KR101326144B1 - 배관의 스케일 제거장치 - Google Patents

배관의 스케일 제거장치 Download PDF

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KR101326144B1
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조태현
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Abstract

본 발명은 배관의 중간에 설치되어 배관을 구성하는 관체 내부에 생성되는 스케일을 제거할 수 있는 배관의 스케일 제거장치에 관한 것이다. 본 발명에 의한 배관의 스케일 제거장치는, 금속관과 제 1 탄소관 및 제 2 탄소관을 갖고 내부에 물이 통과할 수 있는 유로가 마련된 정전기 발생관과, 금속체와 제 1 탄소체 및 제 2 탄소체를 갖는 정전기 발생체와, 내부에 수용실이 마련되어 정전기 발생체가 내장된 정전기 발생관을 수용하는 단열체와, 내부에 수용실이 마련되어 단열체를 수용하는 하우징과, 하우징의 일단에 배치되고 단열체의 일단에 구비되는 제 1 유입 통로 및 제 2 유입 통로와 연결되는 유로를 갖는 제 1 하우징 연결구와, 하우징의 타단에 배치되고 단열체의 타단에 구비되는 제 1 배출 통로 및 제 2 배출 통로와 연결되는 유로를 갖는 제 2 하우징 연결구를 포함한다.

Description

배관의 스케일 제거장치{Scale removing device for piping}
본 발명은 배관의 스케일 제거장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배관의 중간에 설치되어 배관을 구성하는 관체 내부에 생성되는 스케일을 제거하고, 관체 내부에서의 녹이나 스케일 발생을 억제시킬 수 있는 배관의 스케일 제거장치에 관한 것이다.
수도관이나 물탱크의 급,배수관 등과 같이 물이 지나는 관체는 오랜 시간 사용하다 보면 물속의 활성산소가 관체의 철분과 반응하여 내부가 부식되어 녹이 발생된다. 또한 관체에는 물속의 이물질이 퇴적되기도 한다. 이러한 녹 및 이물질 등이 퇴적되면 관체 내부에 스케일(scale), 슬라임(slime), 슬러리(slurry) 등이 발생되어 관체의 수명이 단축되고 물의 흐름 유속이 저하된다. 또한 노후화된 관체를 지나는 물속에는 인체에 유해한 산화철이나 불순물 및 세균 등의 각종 유해 물질이 포함되어 비위생적이다.
종래에는 관체의 퇴적물 및 유해물질 등을 제거하기 위하여 관체의 내부에 세척도구인 브러시 등을 진입시켜 녹이나 스케일 등을 제거하거나, 또는 새로운 관체로 교체함으로써 관체의 노후화에 의한 문제를 해결하였다. 그러나 이와 같은 방법은 그 작업에 있어 퇴적물 및 유해물질을 해소할 수는 있으나, 관체를 세척하거나 교체하는 과정에서 많은 시간과 인력 및 장비가 요구됨은 물론 적지 않은 기간 내에 다시 관체를 세척하거나 새로운 관체로 교체하는 작업을 반복해야 하므로 많은 비용이 소모되어 효율적이지 못한 문제점이 있었다.
이 밖에, 관체의 수명을 연장시키고 유해물질을 제거하기 위한 다른 방법으로 화학제를 사용하거나, 고주파 발생기를 이용한 수처리 방법이 있다. 그러나 화학제를 사용하는 방법은 화학제의 사용에 따른 또 다른 오염의 문제점이 발생되며, 고주파 발생기를 이용하는 방법은 설비가 고가이고 동력을 필요로 하여 작업 비용이 많이 소요되는 문제점이 있다.
이러한 종래 기술의 한계를 극복하기 위한 것으로, 정전기를 발생시켜 물을 정전기장으로 이온화시키는 배관의 스케일 제거장치가 제안된 바 있다. 배관의 스케일 제거장치는 정전기 발생장치를 구비하여 정전기를 발생시켜 물을 정전기장으로 이온화시키고, 이러한 이온을 이용하여 물을 정화시킴은 물론, 관체의 내부를 세척할 수 있는 무동력적이고 환경 친화적이며, 설치가 간단한 장치이다.
물의 이온화는 “전하를 띤 분자”로 이해하는 것이 옳으며, 그래서 한 덩어리의 물질 시료는 전기적으로 중성이여야 하기 때문에 이온화된 화합물은 예외 없이 양이온(+전하 입자)인 H+과 음이온(-전하 입자)인 OH-의 두 가지를 모두 함유하고 있다. 도전성 물질인 물이 자계(磁界) 속을 통과할 때 기전력이 나타나는 현상인 플레밍의 법칙을 기본으로 하여 초고자계(자력선의 직각) 속을 물이 이동할 때 발생하는 전위로 인하여 용해되어 있는 이온을 로렌츠 전장에 의하여 이온 농축, 이온 충돌 등의 반응으로 물(H2O)이 H+과 OH-으로 이온화되고, 이렇게 활성화된 물을 이온 활성수라 한다.
이온 활성수를 활용하여 배관을 구성하는 관체 내에서의 녹이나 스케일의 발생을 억제시키는 장치는 현재 다양한 구조의 것이 제안되 바 있는데, 일예로, 대한민국 등록특허공보 제0862970호(2008. 10. 06 등록)에는 탄소전극과 금속전극을 이용하여 정전기장을 형성하고, 이 정전기장을 이용하여 물을 이온화시키는 장치가 개시되어 있다. 구체적으로, 상기 공보에 개시되어 있는 이온화 수처리기는 탄소전극 및 금속전극을 포함하고 유동하는 물과의 접촉으로 정전기장을 발생시키는 정전기 발생요소와, 정전기 발생요소가 삽입되며 내외부의 온도전달을 차단하는 단열관과, 단열관으로 물이 유입되는 것을 방지하는 마감요소와, 단열관 및 마감요소가 삽입되는 하우징과, 일측은 하우징에 결합되고 타측은 관체에 연결되는 하우징 연결구를 포함한다. 이러한 이온화 수처리기는 탄소전극과 물이 접촉되어 이 접촉면에서의 마찰로 인하여 정전기가 발생되고, 이러한 정전기는 탄소전극(+)에 집적되어 금속전극(-)으로 방출되면서 탄소전극와 금속전극의 사이에 물 흐름의 직각방향으로 고압의 얇은 정전기장이 형성된다. 그리고 정전기장을 통과하는 물은 수소이온(H+)과 수산화이온(OH-)으로 이온화되고, 이온화된 물은 물분자의 결정구조가 미세하게 분해되어 더욱 빠르게 회전하면서 활성이 강한 물로 전환되며, 이렇게 활성화된 물은 활성산소를 물의 결정구조에 흡수시키게 됨으로 관체 부식의 원인이 되는 산소의 활성력이 저하되어 녹이 발생되는 것을 억제하게 된다.
이 밖에도, 대한민국 등록특허공보 제0312152호(2000. 04. 15 공개), 대한민국 등록특허공보 제0473533호(2005. 01. 21 공개), 대한민국 등록실용신안공보 제0179897호(2000. 02. 14 등록) 등에도 이온 활성수를 이용하여 배관에서의 녹이나 스케일의 발생을 억제시키는 장치가 개시되어 있다.
