JP2016525443A - 往復式流体攪拌機 - Google Patents

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Abstract

流体混合組立体は、第1の位置と第2の位置との間で流体内において往復運動を行うよう適応される。流体撹拌素子は、外部駆動装置と連結されるよう適応される内部的に配置される磁気部材を有する。【選択図】 図1

Description

本開示は、流体を撹拌する装置に係わり、特に、器内の流体を効率的に混合することができる磁気往復式組立体に関わる。
流体内の流体成分を混合するために、流体内の該成分を撹拌することがしばしば必要となる。その際、混合は幾つかの方法で行われる。例えば、回転式にかき回す、流体内でかき回し素子を不規則に移動させる、流体を含む流体貯蔵部を振る、貯蔵部の本体を変形させる、ポンプを用いて流体を循環させる、又は、その全ての組み合わせを用いることが挙げられる。
このような混合動作を開示する公知の技術は、一般的に、流体貯蔵部の外部から貯蔵部の中に含まれる流体まで延在する軸を用いる。流体貯蔵部内を延在する軸は、貯蔵部の壁にシールや取付部をしばしば用いるが、これらシールや取付部は動作中に機能しなくなるか漏れを生じ得る。更に、シールや取付部により、流体及び/又は流体内に混合された成分の汚染が結果として生じ得る。
器に収容される磁石を駆動して器内の流体をかき回すために磁気回転駆動を用いる技術が幾つか開発されている。更なる技術では、貯蔵部内に混合組立体を保留させるよう超電導磁石が利用される。これらの組立体は高価で極めて温度の低い動作条件を必要とする。
従って、流体を効率的に混合することができる新しいタイプの混合組立体を開発する必要がある。
実施形態は、例示的に示され、添付の図面に制限されない。
図1は、一実施形態による混合組立体の分解斜視図を示す。 図2は、一実施形態による混合組立体の斜視図を示す。 図3は、一実施形態による混合組立体の斜視図を示す。 図4は、一実施形態による流体撹拌素子の上面図を示す。 図5は、図4の線A−Aについて取られた一実施形態による流体撹拌素子の断面側面図を示す。 図6は、一実施形態による磁気素子の斜視図を示す。 図7は、一実施形態による磁気素子の上面図を示す。 図8は、図7の線B−Bについて取られた一実施形態による磁気素子の断面側面図を示す。 図9は、一実施形態による流体撹拌素子と磁気素子の分解斜視図を示す。 図10は、一実施形態による流体撹拌素子と磁気素子の上面図を示す。 図11は、一実施形態による流体撹拌素子と磁気素子の断面側面図を示す。 図12は、一実施形態による拡散素子の斜視図を示す。 図13は、一実施形態による拡散素子の上面図を示す。 図14は、図13の線C−Cについて取られた一実施形態による拡散素子の断面側面図を示す。 図15は、弁素子が閉位置にある、一実施形態による弁素子の斜視図を示す。 図16は、弁素子が閉位置にある、一実施形態による弁素子の上面図を示す。 図17は、図16の線D−Dについて取られた一実施形態による弁素子の断面側面図を示す。 図18は、図15の線E−Eについて取られた一実施形態による弁素子の拡大斜視図を示す。 図19は、弁素子が開位置にある、一実施形態による弁素子の斜視図を示す。 図20は、弁素子が開位置にある、一実施形態による弁素子の上面図を示す。 図21は、図20の線F−Fについて取られた一実施形態による弁素子の断面側面図を示す。 図22は、図19の線G−Gについて取られた一実施形態による弁素子の拡大斜視図を示す。 図23は、一実施形態による支持部の斜視図を示す。 図24は、一実施形態による支持部の断面側面図を示す。 図25は、一実施形態によるプラグの斜視図を示す。 図26は、混合組立体が第1の位置にある、一実施形態による混合組立体の断面側面図を示す。 図27は、混合組立体が第1の位置と第2の位置の間にある、一実施形態による混合組立体の断面側面図を示す。 図28は、混合組立体が第2の位置にある、一実施形態による混合組立体の断面側面図を示す。 図29は、混合組立体が第1の位置にある、一実施形態による混合組立体の断面側面図を示す。 図30は、混合組立体が第2の位置にある、一実施形態による混合組立体の断面側面図を示す。 図31は、一実施形態による混合組立体の分解斜視図を示す。 図32は、一実施形態による第2の弁素子の斜視図を示す。 図33は、混合組立体が第2の位置にある、一実施形態による混合組立体の断面側面図を示す。 図34は、混合組立体が第2の位置と第1の位置の間にある、一実施形態による混合組立体の断面側面図を示す。 図35は、混合組立体が第1の位置にある、一実施形態による混合組立体の断面側面図を示す。 図36は、一実施形態による混合組立体の分解斜視図を示す。 図37は、混合組立体が第1の位置にある、一実施形態による混合組立体の断面側面図を示す。 図38は、混合組立体が第1の位置と第2の位置の間にある、一実施形態による混合組立体の断面側面図を示す。 図39は、混合組立体が第2の位置にある、一実施形態による混合組立体の断面側面図を示す。 図40は、混合組立体が第2の位置と第1の位置の間にある、一実施形態による混合組立体の断面側面図を示す。 図41は、回転式磁気ドライブが磁気部材に磁気的に結合され、混合組立体が第2の位置にある、一実施形態による混合組立体の断面側面図を示す。 図42は、回転式磁気ドライブが磁気部材に磁気的に結合され、混合組立体が第1の位置にある、一実施形態による混合組立体の断面側面図を示す。 図43は、回転式磁気ドライブが電磁石に結合され、混合組立体が第1の位置にある、一実施形態による混合組立体の断面側面図を示す。
当業者には、図中の素子が簡略化及び明確化のために例示され、必ずしも原寸に比例して描かれていないことは理解されるであろう。例えば、図中の幾つかの素子の寸法は、本発明の実施形態の理解を高めるために他の素子に対して実際よりも大きく描かれている場合もある。
以下の説明は、添付の図面と組み合わせて、本願に記載する教授の理解を補助するために提供される。以下の説明では、教授の特定の実施や実施形態に焦点を当てる。この焦点は、教授の説明を補助するために提供され、教授の範囲又は適用性を制限するものとして解釈されてはならない。しかしながら、本願に開示するように他の実施形態が教授に基づいて使用されてもよい。
「備える」、「備えている」、「含む」、「含んでいる」、「有する」、「有している」といった用語、又は、その全ての他の変形語は、非排他的包含を網羅することを意図している。例えば、特徴の一覧を備える方法、アーチクル、又は、装置は、これらの特徴だけに必ずしも制限されず、該方法、アーチクル、又は、機器に明確に列挙されていない又は該方法、アーチクル、又は、機器に特有の他の特徴を含んでもよい。更に、明確に記載されない限り、「又は」は、「又は」を包含し「又は」を限定するものではない。例えば、条件A又はBは、次のいずれかによって満たされる。Aは、真(又は有)でありBは偽(又は無)である、Aは偽(又は無)でありBは真(又は有)である、及び、A及びBは共に真(又は有)である。
冠詞の使用は、本願記載の素子や構成要素を説明するために使用される。これは、便宜上、及び、発明の範囲の一般的な意味を提供するためだけに行われる。本説明は、特に記載がない限り、一つ、少なくとも一つ、又、単数は複数も含み、或いは、その逆と理解されるべきである。例えば、単一のアイテムが本願に記載されている場合、一つ以上のアイテムが単一のアイテムの代わりに使用されてもよい。同様にして、一つ以上のアイテムが本願で記載されている場合、単一のアイテムが該一つ以上のアイテムと置換されてもよい。
特に定義されてない限り、本願で使用する全ての技術的及び科学的用語は、本発明が属する技術において当業者によって一般的に理解される意味と同じ意味を持つ。材料、方法、及び、実施例は、例示的に過ぎず、制限的であることは意図されない。本願で記載されない程度では、特定の材料や処理動作に関する多数の詳細は、従来通りであり、流体混合技術に関する教科書や他のソースで見つけられるであろう。
特に記載がない限り、構成要素を説明する上での任意の数又は範囲の使用は近似であり例示的に過ぎず、該特定の値だけを含むことに制限されてはならない。
以下の説明は、流体混合組立体、特に、流体内で往復運動を行うよう適応される混合組立体に関わる。例えば、混合組立体は、回転式磁気ドライブ又は電磁ドライブ等の駆動装置と係合するよう適応される磁気部材を含み、回転式駆動装置の回転又は電磁ドライブの周期的な励磁により、混合組立体は往復運動を行い混合組立体を取り囲む流体が吸い上げられる。
図1を最初に参照するに、混合組立体1の第1の実施形態の分解図が示される。図2には、組み立てられた構造の混合組立体1が示される。混合組立体1は、流体撹拌素子2を含み、流体撹拌素子2は中央軸4に沿って支持部24に摺動可能に連結されるよう適応され、それにより、流体撹拌素子2は中央軸4に沿って往復運動を行うことができる。更に、混合組立体は、拡散素子38を含み、流体撹拌素子2が往復運動を行うと、流体を拡散素子38の方に、拡散素子38を少なくとも部分的に通るようにさせる。このようにして、流体撹拌素子2は、混合組立体1を取り囲む流体に混合動作を与えるよう適応され得る。
