氧化放熱反應方法及應用此方法的熱能產生體的製作方法
2023-07-06 12:11:16
專利名稱：氧化放熱反應方法及應用此方法的熱能產生體的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種氧化放熱反應方法及應用此方法的熱能產生體，為一通過燃燒產生熱能的技術，特別是一種採用無焰氧化手段而應用於各種熱能產生裝置。
背景技術：
在寒冷的氣候下，加熱器或保暖器(Heater or Warmer)的應用相當普遍，譬如屬於機器使用的加熱器或保溫器等，譬如屬於人類使用的電熱毯或懷爐等，這些都可以算是一種熱能產生裝置，而再就熱能產生方式而言，又可區分為電能轉換熱能以及化學能轉化成熱能，其中美國專利第6073998號、第6464627號、第6575156號、第6580060號及第6676028號專利案即揭示了利用電能轉換成熱能的加熱器，美國第5809573號、第5845428號、第6206909號及第6723115號專利案即揭示了利用化學能轉換成熱能的保暖器。
利用電能轉換成熱能的加熱器，最主要是利用電流通過電熱絲產生熱能，為了保持一定的工作溫度，電能的消耗相當的大，再者，利用電能的加熱器最大的問題必須提供電能方能正常的工作，一旦無法供應電能，電熱絲即無法產生熱能，也因此，利用電能的加熱器通常不利於外出攜帶，縱有利用電池來供應電能的加熱器以供攜帶使用，然而，耗電量大的加熱器，電池的更換亦是一個問題。
利用化學能轉換成熱能的保暖器，又可區分為二種，一種是利用化學原料反應生熱(前述573案即為一例)，化學原料反應生熱在化學反應過程中會產生熱能，而這些化學原料多半填充於一薄片式袋體，以便於攜帶使用，然而當化學反應結束後，有些即無法再使用，有些則必須經過還原步驟方能繼續使用，對於使用者仍不甚方便。另一種是利用燃燒生熱(前述428案及909案即為一例)，就以懷爐為例，懷爐包括有一金屬制殼體，殼體內填充有棉團及燃油，殼體上具有白金絲團，當白金絲團觸發後，白金絲團會呈紅熱的悶燒狀態(無焰燃燒)，殼體內的燃油持續供應白金絲團燃燒，即可產生熱能；然而當殼體內的燃油耗盡後，無焰燃燒即會中斷，因此殼體的容積即影響了反應的時間，而使用者必須重新填入燃油後重新觸發白金絲團才能繼續產生熱能，這樣的動作亦不甚方便；再者，如428案及909案所揭示的，如要攜帶，還必須特別設計一攜行袋子，並且還要防止傾倒，以免殼體內的燃油滲出。
承上例，若是燃油不慎傾倒，液態的燃油將會浸溼白金絲團，如此將導致不容易觸發白金絲團，亦或是在無焰燃燒反應中液態的燃油傾倒而浸溼白金絲團，亦會導致反應中斷。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種氧化放熱反應方法及應用此方法的熱能產生體，以解決現有技術由於白金絲團與燃油間並沒有適當的間隔，致使燃油一旦浸溼白金絲團後，即可能造成無法進行無焰燃燒反應或致使反應中斷的問題。
