WO2023171785A1 - 攪拌システム - Google Patents

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WO2023171785A1
WO2023171785A1 PCT/JP2023/009230 JP2023009230W WO2023171785A1 WO 2023171785 A1 WO2023171785 A1 WO 2023171785A1 JP 2023009230 W JP2023009230 W JP 2023009230W WO 2023171785 A1 WO2023171785 A1 WO 2023171785A1
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WO
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fluid
internal space
impedance
control unit
electrodes
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Application number
PCT/JP2023/009230
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English (en)
French (fr)
Inventor
祐輝 串田
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01D9/00—Crystallisation
    • B01D9/02—Crystallisation from solutions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/27—Mixers with stator-rotor systems, e.g. with intermeshing teeth or cylinders or having orifices
    • B01F27/271—Mixers with stator-rotor systems, e.g. with intermeshing teeth or cylinders or having orifices with means for moving the materials to be mixed radially between the surfaces of the rotor and the stator
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/60—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a horizontal or inclined axis
    • B01F27/74—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a horizontal or inclined axis with rotary cylinders
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/20—Measuring; Control or regulation
    • B01F35/21—Measuring
    • B01F35/213—Measuring of the properties of the mixtures, e.g. temperature, density or colour
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
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    • B01F35/20—Measuring; Control or regulation
    • B01F35/21—Measuring
    • B01F35/214—Measuring characterised by the means for measuring
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01F35/20—Measuring; Control or regulation
    • B01F35/22—Control or regulation
    • B01F35/222—Control or regulation of the operation of the driving system, e.g. torque, speed or power of motors; of the position of mixing devices or elements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance

Definitions

  • the present disclosure relates to an agitation system, and more particularly, to an agitation system that agitates a fluid.
  • Patent Document 1 discloses that in a first reactor including a rotating first inner cylinder that forms a first gap between the inner wall of the first outer cylinder and the inner wall of the first outer cylinder, the material to be reacted is caused to flow in a Taylor spiral spiral flow in the first gap.
  • the second reactor is provided with a rotating second inner cylinder, which mixes the reacted materials and generates nuclei, and forms a second gap with the inner wall of the second outer cylinder. It is disclosed that reacted materials extracted from the reactor are mixed in a second gap to perform crystal growth.
  • the first reaction device includes a first detection section that detects the state of nucleation in the reacted material extracted from the first extraction section of the first reaction device, and a first detection section that detects the state of nucleation in the reacted material extracted from the first extraction section of the first reaction device;
  • the first inner tube rotation rate control section controls the flow rate of the reactant material press-fitted from the first supply section, and the first inner cylinder rotation rate control section controls the rotation rate of the first inner tube based on the state of nucleation detected by the first detection section.
  • a method is disclosed for controlling the rotation rate of.
  • the first detection section detects the state of nucleation of the reacted material based on the turbidity of the reacted material, and that the first detection section detects specific molecular vibrations by infrared absorption and Raman scattering. has been done.
  • An object of the present disclosure is to control the state of fluid that is stirred in the gap space between the outer circumferential surface of the rotating body and the inner circumferential surface of the internal space when a cylindrical rotating body rotates within a cylindrical internal space.
  • the objective is to provide a stirring system that can be detected on the spot.
  • a stirring system includes a container having a cylindrical internal space therein, and a gap space within the internal space between an outer peripheral surface of the internal space and an inner peripheral surface of the internal space.
  • the apparatus includes a cylindrical rotating body that is arranged so as to be formed and rotates with respect to the internal space, and a measuring device that measures the impedance of the fluid in the interstitial space.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of one embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a schematic diagram schematically showing an example of the arrangement position of the electrodes with respect to the internal space, the rotating body, and the gap space in the above embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic diagram schematically showing an example of the arrangement positions of electrodes with respect to the internal space, the rotating body, and the gap space in the embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic diagram schematically showing an example of the arrangement position of the electrodes with respect to the internal space, the rotating body, and the gap space in the above embodiment.
  • FIG. 5 is a graph showing an example of how the impedance measurement results are used in the example shown in FIG.
  • FIG. 6 is a graph showing an example of how the impedance measurement results are used in the example shown in FIG.
  • FIG. 7 is a graph showing an example of how the impedance measurement results are used in the example shown in FIG.
  • Patent Document 1 Japanese Patent No. 5,616,729
  • the state of nucleation in the reactant material extracted from the first extraction section of the first reaction device is detected by infrared absorption and Raman scattering.
  • the nuclear generation state in the reacted material is not normal, it is possible to take measures such as stopping or changing the operation of the first reaction device.
  • the inventor has developed a system that can stir fluid in the gap space between the inner circumferential surface of a cylindrical internal space and the outer circumferential surface of a cylindrical rotating body rotating within the internal space, and that can also monitor the state of the fluid during stirring.
  • a stirring system that can be detected on the spot.
  • the stirring system includes a container having a cylindrical internal space therein, and a gap space formed within the internal space between an outer peripheral surface of the internal space and an inner peripheral surface of the internal space.
  • the apparatus includes: a cylindrical rotating body that is arranged so as to rotate with respect to the internal space; and a measuring device that measures the impedance of the fluid in the gap space.
  • the impedance of the fluid when the impedance of the fluid is measured with the measuring device 8 while the fluid is being stirred in the container 1, the impedance changes as the flow state of the fluid in the gap space 3 changes. Therefore, the flow state of the fluid in the gap space 3 can be understood from the impedance measurement results. Therefore, the state of the fluid being stirred can be detected on the spot.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of an example of a stirring system according to the present embodiment.
  • the stirring system includes a container 1 , a rotating body 2 , a prime mover 4 , a fluid introduction path 5 , a fluid outlet path 6 , a plurality of electrodes 7 , and a measuring device 8 .
  • the stirring system may further include one or more components selected from the group consisting of a control section 9, a notification means 10, a distribution mechanism, a switching mechanism, and the like.
  • the container 1 has a cylindrical internal space 11 therein.
  • the material of the container 1 is not limited as long as it can maintain a certain shape, and the container 1 may be made of metal or resin.
  • the diameter around the central axis X is, for example, 4 cm or more and 20 cm or less.
  • the rotating body 2 has a cylindrical shape and is rotatable about its central axis Y with respect to the internal space 11.
  • the material of the rotating body 2 is not limited as long as it can maintain a certain shape, and the rotating body 2 may be made of metal or resin.
  • the central axis Y of the rotating body 2 is the central axis Y of a cylinder when the rotating body 2 is regarded as a cylinder having a virtual central axis Y.
  • the length of the rotating body 2 along the central axis Y is the same as or slightly smaller than the length of the internal space 11.
  • the diameter of the rotating body 2 around the central axis Y is smaller than the diameter of the internal space 11, for example, the difference between the diameter of the internal space 11 and the diameter of the rotating body 2 is 0.1 cm or more and 15 cm or less.
  • the rotating body 2 is arranged in the internal space 11 so that the gap space 3 is formed between the outer circumferential surface of the rotating body 2 and the inner circumferential surface of the internal space 11.
  • the rotating body 2 is arranged within the internal space 11 such that, for example, the central axis Y of the rotating body 2 and the central axis X of the internal space 11 overlap. Note that the position of the central axis Y of the rotating body 2 and the position of the central axis X of the internal space 11 may be slightly shifted.
  • the rotating body 2 is rotatably provided with respect to the container 1 (that is, with respect to the internal space 11) by being attached to the container 1 with, for example, a bearing.
  • the prime mover 4 rotates the rotating body 2 as described above.
  • the prime mover 4 is, for example, a motor, but is not limited to this.
