(57)【要約】  ディーゼル燃焼プロセス（１４）からの排気流（１２）を処理するディーゼル排気ガス処理システム（１０）において使用するバーナー（１８）を提供する。本バーナー（１８）は、排気流（１２）の第１の部分を燃料が点火される点火ゾーン（４２）に流通させる燃焼流路（４０）を画成する内側ハウジング（３４）と、内側ハウジング（３４）を囲繞する外側ハウジング（３２）であって、排気流（１２）の第２の部分に点火ゾーン（４２）を迂回させる環状のバイパス流路（４４）を内側ハウジング（３４）と外側ハウジング（３２）との間に画成する外側ハウジング（３２）と、バイパス流路（４４）を横断するように延在して、バイパス流路（４４）の利用可能な流量範囲を制限する複数の流量制限フィンガ（５０）、及び、内側ハウジング（３４）の下流の位置から内方に延在する部分を有する複数の混合フィンガ（５２）を備える混合器（４８）とを備える。
2013504718.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼル燃焼プロセスからの排気流を処理するディーゼル排気ガス処理システムにおいて使用するバーナーであって、
ハウジングと、
混合器と
を備え、
前記ハウジングが、
前記排気流の第１の部分を燃料が点火される点火ゾーンへと流通させる燃焼流路と、
前記排気流の第２の部分に前記点火ゾーンを迂回させるバイパス流路と、
前記燃焼流路及び前記バイパス流路の下流に位置する混合ゾーンであって、それらからの前記排気流の前記第１及び第２の部分が流入する混合ゾーンと
を画成し
前記混合器が、前記点火ゾーンの下流に位置し、
前記バイパス流路を横断するように延在して、該バイパス流路の利用可能な流量範囲を制限する複数の流量制限フィンガと、
前記混合ゾーン内へ延在し、前記バイパス流路及び前記燃焼流路からそれぞれ流出する前記排気流の前記第１及び第２の部分を衝突させる複数の混合フィンガと
を備える、バーナー。
【請求項２】
前記ハウジングは、外側ハウジングによって囲繞された内側ハウジングを備え、前記燃焼流路が前記内側ハウジングの内部に画成され、前記バイパス流路が前記内側ハウジングと前記外側ハウジングとの間に画成される、請求項１に記載のバーナー。
【請求項３】
前記内側ハウジング及び前記外側ハウジングは円筒形状を有し、前記バイパス流路が前記内側ハウジングと前記外側ハウジングとの間に画成される環状断面を有する、請求項２に記載のバーナー。
【請求項４】
前記混合器は、前記外側ハウジングの内側面に取り付けられた環状フランジを更に備え、前記流量制限フィンガ及び前記混合フィンガは、前記フランジの一側部から下流方向に延在している、請求項３に記載のバーナー。
【請求項５】
前記流量制限フィンガのそれぞれは、前記外側ハウジングから末端部まで内方に延在し、前記末端部が、前記内側ハウジングから、選択された距離だけ離間して、前記末端部と前記内側ハウジングとの間に制限流量間隙を画成している、請求項２に記載のバーナー。
【請求項６】
前記混合フィンガのそれぞれは、前記外側ハウジングに沿って、前記内側ハウジングの下流の位置に延在し、そして該位置から前記混合ゾーン内の位置まで内方に延在している、請求項２に記載のバーナー。
【請求項７】
前記混合器は、スタンピングにより成形された単一のシート状金属片から作られる、請求項１に記載のバーナー。
【請求項８】
前記流量制限フィンガ及び前記混合フィンガは、前記混合器の長さに沿って交互に配置されている、請求項１に記載のバーナー。
【請求項９】
前記混合器の前記長さが、前記バイパス流路によって画成される流れ方向に対して横断して延在する周方向長さである、請求項８に記載のバーナー。
【請求項１０】
前記内側ハウジング、前記外側ハウジング、及び前記混合器は、前記バーナーの組み立て中に互いに接合される製造部品である、請求項２に記載のバーナー。
【請求項１１】
ディーゼル燃焼プロセスからの排気流を処理するディーゼル排気ガス処理システムにおいて使用するバーナーであって、
前記排気流の第１の部分を燃料が点火される点火ゾーンに流通させる燃焼流路を画成する内側ハウジングと、
