KR100727624B1 - 비연소 및 무소음 방식의 촉매히터 - Google Patents

비연소 및 무소음 방식의 촉매히터 Download PDF

Info

Publication number
KR100727624B1
KR100727624B1 KR1020050050652A KR20050050652A KR100727624B1 KR 100727624 B1 KR100727624 B1 KR 100727624B1 KR 1020050050652 A KR1020050050652 A KR 1020050050652A KR 20050050652 A KR20050050652 A KR 20050050652A KR 100727624 B1 KR100727624 B1 KR 100727624B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fuel
heating element
ceramic
heater
combustion
Prior art date
Application number
KR1020050050652A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20060130274A (ko
Inventor
박정태
이해훈
Original Assignee
주식회사 아이파워
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 아이파워 filed Critical 주식회사 아이파워
Priority to KR1020050050652A priority Critical patent/KR100727624B1/ko
Publication of KR20060130274A publication Critical patent/KR20060130274A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100727624B1 publication Critical patent/KR100727624B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/32—Packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit or module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24V—COLLECTION, PRODUCTION OR USE OF HEAT NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F24V30/00—Apparatus or devices using heat produced by exothermal chemical reactions other than combustion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2200/00—Heat sources or energy sources

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

본 발명은 불꽃이 없는 촉매 화학반응에 의하여 열을 발생시키는 촉매 히터에 관한 발명으로서, 본 발명에 따른 촉매 히터는 다공성 세라믹 그래뉼 상에 백금, 팔라듐, 니켈, 루테늄 또는 텅스텐, 또는 그 조합으로부터 선택된 금속으로 코팅되며, 연료가 산소와 비연소 촉매 화학반응에 의하여 발열되도록 하는 발열체와 글라스울, 세라믹 섬유, 세라믹 필터 및 세라믹 종이로부터 선택되며 상기 발열체을 지지하는 발열체 지지부로 구비된 발열부; 상기 발열체에 공기가 공급되고 발열되도록 타공망이 구비된 방열부; 글라스울, 세라믹 필터, 세라믹 섬유 및 세라믹 종이로부터 선택되는 연료탱크 충진제와 상기 충진제가 상기 발열부 지지체에 접촉되도록 하는 연료접촉부가 구비된 연료탱크; 로 구성되는 비연소 및 무소음 방식의 촉매히터로 구성되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 촉매 히터는 다공성 세라믹 필터 또는 다공성 스테인리스스틸 필터를 사용함으로 인하여 장시간 운전이 가능하고, 휴대용, 비상용, 군용, 농업용 및 가정용 난방에 필요한 열원을 확보할 수가 있으며, 초기 작동 시 전기 공급이 필요하지 않고 불꽃의 점화가 필요 없고, 일반적인 히터에 비해 냄새가 전혀 없다는 장점이 있다.
촉매히터, 히터, 다공성 세라믹, 촉매, 백금, 메탄올, 수소, 하이드라이드

