WO2004000590A1 - Heat-generating apparatus comprising an overheat-protecting device and method for controlling said apparatus - Google Patents

Heat-generating apparatus comprising an overheat-protecting device and method for controlling said apparatus Download PDF

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Felix Wolf
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Webasto Thermosysteme Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a heat-generating device with a reactor having a reaction chamber, a heat exchanger through which heat generated in the reaction chamber can be transferred to a liquid or gaseous heat transfer medium, a wall being provided for separating the interior of the reaction chamber from the heat transfer medium, a conveying device for Conveying the heat transfer medium along the wall and a protective device against overheating of the heat-generating device.
  • the invention also relates to a method for controlling the heat-generating device.
  • a stream of heat transfer medium absorbs the heat energy given off by the reaction chamber to the wall of the heat exchanger and, for example, supplies it to another device which requires preheated air. If the flow of heat transfer medium is limited or interrupted by a user intervention or an error, the heat transfer medium can no longer dissipate the thermal energy that is provided at the heat exchanger. In this case one speaks of a damnation. The temperature of the wall of the heat exchanger then rises rapidly, causing the wall to leak and burn. If this happens, there is no longer a separation between the reaction chamber and the heat transfer medium, so that, in the best case scenario, the device is only destroyed. It can also damage subsequent equipment or leak toxic gases from the reaction chamber.
  • an engine-independent vehicle heater in which, in addition to a flame detector, only one temperature sensor is used as a protective device against overheating.
  • the temperature sensor is on the wall of the heat exchanger.
  • a vehicle auxiliary heater with a heat exchanger in which a temperature sensor is mounted between a combustion chamber and a heat transfer outlet opening in such a way that it also serves as overheating protection and as a flame monitor.
  • Temperature sensors for such applications generally have a resistance that varies depending on the temperature, for example with a PTC characteristic.
  • the disadvantage is that this type of shutdown with a PTC temperature sensor is relatively slow and can only take place at a temperature above the full load temperature of the wall. For example, a full load temperature of 220 ° C is usual, while the switch-off temperature is 250 ° C.
  • the wall may therefore be subjected to high levels of heat, so that it must have a thick wall and further complex design measures are required. Furthermore, additional fuel is consumed until the switch-off temperature is reached, with the result that the efficiency of the heater deteriorates.
  • DE 198 02 906 AI discloses a fuel-operated air heater for motor vehicles with a burner and a heat exchanger, through which hot air is conveyed as a heat carrier by means of a blower.
  • a flame monitor and an overheating sensor are arranged on the burner.
  • the overheating sensor is designed as a non-encapsulated heating air temperature sensor, that is to say it is arranged in the heating air flow without contact with the wall, in particular in the area of the heat exchanger near the blower.
  • the measurement of the temperature of the heating air may be too slow to safely rule out overheating of the wall of the heat exchanger. This is the case because the temperature of the heating air rises very quickly when the heating air is preheated directly on the wall, while it rises more slowly away from the wall, for example at the location of the air temperature sensor.
  • heat-generating devices of the type mentioned are not necessarily heating devices for vehicles.
  • Another heat-generating device is, for example, a reformer of a fuel cell system, which is intended to generate a reformate from a liquid or gaseous fuel and an oxidizing gas, for example air, which can be implemented in a fuel cell.
  • the reforming reaction is usually a partial oxidation, which is exothermic like a conventional combustion, so that there is an excess of heat.
  • the excess heat can be transferred to a liquid or gaseous heat transfer medium by a heat exchanger and be available for further use.
  • One possible use of heated air is to supply it to the reformer as an oxidizing gas, which is particularly advantageous if diesel is to be used as fuel for the reformer.
  • Diesel consists of long-chain molecules that must be broken down into shorter chains before reforming. This can take place in pre-reactions that take place at relatively high temperatures. It is therefore convenient to use a preheated air flow to blow the liquid diesel fuel to mix, resulting in a mixture formation according to the "cold flame” method. The shorter-chain molecules can then be converted to reformate in a favorable manner in the reformer, avoiding coke formation.
  • Another heat-generating device in a fuel cell system is an afterburner, which is used to completely convert anode exhaust gas with oxygen, for example from the cathode exhaust air.
  • the heat generated in the afterburner can also be made available via a heat exchanger for heating a heat transfer stream.
  • Preheating the cathode supply air for the fuel cell is advantageous, for example, since high-temperature fuel cells in particular rely on having a preheated cathode airflow provided.
  • such afterburner can be supplied with additional fuel, so that a significantly higher output can be achieved, which can be used for heating the fuel cell via the cathode supply air flow.
  • the problem also arises in the heat-generating devices in fuel cell systems that the damaging of the heat transfer medium causes the respective device to overheat, which at least leads to damage to the heat-generating device.
  • the invention has for its object to improve a heat-generating device of the type mentioned so that the risk of overheating the heat-generating device is detected more reliably when the heat transfer medium is damned.
  • the protective device of the heat-generating device has a heat transfer mass flow meter, which is arranged in a delivery line for the heat transfer medium.
  • the object is further achieved with a method for controlling such a heat-generating device, in which the protective device determines the mass flow of heat carrier conveyed by the conveyor during operation of the heat-generating device, compares it with a target heat transfer mass flow stored in the protective device, and in the event of a difference between the current heat transfer mass flow and the target heat transfer mass flow, which indicates a risk of overheating of the heat exchanger, regulates the generation of heat by the heat-generating device.
  • the essence of the invention is that to detect a risk of overheating of the heat exchanger, not only temperatures are determined or not, as is the case in the prior art with the measurement of the temperature of the wall of the heat exchanger or of the heat carrier, but that another physical variable , namely the mass flow of the heat transfer medium is determined.
  • the conveying device When the heat carrier inlet or the heat carrier outlet is damned, the conveying device no longer conveys the heat carrier in a sufficiently large quantity through the heat exchanger, so that the heat carrier mass flow becomes zero or almost zero.
  • This reduction in the heat transfer mass flow is detected according to the invention by the protective device and thus the risk of overheating of the heat-generating device is recognized.
  • the reduction in the heat transfer mass flow occurs immediately when damaging, so that the risk of overheating is detected without delay.
  • the heat-generating device according to the invention can therefore be shut down or switched off particularly quickly.
  • Another advantage of the invention is that the wall of the heat exchanger does not have to be heated above the full load temperature. The risk of damage to the wall or other components of the heat-generating device is therefore half eliminated and additional fuel consumption is avoided.
  • the protective device also immediately and reliably detects a failure of the conveying device for the heat transfer medium.
  • the heat transfer mass flow meter is particularly advantageously arranged in the delivery line between the delivery device and the heat exchanger.
  • the heat transfer mass flow meter is particularly easy to mount in this section of the delivery line, since it does not have to be integrated into the heat exchanger.
  • the reaction time of the heat transfer mass flow meter is particularly short if it is arranged on the pressure side of the conveyor.
  • the heat-generating device has a control device which is operationally coupled to the reactor and the heat transfer mass flow meter, and which is set up to compare the detected actual heat transfer mass flow with a target heat transfer mass flow and the reactor as a function of it to control this comparison, in particular to switch off or switch off.
  • the proposed regulation is based solely on an actual-target comparison and can therefore be carried out by the control present in conventional heat-generating devices.
  • a non-volatile memory in which at least one tolerance range is stored for the target heat transfer mass flow, in particular a load state of the heat-generating device is assigned to a full load or at least one partial load. Desired heat transfer mass flow values are preferably stored for each load state of the heat-generating device. As long as the measured heat transfer mass flow and thus the delivery capacity of the conveyor is above the lower limit of the tolerance range, an adequate flow of heat transfer mass through the heat exchanger is ensured. As explained, the heat exchanger is protected against overheating. The upper limit of the tolerance range ensures that the heat transfer mass flow is not excessively large.
  • the heat carrier air and the heat carrier mass flow meter is a hot-wire anemometer.
  • Mass flow meters of this type are already used in motor vehicles, in particular for regulating the combustion in intake lines of internal combustion engines, and are therefore particularly cost-effective in terms of procurement, implementation and maintenance.
  • the hot wire anemometer used with particular preference can be particularly advantageously coupled to a control device of a conventional heat-generating device for vehicles, in that the hot wire anemometer has a hot wire, in particular a PTC hot wire, to which a constant electrical voltage is applied during operation of the heat-generating device and which is cooled by the heat transfer mass flow, whereby its temperature and thus its resistance changes, so that the current intensity through the hot wire flowing current is a measure of the heat transfer mass flow.
  • Heat-generating devices according to the invention are particularly advantageously designed as air heaters, as reformers for a fuel cell system or as afterburner for a fuel cell system.
  • Another important advantage of the reformer is that it requires that a specific lambda window be observed as precisely as possible. This can also be improved by detecting the air mass flow.
  • FIG. 1 shows a fuel cell system in a schematic illustration
  • FIG. 2 shows the reformer of the fuel cell system from FIG. 1 in a more detailed illustration
  • Figure 3 shows a longitudinal section through an air heater and Figure 4 is a schematic representation of a hot wire anemometer used.
  • FIG. 1 shows a fuel cell system which has two heat generating devices according to the invention.
  • this is a reformer 25, on the other hand, an afterburner 26.
  • a fuel for example gasoline or diesel
  • an oxidizing gas for example air.
  • Fuel is fed to the reformer 25 via a pump 18, which is connected to the reformer 25 via a fuel line 12.
  • a blower 7 also delivers combustion air to the reformer 25 via a delivery line 27, which is guided via a heat exchanger 14.
  • the heat exchanger 14 is provided so that the heat generated in the reformer 25 can be used to preheat the oxidizing gas.
