(57)【要約】【課題】モニタリング装置のセンサユニットのメンテナンス及び／又は交換のインターバルを大きな費用をかけずに監視する。【解決手段】本発明は、少なくとも１つの、特に可燃性ガスを検出するように設けられたセンサユニット（１２）を備えた、モニタリング装置、特に加熱システムモニタリング装置に基づく。モニタリング装置が、センサユニット（１２）の少なくとも１つの寿命特性を捕捉するように設けられたタイムキーピングユニット（１４）を有することが提案される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの特に可燃性ガスを検出するように設けられたセンサユニットを備える、モニタリング装置、特に加熱システムモニタリング装置において、前記センサユニットの少なくとも１つの寿命特性を捕捉するようにタイムキーピングユニットが設けられていることを特徴とする、モニタリング装置。
【請求項２】
前記タイムキーピングユニットは、取外し不能に前記センサユニットに結合されている、請求項１記載のモニタリング装置。
【請求項３】
前記タイムキーピングユニットは、少なくとも１つの寿命限界値を超えたときに少なくとも１つの信号を出力するように設けられている、請求項１又は２記載のモニタリング装置。
【請求項４】
前記タイムキーピングユニットは、少なくとも１つの寿命限界値を超えたときに前記センサユニットの出力信号を修正するように設けられている、請求項３記載のモニタリング装置。
【請求項５】
前記タイムキーピングユニットは、少なくとも１つの寿命特性を少なくとも一時的に記憶するように設けられたメモリユニットを有する、請求項１から４までのいずれか１項記載のモニタリング装置。
【請求項６】
少なくとも１つの可燃性ガスによって作動させられるように設けられた熱発生ユニットと、前記可燃性ガスの供給を制御及び／又は調整するように設けられた制御及び／又は調整ユニットと、請求項１から５までのいずれか１項記載のモニタリング装置と、を備えることを特徴とする、加熱システム。
【請求項７】
前記モニタリング装置は、少なくとも１つの寿命限界値を超えたときに少なくとも１つの信号を前記制御及び／又は調整ユニットへ出力するように設けられている、請求項６記載の加熱システム。
【請求項８】
前記制御及び／又は調整ユニットは、前記モニタリング装置の少なくとも１つの信号を受け取ると、前記可燃性ガスの供給を中断するように設けられている、請求項７記載の加熱システム。
【請求項９】
少なくとも１つの可燃性ガスによって作動させられるように設けられた前記熱発生ユニットと、前記少なくとも１つの可燃性ガスの供給を制御及び／又は調整するように設けられた前記制御及び／又は調整ユニットと、前記少なくとも１つの可燃性ガスを検出するように設けられたセンサユニットを含む前記モニタリング装置とを備え、前記センサユニットの少なくとも１つの寿命特性を捕捉することを特徴とする、請求項６から８までのいずれか１項記載の加熱システムを作動させる方法。
【請求項１０】
少なくとも１つの寿命限界値を超えたときに前記モニタリング装置から前記制御及び／又は調整ユニットへ少なくとも１つの信号を出力する、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記制御及び／又は調整ユニットが前記モニタリング装置の少なくとも１つの信号を受け取ると、前記可燃性ガスの供給を中断する、請求項１０記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部に記載のモニタリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
加熱システム内の可燃性ガスを検出するように設けられたセンサユニットを備えるモニタリング装置が既に公知である。特に、センサユニットは、老朽化及び／又は内部エネルギ源、例えばバッテリの容量により、寿命が制限されている。モニタリング装置の故障を回避し、加熱システムの安全な作動を確保するため、メンテナンス及び／又は交換のインターバルを観測する必要がある。これらのインターバルは大きな費用をかけて監視されなければならず、メンテナンス及び／又は交換のインターバルの観測の制御は不可能である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明は、少なくとも１つの特に可燃性ガスを検出するように設けられたセンサユニットを備えた、モニタリング装置、特に加熱システムモニタリング装置に基づく。
【０００４】
