JP2008532763A

JP2008532763A - 可溶性成分が除去された粉末の捕集方法およびその装置

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Publication number: JP2008532763A
Application number: JP2008502930A
Authority: JP
Inventors: ウォン−ジェ・モーン; デ−ゴン・ハン; イク−スン・クヮク; ジュン−ヒュン・オー
Original assignee: LG Chem Ltd
Current assignee: LG Chem Ltd
Priority date: 2005-08-30
Filing date: 2006-08-30
Publication date: 2008-08-21
Anticipated expiration: 2026-08-30
Also published as: KR20070026160A; EP1890971B1; EP1890971A4; JP4738476B2; EP1890971A1; TWI306035B; KR100737668B1; US7799236B2; US20070045200A1; WO2007027053A1; TW200719940A

Abstract

本発明は、可溶性成分と難溶性成分とを含む粉末を、可溶性成分を溶解する溶媒と混合した後に、真空ポンピングによってフィルタリングして、粉末から容易に可溶性成分を分離除去した後に可溶性成分が除去されて難溶性成分を含む粉末を容易に収去して、再利用することができるようにすることを特徴とする、可溶性成分が除去された粉末の捕集方法およびその装置に関するものである。本発明は、粉末に含まれていた可溶性成分を溶媒に溶かした後にフィルタを介して真空ポンピングして可溶性成分が溶けている溶液のみ外部に排出させ、可溶性成分が除去された粉末の収去および活用が容易に行われると共に、真空ポンピング中にフィルタの表面に吸着した可溶性成分が除去された粉末を、逆洗工程を介して離脱させ、過負荷が発生することを予防できる有用な効果を有する。

Description

本発明は、可溶性成分と難溶性成分とを含む粉末と、可溶性成分を溶解する溶媒とが混合されるタンク内で、溶液を真空ポンピング動作を用いた吸入力によって容易に除去して可溶性成分が除去された粉末を容易に収去することができるようにすると共に、その溶液の吸入工程で逆洗工程が付加され、過負荷の発生を防止するようにした可溶性成分が除去された粉末の捕集方法およびその装置に関するものである。

本出願は、２００５年８月３０日および２００６年２月１３日に各々韓国特許庁に提出された韓国特許出願第１０−２００５−００７９８８３号および第１０−２００６−００１３６３０号の出願日の優先権を主張し、その内容の全ては、引用により本明細書に含まれる。

一般に、ポリマー粉末や酸化物粉末から塩などの可溶性成分を除去するための方法としては、可溶性成分が含まれていた粉末を溶媒と混合した状態でタンクに沈殿させた後に沈降した粉末と可溶性成分が溶けた溶液を分離させる工程を繰り返し行う沈降法と、可溶性成分が含まれていた粉末と溶媒とが混合した溶液が充填された容器を回転させ、溶液と粉末の密度差によって粒子を分離させる遠心分離法などがある。

ところで、既存の沈降法は、その可溶性成分が含まれていた粉末の粒子サイズが概略１０μｍ以上の場合には早く進められるが、それより小さくて浮遊する性質がある粉末の場合には沈降に必要となる時間が長くなり、これによって溶液と粉末を分離させる工程サイクルも長くなって、作業性が低下するという問題点があった。

一方、遠心分離法による洗浄工程は、粉末の量が多い場合、容器を高速回転させるためのモータに過負荷がかかることにより破損する虞があった。

また、このような問題点を克服するための先行技術の一例としては、特許文献１（発明の名称：「焼却材の水洗脱塩方法」）に開示されるように、可燃性廃棄物の焼却によって発生した煤塵に平均粒径１０〜２００μｍの無機粉体を混合し、これに水を添加してスラリーとして製造する。スラリーは、ベルトフィルタを用いた固液分離工程で無機固形物と塩類が溶解した水溶液を分離するものである。

これは、フィルタのロードによって、効率的に水洗脱塩工程を行う機能を有するが、これは不織布が有する限界によって１μｍ程度の粒子サイズを有する固形物が流出する虞があり、そのベルトフィルタの設置空間および多くの設置費用が要求されるだけでなく、無機固形物をフィルタの表面から離脱させるための特殊な工程が要求されるという短所があった。
特開２００４−３５８２８８号公報

本発明は、上記の諸問題点を考慮して、これらを解決するために創出されたものであり、粉末の粒子サイズと量に関わらず可溶性成分と難溶性成分とを含む粉末と、前記可溶性成分を溶解する溶媒とが混合された混合物の中から可溶性成分が除去された粉末を分離して粉末の収去作業が容易になされるようにした可溶性成分が除去された粉末の捕集方法およびその装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明の１つの実施形態は、内部収容空間を有する水洗タンクと、前記水洗タンクの上側で、可溶性成分と難溶性成分とを含む粉末を前記水洗タンクに供給する粉末供給部と、前記水洗タンクの上側で、前記粉末の可溶性成分を溶解することのできる溶媒を前記水洗タンクに供給する溶媒供給部と、一端部が前記水洗タンクの内部に収容され、他端部が水洗タンクの外側に位置するパイプ配管と、前記パイプ配管の一端部に設けられ、前記水洗タンク内部に位置するフィルタと、前記パイプ配管の他端部と連結されてオン動作時に前記パイプ配管の内部に真空負圧を付与するためのポンプと、前記水洗タンク内で前記可溶性成分と難溶性成分とを含む粉末と前記溶媒とが混合されて、前記可溶性成分が前記溶媒に溶けるようになることによって、前記可溶性成分が除去された粉末が前記ポンプの真空ポンピング動作中に前記フィルタ側に吸着すれば、前記可溶性成分が除去された粉末を前記フィルタから離脱させるために前記パイプ配管を介して前記フィルタ側に溶媒を噴射するための逆洗手段と、前記水洗タンクの下側に設けられ、前記水洗タンク内で前記可溶性成分が除去された粉末を排出させる粉末排出部と、前記ポンプ、前記逆洗手段、および前記粉末排出部の動作を各々制御するための制御手段とを含むことを特徴とする、可溶性成分が除去された粉末の捕集装置を提供する。

