導管と一体構造のマニホルドを有する熱交換器システム
【課題】ガスタービンエンジンの高温抽気の流れを冷却する小型で軽量の熱交換器システムの提供。
【解決手段】熱交換器システム２０は、導管壁外面４２及び導管壁内面４４を含む導管壁２４を有する導管２２と；導管壁内面４４に接合された熱交換器部分シェル４６とを含む。熱交換器部分シェル４６及び導管壁内面４４のシェル部分４８は熱交換器３２を構成する。熱交換器入口マニホルド３８は、導管壁外面４２に接合された平坦でない入口材料シート５６により規定される。熱交換器出口マニホルド４０は、導管壁外面４２に接合された平坦でない出口材料シート６６により規定される。熱交換器入口開口部６４は、入口マニホルド３８と熱交換器３２との間で導管壁２４を貫通し、熱交換器出口開口部７４は、出口マニホルド４０と熱交換器３２との間で導管壁２４を貫通する。
【解決手段】熱交換器システム２０は、導管壁外面４２及び導管壁内面４４を含む導管壁２４を有する導管２２と；導管壁内面４４に接合された熱交換器部分シェル４６とを含む。熱交換器部分シェル４６及び導管壁内面４４のシェル部分４８は熱交換器３２を構成する。熱交換器入口マニホルド３８は、導管壁外面４２に接合された平坦でない入口材料シート５６により規定される。熱交換器出口マニホルド４０は、導管壁外面４２に接合された平坦でない出口材料シート６６により規定される。熱交換器入口開口部６４は、入口マニホルド３８と熱交換器３２との間で導管壁２４を貫通し、熱交換器出口開口部７４は、出口マニホルド４０と熱交換器３２との間で導管壁２４を貫通する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入口マニホルド及び出口マニホルドを通って流れる流体を加熱又は冷却するために、導管の内部を流れる流体を使用する熱交換器システムに関し、特に、入口マニホルド、出口マニホルド及び熱交換器が導管の壁と一体である熱交換器システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機構造においては、ガスタービンエンジンの１つの部品から高温空気の連続する流れが抽気され、冷却され、特定のユーザ用途に提供される。高温の抽気を冷却するために、熱交換器システムが使用されてもよい。
【０００３】
高温の抽気を冷却するための好適な媒体は、ガスタービンファン導管を通って流れるエンジンバイパス空気である。抽気とバイパス空気との間で熱を交換する熱交換器システムの設計にはいくつかの制限がある。熱交換器へ高温の抽気を搬送する入口マニホルド、熱交換器自体及び冷却された抽気を熱交換器から搬送する出口マニホルドが全体を通して発生する圧力降下は、余り大きくてはならない。圧力降下が大きすぎると、ユーザ用途に到達したとき、冷却された抽気は適正な機能を実現するのに十分な圧力を示さなくなる。重量及び大きさも厳密な制限条件を課す。全ての航空機構造と同様に、熱交換器システムを可能な限り軽量に保つことが重要である。更に、熱交換器システムはガスタービンエンジンのエンベロープの大きさを著しく増加してはならず、他の航空機システムを収容する設置スペースを残すために、システムは可能な限り小さいことが望ましい。
【０００４】
熱交換器において、寸法の変化は重大な問題になりうる。寸法変化をもたらす原因は２つある。エンジンの構成要素の大きさは、ガスタービンエンジンが動力を供給されたときに発生する機械的荷重によって変化する。エンジンの構成要素の大きさは、使用中の温度変化によっても変化する。熱交換器構造においては、それらの寸法変化を考慮に入れなければならない。適切に考慮しなければ、寸法変化の結果として発生する応力及び歪みが熱交換器ユニットの早期故障を引き起こす場合がある。温度の異なるガスがごく近接して存在し且つ時間の経過に伴ってガスの相対温度が変化する熱交換システムにおいては、熱によって誘発される応力及び歪みは特に考慮すべき問題である。
【特許文献１】米国特許第６，４２２，０２０号公報
【特許文献２】米国特許第５，３１７，８７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
高温の抽気の流れを冷却する小型で軽量の熱交換器システムが必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、抽気を冷却するという必要を満たし、関連する利点を提供する。
【０００７】
本発明は、高温ガスからガスタービンエンジンバイパス導管を流れる低温ガスへ熱を交換する熱交換器システムを提供する。熱交換器システムは導管の壁に直接装着され、熱交換器及びマニホルドは導管と一体である。すなわち、導管壁はマニホルド及び熱交換器の壁の一部を形成し、それにより重量を相当に節減する。熱交換器システムを通過するガスの圧力降下は小さく、システムは小型である。この種の熱交換器システムは、航空機及び他の用途の双方において必要とされる他の種類の熱交換器に適用されてもよい。
【０００８】
本発明によれば、熱交換器システムは、導管壁外面及び導管壁内面を含む導管壁を有する導管を具備する。熱交換器部分シェルは、熱交換器部分シェル及び導管壁内面のシェル部分が熱交換器を構成するように、導管壁内面に接合される。熱交換器入口マニホルドは導管壁に沿った入口場所に配置され、入口マニホルドの一部を規定する細長く平坦でない入口材料シートを具備する。細長く平坦でない入口材料シート及び導管壁外面の入口マニホルド部分が入口マニホルドを規定するように、入口材料シートは導管壁外面に接合される。熱交換器入口開口部は、入口マニホルドと熱交換器との間で導管壁を貫通する。熱交換器出口マニホルドは導管壁に沿った出口場所に配置され、出口マニホルドの一部を規定する細長く平坦でない出口材料シートを具備する。細長く平坦でない出口材料シート及び導管壁外面の出口マニホルド部分が出口マニホルドを規定するように、出口材料シートは導管壁外面に接合される。熱交換器出口開口部は、出口マニホルドと熱交換器との間で導管壁を貫通する。
【０００９】
１つの形態においては、平坦でない入口材料シートは２つの入口マニホルド側縁部を有し、各入口マニホルド側縁部は導管壁外面に接合される。平坦でない出口材料シートは２つの出口マニホルド側縁部を有し、各出口マニホルド側縁部は導管壁外面に接合される。別の形態においては、平坦でない入口材料シート及び平坦でない出口材料シートは同一の材料シートである。
【００１０】
好適な適用用途においては、導管は流体流れ導管であり、ガスタービンエンジンにおける空気バイパス導管などのガス流導管であるのが最も好ましい。導管は、その長さに沿った各場所においてほぼ円筒形の形状を有する。導管は、導管を通過する流体流れ方向を有し、入口マニホルドの長手方向は流体流れ方向に対して垂直である。出口マニホルドの長手方向も流体流れ方向に対して垂直である。本発明の適用用途に対しては、そのような垂直の方向が好ましいが、他の構成も使用可能である。
【００１１】
