JP6831317B2 - 混合装置 - Google Patents

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機械的に行われる（同文献の段落００２７、００４０参照）。

特許第５２５９２０３号公報

同文献に記載の技術では、チャンバ（同文献ではゴム混練室）に対してローターやスクリューなどの回転翼（同文献では混練部材）が回転する。そのため、回転翼を回転させるためのエネルギーが必要になる。また、回転翼を回転させるための動力源は、通常、チャンバの外に配置される。そのため、動力源と回転翼とをつなぐ部材と、チャンバと、の隙間ができる。また、超臨界流体または亜臨界流体は、大気圧に比べ高い圧力である。そのため、チャンバのシール性の不足が問題となる。

そこで本発明は、回転翼を回転させるためのエネルギーを不要にでき、チャンバのシール性を確保できる、混練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、混合翼と、を備える。チャンバは、前記作動流体および前記材料の流路を形成する。混合翼は、チャンバ５１内に配置され、チャンバに対して固定される。

上記構成により、回転翼を回転させるためのエネルギーを不要にでき、チャンバのシール性を確保できる。

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に示す混合翼５３が２つ設けられる場合の、図３相当図である。 図２に示す混合翼５３が３つ設けられる場合の、図３相当図である。 図１に示す混合装置１の作動のフローチャートである。 第２実施形態の混合装置２０１を示す図１相当図である。 第３実施形態の混合装置３０１の混合器５０を示す図２相当図である。 図８のＦ９−Ｆ９矢視断面図である。 図９に示す混合翼５３が２つ設けられる場合の、図９相当図である。 第４実施形態の混合装置４０１の混合器５０を示す図２相当図である。 第５実施形態の混合装置５０１の混合器５０を示す図２相当図である。 第６実施形態の混合装置６０１の混合器５０を示す図２相当図である。 第７実施形態の混合装置７０１を示す図１相当図である。 第８実施形態の混合装置８０１を示す図１相当図である。 図１５に示すチャンバ５１内での温度Ｔを示すグラフである。 第９実施形態の混合装置９０１を示す図１相当図である。

図１〜図６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、混合部４０と、分離部７０と、搬出部９０と、制御部Ｃ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を混合器５０に圧送する（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２１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、天然素材系材料を含んでもよく、植物由来材料を含んでもよく、繊維材料を含んでもよく、セルロースナノファイバー（ＣＮＦ：Cellulose Nanofiber）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に流入する。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。

混合部４０（混練部、攪拌部）は、材料２１を混合する部分である。混合部４０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）。混合部４０は、混合器５０と、開度調整用バルブ６０と、を備える。

混合器５０（混練器、攪拌器）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、支持構造５５と、図１に示すセンサ５７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。なお、チャンバ５１の中心軸が直線状でない場合は（図１２参照）、例えばチャンバ５１の入口の中央部と出口の中央部とを通る直線の方向を軸方向Ｘとする。

チャンバ５１は、図２に示すように、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。

このチャンバ５１には（混合器５０には）、入口側部分と、出口側部分と、がある。入口側部分は、チャンバ５１の軸方向Ｘにおける中央よりも上流側の部分である。出口側部分は、チャンバ５１の軸方向Ｘにおける中央よりも下流側の部分である。その結果、入口側部分および出口側部分のそれぞれの、軸方向Ｘにおける長さは、チャンバ５１の軸方向Ｘにおける全長の１／２である。なお、入口側部分および出口側部分の少なくともいずれかの軸方向Ｘにおける長さは、チャンバ５１の軸方向Ｘにおける全長の１／３以下でもよく、１／５以下でもよく、１／１０以下でもよい。

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。混合翼５３は、チャンバ５１に対して固定される。混合翼５３は、スタティックミキサであり、静的翼である。混合翼５３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５３は、支持構造５５を介してチャンバ５１に固定される。混合翼５３がチャンバ５１に固定されるので、混合翼５３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。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３参照）。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（支持構造５５も同様）。

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４および図５参照）。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］図４および図５に示すように、混合翼５３が複数本設けられる場合、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。

支持構造５５は、図３に示すように、チャンバ５１に混合翼５３を固定および支持する構造である。例えば、支持構造５５は、チャンバ５１の内面から径方向内側（軸部５３ａ側）に延びる部材などである。

センサ５７は、図１に示すように、混合器５０の内部の状態を検知する。センサ５７は、作動流体１１の状態（超臨界状態または亜臨界状態であるか否か）の検知に用いられる。センサ５７は、混合器５０内の材料２１の量（有無、混合状態）の検知に用いられてもよい。センサ５７は、混合器５０内の、作動流体１１および材料２１の流量Ｑの制御（調整）に用いられてもよい。センサ５７には、圧力計と、温度計と、がある。センサ５７には、混合器入口圧力計５７ｐ１と、混合器出口圧力計５７ｐ２と、混合器中間圧力計５７ｐ３と、混合器入口温度計５７ｔ１と、混合器出口温度計５７ｔ２と、混合器中間温度計５７ｔ３と、がある。混合器入口圧力計５７ｐ１は、混合器５０の入口側部分の圧力Ｐ１を検出する。混合器出口圧力計５７ｐ２は、混合器５０の出口側部分の圧力Ｐ２を検出する。混合器中間圧力計５７ｐ３は、混合器入口圧力計５７ｐ１よりも下流側かつ混合器出口圧力計５７ｐ２よりも上流側の部分（中間部分とする）の圧力Ｐ３を検出する。なお、混合器中間圧力計５７ｐ３は、複数の位置に設けられてもよい（混合器中間温度計５７ｔ３も同様）。複数の混合器中間圧力計５７ｐ３は、互いに軸方向Ｘに間隔をあけて配置されてもよい（混合器中間温度計５７ｔ３も同様）。混合器入口温度計５７ｔ１は、混合器５０の入口側部分の温度Ｔ１を検出する。混合器出口温度計５７ｔ２は、混合器５０の出口側部分の温度Ｔ２を検出する。混合器中間温度計５７ｔ３は、混合器入口温度計５７ｔ１よりも下流側かつ混合器出口温度計５７ｔ２よりも上流側の部分（中間部分）の温度Ｔ３を検出する。

