JP2014532556A

JP2014532556A - スタティックミキサーの再構成可能な混合バッフル、及びスタティックミキサーを作製する方法

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Publication number: JP2014532556A
Application number: JP2014539991A
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Inventors: パッパラード，マティュー，イー．
Original assignee: Nordson Corp
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Priority date: 2011-10-31
Filing date: 2012-10-25
Publication date: 2014-12-08
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Abstract

スタティックミキサー１６において流体流を混合する混合バッフル１０が、長手方向に沿って延びる混合要素支持構造体３０と、混合要素支持構造体３０に連結される第１の組の可動混合要素３４とを備える。第１の組の可動混合要素３４は、第１の構成に形成され、混合バッフル１０が導管１４に挿入されると第２の構成に動く。第２の構成では、第１の組の可動混合要素３４は、流体の混合に最適化されており、成形加工することが困難である複数のアンダーカットを画定する。混合バッフル１０は、第２の組の固定混合要素４２も備える。第２の組の固定混合要素４２は、第１の組の可動混合要素３４が第２の構成に動くと、第１の組の可動混合要素３４と交錯する。【選択図】図５

Description

本発明は、包括的には、流体ディスペンサーに関し、より詳細には、スタティックミキサーの構成部品に関する。

［関連出願の相互参照］
本願は、２０１２年１０月２４日に出願された米国特許出願第１３／６５８９４８号（係属中）及び２０１１年１０月３１日に出願された米国特許出願第６１／５５３５７５号（係属中）の優先権を主張し、これらの特許出願の開示は、本明細書に引用することにより、本明細書の一部をなす。

例えば、Ｍｕｌｔｉｆｌｕｘタイプ、螺旋タイプ等の複数の固定ミキサータイプが存在する。これらのミキサータイプは、大部分が、流体ディスペンサー内で流体をともに混合するのに同じ一般原理を実施する。これらのミキサーでは、流体は、その流体を何重にも分流及び再合流させることによって、ともに混合される。この作用は、互い違いの幾何学形状を有する一連の混合バッフルにわたって流体を押し進めることにより達成される。このように分流及び再合流させることにより、混合される流体の層が薄くなり、最終的に互いを越えて拡散する。この混合処理工程は、特に高粘性流体の場合に極めて有効であることがわかっている。１つの例示的なタイプのスタティックミキサーは、右側混合バッフル及び左側混合バッフル等の、一様でない幾何学形状を有する一連の互い違いになっている混合バッフルを備える。右側混合バッフル及び左側混合バッフルは、連続する分流及び再合流を行うように導管内に配置される。

これらのタイプのミキサーは、概して、全流体流（mass fluid flow）のほとんどをともに混合することにおいて有効であるが、流体を徹底的に混合するには多数の混合バッフルを設けなければならず、それにより、ミキサーの全長が増大する。この長さの増大は、長いスタティックミキサーを有する流体ディスペンサーは、或る特定の吐出動作に関して十分にコンパクトでない場合があるため、望ましくない。スタティックミキサーを短くするために、全流体流を２つよりもずっと多くの分流（portions）に同時に分割する格子を形成する多数の交差ブレード又は交差プレートを備える、更に新しい混合バッフルが開発されている。これらの混合バッフルは、全流体流をより迅速に混合し、したがって、スタティックミキサーを大幅に短くすることを可能にする。

しかし、多数の交差ブレードを有する混合バッフルは、製造するのが比較的困難である。例えば、Brauner他に対する特許文献１は、２つのＶ字状の櫛形部片（portions）として成形加工される混合バッフルを記載している。この混合バッフルは、別個に成形加工され、スタティックミキサーの導管に挿入される前に、互いに噛み合わせられる。これらの混合バッフルでは、ブレード間の多数の交差部が、著しい数のアンダーカットを画定する。このアンダーカットは、専用の成形機類がなければ成形加工不可能であるか、又は成形加工すること自体が不可能である。これらの混合バッフルが成形加工される場合であっても、各混合バッフルは、一体バッフルスタックの一部として成形加工するのではなく、別個に成形加工しなければならない。これは、スタティックミキサーの分野では一般的である。結果として、スタティックミキサーを形成するための各別個の混合バッフルの製造及び導管との組付けは、複雑で費用及び時間がかかる。

さらに、各製造される混合バッフルは、導管との摩擦嵌合をもたらしながら導管内に適切に嵌るように、密な公差に適合しなければならない。一体バッフルスタックとして各混合バッフルを成形加工しないのであれば、公差が混合バッフル間で不一致であることにより、種々の混合バッフルを導管に組み付けることが不可能ではないとしても困難になる可能性がある。

米国特許第４，２２０，４１６号

したがって、多数のアンダーカットを有するこれらの混合バッフルを備えるスタティックミキサーの製造に関連する問題のうちのいくつかに対処することが望ましい。

本発明によると、スタティックミキサーにおいて流体流を混合する混合バッフルが、長手方向に沿って延びる混合要素支持構造体を備える。混合バッフルはまた、前記混合要素支持構造体に連結される第１の組の可動混合要素を備える。該第１の組の可動混合要素は第１の構成に形成される。前記混合バッフルが導管に挿入されると、前記第１の組の可動混合要素は第２の構成に動く、混合バッフル。

１つの様態において、前記第１の組の可動混合要素は、前記第１の構成では、第１の角度で前記長手方向から傾いており、前記第１の組の可動混合要素は、前記第２の構成では、前記第１の角度よりも小さい第２の角度で前記長手方向から傾いている。例えば、前記第１の組の可動混合要素は、前記第１の構成では前記長手方向に対して垂直であり、前記第２の構成では前記長手方向から鋭角に傾いている。さらに、前記第１の組の可動混合要素のそれぞれは、導管内に配置されると、前記第１の構成から前記第２の構成へと弾性変形するか、又は別様に動くようなサイズになっている。前記第１の組の可動混合要素のそれぞれは、前記第１の構成では略平面状であり、前記第２の構成では略非平面状であってもよい。前記第１の組の可動混合要素のそれぞれは、前記混合要素支持構造体に連結される内側端と、導管に摩擦係合するように構成されている面取り外側端とを有する。

