JP6168719B2 - 流体間接触低減化用複数成分吐出カートリッジ，混合ノズルおよびその方法 - Google Patents

Description

本発明は、一般に、静的混合ノズルを利用したタイプの多流体成分の混合吐出カートリッジに関する。

流体チャンバーが並設される構成である多成分混合吐出装置、並びに流体チャンバーが同軸構成である多成分混合および吐出装置を含め、種々のタイプの多成分を混合し吐出する装置が存在している。そのようなカートリッジは一般的に、一以上の可動プランジャーを有するハンドヘルドアプリケーター又はガン内に配置されている。プランジャーは、カートリッジの遠位端にて２成分流体を吐出し混合するように、流体チャンバーと連関してピストンを移動させる。

この一般的なタイプの流体カートリッジは、２つの流体を流体チャンバーから混合ノズルに放出するそれぞれの第１の出口および第２の出口を遠位端に含む。混合ノズルは、混合対象となる２つの流体の層を繰り返し組合せる内部静的混合部材を備える。カートリッジの出口は、互いに流体連通し、また隣接しており、例えば混合ノズルの近位端内で、同軸又は並設されるように、互いに隣接するように位置する。これらの出口は、静的混合ノズルがカートリッジの遠位端に固定されると互いに直接流体連通するため、それらの出口の位置でノズル内の２つの流体が相互に汚染される可能性がある。これらの流体は、多くの場合、流体の一方が樹脂成分であり他方が化学反応を引き起こして最終的に混合流体を固化させる触媒であるエポキシ樹脂接着剤のように、互いに反応性を有している。このことは、混合ノズルが取り付けられている状態でカートリッジを再使用する場合、又は使用済みの混合ノズルを除去して新しいノズルと交換する場合等、困難を呈する。カートリッジの出口の位置での残留流体は多くの場合、互いに接触、反応、かつ固化して目詰まり状態を生じさせる。

したがって、これらの問題に対処する、流体カートリッジ用混合ノズルおよび方法を提供することが望まれていよう。

本発明は、一般に、ハウジングと、ピストンユニットと、混合ノズルとを備える、第１の流体および第２の流体を混合し吐出する流体カートリッジを提供することにある。そのハウジングは、遠位端と、第１の流体および第２の流体とをそれぞれが保持するようになっている第１の流体チャンバーおよび第２の流体チャンバーとを有する。第１の流体チャンバーおよび第２の流体チャンバーはそれぞれ、ハウジングの遠位端において第１の出口および第２の出口に連通している。ピストンユニットはハウジング内に装着されており、第１の流体および第２の流体を第１の流体チャンバーおよび第２の流体チャンバーから第１の出口および第２の出口の外へ流すよう押しやるように移動可能である。混合ノズルは、ハウジングの遠位端に着脱可能に取り付け可能な第１の部分と、前記第１の部分から離れて位置する第２の部分とを有する。内部流路は第１の部分と第２の部分との間を連通する。静的混合部材が遠位の第２の部分内に位置決めされており、吐出開口が静的混合部材の遠位に位置している。筒状の流体セパレーター部材は第１の部分内に位置しており、第１の流路および第２の流路を画定している。第１の流路は、筒状部材の中央筒状部分内に含まれており、第１の出口に連通し、第２の流路は中央筒状部分の半径方向外側に位置しており、第２の出口に連通している。筒状の流体セパレーター部材は、混合ノズルの第１の部分内で第１の流体の流れを第２の流体の流れから分離した状態に維持する。このようにして、第１の流体および第２の流体は、流体カートリッジのハウジングの遠位端の出口面で互いに接触せず、混合ノズルおよびそれに含まれる流体セパレーター部材がハウジングの遠位端から取り外されたときに混ざりにくいと共に相互作用しにくい。

