JPS62258976A - 凍結粒製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ブラスト用の砥粒等として好適に用い得る微
細な凍結粒を製造するための凍結粒製造装置に関するも
のである。

（従来の技術） 従来のこの皿凍結粒製造装置としては、一般に、液体窒
素等の冷媒を貯蔵した容器の上部に、水等の被凍結液を
微粒子状に噴露凋下させる噴霧器を設けて、被凍結液の
噴霧微粒子を冷媒と熱交換させることにより凍結固化さ
せるように構成したものがよく知られている。

（発明が解決しようとする問題点） かかる従来装置にあっては、冷媒との熱交換による噴霧
微粒子の凍漬を良好に行わせるためには、冷媒の貯蔵、
に従って装置内に於ける冷媒の液面高さを常時一定範囲
に維持しておく必要があり、そのための液面維持装置を
付設する必要がある。また、噴霧微粒子の凍詰物たる凍
結粒は冷媒中を沈降して容器下部に堆債させる、つまり
冷媒中に浸漬させるので、直接容器下部から容器外に取
出すことができず、容器外へ取出すためには、どうして
も凍結粒を冷媒から掻き上げるためのＪ：ＩＣき上げ装
置等の特殊な取出装置を設けることが最小限必要となる
。

したがって、別途幾多のかかる附ＪＡ装置が必要である
ため、全体として装置の構造が徒に複雑化。

大形化することを免れない傾向があり、これは操作的に
も経済的にも実用化を妨げる要因となるという問題を賎
していた。

本発明は、従来のこの挿の装置における上記の詰問１を
９決し、可及的に筒略化、小形化し得る？ｌＪｉ粒製造
装置を提供することを目的とする。

（間１点を解決するための手段） 本発明の凍結粒製造装置は、上記の目的を達成すべく、
上部に冷媒蒸発ガスの排気口及び被凍結液を微粒子状に
噴霧滴下させる噴霧器を設けると共に下部に凍結粒の取
出し口を設けた凍結粒製造容器と、咳容器内であって噴
霧器より一定距離下方部位において冷媒を容器内壁側か
ら容器中心方向へと噴霧させる冷媒噴霧手段とを具備す
るものである。

（作用） ゛　　かかる構成によれば、容器内の噴霧器下の部位に
は、噴霧冷媒による噴霧冷媒層下形成されることになり
、またこの噴霧冷媒は蒸発して排気口へと上昇すること
になる。

この状態において、噴霧器から被凍結液を噴霧滴下させ
ると、この被凍結液の噴口微粒子は、まず上昇してくる
冷媒蒸発ガスと向流接触して、熱交換すると共に落下速
度を減少することになる。

すなわち、噴霧微粒子は、噴霧冷媒層の上方位で一定距
離を落下する途中に蒸発ガスの押上げ効果が出て浮遊滞
留せしめられ、この囲に冷媒蒸発ガスとの熱交換を十分
に行うことができる。

しかる後、噴霧微粒子は、噴霧冷媒層に達して該層内を
１ｍ過し、この間において、噴霧冷媒と十字流接触及び
向流ないし併流接触して更に十分に熱交換を行うことに
なる。

このように、噴霧微粒子は、噴霧器から噴霧冷媒層下へ
と比較的長い滞留時間をとってフワフワと浮遊落下する
状態に詔７３）れ、この間において、噴霧冷媒の蒸発潜
熱と噴霧冷媒及び冷媒蒸発ガスの顕熱とによる熱交換の
操作を十分に行う結果、確実に凍結固化の経過を辿り、
爾後微：；Ｊな凍結粒として容器下部に落下堆積する。

容器下部に堆積した凍結粒は、そのまま１１独解させる
ことなく保冷、必要に応じて取出し口から直接且つ容易
に取出すことができ条。

（実施例） 以下、本発明の構成を第１図及び第２図に示す実施例に
基づいて更に具体的に説明する。

第１図に示す凍結粒製造装置は、横断面形状円形の凍結
粒■造容器ｌと冷媒噴霧手段２とを具備してなる。

凍結粒製造容器１の上部の中心部位には、排気管３を接
続した冷媒蒸発ガスの排気口４を開設すると共に、水、
液化二酸化炭素等の被凍結液５を供給する供給管６及び
加圧巨つ冷却された噴霧ガスを導入する導入管７を接続
した噴霧器８を配設した。噴霧器８は、被凍結液５に噴
霧ガスを混合しノズルから微粒子状に噴霧滴下するよう
構成したものであり、ノズル孔径及び噴霧ガスの導入量
を適宜設定、調整することにより、被凍結液５の噴霧微
粒子５ａの粒径を調整する。供給管６は、排気管３に介
装せる熱交換器９内を通過させてあり、被凍結液５を排
気口４から排出する冷媒蒸発ガスと熱交換させて予冷し
た後、噴霧器８に供給するようにしである。導入管７は
液体窒素等の冷媒ｌＯを収容した冷媒収容タンク１１の
上部に連結してあり、冷媒ｌＯの蒸発ガスを噴霧ガスと
して噴霧器８に導入するように構成しである。

