JP5993371B2 - 静的噴霧混合器 - Google Patents

Description

本発明は、独立請求項の前提部に記載された、流動性を有する少なくとも２つの成分の混合及び噴霧のための静的噴霧混合器（static spray mixer）に関するものである。

流動性を有する少なくとも２つの成分の混合のための静的混合器は、例えば、欧州特許出願第０７４９７７６号明細書及び欧州特許出願第０８１５９２９号明細書において説明されている。これらの非常に小型の混合器は、それらの混合器の構造が単純で材料を節減する設計であるにもかかわらず、特に、シーリング・コンパウンド、２成分の発泡体、又は２成分の接着剤などの粘度の高い材料の混合にも良好な混合結果をもたらす。このような静的混合器は、通常、使い捨てされるように設計され、硬化する製品に用いられることが多く、この場合、混合器は実用的にもはや清掃できない。

このような静的混合器が使用されるいくつかの用途では、静的混合器内での混合の後、２つの成分を基板上に噴霧することが望ましい。この目的のために、混合された成分は、空気などの媒体の作用によって、混合器の出口において霧化され、次いで噴霧ジェット又は噴霧ミストの形態で所望の基板に塗布されうる。特により粘度の高いコーティング媒体、例えば、ポリウレタン、エポキシ樹脂、又は類似の材料も、この技術を使用して処理することができる。

このような装置は、例えば、米国特許第６，９５１，３１０号明細書に開示されている。この装置では、静的な混合のための混合要素を受け、リング形のノズル本体部がねじ付けられる雄ねじを一端に有する管状の混合器筐体が設けられる。ノズル本体部は、同様に雄ねじを有する。その円錐面に長手方向に延在する複数の溝を有する円錐形の霧化器要素が、混合要素の端部に配置され、混合器筐体から突出する。キャップがこの霧化器要素上に押され、その内面は霧化器要素の円錐面と接触するような設計となっている。その結果、溝が、霧化器要素とキャップとの間の流路を形成する。キャップは、ノズル本体部の雄ねじにねじ留めされた保持ナットを使って、霧化器要素と共にノズル本体部に固定される。ノズル本体部は、圧縮空気のための接続部を有する。動作時に、圧縮空気が、霧化器要素とキャップとの間の流路を通ってノズル本体部から流れ出て、混合要素から放出される材料を霧化する。

この装置は完全に機能することがはっきりと証明されてはいるが、その構造は非常に複雑であり、設置は複雑及び／又は高価であって、そのため、この装置は、特に、使い捨てに関して費用効果が高いとはあまり言えない。

かなり単純な構造の静的噴霧混合器が、Ｓｕｌｚｅｒ Ｍｉｘｐａｃ ＡＧ社の欧州特許出願第０９１６８２８５号明細書において開示されている。この噴霧混合器において、混合器の筐体及び霧化ノズルは、それぞれ、一体型で構成され、流路を形成する溝は霧化スリーブの内面又は混合器の筐体の外面内に設けられる。

欧州特許出願公開第０７４９７７６号明細書 欧州特許出願公開第０８１５９２９号明細書 米国特許第６，９５１，３１０号明細書 欧州特許出願第０９１６８２８５号明細書

この従来技術から出発して、本発明の目的は、その製造における費用効果が高く、成分の効率的な混合又は完全な混合及び霧化を可能にする、流動性を有する少なくとも２つの成分の混合及び噴霧のための、異なる静的噴霧混合器を提案することである。

この目的を達成する本発明の主題は、独立請求項の特徴部によって特徴付けられる。

そこで、本発明によれば、流動性を有する少なくとも２つの成分の混合及び噴霧のための静的噴霧混合器が提案され、この混合器は、これらの成分の出口開口部を有する遠位端まで、長手方向軸の方向に延在する管状混合器筐体を有し、これらの成分の混合のために混合器筐体内に配置構成された少なくとも１つの混合要素を有し、混合器筐体をその端部領域において囲む内面を有する霧化スリーブを有し、噴霧スリーブは、加圧された霧化媒体の入口流路を有し、複数の溝が、遠位端までそれぞれ延在する、霧化スリーブと混合器筐体との間に、霧化媒体が霧化スリーブの入口流路から混合器筐体の遠位端へ流れる際に通る別個の流路を形成する混合器筐体の外面又は霧化スリーブの内面に設けられる。それぞれの流路は、流れの方向で長手方向軸に関してそれぞれ変化する傾斜を有する。

霧化媒体の流れの関係は、軸方向で見たときにその広がりにわたって流路の傾斜を一定に保つ手法によってではなく、むしろ、変化させる手法によって最適化される。これにより、混合された成分に対して霧化媒体の特に均一な、安定した効果をもたらすことができ、その結果、特に、プロセスのより高い再現性も得られる。

