(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の流体入口（５１）を画定する第１のマニホールド（４２）と、
第２の流体入口（５４）を画定する第２のマニホールド（４４）と、
前記第１のマニホールド（４２）と流れ連通しており、前記第１の流体入口（５１）から延びる第１の分岐流路（６０）の組を含む第１の流路（５０）の組と、
前記第２のマニホールド（４４）と流れ連通しており、前記第２の流体入口（５４）から延びる第２の分岐流路（６２）の組を含む第２の流路（５２）の組と、
を備える熱交換器（４０）であって、
前記第１の分岐流路（６０）の少なくとも一部は、結合し第１の流れ連通状態にあり、前記第２の分岐流路（６２）の少なくとも一部は、結合し第２の流れ連通状態にあり、
前記第１の分岐流路（６０）の組と前記第２の分岐流路（６２）の組とは、絡み合って熱伝達をもたらし、
前記第１の分岐流路（６０）の組の分岐および集束が、前記第２の分岐流路（６２）の組の分岐および集束と互い違いになっている、熱交換器（４０）。
【請求項２】
前記第１の流体入口（５１）および前記第２の流体入口（５４）は、前記第１の分岐流路（６０）の組または前記第２の分岐流路（６２）の組の少なくとも一方と同じ断面積を有する、請求項１に記載の熱交換器（４０）。
【請求項３】
前記第１の流体入口（５１）および前記第２の流体入口（５４）は、前記第１の分岐流路（６０）の組または前記第２の分岐流路（６２）の組の少なくとも一方とは異なる断面積を有する、請求項１に記載の熱交換器（４０）。
【請求項４】
前記第１の分岐流路（６０）の組および前記第２の分岐流路（６２）の組は、湾曲した流路または傾斜した流路のうちの少なくとも一方を含む、請求項１に記載の熱交換器（４０）。
【請求項５】
前記第１の分岐流路（６０）の組および前記第２の分岐流路（６２）の組は、前記流れの方向を変化させる、請求項１に記載の熱交換器（４０）。
【請求項６】
前記方向の変化によって、前記流路（５０、５２）内の熱境界層が減少する、請求項５に記載の熱交換器（４０）。
【請求項７】
前記熱交換器（４０）は、流体間熱交換器または液体間交換器のうちの少なくとも一方である、請求項１に記載の熱交換器（４０）。
【請求項８】
前記液体間には、油間または油−燃料間のうちの少なくとも一方が含まれる、請求項７に記載の熱交換器（４０）。
【請求項９】
前記流体間には、液体−気体間または気体間のうちの少なくとも一方が含まれる、請求項７に記載の熱交換器（４０）。
【請求項１０】
前記液体−気体間は、油−空気間である、請求項９に記載の熱交換器（４０）。
【請求項１１】
前記マニホールド（４２、４４）と前記流体入口（５１、５４）との間にＲ付けされた相互接続部を更に備える、請求項１に記載の熱交換器（４０）。
【請求項１２】
前記熱交換器（４０）は、付加製造により形成されている、請求項１に記載の熱交換器（４０）。
【請求項１３】
前記分岐流路（６０、６２）は、パターン（６４）を画定している、請求項１に記載の熱交換器（４０）。
【請求項１４】
前記パターン（６４）は、大きな流体接触面積を提供する、請求項１３に記載の熱交換器（４０）。
【請求項１５】
前記マニホールド（４２、４４）は、圧力分布に基づくテーパ状を成している、請求項１に記載の熱交換器（４０）。
【請求項１６】
前記熱交換器（４０）は、高い熱伝達率の材料を含む、請求項１に記載の熱交換器（４０）。
【請求項１７】
前記高い熱伝達率の材料には、アルミニウム、チタン合金またはアルミニウム合金のうちの少なくとも１つが含まれる、請求項１６に記載の熱交換器（４０）。
【請求項１８】
第１の流体ヘッダ（４６）および第２の流体ヘッダ（４８）と、
前記第１の流体ヘッダ（４６）と流れ連通しており、第１の流体入口（５１）および前記第１の流体入口（５１）から延びる複数の第１の分岐流路（６０）を含む、複数の第１の流路（５０）と、
前記第２の流体ヘッダ（４８）と流れ連通しており、第２の流体入口（５４）および前記第２の流体入口（５４）から延びる複数の第２の分岐流路（６２）を含む、複数の第２の流路（５２）と、
を備える熱交換器（４０）であって、
前記複数の第１の分岐流路（６０）の一部は、結合し第１の流れ連通状態にあり、前記複数の第２の分岐流路（６２）の一部は、結合し第２の流れ連通状態にあり、前記分岐流路は、方向を変化させるか、または前記流れを分割するかの少なくとも一方であり、
前記複数の第１の分岐流路（６０）と前記複数の第２の分岐流路（６２）とは、絡み合って熱伝達をもたらし、
前記複数の第１の分岐流路（６０）の分岐および集束が、前記複数の第２の分岐流路（６２）の分岐および集束と互い違いになっている、熱交換器（４０）。
【請求項１９】
前記複数の第１の流路（５０）は、第３の流体ヘッダと流れ連通しており、前記複数の第２の流路（５２）は、第４の流体ヘッダと流れ連通している、請求項１８に記載の熱交換器（４０）。
【請求項２０】
前記方向を変化させるか、前記流れを分割するかのうちの少なくとも一方によって、前記流路（５０、５２）内の熱境界が減少する、請求項１８に記載の熱交換器（４０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術革新は、概ね、熱交換を向上させるための装置、方法および／またはシステムに関する。特に、非限定的に、本技術革新は、例えばガスタービンエンジンに使用できる、流体間の熱交換のためのマルチブランチ分岐流熱交換器に関し、同交換器では、熱交換器による圧力低下を最小化しながら、熱交換器内の流体熱境界層が連続的に再形成される。
【背景技術】
【０００２】
当業者は、種々の実施形態がガスタービンエンジンに関して記述されているが、装置、方法および／またはシステムは、２つの流体間で熱を交換することが望まれる種々の別の用途にも使用できることを理解するであろう。
【０００３】
ガスタービンエンジンでは、タービン段を通って下流に流れる高温燃焼ガスを発生させるために、空気が、圧縮機内で加圧され、燃焼器内で燃料と混合される。典型的なガスタービンエンジンは、概して前方端および後方端を有し、それらの間では、そのいくつかのコアまたは推進構成要素が軸方向に配置される。空気入口すなわち吸気口が、ガスタービンエンジンの前方端に配置される。後方端に向かって順番に、吸気口には、圧縮機、燃焼室、およびタービンが続く。例えば、低圧圧縮機および高圧圧縮機ならびに低圧タービンおよび高圧タービンなどの追加の構成要素をガスタービンエンジンが含み得ることは、当業者にとっては容易に明らであろう。しかし、これは網羅的なリストではない。
【０００４】
