(57)【要約】      （修正有）【課題】高温燃焼ガス流を発生し、冷却流体流を供給するタービンエンジン用のエンジン構成部品を実現する。【解決手段】高温燃焼ガスＨが沿って流れる高温面９４と冷却流体流に面する冷却面９６とを有する壁９２と、冷却面に設けられた入口１００を有する調量部１０６と、調量部に流体結合され、高温面に設けられた出口１０２を有する円錐部１０９とを有し、出口が入口と異なる断面形状および断面領域を有するフィルム孔８８であって、調量部の外側表面１１６に位置する表面線が、調量部１０６の中心線１１０に平行であり、かつ、前記円錐部１０９の外側表面１１６と接線方向に交差１１３してその上にあるように、前記調量部１０６が前記円錐部１０９に対して向けられる、フィルム孔８８とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温燃焼ガス流（Ｈ）を発生し、冷却流体流（Ｃ）を供給するタービンエンジン（１０）用のエンジン（１０）構成部品（９０）であって、
前記高温燃焼ガス流（Ｈ）を前記冷却流体流（Ｃ）から隔て、前記高温燃焼ガス（Ｈ）が沿って流れる高温面（９４）と前記冷却流体流（Ｃ）に面する冷却面（９６）とを有する壁（９２）と、
前記冷却面（９６）に設けられた入口（１００、２００，３００、４００、５００、６００、７００）を有する調量部（１０６、２０６）と、前記調量部（１０６、２０６）に流体結合され、前記高温面（９４）に設けられた出口（１０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２、７０２）を有する円錐部（１０９、２０９）とを有し、前記出口（１０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２、７０２）が前記入口（１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００）と異なる断面形状（１１２、２１２、３１２、４１２、５１２、６１２、７１２）および断面領域（１１４、２１４、３１４、４１４、５１４、６１４、７１４）を有する少なくとも１つのフィルム孔（８８）であって、前記調量部（１０６、２０６）の外側表面（１１６、２１６、３１６、４１６、５１６、６１６、７１６）に位置する表面線（１１１、２１１）が、前記調量部（１０６、２０６）の中心線（１１０）に平行であり、かつ、前記円錐部（１０９、２０９）の外側表面（１１６、２１６、３１６、４１６、５１６、６１６、７１６）と接線方向に交差（１１３、２１３）してその上にあるように、前記調量部（１０６、２０６）が前記円錐部（１０９、２０９）に対して向けられる、少なくとも１つのフィルム孔（８８）と
を備えるエンジン（１０）構成部品（９０）。
【請求項２】
前記円錐部（１０９、２０９）の中心線（１１８）が、前記調量部（１０６、２０６）の前記中心線（１１０）と同軸ではない、請求項１記載のエンジン（１０）構成部品（９０）。
【請求項３】
前記入口（１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００）の前記断面形状（１１２、２１２、３１２、４１２、５１２、６１２、７１２）が円である、請求項２記載のエンジン（１０）構成部品（９０）。
【請求項４】
前記出口（１０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２、７０２）の前記断面形状（１１２、２１２、３１２、４１２、５１２、６１２、７１２）が楕円である、請求項３記載のエンジン（１０）構成部品（９０）。
【請求項５】
前記出口（１０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２、７０２）の前記断面形状（１１２、２１２、３１２、４１２、５１２、６１２、７１２）が三角形（４１２、５１２）である、請求項３記載のエンジン（１０）構成部品（９０）。
【請求項６】
前記三角形（４１２、５１２）がルーローの三角形（４１２）である、請求項５記載のエンジン（１０）構成部品（９０）。
【請求項７】
前記調量部（１０６、２０６）と前記円錐部（１０９、２０９）の前記外側表面（１１６、２１６、３１６、４１６、５１６、６１６、７１６）の一部分のみがそれらの全範囲に沿って共線である、請求項１記載のエンジン（１０）構成部品（９０）。
【請求項８】
前記入口（１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００）が、前記入口（１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００）の中心線に沿って前記出口（１０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２、７０２）を見通したときに前記出口（１０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２、７０２）内に完全に入る、請求項７記載のエンジン（１０）構成部品（９０）。
【請求項９】
前記入口（１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００）が、前記入口（１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００）の前記中心線に沿って前記出口（１０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２、７０２）を見通したときに前記出口（１０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２、７０２）内に完全に入る、請求項１記載のエンジン（１０）構成部品（９０）。
