具有防冷凝阻塞保护的炉子联管箱、包括该联管箱和防冷凝阻塞保护系统的炉子

摘要

本申请公开了具有防冷凝阻塞保护的炉子联管箱、包括该联管箱和防冷凝阻塞保护系统的炉子。在一个实施例中，联管箱包括：(1)具有被定位成与助燃空气鼓风机的入口流体连通的第一通道供应口和可耦合到压力传感装置的第一输入端的第一压力口的第一通道，所述助燃空气鼓风机和所述压力传感装置与所述冷端联管箱相关联；以及(2)具有被定位成与所述助燃空气鼓风机的所述入口流体连通的第二通道供应口、可耦合到所述压力传感装置的第二输入端的第二压力口和压力引用入口的第二通道，所述第二通道与所述第一通道流体连通，并被配置成当所述压力引用入口被阻塞时与所述第一通道具有大约相同的压力。

说明书

对相关申请的交叉引用 

本申请要求2010年1月15日由Shailesh S.Manohar等人提出的标题为“An Improved Heating Furnace for a HVAC System”、序列号为No.61/295,501的美国临时申请的优先权，该申请的全部内容以引用的方式并入本文中。 

技术领域

一般而言，本申请涉及炉子，更具体而言，涉及保护炉子防止冷凝积聚。

背景技术

HVAC系统可以用来调节围建物内的环境。通常，使用鼓风机来通过管道将空气从围建物吸收到HVAC系统，并在调节空气(例如，将空气加热或冷却)之后，通过另外的管道将空气推回到围建物内。例如，可以使用诸如煤气炉之类的炉子来对空气进行加热。

高效住宅燃气设备通常依赖于诸如助燃空气诱导器之类的机械装置，来产生通过设备热交换器的烟道侧的受控制的质量流量。为产生流，必须跨炉子的热量单元存在压差。为验证实现并保持了适当的压降和流动以在安全限度内支持炉子的燃烧过程，通常使用压力传感装置。这些压力传感装置可包括向集成电子控制器提供反馈的机械差动压力传感装置(如压力开关)或电子传感器。

这种炉子设计在行业内的制造商之间是类似的，并通常使用附接到冷凝盘管的末端的烟道气/凝液收集器箱(本申请称为冷端联管箱(CEHB))，助燃空气诱导器风扇组件(CAI)，位于CAI或CEHB 中的调节流过热量单元的流量的固定孔，以及监测流量的压力传感装置。可以使用压力传感装置来监测跨固定孔，或热量单元中的其他点的压力，以提供最有利的信号供应用。

发明内容

一方面，本发明提供了CEHB。在一个实施例中，CEHB包括：(1)具有被定位成与助燃空气鼓风机的入口流体连通的第一通道供应口和可耦合到压力传感装置的第一输入端的第一压力口的第一通道，所述助燃空气鼓风机和所述压力传感装置与所述冷端联管箱相关联；以及(2)具有被定位成与所述助燃空气鼓风机的所述入口流体连通的第二通道供应口、可耦合到所述压力传感装置的第二输入端的第二压力口和压力引用入口的第二通道，所述第二通道与所述第一通道流体连通，并被配置成当所述压力引用入口被阻塞时与所述第一通道具有大约相同的压力。

在另一方面，公开了一种炉子。在一个实施例中，炉子包括：(1)热交换器，(2)被配置成生成通过热交换器的气流的助燃空气诱导器，(3)被配置成监测通过热交换器的燃烧压力的压力传感装置，以及(4)被配置成耦合在热交换器和助燃空气诱导器之间的联管箱，该联管箱具有：(4A)具有被定位成与助燃空气鼓风机的入口流体连通的第一通道供应口，以及可耦合到压力传感装置的负输入端的负压力口的负压力通道；以及(4B)具有被定位成与助燃空气鼓风机的入口流体连通的正压力通道供应口、可耦合到压力传感装置的正输入端的正压力口和压力引用入口的正压力通道，正压力通道与负压力通道流体连通，并被配置成当压力引用入口被阻塞时与负压力通道具有大约相同的压力。

