專利名稱:濃淡燃燒的燃燒器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種燃燒器，應(yīng)用于小型化燃燒系統(tǒng)，比如為家用瓦斯?fàn)t、熱水器等，特別是一種應(yīng)用于小型化燃燒系統(tǒng)的濃淡燃燒的燃燒器。
背景技術(shù)：
濃淡燃燒的設(shè)計(jì)，能有效降低一氧化氮(NO)與一氧化碳(CO)的排放比例，可稱為最符合環(huán)保的燃燒方式，學(xué)術(shù)研究常采用的濃淡燃燒器為美國(guó)伊利諾大學(xué)(University ofIllinois)Shu等人所采用的Wolfhard-Parker slot burner濃淡燃燒器，主要燃燒模式為部份預(yù)混火焰(partiallypremixed flame)燃燒為主，此部份預(yù)混火焰具有二個(gè)預(yù)混火焰燃燒區(qū)域(premixed reaction zone)，一為淡燃料(fuel-lean)燃燒區(qū)域，另一為濃燃料(fuel-rich)燃燒區(qū)域，可形成另一非預(yù)混(non-premixed)燃燒(或稱擴(kuò)散火焰，diffusion flame)區(qū)域。此三區(qū)域在三歧點(diǎn)(triple point)會(huì)合，稱為三歧火焰(triple flame)，其中非預(yù)混火焰燃燒區(qū)域是由來(lái)自于濃燃料流動(dòng)區(qū)域過(guò)剩的燃料，與濃燃料及淡燃料燃燒區(qū)域的氧氣混合在當(dāng)量濃度(stoichiometric mixing)的比例下進(jìn)行擴(kuò)散火焰燃燒，三歧火焰在燃燒理論中，例如火焰穩(wěn)定性(stabilization)(換句話說(shuō)，即增加穩(wěn)定燃燒范圍)、避免跳脫火焰(liftoff flame)、增加紊流混合(turbulentmixture)、與熱釋放(heat release)等現(xiàn)象扮演相當(dāng)重要角色，由于熱釋放會(huì)影響燃?xì)獾牧鲃?dòng)擴(kuò)散機(jī)制(flowdilatation)和浮力效應(yīng)(buoyancy effect)，且三歧火焰具有對(duì)燃燒器區(qū)域內(nèi)部若發(fā)生局部熄滅(local extinction)可使其重新點(diǎn)火(reignition)的特點(diǎn)。若僅考慮甲烷的濃淡燃燒，在濃燃料燃燒區(qū)域會(huì)產(chǎn)生CO和H2，淡燃燒區(qū)域是主要消耗甲烷的地方，后端擴(kuò)散燃燒區(qū)域主要是將中間產(chǎn)物如CO和H2氧化形成CO2和H2O的地方。
然而，上述濃淡燃燒的燃燒器在空間上需要有濃燃料混合管與淡燃料混合管，其濃淡燃燒狀態(tài)是利用多個(gè)蜂巢式小焰孔，形成濃燃料混合狀態(tài)或淡燃料混合狀態(tài)，因此其燃料供應(yīng)的管線安排空間或燃料空氣比例的控制機(jī)構(gòu)，不易應(yīng)用在小型民生用燃燒器，如瓦斯?fàn)t、熱水器等。目前商業(yè)化的家用瓦斯熱水器的設(shè)計(jì)，請(qǐng)參閱“圖10”所示，是為最常見(jiàn)的設(shè)計(jì)，利用強(qiáng)制送風(fēng)的方式將混合氣(空氣+燃?xì)?