別の態様において、混合バッフルは、混合要素支持構造体に連結される第２の組の固定混合要素を更に備える。第２の組の固定混合要素は、第１の構成では第１の組の可動混合要素に交錯せず、第２の構成では、第１の組の可動混合要素と互いに噛み合って格子構造体を形成する。これに関して、第１の組の可動混合要素は、第２の構成では複数のアンダーカットを画定する。この複数のアンダーカットは、混合要素を第２の構成に成形加工することを困難にするものである。混合バッフルは非金属性材料から製造され、それにより、第１の組の可動混合要素は、第２の構成に配置されている間、容易に動かされる又は変形される。

別の実施形態において、流体流を混合するスタティックミキサーが、導管と、前記導管に挿入される少なくとも１つの混合バッフルを備える。該混合バッフルは、長手方向に沿って延びる混合要素支持構造体と、前記混合要素支持構造体に連結される第１の組の可動混合要素を備える。該第１の組の可動混合要素は第１の構成に形成される。該混合バッフルが導管に挿入されると、前記第１の組の可動混合要素は第２の構成に動く。

前記混合バッフルは、少なくとも１つの追加のバッフルと連続して成形加工される。１つの様態において、前記追加のバッフルのうちの少なくとも１つは、前記混合バッフルとは異なるタイプのバッフルである。別の様態において、前記追加のバッフルのうちの少なくとも１つは、前記混合バッフルから異なる角度に向いている。前記スタティックミキサーの前記導管は内径を有し、前記第１の組の可動混合要素のそれぞれは要素長を規定する。該要素長は、前記導管の前記内径の半分よりも長く、それにより、前記第１の組の可動混合要素は、前記導管に挿入されると第２の構成に枢動又は変形するように付勢される。

別の実施形態において、流体流を混合するスタティックミキサーが、内径を規定する導管と、前記導管に挿入される少なくとも１つの混合バッフルを備える。該混合バッフルは、長手方向に沿って延びる長手方向バーと、該長手方向バーに枢動可能に連結される第１の組の混合要素とを備える。前記第１の組の混合要素のそれぞれは要素長を規定し、該要素長は、前記導管の前記内径の半分よりも長い。したがって、前記第１の組の可動混合要素は、前記導管に挿入されると必然的に枢動又は変形する。前記第１の組の混合要素は、前記長手方向に向かって又は該長手方向とは反対方向に該第１の組の混合要素の枢動を可能にするように、前記長手方向バーに枢動可能に連結される。

更に別の実施形態において、スタティックミキサーを製造する方法が少なくとも１つの混合バッフルを成形加工することを含む。該混合バッフルは、長手方向に沿って延びる混合要素支持構造体と、第１の構成を有する第１の組の可動混合要素とを備える。前記第１の組の可動混合要素は、前記混合バッフルが導管に挿入される際に、第２の構成に動くように構成される、方法。

例えば、混合要素は、変形可能なプラスチック材料から全体的に形成してもよく、また、この材料はバッフルが挿入されるときに変形するのに十分薄い。代替的には、混合要素はリビングヒンジ構造体を有するように形成してもよい。リビングヒンジ構造体は、自身の一部が剛性であっても、混合要素の枢動を可能にする。第１の組の可動混合要素は、流体の混合に最適化されており、第２の構成では複数のアンダーカットを画定する。

更に別の実施形態において、スタティックミキサーを製造する方法が少なくとも１つの混合バッフルを成形加工することを含む。該混合バッフルは、長手方向に沿って延びる混合要素支持構造体と、第１の構成を有する第１の組の可動混合要素とを備える。本方法はまた、混合バッフルを導管に挿入することと、前記混合バッフルが前記導管に挿入される際に、前記第１の組の可動混合要素を、前記第１の構成から第２の構成に動かすこととを含む。

スタティックミキサーを組み立てる別の方法が、複数の混合要素を備える少なくとも１つの混合バッフルを導管に挿入することを含む。前記混合バッフルを挿入しながら、前記混合要素のうちの少なくともいくつかを混合構成に動かしてもよい。このために、前記混合バッフルは、成形加工処理に最適化された第１の構成に成形加工して、次に、流体の混合に最適化された第２の構成において使用してもよい。

本発明のこれらの目的及び利点並びに他の目的及び利点は、図面とともに検討される本明細書における以下の詳細な説明中に、より容易に明らかになる。

本明細書に援用されるとともに本明細書の一部をなす添付の図面は、本発明の実施形態を示し、上記で述べた本発明の包括的な説明及び以下で述べる実施形態の詳細な説明とともに、本発明の原理を説明する役割を果たす。

本発明の１つの実施形態による混合バッフルを含むバッフルスタックの斜視図である。図１のバッフルスタックの側面図である。バッフルスタックにおける他のバッフルから取り外され、第１の構成に配置されている図１の混合バッフルの少なくとも一部分の斜視図である。第１の構成にある図３の混合バッフルの側面図である。図１のバッフルスタックを組み込んでいるスタティックミキサーの斜視図であり、バッフルスタックは導管に挿入されている。導管に挿入された後で第２の構成に配置されている図３の混合バッフルの斜視図である。第２の構成にある図６の混合バッフルの側面図である。混合に最適化された第２の構成にある混合バッフルを含む、図１のバッフルスタックの斜視図である。図８のバッフルスタックの側面図である。本発明の別の実施形態による混合バッフルの少なくとも一部分の斜視図であり、混合バッフルは第１の構成に配置されている。バッフルスタックにおける図１０の複数の混合バッフルの斜視図である。混合に最適化された第２の構成に配置されている図１０の混合バッフルの斜視図である。バッフルスタックにおける図１２の複数の混合バッフルの斜視図である。混合に最適化された第３の構成に配置されている図１０の混合バッフルの斜視図である。バッフルスタックにおける図１４の複数の混合バッフルの斜視図である。本発明の別の実施形態による混合バッフルの斜視図であり、混合バッフルは第１の構成に配置されている。混合に最適化された第２の構成に配置されている図１６の混合バッフルの斜視図である。本発明の更に別の実施形態による混合バッフルの斜視図であり、混合バッフルは第１の構成に配置されている。混合に最適化された第２の構成に配置されている、図１８の混合バッフルの斜視図である。

