JP6856484B2 - 粉体吸引方法および粉体吸引溶解ポンプ - Google Patents
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上記目的を達成するための粉体吸引方法の特徴構成は、
粉体吸引溶解ポンプで行われる粉体吸引方法であって、
前記粉体吸引溶解ポンプは、遠心式の吸引ポンプ機構部と粉体吸引部とを有し、液体と、前記粉体吸引部を通じて吸引された粉体とを前記吸引ポンプ機構部で混合し、
前記吸引ポンプ機構部は、チャンバと回転翼とを有し、前記回転翼が前記チャンバの内部で回転して吸引力を発生し、
前記粉体吸引部は、前記チャンバに接続されており、
粉体を吸引する吸引口と、
前記吸引口と前記チャンバとの間に形成された吸引力調整口とを有し、
前記吸引力調整口が前記粉体吸引部の把持部に配置され、
粉体を収容した袋の内部に前記吸引口が挿入され、作業者が前記把持部を把持し且つ前記吸引力調整口を前記作業者の手指により直接閉塞した状態で、前記吸引口から粉体が吸引され、
前記吸引口が前記袋の内面に吸い付いた際に、前記作業者が前記吸引力調整口から手指を離すことにより、前記吸引力調整口の開口面積が増加されて前記吸引口からの吸引力が低減される点にある。
また、上記の特徴構成によれば、吸引力調整口が粉体吸引部の把持部に配置されるから、粉体吸引部を把持した手元にて吸引力を調整することができ、作業効率の低下を更に抑制することができる。
本発明に係る粉体吸引方法の別の特徴構成は、前記吸引力調整口の開口面積が増加されて前記吸引口からの吸引力が低減される際に、前記回転翼の回転速度が減少されずに維持される点にある。
上記目的を達成するための粉体吸引溶解ポンプの特徴構成は、
遠心式の吸引ポンプ機構部と粉体吸引部とを有し、液体と、前記粉体吸引部を通じて吸引された粉体とを前記吸引ポンプ機構部で混合する粉体吸引溶解ポンプであって、
前記吸引ポンプ機構部は、チャンバと回転翼とを有し、前記回転翼が前記チャンバの内部で回転して吸引力を発生し、
前記粉体吸引部は、前記チャンバに接続されており、
粉体を吸引する吸引口と、
前記吸引口と前記チャンバとの間に形成された吸引力調整口とを有し、
前記吸引力調整口が前記粉体吸引部の把持部に配置され、作業者が前記把持部を把持した状態で、前記吸引力調整口を前記作業者の手指により直接閉塞し、或いは、前記作業者の手指を前記吸引力調整口から離すことにより、前記吸引力調整口の開口面積が調整されて前記吸引口からの吸引力が調整される点にある。
また、上記の特徴構成によれば、吸引力調整口が粉体吸引部の把持部に配置されるから、粉体吸引部を把持した手元にて吸引力を調整することができ、作業効率の低下を更に抑制することができる。
本発明に係る粉体吸引溶解ポンプの別の特徴構成は、
前記回転翼の回転速度を制御する制御部を有し、
前記吸引力調整口の開口面積が増加されて前記吸引口からの吸引力が低減される際に、前記制御部は前記回転翼の回転速度を減少させずに維持する点にある。
本発明に係る粉体吸引溶解ポンプの別の特徴構成は、前記吸引口が粉体を収容した袋の内面に吸い付いた際に、前記吸引力調整口の開口面積が増加されて前記吸引口からの吸引力が低減される点にある。
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態を説明する。図1は遠心式の吸引ポンプ機構部Yを備えた粉体吸引溶解ポンプ100を示す。この粉体吸引溶解ポンプ100は、分散質として粉体Pを用い、液相分散媒として溶媒Rを用いて、粉体Pを溶媒Rに溶解させてゾルとしてのスラリーFを生成するものである。
粉体吸引部Zは、粉体Pを吸引して吸引ポンプ機構部Yへ供給する機構である。粉体吸引部Zは、吸引ポンプ機構部Yのチャンバ1に接続されており、粉体Pを吸引する吸引口92cと、吸引口92cとチャンバ1との間に形成された吸引力調整口92dとを有し、吸引力調整口92dの開口面積が調整されて吸引口92cからの吸引力が調整される。