앞서 설명한 선행기술에 개시된 것과 같이 현재 다양한 배관의 스케일 제거장치가 개발되어 있지만, 이온 활성수 생성 효율 향상이나, 물속에 함유된 중금속 제거율 향상, 또는 장치 내의 응축수 발생의 문제 등을 해결하기 위한 다양한 구조 개선 작업이 지속적으로 이루어지고 있다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 이온 활성수의 생성 효율과 물속에 함유된 중금속의 제거율이 우수하며, 장치 내에 발생하는 응축수를 원활하게 배출시킴으로써 수명이 향상된 새로운 구조의 배관의 스케일 제거장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 배관의 스케일 제거장치는, 중앙에 배치되는 금속관과 상기 금속관의 양쪽 단부에 각각 연결되는 제 1 탄소관 및 제 2 탄소관을 갖고 내부에 물이 통과할 수 있는 유로가 마련된 정전기 발생관과, 상기 정전기 발생관의 유로 중간에 배치되고 내부에 물이 통과할 수 있는 유로가 마련된 금속체와 내부에 물이 통과할 수 있는 유로가 마련되고 상기 금속체의 일단에 연결되는 제 1 탄소체와 내부에 물이 통과할 수 있는 유로가 마련되고 상기 금속체의 타단에 연결되는 제 2 탄소체를 갖는 정전기 발생체와, 내부에 수용실이 마련되어 상기 정전기 발생체가 내장된 상기 정전기 발생관을 수용하는 단열관과 상기 단열관의 양쪽 단부에 각각 구비되는 제 1 커버부 및 제 2 커버부와 상기 제 1 탄소체의 유로와 연결되도록 상기 제 1 커버부에 마련되는 제 1 유입 통로와 상기 정전기 발생관의 유로와 연결되도록 상기 제 1 커버부에 마련되는 제 2 유입 통로와 상기 제 2 탄소체의 유로와 연결되도록 상기 제 2 커버부에 마련되는 제 1 배출 통로와 상기 정전기 발생관의 유로와 연결되도록 상기 제 2 커버부에 마련되는 제 2 배출 통로를 갖는 단열체와, 내부에 수용실이 마련되어 상기 단열체를 수용하는 하우징과, 상기 하우징의 일단에 배치되고 상기 단열체의 제 1 유입 통로 및 상기 제 2 유입 통로와 연결되는 유로를 갖는 제 1 하우징 연결구와, 상기 하우징의 타단에 배치되고 상기 단열체의 제 1 배출 통로 및 상기 제 2 배출 통로와 연결되는 유로를 갖는 제 2 하우징 연결구를 포함한다.
본 발명에 의한 배관의 스케일 제거장치는, 내부에 물이 통과할 수 있는 유로가 마련되고 외주면에 수나사산이 형성된 지지관을 더 포함하고, 상기 금속체는 내주면에 암나사산이 형성되어 상기 지지관의 중간에 나사 결합되고, 상기 제 1 탄소체는 내주면에 암나사산이 형성되어 상기 지지관의 일단에 나사 결합되며, 상기 제 2 탄소체는 내주면에 암나사산이 형성되어 상기 지지관의 타단에 나사 결합될 수 있다.
상기 제 1 탄소체는 그 내부를 통과하는 물과의 접촉 면적이 증가될 수 있도록 이에 구비되는 유로가 상호 이격되도록 복수가 구비되고, 상기 제 2 탄소체는 그 내부를 통과하는 물과의 접촉 면적이 증가될 수 있도록 이에 구비되는 유로가 상호 이격되도록 복수가 구비될 수 있다.
상기 단열관은, 일단이 개방되고 타단에 상기 제 1 커버부가 구비된 제 1 관부와, 일단이 개방되고 타단에 상기 제 2 커버부가 구비된 제 2 관부를 포함하고, 상기 제 1 관부와 상기 제 2 관부는 나사 결합될 수 있다.
본 발명에 의한 배관의 스케일 제거장치는, 내부에 수용실이 마련되어 상기 하우징을 수용하는 외장 케이스와, 상기 외장 케이스의 일단에 배치되고 상기 제 1 하우징 연결구가 통과할 수 있는 관통구멍을 갖는 제 1 밀봉 캡과, 상기 외장 케이스의 타단에 배치되고 상기 제 2 하우징 연결구가 통과할 수 있는 관통구멍을 갖는 제 2 밀봉 캡을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 배관의 스케일 제거장치는, 상기 외장 케이스의 수용실에서 발생하는 응축수를 상기 외장 케이스의 외부로 배출하기 위해 상기 제 1 밀봉 캡에 외부로 연장되도록 마련되는 응축수 배출구멍과, 상기 응축수 배출구멍과 연결되도록 상기 제 1 밀봉 캡의 내측면에 마련되는 안내홈과, 상기 안내홈을 개폐하기 위해 상기 안내홈에 설치되는 개폐부재와, 상기 개폐부재가 상기 안내홈을 개폐할 수 있도록 상기 안내홈에 설치되어 상기 개폐부재를 이동시키는 개폐부재 작동기구를 더 포함할 수 있다.
상기 개폐부재 작동기구는, 상기 개폐부재와 결합되도록 상기 안내홈에 수용되고 수분을 흡수하면 팽창하고 흡수된 수분이 제거되면 원래 상태로 수축하는 흡수성 팽창체를 포함하고, 상기 개폐부재에는 상기 외장 케이스의 수용실에서 발생하는 응축수를 상기 안내홈에 수용된 상기 흡수성 팽창체로 안내하기 위한 응축수 유입구멍이 마련될 수 있다.
상기 개폐부재 작동기구는 상기 개폐부재와 결합되도록 상기 안내홈에 설치되어 상기 개폐부재에 대해 상기 안내홈을 밀폐하는 방향으로 탄성력을 가하는 스프링을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 배관의 스케일 제거장치는, 상기 외장 케이스의 수용실에서 발생하는 응축수를 상기 외장 케이스의 외부로 배출하기 위해 상기 외장 케이스의 일측에 외부로 연장되도록 마련되는 응축수 배출구멍과, 상기 응축수 배출구멍과 연결되도록 상기 외장 케이스의 내측면에 마련되는 안내홈과, 상기 안내홈을 개폐하기 위해 상기 안내홈에 설치되는 개폐부재와, 상기 개폐부재가 상기 안내홈을 개폐할 수 있도록 상기 개폐부재를 이동시키는 개폐부재 작동기구를 더 포함할 수 있다.
상기 제 1 탄소관, 상기 제 2 탄소관, 상기 제 1 탄소체 및 상기 제 2 탄소체는 표면에 불소가 도입된 탄소재료로 이루어지며, 상기 표면에 불소가 도입된 탄소재료는, 탄소재료를 반응기에 넣고 상기 반응기에 불소 가스를 투입하여 탄소재료와 반응시킴으로서 탄소재료에 불소를 도입하는 제1단계; 상기 제1단계의 반응을 완료한 후 상기 반응기에서 미반응 가스를 배기하는 제2단계; 및 열처리를 통하여 상기 불소가 도입된 탄소재료의 결정성을 회복시키는 제3단계를 포함하여 이루어진다.
본 발명에 의한 배관의 스케일 제거장치는 각종 배관이나 각종 급배수장치의 유로 중간에 설치되어 이에 유입되는 물을 정전기 발생을 위한 정전기 발생체 및 정전기 발생관의 각 내부 유로로 분기시켜 유동시킴으로써, 유동하는 물을 정전기 발생체 및 정전기 발생관을 통해 이중으로 이온화시킬 수 있다. 따라서, 각종 배관이나 각종 급배수장치를 유동하는 물의 활성화 효율이 우수하여 관체의 녹 발생 방지 효과, 관체 내부의 스케일 등의 오염물 고착 방지 및 제거 효과, 물속에 함유된 세균이나 박테리아 등의 번식 억제 효과가 우수하다.
