JP6916611B2 - 一体型多成分ディスペンシングシステム及び関連方法 - Google Patents

Description

本発明は、流体ディスペンサに関しており、特には、多成分流体を混合してディスペンス（投与）するように構成された流体ディスペンサの様々な要素を組み合わせた一体型多成分ディスペンシングシステムに関している。

様々なタイプの流体ディスペンサが、従来技術から知られている。それらの多くは、ピストル状に設計されている。そのような流体ディスペンサは、容器から１または２以上の成分をディスペンス（投与）するべく利用されている。容器は、ほとんどの場合、シリンジや、二重シリンジや、対応するカートリッジの形態で設計されている。

従来の多成分流体のディスペンサは、例えば、デュアルシリンダ・ディスペンシング・カートリッジ、カートリッジ閉塞部材、静的ミキサ、及び、ノズル、のような複数の要素を含んでいる。それらは、典型的には、いずれかの場所で、３個乃至５個の部品として別個に製造されている。従って、これらの要素は、カートリッジ生産者、静的ミキサ生産者、充填作業者、及び／または、エンドユーザによって、一緒に組み立てられる必要がある。そのような組立は、追加の労働とコストを要する。更に、各部品は、個別に保管されて取り扱われなければならない。従って、流体ディスペンサの要素を個別部品として製造して当該要素を一緒に組み立てるというのは、複雑でコストがかかって時間もかかる。部品の数や流体ディスペンサの生産作業の数を減らすことは、組体、過程中の作業、在庫のコストを減らすために望ましい。

しかしながら、流体ディスペンサの要素を個別部品として製造することは、典型的には、例えば流体成分の早過ぎる混合及び／または放出のような、潜在的な作動上の問題を回避するために必要なことである、と理解されている。例えば、デュアルシリンダ・ディスペンシング・カートリッジは、例えばエポキシ接着剤または成形材料内で用いられる２つの反応性成分のような、２種類の異なる流体ないし流体成分を貯蔵するための一対のシリンダを有し得る。もし２つの流体がノズル及び／またはミキサに共に早過ぎるタイミングで入るならば、当該流体はミキサ内で反応して硬化してしまって、内部の流路を塞いで当該静的ミキサのその後の使用ができなくなる。そのような早過ぎる（未完の）混合を防ぐために、従来の流体ディスペンサでは、静的ミキサは、カートリッジとは別個の部品として製造されて、カートリッジは更にその各シリンダ内の流体を個別にシールするカートリッジ閉塞部材を有している。一例として、ホーナー等に発行された米国特許第６，４８４，９０４に記載されたデュアル流体カートリッジと一時的に関連付けられるキャップ型閉塞部材を参照。流体が混合されてディスペンス（投与）されるべき時、ユーザが、静的ミキサを取り付ける直前に、カートリッジ閉塞部材を穿刺ないし除去し得る、あるいは、静的ミキサに、それが取り付けられる時に閉塞部材を穿刺する槍部が設けられ得る。これによって、流体が静的ミキサに入って混合することが許容される。従って、静的ミキサをカートリッジから別個に製造することは、多成分流体がディスペンスされるべき時の早過ぎる放出及び混合を回避することによって、従来の流体ディスペンサが適切に機能することを可能にしている。

また、流体ディスペンサの要素を別個の部品として製造することは、伝統的に、流体ディスペンサの特定のタイプの要素を生産する唯一の方策であると考えられてきた。例えば、静的ミキサにおいて、流体は、典型的には、当該流体を分割し重複するように再結合させることで、混合がなされる。これは、交互の幾何形状を有する一連の混合バッフル上に流体を強制通過させることで、達成される。そのような分割及び再結合は、流体の複数の層を混合させて互いに薄く拡散させる。この混合処理は、特に高粘性流体に関して、大変に効果的であることが証明されている。しかしながら、非常に多数の交差するブレードを有する混合バッフル（それは当該バッフルによって達成される混合の有効性を増大する）は、製造するのがより困難である。例えば、ブラウナ等に発行された米国特許第４，２２０，４１６は、２つのＶ字櫛状部として別個に成形された混合バッフルを記載している。それらは、静的ミキサへの挿入前に互いに噛み合わされる。これらの混合バッフルのブレード間の非常に多数の交差は、顕著な数のアンダーカットを規定するが、それらは、特殊な成形装置無しでは成形不可能であるか、全く成形不可能である。更に、非常に複雑な混合バッフルは、それが収容される静的ミキサと一体的に成形することが不可能であり得る。従って、そのような静的ミキサは、典型的には、混合バッフルから別個に製造されている。

しかしながら、前述のように、カートリッジ、静的ミキサ、ノズル等のこのような別個の製造とその後の組立とは、処理に有意な複雑さとコストとをもたらしている。このことは、また、より小さいスケールの事業や応用に流体ディスペンサをカスタマイズする能力を妨害し得る。従って、流体ディスペンサの製造及び組立に関する問題の幾つかに取り組むことが望ましい。

本発明の一実施形態に従って、複数の流体成分の混合物をディスペンスするように構成された流体ディスペンサに関して使用するためのディスペンシングシステムが提供される。当該システムは、前記第１流体成分を保持するための第１チャンバを規定する第１シリンダと、前記第２流体成分を保持するための第２チャンバを規定する第２シリンダと、と含むカートリッジと、を備えている。前記カートリッジは、前記第１及び第２チャンバにそれぞれ流体連通する第１及び第２流体出口を含んでいる。当該システムは、更に、前記第１及び第２流体出口と連通するように構成された流体路を規定する延長管状本体部と、前記流体路内に位置して前記第１及び第２流体成分を混合するように構成された複数の混合バッフルと、を含む静的ミキサを備えている。前記静的ミキサの前記延長管状本体部と前記複数の混合バッフルは、一部品として一体的に形成されている。従って、個別の構成要素としてこれらすべての部品を製造し、保存し、組み立てる必要性が除去され、ディスペンシングシステム及び流体ディスペンサの製造のコスト及び複雑さが低減される。