  • the power of the prime mover 4 can be transmitted to the rotating body 2 via the power transmitting mechanism, and the rotating body 2 can be rotated.
  • the prime mover 4 is preferably capable of changing the rotational speed of the rotating body 2.
  • the prime mover 4 is a motor
  • the motor is preferably a servo motor.
  • the prime mover 4 is equipped with a gear mechanism so that the rotation speed of the rotating body 2 can be changed by the prime mover 4.
  • Each of the fluid introduction path 5 and the fluid outlet path 6 may be any member as long as it can form a path through which fluid can flow.
  • Each of the fluid introduction path 5 and the fluid outlet path 6 is, for example, a conduit through which fluid can flow.
  • the fluid introduction path 5 and the fluid exit path 6 are connected, for example, to one end and the other end of the internal space 11 in the length direction (direction along the central axis X), respectively.
  • the plurality of electrodes 7 are used to measure the impedance of the fluid in the internal space 11. That is, the plurality of electrodes 7 are provided at positions where the impedance of the fluid in the internal space 11 can be measured by the measuring device 8 using the electrodes 7.
  • the electrode 7 is attached, for example, along the inner surface of the internal space 11 in the container 1. At this time, for example, the electrode is provided so as to be exposed to the internal space 11, so that the electrode 7 comes into contact with the fluid flowing through the internal space 11. Note that, as long as the impedance of the fluid can be measured using the electrode 7, the electrode 7 does not need to be exposed to the internal space 11.
  • the electrodes 7 are spaced apart from each other.
  • the electrodes 7 are electrically insulated so that no short circuit occurs between the electrodes 7. Details such as the number and relative positions of the electrodes 7 will be explained later.
  • the measuring device 8 measures the impedance between the electrodes 7 as the impedance of the fluid.
  • the measuring device 8 is, for example, a suitable LCR meter or impedance analyzer.
  • the notification means 10 provides notification in a manner that appeals to human senses.
  • the notification means 10 is, for example, a lamp that provides notification by emitting light, a buzzer or speaker that provides notification by voice, or a display that provides notification by text or video.
  • the stirring system may include two or more types of notification means 10.
  • the flow mechanism allows the fluid to flow through the fluid introduction path 5, the gap space 3, and the fluid outlet path 6 in this order.
  • the flow mechanism has, for example, a function of starting the flow of fluid flowing in the order of the fluid introduction path 5, the gap space 3, and the fluid outlet path 6, and a function of stopping the flow of the fluid.
  • the flow mechanism may further have a function of changing the flow rate of the fluid.
  • the circulation mechanism includes, for example, a liquid machine 121 such as a pump for moving fluid, a valve 122 provided in the fluid introduction path 5, a valve 123 provided in the fluid outlet path 6, and the like.
  • the valves 122 and 123 are, for example, on-off valves or flow rate regulating valves.
  • the valves 122 and 123 may be provided in only one of the fluid introduction path 5 and the fluid outlet path 6.
  • the switching mechanism connects a normal flow path 131 and an abnormal flow path 132 that branch from the end of the fluid outlet path 6, and a flow path into which the fluid flowing out from the fluid outlet path 6 flows between the normal flow path 131 and the abnormal flow path 132.
  • a switching valve 133 that operates to switch is provided.
  • control unit 9 performs control based on the impedance measurement result by the measuring device 8. Therefore, based on the impedance measurement result, the control unit 9 can control appropriate equipment according to the state of the fluid in the gap space 3 corresponding to the impedance measurement result.
  • the device to be controlled by the control unit 9 may be a device included in the stirring system, or may be a device separate from the stirring system.
  • the control unit 9 is composed of, for example, a microcomputer having one or more processors and memory.
  • the control unit 9 is realized by a computer system having one or more processors and a memory, and when the one or more processors execute a program stored in the memory, the computer system functions as the control unit 9. Function.
  • the program is recorded in advance in the memory of the control unit 9 here, it may also be provided via a communication line such as the Internet or recorded on a non-temporary recording medium such as a memory card.
  • a computer program product may be used that loads a program via the computer system and executes program instructions that cause the computer system to realize the function of the control unit 9.
  • the control unit 9 is not limited to a microcomputer, and may be an integrated circuit including a logic circuit, such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit).
  • the equipment controlled by the control unit 9 includes, for example, at least one type selected from the group consisting of the above-mentioned prime mover 4, notification means 10, and distribution mechanism.
  • control unit 9 may, for example, Based on this measurement result, control such as maintaining the rotational speed of the rotating body 2, changing the rotational speed, and stopping the rotation of the rotating body 2 by the prime mover 4 can be performed according to the state of the fluid corresponding to the measurement result. That is, the control unit 9 maintains the rotational speed of the rotating body 2 by the prime mover 4 without changing it, if the state of the fluid corresponding to the impedance measurement result is normal, for example.
  • control unit 9 increases the rotational speed of the rotating body 2, for example, if the fluid condition is not normal and the fluid condition can be normalized by increasing the rotational speed of the rotating body 2. Further, the control unit 9 slows down the rotational speed of the rotating body 2, for example, if the fluid condition is not normal and the fluid condition can be normalized by slowing down the rotational speed of the rotating body 2. Further, the control unit 9 controls the control unit 9, for example, when the fluid state is not normal and the fluid state does not become normal even if the rotation speed of the rotating body 2 is changed, or when the fluid state is not normal and the rotation The rotation of the rotating body 2 is stopped when the state cannot be restored to normal even if the speed is changed. When the device controlled by the control unit 9 further includes a flow mechanism, when the control unit 9 stops the rotation of the rotating body 2, the control unit 9 further controls the flow mechanism to stop the flow of fluid. Good too.
  • the control unit 9 may, for example, Based on this measurement result, it is possible to control the flow of the fluid by the flow mechanism, maintain the speed of the fluid, change the speed of the fluid, stop the flow of the fluid, etc., depending on the state of the fluid corresponding to the measurement result. That is, if the state of the fluid corresponding to the impedance measurement result is normal, the control unit 9 maintains the flow of the fluid by the flow mechanism and maintains the speed of the fluid without changing it.
  • control unit 9 increases the speed of the fluid, for example, if the state of the fluid is not normal and the state of the fluid can be normalized by increasing the speed of the fluid. Further, the control unit 9 slows down the speed of the fluid, for example, if the state of the fluid is not normal and the state of the fluid can be normalized by slowing down the speed of the fluid. Further, the control unit 9 may control the control unit 9, for example, if the fluid condition is not normal and the fluid condition does not become normal even if the fluid speed is changed, or if the fluid condition is not normal and the fluid speed is changed. If the condition cannot be restored to normal even if the change is made, the fluid flow is stopped. When the device controlled by the control unit 9 further includes a prime mover 4, when the control unit 9 stops fluid flow, the control unit 9 further controls the prime mover 4 to stop the rotation of the rotating body 2. Good too.
  • the control unit 9 may, for example, Based on this measurement result, the switching mechanism can perform control to switch the channel into which the fluid flows, depending on the state of the fluid corresponding to the measurement result. That is, if the state of the fluid corresponding to the impedance measurement result is normal, the control unit 9 switches the flow path into which the fluid flows from the fluid outlet path 6 to the normal flow path 131, or switches the flow path through which the fluid flows from the fluid outlet path 6 to the normal flow path 131, 6 is maintained at the flow path 131 during normal operation.
  • control unit 9 switches the flow path through which the fluid flows from the fluid outlet path 6 to the abnormal state flow path 132, or changes the flow path through which the fluid flows from the fluid outlet path 6 into the abnormal state flow path. 132.
  • the former can be treated as normal products, and the latter can be disposed of or recycled.
