KR20240113923A - 멤브레인 증류 어셈블리 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 정제수를 제공하기 위한 멤브레인 증류 어셈블리(1)에 관한 것으로, 멤브레인 증류 어셈블리(1)는 정제수를 생성하도록 구성된 멤브레인 증류기(2) - 멤브레인 증류기(2)는 증발 챔버(7) 및 응축 챔버(8)를 갖고, 증발 챔버(7)와 응축 챔버(8)는 멤브레인(9)에 의해 서로 분리됨 -, 멤브레인 증류기(2)에 연결된 저수조(4) - 저수조(4)는 정제수를 중간 저장하도록 구성됨 -, 멤브레인 증류기(2)에 연결된 물 공급 유닛(3), 및 저수조(4)에 연결된 정제수 디스펜서 도구(5)를 포함한다. 상기 멤브레인 증류 장치는, 저수조(4)가 정제수의 중간 저장을 위한 적어도 2개의 탱크들(11a, 11b)을 포함하고, 상기 탱크들(11a, 11b)은 멤브레인 증류기(2)와 정제수 디스펜서 도구(5) 사이에서 서로 병렬로 연결되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 일반적으로 물로부터 입자를 제거하기 위해, 즉 정제수(purified water)를 생성하고, 정제수의 임시/중간 저장을 위해 구성된 산업적 용도로 사용될 멤브레인 증류 어셈블리에 관한 것이다. 보다 정확하게는 본 발명은 10 나노미터보다 큰 입자를 포함하지 않는 나노/초순수를 생성할 수 있는 멤브레인 증류 어셈블리에 관한 것이다.
본 발명은 특히 정제수를 제공하기 위한 멤브레인 증류 어셈블리에 관한 것으로, 상기 멤브레인 증류 어셈블리는,
- 정제수를 생성하기 위해 구성된 멤브레인 증류기 - 상기 멤브레인 증류기는 증발 챔버와 응축 챔버를 갖고, 증발 챔버와 응축 챔버는 멤브레인에 의해 서로 분리됨 -,
- 멤브레인 증류기에 연결되는 저수조(reservoir) -상기 저수조는 정제수의 중간 저장을 위해 구성됨 -,
- 멤브레인 증류기에 연결된 물 공급 유닛, 및
- 저수조에 연결된 정제수 디스펜서 도구(purified water dispenser tool)
를 포함한다.
이러한 멤브레인 증류 어셈블리들은 반도체 웨이퍼들이 정제수를 사용하여 여러 세척 단계를 통과하는 반도체 제조 산업에서 특히 유용하다.
본 발명은 더 적은 에너지를 소비하는 더 빠르고 더 저렴한 전자 장치에 대한 요구를 충족시키기 위해 반도체가 점점 더 작아지고 있다는 사실에 기초한다. 따라서, 더 많은 반도체/구조체를 포함하는 웨이퍼들을 갖기 위해 실리콘 웨이퍼들 상의 반도체/구조체는 더 작아지고, 그들 사이의 거리는 더 좁아진다. 따라서, 반도체의 단락(short-circuiting) 및 오작동을 방지하기 위해 매우 작은 오염물질로부터 웨이퍼들을 보다 효율적으로 세척할 필요성이 증가하고 있으며, 이에 사용되는 물은 물이 웨이퍼들을 오염시키지 않도록 초순수(ultra-purified water)를 사용해야 한다. 웨이퍼들의 세척은 원하는 세척 결과를 얻기 위해 많은 양의 초순수를 소비하지만, 초순수 생성에는 시간과 에너지가 많이 소모되고 생성된 초순수의 유효 수명은 짧으며, 즉 30분 미만이다. 이에 따라, 탱크들 또는 파이프들에서 정제수의 운송은 오염을 발생하는데, 즉 현재 오염의 증가 및 탱크들/파이프들 재료로부터 오염의 추가에 기초한다. 알려진 멤브레인 증류 어셈블리들은 알려진 기술이 너무 느리기 때문에 원하는 양의 정제수를 생성하지 못한다.