前記内側ハウジングを囲繞する外側ハウジングであって、前記排気流の第２の部分に前記点火ゾーンを迂回させるバイパス流路を前記内側ハウジングと前記外側ハウジングとの間に画成する外側ハウジングと、
前記燃焼流路及び前記バイパス流路の下流に位置する混合ゾーンであって、それらからの前記排気流の前記第１及び第２の部分が流入する混合ゾーンと、
前記バイパス流路を横断するように延在して、該バイパス流路の利用可能な流量範囲を制限する複数の流量制限フィンガ、及び、前記混合ゾーン内へ延在し、前記バイパス流路及び前記燃焼流路からそれぞれ流出する前記排気流の前記第１及び第２の部分を衝突させる複数の混合フィンガを備える混合器と
を備えるバーナー。
【請求項１２】
前記内側ハウジング及び前記外側ハウジングは円筒形状を有し、前記バイパス流路は、前記内側ハウジングと前記外側ハウジングとの間に画成される環状断面を有する、請求項１１に記載のバーナー。
【請求項１３】
前記混合器は、前記外側ハウジングの内側面に取り付けられた環状フランジを更に備え、前記流量制限フィンガ及び前記混合フィンガが、前記フランジの一側部から下流方向に延在している、請求項１２に記載のバーナー。
【請求項１４】
前記流量制限フィンガのそれぞれは、前記外側ハウジングから末端部まで内方に延在し、前記末端部が、前記内側ハウジングから、選択された距離だけ離間して、前記末端部と前記内側ハウジングとの間に制限流量間隙を画成している、請求項１１に記載のバーナー。
【請求項１５】
前記混合フィンガのそれぞれは、前記外側ハウジングに沿って、前記内側ハウジングの下流の位置に延在し、そして該位置から前記混合ゾーン内の位置まで内方に延在している、請求項１１に記載のバーナー。
【請求項１６】
前記混合器が、スタンピングにより成形された単一のシート状金属片から作られる、請求項１１に記載のバーナーハウジング。
【請求項１７】
前記内側ハウジング、前記外側ハウジング、及び前記混合器が、前記バーナーの組み立て中に互いに接合される製造部品である、請求項１１に記載のバーナー。
【請求項１８】
ディーゼル燃焼プロセスからの排気流を処理するディーゼル排気ガス処理システムにおいて使用するバーナーであって、
前記排気流の第１の部分を燃料が点火される点火ゾーンに流通させる燃焼流路を画成する円筒状の内側ハウジングと、
前記内側ハウジングを囲繞する円筒状の外側ハウジングであって、前記排気流の第２の部分に前記点火ゾーンを迂回させるバイパス流路を前記内側ハウジングと前記外側ハウジングとの間に画成する外側ハウジングと、
前記外側ハウジングの内側面に固定されたフランジ、前記フランジから前記バイパス流路を横断するように延在して、該バイパス流路の利用可能な流量範囲を制限する複数の流量制限フィンガ、及び、前記内側ハウジングの下流の位置から内方へ延在する部分を有する複数の混合フィンガを備える混合器と
を備えるバーナー。
【請求項１９】
前記流量制限フィンガのそれぞれは、前記フランジから末端部まで内方に延在し、前記末端部が、前記内側ハウジングから、選択された距離だけ離間して、前記末端部と前記内側ハウジングとの間に制限流量間隙を画成し、
前記混合フィンガのそれぞれは、前記内側ハウジングの径方向内方の位置に内方に延在している、請求項１８に記載のバーナー。
【請求項２０】
異なる運転条件を有する少なくとも２つのディーゼル排気ガス処理システムにおいて使用するためのバーナーを提供する方法であって、該バーナーのそれぞれが燃料に点火してディーゼル燃焼プロセスからの排気流の温度を選択的に上昇させるものである方法であって、
少なくとも２つのバーナーを設ける工程であって、前記バーナーのそれぞれが前記バーナーの全てに共通の部品から作られ、前記部品が、燃焼流路を画成する内側ハウジングと、前記内側ハウジングを囲繞してバイパス流路を画成する外側ハウジングと、前記バイパス流路内へ延在する複数の流量制限フィンガを有する混合器とを含む、工程と、
