JP6843025B2 - Mixer - Google Patents
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Description
本発明は、超臨界流体または亜臨界流体と材料との混合を行う混合装置に関する。 The present invention relates to a mixing device that mixes a material with a supercritical fluid or a subcritical fluid.
特許文献1には、超臨界流体または亜臨界流体(臨界流体と総称する。)の存在下において、未架橋ゴムとフィラーとを混練するゴム製品の製造方法が開示されている。フィラー含有未架橋ゴムを調製し、このフィラー含有未架橋ゴムで他材接触部を形成することにより、他材接触部の耐摩性が優れるゴム製品を得ることができる。
特許文献1では、二軸押出混練装置を用いて混練を行っている。しかしながら、二軸押出混練装置を用いる従来の溶融混練では、せん断をかける観点から、チャンバの壁面と混練翼との間に介在する材料の密度を上げることの方が重要であって、超臨界流体等の材料への浸透は不十分であった。一方、超臨界流体等の存在下における混練では、できるだけ多くの超臨界流体等に材料が接して、より多くの超臨界流体等が材料に浸透することが望ましい。
In
そこで、本発明は、超臨界流体または亜臨界流体の材料への浸透率を向上させることが可能な混合装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a mixing device capable of improving the penetration rate of a supercritical fluid or a subcritical fluid into a material.
本発明は、超臨界流体または亜臨界流体と高分子材料とが内部で混合される容器を有し、前記高分子材料が、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、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。 The present invention has a container in which a supercritical fluid or a subcritical fluid and a polymer material are internally mixed, and the polymer material is put into the container from above the container and the supercritical fluid is charged into the container. Further equipped with a premixer in which the fluid or the subcritical fluid is blown into the container from the side of the container toward the upper part of the container to dissolve the additive in the supercritical fluid or the subcritical fluid. The supercritical fluid or the additive dissolved in the subcritical fluid is blown into the container from the side of the container toward the upper part of the container .
本発明によると、材料を、容器の上方から容器内に投入するとともに、超臨界流体または亜臨界流体を、容器の側方から容器内の上部に向かって容器内に吹き込む。容器の上部から落下する材料に下方から衝突するように、超臨界流体または亜臨界流体を容器内に吹き込むことで、容器内に循環流が誘起され、超臨界流体または亜臨界流体と材料とが混合される。また、超臨界流体または亜臨界流体を容器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、容器内が撹拌される。これにより、より多くの超臨界流体または亜臨界流体に材料が接するので、超臨界流体または亜臨界流体の材料への浸透率を向上させることができる。 According to the present invention, the material is charged into the container from above the container, and the supercritical fluid or subcritical fluid is blown into the container from the side of the container toward the upper part of the container. By blowing a supercritical fluid or subcritical fluid into the container so that it collides with the material falling from the top of the container from below, a circulating flow is induced in the container, and the supercritical fluid or subcritical fluid and the material are brought together. Be mixed. Further, by blowing a supercritical fluid or a subcritical fluid toward the upper part of the container, an ascending flow is generated. The inside of the container is agitated by this upward flow. As a result, the material comes into contact with more supercritical fluid or subcritical fluid, so that the penetration rate of the supercritical fluid or subcritical fluid into the material can be improved.
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1実施形態]
(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。
[First Embodiment]
(Configuration of mixer)
The mixing device according to the first embodiment of the present invention mixes a material with a supercritical fluid or a subcritical fluid. In the present embodiment, the material is rubber, but it may be resin, food, or the like. The mixing device performs mixing in a batch system.
ここで、超臨界流体とは、超臨界状態の流体をいう。超臨界状態とは、温度が流体の臨界温度以上で且つ圧力が流体の臨界圧力以上である状態をいう。亜臨界流体とは、亜臨界状態の流体をいう。亜臨界状態とは、温度及び圧力の一方のみが臨界状態に達し且つ他方が臨界状態に達していない状態、或いは、温度及び圧力の両方が臨界状態に達していないが、温度及び圧力の少なくとも一方が常温常圧より十分高く臨界状態に近い状態をいう。 Here, the supercritical fluid means a fluid in a supercritical state. The supercritical state is a state in which the temperature is equal to or higher than the critical temperature of the fluid and the pressure is equal to or higher than the critical pressure of the fluid. A subcritical fluid is a fluid in a subcritical state. A subcritical state is a state in which only one of temperature and pressure reaches a critical state and the other does not reach a critical state, or both temperature and pressure do not reach a critical state, but at least one of temperature and pressure. Is a state that is sufficiently higher than normal temperature and pressure and is close to a critical state.
