JP2001021278A - 燃焼室及び熱交換器を備えた熱源 - Google Patents

燃焼室及び熱交換器を備えた熱源

Info

Publication number
JP2001021278A
JP2001021278A JP2000130115A JP2000130115A JP2001021278A JP 2001021278 A JP2001021278 A JP 2001021278A JP 2000130115 A JP2000130115 A JP 2000130115A JP 2000130115 A JP2000130115 A JP 2000130115A JP 2001021278 A JP2001021278 A JP 2001021278A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat
combustion chamber
exhaust gas
heat source
heat exchanger
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000130115A
Other languages
English (en)
Inventor
Joachim Wuenning
ヴュニング ヨアヒム
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of JP2001021278A publication Critical patent/JP2001021278A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C13/00—Apparatus in which combustion takes place in the presence of catalytic material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
    • F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
    • F02G1/043—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C9/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber
    • F23C9/006—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber the recirculation taking place in the combustion chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L15/00—Heating of air supplied for combustion
    • F23L15/04—Arrangements of recuperators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G2254/00—Heat inputs
    • F02G2254/10—Heat inputs by burners
    • F02G2254/11—Catalytic burners
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/99001—Cold flame combustion or flameless oxidation processes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/14—Combined heat and power generation [CHP]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Air Supply (AREA)
  • Gas Burners (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高い温度レベルの熱を生ぜしめるための燃焼
室４及び、ほぼ回転対称的に形成された排ガス／空気・
熱交換器３を備えてた効率の高いコンパクトな熱源を提
供する。 【解決手段】 排ガス／空気・熱交換器（レキュペレー
ター）が軸線方向で増大する直径を有しており、燃焼室
が少なくとも部分的に、排ガス／空気・熱交換器によっ
て取り囲まれた内室内に配置されている。排ガス／空気
・熱交換器（レキュペレーター）が、軸線方向で互いに
