JP5576582B1 - バーナー - Google Patents

Abstract

バーナー（２０）は、燃料を含む混合気が生成される予混合室（２７）と燃料が燃焼する燃焼室（２８）とを有する筒部（２１）と、電気ヒーター（４６）によって加熱された燃料を予混合室（２７）に供給する第１管（４１）と、燃料の燃焼熱を燃料の気化熱に変換する熱交換部（５５）が配設され、該熱交換部（５５）によって加熱された燃料を予混合室（２７）に供給する第２管（５０）と、を備える。第２管（５０）は分岐点（４８）で第１管（４１）から分岐したものであり、電気ヒーター（４６）と熱交換部（５５）とが予混合室２７に対して並列に接続される。

Description

本開示の技術は、燃料を気化させる電気ヒーターを備えるバーナーに関する。

従来から、エンジンからの排気を浄化する排気浄化装置では、ディーゼルパティキュレートフィルター（ＤＰＦ：Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）に捕捉された微粒子や触媒が、バーナーによって加熱される。こうしたバーナーにおける燃料の供給方式の一つとして、電気ヒーターを用いて燃料を加熱して気化させる予蒸発方式が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−３０６９０３号公報

ところで、電気ヒーターによって燃料を加熱して蒸発させる方式では、バーナーが駆動される度に電気ヒーターの駆動電力が必要とされる。そのため、バーナーが用いられる排気浄化装置では、電気ヒーターの駆動に要する電力量を抑えることが望まれている。

本開示の技術は、電力の消費量を抑えることが可能なバーナーを提供することを目的とする。

本開示におけるバーナーの一態様は、燃料を燃焼する燃焼部と、前記燃焼部に供給する燃料を加熱する電気ヒーターを有し、前記電気ヒーターによって加熱された前記燃料を前記燃焼部に供給する第１供給部と、前記燃焼部の熱を燃料の気化熱に変換する熱交換部を有し、前記熱交換部によって加熱された前記燃料を前記燃焼部に供給する第２供給部と、前記第１供給部の駆動と前記第２供給部の駆動とを制御する制御部と、を備え、前記電気ヒーターと前記熱交換部とが前記燃焼部に対して並列に接続される。前記制御部は、前記熱交換部の温度を取得する温度取得部と、前記熱交換部で気化できる燃料量の最大値が前記熱交換部の温度に応じて規定された気化量データを記憶する記憶部と、を備え、前記取得された温度に対応する前記最大値が前記燃焼部に供給される燃料量以上であるときに、前記電気ヒーターによる加熱の停止と前記第２供給部による燃料の供給とを行い、前記取得された温度に対応する前記最大値が前記燃焼部に供給される燃料量未満であるときに、前記第１供給部による燃料の供給と前記第２供給部による燃料の供給とを実行するように構成されている。

本開示におけるバーナーの一態様によれば、燃焼部に対して電気ヒーターと熱交換部とが並列に接続されていることから、燃焼部に供給される燃料は、電気ヒーター及び熱交換部のいずれか一方によって加熱された燃料である。そのため、第１供給部では、該第１供給部による燃料の供給量に応じて電気ヒーターが駆動されればよい。その結果、電気ヒーターの駆動に要する電力の消費が抑えられる。

また、第２供給部が燃料を供給するときに電気ヒーターの駆動が停止される状態を含んでいることから、第２供給部が燃料を供給しているときにも電気ヒーターが駆動され続ける場合に比べて、電気ヒーターの駆動に要する電力量が抑えられる。

すなわち、前記取得された温度に対応する前記最大値が前記燃焼部に供給される燃料量以上であるときであって、燃焼部に対する燃料の供給が第２供給部のみで可能なときには、電気ヒーターによる燃料の加熱が停止される。そのため、例えば燃焼部に供給される燃料量に関わらず熱交換部の温度が所定温度以上であることを条件として電気ヒーターによる加熱が停止される場合に比べて、電気ヒーターの停止される頻度が高められる。その結果、電気ヒーターの駆動に要する電力量がさらに抑えられる。

一方、前記取得された温度に対応する前記最大値が前記燃焼部に供給される燃料量未満であるときには、燃焼部に供給される燃料のうち、第２供給部には該第２供給部で気化できる分の燃料が供給され、第１供給部には残りの分の燃料が供給される。そのため、燃焼部に供給される燃料の全てが第２供給部にて気化できるときに第２供給部による燃料の供給が行われる場合に比べて、電気ヒーターによって加熱される燃料量が少なくなることで電気ヒーターの駆動に要する電力量が抑えられる。

本開示におけるバーナーの他の態様において、前記記憶部は、前記電気ヒーターで気化できる燃料量が前記電気ヒーターの電力に応じて規定された電力データを記憶するように構成され、前記制御部は、前記第１供給部による燃料の供給量に対応する電力で前記電気ヒーターを駆動するように構成されている。

本開示におけるバーナーの他の態様によれば、電気ヒーターは、第１供給部による燃料の供給量に応じた電力で駆動される。その結果、第１供給部による燃料の供給量に関わらず電気ヒーターが同じ電力で駆動される場合に比べて、電気ヒーターの駆動に要する電力が抑えられる。

本開示におけるバーナーの他の態様において、前記燃焼部は、前記燃料が燃焼する空間である燃焼室の周壁を形成する筒部を有し、前記熱交換部は、前記筒部に取り付けられており、前記燃焼室に露出して前記燃料の燃焼熱を受ける受熱部を有する。

本開示におけるバーナーの他の態様によれば、受熱部が燃料の燃焼熱を直接的に受ける。そのため、熱交換部の受熱部が燃焼室に露出することなく筒部に接している場合に比べて、燃焼熱による熱交換部の加熱が効率的に行われる。

本開示におけるバーナーの他の態様において、前記筒部は、燃焼前の燃料が供給される基端部と前記燃料の燃焼によって生じる燃焼ガスが流出する先端部とを有し、前記受熱部は、前記基端部から前記先端部に向かう方向に沿って延びるとともに前記筒部の周方向に並ぶように形成された複数のフィンを有する。

本開示におけるバーナーの他の態様によれば、受熱部にフィンが形成されていることで、燃焼熱による熱交換部の加熱が効率よく行われる。また、フィンが筒部の基端部から先端部に向かう方向に延びていることから、フィンとフィンとの間の空間をガスが通過しやすくなる。その結果、該空間にガスが滞留しにくくなることから、筒部の周方向に延びるフィンが基端部から先端部に向かう方向に並んでいる場合に比べて、燃焼熱による熱交換部の加熱が効率的に行われる。

本開示におけるバーナーの他の態様において、前記燃焼部は、前記燃料が燃焼する空間である燃焼室の周壁を形成する筒部を有し、前記熱交換部は、前記筒部に接触する管路を有する。

本開示におけるバーナーの他の態様によれば、管路を流れる燃料が筒部を介して燃料の燃焼熱を受けることから、管路において燃料の加熱を行うことができる。
本開示におけるバーナーの他の態様において、前記管路は、前記筒部に螺旋状に巻き回されている部分を含む。

本開示におけるバーナーの他の態様によれば、筒部の軸方向における２つの地点を管路で結ぶうえで、これらの２つの地点が直線状の管路で結ばれる場合に比べて管路が長くなる。その結果、管路を流れる燃料が受ける熱量がさらに大きくなる。

本開示におけるバーナーの他の態様において、前記筒部が内挿され、該筒部との隙間に空気が供給される外筒部をさらに備える。
本開示におけるバーナーの他の態様によれば、外筒部と筒部との隙間に供給された空気は、筒部の外側面に螺旋状に巻き回された管路によって案内されることで筒部の周りを旋回する。その結果、筒部を介して空気が加熱されることから、空気との混合に起因した燃料の液化が抑えられる。

本開示におけるバーナーの他の態様において、前記筒部は、前記燃焼室に空気を導入する複数の導入孔を備え、前記複数の導入孔は、前記管路と接触しない部分に螺旋状に配列されている。

燃料が燃焼しているとき、筒部の内側面における第２の導入孔の開口近傍には、火炎を含む循環流が生成される。そして、この循環流によって保炎効果が得られる。上記構成によれば、第２の導入孔は、螺旋状に配列されることで筒部の軸方向における複数の位置に形成されていることから、筒部の軸方向における複数の位置で保炎効果が得られる。その結果、混合気の燃焼性が向上する。

