KR102658559B1 - 촉매 연소 버너의 표면에의 촉매 도포 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 또한 촉매 연소 버너의 표면에의 촉매 도포 방법에 관한 것으로, 상기 버너는, 이의 상부(10)가 내면(100), 외면(101), 및 크라운(crown) 형태의 상면(102)을 포함하는 단부편(1) 및 상기 단부편(1)의 연장선에 배치되고, 가연성 조성물을 버너로 전달하도록 하기 위한 심지를 잡기에 적합한 슬리브(2)를 포함하는 방법에 관한 것이다. 본 방법은 A) 외부(101), 및 내부(100) 또는 상부(102) 표면들을 주기율표의 9 또는 10 족에 해당하는 적어도 하나의 촉매를 포함하는 촉매 조성물에 함침시키는 단계 및 B) 상기 버너를 적어도 450℃의 온도 Ta로 열처리하는 단계를 포함한다. 본 발명에 따른 촉매 조성물은, 단부편(1)에 도포 전에 20℃에서 적어도 15 mPa.s의 동점성계수 μc를 나타내는 비뉴턴유체이다. 본 발명은 또한 본 발명의 방법에 따른 촉매로 코팅될 수 있는 촉매 연소 버너, 및 가연성 액체를 함유하고 본 발명의 촉매 연소 버너를 이의 목부(neck)에서 수용하기에 적합한 촉매 연소 용기에 관한 것이다.
Description
본 발명은 일반적으로 촉매 연소 분야, 보다 상세하게는 다공성 재료로 제조된 촉매 연소 버너 분야에 관한 것이다. 상기 버너는 특히 향수 및/또는 활성 물질의 확산, 냄새가 나거나 냄새가 나지 않는 분자의 파괴, 및/또는 공기 정화에 사용된다.
이러한 종류의 버너는 예컨대, 본 출원인의 이름으로 프랑스 특허출원 FR 3,061,543호에 개시되었다. 이는 보다 상세하게는 버너를 이의 목부(neck)에서 수용하는 촉매 연소 용기에 함유된 가연성 액체에 침지된 심지를 수용하도록 하는 버너이다. 이러한 종류의 버너(상세하게는 도 3a에 나타남)는 다공성 재료로 제조되고, 이의 상부에서는 외부로 나오는 공동을 보유하고 이의 하부에서는 심지의 말단이 연결되는 공동을 보유하는 단부편을 포함한다. 단부편은 이의 하부에서 슬리브에 의해 연장된다. 단부편의 상부의 외면, 및 (환형인) 이의 상면은 촉매로 도핑된다. 단부편의 상부의 내면이 유리하게는 동일하게 처리된다. 작동 중에, 심지를 통해 전달된 가연성 액체는 버너의 다공성 재료의 기공으로 침투한다. 상기 액체의 일부는 버너의 중심부를 건너고 거기서 기화를 겪는다.
그러나, 이러한 종류의 버너는 작동 시 버너의 중심 확산부에서의 온도의 증가를 초래하는 도핑 시의 단점을 가지는 것으로 알려지고, 상기 버너가 향수를 확산하는데 사용될 때 이는 후각적 품질에 해롭다.
상기 언급된 단점을 극복하기 위해, 본 출원인은 버너의 단부편의 표면 상에 촉매를 보다 잘 분포되도록 함으로써, 중심부에서의 너무 높은 온도를 방지하는 촉매 도포 방법을 개발하였다.
그러므로, 보다 상세하게는, 본 발명은 촉매 연소 버너의 표면에의 촉매 도포 방법에 관한 것으로서,
상기 촉매 연소 버너는 다공성 재료로 구성되고,
상부 및 하부를 갖는 단부편으로서, 상기 상부는 공동을 한정하는 내면, 본질적으로 원통형의 외면, 및 크라운(crown) 형태의 상면을 포함하는 주변 측벽을 갖는, 단부편, 및
상기 단부편의 상기 하부의 연장선에 배치되고, 가연성 조성물을 버너로 전달하도록 하기 위한 심지를 잡기에 적합한 공동을 포함하는 슬리브를 포함하며,
상기 방법은,
A) 상기 외면, 및 단부편의 상기 내면, 상기 크라운 또는 상기 내면과 상기 크라운을 주기율표 9 또는 10족에 해당하는 적어도 하나의 촉매를 포함하는 촉매 조성물에 함침시키는 단계;
B) 이와 같이 촉매에 함침된 상기 버너를 적어도 450℃의 온도 Ta로 열처리하는 단계를 포함하고,
상기 방법은 상기 촉매 조성물이 단부편(1) 상에 도포 전에 주위 온도에서 적어도 15 mPa.s의 동점성계수 μc를 나타내는 비뉴턴유체인 것을 특징으로 하는 방법이다.
