KR100820146B1 - Hydric catalyst combustion burner - Google Patents

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Abstract

본 발명의 연료 전지 시스템의 수소 촉매 연소 버너는 내부 공간을 갖도록 형성된 버너 바디와, 상기 버너 바디로 공기가 공급되는 공기 유로와, 상기 버너 바디에 장착되며 외부에서 공급되는 수소 연료를 버너 바디의 내부 공간에 분사시키는 수소 분사유닛과, 상기 버너 바디의 내부 공간에 구비되며 상기 수소 분사유닛에서 분사되는 수소 연료와 상기 공기 유로로 공급되는 공기 중의 산소와 화학 반응을 일으키면서 수소 연료를 연소시키는 촉매 부재를 포함하여 구성된다. 이로 인하여, 수소 연료를 연소시켜 열 에너지를 발생시키고, 아울러 가정용 연료 전지 시스템에 구비되어 연료 전지와 함께 가정에 열 에너지를 공급하게 됨으로써 가정에 필요로 하는 열 에너지를 안정적으로 공급할 수 있도록 한 것이다.The hydrogen catalytic combustion burner of the fuel cell system of the present invention includes a burner body formed to have an inner space, an air flow path through which air is supplied to the burner body, and hydrogen fuel mounted on the burner body and supplied from the outside of the burner body. Hydrogen injection unit for injecting into the space, the catalyst member which is provided in the internal space of the burner body and combusts the hydrogen fuel while causing a chemical reaction with the hydrogen fuel injected from the hydrogen injection unit and oxygen in the air supplied to the air flow path It is configured to include. As a result, the hydrogen fuel is burned to generate heat energy, which is provided in the home fuel cell system to supply heat energy to the home together with the fuel cell, thereby stably supplying heat energy required for the home.

Description

수소 촉매 연소 버너{HYDRIC CATALYST COMBUSTION BURNER}Hydrogen Catalytic Combustion Burner {HYDRIC CATALYST COMBUSTION BURNER}

도 1은 본 발명의 수소 촉매 연소 버너의 일실시예를 도시한 단면도,1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a hydrogen catalytic combustion burner of the present invention;

도 2는 상기 수소 촉매 연소 버너를 구성하는 수소 분사유닛을 도시한 사시도,2 is a perspective view showing a hydrogen injection unit constituting the hydrogen catalytic combustion burner,

도 3은 상기 수소 촉매 연소 버너를 구성하는 촉매 부재 및 촉매 지지 유닛을 분해하여 도시한 사시도,3 is an exploded perspective view illustrating a catalyst member and a catalyst support unit constituting the hydrogen catalytic combustion burner;

도 4는 상기 수소 촉매 연소 버너의 작동 상태를 도시한 단면도.4 is a sectional view showing an operating state of the hydrogen catalytic combustion burner.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **** Description of symbols for the main parts of the drawing **

100; 버너 바디 200; 수소 분사유닛100; Burner body 200; Hydrogen injection unit

210; 유입관 221; 분사공210; Inlet 221; Jet hole

220; 노즐 230; 제어 유닛220; Nozzle 230; Control unit

300; 촉매 부재 400; 촉매 지지유닛300; Catalyst member 400; Catalyst Support Unit

410; 제1 지지망 420; 제2 지지망410; First support network 420; 2nd support network

500; 상부 케이스 600; 열교환기500; Upper case 600; heat transmitter

610; 배기관 620; 배기 팬610; Exhaust pipe 620; Exhaust fan

본 발명은 수소 촉매 연소 버너에 관한 것으로, 특히 수소 연료를 연소시켜 열 에너지를 발생시키고, 아울러 가정용 연료 전지 시스템에 구비되어 연료 전지와 함께 가정에 열 에너지를 공급할 수 있도록 한 수소 촉매 연소 버너에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hydrogen catalytic combustion burner, and more particularly, to a hydrogen catalytic combustion burner which generates heat energy by burning hydrogen fuel, and which is provided in a home fuel cell system to supply heat energy to a home together with a fuel cell. will be.

에너지원으로 주로 사용되고 있는 오일은 환경을 오염시키는 주요인이 될 뿐만 아니라 폭발적인 수요의 증가로 인하여 매장량의 한계성을 드러내고 있다. 이와 같은 화석 연료를 대체하기 위한 대안으로 연료 전지의 개발이 진행되고 있다.Oil, which is mainly used as an energy source, is not only a major contaminant in the environment, but also shows a limit of reserves due to the explosive increase in demand. Development of a fuel cell as an alternative to replace such fossil fuel is in progress.

