JPH04502505A - ガス流中の燃料の無炎燃焼による熱発生方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ガス流中の燃料の無炎燃焼による熱発生方法と装置この発明は、酸素を含むガス 流中の燃料の無炎燃焼による熱の発生方法並びにこの方法を実施するための装置 に関する。この場合燃焼の際に発生した熱はガス流が貫流するか及び／又は周囲 を流れる構成部品の中へ送り込まれる。

相応の方法及び装置は多（の用途、すなわち自動車のための暖房設備での水又は 空気のような熱媒介流体の加熱、並びに排気ガス有害物質を無害な物質に変換す るために触媒的活性被膜を備える自動車の排気ガス系内のハニカム体の加熱のた めに用いられる。

自動車のための暖房装置特に駐車時用暖房及び補助暖房は例えば、欧州特許出願 公開第０２８７９２３号公報及びドイツ連邦共和国特許出願公開第３７１６１８ ７号公報に記載のような種々の形式で知られている。この種の暖房装置は一般に 液体燃料の燃焼による熱発生装置を有し、更に熱交換器を備え、熱交換器の中で は燃焼の際に発生した熱が空気又は水のような熱媒介流体へ伝達される。欧州特 許出願公開第０２８７９２３号公報には１通常の燃焼の際に発生した排気ガスを 大気中への放出前に浄化するために触媒的活性マトリックスを通して導くことが 提案されている。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第３７１６１１１７号公報には、燃料を少なくと も部分的に触媒により行われる無炎反応で燃焼させることが提案されている。こ のために燃料は空気流に添加混合され、この混合体が触媒的活性マトリックスを 通して導かれる。触媒的活性マトリックスの後ろには熱交換器が設けられ、熱交 換器の中では燃焼の際に発生した熱が熱媒介流体に伝達され、その後にガス流が 装置を離れる。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第３８３５９８３号公報は自動車の排気ガスを処 理するハニカム体の加熱に関し、その際ハニカム体は高温のガス流を供給される 。ガス流の加熱は、ガス流が排気ガス触媒又は別の触媒的活性要素を貫流する前 に、このガス流に添加混合される燃料の触媒的燃焼により行われる。更にガス流 を排気ガス触媒の後ろで熱交換器を通って導くことが提案され、熱交換器の中で はガス流に残っている熱を自動車室内及び／又は自動車冷却水の加熱のために別 の熱媒体に伝達することができる。

触媒的活性要素がその触媒作用を発揮できるためには、その温度は成る種の限界 温度いわゆる「着火温度」を超大なければならない。白金、ロジウム又はパラジ ウムのような通常触媒として用いられる貴金属は、公知の触媒的活性化合物と同 様に２００°Ｃ以上の着火温度を有する。従ってそれに応じて触媒的活性要素を 予熱することが必要である。このために前記燃焼設備の場合に、十分に高い温度 への触媒的活性要素の加熱を可能にする予熱装置が必要である。この種の予熱装 置は例えば任意の種類の電気的加熱装置とすることができる。相応の提案がドイ ツ連邦共和国特許出願公開第２２５１６３１号公報に記載されている。ドイツ連 邦共和国特許第５６３７５７号明細書では更に、触媒材料を塗布された金属製担 体を直接電気的に加熱することが提案されている。

そのほかに触媒的活性材料から成る被膜を備え触媒的活性要素として極めて適し ている担体が多数知られている。これに対しては例えば欧州特許第００４９４８ ９号、同第０１２１１７４号、同第０１２１１７５号明細書及び欧州特許出願公 開第０２４５７３７号及び同第０２４５７３８号公報を参照されたい。

触媒的活性要素中での燃料の無炎燃焼のための従来技術によるすべての提案には 本質的な欠点が付随している。触媒的活性要素に到達する際にガス流は通常比較 的低い温度、すなわち主としてガス流を取り出した装置の周囲温度を有する。

従って全体として燃焼反応を開始できるようになる前に、低温のガス流を十分高 い温度に加熱するために、触媒的活性要素の中に発生した燃焼熱のかなりの部分 を費やさなければならない、しかしこのことはガス流の空気質量流量が成るしき い値を超えると、直ちに触媒的活性要素中の反応が不安定になるということを意 味する。特に触媒が流入域において、従ってガス流にまず接触する領域において 、触媒反応が停止するほど冷却されるという危険が存在する。従ってガス流の質 量流量及び温度に応じて触媒的活性要素全体にわたり広がる成る種の「デッドゾ ーン」が発生するおそれがあり、それにより反応が完全に停止する。総括するに 、ガス流中の燃料の無炎燃焼のための従来知られた方法は、限られた特に上向き に著しく制限された出力範囲でしか熱の発生のために適していないということが できる。