뉴턴유체는 본 발명에서는 이의 점도가 이의 전단 속도 및 액체가 전단되는 시간에 의존하지 않는 유체인 것으로 이해된다.
유리하게는, 상기 촉매 조성물은,
촉매 조성물의 총 중량에 대해 1 중량% 내지 5 중량%인, 주기율표 9 또는 10 족에 해당하는 금속으로부터 선택된 촉매, 및
촉매 조성물의 총 중량에 대해 0.2 중량% 내지 2 중량%인, 상기 촉매 조성물의 유동 저항(flow resistance)을 증가시킬 수 있는 화합물을 포함한다.
유체의 유동 저항을 증가시킬 수 있는 화합물은 본 발명에서는 상기 유체가 주위 온도(즉, 대략 20℃)에서 적어도 5 mPa.s의 동점성계수 μc를 지닐 수 있도록 할 수 있는 화합물로 이해된다.
유동 저항을 증가시킬 수 있는 상기 화합물은 바람직하게는 글루코스로부터 유도된 중합체 또는 산화에틸렌으로부터 유도된 중합체일 수 있다.
열처리 단계 B)는 유리하게는 적어도 3시간동안 Ta에서 상기 온도가 유지되는 것을 포함한다.
본 발명은 또한 본 발명의 방법에 따른 촉매로 코팅될 수 있는 촉매 연소 버너에 관한 것이다.
마지막으로, 본 발명은 또한 가연성 액체를 함유하고 상기 액체에 침지된 심지를 수용하는 촉매 연소 버너를 이의 목부에서 수용하기에 적합한 촉매 연소 용기에 관한 것으로, 상기 용기(20)에는 본 발명의 버너가 장착된다.
본 발명의 다른 특징 및 이점은 첨부되는 도면을 참고하여 지시를 위해 어떠한 방식의 제한 없이 이하에서 기재되는 이의 상세한 설명으로부터 분명하게 명확해질 것이다:
[도 1]은 촉매를 갖는 촉매 연소 버너의 실시예의 사진을 개략적으로 나타내고, 상기 버너는 촉매의 이의 표면 상에의 함침에 의한 본 발명의 방법으로 처리되었을 수 있고;
[도 2]는 도 1의 촉매 연소 버너가 장착된 용기의 입면도의 개략도이며;
[도 3a]는 공기 조화(air conditioning) 없이 통상적인 도포에 의해 처리된 촉매 연소 버너의 단부편의 표면 상에의 촉매의 도포 효과를 도시하기 위해 생성된 IR 온도기록도이고;
[도 3b]는 공기 조화 없이 본 발명의 방법에 의해 처리된 촉매 연소 버너의 단부편의 표면 상에의 촉매의 도포 효과를 도시하기 위해 생성된 IR 온도기록도이며;
[도 4a]는 공기 조화가 있는 곳에서 통상적인 도포에 의해 처리된 촉매 연소 버너의 단부편의 표면 상에의 촉매의 도포 효과를 도시하기 위해 생성된 IR 온도기록도이고;
[도 4b]는 공기 조화가 있는 곳에서 본 발명의 방법에 의해 처리된 촉매 연소 버너의 단부편의 표면 상에의 촉매의 도포 효과를 도시하기 위해 생성된 IR 온도기록도이며;
[도 5]는 작동 중인 버너의 온도에 대한 공기 조화의 효과를 적외선 카메라로 측정하기 위한 프로토콜을 도시한다.