前記バーナーのうち第１のバーナーにおける内側ハウジングに対する複数の前記流量制限フィンガの位置を調節して、前記バイパス流路に亘る第１の所望の制限流量範囲を作り出すことにより、異なる運転条件を有する前記少なくとも２つのディーゼル排気ガス処理システムのうちの１つのための、燃焼流に対するバイパス流の第１の所望の比率を達成する工程と、
前記バーナーのうち第２のバーナーにおける内側ハウジングに対する複数の前記流量制限フィンガの位置を調節して、前記バイパス流路に亘る第２の所望の制限流量範囲を作り出すことにより、異なる運転条件を有する前記少なくとも２つのディーゼル排気ガス処理システムのうちの他の１つのための、燃焼流に対するバイパス流の第２の所望の比率を達成する工程と
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
〔関連出願の相互参照〕
本願は、２００９年９月１５日付で出願された米国仮出願第６１／２７６，６４５号の出願日の利益を主張する。米国仮出願第６１／２７６，６４５号は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
〔連邦政府による資金提供を受けた研究又は開発〕
【０００２】
該当無し。
〔マイクロフィッシュ／著作権の参照〕
【０００３】
該当無し。
【０００４】
本発明は、ディーゼル圧縮エンジン等のディーゼル燃焼プロセスからの排気ガスを処理するシステム及び方法に関し、より詳細には、ディーゼル圧縮エンジンからの窒素酸化物（ＮＯｘ）及び粒子状物質（ＰＭ）を低減するためのシステムに関する。
【背景技術】
【０００５】
環境規制によって、ディーゼル燃焼プロセス、特にディーゼル圧縮エンジンからのＮＯｘ及びＰＭの低減を要求する更なる排出限度が求められている。ディーゼル微粒子捕集フィルター（ＤＰＦ）は、要求されるＰＭの削減を達成することが可能である。典型的にＰＭは、煤塵の形態である炭素質微粒子である。しかし、ＤＰＦによって得られる微粒子の削減と関連して、要求されるＮＯｘの削減を達成できる改良されたシステムも引き続き必要とされている。
【０００６】
この点に関し、ＤＰＦに集塵された煤塵と反応する排気中のＮＯ２レベルを増加してＤＰＦの所望の再生（多くの場合、受動的再生と称される）を行うために、ＤＰＦの上流にディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）を設けるシステムが提案されている。しかしながら、このようなシステムは、３００℃未満の温度では制約が生じ、該システムの他の部分の設計に関わる酸化触媒全体における圧色損失が典型的に生じる。また、水素又は炭化水素燃料等の燃料をＤＯＣの上流に送給して、ＤＰＦにおいて華氏６００度よりも高い温度を発生させることができる（多くの場合、能動的再生と称される）。
【０００７】
また、そのようなシステム内部にバーナーを備え、ディーゼル燃焼プロセスの下流の排気内の燃料を該バーナーによって点火燃焼して、バーナーの下流の排気処理プロセスのための温度を選択的に増加させることも提案されている。このような提案の例は、Ａｄａｍｓ  Ｊ．Ｋｏｔｒｂａ等により「ディーゼル後処理システム」という名称で、２００９年４月２７日付で出願された、本発明の譲受人に譲受され同時係属中の米国特許出願第１２／４３０，１９４号に示されている。米国特許出願第１２／４３０，１９４号は、その開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そのようなシステムの現在のバーナーは、その意図する目的には適しているかもしれないが、改良の余地は常にある。例えば、バーナー内に存在する排気流から、損傷する可能性のある高温点（ホットスポット）を除去して適度に均一な排気温度分布をシステムの下流部分に与えることができるように、バーナーから流出する排気を熱混合するもののように、他の排気処理装置をシステム内に備える場合、そのようなバーナーに伴う圧損及び／又は背圧が常に重要となる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一形態によれば、ディーゼル燃焼プロセスからの排気流を処理するディーゼル排気ガス処理システムにおいて使用するバーナーを提供する。