(57)【要約】      （修正有）【課題】産業機械の高温ガス経路で使用するための構成要素を提供する。【解決手段】産業機械の高温ガス経路構成要素は、冷却経路（１７０）を含む。構成要素は、外面（１８０）を含む本体（１１２）と、高温を有する作動流体に曝される、外面上の遮熱コーティング（ＴＢＣ）と、冷却媒体を運ぶ本体の内部冷却回路とを含む。冷却経路は、本体にあり、内部冷却回路と流体連通する。冷却経路は、本体の終端部と、外面に沿って延び、かつ外面から第１の間隔だけ内側に間隔を空けて配置された長さとを含む。冷却経路上の位置で生じるＴＢＣのスポールおよび本体の所定の温度に達するまたはそれを超える高温に応答して、冷却経路は、その位置で第１の間隔を介して冷却媒体の流れを許容するように開口する。【選択図】図３
2019011753.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
産業機械の高温ガス経路（５６）で使用するための構成要素（５２、１００、３００）であって、
外面（１８０）を含む本体（１１２）と、
高温を有する作動流体に曝される、前記外面（１８０）上の遮熱コーティング（１０２）と、
冷却媒体（８８、１９０）を運ぶ前記本体（１１２）の内部冷却回路（８６、１６０）と、
前記本体（１１２）にあり、前記内部冷却回路（８６、１６０）と流体連通し、前記本体（１１２）の終端部（２１０、４１０）、および前記外面（１８０）に沿って延び、かつ前記外面（１８０）から第１の間隔だけ内側に間隔を空けて配置された長さ（２１２、４１２）を含む冷却経路（１７０、２００、２１４、４００、４１４）と
を備え、
前記冷却経路（１７０、２００、２１４、４００、４１４）上の位置（２２４、２４０、４２４）で生じる前記遮熱コーティング（１０２）のスポール（２２２、２２２Ａ、２２２Ｂ）および前記本体（１１２）の所定の温度に達するまたはそれを超える前記高温に応答して、前記冷却経路（１７０、２００、２１４、４００、４１４）は、前記位置（２２４、２４０、４２４）で前記第１の間隔を介して前記冷却媒体（８８、１９０）の流れを許容するように開口する、構成要素（５２、１００、３００）。
【請求項２】
前記第１の間隔が、前記長さ（２１２、４１２）に沿って実質的に一致しており、前記冷却経路（１７０、２００、２１４、４００、４１４）が、前記外面（１８０）に沿って並行にかつ前記外面（１８０）から内側に延びる。請求項１に記載の構成要素（５２、１００、３００）。
【請求項３】
前記冷却経路（１７０、２００、２１４、４００、４１４）の前記長さ（２１２、４１２）の少なくとも一部の上の領域の前記外面（１８０）の開口部形成面（２２８）をさらに備える、請求項１に記載の構成要素（５２、１００、３００）。
【請求項４】
前記開口部形成面（２２８）が、伝熱促進面（２３０）を含む、請求項３に記載の構成要素（５２、１００、３００）。
【請求項５】
前記開口部形成面（２２８）が、前記本体（１１２）の材料脆弱性（２３２、２３４）を含む、請求項３に記載の構成要素（５２、１００、３００）。
【請求項６】
前記冷却経路（１７０、２００、２１４、４００、４１４）が、円形の断面を有する、請求項１に記載の構成要素（５２、１００、３００）。
【請求項７】
前記スポール（２２２、２２２Ａ、２２２Ｂ）の程度が、前記冷却経路（１７０、２００、２１４、４００、４１４）の開口部（２２６、４２０）のサイズを決定する、請求項１に記載の構成要素（５２、１００、３００）。
【請求項８】
前記終端部（２１０、４１０）が、前記第１の間隔より小さい第２の間隔だけ前記外面（１８０）から内側に間隔を空けて配置され、
前記終端部（２１０、４１０）上の位置（２２４、２４０、４２４）で生じる前記遮熱コーティング（１０２）の前記スポール（２２２、２２２Ａ、２２２Ｂ）および前記本体（１１２）の所定の温度に達するまたはそれを超える前記高温に応答して、前記冷却経路（１７０、２００、２１４、４００、４１４）が、前記終端部（２１０、４１０）上の前記位置（２２４、２４０、４２４）で前記第２の間隔を介して前記冷却媒体（８８、１９０）の流れを許容するように開口する、請求項１に記載の構成要素（５２、１００、３００）。
【請求項９】
産業機械の高温ガス経路（５６）で使用するための構成要素（５２、１００、３００）であって、
外面（１８０）を含む本体（１１２）と、
高温を有する作動流体に曝される、前記外面（１８０）上の遮熱コーティング（１０２）と、
冷却媒体（８８、１９０）を運ぶ前記本体（１１２）の内部冷却回路（８６、１６０）と、
前記本体（１１２）にあり、前記内部冷却回路（８６、１６０）と流体連通し、前記本体（１１２）の終端部（２１０、４１０）、および前記外面（１８０）に沿って延び、かつ前記外面（１８０）から第１の間隔だけ内側に間隔を空けて配置された長さ（２１２、４１２）を含む冷却経路（１７０、２００、２１４、４００、４１４）であって、前記終端部（２１０、４１０）は、前記第１の間隔より小さい第２の間隔だけ前記外面（１８０）から内側に間隔を空けて配置される、冷却経路（１７０、２００、２１４、４００、４１４）と
を備え、
前記終端部（２１０、４１０）上の位置（２２４、２４０、４２４）で生じる前記遮熱コーティング（１０２）のスポール（２２２、２２２Ａ、２２２Ｂ）および前記本体（１１２）の所定の温度に達するまたはそれを超える前記高温に応答して、前記冷却経路（１７０、２００、２１４、４００、４１４）は、前記終端部（２１０、４１０）上の前記位置（２２４、２４０、４２４）で前記第２の間隔を介して前記冷却媒体（８８、１９０）の流れを許容するように開口する、構成要素（５２、１００、３００）。
【請求項１０】
前記第１の間隔が、前記長さ（２１２、４１２）に沿って実質的に一致しており、前記冷却経路（１７０、２００、２１４、４００、４１４）が、前記外面（１８０）に沿って並行にかつ前記外面（１８０）から内側に延びる。請求項９に記載の構成要素（５２、１００、３００）。
【請求項１１】
前記冷却経路（１７０、２００、２１４、４００、４１４）の前記終端部（２１０、４１０）上の領域の前記外面（１８０）の開口部形成面（２２８）をさらに備える、請求項９に記載の構成要素（５２、１００、３００）。
【請求項１２】
前記開口部形成面（２２８）が、伝熱促進面（２３０）を含む、請求項１１に記載の構成要素（５２、１００、３００）。
【請求項１３】
前記開口部形成面（２２８）が、前記本体（１１２）の材料脆弱性（２３２、２３４）を含む、請求項１１に記載の構成要素（５２、１００、３００）。
【請求項１４】
前記冷却経路（１７０、２００、２１４、４００、４１４）が、円形の断面を有する、請求項９に記載の構成要素（５２、１００、３００）。
【請求項１５】
前記冷却経路（１７０、２００、２１４、４００、４１４）上の位置（２２４、２４０、４２４）で生じる前記遮熱コーティング（１０２）の前記スポール（２２２、２２２Ａ、２２２Ｂ）および前記本体（１１２）の所定の温度に達するまたはそれを超える前記高温に応答して、前記冷却経路（１７０、２００、２１４、４００、４１４）が、前記位置（２２４、２４０、４２４）で前記第１の間隔を介して前記冷却媒体（８８、１９０）の流れを許容するように開口する、請求項９に記載の構成要素（５２、１００、３００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、適応的に開口する冷却経路に関する。
【背景技術】
【０００２】
本開示は、一般に、構成要素の冷却に関し、より具体的には、高温ガス経路構成要素の外面の近傍かつ遮熱コーティング内の冷却経路に関する。
【０００３】