本発明の別の実施形態に従って、複数の流体成分の混合物をディスペンスするように構成された流体ディスペンサに関して使用するためのディスペンシングシステムが提供される。当該システムは、前記第１流体成分を保持するための第１チャンバを規定する第１シリンダと、前記第２流体成分を保持するための第２チャンバを規定する第２シリンダと、と含むカートリッジと、を備えている。前記カートリッジは、前記第１及び第２チャンバにそれぞれ流体連通する第１及び第２流体出口を含んでいる。当該システムは、更に、前記第１及び第２流体出口と連通するように構成された流体路を規定する延長管状本体部と、前記流体路内に位置して前記第１及び第２流体成分を混合するように構成された複数の混合バッフルと、を含む静的ミキサを備えている。前記カートリッジの前記第１及び第２シリンダと前記静的ミキサの前記延長管状本体部と前記複数の混合バッフルは、一部品として一体的に形成されている。従って、個別の構成要素としてこれらすべての部品を製造し、保存し、組み立てる必要性が除去され、ディスペンシングシステム及び流体ディスペンサの製造のコスト及び複雑さが更に低減される。

別の特徴において、当該システムは、前記第１流体出口と前記流体路との間に位置決めされた第１の崩壊可能な閉塞部材と、前記第２流体出口と前記流体路との間に位置決めされた第２の崩壊可能な閉塞部材と、を更に備える。前記第１及び第２の崩壊可能な閉塞部材は、それぞれ、崩壊可能な外側部と、ヒンジ状の内側部と、を有し得る。ある実施形態では、前記崩壊可能な外側部は、前記カートリッジの内部壁に取り付けられている。別の実施形態では、前記カートリッジは、更に、前記第１及び第２流体出口を分離するディバイダを有し、前記ヒンジ状の内側部は、前記ディバイダに取り付けられている。前記崩壊可能な外側部は、閾値の圧力で崩壊するよう構成され得て、前記ヒンジ状の内側部は、前記閾値の圧力に耐えるように構成され得る。前記崩壊可能な閉塞部材は、また、前記静的ミキサ及び前記カートリッジと一部品として一体的に形成されている。

別の実施形態によれば、流体ディスペンサに関して使用するためのディスペンシングシステムを製造する方法が、カートリッジと静的ミキサとを一体的に形成するべく、コンピュータ制御下で、材料の連続する層ないしドットを横たえていく工程を備えている。当該材料の連続する層ないしドットを横たえていく工程は、前記カートリッジを、前記第１流体成分を保持するための第１チャンバを規定する第１シリンダと、前記第２流体成分を保持するための第２チャンバを規定する第２シリンダと、を含むように形成する工程を更に有している。前記カートリッジは、前記第１及び第２チャンバにそれぞれ流体連通すると共に選択的に前記静的ミキサの前記流体路と流体連通する第１及び第２流体出口を含む。前記材料の連続する層ないしドットを横たえていく工程は、また、前記静的ミキサを、前記第１及び第２流体出口と連通するように構成された流体路を規定する延長管状本体部と、前記流体路内に位置して前記第１及び第２流体成分を混合するように構成された複数の混合バッフルと、を含むように形成する工程を更に有している。

別の実施形態において、流体ディスペンサに関して使用するためのディスペンシングシステムを製造するためのコンピュータ実施方法が提供される。当該方法は、当該ディスペンシングシステムのための源のモデルと、当該ディスペンシングシステムのための複数の規定制御点と、をデータベースから読み出す工程を備える。当該方法は、また、前記ディスペンシングシステムの製造のための印刷指令を自動的に生成する工程を備える。 コンピュータ制御される３次元プリンタによって実施される時、前記印刷指令は、前述のようなディスペンシングシステムを生産する。

本発明の様々な付加的な目的、利点、特徴が、例示的な実施形態についての以下の詳細な説明を添付の図面との関連で参照することによって、理解されるであろう。

添付の図面は、本明細書に組み込まれて本明細書の一部を構成し、本発明の実施形態を図示しているが、前述の本発明の概要と、以下に与えられる実施形態の詳細な説明と共に、本発明の原理を説明するのに役立つ。

図１は、本発明の一実施形態による流体ディスペンサに関して用いるために構成された一体型多成分ディスペンシングシステムの斜視図である。

図２は、図１の一体型多成分ディスペンシングシステムの２−２線断面図である（断面化されていない複数の混合バッフルを除く）。

図３は、一体型多成分ディスペンシングシステムに含まれる代替の静的ミキサの設計を断面（例えば２−２線に沿って）で示す、図２と同様の断面図である。

図４は、図３の一体型多成分ディスペンシングシステムの、静的ミキサとカートリッジとの交差部に隣接する一部の拡大斜視図であり、カートリッジと静的ミキサとの間で閉鎖位置に位置して静的ミキサ内への流体の流れを防ぐ崩壊可能な閉塞部材を示している。

図５は、静的ミキサ内へのカートリッジからの流体の流れを可能にする崩壊可能な閉塞部材の開放位置（開放状態）を示す、図４と同様の斜視図である。

図６は、本発明の別の実施形態による一体型多成分ディスペンシングシステムの斜視図であり、当該実施形態は、当該システム内に流体ディスペンサの付加的要素、例えばアクチュエータ組立体成分（別途に供給される）と共に用いるように構成されたレセプタクルやハンドル、を含んでいる。

図７は、図６の一体型多成分ディスペンシングシステムの７−７線断面図である。

図８は、一体型多成分ディスペンシングシステムに追加される、別途に製造されるアクチュエータ組立体成分を仮想線で示し、それによって一体型多成分ディスペンシングシステムを含む流体ディスペンサの最終の組立体を示す、図７と同様の断面図である。

