JP2017516648A - 自己通気ノズル - Google Patents

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Abstract

流体内に取込まれたガスを大気中に通気するように適合された自己通気ノズル及びノズルアタッチメントが説明される。ノズル又はアタッチメントは、ノズル入口端部、ノズル出口端部、ノズル入口端部とノズル出口端部との間に延びノズル流軸線の周囲の流路を画定する内面を有するノズル壁、及び流路と大気との間の流体連通を提供する1つ以上の通気通路を備える。自己通気ノズル及びディスペンサを備えるノズルシステム、並びに内部に取込まれたガスを有する流体を分注する方法もまた説明される。【選択図】図4A

Description

接着剤、封止剤、及び他の流体は、流体の出口を容器から更に離して延出する一体型ノズル又はノズルアタッチメントを使用して、使用者が障害物のためにアクセスするのが困難な局所内に流体を正確に分注することを可能にして、容器から分注されることが多い。
流体が通気されないノズルアタッチメントに入る場合、流体がノズルアタッチメントを最初に出る時にノズルアタッチメント内に気泡が閉じ込められることがある。流体が分注され続けると、この閉じ込められた空気は、流体の流れに引き込まれることがあり、結果として、分注された流体内で、分注された流体の外観又は性能に欠陥を発生させることがある1つ以上の気泡になる。この現象は、低粘性流体を分注する場合に、更によく起こるものである。
ゆえに、分注された流体内の気泡の発生を防止する方法で低粘性流体を含む流体の正確な分注を可能にする、分注ノズル及びノズルアタッチメントに対する要求が依然としてある。
本明細書で説明する自己通気ノズルは、流体内に取込まれたガスを大気中に通気するように適合され、ゆえに、取込まれたガスを分注された流体とともに分注するのを防止して、取込まれたガス又はガスの気泡なしに自己通気ノズルから流体が分注されるのを可能にし、それにより、分注された流体内の外観又は性能の欠陥を防止する。
1つ以上の実施形態では、流体内に取込まれたガスを大気中に通気するように適合された自己通気ノズルが提供され、このノズルは、ノズル入口端部及びノズル出口端部を備える。ノズル壁は、ノズル入口端部とノズル出口端部との間に延びる。ノズルは、ノズル流軸線の周囲の流路を画定する内面を有する。ノズルはまた、流路と大気との間の流体連通を提供する、1つ以上の通気通路を有する。
1つ以上の実施形態では、自己通気ノズルは、更に、ディスペンサに接続するように適合された接合部分を備えることができる。1つ以上の実施形態では、接合部分は、内面に配設される。
1つ以上の実施形態では、1つ以上の通気通路は、ノズルの内面に沿って延びる。
1つ以上の実施形態では、ノズルは、更に、外面を備え、接合部分は、外面に配設される。1つ以上の実施形態では、1つ以上の通気通路は、外面に沿って延びる。
1つ以上の実施形態では、1つ以上の通気通路は、接合部分の少なくとも一部分に沿って延びる。
1つ以上の実施形態では、1つ以上の通気通路は、内面に溝を備える。1つ以上の実施形態では、1つ以上の通気通路は、外面に溝を備える。1つ以上の実施形態では、1つ以上の通気通路は、流軸線に実質的に平行な方向に延びる。
1つ以上の実施形態では、ノズルは、更に、出口端部と接合部分との間に配設された、第1非接合部分を備える。1つ以上の実施形態では、1つ以上の通気通路は、第1非接合部分の少なくとも一部分に沿って延びる。1つ以上の実施形態では、ノズルは、更に、接合部分と入口端部との間に配設された、第2非接合部分を備える。1つ以上の実施形態では、1つ以上の通気通路は、第2非接合部分の少なくとも一部分に沿って延びる。
1つ以上の実施形態では、1つ以上の通気通路は、壁を内面から外面に貫通して延びる。
1つ以上の実施形態では、ノズルは、更に、入口端部の上流に配設された動的混合組立体を備える。
1つ以上の実施形態では、自己通気ノズルは、第1ノズル部分及び第2ノズル部分を備え、ノズル出口端部は、第1ノズル部分に位置付けられ、ノズル入口端部は、第2ノズル部分に位置付けられる。1つ以上の実施形態では、1つ以上の通気通路は、第1ノズル部分と第2ノズル部分との間の境界に位置付けられる。
1つ以上の実施形態では、1つ以上の通気通路は、500,000mPa・s以下の粘度を有する流体の通過を可能にするよう適合されている。
1つ以上の実施形態では、1つ以上の通気通路は、6.4×10−5cmから0.65cmの有効断面積を有する。
1つ以上の実施形態では、本明細書で説明する自己通気ノズル及びディスペンサを備えるノズルシステムが提供される。1つ以上の実施形態では、ディスペンサは、自己通気ノズルの接合部分に接続するように適合された出口を備える。このシステムの1つ以上の実施形態では、ディスペンサは、自己通気ノズルの上流に配置される。1つ以上の実施形態では、ディスペンサは、混合先端部を含む。このシステムの1つ以上の実施形態では、混合先端部は、動的混合先端部である。1つ以上の実施形態では、混合先端部は、静的混合先端部である。
1つ以上の実施形態では、内部に取込まれたガスを有する流体を分注する方法が提供され、この方法は、本明細書で説明するような自己通気ノズルを提供することと、自己通気ノズルを通して流体を分注すること、を含み、自己通気ノズルを通して流体が分注される時、取込まれたガスは、自己通気ノズル内の通気通路を通って大気中に逃げる。この方法の1つ以上の実施形態では、流体は、通気通路に入るが、通気通路を通って大気中に逃げない。この方法の1つ以上の実施形態では、方法は、更に、流体を形成するために、自己通気ノズルの上流で2つ以上の成分を混合することを含む。この方法の1つ以上の実施形態では、流体の粘度は、500,000mPa・s以下である。
上記の要約は、本明細書で記述されるリザーバ及び関連するベントアセンブリの各実施形態又はあらゆる実現形態を記述することを意図したものではない。むしろ、本発明のより完全な理解は、添付の図面の図を考慮して、以下の「発明を実施するための形態」及び特許請求の範囲を参照することによって、明らかとなり、理解されるであろう。
本明細書で使用されるとき、単語「ノズル」及び語句「ノズルアタッチメント」は、同じ意味で使用される。同様に、語句「自己通気ノズル」及び「自己通気ノズルアタッチメント」もまた、本明細書で同じ意味で使用される。