上述の通り、混合組立体1は、流体撹拌素子と係合される支持部24を更に含む。支持部は、静的支持部で動かないよう適応される。例えば、特定の実施形態では、支持部24は器34の内部と連結される、又は、直接的に取り付けられるか一体的に形成されてもよい。一般的に、支持部24は、底壁、上壁、側壁、又は、その全ての組み合わせにおいて器の内部と連結され得る。特定の実施形態では、支持部24は、底壁において器の内部と連結され得る。
図3乃至図8を参照するに、流体撹拌素子の特定の実施形態が例示される。流体撹拌素子2は、第1の主表面6と第2の主表面8を有する。一般的に、第1及び第2の主表面6、8は、動作中に混合されるべき流体と相互に作用するよう適応される。流体撹拌素子2は、流体撹拌素子が流体を撹拌できる任意の形状を有する。例えば、図3に例示されるように、流体撹拌素子2は支持部24と係合するよう中央アパーチャ10を有する略平坦なディスクでもよい。他の特定の実施形態では、流体撹拌素子2は、略円錐台形状、ドーム形状、略トロイダル形状、又は、その全ての組み合わせをでもよい。更に、流体撹拌素子2の第1及び第2の主表面6、8は、流体撹拌素子の形状に関わらず径方向にテーパが付けられてもよい。
流体撹拌素子2は、上方から見た際に任意の一般的な輪郭を有し得る。特定の実施形態では、上方から見た際に、流体撹拌素子2は、略円形状、ピラミッド形状、多角形状、又は、その全ての組み合わせを有し得る。特定の実施形態では、図4に示すように、流体撹拌素子2は、上方から見た際に、略円形の形状となるよう実質的に丸みが付けられた外側縁を有し得る。
図4に示すように、特定の実施形態では、流体撹拌素子2は、流体撹拌素子2の外側縁と接する最適な円形によって測定される外周CFAEを有する。追加的には、流体撹拌素子2は、流体撹拌素子2の第1の縁から流体撹拌素子2の対向する第2の縁までが測定される直径DFAEを有する。
特定の実施形態では、流体撹拌素子2は、中央軸4に沿って測定される最大高さHFAEを有し得る。DFAE:HFAEの比は、0.2以上、0.3以上、0.4以上、0.5以上、0.6以上、0.7以上、0.8以上、0.9以上、1.0以上、1.1以上、1.2以上、1.3以上、1.4以上、1.5以上、1.6以上、1.7以上、1.8以上、1.9以上、2.0以上、3.0以上、4.0以上、5.0以上、10.0以上でもよい。DFAE:HFAEの比は、1000以下、例えば、900以下、800以下、700以下、600以下、500以下、400以下、300以下、200以下、100以下、75以下、50以下、25以下、20以下、15以下、10以下、5以下でもよい。DFAE:HFAEの比は、上述の比の値全てを含む、その間の範囲内にあり、例えば、1.0と5.0の間にある。
図5及び図6をここで参照するに、特定の実施形態では、流体撹拌素子2は、流体撹拌素子2内に少なくとも部分的にまたは全体的に配置され得る内部空洞12を有し得る。内部空洞12は、流体撹拌素子2内で任意の形状を有する。例えば、内部空洞12はトロイダル形状を有しても、テーパが付けられてもよい。内部空洞12は、任意の断面輪郭、例えば、直線、円形、三角形、多角形、又は、その全ての組み合わせを有し得る。ある実施形態では、内部空洞12は、以下により詳細に説明するように、磁気素子の外側輪郭及び寸法を補完する形状を有し得る。
図5に示すように、内部空洞12は、流体撹拌素子2の中央アパーチャ10の回りで同心状に延在し得る。別の実施形態では、内部空洞12は、流体撹拌素子2の中央軸4と同軸でない中央軸14を有し得る。その際、二つの中央軸4、14は互いと角度的にずらされるか、垂直方向にオフセットされ得る。
内部空洞12は、密閉環境でもよく、混合されるべき周囲の流体から密閉されていてもよい。特定の実施形態では、内部空洞は、密封されている。更に、図5に示すように、流体撹拌素子は一体型の片でもよく、内部空洞12は流体撹拌素子2の形成中に形成されてもよい。
図1及び図6を再び参照するに、混合組立体1は、器の外側に位置する駆動装置と係合するよう適応され得る磁気部材16を更に含み得る。磁気部材は、磁気部材が流体撹拌素子を平行移動させることができる任意の方法で、流体撹拌素子と係合又は連結され得る。特定の実施形態では、磁気部材16は、流体撹拌素子2の内部空洞12内に位置決めされ得る。例えば、流体撹拌素子2は、磁気部材16上にオーバーモールドされ得る。別の態様では、図6に具体的に例示されるように、流体撹拌素子2は二つの独立した構成要素92、94を有し、中に磁気部材16を挿入した後に該構成要素92、94が一緒に合せられてもよい。磁気部材16と流体撹拌素子の任意の配置では、磁気部材は混合組立体を取り囲む流体から密閉され、特に、密封され得る。このようにして、混合される流体と反応し得る磁気素子は、流体と化学反応を起こすことが防止される。
磁気部材16は、任意の一般的な形状または輪郭を有し得る。図6乃至図8を参照するに、ある実施形態では、磁気部材16は略トロイダル形状を有する。磁気部材16は、流体撹拌素子2の内部空洞12内に嵌るようサイズが決められ得る。特定の実施形態では、磁気部材16は、内部空洞12によって形成される容積全体を占有してもよい。更なる実施形態では、磁気部材16は、内部空洞12より小さい容積を有してもよい。その際、中の磁気部材16の移動を防止するために、任意の数のシム又はスペーサ(図示せず)が内部空洞12に組み込まれ得る。
特定の実施形態では、磁気部材16は、接着剤によって内部空洞12内に固定され得る。別の実施形態では、磁気部材16は、機械的に変形される、又は、内部空洞12の輪郭に適応される非対称形状を有し得る。更なる実施形態では、磁気部材16と流体撹拌素子2は少なくとも一つのポカヨケを有し得る。本願で参照する「ポカヨケ」とは、所望の位置及び/又は配向で構成要素を互いに対して位置合わせし維持する係合手段である。ポカヨケは、磁気部材16及び流体撹拌素子2のうちの一方から延在するタブを含む。タブは、磁気部材16及び流体撹拌素子2のうちの他方に設けられた対応するスロットと係合するよう適応される。更なる別の実施形態では、磁気部材16は、流体撹拌素子2の内部空洞12に対して自由に移動することができる。その際、磁気部材16は、内部空洞12内で回転する、又は、摺動可能に振動するよう適応され得る。
磁気部材16は、駆動装置と磁気的に相互作用することができる任意の材料よりなり得る。例えば、特定の実施形態では、磁気部材は強磁性を有し得る。その際、磁気部材は、鋼、鉄、コバルト、ニッケル、及び、地磁石を含む強磁性材料から選択され得る。更なる実施形態では、磁気部材16は磁気材料よりなり得る。
磁気部材は、駆動装置のタイプに応じて、任意の数の極を任意の配向で有し得る。ある実施形態では、磁気部材16は、正極と負極の両方を有するバイポーラでもよい。
図1を再び参照するに、特定の実施形態では、混合組立体1は、拡散素子38を更に含み得る。流体撹拌素子2が往復運動を行うため、流体は拡散素子38の方に、拡散素子38を少なくとも部分的に通るよう流される。拡散素子38は、一体型の片でもよく、器とは別個の異なる素子でもよい。他の実施形態では、以下により詳細に説明するように、拡散素子38は、器の一部として一体的に形成され得、さもなければ、器或いは混合皿と直接的に又は間接的に連結され得る。
図12乃至図14を参照するに、拡散素子38は任意の形状を有し得る。特定の実施形態では、拡散素子38は、流体撹拌素子の輪郭を補完する形状を有し得る。特定の実施形態では、拡散素子38は、略環状で、第1の直径DD1を有し得る。DD1:DFAEの比は、少なくとも1.01、少なくとも1.02、少なくとも1.03、少なくとも1.04、少なくとも1.05、少なくとも1.10、少なくとも1.15、少なくとも1.20、少なくとも1.25、少なくとも1.30、少なくとも1.35、少なくとも1.40、少なくとも1.45、少なくとも1.50でもよい。DD1:DFAEの比は、2.5以下、2.0以下、1.75以下、1.70以下、1.65以下、1.60以下、1.55以下、1.50以下、1.45以下、1.40以下、1.35以下、1.30以下、1.25以下、1.20以下、1.15以下、1.10以下でもよい。追加的には、DD1:DFAEの比は、上述の比の全てを含む、その間の範囲内にあり、例えば、1.01と1.10の間にある。
更なる実施形態では、拡散素子38は、略平行な側壁40を有し得る。別の実施形態では、拡散素子38は略円錐台形状を有する。その際、側壁40は更に第2の直径DD2を有する。DD2:DD1の比は、1.01以上、1.05以上、1.10以上、1.15以上、1.20以上、1.25以上、1.30以上、1.35以上でもよい。DD2:DD1の比は、2.00以下、1.75以下、1.50以下、1.40以下、1.30以下、1.20以下でもよい。DD2:DD1の比は、上述の比の全てを含む、その間の範囲内にあり、例えば、1.01と1.20の間にある。