さらに流路は混合器筐体又は霧化スリーブ内に設けられているので、静的噴霧混合器の特に単純な構造が、この目的のために混合又は霧化の質を損なうことなく、結果として得られる。個別の成分を理想的に使用することによって、噴霧混合器の費用効果が高く経済的な製造が可能になり、さらに、製造は−少なくとも大部分が−自動化された方式で行うことができる。本発明による静的噴霧混合器は、概ね成分を３つだけ必要とする、つまり、一体型の混合器筐体、同様に一体型として設計されうる霧化器スリーブ及び混合要素である。このため、結果として、複雑さが低減され、製造及び／又は組み立てが簡素化される。

第１の好ましい実施例では、流路の変化する傾斜は、それぞれの溝が、流れの方向で見たときに、次々に配置構成された３つのセクションを有し、中間セクションは２つの隣接するセクションの傾斜に比べて大きい長手方向軸に関する傾斜を有するという形で実現される。この点で、これは、中間セクションが、４５°より大きい、特に結局５０°未満となる長手方向軸に関する傾斜を有する場合に特に有利である。

第２の好ましい実施例では、変化する傾斜は、それぞれの溝が、流れの方向で見たときに、長手方向軸に関する傾斜が連続的に変化するセクションを有するという形で実現される。このセクションでは、各溝の基部は、こうして、湾曲した形状に構成され、これは、霧化スリーブの内面又は混合器筐体の外面が長手方向軸の方向で見たときに、湾曲するように設計する形で実現されうる。

有利な手法は、混合器筐体が遠位端に向かって先細り形状になっている遠位端領域を有するという事実にあり、霧化スリーブの内面は、遠位端領域と連携するように設計されている。霧化効果は、この先細形状によって改善される。

遠位端領域内の混合器筐体の外面は、好ましくは、霧化スリーブと特に良好な連携を実現するように円錐台表面として、又は軸方向に湾曲した表面として少なくとも部分的に構成される。

混合器筐体の遠位端が霧化スリーブを越えて突き出る場合に均一な霧化に関して有利であることが実証されている。

霧化されるべき成分への霧化媒体のエネルギー効果をできる限り大きくなるようにするために、流路は、好ましくは、流れの方向で見たときに、最初にだんだん細くなり、その後広がる流れの断面を持つラバル・ノズルの原理により構成される。この手法の結果、霧化媒体は例えば超音速までさらに加速され、そこから結果としてより高いエネルギー入力が得られる。

ラバル・ノズルの原理を実現するための有利な手法は、溝が、流れの方向で見たときに、周方向に関して狭いという事実である。この点で、周方向は、霧化スリーブの内面又は混合器筐体の外面が長手方向軸に垂直な方向に延在するその方向を意味する。

このような狭い部分も、それぞれの溝が２つの壁によって囲まれ、それらの壁の少なくとも一方が、流れの方向で見たときに、湾曲するように構成されるという形で有利に形成されうる。

それらの溝の広がりにおいて周方向にも１つの成分がある場合がさらに好ましい。霧化媒体は、流路内を貫流するときにこの手法によって長手方向軸を中心とする回転運動を受けることができる。この渦は、混合器筐体の遠位端から出る霧化媒体の流れに安定化する効果をもたらし、均一な、再現性の高い噴霧に有利な効果をもたらすことが判明している。

可能な実施例は、これらの溝が長手方向軸Ａに関して実質的に螺旋状の広がりを有しているという事実にある。

特に、製造をなおいっそう簡素化するために、これは、霧化スリーブが混合器筐体にねじなしで接続される、例えば、霧化スリーブがスナップ式の密閉接続方法により混合器筐体に固定される場合に有利である。

これは、入口流路が長手方向軸に関して非対称的に配置構成されている場合に霧化媒体の安定化する渦の実現に関して特に非常に有利である。霧化媒体の渦を結果として引き起こすことになる回転運動は、この手法によって霧化スリーブ内に霧化媒体が流入したときにすでに発生している。