図９は、本発明の一実施形態による一体型多成分ディスペンシングシステムを生産するための、例示的な予想される製造フローのブロック図であり、一例として、ここで説明される本発明の別の実施形態による３次元ＣＡＤ印刷指令の分配を含んでいる。

図１０は、本発明の更に別の実施形態による一体型多成分ディスペンシングシステムの部分拡大斜視図であり、当該実施形態は、一部品として一体に形成されて別個にカートリッジに接続される静的ミキサを含んでいる。

図１及び図２に示された一実施形態を参照して、流体ディスペンサ（図８参照）と共に使用するための一体型多成分ディスペンシングシステム１０は、デュアルシリンダ・カートリッジ１２、ノズル１４、及び、静的ミキサ１６を、一体的に含んでいる。カートリッジ１２、ノズル１４及び静的ミキサ１６を一体または単一の一部品として製造することによって、最終的な流体ディスペンサの組立コスト、及び、多数の流体ディスペンサ要素の保管と取り扱いとに関するコストが、顕著に低減され得る。従って、以下に説明される当該実施形態及び他の実施形態における単一の一体型多成分ディスペンシングシステム１０は、公知の流体ディスペンサ及びそれに関連する製造方法の幾つかの問題を有利に克服する。

本実施形態の一体型多成分ディスペンシング１０は、図１に全体の外部の詳細が示さており、図２に断面の詳細が示されている。カートリッジ１２は、第１及び第２中空シリンダ２０、２２を有しており、それらの各々は、それぞれ第１及び第２流体を保持して貯蔵するためのチャンバ２４を有している。それら流体は、例えば、多成分エポキシ接着剤または成形材料内で用いられる２つの反応成分であり得る。図示のように、各シリンダ２０、２２は、（遠位端において）静的ミキサ１６に近接する閉塞端部２６と（近位端において）開放端部２８とを含んでいる。開放端部２８は、第１及び第２シリンダ２０、２２をそれぞれの流体で充填することを容易にする。本実施形態の一体型多成分ディスペンシングシステム１０の部品としては形成されていないが、（図１に仮想線で示された）第１及び第２ピストン３０、３２が、従来技術のように第１及び第２シリンダ２０、２２に各流体が充填された後で、それぞれ開放端部２８から第１及び第２シリンダ２０、２２内に挿入され得る。本実施形態で使用され得るピストン３０、３２の一例は、スプリングホーンに与えられた米国特許第７，９０９，２１１に詳細が記載されている。当該特許は、本願の譲受人に共有されており、その開示内容の全体がここでの当該引用によって本明細書に組み込まれる。２つの円筒シリンダ２０、２２が図示されているが、より多数のシリンダが、３以上の流体成分が混合されて共にディスペンスされるべき時に関連して、採用され得るし、シリンダ２０、２２は、非円形の断面形状、例えば八角形や六角形を有し得る。それらは全て、本発明の範囲内に含まれる。更に、第１及び第２シリンダ２０、２２は互いに略同一のものとして図示されているが、シリンダ２０、２２は、本発明の範囲から離れることなく、異なって形成されてもよい。

図示の実施形態では、第１及び第２シリンダ２０、２２が、ブリッジ板３４によって閉塞端部２６で結合されている。ブリッジ板３４は、少なくとも部分的に、それぞれ第１及び第２シリンダ２０、２２のチャンバ２４と流体連通する第１及び第２流体出口３６、３８を規定する。図示のように、第１及び第２流体出口３６、３８は、ブリッジ板３４を通って延長し得て、ディバイダ４０によってブリッジ板３４内で互いに分離され得る。ディバイダ４０は、側壁４２が互いに近接及び／または隣接している箇所で、第１及び第２シリンダ２０、２２の各々の側壁４２から延び、及び／または、それと一体形成されている。図示されていないが、第１及び第２シリンダ２０、２２は、他の場所、例えば開放端部２８や任意の他の好適な場所で、システム１０への付加的な支持及び／または安定を与えるべく、結合され得る。図示のように、ブリッジ板３４は、静的ミキサ１６をカートリッジ１２に対して支持及び／またはシールするべく、また、カートリッジ１２をディスペンサ本体（この図では不図示）に支持するべく、その遠位端において径方向に延びるフランジ４４を含み得る。１または２以上のリップ部４６が、例えばカートリッジ１２と静的ミキサ１６の接合部に付加的な構造支持を提供するべく、フランジ４４から第２シリンダ２２までブリッジ板３４に沿って延びている。これにより、静的ミキサ１６はカートリッジ１２に堅固に固定され、カートリッジ１２はディスペンサ本体に堅固に固定されている。

図示の実施形態では、静的ミキサ１６は、フランジ４４から遠位方向に離れて延びる延長管状本体部５０と、当該延長管状本体部５０の反対側端のノズル１４と、を含んでおり、ノズル１４の端部にはディスペンシングチップ５２が設けられている。流体路５４が、静的ミキサ１６及びノズル１４を通って延びており、静的ミキサ１６内で第１及び第２流体によって形成された流体混合物をディスペンシングするべく、ディスペンシングチップ５２内の出口開口５６で終わっている。図示の実施形態では、ノズル１４は、更に、延長管状本体部５０とディスペンシングチップ５２との間に位置決めされたテーパ部５８を含んでいる。ノズル１４と流体路５４とは、ディスペンシング応用に依存して、様々な幾何形状であり得る（さらに、ノズル１４は、静的ミキサ１６に対する分離した追加部品であり得るか、または、静的ミキサ１６と一部品として一体的に形成され得る）。また、図示の実施形態は、ブリッジ板３４とフランジ４４とを含んでいるが、他の実施形態では、静的ミキサ１６は、シリンダ２０、２２に直接結合され得て、シリンダ２０、２２は静的ミキサ１６によって閉塞端部２６で結合され得て、それによって、本発明の範囲から逸脱することなく、これらブリッジ板３４及びフランジ４４を省略できる。更に、ノズル１４は本実施形態では静的ミキサ１６の一体部品として記載されているが、流体ディスペンサのエンドユーザの必要性に依存して、ノズル１４は他の実施形態では静的ミキサ１６に分離して形成されて結合されてもよい、ということが理解される。

