专利名称：红外线燃料的活化装置的制作方法
技术领域：
本发明是有关于一种红外线燃料的活化装置，该装置包含一红外线发射体，红外线发射体由特定金属氧化物中选择几项所构成，选定的特定金属氧化物中包括至少0.2％重量的氧化钴，该装置可提升燃料在内燃引擎内的燃烧效率，使得引擎性能提高，以增强动力，节省燃料，并降低废气排放量。
这些装置是使用一红外线发射体，其是由下列特定的金属氧化物族中选择几项所组成氧化铝(alumina)，二氧化硅(silica)，氧化锆(zirconia)，氧化锂(lithium oxide)，氧化锰(magnesium oxide)，氧化钙(calciumoxide)，氧化钛(titanium oxide)等。尽管这些发明装置运作合宜，但它们并未达到最佳效果，且仍须改进。其主要缺陷在于由上述物质所构成的陶瓷材料，其在波长为8-14微米时，红外线发射强度最强；但是，当波长小于7微米以下时，其发射强度则急剧减弱，其半强度(3dB)的断点(cutoff point)通常位于波长为5微米左右。换言之，当波长介于3-7微米时，此种构成物的红外线发射强度则非常地低。
然而，根据本发明人的理论研究来看，在红外线燃料活化过程中，波长介于3-7微米的较低波长带，是扮演关键性角色，因为，大多数燃料的碳氢化合物分子的原子价键结(valence bonds)，是在低波长时吸收红外线辐射以活化其键结伸张运动(bond stretching)，如表一所示。
表一碳氢化合物中，红外线辐射吸收所导致的键结伸张运动
此外，众所周知，当光子(photon)的频率愈高或光子波长愈短，其动能愈高，因光子动能是随着频率的平方值而成比率地增加，或随着波长平方值而成反比例地愈低。因此，当红外线辐射在波长带介于3-7微米时，其效益远胜于其波长带介于8-14微米时的效益。
例如，吸收波长介于3.23-3.33及6.25-6.9微米时的红外线辐射，有助于提供能量，以松解碳水化合物芳香环族中的C-H与C＝C键结。此种高碳的芳香环族碳氢化合物通常拥有极丰富的热含量，是引擎功率输出的最大贡献者。
然而，从另一方面说，该些碳氢化合物的燃点也比较高，因此它们一直要到引擎热燃周期最后阶段才能被燃烧，所以它们同时也是废气排放中，大部分未燃烧的碳氢化合物(HC)与一氧化碳(CO)的来源。当以波长介于3-7微米的红外线照射燃料时，可提供能量给上述的键结，如此一来，在氧化燃烧反应中，该些键结仅需较少许的热能即可被打开，因而可以提供更多的净能量(net energy)，以供机械作功；且可使那些拥有丰富热含量的燃料，更实时并完全的燃烧，以提升引擎燃烧效率。
上述两项发明所使用的物质，会因无法提供波长在3-7微米时的红外线辐射，而显著地降低其红外线燃料活化的效果。
因此，本发明人是扩大其研究范围，并持续地探究，以得到在波长3-7微米时具有强力辐射能量的陶瓷材料，来满足长久以来对这方面的需求。本发明人经由实验得知在上述红外线放射氧化混合物质中，添加0.2wt％以上的氧化钴(CoO)(氧化钴现仅被用极少量来作为陶瓷染色之用)，可提升其在波长3-7微米的红外线辐射强度。尤其甚者，添加0.5wt％以上的氧化钴，更可显著地提升该红外线燃料的活化效果。
本发明人更得知以化学周期表10族(Group 10)或XIIIA的氧化镍取代氧化钴，一样可获得类似但稍逊的红外线燃料活化效果。钴(Cobalt，Co)最安定的电子排列(ground state electron configuration)为[Ar]3d74s2，而镍(Nickel，Ni)的最安定电子排列为[Ar]3d84s2。钴和镍同属化学周期表的第10族(Group 10)，且分别为第一系列过渡金属(transition metal)排行第二及第三的元素。很有趣的是，在早期钴和镍被视为邪灵(evil spirit)的代表，两者来自于德文，分别为叫作Nickle与Kobold的顽皮小鬼(goblin)，原因为钴和镍会增加在矿石中抽取铜的困难度。
