JP2925331B2 - 極低温粒子ブラストシステム用ノズル - Google Patents
極低温粒子ブラストシステム用ノズルInfo
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- JP2925331B2 JP2925331B2 JP8526914A JP52691496A JP2925331B2 JP 2925331 B2 JP2925331 B2 JP 2925331B2 JP 8526914 A JP8526914 A JP 8526914A JP 52691496 A JP52691496 A JP 52691496A JP 2925331 B2 JP2925331 B2 JP 2925331B2
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- B24—GRINDING; POLISHING
- B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
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- B24C5/04—Nozzles therefor
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Nozzles (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、超音波ノズル及びこのようなノズルを使用
した粒子ブラストシステムに関する。本発明を、衝撃時
に昇華する極低温粒子を送出する粒子ブラストシステム
で使用される単一の／複数の膨張反射ノズル（Single/M
ultiple Expansion Reflecting Nozzle）（S/MERN）
と関連して明確に開示する。
した粒子ブラストシステムに関する。本発明を、衝撃時
に昇華する極低温粒子を送出する粒子ブラストシステム
で使用される単一の／複数の膨張反射ノズル（Single/M
ultiple Expansion Reflecting Nozzle）（S/MERN）
と関連して明確に開示する。
発明の背景 極低温粒子ブラストシステムは周知である。システム
及び関連した構成部品は、米国特許第4,947,592号、米
国特許第5,109,636号、及び米国特許第5,301,509号に示
されている。これらの特許に触れたことにより、これら
の全ての特許に開示されている内容は本明細書中に組入
れたものとする。このようなシステムは極低温粒子源を
含む。極低温粒子は通常はペレットであり、代表的には
二酸化炭素又は任意の他の適当な極低温材料でできてい
る。このような極低温材料は、好ましくは、ブラストタ
ーゲットとの衝撃時に昇華し、除去されるべき粒子材料
は残らない。このような粒子は、衝撃及び流路中での方
向変更による粉化（degradation）を特に被り易い。粒
子は、ブラストノズルに送出され、通常は、代表的には
空気、二酸化炭素又は窒素等のガスである任意の適当な
輸送流体によって送出ホースを通して輸送される。ブラ
ストターゲットに加わる衝撃を最大にするために粒子に
できるだけ高い速度を与えるため、出口ノズルは、代表
的には、収束−発散超音波ノズル（converging−diverg
ing supersonic nozzles）である。超音波ノズルの一
例が米国特許第5,050,805号に記載されている。同特許
に触れたことにより、その特許に開示されている内容は
本明細書中に組入れたものとする。
及び関連した構成部品は、米国特許第4,947,592号、米
国特許第5,109,636号、及び米国特許第5,301,509号に示
されている。これらの特許に触れたことにより、これら
の全ての特許に開示されている内容は本明細書中に組入
れたものとする。このようなシステムは極低温粒子源を
含む。極低温粒子は通常はペレットであり、代表的には
二酸化炭素又は任意の他の適当な極低温材料でできてい
る。このような極低温材料は、好ましくは、ブラストタ
ーゲットとの衝撃時に昇華し、除去されるべき粒子材料
は残らない。このような粒子は、衝撃及び流路中での方
向変更による粉化（degradation）を特に被り易い。粒
子は、ブラストノズルに送出され、通常は、代表的には
空気、二酸化炭素又は窒素等のガスである任意の適当な
輸送流体によって送出ホースを通して輸送される。ブラ
ストターゲットに加わる衝撃を最大にするために粒子に
できるだけ高い速度を与えるため、出口ノズルは、代表
的には、収束−発散超音波ノズル（converging−diverg
ing supersonic nozzles）である。超音波ノズルの一
例が米国特許第5,050,805号に記載されている。同特許
に触れたことにより、その特許に開示されている内容は
本明細書中に組入れたものとする。
ノズルの目的は、粒子を同伴した流れをできるだけ高
速に加速し、設計上及び機能上の拘束を加えることであ
る。しかしながら、粒子の質量がガスの質量よりもかな
り大きく、減速作用を及ぼすため、輸送ガスの速度は、
通常は、同伴された粒子の速度よりも大きい。ガス及び
同伴された粒子がブラストノズルの入口に導入されると
き、流れは送出ホースの円形断面からブラストノズルの
非円形断面に移行する。従来技術の収束−発散ブラスト
ノズルでは、ノズル喉部の直交寸法が送出ホースの直径
よりも小さいため、この移行は二つの寸法で生じる。従
来技術の発散−収束ブラストノズルでは、ノズルの高さ
寸法（即ち、側支持壁の離間距離）はノズル喉部でその
最小値に達し、喉部のノズル下流の長さに亘ってその最
小値を維持する。
速に加速し、設計上及び機能上の拘束を加えることであ
る。しかしながら、粒子の質量がガスの質量よりもかな
り大きく、減速作用を及ぼすため、輸送ガスの速度は、
通常は、同伴された粒子の速度よりも大きい。ガス及び
同伴された粒子がブラストノズルの入口に導入されると
き、流れは送出ホースの円形断面からブラストノズルの
非円形断面に移行する。従来技術の収束−発散ブラスト
ノズルでは、ノズル喉部の直交寸法が送出ホースの直径
よりも小さいため、この移行は二つの寸法で生じる。従
来技術の発散−収束ブラストノズルでは、ノズルの高さ
寸法（即ち、側支持壁の離間距離）はノズル喉部でその
最小値に達し、喉部のノズル下流の長さに亘ってその最
小値を維持する。
従来技術の収束−発散ブラストノズルでは、末広のノ
ズル壁間の離間により形成されるブラスト適用幅（blas
t swath width）を最大にするのが望ましい場合に
は、ノズルの側壁の離間距離が最大になる。喉拭の下流
を維持しながら側支持壁を近づけると、境界層粘性効果
が生じ、流れの適正な膨張と干渉し、流れ性能を損なう
結果をもたらす。このような従来技術の収束−発散ブラ
ストノズルでは、粒子の移動路が所定範囲に限定され、