締め付けられた構成部分から成っており、従って分離壁
の突出部が外壁にも内壁にも確実に接触せしめられてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、特に高熱を発生さ
せるための熱源に関する。
【０００２】
【従来の技術】特にブロック形火力発電技術において、
燃料エネルギーを電流及び高熱若しくは暖房熱に変換す
るために分散形の小型のユニットでほぼ１０００℃まで
の温度の熱源が必要である。ここでは、目的が小さいユ
ニットでも高い効率にある。さらに、少ないエミッショ
ン（ＮＯx及びＯＣ）が望まれる。建物暖房への使用に
とって、高い信頼性及び耐用年数、簡単な組み立て及び
少ない保守整備が望まれる。さらに、製造が大量生産方
式で経済的に可能であらねばならない。
【０００３】米国特許第５００３３４９号明細書によ
り、燃焼室を備えたスターリングモーター(Stirlingmot
or)が公知であり、燃焼室がリング状の排ガス／空気・
熱交換器によって取り囲まれており、排ガス／空気・熱
交換器はレキュペレーターとも呼ばれ、排ガス熱を向流
で供給空気に伝達するために用いられる。レキュペレー
ターはコップ形(topfartig)の熱絶縁部材によって取り
囲まれている。
【０００４】総効率を高くするためには、レキュペレー
ターができるだけ高い効率を有していたい。ガス加熱器
を小型のブロック形火力発電所に投入する場合、コンパ
クトで、簡単なかつ頑丈な構造が必要である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、効率
の高いコンパクトな熱源を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】熱源が燃焼室及び排ガス
／空気・熱交換器（レキュペレーター）を有しており、
排ガス／空気・熱交換器の直径が軸線方向で増大してい
る。レキュペレーターが例えば円錐形、円錐台形、釣り
鐘形若しくはコーン形である。釣り鐘形においては利点
として、円錐形の部分の間隙幅がミリメートル範囲（５
ｍｍより小さい、平均的なレキュペレーター直径の２％
より小さい）で、かつ間隙幅の１０％の誤差で実施で
き、これによってレキュペレーターの周囲に沿った均一
な流れが可能である。レキュペレーターの分離壁が有利
には内側及び／外側にネップを備えており、ネップが間
隙幅を規定している。対流式の熱伝達にとって重要な嵌
め合い寸法精度にも拘わらず、レキュペレーターの個別
の構成部分が釣り鐘形のテーパー角に基づき互いに簡単
に嵌め合わされ、かつ分解され得る。１５０乃至２５０
Ｗ／ｋ・ｍ２までのα・値(α-Werte)が得られる。レキ
ュペレーターがコンパクトでかつ小さい重量で構成で
き、即ち単純な少ない、例えば程度の差こそあれ円錐形
の３つの構成部分からのみ成っていて、自動調節可能で
ある。
【０００７】釣り鐘形の湾曲された部分では、熱伝達が
高い温度でおもに放射によって行われる。該部分では間
隙幅は二次的な役割しか有さない。該領域ではレキュペ
レーター構成部分の著しい膨張が湾曲構造若しくはアー
チ構造に基づき申し分なく補償若しくは吸収される。
【０００８】間隙の小さな寸法値及び正確な維持に基づ
き、排ガス側及び空気側での少ない圧力損失及び強力な
熱交換が小さい熱交換面積及び小さい容積で可能にな
る。さらに、レキュペレーターによって取り囲まれた内
室内への燃焼室の配置に基づきコンパクトな構造が得ら
れる。燃焼室は火炎を伴う燃焼室としても、特に低いＮ
Ｏx及びＯＣ・値を可能にする無炎燃焼の燃焼室として
も構成され得る。調節可能な放射ノズルが部分負荷時に
も無炎運転を可能にする。無炎燃焼については、ドイツ
連邦共和国特許出願公開第４４１９３３２Ａ１号公報及
びドイツ連邦共和国特許出願Ｐ１９８５６９３３号明細
書が参照できる。
【０００９】有利には、燃焼室がレキュペレーターに対
して、かつレキュペレーターが外部に対して熱的に絶縁
されている。絶縁材料が、外側のレキュペレーター壁内
に形成された例えば排気可能な空間に収容されていてよ
い。アーチ構造に基づき、空気圧による変形が防止され
る。有利な実施態様では外側の絶縁の、半径方向で測定
した厚さがレキュペレーターの低温側の端部に向かう方
向で減少しているのに対して、内側の絶縁の厚さが前記
同じ方向で増大している。これによって、わずかな構成
体積で燃焼室の熱損失及びレキュペレーターの熱損失を
最小にすることができる。
【００１０】燃焼室が、例えば化学反応の実施を目的と
して、高い温度レベルを生ぜしめるために用いられ、従
って、燃焼室内に導入されたガス混合気が加熱される。
