JP2019015180A - Refrigeration mechanism for combustion chamber - Google Patents
Refrigeration mechanism for combustion chamber Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019015180A JP2019015180A JP2017130569A JP2017130569A JP2019015180A JP 2019015180 A JP2019015180 A JP 2019015180A JP 2017130569 A JP2017130569 A JP 2017130569A JP 2017130569 A JP2017130569 A JP 2017130569A JP 2019015180 A JP2019015180 A JP 2019015180A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- combustion chamber
- bottom wall
- flow path
- cooling mechanism
- wall
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02K—JET-PROPULSION PLANTS
- F02K9/00—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
- F02K9/08—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof using solid propellants
- F02K9/32—Constructional parts; Details not otherwise provided for
- F02K9/40—Cooling arrangements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02K—JET-PROPULSION PLANTS
- F02K9/00—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
- F02K9/42—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof using liquid or gaseous propellants
- F02K9/60—Constructional parts; Details not otherwise provided for
- F02K9/62—Combustion or thrust chambers
- F02K9/64—Combustion or thrust chambers having cooling arrangements
Abstract
Description
本発明は、燃焼室の冷却機構に関する。 The present invention relates to a cooling mechanism for a combustion chamber.
従来、燃焼室内を流れる燃焼ガスを冷却するために、例えば特許文献1に記載されているような燃焼室の冷却機構が用いられている。
Conventionally, in order to cool the combustion gas flowing through the combustion chamber, for example, a combustion chamber cooling mechanism as described in
特許文献1に開示された燃焼室の冷却機構は、燃焼室に接する底壁と、上壁と、複数の側壁とを備えている。底壁と前記上壁との間であって隣り合う仕切壁の間には、流路が形成されている。各流路は、第1方向に沿って延びる第1流路及び第2流路と、第1流路と第2流路との間に配置される接続流路と、を備えている。第2流路は、第1流路に対して、底壁に沿い、かつ第1方向に直交する第2方向にオフセットして配置されている。
The combustion chamber cooling mechanism disclosed in
第1流路から接続流路に流れ込んだ冷媒は、接続流路内で衝突することで攪拌される。攪拌された冷媒は、接続流路から第2流路に流れ込む。 The refrigerant that has flowed into the connection channel from the first channel is agitated by colliding in the connection channel. The stirred refrigerant flows from the connection channel into the second channel.
しかしながら、上述した従来の燃焼室の冷却機構では、第1流路と第2流路とが第2方向に互いに離間しているため、流路の幅が第2方向に広くなる。このため、第2方向の単位長さ当たりに数多くの流路を配置しにくいという問題がある。
また、燃焼室内を流れる燃焼ガスを効率的に冷却することが望まれている。
However, in the conventional combustion chamber cooling mechanism described above, since the first flow path and the second flow path are separated from each other in the second direction, the width of the flow path is widened in the second direction. For this reason, there exists a problem that it is difficult to arrange many flow paths per unit length in the second direction.
In addition, it is desired to efficiently cool the combustion gas flowing in the combustion chamber.
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、第2方向の単位長さ当たりにより多くの流路を配置するとともに、燃焼室からの熱を冷媒に効果的に伝達させる燃焼室の冷却機構を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and more channels are disposed per unit length in the second direction, and heat from the combustion chamber is effectively transmitted to the refrigerant. An object is to provide a cooling mechanism for a combustion chamber.
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の燃焼室の冷却機構は、燃焼室に接する底壁と、前記底壁に対して前記燃焼室とは反対側に配置された上壁と、前記底壁及び前記上壁と接し、前記底壁に沿う第1方向に延び、前記第1方向に直交する第2方向に並べて配置された複数の側壁と、を備え、前記底壁と前記上壁との間であって前記第2方向に隣り合う前記側壁の間に、略一定の幅の流路が形成されており、前記流路内を流れる冷媒に、前記底壁を介して伝達される前記燃焼室からの熱を、分散させて伝達させる熱分散構造が前記流路内に設けられている。
In order to solve the above problems, the present invention proposes the following means.
The combustion chamber cooling mechanism according to the present invention includes a bottom wall in contact with the combustion chamber, an upper wall disposed on the opposite side of the combustion chamber from the bottom wall, the bottom wall and the upper wall, A plurality of side walls extending in a first direction along the bottom wall and arranged side by side in a second direction orthogonal to the first direction, and between the bottom wall and the top wall and in the second direction A flow path having a substantially constant width is formed between the side walls adjacent to each other, and heat from the combustion chamber transmitted through the bottom wall is distributed to the refrigerant flowing in the flow path. The heat distribution structure to be transmitted is provided in the flow path.