ハウジングの第１の出口は、筒状の出口部材を更に含むことができ、この筒状の出口部材に流体セパレーター部材の中央筒状部分が着脱可能に連結することができる。より具体的には、セパレーター部材の中央筒状部分は、ハウジングの筒状の出口部材を受け入れるボアを含むことができる。このボアは例として、第１の流路に沿った貫通ボア又は第１の流路の周りの環状ボアとすることができる。流体セパレーター部材の第１の流路は円筒形とすることができるか、又は、別の例として、第１の流路は、遠位方向に概ね集束するものとすることができる。混合ノズルは内壁を更に備えることができ、流体セパレーター部材は内壁に係合するフランジを更に備えることができる。フランジは、ハウジングの第２の出口に連通する第２の流路を含む。より具体的には、この第２の流路はフランジ内の一以上の孔によって画定してもよい。

本発明は、上記で概説したような混合ノズルと、さらには、上記で概説したような流体カートリッジに着脱可能に連結されるようになっているか又は計量吐出ガンのような他のタイプのディスペンサーに取り付けられる場合のノズルから、第１の流体および第２の流体を混合し吐出する方法を意図している。本方法は、一般に、混合ノズルの第１の部分をハウジングの遠位端に着脱可能に連結することを含む。第１の流体および第２の流体は、ハウジングの第１の出口および第２の出口から混合ノズルの第１の部分に押しやられる。第１の流体および第２の流体は、混合ノズルの第１の部分内に位置すると共に第１の出口および第２の出口の遠位に少なくとも部分的に位置する流体セパレーター部材により、互いから物理的に分離した状態に維持される。流体セパレーター部材は筒状部材を更に備え、本方法は、この筒状部材の中央筒状部分を通して第１の流体を方向付けること、および中央筒状部分の半径方向外側の経路に沿って第２の流体を方向付けることを更に含む。第１の流体および第２の流体は、混合ノズルの、第１の部分から離れて位置する第２の部分内の静的混合部材を通して送出される。第１の流体および第２の流体は、静的混合部材により混合される。混合された第１の流体および第２の流体は、静的混合部材から離れて位置する吐出開口を通して放出される。

本方法は、第１の流体および第２の流体が少なくとも実質的に分離したままの状態で、混合ノズルおよび流体セパレーター部材をハウジングから取り外すことを更に含むことができる。ハウジングの第１の出口は筒状の出口部材を更に有し、混合ノズルの第１の部分をハウジングの遠位端に着脱可能に連結することは、中央筒状部分を筒状の出口部材に着脱可能に連結することを更に含む。より具体的には、中央筒状部分はボアを含むことができ、中央筒状部分を筒状の出口部材に着脱可能に連結することは、筒状の中央部材が筒状の出口部材から遠位に延びる状態で筒状の出口部材をボアに挿入することを更に含むことができる。第１の流体および第２の流体を互いから物理的に分離した状態に維持することは、集束流路を通して、又は流体セパレーター部材内の別の形状の流路を通して第１の流体を方向付けることを更に含むことができる。

種々の追加的な特徴および利点は、添付の図面と共に例示的な実施形態の以下の詳細な説明を検討すれば明らかとなるであろう。

本発明の例示的な実施形態に従って構成されている流体カートリッジの斜視図である。 流体カートリッジの長手方向中心軸に沿った、内部構成部材を例示する、図１に示す流体カートリッジの部分断面図である。 流体カートリッジのハウジングの遠位端および静的混合ノズルの近位部分をより具体的に例示する分解断面図である。 図３Ａと同様の断面図であって、吐出前のカートリッジのハウジングとノズルとの組立状態を例示する図である。 図３Ｂと同様の断面図であって、吐出動作を例示する図である。 図３Ｃと同様の断面図であって、吐出動作が完了した後の静的混合ノズルの取り外しを例示する図である。 第１の例示的な実施形態に従って構成されている流体セパレーター部材の斜視図である。 図４Ａに示す流体セパレーター部材の長手方向軸に概ね沿った断面図である。 第２の例示的な実施形態に従って構成されている流体セパレーター部材の斜視図である。 図５Ａに示す流体セパレーター部材の長手方向中心軸に概ね沿った断面図である。 第２の実施形態に関連する混合ノズルと流体カートリッジのハウジングとの接続面を示す部分断面図である。 図６Ａと同様の断面図であって、混合ノズルが取り外された状態を例示する図である。 図６Ａと同様の部分断面図であって、図６Ａに例示されている筒状の流体分離部材を有しない接続面を例示する図である。 図７Ａと同様の部分断面図であって、混合ノズルが取り外された状態を例示する図である。

