KR100188328B1 - Corrosion and scale preventing apparatus for steel pipe - Google Patents
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Abstract
본 발명은 철재배관내의 부식 및 스케일 발생 방지장치에 관한 것으로, 내부에 다수개의 볼타전지 단위셀로 형성되는 볼타전지와, 상기 볼타전지의 알루미늄합금 아연봉상에 일정간격으로 배열된 세라믹 평판부재를 내부에 장착하여 볼타전지에 의한 전지현상과 세라믹 평판부재로부터 나오는 원적외선의 파장을 이용하여 용수와 접촉되는 철표면의 전위를 음극화하여 물의 기능적 위치를 부식되지 않는 부동태의 상태로 변화시키고, 배수관내에서의 스케일 현상을 일으키는 이온의 정전용량에 일정한 전기장을 인가시켜 배수관 내측벽면으로 작용되는 침전물의 부착력을 상쇄시키도록 함으로써 스케일 현상의 발생을 방지하여 종래의 화학적 약품이나 물리적처리 기술을 이용함에 따른 철재 배관내에서의 부식 및 스케일 현상의 발생을 효과적으로 방지하지 못하고 또한 관리상의 어려움이나 많은 유지비용의 소요등의 문제점을 해결할 수 있다.The present invention relates to a device for preventing corrosion and scale generation in a steel pipe, comprising a voltaic battery formed of a plurality of voltaic battery unit cells therein, and a ceramic flat member arranged at regular intervals on an aluminum alloy zinc rod of the voltaic battery. By using the battery phenomenon caused by voltaic battery and the wavelength of far-infrared rays emitted from the ceramic plate member to make the potential of the iron surface in contact with the water cathodic and change the functional position of the water into a non-corrosive state. By applying a constant electric field to the capacitance of ions causing the scale phenomenon to cancel the adhesion of deposits acting on the inner wall surface of the drain pipe, preventing the occurrence of scale phenomenon, the steel pipes by using the conventional chemical or physical treatment technology The corrosion and scale phenomenon in the It can also prevent problems such as management difficulties or high maintenance costs.
Description
제1a도는 본 발명에 따른 철재배관내의 부식및 스케일 발생 방지장치의 단면도.Figure 1a is a cross-sectional view of the corrosion and scale generation device in the steel pipe according to the present invention.
제1b도는 제1a도의 A-A 선에 따른 단면도.FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG. 1A.
제2a도는 본 발명에 따른 정화수단의 사시도.Figure 2a is a perspective view of the purifying means according to the present invention.
제2b도는 상기 제2a도에 도시된 정화수단내에 수용된 하나의 볼타전지 셀의 사시도.FIG. 2B is a perspective view of one voltaic battery cell housed in the purifying means shown in FIG. 2A.
제2c도는 상기 제2b도의 B 부 상세도.FIG. 2C is a detailed view of portion B of FIG. 2B. FIG.
제3a도와 제3b도는 철과 물의 부식관계를 도시한 푸어베이크 다이어그램 (Pourbaik Diagram).Figures 3a and 3b show a Pourbaik Diagram showing the corrosion relationship between iron and water.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
3 : 알루미늄합금 아연봉 4 : 다공함 본체부3: aluminum alloy zinc rod 4: porous body part
5 : 알루미늄 코일 6,11 : 다공함 덮개5: aluminum coil 6,11: porosity cover
7 : 은합금 코일 9 : 세라믹 평판부재7 silver alloy coil 9 ceramic plate member
10 : 철재 다공함 12 : 결착홈10: steel porous box 12: binding groove
13,14,16 : 관통홈 15 : 철재 통수관13,14,16: through groove 15: steel pipe
17 : 입구부 19 : 출구부17: inlet 19: outlet
21 : 배출부21: discharge part
30 : 철재배관내의 부식및 스케일 발생방지 장치30: Corrosion and scale occurrence prevention device in steel pipe
50 : 정화수단 70 : 볼타전지의 단위셀50: purification means 70: unit cell of voltaic battery
본 발명은 철재배관내의 부식 및 스케일(Scale) 발생 방지장치에 관한 것으로, 특히 볼타전지(Voltaic Cell; 갈바니 전지라고도 함.)의 작용 원리와 세라믹(Ceramic)을 이용한 원적외선 파장을 적용하여 철재배관내에서 발생되는 관내의 부식 및 스케일의 발생을 방지하는 철재배관내의 부식 및 스케일 발생 방지장치에 관한 것이다.The present invention relates to a device for preventing corrosion and scale generation in a steel pipe, and in particular, by applying the principle of operation of a voltaic cell (also referred to as a galvanic cell) and far-infrared wavelength using ceramic. The present invention relates to a device for preventing corrosion and scale generation in steel pipes to prevent the occurrence of corrosion and scale in the pipe.
일반적으로 물속에는 광물질, 금속원소, 기체등의 다양한 원소들이 존재하고 특히 철과 물이 서로 접할 경우 물속에 함유된 상기의 원소들의 화학적 결합에 의해 철표면에서 철이 부식되는 부식현상이 일어남과 아울러, 철표면상에 침전물 또는 이물질이 접착됨에 의해 배수관내에서의 용수의 흐름 또는 열전달을 방해하는 스케일(SCALE) 현상등이 발생된다.In general, there are various elements such as minerals, metal elements, and gases in water, and especially when iron and water are in contact with each other, the corrosion of iron on the surface of iron is caused by chemical combination of the elements contained in water. Sediment or foreign matter adheres to the iron surface, causing the phenomenon of scale (SCALE) that prevents water flow or heat transfer in the drain pipe.