開度調整用バルブ６０は、混合器５０内の圧力および流量の制御（調整）に用いられる。開度調整用バルブ６０は、混合器５０から排出される流体（作動流体１１および材料２１）が通る流路の開度を調整する。例えば、開度調整用バルブ６０は、チャンバ５１の出口に設けられてもよく、チャンバ５１よりも下流側に設けられてもよく、チャンバ５１の出口につながる流路に設けられてもよい。開度調整用バルブ６０は、１つのみ設けられてもよく、複数設けられてもよい。

分離部７０は、作動流体１１に溶解した材料２１から、作動流体１１（流体１２）を分離させる部分である。分離部７０は、混合部４０よりも下流側に設けられ、混合器５０よりも下流側に設けられ、開度調整用バルブ６０よりも下流側に設けられる。分離部７０は、分離器７１と、圧力調整用バルブ７３と、を備える。

分離器７１は、材料２１から作動流体１１を分離（脱揮）する。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、開放部７１ａを備える。開放部７１ａは、作動流体１１が分離された後の材料２１を排出する。開放部７１ａは、分離器７１の蓋であり、開閉可能である（可動式開閉部である）。開放部７１ａが閉状態のとき、開放部７１ａは、気密性を有する。開放部７１ａは、間欠的に材料２１を排出する（詳細は後述）。開放部７１ａは、材料２１を下向きに排出する（落下させる）。

圧力調整用バルブ７３は、材料２１から分離された作動流体１１（気体の流体１２）が通る流路の開度を調整する。圧力調整用バルブ７３は、圧力調整用バルブ７３よりも上流側の圧力を調整する。圧力調整用バルブ７３は、分離器７１の内部の圧力を調整する。例えば、圧力調整用バルブ７３は、分離器７１の出口に設けられてもよく、分離器７１よりも下流側に設けられてもよく、分離器７１の出口につながれた流路（脱揮流路）に設けられてもよい。圧力調整用バルブ７３は、１つのみ設けられてもよく、複数設けられてもよい。圧力調整用バルブ７３を通過した気体の流体１２は、製造部１０に流入する（再利用する）ことが好ましく、例えば冷却器１５に流入することが好ましい。

搬出部９０は、材料２１を次工程へ搬出する部分である。次工程とは、混合装置１を用いた工程の次の工程である。搬出部９０は、例えばベルトコンベアを備えてもよい。次工程の装置は、例えばペレットを製造する装置（ペレタイザー）でもよく、例えばシートを製造する装置（シート押し出し機など）でもよい。なお、材料２１が、搬出部９０を介することなく、分離部７０から次工程に直接投入されてもよい。

制御部Ｃは、信号の入出力、演算（判定、算出など）、機器の制御などを行う。センサ５７の検出結果は、制御部Ｃに入力される。例えば、制御部Ｃは、製造部１０、貯蔵部２０、溶解部３０、混合部４０、分離部７０、および搬出部９０の作動を制御する。

（作動）
混合装置１の作動について、主に図６のフローチャートを参照して説明する。なお、上記の混合装置１の各構成要素については主に図１を参照して説明する。以下では、混合装置１の作動の順に沿って説明する。なお、作動の順は変更されてもよい。

（作動流体１１への材料２１の溶解など）
ポンプ１６が駆動され、溶解部３０に材料２１が投入される（ステップＳ１１）。この工程の詳細は次の通りである。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。このとき、開度調整用バルブ６０は、全閉状態とされる。ポンプ１６の回転数が上げられることで、溶解部３０および混合部４０の圧力が上げられる。

（作動流体１１の状態の判定）
次に、作動流体１１の状態が超臨界状態などであるか否かが判定される（ステップＳ２１）。この判定は制御部Ｃにより行われる。判定が制御部Ｃにより行われる点は、他の判定についても同様である。以下では、混合器５０の出口側部分の作動流体１１の状態について、判定が行われる場合について説明する。混合器５０の出口側部分以外の部分での作動流体１１の状態について、判定が行われてもよい。より多くの部分で判定が行われることが好ましい。圧力Ｐ２が所望の圧力Ｐａ以上、かつ、温度Ｔ２が所望の温度Ｔａ以上、であるか否かが判定（比較）される。所望の圧力Ｐａおよび所望の温度Ｔａは、制御部Ｃに予め設定される。作動流体１１を超臨界状態とする場合は、所望の圧力Ｐａは臨界圧力であり、所望の温度Ｔａは臨界温度である。作動流体１１を亜臨界状態とする場合は、所望の圧力Ｐａおよび温度Ｔａは、作動流体１１が亜臨界状態となるような圧力および温度である。圧力Ｐ２が所望の圧力Ｐａ以上、かつ、温度Ｔ２が所望の温度Ｔａ以上の場合（ＹＥＳの場合）、作動流体１１は超臨界状態などであると判定され、次のステップＳ２３に進む。圧力Ｐ２が所望の圧力Ｐａ未満、または、温度Ｔ２が所望の温度Ｔａ未満の場合（ＮＯの場合）、作動流体１１は超臨界状態などでないと判定される。この場合、圧力Ｐ２が圧力Ｐａ以上、かつ、温度Ｔ２が温度Ｔａ以上になるまで、作動流体１１の圧力および温度を増加させる。具体的には、ポンプ１６の回転数を増加させる（ステップＳ２２）。

（材料２１などの流動開始）
次に、開度調整用バルブ６０が開状態にされる（ステップＳ２３）。このとき、開度調整用バルブ６０は、閉状態から、徐々に開かれることが好ましい。「開状態」は、全閉よりも開かれた状態であり、例えば全開であり、例えば全開と全閉との間の状態でもよい。開度調整用バルブ６０が開状態にされると、材料２１は、混合器５０内を下流側に流れながら混合され、混合器５０から分離器７１に流入する。

