KR20030000898A

KR20030000898A - 전자식 스케일 방지 장치

Info

Publication number: KR20030000898A
Application number: KR1020010037158A
Authority: KR
Inventors: 설정철
Original assignee: 주식회사 씨플랜트
Priority date: 2001-06-27
Filing date: 2001-06-27
Publication date: 2003-01-06

Abstract

본 발명은 전자식 스케일 방지 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전자파에 의해 배관과 보일러 기타 가정용 및 산업용 시설에 발생하는 스케일의 결정 형태를 변화시켜 부착성 및 침적성을 감소시킴으로서 화학약품의 첨가없이 고착성 스케일의 형성을 방지하는 장치로서 환경친화적이며 에너지 비용의 절감, 각종 시설의 설치 및 유지관리비의 절감과 인체에 유익한 미네랄의 보존 등의 효과를 얻을 수 있고 아울러 설치 및 운전조작이 매우 간편한 장치에 관한 것이다.

본 발명은 전자파를 유도 및 제어하게 되는 콘트롤러(10)와; 상기, 콘트롤러(10)에 전원을 인가시키게 되는 전원공급기(20)와; 상기, 콘트롤러(10)에서 발생된 전자파에 의해 복합적인 전자 자기장(52)을 유도할 수 있는 다수의 방사선(radiating wire)(40)이 구비되어진 것을 특징으로 한다.

상기, 콘트롤러(10)는 벽부에 고정형으로 형성되어 있으며 정면에 작동을 제어하게 되는 콘트롤이 표시되어 있고 좌측에 전원공급기(20)의 케이블(21) 및 방사선(40)의 플러그(41)를 연결하게 되는 소켓(11,11a)과, 무선 주파수의 생산 강도를 전환하게 되는 3상 스위치(13)가 설치되어진 것이다.

Description

전자식 스케일 방지 장치{Electronic scale controller}

일반적인 종래의 스케일 처리설비 방법은 방청제, 이온교환수지, 석회소다에 의한 경수 연수화 설비, 물리적인 세척 등이 사용되어 지고 있다.

그런데, 상기와 같은 방법의 처리원리는 화학물질 혹은 이온교환수지를 사용하여 경도물질을 분리 제거하게 되는데 이는 장치가 복잡하여 설치비가 고가이며 또한, 약품비 및 유지관리비가 과다하게 소요되게 된다.

그리고, 상기 화학물질의 사용으로 2차 오염물이 배출되어 수질오염의 원인이되며 약품의 혼합, 주입, 침전분리 또는 수지의 재생 등 유지관리가 복잡하게 된다.

또한, 단시간에 유입원수의 경도 물질을 제거할 수 있으나 기존에 적재된 스케일의 제거를 위해서는 별도의 조치가 필요하게 되는 문제가 있다.

스케일의 두께에 따른 에너지 소비량 증가 예를 살펴보면 아래 표 1에서와같다.

표 1

스케일 두께(inches)	에너지소비증가율(％)
1/32	8.5
1/16	12.4
1/8	25.0
1/4	40.0

그러므로, 상기의 표에서와 같이 스케일의 두께가 두꺼울수록 에너지의 소비량이 증가하게 되는 문제가 있다.

따라서, 상기한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 전자파에 의해 강도물질의 결정체를 저온에서 형성함으로써 스케일의 생성을 방지하게 되는 것으로 장치가 간단하여 설치비 및 약품사용이 없어 유지관리비가 저렴하며 화학물질을 사용치 않고 2차 오염물의 배출이 없어 친환경적이며 장치를 설치하고 전원만 연결하면 작동되므로 유지관리가 간편함과 또한 단시간에 스케일 제거효과를 확인하기 어려우나 일정시간 가동 후 설비의 에너지 효율 증진 및 기존의 적체 스케일 제거 등으로 효과를 확인할 수 있게 되는 전자식 스케일 방지 장치를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 콘트롤러 내부의 마이크로 프로세서에 의해 1 ∼ 10㎑ 범위의 전자파가 발생되며 이는 배관 외부에 감긴 방사선(radiating wire)을 통해 배관 속을 흐르는 물에 전달되게 되고 이때 물에 전달된 전자파 및 이에 의해 형성된 자장은 물 및 각종 경도물질의 구조를 변환시키고 활성에너지를 공급함으로써 결정상태의 CaCO₃를 형성하게 되며 이에 의해 보일러 등에서 제거하기 어려운 비결정형의 스케일 혹은 침전물이 생성되지 않고 배관 및 금속면의 부식을 방지한다. 아울러 이미 형성된 스케일도 물의 표면장력 감소와 pH 변화에 의해 수중에 재용출되어 부유 상태로 되어 제거되는 장치를 제공함에 의해 달성된다.