従ってこの発明の課題は、燃焼反応が安定しており実際的な用途に対して十分に 大きい熱出力の調節範囲を有するように、ガス流中の燃料の無炎燃焼による熱発 生を改善することにある。

この課題はこの発明に基づき、酸素を含むガス流中の燃料の無炎燃焼による熱発 生方法において、 ａ）ガス流が少な（とも一つの加熱装置を通り、少なくとも一つの燃料供給装置 及び少なくとも一つの第１の触媒的活性要素に沿って流れ、ｂ）ガス流が少なく とも部分的にループ中に導かれ、その際第１の搬送装置を通りまた第１の触媒的 活性要素に沿って流れ、Ｃ）ループ中へ酸素を含むガスが供給され、ループから ガス流の一部が放出される、 ことにより解決される。

この発明の重要な要点は、触媒的活性要素及び更にループ中のガス流を維持する 搬送装置を備えるループ中へ、ガス流を少なくとも部分的に導くことである。

ループ中では触媒的活性要素から流出するガス流の少なくとも一部が再び触媒的 活性要素の流入側へ供給される。流出するガス流の温度は燃焼により比較的高い ので、ループ中に導かれるガス流の割合により触媒的活性要素へ流入するガス流 の温度上昇が生じる。それにより触媒的活性要素のガス流の流入領域が過度に冷 えることが防止され、またデッドゾーンの発生が防止される。更に再循環の割合 の適当な選択により全面積にわたる触媒的活性要素のほぼ均一な利用が達成でき る。また燃料を含むガス流を触媒の着火温度以上に加熱するために費やさなけれ ばならない燃焼熱の割合が著しく低減される。その結果熱効率の著しい低下を被 ることが無（発生する熱出力の調節範囲を著しく拡大することができる。

従来技術の方法と異なり触媒的活性要素中での熱輸送を考慮することなく、この 発明に基づき初めて方法の運転条件を決定することができる０周囲温度にあり触 媒的活性要素へ流入するガス流の質量流量は、触媒的活性要素の流入側への熱輸 送の量から決まる臨界の大きさ以下にとどめなければならない。この発明に基づ き可能であるように触媒的活性要素へ流入するガス流の予熱が十分に高い場合に は、この限界は一層大きい流量まで場合によっては実際上の利用可能性を超える 量まで移動する。それによりガス流中の燃料・酸素比率が要求される熱出力とは 無関係に一定値に保たれ、熱出力がガス流の質量流量だけを介して調節されるよ うな運転方式が可能となる。触媒的活性要素への流入の際のガス流の温度はルー プを通る再循環に基づき十分に高い値にとどまるので、燃焼反応を完全に安定に 保つことができる。

この発明に基づく方法の有利な実施態様は、例えば約７０％ないし約９０％の割 合までのガス流の主な部分がループ中に導かれるということにより優れている。

従って要求に基づき燃料及び空気（又は酸素を含む別のガス）を供給でき、要求 に基づき例えば圧力制限のためにガスを放出できるような、ガス循環流が主とし て存在する。それによりガス流中の蓄熱の長所を特に触媒的活性要素の十分に高 い運転温度を維持するために完全に利用することができる。過度の熱負荷を回避 するために、ループの熱放出によりガス流の温度を特に触媒的活性要素の着火温 度の範囲の温度に制限して保つことができる。この方法の実施に用いられる設備 がその運転温度に到達したとき、この運転温度を維持するための熱発生は熱放出 を補償しなければならないような範囲内だけで必要であるにすぎない。

この発明に基づ（方法の運転開始は、触媒反応の開始前にループ中に導かれるガ ス流が望ましくは電気的に駆動される加熱装置により、ガス流の温度が触媒的活 性要素の着火温度に到達するまで又は触媒的活性要素が十分に加熱されるまで温 められるように行われるのが有利である０例えば特別な点火バーナ又は点火プラ グのような燃焼の導入のための別の手段は必要でない。

方法の運転開始の場合には、十分な酸素含有量を有するガス流が形成された後に 、循環するガス流中への酸素を含むガスの供給を中断できるので有利である。

燃焼の開始前に燃料の連続的な添加は必要ではない、ガス流に一度少量の燃料を 混合すれば全く十分である。なぜならば触媒的燃焼は燃料と酸素との特定の混合 比に依存しないからである。燃料を混合された酸素を含むガス流は、触媒的活性 要素が熱伝達及び／又は直接予熱により触媒が働く温度に到達するまで、加熱装 置により温められるだけでよい、従ってこの発明に基づ（方法の運転開始はどん な段階でも全く安全である。なぜならば誤点火の危険を伴う燃料の高い濃度が遵 けられるからである。