また、上記の燃焼室の冷却機構において、前記熱分散構造は、前記流路内を前記流路の軸線方向に延びるとともに、前記軸線回りに周回する螺旋羽状に形成された仕切り部材を備えてもよい。
また、上記の燃焼室の冷却機構において、前記熱分散構造は、前記流路内に配置され、前記流路の軸線方向の一方側から他方側に向かうに従い、前記底壁に漸次近づく形状の案内部材を備えてもよい。
In the combustion chamber cooling mechanism, the heat dispersion structure includes a partition member formed in a spiral wing shape that extends in the axial direction of the flow path in the flow path and circulates around the axis. Also good.
In the combustion chamber cooling mechanism, the heat dispersion structure is disposed in the flow path, and has a shape that gradually approaches the bottom wall as it goes from one side to the other side in the axial direction of the flow path. A member may be provided.
また、上記の燃焼室の冷却機構において、前記熱分散構造は、前記流路が、前記第2方向に蛇行しながら前記第1方向に延びる形状を備えてもよい。
また、上記の燃焼室の冷却機構において、前記熱分散構造は、前記流路の幅が、前記底壁側から前記上壁側に向かうに従い、漸次広くなる形状を備えてもよい。
In the combustion chamber cooling mechanism, the heat distribution structure may have a shape in which the flow path extends in the first direction while meandering in the second direction.
In the combustion chamber cooling mechanism, the heat distribution structure may have a shape in which the width of the flow path gradually increases as it goes from the bottom wall side to the upper wall side.
本発明の燃焼室の冷却機構によれば、流路の幅が略一定であるため、第2方向の単位長さ当たりにより多くの流路を配置することができる。さらに、流路内に熱分散構造が設けられているため、流路内において燃焼室により加熱される底壁側の部分の冷媒の温度が、流路内のうちの他の部分の温度よりも高くなりすぎるのを抑えて、燃焼室からの熱を冷媒に効果的に伝達させることができる。 According to the combustion chamber cooling mechanism of the present invention, since the width of the flow path is substantially constant, more flow paths can be arranged per unit length in the second direction. Furthermore, since the heat distribution structure is provided in the flow path, the temperature of the refrigerant in the portion on the bottom wall side heated by the combustion chamber in the flow path is higher than the temperature of the other part in the flow path. The heat from the combustion chamber can be effectively transferred to the refrigerant while preventing the temperature from becoming too high.
(第1実施形態)
以下、本発明に係る燃焼室の冷却機構(以下、冷却機構と略して言う)の第1実施形態を、図1から図9を参照しながら説明する。
図1は、本実施形態の冷却機構が用いられるロケットエンジン1の斜視図である。ロケットエンジン1は、燃焼器11と、ノズル16と、を備えている。燃焼器11は円筒状に形成された冷却機構12を有している。冷却機構12の内側には、燃焼室13が形成されている。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of a combustion chamber cooling mechanism (hereinafter abbreviated as a cooling mechanism) according to the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a perspective view of a
図2及び図3に示すように、冷却機構12は、底壁21と、上壁22と、複数の側壁23と、を有している。なお、図2においては、側壁23等を見やすくするために、冷却機構12を燃焼器11の径方向Xに厚く示している。
底壁21は、円筒状に形成され、燃焼室13に接している。
上壁22は、底壁21に対して燃焼室13とは反対側に、底壁21に対向するように配置されている。上壁22は、円筒状に形成され、底壁21を径方向X外側から囲うとともに底壁21と同軸に配置されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
The
The
側壁23は、底壁21に沿う第1方向Zに延びている。本実施形態では、第1方向Zは、燃焼器11の中心軸に沿う方向である。側壁23は、底壁21及び上壁22とそれぞれ接している。複数の側壁23は、第1方向Zに直交する第2方向Yに並んで配置されている。本実施形態では、第2方向Yは、燃焼器11の周方向である。なお、径方向X、及び周方向である第2方向Yは、周方向の位置により変化するため、径方向X、第1方向Z、及び第2方向Yは、図2、及び図4以降に示す。