상기 철재배관내에서의 부식현상은 철의 표면부에서 양극으로 작용하는 부위와 음극으로 작용하는 부위가 한조가 되어 물이 전해질로 작용하여 전자의 흐름이 야기됨으로써 나타나는 전기 화학적 현상이다.Corrosion in the iron pipe is an electrochemical phenomenon that is caused by the flow of electrons by causing water to act as an electrolyte and a portion serving as an anode and a cathode serving as a surface portion of the iron.
즉, 철성분과 물속에 함유된 산소성분의 산화 및 환원작용에 의해 철표면부에서 Fe(OH)3을 형성함으로써 녹이 생성되어 이뤄지는 것이다.That is, rust is formed by forming Fe (OH) 3 on the iron surface by oxidation and reduction of the iron component and the oxygen component contained in the water.
또한 스케일 현상은 물속에 함유되어 있는 Ca+2등의 원소가 철재표면의 Fe-2원소와 서로 반응하여 침전물을 형성하게 되며, 상기 침전물은 배수관내의 벽면에 부착되어 시간이 지남에 따라 적충되어 배수관내의 직경을 작게 하고 결국 배수관 내에서의 원활한 배수 또는 열전달등을 이루지 못하게 하는 현상이다.In addition, in the scale phenomenon, elements such as Ca +2 contained in the water react with Fe -2 elements on the iron surface to form a precipitate, and the precipitate is attached to the wall in the drain pipe and accumulates over time. It is a phenomenon that the diameter of the inside is made small and eventually does not achieve smooth drainage or heat transfer in the drain pipe.
따라서, 상기와 같이 철재 배수관의 부식 및 스케일 현상이 발생될 경우, 배수관의 수명단축, 열에너지 손실등으로 인한 막대한 손실을 초래하게 되므로, 상기와 같은 철재 배수관의 부식 및 스케일 현상의 발생을 방지하기 위하여 일반적으로 화학약품처리 방법이나 또는 고주파이용법, 초음파법, 전기투여법등의 물리적 처리법등을 이용하고 있다.Therefore, when the corrosion and scale phenomenon of the steel drain pipe occurs as described above, it causes a huge loss due to shortening the life of the drain pipe, loss of thermal energy, etc., in order to prevent the occurrence of corrosion and scale phenomenon of the steel drain pipe as described above. In general, chemical treatment methods or physical treatment methods such as high frequency use, ultrasonic method, and electric administration are used.
상기 화학약품을 이용한 처리법은 관리가 어렵고 유지비용이 많이 소요될 뿐만 아니라 화학약품의 과다투여에 의한 2차 오염도가 문제가 되어 실제적인 효과를 얻을 수 없으며, 또한 물리적 처리법을 이용하는 경우에는 이 분야에 다양한 연구가 이뤄지고 있으나 아직까지 그 효과는 극히 미미한 상태로서 녹 부식방지 및 스케일현상의 발생을 억제하는 면에서의 효과가 불완전하여 여전히 배관의 빈번한 교체등을 해야하는 문제점을 안고 있다.The treatment method using the chemical is difficult to manage and costly to maintain, and the second pollution caused by the overdose of the chemical becomes a problem, and a practical effect is not obtained. Although the research is being conducted, the effect is still insignificant, and the effect of preventing rust corrosion and suppressing scale phenomenon is incomplete, and there is still a problem of frequent replacement of pipes.
특히 현재까지 제시되어 있는 철재배관내의 부식방지를 위한 종래의 기술의 일 예로서, 특허공고 제 89-520호가 있다.In particular, Patent Publication No. 89-520 is an example of a conventional technique for preventing corrosion in steel pipes that has been proposed to date.
상기 특허공고 제 89-520호는 기공지되어 있는 볼타전지의 원리를 적용하여 철재배관내의 녹 발생을 방지하고 배수관내의 불순물을 제거하도록 한 장치로서, 그 구성은 아연합금 링코아(4,6)에 은도금 동코일(3,7)을 감은 1조 이상을 배수구(2')가 형성된 철재 케이스(2) 내에 수용하되, 다수의 구멍(1')이 뚫려 있는 철재 통수관(1) 둘레에 꿰어 배설시키고 상기 철재 케이스(2) 내벽에 접촉이 되게 동코일 와이어(9)를 배설시키며, 상기 동코일 와이어(9)의 한 단부에서 연장된 와이어가 상기 아연합금 링코아(4,6)를 휘감아 지지하고 철재 케이스(2)의 양단에 덮판(7,8)을 나사결합시킨 구조로 되어 있다.Patent Publication No. 89-520 is a device to prevent the occurrence of rust in the steel pipes and to remove impurities in the drain pipe by applying the principle of the voltaic battery, which is known in the structure, the zinc alloy ring core (4, 6) One or more sets of silver-plated copper coils 3 and 7 are housed in a steel case 2 having a drain hole 2 ', and threaded around a steel water pipe 1 having a plurality of holes 1'. The copper coil wire 9 is disposed so as to be in contact with the inner wall of the steel case 2, and the wire extending from one end of the copper coil wire 9 is wound around the zinc alloy ring cores 4 and 6. The support plates 7 and 8 are screwed together at both ends of the steel case 2.
