JP2022549357A - 化学容器撹拌機 - Google Patents

Abstract

内部ボリュームを画定する格納容器と、上端、下端、及びその長さに沿った中央穴を有する中空シャフトであって、下端が格納容器の内部ボリューム内へ下方に延び、中空シャフトが格納容器に対して回転可能である、中空シャフトと、上端及び下端を有する取出しチューブとを含む、材料を混合するための撹拌機デバイスであって、取出しチューブは、取出しチューブの下端が格納容器の内部ボリュームと流体連通するように、中空シャフトの中央穴の中に配設される、撹拌機デバイス。

Description

本出願は、参照によりその開示全体が本明細書に組み込まれる、２０１９年９月２７日に出願した米国仮出願第６２／９０６、９０１号の優先権を主張するものである。

本明細書に開示される発明は、一般に、材料を混合及び撹拌して化学反応を生じさせるための、容器用の撹拌デバイス及びその使用方法に関し、より詳細には、化学反応後に最終生成物を容器から取り出すことを容易にするシステム及びその使用方法に関する。

成分の混合に使用する、特に化学物質を混合するための撹拌機デバイス（ａｇｉｔａｔｏｒ ｄｅｖｉｃｅ）は、当分野において周知である。既存の撹拌機デバイスは、通常、撹拌プロセスの最終生成物を対応する容器から排出するために、デバイスの下部に排出口又はタップを含む。そうしたタップは、適切な排出を可能にするために必然的にデバイスの下部にあるため、タップによって容器の内容物の漏出に関する問題が生じる。この問題は、撹拌中の化学容器を、タップ内のシールの劣化をまねく恐れがある高放射性環境で使用するときに悪化する。他の公知の実施例において、容器の蓋部のポートを下方に貫通するディップ・チューブを介して生成物の取出しを可能にするために、撹拌プロセスが中止される場合がある。しかしながら、生成物の取出しの間に撹拌プロセスを続けると、取出し時に容器内の成分の望ましくない分離をまねく可能性がある。

したがって、このように、少なくとも、材料を混合し、撹拌を引き続き行いながら生成物をデバイスから取り出すのを容易にするための撹拌デバイス及び方法が依然として求められている。

本開示の一実施例は、内部ボリュームを画定する格納容器と、上端、下端を有し、中央穴をその長さに沿って画定する中空シャフトであって、下端が格納容器の内部ボリューム内へ下方に延び、中空シャフトが格納容器に対して回転可能である、中空シャフトと、上端、下端、及びその長さに沿った中央穴を有する取出しチューブとを含む、材料を混合するための撹拌機デバイスであって、取出しチューブは、取出しチューブの下端が格納容器の内部ボリュームと流体連通し、且つ取出しチューブの上端が中空シャフトの上部を越えて軸方向外側へ延びるように、中空シャフトの中央穴の中に配設される、撹拌機デバイスを提供する。

本開示の別の実施例は、上端、下端を有し、中央穴をその長さに沿って画定する中空シャフトと、中空シャフトの上端に動作可能に接続された駆動組立体であり、中空シャフトが駆動組立体に対して回転可能である、駆動組立体と、上端、下端、及びその長さに沿った中央穴を有する取出しチューブとを含む、内部ボリュームを画定する格納容器内の材料を混合するための撹拌機デバイスであって、取出しチューブは、取出しチューブの下端が格納容器の内部ボリュームと流体連通するように、中空シャフトの中央穴の中に摺動可能に受け入れ可能である、撹拌機デバイスを提供する。

本明細書に組み込まれ、その一部を構成する添付図面は、本発明の１つ又は複数の実施例を示し、説明と共に、本発明の原理を説明するのに役立つ。

次に、以下で添付図面を参照しながら、本発明についてさらに十分に説明する。添付図面には、本発明のすべての実施例ではなく、一部が示してある。実際には、本発明は多くの異なる形で実施することが可能であり、本明細書に記述される実施例に限定されると解釈すべきではない。むしろ、これらの実施例は、本開示が適用可能な法的要件を満たすように提供されている。

本開示の一実施例による撹拌デバイスの斜視図である。 格納容器に取り付けられた、図１に示す撹拌デバイスの概略的な断面図である。 図２の線３－３に沿って得られる、図２に示す撹拌デバイスの断面図である。 図２の線４－４に沿って得られる、図２に示す撹拌デバイスの断面図である。 図２の線５－５に沿って得られる、図２に示す撹拌デバイスの断面図である。

