(57)【要約】【課題】空気中分子の励起システムにおいて、燃焼装置に供給される空気中の気相水分子を励起させて効率良くナノ化し、これにより、燃焼効率を向上し、燃料消費量を低減し、排気有害成分を減少することにある。【解決手段】励起システム（２５）は、燃焼装置（１）に供給される空気を通過して空気中の気相水分子を励起させるための光を発生する光発生装置（２６）と、光発生装置（２６）に給電して光発生装置（２６）から不可視光領域の光を発生させる蓄電装置（２７）とを備える。【選択図】図１
2017078389.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼装置に供給される空気中の分子を励起する空気中分子の励起システムにおいて、
前記燃焼装置としての内燃機関に供給される空気を通過して空気中の気相水分子を励起させるための光を発生する光発生装置と、
前記光発生装置に給電して前記光発生装置から不可視光領域の光を発生させる蓄電装置とを備えることを特徴とする空気中分子の励起システム。
【請求項２】
燃焼装置に供給される空気中の分子を励起する空気中分子の励起システムにおいて、
前記燃焼装置としての燃焼機に供給される空気を通過して空気中の気相水分子を励起させるための赤外線を発生する赤外線発生装置と、
前記赤外線発生装置に自然光を供給して前記赤外線発生装置から赤外線を発生させる集光装置とを備えることを特徴とする空気中分子の励起システム。
【請求項３】
燃焼装置に供給される空気中の分子を励起する空気中分子の励起システムにおいて、
前記燃焼装置としての燃焼機に供給される空気を通過して空気中の気相水分子を励起させるための光を発生する光発生装置と、
前記光発生装置に給電して前記光発生装置から不可視光領域の光を発生させる蓄電装置と、
前記燃焼機に供給される空気を通過して空気中の気相水分子を励起させるための赤外線を発生する赤外線発生装置と、
前記赤外線発生装置に自然光を供給して前記赤外線発生装置から赤外線を発生させる集光装置とを備えることを特徴とする空気中分子の励起システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、空気中分子の励起システムに係り、特に燃焼装置に供給される空気中の気相水分子を励起する空気中分子の励起システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両に搭載される内燃機関、あるいは、工場などに設置される燃焼機からなる燃焼装置は、供給される燃料と空気とを混合して燃焼を行っている。
また、燃焼装置においては、燃焼効率の向上などを図るために、燃料や空気の活性化処理を行うシステムが開発されている。
このような燃焼装置の燃料や空気の活性化処理を行うシステムとしては、例えば、以下の先行技術文献がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２３７３１３号公報
【０００４】
特開２０１２−２３７３１３号公報に係る内燃機関の燃費削減方法および燃費削減装置は、内燃機関に供給される空気がシリンダ内に導入される前に、空気に対して発光ダイオード（ＬＥＤ）から近赤外線領域（人に見えない赤外線と可視光線との間の領域：８００〜３０００ｎｍ）の光を照射し、空気中の気相水（気相水分子）への変化を減少させるものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、燃焼装置の燃料や空気の活性化処理を行うシステムでは、空気中の気相水分子を励起して燃焼効率を向上させることが有効であるが、特開２０１２−２３７３１３号公報に係る内燃機関の燃費削減方法および燃費削減装置では、単に、発光ダイオードから近赤外線領域の光を空気に照射させて気相水分子が液相水分子になりにくくするだけであり、改善が望まれていた。
【０００６】
そこで、この発明は、燃焼装置に供給される空気中の気相水分子を励起させて効率良くナノ化し、燃焼効率を向上する空気中分子の励起システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、燃焼装置に供給される空気中の分子を励起する空気中分子の励起システムにおいて、前記燃焼装置としての内燃機関に供給される空気を通過して空気中の気相水分子を励起させるための光を発生する光発生装置と、前記光発生装置に給電して前記光発生装置から不可視光領域の光を発生させる蓄電装置とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明は、燃焼装置に供給される空気を光発生装置に通過させ、光発生装置が発生する光を空気に照射し、空気中の気相水分子を励起させて効率良くナノ化し、空気の活性化を図り、これにより、燃焼効率を向上し、燃料消費量を低減し、排気有害成分を減少することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は空気中分子の励起システムの構成図である。（実施例１）
