JP2009250240A - 物品上への炭化水素熱劣化堆積を防止するための表面処理 - Google Patents

Abstract

【課題】ガスタービン構成要素の表面上の熱炭化水素劣化堆積を防止する。
【解決手段】炭化水素流体と接触するように構成され、基材がオイルに対して公称接触角度１４０を生じるのに十分な公称液体湿潤性を有する材料を含む表面１２０を備えたタービン構成要素１００を準備する段階と、オイルに対して公称接触角度よりも大きな有効接触角度を生じるのに十分な有効湿潤性を表面が有するように選ばれたサイズ、形状、及び向きを有する複数の特徴部１６０を基材上に配置して、抗堆積表面テクスチャを形成する段階と、を含み、該特徴部が幅寸法（ａ）２２０と間隔寸法（ｂ）２４０とを含む。
【選択図】図５

Description

本開示は、総括的には炭化水素流体と接触した表面上に形成される堆積物に関し、より具体的には、コークス、スート、及びオイル堆積物の形成を抑制するように設計されたテクスチャを組み込んだ表面に関する。本開示はまた、このような表面を含む物品及びこのような物品及び表面を形成する方法に関する。

本明細書で使用される炭化水素流体は、一般に、炭化水素液体、炭化水素ガス、又はこれらの混合物であると定義される。本明細書で使用される「炭化水素流体劣化生成物」には、炭化水素類から形成される生成物（例えば、パラフィンからシクロパラフィンへの熱転移から生じるある種のポリマー類）、炭化水素中の芳香族類と多環分子類、並びに燃料の実際の分解から生じる生成物（例えば、炭素）が含まれる。

高温は通常、望ましくないレベルの炭化水素流体堆積物形成に関連しているので、本明細書の主題は、一般に熱不安定性と呼ばれ、或いは燃料の場合には、燃料不安定性と呼ばれる。潤滑油、油圧作動油、可燃性燃料、及び同様のものを含む流動する炭化水素流体は、これらが接触する格納壁及び他の部品の表面上に流体及び／又は表面が加熱されたときにスート、コークス、及びオイル堆積物を形成する可能性がある。例えば、「コーキング」は、液体燃料から炭素質堆積物への固化を伴い、これは、液体燃料と接触した状態で加熱表面上に生成される傾向がある。このような堆積によって影響を受けるプロセス及びシステムの実施例は、石油化学プロセス、工作機械、自動車エンジン、航空機ガスタービンエンジン、船舶及び産業用エンジン、及び同様のものを含むことができ、ここでは、炭化水素流体、燃料、及びオイルからの表面堆積物が重大な問題である。堆積物は、熱交換器を汚損し、燃料噴射装置並びに潤滑油分配噴流口を詰まらせ、制御弁を塞ぎ、更に炭化水素流体、燃料、及びオイルに関連する他の多くのタイプの操作及び制御装置に関して問題を引き起こす可能性がある。更に、このような堆積は、燃料流量を低下させ、燃料管路の作動圧力を上昇させ、噴射及び／又は燃焼システム、或いはプロセス、システム、又はエンジン全体の性能を低下させる可能性がある。

１つの実施例において、固形物堆積及びバーニッシングは、燃料供給システムの液体燃料で濡れた内表面及び外表面上で生じる。燃料噴射装置に加えて、燃料と高温空気又は高周囲温度の両方に曝されるマニフォルド、絞り弁、分配弁、及び空気パージ／逆止弁を含む、他の燃料湿潤構成要素は、コーキング及び炭素形成を生じる可能性がある。コーキングの条件は、燃料組成、溶存酸素濃度、表面粗さ、表面組成、及び炭化水素燃料のコーキング速度に影響する多くの他の変数の関数である。現在実施されているのは、燃料湿潤表面温度を３００°Ｆ又はそれよりも低く制限し、炭素形成を最少にすることである。これは、圧縮機吐出温度が、圧力比／性能の比較的低い機械で７００°Ｆを超え、性能がより高いシステムで１０００°Ｆを超える典型的なガスタービン環境においては困難である。

液体燃焼及び気体燃焼による燃焼システムの両方に傾向として存在することができる炭素形成の第２のタイプは、固体炭素粒子及びスートが燃焼システム構成要素上で凝集するときに生じる。「クリンカー」と呼ばれることの多いこのような炭素堆積物は、燃焼器における空気及び燃料の分布を損ない、エミッションを増大させ、金属構成要素の温度を上昇させ、燃焼器出口温度プロフィールを歪ませ、下流側構成要素の寿命を短くさせる。また、このような固形炭素堆積物により、これらの大きな「クリンカー」が振動、空気流、又は熱膨張差により除去され、下流側タービンにおいて崩壊したときに、回転タービン翼形部の侵食を引き起こし、性能及び寿命の両方に影響を及ぼす。大きな炭素堆積物と翼形部の衝突は、極めて高い相対速度（数百又は数千ｆｔ／ｓ）で起こる可能性があり、この形態では炭素は著しく硬質であるので、翼形部表面の侵食は、耐久性の問題である。

機体搭載及び航空機転用液体燃料エンジンにおける１つの特定の問題領域は、スプラッシュプレートである。これらのタイプのエンジンには、コークスがスプラッシュプレート上に堆積し、やがて剥れ落ちて、燃焼器構成要素上の障壁コーティングに損傷を与える可能性がある。このような問題は、エンジンの作動性に深刻な影響を及ぼす恐れがある。現在のガスタービンエンジンにおけるコーキングに関係する別の懸念領域は、燃焼器にまでつながる燃料管路である。燃料管路の温度が一定の温度ウィンドウ内にある場合には、コークスが燃料管路の内側に形成されて、必要とされる給送圧力を増大させ、及び／又はエンジンへの燃料流量を制限することがある。

上述のように、タービンエンジンの燃料管路及び他の接触表面におけるコークス及び他の堆積物の蓄積を軽減する１つの方法は、温度を十分低く維持してコークス堆積反応が起こるのを防止することであった。しかしながら、このようなタービンエンジンは、最適温度よりも低い温度で作動するよう強制され、従って、非効率的になる可能性がある。或いは、最適点火温度を犠牲にすることなく表面温度をより低く維持するために、燃焼システムに冷却装置が追加されてきた。しかしながら、この装置により、タービンエンジンの設計のコストが増大し複雑になる。別の方法は、はコークス障壁コーティング（ＣＢＣ）と呼ばれることもある触媒又コーティングで表面をコーティングすることであり、このコーティングは、表面に対する熱堆積物の接合を抑制するよう化学的に設計される。この場合もまた、特殊なコーティングにより、タービンエンジン設計に対しコストが増大し、プロセスステップが追加される。更に、現在の一部のコーティングは、燃焼システムで起こり得るあらゆるタイプの熱堆積物に好適であるとは限らない。熱堆積物を処理する更に別の方法は、添加物を用いて炭化水素燃料を変性することであった。しかしながら、燃料は、使用前に前処理する必要があり、或いは添加剤と事前に混合された特殊な燃料を割増価格で購入する必要がある。

