(57)【要約】中心（１０４）と、中心の周りに配向され、外周によって包囲された少なくとも２つの分枝セグメントとを含む外部容器内に配置される支持構造（１００）である。各分枝セグメントは、複数の支柱（１０２）であって、支柱の各々は、近位端（１０８）および遠位端（１１０）を有し、支柱の各々の遠位端は外周に延びる、複数の支柱を含み、１つの支柱の近位端は、中心に結合され、各連続的支柱は、交互の連続的支柱が実質的に互いに平行であるように、連続的支柱の近位端において前の支柱に結合される。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部容器内に配置される支持構造であって、
中心と、
該中心の周りに配向され、外周によって包囲された少なくとも２つの分枝セグメントと
を含み、各分枝セグメントは、
複数の支柱であって、該支柱の各々は近位端および遠位端を有し、該支柱の各々の該遠位端は該外周に延びる、複数の支柱を含み、
１つの支柱の該近位端は該中心に結合され、各連続的支柱は、交互の連続的支柱が実質的に互いに平行であるように、該連続的支柱の近位端において該前の支柱に結合される、外部容器内に配置される、支持構造。
【請求項２】
前記交互の連続的支柱間で規定された距離は実質的に一定である、請求項１に記載の支持構造。
【請求項３】
前記１つの分枝セグメントの内の少なくとも１つの連続的支柱は、別の分枝セグメントの内の少なくとも１つの連続的支柱に平行である、請求項１に記載の支持構造。
【請求項４】
前記外周は、実質的に円形を規定する、請求項１に記載の支持構造。
【請求項５】
前記少なくとも１つの支柱は、実質的に放射状である、請求項１に記載の支持構造。
【請求項６】
前記少なくとも１つの支柱は、少なくとも１つの湾曲部を含む、請求項１に記載の支持構造。
【請求項７】
前記少なくとも１つの連続的支柱は、直線状である、請求項１に記載の支持構造。
【請求項８】
前記少なくとも１つの連続的支柱は、少なくとも１つの湾曲部を含む、請求項１に記載の支持構造。
【請求項９】
前記連続的支柱の各々は、前記前の支柱の近位端からある距離で該前の支柱に結合される、請求項１に記載の支持構造。
【請求項１０】
前記距離は一定である、請求項９に記載の支持構造。
【請求項１１】
前記支柱の各々は、軸方向における負荷に反応するように適応される、請求項１に記載の支持構造。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの支柱は、エルボーを含む、請求項１に記載の支持構造。
【請求項１３】
前記エルボーの遠位端が前記外周に対して実質的に垂直であるように、前記少なくとも１つの支柱は、エルボーを含む、請求項１に記載の支持構造。
【請求項１４】
前記連続的支柱のそれぞれが、前記前の支柱の遠位端と前記連続的支柱の遠位端との間に配置された角度で該前の支柱に結合される、請求項１に記載の支持構造。
【請求項１５】
前記角度は、前記分枝セグメントにわたって一定である、請求項１４に記載の支持構造。
【請求項１６】
前記中心は、前記外周の中心に実質的に配置される、請求項１に記載の支持構造。
【請求項１７】
前記中心はハブである、請求項１に記載の支持構造。
【請求項１８】
前記ハブは、負荷を伝達するためのスピンドルを受け取るように適応される、請求項１７に記載の支持構造。
【請求項１９】
前記ハブは、上流に配置された第二支持構造に負荷を伝達するように適応される、請求項１７に記載の支持構造。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの支柱は、波型にされる、請求項１に記載の支持構造。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの波型支柱は、前記中心に結合される、請求項２０に記載の支持構造。
【請求項２２】
前記少なくとも１つの波型支柱は、別の支柱に結合される、請求項２０に記載の支持構造。
【請求項２３】
前記波型支柱に結合された前記連続的支柱は、重ね継ぎを用いて結合される、請求項２０に記載の支持構造。
【請求項２４】
前記少なくとも１つの連続的支柱は、重ね継ぎを用いて前記前の支柱に結合される、請求項２０に記載の支持構造。
【請求項２５】
前記１つの支柱は、重ね継ぎを用いて前記中心に結合される、請求項１に記載の支持構造。
【請求項２６】
前記中心に結合された前記１つの支柱の近位端は、少なくとも１つの凸縁を含み、該中心は、該少なくとも１つの凸縁を受け取るように適応された少なくとも１つの溝を含む、請求項２５に記載の支持構造。
【請求項２７】
前記少なくとも１つの連続的支柱は、重ね継ぎを用いて前記前の支柱に結合される、請求項１に記載の支持構造。
【請求項２８】
前記前の支柱は、少なくとも１つの溝を含み、前記少なくとも１つの連続的支柱の近位端は、少なくとも１つの凸縁を含み、該少なくとも１つの連続的支柱の凸縁は、該前の支柱の溝に受け取られる、請求項２７に記載の支持構造。
【請求項２９】
前記分枝セグメントを包囲する外部リングをさらに含む、請求項１に記載の支持構造。
【請求項３０】
前記外部リングは、前記放射方向において実質的に形成された複数のピークおよびトラフを含む、請求項２９に記載の支持構造。
【請求項３１】
前記遠位端は、前記トラフにおける前記外部リングに結合される、請求項３０に記載の支持構造。
【請求項３２】
前記中心または前記少なくとも１つの連続的支柱に結合された前記１つの支柱は、重ね継ぎを用いて前記外部リングに結合される、請求項２９に記載の支持構造。
【請求項３３】
前記少なくとも１つの支柱の遠位端はフランジを含む、請求項１に記載の支持構造。
【請求項３４】
膨張溝を有する外部リングをさらに含み、前記フランジが該膨張溝内で受け取られることにより、前記少なくとも１つの支柱が該膨張溝内で放射方向に実質的に自由に移動するようにさらに保持される、請求項３３に記載の支持構造。
【請求項３５】
前記少なくとも１つの支柱の遠位端は、Ｔ末端を形成するように少なくとも２つの切り欠きを含む、請求項１に記載の支持構造。
【請求項３６】
膨張溝を有する外部リングをさらに含み、前記Ｔ末端が該膨張溝内で受け取られることにより、前記支柱が該膨張溝内で放射方向に実質的に自由に移動するようにさらに保持される、請求項３５に記載の支持構造。
【請求項３７】
前記少なくとも１つの支柱の遠位端は、溝を含む、請求項１に記載の支持構造。
【請求項３８】
前記遠位端が放射方向に実質的に自由に移動するためにさらに保持されるように前記溝を通す外部リングをさらに含む、請求項３７に記載の支持構造。
【請求項３９】
前記少なくとも１つの支柱は、少なくとも蝋付けラグを用いて前記中心に結合される、請求項１に記載の支持構造。
【請求項４０】
前記少なくとも１つの連続的支柱は、少なくとも蝋付けラグを用いて前記前の支柱に結合される、請求項１に記載の支持構造。
【請求項４１】
前記蝋付けラグは、少なくとも２つのフランジを含み、支柱受部は、該少なくとも２つのフランジに結合され、少なくとも２つのタブは、該少なくとも２つのフランジに結合され、そして少なくとも１つのタブは、該支柱受部に結合される、請求項３９または４０のいずれかに記載の支持構造。
【請求項４２】
前記遠位端の少なくとも一部は、前記外部容器に結合される、請求項１に記載の支持構造。
【請求項４３】
前記遠位端の少なくとも一部は、すべり型継手を用いて前記外部容器に結合される、請求項４２に記載の支持構造。
【請求項４４】
前記遠位端の少なくとも一部のそれぞれは、フランジを含む、請求項１に記載の支持構造。
【請求項４５】
前記外部容器は、膨張溝を含み、前記フランジが該膨張溝内で受け取られることにより、該フランジが該膨張溝内で放射方向に実質的に自由に移動するようにさらに保持される、請求項４４に記載の支持構造。
【請求項４６】
前記遠位端の少なくとも一部の各々は、Ｔ末端を形成するように少なくとも２つの切り欠きを含む、請求項１に記載の支持構造。
【請求項４７】
前記外部容器は、膨張溝を含み、前記Ｔ末端が該膨張溝内で受け取られることにより、該Ｔ末端が該膨張溝内で放射方向に実質的に自由に移動するようにさらに保持される、請求項４６に記載の支持構造。
【請求項４８】
支持構造であって、
中心と、
該中心の周りに配向され、外周によって包囲される少なくとも３つの分枝セグメントとを含み、該分枝セグメントの各々は、
近位端および遠位端を有する一次支柱であって、該一次支柱は、該近位端において該中心との交点を有し、該遠位端において該外周に延びる、一次支柱と、
複数の二次支柱であって、該二次支柱の各々は、近位端および少なくとも１つの遠位端を有し、該二次支柱の各々は、該二次支柱の近位端において該一次支柱との交点を有し、該二次支柱の遠位端において該外周に延びる、複数の二次支柱と
を含む、支持構造。
【請求項４９】
前記外周は実質的に円形を規定する、請求項４８に記載の支持構造。
【請求項５０】
前記中心は、前記外周の中心において実質的に配置される、請求項４８に記載の支持構造。
【請求項５１】
前記一次支柱は実質的に放射状である、請求項４８に記載の支持構造。
【請求項５２】
前記一次支柱は、少なくとも１つの湾曲部を含む、請求項４８に記載の支持構造。
【請求項５３】
前記少なくとも１つの二次支柱は、直線状である、請求項４８に記載の支持構造。
【請求項５４】
前記少なくとも１つの二次支柱は、少なくとも１つの湾曲部を含む、請求項４８に記載の支持構造。
【請求項５５】
前記一次支柱に沿った、前記二次支柱と該一次支柱との交点が実質的に等間隔に配置される、請求項４８に記載の支持構造。
【請求項５６】
前記少なくとも１つの二次支柱は、エルボーを含む、請求項４８に記載の支持構造。
【請求項５７】
前記少なくとも１つの二次支柱は、該二次支柱の遠位端が前記外周に実質的に垂直であるようにエルボーを含む、請求項４８に記載の支持構造。
【請求項５８】
前記一次支柱は、エルボーを含む、請求項４８に記載の支持構造。
【請求項５９】
前記二次支柱は、実質的に一定である二次支柱間の距離を規定する、請求項４８に記載の支持構造。
【請求項６０】
隣接する二次支柱は、実質的に等間隔に配置される、請求項４８に記載の支持構造。
【請求項６１】
前記一次支柱は、第一側面および第二側面を含み、
該一次支柱の第一側面から延びる二次支柱は、互いに実質的に平行であり、該一次支柱の第二側面から延びる二次支柱は、互いに実質的に平行である、請求項４８に記載の支持構造。