好適な適用用途においては、入口材料シートは金属から製造され、入口材料シートは導管壁外面に溶接される。出口材料シートは金属から製造され、出口材料シートは導管壁外面に溶接される。熱交換器部分シェルは金属から製造され、導管壁内面にボルト留めされる。しかし、それらの種々の構成要素に対しては、他の材料及び他の接合技術が使用されてもよい。
【００１２】
構成要素は任意の使用可能な種類の金属から製造されてもよく、その例はチタン系合金、ニッケル系合金、コバルト系合金、アルミニウム系合金、マグネシウム系合金及び金属複合材料である。構成要素は非金属であってもよく、その例はポリマー、ガラス繊維及びカーボン／エポキシ複合材料などの非金属複合材料並びにセラミックである。適切であれば、溶接が使用されてもよいが、ボルト留め、ねじ留め、他の種類の機械式ファスナ、リベット留め、ろう付け、接着剤及び一体係留などの他の接合技術が採用されてもよい。構成要素は同一の材料から製造されてもよく、異なる材料から製造されてもよい。
【００１３】
マニホルドは導管壁外面に固定されてもよいが、導管壁の外側部分に一体に形成されてもよい。いずれの場合にも、マニホルドは導管壁と一体である。導管壁に固定される場合、入口マニホルド側縁部は平坦でない入口材料シートの側縁部であり、出口マニホルド側縁部は平坦でない出口材料シートの側縁部である。一体形成の場合には、平坦でない入口材料シートは入口マニホルド側縁部を越えて延出し、平坦でない出口材料シートは出口マニホルド側縁部を越えて延出する。
【００１４】
熱交換器部分シェルは、ボルトなどの複数の機械式ファスナによって導管壁内面に接合されるのが好ましい。通常、熱交換器部分シェルの内部には内部バッフルが存在する。
【００１５】
更に一般的には、熱交換器システムは、導管壁外面及び導管壁内面を含む導管壁を有する導管と、導管壁内面に密封接合された熱交換器部分シェルとを具備する。熱交換器部分シェル及び導管壁内面のシェル部分は、一体となって熱交換器を構成する。熱交換器入口マニホルドは、入口マニホルド側縁部において導管壁外面に密封接合された平坦でない入口材料シートと導管壁外面の入口マニホルド部分とにより規定される。熱交換器入口開口部は、入口マニホルドと熱交換器との間で導管壁を貫通する。熱交換器出口マニホルドは、出口マニホルド側縁部において導管壁外面に密封接合された平坦でない出口材料シートと導管壁外面の出口マニホルド部分とにより規定される。熱交換器出口開口部は、出口マニホルドと熱交換器との間で導管壁を貫通する。本明細書中で説明される他の同等の特徴は本実施形態と共に使用されてもよい。
【００１６】
本発明の方式は、熱交換器システムについて可能である他の設計方式と比較して、いくつかの重要な利点を提供する。別の方式と比較して、入口マニホルド、熱交換器及び出口マニホルドを通過する際の圧力降下は減少される。構成要素の総重量は減少される。熱交換器システムの部品数は少なくなり、複雑さも軽減される。ツーリングの量及びその費用は減少され、その作業も複雑ではなくなり、エンジン組立て時間は短縮される。これらは、全て製造時に考慮する必要がある重要な事項である。これにより、全体的な製造費用は低減される。バイパス空気の漏れは排除される。部品の摩耗も少なくなり、部品の摩耗の減少、部品数の減少及び接合部漏れの排除によって、保全性は改善される。高温ガスのパイプ式ガス流システムなどの他の方式と比較して、マニホルド構造の大きさ及びエンベロープは縮小される。種類の異なる多数のシステムについて、エンジンエンベロープ全体の中でスペースが利用される必要があり、各構成要素の大きさ及びエンベロープを縮小することで、他の構成要素を収容するスペースを見出すことができるため、エンベロープの縮小は最新のガスタービンエンジンにおいて考慮すべき重要な要素である。
【００１７】
本発明の原理を例示する添付の図面と関連させた以下の好適な実施形態の更に詳細な説明から、本発明の他の特徴及び利点は明らかになるであろう。しかし、本発明の範囲はこの好適な実施形態に限定されない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本明細書中で使用される用語「流体」は、気体又は液体であってもよい。本発明の方法は、使用される流体の種類によって限定されない。好適な適用用途においては、冷却する流体は空気であり、冷却される流体は空気である。本発明の方法は他の種類の液体流体及び気体流体に使用されてもよく、その場合、冷却される流体と冷却する流体は同一の流体又は異なる流体であり、種々の流体を加熱又は冷却するために使用されてもよい。冷却される流体及び冷却する流体の他の例には油圧流体、燃料、油及び燃焼ガスなどがある。
【００１９】
図１は、一般的な意味で現在使用されている型の熱交換器システム２０を示す。導管２２は導管壁２４を有する。通常、導管壁２４は、横断面Ｃ‐Ｃで見た場合にほぼ円筒形の形状を有する。冷却空気２６は導管２２を通って流れる。典型的な関心状況においては、導管２２はガスタービンエンジンのファン導管であり、冷却空気２６はバイパスファンによりファン導管を通って送り込まれるバイパス空気である。
【００２０】
通常、高温空気入力２８はエンジンコアの一部から抽気され、その場合、関心温度及び関心圧力で利用可能である。低温空気出力３０は、図１には３つの熱交換器３２、３４及び３６として示される１つ以上の熱交換器に高温空気入力２８を通すことにより、熱交換器システム２０により生成される。（高温空気入力２８から生成される低温空気出力３０を導管２２の内部を通過する冷却空気２６と混同してはならない。）後に示されるように、熱交換器３２、３４及び３６は導管２２の中心部分の中ではなく、導管壁２４の周囲に沿って配置されるのが好ましい。高温空気は高温空気入力２８から熱交換器入口マニホルド３８を経て熱交換器３２に導入され、熱交換器出口マニホルド４０を通って熱交換器３２から排出される。「入口マニホルド」及び「出口マニホルド」という用語は、熱交換器のうち任意の１つに対して使用される。図示されるように、２つ以上の熱交換器が存在する場合、第１の熱交換器３２に対する出口マニホルドは、第２の熱交換器３４に対して入口マニホルドとして作用し、それ以降の熱交換器についても同様である。各熱交換器において、マニホルド３８、４０を通過する高温空気は冷却空気２６により更に冷却される。本方式は、単一の熱交換器のみを使用する場合又は複数の熱交換器を使用する場合に適合する。
【００２１】
図２〜図４は、単一の熱交換器３２について（その他の熱交換器はほぼ同一であってもよい）、高温空気入力２８及び低温空気出力３０を除いて、熱交換器システム２０の好適な一実施形態を更に詳細に示した図である。導管２２がほぼ円筒形であることは図２からわかる。導管壁２４は導管壁外面４２及び導管壁内面４４を有する（図３及び図４）。導管２２は一般に流体流れ導管であるため、液体又は気体のいずれかである流体が導管２２を通って流れる。好適な適用用途において、導管２２は、空気などの気体が通過するガス流導管である。導管２２は、バイパスファンのバイパス空気導管などのガスタービンエンジンの一部であるのが最も好ましい。バイパス空気は導管２２を通って流れ、冷却空気２６として作用する。他の用途において、冷却する流体（冷却空気２６に相当する）又は冷却される流体（高温空気２８／低温空気３０に相当する）は液体であってもよい。