本明細書及び図面における参照符号の繰返しの使用は、本開示による本発明の同じ若しくは類似の機能又は要素を表すことを意図している。

次に、現在のところ好ましい本発明の実施例を参照し、１つ又は複数の実例を添付図面に示す。各実例は、説明のために提供され、本発明を限定するものではない。実際には、本発明の範囲及び主旨から逸脱することなく、本発明に修正及び変更を行うことが可能であることが、当業者には明らかであろう。例えば、１つの実施例の一部として図示又は記述される特徴を別の実施例に用いて、さらに他の実施例を得ることができる。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲及びその等価物の範囲内にあるそうした修正及び変更を含むことが意図されている。

本明細書において使用するとき、それだけに限らないが、「垂直な（ｖｅｒｔｉｃａｌ）」、「水平な（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ）」、「上部の（ｕｐｐｅｒ）」、「下部の（ｌｏｗｅｒ）」、「上方に（ａｂｏｖｅ）」、又は「下方に（ｂｅｌｏｗ）」など、燃料燃焼加熱装置の配置に関して方向又は位置を指す用語は、本明細書中の図に示されるように、通常意図される動作における装置の配置に対する方向及び相対位置を指す。したがって、例えば、「垂直な（ｖｅｒｔｉｃａｌ）」及び「上部の（ｕｐｐｅｒ）」という用語は、図の視点における垂直方向及び相対的に上部の位置を指し、異なる配置で配設されることがある装置に関しても、その文脈の中で理解すべきである。

さらに、本開示及び添付の特許請求の範囲で使用される「又は（ｏｒ）」という用語は、排他的な「又は（ｏｒ）」ではなく、包括的な「又は（ｏｒ）」を意味するものである。すなわち、別段の指定がない限り、又は文脈から明らかでない限り、「ＸはＡ又はＢを使用する」という句は、本来の包括的置換のいずれかを意味するものである。すなわち、「ＸはＡ又はＢを使用する」という句は、ＸはＡを使用する、ＸはＢを使用する、又はＸはＡとＢの両方を使用するといういずれかの場合によって満たされる。さらに、本出願及び添付の特許請求の範囲において使用される冠詞「ａ」及び「ａｎ」は、別段の指定がない限り、又は文脈から単数形を対象とすることが明らかでない限り、概して「１つ又は複数」を意味すると解釈すべきである。本明細書及び特許請求の範囲の全体を通して、以下の用語は、文脈が別段に規定しない限り、少なくとも本明細書において明示的に関連付けられる意味をもつ。以下に認められる意味は、必ずしも用語を制限するのではなく、単に用語に対する例示的な実例を提供するものである。「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」の意味には複数の参照が含まれる場合があり、「において（ｉｎ）」の意味には、「中に（ｉｎ）」及び「上に（ｏｎ）」が含まれる場合がある。本明細書において使用される「一実施例において」という句は、必ずしも同じ実施例を指すものではないが、同じ実施例を指す場合もある。

次に、図１及び２を参照すると、本発明による撹拌機デバイス１０の例示的な実施例は、蓋部１４を有する格納容器１２と、一端に配管接続部１８を備え、好ましくは剛性の取出しチューブ１６と、取外し可能なエンド・キャップ２２を備えるスプール・ピース２０と、中空シャフト２４と、任意選択のフィルタ又はスクリーン２６とを含む（図２）。図２の概略図に示す撹拌機デバイス１０は、図１に示す実施例と少し異なることに留意されたい。以下でさらに詳しく論じるように、図１に示す実施例は、主に、スプール・ピース２０が省かれている点において図２に示す実施例と異なっている。中空シャフト２４は、両端が開いた出力ハブ３０を備える駆動組立体２８又はギア・ボックスに動作可能に接続される。中空シャフト２４に回転力を与えるために、駆動組立体２８を中空シャフト２４に接続する必要がある。中空シャフト２４をどのように支持するかの詳細については、多くの公知の解決策があり、したがって、本開示ではこれ以上議論しない。

