專利名稱：帶有空氣入口的動力通風(fēng)熱水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及動力通風(fēng)熱水器，具體地說，涉及適合于使其變得更安全和更高效的燃?xì)鈩恿νL(fēng)熱水器的改進(jìn)。
典型燃?xì)鉄崴鹘ㄔ斐捎脕戆惭b和工作在室內(nèi)空間，如地下室、車庫、洗衣房、被盥洗室等。許多這樣的構(gòu)造不帶有可適用于作為排出來自熱水器的煙道氣體或燃燒產(chǎn)物的裝置的煙囪。因而，已經(jīng)開發(fā)了以另外方式從建筑物中排出煙道氣體的其他煙道排放系統(tǒng)。有代表性的例子包括公開在美國專利Nos.4,672,919和5,255,665中的熱水器。
由于這樣的熱水器不利用由煙囪提供的自然通風(fēng)，所以這樣的熱水器裝有風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)，以有助于把來自熱水器上部的煙道氣體或燃燒物排到建筑物之外。如果風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)工作不正常，或者如果從風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)延伸到建筑物內(nèi)部的導(dǎo)管有堵塞，則風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)的存在有把煙道氣體排入內(nèi)部空間的潛在可能性。因而，已經(jīng)采取了各種措施，以有助于增大在這樣的熱水器工作中的安全系數(shù)。
另一種關(guān)于熱水器的多個位置的困難在于，諸位置也用來存放其他設(shè)備，如割草機(jī)、修剪器、清雪機(jī)等。在這樣的位置，給這些機(jī)械加油是普通的過程。
有多起偶然點燃灑出汽油和有關(guān)外部煙氣的報道實例。有多個可能的點燃源，如冰箱、運(yùn)行的發(fā)動機(jī)、電動機(jī)、電和氣干燥機(jī)、電打火開關(guān)等。然而，燃?xì)鉄崴魍艿綉岩?，因為它們?jīng)常帶有引燃火焰。
在存在點火源的空間中，來自灑出或逃逸易燃液體的蒸氣或氣體物質(zhì)，提供點燃的潛在可能性。“外部煙氣”、“外部煙氣物質(zhì)”、“煙氣”或“外部氣體”在下文往往用來包括，由各種的液態(tài)揮發(fā)性或半揮發(fā)性物質(zhì)，例如汽油、煤油、松油、酒精、驅(qū)蟲劑、除草劑、溶劑等以及諸如丙烷、甲烷、丁烷等之類的非液態(tài)物質(zhì)，產(chǎn)生的氣體、蒸氣或煙氣。
已經(jīng)報道，灑出物質(zhì)往往在地板高度處，推測它起初從靠近地板高度的灑出處向外擴(kuò)展。若無明顯的強(qiáng)制混合，則空氣/燃料混合物在它慢慢地向室內(nèi)空間的天花板擴(kuò)散之前，在較長時段內(nèi)傾向于在靠近地板高度處處于其最易燃的水平。這種觀察的主要原因在于，一般涉及的煙氣密度與空氣密度沒有很大不同。在或靠近地板高度處的煙氣可燃濃度的趨勢與下述事實有關(guān)多種氣體器具經(jīng)常在處于或接近該高度處具有點火源。
本發(fā)明的目的在于，大大地提高把從典型灑出地點灑出的易燃物質(zhì)的點火成功地限制到燃燒室內(nèi)部的概率。
本發(fā)明涉及一種包括一個水容器和一個相鄰于該容器的燃燒室的動力通風(fēng)熱水器。燃燒室?guī)в兄辽僖粋€允許空氣和外部煙氣進(jìn)入燃燒室的入口、和一個排出燃燒產(chǎn)物的出口。安置一個鼓風(fēng)機(jī)組件，以從出口接收燃燒產(chǎn)物，并且把他們運(yùn)送到較遠(yuǎn)位置。入口帶有允許空氣和外部煙氣進(jìn)入燃燒室、且防止外部煙氣在燃燒室外面燃燒的多個端口。熱水器還包括一個與燃燒室相聯(lián)、且布置成燃燒燃料以加熱容器中的水的燃燒器。
圖1部分地以剖視方式表示按照本發(fā)明諸方面的一種熱水器的正視圖，虛線指示內(nèi)部元件。
圖2表示圖1熱水器的俯視圖。
圖3表示圖1所示熱水器下部的分解正視圖。
圖4表示從上面表示的熱水器的前面部分，重點放在熱水器水箱上的水溫傳感器的安置。
圖5是按照本發(fā)明諸方面的一種熱水器的最佳控制系統(tǒng)的通常操作部分的電氣原理圖。
