(57)【要約】【課題】圧縮空気をライナ本体の冷却に効率よく利用する。【解決手段】ライナ本体１は、第１の方向Ｄ１において複数設けられた第１の頂部２Ａと、第１の頂部２Ａの間に設けられた第２の頂部２Ｂと、第１の頂部２Ａと第２の頂部２Ｂとの間に設けられた第１の谷部３Ａと、第１の頂部２Ａと第１の谷部３Ａとの間に形成された第１の斜面部４と、第１の斜面部４において第１の方向Ｄ１に延びる第１の軸線Ｌ１上に設けられ、第１の流路と第２の流路とを連通させる第１の冷却孔８と、を含む。【選択図】図２
2018054211.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の温度を含む第１のガスが流れる第１の流路と、前記第１の温度よりも低い第２の温度を含む第２のガスが流れる第２の流路とを隔てるライナ本体を備え、
前記ライナ本体は、
前記第１のガスおよび前記第２のガスの流れる第１の方向と交差する第２の方向に延在し、前記第１の流路側に突出するように前記第１の方向において複数設けられた第１の頂部と、
前記第２の方向に延在し、前記第１の流路側に突出するように前記第１の方向において前記第１の頂部の間に設けられた第２の頂部と、
前記第２の方向に延在し、前記第２の流路側に突出すると共に、前記第１の方向において前記第１の頂部と前記第１の頂部の下流側に隣接する前記第２の頂部との間に設けられた第１の谷部と、
前記第１の方向において前記第１の頂部と前記第１の頂部に対して下流側に隣接する前記第１の谷部との間に形成された第１の斜面部と、
前記第１の斜面部において前記第１の方向に延びる第１の軸線上に設けられ、前記第１の流路と前記第２の流路とを連通させる第１の冷却孔と、を含む、燃焼装置用ライナ。
【請求項２】
前記第１の方向において前記第１の谷部と前記第１の谷部に対して下流側に隣接する前記第２の頂部との間に形成された第２の斜面部と、
前記第２の斜面部において前記第１の方向に延びる第２の軸線上に設けられ、前記第１の流路と前記第２の流路とを連通させる第２の冷却孔と、をさらに含む、請求項１に記載の燃焼装置用ライナ。
【請求項３】
前記第２の方向に延在し、前記第２の流路側に突出すると共に、前記第１の方向において前記第２の頂部と前記第２の頂部の下流側に隣接する前記第１の頂部との間に設けられた第２の谷部をさらに含む、請求項１又は２に記載の燃焼装置用ライナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼装置に用いられるライナに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃焼装置である航空機用エンジンは、燃焼器を備えている。燃焼器では燃料を燃焼させて高温ガスを生成する。従って、燃焼器の周囲に配置されたエンジン部品を高温ガスから保護するために、熱シールドとしての波形ライナが用いられる。例えば、特許文献１には、航空機用エンジンに用いられる波形ライナが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３２９２４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示されたライナは筒状をなし、その内側において高温ガスが流れる。そして、ライナは、ライナの周囲から冷却孔を介して例えば圧縮空気といった低温ガスをライナの内部に取り入れ、高温ガスと接するライナの内側表面を冷却する。
【０００５】
近年、燃焼器の性能向上の観点から、燃焼器において発生させる高温ガスの温度が高くなる傾向にある。一方、ライナの冷却に利用できる低温ガスの量は制限されている。従って、低温ガスをライナの冷却に効率よく利用可能な技術が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一形態に係る燃焼装置用ライナは、第１の温度を含む第１のガスが流れる第１の流路と、第１の温度よりも低い第２の温度を含む第２のガスが流れる第２の流路とを隔てるライナ本体を備える。ライナ本体は、第１のガスおよび第２のガスの流れる第１の方向と交差する第２の方向に延在し、第１の流路側に突出するように第１の方向において複数設けられた第１の頂部と、第２の方向に延在し、第１の流路側に突出するように第１の方向において第１の頂部の間に設けられた第２の頂部と、第２の方向に延在し、第２の流路側に突出すると共に、第１の方向において第１の頂部と第１の頂部の下流側に隣接する第２の頂部との間に設けられた第１の谷部と、第１の方向において第１の頂部と第１の頂部に対して下流側に隣接する第１の谷部との間に形成された第１の斜面部と、第１の斜面部において第１の方向に延びる第１の軸線上に設けられ、第１の流路と第２の流路とを連通させる第１の冷却孔と、を含む。
【０００７】
