KR20050005706A - 다공성 물질로 제조된 촉매 연소 버너 및 그러한 버너가장착된 플라스크 - Google Patents

Abstract

다공성 물질로 제조된 촉매 연소 버너는, 버너 (13)에 연소 가능한 조성물을 전달하여 다공성 물질의 공극으로 침투되도록 하는 심지 (5)와 협조하도록 디자인되며; 촉매 (7)을 제공하고, 촉매가 없으며 증기화 부위를 형성하는 중앙 부위 (18)을 둘러싸는, 주변 부위 (16)을 포함하고; 주변 부위 (16) 및 중앙 부위 (18)는 버너 (13)의 상부 (13b)에 위치한다. 상기 버너 (13)은 위쪽으로 퍼지는 테이퍼되는 겉 표면 (13a)를 갖는다.

Description

다공성 물질로 제조된 촉매 연소 버너 및 그러한 버너가 장착된 플라스크{Catalytic combustion burner made from a porous material and flask equipped with such a burner}

본 발명은 연소 가능한 조성물을 버너에 전달하여 다공성 물질의 공극으로침투시키는 심지와 협조하기에 적절한 다공성 물질로 제조된 촉매 연소 버너에 관한 것이며, 상기 버너는 증기화 부위를 형성하는 촉매가 없는 중앙 부위를 둘러싸고 촉매를 제공하는 주변 부위를 포함하며, 상기 주변 부위 및 중앙 부위는 버너의 상부에 위치한다.

종래에는, 이러한 종류의 촉매 연소 버너는 거의 원통형 모양의 겉 표면(peripheral surface)을 가졌다.

그러나, 그러한 거의 원통형 모양의 겉 표면을 갖는 버너를 제조하는 것은 상대적으로 어렵다.

실제로, 많은 부분들이 특히 버너의 겉면 부근에서 약한 부위를 가지고 있기 때문에, 많은 부분들이 주형 제거 단계동안 상처가 나게 된다.

종래에 버너의 겉 표면을 1°또는 2°정도로 미약하게 위쪽으로 퍼지는 테이퍼(taper)는 몰드 제거 시 발생되는 상기 모든 어려움들을 만족스럽게 해결할 수는 없다.

따라서, 본 발명의 목적은 공지의 버너의 상기 문제점들을 교정하고 몰드 제거가 용이해질 뿐만 아니라 향상된 기능적 특징을 또한 갖는 종류의 버너를 제시하는 것이다.

비제한적 실시예로서 간략하게 나타낸 첨부된 도면에서,

도 1은 본 발명의 제 1 구현예에 따른 촉매 연소 버너가 장착된 플라스크의 정면 선도(diagramatic view of an elevation)이다.

도 2는 도 1에 나타낸 버너의 축방향 단면의 확대 단면도이고;

도 3은 슬리브가 피팅(fitting)된, 도 2에 나타낸 버너의 도면이고;

도 4는 두 개의 다양한 위치에 있는 제 1 쇼울더를 나타내는 두 개의 반단면도를 포함하는, 본 발명에 따른 버너의 제 2 구현예의 도면으로서 도 2와 유사한 도면이며;

도 5는 본 발명에 따른 버너의 제 3 구현예의 도면으로서 도 2와 유사하다.

도 1 내지 5의 공통된 요소는 동일한 참조 번호를 사용하였다.

본 발명의 제 1 측면에 따르면, 이러한 촉매 연소 버너는 위쪽으로 퍼지는 테이퍼되는(tapered) 겉 표면을 갖는다.

명백히, 이러한 겉 표면은 상기 미약하게 테이퍼되는 것보다는 훨씬 많이 테이퍼된다.

그러므로, 이러한 테이퍼되는 구조는 버너의 겉 표면을 손상시키지 않으면서 주형으로부터 버너의 제거를 용이하게 한다.

또한, 본 발명의 버너와 선행 기술의 원통형 구조를 갖는 버너를 함께 작동시키는 시험을 행한 비교 시험예에서, 본 발명자는 촉매 연소 플라스크에 테이퍼되는 구조의 버너를 끼워서 사용할 경우 냄새 파괴(odour destruction)의 측면에서 더 좋은 결과가 나온다는 것을 입증하는 결과를 얻었다.

본 발명에 따른 테이퍼되는 버너는, 유사한 버너 높이를 갖고 원래의 구조로 인하여 거의 원통형인 겉 표면을 갖는 선행 기술에 따른 버너보다 더 큰 교환 겉 표면(peripheral exchange surface)을 갖는다.

