(57)【要約】  種々の実施形態は、熱伝達装置、ターボ機械ケーシング、および関連の記憶媒体を含む。いくつかの場合において、装置は、外面および前記外面の内側の内側キャビティを有する本体と、前記本体を貫いて延びており、前記内側キャビティから前記本体を通って前記外面へと流体を導くように配置された少なくとも１つの開口と、前記内側キャビティを通る流体の流れの方向に対して前記外面から半径方向外側へとそれぞれ延びている前記本体の第１の端部の近傍の第１のリップおよび前記本体の第２の端部の近傍の第２のリップと、前記本体に結合し、前記内側キャビティの端部を塞ぎ、流体の流れを第１の方向から第２の別の方向へと向け直すように配置されたプラグとを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外面（２０５）と、前記外面（２０５）の内側の内側キャビティ（２１１）とを有する本体（２０４）と、
前記本体（２０４）を貫いて延びており、前記内側キャビティ（２１１）から前記本体（２０４）を通って前記外面（２０５）へと流体を導くように配置された少なくとも１つの開口（２０７）と、
前記内側キャビティ（２１１）を通る前記流体の流れの方向に対して前記外面（２０５）から半径方向外側へとそれぞれ延びている前記本体（２０４）の第１の端部（２１７）の近傍の第１のリップ（２１５）および前記本体（２０４）の第２の端部（２２１）の近傍の第２のリップ（２１９）と、
前記本体（２０４）に結合し、前記内側キャビティ（２１１）の端部を塞ぎ、前記流体の流れを第１の方向から第２の別の方向へと向け直すように配置されたプラグ（２１３）と
を備える装置（２００）。
【請求項２】
前記内側キャビティ（２１１）は、前記本体（２０４）の前記第１の端部（２１７）の近傍の入口（２０８）を含む、請求項１に記載の装置（２００）。
【請求項３】
前記プラグ（２１３）は、前記本体（２０４）の前記第２の端部（２２１）に結合する、請求項１に記載の装置（２００）。
【請求項４】
流体の流れの前記第２の別の方向は、流体の流れの前記第１の方向から、約９０度〜約１８０度だけオフセットされている、請求項３に記載の装置（２００）。
【請求項５】
前記第１のリップ（２１５）は、シール部材（２２５）を受け入れるように寸法付けられたスロット（２２３）を含む、請求項１に記載の装置（２００）。
【請求項６】
前記少なくとも１つの開口（２０７）は、複数の開口（２０７）を含む、請求項１に記載の装置（２００）。
【請求項７】
前記複数の開口（２０７）は、前記本体（２０４）の周りに周状に配置され、流体の流れの前記第１の方向に沿って配置された隣接する開口（２０７）を含む、請求項６に記載の装置（２００）。
【請求項８】
前記本体（２０４）の前記外面（２０５）に形成された少なくとも１つの流体受け入れ用造作（２０９）
をさらに備え、
前記少なくとも１つの流体受け入れ用造作（２０９）は、前記少なくとも１つの開口（２０７）からの衝突後の流体を受け入れるように構成および配置され、
前記少なくとも１つの開口（２０７）は、前記少なくとも１つの流体受け入れ用造作（２０９）のいかなる部分も定めていない、請求項１に記載の装置（２００）。
【請求項９】
前記少なくとも１つの流体受け入れ用造作（２０９）は、流体案内用造作をさらに含む、請求項８に記載の装置（２００）。
【請求項１０】
前記流体案内用造作は、前記衝突後の流体を前記少なくとも１つの開口（２０７）から遠ざかるように導く、請求項９に記載の装置（２００）。
【請求項１１】
第１の部分（１０３Ａ）と、前記第１の部分（１０３Ａ）の軸方向下流側の第２の部分（１０３Ｂ）とを含んでいる軸方向の流路（１０３）と、
前記軸方向の流路（１０３）に流体連通したノズルキャビティ（１０５）と、
前記軸方向の流路（１０３）と前記ノズルキャビティ（１０５）とを流体接続させる通路（２３０）と、
前記軸方向の流路（１０３）の前記第２の部分（１０３Ｂ）に位置するインピンジメントスリーブ（２０３）と
を備えており、前記インピンジメントスリーブ（２０３）は、
外面（２０５）と、前記外面（２０５）の内側の内側キャビティ（２１１）とを有しており、前記内側キャビティ（２１１）は前記軸方向の流路（１０３）の前記第１の部分（１０３Ａ）に流体連通している本体（２０４）と、
前記本体（２０４）を貫いて延びており、前記内側キャビティ（２１１）から前記本体（２０４）を通って前記外面（２０５）へと流体を導くように配置された少なくとも１つの開口（２０７）と、
前記本体（２０４）の第１の端部（２１７）の近傍に位置し、前記外面（２０５）から半径方向外側へと延びており、前記軸方向の流路（１０３）の前記第１の部分（１０３Ａ）を前記軸方向の流路（１０３）の前記第２の部分（１０３Ｂ）から封じる第１のリップ（２１５）と
を備えている、ターボ機械ケーシング（１０１）。