高温で作動流体に曝される高温ガス経路構成要素は、産業機械に広く使用されている。例えば、ガスタービンシステムは、支持ロータディスクから外側に延びるブレードを備えた複数の段を有するタービンを含む。各ブレードは、高温の燃焼ガスが流れる翼形部を含む。翼形部は、燃焼ガスによって発生された高温に耐えるように冷却されなければならない。冷却が不十分であると、翼形部に応力がかからず、酸化され、疲労および／または損傷を引き起こす可能性がある。したがって、翼形部は、一般に、複数の冷却孔などに通じる１つまたは複数の内部冷却流回路を有する中空である。冷却空気は、冷却孔を通って排出され、翼形部の外面にフィルム冷却を提供する。他のタイプの高温ガス経路構成要素および他のタイプのタービン構成要素も、同様の方法で冷却することができる。
【０００４】
所与の構成要素が現場で動作される前に多くのモデルおよびシミュレーションが実行され得るが、構成要素特有の高温および低温の位置によって、構成要素またはその任意のエリアが到達し得る正確な温度は大きく変化する。具体的には、構成要素は、過熱によって悪影響を受け得る温度依存特性を有することがある。その結果、多くの高温ガス経路構成要素が過冷却されて、構成要素に発生し得る局所的なホットスポットを補償することができる。しかし、このような過度の過冷却は、産業機械全体の出力および効率に悪影響を及ぼし得る。
【０００５】
冷却通路が存在するにもかかわらず、多くの構成要素は、構成要素を保護するためにその外面に適用された遮熱コーティング（ＴＢＣ）に頼っている。スポールと呼ばれる破損または亀裂が高温ガス経路構成要素のＴＢＣで生じると、スポールにおける構成要素の局所温度が有害な温度に上昇することがある。この状況は、スポールの位置において構成要素内に内部冷却回路が存在する場合でも発生する可能性がある。ＴＢＣスポールに対処するための１つのアプローチは、ＴＢＣの下の冷却孔にプラグを設ける。スポールが生じると、プラグは、典型的には、プラグを溶かすのに十分な熱に曝されて除去され、冷却孔が開き、冷却孔に流体結合された内部冷却回路から冷却媒体が流れることができる。プラグは、その除去を助けるために多孔質であってもよい。このプロセスは、過冷却を低減する。しかし、プラグの形成は複雑であり、プラグを形成するための材料の精密な機械加工および／または精密な熱的もしくは化学的処理が必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第９６１７８５９Ｂ２号
【発明の概要】
【０００７】
本開示の第１の態様は、産業機械の高温ガス経路で使用するための構成要素を提供し、構成要素は、外面を含む本体と、高温を有する作動流体に曝される、外面上の遮熱コーティングと、冷却媒体を運ぶ本体の内部冷却回路と、本体にあり、内部冷却回路と流体連通し、本体の終端部、および外面に沿って延び、かつ外面から第１の間隔だけ内側に間隔を空けて配置された長さを含む冷却経路とを備え、冷却経路上の位置で生じる遮熱コーティングのスポールおよび本体の所定の温度に達するまたはそれを超える高温に応答して、冷却経路は、位置で第１の間隔を介して冷却媒体の流れを許容するように開口する。
【０００８】
本開示の第２の態様は、産業機械の高温ガス経路で使用するための構成要素を提供し、構成要素は、外面を含む本体と、高温を有する作動流体に曝される、外面上の遮熱コーティングと、冷却媒体を運ぶ本体の内部冷却回路と、本体にあり、内部冷却回路と流体連通し、本体の終端部、および外面に沿って延び、かつ外面から第１の間隔だけ内側に間隔を空けて配置された長さを含む冷却経路とを備え、終端部は、第１の間隔より小さい第２の間隔だけ外面から内側に間隔を空けて配置され、終端部上の位置で生じる遮熱コーティングのスポールおよび本体の所定の温度に達するまたはそれを超える高温に応答して、冷却経路は、終端部上の位置で第２の間隔を介して冷却媒体の流れを許容するように開口する。
【０００９】
本開示の第３の態様は、産業機械の高温ガス経路で使用するための構成要素を提供し、構成要素は、外面を含む本体と、冷却媒体を運ぶ本体の内部冷却回路と、本体にあり、内部冷却回路と流体連通し、本体の終端部、および外面を介して開口する外側細長開口部を含む冷却経路と、高温を有する作動流体に曝される、外面上にあり冷却経路の外側細長開口部を閉鎖する遮熱コーティングとを備え、冷却経路の外側細長開口部上の位置で生じる遮熱コーティングのスポールに応答して、冷却経路の外側細長開口部は、位置で冷却媒体の流れを許容する。
【００１０】
本開示の例示的な態様は、本明細書で説明される問題および／または検討されていない他の問題を解決するように設計される。
【００１１】
本開示のこれらのおよび他の特徴は、本開示の様々な実施形態を示す添付の図面と併せて、本開示の様々な態様の以下の詳細な説明から、より容易に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】ガスタービンシステムの形態の高温ガス経路構成要素を有する例示的な産業機械の概略図である。
【図２】タービンブレードの形態の既知の高温ガス経路構成要素の斜視図である。
【図３】遮熱コーティング（ＴＢＣ）を有さない本開示の実施形態による高温ガス経路構成要素の一部の斜視図である。
【図４】本開示の実施形態による遮熱コーティングを含む図３のＨＧＰ構成要素の一部の斜視図である。
【図５】本開示の実施形態による冷却経路を含むＨＧＰ構成要素の一部の断面図である。
【図６】本開示の実施形態による冷却経路上のスポールを含むＨＧＰ構成要素の一部の断面図である。
【図７】本開示の実施形態による冷却経路および開口部形成面を有するＨＧＰ構成要素の一部の拡大断面図である。
【図８】本開示の別の実施形態による冷却経路および開口部形成面を有するＨＧＰ構成要素の一部の拡大断面図である。
【図９】本開示の実施形態による冷却経路を含むＨＧＰ構成要素の一部の断面図である。
【図１０】本開示の実施形態による、図９の冷却経路上の多数のスポールを含むＨＧＰ構成要素の一部の断面図である。
【図１１】本開示の他の実施形態による冷却経路を含むＨＧＰ構成要素の一部の縦断面図である。
【図１２】本開示の実施形態による冷却経路上のスポールを含む図１１のＨＧＰ構成要素の一部の横断面図である。
【図１３】本開示の一実施形態による外側細長開口部を有するＨＧＰ構成要素の一部の拡大断面図である。
【図１４】本開示の他の実施形態による外側細長開口部を有するＨＧＰ構成要素の一部の拡大断面図である。
【図１５】本開示のさらに別の実施形態による外側細長開口部を有するＨＧＰ構成要素の一部の拡大断面図である。
【図１６】本開示の実施形態によるＨＧＰ構成要素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である。
【００１３】
本開示の図面は、原寸に比例していないことに留意されたい。図面は、本開示の典型的な態様だけを示すことを目的としており、したがって、本開示の範囲を限定するものとみなすべきではない。図面において、図面間で同様の番号は、同様の要素を表す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
最初の問題として、現在の開示を明確に説明するために、ガスタービンシステムなどの産業機械に関連する機械構成要素を参照して説明するときに、特定の専門用語を選択することが必要になる。これを行う場合、可能な限り、一般的な工業専門用語が、その受け入れられた意味と同じ意味で使用および利用される。別途記載のない限り、このような専門用語は、本出願の文脈および添付の特許請求の範囲と一致する広義の解釈を与えられるべきである。当業者であれば、多くの場合、特定の構成要素がいくつかの異なるまたは重複する用語を使用して参照されることがあることを理解するであろう。単一の部品であるとして本明細書に記載され得るものは、複数の構成要素からなるものとして別の文脈を含み、かつ別の文脈で参照されてもよい。あるいは、複数の構成要素を含むものとして本明細書に記載され得るものは、単一の部品として他の場所で参照されてもよい。
