KR101790043B1 - 증류수 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 증류컬럼의 하우징 내부를 통과하는 공급수를 증기화시켜 증류수를 제조하는 과정에서 하우징 내의 정제수와 비정제수의 혼합을 차단하도록 함과 아울러, 하우징의 상측과 하측으로부터 이격된 상,하부 플랜지 사이의 틈새로 외부 공기가 유입되어 열교환 상향관의 외주면과 하우징의 내주면 사이의 틈새 공간 내부로 외부 공기를 유입 및 순환시켜 열교환 상향관 내부를 통과하는 증기의 응축 효율을 향상시킬 수 있도록 그 구조가 개선된 증류수 제조장치에 관한 것이다.

Description

증류수 제조장치{Apparatus for manufacturing high-purity distilled water}

본 발명은 증류수 제조장치에 관한 것으로, 특히 증류컬럼의 하우징 내부를 통과하는 공급수를 증기화시켜 증류수를 제조하는 과정에서 하우징 내의 정제수와 비정제수의 혼합을 차단하도록 함과 아울러, 하우징의 내부로 외부 공기가 통과되도록 하여 응축 효율을 향상시킬 수 있도록 그 구조가 개선된 증류수 제조장치에 관한 것이다.

일반적으로 증류수의 제조설비는 증류수를 제조하기 위한 원수(原水; 이하 공급수라 칭함)를 가열하여 생성된 포화증기를 열교환에 의한 냉각, 응축시켜 원하는 증류수를 제조하는 것으로서, 이러한 증류수 제조장치는 기존에도 각종 산업분야에서 실용화되고 있고 그 구조 및 형태가 매우 다양하다.

이러한 종래 증류수 제조설비의 제조원리는 공급수를 증류수단에 공급하면서 가열수단에 의해 공급수의 가열이 이루어지고, 이러한 가열에 의해 공급수로부터 포화증기가 생성되면 이 포화증기를 냉강수단에 의해 열교환과정으로 응축하여 증류수를 제조하는 원리로 구성된다.

순수 제조용 증류장치는 지속적인 수질유지의 곤란성 때문에 역삼투수장치로 대체되기도 하지만 의약품을 비롯한 일부 분야에 있어서 현재까지 보편적으로 활용되고 있다.

일예로, 한국 등록실용신안공보 제0162749호의 "증류수 및 초순수 제조장치"는 케이스의 일측에서 버튼의 작동으로 밸브를 통해 증류수 또는 초순수가 선택적으로 배출되도록 구성하고, 상기 케이스의 내측에 증발기를 설치하여 냉각기와 증기상승관으로서 상호 연결하며, 상기 증발기의 일측에는 산성용액주입구를 구비하고, 하측에는 증류수통을 냉각기와 연결하며, 측방에는 증류수펌프와 초순수펌프를 각각 설치하고, 초순수펌프는 다단으로 설치된 카본필터, 이온카트리지, 최종필터와 순차적으로 연결하여 증류수가 통과되면서 초순수를 제조하는 구성을 제안한다.

이는 주로 실험실, 미생물 배양, 화학 실험 및 반도체 세척용 등 다양한 용도로 사용할 수 있는 증류수나 초순수를 제조하는 것으로서, 설치공간을 감소시켜 비교적 좁은 공간에서도 합리적으로 사용할 수 있는 효과를 기대한다. 그러나 이와 같은 방식에 의하면 실험실용도이므로 대량 생산성이 미흡하고, 의약용의 고순도를 유지하기 곤란한 단점이 있다.

다른 예로, 본출원의 발명자가 선출원한 한국 등록특허공보 제 10-0243518호 "고순도 증류수 제조를 위한 증류장치"(등록일자 : 1999.11.16)에 개시된 바와 같이, 다수의 증류탑을 일렬로 하여 맨 마지막 증류탑으로부터 첫 번째 증류탑에 공급수가 경유하여 인입토록 구비하되, 상기 첫 번째 증류탑에 인입된 공급수는 열원수용공간을 경유하는 외부열원(스팀)에 의하여 가열하고 이 가열로 생성된 증기가 두 번째 증류탑의 열원수용공간으로 공급되어 열원증기로 제공되고 동시에 상기의 열교환과정에서 증발이 안된 공급수는 상기 두 번째 증류탑으로 역순환시키면서 (중략) 최종적으로 상기 열원수용공간에 수집된 열원증기 및 응축수와 상기 열원 증기에 의해 증발된 증기를 냉각하여 증류수를 제조하는 구성을 제안하고 있다.