ここで、前記水洗タンクの内部で前記フィルタの下側に位置し、気泡を発生させて発生した気泡を前記フィルタ側に誘導する気泡発生器、前記水洗タンク内に設けられ、前記可溶性成分と難溶性成分とを含む粉末と前記溶媒を混合させる撹拌器、および前記溶媒供給部上に設けられ、前記水洗タンクに供給される溶媒の流量を調節する溶媒供給バルブをさらに含むことができる。

前記逆洗手段は、前記パイプ配管上で前記フィルタと前記ポンプとの間に設けられ、前記制御手段の制御により開閉されて前記フィルタから前記ポンプに向かって移動する溶媒の流れを調節する第１開閉バルブと、前記第１開閉バルブと前記フィルタとの間に位置し、前記制御手段の制御により開閉され、前記パイプ配管を介して前記フィルタ側に供給される溶媒の流れを調節する第２開閉バルブとを含むことができる。

ここで、前記逆洗手段は一端が前記溶媒供給部に連結されて他端が前記パイプ配管に連結されており、前記第２開閉バルブが設けられた逆洗溶媒供給配管をさらに含む。前記逆洗溶媒供給配管は、前記第１開閉バルブが閉鎖されて前記第２開閉バルブが開放された場合、前記溶媒供給部の溶媒が前記パイプ配管を介して前記フィルタ側に移動できるように、前記溶媒供給部の溶媒を前記パイプ配管に案内する。

一方、前記制御手段は、前記水洗タンク内に投入される、可溶性成分および難溶性成分を含む粉末並びに溶媒の成分および含量に応じた予め設定されたデータ値によって、前記ポンプおよび前記逆洗手段の動作を変更するように制御信号を出力する制御部を含むことができる。

前記制御手段は、前記予め設定されたデータ値により前記制御部で前記ポンプの真空ポンピング時間を算出し、算出されたデータをタイマに入力して逆洗工程が周期的に作動するようにする前記タイマによる制御方式によって制御することができる。

または、前記制御手段は、前記パイプ配管内の真空圧力を感知する圧力センサと、前記圧力センサから感知される前記パイプ配管内の圧力が、設定された圧力以下になる場合に前記逆洗手段をオン動作させるように制御する制御部とを含むことができる。

ここで、前記制御部に設定された圧力は−０．８ｋｇ／ｃｍ^２であり得る。

そして、前記粉末排出部を介して排出される前記可溶性成分が除去された粉末の排出時期を感知する粉末排出時期感知手段と、前記粉末排出部上に設けられた排出バルブとをさらに含み、前記制御手段は前記粉末排出時期感知手段によって感知されたデータにより前記排出バルブの動作を制御して前記粉末排出部を開閉することができる。

ここで、前記粉末排出時期感知手段は、前記可溶性成分を含むようになった前記水洗タンク内部の溶液のｐＨを測定するｐＨ測定部、および前記可溶性成分を含むようになった前記水洗タンク内部の溶液の電気伝導度を測定する電気伝導度測定機のうちのいずれか１つであり得る。

前記制御手段は、前記ｐＨ測定部で測定した前記水洗タンク内部の溶液のｐＨ値が予め設定された基準ｐＨ値である場合、前記排出バルブを開放して、前記粉末排出部を介して前記可溶性成分が除去された粉末が排出されるように制御することができる。基準ｐＨ値は、水洗タンクに投入される粉末の種類に合わせて設定される。一例として、粉末の種類に合わせて基準ｐＨ値を６に設定した場合、制御部はｐＨ測定部を介して前記水洗タンク内部の溶液のｐＨ値を確認した結果、測定されたｐＨ値が６であれば、前記排出バルブを開放して、前記粉末排出部を介して前記可溶性成分が除去された粉末が排出されるように制御する。または一例として、粉末の種類に合わせて基準ｐＨ値を８に設定した場合、制御部はｐＨ測定部を介して前記水洗タンク内部の溶液のｐＨ値を確認した結果、測定されたｐＨ値が８であれば、前記排出バルブを開放して、前記粉末排出部を介して前記可溶性成分が除去された粉末が排出されるように制御する。前記予め設定される基準ｐＨ値は例示にすぎず、粉末の排出時期を決定するのに基準となる基準ｐＨ値は、投入される粉末の種類によってその値がそれぞれ異なるため、基準ｐＨ値は前述した数値に限定されない。

