專利名稱：紅外線燃料的活化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種紅外線燃料的活化裝置，該裝置包含一紅外線發(fā)射體，紅外線發(fā)射體由特定金屬氧化物中選擇幾項(xiàng)所構(gòu)成，選定的特定金屬氧化物中包括至少0.2％重量的氧化鈷，該裝置可提升燃料在內(nèi)燃引擎內(nèi)的燃燒效率，使得引擎性能提高，以增強(qiáng)動(dòng)力，節(jié)省燃料，并降低廢氣排放量。
這些裝置是使用一紅外線發(fā)射體，其是由下列特定的金屬氧化物族中選擇幾項(xiàng)所組成氧化鋁(alumina)，二氧化硅(silica)，氧化鋯(zirconia)，氧化鋰(lithium oxide)，氧化錳(magnesium oxide)，氧化鈣(calciumoxide)，氧化鈦(titanium oxide)等。盡管這些發(fā)明裝置運(yùn)作合宜，但它們并未達(dá)到最佳效果，且仍須改進(jìn)。其主要缺陷在于由上述物質(zhì)所構(gòu)成的陶瓷材料，其在波長為8-14微米時(shí)，紅外線發(fā)射強(qiáng)度最強(qiáng)；但是，當(dāng)波長小于7微米以下時(shí)，其發(fā)射強(qiáng)度則急劇減弱，其半強(qiáng)度(3dB)的斷點(diǎn)(cutoff point)通常位于波長為5微米左右。換言之，當(dāng)波長介于3-7微米時(shí)，此種構(gòu)成物的紅外線發(fā)射強(qiáng)度則非常地低。
然而，根據(jù)本發(fā)明人的理論研究來看，在紅外線燃料活化過程中，波長介于3-7微米的較低波長帶，是扮演關(guān)鍵性角色，因?yàn)?，大多?shù)燃料的碳?xì)浠衔锓肿拥脑觾r(jià)鍵結(jié)(valence bonds)，是在低波長時(shí)吸收紅外線輻射以活化其鍵結(jié)伸張運(yùn)動(dòng)(bond stretching)，如表一所示。
表一碳?xì)浠衔镏?，紅外線輻射吸收所導(dǎo)致的鍵結(jié)伸張運(yùn)動(dòng)

此外，眾所周知，當(dāng)光子(photon)的頻率愈高或光子波長愈短，其動(dòng)能愈高，因光子動(dòng)能是隨著頻率的平方值而成比率地增加，或隨著波長平方值而成反比例地愈低。因此，當(dāng)紅外線輻射在波長帶介于3-7微米時(shí)，其效益遠(yuǎn)勝于其波長帶介于8-14微米時(shí)的效益。
例如，吸收波長介于3.23-3.33及6.25-6.9微米時(shí)的紅外線輻射，有助于提供能量，以松解碳水化合物芳香環(huán)族中的C-H與C＝C鍵結(jié)。此種高碳的芳香環(huán)族碳?xì)浠衔锿ǔ碛袠O豐富的熱含量，是引擎功率輸出的最大貢獻(xiàn)者。
然而，從另一方面說，該些碳?xì)浠衔锏娜键c(diǎn)也比較高，因此它們一直要到引擎熱燃周期最后階段才能被燃燒，所以它們同時(shí)也是廢氣排放中，大部分未燃燒的碳?xì)浠衔?HC)與一氧化碳(CO)的來源。當(dāng)以波長介于3-7微米的紅外線照射燃料時(shí)，可提供能量給上述的鍵結(jié)，如此一來，在氧化燃燒反應(yīng)中，該些鍵結(jié)僅需較少許的熱能即可被打開，因而可以提供更多的凈能量(net energy)，以供機(jī)械作功；且可使那些擁有豐富熱含量的燃料，更實(shí)時(shí)并完全的燃燒，以提升引擎燃燒效率。
上述兩項(xiàng)發(fā)明所使用的物質(zhì)，會因無法提供波長在3-7微米時(shí)的紅外線輻射，而顯著地降低其紅外線燃料活化的效果。
因此，本發(fā)明人是擴(kuò)大其研究范圍，并持續(xù)地探究，以得到在波長3-7微米時(shí)具有強(qiáng)力輻射能量的陶瓷材料，來滿足長久以來對這方面的需求。本發(fā)明人經(jīng)由實(shí)驗(yàn)得知在上述紅外線放射氧化混合物質(zhì)中，添加0.2wt％以上的氧化鈷(CoO)(氧化鈷現(xiàn)僅被用極少量來作為陶瓷染色之用)，可提升其在波長3-7微米的紅外線輻射強(qiáng)度。尤其甚者，添加0.5wt％以上的氧化鈷，更可顯著地提升該紅外線燃料的活化效果。
