JP2019084763A

JP2019084763A - 混合装置

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Publication number: JP2019084763A
Application number: JP2017215011A
Authority: JP
Inventors: 孝祐東; Kosuke Azuma; 和久福谷; Kazuhisa Fukutani
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2017-11-07
Filing date: 2017-11-07
Publication date: 2019-06-06

Abstract

【課題】従来に比べ材料をより混合させる。【解決手段】混合装置（１）は、混合器５０を備える。混合器５０は、超臨界状態または亜臨界状態の作動流体１１の存在下で、ゴムまたは樹脂を含む材料２１を混合させる。混合器５０は、チャンバ５１と、微細化機構５５と、を備える。チャンバ５１の内部に、作動流体１１および材料２１の流路が形成される。微細化機構５５は、チャンバ５１内に配置され、材料２１を微細化する。【選択図】図２

Description

本発明は、材料を混合する混合装置に関する。

例えば特許文献１に、超臨界流体または亜臨界流体の存在下で、材料（同文献ではゴム）を混合（同文献では混練）することが記載されている（同文献の段落００４０参照）。この混合は、ローターやスクリューなどの混練部材によって行われる（同文献の段落００２７、００４０参照）。

特許第５２５９２０３号公報

ローターやスクリューなどの混練部材のみによる材料の混合では、混合性が不十分な場合がある。従来に比べ材料をより混合できるようにすることが望まれている。

そこで、本発明は、従来に比べ材料をより混合させることができる混合装置を提供することを目的とする。

本発明の混合装置は、混合器を備える。前記混合器は、超臨界状態または亜臨界状態の作動流体の存在下で、ゴムまたは樹脂を含む材料を混合させる。前記混合器は、チャンバと、微細化機構と、を備える。前記チャンバは、前記作動流体および前記材料の流路を前記チャンバの内部に形成する。前記微細化機構は、前記チャンバ内に配置され、前記材料を微細化する。

上記構成により、従来に比べ材料をより混合させることができる。

第１実施形態の混合装置１を示すブロック図である。図１に示す混合器５０を、軸方向Ｘに直交する方向から見た断面図である。図２に示す混合器５０を、軸方向Ｘから見た断面図である。図２のＦ４−Ｆ４矢視断面図である。第２実施形態の図２相当図である。図５のＦ６−Ｆ６矢視断面図であり、固定式微細化機構２６０の例を示す図である。固定式微細化機構２６０の例を示す図６相当図である。固定式微細化機構２６０の例を示す図６相当図である。固定式微細化機構２６０の例を示す図６相当図である。固定式微細化機構２６０の例を示す図６相当図である。固定式微細化機構２６０の例を示す図６相当図である。固定式微細化機構２６０の例を示す図６相当図である。固定式微細化機構２６０の例を示す図６相当図である。変形例１の固定式微細化機構３６０を示す図６相当図である。図５に示す横方向Ｙから、変形例２の固定式微細化機構４６０を見た断面図である。変形例２の固定式微細化機構４６０を示す図１５相当図である。変形例２の固定式微細化機構４６０を示す図１５相当図である。変形例２の固定式微細化機構４６０を示す図１５相当図である。変形例２の固定式微細化機構４６０を示す図１５相当図である。変形例３の固定式微細化機構５６０を示す図６相当図である。

図１〜図４を参照して、第１実施形態の混合装置１について説明する。

混合装置１（混練装置、攪拌装置）は、作動流体１１を用いて材料２１を混合する装置である。上記「混合」には、混練および攪拌が含まれる。混合装置１は、製造部１０と、貯蔵部２０と、溶解部３０と、混合器５０と、分離器７１と、を備える。

製造部１０（超臨界製造部、亜臨界製造部）は、作動流体１１を製造する部分である。作動流体１１は、超臨界状態の流体（超臨界流体）、または亜臨界状態の流体（亜臨界流体）である。混合装置１は、超臨界混合装置、または亜超臨界混合装置である。超臨界流体の温度は、臨界温度（Ｔｃ）以上であり、超臨界流体の圧力は、臨界圧力（Ｐｃ）以上である。超臨界流体は、液体および気体の特性を有する。超臨界流体は、液体と同様に溶質を融解させる力（溶解性）と、気体と同様に溶質を拡散させる力（拡散性）と、を有する。亜臨界流体の特性（溶解性および拡散性）は、超臨界流体の特性とほぼ同じである。亜臨界流体の温度Ｔおよび圧力Ｐは、例えば次のいずれかの条件を満たす。以下の各例の温度Ｔおよび臨界温度Ｔｃのそれぞれの単位は摂氏である。［亜臨界状態の例１］Ｔ≧Ｔｃ、かつ、Ｐ＜Ｐｃ、を満たす。［亜臨界状態の例２］Ｔ＜Ｔｃ、かつ、Ｐ＜Ｐｃ、かつ、Ｔが常温よりも十分高く、かつ、Ｐが常圧（大気圧）よりも十分高い。［亜臨界状態の例３］０．５＜Ｔ／Ｔｃ＜１．０、かつ、０．５＜Ｐ／Ｐｃ、を満たす。［亜臨界状態の例４］０．５＜Ｔ／Ｔｃ、かつ、０．５＜Ｐ／Ｐｃ＜１．０、を満たす。［亜臨界状態の例５］臨界温度Ｔｃが０℃以下の場合、０．５＜Ｐ／Ｐｃを満たす。

