TW202130412A - 氣體混合槽 - Google Patents

Abstract

一種氣體混合槽，用以解決習知鍋爐系統所用的氣體燃料燃燒效率低及氣體燃燒不完全的問題。係包含：一槽體，具有一容置空間，該槽體具有一軸向中心線，一徑向投影基準面正交於該軸向中心線，該槽體具有相對的一第一端及一第二端，一氫氣入口及一空氣入口鄰近於該第一端，該第二端具有一出氣口；及四個導流片，相間隔地位於同一螺旋路徑上，各該導流片與該槽體的內側表面之間具有一夾角，該夾角係為45度，各該導流片於該徑向投影基準面上成四分之一弧狀。

Description

氣體混合槽

本發明係關於一種氣體混合槽，尤其是一種用於混合氣體燃料的氣體混合槽。

鍋爐是一種利用燃料燃燒所放出的熱能來加熱水或其他工質，以產生蒸氣、熱水或其他工質的設備，鍋爐基本上係由鍋和爐兩大部份所組成，由工者將燃料供給至爐並使其燃燒，以由導熱、對流或輻射等熱傳導方式，將熱能傳遞至鍋中，將煙氣的熱量傳給鍋中的水或工質。

根據鍋爐設備的不同，鍋爐所使用的燃料係可以為煤或油為主要燃料，並在燃燒過程中加入空氣來助燃，以提升燃燒效率，惟，空氣中除了具有氫氣和氧氣等可燃氣體外，卻也包含二氧化碳及氬氣等不可燃氣體，因此，若利用習知的空氣作為助燃劑，空氣中不可燃氣體會使得鍋爐內的燃燒溫度偏低，使氣體燃料的燃燒效率降低，進而導致氣體燃燒不完全並產生對環境有害的廢棄物。

有鑑於此，習知的鍋爐系統確實仍有加以改善之必要。

為解決上述問題，本發明的目的是提供一種氣體混合槽，係可以提升鍋爐內的燃燒溫度，以提升氣體燃料的燃燒效率者。

本發明的次一目的是提供一種氣體混合槽，係能夠將氣體燃料完全燃燒，以避免產生對環境有害的廢棄物者。

本發明全文所述方向性或其近似用語，例如「前」、「後」、「左」、「右」、「上（頂）」、「下（底）」、「內」、「外」、「側面」等，主要係參考附加圖式的方向，各方向性或其近似用語僅用以輔助說明及理解本發明的各實施例，非用以限制本發明。

本發明全文所記載的元件及構件使用「一」或「一個」之量詞，僅是為了方便使用且提供本發明範圍的通常意義；於本發明中應被解讀為包括一個或至少一個，且單一的概念也包括複數的情況，除非其明顯意指其他意思。

本發明全文所述「結合」、「組合」或「組裝」等近似用語，主要包含連接後仍可不破壞構件地分離，或是連接後使構件不可分離等型態，係本領域中具有通常知識者可以依據欲相連之構件材質或組裝需求予以選擇者。

本發明的氣體混合槽，包含：一槽體，具有一容置空間，該槽體具有一軸向中心線，一徑向投影基準面正交於該軸向中心線，該槽體具有相對的一第一端及一第二端，一氫氣入口及一空氣入口鄰近於該第一端，該第二端具有一出氣口；及四個導流片，相間隔地位於同一螺旋路徑上，各該導流片與該槽體的內側表面之間具有一夾角，該夾角係為45度，各該導流片於該徑向投影基準面上成四分之一弧狀。

據此，本發明的氣體混合槽，係可以藉由該四個導流片將氫氣及空氣均勻混合，並將混合好的氣體送至該鍋爐助燃，係具有提升氣體燃料的燃燒效率、增加鍋爐內的燃燒溫度、使氣體燃料完全燃燒及避免產生對環境有害的廢棄物等功效。

其中，該氫氣入口具有一第一斷面，該空氣入口具有一第二斷面，該第一斷面的面積小於該第二斷面的面積。如此，使氫氣與空氣的導入速度不等，係具有提升氣體之混合均勻度的功效。