本明細書で使用されるとき、単語「流体」は、例えば、液体、懸濁液、乳濁液、コロイド、ペースト、ゲル、流動性固体(例えば、流動性粒子流)などの、任意の流動性材料を含み得る。
本明細書で使用されるとき、単語「ガス」及び「空気」は、同じ意味で使用される。
本明細書で使用されるとき、用語「大気」は、物品又は組立体の概ね周囲の外部空間を意味し、任意の気体又は液体の媒体を含み得るが、本明細書で説明するような通気通路及び流路を除外する。
本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用されるとき、文脈で明確に指示されない限り、単数形の「a」、「及び、(and)」、及び「the」は、複数形の指示対象を包含する。したがって、例えば「スペーサー」と言う場合には、(特に明示されない限り)複数のスペーサー及び当業者には周知のその均等物が含まれるものとする。
特に断らない限り、明細書及び特許請求の範囲で使用される成分量、粘度などを表すすべての数値は、すべての場合において「約」という語によって修飾されているものと理解されたい。したがって別段の指示がない限り、以下の本明細書及び添付の特許請求の範囲に記載される数値パラメータは、本発明が実現しようとする所望の性質に応じて変化し得るおおよその値である。最低でも、また特許請求の範囲への均等論の適用を制限しようとするものではないが、各数値パラメータは、報告された有効数字の数を考慮し、通常の四捨五入を適用することによって少なくとも解釈されなければならない。
本発明の広義の範囲を記載する数値範囲及びパラメータは近似値であるが、具体的な実施例に記載される数値は可能な限り正確に報告している。しかしながら、いずれの数値も、それらそれぞれの試験測定値に含まれる標準偏差から必然的に生じる一定の誤差を本質的に含むものである。
本明細書で説明されるような自己通気ノズルの、例示的一実施形態の等角図である。 図1Aの自己通気ノズルの断面図である。 図1Aの自己通気ノズルの別の断面図である。 本明細書で説明されるようなノズルシステムの、一実施形態の等角図である。 分解された構成で示された、図2Aのノズルシステムの等角図である。 図2Aの3Aにおける、図2Aのノズルシステムの一部分を拡大した等角図である。 図3Aのノズルシステムの一部分の断面図である。 図3Aのノズルシステムの一部分の別の断面図である。 ノズルシステムの動作中1回目の、本明細書で説明されるようなノズルシステムの一実施形態の拡大断面図である。 ノズルシステムの動作中2回目の、図4Aのノズルシステムの拡大断面図である。 ノズルシステムの動作中3回目の、図4Aのノズルシステムの拡大断面図である。
以下の例示的な実施形態の説明では、本明細書の一部を成し、具体的な実施形態が実例として示されている、添付図面の図が参照される。本発明の範囲から逸脱することなく他の実施形態が利用され得ること、また、構造的変更が行われ得ることが理解されるであろう。
本発明は、概して、流体を分注するためのノズルの分野に関する。より具体的には、本発明は、内部に取込まれたガスを有する流体を分注するための装置及び方法に関する。
流体、例えば、接着剤、封止剤、又は他の流体を分注する場合、流体の分注を制御して正確な塗布を可能にするために、ノズル又はノズルアタッチメントが使われることが多い。ノズル又はノズルアタッチメントは、流体がアクセスすることが困難な又は正確な分注が必要な局所内に分注され得るように、流体が分注容器から離れて出ることを可能にすることが多い。通気されないノズル又は通気されないノズルアタッチメントを通した流体の分注で生じ得る1つの問題は、流体が最初にノズル又はノズルアタッチメントを出る時に、空気又はガスの気泡がノズル又はノズルアタッチメント内に閉じ込められることがあることである。流体の分注中に、この閉じ込められた空気又はガスは、流体の流れに引き込まれることがあり、結果として1つ以上の空気又はガスの気泡が分注された流体内に閉じ込められる又は取込まれる。これらの閉じ込められた若しくは取込まれた空気又はガスの気泡は、分注された流体の外観又は性能に欠陥を生じさせることがある。この現象は、低粘性流体を分注する場合に、更によく起こるものである。
本発明の自己通気ノズル及びノズルアタッチメントは、取込まれたガス又は空気の気泡の通気用の通気孔を提供するように設計されている。いくつかの実施形態では、最初に閉じ込められた、取込まれたガス又は空気の気泡は、ノズル及び分注容器の境界に向かって押し戻され、通気孔を通して逃げるようにすることができる。いくつかの実施形態では、自己通気ノズルは、ノズル出口端部を通って自己通気ノズルの流路を出て分注された流体内に、空気又はガスが存在しないように動作する。いくつかの実施形態では、自己通気ノズルは、ノズル出口端部を通って自己通気ノズルの流路を出て分注された流体内に、5%以下、2%以下、1%以下、0.5%以下、0.25%以下(容積比)の空気又はガスが存在するように動作する。
いくつかの場合に、通気ノズル及びノズルアタッチメントで生じ得る問題は、分注された流体が、通気孔を通して漏れ出し、厄介な状況を引き起こし、分注された流体の廃物を生じさせることがあることである。一実施形態では、本発明の自己通気ノズル及びノズルアタッチメントは、空気又はガスが自己通気ノズル又はアタッチメントから抜け出すのを可能にするが分注された流体は漏れ出ないように、例えば、寸法及び位置により、最適化することができる溝を用いることにより、この追加の問題を解決する。
本明細書で説明する自己通気ノズルは、流体、例えば、接着剤、封止剤、又は他の材料がディスペンサから分注される、様々な環境で使用することができる。
本明細書で説明するような自己通気ノズルの例示的一実施形態が、図1A〜図1Cに関連して描写される。図1Aは、流体内に取込まれたガスを大気中に通気するように適合された、自己通気ノズル100を描写する。ノズル100は、ノズル入口端部110、ノズル出口端部120、及びノズル入口端部とノズル出口端部との間に延びるノズル壁130を備える。図1Bは、図1Aの1Bにおける、ノズル100の断面図を描写する。図1Bに示すように、ノズル入口端部110、ノズル出口端部120、及びノズル壁130に加えて、ノズル100はまた、ノズル流軸線102の周囲の流路101を画定する内面131を有する。ノズル100上の1つ以上の通気通路150は、流路101と大気との間の流体連通を提供し、それにより、ノズル100を通って流れる流体内に取込まれたガスの通気を可能にする。加えて、ノズル100は、外面132及び接合部分140を有する。接合部分140は、ディスペンサに接続するように適合されている。
