CN102256819A - 用于给储能器加热装置充电的设备、用于该设备的喷嘴以及用于产生热能的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于给储能器(2)充电的充电设备(1)，其具有发电装置(3)、充电单元(4)以及其他部件，其中发电装置(3)由热源形成，发电装置(3)包括至少一个连接至燃料供应管线(10)的燃烧器(8)和热电元件(9)，以及用于这种充电设备(1)的燃烧器(8)、加热部件(31)和喷嘴(20)。根据本发明，能实现恒定稳定的燃烧并且允许自维持的蒸发过程，其中发电装置(3)、充电单元(4)以及所述其他部件布置于共用壳体(5)中，其中用于所供应燃料的蒸发器(28)布置于燃烧器(8)的燃烧器壳体(19)的下部中并且壳体(5)的后壁(14)设计为用于将热排出的元件。

Description

用于给储能器加热装置充电的设备、用于该设备的喷嘴以及用于产生热能的方法

技术领域

本发明涉及一种用于给储能器充电的充电设备，其具有发电装置、充电单元以及其他部件，其中所述发电装置由热源和热电元件形成，热源包括至少一个连接至燃料供应管线的燃烧器，并且热电元件的一侧连接至热源，热电元件的另一侧连接至至少一个用于将热传导走的元件。

本发明还涉及一种用于这种充电设备的发电装置的燃烧器，其具有燃烧器壳体。

本发明还涉及一种用于充电设备的发电装置的燃烧器的加热部件，所述燃烧器布置于燃烧器壳体中。

本发明还涉及一种用于充电设备的发电装置的燃烧器的喷嘴，所述燃烧器布置于燃烧器壳体中。

本发明最后涉及一种用于在给储能器充电的充电设备的发电装置的热源中产生热能的方法，其中热能通过热源的燃烧器产生，并且热能至少部分地由发电装置的热电元件转变为电力。

背景技术

从现有技术中仅已知用于温度范围高达500℃的液体燃料燃烧器，这种燃烧器将燃料雾化。为此，液体燃料必须相应地在高压下雾化以获得燃烧所需的燃料/空气混合物。其缺点在于，为了产生压力，必须恒定地供应能量以维持燃烧过程。

DE3807633A1描述了一种能独立于电网充电的可充电电池，因为热能使用发电机直接转变为电能。

DE19529564A1涉及一种机动车辆，其具有独立于发动机的内置式加热，其中利用塞贝克效应获得电能，以便相应地减轻车用蓄电池的负担，所述电能用于供应独立于发动机加热所需的部件。

这种恒定的能量供应尤其在燃烧器用于效率不到20％的系统中的情况下是有问题的。如果燃烧器因此用作发电装置的基础，则必须确保已经很差的效率不会由于其自身的高度消耗而进一步降低。

这种发电装置从US7,180,264B2中已知并且用于便携式充电单元。因而，用于电池的充电电流由发电装置产生，其中发电装置包含燃料箱、燃烧器、热电元件以及控制装置。热电元件在连接至消耗装置时基于其物理性质产生电压或电能并且因而电流流动。出现热电电压的前提是热电元件的一侧和与之相对的另一侧之间的一定温差。为此，热电元件的一侧借助于燃烧来自燃料箱的燃料的燃烧器加热，而热电元件的另一侧处于环境温度，因此确保了热电电压所需的温差。尤其最大容量为0.5安培小时(Ah)的锂离子和锂聚合物电池能用这种方法充电。然而，具有更高容量(例如30Ah或更高)的电池或储能器，比如在交通工具(尤其是机动车辆)的储能器的情况下，不能以保护性且有效的方式充电。随着燃料器(所谓的螺旋式燃烧器)的使用，稳定的燃烧也是不可能的，因此不能实现有效发电所需的恒定温差。

发明内容

本发明的目标在于形成上述用于给储能器充电的充电设备、燃烧器、加热部件、喷嘴以及用于在充电设备的发电装置的热源中产生热能的方法，由此能实现恒定稳定的燃烧和蒸发过程的自维持。现有技术的缺点应当会避免或至少减少。

这个目标通过一种用于给储能器充电的上述充电设备来实现，其中充电设备的发电装置、充电单元以及其他部件布置于共用壳体中，其中用于所供应燃料的蒸发器布置于燃烧器的燃烧器壳体的最下区域中，并且壳体的后壁形成为用于将热传导走的元件。其优点和根据权利要求2至5的特征的优点在于确保了防止灰尘的可靠保护，因为所有都集成于所述设备中。在交通工具的元件上的简单安装同样借助于充电设备的后壁来确保，后壁同时构造为冷却体。因而确保了交通工具的元件和后壁之间的优化热传递。相应地，在壳体已经紧固之后，后壁和交通工具的元件形成用于将热传导走的共用元件，其结果是确保了优化的散热和恒定的发电。燃烧器的基本上垂直的布置是有利的，因为燃烧器的结构对于这个位置是优化的并且因而产生了优化的利用。

