KR101289896B1 - 순수 제조 설비의 이온 교환 수지탑 - Google Patents

순수 제조 설비의 이온 교환 수지탑 Download PDF

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Abstract

순수 제조 설비의 이온 교환 수지탑은 원형의 내부 공간에 이온 수지를 저장하며, 상측에 원수가 투입되는 원수 투입구 및 하측에 상기 이온 수지를 통과한 순수가 배출되는 순수 배출구를 포함하는 수지탑 본체, 및 상기 순수 배출구와 이웃한 상기 내부 공간에 위치하며, 상기 순수 배출구와 이격되어 상기 순수 배출구와 대향하는 분배판을 포함하는 분배 유닛을 포함한다.

Description

순수 제조 설비의 이온 교환 수지탑{ION EXCHANGE COLUMN OF DEIONIZED WATER PRODUCTING EQUIPMENT}
본 발명은 이온 교환 수지탑에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내부 공간에 이온 수지를 저장하는 순수 제조 설비의 이온 교환 수지탑에 관한 것이다.
일반적으로 냉간압연유 용해 또는 냉연강판 세척용 등으로 사용되는 순수는 이온 교환 수지법을 이용한 순수 제조 설비에서 제조된다. 순수 제조 설비에서는 공업 용수를 1차로 정제(부유물 제거)한 원수를 이온 교환 수지탑으로 투입하여 원수에 포함된 각종 유기물질과 무기물질을 제거함으로써 순수를 제조하게 된다.
이온 교환 수지탑에는 원수 중의 나트륨, 마그네슘, 칼륨 등의 양이온 물질을 제거하는 양이온 교환 수지탑과, 원수 중의 염소, 황화합물, 탄화수소 등의 음이온 물질을 제거하는 음이온 교환 수지탑과, 잔류 양이온과 잔류 음이온을 최종 제거하여 고순도의 순수를 얻는 혼상탑 등이 있다.
이러한 종래의 이온 교환 수지탑은 통수 및 재생을 수행하는데, 이를 이하에서 자세히 설명한다.
도 1은 종래의 이온 교환 수지탑이 통수를 수행하는 것을 나타낸 도면이다. 도 2는 종래의 이온 교환 수지탑이 재생을 수행하는 것을 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 이온 교환 수지탑은 원형의 내부 공간에 이온 수지(11)를 저장하며, 상측에 원수가 투입되는 원수 투입구(12) 및 하측에 이온 수지(11)를 통과한 순수가 배출되는 순수 배출구(13)를 포함하는 수지탑 본체(10)를 포함한다.
우선, 통수는, 도 1에 도시된 바와 같이, 원수 투입구(12)를 통해 원수가 투입되면, 투입된 원수는 이온 수지(11)를 통과하면서 나트륨, 마그네슘, 칼륨 등의 양이온 물질이 제거되거나 염소, 황화합물, 탄화수소 등의 음이온 물질이 제거되어 순수로 변환되어 순수 배출구(13)를 통해 배출되는 것을 의미한다. 이때, 원수 투입구(12)를 통해 투입된 원수는 투입되는 위치에 대응하여 도 1에 도시된 통수 경로(P1)를 따라 순수 배출구(13)로 배출되는데, 종래의 이온 교환 수지탑은 수지탑 본체(10)의 중심 부분으로부터 가장자리 부분으로 갈수록 통수 경로(P1)가 수직 형상으로부터 원형 형상을 이뤄 그 경로가 길어짐으로써, 가장자리 부분에 대응하는 통수 경로(P1)를 따라 순수 배출구(13)로 배출되는 원수와 중심 부분에 대응하는 통수 경로(P1)를 따라 순수 배출구(13)로 배출되는 원수가 이온 수지(11)를 통과하는 시간과 통과하는 량에서 차이를 가지기 때문에, 순수 배출구(13)로 배출되는 순수의 품질의 편차가 발생될 뿐만 아니라, 이온 수지(11)의 오염 상태 역시 중심 부분 및 가장자리 부분 간에 편차가 발생되는 문제점이 있었다.
다음, 재생은 일정 기간 사용된 이온 수지(11)를 약품을 이용하여 재생시키는 과정으로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 순수 배출구(13)를 통해 순수가 유입되어 원수 투입구(12)를 통해 빠져 나가는 공정 이후 다시 원수 투입구(12)를 통해 순수가 유입되어 순수 배출구(13)를 통해 빠져 나가면서 이온 수지(11)를 안정화시키는 것을 의미한다. 순수 배출구(13)를 통해 순수가 유입되어 원수 투입구(12)를 통해 빠져나갈 때, 순수 배출구(13)를 통해 유입된 순수는 도 2에 도시된 재생 경로(P2)를 따라 원수 투입구(12)로 배출되는데, 종래의 이온 교환 수지탑은 수지탑 본체(10)의 중심 부분으로부터 가장자리 부분으로 갈수록 재생 경로(P2)가 수직 형상으로부터 원형 현상을 이뤄 그 경로가 길어짐으로써, 가장자리 부분에 대응하는 재생 경로(P2)를 따라 원수 투입구(12)로 배출되는 순수와 중심 부분에 대응하는 재생 경로(P2)를 따라 원수 투입구(12)로 배출되는 순수가 이온 수지(11)를 통과하는 시간과 통과하는 량에서 차이를 가지기 때문에(특히 중심 부분에 대응하는 재생 경로(P2)를 따라 많은 량의 순수가 이온 수지(11)를 통과함), 가장자리 부분에 대응하는 이온 수지(11)와 중심 부분에 대응하는 이온 수지(11) 간에 재생 품질에 편차가 발생되는 문제점이 있었다.
본 발명의 일 실시예는 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 통수 및 재생 시 품질 편차가 최소화되는 순수 제조 설비의 이온 교환 수지탑을 제공하고자 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 측면은 원형의 내부 공간에 이온 수지를 저장하며, 상측에 원수가 투입되는 원수 투입구 및 하측에 상기 이온 수지를 통과한 순수가 배출되는 순수 배출구를 포함하는 수지탑 본체, 및 상기 순수 배출구와 이웃한 상기 내부 공간에 위치하며, 상기 순수 배출구와 이격되어 상기 순수 배출구와 대향하는 분배판을 포함하는 분배 유닛을 포함하는 순수 제조 설비의 이온 교환 수지탑을 제공한다.
