(57)【要約】【課題】多数の衝突冷却流れが生成可能な、壁を冷却するための多重インピンジメント複合体とその製造方法を提供する。【解決手段】ピンホールとして形成されてピンホール層（２）の面にわたって分散配置される多数の貫通孔（３）を備えた多数のピンホール層（２）と多数のウェブ層（６）とを有し、これらのウェブ層がピンホール層（２）と交互に重ねて配置されかつそれぞれ多数のウェブ（７）を有し、これらのウェブがピンホール層（２）の面にわたって分散配置されかつそれぞれピンホール層を橋絡しており、一方のウェブ層（６）の各ウェブ（７）が他方のウェブ層（７）の各１つのウェブ（７）と一直線に並べて配置されており、一方のピンホール層（２）の各貫通孔（３）が隣接ピンホール層（３）の貫通孔（３）に対してずらして配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却流体によって壁を冷却するための多重インピンジメント複合体であって、多重インピンジメント複合体が壁の表面と平面的且つ熱伝導可能に接触可能（１７）であり、またピンホールとして形成されてピンホール層（２）の面上に分散配置される多数の貫通孔（３）を備えた多数のピンホール層（２）と多数のウェブ層（６）とを有し、これらのウェブ層がピンホール層（２）と交互に重ねて配置されかつそれぞれ多数のウェブ（７）を有し、これらのウェブがピンホール層（２）の面上に分散配置されかつそれぞれピンホール層を橋絡しており、一方のウェブ層（６）の各ウェブ（７）が他方のウェブ層（７）の各１つのウェブ（７）と一直線に並べて配置されており、一方のピンホール層（２）の各貫通孔（３）が隣接ピンホール層（３）の貫通孔（３）に対してずらして配置されており、これにより多重インピンジメント複合体（１）がその一方の平坦面（１６）に冷却流体を加圧付加されているとき冷却流体が貫通孔（３）内を流れ、かつウェブ（７）とピンホール層（２）との間にある空隙（８）を貫流し、これによりウェブ（７）内に壁から導かれる熱流（１５）が前記冷却流体で排出可能である多重インピンジメント複合体。
【請求項２】
ウェブ（７）の長手方向がピンホール層（２）に対して垂直に延びている請求項１記載の多重インピンジメント複合体。
【請求項３】
ウェブ（７）が長方形格子状にピンホール層（２）の面にわたって均一に分散配置されている請求項２記載の多重インピンジメント複合体。
【請求項４】
直接隣接する４つのウェブ（７）に対して貫通孔（３）がそれぞれ等距離に配置されており、４つのウェブ（７）の間に生じる空隙（８）が一方のピンホール層（２）または他方のピンホール層（２）のいずれかに貫通孔（３）の１つを有し、貫通孔（３）が互い違いに配置されている請求項３記載の多重インピンジメント複合体。
【請求項５】
ウェブ（７）が円形横断面（９）を有する請求項４記載の多重インピンジメント複合体。
【請求項６】
ウェブ（７）が、対向する２つの鈍角エッジ（１２）と対向する２つの鋭角エッジ（１１）とを備えた槍先形横断面（１０）を有する請求項４記載の多重インピンジメント複合体。
【請求項７】
複数の鋭角エッジ（１１）と交差する仮想線上にそのピンホール層（２）の複数の貫通孔（３）があり、多重インピンジメント複合体（１）がその一方の平坦面（１６）に冷却流体を加圧付加されているとき、これらの貫通孔（３）を通して４つのウェブ（７）の間に形成された空隙（８）内に冷却流体が流出する請求項６記載の多重インピンジメント複合体。
【請求項８】
複数の鈍角エッジ（１２）と交差する仮想線上にそのピンホール層（２）の複数の貫通孔（３）があり、多重インピンジメント複合体（１）がその一方の平坦面（１６）に冷却流体を加圧付加されているとき、これらの貫通孔（３）を通して４つのウェブ（７）の間に形成された空隙（８）内に冷却流体が流入する請求項６記載の多重インピンジメント複合体。
【請求項９】
貫通孔（３）の箇所でピンホール層（２）の板面が面取りされている請求項１ないし８のいずれか１つに記載の多重インピンジメント複合体。
【請求項１０】
多重インピンジメント複合体（１）が壁の表面と平面的且つ熱伝導可能に接触（１７）している請求項１ないし９のいずれか１つに記載の多重インピンジメント複合体を有する壁。
【請求項１１】
多重インピンジメント複合体がウェブ層（６）の１つで前記壁に当接しており、この壁が多数の貫通孔（３）を有し、こうして壁がピンホール層（２）の１つとして形成されている請求項１０記載の壁。