연료 전지는 화학적 에너지를 직접 전기 에너지로 전환시키는 것으로, 수소를 포함하는 연료가 지속적으로 공급됨과 동시에 산소가 포함된 공기가 지속적으로 공급되고 그 공급되는 수소와 산소의 전기 화학적 반응을 거쳐 반응 전후의 에너지 차를 전기 에너지로 직접 변환시키고, 또한 반응열과 부산물 등을 발생시킨다. The fuel cell converts chemical energy directly into electrical energy. The fuel containing hydrogen is continuously supplied, and the air containing oxygen is continuously supplied, and the electrochemical reaction between the supplied hydrogen and oxygen is carried out before and after the reaction. It directly converts the energy difference into electrical energy and generates reaction heat and by-products.

이와 같은 연료 전지는 자동차에 적용되는 자동차용 연료 전지와, 가정용 에너지 공급원으로 적용되는 가정용 연료 전지, 노트북 컴퓨터 등에 적용되는 소형 연료 전지 등과 같이 그 적용 분야에 따라 종류가 다양하며, 또한 그 적용 분야가 보다 다양해지고 있다.Such fuel cells vary in their application fields, such as automotive fuel cells applied to automobiles, domestic fuel cells applied as household energy sources, and small fuel cells applied to notebook computers. It is becoming more diverse.

가정의 에너지원으로 적용되는 가정용 연료 전지 시스템의 경우 그 연료 전지에서 발생되는 전기 에너지를 가정에서 사용되는 조명 기기, 냉장고, 에어컨, 텔레비젼 등에 공급하고, 그 연료 전지에서 발생되는 반응열을 온수 및 난방에 사용하게 된다.In the case of a domestic fuel cell system applied as an energy source for a home, electric energy generated from the fuel cell is supplied to lighting devices, refrigerators, air conditioners, and televisions used in homes, and the reaction heat generated from the fuel cell is applied to hot water and heating. Will be used.

그리고 가정용 연료 전지 시스템은 수소의 공급을 쉽고 원활하게 하기 위하여 가정으로 공급되는 액화천연가스를 개질하여 생성된 수소를 공급하도록 연구 개발되고 있다. 그 액화천연가스는 연료 전지 시스템을 구성하는 개질기를 통해 개질된다.In addition, the domestic fuel cell system has been researched and developed to supply hydrogen generated by reforming liquefied natural gas supplied to a home in order to easily and smoothly supply hydrogen. The liquefied natural gas is reformed through a reformer constituting the fuel cell system.

한편, 가정용 연료 전지 시스템의 연구 개발 과제 중의 하나로 그 연료 전지 시스템을 구성하는 연료 전지에서 발생되는 반응열을 효과적으로 가정의 온수나 난방용으로 사용하는 것이다. 보통, 여름철에는 온수를 사용하거나 난방을 하는 경우가 매우 드물기 때문에 온수나 난방에 필요로 하는 열 에너지의 공급이 적고, 겨울철의 경우 온수나 난방의 사용이 많기 때문에 온수나 난방에 필요로 하는 열 에너지의 공급이 많게 된다. 이로 인하여, 겨울철의 경우 가정에 설치되는 연료 전지 시스템의 연료 전지에서 발생되는 반응열로 가정에서 필요로 하는 온수나 난방을 공급하기에 부족한 경우가 발생된다. 특히, 가정에서 급탕을 필요로 할 경우 그 수요에 맞게 급탕을 제공하는 데 한계성이 있다.On the other hand, one of the research and development tasks of the domestic fuel cell system is to effectively use the heat of reaction generated from the fuel cell constituting the fuel cell system for domestic hot water or heating. In general, the use of hot water or heating is very rare in summer, so the supply of heat energy required for hot water or heating is small, and in the winter, the use of hot water or heating often requires hot water or heating. There will be a lot of supplies. As a result, in the case of winter, the reaction heat generated from the fuel cell of the fuel cell system installed in the home is insufficient to supply hot water or heating required by the home. In particular, when a hot water supply is required at home, there is a limit in providing a hot water supply according to the demand.

