特許 6481978 燃焼室の冷却機構、冷却機構を備えるロケットエンジン、及び、冷却機構の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6481978

(24)【登録日】2019年2月22日

(45)【発行日】2019年3月13日

(54)【発明の名称】燃焼室の冷却機構、冷却機構を備えるロケットエンジン、及び、冷却機構の製造方法

(51)【国際特許分類】

   F02K 9/64 20060101AFI20190304BHJP

   F02K 9/40 20060101ALI20190304BHJP

【ＦＩ】

   F02K9/64

   F02K9/40

【請求項の数】12

【全頁数】32

(21)【出願番号】特願2015-47695(P2015-47695)

(22)【出願日】2015年3月10日

(65)【公開番号】特開2016-166595(P2016-166595A)

(43)【公開日】2016年9月15日

【審査請求日】2018年1月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】503361400

【氏名又は名称】国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構

(74)【代理人】

【識別番号】100205350

【弁理士】

【氏名又は名称】狩野 芳正

(74)【代理人】

【識別番号】100102864

【弁理士】

【氏名又は名称】工藤 実

(74)【代理人】

【識別番号】100117617

【弁理士】

【氏名又は名称】中尾 圭策

(72)【発明者】

【氏名】渡邊 大輝

(72)【発明者】

【氏名】足立 将基

(72)【発明者】

【氏名】小林 弘之

(72)【発明者】

【氏名】黒須 明英

(72)【発明者】

【氏名】川島 秀人

(72)【発明者】

【氏名】根来 延樹

【審査官】 西中村 健一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−０９８３５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００７−５０６０１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００８／０１０７４８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特許第４０１９２１５（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 韓国登録特許第１０−０９５９７９３（ＫＲ，Ｂ１）

【文献】 欧州特許出願公開第０２０９３４０９（ＥＰ，Ａ２）

【文献】 特開２０１１−０８９４６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０８８２５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１４５４７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−２２７８５０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｋ ９／４０−４２、６４、９７

Ｆ０２Ｃ ７／１８

Ｆ０１Ｐ ３／０２

Ｆ０２Ｆ １／１０−１６

Ｆ０２Ｆ ３／００

ＤＷＰＩ（Ｄｅｒｗｅｎｔ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ）

Ｊａｐｉｏ−ＧＰＧ／ＦＸ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃焼室に接する底壁と、
上壁と、
前記底壁と前記上壁との間に配置される冷却流路と
を具備し、
前記冷却流路は、
前記底壁に沿って配置され、第１方向に延びる第１流路と、
前記底壁に沿って配置され、前記第１方向に延びる第２流路と、
前記第１流路と前記第２流路とに接続される第１接続部分と
を備え、
前記第１流路の長手方向中心軸と前記第２流路の長手方向中心軸とは、前記第１方向に垂直、かつ、前記底壁に沿う方向である第２方向に、互いに離間しており、
前記第２流路は、前記第１接続部分の前記第１方向側に接続され、
前記第１流路は、前記第１接続部分の前記第１方向と反対方向側に接続され、
前記第１接続部分の第１方向側の端部には、前記第１接続部分を前記第１方向に向かって流れる冷却媒体の一部が衝突する第１衝突壁面が配置され、
前記第１衝突壁面は、前記第１方向に向かうにつれて前記底壁からの距離が遠くなる面を有し、
前記第１接続部分の前記第１方向と反対方向側の端部には、前記第１接続部分を前記第１方向と反対方向に向かって流れる冷却媒体の一部が衝突する第２衝突壁面が配置され、
前記第２衝突壁面は、前記第１方向に向かうにつれて前記底壁からの距離が近くなる面を有する
燃焼室の冷却機構。

【請求項2】

前記第１流路の長手方向中心軸と前記第２流路の長手方向中心軸との間の離間距離は、前記第１流路の前記第２方向に沿った幅よりも小さい
請求項１に記載の燃焼室の冷却機構。

【請求項3】

前記第１衝突壁面の前記第２方向に垂直な断面は、曲線形状を有する
請求項１又は２に記載の燃焼室の冷却機構。

【請求項4】

前記第２衝突壁面の前記第２方向に垂直な断面は、曲線形状を有する
請求項１又は２に記載の燃焼室の冷却機構。

【請求項5】

前記第２衝突壁面の下端が、前記第１衝突壁面の下端よりも、前記第１方向側に位置する
請求項１又は２に記載の燃焼室の冷却機構。

【請求項6】

前記第１流路の前記第１方向に垂直な流路断面積は、前記第１接続部分の前記第１方向に垂直な流路断面積と等しく、
前記第２流路の前記第１方向に垂直な流路断面積は、前記第１接続部分の前記第１方向に垂直な流路断面積と等しい
請求項１又は２に記載の燃焼室の冷却機構。

【請求項7】

前記冷却流路は、
前記底壁に沿って配置され、前記第１方向に延びる第３流路と、
前記第２流路と前記第３流路とに接続される第２接続部分と
を備え、
前記第２流路の長手方向中心軸と前記第３流路の長手方向中心軸とは、前記第２方向に、互いに離間しており、
前記第３流路は、前記第２接続部分の前記第１方向側に接続され、
前記第２流路は、前記第２接続部分の前記第１方向と反対方向側に接続される
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の燃焼室の冷却機構。

【請求項8】

燃焼室に接する底壁と、
上壁と、
前記底壁と前記上壁との間に配置される冷却流路と
を具備し、
前記冷却流路は、
前記底壁に沿って配置され、第１方向に延びる第１流路と、
前記底壁に沿って配置され、前記第１方向に延びる第２流路と、
前記第１流路と前記第２流路とに接続される第１接続部分と
を備え、
前記第１流路の長手方向中心軸と前記第２流路の長手方向中心軸とは、前記第１方向に垂直、かつ、前記底壁に沿う方向である第２方向に、互いに離間しており、
前記第２流路は、前記第１接続部分の前記第１方向側に接続され、
前記第１流路は、前記第１接続部分の前記第１方向と反対方向側に接続され、
前記冷却流路は、
前記底壁に沿って配置され、前記第１方向に延びる第４流路と、
前記底壁に沿って配置され、前記第１方向に延びる第５流路と、
前記第４流路と前記第５流路とに接続される第３接続部分と
を備え、
前記第５流路の長手方向中心軸と、前記第４流路の長手方向中心軸とは、前記第２方向に、互いに離間しており、
前記第５流路は、前記第３接続部分の前記第１方向側に接続され、
前記第４流路は、前記第３接続部分の前記第１方向と反対方向側に接続され、
前記第１流路と前記第４流路とは、互いに隣り合って配置され、
前記第２流路と前記第５流路とは、互いに隣り合って配置され、
前記第３接続部分の前記第１方向に沿った位置は、前記第１接続部分の前記第１方向に沿った位置とは異なる
燃焼室の冷却機構。

【請求項9】

請求項１乃至８のいずれか一項に記載の冷却機構を備えるロケットエンジン。

【請求項10】

冷却機構の製造方法であって、
底面と上面とを有する第１部材を準備する工程と、
回転刃を前記底面に沿って第１方向または前記第１方向と反対方向に移動させることにより、前記第１部材に前記第１方向に延びる第１溝を形成する工程と、
前記回転刃を前記底面に沿って前記第１方向または前記第１方向と反対方向に移動させることにより、前記第１部材に前記第１方向に延びる第２溝を形成する工程と、
前記第１溝と前記第２溝とを接続する第１接続部分を形成する工程と
を具備し、
前記第１接続部分を形成する工程は、
前記回転刃による切削により、前記第１接続部分の第１方向側の端部に、前記第１方向に向かうにつれて前記底面からの距離が遠くなる第１衝突壁面を形成する工程を備え、
前記第１接続部分を形成する工程は、
前記回転刃による切削により、前記第１接続部分の前記第１方向と反対方向側の端部に、前記第１方向に向かうにつれて前記底面からの距離が近くなる第２衝突壁面を形成する工程を備える
冷却機構の製造方法。

【請求項11】

前記第１衝突壁面を形成する工程は、前記第１溝を形成する工程と、前記第２溝を形成する工程との間に実行される
請求項１０に記載の冷却機構の製造方法。

【請求項12】

前記第１衝突壁面を形成する工程は、前記第１溝を形成する工程、および、前記第２溝を形成する工程の前に実行される
請求項１０に記載の冷却機構の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃焼室の冷却機構、冷却機構を備えるロケットエンジン、及び、冷却機構の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

燃焼室の壁は、燃料の燃焼に伴って発生する熱によって高温となる。燃焼室の壁が、燃料の燃焼に伴って発生する熱によって損傷しないようにするために、燃焼室に隣接して冷却機構が設けられる場合がある。冷却機構は、冷却媒体が通過する冷却流路を備える。

【0003】

冷却流路を流れる冷却媒体のうち、燃焼室に近い側を流れる冷却媒体の温度上昇は大きい。他方、冷却流路を流れる冷却媒体のうち、燃焼室から遠い側を流れる冷却媒体の温度上昇は小さい。換言すれば、冷却流路の長手方向に垂直な断面において、燃焼室に近い側の冷却媒体の温度は相対的に高く、燃焼室から遠い側の冷却媒体の温度は相対的に低い。冷却流路の長手方向に垂直な断面において、上記のような温度分布（すなわち、温度勾配）が存在する場合、上記のような温度分布（すなわち、温度勾配）が存在しない場合と比較して、冷却機構による冷却効率が低下する。

【0004】

関連する技術として、特許文献１には、冷却流路内に、ねじりリボン、または、ねじりワイヤを挿入することにより、冷却流路内での対流熱伝達を改善することが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００８−２７４９３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明の目的は、第１方向に延びる第１流路と、第１方向に延びる第２流路とを、互いにオフセットさせることで、冷却媒体の撹拌を促進し、冷却機構による冷却効率を改善する燃焼室の冷却機構、冷却機構を備えるロケットエンジン、及び、冷却機構の製造方法を提供することにある。

【0007】

この発明のこれらの目的とそれ以外の目的と利益とは以下の説明と添付図面とによって容易に確認することができる。

【課題を解決するための手段】

【0008】

以下に、発明を実施するための形態で使用される番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための形態との対応関係の一例を示すために、参考として、括弧付きで付加されたものである。よって、括弧付きの記載により、特許請求の範囲は、限定的に解釈されるべきではない。

【0009】

いくつかの実施形態の燃焼室の冷却機構は、燃焼室（４）に接する底壁（２２）と、上壁（３０）と、前記底壁（２２）と前記上壁（３０）との間に配置される冷却流路（４０）とを具備する。前記冷却流路（４０）は、前記底壁（２２）に沿って配置され、第１方向（＋Ｘ）に延びる第１流路（５０）と、前記底壁（２２）に沿って配置され、前記第１方向（＋Ｘ）に延びる第２流路（６０）と、前記第１流路（５０）と前記第２流路（６０）とに接続される第１接続部分（７０）とを備える。前記第１流路（５０）の長手方向中心軸（Ｃ１）と前記第２流路（６０）の長手方向中心軸（Ｃ２）とは、前記第１方向（＋Ｘ）に垂直、かつ、前記底壁（２２）に沿う方向である第２方向（＋Ｙ；−Ｙ）に、互いに離間している。前記第２流路（６０）は、前記第１接続部分（７０）の前記第１方向（＋Ｘ）側に接続される。前記第１流路（５０）は、前記第１接続部分（７０）の前記第１方向と反対方向（−Ｘ）側に接続される。

