(57)【要約】      （修正有）【課題】ガスタービンエンジン内のオイルを冷却するための効率的な熱交換システムを提供する。【解決手段】熱交換器システムは、環状ダクト１５０の流れストリーム１５６内で周方向に互いに離間される複数の翼形部材を含む第１の熱交換器アセンブリを含む。翼形部材は、半径方向内端及び外端並びに第１の内部流路であって、冷却される流体を誘導する第１の内部流路を含む。熱交換器アセンブリは、第２の熱交換器アセンブリを含み、熱交換器アセンブリは、流れストリーム１５６の近傍に延在する複数のフィン部材および第２の内部流路であって、流体の流れを誘導する第２の内部流路を含み、第１及び第２の熱交換器アセンブリを結合する導管路を含むヘッダシステムを含む。ヘッダシステムは、熱負荷からの高温流体の流れを受け入れる入口接続部及び冷却された流体を熱負荷に送る出口接続部を含む。【選択図】図１
2017129349.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換器システムであって、
環状ダクト（１５０）の流れストリーム（１５６）内で周方向に互いに離間された複数の翼形部材（２０２）を備える第１の熱交換器アセンブリ（２００）であって、前記翼形部材（２０２）のそれぞれが、半径方向内端（２０４）および半径方向外端（２０６）を備え、前記翼形部材（２０２）のそれぞれが、第１の内部流路（２０８）であって、これを通る冷却される流体の流れを誘導するように構成された第１の内部流路（２０８）をさらに備える第１の熱交換器アセンブリ（２００）と、
前記流れストリーム（１５６）の近傍に延在する第２の熱交換器アセンブリ（３００）であって、該第２の熱交換器アセンブリ（３００）が、第２の内部流路（３０６）であって、これを通る冷却される流体の流れを誘導するように構成された第２の内部流路（３０６）を備える第２の熱交換器アセンブリ（３００）と、
前記第１の熱交換器アセンブリ（２００）と前記第２の熱交換器アセンブリ（３００）とを流れ連通するように結合するよう構成された導管を備えるヘッダシステムであって、該ヘッダシステムが、１つ以上の熱負荷からの比較的高温の流体の流れを受け入れるように構成された入口接続部および冷却された流体を前記１つ以上の熱負荷に送るように構成された出口接続部をさらに備えるヘッダシステムと
を備える熱交換器システム。
【請求項２】
前記入口接続部が、前記比較的高温の流体の流れを前記第１の熱交換器アセンブリ（２００）に誘導するように構成されている、請求項１に記載の熱交換器システム。
【請求項３】
前記入口接続部が、前記比較的高温の流体の流れを前記第１の熱交換器アセンブリ（２００）および前記第２の熱交換器アセンブリ（３００）にほぼ同時に誘導するように構成されている、請求項１に記載の熱交換器システム。
【請求項４】
前記出口接続部が、前記第２の熱交換器アセンブリ（３００）からの前記冷却された流体の流れを受け入れるように構成されている、請求項１に記載の熱交換器システム。
【請求項５】
前記出口接続部が、前記第１の熱交換器アセンブリ（２００）および前記第２の熱交換器アセンブリ（３００）からの前記冷却された流体の流れをほぼ同時に受け入れるように構成されている、請求項１に記載の熱交換器システム。
【請求項６】
ガスタービンエンジン（１１０）であって、
コアエンジン（１１６）と、
前記コアエンジン（１１６）を少なくとも部分的に囲み、環状ダクト（１５０）を形成する固定環状ケーシングと、
熱交換器システムであって、
前記環状ダクト（１５０）の流れストリーム（１５６）内で周方向に互いに離間された複数の翼形部材（２０２）を備える第１の熱交換器アセンブリ（２００）であって、前記翼形部材（２０２）のそれぞれが、半径方向内端（２０４）および半径方向外端（２０６）を備え、前記翼形部材（２０２）のそれぞれが、第１の内部流路（２０８）であって、これを通る冷却される流体の流れを誘導するように構成された第１の内部流路（２０８）をさらに備える第１の熱交換器アセンブリ（２００）、
前記流れストリーム（１５６）の近傍に延在する第２の熱交換器アセンブリ（３００）であって、該第２の熱交換器アセンブリ（３００）が、第２の内部流路（３０６）であって、これを通る冷却される流体の流れを誘導するように構成された第２の内部流路（３０６）を備える第２の熱交換器アセンブリ（３００）、ならびに
前記第１の熱交換器アセンブリ（２００）と前記第２の熱交換器アセンブリ（３００）とを流れ連通するように結合するよう構成された導管を備えるヘッダシステムであって、該ヘッダシステムが、前記１つ以上の熱負荷（１１６）からの比較的高温の流体の流れを受け入れるように構成された入口接続部および冷却された流体を前記１つ以上の熱負荷（１１６）に送るように構成された出口接続部をさらに備えるヘッダシステム
を備える熱交換器システムと
を備えるガスタービンエンジン（１１０）。
【請求項７】
前記入口接続部が、前記比較的高温の流体の流れを前記第１の熱交換器アセンブリ（２００）に誘導するように構成されている、請求項６に記載のガスタービンエンジン（１１０）。
【請求項８】
前記出口接続部が、前記第２の熱交換器アセンブリ（３００）からの前記冷却された流体の流れを受け入れるように構成されている、請求項７に記載のガスタービンエンジン（１１０）。
【請求項９】
前記第２の熱交換器アセンブリ（３００）が、表面冷却器を備える、請求項８に記載のガスタービンエンジン（１１０）。
【請求項１０】
前記第１の熱交換器アセンブリ（２００）内の前記翼形部材（２０２）が、ハイブリッド直列−並列流れ構成で構成されている、請求項９に記載のガスタービンエンジン（１１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の分野は、一般にガスタービンエンジンの冷却システムに関し、より詳細には、異なる熱交換器の組み合わせを使用してガスタービンエンジン内の流体を冷却するための方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
少なくとも一部の知られているガスタービンエンジンは、ガスタービンエンジンの構成要素を冷却し、円滑にするために使用される流体冷却システムを含む。流体冷却システムは、エンジンから流体に伝達された熱を除去するために流体を冷却する。ガスタービンエンジンは、より大きく、より強力になればなるほど、より多くの熱を、ガスタービンエンジンから除去する必要があり、ガスタービンエンジンの必要な冷却能力は増大する。ガスタービンエンジンの冷却能力を増大させる少なくとも一部の知られている方法は、冷却器および熱交換器をガスタービンエンジンに追加することを含む。知られている冷却器および熱交換器の少なくとも一部は、ブリッククーラ（ｂｒｉｃｋ  ｃｏｏｌｅｒ）として知られている小型の熱交換器、表面冷却器、および出口ガイドベーン熱交換器を含み、これらはすべて、ナセルの半径方向内面に取り付けられる空気−オイル熱交換器である。
【０００３】
冷却器または熱交換器の各タイプは、欠点を有する。ブリッククーラおよび表面冷却器は、バイパス空気流通路内に突出しており、バイパス空気流通路内を流れる空気中で抗力を発生させる。しかしながら、表面冷却器は、バイパス空気流通路内に突出する程度がブリッククーラに比べてはるかに小さく、大幅に小さい抗力を発生させる。出口ガイドベーン熱交換器は、ナセルを支持する既存の出口ガイドベーンに組み込まれている熱交換器である。出口ガイドベーン熱交換器は、さらなる抗力を発生させない。しかしながら、出口ガイドベーン熱交換器の熱伝達面積および熱伝達能力は、限られており、ガスタービンエンジンのオイル冷却の必要性を満たすのに十分ではあり得ない。ガスタービンエンジンの冷却能力を増大させることは、追加の冷却器を追加する一方で冷却器または熱交換器の各タイプの欠点を統御することを必要とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】英国特許第２５２２３０７号明細書
【発明の概要】
【０００５】
