(57)【要約】【課題】ＴＢＣに割れが形成されている状態のエーロフォイルの寿命を延ばすことができるタービンエーロフォイル外壁およびその構造を提供すること。【解決手段】冷却および寿命を改善するために複数の離間層を含む外壁を有するエーロフォイルが開示される。エーロフォイルおよび外壁は付加製造によって作られる。外壁は、それぞれが複数の分離部材によって隣り合う層から離された外層、中間層、および内層と、第１の仕切壁によって仕切られた外層と中間層との間の複数の第１の冷却室と、第２の仕切壁によって仕切られた中間層と内層との間の複数の第２の冷却室と、外層上の遮熱コーティングと、中間層の第１の複数のインピンジメント開口および内層の第２の複数のインピンジメント開口と、外層に複数の冷却通路とを含む。外層はまた、外面に、冷却通路が中を通って延在する高台を含むことができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービン（１８）エーロフォイル（３２、１００）であって、
外層（１２６）、中間層（１２８）、および内層（１３０）を含む複数の離間層（１２２）であって、前記複数の離間層（１２２）のそれぞれが、複数の分離部材（１４０）によって隣り合う離間層（１２２）から離された、複数の離間層（１２２）と、
第１の冷却室（１５２ａ）を画定する、前記外層（１２６）と前記中間層（１２８）との間の第１の間隔（１５０ａ）と、
第２の冷却室（１５２ｂ）を画定する、前記中間層（１２８）と前記内層（１３０）との間の第２の間隔（１５０ｂ）と、
前記第１の冷却室（１５２ａ）を軸方向に複数の第１の冷却室（１５２ａ）に仕切る第１の仕切壁と、
前記第２の冷却室（１５２ｂ）を軸方向に複数の第２の冷却室（１５２ｂ）に仕切る第２の仕切壁と、
前記外層（１２６）の外面（１６８）に配置された遮熱コーティング（ＴＢＣ）（１６６）であって、高温の作動流体（１１６）に曝されるように構成された外面（１７０）を有する遮熱コーティング（ＴＢＣ）（１６６）と、
前記内層（１３０）内の第１の複数のインピンジメント開口（１８６）であって、前記タービン（１８）エーロフォイル（３２、１００）の中央冷却室（１５２）から前記複数の第２の冷却室（１５２ｂ）のうちの少なくとも１つまで冷却媒体（６２、１２４）のための通路を提供する第１の複数のインピンジメント開口（１８６）と、
前記中間層（１２８）内の第２の複数のインピンジメント開口（１８６）であって、前記複数の第２の冷却室（１５２ｂ）のうちの少なくとも１つから前記複数の第１の冷却室（１５２ａ）のうちの少なくとも１つまで前記冷却媒体（６２、１２４）のための通路を提供する第２の複数のインピンジメント開口（１８６）と、
前記外層（１２６）内の複数の冷却通路（１７４）であって、前記複数の第１の冷却室（１５２ａ）のうちの少なくとも１つから前記ＴＢＣ（１６６）の前記外面（１７０）まで前記冷却媒体（６２、１２４）のための通路を提供する複数の冷却通路（１７４）と
を含む外壁（３４、１２０）を備えるタービン（１８）エーロフォイル（３２、１００）。
【請求項２】
前記第１の仕切壁が、前記タービン（１８）エーロフォイル（３２、１００）の半径方向の長さに沿って、前記中間層（１２８）の外面（１４６）から前記外層（１２６）の内面（１４８）まで延在する、請求項１記載のタービン（１８）エーロフォイル（３２、１００）。
【請求項３】
前記第２の仕切壁が、前記タービン（１８）エーロフォイル（３２、１００）の半径方向の長さに沿って、前記内層（１３０）の外面（１４２）から前記中間層（１２８）の内面（１４４）まで延在する、請求項１記載のタービン（１８）エーロフォイル（３２、１００）。
【請求項４】
前記外層（１２６）の前記外面（１６８）に配置された複数の高台（１７８）をさらに備え、
前記複数の冷却通路（１７４）の各冷却通路が、前記複数の高台（１７８）のうちの１つの高台（１７８）を通過するように配置され、
前記複数の高台（１７８）の各高台（１７８）の最も上面には前記ＴＢＣ（１６６）がない、請求項１記載のタービン（１８）エーロフォイル（３２、１００）。
【請求項５】
前記外層（１２６）の厚さが、前記中間層（１２８）および前記内層（１３０）のうちの少なくとも１つの厚さに実質的に等しい、請求項１記載のタービン（１８）エーロフォイル（３２、１００）。
【請求項６】
前記外層（１２６）の前記厚さがほぼ２０ミリメートル〜ほぼ８０ミリメートルである、請求項５記載のタービン（１８）エーロフォイル（３２、１００）。
【請求項７】
前記中間層（１２８）が、前記中間層（１２８）の外面（１４６）と前記第２の複数のインピンジメント開口（１８６）のインピンジメント開口（１８６）の側壁（１９１）との間の境界（１９２）に面取り（１９０）を含む、請求項１記載のタービン（１８）エーロフォイル（３２、１００）。
【請求項８】
前記第１の複数のインピンジメント開口（１８６）が前記第２の複数のインピンジメント開口（１８６）と位置合わせされていない、請求項１記載のタービン（１８）エーロフォイル（３２、１００）。
【請求項９】
高温ガス通路（ＨＧＰ）構成部品（３０）であって、
外層（１２６）、中間層（１２８）、および内層（１３０）を含む複数の離間層（１２２）であって、前記複数の離間層（１２２）のそれぞれが、複数の分離部材（１４０）によって隣り合う離間層（１２２）から離された、複数の離間層（１２２）と、
第１の冷却室（１５２ａ）を画定する、前記外層（１２６）と前記中間層（１２８）との間の第１の間隔（１５０ａ）と、
第２の冷却室（１５２ｂ）を画定する、前記中間層（１２８）と前記内層（１３０）との間の第２の間隔（１５０ｂ）と、
前記第１の冷却室（１５２ａ）を軸方向に複数の第１の冷却室（１５２ａ）に仕切る第１の仕切壁と、
前記第２の冷却室（１５２ｂ）を軸方向に複数の第２の冷却室（１５２ｂ）に仕切る第２の仕切壁と、
前記外層（１２６）の外面（１６８）に配置された遮熱コーティング（ＴＢＣ）（１６６）であって、高温の作動流体（１１６）に曝されるように構成された外面（１７０）を有する遮熱コーティング（ＴＢＣ）（１６６）と、
前記内層（１３０）内の第１の複数のインピンジメント開口（１８６）であって、前記高温ガス通路（ＨＧＰ）構成部品（３０）の中央冷却室（１５２）から前記複数の第２の冷却室（１５２ｂ）のうちの少なくとも１つまで冷却媒体（６２、１２４）のための通路を提供する第１の複数のインピンジメント開口（１８６）と、
前記中間層（１２８）内の第２の複数のインピンジメント開口（１８６）であって、前記複数の第２の冷却室（１５２ｂ）のうちの少なくとも１つから前記複数の第１の冷却室（１５２ａ）のうちの少なくとも１つまで前記冷却媒体（６２、１２４）のための通路を提供する第２の複数のインピンジメント開口（１８６）と、
前記外層（１２６）の前記外面（１６８）に配置された複数の高台（１７８）であって、前記複数の高台（１７８）の各高台（１７８）の最も上面には前記ＴＢＣ（１６６）がない、複数の高台（１７８）と、
前記外層（１２６）内の複数の冷却通路（１７４）であって、前記複数の冷却通路（１７４）の各冷却通路が、前記複数の高台（１７８）のうちの１つの高台（１７８）を通過するように配置され、前記複数の冷却通路（１７４）が、前記複数の第１の冷却室（１５２ａ）のうちの少なくとも１つから前記ＴＢＣ（１６６）の前記外面（１７０）まで前記冷却媒体（６２、１２４）のための通路を提供する複数の冷却通路（１７４）と
を含む外壁（３４、１２０）を備える高温ガス通路（ＨＧＰ）構成部品（３０）。
【請求項１０】
タービン（１８）エーロフォイル（３２、１００）を付加製造するステップであって、前記タービン（１８）エーロフォイル（３２、１００）が外壁（３４、１２０）を含み、前記外壁（３４、１２０）が、
外層（１２６）、中間層（１２８）、および内層（１３０）を含む複数の離間層（１２２）であって、前記複数の離間層（１２２）のそれぞれが、複数の分離部材（１４０）によって隣り合う離間層（１２２）から離された、複数の離間層（１２２）と、
第１の冷却室を画定する、前記外層（１２６）と前記中間層（１２８）との間の第１の間隔（１５０ａ）と、
第２の冷却室（１５２ｂ）を画定する、前記中間層（１２８）と前記内層（１３０）との間の第２の間隔（１５０ｂ）と、
前記第１の冷却室（１５２ａ）を軸方向に複数の第１の冷却室（１５２ａ）に仕切る第１の仕切壁と、
前記第２の冷却室（１５２ｂ）を軸方向に複数の第２の冷却室（１５２ｂ）に仕切る第２の仕切壁と、
前記内層（１３０）内の第１の複数のインピンジメント開口（１８６）であって、前記タービン（１８）エーロフォイル（３２、１００）の中央冷却室（１５２）から前記複数の第２の冷却室（１５２ｂ）のうちの少なくとも１つまで冷却媒体（６２、１２４）のための通路を提供する第１の複数のインピンジメント開口（１８６）と、
前記中間層（１２８）内の第２の複数のインピンジメント開口（１８６）であって、前記複数の第２の冷却室（１５２ｂ）のうちの少なくとも１つから前記複数の第１の冷却室（１５２ａ）のうちの少なくとも１つまで前記冷却媒体（６２、１２４）のための通路を提供する第２の複数のインピンジメント開口（１８６）と、
前記外層（１２６）内の複数の冷却通路（１７４）であって、前記複数の第１の冷却室（１５２ａ）のうちの少なくとも１つから前記外層の外面（１６８）まで前記冷却媒体（６２、１２４）のための通路を提供する複数の冷却通路（１７４）と
を有する、ステップと、
前記外層（１２６）の前記外面（１６８）に遮熱コーティング（ＴＢＣ）（１６６）を施工するステップであって、前記ＴＢＣ（１６６）が、高温の作動流体（１１６）に曝されるように構成された外面（１７０）を有する、ステップと
を含む方法。
【請求項１１】
前記タービン（１８）エーロフォイル（３２、１００）の前記外層（１２６）の割れ（２００）起因の開口（２１０）に応じて、前記冷却媒体（６２、１２４）が、前記割れ（２００）起因の開口（２１０）によって曝された前記外壁（３４、１２０）の部分（２０２）にわたってスロット冷却フィルム（２１４）を形成することができるステップをさらに含む、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記スロット冷却フィルム（２１４）が、前記割れ（２００）起因の開口（２１０）によって曝された前記第２の複数のインピンジメント開口（１８６）の第１の部分（２０２）を出る第１の適応性冷却媒体（２１６）と、前記第２の複数のインピンジメント開口（１８６）の第２の部分（２０２）を出る第２の適応性流体流とによって形成され、前記第２の複数のインピンジメント開口（１８６）の前記第２の部分が、前記第１の部分（２０２）に隣り合って、その上流にあり、前記第２の適応性流体流が、前記第１の適応性流体流に接触して、前記第１の適応性流体流を前記外層の内面（１４８）に平行な方向に向ける、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記第１の仕切壁が、前記割れ（２００）起因の開口（２１０）に前記作動流体（１１６）が入ることを防ぎ、前記第１の仕切壁が、前記割れ（２００）起因の開口（２１０）に前記スロット冷却フィルム（２１４）が再び入ることを防ぐ、請求項１１記載の方法。
