JP7577747B2 - ブラストストリームを強化する方法および装置 - Google Patents

Description

開示の内容

〔背景〕
さまざまなタイプのブラスト媒体を利用する粒子ブラストシステムが周知である。低温粒子、例えば固体二酸化炭素粒子を、輸送流体に同伴するため、および、同伴粒子を物体／ターゲットに向けるためのシステムは、それらと関連付けられるさまざまな構成部品、例えばノズルと同様に、周知であり、米国特許第４，７４４，１８１号、同第４，８４３，７７０号、同第５，０１８，６６７号、同第５，０５０，８０５号、同第５，０７１，２８９号、同第５，１８８，１５１号、同第５，２４９，４２６号、同第５，２８８，０２８号、同第５，３０１，５０９号、同第５，４７３，９０３号、同第５，５２０，５７２号、同第６，０２４，３０４号、同第６，０４２，４５８号、同第６，３４６，０３５号、同第６，５２４，１７２号、同第６，６９５，６７９号、同第６，６９５，６８５号、同第６，７２６，５４９号、同第６，７３９，５２９号、同第６，８２４，４５０号、同第７，１１２，１２０号、同第７，９５０，９８４号、同第８，１８７，０５７号、同第８，２７７，２８８号、同第８，８６９，５５１号、同第９，０９５，９５６号、同第９，５９２，５８６号、同第９，９３１，６３９号、および同第１０，３１５，８６２号に示されており、これらはすべて、参照により全体として本明細書に組み込まれる。

さらに、Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｂｌａｓｔ Ｓｙｓｔｅｍ Ｗｉｔｈ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚｅｄ Ｆｅｅｄｅｒ ａｎｄ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒについて、２００７年９月１１日に出願された米国特許出願第１１／８５３，１９４号である、米国特許出願公開第２００９／００９３１９６号；Ｍｅｔｈｏｄ Ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ Ｆｏｒ Ｓｉｚｉｎｇ Ｃａｒｂｏｎ Ｄｉｏｘｉｄｅ Ｐａｒｔｉｃｌｅｓについて２０１２年１月２３日に出願された米国仮特許出願第６１／５８９，５５１号；Ｍｅｔｈｏｄ Ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ Ｆｏｒ Ｄｉｓｐｅｎｓｉｎｇ Ｃａｒｂｏｎ Ｄｉｏｘｉｄｅ Ｐａｒｔｉｃｌｅｓについて２０１２年１月３０日に出願された米国仮特許出願第６１／５９２，３１３号；Ｍｅｔｈｏｄ Ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ Ｆｏｒ Ｆｏｒｍｉｎｇ Ｃａｒｂｏｎ Ｄｉｏｘｉｄｅ Ｐｅｌｌｅｔｓについて２０１２年５月１８日に出願された米国特許出願第１３／４７５，４５４号；Ａｐｐａｒａｔｕｓ Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ Ａｔ Ｌｅａｓｔ Ａｎ Ｉｍｐｅｌｌｅｒ Ｏｒ Ｄｉｖｅｒｔｅｒ Ａｎｄ Ｆｏｒ Ｄｉｓｐｅｎｓｉｎｇ Ｃａｒｂｏｎ Ｄｉｏｘｉｄｅ Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ Ｏｆ Ｕｓｅについて２０１３年１０月２４日に出願された米国特許出願第１４／０６２，１１８号である、米国特許出願公開第２０１４／０１１０５１０号；Ｍｅｔｈｏｄ Ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ Ｆｏｒ Ｆｏｒｍｉｎｇ Ｓｏｌｉｄ Ｃａｒｂｏｎ Ｄｉｏｘｉｄｅについて２０１４年１０月１６日に出願された米国特許出願第１４／５１６，１２５号である、米国特許出願公開第２０１５／０１６６３５０号；Ｂｌａｓｔ Ｍｅｄｉａ Ｃｏｍｍｉｎｕｔｏｒについて２０１６年１０月１９日に出願された米国特許出願第１５／２９７，９６７号である、米国特許出願公開第２０１７／０１０６５００号；Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｂｌａｓｔ Ａｐｐａｒａｔｕｓについて２０１８年４月２４日に出願された米国特許出願第１５／９６１，３２１号；および、Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｂｌａｓｔ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄについて２０１９年８月２１日に出願された米国仮特許出願第６２／８９０，０４４号はすべて、参照により全体として本明細書に組み込まれる。

