JPS63500111A - 燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 燃　焼　装　置 発明の分野 本発明は、燃焼室のまわシでセラミックライナを実施することによりてスターリ ング機関と共に有利に使用できる外部加熱或は燃焼装置の改良に関する。

発明の背景 スターリング機関への関心が更新されかつ大きくなるにつれて、この機関の効率 に関して間断なく改良するため各種の努力がなされた。基本的スターリング機関 の運転原理は、１９８０年初版のジー、ウォーカーによる１スタ一リング機関” なる題名のテキストで説明されている。要するに、この点に関してスターリング 機関は、作動流体（ガス）を加熱および冷却する原理に基づいて操作し、有効仕 事を行なうため使用されるガスを膨張および圧縮する。この機関は、特別の用途 に従って単独あるいは多数のピストンおよびシリンダを含んでもよく、従って各 種の長所を備えた設計が前述のテキストで例示されている。

本改良の部分として、セラミック類が高温状態の代表的スターリング機関、特に 燃焼範囲で実施されている。例えば、１９７５年１月２８日付で発行された米国 特許第３，８６２，５４２号は、高温ガス機関（スターリング）の燃焼／加熱空 間でセラミック材料からつくられる絶縁加燃／燃焼ジャケットの使用を開示して いる。上述の目的のジャケットは、作動流体に対して適宜伝熱するため加熱ヘッ ドのまわシで火炎を収容しかつ高温燃焼生成物（ガス）を指向することができる 。１９７９年１０月３０日付で発行された米国特許第４，１７２，３６３号では 、バーナの高温火炎温度に対してシリンダ頭を保護するためセラミック繊維マッ トを使用している。

しかしながら、この種の装置が有用であるけれども、セラミック材料を取９つけ る方法は、多くの欠陥がある。なぜならば高温のスターリング機関運転で発生す る可能性のある損傷を起す振動および隣接部材の膨張および収縮を受けるからで ある。

従って、本発明の主目的は、スターリング機関と共に有利に使用できる外部加熱 或は燃焼装置の燃焼範囲でセラミックライナを取シつける手段であって、ライナ を然るべき個所で確実に保持しかつ、更に、ライナが固着される構造体で発生す る恐れのある有害な振動及び移動からライナを隔離するものを提供することにあ る。

これに関して、本発明は、スターリング機関の外部加熱或は燃焼装置の燃焼室を 構成し、ばね／ペロー装置を介して上記装置の主構造体或はハウジングに対し固 着させるセラ２ツクライナを設ける。このライナは、燃焼範囲を画定する加熱或 は燃焼ハウジング内で中心に位置決めされ、スターリング機関の加熱ヘッドのま わシで周辺方向に設けることができる。このライナは、圧縮ばね装置を介して燃 料ノズル組立体で主構造体或はハウジングへ結合されておシ、密封を行なう複数 のベローと共に２種類の圧縮ばね装置が可能である。

ばね装置は、高い周波数振動からライナを隔離し、しかも所望位置にライナを確 実に維持する。さらに、このばね装置及びペローは、−シリンダ及び／戒はライ ナの軸方向及び熱的拡大を調節させる。

以下添付図面を参照して本発明の詳細な説明する。

図面の簡単な説明 第１図は、セラミックライナを含み、本発明の教示を具体化して、例えば、スタ ーリング機関と共に使用する外部加熱或は燃焼装置の第１実施例の部分断面図、 第２図は、本発明の教示を実施する外部加熱装置の第２実施例の部分断面図、第 ３図は、第２図に示される組立装置の部分的頂面図である。

１０・・・ハウジング、１２・・・主構造体、１４・・・隔壁、１７．２７・・ ・矢印、１８・・・加熱ヘッド、２４・・・ライナ、２６・・・第２端、３２・ ・・コツプ部材、３４・・・第１端、、１０・・・燃料ノズル組立体。

好ましい実施例の詳細な説明 第１図に対し詳細に参照して説明するに、スターリング機関と共に有利に使用で きる外部加熱或は燃焼装置ハウジング１０の断面図が示されている。

