(57)【要約】【課題】  改善された小型熱交換器を提供する。【解決手段】  装置における熱伝達を増加させる小型熱交換器用ペデスタル列が開示されている。この小型熱交換器用ペデスタル列は、第１の面（４８）と第２の面（５０）とを有する壁（４６）を含む。第１の面（４８）は熱せられた流路に面し、第２の面（５０）は冷却流体用の流路を部分的に構成する。壁の第２の面から複数のペデスタル（４０）が延びている。少なくとも１つの撹拌ストリップ（４２）が隣接するペデスタルの間に延在する。これらの撹拌ストリップおよびペデスタルは、冷却流体を混合して壁から冷却流体への熱伝達を増加させるように機能する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温の構成要素を含む装置において熱伝達を高める冷却用小型熱交換器であって、
熱せられた流体の流路に面する第１の面と、冷却流体用の流路を部分的に構成する第２の面と、を有する壁と、
前記壁の第２の面から延在する複数のペデスタルと、
隣接するペデスタルの間に延在する少なくとも１つの撹拌ストリップと、を含むことを特徴とする冷却用小型熱交換器。
【請求項２】
前記のペデスタルおよび撹拌ストリップを横切るように冷却空気を流入させる少なくとも１つの入口をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の冷却用小型熱交換器。
【請求項３】
冷却流体を流出させる少なくとも１つの出口をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の冷却用小型熱交換器。
【請求項４】
前記の撹拌ストリップおよびペデスタルは、冷却流体の流れを乱して乱流混合および壁から冷却流体への熱伝達の増加を生じさせていることを特徴とする請求項１記載の冷却用小型熱交換器。
【請求項５】
前記撹拌ストリップの高さは、前記ペデスタルの高さよりも低いことを特徴とする請求項１記載の冷却用小型熱交換器。
【請求項６】
前記撹拌ストリップの高さは、前記ペデスタルの高さの半分よりも低いことを特徴とする請求項５記載の冷却用小型熱交換器。
【請求項７】
前記撹拌ストリップの高さは、約０．００５〜０．０１０インチであることを特徴とする請求項５記載の冷却用小型熱交換器。
【請求項８】
前記ペデスタルの高さは、約０．０１２〜０．０２５インチであることを特徴とする請求項５記載の冷却用小型熱交換器。
【請求項９】
前記撹拌ストリップは、冷却流体の流れの方向に対して角度をなすように配置されていることを特徴とする請求項１記載の冷却用小型熱交換器。
【請求項１０】
各々の撹拌ストリップは、該撹拌ストリップの下流に設けられたペデスタルに向かって冷却流体の流れを少なくとも部分的に導くように設けられていることを特徴とする請求項１記載の冷却用小型熱交換器。
【請求項１１】
各々のペデスタルは、４つの撹拌ストリップとそれぞれ連結されていることを特徴とする請求項１記載の冷却用小型熱交換器。
【請求項１２】
各々のペデスタルの上流側に連結された２つの収束する撹拌ストリップと、各々のペデスタルの下流側に連結された２つの発散する撹拌ストリップと、をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の冷却用小型熱交換器。
【請求項１３】
前記撹拌ストリップは、前記壁の第２の面に隣接して配置されていることを特徴とする請求項１記載の冷却用小型熱交換器。
【請求項１４】
前記冷却流体は、空気であることを特徴とする請求項１記載の冷却用小型熱交換器。
【請求項１５】
冷却流路を画定するとともに前記ペデスタルと連結される面を提供するように設けられた対向する内部壁をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の冷却用小型熱交換器。
【請求項１６】
各々のペデスタルは、円形の断面を含むことを特徴とする請求項１記載の冷却用小型熱交換器。
【請求項１７】
熱伝達を高める内部構造体を有するガスタービンエンジンの構成要素であって、
熱せられた流体の流路に面する第１の面と、冷却流体用の流路を部分的に構成する第２の面と、を有する第１の壁と、
第１の壁の第２の面からこの面に対向する第２の壁の面まで延在する複数のペデスタルと、
