(57)【要約】  バーナー２０は、燃焼ガスの噴き出る噴出し口（３２）が形成された第１の筒部（３０）と、第１の筒部（３０）内を噴出し口（３２）に向かって延びて噴出し口（３２）とは反対側から混合気が流入する第２の筒部（４０）と、第１の筒部（３０）内に配設され第２の筒部（４０）が内挿されるとともに噴出し口（３２）側に位置する開口端を有する第３の筒部（５０）と、開口端を閉塞する閉塞部（５１）と、第１の筒部（３０）と第２の筒部（４０）との隙間を閉塞する連結壁部（４１）と、第１の筒部（３０）と第３の筒部（５０）とに連結される仕切壁５５であって、仕切壁５５には仕切壁５５に対する噴出し口（３２）の反対側と噴出し口（３２）側とを連通する連通路（５６）が形成された仕切壁（５５）と、仕切壁（５５）に対する噴出し口（３２）側に配設されて混合気に着火する着火部（６２）と、を備える。
2014024942.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
混合気を燃焼させた燃焼ガスの噴き出る噴出し口が形成された筒端を有する第１の筒部と、
前記第１の筒部内を前記噴出し口に向かって延びる第２の筒部であって、該第２の筒部には前記噴出し口とは反対側から前記混合気が流入する、前記第２の筒部と、
前記第１の筒部内に配設されるとともに前記第２の筒部が内挿される第３の筒部であって、該第３の筒部は前記噴出し口側に位置する開口端を有する、前記第３の筒部と、
前記開口端を閉塞する閉塞部と、
前記第１の筒部の内側面と前記第２の筒部の外側面とに連結されて当該第１の筒部と当該第２の筒部との隙間を閉塞する第１の壁部と、
前記第１の筒部の内側面と前記第３の筒部の外側面とに連結される第２の壁部であって、該第２の壁部には当該壁部に対する前記噴出し口の反対側と前記噴出し口側とを連通する連通路が形成された、前記第２の壁部と、
前記第２の壁部に対する前記噴出し口側に配設されて前記混合気に着火する着火部と、を備えるバーナー。
【請求項２】
前記第１の筒部は、当該第１の筒部と前記第１の壁部との連結部分よりも前記噴出し口の反対側へ延びる延出部を備え、
当該延出部で囲まれる空間に燃料と空気とが供給されるとともに、
前記延出部には、当該延出部内に空気を導入するための第１の導入口と当該延出部内に該空気の旋回流を生成する旋回流生成部とが形成されている
請求項１に記載のバーナー。
【請求項３】
前記第１の筒部には、  当該第１の筒部と前記第１の壁部との連結部分よりも前記噴出し口の反対側へ延びる延出部内に空気を導入するための第１の導入口と、
前記着火部に対する前記噴出し口側の部位に位置し、前記第１の筒部と前記第３の筒部との隙間に空気を導入するための第２の導入口と、が形成されている
請求項１または２に記載のバーナー。
【請求項４】
前記第１の筒部が内挿されるように設けられる第４の筒部であって、該第４の筒部は前記第１の筒部との隙間を閉塞する前記噴出し口側の端部を有している、前記第４の筒部と、
前記第４の筒部の前記噴出し口側の部位に接続され、前記第１の筒部と前記第４の筒部との隙間に空気を供給する空気供給通路と、をさらに備える
請求項１〜３のいずれか一項に記載のバーナー。
【請求項５】
前記空気供給通路からの空気が前記第１の筒部の周りを旋回するように該空気を案内する案内部をさらに備える
請求項４に記載のバーナー。
【請求項６】
前記第１の筒部の内部空間は、前記第３の筒部、前記閉塞部、及び前記第２の壁部によって予混合室と燃焼室とに区画され、
前記閉塞部は、
前記着火部側から前記噴出し口に向かう前記燃焼ガスの流れと衝突して該流れの一部に上流側と下流側との間で循環する循環流を生成する面と、前記予混合室内の予混合気に曝される部位と、を有する循環流生成部を含む
請求項１〜５のいずれか一項に記載のバーナー。
【請求項７】
前記閉塞部は、前記第３の筒部の前記開口端を閉塞する閉塞板を備え、
前記循環流生成部は、前記閉塞板よりも前記噴出し口側に配設されて、前記着火部側から前記噴出し口に向かう前記燃焼ガスが衝突する邪魔板を備え、
前記燃焼室のうち、前記邪魔板と前記閉塞板との間には、該邪魔板の上流側に循環流を生成する第１の循環流生成空間が設けられ、前記邪魔板の下流側には第２の循環流生成空間が設けられている
請求項６に記載のバーナー。
【請求項８】
前記循環流生成部は、前記予混合室内に挿入される長尺状の伝熱部を備える
請求項６に記載のバーナー。
【請求項９】
前記循環流生成部は、前記第３の筒部の前記開口端を閉塞する邪魔板を有しており、該邪魔板は前記第３の筒部の外側面から突出する部位を有している
請求項６に記載のバーナー。
【請求項１０】
前記邪魔板と前記第１の筒部との間には、狭小部が設けられる請求項７又は９に記載のバーナー。
【請求項１１】
前記邪魔板の外径は、前記第１の筒部の内径に対し、０．６以上０．８以下の比率を有する
請求項１０に記載のバーナー。
【請求項１２】
前記第１の筒部は、当該第１の筒部と前記第１の壁部との連結部分よりも前記噴出し口の反対側へ延びる延出部を備え、
当該延出部で囲まれる空間に燃料と空気とが供給されるとともに、
前記延出部には、当該延出部内に空気を導入するための第１の導入口と当該延出部内に該空気の旋回流を生成する旋回流生成部とが形成され、
前記旋回流生成部は、前記循環流生成部による前記燃焼ガスの循環方向とは異なる方向に前記空気を旋回させる
請求項６〜１１のいずれか１つに記載のバーナー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の技術は、排気を昇温させるバーナーであって、特に燃料と空気との混合気が燃焼室に供給される予混合式のバーナーに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ディーゼルエンジンの排気通路には、排気に含まれる微粒子（ＰＭ：Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ）を捕捉するディーゼルパティキュレートフィルター（ＤＰＦ：Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ）が配設されている。こうしたＤＰＦにおいては、微粒子の捕捉機能を保持するために、該ＤＰＦの捕捉した微粒子を排気を用いて焼却する再生処理が行なわれる。【０００３】
例えば、特許文献１の排気浄化装置では、ＤＰＦの前段にバーナーが配設されており、このバーナーの燃焼室にて燃焼ガスが生成される。そして、排気通路内の排気に燃焼ガスを供給することによって、ＤＰＦに流入させる排気を昇温させている。【０００４】
また、こうしたバーナーとして、混合気の着火性や燃焼性を向上させて燃焼ガスに含まれる未燃燃料を低減させるべく、燃焼室に対して燃料と空気とを個別に供給することなく、燃料と空気との混合気を燃焼室に供給する予混合方式のバーナーも知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１８５４９３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、上述した予混合方式のバーナーにて生成される燃焼ガスにも少なからず未燃燃料が含まれてしまう。こうした燃料は、エンジンの動力として使用されているものではないため、該エンジンを搭載した車両の燃料消費量を抑えるうえでは、排気の昇温に使用される燃料が少ない方が好ましい。そのため、所定のバーナー出力を得るうえで必要とされる燃料が少なくなるように燃焼時における未燃ガスを低減させることが望まれている。【０００７】
本開示の技術は、燃焼ガスの未燃燃料を低減させることが可能な予混合方式のバーナー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】
本開示におけるバーナーの態様の一つは、混合気を燃焼させた燃焼ガスの噴き出る噴出し口が形成された筒端を有する第１の筒部と、前記第１の筒部内を前記噴出し口に向かって延びる第２の筒部であって、該第２の筒部には前記噴出し口とは反対側から前記混合気が流入する、前記第２の筒部と、前記第１の筒部内に配設されるとともに前記第２の筒部が内挿される第３の筒部であって、該第３の筒部は前記噴出し口側に位置する開口端を有する、前記第３の筒部と、前記開口端を閉塞する閉塞部と、前記第１の筒部の内側面と前記第２の筒部の外側面とに連結されて当該第１の筒部と当該第２の筒部との隙間を閉塞する第１の壁部と、前記第１の筒部の内側面と前記第３の筒部の外側面とに連結される第２の壁部であって、該第２の壁部には当該壁部に対する前記噴出し口の反対側と前記噴出し口側とを連通する連通路が形成された、前記第２の壁部と、前記第２の壁部に対する前記噴出し口側に配設されて前記混合気に着火する着火部と、を備える。【０００９】