【００２２】
一般に、熱交換器部分シェル４６は不規則な浅い平なべの形状を有し、底面及び両側面はあるが上面を持たない。熱交換器部分シェル４６は導管壁内面４４に接合される。この接合により、導管壁内面４４のシェル部分４８は、平なべ状の熱交換器部分シェル４６の上面を形成する。熱交換器部分シェル４６及び導管壁内面４４のシェル部分４８は、一体となって熱交換器３２を構成する。すなわち、導管壁２４は導管２２の構造の一部を形成すると共に熱交換器３２の上面として機能するため、重量が節減される。熱交換器部分シェル４６は、ボルト又はねじなどの複数の機械式ファスナ５０によって、導管壁２４のボスにおいて導管壁内面４４に接合されるのが好ましい。他の実施可能な接合技術が使用されてもよい。熱交換器３２の内部への流体の漏れ又は熱交換器３２の内部からの流体の漏れを防止するために、エラストマーシールなどのシール５２は、部分シェル４６が導管壁内面４４と接触する場所である部分シェル４６の周囲に沿って延出する。所望の熱伝達を実現するように熱交換器部分シェル４６の内側で流体を最適に流通させるために、通常、熱交換器部分シェル４６は１つ以上の内部バッフル５４を含む。
【００２３】
熱交換器入口マニホルド３８は、導管壁２４に沿った入口場所にある。（本明細書中で使用される用語「場所」は１つの点を含んでもよいし、ある空間範囲にわたって広がっていてもよい。）熱交換器入口マニホルド３８は、２つの入口マニホルド側縁部５８を有する細長く平坦でない入口材料シート５６を含む。細長く平坦でない入口材料シート５６は、通常、チタン合金又は鋼などの金属から製造されるが、非金属複合材料などの他の使用可能な材料から製造されてもよい。異なる熱交換器３２、３４及び３６の間に延在する種々の入口マニホルド３８は同一の材料から製造されてもよいが、同一の材料から製造される必要はない。それぞれのマニホルド３８を通って搬送される空気は徐々に冷却され、従って、後半のマニホルドには温度性能の低い（おそらくは、より軽量の）材料が使用されてもよい。
【００２４】
各入口マニホルド側縁部５８は、入口マニホルド３８の両側の長さに沿って延在する入口マニホルド側縁部接合部６２により導管壁外面４２に接合される。図３及び図４に示されるように、横断面で見た場合、導管壁外面４２はほぼ平坦であるため、通常、入口マニホルド３８の横断面は円形ではない。入口マニホルド側縁部５８と導管壁外面４２との間の入口マニホルド側縁部接合部６２は、構造の材料及び動作温度に適する任意の使用可能な種類であるように選択される。細長く平坦でない入口材料シート５６及び導管壁２４の双方が金属である好適な場合においては、入口マニホルド側縁部接合部６２はシーム溶接部であるのが好ましい。他の場合には、入口マニホルド側縁部接合部はろう付け接合部又は接着接合部であってもよい。
【００２５】
細長く平坦でない入口材料シート５６及び導管壁外面４２の入口マニホルド部分６０は、一体となって入口マニホルド３８を規定する。すなわち、導管壁２４は導管２２の構造の一部を形成すると共に入口マニホルド３８の一方の側として機能するため、重量が節減される。このマニホルド／導管一体構造には、他にも重要な利点がある。構造は、導管２２を強化するための一体リブ（図１〜図４の実施形態における周囲リブ）として、細長く平坦でない入口材料シート５６を採用する。また、入口マニホルド３８を導管２２に近接して位置決めすることにより、熱交換器システム２０のプロファイルを縮小したエンベロープ全体の大きさは可能な限り小さくなる。マニホルド／導管一体構造は、一部が導管壁外面４２の入口マニホルド部分６０により形成される入口マニホルド３８の長さを予熱交換器面として機能させる。この面において、導管２２の内部を流れる冷却空気２６は、入口マニホルド３８の中を流れる高温空気の冷却を開始する。この予備冷却により効率が向上し、熱交換器３２の小型化及び軽量化が可能になるばかりでなく、入口マニホルド３８の中を流れる高温の空気は、空気が熱交換器３２に流入する箇所である導管壁外面４２の温度に近い温度になる。従って、別の方法を採用した場合より温度差は小さくなり、その場所における熱応力及び熱歪みの差も小さくなる。
【００２６】
熱交換器入口開口部６４は、入口マニホルド３８の内部と熱交換器３２の内部との間で導管壁２４を貫通する。熱交換器入口開口部６４は、高温空気入力２８を入口マニホルド３８から熱交換器３２の中へ流入させる。
【００２７】
出口マニホルド４０は入口マニホルド３８に類似する構成を有し、入口マニホルド３８に関する先の説明が取入れられる。熱交換器出口マニホルド４０は、導管壁２４に沿った出口場所（入口場所とは異なる）にある。熱交換器出口マニホルド４０は、２つの出口マニホルド側縁部６８を有する細長く平坦でない出口材料シート６６を含む。細長く平坦でない出口材料シート６６は、通常、細長く平坦でない入口材料シート５６と同一の材料から製造され、同一の構成を有するが、前述のように複数の熱交換器が存在する場合には、後半のマニホルドに関して構成及び材料を変更してもよい。
【００２８】
各出口マニホルド側縁部６８は、出口マニホルド４０の両側の長さに沿って延在する出口マニホルド側縁部接合部７２により導管壁外面４２に接合される。図３及び図４に示されるように、横断面で見た場合、導管壁外面４２はほぼ平坦であるため、通常、出口マニホルド４０の横断面は円形ではない。図３及び図４において、入口マニホルド３８及び出口マニホルド４０はほぼ同一の横断面形状及び大きさを有するものとして示されるが、そのようにする必要はない。出口マニホルド側縁部６８と導管壁外面４２との間の出口マニホルド側縁部接合部７２は、入口マニホルド側縁部接合部６２について上述したように、構造の材料及び動作温度に適する任意の使用可能な方式であるように選択される。
【００２９】
細長く平坦でない出口材料シート６６及び導管壁外面４２の出口マニホルド部分７０は、一体となって出口マニホルド４０を規定する。すなわち、導管壁２４は導管２２の構造の一部を形成すると共に出口マニホルド４０の一方の側として機能するため、重量が節減される。このマニホルド／導管一体構造も、入口マニホルド３８に関して上述した他の重要な構造上及び熱作用上の利点を有する。
【００３０】
熱交換器出口開口部７４は、出口マニホルド４０の内部と熱交換器３２の内部との間で導管壁２４を貫通する。熱交換器出口開口部７４は、熱交換器３２から出た空気を出口マニホルド４０の中へ流入させる。
【００３１】
