KR20200057079A - 혼합 장치 - Google Patents

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KR20200057079A
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가부시키가이샤 고베 세이코쇼
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Abstract

혼합 장치는 혼합기를 구비한다. 혼합기는, 초임계 상태 또는 아임계 상태의 작동 유체의 존재 하에서, 고무 또는 수지를 포함하는 재료를 혼합시킨다. 혼합기는, 챔버와, 혼합 날개를 구비한다. 챔버는, 작동 유체 및 재료의 유로를 형성한다. 혼합 날개는, 챔버 내에 배치되고, 챔버에 대하여 고정된다.

Description

혼합 장치
본 발명은 재료를 혼합하는 혼합 장치에 관한 것이다.
예를 들어 특허문헌 1에, 초임계 유체 또는 아임계 유체의 존재 하에서, 재료(동 문헌에서는 고무)를 혼합(동 문헌에서는 혼련)하는 것이 기재되어 있다(동 문헌의 단락 0040 참조). 이 혼합은, 로터나 스크루 등의 혼련 부재에 의해 기계적으로 행해진다(동 문헌의 단락 0027, 0040 참조).
일본 특허 제5259203호 공보
상기 문헌에 기재된 기술에서는, 챔버(동 문헌에서는 고무 혼련실)에 대하여 로터나 스크루 등의 회전 날개(동 문헌에서는 혼련 부재)가 회전한다. 그 때문에, 회전 날개를 회전시키기 위한 에너지가 필요하게 된다. 또한, 회전 날개를 회전시키기 위한 동력원은, 통상 챔버의 밖에 배치된다. 그 때문에, 동력원과 회전 날개를 연결하는 부재와, 챔버 사이의 간극이 생긴다. 또한, 초임계 유체 또는 아임계 유체는, 대기압에 비하여 높은 압력이다. 그 때문에, 챔버의 시일성 부족이 문제가 된다.
그래서 본 발명은, 회전 날개를 회전시키기 위한 에너지를 요하지 않게 할 수 있고, 챔버의 시일성을 확보할 수 있는, 혼련 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 혼합 장치는 혼합기를 구비한다. 상기 혼합기는, 초임계 상태 또는 아임계 상태의 작동 유체의 존재 하에서, 고무 또는 수지를 포함하는 재료를 혼합시킨다. 상기 혼합기는, 챔버와, 혼합 날개를 구비한다. 챔버는, 상기 작동 유체 및 상기 재료의 유로를 형성한다. 혼합 날개는, 챔버(51) 내에 배치되고, 챔버에 대하여 고정된다.
상기 구성에 의해, 회전 날개를 회전시키기 위한 에너지를 요하지 않게 할 수 있고, 챔버의 시일성을 확보할 수 있다.
도 1은, 제1 실시 형태의 혼합 장치를 도시하는 블록도이다.
도 2는, 도 1에 도시하는 혼합기를, 축 방향 X에 직교하는 방향에서 본 단면도이다.
도 3은, 도 2에 도시하는 혼합기를, 축 방향 X에서 본 단면도이다.
도 4는, 도 2에 도시하는 혼합 날개가 2개 마련되는 경우의, 도 3에 상당하는 단면도이다.
도 5는, 도 2에 도시하는 혼합 날개가 3개 마련되는 경우의, 도 3에 상당하는 단면도이다.
도 6은, 도 1에 도시하는 혼합 장치의 작동의 흐름도이다.
도 7은, 제2 실시 형태의 혼합 장치를 도시하는 도 1에 상당하는 블록도이다.
도 8은, 제3 실시 형태의 혼합 장치의 혼합기를 도시하는 도 2에 상당하는 단면도이다.
도 9는, 도 8의 IX-IX 화살표 방향에서 본 단면도이다.
도 10은, 도 9에 도시하는 혼합 날개가 2개 마련되는 경우의, 도 9에 상당하는 단면도이다.
도 11은, 제4 실시 형태의 혼합 장치의 혼합기를 도시하는 도 2에 상당하는 단면도이다.
도 12는, 제5 실시 형태의 혼합 장치의 혼합기를 도시하는 도 2에 상당하는 단면도이다.
도 13은, 제6 실시 형태의 혼합 장치의 혼합기를 도시하는 도 2에 상당하는 단면도이다.
도 14는, 제7 실시 형태의 혼합 장치를 도시하는 도 1에 상당하는 블록도이다.
도 15는, 제8 실시 형태의 혼합 장치를 도시하는 도 1에 상당하는 블록도이다.
도 16은, 도 15에 도시하는 챔버 내에서의 온도 T를 도시하는 그래프이다.
도 17은, 제9 실시 형태의 혼합 장치를 도시하는 도 1에 상당하는 블록도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하여 제1 실시 형태의 혼합 장치(1)에 대하여 설명한다.
혼합 장치(1)(혼련 장치, 교반 장치)는, 작동 유체(11)를 사용하여 재료(21)를 혼합하는 장치이다. 상기 「혼합」에는, 혼련 및 교반이 포함된다. 혼합 장치(1)는, 제조부(10)와, 저장부(20)와, 용해부(30)와, 혼합부(40)와, 분리부(70)와, 반출부(90)와, 제어부(C)를 구비한다.
제조부(10)(초임계 제조부, 아임계 제조부)는, 작동 유체(11)를 제조하는 부분이다. 작동 유체(11)는, 초임계 상태의 유체(초임계 유체), 또는 아임계 상태의 유체(아임계 유체)이다. 혼합 장치(1)는, 초임계 혼합 장치, 또는 아초임계 혼합 장치이다. 초임계 유체의 온도는, 임계 온도(Tc) 이상이며, 초임계 유체의 압력은, 임계 압력(Pc) 이상이다. 초임계 유체는, 액체 및 기체의 특성을 갖는다. 초임계 유체는, 액체와 마찬가지로 용질을 융해시키는 힘(용해성)과, 기체와 마찬가지로 용질을 확산시키는 힘(확산성)을 갖는다. 아임계 유체의 특성(용해성 및 확산성)은, 초임계 유체의 특성과 거의 동일하다. 아임계 유체의 온도 T 및 압력 P는, 예를 들어 다음의 어느 조건을 충족한다. 이하의 각 예의 온도 T 및 임계 온도 Tc의 각각의 단위는 섭씨이다. [아임계 상태의 예 1] T≥Tc, 또한 P<Pc를 충족한다. [아임계 상태의 예 2] T<Tc, 또한 P<Pc, 또한 T가 상온보다 충분히 높으며, 또한 P가 상압(대기압)보다 충분히 높다. [아임계 상태의 예 3] 0.5<T/Tc<1.0, 또한 0.5<P/Pc를 충족한다. [아임계 상태의 예 4] 0.5<T/Tc, 또한 0.5<P/Pc<1.0을 충족한다. [아임계 상태의 예 5] 임계 온도 Tc가 0℃ 이하인 경우, 0.5<P/Pc를 충족한다.
작동 유체(11)를 구성하는 물질은, 가능한 한 용이하게, 초임계 상태 또는 아임계 상태로 하는 것이 가능한 물질인 것이 바람직하다. 작동 유체(11)의 극성과 재료(21)의 극성의 차는, 작동 유체(11)에 재료(21)를 용해할 수 있을 정도로 작다. 작동 유체(11)를 구성하는 물질은, 예를 들어 이산화탄소이다. 이산화탄소의 임계 온도는 31℃이다. 이산화탄소의 임계 압력은 7.4MPa이다. 이산화탄소는, 예를 들어 31℃ 이상, 또한 7.1MPa 이상이면, 아임계 상태이다. 이산화탄소는, 예를 들어 20℃인 경우, 15MPa 이상이면, 아임계 상태이다. 여기서, 작동 유체(11)를 구성하는 물질은, 이산화탄소가 아니어도 되며, 예를 들어 질소 등이어도 된다. 이하에서는 「초임계 상태 또는 아임계 상태」를, 「초임계 상태 등」이라고 하는 경우가 있다. 작동 유체(11)는, 용해부(30)에 있어서 재료(21)가 작동 유체(11)에 용해될 때, 및 혼합기(50)에 있어서 작동 유체(11)의 존재 하에서 재료(21)가 혼합될 때에는, 초임계 상태 등이다. 또한, 초임계 상태 등이 아닌 상태(예를 들어 기체 또는 액체)의 작동 유체(11)를, 유체(12)라고도 한다.
작동 유체(11)는, 아임계 상태보다, 초임계 상태인 것이 바람직하다. 작동 유체(11)가 초임계 상태인 경우에는, 아임계 상태인 경우보다, 재료(21)가 보다 잘 혼합된다. 예를 들어, 재료(21)(하기의 주재료(21a))가 고무인 경우, 혼합 장치(1)에서 혼합이 행해진 제품 고무의 품질을, 제품 고무(예를 들어 V 벨트 등)의 마모율로 평가하는 경우가 있다. 이 평가에서는, 마모율이 작은 순으로(품질이 높은 순으로), 초임계 상태의 작동 유체(11)를 사용한 경우, 아임계 상태의 작동 유체(11)를 사용한 경우, 대기압의 유체(12)를 사용한 경우로 된다. 예를 들어, 제조부(10)는, 냉각기(15)와, 펌프(16)와, 가열기(17)를 구비한다.
냉각기(15)(열교환기)는, 기체의 유체(12)를 냉각함으로써, 유체(12)를 액체로 한다. 유체(12)가 이산화탄소인 경우, 냉각기(15)는, 예를 들어 대기압(0.1MPa)의 기체인 이산화탄소를 액체로 한다.
