降低燃气器具中的待机能耗的系统和方法

摘要

本发明提供了一种降低热水器待机能耗的系统。该系统利用富天然气控制器和燃烧器之间的安全减压阀。安全减压阀旁路通向风门致动器阀的气体以定位位于烟气管上方的挡板阀。一旦挡板阀已经打开以确保燃烧，就允许气体流回至安全减压阀。一些旁路气体可换向以助力导引件或供应助力。安全减压阀然后打开以允许气体供应至燃烧器。一旦燃烧器由富天然气控制器切断，少量旁路气体从风门致动器阀排出以关闭挡板阀从而降低通过烟气管的待机损耗，并且允许安全减压阀紧密地关闭。

权利要求

1.一种降低燃气器具中的待机能耗的系统，所述燃气器具具有燃烧器和用于将燃烧气体从燃烧器排出的烟气管，所述燃气器具还具有用于控制气流以使得能燃烧和不能燃烧的富天然气控制器，所述系统包括：介于富天然气控制器和燃烧器之间的安全减压阀，所述安全减压阀的壳体形成有用于在富天然气控制器使得能燃烧时接收气体的进口、用于将气体提供给燃烧器的出口、与进口流体相通的第一连接端口、膜片控制腔室以及与膜片控制腔室流体相通的第二连接端口，所述安全减压阀还包括定位于进口和出口之间以控制从进口至出口的气流的主控阀，所述主控阀包括可驱动地结合至定位于膜片控制腔室中的膜片的阀控轴；

风门致动器阀，其具有与第一连接端口流体相通的进口以及与第二连接端口流体相通的出口，所述风门致动器阀还包括可操作地结合至推杆的膜片，所述推杆具有第一端以及第二端，所述第一端可操作地结合至定位于进口和出口之间的风门致动器安全阀以使得在第一端引起风门致动器安全阀打开之前推杆必须行进一个风门致动器安全阀拖拉距离；以及风门挡板阀，其操作地结合至推杆的第二端并且安装于烟气管的顶端附近，以使得风门挡板阀的关闭减少从烟气管至环境的热连通。

2.根据权利要求1的系统，其中安全减压阀定位为紧靠燃烧器。

3.根据权利要求1的系统，其中通过微孔径管道，第一连接端口结合至风门致动器阀的进口并且第二连接端口结合至风门致动器阀的出口。

4.根据权利要求1的系统，其中安全减压阀的壳体还限定从膜片控制腔室至出口的通路。

5.根据权利要求4的系统，其中所述通路具有比第二连接端口的第二直径要小的第一直径。

6.根据权利要求1的系统，其中安全减压阀的壳体还限定与膜片控制腔室流体相通的助力导引件气体连接出口。

7.根据权利要求6的系统，其中燃气器具包括通过导引件供给管供应气体的导引件，并且其中助力导引件气体连接操作地结合至导引件供给管以向其供应另外的气体，从而增大由导引件产生的导引火焰的尺寸以帮助燃烧器的点火。

8.根据权利要求6的系统，其中燃气器具包括通过导引件供给管供应气体的微导引件，还包括定位于微导引件和燃烧器附近并且与助力导引件气体连接流体相通的助力导引件。

9.根据权利要求1的系统，其中风门致动器安全阀由安全阀连接钩结合至推杆的第一端。

10.根据权利要求1的系统，其中风门致动器安全阀由链条结合至推杆的第一端。

11.根据权利要求1的系统，其中安全减压阀的壳体还限定定位于膜片上与第二连接端口相反的一侧上的膜片通风通路。

12.根据权利要求11的系统，还包括在离开膜片的位置处结合至阀控轴的排出膜片，以使得膜片通风通路位于其间。

13.根据权利要求1的系统，其中当在安全减压阀的进口处接收到气体时，少量旁路气体从第一连接端口流动至风门致动器阀的进口，并且其中旁路气体引起膜片在风门致动器阀中的位移，膜片的位移线性地平移推杆并打开风门挡板阀，并且其中在风门致动器阀的膜片已经将推杆线性地平移所述风门致动器安全阀拖拉距离之后，推杆打开风门致动器安全阀以允许旁路气体从风门致动器阀的出口流动至安全减压阀的第二连接端口，并且其中旁路气体引起安全减压阀的膜片的位移，膜片的位移使阀控轴线性地平移从而打开主控阀以允许气体从安全减压阀的进口流动至安全减压阀的出口。