ガスタービンエンジンの温度を許容不能なレベルまで上昇させないように、ガスタービンエンジン内の熱発生を管理する必要がある。例えば、高圧シャフトおよび／または低圧シャフトに関連する軸受を潤滑させる、ガスタービンエンジン内の油の温度を制御することが望ましい場合がある。また、動作中、高温流を生成する高圧圧縮機によって大量の熱が発生する。したがって、高圧圧縮機および低圧圧縮機の一方または両方から出る空気を冷却することが望ましい場合もある。
【０００５】
これらの流体を冷却するために、種々の方法が用いられてきたが、依然として向上が望まれている。例えば、熱交換器に求められ続けているパラメータの向上には、非限定的に、重量の減少、体積の減少、熱交換器にわたる圧力低下の減少、熱交換の抵抗性の減少が含まれる。加えて、このような熱交換器を、より一般的に利用される製造技術に関連する制限を克服するように製造することが望ましいであろう。
【０００６】
本明細書のこの背景技術の項に含まれる情報は、本明細書で引用する文献ならびに同文献の説明または議論を含めて、技術的な参照のためのみに含まれており、本実施形態の範囲を制約する主題として見なされるべきではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２０１４／１０５１１３（Ａ１）号パンフレット
【発明の概要】
【０００８】
ある実施形態によれば、（例えば流体間）熱交換器が提供される。熱交換器は、第１および第２のマニホールドからそれぞれ延びる複数の第１の流路および複数の第２の流路を提供する。複数の流路は、少なくとも一方のマニホールドの近くで２つ以上の分岐流路に分岐し、続いて少なくとも一方のマニホールドの近くで結合するために集束する管を含む。複数の分岐流路は、絡み合い、各流体を間に含む流路間の距離を減少させて、熱伝達を向上させる。また、分岐によって、流体の方向が変化して、流路内に新たな熱境界層が再形成されて、熱伝達の抵抗が更に減少する。
【０００９】
別の実施形態によれば、熱交換器は、第１の流体入口を画定する第１のマニホールドと、第２の流体入口を画定する第２のマニホールドと、第１のマニホールドと流れ連通しており、第１の流体入口および第１の流体入口から延びる複数の第１の分岐流路を含む複数の第１の流路と、第２のマニホールドと流れ連通しており、第２の流体入口および第２の流体入口から延びる複数の第２の分岐流路を含む複数の第２の流路と、を備え、複数の第１の分岐流路の一部は、結合し第１の流れ連通状態にあり、複数の第２の分岐流路の一部は、結合し第２の流れ連通状態にあり、複数の第１の分岐流路と複数の第２の分岐流路とは、絡み合って熱伝達を向上させる。
【００１０】
また別の実施形態によれば、熱交換器は、第１の流体ヘッダおよび第２の流体ヘッダと、第１のヘッダと流れ連通しており、第１の流体入口および第１の流体入口から延びる複数の第１の分岐流路を含む複数の第１の流路と、第２のヘッダと流れ連通しており、第２の流体入口および第２の流体入口から延びる複数の第２の分岐流路を含む複数の第２の流路と、を備え、複数の第１の分岐流路の一部は、結合し第１の流れ連通状態にあり、複数の第２の分岐流路の一部は、結合し第２の流れ連通状態にあり、分岐流路は、方向を変化させ、流路内の熱境界を減少させ、複数の第１の分岐流路と複数の第２の分岐流路とは、絡み合って熱伝達を向上させ、複数の第１および第２の流路は、それぞれ第２および第３の流体ヘッダと更に流れ連通している。
【００１１】
上に概説した特徴の全ては、例にすぎないことが理解されるべきであり、マルチブランチ分岐流熱交換器の装置、方法およびシステムのより多くの特徴および目的が、本明細書の開示から明らかである。この概要は、以下の詳細な説明で更に記述する、簡略化した形態での概念の選択を紹介するために提供される。この概要は、特許請求される主題の重要な特徴または本質的な特徴を特定するためのものではなく、特許請求される主題の範囲を限定するために用いられるためのものでもない。本発明の特徴、詳細、有用性、および利点のより広範な提示は、本発明の種々の実施形態の以下の詳細な説明に提供され、添付の図面に示され、添付の請求項に規定される。したがって、この概要の非限定的な解釈は、本明細書全体、本明細書に含まれる請求項および図面を更に読むことなしに理解されるべきである。
【００１２】
添付の図面に関連してなされる以下の実施形態の説明を参照することによって、これらの例示的な実施形態の上述および他の特徴および利点ならびにそれらを実現する態様は、さらに明らかとなり、マルチブランチ分岐流熱交換器は、一層理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本明細書に記述する種々の態様による例示的なガスタービンエンジンの例示的な概略側面図である。
【図２】本明細書に記述する種々の態様による例示的な熱交換器の内部流領域の例示的な等角図であり、複数の流体管または流路を図示している。
【図３】本明細書に記述する種々の態様による、図２の実施形態から取り出された熱交換器コアの流体領域にある複数の分岐管の例示的な等角図である。
【図４】本明細書に記述する種々の態様による、１つのヘッダ、および流体領域によって画定された複数の第１の流体流路の例示的な等角図である。
【図５】本明細書に記述する種々の態様による、第２のヘッダ、および流体領域によって画定された複数の第２の流体流路の例示的な等角図である。
【図６】本明細書に記述する種々の態様による、第１の位置で切断した複数の第１および第２の流路の例示的な等角図である。
【図７】本明細書に記述する種々の態様による、第２の位置で切断した複数の第１および第２の流体流路の例示的な等角図である。
【図８】本明細書に記述する種々の態様による１つのマニホールドの例示的な断面図であり、２つ流体のための２つのヘッダがマニホールド内に入れ子状に配置される、２つの流体のための管と１つのマニホールドとの間の相互接続部を図示している。
【図９】本明細書に記述する種々の態様による別の複数の第１の分岐管または流路の例示的な等角図である。
【図１０】本明細書に記述する種々の態様による別の複数の第２の分岐管または流路の例示的な等角図である。
【図１１】本明細書に記述する種々の態様による、図９および図１０の単位セルおよび流路を画定する固体領域の例示的な等角図である。
【図１２】本明細書に記述する種々の態様による、図１１の絡み合った分岐管または流路によって画定された８つの単位セルによって形成された例示的なパターン例を示す図である。
【図１３】本明細書に記述する種々の態様による、熱交換器コアの分岐流路によって画定された流体領域の例示的な等角図を示す図である。
【図１４】本明細書に記述する種々の態様による、固体領域を図示する、熱交換器の例示的な側面図である。
【図１５】本明細書に記述する種々の態様による、図１４に示した熱交換器の例示的な底面図である。
