(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、この基板の表面上に立設された複数のピンフィンとを備え、前記基板の表面に沿って前記基板の長さ方向に冷却媒体が流される熱交換隔壁であって、
前記ピンフィンはそれぞれ、その頂面が、その底面よりも下流側に位置するように、全体または一部が下流側に後傾しているとともに、
前記基板の表面は、前記基板の長さ方向に沿って、凹部と凸部とが交互に繰り返し形成された断面視波形の凹凸面とされ、
前記ピンフィンはそれぞれ、前記凸部の頂点から下流側に拡がる下流側傾斜面を底面として形成されていることを特徴とする熱交換隔壁。
【請求項２】
前記基板の表面に、当該基板の表面近傍を流れてきた冷却媒体を攪乱させることにより乱流を発生させる乱流促進体が複数設けられていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換隔壁。
【請求項３】
請求項１または２に記載の熱交換隔壁を具備してなることを特徴とするガスタービン用燃焼器。
【請求項４】
請求項３に記載のガスタービン用燃焼器を具備してなることを特徴とするガスタービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換用の隔壁の構造に関し、特に、ガスタービンの燃焼器を冷却するのに適した熱交換隔壁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンの燃焼器を冷却するのに適した熱交換隔壁としては、例えば、特許文献１，２に開示されたものが知られている。
【特許文献１】特開２００５−６１７２５号公報
【特許文献２】特許第４０８４２６４号公報
【発明の開示】
【０００３】
上記特許文献１，２に開示された熱交換隔壁は、基板の表面に沿って当該基板の表面近傍を流れてきた冷却空気の一部が、当該基板の表面に立設されたリブと衝突することにより攪乱されて乱流を発生し、この乱流により当該基板の表面に立設されたフィンまたは丸ピンの根元部分および基板の表面から熱を奪い、フィンまたは丸ピンの根元部分および基板の表面を冷却しようとするものである。
しかしながら、基板は、耐熱性には優れているが、熱伝導率のよくない耐熱合金（例えば、ニッケル基）で製作されるのが一般的であり、基板をより効果的に冷却し、基板の冷却効率をさらに向上させることが求められていた。
【０００４】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、基板をより効果的に冷却し、基板の冷却効率をさらに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。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明に係る熱交換隔壁は、基板と、この基板の表面上に立設された複数のピンフィンとを備え、前記基板の表面に沿って前記基板の長さ方向に冷却媒体が流される熱交換隔壁であって、前記ピンフィンはそれぞれ、その頂面が、その底面よりも下流側に位置するように、全体または一部が下流側に後傾しているとともに、前記基板の表面は、前記基板の長さ方向に沿って、凹部と凸部とが交互に繰り返し形成された断面視波形の凹凸面とされ、前記ピンフィンはそれぞれ、前記凸部の頂点から下流側に拡がる下流側傾斜面を底面として形成されている。
【０００６】
本発明に係る熱交換隔壁によれば、ピンフィンの頂面が、ピンフィンの底面よりも下流側に位置するように、ピンフィンの全体または一部が後傾させられており、これにより、幅方向に並ぶピンフィンとピンフィンとの間を通過した冷却媒体は、基板の表面に対して上流側から斜めに衝突し、基板の表面から効率よく熱が奪われることとなるので、基板の表面をより効果的に冷却することができて、基板の冷却効率をさらに向上させることができる。
