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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024101011
(43)【公開日】2024-07-26
(54)【発明の名称】水素を燃焼するためのプロセスおよび装置
(51)【国際特許分類】
F23D 14/02 20060101AFI20240719BHJP
F23D 14/04 20060101ALI20240719BHJP
F23D 14/48 20060101ALI20240719BHJP
F23D 14/64 20060101ALI20240719BHJP
F23K 5/00 20060101ALI20240719BHJP
【ＦＩ】
F23D14/02 A
F23D14/04 Z
F23D14/48 A
F23D14/64 B
F23K5/00 302
F23K5/00 304
【審査請求】有
【請求項の数】27
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2024086365
(22)【出願日】2024-05-28
(62)【分割の表示】P 2022526384の分割
【原出願日】2020-11-03
(31)【優先権主張番号】62/930,866
(32)【優先日】2019-11-05
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】62/979,206
(32)【優先日】2020-02-20
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】522178256
【氏名又は名称】クリーン ハイ－ドロ－ゲン インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110001243
【氏名又は名称】弁理士法人谷・阿部特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】サム ソリマン
(72)【発明者】
【氏名】ロジャー エル－ヘロー
(72)【発明者】
【氏名】トーマス フェアフル
(57)【要約】
【課題】炉などの既存の熱交換器システムは、典型的には、所望の熱エネルギーを生成するための可燃性燃料として炭化水素材料に依存する。炭化水素系燃料は典型的には高価である。また、炭化水素燃料の燃焼は、環境に有害な二酸化炭素を発生させる。
【解決手段】水の電気分解を行って気体水素分子を含む電気分解生成材料を生成する電解槽、および少なくとも電気分解生成材料の気体水素分子を受け取るために電解槽に流体結合された炉を備え、受け取った気体水素分子を燃焼するように構成されている、熱エネルギーを生成するためのシステムが提供される。
【選択図】図１
【解決手段】水の電気分解を行って気体水素分子を含む電気分解生成材料を生成する電解槽、および少なくとも電気分解生成材料の気体水素分子を受け取るために電解槽に流体結合された炉を備え、受け取った気体水素分子を燃焼するように構成されている、熱エネルギーを生成するためのシステムが提供される。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
熱エネルギーを生成するためのシステムであって、
燃料を含む気体材料の供給源であって、燃料を含む気体材料は気体水素分子を含む、供給源と、
反応ゾーン内の反応ゾーン材料の点火を行うための点火装置と、
前記燃料を含む気体材料の前記供給源に流体結合されたエダクタと、を備え、
前記燃料を含む気体材料の供給源、前記エダクタ、前記点火装置、および前記反応ゾーンは協調的に構成され、原動流体が前記エダクタを通って流れている間、
前記燃料を含む気体材料の流れは、ベンチュリ効果に反応して、前記原動流体の流れによって誘導され、その結果、前記燃料を含む気体材料の誘導された流れおよび前記原動流体が組み合わされ、合成流体材料が得られ、
反応ゾーン供給は、前記反応ゾーン内の反応ゾーン材料が得られるように前記反応ゾーンに供給され、前記反応ゾーン供給は、少なくとも前記合成流体材料の気体水素分子を含み、
前記点火装置による前記反応ゾーン内の前記反応ゾーン材料の点火に反応して、前記反応ゾーン材料は、反応プロセスを介して反応生成物に変換され、その結果、反応後プロセス気体材料が生成され、前記反応後プロセス気体材料は反応生成物を含み、前記反応プロセスは、気体水素分子の燃焼を含み、前記反応プロセスは、前記反応後プロセス気体材料を加熱する熱エネルギーを生成し、加熱後の反応後プロセス気体材料が生成される、システム。
燃料を含む気体材料の供給源であって、燃料を含む気体材料は気体水素分子を含む、供給源と、
反応ゾーン内の反応ゾーン材料の点火を行うための点火装置と、
前記燃料を含む気体材料の前記供給源に流体結合されたエダクタと、を備え、
前記燃料を含む気体材料の供給源、前記エダクタ、前記点火装置、および前記反応ゾーンは協調的に構成され、原動流体が前記エダクタを通って流れている間、
前記燃料を含む気体材料の流れは、ベンチュリ効果に反応して、前記原動流体の流れによって誘導され、その結果、前記燃料を含む気体材料の誘導された流れおよび前記原動流体が組み合わされ、合成流体材料が得られ、
反応ゾーン供給は、前記反応ゾーン内の反応ゾーン材料が得られるように前記反応ゾーンに供給され、前記反応ゾーン供給は、少なくとも前記合成流体材料の気体水素分子を含み、
前記点火装置による前記反応ゾーン内の前記反応ゾーン材料の点火に反応して、前記反応ゾーン材料は、反応プロセスを介して反応生成物に変換され、その結果、反応後プロセス気体材料が生成され、前記反応後プロセス気体材料は反応生成物を含み、前記反応プロセスは、気体水素分子の燃焼を含み、前記反応プロセスは、前記反応後プロセス気体材料を加熱する熱エネルギーを生成し、加熱後の反応後プロセス気体材料が生成される、システム。
【請求項2】
前記反応ゾーンへの反応ゾーン供給の供給は、ノズルによって行われ、
前記ノズルは、反応ゾーンと位置合わせされた中心軸を含む、請求項１に記載のシステム。
前記ノズルは、反応ゾーンと位置合わせされた中心軸を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項3】
熱交換器をさらに備え、
前記反応ゾーンおよび前記熱交換器は、加熱された反応後プロセス気体材料が生成されている間、加熱された反応後プロセス気体材料が前記熱交換器と熱伝達連通して配置されるように協調的に構成される、請求項２に記載のシステム。
前記反応ゾーンおよび前記熱交換器は、加熱された反応後プロセス気体材料が生成されている間、加熱された反応後プロセス気体材料が前記熱交換器と熱伝達連通して配置されるように協調的に構成される、請求項２に記載のシステム。
【請求項4】
前記熱交換器は炉によって画定される、請求項３に記載のシステム。
【請求項5】
前記燃料を含む気体材料の前記供給源は、気体水素分子が生成されるように水の電気分解を行うように構成された電解槽を含み、前記燃料を含む気体材料の前記気体水素分子は生成された前記気体水素分子を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項6】
前記原動流体は酸化剤を含み、
前記反応ゾーン供給は、前記原動流体の前記酸化剤を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載のシステム。
前記反応ゾーン供給は、前記原動流体の前記酸化剤を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項7】
熱エネルギーを生成するためのシステムであって、
気体水素分子の供給源と、
前記供給源に流体結合されたマニホールドと、
前記マニホールドによって受け取られる気体材料供給物を排出するためのノズルであって、前記ノズルは、２．０２５８×１０-9平方メートル未満の最大断面流量面積を画定する、ノズルと、
反応ゾーン内の反応ゾーン材料を点火するための点火装置と、を備え、
前記供給源、前記マニホールド、前記ノズル、前記点火装置、および前記反応ゾーンは、
（ｉ）前記供給源の前記気体水素分子を含む前記気体材料供給物は、前記マニホールドによって受け取られ、前記ノズルを介して前記反応ゾーンに排出され、
（ｉｉ）酸化剤も前記反応ゾーンに供給され、その結果、前記反応ゾーン内の前記気体水素分子と前記酸化剤が含む反応ゾーン材料が得られ、
前記点火装置による前記反応ゾーン内の前記反応ゾーン材料の点火に反応して、前記反応ゾーン材料は、反応プロセスを介して反応生成物に変換され、その結果、反応後プロセス気体材料が生成され、前記反応後プロセス気体材料は前記反応生成物を含み、
前記反応プロセスは、前記酸化剤による前記気体水素分子の燃焼を含み、