一態様において、熱交換器システムは、環状ダクトの流れストリーム内で周方向に互いに離間される複数の翼形部材を含む第１の熱交換器アセンブリを含む。各翼形部材は、半径方向内端および半径方向外端を含む。各翼形部材は、第１の内部流路であって、これを通る冷却される流体の流れを誘導するように構成される第１の内部流路をさらに含む。また、熱交換器アセンブリは、流れストリームの近傍に延在する第２の熱交換器アセンブリを含む。第２の熱交換器アセンブリは、第２の内部流路であって、これを通る冷却される流体の流れを誘導するように構成される第２の内部流路を含む。熱交換器アセンブリは、第１の熱交換器アセンブリと第２の熱交換器アセンブリとを流れ連通するように結合するよう構成される導管路を含むヘッダシステムをさらに含む。ヘッダシステムは、１つ以上の熱負荷からの比較的高温の流体の流れを受け入れるように構成される入口接続部および冷却された流体を１つ以上の熱負荷に送るように構成される出口接続部をさらに含む。
【０００６】
別の態様において、熱交換の方法は、第１の熱交換器への入口で比較的高温の流体の流れを受け入れることを含む。第１の熱交換器は、半径方向外壁から半径方向内壁まで空気ストリーム内に半径方向に延在する複数のガイドベーンを含む。また、本方法は、第１の熱交換器内の１つ以上の流体流路を通して比較的高温の流体を誘導することを含む。比較的高温の流体は、比較的高温の流体に含まれる熱の一部を空気ストリームに放出する。本方法は、第２の熱交換器への入口で、部分的に冷却された流体の流れを受け入れることをさらに含む。第２の熱交換器は、半径方向外壁から空気ストリームの近傍に延在する複数のフィンを含む。また、本方法は、第２の熱交換器内の１つ以上の流体流路を通して、部分的に冷却された流体の流れを誘導することを含む。部分的に冷却された流体の流れは、複数のフィンを介して、部分的に冷却された流体の流れに含まれる熱の一部を空気ストリームに放出する。
【０００７】
さらに別の態様において、ガスタービンエンジンは、コアエンジンおよび該コアエンジンを少なくとも部分的に囲み、環状ダクトを形成する固定環状ケーシングを含む。また、ガスタービンエンジンは、熱交換器アセンブリを含む。熱交換器アセンブリは、環状ダクトの流れストリーム内で周方向に互いに離間される複数の翼形部材を含む第１の熱交換器アセンブリを含む。各翼形部材は、半径方向内端および半径方向外端を含む。各翼形部材は、第１の内部流路であって、これを通る冷却される流体の流れを誘導するように構成される第１の内部流路をさらに含む。また、熱交換器アセンブリは、流れストリームの近傍に延在する第２の熱交換器アセンブリを含む。第２の熱交換器アセンブリは、第２の内部流路であって、これを通る冷却される流体の流れを誘導するように構成される第２の内部流路を含む。熱交換器アセンブリは、第１の熱交換器アセンブリと第２の熱交換器アセンブリとを流れ連通するように結合するよう構成される導管路を含むヘッダシステムをさらに含む。ヘッダシステムは、１つ以上の熱負荷からの比較的高温の流体の流れを受け入れるように構成される入口接続部および冷却された流体を１つ以上の熱負荷に送るように構成される出口接続部をさらに含む。
【０００８】
本開示のこれらおよび他の特徴、態様、および利点は、以下の詳細な説明が添付図面を参照しながら読まれるときにより良く理解されるようになる。なお、添付図面では、同じ符号が、図面を通して同じ部分を示している。
【０００９】
図１〜図１２は、本明細書で説明されている方法および機器の例示的な実施形態を示している。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ガスタービンエンジンの概略図である。
【図２】出口ガイドベーン熱交換器の概略図である。
【図３】図３Ａは、表面冷却器の概略図であり、図３Ｂは、表面冷却器の入口および出口の概略図である。
【図４】ブリッククーラの概略図である。
【図５】直列流れ構成で構成された熱交換器システムの図である。
【図６】並列流れ構成で構成された熱交換器システムの図である。
【図７】ハイブリッド直列−並列流れ構成で構成された熱交換器システムの図である。
【図８】直列流れ構成で構成された、航空機エンジンの熱交換器システムの図である。
【図９】並列流れ構成で構成された、航空機エンジンの熱交換器システムの図である。
【図１０】ハイブリッド直列−並列流れ構成で構成された、航空機エンジンの熱交換器システムの図である。
【図１１】直列流れ構成で構成された、航空機エンジンのＯＧＶＨＥ−表面冷却器またはブリッククーラの熱交換器システムの図である。
【図１２】並列流れ構成で構成された、航空機エンジンのＯＧＶＨＥ−表面冷却器またはブリッククーラの熱交換器システムの図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
様々な実施形態の特定の特徴が、一部の図面には示されていて、他の図面には示されていない場合があるが、これは、便宜のために過ぎない。任意の図面における任意の特徴は、任意の他の図面における任意の特徴と組み合わせて参照および／または特許請求され得る。
【００１２】
別段の指示がない限り、本明細書で提供される図面は、本開示の実施形態の特徴を示すことを意図されている。これらの特徴は、本開示の１つ以上の実施形態を備える幅広い種類のシステムに適用可能であると考えられる。したがって、図面は、本明細書に開示されている実施形態の実施に必要であることが当業者によって知られている従来のあらゆる特徴を含むことを意図されていない。
【００１３】
以下の明細書および特許請求の範囲において、多数の用語が参照されるが、これらは、以下の意味を有すると規定される。
【００１４】
単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、および「その（ｔｈｅ）」は、文脈上明白な別段の指示がない限り、複数指示対象を含む。
【００１５】
「随意の（ｏｐｔｉｏｎａｌ）」または「随意に（ｏｐｔｉｏｎａｌｌｙ）」は、以下に説明される事象または状況が発生する場合もあれば発生しない場合もあることおよびその説明が事象が発生する事例および事象が発生しない事例を含むことを意味する。
【００１６】
近似を表す言葉は、本明細書および特許請求の範囲にわたって本発明に関して使用される場合、任意の量的表現であって、それが関係する基本機能の変化をもたらさずに許容範囲内で外れてもよい任意の量的表現を修飾するために適用されてもよい。したがって、用語または複数の用語（「約（ａｂｏｕｔ）」、「およそ（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」、および「実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」など）によって修飾される値は、指定されたまさにその値に限定されるべきではない。少なくとも一部の事例において、近似を表す言葉は、値を測定するための計器の精度に対応し得る。ここでは、本明細書および特許請求の範囲を通して、範囲の限定は組み合わされ得るおよび／または交換され得る。すなわち、このような範囲は、文脈上または文言上別段の指示がない限り、それに含まれるあらゆる部分範囲を含むものと見なされる。
【００１７】
以下の詳細な説明は、本開示の実施形態を、限定としてではなく例として示している。本開示は、航空機エンジン内のオイルを冷却するための方法およびシステムへの一般的な適用性を有すると考えられる。
【００１８】