在又一方面，公开了一种用于炉子的防阻塞冷凝保护系统。在一个实施例中，防冷凝阻塞保护系统包括：(1)被配置成监测通过炉子的热交换器的燃烧压力的压力传感装置，以及(2)被配置成耦合在炉子的热交换器和助燃空气诱导器之间的联管箱，该联管箱具有：(2A) 具有被定位成与同炉子相关联的助燃空气鼓风机的入口流体连通的第一通道供应口和可耦合到压力传感装置的第一输入端的第一压力口的第一通道，以及(2B)具有被定位成与助燃空气鼓风机的入口流体连通的第二通道供应口、可耦合到压力传感装置的第二输入端的第二压力口和压力引用入口的第二通道，第二通道与第一通道流体连通，并被配置成当压力引用入口被阻塞时与第一通道具有大约相同的压力，压力传感装置被配置成当判断第一通道和第二通道之间的压差大约为零时关闭对热交换器的燃料供应。

附图说明

现在将参考下面的结合各个附图的描述，其中：

图1是根据本发明的原理构建的炉子的实施例的一部分的分解等距视图；

图2是根据本发明的原理构建的CEHB的实施例的正面等距视图；

图3是图2的CEHB的后面等距视图；

图4是根据本发明的原理构建的CEHB的实施例的功能视图，示出了当CEHB处于平卧姿态时的正常操作；

图5是示出了排水路径被堵塞的图4中的CEHB的功能视图；

图6是根据本发明的原理构建的CEHB的实施例的功能视图，示出了当CEHB处于直立姿态时的正常操作；

图7是示出了排水路径被堵塞的图6中的CEHB的功能视图；以及

图8是根据本发明的原理构建的防堵塞冷凝保护系统的实施例的框图。

具体实施方式

随着空气流过炉子的热量单元，将产生冷凝，冷凝通常聚集在CEHB中。为防止冷凝的堆积并保护监控设备，例如，压力传感装置， 需要从CEHB中适当地排出冷凝。当常规的炉子在不同姿态使用时，常规炉子可能要求多个压力传感装置或要求重新放置压力传感装置，以便在排水管被堵塞的情况下正常地感应水堆积，并保护传感装置免受冷凝的损坏。另外，当炉子安装为不同姿态时，也可能必须重新放置用于排水或用于感应压力的软管。

本发明提供包括具有集成防堵塞冷凝保护的联管箱。无论炉子是以直立姿态还是以平卧姿态安装，本申请所公开的是这样一种防堵塞冷凝保护系统，该系统被配置成当插入冷凝排水管、通风或者进气口时关闭进入炉子的燃料。代替已公开的要求用于监测燃烧压力的多个开关(验证通过热交换器的适当的流量)的炉子，可以使用本申请所公开的单个压力传感装置来监测燃烧压力并防止冷凝排水管被堵塞。与常规炉子不同，当在不同姿态使用时，所公开的炉子不需要重新放置开关或使任何压力管改道。

在一个实施例中，联管箱是煤气炉的CEHB。CEHB被安置在煤气炉的辅助热交换器和助燃空气诱导器之间。所公开的CEHB包括大小和位置适当的通道以便流体连通，并在冷凝排水管不正常操作时(例如，冷凝被堵塞)获得几乎相同的压力。如此，耦合到通道中的压力口的压力传感装置检测到通道之间的零或大约为零的压差，并关闭对炉子的燃料供应。由于通道的配置，本发明有利地使用单个压力传感装置来监测燃烧压力和排水管被堵塞的情形。有利地，可以减少通常所需的安全压力开关的数量。