（材料２１の析出）
分離器７１の開放部７１ａおよび圧力調整用バルブ７３が閉状態とされた状態で、作動流体１１および材料２１が、分離器７１に流入する。そして、圧力調整用バルブ７３が、開状態とされる。その結果、作動流体１１が気化し、材料２１から作動流体１１（流体１２）が脱揮される。このとき、圧力調整用バルブ７３が、徐々に開かれることが好ましい。これにより、分離器７１内の圧力が徐々に下がる。よって、急減圧による発泡を抑制でき、発泡による騒音を抑制できる。次に、開放部７１ａが開かれる。すると、析出した材料２１（作動流体１１が分離された後の材料２１）が、分離器７１から排出される。その後、開放部７１ａが閉状態とされる。このように、開放部７１ａは、間欠的に材料２１を排出する（いわばセミバッチ式である）。

（作動流体１１の状態の判定）
上記のように、開度調整用バルブ６０および圧力調整用バルブ７３が開状態にされると、混合器５０内の圧力が下がる。このとき、作動流体１１が超臨界状態などでなくなると、混合器５０内で材料２１が析出し、混合器５０内の流路が詰まるおそれがある。混合器５０内の流路が詰まることを防ぐために、作動流体１１が超臨界状態などを維持する必要がある。そこで、作動流体１１の状態が、再度判定される（ステップＳ３１）。混合器５０の入口側部分、中間部分、および出口側部分の少なくともいずれかで、この判定が行われる。例えば、ステップＳ２１と同様の判定が行われる。圧力Ｐ２が所望の圧力Ｐａ以上、かつ、温度Ｔ２が所望の温度Ｔａ以上の場合（ＹＥＳの場合）、作動流体１１は超臨界状態などであると判定され、次のステップ４１に進む。圧力Ｐ２が所望の圧力Ｐａ未満、または、温度Ｔ２が所望の温度Ｔａ未満の場合（ＮＯの場合）、作動流体１１は超臨界状態などでないと判定される。この場合、圧力Ｐ２が圧力Ｐａ以上、かつ、温度Ｔ２が温度Ｔａ以上になるまで、作動流体１１の圧力および温度を増加させる（ステップＳ２２と同様のステップＳ３２）。

（差圧ΔＰ、流量Ｑの判定）
混合器５０内を流れる作動流体１１および材料２１の流量が判定される（ステップＳ４１）。具体的には、圧力Ｐ１と圧力Ｐ２との差圧ΔＰから、流量Ｑが算出される。そして、流量Ｑが、所定範囲内（適正な範囲内）か否かが判定される。なお、流量Ｑを算出せずに、差圧ΔＰが、所定範囲内か否かが判定されてもよい。流量Ｑの所定範囲（または差圧ΔＰの所定範囲）は、制御部Ｃに予め設定される。この所定範囲は、作動流体１１が超臨界状態などを維持できるような範囲に設定される。具体的には例えば、流量Ｑが、所望の流量Ｑａの±１０％の範囲内（所定範囲内）か否かが判定される。または、差圧ΔＰが、所望の差圧の±１０％の範囲内か否かが判定されてもよい。流量Ｑ（または差圧ΔＰ）が所定範囲内である場合（ＹＥＳの場合）、次のステップＳ４３に進む。流量Ｑ（または差圧ΔＰ）が所定範囲内でない場合（ＮＯの場合）、次の制御が行われる。この場合、差圧ΔＰが所定範囲内に収まるように、差圧ΔＰが制御される。その結果、流量Ｑが所定範囲内に収まるように、流量Ｑが制御される。差圧ΔＰの制御（流量Ｑの制御）は、開度調整用バルブ６０の開度の制御により行われる。なお、差圧ΔＰの制御は、開度調整用バルブ６０の開度の制御に代えて、または、開度調整用バルブ６０の開度の制御に加えて、ポンプ１６の回転数の制御により行われてもよい。

（残存する材料２１の判定）
混合器５０内に残存する材料２１の量が判定される（ステップＳ４３）。さらに詳しくは、混合器５０での混合が終了に近づくと、混合器５０内に残存する材料２１（残存材料）の量が少なくなる。すると、混合器５０内の流路の断面積が増え、混合器５０内での圧力損失が小さくなり、差圧ΔＰが小さくなる。そこで、差圧ΔＰが、所望の差圧ΔＰａ以下か否かが判定される。所望の差圧ΔＰａは、制御部Ｃに予め設定される。差圧ΔＰが、所望の差圧ΔＰａよりも大きい場合（ＮＯの場合）、混合器５０内の材料２１が所定量よりも多いと判定される。この場合、必要に応じて流量Ｑが調整され（ステップＳ４２と同様のステップＳ４４）、混合が続けられる。この場合、例えばステップＳ３１に戻る。差圧ΔＰが、所望の差圧ΔＰａよりも大きい場合（ＹＥＳの場合）、混合器５０内に残存する材料２１が所定量以下であると判定される。この場合、混合器５０での混合を終了する（ステップＳ５１）。具体的には、開度調整用バルブ６０を閉状態にし、ポンプ１６を停止させる。

（回転翼との比較）
超臨界流体などを用いずに、材料を混合させる装置では、例えば次の問題がある。この装置では、回転翼をチャンバに対して回転させ、材料にせん断力を加えることで材料を発熱（せん断発熱）させ、材料を溶融させ、溶融した材料を混合する。この場合、せん断発熱が材料に発生するため、材料が劣化する問題や、エネルギー効率が悪いという問題がある。例えば、材料が、分子鎖の絡まりあいで構成されているポリマー（ゴムまたは樹脂など）である場合、材料に高いせん断力が加えられることで、材料の分子鎖が切れるおそれがある。分子鎖が切れると材料の劣化につながる。一方、超臨界流体などを用いて材料を混合させる装置では、超臨界流体などに材料が溶解するので、せん断発熱で材料を溶融させる必要がない。そのため、材料が劣化する問題や、エネルギー効率が悪いという問題を回避できる。

