KR102313682B1

KR102313682B1 - A catalytic combuster with an lgniter of an induction heater and method of catalytic combustion

Info

Publication number: KR102313682B1
Application number: KR1020200057121A
Authority: KR
Inventors: 최병철; 이경석; 김철호; 유진상
Original assignee: 전남대학교산학협력단
Priority date: 2020-05-13
Filing date: 2020-05-13
Publication date: 2021-10-18

Abstract

One embodiment of the present invention provides a technology capable of shortening a time to reach a normal temperature, which is a temperature at which combustion is performed in a catalytic combustor, and preventing oxidative corrosion of parts. A catalytic combustor having an induction heater igniter in accordance with an embodiment of the present invention includes: a housing unit provided with a fuel heating housing and a catalytic reaction housing, which have respective internal spaces and are coupled to each other; a fuel supply unit supplying fuel to the fuel heating housing; an air supply unit supplying air to the fuel heating housing; an induction coil formed in a coil shape on the outside of the fuel heating housing and receiving electricity to generate an electric field; a heating medium formed in the inner space of the fuel heating housing and heating the fuel or air introduced into the fuel heating housing by generating an eddy current by means of the electric field of the induction coil to generate heat; and a catalytic reaction unit formed in the inner space of the catalytic reaction housing, having a catalyst for combustion, and igniting a mixture of the fuel and the air introduced from the fuel heating housing.

Description

Catalytic combustor having induction heater igniter and catalytic combustion method using same

본 발명은 인덕션 히터 점화기를 구비하는 촉매연소기 및 이를 이용한 촉매 연소 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 촉매연소기에서 연소가 수행되는 온도인 정상 온도 도달 시간을 단축시키고, 부품의 산화 부식을 방지할 수 있는 기술에 관한 것이다. The present invention relates to a catalytic combustor having an induction heater igniter and a catalytic combustion method using the same. It's about the technology you can do.

촉매연소기는 가연성 가스와 같은 연료를 촉매와 접촉 반응시켜 연소되도록 하는 장치이며, 연소 반응이 촉매의 표면에서 수행되기 때문에 종래기술의 화염 연소 장치와 비교하여 낮은 온도에서 연소 반응이 이루어지고, 연료의 농도가 낮은 경우에도 안정적으로 연소 반응이 수행될 수 있다.The catalytic combustor is a device that causes a fuel such as combustible gas to react with a catalyst to be combusted, and since the combustion reaction is performed on the surface of the catalyst, the combustion reaction is performed at a lower temperature compared to the flame combustion device of the prior art, and the fuel Even when the concentration is low, the combustion reaction can be stably performed.

종래기술의 촉매연소기에서 가장 큰 문제점으로 지적되고 있는 사항은, 시동 후 촉매가 정상 온도에 도달하는 시간이 20분 정도로써 상대적으로 정상 온도 도달 시간이 지연된다는 것이다.The biggest problem in the prior art catalytic combustor is that it takes about 20 minutes for the catalyst to reach the normal temperature after starting, which is relatively delayed.

그리고, 종래기술의 촉매연소기에서는, 점화기에 구비된 금속재질의 히팅코일과 같은 가열매체가 지속적으로 연료와 공기의 혼합물에 노출되어 산화 부식이 빠르게 진행됨으로써, 이와 같은 가열매체의 수명이 짧다는 문제점이 있다.In addition, in the catalytic combustor of the prior art, a heating medium such as a metal heating coil provided in the igniter is continuously exposed to a mixture of fuel and air, and oxidative corrosion proceeds rapidly, so the life of the heating medium is short. There is this.

대한민국 등록특허 제10-1447715호(발명의 명칭: 액체연료의 촉매연소를 포함하는 가열장치)에서는, 연료와 공기의 혼합물을 촉매적으로 연소시키는 적어도 하나의 촉매요소와; 상기 적어도 하나의 촉매요소의 상류측에 배치된 연료공급수단과; 상기 적어도 하나의 촉매요소의 상류측에 배치된 공기공급수단과; 실질적으로 선대칭 형상을 갖고, 상류단과 하류단을 갖고, 작동 중에 상기 적어도 하나의 촉매요소에 의해 가열되고, 상기 연료공급수단과 상기 공기공급수단으로부터 연료와 공기를 공급받는 연료증발장치와; 상기 촉매요소와 상기 연료증발장치를 수용하는 외부 하우징을 포함하는 가열장치가 개시되어 있다.In Korean Patent Registration No. 10-1447715 (title of invention: heating device including catalytic combustion of liquid fuel), at least one catalytic element for catalytically burning a mixture of fuel and air; fuel supply means disposed upstream of the at least one catalytic element; air supply means disposed upstream of the at least one catalytic element; a fuel evaporator having a substantially line-symmetrical shape, having an upstream end and a downstream end, heated by the at least one catalytic element during operation, and receiving fuel and air from the fuel supply means and the air supply means; A heating device is disclosed that includes an outer housing for accommodating the catalytic element and the fuel evaporator.

대한민국 등록특허 제10-1447715호Republic of Korea Patent Registration No. 10-1447715

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 촉매연소기에서 연소가 수행되는 온도인 정상 온도 도달 시간을 단축시키는 것이다.An object of the present invention to solve the above problems is to shorten the time to reach a normal temperature, which is a temperature at which combustion is performed in a catalytic combustor.

또한, 본 발명의 목적은, 연료와 공기의 혼합물에 의한 촉매연소기 부품의 산화 부식을 방지하는 것이다.It is also an object of the present invention to prevent oxidative corrosion of catalytic combustor components by a mixture of fuel and air.

