(57)【要約】【課題】熱交換器アセンブリを提供する。【解決手段】コア（１６）を通る第１の組の流路（３０）および第２の組の流路（３４）を有するコア（１６）を有する熱的にコンプライアントな材料および幾何学的形状を含む熱交換器（１２）を形成する装置および方法。高温高強度材料の第１のマニホールド（４２）は、第１の組の流路（３０）のための流体入口（６０）を画定し、高温高強度材料の第２のマニホールド（３４）は、第２の組の流路（３４）のための流体入口（７０）を画定する。第１および第２のマニホールド（３０、３４）のうちの少なくとも一方は、熱交換器（１２）の熱膨張中にコンプライアンスを提供するためのその場コンプライアント部分（６８）を含むことができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の組の流路（３０）を有するコア（１６）と、
第１の壁（６４）および第１の流体入口（６０）を有する第１のマニホールド（４２）であって、前記第１の流体入口（６０）は前記第１の組の流路（３０）と流体連通する、第１のマニホールド（４２）と、
前記第１の壁（６４）の少なくとも一部を形成するコンプライアント部分（６８）と、
を含む熱交換器（１２）。
【請求項２】
前記コア（１６）内に第２の組の流路（３４）と、第２の壁（７２）を有し前記第２の組の流路（３４）と流体連通する第２のマニホールド（４６）と、をさらに含む、請求項１に記載の熱交換器（１２）。
【請求項３】
前記第２の壁（７２）は第２のコンプライアント部分（６８ｂ）を含む、請求項２に記載の熱交換器（１２）。
【請求項４】
前記第１のマニホールド（４２）は第３のコンプライアント部分（６８ｃ）をさらに含む、請求項３に記載の熱交換器（１２）。
【請求項５】
前記第１の壁（６４）と前記第２の壁（７２）とは、前記第１のマニホールド（４２）および前記第２のマニホールド（４６）に隣接する共有壁（１５２）を形成する、請求項２に記載の熱交換器（１２）。
【請求項６】
前記コンプライアント部分（６８）は前記共有壁（１５２）の少なくとも一部を形成する、請求項５に記載の熱交換器（１２）。
【請求項７】
外側ハウジング（１８）が前記コア（１６）を囲み、前記第１のマニホールド（４２）は前記外側ハウジング（１８）に動作可能に結合する、請求項１に記載の熱交換器（１２）。
【請求項８】
前記外側ハウジング（１８）はハウジングコンプライアント部分（６８ｄ）をさらに含む、請求項７に記載の熱交換器（１２）。
【請求項９】
前記コア（１６）と前記コンプライアント部分（６８）を有する前記第１のマニホールド（４２）とは、統合体または単一体のいずれかである、請求項１に記載の熱交換器（１２）。
【請求項１０】
前記コア（１６）はアルミニウムであり、前記第１のマニホールド（４２）はニッケル、ニッケル−コバルト、またはニッケル合金である、請求項９に記載の熱交換器（１２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器アセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機において使用される現代のエンジンは、相当量の熱を発生し、その熱を何らかの方法でエンジンから放出しなければならない。熱交換器は、熱をそのようなエンジンから放出させる方法を提供する。
【０００３】
オイルを、エンジンの軸受、発電機などのエンジン部品からの放熱に使用することができる。熱は、通常、熱交換器を用いてオイルから伝達され、オイルの温度を約１００°Ｆ〜３００°Ｆの所望の範囲に維持する。多くの場合、外部環境は−６５°Ｆまで低くなることがあり、または航空機燃料の温度はオイルの温度よりもかなり低くなり得る。そのような例では、熱交換器を介してオイルを冷却するために冷気流またはエンジン燃料を使用することができる。例えば、高温（＞７００°Ｆ）および圧力を有する抽気は周囲の外部バイパス空気で冷却することができる。他の用途では、空気、燃料、およびオイルを利用して、必要に応じて互いに冷却し、加熱する。
【０００４】
さらに、電気系統によって発生した熱、例えばアビオニクスシャーシ内の熱を放散させるために、熱交換器を航空機内に配置することができる。熱交換器は、電気部品から熱を引き出すための導管などの複数の要素を含むことができる。熱交換器を使用して、電気部品から引き出された熱を放散することができる。
【発明の概要】
【０００５】
一態様では、本開示は熱交換器に関し、熱交換器は、第１の組の流路を有するコアと、第１の壁および第１の流体入口を有する第１のマニホールドであって、第１の流体入口は第１の組の流路と流体連通する、第１のマニホールドと、を含む。コンプライアント部分は、第１の壁の少なくとも一部を形成する。
【０００６】
