JPWO2016063497A1 - 航空機エンジン用の熱交換器 - Google Patents

Abstract

熱交換率を向上できる航空機エンジン用の熱交換器を提供する。熱交換器（１）は、複数の放熱フィン（２０、３０）を備える。複数の放熱フィン（２０、３０）は、表面（２）及び表面（３）の少なくとも一方の表面上に配列される。放熱フィン（２０、３０）は、板状であり、旋回流（ＡＦ１）の流入側に配置される入側上縁と、入側上縁と反対側であって旋回流（ＡＦ１）の流出側に配置される出側上縁とを含み、入側上縁は、ファンの回転軸Ｘと交差し、かつ、入側上縁での旋回流（ＡＦ１）の流れる方向に沿って延びる。

Description

本発明は、熱交換器に関し、さらに詳しくは、航空機エンジン用の熱交換器に関する。

ガスタービンエンジンに代表される航空機エンジンには、熱交換器が搭載される。航空機エンジン用の熱交換器は、航空機エンジンの潤滑油の冷却や、航空機エンジンに搭載された発電機の潤滑油の冷却に利用される。航空機エンジン用の熱交換器には、プレートフィン型、シェルアンドチューブ型、及び、サーフェス型等がある。

これらの熱交換器のうち、サーフェス型の熱交換器は、他の熱交換器と比較してコンパクト化できる。このようなサーフェス型の熱交換器はたとえば、特開２００８−１４４７５２（特許文献１）及び特許第５４４２９１６号（特許文献２）に提案されている。

特許文献１及び特許文献２に開示されたサーフェス型の熱交換器は弓なりに湾曲した板状である。熱交換器は、航空機エンジンの湾曲面に沿って配置される。航空機エンジンの湾曲面はたとえば、ファンケース及びエンジンコアケーシングの内周面及び外周面のいずれかである。より具体的には、サーフェス型の熱交換器はたとえば、ファンケースの内周面、及び、エンジンコアケーシングの外周面等に配置される。サーフェス型熱交換器の湾曲形状は、熱交換機が配置される箇所の湾曲面に沿って湾曲している。

サーフェス型熱交換器の表面は、航空機エンジン内を通過する気流に曝される。サーフェス型熱交換器の表面には、複数の放熱フィンが配置される。複数の放熱フィンは、航空機エンジンの回転軸方向に延び、航空機エンジンの周方向に配列される。熱交換器はさらに、内部に流路を有する。

上述の潤滑油等の流体（以下、対象流体という）は、サーフェス型熱交換器内に流入し、内部の流路を流れる。サーフェス型熱交換器の表面の複数の放熱フィンは、気流に曝される。そのため、流路中の対象流体の熱が、放熱フィンを介して外部に放出される。冷却された対象流体は、熱交換器から外部に流出し、利用される装置（発電機等）に戻る。

上述のとおり、サーフェス型熱交換器は、航空機エンジンの任意の湾曲面に沿って配置される。そのため、他の熱交換器と比較して、エンジン内を流れる気流の抵抗が低減される。

サーフェス型熱交換器において、表面に配列された複数の放熱フィンは、上述のとおり、航空機エンジンの回転軸に沿って延びる。上記特許文献１及び２に開示されたサーフェス型熱交換器の放熱フィンも、航空機エンジンの回転軸に沿って延びている。この場合、放熱フィンに流れる気流が回転軸に沿って流れていれば、熱交換率が最も高まる。しかしながら、航空機エンジンではたとえば、気流がファンを通過すると旋回流になる。旋回流は、回転軸に沿って流れず、回転軸と交差して流れる。したがって、放熱フィンの延在方向は気流（旋回流）の流れと交差する。この場合、熱交換率が高まりにくい。

本発明の目的は、熱交換率を向上できる、熱交換器を提供することである。

本実施形態による熱交換器は、航空機エンジンの旋回流が流れる湾曲面に配置可能な、航空機エンジン用の熱交換器である。本熱交換器は、本体と、複数の放熱フィンとを備える。本体は、湾曲面に沿って湾曲している板状であって、流体が流通可能な流路を内部に含み、湾曲面と対向して配置される第１の表面と、第１の表面と反対側の第２の表面とを有する。複数の放熱フィンは、第１及び第２の表面の少なくとも一方の表面上に配列される。放熱フィンは、板状であり、旋回流の流入側に配置される入側上縁と、入側上縁と反対側であって旋回流の流出側に配置される出側上縁とを含み、入側上縁は、ファンの回転軸と交差し、かつ、入側上縁での旋回流の流れる方向に沿って延びる。