また、研磨ブラスト媒体などであるがこれらに限定されない非低温ブラスト媒体を同伴する粒子ブラスト装置も周知である。研磨ブラスト媒体の例としては、炭化ケイ素、酸化アルミニウム、ガラスビーズ、粉砕ガラスおよびプラスチックが挙げられるが、これらに限定されない。研磨ブラスト媒体はドライアイス媒体よりも攻撃的である可能性があり、状況によってはその使用が好ましい。

混合媒体ブラストも知られており、この場合、ターゲットに向けられた流れの中に２種類以上の媒体が同伴される。混合媒体ブラストの１つの形態では、ドライアイス粒子および研磨媒体は、単一の流れの中に同伴され、ターゲットに向けられる。

添付の図面は、本イノベーションの原理を説明するのに役立つ実施形態を示す。

本イノベーションの１つ以上の教示に従って構成された粒子ブラストシステムを概略的に示す。 同伴粒子流にエネルギーを付加するためのインジェクタを概略的に示す。 本イノベーションの教示の態様による、第１の流路、および第１の流路と連通する第２の流路を通る流れの流体力学を検討するための収束発散構成を概略的に示す。

〔説明〕
以下の説明では、同様の参照符号は、いくつかの図面にわたり、同様のまたは対応する部品を示す。また、以下の説明では、前方、後方、内側、外側などといった用語は、便宜上の単語であり、限定的な用語として解釈されないことが理解される。この特許で使用される用語は、本明細書に記載されるデバイス、またはその一部が、他の向きで取り付けられるかまたは利用され得る限りにおいて、限定的であることを意味しない。図面をさらに詳細に参照して、本イノベーションの教示に従って構築された１つ以上の実施形態が説明される。

参照により本明細書に組み込まれると言われた、あらゆる特許、刊行物、または他の開示資料は、全体または一部において、組み込まれる資料が本開示に記載される既存の定義、陳述、または他の開示資料と矛盾しない範囲においてのみ、本明細書に組み込まれることを認識されたい。したがって、必要な範囲で、本明細書に明示的に記載される開示は、参照により本明細書に組み込まれる、いかなる矛盾する資料にも取って代わるものである。

多くの要因が、粒子ブラストシステムのブラストノズルを出てターゲットに衝突する同伴粒子の流れの最終性能に影響を与える。本イノベーションの教示に従って、ターゲットに衝突する際の粒子の運動エネルギー、および流れの温度は、最終性能に影響を及ぼすと考えることができる。本イノベーションは、所望の性能を提供する、ワークピースにおける粒子運動エネルギーおよび／またはワークピースにおける流れの温度を達成するための装置および方法を提供するものである。

本イノベーションは、ワークピースにおける粒子運動エネルギーを増加させ、かつ／またはワークピースにおける流れの温度を増大させる、同伴粒子流へのエネルギーの付加を利用する。本明細書に開示される実施形態において、エネルギーの付加は、ガスなどの加熱流体の流れを提供し、加熱流体流を同伴粒子の流れと組み合わせることによって、達成される。一実施形態では、加熱流体は、ブラストノズルの近位で同伴粒子流と組み合わせられる。ブラストノズルが超音速ノズルである実施形態では、加熱流体は、収束－発散流路の最小スロートエリアの近位で同伴粒子流と組み合わせられ得、組み合わせ流がマッハ１に達するところのすぐ上流で組み合わせられ得る。