この発明に基づく方法の特に有利な実施態様は、ガス流中への燃料の供給が常に 少量に保たれ、それにより生じる燃料・ガス混合体が自己、屯火性でない特に爆 発性でないということにより優れている。既に述べたように、触媒的活性要素へ の流入の際のガス流の温度をループ中での再循環により、ガスの流速従って質量 流量とはほぼ無関係に十分に高く保つことができる。従ってガス流の質量流量を ほぼ自由に熱出力を決定する燃料の供給量に適合させることができる。特にガス 流中の燃料及び酸素の混合比を一定に、望ましくは一定に希薄に保つことができ る。従って実際上全く安全な運転が可能である。

ループ中への新しい酸素を含むガスの供給は、触媒的活性要素への到達の際のガ ス流の温度がこの要素の着火温度を下回らないように制限するのが有利である。

この可能性はこの発明に基づく方法に対し常に開かれている。方法が常に希薄な 燃料・空気混合物により実施されるときに、この可能性の長所が当然まず第１に 生きる。

ループ中に導かれるガス流からのガスの放出はこの方法のほかの実施態様にかか わりなく、ループ中のガス圧力が成る限界値を超えたときにだけ放出が行われる ように制御されるのが有利である。高い酸素過剰の際の燃焼により、この方法の 良好な特性とりわけ無炎燃焼の際立った有害物質の少なさが失われることなく、 ガス流の複数回の再循ｆＭが可能である。内圧の増加はガス流の温度上昇により 生じるにすぎず、内圧の増加はガスの放出により対処しなければならない。その 際放出は適当な弁、特に自動的な超過圧力安全弁により行うことができる。場合 によっては圧力調節を純粋な流体技術的手段、例えば十分に小さい流体的断面を 有する分岐管として放出に用いられるガス出口の形で行うことができる。

この発明に基づく方法の特別な用途は暖房のための熱エネルギーの発生である。

特にこの発明は倉庫などのための暖房ブロワのような可搬形または移動形暖房設 備及び自動車用暖房装置に関する。従ってこの発明に基づく方法は、約１０ｋＷ 特に約７ｋＷ以下望ましくは４ｋＷの範囲の最大熱出力を有する熱エネルギーの 発生のために設計される。

この発明に基づく方法はまず第１にガス流中で発生した熱を、ガス流が周囲を流 れるか及び／又は貫流する構成部品、すなわち一つ又は複数の熱交換器及び／又 は一つ又は複数の排気ガス触媒の中へ送り込むために有利に用いられる。

この発明の対象はまた燃料の無炎燃焼によりガス流中に発生した熱を、ガス流が 周囲を流れるか及び／又は貫流する構成部品中へ送り込むための装置であり、こ の装置は下２のものを備える。

ａ）少なくとも一つのループ、燃料を供給する供給装置、ガス入口、ガス出口及 び構成部品を備えガス流を案内するガス案内装置、ｂ）ループ中のガス流を維持 するためにループ中に配置された第１の搬送装置、加熱装置及び第１の触媒的活 性要素。

これらの特徴を備える装置は可搬形又は移動形加熱装置として、例えば自動車の ための駐車時用又は補助の暖房設備として、又は大きいホールを暖房する可搬形 暖房設備として使用するために極めて適している。無炎燃焼による比較的低い運 転温度に基づき、寿命及び負荷能力に関する損害に煩わされる必要なく高価な構 造材料を用いることもできる。

燃料のための供給装置の配置は比較的問題がない。供給装置はガス入口に配置す ることができ、それによりガス流への燃料供給を成る量の新しいガスと共にだけ 行うことができる。従ってループ中に導かれるガス流中で、当然の結果として燃 焼の際に例えば−酸化炭素のような有害物質の発生を招くおそれのある酸素不足 を生じることが少な（とも避けられる。燃料を直接ループ中へ注入するように供 給装置を配置するのが有意義なこともある。こうして新しいガスを供給すること なくガス流を少なくとも一次的にループ中に導くことができ、このことは特に熱 出力が小さい場合に熱漏洩の防止を顧慮すれば特に重要である。その際自明のよ うに適当な監視手段により酸素不足の発生を防止することが必要である。