隣接するペデスタルの間に延在する少なくとも１つの撹拌ストリップと、を含むことを特徴とするガスタービンエンジンの構成要素。
【請求項１８】
前記のペデスタルおよび撹拌ストリップを横切るように冷却空気を流入させる少なくとも１つの入口をさらに含むことを特徴とする請求項１７記載のガスタービンエンジンの構成要素。
【請求項１９】
前記冷却流路から冷却流体を流出させる少なくとも１つの出口をさらに含むことを特徴とする請求項１７記載のガスタービンエンジンの構成要素。
【請求項２０】
前記の撹拌ストリップおよびペデスタルは、冷却流体の流れを乱して乱流混合および壁から冷却流体への熱伝達の増加を生じさせていることを特徴とする請求項１７記載のガスタービンエンジンの構成要素。
【請求項２１】
前記撹拌ストリップの高さは、前記ペデスタルの高さよりも低いことを特徴とする請求項１７記載のガスタービンエンジンの構成要素。
【請求項２２】
前記撹拌ストリップの高さは、前記ペデスタルの高さの半分よりも低いことを特徴とする請求項２１記載のガスタービンエンジンの構成要素。
【請求項２３】
前記撹拌ストリップの高さは、約０．００５〜０．０１０インチであることを特徴とする請求項２１記載のガスタービンエンジンの構成要素。
【請求項２４】
前記ペデスタルの高さは、約０．０１２〜０．０２５インチであることを特徴とする請求項２１記載のガスタービンエンジンの構成要素。
【請求項２５】
前記撹拌ストリップは、冷却流体の流れの方向に対して角度をなすように配置されていることを特徴とする請求項１７記載のガスタービンエンジンの構成要素。
【請求項２６】
各々の撹拌ストリップは、該撹拌ストリップの下流に設けられたペデスタルに向かって冷却流体の流れを少なくとも部分的に導くように設けられていることを特徴とする請求項１７記載のガスタービンエンジンの構成要素。
【請求項２７】
各々のペデスタルは、４つの撹拌ストリップとそれぞれ連結されていることを特徴とする請求項１７記載のガスタービンエンジンの構成要素。
【請求項２８】
各々のペデスタルの上流側に連結された２つの収束する撹拌ストリップと、各々のペデスタルの下流側に連結された２つの発散する撹拌ストリップと、をさらに含むことを特徴とする請求項１７記載のガスタービンエンジンの構成要素。
【請求項２９】
前記撹拌ストリップは、第１の壁の第２の面に隣接して配置されていることを特徴とする請求項１７記載のガスタービンエンジンの構成要素。
【請求項３０】
前記内部構造体は、タービンブレードに形成されていることを特徴とする請求項１７記載のガスタービンエンジンの構成要素。
【請求項３１】
前記内部構造体は、タービンベーンに形成されていることを特徴とする請求項１７記載のガスタービンエンジンの構成要素。
【請求項３２】
前記内部構造体は、タービンブレードの外側エアシールに形成されていることを特徴とする請求項１７記載のガスタービンエンジンの構成要素。
【請求項３３】
前記内部構造体は、燃焼器ライナに形成されていることを特徴とする請求項１７記載のガスタービンエンジンの構成要素。
【請求項３４】
ガスタービンエンジンにおける熱伝達向上方法であって、
高温の流路に面する第１の面と、冷却流体流路に面する第２の面と、を有する壁を含む冷却流体流路を形成し、
前記壁の第２の面に複数のペデスタルを形成し、
隣接するペデスタルの間に少なくとも１つの撹拌ストリップを形成することを含むことを特徴とする熱伝達向上方法。
【請求項３５】
前記のペデスタルおよび撹拌ストリップを横切るように、少なくとも１つの入口を通して冷却流体を流入させることをさらに含むことを特徴とする請求項３４記載の熱伝達向上方法。
【請求項３６】
少なくとも１つの出口を通して冷却流体を流出させることをさらに含むことを特徴とする請求項３４記載の熱伝達向上方法。
【請求項３７】
前記壁から冷却流体への熱伝達を増加させるために前記のペデスタルおよび撹拌ストリップによって冷却流体の流れを乱流混合することをさらに含むことを特徴とする請求項３４記載の熱伝達向上方法。
【請求項３８】
前記撹拌ストリップによって各々のペデスタルの上流側の前縁に向かって冷却流体を少なくとも部分的に導くことをさらに含むことを特徴とする請求項３４記載の熱伝達向上方法。
【請求項３９】
各々のペデスタルの上流側に２つの収束する撹拌ストリップを連結するとともに、各々のペデスタルの下流側に２つの発散する撹拌ストリップを連結することをさらに含むことを特徴とする請求項３４記載の熱伝達向上方法。