이는 공급수의 다단 정제과정에 의하여 불순물과 이물질이 극소화된 고순도의 증류수의 제조가 가능한 효과를 기대한다.

이때, 공급수가 열원수용공간을 통과하는 중에 증기화되면서 증기는 열교환 상향관을 통해 환류되고, 공급수는 미증류 공급수 수집통 내에 수집된다.

이 경우, 도 6에 도시된 바와 같이, 미증류 공급수 수집통(113)과 사이클론 정제기구(120)가 서로 연통된 구조로 연결되어 있으므로, 정제되기 전 공급수와 정제수가 혼합될 경우 증류수의 순도가 낮아지는 단점이 있다.

또한, 하우징(100)은 단열재로 밀폐된 원통형 구조로 구성되어 있으므로, 하우징(100) 내를 통과하면서 열원에 의해 증기화된 증기의 응축 효율이 저하되는 단점이 있다.

이에 따라, 양산수요의 변동에 따라 생산량을 증대하는 경우 초기의 순도를 유지하기 곤란하고 순도를 향상시키려면 생산량 저하를 감수해야 하는 단점이 있다.

한국 등록실용신안공보 제0162749호 "증류수 및 초순수 제조장치" 한국 등록특허공보 제 10-0243518호 "고순도 증류수 제조를 위한 증류장치"(등록일자 : 1999.11.16)

본 발명은 상기한 제반문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 그 목적은 증류컬럼의 하우징 내부를 통과하는 공급수를 증기화시켜 증류수를 제조하는 과정에서 하우징 내의 정제수와 비정제수의 혼합을 차단하도록 함과 아울러, 하우징의 내부로 외부 공기가 통과되도록 하여 응축 효율을 향상시킬 수 있도록 그 구조가 개선된 증류수 제조장치를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 증류수 제조장치는 각각의 내부에 열원 수용공간을 갖는 복수의 증류컬럼이 일렬로 배치되고, 열원이 순차적으로 공급되도록 연결되며, 각각의 증류컬럼 내부를 경유하여 공급수가 공급되도록 구비되되, 상기 각각의 증류컬럼은 외부에 단열재가 배치되고 내부에 열원수용공간을 갖는 하우징과, 상기 하우징의 상,하측에 제1,2공기유로를 갖도록 이격되게 배치되는 상,하부 플랜지와, 상기 상부 플랜지의 상부로 관통 연결되는 열원공급라인과, 상기 열원공급라인의 하부에 연결되어 상기 하우징의 내부 중앙에 배치되고 상기 열원수용공간과 이격되게 배치되며 내측에 사이클론 정제기구가 내장되는 열교환 상향관과, 외부에서 상기 하우징의 열원수용공간 내로 열원인 스팀을 공급하는 스팀공급라인과, 상기 하우징의 하부에서 내부로 인입되고 내측을 경유하여 인접된 증류컬럼의 하우징 상부로 연결되는 공급수라인과, 상기 열교환 상향관의 주변의 열원수용공간 내에 배치되어 상기 상,하부 플랜지를 연통되게 연결시키는 복수의 튜브관과, 인접한 상기 하우징의 상기 열원수용공간 상호간을 연결하는 응축수 환수라인과, 상기 상부 플랜지에 설치되고 이를 관통하는 상기 튜브관과 일치되게 설치되는 복수의 노즐공을 갖는 노즐판과, 상기 상부 플랜지의 상측에 배치되고 상부 플랜지와 결합됨에 따라 압력공간을 갖는 밀폐판과, 상기 하부 플랜지에 볼트체결되고 상기 열교환 상향관의 하부와 연통되도록 결합된 미증류 공급수 수집통을 구비하고, 상기 열교환 상향관의 외주면에는 외부 공기의 순환 통로가 되는 복수의 홈부가 오목하게 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 증류수 제조장치는 각각의 내부에 열원 수용공간을 갖는 복수의 증류컬럼이 일렬로 배치되고, 열원이 순차적으로 공급되도록 연결되며, 각각의 증류컬럼 내부를 경유하여 공급수가 공급되도록 구비되되, 상기 각각의 증류컬럼은 외부에 단열재가 배치되고 내부에 열원수용공간을 갖는 하우징과, 상기 하우징의 상,하측에 제1,2공기유로를 갖도록 이격되게 배치되는 상,하부 플랜지와, 상기 상부 플랜지의 상부로 관통 연결되는 열원공급라인과, 상기 열원공급라인의 하부에 연결되어 상기 하우징의 내부 중앙에 배치되고 상기 열원수용공간과 이격되게 배치되며 내측에 사이클론 정제기구가 내장되는 열교환 상향관과, 외부에서 상기 하우징의 열원수용공간 내로 열원인 스팀을 공급하는 스팀공급라인과, 상기 하우징의 하부에서 내부로 인입되고 내측을 경유하여 인접된 증류컬럼의 하우징 상부로 연결되는 공급수라인과, 상기 열교환 상향관의 주변의 열원수용공간 내에 배치되어 상기 상,하부 플랜지를 연통되게 연결시키는 복수의 튜브관과, 인접한 상기 하우징의 상기 열원수용공간 상호간을 연결하는 응축수 환수라인과, 상기 상부 플랜지에 설치되고 이를 관통하는 상기 튜브관과 일치되게 설치되는 복수의 노즐공을 갖는 노즐판과, 상기 상부 플랜지의 상측에 배치되고 상부 플랜지와 결합됨에 따라 압력공간을 갖는 밀폐판과, 상기 하부 플랜지에 볼트체결되고 상기 열교환 상향관의 하부와 연통되도록 결합된 미증류 공급수 수집통을 구비하고, 상기 하우징의 내주면에는 외부 공기의 순환 통로가 되는 복수의 나선홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 사이클론 정제기구는 하부로부터 연장되어 상기 미증류 공급수 수집통(113)을 관통하도록 연결된 정제수 배출라인을 더 구비한 것이다.