図１は、粒子ブラスト装置４を含む粒子ブラストシステム２を概略的に示している。粒子ブラスト装置４は、ホース８を通ってユニット１０内に配置された粒子フィーダ（図示せず）に送達される圧縮流体の供給源６に接続可能である。知られているように、粒子フィーダは、描かれた実施形態では二酸化炭素粒子である、ブラスト媒体粒子を同伴し、これは、ブラスト媒体粒子の供給源から輸送流体の流れの中に受け取り、同伴粒子流は、送達ホース１２によって画定された同伴流通路を通ってアプリケータ１４へ流れ、ブラストノズル１８から流出する。

供給源６からの圧縮流体は、２７５．７９ｋＰａ～２０６８．４３ｋＰａ（４０ｐｓｉｇ～３００ｐｓｉｇ）までの任意の適切な圧力の、空気などの、任意の適切な輸送流体であってよい。輸送流体は、少なくとも供給源６を出た後は、その中に同伴された粒子を運ぶのに十分な運動エネルギーを有する、流動流体である。

描かれた実施形態では、ブラストノズル１８は、超音速ノズルである。ブラストノズル１８は、超音速ノズルとして描かれているが、本イノベーションは、音速ノズルおよび亜音速ノズルと共に使用され得る。

描かれた実施形態では、インジェクタ１６が、アプリケータ１４とノズル１８との間に置かれる。インジェクタ１６は、別個の構成要素として構成されてもよいし、アプリケータ１４の一体型部品であってもよい。

システム２はヒータ２０を含み、これは、供給源６からホース２２を通して圧縮流体の流れを受け取り、流れにエネルギーを付加して温度の上昇をもたらし、本明細書では加熱流とも呼ばれる、より高いエネルギーの流体を、ホース２４によって画定される加熱流体通路を通してインジェクタ１６に送達する。インジェクタ１６に到達したときの加熱流の温度は、任意の適切な温度、例えば、３９８．８８９℃（７５０°Ｆ）とすることができる。この温度は、周囲温度超から３９８．８８９℃（７５０°Ｆ）以下の温度の範囲内であってよい。所望の性能およびターゲットに応じて、加熱流の温度は、３９８．８８９℃（７５０°Ｆ）より高くてもよい。

ヒータ２０は、任意の適切な場所に配置され得る。図１において、ヒータ２０は、ヒータ２０とインジェクタ１６との間の加熱流からの熱損失を最小にするために、インジェクタ１６の近くに配置されているのが概略的に示されている。圧縮流体から水分を除去するためのドライヤー（図示せず）が、任意の適切な場所に配置されて含まれてもよい。ドライヤーは、供給源６またはヒータ２０の一体型部品とすることができる。

図２を参照すると、インジェクタ１６の実施形態が概略的に示されている。上述したように、インジェクタ１６は別個の構成要素として図示されているが、インジェクタ１６の特徴および機能は、アプリケータ１４の一体型部品であってよい。インジェクタ１６は、第１の流路２６（第１の流通路とも呼ばれる）および第２の流路２８（第２の流通路とも呼ばれる）を含む。第１の流路２６は、入口３０および出口３２を含み、第１の流路２６内の流体流は、入口３０から出口３２までである。ブラストノズル１８（図２には示されていない）は、出口３２と流体連通するように接続されている。描かれた実施形態では、インジェクタ１６の第１の流路２６は、入口３０と流体連通している第１の部分３４と、それに続いて出口３２と流体連通している第２の部分３６と、を含む。描かれた実施形態では、第１の部分３４は、収束部分として構成されており、これは、下流に超音速流を作り出すために必要な収束部分として機能する。代替の実施形態では、第１の部分３４の一部として描かれた収束部分は、入口３０の上流に配置されてもよく、入口３０は、第２の部分３６と直接流体連通している。

第２の部分３６は、その長さに沿って、概ね一定の断面積から収束断面積までを含む。第２の部分３６は、収束断面積の部分につながる、概ね一定の断面積の部分を有し得る。第２の部分３６は、超音速収束発散経路の一部である場合、最小断面積が第１の流路２６と第２の流路２８との接合部（後述）の下流で、出口３２付近に位置する、システム２の動作条件のために構成され、超音速流におけるマッハ１の場所は、接合部の下流に生じる。マッハ１に達した後の流れの超音速膨張は、主にブラストノズル１８で発生する。