또한 본 발명에 의한 배관의 스케일 제거장치는 정전기 발생체를 구성하는 탄소체나 정전기 발생관을 구성하는 탄소관에 함유된 불소를 통해 물속에 녹아있는 중금속을 효과적으로 제거할 수 있다.
또한 본 발명에 의한 배관의 스케일 제거장치는 무동력으로 작동하는 응축수 배출기구의 작용으로 외장 케이스 내부에 발생하는 응축수를 원활하고 효과적으로 외장 케이스 외부로 배출할 수 있다. 따라서, 외장 케이스 내부에 응축수 발생에 의한 구성품의 부식이나 동파 등의 문제를 줄일 수 있다. 또한 응축수를 배출하기 위해 외장 케이스의 내외부를 연결하는 통로가 밀폐된 상태를 유지하다가, 외장 케이스 내부에 일정량 이상의 응축수가 발생할 경우에만 개방되므로, 이 통로를 통해 먼지나 이물질, 수분 등이 외장 케이스 내부로 유입되는 것을 막을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 배관의 스케일 제거장치를 나타낸 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 배관의 스케일 제거장치를 나타낸 단면도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 배관의 스케일 제거장치의 응축수 배출기구 및 그 동작을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 배관의 스케일 제거장치를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예 및 비교예에 의한 탄소재료의 XPS 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 의한 배관의 스케일 제거장치에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의를 위해 과장되거나 단순화되어 나타날 수 있다. 또한 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들은 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 배관의 스케일 제거장치를 나타낸 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 배관의 스케일 제거장치를 나타낸 단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 것과 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 배관의 스케일 제거장치(10)는 물이 통과할 수 있는 구조로 이루어지는 정전기 발생체(12)와, 내부에 물이 통과할 수 있는 유로(31)가 마련되고 정전기 발생체(12)를 수용하는 정전기 발생관(30)과, 정전기 발생체(12)가 내장된 정전기 발생관(30)을 감싸는 단열체(40)와, 단열체(40)를 감싸는 하우징(55)과, 하우징(55)을 감싸는 외장 케이스(72)와, 외장 케이스(72) 내부에 생성되는 응축수를 외장 케이스(72) 외부로 배출하기 위한 응축수 배출기구(82)를 포함한다. 이러한 본 발명에 의한 배관의 스케일 제거장치(10)는 물이 유동하는 유로를 갖는 각종 배관이나 각종 급배수장치에 설치되며, 정전기 발생체(12)의 내부 및 정전기 발생관(30)의 유로(31)를 통해 유동하는 물의 물 분자를 이온화시켜 활성이 강한 물로 전환시킴으로써, 배관 내부의 스케일을 제거할 수 있다.
정전기 발생체(12)는 내부에 물이 통과할 수 있는 유로(14)가 마련된 금속체(13)와, 금속체(13)의 양쪽 단부에 각각 연결되는 제 1 탄소체(16) 및 제 2 탄소체(21)와, 금속체(13)와 제 1 탄소체(16) 및 제 2 탄소체(21)를 결합시키는 지지관(26)을 포함한다. 제 1 탄소체(16)의 내부에는 물이 통과할 수 있는 유로(19)가 마련되고, 제 2 탄소체(21)의 내부에는 물이 통과할 수 있는 유로(24)가 마련되며, 지지관(26)에는 물이 통과할 수 있는 유로(27)가 구비된다.
금속체(13)와 제 1 탄소체(16) 및 제 2 탄소체(21)는 지지관(26)을 통해 결합되며, 금속체(13)를 사이에 두고 제 1 탄소체(16) 및 제 2 탄소체(21)가 금속체(13)의 양쪽 단부에 배치된다. 지지관(26)은 합성수지 등 비금속 소재로 이루어지고, 지지관(26)의 외주면에는 수나사부(28)가 구비된다. 금속체(13)와 제 1 탄소체(16) 및 제 2 탄소체(21)의 내주면에는 지지관(26)의 수나사부(28)에 대응하는 암나사부(15)(20)(25)가 각각 구비된다. 따라서, 금속체(13)는 지지관(26)의 중앙에 나사 결합되고, 제 1 탄소체(16)는 지지관(26)의 일단에 나사 결합되며, 제 2 탄소체(21)는 지지관(26)의 타단에 나사 결합된다.
제 1 탄소체(16)는 몸통부(17)와 몸통부(17)의 일단에 돌출 구비된 넥부(18)를 포함하고, 유로(19)는 넥부(18)의 끝에서 몸통부(17)의 내부로 연장된다. 제 1 탄소체(16)의 유로(19)는 유동하는 물과의 접촉 면적이 증가될 수 있도록 복수가 상호 이격되도록 구비된다. 제 1 탄소체(16)와 마찬가지로 제 2 탄소체(21)는 몸통부(22)와 몸통부(22)의 일단에 돌출 구비된 넥부(23)를 포함하고, 유로(24)는 넥부(23)의 끝에서 몸통부(22)의 내부로 연장된다. 제 2 탄소체(21)의 유로(24) 역시 유동하는 물과의 접촉 면적이 증가될 수 있도록 복수가 상호 이격되도록 구비된다.
금속체(13)는 구리(Cu), 알루미늄(Al) 및 아연(Zn) 등의 금속으로 이루어진다. 탄소체(16)(21)는 탄소, 흑연, 탄소나노튜브 등의 탄소재료에 불소(F)가 함유된 것이다. 탄소체(16)(21)는 그 표면에 불소(F)가 공유 결합(C-F)된 구조를 취함으로써 중금속 제거 기능을 갖는다. 즉 탄소체(16)(21)는 그 표면에 공유 결합된 불소 원자들이 물속에서 음전하(-)로 하전되고, 물속에 녹아있는 중금속 이온(+)들과 결합되어 중금속을 효율적으로 흡착, 제거할 수 있다.
이러한 정전기 발생체(12)는 본 출원인에 의해 선출원된 대한민국 등록특허공보 제0862970호(2008. 10. 06 등록)에 개시된 탄소전극 및 금속전극을 포함하여 유동하는 물과의 접촉으로 정전기장을 발생시키는 정전기 발생요소와 같은 기능을 갖는 것이다. 즉, 유동하는 물이 제 1 탄소체(16), 금속체(13) 및 제 2 탄소체(21)를 차례로 통과할 때, 탄소체(16)(21)와 물의 마찰에 의해 탄소체(16)(21)와 금속체(13)의 사이에 물 흐름의 직각방향으로 고압의 얇은 정전기장이 형성되고, 정전기장을 통과하는 물(H2O)이 수소이온(H+)과 수산화이온(OH-)으로 이온화된다. 탄소체(16)(21)는 복수의 유로(19)(24)를 구비하여 이들 복수의 유로(19)(24)를 통해 물이 유동하므로 물과의 접촉 면적이 증가한다.