燃焼熱を送り込もうとする構成部品の配置に対しては同様に複数の可能性が存在 する。すなわちこの構成部品をループの構成部分とし、ガス流中の温度の調節の ために既に述べた装置の中に含めることができる。この構成部品はガス流からあ らゆる場合に熱を取り去る。構成部品がループ中に置かれる限り、ガス流の温度 はガス流が構成部品を貫流し終わったときに触媒的活性要素の着火温度の範囲の 温度レベルにあるように、構成部品を選択することができる。ループ中でのガ電 流の実際上完全な再循環によるこの発明に基づく方法は、それから生じるすべて の利点を伴ってこのようにして実現することができる。しかしループ中への構成 部品の挿入は必ずしも必要でない。ループの残りの構成部分の設計が適当な場合 に構成部品をガス出口に配置することもでき、その際無炎燃焼の安定性の長所が ガス流の部分的な再循還により前記のように保たれる。そのほかには構成部品を ループ中ばかりでなくガス出口の中にも配置することが十分に考えられまた有利 である。成る種の用途の場合にこのことは補助的な利点を結果としてもたらすこ とができる。

別の実施態様に追加できるこの発明に基づ（装置の一実施態様は、無炎燃焼をも たらす第１の触媒的活性要素が加熱装置の構成部分であることにより優れている 。従って装置はほぼ直接に他のものを介しないで加熱可能な第１の触媒的活性要 素を有する。前記方法で加熱装置を用いたガス流の予熱により実施するというこ の方法の始動の場合に、第１の触媒的活性要素が直接温められ従ってその着火温 度に特に速やかに到達する。その場合には無炎燃焼が始まり、ガス流及び装置の 別の構成部分を加熱するための補助エネルギーを供給する。この方法の運転開始 のために必要であって装置の外部で調達すべき熱エネルギーの要求量をこの方法 でかなり低減することができ、このことは特に自動車での考えられる用途を顧慮 すれば重要である。

加熱装置自体は電流を供給可能な熱電線装置により構成されるのが有利である。

１気加熱は簡単かつ清潔な方式であり、従って例えば通常のバーナのような他の 加熱装置より優れている。

装置中へのガスの供給は一般に自動的には行われない。新しいガスのための搬送 手段を設けるべきである。搬送手段はループ中の適当に構成された第１の搬送装 置により与えることができる。他の場合にはループ中へ新しいガスを供給する第 ２の搬送装置をガス入口に配置することができる。

更にこの発明に基づく装置の中に運転監視のためのセンサを設けるのが有利であ る。このために循環するガス流の組成の測定のためのラムダプローブ及び運転温 度の監視のための熱電対が特に有利でありかつ有意義である。

この発明の重要な用途は、触媒的活性要素の加熱特にエンジンの始動前の自動車 の排気ガス系中の排気ガス触媒の加熱である。金属製担体を備える排気ガス触媒 の電気的加熱が知られているが、しかし電気的加熱は電気抵抗に関して最適化さ れた特殊な担体に対してだけ有効に使用可能である。有効な予熱を達成するため に担体に１ｋＷ以上の電力を供給しなければならない。しかしこのような電力の 供給は自動車の電気設備によっては極めて限られた範囲でしか可能でない。更に 通常の構造の金属製担体の電気抵抗は大きさに応じて１００分の数Ωにすぎずこ のことは電気加熱に対して給電線の抵抗損失をかんがみて有利でない。この発明 により清潔かつ安全な燃焼反応からの熱による排気ガス触媒の加熱が可能となり 、その際数ｋＷ以内の熱仕事率が容易に可能となる。もし電気加熱が必要として も、熱を発生する燃焼反応をトリガする第１の触媒要素だけに関係する。しかし この第１の触媒要素は一般に排気ガス触媒より小さいので、小さい電気抵抗の問 題はずっと軽微である。更に第１の触媒要素は脈動する排気ガス流を供給される 排気ガス触媒の熱的及び機械的負荷にさらされない。それに応じて極めて高い負 荷能力に調整する必要はなく、従って電気抵抗を増加するための多くの構造的な 可能性が提供される。

この発明の別の適用範囲は暖房特に自動車の暖房のための熱の供給であり、その 際この発明に基づ（装置では熱吸収に用いられる構成部品のうちの少なくとも一 つが熱交換器である。その際熱交換器はガス流の案内のための流路系ばかりでな く熱媒介流体特に空気又は水の案内のための流路系をも有する。装置の運転の際 に熱媒介流体は外部又は内部の搬送装置により熱交換器を通って搬送され、その 際熱媒介流体が温度上昇し続いて所望の暖房目的に用いられる。