本明細書で説明されている熱交換器システムの実施形態は、ガスタービンエンジン内のオイルを冷却する。熱交換器システムは、コアエンジンの少なくとも一部を取り囲む複数の出口ガイドベーン熱交換器（ＯＧＶＨＥ：ｏｕｔｌｅｔ  ｇｕｉｄｅ  ｖａｎｅ  ｈｅａｔ  ｅｘｃｈａｎｇｅｒ）およびナセルの半径方向内面に配置される複数の表面冷却器を含む。表面冷却器またはブリッククーラおよびＯＧＶＨＥは、バイパス空気流通路内のファン排出空気と熱を交換することによってオイルを冷却する。例示的な実施形態において、表面冷却器またはブリッククーラおよびＯＧＶＨＥは、並列流れ構成で構成される。表面冷却器またはブリッククーラおよびＯＧＶＨＥは、エンジンからの比較的高温のオイルを受け入れ、オイルを冷却し、エンジンにオイルを戻す。別の実施形態において、表面冷却器またはブリッククーラおよびＯＧＶＨＥは、直列流れ構成で構成される。ＯＧＶＨＥは、エンジンからの比較的高温のオイルを受け入れ、オイルを冷却し、部分的に冷却されたオイルを表面冷却器に誘導する。表面冷却器またはブリッククーラは、オイルを冷却し、エンジンにオイルを戻る。別の実施形態において、ＯＧＶＨＥは、ハイブリッド直列−並列流れ構成において表面冷却器またはブリッククーラと直列にまたは並列に構成される。ＯＧＶＨＥは、多数の群に分けられる。１群のＯＧＶＨＥおよび１群の表面冷却器またはブリッククーラは、流れ連通するように結合される。ＯＧＶＨＥの各群は、エンジンからの比較的高温のオイルを受け入れ、オイルを冷却し、表面冷却器の各群にオイルを誘導する。表面冷却器の各群は、オイルを冷却し、エンジンにオイルを戻す。
【００１９】
本明細書で説明されている熱交換器システムは、ガスタービンエンジン内のオイルを冷却する知られている方法に勝る利点を提供する。より具体的には、一部の知られている熱交換器システムは、本明細書で説明されているシステムに比べて重いものであり、より多くの抗力を発生させる。既存の出口ガイドベーンに組み込まれる熱交換器は、重量および抗力を低減する。さらに、一部の知られている熱交換器システムは、本明細書で説明されているシステムに比べて小さい熱交換面積および熱交換能力を有する。ＯＧＶＨＥと組み合わされる表面冷却器は、熱交換面積および熱交換能力の増大をもたらす。
【００２０】
図１は、本開示の例示的な実施形態に係るガスタービンエンジン１１０の概略断面図である。例示的な実施形態において、ガスタービンエンジン１１０は、高バイパスターボファンジェットエンジン１１０（本明細書では「ターボファンエンジン１１０」と呼ばれる）である。図１に示されているように、ターボファンエンジン１１０は、軸線方向Ａ（参照のために提供されている長手方向中心線１１２と平行に延びる）および半径方向Ｒを有する。一般に、ターボファン１１０は、ファンセクション１１４および該ファンセクション１１４の下流に配置されるコアタービンエンジン１１６を含む。
【００２１】
描かれている例示的なコアタービンエンジン１１６は、一般に、環状入口１２０を形作る略管状の外側ケーシング１１８を含む。外側ケーシング１１８は、半径方向外面１１９を含む。外側ケーシング１１８は、連続した流れ関係で、ブースタまたは低圧（ＬＰ）圧縮機１２２および高圧（ＨＰ）圧縮機１２４を含む圧縮機セクションと、燃焼セクション１２６と、高圧（ＨＰ）タービン１２８および低圧（ＬＰ）タービン１３０を含むタービンセクションと、ジェット排気ノズルセクション１３２とを包み込んでいる。高圧（ＨＰ）シャフトまたはスプール１３４は、ＨＰタービン１２８とＨＰ圧縮機１２４とを駆動連結している。低圧（ＬＰ）シャフトまたはスプール１３６は、ＬＰタービン１３０とＬＰ圧縮機１２２とを駆動連結している。圧縮機セクション、燃焼セクション１２６、タービンセクション、およびノズルセクション１３２は、一緒にコア空気流路１３７を形作っている。
【００２２】
描かれている実施形態に関して、ファンセクション１１４は、可変ピッチファン１３８を含み、可変ピッチファン１３８は、ディスク１４２に互いに離間して結合された複数のファンブレード１４０を有する。描かれているように、ファンブレード１４０は、概ね半径方向Ｒに沿ってディスク１４２から外向きに延在する。ファンブレード１４０のそれぞれは、ファンブレード１４０が、ファンブレード１４０のピッチを一括して一斉に変更するように構成された適切なピッチ変更機構１４４に動作可能に結合されているおかげで、ピッチ軸線Ｐを中心にディスク１４２に対して回転可能である。ファンブレード１４０、ディスク１４２、およびピッチ変更機構１４４は、パワーギヤボックス（ｐｏｗｅｒ  ｇｅａｒ  ｂｏｘ）１４６を介してＬＰシャフト１３６により長手方向軸線１１２を中心に一緒に回転可能である。パワーギヤボックス１４６は、ＬＰシャフト１３６に対するファン１３８の回転速度をより効率的なファン回転速度に調整するための複数のギヤを含む。
【００２３】
図１の例示的な実施形態を引き続き参照すると、ディスク１４２は、複数のファンブレード１４０を通る空気流を促進するように空気力学的に成形された回転可能な前方ハブ１４８によって覆われている。さらに、例示的なファンセクション１１４は、ファン１３８および／またはコアタービンエンジン１１６の少なくとも一部の周囲を囲む環状ファンケーシングまたは外側ナセル１５０を含む。ナセル１５０は、半径方向内面１５１を含む。ナセル１５０は、周方向に互いに離間された複数の出口ガイドベーン１５２によってコアタービンエンジン１１６に対して支持されるように構成されてもよいことが認識されるべきである。例示的な実施形態において、出口ガイドベーン１５２は、エンジンオイル熱交換器を含む。さらに、ナセル１５０の下流セクション１５４は、コアタービンエンジン１１６の外側部分との間にバイパス空気流通路１５６を形作るようにコアタービンエンジン１１６の外側部分を覆うよう延在してもよい。複数の表面冷却器１５７が、バイパス空気流通路１５６の、ナセル１５０の半径方向内面１５１に配置されている。
【００２４】
ターボファンエンジン１１０の運転中、大量の空気１５８が、ナセル１５０および／またはファンセクション１１４の関連する入口１６０を通ってターボファン１１０に入る。大量の空気１５８が、ファンブレード１４０を通過するとき、矢印１６２によって示されているような空気１５８の第１の部分は、バイパス空気流通路１５６に送られるか、または導かれ、矢印１６４によって示されているような空気１５８の第２の部分は、コア空気流路１３７に、より具体的にはＬＰ圧縮機１２２に送られるか、または導かれる。空気の第１の部分１６２と空気の第２の部分１６４との比率は、バイパス比として一般に知られている。次に、空気の第２の部分１６４の圧力は、空気の第２の部分１６４がＨＰ圧縮機１２４を通して燃焼セクション１２６に導かれるときに高められ、そこでは、空気の第２の部分１６４は、燃焼ガス１６６を供給するために燃料と混合されて燃焼される。
【００２５】
燃焼ガス１６６は、ＨＰタービン１２８を通して導かれるが、そこでは、燃焼ガス１６６から熱エネルギーおよび／または運動エネルギーの一部が、ＨＰタービンステータベーン１６８およびＨＰタービンロータブレード１７０の連続した段によって取り出される。ＨＰタービンステータベーン１６８は、外側ケーシング１１８に結合されている。ＨＰタービンロータブレード１７０は、ＨＰシャフトまたはスプール１３４に結合されている。ＨＰタービンロータブレード１７０の回転は、ＨＰシャフトまたはスプール１３４を回転させ、これにより、ＨＰ圧縮機１２４の動作を支援する。次に、燃焼ガス１６６は、ＬＰタービン１３０を通して導かれるが、そこでは、燃焼ガス１６６から熱エネルギーおよび運動エネルギーの第２の部分が、ＬＰタービンステータベーン１７２およびＬＰタービンロータブレード１７４の連続した段によって取り出される。ＬＰタービンステータベーン１７２は、外側ケーシング１１８に結合されている。ＬＰタービンロータブレード１７４は、ＬＰシャフトまたはスプール１３６に結合されている。ＬＰタービンロータブレード１７４の回転は、ＬＰシャフトまたはスプール１３６を回転させ、これにより、ＬＰ圧縮機１２２の動作および／またはファン１３８の回転を支援する。
【００２６】
その後、燃焼ガス１６６は、推進力を提供するためにコアタービンエンジン１１６のジェット排気ノズルセクション１３２を通して導かれる。同時に、空気の第１の部分１６２の圧力は、空気の第１の部分１６２が、ターボファン１１０のファンノズル排気セクション１７６から排気され、同様に推進力を提供する前にバイパス空気流通路１５６を通して導かれるときに大幅に高められる。ＨＰタービン１２８、ＬＰタービン１３０、およびジェット排気ノズルセクション１３２は、コアタービンエンジン１１６を通して燃焼ガス１６６を送るための高温ガス通路１７８を少なくとも部分的に形作っている。