図1A〜図1Cにあるようないくつかの実施形態では、接合部分140は、ノズル100の内面131に配設される。そのような実施形態では、ノズルがディスペンサに接続される場合、ディスペンサは、ディスペンサがノズルの内面131に接続されるように、ノズル内へと滑る。これらの実施形態のいくつかでは、1つ以上の通気通路150は、接合部分140上に配設され、ノズルの内面131に沿って延びる。いくつかの実施形態では、ノズルがディスペンサに接続される場合、ディスペンサがノズルの外面132に接続され、ディスペンサがノズルの接合部分140の上を滑るように、接合部分140は、ノズル100の外面132に配設される。これらの実施形態のいくつかでは、1つ以上の通気通路150は、接合部分140上に配設され、ノズルの外面132に沿って延びる。
いくつかの実施形態では、1つ以上の通気通路150は、内面131の溝を備えることができる。いくつかの実施形態では、1つ以上の通気通路150は、外面132の溝を備えることができる。いくつかの実施形態では、1つ以上の通気通路150は、ノズル壁130を通して流路101を大気中に直接接続するように、内面131と外面132との間のノズル壁130を貫通して通る、孔又は開口部を備えることができる。特に、1つ以上の通気通路150が、内面131又は外面132の溝を備える、いくつかの実施形態では、1つ以上の通気通路150は、流軸線102に実質的に平行な方向に延びる。1つ以上の通気通路150が内面131又は外面132の溝を備えるいくつかの実施形態、及び1つ以上の通気通路150が内面131と外面132との間のノズル壁130を貫通して通る孔又は開口部を備えるいくつかの実施形態では、1つ以上の通気通路150は、流軸線102と角度を成す方向に延びる。いくつかの実施形態では、1つ以上の通気通路150は、曲線状又はらせん状の経路を形成することができ、他の実施形態では、1つ以上の通気通路は、直線経路を形成することができる。特に、1つ以上の通気通路150が、内面131と外面132との間のノズル壁130を貫通して通る孔又は開口部を備えるいくつかの実施形態では、1つ以上の通気通路150は、ノズルの流軸線102に実質的に垂直な方向に延びる。いくつかの実施形態では、通気通路150は、空気又はガスが通り抜けるための曲がりくねった経路を形作る、ノズル100の内面131の1つ以上のテクスチャー化された表面として形成することができる。いくつかの実施形態では、通気通路150の上記の形態のいずれかが、ノズル100がディスペンサの上でなくディスペンサ内に嵌合する場合などに、ノズル100の外面132にある場合がある。いくつかの実施形態では、通気通路150は、ノズル100の内面131若しくは外面132に立っているボス又は突出部の間に形作られた流路を備えることができる。
いくつかの実施形態では、接合部分140は、ノズル100の短い部分にわたって延び、ノズル入口端部110までずっとは延びない。他の実施形態では、接合部分140は、ノズル入口端部110まで延びてノズル入口端部110を備えることができる。いくつかの実施形態では、ノズルアタッチメント100は、使用中の流体分注の間、ノズルアタッチメントの固定を補助するためにディスペンサ上の稜線と嵌合するように適合された、1つ以上の任意選択の縦溝又は刻み目135を有することができる。
図1Cは、図1Aの1Cにおいてのノズル100の代替の断面図を描写し、ノズル壁130、内面131、外面132、及び1つ以上の通気通路150を示す。
本明細書で説明するような自己通気ノズルを備えるノズルシステムの例示的一実施形態が、図2A〜図2Bに関連して描写される。図2Aは、分注される流体を収容するディスペンサ220及び自己通気ノズル100を備える、ノズルシステム200の斜視図を描写する。いくつかの実施形態では、ディスペンサ220又はノズルシステム200はまた、図2Aに描写されるような分注ガン又はアプリケータ210などの、流体の分注を補助するための手段を含むことができる。ディスペンサ220は、一般的に、自己通気ノズル100の上流に配置される。いくつかの実施形態では、ディスペンサ220又はノズルシステム200は、混合先端部、例えば、動的混合組立体230又は他の混合組立体などの、流体の分注又は混合を補助するための追加のアタッチメントを備えることができる。本発明の装置、システム、組立体、及び方法に有用な混合組立体としては、例えば、米国特許出願第11/957,296号に記載されたものなどの動的混合組立体、静的混合組立体、及び他の周知の混合組立体が含まれる。動的混合機は、一般的に、2つの入口及び混合後に材料が通って動的混合機を出る1つの出口を備える。いくつかの実施形態では、ディスペンサは、チューブ又は他の延長部分などを通してディスペンサ内に給送する、折り畳み式容器、カートリッジ、大量容器などの、任意の容器を備えることができる。いくつかの実施形態では、ディスペンサは、単一成分又は混合された多成分の材料を使用時に供給するために使用することが可能な移動式の密閉型ディスペンサを備えることができる。いくつかの実施形態では、ディスペンサは、固定式ディスペンサとすることができる。本発明が使われたディスペンサの用途のいくつかの例としては、車両本体の修理で使用されるもの、歯科用修復剤用に使用されるもの、家庭の修理及び封止で使用されるもの、並びに、建設、産業の利用分野及び電子製品で使用されるものなどが挙げられる。いくつかの実施形態では、ディスペンサは、成分を多成分材料に混合する能力を含むことができる。