  • a valve device is provided between the heat exchanger 14 and the reaction chamber 23 of the reformer 25, through which heated air can also be branched off for other purposes. However, this is not always necessary.
  • the reformate obtained in the reformer 25 is fed to a fuel cell 30 via a reformate line 35.
  • fuel cell is to be interpreted broadly in the context of the present invention, so that it includes both a single fuel cell and an arrangement of several fuel cells, a so-called stack.
  • the reformate is fed in at an anode 31 of the fuel cell 30.
  • the processes taking place in the fuel cell 30 depend on the type of fuel cell used. In any case, an oxygen-containing gas, for example air, must be supplied to the fuel cell 30 at a cathode 33. This is done in FIG. 1 via a delivery line 36.
  • the fuel cell 30 can be supplied with cathode air which has a sufficient temperature.
  • the afterburner 26 is fed by anode exhaust 38 and cathode exhaust 37. These react in a combustion chamber 13 and leave the afterburner 26 as exhaust gas 39.
  • the fuel cell 30 also has an electrolyte 32. Electrical current 34 can be drawn directly from the fuel cell 30.
  • the fans 7 are each followed by mass flow meters 19 which measure the air mass flow in the delivery lines 27 and 36.
  • the mass flow meters 19 are connected to a control unit, which is not shown in FIG. 1 for the sake of clarity, but is designed to control the reformer 25 and the afterburner 26 in such a way that when the delivery lines 27 and 36 are damned, the reforming reaction in the reformer 25 or the burning process in the afterburner 26 is interrupted or reduced in order to protect the heat-generating devices.
  • FIG. 2 shows the reformer 25 in a more detailed, schematic representation.
  • diesel as fuel and air as oxidizing gas are fed to reformer 25 via a fuel line 12 and a delivery line 27.
  • the fuel and the air mix in a mixture formation zone 24 in order to then react in a reaction chamber 23 with the aid of a catalyst, not shown.
  • the catalyst can also be dispensed with when reforming according to the principle of thermal partial oxidation.
  • the reformate can then be removed and fed to the fuel cell 30 via a reformate line 35.
  • a heat exchanger 14 is formed on two walls 16 of the reaction chamber 23, through which the heat generated in the reaction chamber 23 by the reforming reaction is used can be.
  • air is supplied to the heat exchanger 14 by a blower 7, which air will later be used as combustion air for the reformer 25 itself.
  • the air is passed through the heat exchanger 14 where it heats up.
  • a mass flow meter 19 is arranged at the air outlet of the blower 7, which measures the amount of air supplied to the heat exchanger 14 and makes it available to a control unit (not shown) for controlling, for example, the fuel metering pump 18 of the reformer 25.
  • FIG. 3 Another embodiment of a heat-generating device according to the invention is shown in the form of a heater 1 in FIG. 3.
  • the heater shown in Figure 3 is designed as an air heater for a vehicle. Air is used as the heat carrier, which is usually sucked in from the surroundings of the vehicle and is fed to the passenger compartment after heating.
  • a tubular housing 2 has a hot air inlet opening 3 on its left end face and a hot air outlet opening 4 on its opposite right end face.
  • the housing 2 forms a heating air duct 5, in the central region of which the essential components of the heating device 1 for conveying and heating the heating air are arranged in succession on a longitudinal axis 6:
  • a heating air blower 7 as a conveying device for the heating medium heating air, which is driven by an electric motor 8 arranged next to it.
  • the electric motor 8 also drives a combustion air blower 9, which is located next to it, approximately in the center of the heater.
  • the combustion air blower 9 draws combustion air through a combustion air line 10 which passes through the housing 2 and conveys it to a burner 11 arranged next to it.
  • the burner 11 is also supplied with liquid fuel through a fuel line 12, which evaporates in the burner 11 and mixes with the combustion air.
  • the mixture burns in a combustion chamber 13 which is surrounded by a heat exchanger 14.
  • the resulting exhaust gas passes out of the housing 2 through an exhaust gas line 15.
  • the mixture emits thermal energy to a wall 16 of the heat exchanger 14, which separates the combustion chamber 13 from the heating air duct 5 mentioned above.
  • the hot air conveyed through the hot air duct 5 is in turn heated by the wall 16.
  • a control device 17 is also mounted in the area of the electric motor 8, which controls the electric motor 8 and a fuel metering pump 18 arranged outside the housing 2 via lines (not shown in detail).
  • a temperature sensor is attached to the wall 16 as a protective device against overheating of the heat exchanger 14.
  • Such a conventional temperature sensor is shown in dashed lines in FIG. 3 and labeled with the reference number 19a, but is not provided in the heater 1 shown.
  • the heater 1 shown has a hot wire anemometer 19 for protection against overheating, which is arranged radially in the hot air duct 5 between the electric motor 8 and the housing 2.
  • the core of the hot wire anemometer 19 is a hot wire 20, which is freely accessible for the hot air mass flow and extends tangentially to the longitudinal axis 6 in the hot air channel 5.
  • the two ends of the hot wire 20 are each attached to a holder 21 which is attached to the outside of the control unit 17.
  • the holder 21 can be formed in one piece with the housing of the control device 17.
  • Each end of the hot wire 20 is connected by a line, not shown, to a control circuit, also not shown, in the control unit 17.
  • the hot wire anemometer 19 can alternatively be mounted in the heating air duct 5 away from the control unit 17. It is then advantageous to attach it to the side of the electric motor 8 diametrically opposite the control unit 17, where sufficient installation space is available.
  • the hot-wire anemometer 19 is arranged in the flow direction of the heating air directly behind the hot-air blower 7, where fluctuations in the delivery quantity of the hot-air blower 7 can be detected particularly precisely and the hot-wire anemometer 19 is located in the area of the heater "cooled" by the conveyed hot air 1 is located so that it is not exposed to thermal stress and the mass flow measurement is not falsified by thermal influences.
  • the hot-wire anemometer 19 determines the mass flow of the hot air conveyed by the hot air blower 7. The value of the current mass flow is compared in the control unit 17 with a tolerance range for a target mass flow and the burner 11 is readjusted if necessary.
  • the value of the mass flow delivered is within a predetermined tolerance range, depending on the load condition. If the hot air outlet opening 4 is now blocked because a passenger closes the heating in the passenger compartment of the vehicle, the mass flow of hot air that is conveyed is reduced almost suddenly. This reduction in the mass flow is immediately recognized by the hot-wire anemometer 19 without thermal delays or deviations occurring during the measurement.
  • the control unit 17 can therefore very quickly deactivate the burner 11.
  • FIG. 4 illustrates the function of the hot wire anemometer 19 in interaction with the control device 17.
  • the hot wire 20 of the hot wire anemometer 19 the ends of which are each connected to the control device by a line Made from a PTC material, the resistance of which depends on the temperature of the material.
  • a constant voltage U is applied to the two ends of the hot wire 20, so that an electric current with current intensity II flows.
  • the hot wire 20 is heated by the current flow and a certain resistance R1 is established.
  • the hot air mass flow at the hot wire anemometer 19 slows down or is stopped.
  • the hot wire 20 is therefore cooled less or not at all, increases in temperature and its resistance increases. This in turn reduces the current intensity 13 of the current through the hot wire 20, which is recognized by the control unit 17 and compared with corresponding limits of a tolerance range which is assigned to the current load range of the heater 1. If a deviation is determined which indicates the risk of the heat exchanger overheating, the control unit 17 regulates the burner 11 accordingly.

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Abstract

The invention relates to a heat-generating apparatus comprising a reactor (11, 23, 24) which is provided with a reaction chamber (13, 23), and a heat exchanger (14), by means of which heat generated in the reaction chamber (13; 23) can be transferred to a liquid or gaseous heat transfer medium. Said apparatus also comprises a wall (16) separating the inside of the reaction chamber (13; 23) from the heat transfer medium, a device (7) conveying the heat transfer medium along the wall (16), and a device (17, 19) protecting the heat-generating apparatus (1, 25, 26) from overheating. The inventive heat-generating apparatus is characterized by the fact that the protecting device (17, 19) is provided with a meter (19) which measures the mass flow of the heat transfer medium and is disposed within a duct (5, 27, 36) conveying the heat transfer medium.

Description

WÄRMEERZEUGENDES GERÄT MIT UBERHITZUNGSSCHUTZ UND VERFAHREN ZU DESSEN STEUERUNGHEAT-GENERATING DEVICE WITH OVERHEATING PROTECTION AND METHOD FOR CONTROLLING IT
Beschreibungdescription
Wärmeerzeugendes Gerät und Verfahren zu dessen SteuerungHeat generating device and method for controlling it
Die Erfindung betrifft ein wärmeerzeugendes Gerät mit einem eine Reaktionskammer aufweisenden Reaktor, einem Wärmetauscher, durch den in der Reaktionskammer erzeugte Wärme auf einen flüssigen oder gasförmigen Wärmeträger übertragbar ist, wobei eine Wandung vorgesehen ist zur Trennung des Innern der Reaktionskammer von dem Wärmeträger, einer Fördereinrichtung zum Fördern des Wärmeträgers entlang der Wandung und einer Schutzeinrichtung gegen Überhitzen des wärmeerzeugenden Geräts. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Steuerung des wärmeerzeugenden Geräts.The invention relates to a heat-generating device with a reactor having a reaction chamber, a heat exchanger through which heat generated in the reaction chamber can be transferred to a liquid or gaseous heat transfer medium, a wall being provided for separating the interior of the reaction chamber from the heat transfer medium, a conveying device for Conveying the heat transfer medium along the wall and a protective device against overheating of the heat-generating device. The invention also relates to a method for controlling the heat-generating device.
