(57)【要約】【課題】燃焼ガスの未燃燃料を低減させることができるバーナーを提供する。【解決手段】燃焼ガスが噴き出す噴出し口３２を有する内筒３０と、内筒３０内において、噴出し口３２側を閉塞部５１で閉塞した受熱筒５０と、内筒３０の内側面と受熱筒５０の外側面との間を仕切り、内筒３０内の空間を、予混合室７０と燃焼室７７とに区画すると共に、予混合室７０と燃焼室７７とを連通する連通路５６を有するバーナーヘッド５５と、予混合室７０に燃料を供給する燃料供給部８０と、混合気に着火する着火部６２と、液体燃料を気化燃料にする熱交換部５３とを備える。熱交換部５３は、燃焼室７７に位置する受熱筒５０の外周面５０ａがカバー５２によって被覆され、液体燃料供給管８４から流入した液体燃料を気化し、気化燃料を流出口５３ｄから噴射する。【選択図】図１
2016223641.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が噴き出す噴出し口が形成された筒端を有する第１筒部と、
開放された筒端である開放端と、閉塞された筒端である閉塞端とを有する第２筒部であって、前記第１筒部内を前記開放端から前記噴出し口に向かって延び、前記開放端に対する前記噴出し口側に前記閉塞端が位置する前記第２筒部と、
前記第１筒部の内周面と前記第２筒部の外周面とを接続するバーナーヘッドとを備え、
前記第１筒部内の空間は、前記第２筒部と前記バーナーヘッドとによって２つの空間に区画され、前記２つの空間は、前記第２筒部内の空間を含む予混合室と、前記第２筒部の外側であって前記噴出し口に通じる燃焼室とであり、前記バーナーヘッドには、前記予混合室の混合気を前記燃焼室へ通過させる連通路が形成され、
前記第２筒部は、前記燃焼室の燃焼熱で液体燃料を気化させて前記予混合室に供給する熱交換部を備え、前記第２筒部の外表面が前記熱交換部における受熱面であり、
前記燃焼室に配設された着火部と、
液体燃料を気化させて前記予混合室に供給し、かつ、液体燃料を前記熱交換部に供給する燃料供給部とをさらに備える
バーナー。
【請求項２】
前記第２筒部は、前記第２筒部の内筒である受熱筒と、前記受熱筒の外周面を被覆する外筒であるカバーとを備え、前記熱交換部において液体燃料を気化する流路が、前記受熱筒の外周面と前記カバーの内周面とに挟まれた空間である
請求項１に記載のバーナー。
【請求項３】
前記受熱筒の外周面には、前記閉塞端から前記開放端に亘って連続する溝部が形成され、
前記閉塞端と前記開放端のいずれか一方が、前記溝部に液体燃料を流入させる流入端であり、
前記閉塞端と前記開放端のうち前記流入端以外が、前記溝部から前記予混合室に気化燃料を流出する流出端である
請求項２に記載のバーナー。
【請求項４】
前記受熱筒の外周面には、前記閉塞端から前記開放端に亘って連続する溝部が形成され、
前記閉塞端が、前記溝部に液体燃料を流入させる流入端であり、
前記燃料供給部は、前記受熱筒の内部に延在し、前記流入端に液体燃料を供給する供給管を備える
請求項２又は３に記載のバーナー。
【請求項５】
前記受熱筒の外周面には、前記閉塞端から前記開放端に亘って連続する溝部が形成され、
前記閉塞端が、前記溝部から前記予混合室に気化燃料を流出する流出端であり、前記閉塞端には、前記受熱筒内と前記溝部とを流出口が形成されている
請求項２又は３に記載のバーナー。
【請求項６】
前記熱交換部は、前記カバーの外周面に設けられ、前記燃焼室に臨むフィンを備える
請求項２〜５の何れか１項に記載のバーナー。
【請求項７】
さらに、前記燃料供給部の駆動を制御する制御部を備え、
前記燃料供給部は、
電気ヒーターの加熱により気化した燃料を前記予混合室に供給する気化燃料供給部と、
液体燃料を前記熱交換部に供給する液体燃料供給部とを備え、
前記制御部は、
前記気化燃料供給部の駆動中に前記第２筒部が目標温度に到達するとき前記気化燃料供給部の駆動を停止して前記液体燃料供給部のみを駆動する
請求項１〜６の何れか１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、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方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、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料と空気との混合気を燃焼させた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】
こうしたバーナーには、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で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、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、所定の熱量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燃料を低減させることが望まれている。