図2Bは、流軸線102に沿って分解された構成で示された、図2Aのノズルシステム200の斜視図を描写する。ノズルシステム200は、自己通気ノズル100、及び、分注される流体を収容し流軸線102に沿って自己通気ノズル100の上流に配置される、ディスペンサ220を備える。ノズルシステム200はまた、混合先端部、具体的には、動的混合先端部又は動的混合組立体230を備え、流軸線102に沿って自己通気ノズル100の入口端部の上流に、且つ、自己通気ノズル100とディスペンサ220との間に配置される。ノズルシステム200は、更に、任意選択の分注ガン又はアプリケータ210を備える。ディスペンサ220は、出口221を備える。いくつかの実施形態では、出口221は、自己通気ノズル100の接合部分140に接続するように適合されている。いくつかの実施形態では、自己通気ノズル100の接合部分140は、出口221に接続するように適合されている。いくつかの実施形態では、混合先端部230はまた、ディスペンサ220としても機能し得る。そのような実施形態では、混合先端部230は、更に、出口221を備えるであろう。上述したように、いくつかの実施形態では、ノズルアタッチメント100は、使用中の流体分注の間、ノズルアタッチメント100の固定を補助するためにディスペンサ220上の任意選択の稜線235と嵌合するように適合された、1つ以上の任意選択の縦溝又は刻み目135を有することができる。
図3A〜図3Cは、図2A〜図2Bのノズルシステム200のより詳細な図を提供する。図3Aは、図2Aの3Aにおける、図2Aのノズルシステム200の一部分を拡大した斜視図であり、自己通気ノズル100及び混合先端部230を示す。図3Bは、図3Aの3Bにおける、図3Aのノズルシステムの一部分の断面図である。図3Bは、接合部分140及び出口221の境界330で混合先端部230又はディスペンサ220に接続された、自己通気ノズル100を描写する。ノズル100は、出口端部120、並びに内面131及び外面132を有するノズル壁130を備える。ノズル100はまた、使用中の流体分注の間、ノズルアタッチメント100の固定を補助するためにディスペンサ220又は混合先端部230上の任意選択の稜線と嵌合するように適合された、1つ以上の任意選択の縦溝又は刻み目135を備える。ノズル100は、更に、出口端部120と接合部分140との間に配設された第1非接合部分133、及び接合部分140と入口端部110との間に配設された第2非接合部分134を備える。1つ以上の通気通路150は、内面131及び接合部分140の少なくとも一部分に沿って流軸線102に実質的に平行な方向に延び、流路101内の流体内に取込まれたガス又は空気が、通気通路150を通って大気中に逃げることを可能にする。いくつかの実施形態では、1つ以上の通気通路150はまた、第1非接合部分133の少なくとも一部分に沿って延びる。いくつかの実施形態では、1つ以上の通気通路150はまた、第2非接合部分134の少なくとも一部分に沿って延びる。
本明細書で使用されるとき、ディスペンサは、分注物品の多くの異なる形態を含むことができ、分注される流体を収容する容器、流体を別の容器の外に押し出す機械的構造、流体を収容する容器から流体を分注するのを補助するノズル又はノズルの延長部分、2つ以上の流体を一体に混合することができるノズルの延長部分、アプリケータなどが含まれる。例えば、いくつかの実施形態では、ディスペンサは、分注される流体を別個のカートリッジ又は容器の外に押し出すための機械的構造を提供する、分注ガン又はアプリケータであってよい。いくつかの実施形態では、ディスペンサは、分注される流体を収容する、カートリッジ又は容器であってよい。いくつかの実施形態では、ディスペンサは、ノズル、ノズルの延長部分、又は混合先端部であってよい。更に、語句「ディスペンサに接続するように適合された」は、ディスペンサへの直接接続、又は1つ以上の中間部品を介した接続を含み得る。例えば、自己通気ノズルは、別のノズル若しくはノズルの延長部分、又はカートリッジ若しくは容器に最初に接続し、次にディスペンサ若しくは分注ガン若しくはアプリケータに接続するように、分注ガン又はアプリケータを備えるディスペンサに接続するように適合されてもよい。
いくつかの実施形態では、混合先端部230は、ディスペンサ220であると考えることができる。いくつかの実施形態では、自己通気ノズルは、例えば図3Bのような、第1ノズル部分310及び第2ノズル部分320を備えることができ、ノズル100は、第1ノズル部分310として機能し、混合先端部230は、第2ノズル部分320として機能する。これらの実施形態のいくつかでは、ノズルの入口端部110は、第2ノズル部分320上に位置付けられ、ノズルの出口端部120は、第1ノズル部分310上に位置付けられる。自己通気ノズルが第1ノズル部分310及び第2ノズル部分320を備える実施形態のいくつかでは、1つ以上の通気通路150は、第1ノズル部分310と第2ノズル部分320との間の境界140に位置付けられる。いくつかの実施形態では、通気通路150は、第2ノズル部分320の第2外面322にあってよい。いくつかの実施形態では、通気通路150は、第1ノズル部分310の内面131及び第2ノズル部分320の第2外面322の両方にあってよい。いくつかの実施形態では、境界140は、図3Bに描写された(第2ノズル部分が、第1ノズル部分の内側に嵌合する)ものと反対の方法で、第1ノズル部分が第2ノズル部分の内側に嵌合するようにすることができる。境界140が1つのノズル部分が他のノズル部分の内側に嵌合するなどの雄雌嵌合から構成される場合、通気通路は、他のノズル部分の内側に嵌合する雄嵌合のノズル部分の外面、又は他のノズル部分の上に嵌合する雌嵌合のノズル部分の内面のいずれかにあってよいことが理解されるべきである。
図3Cは、図3Aの3Cにおける、図3Aのノズルシステムの一部分の別の断面図であり、混合先端部230を有するノズル100の境界を示しており、この自己通気ノズル100と混合先端部230又はディスペンサ220の出口221の境界で、取込まれたガス又は空気の大気中への通気を可能にするために、1つ以上の通気通路150が混合先端部230又はディスペンサ220の間を通るように、ノズル壁130の内面131が、混合先端部230若しくはディスペンサ220の出口221と接続する又は嵌合する。
いくつかの実施形態では、通気通路は、ガス又は取込まれた空気の気泡が通気通路を通って大気中に出る時、分注される流体が通気通路に入るが大気中に逃げないように適合されている。いくつかの実施形態では、分注される流体は、通気通路に入るが、通気通路を完全には満たさない。いくつかの実施形態では、分注される流体は、通気通路に入るが、通気通路を超えて流れない。いくつかの実施形態では、これは、分注される流体の粘度に基づいて、通気通路の適切な三次元寸法若しくは流方向に変更又は選択することにより実現される。いくつかの実施形態では、これは、通気通路の有効断面積を選択又は変更することにより実現される。
