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1. (WO2017039070) ZINC ION WATER TREATMENT DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR
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명세서

발명의 명칭

기술분야

1   2  

배경기술

3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16  

발명의 상세한 설명

기술적 과제

17   18   19   20   21   22   23   24  

과제 해결 수단

25   26   27   28   29   30   31   32   33   34   35   36  

발명의 효과

37   38   39   40   41   42   43   44  

도면의 간단한 설명

45   46   47   48   49   50  

발명의 실시를 위한 최선의 형태

51   52   53   54   55   56   57   58   59   60   61   62   63   64   65   66   67   68   69   70   71   72   73   74   75   76   77   78   79   80   81   82   83   84   85   86   87   88   89   90   91   92   93   94  

발명의 실시를 위한 형태

95   96   97   98   99   100   101   102   103   104   105   106   107   108   109   110   111   112   113   114   115   116   117   118   119   120   121   122   123   124   125   126   127   128   129   130   131  

청구범위

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10  

도면

1   2   3   4   5  

명세서

발명의 명칭 : 아연 이온 수처리기 및 이의 제조 방법

기술분야

[1]
본 발명은 아연 블록과 불소 수지 블록을 포함하는 아연 이온 수처리기 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
[2]

배경기술

[3]
일반적으로 유체가 유동하는 배관 내의 스케일 또는 녹을 제거하거나 방지하기 위한 목적으로 주로 약품을 사용하여 왔으나, 최근에는 스케일 버스터라 불리는 이온 수처리기가 사용되고 있다.
[4]
[5]
도 1은 종래의 이온 수처리기의 단면도를 나타내고 있다. 상기 이온 수처리기는 황동 재질의 몸체(10) 내부에 희생양극을 형성하는 아연 블록(20) 및 유체의 흐름을 이용하여 전위 정전하를 발생시켜 유체에 포함된 유해물질의 침전을 유도하는 불소 수지 블록(30)이 내부에 설치된 것으로 구성되어 있다. 여기서 상기 아연 블록(20)과 불소 수지 블록(30)에는 유체의 유동을 위하여 다수개의 관통공(21, 31)이 형성되어 있다.
[6]
[7]
상기와 같은 이온 수처리기는 아연 블록(20)이 희생 양극법을 이용하여 노후 배관의 수명 연장과 수질 개선에 탁월한 효과를 나타내며, 또한 불소 수지 블록(30)은 물 내부에 있는 하전된 콜로이드를 중성화시켜 그것들이 응집 및 침전되게 함으로써 필터를 이용하여 이물질을 보다 쉽게 여과할 수 있도록 하는 이점을 제공한다.
[8]
[9]
상기와 같은 이온 수처리기는 하나의 독립된 구성으로, 이웃하는 두 배관의 사이에 설치되며, 배관과의 결합을 위하여 이온 수처리기의 양쪽 끝단에는 플랜지(41)가 형성되어 있다.
[10]
[11]
그러나 상기 플랜지(41)는 이온 수처리기의 몸체(10)에 고정된 구조이므로, 기존 배관에 이온 수처리기를 추가적으로 장착하고자 할 경우, 배관에 구비된 플랜지(41)의 구멍과 이온 수처리기에 구비된 플랜지(41)의 구멍이 일치하지 않을 경우, 이온 수처리기의 설치에 많은 어려움이 따르는 문제점을 가지고 있다.
[12]
[13]
한편, 일반적으로 스케일 버스터용 아연판은 액체아연을 공기 중에서 자연 냉각하여 제조하는데, 산소는 액체 아연 내에서 쉽게 용해되어 아연과 결합하므로 산화아연(ZnO)이 쉽게 생성될 수 있다. 이러한 산화아연은 액체 내에서도 물에 녹지 않는 성질을 가지고 있으므로 동일한 부피의 아연금속에서 발생할 수 있는 아연이온과 전자 발생량을 감소시키는 문제점을 가지고 있다.
[14]
[15]
또한, 이온 수처리기의 몸체는 황동 재질로 구성되는데 반하여, 이에 연결되는 배관은 다른 재질로 구성되므로, 연결부위에 전위 부식이 발생되는 문제점을 가지고 있으며, 연결부위의 절연이 충분히 이루어지지 못하여 불소 수지 블록으로부터 발생되는 전위 정전하의 손실이 발생되고, 이로 인하여 이온 수처리기의 성능이 저하되는 문제점을 가지고 있다.
[16]

