TWI615546B

TWI615546B - 燃油與水乳化燃燒以提升能源效率的裝置

Info

Publication number: TWI615546B
Application number: TW106122312A
Authority: TW
Inventors: Ying-Min Lai; wen-le Chen; Zhen-Jia Xu; zhi-hua Gan
Original assignee: Lai ying min; Chen Wen Le; Xu Zhen Jia; Gan Zhi Hua
Priority date: 2017-07-04
Filing date: 2017-07-04
Publication date: 2018-02-21
Also published as: TW201907083A

Description

燃油與水乳化燃燒以提升能源效率的裝置

本發明係關於一種燃油與水乳化燃燒以提升能源效率的裝置，尤指一種應用於燃油引擎的汽車等交通工具上，促進燃油與水乳化進行燃燒，進而提升能源效率的裝置。

當汽車在添加燃油時，空氣中的水氣，會伴隨著燃油進入到油箱內而沉降在油箱底部，由於水比重大於燃油，因而發生永遠無法清理積水的困擾，同時這些水氣也會拌隨著油管前進而沉降在燃油濾清器集水裝置底部，不時需要拆卸放水塞來清理積水，每10,000公里，濾清器集水裝置就需要洩放一次，每30,000公里，就需要再更換濾芯一次，很不方便且更增加保養成本。

再者，全球經濟GDP的成長，依賴石化燃料的供應非常高，可是燃燒石化燃料，就會排放NO_x氮氧化物、顆粒物PM、CO、HC及其它多種有害物質。如何有效的降低燃油成本，同時又能抑制污染物的排放量，更能提高燃油效率，減少溫室氣體的排放，是全世界各工業先進國家積極迫切追求的方向目標。

而乳化技術正是可以達到上述目標的方法，乳化劑是可以將兩個完全不相溶的液體能混合的方法。油相乳劑中混合水滴，使其處於分散相，均勻地分佈在燃油內，形成連續相。乳化劑具有連續相的特性。因此，油相乳化劑表現出燃油而不是水的特點。任何碳氫化合物在燃燒時，均會產生大量水蒸汽。事實上，根據不同燃料種類，在燃燒過程中產生水的物質可以比燃料來源中更多。換句話說，乳化燃料技術只是改變把水引入燃燒中的次序，而不是將水當作另一種新的化合物。

本發明之目的在提供一種燃油與水乳化燃燒以提升能源效率的裝置，係利用PH值大於12以上的植物鹼性材質，作為界面活性乳化劑，將界面活性乳化劑投入本發明之磁化過濾器或現有的油箱或燃油濾清器，將燃油與積水快速乳化、磁化、轉化，而能在引擎內燃燒的裝置，達到燃燒速度加快，後燃現象減少，避免了燃燒區局部溫度過高，減少燃油的熱分解，使油燃燒更充分，轉化燃油中的水分為燃料，節能又能減碳等作用。

本發明係利用1987年諾貝爾化學獎得主裴德生(C.J.Pedersen)的皇冠醚(Crown ether)理論。皇冠醚(Crown ether)穩定植物特性，達到最佳狀況，瞬間將水分子分裂成幾十萬分之一小分子成微奈米粒，又利用氫彈原理將氫離子瞬間聚合，改變原本物質特性，增加數十倍功能，除了物理性以外，也做了一系列化學檢驗SGS成分檢驗重金屬檢驗，有機化學檢驗，細菌原生菌檢驗等，微量金屬工業檢驗報告，台北食品研究所檢驗報告，新竹食品研究所檢驗報告，高雄食品研究所檢驗報告，美國FDA指定食品及測試單位ERT檢驗報告：

@SGS(Ultra Trace Industrial Safety Hygiene超微量工業)

@ETR(Environmental Testing & Research Laboratories)

界面活性乳化劑安全資料分析：

物性分析資料：1、形態：液態。2、顏色：棕褐色。3、比重：1.236(27℃)。4、粘度：2.914。5、沸點：103℃。6、100%溶於水。7、氣味：天然本草氣味。