상기와 같이 구성된 종래기술의 일실시예서는 철재 케이스(2) 내에 수용된 볼타전지의 원리를 이용하여 물속에 용해된 O2, 및 불순물(NaCl, NaHCO2, CaSO4)등을 제거시키고, 또한 아연합금 링코아(4,6)가 철재배관 및 철재 케이스(2)에 대한 희생양극으로 작용하여 철재의 부식을 억제시키는 장치로서, 상기 장치를 보일러 배관이나 기타 급배수 배관에 채용하여 철재배관내의 부식발생을 억제시키도록 하고 있다.One embodiment of the prior art structured as described above removes O 2 , impurities (NaCl, NaHCO 2 , CaSO 4 ), etc. dissolved in water by using the principle of a voltaic battery housed in the steel case 2 , and further includes zinc. Alloy ring core (4,6) acts as a sacrificial anode for the steel pipe and the steel case (2) to suppress the corrosion of the steel, the device is employed in the boiler pipe or other water supply pipe, the corrosion in the steel pipe It is to suppress the occurrence.
그러나 상기 실시예에서와 같은 볼타전지 원리를 이용한 기술은 일반적으로 이미 공지되어 있는 기본적인 기술로서, 그 적용효과가 극히 미미하여 철재배관내의 부식이나 스케일 현상을 방지하는 데에 효과적으로 여전히 사용될 수 없다.However, the technique using the voltaic battery principle as in the above embodiment is a basic technique that is generally known, and its application effect is so small that it cannot still be effectively used to prevent corrosion or scale phenomenon in the steel pipe.
특히 상기한 장치의 구조에 있어서, 볼타전지가 용수가 흐르는 철재통수관(1)의 외측에 설치되므로 철재 통수관(1) 내로 흐르는 용수에는 아무런 극성이 생기지 않게 되어 철재 통수관(1)의 내측벽면에도 어떠한 극성이 형성되지 못하게 된다. 물론 철재 통수관(1)의 외측 둘레로 위치해 있는 철재 케이스(2)의 내측 벽면에서 갈바니 전지의 작용에 의해 철표면의 부식을 막고 있어 철재 통수관(1)의 표면둘레로 관통된 홈(1')을 통해 빠져나온 용수와 철표면에서의 부식은 막을 수 있지만, 대부분의 용수는 주 관로인 철재 통수관(1)을 통해 빠르게 흘러가기 때문에 실질적인 철재표면에서의 부식을 방지할 수 없게 된다.In particular, in the structure of the device described above, since the voltaic battery is installed on the outside of the steel water pipe 1 through which water flows, water flowing into the steel water pipe 1 does not have any polarity, and thus the inside of the steel water pipe 1 is formed. No polarity is formed on the wall. Of course, the grooves penetrated around the surface of the steel water pipe (1) by preventing the corrosion of the iron surface by the action of the galvanic cell on the inner wall surface of the steel case (2) located around the outer periphery of the steel water pipe (1) (1). Corrosion at the surface of water and iron escaped through ') can be prevented, but most water flows rapidly through the steel pipe (1), which is the main pipeline, and thus cannot prevent corrosion on the actual steel surface.
또한, 상기 종래의 인용예는 그 구조상 철재 배수관내에서의 녹 발생방지 및 불순물 제거의 효과는 부분적으로 기대할 수 있지만 배수관 내에서의 스케일의 발생은 전혀 방지할 수 없는 문제점을 안고 있다.In addition, the conventional cited example has a problem in that the structure of the prevention of rust generation and impurities removal in the steel drain pipe can be expected in part, but the generation of scale in the drain pipe can not be prevented at all.
따라서 본 발명은 상기한 바와같은 문제점들을 감안하여 종래의 볼타전지의 원리를 적용함과 아울러, 세라믹으로부터 나오는 원적외선 파장을 함께 인가하여 철재 배수관내의 부식현상과 스케일 현상을 동시에 방지할 수 있는 철재배관내의 부식및 스케일 발생방지 장치를 제공함에 그 목적이 있다Therefore, in view of the above-described problems, the present invention applies the principle of the conventional voltaic battery, and also applies the far-infrared wavelength from the ceramic together to prevent corrosion and scale phenomenon in the steel drain pipe. Its purpose is to provide corrosion and scale prevention devices.
상기 목적을 달성하기 위한 철재배관내의 부식 및 스케일 현상을 방지하기 위한 장치에 의하면, 내부로 용수가 흐르는 철재배관의 일부분에 개재되어 설치가능하도록 양측 단부에 용수의 입구부와 출구부가 형성되고, 내부에 소정크기의 수용공간이 마련된 철재 통수관과. 상기 철재통수관의 내부에 마련된 수용공간내에 설치되며 외측 원주표면 둘레로 알미늄 코일이 전체 길이에 걸쳐 조밀하게 감겨진 알루미늄합금 아연봉과, 상기 알루미늄합금 아연봉 둘레로 알루미늄합금 아연봉의 직경보다 큰 직경으로 감겨지는 은합금 코일과, 상기 알루미늄합금 아연봉상에 일정간격으로 설치되는 다수개의 세라믹 평판부재로 이뤄지는 1조의 볼타전지 단위셀이 다수개 설치되어 형성되는 볼타전지와: 상기 볼타전지의 외측면을 둘러싸고 있는 철재 다공함을 구비하는 것을 특징으로 한다.According to the apparatus for preventing corrosion and scale phenomenon in the steel pipe for achieving the above object, the inlet and outlet of the water is formed at both ends so as to be installed by being interposed in a portion of the steel pipe flowing water therein, Steel water pipes with a predetermined size in the storage space. The aluminum alloy zinc rod is installed in the receiving space provided inside the steel pipe and the aluminum coil is densely wound around the outer circumferential surface of the steel tube, and the aluminum alloy zinc rod is larger than the diameter of the aluminum alloy zinc rod. A voltaic battery in which a plurality of voltaic battery unit cells formed of a silver alloy coil wound around a diameter and a plurality of ceramic flat plate members installed at predetermined intervals on the aluminum alloy zinc rod are installed; an outer surface of the voltaic battery It characterized in that it comprises a steel porosity surrounding the.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대한 상세한 설명을 하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
제1a도와 제1b도는 본 발명에 따른 철재배관내의 부식및 스케일 발생방지 장치의 단면도이다.1A and 1B are cross-sectional views of the corrosion and scale generation prevention device in the steel pipe according to the present invention.