정전기 발생관(30)은 내부에 물이 통과할 수 있는 유로(31a)가 마련된 금속관(32)과, 금속관(32)의 양쪽 단부에 각각 연결되는 제 1 탄소관(34) 및 제 2 탄소관(36)을 포함한다. 제 1 탄소관(34)과 제 2 탄소관(36)의 내부에도 물이 통과할 수 있는 유로(31b)(31c)가 각각 마련된다. 정전기 발생관(30) 내부의 유로(31)에는 정전기 발생체(12)가 수용되되, 정전기 발생체(12)의 외면과 정전기 발생관(30)의 내면 사이는 이격되어 정전기 발생체(12)와 정전기 발생관(30) 사이의 틈새를 통해 물이 유동할 수 있다.
금속관(32)의 양쪽 단부에는 복수의 결합돌기(33)가 구비되고, 금속관(32)의 일단에 결합되는 제 1 탄소관(34)의 일단과 금속관(32)의 타단에 결합되는 제 2 탄소관(36)의 일단에는 금속관(32)의 결합돌기(33)에 대응하는 결합홈(35)(37)이 각각 형성된다. 금속관(32)의 양쪽 단부에 제 1 탄소관(34) 및 제 2 탄소관(36)이 각각 결합될 때 금속관(32)의 결합돌기(33)가 제 1 탄소관(34)의 결합홈(35) 및 제 2 탄소관(36)의 결합홈(37)에 각각 압입됨으로서 제 1 탄소관(34) 및 제 2 탄소관(36)이 금속관(32)에 고정될 수 있다.
금속관(32)은 구리(Cu), 알루미늄(Al) 및 아연(Zn) 등의 금속으로 이루어진다. 탄소관(34)(36)은 탄소, 흑연, 탄소나노튜브 등의 탄소재료에 불소(F)가 함유된 것이다. 탄소관(34)(36)은 정전기 발생체(12)의 탄소체(16)(21)와 같이 그 표면에 불소(F)가 공유 결합(C-F)된 구조를 취함으로써 중금속 제거 기능을 갖는다.
이러한 정전기 발생관(30)의 작용은 본 출원인에 의해 선출원된 대한민국 등록특허공보 제0862970호(2008. 10. 06 등록)에 개시된 탄소전극 및 금속전극을 포함하여 유동하는 물과의 접촉으로 정전기장을 발생시키는 정전기 발생요소와 같다. 즉, 유동하는 물이 제 1 탄소관(34), 금속관(32) 및 제 2 탄소관(36)을 차례로 통과할 때, 탄소관(34)(36)과 물의 마찰에 의해 탄소관(34)(36)과 금속관(32)의 사이에 물 흐름의 직각 방향으로 고압의 얇은 정전기장이 형성되고, 이 정전기장을 통과하는 물(H2O)은 수소이온(H+)과 수산화이온(OH-)으로 이온화된다.
단열체(40)는 정전기 발생체(12)가 내장된 정전기 발생관(30)을 감싸며 외부와의 온도 전달을 차단하여 습기 발생에 따른 정전기 발생체(12)나 정전기 발생관(30)의 성능 저하를 방지하는 것으로, 단열성이 확보될 수 있는 합성수지 등의 소재로 이루어진다. 이러한 단열체(40)는 내부에 수용실(42)이 마련되어 정전기 발생관(30)을 수용하는 단열관(41)과, 단열관(41)의 양쪽 단부에 각각 구비되는 제 1 커버부(47) 및 제 2 커버부(50)를 포함한다.
단열관(41)은 일단이 개방되고 타단에 제 1 커버부(47)가 구비된 제 1 관부(43)와, 일단이 개방되고 타단에 제 2 커버부(50)가 구비된 제 2 관부(44)를 포함한다. 제 1 관부(43)의 일단에는 수나사부(45)가 구비되고, 제 2 관부(44)의 일단에는 제 1 관부(43)의 수나사부(45)에 대응하는 암나사부(46)가 구비되어 제 1 관부(43)와 제 2 관부(44)는 나사 결합된다. 이렇게 단열관(41)이 상호 나사 결합될 수 있는 제 1 관부(43) 및 제 2 관부(44)로 이루어짐으로써, 단열관(41)은 분해 및 조립이 용이하고 그 내부에 정전기 발생체(12)나 정전기 발생관(30)을 설치하기 쉽다.
제 1 관부(43)의 제 1 커버부(47)에는 제 1 탄소체(16)의 유로(19)와 연결되는 제 1 유입 통로(48)와, 정전기 발생체(12) 둘레의 정전기 발생관(30)의 유로(31)와 연결되는 제 2 유입 통로(49)가 구비된다. 제 1 유입 통로(48)는 제 1 탄소체(16)의 복수의 유로(19)가 마련된 넥부(18)가 끼움 결합될 수 있도록 제 1 커버부(47)의 중앙에 배치되고, 제 2 유입 통로(49)는 제 1 유입 통로(48)의 둘레에 복수가 이격되어 배치된다.
제 2 관부(44)의 제 2 커버부(50)에는 제 2 탄소체(21)의 유로(24)와 연결되는 제 1 배출 통로(51)와, 정전기 발생체(12) 둘레의 정전기 발생관(30)의 유로(31)와 연결되는 제 2 배출 통로(52)가 구비된다. 제 1 배출 통로(51)는 제 2 탄소체(21)의 복수의 유로(24)가 마련된 넥부(23)가 끼움 결합될 수 있도록 제 2 커버부(50)의 중앙에 배치되고, 제 2 배출 통로(52)는 제 2 배출 통로(52)의 둘레에 복수가 이격되어 배치된다.
단열체(40)는 그 내부에 정전기 발생체(12) 및 정전기 발생관(30)이 내장된 상태에서 하우징(55)에 수용된다. 하우징(55)은 단열체(40)를 보호할 수 있도록 금속 등의 소재로 이루어지며, 단열체(40)가 수용된 수용실(56)이 양단부 쪽으로 개방되도록 중공관 형태를 갖는다. 하우징(55)의 양쪽 단부에는 제 1 수나사부(57) 및 제 2 수나사부(58)가 구비된다. 제 1 수나사부(57)에는 제 1 하우징 연결구(59)가 나사 결합되고, 제 2 수나사부(58)에는 제 2 하우징 연결구(65)가 나사 결합된다.
제 1 하우징 연결구(59)는 하우징(55)의 제 1 수나사부(57)에 나사 결합될 수 있도록 그 내면에 암나사부(61)가 구비된 제 1 결합 캡(60)과 제 1 결합 캡(60)과 일체로 구비되는 제 1 연결관(62)을 포함한다. 제 1 연결관(62)의 내부에는 유로(63)가 구비되어 제 1 연결관(62)의 유로(63)를 통해 하우징(55) 내부로 물이 유입될 수 있다. 제 1 연결관(62)의 외면에는 수나사부(64)가 구비된다. 제 2 하우징 연결구(65)는 제 1 하우징 연결구(59)의 동일한 구조로 이루어지는 것으로 하우징(55)의 제 2 수나사부(58)에 나사 결합될 수 있도록 그 내면에 암나사부(67)가 구비된 제 2 결합 캡(66)과 제 2 결합 캡(66)과 일체로 구비되는 제 2 연결관(68)을 포함한다. 제 2 연결관(68)의 내부에는 유로(69)가 구비되어 제 2 연결관(68)의 유로(69)를 통해 하우징(55) 내부의 물이 외부로 배출될 수 있다. 제 2 연결관(68)의 외면에는 수나사부(70)가 구비된다.