도 1 은 본 발명의 일실시예를 나타낸 개략예시도

도 2 는 본 발명에 따른 사용상태예시도

도 3 은 본 발명에 따른 페러데이의 힘을 나타낸 예시도

도 4 는 본 발명에 따른 방해석 결정생성 구조도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(10) : 콘트롤러 (11,11a) : 소켓

(12) : 마이크로 프로세서 (13) : 3상 스위치

(14) : 케이스 (20) : 전원공급기

(21) : 케이블 (22) : 지시램프

(30) : 배관 (40) : 방사선

(41) : 플러그 (50) : 유입수

(51) : 스케일 및 침전물 (52) : 전자 자기장

(53) : 침전 스케일 용해 (54) : 처리수

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 발명의 일실시예를 나타낸 개략예시도,

도 2 는 본 발명에 따른 사용상태예시도,

도 3 은 본 발명에 따른 페러데이의 힘을 나타낸 예시도,

도 4 는 본 발명에 따른 방해석 결정생성 구조도를 도시한 것이다.

본 발명의 스케일 방지 장치는 전자파를 유도 및 제어하게 되는 콘트롤러(10)와; 상기, 콘트롤러(10)에 전원을 인가시키게 되는 전원공급기(20)와; 상기, 콘트롤러(10)에서 발생된 전자파에 의해 복합적인 전자 자기장(52)을 유도할 수 있는 다수의 방사선(radiating wire)(40)이 구비되어진 것을 특징으로 한다.

상기, 콘트롤러(10)는 벽부에 고정형으로 형성되어 있으며 정면에 작동을 제어하게 되는 콘트롤이 표시되어 있고 좌측에 전원공급기(20)의 케이블(21) 및 방사선(40)의 플러그(41)를 연결하게 되는 소켓(11,11a)과, 무선 주파수의 생산 강도를전환하게 되는 3상 스위치(13)가 설치되어진 것이다.

상기, 3상 스위치(13)의 상태를 위로하는 것은 75％의 방사력을, 중간으로 하는 것은 100％, 아래쪽으로 하는 것은 50％에 해당되고 전원공급기(20)는 지시램프이다.

상기, 콘트롤러(10)의 케이스(14) 안에 내장된 마이크로 프로세서(12)는 1 ∼ 10KHz의 범위에서 무선주파수의 변화를 제어하며 무선주파수 신호는 배관(30) 외주에 감긴 방사선(40)에 의해 전달되어 배관(30)의 양쪽 방향으로 확산됨으로 배관(30) 속을 흐르는 물 속으로 집중되게 된다.

또한, 본 발명 장치는 메인 인입배관 또는 가열장치로 순환 인입하는 배관(30)에 설치되며 복수개의 배관(30)(예를 들면, 가정의 온수 및 냉수관)을 통과하는 물을 동시에 처리할 수 있다.

본 발명의 설치는 배관(30) 외주에 라디에이팅 와이어(일명: 방사선)(40)가 감겨지게 되는데 첫 번째 방사선(40)(왼쪽에서 오른쪽으로)의 시작부위를 플라스틱 클립으로 고정시키고 시계방향으로 12번 이상 방사선(40)을 감은 후, 마지막 부위를 플라스틱 클립으로 고정시키게 된다.

상기와 같은 방법으로 두 번째 방사선(40)을 반시계 방향으로 감는다. 이때, 방사선(40)의 더 나은 효율을 위해서 각각의 방사선(40)은 가까이 인접해야 하며 첫 번째 감긴 것으로부터 100 ∼ 150㎜ 지점에서 세 번째와 네 번째의 방사선(40)도 같은 방법으로 한다.

그리고, 두 개의 평행한 배관(30)에 설치할 때는 첫 번째와 두 번째의 방사선(40)은 한 개의 배관(30)에 감고, 각각의 배관(30) 외주에 감긴 방사선(40)의 상반된 방향의 원리를 관찰하면서 세 번째와 네 번째 방사선(40)은 다른 배관(30)에 감는다. 이때 각각의 방사선(40)은 서로 반대방향으로 감아야 한다.

상기와 같이 배관(30)에 방사선(40)을 감은 상태에서 벽에 콘트롤러(10)의 케이스(14)를 고정시키고 모든 방사선(40)의 플러그(41) 끝부분이 케이스(14)에 자유롭게 닿게 하고 소켓(11a) 안으로 방사선(40)의 플러그(41)를 꽂되 첫 번째와 두 번째 방사선(40)의 플러그(41)는 좌측 소켓(11a)에, 세 번째와 네 번째의 방사선(40) 플러그(41)는 오른쪽의 소켓(11a)에 꽂으면 된다.

