專利名稱：壁掛式家用熱電聯合裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種壁掛式熱電聯合裝置。本發明是在改進具有線性自由活塞式斯特林發動機(stirling engine)的熱電聯合裝置的安裝的需求的激勵下產生的。但是，本發明可以應用于任何壁掛式的、其中的原動機(prime mover)會產生不受歡迎的振動的熱電聯合裝置。
背景技術：
線性自由活塞式斯特林發動機通常以恒定的頻率運行，并且主要在一個方向上振動，該方向即該發動機往復運動的方向。可以通過彈簧將吸收塊懸掛在發動機上而基本消除這種振動(如我們較早的UK申請NO.0203016.1中所公開的)。
此外，通過把發動機懸掛在多個低強度的彈簧上，可以減少傳遞到發動機支架(engine mounting)的任何所得振動(見我們早期的申請0203016.1)。
所述斯特林發動機需要在所述振動的斯特林發動機和外部安裝的燃燒器之間進行密封，以防止燃燒器氣體泄漏到殼體中并進入室內。該密封代表了振動部件和靜止部件之間的界面。可以把所述密封設計成在發動機的往復運動方向上為柔性但是在水平面上相對剛性。因此，發動機和吸收塊的水平面上的振動與裝置外殼不是隔離的。從而，振動傳到了壁面，引起了壁面振動，激起壁面和其它設備的共振。這些共振是我們迄今為止檢測過的原型裝置的不能被接受的振動問題的主要原因。
發明內容
本發明意欲解決這個問題。
根據本發明，提供了一種壁掛式家用熱電聯合裝置，該裝置包括發動機，用于產生電能和熱輸出；殼體，用于容納該發動機；以及位于所述殼體的各側面上的至少一個支架，用于將所述殼體安裝在壁面上，每個所述支架包含在垂直方向上延伸并具有L形橫截面的主體，所述L形橫截面的每個端部(extremity)都有一個擴大部分，第一擴大部分在主體和殼體之間提供間隔，第二擴大部分在主體和壁面之間提供間隔。
所述支架裝置具有必要的垂直剛性以支撐發動機(和任何關聯的吸收塊)的重量。但是，所述支架還在水平面上提供了必要的柔性，包括朝向壁面和遠離壁面的方向(以下稱為進/出方向)以及平行于壁面的方向(以下稱為左/右方向)。所述兩個擴大部分的存在提供了足夠的間隙(clearance)來容許水平面上的振動。這些支架極大地減少或者消除了水平振動向壁面的傳播。
所述殼體的每個側面上可以配有單個支架。但是，目前優選的是在所述殼體的每個側面上配置兩個在垂直方向上隔開的所述支架。也可以配置多于兩個的所述支架。
如上所述，本發明尤其適用于線性自由活塞式斯特林發動機，具體地是應用于這樣的線性自由活塞式斯特林發動機從該發動機懸掛吸收塊來減少垂直方向上的振動。
對于任何這種類型的家用熱電聯合裝置，都需要一些與外部的其它連接。例如，它可能需要對燃燒器供給燃氣和供給空氣并需要燃燒器的廢氣出口。此外，為了提取熱量，所述裝置可能需要冷水進口和熱水出口。
因此，所述殼體裝有柔性的流體進/出連接機構。
所述連接機構例如可以采取通過所述殼體內的大尺寸孔洞延伸的進/出管的形式，在所述孔洞和管之間具有柔性密封。優選地，分別在所述殼體內部提供兩個所述柔性密封，在所述殼體外部提供一個所述柔性密封。至少一個所述柔性密封的存在確保了所述管位于所述孔洞的中間，防止所述管和所述殼體直接接觸，從而防止了噪聲通過間隙傳播并允許所述殼體的熱膨脹。
具體地，所述液體管可能會傳送壓力脈沖。為了減少這些壓力脈沖，每個管優選地配有柔性部分以吸收壓力脈沖。優選地，這種柔性部件是波紋管部件(bellows section)。
現在將結合附圖對依據本發明的裝置的示例進行描述，在附圖中圖1是所述裝置和外部壁面之間的連接的示意圖；圖2是支架中的壁面支架的蓋罩(lid)的示意立體圖；圖3是圖2中所示的裝置的更詳細的示圖；圖4示出了穿過所述裝置的流體連接機構的截面。
具體實施例方式
所述DCHP裝置(家用熱電聯合裝置)包括線性自由活塞式斯特林發動機，其懸掛有吸收塊以吸收在線性運動方向上的振動。這樣的裝置在我們早期申請0203016.1中進行了更詳細的說明。本發明并不關注該發動機的詳細構造。
GB 0203016.1公開了一種發動機，其位于殼體1之內，該殼體在一個框架上(未示出)，此框架在若干個低強度的彈簧上(未示出)。這將垂直振動的水平減小到可控制的水平。但是，在燃燒器和發動機頭(enginehead)之間的密封是相對剛性的，易于在水平面內將振動從發動機頭傳到燃燒器組件然后傳到裝置殼體。