발명의 상세한 설명

기술적 과제

[17]
본 발명의 일 측면은, 아연 이온 수처리기의 몸체와 유체의 접촉 면적을 증가시키고 몸체와 인접하는 아연 블록의 면적을 증가시켜, 아연 블록으로부터 방출되는 아연 이온의 농도를 더욱 높일 수 있는 아연 이온 수처리기를 제공하고자 하는 것이다.
[18]
[19]
본 발명의 다른 측면은, 고체 아연을 진공 챔버 내에서 소성시켜 액체 아연으로 제조 후, 상기 진공 챔버 내에서 상온 냉각시켜 아연 블록을 형성함으로써, 아연 블록에 산화아연(ZnO)이 생성되는 것을 억제하고, 동일한 부피의 아연 블록에서 발생되는 아연이온 및 전자의 발생량을 증가시킬 수 있는 아연 이온 수처리기 및 이의 제조 방법을 제공하고자 하는 것이다.
[20]
[21]
본 발명의 다른 측면은, 아연 이온 수처리기의 양측 끝단에 구비된 플랜지가 회전이 가능하도록 구성하여 플랜지 간의 체결공을 보다 쉽게 정렬할 수 있도록 함으로써, 아연 이온 수처리기의 장착이 용이한 회전식 플랜지를 갖는 아연 이온 수처리기를 제공하고자 하는 것이다.
[22]
[23]
본 발명의 다른 측면은, 아연 이온 수처리기의 몸체와 플랜지 사이에 절연층을 형성하여, 아연 이온 수처리기와 배관의 재질 차이에 의해 전위 부식이 일어나지 않도록 한 회전식 플랜지를 갖는 아연 이온 수처리기를 제공하고자 하는 것이다.
[24]

과제 해결 수단

[25]
본 발명의 일 구현예는, 몸체의 내부에 다수 개의 관통공을 갖는 아연 블록 및 또 다른 다수 개의 관통공을 갖는 불소 수지 블록을 구비하는 아연 이온 수처리기에 있어서, 상기 불소 수지 블록의 측면은 유체가 상기 몸체 및 불소 수지 블록을 접하여 흐르도록 요철 형상으로 구비된, 아연 이온 수처리기를 제공한다.
[26]
상기 아연 이온 수처리기의 몸체 양측 끝단에 회전이 가능하도록 결합되며, 이웃하는 배관의 플랜지와 결합을 위한 다수 개의 체결공을 갖는 회전식 플랜지; 상기 아연 이온 수처리기의 몸체 양측 끝단에 설치되어 회전식 플랜지를 몸체에 고정시키는 고정부재; 상기 회전식 플랜지의 내면에 형성되어 회전식 플랜지가 몸체 및 고정부재와 직접적으로 접촉하는 것을 방지하여 서로 다른 금속의 접촉에 의한 전위 부식을 방지하는 절연층을 포함하고, 상기 몸체의 양측 끝단부 외면에는 회전식 플랜지의 위치 고정을 위한 걸림턱이 형성되어 회전식 플랜지가 걸림턱과 고정부재의 사이에 위치한 상태로 회전하도록 구성되는 것이 바람직하다.
[27]
상기 몸체에 인접하는 불소 수지 블록의 측면 면적은, 상기 몸체의 총 측면 면적에 대하여 30 내지 90%인 것이 바람직하다.
[28]
유체가 흐르는 길이 방향에 있어서, 상기 불소 수지 블록의 길이 및 상기 아연 블록의 길이의 비율은, 1:2 내지 1:5인 것이 바람직하다.
[29]
상기 절연층은, 상기 걸림턱에 대응하는 회전식 플랜지의 일측면으로부터 회전식 플랜지의 내면을 통하여 고정부재에 대응하는 타측면으로 연장되게 형성되는 것이 바람직하다.
[30]
상기 고정부재는 몸체에 나사 결합되는 것이 바람직하다.
[31]
상기 몸체와 고정부재의 사이에는 기밀 유지를 위한 오링이 더 설치되는 것이 바람직하다.
[32]
상기 아연 블록은, 고체 아연을 진공 챔버 내에서 400 내지 800℃로 소성시키고, 상기 진공 챔버 내에서 상온 냉각시켜 제조되는 것이 바람직하다.
[33]
[34]
본 발명의 다른 구현예는, 몸체의 내부에 다수 개의 관통공을 갖는 아연 블록 및 또 다른 다수 개의 관통공을 갖는 불소 수지 블록을 구비하는 아연 이온 수처리기의 제조 방법에 있어서, 아연 블록 및 불소 수지 블록을 순차적으로 몸체의 내부에 구비하는 단계를 포함하며, 상기 불소 수지 블록의 측면은 유체가 상기 몸체 및 불소 수지 블록을 접하여 흐르도록 요철 형상으로 구비되고, 상기 아연 블록은 고체 아연을 진공 챔버 내에서 소성시켜 액체 아연으로 제조 후, 상기 진공 챔버 내에서 상온 냉각시켜 제조되는 것인, 아연 이온 수처리기의 제조 방법을 제공한다.
[35]
상기 고체 아연은, 진공 챔버 내에서 400 내지 800℃의 온도에서 소성되어 액체 아연으로 제조되는 것이 바람직하다.
[36]