[도 1]은 촉매를 갖는 촉매 연소 버너의 실시예의 사진을 개략적으로 나타내고, 상기 버너는 촉매의 이의 표면 상에의 함침에 의한 본 발명의 방법으로 처리되었을 수 있고;
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[도 4a]는 공기 조화가 있는 곳에서 통상적인 도포에 의해 처리된 촉매 연소 버너의 단부편의 표면 상에의 촉매의 도포 효과를 도시하기 위해 생성된 IR 온도기록도이고;
[도 4b]는 공기 조화가 있는 곳에서 본 발명의 방법에 의해 처리된 촉매 연소 버너의 단부편의 표면 상에의 촉매의 도포 효과를 도시하기 위해 생성된 IR 온도기록도이며;
[도 5]는 작동 중인 버너의 온도에 대한 공기 조화의 효과를 적외선 카메라로 측정하기 위한 프로토콜을 도시한다.
[도 1] 및 [도 2]의 공통적인 기술적 특징은 해당 도면에서 동일한 숫자 참조로 각각 나타난다.
도 3a, 도 3b, 도 4a, 도 4b, 및 도 5는 도 1 및 도 2의 기술 이후에 실시예의 기술 부분에서 기재된다.
도 1은 촉매를 갖는 촉매 연소 버너의 실시예의 횡단면을 개략적으로 도시하고, 상기 버너는 촉매의 이의 표면 상에의 함침에 의한 본 발명의 방법에 의해 처리될 수 있다. 이러한 종류의 버너(1)는 다공성 재료로 제조되고, 이의 상부(10)에서는 외부로 나오는 공동(또는 저장소)(100), 및 이의 하부(11)에서는 심지(40)의 단부가 결합되는 공동을 보유하는 단부편(1)을 포함하며, 상기 심지(40)는 버너(1)가 이의 목부(5)에 설치된 용기(20)로부터의 가연성 조성물(30)(하기 실시예에서는, 이소프로필 알코올)을 버너로 전달하기 위한 것이다. 단부편(1)은 이의 하부에서 슬리브(2)(배럴이라고도 함)에 의해 연장된다. 도 2는 도 1의 버너(1)가 장착된 용기(20)의 입면도를 개략적으로 도시한다. 가연성 액체(30)는 통상적으로 알코올, 예컨대, 이소프로필 알코올, 또는 당해 분야에서 시행되는 법률에 부합하는 임의의 다른 적절한 가연성 액체이다. 가연성 액체(30)는 보다 상세하게는 이의 기화 및 이의 촉매 연소가 어떠한 불쾌한 냄새도 방출하지 않도록 해야 한다. 가연성 액체(30)는 향료 및/또는 활성 재료를 추가로 포함할 수 있다.
심지(40)는 예컨대, 면으로 제조된 심지, 또는 광물질, 예컨대, 광물 섬유로 제조된 심지와 같은 임의의 공지된 심지이다. 작동 중에, 상기 용기(20)로부터의 가연성 액체(30)는 모세관 현상에 의해 심지(40)로 올라가고 버너의 다공성 재료의 기공으로 침투하여, 예열되었을 때 상기 액체의 촉매 연소를 수행한다. 단부편(1)의 상부(10)에 관련하여 보다 상세하게는, 단부편의 상부는 저장소(100)의 형태인 공동을 한정하는 내부의, 본질적으로 절단된 면, 본질적으로 원통형의 외면(101), 및 크라운 형태의 상면(102)을 포함하는 주변 측벽을 보유한다.
촉매(도 1 및 도 2에서 볼 수 없음)는 본 발명의 방법에 따라(실시예에서 "버너BI"로 표시됨) 또는 당해 기술자에게 공지된 방법에 따라(실시예에서 "버너 BC"로 표시됨) 상기 단부편(1)의 외면(101) 및 크라운(102)에 도포되었다. 후자의 경우, 버너의 도핑은 통상적으로 수행되었고, 이 버너는 공기 조화 없는 촉매 작동 시험에서 대조군으로 사용된다.
상기 목적을 위해, 도 1에서 도시되는 버너의 (공기 조화의 존재 또는 부재 하에서의) 촉매 작동을 시험하기 위해, 상기 버너는 도 2에 도시되는 촉매 연소 용기(20)에 배치되었다.