圖6是圖1中所示類型的熱水器的剖視圖，除去諸部分，以表示被機(jī)械地卷邊到熱水器底盤上的空氣入口的相對位置。
圖7是圖6中所示機(jī)械卷邊和一個機(jī)電開關(guān)的分解圖。
圖8表示本發(fā)明一個最佳空氣入口的俯視圖。
圖9表明從圖8中所示空氣入口取出的單個端口的平面圖。
圖10是圖8入口板上的端口布置的部分間隔的詳細(xì)平面圖。
圖11是一種按照本發(fā)明諸方面的熱水器的機(jī)電控制系統(tǒng)的一個實施例的電氣原理圖，該熱水器包括為檢測燃燒室內(nèi)過多燃燒而安置的一個傳感器。
應(yīng)該理解，如下描述打算借助為附圖中說明選擇的本發(fā)明具體實施例，而除附屬權(quán)利要求外，不打算限定或限制本發(fā)明。
最常用的燃?xì)鉄崴魇谴鎯π偷?，一般包括一個水箱組件、一個把熱提供到水箱的主燃燒器、一個按要求啟動主燃燒器的引導(dǎo)燃燒器、一個與靠近外套底座的燃燒器相鄰的空氣入口、一個排氣煙道及一個罩住這些元件的外套。另一種類型的燃?xì)鉄崴魇羌礋嵝偷?，這種熱水器具有通過熱交換器的水流通道，該熱交換器同樣借助于由引導(dǎo)燃燒器火焰啟動的一個主燃燒器加熱。
為了方便起見，如下描述是關(guān)于存儲型熱水器的，但本發(fā)明不限于這種類型。因而，涉及的“水容器”、“水保持和流動裝置”、“用來存儲或包含水的裝置”及類似這樣的術(shù)語包括在存儲型燃?xì)鉄崴髦械乃?、蓄水池、水泡、水袋等；和在即熱型燃?xì)鉄崴鞯乃魍ǖ溃绻苈?、管子、?dǎo)管、熱交換器等。
動力通風(fēng)熱水器在幾個方面類似于自然通風(fēng)熱水器。如果在這兩種結(jié)構(gòu)之間不等效，則燃燒器、氣體控制閥、燃燒室、水箱/煙道管構(gòu)造、及隔板經(jīng)常是類似的。主要差別在于燃燒產(chǎn)物排出到大氣中的方式。動力通風(fēng)熱水器利用一個通風(fēng)葉輪或鼓風(fēng)機(jī)，把燃燒空氣吸入到燃燒器并且吸入稀釋空氣以冷卻燃燒氣體。這些燃燒氣體的溫度是這樣的，從而能用諸如ABS、PVC、CPVC等之類的塑料管把它們排出。
因為這種結(jié)構(gòu)的適當(dāng)和安全操作需要鼓風(fēng)機(jī)操作，所以使用特別的操作順序。該操作順序能由機(jī)電或電子控制電路和用固定引導(dǎo)(standing pilot)或電子點火系統(tǒng)進(jìn)行。
典型的機(jī)電、固定引導(dǎo)手段經(jīng)常按照下面的順序，盡管也可以采用其他順序1.恒溫器要求加熱。
2.燃?xì)鈴臍怏w閥流動到一個氣體壓力開關(guān)。借助于關(guān)閉的電磁閥防止燃?xì)饬飨蛉紵鳌?br>
3.一個壓力開關(guān)致動一個繼電器，該繼電器又致動鼓風(fēng)機(jī)。
4.由鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的真空致動一個負(fù)壓開關(guān)，該負(fù)壓開關(guān)又致動電磁閥。
5.燃?xì)饬鞯饺紵鳎⑶矣煽刂破鼽c燃。
6.恒溫器的滿足減小來自氣體閥的燃?xì)饬鳎撻_氣體壓力開關(guān)，及脫開鼓風(fēng)機(jī)。
一種電子控制、固定引導(dǎo)系統(tǒng)手段，例如在此編入其公開以供參考的、于1998年6月4日提交的共同未決申請No.09/090,638中實施的手段，基本上如下1.恒溫器要求加熱。
2.使鼓風(fēng)機(jī)通電。
3.壓力開關(guān)端子閉合。
4.壓力開關(guān)使氣體閥通電。
5.滿足加熱要求。
6.鼓風(fēng)機(jī)脫開，壓力開關(guān)端子打開，及氣體閥脫開。
另外的電路能并入機(jī)電和電子控制手段中。一個例子是并入適于允許添加熱表面點火器或火花點火裝置的電路，以點燃燃燒器。
常規(guī)熱水器，自然通風(fēng)或動力通風(fēng)的，一般在或靠近地板高度處都具有其點火源。在試圖開發(fā)用于自然通風(fēng)熱水器的熱水器燃燒室的過程中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過用片狀材料以特定方式形成端口而建造的一種類型的空氣入口，當(dāng)位于諸如一般立在地面上的熱水器之類的重器具的底部處時，在抗損壞性方面有特別的優(yōu)點。進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，提供具有良好限定的和受控的幾何形狀的端口，在各種環(huán)境中有助于空氣吸入的可靠性和火焰限制功能。
