KR200302239Y1 - 스케일 방지 장치 - Google Patents

스케일 방지 장치 Download PDF

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KR200302239Y1
KR200302239Y1 KR20-2002-0031900U KR20020031900U KR200302239Y1 KR 200302239 Y1 KR200302239 Y1 KR 200302239Y1 KR 20020031900 U KR20020031900 U KR 20020031900U KR 200302239 Y1 KR200302239 Y1 KR 200302239Y1
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이호석
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L55/00Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
    • F16L55/24Preventing accumulation of dirt or other matter in the pipes, e.g. by traps, by strainers
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E03WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03CDOMESTIC PLUMBING INSTALLATIONS FOR FRESH WATER OR WASTE WATER; SINKS
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    • E03C1/02Plumbing installations for fresh water

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

배관 및 수조 내부에 녹이나 스케일(scale)이 생성되는 것을 방지하는 스케일 방지 장치가 개시된다. 본 고안에 따른 스케일 방지 장치는 물을 저장하는 리저버, 리저버 하부와 연통되는 제1 배관, 제1 배관의 단부에 설치되어 물 순환의 구동력을 제공하는 펌프, 펌프의 배출구와 연통된 유입구로부터 물을 받아들여 스케일 방지 처리를 한 후 배출구로 배출하는 스케일 처리 부재 및 스케일 처리 부재의 배출구와 연결되어 리저버로 물을 배출하는 제2 배관을 구비한다. 물이 리저버의 하부로부터 인출되어 다시 상부로 순환하는 동시에 순환하는 과정에서 스케일 처리 부재를 통과하기 때문에, 배관의 전체적인 녹 및 스케일을 방지하거나 수조의 스케일 생성을 방지할 수 있다.

Description

스케일 방지 장치{APPARATUS FOR PREVENTING SCALE}
본 고안은 스케일 방지 장치에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 수조를 포함하는 수도 배관에 장착되어 배관 및 수조에 녹 및 스케일(scale)이 생성되는 것을시스템적으로 방지하는 스케일 방지 장치에 관한 것이다.
식수를 공급하는 수도관이나 난방용수를 공급하는 배관 내부 등에는 스케일(scale)이라고 하는 물때가 생기는 것이 일반적이다. 이러한 스케일은 일반적으로 배관을 통과하는 내용물에 함유된 침전물이 지속적으로 적층되어 생성되거나, 배관의 내부면이 부식되고 그 부식물이 쌓이면서 생성된다.
이와 같이 배관 내에 생성된 스케일은 그 자체가 비위생적이어서 공급수의 오염 원인인 것을 물론, 배관의 내부에 적층되어 배관의 실제 내경을 작게 만들어 물의 원활한 공급을 방해하고, 보일러의 경우 효율을 감소시키는 중요 원인이 된다. 심지어, 스케일이 두텁게 적층되는 경우는 배관 파열의 원인이 되기도 한다.
이와 관련하여 배관 내의 스케일을 제거하기 위한 장치 및 방법이 다양하게 시도되고 있으나, 스케일 방지의 범위가 작고 효율적이지 못하다는 문제점을 해결하지 못하고 있다.
스케일 방지에 관련하여, 대한민국 공개특허 제2001-0048533호에는 고주파 발생기를 이용하여 배관 내벽의 스케일 및 이끼 등을 제거하는 방법이 개시되어 있다. 하지만, 고주파 발생기를 작동하기 위한 별도 에너지가 과도하게 소비되어 효율적이지 못하다는 단점이 있으며, 수처리 장치의 배출구 이후의 스케일 청소만 가능하고 유입구 이전의 청소는 불가능하다는 단점이 있다.
도 1은 종래의 스케일 방지 장치를 설명하기 위한 개략도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 스케일 방지 장치(20)는 일반적으로 건물의 수조(10)와 직렬로 연결되어 있다. 외부의 인입관(30)으로부터 수조(10) 내로 물이유입되어 저장된다. 수조(10)에 저장된 물은 수조(10) 하부에 형성된 인출관(40)을 통하여 수조(10) 외부로 인출되고, 인출된 물은 공급 배관(50)을 통해 수도꼭지(60) 및 보일러 등으로 공급된다.
도시된 바와 같이, 스케일 방지 장치(20)는 수조(10)의 인출관(40) 및 공급 배관(50) 사이에 설치되어, 2개의 관을 직렬로 연결한다. 이와 같은 종래의 설치 구조로는 스케일 방지 장치(20)의 배출구 이후의 배관에 대해서는 스케일 생성을 방지할 수 있지만, 스케일 방지 장치(40)의 유입구 이전의 배관, 즉 수조 및 인출관(30)에 대해서는 스케일 방지 기능을 할 수 없다.