现在转向图1，所示是根据本发明的原理构建的炉子100的实施例的一部分的分解等距视图。炉子100可以是多姿态炉子。在某些实施例中，炉子可以是住宅煤气炉。炉子100包括其中集成了防冷凝堵塞保护的联管箱的实施例。炉子100包括外壳110，该外壳110具有正面开口112，在该正面开口112内，安置了安装架114。安装架114上具有开口116，并在开口116上支撑热交换器组件120。热交换器组件120包括主热交换器122和辅助热交换器126。主热交换器122包括一行六个彼此耦合的热交换器(表示为124)。热交换器一般是 盘管，并具有三个大致180°的折叠，以便热交换器在开口116上跨越四次，并在(主热交换器122的)口125和(辅助热交换器126的)出口127中结束，入口125和出口127一般是相互共平面的，并朝向外壳110的开口112。热交换器组件120的替换实施例可以具有在一行或多行彼此耦合的多一些或少一些的热交换器。另外，替换实施例可以具有替换的热交换器配置。

燃烧器组件140包含以热静力学方式控制的螺线管阀142，从阀门142，并跨燃烧器组件140延伸的支管144，耦合到支管144的一个或多个导气孔(未示出)，以及与导气孔相对应并位于导气孔附近的一个或多个燃烧器(未示出)。燃烧器组件140的所示出的实施例具有一行六个燃烧器。燃烧器组件140的替换实施例可以具有排列在一行或多行中的多一些或少一些的燃烧器。燃烧进气口146允许为燃烧器组件140供气。在组装配置中，燃烧器组件140位于热交换器组件120附近，以便其燃烧器大致与入口125对齐。

炉子100还包括排气诱导器组件150，其中具有助燃空气诱导器154和耦合到助燃空气诱导器154的出口的烟道套环156。在组装配置中，排气诱导器组件150位于热交换器组件120的附近，以便烟道套环156大致与烟道气管148(未示出)对齐，烟道气管148将不希望有的气体(即燃烧的气态产物)导离炉子100。有第一排出软管和第二排出软管151，152与排气诱导器组件150相关联，它们提供从烟道气管148和烟道套环156排出烟道冷凝的路径。

鼓风机160自架子114悬挂下来，以便其出口(无附图标记)大致与开口116对齐。电子控制器170位于鼓风机160的附近，并被配置成控制鼓风机、阀门142和助燃空气诱导器154，以导致炉子提供热量。可以在外壳110的正面开口112上方设置盖子180。

CEHB 190在助燃空气诱导器154和辅助热交换器126之间提供接口。助燃空气诱导器154具有耦合到CEHB 190的入口。在组装配置中，排气诱导器组件150位于热交换器组件120的附近，以便CEHB190大致与出口127对齐，而烟道套环156大致与烟道对齐。

炉子100还包括被配置成通过炉子100的热量单元来监测燃烧压力的压力传感装置195。压力传感装置195可以是机械差动压力传感装置(如压力开关)或电子传感器，它们向诸如电子控制器170之类的炉子100的集成电子控制器提供反馈。压力传感装置195包括用于确定燃烧压力的输入端。压力传感装置195的输入端耦合到CEHB190的压力口。如下面所讨论的，通过在CEHB 190的通道中设置压力口来保护压力口免受水污染。

基于由压力传感装置195从经由压力口接收到的数据获得的压差，当有不适当的空气流过热量单元时，热交换器120的气体供应可以关闭或保持关闭。另外，当CEHB 190的冷凝排水管损害或堵塞时，热交换器120的气体供应可以关闭或保持关闭。如此，使用来自CEHB190的压力口的数据的同一个压力传感装置195可以保护炉子100不使不适当的空气流过热量单元，并保护炉子100免于产生冷凝排水管被堵塞的情形。压力传感装置195可以通过常规软管被固定到CEHB190的口。压力传感装置195也可以通过传统方法耦合到电子控制器170或阀门142。在某些实施例中，压力传感装置195可以固定在CEHB 190上。