本発明の自己通気ノズルは、広範囲の粘度を有する広範囲の流体に対応することができる。いくつかの実施形態では、分注される流体の粘度は、200,000mPa・s以下、100,000mPa・s以下、50,000mPa・s以下、25,000mPa・s以下、又は、10,000mPa・s以下でもよい。いくつかの実施形態では、分注される流体は、例えば、200,000mPa・s以上、300,000mPa・s以上、500,000mPa・s以上、1,000,000mPa・s以上などの比較的高い粘度を有することができる。この場合もまた、本発明の方法及び装置は、好ましくは幅広く異なる粘度を有する流体に適合され得る。流体の粘度は、Brookfield Digital Rheometer Model DV−III Operation Instruction Manual No.M/91−201−I297(Brookfield Engineering Labs,Inc.、マサチューセッツ州Stoughton)に記載された手順を使用して決定することができる。試験用に選択されるスピンドル及び剪断速度は予想される粘度範囲によって決まる。より高い粘度の材料(例えば、50,000mPa・sから10,000,000mPa・sの粘度を有する材料)に対して、装置上で毎分0.5回転から毎分20回転の回転速度でトルク範囲が10%から100%の間に入るように選択したスピンドルで粘度測定値を得るために、HelipathのTバースピンドルを使用することができる。本発明に関連して用いられるいくつかの成分に対して、粘度の値は、T−Cスピンドルを用いて毎分5回転で測定することができる。より低い粘度の材料(例えば、50,000mPa・s以下の粘度を有する材料)に対して、装置上で毎分0.5回転から毎分20回転の回転速度でトルク範囲が10%から100%の間に入るように選択したスピンドルで粘度測定値を得るために、HA/HBスピンドル系列を使用することができる。本発明に関連して用いられるいくつかの例示的な成分に対して、粘度の値は、HA−4スピンドルを用いて毎分5回転で測定することができる。説明した粘度の値は、すべて、室温すなわち約20℃でのものである。
いくつかの実施形態では、通気通路は、500,000mPa・s以下の粘度を有する流体の通過を可能にするように適合されている。いくつかの実施形態では、通気通路は、300,000mPa・s以下の粘度、100,000mPa・s以下の粘度、50,000mPa・s以下の粘度、又は25,000mPa・s以下の粘度を有する流体の通過を可能にするように適合される。いくつかの実施形態では、通気通路は、約100mPa・sから約40,000mPa・sの粘度を有する流体の通過を可能にするように適合される。いくつかの実施形態では、通気通路は、約500mPa・sから約30,000mPa・s、1,000mPa・sから約25,000mPa・s、2,000mPa・sから約25,000mPa・s、5,000mPa・sから約25,000mPa・s、又は10,000mPa・sから約25,000mPa・sの粘度を有する流体の通過を可能にするように適合される。いくつかの実施形態では、通気通路は、約15,000mPa・sから約25,000mPa・sの粘度を有する流体の通過を可能にするように適合される。
いくつかの実施形態では、通気通路は、約0.0254mmから2.54mmの範囲の高さ又は間隙距離を有する。通気通路の高さ又は間隙距離は、通気通路の2つの対向する面の間の距離の測定値を含むことを意図している。例えば、通気通路の断面形状が矩形である実施形態では、高さ又は間隙距離は、矩形の任意の2つの対向する面の間で測定することができる。それぞれの意図した利用分野に対して特定の間隙距離が必要ではなく、特定の用途に対して特定の間隙距離が所望される場合、そのような間隙距離は、分注される流体の粘度に基づいて変わるであろうことを、当業者は理解することができる。間隙距離が指定される実施形態に対して、対向する面の1対のみが指定された間隙距離に合致する必要があることも、当業者はまた理解することができる。例えば、いくつかの実施形態では、低くて幅広い矩形の断面形状が、通気通路用に使用されることがある。間隙距離を測定する別の例として、通気通路の断面形状が環状である実施形態では、間隙距離を計算するために、断面形状の直径を使用することができる。特に、テクスチャー化された表面又は曲がりくねった経路の場合などの、通気通路の断面形状が不規則である実施形態では、間隙距離は平均間隙距離を表わすことを、当業者は理解することができる。通気通路の間隙距離は、当業者が、キャリパー、座標測定機械、マイクロメータ、シックネスゲージ、又は隙間ゲージ等の使用などの、様々な周知の方法及び測定器具並びに技術を使用することにより、より容易に測定され得る。
いくつかの実施形態では、通気通路は、有効断面積を有する。通気通路の有効断面積は、通気通路の断面部分で測定され平均化された幾何学的面積を表すことを意図している。いくつかの実施形態では、有効断面積は、約6.4×10−4mmから約6.5mmの範囲であり、封入された空気又はガスが通気孔の断面を通って大気中に抜けるのを可能にするとともに、分注される流体が通気孔の長さに沿って大気中に抜けるのを防止するための充分な抵抗を提供する。特に、テクスチャー化された表面又は曲がりくねった経路の場合などの、通気通路の断面形状が不規則である実施形態では、有効断面積は平均有効断面積を表わすことを、当業者は理解することができる。通気通路の有効断面積は、当業者が、キャリパー、座標測定機械、マイクロメータ、シックネスゲージ、又は隙間ゲージ等の使用などの、様々な周知の方法及び測定器具並びに技術を使用することにより、より容易に測定及び計算され得る。
いくつかの実施形態では、通気通路は、空気、ガス、又は流体が大気中に出る前に通気通路に沿って移動し得る経路距離を表すことを意図する、通気孔の長さを有する。いくつかの実施形態では、通気孔の長さは、約0.0254mmから25.4cmの範囲とすることができ、封入された空気又はガスが通気孔の断面を通って大気中に逃げるのを可能にするとともに、分注される流体が通気孔の長さに沿って大気中に逃げるのを防止するための充分な抵抗を提供する。テクスチャー化された表面又は曲がりくねった経路の場合などの、いくつかの実施形態では、通気孔の長さは、流路からの通気通路の入口と大気中への通気通路の出口との間の最短直線距離を表し得る。通気通路の通気孔の長さは、当業者が、キャリパー、座標測定機械、マイクロメータ、シックネスゲージ、又は隙間ゲージ等の使用などの、様々な周知の方法及び測定器具並びに技術を使用することにより、より容易に測定又は計算され得る。
