(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体（３０）の内部に一端から盲状孔（３２）を設け、該本体の外周面に設けた小径部（３４）の両側に夫々連続して４５度の斜面部（３５、３５）を対称的に向かい合せに形成し、各斜面部に直交して形成した複数のノズル（３７、３７）を円周方向に等間隔に設け、先端を開口させた円筒状のホ−ン（４１）を前記本体の外側に空間（４５）を設けて設置し、
向かい合う各ノズル（３７、３７）から噴出するガスを前記小径部（３４）の周囲で衝突させて遠心方向に形成した圧力隔壁状の膜（１９）を、下端が大気に連通する開口部（４６）を有した前記ホーン内に設けて大気と区画して急激な圧力低下を防止することを特徴とする粉末ドライアイスの製造装置。
【請求項２】
内部に盲状孔（１１）を有した本体（１０）の外周面に複数の小径部（１３、１３）を一定間隔毎に設け、各小径部の両側に夫々連続して４５度の斜面部（１５、１５）を対称的に向かい合せに形成し、各斜面部に直交して設けたノズル（１７）を円周方向に夫々対をなして等間隔に複数形成し、先端に開口部（２３）を設けた円筒状のホ−ン（２１）を本体（１０）の外側に空間（２０）を設けて設置し、
向かい合う各ノズル（１７、１７）から噴出するガスを前記小径部（１３、１３）の周囲で衝突させて遠心方向に形成した圧力隔壁状の膜（１９）を該ホ−ン内に複数設けて大気と区画して急激な圧力低下を防止することを特徴とする粉末ドライアイスの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、生鮮食料品や冷凍食品や加工食料品等の鮮度を保持するために使用する粉末ドライアイスの製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、粉末ドライアイスを製造する液化炭酸ガスの製造装置は、例えば、図１に示すように、断面が方形または円形をした通路１の水平部２の基端に設けたノズル３から通路内部に噴出する液化炭酸ガスは、先広がり状のテーパー室４内に噴出し、該テーパー室４に連続した水平部２の先端に形成した弧状部６の中間部の外側に切欠状の開口部７を形成し、該弧状部の先端に排出口８を設けてある。即ち、配管（図示せず）から供給された液化炭酸ガスがノズル３を通ってテーパー室４内に噴出すると、急激な圧力変化による断熱膨張によって温度が急激に低下して炭酸ガスと粉末ドライアイスとに分離する。このテ−パ−室４内をガスが前進するに従って容積が拡大するため圧力が緩やかに低下し、その結果、ドライアイスの粉末の粒が大きく成長し、経時的にゆっくり圧力が減少することによってノズル３と開口部７との距離が比較的短いにもかかわらず、効率的に粉末ドライアイスを製造している。
【０００３】
また、従来の再液化ノズルの形状は、図２に示す如く、パイプ１ａの先端を蓋部９で閉鎖してあり、壁面に一定間隔毎に多数の穴８ａを有して直径が６．３５ｍｍのものや９．５２ｍｍのもの、さらには１２．７ｍｍのものがあり、液化窒素（ＬＮ２）を貯蔵する５リットル、１０リットル、２０リットルなどの容積の異なるコンテナ容器（図示せず）内に再液化ノズル３ａを挿入し、コンテナ内部の液体窒素等の液化ガスを取り出しているが、吐出圧が高いため液体窒素がパイプ１ａ内にあまり留まらず、取り出すのに多くの時間を必要としていた。
図３は、図２を改良したもので、パイプ１ｂの先端に取付けて該パイブを閉鎖した焼結金属９ａの壁面には多数の小穴を有した再液化ノズル３ｂであり、図２のものより一段と液化窒素ガスの取り出し性能を向上させることはできるが吐出圧はまだ高いため、液化ガスを取り出すのに多くの時間を必要としていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の粉末ドライアイスの生成において、ホ−ン内に位置したノズルから噴出する液化炭酸ガス（ＬＣＯ２）は、一次的な圧力傾斜の状態で大気側に放出され、各ノズルより放出された時点で三重点を通過してドライアイスとなる。しかし、ガスの流速が早く断熱膨張時の気化による損失が多くて粉末ドライアイスの生成効率はよくなかった。
また、従来の液化ガスの生成において、ホ−ン内に位置したノズルより噴出する液化ガスは、一次的な圧力傾斜の状態で大気側に放出される。しかし、この時点でのガス流速が速いため断熱膨張時の気化による損失が多く、貯蔵タンク圧下より大気圧下への変換効率がよくならなかった。その上、粉末ドライアイスの生成量を多くすると騒音が比例して大きくなってしまい問題であった。