펌프(16)는, 작동 유체(11)를 혼합기(50)로 압송한다(흘린다). 펌프(16)는, 액체인 유체(12)를 가압한다. 펌프(16)가 액체인 유체(12)를 가압하는 경우에는, 기체인 유체(12)를 가압하는 경우에 비하여, 펌프(16)를 작게 할 수 있다. 유체(12)가 이산화탄소인 경우, 펌프(16)는, 유체(12)를, 예를 들어 2 내지 3MPa 등으로 가압한다.
가열기(17)(열교환기)는, 액체인 유체(12)를 가열함으로써, 유체(12)를 증발시킨다. 가열기(17)는, 용기 내에서 유체(12)를 증발시킴으로써, 유체(12)를 가압한다. 그 결과, 유체(12)는, 초임계 상태 또는 아임계 상태로 된다. 유체(12)가 이산화탄소인 경우, 가열기(17)는, 유체(12)를, 예를 들어 7 내지 8MPa 등으로 가압한다.
저장부(20)(재료 저장부)는, 재료(21)를 저장하는 부분이다. 저장부(20)는, 용해부(30)에 재료(21)를 투입하는 투입구를 갖는다. 재료(21)에는, 복수 종류의 것이 포함된다. 예를 들어, 재료(21)에는, 주재료(21a)(주원재료)와, 부재료(21b)(부원재료, 첨가제, 첨가물)가 있다. 주재료(21a)는, 고분자 재료를 포함한다. 주재료(21a)는, 고무 또는 수지를 포함한다. 부재료(21b)는, 예를 들어 필러 등이다. 부재료(21b)는, 무기물을 포함해도 되고, 유기물을 포함해도 된다. 부재료(21b)는, 예를 들어 천연 소재계 재료를 포함해도 되고, 식물 유래 재료를 포함해도 되고, 섬유 재료를 포함해도 되고, 셀룰로오스 나노파이버(CNF: Cellulose Nanofiber) 등을 포함해도 된다. 예를 들어, 혼합 장치(1)는, 고무 혼합(혼련) 장치 또는 수지 혼합(혼련) 장치 등이다.
용해부(30)는, 작동 유체(11)에 재료(21)를 용해시키는 부분이다. 재료(21)가, 저장부(20)로부터 용해부(30)에 투입된다. 작동 유체(11)가, 제조부(10)로부터 용해부(30)에 유입된다. 그리고, 재료(21)가, 용해부(30)에서 작동 유체(11)에 용해된다. 또한, 작동 유체(11)에 용해되는 재료(21)는, 재료(21)의 전부가 아니어도 되고, 재료(21)의 일부만이어도 된다.
혼합부(40)(혼련부, 교반부)는, 재료(21)를 혼합하는 부분이다. 혼합부(40)는, 용해부(30)보다 하류측에 마련된다. 상기 「하류」는, 작동 유체(11) 및 재료(21)의 흐름의 하류를 의미한다(「상류」에 대해서도 마찬가지로 작동 유체(11) 및 재료(21)의 흐름의 위를 의미함). 혼합부(40)는, 혼합기(50)와, 개방도 조정용 밸브(60)를 구비한다.
혼합기(50)(혼련기, 교반기)는, 초임계 상태 또는 아임계 상태의 작동 유체(11)의 존재 하(초임계 분위기 또는 아임계 분위기)에서, 재료(21)를 혼합시킨다. 혼합기(50)는, 주재료(21a)와 부재료(21b)를 혼합한다. 초임계 상태 등의 작동 유체(11)의 존재 하에서 이 혼합이 행해지므로, 초임계 상태 등이 아닌 유체(12)의 존재 하에서 혼합이 행해지는 경우에 비하여, 부재료(21b)의 분산이 촉진되고, 주재료(21a)와 부재료(21b)의 혼합이 촉진된다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 혼합기(50)는, 챔버(51)와, 혼합 날개(53)와, 지지 구조(55)와, 도 1에 도시하는 센서(57)를 구비한다. 챔버(51)의 중심축의 방향을 축 방향 X라고 한다. 또한, 챔버(51)의 중심축이 직선형이 아닌 경우에는(도 12 참조), 예를 들어 챔버(51)의 입구의 중앙부와 출구의 중앙부를 통과하는 직선의 방향을 축 방향 X라고 한다.
챔버(51)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 재료(21)를 혼합시키는 용기이다. 챔버(51)의 내부에, 작동 유체(11) 및 재료(21)의 유로(혼합 유로)가 형성된다. 챔버(51)는, 축 방향 X로 긴 관형이다. 또한, 도 2에서는, 작동 유체(11) 및 재료(21)의 흐름의 방향을 나타내는 화살표의 일부에, 작동 유체(11) 및 재료(21)의 부호를 붙였다.
이 챔버(51)에는(혼합기(50)에는), 입구측 부분과, 출구측 부분이 있다. 입구측 부분은, 챔버(51)의 축 방향 X에 있어서의 중앙보다 상류측의 부분이다. 출구측 부분은, 챔버(51)의 축 방향 X에 있어서의 중앙보다 하류측의 부분이다. 그 결과, 입구측 부분 및 출구측 부분의 각각의, 축 방향 X에 있어서의 길이는, 챔버(51)의 축 방향 X에 있어서의 전체 길이의 1/2이다. 또한, 입구측 부분 및 출구측 부분 중 적어도 어느 축 방향 X에 있어서의 길이는, 챔버(51)의 축 방향 X에 있어서의 전체 길이의 1/3 이하여도 되고, 1/5 이하여도 되고, 1/10 이하여도 된다.
혼합 날개(53)(혼련 날개, 교반 날개)는, 재료(21)를 혼합시키는 날개이다. 혼합 날개(53)와 챔버(51)의 내면(벽면)의 사이에서, 재료(21)에 전단력이 가해짐으로써, 재료(21)가 혼합된다. 혼합 날개(53)는, 챔버(51) 내에 배치된다. 혼합 날개(53)는, 축 방향 X로 연장된다. 혼합 날개(53)는, 챔버(51)에 대하여 고정된다. 혼합 날개(53)는 스태틱 믹서이며, 정적 날개이다. 혼합 날개(53)는, 챔버(51)에 대하여 회전하지 않는, 비회전 날개이다. 혼합 날개(53)는, 지지 구조(55)를 통하여 챔버(51)에 고정된다. 혼합 날개(53)가 챔버(51)에 고정되므로, 혼합 날개(53)를 회전시키기 위한 장치나 부재(회전축 등)를 마련할 필요가 없다. 혼합 날개(53)는, 축부(53a)와, 날개부(53b)를 구비한다. 축부(53a)는, 축 방향 X로 연장되며, 예를 들어 원기둥형이다. 날개부(53b)는, 축부(53a)로부터 직경 방향 외측으로 돌출된다(도 3 참조). 날개부(53b)는, 예를 들어 나선형 등으로 형성된다. 작동 유체(11) 및 재료(21)는, 혼합 날개(53)를 따르도록 흘러, 예를 들어 선회류로 된다. 그 결과, 재료(21)의 혼합이 촉진된다. 또한, 도 2 등에서는, 혼합 날개(53)를 간략화하여 도시하였다(지지 구조(55)도 마찬가지임).
이 혼합 날개(53)는, 1개(1축)만 마련되어도 되고, 복수개(복수축, 2축, 3축 등) 마련되어도 된다(도 4 및 도 5 참조). 혼합 날개(53)가 복수개 마련되는 경우에는, 혼합 날개(53)가 1개만 마련되는 경우보다, 재료(21)를 보다 잘 혼합시킬 수 있다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 축 방향 X에서 본 혼합 날개(53)의 외주부(이하 「혼합 날개(53)의 외주부」)와, 축 방향 X에서 본 챔버(51)의 단면의 내면(이하 「챔버(51)의 단면 내면」)이 대응하는 형상(쌍으로 되는 형상)이다. 혼합 날개(53)의 외주부와, 챔버(51)의 단면 내면의 사이에는, 간극이 마련된다. 혼합 날개(53)의 외주부의 형상은, 예를 들어 원형, 타원형 또는 이들에 가까운 형상 등이다. 챔버(51)의 단면 내면의 형상은, 예를 들어 다음과 같다. [예 1] 혼합 날개(53)가 1개만 마련되는 경우, 챔버(51)의 단면 내면의 형상은, 혼합 날개(53)의 외주부의 형상과 마찬가지의 형상이며, 예를 들어 원형, 타원형, 또는 이들에 가까운 형상 등이다. [예 2] 도 4 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 혼합 날개(53)가 복수개 마련되는 경우, 챔버(51)의 단면 내면의 형상은, 복수의 「혼합 날개(53)의 외주부의 형상」을 중첩한 형상의, 외주 부분의 형상이다. 예를 들어, 챔버(51)의 단면 내면의 형상은, 원형, 타원형, 또는 이들에 가까운 형상을, 복수 중첩한 형상의, 외주 부분의 형상이다.
지지 구조(55)는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 챔버(51)에 혼합 날개(53)를 고정 및 지지하는 구조이다. 예를 들어, 지지 구조(55)는, 챔버(51)의 내면으로부터 직경 방향 내측(축부(53a)측)으로 연장되는 부재 등이다.