상기 분배판은 상기 순수 배출구의 전체 영역을 커버(cover)할 수 있다.
상기 분배 유닛은 상기 순수 배출구와 이웃하는 상기 수지탑 본체의 내벽으로부터 상기 분배판으로 돌출되어 상기 분배판을 지지하는 하나 이상의 분배 격벽을 더 포함할 수 있다.
상기 분배 격벽은 복수개이며, 상기 복수개의 분배 격벽은 상호 이격되어 상기 순수 배출구의 가장자리를 따라 배치될 수 있다.
상기 원수 투입구와 연결되며 상기 내부 공간에 위치하는 상부 콜렉터, 상기 상부 콜렉터와 상기 순수 배출구 사이에 위치하며, 상기 이온 수지와 접하는 하부 콜렉터, 및 상기 하부 콜렉터와 상기 순수 배출구 사이에 위치하며, 상기 이온 수지를 상기 순수 배출구로부터 분리하는 수지 분리판을 더 포함할 수 있다.
상술한 본 발명의 과제 해결 수단의 일부 실시예 중 하나에 의하면, 통수 및 재생 시 품질 편차가 최소화되는 순수 제조 설비의 이온 교환 수지탑이 제공된다.
도 1은 종래의 이온 교환 수지탑이 통수를 수행하는 것을 나타낸 도면이다.
도 2는 종래의 이온 교환 수지탑이 재생을 수행하는 것을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이온 교환 수지탑을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이온 교환 수지탑이 통수를 수행하는 것을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명이 일 실시예에 따른 이온 교환 수지탑이 재생을 수행하는 것을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, "~상에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
이하, 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 이온 교환 수지탑을 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이온 교환 수지탑을 나타낸 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이온 교환 수지탑은 내부에 양이온 교환 수지 또는 음이온 교환 수지(이하, 편의상 '이온 수지'라 한다)를 저장하는 양이온 교환 수지탑 또는 음이온 교환 수지탑으로 이루어지며, 수지탑 본체(100), 상부 콜렉터(200), 하부 콜렉터(300), 수지 분리판(400) 및 분배 유닛(500)을 포함한다.
수지탑 본체(100)는 세로로 긴 탑 형태로 이온 수지(110)가 저장되는 원형의 내부 공간(S)을 형성하며, 최상부에 위치하는 맨홀 캡(120), 맨홀 캡(120) 아래에 위치하며 수지탑 본체(100)의 상측 부분에 원수가 유입되는 원수 투입구(130), 수지탑 본체(100)의 최하측 부분에 위치하며 순수가 배출되는 순수 배출구(140)를 포함한다.
원수 투입구(130)는 수지탑 본체(100)의 내부에 위치하는 원수 공급 라인인 상부 콜렉터(200)와 연결된다. 상부 콜렉터(200)는 내부 공간(S)에 위치하며, 이온 수지(110)의 재생 과정에서 배출 라인으로 기능한다.
상부 콜렉터(200) 하부로 상부 콜렉터(200)와 순수 배출구(140) 사이의 수지탑 본체(100) 내부 공간(S)에 하부 콜렉터(300)가 위치한다.
하부 콜렉터(300)는 부분 역세(back wash) 과정에서 원수를 공급하는 원수 공급 라인으로 기능할 수 있다. 하부 콜렉터(300) 하부로 하부 콜렉터(300)와 순수 배출구(140) 사이의 수지탑 본체(100) 내부 공간(S)에 수지 분리판(400)이 위치한다. 수지 분리판(400)에는 수지 스트레이너(410)가 위치하고 있다. 여기서, '역세'란 이온 수지(110)를 재생하기 위해 순수 배출구(140)로 순수가 유입되어 원수 투입구(130)를 통해 빠져 나가면서 이온 수지(110)를 물 위로 띄워주는 공정을 의미한다.
수지 분리판(400) 위로 이온 수지(110)가 위치한다. 이온 수지(110)는 하부 콜렉터(300)가 이온 수지(110)로 잠기도록 하부 콜렉터(300)보다 큰 높이로 채워진다. 이로 인해, 하부 콜렉터(300)는 이온 수지(110)와 접하고 있다. 수지탑 본체(100)의 최하부에는 이온 수지(110)를 통과한 순수가 배출되는 순수 배출구(140)가 형성된다. 순수 배출구(140)는 이온 수지(110) 재생 과정에서 투입구로 기능한다.
순수 배출구(140)와 이웃한 내부 공간(S)에는 분배 유닛(500)이 위치하고 있다.
분배 유닛(500)은 수지 분리판(400)과 순수 배출구(140) 사이에 위치하며, 순수 배출구(140)와 이웃하고 있다. 분배 유닛(500)은 분배판(510) 및 분배 격벽(520)을 포함한다.
분배판(510)은 순수 배출구(140)와 이웃한 내부 공간(S)에 위치하며, 순수 배출구(140)와 이격되어 순수 배출구(140)와 대향하고 있다. 분배판(510)은 순수 배출구(140)와 이격되어 순수 배출구(140)의 전체 영역을 커버(cover)하고 있으며, 이로 인해 수지 분리판(400)을 통해 수직 방향으로 순수 배출구(140)로 이동하는 유체 또는 순수 배출구(140)를 통해 수직 방향으로 수지 분리판(400)으로 이동하는 유체가 분배판(510)에 의해 수지탑 본체(100)의 가장자리 부분으로 우회하게 된다.