炭化水素流体を変性することなく、特殊な手順を採用せず、更に特殊な装置を取り付けることなく熱堆積物の形成を抑制する金属物品の表面、特にコーキング防止表面が、現行の液体燃料タービン及び他の同様の装置に望ましいとすることができる。

米国特許出願公開第２００８／０１４５６３１号明細書

本明細書で開示されるのは、熱堆積物の形成を防止するように表面を構成させる方法である。

１つの実施形態において、ガスタービン構成要素の表面上の熱炭化水素劣化堆積を防止する方法は、炭化水素流体と接触するように構成され、基材がオイルに対して公称接触角度を生じるのに十分な公称液体湿潤性を有する材料を含む表面を備えたタービン構成要素を準備する段階と、オイルに対して公称接触角度よりも大きな有効接触角度を生じるのに十分な有効湿潤性を表面が有するように選ばれたサイズ、形状、及び向きを有する複数の特徴部を基材上に配置して、抗堆積表面テクスチャを形成する段階と、を含み、特徴部が、幅寸法（ａ）と間隔寸法（ｂ）とを含み、特徴部は、炭化水素流体が表面テクスチャ内に浸透するのを防止し、これにより表面に対する熱炭化水素堆積物の付着を低減する。

別の実施形態において、ガスタービン構成要素の表面上のコークス堆積を防止する方法は、炭化水素流体と接触するように構成され、基材がオイルに対して公称接触角度を生じるのに十分な公称液体湿潤性を有する材料を含む表面を備えたタービン構成要素を準備する段階と、オイルに対して公称接触角度よりも大きな有効接触角度を生じるのに十分な有効湿潤性を表面が有するように選ばれたサイズ、形状、及び向きを有する複数の特徴部を基材上に配置して、コーキング防止表面テクスチャを形成する段階と、を含み、特徴部が、幅寸法（ａ）と間隔寸法（ｂ）とを含み、特徴部は、炭化水素流体が表面テクスチャ内に浸透するのを防止し、これにより表面に対するコークス堆積物の付着を低減する。

ガスタービンエンジン用の燃焼器は、該燃焼器内に噴射される炭化水素流体を収容するように構成された燃焼室と、炭化水素流体噴射に最も近い燃焼室の端部に配置され、且つ炭化水素流体と接触するように構成された表面を有するスプラッシュプレートとを含むことができ、該スプラッシュプレートは、オイルに対して公称接触角度を生じるのに十分な公称液体湿潤性を有する材料と、スプラッシュプレートの表面上に配置されてコーキング防止表面テクスチャを形成し、オイルに対して公称接触角度よりも大きな有効接触角度を生じるのに十分な有効湿潤性を表面が有するように選ばれたサイズ、形状、及び向きを有する複数の特徴部と、を含み、該特徴部は、幅寸法（ａ）と間隔寸法（ｂ）とを含み、これらの寸法により、炭化水素流体が表面テクスチャ内へ浸透するのを防止して表面に対するコークス堆積物の付着が低減されるようになり、比ｂ／ａは約２よりも小さく、且つ比ｈ／ａは約５よりも小さい。

ガスタービンエンジンの概略断面図。 図１のガスタービンエンジンに使用される燃焼器の概略断面図。 地上設置型の高出力又は産業用ガスタービンエンジンの概略断面図。 図３のガスタービンエンジンに使用される燃焼器の概略断面図。 テクスチャを示す物品の表面の例示的な実施形態の概略断面図。 公称上平坦な表面上に配置された流体の概略断面図。 異なる速度で衝突する小滴を取り除く表面上の柱状特徴部のための設計パラメータを示すグラフ。 表面特徴部として柱状ではなく細孔（例えば、キャビティ）に対する設計パラメータを示すグラフ。 柱状特徴部の間隔に対するラプラス圧（Ｐ_Ｌ）及び毛細管圧（Ｐ_Ｃ）間の更なる比較を示すグラフ。 柱状特徴部に対するコークス堆積物付着に利用可能な表面の面積率を示すグラフ。 細孔特徴部に対するコークス堆積物付着に利用可能な表面の面積率を示すグラフ。

上記及び他の特徴を添付図並びに以下の詳細な説明により例証する。

次に、同じ要素には同じ参照符号が付けられた図を参照する。

本開示は、例えばコークス、スート、炭素粒子、及び同様のもののような熱堆積物の蓄積を抑制する表面に関する。本明細書で説明されるように、疎油性表面テクスチャを用いて、オイルがその表面を著しく湿潤するのを防止することによって、このような堆積物の蓄積を抑制することが可能になる。開示されるテクスチャは、オイル小滴の分離を促進して、オイルが必要なコーキング温度に達するのを防止することができる。適正なテクスチャの使用はまた、コークス核が表面に固着するのを防止し、これにより更なるコークス層の形成が阻止される。本明細書で記載されるような表面テクスチャの変性は、表面テクスチャ内へのオイル小滴の浸透を抑制することにより、その表面へのコークス堆積物の付着を低減するように構成される。「疎油性表面」という用語は、一般に、オイルをはじく分子又は表面の物理特性を意味するのに使用される。本明細書で使用される用語「疎油性表面」及び「疎油性表面テクスチャ」とは、より具体的には、炭化水素燃料をはじき、該燃料からの熱劣化堆積物の形成を抑制するあらゆる表面を意味することを意図する。本発明は、いずれかの特定の炭化水素ベース液体燃料を対象とし、或いは限定されるものではないが、表面が適合できる典型的な燃料、及び物品の基材が保護される典型的な燃料は、天然ガスのような可燃性炭化水素ガス、並びに、一般に室温で液体である炭化水素及びその蒸留生成物を含むことができる炭化水素又は留出燃料を含むことができる。燃料は、炭化水素類の混合物、この蒸留生成物の混合物、炭化水素類と蒸留生成物の混合物、ガソリン、Ｎｏ．１又はＮｏ．２ディーゼル燃料、ジェット−Ａ燃料のようなジェットエンジン燃料、燃料オイル、或いは当該技術分野においてよく知られた添加剤と混合された前述の燃料のいずれかとすることができる。炭化水素ベースの液体燃料は、限定ではないが産業用ガスタービンを含むリアクションモータ、限定ではないが乗用車及びトラックエンジンを含む内部又はレシプロ燃焼エンジンで使用されるエンジン、ジェット推進式航空機、あらゆる他のガスタービンエンジン、及び同様のものにおいて従来から使用されている液体燃料を指すことができる。