【請求項１０】
前記円錐部（１０９、２０９）が前記調量部から直ぐに延在し、前記入口（１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００）が前記調量部を完全に形成する、請求項１記載のエンジン（１０）構成部品（９０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、フィルム孔を有するタービンエンジン用の構成部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
タービンエンジン、詳細にはガスタービンエンジンまたは燃焼タービンエンジンは、エンジンを通過して多数の回転タービンブレードへ流れる燃焼ガスの流れからエネルギーを取り出す回転エンジンである。
【０００３】
エンジン効率は、燃焼ガスの温度とともに上昇する。しかしながら、燃焼ガスはその流路に沿って様々な構成部品を加熱し、そのため、エンジン寿命を延ばすためにそれらを冷却する必要がある。典型的には、高温ガス通路の構成部品は、圧縮機からの抽気によって冷却される。抽気は圧縮過程には使用されないので、この冷却方法はエンジン効率を低下させる。
【０００４】
タービンエンジンの冷却技術は成熟しており、様々な高温ガス通路の構成部品における様々な態様の冷却回路および冷却機構に対する多くの特許を含む。例えば、燃焼器は、作動中に冷却を必要とする半径方向外側および内側のライナを含む。タービンノズルは、やはり冷却を必要とする外側バンドと内側バンドとの間で支持された中空のベーンを含む。タービンロータブレードは中空で、典型的には内部に冷却回路を含み、ブレードは、やはり冷却を必要とするタービンシュラウドに取り囲まれる。高温燃焼ガスは、やはりライナが設けられて適切に冷却された排気部を通って排出される。
【０００５】
これらの例示的なタービンエンジン構成部品のすべてで、これらを冷却する必要性を最小限にしながら耐久性を向上させるために、典型的には高強度の超合金金属の薄い金属壁が使用される。様々な冷却回路および機構が、エンジン内のこれらの対応する環境においてこれらの個々の構成部品に適合される。さらに、これらの構成部品のすべては、典型的には共通のフィルム冷却孔の列を含む。
【０００６】
典型的なフィルム冷却孔は、加熱された壁を貫通する浅い角度で傾斜した円筒状の孔で、冷却空気のフィルムを壁の外面に沿って吐出させて、作動中に高温燃焼ガスからの流れに対して熱絶縁する。フィルムは浅い角度で吐出されて壁の外側表面を覆って、流れの剥離およびフィルム冷却の有効性の損失につながる望ましくない吹き飛びの可能性を最小限にする。
【０００７】
フィルム孔の入口と出口との間の幾何形状の関係は、エンジン効率およびエーロフォイル冷却に影響を与える可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第８８１４５００号公報
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一態様では、実施形態は、高温燃焼ガス流を発生し、冷却流体流を供給するタービンエンジン用のエンジン構成部品に関する。本エンジン構成部品は、高温燃焼ガス流を冷却流体流から隔て、高温流路内で高温燃焼ガスが沿って流れる高温面と冷却流体流に面する冷却面とを有する壁と、少なくとも１つのフィルム孔とを備える。フィルム孔は、冷却面に設けられた入口を有する調量部と、調量部に流体結合され、高温面に設けられた出口を有する円錐部とを有し、出口は入口と異なる断面形状および断面領域を有する。調量部の外側表面に位置する表面線が、調量部の中心線に平行であり、かつ、円錐部の外側表面と接線方向に交差してその上にあるように、調量部は円錐部に対して向けられる。
【００１０】
別の態様では、実施形態は、高温燃焼ガス流を発生し、冷却流体流を供給するタービンエンジン用のエンジン構成部品に関する。本エンジン構成部品は、高温燃焼ガス流を冷却流体流から隔て、高温流路内で高温燃焼ガスが沿って流れる高温面と冷却流体流に面する冷却面とを有する壁と、少なくとも１つのフィルム孔とを備える。フィルム孔は、冷却面に設けられた入口を有する調量部と、調量部に流体結合され、高温面に設けられた出口を有する円錐部と、入口より大きな断面領域を有する出口とを有する。入口中心線に沿って投影された入口断面領域は、同じ中心線に沿って投影された出口断面領域内に完全に入る。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】航空機用のタービンエンジンの概略断面図である。
【図２】図１のエンジンの燃焼器および高圧タービンの側面断面図である。
【図３】図１のエンジンのエンジン構成部品のフィルム孔を通る断面図である。
【図４】図１のエンジンのエンジン構成部品のフィルム孔の第２の実施形態を通る断面図である。
【図５Ａ】フィルム孔の入口の中心線に沿って見たときの１つの出口形状の実施形態の図である。
【図５Ｂ】フィルム孔の入口の中心線に沿って見たときの別の出口形状の実施形態の図である。
【図５Ｃ】フィルム孔の入口の中心線に沿って見たときの別の出口形状の実施形態の図である。
【図５Ｄ】フィルム孔の入口の中心線に沿って見たときの別の出口形状の実施形態の図である。
【図５Ｅ】フィルム孔の入口の中心線に沿って見たときの別の出口形状の実施形態の図である。
【図６Ａ】フィルム孔の入口の中心線に沿って見たときの１つの出口形状の追加の実施形態の図である。
【図６Ｂ】フィルム孔の入口の中心線に沿って見たときの別の出口形状の追加の実施形態の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
