KR102502825B1 - 워터젯을 이용한 순환수의 스케일 제거장치 - Google Patents

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김선각
정호용
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주식회사 네오세미텍
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Abstract

본 명세서의 일 실시예에 따른 워터젯을 이용한 순환수의 스케일 제거장치는 설정된 경도물질이 함유된 순환수가 내부에 수용되는 반응기, 상기 반응기의 내부에 서로 다른 극성을 가지며 설정된 간격을 두고 마주하도록 배치되되 다수의 관통홀이 구비되는 제1 전극과 제2 전극을 포함하는 전극 및 상기 전극을 이용한 전기분해 반응에 의해 순환수로부터 석출된 스케일이 상기 전극으로부터 분리되도록, 연결라인을 통해 상기 전극과 연결되어 각 전극의 내부로 워터젯을 공급하기 위한 워터젯 발생수단을 포함하고, 상기 각 전극의 내부로 공급된 워터젯은 상기 다수의 관통홀을 통해 토출되고, 상기 반응기의 내부에는 절연재 및 내열재가 적용되는 것을 특징으로 한다.

Description

워터젯을 이용한 순환수의 스케일 제거장치{APPARATUS FOR REMOVING SCALE FROM CYCLIC WATER USING WATER-JET}
본 발명은 순환수의 스케일 제거장치에 관한 것으로, 상세하게는 전기분해에 의해 순환수로부터 분리된 스케일을 고압의 에어가 포함된 워터젯을 이용하여 제거하는 워터젯을 이용한 순환수의 스케일 제거장치에 관한 것이다.
여기서는 본 발명에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다.
각종 공장이나 연구소, 쇼핑센터, 종합병원, 공공기관 등 여러 분야에서 냉동기, 컴프레셔, 사출금형 등의 순환수 사용 시, 순환수의 흐름을 방해하고 피 냉각물질의 냉각효과를 감소시키며 냉각기기 및 생산설비의 수명을 단축시키는 스케일을 제거하기 위해 다양한 방법을 적용하고 있다.
일례로, 냉각탑의 수조로부터 칼슘, 마그네슘, 이산화규소 등의 경도물질이 용해되어 있는 냉각수(또는 순환수) 일부를 외부로 흘려 보내는 방법이 있다. 에너지 및 자원 절약의 차원에서 버려지는 냉각수의 양을 적게 해야 하는데 이러한 경우 용해된 경도물질이 축적되어 냉각탑 열교환기의 전열면 또는 배관 내 부식을 촉진하게 된다.
다른 예로, 냉각수 내 스케일 방지제를 첨가하는 방법이 있다. 이는 스케일 방지제로 사용되는 유해한 약품이 냉각수에 포함되어 이를 처리하기 위한 별도의 폐수처리 과정이 필요하게 된다.
이외에, 전기분해를 통해 석출되어 전극 표면에 포집된 스케일을 냉각수계통 외부로 배출시키는 방법이 있다. 이는 환경 친화적일 뿐만 아니라 별도의 수처리 과정 또한 필요하지 않아 효율적인 스케일 제거 방법 중 하나에 해당할 수 있다.
그러나, 전극 표면에 포집된 스케일을 보다 효과적으로 전극으로부터 분리시키기 위한 기술의 개발이 필요한 실정이다.
대한민국 등록특허공보 제10-0468621호
본 발명은 전기분해를 이용하여 경도물질이 용해된 순환수로부터 스케일을 석출하고, 고압의 에어가 포함된 워터젯을 분사하여 석출된 스케일을 전극의 표면으로부터 효과적으로 분리시켜 배출시킬 수 있는 워터젯을 이용한 순환수의 스케일 제거장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 각 전극에 대해 굴곡진 평면 형태로 구현하여 전기분해 반응 면적을 넓히고, 외측 전극을 메쉬 구조로 구현하여 냉각수 유입 시 와류 현상을 제공함으로써 활발한 순환이 이루어지도록 하는 워터젯을 이용한 순환수의 스케일 제거장치를 제공하고자 한다.
아울러, 본 발명은 고압의 에어와 워터로 구성된 워터젯의 분사수단을 다수의 홀이 구비된 봉 형태로 구현하여 전극에 부착된 스케일의 제거 효과를 극대화시키도록 하는 워터젯을 이용한 순환수의 스케일 제거장치를 제공하고자 한다.
여기서는, 본 발명의 전체적인 요약이 제공되며, 이것이 본 발명의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니 된다.