【図１６】本明細書に記述する種々の態様による熱交換器コアを伴う流体領域の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
提供される実施形態が詳細に参照され、それらの１つ以上の例を図面に示している。各例は、開示する実施形態の限定ではなく説明として提供される。実際、本開示の範囲または主旨から逸脱することなく、本実施形態に種々の修正および変形を施し得ることは、当業者にとって明らかであろう。例えば、一実施形態の一部として示され記述される特徴を追加のまたは別の実施形態と組み合わせ、統合し、そうでなければ用いて、更なる実施形態を作り出すことができる。よって、本発明は、添付の請求項およびそれらの均等の範囲内にあるような修正形態および変形形態をカバーすることを意図している。
【００１５】
図１〜図１６を参照すると、マルチブランチ分岐流熱交換器の種々の実施形態が図示されている。熱交換器は、熱エネルギーを伝達するために第１および第２の流体流のための絡み合った複数の管または流路を提供する。熱交換器は、熱伝達の向上、重量の減少および圧力低下の減少をもたらす。熱交換器の分岐流路は、２つの方法で熱境界層を再設定し続ける。第１に、熱境界層は、流路内での流体流の方向の変化によって流路内で減少する。また、流体流は、流れを多数の経路に分割し、したがって流体流路間の熱伝達を増加させることによって、熱境界の形成を減少させ続ける。
【００１６】
本明細書における用語「軸方向の（ａｘｉａｌ）」または「軸方向に（ａｘｉａｌｌｙ）」は、エンジンの長手方向軸線に沿う寸法を意味する。「軸方向の」または「軸方向に」とともに用いられる用語「前方の／前方に（ｆｏｒｗａｒｄ）」は、エンジン入口に向かう方向に移動すること、またはある構成要素が別の構成要素と比べてエンジン入口に相対的に近いことを意味する。「軸方向の」または「軸方向に」とともに用いられる用語「後方の／後方に（ａｆｔ）」は、エンジン出口に向かう方向に移動すること、またはある構成要素が入口と比べてエンジン出口に相対的に近いことを意味する。本明細書における用語「半径方向の（ｒａｄｉａｌ）」または「半径方向に（ｒａｄｉａｌｌｙ）」は、エンジンの中央長手方向軸線とエンジンの外周との間の寸法を意味する。特に断らない限り、本明細書における用語「並列流（１または複数）」は、流れが、第１の位置と第２の位置との間を移動する際に２つ以上の経路に分離することを意味する。これは、２つの位置の間の単一の経路として一般に定義される用語「直列」とは対照的な意味である。本明細書における用語「分岐」は、管または流体流路が、２つ以上の管、流体流路またはブランチに分離することを意味する。
【００１７】
まず図１を参照すると、エンジン入口端１２を有するガスタービンエンジン１０の概略側断面図が示されており、同エンジンでは、多段高圧圧縮機１４、燃焼器１６、および多段高圧タービン２０によって概ね画定されるコア推進器１３に空気が入る。集合的に、コア推進器１３は、エンジン１０の動作のための電力を提供する。
【００１８】
ガスタービンエンジン１０は、ファン１８、低圧タービン２１、および低圧圧縮機２２を更に備える。ファン１８は、ロータディスクから半径方向外側に延びるファンブレード２７の配列を含む。軸方向においてエンジン入口端１２の反対側には、排気側２９がある。これらの実施形態では、例えば、ガスタービンエンジン１０は、Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｍｐａｎｙから市販される任意のエンジンであってもよい。ガスタービンエンジン１０を航空機の実施形態で示しているが、このような例は、ガスタービンエンジン１０を航空機、発電、工業、船舶その他に使用できるので、限定として考えられるべきではない。
【００１９】
動作中、空気は、ガスタービンエンジン１０のエンジン入口端１２を通って入り、空気圧を増加させる低圧圧縮機２２および高圧圧縮機１４の少なくとも１つの圧縮段を通って移動し、燃焼器１６に導かれる。圧縮空気は、燃料と混合され燃焼され、燃焼器１６から高圧タービン２０に向かって出る高温燃焼ガスを提供する。高圧タービン２０では、エネルギーが高温燃焼ガスから取り出され、タービンブレード２７を回転させ、同ブレードの回転が高圧シャフト２４を回転させる。高圧シャフト２４は、ガスタービンエンジン１０の前方に向かって延び、高圧圧縮機１４の１つ以上の段を回転させパワーサイクルを継続させる。低圧タービン２１も、更なるエネルギーを取り出し追加の圧縮機段に動力供給するために利用することができる。ファン１８は、低圧シャフト２８によって低圧圧縮機２２および低圧タービン２１に連結される。連結は、直接的なものでもよく、変速機または他の動力伝達装置などによる間接的なものでもよい。ファン１８は、ガスタービンエンジン１０の推力を生成する。
【００２０】
ガスタービンエンジン１０は、中心軸線２６に対して軸対称であり、それにより同軸線を中心として種々のエンジン構成要素が回転する。軸対称の高圧シャフト２４が、前方端から後方端へガスタービンエンジン１０を通って延び、シャフト構造体の長さに沿って軸受によって軸支される。高圧シャフト２４は、ガスタービンエンジン１０の中心軸線２６を中心として回転する。高圧シャフト２４は、その内部で低圧シャフト２８が高圧シャフト２４の回転とは独立して回転できるように、中空であることができる。低圧シャフト２８も、エンジンの中心軸線２６を中心として回転することができる。動作中、シャフト２４、２８は、電力および工業または航空機の使用分野に用いる種々のタービンの動力または推力を生成するために、タービン２０、２１のロータアセンブリなどの、シャフト２４、２８に連結された他の構造体とともに回転する。
【００２１】
ガスタービンエンジン１０は、マルチブランチ分岐流熱交換器４０を更に含む。例示的な概略図では、分岐熱交換器４０は、教示のために種々の位置に示されている。分岐熱交換器４０は、非限定的に液冷および空冷を含む、種々の流体冷却機能のために利用することができる。液冷の事例では、油または他の比較的高温の液体潤滑剤をガスタービンエンジン１０内の１つ以上の比較的低温の供給源で冷却することが望ましい場合がある。油は、冷却空気が比較的低温のバイパス空気流１９によって提供されるように、空気によって冷却することができる。分岐熱交換器４０の軸方向位置は、冷却される流体位置に応じて変化させることもできる。
【００２２】
また、油は、液体によって、例えば、しばしば翼に蓄えられ、典型的な飛行高度で経験される低温環境条件に晒される、例えば燃料によって、冷却することができる。したがって、比較的低温の燃料は、比較的高温の冷却液または油から熱エネルギーを吸収する手段として用いることができる。このような実施形態では、分岐熱交換器４０は、種々の位置に、非限定的な例として示すエンジンカウリング３２の半径方向内側に、配置することができる。前の実施形態と同じように、分岐熱交換器４０は、例えば、冷却される流体の位置に応じて軸方向に移動させることもできる。