また、前記電気伝導度測定機で測定した前記水洗タンク内部の溶液の電気伝導度値が予め設定された基準電気伝導度値である場合、前記排出バルブを開放して、前記粉末排出部を介して前記可溶性成分が除去された粉末が排出されるように制御することができる。基準電気伝導度値は水洗タンクに投入される粉末の種類に合わせて設定される。

一例として、粉末の種類に合わせて基準電気伝導度値を１２μＳに設定した場合、制御部は電気伝導度測定機を介して前記水洗タンク内部の溶液の電気伝導度値を確認した結果、測定された電気伝導度値が１２μＳであれば、前記排出バルブを開放して、前記粉末排出部を介して前記可溶性成分が除去された粉末が排出されるように制御する。または、一例として、粉末の種類に合わせて基準電気伝導度値を１ｍＳに設定した場合、制御部は電気伝導度測定部を介して前記水洗タンク内部の溶液の電気伝導度値を確認した結果、測定された電気伝導度値が１ｍＳであれば、前記排出バルブを開放して、前記粉末排出部を介して前記可溶性成分が除去された粉末が排出されるように制御する。前記予め設定される基準電気伝導度値は例示にすぎず、粉末の排出時期を決定するのに基準となる基準電気伝導度値は投入される粉末の種類によってその値がそれぞれ異なるため、基準電気伝導度値は前述した数値に限定されない。

一方、前記粉末排出部下側に設けられ、前記粉末排出部を介して排出される前記可溶性成分が除去された粉末を捕集する粉末捕集タンクをさらに含むことができる。

本発明の他の１つの実施形態は、（ａ）可溶性成分と難溶性成分とを含む粉末と前記粉末の可溶性成分を溶解することのできる溶媒が混合されて、前記可溶性成分が前記溶媒に溶けて前記粉末から除去されるように、可溶性成分と難溶性成分とを含む粉末と前記溶媒を各々水洗タンク内に充填させるステップと、（ｂ）前記水洗タンク内で前記粉末の可溶性成分が前記溶媒に溶けるようになることによって前記粉末の可溶性成分を含むようになった溶媒をポンプで真空ポンピングしてフィルタを媒介にフィルタリングしながらパイプ配管を介して外部に排出させるステップと、（ｃ）前記フィルタの表面に前記可溶性成分が除去された粉末が吸着すれば、前記可溶性成分が除去された粉末を前記フィルタから離脱させるために前記パイプ配管を介して前記フィルタ側に溶媒を逆方向に噴射させて逆洗するステップと、（ｄ）前記可溶性成分が除去された粉末を前記水洗タンクから排出させ、前記可溶性成分が除去された粉末を捕集するステップとを含み、前記（ａ）ステップないし前記（ｄ）ステップの動作を制御部で制御することを特徴とする可溶性成分が除去された粉末の捕集方法を提供する。

ここで、前記（ａ）ステップ後に、前記水洗タンク内に設けられた撹拌器を用いて前記水洗タンク内で前記可溶性成分と難溶性成分とを含む粉末と前記溶媒とを撹拌するステップをさらに含むことができる。

そして、前記制御部は、前記（ｃ）ステップ後、前記水洗タンクに収容された前記可溶性成分が除去された粉末の排出時期を感知する粉末排出時期感知手段を介して前記水洗タンク内部の可溶性成分が除去された粉末の排出時期を確認して、粉末排出時期である場合には前記可溶性成分が除去された粉末を前記水洗タンクから排出させ、粉末排出時期でない場合には前記（ｂ）ステップおよび前記（ｃ）ステップが繰り返されるように制御することができる。

本発明は、可溶性成分および難溶性成分が含まれていた粉末を溶媒と混合した後に、真空ポンピングによってフィルタリングして可溶性成分および難溶性成分が含まれた粉末から容易に可溶性成分を分離除去した後、難溶性成分が含まれた粉末を捕集できるようにした可溶性成分が除去された粉末の捕集装置およびその方法に関するものであるが、これによれば、本発明は粉末に含まれた可溶性成分を溶媒に溶かした後に、フィルタを介して真空ポンピングして可溶性成分が溶けている溶液のみ外部に排出させ、粉末を容易に収去して使えると共に、フィルタの表面に吸着した粉末を逆洗工程を介して離脱させ、フィルタ側に過負荷が発生するのを予防できる有用な効果を有する。

また、単純構造によって初期施設費用を大幅に節減できるだけでなく、別の設置空間を確保せずに使用可能であるため、空間確保に有利な利点を有する。

以下では、添付された図面を参照して、本発明について詳細に説明することにする。

可溶性成分と難溶性成分とが含まれている粉末から可溶性成分を除去し、難溶性成分が含まれた粉末を捕集する本発明に係る方法は、図１に示すように、可溶性成分および難溶性成分を含む粉末と溶媒を水洗タンク内に投入してこれを混合し（Ｓ１）、混合液を水洗タンク外部にポンピングして、この時に粉末の可溶性成分が溶媒に溶けるようになることによって可溶性成分を含むようになった溶液はフィルタを介して外部に排出され、可溶性成分が除去された難溶性成分を含む粉末はフィルタを通過できなくなり（Ｓ２）、可溶性成分を含む溶液を外部に排出させる過程でフィルタの表面に吸着する可溶性成分が除去された難溶性成分を含む粉末を離脱させるために、パイプ配管からフィルタ側に溶媒を逆方向に噴射させて逆洗し（Ｓ３）、可溶性成分が除去された難溶性成分を含む粉末の排出時期を確認した後（Ｓ４）、粉末の排出時期でない場合に前記Ｓ２ステップと前記Ｓ３ステップとを繰り返し、粉末の排出時期である場合に難溶性成分を含む粉末を水洗タンクから排出させて捕集するようになる（Ｓ５）。

