專利名稱：帶有可燃蒸氣傳感器的熱水器的制作方法
帶有可燃蒸氣傳感器的熱水器相關申請本專利申請要求2006年3月20日遞交的美國臨時申請No. 60/784,143 的權益。在此將該前一臨時申請結合入文中以作為參考。技術領域本公開中的技術涉及動力換氣的熱水器，特別地涉及具有帶可燃蒸氣 傳感器的進氣系統(tǒng)的動力換氣熱水器。
背景技術：
動力換氣熱水器通常配"^有例如火花或熱表面點火器的間歇式燃燒器 點火設備，所述設^Sl僅在需要熱水時點燃導燃器或主燃燒器系統(tǒng)?？蛇x 地，在持續(xù)導燃類型的點火系統(tǒng)中，導燃器可持續(xù)地^Mt。持續(xù)導燃點火 系統(tǒng)的能效較低、并且在動力中斷后手動地再次點燃。這導致在市場上極 大地傾向于間歇式點火系統(tǒng)。然而，間歇式點火系統(tǒng)對降低點燃位于動力換氣熱水器外的可燃蒸氣 的可能性提出了要求，因為各種原因，采用間歇點火系統(tǒng)的典型阻火器技 術已經被證明是高挑戰(zhàn)性的。典型地，動力換氣熱水器使用直接置于煙道 上方的鼓風機，以把燃燒產物從加熱器周圍環(huán)境的空間中移到熱水器內并 將燃燒產物排出。典型的動力換氣熱水器具有兩個進氣源。 一個源用于燃 燒，其中燃燒氣體流經燃燒室和煙道。 一個源使得氣體直接流入鼓風機， 以降低廢氣溫度。這使得換氣系統(tǒng)可以采用PVC、 ABS或CPVC進行換 氣。當熱水器燃燒器關閉一一即處于待^^模式一一時，鼓風機不^Mt，導 燃器或主燃燒器也不操作。當需要熱量時，J^tX機典型地^Mt—個短的預 排空時間段，以建立有足夠的氣流流經熱水器系統(tǒng)的狀態(tài)，來支持燃燒和 將燃燒產物排出。已經采取了措施來使得位于熱水器附近的可燃蒸氣可能 被吸入燃燒室內并由燃燒器或點火器點燃的可能性最小(參見美國專利No. 6,662,661， Fuel-Fired Heating……)。然而，在非常罕見的情形中——其 中可燃蒸氣可能存在于熱水器上方，另外的措施理論上是有幫助的
發(fā)明內容
本申請人提供一種熱水器，其包括水箱；鄰近所述水箱的燃燒室； 與所述燃燒室相關聯(lián)的燃燒器；設置成接收由所述燃燒器產生的燃燒產物 的,機；連接到所述燃燒室并具有燃燒氣體進入開口的進氣管道；連接 到所述鼓風機并具有稀釋氣體進入開口的稀釋氣體管道；以及可燃蒸氣傳 感器，其具有至少一個位于所述鼓風機或稀釋氣體管道中的工作部分。本申請還4l供一種熱水器，其包括水箱；鄰近所述水箱的燃燒室； 與所述燃燒室相關聯(lián)的燃燒器；設置成接收由所述燃燒器產生的燃燒產物 的鼓風機組件；密封地連接到所述燃燒室并具有位于所述熱水器上部附近 的燃燒氣體t、開口的進氣管道；密封地連接到所述iLRL機組件并具有稀 釋氣體1開口的稀釋氣體管道；以及可燃蒸氣傳感器，其具有至少一個 位于所述鼓風機組件或稀釋氣體管道中的工作部分。本申請進一步提供一種熱水器，其包括水箱；鄰近所述水箱的燃燒 室；與所述燃燒室相關聯(lián)的燃燒器；設置成接收由所述燃燒器產生的燃燒 產物的iLX機；連接到所述燃燒室并具有燃燒氣體1開口的進氣管道； 連接到所述鼓風機并具有稀釋氣體i^開口的稀釋氣體管道；以及可燃蒸 氣傳感器，其具有至少一個位于所述進氣管道中的工作部分。