マニホルド３８、４０の向き及び導管２２に対する熱交換器の位置は、必要な冷却性能の熱力学に従って選択される。図示される実施形態の場合、導管２２の流体流れ方向は冷却空気２６の流れ方向に対応する。図示されるように、マニホルド３８、４０の長手方向は冷却空気２６の流れ方向に対して垂直であり、その結果、熱交換器の構成はほぼ直交流形となる。すなわち、図示される好適な構成の場合、マニホルド３８、４０の長手方向は、それぞれ導管壁２４の周囲に沿っており、冷却空気２６は導管２２の内部を通って流れる。冷却される空気のこの流れ方向は、熱交換器３２の内部バッフル５４の内部構造によって更に影響を受ける。他の構造においては、マニホルド３８、４０の長手方向は冷却空気２６の流れの方向と平行（すなわち、導管２２の軸と平行）であることも可能である。従って、高温空気入力２８及び低温空気出力３０の位置に応じて、マニホルド３８、４０における空気の流れは平行流であってもよいし、対向流であってもよい。また、マニホルド３８、４０は互いに平行にならないように形成されてもよく、冷却される空気は他の異なる経路に沿って搬送されてもよい。これにより、熱交換器システム２０の熱力学構造において大きな融通性を得ることができる。
【００３２】
図３及び図４は、入口マニホルド３８及び出口マニホルド４０の構成の２つの方式を示す。図３の方式においては、細長く平坦でない入口材料シート５６と細長く平坦でない出口材料シート６６とは異なる材料シートである。その結果、入口マニホルド側縁部５８は平坦でない入口材料シート５６の側縁部７６にあり、出口マニホルド側縁部６８は平坦でない出口材料シート６６の側縁部７８にある。図４の方式においては、細長く平坦でない入口材料シート５６及び細長く平坦でない出口材料シート６６は同一の材料シートであり、２つのマニホルド３８及び４０を規定するために、材料シートは適切な形状に成形される。この場合、平坦でない入口材料シート５６は入口マニホルド側縁部５８を越えて延出し、平坦でない出口材料シート６６は出口マニホルド側縁部６８を越えて延出する。図３の方式は重量をわずかに減少するが、図４の方式は導管２２の構造的剛性を増す。
【００３３】
本発明の範囲内に含まれない図５に示される別の方式と本発明の方式とを比較する。図５の方式においては、マニホルド１００及び１０２は、それぞれ対応する入口１０６及び出口１０８において導管壁１０４に固着された支持なしに立つ別個のパイプから形成される。導管壁外面１１０は、マニホルド１００及び１０２の壁の一部を規定しない。また、この構造においては、熱交換器１１２は（入口１０６及び出口１０８に対応する開口部を除いて）密閉された箱として製造される。導管壁内面１１４は熱交換器１１２の壁の一部を形成しない。図５の構成は、本発明の方式に関して上述した利点を提供しない。
【００３４】
例示を目的として本発明の特定の一実施形態を詳細に説明したが、本発明の趣旨の範囲から逸脱せずに種々の変形及び改善が実施されてもよい。従って、本発明は、特許請求の範囲により限定される場合を除いて限定されてはならない。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】ガスの供給源及び処置を示し、概略熱交換器システムのガス流れを概略的に示す図である。
【図２】熱交換器システムを示した斜視図である。
【図３】図２の線３‐３に沿った熱交換器システムの断面図である。
【図４】図２の線３‐３に沿った熱交換器システムの別の構成の断面図である。
【図５】本発明の範囲内に含まれない方式を示した断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
２０…熱交換器システム、２２…導管、２４…導管壁、２６…冷却空気、３２、３４、３６…熱交換器、３８…熱交換器入口マニホルド、４０…熱交換器出口マニホルド、４２…導管壁外面、４４…導管壁内面、４６…熱交換器部分シェル、５０…機械式ファスナ、５４…内部バッフル、５６…細長く平坦でない入口材料シート、５８…入口マニホルド側縁部、６４…熱交換器入口開口部、６６…細長く平坦でない出口材料シート、６８…出口マニホルド側縁部、７４…熱交換器出口開口部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入口マニホルド及び出口マニホルドを通って流れる流体を加熱又は冷却するために、導管の内部を流れる流体を使用する熱交換器システムに関し、特に、入口マニホルド、出口マニホルド及び熱交換器が導管の壁と一体である熱交換器システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機構造においては、ガスタービンエンジンの１つの部品から高温空気の連続する流れが抽気され、冷却され、特定のユーザ用途に提供される。高温の抽気を冷却するために、熱交換器システムが使用されてもよい。
【０００３】
高温の抽気を冷却するための好適な媒体は、ガスタービンファン導管を通って流れるエンジンバイパス空気である。抽気とバイパス空気との間で熱を交換する熱交換器システムの設計にはいくつかの制限がある。熱交換器へ高温の抽気を搬送する入口マニホルド、熱交換器自体及び冷却された抽気を熱交換器から搬送する出口マニホルドが全体を通して発生する圧力降下は、余り大きくてはならない。圧力降下が大きすぎると、ユーザ用途に到達したとき、冷却された抽気は適正な機能を実現するのに十分な圧力を示さなくなる。重量及び大きさも厳密な制限条件を課す。全ての航空機構造と同様に、熱交換器システムを可能な限り軽量に保つことが重要である。更に、熱交換器システムはガスタービンエンジンのエンベロープの大きさを著しく増加してはならず、他の航空機システムを収容する設置スペースを残すために、システムは可能な限り小さいことが望ましい。
【０００４】
熱交換器において、寸法の変化は重大な問題になりうる。寸法変化をもたらす原因は２つある。エンジンの構成要素の大きさは、ガスタービンエンジンが動力を供給されたときに発生する機械的荷重によって変化する。エンジンの構成要素の大きさは、使用中の温度変化によっても変化する。熱交換器構造においては、それらの寸法変化を考慮に入れなければならない。適切に考慮しなければ、寸法変化の結果として発生する応力及び歪みが熱交換器ユニットの早期故障を引き起こす場合がある。温度の異なるガスがごく近接して存在し且つ時間の経過に伴ってガスの相対温度が変化する熱交換システムにおいては、熱によって誘発される応力及び歪みは特に考慮すべき問題である。
【特許文献１】米国特許第６，４２２，０２０号公報
【特許文献２】米国特許第５，３１７，８７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
高温の抽気の流れを冷却する小型で軽量の熱交換器システムが必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、抽気を冷却するという必要を満たし、関連する利点を提供する。
【０００７】
本発明は、高温ガスからガスタービンエンジンバイパス導管を流れる低温ガスへ熱を交換する熱交換器システムを提供する。熱交換器システムは導管の壁に直接装着され、熱交換器及びマニホルドは導管と一体である。すなわち、導管壁はマニホルド及び熱交換器の壁の一部を形成し、それにより重量を相当に節減する。熱交換器システムを通過するガスの圧力降下は小さく、システムは小型である。この種の熱交換器システムは、航空機及び他の用途の双方において必要とされる他の種類の熱交換器に適用されてもよい。