这个目标还通过上述燃烧器实现，其中多个区域在燃烧器壳体中布置为一个在另一个上方，其中蒸发器布置于燃烧器壳体的最下区域中，随后是混合区域、燃烧室和废气室，并且点火装置处于一个区域中。其优点和根据权利要求7和8中至少一个的特征的优点是，由于极为紧凑的结构，能实现蒸发过程的自维护和稳定且动态的燃烧过程，其结果是燃烧器的输出范围能在一定范围内变化。这也至少部分地通过由喷嘴产生的真空在混合室中自动加入空气来实现。

根据权利要求9，有利的是燃料蒸汽的流出速度降低并且所述蒸汽形成漩涡以使得发生均匀的分布。从而极为有效地稳定燃烧。

至少一个间隔环和陶瓷填充体有利地布置于燃烧室中，其中间隔环在内部形成腔室，并且点火装置布置于这个腔室中或布置于废气室中。

根据权利要求11的措施也是有利的，其结果是废气不能在燃烧室中倒退。这确保了稳定的燃烧过程。燃烧器产生的热同样经由热交换器传导至热电元件。

由于根据权利要求12至14的措施，有利的是表面积的扩大通过填充体来实现。所供应燃料从而在这个表面上分布并且从而均匀且完全地蒸发，因为这也具有称之为去雾器的效果。这意味着在供应燃料时出现的飞溅物仍然在填充体中并且进而蒸发。作为受调节燃料供应的进一步结果，同样产生用于无烟灰优化火焰的优化燃料/空气混合物。相应地，蒸发器的温度也很重要，这尤其由热能的再循环产生。这也能用加热部件来确保，尤其在开始阶段期间。

为了调节通入混合室的空气供应，双金属阀瓣能布置于空气供应管中。

根据权利要求16，还有利的是，净化燃料蒸汽以使得喷嘴的使用寿命增大。净化区域能例如由至少一个过滤器形成。尤其有效地防止喷嘴的通道中的沉积物。

上述燃烧器有利地用于上述用于给储能器充电的充电设备中。

所述目标还通过上述加热部件来实现，其中连接提供至燃烧器的蒸发器，并且加热部件的外形与燃烧器壳体的外形匹配。其优点和根据权利要求19的特征的优点是，至少在开始阶段期间，蒸发器被带至稳定蒸发过程所需的温度，以使得稳定燃烧过程相应地也是可能的。蒸发过程期间的主动调节同样有利地是可能的。

还有利地是绝缘层布置于蒸发器和线圈本体之间，其结果是保护加热部件免受蒸发器的高温并且绕组不被熔化。

上述加热部件有利地形成有上述燃烧器的一部分，用于上述用于给储能器充电的充电设备中。

上述目标还通过上述用于充电设备的发电装置的燃烧器的喷嘴来实现，喷嘴形状为盘形并且与燃烧器壳体的外形匹配，并且具有至少一个通道，其中盘的高度和通道的形状适合于燃烧器的输出。这里以及根据权利要求23的优点在于，由于通道非常短，通道基本上不会被堵塞，因此确保了燃料蒸汽和蒸发器中的压力构建的持续成束。

上述喷嘴优选地集成于上述燃烧器中。

最后，上述目标还通过上述用于在给储能器充电的充电设备的发电装置的热源中产生热能的方法来实现，其中燃料蒸汽在燃烧器的布置于燃烧器的燃烧器壳体的最下区域中的蒸发器中由所供应的燃料产生，燃料蒸汽在燃烧器的混合区域中通过加入空气而混合以形成燃料混合物，并且所述燃料混合物在燃烧器的燃烧室中燃烧以产生热能，其中热能经由废气室供应至热电元件。与这个以及权利要求26至28的特征相关的优点能在上面描述中发现。