熱媒介流体として空気ばかりでなく水も用いられる。特に自動車暖房の場合には 冷却液系を組み込むことができ、その場合には室内の暖房と同時に使用開始前の エンジンの予熱を行うことができる。

ほかの実施態様は別として熱交換器を備えたこの発明に基づ（装置の特に有利な 実施態様は、熱交換器が燃焼反応をトリガする第１の触媒的活性要素を支持し、 例えばガス流を導（熱交換器の管路系が触媒的に有効な層を支持する壁を有し、 この層に沿ってガス流が流れるように支持する（その隔別の第４の触媒的活性要 素を設けることが可能であるようにすべきである）ことを特徴とする。相応に改 良された装置は燃焼熱のための非常に短い伝達経路を有し、こうして熱伝達は高 い効率並びに特に小さい損失で行われ、装置に対する特別にコンパクトな構造が 得られる。

既に述べたようにこの発明に基づく装置では、熱を吸収する構成部品をループを 形成するガス案内装置中ばかりでなくガス出口中にも配置することができる。

それに相応する特に重要な実施態様はループ及びガス出口に各一つの熱交換器を 配置することにより得られ、その際熱媒介流体を導（管路系と熱交換器とが相互 に這通し、特に直列に接続されているのが有利である。この種の装置はガス出口 から比較的強く冷却された排気ガスを供給し、従って熱に敏感な又は過熱に対し て守るべき環境例えば自動車室内で用いるために特に有利である。

この発明を図示の複数の実施例により詳細に説明する。その際図面はループ中に 導かれるガス流中の燃料の無炎燃焼による熱の発生及び構成部品中へのこの熱の 送り込みのための装置を示す、詳細には、第１図は、自動車の排気ガス触媒を加 熱する装置を、第２図は、燃焼の際に発生した熱を熱交換器を介して導出する装 置を、第３図は、例えば自動車の駐車時暖房又は補助暖房として特に適している 第２図の装置に似た装置を示す。

この発明にとって重要な詳細の説明のためにまず三つのすべての図面を同時に参 照されたい。更に符号１０１−１１７は第１図に関し、符号２０１〜２０９は第 ２図に関し、符号３０１〜３１９は第３図に関することを付言する。すべての場 合においてこの発明に基づく装置は、管路などから成りガス流の案内のために用 いられるガス案内装置１０２．２０２．３０２を有し、その際ガス案内装置１０ ２．２０２．３０２は少なくとも一つのループ１０３，２０３．３０３を有し、 これらのループ中にガス流を循環して導くことができる。ループ１０３．２０３ ．３０３中を循環するガス流には、ガス人口１０４．２０４．３０４を経て酸素 を含む新しいガス特に空気を供給することができる。ガス出口１０５゜２０５． ３０５を通って、循環するガス流から成る割合を放出することができる。ガスの 放出は、例えばガス出口１０５．２０５．３０５がループ１０３．２０３．３０ ３を形成する管装置の平均の流体的断面より著しく小さい流体的断面を備え長く 延びた管として構成されることにより、主として受動的に行うことができるが、 ガスの供給は適当な搬送手段を介して能動的に行わなければならない。ループ１ ０３．２０３．３０３中でのガス流の循環は、第１の搬送装置１０６．２０６． ３０６特にガス案内装置１０２．２０２．３０２のループ１０３．２０３．３０ ３を構成する部分中に配置されたブロワにより行われる。

ガス流への燃料の供給のためにループ１０３．２０３．３０３には、相応の供給 装置１０７，２０７，３０７すなわち適当な燃料供給装置を備えるノズル又はノ ズル装置が設けられている。この発明に基づき燃料の燃焼は無炎の触媒的方法で 行われる。このためにループ１０３．２０３．３０３は触媒的活性要素１０９． ２０９．３０９．特にガス流により貫流され複数の流路を備えるハニカム体を有 し、これらの流路のガス流に向かう壁は触媒材料（白金、ロジウムなど）から成 る層を有する。触媒的活性要素１０９．２０９．３０９中での燃焼は公知のよう に、触媒材料に沿って流れるガス流の温度が触媒の着火温度を超えるときに初め て始まる。それに応じてループ１０３．２０３．３０３中には加熱装置１０８． ２０８．３０８が設けられている。これらの加熱装置１０８，２０８．３０８は 電流を供給可能な加熱装置とすることができるが、しかし用途に応じて通常のバ ーナ又は熱交換器として構成することもできる。最後にそれぞれの図示の装置は 無炎燃焼の際に循環するガス流中に発生した熱を送り込むことができる少なくと も一つの構成部品１０１，２０１，３０１・、３１８を有する。次に用例を図面 の簡単な説明の範囲内で詳細に説明する。

