搬送路の先端に設けたノズルと、上記空気搬送路を流れる空気流にドライアイス粒を混入するためのドライアイス粒供給手段と、を備えたドライアイスブラスト装置であって、上記ドライアイス粒供給手段は、上記空気搬送路に接続されたドライアイス粒落下管を備え、上記空気搬送路における上記ドライアイス粒落下管が接続された部分を含む軸線方向所定長さ範囲の断面は、当該範囲よりも上流側および下流側の上記空気搬送路の断面に対して拡大させられていることを特徴とする。
【０００９】
このような構成によれば、ドライアイス粒落下管から空気搬送路に落下させられたドライアイス粒は、空気搬送路の断面拡大部において攪拌させられた後に下流側に送り込まれるため、安定的にドライアイス粒混じりの高速空気をノズルから噴射させることができる。
【００１０】
好ましい実施の形態では、上記空気搬送路における上記ドライアイス粒落下管が接続された部分を含む軸線方向所定長さ範囲は、所定長さの大径管の形態を有しているとともに、この大径管は、下流側に向かうにつれて次第に縮径する縮径部を介して下流側の上記空気搬送路に連続させられている一方、上流側の上記空気搬送路は管状となっていて、上記大径管の内部に上流側から所定長さ進入する進入管を形成している。
【００１１】
好ましい実施の形態ではまた、上記進入管の先端は上記縮径部の途中で終わっており、上記縮径部の内周と上記進入管の先端部外周との間には、環状すきまが形成されている。
【００１２】
このような構成によれば、ドライアイス粒落下管から空気搬送路に落下させられたドライアイス粒は、大径管の内壁と進入管の外面との間の空間において滞留、攪拌された後、進入管の先端から噴射する高速空気に吸い出されるようにして混入させられるので、より攪拌の程度が高まり、ドライアイス粒混入量の変動がより少なくなる。
【００１３】
好ましい実施の形態ではさらに、上記ドライアイス粒落下管は、それより上位に配置されてドライアイス粒を貯留するホッパにロータリーバルブを介して接続されている。
【００１４】
好ましい実施の形態ではまた、上記ロータリーバルブは、水平の軸線を有する円筒状内面を有するケーシングと、このケーシング内で上記軸線を中心として回転し、上記空気搬送路から導入された空気圧を受けて上記ケーシングの上記円筒状内面に摺接する複数のブレードを有するロータとを備え、上記ケーシングの上部壁にはドライアイス粒受け入れ口が開口しているとともに、上記ケーシングの下部壁にはドライアイス粒投下口が開口している。
【００１５】
好ましい実施の形態ではさらに、上記ロータは、上記複数のブレードを上記ロータの半径方向に移動可能に支持している一方、管路を介して空気圧が導入されており、この空気圧が各ブレードを半径方向外方に向けて押圧している。
【００１６】
好ましくは、上記空気圧は、上記空気搬送路から上記管路を介して導入されている。
【００１７】
このような構成によれば、ドライアイス粒受け入れ口からケーシング内に投入されたドライアイス粒は、ロータの回転に伴い、各ブレード間の空間に閉じ込められて搬送され、ドライアイス投下口から投下させられる。したがって、ドライアイス粒受け入れ口の圧力と、ドライアイス投下口の圧力に差があっても、確実に一定量ずつのドライアイス粒をドライアイス落下管に向けて投下することができる。また、複数のブレードは、空気圧によってケーシングの内壁に摺接させられているので、ブレードとケーシング内壁との間にドライアイス粒が噛み込むようなことがあっても、ブレードは半径方向内方に退避することができる。したがって、ブレードとケーシングとの間にドライアイス粒が噛み込むことに起因してロータの回転がロックしてしまうといった事態は生じることがなく、ドライアイス粒落下管への安定したドライアイス粒の供給を継続することができる。
【００１８】
好ましい実施の形態ではまた、上記各ブレードの半径方向外端部には、上記各ブレードの長手方向に延びる凹溝が形成されており、この凹溝の底部には、上記管路と連通する空気噴射孔が形成されている。
【００１９】
このような構成によれば、各ブレードは、上記のように空気圧によってケーシングの内壁に押し付けられつつも、凹溝の底部の空気噴射孔から噴出する空気により、ケーシングの内壁に対して常時空気膜を介して摺動することになる。したがって、ブレードの先端とケーシング内壁との間の摩擦抵抗が低減されるとともに、空気膜を形成する空気流の動圧によって、ドライアイス粒がブレードとケーシング内壁との間に入り込み、さらには噛み込みが生じることを回避することができ、このことが、ロータの円滑な回転を担保する。
【００２０】
好ましい実施の形態ではさらに、上記ホッパの内部には、下端が上記ケーシングのドライアイス粒受け入れ口まで延びて開口し、上端が上記ホッパの内部空間に連通する通気管が設けられている。
【００２１】