複数の側壁23は、底壁21と一体に形成されている。
底壁21と上壁22との間であって第2方向Yに隣り合う側壁23の間に、流路C1が形成されている。なお、図3及び後述する図4、図10、図12、及び図14においては、上壁22を透過して示している。また、図3においては、複数の流路C1の本数を減らして示している。
以下では、冷却機構12を構成する複数本の流路C1のうちの数本の流路C1、及びこれらの流路C1を構成する底壁21、上壁22、及び側壁23について説明する。
The
The plurality of
A channel C1 is formed between the
Below, the several flow paths C1 of the several flow paths C1 which comprise the
図4は、冷却機構12のうちの3本の流路C1分の斜視図である。本実施形態では、側壁23は、第1方向Zに沿って直線状に延びている。流路C1の軸線は、第1方向Zに沿って延びている。流路C1は、第1方向Zの位置によらず略一定の幅である。ここで言う、第1方向Zの位置によらず流路C1の幅が略一定とは、例えば、第1方向Zの位置による最小の流路C1の幅に対する最大の流路C1の幅の比が、140%以内であることを意味する。この比は、120%以内であることがより好ましい。
図5に示すように、例えば、流路C1の第1方向Zに直交する平面による断面形状は、径方向Xに長い矩形状である。側壁23の第1方向Zに直交する平面による断面形状は、径方向Xに長い矩形状である。
FIG. 4 is a perspective view of three flow paths C1 in the
As shown in FIG. 5, for example, the cross-sectional shape of the flow path C <b> 1 by a plane orthogonal to the first direction Z is a rectangular shape that is long in the radial direction X. The cross-sectional shape by the plane orthogonal to the first direction Z of the
図4から図6に示すように、流路C1内には、仕切り部材(熱分散構造)26が配置されている。仕切り部材26は、流路C1内を第1方向Zに延びるとともに、流路C1の軸線回りに周回する螺旋羽状に形成されている。言い替えれば、仕切り部材26は、流路C1の軸線方向の各位置において、流路C1の軸線を通るとともに、両端部が底壁21、上壁22、及び側壁23の少なくとも1つにそれぞれ接触している。仕切り部材26は、流路C1の第1端部から第2端部に向かうに従い、流路C1の軸線周りに周回することで、流路C1を、第1分割流路C2と第2分割流路C3とに仕切っている。
図5に示すように、仕切り部材26の流路C1の軸線に直交する断面形状は、矩形状である。以下では、この仕切り部材26の矩形状の断面形状のうち、長さが長い方の寸法を幅と言い、長さが短い方の寸法を厚さと言う。
なお、分割流路C2、C3内を冷媒R1が流れる。冷媒R1の種類は特に限定されないが、例えば冷媒R1は液体水素である。例えば、冷媒R1は、図4に示すように、第1方向Zに沿って一方側から他方側に向かう矢印F1の向きに流れる。
As shown in FIGS. 4 to 6, a partition member (heat dispersion structure) 26 is disposed in the flow path C1. The
As shown in FIG. 5, the cross-sectional shape orthogonal to the axis of the flow path C1 of the
Note that the refrigerant R1 flows through the divided flow paths C2 and C3. Although the kind of refrigerant | coolant R1 is not specifically limited, For example, the refrigerant | coolant R1 is liquid hydrogen. For example, as shown in FIG. 4, the refrigerant R <b> 1 flows in the direction of the arrow F <b> 1 from the one side to the other side along the first direction Z.
図4及び図6に示すように、仕切り部材26は、第1方向Zの基準長さL1ごとに流路C1の軸線周りに1回転している。より詳しく説明すると、図4中の切断線V−Vによる冷却機構12の断面図が、図5である。図5では、仕切り部材26は、第2方向Yに沿って延び、一対の側壁23にそれぞれ接している。なお、本実施形態では、第1方向Zの位置によらず、仕切り部材26の厚さが一定である。
図7は、図4中の切断線VII−VIIによる冷却機構12の断面図である。仕切り部材26は、第2方向Yの一方側(紙面左側)から他方側(紙面右側)に向かうに従い漸次、底壁21に近付くように傾斜している。仕切り部材26は、一対の側壁23にそれぞれ接している。
As shown in FIGS. 4 and 6, the
FIG. 7 is a cross-sectional view of the
図8は、図4中の切断線VIII−VIIIによる冷却機構12の断面図である。仕切り部材26は、径方向Xに沿って延び、底壁21及び上壁22にそれぞれ接している。
図9は、図4中の切断線IX−IXによる冷却機構12の断面図である。仕切り部材26は、第2方向Yの一方側から他方側に向かうに従い漸次、上壁22に近付くように傾斜している。仕切り部材26は、一対の側壁23にそれぞれ接している。
FIG. 8 is a cross-sectional view of the
FIG. 9 is a cross-sectional view of the
