JP3142568B2 - 特に原子力設備におけるｈ▲下２▼・空気・蒸気・混合物に含まれる水素の再結合および／又は点火方法と装置 - Google Patents
特に原子力設備におけるｈ▲下２▼・空気・蒸気・混合物に含まれる水素の再結合および／又は点火方法と装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、請求の範囲１の上位概念部分に記載したH2
・空気・蒸気・混合物に含まれる水素を再結合および／
又は点火するための方法に関し、更に請求の範囲７の上
位概念部分に記載したH2・空気・蒸気・混合物に含まれ
る水素を再結合および／又は点火するための装置に関す
る。
・空気・蒸気・混合物に含まれる水素を再結合および／
又は点火するための方法に関し、更に請求の範囲７の上
位概念部分に記載したH2・空気・蒸気・混合物に含まれ
る水素を再結合および／又は点火するための装置に関す
る。
この種の方法および装置はヨーロッパ特許第A1−0303
144号公報で公知である。その場合触媒体は垂直に延び
る管の中に管内壁に対して間隔をおいて配置されてい
る。管の端面は圧力および／又は温度に関係して開く閉
鎖体を備えている。触媒材料として特にパラジウムある
いはプラチナが利用され、その場合再結合は既に非点火
性の水素濃度の範囲で行われる。触媒体には、触媒被膜
を有しているかそのような材料から成るワイヤが取り付
けられており、これは管の中を通るH2・空気・蒸気・混
合物の流れ方向に見て触媒体の前および／又は後ろに配
置されている。
144号公報で公知である。その場合触媒体は垂直に延び
る管の中に管内壁に対して間隔をおいて配置されてい
る。管の端面は圧力および／又は温度に関係して開く閉
鎖体を備えている。触媒材料として特にパラジウムある
いはプラチナが利用され、その場合再結合は既に非点火
性の水素濃度の範囲で行われる。触媒体には、触媒被膜
を有しているかそのような材料から成るワイヤが取り付
けられており、これは管の中を通るH2・空気・蒸気・混
合物の流れ方向に見て触媒体の前および／又は後ろに配
置されている。
本発明は、冒頭に述べた形式の方法が非点火性の水素
濃度の再結合の際に確実に作動しいわゆる点火下限にお
いて確実な点火を生じなければならないだけでなく、点
火上限（いわゆる肥妖な混合物あるいは比較的高いH2濃
度のH2・空気・蒸気・混合物）においても同様に流入す
る混合物における水素の確実な点火が保証されなければ
ならないという認識から出発している。
濃度の再結合の際に確実に作動しいわゆる点火下限にお
いて確実な点火を生じなければならないだけでなく、点
火上限（いわゆる肥妖な混合物あるいは比較的高いH2濃
度のH2・空気・蒸気・混合物）においても同様に流入す
る混合物における水素の確実な点火が保証されなければ
ならないという認識から出発している。
このことは、実施された冷却過程後および水蒸気の凝
縮後に高いH2濃度の点火領域への入り込みが生じ得るの
で重要である。
縮後に高いH2濃度の点火領域への入り込みが生じ得るの
で重要である。
本発明は、上述した要求の意味において水素の再結合
および点火が約４〜５容積％の水素の点火下限において
だけでなく、点火上限（約10容積％以上の水素の場合）
においても可能であり、またこれが水蒸気含有の即ち不
活性の大気においても可能であるような方法と装置を得
ようとするものである。
および点火が約４〜５容積％の水素の点火下限において
だけでなく、点火上限（約10容積％以上の水素の場合）
においても可能であり、またこれが水蒸気含有の即ち不
活性の大気においても可能であるような方法と装置を得
ようとするものである。
本発明の対象はこの課題を解決するために、 ａ）H2・空気・蒸気・混合物の第一の部分流が少なくと
も一つの第一のチャネルを貫流するようにされ、このチ
ャネルの触媒被膜を有する第一のチャネル壁と接触する
ことによってH2とO2をH2Oに再結合するための触媒反応
に曝され、 ｂ）H2・空気・蒸気・混合物の第二の部分流が第一の部
分流に加えてチャネル壁を持つ少なくとも一つの第二の
チャネルを貫流され、その場合少なくとも一つの点火要
素のそばを流され、この点火要素が第二の部分流が点火
限度に達するかこれを超過する際に点火されるような点
火温度に加熱され、 ｃ）第一のチャネルにおいて触媒反応の際に発生する熱
の少なくとも一部が第二のチャネルにそれを予熱するた
めに伝達される、 ことを特徴を有する冒頭に述べた形式の水素の再結合お
よび点火方法にある。
も一つの第一のチャネルを貫流するようにされ、このチ
ャネルの触媒被膜を有する第一のチャネル壁と接触する
ことによってH2とO2をH2Oに再結合するための触媒反応
に曝され、 ｂ）H2・空気・蒸気・混合物の第二の部分流が第一の部
分流に加えてチャネル壁を持つ少なくとも一つの第二の
チャネルを貫流され、その場合少なくとも一つの点火要
素のそばを流され、この点火要素が第二の部分流が点火
限度に達するかこれを超過する際に点火されるような点
火温度に加熱され、 ｃ）第一のチャネルにおいて触媒反応の際に発生する熱
の少なくとも一部が第二のチャネルにそれを予熱するた
めに伝達される、 ことを特徴を有する冒頭に述べた形式の水素の再結合お
よび点火方法にある。
このようにして、加熱用の熱を点火要素に別のエネル
ギー源に無関係にそれ自体で確実に伝達することができ
る。請求の範囲１記載の方法の有利な実施態様は請求の
範囲３ないし５に記載されている。
ギー源に無関係にそれ自体で確実に伝達することができ
る。請求の範囲１記載の方法の有利な実施態様は請求の
範囲３ないし５に記載されている。
第一のチャネル内で発生した熱を伝達するために、第
二のチャネル壁は第一のチャネルに熱伝達関係に置かれ
特に熱伝導接触され、その結果第一のチャネルにおいて
再結合過程の際に生じる熱量は第二のチャネル壁に伝達
され、第二のチャネルを貫流するH2・空気・蒸気・混合
物は、それが点火要素のそばを流れそこで点火される前
あるいは点火中に、第二のチャネル壁において予熱され
る。ここで熱伝達関係とは、熱が第一のチャネルから第
二のチャネルおよび一つあるいは複数個の点火要素に熱
放射、対流および熱伝導によって伝達され、これらのチ
ャネル壁による熱伝導が伝達成分の主要量を占めること
を意味する。驚くべきことに第二の金属製のチャネル壁
自体が平面点火要素として利用できることが判明した。
その場合第二の金属製チャネル壁は大きな面積の熱的点
火器として作動する。このチャネル壁は第一のチャネル
内で進行する触媒再結合過程とその際に生じる熱の伝達
に基づいて例えば700〜720℃に加熱することができる。
この種の熱的点火器は好適には点火上限において、しか
もそこで非常に有効に作動する。追加的にあるいはその
平面形点火要素の代わりに個々の点火尖端が第二の部分
流のガス流の中に突き出している一つあるいは好適には
複数個のチップ（尖端）形点火要素も使用することがで
きる。触媒被膜（例えばPtあるいはPd）を備えた細いワ
イヤあるいは「糸」として形成した場合、この種のチッ
プ形点火要素は特に点火下限において触媒点火器として
作動し、また例えばCuから熱良導体の裸管あるいは裸線
コイルとして形成した場合、この種のチップ形点火要素
は熱的点火器としても使用できる。
二のチャネル壁は第一のチャネルに熱伝達関係に置かれ
特に熱伝導接触され、その結果第一のチャネルにおいて
再結合過程の際に生じる熱量は第二のチャネル壁に伝達
され、第二のチャネルを貫流するH2・空気・蒸気・混合
物は、それが点火要素のそばを流れそこで点火される前
あるいは点火中に、第二のチャネル壁において予熱され
る。ここで熱伝達関係とは、熱が第一のチャネルから第
二のチャネルおよび一つあるいは複数個の点火要素に熱
放射、対流および熱伝導によって伝達され、これらのチ
ャネル壁による熱伝導が伝達成分の主要量を占めること
を意味する。驚くべきことに第二の金属製のチャネル壁
自体が平面点火要素として利用できることが判明した。
その場合第二の金属製チャネル壁は大きな面積の熱的点
火器として作動する。このチャネル壁は第一のチャネル
内で進行する触媒再結合過程とその際に生じる熱の伝達
に基づいて例えば700〜720℃に加熱することができる。
この種の熱的点火器は好適には点火上限において、しか
もそこで非常に有効に作動する。追加的にあるいはその
平面形点火要素の代わりに個々の点火尖端が第二の部分
流のガス流の中に突き出している一つあるいは好適には
複数個のチップ（尖端）形点火要素も使用することがで
きる。触媒被膜（例えばPtあるいはPd）を備えた細いワ
イヤあるいは「糸」として形成した場合、この種のチッ
プ形点火要素は特に点火下限において触媒点火器として
作動し、また例えばCuから熱良導体の裸管あるいは裸線