【請求項１４】
前記ＴＢＣ（１６６）の割れ（２００）に応じて、前記外層（１２６）の前記外面（１６８）の部分（２０２）を曝すステップであって、適応性冷却流が、前記冷却室（１５２）から前記外層（１２６）の内面（１４８）に流れて、前記外層（１２６）の酸化を実質的に軽減する、ステップをさらに含む、請求項１０記載の方法。
【請求項１５】
前記中間層（１２８）が、前記中間層（１２８）の外面（１４６）と前記第２の複数のインピンジメント開口（１８６）のインピンジメント開口の側壁（１９１）との間の境界（１９２）に面取り（１９０）を含み、前記面取り（１９０）が、前記中間層（１２８）の前記外面（１４６）と実質的に平行に前記冷却媒体（６２、１２４）を向けることができるステップをさらに含む、請求項１０記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は一般に、構成部品の冷却に関し、より詳細には、付加製造によって作られる高温ガス通路構成部品の多層壁に関する。
【背景技術】
【０００２】
高温の作動流体に曝される高温ガス通路構成部品は、産業機械で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向きに延在するブレードを有するいくつかの段を有するタービンを含む。各ブレードは、高温燃焼ガスの流れに曝されるエーロフォイルを含む。エーロフォイルは、燃焼ガスによって生じる高温に耐えるように冷却しなければならない。冷却が不十分であるとエーロフォイルに過度の応力および酸化が生じ、それは、疲労および／または損傷をもたらすことがある。したがって、エーロフォイルは一般的には中空で、１つまたは複数の内部冷却流回路がいくつかの冷却孔などにつながっている。冷却空気は冷却孔を通って排出されて、エーロフォイルの外面をフィルム冷却する。他のタイプの高温ガス通路構成部品および他のタイプのタービン構成部品も、同様な仕方で冷却することができる。
【０００３】
所与の構成部品が現地で作動する前に、多くのモデルおよびシミュレーションが実施されることがあるが、構成部品またはその任意の領域が達し得る正確な温度は、構成部品特有の高温箇所および低温箇所によって大きく変わる。詳細には、構成部品は、過熱によって悪影響を受けることがある温度依存の特性を有することがある。その結果、多くの高温ガス通路構成部品は、構成部品に生じ得る局所的な高温箇所を補償するために冷却し過ぎることがある。しかしながら、そのような過度な過冷却は、産業機械全体の出力および効率に悪影響を与えることがある。
【０００４】
冷却通路があるにもかかわらず、多くの構成部品はまた、構成部品を保護するためにその外面に施工された遮熱コーティング（ＴＢＣ：ｔｈｅｒｍａｌ  ｂａｒｒｉｅｒ  ｃｏａｔｉｎｇ）に依存する。割れと呼ばれる切れ目、亀裂、または減損が、高温ガス通路構成部品のＴＢＣに生じた場合、割れでの構成部品の局所的な温度は有害な温度に上昇することがある。例えば、割れによって高温ガス通路構成部品の外壁が高温流体に曝されると、外面が酸化され、高温ガス通路構成部品の寿命が短くなる。ＴＢＣ割れに対する１つの手法では、ＴＢＣの下の冷却孔にプラグが設けられる。割れが生じると、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ることによって除去され、冷却孔が開き、冷却媒体が、冷却孔に流体結合した内部冷却回路から流れることができる。プラグは、除去されやすいように多孔質とすることができる。このような方法で過冷却を少なくする。しかしながら、プラグを形成することは複雑であり、材料を精密に機械加工して、かつ／または精密に熱処理または化学処理をしてプラグを生成する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１７０３２８２１２号公報
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の第１の態様は、タービンエーロフォイルを提供する。本エーロフォイルは外壁を含み、外壁は、外層、中間層、および内層を含む複数の離間層であって、複数の離間層のそれぞれが、複数の分離部材によって隣り合う離間層から離された、複数の離間層と、第１の冷却室を画定する、外層と中間層との間の第１の間隔と、第２の冷却室を画定する、中間層と内層との間の第２の間隔と、第１の冷却室を軸方向に複数の第１の冷却室に仕切る第１の仕切壁と、第２の冷却室を軸方向に複数の第２の冷却室に仕切る第２の仕切壁と、外層の外面に配置された遮熱コーティング（ＴＢＣ）であって、高温の作動流体に曝されるように構成された外面を有するＴＢＣと、内層内の第１の複数のインピンジメント開口であって、タービンエーロフォイルの中央冷却室から複数の第２の冷却室のうちの少なくとも１つまで冷却媒体のための通路を提供する第１の複数のインピンジメント開口と、中間層内の第２の複数のインピンジメント開口であって、複数の第２の冷却室のうちの少なくとも１つから複数の第１の冷却室のうちの少なくとも１つまで冷却媒体のための通路を提供する第２の複数のインピンジメント開口と、外層内の複数の冷却通路であって、複数の第１の冷却室のうちの少なくとも１つからＴＢＣの外面まで冷却媒体のための通路を提供する複数の冷却通路とを含む。
【０００７】
本開示の第２の態様は、高温ガス通路（ＨＧＰ：ｈｏｔ  ｇａｓ  ｐａｔｈ）構成部品を提供する。本高温ガス通路（ＨＧＰ）構成部品は外壁を含み、外壁は、外層、中間層、および内層を含む複数の離間層であって、複数の離間層のそれぞれが、複数の分離部材によって隣り合う離間層から離された、複数の離間層と、第１の冷却室を画定する、外層と中間層との間の第１の間隔と、第２の冷却室を画定する、中間層と内層との間の第２の間隔と、第１の冷却室を軸方向に複数の第１の冷却室に仕切る第１の仕切壁と、第２の冷却室を軸方向に複数の第２の冷却室に仕切る第２の仕切壁と、外層の外面に配置された遮熱コーティング（ＴＢＣ）であって、高温の作動流体に曝されるように構成された外面を有するＴＢＣと、内層内の第１の複数のインピンジメント開口であって、高温ガス通路（ＨＧＰ）構成部品の中央冷却室から複数の第２の冷却室のうちの少なくとも１つまで冷却媒体のための通路を提供する第１の複数のインピンジメント開口と、中間層内の第２の複数のインピンジメント開口であって、複数の第２の冷却室のうちの少なくとも１つから複数の第１の冷却室のうちの少なくとも１つまで冷却媒体のための通路を提供する第２の複数のインピンジメント開口と、外層の外面に配置された複数の高台であって、複数の高台の各高台の最も上面にはＴＢＣがない、複数の高台と、外層内の複数の冷却通路であって、複数の冷却通路の各冷却通路が、複数の高台のうちの１つの高台を通過するように配置され、複数の冷却通路が、複数の第１の冷却室のうちの少なくとも１つからＴＢＣの外面まで冷却媒体のための通路を提供する複数の冷却通路とを含む。
【０００８】
本開示の第３の態様は方法を提供する。本方法は、タービンエーロフォイルを付加製造するステップであって、タービンエーロフォイルが外壁を含み、外壁が、外層、中間層、および内層を含む複数の離間層であって、複数の離間層のそれぞれが、複数の分離部材によって隣り合う離間層から離された、複数の離間層と、第１の冷却室を画定する、外層と中間層との間の第１の間隔と、第２の冷却室を画定する、中間層と内層との間の第２の間隔と、第１の冷却室を軸方向に複数の第１の冷却室に仕切る第１の仕切壁と、第２の冷却室を軸方向に複数の第２の冷却室に仕切る第２の仕切壁と、内層内の第１の複数のインピンジメント開口であって、タービンエーロフォイルの中央冷却室から複数の第２の冷却室のうちの少なくとも１つまで冷却媒体のための通路を提供する第１の複数のインピンジメント開口と、中間層内の第２の複数のインピンジメント開口であって、複数の第２の冷却室のうちの少なくとも１つから複数の第１の冷却室のうちの少なくとも１つまで冷却媒体のための通路を提供する第２の複数のインピンジメント開口と、外層内の複数の冷却通路であって、複数の第１の冷却室のうちの少なくとも１つから外層の外面まで冷却媒体のための通路を提供する複数の冷却通路とを有する、ステップと、外層の外面に遮熱コーティング（ＴＢＣ）を施工するステップであって、ＴＢＣが、高温の作動流体に曝されるように構成された外面を有する、ステップとを含む。
【０００９】
本開示の例示的な態様は、本明細書で説明する問題および／または説明しない他の問題を解決するように設計される。
【００１０】
この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るであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】ガスタービンシステムの形態の、高温ガス通路構成部品を有する例示的な産業機械の概略図である。
【図２】タービンエーロフォイルの形態の、知られている高温ガス通路構成部品の斜視図である。
【図３】本開示の実施形態による、タービンエーロフォイルの形態の高温ガス通路構成部品の斜視図である。
【図４】本開示の実施形態による、タービンエーロフォイルの多層外壁の一部分の断面図である。
【図５】本開示の実施形態による、タービンエーロフォイルの多層外壁の分離部材の様々な形状の断面図である。
【図６】本開示の実施形態による、タービンエーロフォイルの多層外壁の分離部材の様々な形状の断面図である。
【図７】本開示の実施形態による、タービンエーロフォイルの多層外壁の分離部材の様々な形状の断面図である。
【図８】本開示の実施形態による、タービンエーロフォイルの多層外壁の分離部材の様々な形状の断面図である。
【図９】本開示の実施形態による、タービンエーロフォイルの多層外壁の分離部材の様々な形状の断面図である。
【図１０】本開示の実施形態による、タービンエーロフォイルの多層外壁の分離部材の様々な形状の断面図である。
【図１１】本開示の実施形態による、壁の外層にわたるＴＢＣの割れを含むタービンエーロフォイルの多層外壁の一部分の断面図である。
【図１２】本開示の実施形態による、壁の外層の割れ起因の開口を含むタービンエーロフォイルの多層外壁の一部分の断面図である。
【図１３】本開示の実施形態による、タービンエーロフォイルの形態の高温ガス通路構成部品を表すコードを記憶する非一時的なコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を含む付加製造プロセスのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本開示の図面は原寸に比例したものではないことに留意されたい。図面は、本開示の単なる典型的な態様を示すことを意図しており、したがって、本開示の範囲を限定するものと見なすべきではない。図面においては、図面間で同様の番号は同様の要素を表す。