別の態様では、本開示は外側ハウジングと内側部分とを有するコアを含む熱交換器に関し、熱交換器は、第１の組の流路および第２の組の流路をさらに含み、第１の組の流路の少なくとも一部は、第２の組の流路の少なくとも一部と熱的に結合される。第１のマニホールドは第１の壁を有し、第１の組の流路と流体連通する第１の流体入口を画定する。第２のマニホールドは第２の壁を有し、第２の組の流路と流体連通する第２の流体入口を画定する。コンプライアント部分が、熱成長を可能にするように構成された、第１の壁、第２の壁、または外側ハウジングのうちの少なくとも１つの上に設けられる。
【０００７】
さらに別の態様では、本開示は熱交換器を形成する方法に関し、本方法は、少なくとも第１の組の流路を有するコアを形成するステップと、少なくとも第１の壁を有し、第１の組の流路と流体連通し、第１の壁上にコンプライアント部分が設けられた第１のマニホールドをコアの一部上に電鋳するステップと、を含む。
【０００８】
図面の説明は、以下の通りである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本明細書に記載の様々な態様による、航空機エンジンに設けられた熱交換器を有する航空機の斜視図である。
【図２】図１の航空機で使用することができる熱交換器の斜視図である。
【図３】図１の航空機で使用することができる一組のコンプライアント電鋳特徴部を含む熱交換器の概略図である。
【図４】図１の航空機で使用することができるコンプライアント電鋳特徴部を有する熱交換器アセンブリの概略断面図である。
【図５】本明細書に記載の様々な態様による、図３の熱交換器などの熱交換器を形成する方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書に記載される開示の態様は、熱交換器アセンブリに関する。説明の目的で、本開示は、航空機エンジンの内部に設けられた熱交換器に関して説明される。しかしながら、本明細書に記載された開示の態様はそれに限定されず、航空機のタービンエンジン内などの熱交換器または対流熱伝達を必要とするまたは利用する任意の環境内で一般的に適用可能であるが、他のモバイル用途や非モバイル産業、商業、および居住用途などの非航空機用途にも適用可能である。
【００１１】
本明細書で使用する「前方」または「上流」という用語は、熱交換器を通る流体またはガスの流れの入口または供給源に比較的近い方向に移動することを指す。「後方」または「下流」という用語は、熱交換器の出口または端部に比較的近い方向を指す。本明細書で使用する「組（ｓｅｔ）」という用語は、１つまたは複数の要素を指すことができる。すべての方向についての言及（例えば、半径方向、軸方向、近位、遠位、上部、下部、上方、下方、左、右、横方向、前部、後部、頂部、底部、上方、下方、垂直、水平、時計回り、反時計回り、上流側、下流側、前方、後方など）は、本開示の読者の理解を助けるための識別目的のためだけに使用され、特に本明細書に記載される本開示の態様の位置、方向、または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、取り付けられる、結合される、接続される、および接合される）は、広く解釈されるべきであり、別段の指示がない限り、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。例示される図面は、あくまでも説明を目的とするものであり、添付の図面に反映される寸法、位置、順序、および相対サイズは、様々に変更可能である。本明細書で使用する、「組」または一組の物品という用語は、１つだけを含む、任意の数の前記物品を含むと理解すべきである。
【００１２】
ここで図１を参照すると、航空機１０は、航空機１０に取り付けられた一対の航空機エンジン１４内に配置された一対の熱交換器１２、１１２（破線で示す）を含む。熱交換器１２、１１２は、エンジン１４によって発生した熱を放散するのを助ける。熱交換器１２、１１２は、図示するようにエンジン１４内だけではなく、航空機１０内のどこにでも配置することができることを理解されたい。例えば、航空機１０の周囲の任意の位置に任意の数の熱交換器を配置することができる。民間旅客機で図示しているが、熱交換器１２、１１２は、限定されることなく、固定翼、回転翼、ロケット、民間航空機、個人用航空機、および軍用航空機などの任意のタイプの航空機に使用することができる。さらに、本開示の態様は、航空機の態様にのみ限定されず、他の移動および固定した構成に含めることができる。非限定的な例として、移動構成は、地上ベース、水ベース、または追加の空気ベースのビークルを含むことができる。どのような実施形態もそれ自身のスペースの制約および温度または動作上の要求を有する。このように、本明細書に記載の熱交換器の特定の態様の設計を、実施態様の特定の設置要件に適合するように調整することができる。
【００１３】