本バーナーは、排気流の第１の部分を燃料が点火される点火ゾーンへと流通させる燃焼流路と、該排気流の第２の部分に点火ゾーンを迂回させるバイパス流路と、燃焼流路及びバイパス流路の下流に位置する混合ゾーンであって、それらからの前記排気流の前記第１及び第２の部分が流入する混合ゾーンとを画成するハウジングを備える。また、このバーナーは、点火ゾーンの下流に位置する混合器であって、バイパス流路を横断するように延在して、該バイパス流路の利用可能な流量範囲を制限する複数の流量制限フィンガと、混合ゾーン内へ延在し、バイパス流路及び燃焼流路からそれぞれ流出する排気流の第１及び第２の部分を衝突させる複数の混合フィンガとを備える混合器を備える。
【００１０】
一特徴として、ハウジングは、外側ハウジングによって囲繞された内側ハウジングを備え、燃焼流路が該内側ハウジングの内部に画成され、バイパス流路が内側ハウジングと外側ハウジングとの間に画成される。
【００１１】
更なる特徴として、内側ハウジング及び外側ハウジングは円筒形状を有し、バイパス流路が内側ハウジングと外側ハウジングとの間に画成される環状断面を有する。また更なる特徴として、混合器は、外側ハウジングの内側面に取り付けられた環状フランジを更に備え、流量制限フィンガ及び混合フィンガは、該フランジの一側部から下流方向に延在している。
【００１２】
更なる特徴において、流量制限フィンガのそれぞれは、外側ハウジングから末端部まで内方に延在し、該末端部が、内側ハウジングから、選択された距離だけ離間して、末端部と内側ハウジングとの間に制限流量間隙を画成している。
【００１３】
更なる特徴によれば、混合フィンガのそれぞれは、外側ハウジングに沿って、内側ハウジングの下流の位置に延在し、そして該位置から混合ゾーン内の位置まで内方に延在している
【００１４】
一特徴において、混合器は、スタンピングにより成形された単一のシート状金属片から作られる。
【００１５】
一特徴によれば、流量制限フィンガ及び混合フィンガは、混合器の長さに沿って交互に配置されている。更なる特徴として、混合器の該長さは、バイパス流路によって画成される流れ方向に対して横断して延在する周方向長さである。
【００１６】
一特徴として、内側ハウジング、外側ハウジング、及び混合器は、バーナーの組み立て中に互いに接合される製造部品である。
【００１７】
本発明の一特徴によれば、ディーゼル燃焼プロセスからの排気流を処理するディーゼル排気ガス処理システムにおいて使用するバーナーを提供する。本バーナーは、排気流の第１の部分を燃料が点火される点火ゾーンに流通させる燃焼流路を画成する内側ハウジングと、内側ハウジングを囲繞する外側ハウジングであって、排気流の第２の部分に点火ゾーンを迂回させるバイパス流路を内側ハウジングと外側ハウジングとの間に画成する外側ハウジングと、燃焼流路及びバイパス流路の下流に位置する混合ゾーンであって、それらからの排気流の第１及び第２の部分が流入する混合ゾーンと、バイパス流路を横断するように延在して、該バイパス流路の利用可能な流量範囲を制限する複数の流量制限フィンガ、及び、混合ゾーン内へ延在し、バイパス流路及び燃焼流路からそれぞれ流出する排気流の第１及び第２の部分を衝突させる複数の混合フィンガを備える混合器とを備える。
【００１８】
一特徴として、内側ハウジング及び外側ハウジングは円筒形状を有し、バイパス流路は、内側ハウジングと外側ハウジングとの間に画成される環状断面を有する。更なる特徴として、混合器は、外側ハウジングの内側面に取り付けられた環状フランジを更に備え、流量制限フィンガ及び混合フィンガが、該フランジの一側部から下流方向に延在している。
【００１９】
一特徴として、流量制限フィンガのそれぞれは、外側ハウジングから末端部まで内方に延在し、該末端部が、内側ハウジングから、選択された距離だけ離間して、末端部と内側ハウジングとの間に制限流量間隙を画成している。
【００２０】
一特徴によれば、混合フィンガのそれぞれは、外側ハウジングに沿って、内側ハウジングの下流の位置に延在し、そして該位置から混合ゾーン内の位置まで内方に延在している
【００２１】
