CN111295273B - 混合装置 - Google Patents

Abstract

制造部制造超临界状态或亚临界状态的动作流体。贮藏部贮藏材料。溶解部使材料溶解于动作流体。混合器在动作流体的存在下使材料混合。材料投入用阀将被从贮藏部向溶解部投入的材料经过的流路开闭。动作流体流入用阀将从制造部向溶解部流入的动作流体经过的流路开闭。混合器流入用阀将从溶解部向混合器流入的流体（动作流体及材料）经过的流路开闭。

Description

混合装置

技术领域

本发明涉及将材料混合的混合装置。

背景技术

例如在专利文献1中，记载有在超临界流体或亚临界流体的存在下将材料（在该文献中是橡胶）混合（在该文献中是混匀）的技术（参照该文献的第0040段）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第5259203号公报。

发明内容

发明要解决的课题

在该技术中，使材料溶解于超临界流体或亚临界流体。超临界流体或亚临界流体（以下称作“动作流体”）与大气压相比为高压。因此设想，对材料施加比动作流体的压力高的压力，将材料向动作流体投入（压入）。因此，用来将材料向动作流体投入的能量有可能变大。

所以，本发明的目的是提供一种能够抑制将材料向动作流体投入所需要的能量的混合装置。

用来解决课题的手段

本发明的混合装置具备制造部、贮藏部、溶解部、混合器、材料投入用阀、动作流体流入用阀和混合器流入用阀。前述制造部制造超临界状态或亚临界状态的动作流体。前述贮藏部贮藏材料。前述溶解部供前述动作流体及前述材料放入，使前述材料溶解于前述动作流体。前述混合器在前述动作流体的存在下使前述材料混合。前述材料投入用阀将被从前述贮藏部向前述溶解部投入的前述材料经过的流路开闭。前述动作流体流入用阀将从前述制造部向前述溶解部流入的前述动作流体经过的流路开闭。前述混合器流入用阀将从前述溶解部向前述混合器流入的前述动作流体及前述材料经过的流路开闭。

发明的效果

通过上述结构，能够抑制将材料向动作流体投入所需要的能量。

附图说明

图1是表示第1实施方式的混合装置的框图。

图2是图1所示的混合装置的动作的流程图。

图3是表示图1所示的混合装置的动作的图。

图4是第2实施方式的相当于图1的框图。

图5是第3实施方式的相当于图1的框图。

具体实施方式

参照图1～图3对第1实施方式的混合装置1对进行说明。

混合装置1（混匀装置、搅拌装置）如图1所示，是使用动作流体11将材料21混合的装置。在上述“混合”中，包括混匀及搅拌。混合装置1具备制造部10、贮藏部20、溶解部30、混合部40、分离部70、分支流路80和控制部C。

制造部10（超临界制造部、亚临界制造部）是制造动作流体11的部分。动作流体11是超临界状态的流体（超临界流体）或亚临界状态的流体（亚临界流体）。混合装置1是超临界混合装置或亚超临界混合装置。超临界流体的温度为临界温度（Tc）以上，超临界流体的压力为临界压力（Pc）以上。超临界流体具有液体及气体的特性。超临界流体具有与液体同样使溶质融解的力（溶解性）和与气体同样使溶质扩散的力（扩散性）。亚临界流体的特性（溶解性及扩散性）与超临界流体的特性大致相同。亚临界流体的温度T及压力P例如满足以下某个条件。以下的各例的温度T及临界温度Tc的各自的单位是摄氏度。［亚临界状态的例1］满足T≥Tc并且P＜Pc。［亚临界状态的例2］T＜Tc，并且P＜Pc，并且T与常温相比足够高，并且P与常压（大气压）相比足够高。［亚临界状态的例3］满足0.5＜T/Tc＜1.0，并且0.5＜P/Pc。［亚临界状态的例4］满足0.5＜T/Tc，并且0.5＜P/Pc＜1.0。［亚临界状态的例5］在临界温度Tc为0℃以下的情况下，满足0.5＜P/Pc。

构成动作流体11的物质优选的是能够尽可能容易地成为超临界状态或亚临界状态的物质。动作流体11的极性与材料21的极性的差小到材料21能够溶解于动作流体11之程度。构成动作流体11的物质例如是二氧化碳。二氧化碳的临界温度为31℃。二氧化碳的临界压力为7.4MPa。二氧化碳如果例如为31℃以上且7.1MPa以上，则是亚临界状态。二氧化碳例如在20℃的情况下，如果是15MPa以上，则是亚临界状态。另外，构成动作流体11的物质也可以不是二氧化碳，例如也可以是氮，例如也可以是水等。以下，有将“超临界状态或亚临界状态”称作“超临界状态等”的情况。动作流体11当在溶解部30中材料21溶解于动作流体11时、以及在混合器50中在动作流体11的存在下材料21被混合时，是超临界状态等。另外，将不是超临界状态等的状态（例如气体或液体）的动作流体11也称作流体12。

动作流体11与亚临界状态相比，优选的是超临界状态。在动作流体11是超临界状态的情况下，与亚临界状态的情况相比，材料21被更充分混合。例如，在材料21（下述的主材料21a）是橡胶的情况下，有将由混合装置1进行了混合的制品橡胶的品质用制品橡胶（例如V形带等）的磨损率进行评价的情况。在该评价中，以磨损率较小的顺序（品质较高的顺序），成为使用超临界状态的动作流体11的情况、使用亚临界状态的动作流体11的情况和使用大气压的流体12的情况。例如，制造部10具备冷却器15、泵16、加热器17和动作流体流入用阀V11。另外，对于动作流体流入用阀V11等阀，在说明阀以外的构成要素之后进行说明。

冷却器15（热交换器）通过将气体的流体12冷却，使流体12成为液体。在流体12是二氧化碳的情况下，冷却器15例如使大气压（0.1MPa）的气体的二氧化碳成为液体。

