고순도 주사용증류수의 제조장치(Apparatus for manufacturing high-purity distilled water for injection)

(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)
(45) 공고일자 2013년07월24일
(11) 등록번호 10-1289852
(24) 등록일자 2013년07월19일
(51) 국제특허분류(Int. Cl.)
C02F 1/04 (2006.01) B01D 3/00 (2006.01)
(21) 출원번호 10-2011-0017776
(22) 출원일자 2011년02월28일
심사청구일자 2011년02월28일
(65) 공개번호 10-2012-0098075
(43) 공개일자 2012년09월05일
(56) 선행기술조사문헌
JP2003001143 A*
US03898134 A*
KR1019990065740 A
KR1019990065739 A
*는 심사관에 의하여 인용된 문헌
(73) 특허권자
화인에프.에이 주식회사
경기도 화성시 봉담읍 세자로 348
(72) 발명자
박종현
서울특별시 동작구 사당로26길 90 (사당동)
(74) 대리인
김기향, 연성흠
전체 청구항 수 : 총 3 항 심사관 : 김광철
(54) 발명의 명칭 고순도 주사용증류수의 제조장치
(57) 요 약
본 발명은 연속적인 공정으로 증류수를 제조하는 장치에 있어서: 전방증류컬럼(11)과 적어도 하나 이상의 중간증
류컬럼(13) 및 후방증류컬럼(15)이 순차적으로 급수관(24)과 환수관(26)을 개재하여 열교환기(34)에 연결되고,
상기 후방증류컬럼(15)과 열교환기(34) 사이에 이물질을 분리하는 분리기(40)가 설치되며, 상기 분리기(40)는 내
관(41)과 외관(42) 사이에 나선대(43)를 구비하는 구조로 형성되고, 외관(42)의 측면에는 인입구(45)를
구비하며, 외관(42)의 상하로 각각 인출구(46)와 배출구(48)를 구비하고, 후방증류컬럼(15)의 바이패스관(28)은
인입구(45)에 연결되고, 인출구(46)는 열교환기(34)에 연결되며, 배출구(48)는 드레인탱크(38)에 연결되는 것을
특징으로 한다.
이에 따라, 설비와 유지관리 상의 비용 부담이 크지 않으면서 생산량 변동에 따른 유연한 생산관리를 구현하여
의약용 증류수의 생산량과 함께 순도를 크게 향상할 수 있는 효과가 있다.
대 표 도
등록특허 10-1289852
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특허청구의 범위
청구항 1
연속적인 공정으로 증류수를 제조하는 장치에 있어서:
전방증류컬럼(11)과 적어도 하나 이상의 중간증류컬럼(13) 및 후방증류컬럼(15)이 순차적으로 급수관(24)과 환
수관(26)을 개재하여 열교환기(34)에 연결되고,
상기 후방증류컬럼(15)과 열교환기(34) 사이에 이물질을 분리하는 분리기(40)가 설치되며,
상기 분리기(40)는 내관(41)과 외관(42) 사이에 나선대(43)를 구비하는 구조로 형성되고, 외관(42)의 측면에는
인입구(45)를 구비하며, 외관(42)의 상하로 각각 인출구(46)와 배출구(48)를 구비하고, 후방증류컬럼(15)의 바
이패스관(28)은 인입구(45)에 연결되고, 인출구(46)는 열교환기(34)에 연결되며, 배출구(48)는 드레인탱크(38)
에 연결되는 것을 특징으로 하는 고순도 주사용증류수의 제조장치.
청구항 2
제1항에 있어서,
상기 전방증류컬럼(11)과 중간증류컬럼(13) 및 후방증류컬럼(15)은 순차적으로 바이패스관(28)으로 연결되는 것
을 특징으로 하는 고순도 주사용증류수의 제조장치.
청구항 3
삭제
청구항 4
삭제
청구항 5
제1항에 있어서,
상기 전방증류컬럼(11)과 중간증류컬럼(13) 사이에 프리히터(30)를 더 구비하여 전방증류컬럼(11)에 보조적인
가열원을 제공하는 것을 특징으로 하는 고순도 주사용증류수의 제조장치.