대략 원통형인 겉 표면을 갖는 버너의 경우에, 버너의 겉 표면에 매우 인접한 곳에서 순환하는 공기는 버너의 겉 표면과 접촉할 때 덥혀지며 버너의 겉 표면에 수직으로 평행하게 상승하게 된다. 그러므로, 결과적으로 이러한 뜨거운 공기와 버너의 겉 표면과의 접촉이 매우 적으며, 1°또는 2°정도로 위쪽으로 미약하게 퍼지는 유형의 버너의 경우에서조차도 그러하다. 그러므로, 버너의 겉 표면과 공기 사이의 열 교환 및 화학적 교환은 제한되어 있다.

이와는 반대로, 동일한 높이를 갖지만 테이퍼되는 겉 표면을 갖는 버너의 경우에는, 버너 가까이 수직으로 순환하는 뜨거운 공기가 버너의 테이퍼되는 겉 표면과 더욱 접촉하게 되어, 열 교환 및 화학적 교환을 촉진시키고, 그리하여 뜨거운공기에 의해 운반된 연기(fume) 및 다른 구성성분의 촉매적 파괴가 이루어져 주위 공기를 더 깨끗하게 한다.

또한, 열 교환은 본 발명에 따른 버너를 사용할 때 더 크기 때문에, 보다 더 세게 가열된 버너에 가까운 공기는 보다 빨리 위로 올라가고 결과적으로 보다 역동적인 대류 흐름이 발생하게 된다.

그러므로, 버너의 테이퍼되는 표면의 인접 부근에서, 공기와 연소 가능한 조성물의 증기화에 의해 생성된 기체가 더 빨리 대류되는 것이 관찰된다.

바람직하게는, 버너의 테이퍼되는 겉 표면의 정점에서의 반각은 10°내지 40°이며, 바람직하게는 15°내지 25°, 더욱 바람직하게는 18°내지 23°이다.

본 발명의 바람한 형태에 따르면, 버너의 테이퍼되는 겉 표면은 겉면 둘레에 적어도 하나의 쇼울더, 그 쇼울더는 안쪽과 아래쪽으로 접하여 버너의 상부 내지 하부 간의 직경을 증가시킨다.

이러한 유형의 구조는 또한 뜨거운 공기와 버너 간의 교환 표면 부위를 증가시키고 상승하는 뜨거운 공기와 버너의 겉 표면의 적어도 일부 간의 접촉을 강화시켜, 열 교환 및 화학적 교환을 강화시킨다.

본 발명의 제 2 측면은 또한 액상의 연소 가능한 조성물을 함유하기에 적합하고, 조성물에 침지되는 심지와 협조하도록 디자인된 촉매 연소 버너가 그 주둥이와 피팅되도록 맞춰진, 촉매 연소 플라스크에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 이러한 플라스크는 본 발명의 제 1 측면에 따른 버너와 피팅된다.

본 발명의 그 이외의 특별한 특징 및 이점은 이하의 상세한 설명을 읽으면 명백해질 것이다.

도 1은 연소 가능한 조성물 (2)를 함유하기에 적합하고, 본 발명에 따른 촉매 연소 버너 (3)가 상단에서 피팅되도록 맞춰진, 촉매 연소 플라스크 (1)을 나타낸다.

이 플라스크 (1)은 어떠한 형태라도 가능하며 촉매 연소 버너 (3)이 피팅될 수 있는 주둥이 (4)를 갖는다.

촉매 연소 버너 (3)은 버너 (3)가 작동하는 동안 촉매를 제공하는 부위에서 도달되는 400℃ 이상의 온도를 견딜 수 있는 적절한 다공성 물질로 제조된다. 특히, 이러한 물질은 세라믹 물질일 수 있으며, 예를 들면 카올린 또는 근청석으로부터 제조될 수 있다.

촉매 연소 버너 (3)은 상기 조성물 (2)에 침지되는 심지 (5)와 협조 가능하도록 제작된다. 이 심지 (5)는 연소 가능한 조성물 (2)를 버너 (3)에 제공하며, 이러한 연소 가능한 조성물 (2)는 다공성 물질의 공극에 침투할 것이다.

연소 가능한 조성물 (2)는 세기의 조절에 따라 적절히 연소 가능한 액체이며 촉매 연소 및 증기화에 적합한 연소 가능한 액체이다.

특히, 이러한 연소 가능한 조성물 (2)는 알콜, 특히 이소프로필 알콜일 수 있으며, 또한 향기 물질 및/또는 활성 물질을 포함할 수 있다.