【００１３】
初期事項として、本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内の関連する機械構成部品に言及し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。これを行うときに、可能ならば、共通の工業用語をその受け入れられている意味と矛盾しないように使用し利用する。特に明記しない限り、そのような用語には、本願の文脈および添付の特許請求の範囲と矛盾しない広義の解釈を与えるべきである。当業者は、特定の構成部品がしばしば、いくつかの異なる用語または重複する用語を使用して言及される場合があることを認識するであろう。本明細書で単一の部品として記述されるものが、別の文脈では複数の構成部品を含み、また、複数の構成部品から構成されると言及されることがある。あるいは、本明細書で複数の構成部品を含むと記述されるものが、別のところでは単一の部品として言及されることがある。
【００１４】
さらに、本明細書ではいくつかの説明的な用語を定常的に使用することがあり、この項の始めにこれらの用語を定義することは役立つとわかるはずである。これらの用語およびそれらの定義は、特に明記しない限り、以下の通りである。用語「半径方向（ｒａｄｉａｌ）」は、軸に垂直な動きまたは位置を指す。このような場合、第１の構成部品が第２の構成部品よりも軸の近くにあれば、本明細書では、第１の構成部品は第２の構成部品の「半径方向内側（ｒａｄｉａｌｌｙ  ｉｎｗａｒｄ）」または「内周側（ｉｎｂｏａｒｄ）」にあると記述される。一方、第１の構成部品が第２の構成部品よりも軸から遠くにあれば、本明細書では、第１の構成部品は第２の構成部品の「半径方向外側（ｒａｄｉａｌｌｙ  ｏｕｔｗａｒｄ）」または「外周側（ｏｕｔｂｏａｒｄ）」にあると記述することができる。このような用語は、タービンの中心軸に関して適用することができることは認識されよう。
【００１５】
上記のように、本開示は、多層を有する外壁を含むタービンエーロフォイルの形態の高温ガス通路（ＨＧＰ）構成部品を提供する。タービンエーロフォイルの外壁の層は、それらの間に冷却室を形成するように間隔を空けて配置することができる。層と層との間を延在する仕切壁によって冷却室をそれぞれ、軸方向に多数の冷却室に仕切ることができる。タービンエーロフォイルの外壁の外層は多数の冷却通路を含むことができ、それらの冷却通路によって、冷却流体は冷却室の少なくとも１つからタービンエーロフォイルの外面に流れることができる。外層はまた、その外面に遮熱コーティング（ＴＢＣ）を含むことができる。外層以外の外壁の層はそれぞれ、多数のインピンジメント開口を含むことができ、それらのインピンジメント開口によって、冷却流体はタービンエーロフォイルの中央室と冷却室のうちの少なくとも１つとの間に流れることができる。
【００１６】
タービンエーロフォイルの外壁およびその構造は付加製造によって形成することができる。遮熱コーティング（ＴＢＣ）の割れによって多層外壁の外層が高温環境に曝されると、壁の構造によって、冷却流体流はタービンエーロフォイルの中央室から冷却室を通って外層の内面に流れて、曝された外層の酸化を遅らせることができる。外層が酸化されて壁の他の層のうちの少なくとも１つが曝されると、冷却室およびインピンジメント開口によって、冷却流体流は、曝された外層の開口にわたってスロットフィルムを形成することができる。割れが形成される前には、冷却室およびインピンジメント開口によって、冷却流体流は、外層の内面に接触して外層を冷却することができる。本明細書で説明するようなタービンエーロフォイル外壁およびその構造は、ＴＢＣに割れが形成されている状態のエーロフォイルの寿命を延ばすことができる。
【００１７】
次に図を参照するが、これらの図では、いくつかの図を通して、類似の数字が類似の要素を指している。図１は、ガスタービンシステム２の形態の例示的な産業機械の概略図である。本開示はガスタービンシステム２に関して説明するが、本開示の教示は、冷却を必要とする高温ガス通路構成部品を有する任意の産業機械に適用可能であることを強調しておく。ガスタービンシステム２は圧縮機４を含むことがある。圧縮機４は流入する空気８の流れを圧縮し、圧縮された空気８の流れを燃焼器１０に送出する。燃焼器１０は、圧縮された空気８の流れを、加圧された燃料１２の流れと混合し、その混合物を点火して燃焼ガス１６の流れを生成する。単一の燃焼器１０のみを示しているが、ガスタービンシステム２は、任意の数の燃焼器１０を含むことができる。燃焼ガス１６の流れは、続いてタービン１８に送出される。燃焼ガス１６の流れは、機械仕事を生じるようにタービン１８を駆動する。タービン１８で生じた機械仕事は、シャフト２０を介して圧縮機４を駆動し、かつ発電機などの外部負荷２４を駆動する。
【００１８】
ガスタービンシステム２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、ならびにこれらの混合物を使用することができる。ガスタービンシステム２は、例えば、Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ州ＳｃｈｅｎｅｃｔａｄｙのＧｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｍｐａｎｙによって提供されるいくつかの異なるガスタービンエンジンのうちのいずれか１つとすることができる。ガスタービンシステム２は様々な構成を有することができ、他のタイプの構成部品を使用することができる。本開示の教示は、他のタイプのガスタービンシステムおよび／または高温ガス通路を用いる産業機械に適用可能とすることができる。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装置もまた本明細書で一緒に使用することができる。
【００１９】
図２は、タービン１８（図１）などの高温ガス通路（ＨＧＰ）に使用することができるタービンエーロフォイル３２を有する高温ガス通路（ＨＧＰ）構成部品３０の例を示す。本開示は、タービンエーロフォイル３２に関して、より詳細には、その外壁３４に関して説明するが、本開示の教示は、冷却を必要とする任意の高温ガス通路（ＨＧＰ）構成部品に適用可能であることを強調しておく。大まかに説明すると、ＨＧＰ構成部品３０は、エーロフォイル３２と、シャンク部３６と、エーロフォイル３２とシャンク部３６との間に配置されたプラットフォーム４０とを含むことができる。エーロフォイル３２は概ね、プラットフォーム４０から半径方向外向きに延在し、前縁４２および後縁４４を含む。エーロフォイル３２はまた、圧力側４８を画定する凹面、および負圧側４６を画定する反対側の凸面を含むことができる。プラットフォーム４０は、概ね水平で平面状とすることができる。シャンク部３６は、プラットフォーム４０から半径方向下向きに延在することができ、その結果、プラットフォーム４０は概ね、エーロフォイル３２とシャンク部３６との間の境界を画定する。シャンク部３６はシャンクキャビティ５２を含むことができる。シャンク部３６はまた、１つまたは複数のエンゼルウイング５４と、ダブテールなどの翼根構造体５６とを含むことができる。翼根構造体５６は、他の構造体と共にＨＧＰ構成部品３０をシャフト２０（図１）に固定するように構成することができる。任意の数のＨＧＰ構成部品３０をシャフト２０（図１）の周りに周方向に配置することができる。 他の構成部品および／または構成もまた本明細書で使用することができる。
【００２０】
タービンエーロフォイル３２は、その中を延在する１つまたは複数の冷却回路６０を含んで、空気などの冷却媒体６２を圧縮機４（図１）または別の供給源から流すことができる。蒸気および他のタイプの冷却媒体６２もまた本明細書で使用することができる。冷却回路６０および冷却媒体６２は、少なくとも、エーロフォイル３２、シャンク部３６、およびプラットフォーム４０の部分を通って、任意の順序、方向、経路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を任意の向きに使用することができる。冷却回路６０は、エーロフォイル３２の周りまたはその他の場所をフィルム冷却するためのいくつかの冷却通路６６または他のタイプの冷却通路につながることができる。他のタイプの冷却方法を使用することができる。他の構成部品および／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３〜４は、本明細書で説明することができるようなタービンエーロフォイル１００（以降、エーロフォイル１００）の形態のＨＧＰ構成部品の例を示す。図３は、エーロフォイル１００の斜視図、図４は、エーロフォイル１００の外壁１２０の一部分の断面図である。エーロフォイル１００の一部分を図４に示しているが、外壁１２０およびその構造体は、エーロフォイル１００の周囲の一部分または全部に沿って延在することができることは理解される。
【００２２】
本明細書で説明するような外壁１２０およびその構造体は、エーロフォイル１００に限定されるわけではない。上記のように、本明細書ではエーロフォイル１００に関して説明しているが、本開示の構造体はブレード、ベーン、あるいは、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通路構成部品を含む任意のタイプの空冷構成部品の一部分とすることができる。他のタイプのＨＧＰ構成部品および他の構成を本明細書で使用することができる。本開示の構造はまた、ノズル（例えば、ステータノズル、ノズル側壁など）、シュラウド、ヒートシールド、および／または燃焼構成部品に適用可能となる場合がある。
【００２３】
上記のものと同様に、エーロフォイル１００は、前縁１０８および後縁１１０を含むことができる。同様に、エーロフォイル１００は、圧力側１１２および負圧側１１４を含むことができる。作動流体１１６は、エーロフォイル１００の曝されている遮熱コーティング（ＴＢＣ）１６６に沿って前縁から後縁まで流れることができる。作動流体１１６は高温を含むことがある。「高温」は、本明細書で使用するとき、産業機械の形態によるが、例えば、ガスタービンシステム２に対しては、高温は摂氏１００度（℃）より高い任意の温度とすることができる。
【００２４】
図３および４に示すように、エーロフォイル１００は、本開示の実施形態による外壁１２０を含むことができる。図４に最も良く示されているように、外壁１２０は複数の離間層１２２を含む。本明細書でさらに詳細に説明するように、複数の離間層１２２は、エーロフォイル１００の中を通って流れる冷却媒体１２４によって外壁１２０および／またはエーロフォイル１００の冷却を改善することができる。エーロフォイル１００の外壁１２０は、外層１２６、中間層１２８、および内層１３０を含むことができる。離間層１２２はそれぞれ、ほぼ０．０２０インチ〜ほぼ０．１００インチの厚さを含むことができる。２つ以上の離間層１２２は、同じおよび／または異なる厚さを含むように形成することができる。図４の例では、外層１２６は、中間層１２８の厚さＴ２および／または内層１３０の厚さＴ３に実質的に等しい厚さＴ１を含むことができる。３つの層が示されているが、外壁１２０が、任意の所望の数の離間層１２２（例えば、５層、１０層、２０層など）を含むことができる、すなわち２つ以上の中間層１２８を有することができることは理解される。