本開示におけるバーナーの一態様において、混合気は、第２の筒部内を噴出し口に向かって流れたのちに折り返されて、第２の筒部と第３の筒部との隙間を噴出し口とは反対側に向かって流れる。そして、混合気は、再び折り返されて第３の筒部と第１の筒部との隙間を噴出し口に向かって流れて第２の壁部に形成された連通路を通過したのち、着火部によって着火される。すなわち、第２の壁部によって予混合室と燃焼室とが仕切られている。【００１０】
こうした構成によれば、混合気の流路が折り返されてない場合に比べて混合気の流路が長くなることから、予混合室における燃料と空気との混合が促進される。しかも、燃焼室に流入する混合気の流速が第２の壁部で高められることから、予混合室の混合気に火炎が伝播することが抑えられる。そのため、第２の壁部が配設されていない場合に比べて、予混合室を通過した混合気による燃焼ガスが高い確率の下で生成される。【００１１】
また、第３の筒部は、燃焼室にて生成される燃焼ガスによって加熱される。そのため、第２の筒部と第３の筒部との隙間を流れる混合気は、第３の筒部を介して燃焼ガスによって加熱される。その結果、予混合室において混合気の加熱が行なわれない場合に比べて、混合気の温度が高くなる。【００１２】
すなわち、上述した構成によれば、予混合室における混合気の混合が促進されるとともに混合気の温度が高められることによって混合気の燃焼性が向上することから、燃焼ガスに含まれる未燃燃料が低減される。【００１３】
本開示におけるバーナーの他の態様において、前記第１の筒部は、当該第１の筒部と前記第１の壁部との連結部分よりも前記噴出し口の反対側へ延びる延出部を備え、当該延出部で囲まれる空間に燃料と空気とが供給されるとともに、前記延出部には、当該延出部内に空気を導入するための第１の導入口と当該延出部内に該空気の旋回流を生成する旋回流生成部とが形成されている。【００１４】
本開示におけるバーナーの他の態様によれば、延出部内には、旋回流生成部によって空気の旋回流が生成される。そして、この空気に燃料が供給されることで混合気が生成され、その混合気が第２の筒部内に流入する。そのため、延出部内に空気の旋回流が生成されない場合に比べて、予混合室における燃料と空気との混合が促進される。【００１５】
本開示におけるバーナーの他の態様では、前記第１の筒部には、当該第１の筒部と前記第１の壁部との連結部分よりも前記噴出し口の反対側へ延びる延出部内に空気を導入するための第１の導入口と、前記着火部に対する前記噴出し口側の部位に位置し、前記第１の筒部と前記第３の筒部との隙間に空気を導入するための第２の導入口と、が形成されている。【００１６】
本開示におけるバーナーの他の態様によれば、燃焼中の混合気に対し第２の導入口を通じて新たな空気が供給される。そのため、未燃焼の混合気と燃焼中の混合気との混合、及び未燃焼の混合気そのもの混合が促進される。その結果、燃焼中の混合気に対して新たに空気が供給されない場合よりも混合気の燃焼性が向上する。【００１７】
本開示におけるバーナーの他の態様は、前記第１の筒部が内挿されるように設けられる第４の筒部であって、該第４の筒部は前記第１の筒部との隙間を閉塞する前記噴出し口側の端部を有している、前記第４の筒部と、前記第４の筒部の前記噴出し口側の部位に接続され、前記第１の筒部と前記第４の筒部との隙間に空気を供給する空気供給通路と、をさらに備える。【００１８】
本開示におけるバーナーの他の態様によれば、第１の筒部は、燃焼室にて生成される燃焼ガスに加熱される。そのため、第１の筒部と第４の筒部との隙間を流れる混合前の空気が、第１の筒部を介して燃焼ガスによって加熱される。その結果、混合前の空気の加熱が行なわれない場合に比べて、混合気の温度が高められることで混合気の燃焼性がさらに向上する。【００１９】
しかも、バーナーは燃焼ガスの排熱を利用していることから、混合前の空気を加熱する手段を別途設ける場合に比べて簡易な構成の下で混合気の燃焼性が向上するとともに、バーナー周辺における他の構成要素に対する熱害が抑えられる。【００２０】
本開示におけるバーナーの他の態様は、前記空気供給通路からの空気が前記第１の筒部の周りを旋回するように該空気を案内する案内部をさらに備える。
本開示におけるバーナーの他の態様によれば、第１の筒部と第４の筒部との隙間を流れる空気は、第１の筒部の周りを旋回しながら噴出し口とは反対側に向かって流れる。そのため、上記案内部が形成されていない場合に比べて、第１の筒部と第４の筒部との隙間を空気が流れるうえでの流通経路が長くなることから、第１の筒部を介した空気の加熱が効率よく行なわれる。その結果、混合気の温度がより高められることから、混合気の燃焼性がさらに向上する。【００２１】
本開示におけるバーナーの他の態様は、前記第１の筒部の内部空間は、前記第３の筒部、前記閉塞部、及び前記第２の壁部によって予混合室と燃焼室とに区画され、前記閉塞部は、前記着火部側から前記噴出し口に向かう前記燃焼ガスの流れと衝突して該流れの一部に上流側と下流側との間で循環する循環流を生成する面と、前記予混合室内の予混合気に曝される部位と、を有する循環流生成部を含む。【００２２】
本開示におけるバーナーの他の態様によれば、循環流生成部は、燃焼室内で、ガスが循環する循環流を生成するため、未燃燃料が燃焼室内で滞留する時間が長くなり、火炎に取り込まれて燃焼されやすくなる。また、その循環流は、着火部側から噴出し口へ向かう流れの少なくとも一部で上流側と下流側との間で循環するため、未燃燃料の濃度分布が、その流れの上下方向で均一化される。さらに、循環流生成部は、燃焼室内で自ら生成した循環流に接触するので、例えば層流に接触する場合に比べ、燃焼室内の燃焼ガスから吸収する熱量が増大する。このため、予混合気にその熱を伝播させることで、予混合気に含まれる気化燃料の液化を抑制するとともに、液状の燃料の気化を促進することができる。【００２３】
本開示におけるバーナーの他の態様において、前記閉塞部は、前記第３の筒部の前記開口端を閉塞する閉塞板を備え、前記循環流生成部は、前記閉塞板よりも前記噴出し口側に配設されて、前記着火部側から前記噴出し口に向かう前記燃焼ガスが衝突する邪魔板を備え、前記燃焼室のうち、前記邪魔板と前記閉塞板との間には、該邪魔板の上流側に循環流を生成する第１の循環流生成空間が設けられ、前記邪魔板の下流側には第２の循環流生成空間が設けられている。【００２４】
本開示におけるバーナーの他の態様によれば、邪魔板の上流側と下流側とには、循環流生成空間がそれぞれ設けられている。このため、未燃燃料が火炎に取り込まれて燃焼される機会が増えるとともに、邪魔板がその上下面で循環流に接触するので、燃焼ガスから吸収する熱量をさらに増大させることができる。【００２５】
本開示におけるバーナーの他の態様において、前記循環流生成部は、前記予混合室内に挿入される長尺状の伝熱部を備える。
本開示におけるバーナーの他の態様によれば、予混合室には、長尺状の伝熱部が挿入されるので、予混合室において、気化燃料の液化を抑制するとともに、液状の燃料の気化を促進することができる。【００２６】
本開示におけるバーナーの他の態様において、前記循環流生成部は、前記第３の筒部の前記開口端を閉塞する邪魔板を有しており、該邪魔板は前記第３の筒部の外側面から突出する部位を有している。【００２７】
本開示におけるバーナーの他の態様によれば、循環流生成部は、第３の筒部の外側面から突出する邪魔板を有するので、その下流側に循環流を生成することができる。また、邪魔板は、予混合室を区画するので、燃焼室から予混合室への熱の伝播経路が短くなり、予混合気を加熱する前に失われる熱の損失量を低減することができる。【００２８】
本開示におけるバーナーの他の態様において、前記邪魔板と前記第１の筒部との間には、狭小部が設けられる。
本開示におけるバーナーの他の態様によれば、狭小部を介して、燃焼ガス及び予混合気が邪魔板の後方に勢いよく流れ込むため、邪魔板の下流側を減圧し、未燃燃料の拡散を促すことができる。【００２９】
本開示におけるバーナーの他の態様において、前記邪魔板の外径は、前記第１の筒部の内径に対し、０．６以上０．８以下の比率を有する。
本開示におけるバーナーの他の態様によれば、邪魔板の外径が、第１の筒部の内径に対し上記範囲の比率を有するため、邪魔板の上流側圧力を適切に調整するとともに、混合効率を高めてバーナーからの未燃燃料の排出量を低減することができる。【００３０】
本開示におけるバーナーの他の態様において、前記第１の筒部は、当該第１の筒部と前記第１の壁部との連結部分よりも前記噴出し口の反対側へ延びる延出部を備え、当該延出部で囲まれる空間に燃料と空気とが供給されるとともに、前記延出部には、当該延出部内に空気を導入するための第１の導入口と当該延出部内に該空気の旋回流を生成する旋回流生成部とが形成され、前記旋回流生成部は、前記循環流生成部による前記燃焼ガスの循環方向とは異なる方向に前記空気を旋回させる。【００３１】
