(57)【要約】【課題】予混合室に空気を導入するための導入口の数を適正化することにより、燃焼室における混合気の燃焼性を向上することのできるバーナーを提供する。【解決手段】第１の筒部３０は、混合気を燃焼させた燃焼ガスの噴き出る噴出し口３２が形成された筒端を有しており、当該第１の筒部３０と連結壁部４１との連結部分よりも噴出し口３２の反対側へ延びる延出部３３を備える。この延出部３３には、当該延出部３３で囲まれる空間である第１の混合室７１に燃焼用空気を導入するための導入口３４が第１の筒部３０の周方向に沿って等間隔に形成されており、導入口３４の数が６〜８個の範囲内にある。【選択図】図１
2018040519.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の壁部には当該第２の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、又は、前記第２の筒部内に燃料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導入口が、互いに同じ大きさを有するとともに、前記第１の筒部の周方向に沿って等間隔に形成されており、
前記導入口の数が６〜８個の範囲内にある
バーナー。
【請求項２】
前記導入口の数が６個である
請求項１に記載のバーナー。
【請求項３】
前記延出部には、前記延出部内に空気の旋回流を生成する旋回流生成部が形成されている
請求項１又は請求項２に記載のバーナー。
【請求項４】
前記導入口の流路面積の合計をＳ１とし、前記第２の筒部の流路面積をＡとしたとき、
Ｓ１＜１．８５×Ａ
の関係式を満たす
請求項１〜３の何れか一項に記載のバーナー。
【請求項５】
前記第１の筒部が内挿される第４の筒部を更に備え、
前記第１の筒部と前記第４の筒部との隙間から前記延出部内に空気を導入する前記導入口を第１の導入口としたとき、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４の筒部との隙間から前記第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おり、
前記第１の導入口の流路面積の合計をＳ１とし、前記第２の導入口の流路面積の合計をＳ２としたとき、
０．８１×Ｓ２＜Ｓ１
の関係式を満たす
請求項１〜４の何れか一項に記載のバーナー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料と空気とを混合する予混合室を有するバーナーに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ディーゼルエンジンの排気ガスに含まれる粒子状物質（PM:Particulate Matter）を捕捉するＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）の再生処理を行う方法の１つとして、バーナーを用いて排気ガスを昇温させる方法が知られている。こうしたバーナーとして、例えば特許文献１には、燃料と空気とを予め混合させる予混合室と混合気が燃焼する燃焼室とを有し、予混合室内の混合気を燃焼熱で昇温させるバーナーが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１４／０２４９４２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記文献に記載のバーナーでは、導入口を通じて予混合室に導入される空気の旋回流を生じさせることにより、予混合室における燃料と空気との混合を促すようにしている。ここで、予混合室に導入される空気の流量を増大するうえでは導入口の数を多くすることが好ましい。しかしながら、こうして導入口の数を多くすると、導入口の流路面積が大きくなるにつれて各導入口における空気の導入量がばらつくことにより混合気における当量比のばらつきを生じさせる。そのため、燃料の濃い部分において未燃燃料が発生しやすくなっていた。すなわち、導入口の数を多くすると、予混合室に導入される空気の流量を増大させるというメリットがある一方で、各導入口における空気の導入量がばらつくというデメリットもあるため、導入口の数の適正化が望まれている。
【０００５】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、予混合室に空気を導入するための導入口の数を適正化することにより、燃焼室における混合気の燃焼性を向上することのできるバーナーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するバーナーは、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の壁部には当該第２の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、又は、前記第２の筒部内に燃料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導入口が、互いに同じ大きさを有するとともに、前記第１の筒部の周方向に沿って等間隔に形成されており、前記導入口の数が６〜８個の範囲内にある。
【０００７】
本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、導入口の数が６〜８個の範囲内にあるとき、延出部内に導入される空気の流量の確保と、延出部内に導入される空気の流量の均一化を両立できることを見出した。そのため、上記構成によるように、こうして導入口の数の適正化を図ることにより、燃焼室における燃焼性を向上することができる。