超臨界流体などを用いて材料を混合させる装置であっても、チャンバに対して回転する回転翼で材料を混合させる装置では、例えば次の問題がある。この場合、回転翼を回転させるための駆動装置が、チャンバの外に設けられる。そして、チャンバ外の駆動装置とチャンバ内の回転翼とが、例えば回転翼の軸部などで接続されることが考えられる。そのため、チャンバと、回転翼の軸部と、の隙間などでの流体の漏れが問題になる（シール性が問題になる）。特に、チャンバ内は、超臨界状態などの高圧の状態（大気圧に比べて高圧の状態）であるため、シール性が問題になる。一方、本実施形態では、混合翼５３がチャンバ５１に固定されているので、上記のシール性の問題を回避できる。なお、本実施形態の混合装置１に、回転翼が設けられてもよい（第９実施形態参照）。

（ポンプ１６の回転数）
ポンプ１６の回転数は、上下（増減）させられることが好ましい。ポンプ１６の回転数の制御は、インバータ制御であることが好ましい。ポンプ１６の回転数が上下すると、作動流体１１および材料２１が、圧縮と膨張とを繰り返す（圧力変動を起こす、ポンピング効果を起こす）。よって、作動流体１１および材料２１に、せん断流れに加え、伸長流を生じさせることができる。よって、材料２１をより混合させることができる。例えば、材料２１に繊維材料（例えばＣＮＦなど）が含まれる場合、上記のポンピング効果により、絡み合った繊維の解繊を行える。

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。混合器５０は、チャンバ５１と、混合翼５３と、を備える。チャンバ５１は、作動流体１１および材料２１の流路を形成する。

［構成１］混合翼５３は、チャンバ５１内に配置され、チャンバ５１に対して固定される。

混合装置１は、上記［構成１］を備える。よって、チャンバ５１に対して混合翼５３を回転させるためのエネルギーを不要にできる。また、混合翼５３をチャンバ５１に対して回転させるための部材と、チャンバ５１と、の隙間を設ける必要がない。よって、チャンバ５１のシール性を確保できる。

上記［構成１］により、次の効果が得られてもよい。混合翼５３がチャンバ５１に対して回転する場合に比べ、混合翼５３と材料２１との摩擦熱を減らせる。よって、混合中の材料２１の温度上昇を抑制できる。その結果、熱による材料２１の劣化を抑制できる。その結果、混合可能な材料２１の種類を増やせる。具体的には例えば、金属材料などに比べて熱に弱い材料（例えば植物由来材料、例えばＣＮＦなど）でも、混合器５０で混合できる。さらに、混合翼５３が、作動流体１１を回転させるように構成されている場合は、次の効果が得られてもよい。混合翼５３と材料２１との摩擦熱を減らせるので、混練時の回転速度を上昇させることができ、材料２１の混練効率をより高めることができる。

（第３の発明の効果）
［構成３］混合装置１は、分離器７１を備える。分離器７１は、混合器５０よりも下流側に設けられ、材料２１から作動流体１１（流体１２）を分離する。

上記［構成３］により、混合器５０よりも下流側の分離器７１で、材料２１を析出させることができる。よって、材料２１からの作動流体１１の分離（脱揮）を、混合器５０内で行う必要がない。

この効果の詳細は次の通りである。本実施形態と異なり、チャンバ５１に対して回転する回転翼で材料２１を混合する場合は、混合器５０内で脱揮が行われても、析出した材料２１を回転翼で下流側に押し出せる。そのため、析出した材料２１が混合器５０内で詰まらない。一方、本実施形態では、混合翼５３がチャンバ５１に対して固定される（上記［構成１］）。そのため、混合器５０内で脱揮を行うと、析出した材料２１が混合器５０内で詰まる場合がある。そこで、混合装置１は、上記［構成３］を備えるので、混合器５０内で脱揮する必要がない。よって、析出した材料２１が混合器５０内で詰まることを抑制できる。

上記［構成３］により、次の効果が得られてもよい。分離器７１で分離された作動流体１１（流体１２）を、再利用しやすい。

（第４の発明の効果）
［構成４］混合装置１は、圧力調整用バルブ７３を備える。圧力調整用バルブ７３は、材料２１から分離された作動流体１１（流体１２）が通る流路の開度を調整する。

上記［構成４］により、分離器７１の内部の圧力を調整できる。よって、圧力調整用バルブ７３を用いることで、作動流体１１および材料２１を、徐々に（滑らかに）減圧でき、徐々に脱揮できる。よって、急減圧（短時間での脱揮）による発泡を抑制でき、発泡による騒音を抑制できる。また、騒音によるエネルギーロス（無駄なエネルギー消費）を抑制できる。

（第５の発明の効果）
［構成５］分離器７１は、作動流体１１が分離された材料２１を、間欠的に排出する開放部７１ａを備える。

上記［構成５］により、脱揮が適切に完了した後に、材料２１を分離器７１から排出しやすい。

（第６の発明の効果）
［構成６］混合装置１は、混合器５０から排出される流体（作動流体１１および材料２１）が通る流路の開度を調整する開度調整用バルブ６０を備える。

上記［構成６］により、混合器５０内の、作動流体１１および材料２１の、流量を調整できる。

（第７の発明の効果）
［構成７］混合器５０は、混合器入口圧力計５７ｐ１と、混合器入口温度計５７ｔ１と、混合器出口圧力計５７ｐ２と、混合器出口温度計５７ｔ２と、を備える。混合器入口圧力計５７ｐ１は、混合器５０の入口側部分の圧力を検出する。混合器入口温度計５７ｔ１は、混合器５０の入口側部分の温度を検出する。混合器出口圧力計５７ｐ２は、混合器５０の出口側部分の圧力を検出する。混合器出口温度計５７ｔ２は、混合器５０の出口側部分の温度を検出する。