本開示におけるバーナーの他の態様によれば、循環流生成部は、着火部側から噴出し口に向かう流れ方向において上下に循環する循環流を生成するが、旋回流生成部は、その循環流と異なる方向に旋回する旋回流を生成する。このため、バーナー内において未燃燃料の濃度分布が複数の方向において均一化される。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本開示におけるバーナーを具体化した第１実施形態の概略構成を示す概略構成図。
【図２】図１における２−２線の断面構造を示す断面図。
【図３】図１における３−３線の断面構造を示す断面図。
【図４】図１における４−４線の断面構造を示す断面図。
【図５】第１実施形態において、バーナーの下流側における未燃燃料量を比較した結果の一例を示すグラフ。
【図６】第１実施形態において、バーナーの下流側における未燃燃料量を比較した結果の一例を示すグラフ。
【図７】本開示におけるバーナーを具体化した第２実施形態の概略構成を示す概略構成図。
【図８】第２実施形態のバーナーにおいて、第１の筒部の内径に対する邪魔板の外径の比率と、未燃燃料排出濃度との関係を示すグラフ。
【図９】第２実施形態のバーナーにおいて、２つの循環流生成空間の長さに対する第１の循環流生成空間の長さの比率と、未燃燃料排出濃度との関係を示すグラフ。
【図１０】本開示におけるバーナーを具体化した第３実施形態の概略構成を示す概略構成図。
【図１１】本開示におけるバーナーを具体化した変形例の概略構成を示す概略構成図。
【図１２】本開示におけるバーナーの循環流生成部の変形例であって、（ａ）及び（ｂ）は断面図、（ｃ）は要部側面図。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
（第１実施形態）
以下、本開示におけるバーナーを具体化した第１実施形態について、図１〜図６を参照して説明する。
【００３４】
図１に示されるように、ディーゼルエンジン１０（以下、単にエンジン１０という。）の排気通路１１には、排気中に含まれる微粒子を吸着するディーゼルパティキュレートフィルター１２（以下、ＤＰＦ１２という。）が搭載されている。
【００３５】
排気浄化装置を構成するＤＰＦ１２は、例えば多孔質の炭化ケイ素で形成されたハニカム構造を有し、ハニカム構造を構成する柱体の内壁面に排気中の微粒子を捕捉する。そして、このＤＰＦ１２の前段には、該ＤＰＦ１２に流入する排気を昇温させることでＤＰＦ１２の再生処理を実行するバーナー２０が搭載されている。
【００３６】
バーナー２０の基板２１には、該基板２１によって基端側の開口が閉塞される円筒状の第１の筒部３０（以下、単に筒部３０という。）が固定されている。筒部３０の先端部には、該先端部に固定された環状の噴出し板３１によって噴出し口３２が形成されている。筒部３０の内側面３０ａには、第１の壁部である環状の連結壁部４１を介して円筒状の第２の筒部４０（以下、単に筒部４０という。）が連結されている。連結壁部４１は、その外周縁が筒部３０の基板２１寄りの位置に固定されており、筒部３０の内側面３０ａと筒部４０の外側面４０ｂとの隙間を閉塞する。連結壁部４１は、筒部３０の内側面３０ａに連結される鍔部４２と、筒部４０が内挿された状態で該筒部４０が連結される筒状の内挿部４３と、鍔部４２と内挿部４３とを繋ぐとともに筒部４０に近い部位ほど噴出し口３２側に配設される縮径部４４と、を備えている。筒部４０は、連結壁部４１に対する連結部分から噴出し口３２側へ延びており、噴出し口３２側の開口が開放されている。
【００３７】
また、筒部３０は、該筒部３０と連結壁部４１との連結部分よりも基板２１側に延出する延出部３３を有している。延出部３３には、該延出部３３で囲まれる空間である第１の混合室７１（以下、単に混合室７１という。）内に燃焼用空気を導入するための第１の導入口３４（以下、単に導入口３４という。）が周方向に所定間隔で形成されている。この延出部３３には、導入口３４の開口縁から該延出部３３の周壁の一部を内側へと切り起こした切り起こし片３５が形成されている。また、筒部３０には、後述する燃焼室７７に燃焼用空気を導入するための第２の導入口３６（以下、単に導入口３６という。）が着火部６２よりも噴出し口３２側に複数形成されている。
【００３８】
また、基板２１には、混合室７１に燃料を供給する燃料供給部３７が固定されている。燃料供給部３７は供給口の形成された先端部を有しており、先端部が混合室７１内に配設されている、燃料供給部３７は、図示されないエンジンに燃料を供給するための燃料ポンプと図示されない燃料弁とに接続されており、気化した燃料を混合室７１に供給する。そして、混合室７１に導入された空気及び燃料は、筒部４０及び連結壁部４１によって囲まれる空間である第２の混合室７２（以下、単に混合室７２という。）に噴出し口３２とは反対側から流入する。
【００３９】
筒部４０の一部が内挿される円筒状の第３の筒部５０（以下、単に筒部５０という。）は、筒部４０よりも噴出し口３２側に突出しており、その突出した部分の開口が閉塞部としての閉塞板５１によって閉塞されている。筒部５０において、噴出し口３２とは反対側の筒端が連結壁部４１よりも噴出し口３２側に配置されており、該筒端が環状の仕切壁５５を介して筒部３０に固定されている。
【００４０】
第２の壁部である仕切壁５５は、その内周縁が筒部５０の外側面５０ｂの全周にわたって連結され、また、その外周縁が筒部３０の内側面３０ａの全周にわたって連結されている。仕切壁５５には、該仕切壁５５に対する噴出し口３２側と噴出し口３２の反対側とを連通する連通路５６が複数形成されている。また、仕切壁５５には、上記複数の連通路５６を噴出し口３２側から覆う金網５７が取り付けられている。
【００４１】
そして、筒部４０よりも噴出し口３２側には、筒部５０及び閉塞板５１に囲まれる空間であって混合室７２に連通する第３の混合室７３（以下、単に混合室７３という。）が形成される。また、筒部４０と筒部５０との隙間によって混合室７３に連通する第４の混合室７４（以下、単に混合室７４という。）が形成される。また、混合室７４に対する噴出し口３２の反対側には、筒部３０、仕切壁５５、連結壁部４１に囲まれる空間であって混合室７４に連通する第５の混合室７５（以下、単に混合室７５という。）が形成される。
【００４２】
なお、これら混合室７２，７３，７４，７５は、互いに異なる流路断面積を有するように設定されている。混合室７２の流路断面積は、筒部４０の内径に基づくものである。また、混合室７４は、混合室７２よりも大きな流路断面積に設定されている。また、混合室７３の流路断面積は、筒部４０の軸方向における距離であって、筒部４０の筒端と閉塞板５１との距離Ｌ３に基づくものである。また、混合室７５の流路断面積は、筒部５０の軸方向における距離であって、筒部５０の筒端と連結壁部４１との距離Ｌ４に基づくものである。
【００４３】
また、仕切壁５５に対する噴出し口３２側には、点火プラグ６１の着火部６２が配設されている。点火プラグ６１は、筒部５０の内挿される円筒状の第４の筒部６０（以下、単に筒部６０という。）に固定されている。着火部６２は、筒部５０及び筒部６０に形成された貫通孔を通じて、仕切壁５５に対する噴出し口３２側に配設されている。
【００４４】
すなわち、バーナー２０では、上述した混合室７１，７２，７３，７４，７５によって予混合室７０が形成されている。また、筒部３０と筒部５０との隙間、及び筒部３０によって閉塞板５１よりも噴出し口３２側で囲まれる空間によって燃焼室７７が形成されている。そして、これら予混合室７０と燃焼室７７とが仕切壁５５によって仕切られている。
【００４５】
予混合室７０の混合気は、混合室７２を噴出し口３２に向かって流れたのち、混合室７３にて転回されて混合室７４を混合室７２とは反対方向に向かって流れる。その後、混合気は、混合室７５にて再び転回されたのち、仕切壁５５の連通路５６を通じて燃焼室７７に流入する。そして、燃焼室７７に流入した混合気が着火部６２に着火されることで、燃焼室７７には、燃焼中の混合気である火炎Ｆが生成されるとともに該火炎Ｆにともなう燃焼ガスが生成される。
【００４６】
また、基板２１には、筒部３０が内挿される筒部６０が固定されている。筒部６０は、噴出し口３２とは反対側の開口が基板２１によって閉塞され、また、噴出し口３２側の筒端では、該筒部６０と筒部５０との隙間が環状の閉塞板６３によって閉塞されている。
【００４７】
筒部６０には、噴出し口３２側の端部に空気供給通路６４の下流端が接続されている。空気供給通路６４の上流端は、エンジン１０の吸気通路１３であって排気通路１１に配設されるタービン１４とともに回転するコンプレッサー１５の下流に接続されている。
【００４８】
空気供給通路６４には、該空気供給通路６４の流路断面積を変更可能な空気弁６５が配設されている。空気弁６５は、図示されない制御部によって開閉制御される。すなわち、空気弁６５が開状態にあるとき、筒部３０と筒部６０との隙間である空気流通室６７には、空気供給通路６４を通じて吸気通路１３を流れる吸気の一部が燃焼用空気として流入する。この燃焼用空気は、空気流通室６７と燃焼室７７とを連通する複数の導入口３６を通じて燃焼室７７に供給され、また、空気流通室６７と混合室７１とを連通する複数の導入口３４を通じて混合室７１に導入される。