圖l為熱水器的側視圖。圖2為圖1的熱水器的局部剖視圖。圖3為圖1鼓風機組件的局部剖視的立體圖。圖4為一個與圖1熱水器類似的熱水器的上部的局部剖視的側視圖。圖5為一個代表性電路的示意圖。圖6為一個可選的代表性電路的示意圖。
具體實施方式
應當理解，不同于所附的權利要求書，下文的描迷意圖參考附閨中
選擇用來示意的結構的特定方面，而不意圖對此公開進行限定或限制。本文所描述的熱水器幫助降低熱水器外部的可燃蒸氣由熱水器本 身點燃的可能性.這在一方面通過一種同心、雙向的進氣系統(tǒng)獲得，所 述系統(tǒng)將獨立的進氣通路導向熱水器鼓風機和換氣系統(tǒng)。 一個進氣通路 提供用于燃燒的氣體并且可位于鼓風機稀釋氣體入口的上方。進氣管可 以是一個大直徑的管，其使得可以從水罐上方抽吸用于稀釋燃燒廢氣產 物的氣體并直接進入到鼓風機內且排出到外部。在大直徑的進氣管內有 一個較小的管，其允許從熱水器頂部或鼓風機上方抽吸用于燃燒的氣體 并下行至密封的燃燒室。這些雙向的氣體通路是獨立的且并不彼此混 合。可燃蒸氣傳感器可置于鼓風機中和/或稀釋氣體入口和/或進氣管道中，該傳感器可在熱水器上部附近的蒸氣濃度接近LFL (可燃下限)時 關閉燃燒器?，F(xiàn)在參見附圖，其示出熱水器10的選定的方面。熱水器10包括但 不限于外軍殼12、隔熱設備14、水罐16、燃燒室18和燃燒器20。 煙道22在水罐16內大致同心地從最上部(水罐頂)到最下部(水罐底) 縱向延伸。燃燒室18容置連接到燃料供應管線23的燃燒器20。燃料供 應管線23連接到與燃料供應設備(未示)相連的氣體控制閥24。鼓風機組件26位于熱水器10的頂板28上，并密封地接到煙道22 的上端。相應地，由燃燒器20產生的廢氣/燃燒氣體向上流經煙道22 而進入鼓風機組件26內。鼓風機組件26具有一個供電纜30，該供電纜 可"插入"例如典型的家庭用電氣插座?？稍谶B接于鼓風機組件26和 氣體閥24之間的管道32內容置例如電線的各種電氣控制線。可選地， 無線技術、光纖等可用作連通氣體控制閥24和遠離氣體控制閥24的電 氣構件之間的手段。熱水器10具有一個底板34——即外革殼底部。底板34具有一個通 過燃燒氣體的開口 46，并且該底板34擱置在支腿36上，所述支腿36 支撐整個熱水器10。進氣系統(tǒng)38連接在鼓風機組件26和燃燒室18之間。進氣系統(tǒng)38包括一個進氣管道和一個稀釋氣體管道。進氣管道包括大致豎直定向的 部分40，該部分沿著熱水器10的外革殼12延伸或鄰近于該外革殼延伸。進氣管道還包括大致水平定向的部分44，該部分從大致豎直朝向的部分40延伸到底扭.34中的開口 46。大致豎直定向的部分40可向上延伸至 高于鼓風機組件26的頂部。稀釋氣體管道包括位于鼓風機組件26附近的大致豎直定向的部分 42,雖然該部分可沿著一部分外軍殼12延伸或鄰近于該部分外軍殼延 伸。稀釋氣體管道還包括一個在鼓風機組件26和大致豎直定向部分42 之間延伸的連接器部分48。連接器部分48的長度、形狀、直徑和定位 可根據(jù)熱水器的結構、鼓風機組件26的構造和定位以及進氣系統(tǒng)38的 結構和位置而變化。大致豎直定向部分42優(yōu)選地在其最上部具有一個 有孔蓋52，并且定位成使得環(huán)境氣體可以穿過有孔蓋52及穿過大致豎 直定向部分40的開口端進入。優(yōu)選地，部分的大致豎直定向部分40和 大致豎直定向部分42是同心的。