CN110719832B - 混炼装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于检测出混炼材料的分散度从而使混炼的品质稳定化。本发明提供一种混炼装置(1)，其将分散质分散于分散介质中，该混炼装置(1)具备：外壳(2)，在其内部容纳包含分散介质及分散质的混炼材料；转子(3)，配置于外壳(2)的内部，并以旋转轴(R)为中心进行旋转从而将分散质分散于分散介质中并且进行混炼材料的混炼；及检测部，通过观测外壳(2)内部的混炼材料的状态，检测分散质在分散介质中的分散度。

Description

混炼装置
技术领域
本发明涉及一种将分散质分散于分散介质中的混炼装置。
背景技术
作为将塑料、橡胶等粘稠的材料进行混炼的装置，已知有密封式混炼机。例如，专利文献1中记载了一种密封式混炼机，其具备容纳混炼材料的外壳、封闭该外壳的上部的加压盖及安装于外壳内的一对转子。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第3574618号说明书
发明内容
发明要解决的技术课题
在使用密封式混炼机进行混炼时，为了确保搅拌的再现性，将混炼时间、混炼材料的温度、累积电力及它们的组合到达规定的值作为结束混炼的条件的情况较多。但是，混炼时间、混炼材料的温度及累积电力并不是直接表示材料状态的数据，而是间接的数据。例如，外壳内的材料的位置会改变施加于转子的负载。其结果，有时会产生驱动转子的累积电力和实际的材料状态并不相关的情况。即，基于累积电力等间接数据的控制难以使混炼的品质稳定。
本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于检测混炼材料的分散度从而使混炼的品质稳定化。
用于解决技术课题的手段
本发明所涉及的混炼装置将分散质分散于分散介质中，该混炼装置的特征在于，具备：
外壳，在其内部容纳包含所述分散介质及所述分散质的混炼材料；
转子，配置于所述外壳的内部，并以旋转轴为中心进行旋转从而将所述分散质分散于所述分散介质中并且进行所述混炼材料的混炼；及
检测部，通过观测所述外壳内部的所述混炼材料的状态，检测所述分散质在所述分散介质中的分散度。
根据上述结构特征，能够检测出分散度从而能够使混炼的品质稳定化。
附图说明
图1是表示混炼装置的概略结构的俯视图。
图2是表示混炼装置的概略结构的剖视图。
图3是表示混炼装置的概略结构的框图。
图4是图1的Ⅳ-Ⅳ向视图。
图5是图1的V-V向视图。
图6是用于说明叶片部的长度大致相同时的分散度的检测的轴部的展开示意图。
图7是用于说明混炼材料的状态的示意图。
图8是用于说明叶片部的长度不同时的分散度的检测的轴部的展开示意图。
图9是表示设置于外壳与透射窗之间的保护部件的剖视图。
图10是透射窗及保护部件的立体图。
图11是表示设置于外壳与透射窗之间的保护部件的剖视图。
图12是被倒角的透射窗的立体图。
图13是表示混炼装置的概略结构的俯视图。
图14是表示混炼装置的概略结构的剖视图。
图15是表示混炼装置的概略结构的框图。
图16是表示电极部的结构的图。
图17是表示电极部的结构的图。
图18是表示电极部的结构的图。
图19是表示电极部的结构的图。
图20是表示电极部的结构的图。
图21是表示电极部的结构的图。
图22是表示电极部的结构的图。
具体实施方式
〔本实施方式的概要〕
以下说明的第1及第2实施方式所涉及的混炼装置对投放到外壳内部的包含分散介质及分散质的混炼材料进行混炼。而且，混炼装置对外壳内部的混炼材料适用电磁方法来观测混炼材料的状态。在此，混炼材料的状态可举出混炼材料的表面状态及混炼材料的内部状态等。如此，通过直接观测混炼材料的状态来检测分散度，因而能够应用于混炼品质稳定化。
例如，通过检测来自混炼材料的电磁波来观测混炼材料的表面状态及混炼材料的内部状态等从而能够检测出分散度。此时，作为观测到的电磁波，可举出照射到混炼材料的表面并被混炼材料的表面反射的电磁波及从混炼材料的表面及内部放射出来的来自混炼材料本身的电磁波等。在以下第1实施方式中，对这样的分散度的检测方法进行说明。
并且，例如，根据分散质在分散介质中的分散度，混炼材料的表面及内部中的至少任一个中的电流的流动容易度(电阻)不同。在以下第2实施方式中，对这样的分散度的检测方法进行说明。
〔第1实施方式〕
以下，参考图1～图3对第1实施方式所涉及的混炼装置1进行说明。如图1及如图2所示，混炼装置1具备在内部容纳高分子材料(分散介质)及分散质的外壳2、配置于外壳2的内部的一对转子3、电磁波照射部(照射部)P(灯6)及分散度检测部(检测部)Q。而且，如图3所示，混炼装置1具备控制装置10、转子驱动机构20、盖部移动机构30及温度调节机构40。分散度检测部Q由照相机(摄影部)7及摄影控制部10d构成。另外，以下，有时将外壳2内部的高分子材料与分散质统称为“混炼材料”或者“材料”。
外壳2是在内部容纳高分子材料与分散质并进行混炼的槽状部件。外壳2的内部呈将中心轴(旋转轴R)彼此平行的一对圆柱配置成其一部分侧面彼此重叠的状态的形状。而且，一对转子3以其旋转轴R与圆柱的中心轴一致并且能够旋转的方式配置于外壳2的内部。
外壳2构成为具有底部2a、圆筒状部2b、侧壁部2c及盖部2d。底部2a是外壳2的底部部位。圆筒状部2b是外壳2的覆盖一对转子3的周围的部位。侧壁部2c是以与转子3的旋转轴正交的方式配置的外壳2的侧壁。盖部2d是外壳2的盖子的部位。
