(57)【要約】      （修正有）【課題】軸方向冷却チャネルによるタービン構成要素の後縁部分に沿った冷却及び／又はフィルム冷却を提供する方法及びデバイスを提供する。【解決手段】タービン構成要素１０は、根元部１１と、根元部から根元部とは反対側の先端１４の方に延びるエーロフォイル１２と、を含む。エーロフォイルは、前縁１５と、後縁１６の方に延びる後縁部分と、を形成する。エーロフォイルの後縁部分の中の複数の軸方向冷却チャネルは、後縁部分におけるタービン構成要素の内側から、後縁部分におけるタービン構成要素の外側への、冷却流体の軸方向流れを可能にするために配置される。タービン構成要素を作製する方法は、軸方向冷却チャネルを備えた後縁部分を有するエーロフォイルを形成することを含む。軸方向冷却チャネルは、内側から、後縁部分におけるタービン構成要素の外側への、冷却流体の軸方向流れを可能にするために配置される。【選択図】図１
2018021544.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
根元部（１１）と、
前記根元部（１１）から前記根元部（１１）とは反対側の先端（１４）の方に延びるエーロフォイル（１２）であって、前縁（１５）と、後縁（１６）の方に延びる後縁部分（４２）と、を形成するエーロフォイル（１２）と、
を含む、タービン構成要素（１０）であって、
前記エーロフォイル（１２）の前記後縁部分（４２）の中の複数の軸方向冷却チャネル（４０）は、前記後縁部分（４２）における前記タービン構成要素（１０）の内側から、前記後縁部分（４２）における前記タービン構成要素（１０）の外側への、冷却流体の軸方向流れを可能にするために配置される、タービン構成要素（１０）。
【請求項２】
前記複数の軸方向冷却チャネル（４０）のうちの少なくとも１つは、フィルム冷却領域（２８）において前記後縁部分（４２）から出て行く、請求項１記載のタービン構成要素（１０）。
【請求項３】
前記複数の軸方向冷却チャネル（４０）のうちの前記少なくとも１つは、前記冷却流体を前記フィルム冷却領域（２８）に供給する前に前記後縁部分（４２）を通る複数の通路を作製し、前記フィルム冷却領域（２８）は、前記冷却フィルムを方向付ける複数のフィルム冷却穴（６０）を含み、前記エーロフォイル（１２）の外側表面に沿って境界層を形成する、請求項２記載のタービン構成要素（１０）。
【請求項４】
前記エーロフォイル（１２）は、金属スパー（２４）と前記金属スパー（２４）の上側のシェルとを含み、前記シェルが、セラミックマトリックス複合材材料を含む、請求項１記載のタービン構成要素（１０）。
【請求項５】
前記エーロフォイル（１２）は、金属３次元プリンティングによって高温超合金で形成される、請求項１記載のタービン構成要素（１０）。
【請求項６】
前記複数の軸方向冷却チャネル（４０）は、蛇行、ジグザグ、不規則、及びそれらの組合せからなる群から選択された半径方向平面内の輪郭を有する、請求項１記載のタービン構成要素（１０）。
【請求項７】
前記複数の軸方向冷却チャネル（４０）は、直線、波状、ジグザグ、及び不規則からなる群から選択された軸方向平面内の輪郭を有する、請求項１記載のタービン構成要素（１０）。
【請求項８】
前縁（１５）と、後縁（１６）の方に延びる後縁部分（４２）と、前記後縁部分（４２）の中の複数の軸方向冷却チャネル（４０）と、を有するエーロフォイル（１２）を形成することを含む、タービン構成要素（１０）を作製する方法であって、
前記複数の軸方向冷却チャネル（４０）は、前記後縁部分（４２）における前記タービン構成要素（１０）の内側から、前記後縁部分（４２）における前記タービン構成要素（１０）の外側への、冷却流体の軸方向流れを可能にするために配置され、それによって、前記後縁部分（４２）における前記タービン構成要素（１０）の前記内側と、前記後縁部分（４２）における前記タービン構成要素（１０）の前記外側と、が流体連結される、タービン構成要素（１０）を作製する方法。
【請求項９】
前記形成することは、前記複数の軸方向冷却チャネル（４０）のうちの少なくとも１つの出口における前記後縁部分（４２）内に少なくとも１つのフィルム冷却穴（６０）を含むフィルム冷却領域（２８）を形成することを含む、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
タービン構成要素（１０）を冷却する方法であって、