【請求項１２】
請求項１ないし９のいずれか１つに記載の多重インピンジメント複合体（１）を製造するための方法であって、多重インピンジメント複合体の個々の層をスクリーン印刷法で順次印刷するステップを含み、２つのピンホール層（２）および１つのウェブ層（７）用にそれぞれスクリーンマスクが作製され、このスクリーンマスクを通してペーストが加圧される方法。
【請求項１３】
前記ペーストが金属粉末と結合剤とを有する請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記スクリーンマスクが金属フィルムから光化学的に製造される請求項１２または１３記載の方法。
【請求項１５】
請求項１ないし８のいずれか１つに記載の多重インピンジメント複合体（１）を製造するための方法であって、一定した横断面の層から多重インピンジメント複合体（１）の複数のブロックを予め作製するステップと、これらのブロックを予備乾燥して積重ねるステップとを含む方法。
【請求項１６】
多重インピンジメント複合体（１）が焼結される請求項１２ないし１５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１７】
ピンホール層（２）の板厚がウェブ層（７）の厚さと同じオーダーである請求項１２ないし１６のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１８】
請求項１ないし８のいずれか１つに記載の多重インピンジメント複合体（１）を製造するための方法であって、薄い金属フィルムから複数のピンホール層（２）および複数のウェブ層（７）を作製するステップと、これらの金属フィルムを重ねて多重インピンジメント複合体（１）を形成するステップと、「液相拡散接合」によってこれらの金属フィルムを接合するステップとを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、壁を冷却するための多重インピンジメント複合体、多重インピンジメント複合体を有する壁、そして多重インピンジメント複合体を製造するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関、特にガスタービンでは高い運転温度が存在し、高温ガスを案内する部品は高い熱負荷に曝されている。ガスタービンの運転時に高温ガスが、高温ガスを送る部品の最高許容運転温度より上の温度に達したなら、高温ガスを送る部品は害を受けないように冷却しなければならない。ガスタービンでは従来、高温ガスを送る部品はガスタービンの圧縮機から分岐される冷却空気で冷却される。そのことからガスタービンの効率低下が生じるので、極力低い冷却空気消費量とするように努められ、そのため冷却空気は極力効率的に利用されねばならない。現在、ガスタービンの極力高い効率を達成するために、現在の一般的な冷却空気消費量を半分にするように努めらている。
【０００３】
高温ガスを案内する部品は、片面で高温ガスと接触しかつ反対面を冷却空気で冷却される壁を有する。冷却空気によってこの壁から熱流が排出され、これによりこの壁の高温ガスに向き合う面は高温ガス温度よりも低い接触温度を有する。高温ガスとは反対の壁面に、冷却空気で洗流される多孔質構造体を設けることが知られている。この多孔質構造体が壁に当接しており、熱伝導と熱放射とによって熱が壁から多孔質構造体に伝達される。多孔質構造体はそれ自体その全体積で熱を冷却空気に放出し、この冷却空気で熱を多孔質構造体から排出することができる。
【０００４】
多孔質構造体によって例えば翼端壁、動翼上のリングセグメント、移行壁、そしてバーナ壁を冷却することができ、これらの壁はほぼ平らに延びている。それゆえに、所望の熱流を壁から冷却空気に伝達できるようにするために構造体はこれらの壁に比較的僅かな体積を持つ必要があるだけである。さらに、壁を通して冷却空気を高温ガス流れに伝える多数の膜冷却穴を壁が有することができ、これにより高温ガス側壁表面に冷却空気の膜を生成することが知られている。多数の膜冷却穴を設けることにより冷却空気は多孔質構造体から高温ガス流れ内に流出し、壁に対して垂直に多孔質構造体の均一な流通が達成されている。冷却空気穴を設けることによってさらに、高温ガス側で膜冷却がその理想的限界である噴出流冷却に近づくことができる。これにより同時に、最適に断熱する冷却空気膜が壁の高温ガス側表面に生じる。
【０００５】