為達到上述目的，本發明提供了一種氧化放熱反應方法，其特點在於，設置一燃料層，該燃料層填充有揮發性燃料，設置一反應層，該反應層填充有貴金屬複合材料，介於該燃料層與該反應層之間設置一阻隔層，且該阻隔層的材料密度大於氣體分子而小於液體分子，從而該燃料層內氣態的該揮發性燃料能夠通過該阻隔層而進入該反應層，觸發貴金屬複合材料，氣態的該揮發性燃料即提供該貴金屬複合材料進行氧化放熱反應，從而產生所需的熱能。
上述的氧化放熱反應方法，其特點在於，該阻隔層為玻璃纖維布、玻璃纖維棉、陶瓷纖維布、陶瓷纖維棉或/和金屬布網編織成的密實織物的其中之一。
上述的氧化放熱反應方法，其特點在於，該阻隔層塗布有聚乙烯、聚氯乙烯、聚胺甲酸酯、鐵弗龍膜、矽立康的其中之一。
上述的氧化放熱反應方法，其特點在於，該揮發性燃料為碳氫化合物中的醇類、醚類、烯類、苯類、去漬油、液化石油氣、瓦斯的其中之一。
為了更好的實現本發明的目的，本發明還提供了一種熱能產生體，包括有一包覆層，其特點在於該包覆層內具有一允許氣體通過而阻隔液體通過的阻隔層，該阻隔層將該包覆層區隔出一燃料層及一反應層，於該燃料層內填充有揮發性燃料，而於該反應層內填充有貴金屬複合材料，該揮發性燃料的氣態分子能夠通過該阻隔進入該反應層，而將該貴金屬複合材料以火源觸發後，該揮發性燃料與該貴金屬複合材料進行氧化放熱反應產生熱能。
上述的熱能產生體，其特點在於，該包覆層是由玻璃纖維布、玻璃纖維棉、陶瓷纖維布、陶瓷纖維棉所製成的織物、金屬、陶瓷的其中之一。
上述的熱能產生體，其特點在於，該燃料層內還包含有一填充材，該填充材為玻璃纖維布、玻璃纖維棉、陶瓷纖維布、陶瓷纖維棉、脫脂棉、棉或顆粒狀的陶瓷、碳酸鈣、玻璃纖維、沸石的其中之一材料製作並呈棉絮狀、團狀、顆粒狀的其中之一。
上述的熱能產生體，其特點在於，該貴金屬材料層以貴金屬原料鉑、鈀、鎳、銠、鐵、鈰、鈷、矽、鋁的其中一種或其中多種混合或其中多種化合而製成。
上述的熱能產生體，其特點在於，該貴金屬材料層製作是以鐵、鎳、鋁、鈰、鋯、矽、棉材料或其氧化物製成一如絲狀、線狀、纖維狀、編織狀、螺旋狀、團狀的任意不規則型態的撓性支撐物，再以浸泡、噴塗、塗布方式將鉑、鈀、鈰、鎳、銠、鐵、鈷均勻分布於支撐物上。
上述的熱能產生體，其特點在於，該反應層內還包含有一觸發器，該觸發器包含有一觸發部及一電連接部，該電連接部連接一外部電源後於該觸發部產生該火源。
上述的熱能產生體，其特點在於，該包覆層內、外還包含有一隔熱層。
上述的熱能產生體，其特點在於，該隔熱層為玻璃纖維布、玻璃纖維棉、陶瓷纖維布、陶瓷纖維棉製成的織物的其中之一。
上述的熱能產生體，其特點在於，該包覆層對應該燃料層處還包含有一閥門，由一加注器由該閥門填充該揮發性燃料。
上述的熱能產生體，其特點在於，該包覆層對應該反應層開設有一開口，該開口上具有一掀片，該掀片能夠罩覆或掀起該開口，以遮蔽該開口或露出該開口供該火源觸發該貴金屬複合材料。
上述的熱能產生體，其特點在於，於該包覆層外還貼覆一較大面積的導熱體，導熱體為導熱性佳的金屬材料，即能夠提供較大面積的熱能，進而運用在工業上或人體上。
上述的熱能產生體，其特點在於，於該包覆層對應該反應層處具有多個透氣孔。
上述的熱能產生體，其特點在於，於該阻隔層與該反應層之間還具有一第二隔熱層。
