JPWO2014024944A1 - 排気浄化装置用バーナー - Google Patents

Abstract

排気浄化装置用バーナーは、ベースと、第１の筒部と、第２の筒部とを備える。第１の筒部は、基端部及び先端部と、燃焼用空気及び燃料が燃焼される燃焼室と、既燃ガスが排出される排出口とを有する。前記基端部は前記ベースに固定されている。前記第１の筒部と前記第２の筒部との間に燃焼用空気が通過する空気流路が設けられる。排気浄化装置用バーナーは、前記第１の筒部又は前記第２の筒部に固定され、前記第１の筒部の先端部と前記第２の筒部との間に介在する圧縮可能な閉塞部をさらに備える。前記第１の筒部の先端部の全周は、前記閉塞部を介して前記第２の筒部に対し摺動可能に支持される。

Description

本発明は、内燃機関（以下、エンジン）からの排気を浄化する排気浄化装置に適用され該排気を昇温させる排気浄化装置用バーナーに関する。

従来から、ディーゼルエンジンの排気通路には、排気に含まれる微粒子を捕捉するディーゼルパティキュレートフィルター（ＤＰＦ：Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）や、酸化触媒等を備えた排気浄化装置が配設されている。こうした排気浄化装置においては、排気浄化機能を保持する目的で、ＤＰＦが捕捉した微粒子を焼却するＤＰＦの再生のため、および酸化触媒活性化のための排気昇温処理が行われる。この排気昇温処理を行うためのバーナーが、ＤＰＦや酸化触媒の前段に配設されている。

係るバーナーの構造の一例は、多重筒構造である。多重管構造では、複数の管状部材が同軸となるように重ねられている。多重筒構造のバーナーは、省スペース化、燃焼用空気の昇温等といった点における利点を有する。

例えば、特許文献１に記載された燃焼装置は、外筒及び内筒を備えた燃焼筒と、内筒の径方向内側に設けられた短い助燃筒と、助燃筒の径方向内側に設けられた気化筒とを備える。各筒の底部は、ベースにそれぞれ固定されている。燃焼装置が作動されると、助燃筒内に燃料が噴射され、その燃料は該助燃筒に設けられた予混合領域において気化される。気化された燃料は、気化筒から供給された燃焼用空気と混合される。燃料と燃焼用空気とを混合した予混合気に着火することによって、燃焼室において火炎が発生する。こうして、予混合気を燃焼させる。内筒と外筒との間には、燃焼用空気が通過する空気流路が設けられ、その燃焼用空気が火炎に対し供給されることによって、燃焼が促進される。

特開昭５８−１６０７２６号公報

ところで、火炎は内筒の頭部で発生するので、内筒は高温に加熱され、主にその中心軸と平行な方向（軸方向）に熱膨張しようとする。外筒と内筒との間には空気が通過する空間が存在する。したがって、外筒は内筒に比べて低い温度を有する。また上述したように、助燃筒内には予混合領域が設けられるので、助燃筒は内筒に比べ低い温度を有する。このため燃焼時において、内筒の膨張量は、助燃筒及び外筒の膨張量と比べ大きくなる。

即ち、多重筒構造を有するバーナーでは、一般的に、高温に曝される筒の膨張量と比較的低温に保持される筒の膨張量との間に差が生じる。ここで、各筒部が、その一部において溶接等によって互いに接合されている場合、それらの筒部の熱膨張量の差により、それらの筒部同士の間の接合部に大きな応力が加わる。各筒部が接合されていない場合であっても、例えば上述の燃焼装置のように内筒の先端が外筒の先端に直接密着している場合、内筒の径方向の膨張により、内筒の先端部が外筒の内周面に圧接され、内筒の軸方向への膨張を妨げる方向に作用する力が生じる。バーナーの点火及び消火が繰り返されると、その度に接合部や接触面等に応力が生じる。その結果、使用状況等によっては、筒部に疲労亀裂等の損傷が発生することがある。なお、こうした課題は、上述のバーナーに限らず、多重筒構造を有するバーナーにおいて概ね共通している。

本発明の目的は、多重筒構造における各筒部の膨張量の間の差に起因する筒部の損傷を防ぐことができる排気浄化装置用バーナーを提供することにある。

本開示における一態様では、排気浄化装置用バーナーは、ベースと、第１の筒部と、第２の筒部とを備える。第１の筒部は、基端部及び先端部と、燃焼用空気及び燃料が燃焼される燃焼室と、既燃ガスが排出される排出口とを有する。前記基端部は前記ベースに固定されている。前記第１の筒部と第２の筒部との間に燃焼用空気が通過する空気流路が設けられる。排気浄化装置用バーナーは、前記第１の筒部又は前記第２の筒部に固定され、前記第１の筒部の先端部と前記第２の筒部との間に介在する圧縮可能な閉塞部をさらに備える。前記第１の筒部の先端部の全周は、前記閉塞部を介して前記第２の筒部に対し摺動可能に支持される。

