(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体燃料が導入される燃料チャンバ、および、前記燃料チャンバからの前記液体燃料を噴霧するための少なくとも一つの噴出孔を有するチップ本体と、
噴霧媒体を前記噴出孔に導くための少なくとも一本の媒体供給管と、
を備え、
前記噴出孔の上流側領域において、前記噴出孔には前記媒体供給管が挿入されており、
前記噴出孔の前記上流側領域では、前記媒体供給管の半径方向において、前記媒体供給管と前記噴出孔との間に前記燃料チャンバに連通する隙間が形成され、
前記噴出孔への前記媒体供給管の挿入長さをＬとし、前記媒体供給管と前記噴出孔との間の前記隙間の大きさをｄとしたとき、５≦Ｌ／ｄ≦２０の関係を満たし、
前記チップ本体は、
前記チップ本体の外周側から前記液体燃料を前記燃料チャンバ内に導入するための燃料入口部と、
前記チップ本体の後端側から前記媒体供給管に前記噴霧媒体を導入するための媒体入口部と、
を含み、
前記媒体供給管は、前記チップ本体の後端側から前記噴出孔に向かって前記燃料チャンバ内において延在していることを特徴とするバーナチップ。
【請求項２】
液体燃料が導入される燃料チャンバ、および、前記燃料チャンバからの前記液体燃料を噴霧するための少なくとも一つの噴出孔を有するチップ本体と、
噴霧媒体を前記噴出孔に導くための少なくとも一本の媒体供給管と、
を備え、
前記噴出孔の上流側領域において、前記噴出孔には前記媒体供給管が挿入されており、
前記噴出孔の前記上流側領域では、前記媒体供給管の半径方向において、前記媒体供給管と前記噴出孔との間に前記燃料チャンバに連通する隙間が形成され、
前記噴出孔への前記媒体供給管の挿入長さをＬとし、前記媒体供給管と前記噴出孔との間の前記隙間の大きさをｄとしたとき、５≦Ｌ／ｄ≦２０の関係を満たし、
前記チップ本体は、前記チップ本体の軸方向における異なる位置にそれぞれ設けられた複数の前記噴出孔を有し、
複数の前記媒体供給管が、前記噴出孔の前記上流側領域において、前記複数の噴出孔にそれぞれ挿入されており、
前記複数の前記媒体供給管は、前記チップ本体の軸方向に沿って延在し、前記噴霧媒体を前記複数の前記媒体供給管に導くための媒体集合流路に連通されていることを特徴とするバーナチップ。
【請求項３】
前記媒体供給管は、該媒体供給管の先端部が前記噴出孔の上流端と下流端との間に位置するように、前記噴出孔の前記上流側領域のみにおいて前記噴出孔に挿入されており、
前記噴出孔の下流側領域では、前記隙間を介して前記燃料チャンバから供給される前記液体燃料と、前記媒体供給管から供給される前記噴霧媒体とが混合されるように構成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のバーナチップ。
【請求項４】
前記隙間は、前記噴出孔の内壁面と前記媒体供給管の外周面とで形成される環状隙間であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のバーナチップ。
【請求項５】
前記チップ本体は、前記チップ本体の周方向における異なる位置にそれぞれ設けられた複数の前記噴出孔を有し、
複数の前記媒体供給管が、前記噴出孔の前記上流側領域において、前記複数の噴出孔にそれぞれ挿入されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のバーナチップ。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか一項に記載のバーナチップと、
前記バーナチップを先端側に保持するとともに、前記液体燃料および前記噴霧媒体を前記バーナチップに向けて供給するように構成されたバーナ本体と、
を備えることを特徴とする二流体バーナ。
【請求項７】
請求項６に記載の二流体バーナと、
