본 발명은 스케일의 형성을 방지할 수 있는 유체의 정전처리 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 금속성 배관재에 정전장을 제공함으로써 금속 배관재의 금속성분의 부식을 더욱 신속하고 효과적으로 방지할 수 있고 그 금속 배관재의 내부 관벽에 형성되어지는 스케일을 효과적으로 방지할 수 있는 유체의 정전처리 장치에 관한 것이다.

오늘날 인류는 눈부신 과학기술의 발전에 힘입어 산업화 및 도시화를 이루었고, 이전에는 전혀 경험하지 못하였던 풍요로운 삶을 영위하고 있다. 산업화 및 도시화는 그에 수반하여 상대적으로 대규모의 생활하수 및 산업폐수를 발생하고 있으며, 이로 인한 환경오염 문제의 심각성을 자각하도록 해주고 있다.

인류에게 물은 생존의 필수적인 자원임과 동시에, 산업화 및 도시화를 가능하게 한 중요한 물질자원이다. 도시화로 인한 수돗물의 공급은 도시민들에게 필수적인 생활환경의 필수적인 요소로서 자리잡고 있는 반면에, 산업화를 위한 공업용수의 공급은 각종 공장들에서 제품 생산관리의 필수적인 물적 자원으로서 그 지위를 더해 가고 있다. 이러한 물의 공급은 안정되고 고품질의 수질을 갖는 식용수 또는 공업용수의 확보에 있지만, 최고 품질의 식용수 또는 공업용수를 확보했다고 할지라도 이를 최종적인 수요처로 공급하는 배관시스템에 문제가 발생될 경우, 최종적인 수요처로서는 심각한 애로사항을 겪지 않을 수 없게 된다.

오늘날 고품질의 식용수 또는 공업용수의 확보 문제는 이미 대부분 해결된 것으로 간주되고 있다. 이에 반하여, 최종적인 수요처로의 배관시스템의 문제는 시간이 경과될수록 더욱 심각한 상황을 맞고 있는 것으로 보인다. 이것은 기본적으로 배관시스템이 금속재질의 철관을 사용하고 있는데, 금속철관의 주성분인 철(Fe)이 물(H ₂ O)에 비하여 이온화경향이 크므로, 배관재의 내부를 흘러가는 도중에, 상기의 철 성분이 물에 녹아 들어가게 되고, 이로 인하여 금속배관재가 부식을 일으키게 되고, 시간이 지나면 지날수록 이러한 현상은 더욱 가속화되어, 최종 수요처에서는 붉은 녹물을 공급받게 되는 상황을 맞게 되기도 한다.

오늘날 금속관의 내부에서 발생된 부식현상은 아래와 같은 이론적 배경을 갖고 있다. 금속관의 내부에서는 비록 미약할지라도 그 내부를 흘러가는 물분자들이 금속관의 내부표면에 마찰을 일으키게 되고, 그 마찰로 인하여 전위차가 발생하게 된다. 그 과정에서 금속관의 철 성분이 전자를 빼앗겨 철이온으로 전환되어지고, 상기의 철 이온이 물속의 산소와 반응하여 산화철을 생성하게 된다. 상기의 산화철은 붉은 색을 띠고 있으므로, 금속배관재가 심하게 부식을 일으킬 경우, 순간적으로 붉은 색의 녹물을 쏟아내게 된다.

이를 화학식으로 나타내면 아래와 같다.

Fe 〓 Fe ^{2 +} + 2 e ^-

Fe ^{2 +} + O ₂ + H ₂ O = Fe ₂ O ₃

한편, 철성분을 포함한 주철관 등의 부식문제를 우려하여 동관을 사용하는 경우가 있는데, 이는 동관이 주철관 등에 비하여 고가이므로 소규모 배관의 경우에 주로 이용되고 있다. 그러나, 동관은 철 성분에 의한 부식의 문제는 해결될 수 있지만, 청녹 현상을 근본적으로 방지할 수는 없으며, 상기의 청녹이 발생될 경우 이는 인체에 해로운 단점이 있다. 또한, 상기의 동관은 그 자체로서 철성분에 의한 부식 문제를 방지할 수 있지만, 그 이전에 설치되어 있는 주철관 등에서 발생된 부식문제에 대해서는 근본적인 해결책이 될 수 없는 단점이 있다.