このような構成によれば、ブレードがケーシングのドライアイス粒受け入れ口に対応する位置まで移動するごとに、ブレードの凹溝に形成した空気噴射孔から噴出する空気が通気管の下端から入り込み、その影響でこの通気管の上端から空気が噴射される。こうして噴射される空気がホッパ内に貯留されたドライアイス粒を攪拌し、ドライアイス粒が氷結する、いわゆるブリッジが生じてホッパ内のドライアイス粒の流動性が損なわれるといった事態を回避することができる。このことは、ホッパ内のドライアイス粒をロータリーバルブを介して円滑にドライアイス粒落下管ないしこのドライアイス粒を混合するべき空気搬送路内の空気流に供給することができることを意味する。
【００２２】
好ましい実施の形態ではまた、上記通気管は、上記ホッパの内壁に一端が連結されかつ弾性変形可能なブラケットを介して上記ホッパ内で上下動可能に保持されているとともに、下端に上記各ブレードと接触しうる伝動部材が設けられており、この伝動部材が各ブレードと接触することにより、上下振動する。
【００２３】
このような構成によれば、ホッパ内のドライアイス粒に埋まった状態にある通気管が間欠的に上下振動することにより、ドライアイス粒にブリッジが生じることを防止することができる。また、このような通気管の振動は、ブラケットを介してホッパの内壁に伝えられてホッパ内壁も振動するので、ホッパ内壁にドライアイス粒が氷結固着する、すなわち、ホッパ内壁との間にブリッジが生じることをも効果的に防止することができる。このこともまた、ホッパ内のドライアイス粒の流動性を確保することに寄与する。
【００２４】
好ましい実施の形態ではさらに、上記ホッパは、その外面を所定のすきまを介して取り囲むカバー体で覆われており、このカバー体と上記ホッパの外面との間の空間で冷却された空気が、上記空気流発生源の冷却用に用いられる。
【００２５】
このような構成によれば、空気流発生源で発生させられる空気流の温度を下げることができるので、この空気流に混入されるドライアイス粒の空気搬送路を流れる間での昇華を抑制することができる。
【００２６】
好ましい実施の形態では、上記ノズルの先端には、このノズル先端を取り囲むように形成された環状ノズルが設けられており、この環状ノズルから高速空気流を噴射させるように構成されている。
【００２７】
このような構成によれば、ノズルから噴射させられるドライアイス粒混じりの空気流の流速をより高め、総合的な流量増加をも達成し、より効率的なドライアイスブラスト処理を実現することができる。
【００２８】
好ましい実施の形態ではさらに、上記環状ノズルは、上記ノズルの先端部に外嵌された環状の補助部材の内周面と、上記ノズルの先端部の外周面との間に形成される。
【００２９】
このような構成によれば、環状ノズルを設ける場合と、設けない場合とを容易に選択することができ、利便性が高まる。
【００３０】
本願発明のその他の特徴および利点は、図面を参照して以下に行なう詳細な説明から、明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本願発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
【００３２】
図１は、本願発明に係るドライアイスブラスト装置１００の一実施形態の全体構成を示す。このドライアイスブラスト装置１００は、ボックス状の可搬フレーム１１０と、空気流発生装置１２０と、この空気流発生装置１２０から発生させられた空気流を搬送する空気搬送管２００と、この空気搬送管２００の先端に設けたノズル２０１と、この空気搬送管２００の途中においてこの空気搬送管２００内を流れる空気流にドライアイス粒を混入するためのドライアイス粒供給手段３００とを備えて基本的に構成されている。
【００３３】
可搬フレーム１１０は、全体が所定の大きさの矩形ボックス状をしており、下部に複数の車輪１１１を有していて、地面上を容易に移動可能である。この可搬フレーム１１０の適部にはまた、１または複数の把手１１２が設けられている。
【００３４】
空気流発生装置１２０は、たとえば、ルーツブロア１２０ａが用いられ、その吐出圧力は、１．２〜２．５気圧（ａｔｍ）、好ましくは、１．４〜１．９気圧である。このルーツブロア１２０ａは、ベルト１２１を介してモータ１２２の回転出力により駆動され、低圧高速大流量の空気流を発生することができる。このルーツブロア１２０ａの出口には、空気搬送管２００が接続され、この空気搬送管２００は、水平方向に延びるドライアイス粒混入部２５０を介して延び、先端が可搬フレーム１１０の側壁１１３に貫通させられている。この空気搬送管２００の先端部には、可撓性のホース２１０が接続され、さらにその先端には、ノズル２０１が取り付けられている。
【００３５】
