KR100878849B1 - 드레인이 되지 않은 증류수 제조장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 실험실에서 사용되는 분석기기, 시약조제, 기구 세척시 사용되는 순수수와 초순수로 이루어진 증류수 제조장치에 관한 것이다. 본 발명은 순수수 및 초순수 제조시 발생되는 물을 드레인시키지 않고, 순환시키면서 처리하여 환경오염을 방지하고, 물의 낭비를 현저히 감소할 수 있으며, 저항치가 18.3MΩ이 유지되는 초순수를 제조할 수 있어 질 높은 실험을 수행할 수 있는 효과가 제공된다.
Figure R1020070087386
순수수, 초순수, 제조

Description

드레인이 되지 않은 증류수 제조장치{drain have not distilltion equipment apparatus}
본 발명은 실험실에 사용되는 순수수 및 초순수를 제조하기 위한 장치에 관한 것으로, 상세하게는 수돗물을 유입하여 순수수 및 초순수의 제조시 여러 공정을 거치는 도중 폐수가 발생되지 않아 물의 사용량을 최소화시키고, 그에 따른 환경오염이 방지되는 드레인이 되지 않은 증류수 제조장치에 관한 것이다.
일반적으로 증류수는 실험실에서 사용되는 분석기기, 시약조제, 기구 세척용으로 사용되는 것으로, 이러한 증류수는 수돗물을 히팅시켜 생성된 물(H2O)의 성분에 가까운 순수수와; 순수수에서 순도가 더 높은 초순수(18.3MΩ)로 이루어지게 되고, 실험실에서는 수도라인에 증류수 제조장치를 직접 연결한 다음, 제조하여 편리하게 사용하게 되는 것이다.
이러한 증류수 제조장치에 대해 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래 증류수 제조장치를 도시한 구성도이다.
도시된 바와 같이, 종래 증류수 제조장치는 수돗물이 유입되어 1차적으로 수돗물에 포함된 이물질을 필터링 하기 위한 필터장치(100)와; 필터장치(100)에서 필터링 된 수돗물을 히팅시켜 끓이기 위한 증류기(200)와; 증류기(200)에서 끓인 증기를 공급받아 응축시켜 순수수를 생성시키기 위한 냉각기(300)와; 냉각기(300)에서 냉각되어 생성된 순수수가 저장되는 순수수저장탱크(400)로 이루어진다.
상기 순수수저장탱크(400)에는 펌프(500)가 연결되어 순수수저장탱크(400) 내부의 순수수를 펌핑하여 초순수(Ultra Pure)필터(600)와 캡슐필터(700)를 순차적으로 통과시켜 초순수를 생성하게 된다. 이때, 초순수는 18.3MΩ의 저항치를 갖게 된다.
한편, 냉각기(300)는 내부에 냉각관(301)이 구비되고, 이 냉각관(310)에는 수도라인에서 직접 유입되는 유입라인(310)과 외부로 배출되는 드레인라인(320)이 각각 연결된다.
이때, 증류기(200)의 히팅된 증기는 냉각기(300)으로 공급되고, 냉각관(301)에 의하여 응축이 이루어진 순수수는 초순수저장탱크(400) 내부로 공급되어 순수수가 생산된다.
그리고, 증류기(200)에는 수돗물이 계속적으로 보충되고, 냉각기(300)를 통과한 증기는 응축되어 초순수저장탱크(400) 내부로 생산되지만 생산된 순수수를 제외한 유입된 모든 물은 드레인라인(210)을 통하여 외부로 배출된다.
이와 같은 증류수 제조장치는 콘트롤부(800)에 의해 전체적으로 제어된다.
이와 같이 구성된 종래 증류수 제조장치의 동작상태를 설명하면, 먼저 수도 라인에 증류수 제조장치를 연결한 다음, 콘트롤부(800)를 조작하여 제조장치를 동작시키게 된다.
그러면, 상수도의 수돗물이 라인을 따라 필터장치(100)로 공급되어 필터장치(100)의 필터를 통과하면서 1차적으로 이물질이 제거되고, 라인을 따라 증류기(200) 내부로 공급되고, 내부의 히팅선(미도시)에 의해 물이 끓게 되어 증기가 발생된다.
이와 같이 발생된 증기가 냉각기(300)로 유입되면, 냉각기(300) 내부의 냉각관(301)에 의해서 응축이 이루어져 순수수저장탱크(400) 내부로 유입되어 저장된다.