コイルとして形成した場合、この種のチップ形点火要素
は熱的点火器としても使用できる。
有利な実施態様に基づいて、第一のチャネルにおける
第一の部分流は垂直に下から上に導かれることにより、
その容積流は熱的に生じた揚力によって安定化される。
これに関連して、第二のチャネルにおける第二の部分流
も垂直に下から上に導かれることにより、その容積流が
熱的に生じた揚力によって安定化されることも有利であ
る。これによって第一および第二のチャネルの中に対流
が生じ、第二のチャネルにおいて点火によって発生され
た圧力波はこの対流を持続的に乱さないことあるいは例
えばその流れ方向を逆転しないことを可能にする。
第一の部分流は垂直に下から上に導かれることにより、
その容積流は熱的に生じた揚力によって安定化される。
これに関連して、第二のチャネルにおける第二の部分流
も垂直に下から上に導かれることにより、その容積流が
熱的に生じた揚力によって安定化されることも有利であ
る。これによって第一および第二のチャネルの中に対流
が生じ、第二のチャネルにおいて点火によって発生され
た圧力波はこの対流を持続的に乱さないことあるいは例
えばその流れ方向を逆転しないことを可能にする。
滞在時間を延長するために第二の部分流を絞ることが
できる。好適には第一および第二のチャネルから流出す
る第一および第二の部分流は、第一の出口側部分流の第
二のチャネルへの侵入および第二の出口側部分流の第一
のチャネルへの侵入が阻止されるような長さの分離領域
に沿って互いに分離されている。
できる。好適には第一および第二のチャネルから流出す
る第一および第二の部分流は、第一の出口側部分流の第
二のチャネルへの侵入および第二の出口側部分流の第一
のチャネルへの侵入が阻止されるような長さの分離領域
に沿って互いに分離されている。
本発明に基づく方法により特に次のような利点が得ら
れる。
れる。
− H2・空気・蒸気・混合物の点火下限（O2過剰、H2不
足）におけるH2点火。
足）におけるH2点火。
− H2・空気・蒸気・混合物の点火上限（H2余剰、O2不
足）におけるH2点火。
足）におけるH2点火。
− 非点火性の濃度範囲におけるH2とO2のH2Oへの顕著
な再結合。従って点火に対してだけでなく大きな面積の
再結合に対して利用できること。
な再結合。従って点火に対してだけでなく大きな面積の
再結合に対して利用できること。
− 特に原子力工業への使用可能性および若干の例しか
挙げないが化学工業および石油化学工業への使用可能
性。
挙げないが化学工業および石油化学工業への使用可能
性。
上述の種類を解決するために請求の範囲６に基づい
て、本発明の対象は、 ａ）チャネル壁を持つ少なくとも一つの第一のチャネル
の壁表面が、そばを流れる水素と酸素を再結合するため
の触媒被膜を有し、 ｂ）第一のチャネルに並列配置される少なくとも一つの
第二のチャネルのチャネル壁が少なくとも一つの好適に
は金属製の点火要素を備え、この点火要素が、そばを流
れる点火性のH2・空気・蒸気・混合物を点火に至らしめ
るような点火温度に加熱され、 ｃ）第一のチャネルにおいて再結合の過程の際に生じる
熱を第二のチャネルに伝達するための手段を有してい
る、 ことを特徴とするH2・空気・蒸気・混合物内に含まれる
水素を再結合および／又は点火するための装置にある。
て、本発明の対象は、 ａ）チャネル壁を持つ少なくとも一つの第一のチャネル
の壁表面が、そばを流れる水素と酸素を再結合するため
の触媒被膜を有し、 ｂ）第一のチャネルに並列配置される少なくとも一つの
第二のチャネルのチャネル壁が少なくとも一つの好適に
は金属製の点火要素を備え、この点火要素が、そばを流
れる点火性のH2・空気・蒸気・混合物を点火に至らしめ
るような点火温度に加熱され、 ｃ）第一のチャネルにおいて再結合の過程の際に生じる
熱を第二のチャネルに伝達するための手段を有してい
る、 ことを特徴とするH2・空気・蒸気・混合物内に含まれる
水素を再結合および／又は点火するための装置にある。
以下請求の範囲７ないし26における対象を含めた本発
明に基づく方法および装置について、図面に示した複数
の実施例を参照して詳細に説明する。なお各図面におい
て、 第１図は本発明方法を実施するために適した本発明に
基づく装置の原理的な構成の縦断面図で、第１図の装置
の外周範囲には外側の第二のチャネルを持つ第二の実施
例が暗示されており、 第２図は第１図における装置のII−II線に沿った横断
面図、 第３図は第１図の装置を変形した第三の実施例の詳細
図、 第４図は第３図の装置のIV−IV線に沿った断面図、 第５図は螺線状に巻かれた板金から成る装置の横にし
た状態の概略図（運転位置は垂直状態）、 第６図は、矩形のハウジングおよびその中に収納され
互いに交差し触媒を被覆された、第一のチャネル並びに
第二のチャネルを形成するための中央の矩形チャネルに
対する板金を備えた装置の実施例の斜視図、 第７図は第６図における板金格子の一部詳細図、 第８図は、互いに交差した板金ではなく、波形あるい
はジグザグ形の中間板金によって間隔をおいて互いに結
合されているような互いに平行な板金群が使用されてい
る実施例の一部横断面図である。
明に基づく方法および装置について、図面に示した複数
の実施例を参照して詳細に説明する。なお各図面におい
て、 第１図は本発明方法を実施するために適した本発明に
基づく装置の原理的な構成の縦断面図で、第１図の装置
の外周範囲には外側の第二のチャネルを持つ第二の実施
例が暗示されており、 第２図は第１図における装置のII−II線に沿った横断
面図、 第３図は第１図の装置を変形した第三の実施例の詳細
図、 第４図は第３図の装置のIV−IV線に沿った断面図、 第５図は螺線状に巻かれた板金から成る装置の横にし
た状態の概略図（運転位置は垂直状態）、 第６図は、矩形のハウジングおよびその中に収納され
互いに交差し触媒を被覆された、第一のチャネル並びに
第二のチャネルを形成するための中央の矩形チャネルに
対する板金を備えた装置の実施例の斜視図、 第７図は第６図における板金格子の一部詳細図、 第８図は、互いに交差した板金ではなく、波形あるい
はジグザグ形の中間板金によって間隔をおいて互いに結
合されているような互いに平行な板金群が使用されてい
る実施例の一部横断面図である。
第１図および第２図に示されている本発明に基づく装
置の第一の実施例RZ1の場合、管状ハウジング１の中に
環状板金２が同心的に相互に間隔a1をおいて且つハウジ
ング１の壁に対して間隔a2をおいて配置されている。管
状ハウジング１のハウジング壁1.1は特殊鋼から成り、
その壁厚は強度上の理由から1mm〜数mmの厚みをしてい
る。ハウジング１はその下端にH2・空気・蒸気・混合物
に対する入口開口３を、上端にその出口開口４を有して
いる。H2・空気・蒸気・混合物は、入口開口３の範囲に
おける矢印f1、第一のチャネルＲを貫流する際の矢印f1
1および第二のチャネルＺを貫流する際の矢印f12で示さ
れている。第一のチャネルＲおよび第二のチャネルＺの
出口においてその部分流はそれぞれf21ないしf22で示さ
れ、それらの合流後はf2で示されている。チャネルＲ、
Ｚはそれぞれ複数個のサブチャネルを持つチャネル系統
あるいは単一のチャネルである。従って以下において用
語「チャネル系統」は、詳しく説明しない限りは単一チ
ャネル並びに多重チャネルを指すものとする。
置の第一の実施例RZ1の場合、管状ハウジング１の中に
環状板金２が同心的に相互に間隔a1をおいて且つハウジ
ング１の壁に対して間隔a2をおいて配置されている。管
状ハウジング１のハウジング壁1.1は特殊鋼から成り、
その壁厚は強度上の理由から1mm〜数mmの厚みをしてい
る。ハウジング１はその下端にH2・空気・蒸気・混合物
に対する入口開口３を、上端にその出口開口４を有して
いる。H2・空気・蒸気・混合物は、入口開口３の範囲に
おける矢印f1、第一のチャネルＲを貫流する際の矢印f1
1および第二のチャネルＺを貫流する際の矢印f12で示さ
れている。第一のチャネルＲおよび第二のチャネルＺの
出口においてその部分流はそれぞれf21ないしf22で示さ
れ、それらの合流後はf2で示されている。チャネルＲ、
Ｚはそれぞれ複数個のサブチャネルを持つチャネル系統
あるいは単一のチャネルである。従って以下において用
語「チャネル系統」は、詳しく説明しない限りは単一チ
ャネル並びに多重チャネルを指すものとする。
第一のチャネル系統Ｒは第一のチャネル壁r1ないしそ
の壁表面で境界づけられており、この壁表面は環状の同
心的な板金２、ハウジング壁1.1の内周面および中央管
５の外周面によって形成されている。この第一のチャネ
ル壁r1の表面を指す三角６は、混合物f1の第一の部分流
f11に曝される第一のチャネル壁r1の壁表面が混合物f1
内に含まれる水素を再結合するための触媒被膜を有して