【００２３】
また更なる実施形態では、分岐熱交換器４０は、空気間熱交換器であることができ、ふたたび、種々の位置に、例えばバイパス空気流１９中に配置することができ、それにより、比較的低温のバイパス空気流１９は、比較的高温の圧縮機吐出空気を冷却する。または他の実施形態によれば、より高温の圧縮機吐出空気は、低圧圧縮機２２からのより低温の空気によって冷却することができる。この事例では、分岐熱交換器４０は、エンジンカウリング３２内またはバイパス空気流１９中に配置することができる。
【００２４】
一部の実施形態による気体間熱交換について記載しているが、他の実施形態によれば、気体−液体間熱交換も本開示の範囲内であることができる。例えば、液体は、過冷却されてもよく、飽和されてもよく、超臨界状態であってもよく、部分的に気化されてもよい。例えば、圧縮機の吐出流路は、水、水性冷却剤混合物、誘電液体、液体燃料もしくは燃料混合物、冷凍剤、凍結剤、または、液化天然ガス（ＬＮＧ）および液体水素などの極低温燃料で冷却することができる。しかし、このリストは網羅的ではなく、したがって限定として考えられるべきではない。また、油などの潤滑液は、同様の状況で冷却することができる。
【００２５】
よって、図１に図示したように、分岐熱交換器４０は、複数の位置に配置することができ、それらの一部が、非限定的な例示的な態様で示されている。分岐熱交換器４０は、気体状態または液体状態にある流体を気体状態または流体状態にある他の流体によって冷却するために用いることもできる。これらの実施形態のいずれでも、分岐熱交換器４０は、分岐熱交換器４０を通過する第１および第２の流体の少なくとも一方を冷却するために、マニホールド間に並列回路を有する近接した第１の流体および第２の流体を利用する。
【００２６】
図２を参照すると、分岐熱交換器４０の２つの部分の等角図が図示されている。図示は、モノリシック構造体または固体領域（図示せず）内にある、分岐熱交換器４０を通って移動する流れ経路または流路によって画定された流体領域を示している。よって、流路を示しているが、これらは、流体流であり、流路を画定する固体領域または外部構造体を通って移動する流体流路と呼ぶこともできる。分岐熱交換器４０は、第１のマニホールド４２および第２のマニホールド４４を含む。各マニホールドは、少なくとも２つのヘッダ４６、４８を備え、そこでは、２つの流体は、それぞれのヘッダに接続された対応する流路と流体連通するために集合する。マニホールド４２、４４は、少なくとも２つの目的を果たすテーパ状のものとして図示されている。第１に、テーパ状の設計によって、分岐熱交換器４０の体積が減少し、このことは、一部の実施形態による、装置が航空機エンジンの狭い範囲で用いられる場合に望ましい。
【００２７】
第２に、テーパ状の設計によって、最適な圧力分布がもたらされる。この圧力分布の向上は、分岐熱交換器４０にわたる圧力低下を制限するために望ましい。
【００２８】
各マニホールド４２、４４内には、それぞれ、比較的高温の流体流および比較的低温の流体流のための導管として機能するヘッダ４６、４８がある。２つの流体流の両方は、第１のマニホールド４２から入り、第２のマニホールド４４から出ることができる。代替として、２つの流れは、両側のマニホールド４２、４４から入り、両側のマニホールド４２、４４から出てもよい。また更なる代替として、２つの流れの両方は、第１および第２のマニホールド４２、４４の両方に出入りしてもよい。このような実施形態は、より多くのヘッダを各マニホールド内に追加することによって提供することができる。
【００２９】
分岐熱交換器４０は、複数の第１の流体管または流体流路５０、５２を更に備えることができる。管５０、５２を示しているが、分岐熱交換器４０は、本質的にモノリシックであり、流体流路は、金属（固体領域）によって囲まれており、別個の外側の境界または表面を有していないため、図示は、流体領域のものであることを理解されたい。したがって、用語「管（１または複数）」を用いて示しているが、モノリシック構造体は、既知の管で一般的であるような本来の管外面を提供しないので、管は、「流体流路」と区別せずに呼ぶことができる。第１の流体を有する各流体流路５０は、入口５１および出口５３を含み、第２の流体を有する各流体流路５２は、入口５４および出口５６を含む。例示的な実施形態では、流体流は、両方が同じ方向に移動するのではなく、両側のマニホールド４２、４４で分岐熱交換器４０に入り、両側のマニホールド４２、４４から出るように記述される。いずれの流れ方向を用いてもよいが、流体が両端で分岐熱交換器４０に入るときに、熱交換が向上するものと考えられる。
【００３０】
分岐熱交換器４０は、分岐流体流路６０、６２を更に備える。具体的には、第１の流体流路５０のそれぞれは、第１のマニホールド４２から延び、２つ以上の第１の分岐流路６０に分岐または分離する。同様に、第２の流体流路５２のそれぞれは、第２のマニホールド４４から延び、２つ以上の第２の分岐流路６２に分岐または分離する。
【００３１】
複数の第１の流体流路５０および複数の第２の流体流路５２は、種々の断面形状を有することができる。例えば、図示した実施形態は、流体流路５０、５２が円形断面を有することを示している。しかし、これは、流路が正方形または傾斜した正方形／菱形であることができる更なる非限定的な例で示されるので、限定として解釈されるべきではない。また更なる断面を利用することができるが、断面形状を決定するときに、複数の第１の流体流路５０と複数の第２の流体流路５２との間の外部接触表面積を最大化することが望ましい場合がある。また、複数の第１の流体流路５０と複数の第２の流体流路５２との間の距離を最小化することが望ましい場合があり、そうでなければ複数の第１および第２の流体流路５０、５２の間の熱伝達に抵抗をもたらす場合がある。加えて、流路の断面積を変化させたり、流路の断面積を一定に維持したりすることが望ましい場合がある。またさらに、第１の流路と第２の流路との間で断面を変化させることが望ましい場合がある。言い換えれば、管または流路は、同じ断面を有する必要はない。
【００３２】
図３を参照すると、流体領域によって示される熱交換器コア７０の等角図が提示されている。複数の流体流路５０、５２は、熱交換器コア７０も画定する。熱交換器コア７０では、第１のマニホールド側からの分岐流路６０、６２と、第２のマニホールド側からの分岐流路６０、６２とが合わさる。言い換えれば、第１のマニホールドからの流路は、同じ流体を有する第２のマニホールドの流路と流体連通している。分岐流路６０、６２の端部には、入口流路５１、６１も示している。切断端部に示すように、分岐流路６０は、分岐流路６２と絡み合う。加えて、分岐流路６０、６２が集束または再結合して第２のマニホールド４４の反対側の入口流路５１、６１の近くで減少する前に、隣り合う分岐流路６０、６２の間の連続した分岐が、熱交換器コア７０に生じる。