그리고, 본 발명의 목적은, 촉매연소기의 초기 작동에서 발생하는 공해물질을 저감시키는 것이다.And, it is an object of the present invention to reduce pollutants generated in the initial operation of the catalytic combustor.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. The technical problems to be achieved by the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the description below. There will be.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 각각 내부 공간을 구비하며 서로 결합된 연료가열하우징과 촉매반응하우징을 구비하는 하우징부; 상기 연료가열하우징으로 연료를 공급하는 연료공급부; 상기 연료가열하우징으로 공기를 공급하는 공기공급부; 상기 연료가열하우징의 외부에 코일 형상으로 형성되고, 전기를 공급 받아 전기장을 생성하는 인덕션코일; 상기 연료가열하우징의 내부 공간에 형성되고, 상기 인덕션코일의 전기장에 의해 와전류가 생성되어 발열됨으로써, 상기 연료가열하우징으로 유입된 연료 또는 공기를 가열시키는 가열매체; 및 상기 촉매반응하우징의 내부 공간에 형성되고, 연소용 촉매를 구비하며, 상기 연료가열하우징으로부터 유입된 연료와 공기의 혼합물을 점화시키는 촉매반응부;를 포함한다. The configuration of the present invention for achieving the above object, each having an inner space, the housing portion having a fuel heating housing and a catalytic reaction housing coupled to each other; a fuel supply unit for supplying fuel to the fuel heating housing; an air supply unit for supplying air to the fuel heating housing; an induction coil formed in a coil shape on the outside of the fuel heating housing and receiving electricity to generate an electric field; a heating medium formed in the internal space of the fuel heating housing and heating the fuel or air introduced into the fuel heating housing by generating an eddy current by the electric field of the induction coil and generating heat; and a catalytic reaction unit formed in the inner space of the catalytic reaction housing, having a catalyst for combustion, and igniting a mixture of fuel and air introduced from the fuel heating housing.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 가열매체는, 강자성체 물질 또는 탄화규소(SiC)로 형성될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the heating medium may be formed of a ferromagnetic material or silicon carbide (SiC).

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 촉매반응부는, 상기 가열매체를 통과하면서 가열된 공기에 의해 예열될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the catalyst reaction unit may be preheated by air heated while passing through the heating medium.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 촉매반응하우징의 내부 공간에 형성되고, 상기 연료와 공기의 혼합물이 상기 촉매반응부를 통과한 후 생성된 가스인 배출가스 내 물질을 흡착시키는 흡착용 촉매를 구비하는 흡착부를 더 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, an adsorption catalyst is formed in the inner space of the catalytic reaction housing and adsorbs a material in the exhaust gas, which is a gas generated after the mixture of fuel and air passes through the catalytic reaction unit. It may further include an adsorption unit.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 공기공급부는, 공기를 공급하는 블로워, 상기 블로워와 결합하고 공기에 유로를 제공하며 상기 촉매반응하우징의 내부 공간에 형성되고 상기 배출가스와 접촉하여 열교환을 통해 공기를 가열시키는 열교환기, 및 상기 열교환기와 결합하고 상기 연료가열하우징으로 유동하는 공기에 유로를 제공하는 공기공급관,을 구비할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the air supply unit, a blower for supplying air, is coupled to the blower and provides a flow path to the air, is formed in the inner space of the catalytic reaction housing, and is in contact with the exhaust gas to provide air through heat exchange. It may include a heat exchanger for heating, and an air supply pipe coupled to the heat exchanger and providing a flow path to the air flowing into the fuel heating housing.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 인덕션코일의 내부에는 유체 유동 가능한 유로가 형성될 수 있다.In an embodiment of the present invention, a fluid flow path may be formed inside the induction coil.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 연료가열하우징의 내부 공간에 형성되고, 상기 연료가열하우징으로 유입된 연료와 공기를 혼합시키는 혼합부를 더 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, it is formed in the inner space of the fuel heating housing, it may further include a mixing unit for mixing the fuel and air introduced into the fuel heating housing.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 인덕션코일로 전기를 공급하고, 공급되는 전기를 제어하는 전원제어부를 더 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, it may further include a power control unit for supplying electricity to the induction coil and controlling the supplied electricity.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 상기 공기공급부로부터 상기 연료가열하우징으로 공기가 공급되는 제1단계; 상기 가열매체에 의해 공기가 가열되고, 가열된 공기가 상기 촉매반응하우징으로 유동하여 상기 촉매반응부를 예열시키는 제2단계; 상기 연료공급부로부터 상기 연료가열하우징으로 연료가 공급되는 제3단계; 연료와 공기의 혼합물이 상기 가열매체에 의해 가열된 후 상기 촉매반응부로 유동하여 점화되는 제4단계; 및 연료와 공기의 혼합물이 지속적으로 연소되는 제5단계;를 포함한다.The configuration of the present invention for achieving the above object is a first step of supplying air from the air supply unit to the fuel heating housing; a second step of preheating the catalytic reaction unit by heating air by the heating medium and flowing the heated air into the catalytic reaction housing; a third step of supplying fuel from the fuel supply unit to the fuel heating housing; a fourth step in which a mixture of fuel and air is heated by the heating medium and then flows into the catalytic reaction unit to be ignited; and a fifth step in which a mixture of fuel and air is continuously burned.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 제4단계에서, 상기 연료와 공기의 혼합물이 상기 촉매반응부를 통과 후 배출된 물질이 흡착부에 흡착될 수 있다.In an embodiment of the present invention, in the fourth step, the material discharged after the mixture of fuel and air passes through the catalyst reaction unit may be adsorbed to the adsorption unit.

상기와 같은 구성에 따른 본 발명의 효과는, 인덕션 히터로 연료와 공기의 혼합물을 미리 가열시킨 후, 가열된 촉매와 상기의 혼합물을 접촉시켜 촉매 연소시키므로, 촉매 연소를 위한 정상 온도 도달 시간이 감소된다는 것이다.The effect of the present invention according to the above configuration is that, after preheating a mixture of fuel and air with an induction heater, the heated catalyst and the mixture are brought into contact with the catalyst for catalytic combustion, so the time to reach a normal temperature for catalyst combustion is reduced it will be

또한, 본 발명의 효과는, 가열매체를 내부식성을 구비하는 금속 또는 탄화규소로 형성시킴으로써, 연료와 공기의 혼합물의 가열 시 가열매체의 산화 부식을 방지할 수 있다는 것이다.In addition, an effect of the present invention is that, by forming the heating medium with corrosion-resistant metal or silicon carbide, oxidative corrosion of the heating medium can be prevented when a mixture of fuel and air is heated.

