KR20010000987U - 관로의 스케일 제거장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 관로의 내벽에 스케일(Scale)이 형성되는 것을 방지하고, 동시에 이미 형성된 스케일까지 제거해주는 관로의 스케일 제거장치에 관한 것이다. 본 고안은 유체를 수송하는 관로(12)와; 상기 관로(12)의 외면 둘레에 감겨지며, 전원을 공급받아 전자장을 발생시켜 자기 공명에 의한 분자 교란으로 유체속에 포함된 무기질 이온들을 침전시키는 코일(14)로 이루어져 있으며, 상기 코일(14)은 상기 관로(12)의 외면 둘레에 대략, 11회 2단으로 감겨지는 것을 특징으로 한다.

Description

관로의 스케일 제거장치{DEVICE FOR REMOVING SCALE IN PIPE LINE}

본 고안은 관로에 형성되는 스케일 제거장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 관로의 내벽에 스케일(Scale)이 형성되는 것을 방지함은 물론 이미 형성된 스케일까지 제거해주는 관로의 스케일 제거장치에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이 물은 음용수, 농업용수, 공업용수 등과 같이 다양한 용도로 이용되고 있다. 이러한 물은 대부분 강관, 구리관, 청동관, PVC관과 같은 관류에 의해 필요한 곳까지 이송된다.

한편, 물은 각종 유기물질과 무기물질 등을 포함하고 있으며, 그 중에서도 특히, 규산염과 탄산염 등과 같은 광물질을 포함하는 무기물질은 물을 이송하는 관로의 내벽에 부착되면서 굳어져 소정의 층(이하, "스케일"이라 약칭함)을 형성한다. 이러한 스케일은 시간이 지남에 따라 그 두께가 점차 두꺼워지면서 관로를 좁게 만들어 물의 흐름을 방해하고, 물속에 포함된 각종 유해 박테리아의 서식처를 제공하는 등의 여러 가지 문제를 발생시킨다.

이러한 문제는 곧 펌프에 부하로 작용하여 펌프와 기타 설비의 수명을 단축시켜 유지보수 비용을 상승시키는 요인으로 작용한다. 또한, 음용수를 수송하는 관로의 경우, 상기 스케일로 인한 유해 박테리아의 증가로 관로의 물이 오염되는 결과를 가져왔다.

한편, 이러한 문제를 방지하기 위하여 관로의 내부를 정기적으로 청소 하거나, 청관제나 방청제와 같은 약품을 이용하여 관로의 스케일을 제거하기도 하지만, 이는 관로의 내부를 청소하거나 관로에 약품을 투여하는 과정에서 설비자체를 자주 멈춰야 하고, 또 작업자가 이를 자주 확인해야되므로 생산성이 저하됨은 물론 인적, 물적 낭비를 초래하는 결과를 가져왔다. 특히, 약품을 투여하는 경우 고가(高價)의 청관제나 방청제를 다량 사용해야 하기 때문에 제작비용을 상승시키는 요인이 되었을 뿐만 아니라, 상기 청관제나 방청제 등이 오히려 관로의 내벽을 부식시키며, 환경오염을 유발하기도 하였다.

그리고 최근에는 자장(磁場)과 전장(電場)을 이용한 자장 처리법과 정전장 처리법 및 전자장 처리법으로 관로의 스케일을 제거하기도 하지만, 이 방법 또한 수두 손실을 야기시키거나 고압의 전류를 필요로 하는 등 여러 가지 문제를 발생시켰다. 특히, 동선을 감은 알루미늄봉에 전류를 흐르게 함으로써, 관로의 스케일을 제거하는 전자장 처리법은 그 효과가 뛰어나지만 설치상의 문제로 인해 알루미늄봉의 수명이 단축되고, 수두 손실을 발생시켜 펌프의 압력을 상승시키는 등의 문제를 일으켰다.

이에 따라 본 고안자는 상기 전자장을 응용하면서 그 구성이 종래와는 다른 새로운 형태의 관로의 스케일 제거장치를 각고의 실험과 연구 끝에 개발하여 종래에 발생되는 제반 문제점을 해결하였다.

따라서, 본 고안의 목적은 설비자체를 멈추거나 해체하지 않고서도 관로의 내벽에 형성된 스케일을 제거해주며, 수두 손실을 발생시키지 않는 관로의 스케일 제거장치를 제공하는데 있다.

본 고안의 다른 목적은 설치가 보다 간단하면서 그 유지 보수비용이 저렴한 관로의 스케일 제거장치를 제공하는데 있다.

본 고안의 또 다른 목적은 관속을 흐르는 물의 흐름을 방해하지 않으면서 최소의 전력으로 관로에 스케일이 형성되는 것을 사전에 방지함은 물론 이미 형성된 스케일까지 제거해주는 관로의 스케일 제거장치를 제공하는데 있다.