作動流体１１を構成する物質は、できるだけ容易に、超臨界状態または亜臨界状態とすることが可能な物質であることが好ましい。作動流体１１の極性と材料２１の極性との差は、作動流体１１に材料２１が溶解できる程度に小さい。作動流体１１を構成する物質は、例えば二酸化炭素である。二酸化炭素の臨界温度は、３１℃である。二酸化炭素の臨界圧力は、７．４ＭＰａである。二酸化炭素は、例えば、３１℃以上、かつ７．１ＭＰａ以上であれば、亜臨界状態である。二酸化炭素は、例えば、２０℃の場合、１５ＭＰａ以上であれば、亜臨界状態である。なお、作動流体１１を構成する物質は、二酸化炭素でなくてもよく、例えば窒素などでもよい。以下では、「超臨界状態または亜臨界状態」を、「超臨界状態など」という場合がある。作動流体１１は、溶解部３０において材料２１が作動流体１１に溶解するとき、および、混合器５０において作動流体１１の存在下で材料２１が混合されるときには、超臨界状態などである。なお、超臨界状態などではない状態（例えば気体または液体）の作動流体１１を、流体１２ともいう。

作動流体１１は、亜臨界状態よりも、超臨界状態であることが好ましい。作動流体１１が超臨界状態の場合は、亜臨界状態の場合よりも、材料２１がより混合される。例えば、材料２１（下記の主材料２１ａ）がゴムの場合、混合装置１で混合が行われた製品ゴムの品質を、製品ゴム（例えばＶベルトなど）の摩耗率で評価する場合がある。この評価では、摩耗率が小さい順に（品質が高い順に）、超臨界状態の作動流体１１を用いた場合、亜臨界状態の作動流体１１を用いた場合、大気圧の流体１２を用いた場合、となる。例えば、製造部１０は、冷却器１５と、ポンプ１６と、加熱器１７と、を備える。

冷却器１５（熱交換器）は、気体の流体１２を冷却することで、流体１２を液体にする。流体１２が二酸化炭素の場合、冷却器１５は、例えば、大気圧（０．１ＭＰａ）の気体の二酸化炭素を液体にする。

ポンプ１６は、作動流体１１を圧送する（流す）。ポンプ１６は、液体の流体１２を加圧する。ポンプ１６が液体の流体１２を加圧する場合は、気体の流体１２を加圧する場合に比べ、ポンプ１６を小さくできる。流体１２が二酸化炭素の場合、ポンプ１６は、流体１２を、例えば２〜３ＭＰａなどにする。

加熱器１７（熱交換器）は、液体の流体１２を加熱することで、流体１２を蒸発させる。加熱器１７は、容器内で流体１２を蒸発させることで、流体１２を加圧する。その結果、流体１２は、超臨界状態または亜臨界状態になる。流体１２が二酸化炭素の場合、加熱器１７は、流体１２を、例えば７〜８ＭＰａなどに加圧する。

貯蔵部２０（材料貯蔵部）は、材料２１を貯蔵する部分である。貯蔵部２０は、溶解部３０に材料を投入する投入口を有する。材料２１には、複数の種類のものが含まれる。例えば、材料２１には、主材料２１ａ（主原材料）と、副材料２１ｂ（副原材料、添加剤、添加物）と、がある。主材料２１ａは、高分子材料を含む。主材料２１ａは、ゴムまたは樹脂を含む。副材料２１ｂは、例えばフィラーなどである。副材料２１ｂは、無機物を含んでもよく、有機物を含んでもよい。副材料２１ｂは、例えば植物由来材料を含んでもよく、例えばセルロースナノファイバーなどを含んでもよい。例えば、混合装置１は、ゴム混合（混練）装置、または樹脂混合（混練）装置などである。

溶解部３０は、作動流体１１に材料２１を溶解させる部分である。材料２１が、貯蔵部２０から溶解部３０に投入される。作動流体１１が、製造部１０から溶解部３０に投入される。そして、材料２１が、溶解部３０で作動流体１１に溶解する。なお、作動流体１１に溶解する材料２１は、材料２１の全部でなくてもよく、材料２１の一部のみでもよい。

混合器５０（混練器、攪拌器）は、材料２１を混合する部分である。混合器５０は、溶解部３０よりも下流側に設けられる。上記「下流」は、作動流体１１および材料２１の流れの下流を意味する（上流についても同様）。混合器５０は、超臨界状態または亜臨界状態の作動流体１１の存在下（超臨界雰囲気または亜臨界雰囲気）で、材料２１を混合させる。混合器５０は、主材料２１ａと副材料２１ｂとを混合する。超臨界状態などの作動流体１１の存在下でこの混合が行われるので、超臨界状態などでない流体１２の存在下で混合が行われる場合に比べ、副材料２１ｂの分散が促進され、主材料２１ａと副材料２１ｂとの混合が促進される。図２に示すように、混合器５０は、チャンバ５１と、混合翼５３と、微細化機構５５と、を備える。チャンバ５１の中心軸の方向を軸方向Ｘとする。軸方向Ｘにおいて、上流側を上流側Ｘ１とし、下流側を下流側Ｘ２とする。

チャンバ５１は、材料２１を混合させる容器である。チャンバ５１の内部に、作動流体１１および材料２１の流路（混合流路）が形成される。チャンバ５１は、軸方向Ｘに長い管状である。なお、図２では、作動流体１１および材料２１の流れの向きを示す矢印の一部に、作動流体１１および材料２１の符号を付した。