図1に示すように、溶媒供給部50は、溶媒源51からの溶媒Rを、設定流量で吸引ポンプ機構部Yの供給口11に連続的に供給するように構成されている。
具体的には、溶媒供給部50は、溶媒Rを送出する溶媒源51と、溶媒源51から溶媒Rが送出される溶媒供給管52と、溶媒源51から溶媒供給管52に送出される溶媒Rの流量を設定流量に調整する流量調整バルブ(図示せず)と、設定流量に調整された溶媒Rを粉体吸引部Zから供給される粉体Pに混合して供給口11に供給するミキシング機構60とを備えて構成されている。
このミキシング部材61は、円筒状の供給口11よりも小径に構成されて、供給口11との間に環状のスリット63を形成すべく供給口11に挿入状態で配設される筒状部62、及び、環状のスリット63に全周にわたって連通する状態で供給口11の外周部に環状流路64を形成する環状流路形成部65を備えて構成されている。
ミキシング部材61には、粉体供給管45が筒状部62に連通する状態で接続されると共に、溶媒供給管52が環状流路64に対して溶媒Rを接線方向に供給するように接続される。
粉体供給管45、ミキシング部材61の筒状部62及び供給口11は、それらの軸心A2を供給方向が下向きとなる傾斜姿勢(水平面(図1の左右方向)に対する角度が45度程度)となるように傾斜させて配置されている。
従って、円筒状の供給口11により、粉体Pと溶媒Rとが均等に予備混合され、その予備混合物Fpが吸引ポンプ機構部Yの供給室13内に吸引導入される。
図1、図3〜図6に基づいて、吸引ポンプ機構部Yについて説明を加える。
図3に示すように、吸引ポンプ機構部Yは、両端開口が前壁部2と後壁部3とで閉じられた円筒状の外周壁部4を備えたチャンバ1を備え、そのチャンバ1の内部に同心状で回転駆動自在に設けられたロータ5と、そのチャンバ1の内部に同心状で前壁部2に固定配設された円筒状のステータ7と、ロータ5を回転駆動するポンプ駆動モータM3等を備えて構成されている。
円筒状のステータ7には、複数の透孔7a,7bが周方向に夫々並べて備えられ、そのステータ7が、ロータ5の前方側(図3の左側)で且つ回転翼6の径方向の内側に位置させて前壁部2に固定配設されて、そのステータ7とチャンバ1の外周壁部4との間に、回転翼6が周回する環状の翼室8が形成される。
図3、図5に示すように、チャンバ1の前壁部2の内面に環状溝10が形成され、環状溝10と連通する状態で供給口11が設けられている。
図3及び図4に示すように、粉体Pと溶媒Rとが混合されて生成されたスラリーFを吐出する円筒状の吐出部12が、チャンバ1の円筒状の外周壁部4の周方向における1箇所に、その外周壁部4の接線方向に延びて翼室8に連通する状態で設けられている。
又、図3〜図5に示すように、ステータ7の内周側を前壁部2側の供給室13とロータ5側の導入室14とに区画する区画板15が、ロータ5の前方側に当該ロータ5と一体回転する状態で設けられると共に、区画板15の前壁部2側に掻出翼9が設けられている。掻出翼9は、同心状に、周方向において均等間隔で複数(図5では、4つ)備えられ、各掻出翼9がその先端部9Tを環状溝10内に進入した状態でロータ5と一体的に周回可能に配設されている。
具体的には、供給室13と翼室8とは、ステータ7における供給室13に臨む部分に周方向に等間隔で配設された複数の供給室側透孔7aにて連通され、導入室14と翼室8とは、ステータ7における導入室14に臨む部分に周方向に等間隔で配設された複数の導入室側透孔7bにて連通されている。
図3に示すように、ロータ5は、その前面が概ね円錐台状に膨出する形状に構成されると共に、その外周側に、複数の回転翼6が前方に突出する状態で等間隔に並べて設けられている。なお、図4では、周方向に等間隔に10個の回転翼6が配設されている。また、この回転翼6は、内周側から外周側に向かうに連れて、回転方向後方に傾斜するようにロータ5の外周側から内周側に突出形成されており、回転翼6の先端部の内径は、ステータ7の外径よりも若干大径に形成されている。