冷却流体を前記タービン構成要素（１０）の内側に供給することであって、前記タービン構成要素（１０）が、
根元部（１１）と、
前記根元部（１１）から前記根元部（１１）とは反対側の先端（１４）の方に延びるエーロフォイル（１２）と、を含み、前記エーロフォイル（１２）が、前縁（１５）と、後縁（１６）の方に延びる後縁部分（４２）と、を形成し、前記後縁部分（４２）が、前記後縁部分（４２）における前記タービン構成要素（１０）の内側から、前記後縁部分（４２）における前記タービン構成要素（１０）の外側への、前記冷却流体の軸方向流れを可能にするために配置される複数の軸方向冷却チャネル（４０）を有する、供給することと、
前記エーロフォイル（１２）の前記後縁部分（４２）を通る前記複数の軸方向冷却チャネル（４０）を通して前記冷却流体を方向付けることであって、前記複数の軸方向冷却チャネル（４０）の個々が、前記後縁部分（４２）における前記タービン構成要素（１０）の前記内側と、前記後縁部分（４２）における前記タービン構成要素（１０）の前記外側と、を流体連結する、方向付けることと、
を含む、タービン構成要素（１０）を冷却する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施形態は、タービンエーロフォイルの後縁を冷却するための方法及びデバイスに向けられている。より詳細には、本実施形態は、軸方向冷却チャネルによるタービン構成要素の後縁部分に沿った冷却及び／又はフィルム冷却を提供する方法及びデバイスに向けられている。
【背景技術】
【０００２】
現代の高効率の燃焼タービンは、約華氏２０００度（摂氏１０９３度）を超える焼成温度を有し、焼成温度は、より効率的なエンジンの需要が続くので、上昇し続ける。ノズルやブレードなどのガスタービン構成要素は、高温ガス経路内で強烈な熱と外部圧力に晒される。これらの厳しい動作条件は、技術における進歩によって悪化し、動作温度の上昇と高温ガス経路の圧力増大の双方をもたらすことがある。その結果、ノズルやブレードなどの構成要素は、ノズルやブレードのコアの中に挿入したマニフォルドの中に流体を流すことによって時々冷却され、マニフォルドから衝突穴を通って出て行って衝突後キャビティに至り、次いで、衝突後キャビティからノズルやブレードの外部壁の開口を通って出て行き、場合によってはノズルやブレードの外部上に流体のフィルム層が形成される。
【０００３】
タービンエーロフォイルの後縁の冷却は、高温炉のような環境においてその完全性を延長させるために重要である。タービンエーロフォイルは、多くの場合、主としてニッケル基又はコバルト基超合金で作られるが、タービンエーロフォイルは、その代わりに、１つ又は複数のセラミックマトリックス複合材（ＣＭＣ）材料で作られた外側部分を有することがある。ＣＭＣ材料は、一般に金属よりも高い温度を扱うのに優れている。ある種のＣＭＣ材料は、被覆繊維で強化したセラミックマトリックスを有する組成を含む。組成は、頑丈で軽量な耐熱の材料を提供し、様々な異なったシステムにおける用途の可能性を有する。ノズルやブレードなどのタービン構成要素を形成する材料は、タービン構成要素に含まれる特定の構造と結合すると、冷却流体システムの冷却の有効性におけるある種の阻害につながる。タービンエーロフォイルの温度を実質上均一に維持することは、エーロフォイルの耐用年数を最大化させる。
【０００４】
ＣＭＣ部品の製造は、部分（プリフォーム）の幾何学を形成するために既に存在するマトリックス（プリプレグ）を有する事前含浸した複合繊維をレイアップすることと、プリフォームをオートクレーブしてバーニングアウトすることと、バーニングアウトしたプリフォームに溶融マトリックス材料を浸透させることと、プリフォームに対して任意の機械加工又は別の処置を行うことと、を典型的に含む。プリフォームの浸透は、ガス混合物からセラミックマトリックスを堆積させること、プリセラミックポリマを熱分解させること、要素を化学反応させること、摂氏９２５〜１６５０度（華氏１７００〜３０００度）の概ね温度範囲内で焼結すること、又はセラミック粉末を電気泳動堆積させること、を含むことがある。タービンエーロフォイルに関して、ＣＭＣは、エーロフォイルの外側表面だけを形成するために、金属スパーの一面に位置させてもよい。
【０００５】