超臨界流体または亜臨界流体を生じる物質としては、例えば、二酸化炭素、窒素、水素、キセノン、エタン、アンモニア、メタノール、水等が挙げられる。これらのうち、ゴムとの混合には二酸化炭素及び窒素が好適である。 Examples of substances that produce supercritical fluids or subcritical fluids include carbon dioxide, nitrogen, hydrogen, xenon, ethane, ammonia, methanol, and water. Of these, carbon dioxide and nitrogen are suitable for mixing with rubber.
混合装置1の概略図である図1に示すように、混合装置1は、第1熱交換器2と、ポンプ3と、第2熱交換器4と、混合機5と、CO2分離器6と、を有している。本実施形態では、二酸化炭素の超臨界流体(超臨界CO2)と材料との混合を行うが、他の超臨界流体や亜臨界流体と、材料との混合を行うものであってもよい。
As shown in FIG. 1, which is a schematic view of the
第1熱交換器2は、CO2ガスを冷却して、CO2の液体(液体CO2)にする。ポンプ3は、液体CO2を加圧することで、液体CO2の圧力を臨界圧力以上にする。第2熱交換器4は、液体CO2を臨界温度以上に加熱して、超臨界CO2にする。
The
混合機5には、超臨界CO2や、材料、添加物が投入される。材料がゴムや樹脂などの高分子材料の場合、添加物は添加剤や混練済ゴム、および、セルロースナノファイバーを含む植物由来材料等である。材料が食品の場合、添加物は食品添加物等である。なお、添加物を用いなくてもよい。混合機5は、超臨界CO2と材料とを混合する。CO2分離器6は、混合機5で製造された混合物から超臨界CO2を分離させて、CO2ガスとして外部に放出する。
Supercritical CO 2 , materials, and additives are charged into the
(混合機の構成)
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。
(Mixer configuration)
As shown in FIG. 2, which is a side sectional view of the
容器11は、断面円形の圧力容器である。容器11は、横幅よりも縦幅の方が長くされている。容器11の下面の中央部には、バルブ14aが設けられた排出管14が接続されており、容器11の下面は、排出管14に向かって下方に傾斜している。容器11の上壁には、容器11内の水分やCO2ガスを排出(脱揮)するための孔が設けられている。
The
容器11の上方からは、材料が容器11内に投入され、重力で落下する。また、容器11の側方からは、超臨界CO2が、容器11内の上部に向かって容器11内に吹き込まれる。本実施形態において、容器11における超臨界CO2の吹き込み位置は、上下方向に2つ設けられている。容器11内に投入された超臨界CO2と材料とは、容器11内で衝突し、混合する。
From above the
粉砕機12は、材料を微細化する。粉砕機12は、材料を粉状または長さ数mmのペレット状にする。材料を微細化することで、混合時に超臨界CO2に接する材料の比表面積を増加させることができる。これにより、超臨界CO2の材料への浸透性が向上するので、混合効率を向上させることができる。
The
予備混合器13は、容器11の側方に複数設けられており、超臨界CO2に添加物を溶解させる。超臨界CO2に溶解された添加物は、容器11の側方から容器11内の上部に向かって容器11内に吹き込まれる。よって、容器11内では、超臨界CO2に溶解された添加物と材料とが混合される。超臨界CO2に溶解させた添加物を、容器11内に吹き込むことで、材料と添加物との混合効率を向上させることができる。
A plurality of
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3に示すように、添加物は、容器11の側方に設けられたノズル11aから容器11内に吹き込まれる。ノズル11aの先端は上方に傾斜しており、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、添加物が容器11内に吹き込まれる。これにより、容器11内に循環流が誘起され、材料と添加物とが混合される。ここで、容器が縦長なので、容器11内に循環流が好適に誘起される。また、ノズル11aから添加物を容器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。
As shown in FIG. 3, which is a schematic view showing the flow of blowing the additive into the
なお、複数の添加物を混合する場合には、複数のノズル11aを設けることで、高効率な混合を実施することができる。
When mixing a plurality of additives, it is possible to carry out highly efficient mixing by providing a plurality of
材料と添加物とが混合すると、質量が増加した混合物は容器11の下部に落下する。このとき、上昇流によって、混合により質量が増加した混合物を容器11の下部に、混合されていない材料を容器11の上部に、それぞれ分離させることができる。
When the ingredients and additives are mixed, the mass-increased mixture falls to the bottom of the
図2に戻って、混合物は、容器11の下部に蓄積する。混合終了後には、バルブ14aが開放されることで、容器11の下部に蓄積された混合物が容器11外に排出される。容器11から排出された混合物は、補助混練装置15によって混練および脱揮され、ベルトコンベア16等により次工程へ搬送される。
