CN114110586A - 空气燃烧激光离子体分解装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种空气燃烧激光离子体分解装置，该装置是一种安全、节能、环保的新型加热装置，可应用于工业或者民用加热技术领域，该装置无需有机燃料即可产生持续火焰，更没有二氧化碳等污染气体排放，且所述火焰是可控制的，从而实现无污染的明火烹饪；另外，为了提高火焰温度，增强电离效果，通过加湿器提供湿空气，以空气为载体且通过电离棒将该湿空气传导至电离区域；在此基础上，通过激光照射湿空气，激发分子破坏分子链，诱发空气中的大量活性粒子，使得湿空气中的水分解产生氢气，当氢气随着湿空气进入到电离区域时，氢气被点燃，从而使得整体火焰温度进一步提高。
Description
技术领域
本发明涉及工业或者民用燃烧设备领域，具体涉及一种空气燃烧激光离子体分解装置。
背景技术
电磁炉是目前普遍使用的炊具，能够满足一般的食物加工需求，具有无污染，零排放的特点，但是也存在其自身的固有缺陷，比如加热温度不够高，加热面交小，且位置固定等；相对于传统的天然气炉来说，电磁炉不能用火焰包围锅底，所以在追求菜肴品质的时候，电磁炉的受热不均，不能猛火爆炒等缺陷就显现的比较明显，另外，由于其工作原理的限制，电磁炉难以精细调节功率及温度，一般都是通过阶段性停电的方式来控制功率和温度，这样也会导致受热不均匀和能量浪费。
现有的燃气炉，如天然气炉灶或者煤气罐炉灶，虽然都能够提供火焰包围锅底的燃烧特性，但是安全性较低，经常有煤气中毒或者煤气罐爆炸等意外事故发生，而且对于环境也不够友好，在温室气体大量排放的基础上，还会产生一定量的二氧化硫、氮氧化物等有害气体。
针对这样的缺陷，有人提出了以等离子体作为火焰的炉灶构思，但是也存在诸多问题，如电离空气的效果与空气湿度有关，在不同地域，或者同一地域的不同季节、不同天气状态都会得到不同程度的电离效果，这就导致等离子体火焰不够稳定，另外，在安全可控的范围内，等离子体火焰的最高温度不足，难以提供足够高的瞬时高温，爆炒时受到温度限制而影响菜肴品质，使用受众受限，难以广泛普及使用。
由于上述原因，本发明人对现有的电磁炉做了深入研究，以期待设计出一种能够产生火焰，通过火焰包围锅底的新的无污染零排放装置。
发明内容
为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，设计出一种空气燃烧激光离子体分解装置，该装置无需有机燃料即可产生持续火焰，更没有二氧化碳等污染气体排放，且所述火焰是可控制的，从而实现无污染的明火烹饪；另外，为了提高火焰温度，增强电离效果，通过加湿器提供湿空气，且通过电离棒将该湿空气传导至电离区域；在此基础上，通过激光照射湿空气，使得湿空气中的水分解产生氢气，当氢气随着湿空气进入到电离区域时，氢气被点燃，从而使得整体火焰温度进一步提高，从而完成本发明。
具体来说，本发明的目的在于提供以一种空气燃烧激光离子体分解装置，该装置包括炉体1和电离棒2；
在所述炉体1的顶部设置有台面3，
在所述台面3上开设有供电离棒2穿过的通孔，
所述电离棒2安装在所述炉体1中，电离棒2的顶端从台面3的通孔处伸出至台面3上方。
其中，在所述电离棒2中设置有空腔，所述电离棒2的顶端呈尖锥状，在所述尖锥上开设有小通孔21，所述小通孔21与空腔连通，通过设置所述小通孔21使得空腔中的气体能够从小通孔21处逸散到电离棒2的顶端尖锥附近。
其中，在所述炉体1中设置有加湿器5和水雾分散室6；
所述加湿器5的出气口连通至所述水雾分散室6，
所述电离棒2的下端都插入到所述水雾分散室6中，从而使得湿空气能够在依次经过水雾分散室6、电离棒2的空腔和小通孔21后到达电离棒2的顶端尖锥附近。