본 명세서의 일 실시예에 따르는 워터젯을 이용한 순환수의 스케일 제거장치는 설정된 경도물질이 함유된 순환수가 내부에 수용되는 반응기, 상기 반응기의 내부에 서로 다른 극성을 가지며 설정된 간격을 두고 마주하도록 배치되되 다수의 관통홀이 구비되는 제1 전극과 제2 전극을 포함하는 전극 및 상기 전극을 이용한 전기분해 반응에 의해 순환수로부터 석출된 스케일이 상기 전극으로부터 분리되도록, 연결라인을 통해 상기 전극과 연결되어 각 전극의 내부로 워터젯을 공급하기 위한 워터젯 발생수단을 포함하고, 상기 각 전극의 내부로 공급된 워터젯은 상기 다수의 관통홀을 통해 토출될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 반응기의 내부에는 절연재 및 내열재가 적용될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 전극의 표면에는 길이방향 및 둘레방향 중 적어도 하나의 방향을 따라 돌출부 및 오목부가 지그재그 형태로 구비되며, 상기 오목부에 상기 다수의 관통홀이 구비될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 전극 중 외측에 구비되는 전극은 메쉬 구조를 가질 수 있다.
일 실 시예에서, 상기 전극을 위에서 바라본 평면의 형태는 굴곡질 수 있다.
일 실시예에서, 상기 반응기는 상하면이 개방된 원통형으로 구비되며 내부에 상기 전극이 배치되는 전극 배치부, 상기 전극 배치부의 하부에 연장 형성되되 상기 전극 배치부의 하부로부터 멀어지는 방향으로 직경이 점점 작아지는 스케일 배출부 및 상기 전극 배치부의 상부를 커버하는 커버부를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 워터젯 발생수단은 전단 또는 후단에 연결되며 압축에어를 발생시켜 고압의 에어가 포함된 워터젯을 제공하기 위한 에어컴프레셔를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 워터젯 발생수단은 일단이 순환수를 제공하기 위한 메인 파이프와 연결되되 타단이 상기 전극의 상부에 위치하여 워터젯을 제공하기 위한 워터젯용 파이프를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 전극은 상기 제1 전극의 외측 또는 상기 제2 전극의 내측에 중심이 동일하되 직경이 상이한 동심원 형태로 배치되어 인접한 전극과 다른 극성을 가지며, 다수의 관통홀이 구비되는 제3 전극을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 반응기의 내부에 결합되되 각 전극의 길이방향을 따라 봉 형태로 배치되고, 공급라인을 통해 상기 워터젯 발생수단과 연결되어 워터젯을 분사하는 워터젯 분사부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 전극에 대한 단락 또는 접속불량에 따른 스파크를 감지하기 위한 스파크 감지부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 전극에 연결되어 직류 전압을 인가하여 각 전극의 사이에 전류의 흐름을 발생시키는 전원 인가부 및 상기 전극에 인가되는 전압의 크기에 따라 각 전극의 사이에 흐르는 전류의 크기를 설정된 초기값으로 조절하기 위한 제어부를 더 포함할 수 있다.
본 명세서에 따르면, 순환수에 있어서 스케일제거를 위한 별도의 스케일 방지제를 사용하지 않고 친환경적인 방법으로 냉각수계로부터 경도성분을 제거하여 별도의 화학적 처리방법 없이 스케일로 인한 장해를 방지하고, 냉각수 순환 계통의 스케일 제거가 가능하며, 포집된 스케일을 별도의 물리적인 방법 없이 고압의 에어와 워터로 구성된 워터젯을 사용하여 전극에서 분리시킬 수 있다.
구체적으로, 고압의 워터와 더불어 압축된 공기가 부가된 워터젯을 전극 내부로 분사함으로써 전극에 포집된 스케일을 효과적으로 제거할 수 있다. 특히, 전극의 표면에 다수의 홀을 구비함으로써 분사되는 워터젯이 전극의 표면 전체에 영향을 주게 되어 완벽한 스케일 제거가 가능하다.
도 1은 본 발명의 워터젯을 이용한 순환수의 스케일 제거 장치와 스케일 배출유닛을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 워터젯을 이용한 순환수의 스케일 제거 장치를 도시한 도면이다.
도 3a 내지 도 3c는 도 2의 A-A'단면을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 외측 전극의 메쉬구조를 도시한 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 도 2의 P1을 구체적으로 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 6a 내지 도 6c는 전극 표면의 돌출부 및 오목부를 구체적으로 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 워터젯 발생수단의 변형예를 도시한 도면이다.