【０００７】
本発明は、燃焼ガスの未燃燃料を低減させることができる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】
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が噴き出す噴出し口が形成された筒端を有する第１筒部と、開放された筒端である開放端と、閉塞された筒端である閉塞端とを有する第２筒部であって、前記第１筒部内を前記開放端から前記噴出し口に向かって延び、前記開放端に対する前記噴出し口側に前記閉塞端が位置する前記第２筒部と、前記第１筒部の内周面と前記第２筒部の外周面とを接続するバーナーヘッドとを備える。前記第１筒部内の空間は、前記第２筒部と前記バーナーヘッドとによって２つの空間に区画されている。前記２つの空間は、前記第２筒部内の空間を含む予混合室と、前記第２筒部の外側であって前記噴出し口に通じる燃焼室とであり、前記バーナーヘッドには、前記予混合室の混合気を前記燃焼室へ通過させる連通路が形成されている。前記第２筒部は、前記燃焼室の燃焼熱で液体燃料を気化させて前記予混合室に供給する熱交換部を備え、前記第２筒部の外表面が前記熱交換部における受熱面となっている。前記バーナは、前記燃焼室に配設された着火部と、液体燃料を気化させて前記予混合室に供給し、かつ、液体燃料を前記熱交換部に供給する燃料供給部とをさらに備える。
【０００９】
上記構成によれば、前記第２筒部が熱交換部を備え、第２筒部が火炎によって加熱されることで、熱交換部が液体燃料を気化させる。その結果、混合気の燃焼性が向上し、未燃燃料を低減することができる。
【００１０】
上記バーナーにおいて、前記第２筒部は、前記第２筒部の内筒である受熱筒と、前記受熱筒の外周面を被覆する外筒であるカバーとを備え、前記熱交換部において液体燃料を気化する流路が、前記受熱筒の外周面と前記カバーの内周面とに挟まれた空間であることが好ましい。
【００１１】
上記構成によれば、受熱筒とカバーとの間の流路を流れる液体燃料が燃焼室の火炎によって加熱されるため、液体燃料が気化燃料に効率よく変えられる。
【００１２】
上記バーナーにおいて、前記受熱筒の外周面には、前記閉塞端から前記開放端に亘って連続する溝部が形成され、前記閉塞端と前記開放端のいずれか一方が、前記溝部に液体燃料を流入させる流入端であり、前記閉塞端と前記開放端のうち前記流入端以外が、前記溝部から前記予混合室に気化燃料を流出する流出端であることが好ましい。
【００１３】
上記構成によれば、閉塞端と開放端との全体に亘り液体燃料が加熱されるため、液体燃料が気化燃料に効率よく変えられる。
【００１４】
上記バーナーにおいて、前記受熱筒の外周面には、前記閉塞端から前記開放端に亘って連続する溝部が形成され、前記閉塞端が、前記溝部に液体燃料を流入させる流入端であり、前記燃料供給部は、前記受熱筒の内部に延在し、前記流入端に液体燃料を供給する供給管を備えることが好ましい。また、別の構成としては、前記受熱筒の外周面には、前記閉塞端から前記開放端に亘って連続する溝部が形成され、前記閉塞端が、前記溝部から前記予混合室に気化燃料を流出する流出端であり、前記閉塞端には、前記受熱筒内と前記溝部とを流出口が形成されていることが好ましい。
【００１５】
上記バーナーにおいて、前記熱交換部は、前記カバーの外周面に設けられ、前記燃焼室に臨むフィンを備えることが好ましい。
【００１６】
上記構成によれば、前記フィンによって燃焼室に対する受熱面積が大きくなる。したがって、燃焼反応ガスによる前記カバーや前記第２筒部の加熱、ひいては前記第２筒部による予混合室内の混合気の加熱を効率良く行うことができる。
【００１７】
上記バーナーにおいて、前記燃料供給部の駆動を制御する制御部をさらに備えていてもよい。この場合、前記燃料供給部は、電気ヒーターの加熱により気化した燃料を前記予混合室に供給する気化燃料供給部と、液体燃料を前記熱交換部に供給する液体燃料供給部とを備える。そして、前記制御部は、前記気化燃料供給部の駆動中に前記第２筒部が目標温度に到達するとき前記気化燃料供給部の駆動を停止して前記液体燃料供給部のみを駆動する。
【００１８】
上記構成によれば、前記気化燃料供給部の駆動を停止するタイミングを早めることができ、電気ヒーターの駆動に要する電力量も抑えられる。特に、フィンを設けたときには、前記第２筒部が目標温度に到達するまでに要する時間も短縮され、前記気化燃料供給部の駆動を停止するタイミングを早めることができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上のような構成によれば、燃焼ガスの未燃燃料を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【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である。
