JP2010249015A - バーナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】別途冷却機構を設置することなく燃料供給装置の過熱を抑制する。
【解決手段】排気ガスと燃料との混合気を燃焼させる燃焼領域Ｎに助燃空気Ａを供給する助燃空気供給部９と、燃焼領域Ｎに燃料Ｙを供給すると共に助燃空気Ａの流路９ｂに接続される燃料供給装置５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、バーナ装置では、燃焼領域に燃料を供給する必要があることから、燃焼領域の近傍に、燃焼領域に燃料を供給するための燃料供給装置を設置する必要がある。

しかしながら、燃焼領域において活発に燃焼が行われているため、その周囲は当然のことながら高温状態となる。例えば、燃焼領域を囲う壁部の温度は４００℃程度まで上昇する。
これに対して、燃料供給装置の耐熱温度は、一般的に２００℃以下である。このため、従来のバーナ装置においては、燃焼領域を囲う壁部や燃焼供給装置の設置領域を冷却するための冷却機構を設置し、これによって、燃料供給装置の過熱を抑制する構成を採用している。

ところが、燃料供給装置の過熱の抑制を目的として別途冷却機構を設置することは、バーナ装置の複雑化及び大型化を招き、バーナ装置の装置コストの増大に繋がる。

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、別途冷却機構を設置することなく燃料供給装置の過熱を抑制することを目的とする。

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、上記排気ガスと燃料との混合気を燃焼させる燃焼領域に助燃空気を供給する助燃空気供給部と、上記燃焼領域に上記燃料を供給すると共に上記助燃空気の流路に接続される燃料供給装置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、上記助燃空気が外気であ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、上記燃料供給装置が、上記助燃空気の流路途中に上記燃料の噴き出し口を備え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上記燃焼領域を有する燃焼部とを備え、上記助燃空気の流路が上記燃焼部の内部に接続されているという構成を採用する。

第５の発明は、上記第１〜第４いずれかの発明において、上記燃料供給装置が、上記燃焼領域に向けて上記燃料を噴き出すことによって上記燃焼領域に上記燃料を供給するという構成を採用する。

本発明によれば、燃焼領域に助燃空気を供給するための助燃空気供給部を備え、燃料供給装置が助燃空気の流路に接続されている。
助燃空気は、燃焼領域における燃焼を安定化させるために供給されるものであり、その温度は、燃焼領域や排気ガスの温度と比較して遥かに低い。このため、このような助燃空気が流れる流路は、助燃空気によって冷却されることとなる。
そして、本発明においては、助燃空気によって冷却される流路に燃料供給装置が接続されている。このため、燃料供給装置を間接的に助燃空気によって冷却することが可能となる。
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、別途冷却機構を設置することなく燃料供給装置の過熱を抑制することが可能となる。

本発明の一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。

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、インジェクタ５（燃料供給装置）と、助燃空気供給部９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、グロープラグ７と、衝突板８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。

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。

衝突板８は、インジェクタ５から噴射された燃料Ｙが管体部４の内壁面に付着することを抑制するものであり、グロープラグ７と管体部４の内壁面との間に配置されている。
また、衝突板８の先端部は、燃料Ｙと排気ガスＸとの混合気が燃焼される燃焼領域Ｎに晒されている。また、衝突板８は、少なくとも先端部が、燃焼領域Ｎに晒されることによって混合気の燃焼温度と同程度まで加熱される材料によって形成されている。

助燃空気供給部９は、管体部４の内部に燃焼領域Ｎにおける燃焼を安定化させるための助燃空気Ａを供給するものであり、空気を供給する空気供給装置９ａ、該空気供給装置９ａと管体部４の内部とを接続する配管９ｂを備えている。つまり、配管９ｂは、管体部４の内部に接続されており、内部が助燃空気Ａの流路とされている。
この配管９ｂは、燃焼領域Ｎに供給される排気ガスＸの流れ方向に向かうように噴き出し口が配置されている。
そして、本実施形態のバーナ装置Ｓ１において当該助燃空気供給部９は、上記助燃空気Ａとして外気を用いる。このため、配管９ｂには外気が助燃空気Ａとして流れることとなり、配管９ｂは、燃焼部２に対して低温に冷却される。

