CN107079574A - 用于提高燃烧效率并使燃烧污染物最小化的氧激发系统 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于提高燃烧效率并使燃烧污染物最小化的氧激发系统，其包括：电源；射频振荡器，其与电源连通并且构造成生成射频；射频放大器，其与射频振荡器连通并且构造成放大由所述射频振荡器生成的射频；和氧激发器，其与射频放大器连通并且构造成将三线态氧转化成单线态氧，从而使内燃机和外燃机的燃料效率最大化并且使来自废气的污染物最小化。

Description

用于提高燃烧效率并使燃烧污染物最小化的氧激发系统

技术领域

本发明总体来说涉及一种氧激发系统，更特别地，涉及一种用于提高燃烧效率并使燃烧污染物最小化的氧激发系统。

背景技术

燃烧是燃料与氧化剂、通常是来自大气的氧气之间的高温放热化学反应，其在被称为烟的混合物中产生氧化气态产物。

氧化在火的化学反应中起到重要作用。氧化是原子或分子在与氧结合时失去电子的过程。碳氢化合物的燃烧被认为是由从燃料抽取氢原子到氧而引发的。缺氧会导致有毒和致癌燃烧产物作为黑色浓烟被排放。

尽管在燃烧过程期间大部分物质完全燃烧并转化成稳定的氧化物，但是有些物质未完全燃烧并产生各种挥发性、少挥发性和无挥发性的产物。例如，在焚化中，当有机物质、例如常规有机化合物完全燃烧时，产生大量的水和二氧化碳。更特别地，当豆油或作为纸的主要成分的纤维素完全燃烧时，产生水和二氧化碳。相反，如果纤维素或豆油未完全燃烧，则排放各种未燃烧物质，例如一氧化碳、醛和煤烟，并且从纤维素产生多核芳香族化合物，例如芘。另一个例子是，还已知来自汽车或机动车的烟和废气包含各种因不完全燃烧而形成的产物。

未燃烧产物包含对地球环境或人类健康而言有害的物质。特别地，作为在不足够温度情况下焚化废弃物的结果，在焚化炉中产生有毒物质，例如二氧芑，这些有毒物质被称为环境激素并起到内分泌干扰化学物质的作用。近来，由这些有毒物质引起的严重环境污染已经被认为是全球性社会问题。世界各国都需要采取紧急措施应对这种污染。

包含在空气中并且有助于常规燃烧的氧在稳定的基态下具有多电子体系。正如已知的，氧分子的基态的自旋量子数为1，因此其对应于自旋简并度为3的多线态。三线态下的氧分子(在下文中被称作“三线态氧”)是稳定的并且用于生物呼吸。三线态氧分子对于维持地球生物、包括人类的生命而言是不可缺少的。通过呼吸，人类通过食物成分(例如，糖分、脂类、蛋白质等等)的氧化而获取能量。与产生生物能量相关的氧化过程可以认为是以非常温和的方式进行的燃烧过程。

另一方面，单线态下(即，激发态下)的氧分子(在下文中被称作“单线态氧”)具有高活性和较短的化学寿命。因此，常规的空气包含少量的单线态氧分子。在将三线态氧于实验室中转化为单线态氧的情况下，常见的是利用相关着色剂的光敏作用。单线态氧的多种反应与三线态氧的多种反应明显不同，因此通过单线态氧氧化物质所形成的产物与通过三线态氧氧化物质所形成的产物明显不同。单线态氧在基态下的能量水平仅比三线态氧高22.5kcal/mol，并且是不稳定和高活性的。

另一方面，大多数燃料是单线态分子，这使单线态氧量子更为机械地兼容以与大多数燃料相互作用。在内燃机中，存在高活性单线态氧的情况下的燃烧过程会导致燃料在低于存在三线态氧的情况下燃烧该燃料所需的温度的温度下更为有效且完全的燃烧。

此外，在外燃机中，在相同条件下，相较于三线态氧，单线态氧更有效地焚化待燃烧物质。因此，希望将三线态氧转化为单线态氧以有助于高效燃烧并且使环境中的污染物最小化，所述转化在本文中被称为氧激发。