명 세 서
기 술 분 야
본 발명은 고순도 주사용증류수의 제조장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 설비와 유지관리에 따른 비용[0001]
부담이 크지 않으면서 의약용 증류수의 생산량과 함께 순도를 크게 향상할 수 있는 고순도 주사용증류수의 제조
장치에 관한 것이다.
배 경 기 술
세계의 주요 학회와 표준화기구 등은 실험실용 물을 분류하는 기준을 설정하여 사용하는 바, 물의 사용목적에[0002]
따라 다소 차이가 있지만 일반적으로 3단계 분류의 규격마다 항목별 오염한계를 정해놓고 있다. 순수 제조용 증
류장치는 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 케이스(1)의 일측에서 버튼[0003]
(15)(16)의 작동으로 밸브(17)(18)를 통해 증류수 또는 초순수가 선택적으로 배출되도록 구성하고, 상기 케이스
(1)의 내측에 증발기(2)를 설치하여 냉각기(5)와 증기상승관(4)으로서 상호 연결하며, 상기 증발기(2)의 일측에
는 산성용액주입구(7)를 구비하고, 하측에는 증류수통(8)을 냉각기(5)와 연결하며, 측방에는 증류수펌프(11)와
초순수펌프(12)를 각각 설치하고, 초순수펌프(12)는 다단으로 설치된 카본필터(13), 이온카트리지(14), 최종필
터(20)와 순차적으로 연결하여 증류수가 통과되면서 초순수를 제조하는 구성을 제안한다.
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이는 주로 실험실, 미생물 배양, 화학 실험 및 반도체 세척용 등 다양한 용도로 사용할 수 있는 증류수나 초순[0004]
수를 제조하는 것으로서, 설치공간을 감소시켜 비교적 좁은 공간에서도 합리적으로 사용할 수 있는 효과를 기대
한다. 그러나 이와 같은 방식에 의하면 실험실용도이므로 대량 생산성이 미흡하고, 의약용의 고순도를 유지하기
곤란한 단점이 있다.
다른 예로, 본 출원인(발명자)에 의한 한국 등록특허공보 제0243518호의 "고순도 증류수 제조를 위한 증류장[0005]
치"는 다수의 증류탑을 일렬로하여 맨 마지막 증류탑으로부터 첫 번째 증류탑에 공급수가 경유하여 인입토록 구
비하되, 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 열
교환과정에서 증발이 안된 공급수는 상기 두 번째 증류탑으로 역순환시키면서 (중략) 최종적으로 상기 열원수용
공간에 수집된 열원증기 및 응축수와 상기 열원 증기에 의해 증발된 증기를 냉각하여 증류수를 제조하는 구성을
제안한다.
이는 공급수의 다단 정제과정에 의하여 불순물과 이물질이 극소화된 고순도의 증류수의 제조가 가능한 효과를[0006]
기대한다. 그러나, 양산수요의 변동에 따라 생산량을 증대하는 경우 초기의 순도를 유지하기 곤란하고 순도를
향상시키려면 생산량 저하를 감수해야 하므로 유연한 생산관리 측면의 단점이 있다.
발명의 내용
해결하려는 과제
상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 설비와 유지관리에 따른 비용 부담이 크지 않[0007]
으면서 의약용 증류수의 생산량과 함께 순도를 크게 향상할 수 있는 고순도 주사용증류수의 제조장치를 제공하
는 데 있다.
