JP5642776B2

JP5642776B2 - マイクロトラスを使用する構造絶縁層のための方法と装置

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Publication number: JP5642776B2
Application number: JP2012513090A
Authority: JP
Inventors: アラン，ジョンジェイコブセン，; スティーヴン，エドワードレーマン，; ジェフリー，ピー．マクナイト，; ウィリアム，バーナードカーター，
Original assignee: Boeing Co
Current assignee: Boeing Co
Priority date: 2009-06-01
Filing date: 2010-05-05
Publication date: 2014-12-17
Anticipated expiration: 2030-05-05
Also published as: US20100300669A1; JP2012529159A; EP2437933A2; WO2010141176A2; AU2010257071B2; US8800641B2; CA2757905A1; CN102427936A; WO2010141176A3; AU2010257071A1; EP2437933B1; CN102427936B; CA2757905C

Description

本発明の分野は、概して構造の冷却に関し、特にマイクロトラスを使用する構造絶縁層に関わる方法及び装置に関するものである。

構造の熱保護に関して多数の解決策が利用されている。これらの解決策の多くでは、絶縁要素にもなりながら空気を通過させることができる低密度コア材料を構造の一部として取り入れている。これらのコア材料は、炭素発泡体、炭化ケイ素発泡体、アルミナタイル、及びスロット開口ハニカムのうちの１つ以上を含む。他のコア材料も知られている。

セラミック発泡体は、熱保護システム及び熱交換器用途に使用されている。しかしながら、これらのセラミック発泡体の気孔はランダムな方向に形成されるので、これらの発泡体は、要求ほどには機械効率が高くない。また、発泡体の気孔がランダムな方向に形成されることにより、圧送空気を、発泡体を通過させようとするときに、かなり大きな困難が伴う。更に、気孔がランダムな方向に形成される網目状発泡体からはまた、これらの発泡体構造を熱的機械的性能予測に基づいて最適化するための設計変数（主として、発泡体の気孔のサイズ）が、限られた数しか得られない。

１つの解決策では、セラミック熱保護システムを取り入れ、このシステムでは、セラミックを多孔質とすることにより冷気を、当該セラミックを通るように通過させることができる。しかしながら、この多孔質セラミックは、網目状発泡体が有する特徴と同じ特徴の多くを有している。詳細には、個々の気孔がランダムな方向に形成されるので、不十分な量の空気しか、セラミックを通過しないことになる。

１つの態様では、部品と熱源との温度差を維持する装置が提供される。装置は、第１表面及び第２表面を画定する複数の節点及び部材を有するマイクロトラス構造を含む。第２表面は、部品に取り付けられるように操作することができる。装置は更に、マイクロトラス構造の第１表面に取り付けられる外板材料を含み、該外板材料は、熱源とマイクロトラス構造との間に配置されるように操作することができる。外板材料は、マイクロトラス構造を通る流体流路の少なくとも一部を画定する。

別の態様では、表面を、熱源からの熱の変動から保護する構造が提供される。構造は、節点で交差する複数の中空部材を有するマイクロトラス構造を含む。中空部材は、第１表面及び第２表面と、該第１表面と該第２表面との間の複数の空間とを画定する。第２表面が、熱源から保護される表面の近傍に配置されるように構成されるのに対し、中空部材及び節点は、流体流を誘導して該流体流が中空部材及び節点を通過することができるように構成される。構造は更に、マイクロトラス構造の中空部材及び節点によって画定される空間を充填する絶縁材料を含む。

更に別の態様では、表面を、該表面に近接する熱源から絶縁する方法が提供される。方法は、マイクロトラス構造を表面に、マイクロトラス構造が表面と熱源との間に位置するように取り付けるステップと、流体流をマイクロトラス構造に流すことにより、流体流の作用でマイクロトラス構造に接続される領域から熱を取り除くステップとを含む。

これまでに説明してきた特徴、機能、及び利点は、本発明の種々の実施形態において個別に達成することができる、または以下の記述及び図面を参照しながら理解することができる更なる詳細を含む更に他の実施形態において組み合わせることができる。