この態様によれば、第２の筒部と第１の筒部との間には空気流路が設けられている。第１の筒部内に燃焼室が設けられているので、第１の筒部は第２の筒部よりも高温になる。従って、燃焼が開始されると、第１の筒部の膨張量は第２の筒部の膨張量に比べ大きくなる。第１の筒部の先端部は、閉塞部を介して第２の筒部に対し摺動可能に支持されている。そのため、閉塞部によって第１の筒部の径方向外側への膨張を吸収しつつ、第１の筒部を先端に向かって膨張させることができる。さらに、閉塞部によって、空気通路の先端部を閉塞することができる。このため、燃焼用空気の漏れを抑えつつ、第１の筒部及び第２の筒部の熱膨張の差に起因する損傷を抑制することができる。

一実施形態では、前記第２の筒部の径方向内側に前記第１の筒部が設けられ、前記第２の筒部は縮径部を有し、前記第２の筒部の縮径部と前記第１の筒部との間に前記閉塞部が保持される。

この場合、第２の筒部の縮径部と第１の筒部との間に閉塞部が保持されるので、第２の筒部及び第１の筒部の径が一定である場合に比べ、閉塞部の厚みを小さくすることができる。また、第１の筒部が拡径することによって第２の筒部との間隙を小さくする場合に比べ、閉塞部の直径を小さくすることができる。

一実施形態では、前記第２の筒部の径方向内側に前記第１の筒部が設けられ、前記第１の筒部は拡径部を有し、前記第１の筒部の拡径部と前記第２の筒部との間に前記閉塞部が保持される。

この場合、第１の筒部の拡径部と第２の筒部との間に環状の閉塞部が保持されるので、第２の筒部及び第１の筒部の径が一定である場合に比べ、閉塞部の厚みを小さくすることができる。

一実施形態では、前記第１の筒部は、前記第１の筒部の先端部と前記閉塞部との間の部分から前記第２の筒部の内周面に向かって延出するフランジ部を備える。
この場合、第１の筒部は、前記先端部と閉塞部との間の部分にフランジ部を備えるので、空気流路の先端部の少なくとも一部をフランジ部によって閉塞することによって、燃焼用空気の漏れを抑制することができる。

一実施形態では、前記閉塞部はワイヤーメッシュであって、前記第１の筒部は、前記第１の筒部の外周面から突出する、該ワイヤーメッシュを掛止するための掛止部を備える。
この場合、閉塞部はワイヤーメッシュであるので、第１の筒部の径方向の膨張を吸収することができる。また、第１の筒部は、第１の筒部の外周面から突出する、ワイヤーメッシュを掛止するための掛止部を備えるので、ワイヤーメッシュの抜け落ちを防ぐとともに、掛止部によって空気の流れを一部遮断することによって、空気流路からの燃焼用空気の漏れを抑制することができる。

一実施形態では、前記第２の筒部は前記第１の筒部の径方向外側に設けられており、前記第１の筒部と、前記第２の筒部との間に、前記燃焼用空気の流路が形成されている。前記排気浄化装置用バーナーは、第１の連通筒部と第２の連通筒部とをさらに備える。第１の連通筒部は、前記第１の筒部の内側面に連結され、前記排出口寄りの端部に開口を有する。第２の連通筒部は、蓋部を有し、前記燃焼室を予混合室から区画し、前記燃焼室に連通する供給孔を有する。前記第１の連通筒部は、前記第２の連通筒部に対して間隔を設けて前記第２の連通筒部に挿入されている。

この場合、第１の連通筒部及び第２の連通筒部が重ねられることにより、予混合気の流路が長くなるので、燃料と燃焼用空気との混合が促進される。また第１の筒部は、軸方向への膨張が妨げられず、先端に向かって延びるので、第１の連通筒部及び第２の連通筒部の間に設けられた流路の幅の変化を抑制できる。

本発明の排気浄化装置用バーナーを具体化した第１実施形態の概略図。 図１中、２−２線における断面図。 図１中、３−３線における断面図。 図１中、４−４線における断面図。 本発明の排気浄化装置用バーナーを具体化した第２実施形態の概略図。 本発明の排気浄化装置用バーナーを具体化した第３実施形態の概略図。 本発明の排気浄化装置用バーナーを具体化した第４実施形態の概略図。 本発明の排気浄化装置用バーナーの変形例であって、その要部の断面図。 本発明の排気浄化装置用バーナーの変形例であって、その要部の断面図。

（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した排気浄化装置用バーナーの第１実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。

図１に示すように、ディーゼルエンジン１の排気通路２には、排気中に含まれる微粒子を捕捉するＤＰＦ３が搭載されている。ＤＰＦ３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、排気中の微粒子を捕捉する。このＤＰＦ３の前段には、排気浄化装置用バーナー１０（以下、単にバーナー１０という。）が設けられている。バーナー１０は、該ＤＰＦ３に流入する排気を昇温させることによってＤＰＦ３の再生処理を実行する。