상기한 바와 같은 점을 감안하여 고안한 본 발명의 목적은 수소 연료를 연소시켜 열 에너지를 발생시키고, 아울러 가정용 연료 전지 시스템에 구비되어 연료 전지와 함께 가정에 열 에너지를 공급할 수 있도록 한 수소 촉매 연소 버너를 제공함에 있다.An object of the present invention devised in view of the above-described points is to produce hydrogen energy by burning hydrogen fuel, and also to provide a hydrogen fuel combustion system provided in a domestic fuel cell system to supply heat energy to a home together with a fuel cell. In providing a burner.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 내부 공간을 갖도록 형 성된 버너 바디와, 상기 버너 바디로 공기가 공급되는 공기 유로와, 상기 버너 바디에 장착되며 외부에서 공급되는 수소 연료를 버너 바디의 내부 공간에 분사시키는 수소 분사유닛과, 상기 버너 바디의 내부 공간에 구비되며 상기 수소 분사유닛에서 분사되는 수소 연료와 상기 공기 유로로 공급되는 공기 중의 산소와 화학 반응을 일으키면서 수소 연료를 연소시키는 촉매 부재를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 수소 촉매 연소 버너가 제공된다.In order to achieve the object of the present invention as described above, a burner body formed to have an inner space, an air flow path through which air is supplied to the burner body, and hydrogen fuel mounted on the burner body and supplied from the outside of the burner body. A catalyst that burns hydrogen fuel while causing a chemical reaction with a hydrogen injection unit for injecting into an inner space and an internal space of the burner body and injecting hydrogen fuel from the hydrogen injection unit with oxygen in the air supplied to the air passage. A hydrogen catalytic combustion burner is provided, comprising a member.

이하, 본 발명의 수소 촉매 연소 버너를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the hydrogen catalytic combustion burner of the present invention will be described according to the embodiment shown in the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 수소 촉매 연소 버너의 일실시예를 도시한 단면도이다. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a hydrogen catalytic combustion burner of the present invention.

이에 도시한 바와 같이, 상기 수소 촉매 연소 버너는 버너 바디(100)에 수소 연료를 분사시키는 수소 분사유닛(200)이 구비된다. As shown in the drawing, the hydrogen catalytic combustion burner includes a hydrogen injection unit 200 for injecting hydrogen fuel into the burner body 100.

상기 버너 바디(100)는 일정 길이를 가지는 원통 형태로 형성되는 원통부(110)와 상기 원통부(110)의 외경보다 큰 외경을 가지며 그 원통부(110)의 하면에 결합되는 하면판부(120)를 포함하여 이루어진다. The burner body 100 has a cylindrical portion 110 having a cylindrical shape having a predetermined length and an outer diameter greater than the outer diameter of the cylindrical portion 110, and a lower plate portion 120 coupled to the lower surface of the cylindrical portion 110. )

상기 수소 분사유닛(200)은 일정 길이를 가지며 수소 연료가 유동하는 유입관(210)과, 상기 유입관(210)과 연결되며 상기 버너 바디(100)의 내부 공간에 위치하여 그 유입관(210)으로 유입되는 수소 연료를 버너 바디(100)의 내부 공간에 분사시키는 노즐(220)을 포함하여 이루어진다. 상기 수소 분사유닛(200)은 그 노즐(220)이 상기 버너 바디(100)의 원통부(110) 내부 공간에 위치하도록 그 유입관(210)이 상기 버너 바디(100)의 하면판부(120)에 관통 결합됨이 바람직하다.The hydrogen injection unit 200 has a predetermined length and is connected to the inlet pipe 210, through which the hydrogen fuel flows, and connected to the inlet pipe 210 and located in the inner space of the burner body 100, and the inlet pipe 210 of the hydrogen injection unit 200. It comprises a nozzle 220 for injecting the hydrogen fuel flowing into the inner space of the burner body (100). The hydrogen injection unit 200 has the inlet pipe 210 of the lower plate 120 of the burner body 100 so that the nozzle 220 is located in the inner space of the cylindrical portion 110 of the burner body 100. It is preferable to penetrate through.