하우징(55)의 수용실(56)에 단열체(40)를 수용한 상태에서 하우징(55)의 양쪽 단부에 제 1 하우징 연결구(59)와 제 2 하우징 연결구(65)를 결합함으로써, 하우징(55) 내부에 수용된 단열체(40)를 하우징(55)에 고정할 수 있다.
하우징(55)은 그 내부에 정전기 발생체(12), 정전기 발생관(30) 및 단열체(40)가 내장된 상태에서 외장 케이스(72) 내부에 수용된다. 외장 케이스(72)는 하우징(55)을 보호할 수 있도록 금속 등의 소재로 이루어지며, 하우징(55)을 수용하는 수용실(73)이 양단부 쪽으로 개방되도록 중공관 형태를 갖는다. 하우징(55)의 개방된 양쪽 단부에는 제 1 밀봉 캡(74) 및 제 2 밀봉 캡(76)이 결합된다. 제 1 밀봉 캡(74)의 중앙에는 제 1 하우징 연결구(59)의 제 1 연결관(62)이 통과할 수 있는 관통구멍(75)이 마련되고, 제 2 밀봉 캡(76)의 중앙에는 제 2 하우징 연결구(65)의 제 2 연결관(68)이 통과할 수 있는 관통구멍(77)이 마련된다.
도 2에 도시된 것과 같이, 외장 케이스(72)의 수용실(73)에 제 1 하우징 연결구(59) 및 제 2 하우징 연결구(65)가 결합된 하우징(55)이 수용될 때, 제 1 하우징 연결구(59)의 제 1 연결관(62)은 제 1 밀봉 캡(74)의 관통구멍(75)을 통과하여 외장 케이스(72) 외부로 돌출되고, 제 2 하우징 연결구(65)의 제 2 연결관(68)은 제 2 밀봉 캡(76)의 관통구멍(77)을 통과하여 외장 케이스(72) 외부로 돌출된다. 이 상태에서 제 1 밀봉 캡(74)의 외부로 돌출된 제 1 연결관(62)에 고정부재(78)가 나사 결합되고, 제 2 밀봉 캡(76)의 외부로 돌출된 제 2 연결관(68)에 고정부재(79)가 나사 결합됨으로써 하우징(55)은 외장 케이스(72) 내부에 견고하게 고정될 수 있다.
이러한 본 발명에 의한 배관의 스케일 제거장치(10)는 외장 케이스(72)의 외부로 돌출된 제 1 연결관(62) 및 제 2 연결관(68)이 물이 유동하는 각종 배관이나 각종 급배수장치에 연결되도록 설치된다. 각종 배관이나 급배수장치에서 유동하는 물은 제 1 연결관(62)을 통해 하우징(55) 내부로 유입되며, 하우징(55) 내부로 유입된 물 중 일부는 정전기 발생체(12)의 내부를 통과하고, 나머지 다른 일부는 정전기 발생관(30) 내부의 정전기 발생체(12)와 정전기 발생관(30) 사이의 유로(31)를 따라 유동한다. 정전기 발생체(12)의 내부를 통과하는 물(H2O)은 상술한 것과 같은 작용으로 수소이온(H+)과 수산화이온(OH-)으로 이온화되고, 정전기 발생관(30) 내부의 유로(31)를 따라 유동하는 물(H2O)은 상술한 것과 같은 작용으로 수소이온(H+)과 수산화이온(OH-)으로 이온화된다.
이렇게 정전기 발생체(12) 및 정전기 발생관(30)에 의해 이온화된 물은 물 분자의 결정구조가 미세하게 분해되어 더욱 빠르게 회전하면서 활성이 강한 물로 전환되며, 이렇게 활성화된 물은 활성산소를 물의 결정구조에 흡수시키게 됨으로써, 관체 부식의 원인이 되는 산소의 활성력이 저하되어 녹이 발생되는 것을 억제하게 된다. 또한 활성화된 활성수는 관체의 내부에 스케일 등의 오염물 고착을 방지 및 제거하고, 물속에 함유된 세균이나 박테리아 등의 번식을 억제할 수 있다. 또한 이온을 함유하여 활성화된 물분자(활성수)는 클러스터(분자집단)가 작게 세분화되어 빠르게 회전하므로, 사람을 비롯한 동식물의 세포에 대한 침투 흡수가 빨라져 사람과 동물의 경우 생체의 성장촉진과 전해질의 활성화에 기여하게 되어 각종 중금속과 노폐물을 신속히 제거하면서 필요한 영양분을 체내에 균형 있게 공급할 수 있다.
또한 물이 배관의 스케일 제거장치(10)를 통과하는 동안, 탄소체(16)(21)나 탄소관(34)(36)의 표면에 공유 결합된 불소 원자들이 물속에서 음전하(-)로 하전되고, 물속에 녹아있는 중금속 이온(+)들과 결합됨으로써 중금속이 흡착, 제거된다.
이러한 배관의 스케일 제거장치(10)는 각종 배관이나 급배수장치에 설치되어 동작할 때, 외장 케이스(72) 내외부의 온도 차이로 인해 하우징(55)과 외장 케이스(72)의 사이에 응축수가 발생될 수 있다. 외장 케이스(72) 내부에 발생하는 응축수는 배관의 스케일 제거장치(10)의 각종 구성품을 부식시키고 동절기에는 동파의 원인이 될 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 본 발명에 의한 배관의 스케일 제거장치(10)는 도 1 내지 도 3에 도시된 것과 같이, 외장 케이스(72)의 일단에 결합된 제 1 밀봉 캡(74)에 응축수 배출구멍(80), 안내홈(81) 및 응축수 배출기구(82)가 구비된다. 응축수 배출구멍(80)은 제 1 밀봉 캡(74)에 외부로 연장되도록 복수로 구비되고, 응축수 배출기구(82)는 응축수 배출구멍(80)과 연결되도록 제 1 밀봉 캡(74)의 내측면에 마련되는 안내홈(81)에 설치된다.
응축수 배출기구(82)는 안내홈(81)을 개폐하기 위한 개폐부재(83)와, 개폐부재(83)가 안내홈(81)을 개폐할 수 있도록 개폐부재(83)를 이동시키는 개폐부재 작동기구(85)를 포함한다. 개폐부재(83)가 개폐부재 작동기구(85)에 의해 상승하면 안내홈(81)이 개방되어, 외장 케이스(72) 내부에 발생하는 응축수가 안내홈(81) 및 응축수 배출구멍(80)을 통해 외장 케이스(72) 외부로 배출될 수 있다. 반면, 개폐부재(83)가 개폐부재 작동기구(85)에 의해 하강하면 안내홈(81)이 밀폐되어 응축수 배출구멍(80) 및 안내홈(81)을 통한 외장 케이스(72) 내외부 사이의 공기 유동이 차단된다. 개폐부재(83)에는 외장 케이스(72) 내부에 발생하는 응축수가 유입될 수 있는 응축수 유입구멍(84)이 구비된다.
개폐부재 작동기구(85)는 개폐부재(83)를 안내홈(81)을 개방하는 열림 방향으로 이동시키기 위한 흡수성 팽창체(86)와, 개폐부재(83)에 대해 안내홈(81)을 밀폐하는 닫힘 방향으로 탄성력을 가하는 스프링(87)을 포함한다. 안내홈(81)의 내부에는 수용실(89)을 구획 형성하는 펜스(88)가 구비되고, 펜스(88)에는 안내홈(81)으로 유입되는 응축수를 펜스(88) 안쪽의 수용실(89)로 유입시키기 위한 연결구멍(90)이 구비된다. 흡수성 팽창체(86)는 그 일단이 개폐부재(83)의 응축수 유입구멍(84)이 형성된 부분에 결합되고, 그 타단이 펜스(88) 안쪽의 바닥에 고정된다. 스프링(87)은 그 일단이 개폐부재(83)에 결합되고, 그 타단이 펜스(88) 안쪽의 바닥에 고정된다.
