(57)【要約】      （修正有）【課題】ターボ機械構成部品から効率的に熱を除去するシステムを提供する。【解決手段】ターボ機械用のターボ機械構成部品は、供給マニホールド６０８、帰還マニホールド６１０、および側壁６００を含む。供給マニホールドは、内部に冷却剤流を受け入れるように構成され、複数の供給プレナム６０９Ａ〜６０９Ｃを含む。帰還マニホールドは、複数の帰還プレナム６１１Ａ〜６１１Ｃを含む。側壁は、側壁内に、側壁を通る複数の供給チャネル６１２および複数の帰還チャネル６１３を画定する。側壁は、内面６５４と、内面の反対の外面６５２とをさらに有する。各供給チャネルは、供給プレナムの少なくとも１つと流体連通している。各帰還チャネルは、帰還プレナムの少なくとも１つと流体連通している。側壁はさらに、少なくとも部分的に複数のマイクロチャネル６０６を画定する。各マイクロチャネルは、供給チャネルの１つおよび帰還チャネルの１つと流体連通している。【選択図】図６
0003213108.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
内部に冷却剤流を受け入れるように構成され、複数の供給プレナム（６０９）を含む供給マニホールド（６０８）と、
複数の帰還プレナム（６１１）を含む帰還マニホールド（６１０）と、
内部に、複数の供給チャネル（６１２）および複数の帰還チャネル（６１３）を画定する側壁（６００）であって、
内面（６５４）と、
前記内面の反対の外面（６５２）とを備える側壁（６００）とを備えるターボ機械構成部品（２０６）であって、
前記複数の供給チャネルの各供給チャネルが、前記複数の供給プレナムのうち少なくとも１つの供給プレナムと流体連通し、前記複数の帰還チャネルの各帰還チャネルが、前記複数の帰還プレナムのうち少なくとも１つの帰還プレナムと流体連通し、前記側壁が、前記外面に隣接する第１の複数のマイクロチャネル（６０６）を少なくとも部分的に画定し、前記第１の複数のマイクロチャネルの各マイクロチャネルが、前記複数の供給チャネルのそれぞれの供給チャネルと流体連通し、前記複数の帰還チャネルのそれぞれの帰還チャネルと流体連通している、ターボ機械構成部品（２０６）。
【請求項２】
前記外面（６５２）が、前記第１の複数のマイクロチャネル（６０６）の一部を少なくとも部分的に画定する少なくとも１つの予備焼結プリフォーム（５０８）を含む、請求項１に記載のターボ機械構成部品（２０６）。
【請求項３】
前記ターボ機械構成部品（２０６）が翼形部（２０６）であり、前記翼形部が、前縁（２２０）および前記前縁の反対の後縁（２２２）を画定し、前記前縁および前記後縁が、長手方向を画定し、前記翼形部が、
根元部（２１４）と、
前記根元部の反対の先端部（２１６）とをさらに備え、前記根元部および前記先端部が径方向（７１７）を画定し、前記各マイクロチャネル（６０６）が、前記径方向に画定されたそれぞれの径方向長さ（６１７）に沿って延び、前記複数の供給プレナム（６０９）のうち前記少なくとも１つの供給プレナム、および前記複数の帰還プレナム（６１１）のうち前記少なくとも１つの帰還プレナムが、前記長手方向（７２３）に画定されたそれぞれの長手方向長さ（６２３）に沿って延び、前記各供給チャネル（６１２）および前記各帰還チャネル（６１３）が、斜め方向（７２７）に画定されるそれぞれの斜め方向長さに沿って延び、前記斜め方向が、前記径方向および前記長手方向に対して斜めである、請求項１に記載のターボ機械構成部品（２０６）。
【請求項４】
前記ターボ機械構成部品（２０６）が翼形部（２０６）であり、前記翼形部が、
根元部（２１４）と、
根元部の反対の先端部（２１６）とを備え、前記根元部および前記先端部が径方向（２１７）を画定し、前記第１の複数のマイクロチャネル（６０６）が、前記径方向（７１７）に画定される径方向長さ（６１７）に沿って延びる少なくとも１つのマイクロチャネル列（６２０）に配置され、前記少なくとも１つのマイクロチャネル列の各マイクロチャネル列が、
前記径方向長さに沿って画定された第１方向に、冷却剤の流れを内部に流すように構成された少なくとも１つの第１のマイクロチャネルと、
前記第１の方向と反対の第２の方向に、冷却剤の流れを内部に流すように構成された少なくとも１つの第２のマイクロチャネルとを備え、前記少なくとも１つの第１のマイクロチャネルが、前記少なくとも１つの第２のマイクロチャネルと、前記各マイクロチャネル列に沿って交互に配置されている、請求項１に記載のターボ機械構成部品（２０６）。
【請求項５】
前記ターボ機械構成部品（２０６）が翼形部（２０６）であり、前記翼形部が、
前記帰還マニホールド（６１０）と流体連通している内側翼形部ボリューム（２８４）と、
前縁（２２０）と、
前記前縁と反対の後縁（２２２）と、
前記内側翼形部ボリュームと流体連通している第２の複数のマイクロチャネル（８０２）とを画定し、前記第２の複数のマイクロチャネルの各マイクロチャネルが前記後縁を通って延びる、請求項１に記載のターボ機械構成部品（２０６）。
【請求項６】
前記前縁（２２０）および前記後縁（２２２）が長手方向（２２３）を画定し、前記第２の複数のマイクロチャネル（８０２）の前記各マイクロチャネルが、前記長手方向に画定されたそれぞれの長手方向長さ（８０４）に沿って延びる、請求項５に記載のターボ機械構成部品（２０６）。
【請求項７】
前記複数の供給プレナム（６０９）が、前記複数の帰還プレナム（６１１）と互いに組み合わせられており、前記複数の供給チャネル（６１２）が前記複数の帰還チャネル（６１３）と互いに組み合わせられている、請求項１に記載のターボ機械構成部品（２０６）。
【請求項８】
前記第１の複数のマイクロチャネル（６０６）の幅は、約１００ミクロン（μｍ）以上約３ミリメートル（ｍｍ）以下であり、深さは約１００μｍ以上約３ｍｍ以下である、請求項１に記載のターボ機械構成部品（２０６）。
【請求項９】
ターボ機械構成部品（２０６）から熱を除去するシステム（２３０）であって、前記ターボ機械構成部品（２０６）が、内面（６５４）および内面と反対の外面（６５２）を有する側壁（６００）と、内部に冷却剤流を受け入れるように構成され、複数の供給プレナムを含む供給マニホールド（６０８）と、複数の帰還プレナムを含む帰還マニホールド（６１０）とを含み、前記システム（２３０）が、
前記側壁によって画定される複数の供給チャネル（６１２）と、
前記側壁によって画定される複数の帰還チャネル（６１３）とを備え、
前記複数の供給チャネルの各供給チャネルが、前記複数の供給プレナムのうち少なくとも１つの供給プレナムと流体連通し、前記複数の帰還チャネルの各帰還チャネルが、前記複数の帰還プレナムのうち少なくとも１つの帰還プレナムと流体連通し、前記側壁が、前記外面に隣接する第１の複数のマイクロチャネル（６０６）を少なくとも部分的に画定し、前記第１の複数のマイクロチャネルの各マイクロチャネルが、前記複数の供給チャネルのそれぞれの供給チャネルと流体連通し、前記複数の帰還チャネルのそれぞれの帰還チャネルと流体連通している、システム（２３０）。
【請求項１０】
前記第１の複数のマイクロチャネル（６０６）の一部を少なくとも部分的に画定する少なくとも１つの予備焼結プリフォーム（５０８）をさらに備える請求項９に記載のシステム（２３０）。
【請求項１１】
前記ターボ機械構成部品（２０６）が翼形部（２０６）であり、前記翼形部が、前縁（２２０）および前記前縁の反対の後縁（２２２）を画定し、前記前縁および前記後縁が、長手方向（２２３）を画定し、前記翼形部が、根元部（２１４）と、前記根元部の反対の先端部（２１６）とをさらに含み、前記根元部および前記先端部が径方向（７１７）を画定し、前記各マイクロチャネル（６０６）が、前記径方向に画定されたそれぞれの径方向長さ（６１７）に沿って延び、前記複数の供給プレナム（６０９）のうち前記少なくとも１つの供給プレナム、および前記複数の帰還プレナム（６１１）のうち前記少なくとも１つの帰還プレナムが、前記長手方向（７２３）に画定されたそれぞれの長手方向長さ（６２３）に沿って延び、前記各供給チャネル（６１２）および前記各帰還チャネル（６１３）が、斜め方向（７２７）に画定されるそれぞれの斜め方向長さに沿って延び、前記斜め方向が、前記径方向および前記長手方向に対して斜めである、請求項９に記載のシステム（２３０）。
