(57)【要約】【課題】バーナチップを大型化させることなく、従来のバーナチップ構造よりさらに良好な着火性・燃焼性を確保することができるバーナチップ構造、及びバーナチップ構造の製造方法を提供する。【解決手段】流体燃料と噴霧媒体とが混合された混合流体を炉内に投入するためのバーナチップ構造であって、バーナチップ本体であって、バーナチップ本体の炉内側表面には、混合流体を炉内に排出するように構成された出口開口が形成され、バーナチップ本体の炉外側表面には、混合流体、又は、流体燃料に混合される前の噴霧媒体が流入するように構成された入口開口が形成され、バーナチップ本体の内部には、出口開口と入口開口とを接続する少なくとも一つの流体通路が形成された、バーナチップ本体、を備え、流体通路の少なくとも一部の区間には、混合流体が流れる混合区間が形成され、混合区間は、混合区間の少なくとも一部の区間が湾曲状に形成された湾曲区間を有する。【選択図】図２Ａ
2019100606.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体燃料と噴霧媒体とが混合された混合流体を炉内に投入するためのバーナチップ構造であって、
バーナチップ本体であって、
前記バーナチップ本体の炉内側表面には、前記混合流体を前記炉内に排出するように構成された出口開口が形成され、
前記バーナチップ本体の炉外側表面には、前記混合流体、又は、前記流体燃料に混合される前の前記噴霧媒体が流入するように構成された入口開口が形成され、
前記バーナチップ本体の内部には、前記出口開口と前記入口開口とを接続する少なくとも一つの流体通路が形成された、バーナチップ本体、を備え、
前記流体通路の少なくとも一部の区間には、前記混合流体が流れる混合区間が形成され、
前記混合区間は、前記混合区間の少なくとも一部の区間が湾曲状に形成された湾曲区間を有するバーナチップ構造。
【請求項２】
前記バーナチップ本体の内部には、前記流体通路が複数形成され、
前記複数の流体通路の各々は、互いに異なる前記出口開口と前記入口開口とを接続するように構成される請求項１に記載のバーナチップ構造。
【請求項３】
前記バーナチップ本体の中心軸に沿って視認した場合に、
前記中心軸から前記入口開口に延在する仮想線を第１仮想線、
前記中心軸から前記出口開口に延在する仮想線を第２仮想線、と定義した場合に、
前記第１仮想線と、前記第２仮想線とは、前記流体通路が延在する前記中心軸を中心とする周方向に沿って９０度以上ずれている請求項１又は２に記載のバーナチップ構造。
【請求項４】
前記湾曲区間は、前記バーナチップ本体の中心軸の延在方向に沿っても湾曲するように形成される請求項３に記載のバーナチップ構造。
【請求項５】
前記混合区間は、前記混合区間の一部の区間が直線状に形成された直線区間をさらに有し、
前記直線区間は、前記出口開口に接続する
請求項１から４の何れか一項に記載のバーナチップ構造。
【請求項６】
前記混合区間は、前記流体通路の内面に沿って延在するリブが設けられるリブ区間をさらに有する請求項１から５の何れか一項に記載のバーナチップ構造。
【請求項７】
前記リブは、前記リブ区間を螺旋状に旋回している請求項６に記載のバーナチップ構造。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか１項に記載のバーナチップ構造の製造方法であって、
金属３Ｄプリンタによって金属粉末を積層造形することで、前記バーナチップ本体を製造するバーナチップ構造の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、流体燃料と噴霧媒体とが混合された混合流体を炉内に投入するためのバーナチップ構造、及びこのバーナチップ構造の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、油焚きボイラなどに適用されるバーナチップ構造として二流体式バーナチップが用いられている。二流体式のバーナチップ構造では、噴霧媒体として空気や蒸気を用い、流体燃料である燃料油（例えば、軽油、Ａ重油又はＣ重油などを含む。あるいは、アスファルトやＶＲ（Ｖａｃｕｕｍ  Ｒｅｓｉｄｕｅ：減圧残油）等の粗悪燃料も含む）を微粒化することにより、着火性及び燃焼性を確立させる方法がよく知られている。このような二流体式のバーナチップ構造においては、バーナチップ内に形成されている混合区間を燃料油が流れることで、燃料油と蒸気とが混合される。そして、蒸気と混合された燃料油は、バーナチップ先端から炉内に噴霧される際に、噴霧媒体（蒸気）が膨張することで微粒化される。
