KR101930608B1 - 증발기 버너 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 이동식 가열 디바이스를 위한 증발기 버너(1; 101)로서, 연소실(3), 액체 연료를 공급하는 연료 공급 라인(4), 및 공급 연료 증발을 위한 증발기를 포함하는 증발기 버너에 관한 것이다. 증발기는, 연소실(3)을 향하는 연료 준비면(6a; 106a)을 포함하고, 액체 연료와 접촉하게 되는, 비다공성 재료로 이루어진 지지체(6; 106)를 갖는다. 복수 개의 만입부(11a)와 융기부(11b)를 지닌 표면 구조(11)가 연료 준비면(6; 106) 및/또는 지지체의, 연료 준비면(6; 106)으로부터 멀어지는 방향을 향하는 후방면(6b; 106b)에 도입된다.

Description

증발기 버너{EVAPORATOR BURNER}
본 발명은 연소실, 액체 연료를 공급하는 연료 공급 라인 및 공급 연료의 증발을 위한 증발기를 갖는 이동식 가열 디바이스를 위한 증발기 버너에 관한 것이다.
상기 타입의 증발기 버너는 특히, 차량용 엔진 독립형 가열 디바이스 또는 보조 가열 디바이스로서 설계되는 차량용 가열 디바이스에서 사용된다. 여기에서, 보조 가열 디바이스는, 차량의 구동 엔진의 작동 중에 열을 추가로 제공하도록 구성된 가열 디바이스를 의미하는 것으로 이해된다. 엔진 독립형 가열 디바이스는, 차량의 구동 엔진의 작동 중에 그리고 상기 구동 엔진이 정지 상태일 때에 열을 제공할 수 있도록 구성된 가열 디바이스를 의미하는 것으로 이해된다. 상기한 차량용 가열 디바이스는 이 경우에, 예컨대 소위 공기 타입 가열 디바이스 - 그러한 경우에 방출된 열이 열교환기에서 고온 연소 배기 가스로부터 가열되는 공기로 전달됨- 로서 또는 소위 액체 타입 가열 디바이스 - 방출된 열이 열교환기에서 고온 연소 배기 가스로부터 액체로 전달되며, 이것은 특히 차량의 액체 냉각 회로에서 액체를 냉각하는 것에 의해 이루어질 수 있음 - 로 구성될 수 있다.
본 명세서에서, “이동식 가열 디바이스”는 이동식 용례에서 사용하도록 설계되고 이에 대응하게 적응된 가열 디바이스를 의미하는 것으로 이해된다. 이것은 특히, 상기 가열 디바이스가 운송 가능하고(가능하게는 차량에 고정식으로 설치되거나 단순히 운송을 위해 내부에 수용됨), 예컨대 건물의 가열 시스템의 경우에서와 같이 단지 영구적인 고정식 사용을 위해서만 구성되는 것은 아니라는 것을 의미한다. 여기에서, 이동식 가열 디바이스는 또한 차량(육상 차량, 선박 등)에, 특히 육상 차량에 고정식으로 설치될 수도 있다. 상기 이동식 가열 디바이스는 특히, 예컨대 육상 차량, 배, 항공기의 차량 내부 객실의 가열을 위해 그리고 예컨대 선박에서, 특히 요트에서 확인할 수 있는 부분 개방 공간의 가열을 위해 구성될 수 있다. 이동식 가열 디바이스는 또한, 예컨대 대형 텐트, 컨테이너(예컨대, 빌딩 컨테이너) 등에서 고정식으로 사용될 수 있다. 특히, 이동식 가열 디바이스는, 예컨대 카라반, 캠핑카, 버스, 승합차 등을 위한 엔진 독립형 히터 또는 보조 히터로서 구성될 수 있다.
언급한 증발기 버너의 경우, 예컨대 디젤, 가솔린, 에탄올 등에 의해 형성될 수 있는 액체 연료는 연료 공급부에 의해 공급된 다음, 증발되어, 연료-공기 혼합물을 형성하도록 마찬가지로 공급 연소 공기와 혼합된다. 형성된 연료-공기 혼합물은 그 후에 열이 방출되는 발열 반응으로 반응된다. 액체 연료의 신뢰성 있는 증발을 실현하기 위해서는, 증발 프로세스가 가능한 한 효율적인 방식으로 제어되는 것이 중요하다. 여기에서는, 사실상 특히 소망하는 핵비등(nucleate boiling)과 바람직하지 않은 막비등(film boiling) 간의 비제어식 교호가 통상적으로 발생하는 것이 문제가 된다.
본 발명의 목적은 이동식 가열 디바이스를 위한 개선된 증발기 버너를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적은 청구항 1에 따른, 이동식 가열 디바이스를 위한 증발기 버너에 의해 달성된다. 유익한 개선은 종속항에 특정된다.
