(57)【要約】【課題】複数の連結された相互に支持し合う熱交換器管を有する熱交換器を提供する。【解決手段】ガスタービンエンジン用熱交換器装置（４０、１４０、２４０）は、第１および第２の端部を有する複数の熱交換器管（４８、１４８、２４８）を備え、熱交換器管（４８、１４８、２４８）は、各熱交換器管（４８、１４８、２４８）が少なくとも１つの他の熱交換器管に連結されるように繰り返しパターンで置かれている。各熱交換器管（４８、１４８、２４８）は、２つ以上の位置で他の熱交換器管（４８、１４８、２４８）に連結されることができる。【選択図】図１
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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用熱交換器装置（４０、１４０、２４０）であって、第１および第２の端部（５２、５４、１５２、１５２、２５２、２５４）を有する複数の熱交換器管（４８、１４８、２４８）を備え、前記熱交換器管（４８、１４８、２４８）は、各熱交換器管（４８、１４８、２４８）が少なくとも１つの他の熱交換器管（４８、１４８、２４８）に連結されるように繰り返しパターンで置かれている、ガスタービンエンジン用熱交換器装置（４０、１４０、２４０）。
【請求項２】
各熱交換器管（４８、１４８、２４８）が、２つ以上の位置で他の熱交換器管（４８、１４８、２４８）に連結されている請求項１に記載の装置（４０、１４０、２４０）。
【請求項３】
各熱交換器管（４８、１４８、２４８）が、３つの位置で他の熱交換器管（４８、１４８、２４８）に連結されている請求項１に記載の装置（４０、１４０、２４０）。
【請求項４】
隣接する熱交換器管（４８、１４８、２４８）の間の連結が、前記熱交換器管（４８、１４８、２４８）の相互に共有する壁部によって画定されている請求項１に記載の装置（４０、１４０、２４０）。
【請求項５】
流体マニホールド（４２、１４２）をさらに備え、各熱交換器管（４８、１４８、２４８）の前記第１および第２の端部（５２、５４、１５２、１５２、２５２、２５４）が、前記流体マニホールド（４２、１４２）と流体連通して接続されている請求項１に記載の装置（４０、１４０、２４０）。
【請求項６】
前記流体マニホールド（４２、１４２）が、少なくとも１つの入口流路（４４、１４４、２４４）と、少なくとも１つの出口流路（４６、１４６、２４６）とを備え、各熱交換器管（４８、１４８、２４８）の前記第１の端部（５２、１５２、２５２）が、入口流路（４４、１４４、２４４）に接続されており、各熱交換器管（４８、１４８、２４８）の前記第２の端部（５４、１５２、２５４）が、出口流路（４６、１４６、２４６）に接続されている請求項５に記載の装置（４０、１４０、２４０）。
【請求項７】
前記入口および出口流路（４４、４６、１４４、１４６、２４４、２４６）が、互いに間隔をおいて配置されており、
各熱交換器管（４８、１４８、２４８）が、第１および第２の端部（５２、５４、１５２、１５２、２５２、２５４）を備えた浅いＳ字形状を有し、
各熱交換器管（４８、１４８、２４８）の前記第１の端部（５２、１５２、２５２）が、前記入口流路（４４、１４４、２４４）に接続されており、
各熱交換器管（４８、１４８、２４８）の前記第２の端部（５４、１５２、２５４）が、前記出口流路（４６、１４６、２４６）に接続されている請求項５に記載の装置（４０、１４０、２４０）。
【請求項８】
各熱交換器管（４８、１４８、２４８）が、直線中央部（２５６）と、互いに対向して湾曲している第１および第２の端部屈曲部（２５８、２６０）とを備える請求項７に記載の装置（４０、１４０、２４０）。
【請求項９】
前記熱交換器管（４８、１４８、２４８）が、対にグループ化され、各対の熱交換器管（４８、１４８、２４８）が、相互に連結されてＸ字形状を形成している請求項７に記載の装置（４０、１４０、２４０）。
【請求項１０】
各熱交換器管（４８、１４８、２４８）が、その中に少なくとも１つの屈曲部を有する請求項１に記載の装置（４０、１４０、２４０）。
【請求項１１】
各熱交換器管（４８、１４８、２４８）が、横方向のブリッジ（５６）によって相互接続されている２つの離間した平行な脚部（５０）を備える形状を有する請求項１に記載の装置（４０、１４０、２４０）。