更なる別の実施形態では、拡散素子38は、全ての他の略環状の形状を有し得る。例えば、拡散素子38は、トロイダル形状、三角形状、又は、直線形状を有し得る。追加的には、拡散素子38は任意の方向または度合いでテーパが付けられる、曲げられる、捻られる、湾曲される、又は、配向され得る。別の特定の実施形態では、拡散素子38は任意の多角形形状を有し得る。その際、拡散素子38はセグメント化された側壁40と閉リングを形成し得る。
拡散素子38は、拡散素子38上の直径方向に対向する二点間で測定される直径DD1に対して垂直に測定される高さHを有し得る。特定の態様では、H:DD1の比は、0.50以下、0.45以下、0.40以下、0.35以下、0.30以下、0.25以下、0.20以下、0.15以下、0.10以下でもよい。H:DD1の比は、0.005以上、0.010以上、0.015以上、0.020以上、0.025以上、0.030以上、0.050以上、0.100以上、0.200以上、0.300以上、0.400以上でもよい。追加的には、H:DD1の比は、上述の比の全てを含む、その間の範囲内にあり、例えば、0.3と0.5の間にある。
特定の実施形態では、拡散素子38は金属よりなる。更なる実施形態では、拡散素子38はポリマーよりなる。その際、拡散素子38は射出成形より形成され得る。拡散素子38は、一体型の片でもよく、一緒に取り付けられる二つ以上の別個の構成要素を含んでもよい。構成要素の取り付けは、接着剤、機械的変形(例えば、構成要素の圧接)、溶接、又は、二つの構成要素を一緒に接合する任意の他の方法を使用することで実施され得る。
拡散素子38は、側壁40に沿って位置決めされる複数のアパーチャ46を更に含む。アパーチャ46は、拡散素子38の側壁40上に位置決めされることで、流体の通路を形成することができる。アパーチャ46は、側壁40に切り込まれた任意の形状を有し得る。例えば、アパーチャ46は、直線、円形、三角形、又は、任意の他の多角形状を有し得る。
特定の態様では、アパーチャ46は略同じ形状に形成され得る。アパーチャ46は、略同じサイズを有するよう形成され得る。特定の態様では、アパーチャ46は様々な形状及び/又はサイズを有するよう形成され得る。
特定の実施形態では、アパーチャ46は拡散素子38の側壁40上の単一面に沿って位置決めされ得る。アパーチャ46の位置合わせは、拡散素子38の周囲における均等な流体混合を容易にすることを補助する。代替的には、アパーチャ46は拡散素子38の側壁40に沿って二つ以上の面に形成され得る。その際、アパーチャ46は拡散素子38の周囲において不均等な流体混合特性を発生することができる。不均等な流体混合は、密度が異なる幾つかの成分が単一の溶液に混合される状況において有利なこともある。
特定の実施形態では、拡散素子38の側壁40は内表面積Aを有し、アパーチャ46は材料を有さない拡散素子38の表面積によって測定される合計面積Aを定める。A:Aの比は、少なくとも1.1、少なくとも1.2、少なくとも1.3、少なくとも1.4、少なくとも1.5、少なくとも1.6、少なくとも1.7、少なくとも1.8、少なくとも1.9、少なくとも2.0、少なくとも2.1、少なくとも2.2、少なくとも2.3、少なくとも2.4、少なくとも2.5、少なくとも2.6、少なくとも2.7、少なくとも2.8、少なくとも2.9、少なくとも3.0、少なくとも3.5、少なくとも4.0、少なくとも4.5でもよい。A:Aの比は、100以下、75以下、50以下、40以下、30以下、20以下、15以下、10以下、5以下、4以下、3以下、2以下でもよい。追加的には、A:Aの比は、上述の値の全てを含む、その間の範囲内にあり、例えば、2.7と5.0の間にある。A:Aの比が増加すると、拡散素子38のアパーチャ46を通ることが可能な流体の容積が増加し得る。
特定の実施形態では、拡散素子38は放射状フランジ48を更に含む。放射状フランジ48は、拡散素子38の端部から延在し、拡散素子38が器の内壁と係合することを可能にする。放射状フランジ48は、径方向内方又は外方に側壁40の一部を曲げることで拡散素子38の側壁40から形成され得る。径方向への曲げをより容易化するために、放射状フランジ48は複数の斜角又は切り込み(図示せず)を含み得る。特に、斜角は、拡散素子38の中央点(図示せず)に対して略垂直に配向され得る。
図15乃至図22を参照するに、混合組立体1は、更に、拡散素子38と係合される弁素子50を含む。最初に図15乃至図18を参照するに、弁素子50は拡散素子38と係合することができ、単一の径方向(即ち、径方向内方又は径方向外方)における拡散素子38のアパーチャ46を通る流体の流れを防止するよう適応され得る。弁素子50は、アパーチャ46と少なくとも部分的に位置合わせされる複数のゲート52を含む。ゲート52は、アパーチャ46と略同じサイズ及び形状を有し、流体がアパーチャ46を通って流れることを塞ぐことができる。別の実施形態では、ゲート52が拡散素子38の側壁40上にオーバーラップされるよう、ゲート52はアパーチャ46より大きくてもよい。図15乃至図18に例示されるように、ゲート52が第1の位置にあるとき、アパーチャ46はアパーチャ46を通る流体の流れを実質的に塞ぐことができる。
特定の実施形態では、弁素子50はポリマー、熱可塑性材料、エラストマー、シリコン系材料、又は、その全ての組み合わせ等の実質的に柔軟な材料よりなる。他の実施形態では、弁素子50は、多数の材料を含み得る。例えば、弁素子50のゲート52は第1の材料よりなり、弁素子50の残りの部分は代替材料よりなる。その際、ゲート52は弁素子50の残りの部分よりも高い柔軟性を有する。
特定の実施形態では、弁素子50は拡散素子38よりも高い柔軟性を有する。その際、弁素子50はアパーチャ46を通る流体の流れを動作的に可能にし、拡散素子38は混合組立体1の動作中に剛性と構造的完全性を維持することができる。
弁素子50は、平均的な径方向厚さTを有し得る。追加的には、拡散素子38は平均的な径方向厚さTを有し得る。特定の実施形態では、弁素子50の厚さは拡散素子38の厚さよりも大きくてもよい。別の実施形態では、TはTと等しくてもよい。更なる実施形態では、TはTより小さくてもよい。
一実施形態では、T:Tの比は、少なくとも0.01、少なくとも0.02、少なくとも0.03、少なくとも0.04、少なくとも0.1、少なくとも0.2、少なくとも0.3、少なくとも0.4、少なくとも0.5、少なくとも0.6、少なくとも0.7、少なくとも0.8、少なくとも0.9、少なくとも1.0、少なくとも1.1、少なくとも1.2、少なくとも1.3、少なくとも1.4、少なくとも1.5、少なくとも1.6、少なくとも1.7、少なくとも1.8、少なくとも1.9、少なくとも2.0でもよい。本実施形態では、T:Tの比は、100以下、50以下、25以下、10以下、9以下、8以下、7以下、6以下、5以下、4以下、3以下、2以下でもよい。追加的には、本実施形態では、T:Tの比は、上述の値の全てを含む、その間の範囲内にある。
拡散素子38と弁素子50の相対的な径方向厚さは、組立体1の径方向の強さの決定要因となり得る。例えば、弁素子50のゲート52は、弁素子50に対して選択される材料が柔軟であり、動作中にアパーチャ46を通る流体の通路を防止することができない場合には、より大きい厚さで形成され得る。その際、弁素子50のゲート52は、更に、ゲート52の構造的完全性を維持し、混合組立体1の動作中にゲート52が倒れるか折り曲げられることを防止し得る剛性の又は半剛性のフレームワーク(図示せず)を含み得る。フレームワーク(図示せず)は、ゲート52内に内部的に配置される、ゲート52と外部的に係合される、又は、ゲート52内に部分的に内部におかれ得る。フレームワークは、ゲート52に十分な構造的完全性を与えるよう配置される比較的剛性な材料を含み得る。
特定の実施形態では、弁素子50は、拡散素子38の側壁40の径方向内側に同心状に位置決めされ得る。その際、弁素子50の外部表面56は、拡散素子38の内表面42と略同一平面となるよう形成される。別の実施形態では、弁素子50は、拡散素子38の側壁40の径方向外側に同心状に位置決めされ得る。その際、弁素子50の内部表面58は、拡散素子38の外表面44と略同一平面となるよう形成される。更なる実施形態では、弁素子50は拡散素子38と一体でもよい。その際、拡散素子38は、弁素子50が配置される中央隙間(図示せず)を含む。代替的には、拡散素子38は、拡散素子38のアパーチャ46と相対的に連通しているゲートを一体的に含んでもよい。これら一体型のゲートは、単一の径方向(即ち、径方向内方又は径方向外方)における流体の流れを実質的に禁止することができる。