심지 (5)는 임의의 공지된 유형의 심지, 예를 들면 면 심지이다.

심지 (5)는 또한 광물질로 제조될 수 있으며, 예를 들면 광섬유 또는 다공성물질로 제조될 수 있다.

촉매 연소 버너 (3)는 바닥 가까이에 서포트(support)를 가지며(미도시), 그리하여 플라스크 (1)의 주둥이 (4)로 직접 도입되거나, 플라스크 (1)의 주둥이 (4)에서 고정될 수 있도록 맞춰진 베이스의 중앙 구멍(미도시)으로 도입될 수 있다.

플라스크 (1)에 그러한 버너 (3)을 고정시키는데 적절한 서포트와 베이스는 WO 99/63267에 구체적으로 기재되어 있다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 촉매 연소 버너 (3)은 고체 구조와 위쪽으로 퍼지는 테이퍼되는 겉 표면 (3a)를 갖는다.

이 버너 (3)는 촉매를 제공하고, 증기화 부위를 형성하지 않으면서 중앙 부위 (8)을 둘러싸며 상부 (3b)에 가까운, 예를 들어 환상인 주변 부위 (6)를 포함한다.

예를 들어, 촉매 (7)는 원소 주기율표 8족에 해당하는 금속일 수 있다.

버너 (3)의 테이퍼된 겉 표면 (3a)의 정점에서의 반각 A는 10°내지 40°이고, 바람직하게는 15°내지 25°이며, 더욱 바람직하게는 18°내지 23°이다.

도 2의 촉매 연소 버너 (3)은 도 3에 나타낸 촉매 연소 시스템 (10)과 같이, 촉매 연소 시스템을 형성하기 위하여 슬리브 (9)와 함께 결합될 수 있다.

이러한 슬리브 (9)는 연소 가능한 조성물 (2)이 슬리브 (9)의 상부 (9a)의 공극으로부터 버너 (3)의 하부 (3c)의 공극으로 이동할 수 있도록 심지 (5)를 단단히 죄도록 디자인된 대략 축 방향의 동공 (11)을 포함한다.

버너 (3)의 하부 (3c)와 슬리브 (9)의 상부 (9a) 사이의 결합은 연소 가능한조성물 (2)이 슬리브 (9)로부터 버너 (3)으로 이동하는 것이 보장되도록 이루어 져야 한다. 그리하여, 그 결과는 기계적 네스팅 및/또는 공극 결합에 의한 어셈블리이다.

촉매 연소 시스템 (10)은 또한 버너 (3) 및 슬리브 (9)를 포함하는 단일 파트로 제조될 수 있다.

도 4는 본 발명의 제 2 구현예에 따른 촉매 연소 버너 (13)의 두 개의 반단면도를 나타낸다.

이 버너 (13)은 위쪽으로 퍼지는 테이퍼되는 겉 표면 (13a)를 갖는다.

각각의 반단면도는 이러한 겉면 (13a)가 상기 버너 (13)으로부터 안쪽 및 아래쪽으로 접하는, 하나 이상의 겉쪽면의 제 1 쇼울더를 갖는다.

이러한 제 1 쇼울더 (14a, 14b)의 효과는 상기 버너 (13)의 하부 (13c) 내지 상부 (13b)의 직경을 증가시키는 것이다.

왼쪽 반단면도에서, 제 1 쇼울더 (14a)는 버너 (13)의 약 중간 부분에 위치해 있다.

오른쪽 반쪽-도면에서, 제 1 쇼울더 (14b)는 버너 (13)의 하부 (13c)에 형성된다.

명백하게, 제 1 쇼울더의 높이는 도 4의 두 개의 반단면도에 나타낸 높이와 다를 수 있다.

왼쪽 반쪽-도면에서 보여지는 바와 같이, 촉매 침전은 제 1 쇼울더 (14a)와 가능한 멀리 이루어지며, 그리하여 촉매 (7)을 제공하는 주변 부위 (16)와 촉매가없는 버너 (13)의 하부 (13c)를 버너 (13)의 겉 표면 (13a)에서 분리한다.

반면에, 오른쪽 반쪽-도면에서, 제 1 쇼울더 (14b)는 버너 (13)의 겉 표면 (13a)에서 촉매 (7)의 국부화를 위한 경계 설정 부위에 해당하지 않는다. 제 1 쇼울더 (14b)는 촉매가 없는, 버너 (13)의 일부분에 위치한다.

