(57)【要約】  熱交換器アセンブリ（４０、１４０、２４０）は、軸方向前方面（４１）と、軸方向後方面（４３）と、前方面（４１）から後方面（４３）まで延在する通路（４５）と、前方面（４１）と後方面（４３）との間において通路（４５）の周囲に配置された複数の周方向セグメント（５０）とを備え、単一の材料片から形成された複数のセグメント（５０）のそれぞれが、周方向に延在する内部流路（５４）を有し、単一の材料片をスカイビングすることによって形成された複数のフィン（５６）を有し、これにより、フィン（５６）のろう付け連結が排除されており、複数のセグメント（５０）が、半径方向外側に延在する配置に積み重ねられており、セグメント（５０）が、軸方向の配置に関して互いに隣接して配置されており、周方向に隣接するセグメント（５０）の前記流路（５４）が、周方向に揃えられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換器アセンブリ（４０、１４０、２４０）であって、
軸方向前方面（４１）と、軸方向後方面（４３）と、前記前方面（４１）から前記後方面（４３）まで延在する通路（４５）と、前記前方面（４１）と前記後方面（４３）との間において前記通路（４５）の周囲に配置された複数の周方向セグメント（５０）とを備え、
単一の材料片から形成された前記複数のセグメント（５０）のそれぞれが、周方向に延在する内部流路（５４）を有し、
前記セグメント（５０）のそれぞれが、前記単一の材料片をスカイビングすることによって形成された複数のフィン（５６）を有し、これにより、前記フィン（５６）のろう付け連結が排除されており、
前記複数のセグメント（５０）が、半径方向外側に延在する配置に積み重ねられており、
前記セグメント（５０）が、軸方向の配置に関して互いに隣接して配置されており、
前記周方向に隣接するセグメント（５０）の前記流路（５４）が、周方向に揃えられている熱交換器アセンブリ（４０、１４０、２４０）。
【請求項２】
前記フィン（５６）が、半径方向または軸方向のいずれかに延在する、請求項１に記載の熱交換器アセンブリ（４０、１４０、２４０）。
【請求項３】
前記フィン（５６）が、半径方向内側または半径方向外側の少なくとも一方に向かって延在する、請求項１に記載の熱交換器アセンブリ（４０、１４０、２４０）。
【請求項４】
少なくとも軸方向前方の前記セグメント（５０）の軸方向前方端（４２）が、空気力学的に調整された前縁（５８）を有する、請求項１に記載の熱交換器アセンブリ（４０、１４０、２４０）。
【請求項５】
前記前方面（４１）が、幾何学的形状を有する、請求項１に記載の熱交換器アセンブリ（４０、１４０、２４０）。
【請求項６】
前記前方面（４１）が、テーパ状であるか、湾曲されているか、または平坦である、請求項５に記載の熱交換器アセンブリ（４０、１４０、２４０）。
【請求項７】
半径方向および軸方向の熱膨張を可能にする分節部（９０）をさらに備える、請求項１に記載の熱交換器アセンブリ（４０、１４０、２４０）。
【請求項８】
モジュールである、請求項１に記載の熱交換器アセンブリ（４０、１４０、２４０）。
【請求項９】
前記モジュール式アセンブリが、半分に分割され得る、請求項８に記載の熱交換器アセンブリ（４０、１４０、２４０）。
【請求項１０】
前記モジュール式アセンブリが、四分円状に分割され得る、請求項８に記載の熱交換器アセンブリ（４０、１４０、２４０）。
【請求項１１】
前記通路（４５）を貫通するタービンシャフトをさらに備える、請求項１に記載の熱交換器アセンブリ（４０、１４０、２４０）。
【請求項１２】
タービンシャフトからオフセットされたダクト内に配置されている、請求項１に記載の熱交換器アセンブリ（４０、１４０、２４０）。
【請求項１３】
フィン熱交換器アセンブリ（４０、１４０、２４０）であって、
軸方向前方面（４１）、軸方向後方面（４３）、およびこれらの間に軸方向に形成された流路（４５）と、
周方向に延在し、かつ前記熱交換器アセンブリ（４０、１４０、２４０）の軸線の周囲に配置された複数のセグメント（５０）と
を備え、
前記セグメント（５０）が、軸方向に互いに隣接して配置され、前記流路（４５）の全体にわたって半径方向に積み重ねられており、
前記セグメント（５０）のそれぞれが、本体（５２）であって、該本体（５２）内に周方向に延在する、流体流を受け入れるための流れ通路（５４）を有する本体（５２）を有し、
前記セグメント（５０）のそれぞれが、前記本体（５２）から形成された複数のフィン（５６）を有し、これにより、フィン（５６）のろう付けが除去されており、
前記流路（４５）が、前記流れ通路（５４）を通過する流体からの熱の除去または前記流れ通路（５４）を通過する前記流体への熱の付与のいずれかのために、前記半径方向に積み重ねられたセグメント（５０）の間を前記軸方向に通っているフィン熱交換器アセンブリ（４０、１４０、２４０）。
【請求項１４】
さらに、前記軸方向前方面（４１）が、空気力学的外形を有する、請求項１３に記載のフィン熱交換器アセンブリ（４０、１４０、２４０）。
【請求項１５】
前記セグメント（５０）の空気力学的な前縁（５８）をさらに備える、請求項１３に記載のフィン熱交換器アセンブリ（４０、１４０、２４０）。
【請求項１６】
さらに、前記フィン（５６）が、半径方向内側および半径方向外側の少なくとも一方に向かって、ならびに周方向および軸方向の少なくとも一方に延在する、請求項１３に記載のフィン熱交換器アセンブリ（４０、１４０、２４０）。
