(57)【要約】【課題】  エンジンの動作中、所定の熱源から熱を伝達し、大気中へ放散させることにより、既存の冷却システムに対する熱負荷を低減するか、あるいは外部冷却システムの使用を不要にする。【解決手段】  ガスタービンエンジン（１０）では、ヒートパイプ（１１０）の第１の閉鎖端部（１１４）が潤滑流体と熱連通状態となるように、ヒートパイプ（１１０）がガスタービンエンジンに結合して、そのヒートパイプの反対側の第２の閉鎖端部（１１３）が周囲空気（１４）又は他のヒートシンク媒体（１１２）と熱連通状態で配置される。流体が少なくともヒートパイプの第１の閉鎖端部から第２の閉鎖端部へ流れると共に、ヒートパイプを通ってそのヒートパイプの第２の閉鎖端部から第１の閉鎖端部へ逆の方向に流れるように、このヒートパイプの第２の閉鎖端部（１１３）が、外側ケーシング（１３）を貫通して半径方向外側へ延出している。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンエンジン（１０）の潤滑冷却システム（１００）において、
前記ガスタービンエンジンに結合された少なくとも１つのヒートパイプ（１１０）を具備し、前記少なくとも１つのヒートパイプの第１の閉鎖端部（１１４）は潤滑流体と熱連通状態で結合され、前記少なくとも１つのヒートパイプの反対側の第２の閉鎖端部（１１３）は周囲空気（１４）と熱連通状態で配置されるように外側ケーシング（１３）を貫通して半径方向外側へ延出し、流体が前記少なくとも１つのヒートパイプの前記第１の閉鎖端部から前記第２の閉鎖端部へ流れると共に前記少なくとも１つのヒートパイプを通って前記少なくとも１つのヒートパイプの前記第２の閉鎖端部から前記第１の閉鎖端部へ逆の流れ方向に流れるように、前記少なくとも１つのヒートパイプ（１１０）は前記ガスタービンエンジンに結合されることにより、潤滑流体の動作温度の低下を促進することを特徴とする潤滑冷却システム（１００）。
【請求項２】
前記ヒートパイプの前記第１の閉鎖端部（１１４）が潤滑流体と熱連通状態にあるように、前記ヒートパイプ（１１０）は、エンジンフレーム支え（１２０）に少なくとも部分的に挿入されることを特徴とする請求項１記載の潤滑冷却システム（１００）。
【請求項３】
前記ヒートパイプの第１の閉鎖端部（１１４）の少なくとも一部がガスタービンエンジン潤滑流体溜め（１０４）の内部に位置するように、前記ヒートパイプの第１の閉鎖端部（１１４）は、前記外側ケーシング（１３）に挿入されることを特徴とする請求項１記載の潤滑冷却システム（１００）。
【請求項４】
前記ヒートパイプの第１の閉鎖端部（１１４）は、前記潤滑流体溜め（１０４）を包囲して潤滑流体溜め（１０４）の内部にある潤滑流体の動作温度の低下を促進することを特徴とする請求項１記載の潤滑冷却システム（１００）。
【請求項５】
前記ヒートパイプ（１００）の内部の流体が前記潤滑流体溜め（１０４）の外面に沿って誘導されるように、前記ヒートパイプの第１の閉鎖端部（１１４）は、前記ガスタービンエンジン（１０）に結合されることを特徴とする請求項４記載の潤滑冷却システム（１００）。
【請求項６】
前記ヒートパイプの第１の閉鎖端部（１１４）が潤滑流体溜め壁（１０６）に熱連通状態で結合されるように、前記ヒートパイプ（１１０）は、前記外側ケーシング（１３）に挿入されることを特徴とする請求項１記載の潤滑冷却システム（１００）。
【請求項７】
前記ヒートパイプの第２の閉鎖端部（１１３）に結合され前記ヒートパイプ（１１０）の内部にある流体の温度の低下を促進する熱放射装置（１１２）を更に具備することを特徴とする請求項１記載の潤滑冷却システム（１００）。
【請求項８】
圧縮機（１８）と；
燃焼器（２０）と；
タービン（２２）と；
前記圧縮機、前記燃焼器及び前記タービンの周囲に沿って延出する外側ケーシング（１３）と；
前記圧縮機及び前記タービンのうちの少なくとも一方へ潤滑流体を誘導するように構成された潤滑システムと、
潤滑流体の動作温度の低下を促進する潤滑冷却システム（１００）、を有するガスタービンエンジン（１０）において、
潤滑冷却システム（１００）は、前記ガスタービンエンジンに結合された少なくとも１つのヒートパイプ（１１０）を有し、前記少なくとも１つのヒートパイプの第１の閉鎖端部（１１４）は潤滑流体と熱連通状態で結合され、前記少なくとも１つのヒートパイプの反対側の第２の閉鎖端部（１１３）は周囲空気（１４）と熱連通状態で配置されるように外側ケーシング（１３）を貫通して半径方向外側へ延出し、流体が前記少なくとも１つのヒートパイプの前記第１の閉鎖端部から前記第２の閉鎖端部へ流れると共に前記少なくとも１つのヒートパイプを通って前記少なくとも１つのヒートパイプの前記第２の閉鎖端部から前記第１の閉鎖端部へ逆の流れ方向に流れるように、前記少なくとも１つのヒートパイプ（１１０）は前記ガスタービンエンジンに結合され潤滑流体の動作温度の低下を促進する、ように構成されたことを特徴とするガスタービンエンジン（１０）。
