(57)【要約】可燃性ガスを２つのバーナ（５，９）へそれぞれ供給する２つのファン（４，１０）を備えるファンアセンブリ。第１および第２のバーナからの流れ部は、共通のマニホルドで合流される。温度センサ（６，１１）が各ファンを通過するガスの温度を検出し、温度センサが燃焼ガスの逆流を検出する場合は、特定のファンの速度を増加させる。【選択図】図１
2005505722.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼ガスをバーナへ供給するためのファンアセンブリであって、
ファンと、
前記ファンを選択的に駆動して使用時に前記ガスを前記バーナへ供給させる制御装置と、
前記ファンを通過する前記ガスの温度を監視するように位置決めされるとともに、前記制御装置へ結合される温度センサと、
前記ファンへの流路を持つ追加熱源と
を備え、
前記追加熱源によって前記ファンを通過する前記ガスの温度に関するパラメータが閾値を超えるのを前記温度センサが検出するのに応答して、前記ファンの速度を増加させるよう前記制御装置が構成されている、ファンアセンブリ。
【請求項２】
前記パラメータが温度の上昇率である、請求項１に記載のファンアセンブリ。
【請求項３】
前記パラメータが温度である、請求項１に記載のファンアセンブリ。
【請求項４】
前記制御装置が前記ファンを静止状態から起動するよう構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のファンアセンブリ。
【請求項５】
前記温度センサが閾値を超える温度を検出するのに応答して、前記温度の上昇率とは無関係に、前記ファンの速度を増加させるよう前記制御装置が構成されている、請求項２に記載のファンアセンブリ。
【請求項６】
前記追加熱源が第２ファンおよびバーナアセンブリである、請求項１〜５のいずれか１項に記載のファンアセンブリ。
【請求項７】
ファンを制御して燃焼ガスをバーナへ供給する方法であって、
前記ファンを通過するガスの温度を検出するステップと、
追加熱源から前記ファンへ熱が伝導され、検出された前記ファンを通過する前記ガスの温度に関するパラメータが閾値を超えると、前記ファンの速度を増加させるステップと
を含む、方法。
【請求項８】
前記パラメータが温度の上昇率である、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記パラメータが温度である、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記ファンの速度を増加させるステップが前記ファンを静止状態から起動するステップを含む、請求項７〜９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
更に、前記温度が閾値を超えている場合、前記温度の上昇率とは無関係に、前記ファンの速度を増加させるステップを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記追加熱源が第２ファンおよびバーナアセンブリである、請求項７〜１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
スターリングエンジンアセンブリであって、
第１のバーナによって加熱されるスターリングエンジンと、
可燃性ガスを前記第１のバーナへ供給するための第１のファンと、
第２のバーナによって加熱される補助ヒータと、
可燃性ガスを前記第２のバーナへ供給するための第２のファンと
を備え、
前記第１および第２のバーナからの各流路は、共通のマニホルドで合流されており、
各ファンを通過する前記ガスの温度を検出するための温度センサと、前記ガスの温度に関するパラメータが閾値を超えていると各温度センサが検出する場合、ファンの速度を増加させる制御装置とを更に備える、スターリングエンジンアセンブリ。
【請求項１４】
前記パラメータが温度の上昇率である、請求項１３に記載のアセンブリ。
【請求項１５】
前記パラメータが温度である、請求項１３に記載のアセンブリ。
【請求項１６】
前記制御装置が前記ファンを静止状態から起動するよう構成されている、請求項１３〜１５のいずれか１項に記載のアセンブリ。
【請求項１７】
前記共通のマニホルドが熱交換器である、請求項１３〜１６のいずれか１項に記載のアセンブリ。
【請求項１８】
前記温度センサがより高い閾値を超える温度を検出するのに応答して、前記温度の上昇率とは無関係に、前記ファンの速度を増加させるよう前記制御装置が構成されている、請求項１４に記載のアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファンアセンブリおよびファンを制御する方法に関する。
【０００２】
本発明は、スターリングエンジンを組み込む屋内熱電併給システムにおいて特定の用途を有する。