그리고, 증류기(200)에는 수돗물이 계속적으로 보충되고, 생산되어 응축된 수증기를 제외한 유입된 모든 물이 드레인라인(210)을 통하여 외부로 배출된다.
이와 같이 순수수저장탱크(400) 내부에 저장된 순수수는 펌프(500)의 펌핑에 의해 라인을 따라 배출되면서 펌프(500)와 초순수필터(600) 사이의 라인에 구비된 밸브(520)를 통하여 배출되어 실험용으로 사용할 수 있게 된다.
그리고, 라인을 따라 배출되는 순수수는 초순수필터(600)와 캡슐필터(700)를 통과하면서 초순수가 생성된다. 이때, 초순수는 18.3MΩ의 저항치를 갖게 되는 것이다.
그러나, 이와 같은 종래 증류수 제조장치는 증류기에서 끓여진 물이 냉각기를 통과하여 증기로 응축되어 생성된 순수수를 제외한 유입된 모든 물은 드레인라인을 통하여 외부로 배출된다. 드레인라인을 통하여 외부로 배출됨으로써 폐수가 발생되어 이를 처리해야 하는 문제점과 물이 낭비되는 문제점이 발생되었다.
또한, 초순수필터와 캡슐필터를 통과하여 생성되는 초순수의 저항치가 18.3MΩ이 유지되지 못하면 나머지 물(H2O) 또한 드레인시켜야 하는 문제점이 발생되었다.
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 순수수 및 초순수 제조장치가 물을 외부로 드레인시키지 않은 구조로 이루어져 물의 낭비를 방지하고, 특히 환경오염 및 처리비용을 절감할 수 있으며, 초순수의 저항치가 18.3MΩ이 유지되어 우수한 초순수를 제조할 수 있는 데 있다.
본 발명의 과제 해결 수단은 수돗물에 포함된 이물질을 필터링 하기 위한 필터장치와; 상기 필터장치에서 필터링 된 수돗물을 끓이기 위한 증류기와; 상기 증류기에서 끓인 증기를 공급받아 응축시켜 순수수를 생성시키기 위한 냉각기와; 상기 냉각기에서 응축 냉각되어 생성된 순수수가 저장되는 순수수저장탱크와; 상기 순수수저장탱크 내부의 순수수를 펌프로써 펌핑하여 초순수필터와 캡슐필터를 통과시켜 초순수를 생성하게 되는 증류수 제조장치에 있어서, 상기 증류기로 수돗물이 공급되는 라인상에 증류기로 공급되는 수돗물의 량을 조절하기 위한 물공급조절수 단이 구비되고, 상기 냉각기로 수돗물이 공급되는 라인 상에는 냉각기에서 증발되는 량만큼 보충되어 순환되는 물순환수단이 구비되어 외부로 물이 배출되는 것을 차단하게 되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 실험실에서 사용되는 분석기기, 시약조제, 기구 세척시 사용되는 순수수 및 초순수 제조장치에 관한 것으로, 이러한 순수수 및 초순수 제조시 발생되는 물을 드레인시키지 않고, 순환시키면서 처리하게 되어 환경오염을 방지하고, 물의 사용량을 최소화할 수 있으며, 저항치가 18.3MΩ이 유지되는 초순수를 제조할 수 있어 질 높은 실험을 수행할 수 있는 효과가 제공된다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
첨부된 도면중 도 2는 본 발명에 따른 증류수 제조장치를 도시한 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 증류수 제조장치를 도시한 동작상태도이며, 도 3은 도 2의 요부 확대도이다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 증류수 제조장치는 수돗물이 유입되어 1차적으로 수돗물에 포함된 이물질을 필터링 하기 위한 필터장치(10)와; 필터장치(10)에서 필터링 된 수돗물을 히팅시켜 끓이기 위한 증류기(20)와; 증류기(20)에서 끓인 증기를 공급받아 응축시켜 순수수를 생성시키기 위한 냉각기(30)와; 냉각기(30)에서 냉각되어 생성된 순수수가 저장되는 순수수저장탱 크(40)로 이루어진다.
상기 순수수저장탱크(40)에는 펌프(42)가 연결되어 순수수저장탱크(40) 내부의 순수수를 펌핑하여 초순수(Ultra Pure)필터(50)와 캡슐필터(52)를 순차적으로 통과시켜 초순수를 생성하게 된다. 이때, 초순수는 물(H2O)의 성분에 가까운 수순수에서 이물질이 걸러지게 되고, 18.3MΩ의 저항치를 갖게 된다.