도 1은 본 고안에 따른 관로의 스케일 제거장치의 구성을 나타내는 사시도,

도 2는 본 고안의 작동원리를 개략적으로 보여주는 단면도이다.

♣ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♣

10: 스케일 제거장치 12: 관로

14: 코일 20: 칼슘이온

22: 탄산수소염이온 24: 탄산칼슘 결정

이러한, 본 고안의 목적은 유체를 수송하는 관로와; 상기 관로의 외면 둘레에 감겨지며, 전원을 공급받아 전자장을 발생시켜 자기 공명에 의한 분자 교란으로 유체속에 포함된 무기질 이온들을 침전시키는 코일로 이루어진 관로의 스케일 제거장치에 의해서 달성될 수 있다.

바람직하게는 상기 코일은 상기 관로의 외면 둘레에 대략, 11회 2단으로 감겨지는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 고안에 따른 관로의 스케일 제거장치의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안에 따른 관로의 스케일 제거장치의 구성을 나타내는 사시도이며, 도 2는 본 고안의 작동원리를 개략적으로 보여주는 단면도이다. 우선, 도 1에서 보는 바와 같이 관로의 스케일 제거장치(10)는 물을 이송하는 관로(12)와 상기 관로(12)의 둘레에 감겨지는 코일(14)로 구성되는 것을 알 수 있다.

이를 상세히 살펴보면, 관로의 스케일 제거장치(10)는 관로(12)가 제공되며, 이 관로(12)는 유체가 원활하게 이송될 수 있도록 원형으로 구성된다. 이러한 관로(12)는 강관은 물론 구리관, 청동관, PVC관 등 어떠한 재질로 구성되어도 무방하다.

그리고 상기 관로(12)의 외면 둘레에는 자장을 발생시키는 코일(14)이 감겨져 있다. 이 코일(14)은 절연피막이 감싸여진 절연도선으로, 관로(14)의 둘레에 소정의 폭으로 촘촘히 감겨져 있다. 여기서, 관로(12)에 감겨지는 코일(14)의 폭은 관로(12)의 굵기에 따라 다르나, 보다 많은 자장을 발생시키기 위해 가능한 한 여러번 감아주는 것이 좋으며, 대략, 11회 2단으로 감는 것이 바람직하다. 또한, 코일(14)의 양단자는 도시하지 않은 전원 공급부와 연결되며 이때, 전원 공급부에서 발생되는 전원은 대략, 5V 정도이다.

한편, 이러한 코일(14)은 관로(12)를 따라 흐르는 물의 무기 이온들을 침전시켜 관로의 내벽에 스케일이 형성되는 것을 방지할 뿐만 아니라, 이미 형성되어 있는 스케일도 제거한다.

이러한 원리를 도 2를 참고로하여 살펴보면, 관로(12)에는 물이 흐르고, 상기 관로(12)의 외면 둘레에는 코일(14)이 감겨진 상태에서 상기 코일(14)에 대략, 5V의 전원을 공급한다. 그러면, 상기 코일(14)은 도면에서 보는 바와 같이 전자장을 발생시킨다. 이러한 상태에서 전자장은 관로(12)를 따라 흐르는 물에 가해지게 되며, 이 전자장은 물속에 포함된 과포화 상태의 불안정한 무기물질, 특히, 관로(12)의 내벽에 가장 많이 고착되는 Ca이나 Mg등과 같은 염류(鹽類)를 침전시킨다.

이때의 침전 원리는 전자장의 자기 공명에 의한 부상 침전으로서, 그 침전과정의 화학 반응식은 다음과 같다.

Ca⁺⁺+ 2HCO^- ₃→ CaCO₃+ H₂CO₃→ H₂O+CO₂+ CaCO₃(↓)

즉, 도 2와 상기 화학 반응식에서 보는 바와 같이 물속에는 관로의 내벽에 부착되는 불안정한 이온 상태의 칼슘(Ca⁺⁺:20)과 역시 이온 상태의 탄산수소염(2HCO^- ₃:22)이 용해되어 있으며, 이러한 칼슘이온(Ca⁺⁺:20)과 탄산수소염이온(2HCO^- ₃:22)에 상기 코일(14)에서 발생되는 전자장이 가해진다. 그러면, 상기 칼슘이온(Ca⁺⁺:20)과 탄산수소염이온(2HCO^- ₃:22)은 자기 공명에 의해 분자 교란되면서 서로 반응하여 탄산칼슘(CaCO₃)과 탄산(H₂CO₃)을 형성한다. 그리고 이때, 탄산(H₂CO₃)은 재차 반응하여 물(H₂O)과 탄산가스(CO₂)로 분리되며, 탄산칼슘(CaCO₃)은 불용성 결정체를 구성하면서 침전되는 것이다.