  • the control unit 9 when the equipment controlled by the control unit 9 includes the prime mover 4 and the distribution mechanism, that is, when the control by the control unit 9 includes control of the operation of the prime mover 4 and control of the distribution mechanism, the control unit 9 is a combination of changing the rotational speed of the rotating body 2 by the prime mover 4 and changing the speed of the fluid by the circulation mechanism, for example, when the state of the fluid corresponding to the impedance measurement result is not a normal state. It's okay.
  • the equipment controlled by the control section 9 includes the notification means 10, that is, when the control by the control section 9 includes control of the operation of the notification means 10, the control section 9 measures the impedance using the measuring device 8, for example.
  • the notification means 10 When the state of the fluid corresponding to the result is not normal, the notification means 10 performs a notification operation to notify a person that the state of the fluid is not normal. Furthermore, when the state of the fluid corresponding to the impedance measurement result by the measuring device 8 is in a normal state, the control unit 9 causes the notification means 10 to perform a notification operation, so that a person can know the state of the fluid. It may be possible to notify that the device is in a normal state. Further, when the equipment controlled by the control unit 9 further includes equipment other than the notification means 10, the control unit 9 controls the equipment other than the notification means 10 in accordance with the impedance measurement result by the measuring instrument 8. In such a case, the content of the control performed on a device other than the notifying means 10 may be notified to a person by causing the notifying means 10 to perform a notification operation.
  • each of the plurality of electrodes 7 is appropriately set so that the impedance measurement result can reflect the state of the fluid well.
  • the plurality of electrodes 7 include at least two electrodes 7 arranged at intervals in the direction along the central axis X of the internal space 11 (see FIG. 2 described later).
  • the impedance measurement results it is possible to determine whether a Taylor vortex is occurring within the gap space 3 based on the impedance measurement results. This is because there is a large difference in the way the fluid flows between the two electrodes 7, depending on whether Taylor vortex current is generated or not between the two electrodes 7. This is because the impedance is different.
  • the interval between the two electrodes 7 is preferably set so that a plurality of Taylor vortex phases are arranged between the electrodes 7 when the fluid condition is normal.
  • the distance between the two electrodes 7 is 0.2 cm or more and 50 cm or less.
  • the plurality of electrodes 7 may include at least two electrodes 7 arranged at intervals in the circumferential direction of the internal space 11.
  • the direction along the circumferential direction of the internal space 11 can also be said to be the direction along an arc centered on the central axis X of the internal space 11.
  • the plurality of electrodes 7 include a plurality of pairs of two electrodes 7 arranged in a direction along the circumferential direction of the internal space 11, and the plurality of pairs are arranged in a direction along the central axis X of the internal space 11. They may be lined up (see FIG. 3, which will be described later). In this case, it is possible to understand the state of the fluid in detail based on the results of measuring the impedance between the electrodes 7 in each pair.
  • the plurality of electrodes 7 may include three or more electrodes 7 arranged in a row at intervals in the direction along the central axis X of the internal space 11 (see FIG. 4 described later). In this case, by obtaining the impedance measurement results between the electrodes 7, the state of the fluid in the gap space 3 can be understood in more detail.
  • the impedance measurement result may be the measured impedance value itself, or a value determined from the measured impedance value.
  • the impedance measurement result may be the impedance value between the electrodes 7 at a specific frequency or the dielectric constant value obtained from the impedance value, or the impedance value obtained by measuring the impedance while sweeping the frequency. It may be the frequency dependence or the frequency dependence of the dielectric constant, or it may be the dielectric relaxation frequency determined from the frequency dependence of the dielectric constant.
  • the control unit 9 considers the fluid state to be normal and controls the equipment accordingly. If not, the fluid condition is considered abnormal and the equipment is controlled accordingly. Further, for example, the control unit 9 performs pattern recognition between a predetermined waveform and a frequency-dependent waveform of impedance obtained by measuring impedance while sweeping the frequency, and the similarity between both waveforms is determined to be greater than a certain value. If so, the state of the fluid may be regarded as normal and the equipment may be controlled accordingly, and if the degree of similarity is below a certain value, the state of the fluid may be regarded as abnormal and the equipment may be controlled accordingly.
  • the control unit 9 calculates the dielectric relaxation frequency from the frequency dependence of the impedance obtained by measuring the impedance while sweeping the frequency, and If the value is within a specific range, the fluid condition is considered normal and the equipment is controlled accordingly; if it is outside the specific range, the fluid status is considered abnormal and the equipment is controlled accordingly. Good too.
  • control unit 9 may control the device based on the impedance measurement results.
  • FIGS. 2, 3, and 4 schematically shows an example of the arrangement position of the electrode 7 with respect to the internal space 11, the rotating body 2, and the gap space 3.
  • two electrodes 7 are arranged at intervals in the direction along the central axis X of the internal space 11.
  • two electrodes 7 arranged at intervals in the direction along the central axis X of the internal space 11 form a pair, and a plurality of pairs are arranged at intervals in the direction along the central axis X of the internal space 11. They are lined up with a gap between them.
  • a plurality of (three or more) electrodes 7 are lined up in a row at intervals in the direction along the central axis X of the internal space 11.
  • FIG. 5 shows an example of how to use the impedance measurement results performed while sweeping the frequency in the example of the embodiment shown in FIG. 2.
  • the horizontal axis represents frequency
  • the vertical axis represents dielectric constant determined from impedance.
  • the solid line shows an example of the measurement result when the Taylor vortex is normally generated
  • the dashed line shows an example of the measurement result when the Taylor vortex is not generated normally.
  • the control unit 9 uses the value of the dielectric constant at a certain frequency) as the impedance measurement result in this embodiment, and determines that the state of the fluid is normal when the value of the dielectric constant is within a certain range. If it is determined that there is, and it is not within a certain range, it can be determined that the fluid state is abnormal.
  • the controller 9 determines that the fluid condition is normal if this difference is within a certain range, and determines that the fluid condition is abnormal if it is not within a certain range. It can be determined that there is.
  • the value of the frequency (relaxation frequency) at which the permittivity suddenly decreases is determined, and the number or value of this relaxation frequency is within a certain range. If it is within a certain range, it can be determined that the fluid condition is normal, and if it is not within a certain range, it can be determined that the fluid condition is abnormal.
  • FIG. 6 shows an example of how the impedance measurement results are used in the example of the embodiment shown in FIG.
  • the horizontal axis indicates the position of each pair of two electrodes 7 along the circumferential direction of the internal space 11.
  • FIG. 6 shows the measurement results of the impedance between the electrodes 7 in each pair when the three pairs of electrodes 7 are lined up in the circumferential direction of the internal space 11.
  • the vertical axis shows the evaluation value.
  • the evaluation value is the measurement result of the impedance between the pair of electrodes 7 at each position, and for example, the value of impedance (or permittivity) at a certain frequency is different from the value of impedance (or permittivity) at a certain frequency. , or the relaxation frequency.
  • black circles indicate examples of evaluation values when Taylor vortices occur normally, and open square marks indicate examples of evaluation values when Taylor vortices do not occur normally.
  • control unit 9 may detect the difference from the reference value indicated by the broken line in FIG. If it is within a certain range, it can be determined that the fluid condition is normal, and if it is not within a certain range, it can be determined that the fluid condition is abnormal.
  • FIG. 7 shows an example of the manner in which the impedance measurement results are used in the example of the aspect shown in FIG. 4.
  • the horizontal axis indicates the position of two adjacent electrodes 7 in the direction along the central axis X of the internal space 11.
  • FIG. 7 shows the results of measuring the impedance between two adjacent electrodes 7 when the four electrodes 7 are lined up in a row in the direction along the central axis X of the internal space 11.
  • the vertical axis shows the evaluation value.
