以下、本発明に係る筒体壁面の貫通孔製造� ��法及び筒体構造の一実施形態を図面に基づ� ��て説明する。
 図1は、筒体壁面に工具を貫通させて穿設し た貫通孔の内壁面側に加工バリを生じさせな い筒体壁面の貫通孔製造方法を示す工程図で ある。以下の説明では、ガスタービン燃焼器 の燃料噴射ノズル(筒体壁面)1にノズル孔(貫� �孔)3を穿設するものとする。
 この製造方法が適用される燃料噴射ノズル1 は、図2及び図3に示すように、筒体2の壁面を 放射状に貫通する3つのノズル孔3を備えてい� ��。これら3つのノズル孔3は、燃料噴射ノズ� �1の軸線と直交する断面内において、120度ピ� ��チの放射状に配設されている。なお、図2及 び図3において、図中の符号4は後述する封止� ��材である。

 図1のaに示す穴あけ工程では、筒体2の軸線5 と直交または略直交するように、筒体2の外� �から工具11を貫通させることにより、筒体2� �壁面に一対の貫通孔2a,2bを穿設する。図示の 例では、たとえばドリル等の工具11を用い、� ��体2の外側上部から軸線5を通って下向きに� �通させることで上下一対の貫通孔2a,2bを穿設 する。なお、3つのノズル孔3を120度ピッチに� ��成するためには、上述した貫通孔2a,2bを120� �ピッチに三対形成する。
 こうして穿設された貫通孔2a,2bには、工具11 を筒体2の内壁面側へ貫通させる貫通孔2aにお いて内壁面側へ突出する加工バリ(内バリ)6a� �形成され、さらに、工具11を筒体2の外壁面� �へ貫通させる貫通孔2bにおいて外壁面側へ突 出する加工バリ(外バリ)6bが形成される。

 次に、図1のbに示す溶接工程では、筒体2よ� ��熱伝導性のよい素材の溶接治具12を用い、� �具11が筒体2の外壁面側から内壁面側に貫通� �て穿設された貫通孔2aを、溶接により封止部 材4を形成して塞ぐ。この工程は、一対の貫� �孔2a,2bを形成してノズル孔3として使用する� �、流量係数に悪影響を及ぼす加工バリ6aが形 成されている貫通孔2aを塞ぐための工程であ� ��。
 すなわち、この溶接工程は、穴径が同じ貫� ��孔2aでも流量係数のバラツキを大きくする� �因になる加工バリ6aを除去する代わりに、内 バリのある貫通孔2aを封止部材4により塞いで 、ノズル孔3として使用できないようにする� �ール溶接の工程である。

 一方、筒体2の外壁面側へ突出する加工バリ 6bは、貫通孔2bの流量係数に大きく影響しな� �位置にあり、しかも、貫通孔2bの内壁面側は シャープエッジ2cとなるので、この貫通孔2b� �そのままノズル孔3として使用される。
 すなわち、工具11が筒体2の内壁面側から外� ��面側へ貫通して穿設された貫通孔2bについ� �は、加工バリ6bとともにそのまま残すことで ノズル孔3となる。なお、この場合の加工バ� �6bは、筒体2の外壁面側にあるので、除去が� �要な場合であってもその作業は容易である� �

 ところで、上述した燃料噴射ノズル1とな る筒体2には、たとえばSUS304等の耐熱製合金� �用いられる。一方、溶接治具は熱伝導性の� �い材料を使用することが望ましく、たとえ� �銅及び黄銅等の銅合金やアルミニウム合金� �の材料が望ましい。

 溶接方法は、TIG溶接の他に、レーザ溶接� ��の比較的入熱を小さくできる溶接方法が有� ��である。すなわち、溶接による入熱を小さ� ��抑えつつ、貫通孔2aの内壁2eと貫通孔2aに内� ��から差し込まれた溶接治具12の先端部12aと� �より溶融した封止部材4を溜め込むための金� ��溜め部2fを形成し、かつ、封止部材4と溶接� ��具12の先端部との境界面が溶融しないよう� �条件を作ることが重要である(図5A)。このよ� ��な条件を実現することより、封止部材4で貫 通孔2aを塞ぐとともに、溶接後直ちに溶接治� ��12を筒体2から取り外すことができるので、� ��易に流量係数の安定したノズル孔3を穿設で きる。

 上述した溶接治具12の目的は、筒体2の貫通� ��2aの内壁と溶接治具12の先端部12aとから金属 溜め部2fを形成し、貫通孔2a内に封止部材4を� ��留させ易くするとともに、溶接時の入熱を� ��やかに系外へ放熱させることにある。
 ここで、TIG溶接の場合を一例にあげて、図5 Aを用いて具体的に説明する。
 溶接工程においては、溶接トーチ30で貫通� �2aの外表面2cの周縁2dを狙ってアークを発生� �せ、周縁2dに沿って周溶接する。この過程で は、筒体2の一部の母材2g及び溶加棒31が溶融� ��て、封止部材4が形成される。溶加棒31は筒� ��2と同等の材料が使われる。この場合、でき るだけ入熱を抑えるため、電流値を絞り、高 速度で溶接することが望ましい。このような 溶接方法を採用すれば、貫通孔2aの内壁2eと� �接治具12の先端部12aとにより形成される金属 溜め部2fには溶融した封止部材4が充填され、 この封止部材4が固化することにより貫通孔2a が完全に塞がれる。