上述用于产生热能的方法优选地用上述充电设备、燃烧器、加热部件和喷嘴来实施。

附图说明

应用示出示例性实施例的示意性附图更详细地描述本发明及其相比现有技术的优点。

在附图中：

图1示出充电设备在机动车辆中的使用；

图2示出根据本发明的示意性地示出的充电设备；

图3示出示意性地示出的充电设备在安装状态下的截面图；

图4示出充电设备的根据本发明的燃烧器的示意图；

图5示意性地示出充电设备的燃烧器的第二实施例；

图6示意性地示出充电设备的燃烧器的第三实施例；

图7示出充电设备的根据本发明的喷嘴的视图；并且

图8示出充电设备的根据本发明的加热部件的实施例。

具体实施方式

首先指出示例性实施例的相同零件具有相同的参考符号。

图1示出充电设备1或充电系统举例来说用于给交通工具7的储能器2充电的用途。充电设备1包含发电装置3和充电单元4。发电装置3和充电单元4优选地布置于壳体5中，壳体5安装于交通工具7(例如汽车、卡车、摩托车、船只等)的元件上，所述元件形成为将热传导走。用于将热传导走的元件例如是交通工具7的金属零件，比如发动机组6。发动机组6因此相应地形成为用于将热传导走的元件。发电装置3至少由燃烧器8、热电元件9和至少一个用于将热传导走的元件组成，如下详细描述和显示的。燃烧器8连接至用于交通工具7的燃料箱11的燃料的供应管线10，所述供应管线从用于交通工具7的发动机舱中的发动机的燃料的供应管线12分叉。充电设备1还连接至控制装置13，如也在下面示出的。储能器2因而能被充电，因为所需的输出或电力由热电元件9产生，只要在热电元件9的两侧之间存在相应的温差。这个温差源自于热电元件9固定于所谓的“热侧”和相对的所谓“冷侧”之间这个事实。因而，热电元件9的“热侧”固定于燃烧器8上并且热电元件9的“冷侧”固定于发动机组6上，发动机组6用作将热传导走的元件。已经切断并且不是处于操作中的交通工具7的储能器2因而能被充电以维持储能器2的充电水平。储能器2的原始充电水平或充电状态因而能长时间维持，因为储能器2由于所存储能量被消耗装置移除而导致的自放电能被抵消。储能器2的功能性同样尤其通过保护性充电而维持，因此例如交通工具7的用作储能器2的起动器电池的性质不会负面地受到影响。

根据本发明，提供了一种充电设备1，其中充电设备1所必需的所有部件集成于共用壳体5中。因而非常易于简单地固定或随后安装到交通工具7中。这个充电设备1所必须的示意性结构和部件的功能在下面图2至8的概述中详细描述。

充电设备1及其部件在图2和3中示出。从其中尤其能看出，壳体5以基本上分开的方式形成，其中发电装置3布置于一个部分中，并且充电单元4和充电设备1的其他部件(比如控制装置13、燃料过滤器15和燃料泵16)布置于另一部分中。壳体5的分开能通过下面更详细描述的绝缘件18来实现。

发电装置3包含热源，热源由燃烧器8并且优选地热交换器17，以及热电元件9组成。壳体5的后壁14形成热电元件9的“冷侧”并且热交换器17形成其“热侧”，热电元件9优选地直接连接至所述部件。于是，“热侧”借助于热交换器17用相应的热能加热，其中不能由热电元件9利用的热能经由后壁14传导走，并且随后经由用作将热传导走的元件的发动机组6传导走。后壁14也构造为冷却体并且因而也已作为用于将热传导走的元件，因此充电设备1能与发动机组6独立地操作。然而后壁14优选地安装于发动机组6上，因此用于将热传导走的共用元件由后壁14和发动机组6形成并且充电设备1的可能使用寿命增大。

借助于热电元件9发电所必需的热能通过燃烧器8产生，燃烧器8燃烧燃料并连接至热交换器17。形成于燃烧器8中的热能由废气热、热辐射和通过机械接触的热传递构成。热能由基本上取决于所供应燃料数量的能量产量或流转量所确定。废气热以如此的方式利用以使得在燃料于燃烧器8中燃烧期间出现的热废气传导入热交换器17的上部并且相应地在下部从壳体5传导出去。热交换器17以及因而热电元件9的“热侧”因此得以被加热。热辐射以及燃烧器8和热交换器17之间通过机械接触的热传递宁可视为补充性副作用。其原因在于这种类型的热能主要用于燃烧过程的自维护和稳定化。为此，燃烧器8具有由空气填充的腔室所形成的所谓绝缘气隙44。这个腔室优选地由空心柱体或双壁柱体形成，如图5所示。于是，燃烧器壳体19由所述空心柱体包围，并且绝缘气隙44形成于空心柱体和燃烧器壳体19之间。空心柱体优选地由腹板固定至燃烧器壳体19并且还具有燃烧器壳体19所具有的开口。然而这也意味着燃烧器8由空心柱体固定于壳体5中并且借助于后者连接至热电元件9或借助于热交换器17连接至热电元件9。绝缘气隙44也能由于热交换器17形成为容纳燃烧器8(未示出)而形成。然而热交换器17的主要部分集中于与热电元件9相联系的部分上。燃烧器8优选地借助于压力配合固定于热交换器17中，其中绝缘气隙44通过热交换器17和燃烧器8之间的保持点而形成。燃烧器8因而由保持点保持于热交换器17中。通过机械接触的热传递因此得到确保而不管绝缘气隙44。

为了使由废气热、热辐射和通过机械接触的热传递所构成的热能能更有效地用于发电，提供发电装置3的绝缘件18。这防止热能损失并且确保热电元件9的“热侧”和“冷侧”之间的恒定温差。