また、このような熱交換隔壁によれば、基板の表面には、当該基板の長さ方向に沿って、凹部と凸部とが交互に繰り返し形成された断面視波形の凹凸面が設けられているとともに、ピンフィンは、その底面が凸部の頂点から、または凸部の頂点よりもわずかに下流側から始まるように形成されており、これにより、幅方向に並ぶピンフィンとピンフィンとの間を通過した冷却媒体は、凸部の頂点から下流側に拡がる下流側傾斜面に沿って基板の表面近傍を流れた後、凸部の頂点から上流側に拡がる上流側傾斜面に、より大きな角度で衝突し、基板の表面からさらに効率よく熱が奪われることとなるので、基板の表面をさらに効果的に冷却することができて、基板の冷却効率をより一層向上させることができる。
【００１１】
上記熱交換隔壁において、前記基板の表面に、当該基板の表面近傍を流れてきた冷却媒体を攪乱させることにより乱流を発生させる乱流促進体が複数設けられているとさらに好適である。
【００１２】
このような熱交換隔壁によれば、基板の表面に沿って当該基板の表面近傍を流れてきた冷却媒体は、乱流促進体と衝突することにより攪乱されて乱流を発生し、この乱流によりピンフィンの根元部分および基板の表面からさらに効率よく熱が奪われることとなるので、ピンフィンの根元部分および基板の表面をさらに効果的に冷却することができて、基板の冷却効率をより一層向上させることができる。
【００１３】
本発明に係るガスタービン用燃焼器は、冷却効率の良い熱交換隔壁を具備している。
【００１４】
本発明に係るガスタービン用燃焼器によれば、熱交換効率が良くなるので、従来のガスタービン用燃焼器と比較して同じ熱量を交換するために必要とされる冷却媒体の量を低減させることができる。
したがって、冷却媒体として燃焼用空気が利用される場合には、より多くの燃焼用空気を燃焼室内に導入することができ、燃料の流量に対する燃焼用空気の流量を増大させることができて、燃焼温度を低減するとともに燃焼器内部での燃焼ガス・非燃焼ガスの攪拌一様化を促進して急速にかつ一様に冷却することにより、当該ガスタービン用燃焼器から排出される排気ガスのＮＯＸ濃度を低減させることができる。
【００１５】
本発明に係るガスタービンは、熱交換効率の良いガスタービン用燃焼器を具備している。
【００１６】
本発明に係るガスタービンによれば、熱交換効率が良くなるので、従来のガスタービンと比較して同じ熱量を交換するために必要とされる冷却媒体の量を低減させることができる。
したがって、冷却媒体として燃焼用空気が利用される場合には、より多くの燃焼用空気を燃焼室内に導入することができ、燃料の流量に対する燃焼用空気の流量を増大させることができて、当該ガスタービンから排出される排気ガスのＮＯＸ濃度を低減させることができる。
【００１７】
本発明によれば、基板をより効果的に冷却し、基板の冷却効率をさらに向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る熱交換隔壁を具備した燃焼器の構成を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る熱交換隔壁を、その長手方向に沿うとともにその表面に垂直な平面で切った断面図である。
【図３】図２に示す熱交換隔壁に立設されたピンフィンの配列状態を説明するための図であって、ピンフィンの中心軸線と直交する平面で切った図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る熱交換隔壁を、その長手方向に沿うとともにその表面に垂直な平面で切った断面図である。
【図５】ＣＦＤの計算結果を示す図であって、クリアランスなし、凹凸度１とした場合の図である。
【図６】ＣＦＤの計算結果を示す図であって、クリアランス０．３、凹凸度１とした場合の図である。
【図７】ＣＦＤの計算結果を示す図であって、クリアランスなし、凹凸度２とした場合の図である。
【図８】ＣＦＤの計算結果を示す図であって、クリアランス０．３、凹凸度２とした場合の図である。
【図９】凹凸度１を説明するための図であって、熱交換隔壁を、その長手方向に沿うとともにその表面に垂直な平面で切った断面図である。
【図１０】凹凸度２を説明するための図であって、熱交換隔壁を、その長手方向に沿うとともにその表面に垂直な平面で切った断面図である。
