(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
亜音速ブラスト媒体破砕機において、
ａ．内部流路を画定する本体であって、前記内部流路は、
ｉ．注入口、
ｉｉ．前記注入口の下流に配された収束セクション、および、
ｉｉｉ．前記収束セクションの下流に配された出口、
を含み、前記内部流路は、低温ブラスト媒体粒子が混入した流体の流れを前記注入口から前記出口まで亜音速に維持するように構成されている、本体と、
ｂ．前記収束セクションと前記出口との中間に配された少なくとも１つの破砕要素と、
を含み、前記内部流路は、前記少なくとも１つの破砕要素に到達する前に、混入した前記低温ブラスト媒体粒子の速度が前記流体の流れの速度まで増加するのに十分な第１の長さを前記注入口と前記少なくとも１つの破砕要素との間に有する、亜音速ブラスト媒体破砕機。
【請求項２】
請求項１に記載の亜音速ブラスト媒体破砕機において、
前記収束セクションと前記少なくとも１つの破砕要素との中間に配された、一定断面積のセクションを含み、前記一定断面積のセクションの長さは、前記少なくとも１つの破砕要素に到達する前に、混入した前記低温ブラスト媒体粒子の速度が前記流体の流れの速度まで増加するのに十分である、亜音速ブラスト媒体破砕機。
【請求項３】
請求項２に記載の亜音速ブラスト媒体破砕機において、
前記一定断面積のセクションと前記少なくとも１つの破砕要素との中間に配された膨張セクションを含む、亜音速ブラスト媒体破砕機。
【請求項４】
請求項３に記載の亜音速ブラスト媒体破砕機において、
前記少なくとも１つの破砕要素のすぐ下流において、前記内部流路は、前記少なくとも１つの破砕要素のすぐ上流よりも大きい断面積を有する、亜音速ブラスト媒体破砕機。
【請求項５】
請求項１に記載の亜音速ブラスト媒体破砕機において、
前記収束セクションと前記少なくとも１つの破砕要素との中間に配された膨張セクションを含む、亜音速ブラスト媒体破砕機。
【請求項６】
請求項５に記載の亜音速ブラスト媒体破砕機において、
前記少なくとも１つの破砕要素のすぐ下流において、前記内部流路は、前記少なくとも１つの破砕要素のすぐ上流よりも大きい断面積を有する、亜音速ブラスト媒体破砕機。
【請求項７】
亜音速の流体の流れに混入したブラスト媒体粒子のサイズを変更する方法において、前記ブラスト媒体粒子はそれぞれ、対応する初期サイズを有し、前記方法は、
ａ．前記亜音速の流体の流れを第１の速度から前記第１の速度よりも大きく亜音速である第２の速度へ収束させることと、
ｂ．破砕要素により画定された１つまたは２つ以上の開口部を通じて複数の前記ブラスト媒体粒子を押し進めることと、
ｃ．前記１つまたは２つ以上の開口部を通じて前記複数のブラスト媒体粒子のうちの少なくとも１つを押し進めることによって、押し進められた前記複数のブラスト媒体粒子のうち前記少なくとも１つを、その対応する初期サイズから、より小さい第２のサイズへ変化させることと、
を含む、方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法において、
前記１つまたは２つ以上の開口部を通じて前記複数のブラスト媒体粒子を押し進める前に、前記亜音速の流体の流れを前記第２の速度で第１の長さにわたり維持することを含む、方法。
【請求項９】
請求項７に記載の方法において、
前記亜音速の流体の流れが前記第２の速度に達した後で、前記１つまたは２つ以上の開口部を通じて前記複数のブラスト媒体粒子を押し進める前に、前記亜音速の流体の流れを第１の長さにわたり収束させないことを含む、方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法において、
前記亜音速の流体の流れを第１の長さにわたり収束させないことは、内部通路を通じて前記亜音速の流体の流れを流すことを含み、前記内部通路は、前記第１の長さに沿って一定の断面積を有する、方法。
【請求項１１】
請求項７に記載の方法において、
前記１つまたは２つ以上の開口部を通じて前記複数のブラスト媒体粒子を押し進める直前に、前記亜音速の流体の流れを膨張させることを含む、方法。
【請求項１２】
請求項７に記載の方法において、
前記１つまたは２つ以上の開口部を通じて前記複数のブラスト媒体粒子を押し進めた直後に、前記亜音速の流体の流れを膨張させることを含む、方法。
【請求項１３】
請求項７に記載の方法において、
