(57)【要約】【課題】重量制限や寸法制限に適合可能で、かつ、圧力損失を増大させることなく熱交換量を改善させることが可能な航空機エンジン用の熱交換器を提供する。【解決手段】この熱交換器１００（航空機エンジン用の熱交換器）は、冷却対象流体を流通させるコア部１と、コア部１の表面１０に設けられた複数の板状の放熱フィン２とを備える。放熱フィン２は、コア部１の表面１０から立ち上がる第１部分２１と、第１部分２１よりも先端側に配置され、第１部分２１よりも小さい厚みを有する第２部分２２と、第１部分２１と第２部分２２との間を接続する第１部分２１および第２部分２２に対して傾斜した接続部分２３とを含む。放熱フィン２は、コア部１の表面１０からの放熱フィン２の総高さＹに対する、コア部１の表面１０から接続部分２３の形成位置までの高さｙの比ｙ／Ｙが、０．３４＜ｙ／Ｙ＜０．６４の関係を満たすように形成されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機エンジン内の空気流と熱交換を行う航空機エンジン用の熱交換器であって、
冷却対象流体を流通させるコア部と、
前記コア部の表面に設けられた複数の板状の放熱フィンとを備え、
前記放熱フィンは、
前記コア部の表面から立ち上がる第１部分と、
前記第１部分よりも先端側に配置され、前記第１部分よりも小さい厚みを有する第２部分と、
前記第１部分と前記第２部分との間を接続する前記第１部分および前記第２部分に対して傾斜した接続部分とを含み、
前記コア部の表面からの前記放熱フィンの総高さＹに対する、前記コア部の表面から前記接続部分の形成位置までの高さｙの比ｙ／Ｙが、０．３４＜ｙ／Ｙ＜０．６４の関係を満たすように形成されている、航空機エンジン用の熱交換器。
【請求項２】
前記放熱フィンは、
前記第２部分の厚みｘに対する前記第１部分の厚みＸの比Ｘ／ｘが、１．０＜Ｘ／ｘ＜５．４の関係を満たすように形成されている、請求項１に記載の航空機エンジン用の熱交換器。
【請求項３】
前記放熱フィンは、
前記コア部の表面からの前記放熱フィンの総高さＹに対する、
前記放熱フィンの高さ方向における傾斜した前記接続部分の長さｈの比ｈ／Ｙが、０＜ｈ／Ｙ＜０．６４の関係を満たすように形成されている、請求項１または２に記載の航空機エンジン用の熱交換器。
【請求項４】
前記放熱フィンは、一方側の側面が平坦面であり、他方側の側面において前記接続部分の傾斜した側面部が形成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の航空機エンジン用の熱交換器。
【請求項５】
前記放熱フィンは、
前記コア部の表面からの前記放熱フィンの総高さＹに対する、
前記放熱フィンの高さ方向における傾斜した前記接続部分の長さｈの比ｈ／Ｙが、０．２０＜ｈ／Ｙ＜０．５０の関係を満たすように形成されている、請求項４に記載の航空機エンジン用の熱交換器。
【請求項６】
前記放熱フィンは、両側面にそれぞれ、前記接続部分の傾斜した側面部が形成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の航空機エンジン用の熱交換器。
【請求項７】
前記放熱フィンは、
前記コア部の表面からの前記放熱フィンの総高さＹに対する、
前記放熱フィンの高さ方向における傾斜した前記接続部分の長さｈの比ｈ／Ｙが、０＜ｈ／Ｙ＜０．４０の関係を満たすように形成されている、請求項６に記載の航空機エンジン用の熱交換器。
【請求項８】
前記第１部分および前記第２部分は、それぞれ、厚みが略一定の平板状部分である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の航空機エンジン用の熱交換器。
【請求項９】
前記放熱フィンは、前記第１部分と前記第２部分とが１つの前記接続部分により接続された形状を有する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の航空機エンジン用の熱交換器。
【請求項１０】
前記コア部は、航空機用エンジン内の湾曲面に沿う湾曲形状を有し、かつ、前記湾曲面と対向する第１表面と、前記第１表面とは反対側の第２表面とを有する中空板状の形状を有し、
複数の前記放熱フィンは、前記第１表面および前記第２表面の少なくとも一方に形成されている、請求項１〜９のいずれか１項に記載の航空機エンジン用の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、航空機エンジン用の熱交換器に関し、特に、放熱フィンを備える航空機エンジン用の熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、放熱フィンを備える航空機エンジン用の熱交換器が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、冷却対象流体を流通させる本体（コア部）と、本体の外表面に設けられた複数の放熱フィンとを備える航空機エンジン用の熱交換器が開示されている。この熱交換器は、本体が航空機エンジン内の湾曲面（ファンケーシングの内周面など）に沿うように湾曲した板状形状を有し、航空機エンジン内を流通する空気との熱交換によって冷却対象流体を冷却する熱交換器であり、サーフェスクーラと呼ばれる。各放熱フィンは、本体の表面から、エンジン内の内径方向または外径方向に向けて突出するように設けられ、平板形状を有する。冷却対象流体は、航空機エンジンや航空機内の発電機などに循環供給される潤滑油などである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５４４２９１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１には記載されていないが、航空機用途の熱交換器では、重量制限や寸法制限が厳しく、実際に放熱フィンを形成する際の加工上の制限が生じるため、本体（コア部）からの放熱フィンの高さや、放熱フィンの数（放熱フィン間のピッチ）、全放熱フィンの総重量に制限が発生する。そのため、熱交換量の改善（増加）を図ることが困難であった。また、熱交換量を改善（増加）させても、各放熱フィンによる圧力損失が増大してしまうと、航空機エンジンの性能に影響するため、従来と比較して圧力損失を増大させることなく熱交換量を改善させることも望まれている。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、重量制限や寸法制限に適合可能で、かつ、圧力損失を増大させることなく熱交換量を改善（増加）させることが可能な航空機エンジン用の熱交換器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本願発明者らが鋭意検討した結果、放熱フィンの内部の熱伝導に着目して、先端側と根元側とで放熱フィンの厚みを異ならせることにより、放熱フィンの重量制限や寸法制限に適合させつつ熱交換量を改善可能であることを見出した。そして、本願発明者らは、さらに放熱フィンの厚みが変化する接続部分の位置によって熱交換量の改善（増加）度合いが変化することを見出し、適切な接続部分の位置範囲を導き出した。すなわち、この発明による航空機エンジン用の熱交換器は、航空機エンジン内の空気流と熱交換を行う航空機エンジン用の熱交換器であって、冷却対象流体を流通させるコア部と、コア部の表面に設けられた複数の板状の放熱フィンとを備え、放熱フィンは、コア部の表面から立ち上がる第１部分と、第１部分よりも先端側に配置され、第１部分よりも小さい厚みを有する第２部分と、第１部分と第２部分との間を接続する第１部分および第２部分に対して傾斜した接続部分とを含み、コア部の表面からの放熱フィンの総高さＹに対する、コア部の表面から接続部分の形成位置までの高さｙの比ｙ／Ｙが、０．３４＜ｙ／Ｙ＜０．６４の関係を満たすように形成されている。なお、接続部分の形成位置とは、傾斜した接続部分の高さ方向の中心位置である。複数の接続部分を有する場合も同様に、各々の接続部分の高さ方向の中心位置を形成位置とする。
【０００８】