  • the evaluation value is the measurement result of impedance between adjacent electrodes 7, for example, the value of impedance (or permittivity) at a certain frequency, the value of impedance (or permittivity) at a frequency, and the impedance at another frequency. (or dielectric constant), relaxation frequency, etc.
  • black circles indicate examples of evaluation values when Taylor vortices occur normally, and open square marks indicate examples of evaluation values when Taylor vortices do not occur normally.
  • control unit 9 may detect the difference from the reference value shown by the broken line in FIG. 6. If it is within a certain range, it can be determined that the fluid condition is normal, and if it is not within a certain range, it can be determined that the fluid condition is abnormal.
  • the number of control units 9 may not be only one.
  • the stirring system may include a plurality of control sections 9 respectively corresponding to the plurality of devices.
  • the control unit 9 and the measuring instrument 8 and the control unit 9 and the equipment controlled by the control unit 9 may be directly connected by wire or wirelessly, such as a local area network or wide area network. may be connected via a network.
  • the control unit 9 may include a plurality of control devices, and the plurality of control devices may be incorporated into a distributed control system (DCS). That is, there is a control device for each device that makes up the continuous production system, and these devices may be connected via a network and have a mechanism for mutual communication and management.
  • DCS distributed control system
  • the stirring system includes a container (1) having a cylindrical internal space (11) therein, and an internal space inside the internal space (11).
  • a cylindrical rotating body that is arranged so that a gap space (3) is formed between the outer peripheral surface of the space (11) and the inner peripheral surface of the internal space (11), and rotates with respect to the internal space (11).
  • (2) and a measuring device (8) that measures the impedance of the fluid in the gap space (3).
  • the fluid can be stirred in the gap space (3), and the impedance of the fluid can be measured by measuring the impedance of the fluid with the measuring device (8). Based on the results, the state of the fluid being stirred can be detected on the spot.
  • the stirring system in the first aspect, includes a fluid introduction path (5) connected to the interstitial space (3) and a fluid outlet connected to the interstitial space (3). (6).
  • the fluid is supplied into the gap space (3) from the fluid introduction path (5), stirred within the gap space (3), and discharged from the gap space 3 through the fluid outlet path (6).
  • the state of the fluid in the gap space 3 can be detected on the spot.
  • the stirring system includes a plurality of electrodes ( 7).
  • a measuring device (8) measures the impedance between the electrodes (7) as the impedance of the fluid.
  • the third aspect based on the impedance measurement results, it is possible to detect the state of the fluid, such as whether a Taylor vortex is occurring in the gap space.
  • the stirring system includes a plurality of electrodes arranged at intervals in a circumferential direction of the internal space (11). (7) is provided.
  • a measuring device (8) measures the impedance between the electrodes (7) as the impedance of the fluid.
  • the fourth aspect based on the impedance measurement results, it is possible to detect whether or not there is any turbulence in the Taylor vortex phase as compared to the normal state of the fluid. .
  • the stirring system further includes a control unit (9) that performs control based on the impedance measurement result.
  • the stirring system includes a prime mover (4) that rotates the rotating body (2).