따라서, 이용 시점에 이용 장소에 가까운, 즉 클린룸 내 세척 스테이션에서 대량의 초순수를 효율적으로 생성할 수 있도록 구성된 장치가 필요하다. 정제수를 세제로 사용하는 것 외에도, 다양한 산업 응용 분야에서 용매로 사용할 수도 있다.
발명의 목적
본 발명의 목적은 이전에 알려진 멤브레인 증류 어셈블리의 결점들 및 단점들을 해소하여 개선된 멤브레인 증류 어셈블리를 제공하는 것이다. 본 발명의 주 목적은 요구되는 양의 정제수를 항상 제공하고 반도체/웨이퍼 제조 플랜트의 클린룸에서 사용될 수 있는 서두에 정의된 유형의 개선된 멤브레인 증류 어셈블리를 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 정제수의 생성 및 이용이 동시에 연속적으로 이루어질 수 있는 멤브레인 증류 어셈블리를 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 정제수의 정화도를 증가시켜 요구되는 정제수의 량을 감소시키는 멤브레인 증류 어셈블리를 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 수돗물을 적게 소비하는 멤브레인 증류 어셈블리를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면 적어도 주 목적은 독립항에 정의된 특징들을 갖는 서두에 정의된 멤브레인 증류 어셈블리에 의해 달성된다. 본 발명의 바람직한 실시 형태들은 종속항들에서 추가로 정의된다.
본 발명에 따르면, 저수조가 정제수의 중간 저장을 위한 적어도 2개의 탱크들을 포함하고, 상기 탱크들은 멤브레인 증류기와 정제수 디스펜서 도구 사이에 서로 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는, 초기 정의된 유형의 멤브레인 증류 어셈블리가 제공된다.
따라서, 본 발명은 사용 현장에서 초순수를 적시에 공급하고, 즉 상기 적어도 2개의 탱크들이 교대로 채워지고 초순수를 교대로 디스펜서 도구에 공급할 수 있도록 관리하는 저수조의 설계/구성을 갖는다는 통찰에 기초한다. 따라서, 생성과 이용이 동시에, 연속적으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 형태들에 따르면, 각각의 탱크는 멤브레인 증류기에 연결되고 제어 가능한 입구 중간 밸브를 갖는 중간 도관(intermediate conduit), 및 정제수 디스펜서 도구에 연결되고 제어 가능한 출구 밸브를 갖는 출구 도관(outlet conduit)을 포함한다. 이에 따라, 저장소의 개별 탱크가 개별적으로 채워지고 비워질 수 있다. 또한, 각각의 탱크는 제어 가능한 배출 밸브를 갖는 배출 도관(discharge conduit)을 포함하며, 상기 배출 도관은 디스펜서 도구를 바이패스한다. 이에 따라 별도 탱크의 임의의 오래된/부적합한 물은 디스펜서 도구로 정제수의 공급에 영향을 주지 않고 배출되거나 재순환될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 형태들에 따르면, 멤브레인 증류기에 연결된 물 공급 유닛은 증발 챔버에 연결된 제 1 물 공급 도관을 포함하고, 상기 제 1 물 공급 도관은 히터를 포함한다. 이로써 처리/정제될 물은 증발 챔버에 도달할 때 이미 적합한/정확한 온도를 갖는다.
본 발명의 다양한 실시 형태들에 따르면, 멤브레인 증류기는 응축 챔버에 인접하여 위치된 냉각 챔버를 포함한다. 이로써 응축 챔버의 적합하고 효율적인 냉각이 달성된다.
본 발명의 추가 이점들 및 특징들은 다른 종속항들뿐만 아니라 바람직한 실시 형태들에 대한 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
본 발명의 상기 언급된 다른 특징들 및 이점들에 대한 보다 완전한 이해는 첨부된 도면들과 함께 바람직한 실시 형태들에 대한 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 멤브레인 증류 어셈블리의 메인 컴포넌트들의 개략도이고,
도 2는 제 1 실시 형태에 따른 멤브레인 증류 어셈블리의 저수조의 개략도이고,
도 3은 제 2 실시 형태에 따른 멤브레인 증류 어셈블리의 저수조의 개략도이고,
도 4는 멤브레인 증류 어셈블리의 물 공급 유닛의 개략도이다.