과제의 해결 수단
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 연속적인 공정으로 증류수를 제조하는 장치에 있어서: 전방증류컬럼과[0008]
적어도 하나 이상의 중간증류컬럼 및 후방증류컬럼이 순차적으로 급수관과 환수관을 개재하여 열교환기에 연결
되고, 상기 후방증류컬럼과 열교환기 사이에 이물질을 분리하는 분리기가 설치되며, 상기 분리기는 내관과 외관
사이에 나선대를 구비하는 구조로 형성되고, 외관의 측면에는 인입구를 구비하며, 외관의 상하로 각각 인출구와
배출구를 구비하고, 후방증류컬럼의 바이패스관은 인입구에 연결되고, 인출구는 열교환기에 연결되며, 배출구는
드레인탱크에 연결되는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 따르면 상기 다수의 증류컬럼은 순차적으로 바이패스관으로 연결되는 것을 특징으로 한다.[0009]
또, 본 발명에 따르면 상기 분리기는 내관과 외관 사이에 나선대를 구비하는 구조로 형성되고, 외관의 측면에[0010]
인입구를 구비하며, 외관의 상하로 각각 인출구와 배출구를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 분리기는 후방증류컬럼의 바이패스관을 인입구에 연결하고, 인출구를 열교환기에 연결하고, 배출구[0011]
를 드레인탱크에 연결하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 따르면 상기 전방증류컬럼과 중간증류컬럼 사이에 프리히터를 더 구비하여 전방증류컬럼에 보조[0012]
적인 가열원을 제공하는 것을 특징으로 한다.
발명의 효과
이상과 같이 본 발명의 고순도 주사용증류수의 제조장치에 의하면, 설비와 유지관리 상의 비용 부담이 크지 않[0013]
으면서 생산량 변동에 따른 유연한 생산관리를 구현하여 의약용 증류수의 생산량과 함께 순도를 크게 향상할 수
있는 효과가 있다.
도면의 간단한 설명
도 1은 본 발명에 따른 제조장치를 전체적으로 나타내는 구성도[0014]
도 2는 본 발명에 따른 제조장치의 요부를 확대하여 나타내는 구성도
발명을 실시하기 위한 구체적인 내용
등록특허 10-1289852
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이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.[0015]
본 발명은 연속적인 공정으로 증류수를 제조하는 장치에 관련되는 것으로, 생산량 변동에 따른 유연한 생산관리[0016]
를 기반으로 하여 생산성과 함께 품질(순도)을 향상하기 위한 과제를 달성한다.
본 발명에 따르면 다수의 증류컬럼(11)(13)(15)이 순차적으로 급수관(24)과 환수관(26)을 개재하여 열교환기[0017]
(34)에 연결된다. 도 1을 참조하면, 다수의 증류컬럼(11)(13)(15)에서 좌측단을 전방증류컬럼(11)으로 정의하고
우측단을 후방증류컬럼(15)으로 정의하며 그 중간의 것을 중간증류컬럼(13)으로 정의한다. 전방증류컬럼(11)은
스팀관(22)을 개재하여 플랜트스팀장치(17)에 연결되고, 후방증류컬럼(15)은 열교환기(34)를 거쳐 급수기(32)에
연결된다. 이에 따라, 급수된 물(정수)이 급수관(24)을 통하여 후방증류컬럼(15)에서 전방증류컬럼(11)으로 흐
르고, 전방증류컬럼(11)에서 스팀으로 가열되어 증류되고, 증류된 고온의 물이 환수관(26)을 통하여 전방증류컬
럼(11)에서 후방증류컬럼(15)으로 흐르고, 열교환기(34)와 냉각기(36)를 거쳐 상온 상태로 인출된다. 상세한 구
성과 작동은 전술한 선행기술의 한국 등록특허공보 제0243518호를 참조한다.
이때, 상기 다수의 증류컬럼(11)(13)(15)은 순차적으로 바이패스관(28)으로 연결된다. 전방증류컬럼(11)에서 환[0018]
수관(26)으로 유입되지 못한 잔량은 바이패스관(28)을 통하여 좌측단의 중간증류컬럼(13)로 유입된다. 이와 같
은 방식으로 후방증류컬럼(15)에서 환수관(26)으로 유입되지 못한 잔량을 다른 경로로 유도하도록 후방증류컬럼
(15)에도 바이패스관(28)을 설치한다. 환수관(26)은 순차적인 증류컬럼(11)(13)(15)을 거치면서 내부에서 정수
를 거친 증류수를 이송하지만, 생산량 변동에 따라 일측 증류컬럼에서 미처 정수되지 못하면 바이패스관(28)을
통하여 다음 단계의 증류컬럼으로 이송시킨다. 각각의 증류컬럼(11)(13)(15) 사이에서 바이패스관(28)은 복수의
경로로 연결하면서 오리피스를 개재하는 것이 좋다.