【００３３】
図４を参照すると、流路を展開した状態で流体領域によって示される例示的なマニホールド４２、４４の斜視図が再び示されている。具体的には、マニホールド４２、４４は、例えば、入口流路５１および分岐流路６０を含む、ヘッダ４６によって表される。この図では、複数の第１の流体流路５０のみを示しており、このことは説明を容易にする。入口流路５１は、外側に延び、図示した例示的な配向では、垂直に分岐することができ、および／または水平方向に分岐することができる。図示した実施形態では、分岐流路６０は、行６５および列６６のパターン６４を形成する。行６５のそれぞれの間には、複数の第２の流体流路５２のための空間がある。パターン６４は、分岐熱交換器４０の全体で維持してもよく、代わりに部分的に維持してもよい。このことは、流体流路５０の一部がパターンを形成してよく、他部がパターンを画定しなくてもよいことを意味する。このことは、流体流路５０、５２によって満たされる容積の形状から、望ましい場合があり、または必要である場合がある。パターン６４は、２次元パターンでもよいし、３次元でもよい。
【００３４】
図５を参照すると、例示的なマニホールド４２、４４の斜視図が、流路を展開した状態で流体領域によって示されるヘッダ４８によって具体化されている。ヘッダ４８は、ヘッダ４６（図４）に嵌め込まれてもよいが、このような構成に限定されず、別の構成によって具体化されてもよい。この実施形態では、入口流路６１および分岐流路６２を含む複数の第２の流体流路５２が示されている。分岐流路６２は、ヘッダ４８から延びる、入口または出口からの２つ以上の流路に分離する。用語「入口流路」を用いているが、入口流路５１と同じように、この入口流路６１は、流体流の方向に応じて出口でもあり得ることを理解されたい。つまり、２つの流体流は、対向流であるか、または同じ方向に流れる。言い換えれば、入口流路５１、６１は、分岐流路６０、６２に接続し、入口または出口のいずれかであることができる。
【００３５】
図５の例示的な実施形態では、分岐流路６２は、多数の行６７および列６８を画定するパターンを再び形成する。行６７および列６８は互いに離間し、それにより、複数の第１の流体流路５０は、複数の第２の流体流路５２の間に配置することができる。この実施形態の分岐流路６２は、分岐流路６０がそうであるように、全てが垂直または水平に分離するように配置されなくてもよい。代わりに、分岐流路６２は、垂直または水平に対して傾斜して分離することができる。
【００３６】
具体的には、入口流路６１は、示すように垂直および水平に配置することができるが、分岐流路６０、６２は、破線６９で示すように分岐流路６２が傾斜して配置されるように、具体化されることができる。種々の角度を利用することができ、一部の実施形態によれば、約４５度であることができる。角度は、複数の第１の流体流路５０と複数の第２の流体流路５２との絡み合いを排除するものではない。このような配置では、複数の第１および第２の流体流路５０、５２は、熱伝達を向上させるために絡み合い接触している。流体流路５０、５２の密着によって、分岐熱交換器４０の体積を最小化することが更に促される。
【００３７】
加えて、図４および図５の両方を参照すると、複数の流体流路５０は、分岐流路６０が延び、隣り合う分岐流路６０と結合部６３で結合する更なる特性を有する。同様に、複数の第２の流体流路５２の分岐流路６２も結合部７１を有し、そこでは、隣り合う分岐流路６２が合わさり、それらの間での流れ連通が可能となる。これらの結合部６３、７１は、隣り合う分岐流路間の流れ連通を可能にし、第１のマニホールド４２と第２のマニホールド４４との間の並列な流れ経路を提供する。
【００３８】
分岐流路６０、６２は、入口流路５１、６１および分岐流路６０、６２の間の結合部６３、７１から延びる。これらは、流れを分割し、熱交換をもたらす流体流の方向を変化させる。直管では、熱境界層および運動量境界層が形成される。しかし、分岐流路６０、６２および結合部６３、７１に対応する流れ分割および方向の変化によって、これらの境界層が減少する。これら境界層の減少によって、熱伝達の抵抗が減少し、それにより熱伝達の向上が可能となる。残念なことに、方向の変化および進入領域効果によって、分岐熱交換器４０にわたる圧力低下も生じる。したがって、許容可能な圧力低下を決定することができ、方向変化の数は、許容可能な圧力低下の限度内または範囲内に留まるように設計することができる。
【００３９】
分岐熱交換器４０は、種々の態様で形成することができる。ハウジング（図示せず）を実質的に中空に形成することができ、マニホールド４２、４４および複数の流体流路５０、５２を内部に配置することができる。他の実施形態では、分岐熱交換器４０は、モノリシック形式で形成することができ、マニホールド４２、４４は、一体に形成することができ、流路は、一体に形成することができる。流路および／またはモノリシックに形成されたハウジングは、高熱伝導材料で形成することができる。例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金を利用してもよく、代わりに、鋳造合金、銅鋳造合金（Ｃ８１５００）または鋳造アルミニウム青銅（Ｃ９５４００）を利用してもよい。他の実施形態によれば、ニッケル−コバルト、ニッケル−コバルト合金を利用してもよい。またさらに、複数の流体流路５０、５２は、非限定的に、インコロイ合金、Ｉ  ＣＯＮＥＬ合金、チタンアルミナイド合金、ステンレス鋼合金、または高融点金属で形成してもよい。流体流路５０、５２のために利用する様々な材料の製造中および動作中に蓄積する応力を減少させるために、熱膨張係数（ＣＴＥ）を緊密に一致させることが望ましい場合がある。
【００４０】
利用する材料の望ましい特徴には、顕著な耐疲労性および耐酸化性、空気または海水による耐食性が含まれる。加えて、耐圧鋳造品、鋳造品または鍛造品の溶接アセンブリへの組み込み、非常に効果的な制振および機械加工性および溶接性は、全て望ましい特性である。上記の特性リストを提示しているが、このようなリストは、流路および本体構成要素の整合のために種々の材料を利用できるので、限定するものではない。
【００４１】