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、助燃空気供給部９の配管９ｂに接続されて設置されている。
そして、インジェクタ５は、噴射ノズル５ａ（噴き出し口）が配管９ｂの途中部位に露出して配置されている。つまり、本実施形態のバーナ装置Ｓ１において、インジェクタ５は、助燃空気Ａの流路途中に燃料Ｙを噴出する噴射ノズル５ａを備える。
また、インジェクタ５は、噴射ノズル５ａから管体部４内部の燃焼領域Ｎに向けて燃料Ｙを噴き出すことによって燃焼領域Ｎに燃料Ｙを供給する。

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、助燃空気Ａと共にグロープラグ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に助燃空気Ａを供給するための助燃空気供給部９を備え、インジェクタ５が助燃空気Ａの流路（配管９ｂ）に接続されている。
助燃空気Ａは、燃焼領域Ｎにおける燃焼を安定化させるために供給されるものであり、その温度は、燃焼領域Ｎや排気ガスＸの温度と比較して遥かに低い。このため、このような助燃空気Ａが流れる流路は、助燃空気Ａによって冷却されることとなる。
そして、本実施形態のバーナ装置Ｓ１においては、助燃空気Ａによって冷却される流路にインジェクタ５が接続されている。このため、インジェクタ５を間接的に助燃空気Ａによって冷却することが可能となる。
したがって、本実施形態のバーナ装置Ｓ１によれば、別途冷却機構を設置することなくインジェクタ５の過熱を抑制す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、助燃空気Ａとして外気を用いる構成を採用する。このため、助燃空気Ａを別途冷却することなく用い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、助燃空気Ａの流路（配管９ｂ）途中に噴射ノズル５ａが配置された構成を有する。
このため、インジェクタ５の最も加熱されやすい箇所を確実に冷却す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、インジェクタ５から燃焼領域Ｎに向けて燃料Ｙが直接噴射可能に構成されている。
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に確実に燃料Ｙを供給することが可能となる。

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、本発明の燃料供給装置としてインジェクタ５を用い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、例えば、燃料供給装置として、燃焼領域Ｎに液体の燃料を連続的に供給する装置等を用いることも可能である。

また、上記実施形態においては、助燃空気として外気を用いる構成を採用した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、助燃空気として、外部の他の装置から供給される圧縮空気等を用いることも可能である。

また、上記実施形態においては、助燃空気の流路途中に噴射ノズルが配置された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、例えば、インジェクタ５の他の部位が助燃空気供給部９に接続され、噴射ノズルが燃焼部２の内部に露出される構成を採用することもできる。
このような場合であっても、インジェクタ５の上記他の部位を介してインジェクタ５の冷却を図ることができるため、上記実施形態と同様に、インジェクタ５の過熱を抑制することが可能となる。

また、上記実施形態においては、排気ガスの流路とは別体で設けられた燃焼部に助燃空気を供給する構成を採用した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、排気ガスの流路内において混合気を燃焼し、上記排気ガスの流路に直接助燃空気を供給するバーナ装置に適用することも可能である。

また、上記実施形態においては、燃焼領域Ｎに向けて燃料Ｙを噴き出すことによって燃焼領域Ｎに燃料Ｙを供給す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、他の領域に向けて噴き出した燃料によって混合気を生成し、当該混合気を燃焼領域Ｎに供給するようにしても良い。

Ｓ１……バーナ装置、１……供給流路、２……燃焼部、５……インジェクタ（燃料供給装置）、９……助燃空気供給部、９ｂ……配管（助燃空気の流路）、４……管体部、Ａ……助燃空気、Ｎ……燃焼領域、Ｘ……排気ガス、Ｙ……燃料、Ｚ……高温ガス

Claims (5)

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、
   前記排気ガスと燃料との混合気を燃焼させる燃焼領域に助燃空気を供給する助燃空気供給部と、
   前記燃焼領域に前記燃料を供給すると共に前記助燃空気の流路に接続される燃料供給装置と
   を備えることを特徴とするバーナ装置。
2. 前記助燃空気は外気であることを特徴とする請求項１記載のバーナ装置。
3. 前記燃料供給装置は、前記助燃空気の流路途中に前記燃料の噴き出し口を備え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前記燃焼領域を有する燃焼部とを備え、
   前記助燃空気の流路が前記燃焼部の内部に接続されてい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。
5. 前記燃料供給装置は、前記燃焼領域に向けて前記燃料を噴き出すことによって前記燃焼領域に前記燃料を供給することを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載のバーナ装置。

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