14.一种具有低待机能耗的燃气热水器，其包括：

存储水箱，其具有定位于底部的燃烧器以及用于穿过存储水箱排出燃烧气体且与其中存储的水热相通的烟气管；

富天然气控制器，用于感测存储水箱中的水温以及用于控制来自外源的气流以使得在温度低于阈值时能燃烧并且在达到阈值时不燃烧：介于富天然气控制器和燃烧器之间的安全减压阀，所述安全减压阀的壳体形成有用于在富天然气控制器使得能燃烧时接收气体的进口、用于将气体提供给燃烧器的出口、与进口流体相通的第一连接端口、膜片控制腔室以及与膜片控制腔室流体相通的第二连接端口，所述安全减压阀还包括定位于进口和出口之间以控制从进口至出口的气流的主控阀，所述主控阀包括可驱动地结合至定位于膜片控制腔室中的膜片的阀控轴；

风门致动器阀，其具有与第一连接端口流体相通的进口以及与第二连接端口流体相通的出口，所述风门致动器阀还包括可操作地结合至推杆的膜片，所述推杆具有第一端以及第二端，所述第一端可操作地结合至定位于进口和出口之间的风门致动器安全阀以使得在第一端引起风门致动器安全阀打开之前推杆必须行进一个风门致动器安全阀拖拉距离；以及风门挡板阀，其操作地结合至推杆的第二端并且安装于热水器上烟气管的顶端附近，以使得风门挡板阀的关闭减少从烟气管至环境的热流通。

15.根据权利要求14的燃气热水器，还包括定位于烟气管和风门挡板阀上方的通风换向器。

16.根据权利要求14的燃气热水器，还包括：

包围存储水箱的矩形护套；以及

定位于矩形护套顶部上以收集和分散燃烧气体的平衡烟气终端。

17.根据权利要求14的燃气热水器，其中当在安全减压阀的进口处接收到气体时，少量旁路气体从第一连接端口流动至风门致动器阀的进口，并且其中旁路气体引起膜片在风门致动器阀中的位移，膜片的位移线性地平移推杆并打开风门挡板阀，并且其中在风门致动器阀的膜片已经将推杆线性地平移所述风门致动器安全阀拖拉距离之后，推杆打开风门致动器安全阀以允许旁路气体从风门致动器阀的出口流动至安全减压阀的第二连接端口，并且其中旁路气体引起安全减压阀的膜片的位移，膜片的位移使阀控轴线性地平移从而打开主控阀以允许气体从安全减压阀的进口流动至安全减压阀的出口。

18.根据权利要求14的燃气热水器，其中安全减压阀的壳体还限定从膜片控制腔室至出口的通路。

19.根据权利要求14的燃气热水器，其中热水器包括通过导引件供给管供应气体的导引件，并且其中安全减压阀的壳体还限定与膜片控制腔室流体相通的助力导引件气体连接出口，助力导引件气体连接操作地结合至导引件供给管以向其供应另外的气体，以增大由导引件产生的导引火焰的尺寸从而帮助燃烧器的点火。

20.根据权利要求14的燃气热水器，其中热水器包括通过导引件供给管供应气体的微导引件，并且其中安全减压阀的壳体还限定与膜片控制腔室流体相通的助力导引件气体连接出口，还包括定位于微导向件和燃烧器附近并且与助力导引件气体连接流体相通的助力导引件。

21.根据权利要求14的燃气热水器，其中富天然气控制器和安全减压阀包含于共用壳体中。

说明书

降低燃气器具中的待机能耗的系统和方法

技术领域

[0001] 本发明总体上涉及节能系统，并且更具体地涉及应用于燃气器具以降低与之相关的待机能耗的节能系统。

背景技术

[0002] 现在已经认识到，世界的环境遭受由于大气中的温室气体排放引起的严重的全球变暖问题。为了解决这个问题，现在各国政府都开始采纳降低温室气体排放至环境的目标并且尽自己的力量来为后人解决这个问题。虽然一些国家还没有采纳坚定的目标，但是其他国家，例如澳大利亚，已经采纳了到2020年降低温室气体20％的政策。

[0003] 仅举几个例子，温室气体能从车辆、工业设施、农场和家用电器中排放。虽然的确这些不像具有高大烟囱的大型工厂那样明显，但是在一般家用电器中，燃气器具，比如燃气炉、热水器等，都会释放这种温室气体，作为其燃烧过程的副产品。虽然家电业已经在能效和环境问题上采取了主导作用，但是进一步的改进一直是家电设计工程师首要的任务。