【００４９】
また、図２は、図１における２−２線における断面構造を示す断面図であって、金網５７を省略して示した図である。なお、図２に示す矢印は、燃焼用空気の大まかな流れを示している。図２にも示されるように、空気供給通路６４の出口付近には、空気流通室６７を流れる燃焼用空気が筒部５０の周りを旋回する旋回流となるように燃焼用空気を案内する案内部６８が配設されている。案内部６８は、筒部６０の内側面６０ａに固定され空気供給通路６４の出口を覆うように配設された板状をなしている。案内部６８は、筒部６０に対する固定部分から屈曲されて先端側の部位ほど筒部３０に近づくように傾斜している。空気供給通路６４から流出する燃焼用空気は、案内部６８に衝突することで該案内部６８に案内される。これにより、空気流通室６７には、筒部５０の周りを旋回する燃焼用空気の旋回流が形成される。
【００５０】
また、図３は、図１における３−３線における断面構造を示す断面図であって、図３に示す矢印は、燃焼用空気の大まかな流れを示している。図３に示されるように、筒部３０の延出部３３に形成された切り起こし片３５は、導入口３４を覆うように配設されている。切り起こし片３５は、導入口３４を通じて混合室７１に流入する燃焼用空気を案内することで、混合室７１に燃焼用空気の旋回流を生成する。第１実施形態では、空気流通室６７と混合室７１とにおいて生成される燃焼用空気の旋回流が同じ方向となるように案内部６８及び切り起こし片３５が形成されている。
【００５１】
また、図４に示されるように、仕切壁５５には、筒部３０へ仕切壁５５を連結するための加工代、筒部５０へ仕切壁５５を連結するための加工代、及び仕切壁５５に金網５７を取り付けるための加工代、を除いた仕切壁５５の領域に複数の連通路５６が形成されている。連通路５６は、互いに径の異なる２つの同心円上に開口の中心が配置されるように配列されている。第１実施形態では、各同心円上に１８個の連通路５６が配列されており、大径の同心円上に配列される連通路５６は、互いに隣接する連通路５６の間隔が均等に配列されている。一方、小径の同心円上に配列される連通路５６は、上述した加工代を考慮しつつ互いに隣接する連通路５６の間隔がなるべく均等になるように配列されている。
【００５２】
連通路５６の総開口面積は、例えば燃料供給量や燃焼用空気の導入量、導入口３６の開口面積や配列などの各種情報をパラメーターとしたシミュレーションの結果に基づき、火炎Ｆの伝播速度よりも燃焼室７７に流入する混合気の流速が速くなるように設定される。また、火炎Ｆの長さである火炎長Ｌｆは、連通路５６の数によって調整することが可能である。そのため、連通路５６の数は、混合気を燃焼させるのに十分な大きさの燃焼室７７を確保しつつ、バーナー２０の大きさがその時々の仕様に応じたものになるように、火炎Ｆの長さである火炎長Ｌｆを考慮して設定される。
【００５３】
なお、上記燃料供給量は、ＤＰＦ１２の温度や目標温度、排気通路１１における排気温度や排気流量に基づいて決定される燃料の量であり、ＤＰＦ１２に流入する排気ガスを昇温させることでＤＰＦ１２を目標温度まで昇温させるために必要な量である。また、上記燃焼用空気量は、上記燃料供給量に基づいて決定される空気の量であって、上記燃料供給量の分だけの燃料を燃焼させるのに必要な空気の量である。
【００５４】
次に、上述した構成のバーナー２０の作用について図５及び図６を参照して説明する。
ＤＰＦ１２の再生処理が開始されると、空気弁６５が開状態に制御されるとともに、燃料供給部３７及び着火部６２が駆動される。空気弁６５が開状態になると、吸気通路１３を流れる吸気の一部が燃焼用空気として空気流通室６７に流入する。この燃焼用空気は、案内部６８に案内されることで、筒部３０の周りを旋回しながら噴出し口３２とは反対側に向かって流れる。
【００５５】
空気流通室６７を流れる燃焼用空気は、その一部が導入口３６を通じて燃焼室７７に導入され、その残りが導入口３４を通じて混合室７１に導入される。混合室７１に導入される燃焼用空気は、案内部６８による旋回方向と切り起こし片３５による旋回方向とが同じであることから、案内部６８による旋回の勢いが弱められることなく、むしろ旋回の勢いが強められたうえで混合室７１に旋回流を生成する。
【００５６】
ここで、切り起こし片３５が筒部３０の内側へと切り起こされている。そのため、図３にも示したように、導入口３４から流入した燃焼用空気のうちで筒部３０の内側面に沿って流れる燃焼用空気は、該導入口３４に対する旋回方向の下流に形成されている切り起こし片３５によって筒部３０の中心側の領域、すなわち燃料供給部３７から燃料が供給される領域へと案内される。そして、混合室７１では、旋回状態にある燃焼用空気に対して燃料供給部３７から燃料が供給されることで混合気が生成される。この混合気は、続いて混合室７２へ流入する。その際、混合気は、連結壁部４１の縮径部４４によって流路断面積が徐々に縮小されていることで、旋回状態が維持されたまま混合室７２へと流入する。
【００５７】
このように混合室７１では、旋回状態にある燃焼用空気に対して燃料が供給され、また、混合室７２では、旋回状態が維持されたまま混合気が噴出し口３２に向かって流れる。そのため、これら混合室７１，７２においては、混合室７１にて旋回状態にない燃焼用空気に燃料の供給される場合、また混合室７２にて混合気の旋回状態が維持されない場合に比べて、燃料と燃焼用空気との混合が促進される。
【００５８】
また、混合室７１には、筒部３０の周壁の一部を切り起こした切り起こし片３５によって旋回流が生成される。そのため、切り起こし片３５と同じ形状の部材を筒部３０に個別に固定する場合に比べて、混合室７１に燃焼用空気の旋回流を生成するうえでの製造負荷が軽減される。
【００５９】
混合室７２を噴出し口３２に向かって流れる混合気は、やがて混合室７３にて転回されて、混合室７２とは反対方向に向かって混合室７４を流れる。そして、混合気は、混合室７５にて再び転回されたのち、仕切壁５５の連通路５６を通じて燃焼室７７に流入する。
【００６０】
こうした予混合室７０においては、混合気の転回が行なわれない予混合室に比べて、混合室７３，７４，７５の分だけ混合気の流路が長くなることで混合気の混合が促進される。また、混合室７２，７３，７４，７５が互いに異なる流路断面積に設定されていることから、流路断面積の急激な変化に基づく混合気の混合も促進される。
【００６１】
そして、燃焼室７７に流入した混合気が着火部６２によって着火されると、燃焼室７７には、燃焼中の混合気である火炎Ｆが生成されるとともに該火炎Ｆにともなう燃焼ガスが生成される。この火炎Ｆには、筒部３０に形成された導入口３６から燃焼用空気が供給される。これにより、火炎Ｆに新たな燃焼用空気が供給されない場合に比べて、未燃焼の混合気と燃焼中の混合気との混合、及び未燃焼の混合気そのものの混合が促進される。
【００６２】
燃焼室７７にて生成された燃焼ガスは、噴出し口３２を通じて排気通路１１へと供給され排気通路１１内の排気と混合されることでＤＰＦ１２に流入する排気を昇温させる。そして、こうした排気が流入するＤＰＦ１２では、目標温度まで温度が上昇して該ＤＰＦ１２の捕捉していた微粒子が焼却される。
【００６３】
ところで、燃焼室７７に燃焼ガスが生成されると、燃焼室７７を形成する筒部３０，５０は、該燃焼ガスによって加熱される。そのため、燃焼ガスの生成後に空気流通室６７を流れる燃焼用空気は、筒部３０を介して燃焼ガスによって加熱される。こうした加熱によって混合室７１には、燃焼用空気が加熱されない場合よりも温度の高い燃焼用空気が導入される。そのため、上記燃焼用空気によって混合気が生成されることで、既に気化している燃料の液化が抑えられ、且つ燃料供給部３７にて気化されなかった燃料の気化が促進される。しかも、空気流通室６７を流れる燃焼用空気は、案内部６８によって筒部５０の周りを旋回している。そのため、空気流通室６７を旋回することなく流れる燃焼用空気に比べて、空気流通室６７における流通経路が長くなることから、より温度の高い燃焼用空気が混合室７１に導入される。
【００６４】
また、燃焼ガスの生成後に混合室７４を流れる混合気は、筒部５０を介して燃焼ガスによって加熱される。これにより、混合気の温度が高められることから、混合室７４においても、既に気化している燃料の液化が抑えられ、且つ気化していない燃料の気化が促進される。
【００６５】
このように燃焼室７７に燃焼ガスが生成されると、燃料の気化が促進されることで混合気の燃焼性が高められる。しかも、上述した燃焼用空気及び混合気の加熱が燃焼ガスの排熱を利用して行なわれる。そのため、燃焼用空気や混合気を加熱する加熱部が別途設けられる構成に比べて簡易な構成の下で混合気の燃焼性が向上するとともに、バーナー２０の周辺における他の構成要素に対する熱害も抑えられる。