この発明による航空機エンジン用の熱交換器では、上記の構成により、高温のコア部に接する根元側の第１部分の厚みを相対的に大きくして放熱フィン内部の熱伝導量を増加させることができるので、伝熱フィンの熱交換量を増加させることができる。また、高速な航空機エンジン内の空気流によって十分な熱交換量が得られる先端側の第２部分の厚みを相対的に小さくすることにより、熱交換量を確保しつつ圧力損失を低減することができる。そして、後述するシミュレーション結果に基づき、比ｙ／Ｙが、０．３４＜ｙ／Ｙ＜０．６４の関係を満たすように放熱フィンを形成することにより、同一重量・同一高さの矩形断面の放熱フィンと比較して概ね２％以上（約１．８％以上）の熱交換量の改善効果を実現することが可能となる。以上により、本発明によれば、重量制限や寸法制限に適合可能で、かつ、圧力損失を増大させることなく熱交換量を改善(増加)させることができる。
【０００９】
上記発明による航空機エンジン用の熱交換器において、好ましくは、放熱フィンは、第２部分の厚みｘに対する第１部分の厚みＸの比Ｘ／ｘが、１．０＜Ｘ／ｘ＜５．４の関係を満たすように形成されている。このように、本願発明者らは、上記知見に加えて、第２部分と第１部分との厚みの比（Ｘ／ｘ）が１．０＜Ｘ／ｘ＜５．４の範囲において熱交換量が改善することを見出した。これにより、後述するシミュレーション結果に基づき、同一重量・同一高さの矩形断面の放熱フィンと比較して、圧力損失を増大させることなく熱交換量の改善を図ることが可能となる。また、厚みの比（Ｘ／ｘ）が１．０＜Ｘ／ｘ＜５．４の範囲では、第２部分と第１部分との厚みの差が大きくなり過ぎることがないため、実際に放熱フィンを形成する際の放熱フィンの加工性（加工し易さ）を確保することができる。
【００１０】
上記発明による航空機エンジン用の熱交換器において、好ましくは、放熱フィンは、コア部の表面からの放熱フィンの総高さＹに対する、放熱フィンの高さ方向における傾斜した接続部分の長さｈの比ｈ／Ｙが、０＜ｈ／Ｙ＜０．６４の関係を満たすように形成されている。このように、本願発明者らは、上記知見に加えて、放熱フィン全高における接続部分の形成範囲の比（ｈ／Ｙ）が０＜ｈ／Ｙ＜０．６４の範囲において熱交換量が大きく改善することを見出した。これにより、後述するシミュレーション結果に基づき、同一重量・同一高さの矩形断面の放熱フィンと比較して、少なくとも３％以上の熱交換量の改善効果を実現することが可能となる。
【００１１】
上記発明による航空機エンジン用の熱交換器において、好ましくは、放熱フィンは、一方側の側面が平坦面であり、他方側の側面において接続部分の傾斜した側面部が形成されている。このように構成すれば、放熱フィンの一方側の側面については、一般的な矩形断面の放熱フィンと同様の単純な平坦面として形成することができる。そして、放熱フィンの他方側の側面において、傾斜した側面部を形成して第１部分と第２部分との厚みを異ならせる事ができる。この構成では、たとえばスカイブ加工（板状基材に対する切り起こしにより放熱フィンを形成する加工）を採用することができるので、加工の容易性を向上させたり、放熱フィンの形状に応じた加工方法の選択の自由度を確保することができる。
【００１２】
この場合、好ましくは、放熱フィンは、コア部の表面からの放熱フィンの総高さＹに対する、放熱フィンの高さ方向における傾斜した接続部分の長さｈの比ｈ／Ｙが、０．２０＜ｈ／Ｙ＜０．５０の関係を満たすように形成されている。このように構成すれば、後述するシミュレーション結果に基づき、同一重量・同一高さの矩形断面の放熱フィンと比較して、圧力損失を増大させることなく、熱交換量について約３．７％〜約３．８％のピーク近傍の高い改善効果を実現することが可能となる。
【００１３】
上記発明による航空機エンジン用の熱交換器において、好ましくは、放熱フィンは、両側面にそれぞれ、接続部分の傾斜した側面部が形成されている。このように構成すれば、一方側と他方側との各々に傾斜した側面部が形成された放熱フィンを得ることができるので、航空機エンジン内で旋回する空気流に対して放熱フィンのどちらの側面が面していても、熱交換性能に大きな差異が生じない。そのため、片側のみに傾斜した側面部が形成された放熱フィンを設ける場合と異なり、航空機エンジン内の空気流の向きに対する放熱フィンの向きなどの影響を抑制することができるので、熱交換器の設計を容易に行える。
【００１４】
この場合、好ましくは、放熱フィンは、コア部の表面からの放熱フィンの総高さＹに対する、放熱フィンの高さ方向における傾斜した接続部分の長さｈの比ｈ／Ｙが、０＜ｈ／Ｙ＜０．４０の関係を満たすように形成されている。このように構成すれば、後述するシミュレーション結果に基づき、同一重量・同一高さの矩形断面の放熱フィンと比較して、圧力損失を増大させることなく、熱交換量について概ね３．５％程度の高い改善効果を実現することが可能となる。
【００１５】
上記発明による航空機エンジン用の熱交換器において、好ましくは、第１部分および第２部分は、それぞれ、厚みが略一定の平板状部分である。このように構成すれば、第１部分および第２部分の少なくとも一方を、厚みが変化する曲面状部分にする場合と異なり、第１部分および第２部分を平板状にするだけでよいので、放熱フィンの加工性を損なうことがない。
【００１６】
上記発明による航空機エンジン用の熱交換器において、好ましくは、放熱フィンは、第１部分と第２部分とが１つの接続部分により接続された形状を有する。このように構成すれば、複数の接続部分によって複数段階に傾斜した断面形状を有するように放熱フィンを形成する場合と比較して、放熱フィンの形状を簡素化することができる。その結果、放熱フィンの厚みを変化させる構成においても、放熱フィンの加工性の低下を極力抑制することができる。
【００１７】
上記発明による航空機エンジン用の熱交換器において、好ましくは、コア部は、航空機用エンジン内の湾曲面に沿う湾曲形状を有し、かつ、湾曲面と対向する第１表面と、第１表面とは反対側の第２表面とを有する中空板状の形状を有し、複数の放熱フィンは、第１表面および第２表面の少なくとも一方に形成されている。このように構成すれば、航空機エンジン内の湾曲面（ファンケーシングの内周面など）に沿うように形成されたサーフェスクーラにおいて、重量制限や寸法制限に適合可能で、かつ、圧力損失を増大させることなく熱交換量を改善させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、上記のように、重量制限や寸法制限に適合可能で、かつ、圧力損失を増大させることなく熱交換量を改善させることが可能な航空機エンジン用の熱交換器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１および第２実施形態による熱交換器を示した模式的な斜視図である。
【図２】図１の５００−５００線に沿った熱交換器の模式的な断面図である。
【図３】熱交換器の構造を説明するための模式的な分解斜視図である。
【図４】第１実施形態による熱交換器の放熱フィンの形状を説明するための図である。
【図５】第１実施形態における放熱フィンの比ｙ／Ｙに対する熱交換量の改善率を示した計算結果である。
【図６】図５の比ｙ／Ｙに対する圧力損失の比率を示した計算結果である。
【図７】第１実施形態における放熱フィンの比Ｘ／ｘに対する熱交換量の改善率を示した計算結果である。
【図８】図７の比Ｘ／ｘに対する圧力損失の比率を示した計算結果である。
【図９】第１実施形態における放熱フィンの比ｈ／Ｙに対する熱交換量の改善率を示した計算結果である。
【図１０】図９の比ｈ／Ｙに対する圧力損失の比率を示した計算結果である。
【図１１】比較例による放熱フィンの形状を説明するための図である。
【図１２】第１実施形態における放熱フィンの具体的構成例（Ａ）〜（Ｄ）を示した図である。
【図１３】第２実施形態による熱交換器の放熱フィンの形状を説明するための図である。
【図１４】第２実施形態における放熱フィンの比ｙ／Ｙに対する熱交換量の改善率を示した計算結果である。
【図１５】図１４の比ｙ／Ｙに対する圧力損失の比率を示した計算結果である。
【図１６】第２実施形態における放熱フィンの比Ｘ／ｘに対する熱交換量の改善率を示した計算結果である。