【請求項９】
前記ヒートパイプの前記第１の閉鎖端部（１１４）が潤滑流体と熱連通状態にあるように、前記ヒートパイプ（１１０）は、エンジンフレーム支え（１２０）に少なくとも部分的に挿入されることを特徴とする請求項８記載のガスタービンエンジン（１０）。
【請求項１０】
前記ヒートパイプの第１の閉鎖端部（１１４）の少なくとも一部がガスタービンエンジン潤滑流体溜め（１０４）の内部に位置するように、前記ヒートパイプの第１の閉鎖端部（１１４）は、前記外側ケーシング（１３）に挿入されることを特徴とする請求項８記載のガスタービンエンジン（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、ガスタービンエンジンに関し、特に、ガスタービンエンジンを動作させる方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンは、通常、低圧圧縮機、高圧圧縮機、燃焼器そして少なくとも１つのタービンを含む。圧縮機は空気を圧縮し、圧縮された空気は燃焼器へ誘導され、そこで燃料と混合される。その後、混合物は点火されて、高温燃焼ガスを生成する。燃焼ガスは、タービンへ誘導される。タービンは、圧縮機に動力を与えるためのエネルギー並びに、飛行中の航空機を推進するため又は発電機などの負荷に動力を供給するのに有効な仕事量を生成するためのエネルギーを燃焼ガスから取り出す。
【０００３】
エンジンの動作中、ガスタービンエンジン内の構成要素の潤滑を容易にするために潤滑システムが利用される。例えば、潤滑システムは、ガスタービンエンジンの内部の様々な軸受アセンブリへ潤滑流体を誘導するように構成される。動作中、この潤滑流体へ、流体溜めの中の軸受及びシールなどの構成要素のすべり摩擦及び転がり摩擦により発生する熱、並びに流体溜めの外壁を取り巻く高温の空気から流体溜め壁を介して熱伝導による熱という２つの熱源から、熱が伝達される。
【０００４】
更に、少なくとも１つの周知のガスタービンエンジンでは、燃料をガスタービンエンジンへ誘導する前に、燃料の動作温度を上昇させるべく熱交換器を利用する。従って、潤滑流体の動作温度を低下するために、潤滑流体が燃料熱交換器を通って誘導され、燃料の動作温度の上昇を助長すると共に潤滑流体の動作温度の低下を促進するようになっている。
【０００５】
しかし、燃料熱交換器を利用して潤滑流体の動作温度を低下するために、少なくとも周知の燃料熱交換器のあるものでは、その容量が増加されたが、しかし、エンジンで利用可能な燃料流れを確保する関係上、容量増加には限界がある。潤滑流体の動作温度を低下するために要求される容量の追加を容易にするためである。従って、周知の熱交換器を利用して潤滑流体の動作温度を低下するには、ガスタービンエンジンアセンブリのコスト高を招くことが考えられる。
【特許文献１】米国特許第２，４７４，２５８号公報
【特許文献２】米国特許第２，７０９，８９２号公報
【特許文献３】米国特許第３，１１６，７８９号公報
【特許文献４】米国特許第３，１２３，２８３号公報
【特許文献５】米国特許第３，２６２，６３６号公報
【特許文献６】米国特許第３，３５５，８８３号公報
【特許文献７】米国特許第３，６２１，９０８号公報
【特許文献８】米国特許第３，６５１，６４５号公報
【特許文献９】米国特許第３，７５６，０２０号公報
【特許文献１０】米国特許第３，９８１，４６６号公報
【特許文献１１】米国特許第４，３３３，３０９号公報
【特許文献１２】米国特許第４，６８８，７４５号公報
【特許文献１３】米国特許第４，７８２，６５８号公報
【特許文献１４】米国特許第４，７８３，０２６号公報
【特許文献１５】米国特許第６，０２７，０７８号公報
【特許文献１６】米国特許第６，４２２，９４４Ｂ１号公報
【特許文献１７】米国特許第６，５１０，６８４Ｂ２号公報
【特許文献１８】米国特許第６，５６１，７６０Ｂ２号公報
【特許文献１９】英国公開特許第２１３６８８０Ａ号公報
【非特許文献１】KATTALAICHERI SRINIVASAN VENKATARAMANI; Serial No. 10/656,518; Dkt No. 132657; Patent Application entitled "METHODS AND APPARATUS FOR OPERATING GAS TURBINE ENGINES"; 13 pgs.