이동식 가열 디바이스를 위한 증발기 버너는, 연소실, 액체 연료를 공급하는 연료 공급 라인 및 공급 연료의 증발을 위한 증발기를 갖는다. 증발기는 캐리어 본체를 가지며, 이 캐리어 본체는 비다공성 재료로 구성되고, 연소실을 향하는 연소 준비면을 갖고, 액체 연료와 접촉하게 된다. 다수의 만입부와 융기부를 갖는 표면 구조가 연료 준비면에 및/또는 캐리어 본체의 후방측 - 상기 연료 준비면으로부터 멀어지는 방향을 향함 - 에 형성된다. 상기 표면 구조는 연료 준비면에 형성될 수 있거나, 캐리어 본체의 후방측에 형성될 수 있거나, 각 경우에 상기한 하나의 표면 구조가 연료 준비면과 캐리어 분체의 후방측 양자 모두에 형성될 수 있다. 연료 준비면은, 예컨대 캐리어 본체의 표면 - 다공질의 흡수성 재료로 구성된 증발기 요소에 의해 커버됨 - 에 의해 형성될 수 있다. 다른 실시예에서는, 그러나 예컨대 연료 준비면이 연소실 방향으로 노출되고, 그 자체가 연료의 증발이 발생하기 시작하는 증발면으로서 기능하는 것도 또한 가능하다. 여기에서, 연소실은 특히, 증발기 버너의 작동 중에 화염이 형성되고, 연료-공기 혼합물을 형성하도록 연소 공기와 연료의 예혼합이 일어나는 혼합물 준비 영역도 또한 갖는다. 이 경우, 연료 준비면은 또한, 예컨대 혼합물 준비 영역에 전체적으로 또는 부분적으로 배치될 수 있다. 연료 준비면에 표면 구조가 마련되는 경우, 표면 구조는 캐리어 본체로부터 액체 연료로의 열전달의 증대를 유발하며, 이것은 증발 프로세스에 유익한 영향을 준다. 여기에서, 표면 구조는 기포의 형성, 성장 및 이송에 긍정적인 영향을 주어, 보다 안정한 증발 프로세스가 실현된다. 표면 구조가 캐리어 본체의 후방측에 형성되는 경우, 캐리어 본체로의 열의 개선된 유입이 가능해져, 캐리어 본체와 증발되는 연료 간의 증대된 열 흐름이 달성될 수 있다.
한가지 유익한 개선예에서, 표면 구조는 연료 준비면에 형성된다. 여기에서는, 연료 준비면으로부터 멀어지는 방향을 향하는 후방측에 표면 구조가 형성되는 것도 또한 추가로 가능하다.
한가지 개선예에서, 연료 준비면은 연소실 방향으로 노출된다. 이 경우, 연료 준비면 자체는 또한, 연료의 증발이 일어나기 시작하는 증발면으로서 기능한다. 이 경우, 표면 구조는 연료 준비면에서의 보다 안정한 증발 프로세스를 허용한다.
다른 개선예에서, 다공질의 흡수성 재료로 이루어진 증발기 요소가 연료 준비면 상에 배치된다. 이 경우에는 또한, 표면 구조에 의해, 증발기 요소에 대한 향상된 기계적 및 열적 결합이 제공되는 것도 사실이다. 증발기 요소는, 예컨대 금속 부직물, 금속 섬유 직물, 소결 금속 및/또는 소결 세라믹을 가질 수 있다. 그 자체로 알려진 방식으로, 증발기 요소는 액체 연료의 증발을 위한 넓은 표면적을 제공하고, 연료의 균일한 분배를 촉진한다.
한가지 개선예에서, 증발기 요소는, 증발기 요소가 소성 변형되도록 표면 구조에 대해 압박된다. 이 경우, 증발기 요소와 캐리어 본체 간의 특히 유익한 기계적 및 열적 결합이 제공된다.
한가지 개선예에서, 커버가 증발기 요소의 자유단에 마련된다. 이 경우, 증발기 요소의 페이스측 단부에서의 연료의 비제어식 탈출이 신뢰성 있게 방지될 수 있다.
한가지 개선예에서, 만입부는 긴 채널 형태이고, 융기부는 리브형 돌출부 형태이다. 이 경우, 만입부와 융기부는 하나의 기계 가공 단계에 의해 매우 저렴한 방식으로 캐리어 본체의 재료에 형성될 수 있다. 표면 구조는 바람직하게는, 매우 유익한 연료 준비를 허용하기 위해 단면에서 봤을 때에 파형 또는 나사형 형태를 가질 수 있다. 그러한 형태는 이 경우에는, 연료 준비면이 연소실 내로 돌출하는 캐리어 본체의 둘레 외측부에 의해 형성되는 경우에 매우 저렴하게 형성될 수 있다.
한가지 개선예에서, 캐리어 본체는, 림이 연료 준비면을 둘러싸는 거의 쉘형(shell-like)의 증발기 리셉터클 형태이다. 이 경우, 간단하고 저렴한 증발기 버너의 구현이 가능해진다.
다른 개선예에서, 캐리어 본체는, 연소실의 페이스벽으로부터 시작하여 연소실의 측벽으로부터 이격되도록 연소실 내로 축방향으로 연장되는 세장형 본체에 의해 형성되며, 세장형 본체의 외주면이 연료 준비면이다. 이 경우에는 또한, 연료 준비면이 연소실 방향으로 노출되도록 형성될 수도 있고, 다공질의 흡수성 재료로 이루어진 증발기 요소가 연료 준비면에 배치될 수도 있다. 이러한 캐리어 본체의 개선은, 연료-공기 혼합물이 연소 공기와 연료의 이송률이 상이한 경우에도 신뢰성 있게 형성되는 것을 가능하게 한다.
한가지 개선예에서, 캐리어 본체는 실질적으로 원통형인 외주면을 갖는다. 이러한 개선예는 연소 공기가 매우 유익한 방식으로 주위로 흐르게 하도록 한다.