발명의 효과

[37]
본 발명의 아연 이온 수처리기는, 불소 수지 블록이 몸체와 인접하는 부분의 넓이를 감소시키고, 몸체가 유체와 인접하는 부분의 넓이를 증가시키며, 아연 블록이 몸체와 인접하는 면적을 증가시킴으로써, 아연 블록으로부터 방출되는 아연 이온의 함량을 크게 증가시킬 수 있어, 노후 배관의 수명 연장 및 수질 개선 효과를 개선시킬 수 있다.
[38]
[39]
또한, 아연 이온 수처리기를 기존 배관에 결합하기 위한 플랜지가 회전이 가능한 구조를 가짐으로써, 배관의 플랜지와 아연 이온 수처리기의 플랜지에 형성된 체결공이 일치하지 않은 경우에도 회전식 플랜지를 회전시켜 체결공을 쉽게 일치시킬 수 있어 작업성을 향상시킬 수 있다.
[40]
[41]
또한, 황동으로 이루어진 아연 이온 수처리기의 몸체와 회전식 플랜지 사이에 절연층이 형성되어 이종 금속의 접촉에 의한 전위 부식을 방지할 수 있게 되었으며, 아연 이온 수처리기와 배관 사이에 전기의 유동이 완전하게 차단되어 불소 수지 블록과 유체의 사이에 발생되는 정전기의 손실을 방지할 수 있다.
[42]
[43]
또한, 고체 아연을 진공 챔버 내에서 소성시켜 액체 아연을 형성시키고, 이를 상기 진공 챔버 내에서 상온 냉각시켜 아연 블록을 형성함으로써, 아연 블록에 산화아연(ZnO)이 생성되는 것을 억제하고, 동일한 부피의 아연 블록에서 발생되는 아연이온 및 전자의 발생량을 증가시킬 수 있는 아연 이온 수처리기 및 이의 제조 방법을 제공할 수 있다.
[44]

도면의 간단한 설명

[45]
도 1은 종래의 이온 수처리기의 단면도이다.
[46]
도 2는 종래의 이온 수처리기의 단면도이다.
[47]
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 아연 이온 수처리기의 단면도이다.
[48]
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 아연 이온 수처리기의 단면도이다.
[49]
도 5는 실시예 및 비교예의 아연 이온 수처리기로부터 방출된 아연 이온의 농도를 측정한 그래프이다.
[50]

