CN104061572B - 节能燃气系统 - Google Patents

Abstract

一种节能燃气系统，其包括一预混模块和一扩混模块，该预混模块包含管体、至少第一助燃气入口，燃气注入单元设置于管体的一端，并位于预混空间的一侧；该扩混模块位于该预混空间相对该燃气注入单元的另一侧，并包含一上座体，其中设有一扩混空间；一着燃板设置于上座体中，位于扩混空间上方，并开设多个火焰孔。本发明透过预混模块与扩混模块实用两种混气机制同时并存，预混模块完成燃料和氧化分子混合反应产生适燃料，经由整流罩流入扩混模块达成二度混气，再由着燃板上的火焰孔做燃烧化学反应，着燃板的蓄温提高着燃板温度，使后续进入的适燃料升温扩张，细化可燃分子而产生最大空燃比，裂解空气中的水分子做为补助燃料和助燃剂，达到高效率节能目的。

Description

节能燃气系统

技术领域

本发明关于一种燃气系统，尤指一种预混模式与扩混模式并存的节能燃气系统。

背景技术

一般而言，燃烧就是以火焰呈现出来的燃气和助燃气混合产生的放热化学反应。例如，瓦斯炉、热水器等诸如利用燃气来燃烧产生热能对物质进行加热的装置系统(以下统称燃气系统)。依燃气系统而言，在产生燃烧反应时均须消耗燃气与助燃气(例如：氧气)，若燃气未能与助燃气混合充足，则在进行燃烧反应时，无法完全燃烧，相对而言，则会增加燃气的消耗，才能产生所需的热能。

而一般通用的燃气系统，大都先将燃气与助燃物先进行混合，再进行燃烧的化学反应方式即为目前所惯用的预混方式。换言的，预混方式代表着燃料分子和氧化物分子必须在燃烧反应的前预先混合，而混合的结果将会影响燃气燃烧的效率。现行的预混方法将燃气从喷头以直射方式喷入混气管，一并将周围的空气带入混气管进行混和，最后送至着燃场(燃烧端)。然而，此种方式无法让燃气与助燃物有足够的反应空间或时间来进行混合，故无法将燃气完全运用(燃烧)，造成资源的浪费。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供一节能燃气系统，透过预混模式与扩混模式同时并存，使燃气与空气(助燃气)的混合不仅更为完全，且利用着燃板的蓄温，进一步提高燃烧反应的高温，将后续进入的适燃料升温扩张，进一步细化可燃分子而产生最大空燃比，而后产生烟囱效应并将空气中微量水分子裂解为补助燃料与助燃剂，达到最佳的节能效率。

为达上述目的，本发明的节能燃气系统主要包括一预混模块、一扩混模块与一整流罩；其中，该预混模块包含一管体、至少一第一助燃气入口与一燃气注入单元，该管体中设有一预混空间，该第一助燃气入口用以供助燃气进入该管体，该燃气注入单元设置于该管体的一端，并位于该预混空间的一侧，用以提供燃气注入该预混空间，并使燃气于该预混空间内以螺旋或涡旋路径前进；该扩混模块位于该预混空间相对该燃气注入单元的另一侧，包含一上座体与一着燃板，该上座体中设有一扩混空间，该着燃板设置于该上座体中，位于该扩混空间上方，并开设有多数个火焰孔；该整流罩结合于该上座体，并位于该预混空间与该扩混空间之间，中央开设有一整流孔，用以供该预混空间内混合的燃气与助燃气流入该扩混空间。

藉由本发明，利用燃气注入单元形成螺旋或涡旋的混气机制，于设计的预混空间与空气(助燃气)完成混合产生适燃料，并由着燃板上的火焰做燃烧化学反应，藉由燃烧反应持续升温，使后续进入的适燃料升温扩张，可燃分子细化而产生最大空燃比，并利用高温着燃板驱动空气中水分子裂解为补助燃料与助燃剂，达到最高强度的节能效率。

较佳者，该燃气注入单元设置于该管体一端靠近管壁位置，并设有一呈斜角注入燃气的燃气注入口，用以使注入该预混空间的燃气以螺旋路径前进，又，该第一助燃气入口设置于该管体侧壁，并位于该燃气注入口下方位置。

较佳者，该燃气注入口与水平夹角可为45度至85度。

较佳者，该预混模块于该管体的一端设有一盘体，该燃气注入单元设置于该盘体中央，且该盘体于该燃气注入单元周围进一步设有至少一第一助燃气入口。

较佳者，该燃气注入单元设有一导引槽，该导引槽概呈半圆形体，其底部连接有一弧形通道，用以提供燃气流入该导引槽，并于该导引槽顶部设有一燃气注入口，用以使注入该预混空间的燃气以涡漩路径前进。

