JP2010249013A - バーナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃焼領域における混合気の燃焼を安定化させる。
【解決手段】排気ガスＸをフィルタに供給する供給流路１と、該供給流路１に接続されると共に内部において排気ガスＸと燃料Ｙとを混合して燃焼することによって高温ガスＺを生成する燃焼部２と、燃焼領域Ｎに供給される排気ガスＸを受けることによって燃焼領域Ｎにおいて排気ガスＸを滞留させる衝突部材８とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、排気ガスに含まれる微粒子を上記排気ガス中から除去するフィルタに対して高温ガスを供給するバーナ装置に関するものである。

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。

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。

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。

特開２００７−１５４７７２号公報

ところで、効率的に高温ガスを発生させるためには、混合気の燃焼状態を良好に保つ必要がある。しかしながら、燃焼領域に供給される排気ガスの流速が速い場合には、燃焼領域の場が乱され、燃焼状態が不安定となる。
このため、燃焼領域に供給される排気ガスの排気ガスの流速を低減させ、安定した燃焼状態を得る方法が望まれている。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、微粒子を除去するフィルタに高温ガスを供給するバーナ装置において、燃焼領域における混合気の燃焼を安定化させることを目的とする。

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。

第１の発明は、排気ガスに含まれる微粒子を上記排気ガス中から除去するフィルタに対して高温ガスを供給するバーナ装置であって、上記排気ガスを上記フィルタに供給する供給流路と、該供給流路に接続されると共に内部において導入された上記排気ガスと燃料とを混合して燃焼領域において燃焼することによって上記高温ガスを生成する燃焼部と、上記燃焼領域に供給される上記排気ガスを受けることによって上記燃焼領域において上記排気ガスを滞留させる衝突部材とを備えるという構成を採用する。

第２の発明は、上記第１の発明において、上記衝突部材が、上記燃焼領域に供給される上記排気ガスの流れ方向に向けて開口された容器形状を有するという構成を採用する。

第３の発明は、上記第１または第２の発明において、上記衝突部材が、上記燃料の保持が可能な内部領域を有するという構成を採用する。

第４の発明は、上記第１〜第３いずれかの発明において、上記排気ガスを上記燃焼領域に案内する案内部材を備えるという構成を採用する。

本発明によれば、燃焼領域において排気ガスが衝突部材と衝突する。この結果、排気ガスの流速が低減して燃焼領域における場の乱れを抑制することができる。
したがって、本発明によれば、微粒子を除去するフィルタに高温ガスを供給するバーナ装置において、燃焼領域における混合気の燃焼を安定化させることが可能となる。

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。 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。 本発明の第２実施形態におけるバーナ装置の変形例の概略構成を示す断面図である。 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。

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、各部材の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。

（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。この図に示すように、本実施形態のバーナ装置Ｓ１は、供給流路１と、燃焼部２と、衝突部材８とを備えている。

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。

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、インジェクタ５と、冷却装置６と、グロープラグ７とを備えている。

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、供給流路１の延在方向と直交する方向から供給流路１と接続されている。

インジェクタ５は、管体部４の内部に向けて燃料Ｙを噴射するものであり、噴射ノズルが管体部４の底面から露出されて配置される。
そして、本実施形態のバーナ装置Ｓ１においてインジェクタ５は、衝突部材８に向けて燃料Ｙを噴射する。

冷却装置６は、インジェクタ５の周囲を冷却することによって、インジェクタ５の過熱を防止するものであり、インジェクタ５の温度を間接的に測定する温度センサや、該温度センサの出力に応じてインジェクタ５の周囲に冷却材を供給する冷却材供給装置等を備えている。

グロープラグ７は、先端部が燃料Ｙと排気ガスＸとの混合気の着火温度以上に加熱されるヒータであり、先端部が燃料Ｙの噴射領域に晒されるように管体部４の底部に設置されている。

衝突部材８は、管体部４の底部に設置される板形状の部材であり、燃焼領域Ｎに供給される排気ガスＸを受けることによって燃焼領域Ｎにおいて排気ガスＸを滞留させるものである。そして、衝突部材８は、図１に示すように一方の面において燃焼領域Ｎに供給される排気ガスＸを受けるように配置されている。
燃焼領域Ｎに供給される排気ガスＸがこのような衝突部材８の壁面に衝突することによって、排気ガスＸの流速が低減して燃焼領域Ｎに淀みが形成される。

また、衝突部材８は、混合気に含まれる燃料が付着した場合に、当該付着した燃料を保持するための内部空間（例えば、複数の微細孔）を有している。このような衝突部材８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等によって形成することができる。

このような構成を有する本実施形態のバーナ装置Ｓ１においては、供給流路１を介して供給される排気ガスＸの一部が燃焼部２に入り込む。そして、車両等に搭載される不図示の制御装置下においてインジェクタ５から例えば間欠的に燃料Ｙがグロープラグ７に向けて噴射される。インジェクタ５から噴射された燃料Ｙは、燃焼部２に導入された排気ガスＸと混合されて混合気とされ、グロープラグ７において加熱されることによって燃焼領域Ｎにおいて燃焼される。
このような混合気の燃焼によって高温ガスＺが生成され、バーナ装置Ｓ１の下流側に設置されるフィルタに高温ガスＺが供給される。