前記二流体バーナから噴射された前記液体燃料が燃焼する燃焼空間を形成する火炉と、
を備えることを特徴とするボイラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、バーナチップ、二流体バーナ及びボイラに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、噴霧媒体のエネルギーを利用して液体燃料を微粒化する二流体バーナが知られている。二流体バーナにおいては、ばいじん低減やＮＯｘ低減を実現するために、微粒化された液体燃料の粒径を小さくすることが重要である。
【０００３】
二流体バーナの一つに、バーナチップ内部に混合室が設けられた内部混合型の二流体バーナがある。この内部混合型の二流体バーナは、液体燃料と噴霧媒体とをバーナチップ内部の混合室において予め混合させて、燃焼空間に噴出するようになっている。
【０００４】
例えば、特許文献１及び２には、バーナチップ内部に混合室が設けられた内部混合型の二流体バーナが記載されている。また、特許文献２には、バーナチップ内部の混合室に、微粒化した液体燃料を燃焼室に噴射する噴出孔と、燃料供給配管に接続される燃料供給通路と、蒸気供給配管に接続される蒸気供給通路と、が設けられた構成も記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１７２５０５号公報
【特許文献２】特開２０１５−６４１３１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、特許文献１及び２に記載される内部混合型の二流体バーナにおいては、混合室内部での液体燃料の流動不良により、液体燃料が適正に微粒化されないという課題があった。
本発明者らはその原因についてより詳細に調べた結果、混合室内部での液体燃料の流動不良により、噴出孔に形成される液体燃料の液膜の厚さが不均一となることが、微粒化を阻害する原因の一つであることを見出した。すなわち、二流体バーナにおいては、通常、混合室内に供給された液体燃料は噴霧媒体と混合された後、噴出孔を通過して燃焼空間に噴射される。このとき、液体燃料により噴出孔の壁面に液膜が形成される。この液膜は、噴霧媒体の流体エネルギーによって燃焼空間内へ拡散される。しかしながら、混合室内に供給される噴霧媒体の流動エネルギーによって液体燃料の流れに偏りが生じてしまい、噴出孔の内壁面に形成される液膜の厚さが周方向に不均一となり、液膜の厚い部分は微粒化が阻害されることがある。このため、液体燃料が適正に微粒化されない事態が発生してしまう。
【０００７】
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも幾つかの実施形態は、液体燃料を適正に微粒化し得るバーナチップ、二流体バーナ及びボイラ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】
【０００８】
（１）本発明の少なくとも幾つかの実施形態に係る燃焼器のバーナチップは、
液体燃料が導入される燃料チャンバ、および、前記燃料チャンバからの前記液体燃料を噴霧するための少なくとも一つの噴出孔を有するチップ本体と、
噴霧媒体を前記噴出孔に導くための少なくとも一本の媒体供給管と、
を備え、
前記噴出孔の上流側領域において、前記噴出孔には前記媒体供給管が挿入されており、
前記噴出孔の前記上流側領域では、前記媒体供給管の半径方向において、前記媒体供給管と前記噴出孔との間に前記燃料チャンバに連通する隙間が形成され、
前記噴出孔への前記媒体供給管の挿入長さをＬとし、前記媒体供給管と前記噴出孔との間の前記隙間の大きさをｄとしたとき、５≦Ｌ／ｄ≦２０の関係を満たし、
前記チップ本体は、
前記チップ本体の外周側から前記液体燃料を前記燃料チャンバ内に導入するための燃料入口部と、
前記チップ本体の後端側から前記媒体供給管に前記噴霧媒体を導入するための媒体入口部と、