【0010】

上記冷却機構において、前記第１流路（５０）の長手方向中心軸（Ｃ１）と前記第２流路（６０）の長手方向中心軸（Ｃ２）との間の離間距離（ＯＦ）は、前記第１流路（５０）の前記第２方向（＋Ｙ；−Ｙ）に沿った幅（Ｗ１）よりも小さくてもよい。

【0011】

上記冷却機構において、前記第１接続部分（７０）の第１方向（＋Ｘ）側の端部には、前記第１接続部分（７０）を前記第１方向（＋Ｘ）に向かって流れる冷却媒体の一部が衝突する第１衝突壁面（７２；７２’；７２’’；７２’’’）が配置されてもよい。

【0012】

上記冷却機構において、前記第１衝突壁面（７２；７２’；７２’’；７２’’’）は、前記第１方向（＋Ｘ）に向かうにつれて前記底壁（２２）からの距離が遠くなる面（７２’；７２’’；７２’’’）を有してもよい。

【0013】

上記冷却機構において、前記第１接続部分（７０）の第１方向と反対方向（−Ｘ）側の端部には、前記第１接続部分（７０）を前記第１方向と反対方向（−Ｘ）に向かって流れる冷却媒体の一部が衝突する第２衝突壁面（７４；７４’；７４’’；７４’’’）が配置されてもよい。前記第２衝突壁面（７４；７４’；７４’’；７４’’’）は、前記第１方向（＋Ｘ）に向かうにつれて前記底壁（２２）からの距離が近くなる面（７４’；７４’’；７４’’’）を有してもよい。

【0014】

上記冷却機構において、前記第１衝突壁面（７２’）の前記第２方向（＋Ｙ；−Ｙ）に垂直な断面は、曲線形状を有してもよい。

【0015】

上記冷却機構において、前記第２衝突壁面（７４’）の前記第２方向（＋Ｙ；−Ｙ）に垂直な断面は、曲線形状を有してもよい。

【0016】

上記冷却機構において、前記第２衝突壁面（７４’；７４’’）の下端が、前記第１衝突壁面（７２’；７２’’；７２’’’）の下端よりも、前記第１方向（＋Ｘ）側に位置してもよい。

【0017】

上記冷却機構において、前記第１流路（５０）の前記第１方向（＋Ｘ）に垂直な流路断面積は、前記第１接続部分（７０）の前記第１方向（＋Ｘ）に垂直な流路断面積と等しくしてもよい。前記第２流路（６０）の前記第１方向（＋Ｘ）に垂直な流路断面積は、前記第１接続部分（７０）の前記第１方向（＋Ｘ）に垂直な流路断面積と等しくてもよい。

【0018】

上記冷却機構において、前記冷却流路（４０）は、前記底壁（２２）に沿って配置され、前記第１方向（＋Ｘ）に延びる第３流路（８０）を備えてもよい。また、前記冷却流路（４０）は、前記第２流路（６０）と前記第３流路（８０）とに接続される第２接続部分（９０）を備えてもよい。前記第２流路（６０）の長手方向中心軸（Ｃ２）と前記第３流路（８０）の長手方向中心軸とは、前記第２方向（＋Ｙ；−Ｙ）に、互いに離間していてもよい。前記第３流路（８０）は、前記第２接続部分（９０）の前記第１方向（＋Ｘ）側に接続されてもよい。前記第２流路（６０）は、前記第２接続部分（９０）の前記第１方向と反対方向（−Ｘ）側に接続されてもよい。

【0019】

上記冷却機構において、前記冷却流路（４０）は、前記底壁（２２）に沿って配置され、前記第１方向（＋Ｘ）に延びる第４流路（５０−２）を備えてもよい。また、前記冷却流路（４０）は、前記底壁（２２）に沿って配置され、前記第１方向（＋Ｘ）に延びる第５流路（６０−２）を備えてもよい。また、前記冷却流路（４０）は、前記第４流路（５０−２）と前記第５流路（６０−２）とに接続される第３接続部分（７０−２）を備えてもよい。前記第５流路（６０−２）の長手方向中心軸と、前記第４流路（５０−２）の長手方向中心軸とは、前記第２方向（＋Ｙ；−Ｙ）に、互いに離間していてもよい。前記第５流路（６０−２）は、前記第３接続部分（７０−２）の前記第１方向（＋Ｘ）側に接続されてもよい。前記第４流路（５０−２）は、前記第３接続部分（７０−２）の前記第１方向と反対方向（−Ｘ）側に接続されてもよい。前記第１流路（５０−１）と前記第４流路（５０−２）とは、互いに隣り合って配置されてもよい。前記第２流路（６０−１）と前記第５流路（６０−２）とは、互いに隣り合って配置されてもよい。前記第３接続部分（７０−２）の前記第１方向（＋Ｘ）に沿った位置は、前記第１接続部分（７０−１）の前記第１方向（＋Ｘ）に沿った位置とは異なってもよい。

【0020】

いくつかの実施形態のロケットエンジンは、上記のいずれかの段落に記載された冷却機構を備える。

【0021】

いくつかの実施形態の冷却機構の製造方法は、底面（２３）と上面（２５）とを有する第１部材（２０）を準備する工程（Ｓ１）を備える。前記製造方法は、回転刃（１００）を前記底面（２３）に沿って第１方向（＋Ｘ）または前記第１方向と反対方向（−Ｘ）に移動させることにより、前記第１部材（２０）に前記第１方向（＋Ｘ）に延びる第１溝（５１）を形成する工程（Ｓ２）を備える。前記製造方法は、前記回転刃（１００）を前記底面（２３）に沿って前記第１方向（＋Ｘ）または前記第１方向と反対方向（−Ｘ）に移動させることにより、前記第１部材（２０）に前記第１方向（＋Ｘ）に延びる第２溝（６１）を形成する工程（Ｓ６）を備える。前記製造方法は、前記第１溝（５１）と前記第２溝（６１）とを接続する第１接続部分（７０）を形成する工程を備える。前記第１接続部分（７０）を形成する工程は、前記回転刃（１００）による切削により、前記第１接続部分（７０）の第１方向（＋Ｘ）側の端部に、前記第１方向（＋Ｘ）に向かうにつれて前記底面（２３）からの距離が遠くなる第１衝突壁面（７２’）を形成する工程を備える。

【0022】

上述の冷却機構の製造方法において、前記第１衝突壁面（７２’）を形成する工程は、前記第１溝（５１）を形成する工程（Ｓ２）と、前記第２溝（６１）を形成する工程（Ｓ６）との間に実行されてもよい。

【0023】

上述の冷却機構の製造方法において、前記第１衝突壁面（７２’）を形成する工程は、前記第１溝（５１）を形成する工程（Ｓ２）、および、前記第２溝（６１）を形成する工程（Ｓ２）の前に実行されてもよい。

【0024】

上述の冷却機構の製造方法において、前記第１接続部分（７０）を形成する工程は、前記回転刃（１００）による切削により、前記第１接続部分（７０）の前記第１方向と反対方向（−Ｘ）側の端部に、前記第１方向（＋Ｘ）に向かうにつれて前記底面（２３）からの距離が近くなる第２衝突壁面（７４’）を形成する工程を備えてもよい。

【発明の効果】

【0025】

本発明により、第１方向に延びる第１流路と、第１方向に延びる第２流路とを、互いにオフセットさせることで、冷却媒体の撹拌を促進し、冷却機構による冷却効率を改善する燃焼室の冷却機構、冷却機構を備えるロケットエンジン、及び、冷却機構の製造方法が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】図１は、冷却機構が適用されるロケットエンジンの概略斜視図である。

【図2A】図２Ａは、面Ａにおける図１の断面図である。

【図2B】図２Ｂは、面Ａにおける図１の断面図であり、変形例を示す。

【図3A】図３Ａは、冷却機構の一部を示す概略斜視図である。

【図3B】図３Ｂは、冷却機構の一部を示す概略斜視図であり、上壁を省略して記載した図である。

【図3C】図３Ｃは、図３Ｂに記載された冷却機構の一部の平面図であり、上壁を省略して記載した図である。

【図4】図４は、底壁温度の温度分布を模式的に示すグラフである。

【図5A】図５Ａは、冷却機構の一部を示す概略斜視図である。

【図5B】図５Ｂは、冷却機構の一部を示す概略斜視図であり、上壁を省略して記載した図である。

【図5C】図５Ｃは、図５Ｂに記載された冷却機構の一部の平面図であり、上壁を省略して記載した図である。

【図5D】図５Ｄは、底壁温度の温度分布を模式的に示すグラフである。

【図5E】図５Ｅは、オフセット距離について説明するための図である。

【図5F】図５Ｆは、第１衝突壁面と第２衝突壁面との間のＸ方向に沿った距離について説明するための図である。

【図5G】図５Ｇは、第１衝突壁面と第２衝突壁面との間のＸ方向に沿った距離について説明するための図である。

【図6A】図６Ａは、冷却機構の一部を示す概略斜視図であり、上壁を省略して記載した図である。

【図6B】図６Ｂは、図６Ａに記載された冷却機構の一部の側面図であり、上壁を省略して記載した図である。

【図6C】図６Ｃは、冷却機構の一部の側面図であり、上壁を省略して記載した図である。

【図7A】図７Ａは、冷却機構の一部を示す概略斜視図であり、上壁を省略して記載した図である。

【図7B】図７Ｂは、図７Ａに記載された冷却機構の一部の側面図であり、上壁を省略して記載した図である。

【図8A】図８Ａは、冷却機構の一部の平面図であり、上壁を省略して記載した図である。

【図8B】図８Ｂは、底壁温度の温度分布を模式的に示すグラフである。

【図9】図９は、冷却機構の一部の平面図であり、上壁を省略して記載した図である。

【図10】図１０は、冷却機構の一部の平面図であり、上壁を省略して記載した図である。

【図11】図１１は、冷却機構の製造工程を説明するフローチャートである。

【図12】図１２は、準備された第１部材２０の概略斜視図である。

【図13A】図１３Ａは、第２工程を実行中の状態を示す概略斜視図である。

【図13B】図１３Ｂは、第２工程を実行中の状態を示す概略側面図である。

【図14A】図１４Ａは、第３工程を実行中の状態を示す概略斜視図である。

【図14B】図１４Ｂは、第３工程を実行中の状態を示す概略側面図である。

【図15】図１５は、第４工程を実行中の状態を示す概略斜視図である。

【図16】図１６は、第５工程を実行後の状態を示す概略斜視図である。

【図17A】図１７Ａは、第６工程を実行中の状態を示す概略斜視図である。

【図17B】図１７Ｂは、第６工程を実行中の状態を示す概略側面図である。

【図18】図１８は、第８工程を実行後の状態を示す概略斜視図である。

【図19】図１９は、第９工程を実行後の状態を示す概略斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、燃焼室の冷却機構、冷却機構を備えるロケットエンジン、及び、冷却機構の製造方法に関して、添付図面を参照して説明する。