図１〜図９を参照すると、本発明の１つの実施形態による再構成可能な混合バッフル１０が、バッフルスタック１２に組み込まれている。バッフルスタック１２は、以下でより詳細に記載するように、導管１４に挿入されてスタティックミキサー１６を形成するように構成されている。図示の実施形態では、バッフルスタック１２は、少なくとも１つの従来的な左側混合バッフル１８と、少なくとも１つの従来的な右側混合バッフル２０と、従来的な交差流反転バッフル２２と、複数の再構成可能な混合バッフル１０とを備える一体部品として成形加工されている。この実施形態のバッフルスタック１２において示されている従来的なバッフル１８、２０、２２のそれぞれは、本発明の譲受人に譲渡されている、Pappalardoに対する米国特許第７，９８５，０２０号に完全に記載されている。これらの種々のバッフル１０、１８、２０、２２の数及び順序は、他の実施形態のバッフルスタックにおいて、本発明の範囲から逸脱することなく変更してもよいことが理解される。さらに、他のタイプの従来的で成形加工可能な混合バッフルを、所望に応じてバッフルスタックに組み込んでもよい。代替的には、バッフルスタック１２を形成する種々のバッフルは、本発明の他の実施形態において、別個に成形加工してともに連結させることができる。

図１〜図４、及び部分的に図５に示されているように、バッフルスタック１２に含まれる再構成可能な混合バッフル１０は、他のバッフル１８、２０、２２と連続して成形加工するのに好適である第１の構成に成形加工される。これに関して、再構成可能な混合バッフル１０は、第１の構成では、多数のアンダーカット及び交錯する混合要素を有しない。結果として、再構成可能な混合バッフル１０は、専用でない、標準的な成形機類によって他の混合バッフル１０及び他の従来的なバッフル１８、２０、２２と連続して成形加工してもよい。再構成可能な混合バッフル１０が、図５に示されているミキサー導管１４等の導管に挿入されると、混合バッフル１０は、ミキサー導管１４を通過する流体の効率的な混合に最適化されている第２の構成に動く。図６〜図９に示されているような第２の構成では、再構成可能な混合バッフル１０は、複数のアンダーカット及び／又は混合要素の交錯構造体を画定する。このために、再構成可能な混合バッフル１０は、第２の構成に成形加工することが極めて困難又は不可能である。したがって、再構成可能な混合バッフル１０は、直接成形加工可能でない複雑な幾何学形状を有するバッフルを、他の混合バッフルと連続して成形加工することを可能にする。

図１〜図４を参照すると、この実施形態による再構成可能な混合バッフル１０は、混合バッフル１０がバッフルスタック１２に成形加工されるとき、バッフルスタック１２によって規定される長手方向に沿って延びる長手方向バー３０の形態の混合要素支持構造体３０を備える。本発明の他の実施形態において、他のタイプの構造を混合要素支持構造体３０について用いてもよい。図１及び図２は、バッフルスタック１２における複数のこれらの混合バッフル１０を示しており、一方で、図３及び図４は、混合バッフル１０の少なくとも一部片１０ａを示している。また、混合バッフル１０は、長手方向バー３０に連結されるとともに、長手方向に対して略垂直に延びる１つ又は複数のクロスバー３２を備える。長手方向バー３０及びクロスバー３２から外方に向かって、第１の組の可動混合要素３４（以下では「第１の組の混合要素」３４）が突出している。第１の組の可動混合要素３４は、長手方向に対して略垂直かつクロスバー３２に対して略垂直に延びる。第１の組の混合要素３４のそれぞれは、長手方向バー３０又はクロスバー３２と一体成形される。第１の組の混合要素３４のそれぞれは、長手方向バー３０から、クロスバー３２よりも遠く外方に延びる。この理由は以下で更に詳細に記載する。各混合要素３４は、直接に又は対応するクロスバー３２を介して長手方向バー３０に連結される内側端３６と、面取り面４０を有する外側端３８とを有する。面取り面４０は、以下で更に詳細に記載するように、スタティックミキサー１６の導管１４と位置合わせされるとともに摩擦係合するように構成されている。

また、この実施形態の再構成可能な混合バッフル１０は、長手方向バー３０又はクロスバー３２に連結される第２の組の固定混合要素４２も備える。第２の組の混合要素４２のそれぞれは、対応するクロスバー３２又は長手方向バー３０に連結される内側端４４と、外側端４６とを有する。固定混合要素４２の外側端４６、及び第１の組の混合要素３４の外側端３８上の面取り面４０は丸みが付けられており、再構成可能な混合バッフル１０を円筒形導管１４内に取り付けてもよいようになっている。それぞれの外側端３８、４６は、導管１４の断面が矩形又は断面が別の形状に再形成されている他の実施形態において、曲面（curved）でなくてもよいことが理解される。この実施形態では、第２の組の混合要素４２のそれぞれは、長手方向に対して横断する平面から、図の矢印４８によって示されている挿入方向に向かって傾いている。したがって、図３に示されているクロスバー３２は、固定混合要素４２と、互いに隣接してクロスバー３２の互いに反対側の面３２ａ、３２ｂに沿って互い違いの関係で形成される混合要素とを備える。

結果として、混合バッフル１０は、成形加工されたとき、混合要素３４と固定混合要素４２との間の当接点又は交差点の数が最低限になっている第１の構成を規定する。このために、混合バッフル１０は、バッフルスタック１２における他のバッフルと連続して成形加工することが困難及び成形加工することが不可能である、多数のアンダーカットを有しない。したがって、混合バッフル１０は、長手方向バー３０、クロスバー３２、第１の組の混合要素３４、及び第２の組の混合要素４２を一体混合バッフル１０として一体形成するように、成形加工処理によって形成してもよい。さらに、混合バッフル１０は、図１及び図２に示されている一体バッフルスタック１２において示されているように、種々の向きを有する異なるタイプの混合バッフルと一体成形してもよい。１つの例において、混合バッフル１０及び一体バッフルスタック１２は、ポリプロピレン等の成形加工可能なプラスチック材料から射出成形してもよい。混合バッフル１０は、本発明に一致する他の実施形態において、異なる材料から成形加工してもよいことが理解される。また、この実施形態において示されている混合要素３４、４２はブレードであるが、本発明の範囲内の他の実施形態において、例えば、フィン、ウェッジ、ウェブ、プレート等の他のタイプの混合要素を混合要素３４、４２として用いてもよいことが理解される。