상기 미증류 공급수 수집통의 하부에는 미증류 공급수 배수구가 구비된 것이다.

본 발명은 하우징의 상측과 하측으로부터 이격된 상,하부 플랜지 사이의 틈새로 외부 공기가 유입되어 열교환 상향관의 외주면과 하우징의 내주면 사이의 틈새 공간 내부로 외부 공기가 유입되어 순환되는 구조이므로, 열교환 상향관 내부를 통과하는 증기의 응축 효율을 향상시킬 수 있는 이점을 갖는다.

또한, 본 발명은 정제수 배출라인이 사이클론 정제기구의 하부로부터 연장되어 미증류 공급수 수집통을 통과하여 외부로 노출되는 구조로 구성되어 있으므로, 사이클론 정제기구의 정제수가 미증류 공급수 수집통 내에 수집된 공급수와 혼합되지 않고 외부로 직접 배출됨에 따라 고순도의 증류수를 얻을 수 있는 이점을 갖는다.

그리고, 본 발명은 상기 열교환 상향관의 외주면에 외부 공기의 순환 통로가 되는 복수의 홈부가 형성되고, 하우징의 내주면에 나선홈이 형성됨에 따라 외부 공기가 하우징의 내주면과 열교환 상향관의 외주면 사이의 틈새 공간 내로 원활하게 순환됨에 따라 외부 공기에 대한 열교환 상향관 내로 통과되는 증기의 응축 효율을 향상시킬 수 있는 이점을 갖는다.

도 1은 본 발명의 증류수 제조장치가 적용된 증류수 제조시스템을 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 증류컬럼의 부분 절개 사시도.
도 3은 도 2의 단면도.
도 4는 본 발명 열교환 상향관의 다른 실시예를 보인 사시도.
도 5는 본 발명 증류컬럼의 하우징에 대한 다른 실시예를 나타낸 단면도.
도 6은 종래 증류수 제조장치의 증류컬럼을 나타낸 단면도.