【０００８】
上記バーナーにおいて、前記導入口の数が６個であることが好ましい。
本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、導入口の数が６個であるとき、延出部内に導入される空気の流量及びその均一性の観点から最適な条件であることを見出した。そのため、上記構成によるように、こうして導入口の数のより一層の適正化を図ることにより、燃焼室における燃焼性をより一層向上することができる。
【０００９】
上記バーナーにおいて、前記延出部には、前記延出部内に空気の旋回流を生成する旋回流生成部が形成されていることが好ましい。
上記構成によれば、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、延出部内における燃料と空気との混合を促進することができる。
【００１０】
上記バーナーにおいて、前記導入口の流路面積の合計をＳ１とし、前記第２の筒部の流路面積をＡとしたとき、Ｓ１＜１．８５×Ａの関係式を満たすことが好ましい。
導入口の流路面積の合計に対して第２の筒部の流路面積が相対的に狭いとすると、導入口を通じた延出部内への空気の流入に偏りが生じやすい。この点、本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、上記関係式を満たすとき、導入口を通じて延出部内に流入する空気の流量が十分に均一化されることを見出した。そのため、上記構成によれば、導入口を通じて延出部内に流入する空気の流量の均一化を図ることができる。
【００１１】
上記バーナーにおいて、前記第１の筒部が内挿される第４の筒部を更に備え、前記第１の筒部と前記第４の筒部との隙間から前記延出部内に空気を導入する前記導入口を第１の導入口としたとき、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４の筒部との隙間から前記第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おり、前記第１の導入口の流路面積の合計をＳ１とし、前記第２の導入口の流路面積の合計をＳ２としたとき、０．８１×Ｓ２＜Ｓ１の関係式を満たすことが好ましい。
【００１２】
第２の導入口の流路面積の合計に対して第１の導入口の流路面積の合計が相対的に狭いとすると、燃焼室に向けて導入される空気の全量のうち、第１の導入口を通じて延出部内に導入される空気の流量の割合が低下しやすい。この点、本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、上記関係式を満たすとき、第１の導入口を通じて延出部内に導入される空気の流量の割合が十分に確保されることを見出した。そのため、上記構成によれば、第１の導入口を通じて延出部内に流入する空気の流量を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】バーナーの一実施の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】導入口の数と当該導入口の流路面積との相関関係を示すグラフ。
【図５】導入口の数と燃料一様度との相関関係を示すグラフ。
【図６】導入口の数と燃焼用空気の流量比との相関関係を示すグラフ。
【図７】導入口の数の適正度合いの評価結果を一覧表示したデータテーブル。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、バーナーの一実施の形態について、図１〜図７を参照して説明する。
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。そして、筒部４０の内径をｒとしたとき、筒部４０の流路面積はπｒ２として表されるものであり、本実施の形態では、筒部４０の流路面積が「１３９ｍｍ２」に設定されている。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。
【００１７】
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複数の第１の導入口３４（以下、単に導入口３４という。）が周方向に等間隔に形成されている。なお、本実施の形態では、各々の導入口３４が互いに同一の形状を有しており、各々の流路面積が「３２．２ｍｍ２」に設定されている。また、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に切り起こした旋回流生成部としての切り起こし片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。なお、本実施の形態では、導入口３６の流路面積の合計が「２３８ｍｍ２」に設定されている。
【００１８】
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、先端部が筒部４０及び連結壁部４１によって囲まれた空間である第２の混合室７２（以下、単に混合室７２という。）内に配設されている。燃料供給部３７は、図示し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７２に供給する。そして、混合室７２に導入された空気及び燃料は混合室７２内を噴出し口３２とは反対側に向けて流れる。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。）が形成されている。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。）が形成されている。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。）が形成されている。
