JPH08233365A - 接触ガスバーナを有する水加熱器 - Google Patents

接触ガスバーナを有する水加熱器

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JPH08233365A
JPH08233365A JP7291188A JP29118895A JPH08233365A JP H08233365 A JPH08233365 A JP H08233365A JP 7291188 A JP7291188 A JP 7291188A JP 29118895 A JP29118895 A JP 29118895A JP H08233365 A JPH08233365 A JP H08233365A
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JP
Japan
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catalyst
fuel
water heater
burner
mixing chamber
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JP7291188A
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English (en)
Inventor
Walter Daniel
ダニール ヴァルター
Walter Lehr
レール ヴァルター
Martin Klopfer
クロプファー マルティン
Wilhelm Eckert
エッケルト ヴィルヘルム
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C13/00Apparatus in which combustion takes place in the presence of catalytic material
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C6/00Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion
    • F23C6/04Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion in series connection
    • F23C6/045Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion in series connection with staged combustion in a single enclosure
    • F23C6/047Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion in series connection with staged combustion in a single enclosure with fuel supply in stages
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/0027Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters using fluid fuel
    • F24H1/0045Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters using fluid fuel with catalytic combustion

Abstract

(57)【要約】 【課題】 少なくとも2つの順次に接続された触媒(1
2,14,16)を有し、その中でそれぞれ供給される
燃料の一部が反応しかつ該触媒に、流出するガス混合物
を冷却するそれぞれ1つの熱交換器(38,40)が所
属されている先行技術による水加熱器の欠点を避ける。 【解決手段】 燃料を個々の触媒(12,14,16)
に部分量で別個に局部的に供給して、すべての触媒段中
で燃料が完全に反応し、定義されない燃焼生成物が生じ
ないようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、請求項1の部類に
よる水加熱器、詳説すれば接触ガスバーナを有し、該バ
ーナは少なくとも2つの直列に接続された触媒を有し、
この触媒中でそのつど供給された全燃料の一部が反応し
かつ触媒にそれぞれ1つの、流出するガス混合物を冷却
する熱交換器が所属されている水加熱器に関する。燃料
は少なくとも2つの触媒を有するバーナ中で反応し、ガ
ス混合物は各段の後方で中間冷却されるので、バーナ効
率と燃焼ないしは廃ガス温度の有利な関係が生じる。