図18を参照するに、弁素子50上のゲート52は更にヒンジ素子54を含み得る。ヒンジ素子54は、ゲート52が合計角度で少なくとも10度、少なくとも20度、少なくとも30度、少なくとも40度、少なくとも50度、少なくとも60度、少なくとも70度、少なくとも80度、少なくとも90度、少なくとも100度、旋回的に回転することを可能にするよう適応される薄片の材料を含み得る。ヒンジ素子54は、ゲート52が180度より大きく、170より大きく、160より大きく、150より大きく、140より大きく、130より大きく、120より大きく、110より大きく、100より大きく、90より大きく、80より大きく、旋回的に回転することを禁止するよう適応され得る。追加的には、ヒンジ素子54を通るゲート52の旋回回転の角度は、上述の値の全てを含む、その間の範囲内にある。
特定の実施形態では、ゲート52は、単一の径方向(例えば、径方向内方又は径方向外方)における拡散素子38を通る流体の流れを可能にするよう適応され得る。図19乃至22を参照するに、ゲート52は、拡散素子38のアパーチャ46を流体が流れることができる第2の位置まで旋回的に回転されるよう適応され得る。第2の位置では、ゲート52は、拡散素子38の径方向内側の第1の圧力が拡散素子38の径方向外側の第2の圧力より大きい場合に、拡散素子38のアパーチャ46を通って流体が径方向外方に通ることを可能にし得る。第1の圧力と第2の圧力の間で結果として生じる圧力勾配により、ゲート52は第1の位置から第2の位置まで回転することができる。圧力勾配が減少すると、ゲート52は第1の位置に戻ることができ、それにより、径方向内方への拡散素子38を通る流体の流れが実質的に妨げられる。
図23及び図24を参照するに、支持部24は基部26と、そこから延在される柱部28を有する。柱部28は、高さHを有し、流体撹拌素子2はその高さに沿って平行移動するよう適応される。特定の態様では、流体撹拌素子2は、ストローク距離Sだけ支持部24に沿って平行移動することができ、該ストローク距離Sは柱部28の高さから流体撹拌素子2の高さを引くことで定義される。
S:DFAEの比は、0.05以上、0.10以上、0.20以上、0.30以上、0.40以上、0.50以上、0.60以上、0.70以上、0.80以上、0.90以上、1.0以上、1.5以上でもよい。S:DFAEの比は、100以下、90以下、80以下、70以下、60以下、50以下、40以下、30以下、20以下、10以下、9以下、8以下、7以下、6以下、5以下、4以下、3以下、2以下でもよい。追加的には、S:DFAEの比は、上述の全ての値を含む、その間の範囲内にあり、例えば、0.90と2の間にある。
特定の態様では、流体撹拌素子2は、一分間に3ストローク(SPM)以上、5SPM以上、10SPM以上、20SPM以上、30SPM以上、40SPM以上、50SPM以上、75SPM以上、100SPM以上、150SPM以上、200SPM以上の速度で支持部24に沿って平行移動することができる。別の態様では、流体撹拌素子2は、1000SPM以下、900SPM以下、800SPM以下、700SPM以下、600SPM以下、500SPM以下、400SPM以下、300SPM以下、200SPM以下、100SPM以下で支持部24に沿って平行移動することができる。流体撹拌素子2の一分間当たりのストロークは、上述の値を含む、その間の範囲内にある。
特定の実施形態では、支持部24は金属、ポリマー、又は、セラミックよりなる。支持部24は、柱部28の長さに沿って少なくとも部分的に延在する低摩擦層30を更に含む。低摩擦層30は、例えば、ポリケトン、ポリアラミド、ポリイミド、ポリテルイミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリフェイレンスルホン、ポリアミドイミド、超高分子量ポリエチレン、フルオロポリマー、ポリアミド、ポリベンゾイミダゾール、又は、その全ての組み合わせ等のポリマーを含む材料よりなり得る。
一実施例では、ポリマー材料は、ポリケトン、ポリアラミド、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンスルホン、フルオロポリマー、ポリベンゾイミダゾール、その派生物、又は、その組み合わせを含み得る。特定の実施例では、熱可塑性材料は、ポリケトン、熱可塑性ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリアミドイミド、その派生物、又は、その組み合わせ等のポリマーを含み得る。更なる実施例では、材料は、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリエーテルケトン、ポリエーテルケトンケトン、ポリエーテルケトンエーテルケトン、その派生物、又は、その組み合わせ等のポリケトンを含み得る。追加的な実施例では、熱可塑性ポリマーは超高分子量ポリエチレンでもよい。
フルオロポリマーの例としては、フッ素化エチレンプロピレン(FEP)、PTFE、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ペルフルオロアルコキシ(PFA)、テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンとフッ化ビニルデン(THV)とのターポリマー、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、エチレンクロロトリフルオロエチレン共重合体(ECTFE)、又はその組み合わせが挙げられる。フルオロポリマーは、特定の実施形態に応じて使用される。
特定の実施形態では、支持部24の基部26は、器34の内表面36に固定され得る。器34への基部26の固定は、接着剤、機械的変形、溶接、又は、二つの構成要素を固定する全ての他の公知の方法を用いて行われる。特定の態様では、基部26は、器34の内表面36と係合し得る皿78を介して器34に間接的に取り付けられ得る。
支持部24は、柱部28の外表面29に沿って延在する複数のフルート状の部分32を更に含み得る。フルート状の部分32は、支持部24と往復式の流体撹拌素子2との間の向上された流体的なベアリングを容易化する。特定の実施形態では、フルート状の部分32は、流体撹拌素子2の中央軸4と略平行である。他の実施形態では、フルート状の部分32は、フルート状の部分32が柱部28の外表面29に沿って略螺旋状のパターンを形成するよう、流体撹拌素子2の中央軸4とずらされ得る。更なる実施形態では、フルート状の部分32は、流体撹拌素子2の中央軸4に対して略垂直に配向され得る。
支持部24は、1インチ当たり(FPI)少なくとも1つのフルート状の部分、少なくとも2FPI、少なくとも3FPI、少なくとも4FPI、少なくとも5FPI、少なくとも10FPI、少なくとも20FPIを含み得る。支持部は、10,000FPI以下、5,000FPI以下、1,000FPI以下、500FPI以下、250FPI以下、100FPI以下、50FPI以下を有し得る。追加的には、1インチ当たりのフルート状の部分の数は、上述の全ての値を含む、その間の範囲内にあり、例えば、25FPIである。
図1を参照するに、混合組立体1は、支持部24と係合するよう適応されるプラグ60を更に含み得る。プラグ60は、支持部24上に流体撹拌素子2を保持するよう適応され得る。プラグ60は支持部24と締まりばめを形成するよう適応され、プラグ60を支持部から取り除くことができる。流体撹拌素子2が支持部24と係合され後、プラグ60は支持部24と係合され、プラグ60は流体撹拌素子2が軸方向に分離されることを防止する。
図24を参照するに、プラグ60は、支持部24の柱部28と係合するよう適応される略中空の軸方向部材62を含み得る。プラグ60は、軸方向部材62の先端部から延在する放射状フランジ64を更に含む。特定の実施形態では、プラグ60は、軸方向部材62の回りを少なくとも部分的に延在する干渉素子66を含み得る。干渉素子66は、プラグ60と支持部24との間の向上された係合を容易にする。
図26乃至図28を参照するに、動作中、組立体1は図26に示す第1の位置と、図28に示す第2の位置との間を往復することができる。上述した通り、第1の位置と第2の位置との間の合計ストローク長Sは、柱部の高さHから流体撹拌素子の高さHFAEを引いた値として定義され得る。
特定の実施形態では、流体撹拌素子2が第1の位置にある際の流体撹拌素子2の最も近い頂点(例えば、最も近い接点)と拡散素子38との間の径方向クリアランスは、少なくとも0.1インチ、少なくとも0.2インチ、少なくとも0.3インチ、少なくとも0.4インチ、少なくとも0.5インチ、少なくとも0.6インチ、少なくとも0.7インチ、少なくとも0.8インチ、少なくとも0.9インチ、少なくとも1.0インチ、少なくとも1.1インチ、少なくとも1.2インチ、少なくとも1.3インチ、少なくとも1.4インチ、少なくとも1.5インチ、少なくとも2.0インチでもよい。この際、流体は、流体撹拌素子2と拡散素子38の側壁40との間を通り、流体撹拌素子2と拡散素子38との間に位置する容積によって一般的に画成される混合空洞68に入ることが可能となる。