【００２２】
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３０が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３０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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
また、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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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３０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３０の回りを旋回する燃焼用空気の旋回流が形成される。
【００２９】
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。なお、本実施の形態では、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。
【００３０】
次に、上述した構成のバーナー２０の作用について図４〜図７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の回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。
【００３１】
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、他の一部が導入口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。
【００３２】
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。その際、燃焼用空気は、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。そして、混合室７２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。
【００３３】
このように混合室７２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、その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、混合室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。
【００３４】
ところで、混合室７１に導入される燃焼用空気の流量を増大するうえでは導入口３４の数を多くすることが好ましい。しかしながら、こうして導入口３４の数を多くすると、導入口３４の流路面積が大きくなるにつれて各導入口３４における燃焼用空気の導入量がばらつくことにより混合気における当量比のばらつきを生じさせる。そのため、燃料の濃い部分において未燃燃料が発生しやすくなる。すなわち、導入口３４の数を多くすると、混合室７１に導入される燃焼用空気の流量を増大させるというメリットがある一方で、各導入口３４における空気の導入量がばらつくというデメリットもあるため、導入口３４の数の適正化が必要となる。
【００３５】
そこで、本発明者らは、導入口３４の数を種々変更しつつ、混合室７１に導入される燃焼用空気の流量と、予混合室７０における混合気の燃料濃度分布の一様度を流体解析により解析した。
【００３６】
図４は、導入口３４の数を４〜１２個の範囲内で変化させたときの導入口３４の流路面積の合計を示している。なお、本実施の形態では、各々の導入口３４の流路面積が「３２．２ｍｍ２」であることから、導入口３４の数をｎとすると、導入口３４の流路面積の合計は、ｎ×３２．２（ｍｍ２）となる。
【００３７】
また、図５は、導入口３４の数を４〜１２個の範囲内で変化させたときの予混合室７０における混合気の燃料濃度分布を示している。なお、ここでいう燃料分布一様度とは、燃焼室７７に供給される直前であって、第１の筒部３０の径方向における、予混合室７０内の燃料濃度分布の一様度である。そして、燃料分布一様度を算出する際には、燃焼室７７側の複数の測定点で、燃料濃度を測定し、以下の式にしたがって、各測定点で測定された濃度のばらつきの大きさを算出する。ｒは燃料分布一様度、ｎは燃料濃度の測定点の数、φｉは各測定点で測定された燃料濃度、φａｖｅは平均濃度を示す。燃料分布一様度ｒが１に近付くほど、一様度が高いことを示す。
【００３８】
【数１】
2018040519.tif 000003