상기 노즐(220)은 상기 유입관(210)으로 유입되는 수소 연료가 그 유입관(210)의 길이방향에 대하여 경사지게 상기 버너 바디(100)의 내부 공간에 분사되도록 형성되는 것이 바람직하다. 상기 노즐(220)의 일예로, 도 2에 도시한 바와 같이, 그 노즐(220)는 원추 형태로 형성되되 그 꼭지점 부분이 평면으로 형성되며 그 경사면에 다수개의 분사공(221)들이 형성되어 이루어진다. 즉, 상기 유입관(210)이 연결되는 장경판부(222)와, 그 장경판부(222)보다 외경이 작으며 그 장경판부(222)와 일정 거리를 두고 위치하는 단경판부(223)와, 그 장경판부(222)와 단경판부(223)을 연결하는 원추부(224)와 그 원추부(224)에 관통 형성되는 다수 개의 분사공(221)들로 이루어진다.The nozzle 220 is preferably formed such that the hydrogen fuel flowing into the inlet pipe 210 is injected into the inner space of the burner body 100 inclined with respect to the longitudinal direction of the inlet pipe 210. As an example of the nozzle 220, as shown in FIG. 2, the nozzle 220 is formed in a cone shape, and a vertex portion thereof is formed in a plane, and a plurality of injection holes 221 are formed on an inclined surface thereof. . That is, the long diameter plate portion 222 to which the inlet pipe 210 is connected, the outer diameter is smaller than the long diameter plate portion 222 and the short diameter plate portion 223 positioned at a predetermined distance from the long diameter plate portion 222, and It consists of a cone portion 224 connecting the long diameter plate portion 222 and the short diameter plate portion 223 and a plurality of injection holes 221 formed through the cone portion 224.

상기 수소 분사유닛(200)의 유입관(210)에 수소 연료의 흐름을 제어하는 제어 유닛(230)이 장착되며, 그 제어 유닛은 개폐 밸브 등이 될 수 있고, 그 제어 유닛(230)은 버너 바디(100)의 외부에 위치하도록 그 유입관(210)에 장착된다. 상기 유입관(210)은 가정으로 공급되는 액화천연가스를 개질시켜 수소를 발생시키는 개질기(미도시)와 연결된다. 상기 개질기는 가정용 연료 전지 시스템을 구성하는 개질기임이 바람직하다.The inlet pipe 210 of the hydrogen injection unit 200 is equipped with a control unit 230 for controlling the flow of hydrogen fuel, the control unit may be an on-off valve or the like, the control unit 230 is a burner It is mounted to the inlet pipe 210 so as to be located outside the body 100. The inlet pipe 210 is connected to a reformer (not shown) for generating hydrogen by reforming liquefied natural gas supplied to a home. The reformer is preferably a reformer constituting a domestic fuel cell system.

상기 유입관(210)으로 유입되는 수소 연료는 노즐(220)로 유입되며 그 노즐(220)로 유입된 수소 연료는 원추부(224)의 분사공(221)들을 통해 상기 버너 바디(100)의 내부 공간으로 분사된다.Hydrogen fuel flowing into the inlet pipe 210 flows into the nozzle 220 and the hydrogen fuel flowing into the nozzle 220 passes through the injection holes 221 of the cone portion 224 of the burner body 100. It is injected into the inner space.

상기 버너 바디(100)의 내부에 수소 연료와 공기 중의 산소와 화학반응을 일으키면서 수소 연료를 연소시키는 촉매 부재(300)가 구비되며, 그 촉매 부재(300) 는 상기 수소 분사유닛(200)의 상측에 위치하게 된다.The burner body 100 is provided with a catalyst member 300 for burning a hydrogen fuel while causing a chemical reaction with hydrogen fuel and oxygen in the air, the catalyst member 300 of the hydrogen injection unit 200 It is located on the upper side.

상기 촉매 부재(120)의 일예로, 그 촉매 부재(120)는 섬유 형태의 감마알루미나(γ-Al2O3) 담체에 백금(Pt)이 담지된 형태로 이루어진다.In one example of the catalyst member 120, the catalyst member 120 is made of a form in which platinum (Pt) is supported on a gamma alumina (γ-Al 2 O 3 ) carrier in the form of a fiber.

상기 촉매 부재(300)는 상기 버너 바디(100)에 장착되는 촉매 지지 유닛(400)에 의해 지지되는 것이 바람직하다.The catalyst member 300 is preferably supported by a catalyst support unit 400 mounted to the burner body 100.