混合翼５３（混練翼、攪拌翼）は、材料２１を混合させる翼である。混合翼５３とチャンバ５１の内面（壁面）との間で、材料２１にせん断力が加わることで、材料２１が混合される。混合翼５３は、チャンバ５１内に配置される。混合翼５３は、軸方向Ｘに延びる。図３に示すように、混合翼５３は、軸部５３ａと、翼部５３ｂと、を備える。軸部５３ａは、軸方向Ｘに延び、例えば円柱状である。翼部５３ｂは、軸部５３ａから径方向外側に突出する。図２に示す翼部５３ｂは、例えば螺旋状などである。作動流体１１および材料２１は、混合翼５３に沿うように流れ、例えば旋回流となる。その結果、材料２１の混合が促進される。なお、図２などでは、混合翼５３を簡略化して示した。

この混合翼５３は、１本（１軸）のみ設けられてもよく、複数本（複数軸、２軸、３軸など）設けられてもよい（図６などを参照）。混合翼５３が複数本設けられる場合は、混合翼５３が１本のみ設けられる場合よりも、材料２１をより混合させることができる。図３に示すように、軸方向Ｘから見た混合翼５３の外周部（以下「混合翼５３の外周部」）と、軸方向Ｘから見たチャンバ５１の断面の内面（以下「チャンバ５１の断面内面」）と、が対応する形状（対になる形状）である。混合翼５３の外周部と、チャンバ５１の断面内面との間には、隙間が設けられる。混合翼５３の外周部の形状は、例えば、円形、楕円形、またはこれらに近い形状などである。チャンバ５１の断面内面の形状は、例えば次の通りである。［例１］混合翼５３が１本のみ設けられる場合、チャンバ５１の断面内面の形状は、混合翼５３の外周部の形状と同様の形状であり、例えば、円形、楕円形、またはこれらに近い形状などである。［例２］混合翼５３が複数本設けられる場合（図６などを参照）、チャンバ５１の断面内面の形状は、複数の「混合翼５３の外周部の形状」を重ね合わせた形状の、外周部分の形状である。例えば、チャンバ５１の断面内面の形状は、円形、楕円形、またはこれらに近い形状を、複数重ね合わせた形状の、外周部分の形状である。

この混合翼５３は、図２に示すチャンバ５１に対して回転する。混合翼５３は、軸部５３ａの中心軸を回転軸として回転する。混合翼５３は、チャンバ５１に対して固定されてもよい（第２実施形態の説明を参照）。

微細化機構５５（材料微細化機構）は、材料２１を微細化する。微細化機構５５は、材料２１を微細化し、材料２１の表面積を増加させることで、材料２１の混合を促進させる。微細化機構５５は、チャンバ５１内に配置される。微細化機構５５は、混合翼５３の上流側Ｘ１の端と下流側Ｘ２の端との間の位置（途中部分）に配置されてもよく、混合翼５３の軸方向Ｘにおける端に配置されてもよい。微細化機構５５は、１つのみ設けられてもよく、チャンバ５１の軸方向Ｘに間隔をあけて複数設けられてもよい。微細化機構５５が複数設けられる場合は、１つのみ設けられる場合に比べ、微細化機構５５が材料２１を微細化させる回数が増えるので、材料２１をより混合させることができる（混合性能が向上する）。微細化機構５５は、可動式微細化機構６０を備える。微細化機構５５が複数設けられる場合、複数の微細化機構５５の少なくとも一部は、可動式微細化機構６０である。微細化機構５５が１つのみ設けられる場合、微細化機構５５は、可動式微細化機構６０である。

可動式微細化機構６０は、チャンバ５１に対して回転する。可動式微細化機構６０は、回転刃（粉砕機、回転式粉砕機）である。可動式微細化機構６０は、混合翼５３に固定され、例えば軸部５３ａに固定される。可動式微細化機構６０は、混合翼５３と一体的に回転する。可動式微細化機構６０は、混合翼５３に固定されなくてもよい。可動式微細化機構６０は、例えば板状であり、例えばブロック状などでもよい。可動式微細化機構６０が板状の場合、可動式微細化機構６０の厚さ方向は、例えば軸方向Ｘであり、軸方向Ｘに対して傾いた方向でもよい。図４に、軸方向Ｘから見た可動式微細化機構６０の例を示す。可動式微細化機構６０は、チャンバ５１の内面との間に隙間（空間）を開けて配置される。可動式微細化機構６０の形状は、回転する可動式微細化機構６０が、材料２１に接触し、材料２１を粉砕できるように設定される。なお、可動式微細化機構６０の形状は、図４に示す形状でなくてもよい。

分離器７１は、図１に示すように、作動流体１１に溶解した材料２１から、作動流体１１（流体１２）を分離（脱揮）させる。分離器７１は、混合器５０よりも下流に設けられる。分離器７１は、作動流体１１および材料２１の圧力を下げ、作動流体１１を気化させる（気体の流体１２にする）ことで、材料２１から作動流体１１を分離する。その結果、分離器７１は、材料２１を析出させる。分離器７１は、析出させた材料２１を排出する。

（作動）
図１に示す混合装置１は、次のように作動する。ポンプ１６が駆動されることで、作動流体１１が、製造部１０から溶解部３０に流入（圧入）される。また、材料２１が、貯蔵部２０の投入口から溶解部３０に投入される。溶解部３０では、材料２１が、作動流体１１に溶解する。そして、作動流体１１および材料２１が、混合器５０に流入する。混合器５０では、作動流体１１の存在下で、材料２１が混合される。混合された材料２１は、分離器７１に流入する。分離器７１では、作動流体１１が材料２１から分離され、材料２１が析出する。