흡수성 팽창체(86)는 펄프 압축체, 스펀지 페이퍼, 부직포, 레이온 등 물 등의 액체를 흡수하면 팽창하는 소재로 이루어진다. 흡수성 팽창체(86)는 외장 케이스(72) 내부에 발생하는 응축수를 흡수할 때 팽창하여 개폐부재(83)를 외장 케이스(72) 내부 쪽으로 밀어 이동시킨다.
도 3에 도시된 것과 같이, 개폐부재(83)가 안내홈(81)을 밀폐한 상태에서 외장 케이스(72) 내부에 응축수가 발생하면, 응축수가 개폐부재(83)의 응축수 유입구멍(84)을 통해 흡수성 팽창체(86)에 도달한다. 그리고 일정량 이상의 응축수가 흡수성 팽창체(86)에 흡수되면 흡수성 팽창체(86)는 팽창하여 개폐부재(83)를 열림 방향으로 밀어낸다. 이에 의해, 도 4에 도시된 것과 같이, 개폐부재(83)는 외장 케이스(72)의 안쪽으로 들어 올려져 안내홈(81)을 개방하고, 스프링(87)은 탄성 변형된다. 안내홈(81)이 개방되면 외장 케이스(72) 내부에 발생한 응축수가 개방된 안내홈(81)으로 유입되어 응축수 배출구멍(80)을 통해 외부로 배출된다. 안내홈(81)으로 응축수가 유입될 때 안내홈(81)에 유입된 응축수 중 일부는 펜스(88)의 연결구멍(90)을 통해 펜스(88) 내부로 유입되어 흡수성 팽창체(86)에 흡수된다. 따라서, 안내홈(81)으로 응축수가 유입되는 동안 흡수성 팽창체(86)는 팽창된 상태를 유지할 수 있다.
한편, 외장 케이스(72) 내부의 응축수가 모두 배출되어 안내홈(81)으로 응축수가 유입되지 않으면 흡수성 팽창체(86)에 흡수되었던 응축수는 증발 등의 이유로 흡수성 팽창체(86)로부터 빠져나가게 되고, 흡수성 팽창체(86)의 응축수 흡입량이 일정 수준 이하로 떨어지면 흡수성 팽창체(86)는 수축하게 된다. 흡수성 팽창체(86)가 수축하면 개폐부재(83)는 하강하여 안내홈(81)이 밀폐된다. 흡수성 팽창체(86)가 수축할 때 스프링(87)은 개폐부재(83)에 대해 닫힘 방향으로 탄성력을 가하여 개폐부재(83)가 안정적으로 닫힌 상태를 유지하도록 한다.
이와 같이, 본 발명에 의한 배관의 스케일 제거장치(10)는 무동력으로 작동하는 응축수 배출기구(82)의 작용으로 외장 케이스(72) 내부에 발생하는 응축수를 원활하고 효과적으로 외장 케이스(72) 외부로 배출할 수 있다. 따라서, 외장 케이스(72) 내부에 응축수 발생에 의한 구성품의 부식이나 동파 등의 문제를 줄일 수 있다. 또한 응축수를 배출하기 위해 외장 케이스(72)의 내외부를 연결하는 통로(응축수 배출구멍 및 안내홈)는 밀폐된 상태를 유지하다가, 외장 케이스(72) 내부에 일정량 이상의 응축수가 발생할 경우에만 개방되므로, 이 통로를 통해 먼지나 이물질, 수분 등이 외장 케이스(72) 내부로 유입되는 것을 막을 수 있다.
본 발명에 있어서, 외장 케이스(72) 내부에 발생하는 응축수를 외부로 배출하기 위한 응축수 배출구멍(80), 안내홈(81) 및 응축수 배출기구(82)의 설치 위치는 변경될 수 있다. 즉 배관의 스케일 제거장치(10)가 제 1 밀봉 캡(74)이 하부에 배치되고 제 2 밀봉 캡(76)이 상부에 배치되도록 세워져 설치되는 경우, 응축수 배출구멍(80), 안내홈(81) 및 응축수 배출기구(82)는 도 1 내지 도 4에 도시된 것과 같이, 응축수가 모이는 제 1 밀봉 캡(74)에 마련되는 것이 바람직하다.
그러나 외장 케이스(72)가 가로 방향으로 누워져 설치되는 배관의 스케일 제거장치(95)의 경우, 도 5에 도시된 것과 같이, 응축수 배출구멍(80), 안내홈(81) 및 응축수 배출기구(82)는 응축수가 모이는 외장 케이스(72)의 하부 쪽에 구비되는 것이 바람직하다. 그리고 응축수 배출기구(82)의 흡수성 팽창체(86)는 수분의 흡수량에 따라 팽창 또는 수축할 수 있으므로, 개폐부재(83)의 복귀 동작을 돕는 스프링(87)은 생략될 수도 있다.
본 발명에 의한 배관의 스케일 제거장치(10)의 탄소체(16)(21)와 탄소관(34)(36)은 표면에 불소가 도입된 탄소재료를 이용하여 제조되는 것으로서, 탄소재료에 불소를 도입하는 것은 탄소재료와 불소 가스를 반응시킴으로서 이루어진다.
구체적으로 탄소재료에 불소를 도입하는 것은 탄소재료를 반응기에 넣고 상기 반응기에 불소 가스를 투입하여 탄소재료와 반응시킴으로서 탄소재료에 불소를 도입하는 제1단계; 상기 제1단계의 반응을 완료한 후 상기 반응기에서 미반응 가스를 배기하는 제2단계; 및 열처리를 통하여 상기 불소가 도입된 탄소재료의 결정성을 회복시키는 제3단계를 포함하여 이루어진다.
상기 탄소재료는 결정성을 가지는 탄소재료라면 어느 것을 사용하여도 무방하며, 흑연분말, 흑연 섬유, 탄소나노튜브, 탄소 나노섬유 등이 이용될 수 있다.
상기 불소 가스는 불소 가스 단독 또는 불소 가스와 비활성 가스의 혼합 가스가 사용될 수 있으며, 불소 가스는 불소(F2), 삼불화질소(NF3), CF4(사불화탄소), CHF3(삼불화탄소), C3F8(팔불화삼탄소), C4F8(팔불화사탄소) 및 이들의 혼합물이 사용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
불소 가스를 단독으로 주입하여 반응시키는 경우, 상기 제1단계에서의 반응기 내 불소 압력은 0.1 내지 3 bar의 범위인 것이 바람직하다. 불소가스의 압력이 상기 하한치 미만일 경우에는 불소 관능기의 도입이 미흡할 우려가 있어 바람직하지 않고, 불소 가스의 압력이 상기 상한치를 초과하는 경우에는 지나친 불소의 도입으로 인하여 탄소재료의 구조가 붕괴될 우려가 있어 바람직하지 않다. 또한 불소 가스와 비활성 가스의 혼합가스를 이용하여 반응시키는 경우, 불소의 부분압은 0.1 내지 3 bar의 범위인 것이 바람직하며 그 이유는 불소 가스 단독으로 주입하여 반응시키는 경우와 동일하다.