【請求項４０】
前記撹拌ストリップを前記壁の第２の面に隣接して配置することを特徴とする請求項３４記載の熱伝達向上方法。
【請求項４１】
高温の壁を冷却するための小型熱交換器であって、
熱せられた流体にさらされる外部面と冷却流体にさらされる内部面とを有する壁と、
前記内部面から延在するとともに第１の所定高さを有する少なくとも１つのペデスタルと、
冷却流体流路に対して斜角をなすように各々のペデスタルから延在するとともに、前記ペデスタルの第１の所定高さよりも低い第２の所定高さを有する少なくとも１つの撹拌ストリップと、を含むことを特徴とする小型熱交換器。
【請求項４２】
各々のペデスタルは、該ペデスタルから延在する２つの撹拌ストリップをそれぞれ含むことを特徴とする請求項４１記載の小型熱交換器。
【請求項４３】
各々の撹拌ストリップは、２つのペデスタルの間に延在していることを特徴とする請求項４１記載の小型熱交換器。
【請求項４４】
各々の撹拌ストリップの高さは、各々のペデスタルの高さの半分よりも低いことを特徴とする請求項４１記載の小型熱交換器。
【請求項４５】
前記壁は、ガスタービンエンジンの構成要素に設けられていることを特徴とする請求項４１記載の小型熱交換器。
【請求項４６】
前記構成要素は、タービンベーンであることを特徴とする請求項４５記載の小型熱交換器。
【請求項４７】
前記構成要素は、ブレード外側エアシールであることを特徴とする請求項４５記載の小型熱交換器。
【請求項４８】
前記構成要素は、タービンブレードであることを特徴とする請求項４５記載の小型熱交換器。
【請求項４９】
前記構成要素は、圧縮機の下流にある構成要素であることを特徴とする請求項４５記載の小型熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温構成要素における熱伝達を高める小型熱交換器用ペデスタル列に関し、特に、ガスタービンエンジンの高温構成要素における熱伝達の向上に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンの内部構成要素は、これらの要素を構成する金属合金の溶融温度を超える排気ガス流温度にさらされうる。このような構成要素には、燃焼器、タービン、およびノズルが含まれる。これらの構成要素における熱伝達を高める内部冷却回路が知られている。例えば、特許文献１には、ガスタービンエンジンで使用される壁の第１の壁部と第２の壁部との間に配置され、かつ１つまたは複数の入口開口部と１つまたは複数の出口開口部とを含む冷却回路が開示されている。入口開口部は、冷却回路に入る冷却空気流路を提供し、出口開口部は冷却回路から出る冷却空気流路を提供する。冷却回路は、第１の壁部と第２の壁部との間に延在する複数の第１のペデスタルを含む。
【特許文献１】米国特許第６４０２４７０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
高温構成要素からの熱伝達を高めるとともに要求される冷却流体の量を最小にし、これにより、エンジン性能を最大化することが求められている。本発明によって、改善された小型熱交換器が提供される。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
請求項１に係る発明は、高温の構成要素を含む装置において熱伝達を高める冷却用小型熱交換器であって、熱せられた流体の流路に面する第１の面と、冷却流体用の流路を部分的に構成する第２の面と、を有する壁と、前記壁の第２の面から延在する複数のペデスタルと、隣接するペデスタルの間に延在する少なくとも１つの撹拌ストリップと、を含むことを特徴とする。
【０００５】