これと関連して粒子間で衝突が起こり、これに伴って側
壁の粘性乱流が増大し、これと関連して粒子のノズル側
壁に対する衝突が増え、その結果、粒子の質量がかなり
失われる。これは、更に、ブラストノズルの出口での速
度分布を不均等にし、最大出口速度が噴流の中心線のと
ころで生じ、ブラスト適用幅の各縁部で速度が低下す
る。
ズル壁間の離間により形成されるブラスト適用幅（blas
t swath width）を最大にするのが望ましい場合に
は、ノズルの側壁の離間距離が最大になる。喉拭の下流
を維持しながら側支持壁を近づけると、境界層粘性効果
が生じ、流れの適正な膨張と干渉し、流れ性能を損なう
結果をもたらす。このような従来技術の収束−発散ブラ
ストノズルでは、粒子の移動路が所定範囲に限定され、
これと関連して粒子間で衝突が起こり、これに伴って側
壁の粘性乱流が増大し、これと関連して粒子のノズル側
壁に対する衝突が増え、その結果、粒子の質量がかなり
失われる。これは、更に、ブラストノズルの出口での速
度分布を不均等にし、最大出口速度が噴流の中心線のと
ころで生じ、ブラスト適用幅の各縁部で速度が低下す
る。
従来技術の発散−収束ブラストノズルで所望の運動エ
ネルギを得るため、ノズル設計の有害な効果を解決する
のに充分なだけ流れ速度を増大しなければならない。し
かしながら、流れ速度が増大するにつれて、粒子の衝突
回数が増え、粒子入の質量が更に減少する。これによ
り、流れ速度の増大に伴って効率が低下するという結果
がもたらされる。これは、更に、騒音を大幅に増大す
る。騒音の増大は、第８の力（eighth power）への速
度と比例する。ブラストノズルからの騒音は、システム
を使用する人及びシステムの近くに居る人の両方にとっ
て重要な問題である。
ネルギを得るため、ノズル設計の有害な効果を解決する
のに充分なだけ流れ速度を増大しなければならない。し
かしながら、流れ速度が増大するにつれて、粒子の衝突
回数が増え、粒子入の質量が更に減少する。これによ
り、流れ速度の増大に伴って効率が低下するという結果
がもたらされる。これは、更に、騒音を大幅に増大す
る。騒音の増大は、第８の力（eighth power）への速
度と比例する。ブラストノズルからの騒音は、システム
を使用する人及びシステムの近くに居る人の両方にとっ
て重要な問題である。
従来技術の収束−発散ブラストノズルのこれらの望ま
しからぬ機能上の特徴に加え、ノズルの製造費用ばかり
でなくノズルの性能にも影響を及ぼす所定の製造上の制
限がある。以下に説明されているように、従来技術の収
束−発散ブラストノズルは、対向した末広壁が噴流中心
線を中心として対称であることを必要とする。これは、
膨張波が対応する対向膨張波から離れる方向に反射され
るようにするためである。必要な対称性を得るため及び
これを維持するためには、両壁を非常に小さな許容差で
製造する必要がある。理論的には対称なノズルから離れ
ると、設計から離れたノズルとなる。
しからぬ機能上の特徴に加え、ノズルの製造費用ばかり
でなくノズルの性能にも影響を及ぼす所定の製造上の制
限がある。以下に説明されているように、従来技術の収
束−発散ブラストノズルは、対向した末広壁が噴流中心
線を中心として対称であることを必要とする。これは、
膨張波が対応する対向膨張波から離れる方向に反射され
るようにするためである。必要な対称性を得るため及び
これを維持するためには、両壁を非常に小さな許容差で
製造する必要がある。理論的には対称なノズルから離れ
ると、設計から離れたノズルとなる。
これらの及び他の性能上の問題点は、従来技術の収束
−発散ブラストノズルと関連している。ノズルの過膨張
（overexpansion）及び膨張不足（underexpansion）に
より、流れ中に斜めの衝撃波が生じる。過膨張又は膨張
不足のノズル流れの作動の終わりには、ノズル形状の内
部及び外部の夫々で特徴的に強い法線型衝撃波が形成さ
れる。壊れ易い同伴された粒子は、このような衝撃波と
交差すると破壊されてしまう。
−発散ブラストノズルと関連している。ノズルの過膨張
（overexpansion）及び膨張不足（underexpansion）に
より、流れ中に斜めの衝撃波が生じる。過膨張又は膨張
不足のノズル流れの作動の終わりには、ノズル形状の内
部及び外部の夫々で特徴的に強い法線型衝撃波が形成さ
れる。壊れ易い同伴された粒子は、このような衝撃波と
交差すると破壊されてしまう。
更に、砂、二酸化炭素粒子等のより一般的な粒子ブラ
スト媒体は、ブラストターゲットに到達する前に自己崩
壊を引起し易い。システムを通過する際の同伴された二
酸化炭素粒子の運動エネルギが大きければ大きい程、粒
子の破壊及び流路方向の変化中の質量減少／昇華が高く
なり易い。近付き難い領域にブラストを施すために従来
技術の角度をなした形状のノズルを使用した場合には、
粒子の破壊が非常に大きくなり、内部ノズル形状に及ぼ
される項運動エネルギの衝撃に帰すことができる性能が
低下する。こうした性能の低下は、ノズルから出る流れ
の方向をその「インライン（in−line）」方向から空力
学的に変化させることができないことの直接的な結果で
ある。
スト媒体は、ブラストターゲットに到達する前に自己崩
壊を引起し易い。システムを通過する際の同伴された二
酸化炭素粒子の運動エネルギが大きければ大きい程、粒
子の破壊及び流路方向の変化中の質量減少／昇華が高く
なり易い。近付き難い領域にブラストを施すために従来
技術の角度をなした形状のノズルを使用した場合には、
粒子の破壊が非常に大きくなり、内部ノズル形状に及ぼ
される項運動エネルギの衝撃に帰すことができる性能が
低下する。こうした性能の低下は、ノズルから出る流れ
の方向をその「インライン（in−line）」方向から空力
学的に変化させることができないことの直接的な結果で
ある。
かくして、粒子の質量を過度に損なうことなく粒子に
大きな速度を与えることができるブラストノズルが必要
とされている。出口速度分布は、流出流の全適用幅に亘
って均等でなければならない。流れ方向を空力学的に変
化させることができ、粒子の質量を保存できなければな
らない。ノズルは、従来技術の収束−発散ブラストノズ
ルよりも静粛性が高く且つ取扱いが容易であり、製造に
費用がかからないものである必要がある。
大きな速度を与えることができるブラストノズルが必要
とされている。出口速度分布は、流出流の全適用幅に亘
って均等でなければならない。流れ方向を空力学的に変
化させることができ、粒子の質量を保存できなければな
らない。ノズルは、従来技術の収束−発散ブラストノズ
ルよりも静粛性が高く且つ取扱いが容易であり、製造に
費用がかからないものである必要がある。
発明の概要 本発明の目的は、従来利用できた従来技術の上述の欠
点を除去することである。
点を除去することである。
本発明の別の目的は、輸送流体と粒子との間の粒子エ
ネルギ交換が大きい粒子ブラストシステム及びこのシス