【００２５】
外壁１２０は、各離間層を、隣り合う離間層１２２から離す多数の分離部材１４０を含むことができる。各分離部材１４０は、１つまたは複数の金属などの熱伝導性材料から形成することができる。分離部材１４０は、作動中、外壁１２０中に熱を伝導し、冷却媒体１２４の流れを外壁１２０中に導く助けとなることができる。図４に示すように、分離部材１４０ａは、内層１３０の外面１４２から中間層１２８の内面１４４まで延在することができる。分離部材１４０ｂは、中間層１２８の外面１４６から外層１２６の内面１４８まで延在することができる。分離部材１４０は、例えば、エーロフォイル１００を使用している特定のターボ機械の特性、および／またはそのターボ機械が使用されている流路に基づいて、任意の距離だけ離間層１２２を離すことができる。例えば、分離部材１４０は、各離間層１２２を、後程、本明細書で説明する、１つまたは複数の離間層内に形成されるインピンジメント開口の直径のほぼ半分〜５倍に等しい距離だけ離すことができる。この距離で離間層１２２を形成すると、作動中、外壁１２０の層間で淀むことがある冷却媒体１２４の量を減らすことができる。
【００２６】
図５〜１０を簡単に参照すると、分離部材１４０の様々な幾何形状の断面図が示されている。分離部材１４０は、作動中、外壁１２０中に熱を伝導し、冷却媒体１２４の流れを導くために任意の望ましい断面形状を含むことができる。断面形状はまた、例えば、エーロフォイル１００を使用することができる特定のターボ機械の特性、および／またはそのターボ機械が使用されている流路に基づいて選択することができる。例えば、図５および６に示すように、分離部材１４０は、円形または楕円形の断面形状を含むことができる。図７および８に示すように、分離部材１４０は、方形または矩形の断面形状を含むことができる。図９に示すように、分離部材１４０は、湾曲した側面を有する、方形などの多角形の断面形状を含むことができる。図１０に示すように、分離部材１４０は、曲線からなる、および／または混合した（すなわち、レーストラック形の）断面形状を含むことができる。図５〜１０には特定の形状および向きを含むように示されているが、分離部材は、任意の望ましい断面形状および／または向きを含むことができることは理解される。図４には、分離部材１４０の特定の配置および数が示されているが、本開示の範囲を超えることなく、分離部材の任意の望ましい数および／または配置を使用して離間層１２２を離すことができることは理解される。さらに、任意の数の分離部材１４０は、同じおよび／または異なる断面形状を含むことができることは理解される。
【００２７】
外壁１２０の複数の離間層１２２によって、エーロフォイル１００の外壁１２０内に複数の冷却室１５２を形成することができる。本明細書で説明するように、複数の室１５２は、作動中、外壁１２０および／またはエーロフォイル１００の冷却を改善することができる。図４に示すように、離間層１２２の間の間隔１５０は冷却室１５２を画定することができる。例えば、外層１２６と中間層１２８との間の第１の間隔１５０ａは第１の冷却室１５２ａを画定することができる。中間層１２８と内層１３０との間の第２の間隔１５０ｂは第２の冷却室１５２ｂを画定することができる。上記のように、外壁１２０には任意の数の離間層１２２を含むことができ、したがって、外壁１２０には、層間の間隔１５０によって画定された任意の数の冷却室１５２を含むことができる。
【００２８】
外壁１２０はまた、一組の離間層１２２間の各冷却室１５２を軸方向にいくつかの冷却室１５４に分ける少なくとも１つの仕切壁１５６を含むことができる。仕切壁１５６は、分離部材１４０とは対照的に、図４の紙面の奥および手前に延在することができる。本明細書でさらに説明するように、割れ起因の開口（例えば、図１２の割れ起因の開口２１０）が外壁１２０の外層１２６に形成された状態において、仕切壁１５６は、エーロフォイル１００に冷却媒体１２４が再び入ること、および作動流体１１６が入ることを防ぐことができる。 図４に示すように、第１の組の仕切壁１５６ａは、第１の冷却室１５２ａを軸方向に複数の第１の室１５４ａに分けることができる。第１の組の仕切壁１５６ａの各仕切壁１５６は、中間層１２８の外面１４６から外層１２６の内面１４８まで延在することができる。また図４に示すように、第２の組の仕切壁１５６ｂは、第２の冷却室１５２ｂを軸方向に複数の第２の室１５４ｂに分けることができる。第２の組の仕切壁１５６ｂの各仕切壁１５６は、内層１３０の外面１４２から中間層１２８の内面１４４まで延在することができる。
【００２９】
各仕切壁１５６は、実質的に、エーロフォイル１００の半径方向長さＬ（図３）全体に沿って延在することができる。例えば、各仕切壁１５６は、エーロフォイル１００の全長に対して図４の紙面の奥および手前に延在することができる。別の非限定的な例では、各仕切壁１５６は、エーロフォイル１００の半径方向長さＬ（図３）の異なる部分に沿って延在することができる。図４にさらに示すように、隣り合う第１および第２の仕切壁１５６ａ、１５６ｂ、例えば、隣り合う組１５８（仮想線で示す）は、実質的に、互いに位置合わせしてもよい。あるいは、隣り合う第１および第２の仕切壁１５６ａ、１５６ｂ、例えば、隣り合う組１６０（仮想線で示す）は、実質的に、互いに位置合わせしなくてもよい。４つの仕切壁１５６が図４の例に示されているが、エーロフォイル１００の外壁１２０の圧力側１１２および／または負圧側１１４に沿って、任意の望ましい数の仕切壁を含むことができることは理解される。
【００３０】
上記のように、エーロフォイル１００は、作動流体１１６に曝されるように外壁１２０に配置されたＴＢＣ１６６を含むことができる。ＴＢＣ１６６は、構成部品が高温の作動流体１１６に曝されている間、エーロフォイル１００を保護することができる。例えば、ＴＢＣ１６６の外面１７０は、作動流体１１６に曝されても耐えるように構成することができる。図３および４に示すように、ＴＢＣ１６６は、エーロフォイル１００の外壁１２０の外層１２６の外面１６８に配置することができる。ＴＢＣ１６６は、外壁１２０の外面１６８を熱損傷（例えば、クリープ、熱疲労、亀裂、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、または将来開発されるいかなる層または材料をも含むことができる。ＴＢＣ１６６は、例えば、セラミック層、ジルコニア、イットリア安定化ジルコニア、白金アルミナイドなどの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−ニッケル合金とすることができ、Ｙがイットリアまたは別の希土類元素であるＭＣｒＡｌＹ合金、ならびに／あるいは現在知られている、または将来開発されるいかなる他のＴＢＣ材料をも含むことができる。
【００３１】
ＴＢＣ１６６は、１つまたは複数の材料成分の１つまたは複数の層を含むことができる。例えば、ＴＢＣ１６６は、遮熱層の下にボンドコートを含むことができる。図示していない別の非限定的な例では、ＴＢＣ１６６は、ボンドコート層と、ボンドコート層上に配置された中間層と、中間層上に配置された外層または断熱層とを含むことができる。ＴＢＣ１６６がボンドコート層（図示せず）を含む例では、ボンドコート層は、拡散アルミナイドを含むアルミニウム含有量の多い材料、Ｍが鉄、コバルト、またはニッケル、Ｙがイットリアまたは別の希土類元素であるＭＣｒＡｌＹ、あるいは任意の他の適切なボンドコート材料を含むことができる。ＴＢＣが中間層を含む例では、中間層は、イットリア安定化ジルコニアまたは任意の他のＴＢＣ中間層材料を含むことができる。ＴＢＣ１６６が外層または断熱層を含む例では、断熱層は、例えば、ジルコニウム基またはハフニウム基酸化物格子構造（ＺｒＯ２またはＨｆＯ２）、ならびに酸化イッテルビウム（Ｙｂ２Ｏ３）、酸化イットリア（Ｙ２Ｏ３）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、酸化ランタン（Ｌａ２Ｏ３）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、および酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）のうちの１つまたは複数を含む酸化物安定剤化合物（酸化物「ドーパント」とも呼ばれる）、あるいは任意の他の望ましいＴＢＣ断熱材料を含む超低熱伝導率のセラミック材料を含むことができる。
【００３２】
ＴＢＣ１６６は、外面１６８に、堆積、ならびに／あるいは表面にＴＢＣを形成するための、現在知られている、または将来開発される任意の他のプロセスによって形成することができる。ＴＢＣ１６６は、エーロフォイル１００を完成させた後に、外層１２６の外面１６８に形成することができる。別の非限定的な例では、ＴＢＣ１６６は、外層１２６内に冷却通路１７４を形成する前に、外面１６８に形成することができる。
【００３３】
図４で最も良く示され、本明細書でより詳細に説明されるように、外壁１２０の離間層１２２はそれぞれ、複数の開口を含んで、冷却媒体１２４を、エーロフォイル１００の中央室１７２から外壁１２０を通ってＴＢＣ１６６の外面１７０に流れるように向けることができる。例えば、作動中、冷却媒体１２４は、中央室１７２から通路Ａ、Ｂ、および／またはＣに沿って流れるように向けられることができる。高温の作動流体１１６に曝されている間、冷却媒体１２４はエーロフォイル１００を冷却することができる。例えば、外壁１２０を通って流れる冷却媒体１２４は、外壁１２０、ＴＢＣ１６６、および／またはエーロフォイル１００の他の部分からの熱を吸収することができる。
【００３４】
まず、外層１２６を見ると、その中に複数の冷却通路１７４を含むことができる。ＴＢＣ１６６が高温の作動流体１１６に曝されているとき、冷却通路１７４によって、冷却媒体１２４は、外壁１２０を出てＴＢＣ１６６を冷却することができる。例えば、冷却媒体１２４は、通路Ｃに沿って、複数の第１の冷却室１５４ａのうちの１つまたは複数からＴＢＣ１６６の外面１７０に流れることができる。冷却通路１７４は、例えば、特定のターボ機械の特性、および／またはそのターボ機械が使用されている流路に基づいて選択された任意の大きさ、形状、または構成を有することができる。ここでは、任意の数の冷却通路１７４を使用することができる。冷却通路１７４は、直交して、または直交しないで、外層１２６の外面１６８に、および／またはＴＢＣ１６６の外面１７０に延在することができる。