泵16将动作流体11压送（流动）。泵16将液体的流体12加压。在泵16将液体的流体12加压的情况下，与将气体的流体12加压的情况相比，能够使泵16较小。在流体12是二氧化碳的情况下，泵16将流体12加压到例如2～3MPa等。

加热器17（热交换器）通过将液体的流体12加热，使流体12蒸发。加热器17通过在容器内使流体12蒸发，将流体12加压。结果，流体12成为超临界状态或亚临界状态。在流体12是二氧化碳的情况下，加热器17将流体12加压到例如7～8MPa等。

贮藏部20（材料贮藏部）是贮藏材料21的部分。贮藏部20具有将材料21向溶解部30投入的投入口。贮藏部20具备材料投入用阀V21。在材料21中包括多个种类的材料。例如，在材料21中，有主材料21a（主原材料）和副材料21b（副原材料、添加剂、添加物）。例如，主材料21a包含高分子材料。主材料21a包含橡胶或树脂。副材料21b例如是填充物等。副材料21b既可以包含无机物，也可以包含有机物。副材料21b例如也可以包含植物来源材料，例如也可以包含纤维素纳米纤维等。例如，混合装置1是橡胶混合（混匀）装置或树脂混合（混匀）装置等。另外，材料21也可以不包含高分子材料。材料21也可以是在食品、化妆品或医药品等中使用的材料。

溶解部30（材料投入部）是使材料21向动作流体11溶解的部分。在溶解部30被放入材料21及动作流体11。材料21被从贮藏部20向溶解部30投入。动作流体11从制造部10向溶解部30流入。然后，材料21在溶解部30向动作流体11溶解。

在该溶解部30，有入口侧部分和出口侧部分。入口侧部分是比溶解部30的流动方向D1上的中央靠上游侧的部分。流动方向D1是动作流体11及材料21从溶解部30向混合部40流动时的动作流体11及材料21流动的方向。此外，“上游”是指动作流体11及材料21的流动的上游（关于“下游”也同样是指动作流体11及材料21的流动的下游）。出口侧部分是比溶解部30的流动方向D1上的中央靠下游侧的部分。结果，入口侧部分及出口侧部分各自的流动方向D1上的长度是流动方向D1上的溶解部30的全长的1/2。另外，在流动方向D1上，入口侧部分及出口侧部分的至少某个的长度也可以是流动方向D1上的溶解部30的全长的1/3以下，也可以是1/5以下，也可以是1/10以下。溶解部30具备溶解部传感器37和混合器流入用阀V31。

溶解部传感器37检测溶解部30的内部（流路）的状态。溶解部传感器37被用于动作流体11的状态（是否是超临界状态或亚临界状态）的检测。溶解部传感器37也可以被用于溶解部30内的材料21的量（有无，混合状态）的检测。在溶解部传感器37中，有压力计和温度计。在溶解部传感器37中，有溶解部入口压力计37p1（溶解部压力计）、溶解部出口压力计37p2（溶解部压力计）、溶解部入口温度计37t1（溶解部温度计）和溶解部出口温度计37t2（溶解部温度计）。溶解部入口压力计37p1检测溶解部30的内部的入口侧部分的压力P1。溶解部出口压力计37p2检测溶解部30的内部的出口侧部分的压力P2。溶解部入口温度计37t1检测溶解部30的内部的入口侧部分的温度T1。溶解部出口温度计37t2检测溶解部30的内部的出口侧部分的温度T2。另外，也可以在溶解部入口压力计37p1与溶解部出口压力计37p2之间（流动方向D1上的之间），设置其他的溶解部压力计。也可以在溶解部入口温度计37t1与溶解部出口温度计37t2之间设置其他的溶解部温度计。

混合部40（混匀部、搅拌部）是将材料21混合的部分。混合部40被设置在比溶解部30靠下游侧。混合部40具备混合器50和开度调整用阀V41。

混合器50（混匀器、搅拌器）在超临界状态或亚临界状态的动作流体11的存在下（超临界气体环境或亚临界气体环境）使材料21混合。混合器50将主材料21a与副材料21b混合。由于在超临界状态等的动作流体11的存在下进行该混合，所以与不是超临界状态等的流体12的存在下进行混合的情况相比，副材料21b的分散被促进，主材料21a与副材料21b的混合被促进。

在该混合器50（在下述的腔室51），有入口侧部分和出口侧部分。入口侧部分是比混合器50的流动方向D2上的中央靠上游侧的部分。流动方向D2是经过混合器50的入口和出口的直线的方向。出口侧部分是比混合器50的流动方向D2上的中央靠下游侧的部分。结果，入口侧部分及出口侧部分各自的流动方向D2上的长度是混合器50的流动方向D2上的全长的1/2。另外，在流动方向D2上，入口侧部分及出口侧部分的至少某个的长度也可以是混合器50的全长的1/3以下，也可以是1/5以下，也可以是1/10以下。混合器50具备腔室51、混合叶片53和混合器传感器57。

腔室51是使材料21混合的容器。在腔室51的内部，形成动作流体11及材料21的流路（混合流路）。

混合叶片53（混匀叶片、搅拌叶片）是使材料21混合的叶片。在混合叶片53与腔室51的内表面（壁面）之间，通过对材料21施加剪切力，材料21被混合。混合叶片53被配置在腔室51内。混合叶片53也可以相对于腔室51旋转（也可以是旋转叶片）。在此情况下，混合叶片53将动作流体11及材料21向下游侧推出（输送）。混合叶片53也可以相对于腔室51被固定（既可以是静态混合器，也可以是非旋转叶片）。在此情况下，动作流体11及材料21以沿着混合叶片53的方式流动，例如成为回旋流。混合叶片53既可以仅设置1根，也可以设置多根。