一塊帶有在特定間隔處穿過它形成、切削、沖壓、打孔、蝕刻、穿孔和/或在特定位置通過它變形的精密指定尺寸的多個端口的薄片金屬板是特別希望的，因為它提供性能、可靠性、及準(zhǔn)確制造的容易度的優(yōu)良平衡。此外，該板在諸如具有這樣一種空氣吸入的熱水器之類的燃料燃燒器具的銷售和交付之前、和在器具在用戶房屋中的任何以后安裝期間，提供了抗損壞性。
另一方面，例如陶瓷板片(如SCHWANK片)和編織金屬網(wǎng)，已經(jīng)證明在各種環(huán)境下限制燃燒方面是十分成功的。
一般在具有上述類型的一個空氣入口的自然通風(fēng)熱水器中觀察到的動態(tài)特性，因為由鼓風(fēng)機(jī)組件產(chǎn)生的負(fù)壓，在動力通風(fēng)熱水器中變化顯著。在鼓風(fēng)機(jī)正在運(yùn)行的同時有外部煙氣進(jìn)入燃燒室的情況下，在空氣入口上燃燒的蒸氣，因為另外的熱輸入，能導(dǎo)致煙道溫度超過排氣管的工作溫度，該排氣管一般是塑料的。該管的熔化和扭曲能導(dǎo)致排氣管節(jié)流、或燃燒產(chǎn)物進(jìn)入家中的潛在泄漏。當(dāng)不開動鼓風(fēng)機(jī)且沒有稀釋空氣吸入收集箱中以冷卻煙道氣體時，也能出現(xiàn)這種相同的問題。
本發(fā)明致力于克服這樣的問題的方法。當(dāng)外部煙氣或蒸氣進(jìn)入燃燒室且在空氣入口上燃燒時，我們已經(jīng)通過保證致動鼓風(fēng)機(jī)發(fā)現(xiàn)了對該問題的解決方案。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到一般的附圖，特別是圖1和2，標(biāo)號“10”指示本發(fā)明的一種燃?xì)鉄崴鳌崴?0由一個水箱12形成，水箱12帶有在水箱底部16與水箱頭部18之間延伸的煙道14。一個燃燒室20安裝在水箱底部16下面，并且由側(cè)壁22、底盤24及水箱底部16形成。一個燃?xì)馊紵?6安裝在燃燒室20內(nèi)，并且連接到一根燃料管線28上，燃料管線28連接到一個燃料閥30上。燃料閥30安裝到外套32上，并且連接到一個傳感器76上。
一個頂部盤46連接到外套32的上部，并且包含煙道14穿過其延伸的開口48。一個水入口40和陽極41穿過頂部盤46延伸到水箱12的下部。類似地，一個出口42延伸到水箱12的上部中，并且延伸到頂部盤46的外面。泡沫隔熱層44布置在外套32與水箱12之間、和在頂部盤46與水箱頭部18之間。玻璃纖維隔熱層45包圍著燃燒室20，并且也布置在水箱12與外套32之間。一個排水閥36連接到水箱12的下部，并且向外穿過外套32延伸。類似地，一個T&P閥38連接到水箱12的上部，并且向外穿過外套32延伸。
熱水器10最好安裝在支腿32上，以把燃燒室20的底盤24升離地面。在底盤24中有一個由一個空氣入口79氣密地關(guān)閉的小孔87，空氣入口79允許用于燃?xì)馊紵目諝膺M(jìn)入，通過主燃燒器26和引導(dǎo)燃燒器燃燒，而不管由每個燃燒器使用的初級和次級燃燒空氣的相對比例。
在底盤24碰到燃燒室20的豎直壁的地方，接合表面可能是一件，或者另外整體密封，以防止空氣或可燃外部煙氣進(jìn)入。氣體、水、電、控制或其他連接件、附件或管路，無論他們在哪里穿過燃燒室側(cè)壁，都基本上是密封的。燃燒室20除了供給燃燒空氣和通過煙道14排出燃燒產(chǎn)物的裝置之外，基本是不透空氣/氣體的。由一個壓電點火器能實現(xiàn)引燃火焰的建立。能提供一個基本是密封的引燃火焰觀察窗口。
一個鼓風(fēng)機(jī)組件50定位在頂部盤46上，并且在開口48上方，以從煙道14接收煙道氣體或燃燒產(chǎn)物。鼓風(fēng)機(jī)組件50包括一個供給鼓風(fēng)機(jī)54動力的電動機(jī)52和一根排氣導(dǎo)管55。一個煙道氣體收集箱56連接到鼓風(fēng)機(jī)54上，并且直接定位在開口48上方。變壓器58、電子控制器60和壓力開關(guān)62定位在煙道氣體收集箱56上面。電子控制器60裝有一個溫度調(diào)節(jié)器64。類似地，燃料閥30裝有一個通斷引導(dǎo)開關(guān)66。