【請求項１２】
前記ターボ機械構成部品（２０６）が翼形部（２０６）であり、前記翼形部が、根元部（２１４）と、根元部の反対の先端部（２１６）とを含み、前記根元部および前記先端部が径方向（７１７）を画定し、前記第１の複数のマイクロチャネル（６０６）が、前記径方向（７１７）に画定される径方向長さ（６１７）に沿って延びる少なくとも１つのマイクロチャネル列（６２０）に配置され、前記少なくとも１つのマイクロチャネル列の各マイクロチャネル列が、
前記径方向長さに沿って画定された第１方向に、冷却剤の流れを内部に流すように構成された少なくとも１つの第１のマイクロチャネルと、
前記第１の方向と反対の第２の方向に、冷却剤の流れを内部に流すように構成された少なくとも１つの第２のマイクロチャネルとを備え、前記少なくとも１つの第１のマイクロチャネルが、前記少なくとも１つの第２のマイクロチャネルと、前記各マイクロチャネル列に沿って交互に配置されている、請求項９に記載のシステム（２３０）。
【請求項１３】
前記ターボ機械構成部品（２０６）は翼形部（２０６）であり、前記側壁（６００）が、前記帰還マニホールド（６１０）と流体連通している内側翼形部ボリューム（２８４）と、前縁（２２０）と、前記前縁と反対の後縁（２２２）とをさらに画定し、前記システム（２３０）が、前記内側翼形部ボリュームと流体連通している第２の複数のマイクロチャネル（８０２）をさらに備え、前記第２の複数のマイクロチャネルの各マイクロチャネルが前記後縁を通って延びる、請求項９に記載のシステム（２３０）。
【請求項１４】
前記前縁（２２０）および前記後縁（２２２）が長手方向（２２３）を画定し、前記第２の複数のマイクロチャネル（８０２）の前記各マイクロチャネルが、前記長手方向に画定されたそれぞれの長手方向長さ（８０４）に沿って延びる、請求項１３に記載のシステム（２３０）。
【請求項１５】
前記複数の供給プレナム（６０９）が、前記複数の帰還プレナム（６１１）と互いに組み合わせられており、前記複数の供給チャネル（６１２）が前記複数の帰還チャネル（６１３）と互いに組み合わせられている、請求項９に記載のシステム（２３０）。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の分野は、一般にターボ機械に関し、より詳細にはターボ機械構成部品から熱を除去するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
少なくともいくつかの公知のガスタービンエンジンでは、空気が圧縮機で加圧され、燃焼器内で燃料と混合されて高温燃焼ガスの流れを生成する。タービン内のガス流からエネルギーが抽出され、機械的負荷に動力を供給する。ガスタービンエンジンの運転中、様々な高温ガス経路構成部品が高温ガス流にさらされ、高温ガス経路構成部品に磨耗を誘発することがある。一般に、ガスが高温であるほど、ガスタービンエンジンの性能、効率、および出力が高まる。したがって、少なくともいくつかの既知の高温ガス経路構成部品は冷却されて、ガスタービンエンジンが、増大した高温燃焼ガス流で運転することを容易にする。
【０００３】
いくつかの公知の高温ガス経路構成部品は、典型的には、圧縮機から抽出された抽気を含む冷却剤流が翼形部内に画定された内部冷却通路を通って流れるように、冷却システムを備えた翼形部を含む。その後、空気は、翼形部の外面に配置された冷却孔または通路を通って排気され、高温ガス経路構成部品から熱を奪うように伝達する。この強制空冷は、高温ガス経路構成部品が高温ガス流中で機能することを容易にする。いくつかの公知の冷却システムは内部冷却通路を含むが、このような公知の冷却システムは、翼形部の均一冷却または目標冷却を容易にするには一般に不十分である。例えば、このような公知のシステムは一般に、長い一方向の内部冷却通路を含むが、長い一方向の内部冷却通路は一般に、冷却剤流の冷却能力が著しく低下したかなり後まで、冷却剤流の加温部分の再生を許容しない。結果として、翼形部の部分は十分な冷却を受けず、望ましくない誘起温度勾配を生じやすい。このような温度勾配により、翼形部の冷却および効率が最適でないものとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許９２９７２６２号明細書
【考案の概要】
【０００５】
一態様では、ターボ機械構成部品が提供される。ターボ機械構成部品は、供給マニホールドと、帰還マニホールドと、側壁とを含む。供給マニホールドは、内部に冷却剤流を受け入れるように構成され、複数の供給プレナムを含む。帰還マニホールドは、複数の帰還プレナムを含む。側壁は、内部に、複数の供給チャネルおよび複数の帰還チャネルを画定する。側壁は、内面と、内面の反対の外面とを有する。複数の供給チャネルの各供給チャネルは、複数の供給プレナムのうち少なくとも１つの供給プレナムと流体連通している。複数の帰還チャネルの各帰還チャネルは、複数の帰還プレナムのうち少なくとも１つの帰還プレナムと流体連通している。側壁はさらに、外面に隣接する第１の複数のマイクロチャネルを少なくとも部分的に画定し、第１の複数のマイクロチャネルの各マイクロチャネルは、複数の供給チャネルのうち１つの供給チャネルおよび複数の帰還チャネルの１つの帰還チャネルと流体連通している。
【０００６】
別の態様では、ターボ機械構成部品から熱を除去するシステムが提供される。ターボ機械構成部品は、さらに内面、および内面の反対の外面を有する側壁と、内部に冷却剤流を受け入れるように構成され、複数の供給プレナムを含む供給マニホールドと、複数の帰還プレナムを含む帰還マニホールドとを含む。このシステムは、側壁によって画定される複数の供給チャネルと、複数の帰還チャネルとを含む。複数の供給チャネルの各供給チャネルは、複数の供給プレナムのうち少なくとも１つの供給プレナムと流体連通している。複数の帰還チャネルの各帰還チャネルは、複数の帰還プレナムのうち少なくとも１つの帰還プレナムと流体連通している。システムはさらに、外面に隣接し、側壁によって少なくとも部分的に画定される第１の複数のマイクロチャネルを含む。第１の複数のマイクロチャネルの各マイクロチャネルは、複数の供給チャネルのうち１つの供給チャネルおよび複数の帰還チャネルの１つの帰還チャネルと流体連通している。
【０００７】
さらに別の態様では、ターボ機械が提供される。ターボ機械は、圧縮機と、圧縮機に回転可能に結合されているタービンと、圧縮機およびタービンと流体連通状態で結合されている燃焼器と、タービンに結合されている少なくとも１つのターボ機械構成部品とを含む。ターボ機械構成部品はさらに、供給マニホールドと、帰還マニホールドと、側壁とを含む。供給マニホールドは、内部に冷却剤流を受け入れるように構成され、複数の供給プレナムを含む。帰還マニホールドは、複数の帰還プレナムを含む。側壁は、内部に、複数の供給チャネルおよび複数の帰還チャネルを画定する。側壁は、内面と、内面の反対の外面とを有する。複数の供給チャネルの各供給チャネルは、複数の供給プレナムのうち少なくとも１つの供給プレナムと流体連通している。複数の帰還チャネルの各帰還チャネルは、複数の帰還プレナムのうち少なくとも１つの帰還プレナムと流体連通している。側壁はさらに、外面に隣接する第１の複数のマイクロチャネルを少なくとも部分的に画定し、第１の複数のマイクロチャネルの各マイクロチャネルは、複数の供給チャネルのうち１つの供給チャネルおよび複数の帰還チャネルの１つの帰還チャネルと流体連通している。
【０００８】
本開示の、これら、および他の特徴、態様および利点は、添付の図面を参照しつつ以下の詳細な説明を読むことにより、よりよく理解されよう。添付の図面では、図面の全体にわたって、類似する符号は類似する部分を表す。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】例示的なガスタービンエンジンの概略図である。