其中，在所述炉体1中还设置有变压器4，所述变压器4与电离棒2通过导线相连。
其中，所述电离棒2包括上段22和下段23，上段22顶部为尖端，上段22底部设置有砸箍24，所述下段23嵌入并固定安装在所述砸箍24中；
优选地，所述上段22为金属材料制成的导电段，所述下段23为橡胶材料制成的绝缘段；
所述变压器4上的导线通过砸箍24与上段22相连。
其中，在所述炉体1内部设置有分散室支架，
所述分散室支架包括连接杆11和承托盘12，
所述连接杆11一端与炉体1的内壁相连，另一端与承托盘12相连，
所述承托盘12位于炉体1内部中心位置，
所述水雾分散室6安放在所述承托盘12上；
优选地，在所述连接杆11上还设置有防止水雾分散室6水平串动的挡块13。
其中，在所述台面3顶部周围设置有炉灶架7，通过所述炉灶架7支撑锅沿外壁，使得锅底处于电离棒2尖端上方。
其中，在所述炉体1外表面上还设置有控制面板14，所述控制面板14上的控制按钮与变压器4和加湿器5相连，所述控制按钮包括开关按钮和调节按钮。
其中，在所述加湿器5和水雾分散室6之间还设置有分解腔室8，从所述加湿器5中出来的湿空气经过所述分解腔室8以后再进入到所述水雾分散室6中；
在所述炉体1中还设置有激光发生器9，所述激光发生器9的激光头伸入到所述分解腔室8中，通过激光头发出激光照射分解腔室8中的湿空气来分解其中携带的水分子。
其中，在所述分解腔室8的内壁面上设置有反射镜面。
本发明所具有的有益效果包括：
(1)根据本发明提供的空气燃烧激光离子体分解装置，能够通过加湿器提供稳定湿度的空气，从而使得该炉在任何地域、任何时间都能够产生温度恒定且稳定的等离子体火焰；
(2)根据本发明提供的空气燃烧激光离子体分解装置中设置有带有小通孔的尖锥，从而使得电离区域中布满湿空气，起到增强电离程度的作用；
(3)根据本发明提供的空气燃烧激光离子体分解装置中设置有激光发生器，能够从水中分解出氢气，该氢气随着湿空气进入到电离区域时被点燃，从而进一步提高等离子火焰的温度。
附图说明
图1示出根据本发明一种优选实施方式的空气燃烧激光离子体分解装置整体结构轮廓图；
图2示出根据本发明一种优选实施方式的空气燃烧激光离子体分解装置剖视图；
图3示出根据本发明一种优选实施方式的空气燃烧激光离子体分解装置中电离棒的结构示意图；
图4示出根据本发明一种优选实施方式的空气燃烧激光离子体分解装置去掉炉体时的内部结构示意图；
图5示出根据本发明一种优选实施方式的空气燃烧激光离子体分解装置中添加激光发生器时的剖视图；
图6示出根据本发明一种优选实施方式的空气燃烧激光离子体分解装置体结构示意图；
图7示出根据本发明一种优选实施方式的空气燃烧激光离子体分解装置中台面的结构示意图；
图8示出根据本发明一种优选实施方式的空气燃烧焰炉灶台面上通孔排布成多个同心圆时的结构示意图。
附图标号说明：
1-炉体
11-连接杆
12-承托盘
13-挡块
14-控制面板
2-电离棒
21-小通孔
22-上段
23-下段
24-砸箍
3-台面
4-变压器
5-加湿器
6-水雾分散室
7-炉灶架
8-分解腔室
9-激光发生器
具体实施方式
下面通过附图和实施例对本发明进一步详细说明。通过这些说明，本发明的特点和优点将变得更为清楚明确。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
根据本发明提供的空气燃烧激光离子体分解装置，如图1和图2中所示，该装置包括炉体1和电离棒2，所述炉体优选地呈圆柱状或者长方体等规则形状，所述电离棒2呈棒状，优选为中空的棒状结构，其上半部分由金属等导电材料制成，其下半部分由非金属等绝缘材料制成。