本明細書で開示されるような疎油性表面は、炭化水素内で劣化生成物を形成する温度で加熱された高温の炭化水素ベースの液体燃料、例えば液体炭化水素ジェットエンジン又はディーゼル燃料を接触又は収納するように適合されたあらゆる構成要素に用いることができる。このような物品又は構成要素の実施例は、限定ではないが、液体燃料を移送する導管、熱交換器、ボイラ、加熱炉、燃料貯蔵タンク、燃料噴射装置表面、ノズル、燃焼器ライニング、及び同様のものを含むことができる。本開示は、炭素スートが蓄積する可能性のある燃料噴射装置付近の表面に「固着防止」表面状態を施工し、その結果、大きな堆積物が形成される可能性を低下させ、形成されたとしても遙かに小さな相対的サイズで分離して、高温のガス通路構成要素における侵食がより少なくなるようにすることを追求している。

図面全体、特に図１を参照すると、これらの図は、本明細書で開示された表面及び物品の特定の実施形態を説明するためのものであって、これらに限定することを意図したものではない点は理解されるであろう。図１は、例示的なガスタービンエンジンの概略断面図である。ここでは液体ガスタービンの燃焼器システムにおける疎油性表面処理の使用について説明する。しかしながら、本明細書で開示される表面処理は、コークス、スート、及び同様のもののような炭化水素燃料からの熱堆積が金属表面上で起こり、これによってこのようなシステムの性能が低下して作動寿命が短くなるような、あらゆるシステム又はプロセスにおいて有利に使用できる点は、理解されたい。

ガスタービンエンジンに関しては、コーキング防止表面は、燃焼システムにおけるエンジンの作動性を大きく改善すると共に、コークス堆積物で詰まった燃料管路からエンジンへの燃料流の制限を防ぐことができる。更に、タービンエンジン内の疎油性テクスチャ表面は、燃料添加剤又は燃焼システムにおける能動冷却用構成要素の必要性を排除することができる。１つの具体的な実施例として、疎油性テクスチャ表面を有するスプラッシュプレートは、その上へのコークス堆積を抑制することができる。スプラッシュプレート上でのコークス形成を軽減することにより、コークス堆積物が剥落して近隣の障壁コーティングされた表面を損傷する可能性を大幅に低減し、従って、タービンの作動寿命が延長される。

図１は、ファン組立体１２、高圧圧縮機１４、及び燃焼器１６を含むガスタービンエンジン１０の例示的な実施形態を示している。エンジン１０はまた、高圧タービン１８、低圧タービン２０、及びブースタ２２を含む。ファン組立体１２は、ロータディスク２６から半径方向外向きに延びるファンブレード２４のアレイを含む。エンジン１０は、吸気側２８と排気側３０とを有する。

作動中、空気は、ファン組立体１２を通って流れ、加圧空気が高圧圧縮機１４に供給される。高度に加圧された空気は、燃焼器１６に送給される。燃焼器１６からの空気流は、タービン１８及び２０を駆動し、タービン２０はファン組立体１２を駆動する。

図２は、ガスタービンエンジン１０で使用される燃焼器１６の断面図である。燃焼器１６は、環状の外側ライナ４０と、環状の内側ライナ４２と、内側４０及び外側ライナ４２間に延びるドーム状端部４４とを含むことができる。外側ライナ４０と内側ライナ４２は、燃焼室４６を形成する。

燃焼室４６は、ほぼ環状の形状であり、ライナ４０及び４２間に配置することができる。外側４０及び内側ライナ４２は、燃焼器ドーム状端部４４の下流側に配置されたタービンノズル５６まで延びる。例示的な実施形態において、外側４０及び内側ライナ４２の各々は、一連の段部６０を備えた複数のパネル５８を含み、これらパネルの各々は、燃焼器ライナ４０及び４２の別個の部分を形成する。燃焼器ドーム状端部４４は、環状構成で配置された環状ドーム組立体７０を含むことができる。燃焼器ドーム組立体７０は、燃焼器１６の上流側端部７２に対し構造的支持を提供するよう構成され、ドームプレート又はメガネ形プレート７４とスプラッシュプレートフレアコーン組立体７６とを含む。スプラッシュプレートフレアコーン組立体７６は、単体構造であり、スプラッシュプレート部分７７を含む。

燃焼器１６には、燃料源（図示せず）に連結され且つ燃焼器ドーム状端部４４を貫通して延びる燃料噴射装置８０を介して燃料を供給することができる。より具体的には、燃料噴射装置８０は、ドーム組立体７０を貫通して延び、燃焼器の中心長手方向対称軸線８２に対して実質的に同心である方向（図示せず）に燃料を吐出する。燃焼器１６はまた、燃料噴射装置８０の下流側で燃焼器１６内へ延びる燃料点火装置８４を含むことができる。燃焼器１６はまた、中心長手方向対称軸線８２の周りで実質的に対称に延びる環状出口を有する環状空気スワーラ９０を含む。

スプラッシュプレート部分７７は、燃焼器１６内で発生した高温燃焼ガスと噴射装置８０からの燃料噴霧とが跳ね返って燃焼器ドームプレートに衝突するのを防ぐように構成される。従って、スプラッシュプレート自体は、炭化水素燃料及び炭素質ガスの流れを他の構成要素から離すように配向することがスプラッシュプレートの機能であるので、表面上にある炭化水素燃料の劣化による熱堆積物の影響を受け易い可能性がある。場合によっては、これらのコークス及びオイル堆積物が連続して堆積すると、作動中に剥落して、燃焼器１６の他の表面に衝突する恐れがある。これらの発生は、燃焼器内の損傷及び作動性の低下につながる可能性がある。加熱された炭化水素燃料と接触するスプラッシュプレート及び／又は他の構成要素に疎油性表面テクスチャを提供することによって、構成要素の表面上での熱劣化堆積物の形成を全体的に軽減又は低減することができる。幾つかの実施形態において、表面特徴部（以下でより詳細に説明する）からなるテクスチャを有するコーキング防止表面は、スプラッシュプレート表面全体を覆って配置することができる。しかしながら、場合によっては、コーキング防止表面テクスチャは、表面の１つ又は複数の特定部分にのみ必要又は望ましいとすることができる。