발명의 실시를 위한 최선의 형태

[51]
이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
[52]
[53]
도 1 및 2는 종래의 이온 수처리기의 단면도이고, 도 3 및 4는 본 발명의 실시예에 따른 아연 이온 수처리기의 단면도이다.
[54]
[55]
본 발명의 일 구현예는, 몸체(10)의 내부에 다수 개의 관통공(21)을 갖는 아연 블록(20) 및 또 다른 다수 개의 관통공을 갖는 불소 수지 블록(30)을 구비하는 아연 이온 수처리기에 있어서, 상기 불소 수지 블록(30)의 측면은 유체가 상기 몸체(10) 및 불소 수지 블록(30)을 접하여 흐르도록 요철 형상으로 구비된, 아연 이온 수처리기를 제공한다.
[56]
[57]
본 발명의 아연 이온 수처리기는 유체가 유동하는 배관 상에 설치되어 배관 내의 스케일 및 녹을 제거함과 더불어 스케일이나 녹의 발생을 예방하는 것으로, 원통형의 몸체(10)와 상기 몸체(10)의 내부에 배치된 아연 블록(20)과, 상기 몸체(10)의 내부에 배치된 불소 수지 블록(30)을 포함하는 것이 바람직하다.
[58]
[59]
상기 몸체(10)는 황동 재질로 이루어진 원통형의 배관으로써, 양측 끝단부에 회전식 플랜지(140)가 결합될 수 있도록 몸체(10)의 양측 끝단부는 플랜지의 내경에 대응하는 외경을 갖도록 구성될 수 있으며, 회전식 플랜지(140)가 몸체(10)의 길이 방향으로 유동하는 것을 방지할 수 있도록 회전식 플랜지(140)의 일 측면을 구속하는 걸림턱이 양측 단부에 형성되는 것이 바람직하다.
[60]
[61]
상기 아연 블록(20)은 몸체(10)의 내부에 설치되며, 유체의 유동을 위한 다수 개의 관통홀이 형성되는 것이 바람직하다. 상기 아연 블록(20)은 황동 재질의 몸체(10) 내부에서 희생 양극을 형성하여 관의 부식을 예방하고, 또 아연 이온 수처리기를 통해 유동하는 유체에 녹아들어 배관 내의 녹과 각종 세균의 발생을 억제할 수 있다.
[62]
[63]
상기 불소 수지 블록(30)은 상기 아연 블록(20)과 또 다른 위치에서 몸체(10)의 내부에 설치되며, 유체의 유동을 위한 다수 개의 관통홀이 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 불소 수지 블록(30)은 표면으로 유체가 흘러감에 따라 전위 정전하를 발생시키고, 이러한 전위 정전하는 유체 내부에 있는 하전된 콜로이드를 중성화시켜 그것들이 응집되게 함으로써, 유체 속에 포함된 이물질의 여과 효율을 높여주게 된다.
[64]
[65]
이때, 상기 불소 수지 블록(30)의 형태는, 도 3 및 4에 나타낸 바와 같이, 유체가 상기 몸체(10) 및 불소 수지 블록(30)을 접하여 흐르도록, 상기 불소 수지 블록(30)의 측면이 요철 형상을 나타내는 것이 바람직하다.
[66]
[67]
상기 불소 수지 블록(30)의 측면 중 일부만이 몸체(10)와 인접함으로써, 흐르는 유체가 몸체(10), 즉 황동과 접할 수 있는 면적을 증가시킬 수 있으며, 동시에 황동과 인접한 아연 블록(20)의 면적을 증가시킬 수 있어, 상기 아연 블록(20)으로부터 방출되는 아연 이온의 양을 크게 증가시킬 수 있다.
[68]
[69]