図１は、マイクロトラスを使用し、かつ非通気性外板を含む能動冷却絶縁層の断面図である。図２は、マイクロトラスを使用し、かつ多孔質外板を含む能動冷却絶縁層の断面図である。図３は、マイクロトラスを使用し、かつ外板に設けられる指向性冷却孔を含む能動冷却絶縁層の断面図である。図４は、マイクロトラスを使用した能動冷却絶縁層の断面図であり、冷気は中空トラス部材を通って流れるように誘導される。図５は、マイクロトラス構造を示している。図６は、中空トラス部材を含むマイクロトラス構造を示している。図７は、中空トラス部材の詳細図である。

記載される実施形態は、トラス構造を内蔵する熱絶縁構造部材に関するものである。種々の実施形態では、トラス構造は、１つの節点から延び、かつ外板表面に取り付けられる複数の部材を含む。特定の実施形態では、トラス構造、及び当該トラス構造の部材はセラミックである。特定の実施形態では、トラス部材は中空である。中空トラス形態、及び非中空トラス形態の両方に関して、構造全体は、外板と、当該外板に取り付けられるトラス構造の一方の表面とを含むことができる。トラス構造の反対側表面は、熱流束から保護される表面に取り付けられる。トラス構造を、外板と当該表面との間に設けることにより、トラス構造を通って流れる気流の阻害度を小さくすることができる流体流路が形成される。

記載される構造の１つの目的は、表面と入射熱流束との熱差（ΔＴ）を維持することにある。マイクロトラスの構造を通過する冷気流を調整する能力によって、表面温度の制御が可能になる。このようなマイクロトラス構造の幾つかの利点として、セラミック類及び金属類のような種々の材料選択肢があること、網形状の形成が可能であること、冷気流の流路の加工作業を追加しなくて済むことを挙げることができ、マイクロトラスアーキテクチャによって、構造的な機能を追加することができる。

以下に記載される実施形態に関する１つの特定の用途は、航空機の排気ノズルに関連する環境におけるものである。しかしながら、表面温度制御を必要とする他の用途も確かにあり得る。

更に詳細には、当該トラス構造は、マイクロトラスの種々の形態に関するものであり、これらの形態は、高熱流束源からの保護を必要とする表面に取り付けられる。図１を参照するに、外板材料１０は、マイクロトラス構造１２に、マイクロトラス構造１２の第１表面１６に沿って取り付けられる。マイクロトラス構造１２の第２表面１８は、接着剤２０を使用して、マイクロトラス構造１２の第２表面１８が、熱流速４０から保護されるデバイスの表面３０、または下部構造３２の表面３０に隣接するように取り付けられる。図示の実施形態では、下部構造３２の表面３０は高熱流束４０から、マイクロトラス構造１２を通過する冷気５０により可能になる対流冷却により保護される。外板１０の１つの目的は、マイクロトラス構造１２の内部領域６０を封止して冷気５０の流れを可能にすることにある。

本明細書の他の箇所に記載されるように、マイクロトラス構造１２は、ポリマー、金属（または合金）により形成することができるか、またはセラミック材料により形成することができる。温度が約２００℃を超える場合、マイクロトラス材料は、金属またはセラミックのいずれかに切り換える必要がある。１つの好適な実施形態は、セラミックマイクロトラスを利用する。炭化ケイ素及びアルミナが、このようなセラミックの２つの例であるが、他の材料を挙げることもできる。その理由として多くのことを挙げることができ：セラミック材料が普通、金属よりも密度が低いこと、セラミック材料が普通、より高い温度環境において熱的により安定していること、セラミック材料が普通、より低い熱伝導率を有し、これによって、トラス部材を通って、熱流速から保護される表面に達する熱の伝導を阻止することができることを挙げることができる。

外板材料１０が非通気性の場合、入射熱エネルギーは、マイクロトラス構造１２の部材を構成する材料を介して、高熱流束４０からの保護を必要とする表面３０に向かって伝導する。冷気５０は、マイクロトラス構造を通過するように誘導されて、所望の温度ΔＴを維持する対流冷却機構が実現する。非通気性外板材料の１つの実施形態は、セラミック繊維で強化されたセラミック母材複合材料（ＣＭＣ）である。