【0028】

（座標系の定義）
図３Ｂ、図３Ｃ、図５Ｂ、図５Ｃ、図６Ａ、図７Ａ、図８Ａ、図９、図１０、図１３Ａ等に示されるように、第１流路の長手方向に沿う軸を「Ｘ軸」と定義する。また、第１流路に沿って、冷却媒体が流れる方向を「＋Ｘ方向」と定義し、＋Ｘ方向と反対の方向を「−Ｘ方向」と定義する。＋Ｘ方向または−Ｘ方向のどちらか一方であり、かつ、＋Ｘ方向であるのか−Ｘ方向であるのかが重要でない時には、単に、「Ｘ方向」という。図３Ａ、図３Ｂ、図５Ａ、図５Ｂ、図６Ａ、図７Ａ、図１３Ａに示されるように、Ｘ軸に垂直な軸であって、かつ、燃焼室から遠ざかる方向に沿う軸を「Ｚ軸」と定義する。Ｚ軸において、燃焼室から遠ざかる方向を「＋Ｚ方向」、燃焼室に近づく方向を「−Ｚ方向」と定義する。Ｘ軸に垂直、かつ、Ｚ軸に垂直な軸を「Ｙ軸」と定義する。また、Ｚ軸をＸ軸に向かって回転させる時、右ネジの進む方向を「＋Ｙ方向」と定義し、＋Ｙ方向と反対の方向を「−Ｙ方向」と定義する。なお、第１流路の長手方向が変化する場合、Ｘ軸は、第１流路の局所部分に対応して定義される軸である。また、燃焼室から遠ざかる方向が変化する場合、Ｚ軸は、第１流路の局所部分に対応して定義される軸である。

【0029】

（用語の定義）
「第１方向」は、「＋Ｘ方向」を意味する。「第２方向」は、「＋Ｙ方向」または「−Ｙ方向」を意味する。「第３方向」は、「＋Ｚ方向」を意味する。

【0030】

（冷却機構の概要）
図１乃至図４を参照して、冷却機構の概要について説明する。図１は、冷却機構が適用されるロケットエンジンの概略斜視図である。図２Ａおよび図２Ｂは、面Ａにおける図１の断面図である。図３Ａは、冷却機構の一部を示す概略斜視図である。図３Ｂは、冷却機構の一部を示す概略斜視図であり、上壁を省略して記載した図である。図３Ｃは、図３Ｂに記載された冷却機構の一部の平面図であり、上壁を省略して記載した図である。図４は、底壁温度の温度分布を模式的に示すグラフである。

【0031】

図１を参照して、実施形態の冷却機構が適用される対象物の一例を説明する。図１には、ロケットエンジン１が記載されている。ロケットエンジン１は、燃焼器２、および、ノズル３を備える。燃焼器２は、燃焼室４を備える。

【0032】

図２Ａは、面Ａにおける図１の断面図である。燃焼器２は、燃焼室４に接する底壁２２と、上壁３０と、複数の側壁２６とを備える。各側壁２６は、底壁２２に接続させるととともに上壁３０に接続されている。図２Ａの例では、底壁２２と複数の側壁２６とが一体に形成され、底壁２２と複数の側壁２６とが１つの第１部材２０を構成している。また、上壁３０が、第１部材とは別に形成された第２部材を構成している。そして、第１部材２０と、第２部材とは、溶接またはろう付け等によって接合されている。しかし、底壁、側壁、上壁の構成は、図２Ａの例に限定されない。例えば、底壁、側壁、上壁のそれぞれが、別々に形成されてもよい。なお、底壁２２（又は、底壁２２および側壁２６）を内壁と呼び、上壁３０を外壁と呼ぶ場合もある。

【0033】

底壁２２と上壁３０と２つの側壁２６とによって囲まれた空間は、冷却媒体が通過する冷却流路４０を構成する。図２Ａには、複数個の冷却流路４０が設けられた例が記載されているが、冷却流路４０の数は、１以上の任意の整数である。冷却機構がロケットエンジン１に適用される場合には、冷却媒体は、例えば、液体水素である。しかし、冷却媒体の種類は、液体水素に限定されず、任意である。冷却媒体は、液体であってもよいし、気体であってもよいし、超臨界流体であってもよい。

【0034】

底壁、上壁、側壁の材質は、任意である。冷却機構がロケットエンジン１に適用される場合には、底壁、上壁、側壁の材質は、例えば、銅合金である。

【0035】

図２Ｂは、燃焼器の変形例を示す。燃焼器２’には、燃焼室４を囲む壁２１が、底壁２２とは別に設けられている点で、図２Ａに記載の燃焼器２とは異なる。壁２１と底壁２２とは、別々に形成され、壁２１と底壁２２とは、溶接またはろう付け等によって接合されている。図２Ｂに示される燃焼器の場合、壁２１と底壁２２の両者をあわせて、底壁と呼ぶ。

【0036】

なお、図１乃至図２Ｂでは、冷却機構をロケットエンジンの燃焼室に適用した例を説明した。しかし、冷却機構を適用する対象は、図１乃至図２Ｂの例に限定されず、任意である。冷却機構を適用する対象は、冷却が必要とされる任意の対象物である。

【0037】

図３Ａは、冷却機構の一部を示す概略斜視図である。図３Ａは、冷却機構の一例を示す。冷却機構１０は、第１の冷却流路４０−１、第２の冷却流路４０−２、第３の冷却流路４０−３を含む複数の冷却流路４０を備える。なお、図３Ａにおいて、第１の冷却流路４０−１、第２の冷却流路４０−２、第３の冷却流路４０−３以外の冷却流路については、図面の複雑化を避けるために、記載が省略されている。

【0038】

第１の冷却流路４０−１、第２の冷却流路４０−２、第３の冷却流路４０−３のそれぞれは、底壁２２と、上壁３０との間に配置されている。より詳細には、第１の冷却流路４０−１は、底壁２２と、上壁３０と、２つの側壁２６（なお、一方の側壁は、記載が省略されている。）とで囲まれた流路である。同様に、第２の冷却流路４０−２は、底壁２２と、上壁３０と、２つの側壁２６とで囲まれた流路である。また、第３の冷却流路４０−３は、底壁２２と、上壁３０と、２つの側壁２６とで囲まれた流路である。底壁２２は、燃焼室４と接している。換言すれば、底壁の底面は、燃焼室４である燃焼空間に、直接、面している。

【0039】

なお、図３Ａには、第１の冷却流路４０−１を構成する第１部材２０と、第２の冷却流路４０−２を構成する第１部材２０と、第３の冷却流路４０−３を構成する第１部材２０とが、別々に形成されるとともに、互いに接合されている例が記載されている。しかし、実施形態は、図３Ａの例に限定されない。例えば、第１の冷却流路４０−１を構成する第１部材２０と、第２の冷却流路４０−２を構成する第１部材２０と、第３の冷却流路４０−３を構成する第１部材２０とは、一体に形成された１つの部材であってもよい。また、図３Ａには、各冷却流路４０のＸ軸に垂直な断面が矩形である例が記載されているが、各冷却流路４０の断面形状は任意である。

【0040】

図３Ｂは、冷却機構の一部を示す概略斜視図であり、図３Ａに関し、上壁３０の記載を省略した図である。第１の冷却流路４０−１について説明する。第１の冷却流路４０−１は、燃焼室４に接する底壁２２と、上壁（図３Ｂには、図示されず。）との間に配置される冷却流路である。

【0041】

第１の冷却流路４０−１は、底壁２２に沿って配置され、＋Ｘ方向（換言すれば、第１方向）に沿って延びる第１流路５０を備える。また、第１の冷却流路４０−１は、底壁２２に沿って配置され、＋Ｘ方向（換言すれば、第１方向）に沿って延びる第２流路６０を備える。第２流路６０は、第１流路５０に対して、Ｙ軸に沿う方向（すなわち、第２方向）にオフセットして配置されている。なお、燃焼室４の形状が円筒形状である場合には、Ｙ軸に沿う方向は、円筒の円周に沿う方向となる。

【0042】

第１の冷却流路４０−１は、Ｘ軸に沿う方向において、第１流路５０と第２流路６０との間に配置される接続部分７０（第１接続部分７０）を備える。接続部分７０は、接続流路ということもできる。接続部分７０は、第１流路５０に接続されるとともに、第２流路６０に接続されている。第１流路５０は、接続部分７０の−Ｘ方向側（第１方向と反対方向側）に接続されている。また、第２流路６０は、接続部分７０の＋Ｘ方向側（第１方向側）に接続されている。

【0043】

接続部分７０の＋Ｘ方向側（第１方向側）の端部には、接続部分７０を＋Ｘ方向（第１方向）に向かって流れる冷却媒体の一部が衝突する第１衝突壁面７２が配置されている。また、接続部分７０の−Ｘ方向側（第１方向と反対方向側）の端部には、接続部分７０を−Ｘ方向（第１方向と反対方向）に向かって流れる冷却媒体の一部が衝突する第２衝突壁面７４が配置されている。

【0044】

第１流路５０を＋Ｘ方向に向かって流れる冷却媒体は、接続部分７０の−Ｘ方向側の端部から接続部分７０の中に流入する。接続部分７０に流入し、接続部分７０を＋Ｘ方向に向かって流れる冷却媒体の一部は、第１衝突壁面７２に衝突する。当該衝突によって、冷却媒体には、＋Ｘ方向以外の方向に進む運動量成分が与えられ、冷却媒体は、撹拌される。＋Ｘ方向以外の方向に進む運動量成分は、典型的には、Ｙ軸に沿う方向の運動量成分Ｔ１（すなわち、第２方向に沿う運動量成分）であり、Ｚ軸に沿う方向の運動量成分であり、あるいは、−Ｘ方向に進む運動量成分である。

【0045】

なお、図３Ｂにおいて、燃焼室４内の燃焼ガスＧの流れ方向は、＋Ｘ方向である例が示されている。しかし、燃焼ガスＧの流れの方向は、図３Ｂの例に限定されず、任意である。

【0046】

図３Ｃは、図３Ｂに記載された冷却機構の一部の平面図であり、上壁を省略して記載した図である。なお、図３Ｃでは、第１の冷却流路４０−１の−Ｙ方向側の側壁が、破線によって図示されている。

【0047】

図３Ｃに記載の例では、第１流路５０は、第１側壁５６と、第２側壁５８と、底壁２２と、上壁（図３Ｃにおいては、図示されず。）によって囲まれる流路である。また、接続部分７０（接続流路）は、第１側壁７６と、第２側壁７８と、底壁２２と、上壁（図３Ｃにおいては、図示されず。）と、第１境界面Ｂ１（第１流路５０と接続部分７０との間の境界面）と、第２境界面Ｂ２（接続部分７０と第２流路６０との間の境界面）と、第１衝突壁面７２と、第２衝突壁面７４とによって囲まれる部分である。また、第２流路６０は、第１側壁６６と、第２側壁６８と、底壁２２と、上壁（図３Ｃにおいては、図示されず。）によって囲まれる流路である。なお、図３Ｃに記載の例において、斜線でハッチングされている領域は、側壁の存在する領域を表している。