其中，該第二斷面的面積係為該第一斷面的面積的四倍。如此，可以藉由斷面的面積差形成氣體的流速差，係具有提升氣體之混合均勻度的功效。

其中，一加壓噴頭連接於該氫氣入口並產生一氫氣氣流，一送風件連接於該空氣入口並產生一空氣氣流。如此，係可以將氫氣及空氣導入該槽體中並進行混合，係具有提升混合氫氣及空氣的功效。

其中，該氫氣氣流的流速大於該空氣氣流的流速。如此，係具有提升氣體之混合效率的功效。

其中，該氫氣氣流的流速係為該空氣氣流的流速的八倍。如此，係具有增加氣體流動速度及提升氣體之混合效率的功效。

其中，任二軸向相鄰之導流片之間的高度差相同，該高度差係介於15~35公分之間。如此，係具有增加混合的均勻度及提升氣體流動速度的功效。

其中，該四導流片由該第一端朝該第二端依序為第一導流片、第二導流片、第三導流片及第四導流片，於該徑向投影基準面上，該第一導流片與該第二導流片採對稱設置。如此，該第一導流片與該第二導流片之間係具有一空間可供氣體流動及混合，係具有增加氣體流動及混合速度的功效。

其中，該第三導流片與該第一導流片成軸向重疊，該第四導流片與該第二導流片成軸向重疊。如此，該槽體內係具有一軸向的氣體流動空間可以供氣體流動、混合，係具有提升氣體之流動速度及增加混合後之氣體的燃燒溫度的功效。

其中，該第一導流片、該第二導流片、該第三導流片及該第四導流片於該徑向投影基準面上共同形成一環狀。如此，藉由該四個導流片及該高度差來導引氣體，使該槽體中的氣體可以沿著該四個導流片流動及混合，係具有形成螺旋移動之氣流的功效。

為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

請參照第1、2圖所示，其係本發明氣體混合槽的第一實施例，係包含一槽體1及四個導流片2，該四個導流片2位於該槽體1的內表面。

該槽體1係用以容置及混合氣體，該槽體1係可以為任何形狀，該槽體1係可以例如採用不銹鋼、鈦合金或鋁合金等抗壓性佳的材料製成，並以銅、鋁及鎢等低氫擴散性的金屬鍍層覆蓋於上，以減少在該槽體1中的氣體在混合過程中所產生氫脆反應，以避免該槽體1的損壞及破裂，以使該槽體1具有較佳的結構強度及耐久性。在本實施例中，該槽體1係以一圓柱體為例予以說明，該槽體1的內部具有一容置空間E，該容置空間E係用來積聚氣體並使氣體均勻混合，該槽體1具有相對的一第一端1a及一第二端1b，一氫氣入口11及一空氣入口12形成於該槽體1的側壁並鄰近於該第一端1a，該氫氣入口11及該空氣入口12可以將氫氣及空氣導入該容置空間E中，該氫氣入口11及該空氣入口12可以為任何形狀，較佳地，該氫氣入口11及該空氣入口12係成圓形，該氫氣入口11具有一第一斷面R1，該空氣入口12具有一第二斷面R2，該第一斷面R1的面積小於該第二斷面R2的面積，使氫氣與空氣的導入速度不等，以增加氣體混合後的均勻度，較佳地，該第二斷面R2的面積係為該第一斷面R1的面積的四倍。

該槽體1的第二端1b具有一出氣口13，使該容置空間E中混合均勻後的氣體可以由該出氣口13排出，一連接部14位於該出氣口13，以方便工者將該槽體1與其他工件連接，該連接部14可以與該槽體1一體成形，或將該連接部14結合於該槽體1，該結合方式係可以採用黏固、焊接、磁吸、接裝、卡合或凹凸塊等，本發明不加以限制，以能夠穩固連接為原則即可。