前記１つまたは２つ以上の開口部を通じて前記複数のブラスト媒体粒子を押し進めた後に、前記亜音速の流体の流れを収束させることを含む、方法。
【請求項１４】
亜音速ブラスト媒体破砕機において、
ａ．内部流路であって、前記内部流路は、
ｉ．注入口、
ｉｉ．前記注入口の下流に配された収束セクション、および、
ｉｉｉ．前記収束セクションの下流に配された出口、
を含み、前記内部流路は、低温ブラスト媒体粒子が混入した流体の流れを前記注入口から前記出口まで亜音速に維持するように構成されている、内部流路と、
ｂ．前記収束セクションと前記出口との中間に配された少なくとも１つの破砕要素と、
を含み、前記内部流路は、前記少なくとも１つの破砕要素に到達する前に、混入した前記低温ブラスト媒体粒子の速度が前記流体の流れの速度まで増加するのに十分な第１の長さを前記注入口と前記少なくとも１つの破砕要素との間に有する、亜音速ブラスト媒体破砕機。
【請求項１５】
請求項１４に記載の亜音速ブラスト媒体破砕機において、
前記収束セクションは、前記注入口のすぐ下流に配されている、亜音速ブラスト媒体破砕機。
【請求項１６】
請求項１４に記載の亜音速ブラスト媒体破砕機において、
本体をさらに含み、
前記本体は、前記内部流路を画定している、亜音速ブラスト媒体破砕機。
【請求項１７】
請求項１６に記載の亜音速ブラスト媒体破砕機において、
前記本体は、一体構造のものである、亜音速ブラスト媒体破砕機。
【請求項１８】
亜音速流路であって、低温ブラスト媒体粒子が混入した亜音速の流体の流れを前記亜音速流路の長さ全体にわたって亜音速で運ぶように構成されており、前記低温ブラスト媒体粒子は、対応するサイズを有し、前記亜音速流路は、
ａ．前記亜音速の流体の流れを第１の速度から第２の速度へ移行させるように構成された収束セクションであって、前記第２の速度は、亜音速であり、かつ前記第１の速度より速い、収束セクションと、
ｂ．前記収束セクションの下流に配された少なくとも１つの破砕要素であって、前記少なくとも１つの破砕要素は、前記低温ブラスト媒体粒子が前記破砕要素を流れ過ぎる際に前記低温ブラスト媒体粒子の前記対応するサイズを縮小するように構成されている、少なくとも１つの破砕要素と、
を含み、前記亜音速流路は、前記少なくとも１つの破砕要素に到達する前に、混入した前記低温ブラスト媒体粒子の速度が前記流体の流れの速度まで増加するのに十分な第１の長さを前記少なくとも１つの破砕要素の上流に有する、亜音速流路。
【請求項１９】
請求項１８に記載の亜音速流路において、
前記収束セクションと前記少なくとも１つの破砕要素との中間に配された一定断面積のセクションを含む、亜音速流路。
【請求項２０】
請求項１８に記載の亜音速流路において、
前記亜音速流路は、前記少なくとも１つの破砕要素のすぐ上流よりも、前記少なくとも１つの破砕要素のすぐ下流において大きい断面積を有する、亜音速流路。
【発明の詳細な説明】
【開示の内容】
【０００１】
〔技術分野〕
本出願は、「Blast Media Fragmenter」の名称で、２０１４年１月１６日に出願された、米国仮特許出願第６１／９２８３９８号の優先権を主張するものである。
【０００２】
本発明は、流体の流れに混入した（entrained）ブラスト媒体のサイズを縮小する方法および装置に関し、特に、亜音速気体流に混入した二酸化炭素粒子のサイズを縮小する方法および装置を対象としている。
【０００３】
〔背景〕
固体の二酸化炭素粒子を生成するため、輸送気体に粒子を混入させるため、および混入した粒子を対象に向けるための装置を含む、二酸化炭素システムは、周知であり、これと関連付けられたノズルなどのさまざまな部品も周知であり、下記に示されている：米国特許第４，７４４，１８１号、４，８４３，７７０号、５，０１８，６６７号、５，０５０，８０５号、５，０７１，２８９号、５，１８８，１５１号、５，２４９，４２６号、５，２８８，０２８号、５，３０１，５０９号、５，４７３，９０３号、５，５２０，５７２号、６，０２４，３０４号、６，０４２，４５８号、６，３４６，０３５号、６，６９５，６７９号、６，７２６，５４９号、６，７３９，５２９号、６，８２４，４５０号、７，１１２，１２０号、８，１８７，０５７号。