KR101530290B1 - 관내 스케일 제거 및 억제장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 입구와 출구를 형성하면서 서로 연결 및 분리가능토록 설치되는 메인관의 내측에 구리, 아연, 니켈, 주석, 마그네슘, 칼슘, 은, 백금, 자철광, 합성불소수지 중 선택되는 적어도 하나의 재료가 성형되어 형성되는 적어도 하나이상인 제1,2,3활성화관이 각각 삽입되고, 상기 제1활성화관은 메인관의 내측에 겹쳐 삽입되면서 직경이 서로 다른 컵형상으로 일단부에 이격되는 제1유동홈이 다른 단부에 유입공이 각각 형성되며, 상기 제2활성화관은 제1활성화관과 다른 직경을 갖도록 겹쳐 삽입되는 컵형상이면서 일단에 이격되는 제2유동홈이 형성되고, 상기 제3활성화관은 제2활성화관의 외측에 유입되는 물을 메인관으로 배출토록 설치되는 스케일 방지장치에 관한 것이다.

Description

관내 스케일 제거 및 억제장치{a device for prevention scale}

본 발명은 입구와 출구를 형성하면서 서로 연결 및 분리가능토록 설치되는 메인관의 내측에 구리, 아연, 니켈, 주석, 마그네슘, 칼슘, 은, 백금, 자철광, 합성불소수지 중 선택되는 적어도 하나의 재료가 성형되어 형성되는 적어도 하나이상인 제1,2,3활성화관이 각각 삽입되고, 상기 제1활성화관은 메인관의 내측에 겹쳐 삽입되면서 직경이 서로 다른 컵형상으로 일단부에 이격되는 제1유동홈이 다른 단부에 유입공이 각각 형성되며, 상기 제2활성화관은 제1활성화관과 다른 직경을 갖도록 겹쳐 삽입되는 컵형상이면서 일단에 이격되는 제2유동홈이 형성되고, 상기 제3활성화관은 제2활성화관의 외측에 유입되는 물을 메인관으로 배출토록 설치되어 수류에 의한 마찰을 유발하여 이온화 및 정전기 발생강도를 높여 스케일을 효과적으로 제거할 수 있도록 하는 관내 스케일 제거 및 억제장치에 관한 것이다.

일반적으로 수도관이나 물탱크의 급, 배수관 등과 같이 물이 지나는 관체는 오랜 시간 사용하다보면 물속의 활성산소가 관체의 철분과 반응하여 내부가 부식되어 녹이 발생되거나, 이러한 녹 및 이물질 등이 퇴적되어 관체 내부에 스케일(scale), 슬라임(slime), 슬러리(slurry) 등이 발생되어 관체의 수명을 단축시키고 물의 흐름을 방해하였다.

그리고, 이러한 관체를 지나는 물 역시 그 속에 인체에 유해한 산화철이나 불순물 및 세균 등의 각종 유해 물질이 포함되어 비위생적이었다.

위와 같은 관체의 비위생적 요인을 제거하기 위하여 관체의 내부에 세척도구인 브러시 등을 진입시켜 녹이나 스케일 등을 제거하거나 또는 내부가 부식된 관체를 새로운 관체로 교체함으로서 상기와 같은 관체 내부의 비위생적인 요인을 해소하였다.

그러나, 이와 같은 방법은 그 작업에 있어 비위생적 요인을 해소할 수는 있으나 관체를 세척하거나 교체하는 과정에서 비교적 많은 시간과 인력 및 장비가 요구됨은 물론 적지 않은 기간내에 다시 관체를 세척하거나 새로운 관체로 교체하는작업을 반복해야함으로 많은 비용이 소모되어 효율적이지 못한 문제점이 있다.

또한, 관체의 수명을 연장시키고 비위생적 요인을 제거하기 위하여 세관제를 사용하거나, 고주파 발생기를 이용한 수처리 방법이 사용되고 있다.

