(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料と酸素とを含む混合気に対して着火を行う着火領域を内部に備えるケーシングを備えるバーナ装置であって、
前記着火領域を囲むと共に前記着火領域から外部への放熱を防ぐ断熱手段を備え、
前記断熱手段は、前記ケーシングから少なくとも一部が離間して配置されると共に前記着火領域を囲うインナライナであり、
前記インナライナには、前記酸素を内部に取り込む開口と、前記燃料を内部に取り込む開口とが対向して設けられている
ことを特徴とするバーナ装置。
【請求項２】
前記インナライナは、当該インナライナに付着して下方に伝う前記燃料を受ける燃料受部を備えることを特徴とする請求項１記載のバーナ装置。
【請求項３】
前記燃料受部は、前記ケーシングの高温ガスに晒される領域に前記燃料を導くことを特徴とする請求項２記載のバーナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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、例えば、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、上記バーナ装置では、燃料噴射装置から噴射された燃料が排気ガスや外気と混合されて混合気が生成され、当該混合気を着火装置によって着火温度以上に加熱することによって着火させる。このため、混合気を着火する着火領域における温度は着火温度以上に加熱される必要がある。
しかしながら、バーナ装置の筐体の熱量容量が大きいため、着火装置を用いて着火領域の加熱を行う際に、着火装置から放熱された熱量の一部が筐体に吸収され、着火領域の温度を着火温度まで昇温させるのに時間を要する。
【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、短時間で着火を可能と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、燃料と酸素とを含む混合気に対して着火を行う着火領域を内部に備えるケーシングを備えるバーナ装置であって、上記着火領域を囲むと共に上記着火領域から外部への放熱を防ぐ断熱手段を備え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、上記断熱手段が、上記ケーシングから少なくとも一部が離間して配置されると共に上記着火領域を囲うインナライナであるという構成を採用する。
【００１１】
第３の発明は、上記第１の発明において、上記インナライナが、当該インナライナに付着して下方に伝う上記燃料を受ける燃料受部を備えるという構成を採用する。
【００１２】
第４の発明は、上記第３の発明において、上記燃料受部が、上記ケーシングの上記高温ガスに晒される領域に上記燃料を導くという構成を採用する。
【００１３】
第５の発明は、上記第１の発明において、上記ケーシングが鋳物により形成され、上記断熱手段が、上記ケーシングの内壁側の表層部であって、多孔質化処理によって熱伝導率の低減が図られた領域からなるという構成を採用する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、断熱手段によって、着火領域から外部への放熱が防がれる。このため、着火領域における昇温速度を速め、短時間で混合気に着火することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【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図である。
【図２】本発明の第２実施形態におけるバーナ装置の概略構成図である。
【図３】本発明の第３実施形態におけるバーナ装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
【００１７】
（第１実施形態）
図１（ａ）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、酸素を含む排気ガスＸ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、本実施形態のバーナ装置Ｓ１は、供給流路１と、燃焼部２とを備えている。
【００１８】
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。
【００１９】
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、仕切り部材８と、助燃空気供給装置９とを備えている。
【００２０】
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。
【００２１】
燃料噴射装置５は、フィルタの再生に必要な量の燃料Ｎを供給するものであり、管体部４の側壁に対して固定されている。そして、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。
【００２２】
着火装置７は、供給される燃料と排気ガスＸ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】
仕切り部材８は、管体部４の内部を、排気ガスＸ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。そして、仕切り部材８は、管体部４の中央部に上下に延在すると共に管体部４の天井と離間して配置される中央板８ａと、中央板８ａから水平に延在すると共に管体部４の内壁と離間する側板８ｂとを有している。この側板８ｂの面積は、燃料保持部の上方から見た面積よりも広く設定されている。そして、中央板８ａによって排気ガス流路領域Ｒ１と着火領域Ｒ２及び保炎領域Ｒ３とが区分けされ、側板８ｂによって着火領域Ｒ２と保炎領域Ｒ３とが区分けされている。
【００２４】
この仕切り部材８は、図１に示すように、側板８ｂに形成された貫通孔８ｃを介して着火領域Ｒ２から保炎領域Ｒ３に混合気Ｙを通気可能とする。
また、仕切り部材８は、図１に示すように、中央板８ａと管体部４の天井との隙間によって排気ガス流路領域Ｒ１から着火領域Ｒ２に排気ガスＸを通気可能とする。
つまり、仕切り部材８は、排気ガス流路領域Ｒ１と、着火領域Ｒ２と、保炎領域Ｒ３とを順に通気可能に区分けしている。
【００２５】
さらに、仕切り部材８は、排気ガス流路領域Ｒ１から保炎領域Ｒ３に排気ガスＸの一部を直接供給するための貫通孔８ｄも備えている。
【００２６】
また、仕切り部材８は、燃料噴射装置５から噴射された燃料を着火領域Ｒ２と保炎領域Ｒ３とに分けて供給する分流板８ｅを備えている。
この分流板８ｅは、燃料噴射装置５から噴射された燃料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８ｂ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。
また分流板８ｅは、その表面を燃料噴射装置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８ｂの保炎領域Ｒ３側に供給する。
【００２７】
このような仕切り部材８は、側板８ｂに形成された貫通孔８ｃ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、仕切り部材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の天井との隙間を介して着火領域Ｒ２に供給する。
また、仕切り部材８は、排気ガス流路領域Ｒ１を流れる排気ガスＸの一部を貫通孔８ｄを介して保炎領域Ｒ３に供給する。
【００２８】
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。
【００２９】
この本実施形態のバーナ装置Ｓ１においては、供給流路１と管体部４とによって、バーナ装置Ｓ１の外形を形作るケーシング１０が構成されている。ケーシング１０は、例えば、仕切り部材８と共に黒鉛鋳鉄から形成され、仕切り部材８と一体的に成形されている。
上述のように管体部４の内部には、仕切り部材８が配置され、当該仕切り部材８によって着火領域Ｒ２が形成されている。つまり、本実施形態のバーナ装置Ｓ１においては、ケーシング１０の内部に、燃料と酸素とを含む混合気Ｙに対して着火を行う着火領域Ｒ２が形成されている。
そして、本実施形態のバーナ装置Ｓ１は、図１（ｂ）に示す容器形状のインナライナ１１（断熱手段）を有している。このインナライナ１１は、図１（ｂ）に示すように、着火領域Ｒ２を囲むと共に着火領域Ｒ２から外部への放熱を防ぐものであり、上端が開口され、対向する一対の側壁に対して各々開口１１ａを有し、さらに底部に混合気Ｙを分散させて均一化する複数の開口１１ｂを有している。そして、インナライナ１１は、着火領域Ｒ２を囲むようにして設けられ、管体部４の天井に対して固定され、一方の開口１１ａを燃料噴射装置５に向け、他方の開口１１ａを排気ガス流路領域Ｒ１側に向けて配置されている。
このようなインナライナ１１は、側壁１１ｃがケーシング１０の内壁に対して離間して設けられており、側壁１１ｃとケーシング１０との間に気体層を形成することによって、着火領域Ｒ２の熱量がケーシング１０に伝達されにくくする。
【００３０】
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、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。
【００３１】
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、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、気化されて混合気Ｙとなり、その後さらに加熱されて着火する。
【００３２】
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、仕切り部材８の側板８ｂを伝わりながら加熱されて気化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。ただし、一部の燃料は残存して高温ガスＺに含有されることとなる。つまり、高温ガスＺ中には、未燃の混合気Ｙが残存している。
【００３３】
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。
【００３４】
そして、本実施形態のバーナ装置Ｓ１によれば、インナライナ１１によって、着火領域Ｒ２から外部への放熱が防がれる。このため、着火領域Ｒ２における昇温速度を速め、短時間で混合気に着火することが可能となる。
【００３５】
（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、本実施形態の説明において、上記第１実施形態と同様の部分については、同一の符号を付し、その説明を省略あるいは簡略化する場合がある。
【００３６】
図２（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。図２（ｂ）は、本実施形態のバーナ装置Ｓ２が備えるインナライナ１１Ａの斜視図である。
本実施形態のバーナ装置Ｓ２が備えるインナライナ１１Ａは、上記第１実施形態のインナライナ１１に換えて設置されるものであり、インナライナ１１の構成に加えて、アーム１１ｄと、燃料受部１１ｅとを有している。
【００３７】
アーム１１ｄは、インナライナ１１Ａに付着した燃料Ｎを下方に伝わせて移動させるためのものであり、図２（ａ）の紙面手前と奥側とに対向して一対設けられている。
燃料受部１１ｅは、アーム１１ｄに沿って下方に伝う燃料Ｎを受けるものであり、アーム１１ｄの下端に設けられている。なお、燃料受部１１ｅは、その位置が供給流路１の上壁と同じ高さに設定されおり、受けた燃料Ｎを排気ガスＸの流れに乗せて、供給流路１の高温ガスＺに晒される高温領域ＲＡに燃料Ｎを導く。
そして、このような構成を有する本実施形態のバーナ装置Ｓ２によれば、燃料噴射装置５から噴射された燃料Ｎのより多くを燃焼させることが可能となり、例えばバーナ装置Ｓ２の下流側に設置された触媒に燃料Ｎが付着することを抑止することができる。
【００３８】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明においても、上記第１実施形態と同様の部分については、同一の符号を付し、その説明を省略あるいは簡略化する場合がある。
【００３９】
図３は、本実施形態のバーナ装置Ｓ３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Ｓ３においては、ケーシング１０の内壁側の表層部１０Ａ（断熱手段）が多孔質化処理によって熱伝導率の低減が図られている。そして、当該表層部１０Ａによって、着火領域Ｒ２から外部への放熱を防ぐ。
【００４０】
なお、ケーシング１０は、黒鉛鋳鉄（鋳物）によって形成されている。このため、例えば、ケーシング１０を１１２３Ｋで２４時間大気中にて保持する熱処理を行うことによって、ケーシング１０の表層部の炭素を焼却して多孔質化し、これによって熱伝導率の低い表層部１０Ａを形成することができる。
なお、このような多孔質化処理については、例えば、「多孔質化処理鋳鉄の加圧溶浸処理と熱伝導率の測定、山口泰文  他５名、鋳造工学  第７７巻（２００５）第１号、ｐ．２６−３０」に記載されている。
【００４１】
このような構成を採用する本実施形態のバーナ装置Ｓ３においては、ケーシング１０の内壁側の表層部１０Ａによって着火領域Ｒ２から外部への放熱が防止され、上記第１実施形態のインナライナ１１を設置することなく、着火領域Ｒ２における昇温速度を速め、短時間で混合気に着火することが可能となる。
【００４２】
なお、上記第１実施形態において説明したように、ケーシング１０と仕切り部材８とは、黒鉛鋳鉄によって一体化されて成形されているため、ケーシング１０と同時に仕切り部材８にも熱処理を施すことによって、図３に示すように、仕切り部材８の表層部８Ａも熱伝導率の低い領域とすることができる。これによって、着火領域Ｒ２の熱量が仕切り部材８に吸収されることを防止し、より着火領域Ｒ２における昇温速度を速め、短時間で混合気に着火することが可能となる。
【００４３】
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。
【００４４】
例えば、上記実施形態においては、助燃空気供給装置９を備え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、排気ガス中に十分な濃度の酸素が含有されている場合には、助燃空気供給装置９を省略することも可能である。
【符号の説明】
【００４５】
Ｓ１〜Ｓ３……バーナ装置、１……供給流路、４……管体部、１０……ケーシング、１０Ａ……表層部（断熱手段）、１１，１１Ａ……インナライナ（断熱手段）、１１ｅ……燃料受部、ＲＡ……高温領域、Ｒ２……着火領域
【図１】
0005614115.tif 000002
【図２】
0005614115.tif 000003
【図３】
0005614115.tif 000004