【００１５】
さらに、本明細書ではいくつかの記述的用語を規則通りに使用することができ、このセクションの開始時にこれらの用語を定義することが有用であることがわかる。これらの用語およびその定義は、別途記載のない限り、以下の通りである。「半径方向」という用語は、軸線に垂直な移動または位置を指す。このような場合、第１の構成要素が第２の構成要素より軸線に近接して位置する場合、本明細書では、第１の構成要素は第２の構成要素の「半径方向内側」または「内側」にあると述べることになる。一方、第１の構成要素が第２の構成要素より軸線から遠くに位置する場合、本明細書では、第１の構成要素は第２の構成要素の「半径方向外側」または「外側」にあると述べることができる。このような用語は、タービンの中心軸線に関連して適用することができることは理解されよう。
【００１６】
上述のように、本開示は、内部に適応的に開口する冷却経路を含む高温ガス経路（ＨＧＰ）構成要素を提供する。冷却経路は、その上の遮熱コーティング（ＴＢＣ）にスポールが生じると、冷却経路が開口し、冷却媒体が通過することができるように配置される。一実施形態では、スポールが生じる前に、冷却経路は、ＴＢＣの下のＨＧＰ構成要素の本体の外面から間隔を空けて配置される。別の実施形態では、冷却経路の終端部は、冷却経路の残りの部分より外面に近くてもよく、その結果、終端部の上にスポールが生じたときに終端部が開口するようになる。別の実施形態では、冷却経路は、ＴＢＣが細長開口部を閉鎖するように本体の外面に対して外側細長開口部を有してもよいが、スポールがその上の位置で生じると、冷却経路は開口して冷却媒体を通過させる。いずれにしても、スポールの程度は、開口部のサイズおよび冷却量を決定する。ＨＧＰ構成要素は、付加製造または従来の製造によって作製することができる。
【００１７】
ここで図面を参照すると、いくつかの図面を通して同様の符号が同様の要素を指し、図１は、ガスタービンシステム１０の形態の例示的な産業機械の概略図を示す。本開示は、ガスタービンシステム１０に関して説明されるが、本開示の教示は、冷却を必要とする高温ガス経路構成要素を有する任意の産業機械に適用可能であることが強調される。ガスタービンシステム１０は、圧縮機１５を含むことができる。圧縮機１５は、入ってくる空気流２０を圧縮し、圧縮空気流２０を燃焼器２５に送る。燃焼器２５は、圧縮空気流２０を加圧燃料流３０と混合し、混合物を燃焼させて燃焼ガス流３５を生成する。単一の燃焼器２５のみが示されているが、ガスタービンシステム１０は、任意の数の燃焼器２５を含むことができる。燃焼ガス流３５は、次いでタービン４０に送られる。燃焼ガス流３５は、タービン４０を駆動して機械的仕事を発生する。タービン４０で発生された機械的仕事は、シャフト４５および発電機などの外部負荷５０を介して圧縮機１５を駆動する。
【００１８】
ガスタービンシステム１０は、天然ガス、液体燃料、様々なタイプの合成ガス、および／または他のタイプの燃料ならびにそれらの配合物を使用することができる。ガスタービンシステム１０は、ニューヨーク州スケネクタディのゼネラルエレクトリック社などが提供する複数の異なるガスタービンエンジンの任意の１つであってもよい。ガスタービンシステム１０は、異なる構成を有してもよく、他のタイプの構成要素を使用してもよい。本開示の教示は、高温ガス経路を使用する他のタイプのガスタービンシステムおよびまたは産業機械に適用可能であってもよい。複数のガスタービンシステム、または複数のタイプのタービン、およびまたは複数のタイプの発電設備もまた、本明細書で共に使用することができる。
【００１９】
図２は、タービン４０の高温ガス経路（ＨＧＰ）５６などに使用され得るタービンブレード５５の形態の高温ガス経路（ＨＧＰ）構成要素５２の例を示す。本開示は、タービンブレード５５の形態のＨＧＰ構成要素５２、より具体的にはその翼形部６０または壁に関して説明されるが、本開示の教示は、冷却を必要とする任意のＨＧＰ構成要素に適用可能であることが強調される。一般的に説明すると、タービンブレード５５は、翼形部６０と、シャンク部分６５と、翼形部６０とシャンク部分６５との間に配置されたプラットフォーム７０とを含むことができる。翼形部６０は、一般に、プラットフォーム７０から半径方向に上方に延び、前縁７２および後縁７４を含む。翼形部６０はまた、正圧側面７６を画定する凹面と、負圧側面７８を画定する反対側の凸面とを含むことができる。プラットフォーム７０は、実質的に水平かつ平坦であってもよい。シャンク部分６５は、プラットフォーム７０が翼形部６０とシャンク部分６５との間の境界面を概ね画定するように、プラットフォーム７０から半径方向に下方に延びることができる。シャンク部分６５は、シャンクキャビティ８０を含むことができる。シャンク部分６５はまた、１つまたは複数のエンジェルウィング８２と、ダブテールなどの根元構造８４とを含むことができる。根元構造８４は、他の構造と共に、タービンブレード５５をシャフト４５（図１）に固定するように構成され得る。任意の数のタービンブレード５５を、シャフト４５の周りに円周方向に配置することができる。他の構成要素およびまたは構成もまた、本明細書で使用することができる。
【００２０】
タービンブレード５５は、圧縮機１５（図１）または別の供給源からの空気のような冷却媒体８８を流すために延びる１つまたは複数の冷却回路８６を含むことができる。蒸気および他のタイプの冷却媒体８８もまた、本明細書で使用することができる。冷却回路８６および冷却媒体８８は、翼形部６０、シャンク部分６５、およびプラットフォーム７０の少なくとも一部を通って、任意の順序、方向またはルートで循環することができる。本明細書では、多くの異なるタイプの冷却回路および冷却媒体が任意の向きで使用されてもよい。冷却回路８６は、翼形部６０または他の場所の周りのフィルム冷却のために多数の冷却孔９０または他のタイプの冷却経路に通じることができる。他のタイプの冷却方法が、使用されてもよい。他の構成要素およびまたは構成もまた、本明細書で使用することができる。
【００２１】
図３〜図５は、本明細書で説明され得るようなＨＧＰ構成要素１００の一部の例を示す。図３は、遮熱コーティング（ＴＢＣ）１０２を有さないＨＧＰ構成要素１００の斜視図であり、図４は、ＴＢＣ１０２を有するＨＧＰ構成要素１００の斜視図であり、図５は、ＴＢＣ１０２を有するＨＧＰ構成要素の一部の断面図である。この例では、ＨＧＰ構成要素１００は、翼形部１１０、より具体的にはその側壁であってもよい。ＨＧＰ構成要素１００は、ブレードまたはベーンなどの一部であってもよい。ＨＧＰ構成要素１００はまた、シャンク、プラットフォーム、または任意のタイプの高温ガス経路構成要素を含む任意のタイプの空冷構成要素であってもよい。上述したように、他のタイプのＨＧＰ構成要素および他の構成が、本明細書で使用されてもよい。上述のものと同様に、翼形部１１０は、前縁１２０および後縁１３０を含むことができる。同様に、翼形部１１０は、正圧側面１４０および負圧側面１５０を含むことができる。翼形部１１０はまた、内部に１つまたは複数の内部冷却回路１６０（図３および図５）を含むことができる。図３の破線で示し、図５の断面図に示すように、内部冷却回路１６０は、多数の冷却孔１７５のような多数の冷却経路１７０に通じることができる。様々な内部冷却回路１６０を用いることができ、それらのすべてが示されているわけではない。冷却回路１６０は、翼形部１１０で半径方向および／または軸方向に延びることができる。冷却孔１７５は、翼形部１１０の外面１８０または他の場所を通って延びることができる。外面１８０は、高温を有する作動流体に曝される。本明細書で使用する場合、「高温」は、例えば、ガスタービンシステム１０のような産業機械の形態に依存し、高温は、１００°Ｃより高い任意の温度であり得る。内部冷却回路１６０および冷却孔１７５は、翼形部１１０およびその構成要素を内部の冷却媒体１９０（図５）で冷却するように機能する。本明細書では、空気、蒸気などの任意のタイプの冷却媒体１９０が、任意の供給源から使用されてもよい。冷却孔１７５は、任意のサイズ、形状、または構成を有することができる。任意の数の冷却孔１７５を、本明細書で使用してもよい。冷却孔１７５は、直交または非直交の態様で外面１８０に延びることができる。他のタイプの冷却経路１７０を、本明細書で使用してもよい。他の構成要素およびまたは構成を、本明細書で使用してもよい。