상기 제1단계의 반응은 200 내지 400℃의 온도범위에서 0.5 내지 1 시간 동안 이루어지는 것이 바람직하다. 반응온도가 200℃ 미만인 경우와 반응시간이 0.5 시간 미만일 경우에는 탄소재료에 불소 관능기의 도입이 미흡할 우려가 있어 바람직하지 않으며, 반응온도가 400℃를 초과하는 경우와 반응시간이 1시간을 초과하는 경우에는 지나친 불소의 도입으로 인하여 탄소재료의 구조가 변형될 우려가 있어 바람직하지 않다.
미반응 가스를 배기하는 상기 제2단계는 이후 이루어지는 열처리 과정에서 원치 않는 부반응을 최소화하기 위하여 수행된다. 즉, 반응기 내에 미반응 가스가 남아 있는 상태에서 고온의 열처리를 수행할 경우 원치 않는 부반응이 발생할 수 있으며, 이를 최소화하기 위하여 미반응 가스는 반응기로부터 배기하게 된다. 제2단계의 배기가 완료된 반응기의 압력은 대기압 이하인 것이 바람직하며, 진공상태인 것이 보다 바람직하다.
상기 제3단계에서 이루어지는 열처리는 탄소재료의 결정성을 회복시키기 위하여 수행된다. 상기 제3단계에서 이루어지는 열처리는 400 내지 600℃의 온도범위에서 1 내지 10분 동안 이루어지는 것이 바람직하다. 열처리 온도가 400℃ 미만인 경우와 열처리 시간이 1분 미만인 경우에는 결정성 회복이 충분하지 않을 우려가 있으며, 열처리 시간이 600℃를 초과하는 경우와 열처리 시간이 10분을 초과하는 경우에는 결정성 회복은 충분히 이루어지나 탄소재료에 도입된 불소 관능기의 탈기가 많이 발생할 우려가 있어 바람직하지 않다.
이하 본 발명에 의한 배관의 스케일 제거장치의 탄소체(16)(21) 및 탄소관(34)(36)의 제조에 이용되는 탄소재료에 불소를 도입하는 방법을 실시예 및 시험예를 통하여 보다 상세하게 설명한다.
실시예 : 불소가 도입된 탄소재료의 제조
수분제거를 충분히 한 흑연을 불소화 반응기에 안착시키고 불소(F2) 가스를 주입하였다. 이후 반응기의 온도를 300℃까지 승온 시킨 후, 300℃에서 40분간 흑연과 불소 가스를 반응시켰다. 이후 미반응 가스의 배기를 충분히 한 후(배기 후의 반응기 압력 : 0.1bar), 반응기의 온도를 500℃까지 승온 시킨 후, 500℃에서 5분간 결정성 회복을 위한 열처리를 수행하였다. 이후 상온까지 냉각시키고 흑연을 반응기로부터 수거하여 불소가 도입된 탄소재료의 제조를 완료하였다.
불소 가스의 압력은 다양하게 조절하였으며, 구체적인 조건은 하기의 표 1과 같다.
Figure 112013072072477-pat00001
비교예
불소 가스와의 반응 및 열처리를 하지 않은 흑연을 비교예로 선정하고 이를 비교예 1로 하였다.
XPS 분석
상기 실시예 및 비교예에 의한 탄소재료에 불소가 도입되었는지를 확인하기 위하여 XPS 분석을 하였으며, 그 결과를 아래의 표 2 및 도 6에 나타내었다. 도 6에서 X축은 결합에너지를 나타내는 것이고, Y축은 피크의 강도를 나타내는 것이다.
Figure 112013072072477-pat00002
상기 표 2 및 도 6의 결과로부터 확인할 수 있듯이, 불소 가스와의 반응 및 결정성 회복을 위한 열처리를 수행한 본 발명의 실시예의 경우 탄소재료에 불소가 도입되었음을 알 수 있었으며, 불소 가스의 압력이 높을수록 도입되는 불소의 양도 증가함을 확인할 수 있었다.
전도성 평가
상기 실시예 및 비교예에 의한 탄소재료의 전도성을 확인하기 위하여 전도도 측정을 실시하고, 그 결과를 아래의 [표 3]에 나타내었다. 전도도 측정 방법은 다음과 같이 실시하였다. 각각의 탄소재료를 이용하여 펠렛(10mmФ x 0.6mmt)을 제조한 후, 시료 홀더 장치의 측정부분에 제조된 펠렛을 시료로 도입하였다. 시료의 정확한 두께를 측정한 후 전기화학 측정장치(Solartron 1287, Toyo corporation, SH2-Z type)를 이용하여 I·V곡선으로부터 저항치를 측정하였다. 각 샘플의 저항치로부터 전도율 계산식을 이용하여 전도도를 계산하였다. 전도율 계산식은 다음과 같다.
Figure 112013072072477-pat00003
(여기에서, σ(S/m)는 전도성, l(m)은 시료의 두께, R(Ω)은 저항치, S(m2)는 시료의 넓이를 나타낸다)
Figure 112013072072477-pat00004
상기 표 3의 결과로부터 알 수 있듯이 불소 가스와의 반응 및 결정성 회복을 위한 열처리를 수행한 본 발명의 실시예에 의한 탄소재료는 불소 가스와의 반응 및 열처리를 수행하지 않은 비교예에 의한 탄소재료에 비하여 전도도가 향상되었음을 확인할 수 있었다.
이와 같이, 상술한 방법에 의하여 불소의 도입 및 결정성이 회복된 탄소재료를 이용하여 제조되는 탄소체와 탄소관은 불소를 함유하면서 전기 전도도도 향상된다. 이러한 탄소체와 탄소관은 배관의 스케일 제거장치에 설치되어 불소에 의한 중금속 제거율을 높이고, 물과의 마찰에 의한 정전기장의 형성을 원활하게 하는 등 배관의 스케일 제거장치의 성능을 높일 수 있다.
앞에서 설명되고 도면에 도시된 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 기재된 사항에 의해서만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 및 변경하는 것이 가능하다. 따라서, 이러한 개량 및 변경은 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.