【図２】図１に示すガスタービンエンジンの例示的な第１のタービン段の拡大概略図である。
【図３】例示的なターボ機械構成部品、より具体的には図２の翼形部の線３−３（図２に示す）に沿った断面図である。
【図４】図３に示す翼形部の拡大部分の断面図である。
【図５】図３に示す翼形部の別の拡大部分の断面図である。
【図６】図３の翼形部に使用することができる例示的なターボ機械構成部品側壁部分の第１の等角図である。
【図７】図６に示すターボ機械構成部品側壁部分の第２の等角図である。
【図８】図３に示す翼形部の後縁部分の断面図である。
【考案を実施するための形態】
【００１０】
別段の記載がない限り、本明細書で提供される図面は、本開示の実施形態の特徴を説明することを意味する。これらの特徴は、本開示の１以上の実施形態を含む多種多様なシステムに適用可能であると考えられる。したがって、図面は、本明細書に開示された実施形態の実施に必要とされる当業者に知られているすべての従来の特徴を含むことを意味するものではない。
【００１１】
以下の明細書および特許請求の範囲では、以下の意味を有すると定義されるいくつかの用語に言及する。
【００１２】
単数形の表現は、文脈上別段の指示が明確にされていない限り、複数の言及を含む。
【００１３】
「任意選択的な（ｏｐｔｉｏｎａｌ）」または「任意選択的に（ｏｐｔｉｏｎａｌｌｙ）」は、続いて記載された事象または状況が生じてもよいし、また生じなくてもよいことを意味し、かつ、その説明が、事象が起こる場合と、それが起こらない場合と、を含むことを意味する。
【００１４】
近似を示す文言は、本明細書および特許請求の範囲全体にわたってここで使用する場合、関連する基本的機能に変更をもたらすことなく許容的に変化し得る定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（ａｂｏｕｔ）」、「約（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」、および「実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」等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、ならびに明細書および特許請求の範囲を通して、範囲の制限は、組み合わせ、および／または入れ替えることができる。そのような範囲は特定され、文脈または言い回しがそうでないことを示さない限り、その範囲に含まれるすべての部分範囲を含む。
【００１５】
本明細書で使用するとき、用語「軸線方向の」および「軸線方向に」は、ガスタービンエンジンの長手方向軸線に実質的に平行に延びる方向および向きを指す。また、用語「径方向の」および「径方向に」は、ガスタービンエンジンの長手方向軸線に実質的に垂直に延びる方向および向きを指す。さらに、本明細書で使用するとき、用語「円周方向の」および「円周方向に」は、ガスタービンエンジンの長手方向軸線の周りに弧状に延びる方向および向きを指す。
【００１６】
本開示の実施形態は、ターボ機械構成部品のための、熱を除去し、冷却を提供するシステムに関する。具体的には、例示的な実施形態では、ターボ機械構成部品の側壁内に冷却システムを含むターボ機械構成部品が提供される。冷却システムは、冷却剤の流れを側壁の外面に隣接するマイクロチャネルに送達するように構成された一連の毛細管状内部冷却通路を含む。マイクロチャネル冷却は、冷却すべき領域に可能な限り近接させて冷却剤流を配置することにより、冷却要件を大幅に低減する。例えば、ガスタービンの翼形部の場合、翼形部の外面は高温ガス経路に直接さらされる。したがって、ターボ機械構成部品が翼形部である例示的な実施形態では、マイクロチャネルは、翼形部の外面に隣接して配置される。一般に、「マイクロチャネル」という用語は、０．１ｍｍから３．０ｍｍの範囲のおおよその深さおよび幅を有するチャネルを包含する。
【００１７】
例示的な実施形態の毛細管状構造は、既知の冷却システムに対していくつかの利点を有する。冷却剤流を外面に隣接するように導くためにマイクロチャネルを使用することは、マイクロチャネルと翼形部の外面との間の効率的な熱交換を容易にする。また、例示的な実施形態は、所与のマイクロチャネルを通る冷却剤流の部分が、熱交換が起こった後に容易に再生されるように、短いマイクロチャネルの使用をさらに容易にする。その結果、翼形部内の誘起温度勾配の大きさおよび変動が低減される。さらに、毛細管状構造は、翼形部側壁の外面に隣接するマイクロチャネルの量および配置の変化を容易にする。結果として、運転中に高温にさらされる翼形部側壁の部分に隣接して、追加のマイクロチャネルを配置することができる。
【００１８】
図１は、回転機械１００、すなわちターボ機械、より具体的にはタービンエンジンの概略図である。例示的な実施形態では、タービンエンジン１００はガスタービンエンジンである。あるいは、タービンエンジン１００は、蒸気タービンエンジン、航空機エンジン、風力タービン、および圧縮機を含むがこれに限定されない、任意の他のタービンエンジンおよび／または回転機械である。例示的な実施形態では、ガスタービンエンジン１００は、吸気セクション１０２と、吸気セクション１０２の下流に結合され、吸気セクション１０２と流体連通状態で結合されている圧縮機セクション１０４とを含む。燃焼器セクション１０６は、圧縮機セクション１０４の下流に結合され、圧縮機セクション１０４と流体連通状態で結合され、タービンセクション１０８は、燃焼器セクション１０６の下流に結合され、燃焼器セクション１０６と流体連通状態で結合されている。タービンセクション１０８の下流には、排気セクション１１０がある。さらに、例示的な実施形態では、タービンセクション１０８は、ロータアセンブリ１１２を介して圧縮機セクション１０４に回転可能に結合されている。
【００１９】
運転中、吸気セクション１０２は、空気１１４を圧縮機セクション１０４に向けて送る。圧縮機セクション１０４は、圧縮空気１１６を燃焼器セクション１０６に向けて排気する前に、入口空気１１４を圧縮してより高い圧力にする。圧縮空気１１６は、燃焼器セクション１０６に送られ、燃料（不図示）と混合され、燃焼されて高温燃焼ガス１１８を生成する。燃焼ガス１１８は、タービンブレード（不図示）に衝突した後、熱エネルギーがロータアセンブリ１１２を長手方向軸線１２０の周りに駆動するために使用される機械的回転エネルギーに変換されるように、タービンセクション１０８に向かって下流に送られる。しばしば、燃焼器セクション１０６およびタービンセクション１０８は、タービンエンジン１００の高温ガスセクションと呼ばれる。その後、排気ガス１２２は、排気セクション１１０を通って大気に排出される。
【００２０】
図２は、タービンエンジン１００（図１に示す）の例示的な第１のタービン段２００の拡大概略図である。例示的な実施形態では、タービンセクション１０８は、長手方向軸線１２０（図１に示す）の周りに円周方向に間隔を置いて配置された複数のステータベーン２０２と、長手方向軸線１２０の周りに周方向に間隔を置いて配置された複数のタービンブレード２０４とを含む。ステータベーン２０２の列とタービンブレード２０４の列は、燃焼器セクション１０６（図１に示す）の下流の第１のタービン段であるタービン段、例えば第１のタービン段２００を形成する。単一のタービン段２００が図２に示されているが、タービンセクション１０８は、任意の数の軸線方向に離間したタービン段を含んでもよい。
【００２１】