請參照第2、3圖所示，該槽體1具有一軸向中心線X，一徑向投影基準面S正交於該軸向中心線X，該槽體1的內表面具有四個導流片2，該四個導流片2係分別朝該出氣口13的方向螺旋延伸且彼此之間互相不連接，使該四個導流片2位於同一螺旋路徑上的不同位置（如第4圖所示），且該四個導流片2較佳於軸向上成等距排列。為了方便說明，沿著該軸向中心線X排列的該四導流片2，可以由最靠近該第一端1a朝該第二端1b依序為第一導流片2a，第二導流片2b、第三導流片2c及第四導流片2d，於該徑向投影基準面S上，該第一導流片2a與該第二導流片2b採對稱設置，該第三導流片與該第一導流片成軸向重疊，該第四導流片與該第二導流片成軸向重疊，使該槽體1內具有一軸向的氣體流動空間及供氣體流動、混合，以提升氣體的流動速度並增加混合後之氣體的燃燒溫度，使氣體或其他燃料可以被完全燃燒。

請再參照第2、3圖所示，於軸向上上下相鄰之各該二導流片2之間於軸向上具有一高度差H，較佳地，各該二導流片2之間的軸向高度差H相同，該高度差H係介於15~35公分之間，以增加混合的均勻度及提升氣體流動速度。各該導流片2係用來止擋氣體，各該導流片2係可以為任何形狀，各該導流片2與該槽體1的內側表面之間具有一夾角θ，該夾角θ係為45度，使各該導流片2由第一端1a朝第二端1b成傾斜設置，如此，可以提升對氣體的止擋效果，以增加氣體停滯於該容置空間E中的時間及提升氣體的混合均勻度。在本實施例中，該導流片2係具有二弧邊21及二連接邊22，該二弧邊21係為一同心圓中半徑不同的二弧，該二連接邊22分別連接於該二弧邊21的端點，該二連接邊22之間的夾角較佳為90度，使該導流片2於該徑向投影基準面S上概成四分之一弧狀，讓氣體可以沿著該導流片2被均勻混合並螺旋排出。

請參照第5圖所示，本發明的氣體混合槽於實際使用時時，係可以將一加壓噴頭P連接於該氫氣入口11，使氫氣在經過加壓後導入該容置空間E，以提升氫氣的注入速度，並以一送風件D連接於該空氣入口12，藉由該送風件D將外界的空氣導入該容置空間E。

承上述，本發明的氣體混合槽於混合氣體時，係可以由該氫氣入口11及該空氣入口12分別將氫氣及空氣導入該槽體1中，再藉由該數個導流片2使氫氣及空氣均勻混合後朝該出氣口13的方向螺旋前進。詳言之，該氫氣入口11係可以藉由該加壓噴頭P來提升氫氣的導入速度，並產生一氫氣氣流F1，該送風件D係可以將空氣由該空氣入口12導入，並產生一空氣氣流F2，由於該氫氣氣流F1的流速大於該空氣氣流F2的流速，使該氫氣氣流F1及該空氣氣流F2可以在該槽體1中靠近第一端1a處先進行初步的混合，以提升氫氣及空氣的混合效率。較佳地，該氫氣氣流F1的流速係為該空氣氣流F2的流速的八倍。

請參照第6圖所示，本發明的氣體混合槽用於供給一鍋爐3氣體燃料時，係可以藉由一管體T將該槽體1與該鍋爐3連接，該鍋爐3係具有一燃燒機31，該管體T的一端連接於該槽體1的連接部14，該管體T的另外一端與該燃燒機31連接，使該槽體1、該管體T及該燃燒機31之間相連通，以將混合後的氣體傳導至該燃燒機31。較佳地，該燃燒機31的內部還可以產生負壓，以使該槽體1中的氣體朝該燃燒機31移動，以加速氣體的流動速度。

需特別說明的是，由於氫氣為一種取得容易、造價低廉且燃燒溫度高的氣體，當做為氣體燃料時不僅可以提升燃燒的溫度，讓氣體燃燒得更為完全，且燃燒後的產物也不會造成環境上的負擔，故在混合氣體燃料時會利用較多的氫氣來做混合。在本實施例中，該氣體混合槽中所產生的混合氣體係為用於供該鍋爐3燃燒使用的氣體燃料，較佳以氫氣與空氣的比例為2：1混合，如此，可以增加該鍋爐3內的燃燒溫度，以提升氣體燃料的燃燒效率並減少燃燒產物對環境的傷害。