ここで図２を参照すると、熱交換器１２は、内側部分２０を画定し、かつ第１の側面２２、第２の側面２４、第３の側面２６、および第４の側面２８を含む熱交換器コア１６を含むことができる。第１の組の流路３０は、第１の側面２２から第２の側面２４まで延在する。第２の組の流路３４は、第３の側面２６から第４の側面２８まで延在することができる。第１の組の流路３０は第２の組の流路３４と熱的に結合することができ、それによって一方を通って流れる流体（気体または液体）の熱を他方を通って流れる流体に伝達することができる。１つの非限定的な例では、第１および第２の組の流路３０、３４を絡み合わせることができ、第１および第２の組の流路３０、３４は、例えば、付加的３Ｄ金属印刷により製造された多面的な、回旋状の幾何学的形状を有するように複雑にすることができる。他の例では、流路は、危険経路またはひどく複雑な形状であってもよい。あるいは、１つの非限定的な例では、鋳造などの、第１および第２の組の流路３０、３４を有するコア１６を形成する他の適切な方法が企図される。したがって、熱交換器コア１６は、熱交換器１２のためのモノリシックブロックと見なすことができる。コア１６は、好ましくは、第１の組の流路３０と第２の組の流路３４との間の熱の伝達を容易にするために高い熱伝達率を有する材料で作られる。そのような適切な材料の１つは、例えばアルミニウムであってもよい。高温用途では、ニッケルおよびコバルト合金が可能な代替品である。
【００１４】
外側ハウジングまたは外板１８がコア１６を囲むことができる。一組のフランジ３２が外板１８から延在することができ、フランジ３２に設けられた開口部３６を含むことができる。図示していないが、熱交換器の動作中に物理的または熱的負荷を受け取るように適合された１つまたは複数の負荷経路を外板１８に含めることができる。そのような負荷経路は、内側部分２０に形成することができ、コア１６の幾何学的形状、または第１もしくは第２の組の流路３０、３４に依存してもよい。外板１８は、そのような負荷経路に結合してそれを共有することができる。さらに、外板１８は、構造的または熱的負荷を支えるためにコア１６に沿ってまたはコア１６を通る負荷経路を形成するように適合された追加の構造を含むことができると考えられる。したがって、外板１８は、熱交換器コア１６を担持するための構造的境界を形成することができ、コア１６を少なくとも部分的に囲むことができ、またはコア１６の一部分のみを囲むことができる。一例では、外板１８はコア１６と一体であってもよい。
【００１５】
ここで図３を参照すると、４つのマニホールド４０として示されている一組のマニホールド４０は、コア１６または外板１８に結合して、コア１６への流体の出入りを可能にすることができる。コア１６、外板１８、およびマニホールド４０、またはそれらの任意のサブセットは、コア１６、外板１８、またはマニホールド４０のうちの２つ以上を有する単一の要素を形成する統合体または単一体として形成することができる。各マニホールド４０は、マニホールド４０へのまたはマニホールド４０からの流体の出入りを提供する入口平面５６および出口平面５８を含むことができる。一組のマニホールド４０は、入口平面５６または出口平面５８を介して第１および第２の組の流路３０、３４への流体の出入りを提供することができる。したがって、第１および第２の組の流路３０、３４に入る流れを有するマニホールド４０の場合、入口平面５６はコア１６から離間し、出口平面５８はコア１６に隣接することができる。同様に、しかし反対に、第１および第２の組の流路３０、３４から来る流れを提供するマニホールド４０では、入口平面５６はコア１６に隣接することができ、出口平面５８はコア１６から離間することができる。本明細書で使用される「平面」は、入口平面５６および出口平面５８に関して、必ずしも幾何学的平面を表すべきではなく、または幾何学的に平面であることを意味するべきではなく、むしろ、基準マニホールド４０の入口または出口を画定する境界またはしきい値を表すものであり、マニホールド４０を通る流れの方向に対して相対的であってもよい。一組のマニホールド４０のための任意の適切な幾何学的形状が企図されることを理解されたい。一組のマニホールド４０は、第１の入口マニホールド４２、第１の出口マニホールド４４、第２の入口マニホールド４６、および第２の出口マニホールド４８を含むことができる。一組の取り付けフランジ６２は、一組のマニホールド４０に結合することができる。取り付けフランジ６２は、図１のエンジン１４の一部などの、熱交換器１２を取り付けるための固定構造に取り付けることができる。
【００１６】
第１の入口マニホールド４２は、第１の側面２２で第１の組の流路３０に隣接して剛性コア１６に結合する。あるいは、第１のマニホールド４２およびコア１６は、マニホールド４２およびコア１６の両方を組み込んだ単一の要素として形成された統合体または単一体であってもよい。第１の入口６０は、第１の組の流路３０から間隔を置いて第１の入口マニホールド４２内に形成することができる。１つまたは複数の側壁６４は、取り付けフランジ６２とコア１６との間に延在することができる第１の入口マニホールド４２を少なくとも部分的に形成することができ、第１の入口マニホールド４２のための内部６６を画定する。コンプライアント部分６８またはコンプライアント特徴部は、少なくとも部分的に側壁６４に沿って提供され、側壁６４の少なくとも一部を形成する。