JP2020515797A

JP2020515797A - 熱交換器

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Publication number: JP2020515797A
Application number: JP2019552990A
Authority: JP
Inventors: エドワードハットフィールド、ナイル; ロイドジョーンズ、サイモン
Original assignee: ハイエタ・テクノロジーズ・リミテッド
Priority date: 2017-03-29
Filing date: 2018-01-12
Publication date: 2020-05-28
Also published as: US20200263932A1; CA3057757A1; CN110462329A; US11340020B2; CN110462329B; EP3601926B1; GB201705034D0; EP3601926A1; GB2560946A; WO2018178619A1

Abstract

熱交換器構成要素（２）は、交互する第１及び第２の熱交換チャネル（６０）を有するコア部分（２０）を備える。第１のダクト部分（２６）は、第１の流体入口／出口（１４）とコア部分（２０）の第１の熱交換チャネルとの間で第１の流体を移送するための第１のダクトチャネル（４８）、及び第２の流体入口／出口（１２）とコア部分（２０）の第２の熱交換チャネルとの間で第２の流体を移送するための第２のダクトチャネル（４９）を備える。第１のダクトチャネル（４８）は、第１の流体を少なくとも４５度の回転の周りに導き、第２のダクトチャネル（４９）は、第２の流体を少なくとも９０度の回転の周りに導く。第１及び第２のダクトチャネル（４８）、（４９）は、交互に配置される。

Description

本技術は、熱交換器の分野に関する。

熱交換器は、交互する第１の熱交換チャネル及び第２の熱交換チャネルを、第１の熱交換チャネルにおける第１の流体と第２の熱交換チャネルにおける第２の流体との間で熱交換するために備えるコア部分を含んでもよい。このような熱交換器は、例えば、内燃機関又はガスタービンからの排気ガスから熱を回収するための復熱装置のような、様々な用途に有用である。他の用途として、発電又は換気システムがある。

少なくとも幾つかの例は、
交互する第１の熱交換チャネル及び第２の熱交換チャネルを、第１の熱交換チャネルにおける第１の流体と第２の熱交換チャネルにおける第２の流体との間で熱交換するために備えるコア部分であって、第１の熱交換チャネル及び第２の熱交換チャネルは、第１の流体及び第２の流体を同じ方向又は反対方向に対応する経路に沿って導くように構成される、コア部分と、
第１の流体入口／出口とコア部分の第１の熱交換チャネルとの間で第１の流体を移送するための第１のダクトチャネル、及び第２の流体入口／出口とコア部分の第２の熱交換チャネルとの間で第２の流体を移送するための第２のダクトチャネルを備える第１のダクト部分であって、第１のダクトチャネルは、第２のダクトチャネルに対して異なる流路形状を提供し、第１の流体入口／出口は、第２の流体入口／出口から分離し、それとは交互に配置されない、第１のダクト部分と
を備える熱交換器構成要素であって、
第１のダクトチャネルは、第１の流体を少なくとも４５度の回転の周りに導くように構成され、
第２のダクトチャネルは、第２の流体を少なくとも９０度の回転の周りに導くように構成され、
第１のダクトチャネルは、第２のダクトチャネルと交互に配置される、
熱交換器構成要素を提供する。

少なくとも幾つかの例は、熱交換器構成要素の製造方法であって、
交互する第１の熱交換チャネル及び第２の熱交換チャネルを、第１の熱交換チャネルにおける第１の流体と第２の熱交換チャネルにおける第２の流体との間で熱交換するために備えるコア部分を形成するステップであって、第１の熱交換チャネル及び第２の熱交換チャネルは、第１の流体及び第２の流体を同じ方向又は反対方向に対応する経路に沿って導くように構成される、ステップと、
第１の流体入口／出口とコア部分の第１の熱交換チャネルとの間で第１の流体を移送するための第１のダクトチャネル、及び第２の流体入口／出口とコア部分の第２の熱交換チャネルとの間で第２の流体を移送するための第２のダクトチャネルを備える第１のダクト部分を形成するステップであって、第１のダクトチャネルは、第２のダクトチャネルに対して異なる流路形状を提供し、第１の流体入口／出口は、第２の流体入口／出口から分離し、それとは交互に配置されない、ステップと
を含む方法であって、
第１のダクトチャネルは、第１の流体を少なくとも４５度の回転の周りに導くように構成され、
第２のダクトチャネルは、第２の流体を少なくとも９０度の回転の周りに導くように構成され、
第１のダクトチャネルは、第２のダクトチャネルと交互に配置される、
方法を提供する。

少なくとも幾つかの例は、熱交換器構成要素の設計を表す、コンピュータ読取可能なデータ構造であって、熱交換器構成要素は、
交互する第１の熱交換チャネル及び第２の熱交換チャネルを、第１の熱交換チャネルにおける第１の流体と第２の熱交換チャネルにおける第２の流体との間で熱交換するために備えるコア部分であって、第１の熱交換チャネル及び第２の熱交換チャネルは、第１の流体及び第２の流体を同じ方向又は反対方向に対応する経路に沿って導くように構成される、コア部分と、
第１の流体入口／出口とコア部分の第１の熱交換チャネルとの間で第１の流体を移送するための第１のダクトチャネル、及び第２の流体入口／出口とコア部分の第２の熱交換チャネルとの間で第２の流体を移送するための第２のダクトチャネルを備える第１のダクト部分であって、第１のダクトチャネルは、第２のダクトチャネルに対して異なる流路形状を提供し、第１の流体入口／出口は、第２の流体入口／出口から分離し、それとは交互に配置されない、第１のダクト部分と
を備え、
第１のダクトチャネルは、第１の流体を少なくとも４５度の回転の周りに導くように構成され、
第２のダクトチャネルは、第２の流体を少なくとも９０度の回転の周りに導くように構成され、
第１のダクトチャネルは、第２のダクトチャネルと交互に配置される、
コンピュータ読取可能なデータ構造を提供する。

記憶媒体は、コンピュータ読取可能なデータ構造を格納してもよい。記憶媒体は、非一時的記憶媒体であってもよい。

本技術の更なる態様、特徴、及び利点は、添付の図面と併せて解読されるべきである、以下の例の説明から明らかになるであろう。

復熱装置の例を示す。第１及び第２の流体を回転の周りに導くためのチャネルが交互に配置されない復熱装置のための比較設計を示す。第１及び第２の流体のための回転誘発チャネルが交互に配置される、本技術による設計を示す。復熱装置の熱交換器構成要素をより詳細に示す。交互に配置された第１及び第２のダクトチャネルをより詳細に示す復熱装置の断面図を示す。交互に配置された第１及び第２のダクトチャネルをより詳細に示す復熱装置の断面図を示す。ダクトチャネル及び熱交換チャネルを概略的に示す図である。熱交換器の第２の例を示す。付加製造を使用して熱交換器を製造するプロセスを示す。