【００２２】
図３〜図５に示すように、ＨＧＰ構成要素１００、例えば翼形部１１０はまた、本開示の実施形態による多数の他の適応的に開口する冷却経路２００（以下、「冷却経路２００」）を含むことができる。より具体的には、ＨＧＰ構成要素１００は、本体１１２、例えば、外面１８０を含む翼形部１１０の側壁を含むことができる。内部冷却回路１６０は、冷却媒体１９０を運ぶ本体１１２にあってもよい。冷却経路２００は、任意のサイズ、形状（例えば、円形、丸形、多角形など）、または構成を有することができる。一実施形態では、冷却経路２００は、約０．２５ミリメートル（ｍｍ）〜２．５ｍｍ、公称では約０．７６ｍｍ〜１．２７ｍｍの寸法を有することができる。一実施形態では、冷却経路２００は、円形の断面を有する。任意の数の冷却経路２００を本明細書で使用してもよく、それらは任意の方向に延び、任意の向きをＨＧＰ構成要素１００内に有することができる。図５に最もよく示されているように、冷却経路２００は、冷却孔１７５と同様に外面１８０に向かって延びておらず、外面１８０から第１の間隔Ｄ１で配置される。一実施形態では、第１の間隔Ｄ１は、約０．１２ｍｍ〜１．２７ｍｍであり、公称では約０．５１ｍｍ〜０．７６ｍｍであってもよい。より具体的には、冷却経路２００は、本体１１２の終端部２１０と、外面１８０に沿って延び、かつ外面１８０から第１の間隔Ｄ１だけ内側に間隔を空けて配置された長さ２１２とを含むことができる。追加の接続冷却経路２１４はまた、冷却経路２００、すなわち、長さ２１２を内部冷却回路１６０に流体結合してもよいが、これは、内部冷却回路１６０の位置に応じて必要でなくてもよい（例えば、図１０参照）。冷却経路２００は、構成されたときに外面１８０を通って開口しない。したがって、冷却経路２００は、外面１８０に恒久的に開口する冷却経路１７０および冷却孔１７５とは区別可能である。長さ２１２は、所望の任意の距離とすることができる。
【００２３】
一実施形態では、第１の間隔Ｄ１は、長さ２１２に沿って実質的に一致しており、冷却経路２００は、外面１８０に沿って並行にかつ外面１８０から内側に延びる。他の実施形態では、限定はしないが、外面１８０の変化した形状、外面１８０の表面粗さ、本体１１２を通って進む冷却経路２００の変形などの構造変形に対応するために、第１の間隔Ｄ１のいくつかの変形が可能であってもよい。したがって、第１の間隔Ｄ１は、本明細書で説明するように、スポール２２２が生じたときに位置２２４で本体１１２を開口することができるように十分に薄い限り、変化することができる。
【００２４】
冷却経路２００は、図４および図５に示すように、その上に遮熱コーティング（ＴＢＣ）１０２を含むことができる。図４および図５に示すように、冷却孔１７５（図３）とは対照的に、ＴＢＣ１０２は、ＨＧＰ構成要素１００の少なくとも一部の外面１８０の上に配置され、冷却経路２００を覆う。ＴＢＣ１０２は、外面１８０上に延び、前述したように、高温を有する作動流体を含むＨＧＰ５６に曝される。ＴＢＣ１０２は、外面１８０を熱損傷（例えば、クリープ、熱疲労割れおよび／または酸化）から保護するように構成された現在知られているまたは後に開発される材料の層を含んでもよく、その材料としては、限定はしないが、ジルコニア、イットリア安定化ジルコニア、白金アルミナイドのような貴金属アルミナイド、Ｍがコバルト、ニッケルまたはコバルトニッケル合金であってもよいＭＣｒＡｌＹ合金が挙げられる。ＴＢＣ１０２は、限定はしないが、遮熱層の下のボンドコートなどの複数の層を含むことができる。
【００２５】
図６に示すように、冷却経路２００上の位置２２４で生じるＴＢＣ１０２のスポール２２２および本体１１２の所定の温度に達するまたはそれを超える高温に応答して、冷却経路２００は、位置２２４で第１の間隔Ｄ１を介して冷却媒体１９０の流れを許容するように開口する。スポール２２２は、例えば、破損もしくは亀裂、または変位など、以前には存在しなかったＨＧＰ５６からの外面１８０への熱経路を形成するＴＢＣ１０２の任意の変化を含んでもよい。スポールサイズは大きく変化することがあるが、一例では、スポール２２２は、約２．５４ｍｍ〜２５．４ｍｍ、公称では約０．６４ｍｍの寸法を有することができる。スポール２２２が生じると、外面１８０は、通常、ＨＧＰ５６の高温および他の極端な環境に曝されるため、スポール２２２が生じる前に外面１８０はＴＢＣ１０２によって保護されている。本明細書で使用する場合、「本体１１２の所定の温度」は、本体１１２が除去されることで開口部２２６を形成するように状態を変化させる温度である。多くの場合、図６に示すように、第１の間隔Ｄ１（図５）を有する本体１１２がＨＧＰ５６環境のみに曝されると、例えば、酸化、昇華、灰化またはその溶融によって本体１１２を除去するのに十分な所定の温度が提供される。すなわち、ＨＧＰ５６の高温により、位置２２４で第１の間隔Ｄ１が劣化または除去され、位置２２４で冷却経路２００への開口部２２６が形成される。スポール２２２が生じた後、冷却媒体１９０は、外面１８０へと開口部２２６を通過する。すなわち、内部冷却回路１６０が冷却経路２００に流体結合されるので、冷却媒体１９０は、開口部２２６を通過し、スポール２２２にもかかわらず翼形部１１０および本体１１２ならびにその構成要素を冷却するように機能する。上述したように、本明細書では、空気、蒸気などの任意のタイプの冷却媒体１９０が、任意の供給源から使用されてもよい。位置２２４は、冷却経路２００の長さ２１２に沿ってどこにあってもよい。このようにして、スポール２２２の正確な配置を確実に予測することはできないが、冷却経路２００は、長さ２１２にわたって十分な冷却を提供することができる。さらに、スポール２２２の程度は、冷却経路２００の開口部２２６のサイズを決定し、これはより大きいスポール２２２（より大きい開口部）２２６のための冷却を自動的に増加させ、より小さいスポール２２２（より小さい開口部２２６）のための冷却を自動的に減少させる。
【００２６】