다시 말하면, 종래의 스케일 방치 장치의 설치 구조는 수조(10) 및 인출관(30)에서 스케일이 생성되는 것을 방지를 해결할 수 없으며, 이러한 종래 방식은 스케일 방지를 근본적으로 해결할 수 없다는 문제점을 갖고 있다.
또한, 도 1에 도시된 스케일 방지 장치와 같이 직렬로 설치되는 경우 인출관(40) 및 공급 배관(50)의 직경이 커질수록 스케일 방지 장치의 사이즈도 증가되어야 하고, 이렇게 장치의 사이즈가 증가할수록 스케일 방지 장치의 제작비용, 설치비용 및 유지보수 비용은 현저하게 증가하여 비경제적이라는 문제점을 갖고 있다.
따라서, 본 고안의 일 목적은 공급 배관은 물론 수조 및 그 인출관의 스케일 생성을 방지하여 배관의 스케일을 전체적으로 방지할 수 있는 스케일 방지 장치를제공하는 것이다.
본 고안의 다른 목적은 별도의 에너지원이 필요 없으며 설치 및 유지보수가 용이한 스케일 방지 장치를 제공하는 것이다.
본 고안의 또 다른 목적은 환경 친화적인 소재를 사용하여 환경오염의 염려가 없으며, 인체에 유익한 성분을 공급할 수 있는 스케일 방지 장치를 제공하는 것이다.
도 1은 종래의 스케일 방지 장치를 설명하기 위한 개략도이다.
도 2는 본 고안의 제1 실시예에 따른 스케일 방지 장치의 정단면도이다.
도 3은 도 2의 스케일 처리 부재의 단면도이다.
도 4는 본 고안의 제2 실시예에 따른 스케일 방지 장치의 개략도이다
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
30 : 인입관 40 : 인출관
10, 110, 210 : 리저버 120, 220 : 스케일 처리 부재
150, 250 : 펌프 162, 262 : 제1 배관
164, 264 : 제2 배관 166, 266 : 제3 배관
상술한 본 고안의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 고안의 바람직한 일 실시예에 따른 스케일 방지 장치는 물을 저장하는 리저버, 리저버 하부와 연통되는 제1 배관, 제1 배관의 단부에 설치되어 물 순환의 구동력을 제공하는 펌프, 펌프의 배출구와 연통된 유입구로부터 물을 받아들여 스케일 방지 처리를 한 후, 배출구로 배출하는 스케일 처리 부재 및 스케일 처리 부재의 배출구와 연결되어 리저버로 물을 배출하는 제2 배관을 구비한다.
리저버의 인출관으로부터 직렬로 연결된 종래의 스케일 방지 장치와는 달리, 본 고안에 따른 스케일 방지 장치는 펌프의 구동력을 이용하여 리저버의 하부로부터 배관을 통해 상부로 물을 순환시키는 동시에, 물이 스케일 처리 부재를 통과하게 함으로써 물을 여과시키거나 물성을 변경시킨다.
바람직하게는 물이 원적외선을 방사하는 물질을 통과하게 함으로써 물에 산화 환원력을 부가하고, 복수개의 구슬 입자를 통과함으로써 물의 운동을 활성화시킬 수 있는 스케일 처리 부재가 사용된다. 하지만, 당업자라면 본 고안의 기술사상의 범위 내에서 스케일 처리 부재로 고주파 발생장치를 구비한 장치, 자력선을 이용한 장치 등 다양한 스케일 처리 장치를 적용할 수 있다.
또한, 본 고안에서의 리저버는 건물의 옥상에 설치되는 수조 외에도, 배관 중간에서 물을 저장하는 탱크를 포함하며, 연못이나 어항 같은 물 저장조도 포함될 수 있다.
본 고안의 다른 목적을 달성하기 위한 본 고안의 바람직한 다른 실시예에 따른 스케일 방지 장치는 유입구 및 배출구 양측으로 물을 통과시키는 몸체 및 몸체 내부에 수용되어 통과하는 물에 스케일 방지 처리를 하는 복수개의 필터 구슬을 포함하는 스케일 처리 부재를 포함한다.
