KR101538568B1 - 모바일 가열 장치용 증발기 버너 - Google Patents

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KR101538568B1
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슈테펜 베버
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Abstract

본 발명은 모바일 가열 장치용 증발기 버너(1)로서, 연소 공기와 함께 연료를 변환시키기 위한 연소 공간(4)을 둘러싸는 연소실(7)과; 액체 연료를 증발시키기 위한 증발기 본체(5)를 수납하기 위한 증발기 수납부(2)로서, 연소 공간(4)의 후방측에 배열되는 증발기 수납부(2)와; 증발기 수납부(2)의 후방측에서 연소 공간(4)을 폐쇄시키며 연소실(7)에 연결되는 버너 캡(8)과; 증발기 본체(5)에 연료를 공급하기 위한 연료 파이프(6)로서, 증발기 수납부(2) 내로 개방되는 연료 파이프(6)를 포함하는, 증발기 버너에 관한 것이다. 연료 파이프(6)는 버너 캡(8)에 열적으로 연결되고, 버너 캡(8)은, 공급 연소 공기가 작동 중에 가로질러 안내될 수 있는, 버너 캡(8) 냉각용 공기 열교환기(8b)를 갖는다.

Description

모바일 가열 장치용 증발기 버너{EVAPORATOR BURNER FOR A MOBILE HEATING UNIT}
본 발명은 모바일 가열 장치용 증발기 버너에 관한 것이다.
예컨대 운송수단을 가열시키기 위한 운송수단 가열 장치로서 사용될 수 있는 모바일 가열 장치가 공지되어 있다. 운송수단 어플리케이션에서, 이런 모바일 가열 장치는 예컨대, 운송수단의 추진 엔진이 작동중일 때는 추가적인 열을 제공할 수 있는 보조 히터로서 사용되거나, 추진 엔진이 작동중일 때 그리고 추진 엔진이 꺼져있을 때 모두 가열 목적의 열을 제공할 수 있는 파킹 히터로서 사용된다.
본 명세서에서, "모바일 가열 장치"라는 용어는 모바일 어플리케이션용으로 사용되도록 설계되고 대응하여 구성되는 가열 장치를 의미한다. 이는 특히, 모바일 가열 장치가 (예컨대, 운송수단 내에 고정식으로 장착되거나 운반을 위해 어떤 곳에 단지 배치되어) 운반될 수 있으며, 건물의 가열을 위한 경우에서와 같이 영구 고정식으로 사용되도록 구성되는 것도 포함한다는 것을 의미한다. 모바일 가열 장치는 운송수단(육상 운송수단, 보트 등) 내에, 특히 육상 운송수단 내에 고정식으로 설치될 수 있다. 구체적으로는, 모바일 가열 장치는, 예컨대 육상 운반 수단, 수상 운반 수단 또는 비행기, 및 보트, 특히 요트에 장착될 수 있는 부분적으로 개방된 룸의 운반 수단 내부를 가열하도록 구성될 수 있다. 또한, 모바일 가열 장치는 일시적으로, 예컨대 대형 텐트, 컨테이너(예컨대, 건축 현장용 컨테이너) 및 기타 유사한 것들 내에서는 고정식으로 사용될 수 있다. 또 다른 바람직한 개선안에 따르면, 모바일 가열 장치는, 예컨대 이동 주택, 레저 차량, 버스, 승용차 등과 같은 육상 운반 수단을 위한 파킹 히터 또는 보조 히터로서 구성된다.