本發(fā)明人更得知以化學(xué)周期表10族(Group 10)或XIIIA的氧化鎳取代氧化鈷，一樣可獲得類似但稍遜的紅外線燃料活化效果。鈷(Cobalt，Co)最安定的電子排列(ground state electron configuration)為[Ar]3d74s2，而鎳(Nickel，Ni)的最安定電子排列為[Ar]3d84s2。鈷和鎳同屬化學(xué)周期表的第10族(Group 10)，且分別為第一系列過渡金屬(transition metal)排行第二及第三的元素。很有趣的是，在早期鈷和鎳被視為邪靈(evil spirit)的代表，兩者來自于德文，分別為叫作Nickle與Kobold的頑皮小鬼(goblin)，原因?yàn)殁捄玩嚂黾釉诘V石中抽取銅的困難度。
根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，本發(fā)明人是得到以下結(jié)論氧化鈷與氧化鎳可使得紅外線輻射在波長在3-7微米時(shí)，提升其輻射強(qiáng)度。
在比較現(xiàn)有技術(shù)中，有些先前技術(shù)，可能有簡略地揭示使用氧化鈷作為紅外線輻射物質(zhì)的相關(guān)說明，然而，其并未提及氧化鈷的作用及其對該紅外線發(fā)射陶瓷的貢獻(xiàn)。例如，美國專利US 4,886,972是有簡略地提及，氧化鈷、二氧化錳、二氧化鐵及氧化銅可與一種叫Kibushi-Nendo的粘土混合，以形成遠(yuǎn)紅外線發(fā)射體。然而其并未解釋氧化鈷是如何及為什么有助于形成波長為5-15微米的遠(yuǎn)紅外線輻射光譜(far infrared radiation spectrum)。此外，此先前技術(shù)是建議應(yīng)用于食物處理、農(nóng)業(yè)以及保健方面，絲毫未提示用于內(nèi)燃引擎，以活化燃料諸如此類的用途。
另有一先前技術(shù)的發(fā)明是揭示于美國專利US 6,058,914中，其為一由柔軟多孔古老海底腐質(zhì)土壤所構(gòu)成的裝置，在于促進(jìn)內(nèi)燃引擎的燃燒。其中，使用于先前技術(shù)發(fā)明的海底腐質(zhì)土壤，經(jīng)分析后，其僅含有0.06wt％的氧化鈷，其份量極少，是恰巧存在于該腐質(zhì)土壤中的可忽略的自然殘余物。因此，先前技術(shù)并未教導(dǎo)一種用于內(nèi)燃引擎中并可促進(jìn)燃料熱燃效率的裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種紅外線燃料的活化裝置，它包括一紅外線發(fā)射體，其由一特定的金屬氧化混合物所構(gòu)成，是包括至少一特定重量百分比的氧化鈷CoO，提升波長在3-7微米間所需的紅外線輻射，以提供燃料中碳?xì)浠衔锓肿拥脑觾r(jià)鍵結(jié)伸張的能量，其可強(qiáng)化內(nèi)燃引擎中以碳?xì)浠衔餅橹鞯娜剂系娜紵?，達(dá)到提高引擎性能、增強(qiáng)動(dòng)力、節(jié)省燃料并降低廢氣排放量的目的。
本發(fā)明的另一目的是提供一種紅外線燃料的活化裝置，達(dá)到結(jié)構(gòu)簡單、容易安裝且不需保養(yǎng)的燃料燃燒效率加強(qiáng)裝置的目的。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種紅外線燃料的活化裝置，其特征是它是安裝于一引擎的燃料管中，包括一紅外線發(fā)射體以及一承載該紅外線發(fā)射體的載體；該紅外線發(fā)射體是由多種金屬氧化物所構(gòu)成，且該金屬氧化物中包括至少含量為0.2％重量的過渡金屬氧化物，該過渡金屬氧化物的波長帶介于3-7微米。