Returning to FIG. 2, the mixture accumulates in the lower part of the
(第1変形例)
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。
(First modification)
As shown in FIG. 4, which is a schematic view showing the flow of the additive blown into the
(第2変形例)
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。
(Second modification)
Further, as shown in FIG. 5, which is a schematic view showing the flow of the additive blown into the
容器11の横幅が一様な場合、上側のノズル11aから吹き込まれる添加物の流れに邪魔されて、下側のノズル11aから吹き込んだ添加物が材料と十分に混合されない恐れがある。これに対して、容器11の横幅を下に行くほど小さくすることで、上側のノズル11aから吹き込まれる添加物の流れに邪魔されることなく、下側のノズル11aから吹き込んだ添加物を材料と十分に混合させることができる。
If the width of the
なお、材料や添加物の種類によっては、容器11の横幅を下に行くほど大きくしてもよい。
Depending on the type of material and additive, the width of the
(第3変形例)
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。
(Third modification example)
Further, as shown in FIG. 6, which is a schematic view showing the flow of the additive blown into the
容器11の上壁と側壁とを屈折壁11bまたは曲壁11cで接続することで、容器11内の上部において、循環流が滑らかに流れるようにすることができる。これにより、上昇流の損失が低減し、循環流の流れが強くなるので、混合効率を向上させることができる。
By connecting the upper wall and the side wall of the
(効果)
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。
(effect)
As described above, according to the
また、容器11を縦長にすることで、容器11内に循環流を好適に誘起させることができる。
Further, by making the
また、粉砕機12で微細化した材料を、容器11の上方から容器11内に投入する。材料を微細化することで、混合時に超臨界CO2に接する材料の比表面積を増加させることができる。これにより、超臨界CO2の材料への浸透性が向上するので、混合効率を向上させることができる。
Further, the material pulverized by the
また、超臨界CO2に溶解させた添加物を、容器11内に吹き込む。これにより、材料と添加物との混合効率を向上させることができる。
Further, the additive dissolved in supercritical CO 2 is blown into the
また、図5に示すように、容器11の横幅を、下に行くほど小さくした場合には、次の効果を奏する。即ち、容器11の横幅が一様な場合、容器11の上側から吹き込まれる添加物の流れに邪魔されて、容器11の下側から吹き込んだ添加物が材料と十分に混合されない恐れがある。これに対して、容器11の横幅を下に行くほど小さくすることで、容器11の上側から吹き込まれる添加物の流れに邪魔されることなく、容器11の下側から吹き込んだ添加物を材料と十分に混合させることができる。
Further, as shown in FIG. 5, when the width of the
また、図6、図7に示すように、容器11の上壁と側壁とを、曲壁11cまたは1以上の鈍角で折れ曲がった屈折壁11bで接続する。これにより、容器11内の上部において、循環流が滑らかに流れるようにすることができる。その結果、上昇流の損失が低減し、循環流の流れが強くなるので、混合効率を向上させることができる。
Further, as shown in FIGS. 6 and 7, the upper wall and the side wall of the
[第2実施形態]
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。
[Second Embodiment]
Next, the mixing apparatus of the second embodiment will be described with reference to the drawings. The configuration common to the first embodiment and the effects produced by the configuration will be omitted, and the points different from those of the first embodiment will be mainly described. The same members as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals as those in the first embodiment.