図２を特に参酌して、一連の混合バッフル６０が静的ミキサ１６内に位置決めされており、例えば、図示のように、静的ミキサ１６の延長管状本体部５０内に完全に位置決めされ得る。静的ミキサ１６は、複数のアンダーカットないし「障害」特徴部を含む複雑な幾何形状を有する様々な混合バッフル６０を含み得る。混合バッフル６０は、直接一体に成型するか、公知の射出成型技術を用いて互いに一連に成型されることが不可能であるか、及び／または、単一部品として延長管状本体部５０内に成型することが不可能であるかもしれない。例えば、静的ミキサ１６は、以下のタイプの混合バッフルの１または２以上を含み得る：少なくとも１つの従来の反時計回りの混合バッフル６２、少なくとも１つの従来の時計回りの混合バッフル６４、少なくとも１つの従来の十字流れ反転バッフル６６、及び／または、少なくとも１つの再構成可能な混合バッフル６８。これらは、パパラードの米国特許出願公開２０１３／０１０７６６０及びパパラードの米国特許第７，９８５，０２０に完全に説明されている。これら特許文献の各々は、本願の譲受人に共有されており、それらの開示内容の全体がここでの当該引用によって本明細書に組み込まれる。あるいは、静的ミキサ１６は、比較的シンプルまたは異なる幾何形状を有する混合バッフルを含み得る。例えば、静的ミキサは、図３の別の実施形態の断面に示されるように、螺旋状またはスパイラル状の混合バッフル７０を含み得る。あるいは、ターボミキサが、特定の応用に依存して、任意の他の好適なミキサ幾何形状を含み得る。これらのバッフルの幾つかは連続に単一のバッフルスタック上に成形することが可能であるが、特にバッフルスタックが延長管状本体部５０と一体的である場合、静的ミキサ１６内でバッフルスタックを単一部品として成型することは不可能である場合がある（６６０出願公開のいわゆる再構成可能な混合バッフル６８は、最終位置では個々に成型不可能で、混合バッフル６０のスタック内でも成型不可能である）。従って、後述されるように、様々な実施形態の一体型多成分ディスペンシングシステム１０は、追加の製造方法によって生産され得る。

図４及び図５を参照して、一実施形態において、カートリッジ１２及び／または静的ミキサ１６が、第１及び第２流体出口３６、３８と静的ミキサ１６との間に位置決めされた、第１及び第２の崩壊可能な閉塞部材７４、７６を含んでいる。従って、第１及び第２の崩壊可能な閉塞部材７４、７６は、「閉塞」位置にある時（図４）、静的ミキサ１６の流路５４を第１及び第２シリンダ２０、２２の流体出口３６、３８から閉鎖する。これによって、公知の手段によるシリンダ２０、２２の第１及び第２流体での充填と、第１及び第２流体の静的ミキサ１６への早過ぎる浸入ないし混合を防ぎながらの一体型多成分ディスペンシングシステム１０の保管及び搬送と、を許容する。

図示のように、第１及び第２の崩壊可能な閉塞部材７４、７６は、各々、カートリッジ１２ないし静的ミキサ１６の内側壁８２に取り付けられた薄い崩壊可能な外側部７８と、ディバイダ４０に取り付けられたヒンジ状の内側部８０と、を含み得る。崩壊可能な外側部７８は、各々、所望の閾値の圧力下で内側壁８２から離れるように剪断ないし他の態様で崩壊して、流体がカートリッジ１２から静的ミキサ１６内へ流れる、というように構成され得る。ヒンジ状の内側部８０は、他方で、各々、当該閾値の圧力に耐えるように構成され得る。これにより、崩壊可能な外側部７８が剪断する時、崩壊可能な閉塞部材７４、７６が無傷にとどまっているヒンジ状の内側部８０回りに回動し得て、静的ミキサ１６の流体路に向かって「開放」位置に延びる（図５）。これは、第１及び第２流体出口３６、３８を流体路５４と流体連通させる。この態様では、第１及び第２の崩壊可能な閉塞部材７４、７６は、カートリッジ１２から完全に離れるようには崩壊せず、静的ミキサ１６を通る流体の流れと不所望に干渉ないし遮断することがない。崩壊可能な外側部７８とヒンジ状の内側部８０は、適応される圧力に対してこれらの反応を可能にするような適切な厚みで製造される。

一実施形態では、閾値の圧力は、流体ディスペンサのシリンダ２０、２２の典型的なディスペンシング圧力に実質的に等しいかそれ未満、例えばピストン３０、３２が流体を前進させるべく起動される時のシリンダ２０、２２内の圧力、に選択され得る。例えば、シリンダ２０、２２に適用されるディスペンシング圧力は、約２００ｐｓｉ乃至約３００ｐｓｉであり得る。これにより、閾値の圧力は、約２００ｐｓｉ乃至約３００ｐｓｉに実質的に等しいかそれ未満であり得る。前述のディスペンシング圧力に対応する一例では、閾値圧力は約１００ｐｓｉに設定され得る。閾値の圧力は、流体充填中、ピストン挿入中、取扱中（保管及び／または搬送中）、または、システム１０が不用意に落下した際、第１及び第２流体の静的ミキサ１６内への意図しない流れを防いで、典型的なディスペンシング圧力がユーザによって例えば前述のピストン３０、３２によって積極的に適用されるまで信頼性をもって流体成分を収容するために、崩壊可能な外側部７８が剪断ないし他の態様で崩壊することを防ぐのに十分大きく選択されなければならない。ディスペンシング圧力が適用される時、ピストン３０、３２は、流体成分を流体出口３６、３８を通して移動させ、流体路５４内に受容させる。流体成分は、そこで混合バッフル６０によって混合されてから排出される。