次に、本明細書で説明される疎油性表面が望ましいであろう別の用途を参照すると、缶アニュラ型燃焼システム４１０を有する地上設置型産業用ガスタービン４００が図３に示される。図４は、図３に示す燃焼システム４１０の拡大断面図である。各燃焼器４１０は、ほぼ円筒状の燃焼器ケーシング４１２を含む。燃焼器ケーシングの後方又は近位端部は、端部カバー組立体４１４によって閉鎖され、該端部カバー組立体は、炭化水素燃料、空気、及び水を燃焼器に送球するための供給管、マニフォルド、及び関連する弁を含む。端部カバー組立体４１４は、燃焼器の長手方向軸線の周りに円形配列で配置された複数の（例えば、３つ又は６つの）「外側」燃料ノズル組立体４１６（便宜上及び明瞭化のために、図４には１つだけが示されている）と、１つの中央ノズルとを受ける。

燃焼器ケーシング４１２内には、実質的に同心の関係でほぼ円筒状の流れスリーブ４１８が装着され、この流れスリーブ４１８は、その前端において二重壁移行ダクト４２２の外壁４２０に連結される。流れスリーブ４１８は、その後端部において半径方向フランジ４２４を用いて燃焼器ケーシング４１２に連結され、ここで燃焼器ケーシング４１２の前方セクションと後方セクションとが接合される。

流れスリーブ４１８内には、同心状に配列された燃焼器ライナ４３０があり、該燃焼器ライナ４３０は、その前端部において移行ダクト４２２の内壁に連結される。燃焼器ライナ４３０は、燃焼器ライナキャップ組立体によって、及び複数の支柱及び取付け組立体（詳細には図示せず）によって燃焼器ケーシング４１２内で支持される。

航空機タービンエンジンにおける燃焼システムのスプラッシュプレートと同様に、燃料ノズル４１６と燃焼器ライナ４３０の両表面は、地上設置型タービン燃焼システムのコークス及び炭素堆積の傾向があるとすることができる領域である。炭化水素液体燃料及び燃焼炭化水素ガスは、ノズル及び燃焼器ライナの表面に直接接触して、コーティングする可能性もある。ノズル上における熱堆積物の堆積は、剥落及び内表面の損傷の発生に加えて、燃焼器自体への炭化水素燃料の流れを制限する可能性がある。このことは、必要な給送圧力を増大させ、及び／又はエンジンへの燃料流量を制限する作用を及ぼす可能性がある。従って、燃料ノズル及び燃焼器ライナの両表面は、炭化水素ベースの液体燃料をはじくために疎油性表面から恩恵を受けることができる燃焼器構成要素である。

本明細書で使用される「接触角度」又は「静止接触角度」とは、液体／基材境界で測定したときに、基準液体の静止小滴とその小滴が配置された水平表面との間で形成される角度である。接触角度は、表面の湿潤性の尺度として使用される。液体が表面上で完全に広がって薄膜を形成する場合、接触角度は０度である。接触角度が増大するにつれて、湿潤性は減少する。本明細書で説明されるような疎油性表面処理は、議論を容易にするために、総括的に「コーキング防止表面」と呼ぶことにする。「コーキング防止表面」は、実質的に低いオイル湿潤傾向を有する表面を記述することを意図する。コーキング防止表面はまた、現在のタービン表面よりも容易にオイル小滴の分離を促進する。本明細書に記載されるテクスチャ付きのコーキング防止表面は、表面テクスチャへのオイル層の浸透を防止し、結果として表面に対するコークス堆積物の接着を有意に低減する。コーキング防止表面は、開示される処理が施されない表面と比べて、熱堆積物の堆積が低減されることを特徴とする。

図２のスプラッシュプレート７７及び燃焼器１６の内表面は、航空機用及び航空機転用タービン燃焼システムにおけるコーキング防止表面に理想的な物品の一実施例である。同様に、図４の燃料ノズル４１６及び燃焼器ライナ４３０は、地上設置型タービン燃焼システムにおけるコーキング防止表面に理想的な物品の実施例である。しかしながら、これらのコーキング防止表面は、炭化水素ベースの液体燃料が加熱表面と接触するようなあらゆる燃焼システムで有用とすることができる点は理解されたい。加熱された炭化水素燃料がスプラッシュプレートのような表面（すなわち、コーキングの傾向のある表面）と接触するような区域における表面処理は、コーキング防止、抗スート、及び同様の表面特性を提供することができる。

ここで図５を参照すると、本開示の例示的な実施形態による物品のコーキング傾向の表面の概略断面図が示されている。物品１００は表面１２０を含む。本明細書で使用される用語「表面」とは、物品１００を取り囲む炭化水素流体と直接接触している物品１００の部分を指している。表面は、物品の特定の構成に応じて、基材、特徴部、又は基材上に配置された表面変性層を含むことができる。表面１２０は、低い液体湿潤性を有する。表面１２０の液体湿潤性の１つの一般的な許容尺度は、表面１２０及び基準液体の小滴１５０間の接点における小滴１５０の表面に対する接線１３０と表面１２０との間に形成される静止接触角度１４０の値である。接触角度１４０の大きな値は、表面１２０上の基準液体の湿潤性が小さいことを表している。基準液体は、関心のあるあらゆる液体であってもよい。上述のシステム及び方法で使用される基準液体は、少なくとも１つの炭化水素を含む液体とすることができる。特定の実施形態において、基準液体はオイルである。オイルの実施例としては、限定ではないが、原油、並びに灯油、ガソリン、Ｎｏ．１又はＮｏ．２ディーゼル燃料、ジェット−Ａのようなジェットエンジン燃料、パラフィン及び同様のもののような原油から蒸留された石油ベースの生成物を含むことができる。本明細書で使用される用語「耐油性」とは、オイルに対して少なくとも約３０°の静止接触角度を生じる表面を指すことが理解されるであろう。湿潤性は、一つには基準液体の表面張力に依存するので、所与の表面は、異なる液体に対して異なる湿潤性を有する（従って、異なる接触角度を形成する）ことができる。

表面１２０は、オイルに対して、少なくとも約３０°の公称接触角度を生じるのに十分な公称液体湿潤性を有する材料を含む。本発明を理解するために、「公称接触角度」３４０（図６）とは、基準液体３６０の小滴が、本質的にその材料からなる平坦で滑らかな（＜１ｎｍ表面粗さ）表面３２０上に置かれている場合に測定される静止接触角度３４０を意味する。この公称接触角度３４０は、材料の「公称湿潤性」の測定値である。１つの実施形態において、オイルに対する公称接触角度は、少なくとも約３０°、具体的には少なくとも約７０°、より具体的には少なくとも約１００°、更に具体的には少なくとも約１２０°である。

