特許ウォッチ

公開番号2024043164
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-03-29
出願番号2022148192
出願日2022-09-16
発明の名称熱交換隔壁
出願人三菱重工航空エンジン株式会社
代理人SSIP弁理士法人
主分類F01D 5/18 20060101AFI20240322BHJP(機械または機関一般;機関設備一般;蒸気機関)
要約【課題】航空エンジンの高温部品に対する冷却効果を向上させることができる。
【解決手段】航空エンジンの高温部品を空冷するための熱交換隔壁は、高温部品の冷却面との間に冷却風が第1方向に沿って流通する冷却流路を画定する壁と、高温部品の冷却面に設けられ、冷却面に対向する方向から視た場合に少なくとも前縁端を含む前面が第1方向の上流側に向かって凸となる湾曲形状を有する少なくとも1つのフィンと、少なくとも1つのフィンの前面から冷却面に接続するまで第1方向の上流側に沿って延びるとともに、凹状に湾曲する湾曲面を有する上流側フィレットと、を備える。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
航空エンジンの高温部品を空冷するための熱交換隔壁であって、
前記高温部品の冷却面との間に冷却風が第１方向に沿って流通する冷却流路を画定する壁と、
前記高温部品の前記冷却面に設けられ、前記冷却面に対向する方向から視た場合に少なくとも前縁端を含む前面が前記第１方向の上流側に向かって凸となる湾曲形状を有する少なくとも１つのフィンと、
前記少なくとも１つのフィンの前記前面から前記冷却面に接続するまで前記第１方向の上流側に沿って延びるとともに、凹状に湾曲する湾曲面を有する上流側フィレットと、を備える、
熱交換隔壁。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記少なくとも１つのフィンの前記前縁端と後縁端とを通過する仮想の直線を第１ラインとし、前記第１ラインと直交するとともに、前記少なくとも１つのフィンの前記第１方向と直交する方向における最大幅を画定する両端を通過する仮想の直線を第２ラインとし、前記第１ラインと前記第２ラインとが互いに交差する交差点から前記少なくとも１つのフィンの前記前縁端までの長さをＬ１とし、前記少なくとも１つのフィンの前記前縁端から前記上流側フィレットの前記第１方向の上流側の上流端までの長さをＬ２とすると、
前記交差点は、前記少なくとも１つのフィンの前記後縁端よりも前記前縁端に近接し、
Ｌ２≧０．７Ｌ１を満たす、
請求項１に記載の熱交換隔壁。
【請求項３】
前記少なくとも１つのフィンの少なくとも後縁端を含む後面から前記冷却面に接続するまで前記第１方向の下流側に沿って延びるとともに、凹状に湾曲する後側湾曲面を有する下流側フィレット、をさらに備える、
請求項１又は２に記載の熱交換隔壁。
【請求項４】
前記少なくとも１つのフィンは、前記第１方向において互いに重なり合って配置されるとともに、前記第１方向と直交する方向において互いに間隔を空けて配置される第１フィン及び前記第１フィンとは別の第２フィンを含み、
前記第１フィンと前記第２フィンとの間に形成される隙間の内、最小の長さを有する部分をスロートと定義した場合に、
前記冷却面のうち前記隙間に面する隙間面には、前記第１方向において、前記スロートが形成されている範囲と重なるように凹部が形成されている、
請求項１又は２に記載の熱交換隔壁。
【請求項５】
前記凹部の最も深くなる位置を最深点とし、前記第１方向における前記少なくとも１つのフィンの前記前縁端から後縁端までの長さをＬ３とすると、
前記最深点は、前記第１方向において、前記スロートの位置からＬ３／１０ずれた範囲内に位置している、
請求項４に記載の熱交換隔壁。
【請求項６】
前記凹部は、前記隙間を前記第１方向と直交する方向から切断した流路断面の大きさの変化率が５％以下となるように前記隙間面に形成されている、
請求項４に記載の熱交換隔壁。
【請求項７】
前記凹部は、前記最深点から前記凹部の前記第１方向の下流側の下流点に向かうにつれて浅くなる下流面を含む、
請求項５に記載の熱交換隔壁。
【請求項８】
前記高温部品は、前記航空エンジンの燃焼器の燃焼空間に面する燃焼器パネルを含む、
請求項１又は２に記載の熱交換隔壁。
【請求項９】
前記高温部品は、前記航空エンジンの燃焼器から排出される燃焼ガスと接触するタービン翼を含む、
請求項１又は２に記載の熱交換隔壁。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、航空エンジンの高温部品を空冷するための熱交換隔壁に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
従来から、熱交換隔壁は、高温部品と気体状の冷媒（冷却風）との間の伝熱効率を向上させるための工夫がなされている。例えば、特許文献１には、燃焼器ライナの内壁部（高温部品）にピンを設けることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１３－１０４３０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、内壁部から延びる方向にピンを視た場合に、ピンは矩形状を有している。このため、ピンの外周面の全体において冷却風の剥離が発生する虞がある。冷却風の剥離が発生すると、高温部品と冷却風との間の伝熱効率が低減し、高温部品に対する冷却効果が低減してしまう。
【０００５】
本開示は、上述の課題に鑑みてなされたものであって、航空エンジンの高温部品に対する冷却効果を向上させることができる熱交換隔壁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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本開示に係る熱交換隔壁は、航空エンジンの高温部品を空冷するための熱交換隔壁であって、前記高温部品の冷却面との間に冷却風が第１方向に沿って流通する冷却流路を画定する壁と、前記高温部品の前記冷却面に設けられ、前記冷却面に対向する方向から視た場合に少なくとも前縁端を含む前面が前記第１方向の上流側に向かって凸となる湾曲形状を有する少なくとも１つのフィンと、前記少なくとも１つのフィンの前記前面から前記冷却面に接続するまで前記第１方向の上流側に沿って延びるとともに、凹状に湾曲する湾曲面を有する上流側フィレットと、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本開示の熱交換隔壁によれば、航空エンジンの高温部品に対する冷却効果を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
航空エンジンの構成の一例を概略的に示す図である。
第１実施形態に係る熱交換隔壁の構成を概略的に示す図である。
第１実施形態に係るフィンの外形形状を示す図である。
第１実施形態に係る上流側フィレットの構成を概略的に示す図である。
第１実施形態に係る下側側フィレットの構成を概略的に示す図である。
第１実施形態に係る上流側フィレット及び下流側フィレットの構成の説明図である。
従来のフィンの周囲における圧縮空気の速度分布を示す図である。
第１実施形態に係る上流側フィレットが未設置の場合のフィンの根元における圧縮空気の流れを示す図である。
幾つかの実施形態に係るフィンの配置を示す図である。
幾つかの実施形態に係る熱交換隔壁の構成を概略的に示す図である。
第２実施形態に係る熱交換隔壁の構成を概略的に示す図である。
第２実施形態に係る凹部の構成を概略的に示す図である。
幾つかの実施形態に係る熱交換隔壁の構成を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本開示の実施の形態による熱交換隔壁について、図面に基づいて説明する。かかる実施の形態は、本開示の一態様を示すものであり、この開示を限定するものではなく、本開示の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。
【００１０】
（航空エンジン）
図１は、航空エンジン１００の構成の一例を概略的に示す図である。図１に例示する形態では、航空エンジン１００は、圧縮空気Ｇ１を生成するための圧縮器１１０と、圧縮空気Ｇ１及び燃料Ｆを用いて燃焼ガスＧ２を生成するための燃焼器１２０と、燃焼ガスＧ２によって回転駆動されるように構成されるタービン１３０と、を含む。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許