증발기 버너를 포함하는 모바일 가열 장치에서는, 예컨대 운반 수단의 연소 엔진을 위해 또한 사용되는 연료일 수 있는 벤젠, 디젤 또는 에탄올과 같은 액체 연료는 대체로 연료 파이프를 통해 다공성 흡수 재료로 이루어진 증발기 본체로 공급된다. 연료는 증발기 본체에서 증발된다. 연료는, 또한 공급되는 연소 공기와 혼합되어 발열 반응으로 변환됨으로써, 열을 발생시킨다. 통상, 증발기 버너는 연속적으로 작동되지는 않지만, 필요 가열 파워에 따라 비교적 자주 다시 스위칭 온 및 오프된다. 끄는 동안에는, 통상 맨 처음 연료 이송 펌프를 스위칭 오프함으로써 연료 공급이 종료되지만, 연소 공기는 가능한 한 많은 잔류물이 완전히 소실될 수 있도록 처음에는 여전히 공급된다. 이로 인해, 버너의 연소실 내부가 여전히 고온인 경우의 소실 시간 동안, 고정량의 연료가 연료 파이프 내에 존재하게 된다. 비교적 양호한 열적 연결이 연소 공간과 연료 파이프 사이에 존재하는 경우, 높은 열적 부하가 특히 연료 공급이 중단된 직후의 기간 동안 연료 파이프 내의 고정량의 연료에 작용할 수 있다. 이로 인해, 예컨대 변하지 않은 연료 내에서 용해될 수 없는 연료 파이프 내의 침전물을 발생시킬 수 있는 연료 성분들의 중합이 연료 파이프 내에서 유발될 수 있다. 이런 침전물은 연료 파이프 내의 유동 저항을 증가시킴으로써 연료 공급의 플러깅을 야기할 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 특히 연료 파이프 내의 플러깅의 위험이 감소되는 개선된 모바일 가열 장치용 증발기 버너를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 청구항 제1항에 따른 모바일 가열 장치용 증발기 버너에 의해 달성된다. 추가적인 개선안들은 종속항들에 명시되어 있다.
본 발명의 증발기 버너는, 연소 공기와 함께 연료를 변환시키기 위한 연소 공간을 둘러싸는 연소실과; 액체 연료를 증발시키기 위한 증발기 본체를 수납하기 위한 증발기 수납부로서, 연소 공간의 후방측에 배열되는 증발기 수납부와; 증발기 수납부의 후방측에서 연소 공간을 폐쇄시키며 연소실에 연결되는 버너 캡과; 증발기 본체에 연료를 공급하기 위한 연료 파이프로서, 증발기 수납부 내로 개방되는 연료 파이프를 포함한다. 연료 파이프는 버너 캡에 열적으로 연결되고, 버너 캡은, 공급 연소 공기가 작동 중에 가로질러 안내될 수 있는, 버너 캡 냉각용 공기 열교환기를 갖는다.
연료 파이프를 버너 캡에 열적으로 커플링시킴으로써, 연료 파이프에서 버너 캡으로의 효율적인 열 제거가 유발되어, 연료 파이프가 냉각될 수 있다. 동시에, 버너 캡은 공기 열교환기를 통한 공급 연소 공기로의 열 전달에 의해 비교적 낮은 온도 레벨에서 효율적으로 유지될 수 있다. 버너 캡은 연료 파이프용 히트 싱크로서 사용되기 때문에, 별도의 구성요소로서 형성된 연료 파이프를 위한 추가적인 히트 싱크가 생략될 수 있다. 이로 인해, 비용 효율적인 소형의 실시예가 가능해진다. 연료 파이프의 구역 내에서의 바람직하지 않은 고온이 방지될 수 있기 때문에, 연료 파이프 내의 플러깅(plugging)이 감소된다. 공기 열교환기는 예컨대 별도의 요소로서 형성되거나, 버너 캡과 일체로 버너 캡의 재료로 또한 형성될 수 있다.
본 발명의 일 개선안에 따르면, 버너 캡은 사실상 라인 형상인 연결부를 통해서만 연소실에 연결된다. 이런 경우, 연소실에서 버너 캡으로의 열전도가 억제되는데, 그 이유는 라인 형상의 연결부가 최대한 약한 버너 캡을 향한 열전도를 허용하기 때문이다. 따라서, 버너 캡은 비교적 낮은 온도 레벨에서 확실히 유지될 수 있으며, 믿을 수 있는 연료 파이프용 히트 싱크를 형성한다. 그러나, 버너 챔버 및 다른 고온 구성요소로부터 다른 방식으로 열적으로 절연된 버너 캡을 실시할 수도 있다.
본 발명의 일 개선안에 따르면, 공기 열교환기는 복수의 열교환기 핀을 포함한다. 이런 경우, 공급 연소 공기로의 양호한 열전달이 큰 표면에 의해 달성되어, 열이 버너 캡으로부터 효율적으로 제거될 수 있다. 열교환기 핀들은 상이한 형상부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 개선안에 따르면, 공기 열교환기는 연소 공간 상류의 연소 공기 공급부 내에 배열된다. 특히, 공기 열교환기는 특히 소형인 구조를 달성하기 위해 연소 공간 바로 상류에 배열될 수 있다. 공기 열교환기를 연소 공간의 상류에 배열함으로써, 연소 공기는 연소 공간에 유입되기 전에 이 공기 열교환기를 통해 예열될 수 있다.