센서(57)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 혼합기(50)의 내부의 상태를 검지한다. 센서(57)는, 작동 유체(11)의 상태(초임계 상태 또는 아임계 상태인지 여부)의 검지에 사용된다. 센서(57)는, 혼합기(50) 내의 재료(21)의 양(유무, 혼합 상태)의 검지에 사용되어도 된다. 센서(57)는, 혼합기(50) 내의, 작동 유체(11) 및 재료(21)의 유량 Q의 제어(조정)에 사용되어도 된다. 센서(57)에는, 압력계와, 온도계가 있다. 센서(57)에는, 혼합기 입구 압력계(57p1)와, 혼합기 출구 압력계(57p2)와, 혼합기 중간 압력계(57p3)와, 혼합기 입구 온도계(57t1)와, 혼합기 출구 온도계(57t2)와, 혼합기 중간 온도계(57t3)가 있다. 혼합기 입구 압력계(57p1)는, 혼합기(50)의 입구측 부분의 압력 P1을 검출한다. 혼합기 출구 압력계(57p2)는, 혼합기(50)의 출구측 부분의 압력 P2를 검출한다. 혼합기 중간 압력계(57p3)는, 혼합기 입구 압력계(57p1)보다 하류측 또한 혼합기 출구 압력계(57p2)보다 상류측의 부분(중간 부분이라고 함)의 압력 P3을 검출한다. 여기서, 혼합기 중간 압력계(57p3)는, 복수의 위치에 마련되어도 된다(혼합기 중간 온도계(57t3)도 마찬가지임). 복수의 혼합기 중간 압력계(57p3)는, 서로 축 방향 X로 간격을 두고 배치되어도 된다(혼합기 중간 온도계(57t3)도 마찬가지임). 혼합기 입구 온도계(57t1)는, 혼합기(50)의 입구측 부분의 온도 T1을 검출한다. 혼합기 출구 온도계(57t2)는, 혼합기(50)의 출구측 부분의 온도 T2를 검출한다. 혼합기 중간 온도계(57t3)는, 혼합기 입구 온도계(57t1)보다 하류측 또한 혼합기 출구 온도계(57t2)보다 상류측의 부분(중간 부분)의 온도 T3을 검출한다.
개방도 조정용 밸브(60)는, 혼합기(50) 내의 압력 및 유량의 제어(조정)에 사용된다. 개방도 조정용 밸브(60)는, 혼합기(50)로부터 배출되는 유체(작동 유체(11) 및 재료(21))가 통과하는 유로의 개방도를 조정한다. 예를 들어, 개방도 조정용 밸브(60)는, 챔버(51)의 출구에 마련되어도 되고, 챔버(51)보다 하류측에 마련되어도 되고, 챔버(51)의 출구에 연결되는 유로에 마련되어도 된다. 개방도 조정용 밸브(60)는, 1개만 마련되어도 되고, 복수 마련되어도 된다.
분리부(70)는, 작동 유체(11)에 용해된 재료(21)로부터, 작동 유체(11)(유체(12))를 분리시키는 부분이다. 분리부(70)는, 혼합부(40)보다 하류측에 마련되고, 혼합기(50)보다 하류측에 마련되고, 개방도 조정용 밸브(60)보다 하류측에 마련된다. 분리부(70)는, 분리기(71)와, 압력 조정용 밸브(73)를 구비한다.
분리기(71)는, 재료(21)로부터 작동 유체(11)를 분리(탈휘)한다. 분리기(71)는, 작동 유체(11) 및 재료(21)의 압력을 내리고, 작동 유체(11)를 기화시킴(기체의 유체(12)로 함)으로써, 재료(21)로부터 작동 유체(11)를 분리한다. 그 결과, 분리기(71)는 재료(21)를 석출시킨다. 분리기(71)는, 개방부(71a)를 구비한다. 개방부(71a)는, 작동 유체(11)가 분리된 후의 재료(21)를 배출한다. 개방부(71a)는 분리기(71)의 덮개이며, 개폐 가능하다(가동식 개폐부임). 개방부(71a)가 폐쇄 상태일 때, 개방부(71a)는 기밀성을 갖는다. 개방부(71a)는, 간헐적으로 재료(21)를 배출한다(상세는 후술). 개방부(71a)는, 재료(21)를 하향으로 배출한다(낙하시킴).
압력 조정용 밸브(73)는, 재료(21)로부터 분리된 작동 유체(11)(기체의 유체(12))가 통과하는 유로의 개방도를 조정한다. 압력 조정용 밸브(73)는, 압력 조정용 밸브(73)보다 상류측의 압력을 조정한다. 압력 조정용 밸브(73)는, 분리기(71)의 내부의 압력을 조정한다. 예를 들어, 압력 조정용 밸브(73)는, 분리기(71)의 출구에 마련되어도 되고, 분리기(71)보다 하류측에 마련되어도 되고, 분리기(71)의 출구에 연결된 유로(탈휘 유로)에 마련되어도 된다. 압력 조정용 밸브(73)는, 1개만 마련되어도 되고, 복수 마련되어도 된다. 압력 조정용 밸브(73)를 통과한 기체의 유체(12)는, 제조부(10)에 유입되는(재이용되는) 것이 바람직하며, 예를 들어 냉각기(15)에 유입되는 것이 바람직하다.
반출부(90)는, 재료(21)를 다음 공정으로 반출하는 부분이다. 다음 공정이란, 혼합 장치(1)를 사용한 공정의 다음 공정이다. 반출부(90)는, 예를 들어 벨트 컨베이어를 구비해도 된다. 다음 공정의 장치는, 예를 들어 펠릿을 제조하는 장치(펠리타이저)여도 되며, 예를 들어 시트를 제조하는 장치(시트 압출기 등)여도 된다. 여기서, 재료(21)가, 반출부(90)를 통하지 않고, 분리부(70)로부터 다음 공정에 직접 투입되어도 된다.
제어부(C)는, 신호의 입출력, 연산(판정, 산출 등), 기기의 제어 등을 행한다. 센서(57)의 검출 결과는, 제어부(C)에 입력된다. 예를 들어, 제어부(C)는, 제조부(10), 저장부(20), 용해부(30), 혼합부(40), 분리부(70) 및 반출부(90)의 작동을 제어한다.
(작동)
혼합 장치(1)의 작동에 대하여, 주로 도 6의 흐름도를 참조하여 설명한다. 또한, 상기 혼합 장치(1)의 각 구성 요소에 대해서는 주로 도 1을 참조하여 설명한다. 이하에서는, 혼합 장치(1)의 작동순에 따라 설명한다. 여기서, 작동순은 변경되어도 된다.
(작동 유체(11)로의 재료(21)의 용해 등)
펌프(16)가 구동되어, 용해부(30)에 재료(21)가 투입된다(스텝 S11). 이 공정의 상세는 다음과 같다. 펌프(16)가 구동됨으로써, 작동 유체(11)가, 제조부(10)로부터 용해부(30)에 유입(압입)된다. 또한, 재료(21)가, 저장부(20)의 투입구로부터 용해부(30)에 투입된다. 이때, 개방도 조정용 밸브(60)는, 완전 폐쇄 상태로 된다. 펌프(16)의 회전 속도가 올려짐으로써, 용해부(30) 및 혼합부(40)의 압력이 올려진다.
(작동 유체(11)의 상태의 판정)
다음에, 작동 유체(11)의 상태가 초임계 상태 등인지 여부가 판정된다(스텝 S21). 이 판정은 제어부(C)에 의해 행해진다. 판정이 제어부(C)에 의해 행해진다는 점은, 다른 판정에 대해서도 마찬가지이다. 이하에서는, 혼합기(50)의 출구측 부분의 작동 유체(11)의 상태에 대하여, 판정이 행해지는 경우에 대하여 설명한다. 혼합기(50)의 출구측 부분 이외의 부분에서의 작동 유체(11)의 상태에 대하여, 판정이 행해져도 된다. 보다 많은 부분에서 판정이 행해지는 것이 바람직하다. 압력 P2가 원하는 압력 Pa 이상, 또한 온도 T2가 원하는 온도 Ta 이상인지 여부가 판정(비교)된다. 원하는 압력 Pa 및 원하는 온도 Ta는, 제어부(C)에 미리 설정된다. 작동 유체(11)를 초임계 상태로 하는 경우에는, 원하는 압력 Pa는 임계 압력이고, 원하는 온도 Ta는 임계 온도이다. 작동 유체(11)를 아임계 상태로 하는 경우에는, 원하는 압력 Pa 및 온도 Ta는, 작동 유체(11)가 아임계 상태로 되는 압력 및 온도이다. 압력 P2가 원하는 압력 Pa 이상, 또한 온도 T2가 원하는 온도 Ta 이상인 경우("예"인 경우), 작동 유체(11)는 초임계 상태 등이라고 판정되어, 다음 스텝 S23으로 진행한다. 압력 P2가 원하는 압력 Pa 미만, 또는 온도 T2가 원하는 온도 Ta 미만인 경우("아니오"인 경우), 작동 유체(11)는 초임계 상태 등이 아니라고 판정된다. 이 경우, 압력 P2가 압력 Pa 이상, 또한 온도 T2가 온도 Ta 이상으로 될 때까지, 작동 유체(11)의 압력 및 온도를 증가시킨다. 구체적으로는, 펌프(16)의 회전 속도를 증가시킨다(스텝 S22).
(재료(21) 등의 유동 개시)
다음에, 개방도 조정용 밸브(60)가 개방 상태로 된다(스텝 S23). 이때, 개방도 조정용 밸브(60)는, 폐쇄 상태로부터, 점점 열려지는 것이 바람직하다. 「개방 상태」는, 완전 폐쇄보다 열려진 상태이며, 예를 들어 완전 개방이고, 예를 들어 완전 개방과 완전 폐쇄의 사이의 상태여도 된다. 개방도 조정용 밸브(60)가 개방 상태로 되면, 재료(21)는, 혼합기(50) 내를 하류측으로 흐르면서 혼합되고, 혼합기(50)로부터 분리기(71)에 유입된다.