再構成可能な混合バッフル１０の第１の組の混合要素３４を、第１の構成から、流体の混合により好適な第２の構成に動かすために、混合バッフル１０が導管１４に挿入される。例えば、混合バッフル１０を含むバッフルスタック１２は、図５に示されているスタティックミキサー１６の導管１４の入口端５０に挿入してもよい。上述したように、混合バッフル１０のクロスバー３２は、再構成可能な混合要素３４よりも、横断方向の長さが短い。より具体的には、クロスバー３２は、導管１４の内壁５２に正確に摩擦係合するようなサイズになっている。第１の組の混合要素３４は、長手方向バー３０からより遠く離れるように延びているため、混合バッフル１０を導管１４に挿入することにより、第１の組の混合要素３４のそれぞれが付勢されて、第１の構成（図１〜図４）から第２の構成（図６〜図９）に弾性変形又は別様に動く。例えば、第１の組の混合要素３４は、混合バッフル１０が導管に挿入されるときに変形するのに十分薄い、変形可能なプラスチック材料から全体的に形成してもよい。代替的には、第１の組の混合要素３４は、リビングヒンジ構造体を有するように形成してもよい。リビングヒンジ構造体は、自身の一部が剛性であっても、混合要素３４の枢動を可能にする。

第１の組の混合要素３４の動きを可能にするように用いられるメカニズムとは関係なく、混合要素３４は、導管１４への挿入中に長手方向に向かって及び長手方向とは反対方向に枢動する。この実施形態では、第１の組の混合要素３４の弾性変形は、バッフルスタック１２をスタティックミキサー１６に挿入する結果として自動的に生じ、スタティックミキサー１６における使用に向けて混合バッフル１０を準備するのに、更なる製造ステップ又は組付けステップは必要としない。このために、これらの再構成可能な混合バッフル１０を備えるスタティックミキサー１６の組付けは、従来的なバッフルスタックをスタティックミキサーに組み付けるのに比較して、もはや複雑でもないし、時間もかからない。代替的には、第１の組の混合要素３４は、本発明の範囲内のいくつかの実施形態において、非弾性変形若しくは塑性変形又は他の動きを受けてもよいことが理解される。

図６〜図９において最も明らかに示されているように、第１の組の混合要素３４は、第１の構成の垂直な向きから、第２の構成での長手方向に対して傾いた向きに撓む。これに関して、第１の組の混合要素３４のそれぞれは、長手方向バー３０の中央から外側端３８にかけて測定される要素長Ｌ_Ｅ（図４に最も明らかに示されている）を規定し、この要素長Ｌ_Ｅは、導管１４の内径ＩＤ_Ｃの半分よりも長い。結果として、第１の組の混合要素３４は、導管１４に挿入される際、長手方向に対して横断する平面から、矢印４８によって示されている挿入方向とは反対方向に傾くように変形する。第１の組の混合要素３４は、長手方向に対する第１の角度から、長手方向に対する第２の角度に動く。第２の角度は、第１の角度よりも小さい。挿入方向とは反対方向のこの弾性変形又は撓みの結果として、第１の組の混合要素３４は、隣接する第２の組の混合要素４２と噛み合う。第２の組の混合要素４２は、混合バッフル１０が導管１４に挿入されるとき、挿入方向に向かって傾いたままである。したがって、第１の組の混合要素３４及び第２の組の混合要素４２は、第２の構成では、混合要素からなる交錯構造体すなわち格子構造体を形成する。この格子構造体には、隣接する混合要素３４、４２間に形成される複数のアンダーカット及び複数の交差接合部５４が画定される。したがって、混合バッフル１０を一体バッフルスタック１２の一部として成形加工する標準的な成形加工処理工程では、混合バッフル１０のこの第２の構成における成形加工を成功することができない。第２の構成における多数のアンダーカット及び接合部５４により、混合バッフル１０を第２の構成の金型から確実に取り出すことが妨げられる。要約すると、再構成可能な混合バッフル１０は、混合バッフル１０が導管１４に挿入されると、成形加工可能な第１の構成から、成形加工することが困難又は不可能である第２の構成に動く。

混合バッフル１０の混合要素３４、４２によって形成される格子構造体は、左側混合バッフル１８及び右側混合バッフル２０等の、流体流を２つの分流にしか分割しない従来的な混合バッフルよりも短い長さにわたって、混合バッフル１０を通過する２つ以上の流体をより徹底的に混合することが有利である。流体が混合バッフル１０を通って流れるとき、流体流は、第１の組の混合要素３４及び第２の組の混合要素４２によって、多数の分流に更に分割される。これに関して、流体は、反復して互いに噛み合う等しい２つの櫛形構造体を通って流れ、それにより、単一の全流が多数の分流（sub-flows）となる。分流は、後に混合流として再合流する。混合バッフル１０は、（左側混合バッフル１８及び右側混合バッフル２０等の）流体流を回転及び分流させる他の混合バッフルとともにバッフルスタック１２に組み入れられる場合、左側混合バッフル１８及び右側混合バッフル２０のみが用いられる場合に必要とされる長さよりも短い長さを有するスタティックミキサー１６において、２つ以上の流体の徹底的な混合を可能にする。このように、混合バッフル１０は、第２の構成では、流体流を混合するのに非常に好適である。

図６及び図７に最も明らかに示されているように、第１の組の混合要素３４の外側端３８における面取り面４０は、第１の組の混合要素３４が第２の構成に動かされるとき、枢動して導管１４の内壁５２に摩擦係合する。したがって、混合バッフル１０は、第１の組の混合要素３４を形成するのに用いられる公差に関係なく、混合要素３４、４２と導管１４との有効な（operable）摩擦係合をもたらすことが有利である。混合要素３４におけるいかなる公差の不一致も、混合バッフル１０が導管１４に挿入されると、混合要素３４の弾性変形によって打ち消され、導管１４のサイズに正確にフィットする。このために、再構成可能な混合バッフル１０は、混合バッフルの不一致な公差により、導管１４とスタティックミキサー１６とが締まり嵌めされることになる可能性があるという問題を解消する。バッフルスタック１２は、締まり嵌めされることになると、導管１４に挿入することが困難になる。さらに、混合バッフル１０と導管１４との自動的な摩擦係合により、バッフルスタック１２が、空気圧式プッシャーロッド及び当該技術分野において理解されている程度よりも比較的小さい挿入力を用いて、スタティックミキサー１６に確実に挿入されることが可能になる。さらに、この摩擦嵌合により、スタティックミキサー１６の輸送、保管、及び使用中にバッフルスタック１２が導管１４から抜け落ちることが防止される。