盖部2d以通过盖部移动机构30(省略图示)的驱动而能够上下移动的状态配置于外壳2。在将盖部2d移动至上方而开放外壳2的上部的状态下，向外壳2投入混炼材料(高分子材料与分散质)。之后，使盖部2d向下方移动，从上方对所投入的混炼材料进行加压，并且使转子3旋转从而对混炼材料进行混炼。具体而言，盖部移动机构30构成为具有电动马达、气缸等致动器。
转子3具有将转子3以能够旋转的方式支承于侧壁部2c的贯穿孔的支承部31、直径比支承部31的直径大的轴部33及在轴部33的表面以螺旋状形成的叶片部35a、35b。叶片部35a、35b从轴部33的两侧端部朝向另一端侧形成至轴部33的大致中央为止。而且，叶片部35a、35b采用在彼此对置的一对转子3之间彼此不重叠的切线方式。转子3通过转子驱动机构20(省略图示)的驱动绕旋转轴R朝向规定的旋转方向D进行转动。具体而言，转子驱动机构20构成为具有电动马达。在外壳2内配置有一对转子3，但各转子3彼此向相反方向旋转。
转子3在其内部具有调温流路37。调温流路37是使冷却水在内部流通的流路，其形成于转子3的轴部33及叶片部35a、35b的内部。调温流路37连接于温度调节机构40(省略图示)，温度调节机构40向调温流路37供给冷却水。在利用混炼装置1对混炼材料进行混炼时，混炼材料会在剪切或变形等的作用下发热，但是，由于转子3被流过上述调温流路37的冷却水冷却，因而与转子3接触的混炼材料得到冷却。即，通过温度调节机构40来控制转子3的温度及混炼材料的温度。具体而言，温度调节机构40构成为具有向调温流路37输送冷却水的电动泵。
如图2所示，在外壳2的外侧配置有灯6及照相机7，在外壳2的圆筒状部2b配置有透射窗8。具体而言，在圆筒状部2b形成有从圆筒状部2b的外部贯穿至内部的贯穿孔9。在该贯穿孔9嵌入有透射窗8。来自灯6的电磁波从该透射窗8照射到混炼材料。
透射窗8由使电磁波透过的材质制成。例如，透射窗8为玻璃制的部件。透射窗8的转子3侧的表面形成为与外壳2的圆筒状部2b的内表面形状相对应的曲面。在透射窗8的内侧(混炼材料所在的一侧)也可以实施防止磨损或损伤的涂层。
并且，在透射窗8的转子3侧的表面(面向外壳2的内部的区域)也可以实施阻止混炼材料附着的加工(涂层)。由此，能够阻止混炼材料附着于透射窗8的转子3侧的表面。因此，后述照相机7能够经由透射窗8拍摄外壳2内部的混炼材料而不会被混炼材料遮挡。
另外，如后述图9所示，外壳2的内表面25的外缘与透射窗8的面向外壳2内部的部分的外缘的形状一致为圆弧状。因此，能够将透射窗8的内表面构成为沿外壳2的内表面25。此时，若外壳2的内表面25与透射窗8的面向外壳2的内部的表面大致在同一面上，则不会对混炼材料的混炼带来影响，并且能够抑制透射窗8从混炼材料受到压力而损坏，因此优选。
照相机7(分散度检测部Q的一部分)观测从灯6照射并被外壳2内部的混炼材料反射的电磁波。详细而言，照相机7拍摄外壳2内部的混炼材料从而获取拍摄图像。照相机7的动作受到控制装置10的控制。拍摄图像被发送至控制装置10。另外，照相机7所获取的拍摄图像可以是静止图像，也可以是动态图像。照相机7设置有放大透镜7a，能够放大混炼材料而清楚地拍摄分散状态。
如上所述，灯6经由透射窗8照射电磁波并且照相机7经由透射窗8拍摄被混炼材料反射的电磁波。因此，能够在将外壳2内密封的状态下通过照相机7拍摄来自混炼材料的电磁波。因此，能够在外壳2内对混炼材料进行混炼的同时无需中断混炼即可检测出分散度。
另外，在第1实施方式中，如图2所示，照相机7配置于透射窗8的外侧。照相机7朝向转子3的直径方向且与混炼材料的表面正交的方向。即，照相机7的电磁波观测方向7b朝向转子3的直径方向且与混炼材料的表面正交的方向。
灯6(电磁波照射部P)向外壳2内部的混炼材料照射电磁波。灯6例如为白色LED光源。灯6的动作受到控制装置10的控制。在第1实施方式中，如图2所示，灯6配置于透射窗8的侧面。灯6朝向相对于混炼材料的表面倾斜的方向。即，灯6的电磁波照射方向6a朝向相对于混炼材料的表面倾斜的方向。因此，在第1实施方式中，灯6(电磁波照射部P)的电磁波照射方向6a与照相机7(分散度检测部Q)的电磁波观测方向7b并不彼此平行。即，电磁波照射方向与电磁波观测方向彼此交叉。
例如，在混炼材料的混炼状态为中途状态且分散质在高分子材料中的分散度较小的情况下，照射到混炼材料的表面的电磁波会因分散质的凸部而发生散射等的程度大。即使在这种情况下，由于电磁波的观测方向与电磁波的照射方向不同，因此也能够有效地观测在混炼材料的表面反射的电磁波。
灯6的照射方向6a与混炼材料的表面所呈角优选为20°以上且40°以下，进一步优选为大约30°。在第1实施方式中，灯6在透射窗(窗)8的转子3的旋转方向D上的上游侧和下游侧分别配置有一个。
另外，关于灯6向混炼材料照射的电磁波及分散度检测部Q(照相机7)所观测到的来自混炼材料的电磁波，只要能够通过分散度检测部Q检测出分散度，则其强度或波长并不受限。电磁波例如可以是可见光、远红外线、近红外线、紫外线、微波或长短波等电波、X射线。由灯6照射并由分散度检测部Q检测的电磁波(或者光)可以是单一波长。