いることを表している。適当な触媒被膜としてパラジウ
ムあるいは白金特に白金が優れている。その場合この金
属は十分な表面荒さを有する第一のチャネル壁r1の担体
層（図示せず）に細かく分布して固着されている。
の壁表面で境界づけられており、この壁表面は環状の同
心的な板金２、ハウジング壁1.1の内周面および中央管
５の外周面によって形成されている。この第一のチャネ
ル壁r1の表面を指す三角６は、混合物f1の第一の部分流
f11に曝される第一のチャネル壁r1の壁表面が混合物f1
内に含まれる水素を再結合するための触媒被膜を有して
いることを表している。適当な触媒被膜としてパラジウ
ムあるいは白金特に白金が優れている。その場合この金
属は十分な表面荒さを有する第一のチャネル壁r1の担体
層（図示せず）に細かく分布して固着されている。
既に述べた第二のチャネル系統Ｚは単一のチャネル系
統Ｒに対して並列に接続され、少なくとも一つの第二の
チャネル壁r2を有し、その壁表面は中央管５の内周面に
よって形成され、混合物f1の第二の部分流f12に曝され
る。第二のチャネル系統Ｚには点火要素ｚが付設されて
おり、これは第１図および第２図における実施例の場合
チップ形点火要素z1、z2、z3として作られている。螺旋
コイルとして形成された点火要素z1および棒状あるいは
管状の点火要素z2に対しては、これらが流れ空間ここで
は第一のチャネル系統Ｒの管状チャネルR1〜R4の中に配
置され、少なくとも一つの第一のチャネル壁r1ないしチ
ャネル壁r2に金属的に接触し、それらの尖端７が第二の
チャネル系統Ｚのチャネル壁r2を貫通してチップ形点火
要素として第二のチャネル系統Ｚのチャネル断面の中に
延びているという特色がある。点火要素z3は第二のチャ
ネル壁r2だけに金属・伝導的に接触している。点火要素
z1、z2は好適には半径方向に第二のチャネル系統を貫通
し（第２図参照）、従ってこの中で発生した再結合熱に
繰り返し曝される。第一のチャネル系統Ｒ内において再
結合過程の際に生じる高温ガスf11は、点火要素z1、z2
のそばを流れるときに、その熱をまずそれらの点火要素
z1、z2に直接放出する。高温ガスf11はしかも、点火要
素z1、z2が金属・伝導的に接触する第一のチャネル壁r1
をも加熱するので、熱伝導の途中でも熱は点火要素z1、
z2に伝達される。対流および熱伝導に基づく熱伝達の他
に、熱放射によっても熱の一部が点火要素z1、z2に伝達
される。金属製の円筒状チャネル壁r1が赤外線・熱放射
線を半径方向内側に放射する鏡のように作用するので、
それぞれ内側の第１のチャネル壁r1はそれぞれ外側の第
一のチャネル壁r1から放射されるだけでなく、この熱放
射伝達系の最後の要素として第二のチャネル壁r2も加熱
される。
統Ｒに対して並列に接続され、少なくとも一つの第二の
チャネル壁r2を有し、その壁表面は中央管５の内周面に
よって形成され、混合物f1の第二の部分流f12に曝され
る。第二のチャネル系統Ｚには点火要素ｚが付設されて
おり、これは第１図および第２図における実施例の場合
チップ形点火要素z1、z2、z3として作られている。螺旋
コイルとして形成された点火要素z1および棒状あるいは
管状の点火要素z2に対しては、これらが流れ空間ここで
は第一のチャネル系統Ｒの管状チャネルR1〜R4の中に配
置され、少なくとも一つの第一のチャネル壁r1ないしチ
ャネル壁r2に金属的に接触し、それらの尖端７が第二の
チャネル系統Ｚのチャネル壁r2を貫通してチップ形点火
要素として第二のチャネル系統Ｚのチャネル断面の中に
延びているという特色がある。点火要素z3は第二のチャ
ネル壁r2だけに金属・伝導的に接触している。点火要素
z1、z2は好適には半径方向に第二のチャネル系統を貫通
し（第２図参照）、従ってこの中で発生した再結合熱に
繰り返し曝される。第一のチャネル系統Ｒ内において再
結合過程の際に生じる高温ガスf11は、点火要素z1、z2
のそばを流れるときに、その熱をまずそれらの点火要素
z1、z2に直接放出する。高温ガスf11はしかも、点火要
素z1、z2が金属・伝導的に接触する第一のチャネル壁r1
をも加熱するので、熱伝導の途中でも熱は点火要素z1、
z2に伝達される。対流および熱伝導に基づく熱伝達の他
に、熱放射によっても熱の一部が点火要素z1、z2に伝達
される。金属製の円筒状チャネル壁r1が赤外線・熱放射
線を半径方向内側に放射する鏡のように作用するので、
それぞれ内側の第１のチャネル壁r1はそれぞれ外側の第
一のチャネル壁r1から放射されるだけでなく、この熱放
射伝達系の最後の要素として第二のチャネル壁r2も加熱
される。
詳細には点火要素z1は巻かれた白金線から成ってい
る。これらの点火要素は第一のチャネル系統Ｒにおける
触媒的点火に使用され、またその尖端７が第二のチャネ
ル系統Ｚの中に突出しているので第二のチャネル系統Ｚ
における触媒的および／又は熱的点火にも使用される。
点火要素z2は好適には銅管あるいは銅棒から成り、その
尖端７は有利には第二のチャネル系統Ｚにおける熱的点
火器として作用する。これはチップ形点火要素として形
成された第三の点火要素z3に対しても当てはまる。その
尖端７は小さな中実の金属ブロック８によって支持さ
れ、この金属ブロック８は中央管５の内周面に例えば点
溶接あるいはボルト結合によって固定されている。第二
のチャネル壁r2はそれ自体第３図および第４図を参照し
て後述するように熱的点火のための平面形点火要素とし
て使用でき、この作用は第１図および第２図における実
施例の場合チップ形点火要素z1、z2の点火作用を助成す
るものである。
る。これらの点火要素は第一のチャネル系統Ｒにおける
触媒的点火に使用され、またその尖端７が第二のチャネ
ル系統Ｚの中に突出しているので第二のチャネル系統Ｚ
における触媒的および／又は熱的点火にも使用される。
点火要素z2は好適には銅管あるいは銅棒から成り、その
尖端７は有利には第二のチャネル系統Ｚにおける熱的点
火器として作用する。これはチップ形点火要素として形
成された第三の点火要素z3に対しても当てはまる。その
尖端７は小さな中実の金属ブロック８によって支持さ
れ、この金属ブロック８は中央管５の内周面に例えば点
溶接あるいはボルト結合によって固定されている。第二
のチャネル壁r2はそれ自体第３図および第４図を参照し
て後述するように熱的点火のための平面形点火要素とし
て使用でき、この作用は第１図および第２図における実
施例の場合チップ形点火要素z1、z2の点火作用を助成す
るものである。
中央管５に対して部分的に波形線９およびジグザグ線
10で示されているように、第二のチャネル系統Ｚの表面
積は第二のチャネル壁r2の波形管状あるいは螺旋状の形
成によって増大できる。第二のチャネル壁r2が波形管状
の形成物９あるいは断面ジグザグ状の形成物10に加えて
螺旋状あるいはコイル状に延びているとき、第二の部分
流f12に旋回流成分が重畳され、これによって第二のチ
ャネル系統の内部における第二の部分流の滞在時間が増
大されるという利点が生じる。その上にこのような壁の
形成によって絞り作用が得られる。このような作用は第
二のチャネル系統Ｚの出口側端に特別に設けられた流れ
絞り11によっても達成できる。
10で示されているように、第二のチャネル系統Ｚの表面
積は第二のチャネル壁r2の波形管状あるいは螺旋状の形
成によって増大できる。第二のチャネル壁r2が波形管状
の形成物９あるいは断面ジグザグ状の形成物10に加えて
螺旋状あるいはコイル状に延びているとき、第二の部分
流f12に旋回流成分が重畳され、これによって第二のチ
ャネル系統の内部における第二の部分流の滞在時間が増
大されるという利点が生じる。その上にこのような壁の
形成によって絞り作用が得られる。このような作用は第
二のチャネル系統Ｚの出口側端に特別に設けられた流れ
絞り11によっても達成できる。
第二のチャネル壁r2は破線で示されているように特に
PtあるいはPdから成る触媒被膜12が一部に設けられる。
しかし好適には壁部分の触媒被膜は第一のチャネル系統
Ｒだけに付設される。
PtあるいはPdから成る触媒被膜12が一部に設けられる。
しかし好適には壁部分の触媒被膜は第一のチャネル系統
Ｒだけに付設される。
既に図示されているように、第一のチャネル系統Ｒを
形成するために種々の直径をした円筒状板金２は管軸線
13に対して同軸的に互いに同心的に中空円筒状のハウジ
ング壁1.1の内部に配置され、その場合入口開口３およ
び出口開口４は円筒端面側に配置されている。円筒状板
金２を保持し間隔を維持するために後述するように中間
板金16（第２図参照）が使用されている。
形成するために種々の直径をした円筒状板金２は管軸線
13に対して同軸的に互いに同心的に中空円筒状のハウジ
ング壁1.1の内部に配置され、その場合入口開口３およ