(混合機の構成)
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。
(Mixer configuration)
FIG. 8 shows a side sectional view of the
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。なお、上下方向に容器11を3つ以上接続することで、混合効率をさらに向上させることができる。
By mixing in each
また、混合機105は、解砕機(添加物微細化装置)19を有している。解砕機19は、添加物を微細化する。解砕機19で微細化された添加物が、予備混合器13で超臨界CO2に溶解される。解砕機19で添加物を微細化することで、添加物の比表面積が増加し、超臨界CO2の添加物への浸透率が増加する。これにより、混合効率をさらに向上させることができる。
Further, the
(第4変形例)
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。
(Fourth modification)
As shown in FIG. 9, which is a side sectional view of the
また、図9に示すように、接続配管18内には、混練翼20が設けられていてもよい。本変形例において、混練翼20は静翼であるため、混練翼20を回転させる動力は不要であるが、混練翼20は動翼であってもよい。混練翼20で混練を行うことにより、混合効率をさらに向上させることができる。
Further, as shown in FIG. 9, a
また、図9に示すように、接続配管18には、解砕機21が設けられていてもよい。接続配管18内で塊となった混合物を、解砕機21で再度解砕することで、下段の容器11内での混合効率を向上させることができる。
Further, as shown in FIG. 9, the connecting
(効果)
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。
(effect)
As described above, according to the
また、解砕機19で微細化した添加物を、予備混合器13で超臨界CO2に溶解させる。添加物を微細化することで、添加物の比表面積が増加するので、超臨界CO2の添加物への浸透率が増加する。これにより、混合効率をさらに向上させることができる。
Further, the additive refined by the
また、接続配管18を、下流側において複数に分岐させた場合には、次の効果を奏する。即ち、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。
Further, when the connecting
また、接続配管18内に、混練翼20を設けた場合には、次の効果を奏する。即ち、接続配管18内において混練翼20で混練を行うことにより、混合効率をさらに向上させることができる。
Further, when the
また、接続配管18に、解砕機21を設けた場合には、次の効果を奏する。即ち、接続配管18内で塊となった混合物を、解砕機21で再度解砕することで、下段の容器11内での混合効率を向上させることができる。
Further, when the
[第3実施形態]
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。
[Third Embodiment]
Next, the mixing device of the third embodiment will be described with reference to the drawings. The configuration common to the first embodiment and the effects produced by the configuration will be omitted, and the points different from those of the first embodiment will be mainly described. The same members as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals as those in the first embodiment.
(混合機の構成)
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。
(Mixer configuration)
FIG. 10 shows a side sectional view of the
貯蔵タンク22は、バルブ(開度調整機構)25aが設けられた流出管25を介して容器11に接続されている。貯蔵タンク22は、流出管25を介して容器11内から排出された超臨界CO2を貯蔵可能である。なお、容器11の上部にはバルブ11dが設けられている。また、ノズル11aにはバルブ11eが設けられている。
The
貯蔵タンク22には、バルブ26aを備えた放出管26が接続されている。放出管26は、貯蔵タンク22を介して容器11内の超臨界CO2を大気に放出可能である。
A
導入管23は、バルブ(開度調整機構)23aを備え、予備混合器13と貯蔵タンク22とを接続している。本実施形態では、導入管23は、添加物貯蔵部27から予備混合器13に供給される添加物が通過する供給管28に合流している。供給管28は、バルブ28aを備えている。
The
制御装置24は、混合機205の全体を制御する。制御装置24は、容器11から排出された超臨界CO2を貯蔵タンク22内に貯蔵させる。また、制御装置24は、貯蔵タンク22内の超臨界CO2を予備混合器13内に導入させる。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。
The
また、混合機205は、第1圧力計P1と、第2圧力計P2と、第3圧力計P3とを有している。第1圧力計P1は、容器11内の圧力を測定する。第2圧力計P2は、予備混合器13内の圧力を測定する。第3圧力計P3は、貯蔵タンク22内の圧力を測定する。
Further, the
制御装置24は、第1圧力計P1および第3圧力計P3の測定値に基づいて、流出管25に設けられたバルブ25aを制御する。これにより、容器11から排出された超臨界CO2を貯蔵タンク22内に好適に貯蔵させることができる。また、制御装置24は、第2圧力計P2の測定値に基づいて、導入管23に設けられたバルブ23aを制御する。これにより、貯蔵タンク22内の超臨界CO2を予備混合器13内に好適に導入させることができる。
The
また、混合機205は、光学センサ29を有している。光学センサ29は、容器11内の下部に設けられており、容器11内に混合物が所定量溜まると、これを検知する。
Further, the
(混合機の動作)
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。
(Operation of mixer)
Next, the operation of the
まず、制御装置24は、粉砕機12に材料を粉砕させる(ステップS1)。次に、制御装置24は、供給管28のバルブ28aを開いて、添加物貯蔵部27から予備混合器13内に添加物を投入させる(ステップS2)。なお、ステップS1とステップS2の順番は逆であってもよいし、両者は同時に行われてもよい。
First, the
次に、制御装置24は、供給管28のバルブ28aを閉める(ステップS3)。そして、制御装置24は、貯蔵タンク22内に超臨界CO2を貯蔵しているか否かを判定する(ステップS4)。ステップS4において、貯蔵タンク22内に超臨界CO2を貯蔵していないと判定した場合には(S4:NO)、制御装置24は、ポンプ3を稼働させる(ステップS5)。一方、ステップS4において、貯蔵タンク22内に超臨界CO2を貯蔵していると判定した場合には(S4:YES)、制御装置24は、導入管23のバルブ23aを開いて、貯蔵タンク22内の超臨界CO2を予備混合器13内に導入させる(ステップS6)。