【０００５】
本発明は、ガスの噴出部分であるノズルおよびホ−ン部分を改良し、筒状をした本体の小径部の両側に位置した斜面部にノズルを向かい合わせに設け、該ノズルから遠心方向に噴出させた液化ガスをホ−ン内において互いに衝突させて形成する圧力隔壁状の膜によって、ホ−ン内を複数に区画して貯蔵圧力下より大気圧下に於ける粉末ドライアイスの生成効率をよくすることを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、本体３０の内部に一端から盲状孔３２を設け、該本体の外周面に設けた小径部３４の両側に連続して夫々４５度の斜面部３５、３５を対称的に向かい合せに形成し、各斜面部に直交して形成した複数のノズル３７、３７を円周方向に等間隔に設け、先端を開口させた円筒状のホ−ン４１を前記本体の外側に空間４５を設けて設置し、向かい合う各ノズル３７、３７から噴出するガスを前記小径部３４の周囲で衝突させて遠心方向に形成した圧力隔壁状の膜１９を、下端が大気に連通する開口部４６を有した前記ホーン内に設けて大気と区画して急激な圧力低下を防止することを特徴とする。
請求項２の発明は、内部に盲状孔１１を有した本体１０の外周面に複数の小径部１３、１３を一定間隔毎に設け、各小径部の両側に夫々連続して４５度の斜面部１５、１５を対称的に向かい合せに形成し、各斜面部に直交して設けたノズル１７を円周方向に夫々対をなして等間隔に複数形成し、先端に開口部２３を設けて内部に空室２０を形成した円筒状のホ−ン２１を本体１１の外側に設けて設置し、向かい合う各ノズル１７、１７から噴出するガスを互いに衝突させて遠心方向に形成した圧力隔壁状の膜１９を該ホ−ン内に複数設けて大気と区画して急激な圧力低下を防止することを特徴とする。
【０００７】
【作用】
本体内に設けた盲状孔に連通して該本体の外周に設けた１又は複数の小径部の両側に夫々対称的に斜面部を形成し、該斜面部には円周方向に一定間隔毎に複数のノズルを設け、該斜面部に設けたノズルから噴出するガスを各小径部の周囲で衝突させることにより、互いに断熱膨張時の潜熱を有効に利用することによって気化損失を理論値に近づける。また、互いに対向して設けたノズルから噴出したガスを衝突させることにより遠心方向に形成した圧力隔壁状の膜によって、ホーン内に１又は複数の区画室を形成し、急激な圧力損失を最少にして粉末ドライアイスの生成率を高めるものである。
【０００８】
【実施例】
請求項１の発明の実施例を図７〜１０に基いて説明すると、頭部に締付部３１を有した本体３０の内部に一端から略他端部分まで盲状孔３２を形成し、この本体３０の上部外周面に雄ねじ３３を形成してある。この本体３０の中間部外周に小径部３４を形成し、小径部３４の両側に夫々連続させて約４５度の斜面をなす斜面部３５、３５を対称的に向かい合わせに形成し、各斜面部３５の中間部には斜面に対して直交して設けた小径のノズル３７を該斜面部の円周方向に等間隔に複数（本実施例では８ケ）穿ってあるが、小径部の左右に３ケづつ一組とする場合も可能である。さらに、ノズル形は０．４ｍｍ〜１．０ｍｍの大きさに形成し、好ましくは０．６ｍｍの大きさであり、同一円周上に設けたノズル数は４〜１６ケ、好ましくは４ケである。このノズル３７の一端は前記盲状孔３２に連通し、他端は本体３０の外部に連通し、本体３０の外周には円筒状のホ−ン４１を装着してある。このホ−ン４１の上部両側にはスパナ（図示せず）等を掛止させる平坦面４３を形成し、上部中央には前記本体３０の雄ねじ３３が螺合する雌ねじ４４を形成し、この雌ねじの下方には内側に空室４５を設けると共に、下端に設けた開口部４６で大気に連通している。なお、４８は盲状孔３２の上端に形成したパイプ（図示せず）を連結させるための雌孔部である。
【０００９】
この本体３０の周囲には内径が１３５ｍｍと、１５０ｍｍと、１６５ｍｍのホ−ンを用いて測定したところ、１３５ｍｍと１５０ｍｍが良好に液化ガスを生成したが、１６５ｍｍの場合は内径が大きすぎるため液化ガスの生成率はばらついた。また、本体３０の周囲にある周壁面とホ−ン４１内に形成した空室４５が１ケのみの場合における周壁面の距離は、ホ−ン径８０〜１００ｍｍ付近で粉末ドライアイスの生成効率が最高となった。
【００１０】
