本发明涉及流体加热设备中过热及结垢控制装置，主要用于减少过热和结垢。当该加热器是家用热水器或煤气锅炉时，与本发明的应用密切相关。 附图1是所谓“湿箱”式热水器的当前家用热水器的透视。这热水器10主要有一个诸如铜制的金属水箱12直立放置，上下端开口，围成一个燃烧室。一组煤气燃烧器14放在水箱下面，已燃气体在水箱内从下向上循环。冷水通过供水管16供入，沿靠水箱12的壁放置而在水箱外侧的蛇形管18中流动。于是水在蛇管18中流动时开始加热，然后进入位于水箱上部的换热器管20，已燃气体在这个区中排出。在蛇管18中预热的水，在换热器20中加热到要求的温度。然后将热水用水管22向用具分配。
最近有一种新型热水器出现，如图2所示的热水器11，称为“干箱”型热水器。在图1的情况下，有一个直立金属水箱12，上下端开口，在水箱的下方有一组煤气燃烧器14。有冷水供给管16和热水排出管22，但沿水箱壁没有蛇管。水箱设有绝热质24，靠水箱内侧，水管16直接向换热器管20直接放水，换热器管20在水箱顶部的已燃气体排出处。图中2示的装置和图1所示比较，优点是有较简单的设备设计，从而安装费低，并因消除蛇管18节约材料。
但在两种情况下，这些设备都有缺点，例如设备起动时水有过热。据指出，水向换热器中流入，即断流阀（图1及2未示）开闭时，控制热水器的起动和停止。运转时，换热器20中的水，平均温度比冷水的温度高20℃。关闭断流阀时，换热器中的存水，储存由燃烧室热壁辐射，而由换热器热质回收的热量。因此，停止运转数十秒钟后，水能达到接近100℃的最高温度。
因此，假如将原已停止运转刚一会的设备重行起动时，排出地热水的温度达到非常高的数值，危险性超过现行标准规定的数值。例如在法国，标准第NFD 35-322号，适用于热水器，浴室加热器等等，规定当将设备调节到相当于温度增高50℃的额定热流量和水流量时，在每次开始取水时，升温应不超过该数值范围20℃。在现有的设备中，尤其如图2所示的干箱热水器，常超过这数值，达到与水的沸点相差几度，这显然是不能容许的。
本发明的目的，是提出一种流体加热设备的控制过热和结垢的装置，诸如用于热水器，浴室加热器，煤气锅炉等等的。
根据已知的方式，这种设备有一个冷流体供给管，热流体排出管，一方面和该冷供流管、另方面和该热流体排出管接通的换热器，设备运转时，流体从供给管，通过换热器和在换热器中将流体加热的装置，向排出管循环。
本发明过热及结垢控制装置的主要特点，是有一个可变容积的箱体，和冷流供管接通，该箱体至少一部分由一个可移动的元件限制，元件有第一个面承受冷流供管中的即时压力，第二个面承受一个参考压力，该元件在两个面的压力差的影响下移动。
可移动的元件可由一个可变形的膜构成，或由在壳中活动活塞构成。在第一情况下冷流供管的一部分可用柔性材料制造，该材料构成可变形的膜或膜板。在这情况中，冷流供管的这部分构成变容积箱体。
在本发明的第一实施方案中，可移动元件的第二个面承受热流排出管中的即时压力。另一实施方案与热流排管直接接通大气的情况有关，可移动元件的第二个面承受大气压力。
在冷流供管部分用柔性材料制造的条件下，要求有措施将可移动元件移动，将盛放在变容积箱体中的液体送入换热器，防止液体过热，换热器结垢。最好用一个弹簧，下文中将有述及。
最后，本发明还涉及带有上文所述过热及结垢控制装置的流体加热设备。
下文中还将对本发明的非制约性实施方案，参照附图详细说明，附图如下：
图1为先有技艺领域中之热水器第一类型的简略透视。
图2为与图1相似的视图，说明先有技术领域热水器的第二类型。
图3a及3b为简略示意，说明本发明装置的运转，条件为可移动元件为可变形膜，其第二个面承受热流体排出管中的即时压力。
图4为与图3a相似的示意图，条件为可变形膜的第二面承受大气压力。
图5为示本发明装置的示意图，条件为冷流供管的部分为用柔性材料制造。
图6为与图5相似的视图，说明可移动元件为可在壳中活动的活塞。
参看图3a及3b，可见冷水供管16，换热器20，及设有阀26的热水排管22。为清晰起见图3a及3b未示燃烧室及燃烧器。
本发明的过热及结垢控制装置有壳28，里面放置一个可变形的膜30，和该壳的壁紧密配合。这膜将壳隔成第一隔室32和第二隔室36，第一隔室32用管34和管16接通，第二隔室36通过管38，和热水排管22接通。设备运转时，管38在水的流向上处于阀26的上游上的管22排放。
图3a及3b示装置的运转如下：图3相当于阀26开放的情况，水从管16，经过换热器20，向管22循环。由于水在流动，因此在管34通入管16的地点，和管38通入管22地点之间有压力损失。因此管16中的压力高于管22。于是壳28的隔室32的压力，比隔室36中高，结果膜30被移向图3a中的右方。
图3b相当于阀26关闭的情况。由于水不再流动，管16及22和换热器20中的压力相等。于是膜30两侧上的压力相等。因为隔室36中安装弹簧40，将膜30压向图3a及3b的左方推压，就是当阀26关闭时，逆隔室32中的即时压力的方向推压，弹簧40伸长，便将膜30压向图中的左方。于是隔室32中的冷水进入换热器20，将换热器20中的热水，通过管22及管38，推入隔室36。隔室36的容积由于膜30变形而增大，因此可接受这增多的水量。