如圖1-4中所示，導(dǎo)線68連接在變壓器58與電子控制器60之間。類似地，導(dǎo)線70連接在壓力開關(guān)62與控制器60之間。導(dǎo)線72連接在電子控制器60與燃料閥30之間。導(dǎo)線74也連接在電子控制器60與熱敏電阻76(可以代替一個雙金屬開關(guān))之間。電源線78連接在電動機(jī)52與電子控制器60之間。
圖3和4分別從側(cè)面和頂部表示熱敏電阻76相對于燃料閥30定位的分解視圖。熱敏電阻76最好靠近水箱12的底部布置，并且剛好高于水箱底部16。熱敏電阻76穿過水箱12的壁插入，并且向水箱12內(nèi)部延伸，以檢測水溫。
圖5是示意圖，表示控制器60一種最佳配置的通常操作部分?？刂破?0最好包括用來控制熱水器操作的電子控制電路，如下面更詳細(xì)描述的那樣。這樣的控制電路可以包括多個熟悉本專業(yè)的普通人員熟知的電子元件，如固態(tài)晶體管和伴隨的偏置元件、或一個或多個等效可編程邏輯芯片。電子控制電路還可以包括一個可編程只讀存儲器(PROM)、隨機(jī)存取存儲器(RAM)和一個微處理器。
這些元件的布置和/或編程可以具有熟悉本專業(yè)的普通人員所熟知的任何形式，以實現(xiàn)熱水器的操作。如圖5中所示，電力經(jīng)變壓器58供給到控制器60和供給到電動機(jī)52。電力可以從一般為120VAC的家用電流供給到變壓器58。變壓器58最好把供給到控制器60的電壓減小到24VAC。電力在點L1和L2處供給到變壓器58，并且在點R和C處供給到控制器60本身。在從變壓器58供電到控制器60時也可以使用另外的元件，如防止控制器由于形成的大電流過熱的電阻性元件、和/或一個或多個阻塞電容器。這樣的元件當(dāng)然對熟悉本專業(yè)的普通人員是熟知的。
壓力開關(guān)62在點PS0和PS1處連接到控制器60上。氣體閥30在點GV和GV COM處連接到控制器60上。電動機(jī)52在點IND和IND COM處連接到控制器60上。也如所示的那樣連接熱敏電阻76。一個雙金屬開關(guān)也可以代替熱敏電阻76。也可以包括另外的電路，如熟悉本專業(yè)的普通人員所熟知的電容性元件K1和K2。
在圖7中是一個雙金屬開關(guān)的溫度傳感器84在點FS0和FS1處連接到控制器60上。當(dāng)與傳感器84相聯(lián)的開關(guān)61斷開時，致動電動機(jī)52，而當(dāng)開關(guān)61閉合時不開動電動機(jī)52。
這些連接的具體實施，以及包括用來把水溫設(shè)置到設(shè)置點的溫度調(diào)節(jié)器64表示在圖2中。溫度調(diào)節(jié)器64最好是一個安裝到可變電阻器或電位器上的轉(zhuǎn)盤，并且以常規(guī)方式連接到控制器60的電路上。
聯(lián)系控制器60的電路使用溫度調(diào)節(jié)器64，以控制本發(fā)明熱水器的操作，如下面聯(lián)系附圖描述的那樣。
從水出口42抽出熱水導(dǎo)致通過水入口40同時把冷水引入到水箱12中。熱敏電阻76檢測溫度變化，并且把溫度信息供給到控制器60?？刂破?0檢查壓力開關(guān)62，以確定壓力開關(guān)觸點是否斷開。如果壓力開關(guān)62處于斷開狀態(tài)，則控制器60提供輸出以使電動機(jī)52通電，由此使鼓風(fēng)機(jī)54致動，并且把空氣從煙道14經(jīng)開口48抽入到收集箱56中?？刂破?0繼續(xù)監(jiān)視壓力開關(guān)62，直到壓力開關(guān)觸點閉合。如果因為堵塞而空氣不從煙道14和/或排氣管55流動，則壓力開關(guān)觸點保持打開，由此防止洗爐循環(huán)開始和使燃料閥30通電。
一旦壓力開關(guān)觸點閉合，控制器60就啟動洗爐循環(huán)，最好在壓力開關(guān)62閉合之后，洗爐進(jìn)行約八秒?？刂破?0然后向燃料閥30提供一個輸出，以使它通電，從而燃料能經(jīng)燃料管線28供給到燃燒器26。同時，熱敏電阻76繼續(xù)監(jiān)視水箱12內(nèi)的水溫。當(dāng)熱敏電阻76把與預(yù)置水溫匹配的溫度信息傳送到控制器60時，控制器60向燃料閥30和電動機(jī)52提供一個輸出，以便使他們斷電。
水溫設(shè)置點是可變化調(diào)節(jié)的，并且最好約90-180°F。