如圖2和.3所示，鼓風機組件26包括鼓風機50和煙氣接收軍72。 鼓風機50包括馬達60、氣動葉輪62、鼓風機出口 64和葉輪殼體66。 連接器部分48在鼓風機出口 64和大致豎直定向部分42之間延伸。在 圖3中示出可燃蒸氣傳感器68位于連接器部分48中。類似地，可燃蒸 氣傳感70位于鼓風機出口 64中。連接線74從傳感器68延伸入鼓風機 組件26，在鼓風機組件26內，該線最終連接到管道32內。連接線76 從傳感器70延伸入鼓風機組件26，在鼓風機組件26內，該線最終連接 到管道32內。優(yōu)選地，僅^^用傳感器68和70中的一個，雖然可同時地^f吏用兩個。 同時，傳感器68和70可與位于其它位置處的其它可燃蒸氣傳感器(未 示)、或其它類型的傳感器(未示) 一起使用?？梢允褂矛F(xiàn)有技術中公 知的任意類型的可燃蒸氣傳感器。 一個示例包括由Mansfield, OH的 Therm-O-Disc制造的傳感器。傳感器68和70可通過現(xiàn)有技術中公知的任意方式一一例如通過管 道32電氣地、或者作為其它示例無線地或光纖地一一連接到氣體控制 閥24?？蛇x地，傳感器68和70可連接到不與氣體控制閥24直接相關 聯(lián)、或遠離氣體控制閥24的電路或控制器。圖4示出具有鼓風機組件26的熱水器10的頂部。在圖4的熱水器 中，可燃蒸氣傳感器78位于大致豎直定向部分40中，該部分為進氣系 統(tǒng)38的燃燒空氣入口部分?？扇颊魵鈧鞲衅?8通過連線80連接到與 鼓風機組件26鄰近的、馬達60的那個部分。傳感器78可以類似于傳 感器68和70的方式通過現(xiàn)有技術中公知的任意方式一一例如通過管道 32電氣地、或者作為其它示例無線地或光纖地一一連接到氣體控制閥 24。同時，如同傳感器68和70的情形，傳感器78可連接到不與氣體 控制閥24直接相聯(lián)、或遠離氣體控制閥24的電路或控制器。任意的或所有的傳感器68、70和78可適當?shù)卣w位于鼓風機組件、 稀釋氣體入口或燃燒氣體入口內。可選地，工作部分可位于對應結構內，而安裝部分連接在對應結構的外部。每種構造都完全地落在本公開的范 圍內，且定位傳感器68、 70和78的裝置是不重要的，只要各傳感器的 工作部分適當?shù)卦O置。圖5和6示出可結合入氣體控制閥24中或位于其它位置處一一例 如位于連接到氣體控制閥24的獨立微控制器中一一的電路的兩個代表 性示例。這些僅僅是代表性的電路，并且可使用其它的結構。在操作過程中，燃燒器20產生燃燒氣體/廢氣。鼓風機50促進氣體 和廢氣穿過煙道22朝上流動。這還導致氣體/廢氣穿過燃燒室18朝上 流動。這又導致氣體流經底板34中的開口 46,這又導致空氣流經大致 水平部分44和大致豎直部分40。燃燒氣體通過蓋52中的孔進入進氣和 排氣系統(tǒng)38，如圖3中的箭頭"A"所示。然后，氣體如箭頭"B"所 示向下流經大致豎直部分40而進入到大致水平部分44，向上穿過開口 46并進入到燃燒室18內。大致同時地，如圖2和3所示，鼓風機50使得稀釋氣流流入大致 豎直部分42的開口 41內、進入連接器部分48、流到葉輪殼體66而與 通過煙道22進入鼓風機組件26煙氣接收軍72的煙氣混合，這降低了 流出鼓風機出口 64的廢氣的溫度并提供到一系列類型的廢氣管線(未 示)，其將沿圖中"遠離"熱水器10的方向延伸。鼓風機50形成的抽 吸導致氣體稀釋移經連接器部分48并經過大致豎直部分42的開口 41。 通過特別地參見圖1，箭頭"C"示出稀釋氣體通過開口 41進入大致豎 直部分42的最下部。底部開口 41優(yōu)選地位于比水罐16高的高度處。當稀釋氣體向上流經大致豎直部分42、經過連接器部分48并進入 葉輪殼體66而與從煙道22終端離開的廢氣結合時，在可燃蒸氣升高到 該高度的罕見情形中，稀幹氣體也可以吸入位于該位置處的任意可燃蒸