한가지 개선예에서, 캐리어 본체는 캐리어 본체의 직경의 적어도 1.5배, 바람직하게는 적어도 2배에 상응하는 축방향 길이를 갖는다. 이 경우에는 특히, 증발기 버너의 상이한 가열 출력 레벨의 경우에도 연료-공기 혼합물의 신뢰성 있는 형성을 가능하게 한다. 캐리어 본체는 바람직하게는, 외주면 주위로 공급 연소 공기가 흐르도록 챔버실 내에 배치된다.
상기 목적은 또한 청구항 14에 따른, 상기 타입의 증발기 버너를 갖는, 이동식 가열 디바이스에 의해 달성된다. 한가지 개선예에서, 이동식 가열 디바이스는 차량용 엔진 독립형 히터 또는 보조 히터 형태이다.
다른 장점 및 개선점은 첨부도면을 참고로 하는 예시적인 실시예에 관한 아래의 설명으로부터 알려질 것이다.
도 1은 제1 실시예에 따른 증발기 버너의 개략도이다.
도 2는 제1 실시예의 경우의 쉘형 증발기 리셉터클 형태인 캐리어 본체의 개략도이다.
도 3의 a) 내지 l)은 예시적인 실시예에서 실현될 수 있는 표면 구조의 상이한 구성의 개략도이다.
도 4의 a) 내지 c)는 제1 실시예의 경우의 캐리어 본체의 부분 개략도이다.
도 5의 a) 내지 c)는 제1 실시예의 변형예의 경우의 캐리어 본체의 부분 개략도이다.
도 6은 제2 실시예에 따른 증발기 버너의 개략도이다.
도 7은 제2 실시예의 경우의 캐리어 본체의 개략도이다.
도 8은 제2 실시예의 변형예에 따른 캐리어 본체의 개략도이다.
도 9는 제2 실시예의 다른 변형예에 따른 캐리어 본체의 개략도이다.
도 10의 a) 내지 i)는 캐리어 본체의 자유단의 다른 변형의 개략도이다.
제1 실시예
아래에서는, 도 1 및 도 4를 참고하여 제1 실시예를 설명하겠다.
도 1에 개략적으로 예시한 바와 같은, 제1 실시예에 따른 이동식 가열 디바이스의 증발기 버너(1)는, 차량, 특히 로드고잉(roadgoing) 차량의 엔진 독립형 히터 또는 보조 히터를 위한 증발기 버너 형태이다.
제1 실시예에 따른 증발기 버너(1)는, 열이 방출되는 연료-공기 혼합물의 반응이 일어나는 연소실(3)이 형성되는 연소 공동(2)을 갖는다. 증발기 버너(1)는 액체 연료를 공급하는 연료 공급 라인(4)을 갖는다. 액체 연료는 이 경우에 특히, 차량의 내연기관의 작동에도 또한 사용되는 연료에 의해, 특히 가솔린, 디젤, 에탄올 등에 의해 형성될 수 있다. 연료 공급 라인(4)은 특히 그 자체로 알려진 방식으로, 액체 연료를 이송할 수 있는 연료 이송 디바이스(도시하지 않음)에 연결될 수 있다. 연료 이송 디바이스는 이 경우에 특히 연료 투입 펌프에 의해 형성될 수 있다.
더욱이, 연소 공기 공급부(5)(도 1에서는 개략적으로만 도시함)가 연소실(3) 내로 연소 공기를 공급하기 위해 마련된다. 도 1에서, 연소실(3)에 진입하는 연소 공기는 화살표 P로 개략적으로 나타낸다. 그 자체로 알려진 방식으로, 연소 공기 공급부(5)는, 예컨대 송풍기에 의해 형성될 수 있는 연소 공기 이송 디바이스(도시하지 않음)를 갖는다.
예시적인 실시예에서, 연소실(3)은 페이스측에서, 중실형의 비다공성 재료로 형성되고, 쉘형 증발기 리셉터클 형태인 캐리어 본체(6)에 의해 폐쇄된다. 연료 공급 라인(4)은, 액체 연료가 캐리어 본체(6)로 공급될 수 있도록 캐리어 본체(6)에서 개방된다. 증발기 버너(1)의 작동 중에, 공급 액체 연료의 증발이 일어난다. 연료-공기 혼합물을 형성하도록, 증발 연료가 연소 공기 공급부(5)를 통해 공급되는 연소 공기와 혼합되고, 연소실(3)에서 반응을 일으켜 열을 방출한다. 연소 배기 가스(A)가, 연소실(3)의 하류에 위치 설정되는 연소 파이프(7)를 통해 흘러나가, 방출된 열의 적어도 일부가 가열되는 매체(M)로 전달되는 열교환기(8)를 통해 흐른다. 가열되는 매체는 이 경우에는, 특히 차량 내부 객실을 위해 가열되는 공기에 의해 또는 차량의 액체 냉각 회로에서 액체를 냉각하는 것에 의해 형성될 수 있다. 도시한 예시적인 실시예에서, 가열되는 매체(M)는 열교환기(8) 내에서 고온 배기 가스(A)와 반대되는 방향으로 흐른다. 열교환기(8)를 통과한 다음, 연소 배기 가스(A)는 배기 가스 유출구(9)를 통해 배출된다.