一実施形態において、一体型多成分ディスペンシングシステム１０は、例えばハンドル及び／またはアクチュエータ組立体を受容する中空本体部ないしレセプタクルとアクチュエータ組立体を制御するトリガないしアクチュエータレバーとを含み得る、別個のディスペンサ本体（不図示）内に挿入され得る。アクチュエータ組立体は、第１及び第２シリンダ２０、２２を通して第１及び第２ピストン３０、３２を前進させるように構成されている。これは、ディスペンサ本体部を再利用することが望ましい応用において、特に有利であり得る。例えば、第１及び第２シリンダ２０、２２から流体をディスペンシングした後、ディスペンサ本体部は一体型多成分ディスペンシングシステム１０から取り外され得て、第２の一体型多成分ディスペンシングシステム１０（不図示）と共に再利用され得る。ディスペンサ本体部と本実施形態の一体型多成分ディスペンシングシステム１０とは、集合的に流体ディスペンサを形成する。

前述のように、一体型多成分ディスペンシングシステム１０の構成要素（例えば、カートリッジ１２、静的ミキサ１６、閉塞部材７４、７６、ノズル１４）の一体形成は、ユーザまたは中間製造／供給業者によるこれら様々な要素の組立及び保管の必要性を無くす。一体型多成分ディスペンシングシステム１０は、流体成分が充填されて、流体が崩壊可能な閉塞部材７４、７６を崩壊させて静的ミキサ１６内で早過ぎる混合／硬化を生じさせるリスクなしで、一部品としてエンドコンシューマへと搬送され得る。システム１０のこれらの要素の一体組立は、不適切な組立のリスクを無くす。このことは、要素の不適切な組立に関連する材料の無駄を制限ないし除去し得る。付加的に、カートリッジ１２の閉塞部材やキャップのような別個に廃棄される要素は、もはや必要でなくなり、流体ディスペンサにとっての生産コスト及び材料の無駄を低減できる。

図６乃至図８に示される別の実施形態を参照すると、同様の参照符号は同様の特徴に対応しているが（前述の実施形態から修正されている要素や、新しく提供されている要素は、「１００番台」の数字が用いられている。すなわち、一体型多成分ディスペンシングシステム１１０は、前述の実施形態の一体型多成分ディスペンシングシステム１０の修正版である）、一体型多成分ディスペンシングシステム１１０は、前述と同様、デュアルシリンダ・カートリッジ１２、ノズル１４、静的ミキサ１６、を含んでいる。他に明示されない限り、これらのデュアルシリンダ・カートリッジ１２、ノズル１４、静的ミキサ１６は、前述の実施形態のデュアルシリンダ・カートリッジ１２、ノズル１４、静的ミキサ１６と同一である（従って、同じ参照符号が用いられている）。

一体型多成分ディスペンシングシステム１１０は、また、ディスペンサ本体部を含んでいる。それは、中空レセプタクル１８６と、ハンドル１８８と、を含んでおり、カートリッジ１２、ノズル１４及び静的ミキサ１６と一部品として一体化されている。この実施形態は、流体ディスペンサ１９０を再利用することが望ましくない応用において、特に有利であり得る。例えば、各ディスペンシングサイクル毎に完全に清浄ないし殺菌状態のディスペンサを要求する幾つかの応用があり、一回のみの使用が好まれる。また、カートリッジ１２、ノズル１４及び静的ミキサ１６と一体ないし単一の一部品としてレセプタクル１８６及びハンドル１８８を含むことによって、流体ディスペンサ１９０のためのこれら多数の部品の組立、保管及び取扱のコストが更に低減され得る。

図７及び図８の一体型多成分ディスペンシングシステム１１０及び流体ディスペンサ１９０の断面図を参照して、レセプタクル１８６は、別個のアクチュエータ組立体１９４（図８で仮想線で示されている）の少なくとも一部を受容するためのキャビティ１９２を規定している。アクチュエータ組立体１９４は、第１及び第２シリンダ２０、２２が各流体で充填され、第１及び第２ピストン３０、３２がそこに挿入された後で、レセプタクル１８６内に充填され得て、第１プランジャロッド１９６及び第２プランジャロッド（不図示）を含み得る。図示のように、キャビティ１９２は、第１シリンダ２０内に延長して第１ピストン３０と接触し得る第１プランジャロッド１９６を受容し得る。静的ミキサ１６に向かう第１プランジャロッド１９６の運動は、第１ピストン３０を前方に押し込んで、第１チャンバ２４を圧縮し、第１流体を静的ミキサ１６に前進させる。同様に、キャビティ１９２は、第２シリンダ２２内に延長して第２ピストン３２と接触し得る第２プランジャロッド（不図示）を受容し得る。静的ミキサ１６に向かう第２プランジャロッドの運動は、第２ピストン３２を前方に押し込んで、第２チャンバ２４を圧縮し、第２流体を静的ミキサ１６に前進させる。一実施形態では、第１及び第２プランジャロッド１９６が、機械的に結合され得る、及び／または、同時に起動され得る。