モニタリング装置が、センサユニットの少なくとも１つの寿命特性を捕捉するように設けられたタイムキーピングユニットを有することが提案される。
【０００５】
“モニタリング装置”とは、この文脈において、特に建物及び／又は加熱システムの設置部屋内の特に可燃性ガス及び／又は特に可燃性ガス混合物の存在及び／又は好適には濃度を捕捉及び／又は測定するように設けられた装置であると理解される。“センサユニット”とは、この文脈において、質に関して及び／又は量に関する測定としてその周囲環境の特に物理的及び／又は化学的特性及び／又は材料組成を捕捉するように設けられたユニットを意味する。特に、センサユニットは、少なくとも１つの触媒実熱量センサ及び／又は少なくとも１つの赤外線センサを含むことができる。“設けられている”とは、特に具体的にプログラム、設計及び／又は装備されていることを意味する。対象物がある機能のために設けられているとは、特にその対象物が少なくとも１つの適用状態及び／又は作動状態においてこのある機能を満たしかつ実行することと理解される。“タイムキーピングユニット”とは、この文脈において、特に例えば外部クロック信号によって特に直接的及び／又は間接的に少なくとも１つの時間的インターバルを捕捉するように設けられたユニットを意味する。“寿命特性”とは、この文脈において、センサユニットの特に有効寿命に関する少なくとも１つの情報を含む特性を意味する。タイムキーピングユニットによるタイムキーピングの開始は、特にモニタリング装置の製造直後及び／又は製造中に、及び／又はモニタリング装置への最初の電気エネルギの供給、及び／又は特に加熱システム内及び／又は加熱システムにおけるモニタリング装置の据付によって、行うことができる。
【０００６】
このような実施によって、有利な作動的特徴、特により高い作動安全性を有するモニタリング装置を提供することができる。特に、センサユニットの有効寿命は、有利には単純及び／又は確実な方法においてタイムキーピングユニットによって捕捉又は決定することができる。
【０００７】
タイムキーピングユニットが取外し不能にセンサユニットに結合されていることがさらに提案される。タイムキーピングユニットが“取外し不能に”センサユニットに結合されているとは、特に、タイムキーピングユニットが、損傷を受ける又は破壊される方法でしかセンサユニットから分離することができないことと理解されたい。特に、タイムキーピングユニットは、センサユニットと一体を成すように実現することができる。“一体を成す”とは、特に、少なくとも材料によって結合される、例えばはんだ付け法、接着剤接合法、射出成形法及び／又は当業者によって好適であると見なされる別の方法によって結合されることを意味する、及び／又は有利には一体を成すように、例えば集積回路において形成されることを意味する。この場合、有利には、タイムキーピングユニットがセンサユニットから分離される及び／又は交換されることを回避することができる。これにより、センサユニットの寿命モニタリングの操作が回避可能である。
【０００８】
さらに、少なくとも１つの寿命限界値を超えたときに少なくとも１つの信号を出力するようにタイムキーピングユニットが設けられることが提案される。“寿命限界値”とは、この文脈において、特にセンサユニットの最大寿命の終了及び／又はセンサユニットのメンテナンス及び／又は交換のインターバルの終了に相当する限界値であると理解される。少なくとも１つの寿命限界値を特にタイムキーピングユニットのメモリに記憶することができる。特に、モニタリング装置の作動中、少なくとも１つの寿命特性と、少なくとも１つの寿命限界値との間で、特に連続的な較正が行われてよい。“信号”とは、この文脈において、モニタリング装置の使用者及び／又は好適にはモニタリング装置と接続された制御及び調整ユニットに少なくとも１つの寿命限界値の超過を知らせるように設けられた特に光学的及び／又は音響的及び／又は好適にはデジタル式又はアナログ式の電気信号を意味する。特に、電気信号の場合、少なくとも１つの信号の伝送は、センサユニットの少なくとも１つの信号及び／又は出力信号を特に伝送することができる別個の信号ライン又はバスラインによって行われてよく、その結果、センサユニットの最大寿命の超過及び／又はメンテナンス及び／又は交換のインターバルの終了を知らせることができる。
【０００９】