前記反応プロセスは、前記反応後プロセス気体材料を加熱する熱エネルギーを生成し、加熱後の反応後プロセス気体材料が生成される、ように協調的に構成される、システム。
気体水素分子の供給源と、
前記供給源に流体結合されたマニホールドと、
前記マニホールドによって受け取られる気体材料供給物を排出するためのノズルであって、前記ノズルは、２．０２５８×１０-9平方メートル未満の最大断面流量面積を画定する、ノズルと、
反応ゾーン内の反応ゾーン材料を点火するための点火装置と、を備え、
前記供給源、前記マニホールド、前記ノズル、前記点火装置、および前記反応ゾーンは、
（ｉ）前記供給源の前記気体水素分子を含む前記気体材料供給物は、前記マニホールドによって受け取られ、前記ノズルを介して前記反応ゾーンに排出され、
（ｉｉ）酸化剤も前記反応ゾーンに供給され、その結果、前記反応ゾーン内の前記気体水素分子と前記酸化剤が含む反応ゾーン材料が得られ、
前記点火装置による前記反応ゾーン内の前記反応ゾーン材料の点火に反応して、前記反応ゾーン材料は、反応プロセスを介して反応生成物に変換され、その結果、反応後プロセス気体材料が生成され、前記反応後プロセス気体材料は前記反応生成物を含み、
前記反応プロセスは、前記酸化剤による前記気体水素分子の燃焼を含み、
前記反応プロセスは、前記反応後プロセス気体材料を加熱する熱エネルギーを生成し、加熱後の反応後プロセス気体材料が生成される、ように協調的に構成される、システム。
【請求項8】
前記気体水素分子の前記供給源は、前記気体水素分子が生成されるように水の電気分解を行うように構成された電解槽を含み、
前記気体材料供給物の前記気体水素分子は、生成された前記気体水素分子を含む、請求項７に記載のシステム。
前記気体材料供給物の前記気体水素分子は、生成された前記気体水素分子を含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項9】
熱交換器をさらに備え、
前記反応ゾーンおよび前記熱交換器は、加熱された反応後プロセス気体材料が生成されている間、加熱された反応後プロセス気体材料が前記熱交換器と熱伝達連通して配置されるように協調的に構成される、請求項７または８に記載のシステム。
前記反応ゾーンおよび前記熱交換器は、加熱された反応後プロセス気体材料が生成されている間、加熱された反応後プロセス気体材料が前記熱交換器と熱伝達連通して配置されるように協調的に構成される、請求項７または８に記載のシステム。
【請求項10】
前記熱交換器は炉によって画定される、請求項９に記載のシステム。
【請求項11】
熱エネルギーを生成するためのシステムであって、
気体水素分子の供給源と、
気体水素分子を受け取るために気体水素分子の供給源に流体結合されたマニホールドと、
受け取った前記気体水素分子を排出するためのノズルと、
反応ゾーン内の反応ゾーン材料を点火するための点火装置と、
および前記反応ゾーンからのフラッシュバックを軽減するための、前記マニホールドと前記気体水素分子の前記供給源との間に配置された複合金属発泡材料火炎抑制器と、を備え、
前記気体水素分子の供給源、前記マニホールド、前記ノズル、前記点火装置、および前記反応ゾーンは、
（ｉ）前記気体水素分子は前記マニホールドによって受け取られ、前記ノズルを介して前記反応ゾーンに排出され、
（ｉｉ）酸化剤も前記反応ゾーンに供給され、前記反応ゾーン材料は気体水素分子および酸化剤を含み、
前記点火装置による前記反応ゾーン内の前記反応ゾーン材料の点火に反応して、前記反応ゾーン材料は、反応プロセスを介して反応生成物に変換され、その結果、反応後プロセス気体材料が生成され、前記反応後プロセス気体材料は前記反応生成物を含み、
前記反応プロセスは、前記酸化剤によって影響を受ける気体水素分子の燃焼を含み、
反応プロセスは、反応後プロセス気体材料を加熱する熱エネルギーを生成し、加熱後の反応後プロセス気体材料が生成される、ように協調的に構成される、システム。
気体水素分子の供給源と、
気体水素分子を受け取るために気体水素分子の供給源に流体結合されたマニホールドと、
受け取った前記気体水素分子を排出するためのノズルと、
反応ゾーン内の反応ゾーン材料を点火するための点火装置と、
および前記反応ゾーンからのフラッシュバックを軽減するための、前記マニホールドと前記気体水素分子の前記供給源との間に配置された複合金属発泡材料火炎抑制器と、を備え、
前記気体水素分子の供給源、前記マニホールド、前記ノズル、前記点火装置、および前記反応ゾーンは、
（ｉ）前記気体水素分子は前記マニホールドによって受け取られ、前記ノズルを介して前記反応ゾーンに排出され、
（ｉｉ）酸化剤も前記反応ゾーンに供給され、前記反応ゾーン材料は気体水素分子および酸化剤を含み、
前記点火装置による前記反応ゾーン内の前記反応ゾーン材料の点火に反応して、前記反応ゾーン材料は、反応プロセスを介して反応生成物に変換され、その結果、反応後プロセス気体材料が生成され、前記反応後プロセス気体材料は前記反応生成物を含み、
前記反応プロセスは、前記酸化剤によって影響を受ける気体水素分子の燃焼を含み、
反応プロセスは、反応後プロセス気体材料を加熱する熱エネルギーを生成し、加熱後の反応後プロセス気体材料が生成される、ように協調的に構成される、システム。
【請求項12】
前記マニホールドは、前記複合金属発泡材料火炎抑制器を介して前記気体水素分子の前記供給源に流体結合される、請求項１１に記載のシステム。
【請求項13】
前記複合金属発泡材料火炎抑制器はハステロイ火炎抑制器を含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項14】
熱交換器をさらに備え、
前記反応ゾーンおよび前記熱交換器は、加熱された反応後プロセス気体材料が生成されている間、加熱された反応後プロセス気体材料が前記熱交換器と熱伝達連通して配置されるように協調的に構成される、請求項１１から１３のいずれか一項に記載のシステム。
前記反応ゾーンおよび前記熱交換器は、加熱された反応後プロセス気体材料が生成されている間、加熱された反応後プロセス気体材料が前記熱交換器と熱伝達連通して配置されるように協調的に構成される、請求項１１から１３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項15】
前記熱交換器は炉によって画定される、請求項１４に記載のシステム。
【請求項16】
周囲空気を加熱するためのプロセスであって、
水を電気分解し、気体水素分子を生成し、
生成された前記気体水素分子および酸化剤を含む反応ゾーン材料を反応ゾーン内に配置し、
前記反応ゾーン材料を組み合わせた流体材料に点火し、前記反応ゾーン材料が反応プロセスを介して反応生成物に変換され、その結果、反応後プロセス気体材料が生成される、プロセスを含み、
前記反応プロセスは、前記酸化剤によってもたらされる前記気体水素分子の燃焼を含み、
前記反応生成物は水蒸気を含み、
前記反応プロセスは、前記反応後プロセス気体材料を加熱する熱エネルギーを生成し、前記周囲空気の加熱のために加熱後の反応後プロセス気体材料が生成され、
前記加熱後の反応後プロセス気体材料は前記反応生成物を含み、
液体の水が得られるように前記反応生成物の水蒸気を凝縮し、
前記電気分解は、前記反応生成物の水蒸気の凝縮から得られる液体水の電気分解を含む、プロセス。
水を電気分解し、気体水素分子を生成し、
生成された前記気体水素分子および酸化剤を含む反応ゾーン材料を反応ゾーン内に配置し、
前記反応ゾーン材料を組み合わせた流体材料に点火し、前記反応ゾーン材料が反応プロセスを介して反応生成物に変換され、その結果、反応後プロセス気体材料が生成される、プロセスを含み、
前記反応プロセスは、前記酸化剤によってもたらされる前記気体水素分子の燃焼を含み、
前記反応生成物は水蒸気を含み、
前記反応プロセスは、前記反応後プロセス気体材料を加熱する熱エネルギーを生成し、前記周囲空気の加熱のために加熱後の反応後プロセス気体材料が生成され、
前記加熱後の反応後プロセス気体材料は前記反応生成物を含み、
液体の水が得られるように前記反応生成物の水蒸気を凝縮し、
前記電気分解は、前記反応生成物の水蒸気の凝縮から得られる液体水の電気分解を含む、プロセス。
【請求項17】
前記加熱された反応後プロセス気体材料を周囲空気と間接的に熱伝達連通するように配置し、前記周囲空気が前記加熱された反応後プロセス気体材料によって加熱され、前記水蒸気の凝縮が行われることをさらに備えた、請求項１６に記載のプロセス。
【請求項18】
前記水の前記電気分解は、追加的に酸素を生成し、
前記酸化剤は生成された前記酸素を含む、請求項１６または１７に記載のプロセス。
前記酸化剤は生成された前記酸素を含む、請求項１６または１７に記載のプロセス。
【請求項19】
周囲空気を加熱するためのプロセスであって、
水による電気分解を介して気体水素分子を生成し、