【図１７】図１６の比Ｘ／ｘに対する圧力損失の比率を示した計算結果である。
【図１８】第２実施形態における放熱フィンの比ｈ／Ｙに対する熱交換量の改善率を示した計算結果である。
【図１９】図１８の比ｈ／Ｙに対する圧力損失の比率を示した計算結果である。
【図２０】第２実施形態における放熱フィンの具体的構成例（Ａ）〜（Ｄ）を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１〜図１１を参照して、本実施形態による熱交換器１００の構成について説明する。本実施形態による熱交換器１００は、航空機エンジン用の熱交換器であり、特に、航空機エンジン内に搭載され、航空機エンジン内の空気流と熱交換を行う空冷式の熱交換器(冷却器)として設けられている。航空機エンジンは、ガスタービンエンジンなど、筒状のケーシング内に外部から取り込んだ空気を利用して推進力を発生するタイプのエンジンであり、ケーシング内に高速の空気流が発生する。冷却対象流体は、たとえば、エンジンの潤滑油、エンジンにより駆動させる発電機の潤滑油などである。
【００２２】
（熱交換器の全体構成）
図１〜図３を参照して、熱交換器１００の全体構成を説明する。図１の構成例では、熱交換器１００は、サーフェスクーラとして構成されている。サーフェスクーラは、板状のコア部１の表面に設けた放熱フィン２に沿って流れる空気流によって、コア部１の内部を流れる冷却対象流体を冷却するタイプの熱交換器である。この場合、熱交換器１００は、全体として湾曲した板状形状に形成され、航空機エンジン内の湾曲面Ｓ（図２参照）に沿うように配置される。航空機エンジン内の湾曲面Ｓは、たとえばエンジンのファンケーシングの内周面であるが、空気流にさらされる部位であればエンジン内のどのような部位に設置されてもよい。
【００２３】
熱交換器１００は、典型的には、概ね円筒状の湾曲面Ｓに沿って周方向（Ｃ方向）に１／ｎ周（ｎは自然数）程度の長さに設けられる。たとえば、熱交換器１００は、１／８周程度の長さに形成されるが、熱交換器１００は、航空機エンジン内の湾曲面Ｓの実質的に全周にわたって延びる円環状形状であってもよい。空気流は、概ね航空機エンジン内の軸方向（タービンの回転軸方向）であるＡ方向(図１参照)に沿って流れる。航空機エンジン内の湾曲面Ｓは、必ずしも完全な円筒状曲面にはならないため、その場合の熱交換器１００の曲率半径は、軸方向（Ａ方向）の位置によって異なる。
【００２４】
図１および図２に示すように、熱交換器１００は、冷却対象流体を流通させるコア部１と、コア部１の表面１０(図２参照)に設けられた複数の板状の放熱フィン２とを備える。
【００２５】
コア部１は、航空機用エンジン内の湾曲面Ｓに沿う湾曲形状を有する。コア部１は、湾曲面Ｓと対向する第１表面１０ａと、第１表面１０ａとは反対側の第２表面１０ｂとを有する中空板状の形状を有する。コア部１の内部には、流路３(図３参照)が形成されている。図３に示すように、コア部１は、第１表面１０ａ側の第１部材１１と、第２表面１０ｂ側の第２部材１２とが、板厚方向に重ね合わされて構成されている。第２部材１２の内表面には、凹部からなる流路３が形成されており、流路３内にコルゲートフィン３１が配置されている。流路３の開放面側が第１部材１１によって覆われることにより、コア部１の内部に冷却対象流体を流通させる流路３が構成されている。
【００２６】
流路３は、往路３ａと復路３ｂとを含んだ折り返し形状を有する。往路３ａおよび復路３ｂは、第２部材１２に形成された周壁１２ａおよび仕切部１２ｂによって区画されている。往路３ａは、コア部１の長手方向（Ｃ方向）の一端から他端にわたって延び、復路３ｂは、コア部１の長手方向の他端から一端にわたって延びる。往路３ａと復路３ｂとは、コア部１の他端側で連通している。第１部材１１の長手方向の一端部に、流入ポート１３ａと流出ポート１３ｂとを有するヘッダ部１３が設けられている。流入ポート１３ａは、コア部１の一端側において往路３ａと外部とを連通させる。流出ポート１３ｂは、コア部１の一端側において復路３ｂと外部とを連通させる。流入ポート１３ａおよび流出ポート１３ｂの各々は、図示しない冷却対象流体の流通経路に接続される。
【００２７】
コルゲートフィン３１は、流路３（往路３ａ、復路３ｂ）の延びる方向と直交する方向（流路幅方向）に波状に形成された板状フィンである。コルゲートフィン３１は、厚み方向の両側の第１部材１１および第２部材１２とそれぞれ接合され、流路３の内部を複数の微細な流路に区画している。
【００２８】
複数の放熱フィン２は、第１表面１０ａおよび第２表面１０ｂの少なくとも一方に形成されている。図１〜図３の構成例では、複数の放熱フィン２が第１表面１０ａおよび第２表面１０ｂの両方に設けられている。複数の放熱フィン２は、第１表面１０ａおよび第２表面１０ｂの一方にのみ設けられてもよい。各放熱フィン２は、板状形状を有する。各放熱フィン２は、各表面１０から略垂直な方向に直立して設けられている。複数の放熱フィン２は、互いに平行に、略等間隔（略等ピッチ）で設けられている。図１において、複数の放熱フィン２は、コア部１の短手方向（Ａ方向）に沿って延びている。つまり、複数の放熱フィン２は、航空機エンジン内の軸方向（Ａ方向）に沿って延びる。なお、複数の放熱フィン２は、軸方向（Ａ方向）に対して傾斜してもよい。また、複数の放熱フィン２は、平行でなくてもよく、フィン間の間隔も一定でなくてもよい。個々の放熱フィン２の構造については、後述する。
【００２９】
コア部１は、たとえばアルミニウムまたはアルミニウム合金、ステンレス鋼、チタン、銅、インコネル(登録商標)などからなる。放熱フィン２の材質も、コア部１と同様である。放熱フィン２は、たとえば第１部材１１および第２部材１２を構成する板材に対する加工（切削加工など）によって第１部材１１および第２部材１２の各々に一体形成される。コア部１は、たとえば、第１部材１１、第２部材１２、コルゲートフィン３１を組み立ててろう付けなどによって互いに接合することにより、形成される。なお、複数の放熱フィン２は、たとえば第１部材１１および第２部材１２とは別個に形成されて第１部材１１および第２部材１２の各々に取り付けられてもよい。
【００３０】
図３に示したように、冷却対象流体は、ヘッダ部１３の流入ポート１３ａからコア部１の内部の流路３に流入する。冷却対象流体は、流路３内でコルゲートフィン３１によって区画された微細な流路部分に分配されて、往路３ａ、復路３ｂを順に流れる。一方、コア部１の外側では、航空機エンジンの稼働に伴って、高速の空気流がコア部１の表面１０の各放熱フィン２に沿って通過する。その結果、コア部１の内部（流路３内）を流れる冷却対象流体と、外部の空気流との間で、コア部１および各放熱フィン２を介して熱交換が行われる。つまり、高温の冷却対象流体の熱がコルゲートフィン３１、第１部材１１および第２部材１２を介して各放熱フィン２に伝達し、各放熱フィン２から外部の空気流に対して放出される。冷却された冷却対象流体は、ヘッダ部１３の流出ポート１３ｂから熱交換器１００の外部に流出し、冷却対象流体が利用される装置（エンジンや発電機など）に戻される。
【００３１】
［第１実施形態］
（放熱フィン）
次に、第１実施形態による熱交換器１００の放熱フィン２の形状について説明する。図１〜図３に示した熱交換器１００の個々の放熱フィン２は、詳細には図４に示したような形状に形成されている。図４は、放熱フィン２の延びる方向（Ａ方向）に対して直交する断面における放熱フィン２の形状を示している。図４の下側が、コア部１の表面１０側である。以下、放熱フィン２がコア部１の表面１０から突出する方向（表面１０と直交する方向）を放熱フィン２の高さ方向とする。図４の左右方向が放熱フィン２の厚み方向であり、高さ方向および厚み方向と直交する奥行き方向は、Ａ方向に一致する。なお、図１〜図３では、便宜的に、各放熱フィン２を単純な平板状形状として簡略化して図示している。
【００３２】