交互する第１及び第２の熱交換チャネルを有するコア部分を備える熱交換器構成要素において、第１の流体を第１の熱交換チャネルに又はそれから移送し、第２の流体を第２の熱交換チャネルに又はそれから移送するためのダクトを設けることは、困難な場合がある。典型的には、第１の流体は、何らかの共通源から取り出され、第１の熱交換チャネル間で分割される必要があり、同様に、第２の流体は、第２の熱交換チャネル間で共通源から分割される必要がある。同様に、熱交換チャネルの出口において、第１及び第２の流体は、異なる位置に導かれる必要があり得る。最も単純なアプローチは、対応する熱交換チャンネルに入り、又はそれを出る際に、第１及び第２の流体のうちの１つが、コアの熱交換チャンネル内と同じ進行方向に外に真っ直ぐに単に導かれるようにすることである。しかし、実際には、熱交換器が使用される特定の用途に関連する設計上の制約は、第１／第２の流体のための入口及び出口ダクトの位置を制約する場合がある。場合によっては、熱交換器のコア部分に入る前又はそれを出る後に、第１及び第２の流体のうちの少なくとも１つが回転することが望ましい場合がある。例えば、熱交換器は、例えば、自動車用途におけるボディパネル若しくは車のトランク、又は発電設備のケーシングのような障壁の近くに位置付けられることが意図される場合がある。このような障壁は、流体がコアの中又は外に真っ直ぐに進行し得ることを妨げる場合があり、そのため、回転を必要とする場合がある。

このように、ダクト部分は、熱交換器コアに入り、又はそれを出る際に、第１及び第２の流体を、それぞれ少なくとも４５度及び少なくとも９０度の回転の周りに導くために設けられてもよい。充分な熱交換性能及び圧力降下特性を維持しながら、流体流を回転の周りに導くためのチャネルを構築することは、困難な場合があり、そのため、典型的には、両方の流体が熱交換器コアの同じ側において回転する必要がある場合には、典型的には、流体のうちの１つは、最初に回転の周りに導かれ、他の流体は、回転することなく、真っ直ぐに熱交換器の中に入り、又はそれから出る。例えば、第２の流体は、第１の流体を回転させるダクトの部分の上又は下において積み重ねられた入口／出口ダクトの別個の部分において回転してもよい。しかし、これは、空間が極端に制約される場合がある幾つかの用途のためには望ましくない場合がある、熱交換器によって占められる体積を増加させる場合がある。例えば、自動車用途において、熱交換器がボンネットの下又は車のトランクの下に嵌合する場合には、空間効率が重要な考慮事項となる場合がある。

以下で議論される熱交換器構成要素においては、第１の流体入口／出口とコア部分の第１の熱交換チャネルとの間で第１の流体を移送するための第１のダクトチャネルと、第２の流体入口／出口とコア部分の第２の熱交換チャネルとの間で第２の流体を移送するための第２のダクトチャネルとを備える第１のダクト部分が設けられる。第１のダクトチャネルは、第１の流体を少なくとも４５度の回転の周りに導くように構成され、一方、第２のダクトチャネルは、第２の流体を少なくとも９０度の回転の周りに導くように構成される。第１のダクトチャネルは、第１のダクト部分内の第２のダクトチャネルと交互に配置される。

従って、第１及び第２の流体をそれぞれの回転の周りに導くダクトの部分内で、第１の流体における回転を誘発するチャネルは、第２の流体における回転を誘発するチャネルと交互に配置される。異なる流体をそれぞれ回転させるために適したプロファイルを有するこのような交互に配置されたチャネルを製造することは困難な場合がある。例えば、複雑な形状のチャネルは、適切な圧力降下及び性能特性を維持するように設計されてもよい。しかし、本発明者は、このような交互に配置されたチャネルの製造は、例えば、付加製造技術を使用して実現可能であることを認識する。第１のダクトチャネルと第２のダクトチャネルとを交互に配置することによって、各流体が別個に連続的に回転する別個のダクト領域を積み重ねることは必要でないので、熱交換の空間効率を向上させることができる。

場合によっては、熱交換器構成要素は、熱交換器全体を備えてもよい。或いは、幾つかの熱交換器は、その後に組み立てられる複数の部品で製造されてもよく、この場合においては、熱交換器構成要素は、これらの部品のうちの１つとすることができる。このように、熱交換器構成要素が熱交換器全体を備えることは必要でない。例えば、流体は、第１のダクト部分によって第１／第２の流体入口から／第１／第２の流体出口に導かれ、第１／第２の流体入口／出口は、別個に形成された構成要素とすることができ、又は、全体の熱交換器は、製造を簡略化するために、幾つかの区分で形成されることができる。

第１のダクトチャネルは、第２のダクトチャネルとは異なる流路形状を提供してもよい。コア部分内で、第１及び第２の流体は、対応する経路に沿って（同じ方向又は反対方向の何れかに）流れてもよい。対照的に、第１及び第２のダクトチャネル内では、第１及び第２の流体がとる経路は発散してもよい。これは、第１及び第２の流体の、別個の第１及び第２の流体の入口からの／別個の第１及び第２の流体の出口への経路を可能にして、第１又は第２の流体は、共通源から収集されることができ、又は第１及び第２の流体を分離して共通出口に出力されることができる。このように、第１の流体入口／出口は、第２の流体入口又は出口から分離されてもよく、それと交互に配置されなくてもよい。

一例においては、第２の流体入口／出口は、第１のダクト部分の交互に配置された第２のダクトチャネルのうちの２つ以上の中に第２の流体を導くために、又は２つ以上の第２のダクトチャネルから第２の流体を受け取るために結合された開放ダクトを備えてもよい。例えば、第２の流体入口／出口は、第１のダクト部分に結合された端部とは反対側の端部に開口を有する漏斗状の部分を備えてもよく、そして、この開口は、別の構成要素から第２の流体を受け取り、又別の構成要素に第２の流体を移送するための管又はパイプに接続されることができる。漏斗状の部分は、第２の流体を広げ、第１のダクト部分の異なる第２のダクトチャネルの中に導き、又は第２の流体を複数の第２のダクトチャネルから受け取り、それを共通の流体塊に結合させることができる。開放ダクトが第２の流体のための入口に対応する場合には、第２のダクトチャネル間の第２の流体の分布を促進するために、第２の流体の流れを分割するために第２の流体入口内に内部かみ合いを設けることができる。幾つかの例においては、第１の流体入口／出口は、同様に、開放ダクト又は漏斗のような部分を備えることができるが、これは必須ではなく、場合によっては、第１のダクトチャネルは、第１の流体を熱交換器の周囲に直接出力してもよく、又は漏斗状でなくても周囲から第１の流体を集めることができる。他の例においては、第２の流体が、周囲に直接通気され、第１の流体が、漏斗状の入口／出口ダクトに提供されてもよく、又は、両方の流体が、同じタイプの入口／出口（例えば、両方の開放入口／通気口若しくは両方の漏斗状のダクト）を提供されることができる。