バーナー１０は、空気供給通路４とディーゼルエンジン１の吸気通路５とを介して、コンプレッサー７に接続されている。コンプレッサー７は、排気通路２に配設されるタービン６とともに回転する。

空気供給通路４の途中には、該空気供給通路４の流路断面積を変更可能な空気弁８が配設されている。空気弁８の開閉は、図示されない制御部によって制御される。空気弁８が開状態にあるとき、吸気通路５を流れる吸気の一部が、燃焼用空気として、空気供給通路４からバーナー１０へ導入される。

次に、バーナー１０について詳述する。バーナー１０は、第１の筒部としての内筒１１と、第２の筒部としての外筒１２とが同軸で重ねられた２重筒構造を有している。内筒１１は、金属製であって略円筒状に形成され、中心軸と平行な方向の両端に開口を有する。内筒１１は、軸方向第１端部または底部としての基端部と、軸方向第２端部または頭部としての先端部とを備える。その底部の開口は、円板状のベース１３に固定され、該ベース１３によって閉塞されている。内筒１１の頭部の開口は開放され、その先端の縁部全周から径方向外側にフランジ部１１Ｆが張り出している。

内筒１１の基端部には、羽根部１５が設けられている。図２に示すように、羽根部１５は、内筒１１の基端部の周壁の一部を径方向内側へ切り起こすことにより形成されている。羽根部１５は、基端部の周方向に沿って等間隔に設けられている。この羽根部１５が形成されることにより、内筒１１の外部を内部に連通する第１の導入孔１６が形成される。

また、図１に示すように、複数の第２の導入孔１７が、内筒１１の側壁のうち軸方向の略中央を貫通している。第２の導入孔１７は、円形状をなし、内筒１１の周方向に等間隔に形成されている。

内筒１１の基端部における径方向内側には、オリフィスプレート１８が設けられている。オリフィスプレート１８の縁部は内筒１１の内周面に接合されている。このオリフィスプレート１８の中央には、オリフィス孔１８Ａが設けられている。内筒１１の基端部、ベース１３及びオリフィスプレート１８は、燃料及び燃焼用空気を混合する第１の混合室１９を区画形成する。

ベース１３のうち、径方向において略中央の位置には、燃料供給部２４の噴射口を固定するための燃料供給口１３Ａが設けられている。燃料供給部２４には、図示されない燃料ポンプと燃料弁とが接続されている。この燃料弁を開くことによって、燃料が燃料タンクから燃料供給部２４に送り込まれる。送り込まれた燃料は、燃料供給部２４内で気化され、第１の混合室１９内に噴射される。このときの燃料噴射方向は、その延長線上にオリフィス孔１８Ａが重なるように調整されている。

内筒１１内であって、オリフィスプレート１８よりも頭部寄りには、円板状のバーナーヘッド２０が設けられている。バーナーヘッド２０の縁部は、内筒１１の内周面に接合されている。多数の空気孔２０Ａがバーナーヘッド２０を貫通している。バーナーヘッド２０と、内筒１１と、オリフィスプレート１８とは、第２の混合室２１を区画形成する。上述の第１の混合室１９と第２の混合室２１とは、燃焼用空気及び燃料を混合する予混合室２２を形成する。

バーナーヘッド２０の頭部の開口寄りには、逆火を防止するために金網２３が設けられている。本実施形態では金網２３はバーナーヘッド２０の上流に向いた面に設けられたが、その反対側の面に設けられてもよく、又は両面に設けられてもよい。

バーナーヘッド２０および内筒１１は、火炎Ｆを生成するための燃焼室２５を区画形成する。この燃焼室２５内であって、第２の導入孔１７の形成位置よりもバーナーヘッド２０寄りには、内筒１１を貫通する挿入孔が形成されている。点火プラグ２６の着火部２７は該挿入孔に挿入されている。

外筒１２は、金属製であって、略円筒状に形成されている。外筒１２は、中心軸と平行な方向の両端に開口を有する。外筒１２は、軸方向第１端部または底部としての基端部と、軸方向第２端部または頭部としての先端部とを備える。外筒１２の底部の開口は、ベース１３によって閉塞されている。外筒１２の頭部の開口には、蓋部３０が設けられ、この蓋部３０の中央には、排出口３１が設けられている。排出口３１は、排気通路２に連通し、燃焼室２５から送り出された既燃ガスを排気通路２に供給する。

外筒１２の頭部開口寄りには、空気供給通路４の入口が固定される空気供給口１２Ｂが設けられている。図３に示すように、外筒１２の内周面であって、空気供給口１２Ｂの開口近傍には、ガイド板３２が設けられている。ガイド板３２は、その側面が、外筒１２の内周面に沿った方向に対し傾斜した状態で、外筒１２に対し片持ち梁状に固定されている。ガイド板３２の傾斜方向は、内筒１１の羽根部１５の傾斜方向と同じ向きである。