ＣＭＣ材料の例は、それに限定されないが、炭素繊維強化炭素（Ｃ／Ｃ）、炭素繊維強化炭化珪素（Ｃ／ＳｉＣ）、炭化珪素繊維強化炭化珪素（ＳｉＣ／ＳｉＣ）、アルミナ繊維強化アルミナ（Ａｌ2Ｏ3／Ａｌ2Ｏ3）、又はそれらの組合せ、を含む。ＣＭＣは、モノリシックなセラミック構造と比較して、伸び、破壊靭性、熱衝撃、動荷重能力、及び、異方性特性が向上し得る。
【発明の概要】
【０００６】
一実施形態では、タービン構成要素は、根元部と、根元部から根元部とは反対側の先端の方に延びるエーロフォイルと、を含む。エーロフォイルは、前縁と、後縁の方に延びる後縁部分と、を形成する。エーロフォイルの後縁部分の中の複数の軸方向冷却チャネルは、後縁部分におけるタービン構成要素の内側から、後縁部分におけるタービン構成要素の外側への、冷却流体の軸方向流れを可能にするために配置される。
【０００７】
他の実施形態では、タービン構成要素を作製する方法は、前縁と、後縁の方に延びる後縁部分と、後縁部分の中の複数の軸方向冷却チャネルと、を有するエーロフォイルを形成することを含む。軸方向冷却チャネルは、後縁部分におけるタービン構成要素の内側から、後縁部分におけるタービン構成要素の外側への、冷却流体の軸方向流れを可能にするために配置される。軸方向冷却チャネルは、後縁部分におけるタービン構成要素の内側と、後縁部分におけるタービン構成要素の外側と、を流体連結する。
【０００８】
他の実施形態では、タービン構成要素を冷却する方法は、冷却流体をタービン構成要素の内側に供給することを含む。タービン構成要素は、根元部と、根元部から根元部とは反対側の先端の方に延びるエーロフォイルと、を含む。エーロフォイルは、前縁と、後縁の方に延びる後縁部分と、を形成する。後縁部分は、後縁部分におけるタービン構成要素の内側から、後縁部分におけるタービン構成要素の外側への、冷却流体の軸方向流れを可能にするために配置される複数の軸方向冷却チャネルを有する。また、本方法は、エーロフォイルの後縁部分を通る複数の軸方向冷却チャネルを通して冷却流体を方向付けることも含む。各軸方向冷却チャネルは、後縁部分におけるタービン構成要素の内側と、後縁部分におけるタービン構成要素の外側と、を流体連結する。
【０００９】
本発明の他の特徴及び利点については、本発明の原理を一例として示す添付の図面と関連して解釈される次のより詳細な説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態のタービン構成要素の概略斜視側面図である。
【図２】ＣＭＣ外側層を備えた図１のタービン構成要素の概略上面図である。
【図３】金属エーロフォイルのような図１のタービン構成要素の概略上面図である。
【図４】図３の４−４線に沿った概略部分断面図である。
【図５】本開示の実施形態におけるフィルム冷却を備えた軸方向の蛇行した冷却チャネル構造を示す図１のタービン構成要素の後縁部分の概略部分断面図である。
【図６】本開示の実施形態における部分的フィルム冷却を備えた軸方向の蛇行した冷却チャネル構造を示す図１のタービン構成要素の後縁部分の概略部分断面図である。
【図７】本開示の実施形態におけるフィルム冷却を備えた軸方向のジグザグの冷却チャネル構造を示す図１のタービン構成要素の後縁部分の概略部分断面図である。
【図８】本開示の実施形態におけるフィルム冷却を備えていない軸方向のジグザグの冷却チャネル構造を示す図１のタービン構成要素の後縁部分の概略部分断面図である。
【図９】本開示の実施形態におけるフィルム冷却を備えた軸方向の不規則な冷却チャネル構造を示す図１のタービン構成要素の後縁部分の概略部分断面図である。
【図１０】本開示の実施形態におけるフィルム冷却を備えていない軸方向の不規則な冷却チャネル構造を示す図１のタービン構成要素の後縁部分の概略部分断面図である。
【図１１】本開示の実施形態における圧力側上の軸方向うねり及びフィルム冷却（ａｘｉａｌ  ｗａｖｉｎｅｓｓ  ａｎｄ  ｆｉｌｍ  ｃｏｏｌｉｎｇ）を備えた軸方向の冷却チャネルを示す図１のタービン構成要素の後縁部分の上部概略部分断面図である。
【図１２】本開示の実施形態における吸込側上の軸方向うねり及びフィルム冷却を備えた軸方向の冷却チャネルを示す図１のタービン構成要素の後縁部分の上部概略部分断面図である。
【図１３】フィルム冷却を備えた軸方向の蛇行した冷却チャネル構造を示す図５のタービン構成要素の後縁部分の側面概略部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