請參照第7、8圖所示，其係本發明氣體混合槽的第二實施例，在本實施例中，該四個導流片2係順著一螺旋路徑由該第一端1a朝該第二端1b排列，使該第一導流片2a、該第二導流片2b、該第三導流片2c及該第四導流片2d於該徑向投影基準面S上共同形成一環狀，藉由該四個導流片2及該高度差H來導引氣體，使該槽體1中的氣體沿著該四個導流片2流動及混合，形成螺旋移動的氣流並朝該出氣口13方向前進。

綜上所述，本發明的氣體混合槽，係可以藉由該四個導流片將氫氣及空氣均勻混合，並將混合好的氣體送至該鍋爐助燃，係具有提升氣體燃料的燃燒效率、增加鍋爐內的燃燒溫度、使氣體燃料完全燃燒及避免產生對環境有害的廢棄物等功效。

雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

﹝本發明﹞ 1:槽體 1a:第一端 1b:第二端 11:氫氣入口 12:空氣入口 13:出氣口 14:連接部 2:導流片 2a:第一導流片 2b:第二導流片 2c:第三導流片 2d:第四導流片 21:弧邊 22:連接邊 3:鍋爐 31:燃燒機 D:送風件 E:容置空間 F1:氫氣氣流 F2:空氣氣流 H:高度差 P:加壓噴頭 R1:第一斷面 R2:第二斷面 S:徑向投影基準面 T:管體 X:軸向中心線 θ:夾角

［第1圖］ 本發明第一實施例的立體圖。 ［第2圖］ 本發明第一實施例的正視圖。 ［第3圖］ 沿第1圖的A-A線剖面圖。 ［第4圖］ 本發明第一實施例的導流片排列情形圖。 ［第5圖］ 本發明第一實施例的氣體流動情形圖。 ［第6圖］ 本發明第一實施例連接於鍋爐的立體圖。 ［第7圖］ 本發明第二實施例的立體圖。 ［第8圖］ 沿第7圖的B-B線剖面圖。

1:槽體

1a:第一端

1b:第二端

11:氫氣入口

12:空氣入口

13:出氣口

14:連接部

2:導流片

2a:第一導流片

2b:第二導流片

2c:第三導流片

2d:第四導流片

E:容置空間

H:高度差

R1:第一斷面

R2:第二斷面

S:徑向投影基準面

X:軸向中心線

θ:夾角

Claims (10)

1. 一種氣體混合槽，包含： 一槽體，具有一容置空間，該槽體具有一軸向中心線，一徑向投影基準面正交於該軸向中心線，該槽體具有相對的一第一端及一第二端，一氫氣入口及一空氣入口鄰近於該第一端，該第二端具有一出氣口；及 四個導流片，相間隔地位於同一螺旋路徑上，各該導流片與該槽體的內側表面之間具有一夾角，該夾角係為45度，各該導流片於該徑向投影基準面上成四分之一弧狀。
2. 如請求項1之氣體混合槽，其中，該氫氣入口具有一第一斷面，該空氣入口具有一第二斷面，該第一斷面的面積小於該第二斷面的面積。
3. 如請求項2之氣體混合槽，其中，該第二斷面的面積係為該第一斷面的面積的四倍。
4. 如請求項1之氣體混合槽，其中，一加壓噴頭連接於該氫氣入口並產生一氫氣氣流，一送風件連接於該空氣入口並產生一空氣氣流。
5. 如請求項4之氣體混合槽，其中，該氫氣氣流的流速大於該空氣氣流的流速。
6. 如請求項5之氣體混合槽，其中，該氫氣氣流的流速係為該空氣氣流的流速的八倍。
7. 如請求項1之氣體混合槽，其中，任二軸向相鄰之導流片之間的高度差相同，該高度差係介於15~35公分之間。
8. 如請求項1之氣體混合槽，其中，該四導流片由該第一端朝該第二端依序為第一導流片、第二導流片、第三導流片及第四導流片，於該徑向投影基準面上，該第一導流片與該第二導流片採對稱設置。
9. 如請求項8之氣體混合槽，其中，該第三導流片與該第一導流片成軸向重疊，該第四導流片與該第二導流片成軸向重疊。
10. 如請求項8之氣體混合槽，其中，該第一導流片、該第二導流片、該第三導流片及該第四導流片於該徑向投影基準面上共同形成一環狀。

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