第１の冷却孔は第１の斜面部に設けられている。そして第１の斜面部は、第１の頂部と第１の谷部との間に設けられている。さらに第１の谷部は、第１の頂部と第２の頂部との間に設けられている。従って、第２の頂部は、第１の冷却孔よりも下流側に設けられている。また、第２の頂部よりも上流側に位置する第１の冷却孔から噴出した第２のガスは、第１の方向に沿って流れつつ、第１の方向の周りに回転する渦を形成する。この渦によって、第１のガスの一部には、ライナ本体の表面に向かう流れが励起される。ここで、第１のガスの一部に発生したライナ本体の表面に向かう流れは、第１の流路側に突出する第２の頂部によってその流れが妨げられる。従って、第１の方向の周りに回転する渦に巻き込まれた第１のガスが当該渦の下に流れ込み難くなる。これにより、第１の冷却孔から噴出された第２のガスにより効率よくライナ本体を冷却することが可能になる。従って、第２のガスをライナ本体の冷却に効率よく利用することができる。
【０００８】
第１の方向において第１の谷部と第１の谷部に対して下流側に隣接する第２の頂部との間に形成された第２の斜面部と、第２の斜面部において第１の方向に延びる第２の軸線上に設けられ、第１の流路と第２の流路とを連通させる第２の冷却孔と、をさらに含んでもよい。この燃焼装置用ライナでは、第１の冷却孔が第１の斜面部に設けられているので、第１の冷却孔から噴出される第２のガスは、第１の方向と同じ速度成分を有する。従って、第１の冷却孔の下流側に存在する第２の斜面部および第２の頂部を冷却することができる。一方、第２の冷却孔は第２の斜面部に設けられている。この第２の冷却孔から噴出される第２のガスは、第１の方向に対して逆方向の速度成分を有する。従って、第２の冷却孔の上流側に存在する第１の斜面部および第１の頂部を冷却することができる。従って、第２のガスをライナ本体の冷却に効率よく利用することができる。
【０００９】
第２の方向に延在し、第２の流路側に突出すると共に、第１の方向において第２の頂部と第２の頂部の下流側に隣接する第１の頂部との間に設けられた第２の谷部をさらに含んでもよい。この構成によれば、第１の頂部の間において、ライナ本体の表面と、第１のガスが流れる主流との間に、第２のガスによる循環流を好適に生じさせることができる。従って、ライナ本体の冷却に第２のガスをさらに効率よく利用することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、低温ガスをライナの冷却に効率よく利用可能な燃焼装置用ライナが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本実施形態に係る燃焼装置用ライナが設けられるジェットエンジンの概略構成を示す模式的な断面図である。
【図２】図２は、ライナ本体の一部を拡大して示す斜視図である。
【図３】図３は、ライナ本体の一部を断面視した図である。
【図４】図４は、ライナ本体の波形形状を規定するための図である。
【図５】図５の（ａ）部は、ライナ本体の表面における温度分布を示す比較例１の結果を示すコンター図であり、図５の（ｂ）部は、ライナ本体の表面における温度分布を示す実施例１の結果を示すコンター図である。
【図６】図６は、第１の方向に沿ったフィルム冷却効率を示すグラフである。
【図７】図７の（ａ）部、（ｂ）部および（ｃ）部は、図５の（ａ）部に示されたライナ本体上の三次元状の温度分布を示すコンター図である。
【図８】図８の（ａ）部、（ｂ）部および（ｃ）部は、図５の（ｂ）部に示されたライナ本体上の三次元状の温度分布を示すコンター図である。
【図９】図９は、ライナ本体上における第１の流線および第２の流線を示す比較例３の結果を示す。
【図１０】図１０は、ライナ本体上における第１の流線および第２の流線を示す実施例３の結果を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照しながら本発明を実施するための形態を詳細に説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１３】
図１は、本実施形態に係る燃焼装置用ライナ（以下、単に「ライナ」とも言う）が設けられるジェットエンジン１０の概略構成を示す模式的な断面図である。ジェットエンジン１０は、ファン１１と、圧縮機１２と、燃焼器１３と、タービン１４とを備えている。
【００１４】
ファン１１は、ジェットエンジン１０の内部に外気を取り込むためのものであり、回転駆動される軸部１６の回転軸Ａ周りに設けられている。ファン１１は、圧縮機１２の上流側に設けられている。圧縮機１２は、ファン１１によって取り込まれた空気を圧縮して、圧縮空気Ａ２（第２のガス）を形成する。圧縮機１２は、回転駆動される動翼１１ａと固定された静翼１１ｂとが空気の流れ方向に交互に複数段配列された構成を有する。燃焼器１３は、圧縮機１２によって圧縮された空気を燃料と共に燃焼するものであり、燃料供給機構と着火装置とを備えている。タービン１４は、燃焼器１３にて空気および燃料が燃焼されることによって生じた燃焼ガスＡ１（第１のガス）が有する速度エネルギの一部を回転エネルギに変換するものである。タービン１４は、当該回転エネルギによってファン１１および圧縮機１２を駆動するものである。圧縮機１２、燃焼器１３、およびタービン１４は、内ハウジング１５ａと軸部１６との間に設けられている。また、ファン１１の外周側には、当該ファン１１、軸部１６および内ハウジング１５ａを取り囲むように外ハウジング１５ｂが設けられる。外ハウジング１５ｂは、静翼１１ｂを介して内ハウジング１５ａと接続されている。