도 1은 멤브레인 증류 어셈블리의 메인 컴포넌트들의 개략도이고,
도 2는 제 1 실시 형태에 따른 멤브레인 증류 어셈블리의 저수조의 개략도이고,
도 3은 제 2 실시 형태에 따른 멤브레인 증류 어셈블리의 저수조의 개략도이고,
도 4는 멤브레인 증류 어셈블리의 물 공급 유닛의 개략도이다.
일반적으로 1로 지정된 멤브레인 증류 어셈블리(membrane distillation assembly)의 메인 컴포넌트들의 개략도를 나타내는 도 1을 먼저 참조한다.
멤브레인 증류 어셈블리(1)는 정제수, 즉 초순수(ultra-clean water)를 생성하도록 구성되는 멤브레인 증류기(membrane distiller)(2), 멤브레인 증류기(2)에 연결되고 처리될 물을 멤브레인 증류기(2)에 공급하도록 구성되는 물 공급 유닛(water supply unit)(3), 멤브레인 증류기(2)와 연결되고 멤브레인 증류기(2)로부터 정제수를 공급받도록 구성된 저수조(reservoir)(4), 및 저수조(4)에 연결되는 정제수 디스펜서 도구(purified water dispenser tool)(5)를 포함한다. 저수조(4)는 정수를 중간/임시 저장하도록 구성된다.
물 공급 유닛(3)은 물 공급원(water source)(6), 예를 들어 수도 본관, 즉 수돗물에 연결된다. 정제수 디스펜서 도구(5)는 수동으로 작동되는 노즐/핸들 또는 자동으로 제어되는 노즐일 수 있다.
멤브레인 증류기(2)는 밀봉된 증발 챔버(evaporation chamber)(7) 및 밀봉된 응축 챔버(condensation chamber)(8)를 포함하며, 상기 증발 챔버(7)와 응축 챔버(8)는 멤브레인(9)에 의해 서로 분리되어 있다. 응축 챔버(8)는 가스 챔버(gas chamber)로도 알려져 있다. 다양한 실시 형태들에 따르면 멤브레인 증류기(2)는 증발 챔버들(7)과 응축 챔버들(8)의 다수의 세트들을 포함하며, 이러한 세트들은 서로 평행하게 배치된다. 바람직하게는 각각의 증발 챔버(7)는 2개의 응축 챔버(8)와 연관되며, 상기 응축 챔버들(8)은 증발 챔버(7)의 각 측면 상에 하나씩 서로 대향하게 배치된다. 멤버레인(9)은 1000 나노미터 이하, 바람직하게는 750 나노미터 이하, 가장 바람직하게는 500 나노미터 이하의 기공 크기(pore size)를 갖는다. 멤브레인(9)은 100 나노미터 이상의 기공 크기를 갖는다. 기공 크기가 작을수록 일반적으로 더 깨끗한 물을 제공하지만 동시에 정제수의 생성이 더 느려진다. 기공들은 액체 침투를 방지할 수 있을 정도로 충분히 작아야 한다.
물 공급 유닛(3)은 응축 챔버(7)에 물을 공급하는데, 즉 증발 챔버(7)는 예를 들어 섭씨 80도 이상이고 섭씨 90도 이하의 따뜻한 물로 채워진다. 이와 같은 물은 멤브레인(9)을 관통할 수 없지만, 물과 멤브레인(9) 사이의 경계면에서 증기는 멤브레인(9)을 통해 응축 챔버(8) 내로 침투하여, 증발 챔버(7)에 오염물을 남긴다. 응축 챔버(8) 내의 온도는 증발 챔버(7) 내의 온도보다 낮은데, 즉 증발 챔버(8)는 냉각되고, 증기는 응축 챔버(8) 내에 액적들로 축적/응축될 것이다. 응축 챔버(8)는 증기의 보다 효율적인 응축이 일어나는 차가운 표면(cold surface)(10)을 포함한다. 액적은 축적되어 최종적으로 응축 챔버(8)의 바닥으로 흐를 것이고, 그로부터 정제수가 멤브레인 증류기(2)를 빠져나와 저수조(4)로 유입될 것이다. 증발 챔버(7)와 응축 챔버(8) 사이의 압력 차이는 0.5bar 이하인데, 즉 물이 멤브레인(9)을 통해 강제/압입되지 않아야 한다.