控制器60最好包括一個當(dāng)水箱12內(nèi)的水溫達(dá)到預(yù)定溫度時被啟動的鎖定系統(tǒng)，該預(yù)定溫度最好小于或等于約210°F。這稱作過溫度條件。該溫度由從熱敏電阻76接收的一個輸入信號確定。在接收到這樣一種輸入時，控制器60提供一個使所有電氣元件斷電的輸出。系統(tǒng)鎖定僅能通過除去電力復(fù)位，除去電力時間最好多于一秒鐘，且然后重新向熱水器單元供電。
控制器60也可以適于與在用于組合水加熱/空氣加熱系統(tǒng)的空氣處理器中使用的一塊繼電器板兼容。這樣一種系統(tǒng)的繼電器板(未表示)為鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)(加熱和冷卻速度)、水循環(huán)泵、電子空氣過濾器和加濕器提供輸出。對于繼電器板的輸入功能來自常規(guī)室用恒溫器?？刂破?0在這種情況下能從繼電器板接收溫度信息，并且當(dāng)接收的溫度信息超過預(yù)定值時，停止或終止把熱水供給到空氣加熱系統(tǒng)。
圖6-10表示空氣入口79相對于底盤24的一種最佳布置、和其中對該底盤24固定或密封空氣入口79的方式?？諝馊肟?9在燃燒室底盤24中的小孔處對燃燒室20密封，并且最好包括一個薄片金屬空氣入口79，薄片金屬空氣入口79帶有一個打孔區(qū)域100和一個未打孔的邊界或凸緣101。盡管長圓孔具有某些優(yōu)點，但在空氣入口79的打孔區(qū)域100中的諸孔104能夠是圓形的或其他形狀的。
打算基本相對于底盤24密封空氣入口79，以防止空氣和/或外部煙氣在空氣入口79與底盤24的表面之間通過。外凸緣101延伸過底盤24中開口的邊緣。周期性地沿凸緣101，把機(jī)械卷邊82“壓”入到凸緣101和底盤24的相應(yīng)部分中。這樣的卷邊82在板金制造技術(shù)中是熟知的，TOG-L-LOC卷邊是一個具體的最佳例子。其他把空氣入口79固定到底盤24上的方法是可能的，點焊就是一個例子，耐熱粘結(jié)是另一個例子。
空氣入口79最好也帶有一個在底盤24的上表面上延伸的凸起部分。這具體地表示在圖7中，并且有助于保證在煙道14中產(chǎn)生的凝結(jié)物不位于或聚集在空氣入口79上，而阻塞其中的開口/槽104。一個溫度傳感器84相鄰于空氣入口79定位在通過任何適當(dāng)裝置被固定到底盤24上的一個外套85上。溫度傳感器84可以是諸如所示的雙金屬開關(guān)之類的機(jī)電傳感器、或諸如熱敏電阻或熱電偶之類的電子傳感器、或任何能夠按照本發(fā)明工作的溫度檢測裝置。傳感器84定位成檢測在空氣入口79的表面處或附近的火焰存在，并且通過導(dǎo)線75連接到控制器60上(也見圖1)。
圖8表示一個將要描述的允許空氣進(jìn)入燃燒室20的具體最佳空氣入口79。空氣入口79是一塊帶有穿過它的多個小槽104的薄片金屬板。金屬可以是具有約0.5毫米名義厚度的不銹鋼，盡管諸如銅、黃銅、低碳鋼和鋁之類的其他金屬、和在約0.3毫米至約1毫米范圍內(nèi)的厚度是適當(dāng)?shù)?。依?jù)金屬和其機(jī)械性能，能在建議范圍內(nèi)調(diào)節(jié)厚度。對于沖壓或光化學(xué)機(jī)加工的板90，具有0.45毫米至0.55毫米厚度的等級309、315或430不銹鋼是最佳的。
除與在剩余打孔區(qū)域105中的那些端口槽104成直角的邊緣槽107之外，槽104使其縱軸平行。端口布置成由對齊列形成的矩形圖案。該板最好約0.5毫米厚。這提供帶有適當(dāng)抗損壞性的空氣入口79，并且在所有其他方面高效地工作。根據(jù)在正?；蜻^載燃燒期間要求通過空氣入口的空氣流量，選擇槽104的總橫截面面積。例如，額定值為50,000 BTU/小時的燃?xì)鉄崴髟?.5毫米名義厚度的板中要求至少約3,500至4,000平方毫米的端口空隙。
提供槽104以允許足夠的燃燒空氣穿過空氣入口79，并且對槽104的總數(shù)目或入口的總面積沒有準(zhǔn)確限制，這兩者都由選擇的燃燒器的容量確定，以通過適當(dāng)量的燃料與要求量的空氣的燃燒產(chǎn)生熱，從而保證在燃燒室中完全燃燒、和槽104的尺寸與間隙。用于燃燒的空氣穿過槽，而不通過任何較大的入口空氣通道或至燃燒室的通道。沒有提供這樣的較大入口。