【図１１】本発明の第３実施形態に係る熱交換隔壁を、その長手方向に沿うとともにその表面に垂直な平面で切った断面図である。
【図１２】図１１に示す熱交換隔壁に立設されたリブの配列状態を説明するための図であって、シェルの側から基板の側を見た図である。
【図１３】本発明の第４実施形態に係る熱交換隔壁を、その長手方向に沿うとともにその表面に垂直な平面で切った断面図である。
【図１４】本発明に係る熱交換隔壁の作用効果を立証するために、ナフタレン昇華法を用いて行った実験の条件を示す図表である。
【図１５】本発明に係る熱交換隔壁の作用効果を立証するために、ナフタレン昇華法を用いて図１４に示す条件下で行った実験の結果を示す図表である。
【図１６】本発明に係る熱交換隔壁の作用効果を立証するために、ナフタレン昇華法を用いて図１４に示す条件下で行った実験の結果を示す図表である。
【図１７】本発明に係る熱交換隔壁の作用効果を立証するために、ナフタレン昇華法を用いて図１４に示す条件下で行った実験の結果を示す図表である。
【図１８】本発明に係る熱交換隔壁の作用効果を立証するために、ナフタレン昇華法を用いて図１４に示す条件下で行った実験の結果を示す図表である。
【図１９】本発明の他の実施形態に係る熱交換隔壁を、その長手方向に沿うとともにその表面に垂直な平面で切った断面図である。
【符号の説明】
【００１９】
１    熱交換隔壁
２    燃焼器（ガスタービン用燃焼器）
１８    冷却空気（冷却媒体）
２０    基板
２０ａ  表面
２１    ピンフィン
２５    熱交換隔壁
２６    基板
２６ａ  表面
２７    凹部
２８    凸部
２８ａ  下流側傾斜面
２８ｂ  上流側傾斜面
３１    熱交換隔壁
３２    リブ（乱流促進体）
３３    基板
３５    熱交換隔壁
３６    ピンフィン
４０    ピンフィン
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係る熱交換隔壁の第１実施形態について、図１から図３を参照しながら説明する。
図１は本発明に係る熱交換隔壁を具備した燃焼器の構成を示す図、図２は本実施形態に係る熱交換隔壁を、その長手方向に沿うとともにその表面に垂直な平面で切った断面図、図３は図２に示す熱交換隔壁に立設されたピンフィンの配列状態を説明するための図であって、ピンフィンの中心軸線と直交する平面で切った図である。【００２１】
本実施形態に係る熱交換隔壁１は、例えば、燃焼用空気を圧縮する圧縮機（図示せず）と、この圧縮機から送られてきた高圧空気中に燃料を噴射して燃焼させ、高温燃焼ガスを発生させる燃焼器（ガスタービン用燃焼器）２と、この燃焼器２の下流側に位置し、燃焼器２を出た燃焼ガスにより駆動されるタービン（図示せず）とを主たる要素として構成された航空機用ガスタービン（図示せず）の燃焼器２に適用され得るものである。【００２２】
図１に示すように、燃焼器２は、外筒４と、内筒６とを備えている。外筒４には、圧縮機が吐出した圧縮空気１１を取り入れる空気入口９が設けられている。
一方、内筒６の外壁はシェル１２によって形成されている。内筒６には、内筒６の内部に燃料を噴射する燃料ノズル８が設置されており、内筒６の内部に空気を導入する空気入口１０が設けられている。【００２３】
シェル１２の内側は、複数の熱交換隔壁（「パネル」ともいう。）１によって覆われている。これら熱交換隔壁１によって囲まれた空間は、燃料ガスと空気とが混合され燃焼する燃焼室１６を形成している。熱交換隔壁１は、シェル１２との間に隙間が空くようにシェル１２に取り付けられている。熱交換隔壁１とシェル１２との間の隙間は、圧縮空気１１が流入する冷却空気入口１７、またはシェル１２にあけられた冷却空気用穴（図示せず）に連通している。また、燃焼室１６の下流側は、タービンの入口に接続されている。
なお、図１中の符号１８は、熱交換隔壁１とシェル１２との間の隙間を流れる冷却空気（冷却媒体）を示している。【００２４】
図２に示すように、本実施形態に係る熱交換隔壁１は、基板２０と、基板２０の平坦な（凹凸のない）表面２０ａ上に規則正しく立設された（設けられた）複数のピンフィン２１とを備えている。