Next, the
ステップS5、または、ステップS6の後に、制御装置24は、第2圧力計P2の測定値が圧力Pa以上であるか否かを判定する(ステップS7)。ステップS7において、第2圧力計P2の測定値が圧力Pa以上でないと判定した場合には(S7:NO)、制御装置24は、ステップS4に戻る。例えば、貯蔵タンク22内の超臨界CO2をすべて予備混合器13内に導入しても、第2圧力計P2の測定値が圧力Pa未満であれば、次は、ポンプ3を稼働させることになる。
After step S5 or step S6, the
一方、ステップS7において、第2圧力計P2の測定値が圧力Pa以上であると判定した場合には(S7:YES)、制御装置24は、ステップS8に進む。即ち、予備混合器13内の圧力が圧力Pa以上であれば、予備混合器13内の二酸化炭素は超臨界状態である。予備混合器13内において、添加物は超臨界CO2に溶解される。
On the other hand, if it is determined in step S7 that the measured value of the second pressure gauge P2 is the pressure Pa or more (S7: YES), the
次に、制御装置24は、容器11の上部のバルブ11dを開いて、容器11内に材料を投入させる(ステップS8)。そして、制御装置24は、容器11の上部のバルブ11dを閉じる(ステップS9)。そして、制御装置24は、ノズル11aのバルブ11eを開いて、容器11内に添加物を吹き込ませる(ステップS10)。これにより、容器11内で混合が行われる。
Next, the
次に、制御装置24は、第1圧力計P1の測定値が圧力Pb以上であるか否かを判定する(ステップS11)。ステップS11において、第1圧力計P1の測定値が圧力Pb以上でないと判定した場合には(S11:NO)、制御装置24は、ステップS11を繰り返す。一方、ステップS11において、第1圧力計P1の測定値が圧力Pb以上であると判定した場合には(S11:YES)、制御装置24は、ステップS12に進む。即ち、容器11内の圧力が圧力Pb以上であれば、超臨界雰囲気で混合が行われている状態である。
Next, the
次に、制御装置24は、光学センサ29が混合物を検知したか否かを判定する(ステップS12)。ステップS12において、光学センサ29が混合物を検知していないと判定した場合には(S12:NO)、制御装置24は、ノズル11aのバルブ11eを閉じて、流出管25のバルブ25aと放出管26のバルブ26aとを開く(ステップS13)。これにより、容器11内の超臨界CO2が大気に放出され、容器11内が減圧される。容器11内を減圧させることで、容器11内の循環流が維持される。
Next, the
次に、制御装置24は、第1圧力計P1の測定値が圧力Pc以上であるか否かを判定する(ステップS14)。ここで、圧力Pcは、圧力Pbよりも低い。ステップS14において、第1圧力計P1の測定値が圧力Pc以上であると判定した場合には(S14:YES)、制御装置24は、ステップS12に戻る。一方、ステップS14において、第1圧力計P1の測定値が圧力Pc以上でないと判定した場合には(S14:NO)、制御装置24は、ノズル11aのバルブ11eを開いて、流出管25のバルブ25aと放出管26のバルブ26aとを閉じる(ステップS15)。そして、ステップS11に戻る。
Next, the
ステップS12において、光学センサ29が混合物を検知したと判定した場合には(S12:YES)、制御装置24は、貯蔵タンク22内に超臨界CO2を貯蔵させる(ステップS16)。そして、制御装置24は、第3圧力計P3の測定値が第1圧力計P1の測定値と同じであるか否かを判定する(ステップS17)。
If it is determined in step S12 that the
ステップS17において、第3圧力計P3の測定値が第1圧力計P1の測定値と同じでないと判定した場合には(S17:NO)、制御装置24は、ステップS16に戻る。一方、ステップS17において、第3圧力計P3の測定値が第1圧力計P1の測定値と同じであると判定した場合には(S17:YES)、制御装置24は、流出管25のバルブ25aを閉じる(ステップS18)。そして、制御装置24は、排出管14のバルブ14aを開いて、混合物を容器11内から排出させる(ステップS19)。そして、制御装置24は、排出管14のバルブ14aを閉じ、ステップS1に戻る。
If it is determined in step S17 that the measured value of the third pressure gauge P3 is not the same as the measured value of the first pressure gauge P1 (S17: NO), the
(効果)
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。
(effect)
As described above, according to the
また、第1圧力計P1および第3圧力計P3の測定値に基づいて、流出管25に設けられたバルブ25aを制御する。これにより、容器11から排出された超臨界CO2を貯蔵タンク22内に好適に貯蔵させることができる。また、第2圧力計P2の測定値に基づいて、導入管23に設けられたバルブ23aを制御する。これにより、貯蔵タンク22内の超臨界CO2を予備混合器13内に好適に導入させることができる。
Further, the
以上、本発明の実施形態を説明したが、具体例を例示したに過ぎず、特に本発明を限定するものではなく、具体的構成などは、適宜設計変更可能である。また、発明の実施の形態に記載された、作用及び効果は、本発明から生じる最も好適な作用及び効果を列挙したに過ぎず、本発明による作用及び効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, only specific examples are illustrated, and the present invention is not particularly limited, and the specific configuration and the like can be appropriately redesigned. In addition, the actions and effects described in the embodiments of the present invention merely list the most preferable actions and effects arising from the present invention, and the actions and effects according to the present invention are described in the embodiments of the present invention. It is not limited to what has been done.
1,101,201 混合装置
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
1,101,201
13
20
24
26
Claims (12)
前記高分子材料が、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、
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混合装置。 It has a container in which a supercritical fluid or a subcritical fluid and a polymer material are mixed internally.