外筒１２の内周面と内筒１１の外周面との間には、燃焼用空気を第１の混合室１９と燃焼室２５とに分配する分配室３５が設けられている。図２に示すように、分配室３５は、環状に形成され、内筒１１を囲んでいる。図１に示すように、この分配室３５は、内筒１１の基端部に設けられた第１の導入孔１６を介して第１の混合室１９に連通し、内筒１１の略中央に形成された第２の導入孔１７を介して燃焼室２５に連通している。

図１に示すように、外筒１２の頭部には、その外径及び内径が縮径された縮径部１２Ａが設けられている。この縮径部１２Ａによって、分配室３５の先端部における流路断面積が縮小される。縮径部１２Ａと内筒１１のフランジ部１１Ｆとの間には、熱膨張量分に相当する僅かな隙間が設けられている。

図４に示すように、縮径部１２Ａと内筒１１との間には、環状に圧縮成形された閉塞部としてのワイヤーメッシュ３３が挟持されている。ワイヤーメッシュ３３は、内筒１１の外周面にスポット溶接等により固定され、外筒１２の内周面に当接している。図１に示すように、ワイヤーメッシュ３３の先端面は、フランジ部１１Ｆにより閉塞されている。

ワイヤーメッシュ３３は、各線材の間の長さである網目が数ｍｍの金網を、環状に圧縮成形することにより形成されている。このため、内筒１１が径方向に膨張しても、ワイヤーメッシュ３３自身が圧縮されることによって、内筒１１の膨張を吸収することができる。

次に、第１実施形態のバーナー１０の作用について説明する。
ＤＰＦ３の再生処理が開始されると、空気弁８が開状態に制御されるとともに、燃料供給部２４及び点火プラグ２６が駆動される。空気弁８が開状態になると、吸気通路５を流れる吸気の一部が、燃焼用空気として、空気供給通路４から空気供給口１２Ｂを介して分配室３５に導入される。このとき、図３に示すように、燃焼用空気はガイド板３２に案内され、それによってガイド板３２の傾斜方向に逆らう方向への燃焼用空気の流れが抑止され、図３中矢印方向で示すように、一定の方向に旋回しながら排出口３１に向かう方向とは反対の方向へ流れる。

図１に示すように、内筒１１の先端部と外筒１２の頭部の開口との間は、ワイヤーメッシュ３３およびフランジ部１１Ｆによって閉塞されている。そのため、空気供給口１２Ｂから排出口３１へと向かう空気の流れが妨げられ、燃焼用空気が外筒１２の開口から漏出することを抑制することができる。

分配室３５に導入された燃焼用空気の一部は、第２の導入孔１７を介して燃焼室２５に導入される。図２に示すように、燃焼用空気の残りの部分は、第１の導入孔１６を介して第１の混合室１９に導入される。上述したように、ガイド板３２の傾斜方向と羽根部１５の傾斜方向とが同じ向きとされているので、燃焼用空気の旋回の勢いが弱められることはない。むしろ燃焼用空気の旋回の勢いが強められながら、燃焼用空気が第１の混合室１９に導入される。

羽根部１５により生成された旋回流は、内筒１１の径方向における中央部、即ち燃料供給部２４から燃料が供給される領域へ収束しつつ、オリフィス孔１８Ａへ向かって流れる。上述したように、オリフィス孔１８Ａの位置は燃料噴射方向に対応しているので、この燃焼用空気の渦の中心と、燃料供給部２４の燃料噴射方向とが重なり、燃料は旋回流に巻き込まれながら、旋回流の中心から外側に向かって拡散していく。噴射された燃料の大部分がオリフィス孔１８Ａを通過する。

燃焼用空気及び燃料が混合された予混合気は、一定の方向に旋回する流れを保ったまま、オリフィス孔１８Ａの出口から第２の混合室２１へ排出される。オリフィス孔１８Ａの下流は、オリフィス孔１８Ａの上流よりも減圧されているので、予混合気は、第２の混合室２１全体に拡散することができる。

このように、第２の混合室２１で混合された予混合気は、バーナーヘッド２０の空気孔２０Ａを介して燃焼室２５に導入される。燃焼室２５に流入した予混合気が着火部２７によって着火されると、燃焼室２５に火炎Ｆが発生して予混合気が燃焼され、既燃ガスが生成される。このとき図１に示すように、着火部２７近傍であって、着火部２７よりも下流には、分配室３５から第２の導入孔１７を介して燃焼用空気が供給される。その結果、燃焼用空気と既燃ガスとの交換が行われ、燃焼が促進される。

燃焼室２５にて生成された既燃ガスは、排出口３１を通じて排気通路２へ供給される。既燃ガスが排気通路２内の排気と混合されることによって、ＤＰＦ３に流入する排気が昇温する。こうした排気が流入するＤＰＦ３では、目標温度まで温度が上昇して、捕捉した微粒子が焼却される。