【請求項６２】
前記一次支柱は、別の分枝セグメントの少なくとも二次支柱に実質的に平行である、請求項６１に記載の支持構造。
【請求項６３】
前記中心は、ハブである、請求項４８に記載の支持構造。
【請求項６４】
前記ハブは、負荷を伝達するためのスピンドルを受け取るように適応される、請求項６３に記載の支持構造。
【請求項６５】
負荷は、上流に配置された第二支持構造に伝達される、請求項６３に記載の支持構造。
【請求項６６】
前記一次支柱は波型にされる、請求項４８に記載の支持構造。
【請求項６７】
前記二次支柱の各々と前記一次支柱との交点は、重ね継ぎである、請求項６６に記載の支持構造。
【請求項６８】
前記少なくとも１つの二次支柱は波型にされる、請求項４８に記載の支持構造。
【請求項６９】
前記波型の二次支柱に結合された二次支柱は、重ね継ぎを用いて結合される、請求項６８に記載の支持構造。
【請求項７０】
前記一次支柱と前記中心との交点は、すべり型継手である、請求項４８に記載の支持構造。
【請求項７１】
前記一次支柱の近位端は、少なくとも１つの凸縁を含み、前記中心は、該少なくとも１つの凸縁を受け取るように適応された少なくとも１つの溝を含む、請求項７０に記載の支持構造。
【請求項７２】
前記二次支柱の各々と前記一次支柱との交点は、すべり型継手である、請求項４８に記載の支持構造。
【請求項７３】
前記一次支柱は、少なくとも１つの溝を含み、前記二次支柱の近位端は、少なくとも１つの凸縁を含み、該二次支柱の凸縁は、該一次支柱の溝に受け取られる、請求項７２に記載の支持構造。
【請求項７４】
前記一次支柱は、少なくとも１つの溝を含み、前記二次支柱は湾曲部であり、少なくとも２つの遠位端を含み、該二次支柱は、該一次支柱の溝に受け取られる、請求項７２に記載の支持構造。
【請求項７５】
分枝セグメント間に配置された少なくとも１つの一次支柱をさらに含む、請求項４８に記載の支持構造。
【請求項７６】
分枝セグメント間で配置された少なくとも１つの一次支柱は、少なくとも１つの二次支柱に実質的に平行である、請求項７５に記載の支持構造。
【請求項７７】
分枝セグメント間に配置された少なくとも１つの一次支柱は、少なくとも二次支柱から等間隔に配置される、請求項７５に記載の支持構造。
【請求項７８】
前記分枝セグメント間に配置された少なくとも１つの二次支柱および少なくとも１つの一次支柱は、分枝セグメント間に配置された少なくとも１つの二次支柱と少なくとも１つの一次支柱との間の、実質的に一定である距離を規定する、請求項７５に記載の支持構造。
【請求項７９】
前記分枝セグメントを包囲する外部リングをさらに含む、請求項４８に記載の支持構造。
【請求項８０】
前記外部リングは、複数のピークおよびトラフを含む、請求項７９に記載の支持構造。
【請求項８１】
前記一次支柱および二次支柱の両方の遠位端は、放射方向に実質的に形成されたトラフにおいて前記外部リングに結合される、請求項８０に記載の支持構造。
【請求項８２】
前記少なくとも１つの一次支柱または少なくとも１つの二次支柱は、すべり型継手を介して前記外部リングと結合される、請求項７９に記載の支持構造。
【請求項８３】
前記少なくとも１つの一次支柱または少なくとも１つの二次支柱の遠位端は、フランジを含む、請求項４８に記載の支持構造。
【請求項８４】
膨張溝を有する外部リングをさらに含み、前記フランジが該膨張溝内で受け取られることにより、前記支柱が該膨張溝内で放射方向に実質的に自由に移動するようにさらに保持される、請求項８３に記載の支持構造。
【請求項８５】
前記少なくとも１つの一次支柱または二次支柱の遠位端は、Ｔ末端を形成するように少なくとも２つの切り欠きを含む、請求項４８に記載の支持構造。
【請求項８６】
膨張溝を有する外部リングをさらに含み、前記Ｔ末端が該膨張溝内で受け取られることにより、前記支柱が該膨張溝内で放射方向に実質的に自由に移動するようにさらに保持される、請求項８５に記載の支持構造。
【請求項８７】
前記少なくとも１つの一次支柱または二次支柱の遠位端は、少なくとも１つの溝を含む、請求項４８に記載の支持構造。
【請求項８８】
前記遠位端が放射方向に実質的に自由に移動するためにさらに保持されるように、前記溝を通る外部リングをさらに含む、請求項８７に記載の支持構造。
【請求項８９】
前記一次支柱と前記中心との交点は、蝋付けラグを含む、請求項４８に記載の支持構造。
【請求項９０】
前記蝋付けラグは少なくとも２つのフランジを含み、支柱受部は該少なくとも２つのフランジに結合され、少なくとも２つのタブは、該少なくとも２つのフランジに結合され、そして少なくとも１つのタブは、該支柱受部に結合される、請求項８９に記載の支持構造。
【請求項９１】
中心と、
該中心を包囲する外部リングと、
複数の一次支柱であって、該一次支柱の各々は、該中心に結合された近位端および該外部リングに結合された遠位端を有する、複数の一次支柱と、
複数の片持ち支柱であって、該片持ち支柱の各々は、該外部リングに結合された遠位端および該中心に向かって延びている近位端を有する、複数の片持ち支柱と
を含む、支持構造。
【請求項９２】
前記少なくとも１つの片持ち支柱は、一次支柱間に配置される、請求項９１に記載の支持構造。
【請求項９３】
前記一次支柱は、実質的に放射状である、請求項９１に記載の支持構造。
【請求項９４】
前記片持ち支柱は、実質的に放射状である、請求項９１に記載の支持構造。
【請求項９５】
前記中心はハブである、請求項９１に記載の支持構造。
【請求項９６】
前記中心は、前記外部リングの中心において実質的に配置される、請求項９１に記載の支持構造。
【請求項９７】
中心と、
該中心を包囲する外部リングと、
該中心の回りに構成された複数の支柱であって、該複数の支柱のそれぞれの支柱は、近位端および遠位端を有し、該遠位端の各々は、該外部リングに結合され、支柱の第一部分は、該第一部分の近位端において該中心に結合される、複数の支柱と
を含み、
該外部リングに結合された少なくとも１つの支柱が該外部リングにおいて移動可動に結合されることにより、該少なくとも１つの支柱の遠位端が該外部リングに対して実質的に自由に移動する、支持構造。
【請求項９８】
前記支柱の各々は、軸方向における負荷に反応するように適応される、請求項９７に記載の支持構造。
【請求項９９】
前記支柱の第二部分をさらに含み、該第二部分の少なくとも１つの支柱は、該第二部分の近位端において別の支柱に結合されることにより、該第二部分の少なくとも１つの近位端は、別の支柱に対して実質的に自由に移動する、請求項９７に記載の支持構造。
【請求項１００】
前記第一部分の少なくとも１つの支柱は、前記中心に結合され、該第一部分の少なくとも１つの支柱の近位端が該中心に対して実質的に自由に移動される、請求項９７に記載の支持構造。
【請求項１０１】
前記複数の支柱は、前記中心の周りに配向された分枝されたセグメントに構成される、請求項９７に記載の支持構造。
【請求項１０２】
前記中心は、前記外部リングの中心に実質的に配置される、請求項９７に記載の支持構造。
【請求項１０３】
前記外部リングは、膨張溝を含む、請求項９７に記載の支持構造。
【請求項１０４】
前記膨張溝は、受部を前記外部リングに取り付けることによって形成される、請求項１０３に記載の支持構造。
【請求項１０５】
前記外部リングは、外部表面および溝を含み、前記受部は、前記溝において該外部リングの外部表面に取り付けられる、請求項１０４に記載の支持構造。
【請求項１０６】
前記外部リングに結合された少なくとも１つの支柱の遠位端は、フランジを含む、請求項９７に記載の支持構造。
【請求項１０７】
前記フランジは、膨張溝内に移動可能に保持される、請求項１０６に記載の支持構造。
【請求項１０８】
前記外部リングに結合された前記少なくとも１つの支柱の遠位端は、Ｔ末端を形成する少なくとも２つの切り欠きを含む、請求項９７に記載の支持構造。
【請求項１０９】
前記Ｔ末端は、前記膨張溝内部に移動可能に保持される、請求項１０８に記載の支持構造。
【請求項１１０】
前記外部リングに結合された少なくとも１つの支柱の遠位端は、少なくとも１つの溝を含む、請求項９７に記載の支持構造。
【請求項１１１】
前記外部リングは前記溝を通ることにより、前記遠位端は、放射方向に実質的に自由に移動するようにさらに保持される、請求項１１０に記載の支持構造。
【請求項１１２】
外部容器内に配置される支持構造であって、
中心と、
該中心の周りに構成された複数の支柱であって、該複数の支柱のそれぞれは、近位端および遠位端を有し、各遠位端は該外部容器に結合され、該支柱の第一部分は、該第一部分の近位端において該中心に結合される、複数の支柱と
を含み、
該外部容器に結合された少なくとも１つの支柱は、該外部容器に移動可能に結合されることにより、該少なくとも１つの支柱の遠位端は該外部容器に対して実質的に自由に移動する、外部容器内に配置するための支持構造。
【請求項１１３】
各支柱は軸方向における負荷に反応するように適応される、請求項１１２に記載の支持構造。
【請求項１１４】
支柱の第二部分をさらに含み、該第二部分の少なくとも１つの支柱は、該第二部分の近位端において別の支柱に結合されることにより、該第二部分の少なくとも１つの支柱の近位端が該別の支柱に対して実質的に自由に移動する、請求項１１２に記載の支持構造。
【請求項１１５】
前記第一部分の少なくとも１つの支柱は、前記中心に結合されることにより、該第一部分の少なくとも１つの支柱の近位端は、該中心に対して実質的に自由に移動する、請求項１１２に記載の支持構造。
【請求項１１６】
前記複数の支柱は、前記中心の周りに配向された分枝セグメントに構成される、請求項１１２に記載の支持構造。
【請求項１１７】
前記中心は、前記支持構造の中心において実質的に配置される、請求項１１２に記載の支持構造。
【請求項１１８】
前記外部容器は、膨張溝を含む、請求項１１２に記載の支持構造。
【請求項１１９】
前記外部溝は、前記外部容器に受部を取り付けることによって形成される、請求項１１８に記載の支持構造。
【請求項１２０】
前記外部容器は、外部表面および溝を含み、前記受部は、該溝において該外部容器の外部表面に取り付けられる、請求項１１９に記載の支持構造。
【請求項１２１】
前記外部容器に結合された少なくとも１つの支柱の遠位端は、フランジを含む、請求項１１２に記載の支持構造。