(재료(21)의 석출)
분리기(71)의 개방부(71a) 및 압력 조정용 밸브(73)가 폐쇄 상태로 된 상태에서, 작동 유체(11) 및 재료(21)가 분리기(71)에 유입된다. 그리고, 압력 조정용 밸브(73)가 개방 상태로 된다. 그 결과, 작동 유체(11)가 기화하고, 재료(21)로부터 작동 유체(11)(유체(12))가 탈휘된다. 이때, 압력 조정용 밸브(73)가, 점점 열리는 것이 바람직하다. 이에 의해, 분리기(71) 내의 압력이 점점 내려간다. 따라서, 급감압에 의한 발포를 억제할 수 있어, 발포에 의한 소음을 억제할 수 있다. 다음에, 개방부(71a)가 열려진다. 그러면, 석출된 재료(21)(작동 유체(11)가 분리된 후의 재료(21))가, 분리기(71)로부터 배출된다. 그 후, 개방부(71a)가 폐쇄 상태로 된다. 이와 같이, 개방부(71a)는, 간헐적으로 재료(21)를 배출한다(말하자면 세미 뱃치식임).
(작동 유체(11)의 상태의 판정)
상기한 바와 같이, 개방도 조정용 밸브(60) 및 압력 조정용 밸브(73)가 개방 상태로 되면, 혼합기(50) 내의 압력이 내려간다. 이때, 작동 유체(11)가 초임계 상태 등이 아니게 되면, 혼합기(50) 내에서 재료(21)가 석출되어, 혼합기(50) 내의 유로가 막힐 우려가 있다. 혼합기(50) 내의 유로가 막히는 것을 방지하기 위해, 작동 유체(11)가 초임계 상태 등을 유지할 필요가 있다. 그래서, 작동 유체(11)의 상태가, 다시 판정된다(스텝 S31). 혼합기(50)의 입구측 부분, 중간 부분 및 출구측 부분 중 적어도 어느 곳에서, 이 판정이 행해진다. 예를 들어, 스텝 S21과 마찬가지의 판정이 행해진다. 압력 P2가 원하는 압력 Pa 이상, 또한 온도 T2가 원하는 온도 Ta 이상인 경우("예"인 경우), 작동 유체(11)는 초임계 상태 등이라고 판정되고, 다음 스텝 41로 진행한다. 압력 P2가 원하는 압력 Pa 미만, 또는 온도 T2가 원하는 온도 Ta 미만인 경우("아니오"인 경우), 작동 유체(11)는 초임계 상태 등이 아니라고 판정된다. 이 경우, 압력 P2가 압력 Pa 이상, 또한 온도 T2가 온도 Ta 이상으로 될 때까지, 작동 유체(11)의 압력 및 온도를 증가시킨다(스텝 S22와 마찬가지의 스텝 S32).
(차압 ΔP, 유량 Q의 판정)
혼합기(50) 내를 흐르는 작동 유체(11) 및 재료(21)의 유량이 판정된다(스텝 S41). 구체적으로는, 압력 P1과 압력 P2의 차압 ΔP로부터, 유량 Q가 산출된다. 그리고, 유량 Q가, 소정 범위 내(여기서 말하는 「소정 범위」란, 미리 정한 적정한 범위(규정의 범위)를 의미하는 것으로, 이하의 설명에 있어서도 마찬가지임)인지 여부가 판정된다. 또한, 유량 Q를 산출하지 않고, 차압 ΔP가, 소정 범위 내인지 여부가 판정되어도 된다. 유량 Q의 소정 범위(또는 차압 ΔP의 소정 범위)는, 제어부(C)에 미리 설정된다. 이 소정 범위는, 작동 유체(11)가 초임계 상태 등을 유지할 수 있는 범위로 설정된다. 구체적으로는 예를 들어, 유량 Q가, 원하는 유량 Qa의 ±10％의 범위 내(소정 범위 내)인지 여부가 판정된다. 또는 차압 ΔP가, 원하는 차압의 ±10％의 범위 내인지 여부가 판정되어도 된다. 유량 Q(또는 차압 ΔP)가 소정 범위 내인 경우("예"인 경우), 다음 스텝 S43으로 진행한다. 유량 Q(또는 차압 ΔP)가 소정 범위 내가 아닌 경우("아니오"인 경우), 다음 제어가 행해진다. 이 경우, 차압 ΔP가 소정 범위 내에 수렴되도록, 차압 ΔP가 제어된다. 그 결과, 유량 Q가 소정 범위 내에 수렴되도록, 유량 Q가 제어된다. 차압 ΔP의 제어(유량 Q의 제어)는, 개방도 조정용 밸브(60)의 개방도의 제어에 의해 행해진다. 또한, 차압 ΔP의 제어는, 개방도 조정용 밸브(60)의 개방도의 제어 대신에, 또는 개방도 조정용 밸브(60)의 개방도의 제어에 추가하여, 펌프(16)의 회전 속도의 제어에 의해 행해져도 된다.
(잔존하는 재료(21)의 판정)
혼합기(50) 내에 잔존하는 재료(21)의 양이 판정된다(스텝 S43). 더욱 상세하게는, 혼합기(50)에서의 혼합이 종료에 가까워지면, 혼합기(50) 내에 잔존하는 재료(21)(잔존 재료)의 양이 적어진다. 그러면, 혼합기(50) 내의 유로의 단면적이 증가하여, 혼합기(50) 내에서의 압력 손실이 작아져, 차압 ΔP가 작아진다. 그래서, 차압 ΔP가, 원하는 차압 ΔPa 이하인지 여부가 판정된다. 원하는 차압 ΔPa는, 제어부(C)에 미리 설정된다. 차압 ΔP가, 원하는 차압 ΔPa보다 큰 경우("아니오"인 경우), 혼합기(50) 내의 재료(21)가 소정량보다 많다고 판정된다. 이 경우, 필요에 따라 유량 Q가 조정되고(스텝 S42와 마찬가지의 스텝 S44), 혼합이 계속된다. 이 경우, 예를 들어 스텝 S31로 되돌아간다. 차압 ΔP가, 원하는 차압 ΔPa보다 큰 경우("예"인 경우), 혼합기(50) 내에 잔존하는 재료(21)가 소정량 이하라고 판정된다. 이 경우, 혼합기(50)에서의 혼합을 종료한다(스텝 S51). 구체적으로는, 개방도 조정용 밸브(60)를 폐쇄 상태로 하고, 펌프(16)를 정지시킨다.
(회전 날개와의 비교)
초임계 유체 등을 사용하지 않고, 재료를 혼합시키는 장치에서는, 예를 들어 다음의 문제가 있다. 이 장치에서는, 회전 날개를 챔버에 대하여 회전시켜, 재료에 전단력을 가함으로써 재료를 발열(전단 발열)시켜, 재료를 용융시키고, 용융된 재료를 혼합한다. 이 경우, 전단 발열이 재료에 발생하기 때문에, 재료가 열화되는 문제나, 에너지 효율이 나쁘다고 하는 문제가 있다. 예를 들어, 재료가, 분자쇄의 서로 얽힘으로 구성되어 있는 폴리머(고무 또는 수지 등)인 경우, 재료에 높은 전단력이 가해짐으로써, 재료의 분자쇄가 끊길 우려가 있다. 분자쇄가 끊어지면 재료의 열화로 이어진다. 한편, 초임계 유체 등을 사용하여 재료를 혼합시키는 장치에서는, 초임계 유체 등에 재료가 용해되므로, 전단 발열로 재료를 용융시킬 필요가 없다. 그 때문에, 재료가 열화되는 문제나, 에너지 효율이 나쁘다고 하는 문제를 회피할 수 있다.
초임계 유체 등을 사용하여 재료를 혼합시키는 장치라도, 챔버에 대하여 회전하는 회전 날개로 재료를 혼합시키는 장치에서는, 예를 들어 다음의 문제가 있다. 이 경우, 회전 날개를 회전시키기 위한 구동 장치가, 챔버의 밖에 마련된다. 그리고, 챔버 외의 구동 장치와 챔버 내의 회전 날개가, 예를 들어 회전 날개의 축부 등에서 접속되는 것이 고려된다. 그 때문에, 챔버와, 회전 날개의 축부 사이의 간극 등에서의 유체의 누설이 문제가 된다(시일성이 문제가 됨). 특히, 챔버 내는, 초임계 상태 등의 고압 상태(대기압에 비하여 고압 상태)이기 때문에, 시일성이 문제가 된다. 한편, 본 실시 형태에서는, 혼합 날개(53)가 챔버(51)에 고정되어 있으므로, 상기 시일성의 문제를 회피할 수 있다. 여기서, 본 실시 형태의 혼합 장치(1)에, 회전 날개가 마련되어도 된다(제9 실시 형태 참조).
(펌프(16)의 회전 속도)
펌프(16)의 회전 속도는, 오르내림(증감)되는 것이 바람직하다. 펌프(16)의 회전 속도의 제어는, 인버터 제어인 것이 바람직하다. 펌프(16)의 회전 속도가 오르내리면, 작동 유체(11) 및 재료(21)가 압축과 팽창을 반복한다(압력 변동을 일으키고, 펌핑 효과를 일으킴). 따라서, 작동 유체(11) 및 재료(21)에, 전단류에 추가하여, 신장류(伸長流)를 발생시킬 수 있다. 따라서, 재료(21)를 보다 잘 혼합시킬 수 있다. 예를 들어, 재료(21)에 섬유 재료(예를 들어 CNF 등)가 포함되는 경우, 상기 펌핑 효과에 의해, 서로 얽힌 섬유의 해섬을 행할 수 있다.
도 1에 도시하는 혼합 장치(1)에 의한 효과는 다음과 같다.
(제1 발명의 효과)
혼합 장치(1)는 혼합기(50)를 구비한다. 혼합기(50)는, 초임계 상태 또는 아임계 상태의 작동 유체(11)의 존재 하에서, 고무 또는 수지를 포함하는 재료(21)를 혼합시킨다. 혼합기(50)는, 챔버(51)와, 혼합 날개(53)를 구비한다. 챔버(51)는, 작동 유체(11) 및 재료(21)의 유로를 형성한다.