次に、請求項２の発明に係る実施例を図面に基づいて説明すると、図４において、棒状の本体１０の内部に、一端から略他端部分まで盲状孔１１を形成し、該本体１０の外周面には一定間隔毎に複数の小径部１３、１３をそれぞれ形成してある。各小径部１３の両側には夫々連続させて約４５度の斜面をなす斜面部１５、１５を対称的に向かい合わせに形成し、各斜面部１５の中間部には斜面に対して直交して小径のノズル１７を該斜面部の円周方向に等間隔に複数（本実施例では８ケ）穿ってある。このノズル１７の一端は前記盲状孔１１に連通し、他端は本体１０の外部に連通し、該本体１０の外周に円筒状のホ−ン２１を装着し、このホ−ン２１の下端に設けた開口部２３から大気側に連通している。
【００１１】
１９は向かい合うノズル１７、１７の中心を通る直線１８の延長上で、且つ、該本体１０の外周に位置させたホ−ン２１内を区画するように円盤状に形成した圧力隔壁状の膜で、該ホ−ン２１内を１又は複数段に区画して急激な圧力低下を防止している。２０は本体１０の外周で、且つ、ホ−ン２１内に形成する空室で、該ホ−ン２１内を奥部側から第１室２５、第２室２６、第３室２７そして大気に連通する開口部２３を有した第４室２８を夫々形成してある。
【００１２】
本実施例の本体１０は、例えば、外径が１７ｍｍで全長が１００ｍｍの長さを有しており、１０ｍｍの内径をした盲状孔１１を一端から設けてある。また該本体１０の外周に１ケまたは等間隔に２〜６ケ形成した各小径部１３、１３の間には、各斜面部１５の上端同士の間は約２５ｍｍであって孔部１１に対して約４５度の角度に形成してある。この斜面部１５の中間部分に円周方向に等間隔に設けたノズル１７の口径は０．４〜２．０ｍｍに形成し、好ましくは０．７ｍｍに形成してある。また、ノズルの数は小径部の左右３ケづつ一組としてもよい。即ち、同一円周上にノズルは６〜２４ケ設けることが可能である。
【００１３】
この本体１０の周囲には内径が、１３５ｍｍと、１５０ｍｍと、１６５ｍｍのホ−ンを用いて測定したところ、１３５ｍｍと１５０ｍｍとが良好に粉末ドライアイスを生成したが、１６５ｍｍの場合は内径が大きすぎるため害粉末ドライアイスの生成率はばらついた。また、本体１０の周囲にある周壁面とホ−ン２１内に形成した空室に対しても下記に示すように最適値を有するものである。
第１室２５と第２室２６の場合における周壁面の距離は、ホ−ン径１２０〜１４０ｍｍ付近で粉末ドライアイスの生成効率が最高となった。
また、第１室２５と第２室２６と第３室２７の場合における周壁面の距離は、ホ−ン径１４０〜１７０ｍｍ付近で粉末ドライアイスの生成効率が最高となった。
さらに、第１室２５と第２室２６と第３室２７と第４室２８の場合における周壁面の距離は、ホ−ン径１５０〜２００ｍｍ付近で粉末ドライアイスの生成効率が最高となった。
【００１４】
次に、本実施例の作用について説明すると、例えば、液化炭酸ガスを２０ｋｇ／ｃｍ２の圧力で充填しているタンク（図示せず）内の液体温度は−１８℃〜−２０℃であり、このタンクから勢いよく噴出したガスは、配管（図示せず）を通って本体１０の盲状孔１１内に図４の矢印で示すように供給される。該盲状孔１１内に圧入したガスは、該盲状孔の内壁面に半径方向に等間隔毎に設けてある複数（本実施例では８個）のノズル１７は各斜面部１５の中間部分に直交して開口し、各斜面部１５は小径部１３の両側に夫々設けてある。ここで液化ガスとは、液化窒素ガス、液化酸素ガス、液化アルゴンガス等をいう。
【００１５】
この小径のノズル１７、１７からホ−ン２１内の空室２０に放出されたガスは、一次的な圧力傾斜の状態で該ホ−ン２１内に放出されるが、該ガスは断熱膨張により体積を急激に膨張させることによって温度を低下させて各小径部１３の周囲に円盤状をした圧力隔壁状の膜１９、１９をそれぞれ形成する。この円盤状をした圧力隔壁状の膜１９によって本体１０に長さ方向にホ−ン２１内を内側から第１室２５、該２室２６、第３室２７にさらに開口部２３に連通した開放室２８を形成してあるが、この本体１０の下端に位置したノズル１７ａから放出するガスは一次的には開放室２８の開口部２３から大気に放出される。しかし、それ以外のノズル１７から噴出するガスの殆どは、圧力隔壁状の膜１９によって区画されたホ−ン２１内に噴出されるため直接に大気側に放出されることなく、第３室２７を経てから開放室２８に放出したり、第２室２６及び第３室２７を経てから開放室２８に放出したり、さらに、第１室２５と第２室２６と第３室２７を経てから開放室２８に噴出するため、液化ガスは各室を経ることにより数回に分けて圧力変化させて圧力変化に伴う損失を最少にし、粉末ドライアイス等の液化ガスの生成量を一段と向上させることができる。
