JP2018040519A - バーナー - Google Patents
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Abstract
【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
【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
Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
(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。
(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。
(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。
(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。
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。
・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。
・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。
・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。
・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。
・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。
・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。
・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。
・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。
・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。
・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。
・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。
・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。
・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。
・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。
・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。
・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。
・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。
・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。
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。
Claims (5)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。
Priority Applications (1)
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JP2016173732A JP2018040519A (ja) | 2016-09-06 | 2016-09-06 | バーナー |
Publications (1)
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JP2018040519A true JP2018040519A (ja) | 2018-03-15 |
Family
ID=61625497
Family Applications (1)
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JP2016173732A Pending JP2018040519A (ja) | 2016-09-06 | 2016-09-06 | バーナー |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2018040519A (ja) |
-
2016
- 2016-09-06 JP JP2016173732A patent/JP2018040519A/ja active Pending
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