【請求項１２】
前記本体（２０４）および前記第１のリップ（２１５）は、前記本体（２０４）の前記外面（２０５）と前記軸方向の流路（１０３）の前記第２の部分（１０３Ｂ）の内面との間の周状の空間（１１５）を定める、請求項１１に記載のターボ機械ケーシング（１０１）。
【請求項１３】
前記第１のリップ（２１５）は、スロット（２２３）を含んでおり、前記インピンジメントスリーブ（２０３）は、前記周状の空間（１１５）を前記軸方向の流路（１０３）の前記第１の部分（１０３Ａ）から流体的に封じる前記スロット（２２３）内のシール部材（２２５）をさらに含む、請求項１２に記載のターボ機械ケーシング（１０１）。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの開口（２０７）は、前記内側キャビティ（２１１）から前記周状の空間（１１５）へと前記流体の流れを導く、請求項１２に記載のターボ機械ケーシング（１０１）。
【請求項１５】
前記第１のリップ（２１５）は、前記周状の空間（１１５）における前記流体の流れを前記ノズルキャビティ（１０５）に流体連通した前記通路（２３０）へと導く、請求項１４に記載のターボ機械ケーシング（１０１）。
【請求項１６】
前記インピンジメントスリーブ（２０３）は、
前記本体（２０４）の第２の端部（２２１）の近傍に位置し、前記外面（２０５）から半径方向外側へと延びている第２のリップ（２１９）と、
前記本体（２０４）に結合し、前記内側キャビティ（２１１）の端部を塞ぎ、前記流体の流れを第１の方向から第２の別の方向へと向け直すように配置されたプラグ（２１３）と
をさらに含む、請求項１４に記載のターボ機械ケーシング（１０１）。
【請求項１７】
前記プラグ（２１３）は、前記本体（２０４）の前記第２の端部（２２１）に結合する、請求項１６に記載のターボ機械ケーシング（１０１）。
【請求項１８】
流体の流れの前記第２の別の方向は、流体の流れの前記第１の方向から、約９０度〜約１８０度だけオフセットされている、請求項１６に記載のターボ機械ケーシング（１０１）。
【請求項１９】
前記内側キャビティ（２１１）は、前記本体（２０４）の前記第１の端部（２１７）の近傍の入口（２０８）を含み、前記少なくとも１つの開口（２０７）は、複数の開口（２０７）を含み、
前記複数の開口（２０７）は、前記本体（２０４）の周りに周状に配置され、流体の流れの前記第１の方向に沿って配置された隣接する開口（２０７）を含む、請求項１１に記載のターボ機械ケーシング（１０１）。
【請求項２０】
装置（２００）を表すコードを記憶した非一時的コンピュータ可読記憶媒体であって、前記装置（２００）が、コンピュータ化された付加製造装置による前記コードの実行時に物理的に生成され、
前記コードは、前記装置を表すコードを含み、
前記装置（２００）は、
外面（２０５）と、前記外面（２０５）の内側の内側キャビティ（２１１）とを有する本体（２０４）と、
前記本体（２０４）を貫いて延びており、前記内側キャビティ（２１１）から前記本体（２０４）を通って前記外面（２０５）へと流体を導くように配置された少なくとも１つの開口（２０７）と、
前記内側キャビティ（２１１）を通る前記流体の流れの方向に対して前記外面（２０５）から半径方向外側へとそれぞれ延びている前記本体（２０４）の第１の端部（２１７）の近傍の第１のリップ（２１５）および前記本体（２０４）の第２の端部（２２１）の近傍の第２のリップ（２１９）と、
前記本体（２０４）に結合し、前記内側キャビティ（２１１）の端部を塞ぎ、前記流体の流れを第１の方向から第２の別の方向へと向け直すように配置されたプラグ（２１３）と
を備える、非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本主題は、ターボ機械に関する。より詳細には、本主題は、ターボ機械における熱伝達に関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボ機械システムは、効率を高め、コストを下げるために、継続的に改良されている。ターボ機械システムの効率を高めるための１つの方法として、ターボ機械システムの動作温度を高くすることが挙げられる。温度を高くするために、ターボ機械システムは、使用時にそのような温度に耐えることができる材料で作られる。
【０００３】
ターボ機械システムにおいては、ケーシング構成要素（ケーシング）が、通常は、ノズル／ベーン構成要素（ノズル部分）を収容する。作動流体が、ターボ機械システムを通り、ノズル部分を介して、例えば発電機などの１つ以上の出力を駆動すべく回転する１組のバケット／ブレードへと導かれる。作動流体がノズル部分に直接接触するため、この作動流体からの熱が、多くの場合に、ノズル部分の構成要素の温度を上昇させ、それらを膨張させる。ケーシングとノズル部分とが互いに充分に離れていない場合、加熱に起因するノズル部分の膨張によって、ケーシングとのこすれが生じ、ターボ機械の効率を低下させるとともに、ターボ機械システムの構成要素の寿命を短くする可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】欧州特許２９６０４３６号明細書