도 7b는 도 7a의 워터젯 발생수단의 변형예를 구체적으로 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 워터젯을 이용한 순환수의 스케일 제거 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 일 실시예에 따른 워터젯을 이용한 순환수의 스케일 제거 장치의 일 변형예를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 워터젯을 이용한 순환수의 스케일 제거 장치의 다른 변형예를 도시한 도면이다.
도 11은 도 10의 B-B'단면을 도시한 도면이다.
도 12는 도 10의 P2를 구체적으로 설명하기 위해 도시한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 워터젯을 이용한 순환수의 스케일 제거 장치와 스케일 배출유닛을 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 워터젯을 이용한 순환수의 스케일 제거 장치는 외부에서 유입된 순환수에 전기분해 반응을 가하여 스케일을 석출하고, 석출된 스케일을 전극으로부터 탈리시켜 외부로 배출시키는 장치로서 냉각탑과 같은 냉각계통과 연결될 수 있다.
워터젯을 이용한 순환수의 스케일 제거장치에 관해서는 도 2 내지 도 13을 참조하여 자세히 후술하기로 한다.
스케일 배출유닛(180)은 스케일 제거 장치로부터 배출된 순환수가 유입되어, 순환수에 포함된 스케일을 걸러 일측으로 배출시키고, 스케일이 걸러진 순환수를 타측으로 배출시키는 장치이다.
여기서, 스케일 제거장치로부터 배출된 순환수에는 후술하는 전극으로부터 분리된 스케일이 포함된 상태이다.
스케일 배출유닛(180)은 이러한 순환수로부터 스케일을 걸러내기 위해 일종의 거름망과 같은 스트레이너를 구비할 수 있다. 스트레이너에 연통되는 배관에 배관을 선택적으로 개폐할 수 있는 솔레노이드 밸브가 구비될 수 있다.
스케일 제거장치에서 석출되는 스케일은 고압의 유체에 의해 후술하는 전극으로부터 탈리될 수 있는데, 이때 유체의 압력이 스케일 배출유닛(180)에 작용하여 배출유닛(180)의 내부 압력이 높아짐에 따라 솔레노이드의 개방에 의해 스케일이 외부로 자동 배출될 수 있다.
참고로, 본 발명에서 사용하는 순환수는 고온으로 가열된 순환수이거나, 저온으로 냉각된 냉각용 순환수일 수 있으며 냉각용 순환수의 경우, 스케일이 걸러진 뒤 냉각탑과 같은 냉각계통을 경유하여 다시 스케일 제거장치로 유입되어 순환될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 워터젯을 이용한 순환수의 스케일 제거 장치를 도시한 도면이고, 도 3a 및 도 3c는 도 2의 A-A'단면을 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 외측 전극의 메쉬구조를 도시한 도면이고, 도 5a 및 도 5b는 도 2의 P1을 구체적으로 설명하기 위해 도시한 도면이고, 도 6a 내지 도 6c는 전극 표면의 돌출부 및 오목부를 구체적으로 설명하기 위해 도시한 도면이고, 도 7a는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 워터젯 발생수단의 변형예를 도시한 도면이고, 도 7b는 도 7a의 워터젯 발생수단의 변형예를 구체적으로 도시한 도면이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 워터젯을 이용한 순환수의 스케일 제거 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 워터젯을 이용한 순환수의 스케일 제거 장치는 반응기(110), 전극(120), 워터젯 발생수단(130), 전원 인가부(150)를 포함하여 구성될 수 있다.
반응기(110)는 칼슘, 마그네슘, 이산화규소 등의 설정된 경도물질이 함유된 순환수가 내부에 수용될 수 있다. 즉, 반응기(110)는 순환수가 유입되어 배출되는 과정에서 내부에 설정된 경도물질이 석출되는 공간으로 제공될 수 있다.
반응기(110)는 순환수의 유입을 위한 유입구(110a)와 배출을 위한 배출구(110b)를 포함할 수 있으며, 유입구(110a) 및 배출구(110b)의 위치는 한정되지 않고 설계자에 의해 선택될 수 있다.
반응기(110)의 내부에는 절연재 및 내열재가 코팅 혹은 도포 등의 다양한 형태로 적용될 수 있다. 특히, 내열재의 경우 약 200도 까지 견디는 고온용 테프론(Teflon)과 같은 엔지니어링 플라스틱(engineering plastic) 또는 세라믹(ceramic) 재질이 적용될 수 있다. 이에 따라, 고온의 순환수가 반응기(110) 내부를 순환하는 경우에도 코팅이 열에너지에 의해 벗겨지지 않고 유지될 수 있다.
