(57)【要約】スターリングエンジン（１）のヘッドと、囲んでいるバーナアセンブリ（２）との間のシールに関する。シールは、一方の構成要素に取り付けられ粘性液体（１４）で充填された環状トラフ（１１）と、他方の構成要素に取り付けられ粘性液体へと挿入された環状ブレードとを有している。これにより、エンジンとバーナとの間のガス通路に対するシールが形成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘッドを有するスターリングエンジンと、前記エンジンの前記ヘッドを囲んでおり前記ヘッドに熱を供給するバーナと、前記エンジンと前記バーナとの間のシールとを具備するステーリングエンジンアセンブリであって、前記シールが、粘性液体で充填され円形に延長し前記バーナ又は前記エンジンの一方に取り付けられた環状トラフと、前記バーナ又は前記エンジンの他方から垂下され前記トラフの前記粘性液体へと挿入された環状ブレードとを備えており、これにより、前記エンジンと前記バーナとの間のガス通路が前記粘性液体により前記環状ブレードの周囲で密閉されているスターリングエンジンアセンブリ。
【請求項２】
前記粘性液体が粘性の揺変性液体である請求項１に記載のエンジンアセンブリ。
【請求項３】
前記ブレードと前記トラフとの間に環状部材が挿入されている請求項１又は２に記載のエンジンアセンブリ。
【請求項４】
前記エンジンと前記バーナとの間の、前記バーナより下で前記シールより上の空間が、断熱材で充填されている請求項１〜３のいずれか１項に記載のエンジンアセンブリ。
【請求項５】
前記バーナと前記シールとの間に環状熱シールドが設けられている請求項１〜４のいずれか１項に記載のエンジンアセンブリ。
【請求項６】
ヘッドを有するスターリングエンジンと、前記エンジンの前記ヘッドを囲んでおり前記ヘッドに供給するバーナと、前記エンジンと前記バーナとの間のシールとを具備しており、前記シールが前記エンジンと前記バーナとの間に挟まれた中空のＯリングによりもたらされているエンジンアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスターリングエンジンアセンブリに関し、特に、家庭用熱電気併給（ｄｏｍｅｓｔｉｃ  ｃｏｍｂｉｎｅｄ  ｈｅａｔ  ａｎｄ  ｐｏｗｅｒ；ＤＣＨＰ）用に適したスターリングエンジンアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
スターリングエンジンは外部から加熱される往復機関である。スターリングエンジンにはシリンダがあり、シリンダ内での単数又は複数のピストンの往復運動が作動流体を加熱熱交換器と冷却熱交換器との間で移動させ電力を供給する役割を果たす。
【０００３】
内部のガスを加熱し作動ピストンを駆動するため、熱が一般にスターリングエンジンのシリンダの一端に供給される。加熱されるスターリングエンジンの端は伝熱ヘッドと呼ばれ、一般に、伝熱ヘッドに熱を供給する環状ヒータないしはバーナで囲まれている。ＤＣＨＰに応用するため、シリンダは一般に、バーナからの熱い排気ガスがより迅速に逃げるよう垂直に配列されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃焼ガスが下方に流れシステムから逃げるのを防止するため、バーナと伝熱ヘッドとの間の境界面は密閉されていなければならない。
【０００５】
スターリングエンジンには往復運動要素を含んでいるため、振動の残留レベルを低いレベルにする様々な減衰要素や吸収要素を組み込んでいる振動低減システムが設けられている。しかし、振動のレベルは依然として高く、振動しているエンジンと静止しているバーナとの間に配置されたどのようなシールにも問題をもたらすことがある。従来のシール設計はエンジン懸架装置よりも一般に極めて堅く、使用された場合、エンジンとバーナとの間で容認できない力が伝達されることにつながるおそれがある。
【０００６】
シールは更に、バーナへのガスの供給後に点火が遅延した場合に引き起こされることがある圧力のパルスを処理できなくてはならない。点火が容認できないほど遅延した場合には点火が危険とならないよう安全制御システムが供給を中断するが、ある程度の遅延は許容される。これにより、点火が最終的に達成された際に燃焼圧力を高める原因となる燃料の増加が引き起こされる。更に、シールはバーナに近接していることによる高温に耐えられなくてはならない。
【０００７】
本発明は、これらの問題を解消するシールを備えたスターリングエンジンアセンブリを提供することに向けられたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様によれば、スターリングエンジンアセンブリは、ヘッドを有するスターリングエンジンと、エンジンのヘッドを囲んでおりヘッドに熱を供給するバーナと、エンジンとバーナとの間のシールとを具備しており、シールは、粘性液体で充填され円形に延長しバーナ又はエンジンの一方に取り付けられた環状トラフと、バーナ又はエンジンの他方から垂下されトラフの粘性液体へと挿入された環状ブレードとを備えており、これにより、エンジンとバーナとの間のガス通路が粘性液体により環状ブレード周囲で密閉されている。
【０００９】
この粘性流体を使用することで、摩耗することのないシールがもたらされる。この液体を介してエンジンからバーナハウジングへ移動する振動力は最小となる。粘性液体は、バーナのガスに付随する高温に耐えられるよう、更にこれらのガスに腐食されないよう、選択可能である。この液体は粘性なので、遅延点火により引き起こされるパルス（脈動）の影響を受けにくい。
【００１０】
粘性液体は、シールが容易に組み立てられるよう揺変性（チクソトロピー）であることが望ましい。揺変性液体は、取り扱い特性を有利にする媒体を提供することに加え、振動発生時、振り動かされたブレードの近傍で自由に流れるようになる。これにより、密閉がなされ、粘性の低い媒体にはよりよくみられるように抗力（摩擦）が小さくなる。
【００１１】