示されるように、中空シャフト２４を回転させながら容器１２内の材料を撹拌するために、中空シャフト２４は、その外面から径方向外側へ延びるパドル２５（スクリューの形、翼、プロペラなどを用いてもよい）を含むことが好ましい。図１に２つの異なる形のパドル２５が示されていることに留意されたい。スプール・ピース２０（図２の実施例）は、駆動組立体２８に取り付けられているが、格納容器１２に対して回転しない。スプール・ピース２０は、取出しチューブ１６に回転力を与えずに取出しチューブ１６を支持する。図３において最もよく理解されるように、スプール・ピース２０の開口部２１は、取出しチューブ１６を挿入することが可能になる程度に十分に大きい（導入用テーパを含んでもよい）が、中空シャフト２４を貫通する取出しチューブ１６の適切な位置合わせを保証できる程度に十分に小さい。取出しチューブ１６は、気体が中空シャフト２４の接続部を通って格納容器１２に出入りすることを防止するためのシールを提供する柔らかいブシュ（図示せず）を組み込むことができる。代替的実施例において、これまでに説明した構成ではなく、一体化されたポンプを備えるディップ・チューブを用いてもよいことに留意されたい。

これまでに言及したように、図１に示す実施例において、スプール・ピース２０を取り外すことが可能であり、中空シャフト２４を駆動組立体２８を貫通して上方へ延ばすことが可能である。取出しチューブ１６が適切な位置にないとき、エンド・キャップ２２と同様の取外し可能なエンド・キャップ３４を用いて、中空シャフト２４の頂端を封止することができる。示されるように、中空シャフト２４が格納容器の中に入った場合に気体及び液体の流出を示すために、中空シャフト２４の外面のまわりにシャフト・シール４０が配設される。ここで説明する実施例ではスプールが省かれているため、駆動組立体２８の上面には、取出しチューブの取付け部３３が設けられる。取出しチューブ１６を中空シャフト２４に挿入した後、取出しチューブ１６の上端に配設されたフランジ３１によって、取出しチューブ１６をチューブ取付け部３３に固定する。この代替的配置において、撹拌デバイス１０が動作しているときに取出しチューブ１６の位置合わせを維持するために、ブシュ（図示せず）又は支持装置を利用することが好ましい。デバイスを対応する格納容器１２の蓋部１４に取り付けることを可能にするために、撹拌機デバイス１０に取付けフランジ４３が設けられる。さらに別の実施例において、取出しチューブ１６を、混合条件（例えば、温度、ｐＨ）の測定、若しくはさらなる材料の追加を可能にする計測プローブ（図示せず）で置き換えること、又は計測プローブと組み合わせることが可能である。

さらに図４を参照すると、中空シャフト２４は、取出しチューブ１６がその中に完全に挿入された状態で中空シャフト２４の回転を可能にするのに十分なクリアランスを有する。容器１２内の化学生成物の最大高さより上では、中空シャフト２４の側壁の上部２４ａは隙間がないが、図５に示すように、側壁の下部２４ｂでは隙間がある（例えば、溝が付いているか、又は開口２９を含む）ことが好ましい。示されるように、溝が付いた構成は、容器１２内での生成物の循環を促進し、生成物を容器１２から取り出した後の中空シャフト２４の清浄化を助ける。中空シャフトの下部２４ｂの設計は、生成物材料中に存在する可能性がある粒子の蓄積を防止する機能を含む。例えば、中空シャフト２４の下部２４ｂと取出しチューブ１６の間のクリアランス２７、及び溝２９は、予想される最大の生成物粒子よりも大きくなるように設計することができる。大きい粒子（例えば、取出しチューブ１６の内径の半分よりも大きい）が取出しチューブ１６を詰まらせるのを防止するために、中空シャフト２４の底端にフィルタ２６を取り付けることができる。

取出しチューブ１６は、化学バッチ撹拌運転の初めに挿入すること、又は化学バッチ撹拌運転の完了時に挿入することができる。取出しチューブ１６を化学運転の間に挿入する場合、反応物が取出しチューブ１６に入り、場合により取出しチューブ１６を詰まらせる恐れがある生成物が堆積するのを防止するために、取出しチューブ１６を気体によって加圧することができる。いずれの場合も、気体の反応生成物が容器１２から漏出するのを防止するために、スプール・ピース２０の頂部を封止すべきである。取出しチューブ１６を化学反応の完了後に挿入する場合には、スプール・ピース２０の頂部を、プロセスの間、簡単に取り外すことができるキャップ２２で封止することができる。