流体撹拌素子2が第2の位置(図28に示す)の方に平行移動されると、流体撹拌素子2は図27に示す中間位置を通ることができる。図28に示すように、特定の実施形態では、拡散素子38のアパーチャ46は、流体撹拌素子2が第1の位置から第2の位置への平行移動中に側壁40を超えないよう、側壁40に沿って位置決めされ得る。このとき、第1の位置と第2の位置との間の流体撹拌素子2の各ストロークSは、より最適な流体混合特性を実現することができる。
図29を参照するに、流体撹拌素子2が第1の位置にあるとき、流体は混合空洞68に流れ込むことができる。流体撹拌素子2が第1の位置にあるとき、弁素子50のゲート52は拡散素子38のアパーチャ46を通る流体の通路を実質的に塞ぐことができる。流体が混合空洞68に流れ込むと、混合空洞68の内側の流体と混合空洞68の外側の流体との間の相対的な圧力勾配は減少される。流体撹拌素子2が第2の位置の方に平行移動を始めると、混合空洞68内の相対的な流体圧力は混合空洞68の外側の流体に関連して上昇し得る。
組立体1が第2の位置に平行移動すると、混合空洞68内の相対的な流体圧力は上昇し続けることができる。図30に示すように、混合空洞68の外側の流体の圧力と比較して混合空洞68内の流体の圧力が臨界点に達すると、弁素子50のゲート52が開かれる。これにより、混合空洞68から流体が噴出される。特定の態様では、混合空洞68から流体を噴出するために第1の位置から第2の位置まで流体撹拌素子2を平行移動する間に混合空洞68内の圧力を上昇させる効果は、一般的に「ポンピング」と呼ばれる。
第2の位置に到達した流体撹拌素子2によって定められる第1のストロークSの終わりに流体撹拌素子2が到達した後、流体撹拌素子は図29に示す第1の位置に再び戻される。流体撹拌素子2が第2の位置から第1の位置まで移動すると、混合空洞68において相対的に負の圧力が生成され得る。その結果、混合空洞68の外側からの流体が混合空洞68に流入し得る。この段階では、上述の処理が繰り返される。第1の位置から第2の位置までの第1のストロークと、第2の位置から第1の位置までの第2のストロークとの組み合わせは、本願では一般的に「往復運動」と称される。往復運動により、混合組立体1は器34内の流体を効率的に「ポンピング(汲み上げ)」することができる。
図31及び図32を参照するに、組立体1は更に流体撹拌素子2と係合され得る第2の弁素子70を含んでもよい。第2の弁素子70は、略環状のリング72であり、その内部にセグメント76を定める複数の接合部74を含み得る。接合部74は、リング72を通って少なくとも部分的に延在し、リング72により高い柔軟性を容易に与えることができる。特定の実施形態では、第2の弁素子70は一体型の片でもよい。
特定の実施形態では、第2の弁素子70は流体撹拌素子2の外側縁と係合され得る。このとき、第2の弁素子70は、流体撹拌素子2と拡散素子38との間の少なくとも部分的な流体的密閉を容易に提供することができる。それにより、第2の弁素子70は、第1の位置から第2の位置までの流体撹拌素子の平行移動中に混合空洞68内の圧力を上昇することができる。具体的には、流体撹拌素子2と拡散素子38との間に増加したシールが提供されることで、第2の弁素子70は拡散素子38と流体撹拌素子2との間の径方向隙間を通る流体の容積を減少させ、それにより、混合空洞68内の流体圧力が上昇される。更に、第2の弁素子70は、より大きい圧力勾配を生成し、器内により乱れた流体の流れを発生することで流体内の「ポンピング」作用を増加することができる。
特定の実施形態では、第2の弁素子70は、ポリマー、熱可塑性材料、エラストマー、シリコン系材料、又は、その全ての組み合わせ等の実質的に柔軟な材料よりなる。他の実施形態では、第2の弁素子70は、多数の材料を含み得る。例えば、セグメント76は第1の材料よりなり、第2の弁素子70の残りは第2の材料よりなる。このとき、セグメント76は、第2の弁素子70の残りよりも高い柔軟性を有する。特定の態様では、第2の弁素子70は流体撹拌素子2よりも高い柔軟性を有する。
図31に示すように、混合組立体1は皿78を含み得る。皿78は、混合組立体1を支持し得る。追加的には、皿78は混合組立体1と、混合組立体1が位置決めされる器との間に中間層を形成し得る。皿78は任意の形状を有し得る。例えば、皿78は平面、円錐台形、テーパ付、面取り、ピラミッド形、直線、又は、その全ての組み合わせでもよい。
更に、皿78は、側壁79を含む。混合組立体1は、拡散素子38のアパーチャ46から噴出される流体が側壁79と衝突し得るよう皿78内に位置決めされ得る。特定の態様では、側壁79に対する流体の衝突により、流体の混合効率性が向上される。
特定の実施形態では、皿78は既存の器の内壁と係合するよう適応される。その際、皿78は、器の内表面に貼り付けられて、皿が器と非係合となることが防止される。皿78は、器の直径よりも小さい直径を有し得る。別の実施形態では、皿78は、皿78の外表面が器の外側から見えるよう器から外方に延在し得る。本実施形態では、皿78は、器と係合し、皿78が器と非係合となることを防止するよう適応される係合特徴81を有し得る。係合特徴81は、器34と係合するよう適応されるリップ部を含む。更なる実施形態では、皿78は器内に延在し得る。
特定の実施形態では、器は柔軟な壁を有する。別の実施形態では、器は剛性な壁を有する。特定の実施形態では、支持部24及び/又は拡散素子38は、器の壁に直接的に貼り付けられる。別の実施形態では、支持部24及び/又は拡散素子38は、皿78に貼り付けられ得る。
図33乃至図35を参照するに、流体撹拌素子2は、図35に示す第1の位置と、図33に示す第2の位置との間を移動するよう適応される。流体撹拌素子2が第1の位置から第2の位置に移動すると、第2の弁素子70は拡散素子38と密閉可能に係合される。流体撹拌素子2と拡散素子38との間に向上された流体的密閉が形成される。その際、混合空洞68と外部流体との間に生成された圧力勾配が増加し得る。混合空洞68と外部流体との間の圧力勾配が増加すると、混合効率性も向上し得る。
図36乃至図39に示すように、特定の実施形態では、流体撹拌素子2は第1の主表面6と第2の主表面8との間を延在する複数のアパーチャ92を含み得る。アパーチャ92は、流体撹拌素子2の中央軸の回りに延在し、流体が流体撹拌素子2を垂直方向に流れて混合空洞68に入るための開口部を提供する。他の実施形態では、アパーチャ92は、中央軸4と同心の連続的なトロイダル状の開口部から形成される。複数の支持部材96は、トロイダル状の開口部にわたって径方向に延在し、別個のアパーチャ92を形成し得る。
アパーチャ92は、流体撹拌素子2の任意の径方向位置に形成され得、任意の形状を有し得る。例えば、アパーチャ92の中心線94は、流体撹拌素子2と平行に測定される直径Dを有する。Dの長さは、流体撹拌素子の直径DFAE未満でもよい。D:DFAEの比は、0.9未満、0.8未満、0.7未満、0.6未満、0.5未満、0.4未満、0.3未満、0.2未満でもよい。D:DFAEの比は、0.1より大きい、0.2より大きい、0.3より大きい、0.4より大きい、0.5より大きい、0.6より大きい、0.7より大きい、0.8より大きくてもよい。追加的には、D:DFAEの比は、上述の値の全てを含む、その間の範囲内にあり、例えば、0.5と0.8の間にある。
特定の実施形態では、流体撹拌素子2は、合計表面積SAFAEを有し得る。更に、アパーチャ92は、流体撹拌素子2内に合計切出面積CAを形成し得る。SAFAE:CAの比は、少なくとも1.01、少なくとも1.5、少なくとも2.0、少なくとも2.5、少なくとも3.0、少なくとも3.5、少なくとも4.0、少なくとも5.0、少なくとも10.0、少なくとも20.0でもよい。SAFAE:CAの比は、1000以下、900以下、800以下、700以下、600以下、500以下、400以下、300以下、200以下、100以下、50以下、25以下、10以下でもよい。追加的には、SAFAE:CAの比は、上述の値の全てを含む、その間の範囲内にあり、例えば、1.5と10.0の間にある。
流体撹拌素子2の支持部材96それぞれは、中央軸4に対して角度をなして配向され得る。例えば、支持部材96は、5度、10度、15度、20度、25度、30度、35度、40度、45度、50度、55度、60度、65度、70度、75度、80度、85度、又は、90度の相対角度を有し得る。追加的には、支持部材96の角度は、上述の値を含む、その間の範囲にある全ての角度である。支持部材96の角度が大きくなると、アパーチャ92を通ることができる流体の量が減少する。
第3の弁素子98は、流体撹拌素子2のアパーチャ92に沿って位置決めされ得る。特に、第3の弁素子98は、流体撹拌素子2の第2の主表面8と略平行に位置決めされ得る。その際、第3の弁素子98は、アパーチャ92の少なくとも部分的な流体密閉を容易にする。流体撹拌素子2が図37に示す第1の位置から、図38に示す拡散素子38に向かって、図39に示す第2の位置まで平行移動される際、第3の弁素子98はアパーチャ92を通る流体の流れを防止することができる。反対に、流体撹拌素子2が拡散素子38から離間するよう図40に示す第1の位置まで平行移動される際、第3の弁組立体98はアパーチャ92を通って混合空洞68に入る流体の流れを可能にする。従って、第3の弁素子98は、流体混合効率性を向上させ、器内の流体の流れを増加させることができる。