本開示におけるバーナーの他の態様において、前記筒部は、燃焼前の燃料が供給される基端部と前記燃料の燃焼によって生じる燃焼ガスが流出する先端部とを有し、前記燃焼部は、前記筒部の内部空間を、前記燃料と空気との混合気が生成される予混合室と、前記混合気が燃焼する燃焼室と、に区画する区画部を備え、前記区画部は、前記筒部の内側面に連結される外縁を有する環状の壁部と、前記壁部の内縁から前記筒部の前記先端部に向かって突出する突出筒部と、を備え、前記突出筒部は、前記壁部の外縁に対し前記先端部寄りに位置する閉塞端を有する。

本開示におけるバーナーの他の態様によれば、予混合室の一部が燃焼室の一部で取り囲まれているため、筒部の軸方向にて予混合室と燃焼室とが並設される場合に比べて、筒部のうちで燃焼室の周壁、すなわち燃料の燃焼熱を直接受ける部位の割合が高くなる。その結果、筒部に対して熱交換部の管路を接触させるうえで、当該管路の引き回しについての自由度が向上する。

本開示におけるバーナーの第１実施形態の概略構成を示す概略構成図。 図１における熱交換部の正面構造を示す正面図。 図１におけるバーナーの電気的な構成を示す機能ブロック図。 第１実施形態における気化量データを模式的に示すグラフ。 第１実施形態における第１デューティデータを模式的に示すグラフ。 第１実施形態における電力データを模式的に示すグラフ。 第１実施形態における再生処理の処理手順を示すフローチャート。 第１実施形態における燃料供給処理の処理手順を示すフローチャート。 本開示におけるバーナーの第２実施形態の概略構成を示す概略構成図。 第２実施形態における予混合室の概略構成を示す概略構成図。 図１０の１１−１１線における断面図。

以下、図１〜図８を参照して、本開示におけるバーナーの第１実施形態について説明する。
図１に示されるように、ディーゼルエンジン１０の排気管１１には、排気中に含まれる微粒子を捕捉するＤＰＦ１２が搭載されている。ＤＰＦ１２は、例えば多孔質の炭化ケイ素からなるハニカム構造を有し、その内側に排気中の微粒子を捕捉する。このＤＰＦ１２の前段には、バーナー２０が設けられている。バーナー２０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は、円筒状の筒部２１と筒部２２とからなる２重筒構造を有している。筒部２１は、燃焼部の構成要素である。また、外筒部に相当する筒部２２の内径は、内筒部に相当する筒部２１の内径よりも大きい。筒部２１，２２の基端には、双方の基端の開口を閉塞する基板２３が固定されている。筒部２１，２２の先端には、筒部２１と筒部２２との間の隙間を閉塞する環状の閉塞板２４が固定されている。閉塞板２４には、略円環状の噴出し板２５が連結されており、噴出し板２５の中央には噴出し口２６が形成されている。

筒部２１には、該筒部２１の内部空間を、混合気が生成される予混合室２７と混合気が燃焼する燃焼室２８とに仕切る仕切壁２９が取り付けられている。仕切壁２９は、円板状をなす多孔板であり、該仕切壁２９の外周縁が筒部２１の内周面に接合されている。仕切壁２９には、予混合室２７と燃焼室２８とを連通する複数の連通路３０が厚み方向に貫通形成されている。

筒部２２の外周面には、仕切壁２９に対し先端寄りにおいて、空気供給管３１の下流端が接続されている。空気供給管３１の上流端は、エンジン１０の吸気管１３におけるコンプレッサー１５の下流に接続されており、コンプレッサー１５は、排気管１１に配設されるタービン１４とともに回転する。空気供給管３１には、該空気供給管３１の流路断面積を変更可能な空気バルブ３２が配設されている。この空気バルブ３２が開弁状態のとき、筒部２１と筒部２２との間の隙間である空気導入室３３には、吸気管１３の吸入空気の一部が燃焼用空気として供給される。

筒部２１の周壁は、その周方向の全域にわたって形成された複数の第１導入孔３４と複数の第２導入孔３５とを備えている。複数の第１導入孔３４は、仕切壁２９に対し基端寄りの周壁に形成されており、空気導入室３３と予混合室２７とを連通する。複数の第２導入孔３５は、仕切壁２９に対し先端寄りの周壁に形成されており、空気導入室３３と燃焼室２８とを連通する。すなわち、空気導入室３３内の燃焼用空気は、第１導入孔３４を通じて予混合室２７に導入され、また、第２導入孔３５を通じて燃焼室２８に導入される。

また、基板２３の中央部分には、予混合室２７に燃料を噴射する噴射ノズル３９が固定されている。噴射ノズル３９には、燃料タンク４０内の燃料の一部が第１管４１を通じて送り込まれる。第１管４１には、燃料ポンプ４２、燃料圧力センサー４３、燃料温度センサー４４、第１弁４５、電気ヒーター４６が取り付けられている。燃料ポンプ４２は、エンジン１０を動力源とする機械式のポンプであって、リリーフ弁を内蔵している。リリーフ弁は、吐出圧力が最大圧力Ｐｆｍａｘを超えると余剰な燃料を該燃料ポンプ４２の上流側に還流させる。燃料圧力センサー４３は第１管４１を流れる燃料の圧力である燃料圧力Ｐｆを検出し、燃料温度センサー４４は第１管４１を流れる燃料の温度である燃料温度Ｔｆを検出する。第１弁４５は、デューティ制御により第１管４１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４６は、電源装置４７から供給される電力である供給電力Ｗに応じて発熱し、第１管４１を流れる燃料を加熱して該燃料を気化させる。噴射ノズル３９は、電気ヒーター４６から送り込まれる気化燃料を予混合室２７に噴射する。この供給電力Ｗは、電気ヒーター４６の駆動に要する電力量であって、電気ヒーター４６における消費電力である。

また、第１管４１には、該第１管４１における燃料温度センサー４４と第１弁４５との間にある分岐点４８から分岐する２つの第２管５０が接続されている。２つの第２管５０は、互いに異なる経路を通って予混合室２７へと導かれる。第２管５０の一方は、仕切壁２９に対し噴出し口２６寄りで筒部２２に形成された図示されない貫通孔を通じて筒部２２の上側から空気導入室３３内へと引き回される。第２管５０の他方は、仕切壁２９に対し噴出し口２６寄りで筒部２２に形成された図示されない貫通孔を通じて筒部２２の下側から空気導入室３３内へと引き回される。そして、各第２管５０は、空気導入室３３内を基板２３に向かって引き回され、その下流端にある噴射ノズル５１が第１導入孔３４を通じて予混合室２７内に配設されている。各第２管５０には、デューティ制御により第２管５０を開閉する電磁弁であるノーマリークローズ型の第２弁５２と、該第２弁５２を通過した燃料を気化させる熱交換部５５とが配設されている。

熱交換部５５は、金属製の略箱体状をなしており、筒部２１の外周面に固定された取付台５６に対し、図示しないねじにより取り付けられている。熱交換部５５は、燃料の流路が形成された本体５７と、本体５７の周壁に形成された取付フランジ５８とを備えている。取付台５６及び筒部２１にそれぞれ形成された貫通孔に本体５７が嵌入された状態で、取付フランジ５８が取付台５６に固定される。本体５７のうちで燃焼室２８に露出する部分は、燃焼室２８で燃焼する燃料の燃焼熱を直接的に受ける。熱交換部５５には、本体５７の温度である本体温度Ｔｈを所定の制御周期で検出する温度取得部としての熱交換部温度センサー６０が取り付けられている。本体５７の内部には、複数の邪魔板６１によって蛇行流路６２が形成されている。蛇行流路６２の流路断面積は、第２管５０の流路断面積よりも大きい。

図２は、熱交換部の正面構造を示す正面図であって、筒部２１の軸方向に沿って仕切壁２９側からみた熱交換部５５の正面構造を示す正面図である。図２にも示されるように、本体５７のうちで燃焼室２８に臨む面である受熱部５９には、筒部２１の基端部から先端部に向かう方向に沿って延びる複数のフィン６３が形成されており、これらのフィン６３は、筒部２１の周方向に離間して並んでいる。そして、熱交換部５５は、燃焼室２８で燃焼する燃料の燃焼熱と蛇行流路６２を流れる燃料との熱交換により該燃料を気化させる。