또한, 동관은 부식되지 않으므로 그 내구성을 인정받을 수 있지만, 동관 내부에 형성되는 스케일 및 물때 등을 방지할 수는 없다. 물 속에는 각종의 미네랄 성분이 녹아 있고, 그 중에는 칼슘 성분 등이 포함되어 있다. 물 속에 용존되어 있는 칼슘 이온(Ca ^{2 +} )이 역시 물 속에 녹아 있는 이산화탄소(H ₂ CO ₃ )와 결합하게 되면, 불용성인 탄산칼슘(CaCO ₃ )을 형성하게 되고, 상기의 탄산칼슘(CaCO ₃ )은 배관재의 내부를 흘러가다가 유속이 가장 약한 배관재의 벽면에 부착되어지게 되고, 이것이 점점 자라게 되어 소위 스케일을 형성하게 된다. 동관에서 스케일이 일단 형성되어지면, 그 스케일은 점차적으로 크게 형성되어지게 되고, 배관 내부의 통로를 막게 되므로, 그 유속을 현저하게 저하시키는 요인으로 작용하게 된다. 따라서, 배관재를 동관으로 할 경우에도 스케일의 형성 작용을 근본적으로 해결할 수는 없는 것이다. 이러한 현상은 물때의 경우에도 유사하게 발생되어진다.

이러한 점들을 고려하여, 다양한 형태의 제품들이 등장하였는데, 그 중에서도 가장 효율적인 제품으로 평가되는 것이 대한민국 특허등록 제313778호 "유체처리장치 및 방법"에 관한 것이다.

도 4는 오늘날 배관재의 스케일 방지를 위하여 사용되고 있는 대한민국 특허등록 제313778호 "유체처리장치 및 방법"에 관한 것이다. 상기의 "유체처리장치 및 방법"은 비교적 금속배관재의 부식 문제 및 스케일 문제를 잘 해결해주고 있는 것으로 평가되고 있으며, 그에 대한 이론적 배경은 아래와 같다고 여겨진다.

종래의 유체처리 장치(50)는 하우징 몸체(12)와, 배관재에 연결되어 유체가 들어오는 유입부(22)와, 상기의 유체가 흘러나가는 유출부(32)를 가지고 있으며, 그들 사이의 내부에 플라스틱재료로 구성된 채널분리기(24)를 포함하고 있다. 상기 채널분리기(24)는 다수의 작은 구멍들(26)을 형성하고 있다. 이때, 상기의 채널분리기(24)는 그 일면의 단면이 중앙부위로 오목하게 방사상으로 형성되어 있고, 이로 인하여 유체의 흐름에 변화를 주도록 하고 있다. 또한, 상기의 유체처리 장치(50)는 상기의 채널분리기(24)에 인접하여 금속재 채널분리기(40)를 더욱 포함하고 있다. 상기의 금속재 채널분리기(40)는 금속 중에서도 아연을 사용하는 것이 바람직한 것으로 기재되어 있지만, 그에 관한 구체적인 작용에 대해서는 함구하고 있다. 상기의 금속재 채널분리기(40)는 역시 다수의 구멍(42)이 형성되어 있다.

이러한 종래의 유체처리 장치(50)는 금속배관재(도시되지 않음)의 중간에 설치되어지게 되는데, 그 과정에서 그 내부로 흘러가는 물과 아래와 같은 작용을 수행함으로써, 배관재의 부식 및 스케일 형성을 방지하는 것으로 알려져 있다.

종래의 유체처리 장치(50)는 배관재에서 흘러온 물이 상기 금속재 채널분리기(40)의 구멍(42)을 통하여 흘러가게 되고, 그때 상기의 물이 상기 구멍(42)의 벽면에 마찰을 일으켜 금속재 채널분리기(40)의 아연 성분을 용해시키게 된다. 상기의 아연은 이온화 경향이 매우 우수한 것이고, 특히 철 성분에 비하여 이온화 경향이 매우 높기 때문에, 이미 물에 용해된 아연 이온이 주철관 등의 금속관으로부터 철 성분이 이온화되는 것을 방해하게 되고,이로 인하여 금속관의 부식현상을 근본적으로 방지할 수 있게 되는 것이다.