멤브레인(9)은 열적 및 화학적으로 안정한 재료로 제조되어야 하며, 바람직하게는 폴리테트라플루오로에틸렌[PTFE], 폴리프로필렌[PP], 폴리비닐리덴 플루오라이드[PVDF] 등과 같은 소수성 재료(hydrophobic material)로 제조되어야 한다.
저수조(4)는 정제수의 중간/임시 저장을 위한 적어도 2개의 탱크들(11a, 11b)을 포함한다. 탱크들(11a, 11b)은 멤브레인 증류기(2)와 정제수 디스펜서 도구(5) 사이에 서로 병렬로 연결된다. 멤브레인 증류 어셈블리(1)의 작동 동안, 제 1 탱크(11a)는 멤브레인 증류기(2)로부터 정제수로 채워지고, 제 2 탱크(11b)는 디스펜서 도구(5)에 정제수를 공급하며, 그 반대의 경우도 마찬가지이다. 이로써, 정제수의 생성과 이용이 동시에, 지속적으로 이루어질 수 있다.
제 1 탱크(11a)로부터의 정제수를 사용하기 전에, 제 1 탱크(11a)를 완전히 채울 필요는 없으며, 그 반대의 경우도 마찬가지라는 점을 지적해야 한다. 바람직하게는, 제 1 탱크(11a)는 제 2 탱크(11b) 등을 채우는 데 걸리는 시간 동안 디스펜서 도구(5)에서 정제수에 대한 수요와 동일한 정도/범위로 채워진다.
예를 들어, 웨이퍼들의 세척 동안 사용된 정제수는, 트로프(trough)/드레인(12)에 수집된 후, 다시 물 공급원(6)으로 재순환될 수 있다. 트로프/드레인(12)은 세척 단계 동안 물에 첨가된 오염물/물질이 물 공급원(6)에 도달하는 것을 방지하기 위해 적합한 필터들을 포함할 수 있다. 멤브레인 증류 어셈블리(1)는 또한 물 공급원(6)과 물 공급 유닛(3) 사이에 위치된 프리필터(prefilter)를 포함할 수 있다.
이제 제 1 개략 실시 형태에 따른 멤브레인 증류 어셈블리(1)의 저수조(4)의 개략도를 나타내는 도 2를 참조한다.
다양한 실시 형태들에 따르면, 각각의 탱크(11a, 11b)는 멤브레인 증류기(2)에 연결되고 제어 가능한 중간 밸브(14)를 갖는 중간 도관(intermediate conduit)(13), 및 정제수 디스펜서 도구(5)에 연결되고 제어 가능한 출구 밸브(16)를 갖는 출구 도관(outlet conduit)(15)을 포함한다. 탱크들(11a, 11b)은 정제수가 탱크의 가장 낮은 지점에서 탱크에 연결된 출구 도관(15)을 향해 자동으로 흐르도록 배향된다.
제 1 탱크(11a)의 정제수가 제때에 완전히 이용되지 않는 경우, 즉 제 1 탱크(11a)의 정제수의 유효 수명이 끝나기 전 및/또는 제 2 탱크(11b)가 가득 찼을 때, 제 2 탱크(11b)의 정제수가 이용되기 전에 제 1 탱크(11a)의 남은 내용물이 배출/폐기된다. 상기 배출/폐기는 디스펜서 도구(5)를 트로프/드레인(12) 내로 직접 안내하는 수동 작업일 수 있다.
이제 또한 제 2 개략 실시 형태에 따른 멤브레인 증류 어셈블리(1)의 저수조(4)의 개략도를 나타내는 도 3을 참조한다.