すなわち、第１弁４５が開状態且つ第２弁５２が閉状態にあるとき、予混合室２７には、噴射ノズル３９から気化燃料が噴射される。また、第１弁４５及び第２弁５２が開状態にあるとき、予混合室２７には、噴射ノズル３９，５１から気化燃料がそれぞれ噴射される。また、第１弁４５が閉状態且つ第２弁５２が開状態にあるとき、予混合室２７には、噴射ノズル５１から気化燃料が噴射される。そして、予混合室２７では、噴射ノズル３９及び噴射ノズル５１の少なくとも一方から噴射された燃料と、第１導入孔３４を通じて導入される燃焼用空気とを混合させた混合気が生成される。なお、第１供給部は、分岐点４８の下流における第１管４１、第１弁４５、電気ヒーター４６、電源装置４７、及び噴射ノズル３９を備えている。第２供給部は、分岐点４８の下流における第２管５０、第２弁５２、熱交換部５５、及び噴射ノズル５１を備えている。

また、燃焼室２８内であって第２導入孔３５の形成位置に対し仕切壁２９寄りには、点火プラグ６５の着火部６６が配設されている。予混合室２７で生成された混合気は、仕切壁２９の連通路３０を通じて燃焼室２８へと流入したのち、着火部６６によって着火される。これにより、燃焼室２８では、混合気が燃焼し、燃焼後の混合気である燃焼ガスが生成される。生成された燃焼ガスは、噴出し口２６を通じて排気管１１に流入する。

次に、図３〜図６を参照して、上述したバーナー２０の電気的な構成について説明する。
バーナー２０のバーナー制御部７０（以下、単に制御部７０という。）は、第１弁４５の開閉、第２弁５２の開閉、空気バルブ３２の開閉、電気ヒーター４６に対する供給電力、及び点火プラグ６５による着火を制御する。

制御部７０は、ＣＰＵ、各種制御プログラムや各種データが格納されたＲＯＭ、各種演算における演算結果や各種データが一時的に格納されるＲＡＭ等を備え、ＲＯＭに格納された各制御プログラムに基づいて各種処理を実行する。なお、ここでは、バーナー２０の作動態様について、ＤＰＦ１２に付着した微粒子を焼却する処理である再生処理を例にとって説明する。

図３に示されるように、制御部７０には、上流側排気流量センサー７１から上流側排気流量Ｑｅｐ１を示す検出信号、上流側排気圧力センサー７２から上流側排気圧力Ｐｅｐ１を示す検出信号、上流側排気温度センサー７３から上流側排気温度Ｔｅｐ１を示す検出信号が所定の制御周期で入力される。また、制御部７０には、ＤＰＦ温度センサー７４からＤＰＦ温度Ｔｄを示す検出信号、下流側排気圧力センサー７５から下流側排気圧力Ｐｅｐ２を示す検出信号、吸入空気量センサー７６から吸入空気量Ｑａを示す検出信号が所定の制御周期で入力される。また、制御部７０には、空気流通量センサー７７から空気流通量Ｑａｄを示す検出信号、空気温度センサー７８から空気温度Ｔａｄを示す検出信号が所定の制御周期で入力される。また、制御部７０には、燃料圧力センサー４３から燃料圧力Ｐｆを示す検出信号、燃料温度センサー４４から燃料温度Ｔｆを示す検出信号、熱交換部温度センサー６０から本体温度Ｔｈを示す検出信号が所定の制御周期で入力される。

制御部７０は、上流側排気圧力Ｐｅｐ１と下流側排気圧力Ｐｅｐ２との差圧ΔＰと、上流側排気流量Ｑｅｐ１とに基づいて、ＤＰＦ１２における微粒子の堆積量Ｍを算出する。制御部７０は、その算出した堆積量Ｍが予め設定された閾値αよりも高くなることを条件としてＤＰＦ１２の再生処理を開始する。

また、制御部７０は、再生処理の実行中に算出される微粒子の堆積量Ｍが、予め設定された閾値であってＤＰＦ１２に堆積していた微粒子が十分に焼却されたと判断可能な閾値β（＜α）よりも低くなると再生処理を終了する。

また、供給量算出部としての制御部７０は、上流側排気流量Ｑｅｐ１、上流側排気温度Ｔｅｐ１、空気流通量Ｑａｄ、空気温度Ｔａｄ、ＤＰＦ温度Ｔｄ、及びＤＰＦ１２の目標温度に基づいて、予混合室２７に供給する単位時間あたりの燃料の質量流量である燃料供給量Ｑｆｍを算出する。燃料供給量Ｑｆｍは、ＤＰＦ１２に流入する排気を昇温させることでＤＰＦ１２を目標温度まで昇温させるために必要な燃料量であって、燃料タンク４０から第１管４１に供給される燃料の量である。

制御部７０は、燃料供給量Ｑｆｍに応じた空気量、すなわち燃料供給量Ｑｆｍ分の燃料を燃焼させるのに必要な単位時間あたりの空気量である空気供給量Ｑｓを算出する。制御部７０は、吸入空気量Ｑａ、空気流通量Ｑａｄ、空気温度Ｔａｄに基づいて、空気供給量Ｑｓの分の空気をバーナー２０に供給するために必要な空気バルブ３２の開度を示す制御信号である開弁信号を空気バルブ３２に出力する。開弁信号が入力された空気バルブ３２は、該開弁信号に応じた開度に制御される。

また、制御部７０は、再生処理の実行中に算出される微粒子の堆積量Ｍが閾値βよりも低くなると、空気バルブ３２を閉弁させるための制御信号である閉弁信号を空気バルブ３２に対して出力する。これにより、空気供給管３１に対する吸気管１３からの吸入空気の流入が遮断される。

制御部７０は、点火プラグ６５を駆動させるための制御信号を点火プラグ６５に出力する。該制御信号が入力された点火プラグ６５は、着火部６６付近に火花を生じさせる。また、制御部７０は、再生処理の実行中に算出される微粒子の堆積量Ｍが閾値βよりも低くなると、点火プラグ６５の駆動を停止させる制御信号を点火プラグ６５に出力する。

制御部７０の弁制御部８１は、第１弁４５及び各第２弁５２の開閉を制御する。再生処理において制御部７０は、上記燃料供給量Ｑｆｍの分だけの燃料を予混合室２７に供給するための燃料供給処理を実行する。なお、弁制御部８１は、再生処理の実行中に算出される微粒子の堆積量Ｍが閾値βよりも低くなると、第１弁４５及び第２弁５２を閉状態に制御する。

燃料供給処理において、弁制御部８１は、熱交換部５５の本体温度Ｔｈ、燃料温度Ｔｆ、及び記憶部８５に格納された気化量データ８６に基づいて、各熱交換部５５にて気化できる燃料の最大値であって単位時間あたりの質量流量である気化量Ｑｆｍ２を算出する。

図４に示されるように、気化量データ８６は、エンジン１０に適用可能な規格内の燃料を用いて予め行った実験やシミュレーションに基づくデータであって、燃料温度Ｔｆに応じて、本体温度Ｔｈの熱交換部５５にて気化できる燃料の気化量Ｑｆｍ２が規定されたデータである。同図４に示されるように、気化量Ｑｆｍ２は、同じ燃料温度Ｔｆであれば本体温度Ｔｈが高くなるほど多くなり、同じ本体温度Ｔｈであっても燃料温度Ｔｆが高くなるほど多くなる。

また、弁制御部８１は、燃料供給量Ｑｆｍ、気化量Ｑｆｍ２、及び熱交換部５５の搭載数に基づいて、電気ヒーター４６に供給される燃料の単位時間あたりの質量流量である気化量Ｑｆｍ１を算出する。気化量Ｑｆｍ１は、燃料供給量Ｑｆｍのうちで熱交換部５５にて気化が困難な燃料量に相当する。なお、弁制御部８１により算出される気化量Ｑｆｍ１は、気化量Ｑｆｍ２の合計が「０（零）」であるとき、燃料供給量Ｑｆｍに相当する。また、弁制御部８１により算出されるＱｆｍ１は、気化量Ｑｆｍ２の合計が燃料供給量Ｑｆｍ以上であるとき、「０（零）」である。