第２の流路２８は、入口３８および出口４０を含み、第２の流路２８を通る流体流は、入口３８から出口４０までである。出口４０は、接合部エリア４２において、第２の流路２８を第１の流路２６と流体連通させる。描かれた実施形態では、第２の流路２８は、入口３８と流体連通している第１の部分４４と、それに続いて接合部エリア４２で出口４０と流体連通している第２の部分４６と、を含む。描かれた実施形態では、第１の部分４４は、収束部分として構成されており、これは、第２の流路２８内の流れを加速するように機能する。代替の実施形態では、第１の部分４４の一部として図示された収束部分は、入口３８の上流に配置されてもよく、入口３８は、第２の部分４６と直接流体連通している。

第２の部分４６は、その長さに沿って、概ね一定の断面積から収束断面積までを含む。第２の部分４６は、収束断面積の部分につながる、概ね一定の断面積の部分を有し得る。超音速の実施形態では、接合部エリア４２の下流で、第１の流路２６と第２の流路２８との組み合わせ流は、マッハ１に達する。したがって、第２の流路は、そこを通る流れにマッハ１を生じさせないように構成されている。

描かれた実施形態では、ホース２４は、加熱流が第１の流路２６を通って流れるように、入口３０に接続されている。同伴粒子を含む輸送ガスの流れは、入口３８を通って流路２８に送達される。この構成は、接合角（第１の流路２６と第２の流路２８との間の角度）にわたって加熱流の方向を変えることになるエネルギー損失を回避する。接合角は、この角度にわたる損失を最小にするために、できるだけ小さくすべきである。代替的に、同伴粒子を含む輸送ガスの流れは、入口３０を通して流路２６に送達され、加熱流は入口３８を通して流路２８に送達され得、これらの流路は、この流れの配置のためにそれぞれ構成される。

動作中、一実施形態によれば、加熱流は、第１の流路２６を通って導かれ、第１の部分３４またはその上流のいずれかによって収束された結果、その速度が増加した後に第２の部分３６に到達する。同伴粒子流は、第２の流路２８を通って導かれ、第１の部分４４またはその上流のいずれかによって収束された結果として、その速度が増加した後に第２の部分４６に到達する。加熱流および同伴粒子流は、接合部エリア４２の近位で組み合わせられ、組み合わせ流は、接合部エリア４２の下流でマッハ１に達するが、これは、流れの設計属性（例えば、圧力、温度、密度）に関してそうなるように構成されたインジェクタ１６の流路の構成の結果としてである。

加熱流および同伴粒子流から構成された組み合わせ流は、ブラストノズル１８を通って流れ、これを出て、ターゲットワークピースに向けられる。加熱流との組み合わせの結果として描かれた実施形態において、同伴粒子流に付加されたエネルギーは、エネルギーの付加なしの場合よりもはるかに高いエネルギーを有する超音速同伴粒子流を生じさせる。より高い、このエネルギーは、ガス流のより速い速度、流れのより高い温度、および／または同伴粒子のより高い運動エネルギーとして明示され得る。ガス流のより速い速度の場合、同伴粒子は、より速い速度を有する。

本イノベーションによるシステムからの、結果として生じる流れは、エポキシおよびエナメルのような基材から難しいコーティングを除去することが可能である。

下方輸送流体に同伴されて流れる低温粒子は、加熱流が組み合わせられるまで加熱流の温度にさらされることはなく、加熱流の熱エネルギーによる低温粒子の昇華を最小化する。描かれた超音速の実施形態では、これは、第１の流路２６のマッハ１音波平面のすぐ上流で発生する。いったん組み合わせられると、流れは直ちにマッハ１超に加速される。