を含み、
前記媒体供給管は、前記チップ本体の後端側から前記噴出孔に向かって前記燃料チャンバ内において延在している。
上記（１）のバーナチップは、噴出孔の上流側領域には媒体供給管が挿入されており、媒体供給管の半径方向において、媒体供給管と噴出孔との間に、燃料チャンバに連通する隙間が形成されている。
このように、媒体供給管と噴出孔との間の半径方向隙間を介して燃料チャンバから液体燃料を噴出孔に供給するようにしたので、噴霧媒体の流れの影響を抑制しながら、噴出孔の内壁面に比較的均一な膜厚の液体燃料の液膜を形成できる。そのため、燃料チャンバ内に噴霧媒体を直接導入する場合とは異なり、噴出孔の内壁面における液体燃料の液膜が局所的に厚くなってしまう事態を回避でき、液膜を均一的に薄く形成することができる。これにより、噴出孔の上流側に供給される噴霧媒体の流体エネルギーにより液膜を適切に拡散でき、液体燃料の微粒化を促進できる。
また、上記（１）の構成によれば、噴出孔への媒体供給管の挿入長さＬと媒体供給管と噴出孔との間の隙間の大きさｄとの関係において、Ｌ／ｄを５以上に設定することで、媒体供給管の外周面と噴出孔の内壁面との間の隙間の長さを十分に確保して、当該隙間を通過する液体燃料の流れの境界層を発達させ、当該隙間の後流側において噴出孔の内壁面に沿って薄い液膜の液体燃料を流すことができる。また、挿入長さＬに対して隙間の大きさｄを十分に小さくすることになるので、この理由からも、液体燃料の液膜厚さを小さくすることができる。一方、Ｌ／ｄを２０以下に設定することで、媒体供給管と噴出孔との間の隙間に起因した圧力損失の増大を抑制することができる。
噴出孔の上流側領域では、媒体供給管の外周面と噴出孔の内壁面との間の半径方向隙間を燃料チャンバからの液体燃料が流れる。この点、上記（１）の構成では、媒体供給管は、燃料チャンバ内において、チップ本体の後端側から噴出孔に向かって延在しており、燃料チャンバ内では媒体供給管の周囲を液体燃料が流れるようになっているので、噴出孔の上流側領域における前記半径方向隙間へと向かう液体燃料の流れを媒体供給管によって妨げることがない。
【０００９】
（２）本発明の少なくとも幾つかの実施形態に係る燃焼器のバーナチップは、
液体燃料が導入される燃料チャンバ、および、前記燃料チャンバからの前記液体燃料を噴霧するための少なくとも一つの噴出孔を有するチップ本体と、
噴霧媒体を前記噴出孔に導くための少なくとも一本の媒体供給管と、
を備え、
前記噴出孔の上流側領域において、前記噴出孔には前記媒体供給管が挿入されており、
前記噴出孔の前記上流側領域では、前記媒体供給管の半径方向において、前記媒体供給管と前記噴出孔との間に前記燃料チャンバに連通する隙間が形成され、
前記噴出孔への前記媒体供給管の挿入長さをＬとし、前記媒体供給管と前記噴出孔との間の前記隙間の大きさをｄとしたとき、５≦Ｌ／ｄ≦２０の関係を満たし、
前記チップ本体は、前記チップ本体の軸方向における異なる位置にそれぞれ設けられた複数の前記噴出孔を有し、
複数の前記媒体供給管が、前記噴出孔の前記上流側領域において、前記複数の噴出孔にそれぞれ挿入されており、
前記複数の前記媒体供給管は、前記チップ本体の軸方向に沿って延在し、前記噴霧媒体を前記複数の前記媒体供給管に導くための媒体集合流路に連通されている。
上記（２）の構成によれば、バーナチップの軸方向において広範囲に、微粒化された液体燃料を噴射することができ、微粒化された液体燃料と燃焼用空気との混合状態を改善して燃焼性を向上させることができる。また、各々の噴出孔の上流側領域において媒体供給管が挿入されているので、上記（１）でも述べた理由から、液体燃料の微粒化が促進され、燃焼性を効果的に改善できる。
【００１０】
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は２の構成において、