[0004] 在期望这种进一步的改进之下，尤其是在逐渐意识到全球气候变化和政府法规变化之下，已经有人指出，热水器，不管是室内安装的还是室外安装的，就节能而言都是效率相当低的电器，并且因此需要燃烧另外的燃料以维持设定温度。这当然会导致产生超出效率较高电器所会产生的另外温室气体。

[0005] 一种典型的热水器包括具有中心定位的烟气管的竖直水箱。燃气器定位于水箱下面并且由富天然气控制器控制。富天然气控制器具有开关阀、导引安全电路、导引件和主燃烧器压力调节器以及相关的供应管连接，还有控制热水器以将存储水箱中的水维持于预定温度的恒温器。

[0006] 在恒温器要求更多的热时，主气阀打开以允许气态燃料(天然气)流动至主燃烧器，在该处用引火将其点燃。气体的点燃和燃烧使得产生热的废气。源自热废气的热经由水箱的底部并通过中心烟气管传递至冷水。废气从热水器的顶部离开。

[0007] 按照其安装位置分类，世界上使用的热水器总体上有两种类型。对于室内热水器，比如在北美市场使用的，热的废气通过连接至烟气管的通风换向器离开，烟气管将废气安全地导通至外面位置。用于气体燃烧的空气在热水器的底部吸入燃烧室。对于室外热水器，比如在澳大利亚市场使用的，废气安全地通过热水器顶部的平衡烟气终端至外面大气。平衡烟气终端设计为允许在所有类型风力状况下持续地供应空气用于燃烧，而不管燃烧器处于接通还是关闭状态。用于燃烧的空气在器具内内部地传递至热水器底部。

[0008] 目前热水器的一个缺点是器具的总体使用效率。使用效率定义为每天从热水器传输至热水的能量除以燃烧气体以加热水和维持水箱中的热水处于期望温度的能量。使用效率可从性能差的器具的大约0.50或50％，至正好符合美国法规的器具的大约0.59，至优良产品的0.64或64％的使用效率。使用效率较低可能是由于在燃烧器接通时热进入水的不良热效率和/或在燃烧器切断时过度的热损耗。

[0009] 虽然较小比例的热损耗可能由于水箱外面绝热不良所导致，但是主要的损耗很可能是热水器中间的热的主烟气管(热交换器)的过度损耗的结果。这个管与水箱中的热水相接触，并且设计为提供与水的极好热传递以提高“热进入(heat in)”效率。

[0010] 然而，如同在燃烧器接通时热传输入水，在燃烧器切断时热也从水传输出去。由于这个待机热损耗的结果，由于在燃烧器切断时烟气管所引起的热虹吸效应，相对冷的空气就持续地被加热并从热水器流出。由于主燃烧器每天仅接通1至2个小时来加热存储的水以保持其随时可用，在剩余的22小时中烟气管内部的表面就暴露于相对较冷的空气。热水经由烟气管的这种自然冷却就迫使恒温器偶尔接通燃烧器以继续将存储的热水加热至期望的温度。

[0011] 认识到这个待机热损耗问题，已经进行了很多尝试来提供某种形式的烟气风门，其在燃烧器切断时关闭以限制通过烟气管散热并且在燃烧器接通时可靠地打开以让烟气离开。实际上，实验室试验已经证明，风门能减低热水器的待机损耗高达大约50％。这涉及大约500Btu/h(0.50兆焦/小时)，考虑到10至15年的产品寿命，这是巨大的能量。虽然这种风门能是电动的，但是这种风门将需要另外的动力并且将需要由可靠的供应源来驱动。由用于燃烧的气体所驱动的气动风门缓解了使用另外电能和可靠供应源的问题。不幸的是，总体上电器业并且具体地热水器制造商受挫于气动操纵的风门“接近工作”的事实。它们不常用并且通常具有很多难题和维修问题。

[0012] 气动操纵的风门所经受的一个显著问题涉及在切断常规燃烧器和低氮化物燃烧器时渐缩火焰的烛炬。这种烛炬效应源自于在已经指令燃烧器切断后从风门致动器阀引导至燃烧器的燃烧器供应管中的气体的排出。由于气动操纵的风门阀定位于烟气管上热水器的顶部处并且燃烧器定位于底部，从阀至燃烧器的输气管至少延伸过存储水箱的长度。由于在阀已经切断之后管中存在着气体，喷嘴处的小火焰就继续燃烧直到管排尽气体，这会导致烟尘逐渐堆积于燃烧器上。这又将会导致不良燃烧，进一步增加温室气体和其他有害气体的产生。对于所使用气态燃料比空气重(比如丙烷、丁烷气体等)的装置而言烛炬特别成问题。