上記［構成７］により、混合器５０の入口側部分および出口側部分で、混合器５０内の圧力Ｐ１、Ｐ２および温度Ｔ１、Ｔ２が検出される。よって、混合器５０の入口側部分および出口側部分で、作動流体１１の状態（超臨界状態などであるか否か）を判定できる。また、上記［構成７］により、混合器５０の入口側部分の圧力Ｐ１と出口側部分の圧力Ｐ２とが検出されるので、混合器５０の入口側部分と出口側部分との差圧ΔＰを検出できる。差圧ΔＰを検出できる結果、混合器５０内の流量Ｑを検出できる。よって、流量Ｑの情報を、混合器５０内の流量Ｑの制御に用いることができる。また、差圧ΔＰを検出できる結果、混合器５０内に残存する材料２１の量を検出できる。

（第８の発明の効果）
［構成８］混合装置１は（制御部Ｃは）混合器入口圧力計５７ｐ１が検出した圧力Ｐ１と、混合器出口圧力計５７ｐ２が検出した圧力Ｐ２との差圧ΔＰが所定範囲内に収まるように、差圧ΔＰを制御する。

上記［構成８］により、混合器５０の入口側部分と出口側部分との差圧ΔＰが所定範囲内に収まる。その結果、混合器５０内の流量Ｑを所定範囲内に収めることができる。

（第９の発明の効果）
［構成９］混合器５０は、混合器中間圧力計５７ｐ３と、混合器中間温度計５７ｔ３と、を備える。混合器中間圧力計５７ｐ３は、混合器入口圧力計５７ｐ１よりも下流側かつ混合器出口圧力計５７ｐ２よりも上流側の部分（中間部分）の圧力を検出する。混合器中間温度計５７ｔ３は、混合器入口温度計５７ｔ１よりも下流側かつ混合器出口温度計５７ｔ２よりも上流側の部分（中間部分）の温度を検出する。

上記［構成９］により、混合器５０の入口側部分、出口側部分、および中間部分で、作動流体１１の状態が超臨界状態などであるか否かを判定できる。また、混合器５０の入口側部分の圧力Ｐ１と中間部分の圧力Ｐ３との差圧、および、中間部分の圧力Ｐ３と出口側部分の圧力Ｐ２との差圧を検出できる。その結果、混合器５０内の流量Ｑをより精度よく検出できる。また、混合器５０内に残存する材料２１の量をより精度よく検出できる。

（第１７の発明の効果）
［構成１７］混合装置１は、混合器５０に作動流体１１を圧送するポンプ１６を備える。ポンプ１６の回転数は、インバータ制御される。

上記［構成１７］により、ポンプ１６の回転数を容易に上下させることができる。ポンプ１６の回転数を上下させた場合、作動流体１１および材料２１が、圧縮と膨張とを繰り返す（圧力変動を起こす、ポンピング効果を起こす）。よって、作動流体１１および材料２１に、せん断流れに加え、伸長流を生じさせることができる。よって、材料２１をより混合させることができる。その結果、次の効果が得られてもよい。例えば、材料２１に繊維材料（例えばＣＮＦなど）が含まれる場合、上記のポンピング効果により、絡み合った繊維の解繊を行える。

（第２実施形態）
図７を参照して、第２実施形態の混合装置２０１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。溶解部２３０および混合器２５０は、水平方向に対して傾斜する。

混合器２５０は、作動流体１１および材料２１の上流側から下流側に向かって、材料２１が下がるように、水平方向に対して傾斜する（以下、単に「傾斜する」という）。チャンバ５１（図２参照）および混合翼５３（図２参照）は、傾斜する。混合器２５０の全体が傾斜してもよく、混合器２５０の一部のみが傾斜してもよい。混合器２５０と同様に、溶解部２３０は、傾斜する。なお、混合器２５０が傾斜する場合に、溶解部２３０は傾斜しなくてもよい。また、図７に示す例では、混合器中間圧力計５７ｐ３（図１参照）および混合器中間温度計５７ｔ３（図１参照）が設けられないが、これらが設けられてもよい。

図７に示す混合装置２０１による効果は次の通りである。

（第２の発明の効果）
［構成２］混合器２５０は、材料２１の上流側から下流側に向かって、材料２１が下がるように、水平方向に対して傾斜する。

上記［構成２］により、材料２１が、重力により（自重により）、混合器２５０内から下流側に流れやすい。この効果の詳細は次の通りである。本実施形態と異なり、チャンバに対して回転する回転翼で材料を混合する場合は、回転翼が材料を下流側に搬送できるので、材料が混合器内に残りにくい。一方、本実施形態では、混合翼５３は、チャンバ５１に対して固定される（上記［構成１］参照）。そのため、材料２１が混合器２５０内に残る場合がある。そこで、混合装置２０１は、上記［構成２］を備える。よって、材料２１が混合器２５０内に残りにくい。

また、材料２１が混合器２５０内から下流側に流れやすいので、作動流体１１および材料２１を下流側に流すための動力（例えばポンプ１６の動力）を抑制できる。

（第３実施形態）
図８〜図１０を参照して、第３実施形態の混合装置３０１の混合器３５０について、第１実施形態との相違点を説明する。図８に示すように、混合器３５０は、混合促進部材３５５を備える。

混合促進部材３５５は、材料２１の混合を促進させる部材である。混合促進部材３５５は、チャンバ５１に対して固定され、チャンバ５１内の流路の一部を塞ぎ、混合翼５３とは別に設けられる。混合促進部材３５５は、例えば板状（混合促進板）である。この場合、板状の混合促進部材３５５の厚さ方向は、例えばチャンバ５１の軸方向Ｘなどである。混合促進部材３５５は、板状でなくてもよく、ブロック状などでもよい。例えば、混合促進部材３５５は、チャンバ５１の内面から、チャンバ５１の中心軸側に突出する。混合促進部材３５５は、チャンバ５１の内面の上部から下部に向かって突出してもよく（図９参照）、チャンバ５１の内面の下部から上部に向かって突出してもよい。図１０に示すように、混合促進部材３５５は、チャンバ５１の内面の横方向外側から横方向内側に向かって突出してもよい。