ここで、流れの流体力学を検討するための収束発散構成の概略的図解である図３を参照する。上に示したように、描かれた実施形態では、矢印４８で示される加熱流は、第１の部分３４の収束によって加速され、第２の部分３６に入る。第２の部分３６の断面積は、熱の所望の保持を伴う加熱流の所望の速度のために必要であり得るようなものである。第２の部分３６は、同伴粒子流の接合前に収束を続けることができるが、収束によって加熱流の速度を増加させると、対応する温度の低下を引き起こすことに留意されたい。マッハ１は、（垂直衝撃波を概略的に示す）音波平面５０において、接合部エリア４２の下流で生じる。音波平面５０は、示されるように超音速出口流をもたらし得るか、音速流をもたらし得る、様々な設計特性のノズルのための接合点である。一実施形態では、音波平面５０は、出口３２と一致する。

矢印５２で示される同伴粒子流は、第２の部分４６の上流で収束によって加速されている。第２の部分４６の断面積は、同伴粒子流の供給された全圧力および関連する質量流に対する、静止壁圧（static wall pressure）の所望の減少を達成することができる。出口４０／接合部エリア４２における静止壁圧は、第２の部分３６に入る同伴粒子流の全圧力よりも低い。

接合領域５４は、２つの流れが接合する領域であり、出口断面積および対応する内部／出口圧力が出口３２でチョーク音速流状態（choked sonic flow condition）を提供できる場合、接合領域５４の長さはゼロに近づくことができる。

設計に応じて、様々な圧力および流れが存在し得る。例えば、組み合わせ流は、５５１．５８１ｋＰａ（８０ＰＳＩ）で１６９９．０１１～１８４０．５９５Ｌ／分（６０～６５ＣＦＭ）であってよい。別の実施形態では、加熱流は、１０３４．２１ｋＰａ（１５０ＰＳＩ）で４８１３．８６４Ｌ／分（１７０ＣＦＭ）であってよい。流れ特性は、それらの中間に位置し得る。

加熱流および同伴粒子流の相対的な流れは、システムの設計および動作パラメータに適するようなものであってよい。一実施形態では、加熱流は全体の流れの約７５％であり、同伴粒子流は約２５％であった。

流れの温度は、ブラストノズル出口における温度を最適化するために監視され得る。例えば、温度は、ノズル１８の出口において５６で監視されてもよく、また、処理システム６０によって、音波平面５０の上流で、例えば５８で、監視されてもよい。マイクロプロセッサベースであっても、任意の適切な構成であってもよい、処理システム６０は、加熱流の温度および流量、ならびに同伴粒子流の質量流、粒子径および流量を制御するように構成され得る。（処理システム６０によって監視されている温度は、図１には図示されていない。）

本イノベーションの１つの態様は、流れをその露点温度より高く保つ能力である。

本イノベーションおよび説明した実施形態は、加熱流の流れとは別の同伴粒子流で低温粒子を輸送し、２つの流れが、組み合わせ流の流路のスロートとブラストノズルからの出口の直前でインジェクタにおいて組み合わせられるまで、同伴粒子流を加熱流の熱の影響を受けずに維持する。

アプリケータ１４は、制御要素を含み得、これは、例えば非限定的な例によって、５６、５８でのターゲット感知温度を指定することによって、または特定の量の低温粒子、粒子質量流、もしくは加熱流と同伴粒子流との間の相対流を設定することによって、処理システム６０に入力または信号を提供することができ、オペレータが加熱流の熱を制御できるようにする。