また、本実施の形態では、こうした燃料分布一様度ｒを「着火条件」及び「アイドル条件」という２つの条件下で測定した。ここで、「着火条件」とは、着火部６２により燃料が着火された直後の状態を示している。その一方で、「アイドル条件」とは、着火部６２により燃料が着火された後に、バーナー２０が稼働を維持している状態を示している。そして、同図に示す例では、「着火条件」における解析条件として、燃料の流量を「０．３ｇ／秒」とし、燃焼用空気の流量を「１２５Ｌ／分」とし、当量比φ（燃料と空気との混合比）を「１．７８」としたときの燃料分布一様度を解析している。また、同図に示す例では、「アイドル条件」における解析条件として、燃料の流量を「０．４ｇ／秒」とし、燃焼用空気の流量を「４２４Ｌ／分」とし、当量比φを「０．７」としたときの燃料分布一様度を解析している。
【００３９】
そして、これら解析結果によれば、「着火条件」における解析結果としては、導入口３４の数に依らず、何れも高い燃料分布一様度ｒを示すことが明らかとなった。その一方で、「アイドル条件」における解析結果としては、導入口３４の数が少なくなるほど、燃料分布一様度ｒが高くなる傾向を示すことが明らかとなった。特に、導入口３４の数が「６個±２個」であるときには、「アイドル条件」における燃料分布一様度ｒが「着火条件」における燃料分布一様度ｒと近接し、それら燃料分布一様度ｒの値が目標となる「０．９５以上」となることが明らかとなった。この点で、予混合室７０における混合気の燃料濃度分布の一様度の観点からは、導入口３４の数が「６個±２個」であることが望ましいといえる。
【００４０】
また、図６は、導入口３４の数を４〜１２個の範囲内で変化させたときの混合室７１及び燃焼室７７への燃焼用空気の導入量の比率を示している。なお、ここでいう燃焼用空気の導入量の比率は、グローエア比、一次エア比、二次エア比に区分される。そして、グローエア比とは、着火部６２のグロープラグとグロープラグ差込孔との隙間から燃焼室７７にグローエアとして導入される燃焼用空気の比率を示している。また、一次エア比とは、導入口３４を通じて混合室７１に一次エアとして導入される燃焼用空気の比率を示している。また、二次エア比とは、導入口３６を通じて燃焼室７７に二次エアとして導入される燃焼用空気の比率を示している。そして、同図に示す例では、「アイドル条件」における解析条件として、燃料の流量を「０．４ｇ／秒」とし、燃焼用空気の流量を「４２４Ｌ／分」とし、当量比φを「０．７」としたときの燃焼用空気の導入量の比率を解析している。
【００４１】
そして、これら解析結果によれば、導入口３４の数に依らず、「グローエア比」はほぼ一定の値を示すことが明らかとなった。その一方で、導入口３４の数が少なくなるにつれて、「一次エア比」が次第に小さくなる傾向を示すとともに、「二次エア比」が次第に大きくなる傾向を示すことが明らかとなった。特に、導入口３４の数が「６個以上」であるときには、「アイドル条件」における「一次エア比」が目標となる「２０％以上」となることが明らかとなった。この点で、混合室７１に導入される燃焼用空気の導入量の観点からは、導入口３４の数が「６個以上」であることが好ましい。
【００４２】
すなわち、図７に示されるように、「着火条件」及び「アイドル条件」における燃料分布一様度ｒの目標値を「０．９５以上」とし、「一次エア比」の目標値を「２０％以上」としたとき、一次エア比が目標値を満たし、且つ、燃料分布一様度ｒの目標値を満たす導入口３４の数は「６個〜８個」となり、この導入口３４の数が適正化された値といえる。また、導入口３４の数が「６個」であるときには、一次エア比及び燃料分布一様度ｒがともに目標値を満たすだけでなく、「着火条件」及び「アイドル条件」における燃料分布一様度ｒの変化量が目標値となる「１％以内」であることから、この導入口３４の数が最適化された値といえる。
【００４３】
なお、燃料分布一様度ｒは、導入口３４の流路面積の合計と筒部４０の流路面積との相対的な大きさに影響を受けるものであり、導入口３４の流路面積の合計に対して筒部４０の流路面積が相対的に狭いとすると、導入口３４を通じた混合室７１への燃焼用空気の流入に偏りが生じやすい。この点、本実施の形態では、上述のように、導入口３４の数が「６個±２個」、すなわち「８個以下」の範囲内にあって、導入口３４の流路面積の合計をＳ１とし、筒部４０の流路面積をＡとしたとき、「Ｓ１＜１．８５×Ａ」の範囲内にあることが、少なくとも燃料分布一様度ｒの観点から望ましいといえる。
【００４４】
その一方で、一次エア比は、導入口３４の流路面積の合計と導入口３６の流路面積の合計との相対的な大きさに影響を受けるものであり、導入口３６の流路面積の合計に対して導入口３４の流路面積の合計が相対的に狭いとすると、空気供給通路６４から導入される燃焼用空気の全量のうち、導入口３４を通じて混合室７１に導入される燃焼用空気の流量の割合が低下しやすい。この点、本実施の形態では、上述した一次エア比の目標値を充足するように導入口３４の数が「６個以上」の範囲内にあって、導入口３４の流路面積の合計をＳ１とし、導入口３６の流路面積の合計をＳ２としたとき、「０．８１×Ｓ２＜Ｓ１」の範囲内にあることが、少なくとも一次エア比の観点から望ましいといえる。
【００４５】
以上説明したように、上記実施の形態のバーナー２０によれば、以下に列挙する効果を得ることができる。
（１）延出部３３には、混合室７１に燃焼用空気を導入するための導入口３４が、互いに同じ大きさを有するとともに、筒部３０の周方向に沿って等間隔に形成されており、導入口３４の数が６〜８個の範囲内にある。そして、こうして導入口３４の数の適正化を図ることにより、混合室７１に導入される燃焼用空気の流量の確保と、混合室７１に導入される燃焼用空気の流量の均一化が両立され、燃焼室７７における燃焼性を向上することができる。
【００４６】
（２）延出部３３に形成された導入口３４の数が６個である。そして、こうして導入口３４の数のより一層の適正化を図ることにより、燃焼室７７における燃焼性をより一層向上することができる。
