專利名稱：具有降低的熱維護(hù)率的儲水熱水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用燃?xì)饣蛉剂霞訜岬臒崴?。它涉及常見類型的熱水器，其具有一直立的儲存熱水的圓筒形儲存箱，及位于水箱下面的一燃燒空間，容納一主燃燒器和一長明燃燒器；最普通選擇部分還包括一單一的管狀熱交換器的沿軸向通過水箱的煙道。具體來說，本發(fā)明涉及在主燃燒器處于備用模式時力圖減小熱水器熱損失的方法。
背景技術(shù)：
以燃?xì)庾鳛槿剂系臒崴鱾鹘y(tǒng)上具有靠近水箱頂終止的煙道，但通過一連接管延伸到一在熱水器上方直立向上傳輸燃燒產(chǎn)物的管道，以便排放到戶外的大氣中去。傳統(tǒng)上的做法還有，這種熱水器在水箱下面的燃燒室中具有一快速加熱水箱中水的大輸出的主燃燒器，以及一非常低輸出的長明燃燒器，其唯一的用途是在主燃燒器未點著時保持點著狀態(tài)，以備在需要時重新點燃主燃燒器。這確保無人照管情況下的自動操作，無需諸如電力線連接的任何輔助的電源或相當(dāng)?shù)难b置來重新電氣地點燃主燃燒器。
長明燃燒器需要有充分穩(wěn)定的燃燒特征，不因諸如飄忽的氣流或伴隨主燃燒器每次點火而產(chǎn)生的壓力波之類的亂真的原因而熄火。為了滿足這種要求，長明燃燒器通常只有在其規(guī)格達(dá)到能以每小時0.3至0.4兆焦耳的速率將燃?xì)廪D(zhuǎn)換為熱能的情況下才能滿足。
上述類型的熱水器隨著時間的過去而浪費掉作為“備用損失”的相當(dāng)大量的能量。備用損失是指因長明燃燒器火焰的熱量直接向上通過煙道，并由在煙道中加熱氣體的自然浮力驅(qū)動而引起的熱量損失。還包括在這種等級損失中的是，由從儲存在水箱中的熱水的傳熱造成的浮力驅(qū)動的氣流，通過煙道壁進(jìn)入到煙道中的氣體內(nèi)，添加到上升氣流中，因此，成為浪費的熱損失。這種類型的損失是連續(xù)的，不管主燃燒器是否點著在將水溫提升到要求的水平上，通過設(shè)置一傳統(tǒng)的恒溫控制的燃?xì)忾y，要求的溫度得到反映。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一儲水的熱水器，其具有一儲存熱水的圓筒形儲水箱，且具有一沿軸向通過水箱的管形的熱交換器煙道；煙道終止在水箱頂?shù)纳戏?；一燃燒室位于水箱的下方，容納一加熱水箱中水的主燃燒器和一當(dāng)主燃燒器不點著時仍保持點著的長明燃燒器；一與煙道頂連通的管道，其包括一徑向延伸的上部；及一向下和軸向延伸的部分，一直接接觸水箱垂直壁的上部的外表面的徑向表面，所述徑向延伸的上部延伸到所述水箱的一側(cè)，軸向延伸的部分具有的寬度小于水箱的直徑或?qū)挾取?br>
熱水器還包括一與軸向延伸部分連通并離水箱垂直壁延伸的下部徑向延伸的終端部分。較佳地，水箱和管道用絕熱材料包圍起來。
下部徑向延伸的終端部分可超過封閉水箱和管道的所述絕熱層而終止。
管道的所述軸向延伸部分的徑向表面可以是弧形，以與水箱垂直壁的外半徑匹配，從而在軸向延伸部分內(nèi)從燃?xì)獾剿鋬?nèi)的熱水之間達(dá)到最大的熱交換。
下部終端部分可在一高度處連接管道的軸向延伸部分，該高度滿足這樣的條件當(dāng)長明燃燒器火苗單獨點燃時，作用在煙道內(nèi)氣體上的平均浮力基本上與作用在管道的軸向延伸部分內(nèi)的氣體上的相對的平均浮力相平衡。