 一方、溶接時の大半の入熱は、図5Aに示� �ように、金属溜め部2fから溶接治具12の先端� ��12aを経由して、溶接治具12の末端部12bまで� �伝導により移動し、末端部12bから大気中に� �放散する。このように、大半の溶接熱が貫� �孔2a、2bの周囲の筒体2へ拡散せずに、溶接治 具12の末端部12bから大気中へ熱放散するのは� ��筒体2の熱伝導度に比較して、溶接治具12の� ��伝導度が格段に大きいからである。銅製の� ��接治具12を採用する場合、溶接治具12が銅製 、筒体2がステンレス製の組合せとなるので� �溶接治具/筒体の熱伝導度比は20倍以上とな� �。

 この結果、貫通孔2aの周縁2dから溶接治具12� ��末端部12bに向けて、たとえば図5Bに示すよ� �な温度勾配が生ずる。すなわち、金属溜め� �2fに滞留する溶融した封止材4は大半が筒体2� ��母材と同じ材料で構成されているので、熱� ��導度は溶接治具12と比較して非常に小さい� �従って、溶接治具/筒体について適当な材料� ��組合せを選択すれば、溶接治具/筒体の熱伝 導度比を大きく取ることにより、アークが当 たる周縁2d付近の溶融した封止部材4には、滞 留する金属溜め部2fから溶接治具の先端部12a� ��での間で急激な温度降下が生ずる(図5Bの領� ��A)。
 また、溶接治具12の先端部12aから末端部12b� �での間は、熱伝導度の大きい材料が用いら� �ているため、溶融した封止部材4が滞留する� ��属溜め部2fと比較して緩やかな温度勾配と� �る(図5Bの領域B)。
 このような組合せを見出したことにより、� ��接治具12の先端部12aでは温度が融点以下に� �持されるので、溶接終了後直ちに溶接治具12 を筒体2から取り外すことができる条件が成� �する。

 ところで、上述した溶接治具/筒体の熱伝導 度比については、できるだけ大きい設定が好 ましく、少なくとも5倍以上、望ましくは10倍 以上とするのがよい。
 また、上述した溶接行程において、溶接ト� ��チ30が、貫通孔2aの内壁2eを狙わずに周縁2d� �狙うのは、筒体2の一部の母材2gを溶融させ� �がら、溶接治具12の先端部12aからできるだけ 離れた地点を狙うためである。すなわち、溶 接治具12の先端部12aから近い地点を狙うと、� ��端部12aが高温となるため、先端部12aと封止� ��材4とが溶着して溶接終了後の溶接治具12の� ��外しが困難となることを防止するものであ� ��。

 また、溶接工程では、筒体2の内側流路26� ��アルゴン等の不活性ガスSGを少量ずつ供給� �、溶接箇所を不活性ガスでシールして、溶� �部の酸化防止を図っている。このような酸� �防止を図ることにより、溶融した封止部材4� ��流動性が確保され、安定した溶接が可能と� ��る。

 さらに、上述の熱伝導度の違いにより、� ��止部材4から貫通孔2aの壁面を介して筒体2へ の熱伝導による熱移動する現象や、封止部材 4から溶接治具12を介して溶接治具12の末端12b� ��に熱が移動し、さらに貫通孔2bの壁面2hを介 して周囲の筒体2へ熱伝導によって拡散する� �象が抑制される。従って、筒体2の全体にわ� ��り、特に周方向の熱の不均一分布が小さく� ��えられ、溶接時の入熱に伴う熱歪が小さく� ��る。

 上述のような溶接治具12と筒体2との組合� ��を採用することにより、図5Bに示すような� �度勾配が得られ、溶接治具12の先端部12aが融 点以下の温度に維持されて、先端部12aの溶融 現象を回避できる。また、筒体2の溶接部の� �熱は、速やかに大気中へ放散される。この� �め、ノズル孔3となる貫通孔2bが溶接歪みに� �り変形することを防止し、所望のノズル性� �を維持することができる。

 このような筒体壁面の貫通孔製造方法によ� ��ば、筒体2の貫通孔2bには、穴あけ加工によ� ��形成される内壁面側へ突出する加工バリ(内 バリ)がなく、内壁面側にはシャープエッジ2c が形成されているので、貫通孔2bの穴径を正� ��に穿設しておけば、バリ取りの作業を行わ� ��くてもそのままノズル孔3として使用するこ とができる。
 すなわち、燃料噴射ノズル1に流量係数のバ ラツキが少ないノズル孔3を形成する際、専� �特殊工具の使用や熟練者によるバリ取り作� �が不要になるので、作業の汎用性が向上す� �。従って、筒体壁面の貫通孔製造において� �作業時間を短縮するとともに個人差等によ� �製品のバラツキをなくすことができる。