【００４７】
（３）延出部３３には、混合室７１に燃焼用空気の旋回流を生成する切り起こし片３５が形成されている。そのため、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生成される。そして、こうした燃焼用空気に燃料が供給されることで混合気が生成され、その混合気が筒部４０に流入する。そのため、混合室７１に燃焼用空気の旋回流が生成されない場合に比べて、混合室７２における燃料と燃焼用空気との混合を促進することができる。
【００４８】
（４）導入口３４の流路面積の合計をＳ１とし、筒部４０の流路面積をＡとしたとき、Ｓ１＜１．８５×Ａの関係式を満たす。そして、こうして筒部４０の流路面積に対する導入口３４の流路面積の適正化を図ることにより、導入口３４を通じて混合室７１に流入する燃焼用空気の流量を十分に均一化することができる。
【００４９】
（５）導入口３４の流路面積の合計をＳ１とし、導入口３６の流路面積の合計をＳ２としたとき、０．８１×Ｓ２＜Ｓ１の関係式を満たす。そして、こうして導入口３６の流路面積に対する導入口３４の流路面積の適正化を図ることにより、導入口３４を通じて混合室７１に導入される燃焼用空気の流量の割合を十分に確保することができる。
【００５０】
なお、上記実施の形態は、以下のように適宜変更して実施することもできる。
・上記実施の形態では、筒部４０の流路面積に対する導入口３４の流路面積の適正化を図ることにより、導入口３４を通じて混合室７１に流入する燃焼用空気の流量の均一化を行うようにした。ただし、その他の設計変更によって混合室７１に導入される燃焼用空気の流量の均一化が図られるのであれば、上述した筒部４０の流路面積に対する導入口３４の流路面積の適正化を割愛するようにしてもよい。
【００５１】
・上記実施の形態では、導入口３６の流路面積に対する導入口３４の流路面積の適正化を図ることにより、導入口３４を通じて混合室７１に導入される燃焼用空気の流量の割合を確保するようにした。ただし、その他の設計変更によって混合室７１に導入される燃焼用空気の流量の割合が確保されるのであれば、上述した導入口３６の流路面積に対する導入口３４の流路面積の適正化を割愛するようにしてもよい。
【００５２】
・上記実施の形態では、旋回流生成部を、内側に切り起こした切り起こし片３５によって構成したが、筒部３０の外周に設けられた旋回羽根等、他の形状にしてもよい。
・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。
【００５３】
・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。
【００５４】
・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。
【００５５】
・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。
【００５６】
・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を介して燃焼用ガスによって加熱される。
【００５７】
・バーナーは、燃焼用空気の加熱が行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。
【００５８】
・燃料供給部３７は、延出部３３で囲まれる空間である混合室７１に燃料を供給してもよい。
・空気供給通路６４は、筒部６０の中央部等、頭部側以外に形成されていてもよい。また、空気供給通路６４は複数設けられていてもよい。
【００５９】
・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るものでもよいし、楕円筒上や多角筒状であってもよい。
・上記実施の形態では、燃料供給部３７は、内部で燃料を気化させるタイプの装置にしたが、液状の燃料を筒部４０に噴霧するタイプの装置にしてもよい。
【００６０】
・着火部６２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、プラズマ点火装置のうちの一つのみが搭載された構成であってもよい。
【００６１】
・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、排気浄化装置用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。
【００６２】
・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。
【００６３】
・バーナー２０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。
【符号の説明】
【００６４】
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、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。
【図１】
2018040519.tif 000004
【図２】
2018040519.tif 000005
【図３】
2018040519.tif 000006
【図４】
2018040519.tif 000007
【図５】
2018040519.tif 000008
【図６】
2018040519.tif 000009
【図７】
2018040519.tif 000010