본 발명의 철재배관내의 부식 및 스케일 발생방지 장치는 최외측에 내부에 용수가 흐르는 철재배관의 일부분에 개재되어 설치되도록 철재 통수관(15)이 위치해 있다.Corrosion and scale generation prevention device in the steel pipe of the present invention is located in the outermost steel pipe 15 is located so as to be interposed in a portion of the steel pipe flowing water flowing inside.
상기 철재 통수관(15)의 내부로는 상기 철재배관의 일부분에서 철재배관과 연결됨으로써 용수가 흐르게 되며, 또한 내부에 마련된 소정크기의 수용공간내에는 용수를 정화 또는 부식을 방지하기 위한 정화수단(50)을 수용한다.Purifying means for purifying or preventing corrosion of water in the receiving space of the predetermined size provided therein flows into the inside of the steel water pipe 15 is connected to the steel pipe in a portion of the steel pipe ( 50).
상기 철재 통수관(15)내에 설치되는 정화수단(50)은 외측 원주표면 둘레로 알미늄 코일(5)이 전체 길이에 걸쳐 감겨진 알루미늄합금 아연봉(3)과, 상기 알루미륨합금 아연봉(3) 둘레로 알루미늄합금 아연봉(3)의 직경보다 큰 직경으로 감겨지는 은합금 코일(7)과, 상기 알루미늄합금 아연봉(3)상에 일정간격으로 설치되는 다수개의 세라믹 평판부재(9)로 이뤄지는 1조의 볼타전지 단위셀(70)과; 상기 볼타전지의 단위셀(70)을 내부에 다수개 수용하며 원주둘레의 전표면에 관통된 홈이 형성된 철재다공함(10)의 구성부재들로 이루어져 있다.Purification means (50) installed in the steel pipe (15) includes an aluminum alloy zinc rod (3) wound around the outer circumferential surface of the aluminum coil (5) over the entire length, and the aluminum alloy zinc rod (3). A silver alloy coil 7 wound around a diameter larger than the diameter of the aluminum alloy zinc bar 3, and a plurality of ceramic plate members 9 installed on the aluminum alloy zinc bar 3 at regular intervals. A set of voltaic battery unit cells 70 formed of; A plurality of unit cells 70 of the voltaic battery are accommodated therein, and are formed of constituent members of the steel porous box 10 having grooves formed therein through the entire surface of the circumference.
본 발명에 따른 철재배관내의 부식및 스케일 발생방지 장치(30)의 최외측에 위치한 철재 통수관(IS)은 내부에 볼타전지의 단위셀(70)과 상기 볼타전지의 단위셀(70)을 다수개 수용하여 둘러싸고 있는 철재 다공함(10)으로 이루어진 용수 정화수단(50)을 구비하도록 수용공간이 마련되어 있으며, 양측 단부에는 철재 배수관과 연결되어 용수가 삽입되는 입구부(17)와 정화된 후 배출되는 배출구(19)가 각각 형성되어 있다.The steel water pipe (IS) located at the outermost side of the corrosion and scale generation prevention device 30 in the steel pipe according to the present invention has a plurality of unit cells 70 of the voltaic battery and the unit cell 70 of the voltaic battery therein. The receiving space is provided to have a water purifying means 50 consisting of a steel porous box 10 enclosed by dogs, and both ends thereof are connected to the steel drain pipe and purged with an inlet 17 into which water is inserted. Discharge openings 19 are formed respectively.
또한 철재 통수관(15)의 일측 단부에는 철재 통수관(15)내에 수용된 정화수단(50)에 의해 배수관내에서 생성되는 석출물을 배출시키는 별도의 배수부(21)가 구비되어 있다.In addition, one end of the steel water pipe 15 is provided with a separate drain 21 for discharging the precipitates generated in the drain pipe by the purification means 50 accommodated in the steel water pipe (15).
제2a도 내지 제2c도는 상기 제1a도에 도시된 철재 통수관(15) 내에 수용된 정화수단을 도시한 도면으로서,2a to 2c is a view showing the purifying means accommodated in the steel water pipe 15 shown in FIG.
제2a도는 본 발명에 따른 정화수단(50)의 사시도이고,Figure 2a is a perspective view of the purifying means 50 according to the present invention,
제2b도는 상기 제2a도의 다공함(10) 내에 수용되는 볼타전지 단위셀의 구성상태를 도시한 사시도이며,FIG. 2B is a perspective view illustrating a configuration state of the voltaic battery unit cell accommodated in the porous box 10 of FIG. 2A.
제2c도의 제2b도의 B 부 상세도이다.FIG. 2C is a detailed view of part B of FIG. 2b.