【００１６】
粉末ドライアイスの生成についてノズルの数および口径さらには小径部の数を変えて実験したところ以下のような結果を得た。
実験例１．
ノズル数                    左右８ケづつ１組  １６個
ノズル径                    １．０ｍｍ
同一円周上の数                ８個
粉末ドライアイスの生成率    ４１％
【００１７】
上記実験例１のノズルの数、径および同一円周上の数は上記に限らず、ノズル数は左右３ケ〜１２ケづつを１組としても良い。また、ノズル径は、０．４〜２．０ｍｍの大きさであって、さらに同一円周上にはノズルを６〜２４ケ設けることも可能である。
【００１８】
実験例２．
ノズル数                    左右８ケづつ２組  ３２個
ノズル径                    ０．８ｍｍ
同一円周上の数                ８個
粉末ドライアイス生成効率    ４２％
【００１９】
上記実験例２のノズルの数、径および同一円周上の数は上記に限らず、ノズル数は左右３ケ〜１２ケづつを１組としてもよい。また、ノズル径は、０．４〜２．０ｍｍの大きさであって、さらに同一円周上にはノズルを６〜２４ケ設けることも可能である。
【００２０】
実験例３．
ノズル数                    左右８ケづつ３組  ４８個
ノズル径                    ０．７ｍｍ
同一円周上の数                ８個
粉末ドライアイス生成効率    ４３％
【００２１】
上記実施例３のノズルの数、径および同一円周上の数は上記に限らず、ノズル数は左右３ケ〜１２ケづつを１組としてもよい。また、ノズル径は、０．４〜２．０ｍｍの大きさであって、さらに同一円周上にはノズルを６〜２４ケ設けることも可能である。
【００２２】
実験例４．
ノズル数                    左右８ケづつ４組  ６４個
ノズル径                    ０．６ｍｍ
同一円周上の数                ８個
粉末ドライアイス生成効率    ４４％
【００２３】
上記実施例４のノズルの数、径および同一円周上の数は上記に限らず、ノズル数は左右３ケ〜１２ケづつを１組としても良い。またノズル径は、０．４〜２．０ｍｍの大きさであって、さらに同一円周上２はノズルを６〜２４ケ設けることも可能である。
【００２４】
次に、液体窒素やアルゴンや酸素等の液化ガスの生成について実験したところ以下のような結果を得た。
実験例５．  小容量の液化ガスを連続取り出した場合（数１０ｃｃ／分）
ノズル数                    左右４ケづつ１組  ８個
ノズル径                    ０．６ｍｍ
同一円周上の数                ４個
生成効率                    ５０〜６０％
ノズルと液面間隔１０ｃｍにおいて液面に凹みがない。
【００２５】
上記実験例５のノズルの数、径および同一円周上の数は上記に限らず、ノズル数は左右３ケ〜８ケづつを１組としてもよい。またノズル径は、０．４〜１．０ｍｍの大きさであって、さらに、同一円周上２はノズルを６〜２４ケ設けることも可能である。上記実験例５は請求項１の発明の実施例のもので、本体３０の外周に設けた小径部３４が１ケであり、該小径部の両側に設けた斜面部３５に夫々向かい合わせに８ケのノズル３７を設けたもので、１分間に数１０ｃｃの流量で連続的に液化ガスを取り出す場合に最適である。この場合、小径部が１ケであるから長さが短くなり、小型のため取扱いが便利である。
【００２６】
実験例６．  中容量の液化ガスを連続取り出した場合（〜３ ／分）
ノズル数                    左右８ケづつ１組１６個
ノズル径                    １．０ｍｍ
同一円周上の数                ８個
生成効率                    ６０〜７０％
ノズルと液面間隔３０ｃｍにおいて液面に凹みがない。
【００２７】
上記実験例６のノズルの数、径および同一円周上の数は上記に限らず、ノズル数は左右３ケ〜１２ケづつを１組としても良い。また、ノズル径は、０．４〜２．０ｍｍの大きさであって、さらに同一円周上２はノズルを６〜２４ケ設けることも可能である。