【0048】

第１流路５０を流れる冷却媒体Ｆ１は、第１流路５０と接続部分７０との間の第１境界面Ｂ１を通って、接続部分７０に流入する。接続部分７０を流れる冷却媒体には、第１衝突壁面７２によって、＋Ｙ方向に向かう運動量成分Ｔ１と、Ｚ軸に沿う方向の運動量成分が付与される。接続部分７０を流れる冷却媒体は、接続部分７０と第２流路６０との間の第２境界面Ｂ２を通って、第２流路６０に流入する。なお、第２流路６０を流れる冷却媒体Ｆ２は、接続部分７０を通過したことにより、第１流路５０の＋Ｘ方向側を流れる冷却媒体Ｆ１よりも乱流の程度が大きくなっている。

【0049】

図４は、底壁温度の温度分布を模式的に示すグラフである。図４のｘ軸は、＋Ｘ方向に沿った底壁２２の位置（単位：メートル）を表している。図４のｙ軸は、底壁２２の温度（単位：ケルビン）を表している。図４において、「Ｂ」で示される曲線は、実施形態の冷却機構を採用した場合の底壁の温度変化を表し、「Ｃ」で示される曲線は、第１流路と第２流路とが互いにオフセットしていない場合の底壁の温度変化を表している。

【0050】

第１流路５０を流れる冷却媒体は、燃焼室から伝達される熱によって、徐々に加熱される。このため、冷却媒体が、第１流路５０の下流側（＋Ｘ方向側）に進むにつれて、冷却媒体による冷却効果が徐々に低下する。その結果、第１流路５０の底壁の温度は、第１流路５０の上流側（−Ｘ方向側）から下流側（＋Ｘ方向側）に向けて、徐々に上昇する（第１流路５０における温度変化、すなわち、第１流路５０に対応する曲線「Ｂ」の部分を参照。）。

【0051】

接続部分７０においては、冷却媒体の一部が第１衝突壁面７２に衝突することにより、冷却媒体が撹拌される。このため、相対的に温度の高い冷却媒体の一部が、底壁から離間する方向（＋Ｚ方向）に移動し、相対的に温度の低い冷却媒体の一部が、底壁に近接する方向（−Ｚ方向）に移動する。その結果、接続部分７０の底壁の温度を、第１流路５０における下流側部分（＋Ｘ方向側の部分）の底壁の温度よりも低くすることが可能となる（接続部分７０における温度変化、すなわち、接続部分７０に対応する曲線「Ｂ」の部分を参照。）。

【0052】

第２流路６０を流れる冷却媒体は、燃焼室から伝達される熱によって、徐々に加熱される。このため、冷却媒体が、第２流路６０の下流側（＋Ｘ方向側）に進むにつれて、冷却媒体による冷却効果が徐々に低下する。その結果、第２流路６０の底壁の温度は、第２流路６０の上流側（−Ｘ方向側）から下流側（＋Ｘ方向側）に向けて、徐々に上昇する。第２流路６０における上流側（−Ｘ方向側）の底壁の温度は、接続部分７０における冷却媒体の撹拌の効果によって、相対的に低く保たれている。換言すれば、実施形態の冷却機構を採用した場合における第２流路６０の底壁の温度（第２流路６０に対応する曲線「Ｂ」の部分を参照。）は、第１流路と第２流路とが互いにオフセットしていない場合における第２流路の底壁の温度（第２流路６０に対応する曲線「Ｃ」の部分を参照。）よりも低くなる。したがって、実施形態の冷却機構を採用した場合、冷却機構による底壁の冷却効率が改善される。

【0053】

（衝突壁面の第１変形例）
図５Ａ乃至図５Ｇを参照して、衝突壁面の変形例について説明する。図５Ａは、冷却機構の一部を示す概略斜視図である。図５Ｂは、冷却機構の一部を示す概略斜視図であり、上壁を省略して記載した図である。図５Ｃは、図５Ｂに記載された冷却機構の一部の平面図であり、上壁を省略して記載した図である。図５Ｄは、底壁温度の温度分布を模式的に示すグラフである。図５Ｅは、オフセット距離について説明するための図である。図５Ｆおよび図５Ｇは、第１衝突壁面と第２衝突壁面との間のＸ方向に沿った距離について説明するための図である。

【0054】

図５Ａは、冷却機構の一部を示す概略斜視図である。冷却機構１０は、第１の冷却流路４０−１、第２の冷却流路４０−２、第３の冷却流路４０−３を含む複数の冷却流路４０を備える。なお、図５Ａにおいて、第１の冷却流路４０−１、第２の冷却流路４０−２、第３の冷却流路４０−３以外の冷却流路については、図面の複雑化を避けるために、記載が省略されている。すなわち、実際には、第１の冷却流路４０−１の−Ｙ方向側には側壁を介して冷却流路が設けられ、第３の冷却流路４０−３の＋Ｙ方向側には側壁を介して冷却流路が設けられているが、これらの流路の記載は省略されている。

【0055】

第１の冷却流路４０−１、第２の冷却流路４０−２、第３の冷却流路４０−３のそれぞれは、底壁２２と、上壁３０との間に配置されている。より詳細には、第１の冷却流路４０−１は、底壁２２と、上壁３０と、２つの側壁２６とによって囲まれた流路である（なお、一方の側壁は、記載が省略されている。）。同様に、第２の冷却流路４０−２は、底壁２２と、上壁３０と、２つの側壁２６とで囲まれた流路である。また、第３の冷却流路４０−３は、底壁２２と、上壁３０と、２つの側壁２６とで囲まれた流路である。底壁２２は、燃焼室４と接している。換言すれば、底壁の底面は、燃焼室４である燃焼空間に、直接、面している。なお、図５Ａにおいて、底壁２２の底面は、燃焼室４の形状に対応した形状を有する。例えば、燃焼室の形状が円筒形状である場合には、底壁２２の底面は、当該円筒形状の側面に対応する曲面である。

【0056】

図５Ａにおいて、底壁２２と、複数の側壁２６とは、一体に形成された一つの部材である例が記載されている。しかし、実施形態は、このような例に限定されない。例えば、底壁２２は、複数の部分に分割されていてもよい。

【0057】

図５Ａの例では、第１衝突壁面７２’の形状が、図３Ａにおける第１衝突壁面の形状とは異なっている。

【0058】

（冷却流路）
図５Ｂは、冷却機構の一部を示す概略斜視図であり、図５Ａに記載の上壁３０を省略して記載した図である。図５Ｂには、第１の冷却流路４０−１の形状と、第２の冷却流路４０−２の形状と、第３の冷却流路４０−３の形状とが等しい例が記載されている。第２の冷却流路４０−２を仮想的に−Ｙ方向に平行移動すると、第１の冷却流路４０−１と一致させることができ、第３の冷却流路４０−３を仮想的に−Ｙ方向に平行移動すると、第１の冷却流路４０−１と一致させることができる。このため、ここでは、第１の冷却流路４０−１のみについて説明することとする。第１の冷却流路４０−１は、燃焼室４に接する底壁２２と、上壁（図５Ｂには、図示されず。）との間に配置される冷却流路である。

【0059】

第１の冷却流路４０−１は、底壁２２に沿って配置され、＋Ｘ方向（換言すれば、第１方向）に沿って延びる第１流路５０を備える。また、第１の冷却流路４０−１は、底壁２２に沿って配置され、＋Ｘ方向（換言すれば、第１方向）に沿って延びる第２流路６０を備える。第２流路６０は、第１流路５０に対して、Ｙ軸に沿う方向（すなわち、第２方向）にオフセットして配置されている。

【0060】

第１の冷却流路４０−１は、Ｘ軸に沿う方向において、第１流路５０と第２流路６０との間に配置される接続部分７０を備える。接続部分７０は、接続流路ということもできる。接続部分７０は、第１流路５０に接続されるとともに、第２流路６０に接続されている。第１流路５０は、接続部分７０の−Ｘ方向側（第１方向と反対方向側）に接続されている。また、第２流路６０は、接続部分７０の＋Ｘ方向側（第１方向側）に接続されている。

【0061】

接続部分７０の＋Ｘ方向側（第１方向側）の端部には、接続部分７０を＋Ｘ方向（第１方向）に向かって流れる冷却媒体の一部が衝突する第１衝突壁面７２’が配置されている。また、接続部分７０の−Ｘ方向側（第１方向と反対方向側）の端部には、接続部分７０を−Ｘ方向（第１方向と反対方向）に向かって流れる冷却媒体の一部が衝突する第２衝突壁面７４’が配置されている。

【0062】

第１衝突壁面７２’は、＋Ｘ方向（第１方向）に向かうにつれて底壁２２からの距離が遠くなる面を有する。より詳細には、第１衝突壁面７２’は、曲面（一例として、円弧形状の面）である。すなわち、第１衝突壁面７２’のＹ軸に垂直な断面（換言すれば、第２方向に垂直な断面）は、曲線である。

【0063】

第２衝突壁面７４’は、＋Ｘ方向（第１方向）に向かうにつれて底壁２２からの距離が近くなる面を有する。より詳細には、第２衝突壁面７４’は、曲面（一例として、円弧形状の面）である。すなわち、第２衝突壁面７４’のＹ軸に垂直な断面（換言すれば、第２方向に垂直な断面）は、曲線である。図５Ｂの例では、第２衝突壁面の形状は、第１衝突壁面の形状と等しい。しかし、実施形態は、このような例に限定されない。第２衝突壁面の形状は、第１衝突壁面の形状と異なっていてもよい。第２衝突壁面の形状として、図３Ｂに記載された第２衝突壁面７４の形状を採用してもよいし、後述の図６Ａに記載された第２衝突壁面７４’’の形状を採用してもよいし、その他の形状を採用してもよい。

【0064】

第１流路５０を＋Ｘ方向に向かって流れる冷却媒体は、接続部分７０の−Ｘ方向側の端部から接続部分７０の中に流入する。接続部分７０に流入し、接続部分７０を＋Ｘ方向に向かって流れる冷却媒体の一部は、第１衝突壁面７２’に衝突する。当該衝突によって、冷却媒体には、＋Ｘ方向以外の方向に進む運動量成分が与えられ、冷却媒体は、撹拌される。＋Ｘ方向以外の方向に進む運動量成分は、典型的には、Ｙ軸に沿う運動量成分（すなわち、第２方向の運動量成分）であり、また、＋Ｚ方向に進む運動量成分である。

【0065】

冷却媒体が、第１衝突壁面７２’に衝突することによって生成される＋Ｚ方向の運動量成分は、接続部分７０において、Ｙ軸を中心に回転する回転流れＲＴを生成する。回転流れＲＴによって、底壁２２から近い領域を流れる温度の高い冷却媒体は、底壁２２から離間する方向に移動し、底壁２２から遠い領域を流れる温度の低い冷却媒体は、底壁２２に近接する方向に移動する。その結果、接続部分７０において、冷却媒体のＺ軸方向の温度勾配は、効果的に緩和される。