本実施形態の熱交換器は、熱交換率を向上できる。

図１は、第１の実施の形態による航空機エンジン用の熱交換器の斜視図である。 図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ面での断面図である。 図３は、図１に示す熱交換器の分解斜視図である。 図４は、放熱フィンが回転軸に沿って延びる熱交換器の平面図である。 図５は、図１に示す熱交換器の平面図である。 図６は、第２の実施の形態による熱交換器の平面図である。 図７は、第２の実施の形態による熱交換器の平面図である。 図８は、図７に示す熱交換器の側面図である。 図９は、図７と異なる他の熱交換器の平面図である。 図１０は、図９に示す熱交換器の側面図である。 図１１Ａは、第４の実施の形態による熱交換器の平面図である。 図１１Ｂは、図１１Ａの熱交換器を上流側から下流側に向かってファンの回転軸方向に見た正面図である。 図１２Ａは、図１１と異なる他の熱交換器の平面図である。 図１２Ｂは、図１２Ａの熱交換器を上流側から下流側に向かってファンの回転軸方向に見た正面図である。 図１３は、図１１及び図１２と異なる他の熱交換器の平面図である。

本実施形態による熱交換器は、航空機エンジンの旋回流が流れる湾曲面に配置可能な、航空機エンジン用の熱交換器である。本熱交換器は、本体と、複数の放熱フィンとを備える。本体は、湾曲面に沿って湾曲している板状であって、流体が流通可能な流路を内部に含み、湾曲面と対向して配置される第１の表面と、第１の表面と反対側の第２の表面とを有する。複数の放熱フィンは、第１及び第２の表面の少なくとも一方の表面上に配列される。放熱フィンは、板状であり、旋回流の流入側に配置される入側上縁と、入側上縁と反対側であって旋回流の流出側に配置される出側上縁とを含み、入側上縁は、ファンの回転軸と交差し、かつ、入側上縁での旋回流の流れる方向に沿って延びる。

たとえば、航空機エンジンのファンを通った気流は、旋回流となり、ファンの回転軸に対して交差して流れる。上述のとおり、放熱フィンのうちの入側上縁は、回転軸に対して交差し、かつ、入側上縁での旋回流の流れる方向に沿って延びる。そのため、複数の放熱フィンの入側において、旋回流の放熱フィンとの衝突を抑制でき、複数の放熱フィンの間に旋回流が流れやすい。そのため、熱交換率が向上する。

好ましくは、出側上縁は、ファンの回転軸と交差し、かつ、出側上縁での旋回流の流れる方向に沿って延びる。

この場合、放熱フィンのうち、旋回流の流れる方向に沿った部分が増加する。そのため、複数の放熱フィンの間に旋回流がより流れやすくなり、熱交換率が向上する。

好ましくは、放熱フィンは、放熱フィンが配列された表面における旋回流の流れる方向に沿って延びる。

この場合、放熱フィンのうち、旋回流の流れる方向に沿った部分がさらに増加する。そのため、複数の放熱フィンの間に旋回流がより流れやすくなり、熱交換率が向上する。

好ましくは、複数の放熱フィンは、第１及び第２の放熱フィンを含む。第１の放熱フィンは、少なくとも入側上縁が第１の交差角で回転軸と交差する。第２の放熱フィンは、少なくとも入側上縁部が、第１の交差角と異なる交差角で回転軸と交差する。

熱交換器の表面においても、場所によって旋回流の流れが異なる場合がある。上記の場合、第１及び第２放熱フィンは、それぞれの入側上縁が異なる交差角を有する。そのため、場所ごとの旋回流の流れに応じた複数の放熱フィンが配置可能であり、熱交換率が高まる。