前記Ｓ１ないしＳ５ステップを含む捕集方法の具体的な一例として、（ｉ）可溶性成分および難溶性成分を含む粉末と溶媒を水洗タンク内に投入するステップ→（ｉｉ）これを混合するステップ→（ｉｉｉ）フィルタを介して可溶性成分を含む溶液を水洗タンクの外部に排出させるステップ→（ｉｖ）フィルタの表面に吸着した難溶性成分を含む粉末によって、可溶性成分を含む溶液を水洗タンクの外部に排出させるにあたり、ロード(load)が発生すれば逆洗するステップ→（ｖ）前述した（ｉｉｉ），（ｉｖ）ステップを繰り返し行うステップ→（ｖｉ）前記水洗タンクに溶媒を投入する時期を決定するために前記水洗タンクに表示された基準線（上死点、下死点）を確認するステップ→（ｖｉｉ）前記（ｉｉｉ），（ｉｖ）ステップの繰り返し実行によって、前記水洗タンク内部に収容された溶媒が下死点まで減少すれば、粉末排出時期を確認するステップ→（ｖｉｉｉ）粉末排出時期でない場合に溶媒を前記水洗タンクに上死点まで追加供給するステップ→（ｉｘ）前述した（ｉｉ）ステップから（ｖｉｉ）ステップまで再び行うステップ→（ｘ）粉末排出時期を確認した結果、粉末排出時期である場合に難溶性成分を含む粉末を水洗タンクから排出させて捕集するステップで構成することができる。

前記Ｓ１ステップで粉末に含まれていた不純物の可溶性成分（例えば塩成分）が溶媒に容易に溶けられるように水洗タンク内でモータの駆動により回転可能な撹拌器によって、撹拌される過程をさらに備えることが好ましい。

そして、前記Ｓ２ステップで、フィルタはパイプ配管の一端部に一体に設置され、粉末が通過しないように粉末の粒子によって適した多孔性のポリマー材質のフィルタ、セラミック材質のフィルタまたはメッシュ状の金属素材のフィルタなどを設置することが好ましいが、あえてその素材に制限を置かない。

また、溶媒の充填、排出および逆洗の工程を各々制御する工程はパイプ配管内の真空負圧をチェックしてその圧力により制御したり、真空ポンピング時間と逆洗動作時間とを周期的に繰り返すように調整して、各時間別に各々の動作を制御したりすることができる。

一方、可溶性成分と難溶性成分とが含まれている粉末から可溶性成分を除去し、難溶性成分を含む粉末を捕集する装置は、図２に示すように、内部収容空間を有する水洗タンク１００と、水洗タンク１００の上側で、可溶性成分と難溶性成分とを含む粉末を水洗タンク１００に供給する粉末供給部１２０と、水洗タンク１００の上側で、粉末の可溶性成分を溶解することのできる溶媒を水洗タンク１００に供給する溶媒供給部１１０と、一端部が水洗タンク１００の内部に収容され、他端部が水洗タンク１００の外側に位置するパイプ配管２５０と、パイプ配管２５０の一端部に設けられ、水洗タンク１００の内部に位置するフィルタ２７０と、パイプ配管２５０の他端部と連結されてオン動作時にパイプ配管２５０の内部に真空負圧を付与するためのポンプ２００と、水洗タンク１００内で可溶性成分と難溶性成分とを含む溶媒が混合され、可溶性成分が溶媒に溶けるようになることによって可溶性成分が除去された粉末が、ポンプ２００の真空ポンピング動作中にフィルタ２７０側に吸着すれば、可溶性成分が除去された粉末をフィルタ２７０から離脱させるためにパイプ配管２５０を介してフィルタ２７０側に溶媒を噴射するための逆洗手段と、水洗タンク１００の下側に設けられ、水洗タンク１００内で可溶性成分が除去された粉末を排出させる粉末排出部１３０と、ポンプ２００、逆洗手段、および粉末排出部１３０の動作を各々制御するための制御手段とを含む。そして、本発明に係る捕集装置は、粉末排出部１３０を介して排出した可溶性成分が除去された難溶性成分を含む粉末を捕集する図４の粉末捕集タンク１３２をさらに含むこともできる。

さらに詳細に説明すれば、水洗タンク１００の上側には、溶媒と粉末の注入のためのパイプ形態の溶媒供給部１１０と粉末供給部１２０とが各々設けられ、上部と下部に溶媒の投入を決定するために上死点と下死点とが表示された基準線が設けられており、水洗タンク１００の下側には、可溶性成分が除去されて難溶性成分を含む粉末の排出のための粉末排出部１３０が設けられている。