入口流路は、この目的のために、好ましくは、長手方向軸に垂直な霧化スリーブの内面内に開口する。

本発明のさらに有利な手法及び実施例は、結果として従属請求項から得られる。

本発明は、実施例及び図面を参照しつつ、以下でさらに詳しく説明される。概略図は一部断面図として示されている。

本発明による静的噴霧混合器の第１の実施例の縦断面図である。 第１の実施例の遠位端領域の斜視断面図である。 第１の実施例の霧化スリーブの斜視図である。 第１の実施例の霧化スリーブの縦断面図である。 第１の実施例の混合器筐体の遠位端領域の斜視図である。 図１の直線ＶＩ−ＶＩにそって切り取られた第１の実施例の断面図である。 図１の直線ＶＩＩ−ＶＩＩにそって切り取られた第１の実施例の断面図である。 図１の直線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩにそって切り取られた第１の実施例の断面図である。 図に類似の、本発明による静的噴霧混合器の第２の実施例の縦断面図である。 第２の実施例の遠位端領域の斜視断面図である。 第２の実施例の霧化スリーブの斜視図である。 第２の実施例の混合器筐体の遠位端領域の斜視図である。 図９の直線ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩにそって切り取られた第２の実施例の断面図である。 図９の直線ＸＩＶ−ＸＩＶにそって切り取られた第２の実施例の断面図である。 図９の直線ＸＶ−ＸＶにそって切り取られた第２の実施例の断面図である。

図１は、参照番号１によって全体として示されている本発明による静的噴霧混合器の第１の実施例の縦断面図である。噴霧混合器は、流動性を有する少なくとも２つの成分の混合及び噴霧を行う働きをする。図２は、第１の実施例の遠位端領域の斜視図である。

以下では、正確に２つの成分を混合し噴霧する方法に特に関連する場合を参照する。しかし、本発明は、２つより多い成分の混合及び噴霧にも使用されうることが理解される。

噴霧混合器１は、長手方向軸Ａの方向に遠位端２１まで延在する管状の一体型混合器筐体２を備える。この点で、その端部は、混合される成分が動作状態の混合器筐体２から出る遠位端２１のことである。遠位端２１は、この目的のために出口開口部２２を備える。混合器筐体２は、近位端に接続ピース２３を有するが、これは、混合される成分が混合器筐体２内に導入される際の端部を意味しており、また混合器筐体２は、前記接続ピースを使ってそれらの成分用の貯蔵容器に接続することができる。この貯蔵容器は、例えば、それ自体知られている２成分カートリッジとすることができるか、又は同軸カートリッジ若しくは隣り合わせで並べたカートリッジとして設計されうるか、又は２つの成分が互いに別々に貯蔵される２つのタンクとすることができる。接続ピースは、貯蔵容器の、又はその出口の設計形態に応じて、例えば、スナップ式の接続として、又はバイオネット接続として、又はねじ接続として、又はこれらの組合せとして設計される。

少なくとも１つの静的混合要素３は、混合器筐体２内にそれ自体知られている仕方で配置構成され、２つの成分が混合要素３を通して近位端から出口開口部２２にのみ移動することができるように混合器筐体２の内壁と接触する。次々に配置構成された複数の混合要素３を設けることができるか、又は本発明の実施例のように、好ましくは射出成形され、熱可塑性プラスチックで作られた一体型混合要素３を設けることができる。そのような静的混合器又は混合要素３は、それ自体当業者に十分知られており、したがって、さらなる説明を要しない。

Ｓｕｌｚｅｒ Ｃｈｅｍｔｅｃｈ ＡＧ社（スイス所在）がブランド名ＱＵＡＤＲＯ（登録商標）の下で販売しているものなどの、このような混合器又は混合要素３が特に適している。このような混合要素は、例えば、すでに引用されている欧州特許出願公開第０７４９７７６号及び欧州特許出願公開第０８１５９２９号において説明されている。Ｑｕａｄｒｏ（登録商標）型のこのような混合要素３は、長手方向Ａに垂直な矩形の断面、特に正方形の断面を有する。したがって、一体型混合器筐体２も、少なくともこれが混合要素３を囲んでいる領域内で、長手方向軸Ａに垂直な実質的に矩形の、特に正方形の断面を有する。

混合要素３は、混合器筐体２の遠位端２１まで完全には延在しないが、むしろ、これは、混合器筐体２が正方形の断面から丸形の断面へ遷移することによってここでは実現される隣接部２５（図２を参照）のところで終端する。したがって、流れの方向で見たときに、混合器筐体２の内部空間は、この隣接部２５に至るまでの混合要素３を受け入れるように実質的に正方形の形状の断面を有する。この隣接部２５のところで、混合器筐体２の内部空間が円形円錐形状に融合され、混合器筐体２内にテーパ部分を実現する。したがって、ここでは、内部空間は、円形の断面を有し、遠位端２１の方向に次第に細くなり、そこで出口開口部２２内に開口する出口領域２６を有する。

静的噴霧混合機１は、混合器筐体２をその端部領域において囲む内面を有する霧化スリーブ４をさらに有する。霧化スリーブ４は、一体型として設計され、好ましくは、特に熱可塑性プラスチックから射出成形される。霧化スリーブ４は、特に気体状態の加圧された霧化媒体用に入口流路４１を有する。霧化媒体は、好ましくは圧縮空気である。入口流路４１は、公知のすべての接続部に合わせて、特に、ルアー・ロックに合わせて設計されうる。