由混合氣入口71進(jìn)入；另外，請(qǐng)參閱“圖11”，是為濃淡燃燒的態(tài)樣，混合氣分為淡火排混合氣與濃火排混合氣，分別由淡火排混合氣入口72與濃火排混合氣入口73進(jìn)氣，而由頂面排出燃燒，而設(shè)計(jì)是為淡火排為條狀排列，而淡火排的間隙則供濃火排混合氣排出，來(lái)形成所謂的濃淡燃燒，但是實(shí)務(wù)上并無(wú)法如理想狀態(tài)般，常態(tài)維持在濃淡燃燒狀態(tài)，故實(shí)用性不高。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的主要目的是提供一種濃淡燃燒的燃燒器，是可有效小型化而應(yīng)用于小型民生用燃燒器，如瓦斯?fàn)t、熱水器等，符合環(huán)保的要求。
根據(jù)本發(fā)明所揭露的一種濃淡燃燒的燃燒器，應(yīng)用于家用瓦斯?fàn)t、熱水器，其特征在于，該濃淡燃燒器是包含有一濃火排，包含復(fù)數(shù)個(gè)焰孔；及一淡火排，包含復(fù)數(shù)個(gè)焰孔，且進(jìn)氣量大于該濃火排的進(jìn)氣量，該淡火排的焰孔與該濃火排的焰孔呈數(shù)組式相互交錯(cuò)排列，而構(gòu)成兩兩相鄰的該焰孔濃淡燃燒的燃燒狀態(tài)。
其中該濃火排是由復(fù)數(shù)支相互平行的混合氣進(jìn)氣管所組成，且每一該進(jìn)氣管均設(shè)有復(fù)數(shù)個(gè)焰孔。
其中該濃火排還包含有一濃火排瓦斯管，連通于該些進(jìn)氣管，并用以供給燃器。
其中該淡火排是由復(fù)數(shù)支相互平行的混合氣進(jìn)氣管所組成，且每一該進(jìn)氣管均設(shè)有復(fù)數(shù)個(gè)焰孔。
其中該淡火排還包含有一濃火排瓦斯管，連通于該些進(jìn)氣管，并用以供給燃器。
其中該濃火排是位于該淡火排的下方。
其中還包含有一送風(fēng)機(jī)，以提高該燃燒器的空氣進(jìn)氣量。
本發(fā)明濃淡燃燒的燃燒器，是包含有淡火排以及濃火排，濃火排是由復(fù)數(shù)支相互平行的混合氣進(jìn)氣管所組成，且每一進(jìn)氣管均設(shè)有復(fù)數(shù)個(gè)焰孔，淡火排也是由復(fù)數(shù)支相互平行的混合氣進(jìn)氣管所組成，且每一進(jìn)氣管均設(shè)有復(fù)數(shù)個(gè)焰孔，同時(shí)進(jìn)氣量(即燃燒空氣)大于濃火排的進(jìn)氣量；而淡火排的焰孔與濃火排的焰孔呈數(shù)組式相互交錯(cuò)排列(如棋盤(pán)盤(pán)面排列)，而構(gòu)成兩兩相鄰的該焰孔形成濃淡燃燒的燃燒狀態(tài)，如此，應(yīng)用在小型民生用燃燒器，如瓦斯?fàn)t、熱水器等，有效降低一氧化氮(NO)與一氧化碳(CO)的排放比例，使一般家用瓦斯?fàn)t、熱水器更能符合環(huán)保的需求。
為進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的詳細(xì)內(nèi)容及技術(shù)，以下配合如后，其中圖1是為本發(fā)明濃淡燃燒的燃燒器示意圖。
圖2是為本發(fā)明濃淡燃燒的燃燒器的濃火排示意圖。
圖3是為本發(fā)明濃淡燃燒的燃燒器的淡火排示意圖。
圖4是為本發(fā)明濃淡燃燒的燃燒器濃火排、淡火排的配置示意圖。
圖5A是為本發(fā)明濃淡燃燒器的隔板示意圖。
圖5B是為本發(fā)明濃淡燃燒的燃燒器的家用瓦斯?fàn)t示意圖。
圖6A、圖6B、圖6C、圖6D、圖6E、圖6F是為本發(fā)明濃淡燃燒的燃燒器的濃火排、淡火排細(xì)部示意圖。
圖7是為本發(fā)明濃淡燃燒的燃燒器的家用瓦斯?fàn)t另一實(shí)施態(tài)樣示意圖。