【発明の概要】
【０００５】
種々の実施形態は、熱伝達装置、ターボ機械ケーシング、および関連の記憶媒体を含む。いくつかの場合、装置は、外面および前記外面の内側の内側キャビティを有する本体と、前記本体を貫いて延びており、前記内側キャビティから前記本体を通って前記外面へと流体を導くように配置された少なくとも１つの開口と、前記内側キャビティを通る流体の流れの方向に対して前記外面から半径方向外側へとそれぞれ延びている前記本体の第１の端部の近傍の第１のリップおよび前記本体の第２の端部の近傍の第２のリップと、前記本体に結合し、前記内側キャビティの端部を塞ぎ、流体の流れを第１の方向から第２の別の方向へと向け直すように配置されたプラグとを含む。
【０００６】
本開示の第１の態様は、外面および前記外面の内側の内側キャビティを有する本体と、前記本体を貫いて延びており、前記内側キャビティから前記本体を通って前記外面へと流体を導くように配置された少なくとも１つの開口と、前記内側キャビティを通る流体の流れの方向に対して前記外面から半径方向外側へとそれぞれ延びている前記本体の第１の端部の近傍の第１のリップおよび前記本体の第２の端部の近傍の第２のリップと、前記本体に結合し、前記内側キャビティの端部を塞ぎ、流体の流れを第１の方向から第２の別の方向へと向け直すように配置されたプラグとを有する装置を含む。
【０００７】
本開示の第２の態様は、第１の部分および前記第１の部分の軸方向下流側の第２の部分を含んでいる軸方向の流路と、前記軸方向の流路に流体連通したノズルキャビティと、前記軸方向の流路と前記ノズルキャビティとを流体接続させる通路と、前記軸方向の流路の前記第２の部分内に位置するインピンジメントスリーブとを含んでおり、前記インピンジメントスリーブは、外面および前記外面の内側の内側キャビティを有しており、前記内側キャビティは前記軸方向の流路の前記第１の部分に流体連通している本体と、前記本体を貫いて延びており、前記内側キャビティから前記本体を通って前記外面へと流体を導くように配置された少なくとも１つの開口と、前記本体の第１の端部の近傍に位置し、前記外面から半径方向外側へと延びており、前記軸方向の流路の前記第１の部分を前記軸方向の流路の前記第２の部分から封じる第１のリップとを含んでいる、ターボ機械ケーシングを含む。
【０００８】
本開示の第３の態様は、装置を表すコードを記憶した非一時的コンピュータ可読記憶媒体であって、前記装置が、コンピュータ化された付加製造装置による前記コードの実行時に物理的に生成され、前記コードは、前記装置を表すコードを含み、前記装置は、外面および前記外面の内側の内側キャビティを有する本体と、前記本体を貫いて延びており、前記内側キャビティから前記本体を通って前記外面へと流体を導くように配置された少なくとも１つの開口と、前記内側キャビティを通る流体の流れの方向に対して前記外面から半径方向外側へとそれぞれ延びている前記本体の第１の端部の近傍の第１のリップおよび前記本体の第２の端部の近傍の第２のリップと、前記本体に結合し、前記内側キャビティの端部を塞ぎ、流体の流れを第１の方向から第２の別の方向へと向け直すように配置されたプラグとを備える、非一時的コンピュータ可読記憶媒体を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本開示の種々の実施形態による物品内の装置の断面図を示している。
【図２】本開示の実施形態による図１の装置の斜視図を示している。
【図３】本開示の種々の実施形態による流体の流れを説明する装置を含むターボ機械の一部分の概略の斜視図である。
【図４】本開示の種々の実施形態によるターボ機械内の装置の概略の斜視図である。
【図５】本開示の種々の実施形態による図４の装置の一部分の拡大図である。
【図６】本開示の実施形態によるテンプレートを表すコードを記憶する非一時的コンピュータ可読記憶媒体を含む付加製造プロセスのブロック図を示している。
【００１０】
可能な限り、同一の参照番号が、図面の全体を通して、同一の部分を表すために使用される。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