한편, 상기의 아연 금속과 철 성분은 이온화 경향이 매우 크게 차이가 나게 되고, 이를 동일한 용매에 침적시켰을 경우 전위차가 발생하게 되는데, 이러한 전위차에 의하여 미생물의 발생이 억제되어지고, 스케일 내지 물때 등의 오염이 방지되는 것으로 추정되고 있다.

그렇지만, 종래의 유처리 장치(50)는 이와 같이 우수한 성능을 가지고 있는 것으로 설명되고 있지만, 실제로 금속배관재에 사용하였을 경우, 상당한 기간을 경과할 경우에만 그 가시적인 효과를 확인할 수 있는 단점이 있다. 이것은 종래의 유처리 장치(50)에 의한 수처리의 효과가 매우 더디고 서서히 일어나고 있음을 의미하며, 이는 금속 배관재의 내부에 흘러가거나 흘러들어오는 물에 대하여 필요하고도 충분할 정도로 그 기능을 수행하지 못한 것으로 평가할 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 목적은 종래의 금속 배관재를 그대로 사용하면서 그 금속 배관재의 사이에 장착시킴으로써, 금속 배관재의 부식 방지 및 스케일의 형성 방지를 더욱 신속하고 효율적으로 제공할 수 있는 유체의 정전처리 장치를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 종래의 금속 배관재를 그대로 사용하면서 그 금속 배관재의 사이에 장착시킴으로써, 금속 배관재의 부식 방지 및 스케일의 형성 방지를 더욱 신속하고 효율적으로 제공할 수 있는 유체의 정전처리 장치의 사용방법을 제공하는데 있다.

본 발명에 의한 유체의 정전처리 장치는 도전성 유체가 유입되는 유입부와; 도전성의 유체가 외부로 배출되는 유출부로 구성된 것에 있어서, 상기의 유입부와 상기의 유출부 사이에 정전처리부를 포함하고 있고, 상기의 정전처리부는 전위차에 의하여 전자를 방출하게 되는 전자공급부재와; 전위차에 의하여 발생된 상기의 전자를 받아들이는 전자수용부재와; 상기 전자공급부재 및 상기 전자수용부재의 사이에 존재하고, 부도체의 재질로 구성된 절연부재와; 상기의 전자공급부재 및 상기의 전자수용부재에 전기적으로 연결되어 있고 1.1 볼트 내지 60 볼트의 전위차를 가지고 있는 전위차 발생부; 를 포함하고 있다.

본 발명에 있어서, 상기의 전자공급부재와 전자수용부재 및 절연부재는 그의 외부를 보호 부재에 의하여 보호되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기의 도전성 유체는 물인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기의 정전처리부는 금속 배관과 동일한 형상인 원통형으로 제조되어지고 상기의 유입부 및 유출부를 상기의 금속배관에 결합시키는 것이 바람직하다.

본 발명은 도전성 유체가 공업용수 또는 수돗물일 경우, 공업용수관 또는 수도관에 직접 연결하여 사용할 수 있고, 물속에 용해된 중금속 성분을 효율적으로 제거할 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 이온화 경향이 큰 금속성분에 대해서도 이를 효율적으로 환원시켜 제거할 수 있고, 특히 칼슘 성분의 경우 물속에서 이산화탄소와 결합되기 이전에 제거될 수 있으므로, 스케일을 형성할 가능성을 매우 낮출 수 있게 되는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 도전성 유체의 양 이온을 제거하거나 그 농도를 낮출 수 있으므로, 도전성 유체의 양 이온에 의한 부작용을 최소화할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 의한 정전처리부(120)의 정전장의 원리를 설명한 개념도이고,

도 2는 본 발명에 의한 유체의 정전처리 장치(100)의 주요부를 나타낸 개념도이며,

도 3은 본 발명에 의한 유체의 정전처리 장치(100)의 기술적 구성을 나타내는 단면도이다.

(실시예)

이하, 본 발명을 첨부된 도면에 의하여 보다 구체적으로 설명한다. 다만, 첨부된 도면은 본 발명의 기술사상을 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 기술사상이 이에 한정되는 것이 아님은 당연하다.