また、この導入管７には空気供給管１２を分岐接続して
あり、両管７，１２に介装せる弁７ａ、１２ａの開閉に
より、噴霧器８に導入する噴霧ガスの導入量及び温度を
調整するようにしである。

また凍結粒製造容器１の下部には、下窄まり円錐状のホ
ッパ一部１ａを形設すると共に該ホッパ一部１ａの中心
部位に位置する様凍結粒の取出し口１３を開設した。こ
の実施例では、特に、取出し口１３にブラスト装置１４
を直接連設した。このブラスト装置１４は、取出し口１
３に搬送管１５の後端部を連結し、この搬送管１５の先
端部に噴射ノズル１６を取付けると共に後端部に搬送管
１５へと駆動用ガスを導入する導入管１７を連結しであ
る。

前記冷媒噴霧手段２は、第１図及び第２図に示す如く、
凍結粒製造容器１内であって噴霧器８より所定量下方部
位に、容器内壁１ｂに添接せしめて上下一対の環状の噴
゛ゴ管１ｇ、１８を水平に固設し、両噴霧管１８．１８
に、前記冷媒収容タンク１１の下部から導いた冷媒導入
管２０をその先端側で分岐し接続しである。各噴霧管１
８の周壁の内周側最小径部には周方向に１小間隔を隔て
て多数の微孔たる噴霧孔１８　ａ・・・を穿設してあり
、冷媒ＩＯを容器内壁ｌｂ側から容器中心方向へと水平
に微粒子状に噴霧させるようにした。

各噴霧孔１８　ａからの噴霧量は冷媒導入管２０に介装
せる流量調整弁２０　ａを用いて所望に応じ任意に設定
しうる。また、冷媒貯蔵タンク１１は上側の噴Ｍ管１８
よりも上位に配置しである。

次に、作用を上記実施例について説明する。

今、冷媒ｌＯが各噴霧管１８の噴霧孔１８　ａ・・・か
ら容器中心に向けて水平方向に噴霧されると、噴霧管１
８．１８の配設箇所には、その箇所における容器内空間
部分を水平方向において全面的に遮蔽した後雨下する如
き、微粒子状の噴霧冷媒１０　ａ・・・による噴霧冷媒
、＠１９．１９を形成し、また上側の噴霧冷媒ａ　１９
の上方空間部分においては、噴霧冷媒１０　ａ・・・の
蒸発による冷媒蒸発ガスが排気口４に向って上昇する。

この冷媒蒸発ガスは排気口４から排気管３を経て熱交換
器９に至り、噴霧器８に供給される被凍結ＭＳを予冷す
る。

この状態において、噴霧器８から被凍結液５を噴霧滴下
させると、この′／ｊ１凍結液の噴霧微粒子５ａ・・・
は、噴霧冷媒層１９．１９から上昇してくる冷媒蒸発ガ
スによってその落下を妨げられ落下速度を減じて、上側
の噴霧冷！Ｕｉｊ１９上の空間部分に詔いてフワフワと
浮遊滞留する状態となり、この比較的長い浮遊滞留時間
の間において冷媒蒸発ガスと十分に熱交換する。

ここで、噴霧器８と上側の噴霧管１８ないし噴霧冷媒層
１９との間隔ｌは、冷媒蒸発ガスの温度等の諸条件に応
じて適当な滞留時間の下に噴霧微粒子５ａ・・・の熱交
換が十分に行われるように設定しておくことが必要であ
るが、噴霧微粒子の粒径との関係が決定的に重要であり
、本発明者等が実１倹した結果では、噴霧微粒子径に対
して上記間隔ｌは一定の値以上に設定することが必要で
あることを知った。この結果を表示すると、次の通りで
ある。

なお、上記表に示した粒１やｇは概ねの目安を示すもの
であって、臨界的な数値ではない。また上記表に示した
範囲外については余り実用的な意味がない。

噴霧微粒子を上述の如く噴粛器から噴霧滴下させると、
噴霧微粒子５ａ・・・は、上側の噴霧冷媒層１９に達し
て該眉１９更に下側の噴霧冷媒層１９を順次経過し、こ
の間において噴霧冷媒１０　ａ・・・と更に熱交換を行
い、微縄な凍結粒５ｂ・・・に凍結固化し、容器１の下
部のホッパ一部１ａに落下堆積する。

このように、本発明の装置を使用する場合には、従来装
置の如く容器１に液状の冷媒１０を収容することなく、
噴欝１吸粒子５ａ・・・の凍漬っまり凍７詰粒５ｂ・・
・の製造を能率的に行い得るのである。しかも、容ｃｌ
の下部つまりホッパ一部１ａに堆積した凍結粒５ｂ・・
・は、それが冷媒中に浸漬していないから、冷媒からの
興き上げ装置を必要とすることなく取出し口１３から直
接に取出すことができ、また前記実施例の如く容器１の
下部にホン／ぐ一部１ａを設けておくと、取出し口■３
から凍結粒５ｂ・・・の取出しが容易となる他、凍結粒
５ｂ・・・を使用に供するまでの間良好に保冷収容して
おくことができ、格別の保冷貯蔵室を必要としない。