テムで使用するためのノズルを提供することである。
ネルギ交換が大きい粒子ブラストシステム及びこのシス
テムで使用するためのノズルを提供することである。
本発明の更に別の目的は、粒子の粉化を従来技術のシ
ステム及びノズルよりも少なくする粒子ブラストシステ
ム及びこのシステムで使用するためのノズルを提供する
ことである。
ステム及びノズルよりも少なくする粒子ブラストシステ
ム及びこのシステムで使用するためのノズルを提供する
ことである。
本発明の他の目的は、発生する騒音が従来技術のノズ
ルよりも小さい、粒子ブラストシステムで使用するため
のノズルを提供することである。
ルよりも小さい、粒子ブラストシステムで使用するため
のノズルを提供することである。
本発明の更に他の目的は、空力学的理論に従って更に
正確に作動でき、超音波収束−発散ノズルの力学的理論
の境界の制限を満足する、粒子ブラストシステムで使用
するためのノズルを提供することである。
正確に作動でき、超音波収束−発散ノズルの力学的理論
の境界の制限を満足する、粒子ブラストシステムで使用
するためのノズルを提供することである。
本発明のこの他の目的は、粒子出口速度をノズル出口
に亘って実質的に均等にする粒子ブラストシステム及び
このシステムで使用するためのノズルを提供することで
ある。
に亘って実質的に均等にする粒子ブラストシステム及び
このシステムで使用するためのノズルを提供することで
ある。
本発明のこの他の目的は、流れを空力学的に変向でき
る、粒子ブラストシステムで使用するためのノズルを提
供することである。
る、粒子ブラストシステムで使用するためのノズルを提
供することである。
本発明のこの他の目的は、より安価に且つ簡単に製造
でき、許容差の必要条件が小さい、粒子ブラストシステ
ムで使用するためのノズルを提供することである。
でき、許容差の必要条件が小さい、粒子ブラストシステ
ムで使用するためのノズルを提供することである。
本発明の別の目的、利点、及び他の新規な特徴を以下
に説明する。これは、以下の説明を検討し、本発明の実
施により学ぶことによって、当業者にとって明らかにな
るであろう。本発明の目的及び利点は、添付の請求の範
囲で特定的に指摘した器具及び組み合わせによって実現
でき且つ得ることができる。
に説明する。これは、以下の説明を検討し、本発明の実
施により学ぶことによって、当業者にとって明らかにな
るであろう。本発明の目的及び利点は、添付の請求の範
囲で特定的に指摘した器具及び組み合わせによって実現
でき且つ得ることができる。
上述の目的及び他の目的を達成するため、及び本明細
書中に説明した本明細書の目的に従って、収束部分及び
発散部分を備えて単一の／複数の膨張波を描く賦形壁
と、波を反射させる一様な壁とを備えた、ノズル（Sing
le/Multiple Expansion wave contour wall and
wave Reflection solid wall Nozzle）（S/MERN）
が提供される。S/MERNノズルは、収束部分及び発散部分
を備えた単一の賦形壁と、この壁と対向した、噴流流れ
方向とほぼ平行に配置された全体に平らな一様なの壁と
を含む。円形の送出ホースからS/MERNノズルの非円形の
喉部までの移行部は、好ましくは単一寸法であり、側支
持壁間の距離は送出ホースの直径とほぼ同じである。S/
MERNノズルは、従来のノズルのように対向する膨張波の
反射を利用するのでなく、平らな一様な壁からの反射を
利用してマッハ波膨張を行う。
書中に説明した本明細書の目的に従って、収束部分及び
発散部分を備えて単一の／複数の膨張波を描く賦形壁
と、波を反射させる一様な壁とを備えた、ノズル（Sing
le/Multiple Expansion wave contour wall and
wave Reflection solid wall Nozzle）（S/MERN）
が提供される。S/MERNノズルは、収束部分及び発散部分
を備えた単一の賦形壁と、この壁と対向した、噴流流れ
方向とほぼ平行に配置された全体に平らな一様なの壁と
を含む。円形の送出ホースからS/MERNノズルの非円形の
喉部までの移行部は、好ましくは単一寸法であり、側支
持壁間の距離は送出ホースの直径とほぼ同じである。S/
MERNノズルは、従来のノズルのように対向する膨張波の
反射を利用するのでなく、平らな一様な壁からの反射を
利用してマッハ波膨張を行う。
本発明の更に別の目的は、本発明を実施するために考
えられる最良の態様の一つの単なる例として本発明の好
ましい実施例を示し且つ説明する以下の説明を読むこと
によって、この技術分野における当業者に明らかになる
であろう。理解されるように、本発明は、他の異なる実
施例が可能であり、その幾つかの詳細は、本発明から逸
脱することなく、様々な明らかな点で変更できる。従っ
て、添付図面及び説明は、それ自体が例示であると考え
られ、限定的を行うものではない。
えられる最良の態様の一つの単なる例として本発明の好
ましい実施例を示し且つ説明する以下の説明を読むこと
によって、この技術分野における当業者に明らかになる
であろう。理解されるように、本発明は、他の異なる実
施例が可能であり、その幾つかの詳細は、本発明から逸
脱することなく、様々な明らかな点で変更できる。従っ
て、添付図面及び説明は、それ自体が例示であると考え
られ、限定的を行うものではない。
図面の簡単な説明 本明細書に組み込んだ本明細書の一部を形成する添付
図面は、本明細書の幾つかの特徴を例示する。これは、
以下の説明とともに本発明の原理を説明するのに役立
つ。
図面は、本明細書の幾つかの特徴を例示する。これは、
以下の説明とともに本発明の原理を説明するのに役立
つ。
第１図は、対向する膨張波から離れる方向に反射する
多数の膨張波を示す、従来技術の収束−発散ブラストノ
ズルの概略部分断面図である。
多数の膨張波を示す、従来技術の収束−発散ブラストノ
ズルの概略部分断面図である。
第2A図は、従来技術の収束−発散ブラストノズルの概
略部分端面図である。
略部分端面図である。
第2B図は、粒子出口速度をブラスト適用幅に亘る位置
の関数として示すグラフである。
の関数として示すグラフである。
第３図は、ノズルの一様なで平らな壁から離れる方向
に反射される多数の膨張波を示す、本発明の教示に従っ
て形成されたノズルの概略部分断面図である。
に反射される多数の膨張波を示す、本発明の教示に従っ
て形成されたノズルの概略部分断面図である。
第3A図は、膨張波の繰返し反射を伴う膨張波繰返し反
射ノズル（MERN）を示す、本発明の教示に従って形成さ
れたノズルの概略部分断面図である。
射ノズル（MERN）を示す、本発明の教示に従って形成さ
れたノズルの概略部分断面図である。
第4A図は、第３図のノズルの概略端面図である。
第4B図は、粒子出口速度を側支持壁間の離間距離に亘
る位置の関数として示すグラフである。
る位置の関数として示すグラフである。