図４に示すように、放熱フィン２は、第１部分２１と、第２部分２２と、接続部分２３とを含む。第１部分２１は、コア部１の表面１０から立ち上がる根元側部分である。第２部分２２は、放熱フィン２のうちで第１部分２１よりも先端側に配置された部分である。第２部分２２は、第１部分２１よりも小さい厚みを有する。接続部分２３は、第１部分２１と第２部分２２との間を接続する傾斜した部分である。言い換えると、接続部分２３は、厚みの異なる第１部分２１と第２部分２２との間で厚みが変化する部分である。接続部分２３は、第１部分２１および第２部分２２に対して傾斜した部分である。第１部分２１、第２部分２２および接続部分２３は、一体的に形成されている。
【００３３】
放熱フィン２は、コア部１の表面１０からの総高さＹ（高さ方向寸法）を有する。総高さＹは、たとえば１０ｍｍ〜５０ｍｍ程度の範囲で設定され、航空機エンジン内の寸法制限に従って所定値以内に制限される。
【００３４】
第１部分２１および第２部分２２は、それぞれ、放熱フィン２の高さ方向に沿って延びる。第１部分２１および第２部分２２のそれぞれは、厚み方向の両方の側面部が直線状となっている。第１実施形態では、第１部分２１および第２部分２２は、それぞれ、厚み（厚み方向寸法）が略一定の平板状部分である。すなわち、第１部分２１は、厚みＸ、高さ方向の長さｙ１を有し、同一断面形状で奥行き方向に延びる平板状部分である。第１部分２１は、下端部でコア部１の表面１０に接続している。第２部分２２は、厚みｘ、高さ方向の長さｙ２を有し、同一断面形状で奥行き方向に延びる平板状部分である。第２部分２２の上端部が放熱フィン２の先端を構成している。上記の通り、厚みｘ＜厚みＸの関係となっている。第１部分２１の厚みＸは、放熱フィン２の最大厚みに等しい。
【００３５】
接続部分２３は、下端部で第１部分２１に接続し、上端部で第２部分２２に接続している。接続部分２３は、高さ方向の長さｈを有する。接続部分２３は、高さｙの位置に形成されている。接続部分２３の形成位置の高さは、表面１０から接続部分２３の中心（ｈ／２）の位置までの距離とする。
【００３６】
接続部分２３は、厚み方向の両側に一対の側面部２３ａ、２３ｂを有する。接続部分２３は、少なくとも１つの傾斜した側面部を有する。つまり、側面部２３ａ、２３ｂは、図４のように両側が傾斜面となっているか、または片側が傾斜面（図１３参照）となっている。なお、本明細書において、接続部分２３または側面部２３ａ、２３ｂが傾斜しているとは、第１部分２１および第２部分２２に対して傾斜していることを意味する。また、接続部分２３は、放熱フィン２の高さ方向に対して傾斜している。傾斜した側面部は、側面部が放熱フィン２の高さ方向と平行となる形状、および側面部が放熱フィン２の高さ方向に対して垂直（厚み方向と平行）となる形状を含まない。
【００３７】
接続部分２３の厚みは、傾斜した側面部２３ａおよび２３ｂによって、第１部分２１の厚みＸと第２部分２２の厚みｘとの間で変化する。図４の例では、接続部分２３の最大厚みは厚みＸに等しく、接続部分２３の最小厚みは厚みｘに等しい。側面部２３ａ、２３ｂは、第２部分２２に向かって接続部分２３の厚みが小さくなるように傾斜している。側面部２３ａおよび２３ｂは、直線状の傾斜面として形成されている。つまり、側面部２３ａおよび２３ｂの傾斜角度θは、接続部分２３の全体に亘って略一定である。略一定とは、放熱フィン２の加工上の制約や、寸法誤差等によって、上端部および下端部の傾斜角度を変化させたり、傾斜角度がばらつくことを許容することを意味する。図４の例では、側面部２３ａおよび２３ｂの傾斜角度θは略同一である。
【００３８】
放熱フィン２は、１つの第１部分２１と１つの第２部分２２とが１つの接続部分２３により接続された形状を有する。つまり、放熱フィン２は、１つの第１部分２１と１つの第２部分２２と、１つの接続部分２３との３部分によって構成されている。放熱フィン２は、高さ方向の途中位置（接続部分２３）で厚みが絞られた形状に形成されている。
【００３９】
第１実施形態では、放熱フィン２は、両側面２０ａ、２０ｂにそれぞれ、接続部分２３の傾斜した側面部２３ａ、２３ｂが形成されている。図４の例では、図中左側（一方側）の側面２０ａと、図中右側（他方側）の側面２０ｂとの両方に、傾斜した側面部２３ａ、２３ｂがそれぞれ形成されている。
【００４０】
放熱フィン２は、左右対称形状となっている。第１部分２１、第２部分２２、接続部分２３は、厚み方向における中心が一致している。放熱フィン２の一方側の側面２０ａと、他方側の側面２０ｂとは、厚み方向の中心を挟んで対称形状を有する。
【００４１】
（放熱フィンの寸法関係）
次に、放熱フィン２の各部の寸法の関係について説明する。第１実施形態では、放熱フィン２は、放熱フィン２における接続部分２３の形成位置の高さｙ、第１部分２１の厚みＸ、第２部分２２の厚みｘ、接続部分２３の長さｈなどが、所定の関係を満たすように形成されている。
【００４２】
図５〜図１０は、放熱フィン２の各寸法を可変パラメータとして熱交換量の改善率（増加率）を算出した数値流体力学（Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ  ｆｌｕｉｄ  ｄｙｎａｍｉｃｓ）に基づくシミュレーションの計算結果である。第１実施形態の放熱フィン２の形状が満たすべき所定の関係は、このシミュレーションの計算結果に基づいて導出された。以下、放熱フィン２の形状を計算結果と共に説明する。
【００４３】
シミュレーションでは、空気流を３次元定常、圧縮性流れとし、ｋ−ε乱流モデルを用いて計算した。シミュレーション条件として、空気側の流速＝１００［ｍ／ｓ］、温度＝４０［℃］、１気圧とし、高温側（コア部１の表面１０）の温度＝１５０［℃］とした。放熱フィン２は、アルミニウム製と想定して密度（２７０２．０［ｋｇ／ｍ3］）および熱伝導率（２３７．０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］）を設定した。
【００４４】
シミュレーションでは、熱交換量の改善率の指標として、図１１に示す比較例を基準（改善率＝１）とした。比較例は、根元側と先端側とが同一の厚みＸｃとなるように形成された矩形断面を有する平板形状の放熱フィンＣＦである。
【００４５】
比較例および第１実施形態の放熱フィン２（ＣＦ）の総高さＹについては、Ｙ＝１０［ｍｍ］、２０［ｍｍ］、３０［ｍｍ］の３パターン（図９および図１０を除く）について計算を行った。比較例および第１実施形態の放熱フィン２（ＣＦ）は、奥行き方向（流れ方向）の長さを１５０［ｍｍ］とし、奥行方向の全長にわたって断面形状が一定（図４および図１１参照）とした。比較例の放熱フィンＣＦの厚みＸｃは、放熱フィンＣＦと第１実施形態の放熱フィン２とで、重量が一致するように設定した。ここでは、放熱フィン２および放熱フィンＣＦが断面形状一定で奥行き方向の長さが等しいと仮定しているため、重量が等しいとは、断面積が等しいことを表す。
【００４６】
計算は、（観点１）接続部分２３の形成位置の高さｙ、（観点２）第２部分２２の厚みｘ、（観点３）高さ方向における接続部分２３の長さｈ（すなわち、接続部分２３の形成範囲）、の３観点について行った。
【００４７】
（観点１）接続部分２３の形成位置の高さｙ（図４参照）は、コア部１の表面１０からの放熱フィン２の総高さＹに対する、コア部１の表面１０から接続部分２３の形成位置までの高さｙの比ｙ／Ｙとして、一般化することができる。比ｙ／Ｙが小さいほど、接続部分２３が放熱フィン２の根元側に配置され、比ｙ／Ｙが大きいほど、接続部分２３が放熱フィン２の先端側に配置されることになる。なお、ｙ／Ｙ＝０（ｙ＝０）のときは第１部分２１が形成されず、ｙ／Ｙ＝１（ｙ＝Ｙ）のときは第２部分２２が形成されないため、比ｙ／Ｙが計算上でとりうる範囲としては、０＜ｙ／Ｙ＜１となる。
【００４８】
（観点２）第２部分２２の厚みｘは、第２部分２２の厚みｘに対する第１部分２１の厚みＸの比Ｘ／ｘとして、一般化することができる。比Ｘ／ｘの値が１のとき、比較例と同じ矩形断面となり、比Ｘ／ｘの値が１よりも大きい場合に先端側の第２部分２２が絞られた形状となる。比Ｘ／ｘが小さいほど、放熱フィン２の先端側の絞り（第２部分２２と第１部分２１との厚みの差）が小さく、比Ｘ／ｘが大きいほど、放熱フィン２の先端側の絞りが大きくなって、第２部分２２が相対的に薄くなる。第１実施形態では、ｘ＜Ｘであるので、比Ｘ／ｘが計算上でとりうる範囲としては、１＜Ｘ／ｘとなる。