한편, 증류기(20) 내부로 수돗물이 공급되는 라인상에는 증류기(20) 내부로 공급되는 수돗물의 량을 일정하게 조절하기 위한 물공급조절수단(A)이 구비된다.
상기 물공급조절수단(A)은 일측에 수돗물이 공급되는 공급라인(61)이 연결되고, 타측에는 증류기(20)와 연결되는 배출라인(62)이 연결된 보조탱크(60)와; 보조탱크(60)의 공급라인(61)에 구비되어 물이 적정수위로 저장되었을 때에는 물의 공급이 차단되고, 물이 적정수위 이하로 떨어지면 물을 공급하기 위한 볼탑(70)으로 이루어진다.
상기 볼탑(70)은 공급라인(61)에 연결되는 밸브(71)와; 밸브(71)에 연결되고, 선단에 부구(72)가 구비된 로드(73)로 이루어진다.
이때, 볼탑(70)을 구성하는 부구(72)는 수위가 내려가면 밸브(71)를 개방시키고, 물이 적정 수위가 되면 밸브(71)를 패쇄시키게 되고, 보조탱크(60) 내부에는 증류기(20) 내부로 물을 배출시키기 위한 배출펌프(60a)가 구비된다.
그리고, 냉각기(30)로 수돗물이 공급되는 라인 상에는 증발되는 량만큼 보충되어 냉각기(30) 내부로 반복적으로 순환되는 물순환수단(B)이 구비된다.
상기 물순환수단(B)은 일측에 수돗물이 공급되는 공급라인(81)이 연결된 저온냉각순환조(80)와; 저온냉각순환조(80) 내부에 구비되어 수돗물을 적정 온도로 냉각시키기 위한 저온냉각파이프(82)와; 저온냉각순환조(80)와 냉각기(30) 내부의 냉각관(32) 사이에 연결되어 저온냉각순환조(80) 내부의 냉각수를 냉각관(32)으로 유입 및 배출시켜 저온냉각순환조(80)로 순환시키기 위한 유입라인(83) 및 배출라인(84)과; 저온냉각순환조(80)의 공급라인(81)에 구비되어 냉각수가 적정수위로 저장되었을 때에는 물의 공급이 차단되고, 물이 적정수위 이하로 떨어지면 물을 공급하기 위한 볼탑(85)으로 이루어진다.
이때, 저온냉각파이프(82)는 내부에 냉매가 순환되도록 구성되어 저온냉각순환조(80) 내부의 수돗물을 냉각(약 4℃)시키기 위한 것으로, 이 저온냉각파이프(82)는 미도시된 냉각장치에 의해 냉매가 압축 및 응축되어 반복적으로 순환되면서 저온냉각순환조(80) 내부의 수돗물을 냉각시키게 된다.
한편, 저온냉각순환조(80) 내부에는 저온냉각순환펌퍼(80a)가 구비되어 유입라인(83)과 배출라인(84)을 통하여 적정 온도로 냉각된 냉각수를 유입 및 배출시키게 된다.
이때, 저온냉각순환펌퍼(80)에 의해 냉각기(30)의 냉각관(32)을 거쳐 저온냉각파이프(82)로 공급되는 시간이 약2~3초가 소모되고, 냉각장치가 소형으로 이루어져 전력 소모량이 적게 사용된다.
상기 볼탑(85)은 공급라인(81)에 연결되는 밸브(86)와; 밸브(86)에 연결되고, 선단에 부구(87)가 구비된 로드(88)로 이루어진다. 이때, 부구(82)는 수위가 내려가면 밸브(81)를 개방시키고, 물이 적정 수위가 되면 밸브(81)를 패쇄시키게 된다.
또한, 초순수필터(50)와 캡슐필터(52) 사이의 라인에는 초순수감지센서(90)가 구비되어 순수수의 저항치가 18.3MΩ이면, 캡슐필터(52)를 통하여 배출되어 초순수가 생성되고, 그 이상이거나 이하이면 초순수필터(50)와 캡슐필터(52) 사이의 라인과 순수수저장탱크(40) 사이에 구비된 순환라인(92)을 통하여 순수수저장탱크(40)로 리턴시켜 반복적으로 순환시키게 된다.
한편, 이와 같은 증류수 제조장치는 콘트롤부(1)에 의해 전체적으로 제어된다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 증류수 제조장치의 동작상태를 설명하면, 도 3에서와 같이, 수도 라인에 증류수 제조장치를 연결한 다음 콘트롤부(1)를 조작하여 제조장치를 동작시키게 된다.