【請求項１２２】
前記フランジは、膨張溝内に移動可能に保持される、請求項１２１に記載の支持構造。
【請求項１２３】
前記外部容器に結合された少なくとも１つの支柱の遠位端は、Ｔ末端を形成するように、少なくとも２つの切り欠きを含む、請求項１１２に記載の支持構造。
【請求項１２４】
前記Ｔ末端は、膨張溝内に移動可能に保持される、請求項１２３に記載の支持構造。
【請求項１２５】
前記外部容器に結合された少なくとも１つの支柱の遠位端は、少なくとも１つの溝を含む、請求項１１２に記載の支持構造。
【請求項１２６】
前記外部容器に結合された少なくとも１つの支柱の遠位端は、前記溝において結合されることにより、該遠位端が放射方向に実質的に自由に移動するようにさらに保持される、請求項１２５に記載の支持構造。
【請求項１２７】
外部容器内に配置されるための支持構造であって、
中心と、
該中心の周りに構成された複数の支柱であって、該複数の支柱のそれぞれは、近位端および遠位端を有し、支柱の第一部分は、該第一部分の近位端において該中央に結合され、支柱の第二部分であって、該第二部分の支柱のそれぞれは、該第二部分の近位端において別の支柱に結合される、複数の支柱と
を含み、
該第一部分の少なくとも１つの支柱が結合されることにより、該第一部分の近位端が該中心に対して実質的に自由に移動し、該第二部分の少なくとも１つの支柱が結合されることにより、該第二部分の近位端が該別の支柱に対して自由に移動する、外部容器内に配置されている支持構造。
【請求項１２８】
外部リングをさらに含み、前記遠位端は該外部リングに結合される、請求項１２７に記載の支持構造。
【請求項１２９】
少なくとも１つの支柱は、該支柱の遠位端において前記外部リングに結合されることにより、該少なくとも１つの支柱の遠位端が該外部リングに対して実質的に自由に移動する、請求項１２７に記載の支持構造。
【請求項１３０】
前記遠位端は、前記外部容器に結合される、請求項１２７に記載の支持構造。
【請求項１３１】
前記少なくとも１つの支柱は、該支柱の遠位端において前記外部容器に結合されることにより、該少なくとも１つの支柱の遠位端が該外部容器に対して実質的に自由に移動する、請求項１２７に記載の支持構造。
【請求項１３２】
前記複数の支柱は、前記中心の周りに配向された分枝セグメントに構成される、請求項１２７に記載の支持構造。
【請求項１３３】
中心と、
該中心の周りにおいて分枝セグメントに構成された複数の支柱と
を含み、
隣接した支柱間の距離が該触媒の実質的な部分に対して実質的に均一な接触圧力を提供する、触媒のための支持構造。
【請求項１３４】
中心と、
複数の支柱であって、各支柱は、近位端および遠位端を有し、該複数の支柱は、該中心の周りに構成されることにより、各支柱は、温度が変化する場合に該支柱の遠位端または近位端において実質的に自由に膨張または収縮する、複数の支柱と
を含む、支持構造。
【請求項１３５】
前記複数の支柱は、前記中心の周りに配向された少なくとも２つの分枝セグメントに構成される、請求項１３４に記載の支持構造。
【請求項１３６】
前記複数の支柱を包囲する外周をさらに含み、
各分枝セグメントは、
近位端および遠位端を有する一次支柱であって、該一次支柱の近位端は、該中心との交点を有し、該一次支柱は、該一次支柱の遠位端において該外周に延びる、一次支柱と、
複数の二次支柱であって、該二次支柱の各々は、近位端および遠位端を有し、該二次支柱の各々の近位端は、該一次支柱との交点を有する該二次支柱の各々を有し、そして該二次支柱の各々の遠位端において該外周に延びる、複数の二次支柱と
を含む、請求項１３５に記載の支持構造。
【請求項１３７】
中心と、
該中心に包囲される外周と、
該中心の周りに配向された少なくとも２つの分枝セグメントを形成する複数の支柱であって、分枝セグメントの各々は、
近位端および遠位端を有する第一支柱であって、該第一支柱の近位端は、該中心に結合され、該第一支柱の遠位端において該外周に延びる、第一支柱と、
近位端および遠位端を有する少なくとも第二支柱であって、該第二支柱の近位端は、該第一支柱に結合され、該第二支柱の遠位端において該外周に延びる、少なくとも第二支柱と
を含む、支持構造。
【請求項１３８】
近位端および遠位端を有する第三支柱であって、該第３の支柱の近位端が前記第二支柱に結合されることにより、該第三支柱は、該第一支柱と実質的に平行であり、該第一支柱からある距離で配置され、該第三支柱は、該第三支柱の遠位端において外周に延びる、第三支柱をさらに含む、請求項１３７に記載の支持構造。
【請求項１３９】
近位端および遠位端を有する第四支柱であって、該第四支柱の近位端が前記第三支柱に結合されることにより、該第四支柱は、該第二支柱と実質的に平行であり、該第二支柱からある距離で配置され、該第四支柱は、該第四支柱の遠位端において外周に延びる、第四支柱をさらに含む、請求項１３８に記載の支持構造。
【請求項１４０】
近位端および遠位端を有する第五支柱であって、該第五支柱の近位端が前記第四支柱に結合されることにより、該第五支柱は、該第三支柱と実質的に平行であり、該第三支柱からある距離で配置され、該第五支柱は、該第五支柱の遠位端において外周に延びる、第五支柱をさらに含む、請求項１３９に記載の支持構造。
【請求項１４１】
近位端および遠位端を有する第六支柱であって、該第六支柱の近位端が前記第五支柱に結合されることにより、該第六支柱は、該第四支柱と実質的に平行であり、該第四支柱からある距離で配置され、該第六支柱は、該第六支柱の遠位端における外周に延びる、第六支柱をさらに含む、請求項１４０に記載の支持構造。
【請求項１４２】
近位端および遠位端を有する少なくとも第七支柱であって、該第七支柱の近位端が前記第六支柱に結合されることにより、該第七支柱は、該第五支柱と実質的に平行であり、該第五支柱からある距離で配置され、該第七支柱は、該第七支柱の遠位端における外周に延びる、少なくとも第七支柱をさらに含む、請求項１４１に記載の支持構造。
【請求項１４３】
前記距離は、ほぼ一定である、請求項１３７に記載の支持構造。
【請求項１４４】
前記中心は、前記支持構造の中心に実質的に配置される、請求項１３７に記載の支持構造。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、Ｐｒｏｖｉｓｉｏｎａｌ  Ｐａｔｅｎｔ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎに権利を与えられた、２０００年１１月１３日に出願されたシリアル番号６０／２４８，４５９「Ｔｈｅｒｍａｌ  ｔｏｌｅｒａｎｔ  ｓｕｐｐｏｒｔ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  ｆｏｒ  ａ  ｃａｔａｌｙｔｉｃ  ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ  ｃａｔａｌｙｓｔ」に関し、優先権を主張し、これと共に本出願にその全てを援用される。
（技術分野）
本発明は、一般的に触媒作用のあるコンバータに関し、特に、触媒作用のあるコンバータ触媒に対する軸方向の支持を提供するためのシステムに関する。
（発明の背景）
触媒構造は、炭化水素の部分酸化、排気制御と効率のための炭化水素の完全酸化、自動車用の排気制御のための触媒作用のあるマフラーにおける反応、および、ガスタービン、加熱炉などのさらなる使用のための燃料の触媒作用の燃焼のような反応を含む、種々の高温プロセスを推進するために利用される。一般的に、触媒燃焼は、燃料および空気を混ぜる工程、および燃焼反応をもたらすために触媒構造を介して、この混合物を通す工程を含む。この燃焼プロセスの結果として、非常に高い気体の温度が発生する。これらの高い気体の温度は、タービンの効率にとっては都合の良いものであるが、触媒構造に熱的なストレスを受けさせる。熱的なストレスに加え、触媒構造は、気体流の方向にとても強い軸方向の力もまた受ける。この軸方向の力は、触媒構造の通路を縦方向に配置されたチャネルによって生み出された気体流の抵抗から起こる。いくつかの触媒構造は、この軸方向の負荷に耐えるための本質的な強度を有さず、一般的に触媒の下流に位置される触媒支持構造に頼らなければならない。支持構造は、触媒構造が被る大きな熱的および機械的負荷を同様に受ける、そして、これらおよび他の重要な性能の検討すべき事柄を解消するために設計されなければならない。
【０００２】
次に図１および図２を参照すると、一般的な触媒作用のある燃焼リアクタ１は、図１に示される。示されるように、触媒構造２は、概して円柱状の燃焼リアクタ１内のプレバーナ３の下流に配置され、概して、酸素含有気体の流れ４に対して垂直に配置される。一般的に、この気体は、空気および燃料の混合物であり、燃料は燃料注入器５を介して、モノリシックな触媒構造２に導入され、高速な空気１１はコンプレッサ（図示せず）を介して導入される。触媒構造２は、触媒を介して空気／燃料混合物の均一な流れを取得し、そして触媒構造２を介して縦方向に伸びる通路を介して、混合物が通ることを可能になるように配置されている。燃焼リアクタ１内の安定した位置に触媒構造２を維持するために、一つの可能性として、触媒上の軸方向の負荷を支持するための触媒構造２のアウトレット側７に沿う支持構造６を含む、燃焼リアクタに触媒構造を固定するために、支持手段または支持構造のいくつかのタイプを利用することが必要である。ここで使用されるように、触媒構造２の「アウトレット側」７は、部分的にまたは完全に燃焼された空気／燃料混合物が触媒構造２から出る側に存在する。従って、触媒構造２の「インレット側」８は、燃焼されない空気／燃料混合物が最初に、触媒構造２に導入される側である。支持構造６は、好ましくは、気体流の最小限の抑制を提供するために大きく開いた構造を有する。図２を参照して、支持構造６は、円柱状の壁またはライン９の内側に実装されたレッジ（ｌｅｄｇｅ）１０を介して円柱状構造９に、この軸方向の負荷を伝達する。いくつかの支持システムの例は、Ｄｅｌｌａ  Ｂｅｔｔａらの米国特許番号５，４６１，８６４、Ｄａｌｌａ  Ｂｅｔｔａらの米国特許番号６，１１６，０１４、Ｄａｌｌａ  Ｂｅｔｔａらの米国特許番号６，２１７，８３２に記載されており、それら全てを本明細書で参照として援用する。燃焼器シリンダ９内の高速気体流４は、触媒構造２にまたがる大幅な圧力降下と、それが原因の、触媒構造２に対する負荷とを生成する。支持構造６が耐えなければならないものは、この負荷である。どのようにしてこの圧力降下が起こるのかを理解するために、一般的な触媒構成が次いで示される。