該載體包括一于內(nèi)部形成一容置空間的外殼，并于外部形成與該容置空間相貫通的一第一連接管及一第二連接管，該容置空間容置該紅外線發(fā)射體，該第一、二連接管在該燃料管被截?cái)嗟臓顟B(tài)下橋接于被截?cái)嗟膬啥?。該紅外線發(fā)射體包括至少一個(gè)球狀紅外線發(fā)射單元，該載體更包括一串連裝置用以串接該球狀紅外線發(fā)射單元，且該串連裝置是被懸掛于該外殼的容置空間內(nèi)。該紅外線發(fā)射體包括至少一個(gè)管狀紅外線發(fā)射單元以及至少一個(gè)球狀紅外線發(fā)射單元；該管狀紅外線發(fā)射單元是固定于該外殼的容置空間內(nèi)；該球狀紅外線發(fā)射單元是被懸掛于該外殼的容置空間內(nèi)。該載體包括一于內(nèi)部形成一容置空間的外殼，并于外部形成至少一扣夾，該容置空間供容置該紅外線發(fā)射體，該扣夾供夾扣于該燃料管的外壁。該載體包括一扣夾以及一串連裝置；該扣夾是夾扣于該燃料管的外壁；該串連裝置是連結(jié)于該第二扣夾，并串住該紅外線發(fā)射體。該紅外線發(fā)射體包括至少一個(gè)球狀紅外線發(fā)射單元。該過渡金屬氧化物選自氧化鈷、或氧化鎳或氧化鈷及氧化鎳。
具有提升波長在3-7微米的紅外線發(fā)射強(qiáng)度，該裝置可強(qiáng)化燃料在內(nèi)燃引擎的燃燒，使得引擎性能提高，以增強(qiáng)動(dòng)力，節(jié)省燃料，并降低廢氣排放量；且該裝置是安裝在燃料流進(jìn)一燃料噴射系統(tǒng)(Fuel Injectors)或汽化器carburetor前的位置，可引接燃料管中，或安裝在燃料管的非金屬段的外側(cè)，以便在燃料進(jìn)入汽缸燃燒前，提供該燃料動(dòng)能。
下面結(jié)合較佳實(shí)施例和附圖進(jìn)一步說明。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施例1的斷面示意圖，其顯示由多數(shù)個(gè)球狀紅外線發(fā)射單元所構(gòu)成的紅外線發(fā)射體安置在一載體內(nèi)部的情形。
圖2是本發(fā)明的實(shí)施例2的斷面示意圖，其顯示由一個(gè)球狀紅外線發(fā)射單元及一管狀紅外線發(fā)射單元所構(gòu)成的紅外線發(fā)射體安置在一載體內(nèi)部的情形。
圖3是本發(fā)明的實(shí)施例3的斷面示意圖，其顯示紅外線發(fā)射體利用一載體而夾扣在一燃料管外壁的情形。
圖4是本發(fā)明的實(shí)施例4的斷面示意圖，顯示由多數(shù)個(gè)球狀紅外線發(fā)射單元所構(gòu)成的紅外線發(fā)射體，利用一載體夾扣在一燃料管外壁的情形。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1參閱圖1所示，為本發(fā)明的實(shí)施例1的斷面示意圖，其中，紅外線發(fā)射體是由三個(gè)球狀紅外線發(fā)射單元11所構(gòu)成，該紅外線發(fā)射體是置于一金屬制的外殼21中。該外殼21可由不銹鋼或鋁合金制成，其可為任何合宜的形狀及尺寸，但管狀較佳，因管狀金屬外殼較易安裝于引擎的燃料管中。
該球狀紅外線發(fā)射球單元11由陶瓷顆?；旌纤鶚?gòu)成，該陶瓷顆粒由下列的特定金屬氧化物族所組成氧化鋁(alumina)，二氧化硅(silica)，氧化鋯(zirconia)，氧化鋰(lithium oxide)，氧化錳(magnesium oxide)，氧化鈣(calcium oxide)，氧化鈦(titanium oxide)等。然后，于金屬氧化混合物中，加入適量化學(xué)周期表第十族的過渡金屬氧化物，例如氧化鈷及或氧化鎳，用以加強(qiáng)紅外線發(fā)射強(qiáng)度，特別在其波長為3-7微米時(shí)，活化在燃料碳?xì)浠衔锓肿又心承┨囟ǚN類的原子價(jià)鍵結(jié)的伸張運(yùn)動(dòng)。
于圖1中，該外殼21內(nèi)部形成一容置空間210，且該容置空間210內(nèi)并懸掛地裝設(shè)一串連裝置211，用以串接該些球狀紅外線發(fā)射單元11。此外，該外殼21外部也形成與該容置空間210相貫通的一第一連接管212及一第二連接管213，因此，只要將引擎的燃料管截?cái)啵賹⒃摰谝贿B接管212及第二連接管213橋接在該燃料管被截?cái)嗟膬啥?，就可以使該燃料管?nèi)流向引擎的燃料先流經(jīng)該容置空間210與這些球狀紅外線發(fā)射單元11直接接觸后，再流入引擎。此意味著，所有流入引擎的燃料都因?yàn)榕c該些球狀紅外線發(fā)射單元11直接接觸而被活化。