控制装置10是控制混炼装置1的整体动作的装置。在第1实施方式中，控制装置10构成为具有运行控制部(控制部)10a及摄影控制部10d(分散度检测部Q)。具体而言，控制装置10构成为具有HDD(Hard Dⅰsk Drⅰve(硬盘驱动器))或非易失性RAM(Random AccessMemory(随机存取存储器))之类的存储设备、CPU(Central Processⅰng Unⅰt(中央处理器))等。而且，控制装置10与灯6、照相机7、转子驱动机构20、盖部移动机构30及温度调节机构40连接，从而对各个机构进行控制。
运行控制部10a根据后述的由摄影控制部10d(分散度检测部Q)检测出的分散度来控制混炼装置1的动作。具体而言，运行控制部10a控制转子驱动机构20，从而控制转子3的转速。并且，运行控制部10a控制盖部移动机构30，从而控制盖部2d按压外壳2内部的混炼材料的加压力。并且，运行控制部10a控制温度调节机构40，从而控制外壳2内部的混炼材料的温度。由此，根据直接观测混炼材料的结果，能够使混炼的品质稳定。
详细而言，运行控制部10a根据摄影控制部10d(分散度检测部Q)所检测出的分散度与分散度目标值之差来控制混炼装置1的动作。分散度目标值例如为混炼期间的各个时刻的分散度目标值。例如，若在某一时刻t检测出的分散度低于该时刻t的分散度目标值，则为了使分散度更加大幅增加，例如增加转子的转速。例如，若在某一时刻t检测出的分散度大于该时刻t的分散度目标值，则为了抑制分散度的增加，例如减小转子的转速。即，运行控制部10a根据检测出的分散度与分散度目标值之差对混炼装置1的动作进行反馈控制。
并且，运行控制部10a在摄影控制部10d(分散度检测部Q)所检测出的分散度达到了规定的阈值之后控制转子驱动机构20以使转子3停止，从而结束混炼动作。关于混炼动作的结束，也可以采用如下方式。运行控制部10a在分散度检测部Q所检测出的分散度的时间变化率达到了规定的阈值之后控制转子驱动机构20以使转子3停止，从而结束混炼动作。
并且，运行控制部10a在分散度检测部Q的照相机7拍摄混炼材料时减小转子3的转速。具体而言，若摄影控制部10d向运行控制部10a通知了进行混炼材料的拍摄的内容，则运行控制部10a控制转子驱动机构20以减小转子3的转速。转子3的转速的减小例如可以是减小30％，也可以是减小50％，也可以是减小100％(即，停止转子3)。由此，能够获取清晰的拍摄图像，从而能够可靠地进行分散度的检测。
摄影控制部10d(分散度检测部Q)观测来自外壳2内部的混炼材料的电磁波，从而检测分散质在高分子材料中的分散度。详细而言，摄影控制部10d从由照相机7拍摄外壳2内部的混炼材料而获取的拍摄图像观测混炼材料表面的凸部，从而检测出分散度。以下，对摄影控制部10d的动作进行说明。
摄影控制部10d控制照相机7以使其拍摄外壳2内部的混炼材料，从而获取拍摄图像。拍摄优选在混炼材料位于透射窗8之前时进行，尤其优选在叶片部35a、35b通过之后进行拍摄。具体而言，摄影控制部10d通过运行控制部10a监控转子3的旋转，并在叶片部35a、35b刚通过了照相机7之前(即，透射窗8之前)之后立即使照相机7进行拍摄，从而获取拍摄图像。
在外壳2内部的混炼材料的表面，分散质露出而显现为凸部。在照相机7所获取的混炼材料的拍摄图像中，露出于表面的分散质显现为亮度高的区域(即，白色区域)。摄影控制部10d对所获得的图像进行二值化等各种图像处理，计算出分散质的大小和数量等。然后，根据从拍摄图像获得的分散质的大小和数量等，检测出分散度。
例如，作为一例，若混炼材料的混炼进行一定程度，则分散质逐渐分散于高分子材料，混炼材料的表面会变得光滑。此时，由于混炼材料的表面的凹凸较少，因此从被混炼材料反射的电磁波的拍摄图像中检测出亮度高的区域较少。此时，可以检测为分散度较大。
相反，例如，在混炼材料的表面，若分散质露出而成的凸部出现较多，则可知混炼材料的表面粗糙，混炼材料的混炼没有进展。此时，由于混炼材料的表面的凹凸较多，因此从被混炼材料反射的电磁波的拍摄图像中检测出亮度高的区域较多。此时，可以检测为分散度较小。另外，可以认为亮度变高是因为，例如，照射到混炼材料的电磁波因分散质的凸部而产生散射、折射、反射、衍射及干扰等所致。
另外，分散度是指分散质在高分子材料中的分散程度，例如其可以是数值，也可以是百分比，还可以是阶段性的指标(例如，分散度低、分散度中、分散度高)。例如，也可以是一定大小的分散质的块(集合体)的数量或有无、或存在的分散质的块的大小的最大值。
＜变形例＞
另外，在上述第1实施方式(包括变形例，以下相同)中公开的结构只要不产生矛盾则能够与变形例中公开的结构组合使用，并且，在本说明书中公开的实施方式只是例示，本发明的实施方式并不只限定于此，在不脱离本发明的目的的范围内，可以进行适当改变。
＜1＞
在上述第1实施方式中，根据从混炼材料反射过来的电磁波检测分散度，但在下面进一步研究分散度的检测方法。在检测分散度时，混炼材料的状态受到基于叶片部35进行的混炼的影响，因此首先对叶片部35的结构进行说明。
(1)叶片部的结构
以下，使用图1、图4、及图5等对叶片部35的结构的一例进行说明。
如图1、图4及图5等所示，在轴部33的外周面(表面)33a设置有扭曲方向不同的两个叶片部35a、35b。图4及图5是图1的Ⅳ-Ⅳ向视图及V-V向视图，若轴部33朝向旋转方向D进行旋转，则从可看到叶片部35a的图4变成可看到叶片部35b的图5的状态。
如图4所示，叶片部35a从外周端部(第1端部)111α的始端35aF朝向外周端部(第2端部)111β延伸至比轴部33的中央部更长。叶片部35a具有从轴部33的外周面33a最突出的顶面35a1及从顶面35a1朝向外周面33a延伸的两侧的倾斜面35a2。叶片部35a沿相对于旋转轴R呈角度θa的倾斜方向延伸。