在所示出的实施例中，控制器170打开助燃空气诱导器154以在热交换器(包括热交换器124)中启动排气，并清除潜在有害的未燃烧的或燃烧气体。然后，控制器170打开阀门142以使气体进入支管144，以及一个或多个导气孔，于是，气体开始与空气混合以形成初级助燃空气。然后，控制器170激活点火器(图1中未示出)以试图点燃初级助燃空气。如果火焰整流电路的输出表明初级助燃空气在预定时间段内没有点燃，则控制器170关闭阀门142，并等到试图再次启动。如果火焰整流电路的输出表明初级助燃空气已经在预定时间段内点燃，则控制器170激活鼓风机160，该鼓风机160迫使空气通过开口116和热交换器组件120向上走。当它通过热交换器的表面时，空气被加热，于是，根据需要输送或分配以提供热量。

图2是根据本发明的原理构建的诸如CEHB 190之类的CEHB 的实施例的正面等距视图。如上文所指出的，CEHB 190被配置成在辅助热交换器126和通过热交换器120吸入助燃空气的助燃空气诱导器154之间提供一个接口。

CEHB 190被配置成提供用于将加热的气体从热交换器经由辅助热交换器126放出的出口。CEHB 190还被配置成去除与加热的气体相关联的冷凝。如此，CEHB 190通常由对水腐蚀有抵抗力的非金属材料构成。CEHB 190，例如，可以由塑料构成。

CEHB 190可以用于诸如炉子100之类的多姿态煤气炉中。因此，CEHB 190包括多姿态排水系统的组件，该排水系统包括第一排泄口210、第二排泄口212、左排水管214和右排水管216。设置了第一和第二排泄口210，212，它们被配置成从烟道套环156耦合到诸如排出软管151，152之类的排出软管。取决于炉子100的安装，可以使用左排水管214、右排水管216或两者来从CEHB 190中去除冷凝。

有法兰220位于CEHB 190的四面，该法兰220被配置成将CEHB 190附接到辅助热交换器126。法兰220包括孔，表示出了孔222，用于以机械方式将CEHB 190附接到辅助热交换器126。在法兰220和辅助热交换器126之间通常使用衬垫。

CEHB 190还包括用于将助燃空气诱导器154耦合到CEHB 190的支撑套环230。因此，支撑套环230与助燃空气鼓风机154的入口相对应，用于通过热交换器120吸入空气。支撑套环230以这样的方式帮助支撑助燃空气诱导器154，以便诱导器154只要求两个螺栓，相比较而言，以传统方式安装到CEHB 190则需要四个螺栓。图1中所表示的衬垫通常与支撑套环230一起使用，用于将CEHB 190耦合到助燃空气鼓风机154。

在支撑套环230的圆周内有固定孔240，(因此，也在助燃空气鼓风机154的入口内)。固定孔240被配置成调节通过热交换器120的气流。固定孔240的大小可以基于炉子100的输入大小。在支撑套环230的圆周内还有负通道供应口244和正通道供应口246。CEHB190的正面中的这些孔中的每一个都提供用于向相应的通道供应空气 的开口。可以通过经验性测试来确定固定孔240、负通道供应口244、正通道供应口246的大小和位置，以及正的和负的压力通道270，280的大小和位置(图3中示出)，以提供由压力传感装置所检测的目标压力或压力范围，用于确定燃烧压力。CEHB 190的这样的布局的优点是，诸如压力传感装置195之类的一个共同的压力开关可以用于炉子的各种输入大小，以及提供适合于燃气空气混合气放大气阀的压力信号，以允许输入速率调节。

CEHB 190还包括连接系统235，该连接系统235具有对准突出部，如图2中所表示的，用于将压力传感装置195耦合到CEHB 190。取决于被附接到CEHB 190的压力传感装置195的类型或模型，连接系统235以及对应的突出部可以不同。

CEHB 190还包括正压力口250和负压力口260，它们被耦合到诸如压力传感装置195之类的压力传感装置的正输入端和负输入端。压力传感装置被配置成基于经由正负压力口250，260在负输入口和正输入口接收到的数据来监测跨固定孔240的燃烧压力。正的和负的压力口250，260通常经由压力传感装置软管耦合到压力传感装置。正压力口250位于正压力通道270内，而负压力口260位于负压力通道280内，如图3所示。将正压力口250和负压力口260置于相应的通道内并远离相应的通道的开口，可以保护压力口和压力传感装置免受冷凝的损害。