본 발명에 따른 증류수 제조장치는, 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면, 각각의 내부에 열원 수용공간을 갖는 복수의 증류컬럼(C1,C2,C3,C4,...C8)이 일렬로 배치되고, 열원이 순차적으로 공급되도록 연결되며, 각각의 증류컬럼 내부를 경유하여 공급수가 공급되도록 구비되되, 상기 각각의 증류컬럼은 외부에 단열재(101)가 배치되고 내부에 열원수용공간(104)을 갖는 하우징(100)과, 상기 하우징(100)의 상,하측에 제1,2공기유로(100b,100c)를 갖도록 이격되게 배치되도록 마련되는 상,하부 플랜지(102,103)와, 상기 상부 플랜지(102)의 상부로 관통 연결되는 열원공급라인(105)과, 상기 열원공급라인(105)의 하부에 연결되어 상기 하우징(100)의 내부 중앙에 배치되고 상기 열원수용공간(104)과 이격되게 배치되며 내측에 사이클론 정제기구(120)가 내장되는 열교환 상향관(107)과, 외부에서 상기 하우징(100)의 열원수용공간(104) 내로 열원인 스팀을 공급하는 스팀공급라인(105A)과, 상기 하우징(100)의 하부에서 내부로 인입되고 내측을 경유하여 인접된 증류컬럼의 하우징(100) 상부로 연결되는 공급수라인(106)과, 상기 열교환 상향관(107)의 주변의 열원수용공간(104) 내에 배치되어 상기 상,하부 플랜지(102,103)를 연통되게 연결시키는 복수의 튜브관(108)과, 인접한 상기 하우징(100)의 상기 열원수용공간(104)의 상호간을 연결하는 응축수 환수라인(116)과, 상기 상부 플랜지(102)에 설치되고 이를 관통하는 상기 튜브관(108)과 일치되게 설치되는 복수의 노즐공(110)을 갖는 노즐판(109)과, 상기 상부 플랜지(102)의 상측에 배치되고 상부 플랜지(102)와 결합됨에 따라 압력공간(115)을 갖는 밀폐판(111)과, 상기 하부 플랜지(103)에 볼트체결되고 상기 열교환 상향관(107)의 하부와 연통되도록 결합된 미증류 공급수 수집통(113)을 구비한 것이다.

상기 하우징(100)은 원통형 구조로 구성되고, 하우징(100)의 상,하측에 상부 플랜지(102)와 하부 플랜지(103)가 이격되게 배치되어 제1,2공기유로(100b,100c)를 가지게 됨과 아울러, 내주면이 열교환 상향관(107)의 외주면과 이격되게 배치되어 외부 공기가 제1,2공기유로(100b,100c)를 통해 하우징(100)의 중앙 내측으로 유입된다.

열교환 상향관(107)은 하측 내부에 사이클론 정제기구(120)가 배치된 구조를 갖는다.

상기 사이클론 정제기구(120)는 내관(121)과 외관(122)의 이중 구조로 이루어지고, 외관(122)의 상부 일측에 상기 미증류 공급수 수집통(113)과 연통되는 인입구(125)가 형성되며, 내관(121)은 외관(122)의 내부에 이격되게 배치되고 중공을 갖는 관 형태로 구성되며 내관(121)의 외주면에 나선(124)이 형성된 구조를 갖는다.

또한, 내관(121)은 중공의 상부가 열교환 상향관(107)과 연통되도록 연결된 구조로 구성되어 사이클론 정제기구(120)를 통해 정제된 상태의 증기를 열교환 상향관(107) 내부로 공급하게 된다.

그리고 사이클론 정제기구(120)는 하부로부터 연장되어 상기 미증류 공급수 수집통(113)을 관통하도록 연결된 정제수 배출라인(127)이 더 구비된다.

정제수 배출라인(127)은 사이클론 정제기구(120)에서 정제된 정제수가 미증류 공급수 수집통(113) 내의 공급수와 혼합되지 않은 상태로 외부로 배출 가능하게 됨에 따라 고순도의 증류수를 얻을 수 있는 이점을 갖는다.

또한, 상기 미증류 공급수 수집통(113)의 하부에는 정제수 배출라인(127)과 유로가 구분된 공급수 배수구(113a)가 마련되어 있다.

미설명부호 "132"는 응축수가 드레인되는 드레인 탱크를 나타낸 것이다.

상기 열원공급라인(105)은 하측에 열교환 상향관(107)과 연결되어 사이클론 정제기구(120)를 거쳐서 정제수와 분리된 증기를 다른 증류컬럼 또는 1차열교환수단(200) 측으로 공급하게 된다.

또한, 스팀공급라인(105A)은 중간 증류컬럼인 경우, 근접된 증류컬럼의 열원공급라인(105)과 연결되어 근접된 증류컬럼의 정제 과정을 통과한 증기 스팀이 중간 증류컬럼의 하우징(100) 내부의 열원수용공간(104)내로 순차적으로 공급된다.

즉, 복수의 증류컬럼은 맨처음의 제1증류컬럼(C1)에서부터 제2,3,4,....8증류컬럼(C2,C3,C4,...C8)의 총 8개로 구성된 것을 도시하고 있으나, 증류율에 따라 개수를 임의 조절할 수 있으며, 제1증류컬럼(C1)은 외부의 열원공급부(150)로부터 하우징(100)의 내부 열원수용공간(104) 내로 열원인 스팀이 충전되고 열원공급라인(105)이 제2증류컬럼(C2)의 스팀공급라인(105A)과 연결되고, 제2증류컬럼(C2)의 열원공급라인(105)이 제3증류컬럼(C3)의 스팀공급라인(105A)과 연결되며, 이후의 증류컬럼도 스팀공급라인(105A)이 이전의 증류컬럼의 열원공급라인(105)과 연결되어 열원인 스팀이 순차적으로 공급되는 구조를 갖는다.