분배 격벽(520)은 순수 배출구(140)와 이웃하는 수지탑 본체(100)의 내벽으로부터 분배판(510)으로 돌출되어 분배판(510)과 연결되어 있으며, 분배판(510)을 지지하고 있다. 분배 격벽(520)은 복수개이며, 복수개의 분배 격벽(520)은 상호 이격되어 순수 배출구(140)의 가장자리를 따라 배치되어 있다. 분배 격벽(520)은 분배판(510)을 지지하는 동시에 분배판(510)과 순수 배출구(140) 사이의 이격 공간을 통해 이동하는 유체를 가이드(guide)하는 역할을 한다. 또한 복수개의 분배 격벽(520) 중 이웃하는 분배 격벽(520) 사이의 이격 공간이 좁게 설정됨으로써, 분배판(510)과 순수 배출구(140) 사이의 이격 공간을 지나는 유체의 유속이 향상되어 전체적으로 순수 배출구(140)를 통하는 유체의 유량이 향상된다. 또한, 복수개의 분배 격벽(520) 중 이웃하는 분배 격벽(520) 사이의 이격 공간이 좁게 설정됨으로써, 분배판(510)과 순수 배출구(140) 사이의 이격 공간을 지나는 유체가 순수 배출구(140)를 통해 회전하면서 배출되는 와류 현상이 방지되어 전체적으로 순수 배출구(140)를 통하는 유체의 유량이 향상된다.
상술한 이온 교환 수지탑에서 원수 투입구(130) 및 상부 콜렉터(200)를 통해 원수가 수지탑 본체(100)의 내부 공간(S)으로 투입되면, 투입된 원수는 이온 수지(110)를 통과하면서 나트륨, 마그네슘, 칼륨 등의 양이온 물질이 제거되거나 염소, 황화합물, 탄화수소 등의 음이온 물질이 제거되어 순수로 변환되어 순수 배출구(140)를 통해 배출되는 통수를 수행한다.
이하, 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 이온 교환 수지탑이 통수를 수행하는 것을 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이온 교환 수지탑이 통수를 수행하는 것을 나타낸 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 원수 투입구(130)를 통해 원수가 투입되면, 투입된 원수는 이온 수지(110)를 통과하면서 나트륨, 마그네슘, 칼륨 등의 양이온 물질이 제거되거나 염소, 황화합물, 탄화수소 등의 음이온 물질이 제거되어 순수로 변환되어 순수 배출구(140)를 통해 배출된다. 이때, 원수 투입구(130)를 통해 투입된 원수는 투입되는 위치에 대응하여 도 4에 도시된 통수 경로(EP)를 따라 순수 배출구(140)로 배출되는데, 통수 경로(EP) 중 수지탑 본체(100)의 중심 부분에 대응하는 통수 경로(EP)는 수직 형상을 이루지 않고 분배 유닛(500)에 의해 분배판(510)과 순수 배출구(140) 사이의 이격 공간으로 우회하게 되고, 통수 경로(EP) 중 수지탑 본체(100)의 가장자리 부분에 대응하는 통수 경로(EP)는 원형 형상을 이뤄 분배판(510)과 순수 배출구(140) 사이의 이격 공간으로 형성됨으로써, 수지탑 본체(100)의 중심 부분으로부터 가장자리 부분까지 형성되는 통수 경로(EP) 전체의 편차가 최소화되어 가장자리 부분에 대응하는 통수 경로(EP)를 따라 순수 배출구(140)로 배출되는 원수와 중심 부분에 대응하는 통수 경로(EP)를 따라 순수 배출구(140)로 배출되는 원수가 이온 수지(110)를 통과하는 시간과 통과하는 량에서의 편차가 최소화되기 때문에, 순수 배출구(140)로 배출되는 순수의 품질의 편차가 최소화될 뿐만 아니라, 이온 수지(110)의 오염 상태 역시 중심 부분 및 가장자리 부분 간에 편차가 최소화된다. 즉, 통수 품질 편차가 최소화되는 순수 제조 설비의 이온 교환 수지탑이 제공된다.
이하, 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 이온 교환 수지탑이 재생을 수행하는 것을 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이온 교환 수지탑이 재생을 수행하는 것을 나타낸 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 순수 배출구(140)를 통해 순수가 유입되어 원수 투입구(130)를 통해 빠져나갈 때, 순수 배출구(140)를 통해 유입된 순수는 도 5에 도시된 재생 경로(RP)를 따라 원수 투입구(130)로 배출되는데, 이 때, 순수가 분배 유닛(500)에 의해 순수 배출구(140)와 분배판(510) 사이의 이격 공간을 지나 수지탑 본체(100)의 가장자리 부분으로 재생 경로(RP)를 따라 넓게 퍼지면서 이동하여 이온 수지(110) 전체에 걸쳐서 골고루 역세를 하고 상부 콜렉터(200) 측으로 이동함으로써, 전체적인 재생 경로(RP)의 편차가 최소화되어 재생 경로(RP)를 통해 이동하는 순수가 이온 수지(110)를 통과하는 시간과 통과하는 량에서 편차가 최소화되기 때문에, 수지탑 본체(100)의 가장자리 부분에 대응하는 이온 수지(110)와 중심 부분에 대응하는 이온 수지(110) 간에 재생 품질에 편차가 최소화된다. 즉, 재생 품질 편차가 최소화되는 순수 제조 설비의 이온 교환 수지탑이 제공된다.
본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 바람직한 실시예를 통해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.
내부 공간(S), 이온 수지(110), 원수 투입구(130), 순수 배출구(140), 수지탑 본체(100), 분배판(510), 분배 유닛(500)