生成された前記気体水素分子を不活性酸化剤と組み合わせて、合成流体材料を生成し、
前記合成流体材料に点火し、前記合成流体材料は、反応プロセスを介して反応生成物に変換され、その結果、反応後プロセス気体材料が生成され、
生成された前記気体水素分子および不活性酸化剤との合成は、ベンチュリ効果に応答して、生成された前記気体水素分子の流れを原動流体で誘導し、生成された前記気体水素分子および前記原動流体の誘導された流れが組み合わされ、合成流体材料が生成され、前記原動流体は不活性酸化剤を含み、
前記反応後プロセス気体材料は、前記反応生成物を含み、
前記反応プロセスは、原動流体の不活性酸化剤によって影響を受ける前記気体水素分子の燃焼を含み、
前記反応プロセスは前記反応後プロセス気体材料を加熱する熱エネルギーを生成し、加熱後の反応後プロセス気体材料が生成され、
前記加熱後の反応後プロセス気体材料を、前記周囲空気と間接的に熱伝達連通するよう配置する、プロセス。
水による電気分解を介して気体水素分子を生成し、
生成された前記気体水素分子を不活性酸化剤と組み合わせて、合成流体材料を生成し、
前記合成流体材料に点火し、前記合成流体材料は、反応プロセスを介して反応生成物に変換され、その結果、反応後プロセス気体材料が生成され、
生成された前記気体水素分子および不活性酸化剤との合成は、ベンチュリ効果に応答して、生成された前記気体水素分子の流れを原動流体で誘導し、生成された前記気体水素分子および前記原動流体の誘導された流れが組み合わされ、合成流体材料が生成され、前記原動流体は不活性酸化剤を含み、
前記反応後プロセス気体材料は、前記反応生成物を含み、
前記反応プロセスは、原動流体の不活性酸化剤によって影響を受ける前記気体水素分子の燃焼を含み、
前記反応プロセスは前記反応後プロセス気体材料を加熱する熱エネルギーを生成し、加熱後の反応後プロセス気体材料が生成され、
前記加熱後の反応後プロセス気体材料を、前記周囲空気と間接的に熱伝達連通するよう配置する、プロセス。
【請求項20】
炉を改造するための構成要素のキットであって、
前記炉は、従来のバーナアセンブリおよび熱交換器を含み、
前記キットは、
水の電気分解を行って気体水素分子を含む電気分解生成材料を生成するための電解槽と、
気体水素適合性バーナアセンブリであって、反応ゾーン内の反応ゾーン材料が得られるように前記反応ゾーンへの反応ゾーン供給を受け取り、伝導するための流体導体と、および前記反応ゾーン内部に配置された反応ゾーン材料を点火するための点火装置を含む、バーナアセンブリと、
を備える、従来のバーナアセンブリおよび熱交換器と、を含み、
前記電解槽、前記気体水素適合性バーナアセンブリ、および前記熱交換器は、
（ｉ）前記気体水素適合性バーナアセンブリが従来のバーナアセンブリと取り替えられ、
（ｉｉ）前記気体水素適合性バーナアセンブリが前記反応ゾーン供給を受け入れ、
（ｉｉｉ）前記電気分解生成材料が前記電解槽によって生成され、
（ｉｖ）前記気体水素適合性バーナアセンブリは、受け取った前記反応ゾーン供給が少なくとも前記電気分解生成材料の前記気体水素分子を含むように、前記電解槽に流体結合され、
受け取った前記反応ゾーン供給は、前記反応ゾーン材料が前記気体水素分子を含むように、前記反応ゾーンに誘導され、
前記点火装置による前記反応ゾーン内の前記反応ゾーン材料の点火に反応して、前記反応ゾーン材料は、前記気体水素分子の燃焼を含む反応プロセスを介して反応生成物に変換され、その結果、前記反応生成物を含む反応後プロセス気体材料が生成され、
前記反応プロセスは反応後プロセス気体材料を加熱する熱エネルギーを生成し、加熱後の反応後プロセス気体材料が生成され、
前記の加熱後の反応後プロセス気体材料は、前記の熱交換器との熱伝達連通に配置される、ように協調的に構成される、キット。
前記炉は、従来のバーナアセンブリおよび熱交換器を含み、
前記キットは、
水の電気分解を行って気体水素分子を含む電気分解生成材料を生成するための電解槽と、
気体水素適合性バーナアセンブリであって、反応ゾーン内の反応ゾーン材料が得られるように前記反応ゾーンへの反応ゾーン供給を受け取り、伝導するための流体導体と、および前記反応ゾーン内部に配置された反応ゾーン材料を点火するための点火装置を含む、バーナアセンブリと、
を備える、従来のバーナアセンブリおよび熱交換器と、を含み、
前記電解槽、前記気体水素適合性バーナアセンブリ、および前記熱交換器は、
（ｉ）前記気体水素適合性バーナアセンブリが従来のバーナアセンブリと取り替えられ、
（ｉｉ）前記気体水素適合性バーナアセンブリが前記反応ゾーン供給を受け入れ、
（ｉｉｉ）前記電気分解生成材料が前記電解槽によって生成され、
（ｉｖ）前記気体水素適合性バーナアセンブリは、受け取った前記反応ゾーン供給が少なくとも前記電気分解生成材料の前記気体水素分子を含むように、前記電解槽に流体結合され、
受け取った前記反応ゾーン供給は、前記反応ゾーン材料が前記気体水素分子を含むように、前記反応ゾーンに誘導され、
前記点火装置による前記反応ゾーン内の前記反応ゾーン材料の点火に反応して、前記反応ゾーン材料は、前記気体水素分子の燃焼を含む反応プロセスを介して反応生成物に変換され、その結果、前記反応生成物を含む反応後プロセス気体材料が生成され、
前記反応プロセスは反応後プロセス気体材料を加熱する熱エネルギーを生成し、加熱後の反応後プロセス気体材料が生成され、
前記の加熱後の反応後プロセス気体材料は、前記の熱交換器との熱伝達連通に配置される、ように協調的に構成される、キット。
【請求項21】
前記気体水素適合性バーナアセンブリは、受け取った前記反応ゾーン供給を前記反応ゾーンに排出するためのノズルを含み、
前記ノズルは、２．０２５８×１０-9平方メートル未満の最大断面流量面積を画定する、請求項２０に記載のキット。
前記ノズルは、２．０２５８×１０-9平方メートル未満の最大断面流量面積を画定する、請求項２０に記載のキット。
【請求項22】
エダクタをさらに備え、
前記電解槽、前記気体水素適合性バーナアセンブリ、および前記エダクタは、
（ｉ）前記気体水素適合性バーナアセンブリが前記従来のバーナアセンブリに入れ替えられ、
（ｉｉ）前記気体水素適合性バーナアセンブリが反応ゾーン供給を受け入れ、
（ｉｉｉ）前記電気分解生成材料が前記電解槽によって製造され、
（ｉｖ）前記エダクタは、少なくとも前記電気分解生成材料の前記気体水素分子を受け取るために前記電解槽に流体結合され、
（ｖ）原動流体は前記エダクタを通って流れ、ベンチュリ効果に応答して、前記原動流体の流れによって、前記電気分解生成材料の少なくとも気体水素分子の流れが誘導され、そして、前記原動流体および少なくとも気体分子水素の誘導された流れが合成され、前記電気分解生成材料の前記気体水素分子を含む合成流体材料が得られ、
（ｖｉ）前記気体水素適合性バーナアセンブリは、受け取った前記反応ゾーン供給が少なくとも前記合成流体材料の前記気体水素分子を含むように、前記エダクタに流体結合され、
受け取った前記反応ゾーン供給の前記電気分解生成材料の前記気体水素分子は、前記合成流体材料の前記気体水素分子を含む、ように協調的に構成される、
請求項２０または２１に記載のキット。
前記電解槽、前記気体水素適合性バーナアセンブリ、および前記エダクタは、
（ｉ）前記気体水素適合性バーナアセンブリが前記従来のバーナアセンブリに入れ替えられ、
（ｉｉ）前記気体水素適合性バーナアセンブリが反応ゾーン供給を受け入れ、
（ｉｉｉ）前記電気分解生成材料が前記電解槽によって製造され、
（ｉｖ）前記エダクタは、少なくとも前記電気分解生成材料の前記気体水素分子を受け取るために前記電解槽に流体結合され、
（ｖ）原動流体は前記エダクタを通って流れ、ベンチュリ効果に応答して、前記原動流体の流れによって、前記電気分解生成材料の少なくとも気体水素分子の流れが誘導され、そして、前記原動流体および少なくとも気体分子水素の誘導された流れが合成され、前記電気分解生成材料の前記気体水素分子を含む合成流体材料が得られ、
（ｖｉ）前記気体水素適合性バーナアセンブリは、受け取った前記反応ゾーン供給が少なくとも前記合成流体材料の前記気体水素分子を含むように、前記エダクタに流体結合され、
受け取った前記反応ゾーン供給の前記電気分解生成材料の前記気体水素分子は、前記合成流体材料の前記気体水素分子を含む、ように協調的に構成される、
請求項２０または２１に記載のキット。
【請求項23】
ヒートシンクをさらに備え、
前記電解槽は、前記ヒートシンクと熱伝達連通して配置されるように構成され、電気分解によって熱が生成されるように電気分解が前記電解槽によって行われている間、前記生成された熱の少なくとも一部が前記ヒートシンクに伝達される、請求項２０から２２のいずれか一項に記載のキット。
前記電解槽は、前記ヒートシンクと熱伝達連通して配置されるように構成され、電気分解によって熱が生成されるように電気分解が前記電解槽によって行われている間、前記生成された熱の少なくとも一部が前記ヒートシンクに伝達される、請求項２０から２２のいずれか一項に記載のキット。