特に単純な設置又は製造が可能になるように、霧化スリーブ４は、好ましくは、本発明の実施例ではスナップ式の接続を使って、、ねじなしで混合器筐体に接続される。この目的のために、フランジに似た突起部２４が混合器筐体２（図２を参照）に設けられ、混合器筐体２の外周全体にわたって延在する。周溝４３が、霧化スリーブ４の内面に設けられ、隆起部分２４と連携するように設計されている。霧化スリーブ４が、混合器筐体２の上に押された場合、隆起部分２４は、周溝４３内にスナップ式に嵌め込まれ、霧化スリーブと混合器筐体２との安定した接続がなされる。スナップ式の接続部は、好ましくは、霧化媒体−−ここでは圧縮空気−−が周溝４３及び隆起部分２４を含むこの接続部を通して漏れないように密閉設計とする。霧化スリーブ４の内面は、さらに、霧化媒体の漏出又は逆流を防ぐ密閉効果もこれにより得られるように入口流路４１の開口部と隆起部分２４との間の領域内の混合器筐体２の外面上に密着している。

当然のことながら、混合器筐体２と霧化スリーブ４との間に、追加の封止材、例えば、Ｏリングを配置構成することも可能である。

図示されている実施例の代わりに、混合器筐体２に周囲溝を設け、霧化スリーブ４にこの周囲溝内に係合する隆起部分を設けることも可能である。

霧化スリーブ４と混合器筐体２との間の接続部は、好ましくは、混合器筐体２に接続された霧化スリーブ４が長手方向軸Ａの周りに回転するように構成される。これは、例えば、完全に円周をなす周溝４３と隆起部分２４のスナップ式の接続で確実にされる。霧化スリーブ４が回転可能であることは、入口流路４１が常に霧化媒体の供給源にできる限り単純に接続できるように位置を合わせることができるという利点を有する。

複数の溝５は、混合器筐体２の外面又は霧化スリーブ４の内面に設けられ、それぞれ遠位端２１の方へ延在し、霧化スリーブ４と混合器筐体２との間に、霧化媒体が霧化スリーブ４の入口流路４１から混合器筐体２の遠位端２１へ流れる際に通る別個の流路５１を形成する。本明細書で説明されている実施例では、溝５は、霧化スリーブ４の内面内に設けられ、これらは、混合器筐体２の外面内に代替的に、又は付加的に、しかるべく同じ方法で設けることもできる。

溝５は、湾曲した形状、例えば、弓形として、若しくは直線としても、又は湾曲部分と直線部分との組合せで構成することができる。

溝５の広がりをよく理解しやすいように、図３は、第１の実施例の霧化スリーブ４の斜視図であり、霧化スリーブ４を、流れの方向に見ることになる。図４には、霧化スリーブ４の縦断面図が示されている。

本発明によれば、それぞれの流路５１又は関連する溝５は、流れの方向で見たときに、それぞれの場合において長手方向軸Ａに向かって変化する傾斜を有するように設計される。第１の実施例では、これは、それぞれの溝５が、流れの方向で見たときに、次々に配置構成された３つのセクション５２、５３、５４を備え（図３及び図４も参照）、中間セクション５３は２つの隣接するセクション５２及び５４の傾斜α_１、α_３に比べて大きい長手方向軸Ａに関する傾斜α_２を有するように実現される。セクション５２、５３、及び５４において、長手方向軸Ａに関する溝５の傾斜は、それぞれの場合において一定である。最初に流れの方向で見て、入口流路４１の開口部に隣接する位置に配置されているセクション５２において、傾斜αはゼロであってもよい（図４を参照）、つまり、このセクション５２は、長手方向軸Ａの方向で見たときに長手方向軸Ａに平行に延在しうる。そのため、それぞれの溝５の基部は、それぞれの場合においてセクション５３、５４内の、さらに適宜第１のセクション５２内の円錐又は円錐台の表面の一部であり、円錐角α_２は隣接するセクション５２及び５４内の円錐角α_１、α_３に比べて中間セクション５３において大きい。第１のセクション５２では、長手方向軸に関する傾斜は−−すでに述べたように−−ゼロであってもよい。この場合、この第１のセクション５２内の溝５は、それぞれ、柱面の一部であり、角度α_１は値０°をとる。長手方向軸Ａに関して最大の傾斜を有する、中間セクション５３では、傾斜α_２は、好ましくは、４５°より大きく、５０°より小さい。本明細書に示されている実施例では、中間セクション内の長手方向軸Ａに関する傾斜α_２は、４６°である。第１のセクション５２では、傾斜αは、ここでは０°となる。遠位端２１にある、第３のセクション５４では、長手方向軸Ａに関する傾斜α_３は、好ましくは２０°より小さく、本発明の実例では、約１０°から１１°となる。