【図２】受熱筒とカバーの斜視図である。
【図３】図１における２−２線の断面構造を示す断面図である。
【図４】第１実施形態におけるバーナーの作動態様の一例を示すタイミングチャートである。
【図５】熱交換部の閉塞部から気化燃料を流出する熱交換部の例を示す断面図である。
【図６】カバーにフィンを設けた熱交換部の例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（第１実施形態）
以下、図１を参照して本開示におけるバーナーを具体化した第１実施形態について説明する。
【００２２】
図１に示すように、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。
【００２３】
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、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。
【００２４】
バーナー２０の基板２１には、第１筒部の一例である円筒状を有した内筒３０が固定されている。内筒３０の基端である筒端は、基板２１によって閉塞されている。内筒３０の先端部には、環状の噴出し板３１が固定され、噴出し板３１の内側縁によって噴出し口３２が区画されている。
【００２５】
内筒３０の内側には、円筒状の筒部４０が位置し、内筒３０の内側面と筒部４０の外側面とが、筒部４０と一連である環状の連結壁部４１によって連結されている。連結壁部４１の外周縁は、内筒３０の基板２１寄りの位置に固定されている。これにより、連結壁部４１は、内筒３０の内側面と筒部４０の外側面との隙間を閉塞している。連結壁部４１は、筒部４０に近い部位ほど噴出し口３２側に位置する形状を有している。筒部４０は、連結壁部４１と連結する部分から噴出し口３２へ向けて延び、噴出し口３２に近い筒端は、開口している。筒部４０の内径は、筒部４０の内側面に付着した燃料が噴出し口３２に向かって排出されやすいように、噴出し口３２に向けて徐々に拡径している。
【００２６】
内筒３０は、内筒３０の中で連結壁部４１と連結する部分から基板２１に向かって延出する延出部３３を有する。延出部３３には、第１空気導入口３４が周方向に沿って所定間隔を隔てて形成されている。第１空気導入口３４は、延出部３３によって囲まれる空間である混合室７１内に燃焼用空気を導入する。延出部３３には、第１空気導入口３４の開口縁から延出部３３の周壁の一部を内側へ切り起こした切り起こし片３５が形成されている。混合室７１に導入された空気は、噴出し口３２側に位置した筒部４０内の空間によって構成された混合室７２に流入する。内筒３０には、内筒３０の内側に燃焼用空気を導入するための複数の第２空気導入口３６が形成されている。複数の第２空気導入口３６の各々は、着火部６２よりも噴出し口３２側に位置している。
【００２７】
内筒３０の内側には、第２筒部を構成する受熱筒５０が位置している。受熱筒５０は、開放された筒端である開放端を備え、受熱筒５０には、開放端を通じて筒部４０が内挿されている。受熱筒５０は閉塞部５１を備える。受熱筒５０が有する２つの筒端のなかで筒部４０よりも噴出し口３２側に位置する筒端は、閉塞部５１によって閉塞された閉塞端である。すなわち、閉塞部５１は、第２筒部の閉塞端を構成している。受熱筒５０の内部は、延出部３３によって囲まれる連結壁部４１より基板２１側の混合室７１と連続した混合室７２，７３，７４となる。受熱筒５０開放端は、内筒３０の内周面と受熱筒５０の外周面とを接続する環状のバーナーヘッド５５に固定されている。
【００２８】
図２に示すように、受熱筒５０の外周面は、第２筒部を構成するカバー５２によって被覆されている。この第２筒部は、受熱筒５０とカバー５２とで構成されている。受熱筒５０とカバー５２とは、バーナーとして機能し得るように耐熱性に優れ、さらに熱伝導性に優れたＳＵＳ３１０といった金属材料で形成されている。受熱筒５０の外周面とカバー５２とは、第１燃焼室７８の燃焼熱を液体燃料の気化熱に変換する熱交換部５３を構成している。
【００２９】
受熱筒５０の外周面５０ａには、互いに平行に形成された複数の溝部５３ａが周回方向に沿って形成されている。互いに平行な複数の溝部５３ａは、連結溝部５３ｂによって連結されている。複数の溝部５３ａ、及び、連結溝部５３ｂが、第２筒部の閉塞端から開放端に亘って連続する溝部を構成している。
【００３０】
受熱筒５０の外表面のなかで閉塞部５１と対向する先端面には、受熱筒５０の中心から径方向に沿って延在し溝部５３ａに接続される流入溝部５３ｃが設けられている。流入溝部５３ｃの一端部は、受熱筒５０の内部空間である混合室７２を受熱筒５０の中心軸線方向に延在する液体燃料供給管８４と接続される。流入溝部５３ｃの他端部は、複数の溝部５３ａのなかで最も先端に位置する溝部５３ａに接続される。
【００３１】