【０００８】
本発明によれば、熱交換器システムは、導管壁外面及び導管壁内面を含む導管壁を有する導管を具備する。熱交換器部分シェルは、熱交換器部分シェル及び導管壁内面のシェル部分が熱交換器を構成するように、導管壁内面に接合される。熱交換器入口マニホルドは導管壁に沿った入口場所に配置され、入口マニホルドの一部を規定する細長く平坦でない入口材料シートを具備する。細長く平坦でない入口材料シート及び導管壁外面の入口マニホルド部分が入口マニホルドを規定するように、入口材料シートは導管壁外面に接合される。熱交換器入口開口部は、入口マニホルドと熱交換器との間で導管壁を貫通する。熱交換器出口マニホルドは導管壁に沿った出口場所に配置され、出口マニホルドの一部を規定する細長く平坦でない出口材料シートを具備する。細長く平坦でない出口材料シート及び導管壁外面の出口マニホルド部分が出口マニホルドを規定するように、出口材料シートは導管壁外面に接合される。熱交換器出口開口部は、出口マニホルドと熱交換器との間で導管壁を貫通する。
【０００９】
１つの形態においては、平坦でない入口材料シートは２つの入口マニホルド側縁部を有し、各入口マニホルド側縁部は導管壁外面に接合される。平坦でない出口材料シートは２つの出口マニホルド側縁部を有し、各出口マニホルド側縁部は導管壁外面に接合される。別の形態においては、平坦でない入口材料シート及び平坦でない出口材料シートは同一の材料シートである。
【００１０】
好適な適用用途においては、導管は流体流れ導管であり、ガスタービンエンジンにおける空気バイパス導管などのガス流導管であるのが最も好ましい。導管は、その長さに沿った各場所においてほぼ円筒形の形状を有する。導管は、導管を通過する流体流れ方向を有し、入口マニホルドの長手方向は流体流れ方向に対して垂直である。出口マニホルドの長手方向も流体流れ方向に対して垂直である。本発明の適用用途に対しては、そのような垂直の方向が好ましいが、他の構成も使用可能である。
【００１１】
好適な適用用途においては、入口材料シートは金属から製造され、入口材料シートは導管壁外面に溶接される。出口材料シートは金属から製造され、出口材料シートは導管壁外面に溶接される。熱交換器部分シェルは金属から製造され、導管壁内面にボルト留めされる。しかし、それらの種々の構成要素に対しては、他の材料及び他の接合技術が使用されてもよい。
【００１２】
構成要素は任意の使用可能な種類の金属から製造されてもよく、その例はチタン系合金、ニッケル系合金、コバルト系合金、アルミニウム系合金、マグネシウム系合金及び金属複合材料である。構成要素は非金属であってもよく、その例はポリマー、ガラス繊維及びカーボン／エポキシ複合材料などの非金属複合材料並びにセラミックである。適切であれば、溶接が使用されてもよいが、ボルト留め、ねじ留め、他の種類の機械式ファスナ、リベット留め、ろう付け、接着剤及び一体係留などの他の接合技術が採用されてもよい。構成要素は同一の材料から製造されてもよく、異なる材料から製造されてもよい。
【００１３】
マニホルドは導管壁外面に固定されてもよいが、導管壁の外側部分に一体に形成されてもよい。いずれの場合にも、マニホルドは導管壁と一体である。導管壁に固定される場合、入口マニホルド側縁部は平坦でない入口材料シートの側縁部であり、出口マニホルド側縁部は平坦でない出口材料シートの側縁部である。一体形成の場合には、平坦でない入口材料シートは入口マニホルド側縁部を越えて延出し、平坦でない出口材料シートは出口マニホルド側縁部を越えて延出する。
【００１４】
熱交換器部分シェルは、ボルトなどの複数の機械式ファスナによって導管壁内面に接合されるのが好ましい。通常、熱交換器部分シェルの内部には内部バッフルが存在する。
【００１５】
更に一般的には、熱交換器システムは、導管壁外面及び導管壁内面を含む導管壁を有する導管と、導管壁内面に密封接合された熱交換器部分シェルとを具備する。熱交換器部分シェル及び導管壁内面のシェル部分は、一体となって熱交換器を構成する。熱交換器入口マニホルドは、入口マニホルド側縁部において導管壁外面に密封接合された平坦でない入口材料シートと導管壁外面の入口マニホルド部分とにより規定される。熱交換器入口開口部は、入口マニホルドと熱交換器との間で導管壁を貫通する。熱交換器出口マニホルドは、出口マニホルド側縁部において導管壁外面に密封接合された平坦でない出口材料シートと導管壁外面の出口マニホルド部分とにより規定される。熱交換器出口開口部は、出口マニホルドと熱交換器との間で導管壁を貫通する。本明細書中で説明される他の同等の特徴は本実施形態と共に使用されてもよい。
【００１６】
本発明の方式は、熱交換器システムについて可能である他の設計方式と比較して、いくつかの重要な利点を提供する。別の方式と比較して、入口マニホルド、熱交換器及び出口マニホルドを通過する際の圧力降下は減少される。構成要素の総重量は減少される。熱交換器システムの部品数は少なくなり、複雑さも軽減される。ツーリングの量及びその費用は減少され、その作業も複雑ではなくなり、エンジン組立て時間は短縮される。これらは、全て製造時に考慮する必要がある重要な事項である。これにより、全体的な製造費用は低減される。バイパス空気の漏れは排除される。部品の摩耗も少なくなり、部品の摩耗の減少、部品数の減少及び接合部漏れの排除によって、保全性は改善される。高温ガスのパイプ式ガス流システムなどの他の方式と比較して、マニホルド構造の大きさ及びエンベロープは縮小される。種類の異なる多数のシステムについて、エンジンエンベロープ全体の中でスペースが利用される必要があり、各構成要素の大きさ及びエンベロープを縮小することで、他の構成要素を収容するスペースを見出すことができるため、エンベロープの縮小は最新のガスタービンエンジンにおいて考慮すべき重要な要素である。
【００１７】
本発明の原理を例示する添付の図面と関連させた以下の好適な実施形態の更に詳細な説明から、本発明の他の特徴及び利点は明らかになるであろう。しかし、本発明の範囲はこの好適な実施形態に限定されない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本明細書中で使用される用語「流体」は、気体又は液体であってもよい。本発明の方法は、使用される流体の種類によって限定されない。好適な適用用途においては、冷却する流体は空気であり、冷却される流体は空気である。本発明の方法は他の種類の液体流体及び気体流体に使用されてもよく、その場合、冷却される流体と冷却する流体は同一の流体又は異なる流体であり、種々の流体を加熱又は冷却するために使用されてもよい。冷却される流体及び冷却する流体の他の例には油圧流体、燃料、油及び燃焼ガスなどがある。
【００１９】