ケーシング内で熱を伝達するための装置（例えば、インピンジメントスリーブ）およびそのような装置を含むケーシング（例えば、ターボ機械ケーシング）が提供される。本開示の実施形態は、例えば、本明細書に開示の特徴のうちの１つ以上を含まない考え方と比較して、例えば、冷却効率を向上させ、クロスフローを低減し、クロス・フロー・デグラデーションを軽減し、圧力損失を低減し、逆流マージンを増加させ、小さい圧力低下でより大きな熱伝達をもたらし、熱伝達流体の再利用を促進し、連続インピンジメント冷却を促進し、物品の寿命を延ばし、より高いシステム温度の使用を容易にし、システム効率を高め、あるいはこれらの組み合わせによって、ターボ機械（例えば、ガスタービンまたは蒸気タービン）における動作を改善することができる。
【００１２】
本明細書において使用されるとき、「軸方向の」および／または「軸方向に」という用語は、ターボ機械（とくには、ロータ部分）の回転軸に実質的に平行である軸線Ａに沿った物体の相対的な位置／方向を指す。さらに、本明細書において使用されるとき、「半径方向の」および／または「半径方向に」という用語は、軸線Ａに実質的に垂直でありかつただ１つの位置において軸線Ａと交差する軸（ｒ）に沿った物体の相対的な位置／方向を指す。さらに、「円周方向の」および／または「周方向に」という用語は、軸線Ａを取り囲むが、いかなる位置においても軸線Ａと交差しない円周に沿った物体の相対的な位置／方向を指す。
【００１３】
図１および図２が、物品１００（図１）および物品１００内に配置された装置２００（図２）の一実施形態を示している。物品１００および／または装置２００は、任意の適切な製造方法に従って形成される。適切な製造方法として、これらに限られるわけではないが、鋳造、機械加工、付加製造、またはこれらの組み合わせが挙げられる。例えば、本明細書において説明されるように、装置２００の付加製造として、直接金属レーザ溶融（ＤＭＬＭ）、直接金属レーザ焼結（ＤＭＬＳ）、選択レーザ溶融（ＳＬＭ）、選択レーザ焼結（ＳＬＳ）、熱溶解積層法（ＦＤＭ）、三次元（３Ｄ）印刷、任意の他の付加製造技術、またはこれらの組み合わせを挙げることができる。
【００１４】
図１を参照すると、一実施形態において、物品１００は、ターボ機械ケーシング（シェル）１０１またはその構成要素を含むが、これらに限られるわけではない。例えば、一実施形態においては、図１、図３、および図４に示されるように、物品１００が、ターボ機械ケーシング１０１を含み、装置２００が、湾曲形状および／または円筒形のインピンジメントスリーブ（インピンジメントスリーブ）２０３を含む。  インピンジメントスリーブ２０３は、細長い管状の本体２０４（図２）を含むことができ、本体２０４に複数の開口２０７が形成されており、開口２０７は、熱伝達流体（例えば、気体または液体）を（円筒形の）インピンジメントスリーブ２０３を取り囲むターボ機械ケーシング１０１へと導くように構成される。種々の実施形態において、開口２０７は、本体２０４の周りに周状に配置され、軸方向において互いに隣接する開口２０７を含む（すなわち、隣接する開口２０７が、インピンジメントスリーブ２０３に進入する流体の流れの軸に沿って配置される）。種々の実施形態において、開口２０７は、本体２０４における実質的に円形の開口部を含むことができるが、他の実施形態において、開口２０７は、本体２０４における楕円形、長方形、多角形、または他の形状の開口部を含むことができる。種々の実施形態において、開口２０７は、約０．０５インチ（約０．１２５センチメートル（ｃｍ））〜約０．１インチ（約０．２５ｃｍ）の幅であり、いくつかの特定の事例においては、約０．０６５インチ（０．１６ｃｍ）〜０．０７５インチ（０．２ｃｍ）の間の幅であり、これは、開口２０７の最も広い開口部において測定することができる。いくつかの事例において、開口２０７のサイズ、形状および配置は、本体２０４の各所において違ってもよい。
【００１５】
さらに、いくつかの実施形態において、インピンジメントスリーブ２０３は、その外面２０５に形成された１つ以上の流体受け入れ用造作２０９を含むことができる。流体受け入れ用造作２０９は、例えば、流体の通過を可能にする１つ以上のスロット、穴、溝、または通路を含むことができる。いくつかの事例において、流体受け入れ用造作２０９は、流体（例えば、熱伝達流体）の流れを開口２０７から遠ざかるように導く流体案内用造作を含む。開口２０７は、熱伝達流体を円筒形のインピンジメントスリーブ２０３の内部の内側キャビティ２１１からインピンジメントスリーブ２０３の湾曲した外面２０５へと導き、その後にターボ機械ケーシング１０１の湾曲した表面へと導いて、噴出領域（いくつかの場合には、円筒形のインピンジメントスリーブ２０３の流体受け入れ用造作２０９へと再び導かれてよい）を形成するように構成される。内側キャビティ２１１は、（ケーシング１０１が属するターボ機械の主軸および内側キャビティ２１１の入口２０８への流れの主軸に一致する軸方向Ａに沿って）インピンジメントスリーブ２０３の本体を実質的に完全に貫いて延びることができ、インピンジメントスリーブ２０３と隣接するプラグ２１３との接合部を終端（行き止まり）とすることができる。