[0013] 为了解决现有气动操纵的风门所存在的烛炬的系统性问题，一些设计结合了另外的风门阀放气管线、流动孔口元件以及分离的排气导引件。不幸的是，这种另外的管道和部件增加了这种系统的复杂性和成本，并且由于部件增加导致系统的总体可靠性降低。在高度成本竞争的家电业中，甚至在操作的总体寿命成本降低和温室气体产生降低之下，这种另外的费用使得消费者并不期望这种热水器。

[0014] 一些气动控制的风门阀存在的另一问题在于，会将气体捕获于阀动风门系统内。这经常会导致风门可以仅部分地关闭风门，由于允许一些气流贯穿其中而降低节能。

[0015] 因此需要一种用于燃气器具比如热水器以降低待机损耗的气动操纵的风门系统，其克服现有技术存在的上述和其他问题。本发明的实施例提供了这种节能风门系统。本发明的这些和其他优点，还有另外的创造性特点，将从这里提供的对本发明的描述中变得明显。

发明内容

[0016] 考虑到以上情况，本发明的实施例提供了一种新颖且改进的待机热损耗控制系统，其克服了现有技术中存在的一个或多个问题。更具体地，本发明的实施例提供了一种新颖且改进的用于热水器的气体操纵的风门系统以使得热水器能更有效地操作，从而降低温室气体。优选地，本发明的实施例提供了一种新颖且改进的气动操纵的风门，其降低了在燃烧器关闭时由于源自热水器的存储水箱中的热水通过通风管的热虹吸效应而出现的待机热损耗。

[0017] 尤其，本发明的实施例提供了一种在富天然气控制器下游的风门致动器阀和安全减压阀。这两个阀通过使用由富天然气控制器供应的排出气体串联地操作。排出气体的压力以受控且受限的安全方式操作器具风门致动器系统，然后供应气体以操作安全减压阀。

[0018] 在一个实施例中，安全减压阀构造为在富天然气控制器中的恒温器需要热时旁路少量气体燃烧至风门致动器阀。排出气体流动至风门致动器阀并经由风门致动器阀引起风门的操作从而打开烟气管。当风门打开时，并且只有这样，风门致动器阀经由风门致动器安全阀允许排出气体向下流回至安全减压阀以将其致动，将其打开并允许气体流动至热水器的主燃烧器。

[0019] 在一个优选实施例中，系统以受限且受控的方式自动地打开和关闭风门致动器阀、其相关机构以及安全减压阀。阀动设计为使得如果风门致动器阀和连接机构还没有移动为打开至足够良好燃烧的程度，没有气体能物理地传输至主燃烧器。另外，在燃烧器切断循环完成之后风门致动器阀和连接机构立即自动且安全地将器具的烟气管(热交换器)从自由通风状态切断。

[0020] 阀的构造防止气体传输至主燃烧器，直到管道中的排出气体对风门致动器阀膜片施压，这就移动膜片和附接至膜片顶部(空气一侧)的相应连接以打开热水器烟气管出口处的风门挡板阀。

[0021] 在一个实施例中，风门膜片在气体一侧上具有与风门致动器安全阀的底侧连接。膜片在打开风门之后的继续运动最终将风门致动器安全阀拖离其底座，从而允许排出气体经过。这个排出气体就对安全减压阀施压。这个受压的排出气体迫使安全减压阀中的膜片运动，从而打开主减压阀以允许气体流动至主燃烧器。排出气体在继续从富天然气控制器穿过风门致动器阀并返回至安全减压阀时最终混合入通向燃烧器的主气体。