好ましくは、前記放熱フィンの入側上縁を含む部分は、複数の放熱フィンの配列方向に曲げられている。

この場合、放熱フィンの入側上縁を含む部分を曲げ加工することにより、入側上縁を容易に旋回流に沿うようにすることができる。

好ましくは、放熱フィンのうち、入側上縁を含む部分は、複数の放熱フィンの配列方向に曲げられており、出側上縁を含む部分は、複数の放熱フィンの配列方向であって、入側上縁を含む部分と反対側に曲げられている。

この場合、放熱フィンの入側上縁を含む部分及び出側上縁を含む部分を曲げ加工することにより、入側上縁及び出側上縁を容易に旋回流に沿うようにすることができる。

好ましくは、熱交換器は、第１及び第２の表面に複数の放熱フィンを備える。
この場合、熱交換器は２つの表面に複数の放熱フィンを備えるため、熱交換率がさらに高まる。

以下、本実施形態の熱交換器の詳細について、図面を参照して説明する。図中同一又は相当する部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

［第１の実施の形態］
［熱交換器の全体構成］
図１は、本実施の形態による航空機エンジン用の熱交換器の斜視図である。本実施形態の熱交換器１は、ファンを備える航空機エンジン（図示せず）の湾曲面に沿って配置される。

航空機エンジンはたとえば、ターボファンエンジンである。航空機エンジンの湾曲面はたとえば、ファンケーシングの内周面及び外周面や、エンジンコアケーシングの外周面及び外周面等である。図１では、ファンケーシングの内周面に配置される熱交換器１を例示する。しかしながら、本実施形態の熱交換器１は、ファンケーシング及びエンジンコアケーシング以外の他のエンジン部材の湾曲面に配置されてもよい。湾曲面における熱交換器の配置箇所は、ファンにより形成される旋回流が流れる場所であれば、特に制限されない。熱交換器は、ファンの上流側の湾曲面に配置されてもよいし、ファンの下流側の湾曲面に配置されてもよい。旋回流は、ファンの上流側でも下流側でも発生する。航空機エンジンの湾曲面であって、旋回流が流れる湾曲面に熱交換器１が配置されればよい。

図１を参照して、熱交換器１は弓なりに湾曲した板状であり、いわゆるサーフェス型の熱交換器である。航空機エンジン内において、熱交換器１は、配置される湾曲面（図示せず）に対応して湾曲している。図１では、熱交換器１は、ファンケーシングの内周面の周方向Ｃに沿って湾曲している。

図１中のＸ軸は、図示しない航空機エンジンのファンの回転軸Ｘ（方向）を示す。熱交換器１の周方向Ｃの長さは、航空機エンジンの湾曲面の配置箇所（図１ではファンケーシング）の周方向長さの１／８程度である。しかしながら、熱交換器１の長さは特に限定されない。熱交換器１はたとえば、ファンケーシングの円周方向の実質的に全長に延びた、円環状であってもよい。

図１において、熱交換器１の左側は、気流（旋回流）が流入する入側（上流側）ＵＳであり、熱交換器１の右側は、気流が流出する出側（下流側）ＤＳである。熱交換器１は、冷却対象となる流体（以下、対象流体という）を内部に通し、対象流体を冷却する。図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ面での断面図である。図１及び図２を参照して、熱交換器１は、表面２と表面３とを有する板状の本体１０を備える。表面３は、航空機エンジンの湾曲面（本例ではファンケーシングの内周面）と対向して配置される。表面２は、表面３と反対側に配置される。表面３は、湾曲面と接触せずに、湾曲面と隙間を設けて固定される。たとえば、表面３は図示しない取付部材を介して、湾曲面と対向しつつ、湾曲面と隙間を設けて固定される。

表面２及び３には、複数の放熱フィン２０及び３０が配列される。複数の放熱フィン２０は、表面２上に立てられている。複数の放熱フィン２０は、放熱フィン２０の延在方向と略垂直な方向に配列される。同様に、複数の放熱フィン３０は表面３上に立てられ、放熱フィン３０の延在方向と垂直な方向に配列される。図１〜図３において、複数の放熱フィン２０及び３０が配列された領域は一点鎖線で示され、複数の放熱フィン２０及び３０の一部が省略されている。

図３は、熱交換器１の分解斜視図である。本体１０は、板状の部材１１と、板状の部材１２とを備える。本体１０はたとえば、アルミニウム又はアルミニウム合金製である。本体１０の材質はまた、ステンレス鋼、チタン、銅、インコネル（商標）等であってもよい。放熱フィン２０及び３０の材質も、本体１０と同様である。