第１図は略示図で、自動車の排気ガス系の排気ガス触媒の加熱装置の範囲内での この発明の用例を示す。排気ガス触媒が構成部品１０１であり、この触媒は燃料 の無炎燃焼により循環するガス流中で発生した熱を供給してこの熱により加処す ることができる。ガス案内装置１０２は排気管片１１３から構成され、排気管片 中には排気ガス触媒１０１が配置され、その際排気ガス流の方向に見て排気管片 １１３が排気ガス触媒１０１の前後にそれぞれ合流口１１４．１１５を有する。

合流口１１４，１１５は迂回管路を介して相互に結合されているので、ループ１ ０２が合流口１１４と１１５の間に存在する排気管片１１３と迂回管路とから構 成される。迂回管路は側合流口１１４．１１５でフラップ弁１１６，１１７によ り閉鎖可能であり、このことは排気ガスの送り込みの際の装置の負荷を顧慮して 迂回管路中に設けられた装置の保護のために有意義である。原理的にはフラップ 弁１１６．１１７は必要でない。フラップ弁はこの発明に基づ（装置の完全な作 用を保証するためよりはむしろ迂回管路中に設けられた装置の保護に役立つ。ガ ス案内装置１０２中にはラムダプローブ１１１及び熱電対１１２が組み込まれて いる０通常の場合に排気ガス触媒１０１には元来ラムダプローブ１１１が付設さ れており、ラムダプローブをこの発明に基づく装置の運転の際にも無炎燃焼の制 御のために用いることが推奨される。また熱電対１１２は排気ガス触媒１０１に 排気ガスを供給する際に排気ガス触媒１０１のための作用制御要素として働くこ とができる。この発明の枠内で熱電対は加熱しようとする排気ガス触媒１０１の 温度の測定のために役立つ。合流口１１４．１１５を相互に結合する迂回管路中 には、前記ように第１の搬送装置１０６、燃料供給装置１０７、加熱装置１０８ 及び第１の触媒的活性要素１０９が設けられている。更にガス入口１０４が迂回 管路へ合流する。ガス出口１０５は図示の実施例では直接大気へ開口する排気ガ ス管路である。ガス入口１０４には更に新しい空気の供給のための第２の搬送装 置１１０が設けられている。更にこの発明の有利な構成の枠内で、加熱装置１０ ８が第１の触媒的活性要素１０９と一体化されている。このことは具体的には例 えば、金属製ハニカム体が触媒的活性層の担体として用いられ、ハニカム体に電 流を流すことができそれにより加熱可能であることにより実現される。このこと は特に良好な選択である。なぜならばそれにより既にこの発明に基づく装置の短 い始動時間の後に触媒反応の開始が保証されるからである。第１の触媒的活性要 素１０９の加熱は更に、循環するガス流の温度がまだ必要な着火温度以下である 間にも、触媒反応を安定化することができるという長所を有する。

燃料のための供給装置１０７が図示の実施例では迂回管路中にガス人口１０４と 加熱装置１０ｇとの間に設けられている。ループ１０３中での供給装置１０７の 位置決めは比較的重要でない。この実施例では勿論供給装置１０７を直接排気管 片１１３中に設けることは避けるべきである。燃料の搬送装置はその利用が当業 者によく知られているので第１図には示されていない。

第２図は、燃焼の際に発生した熱を供給すべき構成部品２０１が、例えば暖房設 備特に自動車のための駐車時暖房又は補助暖房の形の可搬形又は移動形暖房設備 の枠内で利用するために、空気又は水のような熱媒介流体を加熱する熱交換器で あるような装置を示す。特色として第２図には燃料のための供給装置２０７が直 接ループ２０３の中にではなくガス入口２０４に設けられている。この場合には 燃料はループ２０３中で循環するガス流に新しい空気と共にだけ供給することが できる（このために図示されていない搬送装置が必要である）。このことは循環 するガス流中の酸素不足の発生が防止されるという長所を有する。さもないとき は酸素不足の防止は燃焼過程の入念な監視によるときだけ可能である。ガス出口 ２０５は小さい流体的断面を備える比較的長い管路として示されている。管路の 長さによりガスがガス流から自由にガス出口を通って大気中へ流出することが防 止される。しかしながらループ２０３中の圧力上昇は、ガス出口２０５に閉鎖装 置が設けられていないので確実に防止される。自明のように相応の要求の枠内で 、弁などのような閉鎖装置をガス出口２０５に設置することが可能である。