【００１５】
このような構成を有するジェットエンジン１０において、空気は、ファン１１によってジェットエンジン１０の内部に取り込まれる。そして、一部の空気は内ハウジング１５ａと軸部１６との間に流れこみ、圧縮機１２へ供給される。また、ファン１１によって取り込まれた空気の他の一部は、外ハウジング１５ｂと内ハウジング１５ａとの間に流れ込む。圧縮機１２に供給された空気は、圧縮機１２にて圧縮された後、燃焼器１３にて燃料と共に燃焼される。そして、燃焼によって発生した燃焼ガスの速度エネルギの一部は、タービン１４にて回転エネルギに変換されてファン１１及び圧縮機１２の駆動に用いられる。一方、燃焼ガスの残りの速度エネルギは、燃焼ガスがジェットエンジン１０の後部から排気される際にジェットエンジン１０に推進力を付与するのに用いられる。この結果、ジェットエンジン１０が推進する。なお、本明細書においては、ジェットエンジン１０に取り込まれる空気の流れを基準として「上流側」「下流側」の語を用いる。また、回転軸Ａを基準として「外周側」「内周側」の語を用いる。
【００１６】
燃焼器１３は、ケース２１と、燃焼ユニット２２と、を備える。ケース２１は、燃料と空気の混合気を燃焼させる空間を形成する容器であり、燃焼ガスＡ１が流れる第１の流路を形成する。ケース２１は、内ハウジング１５ａ内において、軸部１６を囲むように環状に形成される。ケース２１と内ハウジング１５ａとの間には隙間３１が設けられる。また、ケース２１と軸部１６との間にも隙間３２が設けられる。これら隙間３１，３２は、圧縮空気Ａ２が流れる第２の流路に対応する。
【００１７】
ケース２１の上流端側には、燃焼ユニット２２が設けられる。燃焼ユニット２２は、例えば、燃料供給機構および着火装置を含む。ケース２１において、燃焼ユニット２２よりも下流側には、ライナ本体１が設けられる。ライナ本体１は、燃焼ガスＡ１が流れる第１の流路と、圧縮空気Ａ２が流れる第２の流路と、を隔てる。従って、ライナ本体１は、ケース２１の一部を構成する。ケース２１の下流端側には、開口２３が設けられ、燃焼ガスＡ１がケース２１の外部に放出される。
【００１８】
このような構成を有する燃焼器１３では、圧縮機１２から供給された空気と燃料供給機構から供給された燃料とが混合されて、混合気が形成される。そして、着火装置が混合気に着火することにより、燃焼ガスＡ１が形成される。燃焼ガスＡ１は、ケース２１内を流動して開口２３からタービン１４へ提供される。ここで、燃焼ガスＡ１がケース２１内を流動するとき、ケース２１の内側表面は高温の燃焼ガスＡ１に曝される。また、ケース２１と内ハウジング１５ａとの隙間３１、および、ケース２１と軸部１６との隙間３２には、圧縮機１２から提供される圧縮空気Ａ２の一部が流動している。この隙間３１，３２に流動する圧縮空気Ａ２は、燃焼ガスＡ１よりも温度が低い。一例として、燃焼ガスＡ１の温度（第１の温度）は２０００℃程度であり、圧縮空気Ａ２の温度（第２の温度）は５００℃程度である。そこで、ケース２１のライナ本体１に複数の冷却孔を設けることにより、圧縮空気Ａ２をケース２１内に取り入れる。この圧縮空気Ａ２は、高温の燃焼ガスＡ１とライナ本体１との間に後述する温度境界層を形成する。この温度境界層により、ライナ本体１の内側表面が燃焼ガスＡ１に対して直接に曝されることが抑制される。従って、ライナ本体１を有するケース２１が熱的に保護される。
【００１９】
次に、ライナ本体１について詳細に説明する。図２は、ライナ本体１の一部を拡大して示す斜視図である。また、図３は、ライナ本体１の一部を断面視した図である。図２および図３に示されるように、ライナ本体１は、断面波状の薄板である。ライナ本体１は、例えば、ニッケル基耐熱合金といった板材により構成される。
【００２０】
ライナ本体１は、第１の頂部２Ａと、第２の頂部２Ｂと、第１の谷部３Ａと、第２の谷部３Ｂと、第１の斜面部４と、第２の斜面部５と、第３の斜面部６と、第４の斜面部７と、第１の冷却孔８と、第２の冷却孔９とを有する。ライナ本体１は、第１の方向Ｄ１に沿って（上流から下流に向かって）、これらの部分がこの順に形成されている。そして、これらの部分を含む構成は、第１の方向Ｄ１に沿って、繰り返し複数設けられる。従って、ライナ本体１を断面視したとき、ライナ本体１は、いわゆる波状と呼ばれる形状を有する。
【００２１】
第１の頂部２Ａは、ケース２１の内側に向けて突出した部分である。すなわち、第１の頂部２Ａは、燃焼ガスＡ１が流れる第１の流路側に突出する。第１の頂部２Ａは、燃焼ガスＡ１および圧縮空気Ａ２の流れる第１の方向Ｄ１と交差する第２の方向Ｄ２に延在する。また、第１の頂部２Ａは、第１の方向Ｄ１に沿って、所定のピッチをもって繰り返し設けられる。
【００２２】