【請求項１７】
モジュールである、請求項１３に記載のフィン熱交換器アセンブリ（４０、１４０、２４０）。
【請求項１８】
タービンおよび圧縮機と直列に配置されている、請求項１３に記載のフィン熱交換器アセンブリ（４０、１４０、２４０）。
【請求項１９】
タービンシャフトが、前記熱交換器の通路（４５）を貫通している、請求項１８に記載のフィン熱交換器アセンブリ（４０、１４０、２４０）。
【請求項２０】
熱交換器アセンブリ（４０、１４０、２４０）であって、
本体（５２）および前記本体（５２）を貫通する複数の流れ通路（５４）を有するセグメント（５０）を備え、
前記セグメント（５０）が、前記本体（５２）から半径内方向および半径外方向の少なくとも一方に延在する複数のフィン（５６）を有し、
軸方向に配置された前記セグメント（５０）の第１の列および前記軸方向における前記セグメント（５０）の前記第１列の外側に配置された前記セグメント（５０）の第２の列を備え、
隣接する前記セグメント（５０）の流れ通路（５４）が、流体流を受け入れるために揃えられており、
前記複数のセグメント（５０）を横切るように軸方向に形成された流路（４５）を備える熱交換器アセンブリ（４０、１４０、２４０）。
【請求項２１】
前記セグメント（５０）が、周方向のものである、請求項２０に記載の熱交換器アセンブリ（４０、１４０、２４０）。
【請求項２２】
前記セグメント（５０）が、平坦である、請求項２０に記載の熱交換器アセンブリ（４０、１４０、２４０）。
【請求項２３】
インタークーラ（３０）内に配置されている、請求項２０に記載の熱交換器アセンブリ（４０、１４０、２４０）。
【請求項２４】
フィルタハウス（８０）内に配置されている、請求項２０に記載の熱交換器アセンブリ（４０、１４０、２４０）。
【請求項２５】
流路内に配置されている、請求項２０に記載の熱交換器アセンブリ（４０、１４０、２４０）。
【請求項２６】
前記熱交換器が、前記タービンエンジンと直列に、または前記ガスタービンエンジンの軸外に配置されている、請求項２０に記載の熱交換器アセンブリ（４０、１４０、２４０）。
【請求項２７】
前記インタークーラ（３０）が、ダクト内に配置されているか、または前記エンジンから離間されたダクトと連結されている、請求項２６に記載の熱交換器アセンブリ（４０、１４０、２４０）。
【請求項２８】
水抽出装置（４６、１４６）であって、
ある量の水分を含む空気が流れることができる流路（４５）と、
前記空気の前記流路（４５）に露出された表面を有する、前記流路（４５）に沿って配置されたバッフル（４７）と、
前記表面からある距離だけ延在し、かつ一連の通路（６４）を形成する複数のライザ（４８）と、
前記複数のライザ（４８）の端部に配置され、前記一連の通路（６４）のそれぞれの上方にネック（６６）を形成するヘッド（４９）とを備える水抽出装置（４６、１４６）。
【請求項２９】
前記バッフル（４７）が、インタークーラ（３０）の後方壁（３８）に沿って配置されている、請求項２８記載の水抽出装置（４６、１４６）。
【請求項３０】
前記バッフル（４７）が、熱交換器（４０、１４０、２４０）とインタークーラ（３０）の後方壁（３８）との間に配置されている、請求項２８記載の水抽出装置（４６、１４６）。
【請求項３１】
前記流路（４５）に沿って互いに隣接して配置されている第１のバッフルおよび第２のバッフルを備える、請求項２８記載の水抽出装置（４６、１４６）。
【請求項３２】
前記流路（４５）に対して、前記第１のバッフルが、第１の角度で回転されており、前記第２のバッフルが、第２角度で回転されている、請求項３１に記載の水抽出装置（４６、１４６）。
【請求項３３】
水抽出装置（４６、１４６）であって、
水分を含んだ空気を有する空気流路（４５）と、
前記流路（４５）に沿って配置されたバッフル（４７）であって、前記流路（４５）のより近くに面する表面を有し、前記流路（４５）に対してある角度で配置されているバッフル（４７）と、
前記バッフル（４７）から延在するライザ（４８）によって形成された複数の通路（６４）であって、開口を有する通路（６４）と、
前記開口の寸法を低減するように前記通路（６４）の上方に配置された複数のヘッド（４９）とを備える水抽出装置（４６、１４６）。
【請求項３４】
前記バッフル（４７）が、熱交換器（４０、１４０、２４０）の下流に配置されている、請求項３３に記載の水抽出装置（４６、１４６）。
【請求項３５】
前記バッフル（４７）が、インタークーラ（３０）の後方壁（３８）に配置されている、請求項３３に記載の水抽出装置（４６、１４６）。
【請求項３６】
前記バッフル（４７）が、前記流路（４５）に対して４５度よりも大きな角度で配置されている、請求項３３に記載の水抽出装置（４６、１４６）。
【請求項３７】
抽出された水が、前記通路（６４）を通って排出位置まで移動される、請求項３３に記載の水抽出装置（４６、１４６）。
【請求項３８】