各ピンフィン２１は、基板２０の表面２０ａを底面とし、その中心軸線（長手方向軸線）である直線２２と直交する平面で切った断面形状が円形（または楕円形）を呈する（すなわち、基板２０の表面２０ａに平行な平面で切った断面形状が楕円形を呈する）筒状の部材であり、シェル１２の表面１２ａに垂直な方向の高さＨが、基板２０の表面２０ａとシェル１２の表面１２ａとの間の距離と同一か、またはわずかに短くなるように（より詳しくは、ピンフィン２１の半径の約４倍となるように）形成されている。
また、各ピンフィン２１は、その頂面（シェル１２の表面１２ａと対向する面）が、その底面よりも下流側（図３において右側）に位置して後傾するよう、後傾角（直線２２と基板２０の表面２０ａとのなす角または直線２２とシェル１２の表面１２ａとのなす角）α（本実施形態では４５度）をもって基板２０の表面２０ａ上に立設されている。【００２５】
図３に示すように、ピンフィン２１は、その中心軸線である直線２２と直交する平面で切ったときに、隣接するピンフィン２１とピンフィン２１との中心間の間隔がいずれもピッチＰ１となるように（ピンフィン２１の半径を「１」とした場合、「４」となるように）、すなわち、隣接するピンフィン２１の中心同士を結んだ直線が正三角形を形成するように配置されている。言い換えれば、ピンフィン２１は、その中心軸線である直線２２と直交する平面で切ったときに、幅方向（横方向：図３において上下方向）に等間隔をあけて（ピッチＰ１＝４で）周期的に配置されているとともに、長さ方向（縦方向：図３において左右方向）に等間隔をあけて（ピッチＰ２＝３．４６４で）周期的に配置されている。【００２６】
つぎに、本実施形態に係る熱交換隔壁１の作用効果を説明する。
シェル１２の表面１２ａと基板２０の表面２０ａとの間の隙間を流れてきた冷却空気１８は、幅方向に並ぶピンフィン２１とピンフィン２１との間を通過する際、その流路面積が１／２（高さＨが基板２０の表面２０ａとシェル１２の表面１２ａとの間の距離と同一の場合）に絞られることにより、その流速が２倍になるとともに、ピンフィン２１の中心軸線である直線２２に沿う方向の成分と、この成分と直交する方向の成分との合力の方向、すなわち、基板２０の表面２０ａに対して上流側から斜めに衝突する方向に進んでいくことになる（例えば、図９参照）。
これにより、基板２０の表面２０ａから効率よく熱が奪われることとなるので、基板２０の表面２０ａをより効果的に冷却することができて、基板２０の冷却効率をさらに向上させることができる。【００２７】
なお、基板２０の表面２０ａに沿って基板２０の表面２０ａ近傍を流れてきた冷却空気１８の一部は、ピンフィン２１の背面（図２において右側に位置する下流側の面）近傍に形成された死水域を通ってシェル１２の側に導かれ、シェル１２の表面１２ａに沿って下流側に流れていくこととなる。
そして、シェル１２の表面１２ａに沿って下流側に流れていった冷却空気１８は、基板２０の表面２０ａに再び衝突することとなる。【００２８】
本実施形態に係る熱交換隔壁１によれば、ピンフィン２１の頂面が、ピンフィン２１の底面よりも下流側に位置するように、ピンフィン２１全体が後傾させられており、これにより、幅方向に並ぶピンフィン２１とピンフィン２１との間を通過した冷却空気１８は、基板２０の表面２０ａに対して上流側から斜めに衝突し、基板２０の表面２０ａから効率よく熱が奪われることとなるので、基板２０の表面２０ａをより効果的に冷却することができて、基板２０の冷却効率をさらに向上させることができる。【００２９】
本発明に係る熱交換隔壁の第２実施形態について、図４を参照しながら説明する。図４は本実施形態に係る熱交換隔壁を、その長手方向に沿うとともにその表面に垂直な平面で切った断面図である。
図４に示すように、本実施形態に係る熱交換隔壁２５は、基板２０の代わりに、基板２６を備えているという点で上述した第１実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。【００３０】