混合器传感器57检测混合器50的内部的状态。混合器传感器57被用于动作流体11的状态（是否是超临界状态或亚临界状态）的检测。混合器传感器57也可以被用于混合器50内的材料21的量（有无、混合状态）的检测。混合器传感器57也可以被用于混合器50内的动作流体11及材料21的流量Q的控制（调整）。在混合器传感器57中，有压力计和温度计。在混合器传感器57中，有混合器入口压力计57p3（混合器压力计）、混合器出口压力计57p4（混合器压力计）、混合器入口温度计57t3（混合器温度计）和混合器出口温度计57t4（混合器温度计）。混合器入口压力计57p3检测混合器50的入口侧部分的压力P3。混合器出口压力计57p4检测混合器50的出口侧部分的压力P4。混合器入口温度计57t3检测混合器50的入口侧部分的温度T3。混合器出口温度计57t4检测混合器50的出口侧部分的温度T4。另外，也可以在混合器入口压力计57p3与混合器出口压力计57p4之间（流动方向D2上的之间）设置其他的混合器压力计。也可以在混合器入口温度计57t3与混合器出口温度计57t4之间设置其他的混合器温度计。

分离部70是使动作流体11（流体12）从溶解于动作流体11的材料21分离的部分。分离部70设在比混合部40靠下游侧，设在比混合器50靠下游侧，设在比开度调整用阀V41靠下游侧。分离部70具备分离器71和压力调整用阀V71。

分离器71从材料21将动作流体11分离（脱挥（devolatilization；脱挥发分））。分离器71将动作流体11及材料21的压力降低，使动作流体11气化（成为气体的流体12），从而从材料21将动作流体11分离。结果，分离器71使材料21析出。分离器71从未图示的开闭部（盖、开放部）将材料21排出。被从分离器71排出的材料21被向下个工序运出。下个工序是使用混合装置1的工序的下个工序。在下个工序中使用的装置既可以是例如制造颗粒的装置（造粒机），也可以是例如制造片的装置（片挤压机等）。

分支流路80（分支管）是不经过溶解部30、能够从制造部10向混合部40供给动作流体11的流路。分支流路80是在制造部10制造出的动作流体11（超临界状态等的动作流体11）流动的流路。分支流路80在比动作流体流入用阀V11靠上游侧从制造部10（的流路）分支。分支流路80既可以例如从加热器17的出口（喷出口）分支，也可以例如从比加热器17靠下游侧的流路分支。分支流路80在比混合器流入用阀V31靠下游侧合流到混合器50。分支流路80既可以例如合流到混合器50的入口，也可以例如合流到比混合器50靠上游侧的流路。在分支流路80设置分支流路开闭阀V81。

控制部C进行信号的输入输出、运算（判定、计算等）、设备的控制等。溶解部传感器37及混合器传感器57的检测结果被向控制部C输入。例如，控制部C对制造部10、贮藏部20、溶解部30、混合部40、分离部70及各阀（例如动作流体流入用阀V11、材料投入用阀V21等）的动作进行控制。

动作流体流入用阀V11是使从制造部10向溶解部30流入的动作流体11经过的流路开闭的阀。动作流体流入用阀V11能够设为开状态和闭状态（其他的阀也同样）。开状态是将流路打开的状态，是流体能够在流路中流动的状态，既可以是例如全开状态，也可以是例如全开与全闭的中间的状态（其他的阀也同样）。闭状态是具有气密性的状态，是流体不能在流路中流动的状态，是全闭状态（其他的阀也同样）。动作流体流入用阀V11是能够调整开度的阀（开度调整机构）（其他的阀也同样）。动作流体流入用阀V11既可以仅设置1个，也可以设置多个（其他的阀也同样）。

材料投入用阀V21是使被从贮藏部20向溶解部30投入的材料21经过的流路开闭的阀。在材料投入用阀V21中，有使主材料21a经过的流路开闭的主材料投入用阀V21a、和使副材料21b经过的流路开闭的副材料投入用阀V21b。主材料投入用阀V21a的开度和副材料投入用阀V21b的开度既可以能够分别控制，也可以不能分别控制。

混合器流入用阀V31是使从溶解部30向混合器50流入的流体（动作流体11及材料21）经过的流路开闭的阀。

溶解部减压用阀V32是使溶解部30的内部减压的阀。如果溶解部减压用阀V32成为开状态，则溶解部30被减压，动作流体11成为气体。结果，气体的流体12被从溶解部30排出。

开度调整用阀V41是调整被从混合器50排出的流体（动作流体11及材料21）经过的流路的开度的阀。开度调整用阀V41被用于混合器50内的压力及流量的控制（调整）。例如，开度调整用阀V41既可以设在混合器50的（腔室51的）出口，也可以设在比混合器50靠下游侧，也可以设在与混合器50的出口相连的流路。

压力调整用阀V71调整被从材料21分离的动作流体11（气体的流体12）经过的流路的开度。压力调整用阀V71将分离器71的内部的压力调整（减压）。例如，压力调整用阀V71既可以设在分离器71的出口，也可以设在比分离器71靠下游侧，也可以设在与分离器71的出口相连的流路（脱挥流路）。通过了压力调整用阀V71的气体的流体12优选的是向制造部10流入（被再利用），例如优选的是向冷却器15流入。

该压力调整用阀V71也可以将混合器50的内部的压力调整（减压）。更详细地讲，在混合叶片53相对于腔室51被固定的情况下，由于混合叶片53不能将材料21向下游侧推出，所以优选的是在分离器71使材料21析出。另一方面，在混合叶片53相对于腔室51旋转的情况下，也可以在混合器50使材料21析出，混合叶片53将所析出的材料21向下游侧推出。在此情况下，压力调整用阀V71对混合器50的内部的压力进行调整。