あるいは、コンプライアント部分６８は、入口平面５６と出口平面５８との間にマニホールド４０を少なくとも部分的に形成することができる。非限定的な例として、コンプライアント部分６８は、側壁６４内に第１のコンプライアント部分６８ａを含む波形として示されている。第１のコンプライアント部分６８ａは、第１の入口マニホールド４２の一部を形成し、第１の入口マニホールド４２の残りの部分との統合体として形成することができる。第１のコンプライアント部分６８ａは、コンプライアント部分６８およびその動きを特定の入口マニホールドに合わせるために望ましい場合があるので、特定の高さにサイズ設定することができる複数の隆起部７８を含むことができる。例えば、側壁６４が円筒形または円錐形であるときのように、第１のコンプライアント部分６８ａは側壁６４の周りに延在することができると考えられる。さらに別の例では、側壁６４の全長が第１のコンプライアント部分６８ａで形成されること、または側壁６４の長さが多数のコンプライアント部分を含むことができることが考えられる。第１のコンプライアント部分６８ａは、コア１６の熱膨張中に膨張および収縮するように適合されながら、高い引張強度を有する剛性であってもよい。非限定的な例では、第１の入口マニホールド４２は、ニッケル、ニッケル−コバルト、またはニッケル合金で作ることができる。そのような材料は高い引張強度を提供し、一方でコンプライアント部分６８は熱膨張下でコンプライアンスを提供する。特に、そのような材料は、６００°Ｆ（華氏）までの増大した強度および耐衝撃性を提供することができ、一方、より粒状化された合金は、１０００°Ｆ以上までの温度を提供することができる。
【００１７】
第１の出口マニホールド４４は、第２の側面２４で第１の組の流路３０に隣接してコア１６に流体結合されている。第１の出口８０は、第１の組の流路３０から間隔を置いて、第１の出口マニホールド４４内に形成することができる。第１の出口マニホールド４４は、コア１６に対して第１の入口マニホールド４２の反対側に配置することができ、第１の組の流路３０を介して第１の入口マニホールド４２に流体結合することができる。第１の出口マニホールド４４は、第１の入口マニホールド４２と同様の側壁８２および幾何学的形状を含むことができる。第１の出口マニホールド４４上にコンプライアント部分は示されていないが、第１の出口マニホールド４４は、側壁８２内にまたは入口平面５６と出口平面５８との間に形成されるような１つまたは複数のコンプライアント部分を含むことができる。
【００１８】
第２の入口マニホールド４６は、第３の側面２６で第２の組の流路３４に隣接してコア１６に結合する。第２の入口７０は、第２の入口マニホールド４６内に形成することができ、第２の組の流路３４から離間することができる。第１の側壁７２は、コア１６から第２の側壁７４まで延在することができる。第２の側壁７４は、第１の側壁７２と実質的に直交するように配置することができるが、しかし、任意の向きが考えられる。第１および第２の側壁７２、７４は、第２の入口マニホールド４６のための内部７６を少なくとも部分的に画定することができる。
【００１９】
コンプライアント部分６８は、第１の側壁７２と第２の側壁７４の両方に含まれ、入口平面５６と出口平面５８との間に第２の入口マニホールド４６を少なくとも部分的に形成することができる。非限定的な例として、そのようなコンプライアント部分は、第１の側壁７２に設けられた第２のコンプライアント部分６８ｂおよび第２の側壁７４に設けられた第３のコンプライアント部分６８ｃとして示されている。第２のコンプライアント部分６８ｂおよび第３のコンプライアント部分６８ｃは両方とも第２の入口マニホールド４６の一部を形成し、第２の入口マニホールド４６の残りの部分との統合体を形成することができる。コンプライアント部分６８が第１の側壁７２と第２の側壁７４の両方に設けられているので、コンプライアント部分６８は、２つの自由度で、図示する例では互いに直交する第２の入口マニホールド４６の屈曲を可能にする。一例では、第１のコンプライアント部分６８ａのための隆起部７８のサイズは、第２のコンプライアント部分６８ｂの隆起部７８のサイズよりも大きくてもよい。あるいは、すべてのコンプライアント部分６８ａ〜６８ｃの間の隆起部７８の寸法は、関連するマニホールド４０の予想される熱膨張に合わせて調整するように変えることができ、好ましいように互いにより大きくてもより小さくてもよい。
【００２０】
第２の出口マニホールド４８は、第２の入口マニホールド４４の側壁７２、７４と同様に、第１の側壁８６および第２の側壁８８を含むことができる。第２の出口マニホールド４８は、第４の側面２８で第２の組の流路３４に隣接してコア１６に結合する。第２の出口８４は、第２の出口マニホールド４８に形成することができ、第２の組の流路３４から離間することができる。第２の出口マニホールド４８は、コア１６に対して第２の入口マニホールド４６の反対側に配置することができ、第２の組の流路３４を介して第２の入口マニホールド４６に流体結合することができる。さらに、第２の出口マニホールド４８が、側壁８６、８８内、または入口平面５６と出口平面５８との間などの１つまたは複数のコンプライアント部分６８を含むことができることも考えられる。