ところで、燃焼室２５内で予混合気が燃焼されると、内筒１１は、高温の既燃ガス等によって加熱される。このため、燃焼開始後、分配室３５を流れる燃焼用空気は、内筒１１を介して伝えられた熱によって昇温する。昇温された燃焼用空気は、第１の導入孔１６を介して第１の混合室１９へ導入される。このため、燃焼開始後は、既に気化している燃料の液化が抑制されるとともに、その時点で液化している燃料は気化が促される。しかも、分配室３５内の燃焼用空気は、内筒１１の回りを旋回している。従って、分配室３５を流れる燃焼用空気が第１の導入孔１６に向かって分配室３５を直線状に流れる場合に比べ、分配室３５内における燃焼用空気の経路が長くなるので、より高い温度の燃焼用空気が第１の混合室１９に導入される。

このように内筒１１が既燃ガス等により加熱される一方、外筒１２は、分配室３５を通過する燃焼用空気に曝される。このため、燃焼開始後の内筒１１の膨張量は外筒１２に比べ大きく、外筒１２の膨張量は僅かである。また内筒１１は、径方向外側に膨張するが、径方向の膨張量は、軸方向の膨張量に比べ僅かである。このため、内筒１１の径方向の膨張は、ワイヤーメッシュ３３が圧縮されることによって吸収される。内筒１１は、ワイヤーメッシュ３３とフランジ部１１Ｆの先端とを外筒１２の内周面に摺接させながら、排出口３１へ向かって膨張する。

一方、例えば、内筒１１の外周面と外筒１２の内周面とを密着させることによって分配室３５の先端部を閉塞している場合、内筒１１が径方向外側に膨張すると、内筒１１の先端部が外筒１２の内周面に圧接される。これによって、内筒１１の軸方向への膨張を妨げる方向に作用する力が生じるので、内筒１１は軸方向に伸長しにくい。しかし、本実施形態では、ワイヤーメッシュ３３と外筒１２の内周面との接触面積は、例えば内筒１１の外周面と外筒１２の内周面とが密着する場合の接触面積よりも小さく、摺動時に発生する摩擦力も小さい。このため、内筒１１の膨張による軸方向の伸長が、外筒１２との摩擦により妨げられない。

さらにまた、ワイヤーメッシュ３３は、外筒１２の縮径部１２Ａにおける内径とほぼ同じ直径を有していればよい。そのため、外筒１２の基端部から中央部における外径を一定としたとき、内筒１１を拡径して分配室３５の先端部を狭める場合よりも、ワイヤーメッシュ３３の直径を小さくすることができる。このため、ワイヤーメッシュ３３と外筒１２との接触面積を小さくすることができるので、内筒１１が摺動する際に要する摩擦力をさらに小さくすることができる。また、ワイヤーメッシュ３３自体を小型化することができるため、ワイヤーメッシュ３３、又はワイヤーメッシュ３３と外筒１２との隙間等からの燃焼用空気の漏れを抑制することができる。

以上説明したように、第１実施形態によれば、以下に列挙する利点が得られる。
（１）外筒１２と内筒１１との間には分配室３５が設けられている。内筒１１内に燃焼室２５が設けられているので、内筒１１は外筒１２よりも高温になる。従って、燃焼が開始されると、内筒１１の膨張量は外筒１２の膨張量に比べ大きくなる。内筒１１の先端部は、ワイヤーメッシュ３３を介して外筒１２に対し摺動可能に支持されている。そのため、ワイヤーメッシュ３３によって内筒１１の径方向外側への膨張を吸収しつつ、内筒１１を先端に向かって膨張させることができる。さらに、ワイヤーメッシュ３３によって、分配室３５の先端部を閉塞することができる。このため、燃焼用空気の漏れを抑えつつ、内筒１１及び外筒１２の熱膨張の差に起因する損傷を抑制することができる。

（２）外筒１２の縮径部１２Ａと内筒１１との間に環状のワイヤーメッシュ３３が保持されるので、外筒１２及び内筒１１の径が一定である場合に比べ、ワイヤーメッシュ３３の厚みを小さくすることができる。また、内筒１１が拡径する場合に比べ、ワイヤーメッシュ３３の直径を小さくすることができる。

（３）フランジ部１１Ｆは、内筒１１の先端部から外筒１２の内周面に向かって延出している。このため、分配室３５の先端部の少なくとも一部をフランジ部１１Ｆによって閉塞し、燃焼用空気の漏れを抑制することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明を具体化した第２実施形態について図５を参照して説明する。なお、第２実施形態のバーナー１０は、第１実施形態と比較して、内筒の一部と外筒の一部とのみが変更されているので、同様の部分については同一符号を付してその詳細な説明を省略する。

図５に示すように、外筒１２の外径及び内径は基端から先端まで一様である。内筒１１の先端には、外径及び内径が拡大された拡径部１１Ｂが設けられている。この拡径部１１Ｂによって、分配室３５の先端部における流路断面積が縮小される。拡径部１１Ｂの先端には、フランジ部１１Ｆが形成されている。拡径部１１Ｂと外筒１２との間には、環状のワイヤーメッシュ３３が挟持されている。