发明内容

因此，为了解决前述问题，本发明提供一种激发系统，其用于将涉及燃烧的部分或基本全部三线态氧分子转化成单线态氧分子以及在存在单线态氧分子的情况下引起燃料和待燃烧物质的燃烧。

因此，本发明的目的在于提供一种适用于内燃机和外燃机的用于提高燃烧效率并使燃烧污染物最小化的氧激发系统。

本发明的另一个目的在于提供一种氧激发系统，其通过放大的射频(RF)将三线态氧分子有效地转化成单线态氧分子。

本发明的又另一个目的在于提供一种氧激发系统，其有助于使来自废气的污染物最小化，从而保护环境。

本发明的又一个目的在于提供一种氧激发系统，其使燃烧过程中的燃料效率最大化。

本发明的进一步的目的在于提供一种氧激发系统，其具有简单设计的导电元件。

本发明公开了一种用于提高燃烧效率并使燃烧污染物最小化的氧激发系统，其包括：电源；射频振荡器，其与所述电源连通并且构造成生成射频；射频放大器，其与所述射频振荡器连通并且构造成放大由所述射频振荡器生成的射频；和氧激发器，其与所述射频放大器连通并且构造成将三线态氧转化成单线态氧，其中所述氧激发器由中空的圆柱形本体和导电元件限定，所述圆柱形本体具有进气部和构造成连接至发动机的进气歧管的相对的排气部，导电元件布置在所述圆柱形本体内，其中所述导电元件由下列构件限定：十字形构件，所述十字形构件固定在所述圆柱形本体的进气部处；细长的圆形导体，所述圆形导体固定至所述十字形构件并且构造成与所述圆柱形本体同心；导电绝缘体，所述导电绝缘体从所述圆柱形本体的排气部的边缘向内周向地固定；和T形构件，所述T形构件固定在所述圆柱形本体的排气部处。

附图说明

通过参照附图阅读本发明的下面的详细说明，本发明的上述目的和优点对于本领域技术人员而言将变得显而易见，其中：

图1是根据本发明的用于提高燃烧效率并使燃烧污染物最小化的氧激发系统的透视图；

图2是根据本发明的氧激发器的沿线2-2获得的横截面图；

图3是根据本发明的用于提高燃烧效率并使燃烧污染物最小化的氧激发系统的示意图。

具体实施方式

现在详细参照附图，在图1-3中示出了用于提高燃烧效率并使燃烧污染物最小化的氧激发系统，该氧激发系统总体由附图标记10表示。氧激发系统10包括图3所示的电源12、射频振荡器14，该射频振荡器与所述电源12连通并且构造成生成射频(RF)。

系统10还包括在图3的示意图中示出的射频放大器16和氧激发器18，所述射频放大器与射频振荡器14连通并且构造成放大由射频振荡器14生成的射频，所述氧激发器与射频放大器16连通并且构造成将三线态氧转化成单线态氧。根据本发明，射频放大器16被容置在射频振荡器14内部，但是射频放大器也可以与射频振荡器14分别被容置。

如在背景技术部分中讨论的，环境空气自然包含三线态氧，三线态氧适用于人类消耗、尤其是呼吸，而在任何燃烧过程中希望使用的是单线态氧，其使燃料效率最大化并且使来自废气的污染物最小化。因此，本发明提供一种用于将三线态氧转化成待在燃烧中使用的单线态氧的有效手段。电源12、射频振荡器14、射频放大器16和氧激发器18通过本领域已知的任何合适手段、尤其是通过电连接线“L”相连接。

现在参照图1和图2，氧激发器18由中空的圆柱形本体20限定，所述圆柱形本体具有进气部22和相对的排气部24。圆柱形本体20内部设置有导电元件，所述导电元件设计成使从三线态氧到单线态氧的氧激发最大化。圆柱形本体20由非导电材料制成。排气部24构造成连接至空气进气歧管，然后连接至发动机(内燃机或外燃机)的空气/燃料混合部。