第１及び第２のダクトチャネルは、異なる位置におけるチャネルの部分において障壁を有してもよい。第１のダクトチャネルは、第２の流体入口／出口と第１のダクトチャネルとの間で第１の流体が流れることを防止するために、第２の流体入口／出口の位置に対応する部分に障壁を備えてもよい。第２のダクトチャネルは、第１の流体入口／出口と第２のダクトチャネルとの間で第２の流体が流れることを防止するために、第１の流体入口／出口の位置に対応する第２のダクトチャネルの部分に障壁を備えてもよい。例えば、第１及び第２のダクトチャネルは、隣接する第１及び第２のダクトチャネルの間に平面分割壁を有する一連のチャネルを備えることができる。隣接する分割壁間の間隙の幾つかの部分は、障壁を提供するために閉鎖されることができ、一方、隣接する分割壁間の間隙の他の部分は開放されることができる。このように、第１及び第２の流体入口／出口にそれぞれ対応する異なる位置において、第１／第２のダクトチャネルに開口が設けられることができる。

第２のダクトチャネルは、第１の流体のための第１のダクトチャネルによって提供される回転より大きい角度で、第２の流体を回転の周りに導くように構成されてもよい。場合によっては、第２のダクトチャネルによって提供される回転は、第２の流体が屈曲部の周りに導かれ、第２の流体入口／出口とコア部分との間でそれ自体に戻るように、９０度より大きくてもよい。例えば、このアプローチは、第１及び第２の流体を熱交換器コアに移送し、それから移送するためのダクトの大部分が、障壁を回避するために熱交換器の一方の側に設けられるように、熱交換器が、何らかの障壁に対して上方に配置される用途において有用であり得る。この場合においては、流体のうちの少なくとも１つは、９０度より大きい回転を受ける必要があり得る。このような回転は、従来の熱交換器においては空間効率のよい方法で提供することは困難な場合があるが、第１及び第２の流体のための回転誘発チャネルを第１のダクト部分内で交互に配置することによって、熱交換器をより空間効率のよいようにさせることができる。

第１及び第２のダクトチャネルが互いに交互に配置される場合には、これは、これが、第１及び第２の流体が熱交換することができる表面積量を効果的に増加させ、より効率的な熱交換を可能にするという別の利点を提供し得る。より効率的な熱交換を促進するために、少なくとも１つの熱交換補助機構が、第１のダクト部分の第１のダクトチャネル及び第２のダクトチャネルのうちの少なくとも１つの内面において形成されてもよい。熱交換補助機構は、第１又は第２の流体が第１及び第２のダクトチャネルの境界において近接する有効表面積を増加させるための任意の表面不連続部であってもよい。例えば、熱交換補助機構は、第１及び第２のダクトチャネルの内面において形成された突出部（例えば、ピン、リブ、又はフィン）、又はチャネルの内面における波動部に対応することができる。例えば、フィンは、第１及び第２のダクトチャネルのうちの少なくとも１つの内面において形成されることができ、フィンは、例えば、チャネルを真っ直ぐ下に通過し、又はチャネルの内面を回って螺旋状に延びる。

第１のダクトチャネル及び第２のダクトチャネルのうちの少なくとも１つはまた、流体を回転の周りに導くための流れ回転面を備えてもよい。例えば、第１及び第２のダクトチャンネルのうちの１つは、流体を回転の周りに偏向させるための湾曲し、又は先細りになった内面を有することができる。この場合においては、流れ回転面は、第１の流体と第２の流体との間の熱交換を促進するための追加の熱交換面を提供してもよい。流体が流れ回転面上を流れると、熱は、流れ回転面を通って他の流体を含む隣接するチャネルに伝達され得る。

第１のダクトチャネル及び第２のダクトチャネルのうちの少なくとも１つはまた、回転の周りに流体を導くことを補助するために、チャネルの長さの少なくとも一部内でチャネルを細分化する１つ以上の回転ベーンを含むことができる。このように、各第１のダクトチャネル又は第２のダクトチャネルは、チャネルの少なくとも一部内で（例えば、回転の角部に対応する部分において）内部で細分化されることができる。

幾つかの例においては、コア部分内の熱交換チャネルは、第１のダクト部分の第１及び第２のダクトチャネルと同じ水力直径を有してもよい。場合によっては、コア部分及び第１のダクト部分は、一体に形成されてもよく、そのため、コア部分は、第１及び第２の流体がコア部分を通って平行及び非発散経路をとるチャネルの部分に単に対応してもよく、一方、第１のダクト部分においては、交互に配置されたダクトチャネル内で第１及び第２の流体がとる経路に発散がある。

しかし、他の例においては、第１のダクト部分の第１及び第２のダクトチャネルは、コア部分の第１及び第２の熱交換チャネルより大きい水力直径を有してもよい。例えば、幾つかの例においては、各第１のダクトチャネルは、コア部分における複数の熱交換チャネルに対応してもよく、各第１のダクトチャネルは、コアの個々の第１の熱交換チャネルに対応する複数の細分化された領域に通じ、又はそれから通じる。同様に、コア部分の複数の第２の熱交換チャネルを形成するために、１つの第２のダクトチャネルに対応する細分化された領域があってもよい。コア部分においてチャネルを更に仕切るための内部障壁を設けることによって、熱交換表面積を増加させることができ、より効率的な熱交換を提供する。

幾つかの例においては、コアの第１の熱交換チャネルの全前面領域は、第１の流体入口／出口の全前面領域より大きくてもよい。同様に、コアの第２の熱交換チャネルの全正面領域は、第２の流体入口／出口の全正面領域より大きくてもよい。このように、第１のダクト部分はまた、第１の流体入口／出口とコア部分の入口との間の前面領域を拡大し、又はコア部分の出口と第１の流体出口との間の前面領域を縮小するように機能してもよく、同様に、第２のダクトチャネルは、第２の流体にさらされる前面領域を拡大又は縮小してもよい。

コア部分は、場合によっては、第１のダクト部分とは別個に形成されてもよいが、幾つかの例においては、コア部分は、第１のダクト部分と一体的に形成されてもよい。コア部分及び第１のダクト部分は、材料の固体塊として形成されてもよい。例えば、層毎に構築された一体の固体材料としてコア部分及び第１のダクト部分を作り出すために、付加製造が使用されてもよい。

第１のダクト部分に加えて、熱交換器はまた、第１のダクト部分からコア部分の反対側に第２のダクト部分を備えてもよい。第２のダクト部分は、更なる第１の流体入口／出口とコアの第１の熱交換チャネルとの間で第１の流体を移送するための更なる第１のダクトチャネルと、更なる第２の流体入口／出口と第２の熱交換チャネルとの間で第２の流体を移送するための更なる第２のダクトチャネルとを有してもよい。再び、第２のダクト部分は、互いに交互に配置された更なる第１のダクトチャネル及び更なる第２のダクトチャネルを有してもよい。

第２のダクト部分が、第１及び第２の流体を回転の周りに導くことは必須ではない。例えば、空間は、熱交換器の一方の側においては他方の側に比べて制約が少なくてもよく、そのため、第１のダクト部分が上記で議論されたように回転するように充分であってもよいが、第２のダクト部分は、より真っ直ぐな経路で流体を受け入れ、又は出力することができる。しかし、場合によっては、更なる第１のダクトチャネル及び更なる第２のダクトチャネルのうちの少なくとも１つは、第１の流体又は第２の流体を、少なくとも４５度の回転の周りに導いてもよい。第２のダクト部分においては、流体の１つが少なくとも９０度の回転を受けることは必須ではない。