このロータ5が、チャンバ1内においてチャンバ1と同心状に位置する状態で、後壁部3を貫通してチャンバ1内に挿入されたポンプ駆動モータM3の駆動軸19に連結されて、そのポンプ駆動モータM3により回転駆動される。
このロータ5が、その軸心方向視(図4に示すような図3のIV−IV方向視)において回転翼6の先端部が前側となる向きに回転駆動されることにより、回転翼6の回転方向の後側となる面(背面)6aには、いわゆる局所沸騰(キャビテーション)が発生するように構成されている。
そして、図3及び図4に示すように、この区画板15が、頂部の筒状摺接部15aがチャンバ1の前壁部2側を向く姿勢で、周方向に等間隔を隔てた複数箇所(この実施形態では、4箇所)に配設された間隔保持部材20を介して、ロータ5の前面の取付部5aに取り付けられる。
掻出翼9は、区画板15に固定される基端部9B、供給室13に露呈する状態となる中間部9M、環状溝10に嵌め込まれる(即ち、進入する)状態となる先端部9Tを基端から先端に向けて一連に備えた棒状に構成されている。
図4、図5、図6(a)及び(b)に示すように、掻出翼9の中間部9Mは、横断面形状が概ね三角形状になる概ね三角柱状に構成されている(特に、図4参照)。そして、掻出翼9が上述の如き傾斜姿勢で設けられることにより、三角柱状の中間部9Mの三側面のうちのロータ5の回転方向前側を向く一側面9m(以下、放散面と記載する場合がある)は、ロータ5の回転方向前側に向けて傾斜する前下がり状で、しかも、ロータ5の径方向に対して径方向外方側に向く(以下、斜め外向きと記載する場合がある)ように構成されている(特に、図5、図6参照)。
又、四角柱状の先端部9Tの四側面のうちの、ロータ5の回転方向前側を向く掻き出し面9fは、ロータ5の回転方向前側に向けて傾斜する前下がり状で、しかも、ロータ5の径方向に対して径方向外方側に向く(以下、斜め外向きと記載する場合がある)になるように構成されている。
これにより、掻出翼9の先端部9Tにより環状溝10から掻き出された予備混合物Fpは、掻出翼9の先端部9Tの掻き出し面9fにより、ロータ5の径方向外方側に向けて供給室13内に放出されることになる。
更に、掻出翼9の先端部9Tの先端面9tは、その先端部9Tが環状溝10に嵌め込まれた状態で環状溝10の底面と平行になるように構成されている。
すると、ロータ5の膨出状の前面と区画板15の後面との間に、チャンバ1の前壁部2側ほど小径となる先細り状の導入室14が形成され、導入口17が区画板15の筒状摺接部15aを介して導入室14に連通するように構成されている。
又、チャンバ1の前壁部2と区画板15の前面との間に、供給口11に連通する環状の供給室13が形成される。
再循環機構部(分離部の一例)70は、円筒状容器71内において比重によって溶解液を分離するように構成され、図1に示すように、吸引ポンプ機構部Yの吐出部12から吐出路18を通して供給されるスラリーFから、完全に溶解していない粉体Pを含む可能性がある状態の未溶解スラリーFrを循環路16に、粉体Pが略完全に溶解した状態のスラリーFを排出路22にそれぞれ分離するように構成されている。吐出路18及び循環路16は、夫々、円筒状容器71の下部に接続され、排出路22は、円筒状容器71の上部とスラリーFの供給先80とに接続される。
ここで、再循環機構部70は、図示しないが、吐出路18が接続される導入パイプを円筒状容器71の底面から内部に突出して配設し、円筒状容器71の上部に排出路22に接続される排出部を備えるとともに、下部に循環路16に接続される循環部を備え、導入パイプの吐出上端に、導入パイプから吐出されるスラリーFの流れを旋回させる捻り板を配設して構成されている。これにより、スラリーF内から溶媒Rの気泡を分離して、循環路16に循環供給される未溶解スラリーFrから溶媒Rの気泡を分離した状態で導入室14内に供給することができる。