根据实验结果显示，本发明人是得到以下结论氧化钴与氧化镍可使得红外线辐射在波长在3-7微米时，提升其辐射强度。
在比较现有技术中，有些先前技术，可能有简略地揭示使用氧化钴作为红外线辐射物质的相关说明，然而，其并未提及氧化钴的作用及其对该红外线发射陶瓷的贡献。例如，美国专利US 4,886,972是有简略地提及，氧化钴、二氧化锰、二氧化铁及氧化铜可与一种叫Kibushi-Nendo的粘土混合，以形成远红外线发射体。然而其并未解释氧化钴是如何及为什么有助于形成波长为5-15微米的远红外线辐射光谱(far infrared radiation spectrum)。此外，此先前技术是建议应用于食物处理、农业以及保健方面，丝毫未提示用于内燃引擎，以活化燃料诸如此类的用途。
另有一先前技术的发明是揭示于美国专利US 6,058,914中，其为一由柔软多孔古老海底腐质土壤所构成的装置，在于促进内燃引擎的燃烧。其中，使用于先前技术发明的海底腐质土壤，经分析后，其仅含有0.06wt％的氧化钴，其份量极少，是恰巧存在于该腐质土壤中的可忽略的自然残余物。因此，先前技术并未教导一种用于内燃引擎中并可促进燃料热燃效率的装置。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种红外线燃料的活化装置，它包括一红外线发射体，其由一特定的金属氧化混合物所构成，是包括至少一特定重量百分比的氧化钴CoO，提升波长在3-7微米间所需的红外线辐射，以提供燃料中碳氢化合物分子的原子价键结伸张的能量，其可强化内燃引擎中以碳氢化合物为主的燃料的燃烧效率，达到提高引擎性能、增强动力、节省燃料并降低废气排放量的目的。
本发明的另一目的是提供一种红外线燃料的活化装置，达到结构简单、容易安装且不需保养的燃料燃烧效率加强装置的目的。
本发明的目的是这样实现的一种红外线燃料的活化装置，其特征是它是安装于一引擎的燃料管中，包括一红外线发射体以及一承载该红外线发射体的载体；该红外线发射体是由多种金属氧化物所构成，且该金属氧化物中包括至少含量为0.2％重量的过渡金属氧化物，该过渡金属氧化物的波长带介于3-7微米。
该载体包括一于内部形成一容置空间的外壳，并于外部形成与该容置空间相贯通的一第一连接管及一第二连接管，该容置空间容置该红外线发射体，该第一、二连接管在该燃料管被截断的状态下桥接于被截断的两端。该红外线发射体包括至少一个球状红外线发射单元，该载体更包括一串连装置用以串接该球状红外线发射单元，且该串连装置是被悬挂于该外壳的容置空间内。该红外线发射体包括至少一个管状红外线发射单元以及至少一个球状红外线发射单元；该管状红外线发射单元是固定于该外壳的容置空间内；该球状红外线发射单元是被悬挂于该外壳的容置空间内。该载体包括一于内部形成一容置空间的外壳，并于外部形成至少一扣夹，该容置空间供容置该红外线发射体，该扣夹供夹扣于该燃料管的外壁。该载体包括一扣夹以及一串连装置；该扣夹是夹扣于该燃料管的外壁；该串连装置是连结于该第二扣夹，并串住该红外线发射体。该红外线发射体包括至少一个球状红外线发射单元。该过渡金属氧化物选自氧化钴、或氧化镍或氧化钴及氧化镍。
具有提升波长在3-7微米的红外线发射强度，该装置可强化燃料在内燃引擎的燃烧，使得引擎性能提高，以增强动力，节省燃料，并降低废气排放量；且该装置是安装在燃料流进一燃料喷射系统(Fuel Injectors)或汽化器carburetor前的位置，可引接燃料管中，或安装在燃料管的非金属段的外侧，以便在燃料进入汽缸燃烧前，提供该燃料动能。
下面结合较佳实施例和附图进一步说明。
图1是本发明的实施例1的断面示意图，其显示由多数个球状红外线发射单元所构成的红外线发射体安置在一载体内部的情形。
图2是本发明的实施例2的断面示意图，其显示由一个球状红外线发射单元及一管状红外线发射单元所构成的红外线发射体安置在一载体内部的情形。