为了操作燃烧器8并且因此操作发电装置3，必须用来自交通工具7的燃料箱11的燃料供应燃烧器8。为此，壳体5具有用于供应管线10的接头，以使得燃料能经由布置于壳体5中的燃料泵16供应至燃烧器8。燃料过滤器15也能可选地集成于燃料供应中，以使得燃烧过程不会受到供应燃料中的灰尘的负面影响。燃料供应或燃料泵16由控制装置13调节，以使得能在燃烧器8中发生优化的燃烧过程。为此，流量传感器例如集成于燃料供应中，流量传感器将相应的信息供应给控制装置13。然而控制装置13也从燃料泵16的输出消耗获取主要信息。从而能确定燃料传输到燃烧器8的蒸发器28中的压力。当然，其他传感器能连接至控制装置13，由此能进行优化的燃烧过程以及因此可以优化利用热电元件9以用于发电。这些可以例如是用于测量各种温度(用于将热传导走的元件、热源、废气等)、电流、电压、压力等的传感器。这些传感器或者直接地或者经由数据总线连接至控制装置13。由发电装置3或由热电元件9产生的电力能供应至充电单元4。充电单元4布置于壳体5位于绝缘件18外面的部分中。充电单元4以如此的方式转变这个电力以使得储能器2(充电设备1外面)能被有效地充电。为此，充电单元4优选地相应地连接至控制装置13。因为充电单元4的这种功能从现有技术中已知，就不再更详细地描述。绝缘件18也用来保护其他部件，尤其是充电单元4、控制装置13和燃料泵16以防止过热。

充电设备1在交通工具7的使用期间仅需要连接至发动机组6、供应管线12和储能器2。而且，控制装置13能连接至交通工具7的控制装置。壳体5的后壁14优选地以如此的方式固定至发动机组6以使得燃烧器8与地面大致垂直地对准于交通工具7下面并且因而能确保稳定的燃烧过程。对于与储能器2(也就是交通工具7的电池)的连接，相应的结合器或连接器优选地设置于壳体5中。这以如此的方式构造以使得壳体5内部中的部件得到保护以防止灰尘和湿气。电缆必须从充电设备1的结合器或连接器以如此的方式导向至储能器2以使得它们不会影响交通工具7的操作。用于燃料的供应管线12(其同样连接至设置于壳体5上的接头)也必须以相同的方式布线。

充电设备1的主要部件之一是燃烧器8，其将使用图4至6详细描述。这将至少连同图3一起观察。燃烧器8的分别描述的实施例也能组合。由此能看到燃烧器壳体19，其具有多个布置为一个在另一个上方的区域。最下区域由蒸发器28形成，填充体能布置于其中。蒸发器28具有用于燃料的供应管线29的接头。在蒸发器28上方的是混合区域21，空气供应管27连接至该区域以使得能形成燃料混合物。喷嘴20布置于蒸发器28和混合区域21之间。燃烧室35位于混合区域21上方，燃料混合物在燃烧室35中燃烧并且点火装置26优选地集成于燃烧室35中。筛网优选地布置为从混合区域21至燃烧室35的过渡区。这个过渡区也以密封的方式构造以使得燃料混合物不再改变。燃烧室35还包含至少一个隔离环和至少一个例如由安全环保持就位的陶瓷填充体。废气室37布置于陶瓷填充体或安全环上方。

燃烧器壳体19主要由两个本体构成，然后这两个本体优选地由一个零件制造。这两个本体构造为柱形，一个本体由蒸发器28形成，另一个本体包含上面区域并且构成燃烧器壳体19的外形。蒸发器28的柱形本体的直径小于布置于其上方的柱形本体的直径。这是由于蒸发器28连接至加热部件31的缘故。加热部件31优选地布置于蒸发器28周围以使得燃烧器壳体19由共用柱体形成。加热部件31的外形因而与燃烧器壳体19的外形匹配。加热部件31和蒸发器28同样基本上形成一个单元。加热部件31也能集成于蒸发器28中。因此能实现燃烧器8极为紧凑的结构。燃烧器壳体19的直径或高度优选地不超过3或7厘米的数值，这取决于燃烧器8的输出。区域的功能和区域之间的相关度由于紧凑结构的缘故而不受限制，因此确保了燃烧器8的稳定操作。

供应管线29连接至燃料泵16，燃料泵16又连接至供应管线10，因此经由供应管线10供应的燃料进入蒸发器28并相应地蒸发。蒸发基本上分为两个阶段，具有完全冷却的燃烧器8作为其起点的开始阶段，以及一旦已经形成稳定的燃烧过程就跟随开始阶段的操作阶段。加热部件31是开始阶段所必需的，这里的加热指的是将蒸发器28以及蒸发器28中的填充体从外面加热至超过100℃的温度。如果达到了这个温度，就开始燃料供应，也就是，致动燃料泵16。一旦燃料到达蒸发器28，其基本上立即蒸发。这尤其是由于填充体(例如钢丝绒)增大蒸发器28的表面积的缘故。填充体同样引起汽相和液相之间的分离。液体燃料因此在进入蒸发器28时润湿填充体的热表面(液相)并且从而相应地蒸发(汽相)。燃料优选地从下面供应，因此蒸发在填充体的下部区域中发生。填充体30的上部使在燃料的蒸发期间出现的燃料蒸汽变慢，燃料蒸汽然后收集于喷嘴20下面的气体室中。气体室中燃料蒸汽的体积由于燃料的持续输送而相应地增大，例如以5至20毫升/分钟(取决于输出)。如果达到了具有由此产生的压力的一定体积，燃料混合物就通过非常小的通道42从喷嘴20离开。通道42的形状或者例如形成通道42的孔的直径适合于燃料蒸汽的体积，其基本上也取决于燃烧器8的输出。通道42的直径或形状因此优选地在0.02毫米至0.15毫米的范围内变化，形成为盘形的喷嘴20的高度基本上也处于这个范围内。小高度具有防止或阻止灰尘沉积的优点。因此，喷嘴20也称为聚焦孔隙或聚焦箔。燃料蒸汽从而成束并在一定压力下离开喷嘴20进入混合区域21的混合室。根据燃烧器8的尺寸和输出，能产生例如30巴或更大的压力用于操作。离开的燃料蒸汽也称为射流，其与穿过至少一个将混合室和气体室相连接的开口的空气相混合，因此形成可燃的燃料混合物。空气借助于由射流产生的真空通过开口被吸入，空气首先经由空气供应管27传导到连接的气体室中并且随后经由开口进入混合室。为了更好地混合燃料混合物，流动开口布置于混合区域21中混合室的上方。这会加速射流，从而产生涡流，由此产生更好的混合。