상기, 전기소켓(11)에 전원공급기(20)를 설치함에 있어 전원공급기(20)의 지시램프(22)가 켜져 있어야 하고 표시창에는 적색빛의 점멸이 순환운동을 시작하며 매 1.5 ∼ 2분마다 희미한 고주파의 소리를 들을 수 있게 된다.

또한, 발생한 라디오파의 주파수는 스위치 셋팅으로 설치위치 및 목적에 따라 적정 조절하게 된다. 관거 및 설비의 스케일 퇴적 정도가 높을 때에는 더 낮은 전력 수준으로 셋업하면 되는데 그것은 장비내에서 파괴된 스케일의 재침전을 방지하게 된다.

그리고, 본 발명의 성능 및 가동상태는 무선 수신기(도시하지 않음)를 사용하여 점검할 수 있게 되는데 상기 무선 수신기를 와이어에 연결하고 중간 파장 영역의 낮은 수준으로 조절하게 되면 표시창에 붉은 빛의 점멸운동이 진행됨에 따라 휘파람 소리(Whisting noise)가 들리게 된다.

본 발명의 장치는 보일러 및 냉각탑의 스케일 방지 등 광범위하게 적용될 수있으며 화학물질의 사용을 최소화하거나 이의 사용이 불가능할 경우, 부지가 협소하여 이온교환수지 혹은 석회소다에 의한 경수 연화장치를 설치할 수 없을 경우, 공정상 입사장 물질(Particulate matter)이 허용될 경우, 스케일 제거를 위해 조업중지가 빈번한 곳, 화학 약품 및 전문인력의 수급이 어려워 유지관리가 곤란한 원거리 지역 등에서 적용되게 된다.

본 발명에 따른 기본원리는 도 3 및 도 4 에 나타낸 바와 같이 스케일 방지장치 내부에 전자장, 자장, 전류, 라디오파를 형성하여 페러데이의 법칙(Faraday's law)에 의한 힘(에너지)이 수중의 음이온 및 양이온에 가해져 결정상태의 CaCO₃, MgCO₃의 형성을 촉진한다.

상기, 결정상태의 CaCO₃가 부산물을 생성하는데 이는 Ca⁺⁺, HCO₃ ^_이온의 충돌이 빈번히 일어나 CaCO₃결정을 생성하게 된다.

상기, 형성된 결정상태의 CaCO₃는 그밖의 경도물질(Ca⁺⁺, Mg⁺⁺, HCO₃ ^_)과 결합하는 핵으로 작용하게 된다.

아울러 이러한 반응은 열교환 시스템의 저온부분에서 발생하여 결정 생성물의 침적 및 고착성이 없고 또한, 동일한 반응이 열교환기 표면에서도 발생하며 이때 이온에 가해지는 힘은 물에 주입되는 열에 의한다. 상기 열은 물분자의 운동성을 증가시키고 결국 이온이 운동성을 증가시켜 서로 충돌 접촉하도록 한다. 또한, 스케일의 용해도는 온도와 역비례하며 결국 온도의 증가에 따라 감소하게 된다.

그러므로, 열교환기의 가장 뜨거운 부분 즉 열교환면에서 스케일의 용해도가 가장 작으며 온도에 의해 유도된 흐름에 의해 이온 성분은 열교환면에서 가장 잘 충돌하게 된다.

이러한 스케일 형성반응이 열교환기 내에서 발생할 때의 미네랄 형태는 방해석(Calcite)으로서 열교환기 표면에의 부착성이 큰 스케일을 형성하게 되고 반대로, 저온에서 양이온 및 음이온에 의해 발생하는 스케일은 'Aragonite' 형태로서 부착성이 작으며 작은 미립자 및 부드러운 스케일 침전물을 형성하게 된다.

또한, 도 2 에 도시된 바와 같이 미네랄 및 경도물질이 포함된 유입수(50)가 배관(30)을 통해 유입되게 되는데 이때 배관(30)의 부식 등에 의해 배관(30)내에 스케일 및 침전물(51) 등이 형성되게 되어 전원공급기(20)로부터 전원을 온시키고 콘트롤러(10)의 3상 스위치(13)를 작동시켜 전자파를 발생시키게 된다.

그리하여, 상기 전자파가 발생되면서 방사선(40)으로부터 복합적인 전자 자기장(52)이 유도되므로 배관(30)내에 침전되어 있는 스케일이 용해(53)되어 경도물질 및 미네랄이 결정화된 처리수(54)로 배출되게 된다.