び出口開口４は円筒端面側に配置されている。円筒状板
金２を保持し間隔を維持するために後述するように中間
板金16（第２図参照）が使用されている。
第１図および第２図における第一の実施例の変形例に
基づいて、第一のチャネル系統Ｒを形成するために螺旋
状に互いに間隔をおいて巻かれた板金が中空円筒状のハ
ウジング壁1.1の内部において中心ハウジング軸線13を
包囲することもできる。その場合には入口開口３および
出口開口４はこの螺旋の端面に配置される。図示の実施
例の場合、第二のチャネル系統Ｚは中央管５の形をした
最内側円筒状板金の内周面によって境界づけられてい
る。螺旋状に巻かれた第一および第二のチャネル系統に
おいて、第二のチャネル系統Ｚを第５図に概略的に示さ
れているように螺旋状に巻かれた板金の最内側螺旋ター
ンの内周面によって境界づけ、螺旋状に巻かれた板金の
始点および終点を隣接する板金部分に好適には溶接継目
ないし点溶接列14ないし15によって結合することが有利
である。
基づいて、第一のチャネル系統Ｒを形成するために螺旋
状に互いに間隔をおいて巻かれた板金が中空円筒状のハ
ウジング壁1.1の内部において中心ハウジング軸線13を
包囲することもできる。その場合には入口開口３および
出口開口４はこの螺旋の端面に配置される。図示の実施
例の場合、第二のチャネル系統Ｚは中央管５の形をした
最内側円筒状板金の内周面によって境界づけられてい
る。螺旋状に巻かれた第一および第二のチャネル系統に
おいて、第二のチャネル系統Ｚを第５図に概略的に示さ
れているように螺旋状に巻かれた板金の最内側螺旋ター
ンの内周面によって境界づけ、螺旋状に巻かれた板金の
始点および終点を隣接する板金部分に好適には溶接継目
ないし点溶接列14ないし15によって結合することが有利
である。
第１図および第２図における実施例にもどって、触媒
表面積を増大するためおよび流れを安定化するために、
環状チャネルR1〜R5の少なくとも一つ、複数あるいは前
部に、第２図において環状チャネルR5の一部円周に示さ
れているように触媒被膜付きの波形の中間板金16を配置
することが有利である。この追加的に設けられた波形の
中間板16は、その都度の波形の中間板16および円筒状板
金２が溶接、ろう付けあるいは貼着によって相互に、ハ
ウジング壁1.1および中央管５に結合されることによ
り、円筒状板金２と一緒に第一のチャネル壁r1に対して
固定系統を形成するという利点を有する。中間板金16お
よび板金２によって多数のサブチャネル16.1が形成され
る。
表面積を増大するためおよび流れを安定化するために、
環状チャネルR1〜R5の少なくとも一つ、複数あるいは前
部に、第２図において環状チャネルR5の一部円周に示さ
れているように触媒被膜付きの波形の中間板金16を配置
することが有利である。この追加的に設けられた波形の
中間板16は、その都度の波形の中間板16および円筒状板
金２が溶接、ろう付けあるいは貼着によって相互に、ハ
ウジング壁1.1および中央管５に結合されることによ
り、円筒状板金２と一緒に第一のチャネル壁r1に対して
固定系統を形成するという利点を有する。中間板金16お
よび板金２によって多数のサブチャネル16.1が形成され
る。
中央管５はその外周面だけに触媒被膜を有し、その内
周面には部分的に上述の触媒被膜12が設けられ、更に酸
素付与材が設けられる。第一のチャネル系統Ｒには（第
二のチャネル系統Ｚと同様に）例えばいわゆるターボレ
ータ17の形をした乱流増加手段が設けられる。これは環
状室R1〜R5の内部においてその前縁が流れ方向と逆向き
にされているスダレ状平縁18の形をした組物あるいは細
工である。ターボレータ17としてスダレ状平縁18と関連
して絞り状組物19も利用でき、これは流れ方向に見て平
縁18に前置されている。これによって流速は局所的に増
大され、平縁18によるうず流効果が改善される。
周面には部分的に上述の触媒被膜12が設けられ、更に酸
素付与材が設けられる。第一のチャネル系統Ｒには（第
二のチャネル系統Ｚと同様に）例えばいわゆるターボレ
ータ17の形をした乱流増加手段が設けられる。これは環
状室R1〜R5の内部においてその前縁が流れ方向と逆向き
にされているスダレ状平縁18の形をした組物あるいは細
工である。ターボレータ17としてスダレ状平縁18と関連
して絞り状組物19も利用でき、これは流れ方向に見て平
縁18に前置されている。これによって流速は局所的に増
大され、平縁18によるうず流効果が改善される。
第二の変形例によれば、第二のチャネル系統Ｚは装置
の外周面における環状室にも配置できる。この変形した
第二のチャネル系統は符号Ｚ′で示され、破線によって
示されている。それに従って第一のチャネル系統Ｒ′は
環状室R1〜R5および中央管５の内部室によって形成され
る。この場合点火要素例えば棒状あるいは管状の点火要
素z2は内側から外側に向けられ、第二のチャネル系統
Ｚ′の外側環状室の中に突出する（点火要素z2′参
照）。この変形例では、第二のチャネル系統Ｚ′から外
に特に放射によって多量の熱が失われないようにするた
めに、その外周面が熱絶縁されなければならない。従っ
て第１図および第２図に示されているような第一のチャ
ネル系統Ｒおよびこれによって包囲された第二のチャネ
ル系統Ｚを持つ第一の実施例よりも優れている。
の外周面における環状室にも配置できる。この変形した
第二のチャネル系統は符号Ｚ′で示され、破線によって
示されている。それに従って第一のチャネル系統Ｒ′は
環状室R1〜R5および中央管５の内部室によって形成され
る。この場合点火要素例えば棒状あるいは管状の点火要
素z2は内側から外側に向けられ、第二のチャネル系統
Ｚ′の外側環状室の中に突出する（点火要素z2′参
照）。この変形例では、第二のチャネル系統Ｚ′から外
に特に放射によって多量の熱が失われないようにするた
めに、その外周面が熱絶縁されなければならない。従っ
て第１図および第２図に示されているような第一のチャ
ネル系統Ｒおよびこれによって包囲された第二のチャネ
ル系統Ｚを持つ第一の実施例よりも優れている。
既に述べたように、第一および第二のチャネル系統
Ｒ、Ｚに対する入口開口３はハウジング１の下側開口端
面1aにあり、出口開口４はハウジング１の上側開口端面
１にあり、相応して環状室R1〜R5もその両側端面が開い
ている。第二のチャネル系統Ｚを形成する中央管５の内
側の板金チャネルにはトランペット状の出口デフューザ
20が続いている。この出口デフューザ20の内部には、デ
フューザ20の入口端に対してデフューザ20の全軸方向流
さの約３分の１の距離をおいた個所に流れ絞り11に対す
絞り板が存在している。流れ絞り11は破線で示されてい
るようにベンチュリ管21の一部ともなる。この場合、ベ
ンチュリ管21は好適には出口デフューザ20に組み込まれ
ている。
Ｒ、Ｚに対する入口開口３はハウジング１の下側開口端
面1aにあり、出口開口４はハウジング１の上側開口端面
１にあり、相応して環状室R1〜R5もその両側端面が開い
ている。第二のチャネル系統Ｚを形成する中央管５の内
側の板金チャネルにはトランペット状の出口デフューザ
20が続いている。この出口デフューザ20の内部には、デ
フューザ20の入口端に対してデフューザ20の全軸方向流
さの約３分の１の距離をおいた個所に流れ絞り11に対す
絞り板が存在している。流れ絞り11は破線で示されてい
るようにベンチュリ管21の一部ともなる。この場合、ベ
ンチュリ管21は好適には出口デフューザ20に組み込まれ
ている。
概略的に示されているように、出口開口４はそれに対
して垂直間隔をおいて配置され概略的に破線で示されて
いる蓋22によって、第一のチャネル系統Ｒおよび第二の
チャネル系統Ｚに対する側面流出断面23、24が自由に開
いているように閉鎖されている。蓋22は垂直方向（流れ
矢印f11、f12）から水平方向（流れ矢印f2）への流れの
転向を助成するための流れ案内面25を有している。第１
図において入口開口３の下側にも（第二の）流れ案内体
26が示されており、これは流れ矢印f1で示されているよ
うに、混合物の流入を横方向から垂直方向に転向するた
めの流れ案内面27を有している。トランペット状の出口
デフューザ20は、第一のチャネル系統Ｒおよび第二のチ
ャネル系統Ｚから流出する第一および第二の部分流f2
1、f22が、第一の出口側部分流f21の第二のチャネル系
統Ｚへの侵入および第二の出口側部分流f22の第一のチ
ャネル系統Ｒへの侵入を阻止するような長さにわたる円
弧状の出口デフューザ輪郭20.1に相応した分離範囲に沿
って互いに分離されるように作用する。
して垂直間隔をおいて配置され概略的に破線で示されて
いる蓋22によって、第一のチャネル系統Ｒおよび第二の
チャネル系統Ｚに対する側面流出断面23、24が自由に開