그러나, 세관제를 사용한 방법은 화약 약품의 사용에 따른 또 다른 문제점이 발생되며, 고주파 발생기 등과 같이 동력을 필요로 하는 장치는 에너지가 소비되고 그 설비 또한 복잡 하였다.

이에 따라, 최근 산업현장에서는 정전기 발생요소를 구비하여 정전기를 발생시켜 물을 정전기장으로 이온화시키고, 이러한 이온을 이용하여 물을 정화시킴은 물론 관체의 내부를 세척할 수 있는 무동력적이고 환경 친화적이며 설비/설치가 간단한 이온 수처리장치가 사용되고 있다.

이러한 이온 수처리장치는 몇 가지 금속원소(구리(Cu), 아연(Zn), 니켈(Ni), 주석(Sn))를 혼합하거나 또는 단독으로 이루어진 주조품으로 코아를 만들어 처리수와 접촉토록 함으로서 처리수 중에 포함한 양이온 물질들에게 전자를 공급함과 동시에 음이온 물질로부터 전자를 제거할 수 있어 전기 화학적 방법으로 이온 및 분자교환을 유도하는 방식이다.

이와같은 기술관 관련되어 본 발명의 출원인이 특허 제885390호에 이온 수처리를 이용한 관로 스케일 제거장치의 기술을 제시하였으며 그 구성은 도1에서와 같이 관로 스케일 제거장치(100)가 케이스(110)와, 정전기 발생용 유전체(120)와, 희생 양극용 스크류(130)와, 연결 수단(140)으로 구성된다.

그리고, 상기 케이스(110)는 도전성을 가지는 황동 재질의 원통형으로 형성되고, 상기 정전기 발생용 유전체(120)는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE, 일명 테프론) 재질로 케이스(110)의 양단에 압입되어 고정되도록 원형 막대 형상으로 형성되고, 유체가 마찰되어 정전기를 발생하도록 길이 방향으로 복수의 제 1통수공(121)이 형성되고, 중앙부에 밀봉 베어링(123)이 형성된다.

또한, 희생 양극용 스크류(130)는 아연 재질로 이루어지고, 케이스(110) 내에서 회전되도록 외주연에 날개(131)가 나선형으로 구비된 원형 막대 형상으로 형성되고, 양단에 정전기 발생용 유전체(120)에 삽입되는 회전축(133)이 형성되어 유체 흐름에 따라 회전되며, 길이 방향으로 날개(131)와 대응되는 위치에서 날개(131)의 나선형과 동일한 각도를 가지며 복수의 제 2통수공(135)이 형성된다.

그러나, 상기와 같은 다양한 재질을 갖는 희생양극용스크류(130) 및 정전기발생용 유전체(120)의 제작이 힘들게 되고, 희생양극용스크류(130)의 회전을 위하여 구조가 복잡하게 되면서 베어링을 필요로 하여 물을 오염시키게 되며, 정전기발생용 유전체의 접촉시간 조절이 힘들게 되어 원하는 효과의 구현이 힘들게 되는 단점이 있는 것이다.

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 유체에 작용하는 압력을 증대시킴과 동시에 이온의 이동 거리를 증대시켜 스케일의 제거 영역을 상대적 증가시킬 수 있도록 하고, 물의 특성에 따라 다양하게 적용할 수 있으면서 조립이 손쉽게 이루어지도록 하며, 수류에 의한 마찰을 유발하여 이온화 및 정전기 발생강도를 높여 스케일을 효과적으로 처리할 수 있도록 하는 관내 스케일 제거 및 억제장치를 제공하는데 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 입구와 출구를 형성하면서 서로 연결 및 분리가능토록 설치되는 메인관의 내측에 구리, 아연, 니켈, 주석, 마그네슘, 칼슘, 은, 백금, 자철광, 합성불소수지 중 선택되는 적어도 하나의 재료가 성형되어 형성되는 적어도 하나 이상인 제1,2,3활성화관이 각각 삽입되고, 상기 제1활성화관은 메인관의 내측에 겹쳐 삽입되면서 직경이 서로 다른 컵형상으로 일단부에 이격되는 제1유동홈이 다른 단부에 유입공이 각각 형성되며, 상기 제2활성화관은 제1활성화관과 다른 직경을 갖도록 겹쳐 삽입되는 컵형상이면서 일단에 이격되는 제2유동홈이 형성되고, 상기 제3활성화관은 제2활성화관의 외측에 유입되는 물을 메인관으로 배출토록 설치되어 수류에 의한 마찰을 유발하여 이온화 및 정전기 발생강도를 높여 스케일을 효과적으로 처리할 수 있도록 하는 관내 스케일 제거 및 억제장치를 제공한다.