本發明的技術效果在於根據本發明所揭示的氧化放熱反應方法，通過阻隔層的阻絕可以確保反應層不致被揮發性燃料浸溼，從而不會產生無法觸發或中斷反應的狀況，而根據本發明的方法所製成的熱能產生體，藉由撓性材料的設計，其可以被製作成各種型態的熱能產生裝置，而應用在各種不同的加熱或保暖或氣味產生的環境中，而在操作上相當方便，並且可以很容易地填充揮發性燃料，使氧化放熱反應不致中斷，進而可以長時間地產生熱能，因而成為很好的加熱器或保暖器設計。
下面結合附圖進一步詳細說明本發明的具體實施例。
圖1為本發明組成示意圖；圖2為本發明的第一實施例組成示意圖；圖3為本發明的第一實施例加入一外部電源的組成示意圖；圖4為本發明的第一實施例加入一加注器的組成示意圖；圖5A、5B為本發明的第二實施例組成示意圖；圖6為本發明的第三實施例組成示意圖；圖7為本發明的第四實施例組成示意圖；及圖8為本發明的第五實施例組成示意圖。
其中，附圖標記說明如下10包覆層11透氣孔20燃料層
21填充材22揮發性燃料30阻隔層40反應層41貴金屬複合材料42觸發器421 觸發部422 電連接器43開口44掀片45黏扣帶50閥門60外部電源70加注器80隔熱層81第二隔熱層90導熱體具體實施方式
根據本發明所揭示的氧化放熱反應方法，是利用化學能轉換成熱能。如圖1所示，其通過燃料層20、阻隔層30及反應層40完成氧化生熱反應，其中燃料層20是如醇類(甲醇、乙醇)或醚類或烯類或去漬油或液化石油氣或瓦斯等揮發性液態或氣態燃料22，反應層40是以鉑、鈀、鎳、銠、鐵、鈰、鈷等貴金屬原料或其化合物製成的貴金屬複合材料41，而阻隔層30是由玻璃纖維布、玻璃纖維棉、陶瓷纖維布、陶瓷纖維棉等材料編織成較密實的織物，並於織物上以聚乙烯(Polyethylene，PE)或是聚氯乙烯(Polyvinylchloride，PVC)或是聚胺甲酸酯(Polyurethane，PU)及鐵弗龍膜等加以貼合或塗布，使阻隔層30的材料密度大於氣體分子而小於液體分子而具有防水、透氣的功能，同時在限定的壓力值下，阻隔層30能使氣體通過但阻隔液體無法通過；其中將阻隔層介於燃料層20與反應層40之間，因而燃料層20的揮發性液態或氣態燃料22其氣態可以通過阻隔層而進入反應層40，而當觸發貴金屬複合材料41，氣態的揮發性燃料22即提供貴金屬複合材料41進行氧化放熱反應，因而產生所需的熱能；藉由阻隔層30的阻絕可以確保反應層40不致被揮發性燃料22浸溼，而產生無法觸發或中斷反應之狀況。
如圖2所示，根據本發明所揭示的熱能產生體，其包括有包覆層10、燃料層20、阻隔層30及反應層40。包覆層10是由玻璃纖維布、玻璃纖維棉、陶瓷纖維布、陶瓷纖維棉、金屬布網等材料製成具有容置空間且具可撓性的織物，並於織物上並且塗布鐵弗龍(TEFLON)或矽立康(silicon)等防滲透的材質做成，或以金屬、陶瓷、膠體等材質製成剛性的容納空間；阻隔層30則是設於包覆層10內並區隔出兩個容置空間以構成燃料層20與反應層40；阻隔層30是由玻璃纖維布、玻璃纖維棉、陶瓷纖維布、陶瓷纖維棉等材料編織成較密實的織物，並於織物上以聚乙烯(Polyethylene，PE)或是聚氯乙烯(Polyvinyl chloride，PVC)或是聚胺甲酸酯(Polyurethane，PU)及鐵弗龍膜加以貼合或塗布，使阻隔層30的材料密度大於氣體分子而小於液體分子而具有防水、透氣的功能，同時在限定的壓力值下，阻隔層30能使氣體通過但阻隔液體無法通過。另外於包覆層10對應燃料層20處設有一閥門50，閥門50為一可啟閉的閥門，亦可為一單向逆止閥門，使其可由外開啟而無法由內開啟；而包覆層10對應反應層40處可開設有多個透氣孔。