いているように閉鎖されている。蓋22は垂直方向（流れ
矢印f11、f12）から水平方向（流れ矢印f2）への流れの
転向を助成するための流れ案内面25を有している。第１
図において入口開口３の下側にも（第二の）流れ案内体
26が示されており、これは流れ矢印f1で示されているよ
うに、混合物の流入を横方向から垂直方向に転向するた
めの流れ案内面27を有している。トランペット状の出口
デフューザ20は、第一のチャネル系統Ｒおよび第二のチ
ャネル系統Ｚから流出する第一および第二の部分流f2
1、f22が、第一の出口側部分流f21の第二のチャネル系
統Ｚへの侵入および第二の出口側部分流f22の第一のチ
ャネル系統Ｒへの侵入を阻止するような長さにわたる円
弧状の出口デフューザ輪郭20.1に相応した分離範囲に沿
って互いに分離されるように作用する。
第３図および第４図における装置の第二の基本的な実
施例は、第１図および第２図における実施例と基本的な
構造において同じであり、従ってそれと同一部品には同
一符号が付されている。両者の相違点は点火要素の形成
にあり、また入口開口３の範囲および出口開口４の範囲
が構造的に単純化されていることにある。第二のチャネ
ル系統Ｚの第二のチャネル壁r2によって、点火要素z4は
熱的点火器として作用する平面形点火要素の形に形成さ
れている。円筒状板金２、中央管５およびハウジング１
ないしその壁1.1の機械的な固い結合は、両面に触媒被
膜を備えた波形の中間板16（第４図参照）がそれぞれ環
状室R1〜R5の中に存在し、隣接する板金２ないし中央管
５に溶接、硬ろう付けあるいは貼着によって特に点溶接
によって結合されることによって達成される。第二のチ
ャネル系統Ｚに対する中央管５はその流入側端が例えば
8mmの小さな突出距離a4を有しており、これによって、
第二のチャネル系統Ｚにおける点火過程の第一のチャネ
ル系統への反作用が減少されるか避けられる。平面形点
火要素z4は（上述したように）点火上限において熱的点
火器として作動する。平面形点火要素z4に加えて触媒表
面を有する特にプラチナから成る細いワイヤがチップ形
点火要素z5として第二のチャネル系統Ｚに付設されてい
る。これは第二のチャネル壁r2に金属接触し、従ってこ
れは詳しくは中央管５の流入端5.1において下向きに流
入室28の中に突出している。好適には他のチップ形点火
要素z5が中央管５ないし第二の壁含分r2の流出端5.2に
付設され、そのうえ中央管５に金属接触している。従っ
てこのチップ形点火要素z5はアンテナのように垂直に上
向きに立ち、流出室29の中に突出している。更にこの細
いプラチナワイヤ片あるいは「糸」の形をしたチップ形
点火要素z5は第一のチャネル系統Ｒの板金２に少なくと
も一端が固定され、好適には流入室28の範囲並びに流出
室２の範囲において固定されている。点火要素z5は混合
物f1内に含まれる水素の点火下限の範囲で作動する。
施例は、第１図および第２図における実施例と基本的な
構造において同じであり、従ってそれと同一部品には同
一符号が付されている。両者の相違点は点火要素の形成
にあり、また入口開口３の範囲および出口開口４の範囲
が構造的に単純化されていることにある。第二のチャネ
ル系統Ｚの第二のチャネル壁r2によって、点火要素z4は
熱的点火器として作用する平面形点火要素の形に形成さ
れている。円筒状板金２、中央管５およびハウジング１
ないしその壁1.1の機械的な固い結合は、両面に触媒被
膜を備えた波形の中間板16（第４図参照）がそれぞれ環
状室R1〜R5の中に存在し、隣接する板金２ないし中央管
５に溶接、硬ろう付けあるいは貼着によって特に点溶接
によって結合されることによって達成される。第二のチ
ャネル系統Ｚに対する中央管５はその流入側端が例えば
8mmの小さな突出距離a4を有しており、これによって、
第二のチャネル系統Ｚにおける点火過程の第一のチャネ
ル系統への反作用が減少されるか避けられる。平面形点
火要素z4は（上述したように）点火上限において熱的点
火器として作動する。平面形点火要素z4に加えて触媒表
面を有する特にプラチナから成る細いワイヤがチップ形
点火要素z5として第二のチャネル系統Ｚに付設されてい
る。これは第二のチャネル壁r2に金属接触し、従ってこ
れは詳しくは中央管５の流入端5.1において下向きに流
入室28の中に突出している。好適には他のチップ形点火
要素z5が中央管５ないし第二の壁含分r2の流出端5.2に
付設され、そのうえ中央管５に金属接触している。従っ
てこのチップ形点火要素z5はアンテナのように垂直に上
向きに立ち、流出室29の中に突出している。更にこの細
いプラチナワイヤ片あるいは「糸」の形をしたチップ形
点火要素z5は第一のチャネル系統Ｒの板金２に少なくと
も一端が固定され、好適には流入室28の範囲並びに流出
室２の範囲において固定されている。点火要素z5は混合
物f1内に含まれる水素の点火下限の範囲で作動する。
第３図および第４図において全体を符号RZ2で示され
ている装置は、流入室28を包囲しハウジング壁1.1の延
長部を形成する円胴体30を有している。上端において流
出室29は蓋22で覆われ、この蓋22は円周にわたって一様
に分布された三本の支柱31で保持されている。これらの
支柱31はハウジング壁1.1の上縁に外側から当てられボ
ルト結合されている（支柱31当たり二本設けられたボル
ト32、33参照）。上側のボルト33はハウジング壁1.1を
スリット1.2において貫通し、下側のボルト32は支柱31
の折り曲げ端をハウジング壁1.1の外側面に固定されて
いるねじ付きブッシュ32.1に押圧している。装置RZ2を
保持構造物例えば垂直な支持体（図示せず）に固定する
ために、互いに間隔を隔てられている二つの支持フラン
ジ34が設けられており、これらの支持フランジ34はその
円弧部分34.1でハウジング壁1.1の外周面に溶接されて
いる。円弧部分34.1および支持ヒランジ34は長手軸線13
に関して垂直に延びる補強板35によって補強されている
（第４図参照）。両方のフランジ34は長孔あるいは孔の
形をした互いに一直線に位置する固定用開口36を有して
いる。
ている装置は、流入室28を包囲しハウジング壁1.1の延
長部を形成する円胴体30を有している。上端において流
出室29は蓋22で覆われ、この蓋22は円周にわたって一様
に分布された三本の支柱31で保持されている。これらの
支柱31はハウジング壁1.1の上縁に外側から当てられボ
ルト結合されている（支柱31当たり二本設けられたボル
ト32、33参照）。上側のボルト33はハウジング壁1.1を
スリット1.2において貫通し、下側のボルト32は支柱31
の折り曲げ端をハウジング壁1.1の外側面に固定されて
いるねじ付きブッシュ32.1に押圧している。装置RZ2を
保持構造物例えば垂直な支持体（図示せず）に固定する
ために、互いに間隔を隔てられている二つの支持フラン
ジ34が設けられており、これらの支持フランジ34はその
円弧部分34.1でハウジング壁1.1の外周面に溶接されて
いる。円弧部分34.1および支持ヒランジ34は長手軸線13
に関して垂直に延びる補強板35によって補強されている
（第４図参照）。両方のフランジ34は長孔あるいは孔の
形をした互いに一直線に位置する固定用開口36を有して
いる。
第一の壁部分r1および第二の壁部分r2の板金の厚さは
非常に薄く、例えば装置の大きさに応じて0.1〜0.5mmの
範囲内にある。図示の実施例の場合、中央管５は20mmの
内径をしており、装置RZ2に対して半径方向間隔a1、a2
はそれぞれ10.5mmであり、ハウジング１の外径は129mm
であり、壁1.1の壁厚は2mmである。第一の壁部分r1に対
する円筒状板金２および第二の壁部分r2に対する中央管
５は第１図および第２図における装置RZ1に類似して円
筒体をしているか、あるいは第５図に概略的に示されて
いるように螺旋状に巻かれた板金から構成される（これ
は製造技術上において一層有効である）。
非常に薄く、例えば装置の大きさに応じて0.1〜0.5mmの
範囲内にある。図示の実施例の場合、中央管５は20mmの
内径をしており、装置RZ2に対して半径方向間隔a1、a2
はそれぞれ10.5mmであり、ハウジング１の外径は129mm
であり、壁1.1の壁厚は2mmである。第一の壁部分r1に対
する円筒状板金２および第二の壁部分r2に対する中央管
５は第１図および第２図における装置RZ1に類似して円
筒体をしているか、あるいは第５図に概略的に示されて
いるように螺旋状に巻かれた板金から構成される（これ
は製造技術上において一層有効である）。
第３図および第４図における装置RZ2は次のように作
用する（その場合機能についての説明は第１図および第
２図における装置RZ1に対しても同じように適用され
る）。点火上限における点火のために少なくとも６容積