前記媒体供給管は、該媒体供給管の先端部が前記噴出孔の上流端と下流端との間に位置するように、前記噴出孔の前記上流側領域のみにおいて前記噴出孔に挿入されており、
前記噴出孔の下流側領域では、前記隙間を介して前記燃料チャンバから供給される前記液体燃料と、前記媒体供給管から供給される前記噴霧媒体とが混合されるように構成される。
【００１１】
上記（３）の構成によれば、媒体供給管が設けられていない噴出孔の下流側領域において比較的薄い液膜の液体燃料と噴霧媒体とが混合されることによって、液体燃料を効果的に微粒化することができる。
【００１２】
（４）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（３）の何れかの構成において、
前記隙間は、前記噴出孔の内壁面と前記媒体供給管の外周面とで形成される環状隙間である。
【００１３】
上記（４）の構成によれば、噴出孔の内壁面と媒体供給管の外周面とで環状隙間が形成されているため、この環状隙間において、噴出孔の内壁面に周方向に均一的な環状の液膜を形成することができる。よって、液体燃料を効果的に微粒化することができる。
【００１８】
（５）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（４）の何れかの構成において、
前記チップ本体は、前記チップ本体の周方向における異なる位置にそれぞれ設けられた複数の前記噴出孔を有し、
複数の前記媒体供給管が、前記噴出孔の前記上流側領域において、前記複数の噴出孔にそれぞれ挿入されている。
【００１９】
上記（５）の構成によれば、バーナチップの周方向において広範囲に、微粒化された液体燃料を噴射することができ、微粒化された液体燃料と燃焼用空気との混合状態を改善して燃焼性を向上させることができる。また、各々の噴出孔の上流側領域において媒体供給管が挿入されているので、上記（１）でも述べた理由から、液体燃料の微粒化が促進され、燃焼性を効果的に改善できる。
【００２２】
（６）本発明の少なくとも幾つかの実施形態に係る二流体バーナは、
上記（１）乃至（５）の何れかに記載のバーナチップと、
前記バーナチップを先端側に保持するとともに、前記液体燃料および前記噴霧媒体を前記バーナチップに向けて供給するように構成されたバーナ本体と、
を備える。
【００２３】
上記（６）の二流体バーナによれば、噴出孔の上流側に供給される噴霧媒体の流体エネルギーにより液体燃料の液膜を適切に拡散でき、液体燃料の微粒化を促進できるバーナチップを備えるため、ばいじんの低減及びＮＯｘ低減が可能な二流体バーナを提供できる。
【００２４】
（７）本発明の少なくとも幾つかの実施形態に係るボイラは、
上記（６）に記載の二流体バーナと、
前記二流体バーナから噴射された前記液体燃料が燃焼する燃焼空間を形成する火炉と、
を備える。
【００２５】
上記（７）のボイラによれば、ばいじんの低減及びＮＯｘ低減が可能な二流体バーナを備えるため、信頼性の高いボイラを提供できる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の少なくとも幾つかの実施形態によれば、噴出孔の内壁面に形成される液体燃料の液膜を均一的に薄くすることがで、噴出孔の上流側に供給される噴霧媒体の流体エネルギーにより液膜を適切に拡散でき、液体燃料の微粒化を促進できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】一実施形態に係る二流体バーナの軸方向に沿った断面図である。
【図２Ａ】一実施形態におけるバーナチップの正面図（図１のＡ−Ａ矢視図）である。
【図２Ｂ】一実施形態におけるバーナチップの断面図（図１のＢ−Ｂ断面図）である。
【図３】一実施形態に係る二流体バーナの軸方向に沿った部分断面図である。
【図４】他の実施形態に係る二流体バーナの軸方向に沿った断面図である。