分支流路开闭阀V81是使分支流路80开闭的阀。分支流路开闭阀V81设在分支流路80。分支流路开闭阀V81例如设有多个，既可以如图1所示的例子那样设置两个，也可以设置3个以上。例如，分支流路开闭阀V81被设置在分支流路80中的制造部10侧的部分和混合器50侧的部分。

（动作）

对于混合装置1的动作，主要参照图2的流程图进行说明。另外，对于上述混合装置1的各构成要素，主要参照图1进行说明。以下，沿着混合装置1的动作的顺序进行说明。另外，动作的顺序也可以变更。

动作流体流入用阀V11及混合器流入用阀V31被设为闭状态。溶解部减压用阀V32被设为闭状态。溶解部30的压力例如被设为大气压等。材料21被向贮藏部20投入（步骤S11）。

接着，材料投入用阀V21被设为开状态（在图2中“设为开”）（步骤S12）。更详细地讲，主材料投入用阀V21a及副材料投入用阀V21b分别被设为开状态。于是，材料21被从贮藏部20向溶解部30投入（填充）（步骤S13）。此时，溶解部30例如是大气压等，所以不需要将材料21向溶解部30压入。例如，通过重力（自重）将材料21向溶解部30投入。

接着，材料投入用阀V21被设为闭状态（在图2中“设为闭”）（步骤S14）。在混合器流入用阀V31被设为闭状态的原状下，动作流体流入用阀V11被设为开状态（步骤S15）。

接着，通过使泵16动作，使溶解部30升压（步骤S21）。另外，泵16也可以从动作流体流入用阀V11被设为开状态之前就动作。

（溶解部30内的动作流体11的状态的判定等）

接着，判定溶解部30内的动作流体11是否是超临界状态等（步骤S22）。该判定由控制部C进行。判定由控制部C进行这一点，关于其他的判定也是同样的。以下，对于对溶解部30的入口侧部分的动作流体11的状态进行判定的情况进行说明。也可以对溶解部30的入口侧部分以外的部分处的动作流体11的状态进行判定。优选的是在更多的部分进行判定。在该例中，对于是否压力P1为希望的压力Pa以上并且温度T1为希望的温度Ta以上进行判定（比较）。希望的压力Pa及希望的温度Ta被预先设定在控制部C。在将动作流体11设为超临界状态的情况下，希望的压力Pa是临界压力，希望的温度Ta是临界温度。在将动作流体11设为亚临界状态的情况下，希望的压力Pa及温度Ta是动作流体11成为亚临界状态那样的压力及温度。在压力P1为希望的压力Pa以上并且温度T1为希望的温度Ta以上的情况下（是的情况下），判定为动作流体11是超临界状态等，向下个步骤S31前进。在压力P1不到希望的压力Pa或温度T1不到希望的温度Ta的情况下（否的情况下），判定为动作流体11不是超临界状态等。在此情况下，使动作流体11的压力及温度增加，直到压力P1成为压力Pa以上并且温度T1成为温度Ta以上。具体而言，例如使泵16的旋转速度增加（步骤S23）。

如果动作流体11成为超临界状态等，则材料21溶解于动作流体11。接着，混合器流入用阀V31被设为开状态（步骤S31）。此时，由于溶解部30的压力比混合部40的压力高（由于有压力差），所以动作流体11及材料21从溶解部30向混合部40（向下游侧）流入。此外，开度调整用阀V41被设为开状态。于是，材料21从混合器50向分离器71流入。此外，压力调整用阀V71被设为开状态。于是，在分离器71中动作流体11气化，动作流体11（流体12）被从材料21脱挥。分离器71也可以不是在混合器50中将材料21混合的期间中连续地进行脱挥，也可以间歇地进行脱挥。在进行脱挥时，优选的是压力调整用阀V71逐渐被打开。由此，分离器71内的压力逐渐下降。由此，能够抑制由急减压带来的发泡，能够抑制由发泡带来的噪声。此外，在分离器71析出的材料21（动作流体11被分离后的材料21）被从分离器71排出，被向下个工序输送。

（混合器50内的流量等的调整）

根据混合器50内的动作流体11的状态，调整开度调整用阀V41的开度或泵16的旋转速度等（步骤S32）。具体而言，判定混合器50内的动作流体11是否是超临界状态等。该判定例如与溶解部30内的动作流体11是否是超临界状态等的判定（步骤S22）同样地进行（也可以大致同样地进行）。具体而言，检测混合器50内的温度（例如温度T3及温度T4的至少某个）及压力（例如压力P3及压力P4的至少某个）。然后，调整开度调整用阀V41的开度，以使动作流体11成为超临界状态等。在判定为动作流体11不是超临界状态等的情况下，通过减小开度调整用阀V41的开度，来提高混合器50内的压力。此时，也可以调整压力调整用阀V71的开度。此外，也可以调整泵16的旋转速度，以使动作流体11成为超临界状态等。在判定为动作流体11不是超临界状态等的情况下，使动作流体11的压力及温度增加，以使动作流体11成为超临界状态等。具体而言，例如使泵16的旋转速度增加。

开度调整用阀V41及泵16的调整例如也可以如以下这样进行。例如，根据压力P3与压力P4的差压ΔP3，计算流量Q。然后，判定流量Q是否是规定范围内（适当的范围内）。另外，也可以不计算流量Q，而判定差压ΔP3是否是规定范围内。流量Q的规定范围（或差压ΔP3的规定范围）被预先设定在控制部C。该规定范围被设定在动作流体11能够维持超临界状态等那样的范围。具体而言，例如判定流量Q是否是希望的流量Qa的±10%的范围内（规定范围内）。或者，也可以判定差压ΔP3是否是希望的差压ΔP3a的±10%的范围内。在流量Q（或差压ΔP3）不是规定范围内的情况下，对流量Q（或差压ΔP3）进行控制，以使流量Q（或差压ΔP3）收敛在规定范围内。该流量Q（或差压ΔP3）的控制通过开度调整用阀V41的开度的控制及泵16的旋转速度的控制的至少某个来进行。