例示的な実施形態では、ステータベーン２０２は、タービンケーシング２０８に結合された翼形部２０６を含む。翼形部２０６は、反対側の負圧側壁２１２に結合された正圧側壁２１０を含む。翼形部２０６が径方向２１７に延びる径方向長さ２１８を有するように、正圧側壁２１０および負圧側壁２１２は、根元部２１４から、径方向２１７を画定する反対側の先端２１６まで延びる。また、正圧側壁２１０および負圧側壁２１２は、前縁２２０および前縁２２０の反対の後縁２２２を画定する。前縁２２０および後縁２２２は、長手方向２２３を画定する。さらに、タービンブレード２０４は、ディスク２２６を介してロータアセンブリ１１２（図１に示す）に結合された翼形部２２４を含む。各翼形部２０６および２２４は、サーマルボンドコーティング（ＴＢＣ）層２２５でコーティングされている。ＴＢＣ層２２５は、高温燃焼ガス１１８に対する保護を高めるために、各翼形部２０６，２２４に形成されている。
【００２２】
タービンエンジン１００（図１に示す）の運転中、高温燃焼ガス１１８の流れが高温ガス流路２２８を通って送られるように、ステータベーン２０２およびタービンブレード２０４は、タービンケーシング２０８の高温ガス流路２２８内に配置され、ステータベーン翼形部２０６およびタービンブレード翼形部２２４の外面を、高温ならびに潜在的な対応する熱応力および／または熱劣化にさらす。例示的な実施形態では、高温ガス流路２２８は、タービンケーシング２０８、ステータベーン翼形部２０６、およびタービンブレード翼形部２２４によって少なくとも部分的に画定されている。また、高温ガス流路２２８は、端壁、シュラウド、ガイドベーン、およびノズル（不図示）を含むがこれらに限定されないターボ機械構成部品によってさらに画定される。このような熱暴露に少なくとも部分的に対処するために、ステータベーン翼形部２０６および／または他の任意の高温ガスセクション構成要素は、冷却システム２３０を含む。冷却システム２３０は、ステータベーン翼形部２０６内に画定された少なくとも１つの冷却通路２３４と流体連通状態で結合されたタービンケーシング２０８内に画定された冷却供給通路２３２を含む。冷却剤流体２３６の流れは、翼形部２０６からの熱の除去を容易にし、翼形部２０６のばらつきのない一様な温度勾配を維持して構成部品の効率を高めるために、冷却剤流源（不図示）を介して冷却システム２３０に送られる。例示的な実施形態では、冷却剤流体２３６は、圧縮機セクション１０４（図１に示す）からの加圧抽気空気を含む。空気は具体的に説明されているが、代替の実施形態では、空気以外の流体を使用して、燃焼ガス１１８にさらされる構成部品を冷却してもよい。本明細書で使用する流体という用語は、気体、蒸気、および空気を含むが、これらに限定されない、流れる任意の媒体または物質を含む。
【００２３】
図３は、例示的なターボ機械構成部品、より具体的には、図２に示す３−３線に沿った翼形部２０６の断面図である。例示的な実施形態では、翼形部２０６は、翼形部側壁２０９を含む。翼形部側壁２０９は、一般に、燃焼ガス１１８（図１および図２に示す）にさらされる外面２８０、および内部翼形部ボリューム２８４を画定する反対側の内面２８２を含む。翼形部側壁２０９は、正圧側壁２１０と負圧側壁２１２とに分離可能であり、正圧側壁２１０と負圧側壁２１２とは、後縁２２２で結合されている。具体的には、正圧側壁２１０および負圧側壁２１２は、互いに向かって次第に細くなって、負圧側壁２１２および正圧側壁２１０のそれぞれが互いに結合されるように後縁部分３００を形成する。正圧側壁２１０は、実質的に均一な厚さ３０４を有し、燃焼ガス１１８（図１および図２に示す）にさらされる外面３０６と、反対側の内面３０８とを有する。同様に、負圧側壁２１２は、実質的に均一な厚さ３１０を有し、燃焼ガス１１８にさらされる外面３１２と、反対側の内面３１４とを有する。また、正圧側壁２１０および負圧側壁２１２は、後縁２２２の反対側に前縁２２０を画定する。前縁２２０および後縁２２２は、長手方向２２３を画定する。
【００２４】
翼形部２０６は、冷却システム２３０（図２に示す）を介して冷却剤流体の流れを受けるように構成されている。より具体的には、冷却システム２３０によって供給される冷却剤の流れは、翼形部２０６に入り、供給マニホールド２９０を通って分配される。例示的な実施形態では、供給マニホールド２９０は、内部翼形部ボリューム２８４を部分的に占有する。供給マニホールド２９０は、内部翼形部ボリューム２８４を通って延び、冷却剤流体の蒸気の一部を翼形部側壁２０９に送達することを容易にする、供給プレナム２９２等の複数の供給プレナムを含む。例示的な実施形態では、供給マニホールド２９０は、正圧側壁２１０、負圧側壁２１２、および前縁２２０のセクションを含む、翼形部側壁２０９の様々なセクションに冷却剤流体の流れの一部を送達するように構成される。翼形部２０６は、帰還プレナム２９６等の複数の帰還プレナムを含む帰還マニホールド２９４をさらに含む。帰還マニホールド２９４は、翼形部側壁２０９の一部を冷却するために使用された後、冷却剤流体の流れの帰還を容易にするように構成されている。
【００２５】
例示的な実施形態では、翼形部２０６は、冷却剤流体の流れを、それぞれ供給し、帰還させるように構成された１つの供給マニホールド２９０および１つの帰還マニホールド２９４を含む。他の実施形態では、ターボ機械構成部品は、複数の供給マニホールドおよび／または帰還マニホールドを含んでもよい。例えば、特定の実施形態では、ターボ機械構成部品は、ターボ機械構成部品の第１の側壁部分を冷却するための第１の供給マニホールドおよび第１の帰還マニホールド、ならびにターボ機械構成部品の第２の側壁部分を冷却するための第２の供給マニホールドおよび第２の帰還マニホールドを含んでもよい。
【００２６】
図４は、翼形部２０６（図３に示す）の拡大部分の断面図である。より具体的には、図４は、翼形部側壁２０９の正圧側壁２１０の詳細図Ａ（図３に示す）の断面図である。外面２８０／３０６と内面２８２／３０８との間には、より詳細に後述する一連の内部冷却通路が配置され、冷却剤流を翼形部側壁２０９内に分配するように構成されている。内部冷却通路は、一般に、外面２８０／３０６に隣接して配置されたマイクロチャネル４０６と、外面２８０／３０６と内面２８２／３０８との間に配置されたチャネル４０４とを含む。チャネル４０４は、供給マニホールド２９０の供給プレナム２９２および帰還マニホールド２９４の帰還プレナム２９６等、マニホールドの１以上のプレナムと流体連通するように構成される。図６および図７により詳細に記載されるように、マイクロチャネル４０６、チャネル４０４、およびプレナム２９２／２９６の各々は、互いに流体連通しており、翼形部側壁２０９内に冷却剤の流れを分配するための毛細管状構造を形成するように構成されている。翼形部２０６は、本開示による内部冷却通路を含むターボ機械構成部品の例示的な実施形態として使用される。あるいは、タービンおよび圧縮機ケーシング、端壁、シュラウド、ガイドベーン、およびノズルを含むがこれらに限定されない内部冷却通路を使用して、任意のターボ機械構成部品を冷却することができる。
【００２７】
図５は、翼形部２０６（図３に示す）の代替の拡大部分の断面図である。より具体的には、図５は、詳細図Ａ（図３に示す）に対応する翼形部側壁２０９の正圧側壁２１０の、代替の拡大部分の概略断面図である。翼形部２０６の代替的な拡大部分において、マイクロチャネル５０６は、少なくとも部分的に、外側層５０８によって画定される。具体的には、マイクロチャネル５０６は、まず翼形部側壁２０９の外面２８０を機械加工して、マイクロチャネル５０６を部分的に画定することによって形成される。その後、外側層５０８が、部分的に画定されたマイクロチャネルの上に配置されて所定の位置に固定され、それによって、マイクロチャネル５０６の画定が完了する。特定の実施形態では、外側層５０８は、予備焼結プリフォーム（「ＰＳＰ」）である。このような実施形態では、まず、ＰＳＰは、部分的に画定されたマイクロチャネルに適合する任意の適切な方法を用いて成形される。一旦形成されると、ＰＳＰは部分的に画定されたマイクロチャネル上に実質的に並置され、例えばろう付けプロセスによって翼形部側壁２０９に接合される。
【００２８】