Claims (5)

  1. 원형의 내부 공간에 이온 수지를 저장하며, 상측에 원수가 투입되는 원수 투입구 및 하측에 상기 이온 수지를 통과한 순수가 배출되는 순수 배출구를 포함하는 수지탑 본체; 및
    상기 순수 배출구와 이웃한 상기 내부 공간에 위치하며, 상기 순수 배출구와 이격되어 상기 순수 배출구와 대향하는 분배판을 포함하는 분배 유닛
    을 포함하는 순수 제조 설비의 이온 교환 수지탑.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분배판은 상기 순수 배출구의 전체 영역을 커버(cover)하는 순수 제조 설비의 이온 교환 수지탑.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 분배 유닛은,
    상기 순수 배출구와 이웃하는 상기 수지탑 본체의 내벽으로부터 상기 분배판으로 돌출되어 상기 분배판을 지지하는 하나 이상의 분배 격벽을 더 포함하는 순수 제조 설비의 이온 교환 수지탑.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 분배 격벽은 복수개이며,
    상기 복수개의 분배 격벽은 상호 이격되어 상기 순수 배출구의 가장자리를 따라 배치되는 순수 제조 설비의 이온 교환 수지탑.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 원수 투입구와 연결되며 상기 내부 공간에 위치하는 상부 콜렉터;
    상기 상부 콜렉터와 상기 순수 배출구 사이에 위치하며, 상기 이온 수지와 접하는 하부 콜렉터; 및
    상기 하부 콜렉터와 상기 순수 배출구 사이에 위치하며, 상기 이온 수지를 상기 순수 배출구로부터 분리하는 수지 분리판
    을 더 포함하는 순수 제조 설비의 이온 교환 수지탑.
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