KR100734164B1

KR100734164B1 - 칼슘이온 농축장치

Info

Publication number: KR100734164B1
Application number: KR1020060015967A
Authority: KR
Inventors: 이환재
Original assignee: 이환재
Priority date: 2006-02-20
Filing date: 2006-02-20
Publication date: 2007-07-02

Abstract

본 발명은 칼슘이온을 추출하여 농축시키는 장치에 관한 것으로, 더 구체적으로는 정압 공급수단을 포함하는 이온농축장치에서 밸브에 의해 개폐되는 배관과 연결된 유입부 및 유출부와, 그 사이에 마련되며 일측에 배출수단이 형성된 농축저장조, 그리고 이 농축저장조의 상단부에 마련된 망 형태의 양이온전하막으로 이루어진 칼슘이온 농축장치에 관한 것이다.

본 발명에 의하면 제조공정상의 작업성이나 생산원가를 개선하며, 용량에 따른 완제품의 크기조절 즉, 소형화나 대형화가 자유로운 범용성을 발휘하게 된다. 뿐만 아니라, 본 발명은 시간당 농축성능을 제고하며 와류 등으로 인한 정체와 같은 작동장애를 방지하므로 성능개선은 물론, 생산성을 제고하는 효과가 있다.

칼슘, 이온, 전하, 농축, 추출, 투과막

Description

칼슘이온 농축장치{calcium concentration equipment}

도 1은 종래기술에 따른 실시형태를 도시한 분해시시도.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 칼슘이온 농축장치를 개략적으로 도시한 블록도.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 칼슘이온 농축장치를 도시한 분해사시도.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 칼슘이온 농축장치를 도시한 작동단면도.

도 5는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 칼슘이온 농축장치를 도시한 작동단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

10 : 공급수단 20 : 유입부

30 : 유출부 40 : 농축저장조

41 : 배출수단 50 : 양이온전하막

60 : 음이온전하막 70 : 정전압수단

100: 이온농축장치 21,23a,31,41a: 밸브

22,23b,32,41b: 배관 23 : 인출수단

이와 관련된 기술로서, 국내 공개특허공보 제73791호(2005. 7. 18. 공개, 이하 '종래기술'라 함)에서 소개되어 있는 기술들을 들 수 있다. 상기 종래기술의 경우, 양이온(cation)과 음이온(anion)을 각각 선택적으로 투과시키는 투과막이 구비된 전기투석장치에 관한 것으로, 이온교환법을 응용함으로써 해수나 수돗물 또는 지하수로부터 제염 및 정수를 위해 사용하는 형태 또는, 하수처리공정에서 폐수 중의 무기염류를 제거하기 위해 사용하는 형태 등 다양한 형태로 실시되고 있다.

첨부한 도면 제1도를 참조하여 상기 종래기술의 구성을 살펴보면, 일정 공간 사이에 교대로 배열된 이온교환막(1a)(1b)과 이로부터 분활된 공간이 수로를 형성하며 원수용액이 분리되어 통과하는 투석조(2), 그리고 이 투석조(2)의 양단에 직류를 공급하는 직류공급장치(3a)(3b)로 나눠 볼 수 있다.

상기한 종래기술에 따른 전기투석장치는 투석조(2)의 양단 직류공급장치(3a)(3b)로부터 직류전류를 공급하면서 원수용액을 일정 압력으로 투석조(2)의 각 수로로 통과시키면, 이온교환법에 의해 원수용액의 음이온과 양이온을 각각 분리 생산하게 된다.

종래기술에 따른 원수용액의 이온분리를 위해서는 도 1에처럼 교대로 배열된 이온교환막(1a)(1b)으로 이루어진 공간에 교호로 분리된 각 수로를 구성함에 있어, 외부로는 수밀성이 유지하고 내부로는 막형 수로를 형성하는 약 1.0mm 내외의 스페이서(4)를 구비하되, 이와 같은 스페이서(4)와 이온교환막(1a)(1b)으로 이루어진 소정의 유닛(5)이 필수적으로 요구하게 된다.