如圖1所示，該發動機需要多個與外部的連接機構。提供了壁面支架2以安裝發動機，將參照圖2和圖3對其進行更詳細的描述。斯特林發動機燃燒器需要燃料進口3和空氣進口4。還需要從燃燒器中排出廢氣的廢氣排放口5。實踐中，空氣進口4和廢氣出口5被集中在一起以預熱引入的空氣。
需要進口6和出口7用于進出家用水加熱器或中央供暖系統的水的循環。
燃燒器的空氣進口4和廢氣出口5都與換熱器(recuperator)相連接，該換熱器位于斯特林發動機的上方所以不會振動。因此，這種同心結構(concentric arrangement)僅需要橡膠折疊式密封(rubber concertina seal)來密封相應的殼體，以確保同心的通氣管被隔開并基本居中地位于殼體內的孔洞中，從而可以不接受任何來自殼體自身的振動。
燃料進口3和燃燒器殼體相連所以會與燃燒器殼體一起振動。因此，提供了如圖4所示的裝置。在此裝置中，燃料進口3穿過由短管8形成的殼體形式的大孔洞。用橡膠套(rubber boot)9對管道8的頂端和底端進行密封，橡膠套9使燃料進口3遠離管道8，確保進口管的振動不會傳到該殼體。管3和管道8之間的空隙可以填充合適的減噪材料。
進水口6/出水口7也和發動機的振動部分相接觸，與參照上述燃料進口3的描述一樣，使用類似的裝置使管6，7和殼體1隔離。除了參照進氣口中描述的特征外，進水口和出水口還配有兩個波紋管部件10，其被設計成減少液體中的壓力脈沖從而使它們的順流傳遞最小化。
箭頭11指出了出于維護目的所需的到殼體1的通道，該通道由帶有橡膠邊緣密封的可替換面板提供。這樣設計以允許簡單安全地更換面板，同時使每次移走面板時產生泄漏的風險最小。
在圖2和圖3中更詳細地顯示了壁面支架2。如圖2所示，殼體1由四個支架2支撐著，殼體1的每個側面設置有兩個支架2且這兩個支架相互垂直隔開。
所述支架具有圖3中更詳細地示出的大體L形的橫截面。L形橫截面包括平行于壁面W的第一側面20和從第一側面20延伸的垂直于墻面W的第二側面21。由放大部分22將第一側面20與壁面W隔開，該放大部分22從第一側面20向壁面W延伸。相似地，由放大部分23將第二側面21和殼體1隔開，該放大部分23從第二側面21向殼體1延伸。
壁面支架被設計為具有20Hz的特征頻率。為了保證這一點，側面強度是12000N/m(+/-1000N/m)。使用鋁制支架，對于并入了四個支架的結構來說，每個支架長225mm，并且邊緣為100mm。材料厚度為1.5mm。對于使用不同數量的支架的另選結構，要根據強度需求來確定尺寸。
如從圖2和圖3中將意識到的，支架2在垂直方向上提供了足夠的強度以足夠支撐斯特林發動機和吸收塊的垂直載荷。但是，如圖3所明示的，在水平面上的任何振動都被支架2的柔性、以及分別由擴大部分22和23提供的位于支架側面20和21與殼體1和壁面2之間的間隙所容納。
權利要求
1.一種壁掛式家用熱電聯合裝置，包括原動機，用于產生電能和熱輸出；殼體，包含所述原動機，以及所述殼體的各側面上的至少一個支架，用于將所述殼體安裝在壁面上，每個所述支架包含在垂直方向上延伸并有L形橫截面的主體，所述L形橫截面的每個端部都有擴大部分，第一擴大部分在主體和殼體之間提供間隙，第二擴大部分在主體和壁面之間提供間隙。
2.根據權利要求1所述的裝置，其中，所述殼體的每個側面上裝有多個支架。
3.根據權利要求1或2所述的裝置，其中，所述原動機是線性自由活塞式斯特林發動機。
4.根據權利要求3所述的裝置，其中，從所述斯特林發動機懸掛有吸收塊。
5.根據前述權利要求中任一項所述的裝置，其中，所述殼體配有至少一個用于流體的柔性進/出連接機構。
6.根據權利要求5所述的裝置，其中，所述柔性連接機構由所述殼體中的大尺寸開口以及柔性密封提供，一進/出管通過所述開口延伸，所述柔性密封位于所述開口和所述進/出管之間。
7.根據權利要求5或6所述的裝置，其中，所述進/出口裝有柔性管部分，以吸收壓力脈動。
全文摘要
一種壁掛式家用熱電聯合裝置，包括殼體(1)，其中包含原動機，以產生電能和熱輸出。在所述殼體的每個側面的至少一個支架(2)將殼體安裝在壁面(W)上。每個支架包括沿著垂直方向延伸并具有L形橫截面的主體。L形橫截面的每個端部都有擴大部分(22，23)，第一放大部分(23)在主體和殼體之間提供間隔，第二放大部分(22)在主體和壁面之間提供間隔。
文檔編號F02G1/00GK1682027SQ03821867
公開日2005年10月12日 申請日期2003年8月11日 優先權日2002年8月12日
發明者大衛·安東尼·特克爾, 約翰·安東尼·斯蒂芬森, 亞當·理查德·格雷戈里, 大衛·安東尼·克拉克 申請人:麥克羅金能源有限公司