燃气加热装置

本发明涉及一个具有权利要求1前序部分所述特征的燃气加热装 置。

上述类型的燃气加热装置是已公知的。它们具有一个由气态的能 量载体提供的热力源。作为气态的能量载体例如可以应用天然气、或 液化燃气等。这种热力源具有一个燃烧器，通过它，燃气被燃烧。由 此产生的热力能被输送到一个热交换器，借助它，一种介质，例如水 或空气被加热。这种燃气加热装置，通常作为热水加热装置用于产生 生活、工业热水或者作为组合加热装置用于产生一个房屋的热量供给 (热水，取暖供热)，它们具有电动的辅助装置。这些辅助装置，如 燃烧器点火装置，电磁阀，控制电子器件，循环泵等等，都是用于燃 气加热装置的驱动运行，监测和控制或调节的，并且在以后总体被称 为辅助装置。

为了满足这种辅助装置的电能需求，已经公知的是，该燃气加热 装置即可以连接在供能电网上，或者也可以装备一个可更换的和/或 可再充电的电储能器。此外，也公知的是应用热电转换装置，下面称 之为热-电-发生器，其在燃气加热装置内部与一个热源和一个冷却 源相连接。由于在此种情况下于热-电-发生器上形成的温度差，就 可产生一个电压，其可用于驱动所述的辅助装置。

在应用热-电-发生器时，为了其有效的利用，在热源和冷却源 之间有一个大的温度差是所希望的，因为，这个大温度差对于通过热 -电-发生器制备必需的电功率来说具有积极的影响。在燃气加热装 置中，热力源的废气热流就可提供作为用于热-电-发生器的热源。 但是，由此产生的缺点是，在废气中达到的温度可超过热-电-发生 器之热源的最大允许温度。另一方面，在燃气加热装置启动之后，该 热-电-发生器的热源应该尽可能迅速地置于一个必需的运行温度 上，以便使热力惯性减小到一个最小值上，因为，这种热惯性会影响 处于燃气加热装置启动和通过该热-电-发生器制备必要的电功率之 间的时间期限。

具有权利要求1所列特征内容的本发明燃气加热装置的优点是， 在燃气加热装置中提供的最大温度也可用于控制该热-电-发生器， 同时这个热-电-发生器不会被加热到超过其最大允许的运行温度。 因为该热-电-发生器与热力源是通过一个可控的热载体相连接的， 为该热-电-发生器提供的热量可以适应燃气加热装置的运行条件。 这样，特别在燃气加热装置启动时就可以使热-电-发生器的热源很 迅速地置于其运行温度上。另外，可以通过可控的热载体，使该燃气 加热装置的功率波动得到补偿，同时，不会对由热-电-发生器制备 必需的电功率产生重要的影响。

本发明有利的结构变型方案可由从属权利要求中限定的特征方案 获得。

下面，借助附图中的实施例对本发明作详细解释。其中：

图1是一个热-电-发生器之第一实施例配置示意图；

图2和图3是图1之配置的俯视示意图；

图4是一个热-电-发生器之第二实施例配置示意图；和

图5至7是一个热-电-发生器之另一实施例配置示意图；

在图1中以侧视图示意表明一个燃气加热装置(Gastherme)10， 其中仅描述了用于解释本发明的基本部件，因为，燃气加热装置的结 构和性能是一般公知的。该燃气加热装置10具有一个在燃烧室12中 安置的燃烧器14，它与一个气体输送管道相连接。该燃烧器14安置 在燃烧室12的下边端部处，因此，在点燃的燃烧器14情况下，由在 此处表示的燃烧火焰16发出的热废气因为其热力学机理而向上方升 流。这种热废气的排放热流则被导送通过一个未描绘的热交换器，由 该热流通过一个管道18将流动的水加热。此外，该管道18例如是从 一个冷水入口20开始以螺旋形围绕该热交换器安置的，并在图1中 未描述的热水出口结束。

该燃气加热装置10具有一个热-电-发生器22，其具有热力的 连接触点24和26以及未描述的电连接触点。该热力连接触点26与 一个燃气加热装置10的散热件连接。因此，该热力连接触点26例如 与在冷水入口20附近的管道18导热地接触。因此，管道18形成了 该热-电-发生器22的散热件。

该热-电-发生器22的热力连接触点24通过一个热载体28与 一个燃气加热装置10的热源相连接，热载体28由一种良好导热材料 制成。作为热源的是由燃烧器14发出的热废气，亦即，燃气加热装 置10的热力源。对此，该热载体28例如被构造成杆状，并伸入到燃 烧室12中，为的是，使由燃烧火焰16产生的热废气经过该热载体28。 与该热载体28对应设有一个热传导装置30，它是围绕一个固定点32 水平可摆动安置的。该热传导装置30可以例如由一个板件构成，其 通过一个双金属件34与热-电-发生器22的热力连接触点24相连 接。

在图1中表示的结构配置可完成下面的，借助图2和3表示的功 能。在图2和图3中以俯视示意图分别描绘了热力连接触点24，热 载体28，热传导装置30以及双金属件34。在这个描绘图中，为了简 明起见，其余的在图1中已述的部件被省去了。