基板２６の表面２６ａは、基板２６（すなわち、熱交換隔壁２５）の長さ方向（図４において左右方向）に沿って、凹部２７と凸部２８とが交互に繰り返し形成された断面視波形の凹凸面を備えており、凹部２７および凸部２８はそれぞれ、幅方向（図４において紙面に垂直な方向）に沿って延びている。
また、各ピンフィン２１は、凸部２８の頂点から下流側に拡がる（延びる）下流側傾斜面２８ａを底面としている。すなわち、各ピンフィン２１は、その底面が凸部２８の頂点から、または凸部２８の頂点よりもわずかに下流側から始まるように形成されている。【００３１】
つぎに、図５から図８を用いて本実施形態に係る熱交換隔壁２５の作用効果を説明する。図５から図８はいずれもＣＦＤの計算結果を示す図であって、図５はクリアランス（シェル１２の表面１２ａとピンフィン２１の頂面との隙間）なし、凹凸度（基板２６の表面２６ａの凹凸の度合い）１とした場合、図６はクリアランス０．３（ピンフィン２１の半径の０．３倍）、凹凸度１とした場合、図７はクリアランスなし、凹凸度２とした場合、図８はクリアランス０．３、凹凸度２とした場合の計算結果を示している。
ここで、凹凸度１とは、図９に示すように、凸部２８の頂点から下流側に拡がる下流側傾斜面２８ａの傾斜が、ピンフィン２１の中心軸線である直線２２（図２参照）に沿う方向の成分を「１」、この成分と直交する方向の成分を「２」とし、これら成分の合力の方向に沿うように形成されていることをいう。
また、凹凸度２とは、図１０に示すように、凸部２８の頂点から下流側に拡がる下流側傾斜面２８ａの傾斜が、ピンフィン２１の中心軸線である直線２２（図２参照）に沿う方向の成分を「１」、この成分と直交する方向の成分を「４」とし、これら成分の合力の方向に沿うように形成されていることをいう。【００３２】
図５と図７とを、または図６と図８とを見比べてみると、シェル１２の表面１２ａに沿ってシェル１２の表面１２ａ近傍を流れてきた冷却空気１８（図４参照）の一部（図において破線で示す）、およびシェル１２の表面１２ａに沿ってシェル１２の表面１２ａと基板２６の表面２６ａとの略真ん中を流れてきた冷却空気１８（図４参照）の一部（図において実線で示す）は、凹凸度が大きい程（すなわち、下流側傾斜面２８ａの傾斜が急な程）、短い距離（すなわち、短時間）で、かつ、大きな角度で基板２６の表面２６ａに衝突していることが分かる。
なお、基板２６の表面に凹凸がない場合、すなわち、第１実施形態のところで説明した図２に示す基板２０では、シェル１２の表面１２ａに沿ってシェル１２の表面１２ａ近傍を流れてきた冷却空気１８（図４参照）の一部、およびシェル１２の表面１２ａに沿ってシェル１２の表面１２ａと基板２０の表面２０ａとの略真ん中を流れてきた冷却空気１８（図４参照）の一部が、基板２０の表面２０ａに衝突するまでの距離が本実施形態のものよりも長くなり、かつ、衝突の角度が本実施形態のものよりも小さくなる。【００３３】
また、これらの図から、基板２６の表面２６ａに沿って基板２６の表面２６ａ近傍を流れてきた冷却空気１８（図４参照）の一部（図において一点鎖線で示す）は、ピンフィン２１の背面（図において右側に位置する下流側の面）近傍に形成された死水域を通ってシェル１２の表面１２ａ近傍に導かれ、シェル１２の表面１２ａに沿ってシェル１２の表面１２ａ近傍を流れていっていることが分かる。【００３４】
そして、シェル１２の表面１２ａに沿ってシェル１２の表面１２ａ近傍を流れていった冷却空気１８（図４参照）は、図において破線で示す流れとなって、基板２６の表面２６ａに衝突することとなる。
一方、基板２６の表面２６ａに衝突した冷却空気１８（図４参照）は、基板２６の表面２６ａに沿って基板２６の表面２６ａ近傍を暫く流れた後、図において一点鎖線で示す流れとなって、シェル１２の表面１２ａ近傍に導かれ、シェル１２の表面１２ａに沿ってシェル１２の表面１２ａ近傍を流れていくこととなる。【００３５】