少なくとも１つの寿命限界値を超えたときにセンサユニットの出力信号を修正するようにタイムキーピングユニットが設けられていることがさらに提案される。センサユニットの出力信号の修正は、特にセンサユニットの出力信号ラインにおける電子的又は機械的スイッチを開くことによって及び／又はセンサユニットの少なくとも２つの出力信号ラインを短絡させることによって行われてよい。これに代えて又はこれに加えて、タイムキーピングユニットは、出力信号がセンサユニットの測定範囲よりも外の値となるように、出力信号に影響を及ぼすことができる。この場合、信号発生、センサユニットの最大寿命の超過及び／又はメンテナンス及び／又は交換のインターバルの終了を有利には単純化することができる。別個の信号ライン及び／又はバスシステムを使用せずに行うことが特に可能である。
【００１０】
さらに、タイムキーピングユニットは、少なくとも１つの寿命特性を少なくとも一時的に記憶するように設けられたメモリユニットを有することが提案される。“メモリユニット”とは、この文脈において、不揮発性メモリを備えたユニットであると理解される。メモリユニットは、特に、モニタリングユニットのエネルギ供給の中断の場合に、モニタリング装置のエネルギ供給が回復されるまでタイムキーピングユニットの現在の寿命特性を記憶するように設けられる。これにより、エネルギ供給中断により誤った寿命モニタリングを有利には防止することができる。
【００１１】
さらに、少なくとも１つの可燃性ガスによって作動させられるように設けられた熱発生ユニットと、可燃性ガスの供給を制御及び／又は調整するように設けられた制御及び／又は調整ユニットと、本発明によるモニタリング装置と、を備えた加熱システムが提案される。“加熱システム”とは、特に建物の内部に設置されるように設けられ、好適には室内を加熱するという目的のために熱エネルギを発生及び／又は貯蔵及び／又は分配するように設けられたシステムを特に意味する。特に、加熱システムは、飲用水及び／又はプロセス水の加熱及び／又は貯蔵及び／又は分配のために及び／又は少なくとも１つの加熱サイクルを供給するように設けられてよい。“熱発生ユニット”とは、この文脈において、特に少なくとも１つのエネルギキャリヤを使用して、及び／又は化学反応によって、熱エネルギを発生及び／又は利用可能にするように設けられたユニットとして特に理解される。ここでの熱発生ユニットは好適には、少なくとも０．５ｋＷ、特に少なくとも２ｋＷ、好適には少なくとも５ｋＷ、特に有利には少なくとも１０ｋＷの熱出力を有する。特に、熱発生ユニットは、燃料電池ユニットとして実施することができる。モニタリング装置は、特に熱発生装置とともに、建物内及び／又は加熱システムの設置室内に配置される。少なくとも１つの可燃性ガスの供給は、特に熱発生ユニットの上流に接続された弁ユニットを介して行うことができ、この弁ユニットは、少なくとも１つの特に電動式に作動される弁及び／又は特に電磁式に作動される弁を含む。少なくとも１つの可燃性ガスの供給を制御及び／又は調整することは、弁ユニットの少なくとも１つの弁を特に完全に及び／又は少なくとも部分的に開放及び／又は閉鎖することによって行われ、前記開放及び／又は閉鎖は特に制御及び／又は調整ユニットによって開始される。“燃料電池ユニット”とは、この文脈において、少なくとも１つの燃料電池を使用して特に電気的及び／又は熱的エネルギの定置及び／又は可動な発生のためのユニットを意味しようとするものであり、この燃料電池は、特に連続的に供給される少なくとも１つの燃料ガス、特に水素及び／又は一酸化炭素と、少なくとも１つの酸化手段、特に酸素との少なくとも化学反応エネルギを特に電気的及び／又は熱的エネルギに変換するように設けられている。少なくとも１つの燃料電池は、特に固体酸化物燃料電池（ＳＯＦＣ）として実現されてよい。好適には、少なくとも１つの燃料電池ユニットは、特に燃料電池積層体に配置された複数の燃料電池を含む。この場合、加熱システム内の可燃性ガス及び／又は可燃性ガス混合物の有利には確実及び／又はフェイルセーフの捕捉が可能となり得る。
【００１２】
さらに、少なくとも１つの寿命限界値を超えたときに少なくとも１つの信号を制御及び調整ユニットへ出力するようにモニタリング装置が設けられることが提案される。モニタリング装置は、特に別個の信号ラインによって及び／又はバスラインによって制御及び調整ユニットと接続することができる。これに代えて、センサユニットの出力信号を修正することによって、少なくとも１つの信号を制御及び調整ユニットへ出力することができ、その結果、センサユニットの最大寿命の超過及び／又はメンテナンス及び／又は交換のインターバルの終了が、有利には単純及び／又は確実な形式で制御及び／又は調整ユニットへ知らされてよい。
【００１３】