 上述した筒体壁面の貫通孔製造方法によ� ��製造された燃料噴射ノズル1は、筒体2の壁� �に工具11を貫通させて穿設した貫通孔2bの内� ��面側に加工バリがない筒体構造となる。こ� ��ような筒体構造の燃料噴射ノズル1は、筒体 2の壁面に筒体軸線5と直交または略直交する� ��うに筒体2の外側から工具11を貫通させるこ� ��により、筒体2の壁面に穿設した一または複 数対の貫通孔2a,2bと、工具11が筒体2の外壁面� ��から内壁面側に貫通して穿設された貫通孔2 aを溶接により塞ぐ封止部材4とを備え、工具1 1が筒体2の内壁面側から外壁面側へ貫通して� ��設された貫通孔2bを、内壁面側に加工バリ� �ないノズル孔3用の貫通孔として残したもの� ��ある。

 ここで、ガスタービン燃焼器の燃料噴射� ��ズル1について、筒体2やノズル孔3の具体的� ��寸法例を示す。たとえばステンレス棒材を� ��削して中空円筒形状とした筒体2は、外径が 約20mm、内径が約15mm、ノズル孔3の直径が約5mm となり、その壁面肉厚は2.5mm程度となる。こ� ��ような筒体2にドリル等の工具11で穴あけ加� ��を行うと、突出量が0.1mm程度となる加工バ� �6a,6bを形成する。

 このような筒体構造によれば、筒体2の内壁 面側に突出するように形成される加工バリ(� �バリ)のない貫通孔2bをドリル等の工具11で容 易に穿設し、この貫通孔2bを流量係数にバラ� ��キのないノズル孔3として使用することがで きる。この結果、燃料噴射ノズル1から供給� �れる燃料は、図3に白抜矢印で示すように、� ��ズル孔3の直径を所定の誤差範囲内に加工す れば、ノズル孔3から噴射される燃料噴射量(� ��量係数)は所定の公差内に入ってバラツキの 少ないものとなる。
 すなわち、本発明の筒体構造において、流� ��係数に影響を受ける内壁面側が加工バリの� ��いシャープエッジになる貫通孔2bは、内壁� �側から外壁面側へ流体を流出させるノズル� �3として好適であり、従って、安定した流量� ��数のノズル孔3を筒体2に容易に穿設するこ� �ができる。

 ところで、上述した説明では、ノズル孔3を 備えた筒体2がガスタービン燃焼器の燃料噴� �ノズル1であるとして説明したが、本発明は� ��れに限定されるものではない。
 たとえば図4に示す他の実施形態のように、 二重筒体20の外筒21及び内筒22を工具が外側か ら貫通して穿設した貫通孔23,24においても、� ��印25で示すように流れる流体を噴出させる� �ズル孔として穿設孔24を採用することができ る。この場合の穿設孔24においては、流体出� ��側となる角部24bに加工バリが形成され、流� ��入口側となる角部24aはシャープエッジとな� ��ので、このような流体流れ方向のノズル孔� ��流量係数にバラツキがないものとなる。

 しかし、外筒21に穿設された貫通孔23の場 合、シャープエッジが外筒21の外壁面側に形� ��されるとともに、内壁面側に突出する加工� ��リも形成される。このため、外筒21及び内� �22の間に形成された流路26から外筒21の外側� �流体を流出させる場合、内壁面側に突出す� �加工バリが流量係数に悪影響を及ぼしてバ� �ツキを生じさせる。従って、この貫通孔23に ついては、上述した実施形態と同様の封止部 材4により塞がれている。

 上述した本発明によれば、たとえばガス� ��ービン燃焼器の燃料噴射ノズル1に穿設され るノズル孔3のように、筒体2の内壁面側に突� ��する加工バリ(内バリ)を残さないで貫通孔2b を穿設する作業が、熟練者や勘に依存するこ となく容易かつ確実に実施できるようになる 。従って、燃料噴射ノズル1等のように、貫� �孔2bを備えた筒体2の製造に要する作業時間� �短縮され、さらに、個人差等による製品の� �ラツキ(流量係数等)をなくして安定化させる ことができる。

 また、上述した本発明は、流体を噴射する� ��ズル孔3の形成に好適であるが、内壁面側に 加工バリのない貫通孔を形成する場合にも適 用可能である。
 また、上述した本発明は、たとえば90度ピ� �チで4つのノズル孔3を形成する場合のように 封止部材4により塞ぐ貫通孔とノズル孔3とし� ��使用する貫通孔とが一致したり、あるいは� ��いに干渉する配置の場合を除いて、貫通孔� ��対数(ノズル孔3の数)など実施形態の記載に� ��定されるものではなく、本発明の要旨を逸� ��しない範囲内において適宜変更することが� ��きる。