그러면, 수도의 수돗물이 라인을 따라 필터장치(10)로 공급되어 필터장치(10)를 구성하는 다수의 필터를 순차적으로 통과하면서 1차적으로 이물질이 제거되고, 증류기(20)로 수돗물이 공급되는 라인상에 구비된 물공급조절수단(A)에 의해 적정량의 수돗물이 증류기(20)로 공급된다.
즉, 공급라인(61)을 통하여 보조탱크(60) 내부로 공급되어 서서히 채워지게된다. 이때, 볼탑(70)을 구성하는 부구(72)가 서서히 부상하게 되고, 수평이 유지되면 공급라인(61)에 연결되는 밸브(71)가 닫히게 되어 물의 공급이 차단된다.
이와 동시에 보조탱크(60) 내부의 배출펌프(60a) 동작으로써 보조탱크(60) 의 물이 증류기(20) 내부로 배출되어, 내부의 히팅선에 의해 물이 끓어 증기가 발생된다.
이와 같이 발생된 증기가 냉각기(30)로 유입되면, 냉각기(30) 내부에 구비된 냉각관(32) 내부의 냉각수에 의해 기체인 증기를 응축하여 액체의 순수수로 생성시켜 순수수저장탱크(40) 내부로 유입되어 저장된다.
이를 구체적으로 설명하면, 저온냉각순환조(80) 내부에 구비된 저온냉각파이프(82) 내부에 내장되고, 미도시된 냉각장치로써 압축 및 응축되어 반복적으로 순환하는 냉매에 의해 물 온도가 4℃로 유지된 냉각수가 저온냉각순환펌퍼(80a)에 의해 유입라인(83)을 통하여 냉각기(30) 내부의 냉각관(32)으로 공급되어 냉각기(30) 내부로 유입되는 약 100℃의 증기를 응축시켜 액체의 순수수로 생성시키게 되고, 배출라인(84)을 통하여 냉각수를 저온냉각순환조(80) 내부로 반복적으로 순환이 이루어져 외부로 배출이 이루어지지 않게 된다.
그리고, 저온냉각순환조(80)에는 볼탑(85)이 구비되어 상기와 같이 물이 냉각되어 순환되면서 증발되는 량 만큼 수돗물이 자동으로 공급 및 차단된다.
즉, 볼탑(85)을 구성하는 밸브(86)가 공급라인(81)에 연결되고, 로드(88) 선단의 부구(87)가 수위가 내려가면 밸브(81)를 개방시키고, 물이 적정 수위가 되면 밸브(81)를 패쇄시켜 저온냉각순환조(80) 내부로 물을 공급 및 차단하게 된다.
이와 같이 증기가 응축되어 순수수저장탱크(40) 내부에 저장된 순수수가 펌프(42)의 펌핑에 의해 라인을 따라 배출되면서 펌프(42)와 초순수필터(50) 사이의 라인에 구비된 밸브(44)를 통하여 배출되어 실험용 기기 등의 세척용으로 사용할 수 있게 된다.
한편, 라인을 따라 배출되는 순수수가 초순수필터(50)와 캡슐필터(52) 사이를 통과하게 되는데, 이때 초순수필터(50)와 캡슐필터(52) 사이의 라인에 구비된 초순수감지센서(90)가 이를 감지하여 순수수의 저항치가 18.3MΩ이면, 캡슐필터(52)를 통하여 배출되어 초순수가 생성된다.
그리고, 순수수의 저항치가 18.3MΩ 이상이거나 그 이하이면 초순수필터(50)와 캡슐필터(52) 사이의 라인과 순수수저장탱크(40) 사이에 구비된 순환라인(90)을 통하여 순수수저장탱크(40)로 리턴시켜 순환시키게 된다.
즉, 순수수의 저항치가 18.3MΩ이면, 이 상태를 초순수감지센서(90)가 감지하고, 감지된 신호를 콘트롤부(1)로 전달하게 되고, 콘트롤부에서는 전달된 신호와 자체의 설정된 신호를 비교판단한 다음, 이 설정된 신호와 일치하면, 순수수를 캡슐필터(52)로 배출하여 초순수를 생성하게 되고, 콘트롤부에서 이 신호와 자체의 설정된 신호를 비교판단한 다음, 순수수의 저항치가 18.3MΩ이상 또는 이하이면 순환라인(92)을 통하여 순수수저장탱크(40)로 리턴시켜 다시 공급한 후 상기와 같이 초순수를 생성하고, 리턴시키는 동작을 반복적으로 하게 된다.