【０００３】
一般的な触媒構造２は、燃焼気体混合物の通過の多数の縦方向に配列されたチャネルで構成された波形で巻きつけられた構造である。チャネルの少なくとも一部分は、燃焼触媒で内部表面上を覆われている。一般的な触媒構造の例は、Ｄａｌｌａ  Ｂｅｔｔａらの米国特許番号５，２５０，４８９、Ｄａｌｌａ  Ｂｅｔｔａらの米国特許番号５，５１１，９７２、Ｄａｌｌａ  Ｂｅｔｔａらの米国特許番号５，１８３，４０１、Ｄａｌｌａ  Ｂｅｔｔａらの米国特許番号５，５１２，２５０で公開されており、それらの全てを本明細書で参照により援用する。概して、波形をつけられた金属箔は、触媒層で覆われ、ついで円柱状の構造にらせん状に巻き付けられる。このような触媒ユニットは、気体流のための縦方向のチャネルを有する。気体は高い気体流速でユニットを通過するので、チャネルを通る気体流に対する抵抗は、結果として、流れの方向において箔を動かすための触媒構造２上の軸方向の負荷になる。触媒構造２が、外周にて燃焼器に取り付けられている場合、および軸方向の力が巻きつけられた構造に対する箔の滑り摩擦抵抗に対する箔に勝る場合、この軸方向の力は、気体流の方向において、触媒箔にテレスコープを引き起こす。触媒構造２にまたがる圧力降下は、一般的に、一平方インチにつき１〜５ポンド（ｐｓｉ）の範囲内である。１５インチの直径を有する触媒システムに対して、例えば、これは、１ｐｓｉの圧力降下で１８０ｌｂｓの触媒上での力に、５ｐｓｉの圧力降下において９００ｌｂｓの力に結果としてなる。例えば、Ｄａｌｌａ  Ｂｅｔｔａらの米国出願番号５，１８３，４０１に示されているように、多段モノリシック触媒構造２は、空気／燃料混合物流速が、４ｐｓｉの触媒を介する圧力降下において、およそ５０ｌｂｓ．／秒である触媒燃焼リアクタにおいて２０インチ径の触媒として使用される場合、触媒の軸負荷の総計は、およそ１，２６０ｌｂｓである。本質的に支持構造６は、大きな軸方向の力を被る触媒構造２を支持できなければならない。
【０００４】
支持構造に対する軸方向の力は大きいだけでなく、燃焼器部分内の温度は、高性能材料強度に比較してとても高い。触媒構造の温度は、使用中に急激に変化し得、温度は１０００℃に近づき、これを超えることさえもあり得る。結果として、熱的勾配は、触媒の燃焼において全く共通であり、不均一の温度に耐えるように設計されている支持構造は、重要である。典型的な動作上過渡現象は、図３に示されており、一般的なガスタービンシステムは図１および図２において示された燃焼システムを使用して始動される。図３は、始動過渡の間のいくつかのコンポーネントの温度を示す。タービンは、図１における燃焼器のプレバーナ３を点火することによって時刻１２にて始動される。支持構造６を介する気体流の平均温度はライン１４として示されている。円柱状の燃焼器線９の温度は、ライン１６として示されている。図３において理解されるように、高温は比較的に薄い壁でかつ、冷やされない支持構造６は、一つの側面に冷えた空気流を有する比較的に厚い壁の反応チャンバ壁９より顕著に大きい大きさに熱的に膨張させる。結果として、コンポーネント間の熱的な膨張の差異が発生される。この問題を克服するため、そして触媒構造２および支持構造６の亀裂または変形を避けるために、支持構造６および触媒構造２は、概してそれらの外側直径は、このような高温動作の間に触媒構造２および支持構造６の熱的な膨張を可能にするために反応チャンバ壁９の内側直径より小さくなるようにサイズ決めされる。支持構造の外側直径があまりにも大きい場合、支持構造６は、熱的に膨張できず、この結果、支持構造６それ自体および触媒構造２の箔に損害を与え得る。コンポーネント間の膨張の差異が問題であるだけでなく、大きな軸方向の負荷および高温の組み合わせは、支持構造６の重大な変形の原因になる。
【０００５】
例えば、図４は、Ｄａｌｌａ  Ｂｅｔｔａらの米国出願番号６，１１６，０１４で詳細に示されているモノリシックの開いた細胞状のまたは蜂の巣状の構造を有する触媒支持構造１８の部分図を示す。支持構造１８は、触媒構造２のアウトレット側の反対側に沿う高温度抵抗の金属またはセラミックの薄い縞（ｓｔｒｉｐ）２０によって形成され、触媒構造２のアウトレット側を本質的に覆うために触媒構造の縦方向の軸に対して垂直方向に伸ばされている。支持構造１８を構成する縞２０は、接合甲金属モノリスを形成するためにお互いに結合され、金属モノリスでは、縞２０の接触している平らな部分２２は、溶接または蝋着によって結合されている。接合甲金属モノリスは、急激な温度変化および熱的勾配にさらされた場合、蜂の巣状の構造内に高い熱的ストレスを発生する。さらに、接触している平らな部分２２は、局在化させられた熱的勾配に応答して、個々の縞の独立した膨張および収縮を抑制する。結果として、接触している平らな部分２２に集中するストレスは、接合の失敗を導き得、疲労の亀裂と変形を生じさせる。失敗の全ては、部分的、短い耐用年数およびタービンが完全下流の兆候を示し得るシステムにおいて自由なボディに結果としてなる個々の縞２０の転位可能な一部の失敗を導き得る。結合的かつ冗長的な構造要素の数を最小限にすることは、隣接する軸方向の支持または支柱にストレスを課すことなしに局在化させられた熱的、機械的ストレスに応答して膨張および収縮するために個々の軸方向の支持または支柱の自由度を増加する。単独かまたは個々の軸方向の支持が自由に膨張かつ収縮を可能にさせる構造の組み合わせの、結合的かつ冗長的構造的な要素の最小化が、以前の発明によって解決しなかった重大な設計の検討すべき事柄である。本発明は、熱的なストレスに応答して、自由に膨張および収縮する軸方向の支持または支柱を有する支持構造配列を提供する。
【０００６】
上述の設計の検討すべき事柄は、設計に拡張性を与える機能である。例えば、上述の蜂の巣状の構造を使用するために、より大きな直径を有する支持構造は、付加的な溶接のファクタを必要とする。より小さなチャネルを有する、より小さな支持構造は、よりやっかいな溶接がなされている。サイズの増加または減少のどちらかと関連があるこの現実は自然に、製造の容易性を減少させ、支持構造の費用を増加させる。いつものように、費用、時間または規模に対する製造の困難さを実質的に増加しない設計が、所望される。本発明は、このような支持構造設計を示す。
【０００７】
さらに、触媒支持構造は、空気流を最小限に妨げるが、一様な支持を同時に提供する。支持構造の支柱が触媒の表面を覆って、幾分広く間隔を開けられる場合、この結果、高い局部的な接触力またはストレスが生じる。特定の場所において、これらの接触力は、高負荷下の箔の変形が起こる薄い触媒箔の強度を超え得る。この箔変形問題に対する一つの解決法は、触媒のアウトレット側の表面の触媒箔の接触ストレスを引き下げるためにより多くの支持をする軸の支持を提供することである。しかしながら、増加された軸の支持の数は、気体流の妨げを増加し、燃焼システムにおける圧力効果全体を増加する。蜂の巣状設計において、支持から支持の距離は広い範囲で変化する。例えば、溶接箇所２２にて、縞２２は、互いに沿いそして実質的に、溶接されてない場所に関連する均一でない支持を提供する。また、気体流の妨げは、少なくとも一つの縞の重複がある溶接された場所にて増加される。この厚さの重複は、均一な支持を起こさず、気体流の減少によるガスタービンの効率を引き下げる傾向にある。
【０００８】
従って、触媒、触媒箔に対する均一な支持、より少ないストレス集中および集中された熱的勾配に応答して、自由に膨張および収縮する要素を介して気体流の最小の制限を提供する支持構造を設けることが所望される。本発明は、触媒支持構造構成および設計における上述および付加的必要性を満足させることに方向付けられる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（発明の要旨）
本発明の一つの局面に従って、中心の周りに配向され、外周によって包囲された少なくとも２つの分枝セグメントを含む外部容器内に配置される支持構造が提供される。各分枝セグメントは、複数の支柱を含む。各支柱は、近位端および遠位端を含む。１つの支柱の近位端は中心に結合され、各連続的支柱は、交互の連続的支柱が実質的に互いに平行であるように、連続的支柱の近位端において前の支柱に結合される、外部容器内に配置される。本発明の別の局面に従って、中心と中心の周りに配向され、外周によって包囲される少なくとも３つの分枝セグメントとを含む支持構造が提供される。分枝セグメントの各々は、近位端および遠位端を有する一次支柱を含む。一次支柱は、近位端において中心との交点を有し、遠位端において外周に延びる。複数の二次支柱もまた含まれる。二次支柱の各々は、近位端および少なくとも１つの遠位端を有する。二次支柱の各々は、二次支柱の近位端において一次支柱との交点を有し、二次支柱の遠位端において外周に延びる。
本発明の別の局面に従って、中心、中心を包囲する外部リングおよび複数の一次支柱を含む支持構造が提供される。一次支柱の各々は、中心に結合された近位端および外部リングに結合された遠位端を有する。複数の片持ち支柱もまた含まれる。片持ち支柱の各々は、外部リングに結合された遠位端および中心に向かって延びている近位端を有する。
本発明の別の局面に従って、中心、中心を包囲する外部リングおよび中心の回りに構成された複数の支柱を含む支持構造が提供される。複数の支柱の各支柱は、近位端および遠位端を有する。遠位端の各々は、外部リングに結合される。支柱の第一部分は、第一部分の近位端において中心に結合される。外部リングに結合された少なくとも１つの支柱は、少なくとも１つの支柱の遠位端が外部リングに対して実質的に自由に移動するように外部リングにおいて移動可動に結合される。
本発明の一局面に従って、外部容器内に配置されるための支持構造が提供される。支持構造は、中心および中心の周りに構成された複数の支柱を含む。複数の支柱のそれぞれは、近位端および遠位端を有する。各遠位端は外部容器に結合される。支柱の第一部分は、第一部分の近位端において中心に結合される。外部容器に結合された少なくとも１つの支柱は、少なくとも１つの支柱の遠位端は外部容器に対して実質的に自由に移動するように外部容器に移動可能に結合される。