바람직하게는 필터 구슬은 다수개의 입자가 몸체 내부에 수용되어 스케일 처리 부재를 통과하는 물분자 각각에 활성을 제공하고, 약 4~20㎛ 파장의 원적외선을 방사하는 물질로 구성된다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하지만, 본 고안이 하기의 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
제1 실시예
도 2는 본 고안의 제1 실시예에 따른 스케일 방지 장치의 정단면도이며, 도 3은 도 2의 스케일 처리 부재의 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 제1 실시예에 따른 스케일 방지 장치는 물을 저장및 공급하기 위한 리저버(110), 리저버(110)의 하부와 연통되는 제1 배관(162), 제1 배관(162) 단부에 설치되어 물 순환의 구동력을 제공하는 펌프(150), 펌프(150)로부터 물을 받아들여 스케일 방지 처리를 한 후 배출하는 스케일 처리 부재(120) 및 스케일 처리 부재(120)의 배출구와 연결되어 리저버(110)로 물을 순환시키는 제2 배관(164)을 구비한다.
리저버(110)의 상부에 인입관(30)이 연결되며, 인입관(30)은 외부의 물 공급원(도시되지 않음)으로부터 리저버(110)로 물을 공급한다. 또한, 리저버(110)의 하부에는 인출관(40)이 연결되며, 인출관(40)은 리저버(110) 내부의 물을 공급 배관과 연결되어 외부의 수도꼭지 또는 보일러 등과 연결된다. 본 실시예에서 인출관(40)은 제1 배관(162)과 별도로 리저버(110)에 연결되어 있지만, 본 고안은 본 실시예에 한정되지 아니하며 인출관(40)이 제1 배관(162)에 연결되어 배관을 보다 단순화시킬 수도 있다.
리저버(110)의 수위에 대응하여 인입관(30)의 유량이 제어되며, 리저버(110)의 수위가 일정 높이에 다다르면 인입관의 유량을 단속하여 리저버(110)의 수위를 일정하게 유지시킬 수 있다. 또한, 리저버(110)의 일정 수위를 넘을 때 초과한 양에 대해 리저버(110) 밖으로 배출시켜 리저버(110)의 수위를 일정하게 유지시킬 수도 있다.
펌프(150)는 지속적 또는 주기적으로 작동하면서 물을 순환시킨다. 펌프(150)에 의해 물은 리저버(110) 하부, 제1 배관(162), 펌프(150), 제3 배관(166), 스케일 처리 부재(120), 제2 배관(164) 및 리저버(110) 상부로 순환을한다.
인출관(40)을 통해 물이 인출되지 않아도 펌프(150)의 동작에 의해 스케일 방지 처리가 수행되며, 처리된 물은 리저버(110)를 포함한 다른 배관을 모두 통과하기 때문에 전체적인 스케일 생성을 방지할 수 있다.
또한, 종래의 직렬식 설치 구조에 따르면, 순간적인 물 사용량이 증가하는 경우 증가하는 유량만큼의 물에 대해 적절한 스케일 방지 처리를 할 수 없다는 문제점이 있다. 하지만, 본 고안에 따른 스케일 방지 장치는 리저버(110)에 저장된 물을 수시로 처리하기 때문에 갑작스러운 물 사용량의 증가가 있더라도 처리된 물을 충분히 제공할 수 있다.
또한, 종래의 직렬식 설치 구조에 따르면, 대형 건물의 수도 배관과 같이 큰 직경의 배관에 장착되는 스케일 방지 장치는 그 배관 사이즈에 대응하는 크기 및 용량을 가져야 한다. 일반적으로 스케일 방지 장치의 제작비용, 설치비용 및 유지보수비용은 장치가 커질수록 현저하게 증가하기 때문에 비경제적이다. 하지만, 본 고안에 따른 스케일 방지 장치는 큰 배관에 직접 설치되는 것이 않기 때문에 작은 용량의 장치에도 적용될 수도 있다. 즉, 인출관(40)이 크더라도 인출관(40)과는 별도로 작은 직경을 갖는 제1 배관(162), 제3 배관(166) 및 제2 배관(164)의 설치만으로도 스케일 방지 기능을 수행할 수 있기 때문이다. 따라서, 스케일 방지 장치가 설치되는 기본 배관의 사이즈와 무관하게 사용요건에 따라 다양한 사양의 스케일 처리 부재가 선택될 수 있다. 스케일 처리 부재(120)의 크기가 작을수록 비용은 절감되며 유지보수가 용이하기 때문에, 본 고안에 따른 스케일 방지 장치는 상당한편의성을 갖는다.
제1 배관(162)에는 배출관이 연결되며, 배출관에는 밸브(171)가 장착된다. 밸브(171)는 펌프 작동시 닫혀 있다가, 일정 기간마다 개방하여 리저버(110)에 저장된 물을 배출시키는 데에 사용될 수 있다.