버너(10)(도 5에 도시되는 본 발명의 것 또는 도 1에 도시되는 종래 기술의 것)는 용기의 목부(50)에 (예컨대, 목부(50)에 배치된 금속성 시트에 의해) 설치된다. 심지(40)는 버너(10)의 내부에 수용되고, 상기 촉매 연소 심지(40)는 액체(30)에 침지된 심지(40)를 수용한다. 상기 용기(20)는 버너(10)가 잘 들어 맞는 목부(50)를 보유하는 임의의 형태의 용기일 수 있다.
실시예는 본 발명의 범위를 제한하지 않고 상기 언급된 도면과 함께 본 발명을 예시하기 위해 하기에 기재된다.
이러한 실시예에서는, 달리 지시되지 않으면 모든 백분율 및 비율은 질량 백분율로 표기된다.
실시예
장치 및 조성물
본 발명의 촉매 조성물
수성, 알코올성, 또는 수성-알코올성 용매,
촉매:
(버너의 어느 부분(100, 101, 또는 102) 상에든 간에) 사용된 촉매는 주기율표의 9 또는 10 족에 해당하는 금속이다. 이는 본 발명의 촉매 조성물의 중량을 기준으로 2 중량%의 비율로 존재한다.
촉매 조성물의 유동 저항을 증가시킬 수 있는 화합물:
도포 전 조성물의 동점도계수 μc가 20℃에서 대략 20 mPa.s이도록 촉매 조성물의 총 중량에 대해 0.2 중량% 내지 2 중량%의 글루코스로부터 유도된 중합체.
대조군 촉매 조성물:
물,
촉매,
(버너의 어느 부분(100, 101, 또는 102) 상에든 간에) 사용된 촉매는 주기율표의 9 또는 10 족에 해당하는 금속이다. 이는 대조군 촉매 조성물의 중량 대비 2 중량%의 비율로 존재한다.
버너를 구성하는 다공성 재료 조성물:
열전도성 화합물: 실리콘 카바이드(1%),
내화성 화합물: 멀라이트(66.5%),
결합제: 유리(11.5%),
기공 형성제: 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA: 21.5%).
사용된 버너:
비교예:
대조군 촉매 조성물을 사용하여 도핑
(도 1에 도시된) 버너 "BC"는 조성물 C로부터 수득된 다공성 재료로 구성되었고, 버너의 표면(100, 101, 및 102)은 이들을 함침시키는 대조군 촉매 조성물로 도핑하였다. 상기 촉매 조성물을 함침에 의해 버너의 단부편의 표면(100, 101, 및 102) 상에 도포한 후 적어도 450℃의 온도에서 굳혔고, 이후에 적어도 3시간 동안 상기 온도를 유지하였다.
본 발명의 실시예:
본 발명의 촉매 조성물을 사용하여 도핑
(도 1에 도시된) 버너 "B"는 조성물 C로부터 수득된 다공성 재료로 구성되었고, 버너의 표면(100, 101, 및 102)은 이들을 함침시키는 본 발명의 촉매 조성물로 도핑하였다. 상기 촉매 조성물을 함침에 의해 버너의 단부편의 표면(100, 101, 및 102) 상에 도포한 후 적어도 450℃의 온도에서 굳혔고, 이후에 적어도 3시간 동안 상기 온도를 유지하였다.
사용된 용기:
버너 "BI"(본 발명) 및 "BC"(비교 또는 대조군)용으로 도 2에 도시되는 것.
사용된 심지:
면 심지.
사용된 가연성 액체:
이소프로필 알코올.
시험 및 측정
환기 유무 시에 18℃에서 공기 조화기의 존재 하에 용기(20)에 설치된 버너(BI 및 BC)의 작동 특성의 측정:
시험 프로토콜은 도 5에 도시된다. 이는 도 4a 및 도 4b의 낮은 수준의 공기 조화기(이의 전력은 수행된 시험의 상황에서 800W이다)로부터 적당한 거리에 놓인 용기(20)에서 작동 중인 시험된 각각의 버너(BI 및 BC)의 온도를 측정하기 위해 IR 열카메라를 보조물로 갖는 적외선 온도기록계(IR)을 사용하는 것으로 전반적으로 구성된다. 또한, 상기 측정을 시험된 각각의 버너(대조군 1C 및 본 발명의 1 및 2)에 대해 환기 없이 수행된 측정과 비교하였다.