本開示によるターボ機械構成部品の代替実施形態では、マイクロチャネル５０６等のマイクロチャネルは、少なくとも部分的には、機械加工およびＰＳＰの適用以外の技術によって形成される。特定の代替の実施形態では、例えば、マイクロチャネルは、ターボ機械構成部品の側壁の鋳造中に形成される。他の代替実施形態では、マイクロチャネルは、ターボ機械構成部品側壁の付加製造によって形成される。本明細書で使用される場合、「付加製造」とは、三次元物体が得られる任意のプロセスを指し、物体の形状を、一度に１層ずつ連続的に形成するステップを含む。付加製造プロセスには、例えば、三次元印刷、レーザネットシェイプ製造、直接金属レーザ焼結（ＤＭＬＳ）、直接金属レーザ溶融（ＤＭＬＭ）、選択的レーザ焼結（ＳＬＳ）、プラズマ移行アーク、自由形状製作等が含まれる。付加製造プロセスの１つの例示的な種類は、粉末材料を焼結または溶融するためにレーザビームを使用する。付加製造プロセスは、粉末材料またはワイヤを原料として使用することができる。さらに、付加製造プロセスは、一般に、物体（物品、構成部品、部品、製品等）を迅速に製造する方法であって、複数の薄い単位層が順次形成されて物体を製造する方法に関する。例えば、粉末材料の層が提供され（敷かれ）、エネルギービーム（例えばレーザビーム）が照射され、それによって各層内の粉末材料の粒子が順次焼結（融合）、または溶融されて層が固化する。
【００２９】
図６および図７は、ターボ機械構成部品の側壁の例示的な部分の冷却通路の等角図を示す。図６および図７の明確化のため、および説明を分かりやすくするために、異なる網掛けパターンが類似の構成部品に適用されている。
【００３０】
図６および図７は、例示的なターボ機械構成部品の側壁部分６００（本明細書では「構成部品側壁部分６００」とも呼ばれる）の第１および第２の等角図である。特定の実施形態では、構成部品側壁部分６００は、翼形部側壁２０９（図３に示す）等の翼形部側壁の一部である。例示的な実施形態では、構成部品側壁部分６００は、冷却通路のより広いネットワークを含むより大きな構成部品側壁を表し、ターボ機械構成部品の１以上の部分に対応してもよい。例えば、ターボ機械構成部品側壁部分６００が翼形部側壁２０９（図３に示す）等の翼形部側壁の一部に対応する実施形態では、構成部品側壁部分６００は、正圧側壁２１０、負圧側壁２１２、前縁２２０、および後縁２２２（それぞれ図３に示されている）等の、正圧側壁、負圧側壁、前縁および後縁の１以上を含む、翼形部側壁の任意の部分にそれぞれ対応してもよい。
【００３１】
構成部品側壁部分６００は、マイクロチャネル６０６を画定するターボ機械構成部品側壁６５０（本明細書では「構成部品側壁６５０」とも呼ばれる）を含む。マイクロチャネル６０６は、概して、外面６５２に隣接して配置される。構成部品側壁６５０は、さらに、内面６５４と外面６５２との間に配置されたチャネル６１２／６１３を含む。また、構成部品側壁部分６００は、供給プレナム６０９Ａ〜６０９Ｃを含む供給マニホールド６０８と、帰還プレナム６１１Ａ〜６１１Ｃを含む帰還マニホールド６１０とを含む。構成部品側壁６５０はさらに、内面６５４と外面６５２との間にチャネル６１２／６１３を含む。
【００３２】
例示的な実施形態では、マイクロチャネル６０６は、径方向７１７の径方向長さ６１７（図７に示す）に沿って延びる。供給プレナム６０９Ａ〜６０９Ｃおよび帰還プレナム６１１Ａ〜６１１Ｃの各々は、長手方向７２３の長手方向長さ６２３（図７に示す）に沿って延びる。構成部品側壁２０９はまた、供給チャネル６１２Ａ〜６１２Ｋおよび帰還チャネル６１３Ａ〜６１３Ｋを含む。供給チャネル６１２Ａ〜６１２Ｋおよび帰還チャネル６１３Ａ〜６１３Ｋの各々は、径方向７１７および長手方向７２３に対して斜めである斜め方向７２７に画定されたそれぞれの斜め方向長さに沿って延びる。
【００３３】
運転中、冷却剤の流れが供給マニホールド６０８に供給され、各供給プレナム６０９Ａ〜６０９Ｃ間で分配される。冷却剤流は供給プレナム６０９Ａ〜６０９Ｃから供給チャネル６１２Ａ〜６１２Ｋに流れる。供給チャネル６１２Ａ〜６１２Ｋから、冷却剤流が、マイクロチャネル６０６に送達される。冷却剤流が供給チャネル６１２Ａ〜６１２Ｋおよびマイクロチャネル６０６を通るとき、冷却剤流は部品側壁６５０と熱交換する。熱交換により加温された冷却剤流は、その後、帰還チャネル６１３Ａ〜６１３Ｋおよび帰還プレナム６１１Ａ〜６１１Ｃを通って冷却剤流を帰還マニホールド６１０に帰還させることによって、マイクロチャネル６０６から再生される。帰還マニホールド６１０からの加温された冷却剤流は、一般に、構成部品側壁６５０から冷却剤帰還システム（不図示）に導かれる。ターボ機械構成部品が翼形部である特定の実施形態では、加温された冷却剤流は、内部翼形部ボリューム２８４（図３に示す）等の内部翼形部ボリューム内に導かれ、翼形部２０６の後縁部分３００（いずれも図３に示されている）等のターボ機械構成部品の一部の流体通路を通って出る。
【００３４】
マイクロチャネル６０６は、一般に、マイクロチャネル列６２０（図６に示す）等の、径方向に延びるマイクロチャネル列に配置される。例示的な実施形態では、所与のマイクロチャネル列内の隣接するマイクロチャネルは、互いに対して反対方向に冷却剤流の一部を向けるように構成される。例えば、冷却剤の流れは、一般に、第１の方向６２６Ａで第１のマイクロチャネル６０６Ａを通り、第１の方向６２６Ａと反対の第２の方向６２６Ｂでマイクロチャネル列６２０内で第１のマイクロチャネル６０６Ａに隣接する第２のマイクロチャネル６０６Ｂを通る（すべてを図６に示す）。
【００３５】
例示的な実施形態では、マイクロチャネル列６２０等の特定のマイクロチャネル列内の隣接するマイクロチャネル同士で逆流させることは、部分的に、供給プレナム６０９Ａ〜６０９Ｃ、帰還プレナム６１１Ａ〜６１１Ｃ、供給チャネル６１２Ａ〜６１２Ｋ、および帰還チャネル６１３Ａ〜６１３Ｋの配置によって達成される。例えば、例示的な実施形態では、供給プレナム６０９Ａ〜６０９Ｃは帰還プレナム６１１Ａ〜６１１Ｃと互いに組み合わせられており、供給チャネル６１２Ａ〜６６０Ｃは帰還チャネル６１３Ａ〜６１３Ｃと互いに組み合わせられている。そのような配置は、隣接するマイクロチャネルが、異なる供給チャネルからの新鮮な冷却剤を受け入れたり、または加温された冷却剤を異なる帰還チャネルに送達したりすることを容易にする。例えば、第１のマイクロチャネル６０６Ａは、供給チャネル６１２Ａから冷却剤流の一部を受け入れるように構成され、一方、第２のマイクロチャネル６０６Ｂは、供給チャネル６１２Ｂから冷却剤流の一部を受け入れるように構成される。しかしながら、第１のマイクロチャネル６０６Ａおよび第２のマイクロチャネル６０６Ｂの両方は、冷却剤流の加温部分を帰還チャネル６１３Ａに帰還させるように構成される。
【００３６】
例示的な実施形態では、内部冷却通路の各種類は、一定の断面積を有する。例えば、各供給プレナム６０９Ａ〜６０９Ｃおよび各帰還プレナム６１１Ａ〜６１１Ｃは、同じ断面積を有する。代替の実施形態では、個々のプレナム、チャネル、およびマイクロチャネルは、他のプレナム、チャネル、およびマイクロチャネルからそれぞれ、１以上の次元で異なっていてもよい。例えば、別の実施形態では、高いガス温度になりやすい構成部品側壁の第１の部分に配置されたマイクロチャネルは、ガス温度がより低い構成部品側壁の第２の部分にあるマイクロチャネルよりも大きな直径を有し、それにより、第１の側壁部分における増大した冷却剤の流れを容易にする。
【００３７】
本開示によるマイクロチャネル、チャネル、およびプレナムは、特定の断面形状に限定されず、また個々のマイクロチャネル、チャネルおよびプレナムは、単一の断面形状に限定されない。例えば、特定の実施形態によるマイクロチャネル、チャネル、およびプレナムは、円形、半円形、正方形、長方形、台形および任意の他の適切な形状のうち１以上である断面形状を有してもよい。
【００３８】