粉末排出部１３０の排出動作は、制御手段によって自動で制御されたり、手動でバルブなどを開閉させて外部に排出したりすることもできる。一例として、図４に示すように、粉末排出時期感知手段６００によって感知されたデータにより排出バルブ１３１をオン／オフさせて粉末排出部１３０を介して粉末が排出／排出中断されるように、制御手段によって制御することができる。ここで、粉末排出時期感知手段６００は、水洗タンク１００の内部で粉末の可溶性成分が溶媒に溶けるようになることによって可溶性成分を含むようになった水洗タンク１００の内部の溶液のｐＨを測定するｐＨ測定部、および粉末の可溶性成分が溶媒に溶けるようになることによって、可溶性成分を含むようになった水洗タンク１００の内部の溶液の電気伝導度を測定する電気伝導度測定機のうちのいずれか１つであり得る。

粉末排出時期感知手段６００がｐＨ測定部の場合、ｐＨ測定部で測定された水洗タンク１００の内部の溶液のｐＨが予め設定された基準ｐＨ値である場合に粉末が排出されるように制御することが好ましい。

また、粉末排出時期感知手段６００が電気伝導度測定機である場合、電気伝導度測定機で測定された水洗タンク１００の内部の溶液の電気伝導度値が予め設定された基準電気伝導度値である場合に粉末が排出されるように制御することが好ましい。

水洗タンク１００の内部に溶媒と粉末の混合のために外部電源が印加されることによって回転駆動される撹拌器１５０が設けられたり省略されたりすることができ、撹拌器１５０は水洗タンク１００の外部に設けられるモータ１５２と、そのモータ１５２と連動回転するように設置されて水洗タンク１００の内部に回転可能に収容されるモータ軸１５４と、そのモータ軸１５４の端部に回転可能に設けられるプロペラ状の撹拌翼１５５とから構成される。

また、ポンプ２００は、パイプ配管２５０内の流体を取り出して外部に排出させ、水洗タンク１００内の溶液を、パイプ配管２５０を介して外部に排出させるための真空負圧を発生させるものであり、一例として、ベーンポンプ２００を採用することができる。

ポンプ２００の真空負圧範囲は、概略−０．０１〜−１．５ｋｇ／ｃｍ^２が好ましいが、実際に真空ポンピング動作が可能な範囲は、−０．１〜−０．９９ｋｇ／ｃｍ^２が適しており、それ以上、またはそれ以下である場合には、真空負圧が作用しなかったり、過負圧による部品の耐久性が低下したりする虞がある。

フィルタ２７０は、水洗タンク１００内の下部に位置するようにパイプ配管２５０の端部に固定され、粉末の粒子サイズに適する大きさの気孔を有するようにポリマー材質のフィルタ、メッシュ状の金属素材からなるフィルタ、または多孔性のセラミックフィルタなどを採用することができ、またメッシュ状のフィルタの場合には、その気孔の大きさはパウダーの粉末が通過することができずに、塩などの可溶性成分が溶けた溶液は通過する程の大きさを有することが好ましい。

そして、逆洗手段は、フィルタ２７０とポンプ２００との間のパイプ配管２５０に設けられる第１開閉バルブ３１０と、第１開閉バルブ３１０とフィルタ２７０との間に設けられて外部の溶液をフィルタ２７０側に供給するための第２開閉バルブ３２０とから構成されたものである。

その逆洗工程時に外部から供給される溶媒の圧力は、約０．０１〜４．０ｋｇ／ｃｍ^２が好ましく、この圧力も真空負圧が作用されるパイプ配管２５０の内部圧力を負圧でない正圧を有するようにするが、過度なる過圧はフィルタ２７０などの部品耐久性を低下させる虞があるためである。

また、第１，２開閉バルブ３１０，３２０は、制御手段の制御信号によりオン／オフ動作されて、各々の流路を開閉させる機能を有するものであり、第１開閉バルブ３１０はポンプ２００の真空ポンピング動作時に水洗タンク１００内の溶液がパイプ配管２５０を介して外部に排出するように流路を開放させ、逆洗工程時には流路を閉鎖させる機能を有する。

また、第２開閉バルブ３２０は、溶媒供給部１１０とパイプ配管２５０とを連結する逆洗溶媒供給配管３４０上に設けられ、平常時にオフに動作されているところから逆洗工程時にオンに動作されて、溶媒供給部１１０の溶媒を逆洗溶媒供給配管３４０を介してパイプ配管２５０側からフィルタ２７０側に供給する機能を有する。

ここで、溶媒供給部１１０上では、溶媒の流れを水洗タンク１００側に、または逆洗溶媒供給配管３４０に調節できる溶媒供給バルブの第３開閉バルブ３３０が設けられている。

制御手段は、パイプ配管２５０の内部に設置され、パイプ配管２５０内の真空負圧を感知する圧力センサ４１０と、その圧力センサ４１０の圧力感知信号が印加されて、予め設定された圧力と比較して、その圧力よりさらに低くなる場合（真空負圧がより大きくなる場合）に逆洗工程のための第１，２開閉バルブ３１０，３２０のオン／オフ動作を制御する制御信号を出力する制御部４００を備えたものである。

制御部４００でパイプ配管２５０内の圧力で逆洗工程の動作時期を決定する理由は、粉末がフィルタ２７０の表面に吸着する量によりパイプ配管２５０内の真空負圧が可変されるため過負圧の判断基準になり得るためである。