상기 공급수라인(106)은 각 증류컬럼의 하우징(100) 일측 하부로부터 하우징(100)의 열원수용공간(104)의 내부를 경유하여 하우징(100)의 타측과 연결된 공급수 환수라인(112)을 통해 인접된 증류컬럼의 하우징(100)의 상부로 연결되며, 인접된 증류컬럼의 하우징(100)의 상부로 공급된 공급수가 노즐판(109)과 밀폐판(111) 사이의 압력공간(115)을 통과한 후에 튜브관(108)측으로 공급되는 구조를 갖는다.

또한, 하우징(100)은 열원수용공간(104) 내에 응축된 응축수를 외부로 배수시키기 위한 응축수 환수라인(116)이 마련된다.

상기 튜브관(108)은 하우징(100)의 열원수용공간(104)을 통과하도록 상부 플랜지(102)와 하부 플랜지(103)를 연결하며 하부가 미증류 공급수 수집통(113)과 연통되는 구조를 갖는다.

또한, 튜브관(108)은 복수개가 하우징(100)에 대해 수직으로 배치되어 상,하부 플랜지(102,103)와 하우징(100)을 지지하게 된다.

도 4는 본 발명 열교환 상향관의 다른 실시예를 나타낸 도면으로서, 앞서 설명한 선 실시예의 구성요소외에, 상기 열교환 상향관(107)의 외주면에 외부 공기의 순환 통로가 되는 복수의 홈부(107a)가 길이방향으로 오목하게 형성된 것이다.

상기 열교환 상향관(107)의 외주면이 하우징(100)의 내주면과 이격되도록 틈새 공간이 형성되어 있으므로, 상기 홈부(107a)는 외부 공기가 틈새 공간 내로 유입되는 과정에서 외부 공기의 순환 통로가 되어 열교환 상향관(107)을 통과하는 증기에 대한 응축 효율을 향상시키는 기능을 수행하게 된다.

도 5는 본 발명 증류컬럼의 하우징에 대한 다른 실시예를 나타낸 도면으로서, 앞서 설명한 선 실시예의 구성요소외에, 상기 하우징(100)의 내주면에 외부 공기의 순환 통로가 되는 복수의 나선홈(100a)이 형성된 것이다.

상기 나선홈(100a)은 하우징(100)의 내주면과 열교환 상향관(107) 사이의 틈새 공간 내로 유입되는 외부 공기를 난류성 기체로 변환시켜 외부 공기의 유입 성능을 향상시켜 열교환 상향관(107)을 통과하는 증기의 응축 효율을 향상시키는 기능을 수행하게 된다.

미설명부호 "200"과 "300"은 1,2차열교환수단을 나타낸 것이고, "400"은 여과필터 밸브수단을 나타낸 것이다.

이러한 구성을 갖는 본 발명은 공급수라인(106)을 통하여 워터탱크(W/T)로부터 첫 번째 증류컬럼(C1)에 인입된 공급수는 열원수용공간(104)을 경유하는 외부열원(스팀)(ST)에 의하여 가열(약 섭씨135~140도)되고, 이러한 외부열원으로 가열, 증발된 공급수 및 증기는 공급수환수라인(112)를 통하여 밀폐판(111)과 노즐판(109)사이의 압력공간(115)로 공급되어 압력상승과 함께 상기 노즐판(109)의 노즐공(110)을 통하여 튜브관(108)을 통하여 분사공급되면서 다시 외부열원(ST)에 의하여 열교환이 이루어지면서 강제적으로 하향하게 된다.

이러한 강제하향의 공급수와 증기에 있어 상기 증발된 증기는 중앙의 열교환 상향관(107)을 통하여 환류되고, 상기 공급수(미증류된 것)는 하우징(100) 하부의 미증류 공급수 수집통(113)에 수집된다.