％のO2が必要であり、これは丁度30％の空気成分量に相
応している。点火下限における点火のために少なくとも
４〜７容積％の水素が必要であり、これに対して点火上
限は水素含有量に関して、混合物f1の中に少なくとも約
10容積％のH2が含まれていなければならないことによっ
て特徴づけられる。混合物における残留部分は、例えば
1990年５月11日出願のドイツ連邦共和国特許出願第4015
228.5号の第８図に表されている公知の三物質線図に示
されているように水蒸気と空気とから成っている。第一
のチャネル系統Ｒにおいて流入する混合物f1は、その中
に含まれるH2成分量が点火下限以下にあるとき（即ち約
４〜７容積％以下のとき）再結合される。その場合第一
の壁部分r1が加熱される。H2成分量が点火下限まで上昇
したとき、第一のチャネル系統Ｒにおいて点火要素z5に
よって（あるいは第１図および第２図の実施例では触媒
点火要素z1によって）始動される触媒点火過程が生じ
る。その際に発生した熱は上述したように第二のチャネ
ル系統Ｚに伝達される。これによって第二のチャネル系
統Ｚないし中央管５の第二の壁部分r2における温度は約
１〜５分間の間に700℃以上に上昇する。第二のチャネ
ル系統Ｚを通って流れるまだ再結合されていない第二の
部分流f12は第二の壁部分r2によって点火される。既に
上述した点火上限において装置RZ2は熱的点火器として
機能し、即ち第一の部分流f11内に含まれるエネルギー
は第一の壁部分r1において主に断熱的に熱に変換され
る。この熱は触媒被膜を持たない中央管５の第二の壁部
分r2によって再結合されていない混合物f12に伝達され
る。このようにして再結合されていない混合物f12は自
動点火温度に達するまで加熱される。点火下限において
装置RZ2（および同様に装置RZ1）は、H2不足の混合物f1
に含まれるエネルギーが熱伝達損失を考慮して装置の内
部において自動点火温度に達するのに十分でないので、
熱的点火器として作動しない。従って第二の壁部分r2の
代わりに点火要素z5が点火作用をする。この特にPtワイ
ヤあるいはPt糸として作られた点火要素は点状に非常に
小さなガス容積でこのガス容積内において点火温度に達
成するほど大きなエネルギー（いわゆるホットスポッ
ト）を生じる。４〜７％の大きさの非常に僅かなH2成分
量の場合における触媒点火のこの機能は僅かな蒸気成分
量において進行する。蒸気なしのH2・空気・混合物にお
いて装置によって４〜７容積％のH2の範囲で点火され
る。約30容積％の蒸気までのH2・空気・蒸気・混合物は
少なくとも８容積％のH2成分量において触媒的に点火さ
れる。40容積％の蒸気からは、熱的点火にとって10容積
％以上のH2成分量が必要とされ、その場合触媒的点火は
生じない。
用する（その場合機能についての説明は第１図および第
２図における装置RZ1に対しても同じように適用され
る）。点火上限における点火のために少なくとも６容積
％のO2が必要であり、これは丁度30％の空気成分量に相
応している。点火下限における点火のために少なくとも
４〜７容積％の水素が必要であり、これに対して点火上
限は水素含有量に関して、混合物f1の中に少なくとも約
10容積％のH2が含まれていなければならないことによっ
て特徴づけられる。混合物における残留部分は、例えば
1990年５月11日出願のドイツ連邦共和国特許出願第4015
228.5号の第８図に表されている公知の三物質線図に示
されているように水蒸気と空気とから成っている。第一
のチャネル系統Ｒにおいて流入する混合物f1は、その中
に含まれるH2成分量が点火下限以下にあるとき（即ち約
４〜７容積％以下のとき）再結合される。その場合第一
の壁部分r1が加熱される。H2成分量が点火下限まで上昇
したとき、第一のチャネル系統Ｒにおいて点火要素z5に
よって（あるいは第１図および第２図の実施例では触媒
点火要素z1によって）始動される触媒点火過程が生じ
る。その際に発生した熱は上述したように第二のチャネ
ル系統Ｚに伝達される。これによって第二のチャネル系
統Ｚないし中央管５の第二の壁部分r2における温度は約
１〜５分間の間に700℃以上に上昇する。第二のチャネ
ル系統Ｚを通って流れるまだ再結合されていない第二の
部分流f12は第二の壁部分r2によって点火される。既に
上述した点火上限において装置RZ2は熱的点火器として
機能し、即ち第一の部分流f11内に含まれるエネルギー
は第一の壁部分r1において主に断熱的に熱に変換され
る。この熱は触媒被膜を持たない中央管５の第二の壁部
分r2によって再結合されていない混合物f12に伝達され
る。このようにして再結合されていない混合物f12は自
動点火温度に達するまで加熱される。点火下限において
装置RZ2（および同様に装置RZ1）は、H2不足の混合物f1
に含まれるエネルギーが熱伝達損失を考慮して装置の内
部において自動点火温度に達するのに十分でないので、
熱的点火器として作動しない。従って第二の壁部分r2の
代わりに点火要素z5が点火作用をする。この特にPtワイ
ヤあるいはPt糸として作られた点火要素は点状に非常に
小さなガス容積でこのガス容積内において点火温度に達
成するほど大きなエネルギー（いわゆるホットスポッ
ト）を生じる。４〜７％の大きさの非常に僅かなH2成分
量の場合における触媒点火のこの機能は僅かな蒸気成分
量において進行する。蒸気なしのH2・空気・混合物にお
いて装置によって４〜７容積％のH2の範囲で点火され
る。約30容積％の蒸気までのH2・空気・蒸気・混合物は
少なくとも８容積％のH2成分量において触媒的に点火さ
れる。40容積％の蒸気からは、熱的点火にとって10容積
％以上のH2成分量が必要とされ、その場合触媒的点火は
生じない。
上述の説明から明らかなように本発明によって、H2・
空気・蒸気・混合物内に含まれる水素を再結合および／
又は点火するための下記のような特徴で特色づけられる
方法が実行される。
空気・蒸気・混合物内に含まれる水素を再結合および／
又は点火するための下記のような特徴で特色づけられる
方法が実行される。
ａ）H2・空気・蒸気・混合物f1の第一の部分流f11が第
一のチャネル系統Ｒを貫流し、触媒被膜６を有する第一
の好適には金属製のチャネル壁r1と接触することによっ
てH2とO2をH2Oに再結合するための触媒反応に曝され
る。これは（触媒点火なしの）再結合あるいはまた触媒
点火である。これはいわゆる点火下限において行われ、
点火要素z5（装置RZ2）あるいは点火要素z1（装置RZ1）
によって始動される。
一のチャネル系統Ｒを貫流し、触媒被膜６を有する第一
の好適には金属製のチャネル壁r1と接触することによっ
てH2とO2をH2Oに再結合するための触媒反応に曝され
る。これは（触媒点火なしの）再結合あるいはまた触媒
点火である。これはいわゆる点火下限において行われ、
点火要素z5（装置RZ2）あるいは点火要素z1（装置RZ1）
によって始動される。
ｂ）H2・空気・蒸気・混合物f1の第二の部分流f12が第
一の部分流f11に対して並行して第二のチャネル壁r2を
持つ第二のチャネル系統Ｚを貫流され、その場合少なく
とも一つの好適には金属製の点火要素z4、z5のそばを流
され、この点火要素z4、z5はH2点火温度に加熱されるの
で、第二の部分流f12は点火限度に達するか超過した際
に点火される。この第二のチャネル系統Ｚにおいて、特
に混合物f1における大きな蒸気成分量の場合に点火上限
（少なくとも10容積％のH2）において熱的点火が行わ
れ、小さな蒸気成分量の場合に混合点火が行われ、即ち
点火要素z4による熱的点火と点火要素z5による触媒的点
火が行われる。点火下限において、混合物f1が蒸気を全
く含まないか僅かな容積％しか含まずH2成分量が４〜７
％であるとき、第二のチャネル系統Ｚも触媒点火器とし
て作動する。
一の部分流f11に対して並行して第二のチャネル壁r2を
持つ第二のチャネル系統Ｚを貫流され、その場合少なく
とも一つの好適には金属製の点火要素z4、z5のそばを流
され、この点火要素z4、z5はH2点火温度に加熱されるの
で、第二の部分流f12は点火限度に達するか超過した際
に点火される。この第二のチャネル系統Ｚにおいて、特
に混合物f1における大きな蒸気成分量の場合に点火上限
（少なくとも10容積％のH2）において熱的点火が行わ
れ、小さな蒸気成分量の場合に混合点火が行われ、即ち
点火要素z4による熱的点火と点火要素z5による触媒的点
火が行われる。点火下限において、混合物f1が蒸気を全
く含まないか僅かな容積％しか含まずH2成分量が４〜７
％であるとき、第二のチャネル系統Ｚも触媒点火器とし
て作動する。
その場合有利には次の方法上の特徴も利用される。
ｃ）第一のチャネル系統Ｒにおいて触媒反応の際に発生
する熱は、少なくとも一部が（これはできるだけ大きな