상기, 결정상태의 부산물은 배관(30) 혹은 금속면에의 침전, 부착성이 없어 부유상태로서 스케일(51)을 형성하지 않으며 물의 흐름과 함께 배출되게 된다.

그리고, 일부 배관의 하부 및 금속면에 침전되는 부산물은 얇은 막을 형성하여 용존산소 등에 의한 부식을 방지하고 화학물질의 첨가없이 쉽게 배출, 청소할 수 있다.

상기, CaCO₃결정의 생성과 이에 의한 물의 표면장력 감소, pH의 변화에 의해 기존에 형성된 스케일이 용출되어 유체내에서 결정화됨으로써 제거되게 된다.

본 발명에 따른 작용원리는 이온형태에 있는 유동상태의 전기부하와 전자장의 상호작용에 의한다. 즉, 이온 성분이 전자장 및 자기장을 통과하면 페러데이의 법칙에 의한 힘이 각각의 이온에 가해지며 서로 반대되는 이온에 대한 힘의 방향은 반대가 되어 이온간의 충돌 및 접촉 빈도가 증진되어 결정의 생성이 촉진되게 된다.

이러한, 미립자 및 부드러운 스케일은 열에 대해 안정하며 냉각 혹은 가열시스템에 손상을 입히지 않고 그대로 통과하게 되므로 일정 장소에 포집하여 용이하게 제거할 수 있는 작용을 한다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.

따라서, 본 발명의 장치는 냉각시스템에서 물의 순환 사이클이 증가하여 물 사용량이 감소하게 되고 화학물질의 사용없이 물리적으로 스케일 형성을 방지하므로 이차오염물(화학물질)의 배출이 없어 방류수계의 수질오염을 방지하고 친환경적이며 열교환기 표면의 열전달 효율이 증진되어 연료소모량이 감소됨과 배관 내부 유수 단면적이 증가하여 펌프의 소요 동력 및 압력이 절약되게 된다.

또한, 설비의 수리 및 유지관리를 위한 작업중지 기간 및 빈도가 감소하여 생산성이 향상되게 되고 보일러 및 펌프류의 시설 용량을 축소 최적화하여 시설비가 절감됨과 시설의 내구성이 증가하며 스케일의 제거를 위한 약품세정, 조업중지 등의 빈도가 감소하여 유지보수비가 절감된다.

그리고, 본 발명 자체가 간단한 구조로서 설치가 간편하고 전력 소모량이 최소화되게 되는 효과가 있다.

Claims

정면에 작동을 제어하는 콘트롤이 표시되어지고 양측부에 다수의 소켓(11,11a)이 구비되어져 벽부에 고정되게 되는 콘트롤러(10)와;

상기, 콘트롤러(10)의 일측 소켓(11)에 연결되어 콘트롤러(10)에 전원을 인가하게 되는 전원공급기(20)와;

상기, 콘트롤러(10)의 또 다른 소켓(11a)에 연결되어지며 콘트롤러(10)에서 발생된 전자파를 배관(30)내에 전달되게 메인 인입배관 또는 가열장치로 순환 인입하는 배관(30) 외주에 고정된 적어도 1개 이상의 방사선(40)이 서로 연결 설치되어진 것을 특징으로 하는 전자식 스케일 방지 장치.
제 1 항에 있어서,

상기, 콘트롤러(10)는 내부에 마이크로 프로세서(12)가 내장되고 일측에 전원공급기(20)의 케이블(21)이 연결되게 되는 소켓(11)과, 양측부에 각각의 방사선(40)을 연결할 수 있는 소켓(11a)이 구비되어지며 상부에 무선 주파수의 생산 강도를 전환하는 3상 스위치(13)가 구비되어진 것을 특징으로 하는 전자식 스케일 방지 장치.
제 2 항에 있어서,

상기, 마이크로 프로세서(12)는 1 ∼ 10 KHz의 범위에서 무선 주파수의 변화를 제어하게 되는 것을 특징으로 하는 전자식 스케일 방지 장치.
제 2 항에 있어서,

상기, 3상 스위치(13)는 작동시 상부로 하는 것은 75％의 방사력을, 중간으로 하는 것은 100％, 하부로 하는 것은 50％의 방사력을 전달되게 하는 것을 특징으로 하는 전자식 스케일 방지 장치.
제 1 항에 있어서,

상기, 방사선(40)은 배관(30) 외주에 각각 서로 반대방향으로하여 12회 이상 감게 되는 것을 특징으로 하는 전자식 스케일 방지 장치.