一例においては、第１及び第２のダクト部分は、くさび状部分を備えてもよく、くさび状部分は、くさび状部分の斜辺面が相対するように配置され、コア部分は、くさび状部分の斜辺面の間に斜めに配置される。実質的にくさび状部分内に延びる第１及び第２のダクトチャネルを有することは、流体を回転の周りに導くために便利であることがある。第１／第２のダクト部分の全体的な形状はまた、直方体形状とすることができるが、実際には、流体の回転の大部分は、直方体の１つの角部において起こり得、そのため、反対側の角部における空間が浪費され得る。直方体をくさびに縮小することによって、回転誘発チャネルはより小さい空間を占めることができる。しかし、くさびの平面端面が相対し、コア部分が平面端面に平行に配向されるようにくさびが配置される場合には、これは要求される空間量を増加させることがある。本発明者は、より空間効率のよいアプローチが、コア部分の平面が本質的にくさび状部分の斜辺面間に斜めに延在するように、第１及び第２のダクト部分のくさび状部分を、それらの斜辺面が相対するように配置することであることを認識する。斜辺面は、くさび状部分の断面に対応する直角三角形の斜辺に対応する面であってもよい。くさびの勾配が斜辺面に沿って全て一定であることは必須ではないが（斜辺面の曲率又は不連続性は許容される）、一般的に、斜辺面は、くさびを上下する傾斜面に対応してもよい。コア部分が斜めに配置される場合には、コア部分は、コア部分の平面が、第１又は第２の流体の入口又は出口方向に対して０〜９０度（及び０及び９０度を除く）の角度で延在するような配向を有してもよい。

本願において説明される技術は、平行流熱交換器のために使用されることができ、第１及び第２の流体は、同じ側において熱交換器に入り、コア部分を通って熱交換器の他方の側における出口に対応する方向に流れる。この場合において、第１のダクト部分が熱交換器の入口側に対応する場合には、第１のダクトチャネルは、第１の流体入口からコア部分の第１の熱交換チャネルに第１の流体を送ってもよく、第２のダクトチャネルは、第２の流体入口から第２の熱交換チャネルに第２の流体を移送してもよい。一方、第１のダクト部分が熱交換器の出口に対応する場合には、第１のダクトチャネルは、コア部分の第１の熱交換チャネルから第１の流体出口に第１の流体を移送してもよく、第２のダクトチャネルは、コア部分の第２の熱交換チャネルから第２の流体出口に第２の流体を移送してもよい。

しかし、熱交換は、第１及び第２の流体がそれぞれ熱交換器の反対側において熱交換器に入り、第１及び第２の熱交換チャネルを通って反対方向に流れる対向流熱交換器においては、より効率的となることができる。この場合においては、第１のダクト部分は、第１の流体入口から第１の熱交換チャネルに第１の流体を移送するための第１のダクトチャネルと、第２の熱交換チャネルから第２の流体出口に第２の流体を移送するための第２のダクトチャネルとを有してもよい。或いは、第１のダクト部分は、コアの第１の熱交換チャネルから第１の流体出口に第１の流体を移送するための第１のダクトチャネルと、第２の流体入口からコアの第２の熱交換チャネルに第２の流体を移送するための第２のダクトチャネルとを有してもよい。

熱交換器は、様々な目的のために使用されることができる。しかし、一例においては、熱交換器構成要素は、例えば、燃料を燃焼させることによって要求される加熱量を低減するために、例えば、エンジンに供給されるガスを予熱するために再利用することができる、内燃機関、ガスタービン、又は他の熱機関からの排気ガスから熱を回収するために使用される復熱装置の構成要素であってもよい。

コア部分及び第１のダクト部分が、上記で議論されたように形成され、第１のダクト部分が、交互に配置された第１のダクトチャネル及び第２のダクトチャネルを備える、熱交換器構成要素を製造する対応する方法が提供されてもよい。例えば、コア部分及び第１のダクト部分は、付加製造によって形成されてもよい。付加製造においては、物品は、物品全体を生産するために、材料の層の後に層を連続的に構築することによって製造されてもよい。例えば、付加製造は、選択的レーザ溶融、選択的レーザ焼結、電子ビーム溶融、等によって行うことができる。コア部分及び第１のダクト部分に使用される材料は、変えることができるが、幾つかの例においては、金属、例えばアルミニウム、チタン、又は鋼であってもよい。

付加製造プロセスは、製造される設計の特性を表す電子設計ファイルを供給し、設計ファイルを製造装置に供給される命令に変換するコンピュータに設計ファイルを入力することによって制御されてもよい。例えば、コンピュータは、３次元設計を連続する２次元層にスライスしてもよく、各層を表す命令は、例えば、対応する層を形成するために粉末ベッドを横切るレーザの走査を制御するために、付加製造機に供給されてもよい。このように、幾つかの実施形態においては、物理的熱交換器構成要素を提供するのではなく、本技術はまた、上記で議論されたような熱交換器構成要素の設計を表すコンピュータ読取可能なデータ構造（例えば、コンピュータ自動設計（ＣＡＤ）ファイル）に実装されることができる。このように、熱交換器構成要素をその物理的な形態で販売するのではなく、それはまた、このような熱交換器構成要素を形成するために、付加製造機を制御するデータの形態で販売されてもよい。再び、設計ファイルは、熱交換器全体を表す必要がなく、熱交換器の構成要素のみを表すことができる。データ構造を格納する記憶媒体が提供されてもよい。

図１は、熱交換器２の一例を示し、この例においては、ガスタービンエンジンからの排気ガスから廃熱を回収するための復熱装置である。この例においては、熱交換器２は、ガスタービンエンジンの燃焼室の周りに適合するように設計され、そのため、中央空隙４の周りに湾曲する。熱交換器２は、この例においては、左手ユニット６と右手ユニット８との２つの区分で形成され、そして、これらの区分は、製造後に共に溶接されてもよい。これは、熱交換器のそれぞれの半部６、８を製造するエンジニアリング上の課題を簡略化するために行われるが、他の例においては、一体に形成された熱交換器とすることができることが理解されるであろう。何れの場合においても、熱交換器の各半部６、８自体は、個々の各半部ユニット６、８より大きい流体体積流量を支持する完全な復熱装置２を有する完全な熱交換器として機能する。