溝５のそれぞれは、２つの隣接する溝５の間にそれぞれ配置構成されているリブ５５によって形成される２つの各壁によって外側を囲まれる。特に図３及び図４からわかるように、これらのリブ５５は、流れ方向で見たときに、その高さＨを変えるが、これは、長手方向軸Ａに垂直な半径方向の広がりを意味する。リブは、入口通路４１の開口部の領域内、又は高さ０の第１のセクション５２内から始まり、次いで、中間セクション５３内の最大の高さに達するまで連続的に上昇する。

図５は、遠位端２１を持つ混合器筐体２の遠位端領域２７の斜視図である。混合器筐体２の遠位端領域２７は、遠位端２１に方へだんだん細くなる。第１の実施例では、遠位端領域２７は、円錐形状の構成をとり、長手方向軸Ａの方向で見て、次々に配置構成される２つの領域、つまり、上流に配置構成された平坦な領域２７１及びそれと隣接するより勾配の大きい領域２７２を備える。両方の領域２７１及び２７２は、それぞれ、円錐形状の構成をとる、つまり、混合器筐体２の外面はそれぞれ領域２７１及び２７２内に円錐台の表面として構成され、長手方向軸に対して測定された平坦な領域２７１の円錐角は長手方向軸Ａに対して測定されたより勾配の大きい領域２７２の円錐角より小さい。この構成の手法の働きについて以下でさらに説明する。

或いは、平坦な領域２７１を円錐角０°を持つように構成する、つまり、平坦な領域２７１はそのときに円筒形の設計とすることも可能である。次いで、平坦な領域２７１では、混合器筐体２の外面は、円筒軸が長手方向軸Ａと一致する円筒の被覆表面である。

図１にも示されているように、図５に示されている混合器筐体２の遠位端２１は、霧化スリーブ４を超えて突き出る。

第１の実施例の溝５の正確な広がりをなおいっそう明確にするために、図３及び図４に加えて、長手方向軸Ａに垂直な各断面が図６〜図８に、実際には図１の直線ＶＩ−ＶＩにそって図６に、直線ＶＩＩ−ＶＩＩにそって図７に、及び図１の直線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩにそって図８に示されている。

霧化スリーブ４の内面は、混合器筐体２の遠位端領域２７と連携するように設計されている。溝５と混合器筐体２の外面との間に設けられた霧化スリーブ４のリブ５５は、溝５が霧化スリーブ４の内面と混合器筐体２の外面との間に各別個の流路５１を形成するように互いに関して密閉される形で配置される（図６を参照）。

さらに上流において、入口流路４１の開口部の領域内で（図４も参照）、リブ５５の高さＨは、混合器筐体２の外面と霧化器スリーブ４の内面との間にリング空間６が存在する程度に小さい。リング空間６は、霧化器スリーブ４の入口流路４１と流体的に連通する。霧化媒体は、入口流路４１から出てリング空間６を通り別個の流路５１内に入ることができる。この点で、リング空間６内のリブ５５の高さＨは、必ずしもどこでもゼロとは限らない。特に図４及び図８からわかるように、リング空間６内のリブ５５の全部又は一部は、長手方向軸Ａに垂直な半径方向に関してリング空間内に突き出るが、ただし、そうする際にこの領域内で混合器筐体２の外面と接触しないようにゼロと異なる高さＨを有することができる。

そこではこの実施例において８つの溝５があるが、溝５は霧化スリーブ４の内面の上に均一に分散されている。溝５から出る圧縮空気流に渦、つまり、長手方向軸Ａの周りの螺旋上の回転がある場合、出口開口部から出る混合された成分のできる限り完全で、均質である霧化に関して有利であることが実証されている。この渦により、結果として圧縮空気流がかなり安定する。循環する霧化媒体、ここでは圧縮空気は、渦によって安定するジェットを発生し、それにより、出口開口部から２２から出る混合された成分に対して均一に作用する。この結果、非常に均一な、特に再現性の高い噴霧パターンが生じる。できる限り円錐形で、渦によって安定する圧縮空気ジェットは、この点で特に有益である。このように極端に均一で、再現性の高い空気流によって、結果として、噴霧損失（過剰噴霧）が著しく小さくなる。

遠位端２１でそれぞれ分離した流路５１から出る個別の圧縮空気ジェット（又は霧化媒体のジェット）は、その出口のところに不連続の個別のジェットとして最初に形成され、その後、その渦の特性によって合成されて均一な安定したジェット全体が形成され、前記ジェット全体が混合器筐体から出る混合成分を霧化する。このジェット全体は好ましくは円錐形状の広がりを有する。