도 1은 본 발명에 의한 정전처리부(120)의 정전장의 원리를 설명한 개념도이고,

도 2는 본 발명에 의한 유체의 정전처리 장치(100)의 주요부를 나타낸 개념도이며,

도 3은 본 발명에 의한 유체의 정전처리 장치(100)의 기술적 구성을 나타내는 단면도이다.

본 발명은 도전성 유체를 효율적으로 처리할 수 있는 유체의 정전처리 장치(100)를 제공한다.

본 발명에 의한 유체의 정전처리 장치(100)는 금속 배관에 연결되어 있고 그 내부의 도전성 유체가 흘러들어오는 유입부(22)를 포함하고 있으며, 상기의 도전성 유체가 흘러나가는 유출부(32)를 포함하고 있다. 상기의 유입부(22) 및 상기의 유출부(32)는 상기의 금속배관에 결합될 수 있고, 그 내부로 도전성 유체가 흘러가게 된다.

본 발명에 의한 유체의 정전처리 장치(100)는 정전처리부(120)를 포함하고 있다. 상기의 정전처리부(120)는 상기의 유입부(22)와 상기의 유출부(32) 사이에 존재하고 있다. 따라서, 상기의 유입부(22)로 흘러들어온 도전성 유체는 상기의 정전처리부(120)를 지나서 상기의 유출부(32)를 통하여 외부로 흘러나가게 된다.

본 발명에 있어서, 상기의 정전처리부(120)는 전위차에 의하여 전자(e ^-1 )를 방출하게 되는 전자공급부재(130)를 포함하고 있다. 상기의 전자공급부재(130)는 금속 재질로 구성되어 있고, 외부에서 전압(V) 차이를 가진 정전압을 걸어줄 경우, 음전극에 연결되는 것이 바람직하다. 이는 상기의 음전극에 연결됨으로 인하여, 상기의 전자공급부재(130)에서는 음극으로 대전되어지고, 그에 따라 전자(e ^-1 )를 방출하게 되기 때문이다. 상기의 전자공급부재(130)에서 발생된 전자(e ^-1 )는 정전기적 인력에 의하여 그 반대편의 전자수용부재(140)로 이동하게 되고, 그때 전위차에 의하여 전류가 흐르게 된다.

이때, 만약, 상기의 전자(e ^-1 )들이 소실된다면, 이는 필연적으로 그 내부를 흘러가는 전도성 유체 또는 전도성 유체에 포함된 물질들이 상기의 전자(e ^-1 )들을 흡수한 것에 기인한다고 볼 수 있고, 그 역으로 상기의 유체 또는 유체에 포함된 물질들을 상기의 전자공급부재(130)와 상기의 전자수용부재(140) 사이로 흘러보내면, 상기의 유체 또는 유체에 포함된 물질들은 필연적으로 상기의 전자(e ^-1 )들을 흡수하게 될 것임을 의미하는 것이다.

만약, 상기의 도전성 유체에 플러스(+) 전하를 가지고 있는 어떤 물질을 포함하고 있다면, 그 물질은 상기의 전자공급부재(130)에서 발생된 전자(e ^-1 )들을 흡수하게 될 것이고, 그 물질 자체는 전기적으로 제로(0) 전하로 환원되어지게 될 것이다.

본 발명에 있어서, 상기의 전자공급부재(130)는 금속 재질로서, 이온화 경향이 수소의 이온화 경향에 비하여 큰 금속(M)으로 구성되는 것이 더욱 바람직하다. 그 이유는, 위에서 언급된 정전기적 관점을 벗어나서, 상기의 전자공급부재(130)가 그 반대편에 있는 전자수용부재(140)와의 전위차에 의하여 쉽게 이온화 되어지고, 그 결과 그 자신은 쉽게 이온화되어 상기의 유체로 녹아 들어가게 되고, 그로부터 전자(e ^-1 )를 발생시켜서, 상기의 유체에 포함되어 흘러가도록 하기 위함이다. 다시 말하면, 이온화 경향이 큰 금속(M) 성분은 상기의 유입부(110)를 통하여 들어온 도전성 유체 속으로 금속이온(M ⁺ )으로 바뀌면서 용해되어 들어가도록 하고, 상기의 유체 속에는 전자(e ^-1 )를 부여하도록 하기 위함이다.