먼저 제2a도를 참조하면, 용수가 흐르는 철재 통수관(제1a도의 15)내에 장착되는 정화수단(50)은 도면에 도시된 바와같이, 원주둘레의 전표면에 관통홈(13)이 형성된 원통형의 철재 다공함(10)과, 상기 철재다공함(10)의 내부에 수용되는 다수개의 볼타전지 단위셀들(70)로 구성된다.Referring first to FIG. 2A, the purifying means 50 mounted in the steel water pipe (15 in FIG. 1A) through which the water flows has a cylindrical shape in which the through grooves 13 are formed on the entire surface of the circumference. The steel porous box 10, and the plurality of voltaic battery unit cells 70 are accommodated in the steel porous box 10.
상기 철재 다공함(10)은 양측단부가 개방된 원통형 부재로 된 본체부(4)와 상기 본체부(4)의 양측단부에 결착되는 마개(6,11)로 이뤄지며, 상기 각 마개(6,11)의 중심부에는 철재 다공함의 본체부(4) 내에 수용되는 알루미늄합금 아연봉(3)의 일측단부가 결착되도록 결착홈(12)이 형성된다. 이때 상기 결착흠(12)은 관통된 홈으로 형성할 수도 있다.The steel porous box 10 is composed of a main body 4 made of a cylindrical member having both open ends, and stoppers 6 and 11 fastened to both end portions of the main body 4. A binding groove 12 is formed at the center of 11) so that one end of the aluminum alloy zinc bar 3 accommodated in the main body 4 of the steel porous box is bound. In this case, the binding defect 12 may be formed as a penetrated groove.
다음 제2b도를 참조하면, 상기 제2a도에 도시된 철재 다공함(10)의 내부에 장착되는 볼타전지의 단위셀(70)은 다음과 같은 구성부재들로 이뤄진다.Referring to FIG. 2B, the unit cell 70 of the voltaic battery mounted inside the steel porous box 10 shown in FIG. 2A is formed of the following components.
즉, 볼타전지 단위셀(70)의 중심부에 소정크기의 직경을 가진 알루미늄합금 아연봉(3)이 위치하고, 상기 알루미늄합금 아연봉(3)의 원주표면을 따라 전체길이에 걸처 알미늄 코일(5)이 매우 좁은 간격으로 감겨져있다. 또한 상기 알루미늄합금 아연봉(3)의 원주둘레로 은합금 코일(7)이 전체길이에 걸쳐 감겨지되, 알루미늄합금 아연봉(3)의 직경보다 큰 직경을 가진 형태로 전체길이에 걸쳐 동일하게 감겨지도록 되어 있다.That is, an aluminum alloy zinc rod 3 having a diameter of a predetermined size is positioned at the center of the voltaic battery unit cell 70, and the aluminum coil 5 extends over the entire length along the circumferential surface of the aluminum alloy zinc rod 3. This is wound at very narrow intervals. In addition, the silver alloy coil 7 is wound over the entire length of the circumferential circumference of the aluminum alloy zinc bar (3), but the same shape over the entire length in the form having a diameter larger than the diameter of the aluminum alloy zinc bar (3) It is meant to be built.
또한, 소정두께를 가진 세라믹 평판부재(9)가 상기 알루미늄합금 아연봉(3)상에 일정간격으로 다수개 설치되어 있으며, 이때 상기 세라믹 평판부재(9)는 표면전체에 걸쳐 그 두께를 관통하는 관통홈(16)이 형성되어 철재 통수관(15)내에 장착되었을.. 경우 용수의 흐름이 원활히 이뤄지도록 한다.In addition, a plurality of ceramic plate members 9 having a predetermined thickness are provided on the aluminum alloy zinc bar 3 at regular intervals, wherein the ceramic plate member 9 penetrates the thickness throughout the entire surface. Through grooves 16 are formed and mounted in the steel water pipe (15). If the water flows to be made smoothly.
이때, 본 실시예에서는 상기 철재 다공함(10)내에 설치되는 볼타전지 단위셀(30)의 수는 3개로 하여 각각 병렬로 결선이 이뤄지도록 하고, 은합금 코일(7)의 일측단은 그 중심부에 위치한 알루미늄합금 아연봉(3)에 연결하고 타측단은 그 외측에 위치한 철재 다공함(10)에 결선시킨다.At this time, in the present embodiment, the number of voltaic battery unit cells 30 installed in the steel porous box 10 is three so as to be connected in parallel, respectively, and one end of the silver alloy coil 7 is the center portion thereof. Connected to the aluminum alloy zinc bar (3) located in the other end is connected to the steel porous box (10) located on the outside.
따라서 상기 볼타전지의 단위셀(70)과 세라믹 평판부재(9)의 수는 3개에 한정되지 않고 경우에 따라서 여러개로 설치할 수 있음은 물론이다.Therefore, the number of the unit cells 70 and the ceramic plate member 9 of the voltaic battery is not limited to three, of course, may be installed in several cases.
이상, 상기와 같이 구성된 본 발명의 철재배관내의 부식 및 스케일 발생방지 장치를 배관내에서의 부식 및 스케일 현상의 발생방지를 위해 보일러 또는 각종 급,배수관의 일부분에 개재시켜 설치함으로써 물과의 반응에 의해 이뤄지는 작용관계에 대해 설명하면 다음과 같다.Above, the corrosion and scale generation prevention device in the steel pipe of the present invention configured as described above to prevent the occurrence of corrosion and scale phenomenon in the pipe installed in the boiler or a part of various supply and drain pipes to react with water The following describes the working relationship made by.