본 발명의 일 개선안에 따르면, 버너 캡은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조된다. 버너 캡이 예컨대 스테인레스강으로 형성되는 실시예와 비교해볼 때, 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 높은 열전도도로 인해 효율적인 열 분배 및 열 제거가 이런 실시예의 버너 캡에서 제공될 수 있어, 제거될 열이 공기 열교환기로 효율적으로 제거된다.
본 발명의 일 개선안에 따르면, 버너 캡과 증발기 수납부는 별도의 구성요소로서 형성된다. 이런 경우, 또한 바람직하지 않은 증발기 수납부에서 버너 캡으로의 높은 열전달이 방지되어, 버너 캡이 열 싱크로서 저온에서 유지될 수 있다. 본 발명의 일 개선안에 따르면, 버너 캡과 증발기 수납부는 서로 공간적으로 이격되어 배열됨으로써, 바람직하지 않은 증발기 수납부에서 버너 캡으로의 열 입력이 특히 믿을 수 있는 방식으로 방지될 수 있다.
본 발명의 일 개선안에 따르면, 연소실은 연소 공기를 연소 공간 내로 공급하기 위한 복수의 구멍을 포함한다.
추가적인 이점 및 개선안은 첨부 도면을 참조하는 실시예에 대한 이하의 상사한 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1은 증발기 수납부 및 버너 캡의 구역에서의 모바일 가열 장치용 증발기 버너의 개략도이다.
이하에선, 도 1을 참조하여 실시예를 기술한다. 도 1에는, 모바일 가열 장치용 증발기 버너(1)의 증발기 수납부(2) 및 버너 캡(8)의 구역이 개략적으로 도시되어 있다. 도 1에는, 증발기 버너(1)의 주축 Z를 포함하는 평면에서의 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 증발기 버너(1)는 예컨대 주축 Z에 대한 사실상 회전 대칭부를 포함할 수 있다. 증발기 버너(1)는 예컨대 운반 수단 가열 장치, 특히 보조 히터 또는 파킹 히터(parking heater)를 위해 형성될 수 있다. 증발기 버너(1)는 특히 연소 공간(4) 내에서 증발 연료와 연소 공기의 혼합물을 변환시킴으로써 열을 발생시키도록 형성된다. 발생된 열은 (도시 안 된)열교환기 내에서 가열될 매체로 전달된다. 가열될 매체는 예컨대 공기 또는 냉각액에 의해 형성될 수 있다. 도 1에는, 특히 열교환기, 고온 연소 배기 가스용 배출 라인, 또한 제공되는 연소 공기 이송 장치(예컨대, 송풍기), 연료 이송 장치(예컨대, 계량 펌프), 증발기 버너(1) 제어용 제어 유닛 등은 도시되어 있지 않다. 이런 구성요소들은 공지되어 있으며, 종래 기술에 상세히 기술되어 있다.
증발기 버너(1)는, 다공성의 흡수성 증발기 본체(5)가 배열되는, 증발기 수납부(2)를 포함한다. 본 실시예에서, 증발기 수납부(2)는 바닥부에 구멍을 갖춘 사실상 컵 형상의 형상부를 포함한다. 증발기 본체(5)는 증발기 수납부(2)의 컵 형상의 오목부 내에 수용되며, 예컨대 용접에 의해, 납땜에 의해, 클램핑에 의해 또는 적절한 고정 요소를 이용하여 특히 오목부 내에 고정식으로 유지될 수 있다. 예컨대, 증발기 본체(5)는 특히 부직포 또는 금속 섬유에 의해, 또는 부직포 또는 금속 섬유의 복수의 층에 의해 형성될 수 있다.
증발기 본체(5)에 연료를 공급하기 위한 연료 파이프(6)가 제공된다. 연료 파이프(6)는 증발기 수납부(2) 내로 개방되며 (도시 안 된)연료 이송 장치에 연결되는데, 이런 연료 이송 장치에 의해 연료는 화살표 B로 개략적으로 도시된 바와 같이 연료 파이프(6)를 통해 소정량으로 이송될 수 있다. 연료 파이프(6)는 예컨대 용접 또는 납땜에 의해 증발기 수납부(2)에 고정식으로 연결된다.