支持構造は、中心と、中心の周りに構成された複数の支柱を含む。複数の支柱のそれぞれは、近位端および遠位端を有する。支柱の第一部分は、第一部分の近位端において中央に結合される。支柱の第二部分もまた含まれる。第二部分の支柱のそれぞれは、第二部分の近位端において別の支柱に結合される。第一部分の少なくとも１つの支柱は、第一部分の近位端が中心に対して実質的に自由に移動するように結合される。第二部分の少なくとも１つの支柱は、第二部分の近位端が別の支柱に対して自由に移動するように結合される。本発明の別の局面に従って、中心および中心の周りにおいて分枝セグメントに構成された複数の支柱を含む触媒のための支持構造を提供する。隣接した支柱間の距離が触媒の実質的な部分に対して実質的に均一な接触圧力を提供する。
本発明の別の局面に従って、中心および複数の支柱を含む支持構造が提供される。各支柱は、近位端および遠位端を有する。複数の支柱は、各支柱は、温度が変化する場合に支柱の遠位端または近位端において実質的に自由に膨張または収縮するように、中心の周りに構成される。
本発明の別の実施形態に従って、中心、中心に包囲される外周および中心の周りに配向された少なくとも２つの分枝セグメントを形成する複数の支柱を含む支持構造が提供される。分枝セグメントは、近位端および遠位端を有する第一支柱を含む。第一支柱の近位端は、中心に結合され、第一支柱の遠位端において外周に延びる。分枝セグメントはまた、近位端および遠位端を含む少なくとも第二支柱を含む。第二支柱の近位端は、第一支柱に結合され、第二支柱の遠位端において外周に延びる。
【００１０】
本発明の前述および他の利益は以下の詳細な説明を読むことにより、および図面を参照することで明らかになる。
【００１１】
本発明は、様々な改良および変形を受けやすいので、具体的な変化は、図面において例示の目的で示され、本明細書に記載される。しかしながら本発明は、開示された特定の形態に限定されないことが理解されるべきである。むしろ、本発明は、添付の請求項によって定義されたような本発明の意図および範囲内に収まる全ての改良、等価物、および変形を含むべきである。
（具体的な実施形態の説明）
本発明は、棒で形成された長方形から成る触媒のための軸方向の支持構造、または、支柱の全てが温度変化につれて自由に熱膨張および収縮するように修正された放射状の様式で配置された支柱を提供する。本発明によると、支持する支柱の独特の配置は、触媒ユニットのアウトレット側を制限する支持構造を形成する。
【００１２】
触媒支持構造１００の代表的な例は、図５および図６ａに示される。支持構造１００は中心１０４の周りに構成された複数の支柱１０２を含む。外周１０６は、図６ａにおける点線によって描かれる。各々の支柱１０２は、近位端１０８および遠位端１１０を含む。各々の支柱１０２の近位端１０８は、遠位端１１０に対して中心１０４の近くに配置される。遠位端は、外周１０６の近くに配置される。各々の支柱１０２の近位端１０８は他の支柱との交差点１１２を配置するかまたは支柱１０２およびそれぞれの支柱１０２の遠位端１１０は外周１０６に向かって膨張する。
【００１３】
一つの変形において図６ｂに示されるように、支柱１０２は、支柱の遠位端１１０が、実質的に外周１０６に実質的に垂直であるように、エルボー１０３を形成するように曲げられている。全ての支柱１０２がエルボー１０３を含む必要はない。例えば、実質的に放射状である支柱１０２は既に実質的に垂直である。この変形における少なくとも一つの支柱は、エルボー１０３を含む。
【００１４】
図６ａの外周１０６は、形状が円形であるが、本発明は限定されず、任意の形状が外周１０６によって定義され得る。概して、外周１０６は、燃焼器（図示せず）の断面形状と実質的に一致するように選択される。支持構造１００は、燃焼器に備わっている。外周１０６は、領域１１３を定義するために複数の支柱１０２を包囲する。
【００１５】
図７において示された一つの変形において、外部リング１１４は、外周１０６にて配置される。このような変形において、少なくともいくつかの支柱１０２の遠位端１１０は、外部リング１１４に結合される。溶接すること、蝋着すること、ボルト付けすること、ピン止めすること、または釘付けすることに加えて、支柱１０２は、上述の新しい構成を利用することによって外部リング１１４に結合され得る。図７に示される外部リング１１４は、交互の変形ピーク１１６およびトラフ１１８を含むように波型にされている。支柱１０２は、動いているまたは熱膨張しているまたは収縮している支柱が、結合されているトラフ１１８の位置にて外部リング１１４を曲げるために、トラフ１１８にて外部リング１１４と結合されている。この支柱の動きまたは熱膨張または収縮は、減少されたストレス形成での動きの自由度を許容する外部リング１１４を曲げ得る。もちろん、外部リング１１４は支柱が個別に膨張することを可能にする。
【００１６】
中心１０４は、図５および図６ａに示されるように単一の交差点１２０を構成する。しかしながら図８に示されるように、本発明は限定されず、中心１０４は、円形および複数の交差点１２０を支持する断面形状を有するハブ１２２を構成し得る。もちろん、ハブ１２２の形状は、円形の形状に限定されず、任意の形状が利用され得る。ハブ１２２は、第二の支持構造に対する上流に逆らった軸方向の負荷を伝えるために中心軸（図示せず）に取り付けられ得る。さらに、支持構造１００の形状の全ては、円形でありえ得ない。中心１０４は、支持構造の幾何学的な中心と一致する必要はない。中心は、中心の交差点または、支持構造の幾何学的な中心にあり得るまたはあり得ないハブである。
【００１７】
図６ａおよび図８に集中すると、支柱１０２の構成が詳細に説明される。支持構造１００の複数の支柱１０２の構成では、長いまたは一次支柱１２４は、図６に示されるような中心１０４と一致する単一の交点１２０において同様の一次支柱１２６、１２８、１３０、１３２および１３４と結合される。あるいは、図８に示されるように、一次支柱１２４、１２６、１２８、１３０、１３２および１３４は、それぞれ別の交点１３６、１３８、１４０、１４２、１４４、および１４６に接続され、ハブ１２２に配置される。いずれかの場合では、一次支柱１２４、１２６、１２８、１３０、１３２、および１３４は、それらの近位端における交点１２０からそれらの遠位端における外周１０６に延びる。これらの支柱は、それらの遠位端で外周を形成する（ｍｅｅｔ）。一次支柱１２４、１２６、１２８、１３０、１３２、および１３４は、直線であり、好ましくは、中心１０４に対して放射状である。あるいは、一次支柱は放射状ではないが放射からわずかにずれる、あるいは、一次支柱は、直線である必要がないが、曲がっていてもよいし、波型であってもよい（例えば、少なくとも１つの角度を有していてもよい）。
【００１８】
より短いまたは二次支柱１４８は、その近位端１５２における交点１５０において一次支柱１２４に取り付けられ、その遠位端１５４において外周１０６に延びている。二次支柱１４８は、支柱１２４と比較してより短く、一次支柱１２４に対して角度θで取り付けられる。二次支柱１５６は、二次支柱１４８と比較してより短く、二次支柱１５６の近位端１６０における交点１５８で二次支柱１４８に取り付けられ、その遠位端１６２における外周１０６に延びている。二次支柱１５６は、二次支柱１５６が支柱１２４に対して実質的に平行であり、実質的に距離Ｓの等間隔であるように、二次支柱１４８に対して角度θで取り付けられる。二次支柱１６４は、支柱１５６と比較してより短く、支柱１６４の近位端１６８における交点１６６で支柱１５６に取り付けられ、その遠位端１７０における外周１０６に延びている。支柱１６４は、支柱１６４が支柱１４８に対して実質的に平行であり、実質的に距離Ｓの等間隔であるように、二次支柱１５６に対して角度θで取り付けられる。二次支柱１７２は、支柱１６４と比較してより短く、支柱１７２の近位端１７６における交点１７４で支柱１６４に取り付けられ、その遠位端１７８における外周１０６に延びている。支柱１７２は、支柱１７２が支柱１２４、１５６に対して実質的に平行であり、実質的に支柱１５６からの距離Ｓの等間隔であるように、角度θで取り付けられる。二次支柱１８０は、支柱１７２と比較してより短く、支柱１８０の近位端１８４における交点１８２で支柱１７２に取り付けられ、その遠位端１８６における外周１０６に延びている。支柱１８０は、支柱１８０が支柱１４８、１６４に対して実質的に平行であり、実質的に距離Ｓの等間隔であるように、角度θで取り付けられる。二次支柱１８８は、支柱１８０と比較してより短く、支柱１８８の近位端１９２における交点１９０で支柱１８０に取り付けられ、その遠位端１９４における外周１０６に延びている。支柱１８８は、支柱１８８が支柱１２４、１５６、１７２に対して実質的に平行であり、実質的に距離Ｓの等間隔であるように、二次支柱１５６に対して角度θで取り付けられる。この構成は、所定の数の支柱に所与の種々の設計パラメータ（例えば、支持構造の直径および距離Ｓ）を組み込むために繰り返され得る。
【００１９】
中心１０４から離れつつ一次支柱を分枝することによって、支柱間の距離Ｓが実質的に一定になるように選択される。これは、支柱間でほぼ一定の触媒膜の間隔、およびそれにより触媒膜と各支柱間の一定の力を提供する。触媒と各支柱のエッジとの間の接触応力は、適切な設計によって（特に支柱間の分離、支柱の厚さ、および触媒膜の厚さを解析的に選択することによって）調整され得る。支柱の厚さは、好ましくは、接触位置における局所的な流れを著しく制限しないように、および下流支柱エッジにおける滑らかな流れを有するように選択される。あるいは、現在の一般的な幾何学的な構成は、最も外側の環境における接触応力または中心の交点付近の障害物を増加させることなく任意の直径に有利に増加され得る。
【００２０】
図６ａで理解され得るように、上述の構成は、分枝セグメント１９６を形成し、各一次支柱１２４、１２６、１２８、１３０、１３２、および１３４から生じる分枝セグメント１９６を形成する。要するに、各分枝セグメント１９６の構成は、一次支柱および複数の二次支柱を含み、一次支柱はその近位端でその中心に接続され、その遠位端において外周に延び、各連続的な二次支柱は前の支柱に接続され、それにより各連続的な二次支柱の近位端が、角度θおよび距離Ｄ（Ｄは近位端間の、角度θの距離）前の支柱にで接続され、代替の支柱は、交互の支柱が距離Ｓだけ離れて互いに実質的に平行であり、そして全ての支柱の遠位端が外周に延びる。要するに、平行な支柱の２つのセットは、分枝セグメント１９６ごとに形成される。図６ａは、６つの一次支柱１２４、１２６、１２８、１３０、１３２、および１３４、ならびに中心１０４周囲に配向された等しい数の分枝セグメント１９２を示す。しかし、支持構造の別の改変に関して以下で明らかになるように、全ての一次支柱が二次支柱を支持する必要があるとは限らない。