在所述炉体1的顶部设置有台面3，在所述台面3上开设有供电离棒2穿过的通孔，所述通孔设置数量为偶数，如6个、8个、10个、12个、14个等等，优选地，所述多个通孔呈圆形阵列分布在台面3上，更优选地，可以排布成多个同心圆。排布成多个同心圆的情况如图8中所示；本申图1-图7中以设置8个通孔，排布成圆形的情况为例进行说明，该图中，由于每个通孔都对应有一个电离棒2，所以相应地也设置有8个电离棒2。
所述电离棒2安装在所述炉体1中，电离棒2的顶端从台面3的通孔处伸出至台面3上方；多个电离棒2的尺寸一致，其伸出台面3的长度尺寸也一致。
在所述炉体1中还设置有变压器4，所述变压器4与电离棒2通过导线相连，所述变压器的数量是电离棒数量的一半，每个变压器与相邻的两个电离棒相连，通过所述变压器为与其相连的电离棒提供正负电压，从而在电压棒顶部放电，击穿空气，形成等离子体，呈类似于空气燃烧的状态。优选地，所述变压器提供的电压值在一万伏以上。优选地，所述变压器设置在炉体1内部的内壁面上，贴在所述内壁面上，且均匀分布于多个电离棒周围。
在一个优选的实施方式中，如图3中所示，在所述电离棒2中设置有空腔，所述电离棒2的顶端呈尖锥状，在所述尖锥上开设有小通孔21，所述小通孔21贯穿至空腔处，通过设置所述小通孔21使得空腔中的气体能够从小通孔21处逸散到电离棒2的顶端尖锥附近，这样的设置使得被电离棒2电离的空气主要是从电离棒空腔中逸散出来的空气，使得空气成份可控，且保持稳定；尤其使得被电离空气中的水份含量保持在预定浓度范围内。优选地，所述尖锥的尖角角度为20～50度，优选为30度。
优选地，所述小通孔21设置有多个，均布在尖锥上，多个小通孔21整体呈圆环状排布。
优选地，所述电离棒上的尖锥是可分离式结构，即所述尖锥能够从电离棒上拆卸下来，优选地，所述尖锥通过螺纹旋拧的方式固定安装在所述电离棒上。
在一个优选的实施方式中，如图2和图4中所示，在所述炉体1中设置有加湿器5和水雾分散室6；所述加湿器为超声波加湿器，能够将液态水快速转换为气态水，在将该气态水与空气混合后即得到带有水雾的空气，称之为湿空气，本申请中优选地，所述湿空气的相对湿度为90％～95％。所述湿空气从所述加湿器的出气口处排出，所述加湿器5的出气口连通至所述水雾分散室6，从而将湿空气注入到所述水雾分散室6中。
所述电离棒2的下端都插入到所述水雾分散室6中，即所述空腔与水雾分散室6内部空间连通，从而使得湿空气能够在依次经过水雾分散室6、电离棒2的空腔和小通孔21后到达电离棒2的顶端尖锥附近，从而使得被电离的空气为加湿器5生成的湿空气。
在一个优选的实施方式中，如图3中所示，所述电离棒2包括上段22和下段23，所述空腔贯穿所述上段和下段；上段22顶部为尖端，上段22底部设置有砸箍24，所述下段23嵌入并固定安装在所述砸箍24中；即通过设置所述砸箍24使得上段22和下段23固结为一体，所述下段23的底部嵌入到所述水雾分散室6中。
优选地，所述上段22为金属材料制成的导电段，所述下段23为橡胶材料制成的绝缘段；所述变压器4上的导线通过砸箍24与上段22相连；从而确保变压器输出的电能不会传导到水雾分散室中。
本申请中将所述电离棒设置成能够流通湿空气的中空棒体，使得该电离棒能够持续电离预定浓度的湿空气，通过用湿空气替代普通空气，能够增强空气电离效果，使得产生的等离子体火焰温度更高，从原来的1700摄氏度左右提高到2100摄氏度以上。
在一个优选的实施方式中，如图2和图6中所示，所述在所述炉体1内部设置有分散室支架，所述分散室支架包括连接杆11和承托盘12，所述连接杆11一端与炉体1的内壁相连，另一端与承托盘12相连，所述承托盘12位于炉体1内部中心位置。