【００１６】
図３は、インピンジメントスリーブ２０３に対するケーシング１０１内の流体の流れをさらに示すターボ機械ケーシング１０１およびインピンジメントスリーブ２０３の概略の斜視図を示している。図示のように、ターボ機械ケーシング１０１は、ノズルキャビティ１０５の半径方向外側に（ターボ機械の中心軸から半径方向に離れて）位置する軸方向の流路１０３を含むことができる。技術的に公知のとおり、ノズルキャビティ１０５は、ターボ機械の内側ノズル部分１０７とターボ機械ケーシング１０１との間の温度差を低減するために熱伝達流体が向けられるターボ機械ノズルに近接する空間を含むことができる。種々の実施形態において、軸方向の流路１０３は、２つの部分を含み、すなわち第１の部分１０３Ａと、第１の部分の軸方向下流側（流体入口から遠い）に位置し、第１の部分１０３Ａに流体接続した第２の部分１０３Ｂとを含む。第２の部分１０３Ｂは、この図において、インピンジメントスリーブ２０３で部分的に占められて図示されている。第２の部分１０３Ｂは、インピンジメントスリーブ２０３を収容することができる第１の部分１０３Ａよりも大きい内径を有することができる。図１〜図３に示されるように、インピンジメントスリーブ２０３は、第１の端部２１７に近接した第１のリップ２１５と、（第１の端部２１７の反対側の）第２の端部２２１に近接した第２のリップ２１９とを含むことができる。いくつかの場合、図２および図３に示されるように、第２のリップ２１９は、例えば、圧入、接着剤、ねじ、ボルト、クランプ、などの結合機構、溶接および／またはろう付けによる接続、などによって（例えば、軸方向の流路１０３内の）プラグ２１３に結合している。
【００１７】
種々の実施形態において、第１のリップ２１５および第２のリップ２１９は、インピンジメントスリーブ２０３の外面２０５から（内側キャビティを通る流体の流れの主軸に対して）半径方向外側へと延びる突出部を含む。ターボ機械ケーシング１０１において、第１のリップ２１５および第２のリップ２１９は、インピンジメントスリーブ２０３のうちの第１のリップ２１５と第２のリップ２１９との間を延びる部分がキャビティ１０３の第２の部分１０３Ｂの内面に接触しないように、インピンジメントスリーブ２０３の外面２０５とキャビティ１０３の第２の部分１０３Ｂの内面１１７との間に周状の空間１１５を定めることができる（図４）。種々の実施形態において、第１のリップ２１５は、シール（例えば、シールリング）２２５を受け入れるように寸法付けられた周状に延びるスロット２２３を含む。シールリング２２５を含む第１のリップ２１５は、軸方向のキャビティ１０３の第１の部分１０３Ａを通る熱伝達流体１２０（例えば、空気などの気体または水などの冷却用の液体）の流れが軸方向にインピンジメントスリーブ２０３の内側キャビティへと流されるように、軸方向のキャビティ１０３の第２の部分１０３Ｂを第１の部分１０３Ａから流体を通さぬように封じる。図示のように、熱伝達流体１２０は、キャビティ１０３の第１の部分１０３Ａを通ってインピンジメントスリーブ２０３へと（内側キャビティ２１１（図２を参照）を介して）流入し、インピンジメントスリーブ２０３から１つ以上の開口２０７を介して流出（プラグ２１３が内側キャビティ２１１を終わらせ、流れを反転させる）し、周状の空間１１５を通って、軸方向のキャビティ１０３の第２の部分１０３Ｂをノズルキャビティ１０５に流体連通させる通路（半径方向に延びている通路）２３０へと流れることができる。次いで、この熱伝達流体１２０を、さらなる熱伝達の用途および／または例えば高温ガスなどの作動流体との統合など、下流側または上流側の動作に使用することができる。
【００１８】
インピンジメントスリーブ２０３の種々の実施形態は、図３に示される流体の動態がもたらされるのであれば、必ずしも図２に示した流体受け入れ用造作２０９を含む必要はないと理解される。しかしながら、いくつかの実施形態は、外面２０５において軸方向に延びてよく、開口２０７から通路２３０へと向かう熱伝達流体１２０の流れを案内するうえで役に立つ流体受け入れ用造作２０９を含むことができる。
【００１９】
図４は、スリーブ４０３の第２の端部２２１を封じるプラグ４１３（断面図にて示されている）を含むインピンジメントスリーブ４０３の別の実施形態の概略図を示しており、プラグ４１３は、第２の端部２２１において内側キャビティ１１１に結合している（例えば、プラグ４１３の一部分が内側キャビティ１１１に嵌まり込んでいる）。これらの場合に、プラグ４１３は、内側キャビティ１１１の開口部を補い、インピンジメントスリーブ４０３に嵌合（例えば、圧入、締まりばめ、など）または結合する部分を含むことができる。インピンジメントスリーブ４０３は、第２のリップ２１９（図３）を含まなくてもよく、したがって、プラグ４１３は、第２のリップ２１９との接触または他のやり方での結合（図３）と対照的に、内側キャビティ１１１に直接的に嵌合することができる。図５は、第２の端部２２１に嵌合したプラグ４１３の拡大図を示している。いくつかの場合に、プラグ４１３は、例えばインピンジメントスリーブ４０３からプラグ４１３を取り外すための内部開口４１５と、（例えば、インピンジメントスリーブ４０３および／またはプラグ４１３を軸方向について保持するための）例えばシールリングまたは保持リングなどのシール部材を受け入れるための少なくとも１つの周状スロット４１７とを含むことができる。