前記流路（４５）が回転しており、運動により、水粒子が、前記複数の通路（６４）へ運ばれる、請求項３３に記載の水抽出装置（４６、１４６）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施形態は、一般に熱交換器に関する。より具体的には、本実施形態は、熱交換器インタークーラであって、様々なダクト形状に適合することができ、現行のインタークーラシステムの設置面積を低減することができ、およびタービンシャフトと直列に設置され得るか、またはタービン軸線からオフセットされ得る熱交換器インタークーラに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばガスタービンエンジンにおいて、空気は、圧縮機で加圧され、高温の燃焼ガスを生成するために燃焼器で燃料と混合され、高温の燃焼ガスは、下流に流れてタービン段で膨張する。これらのタービン段は、燃焼ガスの圧力が低下する膨張時に燃焼ガスからエネルギーを取り出す。燃焼ガスは、続いて多数の低いタービン段を通過する場合がある。１つ以上のタービンシャフトは、圧縮機を動作させるために１つ以上の圧縮機段に連結されている。
【０００３】
一般に、タービンエンジンは、地域社会の住宅用途および商業用途に利用されるエネルギーを生成するために電力産業において利用されている。これらのタービンシステムでは、発電工程中にタービンエンジンを通過する空気の温度を冷却するために熱交換器インタークーラが利用される場合がある。インタークーラは、多段圧縮工程の複数の段の間で、液体または気体を含む流体を冷却するために使用される機械装置であり、一般的には、熱を除去する熱交換器である。これらは、タービンエンジンの例えば空気圧縮機を含む多くの用途で、ほぼ等圧（定圧）の冷却により吸気供給密度（ｉｎｔａｋｅ  ａｉｒ  ｃｈａｒｇｅ  ｄｅｎｓｉｔｙ）を高くすることによってその体積効率を改善するために使用される。
【０００４】
周知のインタークーラパッケージまたはシステムには様々な困難がある。例えば、発電産業において、利用されるインタークーラは、非常に大きく、高価であり、および輸送困難である。
【０００５】
このようなシステムが、空気性能を改善するためにタービンと直列に配置される場合、熱交換器インタークーラの空気力学的特性およびパッケージングを改善することが望ましい。これにより、既存のインタークーラのための広い面積または不動産の必要性が除去される。さらに、インタークーラに流れを導くために利用される配管は、非常に高価なため、発電設備の費用が低減される。
【０００６】
さらに、現行のインタークーラシステムの熱交換器では、冷却のために流体が通過し得る構造に溶接またはろう付けされるフィンの連結が利用される。流体を運ぶダクトに沿って多数のフィンをろう付けする工程は、時間がかかり、面倒であり、および製造費用が非常にかかる。
【０００７】
さらに、このような構造の製造および設置を改善するためにインタークーラ内にフィンをろう付けする必要性を除去することが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２０１１０３０１８１号明細書
【発明の概要】
【０００９】
インタークーラのための、容積ダクトに適合するフィン熱交換器が提供される。インタークーラは、複数のセグメントから形成される熱交換器を有する。複数のセグメントは、流路が通るダクトに適合するように配置されてもよい。インタークーラは、流体が通るための複数の開口を有する本体を含む。本体の外面には、複数のフィンが、流路にかかわるように本体にスカイビングされる。他の実施態様によれば、熱交換器は、流入空気の温度の制御および水分の制御のためにフィルタハウスなどの代替の装置に配置されてもよい。
【００１０】
一部の実施形態によれば、複数のモジュールは、熱交換器の組み立てを容易にするために、および、保守中に部分を除去するためのより容易な接近を実現するか、またはインタークーラの内部への接近を改善するためにセグメントから形成されてもよい。分節部は、一部の実施形態においてモジュール間の連結領域を空気力学的に改善するために設けられる。さらに、分節部は、モジュール間の様々な寸法の熱膨張に対応する。
【００１１】
他の実施形態によれば、水抽出装置が提供される。水抽出装置は、流路に、非限定的な例としてはインタークーラ内の流路に配置されてもよい。水抽出装置は、水滴であって、その運動が空気流路内を直線的にまたは旋回して伝わる水滴を含むことによって空気流路内の含水量を制御するために１つ以上の段を有してもよい。
【００１２】
以上のように概説された特徴のすべては、例示に過ぎないことが理解されるべきであり、多くのさらなる特徴および実施形態の目的は、本明細書の開示から明らかになり得る。したがって、本概要の限定的な解釈は、明細書、特許請求の範囲、およびこれらと共に含まれる図面の全体をさらに読むことなく理解されるべきではない。
【００１３】
添付図面と併せて実施形態に関する以下の説明を参照することによって、これらの例示的な実施形態の上述したおよび他の特徴および利点ならびにこれらを達成する方法が、より明らかになり、熱交換器インタークーラの特徴が、より良く理解されるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】直列の熱交換器の等角図である。
【図２】直列の熱交換器インタークーラを有する、発電所の構成の等角配置図である。
【図３】熱交換器インタークーラのための、代替的な非直列エンジン（ｏｆｆ  ｅｎｇｉｎｅ）の構成を有する、図１の発電所の平面図である。
【図４】熱交換器インタークーラの等角図である。
【図５】熱交換器のセグメントの等角図である。
【図６】熱交換器インタークーラの側断面図である。