그리고, 본 발명의 효과는, 연소 후 배출 물질(HC, CO 등)을 흡착시킨 후 산화 반응시켜 제거함으로써, 공해물질을 감소시킬 수 있다는 것이다.In addition, the effect of the present invention is that pollutants can be reduced by adsorbing exhaust substances (HC, CO, etc.) after combustion and then removing them through an oxidation reaction.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. It should be understood that the effects of the present invention are not limited to the above-described effects, and include all effects that can be inferred from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 촉매연소기의 구조에 대한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 촉매연소기의 성능(촉매층 온도분포와 배출가스 배출 특성)에 대한 그래프이다.1 is a schematic diagram of the structure of a catalytic combustor according to an embodiment of the present invention.
2 is a graph of the performance (catalyst bed temperature distribution and exhaust gas emission characteristics) of the catalytic combustor according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be embodied in several different forms, and thus is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다. Throughout the specification, when a part is said to be “connected (connected, contacted, coupled)” with another part, it is not only “directly connected” but also “indirectly connected” with another member interposed therebetween. "Including cases where In addition, when a part "includes" a certain component, this means that other components may be further provided without excluding other components unless otherwise stated.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. The terms used herein are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as "comprises" or "have" are intended to designate that the features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification exist, but one or more other features It should be understood that this does not preclude the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 촉매연소기의 구조에 대한 개략도이다. 도 1에서 보는 바와 같이, 본 발명의 촉매연소기는, 각각 내부 공간을 구비하며 서로 결합된 연료가열하우징(410)과 촉매반응하우징(420)을 구비하는 하우징부; 연료가열하우징(410)으로 연료를 공급하는 연료공급부; 연료가열하우징(410)으로 공기를 공급하는 공기공급부; 연료가열하우징(410)의 외부에 코일 형상으로 형성되고, 전기를 공급 받아 전기장을 생성하는 인덕션코일(120); 연료가열하우징(410)의 내부 공간에 형성되고, 인덕션코일(120)의 전기장에 의해 와전류가 생성되어 발열됨으로써, 연료가열하우징(410)으로 유입된 연료 또는 공기를 가열시키는 가열매체(110); 및 촉매반응하우징(420)의 내부 공간에 형성되고, 연소용 촉매를 구비하며, 연료가열하우징(410)으로부터 유입된 연료와 공기의 혼합물을 점화시키는 촉매반응부(200);를 포함한다. 그리고, 본 발명의 촉매연소기는, 연료가열하우징(410)의 내부 공간에 형성되고, 연료가열하우징(410)으로 유입된 연료와 공기를 혼합시키는 혼합부(510)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 본 발명의 촉매연소기는 인덕션 히터 점화기를 이용하여 연소를 수행하는데, 상기된 인덕션코일(120)과 가열매체(110) 및 하기된 전원제어부(130)의 구성으로 인덕션 히터 점화기가 형성될 수 있다.1 is a schematic diagram of a structure of a catalytic combustor according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the catalytic combustor of the present invention includes: a housing part each having an inner space and having a fuel heating housing 410 and a catalytic reaction housing 420 coupled to each other; a fuel supply unit for supplying fuel to the fuel heating housing 410; an air supply unit for supplying air to the fuel heating housing 410; an induction coil 120 formed in a coil shape on the outside of the fuel heating housing 410 and receiving electricity to generate an electric field; A heating medium formed in the inner space of the fuel heating housing 410 and heating the fuel or air introduced into the fuel heating housing 410 by generating an eddy current by the electric field of the induction coil 120 and generating heat; and a catalyst reaction unit 200 formed in the inner space of the catalytic reaction housing 420 , provided with a catalyst for combustion, and igniting a mixture of fuel and air introduced from the fuel heating housing 410 . In addition, the catalytic combustor of the present invention may further include a mixing unit 510 formed in the inner space of the fuel heating housing 410 and mixing the fuel and air introduced into the fuel heating housing 410 . Here, the catalytic combustor of the present invention performs combustion using an induction heater igniter, and an induction heater igniter can be formed by the configuration of the above-described induction coil 120, heating medium 110, and the power control unit 130 described below. have.

연료는 연소 가능한 물질로써 기체 또는 액체의 형태일 수 있다. 그리고, 연료는 기체-액체 혼합물, 기체-고체 혼합물 또는 액체-기체 혼합물의 형태일 수 도 있으며, 공기와 혼합되어 유동 가능한 형태이면 연료로 이용될 수 있다. 연료공급부는 연료가열하우징(410)으로 연료 분사 방식 또는 연료 증발 방식 등으로 연료를 공급할 수 있다. 다만, 연료 공급 방식에 이에 한정되는 것은 아니다.Fuel is a combustible substance, which may be in the form of a gas or liquid. In addition, the fuel may be in the form of a gas-liquid mixture, a gas-solid mixture, or a liquid-gas mixture, and may be used as a fuel if it is mixed with air and can flow. The fuel supply unit may supply fuel to the fuel heating housing 410 by a fuel injection method or a fuel evaporation method. However, the fuel supply method is not limited thereto.

연료가열하우징(410)과 촉매반응하우징(420) 각각은 원통 형상으로 형성될 수 있으며, 연료가열하우징(410)과 촉매반응하우징(420)은 서로 내부 공간이 연결되도록 결합하고, 연료가열하우징(410)의 내부 공간을 유동하는 연료와 공기의 혼합물이 촉매반응하우징(420)으로 유입될 수 있다. 혼합부(510)는, 복수 개의 베인(vane)을 구비하는 선회기(swirler)일 수 있다. 이에 따라, 연료가열하우징(410)으로 공급된 연료와 공기가 혼합부(510)를 통과하면서 혼합됨과 동시에 선회력을 제공 받아, 연료와 공기의 혼합물이 용이하게 촉매반응하우징(420)으로 유입된 후 촉매반응부(200)로 유동할 수 있다. 여기서, 연료와 공기는 혼합부(510)에 의해 균일한 속도장을 구비할 수 있다. 그리고, 이와 같은 연료와 공기의 유동 및 혼합을 위해, 연료공급부의 압력을 증대시켜 공급되는 연료의 압력을 증대시키거나, 블로워(310)의 압력을 증대시켜 공급되는 공기의 압력을 증대시킬 수 있다. 또는, 연료가열하우징(410)의 내부 공간 압력을 증대시킬 수 있다.Each of the fuel heating housing 410 and the catalytic reaction housing 420 may be formed in a cylindrical shape, and the fuel heating housing 410 and the catalytic reaction housing 420 are coupled so that the inner space is connected to each other, and the fuel heating housing ( A mixture of fuel and air flowing in the inner space of the 410 may be introduced into the catalytic reaction housing 420 . The mixing unit 510 may be a swirler having a plurality of vanes. Accordingly, the fuel and air supplied to the fuel heating housing 410 are mixed while passing through the mixing unit 510 and at the same time receive a turning force, so that the mixture of fuel and air is easily introduced into the catalytic reaction housing 420 after It may flow to the catalyst reaction unit 200 . Here, fuel and air may have a uniform velocity field by the mixing unit 510 . And, for the flow and mixing of the fuel and air, the pressure of the fuel supplied may be increased by increasing the pressure of the fuel supply unit, or the pressure of the supplied air may be increased by increasing the pressure of the blower 310 . . Alternatively, the internal space pressure of the fuel heating housing 410 may be increased.