（例えば、単気筒スターリング機関の全横断面を示す前述のテキストの第２９６ 頁参照）。このハウジングは、内部隔壁１４を有する主構造体１２を含み、内部 隔壁が内部の空気流路１６を画定し、空気が流入しているところを矢印１７で示 す。隔壁１４は、金属製でもよく、形状が若干切頭円錐状である。隔壁１４の内 部では円筒状加熱ヘッド１８（想像線で部分的に示される）から成るパケットｍ 式の圧力容器が設けられている。加熱ヘッド１８の内部は、排出ピストン（図示 せず）がそこで代表的スターリング操作をして往復動する膨張空間を含んでいる 。加熱ヘッド１８は、その周辺のまわシに外部フィン２０を含み、それらのフィ ンの外径が圧力容器の頂部から下方へ先太シになって傾斜しておシ、燃焼ガスか ら内部作動ガスまで伝熱を容易にさせる。それらのフィン２０は、加熱ヘッド１ ８の周辺のまわシで設けられる環状層あるいはフランジ２２で終端している。

セラミックライナ２４を設けてあシ、このライナが中空であシかつ端或は底２６ で拡大される開口をもつ切頭円錐形状である。端２６は、加熱ヘッド１８を取シ 囲むように十分大きい内径にしてらると共に隔壁１４内に嵌まるような寸法にし た外径をもっておシ、矢印２７によって示されるようにライナ２４と加熱ヘッド １８との間で出て行く排気ガス通路を画定する。環状柔軟ガスケット２８は、ラ イナ２４と支持リング２９との間にある端２６で間挿されている。ライナ２４は 、点３０ｔで直線に立ち上った壁にされ、点３０からライナの向かい合った小さ い開放頂部端３４でコツプ部材３２ＶＣ接触するまで傾斜して延びている。柔軟 ガスケット３６は、＝ツブ部材３２のフランジ３８と端３４のまわシの外側環状 溝の部分との間に設けられている。

コツプ部材３２は５点火器ちるいは点火栓４２を含む燃料ノズル４０組立体の部 分である。燃料ノズル組立体４０は、燃焼室４３へ燃焼性物質（空燃）を噴射し かつ点火する。ノズル４０は、そのまわシに設けられる圧縮ばね４４によって主 構造体１２或はハウジングへ結合されている。圧縮ばね４４は、ｆｆｉ料ノズル ４０、コツプ３２およびライナ２４の頂部へ柔軟にとシつけられるガスケット３ ６を介してセラミックライナ２４へ軸方向力を加え、ガスケット２８および支持 リング２９へ下に向ってライナ２４を偏向し、加熱ヘッド１８と内部隔壁１４と の間で加熱ヘッドのまわシの周辺方向にライナ２４を位置決めする。

燃料ノズル４０と主構造体１２或はハウジングとの間の唯一つの他の接続部は、 −組の環状軟質ベロー４６および４８である。ペロー４６は、ノズル４０の環状 フランジ５０と隔壁ガスケット５１との間で設けられている。ペロー４８は、取 付はブラケット５２を介して主構造体１２或はハウジングで取９つけられており かつ環状フランジ５０で燃料ノズル４０に係合する。それらのベロー４６および ４８は、燃料ノズル４０と主構造体１２との間、隔壁１４及び恐らく弛るい絶縁 材料５６、それらの間での密封部としてしか働らかない。

前述の装置によりて、ライナ２４に対してかなシの力を加えられ、ばね４４およ びペロー４６．４８は、必要に応じて、軸方向の熱膨張を可能にさせる。

加うるに、ばねが高周波数振動の代表的に不良伝達体であるから、ライナ２４は 、主構造体１２から伝達される外部摂動あるいは振動から絶縁される。

次に第２図及び第３図で示される第２実施例を参照して説明するに、同じ部品は 、同様に番号づけされるけれども第１実施例の番号に＠１′″がつけられる。本 実施例は、主構造体１２′或はハウジングに対するセラきツクライナ２４′及び 燃料ノズル４０′の結合に関して第１実施例と異りている。この点では燃料ノズ ルのまわりの単独のばねというよりはむしろ本装置は、多数（３つ図示）の圧縮 ばね５８を介して主構造体１２′或はハウジングに対し燃料ノズル組立体４０′ を結合している。これらのばね５８は、燃料ノズル組立体４０′、コツプ部材３ ２′及びガスケット３６′を介してライナ２４′へ軸方向力を同様に加え。