[0022] 本发明的其他方面、目标和优点从下面结合附图的详细描述中将变得更加明显。

附图说明

[0023] 结合入说明书并构成其一部分的附图连同描述一起示出了本发明的数个方面，用来解释本发明的原理。在附图中：

[0024] 图1是其上安装有本发明的旁路气动操纵的防止待机热损耗系统的实施例的室内热水器的等距视图；

[0025] 图2是图1的热水器的局部放大截面图，更详细地示出风门和风门致动器阀；

[0026] 图3是其上安装有本发明的防止待机热损耗系统的实施例的方形室外热水器的等距视图，示出了风门致动器阀和安全减压阀的位置；

[0027] 图4是一种典型的存储式热水器的气体控制系统的主要功能活动部件的示意性框图；

[0028] 图5是一种存储式热水器的气体控制系统的一个实施例的功能活动部件的示意性框图，示出了待机热损耗控制系统的另外部件；

[0029] 图6是根据本发明一个实施例构造的安全减压阀的示意性横截面；

[0030] 图7是本发明的气体控制系统的实施例的功能活动部件的示意性框图，其利用导引助力连接；

[0031] 图8是本发明的气体控制系统的实施例的部件的示意性框图，其利用助力导引件；

[0032] 图9是根据本发明另一个实施例构造的大气补偿安全减压阀的示意性横截面；

[0033] 图10是根据本发明一个实施例构造的具有用于在曲柄轴旋转时控制排出气体控制系统供应的旋塞的风门致动器阀的示意性横截面；

[0034] 图11是根据本发明另一个实施例构造的具有通过膜片和挡板阀的位置而操作的气体开关阀的风门致动器阀的示意性横截面；并且

[0035] 图12-16是示出由本发明的待机热损耗控制系统的一个实施例所提供的顺序气流和风门控制的气流示意图。

[0036] 虽然本发明将就某些优选实施例进行描述，但是却并不是要将本发明限制于这些实施例。相反，意图是要覆盖包括于本发明如所附权利要求所限定的精神和范围内的所有替代、变型和等同。

具体实施方式

[0037] 现在转向附图，图1中示出了室内热水器100，比如北美市场上通常安装于住宅中的那种，其上安装有本发明实施例的待机热损耗控制系统102。应当指出，虽然下面的描述将讨论本发明的各种实施例，但是这些实施例以及这些实施例具体应用的操作环境仅以举例的方式提供而不是限制性的。例如，图1所示的实施例具有暴露的待机热损耗控制部件102的部件，比如在现有热水器100上的翻新装置中，但是在不同实施例中替代地，其具有集成入富天然气控制器130和/或壳体104中的一个或多个这种部件和管路以使得消费者看不见。本发明的实施例还可应用于其他燃气燃烧器，例如燃气炉、圆材状燃管等，它们在燃烧器操作期间通常利用烟气管来排放燃烧气体。

[0038] 具体地返回图1，热水器100包括用于存储将由定位于热水器100的底部108的燃烧器(未示出)所加热的圆柱形存储水箱106。围绕存储水箱106的壳体104通常呈圆形绝热护套的形式以防止通过外表面的热损耗。来自燃烧器的热与存储水箱中的水经由从燃烧器穿过存储水箱106至定位于热水器100顶部的通风换向器112的烟气管110进行交换。通风换向器112定位为从烟气管110收集热的烟气，并且结合至定位来将这些烟气从安装热水器100的住宅中运走的管。

[0039] 在这个实施例中，通过包括定位于热水器100顶部的风门致动器阀114，显著降低待机热损耗。由风门致动器阀114驱动的风门挡板阀曲柄轴杆116连接至定位于烟气管110上的风门挡板阀118。这个风门挡板阀118如下将更详细描述的用来在燃烧器切断时关闭烟气管110。风门挡板阀118的形状通常为圆形以关闭通常为圆形的烟气管110，不过其也可以是方形的以关闭方形管道等。

[0040] 如能从图2的局部放大图中看到的，风门致动器阀114的进口124经由小孔径管道120连接至安全减压阀122(图1所示)的进口。风门致动器阀114的出口126也经由小孔径管道128返回连接至安全减压阀122，其细节将在下面参照图6和7更完全地讨论。

[0041] 返回至图1的图示，能看到，安全减压阀122定位于热水器的富天然气控制器130和燃烧器(未示出)之间。具体地，源自富天然气控制器130的出口供气管132现在连接至安全减压阀122，安全减压阀122又连接至通向燃烧器的燃烧器供给管134。

[0042] 尽管现有的气动操纵的风门设计未认识到，但是安全减压阀122应当定位为紧邻地在热水器富天然气控制器130之后但是尽可能地靠近燃烧器以降低预点火和烛炬效应。预点火定义为试图过早地(燃烧器头部内的压力不稳定)将源自燃烧器端口的流出空气/气体混合物点火，引起爆炸性混合物通过燃烧器端口闪回并在燃烧器头部内点火。烛炬定义为在已经指令燃烧器切断之后燃烧器供给管中气体的排出引起喷射器处的小火焰，导致燃烧器的逐渐粉尘堆积和不良燃烧。这对于比空气重的气体比如丙烷、丁烷气体而言特别成问题。