図5において流路C1の底壁21側の位置に配置された第1分割流路C2は、冷媒R1が矢印F1の向きに流れるに従い、図9に示すように流路C1の上壁22側の位置に配置される。同様に、図5において流路C1の上壁22側の位置に配置された第2分割流路C3は、冷媒R1が矢印F1の向きに流れるに従い、図9に示すように流路C1の底壁21側の位置に配置される。なお、分割流路C2、C3のうち、底壁21側の位置に配置された流路が燃焼室13により加熱されやすく、上壁22側の位置に配置された流路が燃焼室13により加熱されにくい。
すなわち、冷媒R1が矢印F1の向きに流れるに従い、第1分割流路C2の位置が底壁21側の位置、上壁22側の位置、底壁21側の位置、‥、と交互に入れ替わり、これに対応して、第2分割流路C3の位置が上壁22側の位置、底壁21側の位置、上壁22側の位置、‥、と交互に入れ替わる。
In FIG. 5, the first divided flow path C2 disposed at the position on the
That is, as the refrigerant R1 flows in the direction of the arrow F1, the position of the first divided flow path C2 is alternately switched between the position on the
第1方向Zの位置により、底壁21側の位置に配置される分割流路C2、C3が入れ替わることで、分割流路C2、C3内を流れる冷媒R1に、底壁21を介して伝達される燃焼室13からの熱を分散させて伝達させる。
第1方向Zにおいて、分割流路C2、C3内を流れる冷媒R1の燃焼室13からの距離が変化することで、分割流路C2、C3内を流れる一部の冷媒R1のみが燃焼室13により加熱され過ぎるのが防止される。
The divided flow paths C2 and C3 arranged at the position on the
In the first direction Z, the distance from the
なお、本実施形態では仕切り部材26の厚さが一定であるため、図8に示すように仕切り部材26が径方向Xに沿って延びて仕切り部材26の幅が比較的長いときに、分割流路C2、C3の軸線に直交する断面積が狭くなる。
一方で、図5に示すように仕切り部材26が第2方向Yに沿って延びて仕切り部材26の幅が比較的短いときに、分割流路C2、C3の軸線に直交する断面積が広くなる。
In this embodiment, since the thickness of the
On the other hand, as shown in FIG. 5, when the
なお、底壁21、上壁22、複数の側壁23、及び仕切り部材26は、銅等の金属で形成されている。また、冷却機構12を製造するには、立体的な形状が印刷可能な公知の3次元プリンタ等を用いることができる。
The
次に、以上のように構成されたロケットエンジン1の作用について、冷却機構12に重点をおいて説明する。
燃焼室13内で燃料が燃焼されると、燃焼室13内を数千℃の燃焼ガスが流れる。燃焼ガスは、矢印F1の向きとは反対の向きに流れる。図示しないターボポンプ等の搬送手段により、各分割流路C2、C3内を矢印F1の向きに冷媒R1を流す。流路C1内に仕切り部材26が配置されて分割流路C2、C3が形成されているため、第1方向Zに向かうに従い、燃焼室13側の位置に配置された冷媒R1と、燃焼室13から離れた位置に配置された冷媒R1と、が交互に入れ替わる。比較的温度が低い冷媒R1が周期的に燃焼室13の近くに配置されると、燃焼ガスと冷媒R1との単位長さ当たりの温度勾配が大きくなり、燃焼ガスが効率的に冷却される。
Next, the operation of the
When the fuel is combusted in the
以上説明したように、本実施形態の冷却機構12によれば、流路C1の幅が略一定であるため、第2方向Yの単位長さ当たりにより多くの流路C1を配置することができる。さらに、流路C1内に仕切り部材26が配置されているため、流路C1内において燃焼室13により加熱される底壁21側の部分の冷媒R1の温度が、流路C1内のうちの他の部分の温度よりも高くなりすぎるのを抑えて、燃焼室13からの熱を冷媒R1に効果的に分散させて伝達させることができる。したがって、冷媒R1により冷却機構12を効果的に冷却させることができる。
As described above, according to the
熱分散構造が仕切り部材26を備えるため、冷媒R1が第1方向Zに沿って矢印F1の向きに流れるに従い、底壁21側の位置に配置される分割流路C2、C3が交互に入れ替わる。これにより、各分割流路C2、C3内を流れる冷媒R1の温度が互いに同等になり、燃焼室13からの熱を冷媒R1に効果的に伝達させることができる。
Since the heat dispersion structure includes the
なお、本実施形態では、第1方向Zの位置によらず、第1分割流路C2の軸線に直交する断面積が一定であるとともに、第1方向Zの位置によらず、第2分割流路C3の軸線に直交する断面積が一定になるように、仕切り部材26の厚さを調節してもよい。具体的には、仕切り部材26の幅と仕切り部材26の厚さとの積が一定になるように調節する。
このように構成することで、第1方向Zの位置によらず各分割流路C2、C3の断面積が一定になり、各分割流路C2、C3内を流れる冷媒R1の圧力損失を低減させることができる。
In the present embodiment, the sectional area perpendicular to the axis of the first divided flow path C2 is constant regardless of the position in the first direction Z, and the second divided flow is independent of the position in the first direction Z. The thickness of the
With this configuration, the sectional areas of the divided flow paths C2 and C3 are constant regardless of the position in the first direction Z, and the pressure loss of the refrigerant R1 flowing through the divided flow paths C2 and C3 is reduced. be able to.