【図２】図２は光発生装置の構成図である。（実施例１）
【図３】図３は空気中分子の励起システムの制御回路図である。（実施例１）
【図４】図４は空気中分子の励起システムの構成図である。（実施例２）
【図５】図５は空気中分子の励起システムの制御回路図である。（実施例２）
【図６】図６は空気中分子の励起システムの構成図である。（実施例３）
【図７】図７は空気中分子の励起システムの制御回路図である。（実施例３）
【図８】図８は赤外線発生体の構成図である。（実施例３）
【図９】図９は空気中分子の励起システムの構成図である。（実施例４）
【図１０】図１０は空気中分子の励起システムの制御回路図である。（実施例４）
【図１１】図１１は空気中分子の励起システムの構成図である。（実施例５）
【図１２】図１２は空気中分子の励起システムの制御回路図である。（実施例５）
【発明を実施するための形態】
【００１０】
この発明は、燃焼装置に供給される空気中の気相水分子を励起させて効率良くナノ化し、燃焼効率を向上する目的を、燃焼装置に供給される空気に照射する光を発生するための光発生装置に給電する蓄電装置、あるいは、燃焼装置に供給される空気に照射する赤外線を発生するための赤外線発生装置に自然光を供給する集光装置を備えて実現するものである。
【実施例１】
【００１１】
図１〜図３は、この発明の実施例１を示すものである。
図１に示すように、この実施例１における燃焼装置１としては、車両（図示せず）に搭載される内燃機関２を採用する。なお、内燃機関２としては、ジェットエンジン、ロケットエンジンなどの他のエンジンを含むものである。
内燃機関２は、シリンダ３が形成された機関本体４を備える。
機関本体４には、クランク軸５と、クランク軸５に一端が接続された連接棒６と、連接棒６の他端に接続されてシリンダ３内を往復動するピストン７とが備えられる。
機関本体４には、中央部位の燃焼室８と、吸気系の吸気ポート９と、排気系の排気ポート１０とが形成されている。また、機関本体４には、燃焼室８に対して吸気ポート９を開閉する吸気弁１１と、燃焼室８に対して排気ポート１０を開閉する排気弁１２とが取り付けられている。
機関本体４には、吸気ポート９に連通する吸気通路１３が形成された吸気管１４の一端が接続される。吸気管１４の途中には、内燃機関２に供給される空気量を調整するためのスロットルバルブ１５を内蔵したスロットルボディ１６が取り付けられる。吸気管１４の他端には、内燃機関２に供給される空気を浄化するためのエアクリーナ１７が取り付けられる。
また、機関本体４には、上部で、点火時期制御に用いられる点火プラグ１８が取り付けられる。点火プラグ１８には、点火コイル１９が接続される。
【００１２】
車両には、内燃機関２に燃料を供給するための燃料供給装置２０が備えられる。
燃料供給装置２０は、吸気ポート９へ燃料を噴射する燃料噴射弁２１と、燃料噴射弁２１に一端が接続された燃料供給管２２と、燃料供給管２２の他端が開口する燃料タンク２３と、燃料タンク２３に設置されて燃料タンク２３内の燃料を燃料噴射弁２１へ圧送する燃料ポンプ２４とからなる。
内燃機関２は、燃料噴射弁２１から噴射される燃料をエアクリーナ１７からの空気（吸入空気）によって燃焼するものである。
【００１３】
吸気管１４の途中には、内燃機関２に供給される空気中の気相水分子を励起させる励起システム２５が備えられる。内燃機関２に供給される空気は、気相水分子と常磁性の酸素分子とを含むものである。
励起システム２５は、この実施例１において、光発生装置２６と蓄電装置２７とを備える。
光発生装置２６は、この実施例１において、発光ダイオードユニット２８を備える。
発光ダイオードユニット２８は、図２に示すように、空気の通過を許容する気相分子透過装置であって、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ：電流を光に変える半導体）２８Ａと、複数の発光ダイオード２８Ａを整列状に配設した基盤２８Ｂとからなる。
発光ダイオード２８Ａは、蓄電装置２７からの電力により光を発生して、内燃機関２に供給される空気中の気相水分子を励起する。つまり、発光ダイオード２８Ａは、蓄電装置２７からの電気エネルギを受けて光エネルギを発生する。
この場合、発光ダイオード２８Ａは、蓄電装置２７からの電力により発生した光として、特定な波長の不可視領域の光を内燃機関２に供給される空気に照射し、空気中の気相水分子を励起させる。
ここで、上記の気相水分子を励起することとは、気相水分子内振動を励起することであり、元のエネルギの低い状態からエネルギの高い状態へ遷移して気相水分子の分子内構造を変化（運動）させることである（励起状態：気相水分子のナノ化）。言い換えると、気相水分子の原子に外部からの光エネルギを与えることで、周囲を旋回する自由電子が、その光エネルギを受け取り、原子核の束縛を離れて遷移することである（全体として分子運動が激しくなる）。また、励起状態とは、エネルギが高い状態にあることを言う。