氣。這些稀少的可燃蒸氣接觸可燃蒸氣傳感器68和/或70。檢測到選定 濃度時，這些蒸氣的濃度的量導致傳感器向氣體控制閥24(或其它控制 器)輸送一個信號，以防止熱水器試圖點燃導燃器、或在熱水器處于加 熱模式時關閉燃燒器20。特別地，，人圖2和3所示可以看出，可以在不同位置和方向上同時 吸入燃燒氣體和稀釋氣體而不會彼此混合。這可通過燃燒氣體管40與 稀釋氣體管42的密封來實現(xiàn)。此同時流動的限制與可燃蒸氣傳感器68 和/或70 —起減少了不期望地點燃可能稀薄地位于熱水器附近的可燃蒸 氣的機會，并提供了 一種降低廢氣溫度以增加熱水器安裝靈活性的裝 置。典型的汽油溢出或其它可燃蒸氣傾向于遷移到地板附近。由于各氣 體通路體積大小的差異(20%的燃燒氣體，80%的稀釋氣體)，在燃燒 氣體入口處，蒸氣濃度超過LFL(可燃下限)是較不可能的。此熱水器 的構造避免了該問題，且稀釋氣體被吸入稀釋氣體入口內并與燃燒產物 一起無害地排到外部。然而，可能存在罕見的情形，其時可燃蒸氣的濃 度可高到足以升高到熱水器的頂部、從而可以理論上被吸入連接器部分 48和/或鼓風機組件26和/或部分40內。在可燃蒸氣抵達熱水器附近的 這個豎直高度的罕見情形中，傳感器、控制電路和氣體控制閥24阻止 熱水器使其不會點燃導燃器(如果目前不處于加熱模式)，或者在處于 加熱模式時關閉燃燒器20。從而，此熱水器進一步減少可燃蒸氣進入于 其中點燃的燃燒室18的可能性、并且可在操作中排出可燃蒸氣從而降 低這些蒸氣積聚并接觸另一可能點火源的可能。同心部分的尺寸可以增加或減少以與熱水器的應用和/或尺寸和/或 形狀相適應。各管道相對于熱水器的位置也可以根據(jù)熱水器的尺寸、形 狀和位置而改變。熱水器的下部可以是熱水器的下半部分，但可以是更 大的部分，只要稀釋氣體進氣口位于燃燒氣體開口的下方。相反地，熱 水器的上部可以是熱水器的上半部分，但可以是更大的部分，只要燃燒 氣體開口位于稀釋氣體入口的上方。應當理解:，熱水器10可通過多種不同材料制造成多種不同的形狀 和尺寸。例如，可使用任意類型的燃燒器20、以及各種類型的鼓風機組 件26、氣體控制閥24等。同時，可釆用各種類型的隔熱設備、水箱/罐和外罩殼。優(yōu)選地，進氣系統(tǒng)38由PVC、 ABS或CPVC材料制造，
雖然可以采用其它適當?shù)牟牧?。雖然結合了其特定形式來對本公開進行了描述，應當理解，可以用 多種不同的等同物來替代本文描述的特定元件而不會偏離如所附權利 要求中所描述的本公開的精神與范疇。
權利要求
1.一種熱水器，包括水箱；鄰近所述水箱的燃燒室；與所述燃燒室相關聯(lián)的燃燒器；設置成接收由所述燃燒器產生的燃燒產物的鼓風機組件；大致密封地連接到所述燃燒室并具有位于所述熱水器上部附近的燃燒氣體進入開口的進氣管道；大致密封地連接到所述鼓風機組件并具有稀釋氣體進入開口的稀釋氣體管道；以及可燃蒸氣傳感器，其具有至少一個位于所述鼓風機組件和/或稀釋氣體管道中、和/或位于所述鼓風機組件和/或稀釋氣體管道處的工作部分。