【００２７】
しかしながら、図１に描かれている例示的なターボファンエンジン１１０が、例に過ぎないことおよび他の例示的な実施形態において、ターボファンエンジン１１０は、任意の他の適切な構成を有してもよいことが認識されるべきである。また、さらに他の例示的な実施形態において、本開示の態様が、任意の他の適切なガスタービンエンジンに組み込まれてもよいことが認識されるべきである。例えば、他の例示的な実施形態において、本開示の態様は、例えばターボプロップエンジンに組み込まれてもよい。
【００２８】
図２は、翼形部材、具体的には、出口ガイドベーン熱交換器（ＯＧＶＨＥ）２００の概略図である。ＯＧＶＨＥ２００は、翼形本体２０２を含む。また、ＯＧＶＨＥ２００は、半径方向内端２０４および半径方向外端２０６を含む。半径方向内端２０４は、コアタービンエンジン１１６（図１に示されている）に結合される。半径方向外端２０６は、ナセル１５０（図１に示されている）に結合され、コアタービンエンジン１１６（図１に示されている）に対してこれを支持する。複数の内部流路２０８が、翼形本体２０２内に配置されている。ＯＧＶＨＥ２００は、オイルを受け入れるように構成され、かつ内部流路２０８と流れ連通するように結合された出口ガイドベーン熱交換器入口２１０（ＯＧＶＨＥ入口２１０）を含む。また、ＯＧＶＨＥ２００は、内部流路２０８と流れ連通するように結合された出口ガイドベーン熱交換器出口２１２（ＯＧＶＨＥ出口２１２）を含む。
【００２９】
運転中、バイパス空気流通路１５６（図１に示されている）内の空気の第１の部分１６２（図１に示されている）は、翼形本体２０２の近傍を流れるように構成され、翼形本体２０２と熱を交換するように構成される。ＯＧＶＨＥ入口２１０は、流体（オイルなどであるが、これに限定されない）の流れを受け入れるように構成されている。ＯＧＶＨＥ入口２１０は、内部流路２０８にオイルを誘導するように構成されている。内部流路２０８内のオイルは、バイパス空気流通路１５６（図１に示されている）内の空気の第１の部分１６２（図１に示されている）と熱を交換するように構成される。内部流路２０８は、コアタービンエンジン１１６（図１に示されている）の構成要素に流れ連通するように結合されるＯＧＶＨＥ出口２１２にオイルを誘導するように構成されている。
【００３０】
図３Ａは、表面冷却器３００の概略図である。表面冷却器３００は、ナセル１５０（図１に示されている）の半径方向内面１５１（図１に示されている）に配置される表面３０２を含む。代替的な実施形態において、表面冷却器３００は、外側ケーシング１１８（図１に示されている）の半径方向外面１１９（図１に示されている）に配置される表面３０２を含む。また、表面冷却器３００は、表面３０２に配置され、かつバイパス空気流通路１５６（図１に示されている）内に延在する複数のフィン部材３０４を含む。図３Ｂは、表面冷却器３００の入口および出口の概略図である。表面冷却器３００は、表面冷却器入口３０８と、表面冷却器出口３１０と、これらの間に延在する１つ以上の内部流路３０６とを含む。
【００３１】
運転中、バイパス空気流通路１５６（図１に示されている）内の空気の第１の部分１６２（図１に示されている）は、フィン部材３０４と熱を交換するために表面３０２の近傍を流れるように構成される。表面冷却器入口３０８は、冷却されるオイルの流れを受け入れ、内部流路３０６にオイルを誘導するように構成されている。内部流路３０６内のオイルは、フィン部材３０４を介して空気の第１の部分１６２（図１に示されている）と熱を交換するように構成される。内部流路３０６は、コアタービンエンジン１１６（図１に示されている）にオイルを戻すように構成されている表面冷却器出口３１０にオイルを誘導するように構成されている。
【００３２】
図４は、ブリッククーラ４００の概略図である。ブリッククーラ４００は、ナセル１５０（図１に示されている）の半径方向内面１５１（図１に示されている）に配置される本体４０２を含む。代替的な実施形態において、ブリッククーラ４００は、外側ケーシング１１８（図１に示されている）の半径方向外面１１９（図１に示されている）に配置される本体４０２を含む。本体４０２は、バイパス空気流通路１５６（図１に示されている）内に延在する。ブリッククーラ４００は、ブリッククーラ入口４０４と、ブリッククーラ出口４０６と、これらの間に延在する１つ以上の内部流路４０８とを含む。
【００３３】
運転中、バイパス空気流通路１５６（図１に示されている）内の空気の第１の部分１６２（図１に示されている）は、本体４０２と熱を交換するために本体４０２の近傍を流れるように構成される。ブリッククーラ入口４０４は、冷却されるオイルの流れを受け入れ、内部流路４０８にオイルを誘導するように構成されている。内部流路４０８内のオイルは、本体４０２を介して空気の第１の部分１６２（図１に示されている）と熱を交換するように構成される。内部流路４０８は、コアタービンエンジン１１６（図１に示されている）にオイルを戻すように構成されているブリッククーラ出口４０６にオイルを誘導するように構成されている。
【００３４】
図５は、直列流れ構成で構成された熱交換器システム５００の図である。熱交換器システム５００は、複数の熱交換器アセンブリ５０２、５０４、５０６、および５０８を含む。例示的な実施形態において、熱交換器アセンブリ５０２、５０４、５０６、および５０８は、ＯＧＶＨＥ２００（図２に示されている）、表面冷却器３００（図３に示されている）、およびブリッククーラ４００（図４に示されている）を含む。熱交換器アセンブリ５０２、５０４、５０６、および５０８はそれぞれ、熱交換器入口５１０および熱交換器出口５１２を含む。例示的な実施形態において、熱交換器入口５１０は、ＯＧＶＨＥ入口２１０（図２に示されている）、表面冷却器入口３０８（図３に示されている）、またはブリッククーラ入口４０４（図４に示されている）を含み、熱交換器出口５１２は、ＯＧＶＨＥ出口２１２（図２に示されている）、表面冷却器出口３１０（図３に示されている）、またはブリッククーラ出口４０６（図４に示されている）を含む。熱交換器システム５００は、複数の導管５１６、５１８、５２０、５２２、および５２４を備えるヘッダシステム５１４を含む。
【００３５】
導管５１６は、熱交換器アセンブリ５０２に配置された熱交換器入口５１０と流れ連通するように結合されている。熱交換器アセンブリ５０２に配置された熱交換器出口５１２は、熱交換器アセンブリ５０４に配置された熱交換器入口５１０と流れ連通するように結合された導管５１８と流れ連通するように結合されている。熱交換器アセンブリ５０４に配置された熱交換器出口５１２は、熱交換器アセンブリ５０６に配置された熱交換器入口５１０と流れ連通するように結合された導管５２０と流れ連通するように結合されている。熱交換器アセンブリ５０６に配置された熱交換器出口５１２は、熱交換器アセンブリ５０８に配置された熱交換器入口５１０と流れ連通するように結合された導管５２２と流れ連通するように結合されている。熱交換器アセンブリ５０８に配置された熱交換器出口５１２は、コアタービンエンジン１１６（図１に示されている）と流れ連通するように結合される導管５２４と流れ連通するように結合されている。
【００３６】
運転中に、導管５１６は、冷却される流体の流れを受け入れるように構成されており、冷却される流体の流れを、熱交換器アセンブリ５０２に配置された熱交換器入口５１０に誘導するように構成されている。例示的な実施形態において、冷却される流体は、オイルを含む。熱交換器アセンブリ５０２に配置された熱交換器出口５１２は、熱交換器アセンブリ５０４に配置された熱交換器入口５１０にオイルを誘導するように構成された導管５１８にオイルを誘導するように構成されている。熱交換器アセンブリ５０４に配置された熱交換器出口５１２は、熱交換器アセンブリ５０６に配置された熱交換器入口５１０にオイルを誘導するように構成された導管５２０にオイルを誘導するように構成されている。熱交換器アセンブリ５０６に配置された熱交換器出口５１２は、熱交換器アセンブリ５０８に配置された熱交換器入口５１０にオイルを誘導するように構成された導管５２２にオイルを誘導するように構成されている。熱交換器アセンブリ５０８に配置された熱交換器出口５１２は、コアタービンエンジン１１６（図１に示されている）にオイルを誘導するように構成された導管５２４にオイルを誘導するように構成されている。