[0043] 如上所述，北美以外的市场，比如在澳大利亚，热水器安装于住宅外面。一种这种室外热水器136的实施例在图3中示出。室外热水器136包括容纳于矩形护套138中的圆柱形存储水箱106。平衡烟气终端140定位于顶部以收集热的烟气并将其从热水器136的前部散去。

[0044] 风门致动器阀114定位于终端140内，附接至传输管道外面，风门致动器阀114在其离开进入传输管道(在这个视图中为了易于理解示出为110)时邻近热水器烟气管。在这个实施例中，风门致动器阀114定位为靠近圆柱形烟气管110的出口以如上所述降低待机损耗。其还应当定位于终端外面远离新鲜空气进口或者替代地布置于终端140中但是定位为例如在终端140内的静止风穴中不会在有风状况下形成任何湍流。

[0045] 关闭烟气管110的风门挡板阀118在传输管道内部紧邻地定位于烟气管110的出口上方并且经由风门挡板阀曲柄轴杆116与风门致动器阀114相通。如前面实施例中那样，小孔径管道120、128用来将安全减压阀122连接至风门致动器阀114。源自富天然气控制器130的出口供气管132现在连接至安全减压阀122，在将气体供应至燃烧器时安全减压阀122又连接至燃烧器供应管134。水箱106在方形护套138内绝热，方形护套138还提供用于空气从顶部终端140传输至器具底部处的燃烧器的内部通路。

[0046] 为了帮助理解由本发明的实施例的各种部件所提供的控制，首先必须理解典型热水器的富天然气控制器130。为了帮助这个理解，现在转向图4的框图，其中示出了标准热水器的富天然气控制器130的功能块。富天然气控制器130在功能块142中结合有关闭/导引/接通阀、导引电磁安全阀热电耦系统以及导引调节器。富天然气控制器130还包括恒温器144以控制气体进入燃烧器148以将水加热至预定温度，以及气体调节器146以调节主燃烧器148的压力。为了给燃烧器点火形成安全导引火焰，功能块142经由导引供给管150将气体供应至导引件152。火焰传感器154，比如热电耦，用来感测在导引件152处火焰的存在，并反馈至功能块142。

[0047] 在这个基本理解的基础上，现在转向图5，其中示出的简化框图示出了富天然气控制器130和本发明一个实施例的待机热损耗防止系统102的部件之间的功能连接。然而，应当指出，虽然这个描述和图示示出了定位于富天然气控制器130的壳体外面的安全减压阀122，但是本发明的其他实施例包括定位于与富天然气控制器130相同的壳体内的安全减压阀122(其指代功能元件并且不是其封装)。这样，在下面的描述和权利要求中，当安全减压阀122描述为安装于富天然气控制器130和燃烧器148之间时，这是功能描述而不是物理的，即安全减压阀122可封装于与富天然气控制器130相同的壳体内或富天然气控制器130的壳体外面。

[0048] 在任一物理布置中，富天然气控制器130如上所述在操作中保持不变。然而，代替使气体调节器146结合至燃烧器供给管134，其结合至安全减压阀122，安全减压阀122又结合至燃烧器供给管134。如上所述，小孔径管120、128用来将安全减压阀122结合至风门致动器阀114以驱动风门挡板阀118。与现有设计中使用主气流相反，使用放出气体来控制风门挡板阀118的位置和安全减压阀122的操作的优点将在下面更完全地讨论，各个部件的实施例的细节将得到更好的理解。

[0049] 一个实施例的安全减压阀122的细节在图6的横截视图中示出。如能看到的，安全减压阀122包含从富天然气控制器130接收气体的进口156。具有阀复位弹簧160的主控阀158定位于进口156和出口162之间。安全减压阀122的进口腔室包括用于经由小孔径管道120将排出气体供应至风门致动器阀114的第一连接端口164。用于经由小孔径管道128接收从风门致动器阀114返回的排出气体的第二连接端口166定位于膜片控制腔室168中。

[0050] 膜片170定位于膜片控制腔室168内，并且操作地结合至主阀控制轴172。膜片170基于膜片控制腔室168内的压力的位移将操作来打开主控阀158或允许主控阀158在弹簧160的压力之下关闭，如下将更完整地讨论的。膜片通风通道180将在膜片170的位移期间防止任何净压力形成于膜片170下面。一旦主控阀158已经打开，将允许气体从进口156通过出口162经由燃烧器供给管134流动至燃烧器。