【図５】さらに他の実施形態に係る二流体バーナの軸方向に沿った断面図である。
【図６】バーナチップの媒体供給管と噴出孔の隙間における液体燃料の流速分布を模式的に示す図である。
【図７】一実施形態に係るボイラの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
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。
【００２９】
図１を例示して、幾つかの実施形態に係る二流体バーナ１の全体構成について概略的に説明する。なお、図１は、一実施形態に係る二流体バーナ１の軸方向に沿った断面図である。本実施形態において軸方向とは、二流体バーナ１又はバーナチップ１０の中心軸Ｏに沿った方向である。
【００３０】
幾つかの実施形態に係る二流体バーナ１は、バーナ本体２と、バーナ本体２の先端に保持されるバーナチップ１０と、を備える。
【００３１】
バーナ本体２は、バーナチップ１０を先端側に保持するとともに、液体燃料Ｆおよび噴霧媒体Ｓをバーナチップ１０に向けて供給するように構成される。
例えば、バーナ本体２は、液体燃料Ｆをバーナチップ１０側に向けて供給するための液体燃料管３と、噴霧媒体Ｓをバーナチップ１０側に向けて供給するための噴霧媒体管４と、を備える。
液体燃料管３及び噴霧媒体管４を備えるバーナ本体２には、締め付けリング９によってバーナチップ１０が着脱自在に取り付けられている。
液体燃料管３は、燃料入口部１３を介して、バーナチップ１０の燃料チャンバ１２に連通している。噴霧媒体管４は、媒体入口部１７を介して、バーナチップ１０の媒体供給管１６に連通している。液体燃料管３又は噴霧媒体管４は、軸方向に沿って設けられていてもよい。
【００３２】
次に、図１〜図５を参照して、バーナチップ１０の具体的な構成について説明する。
なお、図２Ａは、一実施形態におけるバーナチップ１０の正面図（図１のＡ−Ａ矢視図）である。図２Ｂは、一実施形態におけるバーナチップ１０の断面図（図１のＢ−Ｂ断面図）である。図３は、一実施形態に係る二流体バーナ１の軸方向に沿った部分断面図である。図４は、他の実施形態に係る二流体バーナ１の軸方向に沿った断面図である。図５は、さらに他の実施形態に係る二流体バーナ１の軸方向に沿った断面図である。
また、以下に説明する図３〜図５において、バーナ本体２は上述した図１と同様の構成を例示しているが、バーナ本体２の構成はこれに限定されるものではない。
【００３３】
図１〜図５に例示するように、幾つかの実施形態に係るバーナチップ１０は、液体燃料Ｆが導入される燃料チャンバ１２、および、燃料チャンバ１２からの液体燃料Ｆを噴霧するための少なくとも一つの噴出孔１４を有するチップ本体１１と、噴霧媒体Ｓを噴出孔１４に導くための少なくとも一本の媒体供給管１６と、を備える。
媒体供給管１６は、噴出孔１４の上流側領域１４ａにおいて、噴出孔１４には媒体供給管１６が挿入されている。
噴出孔１４の上流側領域１４ａでは、媒体供給管１６の半径方向において、媒体供給管１６と噴出孔１４との間に燃料チャンバ１２に連通する隙間２０が形成されている。
例えば、隙間２０は、噴出孔１４の内壁面１４ｅと媒体供給管１６の外周面１６ａとで形成される環状隙間である。
【００３４】
図１に示す構成例では、燃料チャンバ１２は、バーナチップ１０の中心軸Ｏを中心として環状に形成されている。一方、図３に示す構成例では、燃料チャンバ１２はバーナチップ１０の中心軸Ｏを中心とした管状に形成されている。
また、媒体供給管１６は、燃料チャンバ１２内に設けられる領域は燃料チャンバ１２の延在方向に沿って設けられ、噴出孔１４内に設けられる領域は噴出孔１４の延在方向に沿って設けられてもよい。
【００３５】
