CN111372742A - 混合装置 - Google Patents

Abstract

混合装置具备混合器。混合器在超临界状态或亚临界状态的动作流体的存在下使包含橡胶或树脂的材料混合。混合器具备腔室和混合叶片。腔室形成动作流体及材料的流路。混合叶片被配置在腔室内，相对于腔室被固定。

Description

混合装置

技术领域

本发明涉及将材料混合的混合装置。

背景技术

例如在专利文献1中，记载有在超临界流体或亚临界流体的存在下将材料（在该文献中是橡胶）混合（在该文献中是混匀）的技术（参照该文献的第0040段）。该混合由转子或螺杆等混匀部件机械地进行（参照该文献的第0027、0040段）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第5259203号公报。

发明内容

发明要解决的课题

在上述文献所记载的技术中，转子或螺杆等旋转叶片（在该文献中是混匀部件）相对于腔室（在该文献中是橡胶混匀室）旋转。因此，需要用来使旋转叶片旋转的能量。此外，用来使旋转叶片旋转的动力源通常被配置在腔室之外。因此，形成将动力源与旋转叶片相连的部件和腔室的间隙。此外，超临界流体或亚临界流体与大气压相比为较高的压力。因此，腔室的密封性的不足成为问题。

所以，本发明的目的是提供一种能够不需要用来使旋转叶片旋转的能量、能够确保腔室的密封性的混匀装置。

用来解决课题的手段

本发明的混合装置具备混合器。前述混合器在超临界状态或亚临界状态的动作流体的存在下使包含橡胶或树脂的材料混合。前述混合器具备腔室和混合叶片。腔室形成前述动作流体及前述材料的流路。混合叶片被配置在腔室51内，相对于腔室被固定。

发明的效果

通过上述结构，能够不需要用来使旋转叶片旋转的能量，能够确保腔室的密封性。

附图说明

图1是表示第1实施方式的混合装置的框图。

图2是将图1所示的混合器从与轴向X正交的方向观察的剖视图。

图3是将图2所示的混合器从轴向X观察的剖视图。

图4是设有两个图2所示的混合叶片的情况下的、相当于图3的剖视图。

图5是设有三个图2所示的混合叶片的情况下的、相当于图3的剖视图。

图6是图1所示的混合装置的动作的流程图。

图7是表示第2实施方式的混合装置的相当于图1的框图。

图8是表示第3实施方式的混合装置的混合器的相当于图2的剖视图。

图9是图8的IX－IX向视剖视图。

图10是设有两个图9所示的混合叶片的情况下的、相当于图9的剖视图。

图11是表示第4实施方式的混合装置的混合器的相当于图2的剖视图。

图12是表示第5实施方式的混合装置的混合器的相当于图2的剖视图。

图13是表示第6实施方式的混合装置的混合器的相当于图2的剖视图。

图14是表示第7实施方式的混合装置的相当于图1的框图。

图15是表示第8实施方式的混合装置的相当于图1的框图。

图16是表示图15所示的腔室内的温度T的图表。

图17是表示第9实施方式的混合装置的相当于图1的框图。

具体实施方式

参照图1～图6对第1实施方式的混合装置1进行说明。

混合装置1（混匀装置、搅拌装置）是使用动作流体11将材料21混合的装置。在上述“混合”中，包括混匀及搅拌。混合装置1具备制造部10、贮藏部20、溶解部30、混合部40、分离部70、运出部90和控制部C。

制造部10（超临界制造部、亚临界制造部）是制造动作流体11的部分。动作流体11是超临界状态的流体（超临界流体）或亚临界状态的流体（亚临界流体）。混合装置1是超临界混合装置或亚超临界混合装置。超临界流体的温度为临界温度（Tc）以上，超临界流体的压力为临界压力（Pc）以上。超临界流体具有液体及气体的特性。超临界流体具有与液体同样使溶质融解的力（溶解性）、以及与气体同样使溶质扩散的力（扩散性）。亚临界流体的特性（溶解性及扩散性）与超临界流体的特性大致相同。亚临界流体的温度T及压力P例如满足以下某个条件。以下的各例的温度T及临界温度Tc的各自的单位是摄氏度。［亚临界状态的例1］满足T≥Tc并且P＜Pc。［亚临界状态的例2］T＜Tc，并且P＜Pc，并且T与常温相比足够高，并且P与常压（大气压）相比足够高。［亚临界状态的例3］满足0.5＜T/Tc＜1.0，并且0.5＜P/Pc。［亚临界状态的例4］满足0.5＜T/Tc，并且0.5＜P/Pc＜1.0。［亚临界状态的例5］在临界温度Tc为0℃以下的情况下，满足0.5＜P/Pc。

构成动作流体11的物质优选的是能够尽可能容易地成为超临界状态或亚临界状态的物质。动作流体11的极性与材料21的极性的差小到材料21能够溶解于动作流体11之程度。构成动作流体11的物质例如是二氧化碳。二氧化碳的临界温度为31℃。二氧化碳的临界压力为7.4MPa。二氧化碳如果例如为31℃以上且7.1MPa以上，则是亚临界状态。二氧化碳例如在20℃的情况下，如果是15MPa以上，则是亚临界状态。另外，构成动作流体11的物质也可以不是二氧化碳，例如也可以是氮等。以下，有将“超临界状态或亚临界状态”称作“超临界状态等”的情况。动作流体11当在溶解部30中材料21溶解于动作流体11时、以及在混合器50中在动作流体11的存在下材料21被混合时，是超临界状态等。另外，将不是超临界状态等的状态（例如气体或液体）的动作流体11也称作流体12。

动作流体11与亚临界状态相比，优选的是超临界状态。在动作流体11是超临界状态的情况下，与亚临界状态的情况相比，材料21被更充分混合。例如，在材料21（下述的主材料21a）是橡胶的情况下，有将由混合装置1进行了混合的制品橡胶的品质用制品橡胶（例如V形带等）的磨损率进行评价的情况。在该评价中，以磨损率较小的顺序（品质较高的顺序），成为使用超临界状态的动作流体11的情况、使用亚临界状态的动作流体11的情况和使用大气压的流体12的情况。例如，制造部10具备冷却器15、泵16和加热器17。

冷却器15（热交换器）通过将气体的流体12冷却，使流体12成为液体。在流体12是二氧化碳的情况下，冷却器15例如使大气压（0.1MPa）的气体的二氧化碳成为液体。