上記の冷却用小型熱交換器は、前記のペデスタルおよび撹拌ストリップを横切るように冷却空気を流入させる少なくとも１つの入口をさらに含みうる。また、冷却流体を流出させる少なくとも１つの出口をさらに含んでもよい。前記の撹拌ストリップおよびペデスタルは、冷却流体の流れを乱して乱流混合および壁から冷却流体への熱伝達の増加を生じさせている。前記撹拌ストリップの高さは、前記ペデスタルの高さよりも低くてもよい。また、前記撹拌ストリップの高さは、前記ペデスタルの高さの半分よりも低くすることもできる。前記撹拌ストリップの高さは、約０．００５〜０．０１０インチとしてもよい。前記ペデスタルの高さは、約０．０１２〜０．０２５インチとしてもよい。前記撹拌ストリップは、冷却流体の流れの方向に対して角度をなすように配置することができる。各々の撹拌ストリップは、該撹拌ストリップの下流に設けられたペデスタルに向かって冷却流体の流れを少なくとも部分的に導くように設けることができる。各々のペデスタルは、４つの撹拌ストリップとそれぞれ連結してもよい。各々のペデスタルの上流側に連結された２つの収束する（ｃｏｎｖｅｒｇｉｎｇ）撹拌ストリップと、各々のペデスタルの下流側に連結された２つの発散する（ｄｉｖｅｒｇｉｎｇ）撹拌ストリップと、をさらに含むことができる。前記撹拌ストリップは、前記壁の第２の面に隣接して配置してもよい。前記冷却流体は、空気とすることができる。冷却流路を画定するとともに前記ペデスタルと連結される面を提供するように設けられた対向する内部壁をさらに含んでもよい。各々のペデスタルは、円形の断面を含むことができる。
【０００６】
請求項１７に係る発明は、熱伝達を高める内部構造体を有するガスタービンエンジンの構成要素であって、熱せられた流体の流路に面する第１の面と、冷却流体用の流路を部分的に構成する第２の面と、を有する第１の壁と、第１の壁の第２の面からこの面に対向する第２の壁の面まで延在する複数のペデスタルと、隣接するペデスタルの間に延在する少なくとも１つの撹拌ストリップと、を含むことを特徴とする。
【０００７】
上記のガスタービンエンジンの構成要素は、前記のペデスタルおよび撹拌ストリップを横切るように冷却空気を流入させる少なくとも１つの入口をさらに含みうる。また、前記冷却流路から冷却流体を流出させる少なくとも１つの出口をさらに含んでもよい。前記の撹拌ストリップおよびペデスタルは、冷却流体の流れを乱して乱流混合および壁から冷却流体への熱伝達の増加を生じさせている。前記撹拌ストリップの高さは、前記ペデスタルの高さよりも低くすることができる。前記撹拌ストリップの高さは、前記ペデスタルの高さの半分よりも低くてもよい。前記撹拌ストリップの高さは、約０．００５〜０．０１０インチとすることができる。前記ペデスタルの高さは、約０．０１２〜０．０２５インチとしてもよい。前記撹拌ストリップは、冷却流体の流れの方向に対して角度をなすように配置することができる。各々の撹拌ストリップは、該撹拌ストリップの下流に設けられたペデスタルに向かって冷却流体の流れを少なくとも部分的に導くように設けてもよい。各々のペデスタルは、４つの撹拌ストリップとそれぞれ連結することができる。各々のペデスタルの上流側に連結された２つの収束する撹拌ストリップと、各々のペデスタルの下流側に連結された２つの発散する撹拌ストリップと、をさらに含んでもよい。前記撹拌ストリップは、第１の壁の第２の面に隣接して配置することができる。前記内部構造体は、タービンブレードに形成することができる。前記内部構造体は、タービンベーンに形成してもよい。前記内部構造体は、タービンブレードの外側エアシールに形成してもよい。また、前記内部構造体は、燃焼器ライナに形成することもできる。
【０００８】
本発明の請求項３４に係る発明は、ガスタービンエンジンにおける熱伝達向上方法であって、高温の流路に面する第１の面と、冷却流体流路に面する第２の面と、を有する壁を含む冷却流体流路を形成し、前記壁の第２の面に複数のペデスタルを形成し、隣接するペデスタルの間に少なくとも１つの撹拌ストリップを形成することを含むことを特徴とする。
【０００９】
上記の熱伝達向上方法は、前記のペデスタルおよび撹拌ストリップを横切るように、少なくとも１つの入口を通して冷却流体を流入させることをさらに含みうる。また、少なくとも１つの出口を通して冷却流体を流出させることをさらに含むことができる。前記壁から冷却流体への熱伝達を増加させるために前記のペデスタルおよび撹拌ストリップによって冷却流体の流れを乱流混合することをさらに含んでもよい。前記撹拌ストリップによって各々のペデスタルの上流側の前縁に向かって冷却流体を少なくとも部分的に導くことをさらに含むことができる。各々のペデスタルの上流側に２つの収束する撹拌ストリップを連結するとともに、各々のペデスタルの下流側に２つの発散する撹拌ストリップを連結することをさらに含みうる。前記撹拌ストリップを前記壁の第２の面に隣接して配置してもよい。
【００１０】