본 발명에 있어서, 상기의 금속(M) 성분은 철(Fe)에 비하여 그 이온화 경향이 큰 금속성분이 바람직하다. 왜냐하면, 통상적으로 배관재로서 철 성분을 함유한 금속관을 사용하게 되는데, 금속 배관재가 그 내부를 흘러가는 유체에 의하여 정전마찰을 일으킬 경우, 이온화 경향이 비교적 큰 철(Fe) 성분이 녹아 들어가기 쉬우므로, 그것에 비하여 이온화 경향이 더 큰 금속 성분을 사용함으로써, 배관재의 철 성분이 이온화되지 못하도록 하기 위한 것이다.

본 발명에 있어서, 상기의 금속 배관재의 내부를 흘러가는 도전성 유체가 물일 경우, 상기 금속 배관재는 그 내부로 흘러가는 물에 철(Fe) 성분에 비하여 이온화 경향이 큰 금속(M) 성분이 사용되고 있으므로, 상기 금속배관재로부터 철(Fe) 성분이 쉽게 녹아 들어가지 못하게 된다. 오히려, 상기의 금속 배관재의 내부에서 밀려들어온 철 이온(Fe ⁺² )은 상기의 이온화 경향이 큰 금속으로부터 떨어져 나온 전자를 받아들여 철 금속으로 환원되어지게 된다. 이는 상기의 철(Fe)에 비하여 그 이온화 경향이 큰 금속성분을 물속에서 이온화시킬 경우, 이온화 경향이 큰 금속(M)은 1가 이온(M ⁺¹ )이나 2가 이온(M ⁺² ) 또는 3가 이온(M ⁺³ )으로 전환되어지고 1개 내지 3개의 전자(음이온)를 내어 놓는 반면에, 그 보다 이온화 경향이 적은 중금속의 양이온은 상기의 전자(음이온)들을 받아들여서 중금속으로 환원되어지게 된다.

본 발명에 있어서, 상기의 전자공급부재(130)는 이온화 경향이 큰 금속 성분으로서 칼륨(K), 칼슘(Ca), 나트륨(Na), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 그리고 아연(Zn) 중에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다. 그러나, 상기의 칼륨(K), 칼슘(Ca), 나트륨(Na) 및 마그네슘(Mg)은 이온화 경향이 너무 큰 나머지 대체적으로 다른 물질과 결합된 상태로 존재하고, 실제로 단일 성분으로 존재하기 어려운 측면이 있으므로, 보다 바람직한 금속 성분은 알루미늄(Al)과 아연(Zn) 중에서 선택될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기의 금속 성분은 아연(Zn)이 가장 바람직하다. 상기의 금속(M) 성분은 철(Fe)에 비하여 그 이온화 경향이 큰 것이 바람직하지만, 이온화 경향이 너무 클 경우 물속에서 순수하게 이온으로 존재하기 어렵고 또한 상온에서 다른 비금속원소와 결합되기 쉬워서 순수한 금속성분으로 존재하기 어려운 측면이 있기 때문이다. 또한, 상기의 이온화 경향이 큰 금속이 이온화되었을 경우, 필연적으로 물속에 용해되어 있게 되고, 이러한 물을 마실 경우 인체에 흡수되어지게 되는데, 흡수된 상태에서도 인체에 해로워서는 곤란하고, 과량을 섭취하였을 경우에도 신체 밖으로 쉽게 배출되는 것이 바람직하다. 이 점에서, 상기의 알루미늄(Al)의 경우에도 바람직스럽지 못한 측면을 가지고 있음을 알 수 있다.

또한, 상기의 아연(Zn)은 인체에 무해할 뿐만 아니라, 인체에 흡수되었을 경우, 인체 내에서 세포를 구성하고 생리적인 기능을 조절하는 대표적인 무기물질 중 하나이고, 또한 인슐린과 핵산, 단백질을 합성하는 효소의 활성에 필요한 물질이며, 인체에서 아연 성분이 결핍되었을 경우, 아연결핍증을 일으키게 됨으로써, 식용부진, 성장 장애, 피부발진, 성기능저하 등의 문제를 일으키게 되는 성분이다.