図１は、一般的な意味で現在使用されている型の熱交換器システム２０を示す。導管２２は導管壁２４を有する。通常、導管壁２４は、横断面Ｃ‐Ｃで見た場合にほぼ円筒形の形状を有する。冷却空気２６は導管２２を通って流れる。典型的な関心状況においては、導管２２はガスタービンエンジンのファン導管であり、冷却空気２６はバイパスファンによりファン導管を通って送り込まれるバイパス空気である。
【００２０】
通常、高温空気入力２８はエンジンコアの一部から抽気され、その場合、関心温度及び関心圧力で利用可能である。低温空気出力３０は、図１には３つの熱交換器３２、３４及び３６として示される１つ以上の熱交換器に高温空気入力２８を通すことにより、熱交換器システム２０により生成される。（高温空気入力２８から生成される低温空気出力３０を導管２２の内部を通過する冷却空気２６と混同してはならない。）後に示されるように、熱交換器３２、３４及び３６は導管２２の中心部分の中ではなく、導管壁２４の周囲に沿って配置されるのが好ましい。高温空気は高温空気入力２８から熱交換器入口マニホルド３８を経て熱交換器３２に導入され、熱交換器出口マニホルド４０を通って熱交換器３２から排出される。「入口マニホルド」及び「出口マニホルド」という用語は、熱交換器のうち任意の１つに対して使用される。図示されるように、２つ以上の熱交換器が存在する場合、第１の熱交換器３２に対する出口マニホルドは、第２の熱交換器３４に対して入口マニホルドとして作用し、それ以降の熱交換器についても同様である。各熱交換器において、マニホルド３８、４０を通過する高温空気は冷却空気２６により更に冷却される。本方式は、単一の熱交換器のみを使用する場合又は複数の熱交換器を使用する場合に適合する。
【００２１】
図２〜図４は、単一の熱交換器３２について（その他の熱交換器はほぼ同一であってもよい）、高温空気入力２８及び低温空気出力３０を除いて、熱交換器システム２０の好適な一実施形態を更に詳細に示した図である。導管２２がほぼ円筒形であることは図２からわかる。導管壁２４は導管壁外面４２及び導管壁内面４４を有する（図３及び図４）。導管２２は一般に流体流れ導管であるため、液体又は気体のいずれかである流体が導管２２を通って流れる。好適な適用用途において、導管２２は、空気などの気体が通過するガス流導管である。導管２２は、バイパスファンのバイパス空気導管などのガスタービンエンジンの一部であるのが最も好ましい。バイパス空気は導管２２を通って流れ、冷却空気２６として作用する。他の用途において、冷却する流体（冷却空気２６に相当する）又は冷却される流体（高温空気２８／低温空気３０に相当する）は液体であってもよい。
【００２２】
一般に、熱交換器部分シェル４６は不規則な浅い平なべの形状を有し、底面及び両側面はあるが上面を持たない。熱交換器部分シェル４６は導管壁内面４４に接合される。この接合により、導管壁内面４４のシェル部分４８は、平なべ状の熱交換器部分シェル４６の上面を形成する。熱交換器部分シェル４６及び導管壁内面４４のシェル部分４８は、一体となって熱交換器３２を構成する。すなわち、導管壁２４は導管２２の構造の一部を形成すると共に熱交換器３２の上面として機能するため、重量が節減される。熱交換器部分シェル４６は、ボルト又はねじなどの複数の機械式ファスナ５０によって、導管壁２４のボスにおいて導管壁内面４４に接合されるのが好ましい。他の実施可能な接合技術が使用されてもよい。熱交換器３２の内部への流体の漏れ又は熱交換器３２の内部からの流体の漏れを防止するために、エラストマーシールなどのシール５２は、部分シェル４６が導管壁内面４４と接触する場所である部分シェル４６の周囲に沿って延出する。所望の熱伝達を実現するように熱交換器部分シェル４６の内側で流体を最適に流通させるために、通常、熱交換器部分シェル４６は１つ以上の内部バッフル５４を含む。
【００２３】
熱交換器入口マニホルド３８は、導管壁２４に沿った入口場所にある。（本明細書中で使用される用語「場所」は１つの点を含んでもよいし、ある空間範囲にわたって広がっていてもよい。）熱交換器入口マニホルド３８は、２つの入口マニホルド側縁部５８を有する細長く平坦でない入口材料シート５６を含む。細長く平坦でない入口材料シート５６は、通常、チタン合金又は鋼などの金属から製造されるが、非金属複合材料などの他の使用可能な材料から製造されてもよい。異なる熱交換器３２、３４及び３６の間に延在する種々の入口マニホルド３８は同一の材料から製造されてもよいが、同一の材料から製造される必要はない。それぞれのマニホルド３８を通って搬送される空気は徐々に冷却され、従って、後半のマニホルドには温度性能の低い（おそらくは、より軽量の）材料が使用されてもよい。
【００２４】
各入口マニホルド側縁部５８は、入口マニホルド３８の両側の長さに沿って延在する入口マニホルド側縁部接合部６２により導管壁外面４２に接合される。図３及び図４に示されるように、横断面で見た場合、導管壁外面４２はほぼ平坦であるため、通常、入口マニホルド３８の横断面は円形ではない。入口マニホルド側縁部５８と導管壁外面４２との間の入口マニホルド側縁部接合部６２は、構造の材料及び動作温度に適する任意の使用可能な種類であるように選択される。細長く平坦でない入口材料シート５６及び導管壁２４の双方が金属である好適な場合においては、入口マニホルド側縁部接合部６２はシーム溶接部であるのが好ましい。他の場合には、入口マニホルド側縁部接合部はろう付け接合部又は接着接合部であってもよい。
【００２５】
細長く平坦でない入口材料シート５６及び導管壁外面４２の入口マニホルド部分６０は、一体となって入口マニホルド３８を規定する。すなわち、導管壁２４は導管２２の構造の一部を形成すると共に入口マニホルド３８の一方の側として機能するため、重量が節減される。このマニホルド／導管一体構造には、他にも重要な利点がある。構造は、導管２２を強化するための一体リブ（図１〜図４の実施形態における周囲リブ）として、細長く平坦でない入口材料シート５６を採用する。また、入口マニホルド３８を導管２２に近接して位置決めすることにより、熱交換器システム２０のプロファイルを縮小したエンベロープ全体の大きさは可能な限り小さくなる。マニホルド／導管一体構造は、一部が導管壁外面４２の入口マニホルド部分６０により形成される入口マニホルド３８の長さを予熱交換器面として機能させる。この面において、導管２２の内部を流れる冷却空気２６は、入口マニホルド３８の中を流れる高温空気の冷却を開始する。この予備冷却により効率が向上し、熱交換器３２の小型化及び軽量化が可能になるばかりでなく、入口マニホルド３８の中を流れる高温の空気は、空気が熱交換器３２に流入する箇所である導管壁外面４２の温度に近い温度になる。従って、別の方法を採用した場合より温度差は小さくなり、その場所における熱応力及び熱歪みの差も小さくなる。
【００２６】
熱交換器入口開口部６４は、入口マニホルド３８の内部と熱交換器３２の内部との間で導管壁２４を貫通する。熱交換器入口開口部６４は、高温空気入力２８を入口マニホルド３８から熱交換器３２の中へ流入させる。
【００２７】