이때, 상기 증기는 싸이클론 정제기구(120)를 경유하게 되는바, 이러한 경유과정을 구체적으로 살펴보면, 상기 열교환 상향관(107)과 외관(122)의 공간을 경유하여 상부로 이동하여 일측의 인입구(125)을 통하여 내관(121)과의 사이에 형성된 나선(124)을 따라서 선회류를 일으키면서 하향하고 다시 상기 내관(121)을 통하여 상부로 이동하여 열원공급라인(105)에 의하여 두 번째 증류컬럼(C2)의 열원수용공간(104)으로 공급, 열원으로 제공되고 동시에 증발이 안된 공급수(미증류공급수)는 상기 두번째 증류컬럼(C2)으로 공급수환수라인(112)을 통하여 역순환시키면서 상기에서와 같이 즉, 밀폐판(111)과 노즐판(109)사이의 압력공간(115)로 공급되어 압력상승과 함께 상기 노즐판(109)의 노즐공(110)을 통하여 튜브관(108)을 통하여 분사공급되면서 다시 기 공급된 상기 열원수용공간(104)내의 열원증기와 열교환작용하여 상기 열원증기와 공급수는 상호간 응축과 증발이 이루어지면서 강제적으로 하향과정을 반복하게 된다.

이러한 강제 하향의 공급수와 증기에 있어 상기 증발된 증기는 다시 중앙의 열교환 상향관(107)을 통하여 환류되고, 상기 미증류 공급수 또한 하우징(100) 하부의 미증류공급수 수집통(113)에 수집되는 과정을 거치게 된다.

이러한 열교환과정중에 상기 열원증기에서 생성된 응축수는 응축수 환수라인(116)에 의하여 상기 세 번째 증류컬럼(C3)의 열원수용공간(104)으로 공급되고 상기 증발이 안되어 역순환되는 공급수는 기 공급된 상기 열원수용공간(104)의 열원증기와 열교환 과정을 거치게 된다.

이러한 과정을 상기 맨마지막 증류컬럼(C8)까지 반복수행하면서 상기 맨마지막 증류컬럼(C8)으로부터 첫 번째 증류컬럼(C1)으로 인입되는 공급수는 점진적으로 가온되어 상기 외부열원(ST)의 가열에너지를 상대적으로 줄이면서 최종적으로 상기 맨 마지막 증류컬럼(C8)의 열원수용공간(104)에 수집된 열원증기및 응축수와 상기 열원증기에 의해 증발된 증기를 냉각하여 고순도로 정제된 증류수를 제조한다.

이때, 상기 각 증류컬럼(C1~C8)에 인입된 공급수는 가열된 상태로 상부에서 하부로 튜브관(108)을 통하여 분리상태로 하향분사되면서 상기 외부열원(ST) 또는 열원증기에 의하여 재가열로 증류컬럼(C1~C8)내 하부에 증기를 생성하고 공급수에 포함된 이물질 및 불순물을 분리하는 1차정제과정을 거치고 상기 생성된 증기는 다시 상기 싸이클론 정제기구(120)에 의하여 상승과 하강과 상승의 과정으로 생성증기에 포함된 이물질 및 불순물을 분리하는 2차정제과정을 거치는 과정에서 증발과 응축을 행하게 된다.

이때, 상기 1차정제과정에 있어 상기 튜브관(108)과 공급수라인(106)은 도면에서 직관으로 도시되었지만 정제효율을 높이기 위하여 나선관으로 하여서 공급수 및 증기가 선회류를 일으키면서 하향하여 자체에 포함된 이물질 및 불순물을 분리하면서 순수한 증기의 증발과 응축을 행할 수도 있고, 상기 2차정제과정 또한 상기 싸이클론 정제기구(120)을 구성하는 내관(121)과 외관(122) 사이에 구성되는 하향의 나선(124)에 의하여 선회류를 일으키면서 증기를하향시켜 증기 자체에 포함된 이물질 및 불순물을 분리하면서 1차적으로 정제된 순수한 증기의 증발과 응축이 이루어진다.

상기 1,2차정제과정을 거쳐 생성된 순수한 증기는 상승하면서 순수한 증기는 그 다음의 각 증류컬럼(C2~C8)의 열원수용공간(104)으로 공급되어 열원 기능을 수행하게 된다.

따라서, 이러한 공급수의 다단 정제과정 및 이러한 다단 정제과정의 반복적인 정제과정에 의하여 불순물과 이물질이 극소화된 고순도의 증류수의 제조가 가능하다.

이러한 공급수의 정제과정중에 응축된 증류수는 그 다음의 증류컬럼(C1~C8)의 각 열원수용공간(104)에 공급되어질 때 그 응축수 환수라인(116)상에서 샘플링을 수거하여 샘플링된 증류수가 필요한 증류수요건 다시 말하여 정제요건에 부합되면 연속적인 증류과정중에서도 이를 수거,필요한 온도의 냉각과정을 통하여 사용할 수 있다.