따라서, 본 발명은 이러한 제반 사항들을 고려할 때, 상기의 전자공급부재(130)의 금속 성분으로서 이온화 경향이 큰 아연(Zn)이 가장 적합한 것으로 선택된 것이다.

본 발명에 있어서, 상기 전자공급부재(130)의 기술적 특징을 재정리하여 밝히면 아래와 같음을 알 수 있다.

먼저, 상기 전자공급부재(130)는 정전기적 작용에 의해 전자(e ^-1 )를 방출하게 되고, 그 다음 이온화 경향에 의해 1가 이온(M ⁺¹ )이나 2가 이온(M ⁺² ) 또는 3가 이온(M ⁺³ )과 전자(e ^-1 )를 방출하게 된다.

따라서, 본 발명은 상기 전자공급부재(130)를 이루고 있는 하나의 금속재질에서 통상의 경우에 비하여 훨씬 많은 양의 전자(e ^-1 ) 내지 음이온(e ^-1 )을 방출할 수 있게 된다. 또한, 상기 전자공급부재(130)로서 아연 금속을 사용하였을 경우에는, 인체에 유익한 아연 이온(Zn ⁺² )을 제공하게 되므로, 이중 삼중의 기술적 효과를 달성할 수 있게 되는 것이다.

본 발명은 전위차에 의하여 발생된 전자를 받아들이는 전자수용부재(140)을 포함하고 있다. 상기의 전자수용부재(140)는 상기 전자공급부재(130)의 반대편에 위치하고, 이들 사이에는 절연부재(150)에 의하여 절연되어 있다. 이 점에서, 상기의 전자수용부재(140)는 전도성 유체에 의하여 서로 전기적인 접촉을 유지할 수 있다. 따라서, 상기의 전도성 유체가 그들 사이를 흘러갈 경우에는 서로 전기적 접촉상태를 유지할 수 있지만, 상기의 전도성 유체가 흘러가지 않을 경우에는 전기적 접촉상태를 유지할 수 없게 된다(이때, 공기는 절연체로 가정한 것이다).

본 발명에 있어서, 상기의 전자수용부재(140)는 전위차에 의하여 양극(+)을 구성하는 것이 바람직하다. 이는 상기의 전위차에 의하여 발생된 전자(e ^-1 )를 받아들일 수 있는 부분으로서, 역시 금속성분의 재질로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 상기의 전자수용부재(140)는 전기적으로 양극(+)을 형성하고 있으므로, 상기의 전자공급부재(130)에서 발생된 전자(e ^-1 )들이 정전기적 인력에 의해 상기의 전도성 유체를 통과하여 상기의 전자수용부재(140)로 끌려오게 된다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기의 전자수용부재(140)는 금속 성분의 재질로 구성되어 있는 것으로서, 그 금속의 이온화 경향은 수소에 비하여 이온화 경향이 낮은 금속 중에서 선택되는 것이 바람직하다. 그 이유는 상기 전자수용부재(140)의 이온화 경향이 수소보다 클 경우에는, 그 내부를 흘러가는 도전성 유체가 물이었을 때, 물 속으로 상기 전자수용부재(140)의 금속 성분이 녹아들어가게 되고, 그와 더불어 전자를 방출하게 됨으로써, 전기공급부(160)에서 발생시킨 전위차를 실질적으로 상쇄시키게 될 염려가 있기 때문이다. 따라서, 상기의 전자수용부재(140)는 금속 성분의 재질로서 구리(Cu), 수은(Hg), 은(Ag), 백금(Pt), 그리고 금(Au)으로 구성된 그룹 중에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기의 전자수용부재(140)는 금속 성분의 재질로서 구리(Cu)가 가장 적합하다. 이는 이온화 경향이 수소에 비하여 낮은 금속으로서 상기의 수은(Hg)은 인체에 치명적인 중금속이므로 바람직스럽지 못하다. 한편, 은(Ag)과 백금(Pt) 및 금(Au)은 경제성 측면에서 부담스러운 측면이 있다.