制御部４００に設定された真空負圧の圧力は、概略−０．８ｋｇ／ｃｍ^２程度が好ましく、これは、先に説明したように、真空負圧の過負圧状態を防止するためである。

この時、逆洗動作時間は、制御部４００で予め設定された時間だけ動作するようにすることが好ましく、この逆洗動作時間は溶媒の供給圧力により可変し得る。

一方、制御手段がパイプ配管２５０内の真空負圧でない、水洗タンク１００内に投入される粉末の粒子サイズ、含量、成分などとポンプ２００の真空ポンピング時間を考慮して、逆洗工程が周期的に作動するようにタイマ４２０による制御方式を採択することもでき、このために粉末の種類および性質などをデータ値として予め入力した後にその制御部４００で各々のデータ値に適するポンプ２００の真空ポンピング時間を捜し出して、タイマ４２０に入力させることによって、周期的に真空ポンピング工程と逆洗工程とが繰り返されるように形成することができる。

すなわち、水洗タンク１００内に溶媒が投入される前に制御部４００側に溶媒の成分を入力すれば、制御部４００で予め入力されたデータ値に適するポンプ２００の真空ポンピング時間を算出することができ、これをタイマ４２０に入力して、逆洗工程を周期的に行えるようになる。

また、本発明は、真空負圧の強さを感知する圧力センサの代りに、流量計を採択してフィルタを介してパイプ配管側に排出する流体量を基準に逆洗工程の作動時期を決定することもできる。

以下では、可溶性成分が含まれている粉末から可溶性成分を除去して可溶性成分が除去された粉末を捕集する装置の動作を説明することにする。

本発明に係る捕集装置において、第３開閉バルブ３３０がオンに動作して、溶媒供給部１１０を介して水洗タンク１００内に溶媒が投入され、粉末供給部１２０を介して可溶性成分と難溶性成分とを含む粉末が水洗タンク１００内に投入され、粉末と溶媒とが水洗タンク１００内で混合される。

続いて、粉末に含まれていた可溶性成分は、溶媒に溶けて粉末から分離しながら除去され、可溶性成分が溶媒に溶けて可溶性成分を含むようになった溶液がポンプ２００の真空ポンピング動作により、フィルタ２７０を経てパイプ配管２５０側に吸入される。

この時、パイプ配管２５０の端部側に設けられたフィルタ２７０によって溶液中の固形物の難溶性成分を含む粉末は、水洗タンク１００に残るようになり、可溶性成分が溶媒に溶けて可溶性成分を含むようになった溶液は、フィルタ２７０を通過してパイプ配管２５０を介して排出されるフィルタリング工程を有するようになる。

制御部４００では、第１開閉バルブ３１０をオン動作させて流路を開放させ、第２開閉バルブ３２０をオフ動作させて流路を閉鎖させるようになる。

一方、逆洗工程は、先に説明した真空負圧、または作動時間、または流量計の排出量にともなう制御方式によって行われ、その逆洗工程時に第１開閉バルブ３１０はオフに動作されて流路が閉鎖された後に第２開閉バルブ３２０がオン動作されて溶媒供給部１１０の溶媒が逆洗溶媒供給配管３４０を介してパイプ配管２５０側に流入し、続いてフィルタ２７０を介して水洗タンク１００の内部に流入する逆洗工程を有する。

この時、逆洗工程時に第３開閉バルブ３３０は閉鎖されて第２開閉バルブ３２０を介してのみ水洗タンク１００側に溶媒が供給される。

これによって逆洗過程が完了した後には、再び制御部４００で第１開閉バルブ３１０をオンに動作させ、第２開閉バルブ３２０をオフに動作させて本来の真空ポンピング動作を行うように制御することにより、反復的な真空ポンピングおよび逆洗動作を行えるようになる。

このような真空ポンピング動作と逆洗工程とが周期的に繰り返されることによって、粉末に含まれていた可溶性成分が分離して除去され、粉末排出時期感知手段６００で測定されたデータによって水洗タンク１００の内部に収容された難溶性成分を含む粉末の排出時期であることが確認されれば、水洗タンク１００の下部に位置する粉末排出部１３０を介して水洗タンク１００の外部に排出する。粉末排出部１３０を介して排出する可溶性成分が除去された難溶性成分を含む粉末は、図４の粉末捕集タンク１３２に捕集することができる。

前記本発明は、制御手段においてパイプ配管２５０内の真空負圧またはタイマ４２０による動作時期を制御することができ、これらを併行して真空ポンピング動作と逆洗動作を周期的に制御することもできる。

また、制御手段では、溶媒と可溶性成分と難溶性成分とを含む粉末の投入量を各々の成分と粒子サイズおよび可溶性成分の含有量などの条件により自動的に供給が調節されるようにすることもできるが、これは公知の投入方式と特別な差異点がないため、これに対する詳細な記載は省略することにする。

一方、本発明は、図３のように、フィルタ２７０の表面側に粉末が付着することを未然に防止するためにタンク１００内の下部に設置され、外部電源が印加されることによって発生する気泡をフィルタ２７０側に誘導する公知の気泡発生器（５００：一例としてエアポンプなど）がさらに付加されることもできる。