상기와 같은 연료가열하우징(410)의 형상에 대응되게 가열매체(110)는 연료 또는 공기를 통과시키는 원통 형상으로 형성될 수 있다. 추가적으로, 가열매체(110)는 원통형의 메쉬 형상으로 형성될 수 있으며, 메쉬 형상도 구비하는 경우, 가열된 가열매체(110)와 연료 또는 공기의 접촉 면적이 증가되어 가열매체(110)에 의한 연료 또는 공기의 가열 효율이 증대될 수 있다.To correspond to the shape of the fuel heating housing 410 as described above, the heating medium 110 may be formed in a cylindrical shape through which fuel or air passes. Additionally, the heating medium 110 may be formed in a cylindrical mesh shape, and when the mesh shape is also provided, the contact area between the heated heating medium 110 and fuel or air is increased, so that the fuel by the heating medium 110 is increased. Alternatively, the heating efficiency of air may be increased.

가열매체(110)는, 강자성체 물질 또는 탄화규소(SiC)로 형성될 수 있다. 여기서, 가열매체(110)가 강자성체 물질로 형성되는 경우, 가열매체(110)는 SUS(스테인레스스틸), 니켈, 코발트, 규소강 등과 같은 내부식성을 구비하는 강자성체 물질로 형성될 수 있다. 그리고, 탄화규소도 내부식성을 구비할 수 있다. 상기와 같이 가열매체(110)의 소재가 형성되는 경우, 가열매체(110)가 지속적으로 연료와 공기의 혼합물에 노출되더라도 산화 부식이 방지될 수 있다. 그리고, 이와 같인 산화 부식이 방지되어 가열매체(110)이 수명이 증가함으로써, 본 발명의 촉매연소기의 내구성 및 수명이 증대될 수 있다.The heating medium 110 may be formed of a ferromagnetic material or silicon carbide (SiC). Here, when the heating medium 110 is formed of a ferromagnetic material, the heating medium 110 may be formed of a ferromagnetic material having corrosion resistance such as SUS (stainless steel), nickel, cobalt, silicon steel, and the like. In addition, silicon carbide can also be provided with corrosion resistance. When the material of the heating medium 110 is formed as described above, oxidative corrosion can be prevented even when the heating medium 110 is continuously exposed to a mixture of fuel and air. And, as such oxidative corrosion is prevented and the lifespan of the heating medium 110 is increased, the durability and lifespan of the catalytic combustor of the present invention can be increased.

인덕션코일(120)에서 발생한 전기장(또는 자기장)에 의해 가열매체(110)에 발생한 와전류의 손실로 인해 발생한 열이 가열매체(110)를 가열하게 되며, 가열매체(110)를 통과하는 연료 또는 공기는 가열되어 촉매반응부(200)로 공급될 수 있다. 이 때, 가열매체(110)가 전도성이면서 자성물질(강자성체)인 경우에는, 인덕션코일(120)과 가열매체(110) 사이에 절연관(430)이 형성될 수 있다. 즉, 도 1에서 보는 바와 같이, 연료가열하우징(410)의 외측면 중 인덕션코일(120)이 권선되는 일 부위에 연료가열하우징(410)을 감싸는 형상으로 절연관(430)이 형성될 수 있다. 이에 따라, 가열매체(110)에 생성된 와전류가 외부로 전달되는 현상 또는 가열매체(110)에 생성된 와전류에 의해 생성된 전기장이 인덕션코일(120)에 영향을 미치는 현상을 방지할 수 있다.The heat generated due to the loss of eddy current generated in the heating medium 110 by the electric field (or magnetic field) generated in the induction coil 120 heats the heating medium 110 , and fuel or air passing through the heating medium 110 . may be heated and supplied to the catalyst reaction unit 200 . In this case, when the heating medium 110 is a conductive and magnetic material (ferromagnetic material), an insulating tube 430 may be formed between the induction coil 120 and the heating medium 110 . That is, as shown in FIG. 1 , the insulating tube 430 may be formed in a shape surrounding the fuel heating housing 410 on a portion of the outer surface of the fuel heating housing 410 on which the induction coil 120 is wound. . Accordingly, it is possible to prevent a phenomenon in which the eddy current generated in the heating medium 110 is transmitted to the outside or the electric field generated by the eddy current generated in the heating medium 110 affects the induction coil 120 .

반면에, 가열매체(110)가 탄화규소(SiC)로 형성되는 경우에는 절연관(430)이 형성되지 않을 수 있다. 탄화규소(SiC)는, 낮은밀도, 고강성, 낮은 열팽창률, 높은 전열 특성, 우수한 열충격 저항성, 우수한 화학물질 저항성 등의 성질이 있고, 전기적 특성으로는 반도체 물질이며, 저항값이 100 내지 1,000,000 Ω*cm 정도로 높아서 1,600도(℃) 정도의 고온 전기로의 가열매체(110)에 이용될 수 있다.On the other hand, when the heating medium 110 is formed of silicon carbide (SiC), the insulating tube 430 may not be formed. Silicon carbide (SiC) has properties such as low density, high stiffness, low coefficient of thermal expansion, high heat transfer properties, excellent thermal shock resistance, and excellent chemical resistance, and is a semiconductor material with electrical properties, and a resistance value of 100 to 1,000,000 Ω As high as *cm, it can be used for the heating medium 110 of a high-temperature electric furnace of about 1,600 degrees (℃).

본 발명의 촉매연소기는, 인덕션코일(120)로 전기를 공급하고, 공급되는 전기를 제어하는 전원제어부(130)를 더 포함할 수 있다. 연료 또는 공기를 가열하기 위하여, 연료 또는 공기가 공급되는 경우에는, 전원제어부(130)에 의한 전압 또는 전류의 제어에 의해 인덕션코일(120)로 상대적으로 높은 전력이 공급될 수 있다. 그리고, 촉매반응부(200)에서 연료와 공기의 혼합물이 점화된 후에는, 인덕션코일(120)로 공급되는 전력을 off시키거나 또는 상대적으로 낮은 전력을 공급할 수 있다. 이에 따라, 연료와 공기의 혼합물의 점화를 위해서만 인덕션코일(120)로 상대적으로 높은 전력이 공급됨으로써, 인적션코일로 전달되는 전력의 공급 효율이 증대될 수 있다. The catalytic combustor of the present invention may further include a power control unit 130 for supplying electricity to the induction coil 120 and controlling the supplied electricity. When fuel or air is supplied to heat fuel or air, relatively high power may be supplied to the induction coil 120 by controlling the voltage or current by the power control unit 130 . In addition, after the mixture of fuel and air is ignited in the catalyst reaction unit 200 , power supplied to the induction coil 120 may be turned off or relatively low power may be supplied. Accordingly, a relatively high power is supplied to the induction coil 120 only for ignition of a mixture of fuel and air, so that the supply efficiency of power delivered to the induction coil can be increased.