  • Control by the control unit (9) includes control of the operation of the prime mover (4).
  • the fluid stirring conditions can be changed or the fluid stirring can be stopped depending on the state of the fluid detected on the spot.
  • the stirring system further includes a notification means (10) that provides notification in a manner that appeals to human senses, and the control unit (9) controls: This includes controlling the operation of the notification means (10).
  • notification can be performed according to the state of the fluid detected on the spot.
  • the fluid stirring conditions can be changed or the fluid stirring can be stopped depending on the state of the fluid detected on the spot.

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Abstract

本開示は、円柱状の内部空間内で円柱状の回転体が回転する場合に回転体の外周面と内部空間の内周面との間の隙間空間内で攪拌される流体の状態をその場で検知できる攪拌システムを提供する。攪拌システムは、内部に円柱状の内部空間１１を有する容器１と、内部空間１１内に、内部空間１１の外周面と内部空間１１の内周面との間に隙間空間３が形成されるように配置され、内部空間１１に対して回転する円柱状の回転体２と、隙間空間３内にある流体のインピーダンスを測定する測定器８と、を備える。

Description

攪拌システム
　本開示は、攪拌システムに関し、詳しくは、流体を攪拌する攪拌システムに関する。
　特許文献１には、第１外筒の内壁との間に第１間隙を形成し、回転する第１内筒を備える第１反応装置において、第１間隙で被反応材をテイラー渦状の螺旋流動で進行させ、被反応材の混合と核発生とを行い、かつ第２外筒の内壁との間に第２間隙を形成し、回転する第２内筒を備える第２反応装置において、第１反応装置から抽出された被反応材を、第２間隙で混合し、結晶成長を行うことが、開示されている。また、第１反応装置が、第１反応装置の第１抽出部から抽出される被反応材中の核発生状態を検出する第１検出部と、第１検出部による核発生状態に基づいて第１供給部から圧入される被反応材の流動レートを制御する流動レート制御部とをさらに備え、第１内筒回転レート制御部は、第１検出部による核発生状態に基づいて第１内筒の回転レートを制御することが、開示されている。また、第１検出部は被反応材の濁度によって被反応材の核発生状態を検知すること、及び第１検出部が特定の分子振動を赤外吸収、ラマン散乱で検知することも、開示されている。
特許第５６１６７２９号公報
　本開示の課題は、円柱状の内部空間内で円柱状の回転体が回転する場合に回転体の外周面と内部空間の内周面との間の隙間空間内で攪拌される流体の状態をその場で検知できる攪拌システムを提供することである。
　本開示の一態様に係る攪拌システムは、内部に円柱状の内部空間を有する容器と、前記内部空間内に、前記内部空間の外周面と前記内部空間の内周面との間に隙間空間が形成されるように配置され、前記内部空間に対して回転する円柱状の回転体と、前記隙間空間内にある流体のインピーダンスを測定する測定器と、を備える。
図１は、本開示の一実施形態の概略図である。 図２は、同上の実施形態における、内部空間、回転体及び隙間空間に対する、電極の配置位置の例を、模式的に示す概略図である。 図３は、同上の実施形態における、内部空間、回転体及び隙間空間に対する、電極の配置位置の例を、模式的に示す概略図である。 図４は、同上の実施形態における、内部空間、回転体及び隙間空間に対する、電極の配置位置の例を、模式的に示す概略図である。 図５は、図２に示す例における、インピーダンスの測定結果の利用の態様の例を示すグラフである。 図６は、図３に示す例における、インピーダンスの測定結果の利用の態様の例を示すグラフである。 図７は、図４に示す例における、インピーダンスの測定結果の利用の態様の例を示すグラフである。
　円柱状の内部空間と、内部空間内で回転する円柱状の回転体との間の隙間空間に流体を供給すると、レイノルズ数が非常に小さい場合は流体にクエット流が生じるが、レイノルズ数を増加させると、隙間空間内に回転方向の異なるトーラス状の渦の相が交互に並ぶテイラー渦流が発生する。テイラー渦流が生じると流体が効率良く攪拌されうるため、テイラー渦流を利用して流体を攪拌することができる。このように流体を攪拌することで例えば流体を混合することができ、又は流体を攪拌しながら流体中の物質を反応させることができる。
　しかし、テイラー渦流が正常に生じていない場合には、流体の混合、反応などが、想定通りには進行しない。
　特許文献１（特許第５６１６７２９号公報）に開示されている技術では、第１反応装置の第１抽出部から抽出される被反応材中の核発生状態を赤外吸収、ラマン散乱で検知する。この場合、被反応材中の核発生状態が正常でない場合には、第１反応装置の動作を停止し又は変更するなどの対応が可能である。
　しかし、攪拌された後の流体の状態を確認してから攪拌機の動作を停止するなどの対応をする場合、テイラー渦流が正常に生じていない状態がある程度継続してから対応することにならざるを得ず、異常発生から対応までの間にタイムラグが生じる。
　そこで、発明者は、円柱状の内部空間の内周面と内部空間内で回転する円柱状の回転体の外周面との間の隙間空間で流体を攪拌でき、かつ攪拌中の流体の状態をその場で検知できる攪拌システムを提供すべく、研究開発を行い、本開示を完成した。
　なお、本開示の範囲は、上記の経緯によって限定的に解釈されるものではない。
　以下、本開示の実施形態について説明する。なお本開示は下記の実施形態に限られない。下記の実施形態は、本開示の様々な実施形態の一部に過ぎず、本開示の目的を達成できれば設計に応じて種々の変更が可能である。
　本実施形態に係る攪拌システムは、内部に円柱状の内部空間を有する容器と、前記内部空間内に、前記内部空間の外周面と前記内部空間の内周面との間に隙間空間が形成されるように配置され、前記内部空間に対して回転する円柱状の回転体と、前記隙間空間内にある前記流体のインピーダンスを測定する測定器と、を備える。
　本実施形態によると、流体が容器１内で攪拌されている間に、流体のインピーダンスを測定器８で測定すると、隙間空間３内の流体の流動状態の変化に伴ってインピーダンスが変化する。このため、インピーダンスの測定結果から隙間空間３内の流体の流動状態を把握することができる。このため、攪拌中の流体の状態をその場で検知できる。
　本実施形態の、より具体的な例について説明する。
　図１に、本実施形態に係る攪拌システムの一例の概略図を示す。攪拌システムは、容器１と、回転体２と、原動機４と、流体導入路５と、流体導出路６と、複数の電極７と、測定器８とを備える。攪拌システムは、図１に示すように、更に制御部９、報知手段１０、流通機構、切替機構等よりなる群から選択される一種以上の構成を備えてもよい。
　容器１は、上述のとおり、その内部に円柱状の内部空間１１を有する。容器１の材質には、一定の形状を維持可能であるならば制限はなく、容器１は金属製であっても樹脂製であってもよい。内部空間１１の寸法に特に制限はないが、例えば内部空間１１を仮想的な中心軸Ｘを有する円柱とみなすと、内部空間１１の中心軸Ｘに沿った長さ寸法は例えば１０ｃｍ以上１００ｃｍ以下であり、中心軸Ｘを中心とした直径は例えば４ｃｍ以上２０ｃｍ以下である。
　回転体２は、円柱状であり、その中心軸Ｙを中心に内部空間１１に対して回転可能である。回転体２の材質には、一定の形状を維持可能であるならば制限はなく、回転体２は金属製であっても樹脂製であってもよい。回転体２の中心軸Ｙとは、回転体２を仮想的な中心軸Ｙを有する円柱とみなした場合の、この円柱の中心軸Ｙである。回転体２の中心軸Ｙに沿った長さ寸法は、内部空間１１の長さ寸法と同じ又はそれよりわずかに小さい。また、回転体２の中心軸Ｙを中心とした直径は、内部空間１１の直径よりも小さく、例えば内部空間１１の直径と回転体２の直径との差が０．１ｃｍ以上１５ｃｍ以下である。
