JP2019055360A - 混合装置 - Google Patents
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Abstract
Description
(混合装置の構成)
本発明の第1実施形態による混合装置は、超臨界流体または亜臨界流体と材料との混合を行うものである。本実施形態において、材料はゴムであるが、樹脂や食品等であってもよい。混合装置は、バッチ式にて混合を行う。
混合機5の側面断面図である図2に示すように、混合機5は、容器11と、粉砕機(微細化装置)12と、予備混合器13と、を有している。
なお、第1変形例における容器11内への添加物の吹き込みの流れを示す概要図である図4に示すように、容器11の下方に設けられたノズル17から添加物を容器11内に鉛直上向きに吹き込んでもよい。ノズル17は、排出管14を中心に容器11の周方向に連続して形成されている。
また、第2変形例における容器11内への添加物の吹き込みの流れを示す概要図である図5に示すように、容器11の横幅が、下に行くほど小さくされていてもよい。具体的には、上側のノズル11aに対して下側の容器11の横幅は、上側のノズル11aに対して上側の容器11の横幅よりも小さくされている。また、下側のノズル11aに対して下側の容器11の横幅は、下側のノズル11aに対して上側の容器11の横幅よりも小さくされている。このように、ノズル11aを挟んで容器11の横幅が下に行くほど段階的に小さくされている。
また、第3変形例における容器11内への添加物の吹き込みの流れを示す概要図である図6に示すように、容器11の上壁と側壁とは、1以上の鈍角で折れ曲がった屈折壁11bで接続されていてもよい。また、容器11内への添加物の吹き込みの流れを示す概要図である図7に示すように、容器11の上壁と側壁とは、曲壁11cで接続されていてもよい。
以上に述べたように、本実施形態に係る混合装置1によると、材料を、容器11の上方から容器11内に投入するとともに、超臨界CO2を、容器11の側方から容器11内の上部に向かって容器内に吹き込む。容器11の上部から落下する材料に下方から衝突するように、超臨界CO2を容器11内に吹き込むことで、容器11内に循環流が誘起され、超臨界CO2と材料とが混合される。また、超臨界CO2を容器11内の上部に向かって吹き込むことで、上昇流が生じる。この上昇流によって、容器11内が撹拌される。これにより、より多くの超臨界CO2に材料が接するので、超臨界CO2の材料への浸透率を向上させることができる。
次に、第2実施形態の混合装置について、図面を参照しつつ説明する。なお、第1実施形態と共通する構成およびそれにより奏される効果については説明を省略し、主に、第1実施形態と異なる点について説明する。なお、第1実施形態と同じ部材については、第1実施形態と同じ符号を付している。
本実施形態の混合装置101における混合機105の側面断面図を図8に示す。本実施形態の混合機105においては、接続配管18を介して複数の容器11が上下方向に接続されている。接続配管18には、気密性を有するバルブ(開度調整機構)18aが設けられている。上段の容器11内で混合された混合物は、接続配管18を通って下段の容器11内に供給され、下段の容器11内でさらに添加物と混合される。バルブ18aを閉じることで、上段の容器11内の気密性が保たれる。
なお、第4変形例における混合機105の側面断面図である図9に示すように、接続配管18は、下流側において複数に分岐していてもよい。接続配管18の分岐先には、容器11がそれぞれ設けられている。上段の容器11内で混合された混合物を複数に分割し、下段の複数の容器11内に吹き込む添加物の種類をそれぞれ異ならせることで、複数種類の混合物を同時に製造することができる。また、高温に弱い添加物と、発熱反応を起こす添加物とを、別々の容器11に吹き込むことで、高温に弱い添加物が熱の影響を受けないようにすることができる。これにより、発熱反応を伴うプロセスと発熱反応を伴わないプロセスとを同時に進めることができる。
以上に述べたように、本実施形態に係る混合装置101によると、接続配管18を介して複数の容器11を上下方向に接続する。それぞれの容器11内で混合を行うことで、小さな空間での密な混合が可能となる。これにより、段階的かつ効率的に混合を進めることができる。
次に、第3実施形態の混合装置について、図面を参照しつつ説明する。なお、第1実施形態と共通する構成およびそれにより奏される効果については説明を省略し、主に、第1実施形態と異なる点について説明する。なお、第1実施形態と同じ部材については、第1実施形態と同じ符号を付している。
本実施形態の混合装置201における混合機205の側面断面図を図10に示す。本実施形態の混合機205は、貯蔵タンク22と、導入管23と、制御装置24と、を有している。