본 발명에 따른 장치를 사용하여 철재배관 내부의 부식 및 스케일발생현상을 방지하는데 적용되는 원리는 철재다공함 본체부(4)에 다수개 장착된 볼타전지(30)에 의해 작용되는 볼타전지 원리와, 세라믹 평판부재(9)로부터 나오는 원적외선을 이용하는 2가지의 원리를 동시에 적용하고 있다.Principle applied to prevent corrosion and scale generation inside the steel pipe by using the device according to the present invention is the principle of the voltaic battery acted by a plurality of voltaic batteries 30 mounted on the steel porous body part (4) , Two principles using far infrared rays emitted from the ceramic plate member 9 are simultaneously applied.
먼저, 볼타전지(30)의 원리를 이용하게 되는 경우를 제3a도와 제3b도를 참조하여 살펴보기로 한다.First, the case of using the principle of the voltaic battery 30 will be described with reference to FIGS. 3a and 3b.
본 발명에서 적용되는 볼타전지의 적용원리는 철재 배수관 내부를 흐르는 용수와 접촉되는 철표면의 전위를 음극화하여 물분자의 안정영역 즉, 물의 기능적 위치를 철표면에서 부식되지 않는 위치로 변화시키기 위해 적용한다.The application principle of the voltaic battery applied in the present invention is to negatively change the potential of the iron surface in contact with the water flowing in the steel drainage pipe to change the stable region of the water molecule, that is, the functional position of the water from the iron surface to a position that does not corrode. Apply.
일반적으로 전극반응의 평형판단이 되는 평형전위는 반응에 참여하는 물질의 활동도에 따라 크게 좌우되는데 금속의 부식현상은 수용액의 PH 값에 의해 크게 좌우된다.In general, the equilibrium potential, which is the equilibrium determination of the electrode reaction, depends largely on the activity of the material participating in the reaction. The corrosion phenomenon of the metal depends greatly on the pH value of the aqueous solution.
제3a도와 제3b도는 푸어베이크 다이어그램(Pourbaik Diagram)으로서, 수용액 속에서의 반응이온의 활동도에 따라 금속재료의 반응전위를 산출하는 식(Nernst 식)과, 금속화합물의 용해도를 기초로하여 계산한 값을 바탕으로 철과 물의 부식반응관계를 도표로 나타낸 푸어베이크 다이아그램으로서, 부식환경의 변화에 따른 금속재료의 부식반응을 예측할 수 있다.3a and 3b are a Pourbaik Diagram, which calculates the reaction potential of a metal material according to the activity of reaction ions in an aqueous solution (Nernst equation) and calculates it based on the solubility of the metal compound. Based on this value, this diagram shows the corrosive reaction relationship between iron and water, and predicts the corrosive reaction of metal materials according to changes in the corrosive environment.
일반적으로 물과 철이 접촉하여 서로 공존하게 되면 물속에 포함된 산소에 의해 철은 산화철(Fe2O3)의 상태로 산화되어 부식이 된다. 상기 산화철(Fe2O3)의 상태는 제3a도에 도시된 바와같이, PH 가 6∼7 정도이며 표준전위가 약 0.4 V 되는 영역에 존재하게 된다.In general, when water and iron are in contact with each other and coexist with each other, iron is oxidized to iron oxide (Fe 2 O 3 ) by the oxygen contained in the water to corrode. As shown in FIG. 3A, the iron oxide (Fe 2 O 3 ) is present in a region having a pH of about 6 to 7 and a standard potential of about 0.4V.
+한편, 상기 제3a도에 도시된 직선(100)은 수소의 발생반응 즉, (2H++ 2e-→ H2) 반응의 평형전위를 도시한 그래프로서, PH 변화에 따른 수소(H2)의 평형전위(Eh)를 도시한 그래프이다.+ On the other hand, the straight line 100 shown in the first 3a also generates reaction of hydrogen that is, (2H + + 2e - → H 2), the equilibrium potential of the reaction as shown the graph, hydrogen according to the PH change (H 2) It is a graph showing the equilibrium potential (E h ) of.
따라서 상기 직선(100) 아래의 영역 즉, Eh전위보다 낮은 영역에서는 수소가 발생하게 된다.Therefore, hydrogen is generated in the region under the straight line 100, that is, the region lower than the E h potential.
또한 직선(200)은 산소 발생반응 즉, (O2+ 4H4+ 4e--→ 2H20) 반응의 평형전위를 도시한 그래프로서, PH변화에 따른 산소(O2)의 평형전위(Eo)를 도시한 선이다.In addition, straight line 200 is a reaction that is, oxygen evolution (O 2 + 4H 4 + 4e - → 2H 2 0) the equilibrium potential of the reaction as shown by the graph, the equilibrium potential of oxygen (O 2) according to the PH change (Eo ) Is a line.
따라서 상기 직선(200) 상부의 영역 즉, Eo 전위보다 높은 영역에서는 산소가 발생하게 된다.Therefore, oxygen is generated in the region above the straight line 200, that is, the region higher than the Eo potential.
이때, 철표면과 접촉하는 용수의 전위를 음극화시키기 위해서는 본 발명에 따른 철재배관내의 부식 및 스케일 발생방지 장치(30)에 있어서 철재 다공함(10) 내에 수용된 다수개의 볼타전지 설(70)에 의해 달성된다.At this time, in order to make the potential of the water in contact with the iron surface negative electrode in the corrosion and scale generation prevention device 30 in the steel pipe according to the present invention to a plurality of voltaic battery installation 70 accommodated in the steel porous box 10 Is achieved.