熱交換器は、第１及び第２の流体入口ダクト１０、１２を備え、これらは両方とも、ダクトに接続されることができる入口パイプから熱交換器の本体の中に第１及び第２の流体を導くための漏斗状の部分を提供する。この例においては、第１の流体入口ダクト１０は、高温ガスを受け取るように設計され、第２の流体入口ダクト１２は、低温ガスを受け取るように設計されるが、他の例においては、第１及び第２の流体として入力される流体の温度は、逆であってもよいことが理解されるであろう。高温入口ダクト１０に供給される高温流体は、例えば、熱交換器本体の中に入り、熱交換器のコア部分内の一連の第１の熱交換チャネルを通って、そして、図１の左手部分に示される図では隠れているが図１の右手部分に示される図では目に見える第１の流体出口ダクト１４において出力されてもよい、燃焼室からの排気ガスであってもよい。一方、低温流体は、例えば、熱交換器の外側から低温入口ダクト１２において吸い込まれる空気であってもよい。低温流体は、熱交換器を通過する際に、高温流体からの熱伝達によって予熱され、低温出口ダクト１６から出力され、それは、この例においては、作動流体として燃焼室の中に低温空気が噴射されることができるように、燃焼室を収容するために中央空隙４の近傍に配置される。このように、復熱装置は、さもなければ周辺に出力される高温ガスからの廃熱の一部を回収し、これを燃焼室に入る低温ガスの一部を予熱するために使用して、燃焼室内で要求される加熱量を低減してガスを燃焼温度まで上昇させ、それは、燃料を節約し、燃焼性能を改善することに役立つ。

熱交換器２を使用するシステムにおける設計上の制約に起因して、熱交換器２が熱交換器の一方の側面１８において何らかの固体障壁に対して配置されて、高温入口及び出口ダクト並びに低温入口及び出口ダクトが障壁に最も近い熱交換器の側面１８を通過することができないという要件があり得る。例えば、熱交換器は、車のトランク内に適合することが必要である場合があり、そのため、車のトランクの底部におけるパネルは、流体入口及び出口に対して障壁をもたらす場合がある。これは、低温入口又は出口流及び高温入口又は出口流が熱交換器の本体から出る際に回転を受けることが必要である場合があることを意味する場合がある。

図２は、比較のために、このような回転を収容するための熱交換器の代替設計を示す。この例においては、熱交換器２は、低温及び高温流体それぞれのために交互する熱交換チャネルを含む熱交換器コア２０を含む。熱交換器の底部における側面１８においては流体入口又は出口が不可能であるので、低温流体は、熱交換器の側面において低温入口１２に入り、図２の左手部に示されるように９０度より大きい回転を受ける。一方、熱交換器の頂部における高温入口１０の中への高温流体流は、コア２０を通過し、そして、コア２０を出て高温流体出口１４に達する間に４５度より大きい回転（この例においては約９０度）を受ける。回転を容易にするために、低温流体をコア部分２０内の対応する低温チャネルの中に９０度より大きい回転の周りに導くようにチャネルが設けられる、低温流体回転領域２２が設けられる。低温流体回転領域２２内では、高温流体は、単に回転することなく真っ直ぐに通過し、低温流体回転領域２２の下に積み重ねられたヘッダ／フッタパイプ２４の中に移送され、そして、高温流体は、熱交換器の底部に沿って高温流体出口１４に向かってヘッダ／フッタ領域２４を通過する。しかし、低温流体及び高温流体をそれぞれ回転させるための別個の領域２２及び２４があるので、これは、熱交換器の全体的なサイズを増大させる傾向がある。例えば、１つの設計においては、所与の目標高温及び低温流体温度のために熱交換の所定の性能を維持するために、ダクト領域及びコア部分の全高は、約２０５ｍｍであった。

図３は、全空間を低減することができる熱交換器の代替設計を示す。再び、入口１２に入る低温流体の流れベクトルと熱交換器コア２０を通過する低温流体の流れベクトルとの間の回転角度は９０度より大きく、コア２０における高温流体の流れベクトルと高温流体の出力ベクトルとの間の回転角度は４５度より大きい。しかし、この設計においては、第１及び第２の流体を回転の周りに導くための第１及び第２のダクトチャネルが互いに交互に配置される、第１のダクト部分２６が設けられる。この例においては、第１の流体は高温流体に対応し、第２の流体は低温流体に対応する。高温及び低温流体それぞれのために回転誘発チャネルを交互に配置することによって、図２のような追加のフッタ領域２４を設ける必要がなく、これは、熱交換器の全高を低減することを可能にする。

このように、低温流体は、流体入口１２に入り、第１のダクト部分２６内の第１のダクトチャネルによって９０度より大きい角度の周りに回転され、そしてコア部分２０を通過する。コア部分２０の他方の側面に、第２のダクト部分２８は設けられ、それは、そして低温流体を再び回転させ、それを低温流体出口ダクト１６に向かって導く。一方、高温流体は、高温入口ダクト１０に入り、第２のダクト部分２８を通ってコア２０に入り、そして、低温流体を搬送する第２のダクトチャネルと交互に配置された第１のダクトチャネル内で、第１のダクト部分２６内で４５度より大きい角度の周りに回転される。高温流体は、高温流体出口１４に導かれる。この例においては、熱交換器２は、対向流熱交換器であるが、同様のアプローチが、並列流熱交換器において使用されることができる。

また、図２におけるコア２０は、高温流入口方向に直交し、且つ高温流体出口方向に平行に配置されるが、図３の例においては、コア領域２０は、熱交換器本体内に斜めに配置される。すなわち、第１及び第２のダクト部分２６、２８は、それぞれのダクトチャネルを担持するくさび状部分を備え、それぞれのくさびの斜辺面３０は相対する。コア部分２０は、図３の下図に示されるように斜辺面３０間に斜めに配置される。これは、本質的に相対するくさびの平面３２であり、そのため、コアが斜めではなく本体内に水平に配置される、図２に示されるアプローチと比較して、空間を更に低減する。

このように、この設計では、図２の例と同じ設計要件を満たすコア及びダクト領域の全高は、１１０ｍｍの高さに低減されることができた。上記で議論された２０５ｍｍ及び１１０ｍｍの例示的な高さは、ダクトチャネルを交互に配置することによって達成されることができる空間節約を示す一例にすぎず、明らかに他の例示的な実施形態が、熱交換器の特定の設計要件に応じて異なる高さを有してもよいことが理解されるであろう。

図４は、熱交換器２の２つの半部ユニット６、８のうちの一方、この例においては左手ユニット６に対応する熱交換器構成要素を示す。図４は、熱交換器の配向に対するコア部分の斜めプロファイルを示す。コア部分の入力又は出力表面における全前面領域は、高温流体出口１４及び低温流体入口１０における全前面領域より大きい。

図５Ａ及び図５Ｂは、図４に示されるような左手の熱交換器ユニット６を通る断面図を示す。図５Ａに示されるように、低温入口ダクト１２は、低温流体の流れを仕切るための内部メッシュ４０を、それがダクトに入る際に、第１のダクト部分２６の異なる第２のダクトチャネル間の低温流体流の分割を促進するために備えてもよい。