【００３７】
図６は、並列流れ構成で構成された熱交換器システム６００の図である。熱交換器システム６００は、複数の熱交換器アセンブリ６０２、６０４、６０６、および６０８を含む。例示的な実施形態において、熱交換器アセンブリ６０２、６０４、６０６、および６０８は、ＯＧＶＨＥ２００（図２に示されている）、表面冷却器３００（図３に示されている）、およびブリッククーラ４００（図４に示されている）を含む。熱交換器アセンブリ６０２、６０４、６０６、および６０８はそれぞれ、熱交換器入口６１０および熱交換器出口６１２を含む。例示的な実施形態において、熱交換器入口６１０は、ＯＧＶＨＥ入口２１０（図２に示されている）、表面冷却器入口３０８（図３に示されている）、またはブリッククーラ入口４０４（図４に示されている）を含み、熱交換器出口６１２は、ＯＧＶＨＥ出口２１２（図２に示されている）、表面冷却器出口３１０（図３に示されている）、またはブリッククーラ出口４０６（図４に示されている）を含む。熱交換器システム６００は、入口ヘッダ６１６と、出口ヘッダ６１８と、複数の入口導管６２０、６２２、６２４、および６２６と、複数の出口導管６２８、６３０、６３２、および６３４とを備えるヘッダシステム６１４を含む。入口ヘッダ６１６は、被冷却流体入口６３６を含み、出口ヘッダ６１８は、被冷却流体出口６３８を含む。
【００３８】
入口ヘッダ６１６は、入口導管６２０、６２２、６２４、および６２６と流れ連通するように結合されている。入口導管６２０、６２２、６２４、および６２６は、それぞれ、熱交換器アセンブリ６０２、６０４、６０６、および６０８に配置された熱交換器入口６１０と流れ連通するように結合されている。熱交換器アセンブリ６０２、６０４、６０６、および６０８に配置された熱交換器出口６１２は、それぞれ出口導管６２８、６３０、６３２、および６３４と流れ連通するように結合されている。出口導管６２８、６３０、６３２、および６３４は、出口ヘッダ６１８と流れ連通するように結合されている。
【００３９】
運転中に、被冷却流体入口６３６は、冷却される流体の流れを受け入れるように構成され、冷却される流体の流れを入口ヘッダ６１６に誘導するように構成されている。例示的な実施形態において、冷却される流体は、オイルを含む。入口ヘッダ６１６は、熱交換器アセンブリ６０２、６０４、６０６、および６０８に配置された熱交換器入口６１０にそれぞれオイルを誘導するように構成された入口導管６２０、６２２、６２４、および６２６にオイルを誘導するように構成されている。熱交換器アセンブリ６０２、６０４、６０６、および６０８に配置された熱交換器出口６１２は、それぞれ出口導管６２８、６３０、６３２、および６３４にオイルを誘導するように構成されている。出口導管６２８、６３０、６３２、および６３４は、被冷却流体出口６３８にオイルを誘導するように構成された出口ヘッダ６１８にオイルを誘導するように構成されている。被冷却流体出口６３８は、コアタービンエンジン１１６（図１に示されている）にオイルを誘導するように構成されている。
【００４０】
図７は、ハイブリッド直列−並列流れ構成で構成された熱交換器システム７００の図である。熱交換器システム７００は、複数の熱交換器アセンブリ７０２、７０４、７０６、および７０８を含む。例示的な実施形態において、熱交換器アセンブリ７０２、７０４、７０６、および７０８は、ＯＧＶＨＥ２００（図２に示されている）、表面冷却器３００（図３に示されている）、およびブリッククーラ４００（図４に示されている）を含む。熱交換器アセンブリ７０２、７０４、７０６、および７０８はそれぞれ、熱交換器入口７１０および熱交換器出口７１２を含む。例示的な実施形態において、熱交換器入口７１０は、ＯＧＶＨＥ入口２１０（図２に示されている）、表面冷却器入口３０８（図３に示されている）、またはブリッククーラ入口４０４（図４に示されている）を含み、熱交換器出口７１２は、ＯＧＶＨＥ出口２１２（図２に示されている）、表面冷却器出口３１０（図３に示されている）、またはブリッククーラ出口４０６（図４に示されている）を含む。熱交換器システム７００は、入口ヘッダ７１６と、出口ヘッダ７１８と、複数の入口導管７２０および７２２と、複数の出口導管７２４および７２６と、複数の移送導管７２８および７３０とを備えるヘッダシステム７１４を含む。入口ヘッダ７１６は、被冷却流体入口７３２を含み、出口ヘッダ７１８は、被冷却流体出口７３４を含む。
【００４１】
入口ヘッダ７１６は、入口導管７２０および７２２と流れ連通するように結合されている。入口導管７２０および７２２は、それぞれ、熱交換器アセンブリ７０２および７０６に配置された熱交換器入口７１０と流れ連通するように結合されている。熱交換器アセンブリ７０２および７０６に配置された熱交換器出口７１２は、それぞれ移送導管７２８および７３０と流れ連通するように結合されている。移送導管７２８および７３０は、それぞれ、熱交換器アセンブリ７０４および７０８に配置された熱交換器入口７１０と流れ連通するように結合されている。熱交換器アセンブリ７０４および７０８に配置された熱交換器出口７１２は、それぞれ出口導管７２４および７２６と流れ連通するように結合されている。出口導管７２４および７２６は、被冷却流体出口７３４と流れ連通するように結合された出口ヘッダ７１８と流れ連通するように結合されている。
【００４２】
運転中に、被冷却流体入口７３２は、冷却される流体の流れを受け入れるように構成され、冷却される流体の流れを入口ヘッダ７１６に誘導するように構成されている。例示的な実施形態において、冷却される流体は、オイルを含む。入口ヘッダ７１６は、熱交換器アセンブリ７０２および７０６に配置された熱交換器入口７１０にそれぞれオイルを誘導するように構成された入口導管７２０および７２２にオイルを誘導するように構成されている。熱交換器アセンブリ７０２および７０６に配置された熱交換器出口７１２は、それぞれ移送導管７２８および７３０にオイルを誘導するように構成されている。移送導管７２８および７３０は、それぞれ、熱交換器アセンブリ７０４および７０８に配置された熱交換器入口７１０にオイルを誘導するように構成されている。熱交換器アセンブリ７０４および７０８に配置された熱交換器出口７１２は、それぞれ出口導管７２４および７２６にオイルを誘導するように構成されている。出口導管７２４および７２６は、被冷却流体出口７３４にオイルを誘導するように構成された出口ヘッダ７１８にオイルを誘導するように構成されている。被冷却流体出口７３４は、コアタービンエンジン１１６（図１に示されている）にオイルを誘導するように構成されている。
【００４３】
図８は、直列流れ構成で構成された、コアタービンエンジン１１６（図１に示されている）の熱交換器システム８００の図である。熱交換器システム８００は、熱負荷８０２と、複数の出口ガイドベーン熱交換器（ＯＧＶＨＥ）８０４と、複数の表面冷却器８０６と、ヘッダシステム８０８とを含む。例示的な実施形態において、熱負荷８０２は、コアタービンエンジン１１６（図１に示されている）を含む。ＯＧＶＨＥ８０４は、図５に示されている直列流れ構成、図６に示されている並列流れ構成、または図７に示されているハイブリッド直列−並列流れ構成で構成されてもよい。表面冷却器８０６は、図５に示されている直列流れ構成、図６に示されている並列流れ構成、または図７に示されているハイブリッド直列−並列流れ構成で構成されてもよい。
【００４４】