本発明の一特徴によれば、ディーゼル燃焼プロセスからの排気流を処理するディーゼル排気ガス処理システムにおいて使用するバーナーを提供する。本バーナーは、排気流の第１の部分を燃料が点火される点火ゾーンに流通させる燃焼流路を画成する円筒状の内側ハウジングと、内側ハウジングを囲繞する円筒状の外側ハウジングであって、排気流の第２の部分に点火ゾーンを迂回させるバイパス流路を内側ハウジングと外側ハウジングとの間に画成する外側ハウジングと、外側ハウジングの内側面に固定されたフランジ、該フランジからバイパス流路を横断するように延在して、該バイパス流路の利用可能な流量範囲を制限する複数の流量制限フィンガ、及び、前記内側ハウジングの下流の位置から内方へ延在する部分を有する複数の混合フィンガを備える混合器とを備える。
【００２２】
一特徴として、流量制限フィンガのそれぞれは、フランジから末端部まで内方に延在し、該末端部が、内側ハウジングから、選択された距離だけ離間して、末端部と内側ハウジングとの間に制限流量間隙を画成し、混合フィンガのそれぞれは、内側ハウジングの径方向内方の位置に内方に延在している。
【００２３】
本発明の一特徴によれば、異なる運転条件を有する少なくとも２つのディーゼル排気ガス処理システムにおいて使用するためのバーナーを提供する方法であって、該バーナーのそれぞれが燃料に点火してディーゼル燃焼プロセスからの排気流の温度を選択的に上昇させるものである方法が示される。本方法は以下の工程を含む。
【００２４】
少なくとも２つのバーナーを設ける工程であって、バーナーのそれぞれが該バーナーの全てに共通の部品から作られ、これら部品が、燃焼流路を画成する内側ハウジングと、内側ハウジングを囲繞してバイパス流路を画成する外側ハウジングと、バイパス流路内へ延在する複数の流量制限フィンガを有する混合器とを含む、工程。
【００２５】
バーナーのうち第１のバーナーにおける内側ハウジングに対する複数の流量制限フィンガの位置を調節して、該バイパス流路に亘る第１の所望の制限流量範囲を作り出すことにより、異なる運転条件を有する上記少なくとも２つのディーゼル排気ガス処理システムのうちの１つのための、燃焼流に対するバイパス流の第１の所望の比率を達成する工程。
【００２６】
バーナーのうち第２のバーナーにおける内側ハウジングに対する複数の流量制限フィンガの位置を調節して、該バイパス流路に亘る第２の所望の制限流量範囲を作り出すことにより、異なる運転条件を有する上記少なくとも２つのディーゼル排気ガス処理システムのうちの他の１つのための、燃焼流に対するバイパス流の第２の所望の比率を達成する工程。
【００２７】
本発明の他の目的、特徴、及び利点は、添付の特許請求の範囲及び図面を含む、明細書全体を参照することにより明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】ディーゼル燃焼プロセスに関連して使用される本発明を具体化するバーナーを採用するディーゼル排気ガス処理システムを図示する。
【図２】図１のシステムにおいて使用される本発明を採用するバーナーの拡大横断面図を示し、各部品の相対的なサイズは、例示目的のために示されるものである。
【図３】Ａ及びＢはそれぞれ、図２における３−３線で囲まれるバーナーの一部分の拡大図を示す。
【図４】バーナーにおいて使用される混合器の部品の上流側から見た拡大斜視図を示す。
【図５】Ａ〜Ｃはそれぞれ、図３Ｂにおける５−５線に沿う拡大断面図であり、バーナーのフィンガ部品の代替の実施例を示す。
【図６】図１のバーナーの代替の実施例を示す拡大部分横断面図を示す。
【図７】図１のバーナーの更に他の代替の実施例を示す拡大横断面図を示す。
【実施例】
【００２９】
図１は、ディーゼル圧縮エンジン１６等のディーゼル燃焼プロセス１４からの排気１２を処理するためのディーゼル用排気ガス後処理システム１０を示す。排気１２には、典型的に、なかでも一酸化窒素（ＮＯ）や二酸化窒素（ＮＯ２）等の窒素酸化物（ＮＯｘ）や、粒子状物質（ＰＭ）、炭化水素、一酸化炭素（ＣＯ）、及びその他の燃焼副産物が含まれる。
【００３０】