次に、第２実施形態のバーナー１０の作用について説明する。
第１実施形態と同様に、燃焼室２５内で予混合気が燃焼されると、内筒１１は高温の既燃ガス等によって加熱される。このため、分配室３５を流れる燃焼用空気は、内筒１１を介して伝えられた熱によって昇温する。昇温された燃焼用空気は、第１の導入孔１６を介して第１の混合室１９へ導入される。このため、燃焼開始後は、既に気化している燃料の液化が抑制されるとともに、その時点で液化している燃料は気化が促される。

第１実施形態と同様に、燃焼開始後の内筒１１の膨張量は外筒１２に比べ大きく、外筒１２の膨張量は僅かである。このとき内筒１１の径方向の膨張は、ワイヤーメッシュ３３が圧縮されることによって吸収される。内筒１１は、ワイヤーメッシュ３３とフランジ部１１Ｆの先端とを外筒１２の内周面に摺接させながら、排出口３１へ向かって軸方向に膨張する。

従って、第２実施形態によれば、第１実施形態に記載の（１）及び（３）の利点に加えて以下の利点を得ることができる。
（４）第２実施形態では、外筒１２と内筒１１の拡径部１１Ｂとの間に環状のワイヤーメッシュ３３が保持されるので、外筒１２及び内筒１１の径が一定である場合に比べ、ワイヤーメッシュ３３の厚みを小さくすることができる。

（第３実施形態）
次に、本発明を具体化した排気浄化装置用バーナーの第３実施形態について図６を参照して説明する。なお、第３実施形態のバーナー１０は、第１実施形態と比較して、予混合室のみが変更されているので、同様の部分についてはその詳細な説明を省略する。

バーナー１０のベース１３には、内筒１１及び外筒１２が固定されている。外筒１２の先端部には、排出口３１を有する蓋部３０が設けられている。内筒１１の頭部の開口は開放され、その縁部全周から径方向外側にフランジ部１１Ｆが張り出している。外筒１２の頭部には、縮径部１２Ａが設けられている。

縮径部１２Ａと内筒１１との間には、環状に圧縮成形されたワイヤーメッシュ３３が挟持されている。ワイヤーメッシュ３３の先端面は、フランジ部１１Ｆにより閉塞されている。

予混合室について説明する。内筒１１の内面には、連結壁部６０、及びバーナーヘッド６１が固定されている。連結壁部６０は、内筒１１の軸方向において、羽根部１５とバーナーヘッド６１との間を含む部分に設けられている。この連結壁部６０、ベース１３、内筒１１は、第１の混合室７１を区画形成する。

連結壁部６０は、排出口３１に向かって突出する軸方向端部を有し、該端部には挿入口が形成されている。その挿入口に、第１連通筒６２が挿入されている。第１連通筒６２は、連結壁部６０から軸方向に延び、排出口３１に向かって開口している。この第１連通筒６２の内部空間が、第２の混合室７２である。連結壁部６０及び第１連通筒６２は、第１の連通筒部を形成する。

またバーナーヘッド６１の中央には貫通孔が形成され、この貫通孔に、第２連通筒６３が嵌合されている。このバーナーヘッド６１及び第２連通筒６３は、第２の連通筒部を形成する。第２連通筒６３は、バーナーヘッド６１から軸方向に排出口３１に向かって延びており、その先端は閉塞板６４によって閉塞されている。この第２連通筒６３、閉塞板６４及び第１連通筒６２の開口端が、第３の混合室７３を区画形成する。第２連通筒６３の内周面と第１連通筒６２の外周面とが、第４の混合室７４を区画形成する。連結壁部６０、内筒１１、バーナーヘッド６１が、第５の混合室７５を区画形成する。

これらの混合室７１〜７５が、予混合室７０を形成する。第２〜第５の混合室７２〜７５は、互いに異なる流路断面積を有する。内筒１１、第２連通筒６３、バーナーヘッド６１、閉塞板６４が、燃焼室７７を区画形成する。

次に、上述のバーナー１０の作用について説明する。
ＤＰＦ３の再生処理が開始されると、燃焼用空気が分配室３５に流入する。燃焼用空気は、ガイド板３２によって案内されて、内筒１１の周りを旋回する。

分配室３５を流れる燃焼用空気の一部は、第２の導入孔１７を通じて燃焼室７７に導入される。燃焼用空気の残りの部分は、第１の導入孔１６を通じて第１の混合室７１に導入される。第１実施形態と同様に、第１の混合室７１内では、旋回流が生成される。

また第１の混合室７１では、旋回流に対して燃料供給部２４から燃料が供給されることによって、燃焼用空気と燃料とが混合した予混合気が生成される。この予混合気は、旋回しつつ、第２の混合室７２へと流入する。

第２の混合室７２を通過した予混合気は、第３の混合室７３にて転回し、第４の混合室７４に流入する。さらに予混合気は、第５の混合室７５にて再び転回し、バーナーヘッド６１の供給孔６６を通じて燃焼室７７に流入する。