【００２８】
実験例７．  大容量の液化ガスを連続取り出した場合（〜２０ ／分）
ノズル数                    左右８ケづつ４組６４個
ノズル径                    １．０ｍｍ
同一円周上の数                ８個
生成効率                    ６０〜７０％
ノズルと液面間隔３０ｃｍにおいて液面に凹みがない。
【００２９】
上記実験例７のノズルの数、径および同一円周上の数は上記に限らず、ノズル数は左右３ケ〜１２ケづつを１組としても良い。また、ノズル径は、０．４〜２．０ｍｍの大きさであって、さらに同一円周上２はノズルを６〜２４ケ設けることも可能である。
【００３０】
上記実験例６〜７は請求項２の発明の実施例のもので、本体１０の外周に設けた小径部１３が２ケの場合と、４ケの場合であり、該小径部の両側に設けた斜面部１５に夫々向かい合わせに１６ケのノズル１７を設けた場合と、６４ケ設けた場合の実験であって、１分間に約１〜３リットルの場合と、３〜２０リットルの流量であって連続的に液化ガスを取り出す場合に最適である。この場合、小径部が複数あるため本体の長さが長くなるが、ホ−ン内に空室を複数形成することができるため圧力を急激に降下させず、数回に分けて順次圧力を降下させるため粉末ドライアイスの生成率が向上するものである。
【００３１】
【発明の効果】
請求項１の発明は、本体内に設けた盲状孔内に圧入したガスが、該盲状孔の内壁面に複数設けて斜面部の中間部分に開口し、各斜面部は小径部の両端に連続して円周方向に対称的に設けたノズルから放出した液化ガスが衝突することにより生じた圧力隔壁状の膜によってホ−ン内を外部から区画し、急激な圧力降下を防止して大気中に放出する粉末ドライアイスの生成率を向上させるもので、特に小容量の粉末ドライアイスの連続取り出しに便利である。さらに、圧力隔壁状の膜によって騒音レベルを従来のものよりかなり低下させることができる。
請求項２の発明は、本体の外部に複数形成した小径部の両側に向かい合わせに設けた斜面部に夫々形成したノズルから噴出するガスを衝突させることにより形成した円盤状の圧力隔壁状の膜ホ−ン内に複数形成して該ホ−ン内を複数に区画し、区画された各室を順次経ながらガスを放出させるため急激な圧力変化による損失を最少にしながら圧力低下するので、粉末ドライアイスの生成量を一段と向上させると共に生成率を安定させる。また、生成した粉末ドライアイスは一様性を有していて固まり等が混入することがなく、さらに、圧力隔壁状の膜によって騒音レベルを従来のものよりかなり低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のドライアイス製造装置のノズル部分の要部を示す正面図である。
【図２】他の従来例におけるノズルの要部を示した正面図である。
【図３】さらに他の従来例を示したノズルの要部を示す正面図である。
【図４】請求項２の発明の実施例を示した正面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ線断面図である。
【図６】ノズル部分を拡大した断面図である。
【図７】請求項１の発明の実施例を示した本体の平面図である。
【図８】図７のＢ−Ｂ線断面図である。
【図９】同じく本体をホ−ンに取り付けた状態の平面図である。
【図１０】ホ−ンの正面図である。
【符号の説明】
１０    本体
１１    盲状孔
１３    小径部
１５    斜面部
１７    ノズル
１９    圧力隔壁状の膜
２０    空室
２１    ホ−ン
２３    開口部
３０    本体
３２    盲状孔
３４    小径部
３５    斜面部
３７    ノズル
４１    ホ−ン
４５    空室
４６    開口部
【図１】
0003568239.tif 000002
【図２】
0003568239.tif 000003
【図３】
0003568239.tif 000004
【図４】
0003568239.tif 000005
【図５】
0003568239.tif 000006
【図６】
0003568239.tif 000007
【図７】
0003568239.tif 000008
【図８】
0003568239.tif 000009
【図９】
0003568239.tif 000010
【図１０】
0003568239.tif 000011