Ein Wärmeträgerstrom nimmt die von der Reaktionskammer an die Wandung des Wärmetauschers abgegebene Wärmeenergie auf und führt sie beispielsweise einem anderen Gerät zu, das vorgewärmte Luft benötigt. Wenn durch einen Benutzereingriff oder durch einen Fehler der Wärmeträgerstrom begrenzt oder unterbrochen wird, kann der Wärmeträger die Wärmeenergie, die am Wärmetauscher bereitgestellt wird, nicht mehr abführen. In diesem Fall spricht man von einer Verdammung. Die Temperatur der Wandung des Wärmetauschers steigt dann rasch an, wodurch die Wandung leck werden und durchbrennen kann. Geschieht dies, so ist eine Trennung zwischen Reaktionskammer und Wärmeträger nicht mehr gegeben, so daß es im günstigsten Fall nur zu einer Zerstörung des Gerätes kommt. Es kann auch dazu führen, daß nachfolgende Geräte beschädigt werden oder giftige Gase aus der Reaktionskammer austreten.A stream of heat transfer medium absorbs the heat energy given off by the reaction chamber to the wall of the heat exchanger and, for example, supplies it to another device which requires preheated air. If the flow of heat transfer medium is limited or interrupted by a user intervention or an error, the heat transfer medium can no longer dissipate the thermal energy that is provided at the heat exchanger. In this case one speaks of a damnation. The temperature of the wall of the heat exchanger then rises rapidly, causing the wall to leak and burn. If this happens, there is no longer a separation between the reaction chamber and the heat transfer medium, so that, in the best case scenario, the device is only destroyed. It can also damage subsequent equipment or leak toxic gases from the reaction chamber.
Daher wird seit langem versucht, im Fall einer austrittssei- tigen Verdammung eine Überhitzungsgefahr der Wandung des Wärmetauschers rechtzeitig zuverlässig zu erkennen, um anschließend das wärmeerzeugende Gerät abzuregein beziehungsweise abzuschalten. Aus der DE 35 17 954 AI ist beispielsweise ein Fahrzeugzusatzheizgerät mit einem Wärmetauscher bekannt, durch den ein Wärmeträger strömt. Damit das Heizgerät unter anderem besser gegen Überhitzen geschützt ist, ist am Eintritt und am Austritt des Wärmetauschers je ein Temperaturfühler angeordnet, die zur Überwachung des Betriebszustandes des Heizgerätes zusammengeschaltet sind. Die Anordnung zweier Temperaturfühler ist jedoch kosten- und wartungsintensiv.For this reason, attempts have long been made in the event of a dam on the outlet side to reliably detect a risk of overheating of the wall of the heat exchanger in order to then shut down or switch off the heat-generating device. From DE 35 17 954 AI, for example, a vehicle auxiliary heater with a heat exchanger is known through which a heat transfer medium flows. So that the heater is better protected against overheating, among other things, a temperature sensor is arranged at the inlet and outlet of the heat exchanger, which are connected to monitor the operating state of the heater. However, the arrangement of two temperature sensors is costly and maintenance-intensive.
Aus der DE 43 11 080 Cl ist ein motorunabhängiges Fahrzeugheizgerät bekannt, bei dem neben einem Flammwächter nur ein Temperaturfühler als Schutzeinrichtung gegen Überhitzung verwendet wird. Der Temperaturfühler liegt an der Wandung des Wärmetauschers an.From DE 43 11 080 Cl an engine-independent vehicle heater is known in which, in addition to a flame detector, only one temperature sensor is used as a protective device against overheating. The temperature sensor is on the wall of the heat exchanger.
Aus der DE 44 33 210 AI ist ein Fahrzeugzusatzheizgerät mit einem Wärmetauscher bekannt, bei dem ein Temperaturfühler derart zwischen einer Brennkammer und einer Wärmeträgeraus- trittsöffnung angebracht ist, so daß er zugleich als Überhit- zungsschutz und als Flammwächter dient.From DE 44 33 210 AI a vehicle auxiliary heater with a heat exchanger is known, in which a temperature sensor is mounted between a combustion chamber and a heat transfer outlet opening in such a way that it also serves as overheating protection and as a flame monitor.
Temperaturfühler für derartige Anwendungen weisen in der Regel einen in Abhängigkeit von der Temperatur veränderlichen Widerstand, beispielsweise mit PTC-Charakteristik, auf. Nachteilig ist, daß diese Art der Abschaltung mit einem PTC- Temperaturfühler verhältnismäßig langsam ist und erst bei einer Temperatur oberhalb der Vollasttemperatur der Wandung erfolgen kann. Üblich ist beispielsweise eine Vollasttemperatur von 220° C, während die Abschalttemperatur 250° C beträgt. Die Wandung ist daher unter Umständen stark hitzebelastet, so daß sie eine dicke Wandstärke aufweisen muß und weitere aufwendige konstruktive Maßnahmen erforderlich sind. Ferner wird bis zum Erreichen der Abschalttemperatur zusätzlich Brennstoff verbraucht, womit sich der Wirkungsgrad des Heizgeräts verschlechtert . Aus der DE 198 02 906 AI ist ein brennstoffbetriebenes Luftheizgerät für Kraftfahrzeuge mit einem Brenner und einem Wärmetauscher bekannt, durch den mittels eines Gebläses Heißluft als Wärmeträger gefördert wird. Am Brenner sind ein Flammwächter und ein Überhitzungssensor angeordnet. Der Überhit- zungssensor ist als nichtgekapselter Heizluft-Temperaturfühler gestaltet, das heißt er ist wandberührungsfrei im Heizluftstrom, insbesondere im gebläsenahen Bereich des Wärmetauschers, angeordnet. Die Messung der Temperatur der Heizluft ist unter Umständen zu träge, um ein Überhitzen der Wandung des Wärmetauschers sicher auszuschließen. Dies ist der Fall, weil die Temperatur der Heizluft bei einem Vorwärmen der Heizluft unmittelbar an der Wandung sehr rasch ansteigt, während sie weiter entfernt von der Wandung, zum Beispiel am Ort des Lufttemperaturfühlers, langsamer ansteigt.Temperature sensors for such applications generally have a resistance that varies depending on the temperature, for example with a PTC characteristic. The disadvantage is that this type of shutdown with a PTC temperature sensor is relatively slow and can only take place at a temperature above the full load temperature of the wall. For example, a full load temperature of 220 ° C is usual, while the switch-off temperature is 250 ° C. The wall may therefore be subjected to high levels of heat, so that it must have a thick wall and further complex design measures are required. Furthermore, additional fuel is consumed until the switch-off temperature is reached, with the result that the efficiency of the heater deteriorates. DE 198 02 906 AI discloses a fuel-operated air heater for motor vehicles with a burner and a heat exchanger, through which hot air is conveyed as a heat carrier by means of a blower. A flame monitor and an overheating sensor are arranged on the burner. The overheating sensor is designed as a non-encapsulated heating air temperature sensor, that is to say it is arranged in the heating air flow without contact with the wall, in particular in the area of the heat exchanger near the blower. The measurement of the temperature of the heating air may be too slow to safely rule out overheating of the wall of the heat exchanger. This is the case because the temperature of the heating air rises very quickly when the heating air is preheated directly on the wall, while it rises more slowly away from the wall, for example at the location of the air temperature sensor.
Wärmeerzeugende Geräte der eingangs genannten Art sind aber nicht notwendigerweise Heizgeräte für Fahrzeuge. Ein anderes wärmeerzeugendes Gerät ist beispielsweise ein Reformer eines Brennstoffzellensystems, der dazu vorgesehen ist, aus einem flüssigen oder gasförmigen Brennstoff und einem Oxidations- gas, beispielsweise Luft, ein Reformat zu erzeugen, das in einer Brennstoffzelle umsetzbar ist. Die Reformierungsreakti- on ist in der Regel eine partielle Oxidation, die wie eine herkömmliche Verbrennung exotherm verläuft, so daß ein Wärmeüberschuß besteht. Die überschüssige Wärme kann wie bei Fahrzeugheizgeräten durch einen Wärmetauscher auf einen flüssigen oder gasförmigen Wärmeträger übertragen werden und für eine weitere Nutzung zur Verfügung stehen. Eine mögliche Verwendung erwärmter Luft besteht darin, diese als Oxidationsgas dem Reformer zuzuführen, was insbesondere dann von Vorteil ist, wenn Diesel als Brennstoff für den Reformer verwendet werden soll. Diesel besteht aus langkettigen Molekülen, die vor der Reformierung in kürzere Ketten zerlegt werden müssen. Dies kann in Vorreaktionen geschehen, die bei verhältnismäßig hohen Temperaturen stattfinden. Daher ist es günstig, den flüssigen Dieselbrennstoff mit einem vorgewärmten Luftstrom zu vermischen, wobei es zu einer Gemischbildung gemäß dem Verfahren der "kalten Flamme" kommt. Die kürzerkettigen Moleküle lassen sich dann im Reformer unter Vermeidung von Koksbildung in günstiger Weise zu Reformat umsetzen.However, heat-generating devices of the type mentioned are not necessarily heating devices for vehicles. Another heat-generating device is, for example, a reformer of a fuel cell system, which is intended to generate a reformate from a liquid or gaseous fuel and an oxidizing gas, for example air, which can be implemented in a fuel cell. The reforming reaction is usually a partial oxidation, which is exothermic like a conventional combustion, so that there is an excess of heat. As with vehicle heaters, the excess heat can be transferred to a liquid or gaseous heat transfer medium by a heat exchanger and be available for further use. One possible use of heated air is to supply it to the reformer as an oxidizing gas, which is particularly advantageous if diesel is to be used as fuel for the reformer. Diesel consists of long-chain molecules that must be broken down into shorter chains before reforming. This can take place in pre-reactions that take place at relatively high temperatures. It is therefore convenient to use a preheated air flow to blow the liquid diesel fuel to mix, resulting in a mixture formation according to the "cold flame" method. The shorter-chain molecules can then be converted to reformate in a favorable manner in the reformer, avoiding coke formation.
