(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上方から接続される管体部と、
前記管体部の内部を上方側に位置される着火領域と下方側に位置される保炎領域とに区分けする側板と、
前記管体部の前記着火領域に設置される着火装置と
を備えることを特徴とするバーナ装置。
【請求項２】
前記管体部は、垂直方向から前記内部が前記排気ガス通過流路に接続されてい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】
前記管体部は、前記排気ガス通過流路における前記排気ガスの流れの下流側に向けて傾斜して上記排気ガス通過流路に接続されてい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、バーナ装置においては、着火装置に向けて燃料を噴射して供給する場合がある。このように着火装置に向けて燃料を噴射することによって、着火装置の近傍において燃料濃度の高い混合気が生成され、着火性が向上する。
しかしながら、着火装置に向けて噴射された燃料は、全て燃焼されるわけではなく、その一部は燃焼せずに着火装置やその周囲に付着する。
【０００７】
このような着火装置やその周囲に付着した未燃分の燃料は、着火装置の周囲に滞留し、コーキングの原因となる。また、着火装置の温度低下を招き、失火の原因となる。
【０００８】
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、着火装置の周囲に未燃の燃料が滞留することによる不具合を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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。
【００１０】
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上方から接続される管体部と、上記管体部の内部に設置される着火装置とを備えるという構成を採用する。
【００１１】
第２の発明は、上記第１の発明において、上記管体部が、垂直方向から上記内部が上記排気ガス通過流路に接続されているという構成を採用する。
【００１２】
第３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おける上記排気ガス流れの下流側に向けて傾斜して上記排気ガス通過流路に接続されているという構成を採用する。
【発明の効果】
【００１３】
このような構成を採用する本発明によれば、着火装置が設置される管体部の内部が、排気ガスが通過する排気ガス通過流路に対して上方から接続される。
このため、着火装置の周囲に未燃分の燃料が付着した場合であっても、当該未燃分の燃料は自重により落下する。このため、着火装置の周囲に未燃分の燃料が滞留することがなく、コーキングの発生や失火等の不具合を防止することが可能となる。
したがって、本発明によれば、バーナ装置において、着火装置の周囲に未燃の燃料が滞留することによる不具合を防止することが可能となる。
【００１４】
なお、自重により落下した未燃分の燃料は、最終的には、排気ガス通過流路に辿り着く。排気ガス通過流路に辿り着いた未燃分の燃料は、排気ガス通過流路を流れる排気ガス流れに乗って排気ガス通過流路の外部に排出される。一般的には、バーナ装置とフィルタとの間には触媒燃焼器が設置されているため、未燃分の燃料は、当該触媒燃焼器で燃焼されることとなる。
また、着火装置の下方に燃焼領域が形成されている場合には、自重により落下した燃料が、当該燃焼領域で揮発して燃焼することも期待できる。
【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着火装置の概略構成を示す断面図である。
【図３】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４】本発明の第３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６】本発明のバーナ装置の変形例を示す断面図である。
【図７】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】
【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。
【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。
【００２１】
燃料噴射装置５は、着火装置７に向けて燃料を噴射するものであり、管体部４の側壁に固定されている。
【００２２】
着火装置７は、燃料噴射装置５から噴射された燃料と排気ガス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。
図２は、着火装置７の概略構成を示す断面図である。この図に示すように、着火装置７は、グロープラグ７ａと、燃料保持部７ｂと、囲壁７ｃとを備えている。
【００２３】
グロープラグ７ａは、先端が下方に向けて配置されており、先端が混合気Ｙの着火温度以上の温度まで発熱するものである。
燃料保持部７ｂは、グロープラグ７ａの延在方向（垂直方向）に向けて挿通された挿通孔７ｅを備える多孔質体によって形成されており、当該挿通孔７ｅにグロープラグ７ａの先端を収容することによって当該先端を囲うように配置されている。この燃料保持部７ｂは、囲壁７ｃを介して管体部４の天井に固定されている。なお、具体的には、燃料保持部７ｂ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、貫通孔を有する多孔質体から構成される。
囲壁７ｃは、燃料保持部７ｂと管体部４の天井との間に配置されており、燃料保持部７ｂより上方において燃料保持部７ｂを囲って配置されている。なお、囲壁７ｃは、図２に示すように、燃料保持部７ｂよりも外側に広がって形成されており、燃料保持部７ｂの外側の領域に下方に向けて開口された貫通孔７ｄを有している。
【００２４】
このような着火装置７においては、燃料噴射装置５から噴射された燃料が燃料保持部７ｂに付着し、この状態でグロープラグ７ａの先端が発熱することによって燃料保持部７ｂに付着した燃料を揮発させる。そして、揮発した燃料は、燃料保持部７ｂの挿通孔７ｅを介して流入する排気ガスＸと混合された混合気となり、さらにはグロープラグ７ａの先端で加熱されることで着火される。そして、着火により生成された火炎は、囲壁７ｃによって囲われた空間及び囲壁７ｃに形成された貫通孔７ｄを介して着火装置７の外部に噴出する。
【００２５】
図１に戻り、仕切り部材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。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７ｂ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。
【００２６】
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。