ヘッダシステム８０８は、複数の入口ヘッダ８１０と、複数の移送ヘッダ８１２と、複数の出口ヘッダ８１４とを含む。入口ヘッダ８１０は、熱負荷８０２およびＯＧＶＨＥ８０４と流れ連通するように結合されている。ＯＧＶＨＥ８０４は、表面冷却器８０６と流れ連通するように結合された移送ヘッダ８１２と流れ連通するように結合されている。表面冷却器８０６は、熱負荷８０２と流れ連通するように結合された出口ヘッダ８１４と流れ連通するように結合されている。
【００４５】
運転中に、入口ヘッダ８１０は、冷却される流体の流れを受け入れるように構成され、冷却される流体の流れをＯＧＶＨＥ８０４に誘導するように構成されている。例示的な実施形態において、冷却される流体は、オイルを含む。ＯＧＶＨＥ８０４は、表面冷却器８０６にオイルの流れを誘導するように構成された移送ヘッダ８１２にオイルの流れを誘導するように構成されている。表面冷却器８０６は、熱負荷８０２にオイルの流れを誘導するように構成された出口ヘッダ８１４にオイルの流れを誘導するように構成されている。
【００４６】
図９は、並列流れ構成で構成された、コアタービンエンジン１１６（図１に示されている）の熱交換器システム９００の図である。熱交換器システム９００は、熱負荷９０２と、複数の出口ガイドベーン熱交換器（ＯＧＶＨＥ）９０４と、複数の表面冷却器９０６と、ヘッダシステム９０８とを含む。例示的な実施形態において、熱負荷９０２は、コアタービンエンジン１１６（図１に示されている）の構成要素を含む。ＯＧＶＨＥ９０４は、図５に示されている直列流れ構成、図６に示されている並列流れ構成、または図７に示されているハイブリッド直列−並列流れ構成で構成されてもよい。表面冷却器９０６は、図５に示されている直列流れ構成、図６に示されている並列流れ構成、または図７に示されているハイブリッド直列−並列流れ構成で構成されてもよい。
【００４７】
ヘッダシステム９０８は、複数の入口ヘッダ９１０および複数の出口ヘッダ９１２を含む。熱負荷９０２は、ＯＧＶＨＥ９０４および表面冷却器９０６と流れ連通するように結合された入口ヘッダ９１０と流れ連通するように結合されている。ＯＧＶＨＥ９０４および表面冷却器９０６は、熱負荷９０２と流れ連通するように結合された出口ヘッダ９１２と流れ連通するように結合されている。
【００４８】
運転中に、入口ヘッダ９１０は、冷却される流体の流れを受け入れるように構成され、冷却される流体の流れを、ＯＧＶＨＥ９０４および表面冷却器９０６に誘導するように構成されている。例示的な実施形態において、冷却される流体は、オイルを含む。ＯＧＶＨＥ９０４および表面冷却器９０６は、熱負荷９０２にオイルの流れを誘導するように構成された出口ヘッダ９１２にオイルの流れを誘導するように構成されている。
【００４９】
図１０は、ハイブリッド直列−並列流れ構成で構成された、コアタービンエンジン１１６（図１に示されている）の熱交換器システム１０００の図である。熱交換器システム１０００は、熱負荷１００２と、複数の出口ガイドベーン熱交換器（ＯＧＶＨＥ）１００４および１００８と、複数の表面冷却器１００６および１０１０と、ヘッダシステム１０１２とを含む。例示的な実施形態において、熱負荷１００２は、コアタービンエンジン１１６（図１に示されている）を含む。ＯＧＶＨＥ１００４および１００８は、図５に示されている直列流れ構成、図６に示されている並列流れ構成、または図７に示されているハイブリッド直列−並列流れ構成で構成されてもよい。表面冷却器１００６および１０１０は、図５に示されている直列流れ構成、図６に示されている並列流れ構成、または図７に示されているハイブリッド直列−並列流れ構成で構成されてもよい。
【００５０】
ヘッダシステム１０１２は、複数の入口ヘッダ１０１４と、複数の移送ヘッダ１０１６および１０１８と、複数の出口ヘッダ１０２０とを含む。熱負荷１００２は、ＯＧＶＨＥ１００４および１００８と流れ連通するように結合された入口ヘッダ１０１４と流れ連通するように結合されている。ＯＧＶＨＥ１００４および１００８は、それぞれ移送ヘッダ１０１６および１０１８と流れ連通するように結合されている。移送ヘッダ１０１６および１０１８は、それぞれ表面冷却器１００６および１０１０と流れ連通するように結合されている。表面冷却器１００６および１０１０は、熱負荷１００２と流れ連通するように結合された出口ヘッダ１０２０と流れ連通するように結合されている。
【００５１】
運転中に、熱負荷１００２は、冷却される流体の流れをＯＧＶＨＥ１００４および１００８に誘導するように構成された入口ヘッダ１０１４に冷却される流体の流れを誘導するように構成されている。例示的な実施形態において、冷却される流体は、オイルを含む。ＯＧＶＨＥ１００４および１００８は、それぞれ移送ヘッダ１０１６および１０１８にオイルの流れを誘導するように構成されている。移送ヘッダ１０１６および１０１８は、それぞれ表面冷却器１００６および１０１０にオイルの流れを誘導するように構成されている。表面冷却器１００６および１０１０は、熱負荷１００２にオイルの流れを誘導するように構成された出口ヘッダ１０２０にオイルの流れを誘導するように構成されている。
【００５２】
図１１は、直列流れ構成で構成された、コアタービンエンジン１１６（図１に示されている）のＯＧＶＨＥ−表面冷却器熱交換器システム１１００の図である。熱交換器システム１１００は、熱負荷１１０２と、出口ガイドベーン熱交換器（ＯＧＶＨＥ）ネットワーク１１０４と、表面冷却器１１０６と、ヘッダシステム１１０８とを含む。例示的な実施形態において、熱負荷１１０２は、コアタービンエンジン１１６（図１に示されている）を含む。ＯＧＶＨＥネットワーク１１０４は、複数の出口ガイドベーン熱交換器（ＯＧＶＨＥ）１１１０を含む。ＯＧＶＨＥネットワーク１１０４内のＯＧＶＨＥ１１１０は、図７に示されているハイブリッド直列−並列流れ構成で構成されている。
【００５３】
ヘッダシステム１１０８は、複数の入口ヘッダ１１１２と、複数の移送ヘッダ１１１４と、複数の出口ヘッダ１１１６とを含む。入口ヘッダ１１１２は、熱負荷１１０２およびＯＧＶＨＥネットワーク１１０４と流れ連通するように結合されている。ＯＧＶＨＥネットワーク１１０４は、表面冷却器１１０６と流れ連通するように結合された移送ヘッダ１１１４と流れ連通するように結合されている。表面冷却器１１０６は、熱負荷１１０２と流れ連通するように結合された出口ヘッダ１１１６と流れ連通するように結合されている。
【００５４】
運転中に、入口ヘッダ１１１２は、冷却される流体の流れを受け入れるように構成され、冷却される流体の流れをＯＧＶＨＥネットワーク１１０４に誘導するように構成されている。例示的な実施形態において、冷却される流体は、オイルを含む。ＯＧＶＨＥネットワーク１１０４は、表面冷却器１１０６にオイルの流れを誘導するように構成された移送ヘッダ１１１４にオイルの流れを誘導するように構成されている。表面冷却器１１０６は、熱負荷１１０２にオイルの流れを誘導するように構成された出口ヘッダ１１１６にオイルの流れを誘導するように構成されている。
【００５５】
図１２は、並列流れ構成で構成された、コアタービンエンジン１１６（図１に示されている）のＯＧＶＨＥ−表面冷却器熱交換器システム１２００の図である。熱交換器システム１２００は、熱負荷１２０２と、出口ガイドベーン熱交換器（ＯＧＶＨＥ）ネットワーク１２０４と、表面冷却器１２０６と、ヘッダシステム１２０８とを含む。例示的な実施形態において、熱負荷１２０２は、コアタービンエンジン１１６（図１に示されている）の構成要素を含む。ＯＧＶＨＥネットワーク１２０４は、複数の出口ガイドベーン熱交換器（ＯＧＶＨＥ）１２１０を含む。ＯＧＶＨＥネットワーク１２０４内のＯＧＶＨＥ１２１０は、図７に示されているハイブリッド直列−並列流れ構成で構成されている。
【００５６】
ヘッダシステム１２０８は、複数の入口ヘッダ１２１２および複数の出口ヘッダ１２１４を含む。熱負荷１２０２は、ＯＧＶＨＥネットワーク１２０４および表面冷却器１２０６と流れ連通するように結合された入口ヘッダ１２１２と流れ連通するように結合されている。ＯＧＶＨＥネットワーク１２０４および表面冷却器１２０６は、熱負荷１２０２と流れ連通するように結合された出口ヘッダ１２１４と流れ連通するように結合されている。
【００５７】