このように、気相水分子を励起することにより、気相水分子が効率良くナノ化され（例えば、０．３〜０．３８ｎｍ）、燃焼室８に供給される空気の活性化を図り、反応性を高めた空気として燃焼室８内へ供給し、燃焼室８内での燃焼効率を向上させる。
【００１４】
図２に示すように、発光ダイオードユニット２８は、例えば、ケース２９内で筒状に形成されている。なお、発光ダイオードユニット２８は、例えば、一側のユニットと他側のユニットとを分離して対向配置することも可能である。
ケース２９は、胴部３０と、エアクリーナ１７側の空気入口３１が形成された入口側端面部３２と、内燃機関２側の空気出口３３が形成された出口側端面部３４とからなる。
発光ダイオードユニット２８は、軸心方向の長さがケース２９の胴部３０の長さよりも小さく設定され、且つ直径がケース２９の胴部３０の直径よりも小さく設定され、中心軸上で中央空気通路３５を形成している。
発光ダイオードユニット２８は、エアクリーナ１７側の端面が閉塞部３６で閉塞され、且つ内燃機関２側の端面がケース２９の出口側端面部３４の内面に固定して閉塞される。従って、発光ダイオードユニット２８においては、中央空気通路３５の空気の上流側の一端が閉塞部３６で閉塞される一方、中央空気通路３５の空気の下流側の他端が吸気通路１３に連通される。
上記の構造により、ケース２９内には、ケース２９の入口側端面部３２と閉塞部３６とによって空気導入空間３７が形成されるとともに、空気導入空間３７に連通して発光ダイオードユニット２８の外周面とケース２９の胴部３０の内周面との間に空気流通空間３８が形成される。
【００１５】
蓄電装置２７は、この実施例１において、図１、図２に示すように、車両に搭載されるバッテリ３９を備える。バッテリ３９は、プラス電線４０とマイナス電線４１とで発光ダイオードユニット２８に接続され、発光ダイオード２８Ａへ給電する。
【００１６】
なお、この実施例１に係る光発生装置２６としては、発光ダイオードユニット２８の代わりに、レーザ光線を発生するレーザ装置、あるいは、プラズマを発生するプラズマ発生装置などとすることも可能である。この場合、レーザ装置は、指向性や収束性に優れたレーザ光を増幅して放射するものである。プラズマ発生装置は、マグネトロンなどを用いて電磁波を発生させ、電磁波で空気中の気体水分子を励起させてプラズマ化（分子が部分的又は完全に電離し、分子が陽イオンと電子とに別れて自由運動している状態）するものである。
また、励起システム２５を、吸気管１４の途中に限らず、エアクリーナ１７などの吸気系のいずれかの箇所にも配設することが可能である。
【００１７】
図１に示すように、励起システム２５には、助燃装置４２が備えられる。
助燃装置４２は、この実施例１において、赤外線照射気体圧送ポンプ４３と複数の気体噴射弁とを備える。
赤外線照射気体圧送ポンプ４３は、外部から取り入れた空気に赤外線を照射して励起させた励起化気体を、複数の気体噴射弁へ圧送するものである。
赤外線照射気体圧送ポンプ４３には、例えば、機関本体４に取り付けられた複数の気体噴射弁（アトマイザー、スプレイ、気噴インジェクタなど）として、例えば、第１気体噴射弁４４と第２気体噴射弁４５とが接続される。
第１気体噴射弁４４は、吸気ポート９に臨んで配置され、第１電線４６によって赤外線照射気体圧送ポンプ４３に接続されている。第１気体噴射弁４４は、赤外線照射気体圧送ポンプ４３の駆動により、吸気ポート９へ励起化気体を噴射する。
第２気体噴射弁４５は、燃焼室８の側部に臨んで配置され、第２電線４７によって赤外線照射気体圧送ポンプ４３に接続されている。第２気体噴射弁４５は、赤外線照射気体圧送ポンプ４３の駆動により、燃焼室８へ励起化気体を噴射する。
なお、助燃装置４２においては、気体噴射弁を、上記の箇所の他に、燃焼室８の上部や、吸気管１４などの吸気系のいずれかの箇所に複数配設することが可能である。
【００１８】
図３に示すように、点火コイル１９と燃料噴射弁２１と燃料ポンプ２４と発光ダイオードユニット２８と赤外線照射気体圧送ポンプ４３とは、制御手段４８に接続され、制御手段４８によって駆動制御される。
制御手段４８は、内燃機関２を駆動又は停止するようにオン又はオフするイグニッションスイッチ４９に接続され、イグニッションスイッチ４９のオン又はオフに連動して、点火コイル１９と燃料噴射弁２１と燃料ポンプ２４と発光ダイオードユニット２８と赤外線照射気体圧送ポンプ４３とを、作動又は停止する。
また、制御手段４８は、内燃機関２の運転状態を検出する内燃機関運転状態検出手段５０に接続され、内燃機関２の運転状態に応じて、点火コイル１９と燃料噴射弁２１と燃料ポンプ２４と発光ダイオードユニット２８と赤外線照射気体圧送ポンプ４３とを、作動制御する。
【００１９】
次に、この実施例１における励起システム２５の作用について説明する。
イグニッションスイッチ４９がオンなって内燃機関２が稼働すると、図２に示すように、エアクリーナ１７からの空気（図２の白抜きの矢印で示す）が、吸気通路１３から空気導入空間３７と空気流通空間３８と発光ダイオードユニット２８と中央空気通路３５と吸気通路１３と吸気ポート９とを経て内燃機関２の燃焼室８へ供給される。