【請求項１２】
各脚部（５０）が、第１の直立セグメント（５８）と、軸方向セグメント（６０）と、第２の直立セグメント（６２）とを備える請求項１１に記載の装置（４０、１４０、２４０）。
【請求項１３】
各熱交換器管（４８、１４８、２４８）の前記ブリッジ（５６）が、隣接する熱交換器管（４８、１４８、２４８）の前記脚部（５０）に連結されている請求項１２に記載の装置（４０、１４０、２４０）。
【請求項１４】
前記熱交換器管（４８、１４８、２４８）が、２つの離間した列で配置されており、前記列の前記熱交換器管（４８、１４８、２４８）が、基準軸線に対して左右対称に鋭角で置かれている請求項１１に記載の装置（４０、１４０、２４０）。
【請求項１５】
前記第１の列の前記熱交換器管（４８、１４８、２４８）が、前記第２の列の前記熱交換器管（４８、１４８、２４８）と連動している請求項１３に記載の装置（４０、１４０、２４０）。
【請求項１６】
前記熱交換器管（４８、１４８、２４８）の少なくとも１つの外側表面（５３）が、面積増大構造を備える請求項１に記載の装置（４０、１４０、２４０）。
【請求項１７】
前記面積増大構造が、前記少なくとも１つの熱交換器管（４８、１４８、２４８）とは異なる材料で作製されている請求項１６に記載の装置（４０、１４０、２４０）。
【請求項１８】
流路が、選択された流れの方向に沿ってほぼ一定の流れ領域を有する熱交換器管（４８、１４８、２４８）の間で画定されている請求項１に記載の装置（４０、１４０、２４０）。
【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およびこのようなエンジンにおけるオイル冷却方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンには、一般に、ベアリング、ギアボックス、発電機などのような種々のエンジン構成要素を潤滑および冷却する循環オイルシステムが設けられている。運転中、オイルは、外部環境に排出する必要がある相当な量の熱を吸収し、オイルを許容可能な温度に維持する。エンジン設計が進歩するにつれて、排出される熱の量は増大している。
【０００３】
公知のガスタービンエンジン用オイル冷却システムは、通常、「空冷オイルクーラ」または「ＡＣＯＣ」と称される１つ以上の空気対オイル熱交換器を備え、また空気対空気熱交換器も備えることができる。これらの熱交換器は、重量化して高い抗力を有する場合があり、特別な入口および出口ダクト、および大型で重量のあるブラケットを必要とすることがある。
【０００４】
高重量は、重量があり高強度の合金を使用する既存の設計の必要性、ならびに構造的な機能および熱的な機能を別々に対処する設計に部分的に起因する。さらに、これらの熱交換器は、低サイクル疲労（「ＬＣＦ」）問題を引き起こす可能性がある高温および高圧の、ならびに高サイクル疲労（「ＨＣＦ」）問題を引き起こす可能性がある高振動レベルの厳しい環境で使用される。
【０００５】
したがって、軽量、小型で良好な強度および疲労寿命を有するガスタービンエンジンの熱交換器が必要とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第８，６６３，８１３号
【発明の概要】
【０００７】
この必要性は、複数の連結された相互に支持し合う熱交換器管を有する熱交換器を提供する本発明により対処される。
【０００８】
本発明の一態様によれば、ガスタービンエンジン用熱交換器装置は、第１および第２の端部を有する複数の熱交換器管を備え、熱交換器管は、各熱交換器管が少なくとも１つの他の熱交換器管に連結されるように繰り返しパターンで置かれている。
【０００９】
本発明の別の態様によれば、各熱交換器管は、２つ以上の位置で他の熱交換器管に連結されている。
【００１０】
本発明の別の態様によれば、各熱交換器管は、３つの位置で他の熱交換器管に連結されている。
【００１１】
本発明の別の態様によれば、隣接する熱交換器管の間の連結は、熱交換器管の相互に共有する壁部によって画定されている。
【００１２】
本発明の別の態様によれば、装置は、流体マニホールドをさらに備え、各熱交換器管の第１および第２の端部は、流体マニホールドと流体連通して接続されている。
【００１３】