図５Ａ及び図５Ｂの断面に示されるように、第１のダクト部分２６は、一連の交互に配置された第１及び第２のダクトチャネルを含んでもよく、第１のダクトチャネルは、コア領域２０から高温流体出口１４に第１の（高温）流体を移送し、第２のダクトチャネルは、低温流体入口１２からコア領域２０に第２の流体（低温流体）を移送する。第１及び第２のダクトチャネルは、コア領域２０に向かってチャネルに沿って進行する一連の分割壁４２を有する。第１のダクトチャネル４８は、高温流体出口領域１４に対応する端部において開口４３を有するが、低温流体入口１２に隣接する側面において障壁４４で閉鎖される。低温流体を移送するための第２のダクトチャネル４９は、低温入口１２に対応する領域において開放されるが、高温出口１４に対応する端部において障壁４５で閉鎖される（図５Ｂ参照）。低温流体（第２の）ダクトチャネル４９は、コア領域に向かう回転の周りに低温流体を案内する回転誘発表面４６を有する内部プロファイルを含む。同様に、高温流体チャネル４８は、熱交換器の他方の端部において、コア領域２０から出る高温流体を高温出口１４に向かう回転の周りに案内するための回転誘発表面４７を有する。

また、任意に、１つ以上の回転ベーン７０が、回転の周りに低温流体を導くことを補助するために、第２のダクトチャネル４９内に形成されてもよい。回転ベーン７０は、回転の周りに低温流体を偏向させることに役立つ内部表面を提供するために、第２のダクトチャネルを内部で細分化してもよい。回転ベーン７０は、付加製造によってチャネル内に形成されてもよい（例えば、チャネル壁の形成中に、層が付加製造によって構築されるので、ブリッジング部分は、チャネルの両側におけるチャネル壁から構築されることができ、それらは、より多くの層が構築されると、チャネルを横断する内部区画を形成するためにチャネルの中央において出会うように近づく）。回転ベーン７０は、チャネルの全長に沿って延在する必要はない。例えば、回転ベーン７０は、回転の角部に設けられてもよいが、他の部分に設けられ得ない。回転ベーン７０は、エーロフォイル形状又は他の適切な形状を有することができる。回転ベーン７０の形状は、複数の候補形状のためにチャネルを通過する流体の計算流体力学シミュレーションを実行し、最良の性能を与える形状を選択することによって決定されることができる。或いは、他の例においては、回転ベーン７０はなくてもよい。

図６は、より詳細に、コア部分における熱交換チャネル６０と、第１及び第２のダクト部分２６、２８におけるダクトチャネルとを含むチャネルを概略的に示す。第１のダクト部分２８においては、低温ダクトチャネル４９の端部は、高温出口１４の側で閉鎖され、一方、高温ダクトチャネル４８の端部は、高温流体を高温出口１４に逃がすことを可能にするように開放される。低温ダクトチャネル４９の開口は、頁を出入りする方向で見ると、チャネルの頂部又は底部の表面にある。図６に示されるように、低温及び高温ダクトチャネル４９、４８の一方又は両方は、高温流体と低温流体との間の界面における表面領域の総量を増加させることによって、チャネルを通る高温流体の経路と低温流体の経路との間の熱交換を促進するために、チャネルの内面に形成された追加の熱交換補助機構５０を有してもよい。この例においては、熱交換補助機構は、チャネルの壁に形成されたピンであるが、他の例においては、リブ又はフィンとすることができる。

図５Ａ、図５Ｂ、及び図６に示されるように、第２のダクト部分２８は、同様に、高温流体を高温入口ダクト１０からコア領域２０に搬送するための更なる第１のダクトチャネル５４と、低温流体をコア領域２２から低温出口ダクト１６に搬送するための更なる第２のダクトチャネル５６とを含む、一連の交互に配置された更なる第１及び第２のダクトチャネル５２を備えてもよい。この例においては、第２のダクト部分２８における低温ダクトチャネル５６は、その端部において、低温ダクトに流体を出力するために開放され、一方、高温入口ダクト１０にさらされる領域におけるチャネルの頂部に障壁５７を有し、一方、高温（更なる第１の流体）ダクトチャネル５４は、低温出口ダクト１６に対応する端部において閉鎖され、高温入口ダクト１０から高温流体を受け取るために頂部において開放される。図６には示されないが、第２のダクト部分２８は、第１のダクト部分２６と同様の熱交換補助機構５０を有することができる。

従って、第１及び第２の流体においてそれぞれの回転を誘発するチャネルを交互に配置することによって、空間使用の効率を改善することができる。

熱交換器のコアの熱交換チャネル６０の断面は、チャネルの幅に沿って不均一とすることができる。幾つかの例においては、熱交換チャネルは、１０ｍｍ未満の水力直径を有してもよい。より詳細には、熱交換器チャネル６０の水力直径は、５ｍｍ未満、２ｍｍ未満、１ｍｍ未満、又は０．５ｍｍ未満であってもよい。同様に、第１のダクト部分の第１／第２のダクトチャネルは、１０ｍｍ未満、５ｍｍ未満、２ｍｍ未満、１ｍｍ未満、又は０．５ｍｍ未満の水力直径を有してもよい。同様に、第２のダクト部分の更なる第１／第２のダクトチャネルは、１０ｍｍ未満、５ｍｍ未満、２ｍｍ未満、１ｍｍ未満、又は０．５ｍｍ未満の水力直径を有してもよい。このような小規模においては、典型的には、成形又は鋳造のような標準的な製造技術を介して交互に配置された回転誘発チャネルを形成することは非実用的であると考えられるが、本発明者は、例えば、付加製造を使用することが可能であることを認識する。

高温及び低温入口／出口ダクト１０、１２、１４、１６の位置は、異なる設計に対して変えることができる。図１〜図６は、低温流体が低温入口から低温出口まで（低温入口及び低温出口が熱交換器の反対側にある状態で）Ｚ字状又はＳ字状の経路をとる例を示すが、これは必須ではない。図７に示されるように、代替設計は、低温出口１６が低温入口１２と熱交換器の同じ側にあるＣ字状、Ｖ字状、又はＵ字状の経路に沿って低温流体を送ることができる。この場合においては、上記で説明されたものと同じ方法で、熱交換器を横切ってコア領域を斜めに配置することはできず、代わりに、コアが、図７に示されるように熱交換器の底部に平行であってもよい。それにもかかわらず、回転誘発ダクトチャネルが高温流体及び低温流体のために交互に配置された第１ダクト領域２６を設けることによって、熱交換器の空間効率を向上させることができる。

図８は、付加製造を概略的に示す。この例においては、レーザ溶融金属粉末８８が、熱交換器２又は上記で説明された熱交換器の構成要素のような物品を形成するために使用される。物品２は、粉末ベッド８０を下降させると層毎に形成され、その上には、溶融される金属粉末の薄層が、レーザ８４から供給される走査レーザビームを介して融解（溶融）される前に粉末スプレッダ８２によって広げられる。レーザ８４を介したレーザビームの走査及びベッド８０の下降は、制御コンピュータ８６によってコンピュータ制御される。制御コンピュータ８６は、次に、コンピュータプログラム（例えば、製造される物品２を画定するコンピュータデータ）によって制御される。この物品画定データは、コンピュータ読取可能な非一時的媒体９８に格納される。図８は、付加製造を実行するために使用されてもよい機械の一例を示す。種々の他の機械及び付加製造プロセスがまた、本技術に従った使用のために好適であって、それによって、熱交換器のコア部分と入口／出口との間で第１及び第２の流体を送るためのダクトチャネルが交互に配置される。