【0066】

接続部分７０において、温度勾配が効果的に緩和された冷却媒体は、第２流路６０に流入する。第２流路６０を流れる冷却媒体Ｆ２は、概ね＋Ｘ方向に移動する。なお、第２流路６０を流れる冷却媒体Ｆ２は、接続部分７０を通過したことにより、第１流路５０における＋Ｘ方向側を流れる冷却媒体Ｆ１よりも乱流の程度が大きくなっている。

【0067】

図５Ｂの例では、第１衝突壁面７２’が、＋Ｘ方向（第１方向）に向かうにつれて底壁２２からの距離が遠くなる面である。このため、回転流れＲＴが効果的に生成される。

【0068】

また、図５Ｂの例では、第２衝突壁面７４’が、＋Ｘ方向（第１方向）に向かうにつれて底壁２２からの距離が近くなる面である。このため、回転流れＲＴが効果的に維持される。

【0069】

なお、図５Ｂにおいて、燃焼室４内の燃焼ガスＧの流れ方向は、＋Ｘ方向である例が示されている。しかし、燃焼ガスＧの流れの方向は、図５Ｂの例に限定されず、任意である。

【0070】

図５Ｃは、図５Ｂに記載された冷却機構の一部の平面図であり、上壁を省略して記載した図である。なお、図５Ｃでは、第１の冷却流路４０−１の−Ｙ方向側の側壁（すなわち、図５Ｂにおいては、記載が省略されている側壁）が、破線によって図示されている。

【0071】

図５Ｃの例では、第１流路５０は、第１側壁５６と、第２側壁５８と、底壁２２と、上壁（図５Ｃにおいては、図示されず。）によって囲まれる流路である。また、接続部分７０（接続流路）は、第１側壁７６と、第２側壁７８と、底壁２２と、上壁（図５Ｃにおいては、図示されず。）と、第１境界面Ｂ１と、第２境界面Ｂ２と、第１衝突壁面７２’と、第２衝突壁面７４’とによって囲まれる部分である。また、第２流路６０は、第１側壁６６と、第２側壁６８と、底壁２２と、上壁（図５Ｃにおいては、図示されず。）によって囲まれる流路である。なお、図５Ｃの例において、斜線でハッチングされている領域は、側壁の存在する領域であって、冷却媒体が存在しない領域を表している。

【0072】

第１流路５０を流れる冷却媒体Ｆ１は、第１流路５０と接続部分７０との間の第１境界面Ｂ１を通って、接続部分７０に流入する。接続部分７０を流れる冷却媒体には、第１衝突壁面７２’によって、＋Ｙ方向に向かう運動量成分Ｔ１と、＋Ｚ方向に向かう運動量成分が付与される。第１衝突壁面７２’との衝突によって誘起される回転流れＲＴによって、冷却媒体の一部は、第２衝突壁面７４’に衝突する。第２衝突壁面７４’によって、回転流れＲＴが効果的に維持される。接続部分７０を流れる冷却媒体は、接続部分７０と第２流路６０との間の第２境界面Ｂ２を通って、第２流路６０に流入する。

【0073】

図５Ｄは、底壁温度の温度分布を模式的に示すグラフである。図５Ｄのｘ軸は、＋Ｘ方向に沿った底壁２２の位置（単位：メートル）を表している。図５Ｄのｙ軸は、底壁２２の温度（単位：ケルビン）を表している。図５Ｄにおいて、「Ｂ」で示される曲線は、図３Ａ乃至図３Ｃで示される実施形態の冷却機構を採用した場合の底壁の温度変化を表す。「Ｂ’」で示される曲線は、図５Ａ乃至図５Ｃで示される実施形態の冷却機構を採用した場合の底壁の温度変化を表す。「Ｃ」で示される曲線は、第１流路と第２流路とが互いにオフセットしていない場合の底壁の温度変化を表す。

【0074】

図５Ａ乃至図５Ｃの例では、接続部分７０において、回転流れＲＴが効果的に誘起される。このため、図５Ａ乃至図５Ｃの例では、図３Ａ乃至図３Ｃで示される実施形態と比較して、冷却機構による底壁の冷却効率がさらに改善される。

【0075】

（オフセット距離）
図５Ｅを参照して、オフセット距離について説明する。図５Ｅは、図５Ｂに記載された冷却機構の一部の平面図であり、上壁を省略して記載した図である。

【0076】

第１流路５０の長手方向中心軸を中心軸Ｃ１と定義し、第２流路６０の長手方向中心軸を中心軸Ｃ２と定義する。この時、中心軸Ｃ１と中心軸Ｃ２との間の距離が、オフセット距離ＯＦである。換言すれば、第１流路５０の長手方向中心軸Ｃ１と前記第２流路６０の長手方向中心軸Ｃ２とが、＋Ｘ方向（第１方向）に垂直、かつ、底壁２２に沿う方向である第２方向（Ｙ軸に沿う方向）に離間する離間距離を、オフセット距離ＯＦと定義することができる。

【0077】

オフセット距離ＯＦは、例えば、第１流路５０のＹ軸に沿った方向（第２方向）の幅Ｗ１よりも小さい。オフセット距離ＯＦを幅Ｗ１よりも小さくすることにより、第１流路５０の一部は、＋Ｘ方向に見て、第２流路６０の一部とオーバーラップすることとなる。換言すれば、第１流路５０を＋Ｘ方向に向かって流れる冷却媒体の一部は、第１衝突壁面７２’に衝突することなく、接続部分７０を＋Ｘ方向に向かって進み、第２流路６０に流入することが可能となる。この場合、接続部分７０が存在することによる冷却媒体の流速の低下、あるいは、冷却媒体の圧力損失が低減される。冷却媒体の流速の低下は、冷却媒体の熱伝達係数の低下の原因となる。図５Ｅの例では、オフセット距離ＯＦが幅Ｗ１よりも小さいため、冷却媒体の流速の低下が抑制され、冷却媒体の熱伝達係数の低下が抑制される。その結果、冷却機構による冷却効率がさらに改善される。

【0078】

なお、第２流路６０のＹ軸に沿った方向（第２方向）の幅Ｗ２は、例えば、第１流路の幅Ｗ１と等しい。

【0079】

（第１衝突壁面と第２衝突壁面との間のＸ方向に沿った距離）
図５Ｆおよび図５Ｇは、第１衝突壁面７２’と第２衝突壁面７４’との間のＸ方向に沿った距離について説明するための図である。

【0080】

第１衝突壁面７２’の曲率半径を、半径Ｒ１と定義する。また、第２衝突壁面７４’の曲率半径を、半径Ｒ２と定義する。図５Ｆの例では、半径Ｒ１と半径Ｒ２が一致し、また、第１衝突壁面７２’の円弧面の中心軸Ｏと、第２衝突壁面７４’の円弧面の中心軸Ｏとが一致している。このため、図５Ｆの例では、回転流れＲＴが、効果的に生成され維持される。

【0081】

また、図５Ｆの例では、第１衝突壁面７２’の上端と、第２衝突壁面７４’の上端との間の距離Ｗ３は、半径Ｒ１と半径Ｒ２の和に等しい（換言すれば、第１衝突壁面７２’の上端と、第２衝突壁面７４’の上端との間の距離Ｗ３は、半径Ｒ１の２倍に等しい）。この場合、図５Ｅから把握されるように、接続部分７０のＸ軸に垂直な断面の断面積は、第１流路５０のＸ軸に垂直な断面の断面積よりも大きくなる。流路の断面積が大きくなると、流速が低下する。このため、接続部分７０における冷却媒体の流速は、第１流路５０における冷却媒体の流速よりも小さい。流速の低下により、接続部分７０における底壁２２の冷却効率が低下するおそれがある。

【0082】

接続部分７０における冷却媒体の流速の低下を抑制する手段の一例が、図５Ｇに示されている。図５Ｇの例では、第１衝突壁面７２’の上端と、第２衝突壁面７４’の上端との間の距離Ｗ３は、半径Ｒ１と半径Ｒ２の和よりも小さい（換言すれば、第１衝突壁面７２’の上端と、第２衝突壁面７４’の上端との間の距離Ｗ３は、半径Ｒ１の２倍よりも小さい）。別の言い方をすると、図５Ｇの例では、第２衝突壁面７４’の下端のＸ軸に沿った方向における位置が、第１衝突壁面７２’の下端のＸ軸に沿った方向における位置よりも、＋Ｘ方向側（第１方向側）にある。すなわち、Ｙ軸方向に沿う方向に第１衝突壁面７２’と第２衝突壁面７４’を見た場合、第１衝突壁面７２’と第２衝突壁面７４’とは、互いに交差している。このため、図５Ｇに記載された接続部分７０のＸ軸に垂直な断面の断面積の最大値は、図５Ｆに記載された接続部分７０のＸ軸に垂直な断面の断面積の最大値よりも小さい。その結果、図５Ｇに記載の例では、接続部分７０における冷却媒体の流速の低下が抑制される。

【0083】

なお、第１衝突壁面７２’の上端と、第２衝突壁面７４’の上端との間の距離Ｗ３は、接続部分７０の＋Ｘ方向（第１方向）の幅と等しい。

【0084】

（衝突壁面の第２変形例）
図６Ａ乃至図６Ｃを参照して、衝突壁面の変形例について説明する。図６Ａ乃至図６Ｃに記載の例では、図５Ａ乃至図５Ｇの例と比較して、第１衝突壁面７２’’の形状と第２衝突壁面７４’’の形状が異なっている。図６Ａ乃至図６Ｃに記載の例におけるその他の構成要素については、図５Ａ乃至図５Ｇに記載の例と同様である。

【0085】

図６Ａは、冷却機構の一部を示す概略斜視図であり、上壁を省略して記載した図である。図６Ｂは、図６Ａに記載された冷却機構の一部の側面図であり、上壁を省略して記載した図である。

【0086】

図６Ａおよび図６Ｂの例において、第１衝突壁面７２’’は、＋Ｘ方向（第１方向）に向かうにつれて底壁２２からの距離が遠くなる面を有する。より詳細には、第１衝突壁面７２’’は、平面によって構成される傾斜面である。

【0087】

第２衝突壁面７４’’は、＋Ｘ方向（第１方向）に向かうにつれて底壁２２からの距離が近くなる面を有する。より詳細には、第２衝突壁面７４’’は、平面によって構成される傾斜面である。図６Ａおよび図６Ｂの例では、第２衝突壁面の形状は、第１衝突壁面の形状と等しい。しかし、実施形態は、このような例に限定されない。第２衝突壁面の形状は、第１衝突壁面の形状と異なっていてもよい。第２衝突壁面の形状として、図３Ｂに記載された第２衝突壁面７４の形状を採用してもよいし、図５Ｂに記載された第２衝突壁面７４’の形状を採用してもよいし、他の形状を採用してもよい。

【0088】

図６Ａおよび図６Ｂにおける第１衝突壁面７２’’によって、回転流れＲＴが効果的に誘起される。また、図６Ａおよび図６Ｂにおける第２衝突壁面７４’’によって、回転流れＲＴが効果的に維持される。このため、図６Ａおよび図６Ｂの例では、図３Ａ乃至図３Ｃで示される実施形態と比較して、冷却機構による冷却効率がさらに改善される。

【0089】

（第１衝突壁面と第２衝突壁面との間のＸ方向に沿った距離）
図６Ｂおよび図６Ｃは、第１衝突壁面と第２衝突壁面との間のＸ方向に沿った距離について説明するための図である。