【発明の開示】
【０００６】
１つの面においては、タービンエンジンを組み立てる方法が提供される。この方法は、少なくとも１つのヒートパイプの第１の閉鎖端部が潤滑流体と熱連通状態で結合されるように、前記少なくとも１つのヒートパイプをガスタービンエンジンに結合することと、前記少なくとも１つのヒートパイプの反対側の第２の閉鎖端部が、潤滑流体より低温である周囲空気、又はターボ冷却器からの別のエンジン内冷却空気源などのヒートシンク、あるいは燃料タンクなどの大型ヒートシンクと熱連通状態で配置され、流体が前記少なくとも１つのヒートパイプの第１の閉鎖端部から第２の閉鎖端部へ流れると共に前記少なくとも１つのヒートパイプを通って前記少なくとも１つのヒートパイプの第２の閉鎖端部から第１の閉鎖端部へ逆の流れ方向に流れるように、少なくとも１つのヒートパイプの第２の閉鎖端部を、外側ケーシングを貫通して半径方向外側へ延出させ潤滑流体の動作温度の低下を促進することとを含む。
【０００７】
別の面においては、ガスタービンエンジンの潤滑冷却システムが提供される。潤滑冷却システムは、ガスタービンエンジンに結合された少なくとも１つのヒートパイプを含み、前記少なくとも１つのヒートパイプの第１の閉鎖端部が潤滑流体と熱連通状態で結合され、前記少なくとも１つのヒートパイプの反対側の第２の閉鎖端部は、少なくとも１つのヒートパイプの第２の閉鎖端部が潤滑流体より低温である周囲空気、又はターボ冷却器からの別のエンジン内冷却空気源などのヒートシンクあるいは燃料タンクなどの大型ヒートシンクと熱連通状態で配置され、流体が前記少なくとも１つのヒートパイプの第１の閉鎖端部から第２の閉鎖端部へ流れると共に前記少なくとも１つのヒートパイプを通って前記少なくとも１つのヒートパイプの第２の閉鎖端部から第１の閉鎖端部へ逆の流れ方向に流れるように、外側ケーシングを貫通して半径方向外側へ延出するように、前記少なくとも１つのヒートパイプは、ガスタービンエンジンに結合され潤滑流体の動作温度の低下を促進する。
【０００８】
更に別の面においては、ガスタービンエンジンが提供される。ガスタービンエンジンは、圧縮機と、燃焼器と、タービンと、圧縮機、燃焼器及びタービンの周囲に沿って延出する外側ケーシングと、複数のエンジン回転子支持システム（流体溜め）のうちの少なくとも１つへ潤滑流体を誘導するように構成された潤滑システムと、潤滑流体の動作温度の低下を促進する潤滑冷却システムとを含む。潤滑冷却システムは、ガスタービンエンジンに結合された少なくとも１つのヒートパイプを含み、前記少なくとも１つのヒートパイプの第１の閉鎖端部が潤滑回路中の任意の場所で潤滑流体と熱連通状態で結合され、前記少なくとも１つのヒートパイプの反対側の第２の閉鎖端部がヒートパイプの第２の閉鎖端部がヒートシンクと熱連通状態で配置され、流体が前記少なくとも１つのヒートパイプの第１の閉鎖端部から第２の閉鎖端部へ流れると共に前記少なくとも１つのヒートパイプを通って前記少なくとも１つのヒートパイプの第２の閉鎖端部から第１の閉鎖端部へ逆の流れ方向に流れるように、外側ケーシングを貫通して半径方向外側へ延出するように、前記少なくとも１つのヒートパイプは、ガスタービンエンジンに結合され潤滑流体の動作温度の低下を促進する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、高バイパスターボファンガスタービンエンジン１０を含むガスタービンエンジンアセンブリ８の一例の概略図である。ガスタービンエンジン１０は、周囲空気１４を受け入れる入口１２、ファン１６、圧縮機１８、燃焼器２０、高圧タービン２２及び低圧タービン２４を有し、それらの構成要素は、直列に流れ連通する状態で配列される。この実施形態においては、圧縮機１８、燃焼器２０及び高圧タービン２２をコアガスタービンエンジン１１と呼ぶ。従って、コアガスタービンエンジン１１は、圧縮機１８、燃焼器２０及び高圧タービン２２の周囲に沿って延出する外側ケーシング１３を含む。高圧タービン２２は、第１の軸２６を使用して圧縮機１８に結合され、低圧タービン２４は、第２の軸２８を使用してファン１６に結合される。ガスタービンエンジン１０は、ガスタービンエンジン１０の上流側３４からガスタービンエンジン１０の下流側３６に向かって後方へ延出する対称軸３２を有する。