【請求項24】
前記ヒートシンクは冷却器を含む、請求項２３に記載のキット。
【請求項25】
水の電気分解を行って気体水素分子を含む電気分解生成材料を生成するための電解槽と、
少なくとも前記電気分解生成材料の前記気体水素分子を受け取るために前記電解槽に流体結合され、受け取った前記気体水素分子を燃焼するように構成され、周囲空気と間接的に熱伝達連通するように配置された熱交換器を備える炉と、
を備え、
受け取った前記気体水素分子の燃焼は、前記熱交換器を加熱し、間接的な熱伝達を介して周囲空気の加熱を実現する、熱エネルギーを生成するためのシステム。
少なくとも前記電気分解生成材料の前記気体水素分子を受け取るために前記電解槽に流体結合され、受け取った前記気体水素分子を燃焼するように構成され、周囲空気と間接的に熱伝達連通するように配置された熱交換器を備える炉と、
を備え、
受け取った前記気体水素分子の燃焼は、前記熱交換器を加熱し、間接的な熱伝達を介して周囲空気の加熱を実現する、熱エネルギーを生成するためのシステム。
【請求項26】
ヒートシンクをさらに備え、
前記電解槽は、前記ヒートシンクと熱伝達連通して配置され、電気分解が前記電解槽によって行われ、電気分解によって熱を生成している間、生成された熱の少なくとも一部が前記ヒートシンクに伝達される、請求項２５に記載のシステム。
前記電解槽は、前記ヒートシンクと熱伝達連通して配置され、電気分解が前記電解槽によって行われ、電気分解によって熱を生成している間、生成された熱の少なくとも一部が前記ヒートシンクに伝達される、請求項２５に記載のシステム。
【請求項27】
前記ヒートシンクは冷却器を含む、請求項２６に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、気体水素分子を燃焼させることによって、空気などの流体を加熱するための熱を生成するための熱交換器システムに関する。
【背景技術】
【0002】
炉などの既存の熱交換器システムは、典型的には、所望の熱エネルギーを生成するための可燃性燃料として炭化水素材料に依存する。炭化水素系燃料は典型的には高価である。また、炭化水素燃料の燃焼は、環境に有害な二酸化炭素を発生させる。
【発明の概要】
【0003】
一態様では、熱エネルギーを生成するためのシステムであって、
燃料を含む気体材料の供給源であって、燃料を含む気体材料は気体水素分子を含む、供給源と、
反応ゾーン内の反応ゾーン材料の点火を行うための点火装置と、
燃料を含む気体材料の供給源に流体結合されたエダクタ（ｅｄｕｃｔｏｒ）と、を備え、
燃料を含む気体材料の供給源、エダクタ、点火装置、および反応ゾーンは、原動流体（ｍｏｔｉｖｅ ｆｌｕｉｄ）がエダクタを通って流れている間、
燃料を含む材料の流れは、ベンチュリ効果に反応して、原動流体の流れによって誘導され、その結果、燃料を含む材料の誘導された流れおよび原動流体が組み合わされ、合成流体材料が得られ、
反応ゾーン供給は、反応ゾーン内の反応ゾーン材料が得られるように反応ゾーンに供給され、反応ゾーン供給は、少なくとも合成流体材料の気体水素分子を含み、
点火装置による反応ゾーン内の反応ゾーン材料の点火に反応して、反応ゾーン材料は、反応プロセスを介して反応生成物に変換され、その結果、反応後プロセス気体材料が生成され、反応後プロセス気体材料は反応生成物を含み、反応プロセスは、気体水素分子の燃焼を含み、反応プロセスは、反応後プロセス気体材料を加熱する熱エネルギーを生成し、加熱後の反応後プロセス気体材料が生成される、ように協調的に構成される、システムが提供される。
燃料を含む気体材料の供給源であって、燃料を含む気体材料は気体水素分子を含む、供給源と、
反応ゾーン内の反応ゾーン材料の点火を行うための点火装置と、
燃料を含む気体材料の供給源に流体結合されたエダクタ（ｅｄｕｃｔｏｒ）と、を備え、
燃料を含む気体材料の供給源、エダクタ、点火装置、および反応ゾーンは、原動流体（ｍｏｔｉｖｅ ｆｌｕｉｄ）がエダクタを通って流れている間、
燃料を含む材料の流れは、ベンチュリ効果に反応して、原動流体の流れによって誘導され、その結果、燃料を含む材料の誘導された流れおよび原動流体が組み合わされ、合成流体材料が得られ、
反応ゾーン供給は、反応ゾーン内の反応ゾーン材料が得られるように反応ゾーンに供給され、反応ゾーン供給は、少なくとも合成流体材料の気体水素分子を含み、
点火装置による反応ゾーン内の反応ゾーン材料の点火に反応して、反応ゾーン材料は、反応プロセスを介して反応生成物に変換され、その結果、反応後プロセス気体材料が生成され、反応後プロセス気体材料は反応生成物を含み、反応プロセスは、気体水素分子の燃焼を含み、反応プロセスは、反応後プロセス気体材料を加熱する熱エネルギーを生成し、加熱後の反応後プロセス気体材料が生成される、ように協調的に構成される、システムが提供される。
【0004】
一態様では、熱エネルギーを生成するためのシステムであって、
気体水素分子の供給源と、
供給源に流体結合されたマニホールドと、
マニホールドによって受け取られる気体材料供給物を排出するためのノズルであって、ノズルは、２．０２５８×１０-9平方メートル（３．１４×１０-6平方インチ）未満の最大断面流量面積を画定する、ノズルと、
反応ゾーン内の反応ゾーン材料を点火するための点火装置と、を備え、
供給源、マニホールド、ノズル、点火装置、および反応ゾーンは、
（ｉ）供給源の気体水素分子を含む気体材料供給物は、マニホールドによって受け取られ、ノズルを介して反応ゾーンに排出され、
（ｉｉ）酸化剤も反応ゾーンに供給され、その結果、反応ゾーン内の気体水素分子と酸化剤が含む反応ゾーン材料が得られ、
点火装置による反応ゾーン内の反応ゾーン材料の点火に反応して、反応ゾーン材料は、反応プロセスを介して反応生成物に変換され、その結果、反応後プロセス気体材料が生成され、反応後プロセス気体材料は反応生成物を含み、反応プロセスは、酸化剤によって影響を受ける気体水素分子の燃焼を含み、反応プロセスは、反応後プロセス気体材料を加熱する熱エネルギーを生成し、加熱後の反応後プロセス気体材料が生成される、ように協調的に構成される、システムが提供される。
気体水素分子の供給源と、
供給源に流体結合されたマニホールドと、
マニホールドによって受け取られる気体材料供給物を排出するためのノズルであって、ノズルは、２．０２５８×１０-9平方メートル（３．１４×１０-6平方インチ）未満の最大断面流量面積を画定する、ノズルと、
反応ゾーン内の反応ゾーン材料を点火するための点火装置と、を備え、
供給源、マニホールド、ノズル、点火装置、および反応ゾーンは、
（ｉ）供給源の気体水素分子を含む気体材料供給物は、マニホールドによって受け取られ、ノズルを介して反応ゾーンに排出され、
（ｉｉ）酸化剤も反応ゾーンに供給され、その結果、反応ゾーン内の気体水素分子と酸化剤が含む反応ゾーン材料が得られ、
点火装置による反応ゾーン内の反応ゾーン材料の点火に反応して、反応ゾーン材料は、反応プロセスを介して反応生成物に変換され、その結果、反応後プロセス気体材料が生成され、反応後プロセス気体材料は反応生成物を含み、反応プロセスは、酸化剤によって影響を受ける気体水素分子の燃焼を含み、反応プロセスは、反応後プロセス気体材料を加熱する熱エネルギーを生成し、加熱後の反応後プロセス気体材料が生成される、ように協調的に構成される、システムが提供される。
【0005】
別の態様では、熱エネルギーを生成するためのシステムであって、
気体水素分子の供給源と、
気体水素分子を受け取るために気体水素分子の供給源に流体結合されたマニホールドと、
受け取った気体水素分子を排出するためのノズルと、
反応ゾーン内の反応ゾーン材料を点火するための点火装置と、
および反応ゾーンからのフラッシュバックを軽減するための、マニホールドと気体水素分子の供給源との間に配置された火炎抑制器と、を備え、
気体水素分子の供給源、マニホールド、ノズル、点火装置、および反応ゾーンは、
（ｉ）気体水素分子はマニホールドによって受け取られ、ノズルを介して反応ゾーンに排出され、
（ｉｉ）酸化剤も反応ゾーンに供給され、反応ゾーン材料は気体水素分子および酸化剤を含み、
点火装置による反応ゾーン内の反応ゾーン材料の点火に反応して、反応ゾーン材料は、反応プロセスを介して反応生成物に変換され、その結果、反応後プロセス気体材料が生成され、反応後プロセス気体材料は反応生成物を含み、反応プロセスは、酸化剤によって影響を受ける気体水素分子の燃焼を含み、反応プロセスは、反応後プロセス気体材料を加熱する熱エネルギーを生成し、加熱後の反応後プロセス気体材料が生成される、ように協調的に構成される、システムが提供される。
気体水素分子の供給源と、
気体水素分子を受け取るために気体水素分子の供給源に流体結合されたマニホールドと、
受け取った気体水素分子を排出するためのノズルと、