空気搬送管２００の上記ドライアイス粒混入部２５０には、ロータリーバルブ４００を介してドライアイス粒貯留用ホッパ５００が接続されており、このホッパ５００に貯留されたドライアイス粒は、ロータリーバルブ４００によって一定量ずつ割り出されながら、上記ドライアイス粒混入部２５０において空気搬送管２００を流れる空気流に混入されるようになっている。かかる構成は、本願発明におけるドライアイス粒供給手段３００を形成するものであり、以下、具体的に説明する。
【００３６】
図３に示すように、ドライアイス粒混入部２５０は、それより上流および下流につづく空気搬送管２００よりも大径であって軸方向に所定長さ水平に延びる大径管２５１と、この大径管２５１に対して上流側から空気搬送管２００と連続して同軸上に進入する進入管２５２とを備えている。大径管２５１の先端部は、下流側に向かうにつれて次第に縮径する縮径部２５１ａを介して空気搬送管２００の先端部に連続させられている。進入管２５２の先端部と上記縮径部２５１ａの内面との間には、環状すきま２５３が形成されている。本実施形態においては、図４に良く表れているように、進入管２５２の外面と大径管２５１の内面との間をつなぎ、このドライアイス粒混入部２５０に供給されたドライアイス粒が大径管２５１の下部膨出部２５１ｂに滞留することを防止する隔壁２５４が設けられている。
【００３７】
大径管２５１の上部側面には、ドライアイス粒落下管５５０が接続しており、このドライアイス粒落下管５５０の上端部は、ホッパ５００に接続されているとともに、このドライアイス粒落下管５５０の途中部分には、ロータリーバルブ４００が介装されている。なお、ホッパ５００から上記大径管２５１までのドライアイス落下経路がドライアイス粒落下管５５０なのであり、その間におけるロータリーバルブ４００の上下位置は問わない。本実施形態では、上下のドライアイス粒落下管５５０に挟まれる格好でロータリーバルブ４００が介装されている。
【００３８】
ロータリーバルブ４００は、ケーシング４１０と、このケーシング４１０内で回転するロータ４２０とを備える。ケーシング４１０は、図５および図６によく表れているように、横方向の軸線をもつ円筒形をしており、円筒形をした側壁部材４１１の両端開口を蓋部材４１２で封鎖した構成を備えている。側壁部材４１１の上部側面と下部側面には、上部のドライアイス粒落下管５５０に接続されるドライアイス粒受け入れ口４１３と、下部のドライアイス落下管５５０に接続されるドライアイス粒投下口４１４がそれぞれ開口させられている。蓋部材４１２には、後記するロータ４２０の回転軸４３０を回転可能に通挿支持するための中心孔４１５が設けられている。
【００３９】
ロータ４２０は、回転軸４３０と、蓋部材４１２の内面に接するようにして回転軸４３０と一体となって回転する一対のブレードガイド板４４０と、このブレードガイド板４４０に両端を保持されながら、回転軸４３０の半径方向に移動可能な複数のブレード４５０とを備える。
【００４０】
回転軸４３０は、その両端部がたとえばオイレスメタル軸受４６０を介してケーシング４１０の蓋部材４１２の中心孔４１５に回転可能に支持されているとともに、中間部は両端部に対して大径となっている。また、この回転軸４３０には、空気圧導入路４７０が形成されており、この空気圧導入路４７０は、一方の軸端部から大径中間部４３１に至るまで軸方向に延びる第１部分４７１と、大径中間部４３１の軸方向中心位置においてこの第１部分４７１から放射状に延びて大径中間部４３１の外部に連通する複数の第２部分４７２とを備えている。大径中間部４３１の外周面にはまた、軸方向に延びる一定幅の凹溝４３２が、周方向に等間隔で複数形成されており、各凹溝４３２の底部に上記空気圧導入路４７０の第２部分４７２が開口させられている。
【００４１】
ブレードガイド板４４０は、各蓋部材４１２の内面と回転軸４３０の大径中間部４３１との間に挟まれるようにして回転軸４３０の両端部に回転不能に套嵌されており、それらの内面には、回転軸４３０の大径中間部４３１に設けた各凹溝４３２と対応する周方向位置において、半径方向に延びる複数の所定幅のガイド溝４４１が形成されている。各凹溝４３２および各ガイド溝４４１の幅は、後記するブレード４５０の厚みと対応させられている。なお、この実施形態では、オイレスメタル軸受４６０には、蓋部材４１２の内面に沿うフランジ部分４６１が形成されており、このフランジ部分４６１の内面にこのブレードガイド板４４０が接するようになされているので、回転軸４３０および各ブレードガイド板４４０は、ケーシング４１０の内部において円滑な回転が担保される。
【００４２】
ブレード４５０は、回転軸４３０の大径中間部４３１の各凹溝４３２の幅、および、ブレードガイド板４４０の各ガイド溝４４１の幅と対応した厚みを有する板状の部材であり、その長手方向両端部が上記各ガイド溝４４１にスライド可能に嵌合し、かつその幅方向一方側縁（底部側側縁）が常時上記各凹溝４３２に係合するようにして組付けられている。このブレード４５０の幅（底面から頂部までの寸法）は、上記各凹溝４３２の底部からケーシング４１０の内面までの寸法より小寸に設定してあり、したがって、各ブレード４５０は、その一方側縁（底面）が各凹溝４３２の底部に接触する状態から、他方縁（頂部）がケーシング４１０の内壁に接触する範囲で、回転軸４３０の半径方向にスライド移動可能となる。