（微細化による作用）
混合器５０内（チャンバ５１（図２参照）内）の材料２１は、例えば次のように混合される。主材料２１ａ間には、隙間（空間）がある。作動流体１１に溶解した副材料２１ｂは、主材料２１ａの隙間に入り込み、主材料２１ａに接触する。すると、副材料２１ｂが、主材料２１ａに浸透する。

図２に示す混合器５０で材料２１が混合されていくと、材料２１が下流側Ｘ２に流れるほど、材料２１が固まっていく（材料２１の隙間が減っていく、材料２１の表面積が減っていく）。特に、混合翼５３がチャンバ５１に対して回転する場合は、上流側Ｘ１の材料２１が下流側Ｘ２の材料２１を押し出すので、材料２１が固まりやすい。そこで、微細化機構５５が、材料２１を微細化する。これにより、材料２１どうしが接触すること（固まること）が抑制され、材料２１の表面積が増える。さらに詳しくは、材料２１が微細化されることで、主材料２１ａの隙間が増え、主材料２１ａの表面積が増える。よって、作動流体１１が、主材料２１ａの表面に接触しやすい。よって、作動流体１１に溶解した副材料２１ｂが、主材料２１ａに浸透しやすい。

また、材料２１が微細化されることで、材料２１のうち、微細化機構５５で微細化される前には表面ではなかった部分が新たな表面になる（表面が更新される）。さらに詳しくは、例えば、主材料２１ａのうち、微細化機構５５で微細化される前には副材料２１ｂが浸透していなかった部分が、新たな表面になる。そして、作動流体１１に溶解した副材料２１ｂが、主材料２１ａの新たな表面に接触し、主材料２１ａに浸透する。よって、主材料２１ａに副材料２１ｂが浸透しやすい。

図１に示す混合装置１による効果は次の通りである。

（第１の発明の効果）
混合装置１は、混合器５０を備える。混合器５０は、超臨界状態または亜臨界状態の作動流体１１の存在下で、ゴムまたは樹脂を含む材料２１を混合させる。図２に示すように、混合器５０は、チャンバ５１と、微細化機構５５と、を備える。チャンバ５１は、作動流体１１および材料２１の流路をチャンバ５１の内部に形成する。

［構成１］微細化機構５５は、チャンバ５１内に配置され、材料２１を微細化する。

上記［構成１］により、材料２１が微細化されるので、材料２１の表面積を増やすことができる。よって、材料２１の表面と、材料２１が溶解した作動流体１１と、を接触させやすい。よって、従来に比べ材料２１をより混合させることができる（混合効率を向上させることができる）。

（第２の発明の効果）
［構成２］微細化機構５５は、チャンバ５１に対して回転する可動式微細化機構６０を備える。

上記［構成２］により、可動式微細化機構６０が材料２１を粉砕するので、材料２１を確実に微細化させることができる。その結果、材料２１をより混合させることができる。

（第２実施形態）
図５〜図１３を参照して、第２実施形態の混合装置２０１の混合器２５０について、第１実施形態との相違点を説明する。なお、第２実施形態の混合装置２０１のうち、第１実施形態との共通点については、第１実施形態と同一の符号を付すなどして、説明を省略した。共通点の説明を省略する点については他の実施形態の説明も同様である。図５に示す混合装置２０１は、第１実施形態の混合翼５３（図２参照）とは異なる混合翼２５３を備える。また、微細化機構５５は、固定式微細化機構２６０を備える。

混合器２５０に関する方向を次のように定義する。図６に示すように、チャンバ５１の軸方向Ｘに直交する方向かつ水平方向を横方向Ｙとする。横方向Ｙにおける一方側を左側Ｙ１とし、横方向Ｙにおける左側Ｙ１とは逆側を右側Ｙ２とする。なお、「左」および「右」は説明の便宜上用いたにすぎず、「左」と「右」とを入れ替えてもよい。上下方向Ｚ（鉛直方向）の上側を上側Ｚ１、下側を下側Ｚ２とする。

混合翼２５３は、図５に示すチャンバ５１に対して固定される。混合翼２５３は、スタティックミキサであり、静的翼である。混合翼２５３は、チャンバ５１に対して回転しない、非回転翼である。混合翼２５３がチャンバ５１に固定されるので、混合翼２５３を回転させるための装置や部材（回転軸など）を設ける必要がない。

固定式微細化機構２６０は、次のように構成される。複数の微細化機構５５の少なくとも一部は、固定式微細化機構２６０である。微細化機構５５が１つのみ設けられる場合、微細化機構５５は、固定式微細化機構２６０である。固定式微細化機構２６０は、チャンバ５１に対して固定される。固定式微細化機構２６０は、チャンバ５１に直接固定されてもよく、チャンバ５１に間接的に固定されてもよい。例えば、固定式微細化機構２６０は、混合翼２５３に固定され、その結果チャンバ５１に固定されてもよい。

固定式微細化機構２６０は、チャンバ５１の軸方向Ｘに間隔をあけて複数設けられることが好ましい。この場合、複数の固定式微細化機構２６０の形状は、互いに異なることが好ましい。これにより、材料２１をより混合させることができる。