さらに、受熱筒５０の外周面において、複数の溝部５３ａのなかで最も先端に位置する溝部５３ａには、受熱筒５０の外周壁を厚さ方向に貫通した流出口５３ｄが設けられている。すなわち、受熱筒５０の開放端は、第２筒部における流出端の一例であり、流出口５３ｄは、熱交換部５３の内部と受熱筒５０の内部における混合室７４とを連通する。流出口５３ｄは、外周面５０ａの周回方向に、例えば等間隔に設けられ、混合室７２の周回方向に均等に気化燃料を流出するようにしている。勿論、流出口５３ｄの間隔や数はこれに限定されるものではない。
【００３２】
以上のような受熱筒５０には、有底筒状のカバー５２が嵌合される。このカバー５２は、円筒状の周壁で受熱筒５０の外周面５０ａを覆い、かつ、カバー５２の先端壁である底壁５２ａは、第２筒部の閉塞端を構成し、受熱筒５０の閉塞部５１を覆う。カバー５２は、受熱筒５０に嵌合されると、円筒状の周壁５２ｂの内面が溝部５３ａを構成する溝壁５３ｅの外側端部と当接し、受熱筒５０とカバー５２との間に液体燃料の流路を構成する。また、カバー５２の底壁５２ａは、流入溝部５３ｃを閉塞し、溝部５３ａへの流入路を構成する。すなわち、受熱筒５０の閉塞端、及び、カバー５２の先端壁は、第２筒部における流入端の一例であり、流入溝部５３ｃと流出口５３ｄとの間には、溝部５３ａと連結溝部５３ｂとによって閉塞された流路が構成される。
【００３３】
以上のように構成された熱交換部５３は、第１燃焼室７８で火炎が生成されると、カバー５２の外表面が受熱面として機能し、第１燃焼室７８における燃焼熱で、カバー５２及び受熱筒５０が加熱される。一方で、液体燃料供給管８４からは、流入溝部５３ｃを経て溝部５３ａに液体燃料が供給される。この液体燃料は、図２中矢印に示すように、流入溝部５３ｃの側から順に溝部５３ａ及び連結溝部５３ｂを伝って流出口５３ｄへと流れる。この過程で、熱交換部５３は、第１燃焼室７８の燃焼熱を液体燃料の気化熱に変換し、液体燃料を気化燃料に変える。これにより、流出口５３ｄからは、気化燃料が受熱筒５０内部の混合室７２に流出される。溝部５３ａを流れる液体燃料は、溝部５３ａの構成面やカバー５２の内面に直に接触するので、熱交換効率を高めることができる。
【００３４】
図１に示すように、バーナーヘッド５５の内周縁は、受熱筒５０の外周面５０ａの全周にわたって受熱筒５０と連結し、バーナーヘッド５５の外周縁は、内筒３０の内側面の全周に亘って内筒３０と連結されている。バーナーヘッド５５と受熱筒５０とは、内筒３０の内部空間を２つの空間に区画している。２つの空間のなかの一方は、バーナーヘッド５５と受熱筒５０とを境にした噴出し口３２側の空間である燃焼室７７であり、２つの空間のなかの他方は、バーナーヘッド５５と受熱筒５０とを境にした基板２１側の空間である予混合室７０である。バーナーヘッド５５には、これら燃焼室７７と予混合室７０とを連通する複数の連通路５６が形成されている。バーナーヘッド５５の混合室７５側の面には、複数の連通路５６を覆う金網５７が取り付けられている。
【００３５】
バーナーヘッド５５に対する噴出し口３２側には、点火プラグ６１の着火部６２が位置している。点火プラグ６１は、受熱筒５０の内挿される円筒状の外筒６０に固定されている。着火部６２は、外筒６０及び内筒３０に形成された貫通孔を通じて内筒３０内に位置している。
【００３６】
バーナー２０には、筒部４０よりも噴出し口３２側に、受熱筒５０及び閉塞部５１に囲まれる空間であって混合室７２と連通する混合室７３が形成されている。さらに、筒部４０と受熱筒５０との隙間には、混合室７３と連通する混合室７４が形成される。この混合室７４には、熱交換部５３で気化された気化燃料が流出口５３ｄから流出される。さらに、連結壁部４１とバーナーヘッド５５との間には、混合室７４と連続する混合室７５が形成される。燃焼用空気は、混合室７１，７２，７３，７４，７５の順で第１燃焼室７８に供給される。なお、以下、混合室７１，７２，７３，７４，７５をまとめて単に予混合室７０ともいう。
【００３７】
バーナー２０には、内筒３０と受熱筒５０との隙間である第１燃焼室７８と、内筒３０によって囲まれる空間の中で閉塞部５１よりも噴出し口３２側に位置する第２燃焼室７９とが形成される。これら第１燃焼室７８と第２燃焼室７９とによって燃焼室７７が形成される。
【００３８】
予混合室７０に燃料を供給する燃料供給部８０は、予混合室７０に対して気化燃料を供給する気化燃料供給部８１と、予混合室７０に対して液体燃料を供給する液体燃料供給部８２とを備える。
【００３９】
基板２１の中央部分には、気化燃料供給部８１の気化燃料供給管８３と、液体燃料供給部８２の液体燃料供給管８４とが固定されている。気化燃料供給管８３は、混合室７１に先端が位置し、液体燃料供給管８４は、受熱筒５０内の混合室７２，７３を通り閉塞部５１の中心部まで延び、流入溝部５３ｃと接続されている。
【００４０】
燃料供給部８０は、燃料タンク８５内の燃料を気化燃料供給管８３と液体燃料供給管８４に供給するための共通流管８６を有する。共通流管８６には、エンジン１０を動力源とする機械式の燃料ポンプ８７、燃料の圧力を検出する燃料圧力センサー８８、及び、燃料の温度を検出する燃料温度センサー８９が配設されている。共通流管８６、燃料ポンプ８７、燃料圧力センサー８８、及び、燃料温度センサー８９は、気化燃料供給部８１及び液体燃料供給部８２に共通する。