그리고, 본 발명은 제2활성화관의 최외측에는 배치되는 제3활성화관이 일단부 둘레를 따라 이격되는 위치에 복수의 제3유동홈이 다른 단부에 지지턱이 돌출되어 그 둘레를 따라 이격되는 복수의 제5유동홈이 구비되는 관내 스케일 제거 및 억제장치를 제공한다.

또한, 본 발명의 제1,2,3활성화관은 내측에 다공상의 스크린으로 지지되는 입자상의 활성화부재가 충진되는 관내 스케일 제거 및 억제장치를 제공한다.

계속하여, 본 발명의 제1,2,3활성화관은, 내경 또는 외경측에 나선상의 단위돌기를 형성토록 서로 분리되면서 단위돌기를 갖는 단위부재가 복수개 연결되는 관내 스케일 제거 및 억제장치를 제공한다.

더하여, 본 발명의 제1,2,3활성화관은 서로 다른 활성화관이 서로 위치결정되어 밀착토록 접촉되는 면에 제1위치결정홈 및 제2위치결정홈이 형성되는 관내 스케일 제거 및 억제장치를 제공한다.

또한, 본 발명의 제1,2,3활성화관은 유동홈이 경사배치되는 구성으로 이루어진 관내 스케일 제거 및 억제장치를 제공한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 유체에 작용하는 압력을 증대시킴과 동시에 이온의 이동 거리를 증대시켜 스케일의 제거 영역을 상대적 증가시키고, 물의 특성에 따라 다양하게 적용하면서 조립이 손쉽게 되며, 수류에 의한 마찰을 유발하여 이온화 및 정전기 발생강도를 높여 스케일을 효과적으로 처리하는 효과가 있는 것이다.

도1은 종래의 관로 스케일 제거장치를 도시한 단면도이다.
도2는 본 발명에 따른 관내 스케일 방지장치를 도시한 외관도이다.
도3은 본 발명에 따른 스케일 방지장치를 도시한 분해도이다.
도4는 본 발명에 따른 스케일 방지장치를 도시한 단면도이다.
도5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스케일 방지장치를 도시한 단면도이다.
도6 및 도7은 각각 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스케일 방지장치를 도시한 요부 사시도 및 결합상태 단면도이다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도2는 본 발명에 따른 관내 스케일 방지장치를 도시한 외관도이고, 도3은 본 발명에 따른 스케일 방지장치를 도시한 분해도이며, 도4는 본 발명에 따른 스케일 방지장치를 도시한 단면도이고, 도5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스케일 방지장치를 도시한 단면도이며, 도6 및 도7은 각각 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스케일 방지장치를 도시한 요부 사시도 및 결합상태 단면도이다.

본 발명은, 입구(210)와 출구(230)를 형성하면서 서로 연결 및 분리가능토록 설치되는 메인관(200)이 구비되고, 상기 메인관의 내측에는 컵형상으로 적어도 하나 이상이 서로 겹쳐 삽입될 때 일부만이 접촉토록 하는 제1,2,3활성화관(310)(410)(510)이 입구에서 출구를 향하여 지그재그의 유로를 형성토록 삽입된다.