固定式微細化機構２６０の形状は、様々に設定され得る。図６に示すように、固定式微細化機構２６０は、チャンバ５１の内面に沿う部分２６０ａを備えてもよい。固定式微細化機構２６０は、軸部５３ａの外周面に沿う部分２６０ｂを備えてもよい。固定式微細化機構２６０は、軸部５３ａの外周面との間に隙間をあけて配置されてもよい。例えば、固定式微細化機構２６０は、閉塞部２６１を備える。以下では、混合器５０に混合翼２５３が２本設けられる場合について説明する。なお、混合翼２５３は、１本のみ設けられてもよく、３本以上設けられてもよい。

閉塞部２６１は、チャンバ５１内の流路の一部を塞ぐ（埋める）部分である。閉塞部２６１の形状は様々に設定され得る。

閉塞部２６１の上端部（上側Ｚ１の端部）および下端部（下側Ｚ２の端部）のそれぞれの上下方向Ｚ位置（上下方向Ｚにおける位置）は、例えば次の［例Ａ１］〜［例Ａ８］のいずれかの上下方向Ｚ位置である。なお、閉塞部２６１の上端部は、閉塞部２６１の下端部よりも上側Ｚ１である。［例Ａ１］チャンバ５１の上端部。［例Ａ２］軸部５３ａの上端部。なお、複数の軸部５３ａが上下方向Ｚに互いにずれて配置される場合（図示なし）は、いずれかの軸部５３ａの上端部。例えば、最も上側Ｚ１に配置される軸部５３ａの上端部でもよく、最も下側Ｚ２に配置される軸部５３ａの上端部でもよい（下記の［例Ａ３］および［例Ａ５］についても同様）。［例Ａ３］軸部５３ａの上下方向Ｚにおける中央。［例Ａ４］チャンバ５１の上下方向Ｚにおける中央。［例Ａ５］軸部５３ａの下端部。［例Ａ６］チャンバ５１の下端部。［例Ａ７］上記［例Ａ１］〜［例Ａ６］の各位置の近傍の位置。［例Ａ８］上記［例Ａ１］〜［例Ａ６］の各位置の間の位置。例えば、上記［例Ａ５］の位置と［例Ａ６］の位置との間の位置など。

閉塞部２６１の右端部（右側Ｙ２の端部）および左端部（左側Ｙ１の端部）のそれぞれの横方向Ｙにおける位置は、例えば次の［例Ｂ１］〜［例Ｂ６］のいずれかの横方向Ｙにおける位置である。なお、閉塞部２６１の左端部は、閉塞部２６１の右端部よりも左側Ｙ１である。［例Ｂ１］チャンバ５１の左端部。［例Ｂ２］軸部５３ａの左端部。なお、複数の軸部５３ａが横方向Ｙに互いにずれて配置される場合は、いずれかの軸部５３ａの左端部。例えば、最も左側Ｙ１に配置される軸部５３ａの左端部でもよく、最も右側Ｙ２に配置される軸部５３ａの左端部でもよい（下記の［例Ｂ３］および［例Ｂ５］についても同様）。［例Ｂ３］軸部５３ａの横方向Ｙにおける中央。［例Ｂ４］チャンバ５１の横方向Ｙにおける中央。［例Ｂ５］軸部５３ａの右端部。［例Ｂ６］チャンバ５１の右端部。［例Ｂ７］上記［例Ｂ１］〜［例Ｂ６］の各位置の近傍の位置。［例Ｂ８］上記［例Ｂ１］〜［例Ｂ６］の各位置の間の位置。閉塞部２６１の具体例は、次の通りである。

下記の［例Ｃ１］〜［例Ｃ５］における「位置」は、上下方向Ｚにおける位置を意味する。

［例Ｃ１、Ｃ２］図６および図７に示す例では、閉塞部２６１は、チャンバ５１内の流路の下部（下側Ｚ２部分）を塞ぐ、下部閉塞部２６１ａである。［例Ｃ１］図６に示す例では、下部閉塞部２６１ａは、チャンバ５１内の流路の下半分を塞ぐ。具体的には例えば、下部閉塞部２６１ａの上端部の位置は、チャンバ５１の上下方向Ｚにおける中央と同じ位置である。下部閉塞部２６１ａの下端部の位置は、チャンバ５１の下端部と同じ位置である。［例Ｃ２］図７に示す例では、下部閉塞部２６１ａの上端部の位置は、チャンバ５１の下端部と軸部５３ａの上下方向Ｚ中央部との間と同じ位置である。下部閉塞部２６１ａの下端部の位置は、チャンバ５１の下端部と同じ位置である。

図５に示す下部閉塞部２６１ａによる作用は次の通りである。材料２１は、重力により、チャンバ５１内の流路の下部に滞留しやすい。そのため、滞留した材料２１の混合が不可能または困難になる場合がある。そこで、下部閉塞部２６１ａが設けられる。すると、作動流体１１および材料２１は、下部閉塞部２６１ａを避けるように流れる。例えば、下部閉塞部２６１ａよりも上側Ｚ１の流路が開かれている場合は、作動流体１１および材料２１は、下部閉塞部２６１ａを乗り越えるように流れる（下部閉塞部２６１ａよりも上側Ｚ１を流れる）。よって、材料２１を、チャンバ５１内の流路の下部から、下部以外の部分に移動させる（攪拌させる）ことができる。例えば、材料２１をチャンバ５１内の上部（上側Ｚ１部分）に移動させることができる。よって、チャンバ５１内の流路の下部への材料２１の滞留を抑制できる。その結果、材料２１をより混合させることができる。なお、下部閉塞部２６１ａよりも右側Ｙ２または左側Ｙ１の流路が開かれていてもよい（図１０、図１２、図１３参照）。この場合、作動流体１１および材料２１は、下部閉塞部２６１ａを避けるように、下部閉塞部２６１ａよりも右側Ｙ２または左側Ｙ１を流れる。