燃料層20可填充有以玻璃纖維布、玻璃纖維棉、陶瓷纖維布、陶瓷纖維棉、脫脂棉、棉或顆粒狀的陶瓷(Ceramic)、碳酸鈣(Calcium carbonate)、玻璃纖維(Glass fiber)或沸石(Zeolite)、鐵絲網等材料所製成的填充材21，使填充材21可以呈棉絮狀、團狀或顆粒狀，或為分散及支撐空間的材質，以使燃料得予均勻分散，以使氣態燃料均勻通過阻隔層；而於燃料層20內還填充有如醇類(甲醇、乙醇)或醚類或烯類或去漬油或液化石油氣或瓦斯等揮發性液態或氣態燃料22，於燃料層20中填充材21即可吸附或分散揮發性燃料22。
反應層40填充有以鉑、鈀、鎳、銠、鐵、鈰、鈷、矽、鋁、鎂等貴金屬原料或其化合物製成如絲狀、線狀、纖維狀、編織狀、螺旋狀、團狀、板狀、網狀、顆粒狀、蜂巢狀、發泡狀等任意不規則型態而具可撓性的貴金屬複合材料41，於反應層40內還可設置有一觸發器42，觸發器42包含有一以高導電性金屬材料製成條狀的觸發部421及一設於包覆層10處的電連接器422，觸發部421與貴金屬複合材料41接觸。又或者貴金屬複合材料40可以鐵、鎳、鋁、鈰、鋯、矽、棉等材料或其氧化物製成一如絲狀、線狀、纖維狀、編織狀、螺旋狀、團狀、顆粒狀、蜂巢狀、發泡狀等任意不規則型態的撓性支撐物，再以浸泡、噴塗、塗布、等方式將鉑、鈀、鈰、鎳、銠、鐵、鈷等材料均勻分布於支撐物上，亦可為貴金屬複合材料41呈現的型態。
請一併參閱圖3所示，根據本發明所揭示的熱能產生體，其包覆層10、燃料層20、阻隔層30、反應層40、填充材21、貴金屬複合材料41及觸發部421皆可由具可撓性或剛性的物質製成，因此若皆以可撓性物質製成包覆層10其可以摺疊或撓曲，而常態下，燃料層20內氣態的揮發性燃料22可以通過阻隔層30而進入反應層40內，取一外部電源60連接至電連接器422，外部電源60可以是供應交流電源的市電或是供應直流電源的電池，電流通過觸發部421後，將激活貴金屬複合材料41，此時外部電源60即可移除，而使氣態的揮發性燃料22與貴金屬複合材料41進行氧化放熱反應，產生熱能。其一般化學反應式為
如圖4所示，於氧化放熱反應進行中，燃料層20內的揮發性燃料22將會逐漸消耗，可以利用一加注器70插入閥門50，即可持續地填充揮發性燃料22，使氧化放熱反應不致中斷；而加注器70可以是一容器配置管路或是針筒等可以儲存並可填充揮發性燃料22的類似物；以避免使用者當揮發性燃料22耗盡時需重新地觸發，並且可以延續反應時間。
請參閱圖5A、5B所示，圖中所示為本發明第二實施例，根據第一實施例所揭示的情況，於氧化生熱反應時，其所產生的溫度約可達200℃以上，此一工作溫度可以適用於工業或各類機器上的加熱器使用，但卻不適用於人體使用，因此本發明第二實施例於包覆層10內或包覆層10外可增加一隔熱層80，隔熱層80是由玻璃纖維布、玻璃纖維棉、陶瓷纖維布、陶瓷纖維棉等材料製成的織物，而根據隔熱層80的厚薄，來控制熱能產生體的表面溫度，進而適合人體所使用。