[구성 1] 혼합 날개(53)는, 챔버(51) 내에 배치되고, 챔버(51)에 대하여 고정된다.
혼합 장치(1)는, 상기 [구성 1]을 구비한다. 따라서, 챔버(51)에 대하여 혼합 날개(53)를 회전시키기 위한 에너지를 요하지 않게 할 수 있다. 또한, 혼합 날개(53)를 챔버(51)에 대하여 회전시키기 위한 부재와, 챔버(51) 사이의 간극을 마련할 필요가 없다. 따라서, 챔버(51)의 시일성을 확보할 수 있다.
상기 [구성 1]에 의해, 다음의 효과가 얻어져도 된다. 혼합 날개(53)가 챔버(51)에 대하여 회전하는 경우에 비하여, 혼합 날개(53)와 재료(21)의 마찰열을 줄인다. 따라서, 혼합 중의 재료(21)의 온도 상승을 억제할 수 있다. 그 결과, 열에 의한 재료(21)의 열화를 억제할 수 있다. 그 결과, 혼합 가능한 재료(21)의 종류를 늘릴 수 있다. 구체적으로는 예를 들어, 금속 재료 등에 비하여 열에 약한 재료(예를 들어 식물 유래 재료, 예를 들어 CNF 등)라도, 혼합기(50)에서 혼합할 수 있다. 또한, 혼합 날개(53)가, 동 유체(11)를 회전시키도록 구성되어 있는 경우에는, 다음의 효과가 얻어져도 된다. 혼합 날개(53)와 재료(21)의 마찰열을 줄이므로, 혼련 시의 회전 속도를 상승시킬 수 있어, 재료(21)의 혼련 효율을 보다 높일 수 있다.
(제2 발명의 효과)
[구성 2] 혼합 장치(1)는, 분리기(71)를 구비한다. 분리기(71)는, 혼합기(50)보다 하류측에 마련되며, 재료(21)로부터 작동 유체(11)(유체(12))를 분리한다.
상기 [구성 2]에 의해, 혼합기(50)보다 하류측의 분리기(71)에서, 재료(21)를 석출시킬 수 있다. 따라서, 재료(21)로부터의 작동 유체(11)의 분리(탈휘)를, 혼합기(50) 내에서 행할 필요가 없다.
이 효과의 상세는 다음과 같다. 본 실시 형태와 달리, 챔버(51)에 대하여 회전하는 회전 날개로 재료(21)를 혼합하는 경우에는, 혼합기(50) 내에서 탈휘가 행해져도, 석출된 재료(21)를 회전 날개로 하류측으로 밀어낼 수 있다. 그 때문에, 석출된 재료(21)가 혼합기(50) 내에서 막히지 않는다. 한편, 본 실시 형태에서는, 혼합 날개(53)가 챔버(51)에 대하여 고정된다(상기 [구성 1]). 그 때문에, 혼합기(50) 내에서 탈휘를 행하면, 석출된 재료(21)가 혼합기(50) 내에서 막히는 경우가 있다. 그래서, 혼합 장치(1)는, 상기 [구성 2]를 구비하므로, 혼합기(50) 내에서 탈휘할 필요가 없다. 따라서, 석출된 재료(21)가 혼합기(50) 내에서 막히는 것을 억제할 수 있다.
상기 [구성 2]에 의해, 다음의 효과가 얻어져도 된다. 분리기(71)에서 분리된 작동 유체(11)(유체(12))를 재이용하기 쉽다.
(제3 발명의 효과)
[구성 3] 혼합 장치(1)는, 압력 조정용 밸브(73)를 구비한다. 압력 조정용 밸브(73)는, 재료(21)로부터 분리된 작동 유체(11)(유체(12))가 통과하는 유로의 개방도를 조정한다.
상기 [구성 3]에 의해, 분리기(71)의 내부의 압력을 조정할 수 있다. 따라서, 압력 조정용 밸브(73)를 사용함으로써, 작동 유체(11) 및 재료(21)를, 서서히(원활하게) 감압할 수 있고, 점점 탈휘할 수 있다. 따라서, 급감압(단시간의 탈휘)에 의한 발포를 억제할 수 있고, 발포에 의한 소음을 억제할 수 있다. 또한, 소음에 의한 에너지 손실(불필요한 에너지 소비)을 억제할 수 있다.
(제4 발명의 효과)
[구성 4] 분리기(71)는, 작동 유체(11)가 분리된 재료(21)를, 간헐적으로 배출하는 개방부(71a)를 구비한다.
상기 [구성 4]에 의해, 탈휘가 적절하게 완료된 후에, 재료(21)를 분리기(71)로부터 배출하기 쉽다.
(제5 발명의 효과)
[구성 5] 혼합 장치(1)는, 혼합기(50)로부터 배출되는 유체(작동 유체(11) 및 재료(21))가 통과하는 유로의 개방도를 조정하는 개방도 조정용 밸브(60)를 구비한다.
상기 [구성 5]에 의해, 혼합기(50) 내의, 작동 유체(11) 및 재료(21)의 유량을 조정할 수 있다.
(제6 발명의 효과)
[구성 6] 혼합기(50)는, 혼합기 입구 압력계(57p1)와, 혼합기 입구 온도계(57t1)와, 혼합기 출구 압력계(57p2)와, 혼합기 출구 온도계(57t2)를 구비한다. 혼합기 입구 압력계(57p1)는, 혼합기(50)의 입구측 부분의 압력을 검출한다. 혼합기 입구 온도계(57t1)는, 혼합기(50)의 입구측 부분의 온도를 검출한다. 혼합기 출구 압력계(57p2)는, 혼합기(50)의 출구측 부분의 압력을 검출한다. 혼합기 출구 온도계(57t2)는, 혼합기(50)의 출구측 부분의 온도를 검출한다.
상기 [구성 6]에 의해, 혼합기(50)의 입구측 부분 및 출구측 부분에서, 혼합기(50) 내의 압력 P1, P2 및 온도 T1, T2가 검출된다. 따라서, 혼합기(50)의 입구측 부분 및 출구측 부분에서, 작동 유체(11)의 상태(초임계 상태 등인지 여부)를 판정할 수 있다. 또한, 상기 [구성 6]에 의해, 혼합기(50)의 입구측 부분의 압력 P1과 출구측 부분의 압력 P2가 검출되므로, 혼합기(50)의 입구측 부분과 출구측 부분의 차압 ΔP를 검출할 수 있다. 차압 ΔP를 검출할 수 있는 결과, 혼합기(50) 내의 유량 Q를 검출할 수 있다. 따라서, 유량 Q의 정보를, 혼합기(50) 내의 유량 Q의 제어에 사용할 수 있다. 또한, 차압 ΔP를 검출할 수 있는 결과, 혼합기(50) 내에 잔존하는 재료(21)의 양을 검출할 수 있다.
(제7 발명의 효과)
[구성 7] 혼합 장치(1)는(제어부(C)는) 혼합기 입구 압력계(57p1)가 검출한 압력 P1과, 혼합기 출구 압력계(57p2)가 검출한 압력 P2의 차압 ΔP가 소정 범위 내에 수렴되도록, 차압 ΔP를 제어한다.
상기 [구성 7]에 의해, 혼합기(50)의 입구측 부분과 출구측 부분의 차압 ΔP가 소정 범위 내에 수렴된다. 그 결과, 혼합기(50) 내의 유량 Q를 소정 범위 내에 수렴할 수 있다.
(제8 발명의 효과)
[구성 8] 혼합기(50)는, 혼합기 중간 압력계(57p3)와, 혼합기 중간 온도계(57t3)를 구비한다. 혼합기 중간 압력계(57p3)는, 혼합기 입구 압력계(57p1)보다 하류측 또한 혼합기 출구 압력계(57p2)보다 상류측의 부분(중간 부분)의 압력을 검출한다. 혼합기 중간 온도계(57t3)는, 혼합기 입구 온도계(57t1)보다 하류측 또한 혼합기 출구 온도계(57t2)보다 상류측의 부분(중간 부분)의 온도를 검출한다.
상기 [구성 8]에 의해, 혼합기(50)의 입구측 부분, 출구측 부분 및 중간 부분에서, 작동 유체(11)의 상태가 초임계 상태 등인지 여부를 판정할 수 있다. 또한, 혼합기(50)의 입구측 부분의 압력 P1과 중간 부분의 압력 P3의 차압, 및 중간 부분의 압력 P3과 출구측 부분의 압력 P2의 차압을 검출할 수 있다. 그 결과, 혼합기(50) 내의 유량 Q를 보다 고정밀도로 검출할 수 있다. 또한, 혼합기(50) 내에 잔존하는 재료(21)의 양을 보다 고정밀도로 검출할 수 있다.
(제9 발명의 효과)
[구성 9] 혼합 장치(1)는, 혼합기(50)로 작동 유체(11)를 압송하는 펌프(16)를 구비한다. 펌프(16)의 회전 속도는 인버터 제어된다.
상기 [구성 9]에 의해, 펌프(16)의 회전 속도를 용이하게 오르내리게 할 수 있다. 펌프(16)의 회전 속도를 오르내리게 한 경우, 작동 유체(11) 및 재료(21)가, 압축과 팽창을 반복한다(압력 변동을 일으키고, 펌핑 효과를 일으킴). 따라서, 작동 유체(11) 및 재료(21)에, 전단류에 추가하여, 신장류를 발생시킬 수 있다. 따라서, 재료(21)를 보다 잘 혼합시킬 수 있다. 그 결과, 다음의 효과가 얻어져도 된다. 예를 들어, 재료(21)에 섬유 재료(예를 들어 CNF 등)가 포함되는 경우, 상기 펌핑 효과에 의해, 서로 얽힌 섬유의 해섬을 행할 수 있다.