【００６６】
なお、バーナー２０では、燃焼ガスの熱の一部が燃焼用空気及び混合気に吸熱されることになるが、未燃燃料が低減される。そのため、同じ量の燃料が燃焼室７７に供給されるという前提の下では、燃焼用空気及び混合気が加熱されない場合と同等以上のバーナー出力が保持される。
【００６７】
一方、上述したように、連通路５６の開口面積及び数は、火炎Ｆの伝播速度よりも燃焼室７７に流入する混合気の流速が速くなるように設定されている。しかし、連通路５６を通過している混合気には、火炎Ｆの伝播速度よりも流速が小さい領域が局所的に形成されることもある。そして、その領域を通じて火炎Ｆが予混合室７０にまで伝播してしまうと、予混合室７０における混合気の混合や加熱が完了する前に混合気が燃焼してしまう。
【００６８】
この点、仕切壁５５には、該仕切壁５５における噴出し口３２側の側面に全ての連通路５６の開口を覆う金網５７が取り付けられている。こうした金網５７が仕切壁５５に取り付けられることによって、該金網５７による保炎作用により予混合室７０内へ火炎Ｆが伝播することが抑えられる。
【００６９】
また、仕切壁５５に複数の連通路５６が形成されていることから、この連通路５６の配列、開口面積の大きさ、形状、これらを変更することによって、火炎Ｆの長さである火炎長Ｌｆが調整可能である。その結果、バーナー２０の大きさに関する自由度が拡大されることから、その時々の仕様に応じてバーナー２０を小型化することが可能である。
【００７０】
ちなみに、図５は、バーナーの下流側における未燃燃料量を比較した実験の結果の一例を示すグラフである。比較例のバーナーでは、バーナー２０から筒部４０及び連結壁部４１を割愛するとともに、仕切壁５５を連通路５６が形成されていない閉塞壁とした。そして、筒部５０内を予混合室とし、筒部５０の噴出し口３２側の端部には燃焼室７７に連通する連通路を複数形成した。すなわち、比較例のバーナーは、混合室７３，７４，７５、これらが形成されていない構造とした。図５に示されるように、実施例のバーナー２０は、比較例のバーナーよりもバーナーの下流側における未燃燃料量が少ないことが確認された。
【００７１】
また、図６は、バーナーの下流側での着火前後における未燃燃料量の推移を比較した実験の結果の一例を示すグラフであって、上述したバーナー２０である実施例が実線、比較例のバーナーである比較例が二点鎖線で示されている。なお、比較例のバーナーでは、燃焼用空気が筒部５０によって加熱されることなく混合室７１に導入される構造とした。
【００７２】
図６に示されるように、燃焼ガスが生成されるまでは未燃燃料の量に大きな差はないが燃焼ガスの生成後は、実施例のバーナー２０の方が比較例のバーナーよりも未燃燃料量が少なくなることが確認された。すなわち、燃焼用空気が加熱されることで混合気の燃焼性が向上することが確認された。
【００７３】
以上説明したように、上記第１実施形態のバーナー２０によれば、以下に列挙する効果（利点）を得ることができる。
（１）バーナー２０の予混合室７０では、混合気の流路が折り返されている。そのため、こうした折返しのない予混合室を備えたバーナーに比べて、予混合室７０における混合気の流路が長くなる。その結果、混合気の混合が促進されて該混合気の燃焼性が向上することから、燃焼ガスに含まれる未燃燃料が低減される。
【００７４】
（２）また、バーナー２０では、混合室７４を流れる混合気が筒部５０を介して燃焼ガスによって加熱される。そのため、燃焼ガスによる混合気の加熱が行なわれない場合に比べて、混合気の温度が高められる。その結果、混合気における燃料の気化が促進されることで混合気の燃焼性が向上することから、燃焼ガスに含まれる未燃燃料が低減される。
【００７５】
（３）混合室７１では、旋回状態にある燃焼用空気に対して燃料が供給される。その結果、旋回状態にない燃焼用空気に対して燃料が供給される場合に比べて、燃料と燃焼用空気との混合が促進される。
【００７６】
（４）燃焼ガスには、筒部３０の導入口３６を通じて燃焼用空気が供給される。そのため、燃焼中の混合気に新たな燃焼用空気が供給されない場合に比べて、未燃焼の混合気と燃焼中の混合気との混合、及び未燃焼の混合気そのものにおける燃料と燃焼用空気との混合が促進される。
【００７７】
（５）燃焼用空気が筒部３０を介して燃焼ガスによって加熱される。その結果、燃焼用空気が加熱されない場合に比べて、混合室７１に導入される燃焼用空気の温度が高められる。
【００７８】
（６）燃焼用空気及び混合気の加熱に燃焼ガスの排熱を利用している。その結果、燃焼用空気を加熱する加熱部を別途設ける場合に比べて、燃焼用空気及び混合気を加熱するための構成が簡易なものとなる。
【００７９】
（７）また、バーナー２０の周辺への放熱が抑えられることから、該バーナー２０の周辺における他の構成要素に対する熱害が抑えられる。
（８）空気流通室６７を流れる燃焼用空気は、案内部６８に案内されることで筒部５０の周りを旋回している。そのため、空気流通室６７において燃焼用空気が旋回しない場合に比べて、空気流通室６７における燃焼用空気の流通経路が長くなることから、より高い温度まで燃焼用空気が加熱される。
【００８０】
（９）混合室７１には、切り起こし片３５によって燃焼用空気の旋回流が形成される。その結果、混合室７１における燃焼用空気と燃料との混合が促進される。
（１０）切り起こし片３５による旋回方向と案内部６８による旋回方向とが同じである。そのため、切り起こし片３５による旋回方向と案内部６８による旋回方向とが互いに異なる場合に比べて、混合室７１への燃焼用空気の流入が円滑に行なわれる。
【００８１】
（１１）切り起こし片３５が筒部３０の内側へと切り起こされている。そのため、切り起こし片が筒部３０の外側に切り起こされている場合に比べて、燃料供給部３７から燃料が供給される領域に燃焼用空気が供給されやすくなる。
【００８２】
（１２）切り起こし片３５は、延出部３３の周壁の一部を切り起こしたものである。そのため、延出部３３に対して切り起こし片３５と同じ形状の部材を別途接合する場合に比べて、混合室７１にて燃焼用空気を旋回させるための部材を延出部３３に形成するうえでの加工負荷が軽減される。
【００８３】
（１３）混合室７２、混合室７３、混合室７４、混合室７５、これらにおける流路断面積が互いに異なることから、予混合室７０における圧力変化に基づく混合気の混合が促進される。
【００８４】
（１４）筒部５０は、閉塞板５１側の端部が自由端となっている。そのため、燃焼ガスの加熱によって筒部５０が膨張したとしても、筒部５０そのもの及び仕切壁５５に対する機械的な負荷が低減される。
【００８５】
なお、上記第１実施形態は、以下のように適宜変更して実施することもできる。
・空気流通室６７に燃焼用空気の旋回流を生成する案内部は、空気供給通路６４の出口を覆うように配設されるものに限らず、筒部３０の外側面３０ｂに形成されるフィンであってもよいし、筒部６０の内側面６０ａに形成されるフィンであってもよい。
【００８６】
・空気流通室６７に燃焼用空気の旋回流を生成する案内部は、筒部６０の中心軸に沿う方向からの平面視にて、筒部６０の中心軸に対してオフセットされた位置で該筒部６０に接続される空気供給通路６４であってもよい。
【００８７】
・空気流通室６７に燃焼用空気の旋回流を生成する案内部が割愛された構成であってもよい。こうした構成であっても、燃焼用空気は、筒部３０を介して燃焼ガスによって加熱される。
【００８８】
・バーナーは、燃焼用空気の加熱が行なわれない構成であってもよい。すなわち、例えば、バーナー２０において、筒部６０が割愛され、且つ筒部３０の延出部３３のみを囲む筒部及び導入口３６が形成された部位に対して空気供給通路６４が直接的に接続されている構成であってもよい。
【００８９】
・また、空気供給通路６４は、筒部６０の中央部等、噴出し口３２側の端部以外の筒部６０の部分に接続されていてもよい。また、空気供給通路６４は複数設けられていてもよい。
【００９０】
・バーナー２０において、燃焼室７７に燃焼用空気を導入する導入口３６は、その時々の仕様や要求に応じて、開口面積の大きさや配列が適宜変更されてもよいし割愛されてもよい。
【００９１】
・切り起こし片は、筒部３０の外側に切り起こされていてもよい。こうした構成であっても、混合室７１に燃焼用空気の旋回流が形成される。
・また、筒部３０には、筒部３０の外側への切り起こし片と筒部３０の内側への切り起こし片とが形成されていてもよい。
【００９２】
・案内部６８による旋回流と切り起こし片３５による旋回流とが互いに異なる方向であってもよい。
・混合室７１に燃焼用空気の空気を生成する旋回流生成部は、筒部３０の周壁の一部を切り起こした切り起こし片３５に限らず、案内部６８のように、導入口３４の開口を覆うような部材を筒部３０に接合したものであってもよい。
【００９３】