バーナとエンジンとの間の間隔を維持するために、ブレードとトラフとの間にＯリングなどの環状部材が挿入されている。これにより、エンジン及びバーナが正しいアライメントを確実に保持し、そのため最高の熱特性が保証される。環状部材は密閉機能を果たす必要がないので、ブレード及びトラフとの接触は最小限に抑えられ、そのため環状部材の摩耗は無視できるレベルに下げられる。
【００１２】
エンジンとバーナとの間の、バーナより下でシールより上の空間が、シールが施される温度を下げるために断熱材で充填されていてもよい。シールのための熱防護を更に改善するために、バーナとシールとの間に環状熱シールドが設けられていてもよい。
【００１３】
本発明の第２の態様によれば、ヘッドを有するスターリングエンジンと、このエンジンのヘッドを囲んでおりヘッドに熱を供給するバーナと、エンジンとバーナとの間のシールとを備えるスターリングエンジンアセンブリであって、シールがエンジンとバーナとの間に挟まれた中空のＯリングによりもたらされるものが提供される。
【００１４】
中空のＯリングは、スターリングエンジンからバーナへの振動の伝達を防止するために必要な柔軟性を備えたまま、シールをもたらす。
【００１５】
以下、本発明に従って構成されたスターリングエンジンアセンブリの実施形態を添付図面を参照して説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
スターリングエンジンアセンブリの大部分の態様は当該分野で周知であり、本明細書では詳細には説明しない。
【００１７】
アセンブリは２つの主な構成要素、即ち、スターリングエンジン１と、エンジンのヘッドを囲むバーナアセンブリ２とから構成される。ガスがバーナアセンブリに供給され、エンジン１のヘッドのフィン４ａ、４ｂを加熱するため出口３で点火される。フィンには、英国同時係属出願第００２００１２．１号に開示されているように、ヘッド周囲に配置された多数の環状フィン４ａと多数の垂直のフィン４ｂとがある。排気ガスはフィンを通過した後、排気ガス口５を通り出ていく。
【００１８】
エンジン１はエンジンサポート６に取り付けられ、締め付けリング７により所定の位置に保持される。
【００１９】
密閉装置は、垂下されている環状ブレード８を有し、このブレード８は、セラミックペーパーガスケット１０で各々が保護されている複数の締結具９により、バーナ２の下面に取り付けられている。ブレードは、例えば鋼やセラミックであることが好ましい。エンジンハウジング６の周囲に環状トラフ１１が複数の締結具１２により固定されており、この締結具１２も同様にセラミックペーパーガスケット１３で保護されている。トラフ１１は粘性液体１４で充填され、この粘性液体は、例えば−４０℃から３００℃までの温度の範囲に亘る操作に適し且つバーナのガスに対し化学的な耐性を持つ市販のシリコーンのバルブシール化合物などである。シール剤の沸点はシールの動作温度を上回っていなければならず、この場合には沸点は３００℃を上回っていなければならない。ブレード８は粘性液体１３に浸っているがトラフの底部には接触しないように保持され、その結果、粘性液体はヒータヘッドと周囲との間のバリアとなっている。エンジン１とバーナ２との間の放射状のアライメントを維持するために、Ｏリング１５がブレード８を囲み粘性液体１４の上に位置する。Ｏリングはブレード８の半径方向外側に示されているが、Ｏリングは代案ないしは追加として半径方向内側に設けられてもよい。
【００２０】
エンジン１及びバーナ２と、シールアセンブリとの間の、フィン４ａの下の空間は、シールアセンブリをバーナの最高温度から保護するために、セラミックペーパー断熱材１６などの断熱材で充填される。断熱材はエンジン１とエンジンサポート６との間のギャップ１７まで広がっている。代案ないしは追加として環状熱シールド（図示せず）が設けられてもよい。
【００２１】
図２には、図１に示す実施形態の代替の配列が示されている。この場合、Ｏリング１５′は、トラフ１１の上部外側の縁に取り付けられた環状保持器２０によりブレード８に当てられ保持されている。これにより、より確実にＯリングシールを所定の位置に保持する方法がもたらされ、粘性の低いシール剤の使用が可能になる。他の点では、この設計の態様は図１で示した設計と同一である。
【００２２】
本発明の第２の態様による配列が図３に示されている。この場合も、スターリングエンジン１、バーナ２、出口３は、前の図面に示したとおりである。しかし、この場合は、密閉装置が異なる。ヒータ２の下側には環状セラミックホルダ３１が取り付けられている。環状ブロック３１の下面には溝３２が設けられ、この溝３２には中空のＯリング３３が配置されている。Ｏリング３３は環状ブラケット３４を密閉し、この環状ブラケット３４はスターリングエンジン１のヘッドに取り付けられこれを囲んでいる。
【００２３】
更なる代案が図４に示されている。この代案には、スターリングエンジン１を囲む環状トラフ４１と、バーナ２の下面に取り付けられた環状ブレード４２とがある。これに関して、構成は図１及び図２に示した設計と殆ど同じである。しかし、粘性液体のかわりに中空のＯリング４３がトラフ４１の底部にある。図４に示すようにＯリング４３を変形するようブレード４２がトラフ４１に挿入されている。
【００２４】
図３及び図４で用いたＯリングは、３１５℃までの温度で操作可能な極高温シリコンゴムなどの材料で作られている。外径は５ｍｍ〜１５ｍｍ、肉厚は０．５ｍｍ〜１．５ｍｍである。
【００２５】
図３及び図４には図示されていないが、これらの実施形態にも、図１に関して説明したセラミック断熱材がある。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】エンジンヘッドアセンブリの概略断面図である。
【図２】代案のシール配列を示す概略断面図である。
【図３】本発明の第２の態様に係る第１のシール配列の断面図である。
【図４】本発明の第２の態様に係る第２のシール配列の断面図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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