2. 如權利要求1所述的熱水器，其中至少一部分的所述稀釋氣體管道 大致同心地包繞至少一部分的所述進氣管道。
3.如權利要求l所述的熱水器，其中所述燃燒氣體1開口位于比所 述稀釋氣體管道與鼓風機組件的相連處更高的高度處。
4.如權利要求l所述的熱水器，其中所述稀釋氣體進入開口位于高于 所述水箱的高度處。
5.如權利要求l所述的熱水器，其中所述進氣管道包括沿所述熱水器 長度的至少一部分延伸的大致豎直定向部分、以;5U^所述豎直定向部分延 伸到燃燒室開口的大致水平定向部分。
6.如權利要求1所述的熱水器，其中所述稀釋氣體管道包括沿所述熱 水器長度的至少一部分延伸的大致豎直定向部分、以及在所述鼓風機組件和該大致豎直定向部分之間延伸的連接器部分。
7. 如權利要求6所述的熱水器，其中所述傳感器的工作部分位于該連 接器中。
8. 如權利要求1所述的熱水器，其中所述燃燒氣體進入開口由有孔的
9. 如權利要求1所述的熱水器，其中所述進氣管道和稀釋氣體管道都 基本上是PVC、 ABS或CPVC的。
10. 如權利要求l所述的熱水器，進一步包括另一可燃蒸氣傳感器，其具有至少一個位于所述進氣管道中的工作部分。
11. 一種熱水器，包括 水箱；鄰近所述水箱的燃燒室；與所述燃燒室相關聯(lián)的燃燒器；設置成接收由所述燃燒器產生的燃燒產物的鼓風機組件；大致密封地連接到所述燃燒室并具有位于所述熱水器上部附近的燃 燒氣體進入開口的進氣管道；大致密封地連接到所述鼓風機并具有稀釋氣體進入開口的稀釋氣體 管道；以及可燃蒸氣傳感器，其具有至少一個位于所述鼓風機組件中和/或位于所 述鼓風機組件處的工作部分。
12. 如權利要求11所述的熱水器，其中至少一部分的所述稀釋氣體管 道大致同心地包繞至少一部分的所述進氣管道。
13.如權利要求11所述的熱水器，其中所述燃燒氣體進入開口位于比 所述稀釋氣體管道與^LX機組件的相連處更高的高度處。
14.如權利要求11所述的熱水器，其中所述稀釋氣體進入開口位于高 于所述水箱的高度處。
15. 如權利要求ll所述的熱水器，進一步包括另一可燃蒸氣傳感器， 其具有至少一個位于所述進氣管道中和/或位于所述進氣管道處的工作部 分。
16. —種熱水器，包括 水箱；鄰近所述水箱的燃燒室； 與所述燃燒室相關聯(lián)的燃燒器；設置成接收由所述燃燒器產生的燃燒產物的^LX機組件；大致密封地連接到所述燃燒室并具有位于所述熱水器上部附近的燃 燒氣體進入開口的進氣管道；大致密封地連接到所述鼓風機并具有稀釋氣體進入開口的稀釋氣體 管道；位于所述鼓風機組件與稀釋氣體管道之間的連接器；以及可燃蒸氣傳感器，其具有至少一個位于所述連接器中和/或位于所述連 接器處的工作部分。
17.如權利要求16所述的熱水器，所述燃燒氣體進入開口位于比所述 稀釋氣體管道與鼓風機組件的相連處更高的高度處。
18.如權利要求16所述的熱水器，其中所述稀釋氣體進入開口位于高于所述水箱的高度處。
19. 如權利要求16所述的熱水器，進一步包括另一可燃蒸氣傳感器， 其具有至少一個位于所述進氣管道中和/或位于所述進氣管道處的工作部 分。