・混合室７１に燃焼用空気の空気を生成する旋回流生成部は、筒部３０の中心軸に沿う方向からの平面視にて、筒部３０の中心軸に対してオフセットされた位置で該筒部３０に接続される空気供給通路６４であってもよい。
【００９４】
・混合室７１は燃焼用空気の旋回流を生成する旋回流生成部が割愛された構成であってもよい。
・仕切壁５５における連通路５６の配列、開口面積、形状は、未燃燃料や火炎長に関する各種シミュレーションや実験によって適宜変更可能である。
【００９５】
・また、仕切壁５５に取り付けられている金網５７は、複数の連通路５６を噴出し口３２側から覆うものに限らず、複数の連通路５６を基板２１側から覆ってもよいし、噴出し口３２側と基板２１側の両方から覆ってもよい。こうした構成であっても、金網５７が仕切壁５５に取り付けられることによって、該金網５７による保炎作用により予混合室７０内へ火炎Ｆが伝播することが抑えられる。
【００９６】
・筒部５０の開口を閉塞する閉塞板５１は、筒部４０の周壁に混合室７２と混合室７４とを連通する貫通孔が形成されているならば、噴出し口３２側における筒部４０の開口を閉塞してもよい。なお、こうした構成の下では、貫通孔の流路断面積は、混合室７２における流路断面積及び混合室７４における流路断面積とは互いに異なるものが好ましい。
【００９７】
・バーナー２０に対して、空気供給通路６４を流れる燃焼用空気を加熱する構成が追加されてもよい。例えば、空気供給通路６４の周壁と排気通路１１の周壁とが共有化されたり、燃焼用空気を加熱するための加熱ヒーターやバーナーが追加されたりしてもよい。こうした構成によれば、燃焼ガスが生成されていなくとも燃焼用空気の温度が高められるとともに、筒部３０のみで燃焼用空気が加熱される場合よりもさらに高い温度まで燃焼用空気を加熱することが可能である。
【００９８】
・混合室７２，７３，７４，７５のうち、少なくとも１組の流路断面積が同じであってもよい。
・燃焼ガスによって加熱される筒部５０の閉塞板５１側の端部は、例えば筒部３０に対して固定された固定端であってもよい。
【００９９】
・各筒部は、筒状であればよく、該筒部の軸方向で各筒部の内径が変化していているものでもよいし、楕円筒状や多角筒状であってもよい。
・バーナー２０においては、噴出し口３２の反対側から筒部４０に混合気が流入すればよい。そのため、バーナー２０には、例えば、筒部４０に内挿される第１の内側筒部、第１の内側筒部と連結壁部４１との隙間を閉塞する連結壁部、第１の内側筒部が内挿された状態で筒部４０に固定され、噴出し口３２側の開口が閉塞された第２の内側筒部、これらが追加されてもよい。こうした構成によれば、予混合室における混合気の流通経路がさらに長くなることから、混合気の混合がさらに促進される。
【０１００】
・燃料供給部３７は、混合室７１に対し、気化した燃料を供給するものに限らず、霧状の燃料を噴射するものであってもよい。
・燃料供給部３７から噴射される燃料は、燃料ポンプではなく、コモンレールから供給されてもよい。また、燃料供給部３７のみに燃料を供給する燃料ポンプが搭載されてもよい。
【０１０１】
・着火部は、点火プラグに加えてグローヒーター、レーザー点火装置、プラズマ点火装置が適宜搭載された構成であってもよい。また、火炎Ｆの生成が可能であれば、グローヒーター、レーザー点火装置、プラズマ点火装置、これらのうちの一つのみが搭載された構成であってもよい。
【０１０２】
・燃焼用空気は、吸気通路１３を流れる吸入空気に限らず、ブレーキの空気タンクに接続された配管を流れる空気や、バーナー用のブロワによって供給される空気であってもよい。
【０１０３】
・排気浄化装置は、ＤＰＦ１２に限らず、排気ガスを浄化する触媒を備えているものであってもよい。こうした構成によれば、バーナー２０によって触媒が昇温されることから、触媒を活性化温度まで早期に昇温させることが可能である。
【０１０４】
・バーナーの搭載されるエンジンは、ガソリンエンジンであってもよい。
（第２実施形態）
以下、本開示におけるバーナーを具体化した第２実施形態について、図７〜図９を参照して説明する。なお、第２実施形態のバーナーは、第１実施形態におけるバーナーと主要な構成が同じである。そのため、第２実施形態においては、第１実施形態と異なる部分について詳細に説明し、第１実施形態と同様の部分については同様の符号を付すことによりその詳細な説明は省略する。
【０１０５】
図７に示されるように、第３の筒部５０の閉塞板５１には、円形状の挿通孔５１Ｂが１つ形成されており、この挿通孔５１Ｂには、循環流生成部としてのバッフル部８０が固定されている。この閉塞板５１とバッフル部８０とによって閉塞部が構成される。バッフル部８０は、長尺状の伝熱部８１と、伝熱部８１の先端に接合された邪魔板８２とを備えている。伝熱部８１は、棒状をなし、挿通孔５１Ｂに挿通され、その長手方向の略中央が閉塞板５１によって支持されている。
【０１０６】
邪魔板８２は、円板状に形成され、その直径ｄは、筒部５０の直径よりも大きく、第１の筒部３０の内径Ｄよりも小さい。伝熱部８１は、邪魔板８２の中央から、邪魔板８２の表面に対して垂直に延出している。このバッフル部８０は、伝熱部８１の中心軸が、筒部５０の中心軸と一致するように固定されている。
【０１０７】
また、バッフル部８０は、筒部５０に対して、邪魔板８２と閉塞板５１とを離間させた状態で固定されている。その結果、伝熱部８１の先端部は筒部５０内に挿通され、伝熱部８１の基端部は筒部５０から突出した状態となる。邪魔板８２と、閉塞板５１との間には、伝熱部８１の基端部を取り囲む環状の第１の循環流生成空間８３が設けられる。
【０１０８】
また、邪魔板８２と筒部３０の内側面３０ａとの間には、流路断面積が縮小された狭小部８４が設けられる。さらに、邪魔板８２と噴出し口３２との間には、第２の循環流生成空間８５が設けられる。これらの狭小部８４、第２の循環流生成空間８５、及び上述した第１の循環流生成空間８３を含む、仕切壁５５及び噴き出し板３１の間の空間全体は、燃焼室７７として機能する。
【０１０９】
燃焼開始後、燃焼室７７には、未燃燃料を含む予混合気の残りと、予混合気を燃焼することにより生じた燃焼ガスとが混在する。それらのガスは、点火プラグ６１の着火部６２側から噴出し口３２へ向かって流れるが、その途中で、一部が邪魔板８２の表面に衝突する。その結果、第１の循環流生成空間８３で循環流が生成される。この循環流は、予混合室７０内における旋回流の旋回方向とは異なる方向に回り、着火部６２側から噴出し口３２へ向かう流れの上流側と下流側との間で循環する。換言すると、それらのガスは、筒部５０の中心軸に沿った上下方向に循環する。従って、既に予混合室７０にて燃料濃度分布が径方向に均一化された予混合気は、燃焼室７７にて、その燃料濃度分布がさらに筒部５０の上下方向（筒部５０の中心軸に沿った方向）に均一化される。また、循環流が生成されると、未燃燃料の燃焼室７７における滞留時間が長くなり、火炎Ｆに未燃燃料が取り込まれて燃焼されやすくなる。
【０１１０】
さらに燃焼室７７内に生成される火炎Ｆは、その一部が邪魔板８２に接触するとともに狭小部８４に流れるので、火炎Ｆに乱れが生じ、火炎面積も増加する。なお、火炎形状は、燃焼用空気、予混合気の流速、燃料濃度等に左右されるものであって、図７に示される火炎形状はその一例にすぎない。
【０１１１】
また、燃焼ガス及び予混合気の残りは、狭小部８４を通過することによって、邪魔板８２の後方に勢いを増して流れ込む。また、そのガスが狭小部８４を通過することによって、狭小部８４よりも下流側の空間は減圧される。さらに、狭小部８４を通過したガスは、第２の循環流生成空間８５で循環流を生成し、第２の循環流生成空間８５全体に拡散する。この循環流は、第１の循環流生成空間８３で生成される循環流と同様に、着火部６２側から噴出し口３２へ向かう流れの上流側と下流側との間で循環する。この循環流が生成されることにより、噴出し口３２から排出される直前で、予混合気の残りと燃焼ガスとが筒部５０の中心軸に沿った上下方向にさらに混合され、未燃燃料が燃焼される機会がさらに増える。
【０１１２】
また筒部３０の内径Ｄに対する邪魔板８２の直径ｄの比率（ｄ／Ｄ）は、燃焼室７７における未燃燃料の混合効率と邪魔板８２よりも上流側の圧力、すなわち上流側圧力とを左右する。即ち図８に示されるように、比率（ｄ／Ｄ）は、上流側圧力が目標圧力Ｐｔ以下となり、バーナー２０からの未燃燃料（ＨＣ）排出濃度が目標濃度Ｃｔ以下となるように設定されることが好ましく、０．６以上０．８以下とするとよい。この比率が０．６未満であると、狭小部８４が大きくなり、第２の循環流生成空間８５における循環流の勢いが弱まるとともに、狭小部８４の下流における減圧が十分でないため、十分に拡散されない。その結果、未燃燃料の排出濃度が目標濃度Ｃｔよりも大きくなる。また、上記比率（ｄ／Ｄ）が０．８よりも大きいと、狭小部８４が小さくなり、邪魔板８２の上流側圧力が目標圧力Ｐｔよりも大きくなる。