流动开口基本上由于混合区域21的结构而出现，混合区域21的中心处具有变窄部分。为此，混合区域21具有沙漏形状或者混合区域21包含具有沙漏形状的部件。变窄部分由气体室包围，也就是，气体室布置于混合区域21的外部区域中，混合室形成沙漏的下部。沙漏的上部用来分配燃料混合物，如下更详细地描述的。然而混合区域21的中心处中的变窄部分也产生通道42或者使得喷嘴20的孔和流动开口对准地布置以使得燃料蒸汽能毫无障碍地传导到燃烧室35中。

为了使得流出的燃料混合物能用于燃烧室35中用于稳定燃烧过程，在第一步骤中提供筛网。这个筛网形成混合区域21和燃烧室35之间的过渡并且引起燃料混合物的流出速度的降低。变慢的燃料混合物因而能在燃烧器壳体19的整个横截面上均匀地分布。为此，提供相应的腔室，其构成燃烧室35的部分。沙漏的上部(其收集撞击于筛网上的部分射流)也有助于这个分布，因此筛网边缘区域中的这个部分能流动穿过筛网进入燃烧室35。筛网也能具有相对于筛网平面扭曲的扇形流动元件以使得流动穿过的燃料混合物发生径向偏转。因而射流经由扇形流动元件偏转，设置为旋转并实现更好的分布。

例如靠在间隔环上的陶瓷填充体能在燃烧室35内布置于腔室上方。于是，至少间隔环和陶瓷填充体是燃烧室35的部件。间隔环限定腔室的体积。间隔环也能是混合区域21的沙漏的部分。陶瓷填充体尤其具有进一步促进燃料混合物的混合以及在宽的动态范围内稳定燃烧的任务。这意味着燃料混合物没有经由陶瓷填充体流出，并且燃烧过程唯一地在燃烧室35中发生。燃烧室35因此基本上限定于筛网和陶瓷填充体的上边缘之间。

燃烧过程用点火装置26开始，点火装置26由火花塞和优选地集成于控制装置13中的点火电子系统组成，因为燃料混合物由火花塞的火花所点燃，形成火焰并且燃料混合物在燃烧室35中燃烧。在燃烧过程期间，产生热能，这是发电装置3所必需的。火花塞优选地布置于上述腔室中，因为这里燃料蒸汽的浓度足够高以易于点燃燃料蒸汽。然而火花塞也能在陶瓷填充体上方布置于废气室37中。燃烧过程中的热的废气收集于废气室37中并且经由燃烧器壳体19中的出口38传导到热交换器17中。具有热能的热废气因而流动穿过热交换器17，并且形成热电元件9的“热侧”。废气室37相应地是燃烧器壳体19中的燃烧器8的顶部区域。

燃烧器8的这种结构能优化，因为燃烧器8基本上布置为与水平面正交。燃烧器8在操作期间应当垂直地对准以使得确保有效利用。

如果交通工具7停泊于倾斜地面上，燃烧器8能与后壁14和发动机组6之间的同样构造为将热传导走的相应装置对齐。燃烧器8的这种结构也意味着燃烧室35中通过燃烧过程所产生的至少一些热能供给返回到蒸发器28中。这基本上是由于蒸发器28是燃烧器壳体19的一部分并且因而热耦合至燃烧室35的缘故。燃烧器壳体19在燃烧室35周围的那部分被加热，并且这个热量在整个燃烧器壳体19上分布并从燃烧器壳体19构成蒸发器28的那部分离开。蒸发器28中的填充体(其接触燃烧器壳体19)从而尤其被加热。因而确保了蒸发器28基本上一直具有在操作阶段期间将液体燃料蒸发的温度。这么做通常必须具有超过200℃的温度。

加热部件31在操作阶段期间关闭。这相应地调节控制装置13，控制装置13借助于相应的温度传感器(未示出)至少检测和评估蒸发器28的温度。蒸发器28因此形成为燃烧器壳体19的一部分用于蒸发过程的自维护。当然，加热部件31在操作阶段期间也能被致动，尤其是如果借助于温度传感器检测的热量恢复不够时。这能是例如燃料供应量必须增大以增大充电单元4的输出的情况。由于用于蒸发过程自维护的热量经由燃烧器壳体19的再循环相当缓慢，所以加热部件31的简单致动是必要的。加热部件31也能对蒸发过程的调节产生影响并且因此对燃烧过程产生影响，因为射流改变，于是加入空气并且因而燃料混合物也改变。