［例Ｃ３］図８に示す例では、閉塞部２６１は、チャンバ５１内の流路の上部を塞ぐ。具体的には例えば、閉塞部２６１は、チャンバ５１内の流路の上半分を塞ぐ。閉塞部２６１の上端部の位置は、チャンバ５１の上端部と同じ位置である。閉塞部２６１の下端部の位置は、チャンバ５１の上下方向Ｚにおける中央部と同じ位置である。

［例Ｃ４］図９に示す例では、閉塞部２６１は、チャンバ５１内の流路の上部および下部を塞ぐ。具体的には例えば、チャンバ５１内の流路の上部を塞ぐ閉塞部２６１の上端部の位置は、チャンバ５１の上端部と同じ位置である。この閉塞部２６１の下端部の位置は、軸部５３ａの上端部と同じ位置である。また、チャンバ５１内の流路の下部を塞ぐ閉塞部２６１（下部閉塞部２６１ａ）の上端部の位置は、軸部５３ａの下端部と同じ位置である。この下部閉塞部２６１ａの下端部の位置は、チャンバ５１の下端部と同じ位置である。

［例Ｃ５］図１０に示す例では、閉塞部２６１は、チャンバ５１内の流路の下部および上下方向Ｚ中央部を塞ぐ。具体的には例えば、閉塞部２６１の上端部の位置は、軸部５３ａの上端部よりも上側Ｚ１の、軸部５３ａの上端部の近傍と同じ位置である。閉塞部２６１の下端部の位置は、チャンバ５１の下端部と同じ位置である。

下記の［例Ｃ６］〜［例Ｃ８］における「位置」は、横方向Ｙにおける位置を意味する。

［例Ｃ６］図１１に示す例では、閉塞部２６１は、チャンバ５１内の流路の横方向Ｙ中央部を塞ぐ。具体的には例えば、閉塞部２６１の左端部の位置は、左側Ｙ１に配置される軸部５３ａの左端部と同じ位置である。閉塞部２６１の右端部の位置は、右側Ｙ２に配置される軸部５３ａの右端部と同じ位置である。

［例Ｃ７］図１２に示す例では、閉塞部２６１は、チャンバ５１内の流路の右側Ｙ２部分（横方向Ｙ一方側部分）を塞ぐ。具体的には例えば、閉塞部２６１の左端部の位置は、右側Ｙ２に配置される軸部５３ａの右端部と同じ位置である。閉塞部２６１の右端部の位置は、チャンバ５１の右端部と同じ位置である。なお、閉塞部２６１は、チャンバ５１内の流路の左側Ｙ１部分を塞いでもよい。

［例Ｃ８］図１３に示す例では、閉塞部２６１は、チャンバ５１内の流路の左側Ｙ１部分（横方向Ｙ一方側部分）および横方向Ｙ中央部を塞ぐ。具体的には例えば、閉塞部２６１の左端部の位置は、チャンバ５１の左端部と同じ位置である。閉塞部２６１の右端部の位置は、右側Ｙ２に配置される軸部５３ａの右端部と同じ位置である。なお、閉塞部２６１は、チャンバ５１内の流路の右側Ｙ２部分および横方向Ｙ中央部を塞いでもよい。

閉塞部２６１は、図５に示すように、板状の板状部２６２（邪魔板、表面更新板）を備える。板状部２６２の厚さ方向は、例えば軸方向Ｘであり、軸方向Ｘに対して傾いた方向でもよい。なお、閉塞部２６１の全体が板状部２６２でもよく、閉塞部２６１の一部のみが板状部２６２でもよい。閉塞部２６１には、例えばブロック状などの、板状部２６２でない部分があってもよい。

図５に示す混合装置２０１による効果は次の通りである。

（第３の発明の効果）
［構成３］微細化機構５５は、チャンバ５１に対して固定される固定式微細化機構２６０を備える。

上記［構成３］により、微細化機構５５の動力を抑制できる（例えばなくせる）。

（第４の発明の効果）
［構成４］固定式微細化機構２６０は、チャンバ５１内の流路の一部を塞ぐ板状部２６２を備える。

上記［構成４］により、固定式微細化機構２６０が、例えばブロック状などの場合に比べ、固定式微細化機構２６０を小さくできる。また、固定式微細化機構２６０が、例えば網状などの場合に比べ、固定式微細化機構２６０を簡易に構成できる。

（第５の発明の効果）
［構成５］固定式微細化機構２６０は、チャンバ５１内の流路の下部を塞ぐ下部閉塞部２６１ａを備える。

重力により、チャンバ５１内の流路の下部に、材料２１が滞留しやすい。そこで、混合装置２０１は、上記［構成５］を備える。よって、材料２１が滞留しやすい位置が、下部閉塞部２６１ａにより塞がれる。よって、作動流体１１および材料２１が、下部閉塞部２６１ａを避けるように流れやすい。よって、チャンバ５１内の流路の下部に、材料２１が滞留することを抑制できる。

（第９の発明の効果）
［構成９］固定式微細化機構２６０は、チャンバ５１の軸方向Ｘに間隔をあけて複数設けられる。複数の固定式微細化機構２６０の形状は、互いに異なる。