可能な限り、同じ参照番号は、図面全体に亘って使用されて同じ部品を指すことになろう。
【００１２】
提供するのは、方法及びデバイスであって、軸方向冷却チャネルを用いてタービン構成要素エーロフォイルの後縁を冷却、及び／又は、エーロフォイルの後縁部分に沿ってフィルム冷却、するためのものである。
【００１３】
例えば、本開示の実施形態は、本明細書で開示した１つ又は複数の特徴を欠いている概念と比較して、タービンエーロフォイルにおける冷却を提供し、冷却されるタービンエーロフォイルのより均一な温度を提供し、寿命が高められたタービンエーロフォイルを提供し、タービンエーロフォイルのフィルム冷却を提供し、又はそれらの組合せを提供する。
【００１４】
本明細書で使用するとき、軸方向は、後縁部分の内側表面５２などの第１の表面と、後縁部分の外側表面などの第２の表面と、の間の方向性の配向を指す。
【００１５】
本明細書で使用するとき、後縁部分は、本明細書で説明したような中に形成された冷却チャネルを除いてチャンバ又は他の空の空間を備えない後縁のエーロフォイルの部分を指す。
【００１６】
図１を参照すると、タービン構成要素１０は、根元部１１と、ベース１３において根元部１１からベース１３とは反対側の先端１４の方に延びるエーロフォイル１２と、を含む。実施形態によっては、タービン構成要素１０は、タービンノズルである。実施形態によっては、タービン構成要素１０は、タービンブレードである。エーロフォイル１２の形状は、前縁１５と、後縁１６と、凸状の外側表面を有する吸込側１８と、凸状の外側表面とは反対側の凹状の外側表面を有する圧力側２０と、を含む。図１に示していないが、タービン構成要素１０は、エーロフォイル１２のベース１３における根元部１１に類似したエーロフォイル１２の先端１４における外側側壁を含むこともある。
【００１７】
エーロフォイル１２の概ね弓状の輪郭は、より明瞭に図２及び図３に示されている。フィルム冷却領域２８は、エーロフォイル１２の吸込側１８、エーロフォイル１２の圧力側２０、又は、エーロフォイル１２の両方の側に存在することがある。図２を参照すると、エーロフォイル１２は、金属スパー２４上に実装されたセラミックマトリックス複合材（ＣＭＣ）シェル２２を含む。エーロフォイル１２は、金属スパー２４上のＣＮＣ材料の１つ又は複数の層の薄いＣＭＣシェル２２として形成される。図３を参照すると、エーロフォイル１２は、金属部品３０として交互に形成される。金属部品は、高温超合金であることが好ましい。実施形態によっては、高温超合金は、ニッケル基高温超合金又はコバルト基高温超合金である。
【００１８】
いずれの場合でも、後縁部分４２の中の軸方向冷却チャネル４０は、エーロフォイル１２の内側部分に供給された冷却流体が、タービン構成要素１０を含むタービンの動作中に、後縁部分４２を通って後縁部分４２から流れ出ることを可能にする。エーロフォイル１２は、１つ又は複数のチャンバ３２を含み、そこへは冷却流体が根元部１１経由又はタービン構成要素１０の先端１４経由で提供されることがある。
【００１９】
図４を参照すると、タービン構成要素１０の後縁部分４２は、軸方向冷却チャネル４０を含み、軸方向冷却チャネル４０は、内側表面５２において第１の端部５０で開き、また、エーロフォイル１２の側面のフィルム冷却領域２８とエーロフォイル１２の後縁１６又はその近くのいずれかにおいて第１の端部５０とは反対側の第２の端部５４で開き、タービン構成要素１０の内側から外側への概ね軸方向の冷却流体の通路を提供している。
【００２０】
後縁部分４２の中の軸方向冷却チャネル４０は、それに限定されないが、図５及び図６に示したような蛇行した輪郭、図７及び図８に示したようなジグザグの輪郭、図９及び図１０に示したような不規則な輪郭、又はそれらの組合せ、を含めて任意の軸方向輪郭を有することができる。不規則な輪郭は、例えば、ランダムな輪郭などの任意の非繰り返し式の輪郭にすることができる。
【００２１】
軸方向冷却チャネル４０は、内側表面５２において第１の端部５０で開いている。図５、図７、及び図９を参照すると、軸方向冷却チャネル４０は、エーロフォイル１２の側面のフィルム冷却領域２８において第１の端部５０とは反対側の第２の端部５４で開いている。図６を参照すると、軸方向冷却チャネル４０の幾つかは、エーロフォイル１２の側面のフィルム冷却領域２８において第２の端部５４で開き、それに対して、他の軸方向冷却チャネル４０は、エーロフォイル１２の後縁１６又はその近くにおいて第２の端部５４で開いている。図８及び図１０を参照すると、軸方向冷却チャネル４０は、エーロフォイル１２の後縁１６又はその近くにおいて第１の端部５０とは反対側の第２の端部５４で開いている。