다양한 실시 형태들에 따르면, 각각의 탱크(11a, 11b)는 제어 가능한 배출 밸브(18)를 갖는 배출/폐기 도관(17)을 포함하며, 상기 배출 도관(17)은 디스펜서 도구(5)를 바이패스한다. 이러한 해결책을 이용하면, 하나의 탱크(11a, 11b)의 잉여 내용물의 배출/폐기가 자동으로 수행될 수 있고 및/또는 다른 탱크(11a, 11b)의 정제수가 디스펜서 도구(5)에서 이용되는 것과 동시에 수행될 수 있다. 배출 도관(17)은 바람직하게는 트로프/드레인(12)을 통해 직접적으로 또는 간접적으로 물 공급원(6)에 연결된다.
탱크(11a, 11b)를 비울 때, 탱크에 잔류물이 남지 않는 것이 중요한데, 왜냐하면 이러한 잔류물은 정제수의 다음 배치(batch)를 오염시킬 수 있기 때문이다. 다양한 실시 형태들에 따르면, 멤브레인 증류 어셈블리(1)는 가스 공급원(19), 바람직하게는 질소 등의 가스를 포함한다. 각각의 탱크(11a, 11b)는 가스 공급원(19)에 연결되고 제어 가능한 가스 밸브(21)를 갖는 가스 공급 도관(gas supply conduit)(20)을 포함한다. 가스 공급원(19)으로부터의 가압된 가스는 출구 밸브(16) 및/또는 배출 밸브(18)를 통해 탱크들(11a, 11b)을 비우는 데 사용된다. 가스 공급 도관(20)은 바람직하게는 중간 도관(13)에 인접하여 또는 중간 밸브(14) 하류의 중간 도관(13)을 통해 탱크(11a, 11b)에 연결된다.
이제 또한 멤브레인 증류 어셈블리(1)의 물 공급 유닛(3)의 개략도를 나타내는 도 4를 참조한다.
다양한 실시 형태들에 따르면, 물 공급 유닛(3)은 멤브레인 증류기(2)의 증발 챔버(7)에 연결된, 일반적으로 22로 지정된 제 1 물 공급 도관을 포함하고, 상기 제 1 물 공급 도관(22)은 히터(23)를 포함한다. 이에 따라, 증발 챔버(7)에 공급되는 물은 적합한 온도로 예열된다.
제 1 물 공급 도관(22)은 제 1 물 공급 도관(22)을 통해 증발 챔버(7)에 공급되는 물의유량 및 압력을 제어하도록 구성된 물 조절기(water regulator)(24)를 포함한다. 물 조절기(24)는 바람직하게는 증발 챔버(7) 내의 압력이 너무 높아지는 것을 방지하기 위해 자동으로 프라이밍되어야 하는 펌프로 구성된다.
다양한 실시 형태들에 따르면 물 공급 유닛(3)은 제 1 물 공급 도관(22)에 연결되는 버퍼 탱크(buffer tank)(25)를 포함한다. 바람직하게는 버퍼 탱크(25)는 히터(23)와 연관되지만, 이들은 또한 서로 직렬로 위치될 수도 있다. 또한, 급수 도관(26)은 버퍼 탱크(25) 또는 물 조절기(24)에 연결되고, 물 공급원(6)에 연결되도록 구성되며, 급수 도관(26)은 버퍼 탱크(25)를 충전하거나 물 조절기(24)를 프라이밍하기 위해, 제어 가능한 충전 밸브(charging valve)(27)를 포함한다. 다양한 실시 형태들에 따르면, 물 공급 유닛(3)은 증발 챔버(7)로부터 버퍼 탱크(25)로 연장되는 제 1 물 리턴 도관(28)을 포함하며, 상기 멤브레인 증류기(2)에서 정제되지 않은 물, 즉 멤브레인(9)을 통과하지 않은 물은 이미 상승된 온도를 가지므로 유익하게 리턴/리사이클된다. 버퍼 탱크(25)는 바람직하게는 충전 밸브(27)를 제어하기 위해, 레벨 센서(level sensor)를 포함한다. 제 1 물 공급 도관(22)은 바람직하게는 에어 벤트(air vent)를 포함한다.