（残留于溶解部30的材料21的判定）

判定残留于溶解部30的材料21的量（步骤S33）。更详细地讲，如果材料21从溶解部30向混合器50流动，则残留在溶解部30内的材料21（残留材料）的量变少。于是，溶解部30内的流路的截面积增加，溶解部30内的压力损失变小，压力P1与压力P2的差压ΔP1变小。所以，判定差压ΔP1是否比希望的差压ΔP1a小。希望的差压ΔP1a被预先设定在控制部C。在差压ΔP1为希望的差压ΔP1a以上的情况下（否的情况下），判定为溶解部30内的材料21的量为规定量以上。在此情况下，继续从溶解部30向混合器50的材料21的流入（供给）。此时，通过根据需要而使泵16的旋转速度增加（与步骤S23同样的步骤S34），将溶解部30内的材料21向下游推出。

在差压ΔP1比希望的差压ΔP1a小的情况下（在S33中为是的情况下），判定为残留在溶解部30内的材料21的量比规定量少。在此情况下，动作流体流入用阀V11被设为闭状态，混合器流入用阀V31被设为闭状态，分支流路开闭阀V81被设为开状态（步骤S35）。于是，动作流体11从制造部10经过分支流路80向混合器50流入。由此，混合器50中的材料21的流动被维持，混合器50中的混合被继续。

（残留于混合器50的材料21的判定）

判定残留于混合器50内的材料21的量（步骤S36）。该判定例如与残留于溶解部30的材料21的量的判定（步骤S33）同样地进行（也可以大致同样地进行）。具体而言，检测混合器50内的压力P3与压力P4的差压ΔP3。然后，判定差压ΔP3是否比希望的差压ΔP3b小。在差压ΔP3为希望的差压ΔP3b以上的情况下（否的情况下），判定为混合器50内的材料21比规定量多。在此情况下，通过根据需要使泵16的旋转速度增加（与步骤S34同样的步骤S37），将混合部40内的材料21向下游推出。在差压ΔP3比希望的差压ΔP3b小的情况下（是的情况下），判定为残留于混合器50内的材料21比规定量少。在此情况下，结束混合器50中的混合。具体而言，通过将分支流路开闭阀V81设为闭状态（步骤S38），使动作流体11向混合器50的流入停止。此时，也可以使泵16停止。此外，此时也可以将开度调整用阀V41设为闭状态，也可以将压力调整用阀V71设为闭状态。

由此，一系列的材料21的处理（例如从步骤S11到步骤S38）、即1次的批次结束。在此次的批次的结束时，下次的批次（下个批次）已经被开始。例如，接着此次的批次的步骤S38，向下次的批次的步骤S11～步骤S15的某个步骤前进。例如，在图2所示的例子中，在此次的批次的步骤S38完成时，由于下次的批次的步骤S11完成了，所以接着步骤S38向步骤S12前进。

（下个批次的材料21的投入等）

在图3中表示材料21等的位置及状态等的时间上的变化的例子。图3所示的箭头表示材料21的流动。将材料21被向贮藏部20投入的工序（参照图2的步骤S11）设为第1投入工序A1。将材料21被从贮藏部20向溶解部30投入的工序（参照图2的步骤S13）设为第2投入工序A2。将在溶解部30中材料21被向动作流体11溶解的工序（参照图2的步骤S21等）设为溶解工序A3。将使动作流体11及材料21从溶解部30向混合器50流入的工序（参照图2的步骤S31等）设为流入工序A4。

如上述那样，如果残留于溶解部30的材料21比规定量少（在图2的步骤S33中为是），则动作流体流入用阀V11及混合器流入用阀V31被设为闭状态（参照图2的步骤S35）。然后，溶解部30的内部被减压。设将该溶解部30的内部减压的工序为减压工序A5。具体而言，在减压工序A5中，溶解部减压用阀V32被设为开状态。于是，溶解部30的内部的压力例如成为大气压等。

在溶解部30中，在1次批次中，以第2投入工序A2、溶解工序A3、流入工序A4、减压工序A5的顺序进行各工序。此外，在溶解部30中，如果此次的批次（第1批次）的减压工序A5结束，则进行下次的批次（第2批次）的第2投入工序A2。在溶解部30中，反复进行这些工序（A2～A5）。

设在混合器50将材料21混合的工序为混合工序B1。设在分离器71从材料21将动作流体11脱挥的工序为脱挥工序B2。另外，在图3中，记载为在混合工序B1后进行脱挥工序B2，但也可以有同时进行混合工序B1和脱挥工序B2的时候。

在材料投入用阀V21被关闭的状态下，能够分别控制贮藏部20的压力和溶解部30的压力。由此，能够同时进行第1投入工序A1和减压工序A5。此外，能够同时进行第1投入工序A1和混合工序B1。此外，能够同时进行第1投入工序A1和脱挥工序B2。

在动作流体流入用阀V11及混合器流入用阀V31被关闭的状态下，能够分别控制溶解部30的压力、制造部10的压力和混合部40的压力。此外，在该状态并且分支流路开闭阀V81被打开的状态下，能够进行混合工序B1。由此，在动作流体流入用阀V11及混合器流入用阀V31被关闭、分支流路开闭阀V81被打开的状态下，能够同时进行第2投入工序A2及减压工序A5的至少某个和混合工序B1。

在混合器流入用阀V31及分支流路开闭阀V81被关闭的状态下，能够一边由制造部10（泵16）使溶解部30的压力升压，一边分别控制溶解部30的压力和比混合器流入用阀V31靠下游侧的压力。由此，能够同时进行溶解工序A3和脱挥工序B2。