部材１１と部材１２とが板厚方向に重ね合わされ、筐体状の本体１０となる。本体１０内には、複数のコルゲートフィン４０が配置される。部材１１、部材１２及びコルゲートフィン４０はたとえば、ろう付により互いに接合される。

本体１０内の空間は、仕切１１２により、往路１１１と復路１１３とに区画される。往路１１１内には、コルゲートフィン４０が配置される。コルゲートフィン４０により、往路１１１は複数の微細な流路に区画される。同様に、復路１１３にもコルゲートフィン４０が配置され、復路１１３は複数の微細な流路に区画される。往路１１１と復路１１３とは本体１０内で連結しており、対象流体の流路を形成する。

部材１２は、流入口１２１と流出口１２２とを表面３に有する。対象流体は、流入口１２１から熱交換器１内に流入する。対象流体は、コルゲートフィン４０により区画された微細な流路に分配され、往路１１１、復路１１３の順に、本体１０内を流れる。このとき、コルゲートフィン４０、放熱フィン２０及び３０を介して、本体１０内の対象流体と外部の気流とで熱交換が行われ、対象流体が冷却される。冷却された対象流体は、流出口１２２から熱交換器１の外部に流出して、対象流体が利用される装置（エンジンコアや発電機等）に戻る。

［放熱フィン２０］
図１を参照して、放熱フィン２０は、航空機エンジンのファンの回転軸Ｘに対して交差して延びる。より具体的には、放熱フィン２０は、航空機エンジンの湾曲面のうち、熱交換器１が配置される湾曲面上を流れる旋回流ＡＦ１に沿って延びる。

航空機エンジンに流れる気流は、航空機エンジンの回転軸方向に対してかならずしも平行ではない。特にターボファンエンジンのように、ファンを備える航空機エンジンの場合、気流はファンを通過すると旋回流になる。つまり、ファンよりも下流側では特に、気流（旋回流）がファンにより旋回し、回転軸Ｘと交差して流れる。

図４に示すように、熱交換器４００の表面２００Ｓ上に配列された複数の放熱フィン３００が、回転軸Ｘに沿って（実質的に平行に）延びている場合を想定する。図中のＡＦ２のように、気流が回転軸Ｘに沿って流れれば、気流ＡＦ２は放熱フィン３００の全長にわたって流れる。したがってこの場合、熱交換器４００の入側での気流ＡＦ２と放熱フィン３００との衝突は抑制され、気流ＡＦ２は容易に複数の放熱フィン３００の間を流れる。そのため、気流ＡＦ２の流速は低減しにくく、放熱フィン３００が気流ＡＦ２と接触する距離が長くなる。そのため、熱交換率が高まる。

一方、気流がＡＦ１のように旋回流であれば、旋回流ＡＦ１は回転軸Ｘに対して交差して流れる。そのため、旋回流ＡＦ１は放熱フィン３００の入側ＵＳで放熱フィン３００と衝突する。この場合、旋回流ＡＦ１は衝突により流れの向きを変え、複数の放熱フィン３００の間から外部（たとえば、放熱フィン３００の上方）に流出しやすい。

要するに、旋回流ＡＦ１は、隣り合う複数の放熱フィン３００の間に流入しても、途中で外部に流出するため、放熱フィン３００の全長にわたって流れにくい。そのため、熱交換器４００上を気流ＡＦ２が流れる場合と比較して、熱交換率が低下する。

そこで、本実施形態では、図１及び図５に示すとおり、放熱フィン２０が回転軸Ｘに対して交差して延び、より具体的には、放熱フィン２０が、表面２を通過する旋回流の流れる方向に沿って延びる。この場合、図５に示すとおり、放熱フィン２０のうち、旋回流ＡＦ１の流入側では、旋回流ＡＦ１が放熱フィン２０と衝突しにくく、複数の放熱フィン２０の間に容易に流入しやすい。さらに、放熱フィン２０は旋回流ＡＦ１の流れる方向に沿って延びているため、旋回流ＡＦ１は、放熱フィン２０全長にわたって流れやすい。そのため、図４に示す放熱フィン３００と比較して、熱交換率が高まる。