霧化媒体の流れの中に渦を発生させるために、複数の手法が講じられる。流路５１を形成する溝５が、長手方向軸Ａによって規定される軸方向に正確に延在しないか、又は長手方向軸の方へ傾斜して延在するだけでなく、溝５の広がりも霧化スリーブ４の周方向に１つの成分を有する。これは、特に、図３及び図６における表現からわかる。長手方向軸Ａの方への傾斜に加えて、溝５の広がりは、長手方向軸Ａを中心として少なくともおおよそ渦巻き状、又は螺旋状である。渦の形成に対応するさらなる手法が、溝５の壁を形成するリブ５５の設計によって実現される。図３及び図７を見ると最もよくわかるように、リブ５５は、それぞれ溝５の外側を囲む２つの壁のうちの一方が、少なくとも中間セクション５３内において、流れの方向で見たときに、湾曲したものとして、又は度数多角形によって近似的に湾曲したものとして構成される。各他の壁は直線的であるが、周方向に各成分を有するように長手方向軸Ａに対して斜めに延在する。渦の発生は、一方の壁の湾曲によるプラスの影響を受ける可能性がある。

静的噴霧混合器の他の設計と完全に無関係に実現することも可能な渦を発生するためのさらなる手法では、霧化媒体が長手方向軸Ａに関して非対称的に流路５１内に移動する際に通る入口流路４１を配置する。この手法は、図８を見ると最もよく理解できる。入口流路４１は、中心軸Ｚを有する。入口流路４１は、その中心軸Ｚが長手方向軸Ａと交差せず、むしろ、長手方向軸Ａから垂直方向に間隔ｅを有するように配置構成される。長手方向軸Ａに関して入口流路４１のこの非対称的又はさらには偏心的配置構成をとると、その結果、ここでは圧縮空気である霧化媒体は、リング空間６内に入るときに長手方向軸Ａを中心とする回転若しくは渦運動を受ける。入口流路４１は、好ましくは、長手方向軸Ａに垂直な霧化スリーブ４の内面内に開口するように−−図８にされているように−−配置構成される。このような実施例も当然可能であり、入口流路４１が、長手方向軸Ａに対して斜めである、９０°と異なる角度で開く。

霧化媒体から出口開口部２２から出る成分へ投入されるエネルギーを増大するために、流路５１を、流れの方向で見たときに、最初に狭まり、その後広がる流れの断面を持つラバル・ノズルの原理により構成することが特に有利な手法である。流れの断面をこのように狭めることを実現するために、２つの次元、つまり、長手方向軸Ａに垂直な平面の２つの方向を利用することができる。一方の方向は、半径方向と称され、これは、長手方向軸Ａ上で垂直方向に立ち、長手方向軸Ａから半径方向外向きである方向を意味する。他方の方向は、周方向と称され、これは、長手方向軸Ａによって画成された方向と半径方向の両方の上で垂直方向に立つ方向を意味する。半径方向の流路５１の広がりは、深さと称される。

ラバル・ノズルの原理は、流路５１の深さが中間の勾配の大きいセクション５３で大幅に小さくなるという点で半径方向に関して実現されうる。この深さは、平坦な領域２７１からより勾配の大きい領域２７２内への遷移が混合器筐体２のところで生じる場合に最小となる。この遷移の下流において、流路５１の深さは、再び増大するが、これは主として、ここで混合器筐体２の外面がより勾配の大きい切り詰められた円錐形の一部であり、かつ、霧化スリーブ４の内面の傾斜が第３のセクション５４において実質的に一定のままであるという事実による。ラバル・ノズルは、このような手法によって半径方向に関して実現することができる。

それに加えて、又はさらには代替的に、流路５１は、周方向に関するラバル・ノズルの原理によっても構成することができる。これは、図３の表現を見ると最もよく理解できる。溝５は、流れの方向で見たときに、周方向に関し狭くなるように中間のセクション５３内に構成される。これは、リブ５５によって形成される溝５の壁がそれぞれの溝５について平行に延在しないが、一方の壁が周方向に溝５の広がりの減少が生じるように他方に向かって延在するという形で実現される。上ですでに述べたように、ここで説明されている実施例において、それぞれの溝５内の一方の壁は、直線的なものとして設計されるが、他方の壁は、流路５１が周方向に関して狭くなるように、流れの方向で見たときに、湾曲するものとして構成される。