반응기(110)는 전극 배치부(112), 스케일 배출부(114) 및 커버부(116)를 포함하여 구성될 수 있다.
전극 배치부(112)는 상하면이 개방된 원통형으로 구비되며 내부에 전극이 배치될 수 있다.
스케일 배출부(114)는 전극 배치부(112)의 하부에 연장 형성되어 연통되되 전극 배치부(112)와 일체로 구비될 수 있다.
스케일 배출부(114)는 전극 배치부(112)의 하부로부터 멀어지는 방향으로 직경이 점점 작아질 수 있다. 즉, 밑면이 전극 배치부(112)의 하부에 연결되고 꼭지점이 전극 배치부(112)로부터 멀어지는 하부에 배치되는 원뿔 또는 다각뿔의 형상으로 구비될 수 있다. 이에 따라, 스케일 배출부(114)의 측면은 경사지게 구비되어 반응기(110)의 전체 형상이 깔때기 형상을 가질 수 있다. 이로써, 스케일이 배출구(110b)를 통해 원활히 이송되도록 안내할 수 있다.
참고로, 유입구(110a)는 전극 배치부(112)의 일측에 구비되되 배출구(110b)는 스케일 배출부(114)의 하부에 구비될 수 있다.
커버부(116)는 전극 배치부(112)의 상부를 커버하는 판 형태 또는 둘레면을 가지는 뚜껑 형태로 구비될 수 있다.
전극(120)은 반응기(110)의 내부에 서로 다른 극성을 가지며 설정된 간격을 두고 마주하도록 배치되는 것으로 제1 전극(122)과 제2 전극(124)을 포함하여 구성될 수 있다. 참고로, 전극(120)의 표면은 백금으로 도금되어 구비될 수 있다.
전극(120)은 전도성과 무관한 연결부재를 통해 반응기(110)의 내부면에 결합될 수 있으며, 결합의 형태는 용접결합, 나사결합, 일체결합 등이 적용될 수 있다. 본 실시예에서 전극(120)은 반응기(110)의 전극 배치부(112)의 내부면에 결합되었으나, 이에 한정되지 않고 스케일 배출부(114)의 내부면에 결합되는 등의 다양한 실시예를 가질 수 있다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 제1 전극(122)과 제2 전극(124)은 원통형상으로서 중심이 동일하되 직경이 상이한 동심원 형태로 배치될 수 있다.
또는, 도 3b에 도시된 바와 같이, 제1 전극(122)과 제2 전극(124)은 반달형상으로서 동심원 형태의 일부가 개방된 형태를 가지며 배치될 수 있다.
또는, 도 3c에 도시된 바와 같이, 각 전극(120)을 위에서 바라본 평면의 형태가 굴곡지게 구현되어 각 전극(120)의 전기분해 반응 면적을 넓힐 수 있다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 전극 중 외측에 구비되는 전극은 메쉬 구조를 가질 수 있다. 예컨대, 제1 전극(122)과 제2 전극(124) 중 제2 전극(124)의 형태가 메쉬 구조로 구현될 수 있다. 이로 인해, 반응기(110)의 내부로 유입되는 냉각수에 와류 현상을 제공함으로써 전극(120)과 접촉되는 냉각수의 활발한 순환이 이루어지도록 하여 전기분해 반응 효과를 향상시킬 수 있다.
제1 전극(122)과 제2 전극(124)의 형태는 한정되지 않고 설계자에 의해 선택될 수 있다.
전극(120)에는 다수의 관통홀(121)이 구비될 수 있다.
다수의 관통홀(121)은 후술하는 워터젯 발생수단(130)에 의해 전극(120)의 내부로 공급되는 워터젯이 토출되는 공간으로서 전극(120)의 표면에 규칙적으로 또는 불규칙적으로 구비될 수 있다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 전극(122,124)의 표면은 굴곡 없이 매끈한 평면으로 형성되어 평면 상에 다수의 관통홀(121)이 구비될 수 있다.