この予混合室７０では、各混合室７１〜７５の分だけ流路が長くなるので、混合気の混合が促進される。混合室７１〜７５が互いに異なる流路断面積を有するので、流路断面積の急激な変化に基づく混合気の混合も促進される。

燃焼室７７に流入した混合気に着火されると、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。この火炎Ｆには、内筒１１に形成された第２の導入孔１７から燃焼用空気が供給される。

燃焼室７７にて生成された燃焼ガスは、排出口３１を通じて排気通路２へと供給される。また第４の混合室７４の予混合気は、第２連通筒６３を介して燃焼ガスによって加熱される。このため、既に気化している燃料の液化が抑えられ、且つ気化していない燃料の気化が促進される。

このように内筒１１が既燃ガス等により加熱される一方、外筒１２は、分配室３５を通過する燃焼用空気に曝される。内筒１１の径方向の膨張は、ワイヤーメッシュ３３が圧縮されることによって吸収される。内筒１１は、ワイヤーメッシュ３３とフランジ部１１Ｆの先端とを外筒１２の内周面に摺接させながら、排出口３１へ向かって膨張する。上述したように内筒１１の内周面には、連結壁部６０及びバーナーヘッド６１が連結されているが、内筒１１は排出口３１に向かって膨張可能である。そのため、第３の混合室７３及び第５の混合室７５の流路断面積の変化が抑制される。

以上説明したように、第３実施形態のバーナー１０によれば、第１実施形態の（１）〜（３）に記載の利点に加え、以下に列挙する利点を得ることができる。
（５）バーナー１０の予混合室７０は、予混合気の流路が折り返された部分を有する。そのため、こうした折返し部分を有しない予混合室を備えたバーナーに比べて、予混合気の流路が長くなる。その結果、燃焼用空気と燃料との混合が促進されて、予混合気の燃焼性が向上する。そのため、燃焼ガスに含まれる未燃焼燃料の量が低減される。こうした外筒１２と内筒１１との間には熱膨張差が生じる。しかしながら、内筒１１の先端部は、ワイヤーメッシュ３３を介して外筒１２に対し摺動可能に支持されているので、ワイヤーメッシュ３３によって内筒１１の径方向外側への膨張を吸収しつつ、内筒１１を先端に向かって膨張させることができる。このため予混合室７０における流路断面積の変化を抑制できる。

（第４実施形態）
次に、本発明を具体化した排気浄化装置用バーナーの第４実施形態について図７を参照して説明する。なお、第４実施形態のバーナー１０は、第２実施形態におけるバーナー１０の予混合室が第３実施形態における予混合室に変更されている点においてのみ第２実施形態と異なる。そのため、同様の部分についてはその詳細な説明を省略する。

内筒１１の先端には、外径及び内径が拡大された拡径部１１Ｂが設けられている。拡径部１１Ｂの先端には、フランジ部１１Ｆが形成されている。拡径部１１Ｂと外筒１２との間には、環状のワイヤーメッシュ３３が挟持されている。

次に、第４実施形態のバーナー１０の作用について説明する。
燃焼空気、燃料及び予混合気の流れは、第３実施形態のそれと同様である。内筒１１の径方向の膨張は、ワイヤーメッシュ３３の圧縮により吸収される。内筒１１は、ワイヤーメッシュ３３とフランジ部１１Ｆの先端とを外筒１２の内周面に摺接させながら、排出口３１へ向かって軸方向に膨張する。

以上説明したように、第４実施形態のバーナー１０によれば、第１実施形態に記載の（１）、（３）及び第２実施形態に記載の（４）の利点に加え、以下に列挙する利点を得ることができる。

（６）内筒１１の先端部では、外筒１２と、第１の混合室７１〜第５の混合室７５を有する内筒１１の拡径部１１Ｂとの間に環状のワイヤーメッシュ３３が保持される。外筒１２及び内筒１１の径が一定である場合に比べ、ワイヤーメッシュ３３の厚みを小さくすることができる。また内筒１１は、連結壁部６０及びバーナーヘッド６１の間隔を維持しながら排出口３１に向かって膨張できる。

なお、上記各実施形態は、以下のように適宜変更して実施することもできる。
・上記各実施形態では、内筒１１の先端にフランジ部１１Ｆを設けたが、これを省略してもよい。燃焼開始前の自然な状態において、フランジ部１１Ｆの先端は外筒１２の内周面に接していてもよい。

・図８に示すように、ワイヤーメッシュ３３を掛止するための掛止部１１Ｅが内筒１１の外周面から突出していてもよい。掛止部１１Ｅは、内筒１１の外周面に対して略垂直に延び、内筒１１の軸方向に複数設けられている。掛止部１１Ｅは、内筒１１の周方向に連続する環状であってもよく、外周面に対して断続的に形成された扇状であってもよい。このようにすると、ワイヤーメッシュ３３をより強固に固定することができる。また、掛止部１１Ｅによって、空気供給口１２Ｂから排出口３１へと向かう空気の流れが妨げられるので、分配室３５からの空気の漏れを抑制することができる。