加えて、異なる材料を用いて分岐熱交換器４０、非類似の材料の部分、例えば金属の部分を形成する場合に、分岐熱交換器４０は、非類似の金属の領域間で拡散バリアで被覆することができる。例えば、複数の流体流路５０、５２の表面領域は、異なる材料で形成される場合に、単層または多層の処理で被覆することができる。例示的な一実施形態によれば、３層の被覆処理を利用することができ、第１の層が電着コーティングされたニッケルボンドコートを含み、第３の層の付着のための第２の金オーバーコートが続く。第３の層は、Ｗ、Ｐｔ、Ｍｏ、ＮｉＣｒ、またはＮｉＶで安定化されたニッケルチタンまたはチタンなどのスパッタリング材料の物理的蒸着（ＰＶＤ）によって形成することができる。これらの実施形態のいずれでも、第３の層は、流体流路５０、５２の合金欠乏を防止する拡散バリアとして機能するためのものである。
【００４２】
材料の使用について多数の例を提示しているが、当業者は、この説明が限定ではなく、用途により必要に応じて他の材料および組合せを利用できることを認識するであろう。一部のパラメータには、非限定的に、温度、圧力、流体との化学的適合性、および熱膨張係数が含まれる。このリストは、網羅的ではなく、他の材料および適合性の特徴を考慮することができる。例えば、熱交換器の一部の態様の場合には、他のプラスチック、ポリマー、およびセラミックが望ましい場合がある。
【００４３】
本分岐熱交換器４０の製造は、種々の態様で行うことができるが、例示的な一製造技術は、分岐熱交換器４０を画定する母材内に１つ以上の材料を用いて流体流路５０、５２を形成する付加製造を含むことができる。上述した技術によって、製造工程中に材料を結合することができる。
【００４４】
図６を参照すると、複数の第１の流体流路５０および複数の第２の流体流路５２の等角セクションが取られている。切断セクションは、図３に示す位置で取られ、流体領域を表す。図に示すように、分岐流路６０は、入口流路６１を囲んでいる。図では、まだら模様の分岐通路６０は、流体の分岐を表す。通路６１は、代わりに、熱交換のために第１の流体通路によって囲まれる第２の流体の集束を表す。図示したセクションに示すように、２つに分岐した流路６０は、２つ以上の流路が合流するパターンを形成することができる。また、セクションは、流路が、同じ断面積であるか、または（４×面積）／周長として測定される水力直径と呼ばれる関連する寸法値であることを示している。流体流路５０、５２の両方が同じ直径の円形状であり完全に離間する対称点でセクションが取られている、図３〜図５の図とは対照的に、図６および図７のセクションは、形状がもはや完全な円形状でも対称でもないように流体流路５０、５２が分岐する位置で取られている。しかし、分岐流路６０のグルーピングは、グループがパターンを画定するという点で対称であることができる。分岐熱交換器４０を通る流体流の加減速を変化させることが望ましい場合もあり、このことは、流路の断面積を変化させることによって行うことができる。代わりに、加減速を変化させることが望ましくない場合には、分岐過程を通じて一定の流路断面を提供することが望ましい場合がある。
【００４５】
図７を参照すると、複数の第１の流体流路５０および複数の第２の流体流路５２の別の等角セクションが取られている。まだら模様の通路５１は、図６のまだら模様の分岐通路６０に対応しており、これは、これらの通路が同じ流体を運ぶためである。代わりに、分岐流路６２は、図６の通路６１と同じ流体を運ぶ。通路５１は、前述したように囲まれる。分岐流路６２は、同通路を通って運ばれる２つの流体間の熱伝達を向上させるように入口流路５１を囲んで示されている。ふたたび、流路は、同じ断面積でもよく、異なる断面積でもよい。
【００４６】
図８を参照すると、マニホールド４２、４４の一方の側面図。マニホールド４２、４４は、各流体に対応するヘッダ４６およびヘッダ４８を備える。ヘッダ４６、４８は、本実施形態によれば、マニホールド４２、４４内に入れ子状に配置される。示すように、ヘッダ４６は、入口流路５１と流れ連通しているＲ付けされた複数の入口穴４７を含むことができる。Ｒ付けされた入口穴４７は、空気力学的／流体力学的に改良された入口／出口を角部にもたらす。このことは、角部が尖っているのとは対照的に丸みを帯びているときに減少し、入口流路がヘッダ壁を越えて延びるときに更に減少する、入口の圧力損失係数Ｃeによって測定される。加えて、入口流路６１は、ヘッダ４６も通過しており、流体力学的性能を向上させるためのＲ付けされた入口を含むことができる。しかし、このような構成は、ヘッダ４６、４８が互いに対して逆である場合に逆であってもよい。
【００４７】
図９〜図１６を参照すると、分岐熱交換器１４０の追加または代わりの実施形態が図示されている。この実施形態では、分岐熱交換器１４０は、前に議論した実施形態と比べて、いくつかの点で異なっている。第１に、分岐熱交換器１４０は、前の実施形態とは別の断面形状の流路を利用する。本実施形態では、断面形状は、例えば、長方形、正方形、または菱形などの傾斜した正方形であることができる。しかし、これらの形状は、相対的に異なる温度の流体間の熱伝達のために流路の外側接触面が最大化される他の形状を利用できるので、限定するものではない。例えば、長方形、正方形または菱形の断面形状を利用することができるが、更なる実施形態は、前述した接触面を利用しながらも流路内の流れを向上させるために、丸みを帯びた角部を含むことができる。また、分岐流路間の角度は異なっている。前の実施形態では、角度は、より浅く、例えば約４５度であった。しかし、入口流路から延びる分岐流路の角度は、本実施形態では９０度により近い。
【００４８】
図９および図１０を参照すると、流体領域は、単位セル１９０を通過する２つの流体について図示されている。まず図９を参照すると、単位セル１９０は、第１の部分１９１および第２の部分１９４（図１０）を含んでいる。これは流体領域であるので、図示した図は、流路を画定する固体構造体ではなく、流路を通って熱交換器コア１７０を通過する流れを表している。単位セルの第１の部分１９１は、第１および第２の流体流の一方に対応し、単位セルの第２の部分１９４（図１０）は、第１および第２の流体流の他方に対応する。単位セル１９０は、マニホールドと入口流路との間に配置される熱交換器コア１７０内に配置される。これらの図では、マニホールドおよび入口流路は、前述したものと同様にして熱交換器コア１７０に接続されるので、省略されている。
【００４９】
単位セルの第１の部分１９１は、分岐し、隣り合う単位セルの第１の部分１９１（図１１）と絡み合う複数の分岐流路１６０を含む。よって、いずれかの流体流は、マニホールド間で直列ではなく、並列である。前の実施形態では、分岐流路は、分離した２つ以上の流路が存在するように分岐されていた。この実施形態の単位セルは、少なくとも１つの内向き流体流路、および少なくとも２つの外向き流体流路を含んでいた。本実施形態では、分岐流路１６０は、３つに分岐し、それにより３つの流路が分岐または分離する一方、隣り合う１つ以上の単位セルの第１の部分１９１からの３つの流路は、図示した単位セル１９０に結合する。