또는, 도 5b에 도시된 바와 같이, 전극(122,124)의 표면은 굴곡 있는 울퉁불퉁한 면으로 형성되어 울퉁불퉁한 면 상에 다수의 관통홀(121)이 구비될 수 있다. 구체적으로, 전극(122,124)의 표면에는 길이방향 및 둘레방향 중 적어도 하나의 방향을 따라 돌출부(120a) 및 오목부(120b)가 구비될 수 있으며, 오목부(120b)에 다수의 관통홀(121)이 구비될 수 있다. 일례로, 도 6a에 도시된 바와 같이, 전극(122,124)의 표면에는 전극(122,124)의 둘레방향을 기준으로 돌출부(120a) 및 오목부(120b)가 교차하며 구비될 수 있다. 다른 예로, 도 6b에 도시된 바와 같이, 전극(122,124)의 표면에는 전극(122,124)의 길이방향을 기준으로 돌출부(120a) 및 오목부(120b)가 교차하며 구비될 수 있다. 또 다른 예로, 6c에 도시된 바와 같이, 전극(122,124)의 표면에는 전극(122,124)의 둘레방향 및 길이방향을 기준으로 돌출부(120a) 및 오목부(120a)가 교차하며 구비될 수 있다. 상기 실시예들에서 다수의 관통홀(121)은 오목부(120b)에 구비될 수 있다.
이로써, 전극(120)의 표면이 엠보싱 형태로 구현됨에 따라 순환수의 전극(120)에 대한 접촉면적이 커져 전기분해 반응이 향상되는 효과를 가지게 된다.
아울러, 전극(120)의 표면에 다수의 관통홀(121)이 구비됨에 따라 전극(120)의 표면 일부가 아닌 전체에 대하여 포집된 스케일을 완벽하게 제거하는 효과를 가지게 된다. 특히, 표면이 엠보싱 형태로 구현된 전극(120)에 다수의 관통홀(121)이 구비되는 경우, 요철에 의한 후미진 부분의 표면에 대해서도 포집된 스케일을 효과적으로 제거하게 된다.
워터젯 발생수단(130)은 연결라인을 통해 전극(120)과 연결되어 전극(120)의 내부로 워터젯을 공급할 수 있다.
워터젯 발생수단(130)은 고압의 압축워터를 발생시키는 워터펌프일 수 있으나, 이에 한정되지 않고 워터탱크와 압력제공수단이 결합된 형태의 구성 등으로 구현될 수도 있다.
연결라인은 반응기(110)의 일부를 관통하여 워터젯 발생수단(130) 및 전극(120) 사이를 연결하는 매개체로, 소정 길이의 배관 또는 튜브 형태로 구현될 수 있다. 본 실시예에서 연결라인은 반응기(110)의 커버부(116)를 관통하고 있으나, 이에 한정되지 않고 반응기(110)의 전극 배치부(112)를 관통하는 등의 다양한 실시예를 가질 수 있다.
연결라인의 일단은 워터젯 발생수단(130)과 연결되고 연결라인의 타단은 전극(120)과 연결될 수 있다. 이때, 연결라인의 타단은 전극(120)의 상부에 연결되어 워터젯이 전극(120)의 길이방향을 따라 분사되도록 하는 것이 바람직하다. 여기서, 길이방향은 전극 배치부(112)로부터 스케일 배출부(114)를 향하는 방향을 의미한다.
연결라인은 한 개의 라인이 분기되어 각 전극(120)과 연결될 수 있고, 두 개의 라인이 각각 두 전극(120)과 독립적으로 연결될 수도 있다.
워터젯 발생수단(130)은 압축에어를 발생시키는 에어컴프레셔(132)를 포함할 수 있다.
에어컴프레셔(132)는 워터젯 발생수단(130)의 전단 또는 후단에 연결되어 고압의 에어가 포함된 워터젯을 제공하도록 할 수 있다. 이에 따라, 고압의 워터와 에어가 결합된 워터젯이 전극(120)의 내부로 들어가 각 관통홀(121)을 통해 토출됨으로써 스케일을 보다 깨끗하게 제거할 수 있게 된다. 본 실시예에서는 에어컴프레셔(132)가 워터젯 발생수단(130)의 전단에 연결되는 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않고 워터젯 발생수단(130)의 후단에 연결될 수 있음은 당연하다.
한편, 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 워터젯 발생수단은 순환수가 공급되는 유입구(110a)로부터 분기된 워터젯용 파이프(134)를 포함할 수 있다.
즉, 워터젯용 파이프(134)는 순환수를 공급하는 메인 파이프와 연결되되, 메인 파이프에 구비되는 솔레노이드 밸브의 개폐 동작에 따라 워터젯 공급이 이루어질 수 있다.