實(shí)施例2參閱圖2所示，本發(fā)明的實(shí)施例2，其與實(shí)施例1相類似，不同之處在于該紅外線發(fā)射體包括前后排列的一管狀紅外線發(fā)射單元12及一球狀紅外線發(fā)射單元11。
實(shí)施例3參閱圖3所示，本發(fā)明的實(shí)施例3，其顯示一外殼22的內(nèi)部形成一容置空間220，并于外部形成一扣夾221，且該容置空間220是容置一紅外線發(fā)射體13，該外殼22是通過該扣夾221而夾扣于該燃料管31的外壁。其中，因?yàn)榧t外線在波長3-7微米時(shí)，可穿透非金屬媒介，例如橡膠、塑料、玻璃及聚四氟乙烯(鐵氟龍，Teflon)等。所以，該紅外線發(fā)射體13位在該燃料管31的外面仍可有效活化該燃料管31內(nèi)部的燃料。此外，該外殼22必需是非金屬物質(zhì)，且最好為熱塑性(thermal set)塑料，如此，由紅外線發(fā)射體13所發(fā)射的紅外線可穿透外殼22壁面及燃料管31的壁面，以活化其中流動(dòng)的燃料。
又，該紅外線發(fā)射體13可由單一管狀組件、多數(shù)個(gè)小組件、或多數(shù)個(gè)位于外殼內(nèi)的顆粒所構(gòu)成，其可為任何形狀、形式、樣式、紋路及任何尺寸大小。
實(shí)施例4
參閱圖4所示，本發(fā)明的實(shí)施例4，是顯示一由三個(gè)球狀紅外線發(fā)射單元11所構(gòu)成的紅外線發(fā)射體，經(jīng)由一串連裝置23將其串連，同時(shí)，該串連裝置23是連結(jié)一扣夾24，并藉該扣夾24夾扣于該燃料管31的外壁，如此該些球狀紅外線發(fā)射單元11所發(fā)射的紅外線，可穿透該燃料管31的壁面，以活化其中流動(dòng)的燃料。
再者，或可將不同重量百分比的氧化鈷，添加至市面可取得的紅外線發(fā)射陶瓷組合物，以形成紅外線發(fā)射體。該陶瓷組合物包括氧化鋁、二氧化硅、氧化鋯、氧化鋰、氧化錳、氧化鈣、氧化鈦等。在制作本發(fā)明的多數(shù)個(gè)測試樣品中，則包括各種添加不同重量百分比的氧化鈷，例如0、0.2wt％、0.5wt％、1.0wt％。將上述組合物所完成的陶瓷物質(zhì)做成直徑16.7毫米mm的球體。以一組五個(gè)含相同氧化鈷重量百分比的球體，串聯(lián)并置于鋁合金制成的外殼中。以同一臺架測試用柴油內(nèi)燃引擎作試驗(yàn)，在對比測試結(jié)果后，發(fā)現(xiàn)當(dāng)氧化鈷的重量百分比為0.2wt％時(shí)，本發(fā)明已開始明顯地提升該引擎性能，且當(dāng)氧化鈷的重量百分比達(dá)到0.5wt％以上時(shí)，更能顯著地提升該引擎性能。
本發(fā)明的標(biāo)準(zhǔn)裝置是使用氧化鈷含量為0.5wt％，并于一6缸5.6公升壓縮天然氣體(compressed natural gas，CNG)引擎上試驗(yàn)。其測試數(shù)據(jù)是取自于當(dāng)引擎在其全負(fù)荷(full rated load)情況下，針對不同運(yùn)轉(zhuǎn)速度的測試結(jié)果。測試結(jié)果摘要如表二及表三所示。
由對比測試數(shù)據(jù)中可發(fā)現(xiàn)，當(dāng)安裝本發(fā)明裝置后，引擎扭矩是平均提升了1.8％，同時(shí)該壓縮天然氣體的消耗率減少了17.2％。而未燃燒的碳?xì)浠衔锛耙谎趸嫉呐欧帕恳卜謩e大量減少了31.9％與94.8％。
表二 在原裝備設(shè)施(OEM)下的引擎性能測試數(shù)據(jù)

表三 安裝本發(fā)明裝置的引擎性能測試數(shù)據(jù)

綜上所述，本發(fā)明所提供的一種紅外線燃料的活化裝置，是包含一由紅外線發(fā)射物質(zhì)所構(gòu)成的紅外線發(fā)射體，且該紅外線發(fā)射體至少包含0.2wt％的氧化鈷(CoO)，該裝置可引接插入于一內(nèi)燃引擎的燃料管中，或設(shè)于該燃料管的外側(cè)，以提升該內(nèi)燃引擎的燃料燃燒效率。因此，有鑒于本說明書的教導(dǎo)，各種對于本發(fā)明的修正或加以變化是可能的。這樣的變化并不脫離本發(fā)明的精神與保護(hù)范圍，且所有類似的修正，對熟知此項(xiàng)技術(shù)者，都是顯而易知的，且都應(yīng)被納入本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。