另一方面，如图5所示，叶片部35b具有顶面35b1及顶面35b1的两侧的倾斜面35b2。叶片部35b沿相对于旋转轴R呈角度θb的倾斜方向延伸。例如，角度θb具有θb≈-θa的关系。
如此，由于叶片部35a与叶片部35b相对于旋转轴R的扭曲方向互不相同，因此利用叶片部35a、35b这两者从各种方向对混炼材料进行混炼，由此能够有效地进行混炼。
并且，通过叶片部35a、35b的上述结构，混炼材料被混炼成在旋转轴R的方向上聚集到叶片部35a的端部与叶片部35b的端部彼此靠近的转子3的中央部。
(2)分散度的检测
接着，使用图6～图8对混炼材料的分散度的检测进行说明。
(2-1)照相机的配置位置
首先，对照相机(摄影部)7相对于外壳2的配置位置进行说明。
图6等是轴部33的展开示意图，在旋转轴R的方向上，可以将轴部33分为位置P3、位置P4及位置P5的区域。位置P3位于叶片部35a侧，在位置P3仅对应有叶片部35a。位置P5位于叶片部35b侧，在位置P5仅对应有叶片部35b。在位置P4，叶片部35a与叶片部35b在旋转方向D上彼此重叠。
而且，位置P3与位置P4之间的边界为位置P1，位置P4与位置P5之间的边界为位置P2。
照相机7以与位置P1～位置P5中的至少一个位置对应的方式配置于外壳2。在此，在照相机7以与位置P3对应的方式配置的情况下，照相机7能够拍摄来自叶片部35a处的混炼材料的电磁波。在照相机7以与位置P1、位置P2及位置P4对应的方式配置的情况下，照相机7能够拍摄来自叶片部35a及叶片部35b这两者处的混炼材料的电磁波。在照相机7以与位置P5对应的方式配置的情况下，照相机7能够拍摄来自叶片部35b处的混炼材料的电磁波。因此，作为照相机的配置位置，优选配置在位置P1、P2、P4。
(2-2)分散度的检测时刻
接着，对基于分散度检测部Q(包括照相机7及摄影控制部10d)的分散度的检测时刻进行说明。
在此，如图1、图4及图5等所示，相同长度的叶片部35a、35b设置于轴部33。而且，如图6及图7中(ⅰ)的轴部33的展开图所示，叶片部35a随着从末端35aE朝向始端35aF而朝向上方。同样地，叶片部35b随着从末端35bE朝向始端35bF而朝向上方。另外，在图6及图7中(ⅰ)等展开图中，轴部33的规定的旋转方向D从下方朝向上方。
若向外壳2投放高分子材料及分散质并使转子3朝向旋转方向D进行旋转，则叶片部35a侧的混炼材料向末端35aE移动，叶片部35b侧的混炼材料向末端35bE移动。而且，通过转子3的旋转，混炼材料在叶片部35a与叶片部35b之间移动并且向相邻的转子3移动，从而被混炼。
在此，如图7中(ⅰ)所示，在混炼材料位于叶片部35a的始端35aF与末端35aE之间的中间部35aM(叶片部35a中除了始端35aF和末端35aE以外的位置)的情况下，混炼材料成为图7中(ⅱ)所示的状态。即，在叶片部35a的顶面35a1与外壳2的内表面25(或者，透射窗8的内表面)彼此靠近的部位，混炼材料的表面被较高的压力按压，混炼材料表面的凹凸被挤碎(以下，称为靠近按压状态(图7中(ⅱ)的时刻X))。因此，即使拍摄混炼材料的表面状态，也无法准确地掌握混炼材料的混炼状态。
因此，分散度检测部Q并不在靠近按压状态(即，时刻X)检测混炼材料的分散度，而是在混炼材料的按压程度比较小且分散质容易显现在混炼材料的表面的状态下进行混炼材料的分散度的检测。
具体而言，如图7中(ⅰ)所示，在混炼材料位于中间部35aM的情况下，如图7中(ⅱ)所示，分散度检测部Q在叶片部35a的顶面35a1通过透射窗8之前的时刻A及叶片部35a通过透射窗8之后的时刻B中的至少一个时刻检测混炼材料的分散度。
另外，在叶片部35a通过透射窗8之前的时刻A，混炼材料离开外壳2的内表面25而附着于叶片部35a，其受到比靠近按压状态小的按压力。关于时刻B，也相同。
另一方面，如图7中(ⅰ)所示，在混炼材料位于叶片部35a的末端35aE的情况下，如图7中(ⅲ)所示，混炼材料离开末端35aE而移动到没有叶片部35a的一侧。此时，混炼材料脱离靠近按压状态，成为轴部33的外周面33a与外壳2的内表面25之间的按压比较小的状态。因此，分散度检测部Q可以在叶片部35a的末端35aE通过透射窗8的时刻C检测混炼材料的分散度。并且，关于叶片部35a的末端35aE，分散度检测部Q可以在时刻A、B检测混炼材料的分散度。即，关于叶片部35a的末端35aE，可以在时刻A、B、C中的任一时刻检测分散度。
通过以上方案，能够直接观测混炼材料的表面状态从而准确地检测分散度。
在此，例如，可以将基于照相机7的混炼材料的拍摄时刻设为上述规定的时刻A～C并根据在该时刻A～C拍摄的拍摄图像由摄影控制部10d检测分散度。或者，也可以例如，使照相机7始终拍摄混炼材料，摄影控制部10d提取上述规定的时刻A～C的拍摄图像来检测分散度。
以上，对基于叶片部35a的分散度的检测时刻进行了说明，但对叶片部35b也相同。
下面，对照相机7配置于位置P1～位置P5中的任一位置的情况下如何拍摄混炼材料的状态进行进一步说明。