上記［構成９］により、作動流体１１および材料２１の流れがより複雑になる。よって、材料２１をより混合させることができる。

（変形例１）
図１４を参照して、変形例１の固定式微細化機構３６０について説明する。固定式微細化機構３６０は、孔３６３を備える。孔３６３は、固定式微細化機構３６０を軸方向Ｘに貫通するように、固定式微細化機構３６０に形成される。孔３６３は、板状部２６２を軸方向Ｘに貫通するように、板状部２６２に形成される。孔３６３は、１つの固定式微細化機構３６０に、１つ以上設けられ、例えば複数設けられる。孔３６３は、図１４に示す例では７つ設けられ、７つ未満設けられてもよく、８つ以上設けられてもよい。孔３６３は、例えばパンチングメタルのように、多数（数十、数百など）設けられてもよい。軸方向Ｘから見た孔３６３の形状は、円形、楕円形、多角形、またはこれらに近い形状などである。孔３６３の大きさ（円形であれば直径）を調整することで、材料２１の混合効率を調整できる。孔３６３を大きくすれば、材料２１が孔３６３を通過しやすくなる。孔３６３を小さくすれば、材料２１が微細化されやすくなる。孔３６３の大きさを調整することで、材料２１の通過しやすさと、材料２１の微細化されやすさと、の度合い（バランス）を調整できる。

（第６の発明の効果）
［構成６］図１４に示すように、固定式微細化機構３６０は、板状部２６２を貫通するように形成される孔３６３を備える。

上記［構成６］により、孔３６３の大きさを調整することで、材料２１の流れやすさと、材料２１の微細化されやすさと、のバランスを調整できる。その結果、材料２１をより混合させることができる。

（変形例２）
図１５〜図１９を参照して、変形例２の固定式微細化機構４６０について説明する。図１５に示すように、固定式微細化機構４６０は、断面変化部４６４を備える。断面変化部４６４では、軸方向Ｘから見た固定式微細化機構４６０の断面の形状は、軸方向Ｘにおける位置によって異なる。なお、固定式微細化機構４６０に、断面変化部４６４と、断面変化部４６４ではない部分（断面の形状が軸方向Ｘにおける位置によって異なっていない部分）と、があってもよい。軸方向Ｘから見た固定式微細化機構４６０の断面の端部を、端部４６４ａとする。端部４６４ａは、例えば閉塞部２６１の端（例えば上端部、下端部、左端部、および右端部など）でもよく、例えば孔３６３の内面でもよい（図１８参照）。軸方向Ｘに直交する方向（例えば上下方向Ｚなど）における、端部４６４ａの位置は、軸方向Ｘにおける位置によって異なる。よって、作動流体１１および材料２１が断面変化部４６４内を流れるとき、作動流体１１および材料２１の流れの向きが、軸方向Ｘに対して傾いた向きになりやすい。

軸方向Ｘから見た固定式微細化機構４６０の断面積は、軸方向Ｘにおける位置によって異なってもよい。この場合、作動流体１１および材料２１が断面変化部４６４内を流れるとき、作動流体１１および材料２１の流速が変化しやすい。固定式微細化機構４６０の具体例は次の［例Ｄ１］〜［例Ｄ５］の通りである。

［例Ｄ１］図１５に示す例では、軸方向Ｘから見た固定式微細化機構４６０の断面積は、下流側Ｘ２ほど広くなる。この例では、端部４６４ａは、下流側Ｘ２ほどチャンバ５１の内面側に配置されるように、軸方向Ｘに対して傾斜する。

［例Ｄ２］図１６に示す例では、固定式微細化機構４６０の断面積は、下流側Ｘ２ほど狭くなる。この例では、端部４６４ａは、下流側Ｘ２ほどチャンバ５１の中心側（チャンバ５１の内面から遠い側）に配置されるように、軸方向Ｘに対して傾斜する。

［例Ｄ３］図１７に示す例では、軸方向Ｘから見た固定式微細化機構４６０の断面積は、次のように変化する。この断面積は、固定式微細化機構４６０の、上流側Ｘ１の端から軸方向Ｘ中央までの部分では、下流側Ｘ２ほど狭くなる。この断面積は、固定式微細化機構４６０の、軸方向Ｘ中央から下流側Ｘ２の端までの部分では、下流側Ｘ２ほど広くなる。

［例Ｄ４、例Ｄ５］図１８および図１９に示す例では、孔３６３の位置が、軸方向Ｘにおける位置によって異なる。具体的には例えば、孔３６３は、複数（例えば３つなど）設けられる。［例Ｄ４］図１８に示す例では、孔３６３（端部４６４ａは）は、下流側Ｘ２ほど上側Ｚ１に配置されるように、軸方向Ｘに対して傾斜する。［例Ｄ５］図１９に示す例では、複数の孔３６３のうち一部の孔３６３（例えば最も上側Ｚ１の孔３６３）は、下流側Ｘ２ほど上側Ｚ１に配置されるように、軸方向Ｘに対して傾斜する。複数の孔３６３のうち一部の孔３６３（例えば最も下側Ｚ２の孔３６３）は、下流側Ｘ２ほど下側Ｚ２に配置されるように、軸方向Ｘに対して傾斜する。複数の孔３６３のうち一部の孔３６３（例えば上下方向Ｚ中央の孔３６３）は、軸方向Ｘに延びるように配置される。なお、例Ｄ４および例Ｄ５のそれぞれの固定式微細化機構４６０において、上流側Ｘ１と下流側Ｘ２とを逆にしてもよい。