化性分析資料：1、PH：12.6。2、Na(mg/kg)：55,000。3、K(mg/kg)：1,300。4、Ca(mg/kg)：470。5、Fe(mg/kg)：97。6、Mg(mg/kg)：134。7、Zn(mg/kg)：4.2。8、糖類：微量。9 、皂素(Saponins)：微量。

界面活性乳化劑淨稀釋比例ph值：0：5~12.6；1：10~12.4；1：50~11.6；1：100~11.2；1：200~10.4；1：300~10.2；1：400~9.7；1：500~9.5。

為了達到上述目的，本發明之燃油與水乳化燃燒以提升能源效率的裝置，用於過濾燃油及溶合燃油與水，其較佳技術方案包含：一用於組裝在汽車的燃油管路的磁化過濾器，該磁化過濾器具有一過濾室，分別連通該過濾室的一燃油入口與一燃油出口，一填充在該過濾室內的遠紅外線陶瓷顆粒層，與一設置該過濾室內的永久磁鐵，該燃油從該燃油入口流入該過濾室，經過該遠紅外線陶瓷顆粒層與該永久磁鐵，再從該燃油出口流出該過濾室；以及一界面活性乳化劑，其投入到該過濾室內的遠紅外線陶瓷顆粒層，作為溶合燃油與水的界面乳化劑，形成燃油包水的乳化相。

上述燃油與水乳化燃燒以提升能源效率的裝置中，該界面活性乳化劑為冠醚型界面活性乳化劑。

上述燃油與水乳化燃燒以提升能源效率的裝置中，該燃油入口與該燃油出口連通於該過濾室的第一端，該遠紅外線陶瓷顆粒層與該永久磁鐵設置在該過濾室的第二端，該過濾室內具有一中隔部，該中隔部從該過濾室內的第一端分隔該燃油入口與該燃油出口並朝向該遠紅外線陶瓷顆粒層延伸。

上述燃油與水乳化燃燒以提升能源效率的裝置中，該遠紅外線陶瓷顆粒層相鄰於該燃油入口及該燃油出口的第一面設有一第一陶瓷棉層及一金屬網層。上述燃油與水乳化燃燒以提升能源效率的裝置中，該遠紅外線陶瓷顆粒層相反於該第一面的第二面設有一第二陶瓷棉層及一陶瓷粉粒層。

本發明燃油與水乳化燃燒以提升能源效率的裝置，係使燃油(柴油)與水在乳化成油包水的新燃油，再高壓噴入引擎室內，當溫度急劇升高時，沸點低的水最先沸騰氣化，當水膨脹壓力超過油表面張力及環境壓力之總和時，水蒸氣會沖破油膜的束縛，形成二次霧化，可使油液分解成更細小的顆粒。細小的燃油顆粒與空氣接觸的總比表面大量增加。同時，微爆產生的無數震波，會衝破包圍火焰面的CO₂、N₂抑制層，使空氣形成強烈的紊流，燃燒室內空氣與油氣分佈更均勻，溫度場更均勻，燃燒速度加快，後燃現象減少，避免了燃燒區局部溫度過高，減少燃油的熱分解，使油燃燒更充分，去除燃油中的水分，達到節能又能減碳的效果。

本發明所應用的界面活性乳化劑具有酵素特性卻沒有蛋白質成份，是一種獨特的等同酵素(CO-ENZYME)，加速接觸物質的化合反應，具有催化、分解的特性，在化學反應中不被影響。其主要的技術是分解及轉化天然植物莖幹纖維，而產生豐富的礦物質和微量元素，製成小分子液體，具游離狀態，百分之百溶解於水，且具有消毒、殺菌、消除異味、臭味等功能。