【図７】代替的な熱交換器インタークーラの側断面図である。
【図８】さらなる代替的な熱交換器インタークーラの側断面図である。
【図９】モジュール設計を示す、熱交換器の等角図である。
【図１０】代替のモジュール設計を示す、代替の熱交換器の等角図である。
【図１１】熱膨張および熱収縮を可能にする、熱交換器インタークーラの分節部の等角図である。
【図１２】水抽出装置の一実施形態を有するインタークーラの側断面図である。
【図１３】図１１の水抽出装置の詳細な断面図である。
【図１４】代替の水抽出の実施形態を有する例示的なインタークーラの側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、用意した実施形態（このうちの１つ以上の例が、図面に示されている）を詳細に参照する。各例は、説明のために提示されており、開示されている実施形態の限定のために提示されているのではない。実際、本開示の範囲または精神から逸脱することなく本実施形態に様々な修正および変更が行われ得ることは、当業者には明らかであろう。例えば、一実施形態の一部として示されているか、または説明されている特徴は、さらなる実施形態をさらに得るために別の実施形態と共に使用されてもよい。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲およびその均等物の範囲内に入る修正および変更を包含することが意図されている。
【００１６】
図１〜図１４を参照すると、ダクトに適合するフィン熱交換器インタークーラを有するガスタービンエンジンの様々な実施形態が描かれている。インタークーラは、タービンエンジンにおける直列または非直列のエンジンの設置を可能にし、製造費用、設置費用、および設置に関連する費用（土地の費用および輸送関連費用など）を低減するという特徴を有する。他の使用もまた、本開示の範囲内にある。
【００１７】
前方および後方という用語は、エンジン軸線に関して使用され、一般に、エンジン軸線の方向に関してタービンエンジンの前方またはタービンエンジンの後方をそれぞれ意味する。半径方向という用語は、一般に、エンジン軸線に対して垂直な方向を示すために使用される。
【００１８】
最初に図１を参照すると、容積ダクトに適合するフィン熱交換器インタークーラ３０の等角図が描かれている。インタークーラ３０は、発電のために発電所で利用されるか、あるいは、構造は、ガスタービンエンジンを利用する航空機産業または他の領域で使用されるように構成されてもよい。インタークーラ３０は、熱交換器４０が配置されるハウジング３６において入口と出口との間に延在する入口端３２および出口端３４を含む。インタークーラ３０は、ガスタービンエンジンが利用される他の工程のための発電に利用されるタービン構造にかかわる前に圧縮段で空気を冷却するために利用される。
【００１９】
次に図２を参照すると、熱交換インタークーラ３０が利用され得る発電タービンエンジンを有する一般的なプラントの等角配置図が示されている。例示的な構成において、実施形態は、インタークーラ３０が、発電のためにタービンシャフトの軸線に沿って配置されているものである。熱交換器インタークーラ３０は、描かれている例示的な発電所の圧縮機およびタービン構造の軸線に沿って配置されている。先に指摘したように、このような構成の利点は、直列（３１）の、すなわち、タービンシャフトに沿った、空気流の冷却が行われ得ることであり、空気流を、タービンおよび圧縮機システムから非直列的に（ｏｆｆ−ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）（１３１）移動させる必要がないことである。これにより、一般的にこの作業に必要とされるダクトに関連する多大な費用が低減される。さらに、インタークーラ３０は、既存のインタークーラシステムに比べて設置面積が小さく、したがって、インタークーラ３０を配置するのに必要なプラントの土地がより小さい。
【００２０】
図３を参照すると、インタークーラ３０が様々な位置に配置され得る代替的な実施形態が描かれている。３つのインタークーラ３０が描かれているが、これらは、一般にシステムと共に単独で使用され得るものであり、したがって、図は、インタークーラ３０が配置され得る様々な位置を描いている。図は、３つの別々のインタークーラが利用されることを必要とすると解釈されるべきではない。図３の実施形態において、インタークーラ３０は、発電所の圧縮機およびタービン軸線に関して非直列または軸外のものとして描かれている。構造は、周知のインタークーラの設計と共に従来から利用されている２つのダクトのどちらに配置されてもよいし、または周知のインタークーラの設計の代わりに図示のダクトの端部に配置されてもよい。ダクトの断面は、円形または他の幾何学的形状であってもよく、さらには、直ダクトまたは湾曲ダクトであってもよい。このように、熱交換器は、直列の設計および軸外の設計の両方に関してダクトに適合するものである。
【００２１】