反応は弱い発熱性に設定され（部分的な酸化）、壁面損
失が補償される。これによって、ガス加熱器が別個の高
温・熱交換器なしに燃料電池のためのガス発生装置とし
て用いられ得る。
【００１１】燃焼室に高温・熱伝達装置も接続され得
る。高温・熱伝達装置は複数の通路、例えば菅によって
形成されていてよく、該通路が燃焼室若しくは排ガスに
よって流過される室（空間）を通って延びている。燃焼
室内で例えば熱機関のための高温・熱量が取り出され得
る（ブロック形火力発電技術）。さらにガスは化学的に
変化するガスであってよい。従って、ガス加熱器が化石
燃料若しくはメタノールの蒸気改質プロセスの際の水素
発生器としても用いられ得る。
【００１２】燃焼室から導出される熱い排ガスを用いて
蒸気発生器を加熱することができ、その結果、例えば蒸
気改質プロセスにとって必要な蒸気が得られる。レキュ
ペレーターと蒸気発生器との間の排ガス流の分配の制御
若しくは調節によって、エネルギー量の分配、蒸気発生
及び蒸気改質プロセスが、変化する負荷に極めて迅速に
適合され得る。これによって、自動車内での燃料電池の
運転のための水素発生への使用が可能である。パワー・
熱連結機構内での使用に際しても、熱発生と機械的なエ
ネルギーの発生との間の可変の分配が可能である。従っ
て、スターリングモータから放出される熱に対して付加
的に、暖房熱を取り出すことができる。
【００１３】低い熱の取り出しのために、レキュペレー
ターの低温側の端部に、若しくは排ガス通路に冷却パイ
プが設けられてよい。レキュペレーターの低温側の端部
での大きな直径に基づき、流速は大きくなく、従ってわ
ずかなパイプ巻条で十分な熱伝達が可能であり、圧力損
失が小さい。
【００１４】空気通路の入口の前に、該入口に接近して
空気フィルターが設けられてよい。これによって、ガス
加熱器のために必要なすべての構成部材を含むコンパク
トな構成ユニットが得られる。流速及び圧力損失が小さ
い。
【００１５】触媒が燃焼室内で、例えば熱アクチュエー
タ（流体を案内するパイプ）に配置されていてよい。こ
れによって、温度の低い場合の燃料の酸化が直接にヒー
トシンクで行われる（パイプ加熱器）。熱伝達の改善が
達成され、触媒の過熱が避けられる。別の触媒がレキュ
ペレーターの排ガス通路内、例えばレキュペレーターの
内壁に配置して、エミッションを減少させることができ
る。
【００１６】燃焼室内に、電気的に運転可能な熱源、例
えば白熱加熱装置、電熱線加熱装置、フィラメント加熱
装置が設けられてよい。これによって、簡単な始動運転
が達成されかつ広い調節範囲が得られる。さらに、燃焼
室を、特に触媒及び調節可能な放射ノズルと関連して、
異なる温度及び負荷に対応して設定することができ、こ
れによって同じく始動が容易になり、広い調節範囲が得
られる。放射ノズルは、負荷の小さい場合でも燃焼室内
での再循環の維持を可能にする。レキュペレーターはセ
ラミックからの製造に良好に適している。
【００１７】全体的に次の利点が得られる： −高い効率、即ち小さい排ガス損失及び壁面損失 −燃焼に起因した低いエミッション（ＮＯx及びＯＣ） −良好な調節特性 −ガス及び燃焼空気に対する小さい圧力損失 −高い信頼性及び耐用年数 −簡単な組み立て及び少ない保守整備 −コンパクトな構造及び小さい重量 −大量生産による経済的な製造。
【００１８】
【発明の実施の形態】図１に、熱源として用いられるガ
ス加熱器１を示してあり、加熱器がほぼ釣り鐘形(gloce
nfoermig)のレキュペレーター３及び燃焼室４を有して
おり、レキュペレーターが間隙状のガス通路(spaltfoer
miger Gaskanal)を備えており、燃焼室がレキュペレー
ターによって閉じられた、即ち形成された内室内に配置
されている。
【００１９】レキュペレーター３は、薄板から形成され
た釣り鐘形の外側部分５を有しており、外側部分は下側
の縁部６から出発してほぼ円錐形に移行箇所７まで延び
ていて、そこからドーム状若しくは半球状に湾曲して上
端開口８に通じている。上端開口内に、放射ノズルを備
えたバーナー１１が配置されている。上端開口８の外側
の端部から外側フード１２が外側部分５の下側の縁部６
に向かって延びている。外側部分５内に閉じた中空室１
４を形成してあり、該中空室が熱遮蔽性の物質若しくは
材料で満たされている。ポンプ接続部１５を介して中空
室（内室）１４がさらに、熱遮蔽作用（熱絶縁作用、断
熱作用）の改善のために排気されてよい。
【００２０】レキュペレーター３に所属して分離壁１６
を設けてあり、該分離壁は外側部分５に対してわずかに
小さい直径で外側部分の内面形状に沿って形成されてい
る。分離壁１６は円錐状に形成された区分に、外側及び