本開示の様々な態様に従って、要素、または要素の任意の部分、または要素の任意の組み合わせは、プロセッサを含む１つ以上の物理デバイスを含む「処理システム」で実装され得る。プロセッサの非限定的な例は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）、状態マシン、ゲート論理、離散ハードウェア回路（discrete hardware circuits）、および本開示を通じて説明する様々な機能性を実行するように構成される他の適切なハードウェアを含む。処理システム内の１つ以上のプロセッサは、プロセッサ実行可能命令を実行し得る。結果をもたらすために命令を実行する処理システムは、処理システムの１つ以上のコンポーネントに命令を提供することなどにより、タスクを行い、結果をもたらすように構成された、処理システムであり、命令により、それらのコンポーネントは、単独でまたは処理システムの他のコンポーネントによって実行される他の動作と組み合わせて、結果をもたらす、動作を実行する。ソフトウェアは、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコード、ハードウェア記述言語などと呼ばれるかどうかにかかわらず、命令、命令セット、コード、コードセグメント、プログラムコード、プログラム、サブプログラム、ソフトウェアモジュール、アプリケーション、ソフトウェアアプリケーション、ソフトウェアパッケージ、ルーチン、サブルーチン、オブジェクト、実行可能ファイル、実行スレッド、手順、機能などを意味するように広く解釈されるものとする。ソフトウェアは、コンピュータ可読媒体に常駐していてもよい。コンピュータ可読媒体は、非一時的なコンピュータ可読媒体であってもよい。コンピュータ可読媒体は、一例として、磁気記憶装置（例えば、ハードディスク、フロッピーディスク、磁気ストリップ）、光ディスク（例えば、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ））、スマートカード、フラッシュメモリ装置（例えば、カード、スティック、キードライブ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、プログラマブルＲＯＭ（ＰＲＯＭ）、消去可能ＰＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能ＰＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、レジスタ、リムーバブルディスク、コンピュータによってアクセスおよび読み取りができるソフトウェアおよび／または命令を記憶するための任意の他の適切な媒体を含む。コンピュータ可読媒体は、処理システムに常駐していてもよく、処理システムの外部にあってもよく、処理システムを含む複数のエンティティにわたって分散していてもよい。コンピュータ可読媒体は、コンピュータプログラム製品に具現化されてもよい。一例として、コンピュータプログラム製品は、包装材料中にコンピュータ可読媒体を含んでもよい。当業者は、特定の用途およびシステム全体に課される全般的な設計上の制約に応じて、本開示を通じて提示される説明された機能性をどのように実装するのが最善であるかを認識するであろう。

明示的定義
「～に基づく」とは、「～に基づく」と示されている物によって、少なくとも部分的に何かが決定されることを意味する。何かがある物によって完全に決定される場合、その物「に専ら基づく」と記述されることになる。

「プロセッサ」とは、個別に、または他のデバイスと組み合わせて、本開示に記載される様々な機能性を実行するように構成することができるデバイスを意味する。「プロセッサ」の例には、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）、状態マシン、ゲート論理、および離散ハードウェア回路が含まれる。「処理システム」という語句は、単一のデバイスに含まれるか、または複数の物理デバイスの中に分散され得る、１つ以上のプロセッサを指すために使用される。

処理システムが１つ以上の動作を実行するように「構成されている」という記述は、処理システムが行うように「構成」されている特定の動作を実行する際に使用され得るデータ（命令を含むことができる）を、処理システムが含むことを意味する。例えば、コンピュータ（「処理システム」の一種）の場合、コンピュータにマイクロソフトワードをインストールすると、そのコンピュータはワードプロセッサとして機能するように「構成」され、オペレーティングシステムなどの他の入力および様々な周辺機器（例えば、キーボード、モニタなど）と組み合わせてマイクロソフトワードの命令を使用して機能する。

本イノベーションの１つ以上の実施形態の前述の説明は、例示および説明の目的で提示された。網羅的であることも、開示された正確な形態に本発明を限定することも意図していない。上記の教示に照らして、明らかな改変または変形が可能である。本イノベーションの原理およびその実用的な適用を最もよく例示し、それによって、当業者が、様々な実施形態において、企図された特定の用途に適するような様々な改変を伴って、本イノベーションを最もよく利用することができるように、実施形態が選択され、説明された。本イノベーションの限られた数の実施形態のみが詳細に説明されているが、本イノベーションは、その範囲が、前述の説明に記載されるかまたは図面に示される構成要素の構造および配置の詳細に限定されないことが理解されるべきである。本イノベーションは、他の実施形態が可能であり、様々な方法で実施または実行され得る。また、明確にするために特定の用語を使用した。各特定の用語は、同様の目的を達成するために同じように動作するすべての技術的同等物を含むことが理解される。本発明の範囲は、共に提出された特許請求の範囲によって定義されることが意図される。