【００２０】
種々の実施形態によれば、図１〜５を参照すると、熱伝達流体１２０（例えば、図３に示されている）は、ケーシング１０１とノズル部分１０７との間の温度差の低減に役立つように軸方向の流路１０３へと導かれるターボ機械または別の機械の別の部分からの高温ガスを含む。すなわち、ノズル部分１０７内の構成要素がガスまたは蒸気などの高温の作動流体に曝されるとき、これらの部品は、加熱して膨張する可能性がある。周囲のケーシング１０１がノズル部分１０７と同じように迅速には加熱されず、あるいはノズル部分１０７と同程度にまでは加熱されない場合、ノズル部分１０７内の１つ以上の構成要素がケーシング１０１と干渉（例えば、こすれる、接触する、など）し、機械の性能を低下させる可能性がある。
【００２１】
本明細書において図示および説明されるように、インピンジメントスリーブ２０３，４０３をケーシング１０１内に備え、ケーシング１０１内の熱伝達を向上させ、ケーシング１０１とノズル部分との間の温度差を小さくすることができる。種々の実施形態において、図３に示されるように、熱伝達流体１２０は、インピンジメントスリーブ２０３（または図４の４０３）に進入し、第１の方向（例えば、軸Ａに実質的に平行）へと軸方向に流れる。その流体の速度および方向ゆえに、熱伝達流体１２０は、インピンジメントスリーブ２０３および内側キャビティ２１１をその遠位端（インピンジメントスリーブ２０３の第２の端部２２１）において塞ぐコンタクトプラグ２１３（または、図３のプラグ４１３）を通って流れることができる。プラグ２１３（４１３）は、熱伝達流体１２０の流れを第１の方向から第２の別の方向へと向け直す（そらす）ことができる。種々の実施形態において、第２の別の方向は、流体の流れの第１の方向から約９０度〜約１８０度だけ異なる。すなわち、いくつかの場合に、熱伝達流体１２０の流れは、熱伝達流体１２０をインピンジメントスリーブ２０３の第１の端部２１７の方へと戻し、さらには開口２０７へと半径方向外側に向けるプラグ２１３、４１３（例えば、実質的に平坦な接触面、あるいは実質的に斜め、凹状、または凸状の表面を有する）に接触したときに、実質的に反転させられる。さらに、熱伝達流体１２０は、開口２０７を通り、インピンジメントスリーブ２０３の外面２０５の少なくとも一部分の周囲を通って、通路２３０に進入することができる。この流れの少なくとも部分的な反転、ならびにその後の開口２０７を通って通路２３０へと進む流れは、熱伝達流体１２０を介してケーシング１０１へと伝達される熱の量／ケーシング１０１から伝達される熱の量を増やすことで、ノズル部分１０７からの異なる熱作用の低減を助ける。
【００２２】
インピンジメントスリーブ２０３，４０３（図１〜図５）は、その構成要素（例えば、プラグ２１３，４１３）も含めて、いくつかのやり方で形成することが可能である。一実施形態においては、インピンジメントスリーブ２０３，４０３を、鋳造、機械加工、溶接、押し出し、などによって形成することができる。しかしながら、一実施形態においては、付加製造が、インピンジメントスリーブ２０３，４０３の製造にとくに適する（図１〜図６）。本明細書において使用されるとき、付加製造（ＡＭ）は、従来からのプロセスの場合における材料の除去ではなく、材料の順次の積層によって物体を製造するあらゆるプロセスを含み得る。付加製造は、いかなる種類の工具、金型、または固定具も使用することなく、かつ材料をほとんど、または全く無駄にすることなく、複雑な幾何学的形状を生み出すことができる。金属の中実なビレットから部品を機械加工する場合には、かなりの部分が切り取られて廃棄されてしまうのに対し、付加製造において使用される材料は、部品を形作るために必要な材料だけである。付加製造プロセスとして、これらに限られるわけではないが、３Ｄ印刷、ラピッドプロトタイピング（ＲＰ）、直接デジタル製造（ＤＤＭ）、選択的レーザ溶融（ＳＬＭ）、および直接金属レーザ溶融（ＤＭＬＭ）を挙げることができる。現在の状況においては、ＤＭＬＭが有利であることが明らかになっている。
【００２３】