記載される本発明の実施形態は、エーロフォイルなどのエンジン構成部品のフィルム孔などの孔の構造を対象とする。例示の目的のため、本発明は、航空機タービンエンジン用のタービンに関して説明される。しかしながら、本発明はそれに限定されるものではなく、他の移動用途、ならびに工業、商業、および住宅用途などの非移動用途の非航空機用途にも、圧縮機を含むエンジン内に一般的に適用することができることは理解されるであろう。
【００１３】
用語「前方に」または「上流に」は、本明細書で使用するとき、エンジン入口、または別の構成部品に比べてエンジン入口に比較的近い構成部品へ向かう方向に動くことを指す。「前方に」または「上流に」と併せて使用される用語「後方に」または「下流に」は、エンジン中心線に関してエンジンの後部または出口へ向かう方向を指す。
【００１４】
さらに、用語「半径方向の」または「半径方向に」は、本明細書で使用するとき、エンジンの長手方向中心軸線とエンジン外周との間を延在する寸法を指す。
【００１５】
方向についてのすべての言及（例えば、半径方向、軸方向、近位、遠位、上側、下側、上向き、下向き、左、右、横、前、後、頂部、底部、上方、下方、垂直、水平、時計回り、反時計回り、上流、下流、後方など）は、読み手が本発明を理解するのを助けるために識別の目的で使用しているに過ぎず、具体的に位置、向き、または本発明の使用に関して限定するものではない。接続についての言及（例えば、取り付けられた、結合された、接続された、および接合された）は、広義に解釈すべきであり、別途指示されていない限り、一群の要素間の中間部材および要素間の相対移動を含むことができる。したがって、接続についての言及は、必ずしも２つの要素が互いに固定された関係で直接接続されることを示唆するものではない。さらに、断面または断面のという用語は、本明細書で使用するとき、中心線に直交し、孔内で概ね冷却剤が流れる方向に直交して切り取られた断面を指すことを理解すべきである。例示する図面は、単に例示の目的であり、本明細書に添付の図面中に示された寸法、位置、順序、および相対的な大きさは変わり得る。
【００１６】
図１は、航空機用のタービンエンジン１０の概略断面図である。エンジン１０は、概ね長手方向に前方１４から後方１６に延在する軸線または中心線１２を有する。エンジン１０は、下流方向に直列流れ関係で、ファン２０を含むファンセクション１８、ブースタまたは低圧（ＬＰ：ｌｏｗ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）圧縮機２４および高圧（ＨＰ：ｈｉｇｈ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）圧縮機２６を含む圧縮機セクション２２、燃焼器３０を含む燃焼セクション２８、ＨＰタービン３４およびＬＰタービン３６を含むタービンセクション３２、ならびに排気セクション３８を含む。
【００１７】
ファンセクション１８は、ファン２０を取り囲むファンケーシング４０を含む。ファン２０は、中心線１２の周りに半径方向に配置された複数のファンブレード４２を含む。ＨＰ圧縮機２６、燃焼器３０、およびＨＰタービン３４は、エンジン１０のコア４４を形成して、燃焼ガスを発生する。コア４４はコアケーシング４６に取り囲まれ、コアケーシング４６はファンケーシング４０と結合することができる。
【００１８】
エンジン１０の中心線１２の周りに同軸に配置されたＨＰシャフトまたはスプール４８は、ＨＰタービン３４をＨＰ圧縮機２６に駆動接続する。ＬＰシャフトまたはスプール５０は、より大きな直径の環状のＨＰスプール４８内で、エンジン１０の中心線１２の周りに同軸に配置され、ＬＰタービン３６をＬＰ圧縮機２４およびファン２０に駆動接続する。
【００１９】
ＬＰ圧縮機２４およびＨＰ圧縮機２６はそれぞれ複数の圧縮機段５２、５４を含み、それらにおいては、一組の圧縮機ブレード５６、５８が、対応する一組の静止圧縮機ベーン６０、６２（ノズルとも呼ばれる）に対して回転して、段を通過する流体の流れを圧縮または加圧する。単一の圧縮機段５２、５４において、多数の圧縮機ブレード５６、５８は環状に設けることができ、ブレードのプラットフォームからブレードの先端まで中心線１２に対して半径方向外向きに延在することができ、一方、対応する静止圧縮機ベーン６０、６２は、回転ブレード５６、５８の上流に、かつそれらに隣接して配置される。図１に示すブレード、ベーン、および圧縮機段の数は、単に例示する目的のためだけに選ばれており、他の数も可能であることに留意されたい。
【００２０】
圧縮機の段のブレード５６、５８は、ディスク５９に取り付けることができ、ディスク５９はＨＰおよびＬＰスプール４８、５０のうちの対応する１つに取り付けられる。ここで、各段はそれら自体のディスク５９、６１を有する。圧縮機の段のベーン６０、６２は、周方向配置でコアケーシング４６に取り付けることができる。
【００２１】
ＨＰタービン３４およびＬＰタービン３６はそれぞれ複数のタービン段６４、６６を含み、それらにおいては、一組のタービンブレード６８、７０が、対応する一組の静止タービンベーン７２、７４（ノズルとも呼ばれる）に対して回転させられて、段を通過する流体の流れからエネルギーを取り出す。単一のタービン段６４、６６において、多数のタービンベーン７２、７４は環状に設けることができ、中心線１２に対して半径方向外向きに延在することができ、一方、対応する回転ブレード６８、７０は、静止タービンベーン７２、７４の下流に、かつそれらに隣接して配置され、また、ブレードのプラットフォームからブレードの先端まで中心線１２に対して半径方向外向きに延在することができる。図１に示すブレード、ベーン、およびタービン段の数は、単に例示する目的のためだけに選ばれており、他の数も可能であることに留意されたい。
【００２２】