アクチュエータ組立体１９４は、第１及び第２プランジャロッド１９６の移動を起動するためのアクチュエータレバーないしトリガ１９８を含んでいる。図示のように、戻りバネ２００が、トリガ１９８を前方の初期位置へ押すべく、トリガ１９８とハンドル１８８に結合され得る。当該初期位置から、第１及び／または第２プランジャロッド１９６を移動するべく、トリガ１９８はハンドル１８８に向かって後方に引かれ得る。一実施形態において、アクチュエータ組立体１９４は、ヴキック等に発行された米国特許第８，６７２，１９３号に示された従来の流体ディスペンサのアクチュエータ設計と同様の態様で動作し得る。勿論、他のタイプのアクチュエータ組立体１９４が、本発明の範囲から離れることなく、一体型多成分ディスペンシングシステム１１０と共に用いられ得ることも、理解され得る。このように、レセプタクル１８６及びハンドル１８８をカートリッジ１２、ノズル１４及び静的ミキサ１６と共に一体型多成分ディスペンシングシステム１１０に含めることによって、流体ディスペンサ１９０の組立を完了するために、アクチュエータ組立体１９４は、レセプタクル１８６内にロードされるだけでよい。前述の実施形態のシステム１０について詳述された組立、取扱、保管の低減されるコストという有利な効果は、本実施形態のシステム１１０でも同様にまたはより良く達成される。

図９を参照して、前述の実施形態のいずれかによる一体型多成分ディスペンシングシステム１０、１１０は、伝統的な製造業者の生産組立ラインを介しても製造され得るし、３次元プリンタに送られる３次元コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）の指示を介しても製造され得る。図９は、利用可能な選択肢を明瞭化することを助けるフローチャート３００において、これらの製造可能性を提示している。前述のように、一体型多成分ディスペンシングシステム１０、１１０は、複雑な幾何形状の混合バッフル６０を有する静的ミキサ１６を含み得る。それら混合バッフルは、最終位置に成型することが困難であるか不可能であり得る。従って、一体型多成分ディスペンシングシステム１０、１１０を３次元印刷、ステレオリソグラフィ、他の類似のタイプの付加製造技術（ａｄｄｉｔｉｖｅ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）（例えば、バインダ噴射、指向エネルギ堆積、材料押出、材料噴射、粉末床溶融、シート積層、液槽光重合）で製造することが望ましい場合がある。換言すれば、システム１０、１１０は、コンピュータ制御下で、材料の連続する層ないしドットを横たえていく及び/または修正する工程によって構成され得る。それによって、カートリッジ１２、ノズル１４、静的ミキサ１６（複雑なバッフルを含む）、レセプタクル１８６及びハンドル１８８は、一体的な一部品として一体的に形成され得る。

従って、本発明の一実施形態では、システム１０、１１０を構成するための３次元ＣＡＤの指示は、例えば、システム１０、１１０の各特徴に対応する幾何データを得る、３次元スキャナを用いてシステム１０、１１０（またはその各特徴）を走査する、及び／または、システム１０、１１０（またはその各特徴）をデジタル的に撮像して写真測量ソフトウェアを用いて３次元ＣＡＤの指示を規定する測定値を得る、ことによって準備され得る。当該指示は、データベースから読み出され得て、製造組立ラインの３次元プリンタに送られ得るか、それにダウンロードされ得る。そして、当該指示が処理されて、一体型多成分ディスペンシングシステム１０、１１０が生産され、コンシューマ（消費者）によって購入され得る。あるいは、当該指示がコンシューマによって購入され得て、コンシューマの３次元プリンタに送られ得るか、それにダウンロードされ得て、当該指示が処理され得る。コンシューマの３次元プリンタは、コンシューマ自身によって直接システム１０、１１０を生産し得る。このように、前述のシステム１０、１１０の利点は、最終システム１０、１１０を製造することによっても得られるし、それをコンシューマに供給することによっても得られるし、あるいは、システム１０、１１０を構成するための３次元ＣＡＤ指示を供給することによっても得られる。３次元ＣＡＤの指示が、３次元モデリングやプリント指示の生成のために設計された他のソフトウェアや公知のコンピュータによって展開され保管され得ることも、理解される（実際、これは、幾つかの状況で、前述のような製品を「リバースエンジニアリング」する代わりに好まれ得る）。

例えば、前述のシステム１０、１１０を製造する方法の別の実施形態では、システム０、１１０の源のモデル（ソースモデル）が、システム１０、１１０のための複数の規定制御点と共に、データベースから読み出される。コンピュータが、当該源のモデルのような要素を用いて、システム１０、１１０のための印刷指令を自動的に生成する。当該印刷指令は、３次元プリントのために、コンシューマや製造組立業者に販売され得る、ないし供給され得る。印刷指令は、コンピュータ制御される３次元プリンタによって実施される時、システム１０、１１０に含まれるべき任意の他の要素と共にカートリッジと静的ミキサとを含む一体的な一部品を生成するべく、付加製造方法によって、すなわち、材料の連続する層ないしドットを横たえていく工程によって、システム１０、１１０を生産する。

図１０に示される別の実施形態を参照すると、同様の参照符号は同様の特徴に対応しているが（前述の実施形態から修正されている要素や、新しく提供されている要素は、「２００番台」の数字が用いられている。すなわち、一体型多成分ディスペンシングシステム２１０は、前述の実施形態の一体型多成分ディスペンシングシステム１０、１１０の修正版である）、一体型多成分ディスペンシングシステム２１０は、デュアルシリンダ・カートリッジ２１２、ノズル２１４、静的ミキサ２１６、を含んでいる。他に明示されない限り、これらのデュアルシリンダ・カートリッジ２１２、ノズル２１４、静的ミキサ２１６は、前述の実施形態のデュアルシリンダ・カートリッジ１２、ノズル１４、静的ミキサ１６と同一である。本実施形態では、静的ミキサ２１６は、カートリッジ２１２とは別個の部品として形成されている。しかしながら、延長管状本体部５０と複数の混合バッフル（図１０では不図示）は、例えば前述の付加製造方法によって、依然として一体部品として形成されている。本実施形態のノズル２１４も、一部品として静的ミキサ２１６と一体的に形成されている。