Ein weiteres wärmeerzeugendes Gerät in einem Brennstoffzel- lensystem ist ein Nachbrenner, der verwendet wird, um Anodenabgas mit Sauerstoff, beispielsweise aus der Kathodenabluft, vollständig umzusetzen. Auch die im Nachbrenner entstehende Wärme kann über einen Wärmetauscher zur Erwärmung eines Wärmeträgerstromes zur Verfügung gestellt werden. Vorteilhaft ist beispielsweise die Vorwärmung der Kathodenzuluft für die Brennstoffzelle, da insbesondere Hochtemperaturbrennstoffzellen darauf angewiesen sind, bereits einen vorgewärmten Katho- denluftstrom bereitgestellt zu bekommen. Bei einem Kaltstart sind solche Nachbrenner mit zusätzlichem Brennstoff versorgbar, so daß eine wesentlich höhere Leistung erzielt werden kann, die über den Kathodenzuluftström zur Heizung der Brennstoffzelle nutzbar ist.Another heat-generating device in a fuel cell system is an afterburner, which is used to completely convert anode exhaust gas with oxygen, for example from the cathode exhaust air. The heat generated in the afterburner can also be made available via a heat exchanger for heating a heat transfer stream. Preheating the cathode supply air for the fuel cell is advantageous, for example, since high-temperature fuel cells in particular rely on having a preheated cathode airflow provided. In the event of a cold start, such afterburner can be supplied with additional fuel, so that a significantly higher output can be achieved, which can be used for heating the fuel cell via the cathode supply air flow.
Auch in den wärmeerzeugenden Geräten in Brennstoffzellensy- stemen besteht das Problem, daß es bei einer Verdammung der Wärmeträgerförderung zu einer Überhitzung des jeweiligen Gerätes kommt, was zumindest zu Beschädigungen des wärmeerzeugenden Gerätes führt .The problem also arises in the heat-generating devices in fuel cell systems that the damaging of the heat transfer medium causes the respective device to overheat, which at least leads to damage to the heat-generating device.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein wärmeerzeugendes Gerät der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß die Gefahr des Überhitzens des wärmeerzeugenden Gerätes bei einem Verdammen der Wärmeträgerförderung zuverlässiger erkannt wird.The invention has for its object to improve a heat-generating device of the type mentioned so that the risk of overheating the heat-generating device is detected more reliably when the heat transfer medium is damned.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schutzeinrichtung des wärmeerzeugenden Gerätes einen Wärmeträger-Massenstrommesser aufweist, der in einer Förderleitung für den Wärmeträger angeordnet ist. Die Aufgabe wird ferner mit einem Verfahren zum Steuern eines derartigen wärmeerzeugenden Gerätes gelöst, bei dem die Schutzeinrichtung im Betrieb des wärmeerzeugenden Gerätes den von der Fördereinrichtung geförderten Wärmeträger-Massenstrom ermittelt, mit einem in der Schutzeinrichtung hinterlegten Soll-Wärmeträgermassenstrom vergleicht, und bei einer Differenz zwischen dem aktuellen Wärmeträgermassenstrom und dem Soll-Wärmeträgermassenstrom, die auf eine Gefahr des Überhitzens des Wärmetauschers hinweist, die Erzeugung von Wärme durch das wärmeerzeugende Gerät abregelt.This object is achieved in that the protective device of the heat-generating device has a heat transfer mass flow meter, which is arranged in a delivery line for the heat transfer medium. The object is further achieved with a method for controlling such a heat-generating device, in which the protective device determines the mass flow of heat carrier conveyed by the conveyor during operation of the heat-generating device, compares it with a target heat transfer mass flow stored in the protective device, and in the event of a difference between the current heat transfer mass flow and the target heat transfer mass flow, which indicates a risk of overheating of the heat exchanger, regulates the generation of heat by the heat-generating device.
Wesen der Erfindung ist, daß zum Erfassen einer Überhitzungs- gefahr des Wärmetauschers nicht beziehungsweise nicht nur Temperaturen ermittelt werden, wie es beim Stand der Technik mit der Messung der Temperatur der Wandung des Wärmetauschers oder des Wärmeträgers der Fall ist, sondern daß eine andere physikalische Größe, nämlich der Massenstrom des Wärmeträgers ermittelt wird.The essence of the invention is that to detect a risk of overheating of the heat exchanger, not only temperatures are determined or not, as is the case in the prior art with the measurement of the temperature of the wall of the heat exchanger or of the heat carrier, but that another physical variable , namely the mass flow of the heat transfer medium is determined.
Bei Verdammung des Wärmeträgereinlasses oder des Wärmeträgeraustritts fördert die Fördereinrichtung den Wärmeträger nicht mehr in ausreichend großer Menge durch den Wärmetauscher, so daß der Wärmeträgermassenstrom Null oder nahezu Null wird. Diese Verringerung des Wärmeträgermassenstroms wird erfindungsgemäß von der Schutzeinrichtung erfaßt und damit die Gefahr einer Überhitzung des wärmeerzeugenden Geräts erkannt. Die Verringerung des Wärmeträgermassenstroms tritt sofort beim Verdammen auf, so daß die Überhitzungsgefahr ohne Zeitverzug erfaßt wird. Das erfindungsgemäße wärmeerzeugende Gerät kann daher besonders schnell abgeregelt oder abgeschalten werden.When the heat carrier inlet or the heat carrier outlet is damned, the conveying device no longer conveys the heat carrier in a sufficiently large quantity through the heat exchanger, so that the heat carrier mass flow becomes zero or almost zero. This reduction in the heat transfer mass flow is detected according to the invention by the protective device and thus the risk of overheating of the heat-generating device is recognized. The reduction in the heat transfer mass flow occurs immediately when damaging, so that the risk of overheating is detected without delay. The heat-generating device according to the invention can therefore be shut down or switched off particularly quickly.
Ein Vorteil der Erfindung ist ferner, daß die Wandung des Wärmetauschers nicht über die Vollasttemperatur hinaus erhitzt werden muß. Die Gefahr einer Schädigung der Wandung oder anderer Bauteile des wärmeerzeugenden Geräts sind des- halb behoben und ein zusätzlicher Brennstoffverbrauch wird vermieden .Another advantage of the invention is that the wall of the heat exchanger does not have to be heated above the full load temperature. The risk of damage to the wall or other components of the heat-generating device is therefore half eliminated and additional fuel consumption is avoided.
Bei dem erfindungsgemäßen wärmeerzeugenden Gerät wird darüber hinaus von der Schutzeinrichtung auch ein Ausfall der Fördereinrichtung für den Wärmeträger sofort und zuverlässig erkannt .In the case of the heat-generating device according to the invention, the protective device also immediately and reliably detects a failure of the conveying device for the heat transfer medium.
Der Wärmeträgermassenstrommesser ist besonders vorteilhaft in der Förderleitung zwischen der Fördereinrichtung und dem Wärmetauscher angeordnet. In diesem Abschnitt der Förderleitung ist der Wärmeträgermassenstrommesser besonders einfach zu montieren, da er nicht in den Wärmetauscher integriert werden muß.The heat transfer mass flow meter is particularly advantageously arranged in the delivery line between the delivery device and the heat exchanger. The heat transfer mass flow meter is particularly easy to mount in this section of the delivery line, since it does not have to be integrated into the heat exchanger.
Die Reaktionszeit des Wärmeträgermassenstrommessers ist besonders kurz, wenn dieser an der Druckseite der Fördereinrichtung angeordnet ist.The reaction time of the heat transfer mass flow meter is particularly short if it is arranged on the pressure side of the conveyor.
Als Weiterbildung der Erfindung wird ferner vorgeschlagen, daß das wärmeerzeugende Gerät ein Steuergerät aufweist, das mit dem Reaktor und dem Wärmeträgermassenstrommesser betrieblich gekoppelt ist, und das dazu eingerichtet ist, den erfaßten Ist-Wärmeträgermassenstrom mit einem Soll-Wärmeträgermassenstrom zu vergleichen und den Reaktor in Abhängigkeit dieses Vergleichs zu steuern, insbesondere abzuregein oder abzuschalten. Die vorgeschlagene Regelung basiert allein auf einem Ist-Soll-Vergleich und kann daher von der bei herkömmlichen wärmeerzeugenden Geräte vorhandenen Steuerung ausgeführt werden .As a further development of the invention, it is further proposed that the heat-generating device has a control device which is operationally coupled to the reactor and the heat transfer mass flow meter, and which is set up to compare the detected actual heat transfer mass flow with a target heat transfer mass flow and the reactor as a function of it to control this comparison, in particular to switch off or switch off. The proposed regulation is based solely on an actual-target comparison and can therefore be carried out by the control present in conventional heat-generating devices.