图3是本发明的实施例3的断面示意图，其显示红外线发射体利用一载体而夹扣在一燃料管外壁的情形。
图4是本发明的实施例4的断面示意图，显示由多数个球状红外线发射单元所构成的红外线发射体，利用一载体夹扣在一燃料管外壁的情形。
具体实施例方式
实施例1参阅图1所示，为本发明的实施例1的断面示意图，其中，红外线发射体是由三个球状红外线发射单元11所构成，该红外线发射体是置于一金属制的外壳21中。该外壳21可由不锈钢或铝合金制成，其可为任何合宜的形状及尺寸，但管状较佳，因管状金属外壳较易安装于引擎的燃料管中。
该球状红外线发射球单元11由陶瓷颗粒混合所构成，该陶瓷颗粒由下列的特定金属氧化物族所组成氧化铝(alumina)，二氧化硅(silica)，氧化锆(zirconia)，氧化锂(lithium oxide)，氧化锰(magnesium oxide)，氧化钙(calcium oxide)，氧化钛(titanium oxide)等。然后，于金属氧化混合物中，加入适量化学周期表第十族的过渡金属氧化物，例如氧化钴及或氧化镍，用以加强红外线发射强度，特别在其波长为3-7微米时，活化在燃料碳氢化合物分子中某些特定种类的原子价键结的伸张运动。
于图1中，该外壳21内部形成一容置空间210，且该容置空间210内并悬挂地装设一串连装置211，用以串接该些球状红外线发射单元11。此外，该外壳21外部也形成与该容置空间210相贯通的一第一连接管212及一第二连接管213，因此，只要将引擎的燃料管截断，再将该第一连接管212及第二连接管213桥接在该燃料管被截断的两端，就可以使该燃料管内流向引擎的燃料先流经该容置空间210与这些球状红外线发射单元11直接接触后，再流入引擎。此意味着，所有流入引擎的燃料都因为与该些球状红外线发射单元11直接接触而被活化。
实施例2参阅图2所示，本发明的实施例2，其与实施例1相类似，不同之处在于该红外线发射体包括前后排列的一管状红外线发射单元12及一球状红外线发射单元11。
实施例3参阅图3所示，本发明的实施例3，其显示一外壳22的内部形成一容置空间220，并于外部形成一扣夹221，且该容置空间220是容置一红外线发射体13，该外壳22是通过该扣夹221而夹扣于该燃料管31的外壁。其中，因为红外线在波长3-7微米时，可穿透非金属媒介，例如橡胶、塑料、玻璃及聚四氟乙烯(铁氟龙，Teflon)等。所以，该红外线发射体13位在该燃料管31的外面仍可有效活化该燃料管31内部的燃料。此外，该外壳22必需是非金属物质，且最好为热塑性(thermal set)塑料，如此，由红外线发射体13所发射的红外线可穿透外壳22壁面及燃料管31的壁面，以活化其中流动的燃料。
又，该红外线发射体13可由单一管状组件、多数个小组件、或多数个位于外壳内的颗粒所构成，其可为任何形状、形式、样式、纹路及任何尺寸大小。
实施例4
参阅图4所示，本发明的实施例4，是显示一由三个球状红外线发射单元11所构成的红外线发射体，经由一串连装置23将其串连，同时，该串连装置23是连结一扣夹24，并藉该扣夹24夹扣于该燃料管31的外壁，如此该些球状红外线发射单元11所发射的红外线，可穿透该燃料管31的壁面，以活化其中流动的燃料。
再者，或可将不同重量百分比的氧化钴，添加至市面可取得的红外线发射陶瓷组合物，以形成红外线发射体。该陶瓷组合物包括氧化铝、二氧化硅、氧化锆、氧化锂、氧化锰、氧化钙、氧化钛等。在制作本发明的多数个测试样品中，则包括各种添加不同重量百分比的氧化钴，例如0、0.2wt％、0.5wt％、1.0wt％。将上述组合物所完成的陶瓷物质做成直径16.7毫米mm的球体。以一组五个含相同氧化钴重量百分比的球体，串联并置于铝合金制成的外壳中。以同一台架测试用柴油内燃引擎作试验，在对比测试结果后，发现当氧化钴的重量百分比为0.2wt％时，本发明已开始明显地提升该引擎性能，且当氧化钴的重量百分比达到0.5wt％以上时，更能显著地提升该引擎性能。