圖9表示具有長度L、寬度W和彎曲端部的單個槽104。為了把上述偶然危險點火的任何發(fā)生限制在燃燒室20內(nèi)，槽104被形成得具有至少約為兩倍寬度W的長度L，并且最好至少約為十二倍長。這些極限之外的長寬(L/W)比值也是有效的。槽比圓孔在控制偶然突燃或爆燃點火方面更有效，盡管對于低到約3的L/W比值的槽能觀察到有益的效果。高于約15的L/W比值，可能具有這樣一種缺點，一個或多個槽104的有可能扭曲的薄可彎曲金屬的空氣入口是可能的，因為傾向于在槽的中心處允許打開，使寬度W失去尺寸控制。然而，如果能控制溫度和扭曲，那么較長的槽可能是有用的；薄入口板通過某些形式硬化的加強(qiáng)，如橫向隔斷，能有助于較大L/W比值的采用。大于約15的L/W比值在其他情況下是有用的，以使空氣流量最大，并且比約0.5毫米厚的板材、或較高回火等級的鋼、不銹鋼或其他選擇金屬的使用，有利于選擇約20至30的比值。
為了實現(xiàn)其點火限制功能，重要的是槽104相對于任何種類的外部易燃煙氣都能實現(xiàn)，這些煙氣可以合理地期望包括在燃燒室20外面的可能灑出物中，本發(fā)明的空氣入口形成燃燒室20的整體部分或附屬部分。
圖10表示在圖8中描述的實施例中采用的槽和端口間的間隔尺寸。端口的尺寸是相同的，并且具有6毫米的長度L和0.5毫米的寬度W。每個槽的端部是半圓形的，但較方端部的槽也是適當(dāng)?shù)摹Ｊ聦嵣?，較方端部的槽顯得把火焰高度提升得更高，這往往保持板的希望冷卻。選擇的制造過程可能影響槽的實際平面視圖形狀。如果圓角半徑?jīng)]有良好地圓整，則就保持這樣小的沖壓孔而論，金屬沖壓這樣大量的孔可能是困難的。帶有槽104的空氣入口79制造的光化學(xué)機(jī)加工過程也較適于保持圓角槽。
在圖10中表明的端口間間隔在上述情形下完成要求的限制功能。圖10中指示的尺寸如下C＝4.5毫米；E＝3.7毫米；J＝1.85毫米；K＝1.6毫米；M＝1.4毫米；P＝3.7毫米。
圖11表明利用諸如圖7中所示之類的機(jī)電溫度傳感器84的一種控制系統(tǒng)的一個實施例。溫度傳感器84連接到一個旁通繼電器86和氣體壓力開關(guān)88上。氣體壓力開關(guān)88連接到用于鼓風(fēng)機(jī)91操作的鼓風(fēng)機(jī)繼電器87、空氣壓力開關(guān)89、和電磁線圈90上，如以上在本文中描述的那樣。
當(dāng)溫度傳感器84由當(dāng)易燃蒸氣在入口79上正在燃燒時產(chǎn)生的熱而致動時，溫度傳感器84(在這種情況下是一個雙金屬開關(guān))致動旁通繼電器86。旁通繼電器86又旁通鼓風(fēng)機(jī)繼電器87，并且致動電動機(jī)52。電動機(jī)52可以保持致動，直到手動復(fù)位傳感器為止。
在控制系統(tǒng)的另一個實施例中，使用電子控制電路來操作電動機(jī)52?？刂齐娐防缈梢园ㄒ粋€微處理器。微處理器92可以是多種這樣的處理器(對熟悉本技術(shù)的專業(yè)人員是熟知的)的一種，包括一個中央處理單元(CPU)、諸如隨機(jī)存取存儲器(RAM)之類的動態(tài)存儲器、及諸如可編程只讀存儲器(PROM)或等效存儲器之類的用來存儲用于操作CPU的程序的靜態(tài)存儲器。當(dāng)然，分立的邏輯芯片也可以用來代替集成的微處理器。
當(dāng)由在空氣入口79上燃燒的易燃蒸氣產(chǎn)生熱時，微處理器72檢測在溫度傳感器84處的變化，并且通過鼓風(fēng)機(jī)繼電器87致動電動機(jī)52。這使稀釋空氣通過空氣入口79流入，由此避免可能損壞排氣系統(tǒng)的過多熱量累積。電子電路以這種方式的使用提供顯著的另外優(yōu)點通過添加最少的另外常規(guī)電路，可以把較多的操作并入到微處理器的編程中。這樣的操作包括例如熱表面的檢測或火花點火。
在正常操作期間，除所有用于燃燒的空氣通過空氣入口79進(jìn)入之外，熱水器10基本上與常規(guī)動力通風(fēng)熱水器的相同方式操作。然而，如果在熱水器12附近有灑出燃料或其他易燃流體，那么來自灑出物質(zhì)的一些外部煙氣可以借助于由諸如這樣的熱水器的鼓風(fēng)機(jī)54引起的負(fù)壓通風(fēng)特性，通過空氣入口79抽入?？諝馊肟?9允許可燃燒的外部煙氣和空氣進(jìn)入，但把潛在點火和燃燒限制在燃燒室20內(nèi)。