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、「Method And Apparatus For Forming Carbon Dioxide Particles Into Blocks」として、２０１０年１０月１９日に出願された米国仮特許出願第６１／３９４，６８８号、「Method And Apparatus For Forming Carbon Dioxide Particles Into Blocks」として２０１１年１０月１９日に出願された米国特許出願第１３／２７６，９３７号、「Method And Apparatus For Forming Carbon Dioxide Particles」として２０１１年５月１９日に出願された米国仮特許出願第６１／４８７，８３７号、「Method And Apparatus For Sizing Carbon Dioxide Particles」として２０１２年１月２３日に出願された米国仮特許出願第６１／５８９，５５１号、および「Method And Apparatus For Dispensing Carbon Dioxide Particles」として２０１２年１月３０日に出願された米国仮特許出願第６１／５９２，３１３号、「Apparatus Including At Least An Impeller Or Diverter And For Dispensing Carbon Dioxide Particles And Method Of Use」として２０１３年１０月２４日に出願された米国特許出願第１４／０６２，１１８号があり、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。この特許は、発明を説明する上で、特に二酸化炭素に言及しているが、本発明は、二酸化炭素に限定されるものではなく、任意の適切な低温材料に適用され得る。よって、本明細書での二酸化炭素への言及は、二酸化炭素に限定されるべきものではなく、任意の適切な低温材料を含むよう読み取るべきものである。
【０００４】
流体の流れを所望の場所に向ける前に、または、加工品などの対象に向けてブラストノズルから外へ流体の流れを向けるといった所望の効果のために、流体の流れに混入されるブラスト媒体のサイズを縮小することが望ましい場合がある。ブラスト媒体破砕機は、周知の装置であり、これは、空気などであるがこれに限定されない流体の流れに混入した、二酸化炭素粒子などであるがこれに限定されないブラスト媒体のサイズを縮小するように構成されている。破砕機は、ブラスト媒体の混入した流れが流れる、内部流路を画定し、ブラスト媒体の流れの少なくとも一部がぶつかるように配された、ブラスト媒体を破砕する手段を含む。
【０００５】
添付図面は、実施形態を例示しており、以下の詳細な説明を含め、この明細書と共に、このイノベーションの原理を説明するのに役立つ。
【０００６】
〔詳細な説明〕
以下の説明では、いくつかの図面にわたって、同様の参照符号が、同様または対応する部分を示している。また、以下の説明では、前、後ろ、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るべきものでないことが、理解されるべきである。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、または利用されることができる限りにおいて、限定的であることを意味するものではない。図面をさらに詳細に参照すると、本発明の教示に従って構築された実施形態が説明されている。
【０００７】
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、公報、または他の開示資料は、全体または一部分において、組み込まれた資料が本開示に記載された既存の定義、陳述、または他の開示資料と矛盾しない範囲でのみ、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、本明細書に明確に記載された開示は、参照により本明細書に組み込まれたいかなる矛盾する資料にも優先する。参照により本明細書に組み込まれると言われたが、本開示に記載された既存の定義、陳述、または他の開示資料と矛盾する、あらゆる資料またはその一部は、その組み込まれた資料と既存の開示資料との間で矛盾が生じない範囲でのみ、組み込まれるものである。
【０００８】