次に図４を参照すると、例示的な熱交換器４０の等角図が描かれている。熱交換器４０は、先に説明したようにインタークーラ３０内に配置され、空気流は、熱交換器４０内で空気流を冷却するか、または流体流から熱を除去するために熱交換器４０の外側を通過する。熱交換器４０は、入口端または入口面４１と、出口端または出口面４３、およびこれらの間の通路４５を有する。熱交換器４０は、軸方向前方端４２と軸方向後方端４４との間に延在する複数のセグメント５０から形成されている。セグメント５０は、軸方向に延在することに加えて、セグメント５０は、熱交換器４０の半径方向の寸法を増大させるように半径方向に互いに積み重ねられている。したがって、熱交換器４０は、フローダクトにわたって広がり、熱交換のために、侵入する流れの領域を可能にする、環状リングの部分またはセグメントから形成されている。半径方向に並べられたセグメント５０は、空気が熱交換器４０を通って流れるときに熱伝達を可能にする円筒状メッシュを実現している。図示の実施形態の熱交換器は、略円筒形であるが、他の形状が、交換器４０が配置されるダクトに熱交換器を適合させるために利用されてもよい。例えば、構造は、軸方向長さにおいて半径方向にテーパ状であってもよい。さらに、描かれている円形断面以外の他の幾何学的形状も利用され得る。さらに、熱交換器４０は、先に指摘したように、湾曲ダクトの湾曲軸線に適合するように湾曲されてもよい。
【００２２】
次に図５を参照すると、１つのセグメント５０が描かれている。セグメント５０は、周方向に延在し、軸方向長さを有する本体５２を含む。軸方向長さにわたって、周方向に延在する複数の流路または流れ通路５４があり、複数の流路または流れ通路５４は、例えば、冷却を必要とするオイルの流れあるいは熱交換器４０を通って移動する空気の温度を低下させるために利用される冷却流体の流れを可能にする。また、セグメント５０は、半径方向に延在する複数のフィン５６を含む。フィン５６は、本体５２も形成する単一の材料片からスカイビング加工により形成されている。フィン５６をスカイビングすることによって、本体５２に多数のフィンをろう付けする工程が除去されるため、セグメント５０を生産するための費用が低減され得る。本体構造５２は、一般に、押出成形され、その後の工程において、スカイビングステップにより、単一の金属片からフィン５６が刻設される。フィン５６は、１つ以上の方向（例えば、軸方向および周方向）に刻設されてもよい。あるいは、フィン５６はさらに、螺旋状のフィン構造と同様にある角度を付けて延在してもよい。
【００２３】
さらに、本体５２から外側に延在するように本体から半径方向に延在するフィン５６が示されている。しかしながら、他の実施形態によれば、フィン５６は、半径方向内側または半径方向内側および外側の両方のいずれに延在するように刻設されてもよい。
【００２４】
先に説明したように、本体５２は、冷却される流体または空気流を冷却する流体のための複数の流路または流れ通路を含む。あるいは、一実施形態に係る軸方向最前方の流れ通路５４は、ブランクであってもよい。すなわち、最前方の流路は、異物が熱交換器４０に進入することによる流体の漏れ（異物による損傷とも呼ばれる）を防止するために流体流を受け入れなくてもよい。さらに、セグメント５０のこの前方端において、本体５２の前縁５８が、セグメント５０の空気力学的特性を改善するために湾曲されている。同様に、前縁は、空気流路内の異物が熱交換器４０に衝突することによる損傷を低減するために増加された材料厚を有してもよい。あるいは、後縁が湾曲されてもよい。前縁に関して様々な他の形状または配置が、熱交換器４０のアセンブリ全体の空気力学的特性全体を改善するために利用されてもよい。
【００２５】
図６〜図８を参照すると、様々な図が、熱交換器４０がインタークーラ３０内に含まれ得る代替の外形を描いている。最初に図６を参照すると、側断面で見られたときに矩形の外形を有する熱交換器４０が描かれている。この矩形形状は、交換器４０の前方端４２および交換器の後方端における面の形状によって部分的に形成されている。前方端４２は、代替の実施形態で説明されているように変更されてもよい。
【００２６】
次に図７を参照すると、代替的な幾何学的形状が描かれている。この実施形態によれば、熱交換器１４０の前方端１４２は、多角形形状の外形を形成するテーパ状の前方面を利用している。このような形状は、空気力学的特性を改善するために、あるいはフローストリーム中の物体による損傷を制限するために望ましい場合がある。さらなる実施形態によれば、図８を参照すると、熱交換器２４０は、トーラス形状の前縁の外形２４２を含んでもよい。同様に、これは、空気力学的特性および流路内の物質によって生じる損傷の制限を含むが、これらに限定されない様々な理由から実現されてもよい。
【００２７】
次に図９を参照すると、熱交換器４０は、様々なモジュール設計または形状に形成されてもよい。描かれている実施形態において、構造が２つのモジュール７０として構成され、互いに連結されることを可能にするために例示的な熱交換器４０において半径方向に延在する分割部６０を有する構造が示されている。しかしながら、多数の切れ目が構造の機能を制限することなくより多くのモジュール形状を形成するために利用される代替の実施形態が形成されてもよい。例えば、図１０に示されている実施形態によれば、熱交換器は、四分円を形成するように２つの直線分割部１６０および１６２によって規定された４つのモジュール部分１７０を有する。しかしながら、これらの実施形態は、モジュールの半径方向外面に関して様々な軸方向長さおよび／または角長さを有する様々な形状に形成されてもよい。
【００２８】