(제2 실시 형태)
도 7을 참조하여, 제2 실시 형태의 혼합 장치(201)에 대하여, 제1 실시 형태와의 상위점을 설명한다. 또한, 제2 실시 형태의 혼합 장치(201) 중, 제1 실시 형태와의 공통점에 대해서는, 제1 실시 형태와 동일한 부호를 부여하거나 하여, 설명을 생략하였다. 공통점의 설명을 생략하는 점에 대해서는 다른 실시 형태의 설명도 마찬가지이다. 용해부(230) 및 혼합기(250)는, 수평 방향에 대하여 경사진다.
혼합기(250)는, 작동 유체(11) 및 재료(21)의 상류측으로부터 하류측을 향하여, 재료(21)가 내려가도록, 수평 방향에 대하여 경사진다(이하, 간단히 「경사진다」라고 함). 챔버(51)(도 2 참조) 및 혼합 날개(53)(도 2 참조)는 경사진다. 혼합기(250)의 전체가 경사져도 되고, 혼합기(250)의 일부만이 경사져도 된다. 혼합기(250)와 마찬가지로, 용해부(230)는 경사진다. 또한, 혼합기(250)가 경사지는 경우에, 용해부(230)는 경사지지 않아도 된다. 또한, 도 7에 도시하는 예에서는, 혼합기 중간 압력계(57p3)(도 1 참조) 및 혼합기 중간 온도계(57t3)(도 1 참조)가 마련되지 않지만, 이들이 마련되어도 된다.
도 7에 도시하는 혼합 장치(201)에 의한 효과는 다음과 같다.
(제10 발명의 효과)
[구성 10] 혼합기(250)는, 재료(21)의 상류측으로부터 하류측을 향하여, 재료(21)가 내려가도록, 수평 방향에 대하여 경사진다.
상기 [구성 10]에 의해, 재료(21)가, 중력에 의해(자중에 의해), 혼합기(250) 내로부터 하류측으로 흐르기 쉽다. 이 효과의 상세는 다음과 같다. 본 실시 형태와 달리, 챔버에 대하여 회전하는 회전 날개로 재료를 혼합하는 경우에는, 회전 날개가 재료를 하류측으로 반송할 수 있으므로, 재료가 혼합기 내에 남기 어렵다. 한편, 본 실시 형태에서는, 혼합 날개(53)는, 챔버(51)에 대하여 고정된다(상기 [구성 1] 참조). 그 때문에, 재료(21)가 혼합기(250) 내에 남는 경우가 있다. 그래서, 혼합 장치(201)는, 상기 [구성 10]을 구비한다. 따라서, 재료(21)가 혼합기(250) 내에 남기 어렵다.
또한, 재료(21)가 혼합기(250) 내로부터 하류측으로 흐르기 쉬우므로, 작동 유체(11) 및 재료(21)를 하류측으로 흘리기 위한 동력(예를 들어 펌프(16)의 동력)을 억제할 수 있다.
(제3 실시 형태)
도 8 내지 도 10을 참조하여, 제3 실시 형태의 혼합 장치(301)의 혼합기(350)에 대하여, 제1 실시 형태와의 상위점을 설명한다. 도 8에 도시하는 바와 같이, 혼합기(350)는 혼합 촉진 부재(355)를 구비한다.
혼합 촉진 부재(355)는, 재료(21)의 혼합을 촉진시키는 부재이다. 혼합 촉진 부재(355)는, 챔버(51)에 대하여 고정되고, 챔버(51) 내의 유로의 일부를 막아, 혼합 날개(53)와는 별도로 마련된다. 혼합 촉진 부재(355)는, 예를 들어 판형(혼합 촉진판)이다. 이 경우, 판형의 혼합 촉진 부재(355)의 두께 방향은, 예를 들어 챔버(51)의 축 방향 X 등이다. 혼합 촉진 부재(355)는, 판형이 아니어도 되고, 블록형 등이어도 된다. 예를 들어, 혼합 촉진 부재(355)는, 챔버(51)의 내면으로부터, 챔버(51)의 중심축측으로 돌출된다. 혼합 촉진 부재(355)는, 챔버(51)의 내면의 상부로부터 하부를 향하여 돌출되어도 되고(도 9 참조), 챔버(51)의 내면의 하부로부터 상부를 향하여 돌출되어도 된다. 도 10에 도시하는 바와 같이, 혼합 촉진 부재(355)는, 챔버(51)의 내면의 횡방향 외측으로부터 횡방향 내측을 향하여 돌출되어도 된다.
도 8에 도시하는 바와 같이, 혼합 촉진 부재(355)가 마련됨으로써, 작동 유체(11) 및 재료(21)는, 혼합 촉진 부재(355)를 피하여 흐르려고 한다. 그 결과, 혼합기(350) 내의 유로가 복잡해지기 쉽다(유로가 변동되기 쉽고, 재료(21)의 교체가 촉진됨). 그 결과, 재료(21)가 보다 잘 혼합된다. 구체적으로는 예를 들어, 재료(21)가 혼합 날개(53)를 따르도록 나선형으로 선회하면서 혼합기(350) 내를 흐른다고 하자. 이 경우, 재료(21)는, 원심력에 의해, 챔버(51)의 내면 근방에 치우쳐(모여), 챔버(51)의 내면을 따라 흐르기 쉽다. 이 재료(21)의 흐름이, 혼합 촉진 부재(355)에 접근하면, 혼합 촉진 부재(355)를 피하도록 흐른다. 그러면, 재료(21)가 챔버(51)의 중심축측으로 이동한다. 따라서, 혼합 촉진 부재(355)의 근방에서, 재료(21)의 흐름 방향이 복잡하게 변하여, 재료(21)의 혼합이 촉진된다.
또한, 혼합 촉진 부재(355)가 마련됨으로써, 혼합기(350) 내의 유로에 압력 손실이 생겨, 작동 유체(11) 및 재료(21)의 펌핑 효과(상기)가 생긴다. 따라서, 작동 유체(11) 및 재료(21)에, 전단류에 추가하여, 신장류를 발생시킬 수 있다. 따라서, 재료(21)를 보다 잘 혼합시킬 수 있다. 예를 들어, 재료(21)에 섬유 재료(예를 들어 CNF 등)가 포함되는 경우, 상기 펌핑 효과에 의해, 서로 얽힌 섬유의 해섬을 행할 수 있다.
도 8에 도시하는 혼합 장치(301)에 의한 효과는 다음과 같다.
(제11 발명의 효과)
[구성 11] 혼합기(350)는, 혼합 촉진 부재(355)를 구비한다. 혼합 촉진 부재(355)는, 챔버(51)에 대하여 고정되고, 챔버(51) 내의 유로의 일부를 막아, 혼합 날개(53)와는 별도로 마련된다.
상기 [구성 11]에 의해, 재료(21)의 유로를 복잡하게 할 수 있으므로, 재료(21)를 보다 잘 혼합시킬 수 있다.
(제4 실시 형태)
도 11을 참조하여, 제4 실시 형태의 혼합 장치(401)의 혼합기(450)에 대하여, 제1 실시 형태와의 상위점을 설명한다. 혼합 장치(401)의 혼합기(450)는, 챔버(451)를 구비한다.
축 방향 X에서 본 챔버(451)의 단면적은, 축 방향 X에 있어서의 위치에 따라 다르다. 예를 들어, 축 방향 X의 상류측으로부터 하류측으로, 챔버(451)의 단면적이 점점 작아지는 부분과, 점점 커지는 부분이 교대로 마련된다. 이 경우, 작동 유체(11) 및 재료(21)가, 압축과 팽창을 반복하여(펌핑 효과를 일으켜), 가속과 감속을 반복한다. 따라서, 작동 유체(11) 및 재료(21)에, 전단류에 추가하여, 신장류를 발생시킬 수 있다. 따라서, 재료(21)를 보다 잘 혼합시킬 수 있다. 예를 들어, 재료(21)에 섬유 재료(예를 들어 CNF 등)가 포함되는 경우, 상기 펌핑 효과에 의해, 서로 얽힌 섬유의 해섬을 행할 수 있다.
도 11에 도시하는 혼합 장치(401)에 의한 효과는 다음과 같다.
(제12 발명의 효과)
[구성 12] 챔버(451)의 축 방향 X에서 본 챔버(451)의 단면적은, 챔버(451)의 축 방향 X에 있어서의 위치에 따라 다르다.
상기 [구성 12]에 의해, 작동 유체(11) 및 재료(21)가 챔버(451) 내를 흐르면, 재료(21)에 작용하는 압력이 변화한다. 그 결과, 재료(21)가 보다 잘 혼합된다.
(제5 실시 형태)
도 12를 참조하여, 제5 실시 형태의 혼합 장치(501)의 혼합기(550)에 대하여, 제1 실시 형태와의 상위점을 설명한다. 혼합 장치(501)의 혼합기(550)는, 챔버(551)를 구비한다.