第２の頂部２Ｂは、ケース２１の内側に向けて突出した部分である。すなわち、第２の頂部２Ｂは、第１の頂部２Ａと同様に、燃焼ガスＡ１が流れる第１の流路側に突出する。第１の方向Ｄ１において第１の頂部２Ａの間に１個の第２の頂部２Ｂが設けられる。
【００２３】
第１の谷部３Ａは、ケース２１の外側に向けて突出した部分である。すなわち、第１の谷部３Ａは、圧縮空気Ａ２が流れる第２の流路側に突出する。第１の谷部３Ａは、第１の頂部２Ａと同様に、第２の方向Ｄ２に延在する。第１の方向Ｄ１において第１の頂部２Ａと第２の頂部２Ｂとの間に１個の第１の谷部３Ａが設けられる。
【００２４】
第２の谷部３Ｂは、ケース２１の外側に向けて突出した部分である。すなわち、第２の谷部３Ｂは、第１の谷部３Ａと同様に、圧縮空気Ａ２が流れる第２の流路側に突出する。第２の谷部３Ｂは、第１の頂部２Ａと同様に、第２の方向Ｄ２に延在する。第１の方向Ｄ１において第２の頂部２Ｂと第１の頂部２Ａとの間に１個の第２の谷部３Ｂが設けられる。換言すると、第１の頂部２Ａの間において、第２の谷部３Ｂは、第１の谷部３Ａよりも下流側に設けられる。
【００２５】
第１の斜面部４は、第１の方向Ｄ１において第１の頂部２Ａと第１の谷部３Ａとの間に形成される。従って、第１の斜面部４は、第１の方向Ｄ１において略一定の負の傾き（下り勾配）を有する。
【００２６】
第２の斜面部５は、第１の方向Ｄ１において第１の谷部３Ａと第２の頂部２Ｂとの間に形成される。具体的には、第２の斜面部５は、第１の谷部３Ａを介して第１の斜面部４の下流側に設けられる。従って、第２の斜面部５は、第１の方向Ｄ１において略一定の正の傾き（上り勾配）を有する。
【００２７】
第３の斜面部６は、第１の方向Ｄ１において第２の頂部２Ｂと第２の谷部３Ｂとの間に形成される。具体的には、第３の斜面部６は、第２の頂部２Ｂを介して第２の斜面部５の下流側に設けられる。従って、第３の斜面部６は、第１の斜面部４と同様に、第１の方向Ｄ１において略一定の負の傾き（下り勾配）を有する。
【００２８】
第４の斜面部７は、第１の方向Ｄ１において第２の谷部３Ｂと第２の谷部３Ｂの下流側に位置する第１の頂部２Ａとの間に形成される。具体的には、第４の斜面部７は、第２の谷部３Ｂを介して第３の斜面部６の下流側に設けられる。従って、第４の斜面部７は、第２の斜面部５と同様に第１の方向Ｄ１において略一定の正の傾き（上り勾配）を有する。
【００２９】
ライナ本体１の波状形状についてさらに説明する。図４は、ライナ本体１の波形形状を規定するための図である。図４に示されるように、第１の頂部２Ａから次の第２の頂部２Ｂまでの距離Ｓ１を、波長Ｌと規定する。そして、第２の頂部２Ｂ、第１の谷部３Ａ、第２の谷部３Ｂ、第１の冷却孔８、および、第２の冷却孔９の第１の方向Ｄ１におけるそれぞれの位置は、上流側の第１の頂部２Ａからの距離を基準として規定される。すなわち、第１の頂部２Ａから下流側の第２の頂部２Ｂまでの間は、距離Ｓ２である。第１の頂部２Ａから第１の谷部３Ａまでの間は、距離Ｓ３である。第１の頂部２Ａから第２の谷部３Ｂまでの間は、距離Ｓ４である。
【００３０】
ライナ本体１の波形形状は、波長Ｌを基準長さとして規定することができる。波長Ｌ（距離Ｓ１）に対する第１の頂部２Ａから第２の頂部２Ｂまでの距離Ｓ２の比は、（Ｓ２／Ｓ１）は、０．４０以上０．６０以下であり、一例として０．４９である。波長Ｌに対する第１の頂部２Ａから第１の谷部３Ａまでの距離Ｓ３の比は、（Ｓ３／Ｓ１）は、０．２０以上０．３０以下であり、一例として０．２５である。波長Ｌに対する第１の頂部２Ａから第２の谷部３Ｂまでの距離Ｓ４の比は、（Ｓ４／Ｓ１）は、０．６５以上０．８５以下であり、一例として０．７４である。
【００３１】
また、ライナ本体１の波形形状において、第３の方向Ｄ３における第１の頂部２Ａから第２の谷部３Ｂまでの距離Ｔ１を振幅（２ｒ）と規定する。第１の頂部２Ａから第２の谷部３Ｂまでの距離の中央を通る中心線を仮定し、第１の頂部２Ａから中心線までの距離を振幅（ｒ）と規定すると共に、第２の谷部３Ｂから中心線までの距離を振幅（ｒ）と規定する。さらに、ライナ本体１の波形形状において、第３の方向Ｄ３における第１の頂部２Ａから第１の谷部３Ａまでは、距離Ｔ２である。第３の方向Ｄ３における第１の頂部２Ａから第２の谷部３Ｂまでの距離Ｔ１と第１の頂部２Ａから第１の谷部３Ａまでの距離Ｔ２との比（Ｔ２／Ｔ１）は、０．５０以上０．８５以下であり、一例として０．６７である。この距離Ｔ２は、第１の頂部２Ａから第２の谷部３Ｂまでの距離Ｔ１（振幅２ｒ）よりも小さい。すなわち、第１の頂部２Ａを基準とした第３の方向Ｄ３においては、第１の谷部３Ａより第２の谷部３Ｂの方が深いともいえる。そして、ライナ本体１の波形形状において、第３の方向Ｄ３における第１の頂部２Ａから第２の頂部２Ｂまでは、距離Ｔ３である。距離Ｔ３は、第１の頂部２Ａから第２の谷部３Ｂまでの距離Ｔ１よりも小さく、且つ、第１の頂部２Ａから第１の谷部３Ａまでの距離Ｔ２よりも小さい。
【００３２】