図８に示すように、混合促進部材３５５が設けられることにより、作動流体１１および材料２１は、混合促進部材３５５を避けて流れようとする。その結果、混合器３５０内の流路が複雑になりやすい（流路が変動しやすい、材料２１の入れ替えが促進される）。その結果、材料２１がより混合される。具体的には例えば、材料２１が混合翼５３に沿うように螺旋状に旋回しながら混合器３５０内を流れるとする。この場合、材料２１は、遠心力により、チャンバ５１の内面近傍に偏り（集まり）、チャンバ５１の内面に沿って流れやすい。この材料２１の流れが、混合促進部材３５５に近づくと、混合促進部材３５５を避けるように流れる。すると、材料２１が、チャンバ５１の中心軸側に移動する。よって、混合促進部材３５５の近傍で、材料２１の流れの向きが複雑に変わり、材料２１の混合が促進される。

また、混合促進部材３５５が設けられることにより、混合器３５０内の流路に圧力損失が生じ、作動流体１１および材料２１のポンピング効果（上記）が生じる。よって、作動流体１１および材料２１に、せん断流れに加え、伸長流を生じさせることができる。よって、材料２１をより混合させることができる。例えば、材料２１に繊維材料（例えばＣＮＦなど）が含まれる場合、上記のポンピング効果により、絡み合った繊維の解繊を行える。

図８に示す混合装置３０１による効果は次の通りである。

（第１０の発明の効果）
［構成１０］混合器３５０は、混合促進部材３５５を備える。混合促進部材３５５は、チャンバ５１に対して固定され、チャンバ５１内の流路の一部を塞ぎ、混合翼５３とは別に設けられる。

上記［構成１０］により、材料２１の流路を複雑にすることができるので、材料２１をより混合させることができる。

（第４実施形態）
図１１を参照して、第４実施形態の混合装置４０１の混合器４５０について、第１実施形態との相違点を説明する。混合装置４０１の混合器４５０は、チャンバ４５１を備える。

軸方向Ｘから見たチャンバ４５１の断面積は、軸方向Ｘにおける位置によって異なる。例えば、軸方向Ｘの上流側から下流側に、チャンバ４５１の断面積が徐々に小さくなる部分と、徐々に大きくなる部分と、が交互に設けられる。この場合、作動流体１１および材料２１が、圧縮と膨張とを繰り返し（ポンピング効果を起こし）、加速と減速とを繰り返す。よって、作動流体１１および材料２１に、せん断流れに加え、伸長流を生じさせることができる。よって、材料２１をより混合させることができる。例えば、材料２１に繊維材料（例えばＣＮＦなど）が含まれる場合、上記のポンピング効果により、絡み合った繊維の解繊を行える。

図１１に示す混合装置４０１による効果は次の通りである。

（第１１の発明の効果）
［構成１１］チャンバ４５１の軸方向Ｘから見たチャンバ４５１の断面積は、チャンバ４５１の軸方向Ｘにおける位置によって異なる。

上記［構成１１］により、作動流体１１および材料２１がチャンバ４５１内を流れると、材料２１に作用する圧力が変化する。その結果、材料２１がより混合される。

（第５実施形態）
図１２を参照して、第５実施形態の混合装置５０１の混合器５５０について、第１実施形態との相違点を説明する。混合装置５０１の混合器５５０は、チャンバ５５１を備える。

軸方向Ｘから見たチャンバ５１の断面中心をつないだ線を断面中心線５５１ａとする。断面中心線５５１ａは、曲線状または折れ線状である。断面中心線５５１ａの上下方向における位置、および、断面中心線５５１ａの水平方向における位置、の少なくともいずれかの位置は、軸方向Ｘにおける位置によって異なる。例えば、断面中心線５５１ａは、上下方向に蛇行する。例えば、断面中心線５５１ａは、水平方向に蛇行してもよい。断面中心線５５１ａは、上下方向および水平方向に対して傾斜する方向に蛇行してもよい。断面中心線５５１ａは、螺旋状でもよい。断面中心線５５１ａは、蛇行しなくてもよい。断面中心線５５１ａが曲線状または折れ線状のとき、軸方向Ｘから見たチャンバ５５１の断面積は、軸方向Ｘにおける位置によって、異なってもよく、同一（一定）でもよい。

図１２に示す混合装置５０１による効果は次の通りである。
（第１２の発明の効果）
［構成１２］チャンバ５５１の軸方向Ｘから見たチャンバ５５１の断面中心をつないだ線（断面中心線５５１ａ）は、曲線状または折れ線状である。

上記［構成１２］により、断面中心線５５１ａが直線状である場合に比べ、材料２１の流路が複雑になる。よって、材料２１をより混合させることができる。

（第６実施形態）
図１３を参照して、第６実施形態の混合装置６０１の混合器６５０の混合翼６５３などについて、第１実施形態との相違点を説明する。

混合翼６５３は、軸方向Ｘに間欠的に配置される。混合翼６５３は、軸方向Ｘに間隔（間欠領域Ａ）をあけて配置される。間欠領域Ａでは、材料２１の流路が複雑になりやすい（流路が変動しやすい、材料の入れ替えが促進される）。なお、図１３では、支持構造５５（図２などを参照）の図示を省略した。また、混合促進部材３５５（図８参照）が、間欠領域Ａに配置されてもよい。この場合、間欠領域Ａに混合促進部材３５５を配置しやすい。

図１３に示す混合装置６０１による効果は次の通りである。

（第１３の発明の効果）
［構成１３］混合翼６５３は、チャンバ５１の軸方向Ｘに間欠的に配置される。

上記［構成１３］により、混合翼６５３どうしの、軸方向Ｘにおける間の領域（間欠領域Ａ）で、材料２１の流路を複雑にすることができる。よって、材料２１をより混合させることができる。

（第７実施形態）
図１４を参照して、第７実施形態の混合装置７０１について、第１実施形態との相違点を説明する。混合装置７０１の混合器５０は、ヒーター７５９を備える。

ヒーター７５９は、チャンバ５１内を加熱する。ヒーター７５９は、チャンバ５１内の、作動流体１１および材料２１を加熱する。図１４に示す例では、ヒーター７５９は、３か所に設けられるが、１か所に設けられてもよく、２か所に設けられてもよく、４か所以上に設けられてもよい。