内側へ突出するネップ若しくはほかの形式の閉じた突出
部１７、例えば中空の突出部を備えており、この場合、
外側の突出部１７が外側部分５に接触している。分離壁
１６は下側の縁部１８で例えばアルミニウムダイカスト
から成るベース２０に支えられている。分離壁１６は金
属から成っていて、若しくは完全に或いは部分的にセラ
ミックから成っていてよい。例えば分離壁１６は突出部
１７を含めてスリップキャスティングによって製造され
てよい。分離壁は、金属からなる円錐形の低温区分とド
ーム状のセラミック区分とによって構成されていてもよ
い。
【００２１】分離壁１６の終端部若しくはベース２０の
管状の付加部１９（図３）とレキュペレーターの外周部
並びに外側フード１２の付加部（延長部）１２ａとの間
に、リング状の入口室２１が形成されており、入口室内
に空気フィルター２２が配置さている。比較的大きな流
過横断面が小さい圧力損失を可能にする。入口室２１に
少なくとも１つの入口開口２０ａが通じており、入口開
口に例えば送風機が接続されている。
【００２２】レキュペレーター３にはさらに内側部分２
３が所属している。内側部分は少なくとも円錐形のレキ
ュペレーター区分で円錐台形若しくは円錐形の輪郭を有
している。内側部分は残りの区分では分離壁１６の、突
出部なしに形成された部分の半球状の湾曲に適合されて
いる。内側部分２３は、薄板套壁２５を備えた遮蔽部材
２４であってよい。
【００２３】外側の遮蔽体若しくは断熱体（中空室１
４）の厚さがレキュペレーター３の高温側の端部から低
温側の端部に向かって減少しているのに対して、遮蔽部
材２４の厚さは同じ方向で増大している。しかしなが
ら、内側の遮蔽体と外側の遮蔽体との全厚さ、即ち内側
部分２３と外側部分５との、壁面に垂直に測定した厚さ
の合計は、有利にはほぼ一定である。
【００２４】分離壁１６の外側に向いた突出部１７が外
側部分５を支えていて、入口室２１から延びる間隙状の
空気通路２６を規定している。内側に向いた突出部１７
が内側部分２３に支えられていて、間隙状の排ガス通路
２７を規定している。レキュペレーター３の全厚さが突
出部１７の高さによって規定されている。排ガス通路２
７はベース２０に設けられた排ガス接続部２７ａに通じ
ている。
【００２５】熱遮蔽手段若しくは熱遮蔽部材２４が燃焼
室４を取り囲んでいて、上側の端部に貫通開口２８を有
している。該貫通開口内に分離壁１６の円錐形の突出部
２９が入り込んでいる。突出部２９が開口３０を有して
おり、該開口を通って空気及び燃料が燃料室４内に達す
る。このために、付加部９内に差し込まれたバーナー１
１が燃料通路３１及び空気通路３３を備えており、燃料
通路及び空気通路が円錐形のノズル３２に通じている。
【００２６】ノズル３２に相対して、燃焼室４内に燃焼
室４内の体積の大きな循環流の案内のための案内菅３５
が配置されている。循環流は矢印で示してある。案内菅
３５は、ノズル３２から遠い方の端部で漏斗状に広がっ
ていて、ディフューザーとして作用する。ノズル３２か
ら放射された円錐形の燃料空気噴流３６が燃焼室４内の
ガス内に入り込み、該ガスと混合する。燃焼室４内の体
積の大きな循環流が、ノズル３２の相応の寸法で部分負
荷においても無炎酸化を可能にする。
【００２７】燃焼室はベース側で断熱性の柱体状のセン
タリングベース３７によって閉じられており、センタリ
ングベースが内側部分２３によって被われている。内側
部分並びにセンタリングベースはベース２０に支えられ
ている。これによって、燃焼室４がすべての側で遮蔽さ
れている。
【００２８】燃焼室４内に、端部の閉じた菅３８が熱の
導出のために突入している。該菅内に、端部の開いた菅
３８ａを配置してあり、該菅が加熱すべき媒体の供給の
ために役立っている。菅３８，３８ａが高温の熱の導出
のための通路を形成していて、例えば原動機若しくは動
力部の作動媒体若しくは高い温度に加熱すべき別のガス
によって貫流される。必要に応じて別の菅構造が用いら
れてよい。菅３８の表面に触媒が、燃焼室４内の酸化を
特に始動時に促進するために配置されていてよい。さら
に遮蔽部材２４のドーム状に湾曲された区分の、分離壁
１６に向いた面に、触媒４０が、排ガスを後処理するた
めに配置されていてよい。
【００２９】燃焼室４は図示の実施例では電熱器４２を
備えており、電熱器は室壁内に設けられた加熱コイルに
よって形成されている。加熱コイルは特に点火の前に燃
焼室４の予熱のために用いられる。さらに、燃焼室４の
運転の監視のための熱電対４３が設けられていてよい。
【００３０】選択的に燃焼室４から排ガス通路４４がレ
キュペレーター３を迂回して外側へ延びていてよい。排