【００２１】
図示する熱交換器１２およびマニホールド４０の構成は例示的なものであり、高温流体と低温流体との間の熱交換を可能にするコア１６の任意の適切な幾何学的形状が適切な熱交換器１２を形成できることを理解されたい。マニホールド４０は単に例示を目的として示されており、熱交換器１２またはコア１６に１つまたは複数の流体を効果的に供給し、そこから１つまたは複数の流体を除去するための任意の適切な形状、輪郭、配置、または取り付けを含むことができる。コンプライアント部分は波形として図示および説明されているが、コア１６の熱膨張に対して撓むように適合された任意の適切な撓み要素を利用できることを理解されたい。別のコンプライアント部分は、非限定的な例では、波形、畳み込み、正弦波畳み込み、または正弦波を含むことができる。あるいは、コンプライアント部分６８は、伸縮可能な部分を有するコンプライアント壁であってもよい。そのような伸縮可能な部分は、畳み込み部または波形として形成することができ、それによってコンプライアント部分でのマニホールドの伸張または収縮を可能にする。同様に、マニホールドに沿った任意の位置にある任意の数のコンプライアント部分６８が考えられる。さらに、コンプライアント部分は、外板１８、ならびにコア１６の任意の構造部分に設けることができると考えられる。
【００２２】
代替的な一実施例では、コンプライアント部分６８は、外側ハウジングまたは外板１８の一部分内に形成されたハウジングコンプライアント部分６８ｄとして形成することができる。そのようなコンプライアント部分６８ｄは、ハウジング１８または外板１８の負荷経路に沿った局所的な応力の減少をもたらすことができる。
【００２３】
動作中に、高温流体などの第１の流体を第１の組の流路３０に沿ってコア１６を通して供給することができる。したがって、第１の入口マニホールド４２、第１の組の流路３０、および第１の出口マニホールド４４は、高温の流体経路を形成することができる。第１の入口６０は高温の入口とすることができ、第１の出口８０は高温の出口とすることができる。
【００２４】
第２の組の流路３４に沿ってコア１６を介して低温流体などの第２の流体を供給することができる。したがって、第２の入口マニホールド４６、第１の組の流路３４、および第１の出口マニホールド４４は、低温の流体経路を形成することができる。第２の入口７０は低温の入口とすることができ、第２の出口８４は低温の出口とすることができる。
【００２５】
高温流体と低温流体とが同時に流れる間に、コア１６内で熱交換が起こり、高温流体を冷却し、低温流体を加熱する。コア１６内の高温流体と低温流体との間の平均温度は、コア１６を通過する流体の平均温度を定めることができる。高温流体および低温流体の極端な温度に応じて、第１および第２の入口マニホールド４２、４６における剛性コア１６の平均温度と高温または低温流体との間にそれぞれ大きな温度差または温度勾配が存在し得る。コア１６内の温度の上昇または下降の結果として、コア１６の熱膨張および収縮が起こり得る。コア１６のそのような膨張および収縮は、コア１６と構造的に固定されたマニホールド４０との間の接合部において熱応力を引き起こす可能性がある。熱応力は、コア１６の著しい温度変化が熱膨張をもたらす結果であり得る。低温の入口マニホールド流体に隣接するサーマルコアの局所的な高温部分の間に、さらなる重畳された高温勾配条件が発生する可能性がある。この場所には大きな温度勾配が存在することになる。同様の状態が、コアの低温流路と高温入口マニホールド流体との間の局所領域でも起こり得る。そのような熱的および重畳された構造的応力は、熱交換器１２の破損または変形をもたらすおそれがあり、それによって部品の寿命が短くなる場合があり、またはメンテナンスの増加が必要となる場合がある。さらに、そのような熱応力は、コア１６を形成する第１および第２の組の流路３０、３４の複雑な幾何学的形状の結果として、構造的に堅いコア１６のために悪化する可能性がある。
【００２６】
さらに、コア１６の熱膨張は、マニホールド４０と取り付けフランジ６２との間の接合部に物理的応力を生じさせる可能性がある。結果として、構造的に堅い取り付けフランジ６２は、増大した重畳された熱的および物理的応力のために、損傷または変形を特に受けやすい可能性がある。
【００２７】
コンプライアント部分６８は、熱交換器１２の部分の屈曲をもたらし、それはコア１６の熱膨張または収縮中に、コア１６でマニホールド４０に含まれていた部分である。コンプライアント部分６８における熱交換器１２の屈曲部分は、局所的な熱的および物理的応力を減少させることを提供し、それは熱交換器１２の損傷または変形の発生を減少させることができる。とりわけ、コンプライアント部分６８は、熱応力を取り付けフランジ６２から分離することができる。そのような熱応力の分離は、熱交換器１２の固定マウントに対する応力を減少させる。熱交換器の固定マウント上の応力を低減することにより、熱交換器１２の動作寿命を延ばし、必要なメンテナンスを減らすことができる。