캐리어 본체(6)는, 연소실(3)을 향하는 연료 준비면(6a)과, 상기 연소실로부터 멀어지는 방향을 향하는 후방측(6b)을 갖는다. 제1 실시예에서, 다공질의 흡수성 재료로 이루어진 증발기 요소(10)는, 쉘형 증발기 리셉터클 형태의 캐리어 본체(6) 상에 배치되고, 증발기 요소는 연료 준비면(6a)을 커버한다. 증발기 요소(10)는 이 경우에, 특히 금속 부직물, 금속 섬유 직물, 소결 금속 및/또는 소결 세라믹으로 형성될 수 있다. 도 1 및 도 2에는 증발기 요소(10)의 단일층 구조가 개략적으로 도시되어 있지만, 상기 증발기 요소는 또한 다층 구조를 가질 수도 있다.
제1 예시적인 실시예에서, 다수의 만입부(11a) 및 융기부(11b)를 지닌 표면 구조(11)가, 도 4의 a)에서 점선으로 개략적으로 나타낸 바와 같이 캐리어 본체(6)의 연료 준비면(6a)에 형성된다. 표면 구조(11)의 예시적인 구성이 도 3의 a) 내지 도 3의 l)에 도시되어 있다. 도 3의 a) 내지 도 3의 l) 각각은 표면 구조(11)의 상이한 구성을 관통하는 예시적인 단면을 보여준다. 여기에서, 만입부(11a)는 바람직하게는 캐리어 본체(6)의 표면을 따른 긴 채널로서 연장되고, 융기부(11b)는 캐리어 본체(6)의 표면을 따른 리브형 돌출부로서 연장된다.
바람직한 개선예에서, 증발기 요소(10)는, 약간 소성 변형되도록 표면 구조(11)에 대해 가압된다. 이러한 방식으로, 증발기 요소(10)와 캐리어 본체(6) 간의 특히 유익한 기계적 및 열적 결합이 보장된다. 표면 구조(11)에 의해, 캐리어 본체(6)로부터 증발기 요소로의 양호한 열전달이 이루어지고, 이것은 특별히 제어된 연료 증발을 허용한다.
변형예
도 4의 b)는, 연소실(3)을 향하는 캐리어 본체(6)의 연료 준비면(6a)과, 캐리어 본체의, 상기 연료 준비면으로부터 멀어지는 방향을 향하는 후방측(6b) 양자 모두에 각각 표면 구조(11)가 마련되는, 제1 실시예의 제1 변형예를 개략적으로 보여준다. 후방측(6b)에 형성되는 표면 구조(11)로 인해, 후방측(6b)을 통한 캐리어 본체(6)로의 향상된 열전달이 실현될 수 있으며, 이에 의해 증발 프로세스가 추가로 최적화될 수 있다. 표면 구조(11)는 이 경우에도 또한, 예컨대 도 3의 a) 내지 도 3의 l)에 개략적으로 예시된 바와 같이 구성될 수 있다.
도 4의 c)는, 표면 구조(11)가 캐리어 본체(6)의 후방측(6b)에만 형성되고, 연료 준비면(6a)에는 상기 타입의 표면 구조(11)가 형성되지 않는, 제1 실시예의 제2 변형예를 개략적으로 보여준다.
제1 실시예의 다른 변형예에서, 캐리어 본체(6)의 연료 준비면(6a)은 다른 증발기 요소(10)로 커버되는 것이 아니라, 오히려 연료 준비면(6a) 자체가, 연소실(3)에 대해 노출되도록 배치되고, 연료 증발이 발생하기 시작하는 증발면으로서 형성된다. 이 변형예에서도 또한, 표면 구조(11)는 도 5의 a)에 개략적으로 도시한 바와 같이 단지 연료 준비면(6a)에만 형성될 수도 있고, 표면 구조(11)는 도 5의 b)에 개략적으로 도시한 바와 같이 캐리어 본체(6)의 연료 준비면(6a)과 후방측(6b) 양자 모두에 각각 형성될 수도 있으며, 그 외에도 상기 타입의 표면 구조(11)는 도 5의 c에 개략적으로 도시한 바와 같이 단지 캐리어 본체(6)의 후방측(6b)에만 형성될 수도 있다.
제1 예시적인 실시예를 참고하여 단지 평탄한 연료 준비면(6a)을 갖는 캐리어 본체(6)만을 설명했지만, 다른 구성도 또한 가능하다; 특히, 연료 준비면(6a)이 굴곡진 형태를 갖는 것도 가능하며, 예컨대 원통형 또는 협폭 캐리어 본체의 둘레 외측부에 의해 형성되거나, 예컨대 중공 원통형 또는 중공 원추형 캐리어 본체의 둘레 내측부에 형성되는 것도 또한 가능하다.
여기에서는, 예컨대 도 3의 a) 내지 도 3의 l)에 개략적으로 도시한 바와 같이, 표면 구조(11)는 반복 패턴 형태일 수도 있고, 예컨대 불규칙한 구조를 가질 수도 있다. 표면 구조(11)의 프로파일은 이 경우에는 상이한 형태를 가질 수 있다.
표면 구조(11)는 특히 절삭 가공법에 의해, 변형 가공법에 의해 또는 기초 성형법에 의해 형성될 수 있다.
설명한 표면 구조(11)로 인해, 액체 연료로 작동되는 가열 디바이스의 경우에 향상된 연료 준비가 가능하며, 이것은 종국에는 보다 안정한 작동과 결과적으로 증발기 버너의 연장된 수명을 초래한다. 여기에서, 연료 준비 중에, 액체 연료로의 열전달의 향상이 이루어져, 연료 가열 및 증발의 보다 양호한 제어가 실현되고, 핵비등과 막비등 간의 무작위적 교호가 방지될 수 있다. 더욱이, 이러한 방식으로, 연료 준비를 위한 체류 시간이 감소될 수 있고, 이에 의해 침착물의 형성이 감소된다.