通過本發明之界面活性乳化劑，能突破油水不相容的障礙，可瞬間將柴油乳化成為油包水的型態，加速燃油霧化燃燒，不僅節能，且可大大減少柴油車對環境污染廢氣的排放，柴油作為傳統能源，具有高熱值、難揮發等特點，在人類活動中佔有極重要地位。本發明能把水與燃油乳化磁化成為全新的燃油，同時可解決未來燃油短缺問題與達成節能減碳目標不但節省能源消耗，又能淨化PM2.5、HC、CO、NO_x等廢氣有害污染物，更可避免霧霾、酸雨、溫室氣體等污染物，危害全民的生活環境與身心健康。

10‧‧‧磁化過濾器

11‧‧‧過濾室

12‧‧‧燃油入口

13‧‧‧燃油出口

14‧‧‧中隔部

15‧‧‧第一燃油緩衝區

16‧‧‧第二燃油緩衝區

20‧‧‧遠紅外線陶瓷顆粒層

21‧‧‧第一面

22‧‧‧第二面

30‧‧‧永久磁鐵

40‧‧‧第一陶瓷棉層

50‧‧‧金屬網層

60‧‧‧第二陶瓷棉層

70‧‧‧陶瓷粉粒層

80‧‧‧界面活性乳化劑

圖1為本發明磁化過濾器之剖面示意圖。

圖2為本發明燃油與水乳化及燃燒原理之示意圖。

茲依附圖實施例將本發明之結構特徵及其他之作用、目的詳細說明如下：

參閱圖1所示，本發明燃油與水乳化燃燒以提升能源效率的裝置，其較佳的具體實施例包含：一用於組裝在汽車的燃油管路的磁化過濾器10，該磁化過濾器10具有一過濾室11，分別連通該過濾室11的一燃油入口12與一燃油出口13，一填充在該過濾室11內的遠紅外線陶瓷顆粒層20，與一設置該過濾室11內的永久磁鐵30，藉此使該燃油入口12與該燃油出口13能夠分別連接於汽車的油管，使汽車的柴油從該燃油入口12流入該過濾室11，經過該遠紅外線陶瓷顆粒層20與該永久磁鐵30，再從該燃油出口13流出該過濾室11，其後再噴入引擎室；以及一界面活性乳化劑80，其可為冠醚型界面活性乳化劑，其投入到該過濾室內11的遠紅外線陶瓷顆粒層20，作為溶合柴油與水的界面乳化劑，當含有水分的柴油經由該燃油入口12流入時，通過界面活性乳化劑80的作用，進而形成柴油包水的乳化相，然後從該燃油出口13流出該過濾室11，並噴入引擎室點火燃燒。

再參閱圖1所示，上述該燃油入口12與該燃油出口13較佳的係連通於該過濾室11內的第一端，而該遠紅外線陶瓷顆粒層20與該永久磁鐵30係設置在該過濾室11內的第二端，且該過濾室11內較佳的再實施有一中隔部14，該中隔部14從該過濾室11內的第一端分隔該燃油入口12與該燃油出口13並朝向該遠紅外線陶瓷顆粒層20延伸，使經由該燃油入口12流入的柴油有一淨化前的第一燃油緩衝區15，而淨化後準備流入該燃油出口13的柴油也有一淨化後的第二燃油緩衝區16。又，該遠紅外線陶瓷顆粒層20相鄰於該燃油入口12及該燃油出口13的第一面21設有一第一陶瓷棉層40及一金屬網層50，用以過濾柴油中較微細的物質。再者，該遠紅外線陶瓷顆粒層20相反於該第一面21的第二面22可再設有一第二陶瓷棉層60及一陶瓷粉粒層70。

上述該界面活性乳化劑是能使柴油和水按一定比例混合燃燒的親油、親水性很強的特殊添加劑。外觀呈棕色透明液體，無毒無味，具有陰離子、陽離子、非離子等特性的濃縮混合型表面活性劑。由於它能讓水和柴油顆粒表面界力關係在一定程度上得到改變，從而使水和柴油之間產生極強的親和力，只需添加約5~10%的乳化劑，就能成功將10~15%的水與80%以上的柴油進行混合乳化。具有優良的乳化性能和防銹性能，無毒、不易燃、不易爆，能使柴油和水充分乳化，形成可供柴油內燃機燃燒的乳化柴油。其酸鹼度呈中性，對內燃機無任何副作用，由它配置的乳化柴油性能穩定，在實際應用中與純柴油基本相同。