出口マニホルド４０は入口マニホルド３８に類似する構成を有し、入口マニホルド３８に関する先の説明が取入れられる。熱交換器出口マニホルド４０は、導管壁２４に沿った出口場所（入口場所とは異なる）にある。熱交換器出口マニホルド４０は、２つの出口マニホルド側縁部６８を有する細長く平坦でない出口材料シート６６を含む。細長く平坦でない出口材料シート６６は、通常、細長く平坦でない入口材料シート５６と同一の材料から製造され、同一の構成を有するが、前述のように複数の熱交換器が存在する場合には、後半のマニホルドに関して構成及び材料を変更してもよい。
【００２８】
各出口マニホルド側縁部６８は、出口マニホルド４０の両側の長さに沿って延在する出口マニホルド側縁部接合部７２により導管壁外面４２に接合される。図３及び図４に示されるように、横断面で見た場合、導管壁外面４２はほぼ平坦であるため、通常、出口マニホルド４０の横断面は円形ではない。図３及び図４において、入口マニホルド３８及び出口マニホルド４０はほぼ同一の横断面形状及び大きさを有するものとして示されるが、そのようにする必要はない。出口マニホルド側縁部６８と導管壁外面４２との間の出口マニホルド側縁部接合部７２は、入口マニホルド側縁部接合部６２について上述したように、構造の材料及び動作温度に適する任意の使用可能な方式であるように選択される。
【００２９】
細長く平坦でない出口材料シート６６及び導管壁外面４２の出口マニホルド部分７０は、一体となって出口マニホルド４０を規定する。すなわち、導管壁２４は導管２２の構造の一部を形成すると共に出口マニホルド４０の一方の側として機能するため、重量が節減される。このマニホルド／導管一体構造も、入口マニホルド３８に関して上述した他の重要な構造上及び熱作用上の利点を有する。
【００３０】
熱交換器出口開口部７４は、出口マニホルド４０の内部と熱交換器３２の内部との間で導管壁２４を貫通する。熱交換器出口開口部７４は、熱交換器３２から出た空気を出口マニホルド４０の中へ流入させる。
【００３１】
マニホルド３８、４０の向き及び導管２２に対する熱交換器の位置は、必要な冷却性能の熱力学に従って選択される。図示される実施形態の場合、導管２２の流体流れ方向は冷却空気２６の流れ方向に対応する。図示されるように、マニホルド３８、４０の長手方向は冷却空気２６の流れ方向に対して垂直であり、その結果、熱交換器の構成はほぼ直交流形となる。すなわち、図示される好適な構成の場合、マニホルド３８、４０の長手方向は、それぞれ導管壁２４の周囲に沿っており、冷却空気２６は導管２２の内部を通って流れる。冷却される空気のこの流れ方向は、熱交換器３２の内部バッフル５４の内部構造によって更に影響を受ける。他の構造においては、マニホルド３８、４０の長手方向は冷却空気２６の流れの方向と平行（すなわち、導管２２の軸と平行）であることも可能である。従って、高温空気入力２８及び低温空気出力３０の位置に応じて、マニホルド３８、４０における空気の流れは平行流であってもよいし、対向流であってもよい。また、マニホルド３８、４０は互いに平行にならないように形成されてもよく、冷却される空気は他の異なる経路に沿って搬送されてもよい。これにより、熱交換器システム２０の熱力学構造において大きな融通性を得ることができる。
【００３２】
図３及び図４は、入口マニホルド３８及び出口マニホルド４０の構成の２つの方式を示す。図３の方式においては、細長く平坦でない入口材料シート５６と細長く平坦でない出口材料シート６６とは異なる材料シートである。その結果、入口マニホルド側縁部５８は平坦でない入口材料シート５６の側縁部７６にあり、出口マニホルド側縁部６８は平坦でない出口材料シート６６の側縁部７８にある。図４の方式においては、細長く平坦でない入口材料シート５６及び細長く平坦でない出口材料シート６６は同一の材料シートであり、２つのマニホルド３８及び４０を規定するために、材料シートは適切な形状に成形される。この場合、平坦でない入口材料シート５６は入口マニホルド側縁部５８を越えて延出し、平坦でない出口材料シート６６は出口マニホルド側縁部６８を越えて延出する。図３の方式は重量をわずかに減少するが、図４の方式は導管２２の構造的剛性を増す。
【００３３】
本発明の範囲内に含まれない図５に示される別の方式と本発明の方式とを比較する。図５の方式においては、マニホルド１００及び１０２は、それぞれ対応する入口１０６及び出口１０８において導管壁１０４に固着された支持なしに立つ別個のパイプから形成される。導管壁外面１１０は、マニホルド１００及び１０２の壁の一部を規定しない。また、この構造においては、熱交換器１１２は（入口１０６及び出口１０８に対応する開口部を除いて）密閉された箱として製造される。導管壁内面１１４は熱交換器１１２の壁の一部を形成しない。図５の構成は、本発明の方式に関して上述した利点を提供しない。
【００３４】
例示を目的として本発明の特定の一実施形態を詳細に説明したが、本発明の趣旨の範囲から逸脱せずに種々の変形及び改善が実施されてもよい。従って、本発明は、特許請求の範囲により限定される場合を除いて限定されてはならない。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】ガスの供給源及び処置を示し、概略熱交換器システムのガス流れを概略的に示す図である。
【図２】熱交換器システムを示した斜視図である。
【図３】図２の線３‐３に沿った熱交換器システムの断面図である。
【図４】図２の線３‐３に沿った熱交換器システムの別の構成の断面図である。
【図５】本発明の範囲内に含まれない方式を示した断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
２０…熱交換器システム、２２…導管、２４…導管壁、２６…冷却空気、３２、３４、３６…熱交換器、３８…熱交換器入口マニホルド、４０…熱交換器出口マニホルド、４２…導管壁外面、４４…導管壁内面、４６…熱交換器部分シェル、５０…機械式ファスナ、５４…内部バッフル、５６…細長く平坦でない入口材料シート、５８…入口マニホルド側縁部、６４…熱交換器入口開口部、６６…細長く平坦でない出口材料シート、６８…出口マニホルド側縁部、７４…熱交換器出口開口部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導管壁外面（４２）及び導管壁内面（４４）を含む導管壁（２４）を有する導管（２２）と；
前記導管壁内面（４４）のシェル部分（４８）と共に熱交換器（３２）を構成するように前記導管壁内面（４４）に接合された熱交換器部分シェル（４６）と；
前記導管壁（２４）に沿った入口場所に配置された熱交換器入口マニホルド（３８）であって、前記入口マニホルド（３８）の一部を規定する細長く平坦でない入口材料シート（５６）を具備し、前記入口材料シート（５６）は、前記細長く平坦でない入口材料シート（５６）及び前記導管壁外面（４２）の入口マニホルド部分（６０）が前記入口マニホルド（３８）を規定するように、前記導管壁外面（４２）に接合される熱交換器入口マニホルド（３８）と；