權(quán)利要求
1.一種紅外線燃料的活化裝置，其特征是它是安裝于一引擎的燃料管中，包括一紅外線發(fā)射體以及一承載該紅外線發(fā)射體的載體；該紅外線發(fā)射體是由多種金屬氧化物所構(gòu)成，且該金屬氧化物中包括至少含量為0.2％重量的過渡金屬氧化物，該過渡金屬氧化物的波長帶介于3-7微米。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外線燃料的活化裝置，其特征是該載體包括一于內(nèi)部形成一容置空間的外殼，并于外部形成與該容置空間相貫通的一第一連接管及一第二連接管，該容置空間容置該紅外線發(fā)射體，該第一、二連接管在該燃料管被截?cái)嗟臓顟B(tài)下橋接于被截?cái)嗟膬啥恕?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的紅外線燃料的活化裝置，其特征是該紅外線發(fā)射體包括至少一個(gè)球狀紅外線發(fā)射單元，該載體更包括一串連裝置用以串接該球狀紅外線發(fā)射單元，且該串連裝置是被懸掛于該外殼的容置空間內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的紅外線燃料的活化裝置，其特征是該紅外線發(fā)射體包括至少一個(gè)管狀紅外線發(fā)射單元以及至少一個(gè)球狀紅外線發(fā)射單元；該管狀紅外線發(fā)射單元是固定于該外殼的容置空間內(nèi)；該球狀紅外線發(fā)射單元是被懸掛于該外殼的容置空間內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外線燃料的活化裝置，其特征是該載體包括一于內(nèi)部形成一容置空間的外殼，并于外部形成至少一扣夾，該容置空間供容置該紅外線發(fā)射體，該扣夾供夾扣于該燃料管的外壁。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外線燃料的活化裝置，其特征是該載體包括一扣夾以及一串連裝置；該扣夾是夾扣于該燃料管的外壁；該串連裝置是連結(jié)于該第二扣夾，并串住該紅外線發(fā)射體。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的紅外線燃料的活化裝置，其特征是該紅外線發(fā)射體包括至少一個(gè)球狀紅外線發(fā)射單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7其中之一所述的紅外線燃料的活化裝置，其特征是該過渡金屬氧化物選自氧化鈷。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-7其中之一所述的紅外線燃料的活化裝置，其特征是該過渡金屬氧化物選自氧化鎳。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-7其中之一所述的紅外線燃料的活化裝置，其特征是該過渡金屬氧化物選自氧化鈷及氧化鎳。
全文摘要
一種紅外線燃料的活化裝置，它是安裝于一引擎的燃料管中，包括一紅外線發(fā)射體以及一承載該紅外線發(fā)射體的載體；該紅外線發(fā)射體是由多種金屬氧化物所構(gòu)成，且該金屬氧化物中包括至少含量為0.2％重量的過渡金屬氧化物，該過渡金屬氧化物的波長帶介于3－7微米。該裝置具有提升燃料在內(nèi)燃引擎內(nèi)的燃燒效率，使引擎性能提高，以增強(qiáng)動(dòng)力，節(jié)省燃料，并降低廢氣排放量的功效。
文檔編號F02M27/06GK1721684SQ200510083180
公開日2006年1月18日 申請日期2005年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月16日
發(fā)明者魏慶堂 申請人:魏慶堂