【００１０】
この実施形態においては、ガスタービンエンジン１０は、第１のファン軸受アセンブリ５０、第２のファン軸受アセンブリ５２、第１の圧縮機軸受アセンブリ５４、第２の圧縮機軸受アセンブリ５６、第１の高圧タービン軸受アセンブリ５８、第２の高圧タービン軸受アセンブリ６０、第１の低圧タービン軸受アセンブリ６２及び第２の低圧タービン軸受アセンブリ６４を更に含み、それらの軸受アセンブリは、それぞれ、対応する構成要素を軸方向に支持し且つ／又は回転支持するように構成される。
【００１１】
動作中、空気の流れ（Ｐ３）は、入口１２を経てガスタービンエンジン１０に入り、圧縮機１８を利用して圧縮される。圧縮空気は、受け入れ時より高圧及び高温で、下流側の燃焼器２０へ誘導される。燃料は、燃焼器２０の中へ導入される。燃焼器２０の内部で、空気（ＰＳ３）と燃料は混合され、点火されて、高温燃焼ガスを生成する。特に、圧縮機１８からの加圧空気は、燃焼器２０内部で燃料と混合され、点火されることにより、燃焼ガスを生成する。その後、燃焼ガスは、圧縮機１８を駆動する高圧タービン２２を駆動するためと、ファン１６を駆動する低圧タービン２４を駆動するためとに利用される。
【００１２】
図２は、一実施形態による潤滑冷却システム１００を含むガスタービンエンジン１０の一部の概略図である。図３は、（図２に示される）ガスタービンエンジン１０の一部の横断面図である。特に、この実施形態においては、潤滑冷却システム１００は、図１に示される軸受アセンブリ５０、５２、５４、５６、５８、６０、６２及び６４のうちの少なくとも１つのような軸受アセンブリを潤滑するために（ただし、潤滑されるのは、それらの軸受アセンブリに限定されない）、ガスタービンエンジン１０の内部で利用される潤滑流体の少なくとも一部の動作温度の低下を促進する。更に詳細には、この実施形態は、一例として示される単一の潤滑油だめの内部に結合される単一の軸受アセンブリに関して説明されるが、ガスタービンエンジン１０の内部にある複数の対応する潤滑油だめの中に結合された複数の軸受アセンブリの動作温度を低下するために、潤滑冷却システム１００を利用できることを理解すべきである。更に、潤滑冷却システム１００は、自動車、列車、発電装置などの多様な機械システムの内部で利用される任意の流体の動作温度を低下するために利用されてもよい。尚、潤滑冷却システム１００が適用されてもよい機械システムは、ここで挙げた種類に限定されない。
【００１３】
従って、この実施形態においては、ガスタービンエンジン１０は、潤滑流体溜め１０４の中に配置された少なくとも１つの軸受アセンブリ１０２を含む。潤滑流体溜め１０４は、流体溜め壁１０６により包囲される。特に、流体溜め壁１０６は、軸受アセンブリ１０２へ誘導される潤滑流体の少なくとも一部が流体溜め１０４の中に含まれるように、空洞部、すなわち、流体溜め１０４を形成する。
【００１４】
この実施形態においては、潤滑冷却システム１００は、ヒートパイプ１１０と、ヒートパイプ１１０に結合された熱放散装置１１２とを含む。ヒートパイプ１１０は、銅の有効熱伝導率より数桁高い有効熱伝導率を有するかのように機能する。特に、ヒートパイプ１１０は、高温側端部から熱を吸収することにより蒸発する液体を使用する。その結果発生される蒸気は、ヒートパイプ１１０の中心を通って、或いはヒートパイプ１１０の内部に形成された流路を通って進み、ヒートパイプ１１０の低温側端部で凝結することにより、低温側端部へ熱を伝達する。ヒートパイプの一端部から他端部へ延出する芯部材は、凝縮した液体を毛管作用によって高温側端部に戻し、それにより、回路を完成する。