タービンの段のブレード６８、７０は、ディスク７１に取り付けることができ、ディスク７１はＨＰおよびＬＰスプール４８、５０のうちの対応する１つに取り付けられる。ここで、各段はそれら自体のディスク７１、７３を有する。タービンの段のベーン７２、７４は、周方向配置でコアケーシング４６に取り付けることができる。
【００２３】
スプール４８、５０の一方または両方に取り付けられ、それらとともに回転するエンジン１０の部分はまた、個々に、またはまとめて、ロータ５３と呼ばれる。コアケーシング４６に取り付けられた部分を含むエンジン１０の静止部分はまた、個々に、またはまとめて、ステータ６３と呼ばれる。
【００２４】
作動時、ファンセクション１８を出た空気流は分けられ、その空気流の一部分は、ＬＰ圧縮機２４内に流れ、ＬＰ圧縮機２４は次いで、加圧された外気７６をＨＰ圧縮機２６に供給し、ＨＰ圧縮機２６はさらに、外気を加圧する。ＨＰ圧縮機２６からの加圧空気７６は燃焼器３０内で燃料と混合されて点火され、それによって燃焼ガスを発生する。これらのガスからＨＰタービン３４によっていくらかの仕事が取り出され、ＨＰタービン３４はＨＰ圧縮機２６を駆動する。燃焼ガスはＬＰタービン３６内に吐出され、そこでさらに仕事が取り出されてＬＰ圧縮機２４を駆動し、最終的に、排気ガスは排気セクション３８を経てエンジン１０から排出される。ＬＰタービン３６の駆動によってＬＰスプール５０が駆動されて、ファン２０およびＬＰ圧縮機２４を回転させる。
【００２５】
空気流７８の残りの部分は、ＬＰ圧縮機２４およびエンジンコア４４をバイパスして、静止ベーン列、より具体的には、ファン排気側８４にある複数のエーロフォイル案内翼８２を備える出口案内翼組立体８０を通ってエンジン組立体１０を出る。より詳細には、半径方向に延在するエーロフォイル案内翼８２の周方向列は、ファンセクション１８に隣接して使用して、空気流７８の方向をいくらか制御する。
【００２６】
ファン２０によって供給された外気のうちのいくらかは、エンジンコア４４をバイパスして、エンジン１０の部分、特に高温部分を冷却するために使用することができ、かつ／あるいは、航空機の他の要素を冷却する、またはそれらに動力を与えるために使用することができる。タービンエンジンの環境では、エンジンの高温部分は、通常、燃焼器３０、および燃焼器３０の下流の構成部品、特にタービンセクション３２であり、そこでは、ＨＰタービン３４が、燃焼セクション２８のすぐ下流であるので最も高温の部分である。冷却流体の他の供給源は、限定するものではないが、ＬＰ圧縮機２４またはＨＰ圧縮機２６から吐出される流体とすることができる。この流体は、ＬＰまたはＨＰ圧縮機２４、２６から抜き取られた空気を含むことができる抽気７７とすることができ、これは、タービンセクション３２のための冷却源として燃焼器３０をバイパスする。これは一般的なエンジン構成であり、限定することを意味していない。
【００２７】
図２は、図１のエンジン１０の燃焼器３０およびＨＰタービン３４の側面断面図である。燃焼器３０は、デフレクタ７５および燃焼器ライナ７９を含む。タービン３４のタービンブレード６８に軸方向に隣接して、半径方向に離間した静止タービンベーン７２の組があり、隣接するベーン７２はこれらの間にノズルを形成する。ノズルは、タービン３４によって最大限のエネルギーを取り出すことができるように、燃焼ガスを転向させて回転ブレードによりよく流入させる。高温燃焼ガス流Ｈがベーン７２の外面に沿って通るとき、冷却流体流Ｃはベーン７２を通過してベーン７２を冷却する。シュラウド組立体８１は、タービン３４での流れ損失を最小限にするように回転ブレード６８に隣接する。同様なシュラウド組立体はまた、ＬＰタービン３６、ＬＰ圧縮機２４、またはＨＰ圧縮機２６に付随することができる。図示の冷却流Ｃは単なる一例にすぎないことを理解すべきである。他の例としては、限定するものではないが、ベーン、ブレード、シュラウド、燃焼ライナ、または冷却が必要な他の任意の構成部品が含まれる。
【００２８】
エンジン１０の１つまたは複数のエンジン構成部品は、本明細書でさらに開示する実施形態のフィルム冷却孔またはフィルム孔を設けることができるフィルム冷却基板を含む。フィルム冷却基板を有するエンジン構成部品のいくつかの非限定的な例には、図１〜２で説明したブレード６８、７０、ベーンまたはノズル７２、７４、燃焼器デフレクタ７５、燃焼器ライナ７９、またはシュラウド組立体８１を含むことができる。フィルム冷却が用いられる他の非限定的な例としては、タービン移行ダクトおよび排気ノズルが含まれる。
【００２９】
図３は、タービンエンジン１０に配置された、フィルム孔として示された孔８８の概略断面図である。例示的な実施形態では、孔８８は、高温燃焼ガス流Ｈを冷却流体流Ｃから隔てる基板９２を備えるエーロフォイルの前縁などのエンジン構成部品９０に配置される。図１および２に関して上記で説明したように、タービンエンジンの環境では、冷却空気は、ファン２０によって供給されエンジンコア４４をバイパスする外気、ＬＰ圧縮機２４からの空気、またはＨＰ圧縮機２６からの空気とすることができる。
【００３０】
エンジン構成部品９０は、高温燃焼ガス流Ｈに面する高温面９４、および冷却流体Ｃに面する低温面９６を有する基板９２を含む。基板９２は、エンジン構成部品９０の外壁または内壁とすることができるエンジン構成部品９０の壁を形成する場合がある。第１のエンジン構成部品９０は、低温面９６を備える少なくとも１つの内部キャビティ９８を画定することができる。高温面９４はエンジン構成部品９０の外面とすることができる。タービンエンジンの場合、高温面９４は１０００℃から２０００℃の範囲の温度のガスに曝される場合がある。基板９２に適する材料としては、限定するものではないが、鋼、チタンなどの耐熱金属、あるいはニッケル、コバルトまたは鉄をベースにした超合金、およびセラミックマトリックス複合材が含まれる。超合金は、等軸、方向性凝固、および単結晶構造の超合金を含むことができる。