이에 따라 종래기술에 따른 전기투석장치의 경우, 상기와 같은 복잡한 구성으로 인해 제조공정상 생산성이 떨어지는 문제점과, 생산비용에 따른 제품의 시장성이 떨어지는 문제점이 있다. 특히, 원수용액이 통과하는 수로공간이 협소하고, 복잡하게 형성되어 시간당 용액의 이온분리량이 낮아질 뿐만 아니라, 완제품의 크기 즉, 중·소형화가 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 정압 공급수단을 포함하는 이온농축장치에서 밸브에 의해 개폐되는 배관으로 연결된 유입부 및 유출부와, 그 사이에 마련되며 일측에 배출수단이 형성된 농축저장조, 그리고 이 농축저장조의 상단부에 마련된 망 형태의 양이온전하막으로 이루어진 구성의 단순화로 제조공정상의 작업성 및 생산원가를 개선하며, 제품의 소형화가 용이한 칼슘이온 농축장치를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 유입부와 농축저장조 사이에 망 형태의 음이온전하막과 아울러, 유입부에는 인출수단을 더 구비함으로써, 시간당 농축성능을 제고하며 와류 등으로 인한 정체와 같은 작동장애를 해소할 수 있는 칼슘이온 농축장치를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 칼슘이온 농축장치는 공급수단을 포함하는 것으로, 밸브에 의해 개폐되는 배관과 연결된 유입부 및 유출부와, 그 사이에 마련된 농축저장조, 그리고 이 농축저장조의 상단부에 마련된 망 형태의 양이온전하막으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 구성을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 칼슘이온 농축장치는 음용할 수 있는 칼슘이온이 용해된 원액으로부터 이온을 추출 농축시키는 장치에 관한 것으로, 정압 모터를 이용한 펌프와 같은 공급수단(10)을 포함하는 이온농축장치(100)에 있어서, 밸브(21)(31)에 의해 개폐되는 배관(22)(32)이 구비된 유입부(20) 및 유출부(30), 그리고 이 둘 사이에 마련된 농축저장조(40)가 수밀성을 유지하도록 결합된 일종의 통 형태로써, 여기에 세목 망 형태의 양이온전하막(50)이 유출부(30)와 농축저장조(40) 사이에 배치된 형태로 이루어진다.

본 발명의 농축저장조(40)에는 일측으로 형성된 배관(41b)과 여기에 설치된 밸브(41a)를 포함하는 배출수단(41)을 구비하여, 공급수단(10)에 의해 유동되는 원액으로부터 추출되어 농축된 칼슘이온을 배출 가능하게 한다.

그리고 상기 유입부(20)와 농축저장조(40) 사이에는 양이온전하막(50)과 마찬가지로 세목 망 형태로 이루어진 음이온전하막(60)을 구비함으로써, 흐르는 원액으로부터 칼슘이온의 추출성능을 제고시키는 형태 또한 좋다. 이때, 상기 유입부(20)에는 인출수단(23) 즉, 원액의 유입을 위한 밸브(21) 및 배관(22)과는 별도로 형성된 또 하나의 밸브(23a) 및 배관(23b)을 구비하여, 음이온전하막(60)에 의해 통과하지 못하는 칼슘이온이 용해된 원액 중 음이온을 밖으로 유출 가능하게 함으로써, 공급되는 원액의 와류 등으로 인한 정체와 같은 작동장애를 해소할 수 있는 형태가 바람직하다.

이때, 상기 유입부(20) 및 유출부(30)와 농축저장조(40)는 소정 형태의 플랜지를 마련하여 볼트와 같은 체결부재로 결합 가능한 형태로써, 그 결합 면으로의 누수를 방지하기 위한 별도의 밀폐수단이 강구된 형태로도 좋으나, 망 형태의 양이온전하막(50) 내지 음이온전하막(60)의 테두리가 수밀성이 높은 소재와 일체시켜 누수를 방지하는 형태가 더 좋다.