【００２２】
半径方向平面内の蛇行、ジグザグ、又は不規則な輪郭に加えて、軸方向冷却チャネル４０は、図１１及び図１２に示した波状の輪郭、ジグザグな輪郭、又は不規則な輪郭、などの軸方向平面内の非直線的な輪郭を有することがあり、それらの個々は、軸方向冷却チャネル４０経路に沿った軸方向冷却チャネル４０と吸込側１８表面又は圧力側２０表面との間の距離が様々である。２つのセクション４４、４６からのエーロフォイル１２の形成は、複雑な輪郭を備えた軸方向冷却チャネル４０の形成を可能にする。
【００２３】
エーロフォイル１２がＣＭＣシェル２２を含むとき、軸方向冷却チャネル４０の少なくとも一部分は、ＣＭＣ材料の層間に形成することができる。予期されるのは、タービンエーロフォイル１２のＣＭＣシェル２２の後縁が、熱くなり、構造的な完全性を保つための冷却が必要になり得るということである。実施形態によっては、全ての軸方向冷却チャネル４０は、ＣＭＣ層間に形成される。実施形態によっては、軸方向冷却チャネル４０は、ＣＭＣ材料の形成後にＣＭＣ材料を機械加工することによって形成される。他の実施形態では、犠牲材料は、軸方向冷却チャネル４０を形成するために、ＣＭＣ材料の形成中又は形成後のいずれかにおいて燃焼又は熱分解される。
【００２４】
エーロフォイル１２が金属部品３０として形成されるとき、金属部品３０は、鋳造によって又はその代わりに金属３次元プリンティングによって形成することができる。実施形態によっては、金属部品３０は、例えば、図３の線４−４に沿ってなど互いにロウ付け又は溶接される２つの金属部片として形成される。実施形態によっては、２つの部片は、凸状の外側表面を有する吸込側１８を含む第１のセクション４４と、凹状の外側表面を有する圧力側２０を含む第２のセクション４６と、であり、軸方向冷却チャネル４０の少なくとも一部分が、セクション４４、４６の表面の一方又は双方において形成される。実施形態によっては、全ての軸方向冷却チャネル４０は、セクション４４、４６の表面で形成される。他の実施形態では、金属部品３０は、金属３Ｄプリンティングによって単一の部片として形成してもよい。実施形態によっては、軸方向冷却チャネル４０の少なくとも一部分は、金属部品３０を機械加工することによって形成される。
【００２５】
金属３Ｄプリンティングは、複雑な軸方向冷却チャネル４０を含むタービン構成要素１０の正確な創作を可能にする。実施形態によっては、金属３Ｄプリンティングは、コンピュータ制御下で材料の連続する層を形成して、タービン構成要素１０の少なくとも一部分を創作する。実施形態によっては、粉末金属は、加熱されて溶融すなわち粉末を焼結させて成長するタービン構成要素１０に至る。加熱する方法は、それに限定されないが、選択的レーザ焼結（ＳＬＳ）、直接金属レーザ焼結（ＤＭＬＳ）、選択的レーザ溶融（ＳＬＭ）、電子ビーム溶融（ＥＢＭ）、及び、それらの組合せ、を含むことができる。実施形態によっては、３Ｄ金属プリンタは、金属粉末を下に置き、次いで、高出力レーザが、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）ファイルからのモデルに基づくある種の所定の場所でその粉末を溶融させる。１つの層が溶融して形成されると、３Ｄプリンタは、金属構成要素全体が作り上がるまで、第１の層の上部上に、そうでなければ指示したところに、１度に１つ、金属粉末の追加の層を置くことによってプロセスを繰り返す。
【００２６】
軸方向冷却チャネル４０は、エーロフォイル１２の後縁部分４２の中に形成することが好ましく、そのため、冷却流体の流れが後縁部分４２を冷却するのが可能になる。軸方向冷却チャネル４０は、それに限定されないが、蛇行、ジグザグ、不規則、又はそれらの組合せを含めて任意の軸方向輪郭を有することができる。実施形態によっては、軸方向冷却チャネル４０の寸法、輪郭、及び／又は、場所は、タービン構成要素１０を含むタービンの動作中の後縁部分４２の中の温度を実質上均一に維持する冷却を可能にするために選択される。
【００２７】