請參閱圖6所示，圖中所示為本發明第三實施例，其中於第一實施例及第二實施例之中，阻隔層30與反應層40間還可設置一第二隔熱層81，第二隔熱層81是由玻璃纖維布、玻璃纖維棉、陶瓷纖維布、陶瓷纖維棉等材料製成的織物，其可以避免阻隔層30因高熱而燒毀，確保阻隔層30隔絕液體的功能。
請參閱圖7所示，圖中所示為本發明第四實施例，於第一實施例及第二實施例中，貴金屬複合材料41的觸發，是由觸發器42通過電流後觸發，因此必須要有外部電源60方能觸發；因此本發明第三實施例是將觸發器42移除，而於包覆層10對應反應層40的位置處設有一開口43，於開口43處設有一掀片44，掀片44可利用如黏扣帶45等類似物黏扣於包覆層10而遮蔽住開口43，當欲觸發貴金屬複合材料41時，可以將掀片44掀起，以如打火機或點火器等火源(圖中未示)觸發激活貴金屬複合材料41，再將掀片44蓋覆於開口43處，即可供使用者使用。
請參閱圖8所示，圖中所示為本發明第五實施例，根據本發明所揭示的熱能產生體，於包覆層10外還可以貼覆一較大面積的導熱體90，導熱體90可為撓性或剛性且導熱性佳的金屬材料，即可提供較大面積的熱能，進而運用在工業上或人體上，增加實用性。
根據本發明所揭示的熱能產生體，藉由各組成撓性材料的設計，其可以被製作成各種型態的熱能產生裝置，諸如工業用的加熱器(如輸油管路、防凍器、解凍器、食物加熱器等)、人體用的保暖器(袋體、座墊、腳墊、束腹、衣物、睡袋等)等，且在操作上相當簡單，僅需一次觸發貴金屬複合材料41並持續供應揮發性燃料22，即可持續氧化生熱反應而不會中斷。
以上所述僅為本發明的較佳實施例，並非用來限定本發明的實施範圍；凡是依本發明所作的等效變化與修改，都被本發明的專利範圍所涵蓋。
權利要求
1.一種氧化放熱反應方法，其特徵在於，設置一燃料層，該燃料層填充有揮發性燃料，設置一反應層，該反應層填充有貴金屬複合材料，介於該燃料層與該反應層之間設置一阻隔層，且該阻隔層的材料密度大於氣體分子而小於液體分子，從而該燃料層內氣態的該揮發性燃料能夠通過該阻隔層而進入該反應層，觸發貴金屬複合材料，氣態的該揮發性燃料即提供該貴金屬複合材料進行氧化放熱反應，從而產生所需的熱能。
2.根據權利要求1所述的氧化放熱反應方法，其特徵在於，該阻隔層為玻璃纖維布、玻璃纖維棉、陶瓷纖維布、陶瓷纖維棉或/和金屬布網編織成的密實織物的其中之一。
3.根據權利要求2所述的氧化放熱反應方法，其特徵在於，該阻隔層塗布有聚乙烯、聚氯乙烯、聚胺甲酸酯、鐵弗龍膜、矽立康的其中之一。
4.根據權利要求1所述的氧化放熱反應方法，其特徵在於，該揮發性燃料為碳氫化合物中的醇類、醚類、烯類、苯類、去漬油、液化石油氣、瓦斯的其中之一。
5.一種熱能產生體，包括有一包覆層，其特徵在於該包覆層內具有一允許氣體通過而阻隔液體通過的阻隔層，該阻隔層將該包覆層區隔出一燃料層及一反應層，於該燃料層內填充有揮發性燃料，而於該反應層內填充有貴金屬複合材料，該揮發性燃料的氣態分子能夠通過該阻隔進入該反應層，而將該貴金屬複合材料以火源觸發後，該揮發性燃料與該貴金屬複合材料進行氧化放熱反應產生熱能。