異なる流体粘度を有する多くの異なる種類の流体を本明細書で説明するノズルを通して分注することができるため、それぞれの種類の流体用の通気通路に対する、間隙距離、断面積、及び通気孔の長さなどのパラメータを提供することは実用的ではない。しかし、当業者は、本明細書の開示に基づいて、分注される特定の流体及び特定の用途に対する通気通路の適切な寸法及び特性を、容易に選択することができる。
本明細書で説明する自己通気ノズルを使用する方法もまた、提供される。本発明は、内部に取込まれたガスを有する流体を分注する方法を提供する。この方法は、本明細書で説明するような自己通気ノズルを提供すること、及び流体を自己通気ノズルを通して分注することを含み、流体が自己通気ノズルを通して分注される時、取込まれたガスは、自己通気ノズル内の通気通路を通って大気中に逃げる。この方法のいくつかの実施形態では、流体は、通気通路に入る場合があるが、通気通路を通って大気中に逃げない。いくつかの実施形態では、この方法は、更に、例えば、二成分封止剤が流体を形成するであろう場合では、流体を形成するために自己通気ノズルの上流で2つ以上の成分を混合することを含むことができる。この方法のいくつかの実施形態では、流体の粘度は、500,000mPa・s以下である。いくつかの実施形態では、流体の粘度は、300,000mPa・s以下、100,000mPa・s以下、50,000mPa・s以下、又は25,000mPa・s以下である。いくつかの実施形態では、流体の粘度は、約10,000mPa・sから約25,000mPa・sである。いくつかの実施形態では、流体の粘度は、約100mPa・sから約40,000mPa・sである。いくつかの実施形態では、通気通路は、約500mPa・sから約30,000mPa・s、1,000mPa・sから約25,000mPa・s、2,000mPa・sから約25,000mPa・s、5,000mPa・sから約25,000mPa・s、又は10,000mPa・sから約25,000mPa・sの粘度を有する流体の通過を可能にするように適合される。いくつかの実施形態では、流体の粘度は、約15,000mPa・sから約25,000mPa・sである。いくつかの実施形態では、流体の粘度は、約18,000mPa・sから約22,000mPa・sである。
本明細書で説明する方法の例示的一実施形態が、図4A〜図4Cに関連して描写される。図4Aは、本明細書で説明されるようなノズルシステム200の一実施形態の拡大断面図であり、ノズルシステム200の動作中1回目の図である。このノズルシステムは、ノズル入口端部110及び接合部分140で混合先端部230又はディスペンサ220に接続された自己通気ノズル100を備える。流体10は、ノズルの出口端部(図示せず)の外に分注されるように、混合先端部230又はディスペンサ220の出口221を通して自己通気ノズル100の流路101内に分注される。ガス20は、流体10内に取込まれるが、流体10及び自己通気ノズル100から通気通路150を通ってガス排出経路25に沿って大気中に抜け始めている。図4Bは、ノズルシステムの動作中2回目の図で、図4Aのノズルシステムの拡大断面図である。図4Bは、取込まれたガス20が、流体10及び自己通気ノズル100から通気通路150を通ってガス排出経路25に沿って大気中に抜けるのが進行したことを示す。
図4Cは、ノズルシステムの動作中3回目の図で、図4Aのノズルシステムの拡大断面図である。図4Cは、取込まれたガス20が、流体10及び自己通気ノズル100から通気通路150を通ってガス排出経路25に沿って大気中に抜けるのが更に進行して、もはや流路110内に存在しないことを示す。加えて、図4Cは、流体10が、通気通路150に入っているが、大気中に逃げていないことを示す。
本明細書で説明する自己通気ノズルは、分注前又は分注中に流体の混合を必要とする二成分封止剤系などの、2つ以上の流体を含む流体系を含む任意の流体を分注するために有用であることがある。そのような場合、動的混合組立体、静的混合組立体、又は他の混合組立体などの混合組立体は、自己通気ノズルの上流に配置することができる。いくつかの実施形態では、ディスペンサの出口からノズル入口端部を通って流路に入る流体は、封入された空気若しくはガスをほとんど又はまったく含まない。いくつかの実施形態では、ディスペンサの出口からノズル入口端部を通って流路に入る流体は、5%以下、2%以下、1%以下、0.5%以下、0.25%以下(容積比)の量の空気を含み、ここで取込まれたガス又は空気は、流体内のいずれの中空要素(存在する場合)内にも密閉されていない空気である。いくつかの実施形態では、取込まれたガスは、流体がノズルの流路内にある間に、流体内に導入される。自己通気ノズル内の流体から1つ以上の通気通路を通って大気中に通気されるのは、この取込まれたガスである。
本明細書で説明する自己通気ノズル及び方法は、例えば、エポキシ、ウレタン、シリコーン、ビニルエステル、ポリエステル、ポリスルフィド、ポリエーテル、アクリル等、又はこれらの組み合わせなどの、硬化性及び非硬化性材料を含む様々な種類の流体を分注するのに有用である。分注される流体は、例えば、タルク、粘土、顔料、分散安定性添加剤(例えば、非晶質シリカ)、ガラス微小球などの充填物を含むことができる。流体はまた、例えばスチレンなどの、不飽和反応性希釈剤も含むことができる。流体はまた、例えばアルミニウム、亜鉛メッキ鋼、電着塗料、下塗り塗料、及び塗料などの一般的な修復表面への材料の接着性を付与する添加剤を含むことができる。接着添加剤は、例えば、無水官能基、シラン官能基又はアミン官能基を有してもよく、接着添加剤を原樹脂に混ぜても、混ぜなくてもよい。
本明細書で説明する方法は、例えば、ビル、自動車、トラック、船舶、風車の羽根、航空機、レクリエーション用車両、浴槽、貯蔵容器、パイプライン等の建造又は修復などの、品物の修復及び建造を含む様々な利用分野で有用である可能性がある。
以下の実施形態は、本開示を例示するものであって限定するものではないことが意図される。