軸向延伸部分具有的寬度可在水箱的寬度或直徑的30％至95％的范圍內(nèi)。
軸向延伸部分較佳地位于所述水箱的一半或一側(cè)內(nèi)，一半或一側(cè)上，或沿該一半或一側(cè)。
徑向延伸的上部可從所述煙道延伸到所述水箱的一側(cè)或一半。
徑向延伸的上部可離所述煙道沿三個方向延伸，所述三個方向一般在同一平面內(nèi)且近似地隔開90度。
本發(fā)明還提供一儲水的熱水器，其包括一儲存熱水的圓筒形儲水箱，且具有一沿軸向通過水箱的管形的熱交換器煙道；煙道終止在水箱頂?shù)纳戏?；一燃燒室位于水箱的下方，包容一加熱水箱中水的主燃燒器和一?dāng)主燃燒器不點著時仍保持點著的長明燃燒器；一與煙道頂連通的管道，其包括一徑向延伸的上部；一軸向延伸的部分，其徑向向內(nèi)表面直接接觸水箱垂直壁的上部的外表面；其中，水箱、煙道和管道由絕熱材料封閉；一下部徑向延伸的終端部分與軸向延伸部分的下部連通并離水箱垂直壁延伸超過絕熱層；其中，管道的軸向延伸部分的徑向向內(nèi)表面呈弧形，以延伸其與水箱垂直壁的外半徑接觸的面積；且其中，下終端部分可在一高度處連接管道的軸向延伸部分，該高度滿足這樣的條件當(dāng)長明燃燒器火苗單獨點燃時，作用在煙道內(nèi)氣體上的平均浮力基本上與作用在管道的軸向延伸部分內(nèi)的氣體上的相對的平均浮力相平衡，該軸向延伸部分的寬度小于水箱的直徑或?qū)挾取?br>
軸向延伸部分具有的寬度可在水箱的寬度或直徑的30％至95％的范圍內(nèi)。
軸向延伸部分較佳地位于所述水箱的一半或一側(cè)內(nèi)，一半或一側(cè)上，或沿該一半或一側(cè)。
徑向延伸的上部可從所述煙道延伸到所述水箱的一側(cè)或一半。
徑向延伸的上部可離所述煙道沿三個方向延伸，所述三個方向一般在同一平面內(nèi)且近似地隔開90度。
本發(fā)明還提供一與煙道頂連通的管道，其包括一徑向延伸的上部；及一向下和軸向延伸部分，它的徑向向內(nèi)表面與水箱的垂直壁的上部的外表面接觸。此外，設(shè)置一下部徑向延伸的終端部分，其與軸向延伸部分連通并離水箱垂直壁延伸超過包圍水箱和管道的絕熱層。管道的向下軸向延伸部分的徑向向內(nèi)表面呈弧形，以與水箱垂直壁的外半徑匹配，從而在軸向延伸部分內(nèi)從燃?xì)獾剿鋬?nèi)的熱水之間達(dá)到最大的熱交換。重要的是，下終端部分可在某一高度處連接管道的軸向延伸部分，該高度滿足這樣的條件當(dāng)長明燃燒器火苗單獨點燃時，作用在煙道內(nèi)氣體上的平均浮力基本上與作用在管道的軸向延伸部分內(nèi)的氣體上的相對的平均浮力相平衡。
附圖的簡要說明本發(fā)明將借助于附圖中所示的目前優(yōu)選的實例來作進(jìn)一步的描述，在諸附圖中
圖1是用于實施本發(fā)明的熱水器的一熱水器水箱的正立面圖；圖2是圖1的熱水器水箱的平面圖；圖3是圖1的水箱的側(cè)立面圖；圖4是沿圖1的線III-III截取的截面圖，示出此外的包括熱水器的其它的結(jié)構(gòu)；圖5是沿圖3的線IV-IV截取的截面圖；圖6是一給定類型熱水器的熱效率圖表。
具體實施例方式