また、弁制御部８１は、燃料温度Ｔｆと比重データ８７とに基づいて、質量流量である気化量Ｑｆｍ１を変換した体積流量Ｑｆｖ１、及び、質量流量である気化量Ｑｆｍ２を変換した体積流量Ｑｆｖ２を算出する。比重データ８７は、燃料に関する各種規格に基づいて燃料温度Ｔｆに応じて燃料の比重が規定されたデータである。

弁制御部８１は、上記体積流量Ｑｆｖ１、燃料圧力Ｐｆ、及び記憶部８５に格納された第１デューティデータ８８に基づいて、第１弁４５のデューティ比Ｄ１を算出する。同様に、弁制御部８１は、上記体積流量Ｑｆｖ２、燃料圧力Ｐｆ、及び記憶部８５に格納された第２デューティデータ８９に基づいて、第２弁５２のデューティ比Ｄ２を算出する。

図５に示されるように、第１デューティデータ８８は、燃料圧力Ｐｆに応じて、電気ヒーター４６に体積流量Ｑｆｖ１の燃料を供給するために必要なデューティ比Ｄ１が規定されたデータである。同図５に示されるように、第１デューティデータ８８には、同じ体積流量Ｑｆｖ１であっても燃料圧力Ｐｆが高くなるほど低いデューティ比Ｄ１が規定されている。第２デューティデータ８９は、図５に示した第１デューティデータ８８と同様、燃料圧力Ｐｆに応じて、熱交換部５５に体積流量Ｑｆｖ２の燃料を供給するために必要なデューティ比Ｄ２が規定されたデータである。

そして、弁制御部８１は、デューティ比Ｄ１に応じたパルス信号を第１弁４５に出力するとともに、デューティ比Ｄ２に応じたパルス信号を第２弁５２に出力する。各弁４５，５２は、入力されたパルス信号に応じて開閉する。これにより、電気ヒーター４６には、質量流量である気化量Ｑｆｍ１だけの燃料が供給される。また、各熱交換部５５には、質量流量である気化量Ｑｆｍ２だけの燃料が供給される。なお、バーナー２０は、予混合室２７に対して燃料供給量Ｑｆｍの燃料を第１管４１のみで供給可能であるように設計される。

燃料供給処理において、制御部７０の電力制御部８２は、電気ヒーター４６への供給電力Ｗを制御する。電力制御部８２は、気化量Ｑｆｍ１と、記憶部８５に格納された電力データ９０とに基づいて供給電力Ｗを算出し、その算出した供給電力Ｗが電気ヒーター４６に供給されるように電源装置４７を制御する。電力制御部８２は、再生処理の実行中に算出される微粒子の堆積量Ｍが閾値βよりも低くなると、電気ヒーター４６に対する電力供給を停止する。

図６に示されるように、電力データ９０は、燃料温度Ｔｆに応じて、気化量Ｑｆｍ１と供給電力Ｗとが関連付けられたデータである。気化量Ｑｆｍ１は、電気ヒーター４６に供給される燃料の質量流量であり、供給電力Ｗは、該気化量Ｑｆｍ１の分だけ燃料を気化させるために必要な供給電力である。電力制御部８２は、気化量Ｑｆｍ１と電力データ９０とに基づいて供給電力Ｗを算出し、その供給電力Ｗが電気ヒーター４６に供給されるように電源装置４７を制御する。例えば、電力制御部８２は、気化量Ｑｆｍ１が「０（零）」のときには供給電力Ｗとして「０（零）」が算出されることで、電気ヒーター４６に対する電力供給を停止する。

次に、図７を参照して、制御部７０が実行する再生処理の手順について説明する。
図７に示されるように、制御部７０は、ステップＳ１１において、再生処理を実行するために必要な情報を各種センサーから取得する。次のステップＳ１２において、制御部７０は、各種情報に基づいて燃料供給量Ｑｆｍ及び空気供給量Ｑｓを算出する。

制御部７０は、ステップ１３において燃料供給処理を実行したのち、ステップＳ１４において、空気バルブ３２を開弁するとともに点火プラグ６５を駆動する。次のステップＳ１５において、制御部７０は、上流側排気圧力Ｐｅｐ１、上流側排気流量Ｑｅｐ１、及び下流側排気圧力Ｐｅｐ２を取得して堆積量Ｍを算出する。そして、制御部７０は、次のステップＳ１６において、その算出した堆積量Ｍが閾値βよりも低いか否かを判断する。

堆積量Ｍが閾値β以上であるとき（ステップＳ１６：ＮＯ）、制御部７０は、ステップＳ１１からステップＳ１６までの処理を繰り返し実行する。一方、堆積量Ｍが閾値βよりも低いとき（ステップＳ１６：ＹＥＳ）、制御部７０は、次のステップＳ１７において、第１弁４５、第２弁５２、及び空気バルブ３２を閉状態に制御するとともに、点火プラグ６５の駆動、及び電気ヒーター４６への電力供給を停止して、再生処理を終了する。

次に、図８を参照して、再生処理中に行われる燃料供給処理の手順について説明する。
図８に示されるように、最初のステップＳ２１において、制御部７０は、燃料温度Ｔｆ、本体温度Ｔｈ、及び気化量データ８６に基づいて、熱交換部５５にて気化できる気化量Ｑｆｍ２を算出する。次のステップＳ２２において、制御部７０は、燃料供給量Ｑｆｍ、気化量Ｑｆｍ２、及び熱交換部５５の搭載数に基づいて、気化量Ｑｆｍ１を算出する。

次のステップＳ２３において、制御部７０は、気化量Ｑｆｍ１，Ｑｆｍ２と比重データ８７とに基づいて、質量流量である気化量Ｑｆｍ１，Ｑｆｍ２を体積流量に変換した体積流量Ｑｆｖ１，Ｑｆｖ２を算出する。そして、次のステップＳ２４において、制御部７０は、体積流量Ｑｆｖ１、燃料圧力Ｐｆ、及び第１デューティデータ８８に基づいて第１弁４５のデューティ比Ｄ１を算出するとともに、体積流量Ｑｆｖ２、燃料圧力Ｐｆ、及び第２デューティデータ８９に基づいて第２弁５２のデューティ比Ｄ２を算出する。また、制御部７０は、燃料温度Ｔｆ、気化量Ｑｆｍ１、及び電力データ９０に基づいて、電気ヒーター４６への供給電力Ｗを算出する。

次のステップＳ２５において、制御部７０は、上記デューティ比Ｄ１で第１弁４５を駆動する。また、制御部７０は、上記デューティ比Ｄ２で第２弁５２を駆動する。また、制御部７０は、供給電力Ｗが電気ヒーター４６に供給されるように電源装置４７を制御する。これにより、燃料供給処理が終了する。そして、予混合室２７には、噴射ノズル３９から気化量Ｑｆｍ１の気化燃料が供給され、噴射ノズル５１から気化量Ｑｆｍ２の気化燃料が供給される。

次に、上述したバーナー２０の作用について説明する。
上述したバーナー２０においては、電気ヒーター４６が第１管４１に配設されており、且つ、熱交換部５５が第２管５０に配設されている。第２管５０は、電気ヒーター４６の上流にある分岐点４８にて第１管４１から分岐する。すなわち、電気ヒーター４６と熱交換部５５とは、筒部２１の形成する予混合室２７に対して並列に接続されている。そして、第１管４１には、電気ヒーター４６に供給される燃料を制御する第１弁４５が配設されており、第２管５０には、熱交換部５５に供給される燃料を制御する第２弁５２が配設されている。

そのため、予混合室２７に供給される燃料は、電気ヒーター４６及び熱交換部５５のいずれか一方によって加熱された燃料である。そして、電気ヒーター４６が、該電気ヒーター４６に供給される燃料量に応じて駆動されればよいことから、電気ヒーター４６の消費電力が抑えられる。

ここで、熱交換部内に電気ヒーターが配設されている場合、熱交換部を流れる燃料は、熱交換部と熱交換する他、電気ヒーターとも熱交換する。そのため、電気ヒーターが停止状態にあるときには、燃焼熱によって加熱された熱交換部及び燃料の熱が電気ヒーターに奪われてしまう虞がある。