The polymer material is charged into the container from above the container, and the supercritical fluid or the subcritical fluid is blown into the container from the side of the container toward the upper part of the container. Re ,
Further having a premixer for dissolving the additive in the supercritical fluid or the subcritical fluid
A mixing device characterized in that the supercritical fluid or the additive dissolved in the subcritical fluid is blown into the container from the side of the container toward the upper part of the container.
前記微細化装置で微細化された前記高分子材料が、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。 Further having a miniaturization device for miniaturizing the polymer material,
The mixing device according to claim 1 or 2, wherein the polymer material refined by the miniaturization device is charged into the container from above the container.
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1〜3のいずれか1項に記載の混合装置。 Further having an additive miniaturization device for refining the additive,
The present invention according to any one of claims 1 to 3, wherein the additive refined by the additive miniaturization apparatus is dissolved in the supercritical fluid or the subcritical fluid in the premixer. The mixing device described.
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1〜4のいずれか1項に記載の混合装置。 A plurality of blowing positions of the supercritical fluid or the subcritical fluid in the container are provided in the vertical direction.
The mixing device according to any one of claims 1 to 4 , wherein the width of the container is reduced toward the bottom.
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1〜6のいずれか1項に記載の混合装置。 A plurality of the above-mentioned containers are connected in the vertical direction via a connecting pipe.
The mixing device according to any one of claims 1 to 6 , wherein the connecting pipe is provided with an opening degree adjusting mechanism having airtightness.
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1〜10のいずれか1項に記載の混合装置。 A storage tank connected to the container via an outflow pipe and capable of storing the supercritical fluid or the subcritical fluid discharged from the container.
An introduction pipe connecting the premixer and the storage tank,
A control device for storing the supercritical fluid or the subcritical fluid discharged from the container in the storage tank and introducing the supercritical fluid or the subcritical fluid in the storage tank into the premixer. When,
The mixing device according to any one of claims 1 to 10, further comprising.
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11に記載の混合装置。 A first pressure gauge that measures the pressure inside the container,
A second pressure gauge that measures the pressure inside the premixer, and
A third pressure gauge that measures the pressure in the storage tank,
Have more
The outflow pipe and the introduction pipe are each provided with an opening degree adjusting mechanism.
The control device controls the opening degree adjusting mechanism provided in the outflow pipe based on the measured values of the first pressure gauge and the third pressure gauge, thereby discharging the supercritical fluid from the container. The fluid or the sub-critical fluid is stored in the storage tank, and the opening degree adjusting mechanism provided in the introduction pipe is controlled based on the measured value of the second pressure gauge in the storage tank. 11. The mixing apparatus according to claim 11 , wherein the supercritical fluid or the subcritical fluid of the above is introduced into the premixer.
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