그리고, 상기 제1활성화관(310)은, 직경이 서로 다른 직경을 갖는 컵형상으로 일단부에는 그 단부를 따라 이격되는 제1유동홈(311)이 다른 단부의 중앙에 유입공(315)이 관통 형성된다.

또한, 상기 제2활성화관(410)은, 상기 제1활성화관(310)과 다른 직경을 갖도록 각각 형성되는 컵형상이면서 일단부에는 그 단부를 따라 이격되는 제2유동홈(411)이 형성된다.

더하여, 상기 제2활성화관(410)의 최외측에는 제3활성화관(510)이 배치되고, 상기 제3활성화관(510)은, 일단부 둘레를 따라 이격되는 위치에 복수의 제3유동홈(511)이 다른 단부에 지지턱(535)이 돌출되어 그 둘레를 따라 이격되는 복수의 제5유동홈(531)이 구비된다.

또한, 상기 제1,2,3활성화관은 내측에 다공상의 스크린(610)으로 지지되는 입자상의 활성화부재(615)가 충진된다.

계속하여, 상기 제1,2,3활성화관은, 내경 또는 외경측에 나선상의 단위돌기(710)를 형성토록 서로 분리되면서 단위돌기를 갖는 단위부재(700)가 복수개 연결된다.

더하여, 상기 제1활성화관(310)과 제2활성화관(410) 및 제3활성화관(510)은 서로 다른 활성화관이 서로 위치결정되어 밀착토록 제1위치결정홈(317) 및 제2위치결정홈(417)이 형성된다.

그리고, 상기 제1,2,3활성화관은, 구리(Cu), 아연(Zn), 니켈(Ni), 주석(Sn), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 은, 백금, 자철광, 합성불소수지(PTFE)중 선택되는 적어도 하나의 재료가 성형되는 구성이거나 구리(Cu), 아연(Zn), 니켈(Ni), 주석(Sn), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 은, 백금, 자철광중에서 선택되는 하나 이상의 재료가 합성불소수지에 혼합되어 일체로 성형되는 구성으로 이루어 진다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 동작을 설명한다.

도2 내지 도7에서 도시한 바와같이 본 발명은, 이온 수처리를 이용한 관로 스케일 제거장치로서 물이 제1,2,3활성화관(310)(410)(510)의 표면에 접촉하면서 흐를 때 유전체로 이루어진 재질상의 특성에 의해 제1,2,3활성화관의 표면에서 정전기가 발생된다.

또한, 금속으로 이루어진 제1,2,3활성화관(310)(410)(510)중 적어도 하나와 금속으로 이루어진 메인관(200)에 접촉되면서 물이 흐르게 될 때 메인관(200)과 제1,2,3활성화관에서는 전위차가 발생하는 갈바닉 효과로 인해 희생 양극의 이온화가 발생되어 상수관에 지속적으로 아연 이온이 공급되어 녹과 스케일의 발생을 막고 제거시킨다.

그리고, 본 발명의 메인관의 입구(210)와 출구(230)를 통하여 수도관에 연결 되고, 수도관을 통해 수돗물이 메인관(200) 내측으로 유입되고, 상기 수돗물이 정전기 발생용 유전체인 제1,2,3활성화관중 하나 이상에 접촉되어 통과하면서 정전기가 발생되어 수돗물 속에 존재하는 전하를 가진 이온이나 입자들을 서로 응집시킨다.

한편, 상기 메인관(200)에 유입되는 물은 지그재그로 유로를 형성할 때 제1,2,3,5유동홈을 통하여 흐름방향을 변화시킬 때 도3의 확대도와 같이 원주방향을 따라 어느 한 방향으로 교대로 함몰되면서 내경측에서 외경측을 향하여 제1,2,3,5유동홈이 경사지게 관통형성되어 강한 와류를 형성시키는 데 상기 와류에 의해 수돗물의 이동이 원활함은 물론 압력을 증대시킨다.