【０１１３】
同様に図７に示す、閉塞板５１から噴出し口３２までの長さＬに対し、閉塞板５１から邪魔板８２までの長さＬ１の比率（Ｌ１／Ｌ）も、狭小部８４の下流での拡散効率と邪魔板８２の上流側圧力を左右する。図９に示されるように、この比率（Ｌ１／Ｌ）は、上流側圧力が目標圧力Ｐｔ以下となり、バーナー２０からの未燃燃料（ＨＣ）排出濃度が目標濃度Ｃｔ以下となるように設定されることが好ましく、そのためには０．５以下とするとよい。比率が０．５を超えると、上流側圧力が大きくなるとともに、未燃燃料の排出濃度も目標濃度Ｃｔを超える。これは、第１の循環流生成空間８３が長すぎると、中心軸に沿った上下方向における混合効率が低下するためと推定される。
【０１１４】
ところで図７に示されるように、燃焼開始後、邪魔板８２は、その面積が拡大された火炎Ｆに接触することによって加熱される。また、邪魔板８２及び伝熱部８１のうち燃焼室７７に露出された一部は、燃焼ガスにも接触する。特に邪魔板８２は、その前後に生成された循環流に接触するので、燃焼ガスから吸収する熱量が増大する。その結果、筒部５０内で旋回する予混合気は、筒部５０に挿入された伝熱部８１から伝播する熱によって昇温する。このため、既に気化している燃料の液化が抑制されるとともに、その時点で液化した燃料は気化が促される。
【０１１５】
以上説明したように、第２実施形態のバーナー２０によれば、第１実施形態の（１）〜（１４）に記載した効果（利点）に加えて、以下に列挙する効果（利点）が得られるようになる。
【０１１６】
（１５）第２実施形態のバーナー２０は、燃焼室７７を有する筒部３０内に、バッフル部８０を備える。バッフル部８０は、着火部６２側から噴出し口３２に向かう流れの一部と衝突し該流れの上流側と下流側との間で循環する循環流を生成する面を有する。従って、少なくともバッフル部８０の下流側で燃焼ガスと予混合気とが循環する循環流が生成されるため、未燃燃料が燃焼室７７内で滞留する時間が長くなり、火炎Ｆに取り込まれて燃焼されやすくなる。また、その循環流は、着火部６２側から噴出し口３２へ向かう流れの少なくとも一部で上下方向、すなわち筒部５０の中心軸に沿った方向に循環するため、未燃燃料の濃度分布が、その流れの上下方向、即ち筒部３０の中心軸に沿った上下方向で均一化される。さらに、バッフル部８０は循環流に接触しているので、例えば層流に接する場合よりも燃焼ガスから吸収する熱量が増大する。このため、予混合気にその熱を伝播させることで、気化燃料の液化を抑制するとともに、液状の燃料の気化を促進することができる。
【０１１７】
（１６）第２実施形態によれば、バッフル部８０は、着火部６２から噴出し口３２に向かうガスの流れが衝突する邪魔板８２を備える。燃焼室７７のうち、邪魔板８２と閉塞板５１との間には第１の循環流生成空間８３が設けられ、邪魔板８２の下流側には第２の循環流生成空間８５が設けられる。このため、未燃燃料が火炎Ｆに取り込まれて燃焼される機会が増えるとともに、邪魔板８２がその両面で循環流に接触するので、燃焼ガスから吸収する熱量をさらに増大させることができる。
【０１１８】
（１７）第２実施形態では、バッフル部８０は、第２及び第３の混合室７２，７３内に挿入される長尺状の伝熱部８１を備える。このため、第２及び第３の混合室７２，７３全体に亘って、気化燃料の液化を抑制するとともに、液状の燃料の気化を促進することができる。
【０１１９】
（１８）第２実施形態では、邪魔板８２と筒部３０との間には、狭小部８４が設けられる。従って、狭小部８４を介して、燃焼ガス及び予混合気が邪魔板８２の後方に勢いよく流れ込むため、邪魔板８２の下流側を減圧し、未燃燃料の拡散を促すことができる。
【０１２０】
（１９）第２実施形態では、邪魔板８２の直径ｄは、筒部３０の内径Ｄに対し、０．６以上０．８以下の比率を有する。このため、邪魔板８２よりも上流側の圧力を適切に調整するとともに、混合効率を高めてバーナー２０からの未燃燃料の排出濃度を低減することができる。
【０１２１】
（２０）第２実施形態では、バーナー２０のうち、バッフル部８０よりも上流側に、旋回流を生成する案内板６８及び切り起こし片３５を設けた。これらは、燃焼用空気を、該バッフル部８０により生成された循環流の循環方向に対して異なる方向に回る旋回流を生成する。このため、予混合気は、筒部３０の中心軸に沿った上下方向だけでなく、筒部３０の径方向にも混合されるので、燃焼室７７の上下方向だけでなく径方向においても未燃燃料の濃度分布を均一化することができる。
（第３実施形態）
以下、本開示におけるバーナーを具体化した第３実施形態について、図１０を参照して説明する。なお、第３実施形態のバーナーは、第１実施形態におけるバーナーと主要な構成が同じである。そのため、第３実施形態においては、第１実施形態と異なる部分について詳細に説明し、第１実施形態と同様の部分については同様の符号を付すことによりその詳細な説明は省略する。
【０１２２】
図１０に示されるように、閉塞部である邪魔板９０が接合されている。邪魔板９０は、筒部５０の開口を閉塞する。邪魔板９０の直径ｄは、筒部５０の外径よりも大きく、その縁部が筒部５０の外側に突出している。第３実施形態では邪魔板９０が循環流生成部として機能する。
【０１２３】
着火部６２付近では、燃焼ガスと未燃燃料を含む予混合気とが混在する。この燃焼ガス及び予混合気は、邪魔板９０と筒部３０の内側面３０ａとの間に設けられた狭小部９１を介して、邪魔板９０の後方に勢いを増して流れ込む。狭小部９１下流側では減圧されるため、予混合気中に含まれる未燃燃料の拡散が促される。また、邪魔板９０の後方では循環流が生成される。この循環流は、着火部６２側から噴出し口３２へ向かう流れの上流側と下流側との間で循環され、筒部３０の中心軸に沿った上下方向に混合される。その結果、未燃燃料の燃焼室７７における滞留時間が長くなり、火炎Ｆに未燃燃料が取り込まれて燃焼されやすくなる。
【０１２４】
また筒部３０の内径Ｄに対する邪魔板９０の直径ｄの比率（ｄ／Ｄ）は、燃焼室７７における未燃燃料の混合効率と邪魔板８２よりも上流側の圧力を左右する。この比率（ｄ／Ｄ）は、第２実施形態と同様の理由で、０．６以上０．８以下が好ましい。
【０１２５】
ところで、燃焼開始後、邪魔板９０は、燃焼ガスや火炎Ｆによって加熱される。邪魔板９０は、筒部５０の開口を閉塞する閉塞板であるため、燃焼ガス等から吸収した熱の大部分を、第２の混合室７２及び第３の混合室７３内の予混合気に伝播させることができる。従って、気化燃料の液化を抑制するとともに、液化した燃料の気化を促進することができる。
【０１２６】
以上説明したように、第３実施形態のバーナー２０によれば、第１実施形態の（１）〜（１４）に記載した効果（利点）、第２実施形態の（１５）、（１８）〜（２０）に記載した効果（利点）に加えて、以下に列挙する効果（利点）が得られるようになる。
【０１２７】
（２１）第３実施形態では、バーナー２０は、筒部５０の開口を閉塞するとともに、筒部５０の外側面５０ｂから突出する邪魔板９０を備える。このため、邪魔板９０の下流側に循環流を生成することができる。また、邪魔板９０は、筒部５０の開口を閉塞するため、予混合気に熱が伝播しやすくなり、予混合気を加熱する前に失われる熱の損失量を低減することができる。
【０１２８】
なお、上記第２及び第３実施形態は以下のように適宜変更して実施することもできる。
・第２実施形態では、バッフル部８０の邪魔板８２と閉塞板５１との間に第１の循環流生成空間８３を設けたが、これを省略してもよい。例えば図１１に示されるように、第３の筒部５０の蓋部を邪魔板８２で構成し、その邪魔板８２から伝熱部８１が第３の筒部５０内に延びるようにしてもよい。換言すれば、第３実施形態の邪魔板９０に対して、予混合室７０内に配設される伝熱部８１が連結されていてもよい。
【０１２９】
・第２及び第３実施形態の邪魔板は、少なくとも燃焼室の燃焼ガスに接触すればよく、火炎Ｆに接触しないように配置してもよい。
・第２実施形態では、バッフル部８０の伝熱部８１を棒状に形成した。これ以外には図１２（ａ）に示されるように、伝熱部８１の断面形状を、星型の形状にしてもよく、図１２（ｂ）に示されるように伝熱板４１ａを突出させた形状にしてもよい。このようにすると、伝熱部８１の比表面積を大きくすることができる。
【０１３０】
・第２実施形態の邪魔板８２は、平板状でなくてもよい。例えば図１２（ｃ）に示されるように、邪魔板８２は、側面視において、下流側に配置される裏面を流線型状にしてもよい。このようにすると、ガスが裏面に沿って流れ、邪魔板８２の中央で衝突して循環流が生成されやすくなる。なお、第３実施形態の邪魔板９０についても同様である。
【０１３１】
・第２実施形態では、バッフル部８０の伝熱部８１は、第３の筒部５０の閉塞板５１に加え、他の部材によって固定されていてもよい。例えば伝熱部８１の先端を、第３の筒部５０の内側に接合された板状部材等により固定するようにしてもよい。なお、その板状部材には、予混合気を通過させる通過孔が形成されている。