20. —種熱水器，包括鄰近所述水箱的燃燒室；與所述燃燒室相關聯(lián)的燃燒器；設置成接收由所述燃燒器產生的燃燒產物的^LX機組件；連接到所述燃燒室并具有燃燒氣體1開口的進氣管道；連接到所述^LX機組件并具有稀釋氣體i^開口的稀釋氣體管道；以及可燃蒸氣傳感器，其具有至少一個位于所述鼓風機組件或稀釋氣體管 道中、和/或位于所iUt風機組件或稀釋氣體管道處的工作部分。
21.如權利要求20所述的熱水器，其中至少一部分的所述稀釋氣體管 道大致同心地包繞至少 一部分的所述進氣管道。
22.如權利要求20所述的熱水器，其中所述燃燒氣體i^開口位于比 所述稀釋氣體管道與&X機組件的相連處更高的高度處。
23.如權利要求20所述的熱水器，其中所述稀釋氣體進入開口位于高 于所述水箱的高度處。
24.如權利要求20所述的熱水器，進一步包括另一可燃蒸氣傳感器， 其具有至少一個位于所述進氣管道中、和/或位于所述進氣管道處的工作部 分。
25.如權利要求20所述的熱水器，其中所述進氣管道包括沿所述熱水 器長度的至少一部分延伸的大致豎直定向部分、以及從所述豎直定向部分 延伸到燃燒室開口的大致水平定向部分。
26.如權利要求20所述的熱水器，其中所述稀釋氣體管道包括沿所述 熱水器長度的至少一部分延伸的大致豎直定向部分、以及在所述鼓風機組 件和該大致豎直定向部分之間延伸的連接器部分。
27.如權利要求26所述的熱水器，其中所述傳感器的工作部分位于該 連接器中。
28. 如權利要求20所述的熱水器，其中所述燃燒氣體進入開口由有孔 的蓋覆蓋。
29. 如權利要求20所述的熱水器，其中所述進氣管道和稀釋氣體管道 都^4Ui是PVC、 ABS或CPVC的。
30. —種熱水器，包括鄰近所述水箱的燃燒室；與所述燃燒室相關聯(lián)的燃燒器；設置成接收由所述燃燒器產生的燃燒產物的鼓風機；連接到所迷燃燒室并具有燃燒氣體進入開口的進氣管道；連接到所迷鼓風機并具有稀釋氣體1開口的稀釋氣體管道；以及可燃蒸氣傳感器，其具有至少一個位于所述進氣管道中、和/或位于所 述進氣管道處的工作部分。
31.如權利要求30所述的熱水器，其中所述進氣管道包括沿所述熱水 器長度的至少'一部分延伸的大致豎直定向部分、以及從所述豎直定向部分 延伸到燃燒室開口的大致水平定向部分。
32.如權利要求30所述的熱水器，其中所述稀釋氣體管道包括沿所述 熱水器長度的至少一部分延伸的大致豎直定向部分、以及在所^風機組 件和該大致豎直定向部分之間延伸的連接器部分。
33.如權利要求32所述的熱水器，其中所述傳感器的工作部分位于該 連接器中。
34.如權利要求30所述的熱水器，其中所述燃燒氣體進入開口由有孔 的蓋褒蓋.
35.如權利要求30所述的熱水器，其中所述進氣管道和稀釋氣體管道 都基本上是PVC、 ABS或CPVC的。
36.如權利要求30所述的熱水器，進一步包括另一可燃蒸氣傳感器， 其具有至少一個位于所述j^機或稀釋氣體入口中的工作部分。
全文摘要
一種熱水器，包括水箱；鄰近所述水箱的燃燒室；與所述燃燒室相關聯(lián)的燃燒器；設置成接收由所述燃燒器產生的燃燒產物的鼓風機；連接到所述燃燒室并具有燃燒氣體進入開口的進氣管道；連接到所述鼓風機并具有稀釋氣體進入開口的稀釋氣體管道；以及可燃蒸氣傳感器，其具有至少一個位于所述鼓風機或稀釋氣體管道中的工作部分。
文檔編號F24H9/20GK101131254SQ200710086919
公開日2008年2月27日 申請日期2007年3月20日 優(yōu)先權日2006年3月20日
發(fā)明者邁克爾·A·加拉布蘭特 申請人:美國人熱水器公司