表面１２０（図５）は、セラミック及び金属間化合物からなる群から選ばれた少なくとも１つの材料を含む。好適なセラミック材料としては、無機酸化物、炭化物、窒化物、ホウ化物、及びこれらの組合せが含まれる。このようなセラミック材料の非限定的な実施例としては、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化クロム、炭化ケイ素、シリカ、酸化錫、チタニア、炭化窒化チタン、窒化チタン、酸窒化チタン、硫化アンチモン（ＳｂＳ_２）、ジルコニア、ハフニア、窒化ジルコニウム、及びこれらの組合せが含まれる。ある実施形態において、表面は金属間化合物を含む。好適な金属間化合物の実施例としては、限定ではないが、ニッケルアルミナイド、チタンアルミナイド、及びこれらの組合せが含まれる。材料は、所望の接触角度、使用される製造方法、及び物品の最終用途に基づいて選択される。

表面１２０は更に、複数の特徴部１６０を備えたテクスチャを含む。以下で詳細に説明するように、公称湿潤性が比較的高い材料を含む表面１２０に特定のテクスチャを備えるようにすることにより、結果として得られるテクスチャ付き表面は、その表面が形成される材料に固有の湿潤性よりも遙かに低い湿潤性を有することができる。詳細には、表面１２０は、基準液体に対して、公称接触角度よりも大きな有効接触角度を生じるのに十分な有効湿潤性（すなわち、テクスチャ付き表面の湿潤性）を有する。１つの実施形態において、有効接触角度は、公称接触角度よりも少なくとも約５度だけ大きく、具体的には公称接触角度よりも少なくとも１０度だけ大きく、より具体的には公称接触角度よりも少なくとも約２０度だけ大きく、更に具体的には公称接触角度よりも少なくとも約３０度だけ大きい。以下で詳細に説明するように、有効接触角度は、一つには、特徴部の形状、寸法、及び間隔に依存する。

上述のように、表面１２０は、複数の特徴部１６０を備えたテクスチャを有する。複数の特徴部１６０は、凹部、突起、ナノ多孔質固体、圧痕又は同様のものを含むあらゆる形状であってもよい。特徴部は、隆起部、錐状体、棒状体、柱状体、ワイヤ、チャネル、略球状特徴部、略円筒状特徴部、角錐状特徴部、角柱状構造体、これらの組合せ、及び同様のものを含むことができる。特徴部１６０としての用途に多様な特徴部形状が好適である。幾つかの実施形態において、図５に示すように、複数の特徴部１６０の少なくとも一部は、物品の表面１２０の上に突出している。幾つかの実施形態において、複数の特徴部１６０の少なくとも一部は、表面１２０に配置された複数のキャビティ（例えば、細孔）１７０である。幾つかの実施形態において、特徴部１６０の少なくとも一部は、立方体、直方体、円錐体、円筒体、角錐体、台形体、及び半球又は他の球形部分からなる群から選ばれた形状を有する。これらの形状は、特徴部１６０が突起１６０又はキャビティ１７０のいずれの場合でも好適である。

特徴部１６０（図５）のサイズは、幾つかの様態で特徴付けることができる。特徴部１６０は、表面１２０の上に特徴部が突出する高さを表し、或いはキャビティ１７０の場合にはキャビティが表面１２０内に延びる深さを表す、高さ寸法（ｈ）２００を含む。特徴部１６０は幅寸法（ａ）２２０を更に含む。幅寸法の正確な特性は、特徴部の形状によって決まるが、物品の表面上に配置された液体の小滴と特徴部が自然に接触する地点での当該特徴部の幅であると定義される。特徴部１６０の高さ及び幅パラメータは、表面１２０上で観察される湿潤挙動に有意な影響を与える。

特徴部の向きは、表面湿潤性技術において設計上考慮すべき追加事項である。特徴部の向きに関する重要な１つの態様は特徴部の間隔である。図５を参照すると、幾つかの実施形態において、特徴部１６０は、間隔寸法（ｂ）２４０によって特徴付けられる離間した関係で配置されている。間隔寸法２４０は、２つの最も近い隣接特徴部の縁部の間の距離として定義される。また、例えば、キャビティの頂部２５０（又は底部２６０）が表面１２０に対して平行な向きから逸脱する程度、或いは特徴部１６０が表面１２０に対して垂直な向きから逸脱する程度などの、向きに関する他の態様も考慮することができる。

幾つかの実施形態において、複数の特徴部１６０の全ては、ｈ、ａ、及び／又はｂ（「順序配列」）についてそれぞれ実質的に同じ値を有するが、これは一般要件ではない。例えば、複数の特徴部１６０は、サイズ、形状、及び／又は向きのランダムな分布を示す特徴部の集合とすることができる。更に、ある実施形態において、複数の特徴部は、ｈ、ａ、ｂ、又はこれらの何らかの組合せのマルチモーダル分布（例えば、２モーダル又は３モーダル分布）で特徴付けられる。このような分布は、有利には、ある範囲の小滴サイズが起きる環境において小さな湿潤性を提供することができる。従って、湿潤性に対するｈ、ａ、及びｂの作用の推定は、これらのパラメータの分布特性を考慮することによって最適に実施される。特徴部は、どのパラメータにおいても変わることができ、小滴が表面特徴部に浸透するのを防止して、コークス堆積物とテクスチャ付き表面との間の接触が低減される表面を生成するのに好適にすべきである。従って、パラメータａ、ｂ、及びｈ及び同様のものが本明細書において個別的な特徴部ではなく複数の特徴部の関連において説明されている場合、これらのパラメータは、１つの母集団としてとらえられた複数の特徴部に対する中央値として解釈すべきである点は理解されるであろう。

例えば、コーキング防止表面のような低湿潤性表面の用途のほとんどは、コークス堆積物の蓄積を促進する小滴及び表面間の摩擦及び他の接触力が低レベルであることの他に、オイルに対する適度に高い接触角度を必要とする。表面の材料組成と共に特徴部の形状、寸法、及び間隔は全て、当該表面の湿潤性に影響を与える。従って、特徴部の寸法及び間隔は、オイルに対する有効接触角度が表面の熱堆積物の形成（例えば、コーキング）を軽減するのに最適であるように選ぶことが可能である。このように設計及び製造された表面は、コーキング防止特性を達成するようなオイルについての選択された湿潤性を有する。