축 방향 X에서 본 챔버(51)의 단면 중심을 이은 선을 단면 중심선(551a)으로 하자. 단면 중심선(551a)은 곡선형 또는 꺾은선형이다. 단면 중심선(551a)의 상하 방향에 있어서의 위치, 및 단면 중심선(551a)의 수평 방향에 있어서의 위치 중 적어도 어느 위치는, 축 방향 X에 있어서의 위치에 따라 다르다. 예를 들어, 단면 중심선(551a)은, 상하 방향으로 사행된다. 예를 들어, 단면 중심선(551a)은, 수평 방향으로 사행되어도 된다. 단면 중심선(551a)은, 상하 방향 및 수평 방향에 대하여 경사지는 방향으로 사행되어도 된다. 단면 중심선(551a)은 나선형이어도 된다. 단면 중심선(551a)은 사행되지 않아도 된다. 단면 중심선(551a)이 곡선형 또는 꺾은선형일 때, 축 방향 X에서 본 챔버(551)의 단면적은, 축 방향 X에 있어서의 위치에 따라 달라도 되고, 동일(일정)해도 된다.
도 12에 도시하는 혼합 장치(501)에 의한 효과는 다음과 같다.
(제13 발명의 효과)
[구성 13] 챔버(551)의 축 방향 X에서 본 챔버(551)의 단면 중심을 이은 선(단면 중심선(551a))은, 곡선형 또는 꺾은선형이다.
상기 [구성 13]에 의해, 단면 중심선(551a)이 직선형인 경우에 비하여, 재료(21)의 유로가 복잡해진다. 따라서, 재료(21)를 보다 잘 혼합시킬 수 있다.
(제6 실시 형태)
도 13을 참조하여, 제6 실시 형태의 혼합 장치(601)의 혼합기(650)의 혼합 날개(653) 등에 대하여, 제1 실시 형태와의 상위점을 설명한다.
혼합 날개(653)는, 축 방향 X로 간헐적으로 배치된다. 혼합 날개(653)는, 축 방향 X로 간격(간헐 영역 A)을 두고 배치된다. 간헐 영역 A에서는, 재료(21)의 유로가 복잡해지기 쉽다(유로가 변동되기 쉽고, 재료의 교체가 촉진됨). 또한, 도 13에서는, 지지 구조(55)(도 2 등을 참조)의 도시를 생략하였다. 또한, 혼합 촉진 부재(355)(도 8 참조)가, 간헐 영역 A에 배치되어도 된다. 이 경우, 간헐 영역 A에 혼합 촉진 부재(355)를 배치하기 쉽다.
도 13에 도시하는 혼합 장치(601)에 의한 효과는 다음과 같다.
(제14 발명의 효과)
[구성 14] 혼합 날개(653)는, 챔버(51)의 축 방향 X로 간헐적으로 배치된다.
상기 [구성 14]에 의해, 혼합 날개(653)끼리의, 축 방향 X에 있어서의 사이의 영역(간헐 영역 A)에서, 재료(21)의 유로를 복잡하게 할 수 있다. 따라서, 재료(21)를 보다 잘 혼합시킬 수 있다.
(제7 실시 형태)
도 14를 참조하여, 제7 실시 형태의 혼합 장치(701)에 대하여, 제1 실시 형태와의 상위점을 설명한다. 혼합 장치(701)의 혼합기(50)는, 히터(759)를 구비한다.
히터(759)는, 챔버(51)(도 2 참조. 이후도 마찬가지임) 내를 가열한다. 히터(759)는, 챔버(51) 내의, 작동 유체(11) 및 재료(21)를 가열한다. 도 14에 도시하는 예에서는, 히터(759)는 3개소에 마련되지만, 1개소에 마련되어도 되고, 2개소에 마련되어도 되고, 4개소 이상에 마련되어도 된다.
히터(759)는, 작동 유체(11)의 상태(초임계 상태 등)를 유지하기 위해 사용된다. 여기서, 작동 유체(11)의 상태를 유지하기 위한 제어는, 압력 제어보다, 온도 제어 쪽이 용이하다. 더욱 상세하게는, 초임계 상태 등의 작동 유체(11)와, 대기압의 압력차는 크다(예를 들어 이산화탄소의 경우에는 약 74배 이상 등). 그 때문에, 작동 유체(11)의 압력을 미세 조정하는 것은, 작동 유체(11)의 온도를 미세 조정하는 것보다 곤란하다. 또한, 압력 제어를 행하는 데 요하는 에너지는, 온도 제어를 행하는 데 요하는 에너지보다 커지는(동력 손실이 커지는) 경우가 있다. 그래서, 본 실시 형태에서는, 히터(759)를 사용하여, 작동 유체(11)의 초임계 상태 등의 상태를 유지하도록 제어한다. 여기서, 변형예로서, 작동 유체(11)의 상태를 유지하기 위해, 작동 유체(11)의 압력을 제어해도 된다.
이 히터(759)는, 혼합기(50) 내의(챔버(51) 내의), 재료(21)의 화학 반응의 진행을 제어하기 위해 사용된다. 여기서, 히터(759)는, 작동 유체(11)의 상태 유지를 위한 제어, 및 재료(21)의 화학 반응 진행의 제어 중, 어느 한쪽에만 사용되어도 된다.
도 14에 도시하는 혼합 장치(701)에 의한 효과는 다음과 같다.
(제15 발명의 효과)
[구성 15] 혼합기(50)는, 챔버(51) 내를 가열하는 히터(759)를 구비한다.
상기 [구성 15]의 히터(759)에 의해, 혼합기(50) 내(챔버(51) 내)의 온도를 제어할 수 있다.
상기 [구성 15]에 의해, 다음의 효과가 얻어져도 된다. 혼합기(50) 내의 온도를 제어함으로써, 작동 유체(11)의 초임계 상태 등의 상태를 유지할 수 있다. 또한, 혼합기(50) 내의 온도를 제어함으로써, 재료(21)의 반응의 진행을 제어할 수 있다. 또한, 챔버에 대하여 회전하는 회전 날개로 재료(21)를 혼합하는 경우에는, 통상은, 회전 날개와 재료의 마찰열에 의해 재료를 가열할 수 있으므로, 히터를 마련할 필요가 없다.
(제8 실시 형태)
도 15, 도 16을 참조하여, 제8 실시 형태의 혼합 장치(801)에 대하여, 제7 실시 형태와의 상위점을 설명한다. 혼합 장치(801)의 혼합기(50)는, 쿨러(859)를 구비한다. 쿨러(859)는, 챔버(51) 내의, 작동 유체(11) 및 재료(21)를 냉각한다. 쿨러(859)는, 히터(759)보다 하류측에 마련된다.
혼합기(50)에 쿨러(859) 및 히터(759)가 마련되는 경우에는, 혼합기(50)에 히터(759)만이 마련되는 경우에 비하여, 혼합기(50) 내의 온도를 보다 미소하게 제어할 수 있다. 예를 들어, 혼합기(50)에 히터(759)만이 마련되는 경우에는, 예를 들어 히터(759)의 온과 오프를 전환함으로써 혼합기(50) 내의 온도를 제어하는(온/오프 제어를 행하는) 것이 고려된다. 이 히터(759)의 온/오프 제어에 추가하여, 쿨러(859)가 혼합기(50) 내를 냉각함으로써, 혼합기(50) 내의 온도를 보다 미소하게 제어할 수 있다. 그 결과, 혼합기(50) 내의 온도 제어에 요하는 에너지를 억제할 수 있다.
또한, 쿨러(859)가 혼합기(50) 내를 냉각함으로써, 작동 유체(11)의 압력을 원활하게 저하시킬 수 있다. 더욱 상세하게는, 압력 조정용 밸브(73)에 의해, 작동 유체(11)의 압력을 제어하는 것은 가능하다. 그러나, 압력 조정용 밸브(73)만으로는, 작동 유체(11)의 압력을 미소하게 제어하는 것은 곤란한 경우가 있다. 그래서, 압력 조정용 밸브(73)로 작동 유체(11)의 압력을 제어하는(내리는) 것에 추가하여, 쿨러(859)로도 작동 유체(11)의 압력을 제어한다(내린다). 이에 의해, 작동 유체(11)의 상태를, 초임계 상태 또는 아임계 상태로부터, 고압의 기체, 중압의 기체, 저압의 기체라는 식으로 원활하게 변화시킬 수 있다.
쿨러(859)는, 재료(21)의 화학 반응의 진행을 제어하기 위해 사용된다. 구체적으로는 예를 들어, 쿨러(859)를 사용하여 다음과 같은 제어가 가능하다. 도 16에, 챔버(51)의 입구로부터의 축 방향 X에 있어서의 거리(횡축)와, 챔버(51) 내의 온도 T(종축)의 관계를 도시한다. 이하에서는 혼합 장치(801)의 각 구성 요소에 대해서는 도 15를 참조하여 설명한다. 작동 유체(11) 및 재료(21)는, 챔버(51)의 입구로부터 하류측으로 흘러, 히터(759)로 가열된다. 이에 의해, 혼합기(50) 내의 온도 T가, 재료(21)의 화학 반응에 필요한 온도 Tb(원하는 온도)로 올려진다. 재료(21)의 화학 반응이 적절하게 진행된 후(반응 종료 후), 혼합기(50) 내의 온도 T가, 쿨러(859)로 내려진다. 이때, 예를 들어 혼합기(50) 내의 온도는, 히터(759) 및 쿨러(859)가 마련되지 않는 경우의 온도(통상 혼합 온도 Tn)까지 내려진다. 이에 의해, 재료(21)의 열화를 억제할 수 있다.
여기서, 변형예로서, 히터(759)가 마련되지 않는 경우에, 쿨러(859)가 마련되어도 된다.
도 15에 도시하는 혼합 장치(801)에 의한 효과는 다음과 같다.
(제16 발명의 효과)
[구성 16] 혼합기(50)는, 챔버(51) 내를 냉각하는 쿨러(859)를 구비한다.
상기 [구성 16]의 쿨러(859)에 의해, 챔버(51) 내의 온도를 제어할 수 있다.