特定の実施形態では、第3の弁素子98は、ポリマー、熱可塑性材料、エラストマー、シリコン系材料、又は、その全ての組み合わせ等の実質的に柔軟な材料よりなる。他の実施形態では、第3の弁素子98は、多数の材料よりなる。特定の態様では、第3の弁素子98は流体撹拌素子2よりも高い柔軟性を有する。
混合組立体1は、第1の弁素子50と、第2の弁素子70と、第3の弁素子98と、その全ての組み合わせを含み得る。例えば、ある実施形態では、混合組立体1は、第1及び第2の弁素子50、70を含み得る。他の実施形態では、混合組立体1は、第1の弁素子50及び第3の弁素子98を含み得る。更なる他の実施形態では、混合組立体1は、第2の弁素子70及び第3の弁素子98を含み得る。
図41及び図42を参照するに、混合組立体1は、流体撹拌素子2が支持部24に沿って往復運動するよう促すことができる駆動装置80と係合される。
特定の実施形態では、駆動装置80は回転式磁気ドライブ82でもよい。回転式磁気ドライブ82は、正極84と負極86を有するバイポーラでもよい。回転式磁気ドライブ82の正極84及び負極86は、磁気部材16の中央軸17に対して略垂直な平面に位置決めされ得る。その際、回転式磁気ドライブ82は、所与の時間点における極84、86の配置に応じて、流体撹拌素子2内に配置される磁気部材16を交互に吸引、反発させることができる。
図41及び図42に示すように、回転式磁気ドライブ82は、磁気部材16の中央軸17から垂直方向にオフセットされた回転88の中央軸を有し得る。その際、磁気部材16は、単一の時間点において、正極84又は負極86のいずれか一方に曝され得る。例えば、回転式磁気ドライブ82が回転されると、流体撹拌素子2は支持部24に沿って往復運動を行うことができる。
特定の実施形態では、回転式磁気ドライブ82の正極84が磁気部材16と係合されると、流体撹拌素子2は回転式磁気ドライブ82に吸引され、流体撹拌素子2を第2の位置に促す。反対に、回転式磁気ドライブ82の負極86が磁気部材16と係合されると、流体撹拌素子2は回転式磁気ドライブ82から反発され、流体撹拌素子2を第1の位置に促す。
別の実施形態では、回転式磁気ドライブ82の正極84が磁気部材16と係合されると、流体撹拌素子2は回転式ドライブ82から反発され、流体撹拌素子2を第1の位置に促す。反対に、回転式磁気ドライブ82の負極86が磁気部材16と係合されると、流体撹拌素子2は回転式磁気ドライブ82に吸引され、流体撹拌素子2を第2の位置に促す。
図43に示す別の実施形態では、駆動装置80は電磁石90でもよい。本願で参照するように、「電磁石」は、電流の流れによって磁場が生成される全ての磁石を意味する。
特定の実施形態では、電磁石90は、混合組立体1の下方に一般的に位置決めされ得る。別の実施形態では、電磁石90は混合組立体1の上方に位置決めされ得る。更なる実施形態では、電磁石90は流体撹拌素子2と連結され、流体撹拌素子2を往復運動させることができる任意の位置に位置決めされる。電磁石90が器内或いは器34の外部に沿って位置決めされ得ることは理解されるであろう。
特定の実施形態では、電磁石90は正磁力と負磁力とを交互に生ずる。その際、流体撹拌素子2は、力が正又は負の場合には第1の位置に促され、力が正又は負の反対の場合には第2の位置に促される。
別の実施形態では、電磁石90は磁気部材16と交互に係合され非係合される。特定の実施形態では、流体撹拌素子2は混合されるべき流体よりも低い密度を有し得るため、流体よりも浮かびやすい。このとき、電磁石90は係合された配向の場合には磁気部材16を吸引することができる。電磁石90が磁気部材16と非係合の場合には、流体撹拌素子2は第1の位置に平行移動することができる。電磁石90が磁気部材16と係合されている場合には、流体撹拌素子2は第2の位置に平行移動することができる。
更なる実施形態では、流体撹拌素子2は混合されるべき流体よりも高い密度を有し得る。このとき、電磁石90は係合された配向の場合には磁気部材16を反発することができる。電磁石90が磁気部材16と係合されている場合には、流体撹拌素子2は第1の位置に平行移動することができる。電磁石90が磁気部材16と非係合の場合には、流体撹拌素子2は第1の位置に平行移動することができる。
一般的な説明又は実施例において上述したアクティビティ全てが必要ではなく、特定のアクティビティの一部分が必要でない場合もあり、一つ以上の更なるアクティビティが上述のアクティビティに加えて実施されてもよいことに注意する。更には、アクティビティが列挙される順番は、必ずしも実施される順番とは限らない。
特定の実施形態に関して恩恵、他の利点、及び、問題に対する解決策が上述された。しかしながら、全ての恩恵、利点、又は、解決策を生じ得る、或いは、より明確に公表する恩恵、利点、問題に対する解決策、及び、全ての特徴が任意の或いは全ての請求項の重要な、必要な、或いは、必須な特徴として考えられてはならない。
本願記載の実施形態の記述や例示は、様々な実施形態の構造の一般的な理解を提供することを意図している。記述や例示が、本願記載の構造又は方法を用いる装置及びシステムの全ての素子及び特徴の包括的且つ総合的な説明となることは意図されていない。単一の実施形態と組み合わせて別個の実施形態が提供されてもよく、反対に、簡略化のために単一の実施形態との関連で説明した様々な特徴が別々に或いは任意のサブ的組み合わせで提供されてもよい。更に、範囲内にある値とは、該範囲内の一つ一つの値を含む。当業者には多数の他の実施形態が本明細書を読んで初めて明らかとなるであろう。他の実施形態が本開示から使用され導かれてもよく、本開示の範囲から逸脱することなく構造的置換、論理的置換、又は、別の変更がなされてもよい。従って、本開示は、限定的でなく例示的であると考えられるべきである。
多数の異なる態様や実施形態が可能である。これら態様や実施形態の幾つかを以下に説明する。本明細書を読んだ後、当業者にはこれら態様や実施形態が例示的に過ぎず、本発明の範囲を制限するものではないことは理解されるであろう。実施形態は、以下に挙げる任意の一つ以上の付記によるものでもよい。
付記1
流体撹拌素子と、
該流体撹拌素子と係合される磁気部材と、を備える混合組立体であって、
流体内で往復運動を行うよう適応される、混合組立体。
付記2
流体撹拌素子と、
該流体撹拌素子と係合される磁気部材と、を備える混合組立体であって、
該磁気部材の線形振動に応答して、流体内に複数の渦輪を生成するよう適応される、混合組立体。
付記3
流体撹拌素子と、
該流体撹拌素子と係合される磁気部材であって、該磁気部材は駆動装置と磁気的に結合されるよう適応され、該駆動装置は回転式磁気ドライブ又は電磁ドライブを含む磁気部材と、を備える混合組立体であって、
該駆動装置の作動に応答して、流体にポンピング作用を生成するよう適応される、混合組立体。
付記4
拡散素子を更に備える、付記1乃至3のうちいずれか一つに記載の混合組立体。
付記5
該拡散素子は、環状の帯である、付記4記載の混合組立体。
付記6
該拡散素子は、アパーチャを含む、付記4又は5記載の混合組立体。
付記7
該拡散素子は、複数のアパーチャを含む、付記4乃至6のうちいずれか一つに記載の混合組立体。
付記8
該複数のアパーチャは、略同じサイズを有する、付記7記載の混合組立体。
付記9
該複数のアパーチャは、略同じ形状を有する、付記7又は8記載の混合組立体。
付記10
該アパーチャは略長方形の形状を有する、付記9記載の混合組立体。
付記11
該拡散素子は、内表面積ADEを有し、
該アパーチャは面積Aを定め、
DEは、少なくとも1.1A、少なくとも1.2A、少なくとも1.3A、少なくとも1.4A、少なくとも1.5A、少なくとも1.6A、少なくとも1.7A、少なくとも1.8A、少なくとも1.9A、少なくとも2.0A、少なくとも2.1A、少なくとも2.2A、少なくとも2.3A、少なくとも2.4A、少なくとも2.5A、少なくとも2.6A、少なくとも2.7A、少なくとも2.8A、少なくとも2.9A、少なくとも3.0A、少なくとも3.5A、少なくとも4.0A、少なくとも4.5Aである、付記7乃至10のうちいずれか一つに記載の混合組立体。
付記12
DEは、10A以下、9A以下、8A以下、7A以下、6A以下、5A以下、4A以下、3A以下である、付記11記載の混合組立体。
付記13
該拡散素子は、更に放射状フランジを有する、付記4乃至12のうちいずれか一つに記載の混合組立体。
付記14
該放射状フランジは、内方に延在する付記13記載の混合組立体。
付記15
該拡散素子は、円錐台形状を有する、付記4乃至14のうちいずれか一つに記載の混合組立体。
付記16
該拡散素子は、最小円周Cを有し、
該流体撹拌素子は、最大円周CFAEを有し、
はCFAEよりも大きい、付記4乃至15のうちいずれか一つに記載の混合組立体。
付記17
は1.01CFAE、1.05CFAE、1.10CFAE、1.15CFAE、1.20CFAE、1.25CFAE、1.30CFAEである、付記16記載の混合組立体。