【0002】
【従来の技術】冒頭に記載した種類の水加熱器の公知構
成(ドイツ国特許第3332572A1号)において
は,燃焼のために考慮される燃料の全量は既に上流に存
在する第1触媒に入口側で供給され、これに対して必要
な燃焼用空気は部分量で個々の触媒に局部的に配分され
る。これにより、第1触媒中では不完全燃焼が行なわ
れ、これは触媒および隣接する機能要素の汚染、および
段階的反応により得られる廃ガス温度制限の利点を維持
すべき場合には冷却の問題を生じうる。
【0003】
【発明の長所】これに対して、請求項1の特徴部に記載
された特徴を有する本発明による装置は、第1触媒中で
も局部的に供給される燃料部分量のきれいな燃焼が行な
われ、そこに定義できない燃焼生成物が生じないという
利点を有する。燃料の局部的供給によって、バーナはガ
ス圧によって設定された範囲内で良好に制御可能であ
る。触媒から流出する混合物流を、供給される燃料部分
量と混合するのに望ましい温度に冷却することも制御に
包含される。燃料の出口孔を配分ノズルとして構成する
ことにより、ノズル直径が一度確定された場合、部分量
およびその相互割合はガス圧だけに依存する。
【0004】従属請求項は請求項1による装置の有利な
構成および実施形に向けられている。
【0005】望ましい実施形においては、すべての触媒
中での燃料の完全な反応に必要な燃焼用空気量は全部、
第1触媒に前接された混合室に導入される。これにより
存在する空気過剰量が第1触媒を冷却するので、反応温
度はNOx生成およびなかんずく触媒の作業挙動および
寿命に関し有害な温度範囲内には上昇しえない。
【0006】第1触媒から流出する空気−廃ガス混合物
は、次に第2触媒中でも反応温度が有害な温度範囲に達
しない程度に冷却される。場合により後続するすべての
触媒に関する経過は類似である。
【0007】触媒の設計可能性ならびにバーナの取り付
けおよび掃除に関し有利な構成は、燃料がバーナケーシ
ングに外側から取り付けられた導管系により触媒前方の
混合室中へ導入されている場合に生じる。
【0008】バーナのコンパクトな構成は、燃料が、触
媒を中心部で貫通し、触媒に前接されている混合室の範
囲内に壁孔を備えている燃料管により供給されている場
合に生じる。
【0009】空気−廃ガス混合物を加熱すべき水で冷却
するのは、相応する範囲内に冷却された燃焼室壁を介し
て行なうことができる。この場合、熱伝達を改善するた
めに、構造上相応に小さい環状間隙を設け、該間隙によ
ってガス混合物をバーナのケーシング壁に沿って案内す
ることができる。バーナケーシングのより簡単な構成
は、触媒の混合室中に熱交換器が配置されている場合に
可能である。
【0010】バーナを始動するために、第1触媒に前接
された混合室中に点火装置を設けることを提案する。点
火は、望ましくは強く制御されたバーナ効率において行
なわれる。生じる温かい廃ガスにより、触媒は作業温度
にもたらされる。燃料供給を短時間中断することにより
火炎が消えた後、燃料−空気混合物は加熱された触媒中
へ噴射され、反応する。点火装置が第1触媒の下流で、
とくに第2触媒に対する燃料導入の上流に配置されてい
る場合、第1触媒は短時間後、燃料−空気混合物が触媒
内で反応する程度に加熱される。その後、火炎は自己消
火するので、バーナは純接触的に引き続き作業する。
【0011】1実施形は、第1触媒、必要な場合には、
すべての触媒を金属質に構成することである。この場合
触媒は電気加熱により作業温度にもたらすことができる
ので、点火装置は省略される。
【0012】本発明の実施形において、個々の触媒に配
分される燃料の部分量が、ノズルを経て流入する燃焼用
空気ないしは流入するガス混合物のインゼクタ作用によ
り、触媒に前接された混合室中へ吸い込まれる。この実
施形においては、吸い込まれる燃料量対貫流する燃焼用
空気ないしは貫流するガス混合物の比は、ノズルおよび
混合管のそれぞれの直径の比によって決められるだけ
で、調節されたバーナ効率には依存しない。
【0013】請求項1に記載された発明思想を実現する
ためのもう1つの実施形は、燃料の完全な反応に必要な
燃焼用空気量も部分量で個々の触媒に局部的に供給され
ることである。
【0014】それぞれ1つの触媒および熱交換器の代わ
りに、触媒段につき、双方の機能要素が合併している1
つの構造群が設けられていてもよい。これは、金属また
はセラミックの触媒被覆された熱伝達装置であってもよ
い。冷媒としては水または燃焼用空気も使用することが
できる。かかる熱伝達装置には、種々の構造形、たとえ
ばフィン付き管熱交換器、スパイラル熱交換器または平
板熱交換器が可能である。このように、触媒および熱交
換器を共通の構造群ないしは機能単位に統合することに
よって、バーナの構造を簡単にし、必要なバーナ体積の
明瞭な減少を達成することができる。
【0015】本発明の3実施例が図示され、下記に詳述