気泡発生器５００は、ユーザが手操作によって動作させたり、制御部４００の制御信号によって動作させたりすることもできる。

前記本発明は、染料、蛍光体粉末の脱塩工程に有用である。また、粉末の粒子サイズが小さい化学的機械的研磨液のＣＭＰスラリーの場合に既存の沈降法よりさらに有利で、トナーなどの水洗工程に適用可能なものであるが、あえて先に提示した分野のみに限定されるものではない。

また、ここで説明した粉末は、公知のポリマー粉末（染料、トナーなど）または酸化物粉末（原料粉末、蛍光体、ＣＭＰ粉末、顔料など）であって、溶媒としては可溶性成分が塩である場合は水を使用することができ、可溶性成分が有機−溶解性物質である場合はメタノール、エタノール、アセトン、ヘキサン、およびエーテルなどを用いることができるが、あえてその例にのみ限定されるものではない。

本発明に係る可溶性成分および難溶性成分を含む粉末から可溶性成分を除去し、難溶性成分が含まれた粉末を捕集する方法に対するフローチャートである。本発明に係る可溶性成分および難溶性成分を含む粉末から可溶性成分を除去し、難溶性成分が含まれた粉末を捕集する装置の構成を概略的に示す構成図である。本発明に係る捕集装置において、フィルタの下部に気泡発生器が設けられた状態を示す構成図である。本発明に係る捕集装置において、粉末捕集タンク、粉末排出時期感知手段、および排出バルブが設けられた状態を示す構成図である。

符号の説明

１００：水洗タンク
１１０：溶媒供給部
１２０：粉末供給部
１３０：粉末排出部
１３１：排出バルブ
１３２：粉末捕集タンク
１５０：撹拌器
１５２：モータ
１５４：モータ軸
１５５：撹拌翼
２００：ポンプ
２５０：パイプ配管
２７０：フィルタ
３１０：第１開閉バルブ
３２０：第２開閉バルブ
３３０：第３開閉バルブ
３４０：逆洗溶媒供給配管
４００：制御部
４１０：圧力センサ
４２０：タイマ
５００：気泡発生器
６００：粉末排出時期感知手段