反応ゾーン内の反応ゾーン材料を点火するための点火装置と、
および反応ゾーンからのフラッシュバックを軽減するための、マニホールドと気体水素分子の供給源との間に配置された火炎抑制器と、を備え、
気体水素分子の供給源、マニホールド、ノズル、点火装置、および反応ゾーンは、
（ｉ）気体水素分子はマニホールドによって受け取られ、ノズルを介して反応ゾーンに排出され、
（ｉｉ）酸化剤も反応ゾーンに供給され、反応ゾーン材料は気体水素分子および酸化剤を含み、
点火装置による反応ゾーン内の反応ゾーン材料の点火に反応して、反応ゾーン材料は、反応プロセスを介して反応生成物に変換され、その結果、反応後プロセス気体材料が生成され、反応後プロセス気体材料は反応生成物を含み、反応プロセスは、酸化剤によって影響を受ける気体水素分子の燃焼を含み、反応プロセスは、反応後プロセス気体材料を加熱する熱エネルギーを生成し、加熱後の反応後プロセス気体材料が生成される、ように協調的に構成される、システムが提供される。
【0006】
別の態様では、周囲空気を加熱するためのプロセスであって、
水を電気分解し、気体水素分子を生成し、
生成された気体水素分子および酸化剤を含む反応ゾーン材料を反応ゾーン内に配置（ｅｍｐｌａｃｉｎｇ）し、
反応ゾーン材料を組み合わせた流体材料に点火し、反応ゾーン材料が反応プロセスを介して反応生成物に変換され、その結果、反応後プロセス気体材料が生成される、プロセスを含み、
反応プロセスは、酸化剤によってもたらされる気体水素分子の燃焼を含み、反応生成物は水蒸気を含み、反応プロセスは、反応後プロセス気体材料を加熱する熱エネルギーを生成し、周囲空気の加熱のために加熱後の反応後プロセス気体材料が生成され、加熱後の反応後プロセス気体材料は反応生成物を含み、液体の水が得られるように水蒸気を凝縮し、電気分解は、凝縮から得られる液体水の電気分解を含む、プロセスが提供される。
水を電気分解し、気体水素分子を生成し、
生成された気体水素分子および酸化剤を含む反応ゾーン材料を反応ゾーン内に配置（ｅｍｐｌａｃｉｎｇ）し、
反応ゾーン材料を組み合わせた流体材料に点火し、反応ゾーン材料が反応プロセスを介して反応生成物に変換され、その結果、反応後プロセス気体材料が生成される、プロセスを含み、
反応プロセスは、酸化剤によってもたらされる気体水素分子の燃焼を含み、反応生成物は水蒸気を含み、反応プロセスは、反応後プロセス気体材料を加熱する熱エネルギーを生成し、周囲空気の加熱のために加熱後の反応後プロセス気体材料が生成され、加熱後の反応後プロセス気体材料は反応生成物を含み、液体の水が得られるように水蒸気を凝縮し、電気分解は、凝縮から得られる液体水の電気分解を含む、プロセスが提供される。
【0007】
別の態様では、周囲空気を加熱するためのプロセスであって、
水による電気分解を介して気体水素分子を生成し、
生成された気体水素分子を追加された酸化剤（ａｄｓｃｉｔｉｔｉｏｕｓｏｘｉｄａｎｔ ｏｘｉｄａｎｔ）と組み合わせて、合成流体材料を生成し、
合成流体材料に点火し、合成流体材料は、反応性プロセスを介して反応生成物に変換され、その結果、反応後プロセス気体材料が生成され、
反応後プロセス気体材料は、反応生成物を含み、反応プロセスは、原動流体の酸化剤によって影響を受ける気体水素分子の燃焼を含み、反応プロセスは反応後プロセス気体材料を加熱する熱エネルギーを生成し、加熱後の反応後プロセス気体材料が生成され、加熱後の反応後プロセス気体材料を、周囲の空気との間接的な熱伝達連通に使用する、
プロセスが提供される。
水による電気分解を介して気体水素分子を生成し、
生成された気体水素分子を追加された酸化剤（ａｄｓｃｉｔｉｔｉｏｕｓｏｘｉｄａｎｔ ｏｘｉｄａｎｔ）と組み合わせて、合成流体材料を生成し、
合成流体材料に点火し、合成流体材料は、反応性プロセスを介して反応生成物に変換され、その結果、反応後プロセス気体材料が生成され、
反応後プロセス気体材料は、反応生成物を含み、反応プロセスは、原動流体の酸化剤によって影響を受ける気体水素分子の燃焼を含み、反応プロセスは反応後プロセス気体材料を加熱する熱エネルギーを生成し、加熱後の反応後プロセス気体材料が生成され、加熱後の反応後プロセス気体材料を、周囲の空気との間接的な熱伝達連通に使用する、
プロセスが提供される。
【0008】
別の態様では、炉を改造するための構成要素のキットが提供され、
キットは、従来のバーナアセンブリおよび熱交換器であって、水の電気分解を行って気体水素分子を含む電気分解生成物材料を生成するための電解槽と、気体水素適合性バーナアセンブリであって、反応ゾーン内の反応ゾーン材料が得られるように反応ゾーンへの反応ゾーン供給を受け取り、伝導するための流体導体と、および反応ゾーン内部に配置された反応ゾーン材料を点火するための点火装置を含む、バーナアセンブリと、を備える、従来のバーナアセンブリおよび熱交換器と、を含み、
電解槽、気体水素適合性バーナアセンブリ、および熱交換器は、
（ｉ）気体水素適合性バーナアセンブリが従来のバーナアセンブリと取り替えられ、
（ｉｉ）気体水素適合性バーナアセンブリが反応ゾーン供給を受け入れ、
（ｉｉｉ）電解生成物材料が電解槽によって生成され、
（ｉｖ）気体水素適合性バーナアセンブリは、受け取った反応ゾーン供給が少なくとも電解生成物の気体水素分子を含むように、電解槽に流体結合され、
受け取った反応ゾーン供給は、反応ゾーン材料が気体水素分子を含むように、反応ゾーンに誘導され、
点火装置による反応ゾーン内の反応ゾーン材料の点火に反応して、反応ゾーン材料は、気体水素分子の燃焼を含む反応プロセスを介して反応生成物に変換され、その結果、反応生成物を含む反応後プロセス気体材料が生成され、
反応プロセスは反応後プロセス気体材料を加熱する熱エネルギーを生成し、加熱後の反応後プロセス気体材料が生成され、
加熱後の反応後プロセス気体材料は、熱交換器との熱伝達連通に配置される、ように協調的に構成される。
キットは、従来のバーナアセンブリおよび熱交換器であって、水の電気分解を行って気体水素分子を含む電気分解生成物材料を生成するための電解槽と、気体水素適合性バーナアセンブリであって、反応ゾーン内の反応ゾーン材料が得られるように反応ゾーンへの反応ゾーン供給を受け取り、伝導するための流体導体と、および反応ゾーン内部に配置された反応ゾーン材料を点火するための点火装置を含む、バーナアセンブリと、を備える、従来のバーナアセンブリおよび熱交換器と、を含み、
電解槽、気体水素適合性バーナアセンブリ、および熱交換器は、
（ｉ）気体水素適合性バーナアセンブリが従来のバーナアセンブリと取り替えられ、
（ｉｉ）気体水素適合性バーナアセンブリが反応ゾーン供給を受け入れ、
（ｉｉｉ）電解生成物材料が電解槽によって生成され、
（ｉｖ）気体水素適合性バーナアセンブリは、受け取った反応ゾーン供給が少なくとも電解生成物の気体水素分子を含むように、電解槽に流体結合され、
受け取った反応ゾーン供給は、反応ゾーン材料が気体水素分子を含むように、反応ゾーンに誘導され、
点火装置による反応ゾーン内の反応ゾーン材料の点火に反応して、反応ゾーン材料は、気体水素分子の燃焼を含む反応プロセスを介して反応生成物に変換され、その結果、反応生成物を含む反応後プロセス気体材料が生成され、
反応プロセスは反応後プロセス気体材料を加熱する熱エネルギーを生成し、加熱後の反応後プロセス気体材料が生成され、
加熱後の反応後プロセス気体材料は、熱交換器との熱伝達連通に配置される、ように協調的に構成される。
【0009】
別の態様では、熱エネルギーを生成するためのシステムであって、
気体水素分子を含む電解生成物材料を生成するための水の電気分解を行うための電解槽と、および少なくとも電解生成物材料の気体水素分子を受け入れるために電解槽に流体結合され、受け入れた気体水素分子を燃焼させるように構成された炉と、を備えるシステムが提供される。
気体水素分子を含む電解生成物材料を生成するための水の電気分解を行うための電解槽と、および少なくとも電解生成物材料の気体水素分子を受け入れるために電解槽に流体結合され、受け入れた気体水素分子を燃焼させるように構成された炉と、を備えるシステムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【0010】
以下の添付図面を参照して実施形態を説明する。
【0011】
【発明を実施するための形態】
【0012】
熱交換器システム１０が提供される。熱交換器システム１０は、内部空間の気候制御のために周囲空気を加熱するために、反応ゾーン８内の気体燃料の燃焼から熱を生成するように設けられ、構成される。
【0013】
いくつかの実施形態では、例えば、第１の気体材料供給源１２が提供され、第１の気体材料１０２の供給源を提供するように機能する。第１の気体材料は、気体燃料を含む。供給源１２は、第１の気体材料１０２を気体燃料の燃焼のために反応ゾーン８に供給するためのものである。いくつかの実施形態では、例えば、気体燃料は、気体水素分子を含む。