【背景技術】
【０００３】
かかるシステムでは、スターリングエンジンが第１バーナによって加熱されるとともに、交流発電機に接続されて、電気を生成する。他の方法では空費されるであろうエンジンで発生する熱は、屋内の温水および集中暖房システムへと供給される水を加熱するのに使用され、それ故、ＤＣＨＰシステムの価値ある産物となっている。そのユニットでは、スターリングエンジン／交流発電機が略１ｋＷの電力を生成するサイズに設定された場合に、最も好ましい経済性が達成されることを示している。しかしながら、このレベルでは略５ｋＷの熱が発生されるであろうが、それは、２０ｋＷを超える場合もある典型的な屋内熱負荷を大幅に下回っている。ＤＣＨＰユニットが屋内ボイラの現時点での仕様と匹敵できるように必要な不足分の熱を供給するため、補助ガスバーナおよび熱交換器が装置に含まれている。変動する屋内の熱負荷および電気負荷の条件を満足するために、２つのバーナを変調し、およびそれらのいずれかの電源を随時切ることができるようになっている。バーナからの排気は、共通のマニホルドで合流させる。それ故、作動中のバーナからの燃焼生成物が、休止中のバーナへと逆流する可能性がある。かかる高熱ガスは、良くても、低温の構成部品に熱衝撃を与え、摩耗、損傷および潜在的な壊損を引き起こすだろう。最悪の場合には、かかる逆流が爆発性状態を生じる可能性もある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この問題を回避するために、２つのバーナに対する各ファンを常時動作させ続けることもできる。しかしながら、これを行うのに必要な電力は、ユニット全体の効率を低下させるであろう。代替として、ファンを通過するガス流を監視し、そのガス流方向における変化を発生後直ちに検出することもできる。これを行う従来の方法は、流路に沿った２点間の圧力における変化を測定することである。しかしながら、これを行うのに必要な設備は比較的高価で、かつ既に手狭な環境の貴重なスペースを占有してしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１態様によれば、燃焼ガスをバーナへ供給するためのファンアセンブリは、ファンと、ファンを選択的に駆動して使用時にガスをバーナへ供給させる制御装置と、ファンを通過するガスの温度を監視するように位置決めされるとともに、制御装置へ結合される温度センサと、ファンへの流路を持つ追加熱源とを備え、追加熱源によってファンを通過するガスの温度に関するパラメータが閾値を超えるのを温度センサが検出するのに応答して、ファンの速度を増加させるよう制御装置が構成されている。
【０００６】
差圧検出器ではなく温度センサを使用することによって、センサ編成を大幅に安価かつコンパクトなものにできる。
【０００７】
１つの選択肢として、ガスの温度をパラメータとして使用してもよい。ファンを通過して逆流する燃焼ガスには、ファンを通過するガスの温度の急激な上昇率が特有である。それ故、ガスの温度の上昇率をパラメータとして使用するとより信頼性が高い。
【０００８】
ファンが低速駆動時に逆流が検出される場合、制御装置はファンの速度を増加させるだろう。しかしながら、通常時であれば、速度の増加は停止状態からの起動の形態となろう。
【０００９】
状況によっては、隣接する構成部品のケーシングを介する伝導による作動中のバーナからの加熱が不可避であるため、動作していないバーナの吸気の温度が上昇することがある。この加熱作用は緩やかなものであるため、衝撃加熱作用はなく、また、混合気の早期点火の危険を招くほどの高温を引き起こすべきものでもない。結果として唯一起こり得るのは、バーナそのものの内部よりもバーナへの吸気の温度が幾分高くなることであろう。通常運転状態では、逆流は、バーナ内温度を超える吸気温度の上昇によって検出できるが、このような緩やかな加熱作用が発生する場合は、明らかに成り立つとは限らない。従って、このような状況では、ファンの速度を増加させる必要はない。しかしながら、緩やかな加熱作用でもそれが過度となる場合は、ファンを起動して停止中のバーナを冷却するべきである。従って、温度センサが閾値を超える温度を検出するのに応答して、温度の上昇率とは無関係に、ファンの速度を増加させるよう制御装置が構成されているのが好ましい。この編成により、緩やかな加熱効果が過度とならない限りは、このような加熱効果によってファンが起動されることはない。
【００１０】
本発明の第２態様によれば、ファンを制御して燃焼ガスをバーナへ供給する方法は、ファンを通過するガスの温度を検出するステップと、追加熱源からファンへ熱が伝導され、検出されたファンを通過するガスの温度に関するパラメータが閾値を超えると、ファンの速度を増加させるステップとを含む。
【００１１】
