提高火焰能見度與具有安全性的瓦斯燃燒裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明主要揭示一種燃燒裝置，尤指利用導流裝置而達到提高火焰能見度與具有安全性的瓦斯燃燒裝置。
【背景技術】
[0002]傳統空間加熱裝置概分為用電和非用電兩大類。兩種裝置各有其優缺點，一般而言，以燃燒方式加熱的空調裝置可在短時間內產生較大的熱量并且不增加區域性電力系統的用電負荷。典型市售加熱保暖設施有電器加熱與壁爐(Fireplace)、火爐(Firepits)加熱兩種，在高緯度地區使用燃燒方式加熱的室內空調裝置數量不亞于用電加熱的空調裝置。而室外如庭園及露臺加熱裝置則以燃燒加熱為主。由于電器加熱器設備因必須配置高負載電路及加熱管路系統，其設備本身售價高且必須使用電源輸入能源，需考慮高負載電流，因此除了公司機構辨公室常采用外，居家使用者不多。中高緯度區域，尤其是高緯度國家一般居家加熱保暖裝置皆采用火爐燃燒加熱裝置較多，取其方便使用且整體費用較低廉。而傳統室內外燃燒加熱爐常見以木材(cordwood)、燃料塊(pellet)、或以瓦斯(propane)天然氣(natural gas)作為燃料。近年來，由于環保因素的考慮，以木材、燃料塊、以及天然氣的燃燒效率及二氧化碳排放量比較，天然氣是最潔凈的能源，其獲取單位熱量的碳排放量最少。相較的下使用木材已漸漸被視為是較不環保的燃料。以2012年銷售為例，北美百分之七十以上新銷售的壁爐采用天然氣作為燃料。然而，近年來的發展，火焰燃燒裝置不單只是單純加熱，往往兼具裝飾與氣氛的營造，因此，同時具高效能與講求火焰美學造型的燃燒裝置，在市場上逐漸受到重視。
[0003]目前瓦斯火焰燃燒裝置控制或改變火焰形狀方式大多以改變噴嘴分布方式，或由裝置加上透明屏蔽作為導流，利用煙囪效應導入外部氣流控制或改變火焰形狀等方式較常見。但渦旋式造型火焰除使產生旋轉外，火焰僅能以線的方式向上延伸，無法以橫向以面的方向產生變化。并有常見火焰規模受限制，易累積瓦斯，裝置累積高熱等使用上的缺點。主要原因是，屏蔽雖能夠遮蔽部分外界氣流，避免火焰直接受環境氣流影響，使維持特定火焰造型。然而，采用此種半封閉式的屏蔽也伴隨著具有空氣不流通與過熱的缺點。由于一般屏蔽需提供遮蔽功能，一般僅上方及側方開口以供空氣流通。若開口過大會失去遮蔽氣流的主要功能；若開口過小雖可提供較佳的氣流遮蔽的效果，但也會造成燃燒時所產生的熱及廢氣不易散失。若在屏蔽內若無法及時補充足夠的新鮮空氣時會造成火焰熄滅，或因燃燒不完全而產生黑煙甚至有毒氣體。同時，若屏蔽內的空氣流通量不夠，便無法達成有效的散熱。燃燒時所產生的熱累積在裝置所能夠達到的散熱能力無法達成平衡時，使用的時間越長將使裝置整體的溫度越高。
[0004]若不使用透明屏蔽導流，以噴嘴噴射的方式則易受環境氣流影響，火焰不受控，焰型變化極有限。而非上述兩種改變火焰形狀常見的方式，更特殊的方式則以電磁主動控制火焰形狀，但以此類裝置結構復雜昂貴，且目前僅限于控制燃燒規模較小的火焰，由于無屏蔽，同樣易受環境氣流影響，且目前僅限于實驗階段，尚無商品化產品。
[0005]請參照美國專利號第7097448號「VORTEX TYPE GAS LAMP」專利案，其揭露一種渦旋類型的瓦斯燈(gas lamp)供可燃燒的瓦斯產生一向上的渦旋火焰，渦旋火焰位在一圍繞并限制于潤旋空氣的邊界(boundary)內，操作過程中會有一界面(interface)位于沒有瓦斯的渦旋空氣和由界面圍成瓦斯的中心區域之間，在其內部瓦斯產生燃燒。此瓦斯燈有一中心軸(axis)并包括:一底座(base)有一沿中心軸側向延伸的表面；一護罩(shield)包括一第一、一第二軸向延伸的區塊(sect1n)，每一區塊有一上端和一下端，每一區塊的下端流體密封地結合于底座，每一區塊構成一防滲墻，防滲墻有一弧形內壁(inner wall)和一弧形外壁(outer wall)，第一、第二區塊交替重疊且它們的邊緣互相鄰近且相隔來形成切線方向的端口(air ports)，因此形成一軸向延伸的腔室，腔室因端口而于側邊呈開放；第一、第二區塊被設置和安排于底座并包圍可燃燒的瓦斯的入口處；瓦斯結合從端口進入的空氣來進行燃燒，燃燒的瓦斯形成一火焰，火焰與弧形內壁相隔，而空氣使瓦斯不會流向端口。
