(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化剤と燃料との混合気の燃焼を行うバーナ装置であって、
排気ガスが通過する排気ガス通過流路と、内部が中空とされると共に当該内部が前記排気ガス通過流路に対して接続される管体部と、該管体部の内部を着火装置が設置される着火領域と前記混合気の燃焼を維持する保炎領域とに通気可能に区分けする仕切り板とを備え、
前記仕切り板は、前記管体部の内壁との当接部位の少なくとも一部が当該内壁に沿って折れ曲がると共に、当該折れ曲がった部位が前記管体部の内壁と面接触し、
前記管体部が、前記排気ガス通過流路に固定される側壁部と、該側壁部の前記排気ガス通過流路と反対側の開放端を閉塞する閉塞部とを備え、前記仕切り板が、前記閉塞部のみに固定されている
ことを特徴とするバーナ装置。
【請求項２】
酸化剤と燃料との混合気の燃焼を行うバーナ装置であって、
排気ガスが通過する排気ガス通過流路と、内部が中空とされると共に当該内部が前記排気ガス通過流路に対して接続される管体部と、該管体部の内部を着火装置が設置される着火領域と前記混合気の燃焼を維持する保炎領域とに通気可能に区分けする仕切り板とを備え、
前記仕切り板は、前記管体部の内壁との当接部位の少なくとも一部が当該内壁に沿って折れ曲がると共に、当該折れ曲がった部位が前記管体部の内壁と面接触し、かつ、先端部を前記排気ガスの流れに晒すことにより前記排気ガス通過流路から前記排気ガスを前記酸化剤として前記管体部の内部に取り込む取込板を備え、
該取込板の先端部は、連続面のまま湾曲されて折り畳まれている
ことを特徴とするバーナ装置。
【請求項３】
酸化剤と燃料との混合気の燃焼を行うバーナ装置であって、
排気ガスが通過する排気ガス通過流路と、内部が中空とされると共に当該内部が前記排気ガス通過流路に対して接続される管体部と、該管体部の内部を着火装置が設置される着火領域と前記混合気の燃焼を維持する保炎領域とに通気可能に区分けする仕切り板とを備え、
前記仕切り板は、前記管体部の内壁との当接部位の少なくとも一部が当該内壁に沿って折れ曲がると共に、当該折れ曲がった部位が前記管体部の内壁と面接触し、かつ、前記管体部の中央部に上下に延在する中央板と、該中央板の高さ方向の中央部から側方に突出して設けられる側板と、側板の端部に固定されると共に噴射された燃料を前記着火領域と前記保炎領域とに分流して供給する分流板とを有し、
前記中央板の前記当接部位、前記側板の前記当接部位及び前記分流板の前記当接部位の少なくともいずれかかが前記管体部の内壁に沿って折れ曲がると共に折れ曲がった当接部位が前記管体部の内壁と面接触している
ことを特徴とするバーナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化剤と燃料との混合気の燃焼を行うバーナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジン等の排気ガス中には、微粒子（パティキュレートマター）が含まれている。当該微粒子を大気中に放出することによる環境への影響が懸念されることから、近年は、ディーゼルエンジン等を搭載する車両には、排気ガス中の微粒子を除去するためのフィルタ（ＤＰＦ）が設置されている。
このフィルタは、上記微粒子よりも小さな孔を複数備える多孔質体であるセラミックス等によって形成されており、上記微粒子の通過を阻止することによって微粒子の捕集を行っている。
【０００３】
ところが、このようなフィルタを長時間使用していると、捕集した微粒子が蓄積されてフィルタが目詰まり状態となる。
このようなフィルタの目詰まりを防止するために、例えば特許文献１に示されるように、フィルタに対して高温ガスを供給することによって、フィルタに捕集された微粒子を燃焼させて除去する方法が用いられている。
【０００４】
具体的には、特許文献１ではディーゼルエンジンとフィルタとの間にバーナ装置を設置し、排気ガスと燃料とが混合された混合気を燃焼させて高温ガスを発生させ、当該高温ガスをフィルタに供給することによって微粒子を燃焼させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１５４７７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、混合気の燃焼の安定を図るには、バーナ装置の内部を着火領域と保炎領域に区分けすることが望ましい。