成分量とできるだけ小さな熱損失を意味する）第二のチ
ャネル系統Ｚにそれを予熱するために伝達される。特別
な利点は別の加熱源が省略できることにある。
する熱は、少なくとも一部が（これはできるだけ大きな
成分量とできるだけ小さな熱損失を意味する）第二のチ
ャネル系統Ｚにそれを予熱するために伝達される。特別
な利点は別の加熱源が省略できることにある。
点火要素z4の別の熱源による加熱は、第一のチャネル
系統Ｒと熱伝達関係に置かれて、第一のチャネル系統Ｒ
における再結合過程で発生された熱量が点火要素z4に伝
達されることによって回避される。装置の良好な熱伝達
特性に基づいて第一のチャネル系統Ｒにおいて触媒的点
火過程が進行するとき、第二の壁部分r2は短時間で700
℃以上に加熱される。
系統Ｒと熱伝達関係に置かれて、第一のチャネル系統Ｒ
における再結合過程で発生された熱量が点火要素z4に伝
達されることによって回避される。装置の良好な熱伝達
特性に基づいて第一のチャネル系統Ｒにおいて触媒的点
火過程が進行するとき、第二の壁部分r2は短時間で700
℃以上に加熱される。
更に、第二のチャネル壁r2が第一のチャネル系統Ｒと
良好な熱伝達関係に置かれて、第一のチャネル系統Ｒに
おける再結合過程で発生された熱量が第二のチャネル壁
r2に伝達されて、第二のチャネル系統Ｚを貫流するH2・
空気・蒸気・混合物（まだ再結合されていない）が第二
のチャネル壁において予熱され、点火要素z4において点
火される前ないし点火中において加熱されることが重要
である。これによって、第二のチャネル壁r2自体を金属
製の平面形点火要素として利用することができる。点火
要素z4（および第１図および第２図における点火要素z
2、z3）による熱的点火の機能は有利には触媒的な点火
要素z5（ないし第１図および第２図における点火要素z
1）によって補充され、これによって点火下限と点火上
限との範囲において触媒的点火から熱的点火へのあるい
はその逆の完全な以降が行われる。
良好な熱伝達関係に置かれて、第一のチャネル系統Ｒに
おける再結合過程で発生された熱量が第二のチャネル壁
r2に伝達されて、第二のチャネル系統Ｚを貫流するH2・
空気・蒸気・混合物（まだ再結合されていない）が第二
のチャネル壁において予熱され、点火要素z4において点
火される前ないし点火中において加熱されることが重要
である。これによって、第二のチャネル壁r2自体を金属
製の平面形点火要素として利用することができる。点火
要素z4（および第１図および第２図における点火要素z
2、z3）による熱的点火の機能は有利には触媒的な点火
要素z5（ないし第１図および第２図における点火要素z
1）によって補充され、これによって点火下限と点火上
限との範囲において触媒的点火から熱的点火へのあるい
はその逆の完全な以降が行われる。
第一のチャネル系統Ｒにおける第一の部分流f11は主
として垂直に下から上に向けられているので、その容積
流は熱的に発生した揚力によって安定化され、そのよう
にして対流が生じる。これは、第二の部分流f12が主と
して垂直に下から上に向けられている第二のチャネル系
統Ｚに対しても当てはまる。第二の部分流f12は第１図
に示されているように、波形の形状によって絞られ、乱
流が形成される。その場合、第二のチャネル系統の出口
端における特別な絞り（即ち第１図における絞り板11）
は一般に不要である。第３図および第４図における装置
RZ2がそれに対して設けられているような十分大きな容
積流の場合、出口デフューザ20（第１図参照）を省略で
きる。
として垂直に下から上に向けられているので、その容積
流は熱的に発生した揚力によって安定化され、そのよう
にして対流が生じる。これは、第二の部分流f12が主と
して垂直に下から上に向けられている第二のチャネル系
統Ｚに対しても当てはまる。第二の部分流f12は第１図
に示されているように、波形の形状によって絞られ、乱
流が形成される。その場合、第二のチャネル系統の出口
端における特別な絞り（即ち第１図における絞り板11）
は一般に不要である。第３図および第４図における装置
RZ2がそれに対して設けられているような十分大きな容
積流の場合、出口デフューザ20（第１図参照）を省略で
きる。
装置RZ2は勿論種々の大きさに構成できる構成要素で
ある。第３図および第４図の実施例の場合、軸長が270m
mであり、従ってこの装置は原子力設備の格納容器の内
部における角部および凹所にも適合し、そこに複数個例
えば格納容器当たり100〜300個設けることができる。有
利には加圧水形原子力設備においては例えば多数の小形
の装置が圧力容器、ポンプおよび蒸気発生器の近くに設
置され、これによって仮想事故の際に生じる水蒸気はそ
の発生場所のすぐ隣りで再結合されるか燃焼される。中
間板金16（第２図および第４図参照）によって装置の有
用な触媒被膜面積が著しく増大され、従って（これが固
定要素として機械的作用を満たすことは別として）すべ
ての環状室R1〜R5の内部にこの中間板金を設けることが
有利である。
ある。第３図および第４図の実施例の場合、軸長が270m
mであり、従ってこの装置は原子力設備の格納容器の内
部における角部および凹所にも適合し、そこに複数個例
えば格納容器当たり100〜300個設けることができる。有
利には加圧水形原子力設備においては例えば多数の小形
の装置が圧力容器、ポンプおよび蒸気発生器の近くに設
置され、これによって仮想事故の際に生じる水蒸気はそ
の発生場所のすぐ隣りで再結合されるか燃焼される。中
間板金16（第２図および第４図参照）によって装置の有
用な触媒被膜面積が著しく増大され、従って（これが固
定要素として機械的作用を満たすことは別として）すべ
ての環状室R1〜R5の内部にこの中間板金を設けることが
有利である。
第６図は装置RZ3の第三の基本的な実施例を示してい
る。この場合、第一のチャネル系統Ｒと第一の壁部分r1
並びに第二のチャネル系統Ｚとその第二の壁部分r2を形
成するために平らな板金37が設けられており、これらの
板金37は矩形のハウジング１の内部に相互に且つハウジ
ングの長手軸線13に対して平行に延び並びに互いに間隔
をおいて延びている。第６図には、板金37がそれに対し
て直角に延びる他の板金38と交差していることが示され
ている。矩形格子37、38の内部に配置されているチャネ
ル39によって、第二の壁部分r2を持つ第二のチャネル系
統Ｚが形成される。符号16で示されているように、矩形
格子セルは波形あるいはジグザグ状の中間板金16によっ
てサブチャネルに分割できる。第７図は、互いに交差す
る板金37、38およびこれによって形成された格子セル40
の一部断面図である。
る。この場合、第一のチャネル系統Ｒと第一の壁部分r1
並びに第二のチャネル系統Ｚとその第二の壁部分r2を形
成するために平らな板金37が設けられており、これらの
板金37は矩形のハウジング１の内部に相互に且つハウジ
ングの長手軸線13に対して平行に延び並びに互いに間隔
をおいて延びている。第６図には、板金37がそれに対し
て直角に延びる他の板金38と交差していることが示され
ている。矩形格子37、38の内部に配置されているチャネ
ル39によって、第二の壁部分r2を持つ第二のチャネル系
統Ｚが形成される。符号16で示されているように、矩形
格子セルは波形あるいはジグザグ状の中間板金16によっ
てサブチャネルに分割できる。第７図は、互いに交差す
る板金37、38およびこれによって形成された格子セル40
の一部断面図である。
第８図に一部が示されているような第６図および第７
図における実施例の変形例においては板金38が省略され
ており、従って矩形の細長い格子セル41が形成され、こ
れは波形あるいはジグザグ状の中間板金16によってサブ
チャネル16.1に分割されている。同時に中間板金16は、
中間板金16がそれらと板金37との間の点溶接結合に対し
て利用されることにより安定した機械的結合に役立つ。
第６図から第８図における図面は第５図の場合と全く同
様に概略的に示されている。これは第１図から第４図に
おける詳細な説明が第５図および第６図における実施例
にも当てはまるからである。
図における実施例の変形例においては板金38が省略され
ており、従って矩形の細長い格子セル41が形成され、こ
れは波形あるいはジグザグ状の中間板金16によってサブ
チャネル16.1に分割されている。同時に中間板金16は、
中間板金16がそれらと板金37との間の点溶接結合に対し
て利用されることにより安定した機械的結合に役立つ。
第６図から第８図における図面は第５図の場合と全く同
様に概略的に示されている。これは第１図から第４図に
おける詳細な説明が第５図および第６図における実施例
にも当てはまるからである。
チャネル壁r1、r2は好適には所望の熱伝導のために全