【0090】

図６Ｂに記載の例では、第１衝突壁面７２’’の下端のＸ軸に沿った方向における位置と、第２衝突壁面７４’’の下端のＸ軸に沿った方向における位置とが一致している。この場合、図６Ａから把握されるように、接続部分７０のＸ軸に垂直な断面の断面積は、第１流路５０のＸ軸に垂直な断面の断面積よりも大きくなる。流路の断面積が大きくなると、流速が低下する。このため、接続部分７０における冷却媒体の流速は、第１流路５０における冷却媒体の流速よりも小さい。流速の低下により、接続部分７０における底壁２２の冷却効率が低下するおそれがある。

【0091】

接続部分７０における冷却媒体の流速の低下を抑制する手段の一例が、図６Ｃに示されている。図６Ｃの例では、第２衝突壁面７４’’の下端のＸ軸に沿った方向における位置が、第１衝突壁面７２’’の下端のＸ軸に沿った方向における位置よりも、＋Ｘ方向側（第１方向側）にある。換言すれば、Ｙ軸方向に沿う方向に第１衝突壁面７２’’と第２衝突壁面７４’’を見た場合、第１衝突壁面７２’’と第２衝突壁面７４’’とは、互いに交差している。このため、図６Ｃに記載の接続部分７０のＸ軸に垂直な断面の断面積の最大値は、図６Ｂに記載の接続部分７０のＸ軸に垂直な断面の断面積の最大値よりも小さい。その結果、図６Ｃに記載の例では、接続部分７０における冷却媒体の流速の低下が抑制される。

【0092】

なお、第１衝突壁面７２’’の上端と、第２衝突壁面７４’’の上端との間の距離Ｗ３は、接続部分７０の＋Ｘ方向（第１方向）の幅と等しい。距離Ｗ３を適切に設定することにより、接続部分７０のＸ軸に垂直な断面の断面積と、第１流路５０のＸ軸に垂直な断面の断面積とを等しくすることが可能である。また、距離Ｗ３を適切に設定することにより、接続部分７０のＸ軸に垂直な断面の断面積と、第２流路６０のＸ軸に垂直な断面の断面積とを等しくすることが可能である。接続部分７０のＸ軸に垂直な断面の断面積と、第１流路５０のＸ軸に垂直な断面の断面積とが等しい場合、接続部分７０における冷却媒体の流速の低下が最も抑制される。

【0093】

（衝突壁面の第３変形例）
図７Ａおよび図７Ｂを参照して、衝突壁面の変形例について説明する。図７Ａおよび図７Ｂに記載の例では、図６Ａ乃至図６Ｃに記載の例と比較して、第１衝突壁面７２’’’の形状が異なっている。図７Ａ乃至図７Ｂに記載の例におけるその他の構成要素については、図６Ａ乃至図６Ｃに記載の例と同様である。

【0094】

図７Ａは、冷却機構の一部を示す概略斜視図であり、上壁を省略して記載した図である。図７Ｂは、図７Ａに記載された冷却機構の一部の側面図であり、上壁を省略して記載した図である。

【0095】

図７Ａおよび図７Ｂの例において、第１衝突壁面７２’’’は、＋Ｘ方向（第１方向）に向かうにつれて底壁２２からの距離が遠くなる階段状の面を有する。

【0096】

図７Ｂに記載の例における第２衝突壁面７４’’’の形状は、図６Ｂに記載の例における第２衝突壁面７４’’の形状と等しい。代替的に、第２衝突壁面の形状を、第１衝突壁面７２’’’の形状と等しくしてもよい。代替的に、第２衝突壁面の形状として、図３Ｂに記載された第２衝突壁面７４の形状を採用してもよいし、図５Ｂに記載された第２衝突壁面７４’の形状を採用してもよい。

【0097】

図７Ａおよび図７Ｂに記載の例において、第１衝突壁面７２’’’によって、回転流れＲＴが効果的に誘起される。また、第２衝突壁面７４’’’によって、回転流れＲＴが効果的に維持される。このため、図７Ａおよび図７Ｂに記載の例では、冷却機構による冷却効率が改善される。

【0098】

（第２流路の下流側の部分）
図８Ａには、第２流路６０の下流側に配置された第３流路８０が記載されている。図８Ａは、冷却機構の一部の平面図であり、上壁を省略して記載した図である。

【0099】

図８Ａにおける第１流路５０および第２流路６０は、図３Ａ乃至図３Ｃに記載された第１流路５０および第２流路６０、図５Ａ乃至図５Ｇに記載された第１流路５０および第２流路６０、図６Ａ乃至図６Ｃに記載された第１流路５０および第２流路６０、図７および図７Ｂに記載された第１流路５０および第２流路６０のいずれかと同じであってもよい。

【0100】

冷却機構１０は、第１の冷却流路４０−１、第２の冷却流路４０−２、第３の冷却流路４０−３を含む複数の冷却流路４０を備える。なお、図８Ａにおいて、第１の冷却流路４０−１、第２の冷却流路４０−２、第３の冷却流路４０−３以外の冷却流路については、図面の複雑化を避けるために、記載が省略されている。すなわち、実際には、第１の冷却流路４０−１の−Ｙ方向側には側壁を介して冷却流路が設けられ、第３の冷却流路４０−３の＋Ｙ方向側には側壁を介して冷却流路が設けられているが、これらの流路の記載は省略されている。

【0101】

第１の冷却流路４０−１、第２の冷却流路４０−２、第３の冷却流路４０−３のそれぞれは、底壁２２と、上壁３０（図８Ａにおいては、図示されず。）との間に配置されている。

【0102】

図８Ａには、第１の冷却流路４０−１の形状と、第２の冷却流路４０−２の形状と、第３の冷却流路４０−３の形状とが等しい例が記載されている。第２の冷却流路４０−２を仮想的に−Ｙ方向に平行移動すると、第１の冷却流路４０−１と一致させることができ、第３の冷却流路４０−３を仮想的に−Ｙ方向に平行移動すると、第１の冷却流路４０−１と一致させることができる。このため、ここでは、第１の冷却流路４０−１のみについて説明する。第１の冷却流路４０−１は、燃焼室４に接する底壁２２と、上壁（図８Ａにおいては、図示されず。）と、２つの側壁とによって囲まれた冷却流路である。

【0103】

第１流路５０および第２流路６０については、図３Ａ乃至図７Ｂに記載された第１流路５０および第２流路６０のいずれかと同様であるため、説明を省略する。第２接続部分９０、および、第３流路８０について、重点的に説明する。

【0104】

第１の冷却流路４０−１は、底壁２２に沿って配置され、＋Ｘ方向（換言すれば、第１方向）に沿って延びる第３流路８０を備える。第３流路８０は、第２流路６０に対して、Ｙ軸に沿う方向（すなわち、第２方向）にオフセットして配置されている。図８Ａに記載の例では、第３流路８０は、第１側壁８６と、第２側壁８８と、底壁２２と、上壁（図８Ａにおいては、図示されず。）によって囲まれる流路である。

【0105】

第１の冷却流路４０−１は、Ｘ軸に沿う方向において、第２流路６０と第３流路８０との間に配置される第２接続部分９０を備える。第２接続部分９０は、第２接続流路ということもできる。第２接続部分９０は、第２流路６０に接続されるとともに、第３流路８０に接続されている。第２流路６０は、第２接続部分９０の−Ｘ方向側（第１方向と反対方向側）に接続されている。また、第３流路８０は、第２接続部分９０の＋Ｘ方向側（第１方向側）に接続されている。第２接続部分９０（第２接続流路）は、第１側壁９６と、第２側壁９８と、底壁２２と、上壁（図８Ａにおいては、図示されず。）と、第３境界面Ｂ３と、第４境界面Ｂ４と、第３衝突壁面９２と、第４衝突壁面９４とによって囲まれる部分である。

【0106】

第２接続部分９０の＋Ｘ方向側（第１方向側）の端部には、第２接続部分９０を＋Ｘ方向（第１方向）に向かって流れる冷却媒体の一部が衝突する第３衝突壁面９２が配置されている。また、第２接続部分９０の−Ｘ方向側（第１方向と反対方向側）の端部には、第２接続部分９０を−Ｘ方向（第１方向と反対方向）に向かって流れる冷却媒体の一部が衝突する第４衝突壁面９４が配置されている。

【0107】

第３衝突壁面９２の形状は、図３Ｂに記載された第１衝突壁面７２の形状と同じ形状であってもよいし、図５Ｂに記載された第１衝突壁面７２’の形状と同じ形状であってもよいし、図６Ａに記載された第１衝突壁面７２’’の形状と同じ形状であってもよいし、あるいは、その他の形状であってもよい。

【0108】

第４衝突壁面９４の形状は、図３Ｂに記載された第２衝突壁面７４の形状と同じ形状であってもよいし、図５Ｂに記載された第２衝突壁面７４’の形状と同じ形状であってもよいし、図６Ａに記載された第２衝突壁面７４’’の形状と同じ形状であってもよいし、あるいは、その他の形状であってもよい。

【0109】

第２流路６０を＋Ｘ方向に向かって流れる冷却媒体Ｆ２は、第２接続部分９０の−Ｘ方向側の端部（第３境界面Ｂ３）から第２接続部分９０の中に流入する。第２接続部分９０に流入し、第２接続部分９０を＋Ｘ方向に向かって流れる冷却媒体の一部は、第３衝突壁面９２に衝突する。当該衝突によって、冷却媒体には、＋Ｘ方向以外の方向に向かう運動量成分が与えられ、冷却媒体は、撹拌される。＋Ｘ方向以外の方向に向かう運動量成分は、典型的には、Ｙ軸に沿う方向（すなわち、第２方向）の運動量成分であり、また、Ｚ軸に沿う方向の運動量成分である。

【0110】

第２接続部分９０を流れる冷却媒体の一部が第３衝突壁面９２に衝突することにより、冷却媒体は、第２接続部分９０において、効果的に撹拌される。その結果、第２接続部分９０の底壁に対する冷却効率が改善される。撹拌された冷却媒体は、第４境界面Ｂ４から第３流路８０に流入する。第３流路に流入した冷却媒体Ｆ３は、第３流路８０を＋Ｘ方向に向かって流れる。第３流路を流れる冷却媒体Ｆ３は、第２接続部分において効果的に撹拌された冷却媒体である。このため、第３流路８０の底壁に対する冷却効率が改善される。

【0111】

接続部分７０と第２接続部分９０との間のＸ軸に沿った方向の距離Ｗ４は、第２流路６０を流れる冷却媒体のＺ軸に沿う方向の温度勾配の程度を考慮して決定される。

【0112】

図８Ｂは、底壁温度の温度分布を模式的に示すグラフである。図８Ｂのｘ軸は、＋Ｘ方向に沿った底壁２２の位置（単位：メートル）を表している。図８Ｂのｙ軸は、底壁２２の温度（単位：ケルビン）を表している。図８Ｂにおいて、「Ｂ」で示される曲線は、図８Ａに記載の実施形態の冷却機構を採用した場合の底壁の温度変化を表し、「Ｃ」で示される曲線は、第１流路と第２流路とが互いにオフセットしておらず、第２流路と第３流路とが互いにオフセットしていない場合の底壁の温度変化を表している。