本発明の請求項４１に係る発明は、高温の壁を冷却するための小型熱交換器であって、熱せられた流体にさらされる外部面と冷却流体にさらされる内部面とを有する壁と、前記内部面から延在するとともに第１の所定高さを有する少なくとも１つのペデスタルと、冷却流体流路に対して斜角をなすように各々のペデスタルから延在するとともに、前記ペデスタルの第１の所定高さよりも低い第２の所定高さを有する少なくとも１つの撹拌ストリップと、を含むことを特徴とする。
【００１１】
上記の小型熱交換器における各々のペデスタルは、該ペデスタルから延在する２つの撹拌ストリップをそれぞれ含みうる。各々の撹拌ストリップは、２つのペデスタルの間に延在してもよい。各々の撹拌ストリップの高さは、各々のペデスタルの高さの半分よりも低くすることができる。前記壁は、ガスタービンエンジンの構成要素に設けることができる。前記構成要素は、タービンベーンであってもよい。前記構成要素は、ブレード外側エアシールとすることもできる。前記構成要素は、タービンブレードとすることもできる。また、前記構成要素は、圧縮機の下流にある構成要素としてもよい。
【００１２】
本発明の一形態では、高温構成要素を有する装置における熱伝達を高める小型熱交換器が提供される。この小型熱交換器は、第１の面と第２の面とを有する壁を含む。壁の第１の面は、一般に熱せられた流体の流路にさらされる。壁の第２の面は、冷却流体用の流路を部分的に構成する。
【００１３】
壁の第２の面から複数のペデスタルが延在する。少なくとも１つの撹拌ストリップが、冷却用ミクロ回路内で隣接して配置されたペデスタルの間に延びる。小型熱交換器は、ペデスタルおよび撹拌ストリップを横切るように冷却流体を流入させる少なくとも１つの入口を含む。小型熱交換器は、さらに、冷却流体を流出させるための少なくとも１つの出口を含む。撹拌ストリップとペデスタルとは、冷却流体の流れを乱して乱流混合および壁から冷却流体への熱伝達の増加を生じさせる。
【００１４】
本発明の他の形態では、熱伝達を高める内部構造体を有するガスタービンエンジンの構成要素が第１の面と第２の面を有する壁を含む。壁の第１の面は熱せられた流体の流路に面し、第２の面は冷却流体用の流路を部分的に構成する。複数のペデスタルが、壁の第２の面から延在し、少なくとも１つの撹拌ストリップが隣接して配置されたペデスタルの間に延在する。撹拌ストリップの高さは、ペデスタルの高さよりも実質的に低くすることができる。ペデスタルおよび撹拌ストリップを横切るように冷却流体を流入させる少なくとも１つの入口と、冷却流体流路から冷却流体を流出させるための少なくとも１つの出口と、が提供される。
【００１５】
本発明のまた他の形態では、ガスタービンエンジンにおける熱伝達を高める方法が提供される。この方法は、冷却流体用の流路を形成することを含む。この流路は、第１の面と第２の面とを有する壁を含み、第１の面が高温流路に面するとともに第２の面が冷却流体流路に面する。複数のペデスタルが壁の第２の面に形成され、少なくとも１つの撹拌ストリップが隣接するペデスタルの間に配置される。
【００１６】
本発明のさらに他の形態では、高温壁を冷却する小型熱交換器が高温流体にさらされた外部面と冷却流体にさらされた内部面とを有する壁を含む。内部面から延在する少なくとも１つのペデスタルが、第１の所定高さを有する。冷却流体の流路に対して斜角で各々のペデスタルから延在する少なくとも１つの撹拌ストリップが、ペデスタルの第１の所定高さよりも低い第２の所定高さを有する。
【００１７】
本発明の以下の好適実施例および添付図面によって、当業者には本発明の他の用途が明らかとなる。
【００１８】
本発明の特定の例示的実施例を以下に説明および図示するが、本発明は種々の変更や異なる構成を含むことができる。つまり、本発明は特定の形態に限定されるものではなく、請求項によって定義される趣旨および範囲内の変更や異なる構成、および同等物を全て含むものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明は、ガスタービンエンジンなどに使用される高温構成要素における熱伝達を高める小型熱交換器用ペデスタル列を提供する。これらの構成要素は、燃焼器ライナ、タービンベーン、タービンブレード、ブレード外側エアシール、ノズル要素、および高温の排気ガスにさらされる他の構成要素を含むことができるが、これらに限定されない。