泵16将动作流体11向混合器50压送（流动）。泵16将液体的流体12加压。在泵16将液体的流体12加压的情况下，与将气体的流体12加压的情况相比，能够使泵16较小。在流体12是二氧化碳的情况下，泵16将流体12加压到例如2～3MPa等。

加热器17（热交换器）通过将液体的流体12加热，使流体12蒸发。加热器17通过在容器内使流体12蒸发，将流体12加压。结果，流体12成为超临界状态或亚临界状态。在流体12是二氧化碳的情况下，加热器17将流体12加压到例如7～8MPa等。

贮藏部20（材料贮藏部）是贮藏材料21的部分。贮藏部20具有将材料21向溶解部30投入的投入口。在材料21中包括多个种类的材料。例如，在材料21中，有主材料21a（主原材料）和副材料21b（副原材料、添加剂、添加物）。主材料21a包含高分子材料。主材料21a包含橡胶或树脂。副材料21b例如是填充物等。副材料21b既可以包含无机物，也可以包含有机物。副材料21b例如既可以包含天然素材类材料，也可以包含植物来源材料，也可以包含纤维材料，也可以包含纤维素纳米纤维（CNF：Cellulose Nanofiber）等。例如，混合装置1是橡胶混合（混匀）装置或树脂混合（混匀）装置等。

溶解部30是使材料21向动作流体11溶解的部分。材料21被从贮藏部20向溶解部30投入。动作流体11从制造部10向溶解部30流入。然后，材料21在溶解部30向动作流体11溶解。另外，溶解于动作流体11的材料21既可以是材料21的全部，也可以仅是材料21的一部分。

混合部40（混匀部、搅拌部）是将材料21混合的部分。混合部40被设在比溶解部30靠下游侧。上述“下游”，是指动作流体11及材料21的流动的下游（关于“上游”也同样，是指动作流体11及材料21的流动的上游）。混合部40具备混合器50和开度调整用阀60。

混合器50（混匀器、搅拌器）在超临界状态或亚临界状态的动作流体11的存在下（超临界气体环境或亚临界气体环境），使材料21混合。混合器50将主材料21a与副材料21b混合。由于在超临界状态等的动作流体11的存在下进行该混合，所以与在不是超临界状态等的流体12的存在下进行混合的情况相比，副材料21b的分散被促进，主材料21a与副材料21b的混合被促进。如图2所示，混合器50具备腔室51、混合叶片53、支承构造55和图1所示的传感器57。设腔室51的中心轴的方向为轴向X。另外，在腔室51的中心轴不是直线状的情况下（参照图12），例如将经过腔室51的入口的中央部和出口的中央部的直线的方向设为轴向X。

腔室51如图2所示，是使材料21混合的容器。在腔室51的内部，形成动作流体11及材料21的流路（混合流路）。腔室51是在轴向X上较长的管状。另外，在图2中，对于表示动作流体11及材料21的流动的朝向的箭头的一部分赋予动作流体11及材料21的附图标记。

在该腔室51（在混合器50），有入口侧部分和出口侧部分。入口侧部分是比腔室51的轴向X上的中央靠上游侧的部分。出口侧部分是比腔室51的轴向X上的中央靠下游侧的部分。结果，入口侧部分及出口侧部分各自的轴向X上的长度是腔室51的轴向X上的全长的1/2。另外，入口侧部分及出口侧部分的至少某个的轴向X上的长度既可以是腔室51的轴向X上的全长的1/3以下，也可以是1/5以下，也可以是1/10以下。

混合叶片53（混匀叶片、搅拌叶片）是使材料21混合的叶片。通过在混合叶片53与腔室51的内表面（壁面）之间对材料21施加剪切力，将材料21混合。混合叶片53被配置在腔室51内。混合叶片53在轴向X上延伸。混合叶片53相对于腔室51被固定。混合叶片53是静态混合器，是静态叶片。混合叶片53是相对于腔室51不旋转的非旋转叶片。混合叶片53经由支承构造55被固定于腔室51。由于混合叶片53被固定于腔室51，所以不需要用来使混合叶片53旋转的装置、部件（旋转轴等）。混合叶片53具备轴部53a和叶片部53b。轴部53a在轴向X上延伸，例如是圆柱状。叶片部53b从轴部53a向径向外侧突出（参照图3）。叶片部53b例如被形成为螺旋状等。动作流体11及材料21以沿着混合叶片53的方式流动，例如成为回旋流。结果，材料21的混合被促进。另外，在图2等中，将混合叶片53简略化而表示（支承构造55也同样）。

该混合叶片53既可以仅设置1根（1轴），也可以设置多根（多个轴、2轴、3轴等）（参照图4及图5）。在设置多根混合叶片53的情况下，与仅设置1根混合叶片53的情况相比，能够使材料21更充分混合。如图3所示，从轴向X观察的混合叶片53的外周部（以下称作“混合叶片53的外周部”）和从轴向X观察的腔室51的截面的内表面（以下称作“腔室51的截面内表面”）是对应的形状（成对的形状）。在混合叶片53的外周部与腔室51的截面内表面之间设有间隙。混合叶片53的外周部的形状例如是圆形、椭圆形或与它们接近的形状等。腔室51的截面内表面的形状例如是以下这样的。［例1］在仅设置1根混合叶片53的情况下，腔室51的截面内表面的形状是与混合叶片53的外周部的形状同样的形状，例如是圆形、椭圆形或与它们接近的形状等。［例2］如图4及图5所示，在设有多根混合叶片53的情况下，腔室51的截面内表面的形状是将多个“混合叶片53的外周部的形状”叠合的形状的外周部分的形状。例如，腔室51的截面内表面的形状是将圆形、椭圆形或与它们接近的形状叠合了多个的形状的外周部分的形状。