またそれに加えて、霧化媒体として使用される空気は、最も狭い地点の下流で運動エネルギーの作用を受け、したがって、ラバル・ノズルの原理に従って溝５又は流路５１の構成によって加速されうる。これは、流れの方向で流れの断面が再び広がることによってラバル・ノズルの場合と同様に行われる。このことから、霧化される成分中に投入されるエネルギーが多くなる。それに加えて、ラバルの原理のこのような実現によってジェットが安定化される。さらに、各流路５１の発散する形の開口部、つまり、再び広くなる開口部は、ジェット内の変動が回避されるか、又は少なくともかなり低減されるというプラスの効果をもたらす。

動作時に、この実施例は、以下のように動作する。静的噴霧混合器は、その接続ピース２３を用いて、互いに分離された２つの成分を収納する貯蔵容器に、例えば、２成分カートリッジと接続される。霧化スリーブ４の入口流路４１は、霧化媒体の供給源、例えば、圧縮空気源に接続される。次に、２つの成分が分注され、静的噴霧混合器１内に移動し、そこで、混合要素３を使って十分に混合される。混合要素３内を貫流した後、２つの成分は、均質に混合された材料として混合器筐体２の出口領域２６を通り出口開口部２２へと移動する。圧縮空気は、霧化スリーブ４の入口流路４１を通り、霧化スリーブ４の内面と混合器筐体２の外面との間のリング空間６内に流れ込み、その非対称的配置構成によりこのプロセスにおいて渦がもたらされ、そこから流路５１を形成する溝５を通り遠位端２１に至り、そこで、混合器筐体３の出口開口部２２に到達する。ここで渦によって安定化された圧縮空気流は、出口開口部２２から出る混合された材料に衝撃を与え、それを均一に霧化し、それを噴霧ジェットとして、処理されるか、若しくは塗装される基板に移送する。貯蔵容器から成分を分注する操作は、いくつかの用途では圧縮空気により、又は圧縮空気の支援の下で行われるので、霧化のために圧縮空気も使用されうる。

本発明による静的噴霧混合器１の利点は、構造及び製造が特に単純であるという点に見られる。原理上、本明細書で説明されている実施例では３つの部分のみを必要としている、つまり、一体型混合器筐体２、一体型混合要素３、及び一体型霧化スリーブ４であり、これらの部分のそれぞれは、射出成形を使って単純に、経済的に製造することができる。また、特に単純な構造であるため、静的噴霧混合器１の各部分の組み立てを−−少なくとも大部分は−−自動化することができる。特に、これら３つの部分のねじによる接続は不要である。

これは、特に単純な、費用効果の高い製造に関して、混合器筐体及び／又は霧化スリーブが、好ましくは熱可塑性プラスチックから、射出成形されている場合に有利である。

同じ理由から、これは、混合要素が一体型で設計され、好ましくは熱可塑性プラスチックから、射出成形される場合に有利である。

以下では、本発明による静的噴霧混合器の第２の実施例を、図９〜図１５を参照しつつ説明することにする。この点について、第１の実施例と比較した主要な相違点のみを見てみることにする。第２の実施例では、同じ、若しくは同等の機能を有する部分は、第１の実施例と同じ参照番号を与えられている。第１の実施例に関して述べた説明、さらには第１の実施例を参照しつつ説明されている手法及び変更形態も、第２の実施例としかるべく同じ方法で適用される。

図９は、図１と類似の第２の実施例の縦断面を示している。図１０は、第２の実施例の遠位端領域の斜視断面図となっている。図１１では、図３と似た形で、霧化スリーブ４の斜視図が示されており、図は霧化スリーブの中へ入る流れの方向に見る。図１２は、図５に類似の表現で混合器筐体の遠位端領域２７を示している。第２の実施例の溝５の正確な広がりをなおいっそう明確にするために、図１１に加えて、長手方向軸Ａに垂直な各断面が図１３〜図１５に、実際には図９の直線ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩにそって図１３に、直線ＸＩＶ−ＸＩＶにそって図１４に、及び図９の直線ＸＶ−ＸＶにそって図１５に示されている。

第２の実施例において、長手方向軸Ａに関する流路５１の変化する傾斜は、連続的な変化で実現されている。この目的のために、霧化スリーブ４は、溝５の傾斜が、流れの方向で見て、連続的に変化するセクション５６（図１１を参照）を有する。この目的のために、霧化スリーブ４の内面は、溝５の傾斜がここで連続的に変化するように少なくともセクション５６内で流れの方向に湾曲するものとして構成される。

渦運動を発生させる又は増幅するために、流路５１は、長手方向軸Ａの周りに渦巻き状に延在し、その広がりは、流れの方向で見たときに、セクション５６内で周方向に小さくなる。

