説明

バーナ装置

【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において排気ガスX流れに衝突流体Aを衝突させる衝突流体供給手段9とを備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
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。
【0003】
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。
【0004】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2007−154772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、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。
【0007】
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。
【課題を解決するための手段】
【0008】
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。
【0009】
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、上記燃焼領域において上記排気ガス流れに衝突流体を衝突させる衝突流体供給手段とを備えるという構成を採用する。
【0010】
第2の発明は、上記第1の発明において、上記衝突流体供給手段が、上記排気ガス流れに上記衝突流体を正面衝突させるという構成を採用する。
【0011】
第3の発明は、上記第1または第2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。
【0012】
第4の発明は、上記第1〜第3いずれかの発明において、上記衝突流体供給手段が、上記燃焼領域における燃焼を安定化させるための助燃空気を上記衝突流体とするという構成を採用する。
【0013】
第5の発明は、上記第1〜第4いずれかの発明において、上記衝突流体供給手段が、上記燃焼領域に供給される上記排気ガスの流量に応じて上記衝突流体の流量を調節するという構成を採用する。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、衝突流体供給手段によって供給される衝突流体が燃焼領域において排気ガス流れと衝突される。このため、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。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】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。
【図2】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。
【発明を実施するための形態】
【0016】
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。
【0017】
(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、助燃空気供給部9(衝突流体供給手段)とを備えている。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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(衝突流体)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。
そして、本実施形態のバーナ装置S1において配管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、助燃空気供給部9は、上述のように噴き出し口が配置された配管9bを介して助燃空気Aを管体部4内に供給することによって、助燃空気Aを燃焼領域Nに供給される排気ガスXの流れに正面衝突させる。
【0025】
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。
【0026】
ここで、本実施形態のバーナ装置S1においては、助燃空気供給部9によって供給される助燃空気Aが燃焼領域Nにおいて排気ガス流れと衝突される。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。
【0027】
また、本実施形態のバーナ装置S1においては、助燃空気供給部9によって供給される助燃空気Aが燃焼領域Nにおいて排気ガス流れと正面から衝突される。このため、排気ガスXの流速をより低減させて燃焼領域Nにおける場の乱れを抑制することができる。
【0028】
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、配管9bの噴き出し口の配置位置は容易に決定することができる。
【0029】
また、燃焼領域Nに供給される排気ガスXの流量は、バーナ装置S1に排気ガスXを供給する装置(例えばディーゼルエンジン)の稼動状態によって変化する。燃焼領域Nに供給される排気ガスXは、バーナ装置S1に供給される排気ガスXの流量に比例するため、燃焼領域Nに供給される排気ガスXの流量もバーナ装置S1に排気ガスXを供給する装置の稼動状態によって変化する。
そこで、本実施形態のバーナ装置S1においては、助燃空気供給部9が車両等に搭載される不図示の制御装置からバーナ装置S1に排気ガスXを供給する装置の稼動状態を取得して当該稼動状態(すなわち燃焼領域Nに供給される排気ガスXの流量)に応じて、燃焼領域Nに供給する助燃空気Aの流量を調整することが好ましい。
具体的には、燃焼領域Nに供給される排気ガスXの流量と燃焼領域Nに供給される助燃空気Aの流量が同量となるように助燃空気Aの流量を調整することが好ましい。これによって、燃焼領域Nに供給される排気ガスXの流速をゼロに近づけることができ、より燃焼領域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。
【0030】
(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。
【0031】
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、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10を備えている。
【0032】
このような構成を採用する本実施形態のバーナ装置S2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と燃焼領域Nに供給される助燃空気Aとを正確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。
【0033】
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。
【0034】
例えば、上記実施形態においては、本発明の衝突流体として助燃空気A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、供給流路1を流れるあるいは供給流路1に供給される前の排気ガスXの一部を取り込んで本発明の衝突流体とすることも可能である。
【符号の説明】
【0035】
S1,S2……バーナ装置、1……供給流路、2……燃焼部、9……助燃空気供給部(衝突流体供給手段)、10……案内部材、A……助燃空気(衝突流体)、N……燃焼領域、X……排気ガス、Y……燃料、Z……高温ガス

【特許請求の範囲】
【請求項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、
前記燃焼領域において前記排気ガス流れに衝突流体を衝突させる衝突流体供給手段と
を備えることを特徴とするバーナ装置。
【請求項2】
前記衝突流体供給手段は、前記排気ガス流れに前記衝突流体を正面衝突させることを特徴とする請求項1記載のバーナ装置。
【請求項3】
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または2記載のバーナ装置。
【請求項4】
前記衝突流体供給手段は、前記燃焼領域における燃焼を安定化させるための助燃空気を前記衝突流体とす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。
【請求項5】
前記衝突流体供給手段は、前記燃焼領域に供給される前記排気ガスの流量に応じて前記衝突流体の流量を調節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。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2010−249016(P2010−249016A)
【公開日】平成22年11月4日(2010.11.4)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−99161(P2009−99161)
【出願日】平成21年4月15日(2009.4.15)
【出願人】(000000099)株式会社IHI (5,014)
【Fターム(参考)】