これまで、本発明の１つ又は複数の好ましい実施例について説明したが、当業者は、本発明の範囲及び主旨から逸脱することなく、本発明において様々な修正及び変更を行うことが可能であることを理解すべきである。本発明は、添付の特許請求の範囲及びその等価物の範囲並びに主旨の範囲内にあるそうした修正及び変更を含むことが意図されている。

Claims (14)

1. 材料を混合するための撹拌機デバイスであって、
   内部ボリュームを画定する格納容器と、
   上端、下端を有し、中央穴をその長さに沿って画定する中空シャフトであって、前記下端は前記格納容器の前記内部ボリューム内へ下方に延びており、前記格納容器に対して回転可能である中空シャフトと、
   上端、下端、及びその長さに沿った中央穴を有する取出しチューブと
   を有し、
   前記取出しチューブは、前記取出しチューブの前記下端が前記格納容器の前記内部ボリュームと流体連通するように、且つ前記取出しチューブの前記上端が前記中空シャフトの上部を越えて軸方向外側へ延びるように、前記中空シャフトの前記中央穴の中に配設される、撹拌機デバイス。
2. 前記中空シャフトは、前記中空シャフトの下部の外面から径方向外側へ延びる、複数のパドル、複数の螺旋形状体、複数の翼、及び複数のプロペラのうちの１つをさらに有する、請求項１に記載の撹拌機デバイス。
3. 前記中空シャフトの前記下部は、前記中空シャフトの前記下部の内面から前記外面へ延びる、１つ又は複数の軸方向に延びる溝をさらに有する、請求項２に記載の撹拌機デバイス。
4. 前記駆動組立体の上部に回転できないように固定されたスプール・ピースをさらに有し、前記取出しチューブの上部は、前記スプール・ピースの上部を越えて軸方向外側へ延びている、請求項２に記載の撹拌機デバイス。
5. 前記格納容器は、前記格納容器の上部に配設された蓋部をさらに有し、前記中空シャフト及び前記取出しチューブは、前記蓋部を貫通している、請求項２に記載の撹拌機デバイス。
6. 前記取出しチューブの前記上部に受け入れられるキャップをさらに有する、請求項２に記載の撹拌機デバイス。
7. 前記中空シャフトに動作可能に接続され、且つ前記中空シャフトを選択的に回転させるように構成された駆動組立体をさらに有する、請求項２に記載の撹拌機デバイス。
8. 内部ボリュームを画定する格納容器内の材料を混合するための撹拌機デバイスであって、
   上端、下端を有し、中央穴をその長さに沿って画定する中空シャフトと、
   前記中空シャフトの前記上端に動作可能に接続された駆動組立体であって、前記中空シャフトは前記駆動組立体に対して回転可能である、駆動組立体と、
   上端、下端、及びその長さに沿った中央穴を有する取出しチューブと
   を有し、
   前記取出しチューブは、前記取出しチューブの前記下端が前記格納容器の前記内部ボリュームと流体連通するように、前記中空シャフトの前記中央穴の中に摺動可能に受け入れ可能である、撹拌機デバイス。
9. 前記取出しチューブの前記上端は、前記中空シャフトの上部を越えて軸方向外側へ延びている、請求項８に記載の撹拌機デバイス。
10. 前記中空シャフトは、前記中空シャフトの下部の外面から径方向外側へ延びる、複数のパドル、複数の螺旋形状体、複数の翼、及び複数のプロペラのうちの１つをさらに有する、請求項８に記載の撹拌機デバイス。
11. 前記中空シャフトの前記下部は、前記中空シャフトの前記下部の内面から前記外面へ延びる、１つ又は複数の開口をさらに有する、請求項１０に記載の撹拌機デバイス。
12. 前記駆動組立体の上部に回転できないように固定されたスプール・ピースをさらに有し、前記取出しチューブの上部は、前記スプール・ピースの上部を越えて軸方向外側へ延びている、請求項１０に記載の撹拌機デバイス。
13. 前記格納容器は、前記格納容器の上部に配設された蓋部をさらに有し、前記中空シャフト及び前記取出しチューブは、前記蓋部を貫通している、請求項１０に記載の撹拌機デバイス。
14. 前記取出しチューブの前記上部に受け入れられるキャップをさらに有する、請求項１０に記載の撹拌機デバイス。

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