【００５０】
単位セルの第１の部分１９１は、単位セルの第１の部分１９１内に流れを供給する３つの分岐流路１６１、１６２、１６３（内向き流１９２によって表される）を含む。内向き流は、矢印１９２として示される。単位セルの第１の部分１９１は、単位セルの第１の部分１９１からの外向き流のための追加の３つの分岐流路１６４、１６５、１６６（外向き流１９３によって表される）も含む。外向き流は、矢印１９３として示される。このようにして、１つの単位セルの第１の部分１９１の流れは、隣り合う１つ以上の単位セルの第１の部分１９１と流れ連通している。
【００５１】
組み立てられると、単位セルの第１の部分１９１の複数の分岐流路１６０は、単位セルの第２の部分１９４（図１０）の分岐流路１８０と絡み合う。単位セルの第２の部分１９４は、熱エネルギーの交換のために第１の流体の周りおよび第１の流体を通って、流体を混合せずに第２の流体流を運ぶために配置される。分岐流路１６０の断面形状は、単位セルの第２の部分１９４との追加の接触表面積を提供して、流体流間の熱伝導性を高める。
【００５２】
図１０を参照すると、単位セルの第２の部分１９４が等角図に図示されている。単位セルの第１の部分１９１と同じように、単位セルの第２の部分１９４は、分岐流路１６０、１８０間の接触を最大化し、熱エネルギーの伝達を向上させるように、単位セルの第１の部分１９１と整合する断面形状を有するアーキテクチャを有する。図９と同じように、図１０の図示は、第２の流体の流体領域であり、したがって、分岐流路１８０は、流体流によって表されている。
【００５３】
分岐流路１８０は、単位セルの第１の部分１９１と同様に３つに分岐した構成を含む。分岐流路１８０は、外向きの流体流が通る３つの分岐流路１８１、１８２、１８３を含む。例示的な実施形態では、これらは、単位セルの第２の部分１９４からの外向き流体流１８７のための導管を提供する。単位セルの第２の部分１９４は、３つの分岐流路１８４、１８５、１８６も含む。これらの流路は、内向き流体流１８８のための導管を提供する。
【００５４】
図１１を参照すると、単一の単位セル１９０について固体領域１９５の等角図が図示されている。固体領域１９５は、固体構造体を画定し、同構造体の周りまたは同構造体を通って第１および第２の流体が流れるが、別々に維持される。よって、この図では、固体材料は、図９および図１０のような流体流とは対照的に図示されている。図９および図１０との比較から明らかであるように、分岐流路１６０によって示される流路は、図１０に図示した分岐流路１８０に隣り合っており、このことは、図１１および図１２を見ることによって一層理解することができる。
【００５５】
固体領域１９５は、図９および図１０の種々の流体流を図示する、固体領域１９５の周りに配置された複数の矢印を伴って示されている。図示した実施形態では、第１および第２の流体流のそれぞれについて３つの内向き流および３つの外向き流が存在する。単位セルの第１の部分１９１の流れは、単位セル１９０に対して３つの内向き方向にある内向き流１９２を含むように示されている。加えて、第１の流体流の３つの外向き流１９３が存在する。当業者は、図９に示した単位セルの第１の部分１９１が図１１の固体領域１９５に適合することを理解するであろう。
【００５６】
加えて、単位セルの第２の部分１９４（図１０）の矢印は、単位セルの固体領域１９５の周りの第２の流体流を表す図１１に提示されている。第２の流体流は、内向き流１８８および外向き流１８７を含む。示すように、固体領域の壁の交差部は、流体の交差部を規定し、そこでは、２つの内向き流１８８および１つの外向き流１８７のいずれかが存在するか、代わりに２つの外向き流１８７および１つの内向き流体流１８８が存在する。
【００５７】
この画定された単位セル１９０によって、より大きな熱交換器コアを画定するように追加の単位セルが形成される。例えば、図１２を参照すると、一緒に形成され固体領域を画定する８つの単位セル１９０が示されている。まず、当業者は、形状の複雑な性質によって、異なる製造形態が必要となり得ることを理解するであろう。例えば、図示した実施形態は、本実施形態のより複雑な形状を可能にする付加製造技術によって形成することができる。単位セル１９０のそれぞれは、図中で区別するために破線によって分離されている。
【００５８】
当業者は、流路１６０、１８０が等しいので、流体の水力直径または面積の比率が１対１であることを認識するであろう。しかし、これらの比率は、一方の流路の断面積を他方の流路に対して変化させることによって変えることができる。この比率は、流量、圧力低下、および熱伝達などの流れ条件のために最適化することができる。また、この比率は、熱交換器コア１７０が配置されるであろう所与の空間のために最適化することができる。
【００５９】
また図１２の実施形態を参照すると、図示した熱交換器の部分は、８つの単位セル１９０で形成されている。単位セル１９０はそれぞれ、単位セルの第１の部分１９１（図９）に対応する流れを可能にする。示すように８つセルを結合することによって、各単位セル１９０の単位セルの第１の部分１９１の流れは、流体連通する。図９および図１１に関して議論したように、単位セルの第１の部分１９１は、内向き流１９２および外向き流１９３を含む。同様に、図１０および図１１に関して議論したように、単位セルの第２の部分１９４は、固体領域１９５によって単位セルの第１の部分１９１から分離され、第２の単位セルの第２の部分１９４は、内向き流１８８および外向き流１８７を含む。用語「内向き」および「外向き」は、単位セル１９０または隣り合う単位セル１９０の交差部に関して用いられる。よって、番号１８７、１８８は、隣りの交差部からの内向き流または外向き流を示すように交差部に近接して配置される。
【００６０】
この図では、当業者は、単位セルの第１の部分１９１の流れと単位セルの第２の部分１９４の流れとがどのように絡み合うかを一層理解するであろう。単位セルの第１の部分１９１は、例えば、各固体領域１９５の内部を通って流れることができる。また、単位セルの第２の部分１９４は、固体領域１９５の外面に沿って配置することができる。このようにして、部分１９１および部分１９４によって表される２つの流れは、分離され、混ざり合うことがない。また、図示した固体領域１９５の両側に流れがあるので、熱伝達が向上する。
【００６１】
図示した図は、流体流が、連続的に方向を変え続けていることを示しており、このことは、流体境界層を連続的に再設定し、したがって熱伝達も向上させる。この図では、流体流はジグザグまたは鋸歯状のパターンで方向を変えており、それにより、境界層が制限され、乱流も形成され、流体流間の熱交換が促されることが明らかである。単位セルの第１の部分１９１と単位セルの第２の部分１９４とは、絡み合い、そうでなければ絡み合うかまたは一緒に縫うように形成される。複数の分岐流路１６０および複数の分岐流路１８０の平坦面は、接触して熱伝達の向上を促し、平坦な外表面は、接触表面積を最大化する。