즉, 볼타전지 셀(30)의 중심부에 위치한 알루미늄합금 아연봉(3)은(+)극이 되고, 상기 아연봉(3)의 주위로 감겨진 은합금 코일(7)은 (-)극이 된다.That is, the aluminum alloy zinc rod 3 located at the center of the voltaic battery cell 30 becomes a (+) pole, and the silver alloy coil 7 wound around the zinc rod 3 has a negative pole. do.
이때 상기 은합금 코일(7)의 일측 단부는 상기 (+)극인 아연봉(3)에 연결되고 타측 단부는 그 외측에 위치한 철재 다공함(10)에 연결되어 있으므로 철재 다공함(10)이 (-)극이 되고, 또한 상기 철재 다공함(10)의 외측에 결착된 철재 통수관(15)도 (-)극이 된다.At this time, one end of the silver alloy coil (7) is connected to the zinc rod (3) that is the (+) pole and the other end is connected to the steel porous box 10 located on the outside of the steel porous box (10) ( -) Poles, and the steel water pipe 15 bound to the outside of the steel porous box 10 also becomes a (-) pole.
따라서 배수관의 내측 벽면과 접하는 용수는 결국 철의 음극화로 인해 전위가 음극화될 수 있으며, 조건에 따라 철의 음극전위를 적절히 조절함으로써 철과의 접촉에 의해 형성된 산화철의 상태에서 녹이 쓸지 않는 부동태의 상태인 Fe3O4의 상태로 변환시킬 수 있다.Therefore, the water contacting the inner wall of the drain pipe may eventually have a negative potential due to the iron cathode, and according to the condition, the iron potential formed by contact with the iron by appropriately adjusting the cathode potential of the iron does not rust in the passive state. state can be converted to a state of an Fe 3 O 4.
이때, 용수의 PH 값도 동시에 높일 수 있는 데, 이는 상기 PH 값이 물이 활성화될 경우 올라가기 때문에 본 발명의 볼타전지 셀의 작용에 의해 증가시킬 수 있다.At this time, the pH value of the water can also be increased at the same time, which can be increased by the action of the voltaic battery cell of the present invention because the PH value rises when water is activated.
제3b도는 본 발명의 철재배관내의 부식 및 스케일 발생방지 장치를 이용하여 철재배관내로 흐르는 용수중 철표면과 접촉하는 물의 특성을 변환시키는 상태를 도시한 도면이다.Figure 3b is a view showing a state in which the characteristics of the water in contact with the iron surface in the water flowing into the steel pipes using the apparatus for preventing corrosion and scale generation in the steel pipes of the present invention.
물의 상태가 영역(210)의 상태에서 A 방향으로 이동시키는 과정 즉, PH가 일정한 상태에서 전위값을 올리는 과정은 결국 본 발명의 장치를 이용하여 철표면의 전위를 양극화 시킴으로써 수행할 수 있는 과정이며, 이 경우 철표면에서의 산화와 살균효과를 얻을 수 있다.The process of moving the state of water in the A direction from the state of the region 210, that is, the process of raising the potential value at a constant PH state, is a process that can be performed by polarizing the electric potential of the iron surface using the apparatus of the present invention. In this case, the oxidation and sterilization effect on the iron surface can be obtained.
또한 영역(220)에서 B 방향으로 이동시키는 과정, 즉 PH 값을 일정하게 한 상태에서 전위값을 내리는 과정은 결국 본 발명의 장치를 이용하여 철표면의 전위를 음극화 시킴으로써 수행할 수 있는 데, 이 경우는 철표면에서의 산화를 방지할 수 있으며 동시에 미립자를 제거할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.In addition, the process of moving in the direction of B in the region 220, that is, the process of lowering the potential value at a constant PH value may be performed by cathodic dislocation of the iron surface using the apparatus of the present invention. In this case, oxidation on the iron surface can be prevented and at the same time, the effect of removing fine particles can be obtained.
따라서 볼타전지의 원리를 적용하여 철표면의 산화환원전위를 변형함에 의해 용수와 접촉되는 철표면의 전위를 음극화 함으로써 물의 안정된 영역 즉, 물의 기능적 위치를 부식되지 않는 쪽으로 유도하여 철의 부식을 방지할 수 있다.Therefore, by applying the principle of voltaic cell, the potential of the iron surface in contact with water is categorized by modifying the redox potential of the iron surface to induce stable areas of water, ie, functional positions of water, to prevent corrosion. can do.
또한 상기 본 발명의 철재배관내의 부식 및 스케일 발생방지 장치를 적용함에 있어서, 볼타전지의 원리와 함께 알루미늄합금 아연봉(3)에 일정간격으로 설치된 세라믹 평판부재(9)에서 나오는 원적외선파장을 또한 이용하게 된다.In addition, in applying the apparatus for preventing corrosion and scale generation in the steel pipe of the present invention, the far-infrared wavelength emitted from the ceramic plate member 9 installed at regular intervals in the aluminum alloy zinc rod 3 together with the principle of the voltaic battery is also used. Done.