상기 촉매 지지 유닛(400)은, 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 수소 분사유닛(200)과 인접한 촉매 부재(300)의 하면을 지지하는 제1 지지망(410)과, 상기 제1 지지망(410)의 반대편에 위치하여 그 제1 지지망(410)과 함께 촉매 부재(300)를 감싸는 제2 지지망(420)을 포함하여 구성됨이 바람직하며, 그 촉매 지지 유닛(400)은 버너 바디(100)의 원통부(110) 내주면에 고정 결합된다.As shown in FIG. 3, the catalyst support unit 400 includes a first support network 410 for supporting a lower surface of the catalyst member 300 adjacent to the hydrogen injection unit 200, and the first support network 410. It is preferably configured to include a second support net 420 positioned on the opposite side and surrounding the catalyst member 300 with the first support net 410, the catalyst support unit 400 of the burner body 100 The cylindrical portion 110 is fixedly coupled to the inner circumferential surface.

상기 제1 지지망(410)의 매쉬(mesh)가 제2 지지망(420)의 매쉬보다 큰 것이 바람직하다. 상기 수소 분사유닛(200)을 통해 분사된 수소 연료가 제1 지지망(410)과 촉매 부재(300) 그리고 제2 지지망(420)을 거치게 되며, 이때 상기 제1 지지망(410)의 각 구멍의 크기가 제2 지지망(420)의 각 구멍의 크기보다 크게 됨으로써 수소 연료가 촉매 부재(300)로 유입되는 과정에서 수소 연료의 유로 저항을 줄이게 된다. 또한 상기 제2 지지망(420)의 각 구멍의 크기가 제1 지지망(410)의 각 구멍의 크기보다 작게 됨으로써 수소 연료가 촉매 부재(300)에 정체되는 시간을 증가시키게 된다.Preferably, the mesh of the first support net 410 is larger than the mesh of the second support net 420. The hydrogen fuel injected through the hydrogen injection unit 200 passes through the first support net 410, the catalyst member 300, and the second support net 420, and at this time, the size of each hole of the first support net 410. Since the size of each hole of the second support net 420 is larger than that of the holes, the flow resistance of the hydrogen fuel is reduced while the hydrogen fuel flows into the catalyst member 300. In addition, the size of each hole of the second support net 420 is smaller than the size of each hole of the first support net 410 to increase the time that the hydrogen fuel stagnates in the catalyst member 300.

상기 버너 바디(100)의 상부에 상부 케이스(500)가 복개 결합되며, 그 상부 케이스(500)의 내부에 열교환기(600)가 구비된다. 상기 상부 케이스(500)는 상기 버너 바디(100)의 외경보다 큰 내경을 갖도록 원통 형태로 형성된다.The upper case 500 is coupled to the upper portion of the burner body 100, and a heat exchanger 600 is provided inside the upper case 500. The upper case 500 is formed in a cylindrical shape to have an inner diameter larger than the outer diameter of the burner body 100.

상기 열교환기(600)는 상기 상부 케이스(500)의 내부에 굴곡된 형태로 배열된 굴곡관으로 이루어짐이 바람직하고, 그 굴곡관의 양단부는 상부 케이스(500)의 외부로 노출되며, 그 노출된 일측 단부로 유체가 유입되고 그 노출된 타측 단부로 그 굴곡관에서 열교환된 유체가 유출된다. The heat exchanger 600 is preferably made of a bent tube arranged in a curved form inside the upper case 500, both ends of the bent tube is exposed to the outside of the upper case 500, the exposed Fluid flows into one end and the heat-exchanged fluid flows out of the curved tube to the other end thereof exposed.

상기 상부 케이스(500)의 상면에 배기관(610)이 연결되며, 그 배기관(610)에 배기 팬(620)이 설치된다.An exhaust pipe 610 is connected to an upper surface of the upper case 500, and an exhaust fan 620 is installed in the exhaust pipe 610.

상기 공기 유로는 외부의 공기가 상기 버너 바디(100)의 내부 공간에 장착된 촉매 부재(300)로 유입되도록 상기 버너 바디(100)의 일측에 관통 형성되는 공기 구멍(130)들로 이루어진다. 상기 공기 유로는 상기 상부 케이스(500)에 형성될 수 있다.The air flow path includes air holes 130 formed through one side of the burner body 100 so that external air flows into the catalyst member 300 mounted in the inner space of the burner body 100. The air flow path may be formed in the upper case 500.