【００２８】
ここで図４を参照すると、航空機１０において利用することができる他の例示的な熱交換器１１２が示されており、図３の熱交換器１２と実質的に同様なものであってもよい。そのため、同様の符号は、同様の要素を説明するために使用され、１００の値だけ増加し、そして説明は、熱交換器１２と熱交換器１１２との間の違いに限定する。
【００２９】
図示する１つの違いは、第１の入口マニホールド１４２および第２の入口マニホールド１４６が境界１５４とコア１１６との間に延在する共有壁１５２を含み、第１および第２の入口マニホールド１４２、１４６を少なくとも部分的に形成できることを含む。共有壁１５２は、第１の入口マニホールド１４２と第２の入口マニホールド１４６の両方を少なくとも部分的に画定する構造的に堅い側壁であってもよい。境界１５４は、例えば、固定境界であってもよく、または第１の入口マニホールド１４２と第２の入口マニホールド１４６との間の接合部における浮遊境界であってもよい。
【００３０】
コンプライアント部分１６８またはコンプライアント特徴部は、共有壁１５２に設けることができ、あるいは入口平面１５６と出口平面１５８との間にマニホールド１４０を少なくとも部分的に形成することができる。非限定的な例として、コンプライアント部分１６８は、共有壁１５２内の波形として示されている。別のコンプライアント部分は、非限定的な例では、波形、畳み込み、正弦波畳み込み、または正弦波を含むことができる。コンプライアント部分１６８は、コア１１６の熱膨張に対して同時に第１の入口マニホールド１４２および第２の入口マニホールド１４６の両方に対するコンプライアンスを提供することができ、それによって設計のコストおよび複雑さを低減することができる。さらに、共有壁１５２に沿って提供されるコンプライアント部分１６８を有することは、剛性コア１１６と２つの入口マニホールド壁との間の改善されたコンプライアンスを提供することができる。２つの流入流体間の大きな温度勾配は、より弱いコア材料の位置からより高い引張強度（＞１００ｋｓｉ  ＵＴＳ）の材料を有する２つのマニホールドに移動する。そのような共有コンプライアント部分は、コア１１６内の局所的熱応力を低減し、組み合わされた熱応力および構造応力をより高い強度のマニホールド材料に伝達することを提供することができる。
【００３１】
ここで図５を参照すると、熱交換器を形成する方法１９０は、少なくとも第１の組の流路を有する複雑で熱的に最適化された剛性のコアを形成するステップ１９２と、少なくとも第１の壁を有する第１のマニホールドをコア上に電鋳するステップ１９４と、を含むことができる。コアを形成するステップ１９２は、図２のコア１６などの、本明細書に記載する任意のコアを含むことができる。コア１６を形成するステップは、図２の第１の組の流路３０などの第１の組の流路を含むことができる。コア１６はさらに、図２の第２の組の流路３４などの第２の組の流路、または任意の適切な数の組の流路を形成することができる。第１および第２の組の流路３０、３４は互いに絡み合っていてもよく、モノリシック体を形成してもよい。コアを形成するステップは、直接金属レーザ溶融（ＤＭＬＭ）または直接金属レーザ焼結（ＤＭＬＳ）、あるいはコア１６ならびに第１および第２の組の流路３０、３４の複雑な幾何学的形状を形成することができる任意の他の適切な方法でコアを形成するステップを含むことができる。あるいは、任意の適切な積層造形プロセスを用いてコア１６を形成することができる。コアは、アルミニウムなどの高い熱伝達率を有する金属から形成することができる。
【００３２】
１９４において、本明細書に記載の一組のマニホールド４０または第１の入口マニホールド４２のうちのいずれかなどの、第１のマニホールドをコア１６の一部の上に電鋳することができる。１つまたは複数のマニホールドは、第１の壁に設けられたコンプライアント部分を含む、高強度のコンプライアントな入口および出口マニホールドとすることができる。第１の入口マニホールド４２は、第１の組の流路３０と流体連通する第１の流体入口を画定することができる。第１のマニホールドの少なくとも一部は、図２のコンプライアント部分６８などのコンプライアント部分を含むことができる。マニホールドは、ニッケル、ニッケル−コバルト、またはニッケル合金などの、高温および引張強度を有する金属から形成することができる。
【００３３】
さらに、第２の入口マニホールド４６などの第２のマニホールド、または追加のマニホールドをコア１６上に電鋳することができる。１つまたは複数の第２の入口マニホールド４６または追加のマニホールドは、別のコンプライアント部分または波形部分を含むことができる。例えば、第２の入口マニホールド４６は、コンプライアント部分または波形部分を含むことができる。そのようなマニホールド４６は、第１の組の流路３０または第２の組の流路３４のための１つまたは複数の流体入口または出口を含むことができる。