Description

비연소 및 무소음 방식의 촉매히터{Catalyst heater without combustion and noise}
도 1은 본 발명에 따른 간접가열방식의 휴대형 촉매 히터이고,
도 2는 본 발명에 따른 직접가열방식의 촉매 히터이며,
도 3은 본 발명에 따른 측면 발열히터의 구조이고,
도 4는 본 발명에 따른 면상 발열히터의 구조이며,
도 5는 본 발명에 따른 해충박멸용 훈증매트가 구비된 휴대용 해충 박멸기이고,
도 6은 본 발명에 따른 하이드라이드 연료를 이용한 촉매 히터이며,
도 7은 본 발명에 따른 복수의 발열부가 구비되는 또 다른 촉매 히터이고,
도 8은 본 발명에 따른 면상의 촉매 히터 상에 천이 구비된 난방장치이며,
도 9는 본 발명에 다른 히터를 이용한 액체훈증 장치이고,
도 10은 본 발명에 따른 촉매히터와 물 순환관이 구비된 온실 난방장치이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 - 방열부 2 - 공기공급부
3 - 세라믹발열체 4 - 발열부
5 - 흡습제 6 - 연료주입구
7 - 연료 탱크 충진제 8 - 연료탱크
9 - 발열체 지지부 10 - 연료 접촉부
11 - 직접발열부 12 - 면상발열부
13 - 훈증매트 14 - 훈증매트삽입구
15 - 고체연료카트리지 16 - 고체연료
17 - 다공성멤브레인 18 - 커버
19 - 물 저장탱크 20 - 물 주입구
21 - 스테인레스 스틸 타공망
22 - 타공망(판) 지지대 23 - 타공망(판)
24 - 공기구멍 25 - 수소발생기
26 - 증류수 27 - 접촉공간
28 - 연료관 29 - 천
30 - 알루미늄호일 31 - 내열성섬유
32 - 훈증액 탱크 33 - 훈증액
34 - 연료확산심지 35 - 온실
36 - 공기유입구 37 - 난방수저장탱크
37a - 난방수 38 - 공기유량스위치
39 - 배출구 40 - 밸브
41 - 난방수 유로 42 - 식물뿌리
43 - 냉각수 저장탱크 43a - 냉각수
44 - 순환펌프 45 - 난방수 순환관
본 발명은 수소가스, 메탄올, 하이드라이드를 연료로 하여 불꽃이 없는 촉매에 관한 것이다.
종래 히터는 사용하는 탄화수소 계열인 가스 즉, 프로판 혹은 부탄가스 및 등유 등의 액체연료를 사용하여 연소 반응에 의한 가열방식으로서 불꽃으로 인하여 화재의 발생 위험이 있을 뿐만 아니라 휴대용 또는 소형으로는 활용이 불가능하다. 상기의 문제를 해결하기 위하여 탄화수소 연료를 산소와 함께 촉매 화학반응에 의하여 불꽃 없이 열을 발생시키는 방법이 공지되었으나, 부산물로서 발생하는 물이 연료에 희석됨으로서 효율이 저하되는 문제가 있었다.
한편 미국특허공보 제6062210호에는 촉매 코어에 미세다공성 폴리테트라플루로르에틸렌(PTFE) 수지 내에 촉매를 구비함으로서 기화된 연료가 촉매에 도달하게 해주며 생성된 물이 촉매와 접촉하는 것을 방지하여 주는 것을 특징으로 하는 촉매히터가 공지되어 있으나, 상기 공지발명은 상기 미세다공성 폴리테트라플루로르에틸렌 수지가 충분한 선택성을 갖고 있지 않아 열효율이 저하되는 단점이 있고, 가 열된 촉매로 인하여 상기 미세 다공성 수지가 변형되는 문제가 있다.
미합중국 공개특허공보 제20040209206호에는 상기의 촉매히터의 단점을 극복하기 위하여 고분자 투과막(Nafion Membrane) 또는 다공성 실리콘 투과막을 채용함으로서 상기 투과막을 선택적으로 투과한 메탄올이 촉매에 접촉되도록 하여 열을 발생시키는 구성의 특징으로 하는 촉매히터가 공지되어 있으나, 통상 촉매 히터의 경우 초기열이 약 230℃정도로 발생하게 되므로 장시간 운전할 때 고분자 투과막이 연료 탱크에 부착되어 있는 접촉면의 높은 열에 서서히 열화되어 메탄올 연료의 누수현상이 발생하거나 투과막의 변형으로 장시간 사용 시 일정한 온도 유지가 곤란한 단점이 있다.
더구나 상기의 문제점은 300℃~400℃의 고온으로 장시간 히터를 안정적으로 운전하는 것에 더욱더 한계를 가져올 수밖에 없으며, 본 발명자는 고분자 투과막인 다공성 투과막은 고온에 장시간 노출될 때 상기와 같은 문제를 극복하고 안정적 운전이 가능한 촉매 히터를 발명하여 특허출원 제2005-0032089호(발명의 명칭:다공성 필터를 이용한 촉매 히터)로 출원한 바 있다.
그러나, 상기의 출원은 촉매의 접촉면적 한계 등의 문제로 인하여 휴대용으로는 일부 제한이 있다.