较佳者，该管体可为文氏管，并于靠近该扩混空间的一端设有一集束部，用以约束适燃料从预混空间流至扩混空间的流向。

较佳者，该燃气注入口进一步连接设置一流量控制机构，用以控制燃气注入的流量和燃气注入幅度。

较佳者，可进一步包括一外壳体，该预混模块结合于该外壳体的一底座，并位于该外壳体中，且该底座开设有至少一第二助燃气入口，该扩混模块上座体结合于该外壳体相对该底座的另一侧；透过该外壳体，可有效避免燃烧的火焰发生回火。

较佳者，该整流罩凹设有一凹向该扩混空间的弧状凹缘，藉以使预混空间产生的适燃料与外壳体中的空气可更顺畅的流入扩混空间。

较佳者，该着燃板可进一步由陶瓷材料组成，使燃烧反应可更快速的达到预定的高温。

较佳者，该流量控制机构包含有一可相对该燃气注入口动作的针体，以及一直接或间接连结该针体的导杆，藉由利用导杆带动针体动作，使用者可轻松地透过调整导杆来控制该燃气注入口燃气注入的开关或大小。

较佳者，该流量控制机构进一步包含一连杆，该连杆设有一固定点，使该连杆依该固定点为轴心转动，且该连杆的两端分别连接该导杆与一指拨件；藉此，透过适当的配置，使用者仅需拨动指拨件，即可完整地调节燃气注入的开关或火力大小。

较佳者，该导杆可于连接该连杆的位置设有一长孔或该连杆可于连接该导杆的位置设有一长孔，藉以达到最佳的连动效果。

较佳者，本发明节能燃气系统进一步设有一预热管路连结至该燃气注入单元，用以于燃气进入该弧形通道前提升燃气的温度，且可配合使用其它型态的燃料，利用预热管路先行升温，加速分子细化并转化为气态流入弧形通道，有效减少后续燃气升温所需的时间，使燃气的燃烧更为完全，提升整体的效能。

较佳者，该预热管路可设置于该扩混空间中，利用扩混空间中蓄存的高温来达到预热的功效，有效地节省预热所需的能源。

为利审查员了解本发明的技术特征、内容与优点及其所能达成的功效，兹将本发明配合附图，并以实施例的表达形式详细说明如下，而其中所使用的图式，其主旨仅为示意及辅助说明书之用，未必为本发明实施后的真实比例与精准配置，故不应就所附的图式的比例与配置关系解读、局限本发明于实际实施上的权利范围，合先叙明。