されている。図1〜3は、実施例のそれぞれ1つを縦断
面図ないしは部分断面図で示す。
【0016】
【実施例】図1による水加熱器はシリンダ状バーナケー
シング10を有し、このなかに軸方向に順次に第1触媒
12および2つの他の異なる寸法決めの触媒14および
16が配置されている。バーナケーシング10中へは、
燃焼用空気の供給管18が通じていて、その出口孔20
は第1触媒12の上流に配置された混合室22中に存在
する。第2触媒14の上流には混合室24、第3触媒1
6の上流には混合室26が形成されている。下流にある
端面で開いているバーナケーシング10は、ジャケット
周面および上流にある端面が絶縁層28で囲まれてい
る。
【0017】バーナケーシング10には外側から燃料導
管30が固定され、それから個々の分岐管32,34,
36が半径方向に混合室22,24,26中へ通じてい
て、ここで異なる寸法決めされたノズル孔を有する。混
合室22,24,26中には熱交換器38,40,42
が配置されていて、該熱交換器は加熱すべき水を案内す
る、図に詳細に示されていない導管系中に存在する。混
合室22内には、バーナを作動するための点火装置44
が設けられている。
【0018】バーナの作動中に、燃焼に必要な全空気量
が第1触媒12の混合室22中へ噴射される。同時に、
混合室22中へは分岐管32により、触媒12中での完
全な反応の場合空気−燃料の混合物を触媒中で最高許容
温度に加熱する燃料量が噴射される。ガス混合物は、触
媒12を貫流した後、熱交換器38により冷却され、そ
の後分岐管34により燃料がさらに混入される。熱交換
器38は、第2触媒14の前で、ガス混合物および新た
に供給される燃料からの混合温度が触媒14中での反応
になお許容される最低温度以下にならないように寸法決
めされている。
【0019】混合室24中へ噴射される燃料の量は、触
媒14中で燃料がの完全にな反応する場合にその最大許
容温度を上廻らないように寸法決めされている。後続す
る工程は双方の触媒14および16につき第1触媒段と
関連して記載したように経過する。供給された全燃料の
完全な反応後、廃ガスから余熱が熱交換器42によって
取り去られる。触媒の大きさおよび数は、設定されたバ
ーナ効率において、触媒の入口温度と作業温度の間の許
容差から生じる。これは再び最適作業温度、ならびに寿
命の点で有利な温度に依存する。個々の触媒段に対する
燃料の片側導入の代わりに、それぞれ混合室中へ開口す
る幾つかの分岐管により回転対称の導入を行なうことも
でき、これにより空気ないしはガス混合物と燃料との良
好な混合が達成される。
【0020】図2による実施例は図1による実施形に対
する1変更形であり、この変更形においては燃料は加圧
下に、触媒46,48,50を中心部で貫通する中心燃
料管44によって供給される。燃料管44は混合室5
2,54,56の範囲内にそれぞれノズル状に短く構成
された壁孔58,60,62を備え、その有効断面積は
各触媒段に配分される燃料の部分量に同調されている。
中心部の燃料供給は、燃料管44を取囲みかつ第1触媒
段の混合室52中に開口する環状路64によって行なわ
れる。
【0021】図3による実施例では、燃料は加圧下に供
給される燃焼用空気によりここの触媒段中へ吸い込まれ
る。この目的のために、各触媒段は混合管66,68を
備えていて、その入口範囲内に、中心部の空気供給管7
4ないしは触媒段の出口側に設けられた混合室76のノ
ズル状に狭められた出口孔70,72が配置されてい
る。出口孔70,72は、燃料通路78,80によるか
または同様に混合管66,68中へ開口する、中心部の
被覆ガス供給管により取囲まれている。空気ないしはガ
ス混合物は、インゼクタ作用により燃料を混合管66な
いしは68中へ吸い込み、その際空気と燃料ないしはガ
ス混合物と燃料の比は調節されたバーナ効率からは十分
に独立である。
【図面の簡単な説明】
【図1】水加熱器の1実施例の断面図
【図2】他の実施例の水加熱器の断面図
【図3】もう1つの実施例の水加熱器の断面図
【符号の説明】
10 バーナケーシング 12,14,16 触媒 18 供給管 20 出口孔 28 絶縁層 22,24,26 混合室 30 燃料管 32,34,36 分岐管 38,40,42 熱交換器 44 燃料管 46,48,50 触媒 58,60,62 壁孔 64 環状路 66,68 混合管 70,72 出口孔 78,80 燃料通路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヴァルター レール ドイツ連邦共和国 シュツットガルト ノ イファーシュトラーセ 33アー (72)発明者 マルティン クロプファー ドイツ連邦共和国 ライヒェンバッハ ジ ーゲンベルクシュトラーセ 32 (72)発明者 ヴィルヘルム エッケルト ドイツ連邦共和国 ガイスリンゲン ツェ ッペリンシュトラーセ 76