第５図は、送出ホースの円形の断面から第３図のノズ
ルの非円形断面への移行を示す、第３図のノズルへの入
口の概略端面図である。
ルの非円形断面への移行を示す、第３図のノズルへの入
口の概略端面図である。
第5A図は、本発明によるノズルの概略側面図である。
第６図は、喉部の下流で衝撃波が生じない理想的な膨
張流における第３図のノズルの概略部分断面図である。
張流における第３図のノズルの概略部分断面図である。
第７図は、過膨張による空力学的変向を示す、第３図
のノズルの概略部分断面図である。
のノズルの概略部分断面図である。
第８図は、膨張不足による空力学的変向を示す、第３
図のノズルの概略部分断面図である。
図のノズルの概略部分断面図である。
次に、本発明の好ましい実施例を詳細に参照する。そ
の一例は添付図面に示してある。
の一例は添付図面に示してある。
好ましい実施例の詳細な説明 次に、同じ参照番号が同じ要素に附してある添付図面
を詳細に参照すると、第１図は、従来技術の収束−発散
ブラストノズル２の概略部分断面図である。ノズル２
は、間隔が隔てられた賦形壁４及び６を有し、これらの
壁がノズル２の収束部分及び発散部分を形成する。超音
波ノズル流について必要であるように、法線衝撃波（no
rmal shock）７が喉部12のところに配置されている。
最初のものの全体に参照番号８を附した多数の膨張波
は、対向する膨張波から離れる方向に反射されるように
示してある。これらの膨張波の最初のものの全体に参照
番号10が附してある。波８及び10は喉部12で開始する。
周知のように、膨張波は流れの圧力を低下させ、マッハ
数を上昇する。波8aは、ジェット流中心線14上の位置14
aで波10aから離れる方向に反射されるように示してあ
る、反射波8bは、この波8bに続く（流れの方向におい
て）波16、18、及び20と交差するときに多数の点8c、8
d、及び8eのところで方向を変えるように示してある。
各交差により、図示のように方向を僅かに変える膨張波
を形成する。波8bは、壁４に至ったときに再び反射され
る（図示せず）。
を詳細に参照すると、第１図は、従来技術の収束−発散
ブラストノズル２の概略部分断面図である。ノズル２
は、間隔が隔てられた賦形壁４及び６を有し、これらの
壁がノズル２の収束部分及び発散部分を形成する。超音
波ノズル流について必要であるように、法線衝撃波（no
rmal shock）７が喉部12のところに配置されている。
最初のものの全体に参照番号８を附した多数の膨張波
は、対向する膨張波から離れる方向に反射されるように
示してある。これらの膨張波の最初のものの全体に参照
番号10が附してある。波８及び10は喉部12で開始する。
周知のように、膨張波は流れの圧力を低下させ、マッハ
数を上昇する。波8aは、ジェット流中心線14上の位置14
aで波10aから離れる方向に反射されるように示してあ
る、反射波8bは、この波8bに続く（流れの方向におい
て）波16、18、及び20と交差するときに多数の点8c、8
d、及び8eのところで方向を変えるように示してある。
各交差により、図示のように方向を僅かに変える膨張波
を形成する。波8bは、壁４に至ったときに再び反射され
る（図示せず）。
周知のように、流れを拘束させる幾何学的膨張部、粘
性相互作用、及び包囲ノズル出口圧力場が許す場合には
必ず膨張波が存在する。幾何学的膨張が駆動圧力場を越
えた場合には、流れの過膨張が起こり、これと関連した
急激な衝撃波により圧力の補正が行われる。ノズルの幾
何学的膨張が、ノズルの出口で圧力を均衡させるのに必
要な値以下である場合には、膨張不足を解決するために
迅速な膨張が起こり、大気圧に対するジェット流過補正
の後に斜め方向に圧縮された衝撃波が続く。更に、幾何
学的膨張速度が軸線方向で過度である場合には、粘性相
互作用によりノズル壁からの流れの分離が生じる。
性相互作用、及び包囲ノズル出口圧力場が許す場合には
必ず膨張波が存在する。幾何学的膨張が駆動圧力場を越
えた場合には、流れの過膨張が起こり、これと関連した
急激な衝撃波により圧力の補正が行われる。ノズルの幾
何学的膨張が、ノズルの出口で圧力を均衡させるのに必
要な値以下である場合には、膨張不足を解決するために
迅速な膨張が起こり、大気圧に対するジェット流過補正
の後に斜め方向に圧縮された衝撃波が続く。更に、幾何
学的膨張速度が軸線方向で過度である場合には、粘性相
互作用によりノズル壁からの流れの分離が生じる。
理想的には、超音波ノズル流圧力場は、流れがノズル
を出るときに周囲大気圧と正確に一致するまで減少し、
従って、流れ圧縮衝撃又は膨張波が生じる。第１図を参
照すると、膨張は、ノズル末広壁を流れ中心線と平行に
なるまで絞ることによって幾何学的に相殺される。これ
によって、最後の膨張波が二次元出口位置22のところで
相殺される。これに対する適正なノズル設計は、空力学
的理論を適用することを必要とする。
を出るときに周囲大気圧と正確に一致するまで減少し、
従って、流れ圧縮衝撃又は膨張波が生じる。第１図を参
照すると、膨張は、ノズル末広壁を流れ中心線と平行に
なるまで絞ることによって幾何学的に相殺される。これ
によって、最後の膨張波が二次元出口位置22のところで
相殺される。これに対する適正なノズル設計は、空力学
的理論を適用することを必要とする。
ノズル２の実際の作動が設計上の理論的作動にどれ程
近付くかは、向き合った壁４と６とをどれ程正確に対称
にするかで決まる。壁４及び６上の対応する箇所の輪郭
及び位置が変化すると、波の膨張が不適正になり、これ
と対応して各壁からの膨張波が中心線14で交差しない。
かくして、壁４及び６の輪郭及び位置の許容差は厳密に
保持されなければならず、代表的には、最新の製造技術
を必要とする。製造上の困難性は、二つの同じ壁を製造
する必要によってばかりでなく、これらの壁を所望の膨
張波交差点を形成するように精密に整合させる必要によ
っても大きくなる。
近付くかは、向き合った壁４と６とをどれ程正確に対称
にするかで決まる。壁４及び６上の対応する箇所の輪郭
及び位置が変化すると、波の膨張が不適正になり、これ
と対応して各壁からの膨張波が中心線14で交差しない。
かくして、壁４及び６の輪郭及び位置の許容差は厳密に
保持されなければならず、代表的には、最新の製造技術
を必要とする。製造上の困難性は、二つの同じ壁を製造
する必要によってばかりでなく、これらの壁を所望の膨
張波交差点を形成するように精密に整合させる必要によ
っても大きくなる。
第2A図は、出口22を示すノズル２の概略部分端面図で
ある。壁４及び６は、喉部12の夫々の内位置12a及び12b
まで延びている。単位時間当りのブラスト面積を最大に
するため、従来技術のノズル２は、第2A図で参照符号SW
を附したブラスト適用幅（blasting swath width）を
形成するために発散用の壁を使用する、この幅は、出口
22での賦形壁４と６との間の距離である。SWを最大にす