この点、バーナー２０では、熱交換部５５において燃料の気化ができるときに第２弁５２が開状態に制御されることで、燃料タンク４０から第１管４１に供給される燃料の少なくとも一部が熱交換部５５にて気化される。そして、その気化した燃料は、電気ヒーター４６との熱交換を行うことなく予混合室２７へと供給される。

すなわち、熱交換部５５を流れる燃料と電気ヒーター４６との熱交換が行われることがない。その結果、熱交換部５５を流れる燃料と電気ヒーター４６との熱交換が回避される分だけ、燃焼熱による熱交換部５５及び燃料の加熱が効率的に行われることから、熱交換部５５における燃料の気化が効果的に行われる。

また、熱交換部５５は、筒部２１及び取付台５６に形成された貫通孔に本体５７が嵌入された状態で、取付フランジ５８が取付台５６に取り付けられることでバーナー２０に搭載される。すなわち、熱交換部５５は、筒部２１に取付台５６が設置され、且つ、筒部２１及び取付台５６に本体５７を嵌入させる貫通孔が形成されていればバーナー２０に搭載可能である。そして、バーナー２０に搭載される熱交換部５５が増減されることで、予混合室２７へ供給可能な燃料量も増減される。そのため、筒部２１に対して取付台５６を複数形成しておき、その時々に応じて熱交換部５５の搭載数を変更することで、バーナーの大型化を抑えつつバーナー出力が変更可能である。

また、上述したバーナー２０では、本体温度Ｔｈ、燃料温度Ｔｆ、及び気化量データ８６に基づいて、燃料供給量Ｑｆｍのうちで熱交換部５５にて気化できる分の燃料が熱交換部５５に供給され、残りの分の燃料が電気ヒーター４６に供給される。そして、燃料供給量Ｑｆｍの分の燃料が熱交換部５５のみで気化できるときには、第１弁４５が閉状態に制御されるとともに電気ヒーター４６が停止される。

そのため、第１弁４５及び第２弁５２の開閉状態に関わらず電気ヒーター４６に対して継続的に電力が供給される場合に比べて、電気ヒーター４６が停止される分だけ該電気ヒーター４６の消費電力が抑えられる。

また、第１弁４５が閉状態に制御される本体温度Ｔｈの基準が燃料供給量Ｑｆｍに関わらず一定である場合に比べて、電気ヒーター４６が停止される頻度が高められる。その結果、電気ヒーター４６の消費電力がさらに抑えられる。

また、熱交換部５５には、該熱交換部５５にて気化できる量の燃料が供給される。そのため、気化量Ｑｆｍ２の合計が燃料供給量Ｑｆｍ以上であるときのみに熱交換部５５に燃料が供給される場合に比べて、燃料の燃焼熱を用いた燃料の気化が効率的に行われるとともに、電気ヒーター４６の消費電力が抑えられる。

一方、燃料温度Ｔｆが異なれば、その燃料を気化させるのに必要となる熱量も異なる。そのため、本体温度Ｔｈに対する気化量Ｑｆｍ２が燃料温度Ｔｆに関わらず等しいとなれば、該気化量Ｑｆｍ２を設定するための基準となる燃料温度Ｔｆを低くしなければならない。こうした条件の下で作成された気化量データを用いて気化量Ｑｆｍ２が算出される場合、基準にした燃料温度Ｔｆよりも実際の燃料温度Ｔｆが高くなる頻度が高いため、熱交換部５５には、実際に気化できる量の燃料よりも少ない量の燃料が供給されやすくなる。その結果、熱交換部５５における燃料の気化が非効率的なものとなるばかりか、電気ヒーター４６の消費電力も大きくなる。

この点、気化量データ８６には、本体温度Ｔｈに応じた気化量Ｑｆｍ２が燃料温度Ｔｆに応じて規定されている。すなわち、気化量データ８６に規定された気化量Ｑｆｍ２は、熱交換部５５で燃料を気化させるうえで、その時々の燃料温度Ｔｆ及び本体温度Ｔｈに適した燃料量である。その結果、熱交換部５５における燃料の気化が効率的に行われるとともに、電気ヒーター４６の消費電力も抑えられる。

また、上述したバーナー２０では、燃料温度Ｔｆ、気化量Ｑｆｍ１、及び電力データ９０に基づいて、電気ヒーター４６に対する供給電力Ｗが設定される。すなわち、電気ヒーター４６には、上記気化量Ｑｆｍ１の分の燃料を気化させるために必要となる電力のみが供給される。そのため、電気ヒーター４６駆動時の供給電力が一定である場合に比べて、電気ヒーター４６の消費電力が抑えられる。そして、電力データ９０もまた、燃料温度Ｔｆに応じて供給電力Ｗが規定されていることから、電気ヒーター４６における燃料の気化が効率的に行われる。

また、熱交換部５５の本体５７の一部は、筒部２１及び取付台５６に形成された貫通孔を通じて燃焼室２８に露出している。すなわち、熱交換部５５の本体５７は、燃料の燃焼熱を直接的に受ける。そのため、熱交換部５５の本体５７が筒部２１の周壁を介して間接的に燃焼熱を受ける場合に比べて、燃焼熱による熱交換部５５の加熱が効率的に行われる。その結果、再生処理開始後に熱交換部５５が昇温されやすくなることで熱交換部５５における燃料の気化が早期に実行可能となる。これにより、電気ヒーター４６の消費電力がさらに抑えられる。

また、熱交換部５５の本体５７において、燃料熱を直接的に受ける受熱部５９には、複数のフィン６３が形成されている。そのため、受熱部５９にフィン６３が形成されていない場合に比べて、受熱部５９の表面積が大きくなることで燃焼熱による熱交換部５５の加熱が効率的に行われる。

しかも、燃焼室２８内では、筒部２１の基端から先端に向かう方向に、燃焼ガスが噴出し口２６に向かって流れる。そして、各フィン６３は、燃焼ガスの流れる方向に沿うように、筒部２１の基端から先端に向かう方向に延びている。そのため、筒部２１の周方向に延びる複数のフィンが、筒部２１の基端から先端に向かう方向に並んでいる場合に比べて、混合気の燃焼中にフィン６３とフィン６３との間の空間をガスが通過しやすくなる。その結果、該空間にガスが滞留しにくくなるため、燃料の燃焼熱による熱交換部５５の加熱がさらに効率的に行われる。

また、上述したように、燃料は、燃料温度Ｔｆに応じて密度が異なるため、例えば第１弁４５を同じデューティ比Ｄ１で制御したとしても、該第１弁４５通過する燃料の質量流量が燃料温度Ｔｆに応じて異なる。この点、バーナー２０では、比重データ８７に基づいて、質量流量を体積流量に変換したうえで各弁４５，５２のデューティ比を設定している。すなわち、バーナー２０では、各弁４５，５２のデューティ比Ｄ１，Ｄ２が燃料温度Ｔｆを加味して設定される。そのため、実際に電気ヒーター４６に供給される燃料量と計算値である気化量Ｑｆｍ１との誤差、及び、実際に熱交換部５５に供給される燃料量と計算値である気化量Ｑｆｍ２との誤差が小さくなる。その結果、電気ヒーター４６及び熱交換部５５に供給される燃料量の精度が高められることから、予混合室２７に供給される燃料のうちで気化燃料の占める割合が高くなる。これにより、混合気の着火性及び燃焼性が高められる。

以上説明したように、上記第１実施形態のバーナー２０によれば、以下に列挙する効果を得ることができる。
（１）電気ヒーター４６と熱交換部５５とが予混合室２７に対して並列に接続されていることで、電気ヒーター４６は、該電気ヒーター４６に供給される燃料量に応じて駆動されればよい。その結果、電気ヒーター４６の消費電力が抑えられる。

（２）熱交換部５５を流れる燃料と電気ヒーター４６との熱交換が回避される分だけ、熱交換部５５における燃料の気化が効果的に行われる。
（３）熱交換部５５の搭載数を変更することでバーナー２０の大型化を抑えつつバーナー出力が変更可能である。

（４）第１弁４５が閉状態のときに電気ヒーター４６が停止される。その結果、第１弁４５の開閉状態に関わらず電気ヒーター４６に対して継続的に電力が供給される場合に比べて、電気ヒーター４６の消費電力が抑えられる。