附图说明

图1为本发明第一实施例的立体示意图；

图2为本发明第一实施例的组件分解示意图：

图3为本发明第一实施例的剖面结构示意图；

图4为本发明第一实施例预混模块气体混合路径侧面示意图；

图5为本发明第一实施例预混模块气体混合路径俯面示意图；

图6为本发明第一实施例扩混模块气体混合路径示意图；

图7为本发明第二实施例的剖面结构示意图；

图8为本发明第二实施例预混模块剖面结构示意图；

图9为本发明第二实施例燃气注入单元与盘体俯面示意图；

图10为本发明第二实施例燃气注入单元与盘体剖面结构放大示意图；

图11为本发明第二实施例预混模块气体混合路径侧面示意图；

图12为本发明第二实施例导引槽与弧形通道中燃气形成涡漩的流动路径示意图；

图13为本发明第二实施例气体流动示意图；

图14为本发明第二实施例进一步改良的立体示意图；

图15为本发明第二实施例进一步改良的剖面示意图；

图16与图17为导杆带动针体动作的示意图；

图18为导杆与连杆动作关系示意图。

标号说明：

1 节能燃气系统；

10 外壳体；

11 底座；

111 第二助燃气入口；

12 侧壳体；

20 预混模块；

21 管体；

211 预混空间；

212 第一助燃气入口；

22 燃气注入单元；

223 燃气注入口；

30 扩混模块；

31 上座体；

311 扩混空间；

312 上盖；

313 下盖；

32 着燃板；

321 火焰孔；

40 整流罩；

41 整流孔；

42 弧状凹缘；

50 预混模块；

51 管体；

511 预混空间；

512 集束部；

52 燃气注入单元；

521 导引槽；

522 弧形通道；

523 燃气注入口；

53 盘体；

54 流量控制机构；

541 针体；

542 抵顶件；

543 导杆；

544 连杆；

545 长孔；

546 指拨件；

531 第一助燃气入口；

60 导引管路；

61 预热管路；

70 操控面板；

A 螺旋路径；

B 涡旋路径；

C 空气流动路径；

D 燃气流动路径；

P 固定点。

具体实施方式

请参阅图1至图3所示本发明第一实施例的示意图，本发明的节能燃气系统1，其包括一外壳体10、一预混模块20、一扩混模块30与一整流罩40。其中，外壳体10包含一底座11与一侧壳体12，底座11结合于侧壳体12下方，该底座设有至少一第二助燃气入口111，用以使外部空气(助燃气)流入外壳体10中。

预混模块20设置于底座11上，包含有一管体21与一燃气注入单元22，燃气注入单元22设置于管体21的一端，与管体21一并设置于底座11上，管体21于燃气注入单元22上方设有一预混空间211，燃气注入单元22设有一燃气注入口223，用以提供燃气注入预混空间211，管体21的侧壁于相对于燃气注入口223下方位置设有至少一第一助燃气入口212，用以供空气(助燃气)进入管体21，使燃气注入口223注入燃气时，可一并带动空气以螺旋路径A(如图4与图5所示)在预混空间211中前进，于所设计的预混空间211中混合形成适燃料。

扩混模块30结合于侧壳体上方，并位于预混空间211相对燃气注入单元22的另一侧，其包含有一上座体31与一着燃板32，上座体31至少包含一上盖312与一下盖313，并于其中形成一扩混空间311，着燃板32设置于上座体31中，并位于扩混空间311上方，其上开设有多数个蜂巢状火焰孔321，用以供二次混气后的适燃料排出进行燃烧反应。

整流罩40结合于上座体31下端，并位于预混空间211与扩混空间311之间，其中央开设有一整流孔41，并由周围向中央逐渐凹向扩混空间形成一弧状凹缘42，用以供预混空间211内混合后的适燃料(燃气与助燃气)与外壳体10中的空气(助燃气)可顺畅流入扩混空间311中做第二次涡旋式混气。

藉由第一实施例所述的节能燃气系统1，有效结合预混模式与扩混模式的机制，利用预混模块20于设计的预混空间211内完成燃料分子和氧化分子混合反应产生适燃料，再透过整流罩40导入扩混空间311中，利用扩混模块30达到二次混气后的适燃料排出进行燃烧反应，以及透过着燃板32的蓄温有效地提高燃烧反应的温度，将后续进入的适燃料升温扩张，进一步细化可燃分子而产生最大空燃比，而后产生烟囱效应并将空气中水分子裂解为补助燃料与助燃剂，达到最佳的节能效率。

又，如图4至图6所示，本实施例的燃气注入单元22，设置于管体21中靠近管壁的位置，且其所开设的燃气注入口223呈斜角，以斜射的方式将燃气注入预混空间211中，以达到使燃气呈螺旋路径A前进的目的；根据本实施例的概念，可依使用的环境调整螺旋路径A的旋转方向，譬如因南北半球自然气旋规律的差异性而调整为顺时针或逆时针的螺旋路径，以及调整燃气注入口223的注入角度，经本发明人多次测试，燃气注入口223与水平的夹角为45度至85度为较佳，藉此可使预混模块20的预混模式达最佳效率。

当燃气自燃气注入口223注入预混空间211时(如图4、5所示)，透过燃气注入时的流动所产生的气流，带动位于后方(即为位于燃气注入口223下方)所开设的第一助燃气入口111所流入的空气(如图式中空气流动路径C所示的路径)一并以螺旋路径A前进，于预混空间211中进行混合反应，以完成氧饱和形成适燃料；又如图6所示，为预混空间211混合后的适燃料经由整流罩40流入扩混空间311时，可透过整流罩40的弧状凹缘42，一并将外壳体10中的空气带入扩混空间311(如图式中空气流动路径C所示的路径)，并透过着燃板32上的火焰孔321流出进行燃烧反应，当燃烧反应进行时，透过着燃板32蓄温效应达到高温，使后续流入扩混空间311的适燃料扩张升温，将可燃分子细化而产生最大空燃比，并利用高温着燃板32驱动空气中水分子裂解为补助燃料与助燃剂，藉此来达到最高强度的节能效率。