【符号の説明】
【０１３２】
Ｆ…火炎、１０…ディーゼルエンジン、１１…排気通路、１２…ディーゼルパティキュレートフィルター、１３…吸気通路、１４…タービン、１５…コンプレッサー、２０…バーナー、２１…基板、３０…第１の筒部、３０ａ…内側面、３０ｂ…外側面、３１…噴出し板、３２…噴出し口、３３…延出部、３４…第１の導入口、３５…切り起こし片、３６…第２の導入口、３７…燃料供給部、４０…第２の筒部、４０ｂ…外側面、４１…連結壁部、４２…鍔部、４３…内挿部、４４…縮径部、５０…第３の筒部、５０ｂ…外側面、５１…閉塞板、５５…仕切壁、５６…連通路、５７…金網、６０…第４の筒部、６０ａ…内側面、６１…点火プラグ、６２…着火部、６３…閉塞板、６４…空気供給通路、６５…空気弁、６７…空気流通室、６８…案内部、７０…予混合室、７１…第１の混合室、７２…第２の混合室、７３…第３の混合室、７４…第４の混合室、７５…第５の混合室、７７…燃焼室、８０…バッフル部、８１…伝熱部、８２…邪魔板、８３…第１の循環流生成空間、８４…狭小部、８５…第２の循環流生成空間、９０…邪魔板、９１…狭小部。
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年2月5日(2015.2.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
混合気を燃焼させた燃焼ガスの噴き出る噴出し口が形成された筒端を有する第１の筒部と、
前記第１の筒部内を前記噴出し口に向かって延びる第２の筒部であって、該第２の筒部には前記噴出し口とは反対側から前記混合気が流入する、前記第２の筒部と、
前記第１の筒部内に配設されるとともに前記第２の筒部が内挿される第３の筒部であって、該第３の筒部は前記噴出し口側に位置する開口端を有する、前記第３の筒部と、
前記開口端を閉塞する閉塞部と、
前記第１の筒部の内側面と前記第２の筒部の外側面とに連結されて当該第１の筒部と当該第２の筒部との隙間を閉塞する第１の壁部と、
前記第１の筒部の内側面と前記第３の筒部の外側面とに連結される第２の壁部であって、該第２の壁部には当該壁部に対する前記噴出し口の反対側と前記噴出し口側とを連通する連通路が形成された、前記第２の壁部と、
前記第２の壁部に対する前記噴出し口側に配設されて前記混合気に着火する着火部と、を備え、
前記第１の筒部は、当該第１の筒部と前記第１の壁部との連結部分よりも前記噴出し口の反対側へ延びる延出部を備え、
当該延出部で囲まれる空間に燃料と空気とが供給されるとともに、
前記延出部には、当該延出部内に空気を導入するための第１の導入口と当該延出部内に該空気の旋回流を生成する旋回流生成部とが形成されているバーナー。
【請求項２】
前記第１の筒部には、
前記着火部に対する前記噴出し口側の部位に位置し、前記第１の筒部と前記第３の筒部との隙間に空気を導入するための第２の導入口が形成されている
請求項１に記載のバーナー。
【請求項３】
前記第１の筒部が内挿されるように設けられる第４の筒部であって、該第４の筒部は前記第１の筒部との隙間を閉塞する前記噴出し口側の端部を有している、前記第４の筒部と、
前記第４の筒部の前記噴出し口側の部位に接続され、前記第１の筒部と前記第４の筒部との隙間に空気を供給する空気供給通路と、をさらに備える
請求項１または２に記載のバーナー。
【請求項４】
前記空気供給通路からの空気が前記第１の筒部の周りを旋回するように該空気を案内する案内部をさらに備える
請求項３に記載のバーナー。
【請求項５】
前記第１の筒部の内部空間は、前記第３の筒部、前記閉塞部、及び前記第２の壁部によって予混合室と燃焼室とに区画され、
前記閉塞部は、
前記着火部側から前記噴出し口に向かう前記燃焼ガスの流れと衝突して該流れの一部に上流側と下流側との間で循環する循環流を生成する面と、前記予混合室内の予混合気に曝される部位と、を有する循環流生成部を含む
請求項１〜４のいずれか一項に記載のバーナー。
【請求項６】
前記閉塞部は、前記第３の筒部の前記開口端を閉塞する閉塞板を備え、
前記循環流生成部は、前記閉塞板よりも前記噴出し口側に配設されて、前記着火部側から前記噴出し口に向かう前記燃焼ガスが衝突する邪魔板を備え、
前記燃焼室のうち、前記邪魔板と前記閉塞板との間には、該邪魔板の上流側に循環流を生成する第１の循環流生成空間が設けられ、前記邪魔板の下流側には第２の循環流生成空間が設けられている
請求項５に記載のバーナー。
【請求項７】
前記循環流生成部は、前記予混合室内に挿入される長尺状の伝熱部を備える
請求項５に記載のバーナー。
【請求項８】
前記循環流生成部は、前記第３の筒部の前記開口端を閉塞する邪魔板を有しており、該邪魔板は前記第３の筒部の外側面から突出する部位を有している
請求項５に記載のバーナー。
【請求項９】
前記邪魔板と前記第１の筒部との間には、狭小部が設けられる請求項６又は８に記載のバーナー。
【請求項１０】
前記邪魔板の外径は、前記第１の筒部の内径に対し、０．６以上０．８以下の比率を有する
請求項９に記載のバーナー。
【請求項１１】
前記第１の筒部は、当該第１の筒部と前記第１の壁部との連結部分よりも前記噴出し口の反対側へ延びる延出部を備え、
当該延出部で囲まれる空間に燃料と空気とが供給されるとともに、
前記延出部には、当該延出部内に空気を導入するための第１の導入口と当該延出部内に該空気の旋回流を生成する旋回流生成部とが形成され、
前記旋回流生成部は、前記循環流生成部による前記燃焼ガスの循環方向とは異なる方向に前記空気を旋回させる
請求項５〜１０のいずれか１つに記載のバーナー。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本開示におけるバーナーの態様の一つは、混合気を燃焼させた燃焼ガスの噴き出る噴出し口が形成された筒端を有する第１の筒部と、前記第１の筒部内を前記噴出し口に向かって延びる第２の筒部であって、該第２の筒部には前記噴出し口とは反対側から前記混合気が流入する、前記第２の筒部と、前記第１の筒部内に配設されるとともに前記第２の筒部が内挿される第３の筒部であって、該第３の筒部は前記噴出し口側に位置する開口端を有する、前記第３の筒部と、前記開口端を閉塞する閉塞部と、前記第１の筒部の内側面と前記第２の筒部の外側面とに連結されて当該第１の筒部と当該第２の筒部との隙間を閉塞する第１の壁部と、前記第１の筒部の内側面と前記第３の筒部の外側面とに連結される第２の壁部であって、該第２の壁部には当該壁部に対する前記噴出し口の反対側と前記噴出し口側とを連通する連通路が形成された、前記第２の壁部と、前記第２の壁部に対する前記噴出し口側に配設されて前記混合気に着火する着火部と、を備える。前記第１の筒部は、当該第１の筒部と前記第１の壁部との連結部分よりも前記噴出し口の反対側へ延びる延出部を備え、当該延出部で囲まれる空間に燃料と空気とが供給されるとともに、前記延出部には、当該延出部内に空気を導入するための第１の導入口と当該延出部内に該空気の旋回流を生成する旋回流生成部とが形成されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
また、延出部内には、旋回流生成部によって空気の旋回流が生成される。そして、この空気に燃料が供給されることで混合気が生成され、その混合気が第２の筒部内に流入する。そのため、延出部内に空気の旋回流が生成されない場合に比べて、予混合室における燃料と空気との混合が促進される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
本開示におけるバーナーの他の態様では、前記第１の筒部には、前記着火部に対する前記噴出し口側の部位に位置し、前記第１の筒部と前記第３の筒部との隙間に空気を導入するための第２の導入口が形成されている。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９２】
・案内部６８による旋回流と切り起こし片３５による旋回流とが互いに異なる方向であってもよい。
・混合室７１に燃焼用空気の旋回流を生成する旋回流生成部は、筒部３０の周壁の一部を切り起こした切り起こし片３５に限らず、案内部６８のように、導入口３４の開口を覆うような部材を筒部３０に接合したものであってもよい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９３】
・混合室７１に燃焼用空気の旋回流を生成する旋回流生成部は、筒部３０の中心軸に沿う方向からの平面視にて、筒部３０の中心軸に対してオフセットされた位置で該筒部３０に接続される空気供給通路６４であってもよい。
【国際調査報告】
2014024942.tif 000015
2014024942.tif 000016
2014024942.tif 000017
2014024942.tif 000018