このように、媒体供給管１６と噴出孔１４との間の半径方向隙間２０を介して燃料チャンバ１２から液体燃料Ｆを噴出孔１４に供給するようにしたので、噴霧媒体Ｓの流れの影響を抑制しながら、噴出孔１４の内壁面１４ｅに比較的均一な膜厚の液体燃料Ｆの液膜を形成できる。そのため、燃料チャンバ１２内に噴霧媒体Ｓを直接導入する場合とは異なり、噴出孔１４の内壁面１４ｅにおける液体燃料Ｆの液膜が局所的に厚くなってしまう事態を回避でき、液膜を均一的に薄く形成することができる。これにより、噴出孔１４の上流側に供給される噴霧媒体Ｓの流体エネルギーにより液膜を適切に拡散でき、液体燃料Ｆの微粒化を促進できる。
また、噴出孔１４の内壁面１４ｅと媒体供給管１６の外周面１６ａとで環状隙間２０が形成されることによって、この環状隙間２０において、噴出孔１４の内壁面１４ｅに周方向に均一的な環状の液膜を形成することができる。よって、液体燃料Ｆを効果的に微粒化することができる。
【００３６】
また、媒体供給管１６は、該媒体供給管１６の先端部１６ｂが噴出孔１４の上流端１４ａ１と下流端１４ｂ１との間に位置するように、噴出孔１４の上流側領域１４ａのみにおいて噴出孔１４に挿入されていてもよい。
この場合、噴出孔１４の下流側領域１４ｂでは、隙間２０を介して燃料チャンバ１２から供給される液体燃料Ｆと、媒体供給管１６から供給される噴霧媒体Ｓとが混合されるように構成される。
【００３７】
上記構成によれば、媒体供給管１６が設けられていない噴出孔１４の下流側領域１４ｂにおいて比較的薄い液膜の液体燃料Ｆと噴霧媒体Ｓとが混合されることによって、液体燃料Ｆを効果的に微粒化することができる。
【００３８】
図１、図２Ａ及び図２Ｂに例示する実施形態では、チップ本体１１は、チップ本体１１の周方向における異なる位置にそれぞれ設けられた複数の噴出孔１４を有する。例えば、図２に例示する構成では、チップ本体１１には、周方向において等間隔に８個の噴出孔１４が設けられている。
この場合、複数の媒体供給管１６が、噴出孔１４の上流側領域１４ａにおいて、複数の噴出孔１４にそれぞれ挿入されている。
【００３９】
上記構成によれば、バーナチップ１０の周方向において広範囲に、微粒化された液体燃料Ｆを噴射することができ、微粒化された液体燃料Ｆと燃焼用空気との混合状態を改善して燃焼性を向上させることができる。また、各々の噴出孔１４の上流側領域１４ａにおいて媒体供給管１６が挿入されているので、上述した理由から、液体燃料Ｆの微粒化が促進され、燃焼性を効果的に改善できる。
【００４０】
図３に例示するように、上述したバーナチップ１０において、噴出孔１４への媒体供給管１６の挿入長さをＬとし、媒体供給管１６と噴出孔１４との間の隙間の大きさをｄとしたとき、５≦Ｌ／ｄ≦２０の関係を満たすようにしてもよい。
【００４１】
ここで、図６を参照して、バーナチップ１０の媒体供給管１６と噴出孔１４の隙間２０における液体燃料の流動現象について説明する。なお、図６は、バーナチップ１０の媒体供給管１６と噴出孔１４の隙間２０における液体燃料Ｆの流速分布を模式的に示す図である。同図では、理解が容易となるように、一例として隙間２０の入口部２０ａの少なくとも一部が下流側へ向けてベルマウス状に広がっている場合について説明する。
図６に示すように、噴出孔１４の内壁面１４ｅと媒体供給管１６の外周面１６ａとの間の隙間２０を流れる液体燃料Ｆ（流体）は、隙間２０の入口部２０ａでは境界層が未発達であるため幅方向に一様の流速分布を有する。ここで幅方向とは、媒体供給管１６の先端部１６ｂの半径方向Ｒに一致する。
隙間２０の入口部２０ａから下流側に向かうにつれて境界層が発達していき、隙間の大きさｄに対して、入口部２０ａから下流側に向けてある一定の距離で境界層が安定する。
【００４２】
上記構成によれば、噴出孔１４への媒体供給管１６の挿入長さＬと媒体供給管１６と噴出孔１４との間の隙間２０の大きさｄとの関係において、Ｌ／ｄを５以上に設定することで、媒体供給管１６の外周面１６ａと噴出孔１４の内壁面１４ｅとの間の隙間２０の長さを十分に確保して、当該隙間２０を通過する液体燃料Ｆの流れの境界層を発達させ、当該隙間２０の後流側において噴出孔１４の内壁面１４ｅに沿って薄い液膜の液体燃料Ｆを流すことができる。