如图6及图7所示，在位置P1，在转子3的旋转方向D上存在叶片部35a的中间部35aM的一部分及叶片部35b的末端35bE。假设将照相机7以与该位置P1对应的方式配置。此时，分散度检测部Q(包括照相机7及摄影控制部10d)在上述时刻A、B检测中间部35aM处的混炼材料的分散度。并且，关于末端35bE处的混炼材料的分散度，分散度检测部Q在时刻A、B、C中的任一时刻检测分散度。另外，分散度检测部Q只要在时刻A～C中的至少一个时刻检测混炼材料的分散度即可。
在位置P2，在转子3的旋转方向D上存在叶片部35b的中间部35bM的一部分及叶片部35a的末端35aE。在将照相机7以与该位置P2对应的方式配置的情况下，分散度检测部Q在时刻A、B、C中的任一时刻检测末端35aE处的混炼材料的分散度，并且在时刻A、B中的任一时刻检测中间部35bM处的混炼材料的分散度。
在位置P4，在转子3的旋转方向D上存在叶片部35a的中间部35aM的一部分及叶片部35b的中间部35bM的一部分。假设将照相机7以与该位置P4对应的方式配置。此时，关于中间部35aM及中间部35bM，分散度检测部Q在时刻A及时刻B中的至少一个时刻进行检测。
在转子3的旋转方向D上，在位置P3仅存在叶片部35a的中间部35aM的一部分，在位置P5仅存在叶片部35b的中间部35bM的一部分。假设将照相机7以与该位置P3或P5对应的方式配置。此时，分散度检测部Q在时刻A及时刻B中的至少一个时刻对中间部35aM或中间部35bM的混炼材料的分散度进行检测。
因此，在位置P1、P2、P4，能够检测存在于叶片部35a、35b侧这两侧的混炼材料的混炼状态。因此，分散度检测部Q能够根据更多的混炼状态检测出准确的分散度。
在上述说明中，叶片部35a、35b设为相同长度，但是，分散度检测部Q在叶片部35a、35b的长度不同时(如图8所示)也同样能够检测分散度。在图8中，叶片部35a的长度比叶片部35b的长度长。通过将叶片部35a、35b设为不同长度，混炼材料的混炼位置的变化变得多样化，更容易有效地进行混炼，因此优选。在位置P1～P5处的分散度的检测方法与上述相同，因此省略说明。
另外，例如可以在外壳2形成沿旋转轴R方向较长的贯穿孔9并且在该贯穿孔9中嵌入透射窗8，以便照相机7在位置P1～P5中的任一位置均能够拍摄混炼材料。而且，能够将照相机7移动到沿旋转轴R的方向较长的透射窗8的任意位置并进行安装。
＜2＞在上述第1实施方式中，透射窗8直接嵌入于设置在外壳2的圆筒状部2b的贯穿孔9中。但是，如图9及图10所示，也可以在外壳2的贯穿孔9与透射窗8的外缘之间设置第1保护部件50。
外壳2因转子3旋转并对混炼材料进行混炼而振动，但是，通过第1保护部件50减少了对透射窗8的冲击。由此，能够抑制透射窗8的损坏等。并且，在将透射窗8与外壳2的贯穿孔9对位时，透射窗8的外缘与外壳2的贯穿孔9接触有可能会导致透射窗8损坏，但是，通过第1保护部件50还能够抑制透射窗8的损坏。
并且，外壳2的内表面25的外缘与透射窗8的面向外壳2内部的部分的外缘的形状一致为圆弧状。如此，能够将透射窗8的内表面构成为与外壳2的内表面25相对应，从而能够抑制透射窗8因从混炼材料受到压力而损坏，因此优选。
另外，如图9及图10所示，透射窗8具有位于外壳2的内表面25侧且直径小的小径部8a及位于小径部8a的外侧的大径部8b。据此，第1保护部件50具有直径小的第1小径保护部件50a及第1大径保护部件50b。并且，对应于透射窗8及第1保护部件50，外壳2的贯穿孔9的外壳2的内表面25侧形成为小径，外侧形成为大径。通过这样的结构，能够阻止透射窗8及第1保护部件50朝向外壳2内脱落。
并且，如图9所示，在用于将透射窗8保持于贯穿孔9内的推压板53与外壳2之间也可以设置减少从外壳2传递到透射窗8的振动的第2保护部件51。
上述第1及第2保护部件50、51优选使用例如垫片等弹性部件。
并且，如图11所示，第1保护部件50只要设置于透射窗8的面向外壳2内部的部分的外缘的至少一部分上即可。受到外壳2的振动而容易损坏的部位是透射窗8的面向外壳2内部的部分的外缘部分。由于在透射窗8的面向外壳2内部的部分的外缘的至少一部分上设置有第1保护部件50，因此能够抑制透射窗8的外缘部分的损坏。例如，可以在转子3的旋转方向D上的上端及下端设置第1保护部件50。
并且，如图12所示，透射窗8的面向外壳2内部的部分的外缘的至少一部分可以被倒角。透射窗8的面向外壳2内部的部分的外缘容易受到来自外壳2内部的混炼材料的压力及来自外壳2的振动而容易损坏。由于该透射窗8的外缘的至少一部分被倒角，因此能够在透射窗8的外缘减少锐利的区域，从而能够减少振动导致的损坏。
尤其，优选将透射窗8的外缘中的以旋转轴R为中心的转子3的旋转方向D上的两端部倒角从而如图12所示形成倒角部8c1、8c2。在此，透射窗8的外缘中的转子3的旋转方向D上的两端部容易受到来自外壳2内部的混炼材料的压力及来自外壳2的振动等。因此，优选在透射窗8的外缘中的转子3的旋转方向D上的两端部形成倒角部8c1、8c2。而且，由于混炼材料沿转子3的旋转方向D从上游侧朝向下游侧按压透射窗8，因此透射窗8的下游侧最容易受到外壳2内部的混炼材料的力。因此，优选在透射窗8的外缘中的至少在转子的旋转方向D上的下游侧形成倒角部8c1。
在透射窗8的外缘的至少一部分被倒角的情况下，可以在透射窗8的被倒角的部分与外壳2之间嵌入第1保护部件50。或者，也可以将外壳2形成为对应于透射窗8的倒角形状使得在倒角部分与外壳2之间不存在间隙。