図１を参照すると、概して２で示される粒子ブラスト装置が示されており、この粒子ブラスト装置は、カート４、送達ホース６、手動制御装置（hand control）８、破砕機１０、およびブラストノズル１２を含む。カート４の内側には、ブラスト媒体送達組立体（不図示）があり、ブラスト媒体送達組立体は、ホッパーと、ホッパーから粒子を受け取り、輸送気体の流れに粒子を混入させるように配されたフィーダーと、を含む。粒子ブラスト装置２は、輸送流体の供給源に接続可能であり、輸送流体は、描かれた実施形態では、０．５５ＭＰａＧ（８０ＰＳＩＧ）などの適切な圧力で空気の流れを送達するホース１４によって送達される。１６で示される、二酸化炭素粒子などのブラスト媒体は、ホッパーの上部１８を通ってホッパー内に堆積する。二酸化炭素粒子は、３ｍｍの直径、３ｍｍの長さなど、任意の適切なサイズのものであってよい。フィーダーは、輸送気体中に粒子を混入させ、その後、送達ホース６により画定される内部流動経路を通じて亜音速で流動させる。送達ホース６は、可撓性のホースとして描かれているが、任意の適切な構造を使用して、輸送気体に混入した粒子を運ぶことができる。手動制御装置８により、オペレーターは、粒子ブラスト装置２の操作および混入した粒子の流れを制御することができる。制御装置８の下流では、混入した粒子が、破砕機１０により画定された内部流路に流れ込み、その後、ブラストノズル１２の入口１２ａに流れ込む。粒子は、ブラストノズル１２の出口１２ｂから流れ出て、所望の方向に、および／または加工品（不図示）などの所望のターゲットに、向けられることができる。
【０００９】
ブラストノズル１２は、任意の適切な構成のものであってよく、例えば、ノズル１２は、超音速ノズル、亜音速ノズル、またはブラスト媒体を所望の使用地点まで前進させるかもしくは送達するように構成された任意の他の適切な構造体であってよい。
【００１０】
制御装置８は、省略されてもよく、システムの操作は、カート４または他の適切な場所における制御装置を通じて制御され得る。例えば、ブラストノズル１２は、ロボットアームに取り付けられてよく、ノズルの向きおよび流れの制御は、カート４から離れて位置する制御装置を通じて達成され得る。
【００１１】
図２を参照すると、破砕機１０の側面断面図が示されている。破砕機１０は、ブラストノズル１２に隣接して配されるものとして本明細書に記載されているが、例えば、２部品の送達ホース６の接合部など、送達ホース６の中央を含め、フィーダーの出口とブラストノズルの注入口１２ａとの間の任意の適切な場所に位置することができる。破砕機１０は、本体２０を含み、本体２０は、ブラスト媒体の混入した流れが流れる内部流路２２の少なくとも一部を画定する。内部流路２２は、入口２２ａおよび出口２２ｂを含む。本体２０は、混入したブラスト媒体の流れの少なくとも一部がぶつかるように配された破砕要素２４を有する。描かれた実施形態では、破砕要素２４は、内部流路２２内に配され、流れの全体が、破砕要素２４を通って流れ、その結果、破砕要素２４の（以下で説明する）開口部より大きいすべてのブラスト媒体が、破砕要素２４にぶつかる。
【００１２】
描かれた実施形態では、内部流路２２は、収束セクション２６を含み、収束セクション２６は、破砕機１０の上流における混入した流れの遅い速度から、著しく高速の流体の流れへの、適度に滑らかな移行をもたらし、その結果、利用可能な圧縮流体エネルギーの損失が最小となる。より小さいエリアに収束することによって、流体静圧において、対応する変化があり、これは、亜音速流では、収束セクション２６の上流および下流で流体を通じて伝達される圧力パルスの生成に対応する。収束セクション２６の下流には、適切な長さＬを有する一定断面積のセクション２８が配されており、セクション２８の直径、断面積、および破砕要素２４の開口部の面積を考慮して、媒体の運動エネルギーが十分高くなるように、混入した流れのマッハ数を十分高く保つことができ、媒体が一貫して破砕要素２４にぶつかり、かつこれを通過して、目詰まりを回避することを確実にする。一定断面積のセクション２８なしで、等価な結果を生じるように構成された収束角および長さを有する収束セクション２６を備えた、破砕機１０を構成することにより、同じ結果を達成することは、本出願の教示の範囲内である。
【００１３】
描かれた実施形態では、一定断面積のセクション２８の下流、かつ破砕要素２４の上流には、比較的短い長さおよび低角度αの、分散または増大する断面積（diverging or increasing cross-sectional area）を有する膨張セクション３０が示されており、膨張セクション３０は、内部流路２２の壁に沿った水氷の蓄積を引き起こし、これにより破砕要素２４に水氷が詰まる可能性を低減するために、オプションとして含まれ得る。描かれた実施形態に例示されたように、内部流路２２は、破砕要素２４のすぐ下流で断面積のわずかな増加を示すセクション３２を含んでよく、これも水氷が詰まる可能性を低減させる。セクション３２は、例示されたようにわずかに収束していてよい。描かれた実施形態では、本体２０は、シール２０ｃを間に有する、ファスナーで互いに固定された２つの部品２０ａおよび２０ｂから形成されている。この２つの部品で構築することで、内部流路２２内において、これら２つの部品間で破砕要素２４を組み立てることができる。