本開示の実施形態の個々のプレナム、チャネル、およびマイクロチャネルの長さは異なっていてもよい。例えば、特定の代替実施形態では、高いガス温度になりやすいターボ機械構成部品の側壁の第１の部分に配置されたマイクロチャネルは、ガス温度がより低い側壁の第２の部分のマイクロチャネルよりも短く、より密に配置される。したがって、より短い、より密に配置されたマイクロチャネル内で冷却剤が交換される速度が上がり、第１の側壁部分の冷却が促進される。同様に、本開示の実施形態におけるプレナム、チャネル、およびマイクロチャネルは、例示的な実施形態のように、実質的に直線的な経路に沿うように限定されない。代替の実施形態では、プレナム、チャネル、およびマイクロチャネルは、１以上のセクションを有することができ、それぞれが異なる経路に沿ってもよい。適切な経路としては、直線経路、弓形経路、および角のある経路が挙げられるが、これらに限定されない。別の代替実施形態では、プレナム、チャネル、およびマイクロチャネルは、ターボ機械構成部品の１以上の表面に実質的に一致するように向けられてもよい。
【００３９】
図６および図７に示されるプレナム、チャネル、およびマイクロチャネルの向きは、例示的な実施形態に従う。あるいは、プレナム、チャネル、およびマイクロチャネルの任意の適切な向きを用いて、本開示に従ったターボ機械構成部品の冷却を提供することができる。例えば、１つの代替実施形態では、プレナム６０９Ａ〜６０９Ｃおよび６１１Ａ〜６１１Ｃ（図６および７に示す）等のプレナムは、径方向７１７（図６および図７に示す）等の実質的に径方向に延び、マイクロチャネル６０６（図６および７に示す）等のマイクロチャネルは、長手方向７２３（図６および図７に示す）等の実質的に長手方向に延びる。
【００４０】
図８は、翼形部２０６（図３に示す）の後縁部分３００の断面図である。特定の実施形態では、後縁２２２は、内部翼形部ボリューム２８４と、翼形部２０６の外部環境との間の流体連通を促進するように構成された後縁マイクロチャネル８０２Ａを含む、第２の組のマイクロチャネル８０２を画定してもよい。例えば、冷却剤の流れが帰還マニホールド２９４に入ると、流体の流れの少なくとも一部が流体通路８０６を通って内部翼形部ボリューム２８４内に流入するように、運転中に、冷却剤流体は、帰還マニホールド２９４によって画定される、流体通路８０６等の流体通路を通って供給されてもよい。第２の組のマイクロチャネルの各マイクロチャネルは、一般に、内部翼形部ボリューム２８４から外部環境まで、後縁２２２を通って延びている。図８の例示的な実施形態では、第２の組のマイクロチャネルの各マイクロチャネルは、長手方向２２３に画定された長手方向長さ８０４に沿って延びる。
【００４１】
上述のシステムは、ターボ機械構成部品から熱を除去し、冷却する効率的な手法を提供する。例示的な実施形態では、ターボ機械構成部品は、ガスタービンエンジンの翼形部である。翼形部は翼形部側壁を含み、翼形部側壁は、内面と、内面の反対の外面とをさらに含む。翼形部の側壁は、複数の供給チャネルおよび複数の帰還チャネルを画定し、さらに、内面に隣接する供給マニホールドを含む。供給マニホールドは、内部に冷却剤流を受け入れるように構成され、複数の供給チャネルと流体連通している複数の供給プレナムを画定する。また、翼形部側壁は、帰還チャネルと流体連通している複数の帰還プレナムを画定する帰還マニホールドを含む。また、翼形部側壁は、外面に隣接する複数のマイクロチャネルを画定し、複数のマイクロチャネルの各マイクロチャネルは、１つの供給チャネルおよび１つの帰還チャネルと流体連通している。運転中、冷却は、複数のマイクロチャネルの各々に冷却剤の流れを提供することによって達成される。より具体的には、冷却剤の流れが供給マニホールドに供給され、供給プレナムおよび供給チャネルを介して各マイクロチャネルに導かれる。その後、冷却剤の流れは、帰還チャネルおよび帰還プレナムを介してマイクロチャネルから帰還マニホールドに帰還する。翼形部は、本開示による冷却システムを含むターボ機械構成部品の例示的な実施形態として使用される。あるいは、タービンケーシング、圧縮機ケーシング、端壁、シュラウド、ガイドベーン、およびノズルを含むが、これらに限定されない冷却システムを使用して、任意のターボ機械構成部品を冷却することができる。
【００４２】
本明細書に記載のシステムおよび方法の例示的な技術的効果は、（ａ）翼形部を含むターボ機械構成部品から熱を除去すること、（ｂ）高温セクションにマイクロチャネルを配置することを容易にすることによって、高温になりやすい翼形部の高温セクションにおける熱除去を改善すること、（ｃ）加温された冷却剤流体をマイクロチャネルから急速に再生することを促進することによって誘起温度勾配を減少させること、（ｄ）冷却剤を翼形部側壁内に効率的に分配することによって、翼形部から熱を除去するのに必要な冷却剤の全体量を減少させること、および（ｅ）全体的なターボ機械効率を高めることのうち、少なくとも１つを含む。
【００４３】
ターボ機械構成部品を冷却するシステムの例示的な実施形態は、上で詳細に説明されている。このシステムは、本明細書に記載された特定の実施形態に限定されるものではなく、システムの構成部品は、本明細書に記載される他の構成部品とは独立して別個に用いてもよい。例えば、本システムは、他のタービン構成部品と組み合わせて使用することもでき、本明細書に記載されるようなガスタービン翼形部のみで実施することに限定されない。例示的な実施形態は、多くの他のガスタービン用途に関連して実施され、用いられ得る。
【００４４】
本開示の様々な実施形態の具体的な特徴がいくつかの図面には示されており、他の図面には示されていないが、これは単に便宜上のものである。本開示の実施形態の原理に従って、図面の任意の特徴は、他の任意の図面の任意の特徴と組み合わせて参照および／または特許請求することができる。
【００４５】
本明細書は、最良の形態を含む本開示の実施形態を開示するため、さらに、当業者による、任意の装置またはシステムの製造および使用、ならびに任意の組み込まれた方法の実行を含む、本開示の実施形態の実施を可能とするために、例を用いている。本明細書で説明された実施形態の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者が思い付く他の例を含むことができる。そのような他の例は、その例が特許請求の範囲の文言と異ならない構造要素を有する場合、またはその例が特許請求の範囲の文言との実質的に差異のない等価な構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にあることを意図している。
［実施態様１］
内部に冷却剤流を受け入れるように構成され、複数の供給プレナム（６０９）を含む供給マニホールド（６０８）と、
複数の帰還プレナム（６１１）を含む帰還マニホールド（６１０）と、
内部に、複数の供給チャネル（６１２）および複数の帰還チャネル（６１３）を画定する側壁（６００）であって、
内面（６５４）と、
前記内面（６５４）の反対の外面（６５２）とを備える側壁（６００）とを備えるターボ機械構成部品（２０６）であって、
前記複数の供給チャネル（６１２）の各供給チャネル（６１２）が、前記複数の供給プレナム（６０９）のうち少なくとも１つの供給プレナム（６０９）と流体連通し、前記複数の帰還チャネル（６１３）の各帰還チャネル（６１３）が、前記複数の帰還プレナム（６１１）のうち少なくとも１つの帰還プレナム（６１１）と流体連通し、前記側壁（６００）が、前記外面（６５２）に隣接する第１の複数のマイクロチャネル（６０６）を少なくとも部分的に画定し、前記第１の複数のマイクロチャネル（６０６）の各マイクロチャネル（６０６）が、前記複数の供給チャネル（６１２）のそれぞれの供給チャネル（６１２）と流体連通し、前記複数の帰還チャネル（６１３）のそれぞれの帰還チャネル（６１３）と流体連通している、ターボ機械構成部品（２０６）。
［実施態様２］
前記外面（６５２）が、前記第１の複数のマイクロチャネル（６０６）の一部を少なくとも部分的に画定する少なくとも１つの予備焼結プリフォーム（５０８）を含む、実施態様１に記載のターボ機械構成部品（２０６）。
［実施態様３］