外板材料１０が非通気性の場合、マイクロトラス構造１２を通って誘導される冷気５０の温度は、冷気５０が熱を、マイクロトラス構造の個々の部材から奪うにつれて高くなる。この現象によって、冷気５０の効率が下がるが、その理由は、マイクロトラス構造を通過するときの実効流路長が、冷気５０と外板材料（）１０との温度差が小さくなることに起因して長くなるからである。冷気流量の限界は、この冷却機構が、特定用途における必要温度条件に対応する安全温度ΔＴを維持するために十分であるかどうかを最終的に決定することになる。

図１に示すように、図１に続く図においては、マイクロトラス構造１２は、高熱流束４０からの保護を必要とする表面３０に取り付けられる。接着手法または機械的な取り付け方法を利用してもよい。１つの好適な実施形態では、マイクロトラス構造１２は表面３０に、歪みを効率的に緩和する歪み緩和層となる高温シリコーン接着剤で取り付けられる。仮に、より低い熱勾配が接着面で予測されるとすると、他の市販の接着剤を利用することができる。

本明細書において記載される他の実施形態の場合と同じように、外板材料１０と表面３０との温度差は、冷気５０を、マイクロトラス構造１２に接続される構造の自然流路を通過させることにより制御／維持される。更に、図２に示すように、外板材料１００は多孔質材料とすることができるので、冷気をマイクロトラス構造の内部領域６０から多孔質外板材料１００を通って、高熱流束４０に当てることができ、発散機構が実現する。図示の実施形態では、下部構造３２の表面３０は高熱流束４０から、マイクロトラス構造１２を対流冷却し、外板１００の表面１０２の位置で発散冷却することによって保護される。

記載される１つの実施形態として、発散冷却は、多孔質外板材料１００を利用して、冷気５０をマイクロトラス構造の内部領域６０から入射熱流束４０の方向に向かって「発散」可能にすることにより行なうことができる。この能動的な冷却機構によって、所定の熱流束に対応する外板温度を低くする（同様の熱伝導率を持つ非通気性外板材料と比べると）ことができるので、トラス部材を介して伝導する熱の量が少なくなる。多孔質外板材料１００の例として、１０％超の開気孔率を有する焼成粒子及び／又は繊維を挙げることができる。多孔質セラミック外板材料の場合、これらの粒子及び／又は繊維は、酸化物成分または非酸化物成分で構成することができる。

図３は、複数の整合孔１５２を含むように外板材料１５０を形成することができ、これらの整合孔１５２によって冷気５０を、マイクロトラス構造の内部領域６０からこれらの整合孔１５２を通って熱源４０に向かって流すことができ、膜冷却機構が実現する様子を示している。この構成の他の態様はこれまでのように、詳細には、下部構造３２の表面３０は更に、高熱流束４０から、マイクロトラス構造１２を対流冷却することにより、膜冷却を外板１５０の表面で行なうことによって保護される。

１つの実施形態では、図３に示すように、外板材料１５０は、アレイ状の指向性冷却孔１５２を含むことにより、上述の膜冷却を行なうことができる：別の実施形態では、外板材料に対応する材料は、図１に関して説明した非通気性外板材料１０とすることができるか、または図２に関して説明した多孔質外板材料１００とすることができる。いずれの実施形態においても、冷気５０は、マイクロトラス構造１２の内部領域６０から流出し、外板材料１５０の表面１５４に隣接する保護冷却膜を形成する。発散冷却と同様に、冷気膜によって、入射熱流束４０に隣接する外板材料１５０の表面温度を下げることができるので、マイクロトラス部材を介して伝わる熱の量を小さくすることができる。外板材料１５０内のアレイ状の冷却孔１５２は、従来通りに、ドリルで孔を空けて形成することができるか、または表面１５４の法線に直交する方向に、または法線から離れた角度にレーザ加工して形成することができる。マイクロトラス構造１２のアーキテクチャは、これらの冷却孔１５２を、マイクロトラス構造１２の節点１６０の間に位置させて、冷気流パターンを予測可能にすることができるように構成することができる。