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について図10及び図11を参照しながら説明するが、前記実施形態と同一の部位には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
図10に示すように、本実施形態の冷却機構32は、第1実施形態の冷却機構12の仕切り部材26に代えて、流路C1内に配置された案内部材(熱分散構造)33を備えている。案内部材33は、第1方向Zの一方側から他方側に向かうに従い、底壁21に漸次近づくように形成されている。なお、冷媒R1は、流路C1内を第1方向Zの一方側から他方側に向かう矢印F1の向きに流れる。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 10 and FIG. 11. However, the same parts as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. Only differences will be described. explain.
As shown in FIG. 10, the
図10及び図11に示すように、本実施形態では、案内部材33は飛行機等の翼形状である。例えば、案内部材33は、NACA6415等の翼型である。案内部材33の外面は、角部の無い滑らかな形状であることが好ましい。案内部材33が滑らかな形状であることで、冷媒R1に圧力損失が生じるのを抑えることができる。
案内部材33の第1方向Zに対する仰角は、例えば15°である。図11に示すように、案内部材33と底壁21との距離L3と、案内部材33と上壁22との距離L4とは、互いに同等であることが好ましい。
図10に示すように、案内部材33は、第1方向Zに間隔を空けて複数配置されてもよい。
As shown in FIGS. 10 and 11, in this embodiment, the
The elevation angle of the
As shown in FIG. 10, a plurality of
次に、以上のように構成された冷却機構32の作用について説明する。
図11に示すように、矢印F1で示す第1方向Zに沿って他方側に向かって流れる冷媒R1のうち、矢印F3のように、流路C1内における底壁21から比較的離れた場所を、温度が比較的低い冷媒R1が流れる。この冷媒R1は、第1方向Zの他方側に向かうに従い、案内部材33に案内されて、矢印F4のように底壁21に比較的近い場所を流れる。温度が比較的低い冷媒R1が底壁21に比較的近い場所を流れることで、燃焼室13からの熱が、温度が比較的低い冷媒R1に効果的に伝達される。
Next, the operation of the
As shown in FIG. 11, among the refrigerant R1 that flows toward the other side along the first direction Z indicated by the arrow F1, a place that is relatively far from the
以上説明したように、本実施形態の冷却機構32によれば、第2方向Yの単位長さ当たりにより多くの流路C1を配置することができる。
さらに、冷却機構32が案内部材33を備えるため、燃焼室13からの熱を温度が比較的高い冷媒R1だけでなく、案内部材33により案内された温度が比較的低い冷媒R1にも分散させて伝達させることができる。したがって、燃焼室13からの熱を、温度が比較的低い冷媒R1にも効果的に伝達させることができる。
As described above, according to the
Further, since the
なお、本実施形態では案内部材33は翼形状であるとしたが、案内部材の形状はこの限りではない。案内部材は、平板状等でもよい。
In the present embodiment, the
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態について図12及び図13を参照しながら説明するが、前記実施形態と同一の部位には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
図12に示すように、本実施形態の冷却機構37は、第1実施形態の冷却機構12の仕切り部材26に代えて、流路C5が、第2方向Yに蛇行しながら第1方向Zに延びる形状の熱分散構造38を備えている。
流路C5が蛇行する場合においても、流路C5は第1方向Zの位置によらず略一定の幅である。このため、複数の流路C5を第2方向Yに並べて配置しても、第2方向Yに隣り合う流路C5同士が干渉せず、第2方向Yの単位長さ当たりにより多くの流路C5を配置することができる。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 12 and FIG. explain.