前記入口マニホルド（３８）と前記熱交換器（３２）との間で前記導管壁（２４）を貫通する熱交換器入口開口部（６４）と；
前記導管壁（２４）に沿った出口場所に配置された熱交換器出口マニホルド（４０）であって、前記出口マニホルド（４０）の一部を規定する細長く平坦でない出口材料シート（６６）を具備し、前記出口材料シート（６６）は、前記細長く平坦でない出口材料シート（６６）及び前記導管壁外面（４２）の出口マニホルド部分（７０）が前記出口マニホルド（４０）を規定するように、前記導管壁外面（４２）に接合される熱交換器出口マニホルド（４０）と；
前記出口マニホルド（４０）と前記熱交換器（３２）との間で前記導管壁（２４）を貫通する熱交換器出口開口部（７４）とを具備する熱交換器システム（２０）。
【請求項２】
前記平坦でない入口材料シート（５６）は２つの入口マニホルド側縁部を有し、各入口マニホルド側縁部（５８）は前記導管壁外面（４２）に接合され、
前記平坦でない出口材料シート（６６）は２つの出口マニホルド側縁部を有し、各出口マニホルド側縁部（６８）は前記導管壁外面（４２）に接合される請求項１記載の熱交換器システム（２０）。
【請求項３】
前記平坦でない入口材料シート（５６）及び前記平坦でない出口材料シート（６６）は同一の材料シートである請求項１記載の熱交換器システム（２０）。
【請求項４】
前記導管（２２）はガス流導管である請求項１記載の熱交換器システム（２０）。
【請求項５】
前記導管（２２）はガスタービンエンジンの一部である請求項１記載の熱交換器システム（２０）。
【請求項６】
前記導管（２２）はそれを通過する流体流れ方向（２６）を有し、前記入口マニホルド（３８）の長手方向は前記流体流れ方向（２６）に対して垂直である請求項１記載の熱交換器システム（２０）。
【請求項７】
前記導管（２２）はそれを通過する流体流れ方向（２６）を有し、前記出口マニホルド（４０）の長手方向は前記流体流れ方向（２６）に対して垂直である請求項１記載の熱交換器システム（２０）。
【請求項８】
前記入口材料シート（５６）は金属から製造され、前記入口材料シート（５６）は前記導管壁外面（４２）に溶接される請求項１記載の熱交換器システム（２０）。
【請求項９】
前記熱交換器部分シェル（４６）は複数の機械式ファスナ（５０）によって前記導管壁内面（４４）に接合される請求項１記載の熱交換器システム（２０）。
【請求項１０】
前記熱交換器部分シェル（４６）は内部バッフル（５４）を具備する請求項１記載の熱交換器システム（２０）。
【請求項１】
導管壁外面（４２）及び導管壁内面（４４）を含む導管壁（２４）を有する導管（２２）と；
前記導管壁内面（４４）のシェル部分（４８）と共に熱交換器（３２）を構成するように前記導管壁内面（４４）に接合された熱交換器部分シェル（４６）と；
前記導管壁（２４）に沿った入口場所に配置された熱交換器入口マニホルド（３８）であって、前記入口マニホルド（３８）の一部を規定する細長く平坦でない入口材料シート（５６）を具備し、前記入口材料シート（５６）は、前記細長く平坦でない入口材料シート（５６）及び前記導管壁外面（４２）の入口マニホルド部分（６０）が前記入口マニホルド（３８）を規定するように、前記導管壁外面（４２）に接合される熱交換器入口マニホルド（３８）と；
前記入口マニホルド（３８）と前記熱交換器（３２）との間で前記導管壁（２４）を貫通する熱交換器入口開口部（６４）と；
前記導管壁（２４）に沿った出口場所に配置された熱交換器出口マニホルド（４０）であって、前記出口マニホルド（４０）の一部を規定する細長く平坦でない出口材料シート（６６）を具備し、前記出口材料シート（６６）は、前記細長く平坦でない出口材料シート（６６）及び前記導管壁外面（４２）の出口マニホルド部分（７０）が前記出口マニホルド（４０）を規定するように、前記導管壁外面（４２）に接合される熱交換器出口マニホルド（４０）と；
前記出口マニホルド（４０）と前記熱交換器（３２）との間で前記導管壁（２４）を貫通する熱交換器出口開口部（７４）とを具備する熱交換器システム（２０）。
【請求項２】
前記平坦でない入口材料シート（５６）は２つの入口マニホルド側縁部を有し、各入口マニホルド側縁部（５８）は前記導管壁外面（４２）に接合され、
前記平坦でない出口材料シート（６６）は２つの出口マニホルド側縁部を有し、各出口マニホルド側縁部（６８）は前記導管壁外面（４２）に接合される請求項１記載の熱交換器システム（２０）。
【請求項３】
前記平坦でない入口材料シート（５６）及び前記平坦でない出口材料シート（６６）は同一の材料シートである請求項１記載の熱交換器システム（２０）。
【請求項４】
前記導管（２２）はガス流導管である請求項１記載の熱交換器システム（２０）。
【請求項５】
前記導管（２２）はガスタービンエンジンの一部である請求項１記載の熱交換器システム（２０）。
【請求項６】
前記導管（２２）はそれを通過する流体流れ方向（２６）を有し、前記入口マニホルド（３８）の長手方向は前記流体流れ方向（２６）に対して垂直である請求項１記載の熱交換器システム（２０）。
【請求項７】
前記導管（２２）はそれを通過する流体流れ方向（２６）を有し、前記出口マニホルド（４０）の長手方向は前記流体流れ方向（２６）に対して垂直である請求項１記載の熱交換器システム（２０）。
【請求項８】
前記入口材料シート（５６）は金属から製造され、前記入口材料シート（５６）は前記導管壁外面（４２）に溶接される請求項１記載の熱交換器システム（２０）。
【請求項９】
前記熱交換器部分シェル（４６）は複数の機械式ファスナ（５０）によって前記導管壁内面（４４）に接合される請求項１記載の熱交換器システム（２０）。
【請求項１０】
前記熱交換器部分シェル（４６）は内部バッフル（５４）を具備する請求項１記載の熱交換器システム（２０）。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−１６４２７６（Ｐ２００８−１６４２７６Ａ）
【公開日】平成２０年７月１７日（２００８．７．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２７８３２６（Ｐ２００７−２７８３２６）
【出願日】平成１９年１０月２６日（２００７．１０．２６）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【氏名又は名称原語表記】ＧＥＮＥＲＡＬ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月１７日（２００８．７．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月２６日（２００７．１０．２６）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【氏名又は名称原語表記】ＧＥＮＥＲＡＬ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]