さらに、第１の頂部２Ａから下流側に隣接する第２の頂部２Ｂまでの距離Ｓ２は、第２の頂部２Ｂと第２の頂部２Ｂに対して下流側に隣接する第１の頂部２Ａまでの距離Ｓ５より短い。このような構成によれば、第２の頂部２Ｂは、下流側の第１の頂部２Ａよりも上流側の第１の頂部２Ａに近接する。「第２の頂部２Ｂは、下流側の第１の頂部２Ａよりも上流側の第１の頂部２Ａに近接する」とは、波長Ｌ（距離Ｓ１）と第１の頂部２Ａから第２の頂部２Ｂまでの距離Ｓ２とにより示すこともできる。例えば、波長Ｌに対する距離Ｓ１の比（Ｓ２／Ｓ１）は、０．４０以上０．６０以下であり、一例として０．４９である。このような第２の頂部２Ｂの位置によれば、第１の方向Ｄ１を基準とした第１の斜面部４の傾きＲが大きくなる傾向にある。このため、第１の頂部２Ａの下流側において燃焼ガスＡ１の流れが剥離しやすくなる。
【００３３】
第１の冷却孔８および第２の冷却孔９は、ライナ本体１において平面視して千鳥状に設けられる。また、第１の冷却孔８および第２の冷却孔９は、第１の谷部３Ａの近傍において、第１の谷部３Ａを跨いで配置される。
【００３４】
第１の冷却孔８は、第１の斜面部４に設けられる。第１の方向Ｄ１における第１の冷却孔８の位置は、第１の頂部２Ａを利用して示すことができる。例えば、第１の方向Ｄ１に沿った波長Ｌ（距離Ｓ１）と、第１の方向Ｄ１に沿った第１の頂部２Ａから第１の冷却孔８までの距離Ｓ６との比（Ｓ６／Ｓ１）は０．０８以上０．２５以下であり、一例として０．２２である。第１の冷却孔８の軸線ＡＸ１は、第１の斜面部４の表面に対して略直交する。このため、第１の冷却孔８から噴出される圧縮空気Ａ２は、燃焼ガスＡ１の流れる方向（第１の方向）と同じ方向の速度成分Ｘ１を有する。
【００３５】
また、第１の冷却孔８の位置は、ライナ本体１００の振幅２ｒ（距離Ｔ１）を利用して示されてもよい。例えば、第１の頂部２Ａから第２の谷部３Ｂまでの振幅２ｒと、第３の方向Ｄ３に沿った第１の頂部２Ａから第１の冷却孔８までの距離Ｔ４との比（Ｔ４／Ｔ１）は、０．１０以上０．８４以下であり、一例として０．６３である。
【００３６】
第２の冷却孔９は、第２の斜面部５に設けられる。第２の斜面部５は、第１の冷却孔８が設けられた第１の斜面部４よりも下流側であるので、第２の冷却孔９も第１の冷却孔８よりも下流側に設けられる。第２の冷却孔９も第１の冷却孔８と同様に、その位置を第１の頂部２Ａを利用して示すことができる。例えば、波長Ｌ（距離Ｓ１）と、第１の方向Ｄ１に沿った第１の頂部２Ａから第２の冷却孔９までの距離Ｓ７との比（Ｓ７／Ｓ１）は０．２２以上０．４５以下であり、一例として０．２８である。第２の冷却孔９の軸線ＡＸ２は、第２の斜面部５の表面に対して略直交する。このため、第２の冷却孔９から噴出される圧縮空気Ａ２は、燃焼ガスＡ１の流れる方向と逆向きの速度成分Ｘ２を有する。
【００３７】
また、第２の冷却孔９の位置は、ライナ本体１００の振幅２ｒ（距離Ｔ１）を利用して示されてもよい。例えば、振幅２ｒ（距離Ｔ１）と、第３の方向Ｄ３に沿った第１の頂部２Ａから第２の冷却孔９までの距離Ｔ５との比（Ｔ５／Ｔ１）は、０．４０以上０．８４以下であり、一例として０．６６である。ここで、第３の方向Ｄ３においては、第２の冷却孔９は、第１の冷却孔８よりも第１の頂部２Ａから離れた位置に設けられる。すなわち、第２の冷却孔９は、第１の冷却孔８よりも下方に設けられる。
【００３８】
さらに、第１の方向Ｄ１に沿った第１の冷却孔８と第２の冷却孔９との間隔Ｓ８は、比較的小さく設定される。つまり、上流側の第１の冷却孔８に対して第２の冷却孔９が近づくように設けられる。なお、第２の冷却孔９が第１の谷部３Ａを越えて、第１の斜面部４に設けられることはない。例えば、ライナ本体１の波長Ｌ（距離Ｓ１）に対する第１の冷却孔８と第２の冷却孔９との間隔Ｓ８の比（Ｓ８／Ｓ１）は、０．０２以上０．１５以下であり、一例として０．０６である。
【００３９】
図２に示されるように、第１の冷却孔８は、第１の内径Ｆ１をする。第１の冷却孔８は、第１の方向Ｄ１に延びる第１の軸線Ｌ１において、１波長又は２波長と同じ距離をもって複数形成される。図２には、２波長毎に第１の冷却孔８が設けられた構成が示されている。また、第１の冷却孔８は、第２の方向Ｄ２に延びる第３の軸線Ｌ３上において、所定のピッチをもって複数形成される。
【００４０】
第２の冷却孔９は、第２の内径Ｆ２をする。第２の内径Ｆ２は、第１の内径Ｆ１よりも大きい。例えば、第１の内径Ｆ１と第２の内径Ｆ２との比（Ｆ１／Ｆ２）は、０．９である。第２の冷却孔９は、第１の方向Ｄ１に延びる第２の軸線Ｌ２において、１波長又は２波長と同じ距離をもって複数形成される。図２には、２波長毎に第２の冷却孔９が設けられた構成が示されている。第２の軸線Ｌ２は、第１の軸線Ｌ１に対して平行であり、第２の方向Ｄ２に離間するように設定される。従って、第１の方向Ｄ１において、第１の冷却孔８と第２の冷却孔９とが同一の軸線上に形成されることはない。すなわち、第２の冷却孔９は、第１の冷却孔８よりも下流側であって、一対の第１の冷却孔８の間に形成される。
【００４１】