상기한 본 발명의 양이온전하막(50) 내지 음이온전하막(60)은, 앞서 설명한 바와 같이 세목형 망 형태도 좋으나, 바람직하게는 칼슘이온이 용해된 원액이 흐르면서 가능한 한 접촉면적을 극대화 하는 형태가 좋다. 예를 들자면, 3차원 망목구조를 들 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 칼슘이온 농축장치의 전하막 즉, 양이온전하막(50)과 음이온전하막(60)의 경우, 해당되는 전하가 막에 고정된 형태로 별도의 전하 공급이 필요 없지만, 정전압수단(70)을 더 구비하여 양이온전하막(50) 및 음이온전하막(60)으로 해당되는 전하를 일정하게 공급해 주는 형태 또한 무방하다. 이때, 정전압수단(70)은 5㎷∼100㎷ 사이의 미세 직류전압으로부터 각 막의 해 당 전하를 공급하게 된다.

상기한 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 칼슘이온 농축장치는 농축액의 농도를 높이기 위해서는 도 5에서처럼 적어도 둘 이상의 이온농축장치(100)를 직렬로 연결한 형태 또한 가능하다. 이때, 이온농축장치(100) 간의 연결은 농축저장조(40)의 배출수단(41)과 유입부(20)의 배관(22)을 일체시키고, 일체된 관의 개폐를 위한 밸브(21)(41a)를 하나로 통합한 형태가 좋다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작동관계를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

앞서 설명한 본 발명의 실시형태를 보면, 공급수단(10)과 유입부(20) 및 유출부(30), 그리고 농축저장조(40)를 포함하는 것으로, 농축저장조(40)의 상단에 양이온전하막(50)이 구비된 형태, 그 하단에 음이온전하막(60)과 유입부(20)에 인출수단(23)이 구비된 형태, 그리고 이러한 이온농축장치(100)가 직렬로 연결된 형태 등 다양한 형태로 나눠 볼 수 있다. 그러나 이들은 모두 동일한 작동원리를 가진 것이므로 여기서는 농축저장조(40)의 상·하단에 양이온전하막(50)과 음이온전하막(60)이 구비된 형태에 한해서 설명토록 한다.

먼저, 본 발명은 유입부(20)의 입수측 밸브(21) 및 배관(22)은 칼슘이온이 용해된 원액이 원활하게 공급되게 설치되고, 유출부(30)의 출수측 밸브(31) 및 배관(32)과 유입부(20)의 인출수단(23)을 형성하는 밸브(23a) 및 배관(23b)은 칼슘이온이 제외된 원액이 밖으로 흘러 나가게 설치된 상태에서 작동된다.

유입부(20)의 밸브(21)(23a)와 유출부(30)의 밸브(31)를 개방한 상태에서 정압펌프와 같은 공급수단(10)을 작동시키면, 칼슘이온이 용해된 원액이 유입부(20)의 입수측 배관(22)을 통해 유입된다. 이때, 이온농축장치(100)의 양이온전하막(50)과 음이온전하막(60)이 정전압수단(70)으로부터 전하를 공급받는 형태인 경우, 정전압수단(70)으로부터 각 전하막(50)(60) 상에 해당 전하가 전이되는 형태로 공급되고, 정전압수단(70) 없이 전하가 고정된 형태인 경우에는 양이온전하막(50) 및 음이온전하막(60) 자체 내에 해당 전하가 고정된 소재에 의해 이루어진다.

유입부(20)로 공급된 원액은 음이온전하막(60)을 관통하면서 양이온 즉, 칼슘이온은 통과하고 음이온을 띈 전하는 음이온전하막(60)에 의해 걸러져 유입부(20)의 인출수단(23)을 통해 밖으로 빠져나가게 된다. 이때, 칼슘이온이 용해된 원액의 흐름은 공급수단(10)의 정압력과 농축저장조(40)의 상단에 배치된 양이온전하막(50)의 인력에 의해 원액 중의 칼슘이온은 인출수단(23)으로 빠져나가지 않고 정상적인 흐름을 유지하게 된다.