【００１４】
内部流路２２は、図３で分かるように円形のものとして描かれているが、本明細書に記載するように、適切なふさわしい断面積を有する任意の適切な断面形状を使用することができる。
【００１５】
破砕要素２４より前に、混入した粒子の流れを収束させる工程は、代わりに、破砕機１０の上流で、または、破砕機１０の収束セクション２６に加えて、達成され得る。図４を参照すると、アダプタ３４が、内部流路２２の収束セクション３６を画定し、これは、注入口３８における、混入した流れのより大きい断面積を、収束セクション２６の入口４０における断面積へと縮小し、収束セクション２６に、描かれたよりもさらに大きな面積減少をもたらす。アダプタ３４は、描かれた実施形態では制御装置８などである、そのすぐ上流に配された任意の部品と相補的に噛み合うように構成されている。前述のように、上流の部品は、任意の適切な部品であってよく、異なるアダプタ３４の構成を有することにより、単一の破砕機１０の構成を、さまざまな上流の部品と共に使用することができる。アダプタ３４は、ファスナー４２など、任意の適切な方法で本体２０に固定されてよく、シール４４を含むことができる。
【００１６】
同様に、アダプタ４６は、例示されているように、破砕機１０の出口端部に接続されてよく、この出口端部は、そのすぐ上流に配された任意の部品と相補的に噛み合うように構成されている。よって、破砕機１０に取り付けるための共通の上流構成、および、下流の部品の構成によって左右される、さまざまな下流の取り付け構成を有する、さまざまな異なるアダプタ構成が、提供され得る。描かれた実施形態では、アダプタ４６が、分散セクション４８を含む。前述のとおり、下流の部品は、超音速ブラストアプリケータもしくはノズル、亜音速アプリケータ／ノズル、または混入した粒子の流れの使用目的に適した、任意の他の部品を含む。
【００１７】
図５、図６、および図７を参照すると、破砕要素の実施形態が図示されている。破砕要素の任意の適切な構成を使用することができる。破砕要素２４は、本明細書では開口部またはセルとも呼ばれる、複数の通路５０、５２を提供し、これらは、媒体がシステムを出るときの媒体の望ましい最終サイズに基づいてサイズ決めされている。破砕要素２４の開口部は、矩形、細長い形状、円形を含む、任意の適切な形状を有し得る。
【００１８】
図５は、ワイヤーメッシュスクリーンとして構成された破砕要素２４ａを示している。破砕要素２４ａのワイヤーメッシュ構成などの、構造的支持を破砕要素に与えるため、図６に示すように、支持体５４が設けられてよい。破砕要素２４ａは、破砕要素２４ａの外縁２４ｂ周辺の複数の場所での溶接など、任意の適切な方法で、支持体５２に取り付けられ得る。図７は、レーザーカットまたはダイカットされた通路５２を備えた破砕要素２４ｃを示す。したがって、破砕要素２４ｃは、追加の支持が必要とならないように、十分な厚さを有し得る。開口部５２は、下を切り取られている（undercut）か、途切れたエッジ（break edge）を有するか、または鐘形形状を有することができる。
【００１９】
複数の破砕要素を使用することができ、これら複数の破砕要素は、媒体の縮小サイズに対する可変制御を与えるために、可変サイズの開口部を提供するように、破砕要素の相対的な角度方向を外部で調節可能とするように構成されることもできる。
【００２０】
破砕要素２４は、ドライアイス粒子とも呼ばれる、開示された二酸化炭素粒子などの、ブラスト媒体を、媒体の概ね均一のサイズであってよい第１のサイズから、第２のより小さいサイズへと変化させるように機能する。よって、混入した媒体のすべてまたは一部は、破砕要素２４の開口部を通って流れ、媒体はそれぞれ、開口部に衝突しかつ／または開口部を通過し、それらの初期サイズから第２のサイズへと縮小され、この第２のサイズは、セルまたは開口部のサイズによって決まる。さまざまな第２のサイズを生じさせることができる。
【００２１】