Die Funktion der erfindungsgemäßen Schutzeinrichtung ist nahezu ohne Zusatzaufwand erweiterbar, indem bei einer vorteilhaften Weiterbildung des Steuergeräts ein nichtflüchtiger Speicher vorgesehen ist, in dem für den Soll-Wärmeträgermassenstrom mindestens ein Toleranzbereich hinterlegt ist, der einem Lastzustand des wärmeerzeugenden Geräts, insbesondere einer Vollast oder mindestens einer Teillast zugeordnet ist. Bevorzugt sind für jeden Lastzustand des wärmeerzeugenden Geräts Soll-Wärmeträgermassenstrom-Werte abgespeichert. Solange der gemessene Wärmeträger-Massenstrom und damit die Förderleistung der Fördereinrichtung oberhalb der unteren Grenze des Toleranzbereichs liegt, ist eine ausreichende Strömung von Wärmeträgermasse durch den Wärmetauscher sichergestellt. Der Wärmetauscher ist, wie erläutert, vor Überhitzen geschützt. Die obere Grenze des Toleranzbereichs stellt sicher, daß der Wärmeträger-Massenstrom nicht übermäßig groß ist. Dies könnte der Fall sein, wenn die Regelung der Fördereinrichtung oder des Reaktors des wärmeerzeugenden Geräts defekt ist oder die Lastzustände des Reaktors und der Fördereinrichtung des Wärmeträgers schlecht aufeinander abgestimmt sind. Wenn während einer bestimmten Zeiteinheit bezogen auf den Lastzustand des Brenners zu viel Wärmeträgermasse durch den Wärmeträger gefördert wird, kann sich die Wärmeträgermasse nicht im erforderlichen Ausmaß erwärmen.The function of the protective device according to the invention can be expanded almost without additional effort, in that, in an advantageous further development of the control device, a non-volatile memory is provided, in which at least one tolerance range is stored for the target heat transfer mass flow, in particular a load state of the heat-generating device is assigned to a full load or at least one partial load. Desired heat transfer mass flow values are preferably stored for each load state of the heat-generating device. As long as the measured heat transfer mass flow and thus the delivery capacity of the conveyor is above the lower limit of the tolerance range, an adequate flow of heat transfer mass through the heat exchanger is ensured. As explained, the heat exchanger is protected against overheating. The upper limit of the tolerance range ensures that the heat transfer mass flow is not excessively large. This could be the case if the regulation of the conveying device or the reactor of the heat-generating device is defective or the load conditions of the reactor and the conveying device of the heat carrier are poorly coordinated. If too much heat transfer mass is conveyed by the heat transfer medium during a certain unit of time based on the load state of the burner, the heat transfer mass cannot heat up to the required extent.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung, die besonders gut für wärmeerzeugende Geräte in Kraftfahrzeugen geeignet ist, ist der Wärmeträger Luft und der Wärmeträgermassenstrommesser ein Hitzdraht-Anemometer. Derartige Massenstrommesser werden bei Kraftfahrzeugen insbesondere für die Regelung der Verbrennung in Ansaugleitungen von Verbrennungsmotoren bereits eingesetzt und sind daher bezüglich Beschaffung, Implementierung und Wartung besonders kostengünstig.In a development of the invention, which is particularly well suited for heat-generating devices in motor vehicles, the heat carrier air and the heat carrier mass flow meter is a hot-wire anemometer. Mass flow meters of this type are already used in motor vehicles, in particular for regulating the combustion in intake lines of internal combustion engines, and are therefore particularly cost-effective in terms of procurement, implementation and maintenance.
Das besonders bevorzugt verwendete Hitzdraht-Anemometer kann besonders vorteilhaft mit einem Steuergerät eines herkömmlichen wärmeerzeugenden Geräts für Fahrzeuge gekoppelt werden, indem das Hitzdraht-Anemometer einen Hitzdraht, insbesondere einen PTC-Hitzdraht aufweist, an dem im Betrieb des wärmeerzeugenden Gerätes eine konstante elektrische Spannung angelegt ist und der durch den Wärmeträger-Massenstrom gekühlt wird, wodurch sich seine Temperatur und damit sein Widerstand ändert, so daß die Stromstärke eines durch den Hitzdraht fließenden Stroms ein Maß für den Wärmeträgermassenstrom ist. Besonders vorteilhaft sind erfindungsgemäße wärmeerzeugende Geräte als Luftheizgerät, als Reformer für ein Brennstoffzellensystem oder als Nachbrenner für ein Brennstoffzellensystem ausgestaltet .The hot wire anemometer used with particular preference can be particularly advantageously coupled to a control device of a conventional heat-generating device for vehicles, in that the hot wire anemometer has a hot wire, in particular a PTC hot wire, to which a constant electrical voltage is applied during operation of the heat-generating device and which is cooled by the heat transfer mass flow, whereby its temperature and thus its resistance changes, so that the current intensity through the hot wire flowing current is a measure of the heat transfer mass flow. Heat-generating devices according to the invention are particularly advantageously designed as air heaters, as reformers for a fuel cell system or as afterburner for a fuel cell system.
Ein weiterer, wichtiger Vorteil beim Reformer besteht darin, daß bei diesem das möglichst genaue Einhalten eines bestimmten Lambdafensters erforderlich ist. Auch dies kann durch eine Erfassung des Luftmassenstroms verbessert werden.Another important advantage of the reformer is that it requires that a specific lambda window be observed as precisely as possible. This can also be improved by detecting the air mass flow.
Besonders günstig ist auch die Verwendung sowohl eines Reformers als auch eines Nachbrenners, die erfindungsgemäß ausgestaltet sind, in einem Brennstoffzellensystem.The use of both a reformer and an afterburner, which are designed according to the invention, in a fuel cell system is also particularly favorable.
Im Hinblick auf ein Brennstoffzellensystem ergibt sich ein weiterer Vorteil durch die Möglickeit der Steuerung der Temperatur der Brennstoffzelle. Zum Start des Brennstoffzellen- systems muß dies mit einem bestimmten Gradienten aufgeheizt werden. Dies kann über die Wärmetauscher des Reformers und des Nachbrenner erfolgen. Die Anemometer werden dabei zur Realisierung eines bestimmten Aufheizgradienten verwendet. Im stationären Betrieb der Brennstoffzelle können die Hitzdrahtanemometer die Regelung der Leistung unterstützen.With regard to a fuel cell system, there is another advantage of being able to control the temperature of the fuel cell. At the start of the fuel cell system, this must be heated up with a certain gradient. This can be done via the heat exchangers of the reformer and the afterburner. The anemometers are used to implement a specific heating gradient. In stationary operation of the fuel cell, the hot wire anemometers can support the regulation of the output.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments. It shows:
Figur 1 ein Brennstoffzellensystem in einer schematischen Darstellung,FIG. 1 shows a fuel cell system in a schematic illustration,
Figur 2 den Reformer des Brennstoffzellensystems von Figur 1 in einer detaillierteren Darstellung,FIG. 2 shows the reformer of the fuel cell system from FIG. 1 in a more detailed illustration,
Figur 3 einen Längsschnitt durch ein Luftheizgerät und Figur 4 eine schematische Darstellung eines verwendeten Hitzdraht-Anemometers .3 shows a longitudinal section through an air heater and Figure 4 is a schematic representation of a hot wire anemometer used.
Figur 1 zeigt ein Brennstoffzellensystem, das zwei wärmeerzeugende Geräte nach der Erfindung besitzt. Dies ist zum einen ein Reformer 25, zum anderen ein Nachbrenner 26. In dem Reformer 25 wird ein Brennstoff, beispielsweise Benzin oder Diesel, mit einem Oxidationsgas, beispielsweise Luft, zu Re- format 35 umgesetzt. Über eine Pumpe 18, die über eine Brennstoffleitung 12 mit dem Reformer 25 verbunden ist, wird dem Reformer 25 Brennstoff zugeführt. Ein Gebläse 7 fördert Brennluft über eine Förderleitung 27, die über einen Wärmetauscher 14 geführt ist, ebenfalls dem Reformer 25 zu. Der Wärmetauscher 14 ist dabei so vorgesehen, daß die in dem Reformer 25 entstehende Wärme dazu verwendet werden kann, das Oxidationsgas vorzuwärmen. Zwischen dem Wärmetauscher 14 und der Reaktionskammer 23 des Reformers 25 ist eine Ventileinrichtung vorgesehen, durch die erwärmte Luft auch für andere Zwecke abgezweigt werden kann. Dies ist aber nicht in jedem Fall erforderlich.Figure 1 shows a fuel cell system which has two heat generating devices according to the invention. On the one hand, this is a reformer 25, on the other hand, an afterburner 26. In the reformer 25, a fuel, for example gasoline or diesel, is converted to reformate 35 with an oxidizing gas, for example air. Fuel is fed to the reformer 25 via a pump 18, which is connected to the reformer 25 via a fuel line 12. A blower 7 also delivers combustion air to the reformer 25 via a delivery line 27, which is guided via a heat exchanger 14. The heat exchanger 14 is provided so that the heat generated in the reformer 25 can be used to preheat the oxidizing gas. A valve device is provided between the heat exchanger 14 and the reaction chamber 23 of the reformer 25, through which heated air can also be branched off for other purposes. However, this is not always necessary.