そして、ホッパ一部１ａに堆積した凍結粒５ｂ・・・は
、導入管１７から搬送管１５へ＠動用ガスを導入するこ
とにより、−涌のエジェクター作用を加えて取出し口１
３から搬送管１５に吸込ませ、この搬送管１５内を駆動
用ガスで圧送し、例えば噴射ノズル１６から被処理物２
１に噴射して、ブラスト処理する等の用途に供するので
ある。

この場合、凍結粒５ｂ・・・の容器１外への取出しと凍
結粒５ｂ・・・によるブラスト処理とを一挙に行うこと
ができる。

したがって、前記実施例の如く、取出し口１３にブラス
ト装置１４を連設しておくと、凍結粒５ｂ・・・の容器
ｌ外への取出し装置及びブラスト装置への供給装置とし
て大急りな特別の装置を別に設けることを必要とせず、
全体構造の大幅な簡略化、小形化が可能になる。

なお、本発明に係る凍結粒製造装置は前記実施例に限定
されるものではなく、例えば次の如く構成しておくこと
もできる。

すなわち、前記実施例では、噴霧微粒子５ａ・・・と噴
霧冷媒１０　ａ・・・との熱交換率を向上させるべく、
２本の噴霧管１８．１８により上下２層の噴霧冷媒層１
９．１９を形成させたが、噴霧管１８は１本であっても
３本以上であってもよい。しかし、一本の場合には、例
えば第３図に示す如く、噴霧管１８に水平方向の噴霧孔
１８　ａ・・・の池に上向き及び下向きの噴霧孔１８　
ｂ・・・、１８ｃ・・・を形成して、噴霧冷媒層１９の
層厚さ及び密集度を大きくしてあくことが好ましい。ま
た噴霧孔としては、噴霧管１８の本数等に応じて、例え
ば上記３ｉ１８ａ、１８ｂ、１８ｃのうちの司れか１１
若しくは２種以上を適宜に迎択しておくことがａＪ能で
あるが、何れにおいても容器中心に向けて１ｌｆｔ霧さ
せるものでなければならない。

また、取出し口１３は必要に応じて開閉できるように９
成して右いてもよい。

本発明の装置は関μｍ以下か３００μｍ程度の粒尚の陣
結粒を製造するのに適用し得るが、就中、粒径１００μ
ｍ以下程度の微凍結粒を製造する場合には、熱交換が特
に良好で、蒸発ガスからの上昇流によって生ずる滞留時
間がとり易い点から極めて制御し易く、粒径の揃ったよ
い製品を製造し易い粒径の比較的大きい凍結粒を製造す
る場合には、ｌを大きくとると共に、液膜を多層にする
必要がある。また粒径３００　ｐ　ｍ以上の凍結粒の製
造は、ｌを相当大きくとっても熱交換が不良となり易く
、操作は困・誰である。

（発明の効果） 本発明の凍結粒製造装置は、凍結粒製造容器内において
被凍結液の噴霧微粒子を噴霧により微粒子化した冷媒及
びその蒸発ガスと熱交換して凍結させることにより、微
細な凍結粒を製造するよう構成したものであるから、従
来の装置における如き冷媒の液面維持装置や凍結粒の冷
媒中からの掻き上げ装置等を設けておく必要がなく、全
体構造の大福な簡略化、小形化を図りうるものである。

しかも、凍結粒を容器下部に保冷貯蔵させておくことが
でき、必要に応じて取出し口から直接使用に供し得るか
ら、ブラスト装置等に直接連設させることができ、その
実用的価＃１極めて大なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る凍結粒製造装置の一実施例を示す
概略の溜断測面図、第２図は第１図の■−ｎに沿う要部
の横断平面図、第３図は要部（噴霧管）の変形例を示す
一部切欠縦断側面図である。 ｌ・・・凍結粒製造容器、ｌａ・・・ホッパ一部（容器
下部）、１ｂ・・・容器内壁、２・・・冷媒噴震手段、
４・・・排気口、５・・・被凍結液、５ａ・・・噴霧微
粒子、５ｂ・・・凍結粒、８・・・噴霧器、ｌＯ・・・
冷媒、ｌＯａ・・・噴霧冷媒、１３・・・取出し口。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 上部に冷媒蒸発ガスの排気口及び被凍結液を微粒子状に
   噴霧滴下させる噴霧器を設けると共に下部に凍結粒の取
   出し口を設けた凍結粒製造容器と、該容器内であつて噴
   霧器より一定距離下方部位において冷媒を容器内壁側か
   ら容器中心方向へと噴霧させる冷媒噴霧手段と、を具備
   する凍結粒製造装置。