支承构造55如图3所示，是将混合叶片53固定及支承在腔室51的构造。例如，支承构造55是从腔室51的内表面向径向内侧（轴部53a侧）延伸的部件等。

传感器57如图1所示，检测混合器50的内部的状态。传感器57被用于动作流体11的状态（是否是超临界状态或亚临界状态）的检测。传感器57也可以被用于混合器50内的材料21的量（有无、混合状态）的检测。传感器57也可以被用于混合器50内的动作流体11及材料21的流量Q的控制（调整）。在传感器57中有压力计和温度计。在传感器57中，有混合器入口压力计57p1、混合器出口压力计57p2、混合器中间压力计57p3、混合器入口温度计57t1、混合器出口温度计57t2和混合器中间温度计57t3。混合器入口压力计57p1检测混合器50的入口侧部分的压力P1。混合器出口压力计57p2检测混合器50的出口侧部分的压力P2。混合器中间压力计57p3检测比混合器入口压力计57p1靠下游侧且比混合器出口压力计57p2靠上游侧的部分（设为中间部分）的压力P3。另外，混合器中间压力计57p3也可以设在多个位置（混合器中间温度计57t3也同样）。多个混合器中间压力计57p3也可以相互在轴向X上隔开间隔而配置（混合器中间温度计57t3也同样）。混合器入口温度计57t1检测混合器50的入口侧部分的温度T1。混合器出口温度计57t2检测混合器50的出口侧部分的温度T2。混合器中间温度计57t3检测比混合器入口温度计57t1靠下游侧且比混合器出口温度计57t2靠上游侧的部分（中间部分）的温度T3。

开度调整用阀60被用于混合器50内的压力及流量的控制（调整）。开度调整用阀60调整被从混合器50排出的流体（动作流体11及材料21）经过的流路的开度。例如，开度调整用阀60也可以设在腔室51的出口，也可以设在比腔室51靠下游侧，也可以设在与腔室51的出口相连的流路。开度调整用阀60既可以仅设置1个，也可以设置多个。

分离部70是使动作流体11（流体12）从溶解于动作流体11的材料21分离的部分。分离部70设在比混合部40靠下游侧，设在比混合器50靠下游侧，设在比开度调整用阀60靠下游侧。分离部70具备分离器71和压力调整用阀73。

分离器71从材料21将动作流体11分离（脱挥（devolatilization；脱挥发分））。分离器71将动作流体11及材料21的压力降低，使动作流体11气化（成为气体的流体12），从而从材料21将动作流体11分离。结果，分离器71使材料21析出。分离器71具备开放部71a。开放部71a将动作流体11被分离后的材料21排出。开放部71a是分离器71的盖，能够开闭（是可动式开闭部）。当开放部71a是闭状态时，开放部71a具有气密性。开放部71a间歇地将材料21排出（详细情况后述）。开放部71a使材料21朝下排出（落下）。

压力调整用阀73调整被从材料21分离的动作流体11（气体的流体12）经过的流路的开度。压力调整用阀73调整比压力调整用阀73靠上游侧的压力。压力调整用阀73调整分离器71的内部的压力。例如，压力调整用阀73既可以设在分离器71的出口，也可以设在比分离器71靠下游侧，也可以设在与分离器71的出口相连的流路（脱挥流路）。压力调整用阀73既可以仅设置1个，也可以设置多个。经过压力调整用阀73后的气体的流体12优选的是向制造部10流入（再利用），例如优选的是向冷却器15流入。

运出部90是将材料21向下个工序运出的部分。所谓的下个工序，是使用混合装置1的工序的下个工序。运出部90例如也可以具备带式输送机。下个工序的装置既可以是例如制造颗粒的装置（造粒机），也可以是例如制造片的装置（片挤压机等）。另外，材料21也可以不经由运出部90被从分离部70向下个工序直接投入。

控制部C进行信号的输入输出、运算（判定、计算等）、设备的控制等。传感器57的检测结果被向控制部C输入。例如，控制部C对制造部10、贮藏部20、溶解部30、混合部40、分离部70及运出部90的动作进行控制。

（动作）

对于混合装置1的动作，主要参照图6的流程图进行说明。另外，对于上述的混合装置1的各构成要素，主要参照图1进行说明。以下，沿着混合装置1的动作的顺序进行说明。另外，动作的顺序也可以被变更。

（材料21向动作流体11的溶解等）

泵16被驱动，材料21被向溶解部30投入（步骤S11）。该工序的详细情况是以下这样的。通过泵16被驱动，动作流体11从制造部10向溶解部30流入（压入）。此外，材料21被从贮藏部20的投入口向溶解部30投入。此时，开度调整用阀60被设为全闭状态。通过泵16的旋转速度被提高，溶解部30及混合部40的压力被提高。

（动作流体11的状态的判定）

接着，判定动作流体11的状态是否是超临界状态等（步骤S21）。该判定由控制部C进行。判定由控制部C进行这一点关于其他的判定也是同样的。以下，对于对混合器50的出口侧部分的动作流体11的状态进行判定的情况进行说明。也可以对混合器50的出口侧部分以外的部分处的动作流体11的状态进行判定。优选的是在更多的部分进行判定。对于是否压力P2为希望的压力Pa以上并且温度T2为希望的温度Ta以上进行判定（比较）。希望的压力Pa及希望的温度Ta被预先设定在控制部C。在将动作流体11设为超临界状态的情况下，希望的压力Pa是临界压力，希望的温度Ta是临界温度。在将动作流体11设为亚临界状态的情况下，希望的压力Pa及温度Ta是动作流体11成为亚临界状态那样的压力及温度。在压力P2是希望的压力Pa以上并且温度T2是希望的温度Ta以上的情况下（是的情况下），判定为动作流体11是超临界状态等，向下个步骤S23前进。在压力P2不到希望的压力Pa或温度T2不到希望的温度Ta的情况下（否的情况下），判定为动作流体11不是超临界状态等。在此情况下，使动作流体11的压力及温度增加，直到压力P2成为压力Pa以上并且温度T2成为温度Ta以上。具体而言，使泵16的旋转速度增加（步骤S22）。

（材料21等的流动开始）

接着，开度调整用阀60被设为开状态（步骤S23）。此时，开度调整用阀60优选的是被从闭状态逐渐打开。“开状态”是相比全闭被打开的状态，例如是全开，例如也可以是全开与全闭之间的状态。如果开度调整用阀60被设为开状态，则材料21一边在混合器50内向下游侧流动一边被混合，从混合器50向分离器71流入。