図７〜図８に示すように、いくつかの実施形態では、開口部形成面２２８は、冷却経路２００の長さ２１２の少なくとも一部の上の領域の外面１８０に設けられてもよい。開口部形成面２２８は、開口部２２６を形成する可能性または速度を高めることができる任意の構造を含むことができる。図７に示す一実施形態では、開口部形成面２２８は、伝熱促進面２３０を含むことができる。伝熱促進面２３０は、ＨＧＰ構成要素１００に組み込まれている、すなわち、ＨＧＰ構成要素１００に元々存在し、スポール２２２による曝露によって存在するものではない。伝熱促進面２３０は、位置２２４でＨＧＰ５６から本体１１２への熱伝達を高める任意の形態をとることができる。例えば、伝熱促進面２３０は、外面１８０より滑らかでない、すなわち、外面１８０より高い表面粗さを有する任意の表面を含むことができる。表面２３０は、例えば、従来の製造または付加製造中に任意の方法で形成することができる（例えば、後者の場合、外面１８０より粗い表面を形成するビルドパラメータを使用することによって）。示されていない他の実施形態では、伝熱促進面２３０は、膨らんだ面、ディンプル面またはストライプ面を含むことができる。また、これらの実施形態のいずれかの組み合わせが、用いられてもよい。外面１８０とは異なる他の伝熱促進面が、可能であってもよい。別の実施形態では、開口部形成面２２８は、限定はしないが、溝、切欠き、多孔性などの本体１１２の材料脆弱性２３２を含むことがある。外面１８０に示されているが、材料脆弱性２３４は、内側、すなわち、冷却経路２００の本体１１２の内面に設けられてもよい。
【００２７】
図９を参照すると、一実施形態では、終端部２１０は、冷却経路２００の残りの部分の第１の間隔Ｄ１より小さい第２の間隔Ｄ２だけ外面１８０から内側に間隔を空けて配置されてもよい。一実施形態では、第２の間隔Ｄ２は、約０．１２ｍｍ〜０．７６ｍｍ、公称では約０．２５ｍｍ〜０．５１ｍｍであってもよい。この場合、終端部２１０は、冷却経路２００の長さ２１２より外面１８０に近い。ここで、終端部２１０上の位置２４０で生じるＴＢＣ１０２のスポール２２２（破線）および本体１１２の所定の温度に達するまたはそれを超える高温に応答して、冷却経路２００は、終端部２１０上の位置２４０で第２の間隔Ｄ２を介して冷却媒体１９０の流れを許容するように開口する。このようにして、終端部２１０の上に（直接的にまたは近傍に）スポール２２２がある場合、開口部２２６（破線）は終端部２１０で開口し、したがって冷却媒体１９０が開口部２２６を出る前に通過するときに冷却は長さ２１２に沿って継続する。前述の代替の実施形態のいずれも、図９の実施形態で用いることができる。
【００２８】
図１０は、どのようにスポール２２２Ａが開口部２２６Ａを第２の間隔Ｄ２を介して終端部２１０に形成することができ、別のスポール２２２Ｂが開口部２２６Ｂを第１の間隔Ｄ１を介して形成することができるのかを示す。すなわち、複数の開口部が、多数のスポール２２２によって形成され、多数の冷却オプションを冷却経路２００から生成することができる。
【００２９】
図１１〜図１５は、本開示の実施形態による適応的に開口する冷却経路４００（以降、「冷却経路４００」）の別の実施形態を示す。この実施形態では、ＨＧＰ構成要素３００、例えば、翼形部１１０はまた、本開示の実施形態による多数の冷却経路４００を含むことができる。より具体的には、ＨＧＰ構成要素３００は、本体１１２、例えば、外面１８０を含む翼形部１１０の側壁を含むことができる。内部冷却回路１６０は、冷却媒体１９０を運ぶ本体１１２にあってもよい。任意の数の冷却経路４００を本明細書で使用してもよく、それらは任意の方向に延び、任意の向きをＨＧＰ構成要素３００内に有することができる。図１１に最もよく示されているように、冷却経路４００は、冷却孔１７５（図３）と同様に外面１８０に向かって延びていない。より具体的には、冷却経路４００は、本体１１２の終端部４１０と、長さ４１２とを含むことができる。追加の接続冷却経路４１４はまた、冷却経路４００、すなわち、長さ４１２を内部冷却回路１６０に流体結合してもよいが、これは、内部冷却回路１６０の位置に応じて必要でなくてもよい（図１０と同様）。
【００３０】
図１１〜図１２は、ＴＢＣ１０２を有する冷却経路４００を示し、図１３〜図１５は、ＴＢＣ１０２を有さない外側細長開口部４２０の様々な実施形態を示す。図１１は、縦断面図を示し、図１２〜図１５は、横断面図を示す。冷却経路２００（図５〜図１０）とは対照的に、図１２〜図１５に最もよく示されているように、冷却経路４００は、外側細長開口部４２０を含む。外側細長開口部４２０は、冷却媒体１９０を通過させることができるように外面１８０を通って開口するように構成された幅Ｗ（図１２のみ）を有するが、ＴＢＣ１０２によって閉鎖または架橋するのに十分な小ささである。図１１および図１２に最もよく示されているように、ＴＢＣ１０２は、外面１８０上に延び、冷却経路４００の外側細長開口部４２０を閉鎖する。ＴＢＣ１０２は、適用されると、ＴＢＣ１０２が長さ４１２に入るのを防止するか、またはＴＢＣ１０２が長さ４１２に入る程度を大きく阻害する粘度を有する。一実施形態では、幅Ｗは、約２．５マイクロメートル以下である。しかし、幅Ｗは、適用されたときのＴＢＣ１０２の粘度に基づいて構成されてもよく、他の寸法が可能であってもよい。
【００３１】
ＴＢＣ１０２は、ＨＧＰ５６、すなわち、高温を有する作動流体に曝される。外側細長開口部４２０は、冷却経路４００の長さ４１２の全体に延びてもよく、または冷却経路４００は、一定の長さの後に外面１８０内に後退してもよい。冷却経路４００は、ＴＢＣ１０２が冷却経路４００を閉鎖するので、外面１８０に恒久的に開口する冷却経路１７０および冷却孔１７５とは区別可能である。長さ４１２は、所望の任意の距離とすることができる。冷却経路４００は、細長開口部４２０を形成することができる任意のサイズ、形状（例えば、円形、丸形、多角形など）を有することができる。一実施形態では、図１２および図１３に示すように、冷却経路４００は、円形の断面を有する。この場合、冷却経路４００は、一例では、約０．５１ｍｍ〜１．２７ｍｍ、公称では約０．７６ｍｍ〜１．０２ｍｍの直径を有することができる。他の実施形態では、冷却経路４００は、涙滴断面（図１４）または多角形断面（図１５）を有することができる。他の形状もまた、可能であってもよい。
【００３２】
図１１および図１２に戻ると、冷却経路４００の外側細長開口部４２０上の位置４２４におけるＴＢＣ１０２で生じるスポール２２２に応答して、冷却経路４００の外側細長開口部４２０は、その位置で冷却媒体１９０の流れを許容する。上述したように、スポール２２２は、例えば、破損もしくは亀裂、または変位など、以前には存在しなかったＨＧＰ５６からの外面１８０への熱経路を形成するＴＢＣ１０２の任意の変化を含んでもよい。図５〜図１０の実施形態とは対照的に、外側細長開口部４２０は、本体１１２の一部、例えば、第１の距離Ｄ１を除去するのに必要な時間がないので、開口してスポール２２２の発生直後に冷却媒体１９０の流れを許容する（図１０）。スポール２２２が生じた後、冷却媒体１９０は、外面１８０へと外側細長開口部４２０を通過する。すなわち、内部冷却回路１６０が冷却経路４００に流体結合されるので、冷却媒体１９０は、外側細長開口部４２０を通過し、翼形部１１０および本体１１２ならびにその構成要素を冷却するように機能する。上述したように、本明細書では、空気、蒸気などの任意のタイプの冷却媒体１９０が、任意の供給源から使用されてもよい。位置４２４は、冷却経路４００の長さ４１２に沿ってどこにあってもよい。このようにして、スポール２２２の正確な配置を確実に予測することはできないが、冷却経路４００は、長さ４１２にわたって十分な冷却を提供することができる。さらに、スポール２２２の程度は、ＴＢＣ１０２によって覆われていない外側細長開口部４２０のサイズを決定し、これはより大きいスポールのための冷却を自動的に増加させ、より小さいスポールのための冷却を自動的に減少させる。
【００３３】