【００４１】
共通流管８６は、燃料温度センサー８９の下流で気化燃料用分岐管９０と液体燃料用分岐管９１とに分岐している。気化燃料用分岐管９０は、共通流管８６と気化燃料供給管８３とを接続する。気化燃料用分岐管９０には、気化燃料用開閉弁９２と電気ヒーター９３とが配設されている。気化燃料用開閉弁９２は、デューティ制御により気化燃料用分岐管９０を開閉するノーマリークローズ型の電磁弁である。電気ヒーター９３は、気化燃料用開閉弁９２の下流に位置し、オン状態において図示されない電源装置から所定量の電力供給を受けて発熱することで電気ヒーター９３を通過する液体燃料を気化させる。気化燃料供給管８３は、電気ヒーター９３から送り込まれる気化燃料を混合室７１，７２に供給する。気化燃料用分岐管９０、気化燃料用開閉弁９２、及び電気ヒーター９３は、気化燃料供給部８１を構成する。
【００４２】
液体燃料用分岐管９１は、共通流管８６と液体燃料供給管８４とを接続する。液体燃料用分岐管９１には、液体燃料用分岐管９１を開閉する液体燃料用開閉弁９４が配設されている。液体燃料用開閉弁９４は、デューティ制御により液体燃料用分岐管９１を開閉するノーマリークローズ型の電磁弁である。液体燃料供給管８４は、液体燃料用開閉弁９４を通過した燃料を液体燃料供給管８４に供給する。液体燃料用分岐管９１及び液体燃料用開閉弁９４は、液体燃料供給部８２を構成する。
【００４３】
混合室７１に先端が位置する気化燃料供給管８３から混合室７１，７２に供給された燃料は、混合室７１からの燃焼用空気に混ざることで混合気を生成する。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にて再び転回した後、バーナーヘッド５５の連通路５６を通じて燃焼室７７に流入する。
【００４４】
また、液体燃料は、液体燃料供給管８４から熱交換部５３に供給される。液体燃料は、液体燃料供給管８４が受熱筒５０の中心軸線方向に延在していることから、流入溝部５３ｃに至る前段でも加熱される。そして、液体燃料は、熱交換部５３の先端に位置する流入溝部５３ｃから溝部５３ａを経て連結溝部５３ｂを伝わり、熱交換部５３の基端に位置する流出口５３ｄへと流れる。この際に、熱交換部５３が第１燃焼室７８の火炎によって加熱されていると、流入溝部５３ｃから流出口５３ｄまでの間において、液体燃料は、気化熱で気化して気化燃料となる。熱交換部５３で生成された気化燃料は、流出口５３ｄから混合室７４に流出される。かくして、気化燃料は、混合室７４，７５で燃焼用空気と混合され混合気が生成される。その後、混合気は、混合室７５にて再び転回した後、バーナーヘッド５５の連通路５６を通じて燃焼室７７に流入する。
【００４５】
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ことで、燃焼室７７には、燃焼中の混合気である火炎、燃焼後の混合気である燃焼ガス、これらを含む燃焼反応ガスが生成される。受熱筒５０及びカバー５２は、噴出し口３２に向かって流れる燃焼反応ガスによって加熱され、混合室７３，７４内の混合気を加熱するとともに、熱交換部５３を構成するカバー５２や受熱筒５０を加熱する。
【００４６】
基板２１には、内筒３０が内挿される外筒６０が固定され、外筒６０の２つの筒端の中で基端側の筒端は、基板２１によって閉塞されている。外筒６０の先端側の筒端は、外筒６０と受熱筒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】
外筒６０には、噴出し口３２側の端部に空気供給管６４の下流端が接続されている。空気供給管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】
空気供給管６４には空気弁６５が配設される。空気弁６５が開状態にあるとき、内筒３０と外筒６０との隙間の空気流通室６７には、空気供給管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、複数の第２空気導入口３６を通じて燃焼室７７に供給され、複数の第１空気導入口３４を通じて混合室７１に導入される。
【００４９】
上述した気化燃料用開閉弁９２の開閉、液体燃料用開閉弁９４の開閉、電気ヒーター９３のオンオフ、空気弁６５の開閉、及び、点火プラグ６１の駆動は、制御装置９５によって制御される。制御装置９５は、気化燃料用開閉弁９２の開閉及び電気ヒーター９３のオンオフを制御することにより気化燃料供給部８１の駆動を制御し、液体燃料用開閉弁９４の開閉を制御することにより液体燃料供給部８２の駆動を制御する。
【００５０】
制御装置９５は、例えば、排気流量とＤＰＦ１２における排気ガスの圧力損失とに基づいてＤＰＦ１２における微粒子の堆積量を所定の制御周期で演算する。制御装置９５は、堆積量が再生処理の必要な閾値を超えるとバーナー２０によるＤＰＦ１２の再生処理を開始する。制御装置９５は、微粒子が十分に焼却されたと判断可能な閾値よりも上記堆積量が低くなると再生処理を終了する。