[0051] 在图6的所示实施例中，安全减压阀122包括可选的助力导引件气体连接174，用于将气体提供给助力导引件，比如在与本申请同日申请并转让给相同受让人的同样未决的序列号为12/175,504、名称为“MICRO-PILOTFOR GAS”的申请中所描述的，该申请的教导和公开整体地通过参考结合于此。如图7所示，这种助力导引件气体连接174可用来将另外的气体供应至导引供给管150以恰好在主气流打开至燃烧器148之前增大导引件152的火焰以帮助其点火。在另一实施例中，如图8所示，除了导引件152之外，助力导引件气体连接174能结合至助力导引件178。在这种实施例中，导引件152能是具有非常小火焰的微型导引件，其至少能将从助力导引件气体连接174流动至助力导引件178的气体点火，导引件152然后用来将流动至燃烧器148的主气流点火。

[0052] 如果助力导引件是不期望的或不包括于特定装置中，源自第二连接端口166的排出气体能通过阀158下游的通路176在内部分配至出口162。这将允许系统102的正确定时和操作，如下将更完整地描述的。

[0053] 图9示出了安全减压阀122的另一实施例。在这个实施例中，安全减压阀122是大气补偿式的，其提供了低进口压力下改进的气体压力控制性能。这个实施例在供应至热水器的气体压力较低时尤其有用，例如在澳大利亚利用天然气的设施中。除了图6所示实施例的部件之外，图9所示的安全减压阀122包括用来操作主阀158的膜片170，其比顶部排出膜片182小。排出系统(其限定助力导引件(如果使用的话)的大小和阀开闭的速度)内的孔口的设计和大小应当确保阀紧密地关闭以抵抗可能遇到高和低气体压力的极端情况。气体以相比供应而言更慢的速度从减压阀排出孔口排出以确保对风门致动器和减压膜片施压。

[0054] 现在转向图10，其中示出了风门致动器阀114和覆盖热水器烟气管110的出口的风门挡板阀118的实施例。风门致动器阀114具有形成于金属外壳184、186的一半中的进气口124、膜片188、附接至风门挡板阀118的曲柄轴190、与膜片188和曲柄轴190相通的金属推杆192、推杆复位弹簧194、膜片连接环196、安全阀连接钩198、风门致动器安全阀200、风门致动器安全阀200中的旁路202、安全阀复位弹簧204以及将气体排出返回至安全减压阀122的出口气体连接126。风门致动器安全阀旁路202是小的导引孔，举例来说直径仅为大约0.50以确保在气体燃烧器切断时所有气体从风门致动器阀114排出以允许风门挡板阀118紧密地关闭。

[0055] 如上所述，在恒温器需要热时，气体供应至闭合的安全减压阀122的进口。气体然后供应至对膜片188加压的风门致动器阀进口124。膜片188的位移迫使推杆192移动，这就会使曲柄轴杆190旋转以足够打开风门挡板阀118，从而良好燃烧。继续加压并且从而膜片188的进一步位移最后将风门致动器安全阀200拖离其底座，这允许气体通过出口126排出返回至安全减压阀122。在挡板阀足够打开以良好燃烧时气体安全阀被最终拖离其底座的这个功能可定义为风门致动器安全阀拖拉距离。为了安全起见这个距离必须准确地控制并且能以很多方式实现。

[0056] 如图10所示，膜片连接环196和安全阀连接钩198相对彼此定尺寸为确保适当的风门致动器安全阀拖拉距离。其他实施例可使用膜片188和风门致动器安全阀200之间的链条，该链条的长度确保链条仅是很高的，并且因此最终一旦已经跨越风门致动器安全阀拖拉距离就将风门致动器安全阀200脱离其底座。其他机构可包括具有止动件的杆，定位于具有槽的管内，或者如美国专利No.4,076,171的图2和3所示。

[0057] 图11示出了风门致动器阀114的替代实施例。在这个实施例中，风门致动器阀114具有从安全减压阀122接收气体的进口排出气体连接124、膜片188、连接至膜片188的推杆192以及曲柄轴190。曲柄轴190的一端连接闭合烟气管110的风门挡板阀118。曲柄轴190的另一端上是根据气体压力以及膜片188和风门挡板阀118的位置来打开和关闭排出气体经由出口126至安全减压阀122的开关气阀206。风门致动器阀114构造为使得风门挡板阀118在开关气阀206允许气体在通向安全减压阀122的途中穿过其中之前足够打开以良好燃烧。