그리고, 촉매반응부(200)는, 가열매체(110)를 통과하면서 가열된 공기에 의해 예열될 수 있다. 연료가 연료가열하우징(410)으로 공급되기 전에 공기가 먼저 연료가열하우징(410)으로 공급될 수 있으며, 이와 같이 먼저 공급된 공기가 가열매체(110)의 의해 예열될 수 있다. 그리고, 충분히 예열된 공기가 촉매반응부(200)로 공급되어 촉매반응부(200)의 온도가 연료와 공기의 혼합물의 착화 온도에 도달하는 경우, 연료가 정상적으로 연료가열하우징(410)으로 공급될 수 있고, 이에 따라, 연료와 공기의 혼합물에 의한 촉매 연소가 수행될 수 있다.In addition, the catalyst reaction unit 200 may be preheated by air heated while passing through the heating medium 110 . Before the fuel is supplied to the fuel heating housing 410 , air may be first supplied to the fuel heating housing 410 , and thus, the previously supplied air may be preheated by the heating medium 110 . And, when sufficiently preheated air is supplied to the catalyst reaction unit 200 and the temperature of the catalyst reaction unit 200 reaches the ignition temperature of the fuel and air mixture, the fuel is normally supplied to the fuel heating housing 410. and thus, catalytic combustion by a mixture of fuel and air may be performed.

본 발명의 촉매연소기는, 촉매반응하우징(420)의 내부 공간에 형성되고 촉매반응부(200)의 온도를 측정하는 온도센서를 더 포함할 수 있다. 온도센서는 전원제어부(130)로 촉매반응부(200)의 온도에 대한 정보를 전달하고, 전원제어부(130)에서 촉매반응부(200)의 온도가 연소에 적합한 온도라고 판단되는 경우, 전원제어부(130)는 연료공급부로 제어 신호를 전달하여, 연료공급부로부터 연료가열하우징(410)으로 연료가 공급될 수 있다.The catalytic combustor of the present invention may further include a temperature sensor that is formed in the inner space of the catalyst reaction housing 420 and measures the temperature of the catalyst reaction unit 200 . The temperature sensor transmits information about the temperature of the catalytic reaction unit 200 to the power control unit 130, and when the power control unit 130 determines that the temperature of the catalyst reaction unit 200 is a suitable temperature for combustion, the power control unit Reference numeral 130 transmits a control signal to the fuel supply unit, so that fuel may be supplied from the fuel supply unit to the fuel heating housing 410 .

공기공급부는, 공기를 공급하는 블로워(310), 블로워(310)와 결합하고 공기에 유로를 제공하며 촉매반응하우징(420)의 내부 공간에 형성되고 배출가스와 접촉하여 열교환을 통해 공기를 가열시키는 열교환기(320), 및 열교환기(320)와 결합하고 연료가열하우징(410)으로 유동하는 공기에 유로를 제공하는 공기공급관(330),을 구비할 수 있다. 블로워(310)는 열교환기(320)와 연결되어 열교환기(320)로 소정의 압력을 지닌 공기를 공급할 수 있다. 연료와 공기가 촉매반응부(200)를 통과하면서 촉매 연소된 후 상기와 같은 배출가스가 배출될 수 있다. 그리고, 도 1에서 보는 바와 같이, 촉매반응기의 배출구에 인접하게 열교환기(320)가 형성되며, 열교환기(320)를 통과하는 공기보다 고온의 배출가스가 열교환기(320)와 접촉하게 되어, 배출가스의 폐열을 이용하여 열교환기(320)를 통과하는 공기가 가열될 수 있다. 그 후, 이와 같이 가열된 공기가 공기공급관(330)을 따라 유동한 후 연료가열하우징(410)으로 공급될 수 있다. The air supply unit is a blower 310 that supplies air, is coupled with the blower 310, provides a flow path to the air, is formed in the inner space of the catalytic reaction housing 420, and is in contact with the exhaust gas to heat the air through heat exchange. The heat exchanger 320 and the air supply pipe 330 coupled to the heat exchanger 320 and providing a flow path to the air flowing into the fuel heating housing 410 may be provided. The blower 310 may be connected to the heat exchanger 320 to supply air having a predetermined pressure to the heat exchanger 320 . After the fuel and air are catalytically combusted while passing through the catalytic reaction unit 200 , the exhaust gas as described above may be discharged. And, as shown in FIG. 1, the heat exchanger 320 is formed adjacent to the outlet of the catalytic reactor, and the exhaust gas having a higher temperature than the air passing through the heat exchanger 320 comes into contact with the heat exchanger 320, Air passing through the heat exchanger 320 may be heated using waste heat of the exhaust gas. After that, the heated air may flow along the air supply pipe 330 and then be supplied to the fuel heating housing 410 .

열교환기(320)는 지그재그 형상으로 복수 회 구부려진 형상일 수 있으며, 이와 같은 형상으로 형성되어 촉매반응부(200)로부터 배출된 배출가스와의 접촉 면적을 증대시킬 수 있다. 또한, 열교환기(320)의 표면에는 복수 개의 핀(fin)이 형성되어 열전달 효율을 향상시킬 수도 있다. 본 발명에서는 열교환기(320)의 형상이 상기와 같다고 설명하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 열교환 효율이 증대되는 다른 형상으로 열교환기(320)가 형성될 수도 있다.The heat exchanger 320 may be bent a plurality of times in a zigzag shape, and may be formed in such a shape to increase a contact area with the exhaust gas discharged from the catalytic reaction unit 200 . In addition, a plurality of fins may be formed on the surface of the heat exchanger 320 to improve heat transfer efficiency. In the present invention, it is described that the shape of the heat exchanger 320 is the same as above, but the present invention is not limited thereto, and the heat exchanger 320 may be formed in another shape to increase heat exchange efficiency.

상기와 같이 배출가스의 폐열을 회수하여 연료가열하우징(410)으로 공급함으로써, 연료 또는 공기를 가열하는 가열매체(110)에 공급되는 전력을 감소시킬 수 있어, 본 발명의 촉매연소기의 열효율을 증대시킬 수 있고, 연료와 공기의 혼합물이 가열매체(110)에 공급되기 전에 미리 연료와 공기의 혼합물 온도를 상승시켜 연소의 안정성을 향상시킬 수 있다. 또한, 배출가스가 열교환기(320)를 통과함으로써 온도가 감소하는 효과도 구현될 수 있다.By recovering the waste heat of the exhaust gas and supplying it to the fuel heating housing 410 as described above, the power supplied to the heating medium 110 for heating fuel or air can be reduced, thereby increasing the thermal efficiency of the catalytic combustor of the present invention. It is possible to improve the stability of combustion by increasing the temperature of the mixture of fuel and air in advance before the mixture of fuel and air is supplied to the heating medium 110 . In addition, an effect of reducing the temperature by passing the exhaust gas through the heat exchanger 320 may be realized.