本発明の別の態様によれば、流体マニホールドは、少なくとも１つの入口流路と、少なくとも１つの出口流路とを備え、各熱交換器管の第１の端部は、入口流路に接続されており、各熱交換器管の第２の端部は、出口流路に接続されている。
【００１４】
本発明の別の態様によれば、入口および出口流路は、互いに間隔をおいて配置されており、各熱交換器管は、第１および第２の端部を備えた浅いＳ字形状を有し、各熱交換器管の第１の端部は、入口流路に接続されており、各熱交換器管の第２の端部は、出口流路に接続されている。
【００１５】
本発明の別の態様によれば、各熱交換器管は、直線中央部と、互いに対向して湾曲している第１および第２の端部屈曲部とを備える。
【００１６】
本発明の別の態様によれば、熱交換器管は、対にグループ化され、各対の熱交換器管は、相互に連結されてＸ字形状を形成している。
【００１７】
本発明の別の態様によれば、各熱交換器管は、その中に少なくとも１つの屈曲部を有する。
【００１８】
本発明の別の態様によれば、各熱交換器管は、横方向のブリッジによって相互接続されている２つの離間した平行な脚部を備える形状を有する。
【００１９】
本発明の別の態様によれば、各脚部は、第１の直立セグメントと、軸方向セグメントと、第２の直立セグメントとを備える。
【００２０】
本発明の別の態様によれば、各熱交換器管のブリッジは、隣接する熱交換器管の脚部に連結されている。
【００２１】
本発明の別の態様によれば、熱交換器管は、２つの離間した列で配置されており、列の熱交換器管は、基準軸線に対して左右対称に鋭角で置かれている。
【００２２】
本発明の別の態様によれば、第１の列の熱交換器管は、第２の列の熱交換器管と連動している。
【００２３】
本発明の別の態様によれば、熱交換器管の少なくとも１つの外側表面は、面積増大構造を備える。
【００２４】
本発明の別の態様によれば、面積増大構造は、少なくとも１つの熱交換器管とは異なる材料で作製されている。
【００２５】
本発明の別の態様によれば、流路は、選択された流れの方向に沿ってほぼ一定の流れ領域を有する熱交換器管の間で画定されている。
【００２６】
本発明は、以下の説明を添付図面と併せて参照することによって、最もよく理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一態様にしたがって構成された熱交換器システムを組み込んでいるガスタービンエンジンの概略断面図である。
【図２】本発明の一態様にしたがって構成された単一の熱交換器管の斜視図である。
【図３】図２に示す熱交換器管の２つの斜視図である。
【図４】図３に示す熱交換器管の３つの斜視図である。
【図５】図２に示す一連の熱交換器管の斜視図である。
【図６】図２に示す熱交換器管の２つの代替の配置における斜視図である。
【図７】図６に示す熱交換器管の４つの斜視図である。
【図８】図６に示す一連の熱交換器管の斜視図である。
【図９】本発明の一態様にしたがって構成された２つの代替の熱交換器管の斜視図である。
【図１０】図９に示す熱交換器管の４つの斜視図である。
【図１１】図９に示す熱交換器管の６つの斜視図である。
【図１２】図９に示す一連の熱交換器管の斜視図である。
【図１３】面積増大構造を組み込んでいる伝熱管の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図面を参照すると、同一の参照番号は、種々の図面を通して同一要素を指しており、図１は、本発明の一態様にしたがって構成された熱交換器を組み込んでいるガスタービンエンジン１０を示す。図示の例は、高バイパスターボファンエンジンであるが、本発明の原理は、低バイパスのターボジェットなどのような他の種類のエンジンにも適用可能である。エンジン１０は、長手方向中心線すなわち軸線１１と、軸線１１の周りで同心円状にかつ軸線１１に沿って同軸に置かれている外側固定環状ケーシング１２とを有する。エンジン１０は、直列流れ関係で配置されている、ファン１４と、ブースタ１６と、圧縮機１８と、燃焼器２０と、高圧タービン２２と、低圧タービン２４とを有する。運転中、圧縮機１８からの圧縮空気は、燃焼器２０内で燃料と混合されかつ点火され、それによって燃焼ガスを発生する。幾らかの仕事が高圧タービン２２によってこれらのガスから抽出され、高圧タービン２２は外側シャフト２６を介して圧縮機１８を駆動する。燃焼ガスは次に低圧タービン２４内に流れて、低圧タービン２４は内側シャフト２８を介してファン１４およびブースタ１６を駆動する。エンジン１０は、ファン１４が送風するバイパスダクト３２を備える。