第３図は、燃焼過程で発生した熱の熱媒介流体への伝達のためのこの発明に基づ く装置の別の構成を示し、その際伝達はこの実施例では直列に接続された二つの 熱交換器３０１．３１８で行われる。その際第１の熱交換器３０１は直接にルー プ３０３中に配置され、第２の熱交換器３１８はガス出口３０５に設けられる。

第２の熱交換器３１８の主な作用はガス出口３０５を通って放出される排気ガス の冷却であり、このことは例えば自動車の室内に配置しようとする自動車の駐車 時暖房装置にとって有意義である。特色として例えば熱交換器３０１のガス流に より貫流される流路がその壁土に触媒的に有効な層を有することにより。

第１の熱交換器３０１が成る種の触媒作用を発揮する。場合によっては第１の熱 交換器３０１は第１の触媒的活性要素３０９の作用を完全に引き受けるようにす ることができる。このことは装置のできるだけコンパクトな構成に関して有利で ある。加熱装置３０８は電流により駆動されるのが有利である。ガス出口３０４ が新しいガスの搬送のために必要な第２の搬送装置３１０のそばに大口弁３１９ を有し、この人口弁はループ３０３へ供給される新しいガス量の微調節のために 用いられる。図示の装置は複数の構成可能性の代表例と見なすべきである。