인덕션코일(120)의 내부에는 유체 유동 가능한 유로가 형성될 수 있다. 인덕션코일(120)은 인가된 전류에 의해 전기장이 발생되는 곳으로써, 동파이프가 코일 형상으로 형성된 구조일 수 있으며, 인덕션코일(120)에 과도한 전기장으로 과열이 발생할 경우, 인덕션코일(120) 내부에 형성된 유로에 냉각수 등의 냉매를 유동시켜 인덕션코일(120)을 냉각시킬 수도 있다. 여기서, 인적션코일이 공냉 방식으로 냉각될 수 있음은 당연하다.A fluid flow path may be formed inside the induction coil 120 . The induction coil 120 is a place where an electric field is generated by an applied current, and may have a structure in which a copper pipe is formed in a coil shape. The induction coil 120 may be cooled by flowing a refrigerant such as cooling water through the flow path formed in the . Here, it is natural that the induction coil may be cooled by an air cooling method.

본 발명의 촉매연소기는, 촉매반응하우징(420)의 내부 공간에 형성되고, 연료와 공기의 혼합물이 촉매반응부(200)를 통과 후 생성된 가스인 배출가스 내 물질을 흡착시키는 흡착용 촉매를 구비하는 흡착부(520)를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 촉매반응부(200)에서 연료와 공기의 혼합물이 착화된 후, 촉매반응부(200)의 온도가 탄화수소(HC), 일산화탄소(CO)의 반응을 위해 필요한 온도까지 상승되지 않아 탄화수소(HC), 일산화탄소(CO) 등의 물질이 배출가스에 포함되어 배출되면, 이와 같은 배출 물질을 흡착부(520)에 구비된 흡착용 촉매에 흡착시킬 수 있다. 여기서, 배출가스에 포함된 배출 물질은 HC, CO, CO₂, NOx 등일 수 있다.The catalytic combustor of the present invention is formed in the inner space of the catalyst reaction housing 420, and a catalyst for adsorption that adsorbs substances in the exhaust gas, which is a gas generated after a mixture of fuel and air passes through the catalyst reaction unit 200. It may further include an adsorption unit 520 provided. Specifically, after the mixture of fuel and air is ignited in the catalytic reaction unit 200, the temperature of the catalytic reaction unit 200 does not rise to the temperature required for the reaction of hydrocarbon (HC) and carbon monoxide (CO). When substances such as HC) and carbon monoxide (CO) are included in the exhaust gas and discharged, these exhaust substances may be adsorbed to the adsorption catalyst provided in the adsorption unit 520 . Here, the exhaust material included in the exhaust gas may be HC, CO, CO ₂ , NOx, or the like.

그리고, 본 발명의 촉매연소기에서 연료가 연소되는 경우, 배출가스에 의해 흡착부(520)가 가열되고, 흡착부(520)에 흡착된 배출 물질은 가열된 흡착부(520)에서 산화 반응시켜 제거될 수 있다. 여기서, 흡착부(520)의 온도는 200 내지 350도(℃)일 수 있다. 그리고, 상기와 같은 흡착부(520)의 온도 형성을 위하여, 촉매반응하우징(420)의 내부 공간에서 흡착부(520)가 배출가스에 의해 가열되기 용이한 위치에 흡착부(520)가 형성될 수 있다. 도 1에서는, 흡착부(520)가 열교환기(320)와 촉매반응하우징(420)의 배출구 사이에 형성되는 것으로 표현하고 있으나, 촉매반응부(200)와 열교환기(320) 사이에 흡착부(520)가 형성될 수도 있다. 다만, 흡착용 촉매의 종류에 따라 상기된 흡착부(520)의 온도 범위나 촉매반응하우징(420) 내 흡착부(520)의 설치 위치가 변경될 수 있다. 흡착부(520)는, 세라믹 또는 금속으로 형성된 담체에 제올라이트와 금속 촉매를 이온 교환하여 코팅하거나, 상기의 담체에 직접적으로 제올라이트와 금속 촉매를 코팅할 수 있다. 흡착부(520)에 코팅되는 금속 촉매는 Cu, La, Ce, Co, Ni 및 Fe로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 물질일 수 있다.And, when fuel is burned in the catalytic combustor of the present invention, the adsorption unit 520 is heated by the exhaust gas, and the exhaust material adsorbed to the adsorption unit 520 is removed by oxidation reaction in the heated adsorption unit 520 . can be Here, the temperature of the adsorption unit 520 may be 200 to 350 degrees (℃). And, in order to form the temperature of the adsorption unit 520 as described above, the adsorption unit 520 may be formed at a position where the adsorption unit 520 is easily heated by the exhaust gas in the internal space of the catalyst reaction housing 420 . can In FIG. 1 , the adsorption unit 520 is expressed as being formed between the heat exchanger 320 and the outlet of the catalytic reaction housing 420 , but the adsorption unit ( 520) may be formed. However, the temperature range of the above-described adsorption unit 520 or the installation position of the adsorption unit 520 in the catalyst reaction housing 420 may be changed according to the type of the adsorption catalyst. The adsorption unit 520 may be coated by ion-exchanging the zeolite and the metal catalyst on a support formed of ceramic or metal, or may be coated with the zeolite and the metal catalyst directly on the support. The metal catalyst coated on the adsorption unit 520 may be one or more materials selected from the group consisting of Cu, La, Ce, Co, Ni, and Fe.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 촉매연소기의 성능(촉매층 온도분포와 배출가스 배출 특성)에 대한 그래프이다. 구체적으로, 도 2의 (a)는, 본 발명의 촉매반응부(200)의 전단 온도(T1), 중앙 온도(T2) 및 후단 온도(T1) 각각의 온도 변화를 나타낸 그래프이고, 도 2의 (b)는, 본 발명의 촉매연소기를 이용한 연소 수행 시, 시간에 따른 배출가스의 배출 농도를 나타낸 그래프이다. 2 is a graph of the performance (catalyst bed temperature distribution and exhaust gas emission characteristics) of the catalytic combustor according to an embodiment of the present invention. Specifically, (a) of FIG. 2 is a graph showing the temperature change of each of the front end temperature (T1), the central temperature (T2), and the rear end temperature (T1) of the catalyst reaction unit 200 of the present invention, (b) is a graph showing the emission concentration of exhaust gas according to time when combustion is performed using the catalytic combustor of the present invention.