【０００３】
二流体式のバーナチップ構造は、良好な着火性及び燃焼性を確保するため、混合区間の流路長さに十分な混合距離Ｌを確保する必要がある。一般的な混合区間の混合距離Ｌについては、混合区間の流路径をＤとした場合、流路径Ｄの２〜３倍以上（Ｌ／Ｄ＞２〜３）を確保する必要がある。尚、混合距離Ｌは、バーナチップ内において燃料油と蒸気とが合流した位置、又は燃料油と蒸気とが合流した後にバーナチップに流入した位置から流路出口までの流路長さとなる。特許文献１、２には、混合区間をバーナチップ本体の中心軸に対して傾斜させることで、バーナチップの形状を大型化することなく、混合区間の混合距離Ｌを長くする技術について開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１３３６６４号公報
【特許文献２】特開２０１０−１３３６８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、混合区間をバーナチップ本体の中心軸に対して傾斜させるだけでは、バーナチップの形状を大型化させることなく、さらに良好な着火性・燃焼性を確保しようとするには限界がある。
【０００６】
本発明の少なくとも幾つかの実施形態は上述の事情に鑑みなされたものであり、バーナチップを大型化させることなく、従来のバーナチップ構造よりさらに良好な着火性・燃焼性を確保することができるバーナチップ構造、及びバーナチップ構造の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係るバーナチップ構造は、流体燃料と噴霧媒体とが混合された混合流体を炉内に投入するためのバーナチップ構造であって、バーナチップ本体であって、前記バーナチップ本体の炉内側表面には、前記混合流体を前記炉内に排出するように構成された出口開口が形成され、前記バーナチップ本体の炉外側表面には、前記混合流体、又は、前記流体燃料に混合される前の前記噴霧媒体が流入するように構成された入口開口が形成され、前記バーナチップ本体の内部には、前記出口開口と前記入口開口とを接続する少なくとも一つの流体通路が形成された、バーナチップ本体と、を備え、前記流体通路の少なくとも一部の区間には、前記混合流体が流れる混合区間が形成され、前記混合区間は、前記混合区間の少なくとも一部の区間が湾曲状に形成された湾曲区間を有する。
【０００８】
上記（１）の構成によれば、流体燃料と噴霧媒体とが混合された混合流体を炉内に投入するためのバーナチップ構造は、バーナチップ本体であって、バーナチップ本体の炉内側表面には、混合流体を炉内に排出するように構成された出口開口が形成され、バーナチップ本体の炉外側表面には、混合流体、又は、流体燃料に混合される前の噴霧媒体が流入するように構成された入口開口が形成され、バーナチップ本体の内部には、出口開口と入口開口とを接続する少なくとも一つの流体通路が形成された、バーナチップ本体、を備える。そして、流体通路の少なくとも一部の区間には、混合流体が流れる混合区間が形成され、混合区間は、混合区間の少なくとも一部の区間が湾曲状に形成された湾曲区間を有する。このため、従来のバーナチップ構造における混合区間（混合区間が直線状に形成されている）と比較して、混合距離を長く確保することができる。よって、バーナチップを大型化させることなく、従来のバーナチップ構造よりさらに良好な着火性・燃焼性を確保することができる。
【０００９】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載の構成において、前記バーナチップ本体の内部には、前記流体通路が複数形成され、前記複数の流体通路の各々は、互いに異なる前記出口開口と前記入口開口とを接続するように構成される。
【００１０】
上記（２）の構成によれば、互いに異なる出口開口と入口開口とを接続する流体通路に対して、混合区間の混合距離を長く確保することができ、良好な着火性・燃焼性を確保することができる。
【００１１】
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）に記載の構成において、前記バーナチップ本体の中心軸に沿って視認した場合に、前記中心軸から前記入口開口に延在する仮想線を第１仮想線、前記中心軸から前記出口開口に延在する仮想線を第２仮想線、と定義した場合に、前記第１仮想線と、前記第２仮想線とは、前記流体通路が延在する前記中心軸を中心とする周方向に沿って９０度以上ずれている。