ると、第2A図の離間距離HWが最小になり、そのため、賦
形壁４及び６の発散部分のところで有害な境界層粘性干
渉効果が生じる。この距離が最小にしてあるために粒子
の流れが阻害され、これによって粒子同士の衝突が増大
し、その結果、ノズル２を通って流れる粒子（図示せ
ず）の質量が減少する。
ある。壁４及び６は、喉部12の夫々の内位置12a及び12b
まで延びている。単位時間当りのブラスト面積を最大に
するため、従来技術のノズル２は、第2A図で参照符号SW
を附したブラスト適用幅（blasting swath width）を
形成するために発散用の壁を使用する、この幅は、出口
22での賦形壁４と６との間の距離である。SWを最大にす
ると、第2A図の離間距離HWが最小になり、そのため、賦
形壁４及び６の発散部分のところで有害な境界層粘性干
渉効果が生じる。この距離が最小にしてあるために粒子
の流れが阻害され、これによって粒子同士の衝突が増大
し、その結果、ノズル２を通って流れる粒子（図示せ
ず）の質量が減少する。
粒子は、境界層を末広部及び側壁から連続的に除去
し、乱流を形成し、これと関連して粒子同士の衝突及び
粒子と壁との衝突が起こり、これと対応して二酸化炭素
粒子質量が粉化する。所与の側支持壁離間距離（HW）に
ついて、粘性干渉の優位度が増大するため、供給作動圧
力の減少に従ってこの負の作用が増大する。
し、乱流を形成し、これと関連して粒子同士の衝突及び
粒子と壁との衝突が起こり、これと対応して二酸化炭素
粒子質量が粉化する。所与の側支持壁離間距離（HW）に
ついて、粘性干渉の優位度が増大するため、供給作動圧
力の減少に従ってこの負の作用が増大する。
第2A図の対応する構造と整合した第2Bは、粒子の出口
速度をノズル２のブラスト適用幅に亘る位置の関数とし
て示すグラフである。この図でわかるように、速度は均
等ではなく、中央で最大であり、外縁部で最小である。
速度をノズル２のブラスト適用幅に亘る位置の関数とし
て示すグラフである。この図でわかるように、速度は均
等ではなく、中央で最大であり、外縁部で最小である。
第３図は、本発明の教示に従って形成したノズル24の
概略部分断面図である。ノズル24は、喉部28のところで
合一する収束部分及び発散部分を持つ賦形壁26を含む。
壁26は一様な壁30から間隔が隔てられている。一様な壁
30は全体に平らであり、全体に矢印32を附した流体流れ
方向と平行である。壁30をノズル24のの内部流れ通路の
収束部分及び発散部分の両方で概略に示したが、壁30
は、第５図及び第5A図に関して以下に論じてあるよう
に、内部流れ通路の収束部分内で必ずしも平らでなくて
もよいということは理解されるべきである。理想的に
は、壁30は、壁26から遠ざかる方向に僅かに角度が付け
てある。これは、境界層の形成を解決するための断面積
を大きく拡げるためである。しかしながら、特定のブラ
ストの用途については、これと関連して製造費を大きく
してもブラストの性能を僅かに高めるに過ぎない。ノズ
ル24の流れ収束部分は、粒子ブラストシステムの送出ホ
ースに連結されている。好ましい実施例では二酸化炭素
のペレットの浮遊粒子は、輸送ガスにより送出ホースを
通って輸送され、ノズル24の収束部分に送出される。流
れは、ノズル24の収束部分によって喉部28のところでマ
ッハ１の速度まで加速され、ノズル24の発散部分によっ
てマッハ１以上に加速される。壁26の輪郭は、超音波流
を発生するための当該技術分野で周知の方法、代表的に
は、作動圧力及び喉部領域に対する出口の比と関連した
特性で決まる形状の分析方法で設計されている。浮遊し
て運ばれたペレットは、この流れによって搬送され且つ
加速される。ノズル24の設計は、全ブラスト適用幅に亘
る粒子の速度及び質量を最大にするため、流体の空力学
的配慮を僅かに越えて粒子搬送流体の物理学的特徴を含
む。
概略部分断面図である。ノズル24は、喉部28のところで
合一する収束部分及び発散部分を持つ賦形壁26を含む。
壁26は一様な壁30から間隔が隔てられている。一様な壁
30は全体に平らであり、全体に矢印32を附した流体流れ
方向と平行である。壁30をノズル24のの内部流れ通路の
収束部分及び発散部分の両方で概略に示したが、壁30
は、第５図及び第5A図に関して以下に論じてあるよう
に、内部流れ通路の収束部分内で必ずしも平らでなくて
もよいということは理解されるべきである。理想的に
は、壁30は、壁26から遠ざかる方向に僅かに角度が付け
てある。これは、境界層の形成を解決するための断面積
を大きく拡げるためである。しかしながら、特定のブラ
ストの用途については、これと関連して製造費を大きく
してもブラストの性能を僅かに高めるに過ぎない。ノズ
ル24の流れ収束部分は、粒子ブラストシステムの送出ホ
ースに連結されている。好ましい実施例では二酸化炭素
のペレットの浮遊粒子は、輸送ガスにより送出ホースを
通って輸送され、ノズル24の収束部分に送出される。流
れは、ノズル24の収束部分によって喉部28のところでマ
ッハ１の速度まで加速され、ノズル24の発散部分によっ
てマッハ１以上に加速される。壁26の輪郭は、超音波流
を発生するための当該技術分野で周知の方法、代表的に
は、作動圧力及び喉部領域に対する出口の比と関連した
特性で決まる形状の分析方法で設計されている。浮遊し
て運ばれたペレットは、この流れによって搬送され且つ
加速される。ノズル24の設計は、全ブラスト適用幅に亘
る粒子の速度及び質量を最大にするため、流体の空力学
的配慮を僅かに越えて粒子搬送流体の物理学的特徴を含
む。
粒子が送出ホースからノズルの収束部分まで通過する
とき、断面積は、最小通路「喉部／チョーク」領域に至
るまで大幅に減少する。従来のノズルでは、側支持壁の
離間距離（HW）は一定であり（第１図及び第2a図参
照）、二つの対称な向き合った収束用の壁によって面積
が増大する。喉部を通過するために粒子が流れ中心線ま
で幾何学的に移動するため、粒子は、ひとたびノズルの
発散部分に到達した後、流れの速度が最大の流れの中心
線に滞まり易い。粒子の余分な質量は、粒子が流線に従
う傾向を小さくし、これによって、粒子はノズルに亘っ
て均等に分布する。従って、ノズル出口でブラスト適用
粒子の運動エネルギを均等に分布させることは不可能で
ある。
とき、断面積は、最小通路「喉部／チョーク」領域に至
るまで大幅に減少する。従来のノズルでは、側支持壁の
離間距離（HW）は一定であり（第１図及び第2a図参
照）、二つの対称な向き合った収束用の壁によって面積
が増大する。喉部を通過するために粒子が流れ中心線ま
で幾何学的に移動するため、粒子は、ひとたびノズルの
発散部分に到達した後、流れの速度が最大の流れの中心
線に滞まり易い。粒子の余分な質量は、粒子が流線に従
う傾向を小さくし、これによって、粒子はノズルに亘っ
て均等に分布する。従って、ノズル出口でブラスト適用
粒子の運動エネルギを均等に分布させることは不可能で
ある。
