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公開番号2025056639
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-08
出願番号2023166234
出願日2023-09-27
発明の名称冷却壁部構造及びこれを備えた高温部品並びに冷却壁部構造の製造方法
出願人三菱重工航空エンジン株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類F02C 7/18 20060101AFI20250401BHJP(燃焼機関;熱ガスまたは燃焼生成物を利用する機関設備)
要約【課題】高い冷却効率を有するとともに、加工が容易で耐久性に優れた冷却壁部構造を提供する。
【解決手段】冷却壁部構造は、燃焼ガスが流れる高温空間に面する内表面と、内表面に対して第1角度を有して傾斜し、内表面に形成された開口から燃焼ガスが流れる方向に向けて冷却空気を導いて開口の下流側の内表面を冷却する冷却流路15と、を備え、冷却流路15は、主流路17と、主流路17の途中の分岐位置D1から分岐され、内表面を平面視した場合に主流路17の両側のそれぞれに設けられた分岐流路18,19と、を備え、分岐位置D1には、内表面から主流路17にわたって形成され、第1角度よりも大きい第2角度を有する分岐位置壁面22が形成されている。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
高温流体が流れる高温空間に面する第１壁面と、
前記第１壁面に対して第１角度を有して傾斜し、該第１壁面に形成された開口から前記高温流体が流れる方向に向けて冷却流体を導いて該開口の下流側の前記第１壁面を冷却する冷却流路と、
を備え、
前記冷却流路は、第１流路と、該第１流路の途中の分岐位置から分岐され、前記第１壁面を平面視した場合に該第１流路の両側のそれぞれに設けられた分岐流路と、を備え、
前記分岐位置には、前記第１壁面から前記第１流路にわたって形成され、前記第１角度よりも大きい第２角度を有する分岐位置壁面が形成されている冷却壁部構造。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記第２角度は、４５°以上９０°以下とされている請求項１に記載の冷却壁部構造。
【請求項３】
前記分岐位置壁面は、前記第１壁面から平面視した場合に円弧形状とされている請求項１に記載の冷却壁部構造。
【請求項４】
前記第１流路が延長されて前記第１壁面に形成された開口と、前記分岐流路が延長されて前記第１壁面に形成された開口とが交差する位置に、面取り部が設けられている請求項１に記載の冷却壁部構造。
【請求項５】
前記分岐位置壁面は、前記第１壁面から平面視した場合に円弧形状とされ、
前記分岐位置壁面の前記円弧形状は、前記分岐流路の下流端に形成された円弧形状と同じ曲率半径とされている請求項１から４のいずれかに記載の冷却壁部構造。
【請求項６】
母材と、
該母材の表面に形成されたボンド層と、
該ボンド層の表面に形成されたトップコート層と、
を備え、
前記第１壁面は、前記トップコート層の表面とされ、
前記分岐位置壁面は、前記トップコート層と前記ボンド層との間の境界位置まで形成されている請求項１から４のいずれかに記載の冷却壁部構造。
【請求項７】
母材と、
該母材の表面に形成されたボンド層と、
該ボンド層の表面に形成されたトップコート層と、
を備え、
前記第１壁面は、前記トップコート層の表面とされ、
前記分岐位置壁面は、前記ボンド層と前記母材との間の境界位置まで形成されている請求項１から４のいずれかに記載の冷却壁部構造。
【請求項８】
母材と、
該母材の表面に形成されたボンド層と、
該ボンド層の表面に形成されたトップコート層と、
を備え、
前記第１壁面は、前記トップコート層の表面とされ、
前記分岐位置壁面は、前記母材まで形成されている請求項１から４のいずれかに記載の冷却壁部構造。
【請求項９】
各前記分岐流路は、前記分岐位置壁面と接続されるとともに該分岐位置壁面と同じ深さで形成された有底溝部とされている請求項１から４のいずれかに記載の冷却壁部構造。
【請求項１０】
各前記分岐流路は、円筒形状の有底溝部とされている請求項１から４のいずれかに記載の冷却壁部構造。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、例えば燃焼器やタービン翼に用いられて好適な冷却壁部構造及びこれを備えた高温部品並びに冷却壁部構造の製造方法に関するものである。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
航空機エンジンの燃焼器やタービン翼などの高温部品には、耐久性向上を目的として圧縮空気の一部を部品表面に流してフィルム冷却を行うことが種々提案されている。
【０００３】
下記特許文献１では、単純円筒形の冷却穴である円筒穴を三日月形の断面形状になるように湾曲させ，さらに下流部において三つの分岐を追加した冷却流路が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
米国特許第８８５０８２８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された冷却流路の形状は、高い冷却効率が期待される一方で、断面形状を三日月形に湾曲させ、さらにその下流部で分岐流路を形成する必要がある。このため、流路形状が複雑となり、特にレーザー加工では製造が難しい。例えば、航空機エンジンの燃焼器やタービン翼に適用する場合、産業用ガスタービンに比べてサイズが小さいので、さらに加工が困難となる。
【０００６】
また、特許文献１の図４に示されているように、冷却流路の開口の上流側には壁部の厚さが薄いオーバーハング部（同図において符号１２０が示す位置）が形成されている。オーバーハング部は、厚さが薄く熱容量が小さいため損傷が生じ易い。また、耐熱性向上のためトップコート層が壁部の表面に形成されている場合は、トップコート層や母材そしてこれらの間に形成されるボンド層の線膨張係数の違いから層間剥離が発生しやすい。
【０００７】
本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、高い冷却効率を有するとともに、加工が容易で耐久性に優れた冷却壁部構造及びこれを備えた高温部品並びに冷却壁部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】
【０００８】
本開示の一態様に係る冷却壁部構造は、高温流体が流れる高温空間に面する第１壁面と、前記第１壁面に対して第１角度を有して傾斜し、該第１壁面に形成された開口から前記高温流体が流れる方向に向けて冷却流体を導いて該開口の下流側の前記第１壁面を冷却する冷却流路と、を備え、前記冷却流路は、第１流路と、該第１流路の途中の分岐位置から分岐され、前記第１壁面を平面視した場合に該第１流路の両側のそれぞれに設けられた分岐流路と、を備え、前記分岐位置には、前記第１壁面から前記第１流路にわたって形成され、前記第１角度よりも大きい第２角度を有する分岐位置壁面が形成されている。
【０００９】
本開示の一態様に係る高温部品は、上記の冷却壁部構造を備えている。
【００１０】
本開示の一態様に係る冷却壁部構造の製造方法は、高温流体が流れる高温空間に面する第１壁面と、前記第１壁面に対して第１角度を有して傾斜し、該第１壁面に形成された開口から前記高温流体が流れる方向に向けて冷却流体を導いて該開口の下流側の前記第１壁面を冷却する冷却流路と、を備え、前記冷却流路は、第１流路と、該第１流路の途中の分岐位置から分岐され、前記第１壁面を平面視した場合に該第１流路の両側のそれぞれに設けられた分岐流路と、を備え、前記分岐位置には、前記第１壁面から前記第１流路にわたって形成され、前記第１角度よりも大きい第２角度を有する分岐位置壁面が形成されている冷却壁部構造の製造方法であって、レーザー加工によって前記分岐位置壁面とともに各前記分岐流路を形成する第１工程と、レーザー加工によって前記第１流路を形成する第２工程と、を有する。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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