〔実施の態様〕
（１） ブラストノズルから同伴粒子のストリームを排出するように構成された粒子ブラストシステムであって、
ａ．加熱流体の供給源と、
ｂ．輸送流体の供給源と、
ｃ．前記輸送流体の供給源に接続可能な粒子フィーダであって、粒子を前記輸送流体の流れの中に同伴し、それによって、同伴粒子流を作り出すように構成されている、粒子フィーダと、
ｄ．インジェクタであって、
ｉ．第１の流通路入口および第１の流通路出口を含む第１の流通路と、
ｉｉ．第２の流通路入口および第２の流通路出口を含む第２の流通路と、
ｉｉｉ．前記第２の流通路が前記第１の流通路と流体連通している接合部エリアと、
を含む、インジェクタと、
ｃ．前記粒子フィーダから前記第２の流通路に前記同伴粒子流を送達するように構成された同伴流通路と、
ｄ．前記加熱流体の供給源を前記第１の流通路入口と接続する加熱流体通路と、
を含む、粒子ブラストシステム。
（２） 前記第１の流通路と前記第２の流通路との間に小さな接合角を含む、実施態様１に記載の粒子ブラストシステム。
（３） 前記第１の流通路は、前記第１の流通路入口と流体連通する第１の部分を含み、前記第１の部分は収束部分を含む、実施態様１に記載の粒子ブラストシステム。
（４） 前記第１の流通路は、第２の部分を含み、前記第２の部分は、前記第１の流通路出口と流体連通しており、前記第２の部分は前記接合部エリアを含む、実施態様３に記載の粒子ブラストシステム。
（５） 前記第１の流通路は、前記粒子ブラストシステムの動作中に前記接合部エリアの下流で音速流を生成するように構成されている、実施態様４に記載の粒子ブラストシステム。

（６） 前記第２の部分は、収束断面積の部分につながる一定の断面積の部分を含む、実施態様５に記載の粒子ブラストシステム。
（７） 前記ブラストノズルは、前記第１の流通路出口と流体連通しており、前記ブラストノズルは、その中の流れの超音速膨張のために構成されている、実施態様５に記載の粒子ブラストシステム。
（８） 前記第２の流通路は、第１の部分を含み、前記第１の部分は収束部分を含む、実施態様１に記載の粒子ブラストシステム。
（９） 前記第２の流通路は、前記第１の部分の下流に第２の部分を含み、前記第２の部分は、収束断面積の部分につながる一定の断面積の部分を含む、実施態様８に記載の粒子ブラストシステム。
（１０） ブラストノズルから同伴粒子のストリームを排出する方法であって、
ａ．加熱流体の流れを提供するステップと、
ｂ．同伴粒子流を提供するステップと、
ｃ．前記ブラストノズルの近位の第１の場所で前記加熱流体の流れを前記同伴粒子流と組み合わせることによって組み合わせ流を生成するステップと、
ｄ．前記ブラストノズルを通して前記組み合わせ流を流し、前記ブラストノズルから出すステップと、
を含む、方法。

（１１） 前記第１の場所の上流で前記加熱流体の流れを加速するステップを含む、実施態様１０に記載の方法。
（１２） 前記第１の場所の下流で前記組み合わせ流を加速するステップを含む、実施態様１１に記載の方法。
（１３） 前記第１の場所の下流で前記組み合わせ流を加速するステップは、前記組み合わせ流をマッハ１まで加速するステップを含む、実施態様１２に記載の方法。
（１４） 前記第１の場所の下流で前記組み合わせ流を加速するステップは、前記組み合わせ流をマッハ１超に加速するステップを含む、実施態様１３に記載の方法。
（１５） 前記組み合わせ流をマッハ１まで加速するステップは、収束流路を通して前記組み合わせを流すステップを含む、実施態様１３に記載の方法。