그리고, 본 발명은 지그재그로 유로의 방향이 변화되면서 압력이 반복적으로 증가되는 과정과 각각의 제1,2,3활성화관(310)(410)(510) 사이에 형성되는 유로를 따라 흐르는 과정을 통하여 정전기를 발생시키게 된다.

이상과 같이 메인관(200)를 통과하면서 각 제1,2,3활성화관과 접촉되는 수돗물에는 아연 이온이 풍부하게 공급되어 있기 때문에 수도관 내의 철과 접촉하게 되면, 철보다 이온화 경향이 큰 아연은 양극으로 작용하여 이온상태로 되고 이때 발생하는 전자는 철 표면에서 일어나는 음극반응에서 소모되어, 양극의 아연은 부식이 촉진되고, 반면에 철은 음극 보호를 받아 부식이 매우 느리게 일어나거나 거의 일어나지 않게 된다.

또한, 수돗물에는 칼슘(Ca)이나 마그네슘(Mg)등의 양이온들이 탄산(HCO^{3 -})과 함께 존재하고 있다가 온도 변화에 따라 서로 반응하여 탄산칼슘(CaCO₃)이나 탄산마그네슘(MgCO³)을 형성하고, 탄산칼슘(CaCO³)이나 탄산마그네슘(MgCO³)이 수도관 내부에 부착되어 스케일을 형성하게 되는 데, 상기 아연 양이온(Zn^{2 +})이 수돗물 속에 공급되면 아연 양이온(Zn^{2 +}) 주위로 음 전하의 이온들(Cl^-, NO₃ ^-,SO₄ ^{2 -}, PO₄ ^{3 -} 등)이 정전기적 인력에 의해 군집하게 되어 이온담채를 형성하기 때문에 수돗물 속에 스케일을 형성하는 칼슘(Ca)과 마그네슘(Mg) 이온을 일시적으로 감소시켜 스케일 생성을 억제한다.

한편, 본 발명의 메인관(200) 내측에 삽입되어 이온화와 정전기발생등이 가능토록 설치되는 제1,2,3활성화관(310)(410)(510)은, 각각이 서로 다른 직경을 갖는 컵형상으로 형성되어 삽입될 때 그 일부만이 순차로 접촉토록 하는 구성으로 장착이 용이하게 된다.

그리고, 상기 메인관(200)의 양측에서 서로 다른 직경을 갖는 제1,2,3활성화관(310)(410)(510)을 각각 삽입하면 상기 제1,2,3활성화관의 양단이 서로 밀착되거나 메인관에 밀착되는 구성으로 위치결정되어 메인관(200)의 입구에서 출구를 향하여 지그재그의 유로(R)를 형성함으로써 물이 접촉되는 면적 및 시간을 증가시키게 된다.

이때, 상기 제1활성화관(310)은, 제1유동홈(311)이 형성되어 물이 통과되면서 반대방향의 향하는 유로를 형성하게 되고, 중앙에 형성되는 유입공(315)을 통하여 일단이 각각 접촉될 때 입구(210)에서 제1활성화관에 수돗물이 용이하게 유입토록 된다.

또한, 상기 제2활성화관(410) 역시 일단부에는 그 단부를 따라 이격되는 제2유동홈(411)이 형성되어 물이 통과되면서 반대방향의 향하는 유로를 형성하게 된다.

더하여, 상기 제3활성화관(510)은, 단부에 돌출되면서 그 둘레에 복수의 제5유동홈(531)을 갖는 지지턱(535)이 돌출되어 메인관(200)의 내측에 장착될 때 출구를 통하여 물이 용이하게 흐르도록 한다.

또한, 상기 제1,2,3활성화관은 내측에 다공상의 스크린(610)으로 지지되는 아연, 마그네슘, 자철광 등으로 이루어지면서 알갱이 상태인 활성화부재(615)가 충진되어 아연의 경우 이온수의 제공, 아연과 마그네슘이 혼합될 경우 알칼리수 및 이온수등 기능성 음수의 제공이 가능하게 된다.