（材料21的析出）

在分离器71的开放部71a及压力调整用阀73被设为闭状态的状态下，动作流体11及材料21向分离器71流入。然后，压力调整用阀73被设为开状态。结果，动作流体11气化，动作流体11（流体12）被从材料21脱挥。此时，压力调整用阀73优选的是逐渐被打开。由此，分离器71内的压力逐渐下降。由此，能够抑制由急减压带来的发泡，能够抑制由发泡带来的噪声。接着，开放部71a被打开。于是，析出的材料21（动作流体11被分离后的材料21）被从分离器71排出。然后，开放部71a被设为闭状态。这样，开放部71a间歇地将材料21排出（所谓的半分批式）。

（动作流体11的状态的判定）

如上述那样，如果开度调整用阀60及压力调整用阀73被设为开状态，则混合器50内的压力下降。此时，如果动作流体11不再是超临界状态等，则在混合器50内，材料21析出，混合器50内的流路有可能堵塞。为了防止混合器50内的流路堵塞，动作流体11需要维持超临界状态等。所以，再次判定动作流体11的状态（步骤S31）。在混合器50的入口侧部分、中间部分及出口侧部分的至少某个部分进行该判定。例如，进行与步骤S21同样的判定。在压力P2是希望的压力Pa以上并且温度T2是希望的温度Ta以上的情况下（是的情况下），判定为动作流体11是超临界状态等，向下个步骤41前进。在压力P2不到希望的压力Pa或温度T2不到希望的温度Ta的情况下（否的情况下），判定为动作流体11不是超临界状态等。在此情况下，使动作流体11的压力及温度增加，直到压力P2成为压力Pa以上并且温度T2成为温度Ta以上（与步骤S22同样的步骤S32）。

（差压ΔP、流量Q的判定）

判定在混合器50内流动的动作流体11及材料21的流量（步骤S41）。具体而言，根据压力P1与压力P2的差压ΔP，计算流量Q。然后，判定流量Q是否是规定范围内（这里所述的“规定范围”，是指预先决定的适当的范围（规定的范围），在以下的说明中也是同样的）。另外，也可以不计算流量Q，而判定差压ΔP是否是规定范围内。流量Q的规定范围（或差压ΔP的规定范围）被预先设定在控制部C。该规定范围被设定为动作流体11能够维持超临界状态等那样的范围。具体而言，例如判定流量Q是否是希望的流量Qa的±10%的范围内（规定范围内）。或者，也可以判定差压ΔP是否是希望的差压的±10%的范围内。在流量Q（或差压ΔP）是规定范围内的情况下（是的情况下），向下个步骤S43前进。在流量Q（或差压ΔP）不是规定范围内的情况下（否的情况下），进行以下的控制。在此情况下，对差压ΔP进行控制，以使差压ΔP收敛在规定范围内。结果，对流量Q进行控制，以使流量Q收敛在规定范围内。差压ΔP的控制（流量Q的控制）通过开度调整用阀60的开度的控制来进行。另外，差压ΔP的控制也可以代替开度调整用阀60的开度的控制或除了开度调整用阀60的开度的控制以外通过泵16的旋转速度的控制来进行。

（残留的材料21的判定）

判定残留在混合器50内的材料21的量（步骤S43）。更详细地讲，如果混合器50中的混合接近于结束，则残留在混合器50内的材料21（残留材料）的量变少。于是，混合器50内的流路的截面积增加，混合器50内的压力损失变小，差压ΔP变小。所以，判定差压ΔP是否是希望的差压ΔPa以下。希望的差压ΔPa被预先设定在控制部C。在差压ΔP比希望的差压ΔPa大的情况下（否的情况下），判定为混合器50内的材料21比规定量多。在此情况下，根据需要而调整流量Q（与步骤S42同样的步骤S44），继续混合。在此情况下，例如向步骤S31返回。在差压ΔP比希望的差压ΔPa大的情况下（是的情况下），判定为残留在混合器50内的材料21是规定量以下。在此情况下，结束混合器50中的混合（步骤S51）。具体而言，将开度调整用阀60设为闭状态，使泵16停止。

（与旋转叶片的比较）

在不使用超临界流体等而使材料混合的装置中，例如有以下的问题。在该装置中，使旋转叶片相对于腔室旋转，通过对材料施加剪切力而使材料发热（剪切发热），使材料熔融，将熔融的材料混合。在此情况下，由于在材料发生剪切发热，所以有材料劣化的问题及能量效率较差的问题。例如，在材料是通过分子链的相互缠绕而构成的聚合物（橡胶或树脂等）的情况下，因对材料施加较高的剪切力，有材料的分子链断开的可能性。如果分子链断开，则带来材料的劣化。另一方面，在使用超临界流体等使材料混合的装置中，由于材料溶解于超临界流体等，所以不需要用剪切发热使材料熔融。因此，能够避免材料劣化的问题及能量效率较差的问题。

即使是使用超临界流体等使材料混合的装置，在通过相对于腔室旋转的旋转叶片使材料混合的装置中，例如也有以下的问题。在此情况下，用来使旋转叶片旋转的驱动装置被设在腔室之外。而且，可以考虑将腔室外的驱动装置与腔室内的旋转叶片用例如旋转叶片的轴部等连接。因此，腔室和旋转叶片的轴部的间隙等处的流体的泄漏成为问题（密封性成为问题）。特别是，腔室内是超临界状态等高压的状态（比大气压高压的状态），所以密封性成为问题。另一方面，在本实施方式中，由于混合叶片53被固定于腔室51，所以能够避免上述密封性的问题。另外，也可以在本实施方式的混合装置1设置旋转叶片（参照第9实施方式）。

（泵16的旋转速度）

优选的是使泵16的旋转速度上下变动（增减）。泵16的旋转速度的控制优选的是变频器（inverter）控制。如果泵16的旋转速度上下变动，则动作流体11及材料21反复进行压缩和膨胀（引起压力变动，引起泵送效应）。由此，能够在动作流体11及材料21中除了剪切流动以外还产生伸长流动。由此，能够使材料21更充分混合。例如，在材料21包含纤维材料（例如CNF等）的情况下，通过上述的泵送效应，能够进行相互缠绕的纤维的解纤。

由图1所示的混合装置1带来的效果是以下这样的。

（第1发明的效果）

混合装置1具备混合器50。混合器50在超临界状态或亚临界状态的动作流体11的存在下，使包含橡胶或树脂的材料21混合。混合器50具备腔室51和混合叶片53。腔室51形成动作流体11及材料21的流路。