ヒーター７５９は、作動流体１１の状態（超臨界状態など）を維持するために用いられる。ここで、作動流体１１の状態を維持するための制御は、圧力制御よりも、温度制御の方が容易である。さらに詳しくは、超臨界状態などの作動流体１１と、大気圧と、の圧力差は大きい（例えば二酸化炭素の場合は約７４倍以上など）。そのため、作動流体１１の圧力を微調整することは、作動流体１１の温度を微調整するよりも、困難である。また、圧力制御を行うのに要するエネルギーは、温度制御を行うのに要するエネルギーよりも大きくなる（動力ロスが大きくなる）場合がある。そこで、本実施形態では、ヒーター７５９を用いて、作動流体１１の超臨界状態などの状態を維持するように制御する。なお、変形例として、作動流体１１の状態を維持するために、作動流体１１の圧力を制御してもよい。

このヒーター７５９は、混合器５０内の（チャンバ５１内の）、材料２１の化学反応の進行を制御するために用いられる。なお、ヒーター７５９は、作動流体１１の状態の維持のための制御、および、材料２１の化学反応の進行の制御のうち、いずれか一方にのみ用いられてもよい。

図１４に示す混合装置７０１による効果は次の通りである。

（第１４の発明の効果）
［構成１４］混合器５０は、チャンバ５１内を加熱するヒーター７５９を備える。

上記［構成１４］のヒーター７５９により、混合器５０内（チャンバ５１内）の温度を制御できる。

上記［構成１４］により、次の効果が得られてもよい。混合器５０内の温度を制御することで、作動流体１１の超臨界状態などの状態を維持できる。また、混合器５０内の温度を制御することで、材料２１の反応の進行を制御できる。なお、チャンバに対して回転する回転翼で材料２１を混合する場合は、通常は、回転翼と材料との摩擦熱により材料を加熱できるので、ヒーターを設ける必要がない。

（第８実施形態）
図１５、図１６を参照して、第８実施形態の混合装置８０１について、第７実施形態との相違点を説明する。混合装置８０１の混合器５０は、クーラー８５９を備える。クーラー８５９は、チャンバ５１内の、作動流体１１および材料２１を冷却する。クーラー８５９は、ヒーター７５９よりも下流側に設けられる。

混合器５０にクーラー８５９およびヒーター７５９が設けられる場合は、混合器５０にヒーター７５９のみが設けられる場合に比べ、混合器５０内の温度をより微小に制御できる。例えば、混合器５０にヒーター７５９のみが設けられる場合は、例えばヒーター７５９のオンとオフとを切り換えることで混合器５０内の温度を制御する（オンオフ制御を行う）ことが考えられる。このヒーター７５９のオンオフ制御に加え、クーラー８５９が混合器５０内を冷却することで、混合器５０内の温度をより微小に制御できる。その結果、混合器５０内の温度制御に要するエネルギーを抑制できる。

また、クーラー８５９が混合器５０内を冷却することで、作動流体１１の圧力を滑らかに低下させることができる。さらに詳しくは、圧力調整用バルブ７３により、作動流体１１の圧力を制御することは可能である。しかし、圧力調整用バルブ７３のみでは、作動流体１１の圧力を微小に制御することは困難な場合がある。そこで、圧力調整用バルブ７３で作動流体１１の圧力を制御する（下げる）ことに加えて、クーラー８５９でも作動流体１１の圧力を制御する（下げる）。これにより、作動流体１１の状態を、超臨界状態または亜臨界状態から、高圧の気体、中圧の気体、低圧の気体、というように滑らかに変化させることができる。

クーラー８５９は、材料２１の化学反応の進行を制御するために用いられる。具体的には例えば、クーラー８５９を用いて次のような制御ができる。図１６に、チャンバ５１の入口からの軸方向Ｘにおける距離（横軸）と、チャンバ５１内の温度Ｔ（縦軸）と、の関係を示す。以下では混合装置８０１の各構成要素については図１５を参照して説明する。作動流体１１および材料２１は、チャンバ５１の入口から下流側に流れ、ヒーター７５９で加熱される。これにより、混合器５０内の温度Ｔが、材料２１の化学反応に必要な温度Ｔｂ（所望の温度）に上げられる。材料２１の化学反応が適切に進行した後（反応終了後）、混合器５０内の温度Ｔが、クーラー８５９で下げられる。このとき、例えば、混合器５０内の温度は、ヒーター７５９およびクーラー８５９が設けられない場合の温度（通常混合温度Ｔｎ）まで下げられる。これにより、材料２１の劣化を抑制できる。

なお、変形例として、ヒーター７５９が設けられない場合に、クーラー８５９が設けられてもよい。

図１５に示す混合装置８０１による効果は次の通りである。

（第１５の発明の効果）
［構成１５］混合器５０は、チャンバ５１内を冷却するクーラー８５９を備える。

上記［構成１５］のクーラー８５９により、チャンバ５１内の温度を制御できる。

上記［構成１５］により、次の効果が得られてもよい。混合器５０内の温度を制御することで、作動流体１１の超臨界状態などの状態を維持しつつ、材料２１の反応の進行を制御できる。また、作動流体１１を滑らかに減圧できる。よって、作動流体１１（流体１２）を、超臨界状態または亜臨界状態から、気体へ、滑らかに変化させることができる。よって、急減圧による発泡を抑制できる。よって、発泡による騒音を抑制できる。また、騒音によるエネルギーロスを抑制できる。

（第９実施形態）
図１７を参照して、第９実施形態の混合装置９０１について、第１実施形態との相違点を説明する。混合装置９０１の分離部７０は、補助混合器９８０を備える。