初めに図１および図２を参照すると、第１の流体１２および第２の流体１４を混合し吐出する流体カートリッジ１０が示されており、前記流体カートリッジ１０は概して、ハウジング１６と、前記ハウジング１６内に装着されたピストンユニット１８と、ハウジング１６の遠位端１６ａに連結された混合ノズル２０とを備える。ハウジング１６およびピストンユニット１８は多くの異なる設計を呈することができ、ここで図示されている設計は例示目的にすぎないことが理解されるであろう。ピストンユニット１８の動作に関するさらなる詳細について、米国特許第７，７４８，５６７号（この開示は参照により本明細書に援用される）を参照することができる。

概して、ハウジング１６は、第１の流体１２および第２の流体１４のそれぞれを保持する第１の流体チャンバー２２および第２の流体チャンバー２４を備える。第２の流体チャンバー２４は、第１のチャンバー２２の前方セクションすなわち遠位セクション２２ａに対して包囲関係で配置された環状チャンバーである。ピストンユニット１８は、第１の流体１２および第２の流体１４を第１の流体チャンバー２２および第２の流体チャンバー２４からハウジング１６のそれぞれの第１の出口３０および第２の出口３２の外へ押しやるよう移動するようになっている。第１の出口３０は、ハウジング１６の第１の筒状の出口部材３４の遠位端に位置しており、第２の出口３２は、第１の筒状の出口部材３４と同心であると共に第２の流体チャンバー２４に流体連通するように連結されている第２の筒状の出口部材３６の遠位端に位置している。この後者の筒状の出口部材３６は、静的混合ノズル２０の近位の取付部材４１内の雌ねじ４０と連結する雄ねじ３８を備える。ピストンユニット１８はより具体的には、各自、第１の流体１２および第２の流体１４を第１の流体チャンバー２２および第２の流体チャンバー２４の外へ押しやる第１のピストン４２および第２のピストン４４を含む。このピストンユニット１８は、図２に示す矢印４８の方向へのプランジャー部材４６に対する手動式アプリケーター（図示せず）を用いること等によって、また、より詳細には上記で援用した米国特許第７，７４８，５６７号において記載されているような原動力を与えることによって動作する。

より具体的に図３Ａを参照すると、静的混合ノズル２０はより具体的には、上述したようにハウジング１６の遠位端１６ａに着脱可能な方法で取り付け可能な、より近位に位置する第１の部分５０と、前記第１の部分５０から離れて位置する第２の部分５２と、第１の部分５０と第２の部分５２との間を連通する内部流路５４とを備える。一以上の静的混合部材５６が第２の部分５２内に位置し、混合された流体１２、１４を吐出する吐出開口５８が第２の部分５２の遠位先端に位置する。流体セパレーター部材６０が、第１の部分５０内に位置し、図示のように別個の構成部材とすることができるか、又はプラスチック成形プロセスによるように混合ノズル２０と一体形成することができる。流体セパレーター部材６０は、混合ノズルのこの近位の部分５０内で第１の流路６２および第２の流路６４を画定している。この実施形態では、第１の流路６２は、中央筒状部分６６内に位置し、第２の流路６４は、中央筒状部分６６の半径方向外側に位置し、例えばプレス嵌めにより混合ノズル２０の内壁構造７２に連結するフランジ７０を貫通している。フランジ７０は、第２の流路６４の一部を含む複数の孔７４を含む。