【００２９】
エンジン１０は、潤滑および冷却用のエンジンの種々の部品（たとえば、ベアリング）に圧縮オイルを循環させる公知の種類のシステムを備える。運転中、オイルは、その後外部環境に排出する必要があるかなりの熱負荷を吸収する。本発明は、オイルまたは他の流体を冷却する熱交換器装置を提供する。概説するならば、熱交換器は、冷却空気流に曝され、オイルが循環する複数の細い熱交換器管を備える。管は、互いに接続されて相互に自己支持している構造を形成する。熱交換器管の多数の物理的な構成が可能である。いくつかの例について、以下に詳細に説明する。
【００３０】
図２〜５は、例示的な熱交換器４０を示す。より具体的には、図２〜４は、アセンブリの種々の段における熱交換器４０の一部を示し、図５は、完全な熱交換器４０を示す。
【００３１】
熱交換器４０は、エンジン１０から冷却される流体（たとえば、潤滑油もしくは他の液体、またはガス）を受けてそれを複数の熱交換器管（後述）を介して循環させ、格納されるかまたはエンジン１０によって使用される冷却された流体を戻すように構成されている流体マニホールド４２を備える。図示の例では、流体マニホールド４２は、並列管として構成されている１つ以上の入口流路４４と、１つ以上の出口流路４６とを備えるものとして示されている。
【００３２】
熱交換器４０は、運転中に矢印「Ｆ」で示されている冷却流体（たとえば、空気）の流れに曝されるように配置されている、複数の熱交換器管４８を備える。たとえば、熱交換器４０は、バイパスダクト３２内に露出した熱交換器管４８と配置されてもよい（図１参照）。一般に、図２〜８に示されている実施形態では、冷却流体の流れＦのバルク方向は、流体マニホールド４２の第１の軸線すなわち方向「Ａ」に平行であり、流体マニホールド４２の第２の軸線すなわち方向「Ｂ」に垂直であり、ここで、軸線ＡおよびＢは、互いに相互に垂直である。
【００３３】
具体的には、図２を参照すると、各熱交換器管４８は、その中に少なくとも１つの屈曲部を備えた比較的細長い管である。一般原理として、管に付加されている各屈曲部に対して伝熱能力が向上すると、振動自由度（「ＤＯＦ」）も増加するということができる。図示の例では、熱交換器管４８は、単一の連続的な部材であるが、便宜上いくつかのセグメントを有するものとして説明することができる。具体的には、各熱交換器管は、互いにほぼ平行な２つの同一の離間した「脚部」５０を有する。各脚部５０は、第１の端部５２と、第２の端部５４とを有し、第２の端部５４は、２つの脚部５０の間に横方向に延びるブリッジ５６によって接続されている。第１の端部５２から始まって、各脚部５０は、第１の直立セグメント５８と、軸方向セグメント６０と、第２の直立セグメント６２とを備える。全体構造は、「椅子フレーム」に類似した形状を有するものとして説明することができる。一方の脚部５０の第１の端部５２（熱交換器管４８全体の一方の終端部も表す）は、入口流路４４と流体連通して結合され、第２の脚部５０の第１の端部５２（熱交換器管全体の第２の終端部も表す）は、出口流路４６と流体連通して結合されている。必要に応じて、複数の熱交換器管４８は、流体マニホールド４２で終端する前に追加を複数行うように、たとえばＵ字の屈曲部（図示せず）を用いて互いに相互接続することが可能である。同様に、複数の熱交換器管４８は、基準軸線Ｂに沿った方向に管から管への流れをもたらすように配置することが可能であり、この場合、一部またはすべての流体マニホールド４２は、省略することが可能である。
【００３４】
単一の熱交換器管４８は、比較的可撓性であり、エンジン運転、または一般に「フレッティング」と称される外部空気流の空気力学的な放出による流動励起振動に起因する振動負荷よる損傷を受ける可能性がある。これに対処するために、複数の熱交換器管４８は、複数の位置で互いに接触して組み立てることができ、それにより互いに相互に支持し合い、強制周波数以上に固有周波数を上昇させる追加の剛性を得ることができる。
【００３５】