계속하여, 상기 제1,2,3활성화관은, 내경 또는 외경측에 나선상의 단위돌기(710)를 형성토록 서로 분리되면서 단위돌기를 갖는 단위부재(700)가 복수개 연결되어 유로(R)에 나선을 형성함으로써 물의 흐름이 원활하면서 활성화 시키게 된다.

더하여, 상기 제1활성화관(310)과 제2활성화관(410) 및 제3활성화관(510)은 서로 다른 활성화관이 서로 위치결정되어 밀착토록 제1위치결정홈(317) 및 제2위치결정홈(417)이 형성되는 구성으로 메인관에 장착이 삽입하는 동작에 의해 위치결정이 이루어져 장착이 손쉽게 되는 것이다.

210...입구 230...출구
535...지지턱 610...스크린
615...활성화부재 700...단위부재
710...단위돌기

Claims (7)

1. 입구와 출구를 형성하면서 동일선상에서 접촉되는 각각의 단부가 나사결합되어 연결 및 분리가능토록 설치되는 메인관의 내측에 구리, 아연, 니켈, 주석, 마그네슘, 칼슘, 은, 백금, 자철광, 합성불소수지 중 선택되는 적어도 하나의 재료가 성형되어 형성되는 적어도 하나 이상인 제1,2,3활성화관이 각각 삽입되고,
   상기 제1,2,3활성화관은, 직경이 서로 다른 컵형상으로 적어도 하나 이상이 메인관의 양측을 각각 향하도록 서로 겹쳐져 삽입될 때 각 제1,2,3활성화관중 하나의 양단부가 그 내측 또는 외측에 삽입되는 제1,2,3활성화관중 하나의 내측 또는 외측에 서로 접촉토록 하면서 입구에서 출구를 향하여 지그재그의 유로를 형성토록 설치되는 관내 스케일 제거 및 억제장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1활성화관은 메인관의 내측에 겹쳐 삽입되면서 직경이 서로 다른 컵형상으로 제1활성화관 일단부의 원주방향을 따라 이격되어 교대로 함몰형성되는 제1유동홈이 다른 단부에 유입공이 각각 형성되며, 상기 제2활성화관은 제1활성화관과 다른 직경을 갖도록 겹쳐 삽입되는 컵형상이면서 제1활성화관 일단의 원주방향을 따라 이격되어 교대로 함몰되는 제2유동홈이 형성되고, 상기 제3활성화관은 제2활성화관의 외측에 유입되는 물을 메인관의 출구측으로 배출토록 설치되는 것을 특징으로 하는 관내 스케일 제거 및 억제장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 제3활성화관은, 일단부 둘레를 따라 이격되는 위치에 복수의 제3유동홈이 다른 단부에 지지턱이 돌출되어 그 둘레를 따라 이격되는 복수의 제5유동홈이 구비되는 것을 특징으로 하는 관내 스케일 제거 및 억제장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1,2,3활성화관은, 적어도 하나의 제1,2,3활성화관 내측에 다공상의 스크린으로 지지되면서 아연, 마그네슘, 자철광 중에서 선택되면서 알갱이 상태인 활성화부재가 충진되는 것을 특징으로 하는 관내 스케일 제거 및 억제장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1,2,3활성화관은, 내경 또는 외경측에 나선상의 단위돌기를 형성토록 서로 분리되면서 단위돌기를 갖는 단위부재가 복수개 연결되어 형성되는 것을 특징으로 하는 관내 스케일 제거 및 억제장치.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1,2,3활성화관은 서로 다른 제1,2,3활성화관이 서로 위치결정되어 밀착토록 접촉되는 면에 제1위치결정홈 또는 제2위치결정홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 관내 스케일 제거 및 억제장치.
7. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1,2,3활성화관은, 그 단부에 원주방향을 따라 교대로 형성되는 제1,2,3,5유동홈이 직경방향의 내경에서 외경을 향하여 어느 한 방향으로 경사지게 관통되는 것을 특징으로 하는 관내 스케일 제거 및 억제장치.

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