［结构1］混合叶片53被配置在腔室51内，被相对于腔室51固定。

混合装置1具备上述［结构1］。由此，能够不需要用来使混合叶片53相对于腔室51旋转的能量。此外，不需要设置用来使混合叶片53相对于腔室51旋转的部件和腔室51的间隙。由此，能够确保腔室51的密封性。

通过上述［结构1］，也能够得到以下的效果。与混合叶片53相对于腔室51旋转的情况相比，使混合叶片53与材料21的摩擦热减小。由此，能够抑制混合中的材料21的温度上升。结果，能够抑制由热造成的材料21的劣化。结果，使可混合的材料21的种类增加。具体而言，例如即使是与金属材料等相比对热承受力较弱的材料（例如植物来源材料，例如CNF等），也能够用混合器50混合。进而，在混合叶片53构成为使动流体11旋转的情况下，也可以得到以下的效果。由于使混合叶片53与材料21的摩擦热减少，所以能够使混匀时的旋转速度上升，能够进一步提高材料21的混匀效率。

（第2发明的效果）

［结构2］混合装置1具备分离器71。分离器71设在比混合器50靠下游侧，从材料21将动作流体11（流体12）分离。

通过上述［结构2］，能够用比混合器50靠下游侧的分离器71使材料21析出。由此，不需要在混合器50内进行从材料21的动作流体11的分离（脱挥）。

该效果的详细情况是以下这样的。在与本实施方式不同、用相对于腔室51旋转的旋转叶片将材料21混合的情况下，即使在混合器50内进行脱挥，也由旋转叶片将析出的材料21向下游侧推出。因此，析出的材料21不会在混合器50内堵塞。另一方面，在本实施方式中，混合叶片53相对于腔室51被固定（上述［结构1］）。因此，如果在混合器50内进行脱挥，则有析出的材料21在混合器50内堵塞的情况。所以，混合装置1具备上述［结构2］，所以不需要在混合器50内进行脱挥。由此，能够抑制析出的材料21在混合器50内堵塞的情况。

通过上述［结构2］，也可以得到以下的效果。容易将被分离器71分离的动作流体11（流体12）再利用。

（第3发明的效果）

［结构3］混合装置1具备压力调整用阀73。压力调整用阀73调整被从材料21分离的动作流体11（流体12）经过的流路的开度。

通过上述［结构3］，能够调整分离器71的内部的压力。由此，通过使用压力调整用阀73，能够将动作流体11及材料21逐渐（平顺地）减压，能够逐渐脱挥。由此，能够抑制因急减压（短时间中的脱挥）带来的发泡，能够抑制由发泡带来的噪音。此外，能够抑制由噪音带来的能量损失（无用的能量消耗）。

（第4发明的效果）

［结构4］分离器71具备开放部71a，所述开放部71a将动作流体11被分离后的材料21间歇地排出。

通过上述［结构4］，在脱挥适当地完成之后，容易将材料21从分离器71排出。

（第5发明的效果）

［结构5］混合装置1具备开度调整用阀60，所述开度调整用阀60调整被从混合器50排出的流体（动作流体11及材料21）经过的流路的开度。

通过上述［结构5］，能够调整混合器50内的动作流体11及材料21的流量。

（第6发明的效果）

［结构6］混合器50具备混合器入口压力计57p1、混合器入口温度计57t1、混合器出口压力计57p2和混合器出口温度计57t2。混合器入口压力计57p1检测混合器50的入口侧部分的压力。混合器入口温度计57t1检测混合器50的入口侧部分的温度。混合器出口压力计57p2检测混合器50的出口侧部分的压力。混合器出口温度计57t2检测混合器50的出口侧部分的温度。

通过上述［结构6］，在混合器50的入口侧部分及出口侧部分，检测混合器50内的压力P1、P2及温度T1、T2。由此，能够在混合器50的入口侧部分及出口侧部分，判定动作流体11的状态（是否是超临界状态等）。此外，通过上述［结构6］，检测混合器50的入口侧部分的压力P1和出口侧部分的压力P2，所以能够检测混合器50的入口侧部分与出口侧部分的差压ΔP。能够检测差压ΔP的结果是，能够检测混合器50内的流量Q。由此，能够将流量Q的信息用于混合器50内的流量Q的控制。此外，能够检测差压ΔP的结果是，能够检测残留在混合器50内的材料21的量。

（第7发明的效果）

［结构7］混合装置1（控制部C）对差压ΔP进行控制，以使混合器入口压力计57p1检测到的压力P1与混合器出口压力计57p2检测到的压力P2的差压ΔP收敛在规定范围内。

通过上述［结构7］，混合器50的入口侧部分与出口侧部分的差压ΔP收敛在规定范围内。结果，能够使混合器50内的流量Q收敛在规定范围内。

（第8发明的效果）

［结构8］混合器50具备混合器中间压力计57p3和混合器中间温度计57t3。混合器中间压力计57p3检测比混合器入口压力计57p1靠下游侧且比混合器出口压力计57p2靠上游侧的部分（中间部分）的压力。混合器中间温度计57t3检测比混合器入口温度计57t1靠下游侧且比混合器出口温度计57t2靠上游侧的部分（中间部分）的温度。

通过上述［结构8］，能够判定在混合器50的入口侧部分、出口侧部分及中间部分，动作流体11的状态是否是超临界状态等。此外，能够检测混合器50的入口侧部分的压力P1与中间部分的压力P3的差压及中间部分的压力P3与出口侧部分的压力P2的差压。结果，能够精度更好地检测混合器50内的流量Q。此外，能够精度更好地检测残留在混合器50内的材料21的量。

（第9发明的效果）

［结构9］混合装置1具备将动作流体11向混合器50压送的泵16。泵16的旋转速度被变频器控制。

通过上述［结构9］，能够容易地使泵16的旋转速度上下变动。在使泵16的旋转速度上下变动的情况下，动作流体11及材料21反复进行压缩和膨胀（引起压力变动，引起泵送效应）。由此，能够在动作流体11及材料21中除了剪切流以外还产生伸长流。由此，能够使材料21更充分混合。结果，也可以得到以下的效果。例如，在材料21中包含纤维材料（例如CNF等）的情况下，通过上述的泵送效应，能够进行相互缠绕的纤维的解纤。