【００２１】
支柱は、溶接、蝋付け、ボルト止め、ピン止め、またはリベット止めによって交点で結合される。１つの改変では、蝋付けラグが利用される。図９は、蝋付けラグ１９８を示す。蝋付けラグ１９８は、好ましくは、支柱、または強度、成型性、蝋付け性質の適切な性質を有する任意の材料と同様の金属合金から作成された薄い金属シートで一体型で形成される。蝋付けラグ１９８は、支柱受部２０２を形成するために調整する２つのフランジ２００を含む。蝋付けラグ１９８が取り付けられる支柱２０６の周囲で折りたたまれるように適応される２つのタブ２０４もまた含まれる。少なくとも１つのさらなるタブ２０８は、蝋付けラグ１９８内部で受け取られた支柱２１０をさらに固定するように含まれる。蝋付けラグ１９８は、それが取り付けられるように支柱２０６に仮付け溶接され得る。次いで支柱２１０は、蝋付けラグ１９８の支柱受部２０２に挿入され、次いで支柱をその位置で固定させるように高温で炉内で蝋付けされる。これを蝋付けラグ１９８として参照されているが、これらの使用は、蝋付けのみに限定されないことが明らかである。１つの改変では、支柱受部２０２に挿入される支柱は、熱的機械応力に応答して自由に膨張および収縮する。
【００２２】
あるいは、図１０に示されるように、支柱がすべり型継手に接続される。もちろん、溶接、蝋付け、ピン止め、ボルト止め、リベット止め、およびすべり型継手の任意の組み合わせが利用され得る。すべり継手の使用によって溶接を除去することは、軸負荷ならびに熱膨張および熱収縮から生じる支柱の自由度を増加する。すべり型継手はまた、応力集中を低減する。図１０を参照すると、すべり型継手の使用を示す支持構造２１２の例示的な部分図が示される。概して、その近位端２１６における一次支柱２１４は、ハブ２２２に形成された少なくとも１つの溝２２０と係合するために少なくとも１つの凸縁（ｔｏｎｇｕｅ）２１８を含む。示されたように、一次支柱２１４は、ハブ２２２の位置に対応して形成された２つの溝２２０において受け取られる２つの凸縁２１８を含む。ハブ２２２は、一次支柱２１４の後方運動を妨げるように、一次支柱２１４の少なくとも１つの側に配置された少なくとも１つの突出部２２４をさらに含むように示される。すべり型継手は、一次支柱２１４がハブ２２２に対して相対的に実質的に膨張または収縮することを可能にする。一次支柱２１４はまた、連続的な二次支柱２３０の凸縁２２８を受け取るための溝２２６を含む。一次支柱２１４は、外部リング２３２に溶接、蝋付け、または調整することによって遠位端２３４において外部リング２３２に結合される。外部リング２３２との種々の新規な結合の詳細が以下に説明され、この結合がさらに利用され得る。一次支柱２１４はまた、二次支柱を固定するために役立つように少なくとも１つの突出部（図示せず）を含み得る。
【００２３】
二次支柱２３０は、二次支柱２３０の近位端２３６において配置された少なくとも１つの凸縁２２８および連続的な二次支柱２３０の凸縁２２８を受け取るように適応された溝２２６を含む。二次支柱２３０の溝２２６は、近位端２３６と二次支柱２３０の遠位端２３８との間に配置される。二次支柱２３０の遠位端２３８は、外部リング２３２に接続される。連続的な二次支柱２３０の最後は、溝２２６を有さない。二次および一次支柱の凸縁および溝は、支柱の転位を防ぐためおよび全ての支柱が固定される間に接続される支柱または外部リングへの衝突による支柱の移動または膨張を防ぐために大きさ調整される。凸縁および溝等のすべり型継手は、それが接続される二次支柱に対して、二次支柱が実質的に移動、膨張または収縮することを可能にする。
【００２４】
図１１ａを参照すると、上述の分枝セグメント１９６の改変である分枝セグメント２４０が示される。分枝セグメント２４０は、一次支柱２４２および複数の二次支柱２４４を含む。一次支柱２４２が波型にされ、中央またはハブ（図示せず）に接続される近位端２４６を含む。一次支柱２４２の遠位端２５２は、ジグザグパターンで外周２５４に延びている。一次支柱２４２は、第１の側面２５６および第２の側面２５８を含む。各第２の支柱２４４は、近位端２６０および遠位端２６２を有する。近位端２６０は、その遠位端２６２に対して中心２４８に隣接するように配置される。各二次支柱２４４の近位端２６０は、交点２６４において一次支柱２４２に取り付けられる。一次支柱２４２に沿って各連続的交点２６４が等間隔で配置される。あるいは、図１１ｂに示されるように、二次支柱２４４は、交点２６４が、溶接、蝋付け、ボルト止め、ピン止め、またはリベット止めされ得る重ね継ぎになるように取り付けられる。にもかかわらず、二次支柱２４４は、一次支柱２４６の第１の側面２５６から延びる二次支柱２４４が、互いに対して実質的に平行であり、第２の側面２５８から延びる二次支柱２４４が、互いに対して実質的に平行であり、遠位端２６２の全ては外周２５４に延びているように配列される。
【００２５】
別の改変が図１１ｃに示される。この改変は、二次支柱が波型にされる支柱であり得ることを示す。例えば、分枝セグメント２４１は、一次支柱２４３および複数の二次支柱２４５を含む。各二次支柱２４５は、近位端２６１および遠位端２６３を有する。一次支柱２４３は直線形であり、中心またはハブ（図示せず）に接続される近位端２４７を含む。一次支柱２４３の遠位端２５３は、外周２５５に延びる。少なくとも１つの二次支柱２４９が波型にされ（実線によって示される）、別の二次支柱２４５に接続されるように示されるが、本発明はそのように限定されず、波型の二次支柱は、一次支柱２４３に接続され得る。二次支柱２４９が波型にされる任意の改変は本発明の範囲にある。波型にされた二次支柱２４９は、第１の側面２５７および第２の側面２５９を含む。近位端２６１は、その遠位端２６３に対して中心（図示せず）に近接して配置される。各二次支柱２４５の近位端２６１は、交点２６５において波型にされた二次支柱２４９に取り付けられる。波型にされた二次支柱２４２に沿った各連続的交点２６５は等間隔に配置されるが、本発明はそのように限定されない。あるいは、図１１ｃは、所定数の湾曲部を有する波型にされた二次支柱２４９を示すが、本発明はそのように限定されず、支柱２４９は、本発明の範囲内で多少の湾曲部を有し得る。もちろん、別の改変では、図１１ｂに示されたように、二次支柱２４５は、交点２６５が溶接、蝋付け、ボルト止め、ピン止め、またはリベット止めされ得る重ね継ぎになるように取り付けられる。にもかかわらず、二次支柱２４５は、波型にされた二次支柱２４９の第１の側面２５７から延びる二次支柱２４５が、互いに対して実質的に平行であり、第２の側面２５９から延びる二次支柱２４５が、互いに対して実質的に平行であり、遠位端２６３の全ては外周２５５に延びているように配列される。
【００２６】
６つの分枝されたセグメントが図５および図６に示されるが、本発明はそのように限定されず、任意の数の分枝セグメントが可能であり、特に支持構造の大きさを増加させる。例えば、図１２では、３つの分枝セグメント２６８を有する支持構造２６６が示される。図１３では、２つの分枝セグメント２７４を有する支持構造２７２が示される。この改変では、一次支柱２７８に取り付けられた連続的二次支柱２７６は、その両方の側面で二次支柱２８０を支持する。これらの改変の分枝セグメント２６８および２７４は、利点の全てを利用するか、または本明細書中で説明された本発明の組み合わせを選択する。
【００２７】
図１４を参照すると、支持構造２８２のさらに別の改変が示される。支持構造２８２は、円形の断面を有するハブ２８６として図１４に示された中心２８４を含む。もちろん、中心２８４はハブ２８６である必要はないが、例えば単一の交点であり得る。さらに、支持構造２８２の全体の形状は円形である必要はない。中心２８４は、必ずしも支持構造の幾何学的中心と一致する必要はない。この中心は、支持構造の幾何学的中心にあってもよいし、幾何学的中心になくてもよい中心交点またはハブ２８６である。支持構造２８２はまた、外部外周２８８を含む。支持構造２８２は、中心２８４の周囲に配向された３つの分枝セグメント２９０をさらに含む。各分枝セグメント２９０は、一次支柱２９２および複数の二次支柱２９４を含む。支持構造２８２はまた、分枝されたセグメント２９０間に配置された３つの一次支柱２９６を含む。分枝されたセグメント２９０間に配置された一次支柱２９６のそれぞれは、二次支柱２９４を支持せず、その結果、分枝セグメント２９０を形成しない。二次支柱２９４を支持しない３つの分枝されたセグメント２９０および３つの一次支柱２９６が示されるが、本発明はそれらに限定されず、二次支柱２９４を支持しない任意の動作可能な数の分枝セグメント２９０および一次支柱２９６は、本発明の範囲にある。
【００２８】
図１４をさらに参照すると、外周２８８は円形の形状であるが、本発明はそのように限定されず、任意の形状が外周２８８によって規定され得る。外周２３６は、支持構造２８２が存在する燃焼器（図示せず）の断面形状と実質的に一致するように選択される。外周２８８は、領域２９８を規定するように支柱の構成を含む。１つの改変では、外部リング３００は、外周２８８に配置される。このような改変では、少なくともいくつかの支柱が外部リング３００に接続され得る。さらに、溶接、ボルト止め、蝋付け、ピン止め、およびリベット止め支柱が、本明細書中で説明された新規な構成を利用することによって、外部リング３００に結合され得る。
【００２９】
図１４に示された構成が詳細に説明される。各分枝セグメント２９０は、一次支柱２９２および複数の二次支柱２９４を含む。好ましくは、一次支柱２９２は、直線形および放射状であるが、本発明はそのように限定されない。一次支柱２９２は、交点３０６においてハブ２８６に接続された近位端３０２を含む。一次支柱２９２の遠位端３０４は、外周２８８に延びている。さらに、一次支柱２９２は、第１の側面３０８および第２の側面３１０を含む。
【００３０】