加热部件31优选地构造为感应加热系统。在此情况下，加热部件31由绕组40布置于其上的滚筒形线圈本体39形成，如图8所示。蒸发器28形成感应加热系统的芯部。为了加热蒸发器28，高频交流电流由控制装置13施加至绕组40并且燃烧器壳体19的形成蒸发器28的部分借助于感生涡流而被加热，其方式使得液体燃料被蒸发。线圈本体39优选地由磁场可穿透并且同时绝热的材料制造。例如，塑料具有这些性质。绝缘气隙也能布置于蒸发器28和线圈本体39之间，其形成绝缘层以使得绕组40不会过热。加热部件31主要用来在开始阶段期间加热蒸发器28以及隔绝蒸发器28。这种绝热防止蒸发器28发出热量，因此蒸发器28一直具有用于稳定蒸发过程的恒定温度。这是稳定燃烧过程的基本要求。

已经讨论了燃烧器8的用于稳定燃烧过程的区域的相应构造，但是下面将再详细描述。稳定燃烧过程基本上基于稳定的火焰。这就需要相应的燃料混合物，也就是，正确的燃料/空气比率。这个比率在根据本发明的充电设备1中通过燃料供应来调节，因为相应于所输送燃料的量，或多或少的燃料在蒸发器28中蒸发。进而导致燃料蒸汽较高或较低的压力，由射流产生的真空取决于这个压力。由于真空是造成空气加入的原因，所以空气的加入可归因于燃料供应。在下一步骤中燃料混合物必须在燃烧器壳体19的基本上整个横截面上实际上均匀地混合，因此产生燃烧过程所必需的稳定的蓝色火焰。这是为了使燃料混合物完全燃烧而不会形成烟灰所必需的，因此确保了充电设备1的较长使用寿命。

混合的主要部分发生于燃烧室35的腔室中并且在燃烧室35的陶瓷填充体中完成。燃料混合物可在腔室中和陶瓷填充体中点燃，因此至少一个火焰由火花塞的相应致动而点燃。主火焰是已知为氧化火焰的火焰，其在腔室中和陶瓷填充体中都燃烧。所谓的次火焰(其也称为还原火焰)也在腔室中燃烧。还原火焰不执行完全燃烧，因为这个区域中的燃料混合物还没有最佳地混合，原因是射流在这里进入腔室。由于还原火焰在陶瓷填充体下面燃烧，所以在这个过程中出现的烟灰就完全由在其上方燃烧的氧化火焰所燃烧。总之，产生了没有形成烟灰的完全燃烧。然而，接受还原火焰和氧化火焰的出现的这种折中有利于燃烧器8的安装尺寸和燃料混合物的简单、基本上被动和自动的产生。完全燃烧优选地也由于铂加入陶瓷填充体而得到支持，因此陶瓷填充体变为催化活性的并且相应地改进了燃烧过程。

如已提及的，由燃料蒸汽形成的射流对于稳定燃料过程是非常重要的。影响射流的相应因素因此也必须考虑在内。这主要是基于通道42或孔形成射流的喷嘴30。然而这也意味着燃料蒸汽仅可通过通道42离开。喷嘴20于是也具有将混合室与蒸发器28密封隔离的任务，因此燃料蒸汽仅能通过通道42以成束的方式离开。喷嘴20的形状于是与燃烧器壳体19的形状匹配。根据燃烧器8的大小或充电设备1的输出，喷嘴20也能具有多个通道42或孔，其结果是射流的通过量增大并且因此热能产量或流转量增大。这就产生了燃烧室35的更高温度。

由于通道42必须承受射流的压力以确保恒定的射流，所以对于喷嘴20和通道42的制造就具有相应的要求。原则上，通道42能根据形状和大小需求通过比如侵蚀或激光之类的方法精确地生产。通道42然后也能涂覆，其结果是使用寿命能通过降低摩擦系数而显著增大。

优选地还提供燃烧过程的监控系统以防止所谓的“黄色”火焰，该火焰将会引起烟灰并且其结果是不会提供稳定燃烧过程。这能例如通过将电压以一定间隔施加至火花塞来检测。电压相应地增大直到形成电弧。在电弧形成期间测量的电压用作燃料混合物的电离作用的度量。火花塞的柱之间的距离借助于废气室37或腔室中的电离空气桥接，也就是回路被闭合。燃烧的质量能从电离空气的传导率推导。如果燃料混合物不良地燃烧(黄色火焰)，则空气较少电离并且于是传导更加不良，因此产生较小的电流。另一方面，在优化燃烧(蓝色火焰)期间，燃料混合物高度电离并且因此非常导电，从而产生形成电弧所需的较高电压。优选地引入相应的对策，例如使用控制装置13的基准表改变所输送的燃料量。如果火花塞布置于腔室36中，这同样能使用，设置其他电压值同时效果仍然相同。