＜3＞在上述第1实施方式中，分散度检测部Q根据照射到混炼材料的表面并被混炼材料的表面反射的电磁波来检测混炼材料的混炼状态(分散度)。但是，作为分散度检测部Q从混炼材料检测的电磁波并不只限定于此。例如，分散度检测部Q也可以根据从混炼材料的表面及内部放射出来的来自混炼材料本身的电磁波来检测混炼材料的混炼状态(分散度)。
＜4＞在上述第1实施方式中，设置有两个叶片部35a、35b，但是，也可以设置有一个，也可以设置有三个以上。
＜5＞在上述第1实施方式中，灯6及照相机7配置于透射窗8的附近。详细而言，灯6、透射窗8及转子3处于排列在一条直线上的位置关系。并且，照相机7、透射窗8及转子3也处于排列在一条直线上的位置关系。来自灯6的电磁波(光)透过透射窗8照射到混炼材料。来自混炼材料的电磁波(光)通过透射窗8到达照相机7。在灯6与透射窗8之间或照相机7与透射窗8之间可以配置反射镜。即，也可以构成为来自灯6的电磁波(光)被反射镜反射后入射到透射窗8。也可以构成为来自混炼材料的电磁波(光)被反射镜反射后到达照相机7。
＜6＞在上述第1实施方式中，运行控制部10a构成为，在分散度检测部10c所检测出的分散度达到了规定的阈值之后或者在分散度检测部10c所检测出的分散度的时间变化率成为了规定的阈值以下之后，控制转子驱动机构20以使转子3停止，从而结束混炼动作。运行控制部10a也可以构成为，不结束混炼动作而开始下一个混炼工序。下一个混炼工序是指，与目前为止的混炼不同工序的混炼，例如为条件(温度、速度等)不同的混炼工序或追加材料后进行的混炼工序等。
＜7＞在上述第1实施方式中，照相机7(分散度检测部Q的一部分)观测来自外壳2内部的混炼材料的电磁波，并根据测定结果来检测出分散质在高分子材料中的分散度。也可以采用省略从电流值换算到“分散度”而控制装置10根据测定结果来控制混炼装置1的动作的方式。
＜8＞在上述第1实施方式中，照相机7及灯6只要能够经由透射窗8向混炼材料照射电磁波及能够经由透射窗8拍摄混炼材料的状态即可，其设置位置并不只限定于外壳2。例如，照相机7及灯6也可以支承于与外壳2分体的支承部件上。
〔第2实施方式〕
以下，对第2实施方式所涉及的混炼装置1进行说明。另外，关于与上述第1实施方式相同的部分，省略说明。
如图13及图14所示，本实施方式所涉及的混炼装置1与第1实施方式所涉及的混炼装置的不同点在于未设置有灯6、照相机7及透射窗8。并且，在本实施方式所涉及的混炼装置1中，在与第1实施方式所涉及的混炼装置不同的位置上形成有贯穿孔9。另一方面，在本实施方式所涉及的混炼装置1中，在第1实施方式所涉及的混炼装置1中并未设置的电极部4配置于贯穿孔9。
电极部4配置于外壳2并与外壳2内部的混炼材料接触。详细而言，如图16～图19所示，电极部4构成为具有一对电极(第1电极4a及第2电极4b)。电极部4与控制装置10连接，控制装置10的电压施加部10b向电极部4施加规定的测定用电压。而且，控制装置10的分散度检测部(检测部)10c测定第1电极4a与第2电极4b之间的电流，从而检测分散质在高分子材料中的分散度(以下，有时简称为“分散度”。)。在此，检测出的电流是在混炼材料的表面及内部中的至少任一个中的电流。
电极部4配置于外壳2的底部2a、圆筒状部2b、侧壁部2c及盖部2d中的至少一处。例如，如图13及图14所示，电极部4可以配置于外壳2的底部2a、圆筒状部2b、侧壁部2c及盖部2d，也可以配置于这些部位中的一个部位。
控制装置10是控制混炼装置1的整体动作的装置。第2实施方式中的控制装置10构成为除了具有在第1实施方式中的控制装置10中也设置有的运行控制部10a以外还具有电压施加部10b。具体而言，控制装置10构成为除了具有HDD或非易失性RAM、CPU以外，还具有用于向电极部4施加电压的电源装置、用于测定电极部4的一对电极之间的电流的测定装置等。而且，控制装置10与电极部4、转子驱动机构20、盖部移动机构30及温度调节机构40连接，进行电流测定及各个机构的控制。另外，在本实施方式中，代替第1实施方式中的摄影控制部10D而设置有分散度检测部10c，但是，在检测分散度的方面具有相同的功能。
运行控制部10a根据后述的由分散度检测部10c检测出的分散度来控制混炼装置1的动作。基于该分散度的混炼装置1的动作与第1实施方式的动作相同。
电压施加部10b向电极部4所具有的一对电极(第1电极4a及第2电极4b)之间施加规定的测定用电压。规定的测定用电压例如为预先设定的恒定的电压(例如3V、8V或25V)。
例如，电压施加部10b可以根据分散度检测部10c所测定的电极部4的电流的大小而改变规定的测定用电压。例如，分散度检测部10c可以改变测定用电压以使流过电极部4的电流成为适于测定的大小。
在将具有导电性的分散质(例如，碳)分散于高分子材料(例如，丙烯酸酯橡胶)中时，混炼材料的电阻值会增大到50GΩ左右。因此，测定用电压优选为3V以上，更优选为8V以上，进一步优选为25V以上。并且，测定用电压优选为1000V以下。
电压施加部10b可以构成为根据分散度检测部10c所检测出的分散度而改变测定用电压。在将具有导电性的分散质(例如，碳)分散于高分子材料(例如，丙烯酸酯橡胶)中时，随着混炼的进行分散度会上升，混炼材料的电阻也会随之增加。例如，由于混炼材料的电阻随着分散度的上升而增加，因此，若不增加测定用电压则有时难以测定混炼材料的电流。因此，例如，优选电压施加部10b构成为使测定用电压随着分散度的增加而增加。