システム１０は、排気１２内の燃料を選択的に点火して燃焼することによって高温で排気１２をシステム１０の他の部分に供給するバーナー１８を備える。ここで該燃料は、燃焼生成物から未燃焼燃料として排気１２に導入され且つ／又は排気１２において運ばれる。排気１２を高温でシステム１０の他の部分に供給する能力によって、数多くの利点が提供され、そのうちの幾つかをより詳細に以下に説明する。
【００３１】
また、システム１０は、好ましくは、１つ以上の他の排気処理装置を備える。こうした他の排気処理装置としては、バーナー１８の下流に接続されてそこから排気１２が入力されるディーゼル微粒子捕集フィルター（ＤＰＦ）２０や、ＤＰＦ２０の下流に接続されて排気１２が入力される選択還元触媒（ＳＣＲ）又はリーンＮＯｘトラップ２６等のＮＯｘ還元装置２２等がある。バーナー１８の利点の１つは、バーナー１８で燃料に点火して炎２３を作り出し、炎２３により排気１２を加熱してＤＰＦ２０におけるＰＭの酸化を可能にする能動的再生プロセスをＤＰＦ２０に採用することによって、ディーゼル圧縮エンジン１６等のリーンバーン・エンジンの排気１２における低い運転温度を克服することができることである。また、このような能動的再生に関連して、又は独立して、バーナー１８を同じ様に使用して、ＮＯｘ還元装置２２、特にＳＣＲの変換効率を高められる高温に排気１２を加熱することもできる。有利には、バーナー１８は、任意の特定のエンジンの運転条件とは独立して、選択的に或いは連続的にそのような高温を与えることができる。上記運転条件としては、エンジン１６から排気１２が排出される際に排気１２において３００℃未満の温度を作り出す運転条件や、３００℃を超える温度を作り出す運転条件が挙げられる。従って、システム１０は、エンジン制御を調節する必要無く運転することができる。
【００３２】
バーナー１８は、好ましくは、適切な燃料及び空気等の酸素供給体（ｏｘｙｇｅｎａｔｏｒ）を噴射するための１つ以上の噴射器２４を備える。該適切な燃料の組み合わせの例としては水素及び炭化水素があり、排気によって既に運ばれている未燃焼燃料と共に、スパークプラグ２６等の１つ以上の点火装置によって点火される。この点に関し、各噴射器２４は、図２に示すような燃料と酸素供給体との両方を噴射する複合噴射器、若しくは、燃料又は酸素供給体のうちの一方を噴射する特定の噴射器とすることができる。好ましくは、図１に符号２８で概略的に示す制御システムが設けられて、噴射器２４内の流通及び点火装置２６による点火を、任意の適切なプロセッサやセンサ、流量制御弁、電気コイル等を使用して監視及び制御する。
【００３３】
図２から最も良く分かるように、バーナー１８は、ハウジング３０を備える。ハウジング３０は、図示の実施例では、製作されたシート状金属部品から製作されるマルチピース組立体の形態で設けられている。この点に関し、ハウジング３０は、円筒状の外側ハウジング３２と、円筒状の内側ハウジング３４と、円筒状のエンドキャップ／噴射器ハウジング３６とを備え、これらのハウジングは全て中心軸線３８にその中心が置かれている。内側ハウジング３４は、排気１２の第１の部分（矢印Ａで示し、以下「燃焼流」と称する）を点火ゾーン４２へと流通させる燃焼流路４０を画成する。点火ゾーン４２では、排気１２で運ばれる未燃焼燃料が点火される。環状のバイパス流路４４が、外側ハウジング３２と内側ハウジング３４との間の環状部に画成されている。バイパス流路４４によって、排気１２の第２の部分（矢印Ｂで示し、以下「バイパス流」と称する）が、点火ゾーン４２を迂回し、混合ゾーン４６において、燃焼流路４０を流出する燃焼流と再混合される。
【００３４】