第１の組の混合要素３４が変形又は動く特定の角度は、各混合要素３４の要素長Ｌ_Ｅを変更することによって制御可能である。例えば、図７に示されている混合要素３４の長さが内側端３６から外側端３８にかけて増大しているならば、混合バッフル１０を導管１４に挿入することにより、混合要素３４は、図７に示されている角度よりも大きい角度において撓むように付勢される。同様に、混合要素３４の長さが内側端３６から外側端３８にかけて減少しているならば、導管１４に挿入することによって引き起こされる撓みの角度は、図７に示されている角度よりも小さい。このために、混合バッフル１０を成形加工して導管１４に挿入することにより、通常は成形加工処理工程においてアンダーカット加工によって得られる、混合要素のいかなる向き又は角度も得ることができる。さらに、弾性変形のタイプは、図１０〜図１９の代替的な実施形態を参照して以下で論じられるように、混合要素３４を再設計することにより変更することができる。要素長Ｌ_Ｅは、これらの実施形態では、導管１４に挿入される際に、混合バッフル１０が自動的に第２の構成をとるようにするために、導管１４の内径ＩＤ_Ｃの１／２よりも長いままであることが理解される。

したがって、混合バッフル１０を備えるスタティックミキサー１６を、以下の処理工程によって製造してもよい。混合バッフル１０は、成形加工することが困難である複数のアンダーカットを画定する第１の組の混合要素３４を有する。バッフルスタック１２を、長手方向バー３０及び第１の組の混合要素３４とともに混合バッフル１０のうちの少なくとも１つを含むように、第１の構成に成形加工する。次に、バッフルスタック１２を導管１４に挿入する。バッフルスタック１２が導管１４に挿入されると、第１の組の混合要素３４は、第１の構成から、複数のアンダーカットを有する第２の構成に動く。それにより、混合バッフル１０は、スタティックミキサー１６における流体流の混合に向けて使用可能となる。

混合バッフル１０は、スタティックミキサー１６の導管１４に挿入する前に、他の方法を用いて第２の構成に動かしてもよいことが理解される。例えば、バッフルスタック１２を、導管１４と同様のサイズを有する別個の管（図示していない）に挿入して、第１の組の混合要素３４を第２の構成に弾性変形又は別様に動かすことができる。次に、バッフルスタック１２を別個の管から反対方向に押し出して、スタティックミキサー１６の導管１４に直接入れることができる。この代替的な工程を用いて、挿入方向とは反対方向ではなく、挿入方向に向かって傾くように、第１の組の混合要素３４をスタティックミキサー１６内に配置してもよい。混合要素３４を混合要素３４の第２の構成に弾性変形又は別様に動かす他の代替的な方法も、本発明の範囲内で可能である。

したがって、混合バッフル１０は、混合要素、すなわちバッフルスタック１２全体と連続して成形加工することが不可能である複数のアンダーカットを画定する要素を備えるスタティックミキサー１６を製造することに関する問題に対処する。混合バッフル１０は、スタティックミキサー１６の導管１４に自動的に摩擦係合し、一様でない混合要素の公差によって引き起こされるいかなる挿入時の障害も排除する。混合バッフル１０は、導管１４に挿入される結果として、成形加工することが困難又は不可能である第２の構成に動かされる。それにより、スタティックミキサー１６を作製するのに必要な更なる製造ステップ又は組付けステップを、いかなるものでも排除する。再構成可能な混合バッフル１０を備えることにより、バッフルスタック１２の混合効果が増大し、かつスタティックミキサーの長さの有利な全体的低減が可能になる。

代替的な実施形態の混合バッフル１００が、図１０〜図１５に示されている。各混合バッフル１００は、図１０において詳細に示されている反復混合バッフル部片１００ａのうちの１つ又は複数を有する。第１の実施形態の混合バッフル１０と同様に、混合バッフル１００は、第１の構成に成形加工され、混合バッフル１００が導管（図示していない）に挿入されると、流体を混合するのに最適化されている第２の構成又は第３の構成に動くように構成されている。第２の構成及び第３の構成において、混合バッフル１００を画定する混合要素は、他の混合バッフルと連続して成形加工することが困難又は不可能である、複数のアンダーカットを画定する。

図１０を参照すると、第１の構成における混合バッフル１００は、図１１に示されているバッフルスタック１０４によって画定される長手方向バー１０２の形態の、長手方向に延びる混合要素支持構造体１０２を備える。混合バッフル１００は、長手方向に対して垂直に延びる少なくとも１つのクロスバー１０６も備える。単一の混合バッフル１００の長手方向バー１０２に連結される各クロスバー１０６は、他のクロスバー１０６と同じ方向に向いており、かつ他のクロスバー１０６に対して平行である。第２の組の固定混合要素１０８は、クロスバー１０６の互いに反対側の面１０６ａ、１０６ｂから互い違いの関係で延びている。第２の組の混合要素１０８は、クロスバー１０６に対する内側端１１２から外側端１１４まで、矢印１１０によって示されている挿入方向に向かって延びている。したがって、第２の組の混合要素１０８は、混合バッフル１００のＶ字状の櫛形部片を呈する。

また、混合バッフル１００は、第１の組の可動混合要素１１６（以下では第１の組の混合要素１１６）を備える。第１の組の混合要素１１６は、クロスバー１０６の互いに反対側の面１０６ａ、１０６ｂから互い違いの関係で延びている。第１の組の混合要素１１６は、クロスバー１０６に対する内側端１１８から外側端１２０まで、長手方向に対して略垂直かつクロスバー１０６に対して略垂直に延びている。第１の組の混合要素１１６のそれぞれは、矢印１１０によって示されている挿入方向に向いている歪み面１２２も有する。このために、混合要素１１６のそれぞれは、成形加工されたときの第１の構成では、略平面状であり、他の混合要素と噛み合わず、それにより、他の混合バッフルと連続して成形加工することが困難であるいかなるアンダーカットも低減させるか又はなくす。