【００１２】
上記（３）の構成によれば、上述のように第１仮想線と第２仮想線とを定義した場合に、第１仮想線と、第２仮想線とは、流体通路が延在する中心軸を中心とする周方向に沿って９０度以上ずれている。つまり、出口開口と入口開口とを接続する流体通路は、中心軸を中心として１／４回転以上で回転するような流路を有することができる。また、流体通路の少なくとも一部の区間には混合区間が形成され、混合区間は少なくとも一部に湾曲区間を有する。このように、流体通路の流路が長く確保されるので、混合区間の混合距離を長く確保することができ、良好な着火性・燃焼性を確保することができる。
【００１３】
（４）幾つかの実施形態では、上記（３）に記載の構成において、前記湾曲区間は、前記バーナチップ本体の中心軸の延在方向に沿っても湾曲するように形成される。
【００１４】
上記（４）の構成によれば、湾曲区間はバーナチップ本体の中心軸を中心とする周方向に加えて、バーナチップ本体の中心軸の延在方向に沿っても湾曲するので、混合区間の混合距離をさらに長く確保することができ、さらに良好な着火性・燃焼性を確保することができる。
【００１５】
（５）幾つかの実施形態では、上記（１）から（４）の何れか１つに記載の構成において、前記混合区間は、前記混合区間の一部の区間が直線状に形成された直線区間をさらに有し、前記直線区間は、前記出口開口に接続する。
【００１６】
バーナチップを長期間使用すると、流体燃料と噴霧媒体とが混合された混合流体が流れる混合区間内の磨耗が進行し、混合区間の断面積が大きくなり、炉内に排出される混合流体の噴射量が増加する。このため、混合区間に接続されている出口開口付近の断面積を定期的に計測する場合がある。この際、計測する区間が直線状に形成されていると断面積を容易に計測できる。上記（５）の構成によれば、混合区間の一部の区間が直線状に形成された直線区間は出口開口に接続するので、混合区間の断面積を容易に計測することができる。
【００１７】
（６）幾つかの実施形態では、上記（１）から（５）の何れか１つに記載の構成において、前記混合区間は、前記流体通路の内面に沿って延在するリブが設けられるリブ区間をさらに有する。
【００１８】
上記（６）の構成によれば、混合区間は流体通路の内面に沿って延在するリブが設けられるリブ区間を有するので、混合流体内における流体燃料と噴霧媒体との混合が促進され、着火性・燃焼性を向上させることができる。
【００１９】
（７）幾つかの実施形態では、上記（６）に記載の構成において、前記リブは、前記リブ区間を螺旋状に旋回している。
【００２０】
上記（７）の構成によれば、リブはリブ区間を螺旋状に旋回しているので、リブ区間は、いわゆるライフル管のような形状を有することとなり、混合流体内における流体燃料と噴霧媒体との混合がさらに促進される。このため、着火性・燃焼性をさらに向上させることができる。
【００２１】
（８）幾つかの実施形態では、上記（１）から（７）の何れか１つに記載のバーナチップ構造の製造方法であって、金属３Ｄプリンタによって金属粉末を積層造形することで、前記バーナチップ本体を製造する。
【００２２】
従来のバーナチップ構造の製造方法では、流体燃料と噴霧媒体とが混合された混合流体が流れる混合区間は、バーナチップ本体に機械加工によって穴をあけることで形成されていた。このため、混合区間は直線状に形成されていた。上記（８）の方法によれば、金属３Ｄプリンタによって金属粉末を積層造形することで、バーナチップ本体を製造するので、混合区間は、混合区間の少なくとも一部の区間が湾曲状に形成された湾曲区間を有することができる。このため、従来のバーナチップ構造における直線状に形成された混合区間と比較して、混合距離を長く確保することができる。よって、バーナチップを大型化させることなく、従来のバーナチップ構造よりさらに良好な着火性・燃焼性を確保することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、バーナチップを大型化させることなく、従来のバーナチップ構造よりさらに良好な着火性・燃焼性を確保することができるバーナチップ構造、及びバーナチップ構造の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１Ａ】本発明の一実施形態に係るバーナチップ構造におけるバーナチップ本体の内部構成を示す断面図である。