多孔質構造体は例えば金属発泡体から製造しておくことができ、この金属発泡体は従来の製造プロセスに基づき、細孔幅がランダムに分布した不規則構造のみを有する。金属発泡体はその製造が安価であるが、しかし大きな欠点を有する。例えば金属発泡体内で細孔が部分的に閉鎖されており、これにより細孔の幅が過度に小さくなり、これら細孔が閉塞する虞がある。さらに、金属発泡体はその内部に鋭角エッジを有し、これにより冷却空気が金属発泡体を流通するとき圧力損失の高まることがある。さらに、この金属発泡体はその内部に、細孔を限定する多数のウェブ（クモの巣状の連結部）を有し、確率的に一定のウェブ直径は熱伝導にとって不利である。さらに、多孔質構造体の壁に丸みが形成されてはいない。
【０００６】
さらに、基本的にあらゆる任意の最適幾何学形状を有することのできるデザインド多孔質構造体（特別に設計された多孔質構造体）が知られている。このデザインド多孔質構造体は例えば「選択的レーザ溶融」または「選択的焼結」の製造方法で製造することができる。しかしこれらの製造方法では欠点として、最大６ＰＰＩ（１インチ当り細孔数）までのデザインド多孔質構造体と最低０．６〜１ｍｍのウェブ厚をそれらで製造できるだけである。しかしながらこのように製造されたこれらのデザイン構造体は上で指摘した平面的な被冷却壁用には適していない。というのも、このためには４０〜５０ＰＰＩのＰＰＩ率が必要であろうからである。さらに、「選択的レーザ溶融」はきわめて時間を要し、費用がかかる。従って、現在製造することのできるデザインド多孔質構造体は例えば翼端壁、動翼上のリングセグメント、移行壁およびバーナ壁を冷却するにはなお大きな欠点を有する。
【０００７】
図４にデザインド多孔質構造体１０１が示してある。このデザインド多孔質構造体１０１が多数の細孔１０２を有し、細孔を形成しているウェブ１０３が節点１０４で交わる。デザインド多孔質構造体１０１の高い熱伝達は、デザインド多孔質構造体１０１を冷却空気が流通するときの反復する多数の澱み点流れに起因している。図４に示す角錐の形状を有する細孔１０２の１つによって冷却空気流れが加速され、冷却空気流れがウェブ１０３の１つまたは節点１０４の１つに衝突し、高い局所熱伝達が生じる。そこから冷却空気流れは次の開口によって再び加速され、次の節点１０４またはウェブ１０３に衝突する。しかしながら６ＰＰＩ構造を有するデザインド多孔質構造体１０１では、平らな部材のときに利用可能な限られた体積において所要の熱を冷却空気に伝達するには、体積当り利用可能な澱み点流れの数が少なすぎる。多孔質構造体１０１の熱伝達能力は、極端な場合にデザインド多孔質構造体１０１の全体積が、さらに小単位の衝突冷却流れの構成とされることによってのみ、即ち、衝突冷却の数もしくはＰＰＩ率の増加に伴って高めることができる。多孔質構造体１０１が従来は十分な細かさで製造可能でないことが問題である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、壁を冷却するための多重インピンジメント複合体、多重インピンジメント複合体を備えた壁、そして多重インピンジメント複合体を製造するための方法を提供することであり、多重インピンジメント複合体の流通時に多数の衝突冷却流れが生成可能であり、これにより多重インピンジメント複合体で壁は効率的に冷却可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る多重インピンジメント複合体は被冷却壁の表面と平面的且つ熱伝導可能となるように接触可能であり、ピンホールとして形成されてピンホール層の面上に分散配置される多数の貫通孔を備えた多数のピンホール層と多数のウェブ層とを有し、これらのウェブ層はピンホール層と交互に重ねて配置されかつそれぞれ多数のウェブを有し、これらのウェブはピンホール層の面上に分散配置されかつそれぞれピンホール層を橋絡しており、一方のウェブ層の各ウェブは他方のウェブ層の各１つのウェブと一直線に並べて配置されており、一方のピンホール層の各貫通孔は隣接ピンホール層の貫通孔に対してずらして配置されており、こうして多重インピンジメント複合体がその一方の平坦面に冷却流体を加圧付加されているとき冷却流体は貫通孔内を流れ、その後、ウェブとピンホール層との間にある空隙を貫流し、これによりウェブ内に壁から導かれた熱流はこの冷却流体で排出可能である。
【００１０】