上記ノズル、コツプ及びガスケットがガスケット２８／及びリング２９／へ下に 向って軸方向力を偏向する。

燃料ノズＮ４０′と主構造体１２′或はハウジングとの間の残りの接続部は、ノ ズル４０’の環状フランジ６２と主構造体１２′或はハウジングの取付はブラケ ット６４との間に設けられる環状柔軟ベロー６０で遺体１２′或はハウジング及 び隔壁１４′の間の密封部としてしか働らかない。

かくて、前述の発明によって、その目的及び長所が実施され、好まし込実施例が 本明細書で詳細に開示及び説明されたけれども、本発明の範囲は、それらによっ て限定されるべきものでなく、むしろ、添付の特許請求の範囲によって決定され ねばならない。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. １．スターリング機関等のような外燃機関の外部加熱或は燃焼装置において、 加熱空間がその中で画定される外部加熱或は燃焼装置主構造体或はハウジング、 上記加熱空間内に設けられるセラミック材料から形成されかつ燃焼室を構成する 中空ライナ、及び上記ライナの第１端へ結合されかつ上記主構造体或はハウジン グと結合され、そのためライナに対し主構造体或はハウジングの振動の伝達を減 衰し左がら加熱空間で上記ライナを維持する偏向手段から成る外部加熱或は燃焼 装置。
2. ２．上記ライナの第１端と結合される燃料ノズル組立体を含みかつ上記偏向手段 が上記ノズル組立体及び上記主構造体或はハウジングを結合する少なくとも１つ のばねを含む特許請求の範囲第１項記載の外部加熱或は燃焼装置。
3. ３．上記主構造体或はハウジングと上記ノズル組立体との間に設けられるペロー 形状の密封手段を含む特許請求の範囲第２項記載の外部加熱或は燃焼装置。
4. ４．加熱空間において部分的に設けられる加熱ヘッドを含み、上記ライナが上記 加熱ヘッドのまわりで周辺方向に位置決めされる第２端を含む特許請求の範囲第 ３項記載の外部加熱或は燃焼装置。
5. ５．上記第２端が上記偏向手段によつて加熱ヘッドのまわりで設けられるフラン ジ手段との係合へ軸方向に偏向される特許請求の範囲第４項記載の外部加熱或は 燃焼装置。
6. ６．上記第２端と上記フランジ手段との間の柔軟ガスケットを含む特許請求の範 囲第５項記載の外部加熱或は燃焼装置。
7. ７．上記燃料ノズル組立体が環状フランジをもつコップ手段を含み、上記第１端 が上記環状フランジと係合可能にかつこのフランジ内に設けられる特許請求の範 囲第７項記載の外部加熱或は燃焼装置。
8. ８．上記第１端と上記環状フランジとの間に柔軟ガスケットを含む特許請求の範 囲第７項記載の外部加熱或は燃料装置。
9. ９．上記燃料ノズル組立体が環状フランジをもつコップ手段を含み、上記第１端 が上記環状フランジと係合可能にかつこのフランジ内に設けられる特許請求の範 囲第２項記載の外部加熱或は燃焼手段。
10. １０．上記第１端と上記環状フランジとの間に柔軟ガスケットを含む特許請求の 範囲第９項記載の外部加熱或は燃焼装置。
11. １１．上記偏向手段が上記燃料ノズル組立体のまわりで等距離に位置決めされか つ上記主構造体或はハウジングに対し上記燃料ノズル組立体を結合する１個以上 のばね部材を含む特許請求の範囲第２項記載の外部加熱或は燃焼装置。
12. １２．上記ばね手段が上記燃料ノズル組立体のまわりで軸方向に位置決めされて いる特許請求の範囲第２項記載の外部加熱或は燃焼装置。