【００３５】
図３および４に示すように、外層１２６は、任意選択的に、外層１２６の外面１６８に配置された複数の高台１７８または隆起形状部を含むことができる。高台１７８は、外層１２６の部分に厚みを追加することができる。高台１７８の存在によって、冷却通路１７４の長さは長くなり、したがって、冷却通路１７４を通る冷却媒体１２４の流れを改善することができる。１つまたは複数の冷却通路１７４は、高台１７８を通って、その最も上面１８０に延在することができる。様々な実施形態において、図４に示す設定では、各高台１７８は、ほぼ０．１インチ〜１．５インチの幅Ｗ、およびほぼ０．０４インチ〜ほぼ０．１５インチの高さＨを有することができる。図３および４の例では、特定の数の高台１７８が示されているが、外層１２６の外面１６８には任意の数の高台を含むことができることは理解される。図４にさらに示すように、外層１２６がその上に配置された高台１７８を含む例では、ＴＢＣ１６６は、高台１７８の高さ以下の厚さを含むことができる。例えば、図３および４の両方に示すように、高台１７８の最も上面１８０は、ＴＢＣ１６６がないままとすることができる。表面１８０は、図３には、方形を含むように示されているが、表面１８０は、例えば、円形、ひし形、矩形、卵形など、任意の望ましい形状を含むことができることは理解される。
【００３６】
次に、離間層１２２のうちの中間層１２８および内層１３０を見ると、各層は、複数のインピンジメント開口１８６を含むことができる。インピンジメント開口１８６は、エーロフォイル１００の中央室１７２から外壁１２０の冷却室１５２に入って通過するように、冷却媒体１２４の流れを向けることができる。例えば、図４に示すように、中間層１２８は、その中に形成された第１の複数のインピンジメント開口１８６ａを含むことができる。作動中、冷却媒体１２４は、通路Ａに沿って、中央室１７２から第２の複数のインピンジメント開口１８６ｂを通って複数の第２の冷却室１５４ｂのうちの１つまたは複数の冷却室内に流れるように向けられることができる。内層１３０は、その中に形成された第２の複数のインピンジメント開口１８６ｂを含むことができる。作動中、冷却媒体１２４はまた、通路Ｂに沿って、複数の第２の冷却室１５４ｂのうちの１つまたは複数から第１の複数のインピンジメント開口１８６ａを通って複数の第１の冷却室１５４ａのうちの１つまたは複数の冷却室に流れるように向けられることができる。図４に示すように、通路Ｂに沿って流れる冷却媒体１２４は、内面１４８に接触して、それから熱を吸収して外層１２６を冷却することができる。
【００３７】
インピンジメント開口１８６は、例えば、エーロフォイル１００を使用することができる特定のターボ機械の特性、および／またはそのターボ機械が使用されている流路に基づいて選択された任意の大きさ、形状、または構成を有することができる。例えば、各インピンジメント開口１８６は、ほぼ０．０１２インチ〜ほぼ０．１０インチの直径を含むことができ、開口の直径のほぼ３倍〜ほぼ１２倍に相当する距離だけ互いから間隔を空けて配置することができる。上記のように、一例では、分離部材１４０に関しては、各離間層１２２を、インピンジメント開口の直径のほぼ半分〜５倍の距離だけ離すことができ、それは、作動中、冷却室内で淀むことがある、インピンジメント開口を出た冷却媒体１２４の量を低減することができる。本明細書では、任意の数のインピンジメント開口１８６を使用することができる。インピンジメント開口１８６は、直交して、または直交しないで、内層１３０の外面１４２に、および／または中間層１２８の外面１４６に延在することができる。第１の複数のインピンジメント開口１８６ａの隣り合う組のインピンジメント開口（例えば、第２の複数のインピンジメント開口１８６ａ）に対する位置は、外壁１２０を通る冷却媒体１２４の所望の流れに基づいて変えることができる。例えば、隣り合う離間層１２２のインピンジメント開口の相対位置は、外壁１２０内の冷却媒体１２４の流れ形状、乱流などを変化させるように調節することができる。図４の例で示すように、第１の複数のインピンジメント開口１８６ａは、第２の複数のインピンジメント開口１８６ｂと位置合わせされていなくてもよい。隣り合う離間層１２２のインピンジメント開口を位置合わせしないで形成すると、例えば、冷却媒体が外壁１２０からより多くの熱を吸収することができるより長い通路に沿うように冷却媒体１２４を向けることができる。図示はしていないが、別の非限定的な例では、第１の複数のインピンジメント開口１８６ａのうちのいくつかまたは全部は、第２の複数のインピンジメント開口１８６ｂと実質的に位置合わせすることができる。
【００３８】
図４にさらに示すように、中間層１２８および／または内層１３０は、インピンジメント開口１８６とその層の面との間の境界１９２に、任意選択的に、面取りまたは拡散部１９０（以降、面取り１９０と呼ぶ）を含むことができる。例えば、中間層１２８は、中間層のインピンジメント開口１８６ａの側壁１９１と外面１４６との間の境界１９２に面取り１９０を含むことができる。面取り１９０は、冷却室１５２ａ、１５２ｂと中央室１７２との間をより自由に流れるように冷却媒体１２４を向けることができる。例えば、壁の層、およびその中のインピンジメント開口１８６（例えば、図１２に示すような、中間壁１２２および曝されたインピンジメント開口２２０）を曝している外壁１２０の部分に裂け目が生じている状態では、ガス通路流れ方向（例えば、作動流体１１６）に対して、曝されたインピンジメント開口の下流側の面取りは、冷却媒体１２４が、外壁１２０の曝された層の曝された表面から吹き出るのではなく、その表面に沿って流れさせることができる。面取りは、例えば、冷却媒体１２４の流れを改善することができる。２つの面取り１９０が示されているが、中間層１２８および／または内層１３０は、任意の数、形状、および／または構成の面取り１９０を含むことができることは理解される。面取り１９０は、例えば、中間層１２８および内層１３０それぞれのインピンジメント開口１８６ａ、１８６ｂを形成するときに形成することができる。例えば、外壁１２０を付加製造する場合、面取り１９０は、付加製造プロセス中に所望の面取り位置で材料を堆積および焼結させないことによって形成することができる。別の非限定的な例では、面取り１９０は、ＴＢＣの割れが生じたときに外壁１２０が作動流体１１６に曝されている間に形成することができる。例えば、図示されていないが、中間層１２８および／または内層１３０は、境界１９２において、冷却媒体１２４をおよび／または作動流体１１６に曝されている間に破損して面取り１９０を形成するように構成された材料を含むように形成することができる。例えば、この材料は、冷却媒体１２４および作動流体１１６の一方または両方に曝された結果、物理的に破損する（例えば、溶融する）ように設計することができる。この材料は、曝されるとすぐに破損する、またはある時間にわたって連続して曝されると破損することができる。さらに、この材料は、部分的に、または完全に破損するように構成することができる。作動流体１１６に曝されているときに面取り１９０が形成される例では、面取り１９０は、インピンジメント開口１８６と共に形成することができ、その後、付加製造プロセス中に、所定の温度（例えば、ほぼ華氏１８００度（°Ｆ）〜ほぼ２１００°Ｆ）で面取りを破損して曝すように設計された熱特性を有する材料で満たすことができる。例えば、面取りを満たすために使用される材料は、中間層１２８および／または内層１３０の残りの部分を形成するために使用される材料より低い融点を有することができる。この材料は、例えば、当該技術で知られているように、ニッケル、コバルト、またはクロム基合金を含むことができる。
【００３９】
本明細書で説明する外壁１２０の構造によって、従来のエーロフォイルの設計に比べて、外壁１２０を含むエーロフォイル１００の冷却を改善することができる。図４に示すように、作動中、冷却媒体１２４は通路Ａ、Ｂ、およびＣに沿って移動して、ＴＢＣ１６６を外面に有する外層１２６を冷却する。外壁１２０の複数の離間層１２２は、壁の表面積を増大させ、通路Ａ、Ｂ、およびＣに沿って冷却室１５２を通って流れる冷却媒体１２４と接触する表面積を増大させることができる。外壁１２０のこの構造はまた、壁の構造的一体性を保ちながら、各離間層１２２の厚さを薄くすることを可能にする。層１２２の厚さを薄くして、冷却媒体１２４と接触する外壁１２０の表面積を増大させると、外壁１２０の温度勾配が小さくなり、冷却媒体１２４がエーロフォイル１００から吸収することができる熱量を増やすことができる。外壁１２０の離間層１２２を離す分離部材１４０はまた、外壁１２０中に熱を伝導し、冷却媒体１２４の望ましい流れを外壁中１２０に導く助けとなることができる。
【００４０】
外壁１２０の構造、およびそれによって改善された冷却は、ＴＢＣ（例えば、ＴＢＣ１６６）を上に含むエーロフォイル（例えば、エーロフォイル１００）の寿命を延ばすことができる。例えば、図１１に関して本明細書でさらに説明するように、外壁１２０の構造は、ＴＢＣ１６６に割れが生じて外層の一部分が曝された状態で、壁の外層１２６の酸化を軽減することができる。さらに、図１２に関して本明細書でさらに説明するように、外壁１２０の構造は、延長された時間にわたって作動した後では、１つまたは複数の割れ、および／または割れ起因の開口を含むことができる。外壁１２０は、冷却媒体１２４が割れ起因の開口を通って冷却スロットフィルム２１４として経路を変えて流れるように、割れおよび／または割れ起因の開口が最終的に形成されるように考慮されている。経路が変わった冷却媒体１２４はまた、作動流体１１６に接触して、作動流体１１６が、割れ起因の開口を通ってエーロフォイル１００に入るのを防ぐ、および／またはその量を低減することができる。
【００４１】
図１１は、ＴＢＣ１６６の割れ２００を含むエーロフォイル１００の外壁１２０の一部分の断面図である。割れ２００としては、それまで存在しなかった、作動流体１１６に対する外壁１２０の外面１６８への熱通路を生成する、ＴＢＣ１６６のいかなる変化も含むことができる。例えば、割れ２００は、裂け目または亀裂、あるいは外壁１２０の外面１６８への熱通路を生成するＴＢＣ１６６の変位を含むことができる。割れ２００が生じると、エーロフォイル１００（図３）の外壁１２０の外面１６８の一部分２０２は、作動流体１１６の高温および他の過酷な環境に曝される。外面１６８の部分２０２は、割れ２００が生じる前はＴＢＣ１６６によって保護されていた。作動中に割れ２００が生じた後、通路Ａ、Ｂ、およびＣに沿って外壁１２０を通って流れる冷却媒体１２４は、外層１２６の内面１４８を含め、外壁１２０の離間層１２２のそれぞれに接触し続ける。上記のように、複数の離間層１２２を有する外壁１２０によって、層の厚さを薄くし、冷却媒体１２４が接触することができる表面積を増大させることができる。したがって、冷却媒体１２４は、離間層１２２のそれぞれと接触して熱を吸収することができ、作動流体１１６に曝されている部分２０２より下の部分を含め、外壁１２０の温度を下げることができる。さらに、外層１２６の内面１４８に接触する冷却流体は、作動流体１１６に直接曝される外面１６８まで、薄い外層の厚さ全体Ｔ１を実質的に冷却することができる。