【００４９】
（観点３）高さ方向における接続部分２３の長さｈは、コア部１の表面１０からの放熱フィン２の総高さＹに対する、放熱フィン２の高さ方向における接続部分２３の長さｈの比ｈ／Ｙとして、一般化することができる。比ｈ／Ｙの値が小さいほど、接続部分２３の傾斜角度θが大きくなり、接続部分２３が直角の段差形状に近付く。比ｈ／Ｙの値が大きいほど、接続部分２３の傾斜角度θが小さくなり、放熱フィン２が平板形状に近付く。第１実施形態では、接続部分２３が傾斜しているのでｈ／Ｙ＞０となり、ｈ／Ｙ＝１のとき第１部分２１および第２部分２２が形成されないため、比ｈ／Ｙが計算上でとりうる範囲としては、０＜ｈ／Ｙ＜１となる。
【００５０】
計算では、（観点１）の比ｙ／Ｙ、（観点２）の比Ｘ／ｘ、（観点３）の比ｈ／Ｙのいずれかを可変パラメータとし、他のパラメータを固定パラメータとして、それぞれの観点毎に計算を行った。
【００５１】
〈接続部分の形成位置〉
総高さＹに対する接続部分２３の形成位置の高さｙの比ｙ／Ｙ（観点１）について説明する。図５は、比ｙ／Ｙを変化させた場合の、比較例（改善率＝１）に対する熱交換量の改善率の変化を示し、図６は、比ｙ／Ｙを変化させた場合の、比較例（比率＝１）に対する圧力損失の比率の変化を示している。各図において、それぞれ複数の計算結果をプロットし、近似曲線を求めた。図５、図６は、比ｙ／Ｙを可変パラメータとし、固定パラメータとして比Ｘ／ｘ＝２．２、比ｈ／Ｙ＝０を設定したものである。なお、比ｈ／Ｙ＝０は、接続部分２３が直角（傾斜角度θ＝９０度）の段差形状となる場合を表し、可変パラメータの評価のために便宜的に設定したものである。
【００５２】
図５および図６の計算結果に基づき、第１実施形態では、放熱フィン２は、コア部１の表面１０からの放熱フィン２の総高さＹに対する、コア部１の表面１０から接続部分２３の形成位置までの高さｙの比ｙ／Ｙが、０．３４＜ｙ／Ｙ＜０．６４の関係を満たすように形成されている。
【００５３】
具体的には、図５では、総高さＹの各々において共通する傾向として、比ｙ／Ｙ＝０．５付近で改善率が最大となっており、約３．５％から約４．８％程度の改善率となっている。比ｙ／Ｙ＝０．５から両側に離れるに従って改善率が漸減している。０．３４＜ｙ／Ｙ＜０．６４の範囲で、概ね２％(約１．８％)以上の改善率が得られている。図６では、比ｙ／Ｙ＝０．３４の場合に、Ｙ＝２０ｍｍで圧力損失が比較例（＝１．００）を超えるものの、０．３４＜ｙ／Ｙの範囲で急激に低下して比較例を下回ることがわかる。Ｙ＝１０ｍｍおよび３０ｍｍでは圧力損失が一貫して比較例を下回っている。そこで、比ｙ／Ｙを、０．３４＜ｙ／Ｙ＜０．６４とすることにより、比較例に対して圧力損失が上回ることなく、約２％以上の改善率が期待できる。
【００５４】
なお、接続部分２３の形成位置までの高さｙは接続部分２３の高さ方向の中心（ｈ／２）を基準とするため、たとえば比ｙ／Ｙが上記範囲の上限または下限近傍の値をとるときは、接続部分２３の下端部が総高さＹの３４％の位置よりも低い位置に配置されてもよいし、接続部分２３の上端部が総高さＹの６４％の位置よりも高い位置に配置されてもよい。
【００５５】
また、好ましくは、比ｙ／Ｙは、０．４２＜ｙ／Ｙ＜０．６４の関係を満たす。この場合、いずれの総高さＹにおいても、圧力損失が比較例を下回り、かつ熱交換量について比較例に対して約３％以上の改善率が期待できる。より好ましくは、比ｙ／Ｙは、０．４５＜ｙ／Ｙ＜０．５９の関係を満たす。この場合、いずれの総高さＹにおいても、熱交換量についてピーク近傍の改善率が達成できる。特に、Ｙ＝２０ｍｍ、Ｙ＝３０ｍｍでは、４％以上の改善率が期待できる。
【００５６】
〈第２部分の厚み〉
第２部分２２の厚みｘに対する第１部分２１の厚みＸの比Ｘ／ｘ（観点２）について説明する。図７、図８は、比Ｘ／ｘを可変パラメータとし、固定パラメータとして比ｙ／Ｙ＝０．５、比ｈ／Ｙ＝０を設定した場合の、熱交換量の改善率（図７）および比較例に対する圧力損失の比率（図８）を示している。図７および図８において、比較例（図１１参照）は比Ｘ／ｘ＝１に相当する。
【００５７】
図７および図８の計算結果に基づき、放熱フィン２は、第２部分２２の厚みｘに対する第１部分２１の厚みＸの比Ｘ／ｘが、１．０＜Ｘ／ｘ＜５．４の関係を満たすように形成されていることが好ましい。
【００５８】
図７では、総高さＹの各々において共通する傾向として、比Ｘ／ｘ＝２．２付近で改善率が最大となっている（約３．５％から約４．８％程度）。そして、比Ｘ／ｘ＝２．２から両側に離れるに従って改善率が減少する傾向がある。比Ｘ／ｘ＝１で改善率が０％となっており、１．０＜Ｘ／ｘ＜５．４の範囲で改善率が比較例を上回る。図８の圧力損失の比率では、比Ｘ／ｘがＸ／ｘ＝１．０から増大するに従って圧力損失が単調減少している。そこで、比Ｘ／ｘを、１．０＜Ｘ／ｘ＜５．４の範囲に設定する場合、比較例に対して圧力損失を増大させることなく、熱交換量の改善が期待できる。
【００５９】
ここで、航空機エンジン用の熱交換器１００としては、一般に、放熱フィン２の最大厚みＸは概ね３ｍｍ未満であり、２ｍｍ未満や、１ｍｍ前後にもなり得る。このため、比Ｘ／ｘが５．４を超える場合、第２部分２２の厚みｘが小さくなり過ぎ、加工性（加工し易さ）が低下する可能性がある。そこで、比Ｘ／ｘを、１．０＜Ｘ／ｘ＜５．４とする場合、比較例に対して熱交換量を改善しつつ、加工性を確保することができる。
【００６０】
また、より好ましくは、比Ｘ／ｘは、１．５＜Ｘ／ｘ＜４．５の関係を満たす。１．５＜Ｘ／ｘ＜４．５の範囲では、いずれの総高さＹにおいても、改善率が概ね２％以上となることがわかる。そして、圧力損失も比較例を下回る。そのため、比Ｘ／ｘを、１．５＜Ｘ／ｘ＜４．５とすることにより、圧力損失を増大させることなく、熱交換量で比較例に対して約２％以上の改善率が期待できる。
【００６１】
さらに好ましくは、比Ｘ／ｘは、２．０＜Ｘ／ｘ＜４．２の関係を満たす。この場合、最も改善率の小さいＹ＝１０ｍｍに着目しても、比較例に対して約３％以上の改善率が期待できる。そのため、比Ｘ／ｘを、２．０＜Ｘ／ｘ＜４．２とすることにより、圧力損失を増大させることなく、熱交換量で比較例に対して約３％以上の改善率が期待できる。
【００６２】
〈接続部分の長さ〉
放熱フィン２の総高さＹに対する接続部分２３の長さｈの比ｈ／Ｙ（観点３）について説明する。図９および図１０は、比ｈ／Ｙを可変パラメータとし、固定パラメータとして比ｙ／Ｙ＝０．５、比Ｘ／ｘ＝２．２を設定した場合の、熱交換量の改善率（図９）および比較例に対する圧力損失の比率（図１０）を示している。この計算については、放熱フィン２の総高さＹ＝２０ｍｍとした。
【００６３】
図９および図１０の計算結果に基づき、第１実施形態では、放熱フィン２は、コア部１の表面１０からの放熱フィン２の総高さＹに対する、放熱フィン２の高さ方向における接続部分２３の長さｈの比ｈ／Ｙが、０＜ｈ／Ｙ＜０．６４の関係を満たすように形成されていることが好ましい。
【００６４】
図９では、０＜ｈ／Ｙ＜０．５０付近の範囲で改善率が最大値近傍の略一定値となっている（約３．５％）。そして、なだらかではあるが、比ｈ／Ｙ＝０．４から増大するに従って、改善率が単調減少している。比ｈ／Ｙ＝０．６４においても、改善率は３％を超えている。図１０では、比ｈ／Ｙ＝０から増大するに従って、圧力損失は単調増加するが、いずれの場合も比較例（＝１．００）よりも低い値となっている。そこで、比ｈ／Ｙを、０＜ｈ／Ｙ＜０．６４の範囲とすることにより、圧力損失を増大させることなく、熱交換量で比較例に対して約３％以上の改善率が期待できる。
【００６５】
より好ましくは、比ｈ／Ｙは、０＜ｈ／Ｙ＜０．４０の関係を満たす。この場合、比較例に対して最大値近傍の約３．５％の改善率が期待できる。さらに好ましくは、比ｈ／Ｙは、０＜ｈ／Ｙ＜０．２０の関係を満たす。図１０において、０＜ｈ／Ｙ＜０．２０の範囲では、圧力損失の上昇傾向が緩やかで、概ね一定と見なせる。ｈ／Ｙ＝０．２０を超えると、比ｈ／Ｙの増大に伴う圧力損失の傾きが大きくなる。そのため、比ｈ／Ｙを、０＜ｈ／Ｙ＜０．２０の範囲とすることにより、比較例に対して約３．５％以上の改善率が期待でき、さらに圧力損失を効果的に小さくすることができる。