実施形態によっては、軸方向冷却チャネル４０は、蛇行した通路と整列する。蛇行した通路は、小さい空間の中の長めの長さを含む。実施形態によっては、軸方向冷却チャネル４０は、軸方向のジグザグ経路を有し、冷却の向上のために戻って来てフィルム冷却領域２８におけるフィルムトレンチを満たすことがある。実施形態によっては、軸方向冷却チャネル４０の断面は、軸方向冷却チャネル４０の長さを介してより均一な冷却を提供するために様々である。
【００２８】
冷却流体は、エーロフォイル１２の内部からやって来て、軸方向に進行して後縁部分４２の中の軸方向冷却チャネル４０を通って冷却した後に出て行く。使用済みの冷却流体は、フィルム冷却領域２８を出て行くフィルム冷却流体として使用することができる。
【００２９】
実施形態によっては、軸方向冷却チャネル４０の第２の端部５４は、図７に示すように、軸方向冷却チャネル４０よりも幅がはるかに広いフィルム冷却領域２８の方に開く。軸方向冷却チャネル４０は、後縁部分４２を介して軸方向の多数の通路を作り出し、フィルム冷却領域２８は、軸方向冷却チャネル４０の２つの通路間の半径方向距離のように半径方向に広いことが少なくとも好ましい。そういった実施形態では、軸方向冷却チャネル４０は、フィルム冷却領域２８をまたぐ圧力比を著しく減少させ、それによって、フィルム冷却領域２８あたりの流れを小さくでき、良好なカバーができる。実施形態によっては、フィルム冷却領域２８をまたぐブローイング比（ｂｌｏｗｉｎｇ  ｒａｔｉｏ）は、フィルム効果を最適化するために変化される。実施形態によっては、軸方向冷却チャネル４０は、冷却流体流れの対流効率を最適化するために設計され、消費した冷却流体をフィルムとして提供する。実施形態によっては、最大の対流カバーは、最小の冷却流れのために提供される。
【００３０】
軸方向冷却チャネル４０の第２の端部５４によって供給されたフィルム冷却領域２８は、図１３に示すように、単一のフィルム冷却穴６０又は多数のフィルム冷却穴６０を含むことがある。フィルム冷却穴６０は、小さいことが好ましく、また、フィルム冷却穴６０からエーロフォイル１２の外側表面に沿う冷却流体の境界層流れを促進させる寸法及び輪郭を有することができる。フィルム冷却領域２８は、図１３に示すように、軸方向冷却チャネル４０の広がりをカバーして、冷却フィルムの毛布状のものを提供でき、軸方向冷却チャネル４０によるサービスを受ける半径方向距離の全体、又は、最初の通路以外の半径方向距離の全体、をカバーする。軸方向冷却チャネル４０に進入する新しい冷却材として出発して、冷却流体は、この最初の通路（図１３の矢印で示した）の中で最低温であり、後縁部分４２のこの領域は、冷却フィルムを少しも必要としていない。
【００３１】
実施形態によっては、軸方向冷却チャネル４０がＣＭＣ材料の中に設けられ、そこでは必要な冷却効果が小さく、流れが十分減っている。実施形態によっては、蛇行、ジグザグ、又は不規則な輪郭に沿った流れ断面積は、冷却流体が、軸方向冷却チャネル４０に沿って一定の冷却効果を維持するために熱を獲得するので、様々である。
【００３２】
実施形態によっては、軸方向冷却チャネル４０、及び／又は、フィルム冷却領域２８の大きさ、輪郭、及び／又は、場所は、タービン構成要素１０を含むタービンの動作中の後縁部分４２の中の実質上均一な温度を維持する冷却を可能にするために選択される。軸方向冷却チャネル４０の断面は、それに限定されないが、丸い形状、長円の形状、競走路の形状、及び平行四辺形を含む任意の形状を有することがある。軸方向冷却チャネル４０の断面の寸法及び形状は、軸方向冷却チャネル４０に必須である局所的な冷却効率に応じて、第１の端部５０から第２の端部５４まで様々であることがある。実施形態によっては、軸方向冷却チャネル４０は、第２の端部５４から第１の端部５０に先細にされ、冷却流体が軸方向冷却チャネル４０に沿って熱を獲得するときに冷却効率が実質上一定に維持される。
【００３３】
フィルム冷却領域２８は、上流端部若しくは後縁１６から離れた後縁部分４２又はその近くに形成することが好ましい。フィルム冷却領域２８は、使用済みの冷却流体を後縁部分４２の外側表面に沿って方向付けるために輪郭付けすることが好ましく、そのため、境界層が高温ガス経路流れと外側表面との間に形成され、これによって外側表面が熱にさらされるのが減少する。
【００３４】