しかしながら、このように区分けした場合には、各領域への望まぬ流体の流入及び流出を防ぐことが好ましい。
【０００７】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、バーナ装置において、着火領域と保炎領域と区分けすることによって燃焼を安定させると共に、区分けされた領域において望まぬ流体の流入及び流出を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。
【０００９】
第１の発明は、酸化剤と燃料との混合気の燃焼を行うバーナ装置であって、排気ガスが通過する排気ガス通過流路と、内部が中空とされると共に当該内部が上記排気ガス通過流路に対して接続される管体部と、該管体部の内部を着火装置が設置される着火領域と上記混合気の燃焼を維持する保炎領域とに通気可能に区分けする仕切り板とを備え、上記仕切り板は、上記管体部の内壁との当接部位の少なくとも一部が当該内壁に沿って折れ曲がると共に、当該折れ曲がった当接部位が上記管体部の内壁と面接触するという構成を採用する。
【００１０】
第２の発明は、上記第１の発明において、上記管体部が、上記排気ガス通過流路に固定される側壁部と、該側壁部の上記排気ガス通過流路と反対側の開放端を閉塞する閉塞部とを備え、上記仕切り板は、上記閉塞部のみに固定されているという構成を採用する。
【００１１】
第３の発明は、上記第１または第２の発明において、上記仕切り板が、先端部を上記排気ガスの流れに晒すことにより上記排気ガス通過流路から上記排気ガスを上記酸化剤として上記管体部の内部に取り込む取込板を備え、該取込板の先端部は、連続面のまま湾曲されて折り畳まれているという構成を採用する。
【００１２】
第４の発明は、上記第１〜第３いずれかの発明において、上記仕切り板が、上記管体部の中央部に上下に延在する中央板と、該中央板の高さ方向の中央部から側方に突出して設けられる側板と、側板の端部に固定されると共に噴射された燃料を上記着火領域と上記保炎領域とに分流して供給する分流板とを有し、上記中央板の上記当接部位、上記側板の上記当接部位及び上記分流板の上記当接部位の少なくともいずれかかが上記管体部の内壁に沿って折れ曲がると共に折れ曲がった当接部位が上記管体部の内壁と面接触しているという構成を採用する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、仕切り板によって、着火領域と保炎領域とが混合気が通気可能に区分けされる。このため、着火領域から保炎領域に供給される混合気の流速を調節することが可能となる。したがって、保炎領域に供給される混合気の流速を、保炎領域において燃焼が安定化される流速に調節することが可能となる。このため、混合気の燃焼を安定させることができる。
【００１４】
また、本発明によれば、仕切り板は、管体部の内壁との当接部位の少なくとも一部が当該内壁に沿って折れ曲がると共に管体部の内壁と面接触する。このため、仕切り板と管体部との内壁との間を介して流体が出入することを抑制することができる。このため、区分けされた領域において望まぬ流体の流入及び流出を抑制することができる。
【００１５】
以上のように、本発明によれば、着火領域と保炎領域と区分けすることによって燃焼を安定させると共に、区分けされた領域において望まぬ流体の流入及び流出を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態におけるバーナ装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態におけるバーナ装置が備える仕切り板を含む斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態におけるバーナ装置が備える仕切り板が管体部に収容された状態を示す斜視図である。
【図４】本発明の第１実施形態におけるバーナ装置の変形例を示す断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態におけるバーナ装置の概略構成を示す断面図である。
【図６】本発明のバーナ装置の変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明に係るバーナ装置の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１８】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態のバーナ装置Ｓ１の概略構成を示す断面図である。