【００３１】
エンジン構成部品９０は１つまたは複数のフィルム孔８８をさらに含み、フィルム孔８８は基板９２を貫通して延在して、内部キャビティ９８とエンジン構成部品９０の高温面９４との間を流体連通させる。作動中、冷却流体流Ｃは、内部キャビティ９８に供給され、孔８８から出て、高温面９４上に冷却空気の薄い層またはフィルムを生成して、高温燃焼ガス流Ｈから高温面９４を保護する。図３には孔８８を１つだけ示しているが、エンジン構成部品９０は、エンジン構成部品９０に所望の任意の構成で配置された複数のフィルム孔８８を備えることができることは理解されよう。
【００３２】
本明細書で説明する実施形態のいずれにおいても、基板９２は概ね平面として示されているが、基板９２は多くのエンジン構成部品では湾曲している場合があることを理解することを留意されたい。しかしながら、基板９２の曲率は孔８８の大きさに比べてわずかであり、したがって、説明および例示のために、基板９２を平面として示す。基板９２が孔８８の区域で平面であろうと曲面であろうと、高温面９４および低温面９６は、本明細書で示すように互いに平行とすることができる、または非平行な面とすることができる。
【００３３】
孔８８は、基板９２の低温面９６に設けられた入口１００と、高温面９４に設けられた出口１０２を含む出口領域と、入口１００と出口１０２とを接続するフィルム孔通路１０４とを有することができる。フィルム孔通路１０４は、円形断面を有する調量部１０６を含んで冷却流体流Ｃの質量流量を調量することができるが、これは任意の断面形状とすることができる。フィルム孔通路１０４はまた、冷却流体Ｃが高温面９４上により広く速度のより遅い冷却フィルムを形成するように広がることができる拡散部１０８を含むことができる。
【００３４】
拡散部１０８は、フィルム孔通路１０４を通る冷却流体流Ｃの方向に対して調量部１０６の下流にある。拡散部１０８は、調量部１０６と直列流れで連通することができる。調量部１０６は、入口１００に、またはその近くに設けることができ、一方、拡散部１０８は出口１０２に、またはその近くに画定することができる。ほとんどの実施では、拡散部１０８は出口１０２を画定する。
【００３５】
フィルム孔通路１０４を通る冷却流体流Ｃは、調量部１０６の断面領域の幾何学的中心を通過する、本明細書では中心線１１０とも称するフィルム孔通路１０４の長手方向軸に沿う。孔８８は、中心線１１０が高温面９４および低温面９６に直交しないように、フィルム孔通路１０４を通る冷却流体流Ｃの下流方向に傾けることができる。
【００３６】
これに代えて、孔８８は、中心線１１０が通過する基板９２の局所領域において高温面９４および低温面９６の一方または両方に直交する中心線１１０を有することができる。他の実施形態では、孔８８の中心線１１０は、高温燃焼ガス流Ｈの方向には向けられず、その結果、冷却流体流Ｃのベクトルは高温燃焼ガスＨのベクトルとは異なる。例えば、複合した角度を有するフィルム孔は、断面だけでなく、高温面９４を上から下に見ても、高温燃焼ガス流のベクトルと異なる冷却流のベクトルを画定する。
【００３７】
拡散部１０８は、断面としては、円錐部１０９、または他の任意の適切な幾何形状を含むことができ、調量部１０６に流体結合され、高温面９４の出口１０２で終端となる。表面線１１１は、調量部１０６の外側表面に位置し、調量部１０６の中心線１１０に平行である。調量部１０６の中心線１１０と円錐部１０９の中心線１１８は交差し、互いに対して同軸ではない。
【００３８】
調量部１０６は、表面線１１１が円錐部１０９の外側表面１１６と接線方向に交差１１３してその上にあるように、円錐部１０９に対して向けられる。このように、表面線１１１と円錐部１０９の外側表面１１６とは、連続線を形成し、フィルム孔通路１０４の全範囲で共線となる。フィルム孔通路１０４の全範囲として示されているが、調量部１０６および円錐部１０９の外側表面は、全範囲の一部分だけが共平面とすることができる。線１１１および表面１１６は、周囲の他の場所の任意の線に位置することができ、外側表面には限定するものではない。
【００３９】
図４では、フィルム孔の別の実施形態が考えられている。この実施形態では、円錐部２０９は、調量部２０６から直ぐに延在することができ、したがって、フィルム孔通路２０４の全長は円錐部２０９を含む。調量機能はちょうど入口２００で狭くなっており、その点において、入口２００は調量部２０６を完全に画定する。この実施形態は第１の実施形態と同様であり、したがって、同様の部品は１００を加えた同様の番号で識別され、第１の実施形態の同様の部品についての説明は、特記しなければ追加の実施形態に適用されることは理解されよう。
【００４０】
図５Ａ〜Ｅを参照すると、入口１００の中心線に沿って出口１０２を見通したときの出口１０２の断面形状１１２および領域１１４の一群の実施形態が示されている。入口１００の中心線に沿って出口を見通したときに出口１０２内に完全に入る入口１００とは異なる断面形状１１２および断面領域１１４を出口１０２が有するように形成することができる。各実施形態は第１の実施形態と同様であり、したがって、同様の部品は１００ずつ加えた同様の番号で識別され、第１の実施形態の同様の部品についての説明は、特記しなければ追加の実施形態に適用されることは理解されよう。
【００４１】
図５Ａおよび５Ｂは、円１１２または楕円２１２の形状の出口１０２、２０２の第１および第２の実施形態を示す。ここで、入口１００、２００は、出口１０２、２０２より小さな断面領域の円を含み、入口１００、２００は、この向きからみたときに１つの点１２０、２２０で出口に接する。この点１２０、２２０は、形状１１２、２１２の縁に沿った任意の位置とすることができる。
【００４２】