図４は、膜冷却を、冷気５０がマイクロトラス構造２０２の中空部材２００を通過して外板材料２１２の表面２１０に達することにより行なうことができる更に別の実施形態を示している。この実施形態では、マイクロトラス構造２０２の内部２２０に、任意であるが、エーロゲルのような高絶縁材料２２４を充填することができる。冷気２３０は中空トラス部材２００の内部に、マイクロトラス構造２０２と、高熱流束４０からの熱を絶縁する必要がある下部構造３２の表面３０との間に形成される個別冷却流路２３０を通って誘導される。これらの個別冷却流路２３０は１つの実施形態では、流路２４０を、高熱流束４０から保護される下部構造３２の表面３０に配置することにより形成される。この実施形態では、外板材料１００または外板材料１５０のような別体の外板材料を設けるかどうかは任意であり、通気性、及びマイクロトラス構造２０２の内部２２０に充填される絶縁材料２２４の耐久性によって変わる。

図５は、マイクロトラス構造２５０の１つの実施形態を示し、冷気を流すことができる流路２５２を示している。図６は、中空トラス部材３０２を含むマイクロトラス構造３００の詳細図である。図７は、中空トラス部材３０２を更に詳細に表わした図である。

寸法に関して、能動的に冷却され、かつ上述のマイクロトラス構造１２及び２０２のうちの１つを含む絶縁層の合計厚さは、特定の実施形態では、約０．１インチ〜２インチの範囲である。１つの好適な実施形態では、マイクロトラス構造の厚さは、０．３インチ〜１インチの範囲である。外板材料は、合計厚さの約１パーセント〜約５０パーセントの範囲である。マイクロトラス構造のトラス材が占める容積部分、または相対密度は、約１パーセント〜約５０パーセントの範囲である。

能動的に冷却される絶縁層の構造に冷気を流すことができることに加えて、マイクロトラス材料は、サンドイッチ構造コア材料として利用され、このコア材料から荷重を、下部構造と外板材料との間に移すことができる。マイクロトラス構造１２及び２０２のこの構造的な機能によって、絶縁層の余分な重量を減らすことができる。

図１〜４を参照しながら説明した特徴のうちの１つ以上の特徴を組み合わせた他の実施形態が想到される。例えば、絶縁材料２２４を使用するのではなく、図１〜３を参照しながら説明したように、中空トラス部材２００と構造の内部２２０とを通してマイクロトラス構造２０２の周りに冷気をすことができる。更に、任意であるが、外板は、図２の多孔質外板材料とすることができるか、または図３の外板材料１５０とすることができ、この場合、孔１５２は中空トラス部材２００に位置整合する。

これらの実施形態のいずれかの実施形態では、マイクロトラス構造は、単位トラス構造サイズ、単位トラス構造アーキテクチャ、トラス部材直径、及びマイクロトラス構造を組み立てる、および／または形成するときのトラス部材角度のうちの１つ以上を変えることにより最適化することができる。

１つの用途では、記載されるこれらの実施形態を、航空機の熱保護システムの一部として利用することができる。記載されるこれらの実施形態は、熱に強い一体型構造に関するものであり、この一体型構造は、トラス部材を使用して複合体状のサンドイッチ構造を形成することにより、熱を表面から遠ざかるように誘導する。これらのトラス部材は、１つの実施形態では、マイクロトラス構造が中空になるような最新のプロセスを使用して形成される。本開示の１つの注目点は、流体流（空気）がトラス構造及び中空トラス部材のうちの１つ以上を通って流れて、高い熱勾配から保護される表面の冷却を可能にするトラス構造である。