テクスチャ付き表面の湿潤抵抗は、テクスチャが発生する正の毛細管圧に起因して発生する。この圧力は、表面のテクスチャ（例えば、特徴部）に小滴が浸透するのを防ぐ一助となる。幅「ａ」、間隔「ｂ」、及び高さ「ｈ」の寸法を有する四角柱状特徴部のアレイを備えた表面テクスチャでは、毛細管圧は次式で求めることができる。

半径「ａ」、細孔間の間隔「ｂ」、及び高さ「ｈ」の寸法を有するキャビティ特徴部のアレイを備えた表面テクスチャでは、毛細管圧は次式で与えられる。

静止小滴が特徴部を備えた表面上に配置されているときには、上記の毛細管圧は、いわゆるラプラス圧に耐える（Ｐ_Ｌ＝２γ_ＬＶ／Ｒ、ここでＲは小滴半径）。小滴が速度Ｖで表面に衝突する場合、その表面に関する毛細管圧は、ベルヌーイ圧（Ｐ_Ｂ〜ρＶ^２／２）に耐える必要がある。従って、静止小滴に対しては、表面テクスチャは、Ｐ_Ｃ＞Ｐ_Ｌであるように設計されなくてはならず、運動している小滴では、表面テクスチャは、Ｐ_Ｃ＞Ｐ_Ｂであるように設計されなくてはならい。

図７は、異なる速度で衝突する小滴を取り除く表面上の柱状特徴部のための設計パラメータをグラフで示している。この図は、様々な小滴速度における柱状部サイズ（すなわち、幅「ａ」）と柱状部間の相対間隔との関係（すなわち、間隔と幅の比ｂ／ａ）を示している。曲線よりも下の領域は、所与の速度で液滴を除去するのに好適な設計パラメータの範囲を規定する。図８は、表面特徴部として柱状ではなく細孔（例えば、キャビティ）に対する設計パラメータをグラフで示している。この図は、細孔半径（「ａ」）と小滴速度との間の関係を示している。曲線よりも下の領域は、所与の速度で液滴を除去するのに好適な設計パラメータを規定している。

図９は、ラプラス圧（Ｐ_Ｌ）と毛細管圧（Ｐ_Ｃ）との間の更なる比較をグラフで提供している。１マイクロリットル（μＬ）の水滴に対する毛細管圧及びラプラス圧（パスカル（Ｐａ）単位で測定される）の依存性は、相対的柱状特徴部の表面間隔（すなわち、柱状部間隔と幅の比ｂ／ａ）の関数として計算された。破線は、１５マイクロメートルの幅（ａ）を有する柱状特徴部を表している。相対間隔比（ｂ／ａ）６（すなわち、ｂ＝９０マイクロメートル）において、実線で表されたＰ_ＬはＰ_Ｃを上回る。点線は、３マイクロメートルの幅（ａ）を有する柱状特徴部を表している。図９で分かるように、同程度の間隔と幅の比において、３マイクロメートル幅の柱状部を使用したときに、Ｐ_Ｃは常にＰ_Ｌを超える。従って、これらの図は、耐湿潤性を有する表面に対して、好適なコーキング防止特徴部のサイズは、幅「ａ」が約１５マイクロメートルよりも小さく、相対的間隔（ｂ／ａ）が約６よりも小さいことを示している。

コーキング防止表面特徴部に好適なパラメータを更に定めるために、コークス堆積物が付着する可能性のある表面の有効面積率を計算すべきである。有効面積は、次式で与えられる。

これらの式は、より散在する（すなわち、間隔と幅の比がより大きい）柱状部を有することで、コークス堆積物の有効接触面積が小さくなり、従って、付着と堆積の可能性が低減されることを示している。図１０及び１１は、それぞれ柱状特徴部及び細孔特徴部に対するコークス堆積物付着に利用可能な表面の面積率をグラフで示している。

適用環境に基づく材料の適切な選択と相まってｂ／ａ、ｈ、及びａを適切に選択することによって、表面テクスチャは、表面上の炭化水素流体の小滴が、容易な分離動作と組み合わされた耐コークス特性を示すように設計することができる。従って、これらの特徴部は、比ｂ／ａが約６よりも小さく、比ｈ／ａが約１０よりも小さくなるような高さ寸法（ｈ）、幅寸法（ａ）、及び間隔寸法（ｂ）を含む。

表面の上に突出している特徴部、例えば柱状部（図１０）では、典型的にはパラメータａは、約２５マイクロメートルよりも小さい。幾つかの実施形態において、ａは約１０マイクロメートルよりも小さい。他の実施形態において、ａは約５マイクロメートルよりも小さい。更に別の実施形態において、ａは約１マイクロメートルよりも小さい。特定の実施形態において、ｂ／ａは、約０．１から約６までの範囲内にある。特定の実施形態において、ｂ／ａは、約０．５から約４までの範囲内である。更に別の実施形態において、ｂ／ａは、約０．５から約２までの範囲内である。特定の実施形態において、ｈ／ａは約１０よりも小さい。他の特定の実施形態において、ｈ／ａは約５よりも小さい。更に他の実施形態において、ｈ／ａは約１よりも小さい。

同様に、図１１に示すように、表面から下に突出している特徴部、例えば細孔では、典型的にはパラメータａは、約２５マイクロメートルよりも小さい。幾つかの実施形態において、ａは約１０マイクロメートルよりも小さい。他の実施形態において、ａは約５マイクロメートルよりも小さい。更に別の実施形態において、ａは約１マイクロメートルよりも小さい。特定の実施形態において、ｂ／ａは約０．１から約６までの範囲内である。他の特定の実施形態において、ｂ／ａは約０．５から約４までの範囲内である。更に別の実施形態において、ｂ／ａは約０．５から約２までの範囲内である。特定の実施形態において、ｈ／ａは約１０よりも小さい。他の特定の実施形態において、ｈ／ａは約５よりも小さい。更に他の実施形態において、ｈ／ａは約１よりも小さい。

テクスチャを構成している複数の特徴部１６０（図５）は、表面１２０又は表面１２０に直接の領域に閉じ込められる必要はない。幾つかの実施形態において、物品１００は更に、表面１２０の下に配置されたバルク部分１１０を含み、複数の特徴部１６０は、バルク部分１１０内に延びている。表面１２０上及びバルク部分１１０内部を含む、物品１００全体にわたって特徴部１６０を分布させることにより、表面の最上層が浸食されたときに表面１２０を再生することが可能になる。