표면 구조(11)가 연료 준비면(6a)에 형성되는 경우, 습윤성(wettability) 및 이와 함께 연료 분배가 향상된다. 더욱이, 소망하는 핵비등을 위한 핵성형 포인트의 개수가 증가하여, 바람직하지 않은 막비등이 더욱 신뢰성 있는 방식으로 방지될 수 있다. 별개의 증발기 요소(10)와 함께, 캐리어 본체(6)와 증발기 요소(10) 간의 향상된 열적 및 기계적 결합이 실현되고, 조립 프로세스의 면에서 비교적 큰 공차 변동이 신뢰성 있게 보상되는 것이 가능하다.
제2 실시예
아래에서는, 도 6 및 도 7을 참고하여 증발기 버너(101)의 제2 실시예를 설명하겠다. 제2 실시예에 따른 증발기 버너(101)는 단지 캐리어 본체의 구성과 캐리어 본체 상에 선택적으로 배치되는 증발기 요소의 구성에 관해서만 제1 실시예에 따른 증발기 버너(1)와 상이하므로, 아래에서는 대응하는 구성요소들을 지칭하는 데 동일한 참조부호를 사용하고, 상기 구성요소들에 관한 설명을 반복하지 않겠다.
제2 실시예에 따른 증발기 버너(101)의 경우, 쉘형 캐리어 본체(6) 대신에 캐리어 본체(106)가 연소실(3) 내에 배치된다.
개략도는, 증발기 버너(101)의 작동 중에 화염이 형성되는 연소실(3) 영역 내의 캐리어 본체(106)의 배치를 보여주지만, 예컨대 캐리어 본체(106)가, 증발기 버너(101)의 작동 중에 연료-공기 혼합물을 형성하도록 연소 공기와 연료의 혼합은 일어나지만, 연료-공기 혼합물의 반응은 일어나지 않는 혼합물 준비 영역에, 전체적으로 또는 부분적으로 배치되는 것도 또한 가능하다. 화염을 수반하는 연소가 실시예에 관하여 각각 설명되었지만, 증발기 버너가, 연료-공기 혼합물의 부분적인 또는 완전한 촉매 반응이 수행되도록 구성되는 것도 또한 가능하다.
제2 실시예에 따른 캐리어 본체(106)는, 연소실(3)의 전방벽(111)으로부터 시작하여 연소실(3)의 측벽(112)으로부터 이격되도록 종축(L)에 거의 평행하게 연소실(3) 내로 연장된다. 도 4에 개략적으로 도시된 실시예에서는, 캐리어 본체(106)가 종축(L)에 대하여 동심으로 연장되는 것이 사실이며, 이것이 기본적으로 바람직하지만, 이로부터 벗어나는 구성들도 또한 가능하다.
캐리어 본체(106)는, 캐리어 본체(106)의 직경(d)보다 훨씬 큰 길이(l)를 지닌 긴 형태를 갖는다. 여기에서, 길이(l)는 바람직하게는 직경(d)의 적어도 1.5배, 보다 바람직하게는 상기 직경의 적어도 2배이다. 예시한 실시예에서, 캐리어 본체(106)는 중실 원통형 본체에 의해 형성된다. 그러나, 예컨대 다른 구성도 또한 가능하다; 예컨대, 캐리어 본체(106)는 또한 일단부를 향해 좁아지거나 확대될 수 있다.
캐리어 본체(106)는, 제2 실시예에서 캐리어 본체(106)의 거의 원통형의 외주면에 의해 형성되는 연료 준비면(106a)을 갖는다. 도 6 및 도 7은, 전체 외주면이 연료 준비면(106a) 형태인 실시예를 보여주지만, 예컨대 연료 준비면(106a)은 캐리어 본체(106)의 외주면의 하위 영역(subregion)에 걸쳐서만 연장되는 것도 또한 가능하다.
도 6 및 도 7에 개략적으로 도시한 실시예에서, 연료 준비면(106a)은 다공질의 흡수성 재료로 이루어진 증발기 요소(110)에 의해 커버된다. 증발기 요소(110)는 역시, 예컨대 금속 부직물, 금속 섬유 직물, 소결 금속 및/또는 소결 세라믹으로 형성될 수 있다. 증발기 요소(110)는 이 경우에 제1 실시예에서와 같이 단일층 또는 다층 형태일 수 있다.
제2 실시예에서, 증발기 요소(110)는 거의 중공 원통형 형태이며, 내면에 의해 캐리어 본체(106)의 연료 준비면(106a)에 대해 지탱된다. 제2 실시예에서도 또한, 증발기 요소(110)는, 증발기 요소(110)가 제1 실시예를 참고로 하여 설명한 바와 같이 소성 변형되도록 캐리어 본체(106)에 대해 압박될 수 있다. 이것은, 예컨대 표면 가압(pressing-on), 표면 압박(pushing-on) 또는 표면 선회(turning-on) 작용에 의해 또는 소결, 용접 등에 의해 실현될 수 있다.
증발기 버너(101)의 경우, 연료 공급 라인(4)이 전방측(111)에서 개방되어, 액체 연료가 캐리어 본체(106)의 연료 준비면(106a)으로 그리고 증발기 요소(110)로 공급된다. 증발기 버너(101)의 작동 중에, 공급 연소 공기는 캐리어 본체(106) 주위로 흘러, 해당 프로세스에서 공급 연소 공기가 증발하는 연료와 혼합되어 연료-공기 혼합물을 형성한다. 여기에서, 향상된 캐리어 본체(106) 주위로의 흐름을 실현하기 위해, 연소 공기는 바람직하게는 접선방향 성분으로 또는 소용돌이로 공급될 수 있다.