記載される本記述では、複数の例を用いて、最良の形態を含む種々の実施形態を開示して、この技術分野の当業者がこれらの実施形態を実施することができるようにしており、例えば当業者は、いずれかのデバイスまたはシステムを作製及び使用する、いずれかの関連する方法を実行することができる。特許可能な範囲は、請求項によって規定され、この技術分野の当業者が想到し得る他の例を含むことができる。このような他の例は、これらの例が、これらの請求項の文言とは異ならない構造的要素を有する場合に、またはこれらの例が、これらの請求項の文言とはわずかな差しかない等価な構造的要素を有する場合に、これらの請求項の範囲に包含されるべきである。
また、本発明は以下に記載する態様を含む。
（態様１）
部品と熱源との温度差を維持する装置であって、
複数の節点及び部材を含み、更に、第１表面と、部品に取り付けられるように操作可能な第２表面とを含むマイクロトラス構造、並びに
マイクロトラス構造の第１表面に取り付けられて、熱源と前記マイクロトラス構造との間に配置されるように操作可能な外板材料であって、マイクロトラス構造を通る流体流路の少なくとも一部を画定する外板材料と
を備える装置。
（態様２）
前記マイクロトラス構造が、ポリマー、金属、合金、及びセラミック材料のうちの１つを含んでいる、態様１に記載の装置。
（態様３）
前記マイクロトラス構造の前記第２表面が接着剤を使用して部品の表面に取り付けられている、態様１に記載の装置。
（態様４）
前記外板材料が非通気性材料を含み、前記外板材料と部品の表面とが、流体流が通過できる内部領域を形成しており、内部領域が前記マイクロトラス構造を含んでいる、態様１に記載の装置。
（態様５）
前記外板材料が多孔質材料を含んでおり、前記外板材料と部品の表面とが、流体流の一部が通過することにより対流冷却が行われる内部領域を形成しており、内部領域がマイクロトラス構造を含み、流体流の別の部分が外板材料を通過することにより前記外板材料の位置で発散冷却が行われる、態様１に記載の装置。
（態様６）
前記外板材料が、貫通する複数の指向性冷却孔を含んでおり、外板材料と、熱源から保護される表面とが内部領域を形成しており、内部領域を流体流の一部が通過することにより対流冷却が行われ、内部領域がマイクロトラス構造を含み、流体流の別の部分が前記外板材料内の前記指向性冷却孔を通過することにより前記外板材料の位置で発散冷却が行われる、態様１に記載の装置。
（態様７）
マイクロトラス構造が複数の中空部材を含んでおり、これらの中空部材を通過するように流体流の少なくとも一部を誘導することができ、前記外板材料が、
前記中空部材の一部と位置合わせされることにより、外板材料の位置で発散冷却が行われるように、流体流の一部を通過させるように誘導することができる多孔質材料、及び
貫通形成される複数の指向性冷却孔を含む非通気性材料であって、前記中空部材の一部が前記複数の指向性冷却孔に位置合わせされることにより、前記外板材料の位置で膜冷却が行われる非通気性材料
のうちの１つを含む、態様１に記載の装置。
（態様８）
前記マイクロトラス構造の前記節点及び前記部材が複数の空間を画定しており、前記構造が、更に、前記マイクロトラス構造によって画定される空間を充填する絶縁材料を含んでいる、態様７に記載の装置。
（態様９）
熱源から発せられる熱の変動から表面を保護する構造であって、
節点で交差する複数の中空部材を含むマイクロトラス構造であって、前記中空部材が、第１表面及び第２表面と、第１表面と第２表面との間の複数の空間とを画定しており、前記第２表面が、熱源から保護される表面の近傍に配置されるように構成されており、前記中空部材及び節点が、流体流を通過させるように誘導することができるように構成されている、マイクロトラス構造と、