図３Ｂに示すように、中央筒状部分６６はハウジングの筒状の出口部材３４に着脱可能に連結している。具体的には、中央筒状部分６６は、静的混合部材２０をハウジング１６の筒状の出口部材３６に対して回転させる際に密接したシール摩擦嵌めにより筒状の出口部材３４を受け入れる直径を有するサイズになっている円筒形の内部ボア６６ａを含む。中央筒状部分６６の遠位端セクション６６ｂが細く絞られており、筒状の出口部材３４の出口３０から遠位に延びる第１の流路６２を含む。第１の流路６２は、筒状の出口部材３４の内径に少なくとも実質的に等しい内径を有する。

流体カードリッジ１０の動作は、図３Ｂから図３Ｄに示される事項から最もよく理解されるであろう。図３Ｂにおいて、静的混合ノズル２０は、前記静的混合ノズル２０の近位の取付部材４１を出口部分３６に対して回転させることおよび各自のねじ３８、４０に係合させることによって、ハウジング１６の筒状の出口３６に着脱可能に固定されている。これは、流体密の摩擦嵌めにより第１の筒状の出口部材３４を流体セパレーター部材６０の中央筒状部分６６内に同時に連結する。この時点で、第１の流体１２および第２の流体１４は、各自の第１の流体チャンバー２２および第２の流体チャンバー２４内にあるままであり、各自の出口３０、３２で互いに接触することはない。吐出動作時、第１の流体１２および第２の流体１４は各自、ピストン４２、４４（図２）によって遠位方向に押しやられる。図３Ｃに示すように、流体１２、１４は、出口３０、３２を通って移動し、筒状の出口部材３４に連結された流体セパレーター部材６０により、前記流体１２、１４が中央筒状部分６６の遠位先端６６ｃに達するまで物理的な分離を維持することになる。より具体的には、第１の流体１２は、筒状の出口部材３４の流路８０を通って中央筒状部分６６の遠位端セクション６６ｂに移動する。第２の流体１４は、ハウジング１６の出口３２から流体セパレーター部材６０のフランジ７０内のそれぞれの孔又は穴７４を通って、第１の流体１２用の流路６２および８０の半径方向外側に画定されている流路６４に沿って前記流路内を移動する。２つの流体１２、１４は次いで、静的混合部材（複数可）５６に直近した位置８２で互いに接触する。この地点で、２つの流体１２、１４は共に混合ノズル２０の第２の部分すなわち遠位部分５２に入り、静的混合部材（複数可）５６内を移動し、この静的混合部材において流体１２、１４が混合され、次いで、吐出開口５８から吐出される。図３Ｄに例示されるように、静的混合ノズル２０が吐出動作後に取り外されたときに、ハウジング１６の出口３０、３２における第１の流体１２および第２の流体１４の残りは、互いに接触および潜在的に反応して目詰まり状態を引き起こすことを少なくとも実質的に防止される。

本発明の流体セパレーター部材は多くの異なる方法で形成することができるが、２つの実施形態が各自、図４Ａおよび図５Ａにおいて例示されている。図４Ａおよび図４Ｂにおいてより具体的に示される第１の実施形態は、上述した実施形態であり、そのため、不必要な説明は繰り返さない。同様の参照符号は上述したのと同じ部材を指す。図４Ａおよび図４Ｂに更に示されるように、フランジ又は環状部材７０はそれぞれのリブ９０によって中央筒状部分６６に固定されている。孔７４がリブ９０間、および中央筒状部分６６と外側の環状部材又はフランジ７０との間に位置決めされている。