CEHB 190还包括螺旋座把手292和防水墙295。当将助燃空气诱导器安装到CEHB 190时，使用螺旋座把手292。防水墙295是冷凝水挡板，其被配置成引导水远离CEHB 190的敏感区域，并帮助维护稳定的压力信号。

图3是示出了正压力通道270和负压力通道280的CEHB 190的后面等距视图。尽管在图3中不可见，但是，正压力通道270包括正压力口250。在正常操作过程中，正压力通道270与CEHB 190(即，CEHB 190的主腔内)具有相同或几乎相同的压力。如此，将正压力口250置于正压力通道270内，可以测量燃烧压力，同时保护正压力 口250免受冷凝的损害。在图3中(或图2中)不可见的正压力通道270和负压力通道280的其他组件包括负通道供应口244、正通道供应口246，以及位于正压力通道270内的流量限制孔。另外，负压力通道280包括在图2或图3中不可见的通气口。通气口被配置成将通过负通道供应口244接收到的压力降低到在负压力口260测量的目标范围内。在图4中示出了通气口。可以通过经验性测试来确定通道270，280，以及其各种组件的大小、配置和位置，以提供由压力传感装置检测到的目标压力或压力范围，以相互关联到目标压降或通过热交换器的流量。

正压力通道270的第一端，入口端272，在支撑套环230内延伸，如图4所示。正压力通道270的第二端，压力引用入口274，朝向CEHB190的具有第一排水管和第二排水管214，216的一侧打开。设置压力引用入口274，使得在CEHB 190内聚集的冷凝物达到不希望有的水平时将导致正压力通道270内的压力改变。由压力传感装置195监测这种变化，将允许炉子响应于这种变化安全地关闭。正压力通道270具有四边形断面，并包括以90度或大约90度接合的四个部分，以形成从入口端272到压力引用入口274的连续的开路通道。

尽管在图3中不可见，但是，负压力通道280包括负压力口260。负压力通道280被配置成将助燃空气诱导器154的入口处存在的高负压力降低到负压力口260处的目标压力或压力范围。如此，将负压力口260置于负压力通道280内，可以测量燃烧压力信号，同时保护负压力口260免受冷凝的损害。负压力通道280包括被表示为封闭端282的第一端。负压力通道280的第二端，开口端284，朝向CEHB 190的具有第一排水管和第二排水管214，216的一侧打开。设置开口端284，使得在CEHB 190内聚集的冷凝物达到不希望有的水平时将导致负压力通道280内的压力改变。由压力传感装置195监测这种变化，将允许炉子响应于这种变化安全地关闭。负压力通道280具有四边形断面，并包括接合的四个部分，以形成从封闭端282到开口端284的连续的开路通道。

位于负压力通道280的供应部分286内的是负通道供应口244。包括负通道供应口244的供应部分286的一部分被放置在支撑套环230的圆周内，因此，在助燃空气诱导器154的对应的入口内。围绕开口端284的负压力通道280的面的形状可提供水屏蔽，以保护负压力口260免受污染。

负通道供应口244被定位成与助燃空气诱导器的入口进行流体连通。负压力通道280中的负压力口260可耦合到压力传感装置的诸如负输入端之类的输入端。类似地，正压力通道供应口246被定位成与助燃空气鼓风机的入口进行流体连通，正压力口250可耦合到压力传感装置的诸如正输入端之类的输入端。正压力通道270和负压力通道280进行流体连通，并被配置成当压力引用入口274被堵塞时(例如，被冷凝堵塞)具有大约相同的压力。CEHB 190被如此设计，其中，甚至在包括CEHB 190被安装为多个姿态的情况下也是正确的。在当压力引用入口274没有被堵塞时助燃空气鼓风机的操作过程中(即，在当有适当的排水管时的正常操作过程中)，正压力通道270被配置成与负压力通道280相比具有正压力。