補助混合器９８０（補助混合装置、補助混練装置）は、材料２１に力を加える装置である。さらに詳しくは、分離器７１は、作動流体１１および材料２１の圧力を、例えば大気圧（またはほぼ大気圧）まで下げることで、材料２１から作動流体１１（流体１２）を分離できる。しかし、分離器７１による脱揮のみでは、材料２１内の隙間などに、流体１２が残る場合がある。そこで、補助混合器９８０は、材料２１に力を加える。この力は、少なくとも大気圧よりも高い圧力である。これにより、補助混合器９８０は、材料２１の隙間を埋めることで、流体１２を材料２１から分離させる。補助混合器９８０は、材料２１に、せん断力を加える。この場合、補助混合器９８０は、材料２１の分子量の調整を行うことができ、例えばゴムの品質の管理などを行える。補助混合器９８０は、混合器５０よりも下流側に配置され、分離器７１よりも下流側に配置される。補助混合器９８０は、例えば回転翼（チャンバに対して回転する翼）などを用いて材料２１に力を加える。

図１７に示す混合装置９０１による効果は次の通りである。

（第１６の発明の効果）
［構成１６］混合装置９０１は、補助混合器９８０を備える。補助混合器９８０は、混合器５０よりも下流側に配置され、大気圧よりも高い圧力を材料２１に加える。

上記［構成１６］により、材料２１から作動流体１１（流体１２）を確実に分離させることができる。その結果、例えば材料２１の品質を高くできる。

（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、図７に示す、水平方向に対して傾斜した混合器５０を、第２、４〜９実施形態に適用してもよい。例えば、図１に示すセンサ５７は、設けられなくてもよい。例えば、図１２などに示す混合翼５３の中心軸は、曲線状（例えば螺旋状など）でもよい。混合翼５３の中心軸が曲線状の場合、チャンバ５１の断面中心線５５１ａは、曲線状でも直線状でもよい。

１、２０１、３０１、４０１、５０１、６０１、７０１、８０１、９０１ 混合装置
１１ 作動流体
１６ ポンプ
２１ 材料
５０、２５０、３５０、４５０、５５０、６５０ 混合器
５１、４５１、５５１ チャンバ
５３、５５３、６５３ 混合翼
５７ｐ１ 混合器入口圧力計
５７ｐ２ 混合器出口圧力計
５７ｐ３ 混合器中間圧力計
５７ｔ１ 混合器入口温度計
５７ｔ２ 混合器出口温度計
５７ｔ３ 混合器中間温度計
６０ 開度調整用バルブ
７１ 分離器
７１ａ 開放部
７３ 圧力調整用バルブ
３５５ 混合促進部材
５５１ａ 断面中心線
７５９ ヒーター
８５９ クーラー
９８０ 補助混合器
Ｘ 軸方向

Claims (16)

1. 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形成するチャンバと、
   前記チャンバ内に配置され、前記チャンバに対して固定される混合翼と、
   を備え、
   前記混合器は、前記材料の上流側から下流側に向かって前記材料が下がるように、水平方向に対して傾斜する、
   混合装置。
2. 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形成するチャンバと、
   前記チャンバ内に配置され、前記チャンバに対して固定される混合翼と、
   前記チャンバに対して固定され、前記チャンバ内の流路の一部を塞ぎ、前記混合翼とは別に設けられる混合促進部材と、
   を備える、
   混合装置。
3. 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形成するチャンバと、
   前記チャンバ内に配置され、前記チャンバに対して固定される混合翼と、
   を備え、
   前記チャンバの軸方向から見た前記チャンバの断面積は、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。
4. 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形成するチャンバと、
   前記チャンバ内に配置され、前記チャンバに対して固定される混合翼と、
   を備え、
   前記チャンバの軸方向から見た前記チャンバの断面中心をつないだ線は、曲線状または折れ線状である、
   混合装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の混合装置であって、
   前記混合器よりも下流側に設けられ、前記材料から前記作動流体を分離する分離器を備える、
   混合装置。
6. 請求項５に記載の混合装置であって、
   前記材料から分離された前記作動流体が通る流路の開度を調整する圧力調整用バルブを備える、
   混合装置。
7. 請求項５または６に記載の混合装置であって、
   前記分離器は、前記作動流体が分離された前記材料を間欠的に排出する開放部を備える、
   混合装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の混合装置であって、
   前記混合器から排出される前記作動流体および前記材料が通る流路の開度を調整する開度調整用バルブを備える、
   混合装置。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の混合装置であって、
   前記混合器は、
   前記混合器の入口側部分の圧力を検出する混合器入口圧力計と、
   前記混合器の出口側部分の圧力を検出する混合器出口圧力計と、
   前記混合器の入口側部分の温度を検出する混合器入口温度計と、
   前記混合器の出口側部分の温度を検出する混合器出口温度計と、
   を備える、
   混合装置。
10. 請求項９に記載の混合装置であって、
    前記混合器入口圧力計が検出した圧力と前記混合器出口圧力計が検出した圧力との差圧が所定範囲内に収まるように、前記差圧を制御する、
    混合装置。
11. 請求項９または１０に記載の混合装置であって、
    前記混合器は、
    前記混合器入口圧力計よりも下流側かつ前記混合器出口圧力計よりも上流側の部分の圧力を検出する混合器中間圧力計と、
    前記混合器入口温度計よりも下流側かつ前記混合器出口温度計よりも上流側の部分の温度を検出する混合器中間温度計と、
    を備える、
    混合装置。
12. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載の混合装置であって、
    前記混合翼は、前記チャンバの軸方向に間欠的に配置される、
    混合装置。
13. 請求項１〜１２のいずれか１項に記載の混合装置であって、
    前記混合器は、前記チャンバ内を加熱するヒーターを備える、
    混合装置。
14. 請求項１〜１３のいずれか１項に記載の混合装置であって、
    前記混合器は、前記チャンバ内を冷却するクーラーを備える、
    混合装置。
15. 請求項１〜１４のいずれか１項に記載の混合装置であって、
    前記混合器よりも下流側に配置され、大気圧よりも高い圧力を前記材料に加える補助混合器を備える、
    混合装置。
16. 請求項１〜１５のいずれか１項に記載の混合装置であって、
    前記混合器に前記作動流体を圧送するポンプを備え、
    前記ポンプの回転数は、インバータ制御される、
    混合装置。

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