本実施形態に係る熱交換隔壁２５によれば、基板２６の表面２６ａには、当該基板２６の長さ方向に沿って、凹部２７と凸部２８とが交互に繰り返し形成された断面視波形の凹凸面が設けられているとともに、ピンフィン２１は、その底面が凸部２８の頂点から、または凸部２８の頂点よりもわずかに下流側から始まるように形成されており、これにより、幅方向に並ぶピンフィン２１とピンフィン２１との間を通過した冷却空気１８は、凸部２８の頂点から下流側に拡がる下流側傾斜面２８ａに沿って基板２６の表面２６ａ近傍を流れた後、凸部２８の頂点から上流側に拡がる上流側傾斜面２８ｂ（図１１参照）に、より大きな角度で衝突し、基板２６の表面２６ａからさらに効率よく熱が奪われることとなるので、基板２６の表面２６ａを第１実施形態のものよりも効果的に冷却することができて、基板２６の冷却効率を第１実施形態のものよりも向上させることができる。【００３６】
本発明に係る熱交換隔壁の第３実施形態について、図１１および図１２を参照しながら説明する。図１１は本実施形態に係る熱交換隔壁を、その長手方向に沿うとともにその表面に垂直な平面で切った断面図、図１２は図１１に示す熱交換隔壁に立設されたリブの配列状態を説明するための図であって、シェルの側から基板の側を見た図である。
図１１および図１２に示すように、本実施形態に係る熱交換隔壁３１は、基板２６の表面２６ａに複数のリブ３２が立設された基板３３を備えているという点で上述した第２実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第２実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。【００３７】
図１１または図１２に示すように、リブ（乱流促進体）３２は、凸部２８の頂点から上流側に拡がる（延びる）上流側傾斜面２８ｂに、その長さ方向の軸線が、隣接するピンフィン２１の中心同士を結んだ直線上に位置するように、すなわち、一のピンフィン２１の中心から上流側および／または下流側に隣接する他のピンフィン２１の中心に向かって延びる放射線上に位置するように形成されている。【００３８】
本実施形態に係る熱交換隔壁３１によれば、基板３３の表面２６ａに沿って基板３３の表面２６ａ近傍を流れてきた冷却空気１８（図１１参照）の一部は、リブ３２と衝突することにより攪乱されて乱流を発生し、この乱流によりピンフィン２１の根元部分および基板３３の表面２６ａから効率よく熱が奪われることとなるので、ピンフィン２１の根元部分および基板３３の表面２６ａをより効果的に冷却することができて、基板３３の冷却効率をさらに向上させることができる。【００３９】
本発明に係る熱交換隔壁の第４実施形態について、図１３を参照しながら説明する。図１３は本実施形態に係る熱交換隔壁を、その長手方向に沿うとともにその表面に垂直な平面で切った断面図である。
図１３に示すように、本実施形態に係る熱交換隔壁３５は、ピンフィン２１の代わりに、ピンフィン３６を備えているという点で上述した第２実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第２実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。【００４０】
各ピンフィン３６は、その頂面（シェル１２の表面１２ａと対向する面）が、その底面よりも上流側（図１３において左側）に位置して前傾するよう、前傾角（直線３７とシェル１２の表面１２ａとのなす角または直線３７と基板２６の表面２６ａとのなす角）β（本実施形態では４５度）をもって基板２６の凹凸面上に立設されている。すなわち、各ピンフィン３６は、凸部２８の頂点から上流側に拡がる（延びる）上流側傾斜面２８ｂを底面としている。言い換えれば、各ピンフィン３６は、その底面が凸部２８の頂点から、または凸部２８の頂点よりもわずかに上流側から始まるように形成されている。【００４１】
本実施形態に係る熱交換隔壁３５の作用効果は、上述した第２実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。【００４２】
つぎに、本発明に係る熱交換隔壁の作用効果を立証する（裏付ける）ために、ナフタレン昇華法を用いて図１４に示す条件下で行った実験の結果を、図１５から図１８に示す。