本発明について１つ又は複数の実施形態を参照して説明してきたが、当業者なら理解するであろうことは、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更を行うことができ、等価なものでその要素を置き換えることができるということである。加えて、本発明の教示に対してその本質的な範囲から逸脱することなく特定の状況や材料を適合させるために多くの修正を行うことができる。したがって、意図していることは、本発明が本発明を実施するために企図したベストモードとして開示した特定の実施形態に限定されないこと、しかし、本発明が添付した特許請求の範囲の範囲内に入る全ての実施形態を含むことである。加えて、詳細な説明で識別された全ての数値は、正確な値と近似の値が共に明白に識別されるかのように解釈するものとする。
【００３５】
最後に、代表的な実施態様を以下に示す。
［実施態様１］
根元部（１１）と、
前記根元部（１１）から前記根元部（１１）とは反対側の先端（１４）の方に延びるエーロフォイル（１２）であって、前縁（１５）と、後縁（１６）の方に延びる後縁部分（４２）と、を形成するエーロフォイル（１２）と、
を含む、タービン構成要素（１０）であって、
前記エーロフォイル（１２）の前記後縁部分（４２）の中の複数の軸方向冷却チャネル（４０）は、前記後縁部分（４２）における前記タービン構成要素（１０）の内側から、前記後縁部分（４２）における前記タービン構成要素（１０）の外側への、冷却流体の軸方向流れを可能にするために配置される、タービン構成要素（１０）。
［実施態様２］
前記複数の軸方向冷却チャネル（４０）のうちの少なくとも１つは、フィルム冷却領域（２８）において前記後縁部分（４２）から出て行く、実施態様１に記載のタービン構成要素（１０）。
［実施態様３］
前記複数の軸方向冷却チャネル（４０）のうちの前記少なくとも１つは、前記冷却流体を前記フィルム冷却領域（２８）に供給する前に前記後縁部分（４２）を通る複数の通路を作製し、前記フィルム冷却領域（２８）は、前記冷却フィルムを方向付ける複数のフィルム冷却穴（６０）を含み、前記エーロフォイル（１２）の外側表面に沿って境界層を形成する、実施態様２に記載のタービン構成要素（１０）。
［実施態様４］
前記エーロフォイル（１２）は、金属スパー（２４）と前記金属スパー（２４）の上側のシェルとを含み、前記シェルが、セラミックマトリックス複合材材料を含む、実施態様１に記載のタービン構成要素（１０）。
［実施態様５］
前記エーロフォイル（１２）は、金属３次元プリンティングによって高温超合金で形成される、実施態様１に記載のタービン構成要素（１０）。
［実施態様６］
前記エーロフォイル（１２）は、第１のセクション（４４）と、前記第１のセクション（４４）に溶接又はろう付けされて前記エーロフォイル（１２）を形成する第２のセクション（４６）と、を含み、前記第１のセクション（４４）及び前記第２のセクション（４６）は、金属３次元プリンティングによって形成され、前記複数の軸方向冷却チャネル（４０）のうちの少なくとも一部分は、前記第１のセクション（４４）又は前記第２のセクション（４６）の表面において形成される、実施態様５に記載のタービン構成要素（１０）。
［実施態様７］
前記複数の軸方向冷却チャネル（４０）は、蛇行、ジグザグ、不規則、及びそれらの組合せからなる群から選択された半径方向平面内の輪郭を有する、実施態様１に記載のタービン構成要素（１０）。
［実施態様８］
前記複数の軸方向冷却チャネル（４０）は、直線、波状、ジグザグ、及び不規則からなる群から選択された軸方向平面内の輪郭を有する、実施態様１に記載のタービン構成要素（１０）。
［実施態様９］
前縁（１５）と、後縁（１６）の方に延びる後縁部分（４２）と、前記後縁部分（４２）の中の複数の軸方向冷却チャネル（４０）と、を有するエーロフォイル（１２）を形成することを含む、タービン構成要素（１０）を作製する方法であって、
前記複数の軸方向冷却チャネル（４０）は、前記後縁部分（４２）における前記タービン構成要素（１０）の内側から、前記後縁部分（４２）における前記タービン構成要素（１０）の外側への、冷却流体の軸方向流れを可能にするために配置され、それによって、前記後縁部分（４２）における前記タービン構成要素（１０）の前記内側と、前記後縁部分（４２）における前記タービン構成要素（１０）の前記外側と、が流体連結される、タービン構成要素（１０）を作製する方法。
［実施態様１０］
前記形成することは、前記複数の軸方向冷却チャネル（４０）のうちの少なくとも１つの出口における前記後縁部分（４２）内に少なくとも１つのフィルム冷却穴（６０）を含むフィルム冷却領域（２８）を形成することを含む、実施態様９に記載の方法。