なお、図４以降の熱交換器の平面図では、放熱フィンを模式的に「線」で示す。しかしながら実際には、放熱フィンは幅を有する板状である。

旋回流の流れる方向は、航空機エンジンの湾曲面の各領域で異なる。しかしながら、航空機エンジンの仕様（湾曲面の形状、ファンのサイズ及び形状等）に基づいて、シミュレーション等により、湾曲面の各領域での旋回流の流れる方向は容易に求められる。したがって、たとえば、熱交換器１が配置される湾曲面上の旋回流の流れをシミュレーションにより解析し、その解析により得られた旋回流の流れに基づいて、放熱フィン２０の延在方向を決定できる。

本実施形態において、放熱フィン２０が旋回流ＡＦ１に沿って延びているとは、放熱フィン２０が旋回流ＡＦ１と平行に延びる場合だけでなく、たとえば、放熱フィン２０と旋回流ＡＦ１とが、±１５°以内で交差する場合も含む。

図５では、放熱フィン２０は、旋回流に沿って表面２上を湾曲して延びる。しかしながら、放熱フィン２０は直線状に延びてもよい。また、放熱フィン２０及び３０は切削、精密鋳造、積層造形等により製作することができる。

［放熱フィン３０］
図３を参照して、表面３に配置される放熱フィン３０も、放熱フィン２０と同様に、回転軸Ｘに対して交差して延びる。より具体的には、放熱フィン３０は、表面３上に流れる旋回流に沿って延びる。上述のとおり、表面３は湾曲面と対向し、かつ、湾曲面と隙間を設けて固定されている。したがって、表面３と湾曲面との間には、旋回流が流れる。

放熱フィン３０は、放熱フィン２０と同様に、表面３上に流れる旋回流に沿って延びる。この場合、放熱フィン２０と同様に、旋回流ＡＦ１が隣り合う複数の放熱フィン３０の間に流れやすくなり、熱交換率が高まる。

上述の実施の形態では、熱交換器１は、表面２及び３のいずれにも放熱フィン（２０、３０）を備える。しかしながら、熱交換器１は、表面２及び３の少なくとも一方の表面に上述の複数の放熱フィン２０、３０を備えていればよい。つまり、熱交換器１は、表面２に複数の放熱フィン２０を備え、表面３に放熱フィンを備えなくてもよい。また、熱交換器１は、表面２に放熱フィンを備えず、表面３に放熱フィンを備えてもよい。

航空機エンジンの湾曲面と対向して配置される表面３に放熱フィン３０が形成されていない場合、表面３は湾曲面と接触して固定されていてもよい。

［第２の実施の形態］
第１の実施の形態では、熱交換器の表面に形成された複数の放熱フィンは、互いに平行に延びる。つまり、各放熱フィンが回転軸Ｘとなす交差角は一定である。しかしながら、表面上に、互いに交差角の異なる複数の放熱フィン群が形成されていてもよい。

図６を参照して、本実施形態の熱交換器１００は、熱交換器１と比較して、複数の放熱フィン２０に代えて、複数の放熱フィン群２０Ａ〜２０Ｄを備える。その他の構成は熱交換器１と同じである。

各放熱フィン群２０Ａ〜２０Ｄは、複数の放熱フィンを含む。同一放熱フィン群内の複数の放熱フィンは、熱交換器１００の入側ＵＳから出側ＤＳに向かって延びる。放熱フィンが配列された表面２の法線方向から見た場合（つまり、図６において）、同一放熱フィン群内の各放熱フィンの回転軸Ｘに対する交差角は同じである。たとえば、放熱フィン群２０Ａ内の複数の放熱フィンの回転軸Ｘとなす交差角はいずれもＡ１である。同様に、放熱フィン群２０Ｂ内の各放熱フィンの交差角はＡ２である。放熱フィン群２０Ｃ内の各放熱フィンの交差角はＡ３である。放熱フィン群２０Ｄ内の各放熱フィンの交差角はＡ４である。