前記ターボ機械構成部品（２０６）が翼形部（２０６）であり、前記翼形部（２０６）が、前縁（２２０）および前記前縁（２２０）の反対の後縁（２２２）を画定し、前記前縁（２２０）および前記後縁（２２２）が、長手方向を画定し、前記翼形部（２０６）が、
根元部（２１４）と、
前記根元部（２１４）の反対の先端部（２１６）とをさらに備え、前記根元部（２１４）および前記先端部（２１６）が径方向（７１７）を画定し、前記各マイクロチャネル（６０６）が、前記径方向（７１７）に画定されたそれぞれの径方向長さ（６１７）に沿って延び、前記複数の供給プレナム（６０９）のうち前記少なくとも１つの供給プレナム（６０９）、および前記複数の帰還プレナム（６１１）のうち前記少なくとも１つの帰還プレナム（６１１）が、前記長手方向（７２３）に画定されたそれぞれの長手方向長さ（６２３）に沿って延び、前記各供給チャネル（６１２）および前記各帰還チャネル（６１３）が、斜め方向（７２７）に画定されるそれぞれの斜め方向長さに沿って延び、前記斜め方向（７２７）が、前記径方向（７１７）および前記長手方向（７２３）に対して斜めである、実施態様１に記載のターボ機械構成部品（２０６）。
［実施態様４］
前記ターボ機械構成部品（２０６）が翼形部（２０６）であり、前記翼形部（２０６）が、
根元部（２１４）と、
根元部（２１４）の反対の先端部（２１６）とを備え、前記根元部（２１４）および前記先端部（２１６）が径方向（２１７）を画定し、前記第１の複数のマイクロチャネル（６０６）が、前記径方向（７１７）に画定される径方向長さ（６１７）に沿って延びる少なくとも１つのマイクロチャネル列（６２０）に配置され、前記少なくとも１つのマイクロチャネル列（６２０）の各マイクロチャネル列（６２０）が、
前記径方向長さ（６１７）に沿って画定された第１方向に、冷却剤の流れを内部に流すように構成された少なくとも１つの第１のマイクロチャネルと、
前記第１の方向と反対の第２の方向に、冷却剤の流れを内部に流すように構成された少なくとも１つの第２のマイクロチャネルとを備え、前記少なくとも１つの第１のマイクロチャネルが、前記少なくとも１つの第２のマイクロチャネルと、前記各マイクロチャネル列（６２０）に沿って交互に配置されている、実施態様１に記載のターボ機械構成部品（２０６）。
［実施態様５］
前記ターボ機械構成部品（２０６）が翼形部（２０６）であり、前記翼形部（２０６）が、
前記帰還マニホールド（６１０）と流体連通している内側翼形部ボリューム（２８４）と、
前縁（２２０）と、
前記前縁（２２０）と反対の後縁（２２２）と、
前記内側翼形部ボリューム（２８４）と流体連通している第２の複数のマイクロチャネル（８０２）とを画定し、前記第２の複数のマイクロチャネル（８０２）の各マイクロチャネル（６０６）が前記後縁（２２２）を通って延びる、実施態様１に記載のターボ機械構成部品（２０６）。
［実施態様６］
前記前縁（２２０）および前記後縁（２２２）が長手方向（２２３）を画定し、前記第２の複数のマイクロチャネル（８０２）の前記各マイクロチャネル（６０６）が、前記長手方向（２２３）に画定されたそれぞれの長手方向長さ（８０４）に沿って延びる、実施態様５に記載のターボ機械構成部品（２０６）。
［実施態様７］
前記複数の供給プレナム（６０９）が、前記複数の帰還プレナム（６１１）と互いに組み合わせられており、前記複数の供給チャネル（６１２）が前記複数の帰還チャネル（６１３）と互いに組み合わせられている、実施態様１に記載のターボ機械構成部品（２０６）。
［実施態様８］
前記第１の複数のマイクロチャネル（６０６）の幅は、約１００ミクロン（μｍ）以上約３ミリメートル（ｍｍ）以下であり、深さは約１００μｍ以上約３ｍｍ以下である、実施態様１に記載のターボ機械構成部品（２０６）。
［実施態様９］
ターボ機械構成部品（２０６）から熱を除去するシステム（２３０）であって、前記ターボ機械構成部品（２０６）が、内面（６５４）および内面（６５４）と反対の外面（６５２）を有する側壁（６００）と、内部に冷却剤流を受け入れるように構成され、複数の供給プレナム（６０９）を含む供給マニホールド（６０８）と、複数の帰還プレナム（６１１）を含む帰還マニホールド（６１０）とを含み、前記システム（２３０）が、
前記側壁（６００）によって画定される複数の供給チャネル（６１２）と、
前記側壁（６００）によって画定される複数の帰還チャネル（６１３）とを備え、
前記複数の供給チャネル（６１２）の各供給チャネル（６１２）が、前記複数の供給プレナム（６０９）のうち少なくとも１つの供給プレナム（６０９）と流体連通し、前記複数の帰還チャネル（６１３）の各帰還チャネル（６１３）が、前記複数の帰還プレナム（６１１）のうち少なくとも１つの帰還プレナム（６１１）と流体連通し、前記側壁（６００）が、前記外面（６５２）に隣接する第１の複数のマイクロチャネル（６０６）を少なくとも部分的に画定し、前記第１の複数のマイクロチャネル（６０６）の各マイクロチャネル（６０６）が、前記複数の供給チャネル（６１２）のそれぞれの供給チャネル（６１２）と流体連通し、前記複数の帰還チャネル（６１３）のそれぞれの帰還チャネル（６１３）と流体連通している、システム（２３０）。
［実施態様１０］
前記第１の複数のマイクロチャネル（６０６）の一部を少なくとも部分的に画定する少なくとも１つの予備焼結プリフォーム（５０８）をさらに備える実施態様９に記載のシステム（２３０）。
［実施態様１１］
前記ターボ機械構成部品（２０６）が翼形部（２０６）であり、前記翼形部（２０６）が、前縁（２２０）および前記前縁（２２０）の反対の後縁（２２２）を画定し、前記前縁（２２０）および前記後縁（２２２）が、長手方向（２２３）を画定し、前記翼形部（２０６）が、根元部（２１４）と、前記根元部（２１４）の反対の先端部（２１６）とをさらに含み、前記根元部（２１４）および前記先端部（２１６）が径方向（７１７）を画定し、前記各マイクロチャネル（６０６）が、前記径方向（７１７）に画定されたそれぞれの径方向長さ（６１７）に沿って延び、前記複数の供給プレナム（６０９）のうち前記少なくとも１つの供給プレナム（６０９）、および前記複数の帰還プレナム（６１１）のうち前記少なくとも１つの帰還プレナム（６１１）が、前記長手方向（７２３）に画定されたそれぞれの長手方向長さ（６２３）に沿って延び、前記各供給チャネル（６１２）および前記各帰還チャネル（６１３）が、斜め方向（７２７）に画定されるそれぞれの斜め方向長さに沿って延び、前記斜め方向（７２７）が、前記径方向（７１７）および前記長手方向（７２３）に対して斜めである、実施態様９に記載のシステム（２３０）。
［実施態様１２］
前記ターボ機械構成部品（２０６）が翼形部（２０６）であり、前記翼形部（２０６）が、根元部（２１４）と、根元部（２１４）の反対の先端部（２１６）とを含み、前記根元部（２１４）および前記先端部（２１６）が径方向（７１７）を画定し、前記第１の複数のマイクロチャネル（６０６）が、前記径方向（７１７）に画定される径方向長さ（６１７）に沿って延びる少なくとも１つのマイクロチャネル列（６２０）に配置され、前記少なくとも１つのマイクロチャネル列（６２０）の各マイクロチャネル列（６２０）が、
前記径方向長さ（６１７）に沿って画定された第１方向に、冷却剤の流れを内部に流すように構成された少なくとも１つの第１のマイクロチャネルと、
前記第１の方向と反対の第２の方向に、冷却剤の流れを内部に流すように構成された少なくとも１つの第２のマイクロチャネルとを備え、前記少なくとも１つの第１のマイクロチャネルが、前記少なくとも１つの第２のマイクロチャネルと、前記各マイクロチャネル列（６２０）に沿って交互に配置されている、実施態様９に記載のシステム（２３０）。
［実施態様１３］
前記ターボ機械構成部品（２０６）は翼形部（２０６）であり、前記側壁（６００）が、前記帰還マニホールド（６１０）と流体連通している内側翼形部ボリューム（２８４）と、前縁（２２０）と、前記前縁（２２０）と反対の後縁（２２２）とをさらに画定し、前記システム（２３０）が、前記内側翼形部ボリューム（２８４）と流体連通している第２の複数のマイクロチャネル（８０２）をさらに備え、前記第２の複数のマイクロチャネル（８０２）の各マイクロチャネル（６０６）が前記後縁（２２２）を通って延びる、実施態様９に記載のシステム（２３０）。