【図１Ｂ】本発明の一実施形態に係るバーナチップ構造におけるバーナチップ本体の内部構成を示す断面図である。
【図１Ｃ】本発明の一実施形態に係るバーナチップ構造におけるバーナチップ本体の内部構成を示す断面図である。
【図１Ｄ】本発明の一実施形態に係るバーナチップ構造におけるバーナチップ本体の内部構成を示す断面図である。
【図２Ａ】図１Ａ、図１Ｃ、及び図１Ｄに示した実施形態において、バーナチップ本体を中心軸の延在方向（Ａ方向）に沿って視た場合における流体通路を説明するための説明図である。
【図２Ｂ】図１Ｂに示した実施形態において、バーナチップ本体を中心軸の延在方向（Ｂ方向）に沿って視た場合における流体通路を説明するための説明図である。
【図３Ａ】本発明の一実施形態に係るバーナチップ構造における湾曲区間を説明するための説明図である。
【図３Ｂ】本発明の一実施形態に係るバーナチップ構造における湾曲区間を説明するための説明図である。
【図３Ｃ】本発明の一実施形態に係るバーナチップ構造における湾曲区間を説明するための説明図である。
【図４】図１Ｄにおけるリブ区間を拡大して示した拡大図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るリブ区間におけるリブを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
また例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【００２６】
本発明の一実施形態に係るバーナチップ構造は、例えば燃料油を燃焼させる油焚きボイラに使用されるバーナチップに適用される。このようなバーナチップ構造では、蒸気や空気を噴霧媒体として燃料油を微粒化した後、微粒化された燃料油を炉内へ投入する二流体式が適用される。この場合の燃料油は、重油等の一般的な油種はもちろんのこと、例えばアスファルトやＶＲ等のように、低燃焼性及び高粘度の重質化した粗悪燃料を含むものとする。
【００２７】
図１Ａ〜図１Ｄは、本発明の一実施形態に係るバーナチップ構造におけるバーナチップ本体の内部構成を示す断面図である。
【００２８】
図１Ａ〜図１Ｄに示すように、バーナチップ構造１００は、流体燃料（燃料油）と噴霧媒体（蒸気）とが混合された混合流体を炉内に投入するためのバーナチップに適用される。このようなバーナチップ構造１００は、出口開口２、入口開口４、及び流体通路６が形成されたバーナチップ本体１を備える。
【００２９】
出口開口２は、図１Ａ〜図１Ｄに示すように、バーナチップ本体１の炉内側表面３に開口されており、混合流体を炉内に排出するように構成されている。図示した実施形態では、バーナチップ本体１の炉内側表面３は、図示しない炉の内部と面しており、炉内側表面３に開口された出口開口２から混合流体が噴霧されることで、混合流体を炉内に排出する。
【００３０】
入口開口４は、図１Ａ〜図１Ｄに示すように、バーナチップ本体１の炉外側表面５に開口されており、混合流体、又は、流体燃料（燃料油）に混合される前の噴霧媒体（蒸気）が流入するように構成されている。図示した実施形態では、バーナチップ本体１の炉外側表面５は、バーナチップ本体１の中心軸Ｏが延在する延在方向において、バーナチップ本体１における炉内側表面３とは反対側の面であり、炉の内部とは面していない。
【００３１】
図１Ａ、図１Ｃ、及び図１Ｄに示した実施形態では、入口開口４は、中心軸Ｏと直交する方向（径方向）において、後述する燃料油入口７より中心軸Ｏから遠い位置に形成されている。この入口開口４から流入された蒸気は、入口開口４に接続されている蒸気通路１３を流れる。また、図示した実施形態では、炉外側表面５には、燃料油をバーナチップ本体１内に流入するための燃料油入口７が形成されている。この燃料油入口７は、バーナチップ本体１の中心軸Ｏの近傍に開口している。燃料油入口７から流入された燃料油は、燃料油入口７に接続されている燃料油通路９を流れる。そして、燃料油通路９を流れた燃料油は、燃料油通路９の下流側から分岐され、蒸気通路１３の延在方向に対して傾斜するようにして形成されている少なくとも１つ以上の分割燃料油通路１１のうちの何れか１つを流れる。そして、蒸気通路１３を流れる蒸気と分割燃料油通路１１を流れる燃料油とが、蒸気通路１３と分割燃料油通路１１との合流部（ポイントＰ１）で混合され混合流体を形成し、混合流体は出口開口２に向かって流れる。このように、図１Ａ、図１Ｃ、及び図１Ｄに示した実施形態では、入口開口４には燃料油に混合される前の蒸気が流入する。