この実施形態においては、ガスタービンエンジン１０は、単一の潤滑冷却システム１００を含む。別の実施形態では、ガスタービンエンジン１０は、複数の潤滑冷却システム１００を含み、その場合、各潤滑冷却システム１００は、対応する潤滑流体溜めの中にある潤滑流体の動作温度を低下するように構成される。この実施形態においては、ヒートパイプ１１０の少なくとも一部が外側ケーシング１３に対して半径方向外側の位置にあり、ガスタービンエンジン１０を取り巻く周囲空気と熱連通状態にあるか、あるいはターボ冷却器又は燃料タンクからの空気などの冷却された冷却空気の別のヒートシンクと熱連通状態にあるように、潤滑冷却システム１００は、外側ケーシング１３を貫通して半径方向外側へ延出する。
【００１５】
この実施形態においては、ヒートパイプ１１０は、上流側端部１１３、下流側端部１１４及びそれらの端部の間に延出する本体１１６を含む。本体１１６は中空であり、本体１１６により規定された空洞部（図示せず）を内部に含む。本体１１６は、揮発性流体又は作動流体で飽和された毛管構造又は芯部材によって被覆される。一実施形態においては、下流側端部１１４は、流体溜め壁１０６に熱結合される。別の実施形態では、下流側端部１１４は、流体溜め壁１０６を貫通し、少なくとも一部が流体溜め１０４の中へ延出する。一実施形態においては、ヒートパイプ１１０の少なくとも一部は、フレーム支え１２０、例えば、タービン中央フレーム支え又はタービン後部フレーム支えの中に配置される。別の実施形態では、ヒートパイプ１１０を相対的に固定された位置に固着するのに好都合なように、ヒートパイプ１１０は、ガスタービンエンジンの内部にある固定構成要素に結合される。
【００１６】
この実施形態においては、ヒートパイプ１１０は、蒸気熱伝達及び毛管作用という２つの物理特性を併せ持つ。特に、ヒートパイプの下流側端部１１４が熱源にさらされ、加熱されると、各ヒートパイプ１１０の内部にある作動流体は蒸発し、液体から蒸気に変化する。蒸気は、本体１１６を通って、ヒートパイプの上流側端部１１３に向かって流れ、上流側端部１１３において、蒸気の熱エネルギーは、熱放散装置１１２を介して除去される。特に、熱放散装置１１２は、ヒートシンクとして機能し、ヒートパイプ１１０から、ガスタービンエンジン１０を取り巻く周囲空気又は別のヒートシンク媒体への熱伝達を助ける。例えば、この実施形態においては、熱放散装置１１２は、複数の冷却フィンを含み、上流側端部１１３により発生された熱は、複数の冷却フィンを介して大気中へ放散されるか、又は別のヒートシンク媒体の中へ放散される。従って、ガスタービンエンジンの内部の潤滑流体の温度の低下が助長される。
【００１７】
図４は、ガスタービンエンジン１０の内部の潤滑流体の動作温度を低下するために利用できる別の潤滑冷却システム２００の実施形態の側面図である。図５は、潤滑冷却システム２００の端面図である。特に、この実施形態においては、潤滑冷却システム２００は、図１に示される軸受アセンブリ５０、５２、５４、５６、５８、６０、６２及び６４のうちの少なくとも１つのような軸受アセンブリに対して潤滑を実行するために、ガスタービン１０の内部で利用される潤滑流体の少なくとも一部の動作温度の低下を促進する。ただし、潤滑を受けるのは、それらの軸受アセンブリに限定されない。更に詳細には、この実施例は、一例として示される単一の潤滑油だめの中に結合された単一の軸受アセンブリに関して説明されるが、ガスタービンエンジン１０の内部にある複数の対応する流体溜めの中に結合された複数の軸受アセンブリの動作温度を低下するために、潤滑冷却システム２００を利用できることを理解すべきである。更に、潤滑冷却システム２００は、自動車、列車、発電装置などの多様な機械システムの内部で利用される任意の流体の動作温度を低下するために利用されてもよい。尚、潤滑冷却システム２００が適用される機械システムは、ここで挙げた種類に限定されない。