圖1和2示出一圓筒形的以燃?xì)鉃槿剂系臒崴鞯乃?0，其具有一圓柱形軸線12。水箱10包括一垂直的圓筒形壁14，一下端壁16，一上端壁18。垂直壁傳統(tǒng)地包括一用于冷水進(jìn)入的入口接管20，一插入自動調(diào)溫器傳感器的開口22，一熱水出口接管24，以及一溫度和壓力釋放閥接管26。為了提高熱水器的熱效率(將在下文中進(jìn)一步描述)，本發(fā)明提供一與煙道44的頂連通的管道28。管道28包括一徑向延伸的上部30和一垂直部分32。垂直部分32呈弧形，其內(nèi)直徑與水箱10的垂直壁14的外半徑匹配，這樣，管道28與水箱10的垂直壁14的一上部的外表面直接接觸。此外，設(shè)置一開口34，其朝向或基本上位于管道28的垂直部分的下端。
圖3示出管道28的立面圖，其中標(biāo)號對應(yīng)于圖1和2。部件的徑向部分30及其與垂直部分32的連接部比圖1和2所見的更為明顯。
圖4示出一燃?xì)鉃槿剂系臒崴?0，其包括具有一圓柱形軸線12的圓筒形水箱10。如圖1至3所示，水箱10包括垂直的圓筒壁14，下端壁16，上端壁18，以及第二垂直的圓筒壁42，其形成一通過水箱重心的垂直的煙道通道44。兩個圓筒壁14和42及兩個端壁16和18封閉起一儲存空間46，以用來儲存熱水。煙道通道44傳統(tǒng)地容納有擋板48，以在一定程度上提高從煙道通道44到水儲存空間之間的傳熱。外垂直壁傳統(tǒng)地包括一用于冷水進(jìn)入的入口接管43，一插入自動調(diào)溫器球形溫包47的開口，一熱水出口接管49，以及一溫度和壓力釋放閥接管51。
通過提供與煙道通道44頂連通的管道28，可提高熱水器的熱效率。管道28包括-水平的上部30，其徑向地延伸以與-垂直部分32連接。垂直部分32的徑向向內(nèi)表面彎曲成圓弧形，其內(nèi)半徑與水箱的外半徑匹配，這樣，垂直部分的徑向內(nèi)壁直接與水箱10的一垂直壁14的上部的外表面接觸。此外，在垂直部分32的下端設(shè)置有一開口34。開口34連接到管道28的第二水平部分50，并離水箱10的垂直壁14延伸，以便越過包圍水箱和管道的絕熱層52的外表面。第二水平部分50可連接到一煙道終端，或還可從熱水器延伸(如果要求的話)，以便排放到容納熱水器的房間的外面。
管道的下水平部分50在某一高度處有效地終止在管道的垂直段上，該高度滿足這樣的重要的條件當(dāng)長明燃燒器火苗單獨點燃時，作用在煙道內(nèi)氣體上的平均浮力基本上與作用在管道的軸向延伸部分內(nèi)的氣體上的相對的平均浮力相平衡。管道28的第二水平部分50的實際高度不必要相對于熱水器內(nèi)的其它物項與特定數(shù)據(jù)的高度有關(guān)。在該實施例中，該高度大約在熱源的位置(即，主燃燒器)和熱氣離開熱水器的出口之間的中間點。適用于特定型號熱水器的不同設(shè)計的變量將導(dǎo)致不同的實際出口高度，以在使用中得到熱水器整體的最佳的煙道“鎖定”特性。
圖5示出管道28的垂直段32，它彎曲成一圓弧形，其內(nèi)半徑與水箱10的外半徑匹配，這樣，垂直部分的徑向內(nèi)壁直接與水箱10的垂直壁14的外表面接觸。管道的垂直段的橫截面在其整個長度上基本上是均勻的。
從圖1至5中可見，垂直部分32具有的寬度小于水箱的直徑或?qū)挾?。該寬度可在水箱的寬度或直徑?0％至95％的范圍內(nèi)。這樣的一寬度意味著軸向部分32位于水箱10的一半或一側(cè)內(nèi)，一半或一側(cè)上，或沿該一半或一側(cè)。