また、挿入長さＬに対して隙間２０の大きさｄを十分に小さくすることになるので、この理由からも、液体燃料Ｆの液膜厚さを小さくすることができる。
一方、Ｌ／ｄを２０以下に設定することで、媒体供給管１６と噴出孔１４との間の隙間２０に起因した圧力損失の増大を抑制することができる。
【００４３】
図１、図４及び図５に例示する実施形態においては、チップ本体１１は、チップ本体１１の外周側から液体燃料Ｆを燃料チャンバ１２内に導入するための燃料入口部１３と、チップ本体１１の後端側から媒体供給管１６に噴霧媒体Ｓを導入するための媒体入口部１７と、を含む。
この構成において、媒体供給管１６は、チップ本体１１の後端側から噴出孔１４に向かって燃料チャンバ１２内において延在している。
【００４４】
噴出孔１４の上流側領域１４ａでは、媒体供給管１６の外周面１６ａと噴出孔１４の内壁面１４ｅとの間の半径方向隙間２０を燃料チャンバ１２からの液体燃料Ｆが流れる。この点、上述した構成では、媒体供給管１６は、燃料チャンバ１２内において、チップ本体１１の後端側から噴出孔１４に向かって延在しており、燃料チャンバ１２内では媒体供給管１６の周囲を液体燃料Ｆが流れるようになっているので、噴出孔１４の上流側領域１４ａにおける半径方向隙間２０へと向かう液体燃料Ｆの流れを媒体供給管１６によって妨げることがない。
よって、上記構成によれば、チップ本体１１の外周側に設けた媒体入口部（不図示）に媒体供給管１６を接続する場合に比べて、燃料チャンバ１２内において、液体燃料Ｆおよび噴霧媒体Ｓのそれぞれの流路構造を簡素化できる。
【００４５】
図５に例示する実施形態において、チップ本体１１は、チップ本体１１の軸方向における異なる位置にそれぞれ設けられた複数の噴出孔１４を有する。
これら複数の媒体供給管１６は、噴出孔１４の上流側領域１４ａにおいて、複数の噴出孔１４にそれぞれ挿入されている。また、複数の媒体供給管１６は、チップ本体１１の軸方向に沿って延在し、噴霧媒体Ｓを複数の媒体供給管１６に導くための媒体集合流路１９に連通されている。
【００４６】
上記構成によれば、バーナチップ１０の軸方向において広範囲に、微粒化された液体燃料Ｆを噴射することができ、微粒化された液体燃料Ｆと燃焼用空気との混合状態を改善して燃焼性を向上させることができる。また、各々の噴出孔１４の上流側領域１４ａにおいて媒体供給管１６が挿入されているので、上述した理由から、液体燃料Ｆの微粒化が促進され、燃焼性を効果的に改善できる。
【００４７】
また、図５に例示する実施形態においても、チップ本体１１は、チップ本体１１の周方向における異なる位置にそれぞれ設けられた複数の噴出孔１４を有してもよい（図２Ａ参照）。
この場合、複数の媒体供給管１６は、噴出孔１４の上流側領域１４ａにおいて、複数の噴出孔１４にそれぞれ挿入されている。
【００４８】
上記構成によれば、バーナチップ１０の周方向において広範囲に、微粒化された液体燃料Ｆを噴射することができ、微粒化された液体燃料Ｆと燃焼用空気との混合状態を改善して燃焼性を向上させることができる。また、各々の噴出孔１４の上流側領域１４ａにおいて媒体供給管１６が挿入されているので、上述した理由から、液体燃料Ｆの微粒化が促進され、燃焼性を効果的に改善できる。
【００４９】
次いで、図７を参照して、上述した二流体バーナ１の適用先の一例であるボイラ５０について説明する。但し、上述した二流体バーナ１の適用先はボイラ５０に限定されるものではなく、他の燃焼装置においても用いることができる。
【００５０】
幾つかの実施形態に係るボイラ５０は、上述した二流体バーナ１と、二流体バーナ１から噴射された液体燃料Ｆが燃焼する燃焼空間１００を形成する火炉５２と、を備える。
【００５１】