제2 실시예의 경우에도 또한, 다수의 융기부와 만입부를 지닌 표면 구조(11)가 연료 준비면(106a)에 형성되고, 표면 구조는 제1 실시예에 관하여 전술한 바와 같이 구성될 수 있다. 특히, 표면 구조(11)는 도 3의 a) 내지 도 3의 l)에 개략적으로 도시한 바와 같은 단면 형상을 가질 수 있다.
여기에서, 제2 실시예의 표면 구조(11)를 지닌 연료 준비면(106a)의 구성은, 제1 실시예에 관하여 이미 설명한 것과 동일한 장점을 실현한다.
도 6 및 도 7에 관하여, 증발기 요소(110)가 연료 준비면(106a) 상에 배치되는 예시적인 실시예가 설명되었지만, 제2 실시예에서는 제2 연료 준비면(6a)이 연소실(3) 방향으로 노출되도록 형성되고, 별개의 증발기 요소(110)가 마련되는 일 없이 그 자체가 증발면으로서 기능하는 것도 또한 가능하다.
제2 실시예에 따른 증발기 버너(101)의 작동 중에, 공급 액체 연료는 페이스측에서 연료 공급 라인(4)으로부터 나오고, 연료 공급 라인으로부터 시작하여 연료 준비면(106a)을 적신다. 캐리어 본체(106)와 연료 준비면(106a)의 큰 축방향 크기로 인해, 증발기 버너(101)의 가열 출력이 상이한 레벨인 경우에도, 다시 말해서 연료 공급률과 연소 공기 공급률이 상이한 경우에도, 연료-공기 혼합물을 형성하는 연료와 연소 공기의 양호한 혼합이 각 경우에 실현되는 것이 사실이다.
여기에서, 캐리어 본체(106)는 증발 프로세스에 필요한 열에너지를 열전도에 의해, 작동 중에 화염이 형성되는 연소실(3)의 고온 영역으로부터 동시에 공급하는 기능을 한다. 여기에서, 연료 준비면(106a)은, 연료 액체의 증발을 지원하는 가열면으로서 기능한다.
변형예
제2 실시예의 변형예가 도 8에 개략적으로 도시되어 있다. 제2 실시예의 변형예에서, 캐리어 본체(106)는 중실형 구성요소 형태가 아니라, 내부 공동을 지닌 중공형 본체 형태이다. 이에 따라, 제2 실시예의 변형예에 따른 캐리어 본체(106)는 연소실(3)을 향하는 연료 준비면(106a)뿐만 아니라, 상기 연료 준비면으로부터 멀어지는 방향을 향하는 후방측(106b)도 또한 갖는다. 변형예에서의 후방측(106b)은 이 경우에 거의 중공 원통형 캐리어 본체(106)의 내주면에 의해 형성된다.
제1 실시예와 그 변형예에서와 같이, 제2 실시예의 변형예에서는 설명한 표면 구조(11)가 단지 제1 연료 준비면(106a)에만 마련되거나, 상기 타입의 표면 구조(11)가 단지 후방측(106b)에만 형성되거나, 상기 타입의 표면 구조(11)가 도 8에 개략적으로 도시한 바와 같이 연료 준비면(106a)과 후방측(106b) 양자 모두에 각각 마련되는 것도 또한 가능하다.
여기에서, 제1 실시예를 참고하여 전술한 변형예는 각각 제2 실시예에서도 또한 상응하게 가능하다.
다른 변형예
도 9는 도 6 및 도 7에 도시한 증발기 버너(101)의 다른 변형예를 개략적으로 예시한다. 다른 변형예는, 단지 캐리어 본체(106)가 그 자유단에 추가의 커버(71)가 장착된다는 점에서만 전술한 제2 실시예와 상이하다. 다른 구성요소들은 전술한 제2 실시예와 상이하지 않기 때문에, 제2 실시예에 대한 것과 동일한 참조부호가 다른 변형예에 대해서 사용되며, 반복을 피하기 위해 증발기 버너(101)의 전체 구성을 다시 설명하지 않겠다.
커버(71)는, 액체 연료와 또한 과량의 연료 증기가 캐리어 본체(106)의 페이스측에서 축방향으로 나올 수 없고 증발기 요소(110)로부터 반경방향으로 나오게 압박되도록 캐리어 본체(106)의 자유단 상에 배치된다. 도 9에 개략적으로 예시한 바와 같이, 캐리어 본체(106)의 자유 페이스측 상에는, 캐리어 본체(106)의 나머지의 외주로부터 반경방향으로 돌출하고, 증발기 요소(110)의 자유 페이스측을 덮는 커버(71)가 마련된다. 액체 연료와 연료 증기가 커버(71)를 통과할 수 없도록 하기 위해, 커버(71)는 적어도 거의 불침투성인 재료로 형성된다. 커버(71)는 바람직하게는 금속, 특히 내열성(temperature-resistant) 고급강으로 형성될 수 있다. 커버(71)는, 비착탈식으로 또는 착탈식으로 캐리어 본체(106)의 페이스측 단부에 체결되는, 예컨대 별도의 커버링 디스크 형태일 수 있다. 다른 구성에서는, 예컨대 커버(71)를 캐리어 본체(106)와 동일한 재료로 일체형으로 제조하는 것도 가능하다.