付加製造プロセスの例を説明するために、図６は、物体９０２を生成するための例示のコンピュータ化された付加製造システム９００の概略／ブロック図を示している。この例において、システム９００は、ＤＭＬＭ用として構成されている。本開示の全体的な教示が、他の形態の付加製造にも同様に適用可能であることを、理解すべきである。物体９０２は、二重壁のターボ機械の構成要素として図示されているが、付加製造プロセスを、インピンジメントスリーブ２０３、４０３（図１〜図５）の製造に容易に適合させることが可能であることを、理解すべきである。ＡＭシステム９００は、一般に、コンピュータ化された付加製造（ＡＭ）制御システム９０４と、ＡＭプリンタ９０６とを含む。ＡＭシステム９００は、後述されるように、ＡＭプリンタ９０６を使用して物体を物理的に生成するためにインピンジメントスリーブ２０３、４０３（図１〜図５）を定義する一式のコンピュータによる実行が可能な命令を含むコード９２０を実行する。各々のＡＭプロセスは、例えば、微粒子粉末、液体（例えば、液体金属）、シート、などの形態の異なる原材料を使用することができ、その蓄えを、ＡＭプリンタ９０６のチャンバ９１０に保持することができる。今回の場合、インピンジメントスリーブ２０３，４０３（図１〜図５）を、金属または同様の材料で製作することができる。図示されているように、アプリケータ９１２が、最終的な物体の順次のスライスの各々を生み出す無地のキャンバスとして広がる原材料の薄い層９１４を形成することができる。他の場合においては、アプリケータ９１２が、例えば材料が金属である場合に、コード９２０によって定義されるとおりに先行の層上に次の層を直接適用または印刷することができる。図示の例では、レーザまたは電子ビーム９１６が、コード９２０によって定義されるとおりに各々のスライスについて粒子を融合させるが、これは、迅速に硬化する液体金属が用いられる場合には、必ずしも必要ではない。ＡＭプリンタ９０６のさまざまな部分を、各々の新たな層の付加に対応するように移動させることができ、例えば、各層の後で、ビルドプラットフォーム９１８を下降させることができ、さらには／あるいはチャンバ９１０および／またはアプリケータ９１２を上昇させることができる。
【００２４】
ＡＭ制御システム９０４が、コンピュータ９３０上にコンピュータ・プログラム・コードとして実装されて示されている。この点に関して、コンピュータ９３０は、メモリ９３２、プロセッサ９３４、入力／出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース９３６、およびバス９３８を含むものとして示されている。さらに、コンピュータ９３０は、外部Ｉ／Ｏデバイス／リソース９４０および記憶システム９４２と通信するように示されている。一般に、プロセッサ９３４は、本明細書に記載のインピンジメントスリーブ２０３、４０３（図１〜図５）を表すコード９２０からの命令の下で、メモリ９３２および／または記憶システム９４２に記憶されたＡＭ制御システム９０４などのコンピュータ・プログラム・コードを実行する。コンピュータ・プログラム・コードの実行時に、プロセッサ９３４は、メモリ９３２、記憶システム９４２、Ｉ／Ｏデバイス９４０、および／またはＡＭプリンタ９０６からデータを読み出すことができ、さらには／あるいはこれらにデータを書き込むことができる。バス９３８が、コンピュータ９３０の構成要素の各々の間の通信リンクを提供し、Ｉ／Ｏデバイス９４０は、ユーザのコンピュータとの対話を可能にする任意のデバイス９４０（例えば、キーボード、ポインティングデバイス、ディスプレイ、など）を備えることができる。コンピュータ９３０は、ハードウェアおよびソフトウェアの考えられる種々の組み合わせの代表にすぎない。例えば、プロセッサ９３４は、単一のプロセッシングユニットを備えることができ、あるいはプロセッサ９３４を、例えばクライアントおよびサーバ上など、１つ以上の場所の１つ以上のプロセッシングユニットに分散させることができる。同様に、メモリ９３２および／または記憶システム９４２は、１つ以上の物理的な場所に存在することができる。メモリ９３２および／または記憶システム９４２は、磁気媒体、光学媒体、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、などを含むさまざまな種類の非一時的コンピュータ可読記憶媒体の任意の組み合わせを備えることができる。コンピュータ９３０は、ネットワークサーバ、デスクトップコンピュータ、ラップトップ、携帯デバイス、携帯電話機、ポケットベル、携帯情報端末、などの任意の種類のコンピューティングデバイスを備えることができる。
【００２５】