ガス通路４４は熱交換室４５に通じており、熱交換室内
に（低温の）熱伝達手段（コイルパイプ）４６若しくは
熱伝達体又は熱交換器が配置されている。該熱伝達手段
は例えば蒸気形成のために用いられてよい。熱交換室４
５が排ガス接続部４６に接続されている。排ガス接続部
２７ａ，４６ａが２通路制御弁４７（若しくは適当なス
ライダ）に接続されており、２通路制御弁が排ガス通路
２７，４４を通る排ガス流の大きさ、ひいてはエネルギ
ー量の割合を調節する。
【００３１】図２には図１のガス加熱装置１の横断面が
示してある。明らかなように、外側部分５が分離壁１６
を介して内側部分２３に支持されている。ガス加熱器１
の運転は図１に関連して次のように行われる：ガス加熱
器１の始動のために、まず燃焼室４が電熱器４２で熱せ
られる。最小温度が達成されると、バーナー１１を介し
てガス若しくはガス及び空気・混合気（燃料及び空気・
混合気）が燃焼室４内に吹き込まれる。必要に応じてガ
ス加熱器１が点火された火炎で以て始動されかつ加速運
転されてよい。菅３８に触媒を設けてある場合には、触
媒が生じた反応を促進する。温度の上昇に伴って、ガス
も燃焼室４が目標温度に達するまで多く供給されてよ
い。
【００３２】バーナー１１から到来する燃料及び空気・
混合気噴流が案内菅３５内に流入する。該燃料及び空気
・混合気噴流は燃焼室４内で環状流を駆動して、該環状
流と案内菅３５内で混合する。これによって、ガス及び
空気・混合気の有利には無炎の酸化が生じる。この燃焼
生成物は燃料室４から例えば９００℃乃至１０００℃で
貫通開口２８を通って流出する。レキュペレーター３
が、空気通路２６内に流入した空気をほぼ９００℃に予
熱する。別の温度推移が図３に示してある。排ガスがレ
キュペレーター３内で２００℃よりも低い温度まで冷却
される。
【００３３】ガス加熱器１は燃焼室４及び熱伝達手段４
６の温度に関連して制御若しくは調節される。第１の制
御ループは、排ガスがすべて若しくは部分的にレキュペ
レーター３を通されるか若しくは全く通されないかに無
関係に、燃料及び空気供給の調節によって燃焼室４内の
温度を目標値に保つ。第２の制御ループは、弁４７の操
作によって熱伝達手段４６の温度を調節する。生ぜしめ
られるすべての熱量を高温・熱量として受け入れたい場
合には、弁４７を備えた制御装置が、熱伝達手段４６を
介した通路を閉じる。わずかに熱量を取り出したい場合
には、前記制御装置が前記通路を必要に応じて開く。こ
れによって燃焼室４のための減少する空気予熱は、燃料
供給の増大に基づき補償される。このようにして、制御
若しくは調節が極めて簡単にかつ迅速な反応で負荷の変
動に適合せしめられる。
【００３４】排ガスはレキュペレーター３を２００℃よ
りも低い残留熱で流出する。該排ガスの利用のために、
排ガス通路２７の低温側の端部に別の熱交換器５１が設
けられていてよい（図３）。このために、遮蔽部材２４
がリング状の切欠き５２を備えており、該切欠きはほ
ぼ、リング状の付加部１９の高さを有している。このよ
うに形成されたリング室（切欠き）が熱交換器５１を受
容しており、該熱交換器に、例えば建物暖房装置若しく
は低温熱量のためのその他の熱消費器又は熱アクチュエ
ータが接続される。
【００３５】別のヒートシンクが存在している場合に
は、菅３８，３８ａによって形成された高温・熱交換器
が省略されてよい。熱放出が任意の別の手段で行われて
よい。
【００３６】コンパクトな熱源１においては、釣り鐘形
若しくは円錐形のレキュペレーター３が燃焼室４を取り
囲んでいる。レキュペレーター３が軸線方向で互いに緊
締された部分１３，１６，２４から成っており、従っ
て、突出部１７を備えた分離壁１６と釣り鐘形の外壁５
並びに釣り鐘形の内壁２３との確実な接触が保証されて
いる。
【００３７】応用例： スターリング・モーターのための熱源 パイプ加熱器の熱需要：１２ｋＷ 加熱されたガスの温度：７００℃ 燃焼室内の温度：ほぼ１０００℃ 供給される燃料エネルギー：ほぼ１４ｋＷ 加熱効率：ほぼ８６％ 空気予熱：ほぼ９００℃ 排ガス温度：ほぼ１５０℃ 排ガス内のＮＯx（無炎運転）：＜２０ｐｐｍ 寸法 燃焼室 外側直径：４００ｍｍ 外側長さ：４００ｍｍ 内側直径：２００ｍｍ 内側長さ：２００ｍｍ 内部容積：６．３ｄｍ３ レキュペレーター 平均的な直径：３００ｍｍ テーパー量(Konizitaet)：５゜ 間隙幅：２ｍｍ
【図面の簡単な説明】
【図１】ガス加熱器の概略的な縦断面図。
【図２】図１の線ＩＩ−ＩＩに沿った断面図。
【図３】ガス加熱器の別の実施例の概略的な縦断面図。
【符号の説明】
１ ガス加熱器（熱源）、 ３ レキュペレーター、
４ 燃焼室、５ 外側部分、 ６ 縁部、 ７