【００２０】
図１を参照すると、典型的なガスタービンエンジン１０の断面が示されている。ガスタービンエンジン１０は、内部のターボ機械構成要素を保持するとともにエンジン１０を航空宇宙ビークル（図示省略）に取り付ける外側ケース１２を含む。ガスタービンエンジン１０は、エンジンの前部からエンジンの後部まで延在するシャフト１５を含む。ケース１２は、入口１８を構成し、空気がこの入口からノーズコーン１６を通過してエンジンに流入する。ロータは、少なくとも１つの圧縮段を含む軸流圧縮機２０を含みうる。圧縮機２０は、空気を圧縮して圧縮空気を燃焼器２２に供給するように機能する。燃料は、圧縮空気と混合されて燃焼器２２内で点火される。燃焼ガスの混合物は、タービン２４を通って高速で膨張する。タービン２４も、複数の段を有しうる。次のタービン段２４に入る前にガス流れの所定の速度プロフィールを提供するために、各々のタービンロータ段の間にタービンステータ２５を配置して不安定渦や体系化されていない流れパターンを取り除くことができる。ノズル２６が、タービン２４から出る流れを加速させて、質量流量の速度を増加させるとともに航空宇宙ビークルの推進に要求される推力を発生させる。
【００２１】
続いて、図２にはタービンロータブレード３０およびブレード外側エアシール３６の拡大図が示されている。タービンロータブレード３０は、比較的高いＲＰＭで回転してタービンブレード先端部３４とブレード外側エアシール３６との間の最小クリアランス領域３２を維持する。タービンブレード３０は、回転要素であり、ブレード外側エアシール３６は静止要素であるが、これらの要素は共に概して矢印３８で示す方向に移動する熱せられた排気流れにさらされる。
【００２２】
図３，図４を参照すると、小型熱交換器用ペデスタル列１０の平面図および側面図がそれぞれ示されている。小型熱交換器用ペデスタル列１０は、上述したタービンブレード３０やブレード外側エアシール３６などの高温の排気ガスにさらされる要素における熱伝達を高めるように機能する。小型熱交換器用ペデスタル列１０は、内部冷却流路にわたって断続的に離間して設けられた複数のペデスタル４０を含む。各々のペデスタル４０から複数の撹拌ストリップ４２が延在する。撹拌ストリップ４２とペデスタル４０は、図３，図４に曲線４４として示す流体の流線を少なくとも部分的に乱す。流線４４の部分的な乱れは、冷却流れを中断させて冷却流体の乱流混合を生じさせる。乱流混合は、第１の面４８が高温排気ガス流れにさらされたことにより熱せられた壁４６からの熱伝達を増加させる。冷却流れは、壁４６の第２の面５０の部分と直接接触する。これは、図４に概略的に示されているが、実際の装置に基づいて以下でより詳細に説明する。
【００２３】
小型熱交換器用ペデスタル列１０は、矢印５２で示す少なくとも１つの入口５２を含み、この入口５２は、ペデスタル４０および撹拌ストリップ４２を横切って流れる冷却流体を受け入れる。小型熱交換器用ペデスタル列１０は、さらに、矢印５４で示す少なくとも１つの出口を含む。撹拌ストリップ４２の高さＨ1は、ペデスタル４０の高さＨ2よりも実質的に低くすることができる。また、撹拌ストリップ４２は、冷却流体の全体的な流路に対して角度をなすように設けられており、撹拌ストリップ４２の直ぐ下流に設けられたペデスタル４０に向かって冷却流体を少なくとも部分的に導くようになっている。撹拌ストリップ４２を斜めに配置することで、ペデスタル４０だけを使用した場合に比べて冷却流体の混合が確実に増加する。よって、撹拌ストリップ４２は、壁４６と冷却流体との間の熱伝達係数を増加させる。
【００２４】
一実施例では、各々のペデスタル４０は４つの撹拌ストリップ４２と連結可能であるが、構成要素の設計特性や内部形状の複雑さによって撹拌ストリップ４２の数は４つより少なくても多くてもよい。撹拌ストリップ４２は、壁４６の第２の面５０に直接隣接して配置することができ、または所望の冷却流量が撹拌ストリップ４２と壁４６の第２の面５０との間を通過可能となるように所定の分離を含んでもよい。ガスタービンエンジンでは、冷却流体は典型的に圧縮された大気であるが、例えば、内燃機関、蒸気タービン、および熱交換器などの他の用途ではエチレングリコール、プロポリエングリコール、蒸気などの流体が使用可能である。
【００２５】