본 발명은 상기 전자공급부재(130) 및 상기 전자수용부재(140)의 사이에 존재하는 절연부재(150)를 포함하고 있다.

본 발명에 있어서, 상기의 절연부재(150)는 상기 전자공급부재(130) 및 상기 전자수용부재(140)의 사이에 존재하면서, 이들의 접촉면에서 서로 전기적으로 절연된 상태를 유지하고 있다. 이는 상기의 접촉면에서 서로 전기적 절연상태를 유지함으로써, 이들이 서로 전기적인 전위차를 가지고 있을 경우, 다른 부위에서 전기적인 도체를 통하여 전기적인 연결관계 내지 전자의 흐름관계를 형성할 수 있도록 하기 위함이다. 실제로, 상기의 전자공급부재(130)와 상기의 전자수용부재(140)는 그들 사이를 흘러가게 되는 도전성 유체를 통하여 상기 전위차에 의한 전기적인 연결관계를 형성하게 된다.

본 발명에 있어서, 상기 절연부재(150)는 부도체로서의 성질을 가진 플라스틱 재질이나, 세라믹 재질, 또는 기타 부도체로 구성될 수 있다. 본 발명은 그 중에서도 플라스틱 재질이 가장 바람직하다. 플라스틱 재질은 무엇보다도 가공성이 양호하고, 또한 절연성이 뛰어나며, 마찰에 의한 정전기적 성질도 우수하기 때문이다. 플라스틱 재질로서는 다양한 물성을 가진 제품들이 존재하고 있으나, 그 중에서도 기능성과 기계적 강도가 양호한 엔지니어링 플라스틱이 바람직하고, 또한 테프론으로 잘 알려진 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)이 가장 바람직하다.

본 발명은 상기의 전자공급부재(130)에 음전극을 연결시키고 상기의 전자수용부재(140)에 양전극을 연결시키고 있는 전위차 발생부(160)를 포함하고 있다.

본 발명에 있어서, 상기의 전위차 발생부(160)는 상기의 전자공급부재(130)와 상기의 전자수용부재(140) 사이에 약 1.1 볼트 내지 약 60 볼트의 전압를 인가하고 있는 것이 바람직하다. 상기 전위차 발생부(160)에 1.1 볼트 보다 낮은 전압을 인가하였을 경우 전위차에 의한 전자를 발생시키기 어려운 측면이 있는 반면에, 60 볼트 보다 높은 전압을 인가할 경우 인체에 충격을 가할 수 있기 때문이다.

본 발명에 있어서, 상기의 전위차 발생부(160)는 1차 전지 또는 2차 전지를 이용한 직류 전원을 공급하여야 하고, 교류 전원을 정류기에 의하여 직류 전원으로 변환시켜 공급하는 것을 방해하지 않는다.

본 발명에 의한 유체의 정전처리 장치(100)는 상기의 정전처리부(120)를 통과하면서 유체 처리과정을 마친 유체가 외부로 배출하는 유출부(32)를 포함하고 있다. 상기의 유출부(32)는 금속 배관재에 결합될 수 있도록 나사산이 형성되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기의 전자공급부재(130)와 전자수용부재(140) 및 절연부재(150)는 그의 외부를 보호 부재(170)에 의하여 보호되는 것이 바람직하다. 상기의 보호 부재(170)는 상기의 전자공급부재(130) 및 상기의 전자수용부재(140)에 대하여 각각 절연되어 있는 것이 바람직하고, 또한 상기의 유입부(22) 및 상기의 유출부(32)에 대해서도 각각 절연되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기의 도전성 유체는 물인 것이 바람직하다. 상기의 도전성 유체가 물일 경우, 본 발명은 금속배관재의 부식 및 스케일 방지를 위한 수처리 장치로서 유용하게 사용될 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기의 정전처리부(120)는 금속 배관과 동일한 형상인 원통형으로 제조되어지고 상기의 유입부 및 유출부를 상기의 금속배관에 결합시키는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 유체의 정전처리 장치(100)는 아래와 같은 방법으로 사용될 수 있다.