도 1은 종래 증류수 제조장치를 도시한 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 드레인이 되지않은 증류수 제조장치를 도시한 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 드레인이 되지않은 증류수 제조장치를 도시한 동작상태도.
도 4는 도 3의 요부 확대 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 콘트롤부 20 : 증류기
30 : 냉각기 32 : 냉각관
40 : 순수수저장탱크 50 : 초순수필터
52 : 캡슐필터 60 : 보조탱크
60a : 배출펌프 61,81 : 공급라인
62 : 배출라인 70,85 : 볼탑
80 : 저온냉각순환조 80a : 저온냉각순환펌프
82 : 저온냉각파이프 83 : 유입라인
84 : 배출라인 90 : 초순수감지센서
A : 물공급조절수단 B : 물순환수단

Claims (4)

  1. 수돗물에 포함된 이물질을 필터링 하기 위한 필터장치와; 상기 필터장치에서 필터링 된 수돗물을 끓이기 위한 증류기와; 상기 증류기에서 끓인 증기를 공급받아 응축시켜 순수수를 생성시키기 위한 냉각기와; 상기 냉각기에서 응축 냉각되어 생성된 순수수가 저장되는 순수수저장탱크와; 상기 순수수저장탱크 내부의 순수수를 펌프로써 초순수필터와 캡슐필터를 통과시켜 초순수를 생성하게 되고, 콘트롤부에서 전체적인 동작이 제어되는 증류수 제조장치에 있어서,
    상기 증류기(20) 내부로 수돗물이 공급되는 라인상에 증류기(20) 내부로 공급되는 수돗물의 량을 조절하기 위한 물공급조절수단(A)이 구비되고,
    상기 냉각기(30) 내부로 수돗물이 공급되는 라인 상에는 증발되는 량만큼 보충되어 순환되는 물순환수단(B)이 구비되어 외부로 물이 배출되는 것을 차단하는 것을 특징으로 하는 드레인이 되지 않은 증류수 제조장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 물공급조절수단(A)은
    일측에 수돗물이 공급되는 공급라인(61)이 연결되고, 타측에는 증류기(20)와 연결되는 배출라인(62)이 연결되며, 내부에 배출펌프(60a)가 구비된 보조탱크(60); 및
    상기 보조탱크(60)의 공급라인(61)에 구비되어 수돗물이 적정수위로 저장되면 공급이 차단되고, 수돗물이 적정수위 이하로 떨어지면 공급하기 위한 볼탑(70);
    으로 구성된 것을 특징으로 하는 드레인이 되지 않은 증류수 제조장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 물순환수단(B)은
    일측에 수돗물이 공급되는 공급라인(81)이 연결되고, 내부에 저온냉각순환펌퍼(80a)가 구비된 저온냉각순환조(80);
    상기 저온냉각순환조(80) 내부의 수돗물을 적정 온도로 냉각시키기 위한 저온냉각파이프(82);
    상기 저온냉각순환조(80)와 냉각기(30)의 냉각관(32) 사이에 연결되어 냉각수를 냉각관(32)으로 유입 및 배출시켜 저온냉각순환조(80)로 순환시키기 위한 유입라인(83) 및 배출라인(84); 및
    상기 저온냉각순환조(80)의 공급라인(81)에 구비되어 냉각수가 적정수위로 저장되었을 때에는 수돗물의 공급이 차단되고, 적정수위 이하로 떨어지면 공급하기 위한 볼탑(85);
    으로 구성된 것을 특징으로 하는 드레인이 되지 않은 증류수 제조장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 초순수필터(50)와 캡슐필터(52) 사이의 라인에는 초순수감지센서(90)가 구비되어 상기 콘트롤부(1)의 제어에 의해 순수수의 저항치가 18.3MΩ이면, 상기 캡슐필터(52)를 통하여 배출되어 초순수가 생성되고,
    상기 순수수의 저항치가 18.3MΩ 이상이거나 이하이면 초순수필터(50)와 캡슐필터(52) 사이의 라인과 순수수저장탱크(40) 사이에 구비된 순환라인(90)을 통 하여 순수수저장탱크(40)로 리턴시켜 재순환시키게 되는 것을 특징으로 하는 드레인이 되지 않은 증류수 제조장치.
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