圖8是為本發(fā)明濃淡燃燒的燃燒器的家用瓦斯?fàn)t結(jié)合送風(fēng)機(jī)的示意圖。
圖9是為本發(fā)明濃淡燃燒的燃燒器的熱水器示意圖。
圖10是為已知瓦斯熱水器的示意圖。
圖11是為已知瓦斯熱水器的第二實(shí)施態(tài)樣示意圖。
具體實(shí)施方式根據(jù)本發(fā)明所揭露的濃淡燃燒的燃燒器，請(qǐng)參閱“圖1”，主要是將濃火焰的焰孔11與淡火焰的焰孔12以數(shù)組式相互交錯(cuò)排列，而構(gòu)成兩兩相鄰的該焰孔形成濃淡燃燒的燃燒狀態(tài)，而達(dá)到整體濃淡燃燒的燃燒器小型化的目的，進(jìn)而能應(yīng)用于小型民生用燃燒器，如瓦斯?fàn)t、熱水器等。
為達(dá)成每個(gè)獨(dú)立焰孔達(dá)成濃淡燃燒目的，如“圖2”所示，首先請(qǐng)參閱家用瓦斯?fàn)t的實(shí)施態(tài)樣，濃火排20設(shè)計(jì)為較小截面的側(cè)向上方進(jìn)氣信道，并配合瓦斯管入口在漸縮信道附近卷入較少的一次空氣量構(gòu)成較濃的瓦斯量，其包含有復(fù)數(shù)支相互平行的混合氣進(jìn)氣管21所組成，且每一進(jìn)氣管21均設(shè)有復(fù)數(shù)個(gè)焰孔211；而淡火排30設(shè)計(jì)如“圖3”所示，為較大截面的側(cè)向下方進(jìn)氣信道，在漸縮信道附近卷入較多的一次空氣量構(gòu)成較淡的瓦斯量，同樣的，由復(fù)數(shù)支相互平行的混合氣進(jìn)氣管31所組成，且每一進(jìn)氣管31均設(shè)有復(fù)數(shù)個(gè)焰孔311。由于濃火排20設(shè)計(jì)為上方進(jìn)氣道，與淡火排30下方進(jìn)氣信道錯(cuò)開(kāi)設(shè)計(jì)，因此如“圖5”所示，可構(gòu)成交錯(cuò)排列數(shù)組形式的濃淡燃燒焰孔。
其中濃火排20的濃燃料混合狀態(tài)可由較大截面積的信道，或設(shè)計(jì)混合管前端漸縮管及瓦斯管末端噴嘴，可形成文氏管效應(yīng)卷入較多的空氣量達(dá)成濃燃燒所需燃料與空氣的混合量，此燃燒狀態(tài)為部份預(yù)混火焰(partial premixed flame)；或搭配常用的漸縮管前緣入口一次空氣擋板，以調(diào)整一次空氣量達(dá)成控制空氣燃料比例。
淡火排30的淡燃料混合狀態(tài)可由截面積較小的信道，或設(shè)計(jì)混合管前端漸縮管及瓦斯管末端噴嘴，可形成文氏管效應(yīng)卷入較小的空氣量達(dá)成濃燃燒所需燃料與空氣的混合量；或搭配常用的漸縮管前緣入口一次空氣擋板，以調(diào)整一次空氣量達(dá)成控制空氣燃料比例；或利用瓦斯管直接銜接濃火排漸縮入口，則在濃火排混合管內(nèi)完全以瓦斯燃料所充滿，則燃料在濃火排噴嘴外直接與外界空氣混合才進(jìn)行燃燒，此燃燒狀態(tài)則為擴(kuò)散火焰(diffusion flame)。
如“圖4”所示，由于濃火排20(或淡火排30)設(shè)計(jì)的濃火排瓦斯管22(或淡火排瓦斯管32)入口皆設(shè)計(jì)于同一側(cè)，而相對(duì)另一側(cè)則可設(shè)計(jì)固定支架，且如“圖5B”所示，濃火排20與淡火排30交錯(cuò)排列的方式可簡(jiǎn)化瓦斯?fàn)t管線內(nèi)部管線排列，易于安排配置于瓦斯?fàn)t內(nèi)部的足夠一次空氣進(jìn)入的空間；并且所有的焰孔211、311位置皆避開(kāi)燃燒器頂部蜂巢式焰孔出口隔板40(見(jiàn)圖5A)，其是為具有復(fù)數(shù)個(gè)交叉網(wǎng)狀的隔板40，該隔板40具有固定濃淡火排相互的位置與增進(jìn)各焰孔11、12進(jìn)行濃淡燃燒的狀態(tài)。設(shè)計(jì)各濃淡火排的焰孔11、12皆為于網(wǎng)狀隔板40的網(wǎng)狀中央位置。