또한, 도 2의 (c)는, 종래의 니크롬선 히터를 점화기로 사용하는 종래의 기술의 촉매연소기의 촉매반응부(200)의 촉매 전단 온도, 중앙 온도 및 후단 온도를 나타내는 그래프이다. 그리고, 도 2의 (d)는, 종래의 니크롬선 히터를 점화기로 사용하는 종래의 기술의 촉매연소기를 이용한 연소 수행 시, 시간에 따른 배출가스의 배출 농도를 나타낸 그래프이다.In addition, FIG. 2C is a graph showing the catalyst front temperature, the center temperature, and the rear end temperature of the catalytic reaction unit 200 of the catalytic combustor of the prior art using a conventional nichrome wire heater as an igniter. And, (d) of FIG. 2 is a graph showing the emission concentration of exhaust gas according to time when combustion is performed using a conventional catalytic combustor using a conventional nichrome wire heater as an igniter.

본 발명의 구체적인 일 실시 예로서, 원판 디스크(두께 5mm)에 직경 5 mm의 구멍 150여개가 뚫린 스테인레스강을 5 mm 간격으로 일렬로 6장을 배치하여 인덕션 출력을 약 500-800W로 가열한 인덕션 히터와 종래의 방법으로 코디에라이트 담체에 니켈-크롬(니크롬선) 히터(약 500W 입력 전력)를 이용한 점화기를 사용한 결과를 비교하였다. 연소용 촉매에는 둘 다 동일하게 Pt-La/γ-Al₂O₃(백금-란타넘/감마알루미나) 촉매를 촉매반응부(200)의 연소용 촉매로 이용하였다. As a specific embodiment of the present invention, induction heating the induction output to about 500-800W by arranging 6 sheets of stainless steel with 150 holes with a diameter of 5 mm on a disk disk (thickness 5 mm) in a row at intervals of 5 mm. The results of using a heater and a conventional igniter using a nickel-chromium (Nichrome wire) heater (about 500W input power) on a cordierite carrier were compared. For the combustion catalyst, a Pt-La/γ-Al ₂ O ₃ (platinum-lanthanum/gamma alumina) catalyst was used as a catalyst for combustion in the catalyst reaction unit 200 in the same way.

도 2의 (a)에서 보는 바와 같이, 전단 온도, 중앙 온도 및 후단 온도 각각이 10 분(min) 정도에서 착화하여 급격히 온도가 상승하여 800도(℃)에 도달하여 안정적으로 온도를 유지하고 있다. 이는 예열단계에서 충분한 열이 총매층에 골고루 전달되어 총매층 전영역에서 안정적으로 연소가 일어나기 때문이다. 인덕션히터를 점화기로 사용하는 새로운 기술의 촉매연소기의 촉매반응부(200)의 촉매가 착화하는 온도까지 올라가는데 필요한 시간은 약 600초(s)이라는 것을 확인할 수 있다. As shown in (a) of Figure 2, each of the shear temperature, the central temperature and the rear temperature ignites in about 10 minutes (min), the temperature rises rapidly and reaches 800 degrees (℃), and the temperature is stably maintained. . This is because, in the preheating stage, sufficient heat is evenly transferred to the total medium layer, so that combustion occurs stably in the entire area of the total medium layer. It can be seen that the time required for the catalyst of the catalytic reaction unit 200 of the catalytic combustor of the new technology using the induction heater as the igniter to rise to the ignition temperature is about 600 seconds (s).

도 2의 (c)에서 보는 바와 같이, 착화하는 온도까지 올라가는데 필요한 시간은 도2 (a)의 인덕션히터 점화기와 유사하게 약 600초(s)를 나타내고 있지만, 800 도(℃)에 도달한 후 온도가 계속 진동을 하듯 불안한 것을 확인할 수 있다. As shown in (c) of FIG. 2, the time required to rise to the ignition temperature is about 600 seconds (s) similar to the induction heater igniter of FIG. After that, it can be seen that the temperature is unstable as if it were continuously vibrating.

이상과 같이, 인덕션히터와 니크롬선 히터를 사용한 촉매연소기의 시동 초기 온도분포의 결과로부터, 연소에 걸리는 시간은 유사하지만, 인덕션히터를 사용하는 촉매가 정상상태에서 연소온도를 안정적으로 유지하는 특성을 가지고 있다는 것을 확인할 수 있다. 또한, 부식의 측면에서 보면 인덕션히터에 사용한 스테인레스강판은 거의 영구적으로 사용이 가능한 반면, 니크롬선 히터는 부식으로 수십 시간 밖에 사용할 수 없어, 내구성 측면에서 인덕션히터가 유리함을 알 수 있다.As described above, from the results of the initial start-up temperature distribution of the catalytic combustor using the induction heater and the nichrome wire heater, the combustion time is similar, but the catalyst using the induction heater has the characteristic of stably maintaining the combustion temperature in a steady state. can confirm that you have In addition, in terms of corrosion, the stainless steel plate used for the induction heater can be used almost permanently, while the nichrome wire heater can only be used for several tens of hours due to corrosion, so it can be seen that the induction heater is advantageous in terms of durability.

상기와 같은 촉매연소기에 대한 실시 예에서 배출가스 농도를 측정한 사항에 대한 그래프가 도 2의 (b), (d)에 표시되어 있다(이 결과는 도 2의 (a), (c)와 동일 실험임). 도 2의 (b)에서 보는 바와 같이, 인덕션히터의 경우 초기 CO(일산화탄소)의 농도가 0 ppm, 연료인 프로판(C₃H₈)의 농도가 400-650 초(s) 사이에서 최고농도로 약 1000 ppm 배출되는데, 반면에 종래의 기술인 니크롬선 히터의 경우는 착화 후 시간 620-900 초(s) 사이에서 연료인 프로판(C₃H₈)의 농도가 400-650 초(s) 사이에서 최고농도로 약 8000 ppm의 고농도가 배출되며, CO도 이 시간대에서 최고농도 1000 ppm을 배출하는 것을 확인할 수 있다. 즉, 촉매연소기의 배출가스 배출 특성, 특히 착화 시 초기의 배출가스 배출에서도 인덕션히터 점화기(본 발명의 촉매연소기)기술이 종래의 니크롬선 히터 점화기 기술보다 우월하여, 공해물질의 배출이 획기적으로 저감됨을 확인할 수 있다.The graphs for the measurement of the exhaust gas concentration in the embodiment of the catalytic combustor as described above are shown in FIGS. 2 (b) and (d) (these results are shown in FIGS. same experiment). As shown in (b) of FIG. 2, in the case of the induction heater, the initial concentration of CO (carbon monoxide) is 0 ppm, and the concentration of propane (C ₃ H ₈ ) as a fuel is the highest concentration between 400-650 seconds (s). About 1000 ppm is emitted, whereas in the case of the conventional nichrome wire heater, the concentration _{of propane (C 3} H _{8 ) as fuel is 400-650 seconds (s) between 620-900 seconds (s) after ignition.} A high concentration of about 8000 ppm is emitted at the highest concentration, and it can be seen that CO also emits a maximum concentration of 1000 ppm during this time period. That is, the induction heater igniter (catalytic combustor of the present invention) technology is superior to the conventional nichrome wire heater igniter technology even in the exhaust gas emission characteristics of the catalytic combustor, especially in the initial exhaust gas emission during ignition, and the emission of pollutants is dramatically reduced can be verified.