버너 (13)은 대략 축방향으로 아래로 최소 하부 (13c) 부위에서 개방되어 있는 공극 (15)를 포함하며, 그 공극에 높이의 전부 또는 일부에 걸쳐 버너 (13)에 연소 가능한 조성물 (2)를 운반하는 심지 (5)의 상부 말단 (5a)가 피팅된다.

도 4에서 보여지는 바와 같이, 심지 (5)의 말단 (5a)는 버너 (13)의 동공 (15)의 부피를 부분적으로 채운다. 그러나, 도 5에 나타낸 버너 (23)의 경우에서와 같이, 이러한 말단 (5a)가 실제로 동공 (15) 전체를 채우는 것 또한 가능할 것이다.

도 4에 나타낸 도면에서, 버너 (13)의 하부 말단 (3d)에서 위로 개방되는 동공 (15)는 버너 (13)의 축 방향의 대부분에 걸쳐 축방향으로 뻗어 있다.

이러한 동공 (15)는 버너 (13)의 꼭대기 부분 (13b)에서 벽 (17)에 의해 차단된다.

종래에는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 버너 (13)이 버너 (13)의 상부 표면 (13e)로부터 아래쪽으로 연장된, 대략 축방향인 환상 그루브 (19)를 가지며, 상기 환상 그루브는 촉매 (7)을 지지하는 대략적으로 환상인 주변 부위 (16)을 버너 (13)의 상부 (13b)의 중앙 부위 (18)로부터 분리시킨다.

환상 그루브 (19)가 피팅된 그러한 버너 (13)의 상부 (13b)의 이러한 구체적구조는 본원발명의 출원인에게 허여된 특허 EP 0 277 875 B1에 기재되어 있다.

도 5는 본 발명의 제 3 구현예에 따른 촉매 연소 버너를 나타낸다.

이전의 도면에서와 같이, 이 촉매 연소 버너 (23)은 위쪽으로 퍼지는 테이퍼되는 겉 표면 (23a)를 갖는다.

버너 (23)의 상부 (23b)는 촉매 (7)을 제공하며, 촉매가 없는 중앙 부위 (28)을 둘러싸는 환상 주변 부위 (26)과 동공 (25)를 포함한다.

동공 (25)의 꼭대기 부분 (25a)는, 예를 들어 버너 (23)의 꼭대기 부분 (23b)에 형성되는 적어도 하나의 개방 채널 (29)을 통해 대기와 소통한다.

이러한 도 5에서, 채널 (29)는 중앙 부위 (28)의 중심에 위치하며 대략 축방향이다. 그러나, 이러한 채널 (29)와 다른 방법으로, 특히 WO 99/63267의 도 8에 나타낸 배열에 따라 배열될 수 없을 이유가 없다.

동공 (25)이 중앙 부위 (28)에 위치하는 벽 (27)에 의해 버너 (23)의 꼭대기 부분에서 적어도 부분적으로 폐쇄되도록 하여, 이러한 채널 (29)는 버너 (23)의 동공 (25)의 단면보다 더 좁은 단면을 가진다.

겉 표면 (23a)는 제 1의 대략적인 주변 쇼울더 (24), 및 제 2의 대략적인 주변 쇼울더 (30)을 포함한다.

각각의 쇼울더 (24, 30)는 바로 위에 있는, 더 큰 직경을 갖는 버너 (23)의 일부를, 바로 아래에 있는, 더 작은 직경을 갖는 버너 (23)의 또 다른 일부와 분리한다.

도 5에서 보여지는 바와 같이, 제 1 쇼울더 (24)는 버너 (23)의 겉면 (23a)에서 촉매 (7)을 제공하는 환상 주변 부위 (26)을 촉매 (7)가 없는 버너 (23)의 하부 (23c)와 분리한다.

이러한 유형의 구조 배열은 촉매 (7)이 침적될 버너 (23)의 부위를 정밀하게 결정하는 수단을 제공한다.

그리하여, 촉매 (7)을 제 2의 쇼울더 (30)에 가능한한 멀리 배치하는 것을 계획하는 것 또한 가능하게 될 것이다.

명백하게, 본 발명은 여기에 기재한 버너의 구현예에 한정되는 것은 아니며 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 많은 변화 및 수정을 가할 수 있다.

특히, 상기 버너의 서로 다른 모든 구조적 특징은 아무런 제약 없이 조합될 수 있다.

특히, 도 4와 도 5에 나타낸 버너 (13) 및 (23)에는 도 3에 나타낸 슬리브 (9)와 같은 슬리브를 구비할 수 있다.