移行箇所、 ８ 上端開口、 １１バーナー、
１２ 外側フード、 １２ａ 付加部、 １４
中空室、１５ ポンプ接続部、 １６ 分離壁、
１７ 突出部、 １８ 縁部、 １９ 付加部、
２０ ベース、 ２０ ａ 入口開口、 ２１入
口室、 ２２ 空気フィルター、 ２３ 内側部
分、 ２４ 絶縁部材、 ２５ 薄板套壁、 ２
６ 空気通路、 ２７ 排ガス通路、 ２７ａ 排
ガス接続部、 ２８ 貫通開口、 ２９ 突出部、
３０ 開口、 ３１ 燃料通路、 ３２ ノズ
ル、 ３３ 空気通路、 ３５ 案内菅、 ３６
燃料空気噴流、 ３７ センタリングベース、
３８，３８ａ 菅、 ４０ 触媒、 ４２ 電熱
器、 ４３ 熱電対、 ４４排ガス通路、 ４５
熱交換室、 ４６ 熱伝達手段、 ４６ａ 排ガ
ス接続部、 ４７ ２通路制御弁
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２８Ｆ 21/04 Ｆ２８Ｆ 21/04

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 熱源（１）であって、高い温度レベルの
    熱を生ぜしめるための燃焼室（４）を備えており、ほぼ
    回転対称的に形成された排ガス／空気・熱交換器（３）
    を備えており、排ガス／空気・熱交換器が燃焼室（４）
    に接続されている形式のものにおいて、排ガス／空気・
    熱交換器（３）が軸線方向で増大する直径を有してお
    り、燃焼室（４）が少なくとも部分的に、排ガス／空気
    ・熱交換器（３）によって取り囲まれた内室内に配置さ
    れていることを特徴とする燃焼室及び熱交換器を備えた
    熱源。
  2. 【請求項２】 排ガス／空気・熱交換器（３）が円錐形
    若しくは釣り鐘形に形成されている請求項１記載の熱
    源。
  3. 【請求項３】 排ガス／空気・熱交換器（３）が外壁
    （５）及び内壁（２３）を有しており、外壁と内壁との
    間に分離壁（１６）を配置してあり、分離壁（１６）が
    両面に突出部（１７）を備えていて、該突出部で以て内
    壁（２３）にも、外壁（５）にも接触しており、この場
    合、内壁と外壁との間に間隔を維持してあり、該間隔が
    排ガス／空気・熱交換器（３）の直径の２％よりも小さ
    く、有利には１％よりも小さくなっている請求項２記載
    の熱源。
  4. 【請求項４】 燃焼室（４）が排ガス／空気・熱交換器
    （３）によって取り囲まれた内室内に配置されていて、
    排ガス／空気・熱交換器から内側の熱遮蔽手段（２４）
    によって分離されており、排ガス／空気・熱交換器
    （３）が外側に、外側の熱遮蔽手段（１４）を備えてお
    り、外側の熱遮蔽手段（１４）の厚さが１つの方向で減
    少しており、該方向で内側の熱遮蔽手段（２４）の厚さ
    が増大している請求項１記載の熱源。
  5. 【請求項５】 燃焼室（４）及び該燃焼室（４）内に配
    置されたバーナー（１１）が無炎酸化による運転のため
    に設けられている請求項１記載の熱源。
  6. 【請求項６】 燃焼室（４）が高温・熱伝達手段（３
    ８）に接続されている請求項１記載の熱源。
  7. 【請求項７】 高温・熱伝達手段が燃焼室（４）内に、
    該燃焼室（４）内を延びていて流体によって流過される
    少なくとも１つの通路の形で設けられている請求項６記
    載の熱源。
  8. 【請求項８】 燃焼室（４）内に触媒を設けてあり、触
    媒が有利には高温・熱交換器に配置されている請求項１
    又は７記載の熱源。
  9. 【請求項９】 熱源（１）がスターリングモーター若し
    くはガスタービンに接続されている請求項１記載の熱
    源。
  10. 【請求項１０】 高温・熱伝達手段が、吸熱化学変換を
    行う流体によって流過されるようになっている請求項１
    記載の熱源。
  11. 【請求項１１】 燃焼室（４）から排ガス通路が排ガス
    ／空気・熱交換器（３）を通って熱伝達手段に通じてお
    り、別の排ガス通路が熱伝達手段に通じており、この場
    合、前記両方の排ガス通路が有利には制御可能である請
    求項１記載の熱源。
  12. 【請求項１２】 レキュペレーター（３）及び／又は該
    レキュペレーターの分離壁（１７）が少なくとも部分的
    に、有利には全体的にセラミックから成っている請求項
    １記載の熱源。