6.根據權利要求5所述的熱能產生體，其特徵在於，該包覆層是由玻璃纖維布、玻璃纖維棉、陶瓷纖維布或/和陶瓷纖維棉所製成的織物、金屬、陶瓷的其中之一。
7.根據權利要求5所述的熱能產生體，其特徵在於，該燃料層內還包含有一填充材，該填充材為玻璃纖維布、玻璃纖維棉、陶瓷纖維布、陶瓷纖維棉、脫脂棉、棉或顆粒狀的陶瓷、碳酸鈣、玻璃纖維、沸石的其中之一材料製作並呈棉絮狀、團狀、顆粒狀的其中之一。
8.根據權利要求5所述的熱能產生體，其特徵在於，該貴金屬材料層以貴金屬原料鉑、鈀、鎳、銠、鐵、鈰、鈷、矽、鋁的其中一種或其中多種混合或其中多種化合而製成。
9.根據權利要求5所述的熱能產生體，其特徵在於，該貴金屬材料層製作是以鐵、鎳、鋁、鈰、鋯、矽、棉材料或其氧化物製成一如絲狀、線狀、纖維狀、編織狀、螺旋狀、團狀的任意不規則型態的撓性支撐物，再以浸泡、噴塗、塗布方式將鉑、鈀、鈰、鎳、銠、鐵、鈷均勻分布於支撐物上。
10.根據權利要求5所述的熱能產生體，其特徵在於，該反應層內還包含有一觸發器，該觸發器包含有一觸發部及一電連接部，該電連接部連接一外部電源後於該觸發部產生該火源。
11.根據權利要求5所述的熱能產生體，其特徵在於，該包覆層內、外還包含有一隔熱層。
12.根據權利要求11所述的熱能產生體，其特徵在於，該隔熱層為玻璃纖維布、玻璃纖維棉、陶瓷纖維布、陶瓷纖維棉製成的織物的其中之一。
13.根據權利要求5所述的熱能產生體，其特徵在於，該包覆層對應該燃料層處還包含有一閥門，由一加注器由該閥門填充該揮發性燃料。
14.根據權利要求5所述的熱能產生體，其特徵在於，該包覆層對應該反應層開設有一開口，該開口上具有一掀片，該掀片能夠罩覆或掀起該開口，以遮蔽該開口或露出該開口供該火源觸發該貴金屬複合材料。
15.根據權利要求5所述的熱能產生體，其特徵在於，於該包覆層外還貼覆一較大面積的導熱體，導熱體為導熱性佳的金屬材料，即能夠提供較大面積的熱能，進而運用在工業上或人體上。
16.根據權利要求5所述的熱能產生體，其特徵在於，於該包覆層對應該反應層處具有多個透氣孔。
17.根據權利要求5所述的熱能產生體，其特徵在於，於該阻隔層與該反應層之間還具有一第二隔熱層。
全文摘要
本發明公開了一種氧化放熱反應方法，介於一提供有揮發性燃料的燃料層與一提供有貴金屬複合材料的反應層間設置一阻隔層，其中阻隔層的材料密度大於氣體分子而小於液體分子，因而燃料層內氣態的揮發性氣體可以通過阻隔層而進入反應層，觸發貴金屬複合材料，氣態的揮發性燃料即提供貴金屬複合材料進行氧化放熱反應，因而產生所需的熱能；而通過阻隔層阻絕液態燃料進入反應層，以確保氧化放熱反應不會因反應層潮溼而產生預期外的中斷，進而利用此一阻隔燃料層及反應層的方式，製作出各種型態的熱能產生裝置。
文檔編號F24J1/00GK1707198SQ20041004650
公開日2005年12月14日 申請日期2004年6月8日 優先權日2004年6月8日
發明者梁博傑 申請人:凱利斯特科技股份有限公司, 梁博傑