なお、図１４中の傾きθ＝−４５とは、後傾角α＝４５度をもって基板２０の表面２０ａ上または基板２６の下流側傾斜面２８ａ上にピンフィンが立設されていることを意味し、傾きθ＝＋４５とは、前傾角β＝４５度をもって基板２０の表面２０ａ上または基板２６の上流側傾斜面２８ｂ上にピンフィンが立設されていることを意味している。【００４３】
図１５から、後傾角α＝４５度をもって基板２０の表面２０ａ上にピンフィン２１が立設された、第１実施形態のところで説明した熱交換隔壁１（図１５中に「−４５°平面」で示す熱交換隔壁）、前傾角β＝４５度をもって基板２０の表面２０ａ上にピンフィン２１が立設された熱交換隔壁（図１５中に「＋４５°平面」で示す熱交換隔壁）、後傾角α＝４５度をもって基板２６の下流側傾斜面２８ａ上にピンフィン２１が立設された、第２実施形態のところで説明した熱交換隔壁２５（図１５中に「−４５°波面」で示す熱交換隔壁）、前傾角β＝４５度をもって基板２６の上流側傾斜面２８ｂ上にピンフィン３６が立設された、第４実施形態のところで説明した熱交換隔壁３５（図１５中に「＋４５°波面」で示す熱交換隔壁）の圧力損失はいずれも、後傾角α＝９０度（または前傾角β＝９０度）をもって基板２０の表面２０ａ上にピンフィンが立設された熱交換隔壁（図１５中に「９０°」で示す熱交換隔壁）の大凡半分になっていることが分かる。【００４４】
これは、後傾角α（上述した実施形態および本実験ではα＝４５度）をもって基板２０の表面２０ａ上または基板２６の下流側傾斜面２８ａ上にピンフィン２１が立設されていること、もしくは前傾角β（上述した実施形態および本実験ではα＝４５度）をもって基板２０の表面２０ａ上または基板２６の上流側傾斜面２８ｂ上にピンフィン３６が立設されていることにより、流れ方向の上流側または下流側からピンフィンを見たときのピンフィンの密度、すなわち、シェル１２の表面１２ａと直交する面に投影されるピンフィンの投影面積が減少し、ピンフィン間の流路面積の減少が抑制されることによる。そして、ピンフィン間の流路面積の減少が抑制されることにより、ピンフィン間を通過する冷却空気１８の流速増加が抑制され、冷却空気１８とピンフィンとの熱交換効率が向上し、冷却空気１８によりピンフィンが効率よく冷却されることになる。【００４５】
また、図１６から、後傾角α＝４５度をもって基板２６の下流側傾斜面２８ａ上にピンフィン２１が立設された、第２実施形態のところで説明した熱交換隔壁２５（図１５中に「−４５°（wave）」で示す熱交換隔壁）、前傾角β＝４５度をもって基板２６の上流側傾斜面２８ｂ上にピンフィン３６が立設された、第４実施形態のところで説明した熱交換隔壁３５（図１５中に「＋４５°（wave）」で示す熱交換隔壁）の、基板２６の凹凸面上における熱伝達率はいずれも、後傾角α＝９０度（または前傾角β＝９０度）をもって基板２０の表面２０ａ上にピンフィンが立設された熱交換隔壁（図１５中に「９０°」で示す熱交換隔壁）よりも若干低下するものの、後傾角α＝９０度（または前傾角β＝９０度）をもって基板２０の表面２０ａ上にピンフィンが立設された熱交換隔壁と大差のないことが分かる。【００４６】
なお、後傾角α＝４５度をもって基板２０の表面２０ａ上にピンフィン２１が立設された、第１実施形態のところで説明した熱交換隔壁１（図１５中に「−４５°（flat）」で示す熱交換隔壁）の、基板２０の表面２０ａ上における熱伝達率は、後傾角α＝４５度をもって基板２６の下流側傾斜面２８ａ上にピンフィン２１が立設された、第２実施形態のところで説明した熱交換隔壁２５（図１５中に「−４５°（wave）」で示す熱交換隔壁）、前傾角β＝４５度をもって基板２６の上流側傾斜面２８ｂ上にピンフィン３６が立設された、第４実施形態のところで説明した熱交換隔壁３５（図１５中に「＋４５°（wave）」で示す熱交換隔壁）よりも低下する。この点については、後傾角α＝４５度をもって基板２０の表面２０ａ上にピンフィン２１が立設された、第１実施形態のところで説明した熱交換隔壁１の、基板２０の表面２０ａ上における熱伝達率を視覚化した図１７と、後傾角α＝４５度をもって基板２６の下流側傾斜面２８ａ上にピンフィン２１が立設された、第２実施形態のところで説明した熱交換隔壁２５の、基板２６の下流側傾斜面２８ａ上における熱伝達率を視覚化した図１８とを見比べてみても分かる。