【００４３】
ブレード４５０はまた、その底面が平坦状となっているとともにこの底面に凹陥部４５１が形成されている一方、頂部はラウンド状となっていて、長手方向に延びる凹溝４５２が形成されており、かつ、この凹溝４５２の底部には、上記凹陥部４５１と連通する空気噴射孔４５３が開口させられている。
【００４４】
回転軸４３０の一端には、ギア４３３が取付けられているとともに、このギア４３３には、駆動モータ４９１の出力軸に取付けたピニオン４９２が噛み合わせられている（図２参照）。このようにして、駆動モータ４９１の動力を受け、ロータ４２０は回転軸４３０を中心として回転させられる。
【００４５】
回転軸４３０の一方端部には、スイベルジョイント４８０を介して空気搬送管２００から枝分かれさせられた管路４９０が接続されており、これにより、この管路４９０と上記空気圧導入路４７０とが連通させられる。したがって、このロータリーバルブ４００においては、ロータ４２０の回転中においても、空気搬送管２００からの空気圧が、回転軸４３０に形成した空気圧導入路４７０に導入させられることになる。
【００４６】
そうして、上記空気圧導入路４７０に導入された空気圧は、その第２部分４７２を介して、回転軸４３０の各凹溝４３２の底部に導かれ、各ブレード４５０をその底面から半径方向外方に向けて弾性押圧する。これにより、ロータ４２０の回転に伴い、各ブレード４５０は、空気圧によってケーシング４１０の内壁に弾性押圧させられながら、回転させられることになる。そして、このとき、各ブレード４５０の底面側凹陥部４５１に充満した空気は、空気噴射孔４５３を介して各ブレード４５０の頂部側の凹溝４５２内に充満させられる。この空気の圧力は、周囲の圧力より大であるので、各ブレード４５０の頂部とケーシング４１０の内壁との間に隙間が形成されると、この隙間から空気がケーシング内空間に噴出する。このような作用により、各ブレード４５０とケーシング４１０の内壁との間にドライアイス粒が噛み込もうとした場合においても、この現象を阻止することができる。また、各ブレード４５０の頂部とケーシング４１０の内壁との間に空気膜が形成され、ロータ４２０の円滑な回転を担保することができる。
【００４７】
ホッパ５００は、ドライアイス粒（図示略）を貯留するために設けられるものであって、下部逆円錐部５１２と、上部筒部５１３とを有する金属製の容器からなっており、その上部は可搬フレーム１１０の上面板１１４に支持されているとともに、下部はドライアイス粒落下管５５０に連通接続されている。なお、このホッパ５００の内面は、好ましくは、微細な凹凸を形成し、さらには樹脂被膜を形成することにより、ドライアイス粒が付着しにくくしておくのがよい。また、このホッパ５００の上部開口は、可搬フレーム１１０の上面板１１４に取付けられた開閉蓋１１５により、気密封鎖させるようになっている。
【００４８】
このホッパ５００の内部には、ほぼその中心において垂直方向にのびる通気管５２０が、ホッパ５００の半径方向に延びてホッパ５００の内壁に先端が連結される複数のステー状のブラケット５２１によって支持されている。この通気管５２０の下部は、ロータリーバルブ４００のケーシング４１０のドライアイス粒受け入れ口４１３付近まで延びて開口している。一方、この通気管５２０の上部は、Ｔ字状に枝分かれし、その先端が開口している。上記ブラケット５２１は、たとえば、棒状をしており、弾性変形可能である。そのため、通気管５２０は、上下方向の外力を受けて、その軸方向に上下移動可能である。通気管５２０の下端部には、図５および図６によく表れているように、ブラケット５２２を介して伝動部材としてのローラ５２３が支持されている。このローラ５２３の回転軸は、ロータ４２０の回転軸４３０と平行である。また、このローラ５２３は、上記通気管５２０が自然状態にあるとき、各ブレード４５０の頂部の移動経路と一定量干渉するように位置づけられる。
【００４９】
ホッパ５００の外側は、一定の隙間を介してカバー体５３０で覆われている。このカバー体５３０は、金属により形成されていてよいが、その場合には、断熱部材（図示略）で覆うのが望ましい。このカバー体５３０には、連絡管５３１の一端が接続されており、この連絡管５３１の他端は、ルーツブロア１２０ａの吸気部１２３に接続されている。なお、このようにホッパ５００の外面とカバー体５３０とで囲まれる空間は、カバー体５３０の下端とホッパ５００の外面との間を環状に開口させることにより、カバー体５３０の下端において、可搬フレーム１１０の内部空間に連通させられている。このような構成により、ルーツブロア１２０ａが作動すると、上記カバー体５３０とホッパ５００との間の空間に導入された空気が、ホッパ内のドライアイス粒の冷熱によって冷却された上、ルーツブロア１２０ａの吸気部１２３に供給される。