【００３２】
一方で、図１Ｂに示した実施形態では、バーナチップ本体１の路外側の外部で燃料油と蒸気とが混合されており、その混合流体が入口開口４に流入している。
【００３３】
流体通路６は、図１Ａ〜図１Ｄに示すように、バーナチップ本体１の内部に形成され、出口開口２と入口開口４とを接続する少なくとも一つの通路である。流体通路６の少なくとも一部の区間には、混合流体が流れる混合区間８が形成される。
【００３４】
図１Ａ〜図１Ｄに示した実施形態では、流体通路６の流路の長さを確保するため、流体通路６は中心軸Ｏに対して交差するように傾斜して形成されており、この流体通路６の入口開口４と出口開口２とは、中心軸Ｏを挟んで互いに反対側になるように位置している。
【００３５】
図１Ａ、図１Ｃ、及び図１Ｄに示した実施形態では、上述したようにポイントＰ１で蒸気と燃料油とが混合されており、このポイントＰ１から出口開口２までの区間が混合区間８として形成されている。一方で、図１Ｂに示した実施形態では、入口開口４から混合流体がバーナチップ本体１の内部に流入しており、この入口開口４から出口開口２までの区間（流体通路６の全区間）が混合区間８として形成されている。
【００３６】
図１Ａ〜図１Ｄに示すように、混合区間８は、混合区間８の少なくとも一部の区間が湾曲状に形成された湾曲区間１０を有する。図１Ａ、図１Ｂ、及び図１Ｄに示した実施形態では、混合区間８の全区間において湾曲区間１０が形成されている。図１Ｃに示した実施形態では、混合区間８は湾曲区間１０と後述する直線区間１２とを有する。
【００３７】
このような本発明の一実施形態に係るバーナチップ構造１００によれば、流体燃料（燃料油）と噴霧媒体（蒸気）とが混合された混合流体を炉内に投入するためのバーナチップ構造１００は、バーナチップ本体１であって、バーナチップ本体１の炉内側表面３には、混合流体を炉内に排出するように構成された出口開口２が形成され、バーナチップ本体１の炉外側表面５には、混合流体、又は、燃料油に混合される前の蒸気が流入するように構成された入口開口４が形成され、バーナチップ本体１の内部には、出口開口２と入口開口４とを接続する少なくとも一つの流体通路６が形成された、バーナチップ本体１、を備える。そして、流体通路６の少なくとも一部の区間には、混合流体が流れる混合区間８が形成され、混合区間８は、混合区間８の少なくとも一部の区間が湾曲状に形成された湾曲区間１０を有する。このため、従来のバーナチップ構造における混合区間（混合区間が直線状に形成されている）と比較して、混合区間８の流路の長さである混合距離Ｌ（図１Ａ参照）を長く確保することができる。よって、バーナチップを大型化させることなく、従来のバーナチップ構造よりさらに良好な着火性・燃焼性を確保することができる。
【００３８】
また、混合距離Ｌを長く確保することができるので、バーナチップ本体１の内部には、より多くの混合流体を存在させることができる。そして、混合流体が混合区間８を流れることによる冷却効果により、混合流体を燃焼することによるバーナチップの温度上昇を抑制し、バーナチップの耐久年数を延長することができる。
【００３９】
図２Ａは、図１Ａ、図１Ｃ、及び図１Ｄに示した実施形態において、バーナチップ本体を中心軸の延在方向（Ａ方向）に沿って視た場合における流体通路を説明するための説明図である。図２Ｂは、図１Ｂに示した実施形態において、バーナチップ本体を中心軸の延在方向（Ｂ方向）に沿って視た場合における流体通路を説明するための説明図である。
【００４０】
幾つかの実施形態では、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、バーナチップ本体１の内部には、流体通路６が複数形成され、複数の流体通路６の各々は、互いに異なる出口開口２と入口開口４とを接続するように構成される。
【００４１】
図２Ａに示した実施形態では、バーナチップ本体１の内部には、複数の流体通路６が形成されており、例えば６つの流体通路６が形成されている。６つの流体通路６のうちの１つの流体通路６Ａは、上述したように、入口開口４Ａと接続されている蒸気通路１３と出口開口２Ａと接続されている混合区間８（全区間が湾曲区間１０として形成されている）とがポイントＰ１で接続されており、出口開口２Ａ（２）と入口開口４Ａ（４）とを接続している。また、出口開口２Ａは流体通路６Ａ以外の流体通路６とは接続されていない。入口開口４Ａは流体通路６Ａ以外の流体通路６とは接続されていない。また、複数の流体通路６は互いに接触しない。