（５）燃料供給量Ｑｆｍと、熱交換部５５の本体温度Ｔｈとに応じて熱交換部５５に供給される燃料量が変更される。そのため、第１弁４５が閉状態に制御される本体温度Ｔｈの基準が、燃料供給量Ｑｆｍに関わらず一定である場合に比べて、電気ヒーター４６の停止される頻度が高められる。その結果、電気ヒーター４６の消費電力がさらに抑えられる。

（６）また、熱交換部５５には、該熱交換部５５にて気化できる分の燃料が供給される。その結果、燃料の燃焼熱による燃料の気化が効率的に行われるともに、電気ヒーター４６の消費電力が抑えられる。

（７）また、気化量データ８６には、本体温度Ｔｈに応じた気化量Ｑｆｍ２が、燃料温度Ｔｆに応じて規定されている。その結果、熱交換部５５における燃料の気化が効率的に行われるとともに、電気ヒーター４６の消費電力も抑えられる。

（８）気化量Ｑｆｍ１に応じて電気ヒーター４６への供給電力Ｗが変更されることから、電気ヒーター４６への供給電力が一定である場合に比べて、電気ヒーター４６の消費電力が抑えられる。

（９）また、電力データ９０には、燃料温度Ｔｆに応じた供給電力Ｗが規定されていることから、電気ヒーター４６における消費電力を抑えつつ該電気ヒーター４６による燃料の気化が効率的に行われる。

（１０）熱交換部５５は、本体５７の一部である受熱部５９が燃焼室２８に露出していることで燃焼熱を直接的に受ける。その結果、熱交換部５５における燃料の気化が早期に実行可能となることで電気ヒーター４６の消費電力がさらに抑えられる。

（１１）受熱部５９にフィン６３が形成されていることから、燃焼熱による熱交換部５５の加熱が効率的に行われる。
（１２）また、筒部２１の基端から先端に向かう方向にフィン６３が延びている。これにより、混合気の燃焼中にフィン６３とフィン６３との間の空間にガスが滞留しにくくなることから、燃焼熱による熱交換部５５の加熱がさらに効率的に行われる。

（１３）各弁４５，５２のデューティ比Ｄ１，Ｄ２は、燃料温度Ｔｆを加味して設定される。そのため、電気ヒーター４６及び熱交換部５５に供給される燃料量は、計算値に対して高い精度を有する。その結果、混合気の着火性及び燃焼性が高められる。

（１４）蛇行流路６２の流路断面積が第２管５０の流路断面積よりも大きいことで、熱交換部５５への流入時に燃料の圧力が急激に低下する。その結果、熱交換部５５への流入時に燃料が気化しやすくなる。

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。
受熱部５９に形成されるフィン６３は、筒部２１の周方向に延びていてもよく、受熱部５９の表面積が大きくなるものであればよい。

熱交換部５５は、フィン６３が割愛された構成であってもよい。
熱交換部５５は、受熱部５９が燃焼室２８に露出せず筒部２１に接していてもよい。すなわち、熱交換部５５において、燃焼熱による加熱が少なくとも筒部２１の周壁を介して間接的に行われてもよい。

熱交換部５５は、邪魔板６１が割愛された構成であってもよい。すなわち、熱交換部５５を通過することによって燃料が気化すればよく、熱交換部５５の内部に形成される流路は、蛇行流路６２に限られるものではない。

また、熱交換部５５の内部に形成される流路の流路断面積は、第２管５０の流路断面積よりも小さくてもよい。こうした構成によれば、該流路内における燃料の流速が高められることで、燃料と熱交換部との間の伝熱効率が向上する。また、熱交換部５５の内部に形成される流路の流路断面積は、第２管５０の流路断面積と同じであってもよい。

熱交換部５５の形状は、箱体状であっても円管状であってもよい。また、円管状の熱交換部には、フィンが外周面に形成されたフィンチューブが用いられてもよいし、フィンが管内に配設されたインナーフィンチューブが用いられてもよい。すなわち、熱交換部は、燃料の燃料熱を受けて燃料を気化させるものであればよい。

電気ヒーター４６への供給電力Ｗは、気化量Ｑｆｍ１に応じて変更されることなく、一定の供給電力であってもよい。
電力データ９０には、燃料温度Ｔｆに応じた供給電力Ｗではなく、所定の燃料温度Ｔｆを基準とした供給電力Ｗが規定されていてもよい。

気化量データ８６には、燃料温度Ｔｆに応じた気化量Ｑｆｍ２ではなく、所定の燃料温度Ｔｆを基準とした気化量Ｑｆｍ２が規定されていてもよい。
各弁４５，５２のデューティ比Ｄ１，Ｄ２は、質量流量を体積流量に変換することなく設定されてもよい。すなわち、制御部７０において、比重データ８７が割愛され、且つ各デューティデータが質量流量とデューティ比とが規定されたデータであってもよい。

第１デューティデータ８８には、燃料圧力Ｐｆに応じたデューティ比Ｄ１ではなく、所定の燃料圧力Ｐｆを基準としたデューティ比Ｄ１が規定されていてもよい。
第２デューティデータ８９には、燃料圧力Ｐｆに応じたデューティ比Ｄ２ではなく、所定の燃料圧力Ｐｆを基準としたデューティ比Ｄ２が規定されていてもよい。

第２弁５２は、気化量Ｑｆｍ２の合計が燃料供給量Ｑｆｍ以上のときにのみに開状態に制御されてもよい。すなわち、第２弁５２は、熱交換部５５において燃料の気化ができるときにのみ開状態に制御されればよい。

電気ヒーター４６は、第２弁５２が開状態のときに、所定の電力が継続的に供給されていてもよいし、電力供給と停止とが繰り返されていてもよい。こうした構成によれば、電気ヒーター４６の温度が維持されやすくなることから、電力の供給を再開したときにおける電気ヒーター４６の初期温度が高められる。また、電気ヒーター４６は、第２弁５２が開状態となる前に停止されてもよいし、第２弁５２が開状態となった後に停止されてもよい。

熱交換部５５を複数備えるバーナーにおいては、熱交換部５５毎に熱交換部温度センサー６０を設け、各熱交換部温度センサー６０の検出値に基づいて各第２弁５２のデューティ比Ｄ２が制御されてもよい。

バーナー制御部７０は、１つの電子制御ユニットであってもよいし、複数の電子制御ユニットで構成されていてもよい。
バーナー２０による排気の昇温は、ＤＰＦ１２の再生処理に限らず、例えば排気浄化装置に備えられる触媒を昇温させる触媒昇温処理に適用されてもよい。

バーナー２０が適用されるエンジンは、ガソリンエンジンであってもよい。また、バーナー２０は、エンジンに限らず、例えば暖房器具に適用されてもよい。
（第２実施形態）
図９〜図１１を参照して、本開示のバーナーの第２実施形態について説明する。なお、第２実施形態のバーナーは、第１実施形態のバーナーに対して、予混合室や熱交換部の構成が異なる。そのため、第２実施形態では、第１実施形態と異なる部分について詳細に説明し、第１実施形態と同様の部分については同様の符号を付すことによりその詳細な説明は省略する。

図９に示されるように、第２実施形態のバーナー２０では、第１管４１から１つの第２管５０が分岐している。第２管５０において第２弁５２の下流の部位は、基板２３に形成された貫通孔２３Ａを通じて空気導入室３３内に引き回されている。第２管５０は、筒部２１の外側面２１ｂに接合された熱交換部９５を含む。熱交換部９５は、点火プラグ６５付近に対し噴出し口２６寄りにおいて筒部２１の外側面２１ｂに接触している第２管５０の部分である。熱交換部９５は、基板２３から噴出し口２６に向かう方向に螺旋状に巻き回された往路９６と、往路９６から折り返されて、再び基板２３に向かう方向に螺旋状に巻き回された復路９７とを備える。第２管５０は、復路９７の先端から筒部２１の下側を引き回されたのち、第１導入孔９８を通じて筒部２１内へ引き回されている。なお、熱交換部温度センサー６０は、熱交換部９５における下流側の部位の温度を本体温度Ｔｈとして取得する。