电压施加部10b构成为在盖部2d未配置在规定的位置上时不向电极部4施加测定用电压。规定的位置例如为盖部2d下降而关闭外壳2的位置。具体而言，电压施加部10b利用盖部移动机构30来检测出盖部2d的位置，并在盖部2d位于比规定的高度(外壳2被关闭的高度)更靠上方位置时不向电极部4施加测定用电压。由此，能够抑制混炼装置1的操作者接触到电极部4而触电的情况，因此优选。
电压施加部10b构成为在转子3不旋转时不向电极部4施加测定用电压。具体而言，电压施加部10b监控运行控制部10a或转子驱动机构20而检测出转子3是否旋转，并在转子3未进行旋转时，不向电极部4施加测定用电压。由此，能够抑制混炼装置1的操作者接触到电极部4而触电的情况，因此优选。
分散度检测部10c测定电极部4的一对电极(第1电极4a及第2电极4b)之间的电流，并根据测定出的电流来检测分散质在高分子材料中的分散度。在将具有导电性的分散质(例如，碳)分散于高分子材料(例如，丙烯酸酯橡胶)中时，随着混炼的进行分散度会上升，混炼材料的电阻也会随之增加。因此，通过测定流过电极部4的电流来检测出分散度变得可能。
此时，例如，可以将测定出的电流值直接作为分散度。若电压施加部10b将施加于电极部4的测定用电压设为在混炼期间中恒定，则能够将测定出的电流值作为分散度(表示分散度的指标)。
例如，也可以用测定出的电流值除以该时刻的测定用电压来计算出电阻值，并将该电阻值作为分散度。
分散度检测部10c也可以构成为根据在电极部4测定出的电流与分散度之间的关系计算出外壳2内部的分散质在高分子材料中的分散度。电流与分散度之间的关系例如可以由数式来表示，也可以以记载有对应的数值的表格的形式来表示。关系例如可以通过如下方式确定，即，使用各种分散度的材料测定电流，并且调查电流与分散度之间的关系。例如，也可以将混炼开始时的电流值(或电阻值)设为零且将判断为混炼结束的电流值(或电阻值)设为100，并且通过比例计算来计算出与测定出的电流值(或电阻值)相对应的分散度。
分散度检测部10c还可以构成为从测定出的电流值中去除不在规定范围内的值后检测分散度。例如，分散度检测部10c可以构成为，将规定范围设为电极部4的一对电极均与混炼材料接触的情况下的电流值的±30％以内，并从测定出的电流值去除不在该规定范围内的值(电流值)后检测分散度。
待混炼的分散介质与转子3一同在外壳2的内部旋转并且移动，从而被混炼。因此，分散介质与电极部4的接触状态每时每刻都在变化。也会出现一对电极的一个或两个与分散介质分开的情况，但是，此时所测定的电流值变大，不能反映分散介质的状态。由于从测定出的电流的值中去除不在规定范围内的值后检测分散度，因此分散度能够准确地表示材料的状态，因此优选。
并且，也可以构成为对测定出的电流值中的规定范围内的值进行平均化处理后检测分散度。例如，分散度检测部10c可以构成为，将规定范围设为电极部4的一对电极均与混炼材料接触的情况下的电流值的±20％以内，并对该规定范围内的值进行平均化处理(例如，10期数移动平均)后检测分散度。由此，抑制了分散度的变动，因此优选。
参考图16～19，对电极部4的实施方式进行详细说明。如上所述，电极部4构成为具有第1电极4a及第2电极4b作为一对电极。第1电极4a及第2电极4b是金属制的圆棒。
在图16、图17及图18所示的方式中，第1电极4a及第2电极4b以彼此平行且相对于外壳2的壁面垂直的姿势配置。在第1电极4a、第2电极4b及外壳2之间配置有绝缘部件5。绝缘部件5为电阻大的部件，例如为树脂制的部件。即，第1电极4a、第2电极4b及外壳2通过绝缘部件5彼此电绝缘，从而抑制了第1及第2电极4a、4b与外壳2之间的放电，因此优选。在图16～图18的方式中，第1电极4a与第2电极4b之间的距离比第1电极4a与外壳2之间的距离小且比第2电极4b与外壳2之间的距离小。因此，抑制了第1及第2电极4a、4b与外壳2之间的放电，因此优选。
在图16所示的方式中，第1电极4a及第2电极4b的前端成为向外壳2的内侧突出的状态。在图17的方式中，第1电极4a及第2电极4b的前端配置为与外壳2的内壁面相同的高度，即，与外壳2的内壁面在同一平面上。在图18的方式中，第1电极4a及第2电极4b的前端配置于比外壳2的内壁面后退的位置。
在图16～图18的任一方式中，在向电极部4施加了测定用电压的状态下，若通过转子3的旋转混炼材料按压于电极部4，则第1电极4a及第2电极4b的前端与混炼材料接触，电流从一侧电极通过混炼材料流向另一侧电极。分散度检测部10c测定该电流，检测出混炼材料的分散度。
在图16～图18的方式中，电极部4的一对电极优选沿转子3的旋转轴R排列配置。即，优选将第1电极4a及第2电极4b配置成连结第1电极4a的前端与第2电极4b的前端的直线与转子3的旋转轴R平行。由于待混炼的分散介质与转子3一同在外壳2的内部旋转并且移动，因此材料同时与沿旋转轴R排列配置的一对电极长时间接触的可能性变高，从而能够可靠地进行电流的测定。
在图19的方式中，第1电极4a以第1电极4a的前端与侧壁部2c的内表面在同一平面上的方式配置于外壳2的侧壁部2c。而且，第2电极4b以第2电极4b的前端与圆筒状部2b的内表面在同一平面上的方式配置于外壳2的圆筒状部2b。即，在图19的方式中，电极部4配置于在外壳2中的圆筒状部2b与侧壁部2c之间的连接部。
＜变形例＞
另外，在上述第2实施方式(包括变形例，以下相同)中公开的结构只要不产生矛盾则能够与变形例中公开的结构组合使用，并且，在本说明书中公开的实施方式只是例示，本发明的实施方式并不只限定于此，在不脱离本发明的目的的范围内，可以进行适当改变。