상기 [구성 16]에 의해, 다음의 효과가 얻어져도 된다. 혼합기(50) 내의 온도를 제어함으로써, 작동 유체(11)의 초임계 상태 등의 상태를 유지하면서, 재료(21)의 반응의 진행을 제어할 수 있다. 또한, 작동 유체(11)를 원활하게 감압할 수 있다. 따라서, 작동 유체(11)(유체(12))를, 초임계 상태 또는 아임계 상태로부터, 기체로, 원활하게 변화시킬 수 있다. 따라서, 급감압에 의한 발포를 억제할 수 있다. 따라서, 발포에 의한 소음을 억제할 수 있다. 또한, 소음에 의한 에너지 손실을 억제할 수 있다.
(제9 실시 형태)
도 17을 참조하여, 제9 실시 형태의 혼합 장치(901)에 대하여, 제1 실시 형태와의 상위점을 설명한다. 혼합 장치(901)의 분리부(70)는, 보조 혼합기(980)를 구비한다.
보조 혼합기(980)(보조 혼합 장치, 보조 혼련 장치)는, 재료(21)에 힘을 가하는 장치이다. 더욱 상세하게는, 분리기(71)는, 작동 유체(11) 및 재료(21)의 압력을, 예를 들어 대기압(또는 거의 대기압)까지 내림으로써, 재료(21)로부터 작동 유체(11)(유체(12))를 분리할 수 있다. 그러나, 분리기(71)에 의한 탈휘만으로는, 재료(21) 내의 간극 등에, 유체(12)가 남는 경우가 있다. 그래서, 보조 혼합기(980)는, 재료(21)에 힘을 가한다. 이 힘은, 적어도 대기압보다 높은 압력이다. 이에 의해, 보조 혼합기(980)는, 재료(21)의 간극을 메움으로써, 유체(12)를 재료(21)로부터 분리시킨다. 보조 혼합기(980)는, 재료(21)에 전단력을 가한다. 이 경우, 보조 혼합기(980)는, 재료(21)의 분자량의 조정을 행할 수 있고, 예를 들어 고무의 품질 관리 등을 행할 수 있다. 보조 혼합기(980)는, 혼합기(50)보다 하류측에 배치되고, 분리기(71)보다 하류측에 배치된다. 보조 혼합기(980)는, 예를 들어 회전 날개(챔버에 대하여 회전하는 날개) 등을 사용하여 재료(21)에 힘을 가한다.
도 17에 도시하는 혼합 장치(901)에 의한 효과는 다음과 같다.
(제17 발명의 효과)
[구성 17] 혼합 장치(901)는, 보조 혼합기(980)를 구비한다. 보조 혼합기(980)는, 혼합기(50)보다 하류측에 배치되고, 대기압보다 높은 압력을 재료(21)에 가한다.
상기 [구성 17]에 의해, 재료(21)로부터 작동 유체(11)(유체(12))를 확실하게 분리시킬 수 있다. 그 결과, 예를 들어 재료(21)의 품질을 높일 수 있다.
(변형예)
상기 실시 형태는 다양하게 변형되어도 된다. 예를 들어, 서로 다른 실시 형태의 구성 요소끼리 조합되어도 된다. 예를 들어, 각 구성 요소의 배치나 형상이 변경되어도 된다. 예를 들어, 구성 요소의 수가 변경되어도 되고, 구성 요소의 일부가 마련되지 않아도 된다.
예를 들어, 도 7에 도시하는, 수평 방향에 대하여 경사진 혼합기(250)를, 제2, 4 내지 9 실시 형태에 적용해도 된다. 예를 들어, 도 1에 도시하는 센서(57)는 마련되지 않아도 된다. 예를 들어, 도 12 등에 도시하는 혼합 날개(53)의 중심축은 곡선형(예를 들어 나선형 등)이어도 된다. 혼합 날개(53)의 중심축이 곡선형인 경우, 챔버(51)의 단면 중심선(551a)은 곡선형이어도 되고 직선형이어도 된다.
본 출원은 2017년 11월 7일에 출원된 일본 특허 출원(일본 특허 출원 제2017-214760호)에 기초하는 것이며, 그 내용은 여기에 참조로서 원용된다.
1, 201, 301, 401, 501, 601, 701, 801, 901: 혼합 장치
11: 작동 유체
16: 펌프
21: 재료
50, 250, 350, 450, 550, 650: 혼합기
51, 451, 551: 챔버
53, 553, 653: 혼합 날개
57p1: 혼합기 입구 압력계
57p2: 혼합기 출구 압력계
57p3: 혼합기 중간 압력계
57t1: 혼합기 입구 온도계
57t2: 혼합기 출구 온도계
57t3: 혼합기 중간 온도계
60: 개방도 조정용 밸브
71: 분리기
71a: 개방부
73: 압력 조정용 밸브
355: 혼합 촉진 부재
551a: 단면 중심선
759: 히터
859: 쿨러
980: 보조 혼합기
X: 축 방향

Claims (19)

  1. 초임계 상태 또는 아임계 상태의 작동 유체의 존재 하에서, 고무 또는 수지를 포함하는 재료를 혼합시키는 혼합기를 구비하고,
    상기 혼합기는,
    상기 작동 유체 및 상기 재료의 유로를 형성하는 챔버와,
    상기 챔버 내에 배치되고, 상기 챔버에 대하여 고정되는 혼합 날개
    를 구비하고, 상기 재료의 상류측으로부터 하류측을 향하여 상기 재료가 내려가도록, 수평 방향에 대하여 경사지는,
    혼합 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 혼합기보다 하류측에 마련되고, 상기 재료로부터 상기 작동 유체를 분리하는 분리기를 구비하는,
    혼합 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 혼합기보다 하류측에 마련되고, 상기 재료로부터 상기 작동 유체를 분리하는 분리기를 구비하는,
    혼합 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 재료로부터 분리된 상기 작동 유체가 통과하는 유로의 개방도를 조정하는 압력 조정용 밸브를 구비하는,
    혼합 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 재료로부터 분리된 상기 작동 유체가 통과하는 유로의 개방도를 조정하는 압력 조정용 밸브를 구비하는,
    혼합 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 분리기는, 상기 작동 유체가 분리된 상기 재료를 간헐적으로 배출하는 개방부를 구비하는,
    혼합 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 분리기는, 상기 작동 유체가 분리된 상기 재료를 간헐적으로 배출하는 개방부를 구비하는,
    혼합 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 혼합기로부터 배출되는 상기 작동 유체 및 상기 재료가 통과하는 유로의 개방도를 조정하는 개방도 조정용 밸브를 구비하는,
    혼합 장치.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 혼합기는,
    상기 혼합기의 입구측 부분의 압력을 검출하는 혼합기 입구 압력계와,
    상기 혼합기의 출구측 부분의 압력을 검출하는 혼합기 출구 압력계와,
    상기 혼합기의 입구측 부분의 온도를 검출하는 혼합기 입구 온도계와,
    상기 혼합기의 출구측 부분의 온도를 검출하는 혼합기 출구 온도계
    를 구비하는,
    혼합 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 혼합기 입구 압력계가 검출한 압력과 상기 혼합기 출구 압력계가 검출한 압력의 차압이 규정의 범위 내에 수렴되도록, 상기 차압을 제어하는,
    혼합 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 혼합기는,
    상기 혼합기 입구 압력계보다 하류측 또한 상기 혼합기 출구 압력계보다 상류측의 부분의 압력을 검출하는 혼합기 중간 압력계와,
    상기 혼합기 입구 온도계보다 하류측 또한 상기 혼합기 출구 온도계보다 상류측의 부분의 온도를 검출하는 혼합기 중간 온도계
    를 구비하는,
    혼합 장치.
  12. 초임계 상태 또는 아임계 상태의 작동 유체의 존재 하에서, 고무 또는 수지를 포함하는 재료를 혼합시키는 혼합기를 구비하고,
    상기 혼합기는,
    상기 작동 유체 및 상기 재료의 유로를 형성하는 챔버와,
    상기 챔버 내에 배치되고, 상기 챔버에 대하여 고정되는 혼합 날개와,
    혼합 촉진 부재
    를 구비하고,
    상기 혼합 촉진 부재는, 상기 챔버에 대하여 고정되고, 상기 챔버 내의 유로의 일부를 막아, 상기 혼합 날개와는 별도로 마련되는,
    혼합 장치.
  13. 초임계 상태 또는 아임계 상태의 작동 유체의 존재 하에서, 고무 또는 수지를 포함하는 재료를 혼합시키는 혼합기를 구비하고,
    상기 혼합기는,
    상기 작동 유체 및 상기 재료의 유로를 형성하는 챔버와,
    상기 챔버 내에 배치되고, 상기 챔버에 대하여 고정되는 혼합 날개
    를 구비하고,
    상기 챔버의 축 방향에서 본 상기 챔버의 단면적은, 상기 챔버의 축 방향에 있어서의 위치에 따라 다른,
    혼합 장치.
  14. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 챔버의 축 방향에서 본 상기 챔버의 단면 중심을 이은 선은, 곡선형 또는 꺾은선형인,
    혼합 장치.
  15. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 혼합 날개는, 상기 챔버의 축 방향으로 간헐적으로 배치되는,
    혼합 장치.
  16. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 혼합기는, 상기 챔버 내를 가열하는 히터를 구비하는,
    혼합 장치.
  17. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 혼합기는, 상기 챔버 내를 냉각하는 쿨러를 구비하는,
    혼합 장치.
  18. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 혼합기보다 하류측에 배치되고, 대기압보다 높은 압력을 상기 재료에 가하는 보조 혼합기를 구비하는,
    혼합 장치.
  19. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 혼합기로 상기 작동 유체를 압송하는 펌프를 구비하고,
    상기 펌프의 회전 속도는, 인버터 제어되는,
    혼합 장치.
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