JP2000130115A 1999-04-28 2000-04-28 燃焼室及び熱交換器を備えた熱源 Pending JP2001021278A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19919293A DE19919293C1 (de) 1999-04-28 1999-04-28 Hochtemperatur-Gaserhitzer
DE19919293.6 1999-04-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001021278A true JP2001021278A (ja) 2001-01-26

Family

ID=7906148

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000130115A Pending JP2001021278A (ja) 1999-04-28 2000-04-28 燃焼室及び熱交換器を備えた熱源

Country Status (4)

Country Link
US (1) US6293275B1 (ja)
EP (1) EP1048901A1 (ja)
JP (1) JP2001021278A (ja)
DE (1) DE19919293C1 (ja)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU6522000A (en) * 1999-08-09 2001-03-05 Technion Research & Development Foundation Ltd. Novel design of adiabatic combustors
US6599119B1 (en) * 2001-02-13 2003-07-29 Entropy Technology And Environmental Consultants, Lp Apparatus and method to control emissions of nitrogen oxide
JP2002266702A (ja) 2001-03-12 2002-09-18 Honda Motor Co Ltd 複合型エネルギー発生装置
NZ517441A (en) * 2002-02-26 2004-11-26 Whisper Tech Ltd Heat exchangers for external combustion engine
DE10217524B4 (de) * 2002-04-19 2005-10-13 WS - Wärmeprozesstechnik GmbH Brenner mit seitlichem Austritt zur flammenlosen Oxidation
DE10217913B4 (de) * 2002-04-23 2004-10-07 WS Wärmeprozesstechnik GmbH Gasturbine mit Brennkammer zur flammenlosen Oxidation
US6796789B1 (en) * 2003-01-14 2004-09-28 Petro-Chem Development Co. Inc. Method to facilitate flameless combustion absent catalyst or high temperature oxident
KR20070012305A (ko) * 2003-07-01 2007-01-25 티악스 엘엘씨 외연엔진에 사용되는 레큐퍼레이터 및 연소기, 및 이것을사용한 동력발생 시스템
DE102006001299A1 (de) * 2006-01-11 2007-07-12 Eckhart Weber Holzpellet-Blockheizkraftwerk mit Stirlingmotor in Brennwerttechnik
EP2184538B1 (de) * 2008-11-07 2010-12-22 WS-Wärmeprozesstechnik GmbH Regenerator-FLOX-Brenner
EP2431598A1 (en) * 2010-09-21 2012-03-21 Stirling DK Aps Combustion apparatus for a Stirling engine
FR2979690B1 (fr) * 2011-09-01 2015-10-02 Gdf Suez Dispositif de stabilisation de la combustion diluee dans une enceinte de combustion a parois froides.