Claims

内部収容空間を有する水洗タンクと、
前記水洗タンクの上側で、可溶性成分と難溶性成分とを含む粉末を前記水洗タンクに供給する粉末供給部と、
前記水洗タンクの上側で、前記粉末の可溶性成分を溶解することのできる溶媒を前記水洗タンクに供給する溶媒供給部と、
一端部が前記水洗タンクの内部に収容され、他端部が水洗タンクの外側に位置するパイプ配管と、
前記パイプ配管の一端部に設けられ、前記水洗タンク内部に位置するフィルタと、
前記パイプ配管の他端部と連結されてオン動作時に前記パイプ配管の内部に真空負圧を付与するためのポンプと、
前記水洗タンク内で前記可溶性成分と難溶性成分とを含む粉末と前記溶媒とが混合されて、前記可溶性成分が前記溶媒に溶けるようになることによって、前記可溶性成分が除去された粉末が前記ポンプの真空ポンピング動作中に前記フィルタ側に吸着すれば、前記可溶性成分が除去された粉末を前記フィルタから離脱させるために前記パイプ配管を介して前記フィルタ側に溶媒を噴射するための逆洗手段と、
前記水洗タンクの下側に設けられ、前記水洗タンク内で前記可溶性成分が除去された粉末を排出させる粉末排出部と、
前記ポンプ、前記逆洗手段、および前記粉末排出部の動作を各々制御するための制御手段
とを含むことを特徴とする、可溶性成分が除去された粉末の捕集装置。
前記水洗タンクの内部で前記フィルタの下側に位置し、気泡を発生させて発生した気泡を前記フィルタ側に誘導する気泡発生器をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の可溶性成分が除去された粉末の捕集装置。
前記水洗タンク内に設けられ、前記可溶性成分と難溶性成分とを含む粉末と前記溶媒を混合させる撹拌器をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の可溶性成分が除去された粉末の捕集装置。
前記溶媒供給部上に設けられ、前記水洗タンクに供給される溶媒の流量を調節する溶媒供給バルブをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の可溶性成分が除去された粉末の捕集装置。
前記逆洗手段は、
前記パイプ配管上で前記フィルタと前記ポンプとの間に設けられ、前記制御手段の制御により開閉されて前記フィルタから前記ポンプに向かって移動する溶媒の流れを調節する第１開閉バルブと、
前記第１開閉バルブと前記フィルタとの間に位置し、前記制御手段の制御により開閉され、前記パイプ配管を介して前記フィルタ側に供給される溶媒の流れを調節する第２開閉バルブとを含むことを特徴とする、請求項１に記載の可溶性成分が除去された粉末の捕集装置。
前記逆洗手段は、一端が前記溶媒供給部に連結されて他端が前記パイプ配管に連結されており、前記第２開閉バルブが設けられた逆洗溶媒供給配管をさらに含み、
前記逆洗溶媒供給配管は、前記第１開閉バルブが閉鎖されて前記第２開閉バルブが開放された場合、前記溶媒供給部の溶媒が前記パイプ配管を介して前記フィルタ側に移動できるように前記溶媒供給部の溶媒を前記パイプ配管に案内することを特徴とする、請求項５に記載の可溶性成分が除去された粉末の捕集装置。
前記制御手段は、前記水洗タンク内に投入される、可溶性成分および難溶性成分を含む粉末並びに溶媒の成分および含量に応じた予め設定されたデータ値によって、前記ポンプおよび前記逆洗手段の動作を変更するように制御信号を出力する制御部を含むことを特徴とする、請求項１に記載の可溶性成分が除去された粉末の捕集装置。
前記制御手段は、前記予め設定されたデータ値により前記制御部で前記ポンプの真空ポンピング時間を算出し、算出されたデータをタイマに入力して、逆洗工程が周期的に作動するようにする前記タイマによる制御方式によって制御することを特徴とする、請求項７に記載の可溶性成分が除去された粉末の捕集装置。
前記制御手段は、
前記パイプ配管内の真空圧力を感知する圧力センサと、
前記圧力センサから感知される前記パイプ配管内の圧力が設定された圧力以下になる場合に前記逆洗手段をオンに動作させるように制御する制御部とを含むことを特徴とする、請求項１に記載の可溶性成分が除去された粉末の捕集装置。
前記制御部に設定された圧力が−０．８ｋｇ／ｃｍ^２であることを特徴とする、請求項９に記載の可溶性成分が除去された粉末の捕集装置。
前記粉末排出部を介して排出される前記可溶性成分が除去された粉末の排出時期を感知する粉末排出時期感知手段と、
前記粉末排出部上に設けられた排出バルブとをさらに含み、
前記制御手段は、前記粉末排出時期感知手段によって感知されたデータにより前記排出バルブの動作を制御して前記粉末排出部を開閉させることを特徴とする、請求項１に記載の可溶性成分が除去された粉末の捕集装置。
前記粉末排出時期感知手段は、前記可溶性成分を含むようになった前記水洗タンク内部の溶液のｐＨを測定するｐＨ測定部、および前記可溶性成分を含むようになった前記水洗タンク内部の溶液の電気伝導度を測定する電気伝導度測定機のうちのいずれか１つであることを特徴とする、請求項１１に記載の可溶性成分が除去された粉末の捕集装置。
前記制御手段は、前記ｐＨ測定部で測定した前記水洗タンク内部の溶液のｐＨ値が予め設定された基準ｐＨ値である場合、前記排出バルブを開放して、前記粉末排出部を介して前記可溶性成分が除去された粉末が排出されるように制御することを特徴とする、請求項１２に記載の可溶性成分が除去された粉末の捕集装置。
前記制御手段は、前記電気伝導度測定機で測定した電気伝導度値が予め設定された基準電気伝導度値である場合、前記排出バルブを開放して、前記粉末排出部を介して前記可溶性成分が除去された粉末が排出されるように制御することを特徴とする、請求項１２に記載の可溶性成分が除去された粉末の捕集装置。
前記粉末排出部下側に設けられ、前記粉末排出部を介して排出される前記可溶性成分が除去された粉末を捕集する粉末捕集タンクをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の可溶性成分が除去された粉末の捕集装置。
（ａ）可溶性成分と難溶性成分とを含む粉末と前記粉末の可溶性成分を溶解することのできる溶媒が混合されて、前記可溶性成分が前記溶媒に溶けて前記粉末から除去されるように、可溶性成分と難溶性成分とを含む粉末と前記溶媒を各々水洗タンク内に充填させるステップと、
（ｂ）前記水洗タンク内で前記粉末の可溶性成分が前記溶媒に溶けるようになることによって前記粉末の可溶性成分を含むようになった溶媒をポンプで真空ポンピングしてフィルタを媒介にフィルタリングしながらパイプ配管を介して外部に排出させるステップと、
（ｃ）前記フィルタの表面に前記可溶性成分が除去された粉末が吸着すれば、前記可溶性成分が除去された粉末を前記フィルタから離脱させるために前記パイプ配管を介して前記フィルタ側に溶媒を逆方向に噴射させて逆洗するステップと、
（ｄ）前記可溶性成分が除去された粉末を前記水洗タンクから排出させ、前記可溶性成分が除去された粉末を捕集するステップとを含み、
前記（ａ）ステップ〜前記（ｄ）ステップの動作を制御部で制御することを特徴とする、可溶性成分が除去された粉末の捕集方法。
前記（ａ）ステップ後に、前記水洗タンク内に設けられた撹拌器を用いて前記水洗タンク内で前記可溶性成分と難溶性成分とを含む粉末と前記溶媒とを撹拌するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１６に記載の可溶性成分が除去された粉末の捕集方法。
前記制御部は前記（ｃ）ステップ後、前記水洗タンクに収容された前記可溶性成分が除去された粉末の排出時期を感知する粉末排出時期感知手段を介して前記水洗タンク内部に収容された前記可溶性成分が除去された粉末の排出時期を確認して、粉末排出時期である場合に前記可溶性成分が除去された粉末を前記水洗タンクから排出させ、粉末排出時期でない場合に前記（ｂ）ステップおよび前記（ｃ）ステップが繰り返されるように制御することを特徴とする、請求項１６に記載の可溶性成分が除去された粉末の捕集方法。