灑出的物質(zhì)在燃燒室20內(nèi)燃燒，并且穿過煙道14經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)組件50和管道排出。因為火焰由空氣入口79限制在燃燒室內(nèi)，所以熱水器10外面的易燃物質(zhì)將不被點燃。而且，開關(guān)84將檢測由這種燃燒產(chǎn)生的熱的存在，并且將使鼓風(fēng)機(jī)組件50致動，而通過負(fù)壓除去燃燒產(chǎn)物。這將避免排氣系統(tǒng)的過熱。
盡管聯(lián)系其具體形式已經(jīng)描述了本發(fā)明，但將會理解，各種等效元件可以代替這里描述的具體元件，而不偏離在所附權(quán)利要求書中描述的本發(fā)明的精神和范圍。例如，水箱12可以具有任何數(shù)值的尺寸，并且可以由諸如金屬和/或塑料之類的各種材料制成。泡沫隔熱物44可以類似地由先有技術(shù)中熟知的任何數(shù)量的泡沫隔熱物制成。頂部盤46、外套32和底盤24可以由鍍層鋼、塑料等制成。燃燒器26可以由各種燃料運(yùn)行，包括天然氣、丙烷、液化天然氣、油等。依據(jù)熱水器的大小和配置，可以采用不同大小和形狀的電動機(jī)52。
權(quán)利要求
1.一種熱水器，包括一個水容器；一個與所述水容器相鄰的燃燒室；一個與所述燃燒室相聯(lián)的燃燒器；一個與所述燃燒室連接的煙道；一個鼓風(fēng)機(jī)組件，被定位成從所述煙道接收燃燒產(chǎn)物并且包括一個鼓風(fēng)機(jī)；至少一個入口，帶有多個允許空氣和外部煙氣進(jìn)入所述燃燒室、且防止外部煙氣在所述燃燒室外面燃燒的端口；一個溫度傳感器，相鄰于所述入口定位；及一個控制器，連接到所述鼓風(fēng)機(jī)和所述溫度傳感器上，所述控制器能夠響應(yīng)由所述溫度傳感器檢測的溫度變化而致動所述鼓風(fēng)機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱水器，其中所述控制器是一個旁通繼電器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱水器，進(jìn)一步包括一個連接到所述控制器上、且適于把燃料供給到所述燃燒器的燃料閥，所述控制器能夠產(chǎn)生一個使所述燃料閥通電的輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱水器，其中所述控制器是一個微處理器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱水器，進(jìn)一步包括一個被定位成檢測所述水容器中的水溫、且連接到所述控制器上的水溫傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱水器，其中所述控制器能夠從所述水溫傳感器接收溫度信息，把所述溫度信息與一個預(yù)定溫度相比較及啟動所述熱水器中的加熱順序。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱水器，其中所述溫度傳感器是一個熱敏電阻。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱水器，其中所述溫度傳感器是一個雙金屬開關(guān)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱水器，其中所述控制器能夠把從所述傳感器接收的溫度信息與一個過溫度設(shè)置點相比較，和響應(yīng)該比較使所有控制器輸出斷電。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的熱水器，其中當(dāng)除去電力一段預(yù)定時間且以后再供電時，所述控制器允許所述控制器輸出重新通電。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱水器，其中所述控制器能夠把從所述水溫傳感器接收的溫度信息與一個指示希望加熱水溫的預(yù)定溫度相比較，和響應(yīng)該比較使所述鼓風(fēng)機(jī)、和一個適于把燃料供給到所述燃燒器的燃料閥斷電。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱水器，進(jìn)一步包括一個與所述燃燒器相鄰定位的直立引導(dǎo)燃燒器。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的熱水器，其中所述過溫度設(shè)置點小于或等于約210°F。