图4是根据本发明的原理构建的CEHB的一个实施例CEHB 190的功能视图，示出了当CEHB 190处于平卧姿态时(即，包括CEHB190的炉子被安装为上流姿态)的正常操作。图4提供了CEHB 190的剖面，以更清楚地示出助燃空气诱导器154的入口内的正的和负的通道270，280的操作。除CEHB 190的前面所提及的组件之外，图4还示出了负压力通道280的通气口440和正压力通道270的流量限制孔450。

通气口440被设计成放泄经由负压力通道供应口244接收到的负压力。通气口440在CEHB 190中被定位成免于水污染。选定通气口的位置和大小，以使助燃空气诱导器154的入口区域的高负压力规范化为负压力口260处的目标压力值或值的范围。如此，单一类型的压力传感装置可以用于各种模型。

流量限制孔450被配置成限制从正压力通道供应口246通过正压 力通道270的空气流动。可以选择流量限制孔450的大小，以与正压力口250协调。

在正常操作过程中，冷凝聚集在CEHB 190的下面，当CEHB 190是水平状态时，CEHB 190连接到左侧排水管214和右侧排水管216两者。左侧排水管214和右侧排水管216两者都可以为冷凝提供排水路径。在某些实施例中，可以只使用排水管214，216中的一个，而故意插入未使用的排水管。

尽管提供了畅通的排水路径用于排出冷凝，但是，压力引用入口274被冷凝疏通，正压力通道270中的压力代表CHEB 190中的压力。如此，在负压力通道280和正压力通道270之间存在的压差被保持。

当冷凝不从CEHB 190排放时，冷凝积聚并堵塞压力引用入口274，如图5所示。因此，正压力通道270中的压力，基于来自正压力供应口430的输入，变得负得更多。如此，正压力通道270和负压力通道280之间的压差被驱动到零或大约零。作为响应，耦合到负的和正的供应口260，250的诸如压力传感装置195之类的压力传感装置可以关闭到热交换器120的气体。

在图6和图7中示出了类似的操作，其中，CEHB 190处于直立姿态(即，带有CEHB 190的炉子处于水平左侧或水平右侧姿态)。如图6和图7所示，靠下边的现在是耦合到单一排水管(即，右侧排水管216)的压力引用入口274附近的面。图6代表适当的排水管，而图7示出了冷凝排水管被堵塞的情形。

图8是根据本发明的原理构建的防堵塞冷凝保护系统800的实施例的框图。防堵塞冷凝保护系统800包括压力传感装置810和联管箱820。防堵塞冷凝保护系统800被配置成在诸如图1的炉子100之类的炉子中。压力传感装置810被配置成监测通过炉子的热交换器的燃烧压力。压力传感装置810可以是诸如压力开关之类的机械差动压力传感装置。可另选地，压力传感装置810可包括向集成电子控制器提供反馈的电子传感器。

联管箱820被配置成耦合在与压力传感装置810相关联的炉子的 热交换器和助燃空气诱导器之间。下面所讨论的联管箱820的一些组件在图8中不可见。联管箱被构建为具有使用流体连通的通道的其中集成了防冷凝堵塞保护的至少一部分。联管箱820包括具有被定位成与和炉子相关联的助燃空气鼓风机的入口流体连通的第一通道供应口822和可耦合到压力传感装置810的第一输入端812的第一压力口824的第一通道。联管箱820还包括具有被定位成与助燃空气鼓风机的入口流体连通的第二通道供应口826、可耦合到压力传感装置810的第二输入端814的第二压力口828和压力引用入口的第二通道。第二通道被构建为与第一通道流体连通，并被配置成当压力引用入口被堵塞时与第一通道具有大约相同的压力。压力传感装置810被配置成当判断第一通道和第二通道之间的压差大约为零时关闭对热交换器的燃料供应。具有零或大约为零的压差表明联管箱820的排水管被堵塞。联管箱820可以是如图所示和上文所讨论的CEHB 190。

本申请所涉及的本领域的技术人员将理解，可以对所描述的实施例进行其他和进一步的添加、删除、替换和修改。