【００６２】
この限られた構成を念頭において、図１６を更に参照すると、熱交換器コア１７０は、流体領域の形態で複数の単位セル１９０を含むように示されている。この形状は、熱交換器コア１７０が配置されるであろう容積形状に応じて全体的または部分的に繰り返しパターンを含むように種々のパターンで形成することができる。単位セル１９０は、図示した単位セルの第１の部分１９１の流れと単位セルの第２の部分１９４の流れとで構成される。しかしまた、分岐流路の断面形状および領域は、一定の断面形状でもよく、変化する断面形状でもよい。また、当業者は、複数の分岐流路１６０、１８０内の分岐は、前の実施形態の丸みを帯びたまたは湾曲した分岐と比べて傾斜していることも認識するであろう。その上、角度は、前の実施形態よりも急な方向の変化をもたらす。
【００６３】
図１３を参照すると、（流体により見えない）多数の単位セル１９０を構成する熱交換器コア１７０の流体領域の一部分の等角図が図示されている。この図では、単位セルの第１の部分１９１の流れ、および単位セルの第２の部分１９４の流れが示されている。この図では、流体の方向の連続的な変化が明示されている。前述したように、方向流体の変化によって、熱境界層が減少しまたは再設定される。これによって、熱伝達の抵抗が減少し、第１の流体と第２の流体との間の熱交換が向上する。この図では、連続的な方向変化と、流体の単位セルの第１および第２の部分１９１、１９４を画定する流路の分岐によって、記述したように熱交換が向上する。
【００６４】
熱交換器コア１７０を構成するために種々の技術を使用できるが、本実施形態またはその変形形態を付加製造技術を用いて製造することが望ましい場合がある。これによって、ろう付け継手または溶接継手の数が制限され、装置内での漏れの可能性が下がる。加えて、付加製造技術は、本実施形態の形状など、より複雑な形状を可能にし、継手を制限しながらそのような形成を可能にする。
【００６５】
図１４を参照すると、分岐熱交換器１４０の一実施形態の側面図が図示されている。図は、外部領域または固体領域のモノリシック型分岐熱交換器１４０を示している。ふたたび、固体領域は、熱エネルギーを交換する２つの流体の流体流のための分岐流路１６０、１８０が形成される固体構造体を画定する。側面図に示すように、分岐熱交換器１４０の外側面は、分岐流路１６１〜１６３および１８１〜１８３のジグザグパターンを含む。
【００６６】
加えて、この実施形態では、熱交換器の一端にマニホールド１４２が画定され、それにより、２つ以上のヘッダ１４６、１４８も、分岐熱交換器１４０の一端に配置される。よって、流体が分岐熱交換器４０の両端で出入りした前の実施形態とは対照的に、本実施形態では、流体は、分岐熱交換器１４０の同じ端部で出入りすることができる。加えて、第１および第２のヘッダを示しているが、実施形態は、示していない第３および第４のヘッダを含んでもよく、それにより、２つの流体のそれぞれの入力および出力のためのヘッダが存在する。
【００６７】
また図１５を更に参照すると、分岐熱交換器１４０のマニホールド１４２の領域の底面図が図示されている。上で議論したように、マニホールド１４２は、分岐熱交換器１４０の一端に配置される。マニホールドは、流体毎に１つずつの２つの入口および流体毎に１つずつの２つの出口を含む、４つの穴１４３、１４５、１４７、１４９を含む。マニホールド１４２は、追加の流体接続部を更に含んでもよく、より多くのヘッダを利用することによって流体を更に分離してもよい。穴１４３、１４５、１４７、１４９内に、ヘッダ１４６、１４８の特徴を見ることができる。例えば、貫通穴１４３、１４７は、ヘッダ１４６、１４８の一方のための入口穴および出口穴である。他方の穴１４５、１４９には、ヘッダ１４６、１４８の他方のための入口穴および出口穴が示されている。
【００６８】
本実施形態は、予想外の望ましい２つの結果をもたらす。第１に、流体を流す断面積は、直線、発散／分岐、集束部分の間で一定のままであり、よって、少しでも問題となる場合に、流速の変化による不可逆的な損失が限定される。第２に、各流体の流路の形状は、熱交換器に必要とされる流量、圧力低下、熱交換および容積などの種々の要因を最適化する必要に応じて、所与の流体領域の全体で断面積が変化することができる。
【００６９】
構造および方法の前述の説明は、例示のために提示されている。この説明は、網羅的としたり、開示する正確なステップおよび／または形態に本発明を限定したりするものではなく、上記の教示に照らして多くの修正形態および変形形態が明らかに可能である。本明細書に記述する特徴は、任意の組合せで組み合わせることができる。本明細書に記述する方法のステップは、物理的に可能な任意の順序で実行することができる。方法および材料のいくつかの実施形態を例示し記述してきたが、それらに限定されないこと、そして代わりに、本明細書に添付する請求項によってのみ限定されることが理解される。
【符号の説明】
【００７０】
１０  ガスタービンエンジン
１２  入口端
１３  コア推進器
１４  高圧圧縮機
１６  燃焼器
１８  ファン
１９  バイパス空気流
２０  高圧タービン
２１  低圧タービン
２２  低圧圧縮機
２４  高圧シャフト
２６  中心軸線
２７  ファンブレード、タービンブレード
２８  低圧シャフト
２９  排気側
３２  エンジンカウリング
４０、１４０  マルチブランチ分岐流熱交換器
４２  第１のマニホールド
４４  第２のマニホールド
４６、４８、１４６、１４８  ヘッダ
４７  入口穴
５０  複数の第１の流体流路
５１、５４、６１  入口流路
５２  複数の第１の流体流路
５３、５６  出口流路
６０  複数の第１の分岐流路
６２  複数の第２の分岐流路
６３、７１  結合部
６４  パターン
６５、６７  行
６６、６８  列
６９  破線
７０、１７０  熱交換器コア
１４２  マニホールド
１４３、１４５、１４７、１４９  穴
１６０、１８０  複数の分岐流路
１６１〜１６６、１８１〜１８６  分岐流路
１８７、１９３  外向き流
１８８、１９２  内向き流
１９０  単位セル
１９１  第１の部分
１９４  第２の部分
１９５  固体領域
【図１】
0006657199.tif 000002
【図２】
0006657199.tif 000003
【図３】
0006657199.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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