付記18
該拡散素子は最大円周CDMAXを有し、
DMAXは、少なくとも1.01C、少なくとも1.05C、少なくとも1.10C、少なくとも1.15C、少なくとも1.20Cである、付記15乃至17のうちいずれか一つに記載の混合組立体。
付記19
DMAXは、1.50C以下、1.45C以下、1.40C以下、1.35C以下、1.30C以下、1.25C以下である、付記18記載の混合組立体。
付記20
該拡散素子は高さHを有し、
は、0.50C未満、0.45C未満、0.40C未満、0.35C未満、0.30C未満、0.25C未満、0.20C未満、0.15C未満、0.10C未満である、付記16乃至19のうちいずれか一つに記載の混合組立体。
付記21
は1.005Cより大きく、1.010Cより大きく、1.015Cより大きく、1.020Cより大きく、1.025Cより大きく、1.030Cより大きい、付記20記載の混合組立体。
付記22
該拡散素子は、器の壁と係合される、付記4乃至21のうちいずれか一つに記載の混合組立体。
付記23
該放射状フランジは、器の壁と係合される、付記13乃至21のうちいずれか一つに記載の混合組立体。
付記24
該拡散素子は、かき混ぜ皿と係合される、付記4乃至21のうちいずれか一つに記載の混合組立体。
付記25
該拡散素子は、金属よりなる、付記4乃至24のうちいずれか一つに記載の混合組立体。
付記26
該拡散素子は、ポリマーよりなる、付記4乃至24のうちいずれか一つに記載の混合組立体。
付記27
該拡散素子は、射出成形される、付記26記載の混合組立体。
付記28
該拡散素子は、一体型の片である、付記4乃至27のうちいずれか一つに記載の混合組立体。
付記29
弁素子であって、該拡散素子の回りを少なくとも部分的に延在する、弁素子を更に備える、付記6乃至28のうちいずれか一つに記載の混合組立体。
付記30
該弁素子は、複数のゲートであって、該アパーチャと少なくとも部分的に位置合わせされる、複数のゲートを有する、付記29記載の混合組立体。
付記31
該弁素子は、単一の径方向における流体の流れを可能にするよう適応される、付記30記載の混合組立体。
付記32
該弁素子は、径方向外方にだけ流体の流れを可能にするよう適応される、付記30又は31記載の混合組立体。
付記33
該弁素子は、径方向内方への流体の流れを阻止するよう適応される、付記30乃至32のうちいずれか一つに記載の混合組立体。
付記34
該弁素子は、柔軟な材料よりなる、付記29乃至33のうちいずれか一つに記載の混合組立体。
付記35
該ゲートは、該弁素子の残りよりも高い柔軟性を有する、付記29乃至34のうちいずれ一つに記載の混合組立体。
付記36
該弁素子は、該拡散素子よりも高い柔軟性を有する、付記29乃至35のうちいずれか一つに記載の混合組立体。
付記37
該弁素子は、ポリマー、熱可塑性材料、エラストマー、シリコン系材料、又は、その組み合わせよりなる、付記29乃至36のうちいずれか一つに記載の混合組立体。
付記38
該弁素子は、平均的な径方向厚さTを有し、
該拡散素子は、径方向厚さTを有し、
はTより大きい、付記29乃至37のうちいずれか一つに記載の混合組立体。
付記39
該拡散素子は、更に、第2の弁素子を有する、付記4乃至38のうちいずれか一つに記載の混合組立体。
付記40
該第2の弁素子は、略環状である、付記39記載の混合組立体。
付記41
該第2の弁素子は、一体型の片である、付記39又は40記載の混合組立体。
付記42
該第2の弁素子は、該拡散素子の外周に近接して該拡散素子と係合される、付記39乃至41のうちいずれか一つに記載の混合組立体。
付記43
該第2の弁素子は、該流体撹拌素子と係合される、付記39乃至42のうちいずれか一つに記載の混合組立体。
付記44
該第2の弁素子は、複数のゲートを有し、
該複数のゲートは、単一の方向における流体の流れを可能にするよう適応される、付記39乃至43のうちいずれか一つに記載の混合組立体。
付記45
該第2の弁素子は、径方向内方への流体の流れを可能にするよう適応される、付記44記載の混合組立体。
付記46
該弁素子は、柔軟な材料よりなる、付記29乃至45のうちいずれか一つに記載の混合組立体。
付記47
該ゲートは、該弁素子の残りよりも高い柔軟性を有する、付記29乃至46のうちいずれ一つに記載の混合組立体。
付記48
該弁素子は、該拡散素子よりも高い柔軟性を有する、付記29乃至47のうちいずれか一つに記載の混合組立体。
付記49
該第2の弁素子は、シリコン系材料よりなる、付記37乃至48のうちいずれか一つに記載の混合組立体。
付記50
該流体撹拌素子は、平均直径DFAEを有する、上方から見て略円形の板を有する、付記1乃至49のうちいずれか一つに記載の混合組立体。
付記51
該流体撹拌素子は、径方向にテーパが付けられている、付記1乃至50のうちいずれか一つに記載の混合組立体。
付記52
該流体撹拌素子は、第1の表面及び第2の表面を有し、
該第1及び第2の表面は、径方向にテーパが付けられている、付記1乃至51のうちいずれか一つに記載の混合組立体。
付記53
該流体撹拌素子は、容積を定める空洞を有する、付記1乃至52のうちいずれか一つに記載の混合組立体。
付記54
該磁気部材は、該容積内に少なくとも部分的に配置される、付記53記載の混合組立体。
付記55
該磁気部材は、該流体撹拌素子内に密封される、付記1乃至54のうちいずれか一つに記載の混合組立体。
付記56
該磁気部材は、流体撹拌素子にオーバーモールドされる、付記1乃至55のうちいずれか一つに記載の混合組立体。
付記57
支持部を更に備え、
該流体撹拌素子は、該支持部に連結され、
該流体撹拌素子は、該支持部に沿って平行移動するよう適応される、付記1乃至56のうちいずれか一つに記載の混合組立体。
付記58
該支持部と該流体撹拌素子との間に流体層を提供するよう適応される流体ポンプベアリングであって、該支持部と該流体撹拌素子との間に形成される環状の空洞によって定められる、流体ポンプベアリングを更に備える、付記57記載の混合組立体。
付記59
該支持部は、複数のフルート状の部分を含む、付記57乃至68のうちいずれか一つに記載の混合組立体。
付記60
該フルート状の部分と該支持部の該中央軸との間の角度によって定められる角度ACFで該フルート状の部分は配向され、
CFは、少なくとも2度、少なくとも3度、少なくとも4度、少なくとも5度、少なくとも10度、少なくとも15度、又は、少なくとも20度でもある、付記59記載の混合組立体。
付記61
プラグを更に備え、
該プラグは、該支持部の先端部に近接して係合されるよう適応される、付記57乃至60のうちいずれか一つに記載の混合組立体。
付記62
該流体撹拌素子は、ポリマーよりなる、付記1乃至61のうちいずれか一つに記載の混合組立体。
付記63
該混合組立体は、浮力を有し、
混合されるべき流体は、浮力を有し、
該混合組立体の該浮力は該流体の該浮力よりも小さい、付記1乃至62のうちいずれか一つに記載の混合組立体。
付記64
該流体撹拌素子は、第1の位置と第2の位置との間で周期的に往復運動を行うよう適応される、付記1乃至63のうちいずれか一つに記載の混合組立体。
付記65
該流体撹拌素子は、該第1の位置と該第2の位置との間で測定されるストローク長Sにわたって往復式に平行移動するよう適応される、付記64記載の混合組立体。
付記66
該流体拡散素子は、平均直径DFAEを有し、
Sは0.1DFAE以上、0.2DFAE以上、0.3DFAE以上、0.4DFAE以上、0.5DFAE以上、0.6DFAE以上、0.7DFAE以上、0.8DFAE以上、0.9DFAE以上、1.0DFAE以上、1.5DFAE以上である、付記65記載の混合組立体。
付記67
Sは5.0DFAE以下、4.5DFAE以下、4.0DFAE以下、3.5DFAE以下、3.0DFAE以下、2.5DFAE以下、2.0DFAE以下、1.5DFAE以下である、付記65又は66記載の混合組立体。
付記68
該流体撹拌素子は、1分当たり3ストローク(SPM)以上、5SPM以上、10SPM以上、20SPM以上、30SPM以上、40SPM以上、50SPM以上、75SPM以上、100SPM以上、150SPM以上、200SPM以上で往復運動を行う、付記65乃至67のうちいずれか一つに記載の混合組立体。
付記69
該磁気部材は、駆動装置に磁気的に結合されるよう適応される、付記1、2、4乃至68のうちいずれか一つに記載の混合組立体。
付記70
該磁気部材は、強磁性材料よりなる、付記1乃至69のうちいずれか一つに記載の混合組立体。
付記71
該磁気部材は、鋼、鉄、コバルト、ニッケル、及び、地磁石よりなる群から選択される強磁性材料よりなる、付記1乃至70のうちいずれか一つに記載の混合組立体。
付記72
該駆動装置は、回転駆動磁石を有する、付記1乃至71のうちいずれか一つに記載の混合組立体。
付記73
該回転駆動磁石は、バイポーラである、付記72記載の混合組立体。
付記74
該混合組立体は中央軸を有し、
該駆動装置は中央軸を有し、
該混合組立体の該中央軸は該駆動装置の該中央軸とずらされるよう適応される、付記72又は73記載の混合組立体。