【００４２】
次に、図１２を参照すると、外壁１２０の外層１２６に割れ起因の開口２１０ａ、ｂを含むエーロフォイル１００の一部分の断面図が示されている。図１１に示すような割れ２００などのＴＢＣ１６６の割れは、外壁１２０の外層１２６に割れ起因の開口２１０ａまたは２１０ｂを生じさせることがある。例えば、図１１に示すような外面１６８の部分２０２は、高温の作動流体１１６に曝されていると、最終的に酸化し、割れ起因の開口２１０ａまたは２１０ｂを形成することがある。作動中に割れ起因の開口２１０ａ、ｂが生じると、通常、冷却媒体１２４は、ＴＢＣ１６６の外面１７０に垂直の方向に開口を通ってエーロフォイル１００を出る。対照的に、図１２に示すように、外壁１２０のこの構造によって、冷却スロットフィルム２１４を割れ起因の開口２１０によって曝された表面にわたって、例えば、外層１２６および中間層１２８の部分にわたって形成することができる。したがって、外壁１２０のこの構造は、ＴＢＣ１６６などのＴＢＣを有するエーロフォイルの寿命を延ばすことができる。例えば、冷却スロットフィルム２１４は、外壁１２０の曝された部分を作動流体１１６の高温から保護し、曝された層の酸化を軽減することができる。
【００４３】
図１２に示すように、外壁１２０は、割れ起因の開口２１０ａ、ｂに応じて適応性冷却流２１６および２１８を形成するように構成することができる。適応性冷却流２１６と２１８は、互いに接触して冷却スロットフィルム２１４を形成することができる。図１２に示すように、インピンジメント開口１８６ａを含む中間層１２８が曝されると、増大した出口面積が外壁１２０内の圧力勾配を変化させ、それによって、第１の適応性冷却流２１６を、割れ起因の開口のインピンジメント開口１８６ａの曝された部分２２０に引き寄せる。例えば、複数の離間層１２２の開口２１０における表面積は、中央室１７２からの冷却媒体１２４の増大した裏側の流れを、インピンジメント開口１８６ａの曝された部分２２０の方に向けて、第１の適応性冷却流２１６を形成することができる。第１の適応性冷却流は、中間層１２８の外面１４６に垂直な方向に、中間層１２８のインピンジメント開口１８６ａの曝された部分を出ることができる。また図１２に示すように、割れ起因の開口２１０に応じて、第２の適応性冷却流２１８が、割れ起因の開口のインピンジメント開口１８６ａの曝された部分２２０に隣り合うインピンジメント開口１８６ａの上流部分２２２を出ることができる。割れ起因の開口ができる前の冷却媒体１２４の流れと同様に、第２の適応性冷却流２１８は、第１の冷却室１５２ａを通って、外層１２６の内面１４８に接触することができる。したがって、冷却流体流は、割れ起因の開口２１０ａ、ｂにおいて、外層１２６の内面１４８に平行な方向に冷却室を出ることができる。図１２にさらに示すように、第２の適応性冷却流２１８は、割れ起因の開口内で第１の適応性冷却流２１６に接触して、第１の適応性冷却流２１６を内面１４８に平行な方向に向けることができる。第１の適応性冷却流２１６に接触する第２の適応性冷却流２１８は、割れ起因の開口２１０によって曝された外壁１２０の部分にわたって冷却スロットフィルム２１４を形成することができる。第２の適応性冷却流２１８および／または第１の適応性冷却流２１６はまた、開口２１０で作動流体１１６に接触して、曝された中間層１２８から離れるように作動流体を向け、作動流体が開口２１０を通ってエーロフォイル１００に入るのを防ぐ、および／またはその作動流体の量を低減することができる。
【００４４】
割れ起因の開口２１０は、外壁１２０の特定の箇所に示されているが、外壁１２０内のいかなる箇所にも生じることがあり、それでも、本明細書で開示する外壁１２０の構造によって軽減することができることは理解される。さらに、割れ起因の開口２１０は、外壁１２０の外層１２６だけを通って延在しているように示されているが、割れ起因の開口２１０は、さらに中間層１２８および／または内層１３０を通って延在することがあり、外壁１２０のこの構造によって同様に軽減することができることは理解される。
【００４５】
図１２にさらに示すように、仕切壁１５６は、割れ起因の開口２１０によって曝された外壁１２０の部分を通ってエーロフォイル１００に作動流体１１６が入ること、および／または冷却媒体１２４が再び入ることを防ぐことができる。例えば、仕切壁１５６は差圧を形成して、第１および／または第２の冷却室１５４の下流部分２２６に作動流体１１６が入ること、および／または冷却媒体１２４が再び入ることを妨げることができる。仕切壁１５６はまた、割れ起因の開口２１０ａから出る冷却媒体１２４の部分が、隣接する下流の割れ起因の開口２１０ｂおよび／または冷却通路１７４で第１および／または第２の冷却室１５４に再び入ることを妨げることができる。
【００４６】
図１３を参照すると、本開示の実施形態によれば、外壁１２０の構造体が一体的に形成された外壁１２０となるように、エーロフォイル１００の形態のＨＧＰ構成部品およびその外壁１２０を付加製造することができる。付加製造はまた、本明細書で説明した構造体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なしに形成することを可能にする。付加製造（ＡＭ：ａｄｄｉｔｉｖｅ  ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）は、本明細書で使用するとき、従来のプロセスの場合では、材料を除去するが、そうではなく、材料を連続的に積層することによって対象物を生成する任意のプロセスを含むことができる。付加製造は、いかなる種類の工具、型、または冶具も使用することなく、材料をほとんど、または全く無駄にすることなく、複雑な形状を生成することができる。プラスチックまたは金属の中実のビレットから構成部品を機械加工して、その多くが切り取られ、捨てられる代わりに、付加製造では、その部品を形作るのに必要な材料だけが使用される。付加製造プロセスは、限定するものではないが、３Ｄプリント、ラピッドプロトタイピング（ＲＰ：ｒａｐｉｄ  ｐｒｏｔｏｔｙｐｉｎｇ）、ダイレクトデジタル製造（ＤＤＭ：ｄｉｒｅｃｔ  ｄｉｇｉｔａｌ  ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）、結合剤噴射、選択的レーザ溶融（ＳＬＭ：ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  ｌａｓｅｒ  ｍｅｌｔｉｎｇ）、および直接金属レーザ溶解（ＤＭＬＭ：ｄｉｒｅｃｔ  ｍｅｔａｌ  ｌａｓｅｒ  ｍｅｌｔｉｎｇ）を含むことができる。
【００４７】
付加製造プロセスの例を示すために、図１３は、対象物３０２、すなわちエーロフォイル１００を生成するための例示的なコンピュータ化された付加製造システム３００の概略図／ブロック図である。この例では、システム３００はＤＭＬＭに対して構成されている。本開示の全体的な教示は、他の形態の付加製造に同様に適用可能であることは理解される。ＡＭシステム３００は大まかに、コンピュータ化された付加製造（ＡＭ）制御システム３０４およびＡＭプリンタ３０６を含む。ＡＭシステム３００は、説明するように、外壁１２０（図４）の構造体（例えば、複数の離間層１２２、分離部材１４０ａ、１４０ｂ、インピンジメント開口１８６ａ、１８０ｂなど）を含む外壁１２０を画定する一組のコンピュータ実行可能な命令を含むコード３２０を実行して、ＡＭプリンタ３０６を使って構成部品を物理的に生成する。それぞれのＡＭプロセスは、例えば、微粒子粉末、液体（例えば、ポリマー）、シートなどの形態の様々な原材料を使用することができ、その貯蔵物はＡＭプリンタ３０６のチャンバ３１０内に保持することができる。この例の場合、エーロフォイル１００（図３および４）は、金属粉末または同様な材料で作ることができる。図示のように、アプリケータ３１２は、空白のキャンバスとして広げられた原材料３１４の薄い層を生成することができ、それから最終的な対象物の連続した各スライス片が生成される。他の場合、アプリケータ３１２は、例えば、材料がポリマーの場合、または、金属結合剤噴射プロセスを使用する場合には、前の層の上に、次の層をコード３２０によって画定されるように直接塗布またはプリントすることができる。図示の例では、コード３２０によって画定されるように、レーザまたは電子ビーム３１６は各スライス片に対して粒子を融着するが、急結性の液体プラスチック／ポリマーを使用する場合は、これを不要とすることにできる。ＡＭプリンタ３０６の様々な部分は、新しいそれぞれの層を付加するのに適応するように移動することができる、例えば、それぞれの層の後に、製作台３１８は下降することができ、かつ／あるいは、チャンバ３１０および／またはアプリケータ３１２は上昇することができる。
【００４８】
ＡＭ制御システム３０４は、コンピュータプログラムコードとしてコンピュータ３３０に実装されて示されている。この場合、コンピュータ３３０は、メモリ３３２、プロセッサ３３４、入力／出力（Ｉ／Ｏ：ｉｎｐｕｔ／ｏｕｔｐｕｔ）インターフェース３３６、およびバス３３８を含んで示されている。さらに、コンピュータ３３０は、外部Ｉ／Ｏ装置３４０および記憶システム３４２と通信するように示されている。概して、プロセッサ３３４は、本明細書で説明したエーロフォイル１００（図３および４）を表すコード３２０からの命令の下で、メモリ３３２および／または記憶システム３４２に記憶された、ＡＭ制御システム３０４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を実行する間、プロセッサ３３４は、メモリ３３２、記憶システム３４２、Ｉ／Ｏ装置３４０、および／またはＡＭプリンタ３０６の間で、データの読み取り、および／またはデータの書き込みを行うことができる。バス３３８は、コンピュータ３３０内の構成要素それぞれの間の通信リンクを提供し、Ｉ／Ｏ装置３４０は、ユーザがコンピュータ３３０と対話することを可能にする任意の装置（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３３０は、ハードウェアおよびソフトウェアの可能な様々な組合せを代表しているに過ぎない。例えば、プロセッサ３３４は、単一の処理ユニットを備えてもよいし、あるいは、１つまたは複数の場所、例えば、クライアントおよびサーバ上の１つまたは複数の処理ユニットにわたって分散していてもよい。同様に、メモリ３３２および／または記憶システム３４２は、１つまたは複数の物理的な場所に存在していてもよい。メモリ３３２および／または記憶システム３４２は、磁気媒体、光媒体、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ：ｒａｎｄｏｍ  ａｃｃｅｓｓ  ｍｅｍｏｒｙ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ：ｒｅａｄ  ｏｎｌｙ  ｍｅｍｏｒｙ）などを含む、様々なタイプの非一時的なコンピュータ読み取り可能な記憶媒体の任意の組合せを備えることができる。コンピュータ３３０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、携帯用デバイス、携帯電話、ページャ、パーソナルデータアシスタントなどの任意のタイプのコンピューティング装置を備えることができる。