（第2实施方式）

参照图7，对于第2实施方式的混合装置201，说明与第1实施方式的差异点。另外，对于第2实施方式的混合装置201中的与第1实施方式的共同点，赋予与第1实施方式相同的附图标记等，省略说明。关于将共同点的说明省略这一点，其他的实施方式的说明也是同样的。溶解部230及混合器250相对于水平方向倾斜。

混合器250相对于水平方向倾斜，以使材料21从动作流体11及材料21的上游侧朝向下游侧下降（以下，简单称作“倾斜”）。腔室51（参照图2）及混合叶片53（参照图2）倾斜。既可以混合器250的整体倾斜，也可以仅混合器250的一部分倾斜。与混合器250同样，溶解部230倾斜。另外，在混合器250倾斜的情况下，溶解部230也可以不倾斜。此外，在图7所示的例子中，没有设置混合器中间压力计57p3（参照图1）及混合器中间温度计57t3（参照图1），但也可以设置它们。

由图7所示的混合装置201带来的效果是以下这样的。

（第10发明的效果）

［结构10］混合器250相对于水平方向倾斜，以使材料21从材料21的上游侧朝向下游侧下降。

通过上述［结构10］，材料21容易借助重力（借助自重）从混合器250内向下游侧流动。该效果的详细情况是以下这样的。在与本实施方式不同用相对于腔室旋转的旋转叶片将材料混合的情况下，旋转叶片能够将材料向下游侧输送，所以材料不易残留在混合器内。另一方面，在本实施方式中，混合叶片53相对于腔室51被固定（参照上述［结构1］）。因此，有材料21残留在混合器250内的情况。所以，混合装置201具备上述［结构10］。由此，材料21不易残留在混合器250内。

此外，由于材料21容易从混合器250内向下游侧流动，所以能够抑制用来使动作流体11及材料21向下游侧流动的动力（例如泵16的动力）。

（第3实施方式）

参照图8～图10，对于第3实施方式的混合装置301的混合器350，说明与第1实施方式的差异点。如图8所示，混合器350具备混合促进部件355。

混合促进部件355是促进材料21的混合的部件。混合促进部件355相对于腔室51被固定，将腔室51内的流路的一部分堵住，与混合叶片53另外地设置。混合促进部件355例如是板状（混合促进板）。在此情况下，板状的混合促进部件355的厚度方向例如是腔室51的轴向X等。混合促进部件355也可以不是板状，也可以是块状等。例如，混合促进部件355从腔室51的内表面向腔室51的中心轴侧突出。混合促进部件355既可以从腔室51的内表面的上部朝向下部突出（参照图9），也可以从腔室51的内表面的下部朝向上部突出。如图10所示，混合促进部件355也可以从腔室51的内表面的横向外侧朝向横向内侧突出。

如图8所示，通过设置混合促进部件355，动作流体11及材料21要避开混合促进部件355而流动。结果，混合器350内的流路容易变得复杂（流路容易变动，材料21的替换被促进）。结果，材料21被更充分地混合。具体而言，例如假设材料21一边以沿着混合叶片53的方式螺旋状地回旋一边在混合器350内流动。在此情况下，材料21容易借助离心力，向腔室51的内表面附近偏倚（集中），并沿着腔室51的内表面流动。如果该材料21的流动接近于混合促进部件355则以避开混合促进部件355的方式流动。于是，材料21向腔室51的中心轴侧移动。由此，在混合促进部件355的附近，材料21的流动的朝向复杂地变化，材料21的混合被促进。

此外，通过设置混合促进部件355，在混合器350内的流路中产生压力损失，产生动作流体11及材料21的泵送效应（上述）。由此，能够在动作流体11及材料21中除了剪切流以外还产生伸长流。由此，能够使材料21更充分地混合。例如，在材料21中包含纤维材料（例如CNF等）的情况下，通过上述的泵送效应，能够进行相互缠绕的纤维的解纤。

由图8所示的混合装置301带来的效果是以下这样的。

（第11发明的效果）

［结构11］混合器350具备混合促进部件355。混合促进部件355相对于腔室51被固定，将腔室51内的流路的一部分堵住，与混合叶片53另外地设置。

通过上述［结构11］，能够使材料21的流路复杂，所以能够使材料21更充分地混合。

（第4实施方式）

参照图11，对于第4实施方式的混合装置401的混合器450，说明与第1实施方式的差异点。混合装置401的混合器450具备腔室451。

从轴向X观察的腔室451的截面积根据轴向X上的位置而不同。例如，从轴向X的上游侧向下游侧，交替地设置腔室451的截面积逐渐变小的部分和逐渐变大的部分。在此情况下，动作流体11及材料21反复进行压缩和膨胀（引起泵送效应），反复进行加速和减速。由此，能够在动作流体11及材料21中除了剪切流以外还产生伸长流。由此，能够使材料21更充分地混合。例如，在材料21中包括纤维材料（例如CNF等）的情况下，通过上述的泵送效应，能够进行相互缠绕的纤维的解纤。

由图11所示的混合装置401带来的效果是以下这样的。

（第12发明的效果）

［结构12］从腔室451的轴向X观察的腔室451的截面积根据腔室451的轴向X上的位置而不同。

通过上述［结构12］，如果动作流体11及材料21在腔室451内流动，则作用于材料21的压力变化。结果，材料21被更充分地混合。

（第5实施方式）

参照图12，对第5实施方式的混合装置501的混合器550说明与第1实施方式的差异点。混合装置501的混合器550具备腔室551。

设将从轴向X观察的腔室51的截面中心相连的线为截面中心线551a。截面中心线551a是曲线状或折线状。截面中心线551a的上下方向上的位置及截面中心线551a的水平方向上的位置的至少某个位置根据轴向X上的位置而不同。例如，截面中心线551a在上下方向上蜿蜒。例如，截面中心线551a也可以在水平方向上蜿蜒。截面中心线551a也可以在相对于上下方向及水平方向倾斜的方向上蜿蜒。截面中心线551a也可以是螺旋状。截面中心线551a也可以不蜿蜒。当截面中心线551a是曲线状或折线状的时，从轴向X观察的腔室551的截面积根据轴向X上的位置，既可以不同，也可以相同（一定）。