생성된 온도기록도는 하기에서 상세하게 기재된다:
- 대조군 버너 BC:
공기 조화 없이: 도 3a,
공기 조화 하에: 도 4a(상면도).
- 본 발명의 방법에 따라 처리된 버너 BI:
공기 조화 없이: 도 3b,
공기 조화 하에: 도 4b(상면도).
도 3a 및 도 3b의 온도기록도를 비교하면, 공기 조화가 없는 곳에서 촉매의 단부편의 표면(100, 101, 및 102)이 본 발명의 방법으로 처리될 때, 버너의 확산 중심부의 온도는 389℃(대조군 촉매 조성물로 처리)로부터 364℃로 감소되는 것으로 나타난다.
도 3a 및 도 3b의 온도기록도의 비교는 공기 조화가 있는 곳에서도 유사한 효과를 나타낸다: 촉매의 단부편의 표면(100, 101, 및 102)이 본 발명의 방법으로 처리될 때, 버너의 중심 확산부의 온도는 357℃(대조군 촉매 조성물로 처리)에서 318℃로 감소된다.
20℃에서 15 mPa.s의 동점도계수 μc를 갖는 촉매 조성물의 본 발명의 방법에 의한 도포를 통해, 촉매는 버너의 내부로 실질적으로 덜 침투함으로써, 버너의 중심 확산부의 온도가 대조군 촉매 조성물이 도포되었을 때보다 더 낮다.
Claims (6)
- 촉매 연소 버너의 표면에의 촉매의 도포 방법으로서,
상기 촉매 연소 버너는 다공성 재료로 구성되고,
상부(10) 및 하부(11)를 갖는 단부편(1)으로서, 상기 상부(10)는 공동을 한정하는 내면(100), 본질적으로 원통형의 외면(101), 및 크라운(crown) 형태의 상면(102)을 포함하는 주변 측벽을 갖는, 단부편(1), 및
상기 단부편(1)의 상기 하부(11)의 연장선에 배치되고, 가연성 조성물을 버너로 전달하도록 하기 위한 심지를 잡기에 적합한 공동을 포함하는 슬리브(2)를 포함하며,
상기 방법은,
A) 상기 외면(101), 및 상기 단부편(1)의 상기 내면(100), 상기 크라운 형태의 상면(102), 또는 상기 내면(100)과 상기 크라운 형태의 상면(102)을 주기율표 9 또는 10족에 해당하는 금속인 적어도 하나의 촉매를 포함하는 촉매 조성물에 함침시키는 단계;
B) 이와 같이 촉매에 함침된 상기 버너를 적어도 450℃의 온도 Ta로 열처리하는 단계를 포함하고,
상기 방법은 상기 촉매 조성물이 단부편(1)에 도포 전에 20℃에서 적어도 15 mPa.s의 동점성계수 μc를 나타내는 비뉴턴유체인 것을 특징으로 하는, 방법. - 제1항에 있어서, 상기 촉매 조성물은,
상기 촉매 조성물의 총 중량에 대해 1 중량% 내지 5 중량%인, 주기율표의 9 또는 10 족에 해당하는 금속으로부터 선택된 촉매, 및 상기 촉매 조성물의 총 중량에 대해 0.2 중량% 내지 2 중량%인, 상기 촉매 조성물의 유동 저항(flow resistance)을 증가시킬 수 있는 화합물을 포함하는, 방법. - 제2항에 있어서, 상기 화합물은 글루코스로부터 유도된 중합체 및 산화에틸렌으로부터 유도된 중합체의 유동 저항을 증가시킬 수 있는 것인, 방법.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, B)의 열처리 단계는 적어도 3시간 동안 Ta에서 상기 온도를 유지하는 것을 포함하는, 방법.
- 제1항에서 정의된 방법에 따라 도포된 촉매로 코팅된, 촉매 연소 버너.
- 가연성 액체(30)를 함유하고 상기 액체(30)에 침지된 심지(40)를 수용하는 촉매 연소 버너를 이의 목부(neck)(50)에서 수용하기에 적합한 촉매 연소 용기(20)로서, 상기 용기(20)는 제5항에 따라 정의된 버너(10)가 장착된 것을 특징으로 하는, 촉매 연소 용기(20).
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