各二次支柱２９４は、近位端３１２および遠位端３１４を含む。近位端３１２は、その遠位端３１４に対して中心２８４に近接するように配置される。各二次支柱２９４の近位端３１２は、交点３１６において一次支柱２９２に取り付けられる。一次支柱２９２に沿って外周２８８に向かう各連続的交点３１６は、距離Ｄで間隔が開けられる。１つの改変では、距離Ｄは一定であり、別の改変では、距離Ｄは変動する。一次支柱２９２の第１の側面３０８から延びる二次支柱２９４は、互いに対して実質的に平行であり、第２の側面３１０から延びる二次支柱２９４が、互いに対して実質的に平行であり、二次支柱２９４の遠位端３１４の全てが外周２８８に向かって延びているように、二次支柱２９４が配列される。分枝セグメント２９０間に配置される一次支柱２９６は、隣接する二次支柱２９４に実質的に平行であるように配置される。
【００３１】
二次支柱２９４は、例えば、溶接、蝋付け、ピン止め、ボルト止め、またはリベット止めによって分枝セグメント２９０の一次支柱２９２に取り付けられる。あるいは、一次支柱２９２は、軸方向に延びている溝（図示せず）に設けられる。この溝は、改変された二次支柱を受けるように大きさ調整される。この改変された二次支柱は、Ｖ形状を有するように改変される。結果として、改変された二次支柱は、それが溝を通過する場合に、一次支柱と交点を形成する角度のある改変された二次支柱の頂点を有する２つの遠位端を有する。この溝は、当業者に周知の方法によって溶接または蝋付けされることなく改変された二次支柱を緊密に固定するように適応され得る。この代替の構成は有利である。なぜなら、改変された二次支柱は、応力集中を生成することなく、熱勾配に応答して膨張または収縮するのに十分自由であるが、実質的に緊密に固定される。
【００３２】
図１５を参照すると、支持構造３１８のさらに別の改変が示される。支持構造３１８は、円形の断面を有するハブ３２２として図１５に示された中心３２０を含む。もちろん、中心３２０はハブ３２２である必要はないが、例えば単一の交点であり得る。さらに、支持構造３１８の全体の形状は円形でなくてもよい。中心３２０は、必ずしも支持構造の幾何学的中心と一致する必要はない。この中心は、支持構造の幾何学的中心にあってもよいし、幾何学的中心になくてもよい中心交点またはハブである。支持構造３１８は、外部外周３２６を規定する外部リング３２４を含む。支持構造３１８は、中心３２０の周囲に配向され、文字Ｂで指定された６つの一次支柱３２８を含む。各一次支柱３２８は、近位端３３０および遠位端３３２を有する。近位端３３０は、遠位端３３２に対して中心３２０に近接して配置される。各一次支柱３２８は、交点３３４を形成するようにその近位端３３０においてハブ３２２に接続され、外部リング３２４と交点３３６を形成するように、その遠位端３３２において外部リング３２４に接続される。好ましくは、一次支柱は、放射状であり、溶接、蝋付け、凸縁および溝、あるいは本明細書中で説明されるかまたは当業者に公知の他の方法の任意の組み合わせによって、ハブ３２２および外部リングに取り付けられ得る。
【００３３】
支持構造３１８はまた、図１５において文字Ａによって示された片持ち支柱３３８を含む。示されたように、２つの片持ち支柱３３８は、一次支柱３２８の間に配置されている。本発明は、少なくとも１つの片持ち支柱３３８が一次支柱３２８間で設けられている限り、そのように限定されない。各片持ち支柱３３８は、交点３４１を形成するように、片持ち支柱３３８の遠位端３４０において外部リング３２４に接続され、中心３２０に向かって延びるが、近位端３４２は、中心３２０に接続されない。中心３２０付近の支持構造３１８によって空気流を過剰制限することを防ぐように、片持ち支柱３３８は、ハブ３２２と交差しない。典型的にはこの支柱は互いに接近して配置される。片持ち支柱３３８は、好ましくは、中心３２０に対して放射状であり、外部リング３２４の交点３３６、３４１と一次支柱３２８および片持ち支柱３３８両方との交点は、外部リング３２４の回りに等間隔で配置される。６つの一次支柱３２８および１２の片持ち支柱３３８が示されるが、本発明はそのように限定されず、任意の数の支柱が本発明の範囲にある。
【００３４】
本発明は、支持構造の個々の支柱の接続または負荷伝達構成を、支持構造外周において、熱膨張の自由度、軸負荷の伝達、および支柱の安全な保持を可能にする燃焼器シリンダーまたは外部リングにさらに随意に提供する。本発明の随意の局面は、図１６および図１７に関して説明される。１つの改変に従って、支持構造３４４は、複数の支柱３４６を含む。支持構造３４４の支柱３４６は、各支柱３４６がフランジ３５０を含む遠位端３４８を有することを除いて説明されたように構成され得る。フランジ３５０は、支柱３４６と一体型で形成されるか、または支柱３４６に取り付けられて、軸方向に垂直である方向に沿って見た場合、実質的にＴ字形状である遠位端３４８を提供し、それによりフランジまたはＴ字末端３５０は、各末端において、支柱３４６の幅を越えて延びる突起３５２を有する。１つの改変では、軸方向に沿って見た場合、遠位端３４８はまた、Ｔ字形状であり、それによりフランジ３５０またはＴ末端は、各末端において支柱３４６の厚さを越えて延びる突起を有する。Ｔ末端は、支柱３４６と同じ厚さであるか、または支柱３４６の厚さに対してより厚いバーであり得る。各支柱３４６の末端における突起の程度は、特定の設計に依存する。
【００３５】
支持構造３４４は、図１７に示されるような触媒３５６を保持する外部容器３５４に設けられる。この図は、支柱３４６の内の１つの外部末端に沿って取られた、フロー軸に対して垂直な断面図である。外部容器３５４は、最初に触媒３５６を通って、次いで支柱構成からなる触媒支持構造３４４を通って流れる高速ガスストリーム３５８を有する。支持構造３４４は、レッジ３６０上で支持される。支柱３４６のフランジ３５０は、膨張溝３６２内部に含まれる。支柱３４６は、外部容器３５４に対して自由に熱膨張および収縮させ、これにより支柱３４６を放射方向Ｒに沿って膨張溝３６２に動作させる。本発明のこの局面のさらなる利点は、循環疲労または他の故障モードが支柱３４６に支持構造の他の部分から孤立させた場合であっても、支柱３４６は、その構造から外れることができない。なぜなら、フランジまたはＴ末端３５０は、支柱３４６が膨張溝３６２から取り外されることを可能にしないためである。膨張溝３６２は、外部容器３５４または外部リングにおいて溝を形成し、次いで、受部３６６を取り付けることによって形成される。支柱３４６における遠位端３４８におけるフランジ構成は、他のエレメント（特に、下流に配置されたタービン）に対する自由な物体損傷の可能性を低減させる。
【００３６】
支柱遠位端接続の別の改変が図１８ａおよび１８ｂに示される。本改変では、支持構造３６９の支柱３６８は、上述したように、フランジ３７０またはＴ末端を含む。しかし、支持構造３６９は、外部リング３７２を含み、各支柱３６８は、外部容器に直接接続される代わりに外部リング３７２に接続される。外部リング３７２は、内部面３７４および外部面３７６を含む。開口部３７８は、外部リング３７２に形成され、フランジ３７０またはＴ末端は開口部３７８を通る。受部３８０は、外部表面３７６に取り付けられ、膨張溝３８２を形成する。支柱３６８は、膨張溝３８２で保持される。図１８ａの上面図は、図１８ｂに示され、図１８ｂは、支柱３６８の運動に適応するように膨張溝３８２にギャップ３８４が設けられることを示す。本改変はまた、支柱３６８を保持し、自由な物体損傷が発生することを防ぐ。
【００３７】
支柱遠位端結合の別の改変が図１９に示される。この改変では、支持構造３８８の支柱３８６は、Ｔ末端またはフランジ３９４を形成するように、支柱３８６の遠位端３９２において２つの切欠き３９０を含む。この支柱構成は、支柱３８６を外部リング３９６または外部容器のいずれかに接続させるために使用され得る。外部リング３９６は、内部表面３９７および外部表面３９８を含む。開口部３９９は、外部リング３９６において形成され、フランジ３９４またはＴ末端は開口部３９９を通る。受部３９５は、膨張溝３９３にフランジ３９４を保持するように膨張溝３９３を形成するために外部表面３９８に取り付けられる。ギャップ３９１は、支柱３８６の運動に適応するように膨張溝３９３に設けられる。本改変はまた、軸方向に支柱３８６を有利に保持し、自由な物体の損傷が発生することを防ぐ。以前の改変と同様に、本改変の支柱３８６は、外部容器または外部リングに対して放射方向に支柱３８６の実質的に自由な運動ならびに膨張および収縮を可能にし、支柱が移動する場合に安全な保持を提供し、製造するのが容易である。
【００３８】
支柱遠位端結合の別の改変が図２０ａおよび図２０ｂに示される。本改変では、支持構造４０３の支柱４０１は、支柱４０１の遠位端４０７において少なくとも１つの溝４０５を含む。外部リングまたは他の部材４０９は、支柱４０１を保持するように溝４０５を通る。図２０ａおよび図２０ｂは、矩形形状である溝を示すが、本発明はそのように限定されない。溝４０５は任意の形状であり得る。例えば、溝４０５は、円形の断面を有するワイヤ等の部材４０９を受け取るように円形であり得る。溝４０５は、支柱４０１を保持するように大きさ調整される。あるいは、溝４０５は、支柱４０１は、熱膨張、収縮、または他の運動に応答して放射方向４１１にさらに実質的に自由に膨張するように保持される。支柱４０１が軸方向４１３における負荷に反応し得ることが明らかである。
【００３９】
本発明の構成の材料は、鉄ベースの合金、ステンレス鋼、ニッケル、クロム、およびコバルトの合金等の高強度合金または超合金、あるいは、これらの金属と他の材料の任意の組み合わせであり得る。さらに、ＦｅＣｒＡｌおよびＮｉＣｒＡｌ等のアルミニウムを含む合金は、酸化抵抗を提供するために使用され得る。製造の方法は、所望の取り付け点において、各支柱を溶接、蝋付け、ボルト止め、ピン止め、またはリベット止めすることによってなされ得る。あるいは、本構造は、機械的ミリング、電極放電機械加工等を含む任意の適切な機械加工技術によって材料の単一のブロックから機械加工され得る。さらに、本発明の軸支持構造が鋳造され得る。
【００４０】