［実施態様１４］
前記前縁（２２０）および前記後縁（２２２）が長手方向（２２３）を画定し、前記第２の複数のマイクロチャネル（８０２）の前記各マイクロチャネル（６０６）が、前記長手方向（２２３）に画定されたそれぞれの長手方向長さ（８０４）に沿って延びる、実施態様１３に記載のシステム（２３０）。
［実施態様１５］
前記複数の供給プレナム（６０９）が、前記複数の帰還プレナム（６１１）と互いに組み合わせられており、前記複数の供給チャネル（６１２）が前記複数の帰還チャネル（６１３）と互いに組み合わせられている、実施態様９に記載のシステム（２３０）。
［実施態様１６］
圧縮機（１０４）と、
前記圧縮気に回転可能に結合されているタービン（１０８）と、
前記圧縮機（１０４）および前記タービン（１０８）と流体連通状態で結合されている燃焼器（１０６）と、
前記タービン（１０８）に結合されている少なくとも１つのターボ機械構成部品（２０６）とを備えるターボ機械であって、前記少なくとも１つのターボ機械構成部品（２０６）が、
内部に冷却剤流を受け入れるように構成され、複数の供給プレナム（６０９）を画定する供給マニホールド（６０８）と、
複数の帰還プレナム（６１１）を画定する帰還マニホールド（６１０）と、
内部に、複数の供給チャネル（６１２）および複数の帰還チャネル（６１３）を画定する側壁（６００）であって、
内面（６５４）と、
前記内面（６５４）の反対の外面（６５２）とを備える側壁（６００）とを備え、
前記複数の供給チャネル（６１２）の各供給チャネル（６１２）が、前記複数の供給プレナム（６０９）のうち少なくとも１つの供給プレナム（６０９）と流体連通し、前記複数の帰還チャネル（６１３）の各帰還チャネル（６１３）が、前記複数の帰還プレナム（６１１）のうち少なくとも１つの帰還プレナム（６１１）と流体連通し、前記側壁（６００）が、前記外面（６５２）に隣接する第１の複数のマイクロチャネル（６０６）を少なくとも部分的に画定し、前記第１の複数のマイクロチャネル（６０６）の各マイクロチャネル（６０６）が、前記複数の供給チャネル（６１２）のそれぞれの供給チャネル（６１２）と流体連通し、前記複数の帰還チャネル（６１３）のそれぞれの帰還チャネル（６１３）と流体連通している、ターボ機械構成部品（２０６）。
［実施態様１７］
前記外面（６５２）が、前記第１の複数のマイクロチャネル（６０６）の一部を少なくとも部分的に画定する少なくとも１つの予備焼結プリフォーム（５０８）を含む、実施態様１６に記載のターボ機械。
［実施態様１８］
前記少なくとも１つのターボ機械構成部品（２０６）が翼形部（２０６）であり、前記翼形部（２０６）が、前縁（２２０）および前記前縁（２２０）の反対の後縁（２２２）をさらに画定し、前記前縁（２２０）および前記後縁（２２２）が、長手方向（２２３）を画定し、前記翼形部（２０６）が、
根元部（２１４）と、
前記根元部（２１４）の反対の先端部（２１６）とをさらに備え、前記根元部（２１４）および前記先端部（２１６）が径方向（２１７）を画定し、前記各マイクロチャネル（６０６）が、前記径方向（７１７）に画定されたそれぞれの径方向長さ（６１７）に沿って延び、前記複数の供給プレナム（６０９）のうち前記少なくとも１つの供給プレナム（６０９）、および前記複数の帰還プレナム（６１１）のうち前記少なくとも１つの帰還プレナム（６１１）が、前記長手方向（７２３）に画定されたそれぞれの長手方向長さ（６２３）に沿って延び、前記各供給チャネル（６１２）および前記各帰還チャネル（６１３）が、斜め方向（７２７）に画定されるそれぞれの斜め方向長さに沿って延び、前記斜め方向（７２７）が、前記径方向（７１７）および前記長手方向（７２３）に対して斜めである、実施態様１６に記載のターボ機械。
［実施態様１９］
前記少なくとも１つのターボ機械構成部品（２０６）が翼形部（２０６）であり、前記翼形部（２０６）が、
根元部（２１４）と、
根元部（２１４）の反対の先端部（２１６）とを備え、前記根元部（２１４）および前記先端部（２１６）が径方向（２１７）を画定し、前記第１の複数のマイクロチャネル（６０６）が、前記径方向（７１７）に画定される径方向長さ（６１７）に沿って延びる少なくとも１つのマイクロチャネル列（６２０）に配置され、前記少なくとも１つのマイクロチャネル列（６２０）の各マイクロチャネル列（６２０）が、
前記径方向長さ（６１７）に沿って画定された第１方向に、冷却剤の流れを内部に流すように構成された少なくとも１つの第１のマイクロチャネルと、
前記第１の方向と反対の第２の方向に、冷却剤の流れを内部に流すように構成された少なくとも１つの第２のマイクロチャネルとを備え、前記少なくとも１つの第１のマイクロチャネルが、前記少なくとも１つの第２のマイクロチャネルと、前記各マイクロチャネル列（６２０）に沿って交互に配置されている、実施態様１６に記載のターボ機械。
［実施態様２０］
前記ターボ機械構成部品（２０６）が翼形部（２０６）であり、前記側壁（６００）が、前記帰還マニホールド（６１０）と流体連通している内側翼形部ボリューム（２８４）と、前縁（２２０）と、前記前縁（２２０）と反対の後縁（２２２）とをさらに画定し、前記前縁（２２０）および前記後縁（２２２）が長手方向（２２３）を画定し、前記少なくとも１つの翼形部（２０６）が、前記内側翼形部ボリューム（２８４）と流体連通している第２の複数のマイクロチャネル（８０２）をさらに備え、前記第２の複数のマイクロチャネル（８０２）の各マイクロチャネル（６０６）が、前記長手方向（２２３）に画定されたそれぞれの長手方向長さ（８０４）に沿って前記後縁（２２２）を通って延びる、実施態様１６に記載のターボ機械。
【符号の説明】
【００４６】
１００  タービンエンジン
１０２  吸気セクション
１０４  圧縮機セクション
１０６  燃焼器セクション
１０８  タービンセクション
１１０  排気セクション
１１２  ロータアセンブリ
１１４  入口空気
１１６  圧縮空気
１１８  燃焼ガス
１２０  長手方向軸線
１２２  排気ガス
２００  第１のタービン段
２０２  ステータベーン
２０４  タービンブレード
２０６  ステータベーン翼形部
２０８  タービンケーシング
２０９  翼形部側壁
２１０  正圧側壁
２１２  負圧側壁
２１４  根元部
２１６  先端
２１７  径方向
２１８  径方向長さ
２２０  前縁
２２２  後縁
２２３  長手方向
２２４  翼形部
２２５  サーマルボンドコート
２２６  ディスク
２２８  高温ガス流路
２３０  冷却システム
２３２  冷却供給通路
２３４  冷却通路
２３６  冷却剤流体
２８０  外面
２８２  内面
２８４  内部翼形部ボリューム
２９０  供給マニホールド
２９２  供給プレナム
２９４  帰還マニホールド
２９６  帰還プレナム
３００  後縁部
３０４  厚さ
３０６  外面
３０８  内面
３１０  厚さ
３１２  外面
３１４  内面
４０４  チャネル
４０６  マイクロチャネル
５０６  マイクロチャネル
５０８  外側層
６００  ターボ機械構成部品側壁部分
６０６  マイクロチャネル
６０８  供給マニホールド
６０９  供給プレナム
６１０  帰還マニホールド
６１１  帰還プレナム
６１２  供給チャネル
６１３  帰還チャネル
６１７  径方向長さ
６２０  マイクロチャネル列
６２３  長手方向長さ
６５０  構成部品側壁
６５２  外面
６５４  内面
７１７  径方向
７２３  長手方向
７２７  斜め方向
８０２  マイクロチャネル
８０４  長手方向長さ
８０６  流体通路
【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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