In dem Reformer 25 gewonnenes Reformat wird über eine Refor- matleitung 35 einer Brennstoffzelle 30 zugeführt. Der Begriff Brennstoffzelle ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung weit auszulegen, so daß er sowohl eine einzelne Brennstoffzelle als auch eine Anordnung mehrerer Brennstoffzellen, einen sogenannten Stack, beinhaltet. Die Zuführung des Reformats erfolgt an einer Anode 31 der Brennstoffzelle 30. Die in der Brennstoffzelle 30 ablaufenden Vorgänge sind abhängig von dem Typ der verwendeten Brennstoffzelle. Auf jeden Fall muß an einer Kathode 33 der Brennstoffzelle 30 ein sauerstoffhalti- ges Gas, beispielsweise Luft, zugeführt werden. Dies geschieht in Figur 1 über eine Förderleitung 36. Diese wird von einem Gebläse 7 über einen Wärmetauscher 14 eines Nachbrenners 26 geführt und dort vorgewärmt, um so der Brennstoffzel- le 30 Kathodenzuluft zuführen zu können, die eine ausreichende Temperatur aufweist. Der Nachbrenner 26 wird von Anodenabgas 38 und Kathodenabluft 37 gespeist. Diese reagieren in einer Brennkammer 13 und verlassen als Abgas 39 den Nachbrenner 26. Die Brennstoffzelle 30 besitzt darüber hinaus einen Elektrolyten 32. An der Brennstoffzelle 30 kann elektrischer Strom 34 direkt entnommen werden.The reformate obtained in the reformer 25 is fed to a fuel cell 30 via a reformate line 35. The term fuel cell is to be interpreted broadly in the context of the present invention, so that it includes both a single fuel cell and an arrangement of several fuel cells, a so-called stack. The reformate is fed in at an anode 31 of the fuel cell 30. The processes taking place in the fuel cell 30 depend on the type of fuel cell used. In any case, an oxygen-containing gas, for example air, must be supplied to the fuel cell 30 at a cathode 33. This is done in FIG. 1 via a delivery line 36. This is led by a blower 7 via a heat exchanger 14 of an afterburner 26 and preheated there so that the fuel cell 30 can be supplied with cathode air which has a sufficient temperature. The afterburner 26 is fed by anode exhaust 38 and cathode exhaust 37. These react in a combustion chamber 13 and leave the afterburner 26 as exhaust gas 39. The fuel cell 30 also has an electrolyte 32. Electrical current 34 can be drawn directly from the fuel cell 30.
Um die Wärmetauscher 14 des Reformers 25 und des Nachbrenners 26 zu schützen, sind den Gebläsen 7 jeweils Massenstrommesser 19 nachgeschaltet, die den Luftmassenstrom in den Förderleitungen 27 und 36 messen. Die Massenstrommesser 19 sind mit einem Steuergerät verbunden, das in der Figur 1 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt ist, aber dazu eingerichtet ist, den Reformer 25 und den Nachbrenner 26 so anzusteuern, daß bei einer Verdammung der Förderleitungen 27 und 36 die Reformierungsreaktion in dem Reformer 25 beziehungsweise der Brennvorgang in dem Nachbrenner 26 unterbrochen oder reduziert wird, um die wärmeerzeugenden Geräte zu schützen.In order to protect the heat exchangers 14 of the reformer 25 and the afterburner 26, the fans 7 are each followed by mass flow meters 19 which measure the air mass flow in the delivery lines 27 and 36. The mass flow meters 19 are connected to a control unit, which is not shown in FIG. 1 for the sake of clarity, but is designed to control the reformer 25 and the afterburner 26 in such a way that when the delivery lines 27 and 36 are damned, the reforming reaction in the reformer 25 or the burning process in the afterburner 26 is interrupted or reduced in order to protect the heat-generating devices.
In der Figur 2 ist der Reformer 25 in einer detaillierteren, schematischen Darstellung gezeigt. Über eine Brennstofflei- tung 12 und eine Förderleitung 27 werden beispielsweise Diesel als Brennstoff und Luft als Oxidationsgas dem Reformer 25 zugeführt. In einer Gemischbildungszone 24 vermischen sich der Brennstoff und die Luft, um anschließend in einer Reaktionskammer 23 unter Zuhilfenahme eines nicht dargestellten Katalysators zu reagieren. Bei der Reformierung nach dem Prinzip der thermischen partiellen Oxidation kann auf den Katalysator auch verzichtet werden. Anschließend kann das Reformat entnommen und über eine Reformatleitung 35 der Brennstoffzel- le 30 zugeführt werden.FIG. 2 shows the reformer 25 in a more detailed, schematic representation. For example, diesel as fuel and air as oxidizing gas are fed to reformer 25 via a fuel line 12 and a delivery line 27. The fuel and the air mix in a mixture formation zone 24 in order to then react in a reaction chamber 23 with the aid of a catalyst, not shown. The catalyst can also be dispensed with when reforming according to the principle of thermal partial oxidation. The reformate can then be removed and fed to the fuel cell 30 via a reformate line 35.
An zwei Wandungen 16 der Reaktionskammer 23 ist ein Wärmetauscher 14 gebildet, durch den die in der Reaktionskammer 23 durch die Reformierungsreaktion entstehende Wärme genutzt werden kann. Im Ausführungsbeispiel von Figur 2 wird dem Wärmetauscher 14 von einem Gebläse 7 Luft zugeführt, die später als Brennluft für den Reformer 25 selber verwendet werden soll. Die Luft wird durch den Wärmetauscher 14 geleitet, wo sie sich erwärmt. Am Luftaustritt des Gebläses 7 ist ein Massenstrommesser 19 angeordnet, der die dem Wärmetauscher 14 zugeführte Luftmenge erfaßt und einem nicht dargestellten Steuergerät zur Verfügung stellt zur Steuerung beispielsweise der Brennstoffdosierpumpe 18 des Reformers 25.A heat exchanger 14 is formed on two walls 16 of the reaction chamber 23, through which the heat generated in the reaction chamber 23 by the reforming reaction is used can be. In the exemplary embodiment in FIG. 2, air is supplied to the heat exchanger 14 by a blower 7, which air will later be used as combustion air for the reformer 25 itself. The air is passed through the heat exchanger 14 where it heats up. A mass flow meter 19 is arranged at the air outlet of the blower 7, which measures the amount of air supplied to the heat exchanger 14 and makes it available to a control unit (not shown) for controlling, for example, the fuel metering pump 18 of the reformer 25.
Eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen wärmeerzeugenden Geräts ist in Form eines Heizgeräts 1 in der Figur 3 dargestellt. Das in Figur 3 dargestellte Heizgerät ist als Luftheizgerät für ein Fahrzeug gestaltet. Als Wärmeträger wird Luft verwendet, die in der Regel aus der Umgebung des Fahrzeugs angesaugt und nach dem Erwärmen dem Fahrgastraum zugeführt wird.Another embodiment of a heat-generating device according to the invention is shown in the form of a heater 1 in FIG. 3. The heater shown in Figure 3 is designed as an air heater for a vehicle. Air is used as the heat carrier, which is usually sucked in from the surroundings of the vehicle and is fed to the passenger compartment after heating.
Ein rohrförmiges Gehäuse 2 weist an seiner linken Stirnseite eine Heizlufleintrittsöffnung 3 und an seiner entgegengesetzten, rechten Stirnseite eine Heizluftaustrittsöffnung 4 auf. Das Gehäuse 2 bildet einen Heizluftkanal 5, in dessen Mittelbereich auf einer Längsachse 6 aufeinanderfolgend die wesentlichen Bauteile des Heizgerätes 1 zum Fördern und Erwärmen der Heizluft angeordnet sind:A tubular housing 2 has a hot air inlet opening 3 on its left end face and a hot air outlet opening 4 on its opposite right end face. The housing 2 forms a heating air duct 5, in the central region of which the essential components of the heating device 1 for conveying and heating the heating air are arranged in succession on a longitudinal axis 6:
Nahe der Heizlufteintrittsöffnung 3 befindet sich ein Heizluftgebläse 7 als Fördereinrichtung für den Wärmeträger Heizluft, das von einem daneben angeordneten Elektromotor 8 angetrieben wird. Der Elektromotor 8 treibt ferner ein Brennluftgebläse 9, das sich neben ihm, etwa im Zentrum des Heizgerätes befindet. Das Brennluftgebläse 9 saugt durch eine Brennluftleitung 10, die das Gehäuse 2 durchsetzt, Brennluft an und fördert sie zu einem daneben angeordneten Brenner 11. Dem Brenner 11 wird ferner durch eine Brennstoffleitung 12 flüssiger Brennstoff zugeführt, der im Brenner 11 verdampft und sich mit der Brennluft vermischt. Das Gemisch verbrennt in einer Brennkammer 13, die von einem Wärmetauscher 14 umgeben ist. Das entstehende Abgas gelangt durch eine Abgasleitung 15 aus dem Gehäuse 2. Beim Verbrennen gibt das Gemisch Wärmeenergie an eine Wandung 16 des Wärmetauschers 14 ab, die die Brennkammer 13 vom oben genannten Heizluftkanal 5 trennt. Die durch den Heizluftkanal 5 geförderte Heizluft wird ihrerseits von der Wandung 16 erwärmt.Near the heating air inlet opening 3 there is a heating air blower 7 as a conveying device for the heating medium heating air, which is driven by an electric motor 8 arranged next to it. The electric motor 8 also drives a combustion air blower 9, which is located next to it, approximately in the center of the heater. The combustion air blower 9 draws combustion air through a combustion air line 10 which passes through the housing 2 and conveys it to a burner 11 arranged next to it. The burner 11 is also supplied with liquid fuel through a fuel line 12, which evaporates in the burner 11 and mixes with the combustion air. The mixture burns in a combustion chamber 13 which is surrounded by a heat exchanger 14. The resulting exhaust gas passes out of the housing 2 through an exhaust gas line 15. During combustion, the mixture emits thermal energy to a wall 16 of the heat exchanger 14, which separates the combustion chamber 13 from the heating air duct 5 mentioned above. The hot air conveyed through the hot air duct 5 is in turn heated by the wall 16.