ＨＧＰ構成要素１００、３００および冷却経路２００、４００は、従来の技術、例えば、鋳造、機械加工などを使用して全体的に構成されてもよい。図１６を参照すると、本開示の実施形態によれば、ＨＧＰ構成要素１００、３００および冷却経路２００、４００は、付加製造することができる。付加製造はまた、本明細書に記載された構造の多くを容易に形成することを可能にする、すなわち、非常に複雑な機械加工を必要としない。本明細書で使用する場合、付加製造（ＡＭ）は、従来のプロセスの場合である材料の除去ではなく、材料の連続した層形成を介して対象物を製造する任意のプロセスを含み得る。付加製造は、あらゆる種類の工具、金型または器具を使用することなく、かつ廃棄材料をほとんどまたは全く伴わずに複雑な幾何学的形状を形成することができる。その多くは切り取られて廃棄されるプラスチックまたは金属の固体ビレットから構成要素を機械加工する代わりに、付加製造に使用される唯一の材料が部品を成形するために要求される材料である。付加製造プロセスは、限定はしないが、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）、バインダジェッティング、選択的レーザ溶融（ＳＬＭ）および直接金属レーザ溶融（ＤＭＬＭ）を含むことができる。
【００３４】
付加製造プロセスの例を説明するために、図１６は、対象物５０２、すなわち、ＨＧＰ構成要素１００、３００を生成するための例示的なコンピュータ化付加製造システム５００の概略／ブロック図を示す。この例では、システム５００は、ＤＭＬＭ用に構成される。本開示の一般的な教示は、他の形態の付加製造に同様に適用可能であることが理解されよう。ＡＭシステム５００は、一般に、コンピュータ化付加製造（ＡＭ）制御システム５０４と、ＡＭプリンタ５０６とを含む。ＡＭシステム５００は、以下に説明するように、ＡＭプリンタ５０６を使用して構成要素を物理的に生成するために、ＨＧＰ構成要素１００、３００（図５〜図１５）および冷却経路２００、４００を定めるコンピュータ実行可能命令のセットを含むコード５２０を実行する。各ＡＭプロセスは、例えば、細粒粉末、液体（例えば、ポリマー）、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、そのストックは、ＡＭプリンタ５０６のチャンバ５１０に保持することができる。この場合、ＨＧＰ構成要素１００、３００（図５〜図１５）を、金属粉末または同様の材料で作製することができる。図示されているように、アプリケータ５１２は、空白キャンバスとして広がる原材料５１４の薄層を形成することができ、これから最終対象物の各連続スライスが形成される。他の場合では、アプリケータ５１２は、例えば、材料がポリマーであるか、または金属バインダジェッティングプロセスが使用される場合、コード５２０によって定められるように先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。示されている例では、レーザまたは電子ビーム５１６は、コード５２０によって定められるように、各スライスの粒子を融合するが、これは迅速に硬化する液体プラスチック／ポリマーが用いられる場合には必要ではない。ＡＭプリンタ５０６の様々な部品は、各新しい層の追加に対応するように移動することができ、例えば、各層の後で、ビルドプラットフォーム５１８は降下することができ、および／またはチャンバ５１０および／またはアプリケータ５１２は上昇することができる。
【００３５】
ＡＭ制御システム５０４は、コンピュータプログラムコードとしてコンピュータ５３０に実装されて示されている。この点に関し、コンピュータ５３０は、メモリ５３２と、プロセッサ５３４と、入力／出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース５３６と、バス５３８とを含むものとして示されている。さらに、コンピュータ５３０は、外部Ｉ／Ｏデバイス／リソース５４０および記憶システム５４２と通信するものとして示されている。一般に、プロセッサ５３４は、本明細書に記載のＨＧＰ構成要素１００、３００（図５〜図１５）を表すコード５２０からの命令の下で、メモリ５３２および／または記憶システム５４２に記憶されるＡＭ制御システム５０４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５３４は、メモリ５３２、記憶システム５４２、Ｉ／Ｏデバイス５４０および／またはＡＭプリンタ５０６からデータを読み出し、さらにはあるいはメモリ５３２、記憶システム５４２、Ｉ／Ｏデバイス５４０および／またはＡＭプリンタ５０６にデータを書き込むことができる。バス５３８は、コンピュータ５３０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５４０は、コンピュータ５３０との対話をユーザにとって可能にする任意のデバイス（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５３０は、ハードウェアおよびソフトウェアの種々の考えられる組み合わせを表しているにすぎない。例えば、プロセッサ５３４は、単一のプロセシングユニットを備えることができ、あるいは例えば、クライアントおよびサーバ上などの１つまたは複数の位置の１つまたは複数のプロセッシングユニットに分散することができる。同様に、メモリ５３２および／または記憶システム５４２は、１つまたは複数の物理的位置に存在することができる。メモリ５３２および／または記憶システム５４２は、磁気媒体、光学媒体、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）などを含む様々なタイプ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５３０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タイプのコンピューティングデバイスを備えることができる。
【００３６】
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５３２、記憶システム５４２など）にＨＧＰ構成要素１００、３００（図）５〜図１５）を表すコード５２０を記憶することで始まる。上述のように、コード５２０は、対象物５０２を定めるコンピュータ実行可能命令のセットを含み、そのような命令を、システム５００によるコードの実行時に対象物を物理的に生成するために使用することができる。例えば、コード５２０は、ＨＧＰ構成要素１００、３００（図５〜図１５）の正確に定められた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することができる。この点に関し、コード５２０は、任意の現在知られているまたは後に開発されるファイルフォーマットをとることができる。例えば、コード５２０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ッセレーション言語（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｔｅｓｓｅｌｌａｔｉｏｎ  Ｌａｎｇｕａｇｅ、ＳＴＬ）によることができ、あるいは任意のＡＭプリンタ上で製作される任意の三次元対象物の形状および構成の記述をあらゆるＣＡＤソフトウェアにとって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米国機械学会（ＡＳＭＥ）規格の付加製造ファイル（ＡＭＦ）によることができる。コード５２０は、必要に応じて、異なるフォーマット間での変換、セットのデータ信号への変換、セットのデータ信号としての送受信、コードへの変換、記憶などが可能であってもよい。コード５２０は、システム５００への入力であってよく、部品設計者、知的財産（ＩＰ）提供者、設計会社、システム５００のオペレータまたは所有者、あるいは他の出所からもたらされてもよい。いずれにしても、ＡＭ制御システム５０４は、コード５２０を実行して、ＨＧＰ構成要素１００、３００（図５〜図１５）を連続した薄いスライスに分割し、ＨＧＰ構成要素１００、３００は、液体、粉末、シートまたは他の材料の連続した層でＡＭプリンタ５０６を使用して組み立てられる。ＤＭＬＭの例において、各層は、コード５２０によって定められる正確な幾何学的形状へと溶融され、先行の層に融合される。