本發明上述該磁化過濾器10及界面活性乳化劑80的應用，屏除汽車原用的濾油紙濾芯與集水裝置與放水塞設計，一併參閱圖1及圖2所示，本發明的作用原理，係利用該遠紅外線陶瓷顆粒層20作為濾材及車量運作中加速攪拌震盪動力，並將本界面活性乳化劑80作為柴油100與水分子200的包容觸媒，利用上述該遠紅外線陶瓷顆粒層20具有遠紅外線共振能力與負離子持續切割能力，能夠把水分子200與柴油100快速包容成油包水的小分子狀態(如圖2的A1、A2及A3所示)，再經高壓噴入引擎內壓縮點火燃燒時，就會產生包容在柴油粒子內的水分子200先達到爆裂狀態(如圖2的A4及A5所示)，再把柴油100粒子裂解成更細小的柴油微粒(如圖2的A6所示)，如此加大表面燃燒面積，來充分燃燒淨化CO、HC、PM等廢氣，更抑制NOX氮氧化物的形成。加上車子在行進間，是持續性的高速振動，瞬間更加速界面活性乳化劑80的柴油100及水分子200的包容，即時能產生更細小的柴油微細粒子，不但可即時燃燒淨化空污廢氣等，更可節省柴油的消耗，提升柴油的使用效率，因而達到省油的效果。另外，本發明亦可將界面活性乳化劑投入汽車的油箱或燃油濾清器，隨著該汽車行駛時的振動作用，使該界面活性乳化劑促進該油箱中的燃油與水產生乳化作用，或使該界面活性乳化劑促進流入該燃油濾清器中的燃油與該燃油濾清器中的積水產生乳化作用，藉此形成上述柴油包覆水分子的狀態，再輸入到引擎中，達到相同的功效。

本發明因為將上述該界面活性乳化劑加在該磁化過濾器10或油箱或現有的燃油濾清器內，因為其比重大於柴油，會自動沈降在油箱底部，界面活性乳化劑是完全水溶性的，當與油箱底部積水接觸時，會完全溶入沉降的積水，能夠把積水轉化成乳化劑的微小分子，如此才能夠加速滲入柴油的微細小顆粒內，形成(W/O)油包水型式，加速燃燒淨化效果。熱生成的NO_x氮氧化物能能夠得到抑制減量，是因為水的驟冷反應，而顆粒物的減少是由於燃燒過程中細微油粒有較大的燃燒面積，提升動力的改變。

本發明的另一特點是在磁化過濾器10內底層，裝設有 4500-5000高斯的超強力永久磁鐵30，自動形成一磁力場，可瞬間吸附已經在水中溶解的鐵離子等雜質，又可以將水加速磁化成更細小的小分子團，更有利於界面活性乳化劑快速將水分子溶入柴油內的數量，該永久磁鐵30是以稀土永磁材質製成，無需電力、無耗損，環保又節能，磁化小分子水，同時也能降低水的表面張力，增強滲透力，磁化水使溶解力加大，因氧又是順磁性分子，水經磁場處理後，使磁化水中的溶氧量明顯增加水一經磁化後，PH值會上升呈微鹼性水質，磁化水的揮發性也較一般去離子水高，更能提高水的透光性能。磁力場效應，也能把油滴磁化，在高壓噴入引擎內燃燒時，更會在引擎室的內壁，形成一層磁護膜，抑制積碳的形成，更防止積碳的吸附與累積，提升引擎的燃燒效率。

綜上所述，本發明燃油與水乳化燃燒以提升能源效率的裝置，已確具實用性與創作性，其技術手段之運用亦出於新穎無疑，且功效與設計目的誠然符合，已稱合理進步至明。為此，依法提出發明專利申請，惟懇請鈞局惠予詳審，並賜准專利為禱，至感德便。