各放熱フィン群２０Ｂ〜２０Ｄは、放熱フィン群２０Ａと異なる交差角で回転軸Ｘと交差する。つまり、交差角Ａ１〜Ａ４はいずれも異なる。

各放熱フィン群は、流れる方向が異なる旋回流ＡＦ３〜ＡＦ６にそれぞれ対応する。放熱フィン群２０Ａ内の複数の放熱フィンは、表面２上において回転軸Ｘと交差角Ａ１で交差して流れる旋回流ＡＦ３に沿って延びる。放熱フィン群２０Ｂ内の複数の放熱フィンは、表面２上において回転軸Ｘと交差角Ａ２で交差して流れる旋回流ＡＦ４に沿って延びる。同様に、放熱フィン群２０Ｃ内の複数の放熱フィンは、表面２上において回転軸Ｘと交差角Ａ３で交差して流れる旋回流ＡＦ５に沿って延び、放熱フィン群２０Ｄ内の複数の放熱フィンは、表面２上において回転軸Ｘと交差角Ａ４で交差して流れる旋回流ＡＦ６に沿って延びる。

このように、熱交換器１００は、各旋回流ＡＦ３〜ＡＦ６に対応する複数の放熱フィン群２０Ａ〜２０Ｄを含む。そのため、表面２上を、進行方向の異なる複数の旋回流ＡＦ３〜ＡＦ６が流れる場合であっても、各旋回流を複数の放熱フィンの間に流れやすくすることができ、熱交換率が高まる。

交差角が異なる複数の放熱フィン群を表面に形成する場合、領域ＡＲ１のように、隣り合う放熱フィン群の間隔が広くなる領域が発生する。そこで、このような領域ＡＲ１上に、分岐路部材２０Ｇを配置してもよい。分岐路部材２０Ｇは平面視において３つの辺を有する三角形状であり、放熱フィン群２０Ｃと隣り合う辺は、放熱フィン群２０Ｃに沿って延び、放熱フィン群２０Ｄと隣り合う辺は、放熱フィン群２０Ｄに沿って延びる。分岐路部材２０Ｇは、領域ＡＲ１上を流れる旋回流を分岐して、通過させる。放熱フィン２０を切削加工により形成する場合、分岐路部材２０Ｇも切削により形成可能である。この場合、分岐路部材２０Ｇの形成により、切削加工量を低減できる。

本例では、表面２に交差角の異なる複数の放熱フィン群２０Ａ〜２０Ｄが配置されている。しかしながら、表面２に代えて、表面３に交差角の異なる複数の放熱フィン群が配置されていてもよいし、表面２及び表面３ともに交差角の異なる複数の放熱フィン群が配置されていてもよい。

［第３の実施の形態］
上述の実施の形態では、放熱フィンは全長にわたって、熱交換器の表面を流れる旋回流に沿って延びている。しかしながら、放熱フィンのうち、少なくとも、旋回流の流入側（入側ＵＳ）に配置される部分（以下、入側部という）が、旋回流に沿って延びていれば、上記効果がある程度得られる。この場合、入側部は回転軸Ｘと交差して延びている。

図７は、第３の実施形態による熱交換器１５０の平面図であり、図８は、熱交換器１５０の側面図である。図８の側面図においては、本体１０の断面を示す。図７及び図８では、表面２を例として放熱フィンの形態について説明するが、表面３が放熱フィンを含む場合の表面３も同様である。

図７及び図８を参照して、複数の放熱フィン２０Ｅは、旋回流ＡＦ１の流入側（入側ＵＳ）に配置される入側部２１０と、入側部以外の残部２２０とを備える。本実施形態では、入側部２１０が旋回流ＡＦ１に沿って延びており、残部２２０が回転軸Ｘに沿って延びている。この場合であっても、旋回流ＡＦ１は放熱フィン２０Ｅの入側部２１０に衝突しにくく、複数の放熱フィン２０Ｅの間に流入しやすい。そのため、旋回流ＡＦ１は複数の放熱フィン２０Ｅの間をある程度流れやすくなる。その結果、熱交換率が高まる。

入側部２１０は、放熱フィン２０Ｅの入側部分であって、入側上部２０１と、入側下部２０２とを備える。入側下部２０２は放熱フィン２０の根元部分に相当し、表面２に固定される。入側上部２０１は、入側下部２０２の上に位置し、入側上縁２０３を有する。入側上縁２０３は、放熱フィン２０の上縁２００のうちの入側部分に相当する。図７及び図８では、入側部２１０が旋回流ＡＦ１に沿うため、入側上縁２０３も旋回流ＡＦ１に沿う。入側上縁２０３は、放熱フィン全長の２０％以上の長さとするのがより好ましい。