粉体吸引溶解ポンプ100に備えられる制御部Cは、CPUや記憶部等を備えた公知の演算処理装置からなり、粉体吸引溶解ポンプ100を構成する吸引ポンプ機構部Y、溶媒供給部50等の各機器の運転を制御可能に構成されている。
特に、制御部Cは、ロータ5(回転翼6)の回転数を制御可能に構成され、ステータ7の供給室側透孔7a及び導入室側透孔7b(絞り透孔)の出口領域の圧力が当該出口領域の全周に亘って溶媒Rの飽和蒸気圧(25℃の水の場合、3.169kPa)以下となるように回転翼6の回転数を設定し、当該設定された回転数で回転翼6を回転することで、少なくともステータ7の供給室側透孔7a及び導入室側透孔7bを通過した直後の翼室8内の領域を、翼室8内の全周に亘って連続して、溶媒Rの微細気泡(マイクロバブル)が多数発生した微細気泡領域として形成させることができるように構成されている。
次に、この粉体吸引溶解ポンプ100の動作、および粉体吸引溶解ポンプ100にて行われる粉体吸引方法について説明する。
すると、図3及び図4において実線矢印にて示すように、供給口11を流動して環状溝10に導入された予備混合物Fpは、環状溝10に嵌め込まれて周回する掻出翼9の先端部9Tにより掻き出され、その掻き出された予備混合物Fpは、概略的には、供給室13内を区画板15における漏斗状部15bの前面と環状平板部15cの前面とに沿いながらロータ5の回転方向に流動し、更に、ステータ7の供給室側透孔7aを通過して翼室8に流入し、その翼室8内をロータ5の回転方向に流動して、吐出部12から吐出される。
つまり、供給室13内の予備混合物Fpにせん断力を作用させるとともに、局所沸騰を発生させることができるので、掻き出される予備混合物Fpは、掻出翼9及び供給室側透孔7aからせん断作用を受けて混合されるとともに、掻出翼9の背面9aに発生する局所沸騰(キャビテーション)により、溶媒Rに対する粉体Pの分散がより良好に行われることとなる。よって、このような予備混合物Fpを供給することができ、翼室8内において溶媒Rに対する粉体Pの良好な分散を期待することができる。
これにより、回転翼6の回転数設定により、当該出口領域である翼室8内の圧力は、その全周に亘って溶媒Rの飽和蒸気圧(25℃の水の場合、3.169kPa)以下となるから、少なくともステータ7の供給室側透孔7a及び導入室側透孔7bを通過した直後の翼室8内の領域では、溶媒Rの気化による微細気泡(マイクロバブル)の発生が促進され、当該領域が、翼室8内の全周に亘って連続して微細気泡が多数発生した微細気泡領域として形成される状態となる。
よって、翼室8内の全周に亘って、粉体Pの凝集物(いわゆるダマ)に浸透した溶媒Rが発泡することで当該凝集物の解砕が促進され、さらに、その発生した微細気泡が翼室8において加圧され消滅する際の衝撃力によりさらに粉体Pの分散が促進されることになり、結果、翼室8内の全周に存在するスラリーFのほぼ全体に亘って、溶媒R中での粉体Pの分散が良好な高品質のスラリーFを生成することができる。
以下の第2実施形態の説明では、第1実施形態と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する場合がある。
<1>上述の実施形態では、吸引力調整口92dはノズル部材92の筒状部位92a(把持部)に設けられた。吸引力調整口92dをホース91に設けることも可能である。特に、ホース91において、作業者Qが袋Uからの粉体Pの吸引を行う際に持ち易い部位(把持部)に、吸引力調整口92dを設けると好適である。その際、吸引力調整口92dに閉塞部材92eを設けてもよい。
2 :前壁部
3 :後壁部
4 :外周壁部
5 :ロータ
5a :取付部
6 :回転翼
7 :ステータ
7a :供給室側透孔