（１６） 前記組み合わせ流をマッハ１超に加速するステップを含む、実施態様１５に記載の方法。
（１７） 前記組み合わせ流をマッハ１超に加速するステップは、発散流路を通して前記組み合わせ流を流すステップを含む、実施態様１６に記載の方法。
（１８） 前記加熱流体の流れは、前記組み合わせ流の約７５％を構成する、実施態様１０に記載の方法。
（１９） 前記同伴粒子流は、前記第１の場所の上流に全圧力を有し、前記第１の場所における静止壁圧が前記全圧力より低い、実施態様１０に記載の方法。

Claims (11)

1. 粒子ブラストシステムが動作している間に、ブラストノズルから同伴粒子のストリームを排出するように構成された粒子ブラストシステムであって、
   ａ．加熱流体の供給源と、
   ｂ．輸送流体の供給源と、
   ｃ．前記輸送流体の供給源に接続された粒子フィーダであって、粒子を前記輸送流体の供給源から流れる前記輸送流体の流れの中に粒子を同伴し、それによって、同伴粒子流を作り出すように構成されている、粒子フィーダと、
   ｄ．インジェクタであって、
   ｉ．第１の流通路入口および第１の流通路出口を含む第１の流通路であって、
   （ａ）前記第１の流通路入口と流体連通する第１の部分と、
   （ｂ）前記第１の流通路出口と流体連通する第２の部分であって、前記第１の部分から前記第１の流通路出口まで延在する長さを有し、その長さに沿って概ね一定の断面積から収束する断面積を有する、第２の部分と、を含む、第１の流通路と、
   ｉｉ．第２の流通路入口および第２の流通路出口を含む第２の流通路と、を含み、
   前記第２の部分は、前記第１の流通路出口の上流に位置する接合部エリアを含み、前記接合部エリアにおいて、前記第２の流通路は、前記第２の流通路出口を介して前記第１の流通路と流体連通している、インジェクタと、
   ｅ．前記第２の流通路入口と流体連通し、前記粒子フィーダから前記第２の流通路に前記同伴粒子流を送達するように構成された同伴流通路と、
   ｆ．前記加熱流体の供給源を前記第１の流通路入口と流体連通するように配置する加熱流体通路と、
   を含む、粒子ブラストシステム。
2. 前記第１の部分は収束部分を含む、請求項１に記載の粒子ブラストシステム。
3. 前記第１の流通路は、前記粒子ブラストシステムが動作しているときに、前記接合部エリアの下流の前記第１の流通路内で音速流を生成するように構成されている、請求項１に記載の粒子ブラストシステム。
4. 前記第２の部分は、前記第１の流通路出口に向かってその長さに沿って収束する収束部分につながる一定の断面積の部分を含む、請求項１に記載の粒子ブラストシステム。
5. 前記ブラストノズルは、前記第１の流通路出口と流体連通しており、前記ブラストノズルは、その中の流れの超音速膨張のために構成されている、請求項３に記載の粒子ブラストシステム。
6. 前記第２の流通路は、第３の部分を含み、前記第３の部分は収束部分を含む、請求項１に記載の粒子ブラストシステム。
7. 前記第２の流通路は、前記第３の部分の下流に第４の部分を含み、前記第４の部分は、前記第２の流通路出口に向かってその長さに沿って収束する収束部分につながる一定の断面積の部分を含む、請求項６に記載の粒子ブラストシステム。
8. 前記同伴粒子は、低温粒子を含む、請求項１に記載の粒子ブラストシステム。
9. 前記同伴粒子流は、加熱流体の直線状の流れに鋭角で流入する、請求項１に記載の粒子ブラストシステム。
10. 前記第１の流通路は、前記第１の流通路入口から前記第１の流通路出口まで直線状である、請求項１に記載の粒子ブラストシステム。
11. 前記粒子ブラストシステムが動作しているとき、前記接合部エリアにおいて、前記第１の流通路を通して流れる加熱流体の静圧は、前記第２の流通路を通して流れる前記同伴粒子流の全圧力よりも低い、請求項１に記載の粒子ブラストシステム。

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