커버(71)는 연료 또는 연료 증기가, 특히 캐리어 본체(106)의 자유단에서 증발기 요소(110)로부터 증가된 양으로 나오는 것을 방지하는 역할을 한다. 캐리어 본체(106)가, 연료-공기 혼합물의 반응이 일어나지 않는 혼합물 준비 영역에 배치되는 경우, 이러한 방식으로 연료가 연료-공기 혼합물 형성을 위한 혼합물 준비 영역에 적어도 거의 전체적으로 공급되는 것이 달성된다. 더욱이, 연소실에 앵커링(anchoring)된 화염의 불리한 영향이 방지된다.
도 9는 거의 중공형의 캐리어 본체(106)에 대하여 설명한 커버(71)의 배치를 단지 개략적으로만 보여주지만, 예컨대 상기 타입의 커버는 도 8에 도시한 제2 실시예의 제1 변형예에서 추가로 마련되는 것도 또한 가능하다. 이 경우, 커버(71)는 바람직하게는 중앙 구멍을 지닌 거의 링형 형태이며, 중앙 구멍의 직경은 특히나 캐리어 본체(106)에 있는 내부 공동의 직경에 거의 상응할 수 있다.
도 10의 a) 내지 i)는 커버(71)의 다양한 다른 변형예를 개략적으로 예시한다. 상기한 커버(71)의 다른 변형예들은 또한 각각, 거의 중공형의 캐리어 본체(106)의 경우와 내부 공동을 지닌 캐리어 본체(106)의 경우 모두에 제공될 수 있다.
도 10의 a) 내지 i)에 예시한 커버(71)의 다른 변형예에서, 커버(71)는 각각 반경방향으로 증발기 요소(110)의 외주를 넘어 돌출하고, 흐름이 캐리어 본체(106)의 증발기 요소(110)의 외주를 따라 지나가도록 적어도 실질적으로 예리한 분리 에지를 제공한다. 도 10의 a)에 개략적으로 예시한 바와 같이, 반경방향으로 돌출하는 커버(71)의 영역은 종축(L)에 수직하게 연장되는 평면에 대해 각도 α 로 연장된다. 여기에서, 소망하는 흐름 안내에 따라 각도 α 는 0° 내지 90°의 값을 가질 수 있다.
도 10의 a)에 개략적으로 예시한 변형예에서, 반경방향으로 돌출하는 커버(71)의 영역은, 예컨대 35° 내지 45° 범위의 각도 α 로 연장되어, 증발기 요소(110)의 외주를 따라 흐르는 가스가 상대적으로 강력한 방식으로 반경방향 외측으로 전환된다. 더욱이, 이 변형예의 경우 돌출 영역은, 반경방향으로 테이퍼지고 반경방향과 축방향 모두로 돌출하는 립(lip) 형태이다. 돌출 영역은 이 경우에 커버(71)의 나머지 부분에 대하여 주 흐름 방향의 방향으로 약간 각진다.
도 10의 b)에 개략적으로 예시한 변형예에서, 반경방향으로 돌출하는 커버(71)의 영역은, 160° 내지 170° 에 이르는 상당히 큰 각도 α 로 연장되어, 증발기 요소(110)의 외주를 따라 흐르는 가스가 훨씬 덜한 반경방향 편향을 겪는다.
도 10의 c)에 개략적으로 예시한 변형예의 경우, 반경방향으로 돌출하는 커버의 영역은, 예컨대 대략 40° 내지 50°의 각도로 연장된다. 더욱이, 이 변형예의 경우에 흐름 분리에 선택된 방식으로 영향을 주기 위해 커버(71)의 돌출 영역은 또한 증발기 요소(110)로부터 멀어지는 측에서 경사지거나 모따기된다.
도 10의 d) 및 e)에 개략적으로 예시한 변형예의 경우, 커버(71)는 모두 더욱 웨지 형상 단면을 갖고, 이에 따라 커버(71)의 돌출 영역은 도 10의 a) 및 b)의 변형예와는 대조적으로 커버(71)의 나머지 부분에 대해 각진 형태가 아니다. 도 10의 a) 및 b)에 따른 변형예와 도 10의 d) , e) 및 i)에 따른 변형예의 비교로부터 자명한 바와 같이, 커버(71)의 반경방향으로 돌출하는 영역의 웨지 각도는 이러한 방법에서 선택된 방식으로 설정될 수 있다.
도 10의 f)에 개략적으로 예시된 변형예에서, 커버(71)는 캐리어 본체(106)의 단부 상에 있는 실질적으로 링 형상의 디스크 형태이므로, 커버의 돌출 영역은 대략 0°의 각도로 측방으로 돌출한다.
도 10의 g)에 개략적으로 예시한 변형예의 경우, 캐리어 본체(106)에는 연소실(3) 방향으로 개방되도록 형성된 내부 공동이 마련된다. 이 경우, 예컨대 연소실(3)으로부터 나온 가스가 캐리어 본체(106) 내부로 흘러들어가는 것이 가능하다. 예컨대, 상기 추가의 피쳐는 또한 다른 변형예에도 마련될 수 있다.