【００５０】
この実施形態においては、ノズル２０１の先端部に、このノズル２０１から噴射させられるドライアイス粒混じりの空気流の流速を助成するべく高速で空気を噴射する環状ノズル６００が設けられている。
【００５１】
図７に、ノズル２０１の先端部の構成を示す。同図に示すように、ノズル２０１の先端部２０１ａは、一定内径のパイプ状をしているとともに、噴射方向がノズル２０１の噴射方向と同方向の環状ノズル６００が形成されている。具体的には、ノズル２０１の先端部には、環状の補助部材６１０が外嵌状に取付けられている。この補助部材６１０の内周には、ノズル２０１の外周面との間に環状空間６１２を形成するための環状凹部６１１が形成されている。この補助部材６１０の先端部の位置は、ノズル２０１の先端部の位置と一致させられており、かつ、上記の環状空間６１２に連通するようにして、補助部材６１０の先端部内周と、ノズル２０１の先端部外周との間に、環状ノズル６００が開口させられている。補助部材６１０には、高圧の圧力源（図示略）に連結された圧力ホース６５０が口金６６０を介して接続されており、これにより、上記環状空間６１２には、高圧空気が導入されるようになっている。このような高圧の圧力源は、工場内に装備される高圧ポンプ（図示略）が好適に利用されうる。環状空間６１２に高圧空気が導入されると、ノズル２０１の先端から噴射される空気流の外側に、上記の環状ノズル６００から、同方向を向いて高圧空気が環状に噴射させられる。環状ノズル６００から噴射させられる空気流の流速は、ノズル２０１から噴射させられる空気流の流速より高速となるように、圧力源の圧力が調整される。
【００５２】
図に示す実施形態では、ノズル２０１の先端の薄肉化が図られているとともに、補助部材６１０が前後の２分割構成となっている。補助部材６１０の先端側部材６１０ａは、ノズル２０１に固定される基端側部材６１０ｂに対してねじ手段によって着脱できるようになっている。この先端側部材６１０ａは、その内径の異なる複数種類のものが用意され、このような先端側部材６１０ａを取り替えることにより、環状ノズル６００のすきまの大きさを種々変更し、ノズル２０１からの流れと、環状ノズル６００からの流れを総合した流れの態様をブラスト対象に応じて種々変更することができる。
【００５３】
上記したドライアイスブラスト装置１００は、次のように作動する。
【００５４】
ホッパ５００には、所定量のドライアイス粒が充填される。ルーツブロア１２０ａが動作を開始すると、低圧大流量の空気流が発生させられ、この空気流は、空気搬送管２００を介してノズル２０１まで運ばれ、このノズル２０１から高速で噴射される。ノズル２０１から噴射させられる空気の速度は、１００〜２００ｍ／ｓにも及ぶ。
【００５５】
ロータリーバルブ４００が作動を開始すると、ホッパ５００内のドライアイス粒が一定量ずつドライアイス粒落下管５５０に送り出され、その内部のドライアイス粒は、重力によって空気搬送管２００におけるドライアイス粒混入部２５０から高速空気流に混入される。
【００５６】
すなわち、ケーシング４１０のドライアイス粒受け入れ口４１３から隣接するブレード４５０間の空間に落下させられたドライアイス粒は、隣接するブレード４５０とケーシング４１０の内壁によって形成される空間に閉じ込められたままロータ４２０の回転に伴って移動させられ、やがてこの空間がケーシング４１０の下方まで到達した時点で、ドライアイス粒投下口４１４から重力によってドライアイス粒落下管５５０に投下される。このような作動が連続して行われ、一定量ずつのドライアイス粒がドライアイス粒落下管５５０に投下される。
【００５７】
上記したように、ロータ４２０の各ブレード４５０は、空気圧によってケーシング４１０の内壁に弾性的に押し付けられた状態で回転する。また、ブレード４５０の頂部の凹溝４５２には、一定圧の空気が充満した状態となる。したがって、ドライアイス粒がブレード４５０の頂部とケーシング４１０の内壁に噛み込もうとしたとき、ブレード４５０は、このブレード４５０をケーシング４１０の内壁に向けて押圧する空気圧に抗して半径方向内方に退避することができるが、このときブレード４５０の頂部とケーシング４１０の内壁との間に隙間が生じ、ブレード４５０の頂部の凹溝４５２に充満している空気が上記の隙間を介して噴出する。この噴出空気により、噛み込もうとしていたドライアイス粒が吹き飛ばされる。これにより、ドライアイス粒がブレード４５０とケーシング４１０の内壁の間に噛み込んでロータ４２０がロックするといった事態は回避される。また、ブレード４５０の頂部の凹溝４５２内に充満させられている空気がその圧力によってブレード４５０の頂部とケーシング４１０の内壁間に空気膜を形成し、ブレード４５０とケーシング４１０の内壁間の摩擦抵抗を低下させることも期待できる。これにより、ロータ４２０の円滑な回転が達成される。