たとえば、図３において流体マニホールド４２は、それぞれ２つの入口流路４４、４４’と、１つの出口流路４６とを備えるものとして示されている。一方の熱交換器管４８は、第１の入口流路４４および出口流路４６に接続され、第２の熱交換器管４８’は、出口流路４６および第２の入口流路４４’に接続されている。入口流路４４、４４’に平行な基準軸線Ｂを参照すると、２つの熱交換器管４８、４８’は、ほぼ同じ軸方向位置にあるが互いに横方向にオフセットしている。第１の熱交換器管４８のブリッジ５６は、第２の熱交換器管４８’の第１の脚部５０’に接触するものとして示されている。２つの熱交換器管４８、４８’は、接触点で互いに連結されている。
【００３６】
熱交換器管４８を参照する際に本明細書において使用されている用語「連結」は、２つの連結した要素間の恒久的な性質の、強固な固定の構造的接続を意味する。たとえば、熱交換器管４８は、別個に製造され、次いで溶接、ろう付けまたは拡散接合のような公知の接合方法を用いて連結することができる。あるいは、熱交換器管４８は、一体型の、単一の、またはモノリシックな全体の一部として製造してもよく、この場合管の壁は、接触点で共有されている。
【００３７】
図４は、第３の熱交換器管４８’’が追加されたアセンブリのさらなる段を示し、第３の熱交換器管４８’’は、第１の入口流路４４および出口流路４６に接続されており、第１の熱交換器管４８と横方向に並び、かつ軸方向にオフセットしている。第１の熱交換器管４８の各脚部５０は、第３の熱交換器管４８’’の対応する脚部５０’’に接触している。この配置では、第１の熱交換器管４８は、３つの位置で他の熱交換器管４８’、４８’’に接触され、連結されている。
【００３８】
最後に、図５は、図４に示す熱交換器管４８の配置が軸方向および横方向の両方で繰り返されており、各熱交換器管４８が３つの位置で他の熱交換器管に接触され、連結されている熱交換器４０を示す。この配置は、熱交換器管４８の各々に大きな追加の剛性および強度をもたらす。別の言い方をすれば、熱交換器管４８は、相互に自己支持している。これは、熱交換器４０に良好な強度および剛性を与え、それにより軽量のままでその固有周波数を適切に大きくすることができる。この構成は、熱交換器管を補強するためのタイプレートまたはストラットを使用する先行技術と比較して利点がある。熱交換器管４８はまた、「連動している」ものとして説明することができる。個々の熱交換器管４８は、相互の自己支持の効果を得るために間近の隣接する熱交換器管４８と連結または連動する必要はないことに留意されたい。たとえば、第１の熱交換器管４８は、１つ以上の交差する熱交換器管４８によって第１の熱交換器管４８から分離されている別の熱交換器管４８と連結または連動するように構成することができる。これは、本明細書で説明するすべての実施形態についても同様である。
【００３９】
図６〜８は、代替の熱交換器１４０を示す。より具体的には、図６および７は、アセンブリの種々の段における熱交換器１４０の一部を示し、図８は、完全な熱交換器１４０を示す。
【００４０】
熱交換器１４０は、図２〜５に見られるように熱交換器管４８と同一であるが異なるパターンで配置することができる熱交換器管１４８を使用する。熱交換器１４０は、２つの流路の対１４３Ａおよび１４３Ｂを備える流体マニホールド１４２を備える。各流路対１４３Ａ、１４３Ｂは、並列管として構成されている１つの入口流路１４４と、１つの出口流路１４６とを備える。対１４３Ａおよび１４３Ｂは、互いに平行に延びており、空間１４５によって横方向に分離されている。
【００４１】
熱交換器管１４８は、基準軸線Ｂに対して鋭角に設定されているそれらの端部１５２を通る線に位置合わせされている。一方の脚部１５０の第１の端部１５２（熱交換器管全体の一方の終端部も表す）は、第１の対１４３Ａの入口流路１４４と流体連通して結合され、第２の脚部１５０の第１の端部１５２（熱交換器管１４８全体の第２の終端部も表す）は、第１の対１４３Ａの出口流路１４６と流体連通して結合されている。
【００４２】
上述したように位置合わせされている熱交換器管１４８の列は、第１の流路の対１４３Ａに沿って置かれている。各熱交換器管１４８は、１つの位置で列状に、その隣接する熱交換器管１４８に接触して連結されている。
【００４３】
熱交換器管１４８’の別の列は、第２の流路の対１４３Ｂに沿って置かれており、同様に配置されているが熱交換器管１４８の第１の列に左右対称に位置合わせされている（すなわち、軸線Ｂに対して反対に角度付けされている）。各熱交換器管１４８’は、１つの位置で列状に、その隣接する熱交換器管１４８’に接触して連結されている。