상기 맨 마지막 증류컬럼(C8)의 열원수용공간(104)에 수집된 열원증기 및 응축수와 상기 열원증기에 의해 증발된 순수한 증기는 1차열교환수단(200)을 통하여 이 열교환수단을 경유하는 상기 공급수라인(106)의 공급수와 열교환이 이루어져 필요한 온도(약 섭씨97도)의 증류수를 응축,제조하고, 상기 최종의 증류수의 온도가 상기 온도 이하로의 온도로서 제조가 필요할 경우에는 별도의 2차열교환수단(300)을 경유하도록 하여 이러한 2차열교환수단(300)에 의하여 필요한 온도의 증류수를 제조할수 있다.

한편, 본 발명은 하우징(100)의 상,하측에 상부 플랜지(102)와 하부 플랜지(103)가 이격되게 배치됨과 아울러, 내주면이 열교환 상향관(107)의 외주면과 이격되게 배치되므로, 외부 공기가 상,하부 플랜지(102,103)와 하우징(100)의 상,하측 틈새를 통해 하우징(100)의 중앙 내측으로 유입되어 순환된다.

따라서, 본 발명은 하우징(100)의 상측과 하측으로부터 이격된 상,하부 플랜지(102,103) 사이의 제1,2공급유로(100b,100c) 내부로 외부 공기가 유입되어 열교환 상향관(107)의 외주면과 하우징(100)의 내주면 사이의 틈새 공간 내부로 외부 공기가 유입되어 순환되는 구조이므로, 열교환 상향관(107) 내부를 통과하는 증기의 응축 효율을 향상시킬 수 있는 이점을 갖는다.

또한, 본 발명은 정제수 배출라인(127)이 사이클론 정제기구(120)의 하부로부터 연장되어 미증류 공급수 수집통(113)을 통과하여 외부로 노출되는 구조로 구성되어 있으므로, 사이클론 정제기구(120)의 정제수가 미증류 공급수 수집통(113) 내에 수집된 공급수와 혼합되지 않고 외부로 직접 배출됨에 따라 고순도의 증류수를 얻을 수 있는 이점을 갖는다.

그리고, 본 발명은 상기 열교환 상향관(107)의 외주면에 외부 공기의 순환 통로가 되는 복수의 홈부(107a)가 형성되고, 하우징(100)의 내주면에 나선홈(100a)이 형성됨에 따라 외부 공기가 하우징(100)의 내주면과 열교환 상향관(107)의 외주면 사이의 틈새 공간 내로 원활하게 순환됨에 따라 외부 공기에 대한 열교환 상향관(107) 내로 통과되는 증기의 응축 효율을 향상시킬 수 있는 이점을 갖는다.

100 : 하우징 100a : 나선홈
100b : 제1공기유로 100c : 제2공기유로
101 : 단열재 102 : 상부 플랜지
103 : 하부 플랜지 104 : 열원수용공간
105 : 열원공급라인 105A : 스팀공급라인
106 : 공급수라인 107 : 열교환 상향관
107a : 홈부 108 : 튜브관
109 : 노즐판 110 : 노즐공
111 : 밀폐판 112 : 공급수 환수라인
113 : 미증류 공급수 수집통 115 : 압력공간
116 : 응축수 환수라인 120 : 사이클론 정제기구
121 : 내관 122 : 외관
124 : 나선 125 : 인입구
127 : 정제수 배출라인 150 : 열원공급부
200 : 1차열교환수단 300 : 2차열교환수단
400 : 여과필터 밸브수단
C1,C2,C3,C4,...C8 : 제1,2,3,4...8증류컬럼

Claims (4)