付加製造プロセスは、非一時的コンピュータ可読記憶媒体（例えば、メモリ９３２、記憶システム９４２、など）にインピンジメントスリーブ２０３、４０３（図１〜図５）を表すコード９２０を記憶することによって始まる。上述のように、コード９２０は、システム９００によるコードの実行時にチップを物理的に生成するために使用することができる外側電極を定義する一組のコンピュータ実行可能命令を含む。例えば、コード９２０は、外側電極の正確に定義された３Ｄモデルを含むことができ、ＡｕｔｏＣＡＤ（登録商標）、ＴｕｒｂｏＣＡＤ（登録商標）、ＤｅｓｉｇｎＣＡＤ  ３Ｄ  Ｍａｘ、などの多様な周知のコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）ソフトウェアシステムのいずれかから生成可能である。この点において、コード９２０は、任意の現時点において公知のファイル形式または後に開発されるファイル形式をとることができる。例えば、コード９２０は、３Ｄ  ＳｙｓｔｅｍｓのステレオリソグラフィＣＡＤプログラム用に生成された標準テセレーション言語（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｔｅｓｓｅｌｌａｔｉｏｎ  Ｌａｎｇｕａｇｅ）（ＳＴＬ）、または米国機械学会（ＡＳＭＥ）の規格であり、任意のＣＡＤソフトウェアが任意のＡＭプリンタにおいて製作される任意の三次元物体の形状および構成を表現することを可能にするように設計された拡張マークアップ言語（ＸＭＬ）ベースのフォーマットである付加製造ファイル（ＡＭＦ）によることができる。コード９２０は、必要に応じて、異なるフォーマット間での変換、一組のデータ信号への変換および送信、一組のデータ信号としての受信およびコードへの変換、記憶、などが可能である。コード９２０は、システム９００への入力であってよく、部品の設計者、知的財産（ＩＰ）の提供者、設計会社、システム９００のオペレータもしくは所有者、あるいは他の出所からもたらされてよい。いずれにせよ、ＡＭ制御システム９０４は、コード９２０を実行し、インピンジメントスリーブ２０３、４０３（図１〜図５）を、ＡＭプリンタ９０６を使用して液体、粉末、シート、または他の材料の順次の層にて組み上げられる一連の薄いスライスへと分割する。ＤＭＬＭの例においては、各々の層が、コード９２０によって定義された正確な幾何学的形状に溶融させられ、先行の層に融合する。その後に、インピンジメントスリーブ２０３、４０３（図１〜図５）に、例えば軽微な機械加工、シーリング、研磨、装置の他の部分への組み付け、などの任意のさまざまな仕上げ処理を加えることができる。
【００２６】
本発明を、１つ以上の実施形態を参照して説明してきたが、その構成要素について、本発明の技術的範囲から外れることなく、種々の変更および同等物による置き換えが可能であることを、当業者であれば理解できるであろう。さらに、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、特定の状況または材料を本発明の教示に適応させるさめに、多数の変更を行うことが可能である。したがって、本発明は、本発明の実施について考えられる最良の形態として開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明は、添付の特許請求の技術的範囲に包含されるすべての実施形態を含むことが意図される。加えて、詳細な説明において述べられたすべての数値は、正確な値および近似値の両方が明示的に示されたものとして解釈されるべきである。
【符号の説明】
【００２７】
１００  物品
１０１  ターボ機械ケーシング
１０３  軸方向の流路、（軸方向の）キャビティ
１０３Ａ  （軸方向の流路の）第１の部分
１０３Ｂ  （軸方向の流路の）第２の部分
１０５  ノズルキャビティ
１０７  内側ノズル部分
１１１  内側キャビティ
１１５  周状の空間
１１７  内面
１２０  熱伝達流体
２００  装置
２０３  インピンジメントスリーブ
２０４  本体
２０５  外面
２０７  開口
２０８  入口
２０９  流体受け入れ用造作
２１１  内側キャビティ
２１３  コンタクトプラグ
２１５  第１のリップ
２１７  第１の端部
２１９  第２のリップ
２２１  第２の端部
２２３  スロット
２２５  シールリング
２３０  通路
４０３  インピンジメントスリーブ
４１３  プラグ
４１５  内部開口
４１７  周状スロット
９００  付加製造システム
９０２  物体
９０４  ＡＭ制御システム
９０６  ＡＭプリンタ
９１０  チャンバ
９１２  アプリケータ
９１４  原材料の薄い層
９１６  レーザまたは電子ビーム
９１８  ビルドプラットフォーム
９２０  コード
９３０  コンピュータ
９３２  メモリ
９３４  プロセッサ
９３６  Ｉ／Ｏインターフェース
９３８  バス
９４０  Ｉ／Ｏデバイス／リソース
９４２  記憶システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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