【００４９】
付加製造プロセスは、非一時的なコンピュータ読み取り可能な記憶媒体（例えば、メモリ３３２、記憶システム３４２など）がエーロフォイル１００（図３および４）を表すコード３２０を記憶することから始まる。留意されるように、コード３２０は、対象物３０２を画定する一組のコンピュータ実行可能な命令を含み、システム３００がそのコードを実行すると、それらの命令を使用して対象物を物理的に生成することができる。例えば、コード３２０は、エーロフォイル１００（図３および４）を精密に規定した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などの広範な様々なよく知られている任意のコンピュータ支援設計（ＣＡＤ：ｃｏｍｐｕｔｅｒ  ａｉｄｅｄ  ｄｅｓｉｇｎ）ソフトウェアシステムから生成することができる。これに関して、コード３２０は、現在知られている、または今後開発される任意のファイルフォーマットを採ることができる。例えば、コード３２０は、３Ｄ  Ｓｙｓｔｅｍｓ社のステレオリソグラフィＣＡＤプログラム用に作成された標準テッセレーション言語（ＳＴＬ：Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｔｅｓｓｅｌｌａｔｉｏｎ  Ｌａｎｇｕａｇｅ）でもよく、または、付加製造ファイル（ＡＭＦ：ａｄｄｉｔｉｖｅ  ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  ｆｉｌｅ）でもよい。この付加製造ファイルは、米国機械学会（ＡＳＭＥ：Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）の規格であり、任意のＣＡＤソフトウェアが、任意のＡＭプリンタで成形する任意の３次元物体の形状および構成を記述することができるように設計された拡張可能なマーク付け言語（ＸＭＬ：ｅｘｔｅｎｓｉｂｌｅ  ｍａｒｋｕｐ−ｌａｎｇｕａｇｅ）に基づくフォーマットである。コード３２０は、必要に応じて、異なるフォーマット間で変換され、一組のデータ信号に変換されて送信され、一組のデータ信号として受信されてコードに変換され、記憶されるなどを行うことができる。コード３２０は、システム３００への入力とすることができ、部品設計者、知的財産（ＩＰ：ｉｎｔｅｌｌｅｃｔｕａｌ  ｐｒｏｐｅｒｔｙ）提供者、設計会社、システム３００の運用者または所有者、あるいは他の供給源から得ることができる。いずれにしても、ＡＭ制御システム３０４はコード３２０を実行して、エーロフォイル１００（図３および４）を一連の薄いスライス片に分割して、ＡＭプリンタ３０６を用いて液体、粉末、シート、または他の材料の連続した層に組み立てる。ＤＭＬＭの例では、それぞれの層はコード３２０によって規定された正確な形状に溶融され、前の層に融着される。
【００５０】
付加製造の後、エーロフォイル１００（図３および４）に、例えば、軽微な機械加工、封止、研磨、別の部品への組み付けなど、任意の様々な仕上げのプロセスを行うことができる。本開示に関して、ＴＢＣ１６６をエーロフォイル１００の外壁１２０の外面１６８に施工することができる。ＴＢＣ１６６は、現在知られている、または今後開発される任意のコーティング技法を用いて施工することができ、また、任意の数の層に施工することができる。
【００５１】
作動時、図１１に示すように、外層１２６にわたってＴＢＣ１６６に割れ２００が生じた後、外壁１２０の構造によって、冷却媒体１２４がその中を通過して外壁およびエーロフォイルの寿命を延ばすことができる。また、作動時、図１２に示すように、外層１２６にわたってＴＢＣ１６６に割れ起因の開口２１０が生じた後、外壁１２０の構造によって、割れ起因の開口によって曝された外壁１２０の部分にわたって、冷却媒体１２４からスロット冷却フィルム２１４を形成することができる。
【００５２】
本開示の実施形態によるエーロフォイル１００は、割れ２００に応じてエーロフォイル１００を冷却してその寿命を延ばす外壁１２０を提供する。外壁１２０の構造は、名目の冷却流を著しく削減することができる。エーロフォイル１００に付加製造を使用することによって、エーロフォイル１００の外壁１２０は、多層、多材料（例えば、面取りまたは拡散部１９０の場合）、および／または多冷却室構造を含むように形成することができる。
【００５３】
本明細書で使用する用語は、特定の実施形態を説明するためだけのものであり、本開示を限定することを意図したものではない。単数形「１つ（ａ）」、「１つ（ａｎ）」、および「その（ｔｈｅ）」は、本明細書で使用するとき、文脈においてそうでないこと明示しない限り、複数形も含むことが意図される。用語「備える、含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」および／または「備えている、含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、本明細書で使用するとき、述べられた特徴、完全体、ステップ、動作、要素、および／または構成部品が存在することを特定するが、１つまたは複数の他の特徴、完全体、ステップ、動作、要素、構成部品、および／またはそれらのグループが存在すること、あるいはそれらが付加されることを排除しないことはさらに理解される。「任意の（ｏｐｔｉｏｎａｌ）」または「任意に（ｏｐｔｉｏｎａｌｌｙ）」は、それに続いて記述される事象または状況が生じる場合も生じない場合もあるが、この記述は、この事象が生じる場合と生じない場合とを含むことを意味する。
【００５４】
本明細書および特許請求の範囲を通じてここで用いる近似語は、関連する基本的機能に変化を生じさせることなく変化することが許容される任意の量的表示を修飾するために適用することができる。したがって、「約（ａｂｏｕｔ）」、「ほぼ（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」、および「実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」などの用語で修飾された値は、その特定された正確な値には限定されない。少なくともいくつかの場合には、近似語はその値を測定するための機器の精度に対応することがある。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、組み合わせることができ、かつ／または交換することができ、このような範囲は、文脈または語がそうでないことを示さない限り、そこに含まれるすべての部分範囲として特定され、かつすべての部分範囲を含む。「ほぼ（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」は、ある範囲の特定の値に適用されるとき、両方の値に適用され、その値を測定する機器の精度に依存しない限り、述べられた値の±１０％を示すことができる。
【００５５】
以下の特許請求の範囲のすべてのミーンズまたはステッププラスファンクション要素の対応する構造、材料、行為、および均等物は、具体的に特許請求する他の特許請求された要素と組み合わせて機能を実行するための任意の構造、材料、または行為を含むことが意図されている。本開示の説明は、例示および説明のために提示したが、網羅的であることを意図せず、または開示した形態に本開示を限定することは意図していない。当業者には、本開示の範囲および趣旨から逸脱することなく多くの修正および変更を行えることは明らかであろう。実施形態は、本開示の原理および実際的な用途を最もよく説明するため、また想定される具体的な用途に適した様々な修正と共に様々な実施形態に対して当業者が本開示を理解することを可能とするために、選択され、説明された。
【００５６】
最後に、代表的な実施態様を以下に示す。
［実施態様１］
タービン（１８）エーロフォイル（３２、１００）であって、
外層（１２６）、中間層（１２８）、および内層（１３０）を含む複数の離間層（１２２）であって、前記複数の離間層（１２２）のそれぞれが、複数の分離部材（１４０）によって隣り合う離間層（１２２）から離された、複数の離間層（１２２）と、
第１の冷却室（１５２ａ）を画定する、前記外層（１２６）と前記中間層（１２８）との間の第１の間隔（１５０ａ）と、
第２の冷却室（１５２ｂ）を画定する、前記中間層（１２８）と前記内層（１３０）との間の第２の間隔（１５０ｂ）と、
前記第１の冷却室（１５２ａ）を軸方向に複数の第１の冷却室（１５２ａ）に仕切る第１の仕切壁と、
前記第２の冷却室（１５２ｂ）を軸方向に複数の第２の冷却室（１５２ｂ）に仕切る第２の仕切壁と、
前記外層（１２６）の外面（１６８）に配置された遮熱コーティング（ＴＢＣ）（１６６）であって、高温の作動流体（１１６）に曝されるように構成された外面（１７０）を有する遮熱コーティング（ＴＢＣ）（１６６）と、
前記内層（１３０）内の第１の複数のインピンジメント開口（１８６）であって、前記タービン（１８）エーロフォイル（３２、１００）の中央冷却室（１５２）から前記複数の第２の冷却室（１５２ｂ）のうちの少なくとも１つまで冷却媒体（６２、１２４）のための通路を提供する第１の複数のインピンジメント開口（１８６）と、
前記中間層（１２８）内の第２の複数のインピンジメント開口（１８６）であって、前記複数の第２の冷却室（１５２ｂ）のうちの少なくとも１つから前記複数の第１の冷却室（１５２ａ）のうちの少なくとも１つまで前記冷却媒体（６２、１２４）のための通路を提供する第２の複数のインピンジメント開口（１８６）と、
前記外層（１２６）内の複数の冷却通路（１７４）であって、前記複数の第１の冷却室（１５２ａ）のうちの少なくとも１つから前記ＴＢＣ（１６６）の前記外面（１７０）まで前記冷却媒体（６２、１２４）のための通路を提供する複数の冷却通路（１７４）と
を含む外壁（３４、１２０）を備えるタービン（１８）エーロフォイル（３２、１００）。
［実施態様２］
前記第１の仕切壁が、前記タービン（１８）エーロフォイル（３２、１００）の半径方向の長さに沿って、前記中間層（１２８）の外面（１４６）から前記外層（１２６）の内面（１４８）まで延在する、実施態様１に記載のタービン（１８）エーロフォイル（３２、１００）。
［実施態様３］