然而，如果热电元件9的“热侧”和“冷侧”之间的温差足够大，则稳定的燃烧过程仅对于充电设备1有用。控制装置13能通过检测和评估发动机组6和热交换器17的温度来监控温差。如果温度超过限定值，则使燃烧过程改变，例如借助于燃料供应或加热部件31停止或调节燃烧过程。因而确保作为发电装置3的主要部件之一的热电元件9不会过热和因此毁坏。从而一直确保储能器2借助于充电设备1的有效充电。

通常还可提及，在充电设备1的总体结构中考虑废气和空气路径被分离地布置。这意味着在充电设备1周围的区域中不会出现不期望的混合，这种混合的结果是会产生可燃的燃料混合物。然而这将仅是发生不完全燃烧的情况。松散的泡沫也能用作燃烧室35中的陶瓷填充体和作为蒸发器28中的填充体30。

充电设备1的主要部件(也就是燃烧器8)的又一实施例在下面使用图6并且还连同图1至5一起描述。这意味着，除非另有说明，其功能、结构等能从其中获取和/或组合。

不同之处主要在于所谓的净化区域46集成到燃烧器8中。这布置为蒸发器28的一种盖板，因此保护喷嘴20免受灰尘，因此喷嘴20并且因而整个充电设备1的使用寿命能大大地增大。净化区域46能包含分离器和间隔件。分离器构造为类似于喷嘴20，其中凹陷的数目比喷嘴20中的孔的数目大多倍，例如10至20倍。凹陷具有过滤已蒸发燃料的任务。杂质(比如焦油)有时在蒸发期间形成，然后聚集在凹陷中。由于大量数目的凹陷，沉积物基本上对允许通过的燃料的量没有影响。因此在所有凹陷被杂质堵塞之前将是非常长的时间。过滤的燃料蒸汽收集于由形成为圆环的间隔件所形成的中间室中。中间室基本上用来增大形成射流所必需的压力以及作为燃料蒸汽的缓冲器。这种结构的净化区域46意味着能使得过滤更精细并且适合于燃料的质量。这能例如以如此的方式进行以使得多个分离器定位为一个在另一个上方。穿过凹陷的路径从而延长，因此杂质能更易于聚集。而且，过滤器也能集成于净化区域46中，过滤器例如能由羊毛状材料形成，以使得甚至极细的杂质也从燃料蒸汽中过滤出去。这个过滤器定位于中间室中并且能通过过滤器台架中的结构而固定。净化区域46以与喷嘴20相同的方式固定或固定至喷嘴20。

而且，燃烧过程的空气供应能通过在空气供应管27中布置阀瓣来调节。这尤其在燃烧过程的开始阶段期间是有利的，因为燃烧过程通过减少空气供应而更快地稳定化。这能与交通工具7中公知的所谓阻塞门的作用相当。阀瓣例如由双金属形成，以使得空气供应作为温差的函数来调节。

Claims (29)

1.一种用于给储能器(2)充电的充电设备(1)，其具有发电装置(3)、充电单元(4)以及其他部件，其中所述发电装置(3)由热源形成，发电装置(3)包括至少一个连接至用于燃料的供应管线(10)的燃烧器(8)，以及一热电元件(9)，所述热电元件(9)的一侧连接至所述热源，所述热电元件(9)的另一侧连接至至少一个用于将热传导走的元件，其特征在于所述发电装置(3)、充电单元(4)以及所述其他部件布置于一共用壳体(5)中，其中用于所供应燃料的一蒸发器(28)布置于所述燃烧器(8)的燃烧器壳体(19)的最下区域中，并且所述壳体(5)的后壁(14)形成为所述用于将热传导走的元件。

2.根据权利要求1的充电设备(1)，其特征在于所述壳体(5)的后壁(14)固定至交通工具(7)的元件，所述元件构造为将热传导走，并且如果必要的话用于检测温度的传感器集成于所述后壁(14)中。

3.根据权利要求1或2的充电设备(1)，其特征在于所述发电装置(3)优选地布置为通过绝缘件(18)与壳体(5)中的其他部件分隔开。

4.根据权利要求1至3之一的充电设备(1)，其特征在于所述热源由燃烧器(8)和热交换器(17)形成。

5.根据权利要求4的充电设备(1)，其特征在于所述燃烧器(8)在操作期间基本上垂直地布置。

6.一种用于充电设备(1)的发电装置(3)的燃烧器(8)，其具有燃烧器壳体(19)，其特征在于多个区域在燃烧器壳体(19)中布置为一个在另一个上方，其中蒸发器(28)布置于燃烧器壳体(19)的最下区域中，随后是混合区域(21)、燃烧室(35)和废气室(37)，并且点火装置(26)处于一个区域中。

7.根据权利要求6的燃烧器(8)，其特征在于所述蒸发器(28)借助于喷嘴(20)连接至所述混合区域(21)，并且所述喷嘴(20)被构造成给混合区域(21)中的混合室供应在蒸发器(28)中产生的燃料蒸汽。