【0014】
いくつかの実施形態では、例えば、第１の気体材料１０２は、第２の気体材料１０４と組み合わされ、その結果、合成流体材料１０６が生成され、反応ゾーン８に供給される。いくつかの実施形態では、例えば、第２の気体材料１０４は酸化剤を含み、この点では、反応ゾーン８内で、第１の気体材料１０２の気体燃料の燃焼は、第２の気体材料１０４の酸化剤によって行われる。いくつかの実施形態では、例えば、第２の気体材料１０４は、酸化剤が酸素分子を含むように、周囲空気を含む。第２の気体材料１０４の酸化剤は、第１の気体材料１０２の一部である任意の酸化剤に追加的（ａｄｓｃｉｔｉｔｉｏｕｓ）である。
【0015】
いくつかの実施形態では、例えば、第１の気体材料１０２の流れを第２の気体材料１０４の流れと共に誘導するためのエダクタ１４（「ベンチュリミキサー」とも呼ばれることがある）が提供され、ベンチュリ効果に反応して、少なくとも第１の気体材料１０２および第２の気体材料１０４が組み合わされて、合成流体材料流れ１０６が得られ、その少なくとも一部が反応ゾーン８に供給される。
【0016】
いくつかの実施形態では、例えば、エダクタ１４は、原動流体レシーバ１６、収束ノズル流路１８、吸引流体レシーバ２０、混合ゾーン２２、発散ノズル流路２４、および合成流体材料排出コミュニケータ２６を含む。原動流体レシーバ１６は、収束ノズル流路１８を介して混合ゾーン２２と流体連通して配置される。混合ゾーン２２は、発散ノズル流路２４を介して、合成流体材料排出コミュニケータ２６と流体連通して配置される。吸引流体レシーバ２０は、混合ゾーン２２と流体連通して配置される。原動流体レシーバ１６、収束ノズル流路１８、吸引流体レシーバ２０、混合ゾーン２２、発散ノズル流路、および組み合わせられた流体材料排出コミュニケータ２６は、以下のように協働的に構成される。
（ｉ）原動流体レシーバ１６が十分に高い圧力で第２の気体材料１０４の流れを受け入れ、（ｉｉ）吸引流体レシーバ２０が第１の気体材料１０２と流体連通して配置され、第１の気体材料１０２が十分に低い圧力で配置され、
第２の気体材料１０４の流れの速度の増加は、第２の気体材料の流れが、収束ノズル流路１８を介して、原動流体レシーバ１６から混合ゾーン２２に伝導され、付随して、第２の気体材料１０４の流れの圧力が低下し、その結果、第２の気体材料１０４は、減圧下で混合ゾーン２２内に配置され、
第１の気体材料１０２の流れは、吸引流体レシーバ２０を介して、混合ゾーン２２と第１の気体材料１０２との間に確立された圧力差に反応して混合ゾーン２２に誘導され、その結果、第２の気体材料１０４の流れは、第１の気体材料１０２と組み合わされ（例えば混合され）、合成流体材料１０６の流れを生成し、合成流体材料１０６は、第１の気体材料１０２および第２の気体材料１０４を含み、
合成流体材料１０６の流れの速度の低下は、発散ノズル流路２４を介して、混合ゾーン２２から合成流体材料排出コミュニケータ２６まで合成流体材料の流れが実行され、付随して、同時に、合成流体材料１０６の流れの圧力が増加し、合成流体材料１０６の流れが、合成流体材料排出コミュニケータ２６を介して、増加した圧力でエダクタ１４から排出される。
（ｉ）原動流体レシーバ１６が十分に高い圧力で第２の気体材料１０４の流れを受け入れ、（ｉｉ）吸引流体レシーバ２０が第１の気体材料１０２と流体連通して配置され、第１の気体材料１０２が十分に低い圧力で配置され、
第２の気体材料１０４の流れの速度の増加は、第２の気体材料の流れが、収束ノズル流路１８を介して、原動流体レシーバ１６から混合ゾーン２２に伝導され、付随して、第２の気体材料１０４の流れの圧力が低下し、その結果、第２の気体材料１０４は、減圧下で混合ゾーン２２内に配置され、
第１の気体材料１０２の流れは、吸引流体レシーバ２０を介して、混合ゾーン２２と第１の気体材料１０２との間に確立された圧力差に反応して混合ゾーン２２に誘導され、その結果、第２の気体材料１０４の流れは、第１の気体材料１０２と組み合わされ（例えば混合され）、合成流体材料１０６の流れを生成し、合成流体材料１０６は、第１の気体材料１０２および第２の気体材料１０４を含み、
合成流体材料１０６の流れの速度の低下は、発散ノズル流路２４を介して、混合ゾーン２２から合成流体材料排出コミュニケータ２６まで合成流体材料の流れが実行され、付随して、同時に、合成流体材料１０６の流れの圧力が増加し、合成流体材料１０６の流れが、合成流体材料排出コミュニケータ２６を介して、増加した圧力でエダクタ１４から排出される。
【0017】
第１の気体材料１０２を含む合成流体材料１０６の流れは、合成流体材料排出コミュニケータ２６を介して、エダクタ１４の吸引流体レシーバ２０の上流の第１の気体材料１０２の圧力よりも高い圧力でエダクタ１４から排出される。この点において、ベンチュリ効果によってもたらされる気体燃料の圧力のこの増加は、以下に記載されるように、周囲空気の加熱をもたらすために、（合成流体材料の流れの一部として）熱交換器２８を通る気体燃料の流れを可能にする。
【0018】
いくつかの実施形態では、例えば、第１の気体供給材料１０２は、供給源１２が電解槽３０を含むように、電解槽３０から供給される。電解槽３０は、反応生成物が得られる効果があるように水の電気分解を行うように構成される。この点において、いくつかの実施形態では、例えば、電解槽３０は、負極、正極、水性電解質を含む電解チャンバを含む。負極、正極、および電解質は、負極と正極との間の電位差の印加が水溶液の水の電気分解に影響し、気体水素分子および気体水素分子を含む反応生成物が生成されるように協働的に構成される。第１の気体供給材料１０２が生成された気体水素分子および反応生成物の気体水素分子を含むように、第１の気体供給材料１０２は反応生成物から回復（ｒｅｃｏｖｅｒｅｄ）される。この点において、いくつかの実施形態では、例えば、第１の気体材料１０２の気体燃料は、反応生成物から回復される生成された気体水素分子を含む。
【0019】
いくつかの実施形態では、例えば、第１の気体材料１０２の供給源１２は、第１の気体材料導体５０を介してエダクタ１４の吸引流体レシーバ２０に流体結合される。いくつかの実施形態では、例えば、第１の気体材料導体５０は、反応ゾーン８からの潜在的なフラッシュバックを妨げるための火炎抑制器５６（例えば、ハステロイ火炎抑制器などの複合金属発泡材料火炎抑制器）を含む。いくつかの実施形態では、例えば、第１の気体材料導体５０は、反応ゾーンからの潜在的なフラッシュバックをさらに妨げるためのチェックバルブ５２を含む。この点において、いくつかの実施形態では、例えば、チェックバルブは、フローティングボールチェックバルブ５２である。フローティングボールチェックバルブ５２は、その動きがチャンバ５８内で拘束されるボール５４（ボール５４が必ずしも球形、またはそうでなければボール形であるとは限らないことを理解されたい）と、および供給源１２とエダクタ１４の吸引流体レシーバ２０との間の流体連通をもたらす流れコミュニケータ６２（例えばポート）の閉鎖をもたらすためにボール５４を受容するように構成されたバルブシート６０とを含む。この点において、十分な下流圧力は、ボール５４をバルブシート６０へ着座させ、それにより、フローコミュニケータ６２の閉鎖をもたらし、それによって反応ゾーン８からの潜在的なフラッシュバックを軽減する。いくつかの実施形態では、例えば、第１の気体材料導体５０は、ボール５４の視認性を提供し、それによってとりわけ、第１の気体材料の流れの視覚的確認を可能にするための、サイトグラス６４を含む。いくつかの実施形態では、例えば、ボール５４は、可撓性のポリイミド発泡体などの難燃性発泡ボールである。好適な可撓性のポリイミド発泡体は、中国３１１６００浙江省建徳市半島国際邸１４０１号室のＳＯＬＶＥＲ ＰＯＬＹＩＭＩＤＥによって製造されたＳＯＬＶＥＲ ＰＩ可撓性発泡から作られる。
【0020】
いくつかの実施形態では、例えば、第２の気体材料１０４の流れは、２ｐｓｉｇと１２ｐｓｉｇとの間の圧力で、かつ少なくとも０．０２１メートル／秒の速度でエダクタ１４に供給される。いくつかの実施形態では、例えば、吸引流体レシーバ２０と流体連通して配置される第１の気体材料１０２は、大気圧の圧力で配置される。
【0021】
いくつかの実施形態では、例えば、エダクタ１４に供給される第２の気体材料１０４は、周囲の空気から引き出す空気ポンプ３４によって供給される周囲の空気である。
【0022】