このバーナ装置Ｓ１は、上流側に配置されるディーゼルエンジン等の排気ガスを排出する装置の排気口と接続され、供給される排気ガスＸ（酸化剤）と燃料を混合して燃焼させることによって高温ガスＺを発生させると共に当該高温ガスＺを後流側のフィルタに供給するためのものであり、例えばディーゼルエンジンとパティキュレートフィルタとの間に配置される。
そして、このバーナ装置Ｓ１は、供給流路１（排気ガス通過流路）と、燃焼部２とを備えている。
【００１９】
供給流路１は、ディーゼルエンジン等の装置から供給される排気ガスＸを通過させて直接フィルタに対して供給するための流路であり、一方の端部がディーゼエンジン等の装置の排気口と接続され、他方の端部がフィルタに接続された円筒形状の配管によって構成されている。
【００２０】
燃焼部２は、供給流路１と接続されると共に、内部において供給流路１を流れる排気ガスＸの一部と燃料とを混合させて燃焼させることによって高温ガスを生成するものである。そして、この燃焼部２は、管体部４と、燃料噴射装置５と、着火装置７と、仕切り板８と、助燃空気供給装置９とを備えている。
【００２１】
管体部４は、燃焼部２の外形を形成する管状の部材であり、内部が中空とされている。そして、管体部４は、内部が供給流路１に対して上方から接続されている。また、本実施形態のバーナ装置Ｓ１において管体部４は、垂直方向から内部が供給流路１に対して接続されている。なお、管体部４は、その水平断面形状が矩形とされている。
そして、管体部４は、供給流路１に固定される側壁部４ａと、側壁部４ａの供給流路１と反対側の開放端を閉鎖する閉塞部４ｂとによって構成されている。
【００２２】
着火装置７は、供給される燃料と排気ガスＸ（酸化剤）とからなる混合気Ｙに対して着火するものであり、管体部４の天井に固定されている。この着火装置７は、グロープラグとその先端に設置される燃料保持部とによって構成されている。
なお、燃料保持部は、例えば、金網、焼結金属、金属繊維、ガラス布、セラミック多孔体、セラミックファイバ、軽石等によって形成される多孔質体から構成される。
【００２３】
仕切り板８は、管体部４の内部を、排気ガスＸ（酸化剤）を取り込むための排気ガス流路領域Ｒ１と、着火装置７が設置される着火領域Ｒ２と、混合気Ｙの燃焼が維持される保炎領域Ｒ３とに区分けするものである。
【００２４】
図２は、仕切り板８を含む斜視図である。また、図３は、仕切り板８が管体部４に収容された状態を示す斜視図である。なお、図２及び図３において、視認性を向上させるために、着火装置７の図示は省略している。
図２及び図３に示すように、仕切り板８は、中央板８ａ（取込板）と、側板８ｃと、分流板８ｅとを備えている。
【００２５】
中央板８ａは、管体部４の中央部に上下に延在して管体部４の内部を排気ガス流路領域Ｒ１と着火領域Ｒ２及び保炎領域Ｒ３とに区分けする。また、中央板８ａは、図１に示すように先端部８ａ２が供給流路１に向けられており、当該先端部８ａ２が連続面のまま湾曲されて折り畳まれている。また、中央板８ａと管体部４の閉塞部４ｂとの間には、排気ガス流路領域Ｒ１から着火領域Ｒ２に流体を通過するための隙間８ｂが形成されている。
そして、本実施形態において中央板８ａは、図２及び図３に示すように、管体部４の内壁との当接部位８ａ１が管体部４の内壁に沿って折れ曲がり、この折れ曲がった当接部位８ａ１が管体部４の内壁と面接触されている。
【００２６】
側板８ｃは、排気ガス流路領域Ｒ１を除く管体部４の内部を着火領域Ｒ２と保炎領域Ｒ３とに区分けするものであり、中央板８ａの高さ方向の中央部から側方に突出しても設けられている。そして、側板８ｃには、着火領域Ｒ２から保炎領域Ｒ３に流体を通過するための貫通孔８ｄが形成されている。
そして、本実施形態において側板８ｃは、図２及び図３に示すように、管体部４の内壁との当接部位８ｃ１が管体部４の内壁に沿って折れ曲がり、この折れ曲がった当接部位８ｃ１が管体部４の内壁と面接触されている。
【００２７】
分流板８ｅは、燃料噴射装置５から着火領域Ｒ２に向けて噴射された燃料Ｎの一部を保炎領域Ｒ３に分流して供給するものであり、側板８ｃの端部に固定されると共に着火装置７と燃料噴射装置５との間に配置されている。
この分流板８ｅは、その表面が燃料噴射装置５に向けて配置されており、表面で受けた燃料Ｎを燃料Ｎの自重によって伝わらせて側板８ｃの保炎領域Ｒ３側に供給する。