참고로, 워터젯용 파이프(134)의 일단은 메인 파이프와 연결되며 타단은 반응기(110)의 커버부(116)를 관통하여 전극(120)의 상부에서 워터젯이 공급될 수 있다.
일 실시예로, 솔레노이드 밸브를 잠그는 경우, 유입구(110a)가 아닌 워터젯용 파이프(134)로 순환수가 공급되어 반응기(110) 내 전극(120)에 워터젯 형태로 공급될 수 있다. 반면에, 솔레노이드 밸브를 여는 경우, 유입구(110a)로 순환수가 공급될 수 있다. 이는, 워터젯용 파이프(134)의 직경이 메인 파이프의 직경보다 작게 구현됨으로써 고압의 워터젯이 공급될 수 있는 것이다.
이에 따라, 워터펌프와 같은 별도의 압력제공수단을 구비하지 않고 순환수가 공급되는 메인 파이프에 추가로 파이프를 간편하게 연결하여 워터젯을 발생시킬 수 있다.
전원 인가부(150)는 제1 전극(122)과 제2 전극(124)에 연결되며 직류 전압을 인가하여 각 전극(120)의 사이에 전류의 흐름을 발생시킬 수 있다.
일례로, 전원 인가부(150)는 특정 교류전압에 다운 트랜스를 적용하여 소정 크기의 전압, 예컨대 24V의 전압으로 다운시킨 후, 직류전압으로 변환하여 각 전극(120)에 인가할 수 있다.
이때, 각 전극(120) 사이에서 발생되는 전류는 특정값으로 세팅되는 초기 전류값을 가질 수 있고 스케일 제거 정도에 따른 전도도에 따라 해당 초기 전류값을 유지하기 위해 각 전극(120)에 인가되는 전압의 크기가 조절될 수 있다.
본 실시예에서는 제1 전극(122)과 제2 전극(124)의 사이에 인가되는 전압의 크기를 조절하는 제어부를 더 포함하여 구성될 수 있다.
제어부는 순환수의 전도도를 기준으로 전압의 크기를 조절할 수 있다.
이를 위해, 본 실시예에서는 순환수의 전도도를 측정하는 센서 형태의 측정부를 더 포함하여 구성될 수 있다.
측정부는 외부장치를 통해 설정된 전류가 유입된 순환수의 저항을 측정할 수 있고, 측정된 저항의 값에 기초하여 전도도를 산출할 수 있다. 여기서, 외부장치는 전술한 전원 인가부(150) 또는 전압을 인가할 수 있는 별도의 전원 장치일 수 있다.
일례로, 전극(120) 간 초기 전류가 5A로 세팅된 상태에서, 전극(120)의 스케일이 제거되어 전도도가 감소하는 경우, 초기 전류의 전류값이 유지되도록 전압의 크기를 증가시킬 수 있다.
다른 예로, 전극(120)의 스케일이 제대로 제거되지 않아 전도도가 증가하는 경우, 초기 전류의 전류값이 유지되도록 전압의 크기를 감소시킬 수 있다.
제어부는 전극(120)에 인가되는 전압 크기의 제어뿐만 아니라, 전극(120)의 극성을 주기적으로 교체할 수 있다. 이에 따라, 양 전극(120)의 표면에 포집된 스케일이 잔류하여 전기분해 효율을 감소시키는 것을 방지할 수 있다.
본 실시예에서는 각 전극(120)에 발생되는 스파크를 감지하기 위한 스파크 감지부를 더 포함하여 구성될 수 있다.
스파크 감지부는 각 전극(120)에 대한 단락 또는 접속불량에 따른 스파크를 감지할 수 있으며, 화재와 불꽃뿐만 아니라 순간적으로 발생되는 전기 스파크 또한 검출할 수 있다.
이를 위해, 스파크 감지부는 광전자 방출 또는 가스 증폭을 이용한 스파크 감지기로 구현될 수 있다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 일 실시예에 따른 워터젯을 이용한 순환수의 스케일 제거 장치의 일 변형예를 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 워터젯을 이용한 순환수의 스케일 제거 장치의 일 변형예는 반응기(110), 전극(120), 전원 인가부(150), 워터젯 발생수단(130) 및 워터젯 분사부(140)를 포함할 수 있으며, 도 2의 실시예에 따른 구성 중 전극(120)을 제외한 구성과 모두 동일한 기능 및 효과를 가지므로, 본 변형예에서는 전극(120)에 관하여 설명하기로 한다.