所述水雾分散室6可拆卸地安放在所述承托盘12上；所述加湿器5安放在所述炉体内部的底面上，位于所述水雾分散室6的下方。优选地，在所述连接杆11上还设置有防止水雾分散室6水平串动的挡块13。通过连接杆11和承托盘12的设置实现炉体1内部的结构分层，既能够节省空间，确保安装稳定，还能够便于拆卸维修。
在所述水雾分散室6中设置有过滤净化装置，包括过滤膜。通过该过滤净化装置来滤除湿空气中携带的杂质，以免杂质影响到空气电离效果，所述水雾分散室6的上盖与电离棒固接为一体式结构，而电离棒与台面3之间也彼此固接，从而可以使得台面3、电离棒和水雾分散室6的上盖同步拆卸，进而裸露出该净化装置，以便于拆卸更换该净化装置。
在一个优选的实施方式中，如图1和图7中所示，在所述台面3顶部周围设置有炉灶架7，通过所述炉灶架7支撑锅沿外壁，使得锅底处于电离棒2尖端上方，即将锅具放置在炉灶架7上时，刚好能够使得等离子体火焰灼烧锅底。
在一个优选的实施方式中，如图1中所示，在所述炉体1外表面上还设置有控制面板14，所述控制面板14上的控制按钮与变压器4和加湿器5相连，所述控制按钮包括开关按钮和调节按钮。
其中，所述开关按钮用于控制炉灶的开启和关闭，在通过开关按钮控制炉灶启动时，同时为变压器和加湿器供电，进而控制变压器和加湿器启动工作，变压器启动工作时电离棒尖端处即产生等离子体火焰，待加湿器产生的湿空气从小通孔中溢出时，该等离子体火焰会明显增大；从加湿器启动工作到从小通孔中溢出的湿空气流速达到正常工作状态所需的时间为3秒左右，从而使得整个启动过程所需时间为3秒左右，在启动过程中，等离子体火焰突兀出现，再逐渐增大，3秒后稳定在最大状态。在通过开关按钮控制炉灶关闭时，同时变压器和加湿器断电即可。
优选地，所述调节按钮用于调节炉灶火焰温度大小；其中，在通过调节按钮控制炉灶火焰温度升高时，控制变压器4的输出功率增大，进而提高空气电离程度，同时增大加湿器5中湿空气的输出量；当通过调节按钮控制炉灶火焰温度降低时，控制变压器4的输出功率减小，进而降低空气电离程度，同时减小加湿器5中湿空气的输出量，在进一步控制炉灶火焰温度降低时，可以关闭加湿器5。
优选地，当设置有激光发生器时，在调节按钮选择最高档位时启动该激光发生器，当档位降低时，首先关闭该激光发生器。
在一个优选的实施方式中，如图5中所示，在所述加湿器5和水雾分散室6之间还设置有分解腔室8，从所述加湿器5中出来的湿空气经过所述分解腔室8以后再进入到所述水雾分散室6中；
在所述炉体1中还设置有激光发生器9，所述激光发生器9的激光头伸入到所述分解腔室8中，通过激光头发出激光照射分解腔室8中的湿空气来分解其中携带的水分子。
其中，所述激光发生器9包括Er,Cr:YSGG晶体，能够释放出2780nm波长的激光，通过该激光照射水分子，能够将水分子分解为氢和氧，进而形成氢气和氧气，使得进入到水雾分散室6中的湿空气中含有氢气，并且氧气含量提高；当湿空气从小通孔21中溢出时，氢气在等离子体火焰的加热下燃烧，从而进一步提高火焰的温度，使得火焰温度能够达到2300摄氏度。
优选地，在所述分解腔室8的内壁面上设置有反射镜面，具体来说，在开设孔洞供激光头伸入的内壁面上和与该壁面平行的相对壁面上都设置有所述反射镜面，所述反射镜面用于反射激光，使得激光能够照射到更多的水分子；优选地，所述激光发生器9发出激光的入射角度与所述反射镜面呈10～15度角，以便于多次反射激光。
在一个优选的实施方式中，在所述加湿器5中设置有水箱，水箱用于存储水，在水箱中还设置有液位高度探测器。在加湿器工作过程中，逐步消耗水箱中的水，当水箱中的水位下降到警戒值时，即所述探测器探测到的水位高度下降到预设值时，所述水箱发出加水提示，可以通过播放音频文件的方式提示加水，也可以通过指示灯闪烁的方式提示加水。