这样，能够同时进行此次的批次（第1批次）的工序的一部分和下次的批次（第2批次）的工序的一部分。由此，能够效率良好地进行材料21的处理。具体而言，能够使每单位时间的材料21的处理量增加。

由图1所示的混合装置1带来的效果是以下这样的。

（第1发明的效果）

混合装置1具备制造部10、贮藏部20、溶解部30、混合器50、材料投入用阀V21、动作流体流入用阀V11和混合器流入用阀V31。制造部10制造超临界状态或亚临界状态的动作流体11。贮藏部20贮藏材料21。溶解部30供动作流体11及材料21装入，使材料21溶解于动作流体11。混合器50在动作流体11的存在下使材料21混合。

［结构1］材料投入用阀V21将被从贮藏部20向溶解部30投入的材料21经过的流路开闭。动作流体流入用阀V11将从制造部10向溶解部30流入的动作流体11经过的流路开闭。混合器流入用阀V31将从溶解部30向混合器50流入的流体（动作流体11及材料21）经过的流路开闭。

通过上述［结构1］，能够使溶解部30的压力成为与制造部10及混合器50各自的压力不同的压力。这里，有制造部10及混合器50的压力成为动作流体11能够维持超临界状态等那样的高压的情况。另一方面，在上述［结构1］中，能够使溶解部30的压力成为比制造部10及混合器50的压力低的压力。由此，即使不使贮藏部20成为高压（动作流体11能够维持超临界状态等那样的高压），也能够从贮藏部20将材料21向溶解部30投入。由此，能够削减用来使贮藏部20成为高压的能量。由此，能够抑制将材料21向动作流体11投入所需要的能量。结果，能够从贮藏部20将材料21效率良好地向溶解部30投入。

通过上述［结构1］，也可以得到以下的效果。在使制造部10及混合器50的压力成为动作流体11能够维持超临界状态等那样的高压的情况下，能够使用在制造部10制造出的动作流体11，在混合器50将材料21混合（图3所示的混合工序B1）。与此同时，能够使溶解部30的压力成为比制造部10及混合器50的压力低的压力。由此，能够与图3所示的混合工序B1同时进行减压工序A5及第2投入工序A2的至少某个工序。混合工序B1是在混合器50将材料21混合的工序。减压工序A5是使溶解部30减压的工序。由此，与不具备上述［结构1］的情况相比，能够效率良好地进行图1所示的混合装置1中的材料21的处理。更详细地讲，能够使混合装置1中的每单位时间的材料21的处理量增加。

（第2发明的效果）

［结构2］混合装置1具备分支流路80和分支流路开闭阀V81。分支流路80是在制造部10制造出的动作流体11流动的流路，在比动作流体流入用阀V11靠上游侧从制造部10分支，在比混合器流入用阀V31靠下游侧合流到混合器50。分支流路开闭阀V81使分支流路80开闭。

通过上述［结构2］，能够使在制造部10制造出的动作流体11不经过溶解部30，而向混合器50流入。由此，能够与图3所示的混合工序B1同时，进行减压工序A5及第2投入工序A2的至少某个工序。由此，与不具备上述［结构2］的情况相比，能够效率良好地进行混合装置1中的材料21的处理。

（第3发明的效果）

［结构3］如图3所示，能够同时进行减压工序A5及第2投入工序A2的至少某个工序和混合工序B1。减压工序A5是将图1所示的溶解部30的内部减压的工序。第2投入工序A2（参照图3）是从贮藏部20将材料21向溶解部30投入的工序。混合工序B1（参照图3）是在混合部40使材料21混合的工序。

通过上述［结构3］，与不能同时进行减压工序A5及第2投入工序A2的至少某个工序和混合工序B1的情况相比，能够效率良好地进行混合装置1中的材料21的处理。

（第4发明的效果）

［结构4］溶解部30如图3所示，反复进行第2投入工序A2、溶解工序A3、流入工序A4和减压工序A5。第2投入工序A2是从图1所示的贮藏部20将材料21向溶解部30投入的工序。溶解工序A3（参照图3）是使材料21溶解于动作流体11的工序。流入工序A4（参照图3）是使动作流体11及材料21从溶解部30向混合器50流入的工序。减压工序A5（参照图3）是将溶解部30的内部减压的工序。

通过上述［结构4］，能够效率良好地进行溶解部30中的材料21的处理。

（第5发明的效果）

［结构5］溶解部30具备检测溶解部30的入口侧部分的压力的溶解部入口压力计37p1和检测溶解部30的出口侧部分的压力的溶解部出口压力计37p2。

通过上述［结构5］，能够检测溶解部30的入口侧部分与出口侧部分的差压ΔP1。由此，能够检测残留于溶解部30的材料21的量。

（第6发明的效果）

［结构6］混合器50具备检测混合器50的入口侧部分的压力的混合器入口压力计57p3和检测混合器50的出口侧部分的压力的混合器出口压力计57p4。

通过上述［结构6］，能够检测混合器50的入口侧部分与出口侧部分的差压ΔP3。由此，能够检测残留于混合器50的材料21的量。

（第7发明的效果）

［结构7］混合器50具备检测混合器50的内部的压力P3的混合器入口压力计57p3（混合器压力计）和检测混合器50的内部的温度T3的混合器入口温度计57t3（混合器温度计）。

通过上述［结构7］，能够检测混合器50内的动作流体11的状态（是否是超临界状态等）。

（第8发明的效果）

［结构8］混合装置1具备开度调整用阀V41。开度调整用阀V41调整从混合器50排出的流体（动作流体11及材料21）经过的流路的开度。混合装置1根据混合器入口压力计57p3（混合器压力计）及混合器入口温度计57t3（混合器温度计）的检测结果，调整开度调整用阀V41的开度。