運転中に、入口ヘッダ１２１２は、冷却される流体の流れを受け入れるように構成され、冷却される流体の流れを、ＯＧＶＨＥネットワーク１２０４および表面冷却器１２０６に誘導するように構成されている。例示的な実施形態において、冷却される流体は、オイルを含む。ＯＧＶＨＥネットワーク１２０４および表面冷却器１２０６は、熱負荷１２０２にオイルの流れを誘導するように構成された出口ヘッダ１２１４にオイルの流れを誘導するように構成されている。
【００５８】
上で説明した熱交換システムは、ガスタービンエンジン内のオイルを冷却するための効率的な方法を提供する。具体的には、上で説明した熱交換システムは、熱交換面積および熱交換能力の増大をもたらす。表面冷却器およびＯＧＶＨＥが、直列流れ構成、並列流れ構成、およびハイブリッド直列−並列流れ構成で構成されるとき、熱交換面積および熱交換能力の増大がもたらされる。したがって、表面冷却器およびＯＧＶＨＥによってオイルを冷却することは、熱交換面積および熱交換能力を増大させる。さらに、ＯＧＶＨＥは、発生する抗力をより小さくし、エンジンの重量を低減する。
【００５９】
熱交換システムの例示的な実施形態が、上で詳細に説明されている。熱交換システムならびにこのようなシステムおよび装置を動作させる方法は、本明細書で説明されている特定の実施形態に限定されるものではなく、それどころか、システムの構成要素および／または方法のステップは、本明細書で説明されている他の構成要素および／またはステップから切り離して単独で利用されてもよい。例えば、本方法はまた、オイル冷却を必要とする他のシステムと組み合わせて使用されてもよく、本明細書で説明されているようなシステムおよび方法のみに関する実施に限定されない。それどころか、例示的な実施形態は、熱交換システムを受け入れ、収容するように現在構成されている多くの他の機械用途に関連して実施され、利用されてもよい。
【００６０】
ガスタービンエンジン内のオイルを冷却するための例示的な方法および機器が、上で詳細に説明されている。例示されている機器は、本明細書で説明されている特定の実施形態に限定されるものではなく、それどころか、それぞれの構成要素は、本明細書で説明されている他の構成要素から切り離して単独で利用されてもよい。また、各システム構成要素は、他のシステム構成要素と相まって使用されてもよい。
【００６１】
この記載されている説明では、最良の態様を含めて本開示を説明するために、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本開示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。本開示の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって規定されており、また、当業者によって想到される他の例を含み得る。このような他の例は、特許請求の範囲の文言と異ならない構造的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異ならない均等な構造的要素を含む場合に、特許請求の範囲内にあることを意図されている。
［実施態様１］
熱交換器システムであって、
環状ダクト（１５０）の流れストリーム（１５６）内で周方向に互いに離間された複数の翼形部材（２０２）を備える第１の熱交換器アセンブリ（２００）であって、前記翼形部材（２０２）のそれぞれが、半径方向内端（２０４）および半径方向外端（２０６）を備え、前記翼形部材（２０２）のそれぞれが、第１の内部流路（２０８）であって、これを通る冷却される流体の流れを誘導するように構成された第１の内部流路（２０８）をさらに備える第１の熱交換器アセンブリ（２００）と、
前記流れストリーム（１５６）の近傍に延在する第２の熱交換器アセンブリ（３００）であって、該第２の熱交換器アセンブリ（３００）が、第２の内部流路（３０６）であって、これを通る冷却される流体の流れを誘導するように構成された第２の内部流路（３０６）を備える第２の熱交換器アセンブリ（３００）と、
前記第１の熱交換器アセンブリ（２００）と前記第２の熱交換器アセンブリ（３００）とを流れ連通するように結合するよう構成された導管を備えるヘッダシステムであって、該ヘッダシステムが、１つ以上の熱負荷からの比較的高温の流体の流れを受け入れるように構成された入口接続部および冷却された流体を前記１つ以上の熱負荷に送るように構成された出口接続部をさらに備えるヘッダシステムと
を備える熱交換器システム。
［実施態様２］
前記入口接続部が、前記比較的高温の流体の流れを前記第１の熱交換器アセンブリ（２００）に誘導するように構成されている、実施態様１に記載の熱交換器システム。
［実施態様３］
前記入口接続部が、前記比較的高温の流体の流れを前記第１の熱交換器アセンブリ（２００）および前記第２の熱交換器アセンブリ（３００）にほぼ同時に誘導するように構成されている、実施態様１に記載の熱交換器システム。
［実施態様４］
前記出口接続部が、前記第２の熱交換器アセンブリ（３００）からの前記冷却された流体の流れを受け入れるように構成されている、実施態様１に記載の熱交換器システム。
［実施態様５］
前記出口接続部が、前記第１の熱交換器アセンブリ（２００）および前記第２の熱交換器アセンブリ（３００）からの前記冷却された流体の流れをほぼ同時に受け入れるように構成されている、実施態様１に記載の熱交換器システム。
［実施態様６］
熱交換の方法であって、
第１の熱交換器（２００）への入口で比較的高温の流体の流れを受け入れるステップであって、前記第１の熱交換器（２００）が、半径方向外壁（１１９）から半径方向内壁（１５１）まで空気ストリーム（１５６）内に半径方向に延在する複数のガイドベーン（１５２）を備えるステップと、
前記第１の熱交換器（２００）内の１つ以上の流体流路（２０８）を通して前記比較的高温の流体を誘導するステップであって、前記比較的高温の流体が、該比較的高温の流体に含まれる熱の一部を前記空気ストリーム（１５６）に放出するステップと、
第２の熱交換器（３００）への入口で、部分的に冷却された流体の流れを受け入れるステップであって、前記第２の熱交換器（３００）が、複数のフィン（３０４）を備え、前記第２の熱交換器（３００）が、前記半径方向外壁（１１９）および前記半径方向内壁（１５１）の少なくとも１つに結合され、前記空気ストリーム（１５６）内に延在するステップと、
前記第２の熱交換器（３００）内の１つ以上の流体流路（３０６）を通して前記部分的に冷却された流体の流れを誘導するステップであって、前記部分的に冷却された流体の流れが、前記複数のフィン（３０４）を介して、前記部分的に冷却された流体の流れに含まれる熱の一部を前記空気ストリーム（１５６）に放出するステップと
を含む方法。
［実施態様７］
前記部分的に冷却された流体の流れを前記第１の熱交換器（２００）から前記第２の熱交換器（３００）に誘導するステップをさらに含む、実施態様６に記載の方法。
［実施態様８］
前記部分的に冷却された流体の流れを前記第２の熱交換器（３００）から熱負荷に誘導するステップをさらに含む、実施態様６に記載の方法。
［実施態様９］
比較的高温の流体の流れを熱負荷から前記第１の熱交換器（２００）に誘導するステップをさらに含む、実施態様６に記載の方法。
［実施態様１０］
比較的高温の流体の流れを熱負荷から前記第１の熱交換器（２００）および前記第２の熱交換器（３００）にほぼ同時に誘導するステップをさらに含む、実施態様６に記載の方法。
［実施態様１１］
前記部分的に冷却された流体の流れを前記第１の熱交換器（２００）および前記第２の熱交換器（３００）から熱負荷にほぼ同時に誘導するステップをさらに含む、実施態様６に記載の方法。
［実施態様１２］
ガスタービンエンジン（１１０）であって、
コアエンジン（１１６）と、
前記コアエンジン（１１６）を少なくとも部分的に囲み、環状ダクト（１５０）を形成する固定環状ケーシングと、
熱交換器システムであって、