본 발명은 상기한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 목적은 휴대용으로 적합하며, 장시간 안정적으로 운전할 수 있는 비연소 및 무소음 방식의 촉매히터를 제공하는 것이며, 또한 본 발명의 또 다른 목적은 촉매화학 반응을 효율적으로 하여 반응효율이 좋은 촉매히터를 제공하는 것이며, 또한 해충 박멸기능을 가진 휴대용 히터와 열효율이 뛰어난 난방장치를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 비연소 및 무소음 방식의 촉매히터는 다공성 세라믹체 상에 백금, 팔라듐, 니켈, 루테늄 또는 텅스텐, 또는 그 조합으로부터 선택된 금속으로 코팅되며, 연료가 산소와 비연소 촉매 화학반응에 의하여 발열되도록 하는 발열체와 글라스울, 세라믹 섬유, 세라믹 필터 및 세라믹 종이로부터 선택되며 상기 발열체를 지지하는 발열체 지지부로 구비된 발열부; 글라스울, 세라믹 필터, 세라믹 섬유 및 세라믹 종이로부터 선택되는 연료탱크 충진제와 상기 충진제가 상기 발열부 지지체에 접촉되도록 하는 연료접촉부가 구비된 연료탱크; 로 구성되는 것을 특징으로 하며, 또한 상기 발열체에 공기가 공급되고 발열되도록 타공판이 있는 방열부가 추가로 구비된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 비연소 및 무소음 방식 촉매히터는 발열 온도를 용도에 따라 40℃에서 약1000℃까지 자유롭게 조절 할 수가 있는 촉매 접촉법에 의한 반응열을 이용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 촉매히터의 발열부는 반응촉매로 사용함과 동시에 반응열이 발생하는 위치인 발열체와 상기 발열체를 지지하는 발열체 지지부로 구성된다. 발열체는 본 발명에 따른 촉매히터의 열효율에 가장 중요한 역할을 하는 구성으로서 발열체는 다공성 세라믹체의 표면에 촉매로 사용되는 금속을 코팅한 것이다. 상기 다공성 세라믹은 통상적으로 촉매지지체로서 사용되는 것으로서 구형, 스틱형, 각형 등 어느 형상이건 가능하며, 단위 다공성 세라믹의 크기는 0.5 내지 20mm의 범위의 어느 것이건 가능하다.
다공성 세라믹체는 알루미나, 지르코니아 및 실리카 등으로부터 선택되며 기공의 크기는 대략 1㎛부터 수백 마이크로미터까지 사용이 가능하다.
다공성 세라믹체 표면에는 백금, 팔라듐, 니켈, 루테늄 또는 텅스텐, 또는 그 조합으로부터 선택된 금속으로 코팅하되 다공성 알루미나 세라믹의 강도, 크기, 조성, 흡수성 등을 고려하여 백금(Pt) 혹은 백금/루테늄(Pt/Ru) 및 소량의 니켈(Ni), 아연(Zn) 등의 금속을 첨가할 수 있으며, 백금/루테늄(Pt/Ru) 촉매가 바람직하다. 또한 촉매 히터를 300℃이상 고온 운전을 위해서는 백금/루테늄(Pt/Ru) 촉매량을 증가시키고 부가적으로 팔라듐(Pd)촉매와 니켈(Ni), 아연(Zn)등의 금속을 소량 추가함으로서 연료의 산화반응을 촉진시켜 달성할 수 있다. 상기 발열체는 휴대용 손난로, 대형 히터, 온실 난방용, 음식조리용 히터 등 용도에 따라 사용할 수 있도록 촉매의 종류, 촉매량, 다공성 세라믹의 크기 등을 적절히 선택함으로서 온도를 조절하는 것이 가능하다.
상기 다공성 세라믹체의 금속 촉매 코팅은 일반적인 금속촉매 코팅이면 모두 채용가능하나, 바람직한 코팅 방법은 공기 접촉이 없는 아르곤 가스나 질소가스 상태에서 다공성 세라믹체에 이소프로필알콜을 용매로 사용하여 백금(Pt) 및 백금/루테늄(Pt/Ru) 촉매를 적당한 비율로 하여 슬러리 상태에서 다공성 세라믹체에 흡습과정을 통해 코팅하고 난 후, 일정한 온도에서 건조과정을 거쳐 만들어진다. 이때 공기 접촉을 피하기 위해 글로브박스 내에서 코팅과정을 진행한다.
또다른 코팅 방법은 진공 혼합기를 사용하여 용매와 다공성 세라믹 담채를 넣고 여기에 백금(Pt) 및 백금/루테늄(Pt/Ru) 촉매를 혼합하여 진공상태에서 슬러리를 코팅한다. 또한 진공·건조 과정을 거쳐서 다공성 세라믹 발열체를 제조한다.
본 발명에 따른 비연소 및 무소음 방식의 촉매히터는 연료가 산소와 함께 촉매에 접촉되어 열이 발생하고 부산물로서 이산화탄소와 물이 생성되어 외부로 배출되며, 발생하는 수분이 축적되어 연료와 혼합되면 반응효율이 저하되며 이를 방지하기 위하여 발열부 내에 흡습제가 구비된다. 흡습제는 유기 또는 무기 흡습제 어느 것이건 가능하나, 특히 실리카겔, 산화칼슘(CaO), 산화바륨(BaO), 산화마그네슘(MgO), 산화스트론튬(SrO), 황산리튬(Li2SO4), 황산나트륨(Na2SO4), 황산칼슘(CaSO4), 황산마그네슘(MgSO4), 황산코발트(CoSO4), 황산갈륨(Ga2(SO4)3), 황산티탄(Ti(SO4)2), 황산니켈(NiSO4) 및 혼합물로부터 선택될 수 있으며, 상기 예시된 것 이외에도 수분을 흡수하는 것이면 어느 것이나 채용가능하다. 흡습제가 위치한 촉매 주위의 온도가 100℃ 이상을 유지하게 되므로 실리카겔이 흡수한 물은 다시 외부로 기화되어 배출되게 되어 흡습제는 계속 재활용되게 된다. 상기 흡습제는 세라믹 발열체의 10 내지 70 중량% 함유하는 것이 적절하며, 특히 세라믹 발열체의 20 내지 40 중량% 함유하는 것이 더욱 바람직하며, 20 중량 % 이하이면 적절한 흡습이 이루어지지 않고 40 중량 % 이상이면 반응시 발생하는 수분에 비하여 과다하여 열효율이 저하된다.