国際調査報告 一一一一一″””””””　ＰＣＴ／ＥＰ　９０１００９６６国際調査報告 ＥＰ　９０００９６６ Ｓ＾　３７Ｂ０７

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．酸素を含むガス流中の燃料の無炎燃焼による熱発生方法において、ａ）ガス 流が少なくとも一つの加熱装置（１０８、２０８、３０８）を通り、少なくとも 一つの燃料供給装置（１０７、２０７、３０７）及び少なくとも一つの第１の触 媒的活性要素（１０９、２０９、３０９）に沿って流れ、ｂ）ガス流が少なくと も部分的にループ（１０３、２０３、３０３）中に導かれ、その際第１の搬送装 置（１０６、２０６、３０６）を通り第１の触媒的活性要素（１０９、２０９、 ３０９）に沿って流れ、ｃ）ループ中ヘ酸素を含むガスが供給され、ループから ガス流の一部が放出される ことを特徴とする熱発生方法。 ２．ガス流の主な部分、特に約７０％ないし約９０％がループ（１０３、２０３ 、３０３）中に導かれることを特徴とする請求の範囲１記載の方法。 ３．方法の運転開始の際に、少なくともガス流の温度が第１の触媒的活性要素（ １０９、２０９、３０９）の着火温度以下である間は、ガス流が加熱装置（１０ ８、２０８、３０８）により加熱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。 ４．ガス流が加熱されている間はガスがループ（１０３、２０３、３０３）中ヘ 供給されないことを特徴とする請求の範囲３記載の方法。 ５．燃料は発生する燃料・ガス混合体がそれ自体で着火不能である範囲内でガス 流に添加混合されることを特徴とする請求の範囲１ないし４の一つに記載の方法 。 ６．第１の触媒的活性要素（１０９、２０９、３０９）ヘの到達の際のガス流の 温度が要素の着火温度以下にならないように、ループ（１０３、２０３、３０３ ）中へガスが供給されることを特徴とする請求の範囲１ないし５の一つに記載の 方法。 ７．ループ（１０３、２０３、３０３）中のガス圧力が限界値を超えるときに、 ガス流の一部がループ（１０３、２０３、３０３）から放出されることを特徴と する請求の範囲１ないし６の一つに記載の方法。 ８．熱の発生が約１０ｋＷ、特に約７ｋＷ、望ましくは約４ｋＷの最大熱出力に より行われることを特徴とする請求の範囲１ないし７の一つに記載の方法。 ９．熱はガス流が周囲を流れるか及び／又は貫流する少なくとも一つの構成部品 （１０１、２０１、３０１、３１８）中ヘ送り込まれることを特徴とする請求の 範囲１ないし８の一つに記載の方法。 １０．ガス流中の燃料の無炎燃焼により発生する熱を、ガス流が周囲を流れるか 及び／又は貫流する構成部品（１０１、２０１、３０１、３１８）中ヘ送り込む 装置において、 ａ）少なくとも一つのループ（１０３、２０３、３０３）、燃料を供給する供給 装置（１０７、２０７、３０７）、ガス入口（１０４、２０４、３０４）、ガス 出口（１０５、２０５、３０５）及び構成部品（１０１、２０１、３０１、３１ ８）を備えガス流を案内するガス案内装置（１０２、２０２、３０２）と、ｂ） ループ（１０３、２０３、３０３）中のガス流を維持するためにループ（１０３ 、２０３、３０３）中に配置された第１の搬送装置（１０６、２０６、３０６） 、加熱装置（１０８、２０８、３０８）及び第１の触媒的活性要素（１０９、２ ０９、３０９）と を備えることを特徴とする熱発生装置。 １１．構成部品（１０１、２０１、３０１）がループ（１０３、２０３、３０３ ）中に配置されていることを特徴とする請求の範囲１０記載の装置。 １２．構成部品（３１８）がガス出口（１０５、２０５、３０５）に配置されて いることを特徴とする請求の範囲１０又は１１記載の装置。 １３．第１の触媒的活性要素（１０９、２０９、３０９）が加熱装置（１０８、 ２０８、３０８）の構成部分であることを特徴とする請求の範囲１０ないし１２ の一つに記載の装置。 １４．加熱装置（１０８、２０８、３０８）が電流を供給される電熱線装置を備 えることを特徴とする請求の範囲１０ないし１３の一つに記載の装置。 １５．ガス入口（１０４、２０４、３０４）がガス旅中へガスを供給する第２の 搬送装置（１１０）を備えることを特徴とする請求の範囲１０ないし１４の一つ に記載の装置。 １６．ループ（１０３、２０３、３０３）中に少なくとも一つのラムダプローブ （１１１）が配置されていることを特徴とする請求の範囲１０ないし１５の一つ に記載の装置。 １７．ループ（１０３、２０３、３０３）中に少なくとも一つの熱電対（１１２ ）が配置されていることを特徴とする請求の範囲１０ないし１６の一つに記載の 装置。 １８．構成部品（１０１、２０１、３０１、３１８）が第２の触媒的活性要素（ １０１）であることを特徴とする請求の範囲１０ないし１７の一つに記載の装置 。 １９．ガス案内装置（１０２、２０２、３０２）が部分的に自動車のための排気 ガス系の構成部分であり、第２の触媒的活性要素（１０１）が排気ガス系の排気 ガス触媒であることを特徴とする請求の範囲１８記載の装置。 ２０．排気ガス触媒がその両側に合流口（１１４、１１５）を有する排気管片（ １１３）中に設けられ、これらの合流口が迂回管路を介して相互に結合され、そ の際ループ（１０３、２０３、３０３）が排気管片（１１３）及び迂回管路によ り構成されていることを特徴とする請求の範囲１９記載の装置。 ２１．合流口（１１４、１１５）のうちの少なくとも一つが制御可能なフラップ 弁（１１６、１１７）などにより閉鎖可能であることを特徴とする請求の範囲２ ０記載の装置。 ２２．構成部品（１０１、２０１、３０１、３１８）が、ガス流により貫流され る少なくとも一つの高温流路及び熱媒介流体により貫流される少なくとも一つの 低温流路を備える熱交換器（３０１、３１８）であることを特徴とする請求の範 囲１０ないし１７の一つに記載の装置。 ２３．熱媒介流体がガス特に空気であることを特徴とする請求の範囲２２記載の 装置。 ２４．低温流路が空気加熱系特に自動車の空気加熱系の一部であることを特徴と する請求の範囲２３記載の装置。 ２５．熱媒介流体が液体特に水であることを特徴とする請求の範囲２２記載の装 置。 ２６．低温流路が自動車の冷却液系の一部であることを特徴とする請求の範囲２ ５記載の装置。 ２７．熱交換器（３０１、３１８）が第１の触媒的活性要素（１０９、２０９、 ３０９）を支持することを特徴とする請求の範囲２２ないし２６の一つに記載の 装置。 ２８．高温流路がガス流に向かう壁を有し、この壁上に触媒的活性層が塗布され ていることを特徴とする請求の範囲２７記載の装置。 ２９．第１の熱交換器（３０１）がループ（１０３、２０３、３０３）中に設け られ、第２の熱交換器（３１８）がガス出口（１０５、２０５、３０５）中に設 けられていることを特徴とする請求の範囲２２ないし２８の一つに記載の装置。 ３０．第１の熱交換器（３０１）の低温流路と第２の熱交換器（３１８）の低温 流路とが連通することを特徴とする請求の範囲２９記載の装置。