【００４４】
図８に見られるように、２つの対１４３Ａ、１４３Ｂの熱交換器管１４８、１４８’は互いに織り合わされており、それにより各熱交換器管１４８、１４８’は、３つの位置で他の熱交換器管１４８、１４８’に接触され、連結されている。
【００４５】
図９〜１２は、代替の熱交換器２４０を示す。より具体的には、図９〜１１は、アセンブリの種々の段における熱交換器２４０の一部を示し、図１２は、完全な熱交換器２４０を示す。
【００４６】
熱交換器２４０は、流体マニホールドを備える。図示の例では、流体マニホールドは、出口流路２４６から間隔をおいて配置されている入口流路２４４を備える。
【００４７】
熱交換器２４０は、運転中に矢印「Ｆ」で示されている冷却流体（たとえば、空気）の流れに曝されるように配置されている、複数の熱交換器管２４８を備える。一般に、図９〜１２に示されている実施形態では、冷却流体の流れＦのバルク方向は、流体マニホールドの第１の軸線すなわち方向「Ａ」に平行であり、流体マニホールドの第２の軸線すなわち方向「Ｂ」に垂直であり、ここで、軸線ＡおよびＢは、互いに相互に垂直である。
【００４８】
具体的には、図９を参照すると、各熱交換器管２４８は、第１および第２の端部２５２、２５４を備えた比較的細長い管である。端部２５２と２５４との間では、熱交換器管２４８が、互いに対向して湾曲している第１および第２の端部屈曲部２５８、２６０を備えた直線中央部２５６を有する。完全な熱交換器管２４８は、浅い「Ｓ」字形状を有するものとして説明することができる。第１の端部２５２は、入口流路２４４と流体連通して結合され、第２の端部２５４は、出口流路２４６と流体連通して結合されている。
【００４９】
各熱交換器管２４８は、１点で接触して相互に接合され、「Ｘ」形状を形成している隣接する熱交換器管２４８と対になっている。図１０および１１に見られるように、これらの対は、軸方向および横方向に繰り返すことができる。最後に、図１２は、完全な熱交換器２４０を示す。
【００５０】
上述した熱交換器管は、予想される運転温度における適切な熱伝導性および強度を有する材料から作製することができる。適切な材料の非限定的な例としては、アルミニウム合金、高強度鋼、およびニッケル基合金（たとえば、インコネル）を含む。
【００５１】
上述したいずれの構成においても、熱交換器管は、それらの間の流体の流れの開放空間または流路がほぼ一定となるように構成することができる。別の言い方をすれば、開放空間の各々の領域は、流れＦの方向に沿った任意の所与の位置に対してほぼ同じである。これにより、大きな圧力損失を生成する可能性がある流れ領域での膨張または収縮の繰り返しを回避する。
【００５２】
マニホールドおよび／もしくは熱交換器管、またはその一部を備える上述した熱交換器のすべてまたは一部は、単一の、一体の、またはモノリシック構成要素の一部であってもよいし、層毎の構造や追加の製造を伴う製造プロセス（従来の機械加工プロセスと同様に材料の除去とは対照的に）を用いて製造してもよい。このようなプロセスを「高速製造プロセス」および／または「付加製造プロセス」と称することができ、本明細書での用語である「付加製造プロセス」は、一般に、このようなプロセスを指す。付加製造プロセスは、これらに限定されないが、直接金属レーザ焼結（ＤＭＬＳ）、直接金属レーザ溶融（ＤＭＬＭ）、レーザネットシェイプ製造（ＬＮＳＭ）、電子ビーム焼結、選択的レーザ焼結（ＳＬＳ）、インクジェットおよびレーザジェットによってのような３Ｄ印刷、光造形法（ＳＬＳ）、電子ビーム溶融（ＥＢＭ）、レーザ加工ネットシェイピング（ＬＥＮＳ）、および直接金属堆積（ＤＭＤ）を含む。
【００５３】
あるいは、上述した熱交換器の一部は、ブランクからの圧延、押出、鋳造、もしくは機械加工のようなプロセスによって、または付加製造プロセスを用いて作製し、次いで、たとえば公知の溶接もしくはろう付け方法、または拡散接合を用いて共に接合することが可能である。
【００５４】