1. 각각의 내부에 열원 수용공간을 갖는 복수의 증류컬럼이 일렬로 배치되고, 열원이 순차적으로 공급되도록 연결되며, 각각의 증류컬럼 내부를 경유하여 공급수가 공급되도록 구비되되,
   상기 각각의 증류컬럼은 외부에 단열재(101)가 배치되고 내부에 열원수용공간(104)을 갖는 하우징(100)과, 상기 하우징(100)의 상,하측에 제1,2공기유로(100b,100c)를 갖도록 이격되게 배치되는 상,하부 플랜지(102,103)와, 상기 상부 플랜지(102)의 상부로 관통 연결되는 열원공급라인(105)과, 상기 열원공급라인(105)의 하부에 연결되어 상기 하우징(100)의 내부 중앙에 배치되고 상기 열원수용공간(104)과 이격되게 배치되며 내측에 사이클론 정제기구(120)가 내장되는 열교환 상향관(107)과, 외부에서 상기 하우징(100)의 열원수용공간(104) 내로 열원인 스팀을 공급하는 스팀공급라인(105A)과, 상기 하우징(100)의 하부에서 내부로 인입되고 내측을 경유하여 인접된 증류컬럼의 하우징(100) 상부로 연결되는 공급수라인(106)과, 상기 열교환 상향관(107)의 주변의 열원수용공간(104) 내에 배치되어 상기 상,하부 플랜지(102,103)를 연통되게 연결시키는 복수의 튜브관(108)과, 인접한 상기 하우징(100)의 상기 열원수용공간(104) 상호간을 연결하는 응축수 환수라인(116)과, 상기 상부 플랜지(102)에 설치되고 이를 관통하는 상기 튜브관(108)과 일치되게 설치되는 복수의 노즐공(110)을 갖는 노즐판(109)과, 상기 상부 플랜지(102)의 상측에 배치되고 상부 플랜지(102)와 결합됨에 따라 압력공간(115)을 갖는 밀폐판(111)과, 상기 하부 플랜지(103)에 볼트체결되고 상기 열교환 상향관(107)의 하부와 연통되도록 결합된 미증류 공급수 수집통(113)을 구비하고,
   상기 열교환 상향관(107)의 외주면에는 외부 공기의 순환 통로가 되는 복수의 홈부(107a)가 오목하게 형성된 것을 특징으로 하는 증류수 제조장치.
2. 각각의 내부에 열원 수용공간을 갖는 복수의 증류컬럼이 일렬로 배치되고, 열원이 순차적으로 공급되도록 연결되며, 각각의 증류컬럼 내부를 경유하여 공급수가 공급되도록 구비되되,
   상기 각각의 증류컬럼은 외부에 단열재(101)가 배치되고 내부에 열원수용공간(104)을 갖는 하우징(100)과, 상기 하우징(100)의 상,하측에 제1,2공기유로(100b,100c)를 갖도록 이격되게 배치되는 상,하부 플랜지(102,103)와, 상기 상부 플랜지(102)의 상부로 관통 연결되는 열원공급라인(105)과, 상기 열원공급라인(105)의 하부에 연결되어 상기 하우징(100)의 내부 중앙에 배치되고 상기 열원수용공간(104)과 이격되게 배치되며 내측에 사이클론 정제기구(120)가 내장되는 열교환 상향관(107)과, 외부에서 상기 하우징(100)의 열원수용공간(104) 내로 열원인 스팀을 공급하는 스팀공급라인(105A)과, 상기 하우징(100)의 하부에서 내부로 인입되고 내측을 경유하여 인접된 증류컬럼의 하우징(100) 상부로 연결되는 공급수라인(106)과, 상기 열교환 상향관(107)의 주변의 열원수용공간(104) 내에 배치되어 상기 상,하부 플랜지(102,103)를 연통되게 연결시키는 복수의 튜브관(108)과, 인접한 상기 하우징(100)의 상기 열원수용공간(104) 상호간을 연결하는 응축수 환수라인(116)과, 상기 상부 플랜지(102)에 설치되고 이를 관통하는 상기 튜브관(108)과 일치되게 설치되는 복수의 노즐공(110)을 갖는 노즐판(109)과, 상기 상부 플랜지(102)의 상측에 배치되고 상부 플랜지(102)와 결합됨에 따라 압력공간(115)을 갖는 밀폐판(111)과, 상기 하부 플랜지(103)에 볼트체결되고 상기 열교환 상향관(107)의 하부와 연통되도록 결합된 미증류 공급수 수집통(113)을 구비하고,
   상기 하우징(100)의 내주면에는 외부 공기의 순환 통로가 되는 복수의 나선홈(100a)이 형성된 것을 특징으로 하는 증류수 제조장치.
   
3. 청구항 1 및 청구항 2 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 사이클론 정제기구(120)는 하부로부터 연장되어 상기 미증류 공급수 수집통(113)을 관통하도록 연결된 정제수 배출라인(127)을 더 구비한 것을 특징으로 하는 증류수 제조장치.
4. 청구항 1 및 청구항 2 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 미증류 공급수 수집통(113)의 하부에는 미증류 공급수 배수구(113a)가 구비된 것을 특징으로 하는 증류수 제조장치.

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