　回転体２は、上述のとおり、内部空間１１内に、回転体２の外周面と内部空間１１の内周面との間に隙間空間３が形成されるように配置される。回転体２は、例えば回転体２の中心軸Ｙと内部空間１１の中心軸Ｘとが重なるように、内部空間１１内に配置される。なお、回転体２の中心軸Ｙの位置と内部空間１１の中心軸Ｘの位置とが、若干ずれていてもよい。回転体２は、例えば軸受けなどで容器１に取り付けられることで、容器１に対して（すなわち内部空間１１に対して）回転可能に設けられる。
　原動機４は、上述のとおり、回転体２を回転させる。原動機４は、例えばモータであるが、これに限られない。例えば原動機４と回転体２との間に適宜の動力伝達機構を設けることで、動力伝達機構を介して原動機４の動力を回転体２に伝えて、回転体２を回転させうる。原動機４は、回転体２の回転速度を変更可能であることが好ましく、例えば原動機４がモータである場合にはモータがサーボモータであることが好ましい。原動機４がギア機構を備えることで原動機４が回転体２の回転速度を変更可能であることも好ましい。
　流体導入路５及び流体導出路６の各々は、流体が流通可能な経路を形成できる部材であればよい。流体導入路５及び流体導出路６の各々は、例えば流体が流通可能な管路である。流体導入路５及び流体導出路６は、例えば内部空間１１の長さ方向（中心軸Ｘに沿った方向）の一端部と他端部とに、それぞれ接続されている。
　複数の電極７は、内部空間１１にある流体のインピーダンスを測定するために用いられる。すなわち、複数の電極７は、内部空間１１にある流体のインピーダンスを、電極７を利用して測定器８によって測定可能な位置に、設けられる。電極７は、例えば容器１における内部空間１１の内面に沿って取り付けられる。このとき、例えば電極は、内部空間１１に露出するように設けられ、これにより電極７は内部空間１１を流通する流体に接触する。なお、電極７を利用して流体のインピーダンスを測定できるのであれば、電極７は内部空間１１に露出していなくてもよい。電極７は、互いに間隔をあけて配置されている。各電極７間に短絡が生じないように、各電極７間は電気的に絶縁されている。電極７の個数及び相対位置などの詳細は、後に改めて説明する。
　測定器８は、上述のとおり、流体のインピーダンスとして、電極７の相互間のインピーダンスを測定する。測定器８は、例えば適宜のＬＣＲメータ又はインピーダンスアナライザ等である。
　報知手段１０は、上述のとおり、人間の感覚に訴える方法で報知を行う。報知手段１０は、例えば発光による報知を行うランプ等、音声による報知を行うブザー或いはスピーカ等、又は文字或いは映像による報知を行うディスプレイ等である。攪拌システムは、二種以上の報知手段１０を備えてもよい。
　流通機構は、流体を流体導入路５、隙間空間３及び流体導出路６の順に流通させる。流通機構は、例えば流体導入路５、隙間空間３及び流体導出路６の順に流れる流体の流通を開始させる機能と、流体の流通を停止させる機能とを有する。流通機構は、流体の流量を変更する機能を更に有していてもよい。流通機構は、例えば流体を移動させるポンプなどの液体機械１２１、流体導入路５に設けられた弁１２２、及び流体導出路６に設けられた弁１２３等を備える。弁１２２、１２３は、例えば開閉弁又は流量調整弁である。流体導入路５と流体導出路６とのうち一方のみに弁１２２、１２３が設けられていてもよい。
　切替機構は、流体導出路６の末端から分岐する正常時流路１３１及び異常時流路１３２、並びに流体導出路６から流出した流体が流れ込む流路を正常時流路１３１と異常時流路１３２との間で切り替えるように動作する切替弁１３３を、備える。
　制御部９は、上述のとおり、測定器８によるインピーダンスの測定結果に基づいた制御を行う。このため、制御部９は、インピーダンスの測定結果に基づき、このインピーダンスの測定結果に対応する隙間空間３内の流体の状態に応じた制御を、適宜の機器に対して行うことができる。制御部９による制御の対象となる機器は、攪拌システムが備える機器であってもよく、攪拌システムとは別個の機器であってもよい。
　制御部９は、例えば１以上のプロセッサ及びメモリを有するマイクロコンピュータにて構成されている。言い換えれば、制御部９は、１以上のプロセッサ及びメモリを有するコンピュータシステムにて実現されており、１以上のプロセッサがメモリに格納されているプログラムを実行することにより、コンピュータシステムが制御部９として機能する。プログラムは、ここでは制御部９のメモリにあらかじめ記録されているが、インターネット等の通信回線を通じて、又はメモリカード等の非一時的な記録媒体に記録されて提供されてもよい。コンピュータシステムを介して、プログラムをロードし、コンピュータシステムに制御部９としての機能を実現させるプログラム命令を実行するコンピュータプログラムプロダクトが用いられてもよい。制御部９は、マイクロコンピュータに限られず、例えばＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）といった、論理回路を含む集積回路でもよい。
　制御部９によって制御される機器は、例えば上述の原動機４、報知手段１０及び流通機構よりなる群から選択される少なくとも一種を含む。
　制御部９によって制御される機器が原動機４を含む場合、すなわち、制御部９による制御が、原動機４の動作の制御を含む場合は、制御部９は、例えば測定器８によるインピーダンスの測定結果に基づき、この測定結果に対応する流体の状態に応じて、原動機４による回転体２の回転速度の維持、回転速度の変更、及び回転の停止などの、制御を行うことができる。すなわち、制御部９は、例えばインピーダンスの測定結果に対応する流体の状態が正常な状態であれば原動機４による回転体２の回転速度を変更せずに維持する。また、制御部９は、例えば流体の状態が正常でなく、かつ回転体２の回転速度を速めれば流体の状態が正常になりうる状態であれば、回転体２の回転速度を速める。また、制御部９は、例えば流体の状態が正常でなく、かつ回転体２の回転速度を遅くすれば流体の状態が正常になりうる状態であれば、回転体２の回転速度を遅くする。また、制御部９は、例えば流体の状態が正常ではなく、かつ回転体２の回転速度を変更しても流体の状態が正常にならなかった場合、又は流体の状態が正常でなく、かつ回転速度を変更しても正常になり得ない状態である場合に、回転体２の回転を停止する。制御部９によって制御される機器が流通機構を更に含む場合は、制御部９が回転体２の回転を停止する場合、制御部９は、更に流通機構を制御して流体の流通を停止してもよい。
　制御部９によって制御される機器が流通機構を含む場合、すなわち、制御部９による制御が、流通機構の動作の制御を含む場合は、制御部９は、例えば測定器８によるインピーダンスの測定結果に基づき、この測定結果に対応する流体の状態に応じて、流通機構による流体の流通及び流体の速度の維持、流体の速度の変更、及び流体の流通の停止などの、制御を行うことができる。すなわち、制御部９は、例えばインピーダンスの測定結果に対応する流体の状態が正常な状態であれば流通機構による流体の流通を維持し、かつ流体の速度を変更せずに維持する。また、制御部９は、例えば流体の状態が正常でなく、かつ流体の速度を速めれば流体の状態が正常になりうる状態であれば、流体の速度を速める。また、制御部９は、例えば流体の状態が正常でなく、かつ流体の速度を遅くすれば流体の状態が正常になりうる状態であれば、流体の速度を遅くする。また、制御部９は、例えば流体の状態が正常ではなく、かつ流体の速度を変更しても流体の状態が正常にならなかった場合、又は流体の状態が正常でなく、かつ流体の速度を変更しても正常になり得ない状態である場合に、流体の流通を停止する。制御部９によって制御される機器が原動機４を更に含む場合は、制御部９が流体の流通を停止する場合、制御部９は、更に原動機４を制御して回転体２の回転を停止してもよい。
　制御部９によって制御される機器が切替機構を含む場合、すなわち、制御部９による制御が、切替機構の動作の制御を含む場合は、制御部９は、例えば測定器８によるインピーダンスの測定結果に基づき、この測定結果に対応する流体の状態に応じて、切替機構により流体が流れ込む流路を切り替える制御を行うことができる。すなわち、制御部９は、例えばインピーダンスの測定結果に対応する流体の状態が正常な状態であれば、流体が流体導出路６から流れ込む流路を正常時流路１３１に切り替え、又は流体が流体導出路６から流れ込む流路を正常時流路１３１に維持する。また、制御部９は、流体の状態が正常でない場合には、流体が流体導出路６から流れ込む流路を異常時流路１３２に切り替え、又は流体が流体導出路６から流れ込む流路を異常時流路１３２に維持する。この場合、流体の状態が正常である場合に隙間空間３から導出された流体と、流体の状態が異常である場合に隙間空間３から導出された流体とを、分離することができ、例えば前者を正常な生成物として取り扱い、後者を廃棄又は再生利用等することができる。