발열체 지지부는 발열체와 흡습제를 고정시키는 역할을 함께 하는데, 상기 발열체 지지부는 또한 촉매반응에 의하여 발생된 열을 외부로 전달해 주는 열전달 매체 역할을 함께 수행한다. 발열체 지지부는 고온에서 견딜 수 있는 글라스울, 세라믹 섬유, 세라믹 필터 및 세라믹 종이로부터 선택된다.
상기 발열부의 주변에는 방열부가 구비되며, 상기 방열부는 발열부 커버로 발열부를 보호하는 역할을 함께 하며, 상기 방열부는 열전달 매체로부터 전열되는 열이 외부로 효과적으로 유출되도록 함과 동시에 산소가 외부로부터 공급되도록 하기위하여 스테인리스스틸 메쉬 또는 타공망으로 구비되는 것이 바람직하며, 방열면적을 증가시키기 위하여 방열판 등의 통상적인 열교환기가 추가로 구비될 수 있다. 방열부가 발열부에 밀착되어 있는 정도에 따라 발열 방식은 발열부와 방열부가 직접 밀착되어 있는 직접발열방식과 소정의 공간이 구비되는 간접발열방식으로 나눌 수 있다.
한편, 연료탱크 내에는 연료확산심지가 발열접촉부에 접촉되도록 구비되며, 연료확산심지는 연료의 심지역활을 하는 것이면 어느것이건 가능하며, 바람직 하기로는 합성섬유, 면섬유, 글라스울, 세라믹 필터, 세라믹 섬유 및 세라믹 종이로부터 선택될 수 있다.
상기 발열체에서의 연료의 소모에 따라 연료탱크로부터 발열체에 일정하게 연료가 공급되도록 연료탱크 내에는 연료확산심지가 발열접촉부에 접촉되도록 구비 되며,
상기 연료확산심지는 발열체에서의 연료가 소모됨에 따라 일정량의 연료가 확산작용에 의하여 연료탱크로부터 발열접촉부를 거쳐 발열체에 공급되도록 하는 역할을 함과 동시에 연료탱크에서 연료가 유동되지 않도록 하는 충진제 역할을 한다.
본 발명에 따른 비연소 무소음 촉매 히터에서 사용되는 탄화수소계 또는 수소 및 수소 전구체 등이 가능하나, 바람직하기로는 연료로는 메탄올, 에탄올, 수소, 하이드라이드 화합물로부터 선택되는 것이 바람직하다. 상기 하이드라이드계 연료는 고체연료로서 사용과 휴대가 간편한 장점이 있으며, 수소의 전구체로서 물과 반응하여 하이드라이드로부터 수소를 생성하여 수소가 발열체에 접촉됨으로서 열이 발생하게 된다. 하이드라이드계 연료는 하이드라이드를 함유하는 어떤 화합물이나 가능하나, 가장 많이 사용되는 것은 고체인 리튬보로하이드라이트(LiBH4), 소듐보로하이드라이드(NaBH4), 리튬알미늄하이드라이드(LiAlH4)로부터 선택되는 것이며, 가격과 반응성 및 안정성 등을 고려할 때 소듐보로하이드라이드(NaBH4)가 가장 바람직하다. 상기 하이드라이드 연료는 카트리지형으로 구비될 수 있으며, 하이드라이드계 연료를 사용할 경우 하이드라이드계 연료가 물과 반응에 의하여 수소가 생성되도록 물 저장 탱크와 물 투입 조절수단이 함께 구비되어야 한다.
한편 많은 양의 열에너지가 필요한 경우 발열부를 분리하여 복수의 영역으로 구비할 수 있으며, 이때에는 상기 발열부 사이를 이격되도록 하여 공간부를 구비함으로서 발열부에 연료와 산소가 효율적으로 접촉되도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 비연소 및 무소음 방식의 촉매히터는 휴대가 간편하고 크기가 작아서 상기 촉매히터의 발열부에 해충박멸용 훈증매트 또는 훈증액이 접촉되도록 하여 해충 박멸용 장치로 응용이 가능하다. 종래의 해충박멸용 장치는 전기에너지에 의한 발열이기 때문에 휴대용이 불가능하였으나, 본 발명에 따른 히터를 활용하면 야외에서도 해충박멸 장치로서 사용가능하다.