【００５１】
再生処理において、制御装置９５は、ＤＰＦ１２の温度やＤＰＦ１２の目標温度、排気通路１１における排気温度や排気流量、受熱筒５０の状態温度Ｔに基づき、予混合室７０に供給する燃料供給量Ｑｆを決定する。制御装置９５は、燃料供給量Ｑｆに基づいて燃焼用空気量Ｑａを決定する。燃焼用空気量Ｑａは、燃料供給量Ｑｆの分の燃料を燃焼させるのに必要な空気の量である。制御装置９５は、共通流管８６における燃料の圧力及び温度に基づいて上記燃料供給量Ｑｆの燃料が予混合室７０に供給されるように燃料供給部８０の駆動を制御するとともに、燃焼用空気量Ｑａの空気が空気流通室６７に供給されるように空気弁６５の開閉を制御する。
【００５２】
制御装置９５は、燃料供給部８０の駆動状態として、予混合室７０に対する燃料供給を気化燃料供給部８１のみで行う第１駆動状態、気化燃料供給部８１及び液体燃料供給部８２の双方で行う第２駆動状態、及び、液体燃料供給部８２のみで行う第３駆動状態を有する。
【００５３】
制御装置９５は、燃料供給部８０の駆動を制御する指標として受熱筒５０の温度である状態温度Ｔを取得する。状態温度Ｔは、受熱筒５０の温度を直接的に検出する温度センサーからの検出信号に基づく温度であってもよいし、各種センサーや燃料噴射量、その他の情報に基づいて推定された温度であってもよい。
【００５４】
制御装置９５は、上記状態温度Ｔが第１の閾値Ｔ１以下である場合、第１駆動状態で燃料供給部８０を駆動する。制御装置９５は、状態温度Ｔが第１の閾値Ｔ１よりも高く、且つ、第２の閾値Ｔ２以下の場合、第２駆動状態で燃料供給部８０を駆動する。制御装置９５は、状態温度Ｔが第２の閾値Ｔ２よりも高い場合、第３駆動状態で燃料供給部８０を駆動する。
【００５５】
第１駆動状態において制御装置９５は、電気ヒーター９３が所定の温度に到達してから気化燃料用開閉弁９２の開閉制御を開始する。制御装置９５は、電源装置からの電力供給を受ける電気ヒーター９３が連続して気化可能な燃料量Ｑｆ１の燃料が電気ヒーター９３に流入するように、気化燃料用開閉弁９２を開閉制御する。すなわち、第１駆動状態の燃料供給量Ｑｆは、燃料量Ｑｆ１である。
【００５６】
第１の閾値Ｔ１は、気化燃料供給部８１からの気化燃料の他、燃料量Ｑｆ２の液体燃料を熱交換部５３に供給したとしても、受熱筒５０及びカバー５２による加熱によって液体燃料が気化する温度である。第２駆動状態において制御装置９５は、気化燃料供給部８１について、電気ヒーター９３に燃料量Ｑｆ１の燃料が流入するように気化燃料用開閉弁９２を開閉制御する。制御装置９５は、液体燃料供給部８２について、燃料量Ｑｆ２の液体燃料が熱交換部５３に供給されるように液体燃料用開閉弁９４を開閉制御する。すなわち、第２駆動状態の燃料供給量Ｑｆは、燃料量Ｑｆ３（＝Ｑｆ１＋Ｑｆ２）である。
【００５７】
第２の閾値Ｔ２は、燃料量Ｑｆ２の燃料を液体燃料として熱交換部５３に供給したとしても、液体燃料が熱交換部５３の気化熱によって気化する温度である。第３駆動状態において制御装置９５は、気化燃料供給部８１について、気化燃料用開閉弁９２を閉状態に制御するとともに電気ヒーター９３に対する電力供給を遮断する。制御装置９５は、液体燃料供給部８２について、状態温度Ｔの上昇にともない燃料供給量Ｑｆを燃料量Ｑｆ３，Ｑｆ４，Ｑｆ５，Ｑｆ６と段階的に増量しながら、燃料供給量Ｑｆの液体燃料が予混合室７０に供給されるように液体燃料用開閉弁９４を開閉制御する。
【００５８】
図３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、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に示すように、内筒３０の延出部３３に形成された切り起こし片３５は、第１空気導入口３４を覆うように位置している。各切り起こし片３５は、第１空気導入口３４を通じて混合室７１に流入する燃焼用空気を内筒３０の周方向に沿うように指向することで、混合室７１に燃焼用空気の旋回流を生成する。この旋回は第１燃焼室７８に流入後も維持され、第１燃焼室７８において燃焼反応ガスは、受熱筒５０の周りを旋回しながら噴出し口３２へ向かって流れる。
【００５９】
図４を参照して、燃料供給部８０の作動態様について説明する。なお、バーナー２０は、初期状態として、気化燃料用開閉弁９２、液体燃料用開閉弁９４、及び空気弁６５が閉状態に制御されているとともに電気ヒーター９３がオフ状態に制御されている。
【００６０】
図４に示すように、時刻ｔ１において、再生処理が開始すると、制御装置９５は、電気ヒーター９３をオン状態に制御する。そして、制御装置９５は、時刻ｔ１から所定時間経過後の時刻ｔ２において、電気ヒーター９３が所定温度に到達したと判断すると空気弁６５及び気化燃料用開閉弁９２の開閉制御を開始する。これにより、予混合室７０には、電気ヒーター９３によって気化された燃料量Ｑｆ１の燃料が気化燃料供給管８３から供給される。気化燃料を含む混合気は、混合室７２〜７５を通過した後、バーナーヘッド５５の連通路５６を通じて第１燃焼室７８へと流入し、点火プラグ６１によって着火される。制御装置９５は、時刻ｔ２から次の時刻ｔ３までの期間、第１駆動状態で燃料供給部８０を駆動する。バーナー２０は、燃料量Ｑｆ１に応じた出力Ｐ１を有する。