As shown in FIG. 12, the
Even when the flow path C5 meanders, the flow path C5 has a substantially constant width regardless of the position in the first direction Z. For this reason, even if the plurality of flow paths C5 are arranged in the second direction Y, the flow paths C5 adjacent in the second direction Y do not interfere with each other, and more flow paths per unit length in the second direction Y. C5 can be placed.
次に、以上のように構成された冷却機構37の作用について説明する。
例えば、第2方向Yの一方側(図12における紙面左下側)に向かって突となるように湾曲した、流路C5における領域A3の冷媒R1の流れについて説明する。領域A3における流路C5の軸線に直交する断面では、図13に示すように、冷媒R1に作用する遠心力、及び底壁21と上壁22との温度差により、断面内に、矢印F6で示す二次流が生じる。すなわち、遠心力により冷媒R1は第2方向Yの一方側(図13における紙面左側)に流れる。底壁21側に配置された比較的温度が高い冷媒R1は、密度が低くなって径方向X外側に流れ、上壁22側に配置された比較的温度が低い冷媒R1は、密度が低くなって径方向X内側に流れる。
冷媒R1の二次流の流速は、冷媒R1の第1方向Zの流速に比べて遅い。冷媒R1の二次流により、冷媒R1は、この断面内において、第2方向Yに沿う方向だけでなく径方向Xにも流れる。
Next, the operation of the
For example, the flow of the refrigerant R1 in the region A3 in the flow path C5 that is curved so as to protrude toward one side in the second direction Y (the lower left side in FIG. 12) will be described. In the cross section orthogonal to the axis of the flow path C5 in the region A3, as shown in FIG. 13, due to the centrifugal force acting on the refrigerant R1 and the temperature difference between the
The flow rate of the secondary flow of the refrigerant R1 is slower than the flow rate of the refrigerant R1 in the first direction Z. Due to the secondary flow of the refrigerant R1, the refrigerant R1 flows not only in the direction along the second direction Y but also in the radial direction X in this cross section.
以上説明したように、本実施形態の冷却機構37によれば、第2方向Yの単位長さ当たりにより多くの流路C5を配置することができる。
さらに、冷媒R1の二次流により、流路C5内において冷媒R1が径方向Xにも流れるため、底壁21を介して伝達される燃焼室13からの熱を、流路C5内の冷媒R1に分散させて効果的に伝達させることができる。
As described above, according to the
Further, since the refrigerant R1 flows in the radial direction X in the flow path C5 due to the secondary flow of the refrigerant R1, the heat from the
(第4実施形態)
次に、本発明の第4実施形態について図14及び図15を参照しながら説明するが、前記実施形態と同一の部位には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
図14及び図15に示すように、本実施形態の冷却機構42は、第1実施形態の冷却機構12の仕切り部材26に代えて、流路C7の幅が、底壁21側から上壁22側に向かうに従い、漸次広くなる形状の熱分散構造43を備えている。
本実施形態では、流路C7は、第1方向Zに見たときに径方向X内側に向かって幅が狭くなる三角形状である。流路C7の軸線は、第1方向Zに沿って延びている。流路C7は、第2方向Yに隣り合う側壁44の間に形成されている。側壁44の第1方向Zに直交する平面による断面形状は、底壁21側の下底が長い等脚台形状である。すなわち、側壁44の幅は、底壁21側から上壁22側に向かうに従い、漸次狭くなる。
1つの側壁44は、側壁44を第2方向Yに挟む一対の流路C7により共用されている。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 14 and FIG. 15, but the same parts as those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. explain.