한편, 상기 공기 유로는 일정 길이를 갖는 파이프로 이루어져 그 파이프가 버너 바디(100)의 내부 공간과 연통되도록 설치될 수 있다.On the other hand, the air flow path is made of a pipe having a predetermined length may be installed so that the pipe communicates with the internal space of the burner body (100).

이하, 본 발명의 수소 촉매 연소 버너의 작용 효과를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operational effects of the hydrogen catalytic combustion burner of the present invention will be described.

먼저, 가정으로 공급되는 액화천연가스가 개질기를 통해 개질되면서 수소 연료를 생성시키게 된다. 그리고, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 개질기에서 생성된 수소 연료는 수소 분사유닛(200)의 유입관(210)에 장착된 제어 유닛이 수소 분사유닛(200)의 유입관(210)을 오픈시킴에 따라 수소 분사유닛(200)의 유입관(210)을 통해 노즐(220)로 유입된다. 상기 수소 분사유닛(200)의 노즐(220)로 유입된 수소 연 료는 그 노즐(220)의 분사공(221)을 통해 버너 바디(100)의 내부 공간으로 분사된다. First, the liquefied natural gas supplied to the home is reformed through a reformer to generate hydrogen fuel. And, as shown in Figure 4, the hydrogen fuel generated in the reformer is a control unit mounted on the inlet pipe 210 of the hydrogen injection unit 200 opens the inlet pipe 210 of the hydrogen injection unit 200. As it is introduced into the nozzle 220 through the inlet pipe 210 of the hydrogen injection unit 200. Hydrogen fuel introduced into the nozzle 220 of the hydrogen injection unit 200 is injected into the inner space of the burner body 100 through the injection hole 221 of the nozzle 220.

상기 버너 바디(100)의 내부 공간으로 분사된 수소 연료는 제1 지지망(410)을 통해 촉매 부재(300)로 유입되며 그 촉매 부재(300)로 유입된 수소는 그 촉매 부재(300)에서 1차적으로 화학 반응을 일으키고 그 촉매 부재(300)의 표면에서 공기 유로로 유입되는 공기 중의 산소와 2차 화학 반응을 일으키게 된다. 이와 같은 과정을 거치면서 수소 연료가 연소하면서 열 에너지를 발생시키게 된다.Hydrogen fuel injected into the inner space of the burner body 100 is introduced into the catalyst member 300 through the first support network 410 and hydrogen introduced into the catalyst member 300 is 1 in the catalyst member 300. A chemical reaction occurs in a secondary manner and a secondary chemical reaction occurs with oxygen in the air flowing into the air flow path from the surface of the catalyst member 300. During this process, hydrogen fuel is burned to generate thermal energy.

상기 수소 연료가 연소되면서 발생되는 열 에너지는 상부 케이스(500)의 내부에 구비된 열교환기(600)를 통해 회수되면서 필요한 곳에 공급된다.The heat energy generated by the combustion of the hydrogen fuel is supplied through the heat exchanger 600 provided in the upper case 500 and is supplied where necessary.

이와 같이 본 발명은 수소 연료와 촉매 부재(300)의 반응 및 산소와의 화학 반응에 의해 수소 연료가 연소되면서 열 에너지를 발생시키게 되므로 가정용 연료 전지 시스템에 적용될 경우 연료 전지 시스템을 구성하는 개질기에서 개질된 수소 연료의 일부를 공급받아 그 수소 연료를 연소시켜 가정에 열 에너지를 공급할 수 있게 된다. 이로 인하여, 가정용 연료 전지 시스템의 연료 전지에서 발생되는 열 에너지의 양이 가정에서 필요로 하는 열량보다 적을 경우 또는 짧은 시간에 고온의 온수를 필요로 할 경우 본 발명의 수소 촉매 연소 버너를 통해 열 에너지를 공급하게 된다. As described above, the present invention generates heat energy as the hydrogen fuel is combusted by the reaction between the hydrogen fuel and the catalyst member 300 and the chemical reaction with oxygen, so that when applied to a domestic fuel cell system, the reformer constituting the fuel cell system is reformed. A portion of the used hydrogen fuel is supplied to burn the hydrogen fuel to supply thermal energy to the home. Therefore, when the amount of heat energy generated in the fuel cell of the domestic fuel cell system is less than the amount of heat required in the home or when hot water is required in a short time, the heat energy is supplied through the hydrogen catalytic combustion burner of the present invention. Will be supplied.