［実施態様１１］
前記形成することは、前記エーロフォイル（１２）を形成するために金属スパー（２４）の上側のシェルを形成することを含み、前記シェルが、セラミックマトリックス複合材材料を含む、実施態様９に記載の方法。
［実施態様１２］
前記セラミックマトリックス複合材材料の層間に前記複数の軸方向冷却チャネル（４０）のうちの少なくとも一部分を形成することを更に含む、実施態様１１に記載の方法。
［実施態様１３］
前記形成することは、前記エーロフォイルを形成するために高温超合金の金属３次元プリンティングを含む、実施態様９に記載の方法。
［実施態様１４］
前記形成することは、第１のセクション及び第２のセクションを金属３次元プリンティングすることと、前記エーロフォイルを形成するために前記第１のセクションを前記第２のセクションに溶接又はろう付けすることと、を含み、前記複数の軸方向冷却チャネル（４０）のうちの少なくとも一部分は、前記第１のセクション（４４）又は前記第２のセクション（４６）の表面において形成される、実施態様９に記載の方法。
［実施態様１５］
前記複数の軸方向冷却チャネル（４０）は、蛇行、ジグザグ、不規則、及びそれらの組合せからなる群から選択された輪郭を有する、実施態様９に記載の方法。
［実施態様１６］
タービン構成要素（１０）を冷却する方法であって、
冷却流体を前記タービン構成要素（１０）の内側に供給することであって、前記タービン構成要素（１０）が、
根元部（１１）と、
前記根元部（１１）から前記根元部（１１）とは反対側の先端（１４）の方に延びるエーロフォイル（１２）と、を含み、前記エーロフォイル（１２）が、前縁（１５）と、後縁（１６）の方に延びる後縁部分（４２）と、を形成し、前記後縁部分（４２）が、前記後縁部分（４２）における前記タービン構成要素（１０）の内側から、前記後縁部分（４２）における前記タービン構成要素（１０）の外側への、前記冷却流体の軸方向流れを可能にするために配置される複数の軸方向冷却チャネル（４０）を有する、供給することと、
前記エーロフォイル（１２）の前記後縁部分（４２）を通る前記複数の軸方向冷却チャネル（４０）を通して前記冷却流体を方向付けることであって、前記複数の軸方向冷却チャネル（４０）の個々が、前記後縁部分（４２）における前記タービン構成要素（１０）の前記内側と、前記後縁部分（４２）における前記タービン構成要素（１０）の前記外側と、を流体連結する、方向付けることと、
を含む、タービン構成要素（１０）を冷却する方法。
［実施態様１７］
前記方向付けることは、前記複数の軸方向冷却チャネル（４０）のうちの少なくとも１つから前記後縁部分（４２）内のフィルム冷却穴を通して前記冷却流体を方向付けることを更に含む、実施態様１６に記載の方法。
［実施態様１８］
前記タービン構成要素（１０）を含むタービンを動作させることを更に含む、実施態様１６に記載の方法。
［実施態様１９］
前記エーロフォイル（１２）は、金属スパー（２４）と前記金属スパー（２４）の上側のシェルとを含み、前記シェルが、セラミックマトリックス複合材材料を含む、実施態様１６に記載の方法。
［実施態様２０］
前記エーロフォイル（１２）は、金属３次元プリンティングによって高温超合金で形成される、実施態様１６に記載の方法。
【符号の説明】
【００３６】
１０  タービン構成要素
１１  根元部
１２  エーロフォイル
１３  ベース
１４  先端
１５  前縁
１６  後縁
１８  吸込側
２０  圧力側
２２  ＣＭＣシェル
２４  金属スパー
２８  フィルム冷却穴
３０  金属部品
３２  チャンバ
４０  軸方向冷却チャネル
４２  後縁部分
４４  第１のセクション
４６  第２のセクション
５０  第１の端部
５２  内側表面
５４  第２の端部
【図１】
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【図２】
2018021544.tif 000004
【図３】
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【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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【外国語明細書】
2018021544000001.pdf