请参阅图7至图10所示的第二实施例，其与第一实施例所述预混模式与扩混模式的原理相同，在第二实施例中，外壳体10、扩混模块30与整流罩40的结构与功效均与第一实施例相同，在此不再赘述，合先叙明；而第二实施例所采用的预混模块50，主要包含一管体51、一燃气注入单元52与一盘体53；其中，管体51为文氏管，于其中设有一预混空间，且于靠近该扩混空间的一端设有一集束部512；盘体53设置于管体51的下端，且与管体51一并结合与底座11上；燃气注入单元52设置于盘体53上方，并位于盘体53的中央位置，盘体53于燃气注入单元52周围处，开设有多数个第一助燃气入口531，燃气注入单元52包含有一导引槽521与一弧形通道522，导引槽521为概呈半圆形体的空间，顶部开设有一燃气注入口523，弧形通道522一端连接导引槽521底部的一侧，另一端则为燃气进料口，透过导引槽521与弧形通道522的设计(请配合图12所示)，使燃气可顺着弧形通道522与导引槽521的弧度产生涡旋，使从燃气注入口523注入预混空间511的燃气以涡旋路径B前进。

在此实施例中，亦可依使用的环境调整涡旋路径B的旋转方向，透过改变弧形信道522所设置的位置，可使调整燃气注入口523注入预混空间511的涡旋路径B呈顺时间或逆时针旋涡，达到配合南北半球自然气旋规率最佳使用状态。

再请配合参阅图11至图13，如同第一实施例的原理，第二实施例的预混模块20由燃气注入口523将燃气注入管体51的预混空间511中，使燃气带动从第一助燃气入口531流入的空气(如图11所示的空气流动路径C)，一并进入管体51(文氏管上段)的预混空间511，进行混合反应完成氧饱和，产生可燃烧的适燃料，在此实施例中，如图11与图13所示，当涡旋路径B向上行进时，涡旋的径面亦随文氏管51的侧壁扩张，使燃气有效地在预混空间511行进中与空气进行混合反应产生适燃料，再透过管体51上方的集束部512控制适燃料流出的角度，流入扩混空间311。

又，燃气注入口523可进一步连接设置有一流量控制机构54，利用流量控制机构54可控制燃气注入的流量或是燃气注入的幅度，藉以达到混气的目的。其中，图中所示为其中一种流量控制机构54，于实务上有数种可用于调节气体输出的阀门，故不以此为限，于此合先叙明。于图式所示的流量控制机构54系利用一针体作为阀门，如图8与图10所示，当针体完全插入燃气注入口523后，将使得燃气无法通过，达到关闭的目的，而在针体逐渐进入或远离燃气注入口523时，其将改变燃气得以经过燃气注入口523的量，因而具有控制流量的功能。另，如坊间使用的球阀或是电子阀等，皆可运用于此，藉以调整控制进入的燃气。

再者，根据本发明第二实施例的结构，可做进一步的改良，如图14与图15所示，燃气注入单元52进一步连接有一导引管路60，用以提供燃气流入燃气注入单元52的弧形信道522；而导引管路60中可设有一段提供燃气升温的预热管路61，用以使燃气进入燃气注入单元52前可先行升温，提升后续混气过程与燃烧过程的效能；此外，流量控制机构54包含有一针体541，并可经由一导杆542的带动来控制流量的开关或大小，以提升使用的便利性。

于图14及图15中，导引管路60连接至燃气注入单元52，并以单一方向从外部将燃气导引至燃气注入单元52的弧形信道522中，在导引管路60导引燃气的过程中，设置有一段由导热材质(如铜管)构成的预热管路61，透过预热的方式，可使其它型态(如液态)燃料的分子加速细化并转化为气体型态，以及提高燃气的温度，待燃气后续进入预混空间511及扩混空间311后，能更快速更完整的完成混合及燃烧，达到最佳的节能功效；而在本实施例所教示的预热方式，其将预热管路61设置于扩混空间311中，利用扩混空间311蓄存的高温来对后续即将进入燃气注入单元52的燃气或燃料提供预热升温，因此无须于外部设置有加热装置来进行预热，有效节省成本并提升整体的效能。