본 발명에 의한 유체의 정전처리 장치(100)는 금속 배관재(10)에 직접 연결하여 사용할 경우, 도전성 유체는 상기의 정전처리부(120)를 통과하게 된다. 이때, 상기의 전자공급부재(130)로부터 전자(e ^-1 )가 발생되어지고, 그 전자(e ^-1 )는 상기의 전자수용부재(140)의 방향으로 이동하게 된다. 상기의 전자(e ^-1 )는 그 이동과정에서 상기 도전성 유체에 용해되어 있는 양전하의 금속이온(M ⁺² )(M ⁺³ )을 만나게 되고, 상기의 금속이온을 환원시키게 된다.

본 발명에 있어서, 상기의 도전성 유체가 물이고 상기의 금속이온(M ⁺² )(M ⁺³ )이 인체에 해로운 중금속일 경우, 물 속에 용해되어 있던 중금속 이온은 상기의 전자들(e ^-1 )로 인하여 환원되어지게 되고, 이것을 식(I) 및 식(II)로 나타내면 아래와 같다.

2가 중금속 이온(M ⁺² ) + 2 e ^-1 = M - - - - - - - - - - (I)

3가 중금속 이온(M ⁺³ ) + 3 e ^-1 = M - - - - - - - - - - (II)

이때, 상기의 중금속 이온이 아연(Zn)에 비하여 이온화 경향이 큰 금속 성분일 경우, 단순히 아연(Zn)을 이온화시키는 방법에 의해서는 상기의 중금속 이온 성분을 도저히 환원시킬 수 없었던 것인데 반하여, 이를 정전방식에 의하여 전자이온을 발생시킴으로써 중금속 이온을 환원시킬 수 있게 된다.

한편, 상기의 도전성 유체는 상기 정전처리부(120)를 통과하면서 마찰을 일으키게 되고, 그 마찰에 의하여 상기 전자공급부재(130)의 금속성분을 이온화시키게 된다. 이때, 전자공급부재(130)의 금속 성분이 철(Fe)에 비하여 그 이온화 경향이 큰 금속일 경우, 더욱 바람직하기로는 아연(Zn)일 경우, 물 속에 쉽게 이온화되어 용해되어서 그 자신은 아연이온(Zn ⁺² )으로 되어지고, 물 속에 전자(e ^-1 )를 방출하게 된다. 이 경우, 상기의 전자(e ^-1 ) 및 상기 아연 성분의 유용성에 대해서는 위에서 이미 상세하게 설명한 바와 같다.

결과적으로, 본 발명에 의한 정전처리부(120)를 도전성 유체가 통과하게 될 경우, 그 속에 용해되어 있던 어떠한 중금속 이온도 쉽게 환원되어지고, 그 속에 존재하던 콜로이드 성분들도 쉽게 전자들에 의하여 중화됨으로써 쉽게 응집될 수 있게 된다. 이러한 작용을 통하여, 상기의 정전처리부(120)는 물속에 용해된 미생물 및 불순물을 제거하는 기능과 더불어, 물속에 용해되어 있는 중금속 이온을 중금속 성분으로 환원시켜주는 기능을 동시에 수행하고 있음을 알 수 있다.

이어서, 도전성 유체는 유출부(32)를 통하여 금속배관재로 흘러가게 되고, 최종적인 수요처로 향하게 된다.

본 발명에 의한 유체의 정전처리 장치는 인간의 생활에 필요한 음용수, 상수도, 중수도, 또는 공장 등에서 사용되는 공업용수 등을 정화하는데 유용하게 사용될 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 유체의 정전처리 장치는 상기의 음용수, 상수도, 중수도, 또는 공업용수 등을 운반하는 과정에서 필요한 배관라인에 사용됨으로써, 그 배관라인의 스케일을 제거하거나 스케일을 방지하는데 유용하게 사용될 수 있다.

이상에서 본 발명에 의한 유체의 정전처리 장치를 구체적으로 설명하였으나, 이는 본 발명의 가장 바람직한 실시양태를 기재한 것일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의해서 그 범위가 결정되어지고 한정되어진다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 명세서의 기재내용에 의하여 다양한 변형 및 모방을 행할 수 있을 것이나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어난 것이 아님은 명백하다고 할 것이다.