また、第２の冷却孔９は、第２の方向Ｄ２に延びる第４の軸線Ｌ４上において、所定のピッチをもって複数形成される。第４の軸線Ｌ４は、第３の軸線Ｌ３に対して平行である。第４の軸線Ｌ４は、第３の軸線Ｌ３に対して下流側に設定される。従って、第２の冷却孔９は、第１の冷却孔８よりも下流側に設けられる。
【００４２】
このような第１の冷却孔８および第２の冷却孔９の配置によって、上述したように、第１の冷却孔８と第２の冷却孔９とは平面視して千鳥状に形成される。
【００４３】
次に、ライナ本体１の作用効果について説明する。
【００４４】
第１の冷却孔８は第１の斜面部４に設けられている。そして第１の斜面部４は、第１の頂部２Ａと第１の谷部３Ａとの間に設けられている。さらに第１の谷部３Ａは、第１の頂部２Ａと第２の頂部２Ｂとの間に設けられている。従って、第２の頂部２Ｂは、第１の冷却孔８よりも下流側に設けられている。また、第２の頂部２Ｂよりも上流側に位置する第１の冷却孔８から噴出した圧縮空気Ａ２は、第１の方向Ｄ１に沿って流れつつ、第１の方向Ｄ１の周りに回転する渦を形成する。この渦によって、燃焼ガスＡ１の一部には、ライナ本体１の表面に向かう流れが励起される。ここで、燃焼ガスＡ１の一部に発生したライナ本体１の表面に向かう流れは、第１の流路側に突出する第２の頂部２Ｂによってその流れが妨げられる。従って、第１の方向Ｄ１の周りに回転する渦に巻き込まれた燃焼ガスＡ１が第１の頂部２Ａの間において、当該渦の下に流れ込み難くなる。これにより、第１の冷却孔８から噴出された圧縮空気Ａ２により効率よくライナ本体１を冷却することが可能になる。従って、圧縮空気Ａ２をライナ本体１の冷却に効率よく利用することができる。
【００４５】
ライナ本体１では、第１の冷却孔８が第１の斜面部４に設けられているので、第１の冷却孔８から噴出される圧縮空気Ａ２は、第１の方向Ｄ１と同じ速度成分Ｘ１を有する。従って、第１の冷却孔８の下流側に存在する第２の斜面部５および第２の頂部２Ｂを冷却することができる。一方、第２の冷却孔９は第２の斜面部５に設けられている。この第２の冷却孔９から噴出される圧縮空気Ａ２は、第１の方向Ｄ１に対して逆方向の速度成分Ｘ２を有する。従って、第２の冷却孔９の上流側に存在する第１の斜面部４および第１の頂部２Ａを冷却することができる。従って、圧縮空気Ａ２をライナ本体１の冷却に効率よく利用することができる。
【００４６】
ライナ本体１は、第２の方向Ｄ２に延在し、第２の流路側に突出すると共に、第１の方向Ｄ１において第２の頂部２Ｂと第２の頂部２Ｂの下流側に隣接する第１の頂部２Ａとの間に設けられた第２の谷部３Ｂをさらに含む。この構成によれば、第１の頂部２Ａの間において、ライナ本体１の表面と、燃焼ガスＡ１が流れる主流との間に、圧縮空気Ａ２による循環流を好適に生じさせることができる。従って、ライナ本体１の冷却に圧縮空気Ａ２をさらに効率よく利用することができる。
【００４７】
以下、比較例に係るライナ本体１００の冷却の効果を数値計算によって確認した結果と比較しつつ、本実施形態に係るライナ本体１による冷却の効果について説明する。
【００４８】
＜比較例１、実施例１＞
比較例１および実施例１では、ライナ本体１，１００上における温度分布を確認した。この確認は、数値計算による熱流体解析によって得た。実施例１および比較例１に係るライナ本体１，１００は、以下の構成を有するものとした。
［比較例１］
振幅（２ｒ）と波長Ｌ（Ｓ１）との比（Ｔ１／Ｓ１）：０．１５
第１の冷却孔８の位置（Ｓ６／Ｓ１）：０．０７
第２の冷却孔９の位置（Ｓ７／Ｓ１）：０．２３
第１の冷却孔８の内径と第２の冷却孔９の内径との比（Ｆ１／Ｆ２）：１．０
［実施例１］
振幅ｒと波長Ｌとの比（Ｔ１／Ｓ１）：０．２９
第１の冷却孔８の位置（Ｓ６／Ｓ１）：０．２２
第２の冷却孔９の位置（Ｓ７／Ｓ１）：０．２８
第１の冷却孔８の内径と第２の冷却孔９の内径との比（Ｆ１／Ｆ２）：０．９
第２の頂部２Ｂの位置（Ｓ２／Ｓ１）：０．４９
第２の頂部２Ｂの深さ（Ｔ３／Ｔ１）：０．３９
【００４９】
図５の（ａ）部および図５の（ｂ）部は、ライナ本体１，１００を平面視したときの温度分布を示すコンター図である。図５の（ａ）部は、比較例１の結果を示す。図５の（ｂ）部は、実施例１の結果を示す。図５の（ａ）部および図５の（ｂ）部において、最も濃いハッチングを施した領域Ｋ１は、相対的に温度が高い高温領域を示す。一方、最も薄いハッチングを施した領域Ｋ２は、相対的に温度が低い低温領域を示す。すなわち、図５の（ａ）部および図５の（ｂ）部において、ハッチングの濃度は、相対的な温度の高低を示す。
【００５０】
まず、比較例１の結果を示す図５の（ａ）部を参照すると、上流側ほど温度が高いことがわかった。従って、比較例１のライナ本体１００では、上流領域において十分な冷却効果が得られにくいことがわかった。
【００５１】
一方、実施例１の結果を示す図５の（ｂ）部を参照すると、最も上流側に配置された第１の冷却孔８および第２の冷却孔９の近傍領域は、下流側に配置された第１の冷却孔８および第２の冷却孔９の近傍領域とおおむね同等のハッチング濃度で示されていた。従って、実施例１のライナ本体１によれば、上流側の領域も下流側の領域と同等の冷却効果が得られることがわかった。