空気が発光ダイオードユニット２８を通過する際には、バッテリ３７からの電力により発光ダイオード２８Ａが発生している不可視領域の光が空気に照射されると、空気中の気相水分子が励起され、気相水分子の分子内構造が変化される（気相水分子のナノ化）。
また、助燃装置４２の赤外線照射気体圧送ポンプ４３の駆動により、内燃機関２の吸気系の各部や燃焼室８に励起化気体が噴射されることで、吸気系の空気や燃焼室８の混合気が活性化されて燃焼効率が向上する。
【００２０】
この結果、この実施例１では、内燃機関２に供給される空気中の気相水分子を励起させて効率良くナノ化し、また、燃焼室８や吸気系の各部に励起化気体を噴射することにより、燃焼効率を向上させ、内燃機関２の出力を高め、燃料消費量を低減し、内燃機関２から排出される排気中の排気有害成分を減少することができる。
【実施例２】
【００２１】
図４、図５は、この発明の実施例２を示すものである。
図４に示すように、この実施例２における燃焼装置１０１としては、工場などに設置される燃焼機１０２を採用する。燃焼機１０２は、燃料供給部１０２Ａを備え、燃料供給部１０２Ａから供給される燃料を外部から取り入れた空気によって燃焼させるものである。
【００２２】
燃焼機１０２には、励起システム１０３が備えられる。
励起システム１０３は、この実施例２において、光発生装置１０４と蓄電装置１０５とを備える。
光発生装置１０４は、この実施例２において、発光ダイオードユニット１０６を備える。
発光ダイオードユニット１０６は、上記の実施例１の場合と同様であり、空気の通過を許容する気相分子透過装置であって、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ：電流を光に変える半導体）１０６Ａと、複数の発光ダイオード１０６Ａを整列状に配設した基盤１０６Ｂとからなる。
発光ダイオードユニット１０６は、蓄電装置１０５からの電力により光を発生して、燃焼機１０２に供給される空気中の気相水分子を励起する。つまり、発光ダイオード１０６Ａは、蓄電装置１０５から電気エネルギを受けて光エネルギを発生する。
【００２３】
図４に示すように、発光ダイオードユニット１０６は、例えば、ケース１０７内で筒状に形成されている。なお、発光ダイオードユニット１０６は、例えば、一側のユニットと他側のユニットとを分離して対向配置することも可能である。
ケース１０７は、胴部１０８と、空気入口１０９が形成された入口側端面部１１０と、空気出口１１１が形成された出口側端面部１１２とからなる。
発光ダイオードユニット１０６は、軸心方向の長さがケース１０７の胴部１０８の長さよりも小さく設定され、且つ直径がケース１０７の胴部１０８の直径よりも小さく設定され、中心軸心上で中央空気通路１１３を形成する。
発光ダイオード１０６Ａは、ケース１０７の入口側端面部１１０側の端面が閉塞部１１４で閉塞され、且つ燃焼機１０２側の端面がケース１０７の出口側端面部１１２の内面に固定されて閉塞される。従って、発光ダイオードユニット１０６においては、中央空気通路１１３の上流側の一端が閉塞部１１４で閉塞される一方、中央空気通路１１３の下流側の他端が燃焼機１０２に連通される。
また、上記の構造により、ケース１０７内には、ケース１０７の入口側端面部１１０と閉塞部１１４とによって空気導入空間１１５が形成されるとともに、空気導入空間１１５に連通して発光ダイオードユニット１０６の外周面とケース１０７の胴部１０８の内周面との間に空気流通空間１１６が形成される。
【００２４】
蓄電装置１０５は、この実施例２において、バッテリ１１７を備える。バッテリ１１７は、プラス電線１１８とマイナス電線１１９とで発光ダイオードユニット１０６に接続され、発光ダイオード１０６Ａへ給電する。
なお、この実施例２に係る光発生装置１０４においては、発光ダイオードユニット１０６の代わりに、レーザ装置、又はプラズマ発生装置とすることも可能である。
【００２５】
励起システム１０３には、助燃装置１２０が備えられる。
助燃装置１２０は、この実施例２において、第１送風機（ブロワ）１２１と第２送風機（ブロワ）１２２からなる。
第１送風機１２１は、ケース１０７の入口側端面部１１０に取り付けられ、外部からの空気を空気導入空間１１５に供給する。第２送風機１２２は、ケース１０７の出口側端面部１１２に取り付けられ、発光ダイオードユニット１０６の中央空気通路１１３からの空気を燃焼機１０２に供給する。
【００２６】
図５に示すように、燃焼機１０２と発光ダイオードユニット１０６と第１送風機１２１と第２送風機１２２とは、制御手段１２３に接続され、制御手段１２３によって駆動制御される。
制御手段１２３は、燃焼機１０２をオン又はオフする操作スイッチ１２４に接続され、操作スイッチ１２４のオン又はオフに連動して発光ダイオードユニット１０６と第１送風機１２１と第２送風機１２２とを、作動又は停止する。
【００２７】
次に、この実施例２における励起システム１０３の作用について説明する。