해충박멸용 훈증매트 또는 훈증액은 상용으로 판매되는 것에 적합하도록 히터 발열부에의 접촉부를 적절히 변형함으로서 손쉽게 응용할 수 있으며, 특히 훈증액을 사용할 경우 훈증액과 발열부 사이에 훈증액 연료확산심지를 구비하여 본 발명에 따른 촉매 히터의 발열부에 훈증액이 지속적으로 공급되도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 비연소 및 무소음 방식의 촉매히터는 주거 난방장치 및 온실 및 동물사육장 등의 난방장치로서 다양하게 적용 가능하며, 이 경우 촉매히터와 함께 난방수 탱크, 난방수 순환라인 및 난방수 순환 펌프가 구비되고, 상기 물탱크로부터 난방수 순환 펌프에 의하여 순환되는 난방수가 상기 촉매히터의 발열부에서 가열되어 순환되도록 함으로서 전기가열에 의한 난방시 전자파에 의한 피해를 피할 수 있으며, 연소식 난방장치의 화재위험을 방지할 수 있다. 특히 식물을 조기 발육시키는 온실의 경우에 온수순환관이 식물의 뿌리 아래 토양에 지나가도록 함으로서 토양의 온도를 일정하게 유지할 수 있는 장점이 있으며, 상기의 난방장치를 이용하면 갑작스런 정전으로 인한 냉해 피해를 방지할 수 있는 장점이 있다. 또한 본 발명에 따른 난방장치는 난방수 순환관을 침대 바닥에 구비하거나 주거공간의 바닥에 구비함으로서 온돌 방식의 난방장치로서 활용하는 것도 본 발명의 범위 내이다.
이하 첨부한 도면을 바탕으로 본 발명에 따른 촉매 히터의 실시예를 설명하나, 본 발명이 그들에 한정됨을 의미하는 것은 아니다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 간접가열방식의 휴대형 촉매 히터로서 휴대용 손난로(Warm Heater or Hand Heater)에 적용한 것으로 다공성 촉매 세라믹(알루미나 세라믹)에 백금/루테늄(Pt/Ru) 촉매를 코팅한 구형 알루미나 세라믹(2~4mm)을 이용하여 발열부(4)에 세라믹 발열체(3)를 고정하고 하부는 연료탱크(8)와 간접 혹은 직접 접촉을 구분할 수 있는 발열체 지지부(9)로서 엷은 금속 타공망이나 세라믹 종이로 구분하고 연료탱크(8) 하부 내에는 연료의 출렁거림을 막기 위하여 탈지면 혹은 스폰지, 글라스울 등의 연료통 충진제(7)로 연료통 부피만큼 채운다.
발열부(4) 상부는 외부로부터의 공기 공급과 방열을 위하여 적당한 크기로 타공을 한 방열부(1)가 구비되어 있다. 연료 주입구(6)는 연료탱크(8) 상부에 위치하며, 또한 수분 흡수를 위해 흡습제(5)를 세라믹 발열체(3) 중량대비 20 내지 40%정도 같이 혼합하여 고정시킨다. 이때 온도 조절은 세라믹 발열체(3)의 수량으로 가능하며 상대적으로 수량의 증감에 따라서 발열 지속 시간에 영향이 있다.
도 2는 훈증기, 다리미 등에 사용가능한 본 발명에 따른 직접가열방식의 촉매 히터로서 적용하는 예이다. 세라믹 발열체(3)는 백금(Pt) 혹은 백금/루테늄(Pt/Ru)으로 코팅되어 구비되어 있고, 흡습제(5)는 이때 발생하는 물을 조절하는 역할을 한다. 직접 열을 전열시키는 직접 발열부(4)는 앞에서 서술한 다른 도면과 달리 발열체(3)에 또 다른 방열판을 커버로 씌우지 않으며, 자연확산으로 연료가 공급되는 연료접촉부(10)가 있다. 또한 연료탱크(8)와 연료 충진제(11)를 세라믹 페이퍼로 사용하였으며, 연료 주입구(6)는 연료탱크(8)의 하부에 구비되어 있다. 직접 발열 전달 장치는 휴대가 간편하고 전원 공급이 없는 곳에서도 사용할 수가 있는 장점이 있다.
도 3은 직접 발열부(11)가 상부에 위치하지 않고 측면에서 발열하도록 세라믹발열체(3)를 고정한 형태이며, 연료주입구(6)와 연료탱크(8) 및 연료탱크 충진제(7)로 구성되어 있다.
도4는 본 발명에 따른 면상 발열히터의 구조로서 넓은 면을 발열할 때 면상 발열부(12)를 다중으로 셋팅 할 수 있도록 구성되어 있다. 연료주입구(6)와 연료탱크(8) 및 연료 충진제(7)로 구성 되어 있으며, 특히 면상 발열 장치는 두께를 최저 5mm까지 얇게 할 수 있어 다양한 용도로서 응용이 가능하다.
도 5는 본 발명에 따른 해충박멸용 훈증매트(13)가 구비된 휴대용 해충 박멸기이다. 일반적으로 모기 훈증기는 약 5W 정도의 전원을 공급하여 모기매트를 발열시킨다. 본 발명에 따른 촉매히터에 상업용으로 판매되는 훈증매트(13)의 크기와 동일한 크기의 매트 삽입구(14)를 구비하여 훈증 매트(13)가 삽입되어 지속적으로 해충 박멸 훈증기체가 발생하도록 한 장치로서 도 5에 도시된 바와 같은 촉매히터를 이용한 훈증기는 전원 공급이 필요하지 않은 완전한 휴대용이며, 이때 점화나 불꽃 없이 사용할 수 있다는 장점이 있다.
상기 도 1 내지 도 5는 메탄올을 연료로 사용한 예이다.