特定の実施形態において、表面は、表面エネルギー変性層（図示せず）を含む。ある場合において、表面エネルギー変性層は、基材上に配置されたコーティングを含む。基材は、金属、合金、セラミック、又はこれらの何らかの組合せの少なくとも１つを含むことができる。基材は、薄膜、シート、又はバルク形状の形態をとることができる。基材は、完成部品、ニアネットシェイプ、又は後で物品１００にされるプリフォームなど、最終形態における物品１００を表すことができる。表面１２０は、基材の一体化部分とすることができる。例えば、表面１２０は、基材上にテクスチャを直接再現することにより、又は基材上にテクスチャをエンボス加工することにより、又は基材表面上に所定の表面テクスチャを形成又は与える当該技術分野で公知の他のいずれかの方法によって形成することができる。或いは、表面１２０は、当該技術分野において公知の多くの方法により基材上に配置又は堆積された層を含むことができる。

コーティングは、疎油性ハードコート、フツ化処理材料、複合材料、及びこれらの種々の組合せからなる群から選ばれる少なくとも１つの材料を含む。好適な疎油性ハードコートの実施例としては、限定ではないが、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）（フツ化処理されたＤＬＣを含む）、酸化タンタルム、炭化チタン、窒化チタン、窒化クロム、窒化ホウ素、炭化クロム、炭化モリブデン、炭化窒化チタン、窒化ホウ素、窒化ジルコニウム、無電解ニッケル、シリカ、チタニア、及びニッケルアルミナイドが含まれる。本明細書で使用される「疎油性ハードコーティング」とは、金属において観察される硬度を超える硬度を有し、油滴に対して少なくとも約３０度の公称静止接触角度を生じるのに十分な湿潤耐性を示すコーティングの部類を指している。非限定的な実施例として、フツ化処理されたＤＬＣコーティングは、オイルによる湿潤性に対して十分な耐性を示した。窒化物、ホウ化物、炭化物、及び酸化物のような他のハードコーティングもまた、この目的を提供することができる。これらのコーティング、並びに化学気相蒸着法（ＣＶＤ）、物理蒸着法（ＰＶＤ）その他のような、これらのコーティングを施工する方法は、当該技術分野で公知であり、また過酷な環境において特に有用とすることができる。或いは、分子、原子、又はイオン種を表面に拡散又は注入することにより表面変性層を形成し、表面変性層の下にある材料と比べて表面特性が変化した材料層を形成することができる。１つの実施形態において、表面変性層は、イオン注入材料、例えばイオン注入金属を含む。

オイルに対して制御された湿潤性を有する物品は、コーキングのような熱堆積問題を生じ易い多くの用途にとって魅力的である。本明細書で開示された実施形態の可能性のある用途の実施例としては、航空機搭載及び航空機転用ガスタービンエンジンのようなエンジン内の燃焼システム、商用ボイラ、燃焼炉、及び同様のものが含まれる。他の例示的な物品としては、限定ではないが、加熱された炭化水素流体をエンジン燃焼システムへ運ぶためのパイプ及び管体が含まれる。応用の特性によって、特徴部が物品上に配置される範囲が決定付けられる。コーキングは、堆積物を形成する表面を劣化させ、燃焼システムの性能低下につながる可能性がある。本明細書で開示された物品のコーキング防止特性は、性能を向上させ、コーキング及び熱堆積に関係する問題を生じ易い現在のシステムの寿命を延長させる。

本発明の別の態様は、物品の表面をコーキング防止にする方法を含む。本方法は、コーキングを生じ易い基材を含む物品を準備する段階と、基材の上に複数の特徴部を配置して、コーキングが低減されるような表面を形成する段階とを含む。基材は、オイルに対して公称接触角度を生じるのに十分な公称液体湿潤性を有する材料を含む。特徴部は、オイルに対して公称接触角度よりも大きな有効接触角度を生じるのに十分な有効湿潤性を表面が有するように選択された、サイズ、形状、及び向きを有する。特徴部は、比ｂ／ａが約２よりも小さく、比ｈ／ａが約１０よりも小さくなるような、高さ寸法（ｈ）、幅寸法（ａ）、及び間隔寸法（ｂ）を含む。表面は、オイルに対して約３０度よりも大きな有効接触角度を有する。

特徴部は、基材上に配置されて表面を形成する。特徴部は、当該技術分野において公知の何らかのテクスチャ形成法により基材上に配置することができる。幾つかの好適な方法の実施例としては、リソグラフィー法、ソフトリソグラフィー法、エンボス加工法、成形法、エッチング法、テンプレート成長法、フィルム蒸着法、レーザ穿孔法、サンドブラスト法、溶射法、電気化学エッチング法、及び同様のものが含まれる。特徴部は、基材と同じ材料又は別の材料を含むことができる。基材及び特徴部の材料、並びに特徴部のサイズ及び間隔の的確な選択は、上で論じたように、１つには表面の望ましい湿潤性に依存する。典型的には、表面は、オイルに対して約３０°よりも大きな有効接触角度を有する。幾つかの実施形態において、表面は、オイルに対して約５０°よりも大きな有効接触角度を有する。他の実施形態において、表面は、オイルに対して約１００°よりも大きな有効接触角度を有する。

上に述べた実施形態は、ガスタービンエンジンの構成要素表面における熱堆積を軽減するための既存の方法よりも明らかに優れた利点を提供する。例えば、上記のような表面を含むタービン構成要素は、熱堆積を受ける現在の構成要素に勝る寿命及び作動性の向上を提供する。本明細書に開示されたコーキング防止表面は、有利には、炭化水素流体の変性を用いることなく、及び特殊な手順を採用することなく、並びに現在の液体燃料タービン及び他の同様の装置に望ましいとすることができる特別な装置を取り付けることなく、熱堆積物の形成、特にコーキングを抑制することができる。

以下の実施例は、本発明の実施形態によって提供される特徴及び利点を例証するのに役立つが、本発明をこれに限定することは意図されていない。

本明細書に開示された範囲は、包含的で、組み合わせ可能である（例えば、「最大約２５重量％まで、又はより具体的には約５重量％から約２０重量％」といった範囲は、「約５重量％から約２０重量％」の範囲の端点と全ての中間値を包含する等）。「組合せ」とは、配合、混合、合金、反応生成物、及び同様のものを包含する。更に、用語「第１の」、「第２の」及び同様の用語は、本明細書においていかなる順序、数量、又は重要度を表すものではなく、ある要素を他の要素と区別するために使用されており、「１つの」といった用語は、本明細書においては数量の限定を表しておらず、言及された品目の少なくとも１つが存在することを表している。数量と関連して使用される修飾語句「約」とは、記載された値を包含し且つ文脈により示された意味を有する（例えば、特定の数量の測定に伴うある程度の誤差を含む）。本明細書で使用される接尾辞「ｓ」は、修飾される用語の単数形と複数形の両方を含み、これによりその用語の１つ又はそれ以上を含むことを意図する（例えば、ｃｏｌｏｒａｎｔ（ｓ）とは、１つ又はそれ以上の着色剤を含む）。本明細書全体にわたる「１つの実施形態」、「別の実施形態」、「ある実施形態」などに対する言及は、その実施形態に関連して記述された特定の要素（例えば、特徴部、構造、及び／又は特性）が、本明細書に記載された少なくとも１つの実施形態に含まれ、他の実施形態にも存在する場合があり、又は存在しない場合があることを意味している。これに加えて、記載の要素は、様々な実施形態において何らかの好適な様態で組み合わせることができる点を理解されたい。