再び図２を参照すると、工程の前方端にフィルタハウス８０を有するプラントの配置が、等角図で示されている。フィルタハウスは、入口８２を介して空気を取り込み、低圧圧縮機に導かれ、その後インタークーラ３０に導かれる空気からいくらかの物質を濾過する。あるいは、熱交換器の構造は、代替の実施形態に係るフィルタハウスに使用されてもよい。この実施形態において、本体５２は、周方向に湾曲されず、その代わりに平坦であってもよいし、または様々な幾何学的形状を実現するように形成されてもよい。発電所が、高温かつ高湿度の環境下にある場合、本体には、空気を冷却するために流体が供給されてもよい。代替の実施形態によれば、発電所が、極低温環境下に配置され、流入空気の温度を上昇させる必要がある場合、加温流体が利用されてもよい。このように、熱交換器は、発電の低圧圧縮機のステップの前のある位置にあるフィルタハウス８０内で予熱器または予冷部として機能してもよい。随意に、水が、空気の冷却に起因する自然な凝縮または本明細書でさらに説明されるさらなる随意の方法によって、フィルタに入る空気から除去されてもよい。本開示の一部の実施形態によれば、セグメントの本体構造は、入口８２に流入する空気の予熱のための加熱流体を供給するために使用されてもよい。発電所が、極度に高温または高湿度の環境下に配置されている場合、他のセグメンが、先に説明したように冷却流体のために利用されてもよい。他の実施態様によれば、セグメントの全体は、加熱または冷却のいずれかのために使用されてもよい。
【００２９】
次に図１１を参照すると、１つの例示的な熱交換器４０の等角図が示されている。明瞭にするために破線で示されている分節部９０は、熱交換器４０のモジュール部分を形成する分割部６０のそれぞれに配置されている。分節部９０は、空気流が、熱交換器４０のモジュールを接合する構造を通過することを抑制する。したがって、分節部９０は、なければ発生するであろう圧力損失を抑制する。また、分節部９０は、分節部９０が熱交換器４０の熱成長を可能にする点で第２の機能を有する。起動から通常動作まで、熱交換器４０は、半径方向９２および軸方向９４に成長する。さらに、モジュールのサイズが、周方向９６に増加し、これにより、分割部６０または１６０、１６２の寸法が増加する。これは、熱交換器４０の全体にわたる半径方向および軸方向の温度分布に部分的に起因する。分節部９０は、動作中の熱交換器４０の熱膨張を補償するか、またはこれに対応する。描かれている分節部９０は、モジュールを接合する空気流移動構造を補助するために空気力学的外形９８を有する。さらに、分節部９０は、流体源からの接続に対応し、および／または流体が熱交換器４０を通過する、このような流体のための配管を収容する。
【００３０】
図１１に描かれているように、図は、どのように流体が、分割部６０へ移動し、次に、モジュールを形成しているセグメント５０のダクトまたは通路５４を通って周方向に移動し得るのかを示している。流体は、一方の分割部から別の分割部へ一方向に通過してもよい。また、流体は、ジャンパ管９１を通って分割部６０をわたって移動してもよい。さらなる変形例では、流体は、不完全な回転後に出て行ってもよいし、または分割部の１つを通って出て行く前に熱交換器の周囲を少なくとも１回以上の完全なまたは部分的な回転を完了してもよい。当業者であれば、熱交換器４０を通って流体が移動する円弧距離は、熱交換器の半径および熱交換器４０を通過する流体または空気のいずれかに必要な冷却量に基づいて変更されてもよいことを理解するであろう。
【００３１】
次に図１２および図１３を参照すると、熱交換器４０を含むインタークーラ３０の側断面図が描かれている。熱交換器４０を通る流路は、ハウジング３６の後壁または後方壁３８にかかわる。後方壁３８は、インタークーラ３０の軸線の周囲に周方向に延在する水抽出装置４６（図１２）を含む内面を有する。装置４６は、バッフル４７に対して略垂直に延在する複数のライザ４８を有するバッフル４７を含む。バッフル４７は、平坦であってもよいし、または後壁３８の輪郭に合わせて湾曲されてもよい。ライザ４８は、バッフル４７に対して９０度以外の角度で露出されてもよいが、一般に、複数の通路６４を形成する。ヘッド４９は、バッフル４７とは反対側のライザ４８の端部に配置されており、通路６４の開口のサイズを低減している。これにより、通路６４内に捕捉される水の保持が補助される。吸収材料が、水滴を保持して、水滴が水抽出装置４６の近傍を通過する空気流によって再同伴されるのを防止するために通路６４の内面におよび／またはヘッド４９の外面に沿って配置されてもよい。本実施形態では、ヘッド４９およびライザ４８が、Ｔ字形断面を形成するようにバッフル４７と略平行なヘッド４９が利用されている。しかしながら、代替的な形状（例えば、Ｙ字状の断面または他の設計など）が利用されてもよい。いずれにしても、通路６４は、ヘッド４９の端部の間に形成されたネック６６よりも広くなっている。水抽出装置４６は、図１２に描かれているようにインタークーラ３０の後面３８に沿って配置されている。
【００３２】
動作中、空気流は、インタークーラを通って移動し、熱交換器４０を通過する。熱交換器４０を通って移動した後、空気流は、急速に回転し、ハウジング３６の後壁３８に沿って配置された抽出装置４６にかかわる。空気流は、ハウジング外形およびハウジング３６の形状の変化に起因して急速に方向を変える。しかしながら、水粒子の運動は、予め定められた経路に沿って伝わり、これにより、水粒子は、抽出装置４６に運ばれ、通路６４内に集まる。水は、これらの通路６４を経由して所望の抽出点へ流れ、必要に応じて収集されるか、またはインタークーラ３０から排出されてもよい。収集または抽出位置は、収集された水が重力によってシステムから外へ移動するように抽出装置４６またはインタークーラ３０の底部にあってもよい。