또, 본 발명에 따르면 상기 증류컬럼(11)(13)(15) 중의 후방증류컬럼(15)과 열교환기(34) 사이에 이물질을 분리[0019]
하는 분리기(40)가 설치된다. 급수기(32)는 정수된 물을 증류컬럼(11)(13)(15)에서 증류하지만 이물질이 혼재
또는 축적될 수 있다. 분리기(40)는 증류수가 환수되는 최종 단계인 후방증류컬럼(15)과 열교환기(34) 사이에
설치된다.
이때, 상기 분리기(40)는 내관(41)과 외관(42) 사이에 나선대(43)를 구비하는 구조로 형성되고, 외관(42)의 측[0020]
면에 인입구(45)를 구비하며, 외관(42)의 상하로 각각 인출구(46)와 배출구(48)를 구비한다. 내관(41)과 외관
(42)은 동심 상으로 설치되며, 내관(41)의 길이는 외관(42)의 60~80% 범위로 한다. 내관(41)의 외주면과 외관
(42)의 내주면이 형성하는 공간에 나선구조의 나선대(43)를 형성한다. 증류수는 인입구(45)로 유입되어 나선대
(43)를 거치면서 이물질을 원심력으로 분리하여 배출구(48)로 보내고 정수된 순수가 인출구(46)로 인출된다. 내
관(41)과 외관(42)의 재질은 스테인레스강 또는 동등 이상품을 사용하고, 내압 8~10기압과 내열온도 170~190℃
범위로 선정한다.
이때, 본 발명의 상기 분리기(40)는 후방증류컬럼(15)의 바이패스관(28)을 인입구(45)에 연결하고, 인출구(46)[0021]
를 열교환기(34)에 연결하고, 배출구(48)를 드레인탱크(38)에 연결한다. 이에 따라, 측면의 후방증류컬럼(15)의
바이패스관(28)에서 인입구(45)를 통하여 증류수가 유입되고, 원심 낙하되는 이물질이 일부 증류수와 함께 하방
향의 배출구(48)를 통하여 드레인탱크(38)로 보내지고, 정수되어 순도가 높아진 증류수가 상방향의 인출구(46)
를 통하여 열교환기(34)로 보내지는 작동을 구현한다.
한편, 분리기(40)는 내관(41)의 외주면과 외관(42)의 내주면이 형성하는 공간의 유로 단면적이 하류로 갈수록[0022]
축소되도록 하는 것이 유속을 증가시켜 이물질을 원활하게 분리하는 측면에서 유리하다.
이와 같은 방식에 의하면 최종 단계에서 증류수의 순도를 25~35% 정도 향상할 수 있다. 분리기(40)가 외부에 노[0023]
출되므로 유지보수 또는 교체가 용이하고, 생산량 변동에 따른 유연한 제어가 용이하다.
또, 본 발명에 따르면 상기 전방증류컬럼(11)과 중간증류컬럼(13) 사이에 프리히터(30)를 더 구비하여 전방증류[0024]
컬럼(11)에 보조적인 가열원을 제공하는 것을 특징으로 한다. 프리히터(30)는 전방증류컬럼(11) 및 그에 이웃하
는 좌측단의 중간증류컬럼(13) 사이에 설치되고, 플랜트스팀장치(17)의 스팀관(22)에서 스팀을 공급받도록 연결
된다. 이와 같이 프리히터(30)는 전방증류컬럼(11)을 보조하는 가열원으로서 증류 작용을 촉진할 수 있으므로
생산량 변동에 연동하는 생산관리의 유연성에 일조할 수 있다.
본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및[0025]
변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예
들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.
등록특허 10-1289852
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부호의 설명
11: 전방증류컬럼 13: 중간증류컬럼[0026]
15: 후방증류컬럼 17: 플랜트스팀장치
22: 스팀관 24: 급수관
26: 환수관 28: 바이패스관
30: 프리히터 32: 급수기
34: 열교환기 36: 냉각기
38: 드레인탱크 40: 분리기
41: 내관 42: 외관
43: 나선대
등록특허 10-1289852
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도면
도면1
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도면2
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