前記マイクロトラス構造の前記中空部材と前記節点とによって画定される空間を充填する絶縁材料と
を備える構造。
（態様１０）
更に、前記マイクロトラス構造の第２表面に取り付けられる流路を備え、前記流路が、流体流を前記複数の中空部材へと誘導するように構成されている、態様９に記載の構造。
（態様１１）
更に、前記マイクロトラス構造の前記第１表面に取り付けられた多孔質外板材料を備え、前記外板材料が、熱源に曝されるように操作可能であり、かつ流体流が中空部材から前記外板材料を通過することにより前記外板材料の位置で発散冷却が行われるように構成されている、態様９に記載の構造。
（態様１２）
更に、貫通形成された複数の指向性冷却孔を含み、マイクロトラス構造の第１表面に取り付けられた非通気性材料を備えており、前記外板材料が熱源に曝されるように操作可能であり、前記複数の中空部材の一部が前記複数の指向性冷却孔に位置合わせされることにより外板材料の位置で発散冷却が行われる、態様９に記載の構造。
（態様１３）
近接する熱源から表面を絶縁する方法であって、
マイクロトラス構造を表面に取り付けて、表面と熱源との間に位置させるステップと、
流体流をマイクロトラス構造に流すことにより、流体流の作用でマイクロトラス構造に接続された領域から熱を取り除くステップと
を含む方法。
（態様１４）
更に、外板材料と表面とが、流体流が通過する内部領域を形成するように、表面にマイクロトラス構造が取り付けられた位置の反対側で非通気性外板材料をマイクロトラス構造に取り付けるステップであって、内部領域がマイクロトラス構造を含み、流体流によってマイクロトラス構造の対流冷却が行われるステップを含む、態様１３に記載の方法。
（態様１５）
更に、外板材料と表面とが、流体流が通過する内部領域を形成するように、表面にマイクロトラス構造が取り付けられた位置の反対側で多孔質外板材料をマイクロトラス構造に取り付けるステップであって、内部領域がマイクロトラス構造を含み、流体流によって、マイクロトラス構造の対流冷却と、多孔質外板材料の位置での発散冷却とが行われるステップを含む、態様１３に記載の方法。
（態様１６）
更に、外板材料と表面とが、流体流が通過する内部領域を形成するように、表面にマイクロトラス構造が取り付けられた位置の反対側で指向性冷却孔を含む外板材料をマイクロトラス構造に取り付けるステップであって、内部領域がマイクロトラス構造を含み、流体流によって、マイクロトラス構造の対流冷却と、冷却孔を有する外板材料の位置での膜冷却とが行われるステップを含む、態様１３に記載の方法。
（態様１７）
マイクロトラス構造を表面に取り付けるステップが、更に、複数の中空部材を含むマイクロトラス構造を取り付けるステップを含み、
流体流をマイクロトラス構造に流すステップが、中空部材に流体流を誘導するステップを含む、
態様１３に記載の方法。
（態様１８）
更に、マイクロトラス構造によって画定される空間に絶縁材料を充填するステップを含む、態様１７に記載の方法。
（態様１９）
更に、表面にマイクロトラス構造が取り付けられた位置の反対側で外板材料をマイクロトラス構造に取り付けるステップであって、外板材料が、流体流を通過させる多孔質材料、又は貫通形成されてマイクロトラス構造の中空部材に位置合わせされる指向性冷却孔を有する材料であるステップを含む、態様１７に記載の方法。
（態様２０）
複数の中空部材を含むマイクロトラス構造を取り付けるステップが、更に、
熱源から保護される表面に流路を取り付けるステップと、
マイクロトラス構造を、複数の中空部材に流体流を誘導するように構成された流路に取り付けるステップと
を含む、態様１７に記載の方法。