操作スイッチ１２４がオンなって燃焼機１０２が稼働すると、発光ダイオード１０６Ａと第１送風機１２１と第２送風機１２２とが作動され、図４に示すように、空気が空気導入空間１１５と空気流通空間１１６と発光ダイオードユニット１０６と中央空気通路１１３とを経て燃焼機１０２へ供給される。
このとき、発光ダイオード１０６Ａの光が空気に照射されると、空気中の気相水分子が励起され、気相水分子の分子内構造が変化される（気相水分子のナノ化）。
また、助燃装置１２０の第１送風機１２１及び第２送風機１２２の作動により、空気が燃焼機１０２へ積極的に供給される。
なお、この実施例２において、制御手段１２３では、燃焼機１０２の燃焼状態に応じて発光ダイオードユニット１０６の駆動状態を制御することも可能である。
【００２８】
この実施例２の構造によれば、燃焼機１０２に供給される空気中の気相水分子を励起させて効率良くナノ化し、また、助燃装置１２０により空気が燃焼機１０２へ積極的に供給され、これにより、燃焼効率を向上させ、燃料消費量を低減し、さらに、工場などにおいて排気有害成分を減少することで空気汚染を回避させることができる。
【実施例３】
【００２９】
図６〜図８は、この発明の実施例３を示すものである。
図６に示すように、この実施例３における燃焼装置２０１としては、工場などに設置される燃焼機２０２を採用する。燃焼機２０２は、燃料供給部２０２Ａを備え、燃料供給部２０２Ａから供給される燃料を外部から取り入れた空気によって燃焼させるものである。
【００３０】
燃焼機２０２には、励起システム２０３が備えられる。
励起システム２０３は、この実施例３において、赤外線発生装置２０４と集光装置２０５とを備える。
赤外線発生装置２０４は、この実施例３において、対向して配置された一側赤外線発生体２０６−１と他側赤外線発生体２０６−２とを備え、集光装置２０５からの自然光（太陽光）を受けて、燃焼機２０２に供給される空気中の気相水分子を励起する。一側赤外線発生体２０６−１・他側赤外線発生体２０６−２は、自然光を受け入れて赤外線（好ましくは、微弱赤外線）を発生するものである。赤外線とは、可視光線の赤色よりも波長が長く（周波数が低い）、電波よりも波長が短い電磁波である。
気相水分子は、赤外線エネルギの波長の光を吸収すると、よの高い振動数の振動状態の変化し、効率良くナノ化される（例えば、０．３〜０．３８ｎｍ）。
【００３１】
自然光（太陽光）を利用する場合には、一側赤外線発生体２０６−１・他側赤外線発生体２０６−２としては、赤外線（微弱赤外線）を放射する物質を通過させる必要があり、例えば、合成光学結晶体、天然光学結晶体などの赤外線放射物質を用いることが可能である。合成光学結晶体とは、精製した原料を溶融塩法で合成した透明度を有する高純度の単結晶である。天然光学結晶体とは、透明度を有する高純度の天然の単結晶である。
このため、一側赤外線発生体２０６−１・他側赤外線発生体２０６−２の素材としては、例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２：蛍石）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）、臭沃化タリウム（ＫＲＳ＿５）、臭塩化タリウム（ＫＲＳ＿６）、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、合成（天然）石英ガラス（ＳｉＯ２）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化バリウム（ＢａＦ２）、臭化カリウム（ＫＢｒ）、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、カーボンナノチューブ黒体（ＳＷＮＴ）、ａ＿ＢＢＯ結晶（ＢａＢ２０４）、方解石（ＣａＣＯ３）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、レーザの媒質（Ｎｄ：ＹＶ０４、Ｎｄ：ＹＡＧ）、サファイヤ（Ａｌ２Ｏ３）などが、用いられる。
一側赤外線発生体２０６−１・他側赤外線発生体２０６−２は、例えば、繊維状、網状、チューブ状の形状を用いてフィルタのように空気を通過させ、通過後の空気中の気相水分子の分子運動を励起状態とする。つまり、一側赤外線発生体２０６−１・他側赤外線発生体２０６−２は、図８に示すように、例えば、空気を通過させるための複数の通気孔２０６Ａを備えるとともに、通気性の基盤２０６Ｂによって保持されて構成される。
【００３２】
図６に示すように、ケース２０７は、例えば、空気入口２０８が形成された入口側端面部２０９と、空気出口２１０が形成された出口側端面部２１１と、両側を閉塞する両側部（図示せず）とを備え、胴部部分に集光装置２０５を構成する一側集光レンズ２１２−１と他側集光レンズ２１２−２とを取り付けている。
赤外線発生装置２０４は、軸心方向の長さが一側集光レンズ２１２−１・他側集光レンズ２１２−２の長さよりも小さく設定され、且つ軸心方向に直交する方向の長さが一側集光レンズ２１２−１・他側集光レンズ２１２−２の長さよりも小さく設定され、一側赤外線発生体２０６−１と他側赤外線発生体２０６−２との間で中央空気通路２１３を形成する。