図１１に示されているように、複数の混合バッフル部片１００ａが、長手方向に沿って互いに隣り合って位置決めされ、混合バッフル１００を形成する。同様に図１１に示されているように、バッフルスタック１０４において隣り合う２つの混合バッフル１００は、互いに対して９０度又は或る他の角度に向き付け直してもよく、それにより、混合要素１０８、１１６は、１つの混合バッフル１００と次の混合バッフルとでは向きが変わる。このように隣り合う混合バッフル１００を向き付け直すことにより、バッフルスタック１０４の単位長さあたりの効率すなわち混合の徹底性が向上する。種々の混合要素１０８、１１６が丸みの付いた縁を有さず、矩形の導管に挿入されるように構成されている一方で、混合要素１０８、１１６は、本発明の他の実施形態において、円筒形又は他の形状の導管に取り付けられるように再構成することができることが理解される

第１の組の混合要素１１６のそれぞれは、クロスバー１０６から、対応する第２の組の混合要素１０８よりも遠く外方に延びている。したがって、混合バッフル１００が導管に挿入されると、導管は、第１の組の混合要素１１６を、略垂直な第１の構成から、図１２及び図１３に示されている略平面状に傾いた第２の構成又は図１４及び図１５に示されている略非平面状に湾曲した第３の構成のいずれかに弾性（又は塑性）変形させる。これに関して、各混合要素１１６の歪み面１２２は、混合バッフル１００が導管に挿入されると、導管に当接し、長手方向バー１０２に向かって内方に付勢される。換言すれば、各混合要素１１６は、挿入方向とは反対方向に撓み、より傾いた（図１２及び図１３）又は湾曲した（図１４及び図１５）形状になる。種々の要因により、第１の組の混合要素１１６が平面状の傾いた第２の構成に変形するのか、又は湾曲した第３の構成に変形するのかが決まる可能性がある。種々の要因としては、混合要素１１６を形成する材料の弾性、導管のサイズ、及び他の要因が挙げられるが、それらに限定されない。第１の実施形態と同様に、第１の組の混合要素１１６の撓みは、歪み面１２２における混合要素１１６と導管との摩擦係合を生じる。また、第１の組の混合要素１１６は、第２の構成及び第３の構成において、第２の組の混合要素１０８と噛み合ってもよい。結果として、混合バッフル１００は、第２の構成及び第３の構成では、その第２の構成又は第３の構成に成形加工することが不可能ではないとしても困難である複数のアンダーカットを画定する。混合バッフル１００は、第２の構成及び第３の構成の双方において混合に最適化されている。したがって、混合バッフル１００は、バッフルスタック１０４を成形加工によって作製することを可能にする。バッフルスタック１０４は、第１の組の混合要素１１６を第２の構成に成形加工するという条件ならば、成形加工可能ではない。

本発明による別の実施形態の混合バッフル２００が、図１６及び図１７に示されている。第１の実施形態の混合バッフル１０と同様に、混合バッフル２００は、第１の構成（図１６）に成形加工され、混合バッフル２００が導管（図示していない）に挿入されると、流体を混合するのに最適化されている第２の構成（図１７）に動くように構成されている。第２の構成では、混合バッフル２００を画定する混合要素は、他の混合バッフルと連続して成形加工することが困難又は不可能である複数のアンダーカットを画定する。

図１６を参照すると、混合バッフル２００は、複数の反復混合バッフル部片２００ａから構成されている。各混合バッフル部片２００ａは、長手方向バー２０２の形態の長手方向に延びる混合要素支持構造体２０２と、長手方向バー２０２の周囲にある第１の円錐形部分２０４と、第１の円錐形部分２０４の隣りで長手方向バー２０２の周囲にある第２の円錐形部分２０６とを有する。第１の円錐形部分２０４は、矢印２１０によって示されている挿入方向に面する端面２０８を有する。第１の円錐形部分２０４の断面寸法は、端面２０８から第２の円錐形部分２０６に向かってテーパー状になっている。第１の円錐形部分２０４は、複数の貫通開口２１２も有する。複数の貫通開口２１２は、混合バッフル２００の中央部分を通る流れを可能にするように構成されている。混合バッフル２００は第１の組の可動混合要素２１４を備える。第１の組の可動混合要素２１４は、内側縁２１６から外側縁２１８まで、長手方向に対して垂直な方向に径方向外方に延びる。第１の組の混合要素２１４のそれぞれは、混合要素２１４間の流体流向けの第１の間隙２２０を画定するように、互いから離間している。

同様に、第２の円錐形部分２０６は、矢印２１０によって示されている挿入方向に面している端面２２２を有する。第２の円錐形部分２０６の断面寸法は、第１の円錐形部分２０４から離れる方向に端面２２２からテーパー状になっている。第２の円錐形部分２０６も複数の貫通開口２２４を有する。複数の貫通開口２２４は、混合バッフル２００の中央部分を通る流れを可能にするように構成されている。混合バッフル２００は第２の組の可動混合要素２２６を備える。第２の組の可動混合要素２２６は、内側縁２２８から外側縁２３０まで、長手方向に対して垂直な方向に径方向外方に延びる。第２の組の混合要素２２６のそれぞれは、混合要素２２６間の流体流向けの第２の間隙２３２を画定するように、互いから離間している。第１の組の混合要素２１４は第２の間隙２３２と概ね位置合わせされ、第２の組の混合要素２２６は第１の間隙２２０と概ね位置合わせされる。第１の複数の混合要素２１４及び第２の複数の混合要素２２６は、本発明の範囲内の混合バッフル２００の他の実施形態において、異なる回転位置において位置合わせすることもできることが理解される。

第１の複数の混合要素２１４及び第２の複数の混合要素２２６は、混合バッフル２００が導管に挿入されると、導管が、混合要素２１４、２２６を、第１の構成の垂直の向きから、図１７に示されている第２の構成における傾いた向きに弾性変形させるようなサイズになっている。これに関して、各混合要素２１４、２２６は、混合バッフル２００が導管に挿入されると、長手方向バー２０２に向かって内方かつ挿入方向とは反対方向に付勢される。したがって、混合要素２１４、２２６は、長手方向に対する第１の角度から、長手方向に対する第２の角度に動く。第２の角度は第１の角度よりも小さい。第１の実施形態と同様に、第１の複数の混合要素２１４及び第２の複数の混合要素２２６の撓みは、混合要素２１４、２２６の外側縁２１８、２３０と導管との間に摩擦係合をもたらす。混合要素２１４、２２６は前述の実施形態におけるように噛み合わないが、混合バッフル２００は、第２の構成では依然として、成形加工を妨げる可能性がある原因を呈する複数のアンダーカットを画定する。したがって、混合バッフル２００は、バッフルスタックを成形加工によって作製することを可能にする。バッフルスタックは、第１の複数の混合要素２１４及び第２の複数の混合要素２２６を第２の構成に成形加工するという条件ならば、成形加工可能ではない。