請(qǐng)參閱“圖6A、圖6B、圖6C、圖6D、圖6E、圖6F”，濃火排20與淡火排30利用不同大小的漸縮口212、312，且濃火排20的混合氣信道較淡火排30設(shè)計(jì)為窄，由于濃火排20的燃料即瓦斯量較淡火排30為小，或濃火排20混合氣量(一次空氣量較少)較淡火排30混合氣(一次空氣量較多)為小，因此濃火排20的截面積較淡火排30為??；并且由于需考慮瓦斯?fàn)t底部二次空氣卷入的空間，因此濃火排20與淡火排30的寬度設(shè)計(jì)相同，但濃火排20的厚度較淡火排30為小，以爭(zhēng)取二次空氣卷入的空間與提供較多的信道給二次空氣通過(guò)；即是濃火排20與淡火排30盡量減少阻擋二次空氣卷入的區(qū)域。
并且由于濃火排20與淡火排30呈交錯(cuò)排列，配合濃火排20較小的混合氣信道設(shè)計(jì)在濃火排20上部部分，而淡火排30較大的混合氣信道則設(shè)計(jì)在淡火排30的下部部分，因此可有效錯(cuò)開(kāi)濃火排20與淡火排30的混合氣信道。另一方面，除了上述實(shí)施態(tài)樣外，焰孔211、311分布的位置也可隨家用瓦斯?fàn)t的態(tài)樣而有所變化，請(qǐng)參閱“圖7”，換句話說(shuō)，本發(fā)明提出利用數(shù)組式交錯(cuò)排列濃、淡焰孔的設(shè)計(jì)，達(dá)到濃淡燃燒器小型化而可應(yīng)用于家用燃燒器，而其焰孔分布不不局限。
請(qǐng)參閱“圖8”，由于上述實(shí)施態(tài)樣屬于自然進(jìn)氣型式的濃火排20與淡火排30，在利用文氏效應(yīng)卷入一次空氣時(shí)，其一次空氣量由理論與實(shí)務(wù)上是無(wú)法達(dá)成當(dāng)量濃度(equivalence ratio)的燃燒空氣量，因此不論是濃火排20或是淡火排30，在自然進(jìn)氣的情況下，其瓦斯與空氣的混合管內(nèi)，空氣量是不足夠形成燃燒況態(tài)，即濃燃料燃燒的情況，因此在自然進(jìn)氣的情況下僅能控制或達(dá)成濃火排20的空氣量小于淡火排30的空氣量，不論是濃火排20或是淡火排30的空燃比(空氣與燃料比)的空氣均不足，皆需要補(bǔ)足外界環(huán)境的二次空氣，才能進(jìn)行燃燒，故配合增設(shè)有送風(fēng)機(jī)50補(bǔ)足不足的一次空氣量，以強(qiáng)制送風(fēng)形式才可將淡火排30的燃?xì)饪諝饬窟_(dá)到當(dāng)量濃度燃燒的條件，甚至可控制達(dá)到淡燃料燃燒的情況。
如“圖8”所示，送風(fēng)機(jī)50除可提供濃火排20與淡火排30的一次空氣外，還可提供與填滿燃燒器其它區(qū)域的二次空氣量，但由于濃火排20與淡火排30為交錯(cuò)型式，因此送風(fēng)機(jī)50以側(cè)向進(jìn)氣的方式可直接提供濃火排20與淡火排30混合管的空氣，無(wú)其它阻隔的工件。