同様に、デュアルシリンダ・カートリッジ２１２は、閉塞端部２６とそこから延びるブリッジ３４板とを伴う第１及び第２シリンダ２０、２２のような特徴を含んでいる。カートリッジ２１２のこれらの要素は、例えば前述の付加製造方法によって一部品として一体形成され得る。静的ミキサ２１６とカートリッジ２１２とは、本実施形態では別個の部品として提供されているので、適切な接続構造が提供されなければならないし、シリンダ２０、２２内への流体の早過ぎる漏れやディスペンシングが無いことを保証するために（選択的に）キャップ閉塞部材も提供されなければならない。図１０の実施形態では、例えば、静的ミキサ２１６は、内側にネジ部を有する入口導管２１７を含み、カートリッジ２１２は、フランジ４４及びブリッジ板３４から延びる外側にネジ部を有する出口導管２１９を含む。図１０の実施形態のカートリッジ２１２は、取り外し可能な閉塞キャップ２２１をも含み得る。当該閉塞キャップ２２１は、最初、出口導管２１９の遠位端を閉塞している。これにより、本実施形態の一体型多成分ディスペンシングシステム２１０は、図１０の分解形態から閉塞キャップ２２１を取り外して、静的ミキサ２１６の入口導管２１７とカートリッジ２１２の出口導管２１９とを螺合することによって、組み立てられる。アクチュエータ組立体のような付加的なディスペンサ本体部品が、前述のように追加され得る。本実施形態のカートリッジ２１２も、取り外し可能な閉塞キャップ２２１に加えて、あるいはその代わりに、前述のような崩壊可能な閉塞部材７４、７６を含み得ることが、理解される。

前述の実施形態のシステム１０、１１０について詳述された組立、取扱、保管の低減されるコストという有利な効果は、本実施形態のシステム２１０でも同様に達成される。更に、静的ミキサ２１６の要素を一部品として形成することは、従来の別個に組み付けられるバッフルスタックないしミキサと比較して、付加的な混合要素／バッフルの軸方向強度を提供する。このことは、高圧の混合／ディスペンシングの応用において、望ましい。静的ミキサ２１６の要素が一部品として一体形成される時、混合要素と延長管状本体部５０との間に位置する１または２以上のシール（典型的には、より高圧及び／またはより低粘性の流体のために必要とされる）は、もはや必要ない。そして、付加的な複雑な製造及び組立工程は、本実施形態では回避される。従って、一部品の静的ミキサ２１６を含むシステム２１０は、少なくともこれらの理由から、従来の設計に対して顕著に有利である。

本発明は、様々な好適な実施形態についての記述によって説明され、当該実施形態は、かなり詳しく説明された。しかしながら、添付の特許請求の範囲の請求項の範囲を、そのような詳細に制限することや、何らかの態様で限定することは、意図されていない。付加的な利点及び修正は、当業者にとって容易に理解できる。ここで説明された様々な特徴は、ユーザの必要性や好みに依存して、単独または任意の組合せで用いられ得る。本発明は、現在知られている本発明を実施する好適な方法に沿って、説明された。しかしながら、本発明は、添付の特許請求の範囲によってのみ、規定されるべきである。

Claims (18)