US9995481B2 (en) 2011-12-20 2018-06-12 Eclipse, Inc. Method and apparatus for a dual mode burner yielding low NOx emission
WO2015154969A1 (en) * 2014-04-10 2015-10-15 Sofinter S.P.A. Burner
DE102017113308A1 (de) 2017-06-16 2018-12-20 Rudolf Leicht Hocheffizientes Rekuperations-Gasbrennersystem in kostengünstiger modularer Bauweise für Wärmekraftmaschinen, Öfen und Herde in Gastronomie und Kleingewerbe
SE541778C2 (en) * 2018-01-02 2019-12-17 Maston AB Stirling engine comprising an exhaust gas catalyst
KR20210039399A (ko) * 2018-07-18 2021-04-09 퀀텀 인더스트리얼 디벨롭먼트 코포레이션 외연 열기관 연소실
US11745859B2 (en) * 2018-08-31 2023-09-05 General Electric Company Combustion-powered flow control actuator with heated walls
NL2024505B1 (en) * 2019-12-19 2021-09-02 Green Vision Holding Bv Catalytic conversion device and method for catalytic conversion of a feed gas into a product gas in an endothermic reaction

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2174789B1 (ja) * 1972-03-06 1976-03-05 Entr Indle Chaudronnerie Fr
NL7801395A (nl) * 1977-02-23 1978-08-25 Foerenade Fabriksverken Werkwijze en inrichting voor het verbranden van vloeibare, gasvormige of poedervormige brandstoffen.
DE3914066A1 (de) * 1989-04-28 1990-10-31 Microbox Filmdatenbank Gmbh Filmkartenkamera, sowie verfahren zum erstellen und bedrucken von original- und duplikatfilmkarten mit silberfilm
CH678885A5 (ja) * 1989-05-23 1991-11-15 Confotec Sa
ES2064538T3 (es) * 1990-06-29 1995-02-01 Wuenning Joachim Procedimiento y dispositivo para la combustion de combustible en un recinto de combustion.
DE4204320C1 (ja) * 1992-02-13 1993-08-12 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung Ev, 8000 Muenchen, De
NL9301581A (nl) * 1993-09-13 1995-04-03 Gastec Nv Compacte gasgestookte infraroodstraler in gesloten uitvoering.
DE4419332A1 (de) 1994-06-02 1995-12-14 Wuenning Joachim Industriebrenner mit geringer NO¶x¶-Emission

Also Published As

Publication number Publication date
DE19919293C1 (de) 2000-11-23
EP1048901A1 (de) 2000-11-02
US6293275B1 (en) 2001-09-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2001021278A (ja) 燃焼室及び熱交換器を備えた熱源
JP5100950B2 (ja) 固体酸化物燃料電池システム用統合モジュール
US4473622A (en) Rapid starting methanol reactor system
EP0279234A1 (en) Compact hydrogen generator
JPH11224683A (ja) 補助加熱装置内蔵型燃料電池モジュール及び該モジュールを具備するプラント
US7851098B2 (en) Reformer fuel cell system with external burner
KR19980063334A (ko) 연료셀을 가진 장치 및 그 운전방법
EP3753060B1 (en) Fuel cell system and method for its operation
JPH09180746A (ja) 燃料電池を有する装置及び同装置の始動方法
WO2006031277A2 (en) Combustor with integrated counter-flow heat exchanger
US7196263B2 (en) TPV cylindrical generator for home cogeneration using low NOx radiant tube burner
KR100257551B1 (ko) 연소장치
JP2017506323A (ja) 補助熱交換器を有するレキュペレータバーナ
JP2006260876A (ja) 燃料電池発電システム及びその運転方法
CN113079706B (zh) 燃料电池系统及其用途和操作方法
JPS62136774A (ja) 燃料電池スタツクの保温方法
JPS63128559A (ja) 固体電解質燃料電池モジユ−ル
JP3126487B2 (ja) 酸化処理装置
CN219036785U (zh) 一种甲醇取暖器
JP3896898B2 (ja) 蒸発器を利用した熱回収装置の改良
JP2528836B2 (ja) 冷却型燃料改質器
JPH0711136Y2 (ja) 燃料電池の燃料改質器
JPH08270887A (ja) 断熱設備及びこれを用いた燃料改質器
JP2008094671A (ja) 燃料改質装置及びこれを利用する燃料電池発電システム
JPS6471074A (en) Starting device of fuel cell power generating system