【００４２】
図２Ｂに示した実施形態では、バーナチップ本体１の内部には、複数の流体通路６が形成されており、例えば６つの流体通路６が形成されている。６つの流体通路６のうちの１つの流体通路６Ａは、出口開口２Ａ（２）と入口開口４Ａ（４）とを接続している。また、出口開口２Ａは流体通路６Ａ以外の流体通路６とは接続されていない。入口開口４Ａは流体通路６Ａ以外の流体通路６とは接続されていない。また、複数の流体通路６は互いに接触しない。
【００４３】
このような構成によれば、互いに異なる出口開口２と入口開口４とを接続する複数の流体通路６の各々に対して、混合区間８の混合距離Ｌを長く確保することができ、良好な着火性・燃焼性を確保することができる。
【００４４】
図３Ａ〜図３Ｃは、本発明の一実施形態に係るバーナチップ構造における湾曲区間を説明するための説明図である。
【００４５】
幾つかの実施形態では、図３Ａ〜図３Ｃに示すように、バーナチップ本体１の中心軸Ｏに沿って視認した場合に、中心軸Ｏから入口開口４に延在する仮想線を第１仮想線Ｓ１、中心軸Ｏから出口開口２に延在する仮想線を第２仮想線Ｓ２、と定義した場合に、第１仮想線Ｓ１と、第２仮想線Ｓ２とは、流体通路６が延在する中心軸Ｏを中心とする周方向に沿って９０度以上ずれている。
【００４６】
「９０度以上」とは、第１仮想線Ｓ１と第２仮想線Ｓ２とによって形成される角度をθと定義した場合に、θ≧９０であって、幾つかの実施形態では、θ＞３６０であってもよい。つまり、図３Ａ〜図３Ｃに示すように、流体通路６は中心軸Ｏを中心として１／４回転以上で回転する流路を有し、幾つかの実施形態では、１回転を超えて回転する流路を有する。
【００４７】
図３Ａ〜図３Ｃに示した実施形態では、流体通路６には、蒸気通路１３を流れた蒸気と分割燃料油通路１１（図３Ａ〜図３Ｃでは不図示）を流れた燃料油とが混合される混合地点（上述したようなポイントＰ１）から出口開口２までの区間である混合区間８が形成されている。そして、混合区間８には、少なくとも一部の区間が中心軸Ｏの周方向に沿って湾曲している湾曲区間１０を含む。図示した実施形態では、混合区間８の全区間が湾曲区間１０として形成されている。尚、図１Ｂのように、混合流体が入口開口４から流入される場合には、混合地点は入口開口４になる。
【００４８】
図３Ａに示した実施形態では、９０度≦θ≦１８０度であり、出口開口２は中心軸Ｏを挟んで入口開口４とは反対側に位置するように形成されている。そして、図示した実施形態では、ポイントＰ１から出口開口２までの混合区間８の全区間が周方向に沿って湾曲している湾曲区間１０として形成されている。
【００４９】
図３Ｂに示した実施形態では、１８０度＜θ≦３６０度である。このような場合、混合区間８は、混合区間８内を流れる混合流体の流れを入口開口４が存在する側に向けるような折り返しＰ２を少なくとも１つ含む。この折り返しＰ２は、折り返しＰ２が存在する側において、中心軸Ｏから最も離れた位置である。図示した実施形態では、混合区間８は、ポイントＰ１から折り返しＰ２に向かう流路と、折り返しＰ２から出口開口２に向かう流路とを含む。混合区間８は、混合区間８の全区間が周方向に沿って湾曲している湾曲区間１０として形成されており、略Ｕ字状の形状を有している。
【００５０】
図３Ｃに示した実施形態では、３６０度＜θ≦５４０度である。このような場合、混合区間８は、折り返しＰ２から入口開口４が存在する側に向かって流れる混合流体の流れを、折り返しＰ２が存在する側に向けるような折り返しＰ３を少なくとも１つ含む。図示した実施形態では、混合区間８は、ポイントＰ１から折り返しＰ２に向かう流路と、折り返しＰ２から折り返しＰ３に向かう流路と、折り返しＰ３から出口開口２に向かう流路とを含む。混合区間８は、混合区間８の全区間が周方向に沿って湾曲している湾曲区間１０として形成されており、いわゆる渦巻き状の形状を有している。尚、θ＞５４０度の場合には、角度が増加するにつれて、混合区間８を流れる混合流体が中心軸Ｏを中心として回転する回転数が増加するように、混合区間８が形成される。
【００５１】