本発明による別の実施形態の混合バッフル３００が、図１８及び図１９に示されている。第１の実施形態の混合バッフル１０と同様に、混合バッフル３００は、第１の構成（図１８）に成形加工され、混合バッフル３００が導管（図示していない）に挿入されると、流体を混合するのに最適化されている第２の構成（図１９）に動くように構成されている。第２の構成では、混合バッフル３００を画定している混合要素は、他の混合バッフルと連続して成形加工することが困難又は不可能である複数のアンダーカットを画定する。

図１８を参照すると、混合バッフル３００は、長手方向に沿って延びる中央フレーム３０２の形態の混合要素支持構造体３０２を備える。中央フレーム３０２は、長手方向に対して垂直に延びる複数のクロスバー３０４と、クロスバー３０４の隣接対間に延びる複数の連結バー３０６とを含む。混合バッフル３００は、各クロスバー３０４の互いに反対側の面３０４ａ、３０４ｂから延びる、第１の組の可動混合要素３０８（以下では第１の組の混合要素３０８）も備える。各クロスバー３０４から延びる混合要素３０８の側方位置決め及び数は、本発明の範囲から逸脱することなく変更してもよい。混合要素３０８のそれぞれは、第１の構成では、対応するクロスバー３０４に対する内側縁３１０から、導管（図示していない）と当接するように構成されている外側縁３１２まで長手方向に対して垂直に延びる。また、混合要素３０８のそれぞれは、内側縁３１０と外側縁３１２との間に延びる歪み面３１４を有し、歪み面３１４は、矢印３１６によって示されている挿入方向に向いている。

第１の組の混合要素３０８のそれぞれは、混合バッフル３００が導管に挿入されると、導管が、混合要素３０８を、第１の構成の垂直かつ略直線の向きから、図１９に示されている第２の構成における略非平面状の湾曲した向きに弾性変形させるようなサイズになっている。これに関して、各混合要素３０８の歪み面３１４は、混合バッフル３００が導管に挿入されると、中央フレーム３０２に向かって内方かつ挿入方向とは反対方向に付勢される。第１の実施形態と同様に、混合要素３０８の撓みは、混合要素３０８の外側縁３１２と導管との間に摩擦係合を生じる。混合要素３０８は前述した実施形態におけるように噛み合わないが、混合バッフル３００は、依然として、第２の構成では、成形加工を妨げる可能性がある原因を呈する複数のアンダーカットを画定する。したがって、混合バッフル３００は、第１の組の混合要素３０８を第２の構成に成形加工するという条件ならば成形加工可能ではないバッフルスタックの、成形加工による作製を可能にする。

本発明は、いくつかの実施形態の記述によって例示してきたが、また、そのような実施形態を非常に詳細に記述してきたが、添付の特許請求の範囲の範囲をそのような詳細に制限、又はいかようにも限定する意図はない。更なる利点及び変更形態が、当業者には容易に明らかである。例えば、種々の実施形態の混合バッフル１０、１００、２００、３００は、矩形状、円形状のミキサー導管を含めて、任意のタイプのミキサー導管における使用に適合することができる。したがって、本発明は、本発明の最も広範な態様において、図示及び記述されている特定の細部に限定されない。本明細書に開示されている種々の特徴は、特定の用途に必要又は所望の任意の組合せにおいて用いてもよい。したがって、添付の特許請求の範囲の趣旨及び範囲から逸脱することなく、本明細書に記載されている細部から逸脱してもよい。