部金属で作られている。ハウジング壁1.1はその内周面
に金属が被覆されている耐熱性の合成樹脂薄膜で作るこ
ともできる。これによって放射損失を減少させることが
できる。
部金属で作られている。ハウジング壁1.1はその内周面
に金属が被覆されている耐熱性の合成樹脂薄膜で作るこ
ともできる。これによって放射損失を減少させることが
できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G21C 9/00 B01J 12/00 G21C 9/04 G21F 9/02 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (26)
- 【請求項１】ａ）H2・空気・蒸気・混合物の第一の部分
流（f11）が少なくとも一つの第一のチャネル（Ｒ）を
貫流し、このチャネル（Ｒ）の触媒被膜を有するチャネ
ル壁（r1）と接触することによってH2とO2をH2Oに再結
合するための触媒反応に曝され、 ｂ）H2・空気・蒸気・混合物の第二の部分流（f12）が
第一の部分流（f11）に加えてチャネル壁（r2）を持つ
少なくとも一つの第二のチャネル（Ｚ）を貫流し、その
場合少なくとも一つの点火要素（ｚ）のそばを流され、
この点火要素（ｚ）が第二の部分流（f12）が点火限度
に達するかこれを超過する際に点火されるような点火温
度に加熱され、 ｃ）第一のチャネル（Ｒ）において触媒反応の際に発生
する熱の少なくとも一部が第二のチャネル（Ｚ）にそれ
を予熱するために伝達される、 ことを特徴とするH2・空気・蒸気・混合物内に含まれる
水素を再結合および点火する方法。 - 【請求項２】第一のチャネル（Ｒ）における第一の部分
流（f11）が垂直に下から上に導かれ、熱的に発生した
揚力によって安定化されることを特徴とする請求の範囲
１記載の方法。 - 【請求項３】第二のチャネル（Ｚ）における第二の部分
流（f12）が垂直に下から上に導かれ、熱的に発生した
揚力によって安定化されることを特徴とする請求の範囲
１又は２記載の方法。 - 【請求項４】第二の部分流（f12）が絞られることを特
徴とする請求の範囲１ないし３の１つに記載の方法。 - 【請求項５】第一および第二のチャネル（Ｒ、Ｚ）から
流出する第一および第二の部分流（f21、f22）が、第一
の出口側部分流（f21）の第二のチャネル（Ｚ）への侵
入および第二の出口側部分流（f22）の第一のチャネル
（Ｒ）への侵入を阻止するような長さの分離範囲に沿っ
て互いに分離されていることを特徴とする請求の範囲１
ないし４の１つに記載の方法。 - 【請求項６】ａ）チャネル壁（r1）を持つ少なくとも一
つの第一のチャネル（Ｒ）の壁表面が、そばを流れる水
素と酸素を再結合するための触媒被膜（６）を有し、 ｂ）第一のチャネル（Ｒ）に加えて少なくとも一つの第
二のチャネル（Ｚ）のチャネル壁（r2）が少なくとも一
つの点火要素（ｚ）を備え、この点火要素（ｚ）が、そ
ばを流れる点火性のH2・空気・蒸気・混合物を点火に至
らしめるような点火温度に加熱され、 ｃ）第一のチャネル（Ｒ）において再結合過程の際に生
ずる熱を第二のチャネル（Ｚ）に伝達するための手段
（r1、16、r2）を有している、 ことを特徴とするH2・空気・蒸気・混合物内に含まれる
水素を再結合および／又は点火するための装置。 - 【請求項７】少なくとも一つの点火要素（z1〜z3、z4）
が装置自体によって加熱され、そのためにチャネル壁
（r1、r2）と熱伝達関係に置かれていることを特徴とす
る請求の範囲６記載の装置。 - 【請求項８】第二のチャネル壁（r2）が第一のチャネル
壁（r1）と熱伝達関係に置かれて、第一のチャネル
（Ｒ）において再結合の際に生じる熱が第二のチャネル
壁（r2）に伝達され、第二のチャネル（Ｚ）を貫流する
H2・空気・蒸気・混合物（f12）が、点火要素（ｚ）に
おいて点火される前あるいは点火中に、第二のチャネル
壁（r2）において予熱されることを特徴とする請求の範
囲６又は７記載の装置。 - 【請求項９】第二のチャネル壁（r2）自体によって点火
要素（z4）が平面形点火要素の形に形成されていること
を特徴とする請求の範囲６ないし８の１つに記載の装
置。 - 【請求項１０】少なくとも一つの点火要素（z1、z2）が
第一のチャネル（Ｒ）の流れ室（R1〜R5）内に配置さ
れ、少なくとも一つの第一および／又は第二のチャネル
壁（r1、r2）に金属接触し、その尖端（７）が第二のチ
ャネル（Ｚ）のチャネル壁（r2）を貫通してチップ形点
火要素としてそのチャネル断面の中に突出していること
を特徴とする請求の範囲６ないし10の１つに記載の装
置。 - 【請求項１１】点火要素（z1）がコイル線として形成さ
れていることを特徴とする請求の範囲10記載の装置。 - 【請求項１２】点火要素（z2）が棒あるいは管として形
成されていることを特徴とする請求の範囲10記載の装
置。 - 【請求項１３】触媒表面を有する細いワイヤがチップ形
点火要素（z5）として形成され、この点火要素（z5）が
少なくとも一つの第一および／又は第二のチャネル壁
（r1、r2）に金属接触し、第一および第二のチャネル
（Ｒ、Ｚ）の流入端に前置されおよび／又はその出口端
に後置されていることを特徴とする請求の範囲７記載の
装置。 - 【請求項１４】第一のチャネル（Ｒ）を形成するために
種々の直径の円筒状板金（12）が同軸的に互いに同心的
に中空円筒状ハウジング壁（1.1）の内部に配置され、
入口開口（３）および出口開口（４）が円筒端面側に配
置されていることを特徴とする請求の範囲６ないし13の
１つに記載の装置。 - 【請求項１５】第一のチャネル（Ｒ）を形成するために
螺旋状に互いに間隔をおいて巻かれている板金（２）が
中空円筒状のハウジング壁（1.1）の内部において中心
ハウジング軸線（13）を包囲しており、入口開口（３）
および出口ガス（４）が螺旋の端面側に配置されている
ことを特徴とする請求の範囲６ないし13の１つに記載の
装置。 - 【請求項１６】第二のチャネル（Ｚ）が最内側の円筒状
板金の内周面によって境界づけられていることを特徴と
する請求の範囲14記載の装置。 - 【請求項１７】第二のチャネル（Ｚ）が螺旋状に巻かれ
た板金（２）の最内側の螺旋ターンの内周面によって境
界づけられていることを特徴とする請求の範囲15記載の
装置。 - 【請求項１８】第一のチャネル（Ｒ）を形成するために
平らな板金（37）が断面矩形のチャネル（40）を境界づ
けていることを特徴とする請求の範囲６ないし13の１つ
に記載の装置。 - 【請求項１９】第二のチャネル（Ｚ）が矩形格子（37、
38）の内部に配置されていることを特徴とする請求の範
囲18記載の装置。 - 【請求項２０】第一および第二のチャネル（Ｒ、Ｚ）を
包囲する矩形ハウジング（１）が入口開口（３）および
出口開口（４）を形成するために端面側が開いているこ
とを特徴とする請求の範囲18又は19記載の装置。 - 【請求項２１】第一のチャネル（Ｒ）が触媒を被覆され
た波形あるいはジグザグ状の挿入板金（16）の挿入によ
ってサブチャネル（16.1）に分割されていることを特徴
とする請求の範囲６ないし20の１つに記載の装置。 - 【請求項２２】第二のチャネル（Ｚ）の表面積が第二の
チャネル壁（r2）の波形管形状あるいは螺旋状形状
（９、10）によって増大されていることを特徴とする請
求の範囲６ないし21の１つに記載の装置。 - 【請求項２３】ハウジング（１）がH2・空気・蒸気・混
合物（f1）に対してそれぞれ少なくとも一つの入口開口
（３）および出口開口（４）を有しており、その出口開
口（４）がそれに対して垂直間隔をおいて配置された蓋
（22）によって、第一および第二のチャネル（Ｒ、Ｚ）
に対する側面流出断面（23、24）を自由に開けるように
覆われ、その場合蓋（22）が流れを垂直方向から水平方
向に転向するための流れ案内面（25）を有していること
を特徴とする請求の範囲22記載の装置。 - 【請求項２４】ハウジング（１）がH2・空気・蒸気・混
合物（f1）に対してそれぞれ少なくとも一つの入口開口
（３）および出口開口（４）を有しており、その入口開
口（31）の下側に、流入を横から垂直方向に転向するた
めの流れ案内面（27）を有する流れ案内体（26）が配置
されていることを特徴とする請求の範囲６ないし23の１
つに記載の装置。 - 【請求項２５】軽水形原子力設備の格納容器内において
故障の際に生じる水素を再結合ないし燃焼するために、
格納容器全体にわたって多数分布して設けられているこ
とを特徴とする請求の範囲６ないし24の１つに記載の装
置。 - 【請求項２６】加圧水形原子力設備の格納容器内に設け
られていることを特徴とする請求の範囲25記載の装置。
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