연소 공간(4)은, 예컨대 온도 저항성 강철로 제조된 사실상 원통형인 구성요소에 의해 형성될 수 있는, 연소실(7)에 의해 원주방향으로 경계가 형성된다. 연소실(7)은, 도 1에 분기 화살표 L로 개략적으로 도시된 바와 같이 연소 공기가 관통하여 제공될 수 있는, 복수의 구멍(7a)을 갖는다.
또한, 증발기 수납부(2)의 후방측에서 연소실(4)을 폐쇄시키는 버너 캡(8)이 제공된다. 버너 캡(8)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조되며, 예컨대 다이 캐스팅 공정으로 제작될 수 있다. 버너 캡(8)은 사실상 컵 형상인 형상부를 또한 포함하며, 둘러싸고 있는 측벽이 증발기 수납부(2) 주위에 도달되도록 배열된다. 버너 캡(8)과 증발기 수납부(2)는 서로 공간적으로 이격되어 배열되는 별도의 구성요소로서 형성된다. 버너 캡(8)의 바닥부에는, 연료 파이프(6)가 통과하는 관통 구멍이 제공된다. 연소실(7)은 연소 공간(4)이 후방측에서 폐쇄되도록 버너 캡(8)에 고정식으로 연결된다. 본 실시예에서, 연소실(7)은 사실상 라인 형상인 연결부를 통해서만 버너 캡(8)에 연결된다. 본 실시예에서, 버너 캡(8)의 원주방향 측벽은, 연소실(7)이 사실상 라인 형상의 방식으로 고정되는, 원주방향의 좁은 돌출 리브(8a)를 포함한다. 연소실(7)은 예컨대 용접, 납땜 또는 코킹(caulking)에 의해 돌출 리브(8a)에 고정될 수 있다. 연소실(7)이 돌출 리브(8a)를 통해서만 버너 캡(8)에 연결됨으로써, 열전도를 통한 연소실(7)에서 버너 캡(8)으로의 열전달이 억제되거나 크게 감소되기 때문에, 돌출 리브(8a)는 버너 캡(8)을 위한 열적 절연부로서 기능을 한다.
연료 파이프(6)는 연료 파이프(6)에서 버너 캡(8)으로의 열전달이 유발될 수 있도록 버너 캡(8)에 열적으로 커플링된다. 도시된 실시예에서, 연료 파이프(6)는, 연료 파이프(6)가 관통하여 버너 캡(8)에 열전도식으로 연결되는, 원주방향 돌출부(6a)를 포함한다. 이런 연결은 예컨대 납땜 또는 용접에 의해 실시될 수 있다. 원주방향 돌출부(6a) 대신, 연료 파이프(6)는 다른 방식으로 버너 캡(8)에 열전도식으로 또한 연결될 수 있다. 예컨대, 열전도성 패드와 같은 열전도성 요소가 열전달을 위해 연료 파이프(6)와 버너 캡(8) 사이에 또한 제공될 수 있다.
버너 캡(8)은 버너 캡(8)으로부터의 냉각 또는 열 제거를 위해 공기 열교환기(8b)를 갖는다. 공기 열교환기(8b)는 버너 캡(8)의 외부 원주부에 걸쳐 분배되어 있는 복수의 열교환기 핀(바람직하게는 다수의 열교환기 핀)을 포함한다. 열교환기 핀은 연소 공간(4) 상류의 연소 공기 공급부 내의 연소 공기의 유동 내로 돌출된다. 작동시, 공급 연소 공기는 도 1에 화살표 L로 개략적으로 도시된 바와 같이, 연소 공기가 공기 열교환기(8b)를 가로질러 공급되어 버너 캡(8)이 이런 방식으로 냉각되도록, 열교환기 핀 주위로 유동한다. 공기 열교환기(8b)는 예컨대 버너 캡(8)과 일체로 버너 캡(8)의 재료로 형성되거나, 또한 별도의 구성요소로서 버너 캡(8)에 열전도식으로 커플링될 수 있다. 예컨대, 공기 열교환기(8b)는 버너 캡(8)의 외부벽에 성형된 열교환기 핀에 의해 형성될 수 있다.