図２及び４を参照し、バーナー１８は、複数（図２の実施例では８本、図４の実施例では１２本）の流量制限フィンガ５０と、複数（図２の実施例では８本、図４の実施例では１２本）の混合フィンガ５２とを有する混合器４８も備える。流量制限フィンガ５０は、バイパス流路４４を横断するように延在して、バイパス流路４４の利用可能な流量範囲を制限する。混合フィンガ５２は、混合ゾーン４６内へ延在して、バイパス流路４４及び燃焼流路４０からそれぞれ流出するバイパス流及び燃焼流を混合フィンガ５２に衝突させることによって、混合フィンガ５２はバイパス流路４４を流出するバイパス流を混合ゾーン４６へと案内する。混合器４８は、環状の取付フランジ５４を備える。この取付フランジ５４から、フィンガ５０及び５２が下流方向に延在している。フランジ５４は、混合器４８をハウジング１０内部に固定するために、外側ハウジング３２の内側面５６に固定される。混合器４８は、スタンピングにより成形された単一のシート状金属片から作られる。
【００３５】
図示の実施例において、外側ハウジング３２は、マルチピースのシート状金属から製作されたものであり、円筒状の第１ハウジング５８と、排気１２を受け入れる吸気ダクト６０と、排気１２をシステム１０の他の部分に送る排気ダクト６２とを備える。図示の実施例において、排気ダクト６２はまた、混合ゾーン４６を画成する。ここでは特定の形態の吸気及び排気ダクト６０及び６２を示しているが、任意の適切な形態の吸気及び排気ダクト６０及び６２を、バーナー１８を組み込む特定のシステムにおいて必要とされるように、バーナー１８に利用することができることは理解すべきである。例えば、図示の排気ダクト６２は、大径から小径に先細り（テーパ）状になっているが、排気ダクト６２は、一定の直径を有し、一体型ＤＰＦ２０等の一体型排気処理装置を備えてもよい。更なる例として、排気ダクト６２はまた、排気１２を軸方向にではなく径方向にシステム１０の他の部分に向けるように構築してもよい。エンドキャップ／噴射器ハウジング３６はまた、マルチピースのシート状金属から製作されたものであり、噴射プレナム／ノズル６３と、エンドキャップ６４と、噴射器取付フランジ６６とを備える。図示の実施例における内側ハウジング３４もまた、マルチピースのシート状金属から製作されたものであり、ディフューザ／排気吸気プレナム６８と円筒状の燃焼スリーブ７０とを備える。ディフューザ／排気吸気プレナム６８は、噴射プレナム／ノズル６３の端部を囲繞して環状領域７２を画成する。この環状領域７２には、好ましくは、部材間の熱膨張差を許容することが可能なワイヤメッシュガスケット７３等の適切なガスケットが封入される。ディフューザ／排気吸気プレナム６８は、複数の円形開口又は窓７４を更に備える。これらの開口又は窓７４によって、噴射器２４からの空気及び燃料の流れ（矢印Ｃで示す）により燃焼流を燃焼流路４０に吸い込むことが可能になる。図示の実施例では、別の点火ゾーン７８が噴射プレナム／ノズル６３に設けられて、例えば始動時等に、噴射器２４からの燃料及び空気を選択的に点火することができる。
【００３６】
流量制限フィンガ５０のそれぞれは、外側ハウジング１０から末端部８０まで、径方向内方に延在している。末端部８０は、図３Ａから最も良く分かるように、内側ハウジング３４から選択された距離だけ離間して、制限流量間隙Ｇを画成する。制限流量間隙Ｇによって、バイパス流路４４から流出する可能流量範囲が決まる。システム１０及びバーナー１８の特定の運転条件に応じて、内側ハウジング３４に対する流量制限フィンガ５０の位置を、（例えばフィンガ５０を屈曲させたり、フィンガ５０の曲率半径を増減したりすることによって）調整又は調節できる。これによって、バイパス流と燃焼流との所望の比率を生み出すバイパス流路４４内の最適な背圧を達成できるよう間隙Ｇを最適化することができる。この比率は、燃焼流路内の良好な炎２３を維持してバーナー１８から流出する排気１２の所望の排気温度を達成できる、燃焼流路４０内部の所望の燃焼を達成するために重要となり得る。この点に関し、所望の排気温度は、燃焼流路４０内部の燃焼プロセスとバイパス流路４４を流れるバイパス流の量との両方によって決まる。何故なら、バイパス流は、混合ゾーン４６内の燃焼流と混合される際、燃焼流路４０から流出する燃焼流を冷却する傾向があるからである。図６の実施例において最も良く分かるように、フィンガ５０は、当該フィンガ５０が内側ハウジング３４に接触することで、また幾つかの実施例においては溶接又は蝋付け等により内側ハウジング３４に接合されることで、間隙Ｇが完全に閉じられるように調節することもできる。
【００３７】