前記環状ダクト（１５０）の流れストリーム（１５６）内で周方向に互いに離間された複数の翼形部材（２０２）を備える第１の熱交換器アセンブリ（２００）であって、前記翼形部材（２０２）のそれぞれが、半径方向内端（２０４）および半径方向外端（２０６）を備え、前記翼形部材（２０２）のそれぞれが、第１の内部流路（２０８）であって、これを通る冷却される流体の流れを誘導するように構成された第１の内部流路（２０８）をさらに備える第１の熱交換器アセンブリ（２００）、
前記流れストリーム（１５６）の近傍に延在する第２の熱交換器アセンブリ（３００）であって、該第２の熱交換器アセンブリ（３００）が、第２の内部流路（３０６）であって、これを通る冷却される流体の流れを誘導するように構成された第２の内部流路（３０６）を備える第２の熱交換器アセンブリ（３００）、ならびに
前記第１の熱交換器アセンブリ（２００）と前記第２の熱交換器アセンブリ（３００）とを流れ連通するように結合するよう構成された導管を備えるヘッダシステムであって、該ヘッダシステムが、前記コアエンジン（１１６）からの比較的高温の流体の流れを受け入れるように構成された入口接続部および冷却された流体を前記コアエンジン（１１６）に送るように構成された出口接続部をさらに備えるヘッダシステム
を備える熱交換器システムと
を備えるガスタービンエンジン（１１０）。
［実施態様１３］
前記入口接続部が、前記比較的高温の流体の流れを前記第１の熱交換器アセンブリ（２００）に誘導するように構成されている、実施態様１２に記載のガスタービンエンジン（１１０）。
［実施態様１４］
前記出口接続部が、前記第２の熱交換器アセンブリ（３００）からの前記冷却された流体の流れを受け入れるように構成されている、実施態様１３に記載のガスタービンエンジン（１１０）。
［実施態様１５］
前記第２の熱交換器アセンブリ（３００）が、表面冷却器を備える、実施態様１４に記載のガスタービンエンジン（１１０）。
［実施態様１６］
前記第１の熱交換器アセンブリ（２００）内の前記翼形部材（２０２）が、ハイブリッド直列−並列流れ構成で構成されている、実施態様１５に記載のガスタービンエンジン（１１０）。
［実施態様１７］
前記入口接続部が、前記比較的高温の流体の流れを前記第１の熱交換器アセンブリ（２００）および前記第２の熱交換器アセンブリ（３００）にほぼ同時に誘導するように構成されている、実施態様１２に記載のガスタービンエンジン（１１０）。
［実施態様１８］
前記出口接続部が、前記第１の熱交換器アセンブリ（２００）および前記第２の熱交換器アセンブリ（３００）からの前記冷却された流体の流れをほぼ同時に受け入れるように構成されている、実施態様１７に記載のガスタービンエンジン（１１０）。
［実施態様１９］
前記第２の熱交換器アセンブリ（３００）が、表面冷却器を備える、実施態様１８に記載のガスタービンエンジン（１１０）。
［実施態様２０］
前記第１の熱交換器アセンブリ（２００）内の前記翼形部材（２０２）が、ハイブリッド直列−並列流れ構成で構成されている、実施態様１９に記載のガスタービンエンジン（１１０）。
【符号の説明】
【００６２】
１１０  ターボファンエンジン
１１２  長手方向軸線
１１４  ファンセクション
１１６  コアタービンエンジン
１１８  外側ケーシング
１１９  半径方向外面
１２０  環状入口
１２２  低圧圧縮機
１２４  高圧圧縮機
１２６  燃焼セクション
１２８  高圧タービン
１３０  低圧タービン
１３２  ジェット排気ノズルセクション
１３４  高圧シャフトまたはスプール
１３６  低圧シャフトまたはスプール
１３７  コア空気流路
１３８  可変ピッチファン
１４０  ファンブレード
１４２  ディスク
１４４  ピッチ変更機構
１４６  パワーギヤボックス
１４８  前方ハブ
１５０  ナセル
１５１  半径方向内面
１５２  出口ガイドベーン
１５４  下流セクション
１５６  バイパス空気流通路
１５７  表面冷却器
１５８  大量の空気
１６０  関連する入口
１６２  空気の第１の部分
１６４  空気の第２の部分
１６６  燃焼ガス
１６８  高圧タービンステータベーン
１７０  高圧タービンロータブレード
１７２  低圧タービンステータベーン
１７４  低圧タービンロータブレード
１７６  ファンノズル排気セクション
１７８  高温ガス通路
２００  出口ガイドベーン熱交換器（ＯＧＶＨＥ）
２０２  翼形本体
２０４  半径方向内端
２０６  半径方向外端
２０８  内部流路
２１０  ＯＧＶＨＥ入口
２１２  ＯＧＶＨＥ出口
３００  表面冷却器
３０２  表面
３０４  フィン部材
３０６  内部流路
３０８  表面冷却器入口
３１０  表面冷却器出口
４００  ブリッククーラ
４０２  本体
４０４  ブリッククーラ入口
４０６  ブリッククーラ出口
４０８  内部流路
５００  熱交換器システム
５０２  熱交換器アセンブリ
５０４  熱交換器アセンブリ
５０６  熱交換器アセンブリ
５０８  熱交換器アセンブリ
５１０  熱交換器入口
５１２  熱交換器出口
５１４  ヘッダシステム
５１６  導管
５１８  導管
５２０  導管
５２２  導管
５２４  導管
６００  熱交換器システム
６０２  熱交換器アセンブリ
６０４  熱交換器アセンブリ
６０６  熱交換器アセンブリ
６０８  熱交換器アセンブリ
６１０  熱交換器入口
６１２  熱交換器出口
６１４  ヘッダシステム
６１６  入口ヘッダ
６１８  出口ヘッダ
６２０  入口導管
６２２  入口導管
６２４  入口導管
６２６  入口導管
６２８  出口導管
６３０  出口導管
６３２  出口導管
６３４  出口導管
６３６  被冷却流体入口
６３８  被冷却流体出口
７００  熱交換器システム
７０２  熱交換器アセンブリ
７０４  熱交換器アセンブリ
７０６  熱交換器アセンブリ
７０８  熱交換器アセンブリ
７１０  熱交換器入口
７１２  熱交換器出口
７１４  ヘッダシステム
７１６  入口ヘッダ
７１８  出口ヘッダ
７２０  入口導管
７２２  入口導管
７２４  出口導管
７２６  出口導管
７２８  移送導管
７３０  移送導管
７３２  被冷却流体入口
７３４  被冷却流体出口
８００  熱交換器システム
８０２  熱負荷
８０４  ＯＧＶＨＥ
８０６  表面冷却器
８０８  ヘッダシステム
８１０  入口ヘッダ
８１２  移送ヘッダ
８１４  出口ヘッダ
９００  熱交換器システム
９０２  熱負荷
９０４  ＯＧＶＨＥ
９０６  表面冷却器
９０８  ヘッダシステム
９１０  入口ヘッダ
９１２  出口ヘッダ
１０００  熱交換器システム
１００２  熱負荷
１００４  ＯＧＶＨＥ
１００６  表面冷却器
１００８  ＯＧＶＨＥ
１０１０  表面冷却器
１０１２  ヘッダシステム
１０１４  入口ヘッダ
１０１６  移送ヘッダ
１０１８  移送ヘッダ
１０２０  出口ヘッダ
１１００  熱交換器システム
１１０２  熱負荷
１１０４  ＯＧＶＨＥネットワーク
１１０６  表面冷却器
１１０８  ヘッダシステム
１１１０  ＯＧＶＨＥ
１１１２  入口ヘッダ
１１１４  移送ヘッダ
１１１６  出口ヘッダ
１２００  熱交換器システム
１２０２  熱負荷
１２０４  ＯＧＶＨＥネットワーク
１２０６  表面冷却器
１２０８  ヘッダシステム
１２１０  ＯＧＶＨＥ
１２１２  入口ヘッダ
１２１４  出口ヘッダ
【図１】
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【図２】
2017129349.tif 000004
【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】
2017129349.tif 000009
【図８】
2017129349.tif 000010
【図９】
2017129349.tif 000011
【図１０】
2017129349.tif 000012
【図１１】
2017129349.tif 000013
【図１２】
2017129349.tif 000014
【外国語明細書】
2017129349000001.pdf