1. 複数の流体成分の混合物をディスペンスするように構成されたディスペンシングシステムであって、
   第１及び第２流体成分を受容するように構成された流体路を規定する延長管状本体部と、前記流体路内に位置する複数の混合バッフルと、を含む静的ミキサ
   を備えており、
   前記複数の混合バッフルは、前記流体路内に受容された時に前記第１及び第２流体成分を混合するように構成されており、
   前記第１流体成分を保持するための第１チャンバを規定する第１シリンダと、前記第２流体成分を保持するための第２チャンバを規定する第２シリンダと、と含むカートリッジを更に備え、
   前記カートリッジは、前記第１及び第２チャンバにそれぞれ流体連通すると共に選択的に前記静的ミキサの前記流体路と流体連通する第１及び第２流体出口を含んでおり、
   前記カートリッジの前記第１及び第２シリンダは、前記静的ミキサの前記延長管状本体部及び前記複数の混合バッフルと一部品として一体的に形成されている
   ことを特徴とするディスペンシングシステム。
2. 前記第１流体出口と前記流体路との間に位置決めされた第１の崩壊可能な閉塞部材と、
   前記第２流体出口と前記流体路との間に位置決めされた第２の崩壊可能な閉塞部材と、
   を更に備え、
   前記第１及び第２の崩壊可能な閉塞部材は、前記カートリッジ及び前記静的ミキサと一部品として一体的に形成されており、
   前記第１及び第２の崩壊可能な閉塞部材は、前記第１及び第２流体成分の前記静的ミキサ内への流れを遮断するように最初は閉じられている
   ことを特徴とする請求項１に記載のディスペンシングシステム。
3. 前記第１及び第２の崩壊可能な閉塞部材は、それぞれ、更に、
   崩壊可能な外側部と、
   ヒンジ状の内側部と、
   を有している
   ことを特徴とする請求項２に記載のディスペンシングシステム。
4. 前記第１及び第２の崩壊可能な閉塞部材の各々の前記崩壊可能な外側部は、前記第１及び第２流体出口に隣接する前記カートリッジの内部壁に取り付けられている
   ことを特徴とする請求項３に記載のディスペンシングシステム。
5. 前記カートリッジは、更に、
   前記第１及び第２流体出口を分離するディバイダ
   を有しており、
   前記第１及び第２の崩壊可能な閉塞部材の各々の前記ヒンジ状の内側部は、前記ディバイダに取り付けられている
   ことを特徴とする請求項３に記載のディスペンシングシステム。
6. 前記第１及び第２の崩壊可能な閉塞部材の各々の前記崩壊可能な外側部は、前記第１及び第２チャンバ内の前記第１及び第２流体成分に閾値の圧力が適用される時に崩壊するよう設計された厚みを規定している
   ことを特徴とする請求項３に記載のディスペンシングシステム。
7. 前記第１及び第２の崩壊可能な閉塞部材の各々の前記ヒンジ状の内側部は、前記閾値の圧力に崩壊しないで耐えるように設計された厚みを規定しており、それによって前記第１及び第２の崩壊可能な閉塞部材の回動運動を可能にして前記流体路内への前記第１及び第２流体出口からの流れの開放を可能にしている
   ことを特徴とする請求項６に記載のディスペンシングシステム。
8. 前記閾値の圧力は、約１００ｐｓｉである
   ことを特徴とする請求項６に記載のディスペンシングシステム。
9. 前記閾値の圧力は、ディスペンシング動作中に前記第１及び第２流体成分に適用されるディスペンシング圧力未満であり、
   前記閾値の圧力は、当該ディスペンシングシステムの船積み及び搬送中に適用される力よりも大きい
   ことを特徴とする請求項６に記載のディスペンシングシステム。
10. 少なくとも１つの流体ディスペンサ部
    を更に備え、
    前記カートリッジ、前記静的ミキサ、及び、前記少なくとも１つの流体ディスペンサ部は、一部品として一体的に形成されている
    ことを特徴とする請求項１に記載のディスペンシングシステム。
11. 前記少なくとも１つの流体ディスペンサ部は、
    前記カートリッジの前記第１及び第２シリンダに接続されたレセプタクルと、
    ハンドルと、
    の少なくとも一方を有する
    ことを特徴とする請求項１０に記載のディスペンシングシステム。
12. 前記複数の混合バッフルは、複数のアンダーカットを規定する少なくとも２つの異なる種類の混合バッフルを含んでいる
    ことを特徴とする請求項１に記載のディスペンシングシステム。
13. 前記静的ミキサから前記第１及び第２流体成分を受容するように構成されたディスペンシングチップを有するノズル
    を更に備え、
    前記静的ミキサ及び前記ディスペンシングチップは、一部品として一体的に形成されている
    ことを特徴とする請求項１に記載のディスペンシングシステム。
14. 流体ディスペンサに関して使用するための装置を製造する方法であって、
    静的ミキサを形成するべく、コンピュータ制御下で、材料の連続する層ないしドットを横たえていく工程
    を備え、
    当該材料の連続する層ないしドットを横たえていく工程は、
    前記静的ミキサを、第１及び第２流体成分を受容するように構成された流体路を規定する延長管状本体部と、前記流体路内に位置する複数の混合バッフルと、を含むように形成する工程
    を更に有しており、
    前記複数の混合バッフルは、前記流体路内に受容された時に前記第１及び第２流体成分を混合するように構成され、
    前記静的ミキサの前記延長管状本体部と前記複数の混合バッフルは、一部品として一体的に形成され、
    カートリッジを形成するべく、コンピュータ制御下で、材料の連続する層ないしドットを横たえていく工程
    を更に備え、
    当該カートリッジを形成するべく材料の連続する層ないしドットを横たえていく工程は、
    前記カートリッジを、前記第１流体成分を保持するための第１チャンバを規定する第１シリンダと、前記第２流体成分を保持するための第２チャンバを規定する第２シリンダと、を含むように形成する工程
    を更に有しており、
    前記カートリッジは、前記第１及び第２チャンバにそれぞれ流体連通すると共に選択的に前記静的ミキサの前記流体路と流体連通する第１及び第２流体出口を含み、
    前記カートリッジ及び前記静的ミキサを一部品として一体的に形成する工程
    を更に備えたことを特徴とする方法。
15. 前記第１流体出口と前記流体路との間に位置決めされた第１の崩壊可能な閉塞部材を形成する工程と、
    前記第２流体出口と前記流体路との間に位置決めされた第２の崩壊可能な閉塞部材を形成する工程と、
    を更に備え、
    前記第１及び第２の崩壊可能な閉塞部材は、前記カートリッジ及び前記静的ミキサと一部品として一体的に形成され、
    前記第１及び第２の崩壊可能な閉塞部材は、前記第１及び第２流体成分の前記静的ミキサ内への流れを遮断するように最初は閉じられる
    ことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
16. 前記カートリッジ及び前記静的ミキサと一部品として一体的に形成されるように、少なくとも１つの流体ディスペンサ部を形成する工程
    を更に備えたことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
17. 前記少なくとも１つの流体ディスペンサ部を形成する工程は、
    前記カートリッジの前記第１及び第２シリンダに接続されたレセプタクルと、
    ハンドルと、
    の少なくとも一方を形成する工程
    を更に含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
18. 流体ディスペンサに関して使用するための装置を製造するコンピュータ実施方法であって、
    当該装置のための源のモデルと、当該装置のための複数の規定制御点と、をデータベースから読み出す工程と、
    前記装置の製造のための印刷指令を自動的に生成する工程と、
    を備え、
    前記印刷指令は、コンピュータ制御される３次元プリンタによって実施される時、付加製造によって、前記装置を、
    第１及び第２流体成分を受容するように構成された流体路を規定する延長管状本体部と、前記流体路内に位置する複数の混合バッフルと、を含む静的ミキサと、
    前記第１流体成分を保持するための第１チャンバを規定する第１シリンダと、前記第２流体成分を保持するための第２チャンバを規定する第２シリンダと、と含むカートリッジと、
    を有し、
    前記複数の混合バッフルは、前記流体路内に受容された時に前記第１及び第２流体成分を混合するように構成されており、
    前記静的ミキサの前記延長管状本体部と前記複数の混合バッフルは、一部品として一体的に形成されており、
    前記カートリッジは、前記第１及び第２チャンバにそれぞれ流体連通すると共に選択的に前記静的ミキサの前記流体路と流体連通する第１及び第２流体出口を含んでいる
    というように生産し、
    前記カートリッジの前記第１及び第２シリンダは、前記静的ミキサの前記延長管状本体部及び前記複数の混合バッフルと一部品として一体的に形成される
    ことを特徴とする方法。

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