次に、貯蔵制御のフローチャートである図11を用いて、混合機205の動作を説明する。
以上に述べたように、本実施形態に係る混合装置201によると、容器11から排出された超臨界CO2を貯蔵タンク22内に貯蔵し、貯蔵タンク22内の超臨界CO2を予備混合器13内に導入する。容器11から排出された超臨界CO2を有効利用することで、動力を低減させることができる。
2 第1熱交換器
3 ポンプ
4 第2熱交換器
5,105,205 混合機
11 容器
11a ノズル
11b 屈折壁
11c 曲壁
12 粉砕機(微細化装置)
13 予備混合器
14 排出管
15 補助混練装置
16 ベルトコンベア
17 ノズル
18 接続配管
19 解砕機(添加物微細化装置)
20 混練翼
21 解砕機
22 貯蔵タンク
23 導入管
23a バルブ(開度調整機構)
24 制御装置
25 流出管
25a バルブ(開度調整機構)
26 放出管
27 添加物貯蔵部
28 供給管
29 光学センサ
Claims (13)
- 超臨界流体または亜臨界流体と材料とが内部で混合される容器を有し、
前記材料が、前記容器の上方から前記容器内に投入されるとともに、前記超臨界流体または前記亜臨界流体が、前記容器の側方から前記容器内の上部に向かって前記容器内に吹き込まれることを特徴とする混合装置。 - 前記容器は、横幅よりも縦幅の方が長いことを特徴とする請求項1に記載の混合装置。
- 前記材料を微細化する微細化装置をさらに有し、
前記微細化装置で微細化された前記材料が、前記容器の上方から前記容器内に投入されることを特徴とする請求項1又は2に記載の混合装置。 - 前記超臨界流体または前記亜臨界流体に添加物を溶解させる予備混合器をさらに有し、
前記超臨界流体または前記亜臨界流体に溶解された前記添加物が、前記容器の側方から前記容器内の上部に向かって前記容器内に吹き込まれることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の混合装置。 - 前記添加物を微細化する添加物微細化装置をさらに有し、
前記添加物微細化装置で微細化された前記添加物が、前記予備混合器で前記超臨界流体または前記亜臨界流体に溶解されることを特徴とする請求項4に記載の混合装置。 - 前記容器における前記超臨界流体または前記亜臨界流体の吹き込み位置は、上下方向に複数設けられており、
前記容器の横幅は、下に行くほど小さくされていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の混合装置。 - 前記容器の上壁と側壁とは、曲壁または1以上の鈍角で折れ曲がった屈折壁で接続されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の混合装置。
- 接続配管を介して複数の前記容器が上下方向に接続されており、
前記接続配管には、気密性を有する開度調整機構が設けられていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の混合装置。 - 前記接続配管は、下流側において複数に分岐していることを特徴とする請求項8に記載の混合装置。
- 前記接続配管内に、混練翼が設けられていることを特徴とする請求項8又は9に記載の混合装置。
- 前記接続配管に、解砕機が設けられていることを特徴とする請求項8〜10のいずれか1項に記載の混合装置。
- 流出管を介して前記容器に接続され、前記容器から排出された前記超臨界流体または前記亜臨界流体を貯蔵可能な貯蔵タンクと、
前記予備混合器と前記貯蔵タンクとを接続する導入管と、
前記容器から排出された前記超臨界流体または前記亜臨界流体を前記貯蔵タンク内に貯蔵させるとともに、前記貯蔵タンク内の前記超臨界流体または前記亜臨界流体を前記予備混合器内に導入させる制御装置と、
をさらに有することを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の混合装置。 - 前記容器内の圧力を測定する第1圧力計と、
前記予備混合器内の圧力を測定する第2圧力計と、
前記貯蔵タンク内の圧力を測定する第3圧力計と、
をさらに有し、
前記流出管および前記導入管には、開度調整機構がそれぞれ設けられており、
前記制御装置は、前記第1圧力計および前記第3圧力計の測定値に基づいて、前記流出管に設けられた前記開度調整機構を制御することで、前記容器から排出された前記超臨界流体または前記亜臨界流体を前記貯蔵タンク内に貯蔵させるとともに、前記第2圧力計の測定値に基づいて、前記導入管に設けられた前記開度調整機構を制御することで、前記貯蔵タンク内の前記超臨界流体または前記亜臨界流体を前記予備混合器内に導入させることを特徴とする請求項12に記載の混合装置。
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