以上结合了优选的实施方式对本发明进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本发明进行多种替换和改进，这些均落入本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种空气燃烧激光离子体分解装置，其特征在于，该装置包括炉体(1)和电离棒(2)；
在所述炉体(1)的顶部设置有台面(3)，
在所述台面(3)上开设有供电离棒(2)穿过的通孔，
所述电离棒(2)安装在所述炉体(1)中，电离棒(2)的顶端从台面(3)的通孔处伸出至台面(3)上方。
2.根据权利要求1所述的空气燃烧激光离子体分解装置，其特征在于，
在所述电离棒(2)中设置有空腔，所述电离棒(2)的顶端呈尖锥状，在所述尖锥上开设有小通孔(21)，所述小通孔(21)与空腔连通，通过设置所述小通孔(21)使得空腔中的气体能够从小通孔(21)处逸散到电离棒(2)的顶端尖锥附近。
3.根据权利要求2所述的空气燃烧激光离子体分解装置，其特征在于，
在所述炉体(1)中设置有加湿器(5)和水雾分散室(6)；
所述加湿器(5)的出气口连通至所述水雾分散室(6)，
所述电离棒(2)的下端都插入到所述水雾分散室(6)中，从而使得湿空气能够在依次经过水雾分散室(6)、电离棒(2)的空腔和小通孔(21)后到达电离棒(2)的顶端尖锥附近。
4.根据权利要求1所述的空气燃烧激光离子体分解装置，其特征在于，
在所述炉体(1)中还设置有变压器(4)，所述变压器(4)与电离棒(2)通过导线相连。
5.根据权利要求4所述的空气燃烧激光离子体分解装置，其特征在于，
所述电离棒(2)包括上段(22)和下段(23)，上段(22)顶部为尖端，上段(22)底部设置有砸箍(24)，所述下段(23)嵌入并固定安装在所述砸箍(24)中；
优选地，所述上段(22)为金属材料制成的导电段，所述下段(23)为橡胶材料制成的绝缘段；
所述变压器(4)上的导线通过砸箍(24)与上段(22)相连。
6.根据权利要求1所述的空气燃烧激光离子体分解装置，其特征在于，
在所述炉体(1)内部设置有分散室支架，
所述分散室支架包括连接杆(11)和承托盘(12)，
所述连接杆(11)一端与炉体(1)的内壁相连，另一端与承托盘(12)相连，
所述承托盘(12)位于炉体(1)内部中心位置，
所述水雾分散室(6)安放在所述承托盘(12)上；
优选地，在所述连接杆(11)上还设置有防止水雾分散室(6)水平串动的挡块(13)。
7.根据权利要求1所述的空气燃烧激光离子体分解装置，其特征在于，
在所述台面(3)顶部周围设置有炉灶架(7)，通过所述炉灶架(7)支撑锅沿外壁，使得锅底处于电离棒(2)尖端上方。
8.根据权利要求1所述的空气燃烧激光离子体分解装置，其特征在于，
在所述炉体(1)外表面上还设置有控制面板(14)，所述控制面板(14)上的控制按钮与变压器(4)和加湿器(5)相连，所述控制按钮包括开关按钮和调节按钮。
9.根据权利要求1所述的空气燃烧激光离子体分解装置，其特征在于，
在所述加湿器(5)和水雾分散室(6)之间还设置有分解腔室(8)，从所述加湿器(5)中出来的湿空气经过所述分解腔室(8)以后再进入到所述水雾分散室(6)中；
在所述炉体(1)中还设置有激光发生器(9)，所述激光发生器(9)的激光头伸入到所述分解腔室(8)中，通过激光头发出激光照射分解腔室(8)中的湿空气来分解其中携带的水分子。
10.根据权利要求9所述的空气燃烧激光离子体分解装置，其特征在于，
在所述分解腔室(8)的内壁面上设置有反射镜面。
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