【００３３】
一側赤外線発生体２０６−１・他側赤外線発生体２０６−２は、分光装置（ＩＲ装置）の一種であり、且つ空気の通過を許容する気相分子透過体であって、空気入口２０８側の端面が閉塞部２１４で閉塞され、且つ燃焼機２０２側の端面がケース２０７の出口側端面部２１１の内面に固定されて閉塞され、さらに、両側が両側部（図示せず）で閉塞される。従って、赤外線発生装置２０４においては、中央空気通路２１３の空気の上流側の一端が閉塞部２１４で閉塞される一方、中央空気通路２１３の空気の下流側の他端が燃焼機２０２に連通される。
また、上記の構造により、ケース２０７内には、ケース２０７の入口側端面部２０９と閉塞部２１４とによって空気導入空間２１５が形成されるとともに、空気導入空間２１５に連通して一側赤外線発生体２０６−１・他側赤外線発生体２０６−２の外周面と一側集光レンズ２１２Ａ・他側集光レンズ２１２Ｂの内周面との間に一側空気流通空間２１６−１・他側空気流通空間２１６−２が形成される。
【００３４】
また、励起システム２０３には、助燃装置２１７が備えられる。
助燃装置２１７は、この実施例３において、送風機（ブロワ）２１８を備える。
送風機２１８は、ケース２０７の入口側端面部２０９に取り付けられ、外部からの空気を空気導入空間２１５に供給する。
【００３５】
図７に示すように、燃焼機２０２と一側赤外線発生体２０６−１と他側赤外線発生体２０６−２と送風機２１８とは、制御手段２１９に接続され、制御手段２１９によって駆動制御される。
制御手段２１９は、燃焼機２０２をオン又はオフする操作スイッチ２２０に接続され、操作スイッチ２２０のオン又はオフに連動して一側赤外線発生体２０６−１と他側赤外線発生体２０６−２と送風機２１８とを、作動又は停止する。
【００３６】
次に、この実施例３における励起システム２０３の作用について説明する。
操作スイッチ２２０がオンなって燃焼機２０２が稼働すると、送風機２１８が作動され、空気が空気導入空間２１５と一側空気流通空間２１６−１・他側空気流通空間２１６−２と一側赤外線発生体２０６−１・他側赤外線発生体２０６−２と中央空気通路２１３とを経て燃焼機２０２へ供給される。
このとき、一側赤外線発生体２０６−１・他側赤外線発生体２０６−２からの赤外線が空気に照射されると、空気中の気相水分子が励起され、気相水分子の分子内構造が変化される（気相水分子のナノ化）。
また、助燃装置２１７の送風機２１８の作動により、空気が燃焼機２０２へ積極的に供給される。
なお、この実施例３において、制御手段２１９では、燃焼機２０２の燃焼状態に応じて一側赤外線発生体２０６−１及び他側赤外線発生体２０６−２の駆動状態を制御することも可能である。
【００３７】
この実施例３の構造によれば、集光装置２０５からの自然光（図６の一点鎖線で示す）によって燃焼機２０２に供給される空気中の気相水分子を励起させて効率良くナノ化し、また、助燃装置２１７の送風機２１８によって空気を燃焼機２０２へ積極的に供給し、これにより、燃焼効率を向上し、燃料消費量を低減し、さらに、工場などにおいて排気有害成分を減少することで空気汚染を回避させ、しかも、電力消費量を少なくすることができる。
【実施例４】
【００３８】
図９、図１０は、この発明の実施例４を示すものである。
図９に示すように、この実施例４における燃焼装置３０１としては、工場などに設置される燃焼機３０２を採用する。燃焼機３０２は、燃料供給部３０２Ａを備え、燃料供給部３０２Ａから供給される燃料を外部から取り入れた空気によって燃焼させるものである。
【００３９】
燃焼機３０２には、励起システム３０３が備えられる。
励起システム３０３は、この実施例４において、光発生装置３０４と赤外線発生装置３０５と蓄電装置３０６と集光装置３０７とを備える。
光発生装置３０４は、筺体３０８内に配置される。
筺体３０８は、底壁３０９と、前壁３１０と、後壁３１１と、両側壁（図示せず）と、前壁３１０と平行に配置されて空気導入空間３１２と空気流通空間３１３とを区画形成する区画壁３１４とを備え、天井壁として集光装置３０７を構成する集光レンズ３１５を取り付けている。
【００４０】
光発生装置３０４は、第１光発生装置３１６と第２光発生装置３１７とからなる。
第１光発生装置３１６は、第１発光ダイオードユニット３１８を備え、区画壁３１４の上部位に配置される。第２光発生装置３１７は、第２発光ダイオードユニット３１９を備え、区画壁３１４の下部位に配置される。なお、第１、第２光発生装置３１６、３１７としては、発光ダイオードユニットの他に、レーザ装置、プラズマ発生装置とすることが可能である。
赤外線発生装置３０５は、赤外線発生体３２０を備える。赤外線発生体３２０は、集光レンズ３１５の内側で集光側空気流通空間３２１を形成するように、集光レンズ３１５と平行に配置される。なお、赤外線発生装置３０５としては、例えば、合成（天然）光学結晶体とすることが可能である。
空気導入空間３１２には、第１発光ダイオードユニット３１８の下端部位で空気フィルタ３２２が横架して配設される。これにより、空気導入空間３１２は、空気フィルタ３２２によって下側空間３１２Ａと上側空間３１２Ｂとに区画される。