つまり多重インピンジメント複合体は複数ピンホール層を有し、これらのピンホール層は重ねて配置されており、また互いにずらして配置される複数の貫通孔を有する。これらの貫通孔によって冷却流体はカスケード状にそれぞれその下にある平面で衝突冷却流れにすることができる。最後の（高温）平面または最初の（低温）平面は、衝突冷却平面よりもかなり厚くしておくことのできる壁である。これらの平面は、ピンホール層の接合要素として形成される複数のウェブによって互いに接合されている。これらのウェブによって熱が被冷却壁から別の平面へと導かれ、そこの衝突冷却流れ内で熱は同様に伝達することができる。このためウェブは一直線に並んで重なっている。ウェブに沿って熱伝導率が高くなるようにウェブはそれぞれ極力大きな横断面積を有する。しかしながら、ウェブによって引き起こされる冷却流体流れの圧力損失とそれに伴って衝突冷却流れ内で熱伝達が損なわれることが過度に大きくならない程度にのみ、ウェブの横断面積は大きく選択されている。ウェブ横断面積の概略値は貫通孔の間隔からも与えられる。
【００１１】
高温の被冷却壁との距離が大きくなると、冷媒によって吸収される熱流の割合は減少する。従って、壁から遠く離れた衝突冷却層では冷媒によって吸収される熱流の割合が少ない。これにより、多重インピンジメント複合体の厚さは所要最大程度に限定すれば十分であり、多重インピンジメント複合体は予め決定した熱伝達性能と特定の圧力損失とに合わせて設計された十分な数のピンホール層およびウェブ層を有する。多重インピンジメント複合体の幾何学形状はその総熱伝達とその全圧力損失とに関して最適化することができる。ウェブ間の間隔と貫通孔間の間隔は１ｍｍ未満から数センチメートルまでとすることができる。こうしてこの多重インピンジメント複合体はデザインド多孔質構造体の一つの特殊事例として形成されており、多重インピンジメント複合体は幾何学的に高度に構造化されている。
【００１２】
多重インピンジメント複合体には澱み点流れの他になお別の熱伝達機構も現れる。従来のデザインド多孔質構造体では澱み点流れの領域が、冷却流体の当る構造要素の領域によって形成されるごく小さな横断面に限定されている。これにより体積当り極力多くの澱み点の集中が不可欠であり、これにより多孔質構造体の高いＰＰＩ率が要求されている。多重インピンジメント複合体では、高い澱み点熱伝達の領域が隣接ウェブ層間の空隙全体に広がっている。これによりウェブと貫通孔との間の間隔は、ＰＰＩ４０〜５０のデザインド多孔質構造体において不可欠なほどに小さくする必要がまったくない。それに加えて、横に伝搬する衝突冷却流体がウェブに衝突することによって乱流が生じ、この乱流はこれらのウェブとさらに下流側にある衝突表面とに対して澱み点領域自体内と同様に高い熱伝達をもたらす。こうして、ウェブと貫通孔との間の間隔をＰＰＩ４０〜５０よりもはるかに大きくしておくことができるにもかかわらず、多重インピンジメント複合体の内側表面全体で高い熱伝達が行なわれる。
【００１３】
好ましくはウェブの長手方向がピンホール層に垂直に延びている。好ましくはさらに、ウェブは長方形格子状にピンホール層の面にわたって均一に分散配置されている。貫通孔は好ましくはそれぞれ直接隣接する４つのウェブから等距離に配置されており、４つのウェブの間に生じる空隙は好ましくは一方のピンホール層または他方のピンホール層のいずれかに貫通孔の１つを有し、貫通孔は互い違いに配置されている。
【００１４】
ウェブは好ましくは円形横断面を有する。これに替えて、対向する２つの鈍角エッジと対向する２つの鋭角エッジとを備えた槍先形横断面をウェブが有すると好ましい。好ましくはさらに、鋭角エッジと交差する仮想線上にそのピンホール層の（隣接ピンホール層の）複数の貫通孔があり、多重インピンジメント複合体がその一方の平坦面に冷却流体圧力を付加されているとき、これらの貫通孔を通って４つのウェブの間に生じる空隙内に冷却流体が流出する。好ましくはさらに、鈍角エッジと交差する仮想線上にそのピンホール層の（隣接ピンホール層の）複数の貫通孔があり、多重インピンジメント複合体がその一方の平坦面に冷却流体圧力を付加されているとき、これらの貫通孔を通って４つのウェブの間に生じる空隙内に冷却流体が流入する。これにより、鈍角エッジへの衝突点と各平面の流出貫通孔との間で冷却流体の流れの均一加速が達成される。こうして冷却流体流れの剥離が阻止される。この剥離は例えば円形横断面のウェブの場合最も狭い流通横断面の背後で起き、下流側で「風陰」内にあるウェブ表面で熱伝達を著しく減退させるであろう。例えば冷却流体流れの乱流等のすべての流れ効果はウェブによって形成される空隙内で存続し、こうしてウェブの槍先形構成が多重インピンジメント複合体の最適化である。