도 6은 고체연료로서 소듐보로하이드라이드(NaBH4)를 사용하는 촉매 히터의 구성도이다. 상기 고체연료 촉매히터는 고체연료(16)(NaBH4)를 포함한 카트리지(15)와 다공성 멤브레인(17)으로 구성되어 있고, 촉매 히터의 연료공급부에 고체연료 카트리지(15)를 삽입하여 고체 연료통 커버(18)로 고정한다. 이때 고체연료(16) 자체는 수소를 발생시키지 않으므로 수소발생을 위해 물을 주입구(20)에 약간 주입하면 하이드라이드 화합물인 NaBH4가 물과 반응하여 수소를 발생시키고 발생된 수소는 다공성 세라믹 발열체(3)에 접촉하면서 촉매화학반응에 의하여 발열을 시작한다. 이때는 순수한 물만 부산물로 발생하여 공기 중으로 증발하게 되며, 수분 조절을 위해 흡습제(5)를 세라믹 발열체(3)와 같이 혼합시킨다. 수소와 세라믹 발열체(3) 사이에 스테인레스 스틸 타공망(21)을 집어넣고 물 저장탱크(19)에 약간의 물을 주입하면 수소 발생하게 된다. 이때 물과 고체연료량을 적당히 혼합하면 수소 발생시간을 조절할 수 있다. 발열을 하기 위하여 상부는 타공망(23)과 타공망 지지대(22)로 구성되며, 타공망(22)에 있는 공기구멍(24)은 공기의 유입을 원활하도록 도와준다.
도 7은 고정형에 적용할 수 있는 장치로서 본 발명에 따른 복수의 발열부(4)와 수소 발생기(Hydrogen Generator)(25)가 구비되는 또 다른 촉매 히터의 예이다. 상기 촉매 히터는 수소 발생기(Hydrogen Generator)(25)를 이용하여 발생한 수소를 연료관(28)을 통하여 발열체(3)로 공급하여 발열하는 것으로서 일정량의 증류수(26)를 수소 발생기(25)에 공급함으로서 발생된 수소가 세라믹 발열체(3)에 접촉하면서 발열부(4)에서 열이 발생한다. 이때 수소와 세라믹 발열체(3)가 접촉할 수 있는 접촉공간(27)을 발열부(4)와 발열부(4)를 이격시킴으로서 수소와 산소의 접촉이 원활하게 하는 것이 바람직하다.
도8은 본 발명에 따른 면상의 촉매 히터 상에 유연성이 있는 천(29)을 본 발명에 따른 촉매 히터 상면에 구비한 난방장치이며, 발열부(4)와 다공성 세라믹 발열체(3)가 포켓형태로 구성되어 있다. 연료탱크(8) 내부에는 연료 충진제(7)가 구비되어 있으며, 연료탱크(8) 측면에 실리콘막과 알루미늄 호일(30)을 접착하고 열에 강한 내열성섬유(37)를 하부에 접착시켰다.
도 9는 본 발명에 다른 히터를 이용한 훈증액(33)을 사용한 액체훈증 장치로서 모기 훈증액 탱크(32)에 연료확산심지(34)를 삽입하고, 다른 한쪽은 다공성 세라믹 발열체(3)를 발열부(4)에 삽입한 다음 고정시켜서 자연확산에 의한 전원장치 없이 휴대용으로 사용할 수 있도록 제조된 것이다.
도 10은 본 발명에 따른 촉매히터와 물 순환관이 구비된 온실 난방장치의 구성도이다. 현재 온실에서의 겨울철 난방 유지는 주로 경유를 사용하며, 경유를 사용하는 온실에서는 식물의 발육 성장을 위하여 이산화탄소(CO2) 가스를 별도로 공급해 주고 있다. 그러나 도10에 적용한 발열 난방 장치는 메탄올을 연료로 사용함으로써 이때 자동적으로 발생하는 물과 이산화탄소(CO2)의 부산물로 이산화탄소(CO2)의 공급에 대한 문제를 해결한 것이다. 즉 별도의 이산화탄소 공급을 하지 않기 때문에 유지비 절감의 효과가 있다. 또한 메탄올을 경유대신 연료로 사용함으로써 연료 가격이 저렴하고, 유지 관리비가 저렴하다는 장점이 있으며, 경유 사용 시 발생하는 배출가스 오염에 따른 문제도 자동적으로 해결이 될 수 있는 효과가 있다. 도10의 구성도를 보면 연료탱크(8)에서 공급되는 연료는 세라믹 발열체(3)와 공기 유입구(36)에서 공기와 접촉하여 열을 발생시켜, 난방수 저장탱크(37)의 난방수(37a)를 가열한 다음, 상기 가열된 난방수(37a)를 난방수 순환펌프(44)를 이용하여 난방수 유로(41)를 통해 식물 뿌리(42) 밑으로 순환시켜 토양의 온도를 적절히 유지시켜 주게 된다. 이때 공기 유량 스위치(38)로 공기 유입량을 조절하여 다공성 세라믹 발열체(3)의 발열 온도를 조절하며 배출구(39)를 통하여 식물에 공급할 이산화탄소량을 조절할 수 있으며, 또한 가열된 난방수(37a)가 식물뿌리(42)를 통과하고 난 후, 온도가 떨어진 냉각된 냉각수(42a)는 냉각수 저장 탱크(43)로 보내지고, 다시 난방수 순환관(45)을 통해 가열된 난방수(37a)로 만들어져서 반복적으로 식물의 온도를 유지시킬 수 있게 된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 촉매 히터는 연소에 의한 히터가 아니어서 안전하며, 휴대가 간편하고, 온도조절이 용이하며, 경제성이 있는 장점이 있다. 또한 연료의 지속적인 공급으로 장시간 운전이 가능하고, 휴대용, 비상용, 군용, 농업용 및 가정용 난방에 필요한 열원을 확보할 수가 있으며, 배출가스에 의한 오염이 없는 효과가 있다. 또한 해충박멸 장치, 각종 난방장치에 적용할 수 있는 장점 이 있다.