由图12所示的混合装置501带来的效果是以下这样的。

（第13发明的效果）

［结构13］将从腔室551的轴向X观察的腔室551的截面中心相连的线（截面中心线551a）是曲线状或折线状。

通过上述［结构13］，与截面中心线551a是直线状的情况相比，材料21的流路变得复杂。由此，能够使材料21更充分混合。

（第6实施方式）

参照图13，对于第6实施方式的混合装置601的混合器650的混合叶片653等，说明与第1实施方式的差异点。

混合叶片653在轴向X上被间歇地配置。混合叶片653在轴向X上隔开间隔（间歇区域A）而配置。在间歇区域A中，材料21的流路容易变得复杂（流路容易变动，材料的替换被促进）。另外，在图13中，省略了支承构造55（参照图2等）的图示。此外，混合促进部件355（参照图8）也可以配置在间歇区域A。在此情况下，容易在间歇区域A配置混合促进部件355。

由图13所示的混合装置601带来的效果是以下这样的。

（第14发明的效果）

［结构14］混合叶片653在腔室51的轴向X上间歇地配置。

通过上述［结构14］，能够在混合叶片653彼此的轴向X上之间的区域（间歇区域A）中，使材料21的流路变得复杂。由此，能够使材料21更充分混合。

（第7实施方式）

参照图14，对于第7实施方式的混合装置701，说明与第1实施方式的差异点。混合装置701的混合器50具备加热器759。

加热器759将腔室51（参照图2。以后也同样）内加热。加热器759将腔室51内的动作流体11及材料21加热。在图14所示的例子中，加热器759设在3处，但也可以设在1处，也可以设在2处，也可以设在4处以上。

加热器759为了维持动作流体11的状态（超临界状态等）而使用。这里，用来维持动作流体11的状态的控制与压力控制相比，温度控制较容易。更详细地讲，超临界状态等的动作流体11与大气压的压力差较大（例如在二氧化碳的情况下为约74倍以上等）。因此，将动作流体11的压力微调整比将动作流体11的温度微调整更困难。此外，有进行压力控制所需要的能量比进行温度控制所需要的能量变大（动力损失变大）的情况。所以，在本实施方式中，使用加热器759进行控制，以维持动作流体11的超临界状态等的状态。另外，作为变形例，为了维持动作流体11的状态，也可以对动作流体11的压力进行控制。

该加热器759为了控制混合器50内的（腔室51内的）材料21的化学反应的进行而被使用。另外，加热器759也可以仅被用于为了动作流体11的状态的维持的控制、以及材料21的化学反应的进行的控制中的某一方。

由图14所示的混合装置701带来的效果是以下这样的。

（第15发明的效果）

［结构15］混合器50具备将腔室51内加热的加热器759。

通过上述［结构15］的加热器759，能够控制混合器50内（腔室51内）的温度。

通过上述［结构15］，也可以得到以下的效果。通过控制混合器50内的温度，能够维持动作流体11的超临界状态等的状态。此外，通过控制混合器50内的温度，能够控制材料21的反应的进行。另外，在用相对于腔室旋转的旋转叶片将材料21混合的情况下，通常能够借助旋转叶片与材料的摩擦热将材料加热，所以不需要设置加热器。

（第8实施方式）

参照图15、图16，对于第8实施方式的混合装置801，说明与第7实施方式的差异点。混合装置801的混合器50具备冷却器859。冷却器859将腔室51内的动作流体11及材料21冷却。冷却器859被设置在比加热器759靠下游侧。

在混合器50设有冷却器859及加热器759的情况下，与在混合器50仅设有加热器759的情况相比，能够将混合器50内的温度更细微地控制。例如，在混合器50仅设置加热器759的情况下，可以考虑例如通过切换加热器759的开启和关闭来控制混合器50内的温度（进行开启关闭控制）。除了该加热器759的开启关闭控制以外，冷却器859将混合器50内冷却，从而能够更细微地控制混合器50内的温度。结果，能够抑制混合器50内的温度控制所需要的能量。

此外，冷却器859将混合器50内冷却，从而能够使动作流体11的压力平顺地降低。更详细地讲，通过压力调整用阀73，能够控制动作流体11的压力。但是，有仅通过压力调整用阀73难以细微地控制动作流体11的压力的情况。所以，除了用压力调整用阀73控制（降低）动作流体11的压力以外，还用冷却器859控制（降低）动作流体11的压力。由此，能够使动作流体11的状态从超临界状态或亚临界状态，如高压的气体、中压的气体、低压的气体那样平顺地变化。

冷却器859为了控制材料21的化学反应的进行而被使用。具体而言，例如可以使用冷却器859进行以下这样的控制。在图16中，表示距腔室51的入口的轴向X上的距离（横轴）与腔室51内的温度T（纵轴）的关系。以下，参照图15对混合装置801的各构成要素进行说明。动作流体11及材料21从腔室51的入口向下游侧流动，被加热器759加热。由此，混合器50内的温度T被提高到材料21的化学反应所需要的温度Tb（希望的温度）。在材料21的化学反应适当地进行后（反应结束后），混合器50内的温度T被冷却器859降低。此时，例如混合器50内的温度被降低到不设置加热器759及冷却器859的情况下的温度（通常混合温度Tn）。由此，能够抑制材料21的劣化。

另外，作为变形例，也可以在不设置加热器759的情况下设置冷却器859。

由图15所示的混合装置801带来的效果是以下这样的。

（第16发明的效果）

［结构16］混合器50具备将腔室51内冷却的冷却器859。

通过上述［结构16］的冷却器859，能够控制腔室51内的温度。

通过上述［结构16］，也可以得到以下的效果。通过控制混合器50内的温度，能够在维持动作流体11的超临界状态等的状态的同时，控制材料21的反应的进行。此外，能够将动作流体11平顺地减压。由此，能够使动作流体11（流体12）从超临界状态或亚临界状态向气体平顺地变化。由此，能够抑制由急减压带来的发泡。由此，能够抑制由发泡带来的噪音。此外，能够抑制由噪音带来的能量损失。