[0006]然而，采用上述結構的護罩，外部的空氣經由相對的兩個端口進入護罩內部,這樣的設計僅能夠提供火焰持續燃燒，在實際應用時易受裝置周圍空氣流動的影響造成不穩定，導致難以維持穩定的火焰高度及渦旋形狀，且僅能夠于火焰規模在一定范圍內，才能形成旋轉火焰效果，若火焰規模較小或護罩長度不夠長時，則無法形成明顯的旋轉火焰效果。而外部吸入的冷空氣只有少部分流經燃燒裝置表面，燃燒后會造成裝置累積高溫。除此之外，由于裝置底部為封閉端，與周圍玻璃在燃燒頭附近形成半封閉區域。由于啟動燃燒裝置時，要先開始供應瓦斯，并在瓦斯形成適當濃度點火才能順利點燃裝置。若太早點火會因瓦斯濃度過低而無法點著，并由于瓦斯比重大于空氣，易累積在裝置底部。若太晚點火則可能會因瓦斯濃度過高而產生氣爆。或者是在裝置在剛關閉卻又馬上要啟動燃燒時，由于內部缺氧而無法順利點燃，亦容易造成瓦斯累積而產生氣爆的危險。因此一般狀況要確保安全性必須使用具連續點火功能與自動關閉瓦斯的電控閥，才能避免氣爆的危險，但電控閥價格比手動點火裝置高出甚多。
[0007]請再參照美國專利號第D621873號「FIRE TORNADO LAMP」，其揭露了一個座體與一個透光罩，座體的周緣環設有數個相通透光罩內部的氣孔，氣孔的徑向位置呈斜向排列而相通透光罩，氣孔的縱向位置呈直立狀而位于座體內。當外部的空氣經由斜向排列的氣孔進入透光罩內部時，空氣會形成一道旋流，這股旋流提供火焰需要的空氣而讓火焰持續燃燒并形成旋轉效果。
[0008]但是，由于進氣口位于燃燒口的平面及上方，進氣方向與火焰燃燒方向呈垂直，僅能夠在火焰規模足夠大時才能形成旋轉火焰效果，若火焰規模較小時便無法形成明顯而穩定的旋轉火焰效果。且外部吸入的冷空氣只有少部分流經燃燒裝置表面，造成玻璃管與裝置累積高溫。且同樣由于裝置底部為封閉端，與周圍導流通道及玻璃在燃燒頭附近形成半封閉區域，存在有如同上述容易累積瓦斯在底部的問題。一般要確保安全性也必須使用具連續點火功能與自動關閉瓦斯的電控閥，才能避免氣爆的危險。
[0009]請繼續參照中國臺灣專利第M461769號的「室外火焰暖爐的燃燒裝置改良」專利案，其為一種燃燒器，燃燒器中間具備一瓦斯分布室，并于頂面設有多個火焰孔，瓦斯分布室周邊形成凸緣面而可結合在基座的上；燃燒器上方罩蓋有一罩體，罩體與燃燒器之間界定出一氣流分布室，且罩體四周設有多個氣流孔，上方則設有一凹入的裝設孔，俾使玻璃管底端嵌入，并位于該多個火焰孔及氣流分布室上方，使瓦斯與空氣充分混合燃燒，形成火排狀的火網，提升燃燒效率，使火焰通過煙?效應而在玻璃管內向上竄升至一較佳高度，據以增進取暖效果。
[0010]然而，采用上述結構的燃燒器為使其產生煙囪效應而在瓦斯分布室上方設有玻璃管，并為使空氣能夠由玻璃管的下方進入玻璃管，罩體與燃燒器必須具有氣流分布室以供空氣流通，燃燒器在使用時若擺放于室外而容易受風吹襲，當燃燒器受風吹襲時，風會直接經由氣流分布室而直接吹向瓦斯分布室的火焰孔，易影響燃燒條件與火焰形狀。而燃燒時藉由加壓瓦斯噴入管中以提高火焰高度。由于加壓瓦斯噴入速度快，在玻璃管中不容易控制點火時機，燃燒后也會形成紊流火焰，而外部吸入的冷空氣只有少部分流經燃燒裝置表面，造成玻璃管與裝置累積高溫。同樣由于裝置底部為半封閉端，與周圍進氣孔及玻璃在燃燒頭附近形成半封閉區域。點火時如操作不當，開始供氣后，若點火時間太遲或開始供氣后第一時間無法點燃，易累積高濃度瓦斯在裝置底部，若使用者在不知情的情況下持續手動供氣并持續點火有可能造成局部瓦斯濃度過高而產生氣爆的危險。一般要確保安全性也必須使用具連續點火功能與自動關閉瓦斯的電控閥，才能避免氣爆的危險。而電控閥價格比手動點火裝置高出甚多。
【發明內容】
[0011]本發明提高火焰能見度與具有安全性的瓦斯燃燒裝置其主要目的在于，因導流裝置具有遮蔽并引導氣流效果，導流裝置除能夠阻擋氣流避免燃燒器的火焰燃燒時因受氣流吹襲而影響燃燒外，同時能夠導引外界新鮮空氣進入燃燒裝置內，使空氣形成循環的效果，空氣流動時可形成具方向性的氣流，穩定火焰，并能夠快速排出燃燒裝置燃燒時所產生的高溫與廢氣并引入新鮮空氣供燃燒裝置使用。
[0012]本發明提高火焰能見度與具有安全性的瓦斯燃燒裝置其次要目的在于，導流裝置具有遮蔽并引導氣流與散熱效果，第一導流片除能夠阻擋氣流避免燃燒器的火焰受氣流吹襲外，同時能夠導引外界新鮮空氣進入燃燒裝置內形成導引氣流，第一導流片上的孔可調整燃燒條件混氣比，進行二次混氣，并形成導流，在火焰與屏