【0113】

図８Ｂを参照すると、接続部分７０、第２接続部分９０において、冷却媒体が効果的に撹拌され、底壁に対する冷却効率が改善されていることが把握される。

【0114】

なお、図８Ａには、第２流路６０が、第１流路５０に対して、＋Ｙ方向にオフセットし、第３流路８０が、第２流路６０に対して、−Ｙ方向にオフセットしている例が記載されている。すなわち、図８Ａの例では、第２流路６０の第１流路５０に対するオフセット方向が、第３流路８０の第２流路６０に対するオフセット方向と反対方向である。

【0115】

他方、図９には、第２流路６０が、第１流路５０に対して、＋Ｙ方向にオフセットし、第３流路８０が、第２流路６０に対して、＋Ｙ方向にオフセットしている実施形態が記載されている。すなわち、図９の例では、第２流路６０の第１流路５０に対するオフセット方向が、第３流路８０の第２流路６０に対するオフセット方向と同一方向である。図９に記載の実施形態においても、図８Ａに記載の実施形態と同様に、底壁に対する冷却効率が改善される。

【0116】

（冷却流路の変形例）
図１０を参照して、冷却流路の変形例について説明する。図１０は、冷却機構の一部の平面図であり、上壁を省略して記載した図である。冷却機構１０は、第１の冷却流路４０−１、第２の冷却流路４０−２、第３の冷却流路４０−３を含む複数の冷却流路４０を備える。なお、図１０において、第１の冷却流路４０−１、第２の冷却流路４０−２、第３の冷却流路４０−３以外の冷却流路については、図面の複雑化を避けるために、記載が省略されている。すなわち、実際には、第１の冷却流路４０−１の−Ｙ方向側には側壁を介して冷却流路が設けられ、第３の冷却流路４０−３の＋Ｙ方向側には側壁を介して冷却流路が設けられているが、これらの流路の記載は省略されている。

【0117】

図１０に記載の例では、第１の冷却流路４０−１が、第１接続部分７０−１および第２接続部分９０−１を備える。また、第２の冷却流路４０−２が、第３接続部分７０−２および第４接続部分９０−２を備える。また、第３の冷却流路４０−３が、第５接続部分７０−３および第６接続部分９０−３を備える。

【0118】

第１接続部分７０−１と、第３接続部分７０−２とは、Ｘ軸に沿う方向について、互いにオフセットして配置されている。第３接続部分７０−２と、第５接続部分７０−３とは、Ｘ軸に沿う方向について、互いにオフセットして配置されている。第２接続部分９０−１と、第４接続部分９０−２とは、Ｘ軸に沿う方向について、互いにオフセットして配置されている。第４接続部分９０−２と、第６接続部分９０−３とは、Ｘ軸に沿う方向について、互いにオフセットして配置されている。

【0119】

第１接続部分７０−１、第２接続部分９０−１、第３接続部分７０−２、第４接続部分９０−２、第５接続部分７０−３、第６接続部分９０−３は、衝突壁面を備えるとともにＸ軸に垂直な断面の断面積が相対的に大きい領域である。換言すれば、第１接続部分７０−１、第２接続部分９０−１、第３接続部分７０−２、第４接続部分９０−２、第５接続部分７０−３、第６接続部分９０−３は、冷却媒体の流速が低下する可能性のある領域である。このため、第１接続部分７０−１の底壁、第２接続部分９０−１の底壁、第３接続部分７０−２の底壁、第４接続部分９０−２の底壁、第５接続部分７０−３の底壁、および、第６接続部分９０−３の底壁に対する冷却効果が不十分となる可能性がある。図１０に記載の例では、複数の接続部分が、Ｘ軸に沿う方向について、互いにオフセットして配置されている。このため、冷却効果が不十分となる可能性のある領域がＸ方向に分散配置されることとなるため、底壁２２全体の冷却を、より均一に実施することが可能となる。

【0120】

図１０に記載の例では、第１の冷却流路４０−１は、第１流路５０−１と、第１接続部分７０−１と、第２流路６０−１と、第２接続部分９０−１と、第３流路８０−１とを備える。第２流路６０−１は、第１流路５０−１に対して、＋Ｙ方向にオフセットしている。第３流路８０−１は、第２流路６０−１に対して、−Ｙ方向にオフセットしている。第１接続部分７０−１は、第１衝突壁面７２−１と、第２衝突壁面７４−１と、第１境界面Ｂ１（第１流路５０−１と第１接続部分７０−１との間の境界面）と、第２境界面Ｂ２（第１接続部分７０−１と第２流路６０−１との間の境界面）とを備える。第２接続部分９０−１は、第１衝突壁面９２−１と、第２衝突壁面９４−１と、第３境界面Ｂ３（第２流路６０−１と第２接続部分９０−１との間の境界面）と、第４境界面Ｂ４（第２接続部分９０−１と第３流路８０−１との間の境界面）とを備える。

【0121】

また、第２の冷却流路４０−２は、第４流路５０−２と、第３接続部分７０−２と、第５流路６０−２と、第４接続部分９０−２と、第６流路８０−２とを備える。第５流路６０−２は、第４流路５０−２に対して、＋Ｙ方向にオフセットしている。第６流路８０−２は、第５流路６０−２に対して、−Ｙ方向にオフセットしている。第３接続部分７０−２は、第１衝突壁面７２−２と、第２衝突壁面７４−２と、第５境界面Ｂ５（第４流路５０−２と第３接続部分７０−２との間の境界面）と、第６境界面Ｂ６（第３接続部分７０−２と第５流路６０−２との間の境界面）とを備える。第４接続部分９０−２は、第１衝突壁面９２−２と、第２衝突壁面９４−２と、第７境界面Ｂ７（第５流路６０−２と第４接続部分９０−２との間の境界面）と、第８境界面Ｂ８（第４接続部分９０−２と第６流路８０−２との間の境界面）とを備える。

【0122】

また、第３の冷却流路４０−３は、第７流路５０−３と、第５接続部分７０−３と、第８流路６０−３と、第６接続部分９０−３と、第９流路８０−３とを備える。第８流路６０−３は、第７流路５０−３に対して、＋Ｙ方向にオフセットしている。第９流路８０−３は、第８流路６０−３に対して、−Ｙ方向にオフセットしている。第５接続部分７０−３は、第１衝突壁面７２−３と、第２衝突壁面７４−３と、第９境界面Ｂ９（第７流路５０−３と第５接続部分７０−３との間の境界面）と、第１０境界面Ｂ１０（第５接続部分７０−３と第８流路６０−３との間の境界面）とを備える。第６接続部分９０−３は、第１衝突壁面９２−３と、第２衝突壁面９４−３と、第１１境界面Ｂ１１（第８流路６０−３と第６接続部分９０−３との間の境界面）と、第１２境界面Ｂ１２（第６接続部分９０−３と第９流路８０−３との間の境界面）とを備える。

【0123】

なお、図１０に記載の例において、各第１衝突壁面の形状は、図３Ｂに記載された第１衝突壁面７２の形状と同じ形状であってもよいし、図５Ｂに記載された第１衝突壁面７２’の形状と同じ形状であってもよいし、図６Ａに記載された第１衝突壁面７２’’の形状と同じ形状であってもよいし、あるいは、その他の形状であってもよい。また、図１０に記載の例において、各第２衝突壁面の形状は、図３Ｂに記載された第２衝突壁面７４の形状と同じ形状であってもよいし、図５Ｂに記載された第２衝突壁面７４’の形状と同じ形状であってもよいし、図６Ａに記載された第２衝突壁面７４’’の形状と同じ形状であってもよいし、あるいは、その他の形状であってもよい。

【0124】

（冷却機構の製造工程）
図１１乃至図１９を参照して、冷却機構の製造工程について説明する。図１１は、冷却機構の製造工程を説明するフローチャートである。

【0125】

第１工程Ｓ１において、底面２３と上面２５とを有する第１部材２０が準備される。図１２に、準備された第１部材２０の概略斜視図を示す。なお、底面２３は、冷却対象となる面、あるいは、冷却対象物と接することとなる面である。第１工程Ｓ１は、第１部材２０を準備する工程である。

【0126】

第２工程Ｓ２の前半において、回転刃１００を回転させながら、回転刃１００を、底面２３に沿って、かつ、＋Ｘ方向（第１方向）に沿って移動させる。図１３Ａおよび図１３Ｂは、それぞれ、第２工程Ｓ２を実行中の状態を示す概略斜視図、および、概略側面図である。なお、図１３Ａ（および、後述の図１４Ａ、図１５、図１６、図１７Ａ）において、回転刃１００を回転可能に支持する支持部材１１０は、記載が省略されている。

【0127】

回転刃１００を、＋Ｘ方向（第１方向）に沿って移動させることによって、第１部材２０には、＋Ｘ方向（第１方向）に延びる第１溝５１が形成される。なお、回転刃１００の回転軸ＲＡは、Ｙ軸と平行である。第２工程の後半において、回転刃１００の＋Ｘ方向（第１方向）への移動が停止される。回転刃１００の＋Ｘ方向への移動の停止により、第１部材２０の回転刃１００よりも＋Ｘ方向側の部分には、第１衝突壁面７２’が形成される。第１衝突壁面７２’は、回転刃１００による切削により形成される。第１衝突壁面７２’は、円弧形状の表面を有し、当該円弧の半径は、回転刃１００の回転半径（すなわち、回転刃１００の回転軸ＲＡから回転刃の先端までの距離）と等しい。なお、第１衝突壁面７２’については、後述の図１４Ｂに図示されている。また、第１衝突壁面７２’は、＋Ｘ方向（第１方向）に向かうにつれて底面２３からの距離が遠くなる面である。なお、第１衝突壁面７２’を形成する工程は、第１接続部分７０を形成する工程に包含される工程である。第１接続部分７０は、第１溝５１と後述の第２溝６１とを接続する領域であり、第１衝突壁面７２’および後述の第２衝突壁面７４’を備える領域である。なお、第１接続部分７０（必要であれば、図１６、図１７Ａ、図１７Ｂを参照。）は、図５Ｂおよび図５Ｃに記載の例における第１接続部分７０と同一であってもよい。なお、第１衝突壁面７２’は、第１溝５１の＋Ｘ方向側であって、第１接続部分７０の＋Ｘ方向側の端部に形成される。

【0128】

なお、第１部材２０に関し、第１溝５１の底面よりも−Ｚ方向側の部分は、底壁２２を構成する。第２工程Ｓ２は、第１溝５１を形成する工程である。

【0129】

第３工程Ｓ３において、回転刃１００を＋Ｚ方向（すなわち、底面２３側から上面２５側に向かう方向）に沿って移動（すなわち、上昇）させる。図１４Ａおよび図１４Ｂは、それぞれ、第３工程Ｓ３を実行中の状態を示す概略斜視図、および、概略側面図である。回転刃１００を＋Ｚ方向に沿って移動させることによって、回転刃１００は、第１溝５１から離脱する。第３工程Ｓ３は、回転刃上昇工程である。