筒部２１において、熱交換部９５と接触しない部分には、燃焼室１２６に空気を導入する第２導入孔９９が形成されている。第２導入孔９９は、第２管５０の熱交換部９５と同様に螺旋状に配列されている。空気供給管３１から空気導入室３３に流入した燃焼用空気は、筒部２１の外側面２１ｂに螺旋状に巻き回された第２管５０に案内されることで筒部２１の周りを旋回しながら基板２３に向かって流れる。なお、図９において、実線の矢印Ａ１は燃焼用空気の流れを示し、点線の矢印Ａ２は第２管５０を流れる燃料の流れを示している。

図１０に示されるように、第１の筒部である筒部２１の内側面２１ａには、第１の壁部である環状の連結壁部１００を介して円筒状の第２の筒部１０１が連結されている。連結壁部１００は、その外周縁が筒部２１の基板２３寄りの位置に固定されており、筒部２１の内側面２１ａと第２の筒部１０１の外側面１０１ｂとの間の隙間を閉塞する。連結壁部１００は、筒部２１の内側面２１ａに連結される鍔部１０２と、鍔部１０２と第２の筒部１０１とを繋ぐ縮径部１０３とを備えている。縮径部１０３は、第２の筒部１０１に近い部位ほど噴出し口２６に近づくように形成されている。第２の筒部１０１は、連結壁部１００に対する連結部分から噴出し口２６に向かって延びており、噴出し口２６寄りの先端が開放されている。

筒部２１は、該筒部２１と連結壁部１００との連結部分に対し基板２３寄りに延出する部分に延出部１０５を有している。延出部１０５には、第１導入孔９８が周方向に所定間隔で形成されている。第１導入孔９８は、延出部１０５で囲まれる空間である第１の混合室１２１内に燃焼用空気を導入する。延出部１０５には、第１導入孔９８の開口縁から該延出部１０５の周壁の一部を内側へと切り起こした切り起こし片１０６が形成されている。切り起こし片１０６は、第１の混合室１２１に流入する燃焼用空気を筒部２１の周方向に指向させることで、第２管５０による燃焼用空気の旋回方向と同じ方向の旋回流を第１の混合室１２１に生成する。

第１の混合室１２１に導入された空気は、第２の筒部１０１及び連結壁部１００によって囲まれる空間である第２の混合室１２２に対し、基板２３側から流入する。この第２の混合室１２２には、噴射ノズル３９のノズル口が配置されている。また、第２管５０は、第１の混合室１２１において上方に向かって延びたのちに噴出し口２６に向かって湾曲している。これにより、第２管５０の下流端にある噴射ノズル５１のノズル口も第２の混合室１２２に配置されている。

円筒状の第３の筒部１０８は、第２の筒部１０１の一部が内挿される突出筒部であって、第２の筒部１０１を越えて噴出し口２６に向かって延びている。第３の筒部１０８の先端の開口は、閉塞板１０９によって閉塞されている。すなわち、第３の筒部１０８は閉塞端を有する。第３の筒部１０８において基板２３寄りの基端は、連結壁部１００に対し噴出し口２６寄りに配置されており、該基端が環状の仕切壁１１０を介して筒部２１に固定されている。

第２の壁部である仕切壁１１０の内周縁は、第３の筒部１０８の外側面１０８ｂの全周にわたって連結されている。また、仕切壁１１０の外周縁は、筒部２１の内側面２１ａの全周にわたって連結されている。仕切壁１１０は、該仕切壁１１０に対する基板２３側と噴出し口２６側とを連通する複数の連通路１１１を有している。また、仕切壁１１０には、上記複数の連通路１１１を噴出し口２６側から覆う金網（図示せず）が取り付けられている。仕切壁１１０に対し噴出し口２６寄りであって筒部２１と第３の筒部１０８との隙間には、点火プラグ６５の着火部６６が配設されている。

第２の筒部１０１に対し噴出し口２６寄りには、第３の混合室１２３が形成される。第３の混合室１２３は、第３の筒部１０８及び閉塞板１０９に囲まれる空間であって第２の混合室１２２に連通する。第２の筒部１０１と第３の筒部１０８との隙間によって第４の混合室１２４が形成される。第４の混合室１２４は、第３の混合室１２３に連通する。また、第４の混合室１２４に対し基板２３寄りには、筒部２１、仕切壁１１０、及び連結壁部１００に囲まれる空間であって第４の混合室１２４に連通する第５の混合室１２５が形成される。

すなわち、バーナー２０の予混合室１２０は、上述した第１〜第５の混合室１２１，１２２，１２３，１２４，１２５を含む。また、燃焼室１２６は、筒部２１と第３の筒部１０８との隙間、及び、閉塞板１０９に対し噴出し口２６寄りで筒部２１に囲まれる空間を含む。筒部２１の内部空間を予混合室１２０と燃焼室１２６とに区画する区画部は、第３の筒部１０８、閉塞板１０９、及び仕切壁１１０を含む。

そして、第２の混合室１２２にて生成された混合気は、第２の混合室１２２を噴出し口２６に向かって流れたのち、第３の混合室１２３にて転回されて、第２の混合室１２２内の流れとは反対の方向に向かって第４の混合室１２４を流れる。その後、混合気は、第５の混合室１２５にて再び転回されたのち、仕切壁１１０の連通路１１１を通じて燃焼室１２６に流入する。そして、燃焼室１２６に流入した混合気が着火部６６に着火されることで、燃焼室１２６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。

図１１は、図１０における１１−１１線に沿った断面構造を示す断面図である。図１１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１１に示されるように、筒部２１の延出部１０５に形成された切り起こし片１０６は、第１導入孔９８を覆うように配設されている。切り起こし片１０６は、第１導入孔９８を通じて第１の混合室１２１に流入する燃焼用空気を案内することで第１の混合室１２１に旋回流を生成する。

上述した第２実施形態のバーナー２０の作用について説明する。
第２管５０を流れる燃料は、熱交換部９５において筒部２１を介して燃料の燃焼熱を受けることで気化されたのち、第２の混合室１２２内へと供給される。第２管５０の熱交換部９５は、筒部２１の外側面２１ｂに螺旋状に巻き回されている。そのため、筒部２１の軸方向における２つの地点を第２管５０で結ぶうえで、これら２つの地点が直線状の第２管５０で結ばれる場合に比べて管路長が長くなる。すなわち、熱交換部９５が筒部２１に螺旋状に巻き回されることで、熱交換部９５の通過時に燃料が受ける熱量が大きくなり、熱交換部９５にて気化可能な燃料の量が増える。

熱交換部９５は、燃焼用空気を案内することで筒部２１の周りを旋回する旋回流を生成する。これにより、燃焼用空気が旋回することなく空気導入室３３を通過する場合に比べて、燃料の燃焼熱と燃焼用空気との筒部２１を介した熱交換が効率よく行われる。そのため、燃焼用空気との混合に起因した燃料の液化が抑えられる。

筒部２１の内側面２１ａにおける第２導入孔９９の開口近傍では、火炎Ｆを含む燃焼ガスの循環流が生成される。そして、この循環流によって保炎効果が得られる。第２導入孔９９は、螺旋状に配列されることで筒部２１の軸方向の複数の位置に形成される。すなわち、上述した循環流による保炎効果が筒部２１の軸方向における複数の位置で得られる。その結果、混合気の燃焼性が向上する。

また、燃焼室１２６は、予混合室１２０の一部である、第４の混合室１２４の一部や第３の混合室１２３を取り囲んでいる。そのため、第１実施形態のように予混合室１２０と燃焼室１２６とが筒部２１の軸方向にて並設されている場合に比べて、筒部２１のうちで燃焼室の周壁となる部位、すなわち燃料の燃焼熱を直接受ける部位の割合が高くなる。その結果、筒部２１に対して第２管５０の一部を接触させるうえで、当該第２管５０の引き回しについての自由度が向上する。

以上説明したように、上記第２実施形態によれば、第１実施形態の（１）、（２）、（４）〜（９）、（１３）に記載した効果に加えて以下に示す効果を得ることができる。
（１５）熱交換部９５は、筒部２１の外側面２１ｂに螺旋状に巻き回されている。その結果、熱交換部９５を流れる燃料が受ける熱量が大きくなることで、熱交換部９５にて気化可能な燃料の量が増える。

（１６）熱交換部９５によって燃焼用空気が筒部２１の周りを旋回することで、燃焼用空気との混合に起因した燃料の液化が抑えられる。
（１７）第２導入孔９９が螺旋状に配列されることで、筒部２１の軸方向における複数の位置で保炎効果が得られる。その結果、第２管５０の熱交換部９５の引き回しについての自由度が向上する。