이하, 본 발명의 촉매연소기를 이용한 촉매 연소 방법에 대해서 설명하기로 한다. 먼저, 제1단계에서, 공기공급부로부터 연료가열하우징(410)으로 공기가 공급될 수 있다. 그리고, 제2단계에서, 가열매체(110)에 의해 공기가 가열되고, 가열된 공기가 촉매반응하우징(420)으로 유동하여 촉매반응부(200)를 예열시킬 수 있다. 다음으로, 제3단계에서, 연료공급부로부터 연료가열하우징(410)으로 연료가 공급될 수 있다. 그 후, 제4단계에서, 연료와 공기의 혼합물이 가열매체(110)에 의해 가열된 후 촉매반응부(200)로 유동하여 점화될 수 있다. 여기서, 연료와 공기의 혼합물이 촉매반응부(200)를 통과 후 배출된 물질이 흡착부(520)에 흡착될 수 있다. 그리고, 제5단계에서, 연료와 공기의 혼합물이 지속적으로 연소될 수 있다. 본 발명의 촉매 연소 방법에 대한 나머지 상세한 사항은, 본 발명의 촉매연소기에 대한 사항과 동일할 수 있다.Hereinafter, a catalytic combustion method using the catalytic combustor of the present invention will be described. First, in the first step, air may be supplied from the air supply unit to the fuel heating housing 410 . And, in the second step, air is heated by the heating medium 110 , and the heated air flows into the catalyst reaction housing 420 to preheat the catalyst reaction unit 200 . Next, in the third step, fuel may be supplied from the fuel supply unit to the fuel heating housing 410 . Then, in the fourth step, the mixture of fuel and air may be heated by the heating medium 110 and then flowed to the catalyst reaction unit 200 to be ignited. Here, the material discharged after the mixture of fuel and air passes through the catalyst reaction unit 200 may be adsorbed by the adsorption unit 520 . And, in the fifth step, the mixture of fuel and air may be continuously combusted. The remaining details of the catalytic combustion method of the present invention may be the same as those of the catalytic combustor of the present invention.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다. The description of the present invention described above is for illustration, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a dispersed form, and likewise components described as distributed may be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다. The scope of the present invention is indicated by the following claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention.

110 : 가열매체
120 : 인덕션코일
130 : 전원제어부
200 : 촉매반응부
310 : 블로워
320 : 열교환기
330 : 공기공급관
410 : 연료가열하우징
420 : 촉매반응하우징
430 : 절연관
510 : 혼합부
520 : 흡착부 110: heating medium
120: induction coil
130: power control unit
200: catalyst reaction unit
310: blower
320: heat exchanger
330: air supply pipe
410: fuel heating housing
420: catalytic reaction housing
430: insulation tube
510: mixing part
520: adsorption unit

Claims

a housing unit having an inner space and having a fuel heating housing and a catalytic reaction housing coupled to each other;
a fuel supply unit for supplying fuel to the fuel heating housing;
an air supply unit for supplying air to the fuel heating housing;
an induction coil formed in a coil shape on the outside of the fuel heating housing and receiving electricity to generate an electric field;
a heating medium formed in the internal space of the fuel heating housing and heating the fuel or air introduced into the fuel heating housing by generating an eddy current by the electric field of the induction coil and generating heat; and
Induction heater igniter comprising a; is formed in the inner space of the catalytic reaction housing, having a catalyst for combustion, and igniting a mixture of fuel and air introduced from the fuel heating housing catalytic burner.

The method according to claim 1,
The heating medium is a catalytic combustor having an induction heater igniter, characterized in that formed of a ferromagnetic material or silicon carbide (SiC).

The method according to claim 1,
The catalytic reaction unit, a catalytic combustor having an induction heater igniter, characterized in that preheated by air heated while passing through the heating medium.

The method according to claim 1,
It is formed in the inner space of the catalytic reaction housing and further comprises an adsorption unit having an adsorption catalyst for adsorbing substances in the exhaust gas, which is a gas generated after the mixture of fuel and air passes through the catalyst reaction unit. A catalytic combustor having an induction heater igniter.

5. The method according to claim 4,
The air supply unit,
blower to supply air,
a heat exchanger coupled to the blower, providing a flow path for air, formed in the inner space of the catalytic reaction housing, and in contact with the exhaust gas to heat air through heat exchange, and
and an air supply pipe coupled to the heat exchanger and providing a flow path for air flowing into the fuel heating housing.

The method according to claim 1,
A catalytic combustor having an induction heater igniter, characterized in that a fluid flow path is formed inside the induction coil.

The method according to claim 1,
The catalytic combustor having an induction heater igniter, which is formed in the inner space of the fuel heating housing and further comprises a mixing unit for mixing the fuel and air introduced into the fuel heating housing.

The method according to claim 1,
Catalytic combustor having an induction heater igniter, further comprising a power control unit for supplying electricity to the induction coil and controlling the supplied electricity.

In the catalytic combustion method using the catalytic combustor having the induction heater igniter of claim 1,
a first step of supplying air from the air supply unit to the fuel heating housing;
a second step of preheating the catalytic reaction unit by heating air by the heating medium and flowing the heated air into the catalytic reaction housing;
a third step of supplying fuel from the fuel supply unit to the fuel heating housing;
a fourth step in which a mixture of fuel and air is heated by the heating medium and then flows into the catalytic reaction unit to be ignited; and
A catalytic combustion method comprising: a fifth step in which a mixture of fuel and air is continuously combusted.

10. The method of claim 9,
In the fourth step, the mixture of fuel and air passes through the catalytic reaction unit, and then the discharged material is adsorbed to the adsorption unit.