【００３３】
図１４を参照すると、水抽出装置１４６がハウジング３６の熱交換器４０と後方壁３８との間に配置された代替の実施形態が利用されている。抽出装置１４６は、熱交換器からの空気流に接し、空気流にかかわり、先に説明したように、空気流が回転されるときに空気から水粒子を捕捉する。装置１４６によって形成された通路は、水を集め、水がインタークーラ３０から除去される収集位置または放出位置に水を移動させる。この代替の実施形態によれば、多数の抽出装置１４６が、熱交換器４０と後壁３８との間に配置されてもよい。さらに、１つ以上の抽出装置１４６が、熱交換器４０の直後に配置され、さらに、抽出装置が、後壁３８に沿って配置される、図１２および図１４の実施形態の組み合わせが利用されてもよい。
【００３４】
多数の本発明の実施形態について、本明細書で説明し、示してきたが、当業者であれば、本明細書で説明されているような、機能の実行ならびに／または結果および／もしくは利点の１つ以上の達成のための様々な他の手段ならびに／または構造を容易に考え付くであろう。なお、このような変形例および／または修正例のそれぞれは、本明細書で説明されている実施形態の発明の範囲内にあると考えられる。より一般的には、当業者であれば、本明細書で説明されているすべてのパラメータ、寸法、材料、および構成が、例示のためのものであり、実際のパラメータ、寸法、材料、および／または構成が、本発明の教示が使用される特定の用途に依存することを容易に理解するであろう。当業者であれば、日常の実験のみを用いて、本明細書で説明されている特定の本発明の実施形態の多くの均等物を認識するか、または把握することができる。したがって、前述の実施形態は、例として提示されているに過ぎないこと、および、添付の特許請求の範囲およびその均等物の範囲内で、本発明の実施形態が、具体的に説明され、特許請求されているのとは異なる方法で実施されてもよいことを理解されたい。本開示の本発明の実施形態は、本明細書で説明されている個々の特徴、システム、物品、材料、キット、および／または方法のそれぞれに関する。さらに、２つ以上のこのような特徴、システム、物品、材料、キット、および／または方法の任意の組み合わせは、このような特徴、システム、物品、材料、キット、および／または方法が相互に矛盾しない限り、本開示の発明の範囲内に含まれる。
【００３５】
最良の態様を含めて実施形態を開示するために、さらには、任意の当業者が任意の装置またはシステムの作製および使用ならびに任意の組み込み方法の実行を含めて装置および／または方法を実施することを可能にするために、例が使用されている。これらの例は、網羅的であることまたは開示されているまさにそのステップおよび／もしくは形態に本開示を限定することを意図されておらず、上記の教示を踏まえて、多くの修正例および変形例が可能である。本明細書で説明されている特徴は、任意の組み合わせにおいて組み合わされてもよい。本明細書で説明されている方法のステップは、物理的に可能な任意の順序で実行されてもよい。
【００３６】
本明細書で定義され、使用されているすべての定義が、辞書的な定義、参照により組み込まれる文献における定義、および／または定義された用語の通常の意味よりも優先されることが理解されるべきである。本明細書および特許請求の範囲で定冠詞がないときは、特に指示がない限り、「少なくとも１つの」を意味すると理解されるべきである。本明細書および特許請求の範囲において使用される語句「および／または」は、等位接続された要素の「どちらか一方または両方」を意味する、すなわち、要素が連言的に存在する場合もあれば、選言的に存在する場合もあることを意味すると理解されるべきである。
【００３７】
また、特に指示がない限り、１つより多くのステップまたは行為を含む、特許請求されている任意の方法において、方法のステップまたは行為の順序は、必ずしも、方法のステップまたは行為が記載されている順序に限定されないことを理解されたい。
【００３８】
特許請求の範囲および上記の本明細書において、「備える」、「含む」、「持つ」、「有する」、「含む」、「伴う」、「保持する」、および「から構成される」などのすべての移行句は、非限定的であると、すなわち、何かを含むが、これに限定されないことを意味すると理解されるべきである。「〜からなる」および「本質的に〜からなる」という移行句のみが、米国特許庁の特許審査便覧のセクション２１１１.０３に記載されているように、それぞれ限定的または半限定的な移行句であるものとする。
【符号の説明】
【００３９】
３０  インタークーラ
３１  直列
３２  入口端
３４  出口端
３６  ハウジング
３８  後壁、後面
４０、１４０、２４０  熱交換器
４１  入口面、入口端
４２、１４２  前方端
４３  出口面、出口端
４４  後方端
４５、５４、６４  通路、流路
４６、１４６  水抽出装置
４７  バッフル
４８  ライザ
４９  ヘッド
５０  セグメント
５２  本体（構造）
５６  フィン
５８  前縁
６０  分割部
６６  ネック
７０  モジュール
８０  フィルタハウス
８２  入口
９０  分節部
９１  ジャンパ管
９２  半径方向
９４  軸方向