【００３４】
典型的な熱交換器は、剛性サーマルコア、高温の入口マニホールド、および低温の入口マニホールドで高い局所熱応力を有する。高温の入口と低温の入口との間の大きな温度差、コアの高い構造剛性、および取り付けフランジなどの隣接する固定境界条件への剛性ハウジング接続は、高い局所熱応力をもたらす。コンプライアント部分を含む積層造形された外側マニホールド壁を有するハイブリッドＤＭＬＭコアを利用することにより、高い局所熱応力が低減される。熱交換器を形成するために電鋳などの積層造形法を利用することは、高い引張強度を有するマニホールドのコンプライアント構造と同様に、コアの複雑な幾何学的形状を可能にする。さらに、コンプライアントな撓みを利用することにより、マニホールドの壁をより薄くすることが可能になり、それによって重量を減らすことができ、それによって特定の実施態様における特定の燃料消費を減らすことができる。
【００３５】
本明細書においては、本明細書に記載される開示の態様を最良の様態を含めて説明するとともに、あらゆる装置またはシステムの製作および使用ならびにあらゆる関連の方法の実行を含む本開示の態様の実施を当業者にとって可能にするために、いくつかの実施例を使用している。本開示の態様の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到する他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、特許請求の範囲の文言との差がない構造要素を有する場合、または特許請求の範囲の文言との実質的な差がない等価の構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にあることを意図している。
【００３６】
既に説明されていない限りにおいて、様々な態様の異なる部分、特徴および構造を、所望に応じて互いに組み合わせて使用することができる。１つの特徴を態様のすべてにおいて示しているわけではないということは、それができないと解釈されるものではなく、説明を簡潔にするためにそのようにしているのである。したがって、様々な態様の種々の特徴を所望の通りに混ぜ合わせて組み合わせることによって新たな態様を形成することは、そのような新たな態様が明示的に記載されているか否かにかかわらず、可能である。本明細書に記載の特徴のすべての組み合わせまたは置き換えが、本開示に包含される。
【００３７】
［実施態様１］
第１の組の流路（３０）を有するコア（１６）と、
第１の壁（７２、８６）および第１の流体入口（６０）を有する第１のマニホールド（４２）であって、前記第１の流体入口（６０）は前記第１の組の流路（３０）と流体連通する、第１のマニホールド（４２）と、
前記第１の壁（７２、８６）の少なくとも一部を形成するコンプライアント部分（６８ａ）と、
を含む熱交換器（１２）。
［実施態様２］
前記コア（１６）内に第２の組の流路（３４）と、第２の壁（７４、８８）を有し前記第２の組の流路（３４）と流体連通する第２のマニホールド（４６）と、をさらに含む、実施態様１に記載の熱交換器（１２）。
［実施態様３］
前記第２の壁（７４、８８）は第２のコンプライアント部分（６８ｂ）を含む、実施態様２に記載の熱交換器（１２）。
［実施態様４］
前記第１の壁（７２、８６）内の前記コンプライアント部分（６８ａ）内の隆起部（７８）のサイズは、前記第２のコンプライアント部分（６８ｂ）の隆起部（７８）のサイズに関して調整可能である、実施態様３に記載の熱交換器（１２）。
［実施態様５］
前記第１のマニホールド（４２）は第３のコンプライアント部分（６８ｃ）をさらに含む、実施態様３に記載の熱交換器（１２）。
［実施態様６］
前記第１の壁（７２、８６）と前記第２の壁（７４、８８）とは、前記第１のマニホールド（４２）および前記第２のマニホールド（４６）に隣接する共有壁（１５２）を形成する、実施態様２に記載の熱交換器（１２）。
［実施態様７］
前記コンプライアント部分（６８ａ）は前記共有壁（１５２）の少なくとも一部を形成する、実施態様６に記載の熱交換器（１２）。
［実施態様８］
外側ハウジング（１８）が前記コア（１６）を囲み、前記第１のマニホールド（４２）は前記外側ハウジング（１８）に動作可能に結合する、実施態様１に記載の熱交換器（１２）。
［実施態様９］
前記外側ハウジング（１８）はハウジングコンプライアント部分（６８ｄ）をさらに含む、実施態様８に記載の熱交換器（１２）。
［実施態様１０］
前記コア（１６）と前記コンプライアント部分（６８ａ）を有する前記第１のマニホールド（４２）とは、統合体または単一体のいずれかである、実施態様１に記載の熱交換器（１２）。
［実施態様１１］
前記コア（１６）はアルミニウムであり、前記第１のマニホールド（４２）はニッケル、ニッケル−コバルト、またはニッケル合金である、実施態様１０に記載の熱交換器（１２）。
［実施態様１２］