＜1＞在上述第2实施方式中，分散度检测部10c测定流过电极部4的一对电极(第1电极4a及第2电极4b)之间的电流，并根据测定出的电流来检测出分散质在高分子材料中的分散度。也可以采用省略从电流值换算到“分散度”而控制装置10根据测定出的电流来控制混炼装置1的动作的方式。
＜2＞在在上述第2实施方式中，运行控制部10a构成为，在分散度检测部10c所检测出的分散度达到了规定的阈值之后或者在分散度检测部10c所检测出的分散度的时间变化率成为了规定的阈值以下之后，控制转子驱动机构20以使转子3停止，从而结束混炼动作。运行控制部10a也可以构成为，不结束混炼动作而开始下一个混炼工序。下一个混炼工序是指，与目前为止的混炼不同工序的混炼，例如为条件(温度、速度等)不同的混炼工序或追加材料后进行的混炼工序等。
＜3＞在上述第2实施方式中，电极部4的第1及第2电极4a、4b沿转子3的旋转轴R排列配置并向第1及第2电极4a、4b之间施加规定的测定用电压。但是，电极部4的结构并不只限定于此。
如图20及图21所示，电极部4也可以是环形的电极45。环形的电极45以从外壳2的外部到达内表面25的方式安装于圆筒状部2b。电极45以内轴电极45a为中心按照电极间绝缘部45b、外圈电极45c及防漏电用绝缘部45D的顺序朝向外侧形成为环状。在内轴电极45a与外圈电极45c之间施加测定用电压。如此，通过将内轴电极45a与外圈电极45c圆环状重叠，能够将混炼材料的电流测定位置设为大致相同的位置，从而能够测定更加准确的分散度。
并且，如图22所示，电极部4也可以是暴露于外壳2的内表面25的形状为板状的电极47。长方体形状的电极47以从外壳2的外部到达内表面25的方式安装于圆筒状部2b。电极47通过用防漏电用绝缘部47d包围将第1电极47a及第2电极47c以夹着电极间绝缘部47b的方式配置在电极间绝缘部47b的两侧并且被一体化的部件而形成。
转子3朝向规定的旋转方向D旋转驱动，混炼材料也朝向规定的旋转方向D被混炼。而且，电极间绝缘部47b、第1电极47a及第2电极47c的长度方向沿着混炼材料的旋转方向D。因此，通过沿着混炼材料的流动而构成电极47，能够减少施加到电极47的阻力，能够防止产生电极47间的间隙及电极47与外壳2的间隙从而抑制放电。
符号说明
1-混炼装置，2-外壳，3-转子，4-电极部，4a-第1电极，4b-第2电极，5-绝缘部件，6-灯，7-照相机，8-透射窗，9-贯穿孔，10-控制装置，10a-运行控制部，10b-电压施加部，10c-分散度检测部，10d-摄影控制部，20-转子驱动机构，30-盖部移动机构，33-轴部，35-叶片部，37-调温流路，40-温度调节机构，45-电极，47-电极，50-第1保护部件，51-第2保护部件，53-板，111α-外周端部，111β-外周端部，D-旋转方向，P-电磁波照射部，Q-分散度检测部，R-旋转轴。

Claims (7)

1.一种混炼装置，其将分散质分散于分散介质中，该混炼装置的特征在于，具备：
外壳，在其内部容纳包含所述分散介质及所述分散质的混炼材料；
转子，配置于所述外壳的内部，并以旋转轴为中心进行旋转从而将所述分散质分散于所述分散介质中并且进行所述混炼材料的混炼；及
检测部，通过观测所述外壳内部的所述混炼材料的状态，检测所述分散质在所述分散介质中的分散度；
所述检测部拍摄所述混炼材料来检测分散度，
根据所述混炼材料表面的凸部来检测出分散度。
2.根据权利要求1所述的混炼装置，其特征在于，
还具备窗，所述窗设置于从外部朝向内部贯穿所述外壳的贯穿孔中，
所述检测部具有：
摄影部，经由所述窗拍摄所述混炼材料的状态；及
摄影控制部，控制所述摄影部，
所述摄影控制部根据所述摄影部所拍摄到的拍摄图像来检测所述分散度。
3.根据权利要求2所述的混炼装置，其特征在于，
所述转子具有轴部及配置于所述轴部的叶片部，
所述检测部在并未成为所述叶片部靠近所述外壳的内表面使得所述混炼材料按压在所述叶片部与所述外壳的内表面之间的靠近按压状态的状态下，检测所述混炼材料的分散度。
4.根据权利要求2所述的混炼装置，其特征在于，
所述转子具有轴部及配置于所述轴部的叶片部，
所述摄影部在所述叶片部通过所述窗的规定的时刻并不进行拍摄。
5.根据权利要求3或4所述的混炼装置，其特征在于，
所述叶片部具有：
第1叶片部，将所述转子的第1端部作为始端朝向第2端部延伸并且其末端在所述第1端部与所述第2端部之间；及
第2叶片部，将所述转子的所述第2端部作为始端朝向所述第1端部延伸并且其末端在所述第2端部与所述第1端部之间，
所述第1叶片部及所述第2叶片部的至少一部分在所述转子的旋转方向上重叠，所述窗设置成在所述转子的旋转轴方向上与该重叠的位置相对应。
6.根据权利要求2至4中任一项所述的混炼装置，其特征在于，
在所述外壳的贯穿孔与所述窗的外缘之间且所述窗的面向所述外壳内部的部分的外缘的至少一部分上，设置有减少冲击的保护部件。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的混炼装置，其特征在于，
具备控制部，所述控制部根据所述检测部所检测出的分散度来控制所述转子的转速、对所述分散介质的加压力及所述分散介质的温度中的至少一个。
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