Claims

スタティックミキサーにおいて流体流を混合する混合バッフルであって、
長手方向に沿って延びる混合要素支持構造体と、
前記混合要素支持構造体に連結される第１の組の可動混合要素であって、該第１の組の可動混合要素は第１の構成に形成される、第１の組の可動混合要素と、
を備え、
前記混合バッフルが導管に挿入されると、前記第１の組の可動混合要素は前記第１の構成から第２の構成に動く、混合バッフル。
前記第１の組の可動混合要素は、前記第１の構成では、第１の角度で前記長手方向から傾いており、前記第１の組の可動混合要素は、前記第２の構成では、前記第１の角度よりも小さい第２の角度で前記長手方向から傾いている、請求項１に記載の混合バッフル。
前記第１の組の可動混合要素は、前記第１の構成では前記長手方向に対して垂直であり、前記第１の組の可動混合要素は、前記第２の構成では前記長手方向から鋭角に傾いている、請求項２に記載の混合バッフル。
前記第１の組の可動混合要素のそれぞれは、導管内に配置されると、前記第１の構成から前記第２の構成へと弾性変形する、請求項１に記載の混合バッフル。
前記混合要素支持構造体に連結される第２の組の固定混合要素であって、該第２の組の固定混合要素は、前記第１の構成にあるとき、前記第１の組の可動混合要素と交錯しない、第２の組の固定混合要素を更に備える、請求項１に記載の混合バッフル。
前記第１の組の可動混合要素及び前記第２の組の固定混合要素は、該第１の組の可動混合要素が前記第２の構成に動くと、互いに噛み合って格子構造体を形成する、請求項５に記載の混合バッフル。
前記第１の組の可動混合要素のそれぞれは、前記混合要素支持構造体に連結される内側端と、前記第１の組の可動混合要素が前記第２の構成にあるとき、導管に摩擦係合するように構成されている面取り外側端とを有する、請求項１に記載の混合バッフル。
前記第１の組の可動混合要素のそれぞれは、前記第１の構成では略平面状であり、前記第２の構成では略非平面状である、請求項１に記載の混合バッフル。
前記第１の組の可動混合要素は、前記第２の構成では複数のアンダーカットを画定する、請求項１に記載の混合バッフル。
流体を混合するスタティックミキサーであって、
導管と、
請求項１に記載の前記混合バッフルと、
を備える、スタティックミキサー。
前記第１の組の可動混合要素は、前記第１の構成にあるとき、前記混合要素支持構造体から垂直に延びる、請求項１０に記載のスタティックミキサー。
前記混合バッフルは非金属性である、請求項１０に記載のスタティックミキサー。
流体流を混合するスタティックミキサーであって、
導管と、
前記導管に挿入される少なくとも１つの混合バッフルであって、該混合バッフルは、
長手方向に沿って延びる混合要素支持構造体と、
前記混合要素支持構造体に連結される第１の組の可動混合要素であって、該第１の組の可動混合要素は第１の構成に形成される、第１の組の可動混合要素と、
を更に備え、
該混合バッフルが導管に挿入されると、前記第１の組の可動混合要素は前記第１の構成から第２の構成に動く、混合バッフルと、
を備える、スタティックミキサー。
前記少なくとも１つの混合バッフルは、少なくとも１つの追加のバッフルと連続して成形加工され、一体のバッフルスタックを形成する、請求項１３に記載のスタティックミキサー。
前記追加のバッフルのうちの少なくとも１つは、前記少なくとも１つの混合バッフルとは異なるタイプのバッフルである、請求項１４に記載のスタティックミキサー。
前記追加のバッフルのうちの少なくとも１つは、前記少なくとも１つの混合バッフルから或る角度に向いている、請求項１４に記載のスタティックミキサー。
前記第１の組の可動混合要素は、前記第１の構成では、第１の角度で前記長手方向から傾いており、前記第１の組の可動混合要素は、前記第２の構成では、前記第１の角度よりも小さい第２の角度で前記長手方向から傾いている、請求項１３に記載のスタティックミキサー。
前記第１の組の可動混合要素は、前記第１の構成では前記長手方向に対して垂直であり、前記第１の組の可動混合要素は、前記第２の構成では前記長手方向から鋭角に傾いている、請求項１７に記載のスタティックミキサー。
前記第１の組の可動混合要素のそれぞれは、導管内に配置されると、前記第１の構成から前記第２の構成へと弾性変形するようなサイズになっている、請求項１３に記載のスタティックミキサー。
前記少なくとも１つの混合バッフルは、前記混合要素支持構造体に連結される第２の組の固定混合要素であって、該第２の組の固定混合要素は、前記第１の構成にあるとき、前記第１の組の可動混合要素と交錯しない、第２の組の固定混合要素を更に備える、請求項１３に記載のスタティックミキサー。
前記第１の組の可動混合要素及び前記第２の組の固定混合要素は、該第１の組の可動混合要素が前記第２の構成に動くと、互いに噛み合って格子構造体を形成する、請求項２０に記載のスタティックミキサー。
前記第１の組の可動混合要素のそれぞれは、前記混合要素支持構造体に連結される内側端と、前記第１の組の可動混合要素が前記第２の構成にあるとき、導管に摩擦係合するように構成されている面取り外側端とを有する、請求項１３に記載のスタティックミキサー。
前記第１の組の可動混合要素のそれぞれは、前記第１の構成では略平面状であり、前記第２の構成では略非平面状である、請求項１３に記載のスタティックミキサー。
前記第１の組の可動混合要素は、前記第２の構成では複数のアンダーカットを画定する、請求項１３に記載のスタティックミキサー。
前記導管は内径を有し、前記第１の組の可動混合要素のそれぞれは要素長を規定し、該要素長は、前記導管の前記内径の半分よりも長い、請求項１３に記載のスタティックミキサー。
流体流を混合するスタティックミキサーであって、
内径を規定する導管と、
前記導管に挿入される少なくとも１つの混合バッフルであって、該混合バッフルは、長手方向に沿って延びる長手方向バーと、該長手方向バーに枢動可能に連結される第１の組の混合要素と、
を備え、前記第１の組の混合要素のそれぞれは要素長を規定し、該要素長は、前記導管の前記内径の半分よりも長い、スタティックミキサー。
前記第１の組の混合要素は、前記長手方向に向かって又は該長手方向とは反対方向に該第１の組の混合要素の枢動を可能にするように、前記長手方向バーに枢動可能に連結される、請求項２６に記載のスタティックミキサー。
スタティックミキサーを製造する方法であって、
長手方向に沿って延びる混合要素支持構造体と、第１の構成を有する第１の組の可動混合要素とを備えるように、少なくとも１つの混合バッフルを成形加工することを含み、
前記第１の組の可動混合要素は、前記少なくとも１つの混合バッフルが導管に挿入される際に、第２の構成に動くように構成される、方法。
前記第１の組の可動混合要素は弾性変形して、前記第１の構成から前記第２の構成に動く、請求項２８に記載の方法。
前記第１の組の可動混合要素は、前記第１の構成では、第１の角度で前記長手方向から傾いており、前記第１の組の可動混合要素は、前記第２の構成では、前記第１の角度よりも小さい第２の角度で前記長手方向から傾いている、請求項２８に記載の方法。
前記第１の組の可動混合要素は、前記第１の構成における略平面状から、前記第２の構成における略非平面状に動く、請求項２８に記載の方法。
前記少なくとも１つの混合バッフルは、前記第１の構成にあるとき、前記第１の組の可動混合要素と交錯しない第２の組の固定混合要素を更に備え、該第２の組の固定混合要素は、前記第２の構成では前記第１の組の可動混合要素と噛み合う、請求項２８に記載の方法。
スタティックミキサーを製造する方法であって、
長手方向に沿って延びる混合要素支持構造体と、第１の構成を有する第１の組の可動混合要素とを備えるように、少なくとも１つの混合バッフルを成形加工することと、
前記少なくとも１つの混合バッフルを導管に挿入することと、
前記少なくとも１つの混合バッフルが前記導管に挿入される際に、前記第１の組の可動混合要素を、前記第１の構成から第２の構成に動かすことと、
を含む、方法。
スタティックミキサーを組み立てる方法であって、
複数の混合要素を備える少なくとも１つの混合バッフルを導管に挿入することと、
前記混合バッフルを挿入しながら、前記混合要素のうちの少なくともいくつかを混合構成に動かすことと、
を含む、方法。