구체적으로, 상기 몸체(10)에 인접하는 불소 수지 블록(30)의 측면 면적은, 상기 몸체(10)의 총 측면 면적에 대하여 30% 내지 90% 인 것이 바람직하다. 이때, 상기 몸체(10)의 총 면적에 대하여, 상기 몸체(10)에 인접하는 불소 수지 블록(30)의 측면 면적이 30% 미만인 경우, 상기 불소 수지 블록(30)의 제작이 어려우며, 제조 비용이 증가하는 문제점이 있으며, 상기 면적이 90%를 초과하는 경우, 불소 수지 소재의 가공 면적 증가에 따라 크랙이 발생되기 쉬우며, 제조 원가가 상승되는 문제점이 있다.
[70]
[71]
나아가, 상기 유체가 흐르는 길이 방향에 있어서, 상기 불소 수지 블록(30)의 길이 및 상기 아연 블록(20)의 길이의 비율은, 1:2 내지 1:5인 것이 바람직하다. 이때, 상기 아연 블록(20)의 길이가 1:2의 비율 이상의 길이를 나타내는 경우 아연 이온 수처리기에서 충분한 양의 아연이 용출될 수 있고, 상기 아연 블록(20)의 길이가 1:5의 비율을 초과하는 길이를 나타내는 경우, 불소 수지와 황동의 접촉면적이 감소되어 아연 용출량이 감소될 수 있다.
[72]
[73]
한편, 본원발명의 아연 이온 수처리기는, 회전식 플랜지(140)를 갖는 아연 이온 수처리기인 것이 바람직하며, 구체적으로 상기 아연 이온 수처리기의 몸체(10) 양측 끝단에 회전이 가능하도록 결합되며, 이웃하는 배관의 플랜지(101, 102)와 결합을 위한 다수 개의 체결공(141)을 갖는 회전식 플랜지(140); 상기 아연 이온 수처리기의 몸체(10) 양측 끝단에 설치되어 회전식 플랜지(140)를 몸체(10)에 고정시키는 고정부재(150); 상기 회전식 플랜지(140)의 내면에 형성되어 회전식 플랜지(140)가 몸체(10) 및 고정부재(150)와 직접적으로 접촉하는 것을 방지하여 서로 다른 금속의 접촉에 의한 전위 부식을 방지하는 절연층(160)을 포함하고, 상기 몸체(10)의 양측 끝단부 외면에는 회전식 플랜지(140)의 위치 고정을 위한 걸림턱이 형성되어 회전식 플랜지(140)가 걸림턱과 고정부재(150)의 사이에 위치한 상태로 회전하도록 구성된, 아연 이온 수처리기인 것이 바람직하다.
[74]
[75]
상기 회전식 플랜지(140)는 링 형상을 갖는 원형의 판재로써, 배관의 플랜지(101, 102)와 결합을 위한 볼트가 삽입되는 다수개의 체결공(141)이 형성된 것으로 구성되며, 상기 몸체(10)에 결합되어 몸체(10)를 축으로 하여 회전하게 되는 것이 바람직하다. 이러한 회전식 플랜지(140)는 몸체(10)의 양측 끝단부에 각각 결합될 수 있도록 2개가 제공되는 것이 바람직하다.
[76]
[77]
상기 고정부재(150)는 몸체(10)의 끝단부에 나사 결합되어 몸체(10)에 결합된 회전식 플랜지(140)가 이탈하지 못하도록 회전식 플랜지(140)를 구속하는 것이다. 한편 고정부재(150)와 몸체(10)의 결합을 위하여 몸체(10)의 끝단부 외면과 고정부재(150)의 내면에는 상호 체결되는 나사가 구비되는 것이 바람직하다.
[78]
[79]
또한 상기 고정부재(150)와 몸체(10) 사이의 기밀성을 향상시키기 위하여 오링(170)이 고정부재(150)와 몸체(10)의 사이에 설치되는 것이 바람직하다.
[80]
[81]
상기 절연층(160)은 회전식 플랜지(140)가 결합된 부분에 전위 부식이 발생하는 것을 방지하도록 회전식 플랜지(140)의 내면에 형성되는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로, 상기 절연층(160)은 몸체(10)의 걸림턱에 대응하는 회전식 플랜지(140)의 일 측면으로부터 회전식 플랜지(140)의 내면을 통하여 고정부재(150)에 대응하는 타 측면으로 연장되는 구조로 형성되어 회전식 플랜지(140)가 몸체(10) 및 고정부재(150)와 완전하게 비접촉 상태를 유지하도록 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 절연층(160)은 우레탄수지로 구성될 수 있다.