일반적으로 물분자와 각 원자단의 특성 파장대에 원적외선이 가해지면 원적외선을 흡수한 물질은 PH 가 상승하게 되며 물의 표준전위가 낮아지게 된다. 자라서 본 발명의 장치(30)내에 설치된 세라믹 평판부재(9)로부터 나오는 원적외선은 물과 접촉되는 철표면의 PH 를 본 발명이 목적하는 PH 값인 8∼11 이 되도록 하고, 또한 산화환원전위(Oxygen Reduction Potential)도 -0.4∼0.95V 가 되도록 하여 결국, 자연수속의 철표면을 녹이 설지 않는 부동태의 상태인 Fe3O4의 위치로 변화시킬 수 있게 한다.In general, when far-infrared rays are applied to the characteristic wavelength bands of water molecules and each atomic group, the material that absorbs far-infrared rays increases the pH and lowers the standard potential of water. The far-infrared rays from the ceramic plate member 9 installed in the apparatus 30 of the present invention grow so that the PH of the iron surface in contact with water is 8 to 11, which is the target PH value of the present invention, and also the redox potential (Oxygen Reduction). Potential) is also set to -0.4 to 0.95V, so that the iron surface of the natural procedure can be changed to the position of Fe 3 O 4 which is in a passive state without rust.
한편, 철재배관내에서 발생되는 스케일 현상은 자연수 속에 존재하는 양이온계열 즉, 주로 칼슘(Ca+) 계열과 음이온 계열인 중탄산염(HCO3)으로 존재하는데, 전기적 속도는 평형상태를 유지하고 있다. 상기와 같은 평형상태에 전하를 띤 전자의 흐름 즉 전기장을 인가하면On the other hand, the scale phenomenon occurring in the steel pipe is present in the cationic series, mainly calcium (Ca + ) -based and anion-based bicarbonate (HCO 3 ) in the natural water, the electrical speed is maintained in an equilibrium state. When a flow of charged electrons, that is, an electric field, is applied to the above equilibrium state,
와 같이 되어 CaCO3결정 형태의 부산물이 생성된다. 상기 배수관내에서 생성된 부산물은 앞에서 설명한 바와같이, 배관내의 표면에 부착되어 관의 직경을 작게하고 관내에서의 용수의 흐름 및 열전달을 차단시키는 스케일 현상을 일으키게 된다.To produce a by-product of the CaCO 3 crystal form. By-products generated in the drain pipe, as described above, are attached to the surface of the pipe to reduce the diameter of the pipe and cause a scale phenomenon that blocks the flow of water and heat transfer in the pipe.
상기 스케일 현상 발생시 철재배관 내벽에 접착되는 부착물질의 접착력을 파괴시켜 원할한 물의 흐름을 유지하기 위해 스케일 현상을 일으키는 이온의 정전용량에 일정한 전기장을 인가시킨다. 이 경우 아래의 식,When the scale phenomenon occurs, a constant electric field is applied to the capacitance of the ions causing the scale phenomenon in order to maintain the flow of water by destroying the adhesive force of the adhesion material adhered to the inner wall of the steel pipe. In this case, the expression
(F : 이온에 가해지는 힘, q : 이온의 정전용량, E : 이온에 미치는 전위)(F: force on ions, q: capacitance of ions, E: potential on ions)
의 식을 만족하는 힘(F)이 철재벽면에 작용되어 철재표면에 접착되는 부착물의 접착력을 상대적으로 파괴하여 용수의 흐름을 연속적인 흐름이 되도록 한다.The force (F) that satisfies Equation is applied to the steel wall surface to relatively destroy the adhesive force of the adhesive adhering to the steel surface so that the flow of water becomes a continuous flow.
이때, 생성된 부산물인 CaCO3결정들을 설비운전중에 배출부(21)을 통해 배출시킴으로써 배관내에서 스케일 현상을 막을 수 있다.At this time, the generated by-product CaCO 3 crystals may be discharged through the discharge part 21 during the operation of the plant to prevent scale phenomenon in the pipe.
이상 상술한 바와같이, 본 발명의 철재배관내의 부식 및 스케일 발생방지 장치에 장착된 볼타전지의 셀에 의한 전지현상과 세라믹 평판부재로부터 나오는 원적외선의 파장을 이용하여 용수와 접촉되는 철표면의 전위를 음극화하여 물의 기능적 위치를 부식되지 않는 부동태의 상태로 변화시키고, 배수관내에서의 스케일 현상을 일으키는 이은의 정전용량에 일정한 전기장을 인가시켜 힘을 유도하여 배수관 내측벽면으로 부착되 부착력과 상쇄시키도록 함으로써 스케일 현상의 발생을 방지할 수 있다. 아울러, 본 발명의 장치를 사용함에 따라 종래의 화학적 약품이나 물리적처리 기술을 이용함에 따른 철재 배관내에서의 부식 및 스케일 현상의 발생을 효과적으로 방지못하고 또한 관리상의 어려움이나 많은 유지비용의 소요등의 문제점을 해결할 수 있다.As described above, the potential of the iron surface in contact with the water is measured by using the phenomenon of the battery caused by the cell of the voltaic battery mounted on the apparatus for preventing corrosion and scale generation in the iron pipe of the present invention and the wavelength of far infrared rays emitted from the ceramic plate member. Cathodic to change the functional position of the water into a non-corrosive passive state, applying a constant electric field to the electrostatic capacitance causing the scale phenomenon in the drain pipe to induce a force attached to the inner wall of the drain pipe to offset the adhesion By this, generation of scale phenomenon can be prevented. In addition, the use of the device of the present invention can not effectively prevent the occurrence of corrosion and scale phenomenon in the steel pipe by using the conventional chemical or physical treatment technology, and also problems such as management difficulties or costly maintenance costs Can be solved.
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