도 10의 h)는, 예컨대 캐리어 본체(106)의 외주의 표면 구조를 예시한다. 도 10의 h)의 변형예의 경우, 커버(71)는 내부에 반경방향으로 안착된 영역에 있어서 페이스측에서 증발기 요소(110)에 대해 직접 더욱 지탱되고, 대략 0°의 각도 α로 연장된다. 이와 대조적으로, 외측부에 더욱 배치된 커버(71) 영역은 비교적 큰 각도 α로 연장되어, 이에 따라 반경방향으로 돌출하는 테이퍼진 립이 형성된다. 더욱이, 외측부에 반경방향으로 배치되는 증발기 요소(110)의 영역에서 커버(71)는 이 경우에 증발기 요소(110)에 대해 직접 지탱되지 않는다. 도 10의 i)의 변형예의 이들 보조 피쳐는 다른 변형예에서도 또한 더욱 실현될 수 있다.
도 10의 i)에 개략적으로 예시한 변형예에서, 커버(71)는, 중앙 돌출 페그에 의해 캐리어 본체(106)의 페이스측 리세스에 삽입되는 인서트 형태이다. 이들 추가의 피쳐는 또한 각각 다른 변형예에서도 실현될 수 있다.
캐리어 본체(106)의 외주의 표면 구조(11)가 도 10의 h)에만 도시되었지만, 이것은 바람직하게는 도 10의 a) 내지 g) 및 i)에 따른 다른 예시에도 마찬가지로 제공될 수 있다. 여기에서 설명한 분리 에지를 지닌 커버(71)의 구성은, 연소실(3)에서의 흐름이 훨씬 더 효율적으로 안정화되는 추가의 장점을 갖는다. 특히, 이러한 방식으로 연소실 내에서의 맥동의 발생을 방지하는 것이 가능하다. 더욱이, 특히 연소실(3)이 작동 중에 화염이 형성되어서는 안 되는 혼합물 준비 영역을 갖는 경우에, 연소실(3)의 상류 영역 내로의 역화(逆火)가 효과적인 방식으로 방지될 수 있다.
캐리어 본체(6, 106)의 특정 구성이 전술한 실시예를 참고로 하여 설명되었지만, 다른 구성도 또한 가능하다. 특히, 캐리어 본체는 또한, 내면이 연소실(3)을 향하고 연료 준비면 형태인 중공형 본체에 의해 형성될 수 있으며, 이에 따라 캐리어 본체의 내측부가, 예컨대 연소실(3) 또는 혼합물 준비 영역으로서 형성되는 연소실(3)의 일부의 외벽을 동시에 형성한다. 전술한 다양한 변형예들은 상기한 구성에서도 또한 가능하다.

Claims (15)

  1. 이동식 가열 디바이스를 위한 증발기 버너(101)로서,
    연소실(3),
    액체 연료를 공급하는 연료 공급 라인(4), 및
    공급된 연료의 증발을 위한 증발기
    를 포함하며,
    증발기는 비다공성 재료로 이루어진 캐리어 본체(106)를 갖고, 캐리어 본체는, 연소실(3)을 향하며 액체 연료와 접촉하게 되는 연료 준비면(106a)을 가지고,
    복수의 만입부(11a) 및 융기부(11b)를 지닌 표면 구조(11)가 연료 준비면(106a), 캐리어 본체(106)에 있어 연료 준비면으로부터 멀어지는 방향을 향하는 후방측(106b), 또는 상기 연료 준비면(106a) 및 상기 후방측(106b)에 형성되며,
    캐리어 본체(106)는, 연소실(3)의 전방벽(111)으로부터 시작하여 연소실(3)의 측벽(112)으로부터 이격되도록 연소실(3) 내로 축방향으로 연장되고, 외주면이 연료 준비면(106a)을 갖는 세장형 본체에 의해 형성되는 것인 증발기 버너.
  2. 제1항에 있어서, 표면 구조(11)는 연료 준비면(106a)에 형성되는 것인 증발기 버너.
  3. 제1항에 있어서, 연료 준비면(106a)은 연소실(3) 방향으로 노출되는 것인 증발기 버너.
  4. 제1항에 있어서, 다공질의 흡수성 재료로 이루어진 증발기 요소(110)가 연료 준비면(106a) 상에 배치되는 것인 증발기 버너.
  5. 제4항에 있어서, 증발기 요소(110)는 이 증발기 요소(110)가 소성 변형되도록 표면 구조(11)에 대해 압박되는 것인 증발기 버너.
  6. 제4항에 있어서, 커버(71)가 증발기 요소(110)의 자유단 상에 마련되는 것인 증발기 버너.
  7. 제1항에 있어서, 만입부(11a)는 세장형 채널 형태이고, 융기부(11b)는 리브형 돌출부 형태인 것인 증발기 버너.
  8. 제1항에 있어서, 표면 구조(11)는 단면에서 봤을 때에 파형 또는 나사형 형태를 갖는 것인 증발기 버너.
  9. 제1항에 있어서, 캐리어 본체(106)는 원통형의 외주면을 갖는 것인 증발기 버너.
  10. 제1항에 있어서, 캐리어 본체(106)는, 캐리어 본체(106)의 직경(d)의 적어도 1.5배에 상응하는 축방향 길이(l)를 갖는 것인 증발기 버너.
  11. 제1항에 있어서, 캐리어 본체(106)는, 공급 연소 공기가 외주면 주위로 흐르도록 연소실(3) 내에 배치되는 것인 증발기 버너.
  12. 제1항에 따른 증발기 버너(101)를 갖는 이동식 가열 디바이스.
  13. 제12항에 있어서, 이동식 가열 디바이스는 차량용 보조 히터 또는 엔진 독립형 히터 형태인 것인 이동식 가열 디바이스.
  14. 삭제
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