Claims

部品と熱源との温度差を維持する装置であって、
複数の節点及び部材を含み、更に、第１表面と、部品に取り付けられるように操作可能な第２表面とを含むマイクロトラス構造、並びに
マイクロトラス構造の第１表面に取り付けられて、熱源と前記マイクロトラス構造との間に配置されるように操作可能な外板材料であって、マイクロトラス構造を通る流体流路の少なくとも一部を画定する外板材料と
を備え、
マイクロトラス構造が複数の中空部材を含んでおり、これらの中空部材を通過するように流体流の少なくとも一部を誘導することができ、
前記外板材料が、
前記中空部材の一部と位置合わせされることにより、外板材料の位置で発散冷却が行われるように、流体流の一部を通過させるように誘導することができる多孔質材料、及び
貫通形成される複数の指向性冷却孔を含む非通気性材料であって、前記中空部材の一部が前記複数の指向性冷却孔に位置合わせされることにより、前記外板材料の位置で膜冷却が行われる非通気性材料
のうちの１つを含む、
装置。
前記マイクロトラス構造の前記節点及び前記部材が複数の空間を画定しており、前記構造が、更に、前記マイクロトラス構造によって画定される空間を充填する絶縁材料を含んでいる、請求項１に記載の装置。
部品と熱源との温度差を維持する装置であって、
複数の節点及び部材を含み、更に、第１表面と、部品に取り付けられるように操作可能な第２表面とを含むマイクロトラス構造、並びに
マイクロトラス構造の第１表面に取り付けられて、熱源と前記マイクロトラス構造との間に配置されるように操作可能な外板材料であって、マイクロトラス構造を通る流体流路の少なくとも一部を画定する外板材料と
を備え、
前記外板材料と部品の表面とが、流体流の一部が通過することにより対流冷却が行われる内部領域を形成しており、内部領域がマイクロトラス構造を含み、
前記外板材料が多孔質材料を含んでおり、流体流の別の部分が外板材料を通過することにより前記外板材料の位置で発散冷却が行われる装置。
部品と熱源との温度差を維持する装置であって、
複数の節点及び部材を含み、更に、第１表面と、部品に取り付けられるように操作可能な第２表面とを含むマイクロトラス構造、並びに
マイクロトラス構造の第１表面に取り付けられて、熱源と前記マイクロトラス構造との間に配置されるように操作可能な外板材料であって、マイクロトラス構造を通る流体流路の少なくとも一部を画定する外板材料と
を備え、
前記外板材料と部品の表面とが、流体流の一部が通過することにより対流冷却が行われる内部領域を形成しており、内部領域がマイクロトラス構造を含み、
前記外板材料が、貫通する複数の指向性冷却孔を含んでおり、流体流の別の部分が前記外板材料内の前記指向性冷却孔を通過することにより前記外板材料の位置で膜冷却が行われる装置。
前記マイクロトラス構造が、ポリマー、金属、合金、及びセラミック材料のうちの１つを含んでいる、請求項１から４のいずれか１項に記載の装置。
前記マイクロトラス構造の前記第２表面が接着剤を使用して部品の表面に取り付けられている、請求項１から５のいずれか１項に記載の装置。
近接する熱源から表面を絶縁する方法であって、
マイクロトラス構造を表面に取り付けて、表面と熱源との間に配置させるステップと、
流体流をマイクロトラス構造に流すことにより、流体流の作用でマイクロトラス構造に接続された領域から熱を取り除くステップと
を含み、
マイクロトラス構造を表面に取り付けるステップが、更に、複数の中空部材を含むマイクロトラス構造を取り付けるステップを含み、
流体流をマイクロトラス構造に流すステップが、中空部材に流体流を誘導するステップを含み、
更に、表面にマイクロトラス構造が取り付けられた位置の反対側で外板材料をマイクロトラス構造に取り付けるステップであって、外板材料が、流体流を通過させる多孔質材料、又は貫通形成されてマイクロトラス構造の中空部材に位置合わせされる指向性冷却孔を有する非通気性材料であるステップを含む、方法。
更に、マイクロトラス構造によって画定される空間に絶縁材料を充填するステップを含む、請求項７に記載の方法。
近接する熱源から表面を絶縁する方法であって、
マイクロトラス構造を表面に取り付けて、表面と熱源との間に配置させるステップと、
流体流をマイクロトラス構造に流すことにより、流体流の作用でマイクロトラス構造に接続された領域から熱を取り除くステップと、
外板材料と表面とが、流体流が通過する内部領域を形成するように、表面にマイクロトラス構造が取り付けられた位置の反対側で多孔質外板材料をマイクロトラス構造に取り付けるステップであって、内部領域がマイクロトラス構造を含み、流体流によって、マイクロトラス構造の対流冷却と、多孔質外板材料の位置での発散冷却とが行われるステップを含む、方法。
近接する熱源から表面を絶縁する方法であって、
マイクロトラス構造を表面に取り付けて、表面と熱源との間に配置させるステップと、
流体流をマイクロトラス構造に流すことにより、流体流の作用でマイクロトラス構造に接続された領域から熱を取り除くステップと、
外板材料と表面とが、流体流が通過する内部領域を形成するように、表面にマイクロトラス構造が取り付けられた位置の反対側で指向性冷却孔を含む外板材料をマイクロトラス構造に取り付けるステップであって、内部領域がマイクロトラス構造を含み、流体流によって、マイクロトラス構造の対流冷却と、冷却孔を有する外板材料の位置での膜冷却とが行われるステップを含む、方法。