8.根据权利要求6或7的燃烧器(8)，其特征在于所述混合区域(21)至少由空气室和混合室形成，并且空气供应管(27)连接至所述空气室，其中所述空气室和所述混合室用至少一个开口连接。

9.根据权利要求6至8之一的燃烧器(8)，其特征在于所述混合室被构造成产生燃料混合物，并且所述混合室经由一流动开口和一筛网连接至所述燃烧室(35)。

10.根据权利要求6至9之一的燃烧器(8)，其特征在于至少一个间隔环和陶瓷填充体布置于所述燃烧室(35)中，其中所述间隔环在内部形成腔室，并且点火装置(26)布置于这个腔室中或布置于废气室(37)中。

11.根据权利要求10的燃烧器(8)，其特征在于所述燃烧室(35)连接至布置于燃烧器壳体(19)上部中的废气室(37)，并且所述废气室(37)经由出口(38)连接至热交换器(17)用于将燃烧室(35)中在燃烧期间形成的至少一些热能传导至一热电元件(9)。

12.根据权利要求6至11之一的燃烧器(8)，其特征在于所述燃烧器壳体(19)被构造成用于将至少一些热能再循环至蒸发器(28)。

13.根据权利要求6至12之一的燃烧器(8)，其特征在于用于液体燃料的调节供应的供应管线(29)连接至所述蒸发器(28)，并且一填充体布置于所述蒸发器(28)中。

14.根据权利要求13的燃烧器(8)，其特征在于所述蒸发器(28)连接至一加热部件(31)。

15.根据权利要求8至14之一的燃烧器(8)，其特征在于用于调节所供应空气的双金属阀瓣布置于所述空气供应管(27)中。

16.根据权利要求7至15之一的燃烧器(8)，其特征在于用于燃料蒸汽的净化区域(46)布置于所述喷嘴(20)下面。

17.根据权利要求6至16之一的燃烧器(8)，其特征在于所述燃烧器(8)用于根据权利要求1至5的所述充电设备(1)中。

18.用于充电设备(1)的发电装置(3)的燃烧器(8)的加热部件(31)，所述燃烧器布置于燃烧器壳体(19)中，其特征在于为所述燃烧器(8)的蒸发器(28)提供一接头，并且加热部件(31)的外形与燃烧器壳体(19)的外形匹配。

19.根据权利要求18的加热部件(31)，其特征在于具有线圈本体(39)的感应加热系统，所述线圈本体(39)设有绕组(40)，所述线圈本体的芯部由所述蒸发器(28)形成。

20.根据权利要求19的加热部件(31)，其特征在于在所述蒸发器(28)和所述线圈本体(39)之间布置一绝缘层。

21.根据权利要求18至20之一的加热部件(31)，其特征在于所述加热部件(31)连接至根据权利要求6至18的燃烧器(8)的至少一部分并且构造成用于根据权利要求1至5的充电设备(1)中。

22.用于充电设备(1)的发电装置(3)的燃烧器(8)的喷嘴(20)，所述燃烧器布置于燃烧器壳体(19)中，其特征在于所述喷嘴(20)的形状构造为盘形并且与燃烧器壳体(19)的形状匹配，并且具有至少一个通道(42)，其中所述盘的高度和所述通道(42)的形状适合于燃烧器(8)的输出。

23.根据权利要求22的喷嘴(20)，其特征在于所述至少一个通道(42)布置为基本上与燃烧器(8)的混合区域(21)中的流动开口相对准。

24.根据权利要求22或23的喷嘴(20)，其特征在于所述喷嘴(20)用于根据权利要求6至18的燃烧器(8)中。

25.一种用于在给储能器(2)充电的充电设备(1)的发电装置(3)的热源中产生热能的方法，其中所述热能由所述热源的燃烧器(8)产生，并且所述热能至少部分地通过所述发电装置(3)的热电元件(9)转变为电力，其特征在于，在燃烧器(8)的布置于其燃烧器壳体(19)的最下区域中的蒸发器(28)中，燃料蒸汽由所供应的燃料产生，燃料蒸汽在燃烧器(8)的混合区域(21)中通过加入空气而混合以形成燃料混合物，并且所述混合物在燃烧器(8)的燃烧室(35)中燃烧以产生热能，其中所述热能经由废气室(37)供应至热电元件(9)。

26.根据权利要求25的方法，其特征在于至少一些热能至少经由燃烧器(8)的燃烧器壳体(19)被返回至蒸发器(28)。

27.根据权利要求25或26的方法，其特征在于所述燃料蒸汽在压力下传导到所述混合区域(21)中，其中空气通过压力自动加入。

28.根据权利要求25至27之一的方法，其特征在于至少在开始阶段期间致动一加热部件(31)以产生所述燃料蒸汽。

29.根据权利要求25至28之一的方法，其特征在于该方法用根据权利要求1至5的充电设备(1)、根据权利要求6至17的燃烧器(8)、根据权利要求18至21的加热部件(31)以及根据权利要求22至24的喷嘴(20)来实施。

Images