【0130】

第４工程Ｓ４において、上昇された回転刃１００を、＋Ｙ方向または−Ｙ方向に移動させる。換言すれば、上昇された回転刃１００を、底面２３と平行、かつ、＋Ｘ方向（第１方向）と垂直な第２方向（＋Ｙ方向または−Ｙ方向）への移動成分を含むようにオフセット移動させる。図１５は、第４工程Ｓ４を実行中の状態を示す概略斜視図である。

【0131】

なお、上述のオフセット移動には、Ｘ軸に沿った方向の移動成分またはＺ軸に沿った方向の移動成分が含まれていてもよい。すなわち、Ｙ軸方向に沿った移動が、Ｘ軸方向に沿った移動またはＺ軸に沿った移動と組み合わせられていてもよい。例えば、図５Ｇに記載されているように、第１衝突壁面７２’の上端と第２衝突壁面７４’の上端との距離Ｗ３を、回転刃１００の回転半径の２倍よりも小さくする場合には、回転刃１００のＹ軸に沿った移動と、回転刃の＋Ｘ方向（第１方向）への移動とを組み合わせればよい。第４工程Ｓ４は、オフセット移動工程である。

【0132】

第５工程Ｓ５において、オフセット移動された回転刃１００を、回転刃１００を回転させながら、−Ｚ方向（すなわち、上面２５側から底面２３側に向かう方向）に沿って移動（すなわち、下降）させる。図１６は、第５工程Ｓ５を実行後の状態を示す概略斜視図である。

【0133】

当該下降によって、第１部材２０には、第２衝突壁面７４’が形成される。第２衝突壁面７４’は、円弧形状の表面を有し、当該円弧の半径は、回転刃１００の回転半径（すなわち、回転刃１００の回転軸ＲＡから回転刃の先端までの距離）と等しい。また、第２衝突壁面７４’は、＋Ｘ方向（第１方向）に向かうにつれて底面２３からの距離が近くなる面である。第５工程は、回転刃下降工程である。なお、第２衝突壁面７４’を形成する工程は、第１接続部分７０を形成する工程に包含される工程である。第２衝突壁面７４’は、後述の第２溝６１の−Ｘ方向側であって、第１接続部分７０の−Ｘ方向側の端部に形成される。

【0134】

第６工程Ｓ６において、回転刃１００を回転させながら、回転刃１００を、底面２３に沿って、かつ、＋Ｘ方向（第１方向）に沿って移動させる。図１７Ａおよび図１７Ｂは、それぞれ、第６工程Ｓ６を実行中の状態を示す概略斜視図、および、概略側面図である。

【0135】

回転刃１００を、＋Ｘ方向（第１方向）に沿って移動させることによって、第１部材２０には、＋Ｘ方向（第１方向）に延びる第２溝６１が形成される。なお、回転刃１００の回転軸ＲＡは、Ｙ軸と平行である。

【0136】

第２溝６１は、第１溝５１に対して、＋Ｙ方向または−Ｙ方向にオフセットしている。第６工程Ｓ６は、第２溝６１を形成する工程である。

【0137】

第７工程Ｓ７において、更なるオフセット溝を形成するか否かが判断される。判断は、作業者によって行われてもよいし、回転刃１００を制御する制御装置によって自動的に行われてもよい。

【0138】

第７工程Ｓ７において、更なるオフセット溝を形成すると判断された場合（ＹＥＳの場合）、第２溝６１に対して、＋Ｙ方向または−Ｙ方向にオフセットした第３溝が形成されることとなる。この場合、上記第２工程Ｓ２の後半（回転刃１００の＋Ｘ方向への移動を停止する工程）から、第６工程Ｓ６までの工程を再度実行すればよい。更なるオフセット溝である第４溝、第５溝等を形成する場合には、上記の第２工程Ｓ２の後半（回転刃１００の＋Ｘ方向への移動を停止する工程）から、第６工程Ｓ６までの工程を繰り返し実行すればよい。

【0139】

第７工程Ｓ７において、更なるオフセット溝を形成しないと判断された場合（ＮＯの場合）、第８工程Ｓ８に進む。

【0140】

第８工程Ｓ８においては、最後に形成されるオフセット溝が、第１部材２０の＋Ｘ方向（第１方向）側の端面に達するまで、回転刃１００を＋Ｘ方向に沿って移動させる。図１８は、第８工程Ｓ８を実行後の状態を示す概略斜視図である。なお、第８工程Ｓ８は、第６工程Ｓ６の中に組み込まれていてもよい（換言すれば、第８工程Ｓ８は、省略されてもよい。）。

【0141】

第９工程Ｓ９において、第１部材２０の上面２５と第２部材である上壁３０の底面３１とが、溶接またはろう付け等によって接合される。図１９は、第９工程Ｓ９を実行後の状態を示す概略斜視図である。第１溝５１、第２溝６１等は、冷却媒体が通過する流路として機能することとなる。また、第１衝突壁面７２’は、回転流れＲＴを効果的に生成する面として機能する。また、第２衝突壁面７４’は、回転流れＲＴを効果的に維持する面として機能する。第９工程Ｓ９は、第２部材（上壁３０）と第１部材２０との接合工程である。

【0142】

なお、図１１乃至図１９に記載の例では、第１衝突壁面７２’を形成する工程は、第１溝５１を形成する工程（Ｓ２）と、前記第２溝６１を形成する工程（Ｓ６）との間に実行されている。代替的に、回転中の回転刃１００を下降させて第１衝突壁面７２’を形成した後、回転中の回転刃１００を−Ｘ方向に沿って移動させることによって第１溝５１を形成してもよい。すなわち、第１衝突壁面７２’を形成する工程は、第１溝５１を形成する工程（Ｓ２）の前に実行してもよいし、第１溝５１を形成する工程（Ｓ２）の後に実行してもよい。同様に、第１衝突壁面７２’を形成する工程は、第２溝６１を形成する工程（Ｓ６）の前に実行してもよいし、第２溝６１を形成する工程（Ｓ６）の後に実行してもよい。

【0143】

図１１乃至図１９に記載の例では、第１衝突壁面７２’を形成する工程は、第２衝突壁面７４’’を形成する工程の前に実行されている。代替的に、第１衝突壁面７２’を形成する工程は、第２衝突壁面７４’’を形成する工程の後に実行されてもよい。

【0144】

図１１乃至図１９に記載の例では、第２衝突壁面７４’を形成する工程は、前記第１溝５１を形成する工程（Ｓ２）と、前記第２溝６１を形成する工程（Ｓ６）との間に実行されている。代替的に、回転中の回転刃１００を−Ｘ方向に沿って移動させることによって第２溝６１を形成した後、回転刃１００を上昇させることによって、第２衝突壁面７４’’を形成してもよい。すなわち、第２衝突壁面７４’を形成する工程は、第２溝６１を形成する工程（Ｓ６）の前に実行してもよいし、第２溝６１を形成する工程（Ｓ６）の後に実行してもよい。同様に、第２衝突壁面７４’を形成する工程は、第１溝５１を形成する工程（Ｓ２）の前に実行してもよいし、第１溝５１を形成する工程（Ｓ２）の後に実行してもよい。

【0145】

実施形態における冷却機構の製造方法では、単に、回転刃１００のＸ軸に沿った移動と、回転刃１００のＹ軸に沿った移動と、回転刃１００のＺ軸に沿った移動とを組み合わせるだけで、第１溝５１（第１流路）と、第１溝に対してＹ軸に沿う方向にオフセットした第２溝６１（第２流路）とを形成することができる。また、実施形態における冷却機構の製造方法では、単に、回転刃１００のＸ軸に沿った移動と、回転刃１００のＹ軸に沿った移動と、回転刃１００のＺ軸に沿った移動とを組み合わせるだけで、第１衝突壁面７２’および第２衝突壁面７４’を形成することができる。このため、冷却効率の高い冷却機構の製造を、容易に実施することが可能となる。

【0146】

本発明は上記各実施形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施形態は適宜変形又は変更され得ることは明らかである。また、各実施形態又は変形例で用いられる種々の技術は、技術的矛盾が生じない限り、他の実施形態又は変形例にも適用可能である。

【符号の説明】

【0147】

１ ：ロケットエンジン
２ ：燃焼器
２’ ：燃焼器
３ ：ノズル
４ ：燃焼室
１０ ：冷却機構
２０ ：第１部材
２１ ：壁
２２ ：底壁
２３ ：底面
２５ ：上面
２６ ：側壁
３０ ：上壁
３１ ：底面
４０ ：冷却流路
４０−１ ：第１の冷却流路
４０−２ ：第２の冷却流路
４０−３ ：第３の冷却流路
５０ ：第１流路
５０−１ ：第１流路
５０−２ ：第４流路
５０−３ ：第７流路
５１ ：第１溝
５６ ：第１側壁
５８ ：第２側壁
６０ ：第２流路
６０−１ ：第２流路
６０−２ ：第５流路
６０−３ ：第８流路
６１ ：第２溝
６６ ：第１側壁
６８ ：第２側壁
７０ ：接続部分（第１接続部分）
７０−１ ：第１接続部分
７０−２ ：第３接続部分
７０−３ ：第５接続部分
７２ ：第１衝突壁面
７２’ ：第１衝突壁面
７２’’ ：第１衝突壁面
７２’’’ ：第１衝突壁面
７２−１ ：第１衝突壁面
７２−２ ：第１衝突壁面
７２−３ ：第１衝突壁面
７４ ：第２衝突壁面
７４’ ：第２衝突壁面
７４’’ ：第２衝突壁面
７４’’’ ：第２衝突壁面
７４−１ ：第２衝突壁面
７４−２ ：第２衝突壁面
７４−３ ：第２衝突壁面
７６ ：第１側壁
７８ ：第２側壁
８０ ：第３流路
８０−１ ：第３流路
８０−２ ：第６流路
８０−３ ：第９流路
８６ ：第１側壁
８８ ：第２側壁
９０ ：第２接続部分
９０−１ ：第２接続部分
９０−２ ：第４接続部分
９０−３ ：第６接続部分
９２ ：第３衝突壁面
９２−１ ：第１衝突壁面
９２−２ ：第１衝突壁面
９２−３ ：第１衝突壁面
９４ ：第４衝突壁面
９４−１ ：第２衝突壁面
９４−２ ：第２衝突壁面
９４−３ ：第２衝突壁面
９６ ：第１側壁
９８ ：第２側壁
１００ ：回転刃
１１０ ：支持部材
Ｂ１ ：第１境界面
Ｂ２ ：第２境界面
Ｂ３ ：第３境界面
Ｂ４ ：第４境界面
Ｂ５ ：第５境界面
Ｂ６ ：第６境界面
Ｂ７ ：第７境界面
Ｂ８ ：第８境界面
Ｂ９ ：第９境界面
Ｂ１０ ：第１０境界面
Ｂ１１ ：第１１境界面
Ｂ１２ ：第１２境界面
ＯＦ ：オフセット距離

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】

【図5E】

【図5F】

【図5G】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図7A】

【図7B】

【図8A】

【図8B】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13A】

【図13B】

【図14A】

【図14B】

【図15】

【図16】

【図17A】

【図17B】

【図18】

【図19】