【００５８】
ドライアイス粒落下管５５０内を落下するドライアイス粒は、ドライアイス粒混入部２５０おける大径部２５１に投入される。ドライアイス粒は、大径部２５１と進入管２５２とで形成される環状空間に投入されるが、この環状空間には、高速空気が直接作用しないので、ドライアイス粒は一時滞留させられ、かつ、進入管２５２の先端から噴出する高速空気流の影響による乱れを受けて、攪拌させられる。そうして、進入管２５２から噴出する高速空気に吸い出されるようにして、進入管２５２と縮径部２５１ａとの環状すきま２５３から、高速空気流に混入させられる。また、実施形態では、隔壁２５４によって、ドライアイス粒が大径部２５１の下部膨出部２５１ｂに滞留することも防止される。このようなことから、ドライアイス粒は、その混入濃度があまり変化することなく、安定的に高速空気流に混入させられる。
【００５９】
ロータリーバルブ４００の作動中、ブレード４５０の頂部が繰り返し通気管５２０の下部に設けたローラ５２３を叩き上げるため、通気管５２０は、その軸方向に振動する。そして、この振動は、ブラケット５２１を介してホッパ５００の内壁に伝達され、ホッパ５００の内壁もまた振動する。さらには、ブレード４５０が通気管５２０の真下に到達する度毎に、ブレード４５０の頂部に形成された凹溝４５２の空気噴射孔４５３から空気が噴射させられ、この空気は、通気管５２０に吹き込まれる。これに伴い、通気管５２０の上端において水平方向の開口から空気が間欠的に噴射する。このような空気噴射により、ホッパ５００内のドライアイス粒が振動させられる。このように、ドライアイス粒に埋まった状態の通気管５２０の上下方向の振動、この影響を受けたホッパ５００の振動、および、上記の空気噴射によってドライアイス粒に与えられる振動により、ホッパ５００内のドライアイス粒が氷結する、いわゆるブリッジの発生を効果的に防止することができる。
【００６０】
また、ルーツブロア１２０ａは、継続運転により、温度上昇を招き、これに伴い、発生させられる空気流も昇温する。空気流の昇温は、これに混入されるドライアイス粒の昇華を促し、好ましくない。実施形態では、ルーツブロア１２０ａの吸気部１２３に、ホッパ５００の外面とカバー体５３０との間の空間において、ホッパ５００内のドライアイス粒の冷熱によって冷却させられた空気が連絡管５３１を介して導入されるようにしているので、ルーツブロア１２０ａの昇温を抑制し、発生する空気流の昇温を抑制することができる。
【００６１】
さらに、ノズル２０１の先端に設けた環状ノズル６００を作動させる場合には、上記したように、ノズル２０１から噴射させられる空気流の流速がこの環状ノズル６００から噴射させられる空気流によって助勢される。これらの空気流は、高速であり、乱流としての性質をもっているので、ノズル２０１から噴射させられた後、適度に混じり合い、その結果として、より高速大流量のドライアイス粒混じりの空気流を形成することができる。これにより、より効率的なドライアイスブラスト処理を達成することができる。
【００６２】
この発明の範囲は、上記した実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した範囲内でのあらゆる変更は、すべて本願発明の範囲に含まれる。
【００６３】
たとえば、実施形態では、ロータリーバルブ４００において、各ブレード４５０は、空気圧によってケーシング４１０の内壁に押圧されるようにしているが、これに加えて、圧縮コイルバネ等の弾性体を各ブレード４５０の底部と回転軸４３０の外周との間に介装し、空気圧による各ブレード４５０の押圧を助成するようにすることもできる。
【００６４】
さらに、実施形態では、ロータリーバルブ４００のロータに導入する空気圧は、空気搬送路２００から得ているが、ノズル２０１の先端において補助部材６１０に高圧空気を供給するための圧力源からの圧力を導入するようにしても、もちろんよい。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本願発明の１実施形態に係るドライアイスブラスト装置の全体構成図である。
【図２】図１のII-II線に沿う断面図である。
【図３】図２のIII-III線に沿う断面図である。
【図４】図３のIV-IV線に沿う断面図である。
【図５】ロータリーバルブの縦断面図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。
【図７】ノズルの先端部の拡大縦断面図である。
【符号の説明】
【００６６】
１００ ドライアイスブラスト装置
１１０ 可搬フレーム
１２０ 空気流発生装置
２００ 空気搬送路
２１０ ノズル
２５０ ドライアイス粒混入部
２５１ 大径管
２５２ 進入管