【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。
【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、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。
【００２９】
このような本実施形態のバーナ装置Ｓ１では、着火装置７において着火され、さらに着火装置７の周囲で混合気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が形成されて維持されることで保炎が図られる。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。
【００３０】
ここで、本実施形態のバーナ装置Ｓ１においては、着火装置７が設置される管体部４の内部が、排気ガスＸが通過する供給流路１に対して上方から接続される。
このため、着火装置７の周囲に未燃分の燃料が付着した場合であっても、当該未燃分の燃料は自重により落下する。このため、着火装置７の周囲に未燃分の燃料が滞留することがなく、コーキングの発生や失火等の不具合を防止することが可能となる。
したがって、本実施形態のバーナ装置Ｓ１によれば、着火装置７の周囲に未燃の燃料が滞留することによる不具合を防止することが可能となる。
【００３１】
なお、自重により落下した未燃分の燃料は、最終的には、供給流路１に辿り着く。供給流路１に辿り着いた未燃分の燃料は、供給流路１を流れる排気ガスＸ流れに乗って供給流路１の外部に排出される。一般的には、バーナ装置Ｓ１とフィルタとの間には触媒燃焼器が設置されているため、未燃分の燃料は、当該触媒燃焼器で燃焼されることとなる。
また、着火装置７の下方に火炎Ｆが形成されているため、自重により落下した燃料が、当該火炎で揮発して燃焼することも期待できる。
【００３２】
また、本実施形態のバーナ装置Ｓ１においては、管体部４は、垂直方向から内部が供給流路１に接続されている。このため、短時間で未燃分の燃料を供給流路１まで落下させることが可能となる。
【００３３】
（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、その説明を省略あるいは簡略化する。
【００３４】
図３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において管体部４は、その内部が供給流路１における排気ガスＸ流れの下流側に向けて傾斜して供給流路１に接続されている。
【００３５】
このような構成を採用する本実施形態のバーナ装置Ｓ２によれば、管体部４の内部が、供給流路１の下流に向けて開口されることとなるため、高温ガスＺをスムーズに供給流路１に送り出すことが可能となる。
【００３６】
（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、その説明を省略あるいは簡略化する。
【００３７】
図４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。この図に示す予に、本実施形態のバーナ装置Ｓ３において管体部４は、その内部が供給流路１における排気ガスＸの流れの上流側に向けて傾斜して供給流路１に接続されている。
【００３８】
このような構成を採用する本実施形態のバーナ装置Ｓ３によれば、管体部４の内部が、供給流路１の上流に向けて開口されることとなるため、保炎領域Ｒ３に入り込む排気ガスＸの流量を増加させ、保炎領域Ｒ３に供給される酸化剤の量を増加させてより安定して保炎することが可能となる。
【００３９】
なお、保炎領域Ｒ３で形成された高温ガスＺは、仕切り部材８の中央板８ａに沿って流れて供給流路１に供給される。一方、供給流路１から保炎領域Ｒ３に直接流れ込む排気ガスＸは、中央板８ａと反対側の管体部４の内壁に沿って保炎領域Ｒ３に流入する。
ここで、上記第２実施形態の構成と上記第３実施形態の構成とを比較すると、図３に示すように第２実施形態の構成は、第３実施形態の構成に比べて中央板８ａが管体部４の内壁から遠ざかっているため保炎領域Ｒ３から排出される高温ガスＺの流れと保炎領域Ｒ３に流入する排気ガスＸの流れとがぶつかり合うことを抑制し、スムーズな流れを形成することができる。このため、バーナ装置Ｓ１近傍の圧力損失を低減するためには、上記第２実施形態の構成を採用することが好ましい。
【００４０】
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。
【００４１】
例えば、上記実施形態においては、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５（ａ）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。
なお、図５（ａ）においては、上記第１実施形態のバーナ装置Ｓ１から助燃空気供給装置９を省いたものを図示しているが、本構成は、上記第２及び第３実施形態のバーナ装置にも同様に適用することが可能である。
【００４２】
また、上記実施形態においては、着火領域Ｒ２に供給する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（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。
なお、図５（ｂ）においては、上記第１実施形態のバーナ装置Ｓ１から助燃空気供給装置９を省いたものを図示しているが、本構成は、上記第２及び第３実施形態のバーナ装置にも同様に適用することが可能である。
【００４３】
また、図６に示すように、管体部４が供給流路１の周方向に傾斜された構成を採用することも可能である。
【００４４】
また、上記実施形態においては、燃料保持部７ｂに燃料を噴射する燃料噴射装置５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７ｂに直接接続され、燃料保持部７ｂに直接燃料を供給する供給部を用いても良い。
【００４５】
また、図７（ａ），（ｂ）に示すように、管体部４と共に供給流路１も傾斜させるようにしても良い。
なお、図７に示す構成においては、保炎領域Ｒ３から排出される高温ガスＺと保炎領域Ｒ３に供給される排気ガスＸとの流れの衝突を極力さけるために（ｂ）に示す構成を採用することが好ましい。
【符号の説明】
【００４６】
Ｓ１〜Ｓ３……バーナ装置、１……供給流路（排気ガス通過流路）、４……管体部、８……仕切り部材、８ａ……中央板、８ｂ……側板、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】
0005446741.tif 000002
【図２】
0005446741.tif 000003
【図３】
0005446741.tif 000004
【図４】
0005446741.tif 000005
【図５】
0005446741.tif 000006
【図６】
0005446741.tif 000007
【図７】
0005446741.tif 000008