いくつかの実施形態では、例えば、エダクタ１４の原動流体レシーバ１６に供給されている第２の気体材料１０４の供給源３４（例えば、空気ポンプ）は、第２の気体材料導体１５０によって原動流体レシーバ１６に流体結合される。いくつかの実施形態では、例えば、第２の気体材料導体１５０は、反応ゾーン８からの潜在的なフラッシュバックを妨げるための火炎抑制器１５６（例えば、ハステロイ火炎抑制器などの複合金属発泡材料火炎抑制器）を含む。いくつかの実施形態では、例えば、第２の気体材料導体１５０は、反応ゾーンからの潜在的なフラッシュバックをさらに妨げるためのチェックバルブ１５２を含む。この点において、いくつかの実施形態では、例えば、チェックバルブは、フローティングボールチェックバルブ１５２である。フローティングボールチェックバルブ１５２は、その動きがチャンバ１５８内で拘束されるボール１５４（ボール５４が必ずしも球形、またはそうでなければボール形であるとは限らないことを理解されたい）と、および供給源３４とエダクタ１４の原動流体レシーバ１６との間の流体連通をもたらす流れコミュニケータ１６２（例えばポート）の閉鎖をもたらすためにボール１５４を受容するように構成された、バルブシート１６０とを含む。この点において、十分な下流圧力は、ボール１５４をバルブシート１６０へ着座させ、それにより、フローコミュニケータ１６２の閉鎖をもたらし、それによって反応ゾーン８からの潜在的なフラッシュバックを軽減する。いくつかの実施形態では、例えば、第２の気体材料導体１５０は、ボール１５４の視認性を提供し、それによってとりわけ、第１の気体材料の流れの視覚的確認を可能にするための、サイトグラス１６４を含む。いくつかの実施形態では、例えば、ボール１５４は、可撓性のポリイミド発泡体などの難燃性発泡ボールである。好適な可撓性のポリイミド発泡体は、中国３１１６００浙江省建徳市半島国際邸１４０１号室のＳＯＬＶＥＲ ＰＯＬＹＩＭＩＤＥによって製造されたＳＯＬＶＥＲ ＰＩ可撓性発泡から作られる。
【0023】
いくつかの実施形態では、例えば、エダクタ１４の合成流体材料排出コミュニケータ２６は、バブラ（ｂｕｂｂｌｅｒ）６８を介してバーナアセンブリ３６に流体結合される。バブラ６８は、合成流体材料レシーバ７０であって、合成流体材料１０６の流れをベンチュリミキサー１４から受け入れ、合成流体材料１０６の流れをバブラ６８内に含まれる液体媒体７２に導く、合成流体材料レシーバ７０を含み、これにより、不純物は合成流体材料１０６の流れから分離され（例えば、液体媒体内での溶解によって）、精製された合成流体材料１０８の流れが得られ、バブラ６８のバブラ排出コミュニケータ７４を介して排出され、少なくとも一部がバーナアセンブリ３６に供給される。いくつかの実施形態では、例えば、分離される不純物は、電解槽３０から持ち越される電解質を含む。いくつかの実施形態では、例えば、液体培地（ｌｉｑｕｉｄ ｍｅｄｉｕｍ）は、反応ゾーン８からのフラッシュバックを軽減するための火炎抑制器としてさらに機能する。
【0024】
いくつかの実施形態では、例えば、合成流体材料レシーバ７０は、受容された合成流体材料１０４を導くためのコイル状チューブ７６を含む。いくつかの実施形態では、例えば、コイル状チューブ７６は、反応ゾーンからの任意のフラッシュバックに対する流量抵抗をもたらすように機能し、それによって、第１および第２の気体材料の供給源１２、３４への伝播をそれぞれ妨げる。いくつかの実施形態では、例えば、コイル状チューブ７６は、コイル状チューブ７６を通して導かれる流体から液体培地への熱伝達を容易にし、それによって潜在的なフラッシュバックをさらに軽減するために、熱伝導材料（銅など）から製造される。
【0025】
いくつかの実施形態では、例えば、バブラ６８から排出される精製された合成流体材料１０８の流れは、第２のベンチュリメータ１１４を介して第３の気体材料１１０（例えば、空気ポンプ１３４から供給される周囲の空気）の伝導を介して得られるベンチュリ効果に反応して加速され、少なくとも精製された合成流体材料１０８の流れおよび第３の気体材料流れ１１０が組み合わされ、合成流体材料流れ１１２が得られ、反応ゾーン８内に排出される。
【0026】
いくつかの実施形態では、例えば、第２のエダクタ１１４は、原動流体レシーバ１１６、収束ノズル流路１１８、吸引流体レシーバ１２０、混合ゾーン１２２、発散ノズル流路１２４、および合成流体材料排出コミュニケータ１２６を含む。原動流体レシーバ１１６は、収束ノズル流路１１８を介して混合ゾーン１２２と流体連通して配置される。混合ゾーン１２２は、発散ノズル流路１２４を介して、合成流体材料排出コミュニケータ１２６と流体連通して配置される。吸引流体レシーバ１２０は、混合ゾーン１２２と流体連通して配置される。原動流体レシーバ１１６、収束ノズル流路１１８、吸引流体レシーバ１２０、混合ゾーン１２２、発散ノズル流路、および合成流体材料排出コミュニケータ１２６は、以下のように協働的に構成される。
（ｉ）原動流体レシーバ１１６が十分に高い圧力で第３の気体材料１１０の流れを受け入れ、（ｉｉ）吸引流体レシーバ１２０が精製された合成流体材料１０８と流体連通して配置され、精製された合成流体材料１０８が十分に低い圧力で配置され、
第３の気体材料流れ１１０の速度は、第３の気体材料流れ１１０の流れが収束ノズル流路１１８を介して原動流体レシーバ１１６から混合ゾーン１２２に伝導されることで増加され、それにより付随して、第３の気体材料１１０の流れの圧力が低下し、第３の気体材料１１０が減圧された混合ゾーン１２２内に配置され、
精製された合成流体材料１０８の流れは、吸引流体レシーバ１２０を介して、混合ゾーン１２２と精製された合成流体材料１０８との間に確立された圧力差に反応して混合ゾーン１２２に誘導され、第３の気体材料１１０の流れは、合成流体材料１０８の流れと組み合わされ（例えば混合され）、合成流体材料１１２の流れを生成し、
合成流体材料１１２の流れの速度は、発散ノズル流路１２４を介して、混合ゾーン１２２から合成流体材料排出コミュニケータ１２６まで合成流体材料１１２の流れが誘導されることで低下され、それにより付随して、合成流体材料１１２の流れの圧力が増加し、合成流体材料１１２の流れが、合成流体材料排出コミュニケータ１２６を介して、増加した圧力で第２のエダクタ１１４から排出される。
（ｉ）原動流体レシーバ１１６が十分に高い圧力で第３の気体材料１１０の流れを受け入れ、（ｉｉ）吸引流体レシーバ１２０が精製された合成流体材料１０８と流体連通して配置され、精製された合成流体材料１０８が十分に低い圧力で配置され、
第３の気体材料流れ１１０の速度は、第３の気体材料流れ１１０の流れが収束ノズル流路１１８を介して原動流体レシーバ１１６から混合ゾーン１２２に伝導されることで増加され、それにより付随して、第３の気体材料１１０の流れの圧力が低下し、第３の気体材料１１０が減圧された混合ゾーン１２２内に配置され、
精製された合成流体材料１０８の流れは、吸引流体レシーバ１２０を介して、混合ゾーン１２２と精製された合成流体材料１０８との間に確立された圧力差に反応して混合ゾーン１２２に誘導され、第３の気体材料１１０の流れは、合成流体材料１０８の流れと組み合わされ（例えば混合され）、合成流体材料１１２の流れを生成し、
合成流体材料１１２の流れの速度は、発散ノズル流路１２４を介して、混合ゾーン１２２から合成流体材料排出コミュニケータ１２６まで合成流体材料１１２の流れが誘導されることで低下され、それにより付随して、合成流体材料１１２の流れの圧力が増加し、合成流体材料１１２の流れが、合成流体材料排出コミュニケータ１２６を介して、増加した圧力で第２のエダクタ１１４から排出される。
【0027】
気体燃料を含む合成流体材料１１２の流れは、合成流体材料排出コミュニケータ１２６を介して、第２のエダクタ１１４の吸引流体レシーバ１２０における精製された合成流体材料１０８の流れの圧力よりも高い圧力で、第２のエダクタ１１４から排出される。この点において、ベンチュリ効果によってもたらされる気体燃料の圧力のこの増加は、以下に記載されるように、周囲空気の加熱するための燃焼をもたらすために、熱交換器２８を通る気体燃料（合成流体材料の流れの一部として）の流れを可能にする。
【0028】
いくつかの実施形態では、例えば、合成流体材料１１２の流れは、反応ゾーン８内で第１の気体材料１０２の気体燃料の燃焼をもたらすためにバーナアセンブリ３６に供給される。この点において、いくつかの実施形態では、例えば、バーナアセンブリ３６が提供され、バーナアセンブリ３６は、マニホールド３８および複数のノズル４０を含む。マニホールド３８は、合成流体材料１１２の流れを受け入れ、受け入れた合成流体材料の流れを複数のノズル４０の間で分配するためのマニホールド流体通路ネットワーク４２を画定する。ノズル４０の各々は、独立して、合成流体材料１１２の流れを受け入れ、合成流体材料１１２の流れの一部をそれぞれの反応ゾーン８に排出し、第１の気体材料および第２の気体材料を含む合成流体材料の流れが反応ゾーン８内に配置されるように構成される。
【0029】
いくつかの実施形態では、例えば、マニホールド流体通路ネットワーク４２は、少なくとも４．９４１９３×１０-7平方メートル（７．６６×１０-4平方インチ）の最小断面流量領域を画定する。いくつかの実施形態では、例えば、マニホールド流体通路ネットワーク４２は、包括的に、４．９４１９３×１０-7平方メートル（７．６６×１０-4平方インチ）および７．９３５４７×１０-6（１．２３×１０-2平方インチ）との間の最小断面積を画定する。