设备停止运转时，换热器管20中的热水由冷水取代。因此，即使燃烧室壁仍热，换热器20中的流体升温有限，在将加热设备重新起动时，没有升温过高的危险。在理想实施方案中，选定壳28的尺寸，膜30的形状及变形特征以及弹簧40的紧张度，使在图3a中的情况下的隔室32中的水的体积，基本等于换热器20中的水的体积。
图4为与图3a相似的视图，但在这改型中，热水排管22不设置诸如阀26之类的阀，而直接和大气接通。在这情况下，在管34的排出地点的上游，在管16上设置阀42。图4的壳28与图3a的相似。但是可取消管38，而隔室36用诸如孔43之类，与大气接通。图4中之状况，相当于设备正在运转，即阀42开放，水从管16流入管22。由于压力下降，管16中的水的压力和隔室32中的压力，高于管22出口孔23处的水的与大气相等的压力。因此，膜30被推向图中的右方。阀42关闭时，管16中阀下游的压力，和换热器20及管22中的压力相等，并等于大气压力。因此弹簧40将膜30向图4的左方推压，其作用为将隔室32中的冷水，推进换热器20中，而换热器中的热水被排出。
图5概示用综合线条表示的与图2相似的热水器，水箱12和燃烧器14由管15供水。也有冷水供管16，热交换器20在水箱12的上部，热水排管22上设阀26。在这改型中，管16的部分44用柔性材料制造，构成可变形的膜，在其和冷水接触的第一面，即内表面，与第二，即外表面之间的压力差的影响下，使膜变形。壳28围绕管16的部分44，和这部分紧密配合。因此，部分44的内部构成第一隔室32，膜44和壳28之间的空间构成第二隔室36。第二隔室用管38，和热水排管22连接，管38在阀26上游的一个地点排入管22，并且，举例而言，可在水箱12上部的换热器20的出口附近排入管22。
图5所示装置的运转，基本和图3a，3b及4中的装置相同。
阀26开启，水从管16通过换热器20，进入管22时，管16的部分44和管22之间有压力损失。于是管16的部分44中的水的压力高于管22中的压力。因此膜44膨胀，达到图5中实线44a所表示的位置。阀26关闭时，水不再流动，管16，换热器20及管22中的压力相等。因此，膜44回到平时的位置44b上，如图中虚线的示意。效果是将隔室32中和管16的在其隔室32和换热器之间的部分中的冷水，排入换热器20，而换热器中的热水，沿管38排入隔室36。
同样又可能采用与图4相似的安排，取消管38和阀26，隔室36直接接通大气。
图6为与图5相似的视图，但在这改型中，可移动的元件由在壳28中活动的活塞46构成。和图5相似，用综合线条表示水箱12，燃烧器14和煤气供给管15。仍有冷水供管16，换热器管20和设有阀26的热水排管22。仍有壳28，但可变形的膜则用可在壳中活动的活塞46代替。第一隔室32还是通过管34和管16接通，第二隔室通过管38和管22接通，管38在阀26的上游的一个地点排入管22。仍可见弹簧40位于隔室36中，其布置为将活塞向图6的右方推压。
这图相当于阀的开放，水从管16通过换热器20，流入管22。在这情况下，管16和隔室32中的压力，超过管22中的即时压力，也超过隔室36中的即时压力。在这压力差的作用下，又因弹簧40有适当的校准，活塞向图6的左方移动。阀26关闭时，管16，换热器20及管22中的压力相同，隔室32及36中的压力因此也相同。在弹簧40的作用下，活塞46向图中的右方移动，冷水即排入管34及管16。结果便将换热器20中的热水排入管38，再排入隔室36。
从图6还可见：一个膜48放在管34上，该膜起控制冷水水流的作用。
为作试验，图6中的装置的结构和安装，是放在热水器上方，额定功率为8.7KW。管34上的膜48，放在管16和壳28之间，直径为4mm。壳28为圆柱形，长150mm，直径25mm，活塞长15mm。弹簧的硬度为15牛顿每米（N/m）。从没有安装本发明装置的设备上，测得的过热为31.5℃，而用本发明的装置时，最大过热仅13℃。
因此，本发明装置有特别重要的优点，最重要的是在加热设备起动时，可观察到升温减小。并且，换热器中水温较低，便可减少换热器中结垢积累，从而增高设备的可靠性和使用寿命。
最后，明显可见本发明并不局限于上面叙述的实施方案，可设想许多改型而不超越发明的范围。因此，任何流体设备（热水器，浴室加热器，煤气锅炉等等）都可设置本发明的过热器和结垢控制装置。
此外，可以用或不用图6中膜48之类的膜，安装在其管34上。管34可以在换热器20的上游，在管16的任意地点排入管16，只需情况与图4相似，管22直接接通大气，在阀42的下游排出。管38可以在换热器20下游的任何地点排入管22，假如该地点是在阀26的上游，而热水排管设有这种阀。
还需指出：在多数情况下，冷水供管16设有减压装置（图未示），用以控制燃料气体的供给。管34可在这减压装置的上游或下游排入管16。
在上文的各实施方案中，变容积箱体由设可变形膜或活塞的壳的第一隔室形成。任一情况下可将第二隔室和热流排管连接，或接通大气。可取消壳的第二隔室，并且当膜或活塞的第二表面连接大气压力时，将壳限制为第一隔室，而不超出本发明的范围。