モニタリング装置の少なくとも１つの信号を受け取ると、可燃性ガスの供給を中断するように、制御及び／又は調整ユニットが設けられることも提案される。少なくとも１つの可燃性ガスの供給の中断は、特に、弁ユニットの少なくとも１つの弁を閉鎖することによって行われてよい。これにより、センサユニットの最大寿命を超えたとき及び／又はメンテナンス及び／又は交換のインターバルが終了されたときに、加熱システムが安全に作動停止されることが有利には達成されてよい。
【００１４】
さらに、少なくとも１つの可燃性ガスによって作動させられるように設けられた熱発生ユニットと、少なくとも１つの可燃性ガスの供給を制御及び／又は調整するように設けられた制御及び／又は調整ユニットと、少なくとも１つの可燃性ガスを検出するように設けられたセンサユニットを含むモニタリング装置とを備え、センサユニットの少なくとも１つの寿命特性が捕捉される、加熱システムを作動させる方法が提案される。好適には、少なくとも１つの寿命限界値を超えたときにモニタリング装置から制御及び／又は調整ユニットへ少なくとも１つの信号が出力される。制御及び／又は調整ユニットがモニタリング装置の少なくとも１つの信号を受け取ると、燃焼ガスの供給が中断されることがさらに提案される。これにより、特にセンサユニットの最大寿命を超えたとき及び／又はメンテナンス及び／又は交換のインターバルが終了したときに、加熱システムが安全に作動停止されることが有利には達成されてよい。
【００１５】
本発明によるモニタリング装置は、ここでは、上述の適用及び実施に制限されない。特に、ここに記載された機能を果たすように、本発明による加熱システムは、ここに言及された数とは異なる数の個々の要素、構成部材及びユニットを有してもよい。
【００１６】
図面の以下の説明からさらなる利点が得られよう。図面には、本発明の１つの典型的な実施の形態が示されている。図面、説明及び請求項は、組み合わされた複数の特徴を含む。当業者は、好適には、これらの特徴を個々に考慮し、これらを別の合目的的な組合せにするであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】可燃性ガスによって作動させられる熱発生ユニットと、可燃性ガスの供給を制御及び／又は調整する制御及び／又は調整ユニットと、加熱システムのハウジング内に配置されたモニタリング装置とを備える、加熱システムの概略図を示している。
【図２】センサユニットと、タイムキーピングユニットとを備える、図１のモニタリング装置の概略的な詳細図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
典型的な実施の形態の説明
図１は、加熱システム１８の概略図を示している。加熱システム１８は、ここでは、一例として燃料電池ユニット２４として実現された熱発生ユニット２０を有する。加熱システム１８は、さらに、熱発生ユニット２０を包囲するハウジング４６を有する。ガス供給ライン２６から、可燃性ガス、例えば天然ガス供給網からの天然ガスが、加熱システム１８に供給される。可燃性ガスの供給は、弁ユニット２８によって制御及び／又は調整及び／又は完全に中断することができる。弁ユニット２８は、ここでは、一例として、好適には電磁式に作動可能な２つの弁３０，３２を有する。特に、第１の弁３０は切換弁３４として実現されてよいのに対し、第２の弁３２は特に調整弁３６として実現されてよい。圧縮機３８によって、加熱システム１８の構成部材の十分な流量が保証される。
【００１９】
アノードガスプロセッサ４０は、圧縮機３８の下流に接続されている。これに代えて、アノードガスプロセッサは、完全に又は少なくとも部分的に圧縮機の上流に接続することができる。アノードガスプロセッサ４０は、脱硫ユニットと、改質ユニット（図示せず）とを有し、硫黄含有量の低い水素リッチなガスを得るように設けられている。アノードガスプロセッサ４０から出た水素リッチなガスは、ここでは単純化された形式で示された燃料電池積層体４２のアノード４４へ供給される。ハウジング４６の内部区画からの空気は、別の圧縮機５０によって燃料電池積層体４２のカソード４８へ供給される。アノード４４からの排ガスと、燃料電池積層体４２のカソード４８からの空気とは、アフターバーナユニット５２へ供給され、このアフターバーナユニット５２において、アノード排ガスに残留する可燃性成分の後燃焼が行われる。ここで放出された熱エネルギは、例えば、熱交換器５４を介して、加熱水循環部５６へ伝達される。排ガスは煙突７２を通じて放出されるのに対し、空気は、ハウジング４６における開口５８によってハウジング４６へ流入する。
【００２０】