図８は、連続して接続された２つの破砕機１０ａ、１０ｂの側面断面図である。２つの破砕機が例示されているが、２つより多い破砕機を、連続して配列することもできる。破砕機１０ａおよび１０ｂは、ブラスト媒体の混入した流れが通って流れる内部流路５６の少なくとも一部を共同で画定している。本体５８ａが、混入したブラスト媒体の流れの少なくとも一部がぶつかるように配された、破砕要素６０ａを有する。描かれた実施形態では、破砕要素６０ａは、内部流路５６内に配され、流れの全体が、破砕要素６０ａを通って流れ、その結果、破砕要素６０ａの開口部より大きいすべてのブラスト媒体が、破砕要素６０ａにぶつかる。本体５８ｂは、混入したブラスト媒体の流れの少なくとも一部がぶつかるように配された、破砕要素６０ｂを有する。描かれた実施形態では、破砕要素６０ｂは、内部流路５６内に配され、破砕要素６０ａを先に通過してきた流れの全体が、破砕要素６０ｂを通って流れ、その結果、破砕要素６０ｂの開口部より大きいすべてのブラスト媒体が、破砕要素６０ｂにぶつかる。
【００２２】
描かれた実施形態では、内部流路５６は、収束セクション２６ａを含み、収束セクション２６ａは、破砕機１０ａの上流における混入した流れの遅い速度から、著しく高速の流体の流れへと、適度に滑らかな移行をもたらし、その結果、利用可能な圧縮流体エネルギーの損失が最小になる。より小さい面積に収束することにより、流体静圧には、対応する変化があり、これは、亜音速の流れでは、収束セクション２６ａの上流および下流で流体を通じて伝達される圧力パルスの生成に対応する。収束セクション２６ａの下流には、適切な長さＬａを有する一定断面積のセクション２８ａが配されており、セクション２８ａの直径、断面積、および破砕要素６０ａの開口部の面積を考慮して、媒体の運動エネルギーが十分高くなるように、混入した流れのマッハ数が十分高いままであることを可能にして、媒体が破砕要素６０ａに一貫してぶつかり、これを通過し、目詰まりを回避することを確実にする。一定断面積のセクション２８ａ無しで、等価な結果を生じるように構成された収束角および長さを有する収束セクション２６ａを備えた、破砕機１０ｂを構成することによって、同じ結果を達成することは、本出願の教示の範囲内である。
【００２３】
描かれた実施形態では、一定断面積のセクション２８ａの下流、および破砕要素６０ａの上流には、分散または増大する断面積を有する、比較的短い長さおよび低角度αａの膨張セクション３０ａが示されており、これは、内部流路５６の壁に沿った水氷の蓄積を引き起こし、これにより破砕要素６０ａに水氷が詰まる可能性を低減するためにオプションとして含まれ得る。描かれた実施形態に例示されるように、内部流路５６は、セクション３２ａを含んでよく、セクション３２ａは、破砕要素６０ａのすぐ下流で断面積のわずかな増大を示し、これも水氷が詰まる可能性を低減させる。セクション３２ａは、例示されるようにわずかに収束していてよい。
【００２４】
描かれた実施形態では、内部流路５６はまた、収束セクション２６ｂを含み、下流の収束セクション２６ｂは、適切な長さＬｂを有する一定断面積のセクション２８ｂを有しており、セクション２８ｂの直径、断面積、および破砕要素６０ｂの開口部の面積を考慮して、媒体の運動エネルギーが十分高くなるように、混入した流れのマッハ数が十分高いままであることを可能にして、媒体が一貫して破砕要素６０ｂにぶつかり、これを通過して、目詰まりを回避することを確実にする。一定断面積のセクション２８ｂを備えず、等価な結果を生じるように構成された収束角および長さを有する収束セクション２６ｂを備えた破砕機１０ｂを構成することによって同じ結果を達成することは、本出願の教示の範囲内である。
【００２５】
描かれた実施形態では、一定断面積のセクション２８ｂの下流、および破砕要素６０ｂの上流には、分散または増大する断面積を有し、比較的短い長さおよび低角度αｂの膨張セクション３０ｂが示されており、これは、内部流路５６の壁に沿った水氷の蓄積を引き起こし、これにより破砕要素６０ｂに水氷が詰まる可能性を低減するために、オプションとして含まれ得る。描かれた実施形態に例示されるように、内部流路５６は、破砕要素６０ｂのすぐ下流で断面積のわずかな増加を示すセクション３２ｂを含んでよく、これも水氷が詰まる可能性を低減させる。セクション３２ｂは、例示されたようにわずかに収束していてよい。
【００２６】