【００６１】
制御装置９５は、時刻ｔ３において、状態温度Ｔが第１の閾値Ｔ１に到達したと判断すると、液体燃料用開閉弁９４の開閉制御を開始する。これにより、燃料量Ｑｆ１の気化燃料が気化燃料供給管８３から供給されるとともに、燃料量Ｑｆ２の液体燃料が液体燃料供給管８４から熱交換部５３に供給される。すなわち、時刻ｔ３から次の時刻ｔ４までの期間、制御装置９５は、第２駆動状態で燃料供給部８０を駆動する。バーナー２０は、燃料量Ｑｆ３（＝Ｑｆ１＋Ｑｆ２）に応じた出力Ｐ３を有する。
【００６２】
制御装置９５は、時刻ｔ４において状態温度Ｔが第２の閾値Ｔ２に到達したと判断すると、気化燃料用開閉弁９２を閉状態に制御するとともに、燃料量Ｑｆ３の液体燃料が液体燃料供給管８４から熱交換部５３に供給されるように液体燃料用開閉弁９４を開閉制御する。すなわち、時刻ｔ４以降、制御装置９５は、第３駆動状態で燃料供給部８０を駆動する。制御装置９５は、状態温度Ｔの上昇に応じて時刻ｔ５，ｔ６，ｔ７において燃料供給量Ｑｆを燃料量Ｑｆ４，Ｑｆ５，Ｑｆ６と段階的に増量し、燃料量Ｑｆ４，Ｑｆ５，Ｑｆ６の液体燃料が予混合室７０に供給されるように液体燃料用開閉弁９４を開閉制御する。バーナー２０は、燃料供給量Ｑｆに応じて、時刻ｔ４から時刻ｔ５までは出力Ｐ３、時刻ｔ５から時刻ｔ６までは出力Ｐ４、時刻ｔ６から時刻ｔ７までは出力Ｐ５、時刻ｔ７から時刻ｔ８までは出力Ｐ６を有する。
【００６３】
制御装置９５は、時刻ｔ８において微粒子が十分に焼却されたと判断可能な閾値よりも堆積量が低くなると、空気弁６５及び液体燃料用開閉弁９４を閉状態に制御することにより再生処理を終了する。
【００６４】
上記第１実施形態によれば、以下に列挙する効果を得ることができる。
（１）バーナー２０では、受熱筒５０の外周面５０ａとカバー５２とが熱交換部５３を構成し、カバー５２及び受熱筒５０が火炎によって加熱されることで、熱交換部５３で効率よく、液体燃料が気化燃料に変わる。また、受熱筒５０の内周面に、未燃燃料が付着することも抑制できる。その結果、混合気の燃焼性が向上し、未燃燃料を低減することができる。
【００６５】
（２）電気ヒーター９３の加熱によって燃料を気化させる方式では、バーナー２０が駆動される度に電気ヒーター９３の駆動電力が必要とされる。そのため、電気ヒーター９３の駆動に要する電力量を抑えることが望まれている。上記構成によれば、燃焼反応ガスによる熱交換部５３を構成する受熱筒５０の加熱が効率よく行われることから、電気ヒーター９３の駆動時間が短縮され、電気ヒーター９３の駆動に要する電力量を抑えることができる。
【００６６】
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。
・熱交換部５３は、流出口５３ｄまでの流路の長さが液体燃料を気化できるまで加熱できる長さであれば、特にどのような形状やパターンを有したものであってもよい。例えば、熱交換部５３を構成する互いに平行な溝部５３ａの本数は、液体燃料を気化できるのであれば、特に限定されるものではない。
【００６７】
・熱交換部５３を構成する受熱筒５０の外周面５０ａに設けられた溝部５３ａは、互いに平行に形成するのではなく、流入溝部５３ｃから流出口５３ｄに至る間を、１本の流路で構成する螺旋溝としてもよい。
【００６８】
・溝部５３ａは、外周面５０ａの先端から基端に亘って設けなくてもよい。例えば、液体燃料を気化できるのであれば、外周面５０ａの先端と基端との間の中程に流出口５３ｄを設けてもよい。さらに、液体燃料を気化できるのであれば、外周面５０ａの先端に流出口５３ｄを設けてもよく、すなわち、熱交換部５３は、受熱筒５０の先端から液体燃料が供給され、かつ、受熱筒５０の先端から気化燃料を出す構成であってもよい。
【００６９】
・閉塞部５１の流入溝部５３ｃは、１本ではなく、複数本であってもよい。例えば、流入溝部５３ｃは、液体燃料供給管８４の接続部である閉塞部５１の中心から放射状に設けてもよい。
【００７０】
（第２実施形態）
図５は、熱交換部５３の変形例を示す。図５に示す熱交換部１００は、熱交換部１００の基端から液体燃料が供給され、気化燃料が受熱筒５０の先端である閉塞部５１から流出される。すなわち、受熱筒５０の開放端は、第２筒部における流入端の一例であり、受熱筒５０の閉塞端、および、カバー５２の先端は、第２筒部における流出端の一例である。
【００７１】
詳述すると、受熱筒５０に嵌合されるカバー５２の基端には、液体燃料供給管８４が接続され、液体燃料の流入部１０１が設けられている。また、受熱筒５０の外周面５０ａには、互いに平行に形成された複数の溝部５３ａが周回方向に沿って形成されている。互いに平行な溝部５３ａは、連結溝部５３ｂによって連結されている。閉塞部５１には、噴出し口３２側の面に、中心から径方向に延在し溝部５３ａに接続される噴出溝部１０２が設けられている。噴出溝部１０２の一端部は、噴出溝部１０２に隣接する外周面の溝部５３ａに接続され、他端部は、閉塞部５１の中心部に形成された流出口１０３と接続される。