付記75
該駆動装置は、電磁素子を有する、付記3、又は、72乃至74のうちいずれか一つに記載の混合組立体。
付記76
該電磁素子は、該磁気部材を間欠的に吸引、反発するよう適応される、付記75記載の混合組立体。
付記77
該混合組立体は、該磁気部材が該駆動装置に吸引された際に流体にポンピング作用が生成されるよう適応される、付記3、69乃至76のうちいずれか一つに記載の混合組立体。
付記78
該混合組立体は、該流体内に流体圧力勾配を生成するよう適応され、
該流体撹拌素子の第1の面に隣接する流体は該流体撹拌素子の第2の面に隣接する流体よりも高い圧力を有する、付記77記載の混合組立体。
付記79
流体圧力が増加すると、流体の純な流れが乱れる、付記78記載の混合組立体。
付記80
該混合組立体は、器の壁と係合するよう適応される、付記1乃至79のうちいずれか一つに記載の混合組立体。
付記81
該拡散素子は、器の壁と係合するよう適応される付記4乃至80のうちいずれか一つに記載の混合組立体。
付記82
該器は、流体を収容するよう適応される柔軟なライナーを有する、付記80又は81記載の混合組立体。
付記83
該器は、剛性の容器を有する、付記80乃至82のうちいずれか一つに記載の混合組立体。
付記84
該器の底壁と係合するよう適応される、付記80乃至83のうちいずれか一つに記載の混合組立体。
付記85
流体を汲み上げるよう適応される、付記1乃至84のうちいずれか一つに記載の混合組立体。
付記86
アパーチャを通って流体を汲み上げるよう適応される、付記1乃至85のうちいずれか一つに記載の混合組立体。
付記87
流体内に乱れを生成するよう適応される、付記1乃至86のうちいずれか一つに記載の混合組立体。
付記88
該流体撹拌素子は、流体内で往復運動を行うよう適応され、
該流体撹拌素子は、器内に流体の流れを生成するよう適応される、付記1乃至87のうちいずれか一つに記載の混合組立体。
付記89
器内で往復運動を行うよう適応され、
該流体撹拌素子は、器内に流体の純な循環的流れを形成するよう適応される、付記1乃至88のうちいずれか一つに記載の混合組立体。
付記90
該流体撹拌素子の相対運動の調節は、該流体内に生成される渦輪の量の決定要因である、付記1乃至89のうちいずれか一つに記載の混合組立体。
付記91
該流体撹拌素子の相対運動の調節は、該流体内に生成される渦輪の量の生成速度の決定要因である、付記1乃至90のうちいずれか一つに記載の混合組立体。
付記92
該流体撹拌素子の相対運動の調節は、該流体内に生成される渦輪のサイズの決定要因である、付記90又は91記載の混合組立体。
付記93
該流体撹拌素子は、少なくとも一つのアパーチャを更に有する、付記1乃至92のうちいずれか一つに記載の混合組立体。
付記94
該流体撹拌素子は、合計表面積SAFAEを有し、
該少なくとも一つのアパーチャは該流体撹拌素子内に合計切出面積CAを形成し、
SAFAE:CAの比は、少なくとも1.01、少なくとも1.5、少なくとも2.0、少なくとも2.5、少なくとも3.0、少なくとも3.5、少なくとも4.0、少なくとも5.0、少なくとも10.0、少なくとも20.0である、付記93記載の混合組立体。
付記95
SAFAE:CAの比は、1000以下、900以下、800以下、700以下、600以下、500以下、400以下、300以下、200以下、100以下、50以下、25以下、10以下である、付記94記載の混合組立体。
付記96
該流体撹拌素子は、第3の弁素子を更に備える、付記93乃至95のうちいずれか一つに記載の混合組立体。
付記97
該第3の弁素子は、略環状である、付記96記載の混合組立体。
付記98
該第3の弁素子は、一体型の片である、付記96又は97記載の混合組立体。
付記99
該第3の弁素子は、該流体撹拌素子と係合される、付記96乃至98のうちいずれか一つに記載の混合組立体。
付記100
該第3の弁素子は、該流体撹拌素子における少なくとも一つのアパーチャを実質的に覆い、
該第3の弁素子は、該少なくとも一つのアパーチャを通る流体の流れを防止するよう適応される、付記96乃至99のうちいずれか一つに記載の混合組立体。
付記101
該第3の弁素子は、該拡散素子から離れる方向における該少なくとも一つのアパーチャを通る流体の流れを防止するよう適応される、付記100記載の混合組立体。
付記102
該第3の弁素子は、該流体撹拌素子よりも高い柔軟性を有する、付記96乃至101のうちいずれか一つに記載の混合組立体。
付記103
該第3の弁素子は、シリコン系材料よりなる、付記96乃至102のうちいずれか一つに記載の混合組立体。
付記104
混合空洞は、該拡散素子と該流体撹拌素子との間に位置する容積によって定められる、付記4乃至103のうちいずれか一つに記載の混合組立体。
付記105
該流体撹拌素子は、流体が中を通って該混合空洞に入ることを可能にするよう適応される、付記104記載の混合組立体。
付記106
該流体撹拌素子は、流体が該混合空洞に入ることを可能にする、付記104又は105記載の混合組立体。
付記107
該流体撹拌素子は、該混合空洞への流体の流れを可能にするよう適応される、付記104乃至106のうちいずれか一つに記載の混合組立体。
付記108
該流体撹拌素子は、該混合空洞への増加した流体の流れを可能にするよう適応される、付記104乃至107のうちいずれか一つに記載の混合組立体。

Claims (15)

  1. 流体撹拌素子と、
    前記流体撹拌素子と係合される磁気部材と、を備える混合組立体であって、
    流体内で往復運動を行うよう適応される、混合組立体。
  2. 流体撹拌素子と、
    前記流体撹拌素子と係合される磁気部材と、を備える混合組立体であって、
    前記磁気部材の線形振動に応答して、流体内に複数の渦輪を生成するよう適応される、混合組立体。
  3. 流体撹拌素子と、
    前記流体撹拌素子と係合される磁気部材であって、前記磁気部材は駆動装置と磁気的に連結されるよう適応され、前記駆動装置は回転式磁気ドライブ又は電磁ドライブを含む磁気部材と、を備える混合組立体であって、
    前記駆動装置の作動に応答して、流体内にポンピング作用を生成するよう適応される、混合組立体。
  4. 拡散素子を更に備える、請求項1乃至3のうちいずれか一項記載の混合組立体。
  5. 拡散素子を更に備え、
    前記拡散素子は複数のアパーチャを有する、請求項1乃至3のうちいずれか一項記載の混合組立体。
  6. 拡散素子及び弁素子を更に備え、
    前記弁素子は前記拡散素子の回りを少なくとも部分的に延在し、
    前記弁素子は複数のゲートであって、前記アパーチャと少なくとも部分的に位置合わせされる複数のゲートを有し、
    前記弁素子は、単一の径方向における流体の流れを可能にするよう適応される、請求項1乃至3のうちいずれか一項記載の混合組立体。
  7. 拡散素子及び弁素子を更に備え、
    前記弁素子は前記拡散素子の回りを少なくとも部分的に延在し、
    前記弁素子は複数のゲートであって、前記アパーチャと少なくとも部分的に位置合わせされる複数のゲートを有し、
    前記弁素子は、単一の径方向における流体の流れを可能にするよう適応され、
    前記弁素子は前記拡散素子よりも高い柔軟性を有する、請求項1乃至3のうちいずれか一項記載の混合組立体。
  8. 前記流体撹拌素子は径方向にテーパが付けられている、請求項1乃至3のうちいずれか一項記載の混合組立体。
  9. 前記磁気部材は、前記流体撹拌素子内に密封されている、請求項1乃至3のうちいずれか一項記載の混合組立体。
  10. 支持部を更に備え、
    前記流体撹拌素子は前記支持部と連結され、
    前記流体撹拌素子は前記支持部に沿って平行移動するよう適応される、請求項1乃至3のうちいずれか一項記載の混合組立体。
  11. 前記混合組立体は浮力を有し、
    前記混合されるべき流体は浮力を有し、
    前記混合組立体の前記浮力は前記流体の前記浮力よりも小さい、請求項1乃至3のうちいずれか一項記載の混合組立体。
  12. 前記磁気部材は、駆動装置と磁気的に連結されるよう適応される、請求項1又は2記載の混合組立体。
  13. 前記磁気部材は駆動装置と磁気的に連結され、
    前記駆動装置は回転駆動磁石を有する、請求項1乃至3のうちいずれか一項記載の混合組立体。
  14. 前記磁気部材は駆動装置と磁気的に連結されるよう適応され、
    前記混合組立体は中央軸を有し、
    前記駆動装置は中央軸を有し、
    前記混合組立体の前記中央軸は前記駆動装置の前記中央軸とずらされるよう適応される、請求項1乃至3のうちいずれか一項記載の混合組立体。
  15. 前記磁気部材は駆動装置と磁気的に連結されるよう適応され、
    前記駆動装置は電磁素子を有し、
    前記電磁素子は前記磁気部材を間欠的に吸引、反発するよう適応される、請求項3記載の混合組立体。
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