　また、制御部９によって制御される機器が原動機４と流通機構とを含む場合、すなわち、制御部９による制御が、原動機４の動作の制御と流通機構の制御とを含む場合には、制御部９は、例えばインピーダンスの測定結果に対応する流体の状態が正常な状態ではない場合に、原動機４による回転体２の回転速度の変更と、流通機構による流体の速度の変更とを、組み合わせて行ってもよい。制御部９によって制御される機器が、報知手段１０を含む場合、すなわち制御部９による制御が、報知手段１０の動作の制御を含む場合は、制御部９は、例えば測定器８によるインピーダンスの測定結果に対応する流体の状態が正常な状態にない場合、報知手段１０に報知の動作を行わせることで、人間に、流体の状態が正常な状態にないことを報知する。また、制御部９は、測定器８によるインピーダンスの測定結果に対応する流体の状態が正常な状態にある場合に、報知手段１０に報知の動作を行わせることで、人間に、流体の状態が正常な状態にあることを報知してもよい。また、制御部９によって制御される機器が、報知手段１０以外の機器を更に含む場合に、制御部９は、測定器８によるインピーダンスの測定結果に対応する制御を報知手段１０以外の機器に行った場合、報知手段１０に報知の動作を行わせることで、人間に、報知手段１０以外の機器に対して行った制御の内容を報知してもよい。
　なお、流体の状態が正常な状態が具体的にいかなる状態であるかは、流体を攪拌する目的等に応じて、攪拌システムの設計者又は使用者等により、任意に規定されうる。
　複数の電極７の各々の位置は、インピーダンスの測定結果が、流体の状態を良好に反映しうるように、適宜設定される。
　例えば複数の電極７は、内部空間１１の中心軸Ｘに沿った方向に間隔をあけて配置されている二つの電極７を少なくとも含む（後述する図２参照）。この場合、インピーダンスの測定結果に基づいて、隙間空間３内にテイラー渦流が生じているか否かを、把握することができる。これは、二つの電極７の間にテイラー渦流が生じている状態と生じていない状態とでは、二つの電極７の間における流体の流動の仕方に大きな相違が生じ、それに伴い、電極７間のインピーダンスが相違するためである。また、インピーダンスの測定結果に基づいて、テイラー渦流の相の寸法が、流体の状態が正常である場合の寸法である否かを把握することもできる。これは、テイラー渦流の相の幅が正常な状態に比べて大きく、又は小さいと、電極７間に配置されているテイラー渦流の相の数が正常な状態の場合とは異なったものとなり、それに伴い、電極７間のインピーダンスも正常な状態とは異なるものとなるためである。二つの電極７の間隔は、流体の状態が正常である場合にこの電極７の間にテイラー渦流の相が複数配置されるように設定されることが好ましい。例えば二つの電極７の間隔は、０．２ｃｍ以上５０ｃｍ以下である。
　複数の電極７は、内部空間１１の周方向に沿った方向に間隔をあけて配置されている二つの電極７を少なくとも含んでもよい。内部空間１１の周方向に沿った方向とは、内部空間１１の中心軸Ｘを中心とした円弧に沿った方向ともいえる。この場合、インピーダンスの測定結果に基づいて、テイラー渦流の相に、流体の状態が正常な状態と比べて、乱れが生じていないか否かを把握することもできる。例えば、流体の状態が正常でテイラー渦流の相に乱れが生じていない場合は二つの電極７は同一のテイラー渦流の相に接しているが、テイラー渦流の相に乱れが生じて蛇行したり湾曲したりしていると二つの電極７は互いに異なるテイラー渦流の相に接する。このため、テイラー渦流の相に乱れが生じていない場合と乱れが生じている場合とでは、インピーダンスの測定結果が異なるものとなる。複数の電極７が、内部空間１１の周方向に沿った方向に沿った方向に並ぶ二つの電極７からなる対を複数含み、この複数の対が内部空間１１の中心軸Ｘに沿った方向に並んでいてもよい（後述する図３参照）。この場合、各対における電極７間のインピーダンスの測定結果に基づき、流体の状態の詳細な把握が可能となる。
　複数の電極７が、内部空間１１の中心軸Ｘに沿った方向に間隔をあけて一列に配置されている三つ又はそれ以上の電極７を含んでもよい（後述する図４参照）。この場合、各電極７間のインピーダンスの測定結果を得ることで、隙間空間３内の流体の状態を、より詳細に把握することができる。
　インピーダンスの測定結果は、測定されたインピーダンスの値そのものでもよく、測定されたインピーダンスの値から求められる値等であってもよい。例えばインピーダンスの測定結果は、特定の周波数における電極７間のインピーダンスの値又はインピーダンスの値から求められる誘電率の値であってもよく、周波数を掃引しながらインピーダンスを測定することで得られるインピーダンスの周波数依存性又は誘電率の周波数依存性であってもよく、誘電率の周波数依存性から求められる誘電緩和周波数であってもよい。
　制御部９は、例えば特定の周波数における電極７間のインピーダンスの値が所定の範囲内にあれば流体の状態を正常とみなしてそれに応じた機器の制御を行い、インピーダンスの値が所定の範囲内に無い場合は流体の状態を異常とみなしてそれに応じた機器の制御を行う。また、例えば制御部９は、周波数を掃引しながらインピーダンスを測定することで得られるインピーダンスの周波数依存性の波形と所定の波形と間でパターン認識を行い、両波形間の類似度が一定値以上であれば流体の状態を正常とみなしてそれに応じた機器の制御を行い、類似度が一定値を下回れば流体の状態を異常とみなしてそれに応じた機器の制御を行ってもよい。また、特に流体のインピーダンスに誘電緩和が生じる場合は、制御部９は、周波数を掃引しながらインピーダンスを測定することで得られるインピーダンスの周波数依存性から、誘電緩和周波数を求め、この誘電緩和周波数の値が特定の範囲内であれば流体の状態を正常とみなしてそれに応じた機器の制御を行い、特定の範囲外であれば流体の状態を異常とみなしてそれに応じた機器の制御を行ってもよい。
　特に、晶析させるべき物質と貧溶媒とを含む流体を隙間空間３内で攪拌することで前記の物質の結晶を晶析させる貧溶媒晶析を行う場合、テイラー渦流が正常に生じていると、流体中の複数のテイラー渦流の相における結晶の析出量は、相互に異なることとなる。この場合、結晶がインピーダンスの測定結果に及ぼす影響は大きいため、インピーダンスの測定結果によって流体の状態が特に把握されやすい。特に、流体中に結晶が析出していると、隣合うテイラー渦流の相の間のインピーダンスには、誘電緩和が生じやすいため、誘電緩和周波数に基づいて流体の状態が把握されうる。このため、本実施形態は、隙間空間３内で貧溶媒晶析を行う場合に、特に好適である。
　また、インピーダンスの測定結果と、流体の状態と、回転体２の回転速度、流体の速度等の条件との組み合わせのデータを蓄積して機械学習を行い、それにより得られたアルゴリズム（学習済みモデル）を利用して、制御部９がインピーダンスの測定結果に基づいて機器の制御を行ってもよい。
　本実施形態における複数の電極７の配置の態様の具体例と、各具体例における、電極７間のインピーダンスの測定結果の利用の態様の例について、説明する。
　図２、図３、及び図４の各々は、内部空間１１、回転体２及び隙間空間３に対する、電極７の配置位置の例を、模式的に示す。図２に示す例では、二つの電極７が内部空間１１の中心軸Ｘに沿った方向に間隔をあけて並んでいる。図２に示す例では、内部空間１１の中心軸Ｘに沿った方向に間隔をあけて並ぶ二つの電極７が対をなし、複数の対が内部空間１１の中心軸Ｘに沿った方向に間隔をあけて並んでいる。図４に示す例では、複数（３以上）の電極７が内部空間１１の中心軸Ｘに沿った方向に間隔をあけて一列に並んでいる。
　図５は、図２に示す態様の例における、周波数を掃引しながら行ったインピーダンスの測定結果の利用の態様の例を示す。図５において、横軸は周波数を、縦軸はインピーダンスから求められた誘電率を、それぞれ示す。また実線はテイラー渦流が正常に生じた場合の測定結果の例を、一点鎖線はテイラー渦流が正常に生じない場合の測定結果の例を、それぞれ示す。
　テイラー渦流が正常に生じている場合と生じていない場合とで、このような誘電率の相違が生じる場合、例えば誘電率の相違が顕著に現れる周波数（例えば符号「Ａ」を付した矢印で示される周波数）における、誘電率の値を、本実施形態におけるインピーダンスの測定結果として利用し、制御部９は、この誘電率の値が一定の範囲内にある場合に流体の状態が正常な状態であると判定し、一定の範囲内に無い場合に流体の状態が異常な状態であると判定できる。
　また、ある周波数（例えば符号「Ａ」を付した矢印で示される周波数）における誘電率の値と、別の周波数（例えば符号「Ｂ」を付した矢印で示される周波数）における誘電率の値との差を求め、制御部９は、この差が一定の範囲内にある場合に流体の状態が正常な状態であると判定し、一定の範囲内に無い場合に流体の状態が異常な状態であると判定できる。
　また、誘電率の急激な低下が生じる周波数（緩和周波数）の値（例えば符号「Ｃ」及び「Ｄ」でそれぞれ示される周波数の値）を求め、この緩和周波数の数又は値が一定の範囲内にある場合に流体の状態が正常な状態であると判定し、一定の範囲内に無い場合に流体の状態が異常な状態であると判定できる。