好ましい実施形態を参照しながら本発明を説明してきたが、本発明の範囲から逸脱することなく様々な変更を行うことができ、本発明の要素を均等物で置換え可能である点は理解されるであろう。加えて、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、特定の状況又は材料を本発明の教示に対して適合させるために多くの変更を行うことができる。従って本発明は、本発明を実施するために企図された最良の形態として開示された特定の実施形態に限定されず、添付の請求項の範囲内に含まれる全ての実施形態を含むものとする。

１０ ガスタービンエンジン
１２ ファン組立体
１４ 高圧圧縮機
１６ 燃焼器
１８ 高圧タービン
２０ 低圧タービン
２２ ブースタ
２４ ファンブレード
２６ ロータディスク
２８ 吸気側
３０ 排気側
４０ 環状外側ライナ
４２ 環状内側ライナ
４４ ドーム状端部
４６ 燃焼室
５６ タービンノズル
５８ パネル
６０ 段部
７０ 環状ドーム組立体
７２ 上流端
７４ メガネ形プレート
７６ スプラッシュプレートフレアコーン組立体
７７ スプラッシュプレート部分
８０ 燃料噴射装置
８２ 対称軸線
８４ 燃料点火装置
１００ 物品
１１０ バルク部分
１２０ 表面
１３０ 接線
１４０ 静止接触角度
１５０ 小滴
１６０ 特徴部
１７０ キャビティ
２００ 高さ寸法ｈ
２２０ 幅寸法ａ
２４０ 間隔寸法ｂ
２５０ 特徴部頂部
２６０ キャビティ底部
３２０ 表面
３４０ 接触角度
３６０ 基準液体
４００ 産業用ガスタービンエンジン
４１０ 缶アニュラ型燃焼システム
４１２ 燃焼器ケーシング
４１４ カバー組立体
４１６ 燃料ノズル組立体
４１８ 流れスリーブ
４２０ 外壁
４２２ 移行ダクト
４２４ 半径方向フランジ
４３０ 燃焼器ライナ

Claims (10)

1. ガスタービン構成要素（１６、１００）の表面上の熱炭化水素劣化堆積を防止する方法であって、
   炭化水素流体と接触するように構成され、基材がオイルに対して公称接触角度（１４０）を生じるのに十分な公称液体湿潤性を有する材料を含む表面（１２０）を備えたタービン構成要素（１６、１００）を準備する段階と、
   オイルに対して公称接触角度よりも大きな有効接触角度を生じるのに十分な有効湿潤性を表面が有するように選ばれたサイズ、形状、及び向きを有する複数の特徴部（１６０）を前記基材上に配置して、抗堆積表面テクスチャを形成する段階と、
   を含み、
   前記特徴部が、幅寸法（ａ）（２２０）と間隔寸法（ｂ）（２４０）とを含み、前記特徴部は、炭化水素流体が前記表面テクスチャ内に浸透するのを防止し、これにより前記表面に対する熱炭化水素堆積物の付着を低減する方法。
2. ガスタービン構成要素（１６、１００）の表面（１２０）上のコークス堆積を防止する方法であって、
   炭化水素流体と接触するように構成され、基材がオイルに対して公称接触角度（１４０）を生じるのに十分な公称液体湿潤性を有する材料を含む表面（１２０）を備えたタービン構成要素（１６、１００）を準備する段階と、
   オイルに対して公称接触角度よりも大きな有効接触角度を生じるのに十分な有効湿潤性を表面が有するように選ばれたサイズ、形状、及び向きを有する複数の特徴部（１６０）を前記基材上に配置して、コーキング防止表面テクスチャを形成する段階と、
   を含み、
   前記特徴部が、幅寸法（ａ）（２２０）と間隔寸法（ｂ）（２４０）とを含み、前記特徴部は、炭化水素流体が前記表面テクスチャ内に浸透するのを防止し、これにより前記表面に対するコークス堆積物の付着を低減する方法。
3. 前記複数の特徴部（１６０）は、炭化水素流体の小滴（１５０）に対して毛細管圧がラプラス圧よりも大きくなるように構成されている、
   前記請求項のいずれかに記載の方法。
4. 前記複数の特徴部（１６０）は、前記表面（１２０）に衝突する炭化水素流体の小滴（１５０）に関連するベルヌーイ圧よりも毛細管圧が大きくなるように構成されている、
   前記請求項のいずれかに記載の方法。
5. 前記複数の特徴部（１６０）の少なくとも一部が、前記ガスタービン構成要素（１６、１００）の表面よりも上に突出する、
   前記請求項のいずれかに記載の方法。
6. 前記突出する特徴部（１６０）の一部が複数の柱状部を含み、幅寸法ａが約２５マイクロメートルよりも小さく、比ｂ／ａが約０．１から約６までの間であり、高さ寸法ｈ（２００）と幅寸法ａ（２２０）との比が約１０よりも小さい、
   請求項５に記載の方法。
7. 前記特徴部（１６０）の一部が複数の柱状部を含み、ａが約５μｍよりも小さく、比ｂ／ａが約０．５から約４までの間である、
   請求項５に記載の方法。
8. 前記特徴部（１６０）の一部が複数の柱状部を含み、ａが約１μｍよりも小さく、比ｂ／ａが約０．５から約２までの間である、
   請求項５に記載の方法。
9. 前記複数の特徴部（１６０）の少なくとも一部が前記表面（１２０）上に配置された複数のキャビティ（１７０）である、
   前記請求項のいずれかに記載の方法。
10. ａが約２５μｍよりも小さく、比ｂ／ａが約６よりも小さく、高さ寸法ｈ（２００）と幅寸法ａ（２２０）との比が約１０よりも小さい、
    請求項９に記載の方法。

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