물 공급 유닛(3)은 물 조절기(24)의 상류측에서 너무 높은 압력을 얻지 않도록 압력 조절기 밸브(pressure regulator valve)(29)를 포함한다. 압력 조절기 밸브(29)는 물 공급원(6)과 물 공급 유닛(3) 사이에 위치될 수 있다.
물 조절기(24)에 의해 생성된 유량은 1~5리터/분 범위에 있고, 저수조(4)에 도달하는 정제수의 생성은 1~4리터/분 범위에 있다.
다양한 실시 형태들에 따르면, 멤브레인 증류기(2)는 응축 챔버(8)에 인접하게 위치된 밀봉된 냉각 챔버(cooling chamber)(30)를 포함한다. 따라서, 냉각챔버(30)는 차가운 표면(10)을 제공하도록 구성된다. 바람직하게는 멤브레인 증류기(2)는 냉각 챔버(30)와 응축 챔버(8)를 서로 분리하는 필름/파티션(partition)/포일(foil)(31)을 포함하며, 즉 차가운 표면(10)은 필름/격벽(31)의 일부이다. 냉각 챔버(30)는 액체/물 또는 기체를 포함한다. 차가운 표면(10)은 대안적으로 냉각 블록/장치의 일부일 수 있다.
다양한 실시 형태들에 따르면, 필름(31)의 두께는 0.08 밀리미터 이상이며 0.25 밀리미터 이하이고, 바람직하게는 0.1 밀리미터 이상이며 0.2 밀리미터 이하이다. 이에 따라, 필름(31)은 변형을 견딜 수 있고 설치가 용이하면서도, 여전히 낮은 단열 효과(insulation effect)를 갖는다. 차가운 표면(10)은 정제수된 물이 아래로 흐르기 쉽도록 가능한 한 매끄러워야 한다. 바람직하게는, 필름(31)은 정제수가 아래로 흐르는 것을 용이하게 하기 위해, 소수성이다. 필름(31)은 바람직하게는 폴리비닐리덴 플루오라이드[PVDF]와 같은 소수성 물질이다.
다양한 실시 형태들에 따르면, 물 공급 유닛(3)은 멤브레인 증류기(2)의 냉각 챔버(30)에 연결되는 일반적으로 32로 지정된 제 2 물 공급 도관을 포함하고, 제 2 물 공급 도관(32)은 냉각기(cooler)(33)를 포함한다. 따라서, 냉각 챔버(30)의 물은 응축 챔버(8)의 증기를 정제수로 효율적으로 응축시키기에 적합한 온도를 갖는다.
제 2 물 공급 도관(32)은 제 2 물 공급 도관(32)을 통해 냉각 챔버(30)로 공급되는 물의 유량 및 압력을 제어하도록 구성된 물 조절기(34)를 포함한다. 물 조절기(34)는 바람직하게는 냉각 챔버(30)의 압력이 너무 높아지는 것을 방지하기 위해 자동으로 프라이밍되어야 하는 펌프로 구성된다.
다양한 실시 형태들에 따르면 물 공급 유닛(3)은 제 2 물 공급 도관(32)에 연결된 버퍼 탱크(35)를 포함한다. 바람직하게는 버퍼 탱크(35)는 냉각기(33)와 연관되지만, 이들은 또한 서로 직렬로 위치될 수 있다. 또한, 급수 도관(36)은 버퍼 탱크(35) 또는 물 조절기(34)에 연결되고, 물 공급원(6)에 연결되도록 구성되며, 급수 도관(36)은 버퍼 탱크(35)를 충전하거나 물 조절기(34)에 물을 공급하기 위해 제어 가능한 충전 밸브(37)를 포함한다. 다양한 실시 형태들에 따르면, 물 공급 유닛(3)은 냉각 챔버(30)로부터 버퍼 탱크(35)로 연장되는 제 2 물 리턴 도관(38)을 포함하며, 상기 냉각수는 물 사용을 감소시키므로 유익하게 리턴/리사이클된다.
버퍼 탱크(35)는 바람직하게는 충전 밸브(37)를 제어하기 위해, 레벨 센서를 포함한다. 제 2 물 공급 도관(32)은 바람직하게는 에어 벤트를 포함한다.