実施形態1は、流体内に取込まれたガスを大気中に通気するように適合された、自己通気ノズルであり、このノズルは、
ノズル入口端部と、
ノズル出口端部と、
ノズル入口端部とノズル出口端部との間に延び、ノズル流軸線の周囲の流路を画定する内面を有する、ノズル壁と、
流路と大気との間の流体連通を提供する、1つ以上の通気通路と、を備える。
実施形態2は、実施形態1の自己通気ノズルであり、このノズルは、ディスペンサに接続するように適合された接合部分を備える。
実施形態3は、実施形態2の自己通気ノズルであり、接合部分は、内面に配設される。
実施形態4は、前述の実施形態のいずれかの自己通気ノズルであり、1つ以上の通気通路は、内面に沿って延びる。
実施形態5は、実施形態2の自己通気ノズルであり、更に、外面を備え、接合部分は、外面に配設される。
実施形態6は、実施形態5の自己通気ノズルであり、1つ以上の通気通路は、外面に沿って延びる。
実施形態7は、実施形態2〜6のいずれか1つの自己通気ノズルであり、1つ以上の通気通路は、接合部分の少なくとも一部分に沿って延びる。
実施形態8は、実施形態1〜4、又は7のいずれか1つの自己通気ノズルであり、1つ以上の通気通路は、内面の溝を備える。
実施形態9は、実施形態5〜7のいずれか1つの自己通気ノズルであり、1つ以上の通気通路は、外面の溝を備える。
実施形態10は、前述の実施形態のいずれか1つの自己通気ノズルであり、1つ以上の通気通路は、流軸線に実質的に平行な方向に延びる。
実施形態11は、実施形態2〜10のいずれか1つの自己通気ノズルであり、このノズルは、更に、出口端部と接合部分との間に配設された、第1非接合部分を備える。
実施形態12は、実施形態11の自己通気ノズルであり、1つ以上の通気通路は、第1非接合部分の少なくとも一部分に沿って延びる。
実施形態13は、実施形態2〜12のいずれか1つの自己通気ノズルであり、このノズルは、更に、接合部分と入口端部との間に配設された、第2非接合部分を備える。
実施形態14は、実施形態13の自己通気ノズルであり、1つ以上の通気通路は、第2非接合部分の少なくとも一部分に沿って延びる。
実施形態15は、実施形態1〜4のいずれか1つの自己通気ノズルであり、1つ以上の通気通路は、壁を内面から外面に貫通して延びる。
実施形態16は、前述の実施形態のいずれか1つの自己通気ノズルであり、更に、入口端部の上流に配設された動的混合組立体を備える。
実施形態17は、前述の実施形態のいずれか1つの自己通気ノズルであり、このノズルは、第1ノズル部分及び第2ノズル部分を備え、ノズル出口端部は、第1ノズル部分に位置付けられ、ノズル入口端部は、第2ノズル部分に位置付けられる。
実施形態18は、実施形態17の自己通気ノズルであり、1つ以上の通気通路は、第1ノズル部分と第2ノズル部分との間の境界に位置付けられる。
実施形態19は、前述の実施形態のいずれか1つの自己通気ノズルであり、1つ以上の通路は、500,000mPa・s以下の粘度を有する流体の通過を可能にするように適合される。
実施形態20は、前述の実施形態のいずれか1つの自己通気ノズルであり、1つ以上の通気通路は、6.4×10−5cmから0.65cmの有効断面積を有する。
実施形態21は、前述の実施形態のいずれか1つの自己通気ノズルであり、1つ以上の通気通路は、0.0254mmから2.54mmの間隙距離を有する。
実施形態22は、前述の実施形態のいずれか1つの自己通気ノズルであり、1つ以上の通気通路は、0.0254mmから25.4cmの通気孔の長さを有する。
実施形態23は、前述の実施形態のいずれか1つの自己通気ノズル、及びディスペンサを備える、ノズルシステムである。
実施形態24は、実施形態23のノズルシステムであり、ディスペンサは、自己通気ノズルの接合部分に接続するように適合された出口を備える。
実施形態25は、実施形態23〜24のいずれか1つのノズルシステムであり、ディスペンサは、自己通気ノズルの上流に配置される。
実施形態26は、実施形態23〜25のいずれか1つのノズルシステムであり、ディスペンサは、混合先端部を含む。
実施形態27は、実施形態26のノズルシステムであり、混合先端部は、動的混合先端部である。
実施形態28は、実施形態26のノズルシステムであり、混合先端部は、静的混合先端部である。
実施形態29は、内部に取込まれたガスを有する流体を分注する方法であって、
実施形態1〜20のいずれか1つによる自己通気ノズルを提供することと、
自己通気ノズルを通して流体を分注することと、を含み、
自己通気ノズルを通して流体が分注される時、取込まれたガスは、自己通気ノズル内の通気通路を通って大気中に逃げる、方法である。
実施形態30は、実施形態29の方法であり、流体は、通気通路に入るが、通気通路を通って大気中に逃げない。
実施形態31は、実施形態29の方法であり、更に、流体を形成するために、自己通気ノズルの上流で2つ以上の成分を混合することを含む。
実施形態32は、実施形態29又は30のいずれか1つの方法であり、流体の粘度は、500,000mPa・s以下である。
「背景技術」、「発明を実施するための形態」、及び本明細書のそれ以外の箇所において引用した特許、特許文献、及び刊行物の完全な開示内容を、各々が個別に援用されたかのように、参照によりその全体を援用するものである。
自己通気ノズル、ノズルシステム、組立体、及び方法の例示的実施形態が考察され、いくつかの可能な変形に対して言及がなされてきた。本発明におけるこれら及び他の変形及び改変は本発明の範囲から逸脱することなく当業者にとって明らかであり、本発明が本明細書に記載される例示的実施形態に限定されないことは理解されるべきである。したがって、本発明は、以下に提供されている請求項及びその同等物によってのみ制限されるべきである。
他に記載しない限り、以下にそれぞれの取引呼称及び部品番号に従って記載される構成要素及び材料は、ミネソタ州St.Paulの3M Companyから入手されたものとする。