[82]
[83]
상기와 같은 절연층(160)이 회전식 플랜지(140)에 더 형성됨으로 인하여 연결하고자 하는 배관과 동일한 재질로 회전식 플랜지(140)를 형성한 경우에도 몸체(10)와 회전식 플랜지(140)의 결합부에 전위 부식이 발생하는 것을 방지할 수 있게 되며, 이는 결국 회전식 플랜지(140)의 재질에 대한 선택의 폭을 넓혀 설계의 자유로움을 증가시키는 이점을 제공할 수 있게 된다.
[84]
[85]
상기와 같이 구성된 본 발명의 아연 이온 수처리기는 설치를 위하여 배관의 플랜지(101, 102)와 아연 이온 수처리기에 장착된 회전식 플랜지(140)를 맞대었을 때, 두 플랜지의 체결공이 일치하지 않은 경우, 회전식 플랜지(140)가 몸체(10)를 축으로 하여 회전되도록 함으로써 두 플랜지의 체결공을 손쉽게 일치시킬 수 있게 되므로, 아연 이온 수처리기를 보다 손쉽게 설치할 수 있게 된다.
[86]
[87]
또한 회전식 플랜지(140)와 몸체(10)의 사이에 형성된 절연층(160)은 회전식 플랜지(140)와 몸체(10)의 사이에서 전위 부식을 발생하는 것은 물론이고, 회전식 플랜지(140)와 몸체(10)의 사이에서 발생되는 마찰로부터 두 부품을 보호해주는 기능도 제공하게 되며, 특히 불소 수지 블록(30)과 물의 사이에서 발생되는 전위 정전하의 손실을 방지함으로써 아연 이온 수처리기의 성능 감소를 방지하게 된다.
[88]
[89]
한편, 본 발명의 상기 아연 블록(20)은, 고체 아연을 진공 챔버 내에서 소성시키고, 상기 진공 챔버 내에서 상온 냉각시켜 제조되는 것이 바람직하다. 구체적으로, 고체 아연은 400 내지 800℃ 온도 조건에서 소성되어 액체 아연이 되며, 상기 액체 아연을 동일한 진공 챔버 내에서 상온 냉각시켜 아연 블록을 제조 함으로써, 공기 중에 존재하는 산소가 결합되어 산화 아연이 생성되는 것을 억제하며, 동일한 부피의 아연 블록에서 발생될 수 있는 아연 이온과 전자의 발생량을 증가시킬 수 있다.
[90]
[91]
본 발명의 다른 구현예는, 몸체의 내부에 다수 개의 관통공(21)을 갖는 아연 블록(20) 및 또 다른 다수 개의 관통공(31)을 갖는 불소 수지 블록(30)을 구비하는 아연 이온 수처리기의 제조 방법에 있어서, 아연 블록(20) 및 불소 수지 블록(30)을 순차적으로 몸체의 내부에 구비하는 단계를 포함하며, 상기 불소 수지 블록(30)의 측면은 유체가 상기 몸체 및 불소 수지 블록(30)을 접하여 흐르도록 요철 형상으로 구비되고, 상기 아연 블록(20)은, 고체 아연을 진공 챔버 내에서 소성시키고, 상기 진공 챔버 내에서 상온 냉각시켜 제조되는 것인, 아연 이온 수처리기의 제조 방법을 제공한다.
[92]
[93]
이때, 상기 소성은, 400 내지 800℃의 온도로 소성되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 소성 온도가 400℃ 미만인 경우, 아연의 녹는점이 약 420℃이므로 충분한 소성이 일어나지 못하여 충분한 액체 아연의 형성이 어려운 문제가 있고, 800℃를 초과하는 경우, 소성된 아연을 틀(mold)에 넣어 냉각시킬 때 기포가 많이 발생하여 제품의 품질이 저하되는 문제가 있다.
[94]