한편, 본 발명은 가정용 연료 전지 시스템에 적용되지 않을 경우에도 수소 연료를 공급받아 그 수소 연료를 연소시키면서 열 에너지를 발생시키게 된다. 본 발명의 수소 촉매 연소 버너는 저온에서 촉매 연소가 가능하게 됨으로써 예열이 필 요없게 될 뿐만 아니라 낮은 온도에서 점화가 가능하게 된다.On the other hand, even if the present invention is not applied to a domestic fuel cell system, the hydrogen fuel is supplied to generate heat energy while burning the hydrogen fuel. The hydrogen catalytic combustion burner of the present invention is capable of catalytic combustion at low temperatures, thereby not only requiring preheating but also ignition at low temperatures.

또한, 본 발명은 수소 분사유닛(200)을 통해 버너 바디(100)의 내부 공간으로 분사되는 수소 연료가 촉매 부재(300)의 전체 면에 걸쳐 골고루 퍼지도록 분사됨으로써 그 수소 연료가 촉매 부재(300) 및 산소와의 화학 반응 효과가 크게 된다.In addition, according to the present invention, the hydrogen fuel injected into the internal space of the burner body 100 through the hydrogen injection unit 200 is injected to be spread evenly over the entire surface of the catalyst member 300, so that the hydrogen fuel is the catalyst member 300 ) And the chemical reaction effect with oxygen are greatly increased.

또한, 상기 촉매 부재(300)를 지지하는 촉매 지지 유닛이 제1 지지망(410)과 제2 지지망(420)을 포함하여 구성되며, 그 수소 분사유닛(200)측에 위치하는 제1 지지망(410)의 매쉬가 제2 지지망(420)의 매쉬보다 크게 형성되므로 제1 지지망(410)을 유동하는 수소 연료의 유동 저항을 감소시키고 그 촉매 부재(300)와 제2 지지망(420)에 정체하는 효과를 증가시키게 된다.In addition, the catalyst support unit for supporting the catalyst member 300 includes a first support net 410 and a second support net 420, the first support net 410 located on the hydrogen injection unit 200 side ) Mesh is formed larger than the mesh of the second support net 420, so that the flow resistance of the hydrogen fuel flowing through the first support net 410 is reduced and stagnated in the catalyst member 300 and the second support net 420. Will increase.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 수소 촉매 연소 버너는 수소 연료를 연소시켜 열 에너지를 발생시키게 됨으로써 수소 연료를 이용한 열 에너지의 공급원의 폭을 넓히게 됨과 아울러 연소 후 환경 오염 물질의 발생을 줄일 수 있고, 또한 가정용 연료 전지 시스템에 구비되어 연료 전지와 함께 가정에 열 에너지를 공급하게 됨으로써 가정에 필요로 하는 열 에너지를 안정적으로 공급할 수 있는 효과가 있다.As described above, the hydrogen catalytic combustion burner of the present invention generates heat energy by burning hydrogen fuel, thereby widening the source of thermal energy using hydrogen fuel and reducing the generation of environmental pollutants after combustion. In addition, it is provided in the home fuel cell system to supply heat energy to the home together with the fuel cell, thereby providing an effect of stably supplying heat energy required for the home.

또한, 본 발명은 저온에서 촉매 연소가 가능하게 됨으로써 수소 버너의 안정성을 높일 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention is capable of catalytic combustion at low temperatures, thereby increasing the stability of the hydrogen burner.

또한, 본 발명은 수소 연료가 촉매 부재에 골고루 퍼지도록 분사될 뿐만 아 니라 그 촉매 부재에서 수소 연료가 정체되는 시간을 증가시킴으로써 수소 연료의 연소 효율을 높여 수소 연료의 사용량을 줄일 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention not only is injected to spread the hydrogen fuel evenly over the catalyst member, but also increases the time for the hydrogen fuel to stagnate in the catalyst member, thereby increasing the combustion efficiency of the hydrogen fuel, thereby reducing the amount of hydrogen fuel used. .