図５Ｃにおいて、出口３０２の第３の実施形態は、図５Ｂの向きから９０°の向きにした楕円形状３１２を形成し、円形の入口３００を含む。ここで、入口３００の２つの部分３２０、３２２のみが出口３０２に接する。この形状は、楕円形状として示されているが、入口の２つの部分のみが出口と接するように頂点が形成された任意の形状とすることができる。
【００４３】
図５Ｄおよび５Ｅに示す第４および第５の実施形態では、出口４０２、５０２は、ルーローの三角形の形状４１２、または内向きに湾曲した底部５２４を有する別の三角形の形状５１２を含み、入口４００、５００の中心線４１０、５１０に沿って見たとき、入口４００、５００の少なくとも一部分４２８、５２８が内部に位置する少なくとも１つの偏心部４２６、５２６を含む。入口４００、５００の周囲の任意の部分は、出口４０２、５０２と共平面とすることができる、または出口４０２、５０２に接することができる。入口および出口は、入口が偏心部内になくても同様に互いに接したままとすることができる。
【００４４】
出口と入口との間の関係の実施形態については、出口が複数の偏心部を有し、入口の中心線に沿って出口を見通したときに、入口のいかなる部分も偏心部内に位置しない場合も考えられることを認識すべきである。例えば、図６Ａおよび６Ｂは、入口の中心線６１０、７１０に沿って出口６０２、７０２を見通したときに、入口６００、７００の中心線と出口６０２、７０２の中心線とが一致している実施形態を示す。
【００４５】
本明細書で開示した実施形態を任意に組み合わせてフィルム孔を形成するのに使用することができることを理解すべきである。フィルム孔は、形状または断面領域が異なり、調量部が出口中心線から軸がずれた、入口および出口の任意の形状を有することができる。
【００４６】
タービンの冷却は、温度が上昇し続ける次世代の構造において重要である。より高効率なエンジンを設計するのに伴ってエンジンのコア温度を引き続き上げていくが、現在の冷却技術をこのことに対して発展させる必要がある。円錐の形状を変えることによって円錐部を最適化するメリットとしては、製造性のために隣接する孔とのスペースの問題を持ち込むことなく、フィルム被覆を改善することが含まれる。本明細書で説明した最終製品は、高温面上により広いフィルム被覆をもたらすであろう。この幾何形状は、前縁の熱的性能を向上させ、耐久性およびエンジンの燃料の燃焼を改善することができる。
【００４７】
開示した設計の用途は、ファンおよびブースタセクションを有するタービンエンジンに限定するものではなく、ターボジェットおよびターボエンジンにも同様に適用可能であることを認識すべきである。
【００４８】
本明細書では、最良の態様を含む例を用いて本発明を開示し、また、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入れられた方法の実施を含め、当業者が本発明を実施できるようにしている。本発明の特許性を有する範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者が想到する他の例を含むことができる。このような他の例は、特許請求の範囲の文言と相違ない構成要素を有する場合、または特許請求の範囲の文言と実質的に相違ない等価の構成要素を含む場合、特許請求の範囲内であることを意図されている。
【００４９】
最後に、代表的な実施態様を以下に示す。
［実施態様１］
高温燃焼ガス流（Ｈ）を発生し、冷却流体流（Ｃ）を供給するタービンエンジン（１０）用のエンジン（１０）構成部品（９０）であって、
前記高温燃焼ガス流（Ｈ）を前記冷却流体流（Ｃ）から隔て、前記高温燃焼ガス（Ｈ）が沿って流れる高温面（９４）と前記冷却流体流（Ｃ）に面する冷却面（９６）とを有する壁（９２）と、
前記冷却面（９６）に設けられた入口（１００、２００，３００、４００、５００、６００、７００）を有する調量部（１０６、２０６）と、前記調量部（１０６、２０６）に流体結合され、前記高温面（９４）に設けられた出口（１０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２、７０２）を有する円錐部（１０９、２０９）と、前記入口（１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００）と異なる断面形状（１１２、２１２、３１２、４１２、５１２、６１２、７１２）および断面領域（１１４、２１４、３１４、４１４、５１４、６１４、７１４）を有する前記出口（１０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２、７０２）とを有する少なくとも１つのフィルム孔（８８）であって、前記調量部（１０６、２０６）の外側表面（１１６、２１６、３１６、４１６、５１６、６１６、７１６）に位置する表面線（１１１、２１１）が、前記調量部（１０６、２０６）の中心線（１１０）に平行であり、かつ、前記円錐部（１０９、２０９）の外側表面（１１６、２１６、３１６、４１６、５１６、６１６、７１６）と接線方向に交差（１１３、２１３）してその上にあるように、前記調量部（１０６、２０６）が前記円錐部（１０９、２０９）に対して向けられる、少なくとも１つのフィルム孔（８８）と
を備えるエンジン（１０）構成部品（９０）。
［実施態様２］
前記円錐部（１０９、２０９）の中心線（１１８、２１８）が、前記調量部（１０６、２０６）の前記中心線（１１０）と同軸ではない、実施態様１に記載のエンジン（１０）構成部品（９０）。
［実施態様３］
前記入口（１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００）の前記断面形状（１１２、２１２、３１２、４１２、５１２、６１２、７１２）が円である、実施態様２に記載のエンジン（１０）構成部品（９０）。
［実施態様４］