前記第２の仕切壁が、前記タービン（１８）エーロフォイル（３２、１００）の半径方向の長さに沿って、前記内層（１３０）の外面（１４２）から前記中間層（１２８）の内面（１４４）まで延在する、実施態様１に記載のタービン（１８）エーロフォイル（３２、１００）。
［実施態様４］
前記第１の仕切壁および前記第２の仕切壁が同一直線状にある、実施態様１に記載のタービン（１８）エーロフォイル（３２、１００）。
［実施態様５］
前記外層（１２６）の前記外面（１６８）に配置された複数の高台（１７８）をさらに備え、
前記複数の冷却通路（１７４）の各冷却通路が、前記複数の高台（１７８）のうちの１つの高台（１７８）を通過するように配置され、
前記複数の高台（１７８）の各高台（１７８）の最も上面には前記ＴＢＣ（１６６）がない、実施態様１に記載のタービン（１８）エーロフォイル（３２、１００）。
［実施態様６］
前記外層（１２６）の厚さが、前記中間層（１２８）および前記内層（１３０）のうちの少なくとも１つの厚さに実質的に等しい、実施態様１に記載のタービン（１８）エーロフォイル（３２、１００）。
［実施態様７］
前記外層（１２６）の前記厚さがほぼ２０ミリメートル〜ほぼ８０ミリメートルである、実施態様６に記載のタービン（１８）エーロフォイル（３２、１００）。
［実施態様８］
前記中間層（１２８）が、前記中間層（１２８）の外面（１４６）と前記第２の複数のインピンジメント開口（１８６）のインピンジメント開口（１８６）の側壁（１９１）との間の境界（１９２）に面取り（１９０）を含む、実施態様１に記載のタービン（１８）エーロフォイル（３２、１００）。
［実施態様９］
前記第１の複数のインピンジメント開口（１８６）が前記第２の複数のインピンジメント開口（１８６）と位置合わせされていない、実施態様１に記載のタービン（１８）エーロフォイル（３２、１００）。
［実施態様１０］
前記複数の分離部材（１４０）の各分離部材の断面形状が、円形、楕円形、レーストラック形、方形、湾曲した側面を有する方形、矩形のうちの１つを含む、実施態様１に記載のタービン（１８）エーロフォイル（３２、１００）。
［実施態様１１］
高温ガス通路（ＨＧＰ）構成部品（３０）であって、
外層（１２６）、中間層（１２８）、および内層（１３０）を含む複数の離間層（１２２）であって、前記複数の離間層（１２２）のそれぞれが、複数の分離部材（１４０）によって隣り合う離間層（１２２）から離された、複数の離間層（１２２）と、
第１の冷却室（１５２ａ）を画定する、前記外層（１２６）と前記中間層（１２８）との間の第１の間隔（１５０ａ）と、
第２の冷却室（１５２ｂ）を画定する、前記中間層（１２８）と前記内層（１３０）との間の第２の間隔（１５０ｂ）と、
前記第１の冷却室（１５２ａ）を軸方向に複数の第１の冷却室（１５２ａ）に仕切る第１の仕切壁と、
前記第２の冷却室（１５２ｂ）を軸方向に複数の第２の冷却室（１５２ｂ）に仕切る第２の仕切壁と、
前記外層（１２６）の外面（１６８）に配置された遮熱コーティング（ＴＢＣ）（１６６）であって、高温の作動流体（１１６）に曝されるように構成された外面（１７０）を有する遮熱コーティング（ＴＢＣ）（１６６）と、
前記内層（１３０）内の第１の複数のインピンジメント開口（１８６）であって、前記高温ガス通路（ＨＧＰ）構成部品（３０）の中央冷却室（１５２）から前記複数の第２の冷却室（１５２ｂ）のうちの少なくとも１つまで冷却媒体（６２、１２４）のための通路を提供する第１の複数のインピンジメント開口（１８６）と、
前記中間層（１２８）内の第２の複数のインピンジメント開口（１８６）であって、前記複数の第２の冷却室（１５２ｂ）のうちの少なくとも１つから前記複数の第１の冷却室（１５２ａ）のうちの少なくとも１つまで前記冷却媒体（６２、１２４）のための通路を提供する第２の複数のインピンジメント開口（１８６）と、
前記外層（１２６）の前記外面（１６８）に配置された複数の高台（１７８）であって、前記複数の高台（１７８）の各高台（１７８）の最も上面には前記ＴＢＣ（１６６）がない、複数の高台（１７８）と、
前記外層（１２６）内の複数の冷却通路（１７４）であって、前記複数の冷却通路（１７４）の各冷却通路が、前記複数の高台（１７８）のうちの１つの高台（１７８）を通過するように配置され、前記複数の冷却通路（１７４）が、前記複数の第１の冷却室（１５２ａ）のうちの少なくとも１つから前記ＴＢＣ（１６６）の前記外面（１７０）まで前記冷却媒体（６２、１２４）のための通路を提供する複数の冷却通路（１７４）と
を含む外壁（３４、１２０）を備える高温ガス通路（ＨＧＰ）構成部品（３０）。
［実施態様１２］
前記外層（１２６）の厚さが、前記中間層（１２８）および前記内層（１３０）のうちの１つの厚さに実質的に等しい、実施態様１１に記載のＨＧＰ構成部品（３０）。
［実施態様１３］
前記外層（１２６）の前記厚さが、ほぼ２０ミリメートル〜ほぼ８０ミリメートルである、実施態様１２に記載のＨＧＰ構成部品（３０）。
［実施態様１４］
前記ＴＢＣ（１６６）および外層（１２６）の割れ（２００）起因の開口（２１０）が前記第２の複数のインピンジメント開口（１８６）の第１の部分（２０２）を曝している状態で、前記外壁（１２０）の前記冷却媒体（６２、１２４）が、前記割れ（２００）起因の開口（２１０）によって曝された前記外壁（１２０）の部分にわたってスロット冷却フィルム（２１４）を形成するように構成された、実施態様１１に記載のＨＧＰ構成部品（３０）。
［実施態様１５］
タービン（１８）エーロフォイル（３２、１００）を付加製造するステップであって、前記タービン（１８）エーロフォイル（３２、１００）が外壁（３４、１２０）を含み、前記外壁（３４、１２０）が、
外層（１２６）、中間層（１２８）、および内層（１３０）を含む複数の離間層（１２２）であって、前記複数の離間層（１２２）のそれぞれが、複数の分離部材（１４０）によって隣り合う離間層（１２２）から離された、複数の離間層（１２２）と、
第１の冷却室を画定する、前記外層（１２６）と前記中間層（１２８）との間の第１の間隔（１５０ａ）と、
第２の冷却室（１５２ｂ）を画定する、前記中間層（１２８）と前記内層（１３０）との間の第２の間隔（１５０ｂ）と、
前記第１の冷却室（１５２ａ）を軸方向に複数の第１の冷却室（１５２ａ）に仕切る第１の仕切壁と、
前記第２の冷却室（１５２ｂ）を軸方向に複数の第２の冷却室（１５２ｂ）に仕切る第２の仕切壁と、
前記内層（１３０）内の第１の複数のインピンジメント開口（１８６）であって、前記タービン（１８）エーロフォイル（３２、１００）の中央冷却室（１５２）から前記複数の第２の冷却室（１５２ｂ）のうちの少なくとも１つまで冷却媒体（６２、１２４）のための通路を提供する第１の複数のインピンジメント開口（１８６）と、
前記中間層（１２８）内の第２の複数のインピンジメント開口（１８６）であって、前記複数の第２の冷却室（１５２ｂ）のうちの少なくとも１つから前記複数の第１の冷却室（１５２ａ）のうちの少なくとも１つまで前記冷却媒体（６２、１２４）のための通路を提供する第２の複数のインピンジメント開口（１８６）と、
前記外層（１２６）内の複数の冷却通路（１７４）であって、前記複数の第１の冷却室（１５２ａ）のうちの少なくとも１つから前記外層の外面（１６８）まで前記冷却媒体（６２、１２４）のための通路を提供する複数の冷却通路（１７４）と
を有する、ステップと、
前記外層（１２６）の前記外面（１６８）に遮熱コーティング（ＴＢＣ）（１６６）を施工するステップであって、前記ＴＢＣ（１６６）が、高温の作動流体（１１６）に曝されるように構成された外面（１７０）を有する、ステップと
を含む方法。
［実施態様１６］
前記タービン（１８）エーロフォイル（３２、１００）の前記外層（１２６）の割れ（２００）起因の開口（２１０）に応じて、前記冷却媒体（６２、１２４）が、前記割れ（２００）起因の開口（２１０）によって曝された前記外壁（３４、１２０）の部分（２０２）にわたってスロット冷却フィルム（２１４）を形成することができるステップをさらに含む、実施態様１５に記載の方法。
［実施態様１７］
前記スロット冷却フィルム（２１４）が、前記割れ（２００）起因の開口（２１０）によって曝された前記第２の複数のインピンジメント開口（１８６）の第１の部分（２０２）を出る第１の適応性冷却媒体（２１６）と、前記第２の複数のインピンジメント開口（１８６）の第２の部分（２０２）を出る第２の適応性流体流とによって形成され、前記第２の複数のインピンジメント開口（１８６）の前記第２の部分が、前記第１の部分（２０２）に隣り合って、その上流にあり、前記第２の適応性流体流が、前記第１の適応性流体流に接触して、前記第１の適応性流体流を前記外層の内面（１４８）に平行な方向に向ける、実施態様１６に記載の方法。
［実施態様１８］
前記第１の仕切壁が、前記割れ（２００）起因の開口（２１０）に前記作動流体（１１６）が入ることを防ぎ、前記第１の仕切壁が、前記割れ（２００）起因の開口（２１０）に前記スロット冷却フィルム（２１４）が再び入ることを防ぐ、実施態様１６に記載の方法。
［実施態様１９］
前記ＴＢＣ（１６６）の割れ（２００）に応じて、前記外層（１２６）の前記外面（１６８）の部分（２０２）を曝すステップであって、適応性冷却流が、前記冷却室（１５２）から前記外層（１２６）の内面（１４８）に流れて、前記外層（１２６）の酸化を実質的に軽減する、ステップをさらに含む、実施態様１５に記載の方法。
［実施態様２０］
前記中間層（１２８）が、前記中間層（１２８）の外面（１４６）と前記第２の複数のインピンジメント開口（１８６）のインピンジメント開口の側壁（１９１）との間の境界（１９２）に面取り（１９０）を含み、前記面取り（１９０）が、前記中間層（１２８）の前記外面（１４６）と実質的に平行に前記冷却媒体（６２、１２４）を向けることができるステップをさらに含む、実施態様１５に記載の方法。
【符号の説明】
【００５７】
１８  タービン
３０  ＨＧＰ構成部品
３２、１００  エーロフォイル
３４、１２０  外壁
６２、１２４  冷却媒体
１１６  作動流体
１２２  離間層
１２６  外層
１２８  中間層
１３０  内層
１４０  分離部材
１４４、１４８  内面
１４２、１４６、１６８、１７０  外面
１５０  間隔
１５２  冷却室
１５６  仕切壁
１６６  ＴＢＣ
１７２  中央室
１７４  冷却通路
１７８  高台
１８６  インピンジメント開口
１９０  面取り
１９１  側壁
１９２  境界
２００  割れ
２０２  部分
２１０  開口
２１４  スロット冷却フィルム
３１０  チャンバ
１５０ａ  第１の間隔
１５０ｂ  第２の間隔
１５２ａ  第１の冷却室
１５２ｂ  第２の冷却室
【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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【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】
2019183841000001.pdf