【００６６】
〈計算結果について〉
空気流れ方向（奥行き方向、Ａ方向）の寸法が同一の場合、放熱フィン２の重量は、断面積によって決まる。上記計算は、図１１の比較例と同一高さで同一断面積となる条件で行ったため、第１実施形態の放熱フィン２では、比較例と比べて高さ寸法および重量を変更することがない。従って、図５〜図１０の計算結果から第１実施形態の放熱フィン２は、重量制限や寸法制限に適合させながら、熱交換量を改善可能である事が分かる。また、図６、図８および図１０の圧力損失の計算結果から、さらに圧力損失を低減可能である事が分かる。
【００６７】
〈放熱フィンの構成例〉
図１２（Ａ）〜（Ｄ）は、上記の計算結果から得られた各パラメータ範囲に含まれる放熱フィン２の形状の具体例である。図１２（Ａ）の放熱フィン２ａは、比ｙ／Ｙ＝０．５０、比Ｘ／ｘ＝２．２、比ｈ／Ｙ＝０．１０、の関係を満たすように形成されている。図１２（Ｂ）の放熱フィン２ｂは、比ｙ／Ｙ＝０．４３、比Ｘ／ｘ＝１．６、比ｈ／Ｙ＝０．２０、の関係を満たすように形成されている。図１２（Ｃ）の放熱フィン２ｃは、比ｙ／Ｙ＝０．３５、比Ｘ／ｘ＝５．３、比ｈ／Ｙ＝０．４０、の関係を満たすように形成されている。図１２（Ｄ）の放熱フィン２ｄは、比ｙ／Ｙ＝０．６３、比Ｘ／ｘ＝４．４、比ｈ／Ｙ＝０．６３、の関係を満たすように形成されている。第１実施形態の熱交換器１００における放熱フィン２は、このように比ｙ／Ｙ、比Ｘ／ｘ、比ｈ／Ｙの各パラメータについて、上記パラメータ範囲に含まれる様々な変形例が含まれうる。
【００６８】
（第１実施形態の効果）
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００６９】
第１実施形態では、上記のシミュレーション結果（図５および図６参照）に基づき、比ｙ／Ｙが、０．３４＜ｙ／Ｙ＜０．６４の関係を満たすように放熱フィン２を形成するので、同一重量・同一高さの矩形断面の放熱フィンＣＦ(図１１参照)と比較して、概ね２％以上（約１．８％以上）の熱交換量の改善効果を実現することが可能となる。その結果、重量制限や寸法制限に適合可能で、かつ、圧力損失を増大させることなく熱交換量を改善(増加)させることができる。
【００７０】
また、上記のシミュレーション結果（図７および図８参照）に基づき、比Ｘ／ｘが、１．０＜Ｘ／ｘ＜５．４の関係を満たすように放熱フィン２を形成する場合、同一重量・同一高さの矩形断面の放熱フィンＣＦ(図１１参照)と比較して、圧力損失を増大させることなく熱交換量の改善を図ることが可能となる。また、厚みの比（Ｘ／ｘ）が１．０＜Ｘ／ｘ＜５．４の範囲では、第２部分２２と第１部分２１との厚みの差が大きく（または小さく）なり過ぎることがないため、実際に放熱フィン２を形成する際の放熱フィン２の加工性（加工し易さ）を確保することができる。
【００７１】
また、上記のシミュレーション結果（図９および図１０参照）に基づき、比ｈ／Ｙが、０＜ｈ／Ｙ＜０．６４の関係を満たすように放熱フィン２を形成する場合、同一重量・同一高さの矩形断面の放熱フィンＣＦ(図１１参照)と比較して、少なくとも３％以上の熱交換量の改善効果を実現することが可能となる。
【００７２】
また、第１部分２１および第２部分２２を、それぞれ、厚みが略一定の平板状部分とするので、第１部分２１および第２部分２２の少なくとも一方を厚みが変化する曲面状部分にする場合と異なり、第１部分２１および第２部分２２を平板状にするだけでよいので、放熱フィン２の加工性を損なうことがない。
【００７３】
また、放熱フィン２を、第１部分２１と第２部分２２とが１つの接続部分２３により接続された形状とするので、複数の接続部分２３によって複数段階に傾斜した断面形状の放熱フィンを形成する場合と比較して、放熱フィン２の形状を簡素化することができる。その結果、放熱フィン２の厚みを変化させる構成においても、放熱フィン２の加工性の低下を極力抑制することができる。
【００７４】
また、湾曲面Ｓに沿う湾曲形状を有するコア部１の第１表面１０ａおよび第２表面１０ｂの少なくとも一方に複数の放熱フィン２を形成するので、航空機エンジン内の湾曲面Ｓに沿うように形成されたサーフェスクーラにおいて、重量制限や寸法制限に適合可能で、かつ、圧力損失を増大させることなく熱交換量を改善させることが可能となる。
【００７５】
また、放熱フィン２の両側面２０ａ、２０ｂにそれぞれ、接続部分２３の傾斜した側面部２３ａ、２３ｂを設けるので、一方側と他方側との各々に傾斜した側面部２３ａ、２３ｂが形成された放熱フィン２を得ることができるので、航空機エンジン内で旋回する空気流に対して放熱フィンのどちらの側面が面していても、熱交換性能に大きな差異が生じない。つまり、航空機エンジン内の空気流は、主としてＡ方向に向かうが、ファンケーシングの内周面に沿って旋回するような流れが生じるため、両側面２０ａ、２０ｂの形状が大きく異なる場合、空気流の旋回方向に対して放熱フィンのどちらの側面を向けるかを考慮する必要がある。そのため、第１実施形態では、航空機エンジン内の空気流の向きに対する放熱フィン２の向きなどの影響を抑制することができるので、熱交換器の設計を容易に行える。特に、側面部２３ａ、２３ｂの傾斜角度θを一致させ、左右対称の放熱フィン２とする場合には、空気流の向きに対して側面２０ａ、２０ｂのどちらが面していても同等の熱交換性能を得ることができる。
【００７６】
また、シミュレーション結果（図９および図１０参照）に基づき、比ｈ／Ｙが、０＜ｈ／Ｙ＜０．４０の関係を満たすように放熱フィン２を形成する場合、同一重量・同一高さの矩形断面の放熱フィンＣＦ(図１１参照)と比較して、圧力損失を増大させることなく、熱交換量について概ね３．５％程度の高い改善効果を実現することが可能となる。
【００７７】
［第２実施形態］
図１３〜図２０を参照して、第２実施形態について説明する。第２実施形態による熱交換器２００（図１〜図３参照）は、放熱フィン２の両側面にそれぞれ、接続部分２３の傾斜した側面部２３ａ、２３ｂを形成した上記第１実施形態とは異なり、放熱フィン１０２の一方側の側面１２０ａを平坦面とし、他方側の側面１２０ｂに接続部分１２３の傾斜した側面部１２３ｂを形成した例について説明する。なお、第２実施形態において、放熱フィン１０２の形状以外の構成は上記第１実施形態と同様であるので、同一の符号を用いることとし、説明を省略する。
【００７８】
（放熱フィン）
図１３に示すように、第２実施形態の放熱フィン１０２は、第１部分１２１と、第２部分１２２と、接続部分１２３とを含む。放熱フィン１０２は、１つの第１部分１２１と１つの第２部分１２２とが１つの接続部分１２３により接続された形状を有する。第１部分１２１および第２部分１２２は、それぞれ、厚みが略一定の平板状部分である。
【００７９】
なお、第２実施形態においても、放熱フィン１０２の各部の寸法については、上記第２実施形態と同じ符号を用いることとする。すなわち、以下の説明において、コア部１の表面１０からの放熱フィン１０２の総高さＹ、第１部分１２１の厚みＸ、第２部分１２２の厚みｘ、接続部分１２３の高さ方向の長さｈを用いる。
【００８０】
第２実施形態では、放熱フィン１０２は、一方側の側面１２０ａが平坦面であり、他方側の側面１２０ｂにおいて接続部分１２３の傾斜した側面部１２３ｂが形成されている。図１３の例では、図中左側（一方側）の側面１２０ａが、高さ方向と略平行な平坦面に形成されている。図中右側（他方側）の側面１２０ｂに、傾斜した側面部１２３ｂが形成されている。
【００８１】
一方側の側面１２０ａは、第１部分１２１、第２部分１２２、接続部分１２３の各側面部が同一平面内に形成されることにより、表面１０から直線状に立ち上がった平坦面となっている。したがって、厚み方向において、第１部分１２１、第２部分１２２、接続部分１２３のそれぞれの一方側の側面部の位置が一致している。
【００８２】