更なる例示的な配置が、以下の番号の条項に記載される。

条項１
交互する第１の熱交換チャネル及び第２の熱交換チャネルを、第１の熱交換チャネルにおける第１の流体と第２の熱交換チャネルにおける第２の流体との間で熱交換するために備えるコア部分と、
第１の流体入口／出口とコア部分の第１の熱交換チャネルとの間で第１の流体を移送するための第１のダクトチャネル、及び第２の流体入口／出口とコア部分の第２の熱交換チャネルとの間で第２の流体を移送するための第２のダクトチャネルを備える第１のダクト部分と
を備える熱交換器構成要素であって、
第１のダクトチャネルは、第１の流体を少なくとも４５度の回転の周りに導くように構成され、
第２のダクトチャネルは、第２の流体を少なくとも９０度の回転の周りに導くように構成され、
第１のダクトチャネルは、第２のダクトチャネルと交互に配置される、熱交換器構成要素。

条項２
第１のダクトチャネルは、第２のダクトチャネルに対して異なる流路形状を提供する、条項１の熱交換器構成要素。

条項３
第１の流体入口／出口は、第２の流体入口／出口から分離し、それとは交互に配置されない、条項１又は２の熱交換器構成要素。

条項４
第２のダクトチャネルは、第１の流体のために第１のダクトチャネルによってもたらされる回転より大きい角度を有する回転の周りに、第２の流体を導くように構成される、条項１〜３の何れかの熱交換器構成要素。

条項５
第２のダクトチャネルは、第２の流体を９０度より大きい回転の周りに導くように構成される、条項１〜４の何れかの熱交換器構成要素。

条項６
少なくとも１つの熱交換補助機構が、第１のダクト部分の第１のダクトチャネル及び第２のダクトチャネルのうちの少なくとも１つの内面において形成される、条項１〜５の何れかの熱交換器構成要素。

条項７
第１のダクト部分の第１のダクトチャネル及び第２のダクトチャネルは、コア部分の第１の熱交換チャネル及び第２の熱交換チャネルより大きい水力直径を有する、条項１〜６の何れかの熱交換器構成要素。

条項８
コア部分の第１の熱交換チャネルの全前面面積は、第１の流体入口／出口の全前面面積より大きい、条項１〜７の何れかの熱交換器構成要素。

条項９
コア部分の第２の熱交換チャネルの全前面面積は、第２の流体入口／出口の全前面面積より大きい、条項１〜８の何れかの熱交換器構成要素。

条項１０
コア部分は、第１のダクト部分と一体に形成される、条項１〜９の何れかの熱交換器構成要素。

条項１１
第１のダクト部分からコア部分の反対側に第２のダクト部分を備え、第２のダクト部分は、更なる第１の流体入口／出口と第１の熱交換チャネルとの間で第１の流体を移送するための更なる第１のダクトチャネル、及び更なる第２の流体入口／出口と第２の熱交換チャネルとの間で第２の流体を移送するための更なる第２のダクトチャネルを備え、更なる第１のダクトチャネルは、更なる第２のダクトチャネルと交互に配置される、条項１〜１０の何れかの熱交換器構成要素。

条項１２
第２のダクト部分において、第１のダクトチャネル及び第２のダクトチャネルのうちの少なくとも１つは、第１の流体又は第２の流体を、少なくとも４５度の回転の周りに導くように構成される、条項１１の熱交換器構成要素。

条項１３
第１のダクト部分及び第２のダクト部分は、くさび状部分を備え、くさび状部分は、第１のダクト部分及び第２のダクト部分のくさび状部分の斜辺面が相対するように配置され、コア部分は、くさび状部分の斜辺面の間に斜めに配置される、条項１１又は１２の熱交換器構成要素。

条項１４
熱交換器構成要素は、対向流熱交換器の構成要素を備える、条項１〜１３の何れかの熱交換器構成要素。

条項１５
熱交換器構成要素は、復熱装置の構成要素を備える、条項１〜１４の何れかの熱交換器構成要素。

条項１６
熱交換器構成要素の製造方法であって、
交互する第１の熱交換チャネル及び第２の熱交換チャネルを、第１の熱交換チャネルにおける第１の流体と第２の熱交換チャネルにおける第２の流体との間で熱交換するために備えるコア部分を形成するステップと、
第１の流体入口／出口とコア部分の第１の熱交換チャネルとの間で第１の流体を移送するための第１のダクトチャネル、及び第２の流体入口／出口とコア部分の第２の熱交換チャネルとの間で第２の流体を移送するための第２のダクトチャネルを備える第１のダクト部分を形成するステップと
を含む方法であって、
第１のダクトチャネルは、第１の流体を少なくとも４５度の回転の周りに導くように構成され、
第２のダクトチャネルは、第２の流体を少なくとも９０度の回転の周りに導くように構成され、
第１のダクトチャネルは、第２のダクトチャネルと交互に配置される、方法。

条項１７
コア部分及び第１のダクト部分は、付加製造によって形成される、条項１６の方法。

条項１８
熱交換器構成要素の設計を表す、コンピュータ読取可能なデータ構造であって、熱交換器構成要素は、
交互する第１の熱交換チャネル及び第２の熱交換チャネルを、第１の熱交換チャネルにおける第１の流体と第２の熱交換チャネルにおける第２の流体との間で熱交換するために備えるコア部分と、
第１の流体入口／出口とコア部分の第１の熱交換チャネルとの間で第１の流体を移送するための第１のダクトチャネル、及び第２の流体入口／出口とコア部分の第２の熱交換チャネルとの間で第２の流体を移送するための第２のダクトチャネルを備える第１のダクト部分と
を備え
第１のダクトチャネルは、第１の流体を少なくとも４５度の回転の周りに導くように構成され、
第２のダクトチャネルは、第２の流体を少なくとも９０度の回転の周りに導くように構成され、
第１のダクトチャネルは、第２のダクトチャネルと交互に配置される、コンピュータ読取可能なデータ構造。

条項１９
条項１８のコンピュータ読取可能なデータ構造を格納する記憶媒体。

本願において、「構成される」という用語は、装置の要素が、画定された動作を実行することができる構成を有することを意味するために使用される。この文脈において、「構成」は、ハードウェア又はソフトウェアの相互接続の配置又は方法を意味する。例えば、装置が、画定された動作を提供する専用のハードウェアを有してもよく、或いは、プロセッサ又は他の処理装置が、機能を実行するようにプログラムされてもよい。「ように構成される」とは、画定された動作を提供するために、決して装置の要素が変更される必要があることを意味するものではない。

本発明の例示的な実施形態は、添付の図面を参照して本明細書で詳細に説明されたが、本発明は、それらの詳細な実施形態に限定されず、種々の変更及び改造が、添付の請求の範囲によって画定されるような本発明の範囲及び精神から逸脱することなく、当業者によって、それらにおいて達成されることができることが理解されるべきである。