還從圖中可見，徑向部分30從所述煙道42延伸到水箱10的一側(cè)或一半。徑向部分30的另一特征在于，其離煙道42沿三個方向延伸，從圖2中可見，這意味著徑向部分30沿朝向紙面左邊的方向，到紙面的右邊再到紙面的底邊離煙道延伸，即，三個方向一般在同一平面內(nèi)且近似地隔開90度。
圖6以圖表的方式示出上述實施例是如何可在一給定技術(shù)規(guī)格的熱水器中減小燃?xì)獾南摹D表涉及一給定類型熱水器的熱效率及其維護(hù)率對于由澳大利亞燃?xì)鈪f(xié)會提出的簡化的數(shù)字額定等級(稱之為“星級”)的熱效率。等級的概念目的在于幫助消費者確定有關(guān)燃?xì)馊紵镁叩馁徺I，一般來說，星級越高，表明該用具使用燃?xì)獾南氖侨绾蔚慕?jīng)濟(jì)。熱水器的星級是根據(jù)試驗來確定的，如圖表所示，許多商用型號得出的結(jié)果在2至3的星級檔次內(nèi)。當(dāng)本發(fā)明應(yīng)用于具有大約為2.5星級的傳統(tǒng)型號的熱水器時，改進(jìn)的熱水器的星級約為4.3。這種改進(jìn)是維護(hù)率顯著降低的結(jié)果，而熱效率沒有明顯變化。
應(yīng)該理解的是，這里所公開和定義的本發(fā)明可延伸到由兩個或多個從正文或附圖中提及或一目了然的單獨的特征組成的所有其它的組合。所有這些不同的組合構(gòu)成本發(fā)明的各種變化的諸方面。
以上描述了本發(fā)明的諸實施例，在不脫離本發(fā)明范圍的前提下，本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員顯然可對本發(fā)明的實施例作出各種改型。
權(quán)利要求
1.一儲水的熱水器，其具有一儲存熱水的圓筒形儲水箱，且具有一沿軸向通過水箱的管形的熱交換器煙道；煙道終止在水箱頂?shù)纳戏剑灰蝗紵椅挥谒涞南路?，容納一加熱水箱中水的主燃燒器和一當(dāng)主燃燒器不點著時仍保持點著的長明燃燒器；一與煙道頂連通的管道，其包括一徑向延伸的上部；及一向下和軸向延伸的部分，一直接接觸水箱垂直壁的上部的外表面的徑向表面，所述徑向延伸的上部延伸到所述水箱的一側(cè)，所述軸向延伸的部分具有的寬度小于水箱的直徑或?qū)挾取?br>
2.如權(quán)利要求1所述的儲水熱水器，其特征在于，還包括一與軸向延伸部分連通并離水箱垂直壁延伸的下部徑向延伸的終端部分。
3.如權(quán)利要求1或2所述的儲水熱水器，其特征在于，所述水箱和管道用絕熱材料包圍起來。
4.如權(quán)利要求3所述的儲水熱水器，其特征在于，所述下部徑向延伸的終端部分超過封閉水箱和管道的所述絕熱層而終止。
5.如權(quán)利要求1至4中任何一項所述的儲水熱水器，其特征在于，管道的所述軸向延伸部分的所述徑向表面呈弧形，以與水箱垂直壁的外半徑匹配，從而在軸向延伸部分內(nèi)從燃?xì)獾剿鋬?nèi)的熱水之間達(dá)到最大的熱交換。
6.如權(quán)利要求2至5中任何一項所述的儲水熱水器，其特征在于，所述下部終端部分可在一高度處連接管道的軸向延伸部分，該高度滿足這樣的條件當(dāng)長明燃燒器火苗單獨點燃時，作用在煙道內(nèi)氣體上的平均浮力基本上與作用在管道的軸向延伸部分內(nèi)的氣體上的相對的平均浮力相平衡。
7.如權(quán)利要求1至6中任何一項所述的儲水熱水器，其特征在于，軸向延伸部分具有的寬度在水箱的寬度或直徑的30％至95％的范圍內(nèi)。