前記出口（１０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２、７０２）の前記断面形状（１１２、２１２、３１２、４１２、５１２、６１２、７１２）が楕円である、実施態様３に記載のエンジン（１０）構成部品（９０）。
［実施態様５］
前記出口（１０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２、７０２）の前記断面形状（１１２、２１２、３１２、４１２、５１２、６１２、７１２）が三角形（４１２、５１２）である、実施態様３に記載のエンジン（１０）構成部品（９０）。
［実施態様６］
前記三角形（４１２、５１２）がルーローの三角形（４１２）である、実施態様５に記載のエンジン（１０）構成部品（９０）。
［実施態様７］
前記調量部（１０６、２０６）と前記円錐部（１０９、２０９）の前記外側表面（１１６、２１６、３１６、４１６、５１６、６１６、７１６）の一部分のみがそれらの全範囲に沿って共線である、実施態様１に記載のエンジン（１０）構成部品（９０）。
［実施態様８］
前記入口（１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００）が、前記入口（１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００）の前記中心線（１１０、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０、７１０）に沿って前記出口（１０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２、７０２）を見通したときに前記出口（１０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２、７０２）内に完全に入る、実施態様７に記載のエンジン（１０）構成部品（９０）。
［実施態様９］
エーロフォイルの前縁をさらに含み、前記少なくとも１つのフィルム孔（８８）が前記前縁内に位置する、実施態様１に記載のエンジン（１０）構成部品（９０）。
［実施態様１０］
前記入口（１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００）が、前記入口（１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００）の前記中心線（１１０、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０、７１０）に沿って前記出口（１０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２、７０２）を見通したときに前記出口（１０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２、７０２）内に完全に入る、実施態様１に記載のエンジン（１０）構成部品（９０）。
［実施態様１１］
前記円錐部（２０９）が前記調量部（２０６）から直ぐに延在する、実施態様１に記載のエンジン（１０）構成部品（９０）。
［実施態様１２］
前記入口（２００）が前記調量部（２０６）を完全に形成する、実施態様１１に記載のエンジン（１０）構成部品（９０）。
［実施態様１３］
高温燃焼ガス流（Ｈ）を発生し、冷却流体流（Ｃ）を供給するタービンエンジン（１０）用のエンジン（１０）構成部品（９０）であって、
前記高温燃焼ガス流（Ｈ）を前記冷却流体流（Ｃ）から隔て、高温流路内で前記高温燃焼ガス（Ｈ）が沿って流れる高温面（９４）と前記冷却流体流（Ｃ）に面する冷却面（９６）とを有する壁（９２）と、
前記冷却面（９６）に設けられた入口（１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００）を有する調量部（１０６、２０６）と、前記調量部（１０６、２０６）に流体結合され、前記高温面（９４）に設けられた出口（１０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２、７０２）を有する円錐部（１０９、２０９）と、前記入口（１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００）より大きな断面領域（１１４、２１４、３１４、４１４、５１４、６１４、７１４）を有する前記出口（１０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２、７０２）とを有する少なくとも１つのフィルム孔（８８）であって、入口中心線（１１０、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０、７１０）に沿って投影された前記入口断面領域が、前記同じ中心線に沿って投影された前記出口断面領域（１１４、２１４、３１４、４１４、５１４、６１４、７１４）内に完全に入る、少なくとも１つのフィルム孔（８８）と
を備えるエンジン（１０）構成部品（９０）。
［実施態様１４］
前記入口（１００、２００、３００、４００、５００）の一部分が、前記入口（１００、２００、３００、４００、５００）の前記中心線（１１０、２１０、３１０、４１０、５１０）に沿って前記出口（１０２、２０２、３０２、４０２、５０２）を見通したときに前記出口（１０２、２０２、３０２、４０２、５０２）に接する、実施態様１３に記載のエンジン（１０）構成部品（９０）。
［実施態様１５］
前記入口（３００）の２つ部分のみが、前記入口（３００）の前記中心線（３００）に沿って前記出口（３０２）を見通したときに前記出口（３０２）に接する、実施態様１３に記載のエンジン（１０）構成部品（９０）。
［実施態様１６］