　図６は、図３に示す態様の例における、インピーダンスの測定結果の利用の態様の例を示す。図６において、横軸は、二つの電極７からなる各対の、内部空間１１の周方向に沿った方向の位置を示す。なお、図６は、三対の電極７が内部空間１１の周方向に沿った方向に並んでいる場合の、各対における電極７間のインピーダンスの測定結果を示す。縦軸は評価値を示す。評価値とは、各位置における対をなす電極７間のインピーダンスの測定結果であり、例えばある周波数でのインピーダンス（又は誘電率）の値、ある周波数でのインピーダンス（又は誘電率）の値と別の周波数でのインピーダンス（又は誘電率）の値との差、又は緩和周波数などである。図６において、黒塗りの丸印はテイラー渦流が正常に生じた場合の評価値の例を、白抜きの四角印はテイラー渦流が正常に生じない場合の評価値の例を、それぞれ示す。
　テイラー渦流が正常に生じている場合と生じていない場合とで、図６に示すような評価値の相違が生じる場合、例えば制御部９は、図６中に破線で示される基準値との差が一定の範囲内である場合には流体の状態が正常な状態であると判定し、一定の範囲内に無い場合に流体の状態が異常な状態であると判定できる。
　図７は、図４に示す態様の例における、インピーダンスの測定結果の利用の態様の例を示す。図７において、横軸は、隣合う二つの電極７の、内部空間１１の中心軸Ｘに沿った方向の位置を示す。なお、図７は、四つの電極７が内部空間１１の中心軸Ｘに沿った方向に一列に並んでいる場合の、隣合う二つの電極７間のインピーダンスの測定結果を示す。縦軸は評価値を示す。評価値とは、隣合う電極７間のインピーダンスの測定結果であり、例えばある周波数でのインピーダンス（又は誘電率）の値、周波数でのインピーダンス（又は誘電率）の値と別の周波数でのインピーダンス（又は誘電率）の値との差、又は緩和周波数などである。図７において、黒塗りの丸印はテイラー渦流が正常に生じた場合の評価値の例を、白抜きの四角印はテイラー渦流が正常に生じない場合の評価値の例を、それぞれ示す。
　テイラー渦流が正常に生じている場合と生じていない場合とで、図７に示すような評価値の相違が生じる場合、例えば制御部９は、図６中に破線で示される基準値との差が一定の範囲内である場合には流体の状態が正常な状態であると判定し、一定の範囲内に無い場合に流体の状態が異常な状態であると判定できる。
　本実施形態において、制御部９は、一つのみでなくてもよい。例えば制御部９で制御される機器が複数ある場合には、複数の機器にそれぞれ対応する複数の制御部９を、攪拌システムが備えていてもよい。また、制御部９と測定器８との間、及び制御部９と制御部９によって制御される機器との間は、有線又は無線により直接接続されていてもよく、ローカルエリアネットワーク又は広域ネットワーク等のネットワークを介して接続されていてもよい。制御部９は、複数の制御装置を含み、この複数の制御装置が分散制御システム（ＤＣＳ）に組み込まれていてもよい。すなわち、連続生産システムを構成する機器ごとに制御装置があり、それらはネットワークで接続されていて相互に通信、管理し合う仕組みを持っていてもよい。
　上記の実施形態から明らかなように、本開示の第一の態様に係る攪拌システムは、内部に円柱状の内部空間（１１）を有する容器（１）と、内部空間（１１）内に、内部空間（１１）の外周面と内部空間（１１）の内周面との間に隙間空間（３）が形成されるように配置され、内部空間（１１）に対して回転する円柱状の回転体（２）と、隙間空間（３）内にある流体のインピーダンスを測定する測定器（８）と、を備える。
　第一の態様によると、回転体（２）を回転させることで、流体を隙間空間（３）内で攪拌することができ、かつ流体のインピーダンスを測定器（８）で測定することでこの測定結果から攪拌中の流体の状態をその場で検知できる。
　本開示の第二の態様では、第一の態様において、攪拌システムは、隙間空間（３）に接続されている流体導入路（５）と、隙間空間（３）内に接続されている流体導出路（６）と、を備える。
　第二の態様によると、流体が、流体導入路（５）から隙間空間（３）内に供給され、隙間空間（３）内で攪拌され、流体導出路（６）を通じて隙間空間３から排出される場合の、隙間空間３内の流体の状態をその場で検知できる。
　本開示の第三の態様では、第一又は第二の態様において、攪拌システムは、内部空間（１１）の中心軸（Ｘ）に沿った方向に間隔をあけて配置されている複数の電極（７）を備える。測定器（８）は、前記流体のインピーダンスとして、電極（７）間のインピーダンスを測定する。
　第三の態様によると、インピーダンスの測定結果に基づいて、流体の状態として、隙間空間内にテイラー渦流が生じているか否かなどを、検知できる。
　本開示の第四の態様では、第一から第三のいずれか一の態様において、攪拌システムは、内部空間（１１）の周方向に沿った方向に間隔をあけて配置されている複数の電極（７）を備える。測定器（８）は、前記流体のインピーダンスとして、電極（７）間のインピーダンスを測定する。
　第四の態様によると、インピーダンスの測定結果に基づいて、流体の状態として、テイラー渦流の相に、流体の状態が正常な状態と比べて、乱れが生じていないか否かなどを、検知できる。
　本開示の第五の態様では、第一から第四のいずれか一の態様において、攪拌システムは、インピーダンスの測定結果に基づいた制御を行う制御部（９）を更に備える。
　第五の態様によると、その場で検知された流体の状態に応じた機器の制御を行うことができる。
　本開示の第六の態様では、第五の態様において、攪拌システムは、回転体（２）を回転させる原動機（４）を備える。制御部（９）による制御は、原動機（４）の動作の制御を含む。
　第六の態様によると、その場で検知された流体の状態に応じて、流体の攪拌条件を変更し、又は流体の攪拌を停止できる。
　本開示の第七の態様では、第五又は第六の態様において、攪拌システムは、人間の感覚に訴える方法で報知を行う報知手段（１０）を更に備え、制御部（９）による制御は、報知手段（１０）の動作の制御を含む。
　第七の態様によると、その場で検知された流体の状態に応じた報知を行うことができる。
　本開示の第八の態様では、第五から第七のいずれか一の態様において、隙間空間（３）に接続されている流体導入路（５）と、隙間空間（３）内に接続されている流体導出路（６）と、流体を流体導入路（５）、隙間空間（３）及び流体導出路（６）の順に流通させる流通機構を備え、制御部（９）による制御は、流通機構の動作の制御を含む。
　第八の態様によると、その場で検知された流体の状態に応じて、流体の攪拌条件を変更し、又は流体の攪拌を停止できる。
　１　　容器
　２　　回転体
　３　　隙間空間
　４　　原動機
　５　　流体導入路
　６　　流体導出路
　７　　電極
　８　　測定器
　９　　制御部
　１０　報知手段
　１１　内部空間

Claims (8)

  1. 内部に円柱状の内部空間を有する容器と、
    前記内部空間内に、前記内部空間の外周面と前記内部空間の内周面との間に隙間空間が形成されるように配置され、前記内部空間に対して回転する円柱状の回転体と、
    前記隙間空間内にある流体のインピーダンスを測定する測定器と、を備える、
    攪拌システム。
  2. 前記隙間空間に接続されている流体導入路と、
    前記隙間空間内に接続されている流体導出路と、を備える、
    請求項１に記載の攪拌システム。
  3. 前記内部空間の中心軸に沿った方向に間隔をあけて配置されている複数の電極を備え、
    前記測定器は、前記流体のインピーダンスとして、前記電極間のインピーダンスを測定する、
    請求項１又は２に記載の攪拌システム。
  4. 前記内部空間の周方向に沿った方向に間隔をあけて配置されている複数の電極を備え、
    前記測定器は、前記流体のインピーダンスとして、前記電極間のインピーダンスを測定する、
    請求項１又は２に記載の攪拌システム。
  5. 前記インピーダンスの測定結果に基づいた制御を行う制御部を更に備える、
    請求項１又は２に記載の攪拌システム。
  6. 前記回転体を回転させる原動機を備え、
    前記制御部による前記制御は、前記原動機の動作の制御を含む、
    請求項５に記載の攪拌システム。
  7. 人間の感覚に訴える方法で報知を行う報知手段を更に備え、
    前記制御部による前記制御は、前記報知手段の動作の制御を含む、
    請求項５に記載の攪拌システム。
  8. 前記隙間空間に接続されている流体導入路と、
    前記隙間空間内に接続されている流体導出路と、
    前記流体を前記流体導入路、前記隙間空間及び前記流体導出路の順に流通させる流通機構を備え、
    前記制御部による前記制御は、前記流通機構の動作の制御を含む、
    請求項５に記載の攪拌システム。
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