上述した熱交換器構成のすべての重要な特徴は、熱交換器管の間の空気流空間が、ほぼ均一な大きさであるということである。一定の空気流領域が、流れの加速および減速に伴う不可逆的な流れの損失を減少させることにより、圧力降下を最小化する。例示的な図は、このことが繰り返し可能な筒状パターンを用いて達成されることを示すが、これは本発明の限定的な特徴ではない。同じ一定の空気流空間は、空気流路に沿った熱交換器管の数および熱交換器管の形状の変更の組合せによって達成することができる。このような構成は、熱交換器管の分布および管の大きさが不均一となるが、均一な空気流領域を維持することができる。付加製造のような製造技術は、このような設計を実現することができる。
【００５５】
上述したいずれの熱交換器管の外側表面には、空気側の熱伝達を高める面積増大構造を設けることができる。面積増大構造の非限定的な例には、フィン、リブ、ピンフィン、溝、およびディンプルが挙げられる。図１３は、外側表面５３を備えた管壁５１を有する伝熱管４８の短部を示す。一連の離間した環状フィン５７は、外側表面５３から外方へ延びる。フィン５７または他の面積増大構造は、たとえば従来の機械加工または付加機械加工プロセスによって作製されている管壁５１と一体型の、単一の、もしくはモノリシック構造の一部であってもよいし、または別個に製造され、その後管壁５１に取り付けられてもよい。フィン５７または他の面積増大構造は、管壁５１と同じ材料、または異なる材料であってもよい。
【００５６】
本明細書で説明する本発明は、従来技術に勝るいくつかの利点を有する。集積型構造の熱設計は、向上したＬＣＦ／ＨＣＦ寿命、および向上した熱交換器パッケージを可能にする。温度および圧力条件の所与の設定に対して、通常必要とされるよりも高い熱伝導性および低い強度を有する材料の使用を可能とすることができる。たとえば、特定の用途に応じて、合金が通常適していない場合でもニッケル基合金の使用を可能とするか、ニッケル合金の代わりに合金鋼の代用を可能とするか、または合金鋼の代わりにアルミニウム合金の代用を可能としうる。
【００５７】
上記では、熱交換器装置について説明した。（如何なる添付の特許請求の範囲、要約書および図面をも含む）本明細書に開示された特徴のすべて、および／またはそのように開示された如何なる方法またはプロセスのステップのすべては、そのような特徴および／またはステップの少なくとも一部が相互に排他的である組合せを除いて、如何なる組合せでも組み合わせることができる。
【００５８】
（如何なる添付の特許請求の範囲、要約書および図面をも含む）本明細書に開示された各特徴は、別段に明記されていない限り、同じ、均等のまたは同様の目的に適う代替特徴によって交換することができる。したがって、別段に明記されていない限り、開示された各特徴は均等のまたは同様の特徴の包括的系列の一例にすぎない。
【００５９】
本発明は、上記の実施形態の詳細に制限されない。本発明は、（如何なる添付の特許請求の範囲、要約書および図面をも含む）本明細書に開示された特徴の如何なる新規の特徴または如何なる組合せにも、あるいはそのように開示された如何なる方法またはプロセスのステップの如何なる新規の特徴または如何なる組合せにも及ぶ。
【符号の説明】
【００６０】
１０  ガスタービンエンジン
１１  長手方向中心線すなわち軸線
１２  ケーシング
１４  ファン
１６  ブースタ
１８  圧縮機
２０  燃焼器
２２  高圧タービン
２４  低圧タービン
２６  外側シャフト
２８  内側シャフト
３２  バイパスダクト
４０  熱交換器
４２  流体マニホールド
４４  入口流路
４６  出口流路
４８  熱交換器管
５０  脚部
５１  管壁
５２  第１の端部
５３  外側表面
５４  第２の端部
５６  ブリッジ
５７  環状フィン
５８  第１の直立セグメント
６０  軸方向セグメント
６２  第２の直立セグメント
１４０  熱交換器
１４２  流体マニホールド
１４３Ａ  流路
１４３Ｂ  流路
１４４  入口流路
１４５  空間
１４６  出口流路
１４８  熱交換器管
１５０  脚部
１５２  端部
２４０  熱交換器
２４４  入口流路
２４６  出口流路
２４８  熱交換器管
２５２  第１の端部
２５４  第２の端部
２５６  直線中央部
２５８  第１の端部屈曲部
２６０  第２の端部屈曲部
【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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【外国語明細書】
2016180404000001.pdf