前記出口（４０２、５０２）が少なくとも１つの偏心部（４２６、５２６）を有し、前記入口（４００、５００）の前記中心線（４１０、５１０）に沿って前記出口（４０２、５０２）を見通したときに前記入口（４００、５００）の少なくとも一部分が前記偏心部（４２６、５２６）内に位置する、実施態様１３に記載のエンジン（１０）構成部品（９０）。
［実施態様１７］
前記出口（７０２）が複数の偏心部（４２６、５２６）を有し、前記入口（７００）の前記中心線（７１０）に沿って前記出口（７０２）を見通したときに前記入口（７００）のいかなる部分も前記偏心部（４２６、５２６）内に位置しない、実施態様１３に記載のエンジン（１０）構成部品（９０）。
［実施態様１８］
前記入口（１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００）の前記中心線（１１０、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０、７１０）に沿って前記出口（１０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２、７０２）を見通したときに前記入口（１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００）が円または楕円のうちの少なくとも１つの断面を有する、実施態様１３に記載のエンジン（１０）構成部品（９０）。
［実施態様１９］
前記入口（２００、３００、４００、５００、６００、７００）の前記中心線（２１０、３１０、４１０、５１０、６１０、７１０）に沿って前記出口（２０２、３０２、４０２、５０２、６０２、７０２）を見通したときに前記出口（２０２、３０２、４０２、５０２、６０２、７０２）が楕円または三角形のうちの少なくとも１つの断面を有する、実施態様１８に記載のエンジン（１０）構成部品（９０）。
［実施態様２０］
前記三角形（４１２）断面がルーローの三角形（４１２）を含む、実施態様１９に記載のエンジン（１０）構成部品（９０）。
［実施態様２１］
前記円錐部（２０９）が前記調量部（２０６）から直ぐに延在する、実施態様１３に記載のエンジン（１０）構成部品（９０）。
［実施態様２２］
前記入口（２００）が前記調量部（２０６）を完全に形成する、実施態様１３に記載のエンジン（１０）構成部品（９０）。
【符号の説明】
【００５０】
１０  エンジン
１２  中心線
１４  前方
１６  後方
１８  ファンセクション
２０  ファン
２２  圧縮機セクション
２４  ＬＰ圧縮機
２６  ＨＰ圧縮機
２８  燃焼セクション
３０  燃焼器
３２  タービンセクション
３４  ＨＰタービン
３６  ＬＰタービン
３８  排気セクション
４０  ファンケーシング
４２  ファンブレード
４４  コア
４６  コアケーシング
４８  ＨＰスプール
５０  ＬＰスプール
５２  ＬＰ圧縮機段
５３  ロータ
５４  ＨＰ圧縮機段
５６  ＬＰ圧縮機ブレード
５８  ＨＰ圧縮機ブレード
５９  ディスク
６０  ＬＰ圧縮機ベーン
６１  ディスク
６２  ＨＰ圧縮機ベーン
６３  ステータ
６４  ＨＰタービン段
６６  ＬＰタービン段
６８  ＨＰタービンブレード
７０  ＬＰタービンブレード
７１  ディスク
７２  ＨＰタービンベーン
７３  ディスク
７４  ＬＰタービンベーン
７５  デフレクタ
７６  加圧外気
７７  抽気
７８  空気流
７９  燃焼器ライナ
８０  出口案内翼組立体
８１  シュラウド組立体
８２  エーロフォイル案内翼
８４  ファン排気側
８８  孔
９０  エンジン構成部品
９２  基板
９４  高温面
９６  低温面
９８  内部キャビティ
１００  入口
１０２  出口
１０４  フィルム孔通路
１０６  調量部
１０８  拡散部
１０９  円錐部
１１０  中心線
１１１  表面線
１１２  断面形状
１１３  接線方向の交差
１１４  領域
１１６  外側表面
１１８  中心線
１２０  点
２００  入口
２０２  出口
２０４  フィルム孔通路
２０６  調量部
２０８  拡散部
２０９  円錐部
２１０  中心線
２１１  表面線
２１２  断面形状
２１３  接線方向の交差
２１４  領域
２１６  外側表面
２１８  中心線
２２０  点
３００  入口
３０２  出口
３１０  中心線
３１２  断面形状
３１４  領域
３１６  外側表面
３１８  中心線
３２０  部分
３２２  部分
４００  入口
４０２  出口
４１０  中心線
４１２  断面形状
４１４  領域
４１６  外側表面
４１８  中心線
４２０  点
４２６  偏心部
４２８  部分
５００  入口
５０２  出口
５１０  中心線
５１２  断面形状
５１４  領域
５１８  中心線
５２０  点
５２４  湾曲した底部
５２６  偏心部
５２８  部分
６００  入口
６０２  出口
６１０  中心線
６１２  断面形状
６１４  領域
６１８  中心線
７００  入口
７０２  出口
７１０  中心線
７１２  断面形状
７１４  領域
７１８  中心線
【図１】
2017198199.tif 000003
【図２】
2017198199.tif 000004
【図３】
2017198199.tif 000005
【図４】
2017198199.tif 000006
【図５Ａ】
2017198199.tif 000007
【図５Ｂ】
2017198199.tif 000008
【図５Ｃ】
2017198199.tif 000009
【図５Ｄ】
2017198199.tif 000010
【図５Ｅ】
2017198199.tif 000011
【図６Ａ】
2017198199.tif 000012
【図６Ｂ】
2017198199.tif 000013
【外国語明細書】
2017198199000001.pdf