好適な局面では、支柱は、軸方向において０．２〜０．３インチ、好適には、０．４〜２．７５インチ、最も好適には０．７５〜２．７５インチの幅または寸法を有する。この厚さおよび軸方向の幅は、触媒からの軸方向の負荷を相殺することが望ましい場合、軸方向における強い支持を有利に提供するように、支持されるべき軸方向の力および他の設計の細部に依存する。さらに、本発明の支柱は、０．０１０〜０．２００インチ、好適には、０．０２〜０．１００インチ、最も好適には、０．０４０〜０．０８０インチの支柱厚さを有する。比較のために、Ｄａｌｌａ  Ｂｅｔｔａらの米国特許第６，１１６，０１４号に記載されたような従来技術のハニカム構造の材料の材料厚さは、典型的には０．００５〜０．０２０であり、恐らく０．０５０と同じ厚さである。本発明の支柱設計の利点は、その支柱がハニカム設計と比較した場合に増加された厚さであることである。酸化は、その厚さに関わらず、動作温度において経時的に同じ量だけ材料の厚さを低減する。少量の酸化でさえも、金属構造を著しく弱くする。従って、従来の薄い支持部材設計の場合、この損失は厚さの大部分を表すが、本発明のより厚い支柱は、酸化に対してあまり影響されないか、またはあまり敏感でなく、それにより支持構造の寿命を延長させる。
【００４１】
さらに、より厚い支柱はまた、より温度勾配の高い許容差を構造に有利に提供する。本発明の設計の増加された支柱厚さはまた、金属合金の増加されたクリープ強度を生じると考えられている。
【００４２】
本発明の別の利点は、触媒とのかなりの量の接触に対して低いフロー障害物となることある。あるいは、本発明の略放射状の支柱パターンは、周囲に巻付けられた触媒に接触する場合に非常に良好に動作する。有利にも、本発明の軸方向支持による空気フローは、触媒膜接触の量に対して非常に低い制限を有する。なぜなら、その略放射状に配置された支柱は、全体の支柱長さにわたって周囲に巻付けられた触媒膜を効率的に接触させるためである。これは、実質的な部分の支持材料が触媒膜と接触しないか、または高度に不均一な態様で触媒膜を接触させる従来技術に対して有利である。さらに、低減された支柱間隔は、単純な放射支柱に対して発生するような、外周と比較して中央付近の過剰なフロー障害を引き起こさない。要するに、比較的近接し均一な接触配置のために触媒膜に低い接触応力を有し、空気フローを過度に制限しない支柱構成が、提供される。支柱構成は、触媒膜とのかなりの量の接触支持を維持しつつ、ガスフローの非常に低い妨害を課す。軸方向支持構造の本発明の構成は、触媒構造のチャンネルを介してガスフローに対する最小抵抗およびガスフローに対する最小制限を提供する。
【００４３】
従来技術のハニカムの軸方向支持に対する本発明の設計の利点は、不均一ガス温度の影響を受ける場合に発生された熱応力の欠如である。図２に示されたように、各支柱の遠位端が、レッジ１０または図５における他の支持デバイス上に静止させることによって軸方向（空気フロー）に支持されるが、放射方向および周囲方向に自由に移動する。このように、各支柱は、制限なく必要に応じて自由に熱膨張し、それにより支柱内に熱応力を生成しない。これは特に有利である。なぜなら、熱応力が既存の設計における疲労（すなわち軸方向支持の段階的な（ｒａｔｃｈｅｔｉｎｇ）または永久的な変形）を生じることが示されたためである。これらの耐久性問題の両方は、本発明の支柱構成によって改良される。
【００４４】
一貫した高品質の構成要素を製造する改良された能力は、本発明の別の利点である。例えば、材料の接合を必要とするより少ない条件は、既存の設計と比較した場合に、製造能力を改善する。さらに、本発明の設計は、サブコンポーネントからの製造によるものではなく鋳造によって随意に作製され得る。これは、このコンポーネントのタイプを製造するより多くの一貫した制御された方法を提供し、より良好なクリープ強度を有し得る合金からの構成を可能にする。
【００４５】
５つの異なるコンポーネント設計が評価されるテストが行われた。これは「レインボーテスト（ｒａｉｎｂｏｗ  ｔｅｓｔ）」と呼ばれる。なぜなら、多くの色を有するレインボーのように、このテストは、多くの異なる構成を評価したためである。この異なる構成は、図２１に示されたような軸方向支持構造の１／６セグメントを満たす支柱厚さを有する５つの異なる支柱厚さからなった。軸方向支持構造４００は、０．１０５インチの厚さを有する支柱４０２、０．０８５インチの厚さを有する支柱４０４、０．０６３インチの厚さを有する支柱４０６、０．０５０インチの厚さを有する支柱４０８、および０．０３７インチの厚さを有する支柱４１０を用いて構成された。各場合において、支柱分離は、全ての部分において同じ接触応力を獲得するために調整された。
【００４６】
この「レインボー」軸方向支持構成が、触媒性燃焼触媒に対する支援として作用する、軸支持を有するガスタービン燃焼器に設けられた。動作条件において３６時間の全体の露出および４つの全負荷トリップ（ｔｒｉｐ）を有する１３開始／停止サイクルの後、１つのオーバーヒートゾーンが、ガスタービン燃焼器に設けられた熱画像カメラを介して動作中のレインボー支柱の視覚的観測によって観測された。このオーバーヒート位置は、２つの０．１０５インチの厚さの支柱の接合部で非常に厚い溶接の位置と関係があった。極度に厚い接合部は、触媒および支柱のオーバーヒートを生じさせるフロープロファイルの破壊を引き起こしたことが判断された。オーバーヒートの他の損傷または徴候が、テストの後の軸方向支持上か、または熱画像カメラからのいずれかによって観測された。このレインボーテストは、名目上の設計、ならびに予測された設計空間の上位および下位の設計を含むように設計されたので、このテストは、設計限界を認識した。このテストの結論は、設計が著しい利点を提供し、これらの熱応力を補償するために特に十分適応されたことである。
【００４７】
有限要素解析および寿命の予測は、本発明の支柱構成設計の長期間の耐久性をさらに証明するために使用された。有限要素モデル４１２は、図２２に示される。このモデル４１２は、本発明の支柱設計の低サイクル疲労、クリープ、破壊、および座屈安定性を計算するために使用された。燃焼室の幾何学的構成およびこの評価の動作条件は、最も困難な潜在的用途として選択された。解析検証の結果、本システムは、ガスタービン燃焼室における用途のための非常に大きな安全性のマージンを有することを証明する。圧力負荷による等価な応力分布は良好な耐久性のための受容された限界よりも低かった。
【００４８】
有限要素解析および寿命予測をまとめると、熱の低サイクル疲労寿命は、６３０負荷サイクルよりもはるかに高いサイクルに対して適切であることが理解された。製造された材料をテストする場合、３．３倍の動作ひずみ範囲では、クラック開始するのに６３０サイクルに達する。さらに、部分的貫通接合部の割れの開始は、動作寿命を制限しない。Ｙ接合部におけるたった２／３の溶接貫通の場合、支柱の厚さを貫通してクラックを成長させるのに３，２５０サイクルを必要とする。受容可能な破壊マージンを示す、１０，０００時間で動作の破壊を引き起こす、この構造の応力は約半分である。あるいは、クリープ変形は、８，０００時間後に約０．２１インチであると推定され、以前の設計よりも少ないと予想される。さらに、湾曲の際の長く薄い支柱の座屈安定性が解析され、優れた安定性を示す動作圧の７倍で不安定になる。
【００４９】
本発明の問題のインプリメンテーションは図２３に示され、本発明支持構造４１６を有する触媒燃焼器ユニット４１４が触媒を保持するように使用される。本発明の支持構造は、触媒燃焼器ユニットの出口で見られ得る。本明細書中で説明されたように、本発明の支持構造は多くの利点を提供する。特に、本発明の支持構造は、触媒を介して空気フローの制限を低減させ、触媒膜への均一な支持、より少ない応力集中、および局所的温度勾配に応答して自由に膨張および収縮する支柱を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】図１は、触媒燃焼リアクタの概要図である。
【図２】図２は、触媒燃焼リアクタの一部の概要図である。
【図３】図３は、燃焼直線壁またはチャンバの温度および時刻にわたる支持構造の温度を一時的動作図である。
【図４】図４は、従来技術の軸方向に沿った触媒リアクタ支持構造の部分図である。
【図５】図５は、本発明の支持構造の遠景図である。
【図６ａ】図６ａは、本発明の支持構造の軸方向に沿った図である。
【図６ｂ】図６ｂは、本発明の支持構造の軸方向に沿った図である。
【図７】図７は、本発明の支持構造の一部の遠景図である。
【図８】図８は、本発明の支持構造の一部の軸方向に沿った部分図である。
【図９】図９は、本発明の蝋付けラグと支柱との連結部の遠景図である。
【図１０】図１０は、本発明のすべり型継手を利用した支持構造の一部の遠景図である。
【図１１ａ】図１１ａは、本発明の支持構造の一部の軸方向に沿った図である。
【図１１ｂ】図１１ｂは、本発明の支持構造の一部の軸方向に沿った図である。
【図１１ｃ】図１１ｃは、本発明の支持構造の一部の軸方向に沿った図である。
【図１２】図１２は、本発明の支持構造の軸方向に沿った図である。
【図１３】図１３は、本発明の支持構造の軸方向に沿った図である。
【図１４】図１４は、本発明の支持構造の軸方向に沿った図である。
【図１５】図１５は、本発明の支持構造の軸方向に沿った図である。
【図１６】図１６は、本発明の支持構造の軸方向に沿った遠景図である。
【図１７】図１７は、本発明の支柱の外側接合部の軸方向に対して垂直方向に沿った図である。
【図１８ａ】図１８ａは、本発明の支柱の外側結合部の軸方向に対して垂直方向に沿った図である。
【図１８ｂ】図１８ｂは、本発明の支柱の外側結合部の軸方向に沿った図である。
【図１９】図１９は、本発明の支柱の外側結合部の軸方向に対して垂直方向に沿った図である。
【図２０ａ】図２０ａは、本発明の支柱の外側結合部の軸方向に対して垂直方向に沿った図である。
【図２０ｂ】図２０ｂは、本発明の支柱の外側結合部の軸方向に沿った図である。
【図２１】図２１は、本発明のテスト支持構造軸方向に沿った図である。
【図２２】図２２は、本発明の支持構造の限定された素子モデルの遠景図である。
【図２３】図２３は、本発明の支持構造を有する触媒燃焼器ユニットの遠景図である。
【図３】
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【図４】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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