도 3을 참조하면, 제1 실시예에 따른 스케일 처리부재(120)는 상하로 물이 통과할 수 있는 몸체(122) 및 몸체(122)에 수용된 다수개의 필터 구슬들(132)을 포함한다. 스케일 처리 부재(120)의 하부는 유입구로서 제3 배관(166)과 연결되며, 상부는 배출구로서 제2 배관(164)과 연결된다.
물이 필터 구슬들(132)의 사이를 통과하면서 충돌하게 되고, 그 결과 물분자 집합체(cluster)는 작게 분리되어 물분자가 보다 활동하기 쉬운 상태로 된다. 물분자의 운동이 활발하게 됨과 동시에 배관 내벽의 오염물질, 녹 및 스케일의 운동도 활발해지게 되어 녹이나 오염물질이 배관 내벽으로부터 떨어지게 된다.
또한, 필터 구슬들(132)은 바람직하게 약 4~20㎛ 파장의 원적외선을 주로 방사하는 물질로 구성된다. 원적외선은 물분자(H2O) 및 용존산소(O2)의 분자상태를 불안하게 하여 과산화수소(H2O2)를 생성한다. 필터 구슬들(132)에 의해서 생성된 과산화수소(H2O2)는 물 속의 철이온(F2+)과 반응하여 산화철(FeO)을 생성하며, 이 산화철(FeO)은 붉은 녹과 반응하여 자철강피막(흑색)을 형성한다. 검은 자철강피막은 배관 내의 붉은 녹 생성을 방지한다.
위 과정의 반응식은 다음과 같다.
H2O2+ Fe2+-> FeO + H2O
FeO + Fe2O3-> Fe3O4
본 실시예에 따른 스케일 처리 부재(120)는 유입구 및 배출구 측에 각각 커플링 유입관(124) 및 커플링 배출관(126)을 더 포함한다.
커플링 유입관(124)은 아래로 제3 배관(166)과 결합되며, 위로는 몸체(122)의 유입구와 결합된다. 이때 결합은 플랜지 커플링(134)에 의한다. 커플링 배출관(126)은 위로 제2 배관(164)과 결합되며, 아래로는 몸체(122)의 배출구와 결합된다. 역시 이때도 결합은 플랜지 커플링(136)에 의한다. 본 실시예의 경우, 배관(164, 166) 및 유입관, 배출관(124, 126)의 내경이 동일하다. 하지만, 실시예에 따라 유입구와 제3 배관의 형상 또는 직경이 다를 수 있으며, 커플링 유입관을 이용하여 형상 또는 직경이 다른 2개의 관을 간단하게 보정하여 연결할 수 있다. 커플링 배출관에 의한 배출구 및 제2 배관과의 관계도 동일하다.
또한, 몸체(122) 양측의 플랜지 커플링(134, 136)을 간단하게 해체 및 조립할 수 있기에 스케일 처리 부재의 교체 및 유지보수가 아주 유리하다.
실시예 2
도 4는 본 고안의 제2 실시예에 따른 스케일 방지 장치의 개략도이다.
도 4를 참조하면, 제2 실시예에 따른 스케일 방지 장치는 리저버(210), 리저버(210)의 하부와 연통되어 2갈래로 분기되는 제1 배관(262) 및 인출관(40), 제1 배관(262) 단부에 설치되어 물 순환의 구동력을 제공하는 펌프(250), 펌프(250)의배출구와 연결되는 제3 배관(266), 제3 배관(266)을 통해 펌프(250)와 연결되는 스케일 처리 부재(220) 및 스케일 처리 부재(220)의 배출구와 연결되어 리저버(210)로 물을 배출하는 제2 배관(264)을 구비한다.
외부로부터 물을 공급하는 인입관(30)은 제3 배관(266)과 연결되고, 펌프(250)를 거치지 않고 제1 배관(262)과 제3 배관(266)을 잇는 제4 배관(268)을 더 포함한다. 또한, 각 배관의 분기점에 인접하게 제1 내지 제5 밸브(271, 272, 273, 274, 275)가 설치되어 있다.
본 실시예에서 리저버(210), 펌프(250) 및 스케일 처리 부재(220)는 제1 실시예의 대응되는 리저버(110), 펌프(150) 및 스케일 처리 부재(120)와 그 구성 및 기능이 동일하기 때문에 반복되는 설명은 생략한다.