발명의 실시를 위한 형태

[95]
실시예
[96]
이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 구체적으로 설명하는 바, 본 발명이 다음 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
[97]
[98]
<실험예 1>
[99]
도 2에 나타낸 바와 같이, 고정형 플랜지(41)를 포함하며, 몸체(10)에 불소 수지 블록(30) 및 아연 블록(20)이 순차적으로 배치되며, 이때 상기 불소 수지 블록(30)은 3개, 아연 블록(20)은 2개를 구비하는 아연 이온 수처리기를 준비하였다(비교예 1). 이때, 상기 불소 수지 블록(30) 및 아연 블록(20)에 포함되는 관통공(21, 31)의 개수는 동일하였다.
[100]
[101]
한편, 도 4에 나타낸 바와 같이, 회전형 플랜지(140)를 포함하며, 몸체(10)에 불소 수지 블록(30) 및 아연 블록(20)이 순차적으로 배치되며, 이때 상기 불소 수지 블록(30)은 4개, 아연 블록(20)은 3개가 구비되는 실시예 1의 아연 이온 수처리기를 준비하였다(실시예 1). 이때, 유체가 흐르는 방향에 있어서, 상기 아연 블록(20)의 길이는 상기 불소 수지 블록(30)의 길이 대비 2 배의 길이로 형성되었다.
[102]
또한, 상기 불소 수지 블록(30)의 측면은, 유체가 상기 몸체(10) 및 불소 수지 블록(30)을 접하여 흐르도록 요철 형상으로 형성시켰으며, 이때 상기 불수 수지 블록(30)이 상기 몸체(10)에 인접하는 부분의 넓이는, 상기 불소 수지 블록(30)이 구비된 몸체(10)의 면적 대비 30%에 해당하도록 요철을 형성하였다.
[103]
[104]
상기 실시예 1 및 비교예 1의 아연 이온 수처리기에 원수를 공급하여, 이때 처리되는 시간에 따른 아연 이온의 함량을 측정하여, 도 5에 그 결과를 나타내었다.
[105]
[106]
도 5에 나타낸 바와 같이, 비교예 1은 60분 동안의 반응으로부터 아연 이온의 농도가 0.002mg/L 에서 0.144mg/L로 증가된 반면, 실시예 1은 60분 동안의 반응으로부터 아연 이온의 농도가 0.002mg/L 에서 0.23mg/L로 크게 증가되었으며, 이는 상기 비교예 1 대비 40% 이상의 아연 이온 증가율을 나타내는 것으로 확인할 수 있다.
[107]
[108]
즉, 실시예 1에서와 같이 불소 수지 블록(30)이 몸체(10)에 인접하는 측면을 요철로 가공함으로써, 유체가 몸체(10), 즉 황동과 접하는 면적이 증가하게 되고, 그에 따라 아연 블록(20)으로부터 방출되는 아연 이온의 양을 증가시킬 수 있어, 아연 이온 수처리기에 의한 노후 배관의 수명 연장 효과 및 수질 개선 효과가 증가될 수 있음을 확인할 수 있다.
[109]
[110]
<실험예 2>
[111]
공기 중에서 냉각하는 자연 냉각 방식에 의해 제조된 아연 블록 6개를 준비하였다. 상기 제조된 아연 블록을 포함하는 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일한 형태의 아연 이온 수처리기를 제조하였다. 즉, 자연 냉각 방식에 의해 제조된 아연블록을 포함하는 아연 이온 수처리기인 비교예 2 내지 7을 제조하였다.
[112]
[113]
한편, 고체 아연을 진공 챔버에서 600℃ 온도 조건에서 소성시켜 액체 아연을 형성시키고, 이를 동일한 진공 챔버에서 냉각시켜 제조된 아연 블록 2개를 준비하였다. 상기 제조된 아연 블록을 포함하는 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 형태의 이온 수처리를 제조하였다. 즉, 진공 챔버에서 소성 및 냉각시켜 제조된 아연 블록을 포함하는 아연 이온 수처리기인 실시예 2 내지 3을 제조하였다.
[114]
[115]
이후, 순환 조건에서 10분 간격으로 아연 용출량을 측정하여, 하기 표 1에 나타내었다.
[116]
[117]
표 1 [표1]
비교예(자연 냉각 방식) 실시예(진공 챔버 냉각 방식)
2 3 4 5 6 7 2 3
경과 시간에 따른 아연 용출량(mg/L) 원수 0.2
10분 0.22 0.28 0.25 0.27 0.28 0.30 0.30 0.29
20분 0.24 0.30 0.28 0.27 0.28 0.30 0.33 0.40
30분 0.25 0.30 0.29 0.29 0.34 0.31 0.45 0.50
40분 0.25 0.32 0.30 0.32 0.36 0.33 0.57 0.51
50분 0.27 0.35 0.38 0.32 0.38 0.37 0.60 0.67
60분 0.27 0.36 0.35 0.32 0.36 0.34 0.76 0.69
아연이온 증가량(mg/L) 0.07 0.16 0.15 0.12 0.16 0.14 0.56 0.49

[118]
[119]
상기 표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 아연 용출량은 0.2mg/L인 원수로부터, 종래의 자연 냉각 방식에 의해 제조된 아연 블록을 구비한 아연 이온 수처리기(비교예 2 내지 7)를 사용한 경우의 아연 용출량은 1시간 경과 후, 0.27~0.38mg/L까지 증가하였으나, 진공 챔버 냉각 방식에 의해 제조된 아연 블록을 구비한 아연 이온 수처리기(실시예 2 내지 3)의 아연 용출 용출량은 0.69~0.76mg/L까지 증가하였다.
[120]
[121]
따라서, 상기 실시예 2 내지 3의 아연 이온 수처리기는, 종래의 자연 냉각 방식에 의해 제조된 아연 블록을 구비한 아연 이온 수처리기에 비하여, 아연 용출량을 약 3배 이상 높일 수 있음을 알 수 있다.
[122]
[123]
[부호의 설명]
[124]
10: 몸체
[125]
20: 아연 블록 21: 관통공
[126]
30: 불소 수지 블록 31: 관통공
[127]
41: 플랜지
[128]
101, 102: 배관의 플랜지
[129]
140: 회전식 플랜지 141: 체결공
[130]
150: 고정부재 160: 절연층
[131]
170: 오링