下側空間３１２Ａには、助燃装置３２３を構成する送風機３２４が配設される。
前壁３１０には、下側空間３１２Ａに連通する空気入口３２５が形成される。
後壁３１１には、空気流通空間３１３と燃焼機３０２とを連通する空気出口３２６が形成される。
【００４１】
蓄電装置３０６は、バッテリ３２７を備える。バッテリ３２７は、図示しない電線（プラス電線及びマイナス電線）を介して第１発光ダイオードユニット３１８と第２発光ダイオードユニット３１９とにそれぞれ接続され、第１発光ダイオードユニット３１８と第２発光ダイオードユニット３１９とへ給電する。
集光装置３０７の集光レンズ３１５は、自然光（太陽光）を収集して赤外線発生体３２０に自然光（太陽光）を直接的に供給する。
筺体３０８内には、空気導入空間３１２の上側空間３１２Ｂを集光側空気流通空間３２１に対して開放又は閉鎖する開閉弁３２８が取り付けられる。
【００４２】
図１０に示すように、燃焼機３０２と第１発光ダイオードユニット３１８と第２発光ダイオードユニット３１９と赤外線発生体３２０と送風機３２４と開閉弁３２８とは、制御手段３２９に接続し、制御手段３２９によって駆動制御される。
制御手段３２９には、燃焼機３０２をオン又はオフする操作スイッチ３３０が接続される。
【００４３】
次に、この実施例４における励起システム３０３の作用について説明する。
自然光（太陽光）のある昼間時においては、操作スイッチ３３０がオンなると、開閉弁３２８が開放動作して空気導入空間３１２の上側空間３１２Ｂと集合側空気流通空間３２１とが連通し、また、送風機３２４が作動されて空気入口３２５からの空気が空気導入空間３１２に供給される。このとき、例えば、赤外線発生体３２０が駆動されているが、第１発光ダイオードユニット３１８と第２発光ダイオードユニット３１９とが停止されている。
そして、空気導入空間３１２の上側空間３１２Ｂの空気は、集合側空気流通空間３２１と赤外線発生体３２０と空気流通空間３１３とを経て、燃焼機３０２に供給される。
このとき、赤外線発生体３２０の光が空気に照射されると、空気中の気相水分子が励起され、気相水分子の分子間の構造が変化される（気相水分子のナノ化）。
また、助燃装置３２３の送風機３２４の駆動により、空気が空気導入空間３１２の上側空間３１２Ｂを経て燃焼機３０２へ積極的に供給される。
一方、自然光（太陽光）のない夜間時や雨天時においては、操作スイッチ３３０がオンなると、開閉弁３２８が閉鎖動作して空気導入空間３１２の上側空間３１２Ｂと集合空気流通空間３２１とを遮断し、また、送風機３２４が作動されて空気入口３２５からの空気が空気導入空間３１２の上側空間３１２Ｂに供給される。このとき、例えば、第１発光ダイオードユニット３１８と第２発光ダイオードユニット３１９とが駆動されているが、赤外線発生体３２０が停止されている。
そして、第１発光ダイオードユニット３１８からの光が空気に照射されると、空気中の気相水分子が励起され、気相水分子の分子内構造が変化される（気相水分子のナノ化）。そして、その空気は、空気流通空間３１３から燃焼機３０２に供給される。
さらに、送風機３２４が駆動することにより、空気流通空間３１３の空気の一部が吸引され、そして、空気中の気相水分子が第２発光ダイオードユニット３１９からの光によって励起された後、その空気が空気導入空間３１２の下側空間３１２Ａに供給され、さらに、空気フィルタ３２２と第１発光ダイオードユニット３１８とを経て空気流通空間３１３に循環される。
なお、この実施例４において、制御手段３２９では、燃焼機３０２の燃焼状態に応じて第１発光ダイオードユニット３１８と第２発光ダイオードユニット３１９と赤外線発生体３２０との駆動状態を制御することも可能である。
【００４４】
この実施例４の構成によれば、昼間は、開閉弁３２８を開放動作させて集光レンズ３１５から赤外線発生体３２０に自然光（太陽光）を供給するとともに、夜間は、開閉弁３２８を閉鎖動作させてバッテリ３２７から第１発光ダイオードユニット３１８・第２発光ダイオードユニット３１９へ電力を供給する。
これにより、昼夜にかかわらず、燃焼機３０２を稼働させても、空気中の気相水分子を励起させて効率良くナノ化することができ、燃焼効率を向上し、燃料消費量を低減し、さらに、工場などにおいて排気有害成分を減少することで空気汚染を回避させ、しかも、電力消費量を少なくすることができる。
【実施例５】
【００４５】
図１１、図１２は、この発明の実施例５を示すものである。
図１１に示すように、この実施例５における燃焼装置４０１としては、工場などに設置される燃焼機４０２を採用する。燃焼機４０２は、燃料供給部４０２Ａを備え、燃料供給部４０２Ａから供給される燃料を外部から取り入れた空気によって燃焼させるものである。
【００４６】
燃焼機４０２には、励起システム４０３が備えられる。
励起システム４０３は、この実施例５において、筺体４０４に配置された赤外線発生装置４０５と、集光装置４０６とを備える。