Claims (11)

내부 공간을 갖도록 형성된 버너 바디와;A burner body formed to have an inner space; 상기 버너 바디로 공기가 공급되는 공기 유로와;An air passage through which air is supplied to the burner body; 상기 버너 바디에 장착되며 외부에서 공급되는 수소 연료를 버너 바디의 내부 공간에 분사시키는 수소 분사유닛과;A hydrogen injection unit mounted to the burner body and injecting hydrogen fuel supplied from the outside into an inner space of the burner body; 상기 버너 바디의 내부 공간에 구비되며 상기 수소 분사유닛에서 분사되는 수소 연료와 상기 공기 유로로 공급되는 공기 중의 산소와 화학 반응을 일으키면서 수소 연료를 연소시키는 촉매 부재와;A catalyst member disposed in an inner space of the burner body and configured to burn a hydrogen fuel while causing a chemical reaction with hydrogen fuel injected from the hydrogen injection unit and oxygen in the air supplied to the air passage; 상기 수소 분사유닛과 인접한 촉매 부재의 하면을 지지하는 제1 지지망과;A first support network for supporting a lower surface of the catalyst member adjacent to the hydrogen injection unit; 상기 제1 지지망의 반대편에 위치하여 그 제1 지지망과 함께 촉매 부재를 감싸는 제2 지지망을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 수소 촉매 연소 버너.And a second support network positioned opposite the first support network and surrounding the catalyst member together with the first support network. 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 제1 지지망의 매쉬가 제2 지지망의 매쉬보다 큰 것을 특징으로 하는 수소 촉매 연소 버너.The hydrogen catalytic combustion burner of claim 1, wherein the mesh of the first support net is larger than the mesh of the second support net. 제 1 항에 있어서, 상기 수소 분사유닛은 상기 버너 바디에 관통 결합되는 유입관과, 상기 유입관과 연결되며 상기 버너 바디의 내부 공간에 위치하여 그 유입관으로 유입되는 수소 연료를 버너 바디의 내부 공간에 분사시키는 노즐을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 수소 촉매 연소 버너.According to claim 1, wherein the hydrogen injection unit is connected to the inlet pipe and the burner body, the hydrogen fuel flowing into the inlet pipe connected to the inlet pipe and located in the inner space of the burner body inside the burner body A hydrogen catalytic combustion burner comprising a nozzle for injecting into a space. 제 5 항에 있어서, 상기 유입관에 수소 연료의 유입을 제어하는 제어 유닛이 구비된 것을 특징으로 하는 수소 촉매 연소 버너.6. The hydrogen catalytic combustion burner according to claim 5, wherein a control unit for controlling the inflow of hydrogen fuel is provided in the inlet pipe. 제 5 항에 있어서, 상기 노즐은 상기 유입관으로 유입되는 수소 연료가 그 유입관으로 유입되는 방향에 대하여 경사지게 분사되도록 하는 것을 특징으로 하는 수소 촉매 연소 버너.6. The hydrogen catalytic combustion burner according to claim 5, wherein the nozzle is configured to allow the hydrogen fuel flowing into the inlet pipe to be inclined with respect to the direction in which the fuel flows into the inlet pipe. 제 5 항에 있어서, 상기 노즐은 원추 형태로 형성되되 그 꼭지점 부분이 평면으로 형성되며 그 경사면에 다수개의 분사공들이 형성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 수소 촉매 연소 버너.The hydrogen catalytic combustion burner according to claim 5, wherein the nozzle is formed in a conical shape, and a vertex portion thereof is formed in a plane shape, and a plurality of injection holes are formed on the inclined surface thereof. 제 1 항에 있어서, 상기 공기 유로는 상기 버너 바디의 일측에 관통 형성되는 공기 구멍들로 이루어진 것을 특징으로 하는 수소 촉매 연소 버너.The hydrogen catalytic combustion burner of claim 1, wherein the air flow path comprises air holes formed through one side of the burner body. 제 1 항에 있어서, 상기 버너 바디는 원통 형상을 갖는 상부 케이스가 복개 결합되며, 그 상부 케이스의 내부에 열교환기가 구비된 것을 특징으로 하는 수소 촉매 연소 버너.The hydrogen-catalyzed combustion burner according to claim 1, wherein the burner body is coupled to the upper case having a cylindrical shape, and a heat exchanger is provided inside the upper case. 제 10 항에 있어서, 상기 상부 케이스의 상면에 배기관이 연결되며, 그 배기관에 배기 팬이 설치된 것을 특징으로 하는 수소 촉매 연소 버너.The hydrogen catalytic combustion burner according to claim 10, wherein an exhaust pipe is connected to an upper surface of the upper case, and an exhaust fan is installed in the exhaust pipe.
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