他方側の側面１２０ｂでは、第１部分１２１、第２部分１２２、接続部分１２３の各側面部が厚み方向の異なる位置に形成されている。第１部分１２１の他方側の側面部は、側面１２０ａから距離Ｘの位置に配置され、第２部分１２２の他方側の側面部は、側面１２０ａから距離ｘの位置に配置されている。接続部分１２３の傾斜した側面部１２３ｂが、第１部分１２１の厚みＸと第２部分１２２の厚みｘとの差分だけ第２部分１２２に向かって厚みが減少するように傾斜している。
【００８３】
このように第２実施形態では、放熱フィン１０２は、他方側にのみ傾斜した側面部１２３ｂが設けられているため、左右対称ではなく、全体として一方側に偏った形状を有する。放熱フィン１０２は、厚み方向において図１３に示した形状と対称になる形状としてもよい。つまり、放熱フィン１０２の一方側の側面１２０ａに傾斜した側面部１２３ｂを設けて、他方側の側面１２０ｂを平坦面としてもよい。
【００８４】
（放熱フィンの寸法関係）
次に、放熱フィン１０２の各部の寸法の関係について説明する。
【００８５】
図１４〜図１９は、放熱フィン１０２の各寸法を可変パラメータとして熱交換量の改善率（増加率）を算出したシミュレーションの計算結果である。第２実施形態におけるシミュレーションの計算条件は、上記第１実施形態と同様である。上記第１実施形態では、放熱フィン１０２（ＣＦ）の総高さＹについては、Ｙ＝１０［ｍｍ］、２０［ｍｍ］、３０［ｍｍ］の３パターンで網羅的に計算を行ったが、第２実施形態では、総高さＹの代表値として、Ｙ＝２０［ｍｍ］について計算を行い、熱交換量の改善率および圧力損失を評価した。第２実施形態においても、比ｙ／Ｙ、比Ｘ／ｘ、比ｈ／Ｙをそれぞれ可変パラメータとしたシミュレーションを行った。
【００８６】
〈接続部分の形成位置〉
総高さＹに対する接続部分１２３の形成位置の高さｙの比ｙ／Ｙ（観点１）について説明する。図１４および図１５は、比ｙ／Ｙを可変パラメータとし、固定パラメータとして比Ｘ／ｘ＝２．２、比ｈ／Ｙ＝０を設定したものである。
【００８７】
図１４および図１５の計算結果に基づき、第２実施形態では、第１実施形態と同様、放熱フィン１０２は、コア部１の表面１０からの放熱フィン１０２の総高さＹに対する、コア部１の表面１０から接続部分１２３の形成位置までの高さｙの比ｙ／Ｙが、０．３４＜ｙ／Ｙ＜０．６４の関係を満たすように形成されている。
【００８８】
具体的には、図１４では、０．３４＜ｙ／Ｙ＜０．６４の範囲で、約１．８％〜約３．４％程度の改善率となっており、比ｙ／Ｙ＝０．５７付近で改善率が最大（約３．４％）となっている。一方、図１５の圧力損失の比率では、比ｙ／Ｙが大きくなるに従って、比ｙ／Ｙ＝０．４４付近で圧力損失が最小（約０．９８５）になった後、漸増して比ｙ／Ｙ＝０．６４で比較例と同等（約１）になり、比ｙ／Ｙが０．６４を超えると比較例よりも圧力損失が増大する事がわかる。そこで、比ｙ／Ｙを、０．３４＜ｙ／Ｙ＜０．６４とすることにより、比較例に対して圧力損失を増大させることなく、約１．８％以上の熱交換量の改善が期待できる。
【００８９】
また、好ましくは、比ｙ／Ｙは、０．４２＜ｙ／Ｙ＜０．６４の関係を満たす。この場合、比較例に対して圧力損失を増大させることなく、約３％以上の熱交換量の改善が期待できる。
【００９０】
〈第２部分の厚み〉
次に、第２部分１２２の厚みｘに対する第１部分１２１の厚みＸの比Ｘ／ｘ（観点２）について説明する。図１６および図１７は、比Ｘ／ｘを可変パラメータとし、固定パラメータとして比ｙ／Ｙ＝０．５、比ｈ／Ｙ＝０を設定した場合の、熱交換量の改善率（図１６）および比較例に対する圧力損失の比率（図１７）を示している。
【００９１】
図１６および図１７の計算結果に基づき、第２実施形態では、第１実施形態と同様、放熱フィン１０２は、第２部分１２２の厚みｘに対する第１部分１２１の厚みＸの比Ｘ／ｘが、１．０＜Ｘ／ｘ＜５．４の関係を満たすように形成されていることが好ましい。
【００９２】
図１６では、比Ｘ／ｘ＝２．２付近で改善率が最大となっている（約３．４％程度）。そして、比Ｘ／ｘ＝２．２から両側に離れるに従って改善率が減少する傾向がある。比Ｘ／ｘ＝１および比Ｘ／ｘ＝５．４で改善率が略０％となっており、１．０＜Ｘ／ｘ＜５．４の範囲で改善率が比較例を上回ることがわかる。図１７の圧力損失の比率では、比Ｘ／ｘがＸ／ｘ＝１．０から増大するに従って圧力損失が単調減少している。そこで、比Ｘ／ｘを、１．０＜Ｘ／ｘ＜５．４の範囲に設定する場合、比較例に対して圧力損失を増大させることなく、熱交換量の改善が期待できる。
【００９３】
また、より好ましくは、比Ｘ／ｘは、１．３＜Ｘ／ｘ＜３．８の関係を満たす。この場合、比較例に対して圧力損失を増大させることなく、約２％以上の熱交換量の改善が期待できる。さらに好ましくは、比Ｘ／ｘは、１．７＜Ｘ／ｘ＜２．８の関係を満たす。この場合、比較例に対して圧力損失を増大させることなく、約３％以上の熱交換量の改善が期待できる。
【００９４】
〈接続部分の長さ〉
次に、放熱フィン１０２の総高さＹに対する接続部分１２３の長さｈの比ｈ／Ｙ（観点３）について説明する。図１８および図１９は、比ｈ／Ｙを可変パラメータとし、固定パラメータとして比ｙ／Ｙ＝０．５、比Ｘ／ｘ＝２．２を設定した場合の、熱交換量の改善率（図１８）および比較例に対する圧力損失の比率（図１９）を示している。
【００９５】
図１８の計算結果に基づき、第２実施形態では、第１実施形態と同様、放熱フィン１０２は、コア部１の表面１０からの放熱フィン１０２の総高さＹに対する、放熱フィン１０２の高さ方向における接続部分１２３の長さｈの比ｈ／Ｙが、０＜ｈ／Ｙ＜０．６４の関係を満たすように形成されていることが好ましい。
【００９６】
図１８では、比ｈ／Ｙ＝０．３２付近で改善率が最大となっている（約３．８％）。そして、比ｈ／Ｙ＝０．３２から離れるに従って改善率が単調減少している。比ｈ／Ｙが０＜ｈ／Ｙ＜０．６４の範囲で、３．３％以上の熱交換量の改善率が得られることがわかる。図１９の圧力損失の比率では、比ｈ／Ｙが約０．２のときに減少ピーク（約０．９９）となり、比ｈ／Ｙが０＜ｈ／Ｙ＜０．６４の範囲で圧力損失が比較例（＝１．００）を下回っている。そこで、比ｈ／Ｙを、０＜ｈ／Ｙ＜０．６４とすることにより、比較例に対して圧力損失を増大させることなく、約３．３％以上の熱交換量の改善が期待できる。
【００９７】
また、より好ましくは、比ｈ／Ｙは、０．２０＜ｈ／Ｙ＜０．５０の関係を満たす。この場合、比較例に対して圧力損失を増大させることなく、約３．７％以上の熱交換量の改善が期待できる。
【００９８】
〈放熱フィンの構成例〉
図２０（Ａ）〜（Ｄ）は、上記の計算結果から得られた各パラメータ範囲に含まれる放熱フィン１０２の形状の具体例である。図２０（Ａ）の放熱フィン１０２ａは、比ｙ／Ｙ＝０．５７、比Ｘ／ｘ＝２．２、比ｈ／Ｙ＝０．３２の関係を満たすように形成されている。図２０（Ｂ）の放熱フィン１０２ｂは、比ｙ／Ｙ＝０．３５、比Ｘ／ｘ＝１．３、比ｈ／Ｙ＝０．１０の関係を満たすように形成されている。図２０（Ｃ）の放熱フィン１０２ｃは、比ｙ／Ｙ＝０．６３、比Ｘ／ｘ＝５．３、比ｈ／Ｙ＝０．３０の関係を満たすように形成されている。図２０（Ｄ）の放熱フィン１０２ｄは、比ｙ／Ｙ＝０．４２、比Ｘ／ｘ＝３．８、比ｈ／Ｙ＝０．６３の関係を満たすように形成されている。第２実施形態の熱交換器２００における放熱フィン１０２は、このように比ｙ／Ｙ、比Ｘ／ｘ、比ｈ／Ｙの各パラメータについて、上記パラメータ範囲に含まれる様々な変形例が含まれうる。
【００９９】
（第２実施形態の効果）
第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【０１００】
第２実施形態では、上記のシミュレーション結果（図１４および図１５参照）に基づき、上記第１実施形態と同様に、比ｙ／Ｙが、０．３４＜ｙ／Ｙ＜０．６４の関係を満たすように放熱フィン１０２を形成するので、同一重量・同一高さの矩形断面の放熱フィンＣＦ(図１１参照)と比較して、概ね２％以上（約１．８％以上）の熱交換量の改善効果を実現することが可能となる。その結果、重量制限や寸法制限に適合可能で、かつ、圧力損失を増大させることなく熱交換量を改善(増加)させることができる。
【０１０１】