前記の説明と同様、アダプタ３４ａは、収束セクション３６ａを画定し、収束セクション３６ａは、注入口３８ａにおける混入した流れの大きな断面積を、収束セクション２６ａの入口４０ａにおける断面積まで縮小し、収束セクション２６ａに、描かれるよりもさらに大きな面積縮小をもたらす。同様に、アダプタ４６ｂは、例示されるように、破砕機１０ｂの出口端部に接続されてよく、出口端部は、そのすぐ下流に配された任意の部品と相補的に噛み合うように構成されている。よって、破砕機１０ｂに取り付けるための共通の上流構成、および、下流の部品の構成によって左右されるさまざまな下流の取り付け構成を有する、さまざまな異なるアダプタ構成を提供することができる。描かれた実施形態では、アダプタ４６ｂは、分散セクション４８ｂを含む。前述のとおり、下流の部品は、超音速ブラストアプリケータもしくはノズル、亜音速アプリケータ／ノズル、または、混入した粒子の流れの使用目的に適した任意の他の部品を含む。
【００２７】
長さＬａおよびＬｂは、セクション２８ａおよび２８ｂの直径ＤａおよびＤｂ、断面積、ならびに破砕要素６０ａおよび６０ｂの開口部の面積を考慮して、媒体の運動エネルギーが十分高くなるように、流路５６を通る混入した流れのマッハ数が十分高いままであることを可能にし、媒体が一貫して破砕要素６０ａおよび６０ｂにぶつかり、これらを通過して目詰まりを回避するのを確実にするのに、適している。当然、破砕機１０ａおよび１０ｂの対応するセクションは、同じ寸法を有してよく、例えば、ＬａはＬｂと等しくてよく、ＤａはＤｂと等しくてよい。
【００２８】
破砕要素６０ａおよび６０ｂは、同じであってもよく、または異なっていてもよい。例えば、破砕要素６０ａは、粒子サイズを第１のサイズ、例えば、大まかに３ｍｍの直径、に縮小するようにサイズ決めされ得、破砕要素６０ｂは、粒子を第２のサイズ、例えば、大まかに２ｍｍの直径、に縮小するようにサイズ決めされ得る。粒子がぶつかって、第１の破砕要素６０ａによりサイズが縮小すると、気体が放出され、これにより、ある程度まで、第１の破砕要素６０ａにわたる圧力低下を相殺する。
【００２９】
本発明の実施形態の前述した説明は、例示および説明の目的で提示されている。網羅的であることや、本発明を開示した厳密な形態に限定することは意図していない。前述した教示を鑑みれば、明らかな改変または変形が可能である。この実施形態は、イノベーションの原理およびその実際的応用を最もよく例示し、これにより、当業者が、さまざまな実施形態で、また企図される特定の使用に適するようなさまざまな改変と共に、その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、選択され、説明されている。イノベーションの限られた数の実施形態のみを詳細に説明しているが、イノベーションの範囲が前述した説明に記載されたり、図面に例示されたりした部品の構造および配列の詳細に限定されないことが、理解されるべきである。このイノベーションは、他の実施形態が可能であり、また、さまざまな方法で実行されたり、実施されたりすることができる。また、特定の用語を、明瞭化のために使用した。特定の各用語は、同様の目的を達成するのに同じように働くすべての技術的同義語を含むことが理解されるべきである。本発明の範囲は、これに添えて提出する請求項によって定められることを意図している。
【００３０】
〔実施の態様〕
（１）  破砕機において、
ａ．内部流路を画定する本体であって、前記流路は、
ｉ．注入口、
ｉｉ．前記注入口の下流に配された収束セクション、および、
ｉｉｉ．前記収束セクションの下流に配された出口、
を含む、本体と、
ｂ．前記収束セクションと前記出口との中間に配された少なくとも１つの破砕要素と、
を含む、破砕機。
（２）  実施態様１に記載の破砕機において、
前記収束セクションと前記少なくとも１つの破砕要素との中間に配された、一定断面積のセクションを含む、破砕機。
（３）  実施態様２に記載の破砕機において、
前記一定断面積のセクションと前記少なくとも１つの破砕要素との中間に配された膨張セクションを含む、破砕機。
（４）  実施態様３に記載の破砕機において、
前記少なくとも１つの破砕要素のすぐ下流において、前記内部流路は、前記少なくとも１つの破砕要素のすぐ上流よりも大きい断面積を有する、破砕機。
（５）  実施態様１に記載の破砕機において、
前記収束セクションと前記少なくとも１つの破砕要素との中間に配された膨張セクションを含む、破砕機。
【００３１】
（６）  実施態様５に記載の破砕機において、
前記少なくとも１つの破砕要素のすぐ下流において、前記内部流路は、前記少なくとも１つの破砕要素のすぐ上流よりも大きい断面積を有する、破砕機。
（７）  亜音速の流体の流れに混入したブラスト媒体粒子のサイズを変更する方法において、前記ブラスト媒体粒子はそれぞれ、対応する初期サイズを有し、前記方法は、