より具体的には、図７に例示する実施形態においてボイラ５０は、二流体バーナ１を含む燃焼装置５１と、火炉５２と、を備えている。例えばボイラ５０は、液体燃料Ｆとしての重油（または、軽油、ピッチなど）を燃料として用い、この重油を二流体バーナ１（バーナチップ１０）により噴霧媒体Ｓとしての蒸気（または、高圧空気、高圧ガス、可燃性ガスなど）により微粒化させて噴霧し、火炉５２内で燃焼させ、この燃焼により発生した熱を回収するように構成された油焚きボイラである。
【００５２】
火炉５２は、鉛直方向に燃焼空間１００が延在するように設けられており、燃焼空間１００を画定する火炉壁５３には伝熱管が配設されている。火炉壁５３の下方には燃焼装置５１が設けられている。
燃焼装置５１は、火炉壁５３に配設された複数の二流体バーナ（燃焼バーナ）１を有している。例えば、二流体バーナ１は、火炉５２の周方向又は鉛直方向に沿って複数配設される。この二流体バーナ１は、上述した何れかの実施形態に示すバーナチップ１０（図１〜図６参照）を備えていている。
【００５３】
各二流体バーナ１には、燃料供給源６１から液体燃料管３（図１も参照）を通して燃料が供給されるとともに、蒸気供給源６３から噴霧媒体管４（図１も参照）を通して蒸気（噴霧媒体）が供給される。また、各二流体バーナ１には、空気ダクト６５から排ガスと熱交換して加熱された燃焼用空気が風箱６６に供給される。そのため、二流体バーナ１は燃料と上記を混合して微粒化した後、混合流体として火炉５２内に噴射するとともに、燃焼用空気を火炉５２内に噴射し、火炉５２内で火炎を形成することができる。なお、火炉５２で生成された燃焼ガスは、火炉５２の上部に接続された煙道６０を通って排出される。煙道６０には、熱回収部として過熱器、再熱器、節炭器等が設けられており、燃焼ガスの熱を回収するようになっている。
【００５４】
上記ボイラによれば、ばいじんの低減及びＮＯｘ低減が可能な二流体バーナを備えるため、信頼性の高いボイラを提供できる。
【００５５】
上述したように、本発明の少なくとも幾つかの実施形態によれば、噴出孔の内壁面に形成される液体燃料の液膜を均一的に薄くすることがで、噴出孔の上流側に供給される噴霧媒体の流体エネルギーにより液膜を適切に拡散でき、液体燃料の微粒化を促進できる。
【００５６】
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
【００５７】
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。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
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」、「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。
【符号の説明】
【００５８】
１        二流体バーナ
２        バーナ本体
３        液体燃料管
４        噴霧媒体管
１０      バーナチップ
１１      チップ本体
１２      燃料チャンバ
１３      燃料入口部
１４      噴出孔
１４ａ    上流側領域
１４ａ１  上流端
１４ｂ    下流側領域
１４ｂ１  下流端
１４ｅ    内壁面
１６      媒体供給管
１６ａ    外周面
１６ｂ    先端部
１７      媒体入口部
１９      媒体集合流路
２０      隙間
２０ａ    入口部
５０      ボイラ
５１      燃焼装置
５２      火炉
１００    燃焼空間
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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