図５Ａおよび図６Ｂは、第１の実施形態と同様の方法で構成されているが、遠位端が切頭円錐状である中央筒状部分６６’を含む、第２の実施形態の流体セパレーター部材６０’を例示する。この実施形態では、プライム記号（‘）付きの同様の参照符号は、図４Ａおよび図４Ｂに関して上述した同様の参照符号付きの部材と類似の構造を示すことが理解されるであろう。プライム記号付きの部材は、プライム記号の付いていない上記の参照符号で示した部材と同じ機能を有する。この第２の実施形態における主要な相違点は、第１の流体１２（図２）の流れが混合ノズルの内部形状に沿うか又は対応するよう遠位方向に集束するように、第１の流路の部分６２ａ’が遠位端６６ｃ’に向かってテーパーになっている点である。また、筒状の流体セパレーター部材６０’は、以下に記載するように、流体カートリッジのハウジングの遠位端につながると共に前記遠位端とシールする環状のブラインドボア１００を更に含む。流路の第２の部分６２’がその長さに沿って均一な直径を有する。

図６Ａおよび図６Ｂは、第２の実施形態の実施によって表されるような、本発明に関連する利点を例示する。ここでも同様に、これらの図における同様の参照符号は、上述と同様の構造および機能を指し、したがって、さらなる説明は必要ではない。図６Ａに示すように、混合ノズル２０の筒状の流体セパレーター部材６０’は、筒状の出口部材３４に固定されていると共にシールされている。混合ノズル２０をねじ３８、４０によってハウジング１６の遠位端に対して回転させる際、筒状の出口部材３４の遠位端が流体密シールにより環状のブラインドボア１００内に保持される。２つの流体１２、１４は、混合ノズル２０内の領域８２にて互いに接触することになる。こうして、流体セパレーター部材６０’が出口３０を同心的に位置する出口３２から物理的に分離するため、出口３０、３２における相互汚染はない。したがって、混合ノズル２０を取り外すときに（この取り外しは位置８２において材料が混交して部分的に又は完全に硬化した後で行うことができる）、材料の領域８２および部材６０’が混合ノズル２０と共に取り去られることになり、残留している材料は図６Ｂに示すように相互汚染を免れる。他方、流体セパレーター部材６０’を使用しなければ、図７Ａおよび図７Ｂに示す状況が生じる。この状況では、ここでも同様に相互汚染が位置８２で生じるが、相互汚染のこの領域は各自の出口３０、３２の近位に及んでいる。したがって、混合ノズル２０が取り外されると、この混交した材料が硬化領域又は固化領域１０２を生じる可能性があり、この領域が出口３０、３２を目詰まりさせることで流体カートリッジを使用困難にさせる可能性がある。

本発明を種々の好ましい実施形態の説明によって例示し、これらの実施形態を幾分詳細に説明してきたが、添付の特許請求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ことは本出願人の意図ではない。さらなる利点および変更が当業者には容易に明らかであろう。本発明の種々の特徴は単独で、又はユーザーの必要性および好みに応じて任意の組合せで用いることができる。本明細書には、現時点で知られているような本発明を実施する好ましい方法と共に、本発明の説明がなされている。しかしながら、本発明自体は、添付の特許請求の範囲によってのみ規定されるものとする。

Claims (10)