このような構成によれば、上述のように第１仮想線Ｓ１と第２仮想線Ｓ２とを定義した場合に、第１仮想線Ｓ１と、第２仮想線Ｓ２とは、流体通路６が延在する中心軸Ｏを中心とする周方向に沿って９０度以上ずれている。つまり、出口開口２と入口開口４とを接続する流体通路６は、中心軸Ｏを中心として１／４回転以上で回転するような流路を有することができる。また、流体通路６の少なくとも一部の区間には混合区間８が形成され、混合区間８は少なくとも一部に湾曲区間１０を有する。このように、流体通路６の流路が長く確保されるので、混合区間８の混合距離Ｌを長く確保することができ、良好な着火性・燃焼性を確保することができる。
【００５２】
幾つかの実施形態では、図１Ａ〜図１Ｄに示すように湾曲区間１０は、バーナチップ本体１の中心軸Ｏの延在方向に沿っても湾曲するように形成される。図１Ａ〜図１Ｄに示した実施形態では、湾曲区間１０は、バーナチップ本体１内における径方向外側に向かう凸状の流路を含むように湾曲している。
【００５３】
このような構成によれば、湾曲区間１０は、バーナチップ本体１の中心軸Ｏを中心とする周方向に加えて、中心軸Ｏの延在方向に沿っても湾曲するので、混合区間８の混合距離Ｌをさらに長く確保することができ、さらに良好な着火性・燃焼性を確保することができる。尚、中心軸Ｏの延在方向に沿って湾曲する場合には、混合区間８は、上述したような渦巻き状の形状を有するように構成されてもよい。
【００５４】
幾つかの実施形態では、図１Ｃに示すように、混合区間８は、混合区間８の一部の区間が直線状に形成された直線区間１２をさらに有する。この直線区間１２は出口開口２に接続する。図１Ｃに示した実施形態では、直線区間１２は、湾曲区間１０と直線区間１２とが接続される位置Ｐ４における湾曲区間１０の接線方向に沿って直線状に形成されている。
【００５５】
バーナチップを長期間使用することにより、混合区間８内の磨耗が進行し、混合区間８の断面積が大きくなり、混合区間８に接続されている出口開口２から炉内に排出される混合流体の噴射量が増加する。このため、混合区間８に接続されている出口開口２付近の断面積を定期的に計測する場合がある。この際、出口開口２付近における混合区間８が直線状に形成されていると混合区間８の断面積を容易に計測できる。
【００５６】
このような構成によれば、混合区間８の一部の区間が直線状に形成された直線区間１２は出口開口２に接続するので、混合区間８の断面積を容易に計測することができる。尚、混合区間８の流路断面が円形形状を有する場合には、孔径を計測してもよい。
【００５７】
図４は、図１Ｄにおけるリブ区間を拡大して示した拡大図である。図５は、本発明の一実施形態に係るリブ区間におけるリブを示した図である。
【００５８】
幾つかの実施形態では、図１Ｄ、図４及び図５に示すように、混合区間８は、流体通路６の内面に沿って延在するリブ１５が設けられるリブ区間１４をさらに有する。このリブ区間１４は、混合区間８内のいずれの区間に設けられてもよいし、直線区間１２に設けられてもよい。
【００５９】
図１Ｄ、図４及び図５に示した実施形態では、蒸気通路１３を流れた蒸気と分割燃料油通路１１を流れた燃料油とが混合されて混合流体が形成されている（上述したポイントＰ１）。そして、混合流体は混合区間８（湾曲区間１０）を流れ始め、混合区間８に流入した直後に、流体通路６の内面に沿って延在するリブ１５が設けられているリブ区間１４を流れている。図４に示した実施形態では、リブ１５は、流体通路６の内面全周に渡って延在しており、リング状形状を有している。そして、このようなリブ１５は、流体通路６の延在方向に沿って、所定の間隔をあけて設けられている。尚、リブ１５は流体通路６の内面全周ではなく、一部に沿って延在していてもよい。
【００６０】
幾つかの実施形態では、図１Ｄに示すように、上述した合流部（ポイントＰ１）を混合距離Ｌの長さに対する０％の位置とし、出口開口２に向かうにつれて増加し、出口開口２を混合距離Ｌの長さに対する１００％の位置として定義した場合に、混合区間８は、混合距離Ｌの長さに対する０％〜２０％の範囲内に設けられるリブ区間１４をさらに有する。
【００６１】
このような構成によれば、混合区間８の一部の区間に混合区間８の延在方向に沿ってリブ１５が設けられることで、図４に示すように、混合流体内における流体燃料（燃料油）と噴霧媒体（蒸気）との混合が促進され、着火性・燃焼性を向上させることができる。また、図１Ｄに示した実施形態では、混合区間８は、燃料油と蒸気とが混合される付近の区間（混合距離Ｌの長さに対する０％〜２０％の範囲内）にリブ区間１４を有しているので、混合流体内における燃料油と蒸気との混合の促進を早い段階で実行することができる。
【００６２】