Im Heizgerät 1 ist ferner im Bereich des Elektromotors 8 ein Steuergerät 17 angebracht, das über im einzelnen nicht dargestellte Leitungen den Elektromotor 8 und eine außerhalb des Gehäuses 2 angeordnete Brennstoffdosierpumpe 18 ansteuert.In the heater 1, a control device 17 is also mounted in the area of the electric motor 8, which controls the electric motor 8 and a fuel metering pump 18 arranged outside the housing 2 via lines (not shown in detail).
Bei herkömmlichen Heizgeräten wird als Schutzeinrichtung gegen Überhitzen des Wärmetauschers 14 ein Temperaturfühler an der Wandung 16 angebracht. Ein solcher herkömmlicher Temperaturfühler ist in Figur 3 gestrichelt eingezeichnet und mit dem Bezugszeichen 19a beschriftet, er ist beim dargestellten Heizgerät 1 jedoch nicht vorgesehen.In conventional heaters, a temperature sensor is attached to the wall 16 as a protective device against overheating of the heat exchanger 14. Such a conventional temperature sensor is shown in dashed lines in FIG. 3 and labeled with the reference number 19a, but is not provided in the heater 1 shown.
Das dargestellte Heizgerät 1 weist hingegen zum Schutz vor Überhitzen ein Hitzdraht-Anemometer 19 auf, das im Heizluftkanal 5 radial zwischen dem Elektromotor 8 und dem Gehäuse 2 angeordnet ist. Kern des Hitzdraht-Anemometers 19 ist ein Hitzdraht 20, der sich, für den Heizluft-Massenstrom frei zugänglich, tangential zur Längsachse 6 gerichtet im Heizluftkanal 5 erstreckt. Die beiden Enden des Hitzdrahtes 20 sind je an einer Halterung 21 befestigt, die außen am Steuergerät 17 angebracht ist. Alternativ kann die Halterung 21 einteilig mit dem Gehäuse des Steuergerätes 17 ausgebildet sein. Jedes Ende des Hitzdrahtes 20 ist durch eine nicht dargestellte Leitung mit einer ebenfalls nicht dargestellten Steuerschaltung im Steuergerät 17 verbunden.The heater 1 shown, on the other hand, has a hot wire anemometer 19 for protection against overheating, which is arranged radially in the hot air duct 5 between the electric motor 8 and the housing 2. The core of the hot wire anemometer 19 is a hot wire 20, which is freely accessible for the hot air mass flow and extends tangentially to the longitudinal axis 6 in the hot air channel 5. The two ends of the hot wire 20 are each attached to a holder 21 which is attached to the outside of the control unit 17. Alternatively, the holder 21 can be formed in one piece with the housing of the control device 17. Each end of the hot wire 20 is connected by a line, not shown, to a control circuit, also not shown, in the control unit 17.
Durch die Anbringung des Hitzdraht-Anemometers 19 unmittelbar am Steuergerät 17 ist eine Fehlmontage ausgeschlossen, und es muß kein elektrisches Kabel verlegt werden. Der Hitzdraht- Anemometer 19 kann alternativ im Heizluftkanal 5 vom Steuergerät 17 entfernt angebracht sein. Vorteilhaft ist dann eine Anbringung an der dem Steuergerät 17 diametral entgegengesetzten Seite des Elektromotors 8, wo ausreichend Bauraum zur Verfügung steht. Auch in diesem Fall ist das Hitzdraht- Anemometer 19 in Strömungsrichtung der Heizluft unmittelbar hinter dem Heizluftgebläse 7 angeordnet, wo Fördermengenschwankungen des Heizluftgebläses 7 besonders präzise erfaßt werden können und sich das Hitzdraht- Anemometer 19 in dem von der geförderten Heizluft "gekühlten" Bereich des Heizgerätes 1 befindet, so daß es keiner thermischen Belastung ausgesetzt ist, und die Massenstrommessung nicht durch thermische Einflüsse verfälscht wird.By attaching the hot wire anemometer 19 directly to the control unit 17, incorrect assembly is impossible, and it there is no need to lay an electrical cable. The hot wire anemometer 19 can alternatively be mounted in the heating air duct 5 away from the control unit 17. It is then advantageous to attach it to the side of the electric motor 8 diametrically opposite the control unit 17, where sufficient installation space is available. In this case, too, the hot-wire anemometer 19 is arranged in the flow direction of the heating air directly behind the hot-air blower 7, where fluctuations in the delivery quantity of the hot-air blower 7 can be detected particularly precisely and the hot-wire anemometer 19 is located in the area of the heater "cooled" by the conveyed hot air 1 is located so that it is not exposed to thermal stress and the mass flow measurement is not falsified by thermal influences.
Im Betrieb des Heizgerätes 1 ermittelt das Hitzdraht- Anemometer 19 den vom Heizluftgebläse 7 geförderten Massenstrom der Heizluft. Der Wert des aktuellen Massenstroms wird im Steuergerät 17 mit einem Toleranzbereich für einen Soll- Massenstrom verglichen und der Brenner 11 im Bedarfsfall nachgeregelt .During operation of the heater 1, the hot-wire anemometer 19 determines the mass flow of the hot air conveyed by the hot air blower 7. The value of the current mass flow is compared in the control unit 17 with a tolerance range for a target mass flow and the burner 11 is readjusted if necessary.
Bei normalem Betrieb des Heizgerätes 1 liegt der Wert des geförderten Massenstroms je nach Lastzustand innerhalb eines vorbestimmten Toleranzbereiches. Wird nun die Heizluf- taustrittsöffnung 4 verdämmt, weil ein Fahrgast die Heizung im Fahrgastraum des Fahrzeugs verschließt, so verringert sich der geförderte Heizluft-Massenstrom nahezu schlagartig. Diese Verringerung des Massenstroms wird vom Hitzdraht-Anemometer 19 sofort erkannt, ohne daß thermisch bedingte Verzögerungen oder Abweichungen bei der Messung auftreten. Das Steuergerät 17 kann den Brenner 11 daher sehr schnell abregein.During normal operation of the heater 1, the value of the mass flow delivered is within a predetermined tolerance range, depending on the load condition. If the hot air outlet opening 4 is now blocked because a passenger closes the heating in the passenger compartment of the vehicle, the mass flow of hot air that is conveyed is reduced almost suddenly. This reduction in the mass flow is immediately recognized by the hot-wire anemometer 19 without thermal delays or deviations occurring during the measurement. The control unit 17 can therefore very quickly deactivate the burner 11.
Figur 4 veranschaulicht die Funktion des Hitzdraht- Anemometers 19 im Zusammenspiel mit dem Steuergerät 17. Der Hitzdraht 20 des Hitzdraht-Anemometers 19, dessen Enden je durch eine Leitung mit dem Steuergerät verbunden sind, ist aus einem PTC-Material hergestellt, dessen Widerstand von der Temperatur des Materials abhängig ist.FIG. 4 illustrates the function of the hot wire anemometer 19 in interaction with the control device 17. The hot wire 20 of the hot wire anemometer 19, the ends of which are each connected to the control device by a line Made from a PTC material, the resistance of which depends on the temperature of the material.
Im Betrieb des Heizgerätes 1 wird an den beiden Enden des Hitzdrahtes 20 eine konstante Spannung U angelegt, so daß ein elektrischer Strom mit Stromstärke II fließt. Durch den Stromfluß wird der Hitzdraht 20 erhitzt und ein bestimmter Widerstand Rl stellt sich ein.During operation of the heater 1, a constant voltage U is applied to the two ends of the hot wire 20, so that an electric current with current intensity II flows. The hot wire 20 is heated by the current flow and a certain resistance R1 is established.
Wird nun vom Heizluftgebläse 7 ein Heizluft-Massenstrom erzeugt, kühlt dieser Massenstrom den Hitzdraht 20. Der Widerstand des Hitzdrahtes 20 würde dadurch auf R2 < Rl sinken. Dieser Tendenz wird aber gegengesteuert, indem ein Strom mit größerer Stromstärke 12 fließt. Die Größe dieser Stromstärke 12 ist damit ein Maß für den Heizluft-Massenstrom.If a heating air mass flow is now generated by the heating air blower 7, this mass flow cools the hot wire 20. The resistance of the hot wire 20 would decrease to R2 <R1. However, this tendency is counteracted by a current with a larger current intensity 12 flowing. The size of this current strength 12 is therefore a measure of the heating air mass flow.