ａ．前記亜音速の流体の流れを第１の速度から第２の速度へ収束させることと、
ｂ．破砕要素により画定された１つまたは２つ以上の開口部を通じて複数の前記ブラスト媒体粒子を押し進めることと、
ｃ．前記１つまたは２つ以上の開口部を通じて前記複数のブラスト媒体粒子のうちの少なくとも１つを押し進めることによって、押し進められた前記複数のブラスト媒体粒子のうち前記少なくとも１つを、その対応する初期サイズから、より小さい第２のサイズへ変化させることと、
を含む、方法。
（８）  実施態様７に記載の方法において、
前記１つまたは２つ以上の開口部を通じて前記複数のブラスト媒体粒子を押し進める前に、前記第２の速度を第１の長さにわたり維持することを含む、方法。
（９）  実施態様７に記載の方法において、
１つまたは２つ以上の開口部を通じて前記複数のブラスト媒体粒子を押し進める前に、前記亜音速の流れを第１の長さにわたり収束させないことを含む、方法。
（１０）  実施態様９に記載の方法において、
前記亜音速の流れを第１の長さにわたり収束させないことは、内部通路を通じて前記亜音速の流れを流すことを含み、前記内部通路は、前記第１の長さに沿って一定の断面積を有する、方法。
【００３２】
（１１）  実施態様７に記載の方法において、
１つまたは２つ以上の開口部を通じて前記複数のブラスト媒体粒子を押し進める直前に、前記亜音速の流れを膨張させることを含む、方法。
（１２）  実施態様７に記載の方法において、
１つまたは２つ以上の開口部を通じて前記複数のブラスト媒体粒子を押し進めた直後に、前記亜音速の流れを膨張させることを含む、方法。
（１３）  実施態様７に記載の方法において、
１つまたは２つ以上の開口部を通じて前記複数のブラスト媒体粒子を押し進めた後に、前記亜音速の流れを収束させることを含む、方法。
（１４）  破砕機において、
ａ．内部流路であって、前記流路は、
ｉ．注入口、
ｉｉ．前記注入口の下流に配された収束セクション、および、
ｉｉｉ．前記収束セクションの下流に配された出口、
を含む、内部流路と、
ｂ．前記収束セクションと前記出口との中間に配された少なくとも１つの破砕要素と、
を含む、破砕機。
（１５）  実施態様１４に記載の破砕機において、
前記収束セクションは、前記注入口のすぐ下流に配されている、破砕機。
【００３３】
（１６）  実施態様１４に記載の破砕機において、
本体をさらに含み、
前記本体は、前記内部流路を画定している、破砕機。
（１７）  実施態様１４に記載の破砕機において、
前記本体は、一体構造のものである、破砕機。
（１８）  低温ブラスト媒体粒子の亜音速の混入した流れを運ぶように構成された流路であって、前記ブラスト媒体粒子は、対応するサイズを有し、前記流路は、
ａ．前記流れを第１の速度から第２の速度へ移行させるように構成された収束セクションであって、前記第２の速度は、前記第１の速度より速い、収束セクションと、
ｂ．前記収束セクションの下流に配された少なくとも１つの破砕要素であって、前記少なくとも１つの破砕要素は、前記ブラスト媒体粒子が前記破砕要素を流れ過ぎる際に前記ブラスト媒体粒子の前記対応するサイズを縮小するように構成されている、少なくとも１つの破砕要素と、
を含む、流路。
（１９）  実施態様１８に記載の流路において、
前記収束セクションと前記少なくとも１つの破砕要素との中間に配された一定断面積のセクションを含む、流路。
（２０）  実施態様１８に記載の流路において、
前記流路は、前記少なくとも１つの破砕要素のすぐ上流よりも、前記少なくとも１つの破砕要素のすぐ下流において大きい断面積を有する、流路。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】粒子ブラスト装置を示している。
【図２】破砕機の側面断面図である。
【図３】図２の破砕機の斜視図である。
【図４】上流および下流の流れ制御形態のオプションの実施例を備えた、図２の破砕機の側面断面図である。
【図５】破砕要素の平面図である。
【図６】破砕要素および支持体の斜視図である。
【図７】別の破砕要素の平面図である。
【図８】上流および下流の流れ制御形態のオプションの実施例を備えた、互いに接続された２つの破砕機の側面断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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