図７及び図８では、放熱フィンの入側部のみが旋回流ＡＦ１に沿う。しかしながら、図９及び図１０に示すとおり、放熱フィン２０Ｅの入側部２１０だけでなく、旋回流ＡＦ１の流出側（出側ＤＳ）の部分（以下、出側部という）２３０も、旋回流ＡＦ１に沿っていてもよい。出側部２３０は、放熱フィン２０Ｅのうち、旋回流ＡＦ１が流出する部分であって、図１０に示すとおり、出側上部２０４と、出側下部２０５とを備える。出側下部２０５は放熱フィン２０Ｅの根元部分に相当し、表面２に固定される。出側上部２０４は、出側下部２０５の上に位置し、出側上縁２０６を有する。出側上縁２０６は、放熱フィン２０Ｅの上縁２００のうちの出側部分に相当する。図９及び図１０では、入側部２１０だけでなく、出側部２３０も旋回流ＡＦ１に沿うため、入側上縁２０３及び出側上縁２０６も旋回流ＡＦ１に沿う。本例では、入側部２１０及び出側部２３０が旋回流ＡＦ１に沿うため、熱交換率が高まる。出側上縁２０３は、放熱フィン全長の２０〜５０％の長さとするのがより好ましい。

［第４の実施の形態］
上述の実施の形態では、放熱フィンの入側部、又は、入側部及び出側部が、表面上を流れる旋回流に沿って延び、放熱フィンの残部は回転軸Ｘに沿って延びている。しかしながら、少なくとも、放熱フィンの入側上縁が旋回流に沿って延びていれば、旋回流は放熱フィンの間に流入しやすく、熱交換率が高まる。

図１１Ａは、本実施形態の熱交換器１６０の表面２を上方から見た平面図であり、図１１Ｂは、熱交換器１６０を上流側から下流側に向かって回転軸Ｘ方向に見た正面図である。図１１Ａ及び図１１Ｂを参照して、熱交換器１６０は、航空機エンジンの周方向Ｃに配列される複数の放熱フィン２０Ｆを表面２上に備える。放熱フィン２０Ｆの入側上縁２０３を含む部分（入側上部２０１）は、複数の放熱フィン２０Ｆの配列方向に曲がっている。放熱フィン２０Ｆのその他の部分（残部２２０）は回転軸Ｘ方向に延びる。したがって、この場合、放熱フィン２０Ｆの入側部の根元（入側下部）は回転軸Ｘ方向に延びている。

この場合であっても、放熱フィン２０Ｆが配列された表面２の法線方向から見た場合（つまり、図１１Ａを参照して）、放熱フィン２０Ｆの入側上縁２０３が旋回流ＡＦ１に沿って延びている。そのため、旋回流ＡＦ１は放熱フィン２０Ｆの間に流入しやすく、熱交換率が高まる。さらにこの場合、回転軸Ｘに沿って延びる放熱フィンの入側上部２０１を折り曲げるだけで放熱フィン２０Ｆを容易に成形できる。

さらに、図１２Ａ及び図１２Ｂに示すとおり、放熱フィン２０Ｆの入側上縁２０３を含む部分（入側上部）２０１が旋回流ＡＦ１に沿うように放熱フィン２０Ｆの配列方向に曲がっており、かつ、出側上縁２０６を含む部分（出側上部）２０４が旋回流ＡＦ１に沿うように入側上部２０１と反対側に曲がっていてもよい。この場合、入側上縁２０３及び出側上縁２０６が旋回流ＡＦ１に沿って延びる。そのため、旋回流ＡＦ１は放熱フィン２０Ｆの間に流入しやすく、熱交換率が高まる。