ノズル24は、収束部分及び発散部分の加速特性が更に
優れているため、粒子位を更に良好に通過させる。ノズ
ル24の面積分布が従来のノズルの面積分布と比較して90
゜の角度で適用されるため、喉部／チョーク幅な同じ面
積値の従来のノズルよりも大幅に広幅である。これによ
り、従来のノズルと同じ程度まで粒子が流れ中心線に集
まらないようにする。更に、これによって、ノズル24の
ブラスト適用幅（SW）は、代表的には、従来のノズルに
対して90゜となる。更に、速度が発散ノズル通路に亘っ
て均等であり、そのため、流れ中心線での粒子の集合が
空力学的に阻止される。適当な供給圧力及び流速につい
て、ノズル24は一方の寸法だけで収束するように設計で
き、これに対し、同じ条件について、従来のノズルは、
これまで、多数の寸法面積を変更しなければならなかっ
た。
優れているため、粒子位を更に良好に通過させる。ノズ
ル24の面積分布が従来のノズルの面積分布と比較して90
゜の角度で適用されるため、喉部／チョーク幅な同じ面
積値の従来のノズルよりも大幅に広幅である。これによ
り、従来のノズルと同じ程度まで粒子が流れ中心線に集
まらないようにする。更に、これによって、ノズル24の
ブラスト適用幅（SW）は、代表的には、従来のノズルに
対して90゜となる。更に、速度が発散ノズル通路に亘っ
て均等であり、そのため、流れ中心線での粒子の集合が
空力学的に阻止される。適当な供給圧力及び流速につい
て、ノズル24は一方の寸法だけで収束するように設計で
き、これに対し、同じ条件について、従来のノズルは、
これまで、多数の寸法面積を変更しなければならなかっ
た。
法線衝撃波33が喉部28のところで発生したように示し
てある。全体に参照番号34、36、38、及び40を附した多
数の膨張波を第３図に示す。しかしながら、対向する賦
形壁から発した対応する膨張波が離れる方向に反射する
代わりに、これらの波は一様な壁30から離れる方向に反
射する、例えば、波34は壁30から32aのところで離れる
方向に反射する。反射波32bは、波36、38、及び40と位
置32c、23d、及び32eの夫々で交差する。各波は、概略
に示すように、各交差点で移動方向を僅かに変える。第
３図に概略に示す本発明の実施例は、単一膨張反射ノズ
ル（ａ single expansion reflection nozzle）で
ある。理解されるように、本発明は、第3A図に示す複数
膨張反射ノズル（ａ multiple expansion reflectio
n nozzle）としても実施できる。第3A図は、２回の膨
張／反射波を概略に示す。
てある。全体に参照番号34、36、38、及び40を附した多
数の膨張波を第３図に示す。しかしながら、対向する賦
形壁から発した対応する膨張波が離れる方向に反射する
代わりに、これらの波は一様な壁30から離れる方向に反
射する、例えば、波34は壁30から32aのところで離れる
方向に反射する。反射波32bは、波36、38、及び40と位
置32c、23d、及び32eの夫々で交差する。各波は、概略
に示すように、各交差点で移動方向を僅かに変える。第
３図に概略に示す本発明の実施例は、単一膨張反射ノズ
ル（ａ single expansion reflection nozzle）で
ある。理解されるように、本発明は、第3A図に示す複数
膨張反射ノズル（ａ multiple expansion reflectio
n nozzle）としても実施できる。第3A図は、２回の膨
張／反射波を概略に示す。
図示のように、ノズル24は、対向した対称な賦形壁か
ら離れる方向に反射された対向する膨張波の反射による
のでなく、一様な壁30からの反射による。一様な壁反射
形状により、マッハ波膨張及び反射に使用されるノズル
24の面積が従来のノズル２と比較して半分に減少する。
ノズル24をこの構造にすることによってブラスト適用幅
を最大にし、その結果、ノズル24の出口42の端面図であ
る第4A図でわかるように、側壁離間距離HWが大きくな
る。ノズル24では、ブラスト適用幅は側支持壁42aと42b
との間の距離で決まる。側壁42a及び42bは、好ましく
は、ノズルの発散部分の長さに沿って形成された境界層
を考慮に入れて僅かに傾いている。更に、傾斜側壁42a
及び42bは、流れの方向を空力学的に変化させることな
く過膨張を行うのにも使用できる。しかしながら、これ
は、斜め方向の衝撃列及び粒子の粉化を伴う。幾つかの
用途について、この効果は望ましい。これは、ブラスト
効果を和らげるためである。
ら離れる方向に反射された対向する膨張波の反射による
のでなく、一様な壁30からの反射による。一様な壁反射
形状により、マッハ波膨張及び反射に使用されるノズル
24の面積が従来のノズル２と比較して半分に減少する。
ノズル24をこの構造にすることによってブラスト適用幅
を最大にし、その結果、ノズル24の出口42の端面図であ
る第4A図でわかるように、側壁離間距離HWが大きくな
る。ノズル24では、ブラスト適用幅は側支持壁42aと42b
との間の距離で決まる。側壁42a及び42bは、好ましく
は、ノズルの発散部分の長さに沿って形成された境界層
を考慮に入れて僅かに傾いている。更に、傾斜側壁42a
及び42bは、流れの方向を空力学的に変化させることな
く過膨張を行うのにも使用できる。しかしながら、これ
は、斜め方向の衝撃列及び粒子の粉化を伴う。幾つかの
用途について、この効果は望ましい。これは、ブラスト
効果を和らげるためである。
壁26及び30は、ノズル２の壁４及び６と比較して、製
造上大きな利点を提供する。唯一の壁26だけで、小さな
許容差及び位置を維持しなければならない。これによっ
て、更に費用がかかる最新の製造の必要をなくす。
造上大きな利点を提供する。唯一の壁26だけで、小さな
許容差及び位置を維持しなければならない。これによっ
て、更に費用がかかる最新の製造の必要をなくす。
第4A図の対応する構造と整合した第4B図は、側支持壁
間の離間距離に亘る位置の関数として粒子出口速度を示
すグラフである。この図でわかるように、速度は出口全
体に亘ってほぼ均等である。ノズル24は、従来のノズル
２（第2B図参照）と比較して、全ブラスト適用幅に亘っ
てブラストを更に効果的に行うことができる。
間の離間距離に亘る位置の関数として粒子出口速度を示
すグラフである。この図でわかるように、速度は出口全
体に亘ってほぼ均等である。ノズル24は、従来のノズル
２（第2B図参照）と比較して、全ブラスト適用幅に亘っ
てブラストを更に効果的に行うことができる。
第３図に示すように、壁26は下流に壁30よりも大きく
延びている。出口点42cでは、壁26は、点42dで壁30から
離れる方向への最後の反射を正確に相殺する形状をなし
ている。この場合も、正確なマッハ数で波を膨張し反射
するようにノズルを設計するとき、空力学的理論が適用
され、特定のシステム流れ供給レベルでの衝撃のない流