【００１５】
好ましくは、貫通孔の箇所でピンホール層の板面が丸くされ即ち面取りされている。これにより多重インピンジメント複合体内で圧力損失が減少しており、これにより、多重インピンジメント複合体に付加すべき冷却流体の圧力を低下させることができる。ピンホール板とウェブとの間の移行部をさらに丸くすることによってピンホール板およびウェブ内での応力は有利なことに過剰な応力集中が阻止されているように分布することになろう。本発明に係る壁は、壁の表面と平面的且つ熱伝導可能に接触する多重インピンジメント複合体を有する。好ましくは多重インピンジメント複合体がウェブ層の１つで壁に当接しており、好ましくは壁が多数の貫通孔を有し、こうして壁はピンホール層の１つとして形成されている。壁の貫通孔分布密度は、有利にはピンホール層の貫通孔分布密度とまったく同じ大きさに選択しておくことができ、こうして壁に対して垂直に向く最適流れが可能となる。さらに、壁に貫通孔を互いに密に並べて設けて噴出流冷却効果を最適に利用することができる。しかし壁の細孔密度はピンホール板の細孔密度と異なるようにすることもできる。
【００１６】
多重インピンジメント複合体を製造するための本発明に係る方法は、多重インピンジメント複合体の個々の層をスクリーン印刷法で順次印刷するステップを含み、２つのピンホール層および１つのウェブ層用にそれぞれ１つのスクリーンマスクが作製され、このスクリーンマスクを通してペーストが加圧される。好ましくはペーストが金属粉末と結合剤とを有する。好ましくは多重インピンジメント複合体が焼結される。好ましくは、ピンホール板の厚さがウェブ層の厚さと同じオーダーである。好ましくはさらに、スクリーンマスクが金属フィルムから光化学的に製造される。スクリーン印刷法では多重インピンジメント複合体の個々の層が順次印刷され、各層（合計２つのピンホール層と１つのウェブ層）用にそれぞれ１つのスクリーンマスクが作製される。印刷自体のとき各層用にスクリーンマスクの細孔を通して金属粉末と結合剤とから成るペーストが加圧され、好ましくはペーストは後に全体として焼結される。例えば配合、乾燥時間、収縮寸法等のプロセスパラメータが既知であると、このプロセスは安価に大量連続生産で行うことができる。
【００１７】
多重インピンジメント複合体を製造するための本発明に係る別の方法は、一定した横断面の層から多重インピンジメント複合体の複数のブロックを予め作製するステップと、これらのブロックを予備乾燥して積重ねるステップとを含む。好ましくは、多重インピンジメント複合体が焼結される。好ましくは、ピンホール板の厚さがウェブ層の厚さと同じオーダーである。多重インピンジメント複合体の複数のブロックが予め作製されると、これらのブロックは予備乾燥され、正確に積重ねられ、引き続き焼結プロセスで互いに接合される。多重インピンジメント複合体製造時の高い作製精度のための基礎はブロック用型を高精密に製造することである。この型は例えば光化学的方法によって作製され、この方法は金属フィルムから製造される型の個々の層に応用される。
【００１８】
さらに代案として、多重インピンジメント複合体を製造するための本発明に係る他の方法は、薄い金属フィルムから複数のピンホール層および複数のウェブ層を作製するステップと、これらの金属フィルムを重ねて多重インピンジメント複合体を形成するステップと、「液相拡散接合」によってこれらの金属フィルムを接合するステップとを含む。従って金属フィルムは直接積重ねられ、「液相拡散接合」によって接合され、金属フィルムは光化学的に、製造すべき多重インピンジメント複合体の個々のポジ型の層へと成形される。
【００１９】
ウェブおよび貫通孔の格子寸法が約１ｍｍ以下であると、有利にはスクリーン印刷法を応用することができる。しかしウェブ間の間隔が大きくなると、張り出し部に印刷されるフィルムがちぎれる虞がある。しかし、予備乾燥された焼結体／結合剤材料から予め作製されたブロックを有する多重インピンジメント複合体を製造するための方法はウェブおよび貫通孔の格子寸法が１０ｍｍ以上の場合に利用することができる。個々の金属フィルムの「液相拡散接合」は格子寸法が１０ｍｍ以上と大きい場合に利用することができる。
【００２０】