【００５２】
さらに、比較例１のライナ本体１００および実施例１のライナ本体１の冷却効果を別の指標を用いて評価した。評価指標は、フィルム冷却効率ηである。フィルム冷却効率ηは、下記式（１）によって定義される。
【数１】
2018054211.tif 000003
η：フィルム冷却効率
Ｔ：燃焼ガスの温度
Ｔ１：ライナ本体の壁面温度
Ｔ２：圧縮空気の温度
【００５３】
図６は、第１の方向Ｄ１に沿ったフィルム冷却効率を示すグラフである。図６に示されたグラフの横軸は、波面開始位置からの距離を示し、縦軸はフィルム冷却効率を示す。グラフＧ６ａは、実施例１に係るライナ本体１のフィルム冷却効率であり、グラフＧ６ｂは比較例１に係るライナ本体１００のフィルム冷却効率である。グラフＧ６ａを参照すると、実施例１のライナ本体１のフィルム冷却効率は、波面開始直後から急激に上昇し０．９程度にまで達した。そして、四波長分の領域においておおむね０．８から１．０程度の範囲において段階的に増減した。グラフＧ６ｂを参照すると、比較例１のライナ本体１００のフィルム冷却効率は、距離が大きくなるにしたがってフィルム冷却効率は徐々に増加し、四波長分の領域では最大で０．７程度のフィルム冷却効率であることがわかった。
【００５４】
つまり、比較例１のライナ本体１００は、下流側へ進むにしたがって徐々にフィルム冷却効率が上昇し、実施例１のライナ本体１のフィルム冷却効率の値に近づいていく。逆に言えば、比較例１のライナ本体１００は、上流側の領域では十分な冷却効率が得られない。一方、実施例１のライナ本体１は、波面開始地点の直後から下流側にわたって高いフィルム冷却効率が得られる。従って、実施例１のライナ本体１によれば、比較例１では十分な冷却効率が得られない上流側の領域においても、下流側と同等の冷却効率が得られることがわかった。
【００５５】
＜比較例２、実施例２＞
次に、ライナ本体１，１００上における三次元状の温度分布を確認した。この確認は、数値計算による熱流体解析によって得た。比較例２のライナ本体１００は、比較例１のライナ本体１００と同様の構成とした。実施例２のライナ本体１も、実施例１のライナ本体１と同様の構成とした。
【００５６】
図７は、比較例２の結果を示す。三次元状の温度分布を示すために、例えば、図５の（ａ）部に示されるように、第２の方向Ｄ２に直交する複数の断面５Ａ，５Ｂ，５Ｃを設定し、それぞれの断面における二次元状の温度分布を確認した。断面５Ａに対応する二次元温度分布は、図７の（ａ）部に示される。断面５Ｂに対応する二次元温度分布は、図７の（ｂ）部に示される。断面５Ｃに対応する二次元温度分布は、図７の（ｃ）部に示される。図７は、図５の（ａ）部等と同様に、ハッチングの濃淡によって、相対的な温度分布を示している。
【００５７】
図７の（ａ）部に示されるように、第１の冷却孔１０８から噴出した圧縮空気Ａ２は、上方に吹き上がり、冷却流を形成する（領域Ｈ１参照）。この冷却流（領域Ｈ１）の周囲には、第１の方向Ｄ１まわり（紙面に垂直方向）の渦が発生している。この渦は、燃焼ガスＡ１を巻き込み、燃焼ガスＡ１の一部がライナ本体１００の表面近傍まで流れ込む。第１の冷却孔８の下流側に存在するハッチングの濃い領域（領域Ｈ２）は、渦によって燃焼ガスＡ１の一部が流れ込んでいることを示している。つまり、冷却流（領域Ｈ１）の下側に、主流の一部が入り込んでいた。
【００５８】
図７の（ｂ）部および（ｃ）部においても、同様の傾向が確認できる。例えば、図７の（ｂ）部を参照すると、第１の冷却孔１０８から噴出された圧縮空気Ａ２が形成する第１の冷却流（領域Ｈ１）と、第２の冷却孔９から噴出された圧縮空気Ａ２が形成する第２の冷却流（領域Ｈ３）が確認できた。そして、第１の冷却流（領域Ｈ１）とライナ本体１００との間、第１の冷却流（領域Ｈ１）と第２の冷却流（領域Ｈ３）との間、第２の冷却流（領域Ｈ３）とライナ本体１００との間のそれぞれに、温度の高い領域が形成されており、これらの領域に主流をなす燃焼ガスＡ１が流れ込んでいる（領域Ｈ３）ことが確認できた。
【００５９】
従って、図７によれば、比較例１に係るライナ本体１００は、上流側の領域において十分な冷却効果が得られていないことがわかった。
【００６０】
図８は、実施例２の結果を示す。三次元状の温度分布を示すために、例えば、図５の（ｂ）部に示されるように、第２の方向Ｄ２に直交する複数の断面５Ｄ，５Ｅ，５Ｆを設定し、それぞれの断面における二次元状の温度分布を確認した。断面５Ｄに対応する二次元温度分布は、図８の（ａ）部に示される。断面５Ｅに対応する二次元温度分布は、図８の（ｂ）部に示される。断面５Ｆに対応する二次元温度分布は、図８の（ｃ）部に示される。図８は、図５の（ｂ）部等と同様に、ハッチングの濃淡によって、相対的な温度分布を示している。
【００６１】