在图2中表明了该热传导装置30的原始位置。这个原始位置例 如是在燃气加热装置10关闭时给出的。在燃烧器14点燃以后，燃烧 火焰16的热废气则向上升流并因此将热载体28加热。由于该废气相 对较高的温度，(其可达1000℃)通过热载体28的热传导，使热力 连接触点24被加热至其运行温度Tx。通过使热废气经由热载体28 直接向热力连接触点24进行热传递，这个运行温度Tx可很快地被达 到，因此，该热-电-发生器22的热惯性是很小的。

因为该热-电-发生器22的热力连接触点26同时与管道18为 热传导连接，该管道18在燃气加热装置10的接通运行状态时被冷水 所流过，所以在热力连接触点24和26之间并在相对短的时间内产生 一个足够大的温度差，这个温度差对于通过该热-电-发生器22在 此短的时间期限内提供一个必需的电功率来说是足够的了。

在燃气加热装置10之继续运行时，该电连接触点24则通过一个 借助热载体28实现的热传导被加热，并且可被加热超过它的最大允 许的运行温度Tmax。为了防止这一点，该热力连接触点24的瞬时运 行温度Tx则通过双金属件34被截取并被转换成与双金属片34连接 的热传导装置30之围绕固定点32的摆动运动。随着运行温度Tx的 升高，该热传导装置30则围绕固定点32在热载体28的下方水平地 回转，因此，燃烧火焰16与热载体28的直接接触作用，换句话说， 由火焰16发出的热废气与热载体28的直接接触作用就减至最小。因 此，在俯视图中看到的热载体28与燃烧器14或与其燃烧火焰16的 覆盖度则随着升高的运行Tx而减小。依此，实现一个对从燃烧火焰 16或从其发出的热废气到热载体28的热输送之节流作用，这样，也 就实现了一个向热力连接触点24节流的热输送。因此，通过这种可 摆动的热传导装置30，就可根据该热-电-发生器22之热力连接触 点24的运行温度Tx实现一个对热载体28的控制作用，其中，这个 热传导装置30总会允许一个大的较多或少的废气热流到达该热载体 28上。

在按规定应用燃气加热装置10的时候，特别在带有功率调节器 的加热装置情况下，可以考虑燃烧器14一个可改变的热功率，并因 此考虑由此发出的热废气流的一个可改变的热功率。如果燃烧器14 的热功率减小时，则会产生废气热流的下降并因此一个较小的向热载 体28的热排放，所以，该热力连接触点24的运行温度Tx也下降。 由此，该与连接触点24连接的双金属片34被冷却，并且该热传导装 置30会朝其原始位置的方向回转，这样，如在俯视图中看出的，热 载体28与燃烧器14的覆盖度又会增大亦即用相应较大的表面积承受 废气热流。因此，基于这个较大的表面积和较小的废气热流温度，通 过热载体28的热传导作用又可以被维持。而这个热传导作用对于保 持连接触点24之最佳的运行温度Tx是必需的。这样，根据燃烧器14 的热功率并通过热力连接触点24的运行温度Tx就可实现一个对热载 体28的控制。

在图4中表明了另一个可控热载体28之结构配置的实施例变型。 那些和在前述附图中相同的构件，尽管有部分变异的结构，但为了更 好的理解，都标有相同的编号并不再解释。

在图4中表示的实施例情况下，该热载体28本身被构造为双金 属件36并可绕固定点32在垂直方向上摆动地安置。在原始状态，亦 即在燃气加热装置10关闭时，该热载体28处于其在图4中水平位置 表示的原始位置上。依此，该热载体28处在相对靠近燃烧器14的位 置。在燃气加热装置10接通运行时，该热载体28直接承受到废气热 流的加热，因此，该热载体28实现一个相对快速的加热作用；并且， 这个热载体28由于在该热载体28和热力连接触点24之间较大的温 度梯度就会在相对短的时间内将连接触点24带至其运行温度Tx上。 随着升高的运行温度Tx，设置为双金属片36的热载体28就会围绕 固定点32向上摆动，因此，相对于燃烧器14的间距就被扩大。这样， 热载体28被安置在燃烧室12内的一个区域中，其中，该废气热流的 温度是减小的，为的是，在热载体28和热力连接触点24之间的热梯 度被减小，这样，向连接触点24的热输送也减小。依此，同样可确 保，该热力连接触点24不会被加热超过该热-电-发生器22之最大 的运行温度Tmax。

该热力连接触点26又以热传导方式与在冷水进口20附近的管道 18相连接。一个通过管道18流动的介质，特别是水就通过一个热交 换器38被加热并从一个热水出口40作为生活、工业热水排出。

按照另一个未描述的实施例，这个在图4中表示的，设置为双金 属片36的热载体28可以不是一个垂直的摆动运动而是设置为一个围 绕固定点32的水平摆动运动，这样，这个热载体可从燃烧器14的废 气热流中移出，并因此，排除了一个对热-电-发生器22不允许的 加热作用。