도 2에 나타낸 환상 그루브 (19)와 같은 환상 그루브가 또한 제공되어 도 2와 도 3에 도시된 버너 (3)의 환상 주변 부위 (6)을 중앙 부위 (8)와 분리시킬 수 있으며, 도 5에 도시된 버너 (23)의 환상 주변 부위 (26)을 중앙 부위 (28)과 분리시킬 수 있다.

유사하게, 도 4의 버너 (13)의 동공 (15)의 꼭대기 부분이, 도 5의 참조번호 (29)로 나타낸 것과 같이 채널을 통해 대기와 연결될 수 있다.

버너 (3, 13, 및 23)의 하부 (3c, 13c, 및 23c) 또한 적절한 형태로 하여 그들을 플라스크 (1)의 주둥이 (4)에 제공하도록 할 수 있으나, 반드시 서포트 및/또는 베이스를 사용해야 하는 것은 아니다.

플라스크 (1)에 그러한 버너 (3, 13, 23)를 부착시키기에 적절한 서포트 및 베이스가 WO 99/63267에 구체적으로 개시되어 있다.

본 발명에 따르면, 열 교환 및 화학적 교환을 촉진시켜 뜨거운 공기에 의해 운반된 연기 및 다른 구성성분의 촉매적 파괴가 이루어져 주위 공기를 더 깨끗하게 하는 버너를 제공할 수 있다.

Claims (8)

1. 버너 (3, 13, 23)에 연소 가능한 조성물 (2)를 전달하여 다공성 물질의 공극에 침투하도록 하는 심지 (5)와 협조하도록 디자인되며; 촉매 (7)을 제공하고, 촉매가 없으며 증기화 부위를 형성하는 중앙 부위(8, 18, 28)를 둘러싸는, 주변 부위 (6, 16, 26)를 포함하고; 주변 부위 (6, 16, 26) 및 중앙 부위 (8, 18, 28)는 버너 (3, 13, 23)의 상부에 위치하며; 상기 버너 (3, 13, 23)는 위쪽으로 퍼지는 테이퍼되는(tapered) 겉 표면 (3a, 13a, 23a)을 갖는 것을 특징으로 하는, 다공성 물질로 제조된 촉매 연소 버너.
2. 제 1 항에 있어서, 테이퍼되는 겉 표면 (3a, 13a, 23a)의 정점에서의 반각 (A)는 10°내지 40°이고, 바람직하게는 15°내지 25°이며, 더욱 바람직하게는 18°내지 23°인 것을 특징으로 하는 버너.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 버너 (13, 23)의 주변 부위 (13a, 23a)는 겉면 둘레에 적어도 하나인 제 1 쇼울더 (14a, 14b, 24)를 가지며, 상기 제 1 쇼울더는 안쪽과 아래쪽으로 접하여 버너의 상부 내지 하부 간의 직경을 증가시키는 것을 특징으로 하는 버너.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 쇼울더 (14a, 24)는 촉매 (7)를 제공하는 주변부위 (16, 26)와 촉매가 없는 버너 (13, 23)의 하부 (13c, 23c)를 분리시키는 것을 특징으로 하는 버너.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 버너 (13)은 또한 버너 (13)의 상부 표면 (13e)으로부터 아래쪽으로 뻗어 있고 주변 부위 (16)을 중앙 부위 (18)과 분리시키는, 대략적으로 축 방향인 환상 그루브 (19)를 포함하는 것을 특징으로 하는 버너.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 버너 (13, 23)은 그 하부 (13c, 23c)에 밑이 뚫려 있는 대략적으로 축 방향인 동공 (15, 25)를 포함하며, 상기 동공에 동공의 높이 전부 또는 일부에 걸쳐 심지 (5)의 상부 말단 (5a)이 피팅(fitting)되며, 상기 동공은 버너 (13, 23)의 상부 (13b, 23b)에서 벽 (17, 27)에 의해 최소 부분적으로 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 버너.
7. 제 6 항에 있어서, 동공 (25)의 상부 (25a)는 예를 들어 버너 (23)의 상부 (23b)에 형성되는, 최소 하나의 개방 채널 (29)를 통해서 대기와 소통하는 것을 특징으로 하는 버너.
8. 연소 가능한 조성물 (2)를 함유하기에 적합하고, 조성물에 침지되는 심지 (5)와 협조하도록 디자인된 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 촉매 연소버너 (3, 13, 23)가 주둥이 (4)에서 피팅되도록 맞춰진, 촉매 연소 플라스크.