【0030】
いくつかの実施形態では、例えば、ノズル４０は、２．０２５８×１０-9平方メートル（３．１４×１０-6平方インチ）未満の最大断面積を画定する。いくつかの実施形態では、例えば、ノズル４０は、包括的に、５．０６４５１×１０-10平方メートル（７．８５×１０-7平方インチ）および２．０２５８×１０-9平方メートル（３．１４×１０-6平方インチ）との間の最大断面積を画定する。いくつかの実施形態では、例えば、ノズル４０の最大断面積のこのようなサイズ調整は、反応ゾーン８からの潜在的なフラッシュバックを軽減する。
【0031】
バーナアセンブリ３６は、ノズル４０のそれぞれについて、それぞれの反応ゾーン８内で合成流体材料１０６の点火をもたらすための点火装置４４（例えば、表面点火装置など）をさらに独立して含む。合成流体材料１０６はそれぞれの反応ゾーン８内に配置され、点火装置４４（例えば、表面点火装置）による点火に反応して、第１の気体材料１０２の気体燃料の燃焼により、燃焼生成物が生成され、および効果的に気体火炎が得られる。気体火炎を確立すると、反応ゾーン８に供給され続けている合成流体材料１１２内に存在する気体燃料が燃焼し、それによって燃焼生成物の継続的な生成を提供する。
【0032】
燃焼はまた、燃焼生成物、および任意の未反応の気体材料を加熱する熱エネルギーを生成し、加熱された燃焼後の流体材料の流れ４１が生成され、熱交換器２８を通して伝導され、加熱された燃焼後の気体材料は、循環する空気ファン４６によって熱交換器２８を横断して引き出される周囲空気と間接的に熱伝達連通して配置され、したがって、周囲空気を加熱する。いくつかの実施形態では、例えば、熱交換器２８は、複数の長手方向に延びるチューブ４８を含み、長手方向に延びるチューブ４８のそれぞれは、独立して、ノズル４０のそれぞれに対して整列する。この点では、加熱された燃焼後の流体材料の流れ４１は、熱交換器２８のチューブ４８を通して伝導され、循環する空気ファン４６によって熱交換器２８を横切って引き出される周囲空気は、チューブ４８の最外面を横切って流れ４９として流れ、次いで、所定の空間を加熱するための所定の空間に伝導される。
【0033】
いくつかの実施形態では、例えば、燃焼を介して生成される水蒸気は、凝縮され、液体として収集され、収集された液体水は、電解槽３０の水源として機能する容器３２に導かれる。
【0034】
図２を参照すると、典型的には、従来の熱交換器システム２００（炉など）は、気体燃料として気体炭化水素材料（例えば、天然ガスなど）を使用する。気体燃料供給源２１２は、加圧された気体燃料（例えば、気体炭化水素材料など）の供給源を含む。気体材料供給導体２１４は、気体燃料供給源２１２からの気体燃料を、反応ゾーン２３８内で気体燃料の燃焼をもたらすためにバーナアセンブリ２３６に供給する。いくつかの実施形態では、例えば、バーナアセンブリ２３６は、マニホールド２３８を含み、マニホールドは、複数のノズル２４０を含む。ノズル２４０のそれぞれは、独立して、バーナアセンブリ２３６を介して、気体燃料の燃焼をもたらすために、気体燃料の一部を反応ゾーン２３８内に排出するように構成される。バーナアセンブリ２３６は、ノズル２４０のそれぞれについて、それぞれ独立して、フローミキサー２３４（例えば、ベンチュリ型バーナーなど）、点火装置２４４（例えば、表面点火装置など）を含む。点火装置２４４のそれぞれについて、独立して、それぞれの反応ゾーン２３８が関連付けられている。排出された気体燃料およびその流れが燃焼空気ファン２１８によって誘導される周囲空気は、マニホールド２３８から反応ゾーン２３８に流れミキサー２３４を介して連通され、流れ混合器２３４内で混合されて、気体燃料／空気混合物を生成する。気体燃料／空気混合物が反応ゾーン２３８内に配置されている間、点火装置２４４による点火に反応して、気体燃料の燃焼が行われ、燃焼生成物が生成される。燃焼はまた、燃焼生成物を加熱する熱エネルギー、および任意の未反応の気体材料を生成し、その結果、加熱された燃焼後の気体材料が生成される。燃焼空気ファン２１８によって流れが誘導されている加熱された燃焼後の気体材料は、熱交換器２８を通して流れ、加熱された燃焼後の気体材料が、循環空気ファン４６によって熱交換器２８を横断して引き出される周囲空気４８と間接的に熱伝達連通して配置され、したがって周囲空気を加熱する。いくつかの実施形態では、例えば、熱交換器２８は、複数の長手方向に延びるチューブ４８を含み、長手方向に延びるチューブ４８のそれぞれは、独立して、ノズル３０のそれぞれに対して整列する。この点では、流れが燃焼用空気ファン２１８によって誘導されている加熱された燃焼後気体材料は、熱交換器２８のチューブ４８、および循環空気ファン４６によって熱交換器２８を横切って引き込まれる周囲空気を通って流れ、チューブ４８の最外面を横切って流れ、次いで、所定の空間を加熱するために所定の空間に導かれる。
【0035】
本開示によれば、従来の熱交換器システム２００は、気体水素分子を気体燃料として使用することを可能にするように修正される。この点において、従来の熱交換器システム２００は、周囲空気を加熱するために、気体水素分子の燃焼を介して熱を生成するために提供される熱交換器システム１０を得るように修正される。この修正を行うために、いくつかの実施形態では、例えば、従来の熱交換器システムのバーナアセンブリ２３６は、気体水素分子の形態の気体燃料が、修正された熱交換器システム１０内で燃焼のために供給され得るように、バーナアセンブリ３６によって置き換えられる。いくつかの実施形態では、例えば、従来の熱交換器システムを改造するためのキットが提供され、バーナアセンブリ３６および電解槽３０を含む。いくつかの実施形態では、例えば、キットは、エダクタ１４をさらに含む。いくつかの実施形態では、例えば、キットは、バーナアセンブリ３６、エダクタ１４、ならびにバブラ６８および第２のエダクタ１１４を含む。いくつかの実施形態では、例えば、キットは、バーナアセンブリ３６およびエダクタ１４、ならびに第１の気体材料導体５０および第２の気体材料導体５２をさらに含み、これらのいくつかの実施形態では、バブラ６８および第２のエダクタ１１４をさらに含む。
【0036】
いくつかの実施形態では、例えば、電解槽３０は、電気分解が行われている間、熱が電解質からヒートシンクに伝達されるように、ヒートシンクと熱伝達連通して配置される。いくつかの実施形態では、例えば、ヒートシンクは、冷却器３１を含む。この点において、いくつかの実施形態では、例えば、熱伝達をもたらすことによって、電解質内の温度は十分に低く、水性電解質の水の気化が軽減され、第１の気体材料１０２内の水の存在が軽減される。いくつかの実施形態では、例えば、摂氏２７度～摂氏３２度の十分に低い温度である。いくつかの実施形態では、例えば、電解質の温度は、電解質からヒートシンクへの熱伝達速度を制御することによって、十分に低い温度に維持される。第１の気体材料１０２内に存在する水（したがって、合成流体材料１１２）は、望ましくない場合、燃焼を中断し得、その結果、炉内の気体炎が消滅する。一度消火されると、混合流体材料１１２を介して反応ゾーン８に供給され続ける気体燃料の燃焼が一時停止され、未燃焼の気体燃料が炉内に蓄積され得、点火装置４４の再点火時にバックファイアを引き起こす可能性がある。したがって、第１の気体材料１０２（したがって、合成流体材料１１２）内の水の存在の軽減は、気体火炎の消火およびバックファイアに有利な条件を軽減する。
【0037】
いくつかの実施形態では、例えば、システムは、ガス炎の消火を感知するためのセンサをさらに含む。いくつかの実施形態では、例えば、センサは、フォトセル（ｐｈｏｔｏｃｅｌｌ）センサである。この点において、いくつかの実施形態では、例えば、センサは、電源装置と協働して、すなわち、電解槽３０の負極と正極との間の電位差を確立し、その結果、センサによる気体の炎の不在の感知に反応して、電解槽３０に供給される電力が停止され、電気分解が停止される。
【0038】
以下の記載において、説明の目的のために、数々の具体的な詳細が本開示の徹底的な理解を提供するために示される。しかしながら、これらの特定の詳細が、本開示を実施するために必要とされないことは、当業者には明らかであろう。特定の寸法および材料は、開示された例示的な実施形態を実施するために説明されるが、他の適切な寸法および／または材料は、本開示の範囲内で使用され得る。技術における現在および将来のすべての適切な変更を含む、すべてのそのような修正および変形は、本開示の範囲および範囲内にあると考えられる。言及される全ての参照文献は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【図1】
【図2】