如上述那样，通过上述［结构7］，能够检测混合器50内的动作流体11的状态。并且，通过上述［结构8］，能够根据混合器50内的动作流体11的状态来调整开度调整用阀V41的开度。结果，能够根据混合器50内的动作流体11的状态对混合器50内的流量及压力进行控制。

（第9发明的效果）

［结构9］制造部10具备压送动作流体11的泵16。混合装置1根据混合器入口压力计57p3（混合器压力计）及混合器入口温度计57t3（混合器温度计）的检测结果，调整泵16的旋转速度。

如上述那样，通过上述［结构7］，能够检测混合器50内的动作流体11的状态。并且，通过上述［结构9］，能够根据混合器50内的动作流体11的状态来调整泵16的旋转速度。结果，能够根据混合器50内的动作流体11的状态，对混合器50内的流量及压力进行控制。

（第10发明的效果）

［结构10］具备调整从材料21分离的动作流体11经过的流路的开度的压力调整用阀V71。

通过上述［结构10］，通过使用压力调整用阀V71，能够将动作流体11及材料21逐渐（平滑地）减压，能够逐渐脱挥。由此，能够抑制由急减压（短时间中的脱挥）带来的发泡，能够抑制由发泡带来的噪声。此外，能够抑制由噪声带来的能量损失（无用的能量消耗）。

（第2实施方式）

参照图4，对于第2实施方式的混合装置201，说明与第1实施方式的差异点。另外，对于第2实施方式的混合装置201中的与第1实施方式的共同点，赋予与第1实施方式相同的附图标记等，省略说明。关于将共同点的说明省略这一点，其他的实施方式的说明也是同样的。溶解部230及混合器250具有相对于水平方向倾斜的部分。

溶解部230具有相对于水平方向倾斜（以下，也简单称作“倾斜”）以使材料21从动作流体11及材料21的上游侧朝向下游侧下降的部分。既可以溶解部230的整体倾斜，也可以仅溶解部230的一部分倾斜。

混合器250具有相对于水平方向倾斜以使材料21从动作流体11及材料21的上游侧朝向下游侧下降的部分。腔室51（也参照图2）及混合叶片53（也参照图2）倾斜。既可以混合器250的整体倾斜，也可以仅混合器250的一部分倾斜。另外，也可以仅溶解部230及混合器250中的某一方倾斜。

由图4所示的混合装置201带来的效果是以下这样的。

（第11发明的效果）

［结构11－1］溶解部230具有相对于水平方向倾斜以使材料21从材料21的上游侧朝向下游侧下降的部分。

通过上述［结构11－1］，溶解部230内的材料21借助重力被向下游侧输送（移动）。由此，能够抑制材料21残留在溶解部230内的情况。此外，由于材料21容易从溶解部230内向下游侧流动，所以能够抑制用来使动作流体11及材料21向下游侧流动的动力（例如泵16的动力）。

［结构11－2］混合器250具有相对于水平方向倾斜以使材料21从材料21的上游侧朝向下游侧下降的部分。

通过上述［结构11－2］，混合器250内的材料21借助重力被向下游侧输送（移动）。由此，能够抑制材料21残留在混合器250内的情况。此外，由于材料21容易从混合器250内向下游侧流动，所以能够抑制用来使动作流体11及材料21向下游侧流动的动力（例如泵16的动力）。

特别是，在混合叶片53相对于腔室51被固定的情况下，由于混合叶片53不能将材料21向下游侧输送，所以有可能材料21残留在混合器250内。另一方面，在具备上述［结构11－2］的情况下，能够抑制材料21残留在混合器250内的情况。

（第3实施方式）

参照图5，对于第3实施方式的混合装置301，说明与第1实施方式的差异点。混合装置301具备减压泵332。

减压泵332使溶解部30减压。减压泵332例如是真空泵。减压泵332与比动作流体流入用阀V11靠下游侧且比混合器流入用阀V31靠上游侧的部分相连。例如，减压泵332被设置在设有溶解部减压用阀V32的流路，被设置在比溶解部减压用阀V32靠下游侧。减压泵332优选的是将溶解部30内的流体12向制造部10供给。

上述的减压工序A5（参照图3）由减压泵332进行。由此，与仅通过将溶解部减压用阀V32设为开状态而将溶解部30减压的情况相比，能够效率良好地进行溶解部30的减压。例如，能够在更短时间进行溶解部30的减压。例如，能够使溶解部30的压力更低。此外，减压泵332能够使溶解部30的压力成为比大气压低的压力（负压）。由此，材料21容易被从贮藏部20向溶解部30吸入。由此，能够将材料21从贮藏部20向溶解部30效率良好地投入。

由图5所示的混合装置301带来的效果是以下这样的。

（第12发明的效果）

［结构12］混合装置1具备使溶解部30减压的减压泵332。

通过上述［结构12］，容易将溶解部30减压，能够效率更好地进行从贮藏部20向溶解部30的材料21的投入。

（变形例）

上述实施方式也可以各种各样地变形。例如，也可以将相互不同的实施方式的构成要素彼此组合。例如，也可以将各构成要素的配置、形状变更。例如，也可以将构成要素的数量变更，也可以不设置构成要素的一部分。

例如，也可以将如图4所示那样相对于水平方向倾斜的溶解部230及混合器250的至少某个与图5所示的减压泵332组合。例如，也可以不设置分离部70。例如，也可以将图2所示的流程图的步骤的顺序变更，也可以将多个步骤同时进行。