【００１８】
従って、この実施形態においては、ガスタービンエンジン１０は、潤滑流体溜め１０４の内部に配置された少なくとも１つの軸受アセンブリ１０２を含む。潤滑流体溜め１０４は、流体溜め壁１０６により包囲される。特に、軸受アセンブリ１０２へ誘導される潤滑流体の少なくとも一部が流体溜め１０４の中に含まれるように、流体溜め壁１０６は、空洞部、すなわち、流体溜め１０４を形成する。
【００１９】
この実施形態においては、潤滑冷却システム２００は、ヒートパイプ２１０と、ヒートパイプ２１０に結合された熱放散装置１１２とを含む。ヒートパイプ２１０は、銅の有効熱伝導率より数桁大きい有効熱伝導率を有するかのように機能する。特に、ヒートパイプ２１０は、高温側端部から熱を吸収することにより蒸発する液体を使用する。発生された蒸気は、その後、ヒートパイプ２１０の中心を通って進むか、又はヒートパイプ２１０の内部に形成された流路を通って進み、ヒートパイプ２１０の低温側端部で凝縮することにより、低温側端部へ熱を伝達する。ヒートパイプの一端部から他端部へ延出する芯部材は、凝縮した液体を毛管作用によって高温側端部に戻し、それにより、回路を完成する。この実施形態においては、ガスタービンエンジン１０は、単一の潤滑冷却システム２００を含む。別の実施形態では、ガスタービンエンジン１０は、複数の潤滑冷却システム２００を含み、その場合、各潤滑冷却システム２００は、それぞれ、対応する潤滑流体溜めの中にある潤滑流体の動作温度を低下するように構成される。この実施形態においては、ヒートパイプ２１０の少なくとも一部が、外側ケーシング１３に対して半径方向外側の位置にあり且つガスタービンエンジン１０を取り巻く周囲空気、あるいはターボ冷却器又は燃料タンクなどの冷却された冷却空気などの他のヒートシンク媒体と熱連通するように、潤滑冷却システム２００は、外側ケーシング１３を貫通して半径方向外側へ延出する。
【００２０】
この実施形態においては、ヒートパイプ２１０は、上流側端部１１３、下流側端部２１４及びそれらの端部の間に延出する本体１１６を含む。本体１１６は中空であり、本体１１６により規定される空洞部（図示せず）を内部に含む。本体１１６は、揮発性流体又は作動流体で飽和された毛管構造又は芯部材によって被覆される。この実施形態においては、下流側端部２１４は、ほぼＵ字形の部分２２０を含む。Ｕ字形部分２２０は、Ｕ字形部分２２０、流体溜め壁１０６及び本体１１６の間に空洞部２２２が規定されるように、流体溜め壁１０６を包囲するように構成される。この実施形態においては、Ｕ字形部分２２０は、本体１１６の幅２２６より広い幅２２４を有する。この実施形態では、Ｕ字形部分２２０は、ヒートパイプ２１０が熱結合される表面積の拡大を容易にする。特に、流体溜め１０４の中の潤滑流体の動作温度の低下を促進するために、ヒートパイプ２１０の中の流体は、空洞部２２２を通って誘導される。ヒートパイプ２１０は、Ｕ字形部分２２０又は多数の流路を含むため、ヒートパイプ２１０と流体溜め壁１０６との間の表面積は相当に大きく拡張され、その結果、流体溜め１０４の内部の潤滑流体とヒートパイプ２１０の中の流体との間の熱伝導率も増加する。この実施形態においては、潤滑流体溜め１０４とガスタービンエンジン１０の他の構成要素との相互熱作用の低減を容易にするために、Ｕ字形部分２２０の外面に、断熱層２３０が結合される。特に、断熱層２３０は、流体溜め１０４を取り巻く環境条件から流体溜め１０４を隔離し、それにより、ヒートパイプ２１０に対する冷却負荷の低減を容易にする。
【００２１】