しかし、上述したように、後傾角α＝４５度をもって基板２０の表面２０ａ上にピンフィン２１が立設されていることにより、流れ方向の上流側または下流側からピンフィン２１を見たときのピンフィン２１の密度、すなわち、シェル１２の表面１２ａと直交する面に投影されるピンフィン２１の投影面積が減少し、ピンフィン２１間の流路面積の減少が抑制されることになる。そして、ピンフィン２１間の流路面積の減少が抑制されることにより、ピンフィン２１間を通過する冷却空気１８の流速増加が抑制され、冷却空気１８とピンフィン２１との熱交換効率が向上し、冷却空気１８によりピンフィン２１が効率よく冷却されて、結果的に、後傾角α＝４５度をもって基板２０の表面２０ａ上にピンフィン２１が立設された熱交換隔壁１では、図１６に示す熱伝達率の低下分が補われることになる。
また、図１６から図１８中に示す「Ｎｕ」は、冷却空気（流体）１８と基板（２０または２６）との間の熱伝達の強さを指示する無次元数（ヌセルト数）である。【００４７】
ここで、上述した熱交換隔壁１，２５，３１，３５を備えた燃焼器２によれば、冷却効率の良い熱交換隔壁を具備しており、熱交換効率が良くなるので、従来の燃焼器と比較して同じ熱量を交換するために必要とされる冷却空気の量を低減させることができ、より多くの燃焼用空気を燃焼室１６内に導入することができて、燃料の流量に対する燃焼用空気の流量を増大させることができ、当該燃焼器２から排出される排気ガスのＮＯＸ濃度を低減させることができる。【００４８】
また、このような燃焼器２を備えた航空機用ガスタービンによれば、熱交換効率の良いガスタービン用燃焼器を具備しているので、従来のガスタービンと比較して同じ熱量を交換するために必要とされる冷却空気の量を低減させることができ、より多くの燃焼用空気を燃焼室１６内に導入することができて、燃料の流量に対する燃焼用空気の流量を増大させることができ、燃焼温度を低減するとともに燃焼器内部での燃焼ガス・非燃焼ガスの攪拌一様化を促進して急速にかつ一様に冷却することにより、当該航空機用ガスタービンから排出される排気ガスのＮＯＸ濃度を低減させることができる。【００４９】
なお、本発明に係るピンフィン２１は、その中心軸線である直線２２（図２参照）と直交する平面で切った断面形状が円形（または楕円形）を呈するものに限定されるものではなく、多角形や半円形等、いかなる形状を呈するものであってもよい。
また、本発明に係るピンフィンは、幅方向外側から見た中心軸線が直線２２（図２参照）を呈するものに限定されるものではなく、例えば、図１９に示すような形状を有するピンフィン４０、すなわち、シェル１２の表面１２ａ側の一部のみが下流側に後傾するピンフィンや、ピンフィン４０と逆方向に傾斜するピンフィン、すなわち、シェル１２の表面１２ａ側の一部のみが上流側に前傾するピンフィンであってもよい。
さらに、本発明に係るピンフィン２１の高さＨは、半径の４倍に限定されるものではなく、任意に長くても短くても良い。
さらにまた、本発明に係る隣接するピンフィン２１とピンフィン２１との中心間の間隔は、半径の４倍に限定されるものではなく、任意に長くても短くても良く、より下降速度を強めたり、弱めたりしたものであってもよい。
さらにまた、本発明に係るピンフィン２１の配置は、図３に示したような正三角形配置に限定されるものではなく、任意に変形して流れ方向の間隔が広がったものであっても、狭まったものであっても良い。
さらにまた、底面の凸凹度は１または２に限定されるものではなく、より凸凹しても平面に近くしたものであってもよい。【００５０】
また、第３実施形態と同様、第４実施形態において、凸部２８の頂点から上流側に拡がる上流側傾斜面２８ｂにリブ３２を設けるようにしてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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