7b :導入室側透孔
8 :翼室
9 :掻出翼
9B :基端部
9M :中間部
9T :先端部
9a :背面
9f :掻き出し面
9i :内向き側面
9m :放散面
9o :外向き側面
9t :先端面
10 :環状溝
11 :供給口
12 :吐出部
13 :供給室
14 :導入室
14a :絞り部
15 :区画板
15a :筒状摺接部
15b :漏斗状部
15c :環状平板部
16 :循環路
17 :導入口
18 :吐出路
19 :駆動軸
20 :間隔保持部材
21 :攪拌羽根
22 :排出路
45 :粉体供給管
50 :溶媒供給部
51 :溶媒源
52 :溶媒供給管
60 :ミキシング機構
61 :ミキシング部材
62 :筒状部
63 :スリット
64 :環状流路
65 :環状流路形成部
70 :再循環機構部
71 :円筒状容器
80 :供給先
91 :ホース
92 :ノズル部材
92a :筒状部位(把持部)
92b :先細部位
92c :吸引口
92d :吸引力調整口
92e :閉塞部材
100 :粉体吸引溶解ポンプ
A2 :軸心
A3 :軸心
C :制御部
F :スラリー
Fp :予備混合物
Fr :未溶解スラリー
M3 :ポンプ駆動モータ
P :粉体
Q :作業者
R :溶媒
U :袋
Y :吸引ポンプ機構部
Z :粉体吸引部
Claims (5)
- 粉体吸引溶解ポンプで行われる粉体吸引方法であって、
前記粉体吸引溶解ポンプは、遠心式の吸引ポンプ機構部と粉体吸引部とを有し、液体と、前記粉体吸引部を通じて吸引された粉体とを前記吸引ポンプ機構部で混合し、
前記吸引ポンプ機構部は、チャンバと回転翼とを有し、前記回転翼が前記チャンバの内部で回転して吸引力を発生し、
前記粉体吸引部は、前記チャンバに接続されており、
粉体を吸引する吸引口と、
前記吸引口と前記チャンバとの間に形成された吸引力調整口とを有し、
前記吸引力調整口が前記粉体吸引部の把持部に配置され、
粉体を収容した袋の内部に前記吸引口が挿入され、作業者が前記把持部を把持し且つ前記吸引力調整口を前記作業者の手指により直接閉塞した状態で、前記吸引口から粉体が吸引され、
前記吸引口が前記袋の内面に吸い付いた際に、前記作業者が前記吸引力調整口から手指を離すことにより、前記吸引力調整口の開口面積が増加されて前記吸引口からの吸引力が低減される粉体吸引方法。 - 前記吸引力調整口の開口面積が増加されて前記吸引口からの吸引力が低減される際に、前記回転翼の回転速度が減少されずに維持される請求項1に記載の粉体吸引方法。
- 遠心式の吸引ポンプ機構部と粉体吸引部とを有し、液体と、前記粉体吸引部を通じて吸引された粉体とを前記吸引ポンプ機構部で混合する粉体吸引溶解ポンプであって、
前記吸引ポンプ機構部は、チャンバと回転翼とを有し、前記回転翼が前記チャンバの内部で回転して吸引力を発生し、
前記粉体吸引部は、前記チャンバに接続されており、
粉体を吸引する吸引口と、
前記吸引口と前記チャンバとの間に形成された吸引力調整口とを有し、
前記吸引力調整口が前記粉体吸引部の把持部に配置され、
作業者が前記把持部を把持した状態で、前記吸引力調整口を前記作業者の手指により直接閉塞し、或いは、前記作業者の手指を前記吸引力調整口から離すことにより、前記吸引力調整口の開口面積が調整されて前記吸引口からの吸引力が調整される粉体吸引溶解ポンプ。 - 前記回転翼の回転速度を制御する制御部を有し、
前記吸引力調整口の開口面積が増加されて前記吸引口からの吸引力が低減される際に、前記制御部は前記回転翼の回転速度を減少させずに維持する請求項3に記載の粉体吸引溶解ポンプ。 - 前記吸引口が粉体を収容した袋の内面に吸い付いた際に、前記吸引力調整口の開口面積が増加されて前記吸引口からの吸引力が低減される請求項3又は4に記載の粉体吸引溶解ポンプ。
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