1. 第１の流体と第２の流体とを混合し吐出する流体カートリッジであって、
   遠位端と、前記第１の流体と前記第２の流体とのそれぞれを保持するようになっていて、前記遠位端において第１の出口および第２の出口のそれぞれに連通する第１の流体チャンバーおよび第２の流体チャンバーとを有するハウジングと、
   前記ハウジングに取り付けられ、前記第１の流体と前記第２の流体とを前記第１の流体チャンバーおよび前記第２の流体チャンバーから前記第１の出口および前記第２の出口の外へと押し出すように移動するピストンユニットと、
   混合ノズルと、を備え、その混合ノズルは、
   前記ハウジングの前記遠位端に着脱可能に取り付けられるようになっている第１の部分と、
   前記第１の部分から離れて位置する第２の部分と、
   前記第１の部分と前記第２の部分との間を連通する内部流路と、
   前記第２の部分内の静的混合部材と、
   前記静的混合部材から離れて位置する吐出開口と、
   前記第１の部分内の筒状流体セパレーター部材であって、前記筒状流体セパレーター部材は第１の流路および第２の流路を画定し、前記第１の流路は、前記筒状流体セパレーター部材の中央筒状部分内に含まれていると共に、前記第１の出口に連通し、前記第２の流路は、前記中央筒状部分の半径方向外側に位置すると共に、前記第２の出口に連通し、前記筒状流体セパレーター部材は、前記混合ノズルの前記第１の部分内で前記第１の流体の流れを前記第２の流体の流れから分離状態に維持する筒状流体セパレーター部材と、
   を備え、
   前記混合ノズルは内壁を更に備え、前記筒状流体セパレーター部材は、前記内壁に係合して前記第２の流路内に配置されるフランジに支持されていて、前記フランジは前記第２の流体が通り前記第２の流路の一部をなす孔を有している流体カートリッジ。
2. 請求項１に記載の流体カートリッジであって、
   前記中央筒状部分は、前記筒状の出口部材を受容するボアを有する流体カートリッジ。
3. 請求項２に記載の流体カートリッジであって、前記ボアは環状ボアである流体カートリッジ。
4. 請求項１に記載の流体カートリッジであって、前記第１の流路は円筒形である流体カートリッジ。
5. 請求項１に記載の流体カートリッジであって、前記第１の流路は、前記混合ノズルの前記第２の部分に向かう方向に集束する流体カートリッジ。
6. 流体カートリッジに着脱可能に連結されるようになっているノズルから第１の流体および第２の流体を混合し吐出する方法であって、前記流体カートリッジは、遠位端と、各自の第１の流体および第２の流体を保持するようになっていると共に、前記遠位端において各自の第１の出口および第２の出口に連通する第１の流体チャンバーおよび第２の流体チャンバーとを有するハウジングを備え、前記方法は、
   混合ノズルの第１の部分を前記ハウジングの前記遠位端に着脱可能に連結する工程と、
   前記第１の流体および前記第２の流体を前記第１の出口および前記第２の出口から前記混合ノズルの前記第１の部分に押しやる工程と、
   筒状セパレーター部材の中央筒状部分を通して前記第１の流体を方向付ける工程と、
   前記中央筒状部分の半径方向外側の第２の流路に沿って前記第２の流体を方向付ける工程であって、前記筒状セパレーター部材には前記混合ノズルの内壁と係合するとともに前記第２の流体が通り前記第２の流路の一部をなす孔が配置されるフランジが配置され、前記第２の流路を通して前記第２の流体を方向付ける工程と、
   前記混合ノズルの、前記第１の部分から離れて位置する第２の部分内の静的混合部材を通して前記第１の流体および前記第２の流体を送出する工程と、
   前記静的混合部材により前記第１の流体および前記第２の流体を混合する工程と、
   前記混合された前記第１の流体および前記第２の流体を前記静的混合部材から離れて位置する吐出開口を通して放出する工程と、
   を具備する方法。
7. 請求項６に記載の方法であって、
   前記第１の流体および前記第２の流体が少なくとも実質的に分離したままの状態で、前記混合ノズルおよび前記筒状セパレーター部材を前記ハウジングから取り外す工程を更に有する方法。
8. 請求項７に記載の方法であって、
   前記ハウジングの前記第１の出口は筒状出口部材を更に備え、混合ノズルの前記第１の部分を前記ハウジングの前記遠位端に着脱可能に連結する工程は、
   前記中央筒状部分を前記筒状出口部材に着脱可能に連結する工程を有する方法。
9. 請求項８に記載の方法であって、
   前記中央筒状部分はボアを有し、
   前記中央筒状部分を前記筒状出口部材に着脱可能に連結する工程は、前記筒状出口部材を、前記筒状出口部材から遠位に延在する前記筒状セパレーター部材を有する前記ボア内に挿入する工程を有する方法。
10. 請求項６に記載の方法であって、
    前記第１の流体および前記第２の流体を互いから物理的に分離した状態に維持する工程は、
    前記筒状セパレーター部材の前記中央筒状部分内の集束流路を通して前記第１の流体を方向付ける工程を有する方法。

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