[发明专利]形成及调节CO2复合喷雾的方法和装置

说明书

发明人：

杰克森·大卫；玛丽安·丽芙；索托·费利佩；李强

代理案卷号2013-0484PCT

相互引用

本申请要求美国临时专利申请第61/836,635号(2013年6月18日提交)与第61/ 836,636号(2013年6月18日提交)的优先权，其在此并入本文供参考。

技术领域

本发明涉及一种用于产生、控制、与投射(射出，喷射，projecting)浓密流体喷雾 的方法和装置，且更具体地，涉及二氧化碳(CO₂)固态-气态复合喷雾，诸如CleanLogixLLC 公司商标的CO₂CompositeSpray^TM，用于精确清洁、冷却和切削(加工，machining)应用。更 具体地，本发明为一种改善的CO₂复合喷雾清洁方法和装置。

背景技术

何尼克(S.A.Hoenig)首先提议使用具有由气态二氧化碳推进的次微米大小固态 二氧化碳粒子所组成的强喷雾流以清洗细粒表面(参阅1985年9月的“Theapplicationof dryicetotheremovalofparticulatesfromopticalapparatus,spacecraft, semiconductorwafersandequipmentusedincontaminantfreemanufacturing processes”)。描述固态/气态二氧化碳喷雾的理论导致其归类为喷雾流形式的表面制备与 清洁技术的种类。喷雾流中每种固态成分的动能的总和能够最佳地描述任何喷雾流中可用 的能量，如下列公式的定义(KE＝1/2MV²)，其中：KE＝喷雾流中可用的动能；M＝喷雾流中每 单位固体的质量；且V＝喷雾流中的固体速度。

有益的固态/气态二氧化碳喷雾优于气喷(气态喷雾，gaseousspray)，优势在于 公式中的质量项明显随着引入固体二氧化碳粒子而增加，这进而增加流中可用的动能。固 态/气态二氧化碳喷雾流(具有远低于气喷流的喷嘴出口速度)将可达成气喷流无法做到的 污染物去除。事实上，固态/气态二氧化碳喷雾流将可以达成气体喷雾流无法以任何喷嘴出 口速度去除的污染物。

在(参考上述)何尼克的最初努力之后，各种努力指向发展能够产生冻结粒子与输 送气体的混合的喷雾流、以及固态/气态二氧化碳的喷雾流的方法和装置。无需特别努力， 大部分只能在二氧化碳气喷中产生二氧化碳固态已达成系统清洁能力的优化。早期系统只 达成略纯气喷清洁的稍微改善。同时，在那时后可用的二氧化碳不是非常纯；或者，如果是， 其相当昂贵。不纯的二氧化碳应无法获得自然(原始，pristine)表面清洁度，而没有留下不 想要的残渣，而纯且昂贵的二氧化碳成本高昂，需要发展浓密流体净化与输送系统。

在1980后期，休斯飞机公司(HughesAircraftCompany)的研究人员开始调查及 发展用于光学表面的新清洁技术。这些研究人员从先前的经验知道，临界光学表面(诸如气 相沉积金涂层与自然抛光硅)在发生任何实体接触之时，将导致不利变化。休斯的研究人员 能够借由设计远较佳于早期设计的设备以改善固态/气态二氧化碳喷雾清洁技术；不过，休 斯飞机设备非常昂贵。