另一方面，應(yīng)用于家用熱水器，請(qǐng)參閱“圖9”，由于一般熱水器燃燒器空間配置為矩形，與瓦斯?fàn)t圓形不同，因此除了將整體燃燒區(qū)域設(shè)計(jì)為矩形，燃燒器底部濃火排20與淡火排30交錯(cuò)排列，構(gòu)成各個(gè)濃燃燒焰孔211與淡然燒焰孔311兩兩相鄰，并于燃燒器上部焰孔如蜂巢式排列的出口隔板40位置處，達(dá)成兩兩相鄰出口即建立濃淡燃燒的燃燒狀態(tài)。其中濃火排20與淡火排30的配置、細(xì)部結(jié)構(gòu)，其達(dá)成濃淡燃燒的濃火排20或淡火排30與卷入一次空氣的具體手段與上述熱水器相同，故不再重復(fù)累述，其中，礙于熱水器的配置，如增設(shè)有送風(fēng)機(jī)，則以底部送風(fēng)為佳。
雖然本發(fā)明以前述的較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟習(xí)此技術(shù)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的申請(qǐng)專利范圍所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種濃淡燃燒的燃燒器，應(yīng)用于家用瓦斯?fàn)t、熱水器，其特征在于，該濃淡燃燒器是包含有一濃火排，包含復(fù)數(shù)個(gè)焰孔；及一淡火排，包含復(fù)數(shù)個(gè)焰孔，且進(jìn)氣量大于該濃火排的進(jìn)氣量，該淡火排的焰孔與該濃火排的焰孔呈數(shù)組式相互交錯(cuò)排列，而構(gòu)成兩兩相鄰的該焰孔濃淡燃燒的燃燒狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求
1項(xiàng)所述的濃淡燃燒的燃燒器，其特征在于，其中該濃火排是由復(fù)數(shù)支相互平行的混合氣進(jìn)氣管所組成，且每一該進(jìn)氣管均設(shè)有復(fù)數(shù)個(gè)焰孔。
3.如權(quán)利要求
2項(xiàng)所述的濃淡燃燒的燃燒器，其特征在于，其中該濃火排還包含有一濃火排瓦斯管，連通于該些進(jìn)氣管，并用以供給燃器。
4.如權(quán)利要求
1項(xiàng)所述的濃淡燃燒的燃燒器，其特征在于，其中該淡火排是由復(fù)數(shù)支相互平行的混合氣進(jìn)氣管所組成，且每一該進(jìn)氣管均設(shè)有復(fù)數(shù)個(gè)焰孔。
5.如權(quán)利要求
4項(xiàng)所述的濃淡燃燒的燃燒器，其特征在于，其中該淡火排還包含有一濃火排瓦斯管，連通于該些進(jìn)氣管，并用以供給燃器。
6.如權(quán)利要求
1項(xiàng)所述的濃淡燃燒的燃燒器，其特征在于，其中該濃火排是位于該淡火排的下方。
7.如權(quán)利要求
1項(xiàng)所述的濃淡燃燒的燃燒器，其特征在于，其中還包含有一送風(fēng)機(jī)，以提高該燃燒器的空氣進(jìn)氣量。
專利摘要
一種濃淡燃燒的燃燒器，利用濃火排與淡火排，將濃淡焰孔以交錯(cuò)排列形成濃淡燃燒，而構(gòu)成兩兩相鄰焰孔濃淡燃燒的燃燒狀態(tài)，有效將濃淡燃燒的燃燒器體積小型化，而可應(yīng)用于家用瓦斯?fàn)t或瓦斯熱水器，進(jìn)而降低污染氣體排放與穩(wěn)定燃燒。
文檔編號(hào)F23D14/48GK1991250SQ200510134164
公開(kāi)日2007年7月4日 申請(qǐng)日期2005年12月27日
發(fā)明者李以霠, 吳國(guó)光, 羅文斌, 鄭景亮 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan