(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が開放されると共に他端が閉塞された管体部の内部にて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、
前記管体部の中央部に当該管体部の延在方向に延在すると共に前記管体部の閉塞端側の底面と離間して配置される中央板及び当該中央板から前記管体部の延在方向と直交する方向に延在すると共に前記管体部の側面と離間して配置される側板を有し、前記管体部の内部を、前記中央板の前記側板と反対側の空間からなる前記酸化剤の取込流路領域と、前記側板の前記管体部の底面側の空間からなる前記混合気に着火する着火領域と、前記側板の前記着火領域の反対側の空間からなる前記混合気の燃焼を維持する保炎領域とに区分けする仕切り部材と、
複数の貫通孔を有する板部材からなり、前記取込流路領域に設置されると共に前記取込流路領域内の前記酸化剤の流量分布を均一化する絞り板と
を備え、
前記中央板が、前記着火領域を広げると共に前記取込流路領域を狭める方向に湾曲していることを特徴とするバーナ装置。
【請求項２】
仕切り部材が前記取込流路領域から前記保炎領域に前記酸化剤を直接供給する供給孔を備え、前記絞り板は、前記供給孔よりも下流側に設置されることを特徴とする請求項１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、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、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酸化剤として供給される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燃焼させる。そして、当該燃焼によって生成された火炎を保持することによって燃焼を継続させる。
しかしながら、燃焼領域に供給される酸化剤に流量分布が存在する場合には、燃焼状態が不安定となる虞がある。
【０００７】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、混合気の燃焼状態を安定化させ、さらには安定して高温ガスの生成を行えるバーナ装置を提供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、上記酸化剤の取込流路領域と上記混合気に着火する着火領域と上記混合気の燃焼を維持する保炎領域とを順に通気可能に区分けする仕切り部材と、上記取込流路領域に設置されると共に上記取込流路領域内の上記酸化剤の流量分布を均一化する絞り板と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、上記仕切り部材が上記取込流路領域と上記着火領域とを区分けする仕切り板を備え、当該仕切り板が上記着火領域を広げると共に上記取込流路領域を狭める方向に湾曲し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、仕切り部材が上記取込流路領域から上記保炎領域に上記酸化剤を直接供給する供給孔を備え、上記絞り板が、上記供給孔よりも下流側に設置され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、上記絞り板が、複数の貫通孔を備え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、仕切り部材によって、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。
【００１４】
また、本発明によれば、取込流路領域を流れる酸化剤の流量分布が、絞り板によって均一化される。このため、取込流路領域から着火領域に供給される酸化剤の流量分布は均一化される。着火後においては、着火領域においても酸化剤が燃焼されるため、このように着火領域に供給される酸化剤の流量分布が均一化されている場合には、着火領域における燃焼が安定する。
【００１５】
このように、本発明によれば、保炎領域において燃焼を安定化させ、さらには着火領域における燃焼を安定化させることができる。
したがって、本発明によれば、混合気の燃焼状態を安定化させ、さらには安定して高温ガスの生成を行うことが可能となる。
【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絞り板の平面図である。
【図３】本発明の第１実施形態におけるバーナ装置の変形例を示す断面図である。
【図４】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５】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、燃料供給部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、絞り板１０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、供給流路１の延在方向と直交する方向から供給流路１と接続されている。なお、管体部４は、その水平断面形状が矩形とされている。
【００２２】
燃料供給部５は、着火装置７の先端に設置された燃料保持部５ａと、該燃料保持部５ａに燃料を供給するための供給部５ｂとを備えている。
なお、燃料保持部５ａとしては、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することができる。
【００２３】
着火装置７は、先端部が燃料保持部５ａに囲まれており、燃料と排気ガスＸとの混合気の着火温度以上に加熱されるヒータであるグロープラグから構成されている。
【００２４】
仕切り部材８は、管体部４の内部を、必要な熱量を得るために必要な量の排気ガスＸ（酸化剤）を取り込むための排気ガス流路領域Ｒ１（酸化剤の取込流路領域）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の底面と離間して配置される中央板８ａ（仕切り板）と、中央板８ａから水平に延在すると共に管体部４の側面と離間して配置される側板８ｂとを有している。この側板８ｂの面積は、燃料保持部５ａ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と保炎領域とが区分けされている。
【００２５】
この仕切り部材８は、図１に示すように、側板８ｂと管体部４の側面との隙間によって着火領域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の底部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。
【００２６】
また、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を直接供給する供給孔８２を有している。
この供給孔８２は、保炎領域Ｒ３における流れの最上流位置に開口されている。なお、保炎領域Ｒ３における流れとは、保炎領域Ｒ３における流体（排気ガスＸ、混合気及び燃焼ガスを含む）の全体的な流れである。具体的には、保炎領域Ｒ３における流れは、側板８ｂと管体部４の側面との隙間が形成される保炎領域Ｒ３との接続端部から供給流路１との接続端部へ向けて形成される。
【００２７】
このような仕切り部材８は、管体部４との間に隙間を形成して配置されており、当該隙間を介して着火領域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のうち、少なくとも一部を供給孔８２を介して着火領域Ｒ２に供給することなく保炎領域Ｒ３に直接供給する。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のうち、供給孔８２を介して保炎領域Ｒ３に供給されなかった残りの排気ガスＸを中央板８ａと管体部４の底部との隙間を介して着火領域Ｒ２に供給する。
【００２８】
そして、本実施形態のバーナ装置Ｓ１においては、仕切り部材８が備える中央板８ａの下端部が着火領域Ｒ２を広げると共に排気ガス流路領域Ｒ１を狭める方向に湾曲している。
【００２９】
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、該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。
そして、助燃空気供給装置９は、図１に示すように、絞り板１０の上流側に接続されている。
【００３０】
絞り板１０は、排気ガス流路領域Ｒ１に設置されると共に排気ガス流路領域Ｒ１内の排気ガスの流量分布を均一化するものである。
図２は、絞り板１０の平面図である。この図に示すように、絞り板１０は、均等に配置された複数の円形の貫通孔１０ａを備えており、排気ガスＸを当該貫通孔１０ａを通過させることによって排気ガスＸの流量分布を均一化する。
そして、本実施形態において絞り板１０は、中央板８ａに設けられた供給孔８２の下流側に配置されている。
【００３１】
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のうち、供給孔８２を介して保炎領域Ｒ３に供給されなかった残りが、絞り板１０を通過して流量分布が均一化された後に着火領域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、供給部５ｂから燃料保持部５ａに供給された燃料が着火領域Ｒ２において揮発する。
そして、着火領域Ｒ２に供給された排気ガスＸと揮発する燃料とが混合されて混合気Ｙが生成され、さらに着火装置７によって着火温度以上に加熱されることによって混合気Ｙが着火される。
【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に火炎Ｆが形成され、当該火炎Ｆに未燃の混合気Ｙに加えて仕切り部材８の供給孔８２を介して保炎領域Ｒ３に直接供給された排気ガスＸが供給されることによって火炎Ｆが維持されて保炎が図られる。そして、このような火炎Ｆが維持されることによって、高温ガスＺが安定して生成される。
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。
【００３３】
ここで、本実施形態のバーナ装置Ｓ１においては、仕切り部材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、さらに着火領域Ｒ２から保炎領域Ｒ３に供給される混合気Ｙの流速が保炎領域Ｒ３において燃焼が安定化される流速に調節されている。
したがって、本実施形態のバーナ装置Ｓ１によれば、混合気Ｙの燃焼状態を安定化させ、さらには安定して高温ガスＺの生成を行うことが可能となる。
【００３４】
また、本実施形態のバーナ装置Ｓ１によれば、排気ガス流路領域Ｒ１を流れる排気ガスＸの流量分布が、絞り板１０によって均一化される。このため、排気ガス流路領域Ｒ１から着火領域Ｒ２に供給される排気ガスＸの流量分布は均一化される。上述のように、着火後においては、着火領域においても排気ガスが燃焼されるため、このように着火領域Ｒ２に供給される排気ガスＸの流量分布が均一化されている場合には、着火領域Ｒ２における燃焼が安定する。
【００３５】
このように、本実施形態のバーナ装置Ｓ１によれば、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。
したがって、本実施形態のバーナ装置Ｓ１によれば、混合気Ｙの燃焼状態を安定化させ、さらには安定して高温ガスＺの生成を行うことが可能となる。
【００３６】
また、本実施形態のバーナ装置Ｓ１においては、仕切り部材８が排気ガス流路領域Ｒ１と着火領域Ｒ２とを区分けする中央板８ａを備え、当該中央板８ａが着火領域Ｒ２を広げると共に排気ガス流路領域Ｒ１を狭める方向に湾曲している。
この結果、着火領域Ｒ２の容積が大きくなり、着火領域Ｒ２における排気ガスＸ及び混合気Ｙの流速が低下する。このため、着火領域Ｒ２における着火性を向上させることが可能となる。
【００３７】
また、本実施形態のバーナ装置Ｓ１においては、仕切り部材８が排気ガス流路領域Ｒ１から保炎領域Ｒ３に排気ガスＸを直接供給する供給孔８２を備え、絞り板１０が、供給孔８２よりも下流側に設置されるという構成を採用している。
このような本実施形態のバーナ装置Ｓ１によれば、供給孔８２を介して保炎領域Ｒ３に供給される排気ガスＸの流量を十分に確保することができ、所望の温度の高温ガスＺを得ることが可能となる。
【００３８】
また、本実施形態においては、絞り板１０が均等に配置された複数の円形の貫通孔１０ａを備えているという構成を採用している。
このような本実施形態のバーナ装置Ｓ１によれば、絞り板１０を排気ガスＸが通過する際に、複数の貫通孔１０に分散されるため、排気ガスＸの流量分布を均一化することが可能となる。
【００３９】
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３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。
【００４０】
（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。
【００４１】
図４（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（仕切り部材８、燃料供給部５、着火装置７及び絞り板１０）及び接続構造（助燃空気供給装置９）が、供給流路１の上部に取り付けられている。
【００４２】
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。
【００４３】
なお、図４（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。
【００４４】
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。
【００４５】
例えば、上記実施形態における絞り板１０の配置位置は一例であって、排気ガス流路領域Ｒ１のいずれの位置に設けた場合であっても、少なからず着火領域Ｒ２における燃焼を安定させることができる。ただし、上述のように、排気ガス流路領域Ｒ１から保炎領域Ｒ３に直接排気ガスＸを供給する供給孔８２がある場合には、供給孔８２の下流側に設けることが好ましい。
【００４６】
また、上記実施形態においては、絞り板１０が備える貫通孔１０ａが円形であ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、貫通孔１０ａの形状は、任意である。また、貫通孔１０ａは複数である必要もなく、単一であっても良い。
一例としては、絞り板１０が単一でかつスリット形状の貫通孔を備える構成が考えられる。
【００４７】
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５（ａ）及び図５（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。
【００４８】
また、上記実施形態においては、燃料保持部５ａに接続された供給部５ｂ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、燃料保持部５ａに燃料を吹付ける供給部を用いても良い。
【符号の説明】
【００４９】
Ｓ１，Ｓ２……バーナ装置、８……仕切り部材、８ａ……中央板（仕切り板）、８２……供給孔、１０……絞り板、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
【図１】
0005549915.tif 000002
【図２】
0005549915.tif 000003
【図３】
0005549915.tif 000004
【図４】
0005549915.tif 000005
【図５】
0005549915.tif 000006