・図９に示すように、ワイヤーメッシュ３３の替わりに、内筒１１及び外筒１２の間に蛇腹管５０を介在させてもよい。蛇腹管５０は、全体として内筒１１を囲む略円筒状に形成され、壁部の断面形状は波型である。蛇腹管５０は、内筒１１が径方向外側に膨張したとき、内筒１１と外筒１２との間で伸長することによって、内筒１１の径方向の膨張を吸収する。

・上記各実施形態では、未燃焼燃料を拡散するためにオリフィスプレート１８を用いたが、内径が入口から出口に向かって連続的に小さくなる漏斗状の管路や、ベンチュリ管等を用いてもよい。

・空気供給口１２Ｂは、外筒１２の中央部等、頭部寄り以外の部分に形成されていてもよい。また、空気供給口１２Ｂは複数設けられていてもよい。
・上記各実施形態では、旋回流生成部は、径方向内側に切り起こした羽根部１５によって形成したが、内筒１１の外周に設けられた旋回羽根等、他の形状にしてもよい。

・上記各実施形態では、第１の筒部としての内筒１１を、第２の筒部としての外筒１２の径方向内側に設けたが、第１の筒部を、第２の筒部の径方向外側に設けてもよい。例えば、第１の筒部と、第１の筒部よりも短い第２の筒部とを重ね、各筒部の長さの差により第１の筒部の頭部に設けられる空間に、燃焼室を備えるようにしてもよい。

・上記各実施形態では、バーナーは予混合室を有するバーナーであったが、拡散燃焼方式のバーナーであってもよい。
・上記各実施形態では、燃料供給部２４は、内部で燃料を気化させるタイプの装置であったが、液状の燃料を内筒１１内に噴霧するタイプの装置であってもよい。

・着火部２７には、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てもよい。

・燃焼用空気は、吸気通路５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、ＤＰＦ３に限らず、排気ガスを浄化する触媒を備えている装置であってもよい。この場合、バーナー１０によって触媒が昇温されるので、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。

・排気浄化装置用バーナー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。

１０…バーナー、１１…第１の筒部としての内筒、１１Ｂ…拡径部、１１Ｅ…掛止部、１１Ｆ…フランジ部、１２…第２の筒部としての外筒、１２Ａ…縮径部、２５…燃焼室、３１…排出口、３３…閉塞部としてのワイヤーメッシュ、３５…空気流路としての分配室、６０…第１の連通筒部を構成する連結壁部、６１…第２の連通筒部を構成するバーナーヘッド、６２…第１の連通筒部を構成する第１の連通筒、６３…第２の連通筒部を構成する第２連通筒。

Claims (6)

1. ベースと、
   基端部及び先端部と、燃焼用空気及び燃料が燃焼される燃焼室と、既燃ガスが排出される排出口とを有し、前記基端部が前記ベースに固定された第１の筒部と、
   第２の筒部であって、前記第１の筒部と前記第２の筒部との間に燃焼用空気が通過する空気流路が設けられる第２の筒部と、
   前記第１の筒部又は前記第２の筒部に固定され、前記第１の筒部の先端部と前記第２の筒部との間に介在する圧縮可能な閉塞部とを備え、
   前記第１の筒部の先端部の全周は、前記閉塞部を介して前記第２の筒部に対し摺動可能に支持される、排気浄化装置用バーナー。
2. 前記第２の筒部の径方向内側に前記第１の筒部が設けられ、
   前記第２の筒部は縮径部を有し、該第２の筒部の縮径部と前記第１の筒部との間に前記閉塞部が保持される請求項１に記載の排気浄化装置用バーナー。
3. 前記第２の筒部の径方向内側に前記第１の筒部が設けられ、
   前記第１の筒部は拡径部を有し、該第１の筒部の拡径部と前記第２の筒部との間に前記閉塞部が保持される請求項１に記載の排気浄化装置用バーナー。
4. 前記第１の筒部は、前記第１の筒部の先端部と前記閉塞部との間の部分から前記第２の筒部の内周面に向かって延出するフランジ部を備える請求項１〜３のいずれか１項に記載の排気浄化装置用バーナー。
5. 前記閉塞部はワイヤーメッシュであって、前記第１の筒部は、前記第１の筒部の外周面から突出する、該ワイヤーメッシュを掛止するための掛止部を備える請求項１〜４のいずれか１項に記載の排気浄化装置用バーナー。
6. 前記第２の筒部は前記第１の筒部の径方向外側に設けられており、前記第１の筒部と、前記第２の筒部との間に、前記燃焼用空気の流路が形成され、
   前記第１の筒部の内側面に連結され、前記排出口寄りの端部に開口を有する第１の連通筒部と、
   蓋部を有し、前記燃焼室を予混合室から区画する第２の連通筒部であって、前記燃焼室に連通する供給孔を有する第２の連通筒部とをさらに備え、
   前記第１の連通筒部は、前記第２の連通筒部に対して間隔を設けて前記第２の連通筒部に挿入されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の排気浄化装置用バーナー。

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