なお、分流板８ｅと管体部４の閉塞部４ｂとの間には隙間８ｆが形成されており、この隙間８ｆを介して燃料噴射装置５から噴射された燃料Ｎが着火領域Ｒ２に供給される。
そして、本実施形態において分流板８ｅは、図２及び図３に示すように、管体部４の内壁との当接部位８ｅ１が管体部４の内壁に沿って折れ曲がり、この折れ曲がった当接部位８ｅ１が管体部４の内壁と面接触されている。
【００２８】
このような仕切り板８は、側板８ｃに形成された貫通孔８ｄを介して着火領域Ｒ２から保炎領域Ｒ３に混合気Ｙを通気することによって、当該混合気Ｙの流速を、保炎領域Ｒ３において燃焼が安定化される流速に調節する。
また、仕切り板８は、排気ガス流路領域Ｒ１を流れる排気ガスＸを中央板８ａと管体部４の閉塞部４ｂとの隙間８ｂを介して着火領域Ｒ２に供給する。
そして、図１に示すように、本実施形態のバーナ装置Ｓ１においては、着火領域Ｒ２の下方に向けて保炎領域Ｒ３と供給流路１とが順に配置されている。
【００２９】
また、本実施形態において仕切り板８は、図２及び図３に示すように、中央板８ａと分流板８ｅとが管体部４の閉塞部４ｂに固定されることによって、管体部４の閉塞部４ｂのみに固定されている。
【００３０】
燃料噴射装置５は、管体部４の側壁に対して固定されており、着火装置７に向けて（すなわち着火領域Ｒ２に）燃料Ｎを噴射するものである。
【００３１】
助燃空気供給装置９は、必要に応じて補助的に管体部４の内部（排気ガス流路領域Ｒ１）に空気を供給するものであり、空気を供給する空気供給装置や、この空気供給装置と管体部４の内部とを接続する配管等を備えている。
【００３２】
このように構成された本実施形態におけるバーナ装置Ｓ１においては、中央板８ａによって供給流路１から排気ガス流路領域Ｒ１に取り込まれた排気ガスＸが着火領域Ｒ２に供給される。
一方で、不図示の制御装置下において着火装置７が加熱され、燃料噴射装置５から着火装置７に向けて燃料Ｎが噴射される。
【００３３】
ここで、本実施形態のバーナ装置Ｓ１においては、燃料噴射装置５から噴射された燃料Ｎの一部が分流板８ｅによって遮られて保炎領域Ｒ３に供給されると共に、分流板８ｅによって遮られなかった残りの燃料Ｎが着火装置７に供給される。
着火装置７に供給された燃料Ｎは、揮発されて混合気Ｙとなり、その後さらに加熱されて着火する。
【００３４】
このように着火領域Ｒ２において混合気Ｙが着火されると、着火によって生成された火炎が未燃の混合気Ｙと共に保炎領域Ｒ３に伝播する。この結果、保炎領域Ｒ３において火炎Ｆが形成され、保炎が図られる。
そして、分流板８ｅを伝わる燃料Ｎは、仕切り板８の側板８ｃを伝わりながら加熱されて揮発あるいは微粒化して保炎領域Ｒ３に供給される。
この結果、分流板８ｅによって保炎領域Ｒ３に供給された燃料Ｎは、火炎Ｆによって燃焼されるか残存して高温ガスＺに含有されることとなる。
【００３５】
なお、混合気Ｙが着火された後は、着火領域Ｒ２においても、混合気Ｙの着火後には火炎が形成される。このため、混合気Ｙは、着火領域Ｒ２において１次燃焼し、その後保炎領域Ｒ３で２次燃焼する。
そして、このような場合であっても、分流板８ｅによって保炎領域Ｒ３に供給された燃料Ｎは、火炎Ｆによって燃焼されるか残存して高温ガスＺに含有されることとなる。
【００３６】
以上のような本実施形態のバーナ装置Ｓ１によれば、仕切り板８によって、着火領域Ｒ２と保炎領域Ｒ３とが混合気Ｙが通気可能に区分けされる。このため、着火領域Ｒ２から保炎領域Ｒ３に供給される混合気Ｙの流速を調節することが可能となる。したがって、保炎領域Ｒ３に供給される混合気Ｙの流速を、保炎領域Ｒ３において燃焼が安定化される流速に調節することが可能となる。このため、混合気の燃焼を安定させることができる。
【００３７】
また、本実施形態のバーナ装置Ｓ１によれば、仕切り板８は、管体部４の内壁との当接部位８ａ１，８ｃ１，８ｅ１が管体部４の内壁に沿って折れ曲がると共に管体部４の内壁と面接触する。このため、仕切り板８と管体部４との内壁との間を介して流体が出入することを抑制することができる。このため、区分けされた領域において望まぬ流体の流入及び流出を抑制することができる。
【００３８】
以上のように、本実施形態のバーナ装置Ｓ１によれば、着火領域Ｒ２と保炎領域Ｒ３と区分けすることによって燃焼を安定させると共に、区分けされた領域において望まぬ流体の流入及び流出を抑制することが可能となる。
【００３９】
また、本実施形態のバーナ装置Ｓ１においては、仕切り板８が管体部４の閉塞部４ｂにのみ固定されている構成を採用する。