Claims (20)

  1. 연료탱크 및 발열부로 이루어진 불꽃이 발생하지 않는 비연소 및 무소음 방식의 촉매히터에 있어서,
    상기 연료탱크는 상기 발열부로 연료를 공급하는 연료확산심지;와 상기 연료확산심지가 상기 발열부에 접촉되어 연료확산심지로부터 연료가 발열부에 공급되도록 하는 연료접촉부;
    상기 발열부는 연료탱크로부터 공급되는 연료와 접촉하여 산소와 불꽃이 발생하지 않는 비연소 촉매 화학반응에 의한 발열반응이 이루어지도록 다공성 세라믹체 상에 백금, 팔라듐, 니켈, 루테늄 및 텅스텐으로부터 선택된 금속으로 코팅된 발열체; 및 상기 발열체에서 비연소 촉매 화학반응 시 발생하는 수분을 제거하는 흡습제; 상기 발열체 및 흡습제 주위에 구비되어 상기 발열체 및 흡습제를 지지하며, 상기 연료접촉부를 통하여 공급된 연료가 상기 발열체에 확산되도록 하는 글라스울, 세라믹 섬유, 세라믹 필터 및 세라믹 종이로부터 선택되는 발열체 지지부; 로 이루어지는 것을 특징으로하는 비연소 및 무소음 방식의 촉매히터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 연료확산심지는 면섬유, 합성섬유, 글라스울, 세라믹 필터, 세라믹 섬유 및 세라믹 종이로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 비연소 및 무소음 방식의 촉매히터.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 다공성 세라믹체는 0.5 내지 50mm 크기의 구형, 스틱형, 각형인 것을 특징으로 하는 비연소 및 무소음 방식의 촉매히터.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 발열체에 공기가 공급되고 발열되도록 타공망이 있는 방열부가 구비된 것을 특징으로 하는 비연소 및 무소음 방식의 촉매히터.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 흡습제는 실리카겔, 산화칼슘(CaO), 산화바륨(BaO), 산화마그네슘(MgO), 산화스트론튬, (SrO), 황산리튬(Li2SO4), 황산나트륨(Na2SO4), 황산칼슘(CaSO4), 황산마그네슘(MgSO4), 황산코발트(CoSO4), 황산갈륨(Ga2(SO4)3), 황산티탄(Ti(SO4)2), 황산니켈(NiSO4)로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 비연소 및 무소음 방식의 촉매히터.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 흡습제는 세라믹 발열체의 10 내지 70 중량% 함유하는 것을 특징으로 하는 비연소 및 무소음 방식의 촉매히터.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 흡습제는 세라믹 발열체의 20 내지 40 중량% 함유하는 것을 특징으로 하는 비연소 및 무소음 방식의 촉매히터.
  9. 삭제
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 연료는 메탄올, 에탄올, 수소, 하이드라이드로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 비연소 및 무소음 방식의 촉매히터.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 연료탱크가 카트리지 형인 것을 특징으로 하는 비연소 및 무소음 방식의 촉매히터.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 하이드라이드는 LiBH4, NaBH4 또는 LiAlH4로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 비연소 및 무소음 방식의 촉매히터.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 하이드라이드 연료는 카트리지형으로 구비되는 것을 특징으로 하는 비연소 및 무소음 방식의 촉매히터.
  14. 삭제
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 발열부는 복수개로 구비되며 발열부와 발열부 사이에는 이격된 공간부가 구비되는 것을 특징으로 하는 비연소 및 무소음 방식의 촉매 히터.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
KR1020050050652A 2005-06-14 2005-06-14 비연소 및 무소음 방식의 촉매히터 KR100727624B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050050652A KR100727624B1 (ko) 2005-06-14 2005-06-14 비연소 및 무소음 방식의 촉매히터