筺体４０４は、底壁４０７と、前壁４０８と、後壁４０９と、天井壁４１０と、両側壁（図示せず）と、前壁４０８と平行に配置されて空気導入空間４１１と空気流通空間４１２とを区画形成する区画壁４１３とからなる。
【００４７】
赤外線発生装置４０５は、第１〜第３赤外線発生装置４１４〜４１６からなる。第１〜第３赤外線発生装置４１４〜４１６は、第１〜第３赤外線発生体４１７〜４１９を備える。
第１赤外線発生体４１７は、空気導入空間４１１を仕切るように配置される。これにより、空気導入空間４１１は、第１赤外線発生体４１７によって下側空間４１１Ａと上側空間４１１Ｂとに区画形成される。
第２赤外線発生体４１８は、区画壁４１３の上部位に配置される。第３赤外線発生体４１９は、区画壁４１３の下部位に配置される。
下側空間４１１Ａには、助燃装置４２０を構成する送風機４２１が配設される。
前壁４０８には、下側空間４１１Ａに連通する空気入口４２２が形成される。後壁４０９には、空気流通空間４１２と燃焼機４０２とに連通する空気出口４２３が形成される。
【００４８】
集光装置４０６は、第１〜第３集光ユニット４２４〜４２６を備える。
第１集光ユニット４２４は、収集した自然光（太陽光）を第１光ファイバー４２７を用いて第１赤外線発生体４１７へ供給する。第２集光ユニット４２５は、収集した自然光（太陽光）を第２光ファイバー４２８を用いて第２赤外線発生体４１８へ供給する。第３集光ユニット４２６は、収集した自然光（太陽光）を第３光ファイバー４２９を用いて第３赤外線発生体４１９へ供給する。
【００４９】
図１２に示すように、燃焼機４０２と第１〜第３赤外線発生体４１７〜４１９と送風機４２１とは、制御手段４３０に接続され、制御手段４３０によって駆動制御される。
制御手段４３０には、燃焼機４０２をオン又はオフする操作スイッチ４３１が接続される。
【００５０】
次に、この実施例５における励起システム４０３の作用について説明する。
操作スイッチ４３１がオンなると、助燃装置４２０の送風機４２１が作動されて空気入口４２２からの空気が空気導入空間４１１の下側空間４１１Ａに至る。
下側空間４１１Ａの空気中の水分子は、第１赤外線発生体４１７に自然光が供給されることで励起され、分子内構造が変化され（気相水分子のナノ化）、上側空間４１１Ｂに至る。
また、上側空間４１１Ｂの空気中の水分子は、第２赤外線発生体４１８に自然光が供給されることで励起され、分子内構造が変化され（気相水分子のナノ化）、空気流通空間４１２に至り、燃焼機４０２に供給される。
さらに、空気流通空間４１２の一部の空気中の水分子は、第３赤外線発生体４１８に自然光が供給されることで励起され、分子内構造が変化され（気相水分子のナノ化）、下側空間４１１Ａに流入して循環される。
なお、この実施例５において、制御手段４３０では、燃焼機４０２の燃焼状態に応じて第１〜第３赤外線発生体４１７〜４１９の駆動状態を制御することも可能である。
【００５１】
この実施例５の構成によれば、第１〜第３集光ユニット４２４〜４２６から第１〜第３赤外線発生体４１７〜４１９にそれぞれ自然光を供給し、空気中の気相水分子を励起させ、気相水分子の分子内構造を変化し（気相水分子のナノ化）、これにより、燃焼効率を向上し、燃料消費量を低減し、さらに、工場などにおいて排気有害成分を減少することで空気汚染を回避させ、しかも、電力消費量を少なくすることができる。
【００５２】
なお、この発明に係る励起システムにおいては、空気中の気相水分子の励起に加えて、、空気中の常磁性の酸素分子を電磁石、永久磁石などの磁力吸引を利用して励起することも可能である。また、空気中の気相水分子の励起と常磁性の酸素分子の励起とを、組み合わせることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
この発明に係る空気中分子の励起システムは、各種の燃焼装置に適用可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１  燃焼装置
２  内燃機関
４  機関本体
８  燃焼室
９  吸気ポート
２０  燃料供給装置
２５  励起システム
２６  光発生装置
２７  蓄電装置
２８  発光ダイオードユニット
２８Ａ  発光ダイオード
３１  空気入口
３３  空気出口
３５  中央空気通路
３７  空気導入空間
３８  空気流通空間
３９  バッテリ
４２  助燃装置
４３  赤外線照射気体圧送ポンプ
４８  制御手段
４９  イグニッションスイッチ
【図１】
2017078389.tif 000003
【図２】
2017078389.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2017078389.tif 000010
【図９】
2017078389.tif 000011
【図１０】
2017078389.tif 000012
【図１１】
2017078389.tif 000013
【図１２】
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