再请一并参阅图14至图18，流量控制机构54至少包含有一针体541、一抵顶件542及一导杆543；其中，流量控制机构54于实务上有数种控制与动作的方式，图中所示为其中一种，故不以此为限，于此合先叙明。如图16与图17所示，针体541可相对燃气注入口523动作，抵顶件542具有螺纹并抵顶于针体542下方，导杆543固接于该抵顶件542，并可以抵顶件542为轴心转动；藉此，当导杆543带动抵顶件542转动时，透过抵顶件542螺纹的结构可带动针体541一并上下动作，进而达到调节燃气注入口523中燃气注入的开关或大小。又，流量控制机构54可进一步包含有一透过固定点P固定的连杆544，使连杆544可以固定点P为轴心转动(如图18所示)，而连杆544的一端可经由一长孔545与导杆543相连接，并于另一端连结至一设置于外部操控面板70的指拨件546，透过导杆543与连杆544间适度比例的配置，使用者仅须小幅度的拨动外部操控面板70上的指拨件546，即可轻松地控制燃气注入的开关或大小，有效地提升使用上的便利性。

综上所述，透过本发明实施例所揭露的原理与结构，明显可了解本发明为并存了预混模式与扩混模式两种机制的燃气系统，利用预混模块20、50于预混空间211、511中混合产生适燃料，再利用扩混模块30做二次混气后，并使混合后的适燃料排出进行燃烧反应，藉由着燃板蓄温，有效提高温度将后续进入的适燃料升温扩张，进一步细化可燃分子而产生最大空燃比，而后产生烟囱效应并将空气中水分子裂解为补助燃料与助燃剂，达到最佳节能功效，确已具有产业上的利用性、新颖性及进步性。

以上所述的实施例仅为说明本发明的技术思想及特点，其目的在使熟习此项技艺的人士能够了解本发明的内容并据以实施，当不能以之限定本发明的专利范围，即大凡依本发明所揭示的精神所作的均等变化或修饰，仍应涵盖在本发明的专利范围内。

Claims (11)

1.一种节能燃气系统，其特征在于包括一预混模块和一扩混模块，

该预混模块包含：一管体，其中设有一预混空间；至少一第一助燃气入口，用以供助燃气进入该管体；一燃气注入单元，设置于该管体的一端，并位于该预混空间的一侧，用以提供燃气注入该预混空间，且该燃气注入单元设有一导引槽，该导引槽底部连接有一弧形通道，用以提供燃气流入该导引槽，并于该导引槽顶部设有一燃气注入口，用以使注入该预混空间的燃气以涡漩路径前进；该预混模块于该管体的一端设有一盘体，该燃气注入单元与该至少一第一助燃气入口设置于该盘体，且该至少一第一助燃气入口位于该燃气注入单元周围位置；

　　该扩混模块位于该预混空间相对该燃气注入单元的另一侧，并包含：一上座体，其中设有一扩混空间；一着燃板，设置于该上座体中，位于该扩混空间上方，并开设有多数个火焰孔。

2.如权利要求1所述的节能燃气系统，其特征在于，该管体为文氏管，并于靠近该扩混空间的一端设有一集束部。

3.如权利要求1所述的节能燃气系统，其特征在于，该燃气注入口进一步连接设置有一流量控制机构。

4.如权利要求1所述的节能燃气系统，其特征在于进一步包括一外壳体，该预混模块结合于该外壳体的一底座，并位于该外壳体中，且该底座开设有至少一第二助燃气入口，该上座体结合于该外壳体相对该底座的另一侧。

5.如权利要求1所述的节能燃气系统，其特征在于，该预混空间与该扩混空间之间设有一整流罩，且该整流罩设有凹向该扩混空间的弧状凹缘，并设有一整流孔，用以供该预混空间内混合的燃气与助燃气流入该扩混空间。

6.如权利要求1所述的节能燃气系统，其特征在于该着燃板由陶瓷材料组成。

7.如权利要求3所述的节能燃气系统，其特征在于，该流量控制机构包含有一相对该燃气注入口动作的针体，以及一直接或间接连结该针体的导杆，藉由该导杆带动该针体动作以调节该燃气注入口燃气注入的开关或大小。

8.如权利要求7所述的节能燃气系统，其特征在于，该流量控制机构包含一连杆，该连杆设有一固定点，使该连杆依该固定点为轴心转动，且该连杆的两端分别连接该导杆与一指拨件。

9.如权利要求8所述的节能燃气系统，其特征在于，该导杆于连接该连杆的位置设有一长孔或该连杆于连接该导杆的位置设有一长孔。

10.如权利要求1所述的节能燃气系统，其特征在于，进一步设有一预热管路连结至该燃气注入单元，用以于燃气进入该弧形通道前提升燃气的温度。

11.如权利要求10所述的节能燃气系统，其特征在于，该预热管路设置于该扩混空间中。