幾つかの実施形態では、図５に示すように、リブ１５は、リブ区間１４を螺旋状に旋回している。図５に示した実施形態では、リブ１５は、流体通路６の延在方向に沿って延在し、且つ流体通路６の内面に沿って延在することで、リブ区間１４を螺旋状に旋回している。このような構成によれば、リブ１５はリブ区間１４を螺旋状に旋回しているので、リブ区間１４は、いわゆるライフル管のような形状を有することとなり、混合流体内における流体燃料（燃料油）と噴霧媒体（蒸気）との混合がさらに促進される。このため、着火性・燃焼性をさらに向上させることができる。
【００６３】
幾つかの実施形態では、湾曲区間１０は耐エロージョン性を有する材料から形成され、例えば、炭化タングステンやアルミナ（酸化アルミニウム）などのような、ＳＵＳ材よりも耐エロージョン性を有する材料から形成される。幾つかの実施形態では、湾曲区間１０には、例えば、立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）やサーメット（ＷＣ／Ｃｏサーメット）などのような、耐エロージョン性を有する材料から表面保護膜が形成される。
【００６４】
混合流体が湾曲区間１０を流れると、湾曲区間１０は湾曲状に形成されているので、エロージョンを発生させてしまう場合がある。このような構成によれば、湾曲区間１０が耐エロージョン性を有する材料から形成されたり、湾曲区間１０に耐エロージョン性を有する表面保護膜が形成されたりするので、エロージョンによって湾曲区間１０が損傷してしまうことを防止することができる。
【００６５】
幾つかの実施形態では、上述したバーナチップ構造１００の製造方法であって、金属３Ｄプリンタによって金属粉末を積層造形することで、バーナチップ本体１を製造する。このような製造方法では、金属粉末をレーザで局所的に溶融させた後、凝固させて積層させることで金属粉末を積層造形する。すなわち、金属粉末を積層造形することで、出口開口２、入口開口４、及び流体通路６を一体的に形成し、湾曲区間１０を湾曲状に形成する製造方法である。金属粉末を積層造形させる金属積層造形法としては、例えばレーザ焼結法やレーザ溶融法等の方法を挙げることができる。
【００６６】
従来のバーナチップ構造の製造方法では、流体燃料（燃料油）と噴霧媒体（蒸気）とが混合された混合流体が流れる混合区間８は、バーナチップ本体１に機械加工によって穴をあけることで形成されていた。このため、混合区間８は直線状に形成されていた。
【００６７】
このような方法によれば、金属３Ｄプリンタによって金属粉末を積層造形することで、バーナチップ本体１を製造するので、混合区間８は、混合区間８の少なくとも一部の区間が湾曲状に形成された湾曲区間１０を有することができる。このため、従来のバーナチップ構造における直線状に形成された混合区間と比較して、混合距離Ｌを長く確保することができる。よって、バーナチップを大型化させることなく、従来のバーナチップ構造よりさらに良好な着火性・燃焼性を確保することができる。
【００６８】
以上、本発明の一実施形態に係るバーナチップ構造、及びバーナチップ構造の製造方法について説明したが、本発明は上記の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない範囲での種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００６９】
１  バーナチップ本体
２  出口開口
３  炉内側表面
４  入口開口
５  炉外側表面
６  流体通路
７  燃料油入口
８  混合区間
９  燃料油通路
１０  湾曲区間
１１  分割燃料通路
１２  直線区間
１３  蒸気通路
１４  リブ区間
１５  リブ
１００  バーナチップ構造
Ｌ  混合距離
Ｏ  中心軸
【図１Ａ】
2019100606.tif 000003
【図１Ｂ】
2019100606.tif 000004
【図１Ｃ】
2019100606.tif 000005
【図１Ｄ】
2019100606.tif 000006
【図２Ａ】
2019100606.tif 000007
【図２Ｂ】
2019100606.tif 000008
【図３Ａ】
2019100606.tif 000009
【図３Ｂ】
2019100606.tif 000010
【図３Ｃ】
2019100606.tif 000011
【図４】
2019100606.tif 000012
【図５】
2019100606.tif 000013