As shown in FIGS. 14 and 15, the
In the present embodiment, the channel C7 has a triangular shape whose width becomes narrower inward in the radial direction X when viewed in the first direction Z. The axis of the channel C7 extends along the first direction Z. The flow path C7 is formed between the
One
ここで、図15に示すように、複数の流路C7のうち1つの流路C7Aに着目して説明する。流路C7Aを間に挟む一対の側壁44を、径方向Xに沿って延びる仮想線L11により第2方向Yに2等分する。2等分した側壁44のうち、流路C7A側の部分を第1部分壁44aとし、流路C7Aとは反対側の部分を第2部分壁44bとする。
第1部分壁44aの幅は、底壁21側から上壁22側に向かうに従い、漸次狭くなる。
Here, as shown in FIG. 15, description will be made by paying attention to one channel C7A among the plurality of channels C7. A pair of
The width of the first
一般的に、冷媒の熱伝導率よりも側壁の熱伝導率の方が大きい。第1部分壁44aの幅は、底壁21側の部分の方が、上壁22側の部分よりも広い。このため、第1部分壁44aにおける底壁21側の部分は、熱が伝導されやすい。燃焼室13からの熱は、矢印F8で示すように、第1部分壁44aにおける底壁21側の部分を通して、流路C7A内における底壁21側の部分だけでなく、流路C7A内における上壁22側の部分まで効果的に分散させて伝達される。
In general, the thermal conductivity of the side wall is larger than the thermal conductivity of the refrigerant. As for the width of the first
なお、流路C7Aに対して第2方向Yに隣り合う流路C7内の冷媒R1には、流路C7Aを第2方向Yに挟む側壁44の第2部分壁44b等により、流路C7Aと同様に効果的に熱が伝達される。
The refrigerant R1 in the flow path C7 adjacent to the flow path C7A in the second direction Y is connected to the flow path C7A by the second
以上説明したように、本実施形態の冷却機構42によれば、第2方向Yの単位長さ当たりにより多くの流路C7を配置することができる。
さらに、熱伝導率が大きく幅の広い底壁21側の側壁44を通して、燃焼室13からの熱を、流路C7内における底壁21側の部分だけでなく、流路C7内における上壁22側の部分にも分散させて伝達させることができる。したがって、燃焼室13からの熱を冷媒R1に効果的に伝達させることができる。
As described above, according to the
Furthermore, through the
以上、本発明の第1実施形態から第4実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更、組み合わせ、削除等も含まれる。さらに、各実施形態で示した構成のそれぞれを適宜組み合わせて利用できることは、言うまでもない。
例えば、前記第1実施形態から第4実施形態では、底壁及び上壁は、円筒状ではなく、平板状に形成されていてもよい。
The first to fourth embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and the configuration does not depart from the gist of the present invention. Changes, combinations, deletions, etc. are also included. Furthermore, it goes without saying that the configurations shown in the embodiments can be used in appropriate combinations.
For example, in the first to fourth embodiments, the bottom wall and the top wall may be formed in a flat plate shape instead of a cylindrical shape.
12、32、37、42 冷却機構
13 燃焼室
21 底壁
22 上壁
23、44 側壁
26 仕切り部材(熱分散構造)
33 案内部材(熱分散構造)
38、43 熱分散構造
C1、C5、C7 流路
Y 第2方向
Z 第1方向
12, 32, 37, 42
33 Guide member (heat dispersion structure)
38, 43 Heat distribution structure C1, C5, C7 Flow path Y Second direction Z First direction
Claims (5)
前記底壁に対して前記燃焼室とは反対側に配置された上壁と、
前記底壁及び前記上壁と接し、前記底壁に沿う第1方向に延び、前記第1方向に直交する第2方向に並べて配置された複数の側壁と、
を備え、
前記底壁と前記上壁との間であって前記第2方向に隣り合う前記側壁の間に、略一定の幅の流路が形成されており、
前記流路内を流れる冷媒に、前記底壁を介して伝達される前記燃焼室からの熱を、分散させて伝達させる熱分散構造が前記流路内に設けられている、
燃焼室の冷却機構。 A bottom wall in contact with the combustion chamber;
An upper wall disposed on the opposite side of the combustion chamber from the bottom wall;
A plurality of side walls arranged in contact with the bottom wall and the top wall, extending in a first direction along the bottom wall, and arranged in a second direction orthogonal to the first direction;
With
Between the bottom wall and the top wall and between the side walls adjacent in the second direction, a flow path having a substantially constant width is formed,
A heat distribution structure is provided in the flow path to disperse and transfer the heat from the combustion chamber transmitted through the bottom wall to the refrigerant flowing in the flow path.
Cooling mechanism for the combustion chamber.
請求項1に記載の燃焼室の冷却機構。 The heat distribution structure includes a partition member formed in a spiral wing shape that extends in the axial direction of the flow channel in the flow channel and circulates around the axis.
The combustion chamber cooling mechanism according to claim 1.
請求項1に記載の燃焼室の冷却機構。 The heat distribution structure includes a guide member that is arranged in the flow path and gradually approaches the bottom wall as it goes from one side in the axial direction of the flow path to the other side.
The combustion chamber cooling mechanism according to claim 1.
請求項1に記載の燃焼室の冷却機構。 The heat distribution structure includes a shape in which the flow path extends in the first direction while meandering in the second direction.
The combustion chamber cooling mechanism according to claim 1.