Tritt nun der oben erläuterte Fall auf, daß die Heizluf- taustrittsöffnung 4 verdämmt wird, so verlangsamt sich der Heizluft-Massenstrom am Hitzdraht-Anemometer 19 oder wird gestoppt. Der Hitzdraht 20 wird daher weniger oder gar nicht gekühlt, nimmt eine höhere Temperatur an und sein Widerstand steigt. Damit sinkt wiederum die Stromstärke 13 des Stromes durch den Hitzdraht 20, was vom Steuergerät 17 erkannt und mit entsprechenden Grenzen eines Toleranzbereiches verglichen wird, der dem momentanen Lastbereich des Heizgerätes 1 zugeordnet ist. Wird eine Abweichung ermittelt, die auf die Gefahr des Überhitzens des Wärmetauschers schließen läßt, so regelt das Steuergerät 17 den Brenner 11 entsprechend ab. If the case explained above occurs that the hot air outlet opening 4 is blocked, then the hot air mass flow at the hot wire anemometer 19 slows down or is stopped. The hot wire 20 is therefore cooled less or not at all, increases in temperature and its resistance increases. This in turn reduces the current intensity 13 of the current through the hot wire 20, which is recognized by the control unit 17 and compared with corresponding limits of a tolerance range which is assigned to the current load range of the heater 1. If a deviation is determined which indicates the risk of the heat exchanger overheating, the control unit 17 regulates the burner 11 accordingly.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Heizgerät 31 Anode1 heater 31 anode
2 Gehäuse 32 Elektrolyt2 housing 32 electrolyte
3 Heizlufteintrittsöffnung 33 Kathode3 hot air inlet opening 33 cathode
4 Heizluftaustrittsöffnung 34 Stromleitung4 Hot air outlet opening 34 power line
5 Heizluftkanal 35 Reformatleitung5 hot air duct 35 reformate line
6 Längsachse 36 Förderleitung6 longitudinal axis 36 delivery line
7 Heizluftgebläse 37 Kathodenabluftleitung7 Hot air blower 37 Cathode exhaust line
8 Elektromotor 38 Anodenabgas1eitung8 electric motor 38 anode exhaust pipe
9 Brennluftgebläse 39 Abgasleitung9 Combustion air fan 39 Exhaust line
10 Brennluftleitung10 combustion air line
11 Brenner11 burners
12 Brennstoffleitung12 fuel line
13 Brennkammer13 combustion chamber
14 Wärmetauscher14 heat exchangers
15 Abgasleitung15 exhaust pipe
16 Wandung des Wärmetauschers16 Wall of the heat exchanger
17 Steuergerät17 control unit
18 Brennstoffdosierpumpe18 Fuel metering pump
19a herkömmlicher Temperaturfühler19a conventional temperature sensor
19 Hitzdraht-Anemometer19 hot wire anemometer
20 Hitzdraht20 hot wire
21 Halterung21 bracket
23 Reaktionskammer23 reaction chamber
24 Gemischbildungszone24 mixture formation zone
25 Reformer25 reformers
26 Nachbrenner26 afterburner
27 Förderleitung27 delivery line
30 Brennstoffzelle 30 fuel cell

Claims

Patentansprüche claims
1. Wärmeerzeugendes Gerät mit einem eine Reaktionskammer (13; 23) aufweisenden Reaktor (11; 23, 24) , einem Wärmetauscher (14) , durch den in der Reaktionskammer (13; 23) erzeugte Wärme auf einem flüssigen oder gasförmigen Wärmeträger übertragbar ist, wobei eine Wandung (16) vorgesehen ist zur Trennung des Innern der Reaktionskammer (13; 23) von dem Wärmeträger, einer Fördereinrichtung (7) zum Fördern des Wärmeträgers entlang der Wandung (16) und einer Schutzeinrichtung (17, 19) gegen Überhitzen des wärmeerzeugenden Geräts (1; 25; 26), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schutzeinrichtung (17, 19) einen Wärmeträgermassenstrommesser (19) aufweist, der in einer Förderleitung (5; 27; 36) für den Wärmeträger angeordnet ist.1. Heat-generating device with a reactor (11; 23, 24) having a reaction chamber (13; 23), a heat exchanger (14) through which heat generated in the reaction chamber (13; 23) can be transferred to a liquid or gaseous heat transfer medium, wherein a wall (16) is provided for separating the inside of the reaction chamber (13; 23) from the heat carrier, a conveyor (7) for conveying the heat carrier along the wall (16) and a protective device (17, 19) against overheating of the heat-generating Device (1; 25; 26), characterized in that the protective device (17, 19) has a heat transfer mass flow meter (19) which is arranged in a delivery line (5; 27; 36) for the heat transfer medium.
2. Wärmeerzeugendes Gerät nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Wärmeträgermassenstrommesser (19) in der Förderleitung (5; 27; 36) zwischen der Fördereinrichtung (7) und dem Wärmetauscher (14) angeordnet ist.2. Heat-generating device according to claim 1, that the heat transfer mass flow meter (19) is arranged in the delivery line (5; 27; 36) between the delivery device (7) and the heat exchanger (14).
3. Wärmeerzeugendes Gerät nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Wärmeträgermassenstrommesser (19) an der Druckseite der Fördereinrichtung (7) angeordnet ist.3. Heat-generating device according to claim 1 or 2, d a d u r c h g e k e n n e e c h n e t that the heat transfer mass flow meter (19) is arranged on the pressure side of the conveyor (7).
4. Wärmeerzeugendes Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schutzeinrichtung (17, 19) ein Steuergerät (17) aufweist, das mit dem Reaktor (11; 23, 24) und dem Wärmeträgermassenstrommesser (19) betrieblich gekoppelt ist und dazu eingerichtet ist, den erfaßten Ist-Wärmeträgermassenstrom mit einem Soll-Wärmeträgermassenstrom zu vergleichen und den Reak- tor (11; 23, 24) in Abhängigkeit dieses Vergleiches zu steuern, insbesondere abzuregein oder abzuschalten.4. Heat-generating device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the protective device (17, 19) has a control device (17) which is operatively coupled to the reactor (11; 23, 24) and the heat transfer mass flow meter (19) and is set up to compare the detected actual heat transfer mass flow with a target heat transfer mass flow and the react Gate (11; 23, 24) to control depending on this comparison, in particular to abegegein or to switch off.
5. Wärmeerzeugendes Gerät nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Steuergerät (17) einen nichtflüchtigen Speicher aufweist, in dem für den Soll-Wärmeträgermassenstrom mindestens ein Toleranzbereich hinterlegt ist, der einen Lastzustand des wärmeerzeugenden Gerätes (1; 25; 26), insbesondere einer Vollast oder mindestens einer Teillast des wärmeerzeugenden Gerätes (1; 25; 26) zugeordnet ist, wobei bevorzugt jedem Lastzustand des wärmeerzeugenden Gerätes ein gesonderter Wert für den Soll-Wärmeträgermassenstrom zugeordnet ist.5. Heat-generating device according to claim 4, characterized in that the control device (17) has a non-volatile memory in which at least one tolerance range is stored for the target heat transfer mass flow, which is a load state of the heat-generating device (1; 25; 26), in particular one Full load or at least one partial load of the heat-generating device (1; 25; 26) is assigned, with each load state of the heat-generating device preferably being assigned a separate value for the desired heat transfer mass flow.
6. Wärmeerzeugendes Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Wärmeträger Luft und der Wärmeträgermassenstrommesser ein Hitzdraht-Anemometer (19) ist.6. Heat generating device according to one of claims 1 to 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the heat transfer air and the heat transfer mass flow meter is a hot wire anemometer (19).
7. Wärmeerzeugendes Gerät nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Hitzdraht-Anemometer (19) einen Hitzdraht (20), insbesondere einen PTC-Hitzdraht aufweist, an dem eine konstante elektrische Spannung angelegt ist und der im Betrieb des wärmeerzeugenden Gerätes (1; 25; 26) vom Wärmeträger-Massenstrom gekühlt wird, wobei die zum Aufrechterhalten der Temperatur und damit des Widerstands des Heizdrahts (20) erforderliche Stromstärke ein Maß für den Wärmeträgermassenstrom ist.7. Heat-generating device according to claim 6, characterized in that the hot-wire anemometer (19) has a hot-wire (20), in particular a PTC hot-wire, to which a constant electrical voltage is applied and which is in operation of the heat-generating device (1; 25 ; 26) is cooled by the heat transfer mass flow, the current intensity required to maintain the temperature and thus the resistance of the heating wire (20) being a measure of the heat transfer mass flow.
8. Wärmeerzeugendes Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß es sich um einen Reformer (25) für ein Brennstoffzellensystem handelt. 8. Heat generating device according to one of claims 1 to 7, characterized in that it is a reformer (25) for a fuel cell system.
9. Wärmeerzeugendes Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß es sich um einen Nachbrenner (26) für ein Brennstoffzellensystem handelt und der Reaktor ein Brenner ist.9. Heat generating device according to one of claims 1 to 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that it is an afterburner (26) for a fuel cell system and the reactor is a burner.
10. Brennstoffzellensystem mit einem wärmeerzeugenden Gerät nach Anspruch 8 und, einem wärmeerzeugenden Gerät nach Anspruch 9.10. A fuel cell system with a heat generating device according to claim 8 and, a heat generating device according to claim 9.
11. Verfahren zum Steuern eines wärmeerzeugenden Gerätes (1; 25; 26) mit einer Wandung (16) eines Wärmetauschers (14), um das Innere einer Reaktionskammer (13; 23) von einem Wärmeträger zu trennen, einer Fördereinrichtung (7) zum Fördern des Wärmeträgers entlang der Wandung (16) und einer Schutzeinrichtung (17, 19) gegen Überhitzen des wärmeerzeugenden Gerätes (1; 25; 26), g e k e n n z e i c h n e t d u r c h die Schritte:11. A method for controlling a heat-generating device (1; 25; 26) with a wall (16) of a heat exchanger (14) in order to separate the inside of a reaction chamber (13; 23) from a heat transfer medium, a conveying device (7) for conveying the heat transfer medium along the wall (16) and a protective device (17, 19) against overheating of the heat-generating device (1; 25; 26), characterized by the steps:
- Ermitteln des von der Fördereinrichtung (7) geförderten Wärmeträgermassenstroms ,- determining the heat carrier mass flow conveyed by the conveying device (7),
- Vergleichen des aktuellen Wärmeträgermassenstroms mit einem hinterlegten Soll-Wärmeträgermassenstroms und- Compare the current heat transfer mass flow with a stored target heat transfer mass flow and
- Abriegeln der Erzeugung von Wärme durch das wärmeerzeugende Gerät, wenn eine Differenz zwischen dem aktuellen Wärmeträgermassenstrom und dem Soll-Wärmeträgermassenstrom auf eine Gefahr des Überhitzens des Wärmetauschers (14) hinweist . - Blocking off the generation of heat by the heat-generating device if a difference between the current heat transfer mass flow and the target heat transfer mass flow indicates a risk of overheating of the heat exchanger (14).
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