本発明は、ファンがバーナへ燃焼ガスを供給するいかなる状況へも適用できる。しかしながら、本発明は上述のように、屋内熱電設備との併用を特に意図するものである。
【００１２】
従って、本発明の第３態様によれば、スターリングエンジンアセンブリは、第１のバーナによって加熱されるスターリングエンジンと、可燃性ガスを第１のバーナへ供給するための第１のファンと、第２のバーナによって加熱される補助ヒータと、可燃性ガスを第２のバーナへ供給するための第２のファンとを備えるものであり、第１および第２のバーナからの各流路が、共通のマニホルドで合流されており、更に、各ファンを通過するガスの温度を検出するための温度センサと、ガスの温度に関するパラメータが閾値を超えていると各温度センサが検出する場合、ファンの速度を増加させる制御装置とを備えている。
【００１３】
共通のマニホルドは、補助ヒータを形成する熱交換器であるのが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して、本発明によるファンアセンブリおよびスターリングエンジンアセンブリの実施形態を説明する。
【００１５】
本装置は、先の同時係属出願ＧＢ００２００１２．１号明細書において本出願人が開示する一連のフィンをヘッドに設けたスターリングエンジン１を備える。可燃性ガスは、ダクト３に沿って提供され、第１バーナ５を介して第１ファン４により推進される。第１温度検出器６は、ファン４の下流直近に設けられ、この地点におけるガスの温度を検出する。排気マニホルド７は、エンジンのヘッドから温水器８へと通じている。
【００１６】
温水器８は、従来構造の第２バーナ９によって主に加熱される。このバーナ９は、第２ファン１０によって可燃性ガスを提供される。第１温度検出器６と同様の第２温度検出器１１は、第２ファン１０の下流直近に設けられている。フィン１３を持つコイル管１２は、熱交換器８を通って延在し、水流を伝えている。この水は、第２バーナ９からの熱を主に受けるが、排気管７からの排気ガスからも熱を受ける。これら２つのガス流動は、熱交換器８において合流され、共通の排気マニホルド１４を介して排出される。
【００１７】
設置施設の熱負荷に応じて、ファン４、１０のいずれかをアイドル状態にしてもよい。第２ファン１０がアイドル状態の場合は、熱交換器８へ流入する第１バーナ５からの排気ガスが第２ファン１０を通って逆流する可能性がある。あるいは、第１ファン４がアイドル状態の場合は、第２バーナ９からの排気ガスが第１ファン４を通って逆流する可能性がある。
【００１８】
排気ガスは、通常各ファンによりそれぞれのバーナへと送られる吸気ガスよりも相当熱くなる。従って、いずれの排気の逆流も、第１温度センサ６または第２温度センサ１１のいずれかで、温度増加として検出できる。
【００１９】
図２は、休止中のファンの温度センサ６、１１のいずれかによって検出される温度対時間のグラフである。このグラフは、休止中のファンをいつオンにすべきかを制御装置（図示せず）がどのように算出するかを示している。温度の上昇率が閾値（δＴｔｈｒｅｓｈ）を超えていることを温度センサが検出すると、絶対温度とは関係なく、ファンが起動される。この領域を領域Ａとしてグラフ上に示す。温度の上昇率がδＴｔｈｒｅｓｈを下回り、かつ温度が閾値温度Ｔｃｏｏｌを下回る場合、ファンは起動されない。これをグラフにおいて領域Ｂで示す。しかし、温度がＴｃｏｏｌを超えるまで上昇すると、温度の上昇率とは関係なく、ファンが起動される。これをグラフ上に領域Ｃで示す。
【００２０】
バーナからファンを通過して逆流が発生する場合、温度は急速に上昇し（領域Ａ）、ファンが起動される。ファンが休止中のバーナのケーシングを介する伝導によって加熱されていると、加熱速度は遅く（領域Ｂ）、温度が過度にならなければファンはオンにならない（領域Ｃ）。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】スターリングエンジンアセンブリの略断面図である。
【図２】本発明の基礎となる原理を示す温度対時間のグラフである。
【国際公開パンフレット】
2005505722.tif 000003
2005505722.tif 000004
2005505722.tif 000005
2005505722.tif 000006
2005505722.tif 000007
2005505722.tif 000008
2005505722.tif 000009
2005505722.tif 000010
2005505722.tif 000011
2005505722.tif 000012
2005505722.tif 000013
2005505722.tif 000014
2005505722.tif 000015
【国際調査報告】
2005505722.tif 000016
2005505722.tif 000017
2005505722.tif 000018