【００３７】
付加製造に続いて、ＨＧＰ構成要素１００、３００（図５〜図１５）は、任意の様々な仕上げプロセス、例えば、小さな機械加工、封止、研磨、別の部品への組み立てなどに曝されてもよい。
【００３８】
本開示に関して、使用される製造技術にかかわらず、ＴＢＣ１０２は、ＨＧＰ構成要素１００の外面１８０および冷却経路２００、４００上に適用することができる。ＴＢＣ１０２は、任意の現在知られているまたは後に開発されるコーティング技術を使用して適用することができる。
【００３９】
本開示の実施形態によるＨＧＰ構成要素１００、３００は、その領域を冷却し、公称冷却流を著しく減少させ得る下側の金属の損傷を防止するために、スポール２２２のエリアでのみ開口する冷却経路２００、４００を提供する。スポール２２２のサイズは、形成された開口部のサイズ、ひいては冷却量を決定し得る。
【００４０】
本明細書で使用される専門用語は、単に特定の実施形態を説明するためのものにすぎず、本開示を限定するものではない。本明細書で使用する場合、単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」および「この（ｔｈｅ）」は、特に明示しない限り、複数形も含むことが意図される。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」および／または「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、本明細書で使用する場合、記載した特徴、整数、ステップ、動作、要素、および／または構成要素が存在することを明示するが、１つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、および／またはそれらの組が存在することまたは追加することを除外しないことがさらに理解されよう。「任意の」または「任意に」は、後で述べられる事象または状況が、起こる場合も起こらない場合もあることを意味し、この記述は、その事象が起こる事例と、起こらない事例とを含むことを意味する。
【００４１】
本明細書および特許請求の範囲を通してここで使用される、近似する文言は、関連する基本的機能に変化をもたらすことなく、差し支えない程度に変動できる任意の量的表現を修飾するために適用することができる。したがって、「およそ」、「約」および「実質的に」などの用語で修飾された値は、明記された厳密な値に限定されるものではない。少なくともいくつかの例では、近似する文言は、値を測定するための機器の精度に対応することができる。ここで、ならびに本明細書および特許請求の範囲を通して、範囲の限定は組み合わせおよび／または置き換えが可能であり、文脈および文言が特に指示しない限り、このような範囲は識別され、それに包含されるすべての部分範囲を含む。範囲の特定の値に適用される「約」は、両方の値に適用され、値を測定する機器の精度に特に依存しない限り、記載された値の＋／−１０％を示し得る。
【００４２】
添付の特許請求の範囲におけるミーンズプラスファンクションまたはステッププラスファンクションの要素すべての、対応する構造、材料、動作および均等物は、具体的に請求された他の請求要素と組み合わせてその機能を遂行するための、一切の構造、材料、または動作を包含することが意図されている。本開示の記述は、例示および説明の目的で提示されたもので、網羅的であることも、または本開示を開示した形態に限定することも意図されていない。多くの修正および変形は、本開示の範囲および趣旨から逸脱することなく、当業者には明らかであろう。本実施形態は、本開示の原理および実際的な応用を最善に説明し、他の当業者が、意図する特定の用途に適した様々な修正を加えた様々な実施形態のため、本開示を理解できるように選択し、説明されたものである。
［実施態様１］
産業機械の高温ガス経路（５６）で使用するための構成要素（５２、１００、３００）であって、
外面（１８０）を含む本体（１１２）と、
高温を有する作動流体に曝される、前記外面（１８０）上の遮熱コーティング（１０２）と、
冷却媒体（８８、１９０）を運ぶ前記本体（１１２）の内部冷却回路（８６、１６０）と、
前記本体（１１２）にあり、前記内部冷却回路（８６、１６０）と流体連通し、前記本体（１１２）の終端部（２１０、４１０）、および前記外面（１８０）に沿って延び、かつ前記外面（１８０）から第１の間隔だけ内側に間隔を空けて配置された長さ（２１２、４１２）を含む冷却経路（１７０、２００、２１４、４００、４１４）と
を備え、
前記冷却経路（１７０、２００、２１４、４００、４１４）上の位置（２２４、２４０、４２４）で生じる前記遮熱コーティング（１０２）のスポール（２２２、２２２Ａ、２２２Ｂ）および前記本体（１１２）の所定の温度に達するまたはそれを超える前記高温に応答して、前記冷却経路（１７０、２００、２１４、４００、４１４）は、前記位置（２２４、２４０、４２４）で前記第１の間隔を介して前記冷却媒体（８８、１９０）の流れを許容するように開口する、構成要素（５２、１００、３００）。
［実施態様２］
前記第１の間隔が、前記長さ（２１２、４１２）に沿って実質的に一致しており、前記冷却経路（１７０、２００、２１４、４００、４１４）が、前記外面（１８０）に沿って並行にかつ前記外面（１８０）から内側に延びる。実施態様１に記載の構成要素（５２、１００、３００）。
［実施態様３］
前記冷却経路（１７０、２００、２１４、４００、４１４）の前記長さ（２１２、４１２）の少なくとも一部の上の領域の前記外面（１８０）の開口部形成面（２２８）をさらに備える、実施態様１に記載の構成要素（５２、１００、３００）。
［実施態様４］
前記開口部形成面（２２８）が、伝熱促進面（２３０）を含む、実施態様３に記載の構成要素（５２、１００、３００）。
［実施態様５］
前記開口部形成面（２２８）が、前記本体（１１２）の材料脆弱性（２３２、２３４）を含む、実施態様３に記載の構成要素（５２、１００、３００）。
［実施態様６］
前記冷却経路（１７０、２００、２１４、４００、４１４）が、円形の断面を有する、実施態様１に記載の構成要素（５２、１００、３００）。
［実施態様７］
前記スポール（２２２、２２２Ａ、２２２Ｂ）の程度が、前記冷却経路（１７０、２００、２１４、４００、４１４）の開口部（２２６、４２０）のサイズを決定する、実施態様１に記載の構成要素（５２、１００、３００）。
［実施態様８］
前記終端部（２１０、４１０）が、前記第１の間隔より小さい第２の間隔だけ前記外面（１８０）から内側に間隔を空けて配置され、
前記終端部（２１０、４１０）上の位置（２２４、２４０、４２４）で生じる前記遮熱コーティング（１０２）の前記スポール（２２２、２２２Ａ、２２２Ｂ）および前記本体（１１２）の所定の温度に達するまたはそれを超える前記高温に応答して、前記冷却経路（１７０、２００、２１４、４００、４１４）が、前記終端部（２１０、４１０）上の前記位置（２２４、２４０、４２４）で前記第２の間隔を介して前記冷却媒体（８８、１９０）の流れを許容するように開口する、実施態様１に記載の構成要素（５２、１００、３００）。
［実施態様９］
産業機械の高温ガス経路（５６）で使用するための構成要素（５２、１００、３００）であって、