전극(120)은 중심이 제1 전극(122) 및 제2 전극(124)과 중심이 동일한 동심원 형태의 제3 전극(126)을 더 포함하여 구성될 수 있다.
제3 전극(126)은 중심이 동일하되 직경이 상이한 동심원 형태로 배치되어 인접한 전극과 다른 극성을 가질 수 있다.
일례로, 제3 전극(126)은 도 8a에 도시된 바와 같이, 제1 전극(122)의 외측에 배치되어 제1 전극(122)과 반대의 극성을 가지거나, 도 8b에 도시된 바와 같이, 제2 전극(124)의 내측에 배치되어 제2 전극(124)과 반대의 극성을 가질 수 있다.
제3 전극(126)에는 다수의 관통홀이 구비될 수 있으며 제1 전극(122) 및 제2 전극(124)에 구비되는 관통홀과 동일한 기능 및 효과를 가질 수 있다.
한편, 본 실시예에서의 제3 전극(126)은 단일의 전극으로 구현되어 있으나, 이에 제한되지 않고 동일한 구조 및 기능을 가지는 다수의 전극으로 구현될 수도 있다.
이와 같이, 전극의 개수를 늘림에 따라 냉각수와의 전기분해 반응 면적을 증가시켜 스케일 제거 효과를 향상시키는데 도움을 줄 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 워터젯을 이용한 순환수의 스케일 제거 장치의 다른 변형예를 도시한 도면이고, 도 11은 도 10의 B-B'단면을 도시한 도면이고, 도 12는 도 10의 P2를 구체적으로 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 워터젯을 이용한 순환수의 스케일 제거 장치의 다른 변형예는 반응기(110), 전극(120), 전원 인가부(150), 워터젯 발생수단(130) 및 워터젯 분사부(140)를 포함할 수 있으며, 도 2, 도 9a 및 도 9b의 실시예들에 따른 구성 중 워터젯 분사부(140)를 제외한 구성과 모두 동일한 기능 및 효과를 가지므로, 본 변형예에서는 워터젯 분사부(140)에 관하여 설명하기로 한다.
워터젯 분사부(140)는 전극(120)의 사이에 배치되며 공급라인을 통해 워터젯 발생수단(130)과 연결되어 워터젯을 분사할 수 있다.
워터젯 분사부(140)는 연결부재를 통해 반응기의 내부에 결합될 수 있으며, 결합의 형태는 용접결합, 나사결합, 일체결합 등이 적용될 수 있다. 본 실시예에서 워터젯 분사부(140)는 전극(120)의 상부 위치에 대응하는 전극 배치부(112)의 내부면에 연결부재를 통해 결합되는 것이 바람직하다.
워터젯 분사부(140)는 제1 전극(122)과 제2 전극(124)의 사이에서 각 전극(120)의 길이방향을 따라 봉 형태로 형성될 수 있으며, 전극(122,124)의 둘레 방향을 따라 다수가 이격되게 배치될 수 있다.
이러한 구조에 의해, 워터젯 분사부(140)는 제1 전극(122)과 제2 전극(124)의 사이에 형성되는 공간 전체로 워터젯을 균일하게 분사할 수 있고, 분사되는 모습은 도 12와 같이 나타낼 수 있다. 도 12를 참조하면, 워터젯 분사부(140)는 길이 방향을 따라 워터젯이 분출되기 위한 다수의 관통홀(142)이 구비될 수 있다.
이로써, 워터젯 분사부(140)를 통해 전극(120) 사이 공간으로 워터젯이 공급됨에 따라 전극(120)의 표면에 포집되어 있는 스케일을 보다 정교하게 제거하는 효과를 가진다.
한편, 본 발명의 실시예들에 따른 워터젯을 이용한 순환수의 스케일 제거장치는 무선 통신이 가능한 외부 단말기(미도시)에 의해 관리될 수 있다.
외부 단말기에는 스케일 제거장치의 관리를 위한 어플리케이션이 설치될 수 있다. 어플리케이션의 조작을 통해 스케일 제거장치 중 전극에 인가되는 전압의 크기, 구동방향, 구동시간 등을 제어할 수 있다.
이에 따라, 작업자가 외부에서 단말기의 버튼에 대한 푸쉬 또는 패널에 대한 터치 등의 간단한 조작만으로 스케일 제거장치의 동작을 간편하게 제어할 수 있는 효과를 가진다.