本申请是基于2017年11月7日申请的日本专利申请（特愿2017－215005）而提出的，其内容作为参照而取入到这里。

附图标记说明

1、201、301 混合装置

10 制造部

11 动作流体

16 泵

21 材料

20 贮藏部

30、230 溶解部

37p1 溶解部入口压力计

37p2 溶解部出口压力计

50、250 混合器

57p3 混合器入口压力计（混合器压力计）

57p4 混合器出口压力计（混合器压力计）

57t3 混合器入口温度计（混合器温度计）

57t4 混合器出口温度计（混合器温度计）

80 分支流路

332 减压泵

V11 动作流体流入用阀

V21 材料投入用阀

V31 混合器流入用阀

V41 开度调整用阀

V71 压力调整用阀

V81 分支流路开闭阀。

Claims (20)

1.一种混合装置，其特征在于，

具备：

制造部，制造超临界状态或亚临界状态的动作流体；

贮藏部，贮藏材料；

溶解部，供前述动作流体及前述材料放入，使前述材料溶解于前述动作流体；

混合器，在前述动作流体的存在下使前述材料混合；

材料投入用阀，将被从前述贮藏部向前述溶解部投入的前述材料经过的流路开闭；

动作流体流入用阀，将从前述制造部向前述溶解部流入的前述动作流体经过的流路开闭；以及

混合器流入用阀，将从前述溶解部向前述混合器流入的前述动作流体及前述材料经过的流路开闭；

在从前述贮藏部将前述材料向前述溶解部投入时，对前述材料投入用阀、前述动作流体流入用阀、以及前述混合器流入用阀进行控制，以使前述溶解部的压力成为比前述制造部及前述混合器的压力低的压力。

2.如权利要求1所述的混合装置，其特征在于，

具备：

分支流路，是在前述制造部制造出的前述动作流体流动的流路，在比前述动作流体流入用阀靠上游侧从前述制造部分支，在比前述混合器流入用阀靠下游侧且比前述混合器靠上游侧的位置合流到从前述溶解部向前述混合器流入的前述动作流体及前述材料经过的前述流路；以及

分支流路开闭阀，使前述分支流路开闭。

3.如权利要求1所述的混合装置，其特征在于，

同时进行：

将前述溶解部的内部减压的工序及将前述材料从前述贮藏部向前述溶解部投入的工序的至少某个工序；以及

在前述混合器使前述材料混合的工序。

4.如权利要求2所述的混合装置，其特征在于，

同时进行：

将前述溶解部的内部减压的工序及将前述材料从前述贮藏部向前述溶解部投入的工序的至少某个工序；以及

在前述混合器使前述材料混合的工序。

5.如权利要求1～4中任一项所述的混合装置，其特征在于，

前述溶解部反复进行：

将前述材料从前述贮藏部向前述溶解部投入的工序；

使前述材料溶解于前述动作流体的工序；

使前述动作流体及前述材料从前述溶解部向前述混合器流入的工序；以及

将前述溶解部的内部减压的工序。

6.如权利要求1～4中任一项所述的混合装置，其特征在于，

前述溶解部具备：

溶解部入口压力计，检测前述溶解部的入口侧部分的压力；以及

溶解部出口压力计，检测前述溶解部的出口侧部分的压力。

7.如权利要求5所述的混合装置，其特征在于，

前述溶解部具备：

溶解部入口压力计，检测前述溶解部的入口侧部分的压力；以及

溶解部出口压力计，检测前述溶解部的出口侧部分的压力。

8.如权利要求1～4中任一项所述的混合装置，其特征在于，

前述混合器具备：

混合器入口压力计，检测前述混合器的入口侧部分的压力；以及

混合器出口压力计，检测前述混合器的出口侧部分的压力。

9.如权利要求5所述的混合装置，其特征在于，

前述混合器具备：

混合器入口压力计，检测前述混合器的入口侧部分的压力；以及

混合器出口压力计，检测前述混合器的出口侧部分的压力。

10.如权利要求6所述的混合装置，其特征在于，

前述混合器具备：

混合器入口压力计，检测前述混合器的入口侧部分的压力；以及

混合器出口压力计，检测前述混合器的出口侧部分的压力。

11.如权利要求1～4中任一项所述的混合装置，其特征在于，

前述混合器具备：

混合器压力计，检测前述混合器的内部的压力；以及

混合器温度计，检测前述混合器的内部的温度。

12.如权利要求5所述的混合装置，其特征在于，

前述混合器具备：

混合器压力计，检测前述混合器的内部的压力；以及

混合器温度计，检测前述混合器的内部的温度。

13.如权利要求6所述的混合装置，其特征在于，

前述混合器具备：

混合器压力计，检测前述混合器的内部的压力；以及

混合器温度计，检测前述混合器的内部的温度。

14.如权利要求8所述的混合装置，其特征在于，

前述混合器具备：

混合器压力计，检测前述混合器的内部的压力；以及

混合器温度计，检测前述混合器的内部的温度。

15.如权利要求11所述的混合装置，其特征在于，

具备开度调整用阀，所述开度调整用阀调整被从前述混合器排出的前述动作流体及前述材料经过的流路的开度；

根据前述混合器压力计及前述混合器温度计的检测结果，调整前述开度调整用阀的开度。

16.如权利要求11所述的混合装置，其特征在于，

前述制造部具备压送前述动作流体的泵；

根据前述混合器压力计及前述混合器温度计的检测结果，调整前述泵的旋转速度。

17.如权利要求15所述的混合装置，其特征在于，

前述制造部具备压送前述动作流体的泵；

根据前述混合器压力计及前述混合器温度计的检测结果，调整前述泵的旋转速度。

18.如权利要求1～4中任一项所述的混合装置，其特征在于，

具备压力调整用阀，所述压力调整用阀调整从前述材料分离的前述动作流体经过的流路的开度。

19.如权利要求1～4中任一项所述的混合装置，其特征在于，

前述溶解部及前述混合器的至少某个具有相对于水平方向倾斜以使前述材料从前述材料的上游侧朝向下游侧下降的部分。

20.如权利要求1～4中任一项所述的混合装置，其特征在于，

具备使前述溶解部减压的减压泵。

Images