この実施形態においては、ヒートパイプ２１０は、蒸気熱伝達及び毛管作用という２つの物理特性を併せ持つ。特に、ヒートパイプの下流側端部２１４が熱源に晒され、加熱されると、各ヒートパイプの空洞部２２２の中にある作動流体は蒸発し、液体から蒸気に変化する。蒸気は、空洞部２２２から本体１１６を通り、ヒートパイプの上流側端部１１３に向かって流れる。上流側端部１１３において、蒸気の熱エネルギーは、熱放散装置１１２を介して除去される。特に、熱放散装置１１２は、ヒートパイプ２１０から、ガスタービンエンジン１０を取り巻く周囲空気への熱伝達を容易にするためのヒートシンクとして機能する。例えば、この実施形態においては、熱放散装置１１２は、複数の冷却フィンを含み、上流側端部１１３により発生された熱は、複数の冷却フィンを介して大気中へ放散されるか、又は他の媒体の中へ放散される。従って、ガスタービンエンジンの内部における潤滑流体の温度の低下が促進される。
【００２２】
エンジンの動作中、潤滑冷却システム２００は、ガスタービンエンジン１０の内部で利用される潤滑流体の温度の低下を促進するために、潤滑冷却システム１００と同様に動作する。
【００２３】
以上説明された潤滑冷却システムは、費用効率に優れ、ガスタービンエンジンの内部の様々な構成要素に対して潤滑を実行するために利用される潤滑流体の動作温度の低下を促進するという点に関して、高い信頼性を有する。特に、ヒートパイプは、エンジンの動作中のいかなる時点においても、選択された熱源から熱を伝達し、大気中へ放散させることにより、既存の冷却システムに対する熱負荷を低減するか、あるいは外部冷却システムの使用を不要にすることができる。例えば、ここでは、ガスタービンエンジンの流体溜めに関してヒートパイプを説明したが、ヒートパイプの高温側端部を潤滑流体溜めの中に配置することを含めて、高温側端部を潤滑システム回路中の任意の場所に配置することにより、ガスタービンエンジン１０の内部の潤滑油の温度の低下を促進するために、ガスタービンエンジン内部の多様な異なる場所でヒートパイプを利用できることを理解すべきである。更に、上述の潤滑冷却システムの場合、熱流束を外部で開始又は調整する必要はない。
【００２４】
以上、潤滑冷却システムの実施形態を詳細に説明した。潤滑冷却システムはここで説明された特定の実施形態に限定されず、各システムの構成要素は、ここで説明された他の構成要素から独立して別個に利用されてもよい。例えば、潤滑冷却システムの各構成要素は、潤滑冷却システムの他の構成要素及び他のガスタービンエンジン及び／又は蒸気タービンと組み合わせて使用されることも可能である。様々な特定の実施形態によって本発明を説明したが、特許請求の範囲の趣旨の範囲内で、変形を伴って本発明を実施できることは、当業者には認識されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】ガスタービンエンジンの一例の概略図である。
【図２】図１に示されるガスタービンエンジンと共に使用される潤滑冷却システムの一例の概略図である。
【図３】図２に示される潤滑冷却システムの領域３に沿った拡大図である。
【図４】図１に示されるガスタービンエンジンと共に使用される潤滑冷却システムの一例の概略図である。
【図５】図４に示される潤滑冷却システムの領域５に沿った拡大図である。
【符号の説明】
【００２６】
１０…ガスタービンエンジン、
１３…外側ケーシング、
１４…周囲空気、
１８…圧縮機、
２０…燃焼器、
２２…高圧タービン、
２４…低圧タービン、
１００…潤滑冷却システム、
１０２…軸受アセンブリ、
１０４…潤滑流体溜め、
１１６…流体溜め壁、
１１０…ヒートパイプ、
１１２…熱放散装置、
１１３…ヒートパイプの上流側端部、
１１４…ヒートパイプの下流側端部、
１１６…本体、
１２０…フレーム支え、
２００…潤滑冷却システム、
２１０…ヒートパイプ、
２１４…ヒートパイプの下流側端部、
２２０…Ｕ字形部分、
２２２…空洞部、
２３０…断熱層
【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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