また、上記のシミュレーション結果（図１８および図１９参照）に基づき、比ｈ／Ｙが、０．２０＜ｈ／Ｙ＜０．５０の関係を満たすように放熱フィン２を形成する場合、同一重量・同一高さの矩形断面の放熱フィンＣＦ(図１１参照)と比較して、圧力損失を増大させることなく、熱交換量について約３．７％〜約３．８％のピーク近傍の高い改善効果を実現することが可能となる。
【０１０２】
また、第２実施形態では、放熱フィン１０２の一方側の側面１２０ａを平坦面とし、他方側の側面１２０ｂにおいて接続部分１２３の傾斜した側面部１２３ｂを形成するので、放熱フィン１０２の一方側の側面１２０ａについては、一般的な矩形断面の放熱フィンＣＦと同様の単純な平坦面として形成することができる。そして、放熱フィン１０２の他方側の側面１２０ｂにおいて、傾斜した側面部１２３ｂを形成して第１部分１２１と第２部分１２２との厚みを異ならせる事ができる。また、たとえばスカイブ加工を採用することができるので、加工の容易性を向上させたり、加工方法の選択の自由度を確保することができる。
【０１０３】
［変形例］
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。
【０１０４】
たとえば、上記第１および第２実施形態では、サーフェスクーラである熱交換器の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明は、航空機エンジン用に設けられる熱交換器であればよく、サーフェスクーラ以外のプレートフィン型熱交換器や、シェルアンドチューブ型熱交換器に適用してもよい。その場合、航空機エンジン内の湾曲面Ｓに沿って熱交換器を設ける必要はなく、熱交換器がエンジン内の所定位置に設置されてもよいし、エンジン内の空気流の一部が分岐して流れるバイパス流路などに熱交換器が設置されてもよい。
【０１０５】
また、上記第１および第２実施形態では、冷却対象流体として、エンジンの潤滑油や発電機の潤滑油などである例を示したが、本発明はこれに限られない。冷却対象流体の種類は特に限定されない。冷却対象流体は、どのような流体であってもよい。
【０１０６】
また、上記第１および第２実施形態では、コア部１の表面１０に設けた複数の放熱フィン２（１０２）の各々が図４（図１３）に示したような所定形状に形成される例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、全ての放熱フィンが同じ形状に形成されている必要はなく、一部の放熱フィンについては図１１の比較例による放熱フィンＣＦと同様の形状であってもよい。また、放熱フィンの形状に関するパラメータ（比ｙ／Ｙ、比Ｘ／ｘ、比ｈ／Ｙ）は一定値である必要はなく、１つまたは複数の放熱フィン毎に、上記の各パラメータが異なっていてもよい。
【０１０７】
また、たとえば図５では、比ｙ／Ｙ以外の固定パラメータ（比Ｘ／ｘ、比ｈ／Ｙ）の各々について、Ｘ／ｘ＝２．２、ｈ／Ｙ＝０の値を用いた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、少なくとも、比ｙ／Ｙが、０．３４＜ｙ／Ｙ＜０．６４の関係を満たしていればよく、比Ｘ／ｘ、比ｈ／Ｙはどのような値であってもよい。したがって、比ｙ／Ｙが、０．３４＜ｙ／Ｙ＜０．６４の関係を満たしていれば、比Ｘ／ｘが１．０＜Ｘ／ｘ＜５．４を満たさない値であってもよいし、比ｈ／Ｙが０．０＜ｈ／Ｙ＜０．６４を満たさない値であってもよい。
【０１０８】
すなわち、第２部分２２の厚みｘは第１部分２１の厚みＸよりも小さいため、比Ｘ／ｘが構造上とりうる範囲としては、１＜Ｘ／ｘとなる。Ｘ／ｘのとりうる範囲の上限は、第２部分２２の実用上の加工精度の限界および強度の限界に依存する。したがって、比ｙ／Ｙが、０．３４＜ｙ／Ｙ＜０．６４の関係を満たしていれば、比Ｘ／ｘが５．４≦Ｘ／ｘの範囲の値であってもよい。
【０１０９】
また、比ｈ／Ｙ＝１（ｈ＝Ｙ）のときは第１部分２１および第２部分２２が形成されないため、比ｈ／Ｙが構造上とりうる範囲としては、ｈ／Ｙ＜１となる。したがって、比ｙ／Ｙが、０．３４＜ｙ／Ｙ＜０．６４の関係を満たしていれば、比ｈ／Ｙが０．６４＜ｈ／Ｙ＜１の範囲の値であってもよい。
【０１１０】
また、上記第１および第２実施形態では、放熱フィン２（１０２）が、１つの第１部分２１（１２１）と１つの第２部分２２（１２２）とが１つの接続部分２３（１２３）により接続された形状を有する構成例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第２部分２２よりも先端側に接続部分を介して第３部分、第４部分、．．．をさらに設けることにより、厚みが複数段階で絞られる形状となるように放熱フィンを形成してもよい。たとえば、第１部分〜第３部分を２つの接続部分で接続すれば、放熱フィンは２段階で厚みが絞られる形状となり、第１部分〜第４部分を３つの接続部分で接続すれば、放熱フィンは３段階で厚みが絞られる形状となる。その場合、各々の接続部分の形成位置の高さｙについて、０．３４＜ｙ／Ｙ＜０．６４の関係を満たしていればよい。
【０１１１】
また、上記第１および第２実施形態では、第１部分２１（１２１）および第２部分２２（１２２）が、共に、厚み（Ｘおよびｘ）が略一定の平板状部分である構成例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第１部分および第２部分の厚みが一定でなくてもよい。たとえば第１部分および第２部分が、先端側に向けて厚みが減少するテーパ状の板状部分であってもよい。この場合、接続部分の側面部の傾斜角度が第１部分および第２部分の側面部の傾斜角度に対して異ならせてもよい。
【０１１２】
また、上記第１および第２実施形態では、放熱フィン２（１０２）を、同一断面形状で奥行き方向に延びる形状に形成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明において、放熱フィンの奥行き方向の各位置における形状（第１部分および第２部分の大きさ、接続部分の位置および範囲）は特に限定されない。つまり、放熱フィン（第１部分、第２部分、接続部分）は、奥行き方向の位置によって異なる断面形状を有するように構成されてもよい。その場合でも、奥行き方向のいずれかの位置の断面において、比ｙ／Ｙが、０．３４＜ｙ／Ｙ＜０．６４の関係を満たしていればよい。
【０１１３】
したがって、たとえば接続部分２３の形成位置の高さｙが、奥行き方向（空気の流れ方向）の上流側から下流側に向かって変化するように放熱フィン２が形成されていてもよい。つまり、奥行き方向の上流側から下流側に向かって高さｙが大きく（比ｙ／Ｙが大きく）なったり、または小さく（比ｙ／Ｙが小さく）なったりしてもよい。
【０１１４】
あるいは、第２部分２２の厚みｘまたは第１部分２１の厚みＸ（比Ｘ／ｘ）が、奥行き方向（空気の流れ方向）の上流側から下流側に向かって変化するように放熱フィンが形成されていてもよい。たとえば、奥行き方向の上流側から下流側に向かって厚みｘおよび厚みＸの一方または両方が大きく（または小さく）なってもよい。この場合、奥行き方向に沿って比Ｘ／ｘの値が変化してもよいし、比Ｘ／ｘを一定に保ったまま厚みｘおよび厚みＸが変化してもよい。
【符号の説明】
【０１１５】
１  コア部
２（２ａ〜２ｄ）、１０２（１０２ａ〜１０２ｄ）  放熱フィン
１０  コア部の表面
１０ａ  第１表面
１０ｂ  第２表面
２０ａ、２０ｂ  側面
２１、１２１  第１部分
２２、１２２  第２部分
２３、１２３  接続部分
２３ａ、２３ｂ、１２３ｂ  傾斜した側面部
１００、２００  熱交換器（航空機エンジン用の熱交換器）
ｈ  接続部分の長さ
Ｓ  湾曲面
Ｘ  第１部分の厚み
ｘ  第２部分の厚み
Ｙ  放熱フィンの総高さ
ｙ  接続部分の形成位置の高さ
【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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【図２０】
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