前記コンプライアント部分（６８ａ）から遠位に配置された取り付けフランジ（６２）をさらに含み、前記取り付けフランジ（６２）は航空機（１０）の一部分に取り付けるように構成される、実施態様１に記載の熱交換器（１２）。
［実施態様１３］
外側ハウジング（１８）および内側部分（２０）を有するコア（１６）であって、
第１の組の流路（３０）と、
前記第１の組の流路（３０）の少なくとも一部が第２の組の流路（３４）の少なくとも一部と熱的に結合されている前記第２の組の流路（３４）と
を含むコア（１６）と、
第１の壁（７２、８６）を有し、前記第１の組の流路（３０）と流体連通する第１の流体入口（６０）を画定する第１のマニホールド（４２）と、
第２の壁（７４、８８）を有し、前記第２の組の流路（３４）と流体連通する第２の流体入口（７０）を画定する第２のマニホールド（４６）と、
熱成長を可能にするように構成された前記第１の壁（７２、８６）、前記第２の壁（７４、８８）、または前記外側ハウジング（１８）のうちの少なくとも１つに提供されるコンプライアント部分（６８）と、
を含む熱交換器（１２）。
［実施態様１４］
前記コンプライアント部分（６８）は、前記第１のマニホールド（４２）と前記第２のマニホールド（４６）の両方に設けられる、実施態様１３に記載の熱交換器（１２）。
［実施態様１５］
前記コンプライアント部分（６８）は、正弦波の畳み込みを含む、実施態様１３に記載の熱交換器（１２）。
［実施態様１６］
前記コア（１６）と、前記第１のマニホールド（４２）または前記第２のマニホールド（４６）のうちの少なくとも一方とは、統合体または単一体である、実施態様１３に記載の熱交換器（１２）。
［実施態様１７］
前記コア（１６）はアルミニウムであり、前記第１のマニホールド（４２）または前記第２のマニホールド（４６）の少なくとも一方はニッケル、ニッケル−コバルト、またはニッケル合金である、実施態様１６に記載の熱交換器（１２）。
［実施態様１８］
前記第１のマニホールド（４２）または前記第２のマニホールド（４６）の少なくとも一方には、複数のコンプライアント部分（６８）が含まれる、実施態様１７に記載の熱交換器（１２）。
［実施態様１９］
前記コンプライアント部分（６８）から遠位に配置された取り付けフランジ（６２）をさらに含み、前記取り付けフランジ（６２）は航空機（１０）の一部に取り付けるように構成される、実施態様１３に記載の熱交換器（１２）。
［実施態様２０］
熱交換器（１２）を形成する方法（１９０）であって、
少なくとも第１の組の流路（３０）を有するコア（１６）を形成するステップ（１９２）と、
少なくとも第１の壁（７２、８６）を有し、前記第１の組の流路（３０）と流体連通し、前記第１の壁（７２、８６）上にコンプライアント部分（６８）が設けられた第１のマニホールド（４２）を前記コア（１６）の一部上に電鋳するステップ（１９４）と
を含む方法（１９０）。
［実施態様２１］
前記コア（１６）を形成する前記ステップ（１９２）は、直接金属レーザ溶融または直接金属レーザ焼結を含む、実施態様２０に記載の方法（１９０）。
［実施態様２２］
前記コア（１６）はアルミニウムから形成され、前記第１のマニホールド（４２）はニッケル、ニッケル−コバルト、またはニッケル合金から形成される、実施態様２０に記載の方法（１９０）。
【符号の説明】
【００３８】
１０  航空機
１２  熱交換器
１４  航空機エンジン
１６  熱交換器コア、剛性コア
１８  外板、ハウジング
２０  内側部分
２２  第１の側面
２４  第２の側面
２６  第３の側面
２８  第４の側面
３０  流路
３２  フランジ
３４  流路
３６  開口部
４０  マニホールド
４２  第１の入口マニホールド
４４  第１の出口マニホールド
４６  第２の入口マニホールド
４８  第２の出口マニホールド
５６  入口平面
５８  出口平面
６０  第１の入口
６２  取り付けフランジ
６４  側壁
６６  内部
６８  コンプライアント部分
６８ａ  第１のコンプライアント部分
６８ｂ  第２のコンプライアント部分
６８ｃ  第３のコンプライアント部分
６８ｄ  ハウジングコンプライアント部分
７０  第２の入口
７２  第１の側壁
７４  第２の側壁
７６  内部
７８  隆起部
８０  第１の出口
８２  側壁
８４  第２の出口
８６  第１の側壁
８８  第２の側壁
１１２  熱交換器
１１６  剛性コア
１４０  マニホールド
１４２  第１の入口マニホールド
１４６  第２の入口マニホールド
１５２  共有壁
１５４  境界
１５６  入口平面
１５８  出口平面
１６８  コンプライアント部分
１９０  方法
【図１】
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【図２】
2019152424.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2019152424.tif 000007
【外国語明細書】
2019152424000001.pdf