図３Ｂにおいて最も良く分かるように、混合フィンガ５２のそれぞれは、外側ハウジング３２に沿って、内側ハウジング３４の下流の位置に延在し、そして、該位置から混合ゾーン４６内にある末端部８２まで内方に延在している。これによりバイパス流と燃焼流との両方が衝突すると同時に、バイパス流を混合ゾーン４６へと径方向内側方向に向けてバイパス流と燃焼流との互いの熱混合を向上して、排気１２がバーナー１８から流出する際に排気１２内部にホットゾーンが形成されるのを避ける。図３Ｂから分かるように、フィンガ５２を最初フランジ５４から軸方向に延在させて、バイパス流路４４から流出するバイパス流のための自由流領域をフィンガ５２のそれぞれに設けることが好ましい。
【００３８】
有利には、流量制限フィンガ５０の末端部８０の相対位置を特別に調整して、全く新しいバーナー設計を必要とすることなく所定の用途のための特定の要件を満たすことができるため、混合器４８によって、単一の設計のバーナー１８を、それぞれが異なる運転条件を有する多くの異なるシステム１０に利用することができる。従って、例えば、２つ以上のバーナー１８を、バーナーユニット１８の全てに共通な部品、特に、外側及び内側ハウジング３２及び３４並びに混合器４８から作成することができる。そして、内側ハウジング３４に対する流量制限フィンガ５０の相対位置を調節／調整して、バイパス流路４４に亘る所望の制限流量領域を作り出すことによって、異なる排気ガス処理システム１０のそれぞれにおける燃焼流に対するバイパス流の所望の比率を達成することができる。
【００３９】
また、内側ハウジングと流量制限フィンガ５０との相対位置によってバイパス流路４４内の背圧が制御されるため、バーナー１８及び混合器４８は、バイパス流路内の背圧に対する衝撃が少ない又は無い状態で、様々な異なる形状の排気ダクト６２を利用することができる。
【００４０】
図５Ａ〜５Ｃにおいて最も良く分かるように、フィンガ５２の径方向内方に延在している部分のそれぞれは、混合ゾーン４６へのバイパス流の移動を高めるように作用するスコップ状の横断面を有するようにすることもできる。図５Ａは、湾曲横断面を示し、図５Ｂは、Ｖ字状断面を示し、図５Ｃは、フィンガ５２の長手方向端部が屈曲したＵ字状断面を示している。
【００４１】
更に他の例として、図７の実施例に示すように、フィンガ５２には、その端部８２にドーム９０を設けることもできる。ドーム１００は、フィンガ５２の端部から延在する一体部である。この点に関し、ドーム９０は、排気ダクト６２がシステム１０のＤＰＦ等他の装置に密に連結させることができるように一定の直径を有する場合に、バーナーにおいて有利な混合を提供すると考えられる。ドーム９０は、相対的に冷たいバイパス流を相対的に熱い燃焼流とより良好に混合できるようドーム９０に向かうバイパス流の一部を捕捉且つ／又は滞留させることによって、ＤＰＦ等の下流の装置の面に亘る適切な温度分布を提供するのに役立つ。
【００４２】
バーナー１８の好適な実施例を図２，３Ａ，３Ｂ，４，５Ａ〜５Ｃ，６，及び７に示したが、本発明の範囲内で数多くの変形が可能であることは理解されたい。例えば、内側及び外側ハウジングのいずれか又は両方を、マルチピース製造品ではなく、シングルピース構造としてもよく、或いは、例示のものよりも多い部品数から製造してもよい。更なる例として、特定の用途又は複数の用途における要件に応じて、フィンガ５０及び５２のうちいずれか又は全ては、図２〜４に示すものとは異なる幅及び／又は形状を有してもよい。例えば、フィンガ５２のそれぞれが、端部８２において図２〜４に示すものよりも広い横方向幅を有してもよいし、あるいは、図２〜４に示すものよりも狭い横方向幅を有してもよい。同様に、フィンガがフランジ５４に接合される部分において、フィンガ５０のそれぞれの横方向幅がより狭くフィンガ５２のそれぞれの横方向幅がより広くてもよいし、その逆でもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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