总之，用相对简单的措施就能实现将热力连接触点24快速加热 到一个运行温度Tx上，而这个运行温度Tx还被保持在热-电-发 生器22的一个最大允许的运行温度Tmax之下方。按照这种双金属 片34或36的结构配置或安排设置，就可依据运行温度Tx或者说燃 烧器14的热功率实现一个对热载体28的控制作用。这种结构配置的 热力惯性也是很小的，因为，热载体28的质量是很小的，并且这个 热载体通过其可控制性而可以承受一个和燃气加热装置10的运行状 态或者说与热-电-发生器22的运行状态相适应的温度、因此，在 热-电-发生器的热源和该热力连接触点24之间的热梯度也可以最 佳地被调节，所以，就可获得一个快速的到达运行Tx的加热作用。

在图5中，表明了另一个实施例变型，其中，对于相同的构件也 设有相同的编号。此处，该热力连接触点24通过一个热载体42与位 于热水出口40附近的管道18相联接，该热载体42构成一个热交换 器44。该热载体42在燃烧室12内部承受燃烧器14的废气热流加热。 通过使热载体42耦合连接在热力连接触点24上并通过热交换器44 耦合连接在管道18上，就可使通过废气热流接收的热量不仅可传输 到热力连接触点24上而且可传输到管道18上。这种由废气热流所放 出的热量是取决于燃烧器14的运行工况的。这个燃烧器14则又通过 流经管道18的流量而加以决定，亦即，流量越大，燃烧器14的热功 率越高。通过改变燃烧器14的热功率，废气热流的温度也就变化， 因此，排放到热载体上的热量也就改变。通过热交换器44将热载体 42耦合连接到管道18上，就可确保，热-电-发生器22的最大运 行温度Tmax不会被超过。如果由废气热流排放到热载体42上的热 量超过了对于连接触点24所允许的最高值，则多余的热量通过热交 换器14自动地传输到管道18去。此处，该热载体42是依据燃气加 热装置10的结构情况如此安置的，即，在燃气加热装置10为最大功 率时也不可能发生一个对热-电-发生器22之最大运行温度Tmax 的超越；并且在该燃气加热装置10之最小热功率时还可达到热-电 -发生器22之必需的运行温度Tx。

在图6和图7中表明了具有被控制的热载体28的燃气加热装置10 另外实施例变型方案。其结构和作用方式是与已经在图1中描述的燃 气加热装置10相类似的，因此，相关的内容请参阅已述的说明书。

代替(图1)中的热传导装置30，该热载体28设有一个散热装 置46。该散热装置46用一热导板48构成，它一方面与热载体28相 接触，另一方面与散热件接触。该热导板48可以例如与热载体28为 一体式结构或者借助适当的措施以热传导方式固定到这个热载体28 上。该热导板48连接在热载体28的一位置上，在从燃烧器14的热 流方向上观看时该位置处于热力连接触点24之后边。该散热件，按 照图6表明的实施例，是由一个燃烧室12的壳体50构成的，与其以 热传导方式连接着热导板48。按照图7表明的实施例变型，该散热 件由管道18构成，该管道被一种要加热的介质或一种燃烧室12冷却 用的介质所流过。

在图6和7表明的燃气加热装置10之运行期间，该热载体28通 过燃烧火焰16或由其发出的热废气而被很快地加热。因为，热载体 28是由较小质量的良好热导体材料制成的，故热-电-发生器22的 热力连接触点24在相对短的时间内被加热到其运行温度Tx上。如果 运行温度Tx达到该热-电-发生器22之最大的运行温度Tmax时， 则通过散热装置46实现一个多余热量的排放。因为在热力连接触点 24之区域内的热载体28和在图1中为壳体50和在图2中为管道18 的散热件之间，存在一个温度差，故通过热导板48实现一个使热载 体28散热的作用。

该热载体28通过燃烧器14并通过在热力连接触点24和燃烧火 焰16或热废气之间的温度差获得一个热吸收和一个向热-电-发生 器排放热形式的热排出以及一个通过热导板48的热散发。通过选择 热载体28和热导板48的几何结构，特别是通过热载体28之适当的 热导横截面，或者说热导板48之热导横截面就可以如此地设置热力 连接触点24上的温度范围，即在燃气加热装置10之开始时，该热力 连接触点24很迅速地到达其运行温度Tx并在该燃气加热装置之持续 运行时，该热-电-发生器22的最大运行温度Tmax不会被超过。 通过配置这种热导途径和热导横截面就可以实现，在热力连接触点24 上，通过热载体28导入的热量相等于通过热-电-发生器22和热导 板48所排出的热量。其中，通过热导板48的热散出作用只有当热- 电-发生器22达到其运行温度Tx时或者说该运行温度Tx接近最大 的运行温度Tmax时才起作用。如已经在另外的实施例变型中描述的 那样，此处也可确保一个快速地达到运行温度Tx并且可防止一个对 最大运行温度Tmax的超越。