図１２は、遠位端２１を持つ混合器筐体２の遠位端領域２７の斜視図である。混合器筐体２の遠位端領域２７は、遠位端２１に向かって次第に細くなる。第２の実施例では、遠位端領域２７は、回転楕円体の一部として構成される、つまり、周方向への湾曲に加えて、長手方向軸Ａによって画成される軸方向への湾曲もある。長手方向軸Ａの方向に見て前後に隣接して配置構成されている２つの領域、つまり、上流に配置構成された平坦な領域を２７１及びそれに隣接するより勾配の大きい領域２７２も、それぞれ、軸方向に湾曲している、つまり、混合器筐体２の外面は、それぞれの場合において、領域２７１及び２７２内で回転楕円体の部分的表面として構成され、平坦な領域２７１の曲率はより湾曲の大きい領域２７２の曲率より小さい。ラバル・ノズルの原理もまた、これにより、混合器筐体２と霧化スリーブ４の連携で第２の実施例における半径方向に関して実現されうる。

Claims (13)

1. 流動性を有する少なくとも２つの成分の混合及び噴霧を行うための静的噴霧混合器であって、
   前記成分の出口開口部（２２）を有する遠位端（２１）まで、長手方向軸（Ａ）の方向に延在する管状混合器筐体（２）と、
   前記成分の前記混合のために前記混合器筐体（２）内に配置構成された少なくとも１つの混合要素（３）と、
   前記混合器筐体（２）をその端部領域において囲む内面を有する霧化スリーブ（４）とを有し、
   前記霧化スリーブ（４）は、加圧された霧化媒体の入口流路（４１）を有し、
   複数の溝（５）が、前記混合器筐体（２）の外面又は前記霧化スリーブ（４）の内面に設けられ、前記溝はそれぞれ前記遠位端の方へ延在し、且つ、前記霧化スリーブ（４）と前記混合器筐体（２）との間に、前記霧化媒体が前記霧化スリーブ（４）の前記入口流路（４１）から前記混合器筐体（２）の前記遠位端（２１）へ流れる際に通ることができる分離された流路（５１）を形成している、静的噴霧混合器において、
   それぞれの流路は、流れの方向に沿って長手方向軸（Ａ）に向かうようにそれぞれ変化する傾斜を有し、またそれぞれの溝（５）は、流れの方向で見たときに、前後して隣接配置された３つのセクション（５２、５３、５４）を有し、そのうちの中間セクション（５３）は２つの隣接する前記セクション（５２、５４）の傾斜に比べて大きい前記長手方向軸（Ａ）に関する傾斜を有することを特徴とする静的噴霧混合器。
2. 前記中間セクション（５３）は、４５°より大きい前記長手方向軸（Ａ）に関する傾斜を有する請求項１に記載の静的噴霧混合器。
3. それぞれの溝（５）は、流れの方向で見たときに、前記長手方向軸（Ａ）に関する傾斜が連続的に変化するセクション（５６）を有する請求項１又は２に記載の静的噴霧混合器。
4. 前記混合器筐体（２）は、前記遠位端（２１）に向かって次第に細くなる遠位端領域（２７）を有し、霧化スリーブの内面（４）は、遠位端領域（２７）と連携するように構成される請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の静的噴霧混合器。
5. 前記混合器筐体（２）の前記外面は、少なくとも部分的には円錐台表面として、又は遠位端領域（２７）内で軸方向に湾曲した表面として構成される請求項４に記載の静的噴霧混合器。
6. 前記混合器筐体（２）の前記遠位端（２１）は、前記霧化スリーブ（４）を超えて突き出る請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の静的噴霧混合器。
7. 前記流路（５１）は、流れの方向で見たときに、最初に狭まり、その後広がる流れの断面を有するラバル・ノズルの原理により構成される請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の静的噴霧混合器。
8. 前記溝（５）は、流れの方向で見たときに、周方向に関して狭くなる請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の静的噴霧混合器。
9. それぞれの溝（５）は、２つの壁によって囲まれ、前記壁の少なくとも一方は、流れの方向で見たときに、湾曲するように構成される請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載の静的噴霧混合器。
10. 前記溝（５）の広がりには、周方向に成分がある請求項１から請求項９までのいずれか一項に記載の静的噴霧混合器。
11. 前記溝（５）は、前記長手方向軸（Ａ）に関して実質的に渦巻き状の広がりを有する請求項１から請求項１０までのいずれか一項に記載の静的噴霧混合器。
12. 前記霧化スリーブは、前記混合器筐体（２）にねじなしで接続される請求項１に記載の静的噴霧混合器。
13. 前記入口流路は、前記長手方向軸（Ａ）に垂直な前記霧化スリーブ（４）の前記内面内に開口している請求項１から請求項１２までのいずれか一項に記載の静的噴霧混合器。

Images