さらに、図１３に示すように、表面２上に流れの異なる旋回流ＡＦ１及びＡＦ１０が流れる場合、各旋回流に沿って延びる入側上縁２０３を有する複数の放熱フィン群が形成されてもよい。図１３では、複数の放熱フィン２０Ｆ１からなる放熱フィン群では、入側上縁２０３が旋回流ＡＦ１に沿って延びるように、入側上部２０１が放熱フィンの配列方向に曲げられている。さらに、複数の放熱フィン２０Ｆ２からなる放熱フィン群では、入側上縁２０３が旋回流ＡＦ１０に沿って延びるように、入側上部２０１が放熱フィンの配列方向に曲げられている。この場合、各放熱フィン群の入側上縁が対応する旋回流ＡＦ１、ＡＦ１０に沿って延びるため、旋回流ＡＦ１、ＡＦ１０が複数の放熱フィン２０Ｆ１、２０Ｆ２の間に流入しやすい。そのため、熱交換率が高まる。

図１１Ａ〜図１３では、表面２上の放熱フィンについて説明した。しかしながら、表面３に放熱フィンが配列される場合であっても図１１Ａ〜図１３と同様である。

以上の実施の形態ではいずれも、表面２又は表面３のいずれか一方の表面に形成された放熱フィンの入側上縁が旋回流に沿って延びる。この場合、旋回流は複数の放熱フィンの間に流入しやすいため、旋回流が放熱フィンと接触する距離が長くなる。そのため、熱交換率が高まる。

なお、複数の放熱フィンのうち、隣り合う放熱フィンの寸法(フィンの高さ、フィンの厚み、フィン間距離)は、旋回流の特徴量（たとえば流速、流量、流れる方向等）に応じて決定される。たとえば、旋回流の流速が速い部分のフィン間距離は広くする。旋回流の流速が遅い部分のフィン間距離は狭くする。この場合、圧力損失を低減できる。

以上、本発明の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。したがって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。

１，１００，１５０，１６０ 熱交換器
２，３ 表面
１０ 本体
２０，２０Ａ〜２０Ｆ，３０，３００ 放熱フィン
ＡＦ１〜ＡＦ６、ＡＦ１０ 旋回流

Claims (8)

1. 航空機エンジンの旋回流が流れる湾曲面に配置可能な、航空機エンジン用の熱交換器であって、
   前記湾曲面に沿って湾曲している板状であって、流体が流通可能な流路を内部に含み、前記湾曲面と対向して配置される第１の表面と、前記第１の表面と反対側の第２の表面とを有する本体と、
   前記第１及び第２の表面の少なくとも一方の表面上に配列される複数の放熱フィンとを備え、
   前記放熱フィンは、板状であり、前記旋回流の流入側に配置される入側上縁と、前記入側上縁と反対側であって前記旋回流の流出側に配置される出側上縁とを含み、
   前記入側上縁は、前記ファンの回転軸と交差し、かつ、前記入側上縁での前記旋回流の流れる方向に沿って延びる、熱交換器。
2. 請求項１に記載の熱交換器であって、
   前記出側上縁は、前記ファンの回転軸と交差し、かつ、前記出側上縁での前記旋回流の流れる方向に沿って延びる、熱交換器。
3. 請求項２に記載の熱交換器であって、
   前記放熱フィンは、前記放熱フィンが配列された前記表面における前記旋回流の流れる方向に沿って延びる、熱交換器。
4. 請求項１又は請求項２に記載の熱交換器であって、
   前記複数の放熱フィンは、
   少なくとも前記入側上縁が第１の交差角で前記回転軸と交差する複数の第１の放熱フィンと、
   少なくとも前記入側上縁が、前記第１の交差角と異なる交差角で前記回転軸と交差する複数の第２の放熱フィンとを含む、熱交換器。
5. 請求項４に記載の熱交換器であって、
   前記第１の放熱フィンは前記第１の交差角で前記回転軸と交差し、
   前記第２の放熱フィンは前記第１の交差角と異なる交差角で前記回転軸と交差する、熱交換器。
6. 請求項１に記載の熱交換器であって、
   前記放熱フィンのうち、前記入側上縁を含む部分は、複数の前記放熱フィンの配列方向に曲げられている、熱交換器。
7. 請求項２に記載の熱交換器であって、
   前記放熱フィンのうち、前記入側上縁を含む部分は、複数の前記放熱フィンの配列方向に曲げられており、前記出側上縁を含む分は、複数の前記放熱フィンの配列方向であって、前記入側上縁を含む部分と反対側に曲げられている、熱交換器。
8. 請求項１に記載の熱交換器であって、
   前記複数の放熱フィンは、前記第１及び第２の表面に配列される、熱交換器。

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