8.如權(quán)利要求1至7中任何一項所述的儲水熱水器，其特征在于，軸向延伸部分較佳地位于所述水箱的一半或一側(cè)內(nèi)，一半或一側(cè)上，或沿該一半或一側(cè)。
9.如權(quán)利要求1至8中任何一項所述的儲水熱水器，其特征在于，所述徑向延伸的上部從所述煙道延伸到所述水箱的一側(cè)或一半。
10.如權(quán)利要求1至9中任何一項所述的儲水熱水器，其特征在于，所述徑向延伸的上部管道可離所述煙道沿三個方向延伸，所述三個方向一般在同一平面內(nèi)且近似地隔開90度。
11.一儲水熱水器，包括一儲存熱水的圓筒形儲水箱，且具有一沿軸向通過水箱的管形的熱交換器煙道；煙道終止在水箱頂?shù)纳戏?；一燃燒室位于水箱的下方，容納一加熱水箱中水的主燃燒器和一當(dāng)主燃燒器不點著時仍保持點著的長明燃燒器；一與煙道頂連通的管道，其包括一徑向延伸的上部；一軸向延伸的部分，其徑向向內(nèi)表面直接接觸水箱垂直壁的上部的外表面；其中，水箱、煙道和管道由絕熱材料封閉；一下部徑向延伸的終端部分與軸向延伸部分的下部連通并離水箱垂直壁延伸超過絕熱層；其中，管道的軸向延伸部分的徑向向內(nèi)表面呈弧形，以延伸其與水箱垂直壁的外半徑接觸的面積；且其中，下終端部分可在一高度處連接管道的軸向延伸部分，該高度滿足這樣的條件當(dāng)長明燃燒器火苗單獨點燃時，作用在煙道內(nèi)氣體上的平均浮力基本上與作用在管道的軸向延伸部分內(nèi)的氣體上的相對的平均浮力相平衡；所述軸向延伸部分的寬度小于水箱的直徑或?qū)挾取?br>
12.如權(quán)利要求11所述的儲水熱水器，其特征在于，所述軸向延伸部分具有的寬度在水箱的寬度或直徑的30％至95％的范圍內(nèi)。
13.如權(quán)利要求11或12所述的儲水熱水器，其特征在于，所述軸向延伸部分位于所述水箱的一半或一側(cè)內(nèi)，一半或一側(cè)上，或沿該一半或一側(cè)。
14.如權(quán)利要求11至13中任何一項所述的儲水熱水器，其特征在于，所述徑向延伸的上部從所述煙道延伸到所述水箱的一側(cè)或一半。
15.如權(quán)利要求11至15中任何一項所述的儲水熱水器，其特征在于，所述徑向延伸的上部管道離所述煙道沿三個方向延伸，所述三個方向一般在同一平面內(nèi)且近似地隔開90度。
全文摘要
一以燃?xì)鉃槿剂系膬λ疅崴饕庠谔峁┡c一般類似的傳統(tǒng)型相比減小的燃?xì)庀?，其具有一直立的儲存熱水的圓筒形儲水箱，且具有一沿軸向通過水箱的管形的熱交換器煙道；煙道終止在緊靠水箱頂?shù)纳戏剑灰蝗紵椅挥谒涞南路?，容納一加熱水箱中水的主燃燒器和一當(dāng)主燃燒器不點著時仍保持點著的長明燃燒器；一與煙道頂連通的管道，其包括一其表面直接接觸水箱垂直壁的外表面的垂直段；水箱、煙道和管道由絕熱材料封閉；其中管道的尺寸選擇應(yīng)滿足這樣的條件當(dāng)長明燃燒器火苗單獨點燃時，作用在煙道內(nèi)氣體上的平均浮力基本上與作用在管道的垂直部分內(nèi)的氣體上的相對的平均浮力相平衡。
文檔編號F24H1/20GK1509397SQ02810024
公開日2004年6月30日 申請日期2002年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月12日
發(fā)明者J·杰森, J 杰森 申請人:瑞姆澳大利亞控股有限公司