以下、添付した略図面に基づいて本発明に係る多重インピンジメント複合体の好ましい実施形態が説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】多重インピンジメント複合体の本発明に係る第１実施形態の斜視部分図である。
【図２】多重インピンジメント複合体の本発明に係る第２実施形態の横断面の平面図である。
【図３】多重インピンジメント複合体の本発明に係る第１実施形態の斜視図である。
【図４】従来のデザインド多孔質構造体の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１〜図３から明らかとなるように多重インピンジメント複合体が多数のピンホール層２を有し、これらのピンホール層に格子状に形成された多数の貫通孔３が設けられている。貫通孔３内を冷却流体が流れ、貫通孔はそれぞれ流入側４と流出側５とを有する。
【００２３】
さらに多重インピンジメント複合体１が多数のウェブ層６を有し、これらのウェブ層はそれぞれ２つの隣接したピンホール層２の間に配置されており、多重インピンジメント複合体１は複数のピンホール層２と複数のウェブ層６とで形成されるサンドイッチ構造体を有する。ウェブ層６は多数のウェブ７で形成されており、これらのウェブは貫通孔３と同様に格子状に配置されており、その長手方向はピンホール層２に垂直である。これにより各ウェブ７で２つの隣接ピンホール層２の間の間隔が橋絡されており、熱は一方のピンホール層２からウェブ７を介して他方のピンホール層２へと伝達することができる。
【００２４】
ウェブ層６の１つにおいて隣接ウェブ７の間に空隙８が形成されており、複数のうち１つの貫通孔３の流入側４または複数のうち１つの貫通孔３の流出側５のいずれかがこの空隙に開口している。これにより貫通孔３は互い違いに配置されている。
【００２５】
一方のウェブ層６のウェブ７が他方のウェブ層の直接隣接するウェブとそれぞれ一直線に並べて配置されており、図１の多重インピンジメント複合体の本発明に係る第１実施形態においてウェブ７はそれぞれ円形横断面９を有する。それに対して図２の多重インピンジメント複合体の本発明に係る第２実施形態によればウェブ７が槍先形横断面を有し、この横断面は２つの対向した鋭角エッジ１１と２つの対向した鈍角エッジ１２とによって形成されており、鋭角エッジ１１と鈍角エッジ１２は槍先形横断面１０の周縁を巡って交互に配置されている。複数のうち１つのウェブ７の槍先形横断面１０の両方の鋭角エッジ１１と交差する仮想線上に、空隙８を基準に、空隙８に向き合う流出側５を有する貫通孔３がある。同様に、ウェブ７の槍先形横断面１０の鈍角エッジ１２内を延びる仮想線上に、空隙８を基準に空隙に向き合わせて貫通孔３の流入側４がある。
【００２６】
図１と図３の下に、多重インピンジメント複合体１の被冷却壁と平面的且つ熱伝導可能に接触可能な平坦面１７が設けられている。この平坦面１７とは反対側で多重インピンジメント複合体１に、冷媒を加圧付加可能な平坦面１６が設けられている。冷媒は貫通孔３内を流れ、流出側５で、主流れ１３を有する空隙８の１つに流入する。貫通孔３の直径が空隙８の幅よりも小さいことによって、空隙８内で冷却流体の乱流１４が生じる。その後に横流れ１４が生じ、この横流れはピンホール層２上での主流れ１３の衝突点１６から、次の平面でずらして配置されている貫通孔３の流入口４へと流れる。その後、冷却流体は貫通孔３の流入側４で空隙８から主流れ１３として再び流出し、貫通孔３の流出側５を介してその下にある空隙８に達する。主流れ１３とは逆に、ウェブ７によって壁から伝達されて熱流１５が生じる。熱流１５は主流れ１３の方向に見て空隙８から空隙８へと対流熱伝達によって冷却流体に伝達され、こうして冷却流体で壁が冷却可能であり、それに加えて、各ピンホール層２に流れ込む熱流はピンホール層２に垂直に衝突する主流れ１３によって冷却流体で部分的に吸収される。こうして全体として、ピンとフィンとから成る構成の衝突冷却と対流冷却との組合せによって多重インピンジメント複合体１の冷却が起きる。
【符号の説明】
【００２７】
１  多重インピンジメント複合体
２  ピンホール層
３  貫通孔
６  ウェブ層
７  ウェブ
８  空隙
９  円形横断面
１０  槍先形横断面
１１  鋭角エッジ
１２  鈍角エッジ
１６  平坦面
【図１】
2010144722.tif 000003
【図２】
2010144722.tif 000004
【図３】
2010144722.tif 000005
【図４】
2010144722.tif 000006