14.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熱水器，其中所述預(yù)定溫度約為90-180°F。
15.一種熱水器，包括一個水容器；一個與所述水容器相鄰的燃燒室；一個與所述燃燒室相聯(lián)的燃燒器；一個與所述燃燒室連接的煙道；一個鼓風(fēng)機(jī)組件，被定位成從所述煙道接收燃燒產(chǎn)物；一根排氣管線，連接到所述鼓風(fēng)機(jī)組件上以傳送所述燃燒產(chǎn)物離開所述鼓風(fēng)機(jī)組件；至少一個入口，帶有多個允許空氣和外部煙氣進(jìn)入所述燃燒室、且防止外部煙氣在所述燃燒室外面燃燒的端口；一個溫度傳感器，相鄰于所述入口定位；及一個控制器，連接到所述鼓風(fēng)機(jī)和所述溫度傳感器上，所述控制器能夠響應(yīng)由所述溫度傳感器檢測的溫度變化而致動所述鼓風(fēng)機(jī)；及一個壓力開關(guān)，被定位成在所述燃燒器處的燃燒開始之前檢測所述排氣管線的堵塞、和來自所述煙道的空氣流動。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的熱水器，其中所述控制器連接到所述壓力開關(guān)上，并且能夠確定其狀態(tài)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的熱水器，其中所述控制器能夠提供一個輸出，以響應(yīng)所述壓力開關(guān)的狀態(tài)控制所述燃燒器。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的熱水器，其中所述控制器能夠產(chǎn)生輸出，以響應(yīng)所述壓力開關(guān)的狀態(tài)使所述鼓風(fēng)機(jī)組件中的一個鼓風(fēng)機(jī)通電。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的熱水器，其中所述控制器在使所述鼓風(fēng)機(jī)通電以后能監(jiān)視所述開關(guān)的狀態(tài)。
20.一種熱水器，包括一個水容器；一個與所述水容器相鄰的燃燒室；一個與所述燃燒室相聯(lián)的燃燒器；一個與所述燃燒室連接的煙道；一個鼓風(fēng)機(jī)組件，被定位成從所述煙道接收燃燒產(chǎn)物并且包括一個鼓風(fēng)機(jī)；一個溫度傳感器，靠近所述燃燒器定位以便檢測其中的溫度變化；一個控制器，連接到所述鼓風(fēng)機(jī)和所述溫度傳感器上，所述控制器能夠檢查所述傳感器的狀態(tài)、和使所述鼓風(fēng)機(jī)通電。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱水器，其中所述溫度傳感器是一個雙金屬開關(guān)。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱水器，其中所述溫度傳感器是一個熱敏電阻。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱水器，其中所述溫度傳感器是一個熱電偶。
24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱水器，其中所述控制器包括一個微處理器。
全文摘要
一種熱水器,包括:水容器;與水容器相鄰的燃燒室;與燃燒室相聯(lián)的燃燒器;與燃燒室連接的煙道;鼓風(fēng)機(jī)組件,被定位成從煙道接收燃燒產(chǎn)物并且包括一個鼓風(fēng)機(jī);至少一個入口,帶有多個允許空氣和煙氣氣味進(jìn)入燃燒室、且防止外部煙氣在燃燒室外面燃燒的端口;溫度傳感器,相鄰于入口定位;及控制器,連接到鼓風(fēng)機(jī)和溫度傳感器上,該控制器能夠響應(yīng)由溫度傳感器檢測的溫度變化而致動鼓風(fēng)機(jī)。
文檔編號F24H1/20GK1255610SQ9912130
公開日2000年6月7日 申請日期1999年10月11日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月16日
發(fā)明者蒂莫西·J·舍林伯格, 小弗雷德·A·歐沃貝 申請人:Srp687股份有限公司