Claims

交互する第１の熱交換チャネル及び第２の熱交換チャネルを、前記第１の熱交換チャネルにおける第１の流体と前記第２の熱交換チャネルにおける第２の流体との間で熱交換するために備えるコア部分であって、前記第１の熱交換チャネル及び前記第２の熱交換チャネルは、前記第１の流体及び前記第２の流体を同じ方向又は反対方向に対応する経路に沿って導くように構成されている、コア部分と、
第１の流体入口／出口と前記コア部分の前記第１の熱交換チャネルとの間で第１の流体を移送するための第１のダクトチャネル、及び第２の流体入口／出口と前記コア部分の前記第２の熱交換チャネルとの間で第２の流体を移送するための第２のダクトチャネルを備える第１のダクト部分であって、前記第１のダクトチャネルは、前記第２のダクトチャネルに対して異なる流路形状を提供し、前記第１の流体入口／出口は、前記第２の流体入口／出口から分離し、それとは交互に配置されていない、第１のダクト部分と
を備える熱交換器構成要素であって、
前記第１のダクトチャネルは、前記第１の流体を少なくとも４５度の回転の周りに導くように構成され、
前記第２のダクトチャネルは、前記第２の流体を少なくとも９０度の回転の周りに導くように構成され、
前記第１のダクトチャネルは、前記第２のダクトチャネルと交互に配置されている、熱交換器構成要素。
前記第２のダクトチャネルは、前記第１の流体のために前記第１のダクトチャネルによってもたらされる前記回転より大きい角度を有する回転の周りに、前記第２の流体を導くように構成されている、請求項１に記載の熱交換器構成要素。
前記第２のダクトチャネルは、前記第２の流体を９０度より大きい回転の周りに導くように構成されている、請求項１又は２に記載の熱交換器構成要素。
少なくとも１つの熱交換補助機構が、前記第１のダクト部分の前記第１のダクトチャネル及び前記第２のダクトチャネルのうちの少なくとも１つの内面において形成されている、請求項１〜３の何れか一項に記載の熱交換器構成要素。
前記第１のダクト部分の前記第１のダクトチャネル及び前記第２のダクトチャネルは、前記コア部分の前記第１の熱交換チャネル及び前記第２の熱交換チャネルより大きい水力直径を有する、請求項１〜４の何れか一項に記載の熱交換器構成要素。
前記コア部分の前記第１の熱交換チャネルの全前面面積は、前記第１の流体入口／出口の全前面面積より大きい、請求項１〜５の何れか一項に記載の熱交換器構成要素。
前記コア部分の前記第２の熱交換チャネルの全前面面積は、前記第２の流体入口／出口の全前面面積より大きい、請求項１〜６の何れか一項に記載の熱交換器構成要素。
前記コア部分は、前記第１のダクト部分と一体に形成されている、請求項１〜７の何れか一項に記載の熱交換器構成要素。
前記第１のダクト部分から前記コア部分の反対側に第２のダクト部分を備え、前記第２のダクト部分は、更なる第１の流体入口／出口と前記第１の熱交換チャネルとの間で第１の流体を移送するための更なる第１のダクトチャネル、及び更なる第２の流体入口／出口と前記第２の熱交換チャネルとの間で第２の流体を移送するための更なる第２のダクトチャネルを備え、前記更なる第１のダクトチャネルは、前記更なる第２のダクトチャネルと交互に配置されている、請求項１〜８の何れか一項に記載の熱交換器構成要素。
前記第２のダクト部分において、前記第１のダクトチャネル及び前記第２のダクトチャネルのうちの少なくとも１つは、前記第１の流体又は前記第２の流体を、少なくとも４５度の回転の周りに導くように構成されている、請求項９に記載の熱交換器構成要素。
前記第１のダクト部分及び前記第２のダクト部分は、くさび状部分を備え、前記くさび状部分は、前記第１のダクト部分及び前記第２のダクト部分の前記くさび状部分の斜辺面が相対するように配置され、前記コア部分は、前記くさび状部分の前記斜辺面の間に斜めに配置されている、請求項９又は１０に記載の熱交換器構成要素。
前記熱交換器構成要素は、対向流熱交換器の構成要素を備える、請求項１〜１１の何れか一項に記載の熱交換器構成要素。
前記熱交換器構成要素は、復熱装置の構成要素を備える、請求項１〜１２の何れか一項に記載の熱交換器構成要素。
熱交換器構成要素の製造方法であって、
交互する第１の熱交換チャネル及び第２の熱交換チャネルを、前記第１の熱交換チャネルにおける第１の流体と前記第２の熱交換チャネルにおける第２の流体との間で熱交換するために備えるコア部分を形成するステップであって、前記第１の熱交換チャネル及び前記第２の熱交換チャネルは、前記第１の流体及び前記第２の流体を同じ方向又は反対方向に対応する経路に沿って導くように構成されている、ステップと、
第１の流体入口／出口と前記コア部分の前記第１の熱交換チャネルとの間で第１の流体を移送するための第１のダクトチャネル、及び第２の流体入口／出口と前記コア部分の前記第２の熱交換チャネルとの間で第２の流体を移送するための第２のダクトチャネルを備える第１のダクト部分を形成するステップであって、前記第１のダクトチャネルは、前記第２のダクトチャネルに対して異なる流路形状を提供し、前記第１の流体入口／出口は、前記第２の流体入口／出口から分離し、それとは交互に配置されていない、ステップと
を含む方法であって、
前記第１のダクトチャネルは、前記第１の流体を少なくとも４５度の回転の周りに導くように構成され、
前記第２のダクトチャネルは、前記第２の流体を少なくとも９０度の回転の周りに導くように構成され、
前記第１のダクトチャネルは、前記第２のダクトチャネルと交互に配置されている、方法。
前記コア部分及び前記第１のダクト部分は、付加製造によって形成されている、請求項１４に記載の方法。
熱交換器構成要素の設計を表す、コンピュータ読取可能なデータ構造であって、前記熱交換器構成要素は、
交互する第１の熱交換チャネル及び第２の熱交換チャネルを、前記第１の熱交換チャネルにおける第１の流体と前記第２の熱交換チャネルにおける第２の流体との間で熱交換するために備えるコア部分であって、前記第１の熱交換チャネル及び前記第２の熱交換チャネルは、前記第１の流体及び前記第２の流体を同じ方向又は反対方向に対応する経路に沿って導くように構成されている、コア部分と、
第１の流体入口／出口と前記コア部分の前記第１の熱交換チャネルとの間で第１の流体を移送するための第１のダクトチャネル、及び第２の流体入口／出口と前記コア部分の前記第２の熱交換チャネルとの間で第２の流体を移送するための第２のダクトチャネルを備える第１のダクト部分であって、前記第１のダクトチャネルは、前記第２のダクトチャネルに対して異なる流路形状を提供し、前記第１の流体入口／出口は、前記第２の流体入口／出口から分離し、それとは交互に配置されていない、第１のダクト部分と
を備え、
前記第１のダクトチャネルは、前記第１の流体を少なくとも４５度の回転の周りに導くように構成され、
前記第２のダクトチャネルは、前記第２の流体を少なくとも９０度の回転の周りに導くように構成され、
前記第１のダクトチャネルは、前記第２のダクトチャネルと交互に配置されている、コンピュータ読取可能なデータ構造。
請求項１６に記載のコンピュータ読取可能なデータ構造を格納する記憶媒体。