れについて波を最終的に出口で相殺する。最適の性能を
得るために壁30を点42dを越えて延ばす必要はなく、実
際には、追加の境界層閉鎖効果及び斜め方向衝撃取り付
け（これは、システム供給レベルに左右される）ために
ブラストの作業の仕上がりを悪くする。直線上の壁が設
計点無衝撃膨張に必要とされるよりも短いと、膨張波の
発生は、そうでない場合よりも低い出口マッハ数で膨張
不足の流れ場を発生する。
延びている。出口点42cでは、壁26は、点42dで壁30から
離れる方向への最後の反射を正確に相殺する形状をなし
ている。この場合も、正確なマッハ数で波を膨張し反射
するようにノズルを設計するとき、空力学的理論が適用
され、特定のシステム流れ供給レベルでの衝撃のない流
れについて波を最終的に出口で相殺する。最適の性能を
得るために壁30を点42dを越えて延ばす必要はなく、実
際には、追加の境界層閉鎖効果及び斜め方向衝撃取り付
け（これは、システム供給レベルに左右される）ために
ブラストの作業の仕上がりを悪くする。直線上の壁が設
計点無衝撃膨張に必要とされるよりも短いと、膨張波の
発生は、そうでない場合よりも低い出口マッハ数で膨張
不足の流れ場を発生する。
ノズル24の側壁の喉部よりも下流の部分を、ノズルス
ラストの大きな損失をもたらさずに取り除くことができ
る。しかしながら、粒子ブラストについて、側壁は、流
体エネルギの粒子の運動エネルギへの変換を最大にする
ための所定の加速流を提供する見地から望ましい。更
に、側壁は、日常の作業中にノズルが変形しないように
するのに必要な構造的支持を提供する。
ラストの大きな損失をもたらさずに取り除くことができ
る。しかしながら、粒子ブラストについて、側壁は、流
体エネルギの粒子の運動エネルギへの変換を最大にする
ための所定の加速流を提供する見地から望ましい。更
に、側壁は、日常の作業中にノズルが変形しないように
するのに必要な構造的支持を提供する。
第５図を参照すると、この図には、送出ホースの円形
断面から第３図のノズルの非円形断面への移行を示すノ
ズル24への入口の概略端面図が示してある。図示のよう
に、この非円形断面は矩形であるが、楕円形等の他の周
知の形状であってもよい。理解されるように、ノズル24
の内部通路の幅は送出ホース（図示せず）の直径に近
い。そのために方向の変化が小さく、これによって、粒
子間の衝突を少なくする。最小喉部高さを第５図に示
す。これは、従来のノズル２とは異なり、一つの箇所、
即ち喉部28のところだけにある。従って、粒子の移動路
はノズル24のノズル壁によって拘束されることが少な
く、粒子間の衝突及び粒子とノズル壁との衝突が起こり
難い。
断面から第３図のノズルの非円形断面への移行を示すノ
ズル24への入口の概略端面図が示してある。図示のよう
に、この非円形断面は矩形であるが、楕円形等の他の周
知の形状であってもよい。理解されるように、ノズル24
の内部通路の幅は送出ホース（図示せず）の直径に近
い。そのために方向の変化が小さく、これによって、粒
子間の衝突を少なくする。最小喉部高さを第５図に示
す。これは、従来のノズル２とは異なり、一つの箇所、
即ち喉部28のところだけにある。従って、粒子の移動路
はノズル24のノズル壁によって拘束されることが少な
く、粒子間の衝突及び粒子とノズル壁との衝突が起こり
難い。
第5A図は、本発明に従って製作されたノズルの概略側
面図である。この図は、内部流れ通路の断面積が最小の
喉部のところで発散部分に連結された収束部分を明瞭に
示す。図示のノズルの収束部分は、喉部の高さ及び幅の
全ての方向で先細になることによって第５図に示す断面
形状に移行するが、幅方向での先細は、好ましくは、第
５図と関連して上文中に説明したように、できるだけ小
さくなっている。喉部の下流の発散部分では、壁30は、
上文中に説明したように全体に平らである。
面図である。この図は、内部流れ通路の断面積が最小の
喉部のところで発散部分に連結された収束部分を明瞭に
示す。図示のノズルの収束部分は、喉部の高さ及び幅の
全ての方向で先細になることによって第５図に示す断面
形状に移行するが、幅方向での先細は、好ましくは、第
５図と関連して上文中に説明したように、できるだけ小
さくなっている。喉部の下流の発散部分では、壁30は、
上文中に説明したように全体に平らである。
ノズル24の構造により、流れの方向を空力学的に変化
させることができる。理想的な膨張流でのノズル24の概
略部分断面図である第６図は、ノズル24を直線的行路で
出る流れを示す。第７図は、ノズル24での過膨張による
空力学的変向を示す。膨張衝撃波46となる斜め方向の衝
撃波44を、出口42の下流で生じるものとして示す。全体
を矢印48で示す流れ方向は、流れ変向角度θだけ変向さ
れている。第８図は、ノズル24での膨張不足による、第
７図の方向とは反対方向への空力学的変向を示す。斜め
方向の衝撃波52となる膨張波50を出口42の下流で生じる
ものとして示す。全体を矢印54で示す流れ方向は、流れ
変向角度θだけ変向されている。
させることができる。理想的な膨張流でのノズル24の概
略部分断面図である第６図は、ノズル24を直線的行路で
出る流れを示す。第７図は、ノズル24での過膨張による
空力学的変向を示す。膨張衝撃波46となる斜め方向の衝
撃波44を、出口42の下流で生じるものとして示す。全体
を矢印48で示す流れ方向は、流れ変向角度θだけ変向さ
れている。第８図は、ノズル24での膨張不足による、第
７図の方向とは反対方向への空力学的変向を示す。斜め
方向の衝撃波52となる膨張波50を出口42の下流で生じる
ものとして示す。全体を矢印54で示す流れ方向は、流れ
変向角度θだけ変向されている。
第７図及び第８図に示す空力学的流れ変向を使用し、
輸送流体の圧力をノズルの膨張不足又は過膨張のいずれ
かに調節するだけで、ノズル22の向きを変えることな
く、流れの向きを変えることができる。これによって、
流れを届き難い位置に届かせることができる。更に、ノ
ズル22に関し、第６図に示すように流れを真っ直ぐに流
出させるのではない場合には、これは過膨張又は膨張不
足のいずれかであるということを示す。この直接的な視
覚的フィードバックにより、使用者は、更に正確な最大
ブラスト性能を得るため、ノズルの設計点近くで作動す
るように供給圧力を調節できる。
輸送流体の圧力をノズルの膨張不足又は過膨張のいずれ
かに調節するだけで、ノズル22の向きを変えることな
く、流れの向きを変えることができる。これによって、
流れを届き難い位置に届かせることができる。更に、ノ
ズル22に関し、第６図に示すように流れを真っ直ぐに流
出させるのではない場合には、これは過膨張又は膨張不
足のいずれかであるということを示す。この直接的な視
覚的フィードバックにより、使用者は、更に正確な最大
ブラスト性能を得るため、ノズルの設計点近くで作動す
るように供給圧力を調節できる。
本発明の教示に従って製作されたノズルを使用するこ