【００７２】
以上のように構成された熱交換部１００は、液体燃料供給管８４から流入部１０１に液体燃料が供給される。この液体燃料は、図５中矢印に示すように、流入部１０１側から順に溝部５３ａ及び連結溝部５３ｂを伝って噴出溝部１０２及び流出口１０３へと流れる。この過程で、熱交換部１００は、第１燃焼室７８の燃焼熱を気化熱に変換し、流れる液体燃料を気化燃料にする。これにより、流出口１０３からは、気化燃料が受熱筒５０内部の混合室７３に流出されることになる。
【００７３】
上記第２実施形態によれば、以下に列挙する効果を得ることができる。
（３）第２実施形態では、熱交換部１００で気化された気化燃料が混合室７３に流出される。混合室７３は、燃焼用空気の流れに対して、混合室７４より上流側である。したがって、燃焼用空気と気化燃料とを確実に混合することができる。
【００７４】
（４）受熱筒５０の内部には、液体燃料供給管８４が設けられていないので、混合室７１から第１燃焼室７８へと向かう燃焼用空気の旋回流に対する障害物がなくなり、旋回流を乱すことを抑制することができる。
【００７５】
なお、上記第２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。
・液体燃料を気化できるのであれば、液体燃料供給管８４は、カバー５２の先端と基端との間の中程の外周面に接続するようにしてもよい。
【００７６】
（第３実施形態）
図６は、熱交換部５３の変形例を示す。図５に示す熱交換部１１０は、カバー５２の外周面に、複数のフィン１１１が設けられている。フィン１１１のそれぞれは、受熱筒５０の軸線方向を長手方向とし、略同じ形状を有し、外周面の全周に亘って、等間隔に並んで設けられている。
【００７７】
以上のようなフィン１１１は、燃焼室７７に対する受熱筒５０の表面積である受熱面積が大きくなることで、受熱筒５０に対する燃焼反応ガスの接触部分が増えることから、燃焼反応ガスによる受熱筒５０の加熱、ひいては受熱筒５０による混合室７３，７４内の混合気の加熱を効率良く行うことができる。以上のようなフィン１１１は、第１実施形態のカバー５２の外周面に設けることもできるし、第２実施形態のカバー５２の外周面に設けることもできる。
【００７８】
なお、上記第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。
・フィン１１１の形状は、受熱筒５０の軸線方向を長手方向とした、互いに平行な形状に限定されるものではなく、例えば螺旋状をしていてもよい。また、フィン１１１は、隣接するフィン１１１と高さが異なっていてもよいし、また、１枚のフィン１１１の中で、高さが異なっていてもよい。
【００７９】
さらに、上記第１〜３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。
・熱交換部５３，１００，１１０は、流出口５３ｄまでの液体燃料が供給される流路を溝部５３ａとカバー５２の内面で周面が閉塞された構成としたが、液体燃料が供給される流路は、パイプで構成してもよい。この場合、パイプは、受熱筒５０の外周部に例えば螺旋状に設けられる。この場合は、カバー５２を省略することができる。
【符号の説明】
【００８０】
１０…エンジン、１１…排気通路、１２…ＤＰＦ、１３…吸気通路、１４…タービン、２０…バーナー、２１…基板、３０…内筒、３１…噴出し板、３２…噴出し口、３３…延出部、３４…第１空気導入口、３５…切り起こし片、３６…第２の空気導入口、４０…筒部、４１…連結壁部、５０…受熱筒、５０ａ…外周面、５１…閉塞部、５２…カバー、５２ａ…底壁、５２ｂ…周壁、５３…熱交換部、５３ａ…溝部、５３ｂ…側面、５３ｃ…流入溝部、５３ｄ…流出口、５５…バーナーヘッド、５６…連通路、５７…金網、６０…外筒、６１…点火プラグ、６２…着火部、６３…閉塞板、６４…空気供給管、６５…空気弁、６７…空気流通室、７０…予混合室、７１，７２，７３，７４，７５…混合室、７７…燃焼室、７８…第１燃焼室、７９…第２燃焼室、８０…燃料供給部、８１…気化燃料供給部、８２…液体燃料供給部、８３…気化燃料供給管、８４…液体燃料供給管、８５…燃料タンク、８６…共通流管、８７…燃料ポンプ、８８…燃料圧力センサー、８９…燃料温度センサー、９０…気化燃料用分岐管、９１…液体燃料用分岐管、９２…気化燃料用開閉弁、９３…電気ヒーター、９４…液体燃料用開閉弁、９５…制御装置、１００…熱交換部、１０１…流入部、１０２…噴出溝部、１０３…流出口、１１０…熱交換部、１１１…フィン。
【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１】
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