（第７の発明の効果）
［構成７］図１５に示すように、チャンバ５１の軸方向Ｘから見た固定式微細化機構４６０の断面の形状は、チャンバ５１の軸方向Ｘにおける位置によって異なる。

上記［構成７］により、作動流体１１および材料２１の流れの向きを変えることができる。よって、材料２１をより混合させることができる。

（変形例３）
図２０を参照して、変形例３の固定式微細化機構５６０について説明する。固定式微細化機構５６０は、網状部５６５を備える。網状部５６５は、チャンバ５１内の流路の一部を塞ぐ、網状（メッシュ状）の部分である。網状部５６５は、閉塞部２６１に含まれる。網状部５６５は、例えば複数本のワイヤーにより構成される。孔３６３の大きさの調整と同様に、網状部５６５の網の間隔（網目の大きさ、隙間の大きさ）を調整することで、材料２１の混合効率を調整できる。

（第８の発明の効果）
［構成８］図２０に示すように、固定式微細化機構５６０は、チャンバ５１内の流路の一部を塞ぐ網状部５６５を備える。

上記［構成８］により、網状部５６５の網の間隔を調整することで、材料２１の流れやすさと、材料２１の微細化されやすさと、のバランスを調整できる。その結果、材料２１をより混合させることができる。

（変形例）
上記実施形態は様々に変形されてもよい。例えば、互いに異なる実施形態や変形例の構成要素どうしが組み合わされてもよい。例えば、各構成要素の配置や形状が変更されてもよい。例えば、構成要素の数が変更されてもよく、構成要素の一部が設けられなくてもよい。例えば、構成要素どうしの固定や連結などは、直接的でも間接的でもよい。

例えば、図２に示す混合器５０は、チャンバ５１に対して回転する混合翼５３を備える。この混合器５０に、固定式微細化機構２６０（図５参照）が設けられてもよい。この場合、固定式微細化機構２６０は、混合翼５３に接触しないように配置され、例えば軸部５３ａ（図４参照）との間に間隔をあけて配置される。

例えば、図５に示す混合器２５０は、チャンバ５１に対して固定される混合翼２５３を備える。この混合器２５０に、可動式微細化機構６０（図２参照）が設けられてもよい。この場合、可動式微細化機構６０は、混合翼５３に接触しないように配置される。例えば、混合翼５３が、軸方向Ｘに間欠的に配置され、軸方向Ｘに間隔（間欠領域）をあけて配置されてもよい。この場合、可動式微細化機構６０は、混合翼５３の間欠領域に配置されてもよい。

例えば、図２に示す一つの固定式微細化機構２６０に、閉塞部２６１（例えば板状部２６２）、孔３６３（図１４参照）、断面変化部４６４（図１５参照）、および網状部５６５（図２０参照）のうち、２以上が含まれてもよい。例えば、一つの固定式微細化機構２６０に、板状部２６２と網状部５６５とがあってもよい。

例えば、一つの固定式微細化機構２６０において、閉塞部２６１（例えば板状部２６２）、孔３６３（図１４参照）、断面変化部４６４（図１５参照）、および網状部５６５（図２０参照）のいずれかが兼ねられてもよい。例えば、図１８に示す例では、断面変化部４６４と孔３６３とが兼ねられている。

１、２０１混合装置
１１作動流体
２１材料
５１チャンバ
５５微細化機構
６０可動式微細化機構
２６０、３６０、４６０、５６０固定式微細化機構
２６１ａ下部閉塞部
２６２板状部
３６３孔
５６５網状部
Ｘ軸方向

Claims

超臨界状態または亜臨界状態の作動流体の存在下で、ゴムまたは樹脂を含む材料を混合させる混合器を備え、
前記混合器は、
前記作動流体および前記材料の流路を内部に形成するチャンバと、
前記チャンバ内に配置され、前記材料を微細化する微細化機構と、
を備える、
混合装置。
請求項１に記載の混合装置であって、
前記微細化機構は、前記チャンバに対して回転する可動式微細化機構を備える、
混合装置。
請求項１または２に記載の混合装置であって、
前記微細化機構は、前記チャンバに対して固定される固定式微細化機構を備える、
混合装置。
請求項３に記載の混合装置であって、
前記固定式微細化機構は、前記チャンバ内の流路の一部を塞ぐ板状部を備える、
混合装置。
請求項３または４に記載の混合装置であって、
前記固定式微細化機構は、前記チャンバ内の流路の下部を塞ぐ下部閉塞部を備える、
混合装置。
請求項３〜５のいずれか１項に記載の混合装置であって、
前記固定式微細化機構は、前記チャンバの軸方向に前記固定式微細化機構を貫通するように形成される孔を備える、
混合装置。
請求項３〜６のいずれか１項に記載の混合装置であって、
前記チャンバの軸方向から見た前記固定式微細化機構の断面の形状は、前記チャンバの軸方向における位置によって異なる、
混合装置。
請求項３〜７のいずれか１項に記載の混合装置であって、
前記固定式微細化機構は、前記チャンバ内の流路の一部を塞ぐ網状部を備える、
混合装置。
請求項３〜８のいずれか１項に記載の混合装置であって、
前記固定式微細化機構は、前記チャンバの軸方向に間隔をあけて複数設けられ、
複数の前記固定式微細化機構の形状は、互いに異なる、
混合装置。