２５１ａ 縮径部（進入管の）
２５４ 隔壁
３００ ドライアイス粒供給手段
４００ ロータリーバルブ
４１０ ケーシング
４１３ ドライアイス粒受け入れ口
４１４ ドライアイス粒投下口
４２０ ロータ
４３０ 回転軸
４３１ 大径中間部（回転軸の）
４３２ 凹溝
４４０ ブレードガイド板
４４１ ガイド溝
４５０ ブレード
４５１ 凹陥部
４５２ 凹溝
４５３ 空気噴射孔
４７０ 空気導入路
４８０ スイベルジョイント
４９０ 管路
５００ ホッパ
５２０ 通気管
５２１ ブラケット
５２３ ローラ（伝動部材）
５３０ カバー体
５５０ ドライアイス粒落下管
６００ 環状ノズル
６１０ 補助部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気流発生源と、この空気流発生源で発生させられた空気流を搬送する空気搬送路と、この空気搬送路の先端に設けたノズルと、上記空気搬送路を流れる空気流にドライアイス粒を混入するためのドライアイス粒供給手段と、を備えたドライアイスブラスト装置であって、
上記ドライアイス粒供給手段は、上記空気搬送路に接続されたドライアイス粒落下管を備え、上記空気搬送路における上記ドライアイス粒落下管が接続された部分を含む軸線方向所定長さ範囲の断面は、当該範囲よりも上流側および下流側の上記空気搬送路の断面に対して拡大させられていることを特徴とする、ドライアイスブラスト装置。
【請求項２】
上記空気搬送路における上記ドライアイス粒落下管が接続された部分を含む軸線方向所定長さ範囲は、所定長さの大径管の形態を有しているとともに、この大径管は、下流側に向かうにつれて次第に縮径する縮径部を介して下流側の上記空気搬送路に連続させられている一方、上流側の上記空気搬送路は管状となっていて、上記大径管の内部に上流側から所定長さ進入する進入管を形成している、請求項１に記載のドライアイスブラスト装置。
【請求項３】
上記進入管の先端は上記縮径部の途中で終わっており、上記縮径部の内周と上記進入管の先端部外周との間には、環状すきまが形成されている、請求項２に記載のドライアイスブラスト装置。
【請求項４】
上記ドライアイス粒落下管は、それより上位に配置されてドライアイス粒が貯留されるホッパにロータリーバルブを介して接続されている、請求項１ないし３のいずれかに記載のドライアイスブラスト装置。
【請求項５】
上記ロータリーバルブは、水平の軸線を有する円筒状内面を有するケーシングと、このケーシング内で上記軸線を中心として回転し、上記空気搬送路から導入された空気圧を受けて上記ケーシングの上記円筒状内面に摺接する複数のブレードを有するロータとを備え、上記ケーシングの上部壁にはドライアイス粒受け入れ口が開口しているとともに、上記ケーシングの下部壁にはドライアイス粒投下口が開口している、請求項４に記載のドライアイスブラスト装置。
【請求項６】
上記ロータは、上記複数のブレードを上記ロータの半径方向に移動可能に支持している一方、管路を介して空気圧が導入されており、この空気圧が各ブレードを半径方向外方に向けて押圧している、請求項５に記載のドライアイスブラスト装置。
【請求項７】
上記ロータには、上記管路を介して上記空気搬送路の空気圧が導入されている、請求項６に記載のドライアイスブラスト装置。
【請求項８】
上記各ブレードの半径方向外端部には、上記各ブレードの長手方向に延びる凹溝が形成されており、この凹溝の底部には、上記管路と連通する空気噴射孔が形成されている、請求項６または７に記載のドライアイスブラスト装置。
【請求項９】
上記ホッパの内部には、下端が上記ケーシングのドライアイス粒受け入れ口付近まで延びて開口し、上端が上記ホッパの内部空間に連通する通気管が設けられている、請求項８に記載のドライアイスブラスト装置。
【請求項１０】
上記通気管は、上記ホッパの内壁に一端が連結されかつ弾性変形可能なブラケットを介して上記ホッパ内で上下動可能に保持されているとともに、下端に上記各ブレードと接触しうる伝動部材が設けられており、この伝動部材が上記各ブレードと接触することにより、上下振動する、請求項９に記載のドライアイスブラスト装置。
【請求項１１】
上記ホッパは、その外面を所定のすきまを介して取り囲むカバー体で覆われており、このカバー体と上記ホッパの外面との間の空間で冷却された空気が、上記空気流発生源の冷却用に用いられる、請求項４ないし１０のいずれかに記載のドライアイスブラスト装置。
【請求項１２】
上記ノズルの先端には、このノズル先端を取り囲むように環状に形成された環状ノズルが形成されており、この環状ノズルから高速空気流を噴射させるように構成されている、請求項１ないし１１のいずれかに記載のドライアイスブラスト装置。
【請求項１３】
上記環状ノズルは、上記ノズルの先端部に外嵌された補助部材の内周面と、上記ノズルの先端部の外周面との間に形成される、請求項１２に記載のドライアイスブラスト装置。