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050050652A KR100727624B1 (ko) 2005-06-14 2005-06-14 비연소 및 무소음 방식의 촉매히터

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060130274A KR20060130274A (ko) 2006-12-19
KR100727624B1 true KR100727624B1 (ko) 2007-06-13

Family

ID=37810725

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050050652A KR100727624B1 (ko) 2005-06-14 2005-06-14 비연소 및 무소음 방식의 촉매히터

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100727624B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101379329B1 (ko) * 2012-02-06 2014-03-31 최근동 휴대용 손 난로

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100891491B1 (ko) * 2007-03-23 2009-04-06 목포도시가스(주) 비연소 비점화식 촉매히터를 이용한 발전시스템
CN102944013A (zh) * 2012-11-27 2013-02-27 江苏中靖新能源科技有限公司 一种氢能非点火式催化剂加热系统

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6042550A (ja) 1983-08-15 1985-03-06 Susumu Nakagawa 湯沸し器
JPS6186510A (ja) 1984-10-02 1986-05-02 Hakukin Kairo Kk かいろ
EP0277875A1 (fr) 1987-01-29 1988-08-10 Produits Berger S.A. Brûleur à combustion catalytique
JP2001104105A (ja) * 1999-10-12 2001-04-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd 暖房寝具
US6537061B1 (en) 1998-06-04 2003-03-25 Produits Berger Catalytic afterburner and bottle equipped with same
KR20050005706A (ko) * 2003-06-27 2005-01-14 프로뒤 베르제 다공성 물질로 제조된 촉매 연소 버너 및 그러한 버너가장착된 플라스크

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6042550A (ja) 1983-08-15 1985-03-06 Susumu Nakagawa 湯沸し器
JPS6186510A (ja) 1984-10-02 1986-05-02 Hakukin Kairo Kk かいろ
EP0277875A1 (fr) 1987-01-29 1988-08-10 Produits Berger S.A. Brûleur à combustion catalytique
US6537061B1 (en) 1998-06-04 2003-03-25 Produits Berger Catalytic afterburner and bottle equipped with same
JP2001104105A (ja) * 1999-10-12 2001-04-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd 暖房寝具
KR20050005706A (ko) * 2003-06-27 2005-01-14 프로뒤 베르제 다공성 물질로 제조된 촉매 연소 버너 및 그러한 버너가장착된 플라스크

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101379329B1 (ko) * 2012-02-06 2014-03-31 최근동 휴대용 손 난로

Also Published As

Publication number Publication date
KR20060130274A (ko) 2006-12-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2008539790A5 (ja) 液体ケミカル供給システム
US7708553B2 (en) Membrane catalytic heater
US7771663B2 (en) Catalytic combustors keeping contained medium warm in response to hydrostatic valve
US10309646B2 (en) Membrane catalytic heater
KR100566966B1 (ko) 하니컴 또는 메탈 메쉬를 이용한 촉매 히터
JP2012514176A (ja) ジェットキャビティ触媒加熱装置
KR100727624B1 (ko) 비연소 및 무소음 방식의 촉매히터
CA1051769A (en) Catalytic fuel combustion apparatus and method and catalyst therefor
JP2006506793A (ja) Ｐｅｍ燃料電池電力プラントにおけるアノード排出ガス流を燃焼するバーナ
KR100657548B1 (ko) 수소를 열원으로 하는 보일러 시스템
CA2789708C (en) A device for transferring heat and a related means of triggering a controlled combustion
JP2006144870A (ja) 燃料カートリッジおよびこれを用いた燃料電池システム
KR20120083975A (ko) 과산화수소수 분해를 이용한 산소발생 가습기
KR100529155B1 (ko) 다공성 필터를 이용한 촉매 히터
US20100313869A1 (en) Catalytic reactor hetero-structure and applications
CN107188120A (zh) 利用催化室的氢生成装置
CN107188119A (zh) 利用催化剂和废热的氢生成装置
JPS6070024A (ja) 液化ガス式薬剤加熱蒸散装置
KR100657547B1 (ko) 수소를 열원으로 하는 히팅시스템 및 이를 이용한 히터
DE4032247C2 (ko)
KR20170076233A (ko) 다공성 발열체막을 포함하는 수소 보일러
JP2000184843A (ja) 害虫防除方法およびそれに用いられる害虫防除装置
JPH0128862B2 (ko)
US20110017839A1 (en) Fragrance diffusion device
JPS5935738A (ja) 暖房装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120521

Year of fee payment: 6

LAPS Lapse due to unpaid annual fee