本发明的标准装置是使用氧化钴含量为0.5wt％，并于一6缸5.6公升压缩天然气体(compressed natural gas，CNG)引擎上试验。其测试数据是取自于当引擎在其全负荷(full rated load)情况下，针对不同运转速度的测试结果。测试结果摘要如表二及表三所示。
由对比测试数据中可发现，当安装本发明装置后，引擎扭矩是平均提升了1.8％，同时该压缩天然气体的消耗率减少了17.2％。而未燃烧的碳氢化合物及一氧化碳的排放量也分别大量减少了31.9％与94.8％。
表二 在原装备设施(OEM)下的引擎性能测试数据
表三 安装本发明装置的引擎性能测试数据
综上所述，本发明所提供的一种红外线燃料的活化装置，是包含一由红外线发射物质所构成的红外线发射体，且该红外线发射体至少包含0.2wt％的氧化钴(CoO)，该装置可引接插入于一内燃引擎的燃料管中，或设于该燃料管的外侧，以提升该内燃引擎的燃料燃烧效率。因此，有鉴于本说明书的教导，各种对于本发明的修正或加以变化是可能的。这样的变化并不脱离本发明的精神与保护范围，且所有类似的修正，对熟知此项技术者，都是显而易知的，且都应被纳入本发明的保护范围之中。
权利要求
1.一种红外线燃料的活化装置，其特征是它是安装于一引擎的燃料管中，包括一红外线发射体以及一承载该红外线发射体的载体；该红外线发射体是由多种金属氧化物所构成，且该金属氧化物中包括至少含量为0.2％重量的过渡金属氧化物，该过渡金属氧化物的波长带介于3-7微米。
2.根据权利要求1所述的红外线燃料的活化装置，其特征是该载体包括一于内部形成一容置空间的外壳，并于外部形成与该容置空间相贯通的一第一连接管及一第二连接管，该容置空间容置该红外线发射体，该第一、二连接管在该燃料管被截断的状态下桥接于被截断的两端。
3.根据权利要求2所述的红外线燃料的活化装置，其特征是该红外线发射体包括至少一个球状红外线发射单元，该载体更包括一串连装置用以串接该球状红外线发射单元，且该串连装置是被悬挂于该外壳的容置空间内。
4.根据权利要求2所述的红外线燃料的活化装置，其特征是该红外线发射体包括至少一个管状红外线发射单元以及至少一个球状红外线发射单元；该管状红外线发射单元是固定于该外壳的容置空间内；该球状红外线发射单元是被悬挂于该外壳的容置空间内。
5.根据权利要求1所述的红外线燃料的活化装置，其特征是该载体包括一于内部形成一容置空间的外壳，并于外部形成至少一扣夹，该容置空间供容置该红外线发射体，该扣夹供夹扣于该燃料管的外壁。
6.根据权利要求1所述的红外线燃料的活化装置，其特征是该载体包括一扣夹以及一串连装置；该扣夹是夹扣于该燃料管的外壁；该串连装置是连结于该第二扣夹，并串住该红外线发射体。
7.根据权利要求6所述的红外线燃料的活化装置，其特征是该红外线发射体包括至少一个球状红外线发射单元。
8.根据权利要求1-7其中之一所述的红外线燃料的活化装置，其特征是该过渡金属氧化物选自氧化钴。
9.根据权利要求1-7其中之一所述的红外线燃料的活化装置，其特征是该过渡金属氧化物选自氧化镍。
10.根据权利要求1-7其中之一所述的红外线燃料的活化装置，其特征是该过渡金属氧化物选自氧化钴及氧化镍。
全文摘要
一种红外线燃料的活化装置，它是安装于一引擎的燃料管中，包括一红外线发射体以及一承载该红外线发射体的载体；该红外线发射体是由多种金属氧化物所构成，且该金属氧化物中包括至少含量为0.2％重量的过渡金属氧化物，该过渡金属氧化物的波长带介于3－7微米。该装置具有提升燃料在内燃引擎内的燃烧效率，使引擎性能提高，以增强动力，节省燃料，并降低废气排放量的功效。
文档编号F02M27/06GK1721684SQ200510083180
公开日2006年1月18日 申请日期2005年7月13日 优先权日2004年7月16日
发明者魏庆堂 申请人:魏庆堂