개시된 실현 형태로 인해, 본 실시예에서 연료 파이프(6)는 버너 캡(8)이 연료 파이프(6)용 히트 싱크로서 기능하도록 버너 캡(8)에 열적으로 커플링된다. 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조되는 구조체로 인해, 버너 캡(8)은 높은 열전도도 부분을 포함하며, 열은 공기 열교환기(8b)로 효율적으로 전도되는데, 이 공기 열교환기에서 열은 공급 연소 공기로 전달된다. 또한, 이런 식으로 버너 캡(8)의 온도는, 버너 캡(8)을 고온 구성요소로부터 열적으로 절연시키도록, 작동 중에 가능한 한 낮게 유지된다. 예컨대, 버너 캡의 온도가 작동 중에 가능한 한 낮게 유지되는 것은 연소실(7)이 평면 형상의 접촉 영역을 통해서가 아니라 사실상 라인 형상인 연결부를 통해서만 버너 캡(8)에 연결된다는 점에서 달성된다.
버너 캡(8)은 기술된 방식으로 연료 파이프(6)용 히트 싱크로서 효율적으로 기능하기 때문에, 바람직하지 않은 많은 열 입력으로 인한 연료 파이프(6) 내에서의 연료의 교착(conglutination) 또는 플러깅이 별도의 추가적인 구성요소로서의 별도의 히트 싱크 없이도 확실히 방지될 수 있다.
도 1에 도시되지 않고 명백하게 기술되진 않았지만, 연소 공간(4)은, 공기 또는 유체와 같은 가열될 매체로 방출되는, 열을 전달하기 위한 열교환기에 의해 공지된 방식으로 둘러싸인다. 또한, 증발기 버너가 내부에 수용되고 그리고 연소 공기 공급을 위한 적절한 공기 전도도를 제공하는 케이싱이 자체 공지된 방식으로 제공된다.
1 : 증발기 버너 2 : 증발기 수납부
4 : 연소 공간 5 : 증발기 본체
6 : 연료 파이프 7 : 연소실
7a : 구멍 8 : 버너 캡
8a : 돌출 리브 8b : 공기 열교환기

Claims (8)

  1. 모바일 가열 장치용 증발기 버너(1)이며,
    연소 공기와 함께 연료를 변환시키기 위한 연소 공간(4)을 둘러싸는 연소실(7)과,
    액체 연료를 증발시키기 위한 증발기 본체(5)를 수납하기 위한 증발기 수납부(2)로서, 연소 공간(4)의 후방측에 배열되는 증발기 수납부(2)와,
    상기 증발기 수납부(2)의 후방측에서 연소 공간(4)을 폐쇄시키며 연소실(7)에 연결되는 버너 캡(8)과,
    상기 증발기 본체(5)에 연료를 공급하기 위한 연료 파이프(6)로서, 증발기 수납부(2) 내로 개방되는 연료 파이프(6)를 포함하고,
    상기 연료 파이프(6)는 버너 캡(8)에 열적으로 연결되고,
    상기 버너 캡(8)은, 공급 연소 공기가 작동 중에 가로질러 안내될 수 있는, 버너 캡(8) 냉각용 공기 열교환기(8b)를 갖고,
    상기 공기 열교환기(8b)는 연소 공간(4) 상류의 연소 공기 공급부 내에 배열되고,
    상기 연소실(7)은 연소 공기를 연소 공간(4) 내로 공급하기 위한 복수의 구멍(7a)을 포함하는, 증발기 버너.
  2. 제1항에 있어서, 상기 버너 캡(8)은 사실상 라인 형상인 연결부를 통해서만 연소실(7)에 연결되는, 증발기 버너.
  3. 제1항에 있어서, 상기 공기 열교환기(8b)는 복수의 열교환기 핀을 포함하는, 증발기 버너.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 버너 캡(8)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조되는, 증발기 버너.
  6. 제1항에 있어서, 상기 버너 캡(8)과 증발기 수납부(2)는 별도의 구성요소로서 형성되는, 증발기 버너.
  7. 제6항에 있어서, 상기 버너 캡(8)과 증발기 수납부(2)는 서로 공간적으로 이격되어 배열되는, 증발기 버너.
  8. 삭제
KR1020137031416A 2011-04-30 2012-04-05 모바일 가열 장치용 증발기 버너 KR101538568B1 (ko)

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