계속해서 음이온전하막(60)을 관통한 칼슘이온이 용해된 원액은 농축저장조 (40)와 유출부(30) 사이에 마련된 양이온전하막(50)으로부터 칼슘이온은 농축저장조(40) 내에 남고, 나머지 수용액은 양이온전하막(50)을 관통하여 유출부(30)의 배관(32)을 통해 빠져나가게 된다.

이와 같이 소정의 시간이 경과 하고나면, 양이온전하막(50) 및 음이온전하막(60)으로부터 농축저장조(40) 내에는 칼슘이온의 농축량이 증가하게 된다. 이때, 유입부(20)와 유출부(30)의 배관(22)(23b)(32)에 형성된 밸브(21)(23a)(31)를 차단시키고, 공급수단(10)의 작동을 멈춘 뒤, 농축저장조(40)의 밸브(41a) 및 배관(41b) 즉, 배출수단(41)을 개방시켜 소정의 포장용기에 칼슘이온 농축액을 담아낸다.

그리고 농축된 칼슘이온의 농도를 더 높이고자 할 때에는 도 5에서처럼 농축저장조(40)의 배출수단(41)과 다른 농축저장조(40)의 유입부(20)에 마련된 배관(22)을 연결한 이온농축장치(100)로부터 고농도의 칼슘이온에 대한 생산이 가능하게 된다.

상기한 발명의 상세한 설명은 본 발명의 특정 실시형태에 한해서 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 개념을 이탈하지 않는 범위 내에서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 형태로 변형 또는 변경 실시하는 것 또한 본 발명의 기재된 청구범위에 포함되 는 것은 물론이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 칼슘이온 농축장치는 밸브에 의해 개폐되는 배관으로 연결된 유입부 및 유출부와, 그 사이에 마련되며 일측에 배출수단이 형성된 농축저장조, 그리고 이 농축저장조에 망 형태의 양이온전하막을 구비함으로써, 제조공정상의 작업성 및 생산원가를 개선하며, 용량에 따른 완제품의 크기 조절이 자유로운 범용성이 발휘되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 유입부와 농축저장조 사이에 망 형태의 음이온전하막을 구비하고, 유입부에는 인출수단을 채택함으로써, 시간당 농축성능을 제고하며 와류 등으로 인한 정체와 같은 작동장애를 방지하므로 성능개선은 물론, 생산성을 제고하는 효과가 있다.

Claims

삭제
칼슘이온이 용해된 원액을 일정하게 유입 및 유출시키는 공급수단(10)을 포함하는 이온농축장치(100)에 있어서,

밸브(21)(31)에 의해 개폐되는 배관(22)(32)이 구비된 유입부(20) 및 유출부(30)와;

상기 유입부(20) 및 유출부(30) 사이에 마련되며, 일측으로 배출수단(41) 구비된 농축저장조(40);

상기 유출부(30) 및 농축저장조(40) 사이에 구비된 망 형태의 양이온전하막(50);

상기 유입부(20) 및 농축저장조(40) 사이에 구비된 망 형태의 음이온전하막(60);

그리고 상기 유입부(20)에 인출수단(23)이 구비된 것을 특징으로 하는 칼슘이온 농축장치.
제2항에 있어서,

상기 이온농축장치(100)는 정전압수단(70)을 더 구비하여 상기 양이온전하막 (50) 및 음이온전하막(60)으로 전하가 공급되는 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 칼슘이온 농축장치.
제2항 또는 제3항에 있어서,

상기 이온농축장치(100)는 적어도 둘 이상을 직렬로 배치하되, 농축저장조(40)의 배출수단(41)과 유입부(20)의 배관(22)을 통해 연결된 것을 특징으로 하는 칼슘이온 농축장치.