モニタリング装置１０は、熱発生ユニット２０に隣接してハウジング４６内に配置されている。図２は、モニタリング装置１０の概略的な詳細図を示している。モニタリング装置１０は、センサユニット１２を有し、このセンサユニット１２は、ハウジング４６内の少なくとも１つの可燃性ガスを検出するように及び／又はハウジング４６内の少なくとも１つの可燃性ガスの濃度を捕捉するように設けられている。少なくとも１つの可燃性ガスは、例えば、熱発生ユニット２０内の漏れ及び／又は流体ラインによってハウジング４６内へ出ていく可能性があり、その結果、爆発性のガス混合物がハウジング４６内に形成され得る。センサユニット１２は、好適には、少なくとも赤外線センサ及び／又は触媒実熱量センサを有しており、その結果、特に、炭化水素含有可燃性ガス及び／又は水素を検出することができる。ハウジング４６における少なくとも１つの可燃性ガスの濃度が限界値を超えると、センサユニット１２は、制御及び／又は調整ユニット２２へ信号を送り、この制御及び／又は調整ユニット２２は、次いで、弁ユニット２８の弁３０，３２を閉鎖する。これにより、可燃性ガスの供給が中断され、ハウジング４６内での少なくとも１つの可燃性ガスのさらなる蓄積が防止される。
【００２１】
さらに、モニタリング装置１０は、タイムキーピングユニット１４を有する。タイムキーピングユニット１４は、寿命特性を捕捉するように設けられており、この寿命特性によって、センサユニット１２の有効寿命についての結論が引き出され得る。タイムキーピングユニット１４は、タイムキーパ６０の他に、エネルギ供給ユニット６２及びメモリユニット６４を有する。エネルギ供給ユニット６２は、タイムキーパ６０に電気エネルギを供給し、この電気エネルギは、この例ではセンサユニット１２の供給ライン６６から得られる。これに代えて、電気エネルギユニットは、例えばバッテリとして実施されてもよい。メモリユニット６４は、エネルギ供給が中断されたときに、エネルギ供給が回復されるまでタイムキーパ６０の現在の寿命特性を記憶するように設けられている。センサユニット１２及びタイムキーピングユニット１４は、取外し不能に互いに結合されており、これにより、タイムキーピングユニット１４は、破壊されるような形式でしかセンサユニット１２から分離することができない。特に、タイムキーピングユニット１４は、センサユニット１２の電子部品に完全に集積することができる。
【００２２】
タイムキーピングユニット１４による寿命特性の捕捉は、例えば、加熱システム１８へのモニタリング装置１０の据付によって開始され得る。寿命限界値を超えると、モニタリング装置１０によって制御及び／又は調整ユニット２２へ信号が出力される。寿命限界値の超過とは、ここでは、特に、センサユニット１２の最大寿命の超過及び／又はセンサユニット１２のメンテナンス及び／又は交換のインターバルの終了に相当する。この信号は、ここでは１つの典型的な形式で示されるように、センサユニット１２の出力信号の修正によって生ぜしめることができる。この目的のために、寿命限界値を超えたときに、タイムキーパ６０は例えば電子スイッチ７４を作動させ、その結果、図２に示したように、センサユニット１２の出力信号ライン６８が中断される。出力信号ライン６８のこの中断は制御及び／又は調整ユニット２２によって捕捉され、その後、弁ユニット２８の弁３０，３２は制御及び／又は調整ユニット２２によって閉鎖される。弁３０，３２の閉鎖と並行して、対応する情報がディスプレイユニット７０を介して加熱システム１８のオペレータへ出力されてもよい。
【符号の説明】
【００２３】
１０  モニタリング装置
１２  センサユニット
１４  タイムキーピングユニット
１８  加熱システム
２０  熱発生ユニット
２２  制御及び／又は調整ユニット
２４  燃料電池ユニット
２６  ガス供給ライン
２８  弁ユニット
３０  弁
３２  弁
３４  切換弁
３６  調整弁
３８  圧縮機
４０  アノードガスプロセッサ
４２  燃料電池積層体
４４  アノード
４６  ハウジング
４８  カソード
５０  圧縮機
５２  アフターバーナユニット
５４  熱交換器
５６  高温水循環部
５８  開口
６０  タイムキーパ
６２  エネルギ供給ユニット
６４  メモリユニット
６６  供給ライン
６８  出力信号ライン
７０  ディスプレイユニット
７２  煙突
７４  スイッチ
【図１】
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【図２】
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【外国語明細書】
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