とによって、粒子ブラストシステムを比較的低圧で同じ
又は良好なブラスト効果を得るように作動できる。例え
ば、従来技術のノズルを使用する粒子ブラストシステム
は、250PSIG乃至300PSIGの範囲の輸送ガス圧力で作動さ
せることが多い。この粒子ブラストシステムを本発明の
ノズルとともに使用する場合、輸送ガス圧力はかなり低
く、例えば80PSIGであるが、同じ又は更に良好なブラス
ト効果が得られる。圧力が低いため、ブラストシステム
が発生するデジベルレベルが低く、更に、高圧コンプレ
ッサーを用いずに工場のエアー（sohp air）を使用で
きる。
とによって、粒子ブラストシステムを比較的低圧で同じ
又は良好なブラスト効果を得るように作動できる。例え
ば、従来技術のノズルを使用する粒子ブラストシステム
は、250PSIG乃至300PSIGの範囲の輸送ガス圧力で作動さ
せることが多い。この粒子ブラストシステムを本発明の
ノズルとともに使用する場合、輸送ガス圧力はかなり低
く、例えば80PSIGであるが、同じ又は更に良好なブラス
ト効果が得られる。圧力が低いため、ブラストシステム
が発生するデジベルレベルが低く、更に、高圧コンプレ
ッサーを用いずに工場のエアー（sohp air）を使用で
きる。
概括的に述べると、本発明の概念を使用することによ
り得られる数多くの利点を説明した。本発明の好ましい
実施例の以上の説明は、例示及び説明の目的である。本
発明を開示の正確な形態に限定するものではない。上述
の教示に鑑みると、明らかな変形及び変更が可能であ
る。本発明の原理及びその実際の用途を最もよく示すた
め、実施例を選択し、説明した。当業者は、これによっ
て、本発明を様々な実施例及び考えられる特定の用途に
適した様々な変形例で最もよく使用できる。本発明の範
囲は、添付の請求の範囲によって定義される。
り得られる数多くの利点を説明した。本発明の好ましい
実施例の以上の説明は、例示及び説明の目的である。本
発明を開示の正確な形態に限定するものではない。上述
の教示に鑑みると、明らかな変形及び変更が可能であ
る。本発明の原理及びその実際の用途を最もよく示すた
め、実施例を選択し、説明した。当業者は、これによっ
て、本発明を様々な実施例及び考えられる特定の用途に
適した様々な変形例で最もよく使用できる。本発明の範
囲は、添付の請求の範囲によって定義される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B24C 5/04 B05B 1/02 - 1/04
Claims (14)
- 【請求項１】粒子ブラストシステムで使用するためのノ
ズルにおいて、前記ノズルは、 （ａ）収束部分と、発散部分と、前記収束部分と前記発
散部分の中間の喉部とを備え、前記ノズル内に流路を画
成する、内部流れ通路を有し、 （ｂ）前記流れ通路の前記発散部分は、間隔を隔てて対
向した第１及び第２の壁によって画成され、前記第１の
壁は全体として平坦であり、前記第２の壁は、流体が所
定圧力で且つ所定流速で前記流れ通路の前記発散部分を
通って流れるときに、超音波流を発生するような形態を
有する、 ことを特徴とする、粒子ブラストシステムで使用するた
めのノズル。 - 【請求項２】請求項１に記載のノズルにおいて、前記発
散部分は、前記第１壁と前記第２壁との間に延在し、か
つ、互いに間隔をおいて配置された、第３及び第４の壁
を有する、前記ノズル。 - 【請求項３】請求項１に記載のノズルにおいて、前記喉
部は非円形断面を有する、前記ノズル。 - 【請求項４】請求項３に記載のノズルにおいて、前記喉
部は全体として矩形断面を有する、前記ノズル。 - 【請求項５】請求項３に記載のノズルにおいて、前記喉
部は全体として楕円形断面を有する、請求項３に記載の
ノズル。 - 【請求項６】請求項１に記載のノズルにおいて、前記ノ
ズルは前記喉部の下流に出口を備え、前記第１及び第２
の壁は前記出口と隣接した先端を夫々有し、前記第２壁
の前記先端は前記第１壁の前記先端よりも更に下流に配
置されることにより、前記出口は前記流路の方向に対し
て斜めをなす、請求項１に記載のノズル。 - 【請求項７】請求項１に記載のノズルにおいて、前記流
れ通路内で複数の膨張波が形成され、これらの膨張波は
前記第２の壁で発生し、前記第１の壁から離れる方向に
反射される、前記ノズル。 - 【請求項８】請求項１に記載のノズルにおいて、前記ノ
ズルは単一膨張反射ノズルである、前記ノズル。 - 【請求項９】請求項１に記載のノズルにおいて、前記ノ
ズルは複数膨張反射ノズルである、前記ノズル。 - 【請求項１０】粒子ブラストシステムにおいて、前記粒
子ブラストシステムは、 （ａ）粒子源と、 （ｂ）ノズルであって、前記ノズルは、 （ｉ）収束部分と、発散部分と、前記収束部分と前記発
散部分の中間の喉部とを備え、前記ノズル内に流路を形
成する、内部流れ通路を有し、 （ii）前記流れ通路の前記発散部分は、間隔を隔てて対
向した第１及び第２の壁によって画成され、前記第１の
壁は全体として平坦であり、前記第２の壁は、流体が所
定圧力で且つ所定流速で前記流れ通路の前記発散部分を
通って流れるときに、超音波流を発生するような形態を
有する、 前記ノズルと、 （ｃ）前記粒子を前記ノズルから放出するため前記粒子
を前記ノズルに輸送するように形成された、輸送システ
ムと、 を有することを特徴とする、粒子ブラストシステム。 - 【請求項１１】粒子ブラストシステムから粒子を放出す
るための方法において、前記方法は、 （ａ）粒子源を提供する工程と、 （ｂ）ノズルを提供する工程であって、前記ノズルは、 （ｉ）収束部分と、発散部分と、前記収束部分と前記発
散部分の中間の喉部とを備え、前記ノズル内に流路を画
成する、内部流れ通路を有し、 （ii）前記流れ通路の前記発散部分は、間隔を隔てて対
向した第１及び第２の壁によって画成され、前記第１の
壁は全体として平坦であり、前記第２の壁は、流体が所
定圧力で且つ所定流速で前記流れ通路の前記発散部分を
通って流れるときに、超音波流を発生するような形態を
有する、 前記ノズルを提供する工程と、 （ｃ）前記流体中に浮遊した粒子とともに前記流体を前
記ノズルに及び前記ノズルを通して流し、前記流体と前
記流体中に浮遊した粒子を前記ノズルから放出する工程
と、 を有することを特徴とする、粒子ブラストシステム。 - 【請求項１２】請求項11に記載の方法において、前記ノ
ズルを通る前記流体の流れを過膨張させるか、又は、膨
張不足の状態とし、前記ノズルから放出される前記流体
と前記流体中の浮遊し粒子の方向を変化させる、請求項
11に記載の方法。 - 【請求項１３】請求項11に記載の方法において、前記粒
子は環境条件で昇華する材料によって作られている、前
記方法。 - 【請求項１４】請求項13に記載の方法において、前記粒
子は固体二酸化炭素である、前記方法。
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