ここで、本実施形態のバーナ装置Ｓ１においては、燃焼領域Ｎに供給される排気ガスＸが衝突部材８の壁面に衝突することによって、排気ガスＸの流速が低減して排気ガスＸが燃焼領域Ｎにおいて滞留し、これによって燃焼領域Ｎに淀みが形成される。このため、排気ガスＸの流速が低減して燃焼領域Ｎにおける場の乱れを抑制することができる。
したがって、本実施形態のバーナ装置Ｓ１によれば、燃焼領域Ｎにおける混合気の燃焼を安定化させることが可能となる。

また、本実施形態のバーナ装置Ｓ１においては、衝突部材８が燃料Ｙを保持するための内部空間を有している。
このため、混合気に含まれる燃料Ｙのうち、燃焼されなかった分が衝突部材８によって保持される。そして、この保持された燃料は、揮発して再度混合気を生成する。このため、インジェクタ５から燃料が間欠噴射させる場合であっても、衝突部材８から揮発した燃料が燃焼領域Ｎに供給されることによって、燃焼領域Ｎに連続的に燃料が供給されることとなり、燃焼領域Ｎにおける燃焼を安定させることができる。
また、このような衝突部材８を備えることによって、インジェクタ５から噴射された燃料が管体部４の壁面に付着することを抑制することができる。

なお、燃焼領域Ｎに供給される排気ガスＸの軌跡は、管体部４等の形状に起因して決まり、排気ガスＸの流量に起因しては殆ど変動しない。したがって、管体部４等の形状から燃焼領域Ｎに供給される排気ガスＸの軌跡を導くことによって、衝突部材８の配置位置は容易に決定することができる。

（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、本第２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。

図２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は、上記第１実施形態のバーナ装置Ｓ１が備える板形状の衝突部材８にかえて、燃焼領域Ｎに供給される排気ガスＸの流れ方向に向けて開口された容器形状の衝突部材１０を備えている。
なお、図２において、衝突部材８は、断面がコの字形状とされているが、図３に示すような断面が湾曲された形状とすることもできる。

このような構成を有する本実施形態のバーナ装置Ｓ２によれば、一度衝突部材８に衝突して方向を変えた排気ガスＸが燃焼領域Ｎから流出することを抑制することができる。
つまり、本実施形態のバーナ装置Ｓ２によれば、より確実に排気ガスＸを燃焼領域Ｎにおいて滞留させることができ、燃焼領域Ｎにおける混合気の燃焼をより安定化させることが可能となる。

（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、本第３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。

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。この図に示すように、本実施形態のバーナ装置Ｓ３は、供給流路１から燃焼部２に取り込まれた排気ガスＸを燃焼領域Ｎに案内するための案内部材１１を備えている。

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、燃焼領域Ｎに供給される排気ガスＸの方向を安定化させることができる。
したがって、燃焼領域Ｎに供給される排気ガスＸを確実に衝突部材８に衝突させることができ、より確実に燃焼領域Ｎにおける混合気の燃焼を安定化させることが可能となる。

なお、本実施形態においては、図３に示すように、板形状の衝突部材８を備える構成を採用している。
しかしながら、板形状の衝突部材８にかえて、上記第２実施形態のバーナ装置Ｓ２が備える容器形状の衝突部材１０を備える構成を採用することもできる。

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。

例えば、上記実施形態においては、衝突部材が板形状あるいは容器形状であ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、衝突部材の形状は任意に設定することができる。

Ｓ１〜Ｓ３……バーナ装置、１……供給流路、２……燃焼部、８，１０……衝突部材、１１……案内部材、Ｎ……燃焼領域、Ｘ……排気ガス、Ｙ……燃料、Ｚ……高温ガス

Claims (4)

1. 排気ガスに含まれる微粒子を前記排気ガス中から除去するフィルタに対して高温ガスを供給するバーナ装置であって、
   前記排気ガスを前記フィルタに供給する供給流路と、
   該供給流路に接続されると共に内部において導入された前記排気ガスと燃料とを混合して燃焼領域において燃焼することによって前記高温ガスを生成する燃焼部と、
   前記燃焼領域に供給される前記排気ガスを受けることによって前記燃焼領域において前記排気ガスを滞留させる衝突部材と
   を備えることを特徴とするバーナ装置。
2. 前記衝突部材は、前記燃焼領域に供給される前記排気ガスの流れ方向に向けて開口された容器形状を有することを特徴とする請求項１記載のバーナ装置。
3. 前記衝突部材は、前記燃料の保持が可能な内部領域を有することを特徴とする請求項１または２記載のバーナ装置。
4. 前記排気ガスを前記燃焼領域に案内する案内部材を備えることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載のバーナ装置。

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