导电元件由金属、特别是阴极电极制成，其构造成对流动空气释放射频电磁力从而引起氧激发。导电元件包括固定在圆柱形本体20的进气部22处的十字形构件26、固定至十字形构件26并且构造成与圆柱形本体20同心的细长的圆形导体28。导电元件、例如十字形构件26和细长的圆形导体28一般通过焊接构造并固定地彼此相连。

仍参照图2，圆柱形本体20包含导电绝缘体30和T形构件32，所述导电绝缘体从圆柱形本体20的排气部24的边缘向内周向地固定，所述T形构件固定在圆柱形本体20的排气部24处。T形构件32由第一构件34和第二构件36限定，所述第一构件直径地固定在排气部24处，所述第二构件从所述第一构件34向内伸出，由此所述第一构件34与导电绝缘体30相接触，第二构件36大体布置在圆形导体28内部。

根据本发明的燃烧系统可以主要通过将射频振荡器14和氧激发器18结合到各种传统燃烧系统中的任何燃烧系统中实施。如上所述，使用单线态氧的燃烧反应与使用三线态氧的燃烧反应完全不同，其中单线态氧具有高活性并且在燃烧中更为有利。在图3中示意性示出了从三线态氧分子到单线态氧分子的氧激发，其通过电源12完成，所述电源是来自电池或从AC电力转化的DC电压电流。由电源12产生的电力被输入到射频振荡器14中以产生特定的在50KHz到100MHz范围内工作的射频。随后，射频通过射频放大器16放大。放大的射频接着被进给到氧激发器18中。进入进气部22的空气受到射频电磁力的作用，从而引起氧激发。排气部24连接至进气歧管，然后连接至空气/燃料混合室。

已经依据特定实施例描述了本发明，其结合了细节以有助于理解本发明的构成原理和操作。本文对特定实施例及其细节的参考不旨在限制所附权利要求的范围。对本领域技术人员而言显而易见的是，可以对用于阐释而选择的实施例进行修改，例如形状、构造、材料和数量，而不背离本发明的精神和范围。

Claims (7)

1.用于提高燃烧效率并使燃烧污染物最小化的氧激发系统，所述氧激发系统包括：

电源，

射频振荡器，所述射频振荡器与所述电源连通并且构造成生成射频，

射频放大器，所述射频放大器与所述射频振荡器连通并且构造成放大由所述射频振荡器生成的射频，和

氧激发器，所述氧激发器与所述射频放大器连通并且构造成将三线态氧转化成单线态氧，

其中，所述氧激发器由中空的圆柱形本体和导电元件限定，所述圆柱形本体具有进气部和相对的排气部，所述排气部构造成连接至发动机的空气进气歧管，所述导电元件布置在所述圆柱形本体内部，

其中，所述导电元件由十字形构件、细长的圆形导体、导电绝缘体和T形构件限定，所述十字形构件固定在所述圆柱形本体的进气部处，所述细长的圆形导体固定至所述十字形构件并且构造成与所述圆柱形本体同心，所述导电绝缘体从所述圆柱形本体的排气部的边缘向内周向地固定，所述T形构件固定在所述圆柱形本体的排气部处。

2.根据权利要求1所述的氧激发系统，其中，所述T形构件由第一构件和第二构件限定，所述第一构件直径地固定在所述圆柱形本体的排气部处，所述第二构件从所述第一构件向内伸出，由此所述第一构件与所述导电绝缘体相接触，所述第二构件大体布置在所述圆形导体内部。

3.根据权利要求1所述的氧激发系统，其中，所述导电元件由阴极电极制成，所述阴极电极构造成对流动空气释放射频电磁力从而引起氧激发。

4.根据权利要求1所述的氧激发系统，其中，所述导电元件由金属制成。

5.根据权利要求1所述的氧激发系统，其中，所述中空的圆柱形本体由非导电材料制成。

6.根据权利要求1所述的氧激发系统，其中，空气的三线态氧被转化成单线态氧，使得氧分子量子更为机械地兼容以与单线态燃料分子相互作用。

7.根据权利要求6所述的氧激发系统，其中，所述氧激发系统将提高内燃机或外燃机的燃料效率并且使污染物最小化。