（１８）燃焼室１２６が、予混合室１２０の一部である、第４の混合室１２４の一部や第３の混合室１２３を取り囲んでいるため、筒部２１による熱交換部９５の加熱が効率よく行われる。

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。
バーナーは、例えば、第２実施形態のバーナー２０について、連結壁部１００及び第２の筒部１０１を省略するとともに、仕切壁１１０を連通路１１１の形成されていないものに変更し、さらに第３の筒部１０８の周壁に連通孔が形成された構成であってもよい。こうした構成であっても、予混合室１２０の一部が燃焼室１２６の一部で取り囲まれる。

第２導入孔９９は、螺旋状に配設されていなくもよく、外側面２１ｂの開口の一部が熱交換部９５によって覆われていてもよい。
熱交換部９５は、筒部２１に螺旋状に巻き回されていなくともよい。熱交換部９５は、第２管５０のうちで筒部２１に接触している部位であるから、筒部２１に対して筒部２１の軸方向に沿って接触している部位が含まれていてもよいし、筒部２１に対して筒部２１の周方向に沿って接触している部位が含まれていてもよい。

熱交換部９５は、筒部２１の基端から先端に向かう方向に引き回されたのち、折り返されて再び基端に向かって引き回されている。これに限らず、熱交換部９５は、筒部２１の先端から基端に向かう方向に引き回されているだけであってもよい。

第２管５０の熱交換部９５は、往路９６及び復路９７の少なくとも一方が筒部２１の外側面２１ｂでなく、内側面２１ａに接合されてもよい。この際、往路９６及び復路９７の一方、例えば復路９７のみが内側面２１ａに接合される場合、予混合室１２０における燃焼用空気の旋回方向と反対方向に復路９７内の燃料が流れるように、当該復路９７は内側面２１ａに巻き回されるとよい。これは、予混合室１２０における混合気の旋回によって燃焼室１２６においても燃焼ガスの旋回流が生成されるためである。こうした構成によれば、熱交換部９５にて対向流式の熱交換が行われるため、燃料の燃焼熱による燃料の加熱が効率よく行われる。なお、内側面２１ａに接合されるのは、往路９６よりも燃料と燃焼ガスとの温度差が小さくなる復路９７であることが好ましい。

熱交換部９５の途中に、第１実施形態に記載した熱交換部５５が配設されていてもよい。こうした構成であれば、熱交換部が熱交換部５５及び熱交換部９５のいずれか一方である場合に比べて、熱交換部における気化量が増加することから、電気ヒーター４６の消費電力がさらに抑えられる。

１０…ディーゼルエンジン、１１…排気管、１２…ＤＰＦ、１３…吸気管、１４…タービン、１５…コンプレッサー、２０…バーナー、２１，２２…筒部、２３…基板、２３Ａ…貫通孔、２４…閉塞板、２５…噴出し板、２６…噴出し口、２７…予混合室、２８…燃焼室、２９…仕切壁、３０…連通路、３１…空気供給管、３２…空気バルブ、３３…空気導入室、３４…第１導入孔、３５…第２導入孔、３９…噴射ノズル、４０…燃料タンク、４１…第１管、４２…燃料ポンプ、４３…燃料圧力センサー、４４…燃料温度センサー、４５…第１弁、４６…電気ヒーター、４７…電源装置、５０…第２管、５１…噴射ノズル、５２…第２弁、５５…熱交換部、５６…取付台、５７…本体、５８…取付フランジ、５９…受熱部、６０…熱交換部温度センサー、６１…邪魔板、６２…蛇行流路、６３…フィン、６５…点火プラグ、６６…着火部、７０…バーナー制御部、７１…上流側排気流量センサー、７２…上流側排気圧力センサー、７３…上流側排気温度センサー、７４…ＤＰＦ温度センサー、７５…下流側排気圧力センサー、７６…吸入空気量センサー、７７…空気流通量センサー、７８…空気温度センサー、８１…弁制御部、８２…電力制御部、８５…記憶部、８６…気化量データ、８７…比重データ、８８…第１デューティデータ、８９…第２デューティデータ、９０…電力データ、９５…熱交換部、９６…往路、９７…復路、９８…第１導入孔、９９…第２導入孔、１００…連結壁部、１０１…第２の筒部、１０２…鍔部、１０３…縮径部、１０５…延出部、１０６…切り起こし片、１０８…第３の胴部、１０９…閉塞板、１１０…仕切壁、１１１…連通路、１２０…予混合室、１２１…第１の混合室、１２２…第２の混合室、１２３…第３の混合室、１２４…第４の混合室、１２５…第５の混合室、１２６…燃焼室。

Claims (9)

1. 燃料を燃焼する燃焼部と、
   前記燃焼部に供給する燃料を加熱する電気ヒーターを有し、前記電気ヒーターによって加熱された前記燃料を前記燃焼部に供給する第１供給部と、
   前記燃焼部の熱を燃料の気化熱に変換する熱交換部を有し、前記熱交換部によって加熱された前記燃料を前記燃焼部に供給する第２供給部と、
   前記第１供給部の駆動と前記第２供給部の駆動とを制御する制御部と、を備え、
   前記電気ヒーターと前記熱交換部とが前記燃焼部に対して並列に接続されており、
   前記制御部は、
   前記熱交換部の温度を取得する温度取得部と、
   前記熱交換部で気化できる燃料量の最大値が前記熱交換部の温度に応じて規定された気化量データを記憶する記憶部と、を備え、
   前記取得された温度に対応する前記最大値が前記燃焼部に供給される燃料量以上であるときに、前記電気ヒーターによる加熱の停止と前記第２供給部による燃料の供給とを行い、
   前記取得された温度に対応する前記最大値が前記燃焼部に供給される燃料量未満であるときに、前記第１供給部による燃料の供給と前記第２供給部による燃料の供給とを実行するように構成されている
   バーナー。
2. 前記記憶部は、前記電気ヒーターで気化できる燃料量が前記電気ヒーターの電力に応じて規定された電力データを記憶するように構成され、
   前記制御部は、前記第１供給部による燃料の供給量に対応する電力で前記電気ヒーターを駆動するように構成されている
   請求項１に記載のバーナー。
3. 前記燃焼部は、前記燃料が燃焼する空間である燃焼室の周壁を形成する筒部を有し、
   前記熱交換部は、前記筒部に取り付けられており、前記燃焼室に露出して前記燃料の燃焼熱を受ける受熱部を有する
   請求項１または２に記載のバーナー。
4. 前記筒部は、燃焼前の燃料が供給される基端部と前記燃料の燃焼によって生じる燃焼ガスが流出する先端部とを有し、
   前記受熱部は、前記基端部から前記先端部に向かう方向に沿って延びるとともに前記筒部の周方向に並ぶように形成された複数のフィンを有する
   請求項３に記載のバーナー。
5. 前記燃焼部は、前記燃料が燃焼する空間である燃焼室の周壁を形成する筒部を有し、
   前記熱交換部は、前記筒部に接触する管路を有する
   請求項１または２に記載のバーナー。
6. 前記管路は、前記筒部に螺旋状に巻き回されている部分を含む
   請求項５に記載のバーナー。
7. 前記筒部が内挿され、該筒部との隙間に空気が供給される外筒部をさらに備える
   請求項６に記載のバーナー。
8. 前記筒部は、前記燃焼室に空気を導入する複数の導入孔を備え、
   前記複数の導入孔は、前記管路と接触しない部分に螺旋状に配列されている
   請求項６または７に記載のバーナー。
9. 前記筒部は、燃焼前の燃料が供給される基端部と前記燃料の燃焼によって生じる燃焼ガスが流出する先端部とを有し、
   前記燃焼部は、前記筒部の内部空間を、前記燃料と空気との混合気が生成される予混合室と、前記混合気が燃焼する燃焼室と、に区画する区画部を備え、
   前記区画部は、
   前記筒部の内側面に連結される外縁を有する環状の壁部と、
   前記壁部の内縁から前記筒部の前記先端部に向かって突出する突出筒部と、を備え、前記突出筒部は、前記壁部の外縁に対し前記先端部寄りに位置する閉塞端を有する
   請求項５〜８のいずれか一項に記載のバーナー。

Images