図８の（ａ）部は、第１の軸線Ｌ１における断面の温度分布を示している。図８の（ａ）部を参照すると、第１の冷却孔８から噴出して形成された冷却流（領域Ｈ７）は、第１の頂部２Ａの間において、循環流（Ｒ８）を形成していることがわかった。このため、第１の頂部２Ａの間は、比較的薄いハッチングにより示されており、主流をなす燃焼ガスＡ１の温度より低いことがわかった。従って、ライナ本体１の表面が充分に冷却されていることが確認できた。
【００６２】
また、図８の（ｂ）部は、第１の軸線Ｌ１と第２の軸線Ｌ２との間に設定された軸線における断面の温度分布を示している。図８の（ｂ）部に示されるように、第１の軸線Ｌ１と第２の軸線Ｌ２との間、つまり、第２の方向Ｄ２における第１の冷却孔８と第２の冷却孔９との間においても、主流をなす燃焼ガスＡ１の流れ込みが抑制され、ライナ本体１００の表面が圧縮空気Ａ２によって覆われていることがわかった。
【００６３】
さらに、図８の（ｃ）部は、第２の軸線Ｌ２における断面の温度分布を示している。図８の（ｃ）部を参照すると、主流の方向（第１の方向Ｄ１）とは逆向きの速度成分を有する冷却流（領域Ｈ９）が第２の冷却孔９から噴出されていることがわかった。この冷却流をなす圧縮空気Ａ２は、主流をなす燃焼ガスＡ１を冷やしながら、その一部は第２の冷却孔９よりも上流側に位置する第１の斜面部４および第１の頂部２Ａに向かって流れることがわかった。
【００６４】
従って、図８によれば、実施例２に係るライナ本体１は、第１の冷却孔８を含む上流側においても十分な冷却効果が得られることがわかった。
【００６５】
＜比較例３、実施例３＞
次に、第２の冷却孔９，１０９の位置が奏する効果を確認した。この確認は、数値計算による流体解析によって得た。比較例３のライナ本体１００は、比較例１のライナ本体１００と同様の構成とした。実施例３のライナ本体１は、実施例１のライナ本体１と同様の構成とした。
【００６６】
図９および図１０は、ライナ本体１，１００を断面視した様子を示す。図９は、比較例３の結果を示す。図１０は、実施例３の結果を示す。そして、図９および図１０には、第１の流線Ｒ１と第２の流線Ｒ２と示す。第１の流線Ｒ１は、第１の冷却孔８，１０８から噴出した圧縮空気Ａ２の流れを示す。第２の流線Ｒ２は、第２の冷却孔９，１０９から噴出した圧縮空気Ａ２の流れを示す。
【００６７】
図９に示されるように、比較例３に係るライナ本体１００では、第１の流線Ｒ１および第２の流線Ｒ２ともに上方に吹き上がり、その下方に主流をなす燃焼ガスＡ１が入り込み得ることが確認された。また、それぞれの第１の冷却孔１０８の近傍において、特に第１の冷却孔１０８に対して上流側に向かう流れは形成されていないことも確認された。従って、第１の冷却孔１０８の上流側では十分な冷却効果が得られにくいことがわかった。
【００６８】
一方、図１０に示されるように、実施例３のライナ本体１では、第１の頂部２Ａの間において循環流を形成する流れが生じていることが確認できた（領域Ｈ１０参照）。また、第２の冷却孔９から噴出される圧縮空気Ａ２は、上流側に向かう速度成分Ｘ２（図４）を有し、第１の冷却孔８に対して上流側の領域においても冷却効果を好適に得られることがわかった。
【００６９】
以上、本発明をその実施形態に基づいて詳細に説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。
【００７０】
例えば、上記実施形態では、燃焼装置としてジェットエンジン１０を例示した。ライナ本体１が適用可能な燃焼装置は、ジェットエンジン１０に限定されることはない。例えば、燃焼装置として、ボイラや、ガスタービン等が挙げられる。
【符号の説明】
【００７１】
１，１００  ライナ本体
２Ａ  第１の頂部
２Ｂ  第２の頂部
３Ａ  第１の谷部
３Ｂ  第２の谷部
４  第１の斜面部
５  第２の斜面部
６  第３の斜面部
７  第４の斜面部
８，１０８  第１の冷却孔
９，１０９  第２の冷却孔
１０  ジェットエンジン
１１  ファン
１２  圧縮機
１３  燃焼器
１４  タービン
１５ａ  内ハウジング
１５ｂ  外ハウジング
１６  軸部
２１  ケース
２２  燃焼ユニット
２３  開口
３１，３２  隙間
Ａ  回転軸
Ａ１  燃焼ガス
Ａ２  圧縮空気
ＡＸ１  軸線
ＡＸ２  軸線
Ｄ１  第１の方向
Ｄ２  第２の方向
Ｄ３  第３の方向
Ｆ１  第１の内径
Ｆ２  第２の内径
Ｇ６ａ  グラフ
Ｇ６ｂ  グラフ
Ｌ１  第１の軸線
Ｌ２  第２の軸線
Ｌ３  第３の軸線
Ｌ４  第４の軸線
ｒ  振幅
Ｒ  傾き
Ｒ１  第１の流線
Ｒ２  第２の流線
η  フィルム冷却効率
【図１】
2018054211.tif 000004
【図２】
2018054211.tif 000005
【図３】
2018054211.tif 000006
【図４】
2018054211.tif 000007
【図５】
2018054211.tif 000008
【図６】
2018054211.tif 000009
【図７】
2018054211.tif 000010
【図８】
2018054211.tif 000011
【図９】
2018054211.tif 000012
【図１０】
2018054211.tif 000013