10, 95 : 배관의 스케일 제거장치 12 : 정전기 발생체
13 : 금속체 16, 21 : 제 1, 2 탄소체
17, 22 : 몸통부 18, 23 : 넥부
26 : 지지관 30 : 정전기 발생관
32 : 금속관 34, 36 : 제 1, 2 탄소관
40 : 단열체 41 : 단열관
43, 44 : 제 1, 2 관부 47, 50 : 제 1, 2 커버부
48, 49 : 제 1, 2 유입 통로 51, 52 : 제 1, 2 배출 통로
55 : 하우징 59, 65 : 제 1, 2 하우징 연결구
60, 66 : 제 1, 2 결합 캡 62, 68 : 제 1, 2 연결관
72 : 외장 케이스 74, 76 : 제 1, 2 밀봉 캡
78, 79 : 고정부재 82 : 응축수 배출기구
83 : 개폐부재 85 : 개폐부재 작동기구
86 : 흡수성 팽창체 87 : 스프링
88 : 펜스

Claims (11)

  1. 중앙에 배치되는 중공형의 금속관과, 상기 금속관의 양쪽 단부에 각각 연결되는 중공형의 제 1 탄소관 및 제 2 탄소관을 갖는 정전기 발생관;
    상기 정전기 발생관의 내부에 수용되되, 그 외면과 상기 정전기 발생관의 내면 사이에 물이 통과할 수 있는 유로가 마련되도록 상기 정전기 발생관의 내면으로부터 이격 설치되고, 내부에 물이 통과할 수 있는 유로가 마련된 금속체와, 내부에 물이 통과할 수 있는 유로가 마련되고 상기 금속체의 일단에 연결되는 제 1 탄소체와, 내부에 물이 통과할 수 있는 유로가 마련되고 상기 금속체의 타단에 연결되는 제 2 탄소체를 갖는 정전기 발생체;
    내부에 수용실이 마련되어 상기 정전기 발생체가 내장된 상기 정전기 발생관을 수용하는 단열관과, 상기 단열관의 양쪽 단부에 각각 구비되는 제 1 커버부 및 제 2 커버부와, 상기 제 1 탄소체의 유로와 연결되도록 상기 제 1 커버부의 중앙에 마련되는 제 1 유입 통로와, 상기 정전기 발생관 내부의 상기 정전기 발생체 외측 둘레에 마련되는 유로와 연결되도록 상기 제 1 커버부의 상기 제 1 유입 통로보다 가장자리 쪽에 마련되는 제 2 유입 통로와, 상기 제 2 탄소체의 유로와 연결되도록 상기 제 2 커버부의 중앙에 마련되는 제 1 배출 통로와, 상기 정전기 발생관 내부의 상기 정전기 발생체 외측 둘레에 마련되는 유로와 연결되도록 상기 제 2 커버부의 상기 제 1 배출 통로보다 가장자리 쪽에 마련되는 제 2 배출 통로를 갖는 단열체;
    내부에 수용실이 마련되어 상기 단열체를 수용하는 하우징;
    상기 하우징의 일단에 배치되고, 상기 단열체의 제 1 유입 통로 및 상기 제 2 유입 통로와 연결되는 유로를 갖는 제 1 하우징 연결구; 및
    상기 하우징의 타단에 배치되고, 상기 단열체의 제 1 배출 통로 및 상기 제 2 배출 통로와 연결되는 유로를 갖는 제 2 하우징 연결구;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배관의 스케일 제거장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    내부에 물이 통과할 수 있는 유로가 마련되고, 외주면에 수나사산이 형성된 지지관;을 더 포함하고,
    상기 금속체는 내주면에 암나사산이 형성되어 상기 지지관의 중간에 나사 결합되고, 상기 제 1 탄소체는 내주면에 암나사산이 형성되어 상기 지지관의 일단에 나사 결합되며, 상기 제 2 탄소체는 내주면에 암나사산이 형성되어 상기 지지관의 타단에 나사 결합되는 것을 특징으로 하는 배관의 스케일 제거장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 탄소체는 그 내부를 통과하는 물과의 접촉 면적이 증가될 수 있도록 이에 구비되는 유로가 상호 이격되도록 복수가 구비되고, 상기 제 2 탄소체는 그 내부를 통과하는 물과의 접촉 면적이 증가될 수 있도록 이에 구비되는 유로가 상호 이격되도록 복수가 구비되는 것을 특징으로 하는 배관의 스케일 제거장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 단열관은, 일단이 개방되고 타단에 상기 제 1 커버부가 구비된 제 1 관부와, 일단이 개방되고 타단에 상기 제 2 커버부가 구비된 제 2 관부를 포함하고, 상기 제 1 관부와 상기 제 2 관부는 나사 결합되는 것을 특징으로 하는 배관의 스케일 제거장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    내부에 수용실이 마련되어 상기 하우징을 수용하는 외장 케이스;
    상기 외장 케이스의 일단에 배치되고 상기 제 1 하우징 연결구가 통과할 수 있는 관통구멍을 갖는 제 1 밀봉 캡; 및
    상기 외장 케이스의 타단에 배치되고 상기 제 2 하우징 연결구가 통과할 수 있는 관통구멍을 갖는 제 2 밀봉 캡;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배관의 스케일 제거장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 외장 케이스의 수용실에서 발생하는 응축수를 상기 외장 케이스의 외부로 배출하기 위해 상기 제 1 밀봉 캡에 외부로 연장되도록 마련되는 응축수 배출구멍;
    상기 응축수 배출구멍과 연결되도록 상기 제 1 밀봉 캡의 내측면에 마련되는 안내홈;
    상기 안내홈을 개폐하기 위해 상기 안내홈에 설치되는 개폐부재; 및
    상기 개폐부재가 상기 안내홈을 개폐할 수 있도록 상기 안내홈에 설치되어 상기 개폐부재를 이동시키는 개폐부재 작동기구;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배관의 스케일 제거장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 개폐부재 작동기구는, 상기 개폐부재와 결합되도록 상기 안내홈에 수용되고 수분을 흡수하면 팽창하고 흡수된 수분이 제거되면 원래 상태로 수축하는 흡수성 팽창체를 포함하고,
    상기 개폐부재에는 상기 외장 케이스의 수용실에서 발생하는 응축수를 상기 안내홈에 수용된 상기 흡수성 팽창체로 안내하기 위한 응축수 유입구멍이 마련되는 것을 특징으로 하는 배관의 스케일 제거장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 개폐부재 작동기구는 상기 개폐부재와 결합되도록 상기 안내홈에 설치되어 상기 개폐부재에 대해 상기 안내홈을 밀폐하는 방향으로 탄성력을 가하는 스프링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배관의 스케일 제거장치.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 외장 케이스의 수용실에서 발생하는 응축수를 상기 외장 케이스의 외부로 배출하기 위해 상기 외장 케이스의 일측에 외부로 연장되도록 마련되는 응축수 배출구멍;
    상기 응축수 배출구멍과 연결되도록 상기 외장 케이스의 내측면에 마련되는 안내홈;
    상기 안내홈을 개폐하기 위해 상기 안내홈에 설치되는 개폐부재; 및
    상기 개폐부재가 상기 안내홈을 개폐할 수 있도록 상기 개폐부재를 이동시키는 개폐부재 작동기구;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배관의 스케일 제거장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 개폐부재 작동기구는, 상기 개폐부재와 결합되도록 상기 안내홈에 수용되고 수분을 흡수하면 팽창하고 흡수된 수분이 제거되면 원래 상태로 수축하는 흡수성 팽창체를 포함하고, 상기 개폐부재에는 상기 외장 케이스의 수용실에서 발생하는 응축수를 상기 안내홈에 수용된 상기 흡수성 팽창체로 안내하기 위한 응축수 유입구멍이 마련되는 것을 특징으로 하는 배관의 스케일 제거장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 탄소관, 상기 제 2 탄소관, 상기 제 1 탄소체 및 상기 제 2 탄소체는 표면에 불소가 도입된 탄소재료로 이루어지며,
    상기 표면에 불소가 도입된 탄소재료는, 탄소재료를 반응기에 넣고 상기 반응기에 불소 가스를 투입하여 탄소재료와 반응시킴으로서 탄소재료에 불소를 도입하는 제1단계; 상기 제1단계의 반응을 완료한 후 상기 반응기에서 미반응 가스를 배기하는 제2단계; 및 열처리를 통하여 상기 불소가 도입된 탄소재료의 결정성을 회복시키는 제3단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 배관의 스케일 제거장치.
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