外面（１８０）を含む本体（１１２）と、
高温を有する作動流体に曝される、前記外面（１８０）上の遮熱コーティング（１０２）と、
冷却媒体（８８、１９０）を運ぶ前記本体（１１２）の内部冷却回路（８６、１６０）と、
前記本体（１１２）にあり、前記内部冷却回路（８６、１６０）と流体連通し、前記本体（１１２）の終端部（２１０、４１０）、および前記外面（１８０）に沿って延び、かつ前記外面（１８０）から第１の間隔だけ内側に間隔を空けて配置された長さ（２１２、４１２）を含む冷却経路（１７０、２００、２１４、４００、４１４）であって、前記終端部（２１０、４１０）は、前記第１の間隔より小さい第２の間隔だけ前記外面（１８０）から内側に間隔を空けて配置される、冷却経路（１７０、２００、２１４、４００、４１４）と
を備え、
前記終端部（２１０、４１０）上の位置（２２４、２４０、４２４）で生じる前記遮熱コーティング（１０２）のスポール（２２２、２２２Ａ、２２２Ｂ）および前記本体（１１２）の所定の温度に達するまたはそれを超える前記高温に応答して、前記冷却経路（１７０、２００、２１４、４００、４１４）は、前記終端部（２１０、４１０）上の前記位置（２２４、２４０、４２４）で前記第２の間隔を介して前記冷却媒体（８８、１９０）の流れを許容するように開口する、構成要素（５２、１００、３００）。
［実施態様１０］
前記第１の間隔が、前記長さ（２１２、４１２）に沿って実質的に一致しており、前記冷却経路（１７０、２００、２１４、４００、４１４）が、前記外面（１８０）に沿って並行にかつ前記外面（１８０）から内側に延びる。実施態様９に記載の構成要素（５２、１００、３００）。
［実施態様１１］
前記冷却経路（１７０、２００、２１４、４００、４１４）の前記終端部（２１０、４１０）上の領域の前記外面（１８０）の開口部形成面（２２８）をさらに備える、実施態様９に記載の構成要素（５２、１００、３００）。
［実施態様１２］
前記開口部形成面（２２８）が、伝熱促進面（２３０）を含む、実施態様１１に記載の構成要素（５２、１００、３００）。
［実施態様１３］
前記開口部形成面（２２８）が、前記本体（１１２）の材料脆弱性（２３２、２３４）を含む、実施態様１１に記載の構成要素（５２、１００、３００）。
［実施態様１４］
前記冷却経路（１７０、２００、２１４、４００、４１４）が、円形の断面を有する、実施態様９に記載の構成要素（５２、１００、３００）。
［実施態様１５］
前記冷却経路（１７０、２００、２１４、４００、４１４）上の位置（２２４、２４０、４２４）で生じる前記遮熱コーティング（１０２）の前記スポール（２２２、２２２Ａ、２２２Ｂ）および前記本体（１１２）の所定の温度に達するまたはそれを超える前記高温に応答して、前記冷却経路（１７０、２００、２１４、４００、４１４）が、前記位置（２２４、２４０、４２４）で前記第１の間隔を介して前記冷却媒体（８８、１９０）の流れを許容するように開口する、実施態様９に記載の構成要素（５２、１００、３００）。
［実施態様１６］
産業機械の高温ガス経路（５６）で使用するための構成要素（５２、１００、３００）であって、
外面（１８０）を含む本体（１１２）と、
冷却媒体（８８、１９０）を運ぶ前記本体（１１２）の内部冷却回路（８６、１６０）と、
前記本体（１１２）にあり、前記内部冷却回路（８６、１６０）と流体連通し、前記本体（１１２）の終端部（２１０、４１０）、および前記外面（１８０）を介して開口する外側細長開口部（４２０）を含む冷却経路（１７０、２００、２１４、４００、４１４）と、
高温を有する作動流体に曝される、前記外面（１８０）上にあり前記冷却経路（１７０、２００、２１４、４００、４１４）の前記外側細長開口部（４２０）を閉鎖する遮熱コーティング（１０２）とを備え、
前記冷却経路（１７０、２００、２１４、４００、４１４）の前記外側細長開口部（４２０）上の位置（２２４、２４０、４２４）で生じる前記遮熱コーティング（１０２）のスポール（２２２、２２２Ａ、２２２Ｂ）に応答して、前記冷却経路（１７０、２００、２１４、４００、４１４）の前記外側細長開口部（４２０）は、前記位置（２２４、２４０、４２４）で前記冷却媒体（８８、１９０）の流れを許容する、構成要素（５２、１００、３００）。
［実施態様１７］
前記冷却経路（１７０、２００、２１４、４００、４１４）が、涙滴断面を有する、実施態様１４に記載の構成要素（５２、１００、３００）。
［実施態様１８］
前記冷却経路（１７０、２００、２１４、４００、４１４）が、円形の断面を有する、実施態様１４に記載の構成要素（５２、１００、３００）。
［実施態様１９］
前記外側細長開口部（４２０）が、約２．５マイクロメートル以下の幅を有する、実施態様１４に記載の構成要素（５２、１００、３００）。
［実施態様２０］
前記スポール（２２２、２２２Ａ、２２２Ｂ）の程度が、前記位置（２２４、２４０、４２４）の開口部（２２６、４２０）のサイズを決定する、実施態様１４に記載の構成要素（５２、１００、３００）。
【符号の説明】
【００４３】
１０  ガスタービンシステム
１５  圧縮機
２０  空気流
２５  燃焼器
３０  加圧燃料流
３５  燃焼ガス流
４０  タービン
４５  シャフト
５０  外部負荷
５２  高温ガス経路ＨＧＰ構成要素
５５  タービンブレード
５６  高温ガス経路（ＨＧＰ）
６０  翼形部
６５  シャンク部分
７０  プラットフォーム
７２  前縁
７４  後縁
７６  正圧側面
７８  負圧側面
８０  シャンクキャビティ
８２  エンジェルウィング
８４  根元構造
８６  冷却回路
８８  冷却媒体
９０  冷却孔
１００  ＨＧＰ構成要素
１０２  遮熱コーティング（ＴＢＣ）
１１０  翼形部
１１２  本体
１２０  前縁
１３０  後縁
１４０  正圧側面
１５０  負圧側面
１６０  内部冷却回路
１７０  冷却経路
１７５  冷却孔
１８０  外面
１９０  冷却媒体
２００  冷却経路
２１０  終端部
２１２  長さ
２１４  接続冷却経路
２２２  スポール
２２２Ａ  スポール
２２２Ｂ  スポール
２２４  位置
２２６  開口部
２２６Ａ  開口部
２２６Ｂ  開口部
２２８  開口部形成面
２３０  伝熱促進面
２３２  材料脆弱性
２３４  材料脆弱性
２４０  位置
３００  ＨＧＰ構成要素
４００  冷却経路
４１０  終端部
４１２  長さ
４１４  追加の接続冷却経路
４２０  外側細長開口部
５００  コンピュータ化付加製造（ＡＭ）システム
５０２  対象物
５０４  付加製造（ＡＭ）制御システム
５０６  ＡＭプリンタ
５１０  チャンバ
５１２  アプリケータ
５１４  原材料
５１６  電子ビーム
５１８  ビルドプラットフォーム
５２０  コード
５３０  コンピュータ
５３２  メモリ
５３４  プロセッサ
５３６  入力／出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース
５３８  バス
５４０  外部Ｉ／ＯＩ／Ｏデバイス／リソース
５４２  記憶システム
Ｄ１  第１の間隔、第１の距離
Ｄ２  第２の間隔
【図１】
2019011753.tif 000003
【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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【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】
2019011753.tif 000018
【外国語明細書】
2019011753000001.pdf