청구범위

[청구항 1]
몸체의 내부에 다수 개의 관통공을 갖는 아연 블록 및 또 다른 다수 개의 관통공을 갖는 불소 수지 블록을 구비하는 아연 이온 수처리기에 있어서, 상기 불소 수지 블록의 측면은 유체가 상기 몸체 및 불소 수지 블록을 접하여 흐르도록 요철 형상으로 구비된, 아연 이온 수처리기.
[청구항 2]
제 1항에 있어서, 상기 아연 이온 수처리기의 몸체 양측 끝단에 회전이 가능하도록 결합되며, 이웃하는 배관의 플랜지와 결합을 위한 다수 개의 체결공을 갖는 회전식 플랜지; 상기 아연 이온 수처리기의 몸체 양측 끝단에 설치되어 회전식 플랜지를 몸체에 고정시키는 고정부재; 상기 회전식 플랜지의 내면에 형성되어 회전식 플랜지가 몸체 및 고정부재와 직접적으로 접촉하는 것을 방지하여 서로 다른 금속의 접촉에 의한 전위 부식을 방지하는 절연층을 포함하고, 상기 몸체의 양측 끝단부 외면에는 회전식 플랜지의 위치 고정을 위한 걸림턱이 형성되어 회전식 플랜지가 걸림턱과 고정부재의 사이에 위치한 상태로 회전하도록 구성된, 아연 이온 수처리기.
[청구항 3]
제 1항에 있어서, 상기 몸체에 인접하는 불소 수지 블록의 측면 면적은, 상기 몸체의 총 측면 면적에 대하여 30 내지 90%인, 아연 이온 수처리기.
[청구항 4]
제 1항에 있어서, 유체가 흐르는 길이 방향에 있어서, 상기 불소 수지 블록의 길이 및 상기 아연 블록의 길이의 비율은, 1:2 내지 1:5인, 아연 이온 수처리기.
[청구항 5]
제 1항에 있어서, 상기 절연층은, 상기 걸림턱에 대응하는 회전식 플랜지의 일측면으로부터 회전식 플랜지의 내면을 통하여 고정부재에 대응하는 타측면으로 연장되게 형성되는, 아연 이온 수처리기.
[청구항 6]
제 1항에 있어서, 상기 고정부재는 몸체에 나사 결합되는, 아연 이온 수처리기.
[청구항 7]
제 1항에 있어서, 상기 몸체와 고정부재의 사이에는 기밀 유지를 위한 오링이 더 설치되는, 아연 이온 수처리기.
[청구항 8]
제 1항에 있어서, 상기 아연 블록은, 고체 아연을 진공 챔버 내에서 400 내지 800℃로 소성시키고, 상기 진공 챔버 내에서 상온 냉각시켜 제조되는 것인, 아연 이온 수처리기.
[청구항 9]
몸체의 내부에 다수 개의 관통공을 갖는 아연 블록 및 또 다른 다수 개의 관통공을 갖는 불소 수지 블록을 구비하는 아연 이온 수처리기의 제조 방법에 있어서, 아연 블록 및 불소 수지 블록을 순차적으로 몸체의 내부에 구비하는 단계를 포함하며, 상기 불소 수지 블록의 측면은 유체가 상기 몸체 및 불소 수지 블록을 접하여 흐르도록 요철 형상으로 구비되고, 상기 아연 블록은, 고체 아연을 진공 챔버 내에서 소성시키고, 상기 진공 챔버 내에서 상온 냉각시켜 제조되는 것인, 아연 이온 수처리기의 제조 방법.
[청구항 10]
제 9항에 있어서, 상기 소성은, 400 내지 800℃의 온도로 소성되는, 아연 이온 수처리기의 제조 방법.

도면

[도1]

[도2]

[도3]

[도4]

[도5]