９６  周方向
９８  空気力学的外形
１３１  非直列
１６０、１６２  直線分割部
１７０  モジュール部分
２４２  前縁の外形
【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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【手続補正書】
【提出日】平成27年3月25日(2015.3.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換器アセンブリ（４０、１４０、２４０）であって、
軸方向前方面（４１）と、軸方向後方面（４３）と、前記前方面（４１）から前記後方面（４３）まで延在する通路（４５）と、前記前方面（４１）と前記後方面（４３）との間において前記通路（４５）の周囲に配置された複数の周方向セグメント（５０）とを備え、
単一の材料片から形成された前記複数のセグメント（５０）のそれぞれが、周方向に延在する内部流路（５４）を有し、
前記セグメント（５０）のそれぞれが、前記単一の材料片をスカイビングすることによって形成された複数のフィン（５６）を有し、これにより、前記フィン（５６）のろう付け連結が排除されており、
前記複数のセグメント（５０）が、半径方向外側に延在する配置に積み重ねられており、
前記セグメント（５０）が、軸方向の配置に関して互いに隣接して配置されており、
前記周方向に隣接するセグメント（５０）の前記流路（５４）が、周方向に揃えられている熱交換器アセンブリ（４０、１４０、２４０）。
【請求項２】
前記フィン（５６）が、半径方向または軸方向のいずれかに延在する、請求項１に記載の熱交換器アセンブリ（４０、１４０、２４０）。
【請求項３】
前記フィン（５６）が、半径方向内側または半径方向外側の少なくとも一方に向かって延在する、請求項１に記載の熱交換器アセンブリ（４０、１４０、２４０）。
【請求項４】
少なくとも軸方向前方の前記セグメント（５０）の軸方向前方端（４２）が、空気力学的に調整された前縁（５８）を有する、請求項１に記載の熱交換器アセンブリ（４０、１４０、２４０）。
【請求項５】
前記前方面（４１）が、幾何学的形状を有する、請求項１に記載の熱交換器アセンブリ（４０、１４０、２４０）。
【請求項６】
前記前方面（４１）が、テーパ状であるか、湾曲されているか、または平坦である、請求項５に記載の熱交換器アセンブリ（４０、１４０、２４０）。
【請求項７】
半径方向および軸方向の熱膨張を可能にする分節部（９０）をさらに備える、請求項１に記載の熱交換器アセンブリ（４０、１４０、２４０）。
【請求項８】
モジュールである、請求項１に記載の熱交換器アセンブリ（４０、１４０、２４０）。
【請求項９】
前記モジュール式アセンブリが、半分に分割され得る、請求項８に記載の熱交換器アセンブリ（４０、１４０、２４０）。
【請求項１０】
前記モジュール式アセンブリが、四分円状に分割され得る、請求項８に記載の熱交換器アセンブリ（４０、１４０、２４０）。
【請求項１１】
前記通路（４５）を貫通するタービンシャフトをさらに備える、請求項１に記載の熱交換器アセンブリ（４０、１４０、２４０）。
【請求項１２】
タービンシャフトからオフセットされたダクト内に配置されている、請求項１に記載の熱交換器アセンブリ（４０、１４０、２４０）。
【請求項１３】
フィン熱交換器アセンブリ（４０、１４０、２４０）であって、
軸方向前方面（４１）、軸方向後方面（４３）、およびこれらの間に軸方向に形成された流路（４５）と、
周方向に延在し、かつ前記熱交換器アセンブリ（４０、１４０、２４０）の軸線の周囲に配置された複数のセグメント（５０）と
を備え、
前記セグメント（５０）が、軸方向に互いに隣接して配置され、前記流路（４５）の全体にわたって半径方向に積み重ねられており、
前記セグメント（５０）のそれぞれが、本体（５２）であって、該本体（５２）内に周方向に延在する、流体流を受け入れるための流れ通路（５４）を有する本体（５２）を有し、
前記セグメント（５０）のそれぞれが、前記本体（５２）から形成された複数のフィン（５６）を有し、これにより、フィン（５６）のろう付けが除去されており、
前記流路（４５）が、前記流れ通路（５４）を通過する流体からの熱の除去または前記流れ通路（５４）を通過する前記流体への熱の付与のいずれかのために、前記半径方向に積み重ねられたセグメント（５０）の間を前記軸方向に通っているフィン熱交換器アセンブリ（４０、１４０、２４０）。
【請求項１４】
さらに、前記軸方向前方面（４１）が、空気力学的外形を有する、請求項１３に記載のフィン熱交換器アセンブリ（４０、１４０、２４０）。
【請求項１５】
さらに、前記フィン（５６）が、半径方向内側および半径方向外側の少なくとも一方に向かって、ならびに周方向および軸方向の少なくとも一方に延在する、請求項１３に記載のフィン熱交換器アセンブリ（４０、１４０、２４０）。
【国際調査報告】
2015525868.tif 000017
2015525868.tif 000018
2015525868.tif 000019
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2015525868.tif 000021
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