このような構成を採用する本実施形態のバーナ装置Ｓ１によれば、仕切り板８の高さ方向の一方側のみが固定されるため、仕切り板８が加熱されて膨張した場合であっても、仕切り板８が歪むことを抑制することができる。
【００４０】
また、本実施形態のバーナ装置Ｓ１においては、中央板８ａは、先端部８ａ２を供給流路１における排気ガスＸの流れに晒すことにより供給流路１から排気ガスＸを酸化剤として管体部４の内部に取り込む。そして、この中央板８ａの先端部８ａ２は、連続面のまま湾曲されて折り畳まれている。中央板８ａの先端部８ａ２には、流速の速い排気ガスＸの流れに晒されるため、強い押圧力が作用する。これに対して、本実施形態のように先端部８ａ２を連続面のまま湾曲して折り畳むことによって強度が増して、変形を抑止することができる。
【００４１】
なお、本実施形態においては、助燃空気供給装置９を備える構成を採用している。しかしながら、排気ガスＸに含まれる酸素濃度が充分に高い場合には、図４に示すように、助燃空気供給装置９を省略することも可能である。
【００４２】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、本実施形態において、上記第１実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。
【００４３】
図５（ａ）は、本実施形態のバーナ装置Ｓ２の概略構成を示す断面図である。この図に示すように、本実施形態のバーナ装置Ｓ２は、上記第１実施形態のバーナ装置Ｓ１に対して、管体部４、その内部構造及び接続構造が、天地対称に配置されている。
つまり、本実施形態のバーナ装置Ｓ２においては、管体部４、その内部構造（仕切り板８、燃料噴射装置５及び着火装置７）及び接続構造（助燃空気供給装置９）が、供給流路１の下部に取り付けられている。
【００４４】
このような構成を採用する本実施形態のバーナ装置Ｓ２によっても、上記第１実施形態のバーナ装置Ｓ１と同様に、保炎領域Ｒ３において燃焼を安定化させ、さらには着火領域Ｒ２における燃焼を安定化させることができる。
【００４５】
なお、図５（ｂ）に示すように、本実施形態のバーナ装置Ｓ２においても、上記第１実施形態と同様に、排気ガスＸに含まれる酸素濃度が充分に高い場合には、助燃空気供給装置９を省略することも可能である。
【００４６】
以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００４７】
例えば、上記実施形態における仕切り板８の形状は一例であり、任意に変更することができる。
また、仕切り板８は、必ずしも管体部４の閉塞部４ｂのみに固定する必要はなく、また必ずしも先端部８ａ２が折り畳まれている必要はない。
【００４８】
また、上記実施形態においては、酸化剤として排気ガスＸを用いる構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、酸化剤として空気を用いることも可能である。
このような場合には、例えば、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、供給流路１に接続する排気ガス流路領域Ｒ１の端部を閉じ、助燃空気供給装置９から、補助的ではなく主として空気を酸化剤として送り込む構成を採用する。
【００４９】
なお、上記実施形態においては、中央板８ａの先端を折り畳むことによって強度を増す構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば中央板８ａの先端のみを厚くしたり、中央板８ａの先端に補強部材を設置することによって強度を増す構成を採用しても良い。
【符号の説明】
【００５０】
Ｓ１，Ｓ２……バーナ装置、１……供給流路（排気ガス通過流路）、４……管体部、８……仕切り板、８ａ……中央板（取込板）、８ａ１，８ｃ１，８ｅ１……当接部位、Ｒ１……排気ガス流路領域（取込流路領域）、Ｒ２……着火領域、Ｒ３……保炎領域、Ｘ……排気ガス（酸化剤）、Ｙ……混合気、Ｚ……高温ガス、Ｎ……燃料
【図１】
0005482113.tif 000002
【図２】
0005482113.tif 000003
【図３】
0005482113.tif 000004
【図４】
0005482113.tif 000005
【図５】
0005482113.tif 000006
【図６】
0005482113.tif 000007