냉각기(33)는 전기 에너지를 이용하여 장치의 일측으로부터 타측으로 열을 전달하는 펠티에르(Peltiere) 장치와 같은 열전 히트 펌프(thermoelectric heat pump)인 것이 바람직하다. 열은 제 2 물 공급 도관(32), 바람직하게는 버퍼 탱크(35)의 액체/물로부터 주변 공기로 전달된다. 대안적인 실시 형태들에 따르면, 이러한 열전 히트 펌프는 냉각 챔버(30)와 직접적으로 연관된다.
적어도 저수조(4) 및 응축 챔버(8)로부터 디스펜서 도구(5)로 연장되는 도관들은 바람직하게는 정제수의 흐름을 용이하게 하기 위해 정제수를 향하는 소수성 표면들을 갖도록 처리된다.
본 발명의 가능한 변형들
본 발명은 단지 예시적이고 예시 목적을 갖는, 도면들에 도시되고 전술한 실시 형태들에만 제한되지 않는다. 본 특허 출원은 본 명세서에 설명된 바람직한 실시 형태들의 모든 수정들 및 변형들을 포괄하도록 의도되었으며, 결과적으로 본 발명은 첨부된 청구범위의 표현에 의해 정의되며 설비는 첨부된 청구범위의 틀 내에서 가능한 모든 방식으로 수정될 수 있다.
또한 위, 아래, 상부, 하부 등과 같은 용어에 대한/관련된 모든 정보는, 도면들에 따라 방향이 지정된 설비를 이용하고, 참조 번호를 올바른 방식으로 읽을 수 있도록 방향이 지정된 도면들을 이용하여, 해석/읽혀져야 한다는 점도 지적되어야 한다. 결과적으로, 이러한 용어들은 단지 도시된 실시 형태들에서의 상대적인 관계를 나타낼 뿐이며, 이 관계는 본 발명에 따른 설비가 다른 구조/설계로 제공되는 경우 변경될 수 있다.
또한, 특정 실시 형태의 특징들이 다른 실시 형태의 특징들과 조합될 수 있다는 것이 명시적으로 언급되어 있지 않더라도, 조합이 가능하다면 그 조합은 명백한 것으로 간주되어야 한다는 점도 지적되어야 한다.
Claims (15)
- 정제수(purified water)를 제공하기 위한 멤브레인 증류 어셈블리(1)로서, 상기 멤브레인 증류 어셈블리(1)는,
- 정제수를 생성하도록 구성된 멤브레인 증류기(2) - 상기 멤브레인 증류기(2)는 증발 챔버(7) 및 응축 챔버(8)를 갖고, 상기 증발 챔버(7)와 상기 응축 챔버(8)는 멤브레인(membrane)(9)에 의해 서로 분리됨 -,
- 상기 멤브레인 증류기(2)에 연결되는 저수조(reservoir)(4) - 상기 저수조는 정제수의 중간 저장을 위해 구성됨 -,
- 상기 멤브레인 증류기(2)에 연결된 물 공급 유닛(water supply unit)(3), 및
- 상기 저수조(4)에 연결된 정제수 디스펜서 도구(purified water dispenser tool)(5)를 포함하고,
상기 저수조(4)는 정제수의 중간 저장을 위한 적어도 2개의 탱크들(11a, 11b)을 포함하고, 상기 탱크들(11a, 11b)은 상기 멤브레인 증류기(2)와 상기 정제수 디스펜서 도구(5) 사이에 서로 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는, 멤브레인 증류 어셈블리(1). - 제 1 항에 있어서, 각각의 탱크(11a, 11b)는:
- 상기 멤브레인 증류기(2)에 연결되고 제어 가능한 중간 밸브(14)를 갖는 중간 도관(intermediate conduit)(13), 및
- 상기 정제수 디스펜서 도구(5)에 연결되고 제어 가능한 출구 밸브(16)를 갖는 출구 도관(outlet conduit)(15)을 포함하는, 멤브레인 증류 어셈블리(1). - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 각각의 탱크(11a, 11b)는:
- 제어 가능한 배출 밸브(18)를 갖는 배출 도관(discharge conduit)(17)
을 포함하고, 상기 배출 도관(17)은 상기 디스펜서 도구(5)를 바이패스하는, 멤브레인 증류 어셈블리(1). - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 멤브레인 증류 어셈블리(1)는 가스 공급원(gas source)(19)을 포함하고, 각각의 탱크(11a, 11b)는:
- 상기 가스 공급원(19)에 연결되고 제어 가능한 가스 밸브(21)를 갖는 가스 공급 도관(gas supply conduit)(20)을 포함하는, 멤브레인 증류 어셈블리(1). - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 물 공급 유닛(3)은,
- 상기 증발 챔버(7)에 연결된 제 1 물 공급 도관(22)을 포함하고, 상기 제 1 물 공급 도관(22)은 히터(23)를 포함하는, 멤브레인 증류 어셈블리(1). - 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 물 공급 도관(3)은,
- 상기 제 1 물 공급 도관(22)을 통해 상기 증발 챔버(7)에 공급되는 물의 유량 및 압력을 제어하도록 구성된 물 조절기(water regulator)(24)를 포함하는, 멤브레인 증류 어셈블리(1). - 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 물 공급 유닛(3)은,
- 상기 제 1 물 공급 도관(22)에 연결되는 버퍼 탱크(buffer tank)(25), 및
- 상기 버퍼 탱크(25)에 연결되고 물 공급원(6)에 연결되도록 구성된 급수 도관(26)을 포함하고, 상기 급수 도관(26)은 제어 가능한 충전 밸브(charging valve)(27)를 포함하는, 멤브레인 증류 어셈블리(1). - 제 7 항에 있어서, 상기 물 공급 유닛(3)은,
- 상기 증발 챔버(7)로부터 상기 버퍼 탱크(25)로 연장되는 제 1 물 리턴 도관(return conduit)(28)을 포함하는, 멤브레인 증류 어셈블리(1). - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 멤브레인 증류기(2)는 상기 응축 챔버(8)에 인접하게 위치된 냉각 챔버(cooling chamber)(30)를 포함하는, 멤브레인 증류 어셈블리(1).
- 제 9 항에 있어서, 상기 멤브레인 증류기(2)는 상기 냉각 챔버(30)와 상기 응축 챔버(8)를 서로 분리하는 필름(film)(31)을 포함하는, 멤브레인 증류 어셈블리(1).
- 제 10 항에 있어서, 상기 필름(31)의 두께는 0.08 밀리미터 이상이며 0.25 밀리미터 이하이고, 바람직하게는 0.1 밀리미터 이상이며 0.2 밀리미터 이하인, 멤브레인 증류 어셈블리(1).
- 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 물 공급 유닛(3)은,
- 상기 냉각 챔버(30)에 연결되는 제 2 물 공급 도관(32)을 포함하고, 상기 제 2 물 공급 도관(32)은 냉각기(33)를 포함하는, 멤브레인 증류 어셈블리(1). - 제 12 항에 있어서, 상기 제 2 물 공급 도관(32)은,
- 상기 제 2 물 공급 도관(32)을 통해 상기 냉각 챔버(30)로 공급되는 물의 유량 및 압력을 제어하도록 구성된 물 조절기(34)를 포함하는, 멤브레인 증류 어셈블리(1). - 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서, 상기 물 공급 유닛(3)은,
- 상기 제 2 물 공급 도관(32)에 연결되는 버퍼 탱크(35), 및
- 상기 버퍼 탱크(35)에 연결되고 물 공급원(6)에 연결되도록 구성된 급수 도관(36)을 포함하고, 상기 급수 도관(36)은 제어 가능한 충전 밸브(37)를 포함하는, 멤브레인 증류 어셈블리(1). - 제 14 항에 있어서,
상기 물 공급 유닛(3)은, - 상기 냉각 챔버(30)로부터 상기 버퍼 탱크(35)로 연장되는 제 2 물 리턴 도관(38)을 포함하는, 멤레브인 증류 어셈블리(1).
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