이상에서 본 명세서에 개시된 실시 예들을 첨부된 도면들을 참조로 설명하였다. 이와 같이 각 도면에 도시된 실시 예들은 한정적으로 해석되면 아니되며, 본 명세서의 내용을 숙지한 당업자에 의해 서로 조합될 수 있고, 조합될 경우 일부 구성 요소들은 생략될 수도 있는 것으로 해석될 수 있다.
여기서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 명세서에 개시된 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 명세서에 개시된 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 명세서에 개시된 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
110 : 반응기
110a : 유입구
110b : 배출구
112 : 전극 배치부
114 : 스케일 배출부
116 : 커버부
120 : 전극
120a : 돌출부
120b : 오목부
121, 142 : 관통홀
122 : 제1 전극
124 : 제2 전극
126 : 제3 전극
130 : 워터젯 발생수단
132 : 에어컴프레셔
140 : 워터젯 분사부
150 : 전원 인가부
180 : 스케일 배출유닛

Claims (11)

  1. 설정된 경도물질이 함유된 순환수가 내부에 수용되는 반응기;
    상기 반응기의 내부에 서로 다른 극성을 가지며 설정된 간격을 두고 마주하도록 배치되되 다수의 관통홀이 구비되는 제1 전극과 제2 전극을 포함하는 전극; 및
    상기 전극을 이용한 전기분해 반응에 의해 순환수로부터 석출된 스케일이 상기 전극으로부터 분리되도록, 연결라인을 통해 상기 전극과 연결되어 각 전극의 내부로 워터젯을 공급하기 위한 워터젯 발생수단을 포함하고,
    상기 각 전극의 내부로 공급된 워터젯은 상기 다수의 관통홀을 통해 토출되고,
    상기 반응기의 내부에는 절연재 및 내열재가 적용되고,
    상기 전극에 대한 단락 또는 접속불량에 따른 스파크를 감지하기 위한 스파크 감지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    워터젯을 이용한 순환수의 스케일 제거장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전극의 표면에는 길이방향 및 둘레방향 중 적어도 하나의 방향을 따라 돌출부 및 오목부가 지그재그 형태로 구비되며,
    상기 오목부에 상기 다수의 관통홀이 구비되는 것을 특징으로 하는 워터젯을 이용한 순환수의 스케일 제거장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전극 중 외측에 구비되는 전극은 메쉬 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 워터젯을 이용한 순환수의 스케일 제거장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전극을 위에서 바라본 평면의 형태는 굴곡진 것을 특징으로 하는 워터젯을 이용한 순환수의 스케일 제거장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 반응기는
    상하면이 개방된 원통형으로 구비되며 내부에 상기 전극이 배치되는 전극 배치부;
    상기 전극 배치부의 하부에 연장 형성되되 상기 전극 배치부의 하부로부터 멀어지는 방향으로 직경이 점점 작아지는 스케일 배출부; 및
    상기 전극 배치부의 상부를 커버하는 커버부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 워터젯을 이용한 순환수의 스케일 제거장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 워터젯 발생수단은 전단 또는 후단에 연결되며 압축에어를 발생시켜 고압의 에어가 포함된 워터젯을 제공하기 위한 에어컴프레셔를 포함하는 것을 특징으로 하는 워터젯을 이용한 순환수의 스케일 제거장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 워터젯 발생수단은 일단이 순환수를 제공하기 위한 메인 파이프와 연결되되 타단이 상기 전극의 상부에 위치하여 워터젯을 제공하기 위한 워터젯용 파이프를 포함하는 것을 특징으로 하는 워터젯을 이용한 순환수의 스케일 제거장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전극은 상기 제1 전극의 외측 또는 상기 제2 전극의 내측에 중심이 동일하되 직경이 상이한 동심원 형태로 배치되어 인접한 전극과 다른 극성을 가지며, 다수의 관통홀이 구비되는 제3 전극
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 워터젯을 이용한 순환수의 스케일 제거장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 반응기의 내부에 결합되되 각 전극의 길이방향을 따라 봉 형태로 배치되고, 공급라인을 통해 상기 워터젯 발생수단과 연결되어 워터젯을 분사하는 워터젯 분사부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 워터젯을 이용한 순환수의 스케일 제거장치.
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서,
    상기 전극에 연결되어 직류 전압을 인가하여 각 전극의 사이에 전류의 흐름을 발생시키는 전원 인가부; 및
    상기 전극에 인가되는 전압의 크기에 따라 각 전극의 사이에 흐르는 전류의 크기를 설정된 초기값으로 조절하기 위한 제어부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 워터젯을 이용한 순환수의 스케일 제거장치.
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