펌프(250) 또는 제4 배관(268)을 통과한 처리된 물은 인입관(30)을 통해 유입되는 물과 A지점에서 혼합되어 스케일 처리 부재(220)로 유입된다. 외부에서 유입된 물이 우선적으로 스케일 처리 부재(220)를 통과하기 때문에 전체적인 배관을 청결을 유지할 수 있다는 장점이 있다.
스케일 처리 부재(220)를 통과한 물은 제2 배관(264)을 통해 리저버(210)로 유입되고, 리저버(210)에 저장된 물은 인출관(40)을 통해 외부로 공급되거나 제1 배관(262)을 통해 순환하면서 처리된다.
A 점에 인접하여 인입관(30)에 제1 밸브(271)가 설치된다. 제1 밸브(271)는 체크 밸브(check valve)로서 인입관(30)으로부터 제3 배관(266)으로의 흐름만 가능하게 하고 그 역류를 방지한다.
본 실시예와 달리 제1 밸브로 체크 밸브가 아닌 다른 밸브가 장착되어 인입관(30)을 통해 외부로부터 공급되는 물의 양을 제어할 수 있다. 이때, 제1 밸브가 닫혀지는 경우(close) 외부에서의 물 유입은 없이 스케일 처리를 집중적으로 수행하도록 할 수 있다.
B 점에 인접하여 인출관(40)에 제2 밸브(272)가 설치된다. 제2 밸브(272)는 외부로 공급되는 물을 제어할 수 있다.
C 점에 인접하여 제1 배관(262) 및 제4 배관(268)에 각각 제3 밸브(273) 및 제4 밸브(274)가 설치된다. 제3 밸브(273) 및 제4 밸브(274)를 선택적으로 개폐함으로써 펌프(250) 사용 여부 및 부하를 제어할 수 있다.
A 점에 인접하여 제3 배관(266)에 제5 밸브(275)가 설치된다. 제5 밸브(275)도 제1 밸브(271)와 같이 체크 밸브로서 역류는 방지한다.
본 실시예와 달리 제5 밸브로 체크 밸브가 아닌 다른 밸브가 장착되어 제3 배관(266) 또는 제4 배관(268)을 통해 공급되는 물의 양을 제어할 수 있다.
본 고안에 따르면, 배관 전체뿐만 아니라 수조에서 발생하는 녹, 슬러지 및 스케일 생성을 방지할 수 있다.
또한, 별도의 에너지원이 필요 없으며 설치 및 유지보수가 용이하다.
또한, 환경 친화적인 소재를 사용하여 환경오염의 염려가 없으며, 인체에 유익한 성분을 공급할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 고안의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 고안의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 고안을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (6)

  1. 배관 내의 스케일 생성을 방지하는 스케일 방지 장치에 있어서,
    물을 저장 및 공급하는 리저버;
    상기 리저버 하부와 연통되는 제1 배관;
    상기 제1 배관의 단부에 설치되어 물 순환의 구동력을 제공하는 펌프;
    상기 펌프의 배출구와 연통된 유입구로부터 물을 받아들여 스케일 방지 처리를 한 후, 배출구로 배출하는 스케일 처리 부재; 및
    상기 스케일 처리 부재의 배출구와 연결되어 상기 리저버로 물을 배출하는 제2 배관을 구비하는 스케일 방지 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 배관에 인출관이 연결되며, 상기 인출관을 통해 물이 외부로 공급되는 것을 특징으로 하는 스케일 방지 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 펌프의 배출구 및 상기 스케일 처리 부재의 유입구를 연결하는 제3 배관을 포함하며, 상기 제3 배관에는 외부로부터 물이 공급되는 인입관이 연결되어리저버로 공급되는 물은 우선적으로 스케일 처리 부재를 통과하는 것을 특징으로 하는 스케일 방지 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스케일 처리 부재는 상기 유입구 및 배출구 양측으로 물을 통과시키는 몸체 및 상기 몸체 내부에 수용되어 통과하는 물에 스케일 방지 처리를 하는 복수개의 필터 구슬을 포함하는 것을 특징으로 하는 스케일 방지 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 필터 구슬은 약 4~20㎛ 파장의 원적외선을 방사하는 물질로 구성된 것을 특징으로 하는 스케일 방지 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 스케일 처리 부재는 상기 유입구와 상기 펌프와 연결되는 배관을 연결하는 커플링 유입관 및 상기 배출구와 상기 제2 배관을 연결하는 커플링 배출관을 더 포함하며, 상기 커플링 유입관 및 상기 커플링 배출관은 각각 상기 유입구 및 상기 배출구와 연결되는 배관과의 형상 및 크기의 차이를 보정하는 것을 특징으로하는 스케일 방지 장치.
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