（第9实施方式）

参照图17，对于第9实施方式的混合装置901，说明与第1实施方式的差异点。混合装置901的分离部70具备辅助混合器980。

辅助混合器980（辅助混合装置、辅助混匀装置）是对材料21施加力的装置。更详细地讲，分离器71通过将动作流体11及材料21的压力降低到例如大气压（或大致大气压），能够从材料21将动作流体11（流体12）分离。但是，仅通过由分离器71带来的脱挥，有在材料21内的间隙等中残留流体12的情况。所以，辅助混合器980对材料21施加力。该力至少是比大气压高的压力。由此，辅助混合器980通过将材料21的间隙填埋，使流体12从材料21分离。辅助混合器980对材料21施加剪切力。在此情况下，辅助混合器980能够进行材料21的分子量的调整，例如能够进行橡胶的品质的管理等。辅助混合器980被配置在比混合器50靠下游侧，被配置在比分离器71靠下游侧。辅助混合器980使用例如旋转叶片（相对于腔室旋转的叶片）等对材料21施加力。

由图17所示的混合装置901带来的效果是以下这样的。

（第17发明的效果）

［结构17］混合装置901具备辅助混合器980。辅助混合器980被配置在比混合器50靠下游侧，对材料21施加比大气压高的压力。

通过上述［结构17］，能够使动作流体11（流体12）从材料21可靠地分离。结果，例如能够提高材料21的品质。

（变形例）

上述实施方式也可以各种各样地变形。例如，也可以将相互不同的实施方式的构成要素彼此组合。例如，也可以将各构成要素的配置、形状变更。例如，也可以将构成要素的数量变更，也可以不设置构成要素的一部分。

例如，也可以将图7所示的相对于水平方向倾斜的混合器250应用于第2、4～9实施方式。例如，也可以不设置图1所示的传感器57。例如，图12等所示的混合叶片53的中心轴也可以是曲线状（例如螺旋状等）。在混合叶片53的中心轴是曲线状的情况下，腔室51的截面中心线551a既可以是曲线状也可以是直线状。

本申请是基于2017年11月7日申请的日本专利申请（特愿2017－214760）而提出的，其内容作为参照而取入到这里。

附图标记说明

1、201、301、401、501、601、701、801、901 混合装置

11 动作流体

16 泵

21 材料

50、250、350、450、550、650 混合器

51、451、551 腔室

53、553、653 混合叶片

57p1 混合器入口压力计

57p2 混合器出口压力计

57p3 混合器中间压力计

57t1 混合器入口温度计

57t2 混合器出口温度计

57t3 混合器中间温度计

60 开度调整用阀

71 分离器

71a 开放部

73 压力调整用阀

355 混合促进部件

551a 截面中心线

759 加热器

859 冷却器

980 辅助混合器

X 轴向。

Claims (20)

1.一种混合装置，其特征在于，

具备混合器，所述混合器在超临界状态或亚临界状态的动作流体的存在下使包含橡胶或树脂的材料混合；

前述混合器具备：

腔室，形成前述动作流体及前述材料的流路；以及

混合叶片，被配置在前述腔室内，相对于前述腔室被固定。

2.如权利要求1所述的混合装置，其特征在于，

前述混合器相对于水平方向倾斜，以使前述材料从前述材料的上游侧朝向下游侧下降。

3.如权利要求1所述的混合装置，其特征在于，

具备分离器，所述分离器设在比前述混合器靠下游侧，从前述材料将前述动作流体分离。

4.如权利要求2所述的混合装置，其特征在于，

具备分离器，所述分离器设在比前述混合器靠下游侧，从前述材料将前述动作流体分离。

5.如权利要求3所述的混合装置，其特征在于，

具备压力调整用阀，所述压力调整用阀调整被从前述材料分离的前述动作流体经过的流路的开度。

6.如权利要求4所述的混合装置，其特征在于，

具备压力调整用阀，所述压力调整用阀调整被从前述材料分离的前述动作流体经过的流路的开度。

7.如权利要求3所述的混合装置，其特征在于，

前述分离器具备开放部，所述开放部将前述动作流体被分离后的前述材料间歇地排出。

8.如权利要求5所述的混合装置，其特征在于，

前述分离器具备开放部，所述开放部将前述动作流体被分离后的前述材料间歇地排出。

9.如权利要求1～8中任一项所述的混合装置，其特征在于，

具备开度调整用阀，所述开度调整用阀调整被从前述混合器排出的前述动作流体及前述材料经过的流路的开度。

10.如权利要求1～8中任一项所述的混合装置，其特征在于，

前述混合器具备：

混合器入口压力计，检测前述混合器的入口侧部分的压力；

混合器出口压力计，检测前述混合器的出口侧部分的压力；

混合器入口温度计，检测前述混合器的入口侧部分的温度；以及

混合器出口温度计，检测前述混合器的出口侧部分的温度。

11.如权利要求10所述的混合装置，其特征在于，

控制前述差压，以使前述混合器入口压力计检测到的压力与前述混合器出口压力计检测到的压力的差压收敛在规定的范围内。

12.如权利要求10所述的混合装置，其特征在于，

前述混合器具备：

混合器中间压力计，检测比前述混合器入口压力计靠下游侧且比前述混合器出口压力计靠上游侧的部分的压力；以及

混合器中间温度计，检测比前述混合器入口温度计靠下游侧且比前述混合器出口温度计靠上游侧的部分的温度。

13.如权利要求1～8中任一项所述的混合装置，其特征在于，

前述混合器具备混合促进部件；

前述混合促进部件相对于前述腔室被固定，将前述腔室内的流路的一部分堵住，与前述混合叶片另外地设置。

14.如权利要求1～8中任一项所述的混合装置，其特征在于，

从前述腔室的轴向观察的前述腔室的截面积根据前述腔室的轴向上的位置而不同。

15.如权利要求1～8中任一项所述的混合装置，其特征在于，

将从前述腔室的轴向观察的前述腔室的截面中心相连的线是曲线状或折线状。

16.如权利要求1～8中任一项所述的混合装置，其特征在于，

前述混合叶片在前述腔室的轴向上被间歇地配置。

17.如权利要求1～8中任一项所述的混合装置，其特征在于，

前述混合器具备将前述腔室内加热的加热器。

18.如权利要求1～8中任一项所述的混合装置，其特征在于，

前述混合器具备将前述腔室内冷却的冷却器。

19.如权利要求1～8中任一项所述的混合装置，其特征在于，

具备辅助混合器，所述辅助混合器被配置在比前述混合器靠下游侧，对前述材料施加比大气压高的压力。

20.如权利要求1～8中任一项所述的混合装置，其特征在于，

具备向前述混合器压送前述动作流体的泵；

前述泵的旋转速度被变频器控制。

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