[0058] 在完全理解本发明各个实施例的防止待机能耗系统102部件之下，现在转向图12-16，其中示出了在每个操作阶段穿过系统的气流。气体的存在在这些附图中示出为管道和/或部件中的黑色区域。例如，在图12中，气体存在于供气管道208中通向富天然气控制器130的进口处，比如举例来说Robertshaw R110、R220或SIT AC3控制器。然而，由于在这个附图中富天然气控制器130还没有开始需要热，通向安全减压阀122的出口供气管
132中还没有气体。

[0059] 如图13所示，当富天然气控制器130中的恒温器需要热时，内部气阀打开，允许气体流过富天然气控制器130和出口供气管132至闭合的安全减压阀122的进口。气流旁路从安全减压阀122的进口穿过微孔径管道120导通至风门致动器阀114。微孔径管道120的大小可稍微变化，并且是优选地在大约3mm至5mm的范围内的铝管，用于典型的热水器设施。

[0060] 风门致动器阀114如图14所示受压，迫使推杆192向外移动。推杆192的运动迫使曲柄轴190旋转，从而打开风门挡板阀118。风门致动器阀114中挡板的继续运动将最终将风门致动器安全阀拖离其底座。如上所述，如此设计以使得气体将不会流过风门致动器安全阀直到风门挡板阀118足够地打开至良好燃烧的程度。

[0061] 如图15所示，打开的风门致动器安全阀允许气体从风门致动器阀114排出、穿过微孔径管道128、向下返回至安全减压阀122中的膜片的顶侧。在包括助力导引件的实施例中，源自风门致动器阀114的气流的速度比从助力导引件出口流出的速度快，因而对安全减压阀122的膜片施压。排出气体开始对减压膜片施压并且还排出至助力导引件，在包括助力导引件的实施例中(参见图8)从微导引件点火，或者在包括导引件的实施例中(参见图7)增大通向导引件的气流。

[0062] 如图16所示，一旦安全减压阀122最终受压，其主气阀就被迫抵抗气体压力和复位弹簧力而打开。气体然后经由燃烧器供给管134流动至主燃烧器148，在该处其被导引件或助力导引件点火。在比如图7和8所示的实施例中，气体继续从安全减压阀122的膜片的顶侧排出，当主燃烧器148接通时，继续在燃烧室内燃烧。在不包括助力导引件出口的实施例中，气体从安全减压阀122的膜片的顶侧排出至供气管134以加入穿过其中的主气流。

[0063] 一旦富天然气控制器130确定水温已经达到其设定点温度，就切断通向安全减压阀122的所有气体。气体从风门致动器阀114的风门排出，从而在复位弹簧将推杆192返回至原始位置时，旋转曲柄轴190以关闭风门挡板阀118和风门致动器阀114内的风门致动器安全阀。气体继续从风门致动器安全阀旁路以及安全减压阀122的膜片腔室排出，这允许复位弹簧切断主气阀，从而停止通向燃烧器的所有气体。燃烧器主火焰熄灭，同时助力导引件仅留下导引件或微导引件接通。

[0064] 这里引用的所有参考文献，包括出版物、专利申请、专利，通过参考结合于此，如同每份参考文献分别地且具体地指示为通过参考结合于此以及在这里全部地阐述那样。

[0065] 描述本发明的内容(尤其是下面权利要求的内容)中使用的词语“一个”和“该”以及类似指代解释为涵盖单数和复数，除非文中另有指示或者明显地与其他内容抵触。词语“包含”、“具有”和“包括”解释为开放式的词语(即意味着“包括但不限于”)，除非另有说明。这里引用的数值范围仅是用作分别引用落入该范围内的每个分离数值的简写方法，除非文中另有指示，并且每个分离的数值如同文中个别地引用那样结合入说明书。文中所述的所有方法能以任何适当的顺序执行，除非文中另有指示或者明显地与其他内容抵触。这里提供的任何和所有例子或示例性语言(例如“比如”)的使用仅是为了更好地示出本发明而不是对本发明的范围进行限制，除非另有声明。说明书中的语言不应当解释为将任何未声明的元件指示为实施本发明所必要的。

[0066] 这里描述了本发明的优选实施例，包括发明人已知的实施本发明的最佳模式。在阅读前面的描述之上，这些优选实施例的变型对于本领域技术人员而言是很显然的。发明人预期熟练的技术人员可适当地采用这些变型，并且发明人认为本发明能以这里具体描述之外的其它方式实施。因此，本发明包括所附权利要求所引用主题在适用法律允许下的所有变型和等同。而且，上述元件在本发明所有可能变型中的任何组合都由本发明涵盖，除非这里另有指示或者明显地与其他内容抵触。