取引呼称「CONTROLLED FLOW SEAM SEALER,PART No.08329」の二成分充填剤材料は、型式「DYNAMIC MIXING APPLICATOR,PART No.05846」の容積比1対1カートリッジ内に移動された。「DYNAMIC MIXING NOZZLE,PART No.55847」は、カートリッジに取り付けられ、長さ4インチ(10.16cm)のポリプロピレン製の射出成型された「DYNAMIC MIXING NOZZLE EXTENSION,PART No.58207」は、この混合ノズル上に圧入された。このカートリッジ及びノズルの組立体は、次に、動的混合アプリケータに取り付けられ、継ぎ目封止剤が、アプリケータによりカートリッジから押し出された。しかし、継ぎ目封止剤が押し出された時、大きな気泡が、ノズルの延長部分内に閉じ込められた。延長部分の出口を通して通気できないので、封入された空気は、押し出された継ぎ目封止剤の表面内に埋め込まれた一連の小さな気泡として連続的に放出された。
例示的な自己通気ノズルの延長部分は、射出成形工程中に製作され、図1Bに示すように、延長部分の内壁に沿った、流軸線に平行で入口部分に隣接する、9つの等間隔の溝を備える。これらの溝の寸法は、おおよそ長さ0.30インチ×幅0.030インチ、及び深さ0.015インチ(7.62mm×0.76mm×0.38mm)であった。延長部分は、カートリッジの動的混合ノズル上に圧入され、継ぎ目封止剤が押し出された。ノズルの延長部分内に形成された大きな気泡は、押し出された封止剤と反対方向に移動し、自己通気ノズルの延長部分から、延長部分の入口と動的混合ノズルとの間を、溝を介して最終的に放出された。押し出された継ぎ目封止剤は、気泡がないままであった。

Claims (30)

  1. 流体内に取込まれたガスを大気中に通気するように適合された自己通気ノズルであって、
    ノズル入口端部と、
    ノズル出口端部と、
    前記ノズル入口端部とノズル出口端部との間に延び、且つ、ノズル流軸線の周囲の流路を画定する内面を有する、ノズル壁と、
    前記流路と前記大気との間の流体連通を提供する、1つ以上の通気通路と、を備える、自己通気ノズル。
  2. 前記ノズルが、ディスペンサに接続するように適合された接合部分を備える、請求項1に記載の自己通気ノズル。
  3. 前記接合部分が、前記内面に配設される、請求項2に記載の自己通気ノズル。
  4. 前記1つ以上の通気通路が、前記内面に沿って延びる、請求項1〜3のいずれか一項に記載の自己通気ノズル。
  5. 更に、外面を備え、前記接合部分が、前記外面に配設される、請求項2に記載の自己通気ノズル。
  6. 前記1つ以上の通気通路が、前記外面に沿って延びる、請求項5に記載の自己通気ノズル。
  7. 前記1つ以上の通気通路が、前記接合部分の少なくとも一部分に沿って延びる、請求項2〜6のいずれか一項に記載の自己通気ノズル。
  8. 前記1つ以上の通気通路が、前記内面に溝を備える、請求項1〜4又は7のいずれか一項に記載の自己通気ノズル。
  9. 前記1つ以上の通気通路が、前記外面に溝を備える、請求項5〜7のいずれか一項に記載の自己通気ノズル。
  10. 前記1つ以上の通気通路が、前記流軸線に実質的に平行な方向に延びる、請求項1〜9のいずれか一項に記載の自己通気ノズル。
  11. 前記ノズルが、更に、前記出口端部と前記接合部分との間に配設された、第1非接合部分を備える、請求項2〜10のいずれか一項に記載の自己通気ノズル。
  12. 前記1つ以上の通気通路が、前記第1非接合部分の少なくとも一部分に沿って延びる、請求項11に記載の自己通気ノズル。
  13. 前記ノズルが、更に、前記接合部分と前記入口端部との間に配設された、第2の非接合部分を備える、請求項2〜12のいずれか一項に記載の自己通気ノズル。
  14. 前記1つ以上の通気通路が、前記第2の非接合部分の少なくとも一部分に沿って延びる、請求項13に記載の自己通気ノズル。
  15. 前記1つ以上の通気通路が、前記壁を前記内面から前記外面に貫通して延びる、請求項1〜4のいずれか一項に記載の自己通気ノズル。
  16. 更に、前記入口端部の上流に配設された動的混合組立体を備える、請求項1〜15のいずれか一項に記載の自己通気ノズル。
  17. 前記ノズルが、第1ノズル部分及び第2ノズル部分を備え、前記ノズル出口端部が、前記第1ノズル部分に位置付けられ、前記ノズル入口端部が、前記第2ノズル部分に位置付けられる、請求項1〜16のいずれか一項に記載の自己通気ノズル。
  18. 前記1つ以上の通気通路が、前記第1ノズル部分と前記第2ノズル部分との間の境界に位置付けられる、請求項17に記載の自己通気ノズル。
  19. 前記1つ以上の通路が、500,000mPa・s以下の粘度を有する流体の通過を可能にするように適合されている、請求項1〜18のいずれか一項に記載の自己通気ノズル。
  20. 前記1つ以上の通気通路が、6.4×10−5cmから0.65cmの有効断面積を有する、請求項1〜19のいずれか一項に記載の自己通気ノズル。
  21. 請求項1〜20のいずれか一項に記載の自己通気ノズルと、ディスペンサと、を備える、ノズルシステム。
  22. 前記ディスペンサが、前記自己通気ノズルの前記接合部分に接続するように適合された出口を備える、請求項21に記載のノズルシステム。
  23. 前記ディスペンサが、前記自己通気ノズルの上流に配置される、請求項21又は22に記載のノズルシステム。
  24. 前記ディスペンサが、混合先端部を含む、請求項21〜23のいずれか一項に記載のノズルシステム。
  25. 前記混合先端部が、動的混合先端部である、請求項24に記載のノズルシステム。
  26. 前記混合先端部が、静的混合先端部である、請求項24に記載のノズルシステム。
  27. 内部に取込まれたガスを有する流体を分注する方法であって、
    請求項1〜20のいずれか一項に記載の自己通気ノズルを提供することと、
    前記自己通気ノズルを通して前記流体を分注することと、を含み、
    前記自己通気ノズルを通して流体が分注される時、前記取込まれたガスが、前記自己通気ノズル内の通気通路を通って前記大気中に逃げる、方法。
  28. 前記流体は、前記通気通路に入るが、前記通気通路を通って前記大気中に逃げない、請求項27に記載の方法。
  29. 更に、前記流体を形成するために、前記自己通気ノズルの上流で2つ以上の成分を混合することを含む、請求項27に記載の方法。
  30. 前記流体の粘度が、500,000mPa・s以下である、請求項27又は28に記載の方法。
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