【請求項１】
空気流発生源と、この空気流発生源で発生させられた空気流を搬送する空気搬送路と、この空気搬送路の先端に設けたノズルと、上記空気搬送路を流れる空気流にドライアイス粒を混入するためのドライアイス粒供給手段と、を備えたドライアイスブラスト装置であって、
上記ドライアイス粒供給手段は、上記空気搬送路に接続されたドライアイス粒落下管を備え、上記空気搬送路における上記ドライアイス粒落下管が接続された部分を含む軸線方向所定長さ範囲の断面は、当該範囲よりも上流側および下流側の上記空気搬送路の断面に対して拡大させられていることを特徴とする、ドライアイスブラスト装置。
【請求項２】
上記空気搬送路における上記ドライアイス粒落下管が接続された部分を含む軸線方向所定長さ範囲は、所定長さの大径管の形態を有しているとともに、この大径管は、下流側に向かうにつれて次第に縮径する縮径部を介して下流側の上記空気搬送路に連続させられている一方、上流側の上記空気搬送路は管状となっていて、上記大径管の内部に上流側から所定長さ進入する進入管を形成している、請求項１に記載のドライアイスブラスト装置。
【請求項３】
上記進入管の先端は上記縮径部の途中で終わっており、上記縮径部の内周と上記進入管の先端部外周との間には、環状すきまが形成されている、請求項２に記載のドライアイスブラスト装置。
【請求項４】
上記ドライアイス粒落下管は、それより上位に配置されてドライアイス粒が貯留されるホッパにロータリーバルブを介して接続されている、請求項１ないし３のいずれかに記載のドライアイスブラスト装置。
【請求項５】
上記ロータリーバルブは、水平の軸線を有する円筒状内面を有するケーシングと、このケーシング内で上記軸線を中心として回転し、上記空気搬送路から導入された空気圧を受けて上記ケーシングの上記円筒状内面に摺接する複数のブレードを有するロータとを備え、上記ケーシングの上部壁にはドライアイス粒受け入れ口が開口しているとともに、上記ケーシングの下部壁にはドライアイス粒投下口が開口している、請求項４に記載のドライアイスブラスト装置。
【請求項６】
上記ロータは、上記複数のブレードを上記ロータの半径方向に移動可能に支持している一方、管路を介して空気圧が導入されており、この空気圧が各ブレードを半径方向外方に向けて押圧している、請求項５に記載のドライアイスブラスト装置。
【請求項７】
上記ロータには、上記管路を介して上記空気搬送路の空気圧が導入されている、請求項６に記載のドライアイスブラスト装置。
【請求項８】
上記各ブレードの半径方向外端部には、上記各ブレードの長手方向に延びる凹溝が形成されており、この凹溝の底部には、上記管路と連通する空気噴射孔が形成されている、請求項６または７に記載のドライアイスブラスト装置。
【請求項９】
上記ホッパの内部には、下端が上記ケーシングのドライアイス粒受け入れ口付近まで延びて開口し、上端が上記ホッパの内部空間に連通する通気管が設けられている、請求項８に記載のドライアイスブラスト装置。
【請求項１０】
上記通気管は、上記ホッパの内壁に一端が連結されかつ弾性変形可能なブラケットを介して上記ホッパ内で上下動可能に保持されているとともに、下端に上記各ブレードと接触しうる伝動部材が設けられており、この伝動部材が上記各ブレードと接触することにより、上下振動する、請求項９に記載のドライアイスブラスト装置。
【請求項１１】
上記ホッパは、その外面を所定のすきまを介して取り囲むカバー体で覆われており、このカバー体と上記ホッパの外面との間の空間で冷却された空気が、上記空気流発生源の冷却用に用いられる、請求項４ないし１０のいずれかに記載のドライアイスブラスト装置。
【請求項１２】
上記ノズルの先端には、このノズル先端を取り囲むように環状に形成された環状ノズルが形成されており、この環状ノズルから高速空気流を噴射させるように構成されている、請求項１ないし１１のいずれかに記載のドライアイスブラスト装置。
【請求項１３】
上記環状ノズルは、上記ノズルの先端部に外嵌された補助部材の内周面と、上記ノズルの先端部の外周面との間に形成される、請求項１２に記載のドライアイスブラスト装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−２４８２３６（Ｐ２００９−２４８２３６Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−９８２６０（Ｐ２００８−９８２６０）
【出願日】平成２０年４月４日（２００８．４．４）
【出願人】（５９１０２６０３４）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月４日（２００８．４．４）
【出願人】（５９１０２６０３４）
【Ｆターム（参考）】
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