小型熱交換器用ペデスタル列１０は、比較的肉圧が薄い形状および小さい全体寸法を有する熱せられた構成要素であれば多数の要素に利用できる。小型熱交換器用ペデスタル列１０は、非常に小さい冷却流チャネルを有する構成要素で最も有効に利用可能である。小型熱交換器用ペデスタル列１０は、約０．００５〜０．０１０インチ（０．１２７〜０．２５４ミリ）の高さ、および約０．０１０〜０．０２０インチ（０．２５４〜０．５０８ミリ）の幅の撹拌ストリップ４２を含むように形成可能である。これらのペデスタルは、約０．０１５〜０．０３０インチ（０．３８１〜０．７６２ミリ）の直径を有しうる。ペデスタルの高さは、約０．０１２〜０．０２５（０．３０４８〜０．６３５ミリ）とすることができる。このような寸法は、例示的なものであり、ペデスタル４０および撹拌ストリップ４２の寸法は設計の用途に従って変更可能である。
【００２６】
図５，図６，図７では、タービンブレード３０またはその部分が、小型熱交換器用ペデスタル列１０が内部に形成された状態で示されている。小型熱交換器用ペデスタル列１０は、図７に最も良く示されているように外部壁に隣接して配置される。各々のペデスタル４０は、壁４６の内部面すなわち第２の面５０と、この面に対向する内部面６０と、の間に延在することができる。冷却通路６２が、外部壁４６の第２の面５０と、この面に対向する内部壁６６の面６０と、によって画定される。特に、図５を参照すると、矢印６７で示す入口を通って冷却流体がタービンブレード３０に流入する。この冷却流体は、ペデスタル列１０を通って移動して矢印６９で示す出口を通って流出する。
【００２７】
次に、図８を参照すると、ブレード外側エアシール３６の一部が示されている。ブレード外側エアシール３６の面７１を貫通して冷却流体入口ポート７０を設けることができる。また、ブレード外側エアシール３６の側壁７４に冷却流体出口ポート７２を設けることができる。ブレード外側エアシール３６の比較的低い壁４６は、高温の排気ガス流れにさらされている。小型熱交換器用ペデスタル列１０は、比較的低い壁４６を冷却するためにブレード外側エアシール３６に形成される。
【００２８】
ブレード外側エアシール３６の破断図が図９に示されている。ミクロ回路ペデスタル列１０が配置された領域７３が示されている。構成要素にわたって要求される熱伝達が異なる場合には複数の領域を形成することができる。出口ポート７２は、この図でより明確に示されている。出口ポート７２は、冷却流れがミクロ回路のペデスタル列１０から流出するのを可能にする。入口ポート７０は、この図では示されていない。
【００２９】
本発明の種々の異なる実施例の詳細を説明したが、本発明の法的な範囲は請求項によって定義される。詳細な説明は、単に例示的なものと解釈されるべきであり、本発明の全ての可能な実施例の説明は不可能でなくても実際的でないため、全ての可能な実施例を説明するものではない。現行の技術および本願の出願後に開発された技術を使用して多数の異なる実施例が実施可能であり、このような実施例も本発明の請求の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係るガスタービンエンジンの断面図である。
【図２】図１のエンジンのタービンブレードおよびブレード外側エアシールを部分的に示す拡大断面図である。
【図３】結果的に生じる流体の流線を示す小型熱交換器用ペデスタル列の平面図である。
【図４】図３の小型熱交換器用ペデスタル列の側面図である。
【図５】ミクロ回路のペデスタル列を示すように壁部分が切り欠かれたタービンブレードの斜視図である。
【図６】図５のタービンブレードの断面図である。
【図７】ミクロ回路のペデスタル列をさらに明瞭に示す図６の囲み部の拡大図である。
【図８】ブレード外側エアシールの斜視図である。
【図９】図８のブレード外側エアシールの破断図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０…ガスタービンエンジン
４０…ペデスタル
４２…撹拌ストリップ
４４…流体の流線
４６…壁
４８…壁の第１の面
５０…壁の第２の面
５２…入口
５４…出口
Ｈ1…撹拌ストリップの高さ
Ｈ2…ペデスタルの高さ
【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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