請求項1に記載の燃焼室の冷却機構。 The heat distribution structure has a shape in which the width of the flow path gradually increases as it goes from the bottom wall side to the upper wall side,
The combustion chamber cooling mechanism according to claim 1.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017130569A JP2019015180A (en) | 2017-07-03 | 2017-07-03 | Refrigeration mechanism for combustion chamber |
PCT/JP2018/025032 WO2019009235A1 (en) | 2017-07-03 | 2018-07-02 | Combustion chamber cooling mechanism |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017130569A JP2019015180A (en) | 2017-07-03 | 2017-07-03 | Refrigeration mechanism for combustion chamber |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019015180A true JP2019015180A (en) | 2019-01-31 |
Family
ID=64951023
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017130569A Pending JP2019015180A (en) | 2017-07-03 | 2017-07-03 | Refrigeration mechanism for combustion chamber |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2019015180A (en) |
WO (1) | WO2019009235A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20220067846A (en) * | 2020-11-18 | 2022-05-25 | 한국항공우주연구원 | Combustor inclduing heat exchanging structure and rocket including the same |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4107919A (en) * | 1975-03-19 | 1978-08-22 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Heat exchanger |
FR2669966B1 (en) * | 1990-11-30 | 1993-03-26 | Europ Propulsion | METHOD FOR MANUFACTURING A COMBUSTION CHAMBER WALL, PARTICULARLY FOR A ROCKET ENGINE, AND A COMBUSTION CHAMBER OBTAINED BY THIS PROCESS. |
JPH0772518B2 (en) * | 1992-11-02 | 1995-08-02 | 科学技術庁航空宇宙技術研究所長 | Cooling device for scramjet engine with variable cooling passage section |
DE60212069T2 (en) * | 2001-01-11 | 2006-12-21 | Volvo Aero Corp. | ROCKET DEVICE MEMBER AND A METHOD FOR MANUFACTURING A ROCKET DEVICE MEMBER |
DE10156124B4 (en) * | 2001-11-16 | 2004-06-24 | Astrium Gmbh | Liquid-cooled rocket engine with meandering cooling channels |
US20080264035A1 (en) * | 2007-04-25 | 2008-10-30 | Ricciardo Mark J | Coolant flow swirler for a rocket engine |
JP6327271B2 (en) * | 2015-04-17 | 2018-05-23 | 株式会社デンソー | Heat exchanger |
-
2017
- 2017-07-03 JP JP2017130569A patent/JP2019015180A/en active Pending
-
2018
- 2018-07-02 WO PCT/JP2018/025032 patent/WO2019009235A1/en active Application Filing
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20220067846A (en) * | 2020-11-18 | 2022-05-25 | 한국항공우주연구원 | Combustor inclduing heat exchanging structure and rocket including the same |
WO2022108197A1 (en) * | 2020-11-18 | 2022-05-27 | 한국항공우주연구원 | Combustor including heat exchange structure and rocket comprising same |
KR102468746B1 (en) * | 2020-11-18 | 2022-11-18 | 한국항공우주연구원 | Combustor inclduing heat exchanging structure and rocket including the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2019009235A1 (en) | 2019-01-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2786702B2 (en) | Double integrated heat exchanger | |
US20160280389A1 (en) | Heat exchanger for aircrafts | |
US10260817B2 (en) | Stacked-plate heat exchanger | |
CN110226365B (en) | Heat radiator | |
US20130292091A1 (en) | Cooler | |
EP1474644B1 (en) | Parallel slot heat exchanger | |
US20160061535A1 (en) | Heat exchanger | |
JP2019015180A (en) | Refrigeration mechanism for combustion chamber | |
US20220356843A1 (en) | Heat exchanger for cooling an aircraft propulsion engine | |
JP5510027B2 (en) | EGR cooler | |
JP2020012589A (en) | Heat exchanger | |
JP6577282B2 (en) | Heat exchanger | |
US11656038B2 (en) | Heat exchanger with enhanced end sheet heat transfer | |
WO2019077911A1 (en) | Heat exchanger | |
JP6541812B1 (en) | Heat sink and semiconductor module | |
JP2019079850A (en) | Liquid-cooled cooler | |
JP2018146216A (en) | Multi-passage heat exchanger | |
JP7294126B2 (en) | Cooler | |
US20180347431A1 (en) | Heat exchanger and waste heat recovery structure | |
JP2015201471A (en) | cooler | |
JP4529961B2 (en) | Two-channel cooling system | |
US20240074099A1 (en) | Cooling block for cooling a heat-generating electronic component | |
JP2020155580A (en) | Cooler | |
US11686536B2 (en) | Three-dimensional diffuser-fin heat sink with integrated blower | |
US20240074107A1 (en) | Cooling block for cooling a heat-generating electronic component and method for manufacturing thereof |