따라서, 이와 같이 화학 반응식에 의해 무기물질, 특히, Ca⁺⁺등과 같은 광물질 이온은 관로(12)의 내벽에 부착되지 않는 미세한 불용성 탄산칼슘 결정(CaCO₃:24)으로 만들어지고, 이러한 탄산칼슘 결정(CaCO₃:24)은 수화된 칼슘 및 중탄산염 이온들을 끌어당김과 동시에 점차적으로 커짐으로써, 불안정한 과포화 상태의 유체를 안정된 불포화 유체로 변환시켜 관로(12)의 내벽에 부착되지 못하도록 하는 것이다.

더군다나, 상술한 화학 반응식에서 발생하는 탄산가스(CO₂₎는 Henry의 법칙에 의해 그 국부 산성도(Local pH)가 3.8-3.0까지 떨어져 상기 관로(12)의 내벽에 이미 형성된 스케일(S)까지도 녹이면서 제거할 수 있는 것이다.

특히, 전자장에 의한 불용성 탄산칼슘 침전물을 만드는 과정에서 물속에 다량 용해되어 있는 철(Fe⁺⁺)이온이 소모되어 오래된 배관에서 발생되는 녹이나 녹물에 의한 냄새도 제거해준다. 또한, 상기 코일(14)의 전자장을 통과한 물은 전자장의 자기공명에 의해 자화 및 활성화되어 인체에 유익한 활성화에너지를 갖기도 한다.

한편, 관로의 스케일 제거장치(10)는 그 효력이 양쪽 방향으로 대략 1.5Km 가량 미치며, 관로(12)에 상기 스케일 제거장치를 설치할 때에는 그 효력이 미치는 범위가 서로 겹치도록 하는 것이 바람직하다.

따라서, 이와 같은 구성을 갖는 스케일 제거장치(10)에 의해 관로(12)의 내벽에는 스케일이 형성되지 않을 뿐만 아니라 이미 형성된 스케일까지도 제거되는 것이다. 또한, 상기 스케일 제거장치(10)는 종래와는 달리 관로(12)의 외부에 설치되므로 관로를 흐르는 물의 흐름을 방해하지 않을 뿐만 아니라, 설치가 간단하고 반영구적이어서 보수 및 관리가 용이하다. 더욱이, 전자장을 발생시키는 코일(14)은 대략 5V정도의 미약한 전류만 소비하므로 유지 비용이 아주 저렴한 잇점을 갖는다.

한편, 이러한 관로의 스케일 제거장치(10)는 물을 이송하는 관로라면 어디든지 사용이 가능하며, 그 일례로서, 상수로 등과 같은 급수관로 및 폐수 처리설비에 사용되는 관로 또는 냉각탑, 증발기, 열 교환기 등과 같은 공기조화 장치나 식품, 펄프 등 각종 산업용 관로 등이 있다. 특히, 1개소에 설치된 관로의 스케일 제거장치(10)는 그 효력이 양쪽방향으로 1.5Km까지 미치므로 관로의 길이가 길더라도 그 개수만 적절히 조절하면 모든 관로에 형성되는 스케일은 거의 완벽하게 제거되는 것이다.

한편, 상기한 실시예는 본 고안의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 고안의 적용 범위는 이와 같은 것에 한정되는 것은 아니며, 본 고안은 동일 사상의 범주내에서 적절하게 변경 가능한 것이다. 예를 들어 본 고안의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소의 형상 및 구조는 변형하여 실시할 수 있는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안에 따른 관로의 스케일 제거장치는 관로의 외면에 설치하도록 구성하여 설치가 간편할 뿐만 아니라, 관속을 흐르는 물의 흐름을 방해하지 않아 수두 손실을 초래하지 않는 장점이 있다.

또한, 최소의 전력으로 관로에 스케일이 형성되는 것을 방지하면서 이미 형성된 스케일까지 제거해주므로 유지 관리 비용이 저렴한 효과를 갖는다.

Claims (2)

1. 유체를 수송하는 관로(12)와;

   상기 관로(12)의 외면 둘레에 감겨지며, 전원을 공급받아 전자장을 발생시켜 자기 공명에 의한 분자 교란으로 유체속에 포함된 무기질 이온들을 침전시키는 코일(14)로 이루어진 관로의 스케일 제거장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 코일(14)은 상기 관로(12)의 외면 둘레에 대략, 11회 2단으로 감겨지는 것을 특징으로 하는 관로의 스케일 제거장치.