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1触媒および燃焼ガスの流動路中で後
    接された少なくとも1つの第2触媒を有し、これら触媒
    中でそのつど供給される全燃料の一部が反応しかつこれ
    ら触媒にそれぞれ、加熱すべき水が貫流する、流出する
    ガス混合物を冷却する熱交換器が所属されている接触ガ
    スバーナを有する水加熱器において、燃料が個々の触媒
    (12,14,16ないしは46,48,50)に部分
    量で別個に局部的に供給されていることを特徴とする接
    触ガスバーナを有する水加熱器。
  2. 【請求項2】 すべての触媒(12,14,16)ない
    しは(46,48,50)中で燃料の完全な反応に必要
    な燃焼用空気量が全部、第1触媒(12ないしは46)
    に前接された混合室(22ないしは52)中に導入され
    ていることを特徴とする請求項1記載の水加熱器。
  3. 【請求項3】 燃料がバーナケーシング(10)に外側
    から取り付けられた導管系(30,32,34,36)
    により、触媒(12,14,16)前方の混合室(2
    2,24,26)中へ導入されていることを特徴とする
    請求項1または2記載の水加熱器。
  4. 【請求項4】 燃料が触媒(46,48,50)を中心
    部で貫通する燃料管(44)により供給され、該燃料管
    は触媒(46,48,56)の前方に配置された混合室
    (52,54,56)の範囲内に壁孔(58,60,6
    2)を備えていることを特徴とする請求項1または2記
    載の水加熱器。
  5. 【請求項5】 供給される燃焼用空気量が全部、燃料管
    を取囲む環状路(64)により、第1触媒(46)の混
    合室(52)中へ入ることを特徴とする請求項1および
    4記載の水加熱器。
  6. 【請求項6】 熱交換器(38,40)が触媒(14,
    16)の混合室(24,26)中に配置されていること
    を特徴とする請求項1から5までのいずれか1項記載の
    水加熱器。
  7. 【請求項7】 第1触媒(12ないしは46)に隣接する
    混合室(22,24ないしは52,54)中にバーナを
    始動するための点火装置(43)が設けられていること
    を特徴とする請求項1から6までのいずれか1項記載の
    水加熱器。
  8. 【請求項8】 触媒が金属質に構成されていることを特
    徴とする請求項1から7までのいずれか1項記載の水加
    熱器。
  9. 【請求項9】 個々の触媒に配分される燃料の部分量
    が、ノズル(70,72)により流入する燃焼用空気な
    いしは流入するガス混合物により触媒に前設された混合
    管(66,68)中へ吸い込まれることを特徴とする請
    求項1記載の水加熱器。
JP7291188A 1994-11-12 1995-11-09 接触ガスバーナを有する水加熱器 Pending JPH08233365A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4440494A DE4440494A1 (de) 1994-11-12 1994-11-12 Wassererhitzer mit einem katalytischen Gasbrenner
DE4440494.8 1994-11-12

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GB (1) GB2295008B (ja)
IT (1) IT1275821B1 (ja)

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IT1275821B1 (it) 1997-10-17
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GB9522164D0 (en) 1996-01-03
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GB2295008B (en) 1997-03-19
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