(57)【要約】【課題】ガスタービン内の部品の内部構造および部品表面を冷却する。【解決手段】部品基盤は、冷却流体の供給源に連結可能な少なくとも１つの流体供給流路を含む。少なくとも１つのフィード流路は、少なくとも１つの流体供給流路と連通する。少なくとも１つの配送チャネルは、少なくとも１つのフィード流路と連通する。少なくとも１つのカバー層は、少なくとも１つのフィード流路および少なくとも１つの配送チャネルをカバーし、少なくとも部分的には部品外部表面を形成する。少なくとも１つの放出流路は、外部表面まで延長する。ディフューザ部は、少なくとも１つの配送チャネルおよび少なくとも１つの放出流路のうちの少なくとも１つに形成され、そのようにして、システムを通って導かれる流体は外部表面に隣接して放出される前に拡散される。【選択図】図１
2015048848.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービン運転中に燃焼ガスにさらされる外部表面（１２９、１３１）を含むタービン部品のための冷却システムを提供する方法であって、
冷却流体の供給源に連結可能な少なくとも１つの流体供給流路を有する部品基盤を形成するステップと、
前記部品基盤に少なくとも１つのフィード流路（２０６、３０６、４０６、５０６）を形成するステップであって、前記少なくとも１つのフィード流路（２０６、３０６、４０６、５０６）は、前記少なくとも１つの流体供給流路と流体連通して連結されるステップと、
前記部品基盤に少なくとも１つの配送チャネル（２０８、３０８、４０８、５０８）を形成するステップであって、前記少なくとも１つの配送チャネル（２０８、３０８、４０８、５０８）は、前記少なくとも１つのフィード流路（２０６、３０６、４０６、５０６）と流体連通して連結されるステップと、
前記少なくとも１つのフィード流路（２０６、３０６、４０６、５０６）および前記少なくとも１つの配送チャネル（２０８、３０８、４０８、５０８）をカバーし、少なくとも部分的には前記部品外部表面（１２９、１３１）を形成するための、前記基盤上に少なくとも１つのカバー層（２１７）を形成するステップと、
前記少なくとも１つのカバー層（２１７）を通る少なくとも１つの放出流路を形成するステップであって、前記少なくとも１つの放出流路は、前記少なくとも１つの配送チャネル（２０８、３０８、４０８、５０８）と流体連通して連結され、前記外部表面（１２９、１３１）まで延長するステップと、
前記少なくとも１つの配送チャネル（２０８、３０８、４０８、５０８）および前記少なくとも１つの放出流路のうちの少なくとも１つにディフューザ部（２１２、３１２、４１２）を形成するステップであって、そのようにして、前記少なくとも１つの配送チャネル（２０８、３０８、４０８、５０８）および前記少なくとも１つの放出流路を通って導かれる流体が、前記外部表面（１２９、１３１）に隣接して放出される前に拡散されるステップと、を含む方法。
【請求項２】
前記少なくとも１つの配送チャネル（２０８、３０８、４０８、５０８）および前記少なくとも１つの放出流路のうちの少なくとも１つにディフューザ部（２１２、３１２、４１２）を形成するステップは、
長さを有する第１の配送チャネル部を形成するステップであって、前記第１の配送チャネル部は、前記長さに沿って実質的に一定の断面積を含むステップと、
第２の配送チャネル部を形成するステップと、を含み、前記第２の配送チャネル部は、前記第１の配送チャネル部の前記断面領域より大きい放出断面積を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記少なくとも１つの配送チャネル（２０８、３０８、４０８、５０８）および前記少なくとも１つの放出流路のうちの少なくとも１つにディフューザ部（２１２、３１２、４１２）を形成するステップは、入口断面積および放出断面積を有する前記放出流路を形成するステップを含み、前記放出断面積は前記入口断面積より大きい、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記部品基盤に複数のフィード流路（２０６、３０６、４０６、５０６）を形成するステップであって、前記複数のフィード流路（２０６、３０６、４０６、５０６）の各々は、前記少なくとも１つの流体供給流路と流体連通して連結されるステップと、
前記部品基盤に複数の配送チャネル（２０８、３０８、４０８、５０８）を形成するステップと、を含み、前記配送チャネル（２０８、３０８、４０８、５０８）の各々は対応するフィード流路（２０６、３０６、４０６、５０６）と流体連通して連結される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記少なくとも１つの流体供給流路と流体連通して連結される分配流路（２０２、３０２、４０２、５０２）を形成するステップを含み、前記分配流路（２０２、３０２、４０２、５０２）は、前記フィード流路（２０６、３０６、４０６、５０６）の各々とさらに流体連通して連結される、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記少なくとも１つのカバー層（２１７）を通る少なくとも１つの放出流路を形成するステップは、前記少なくとも１つのカバー層（２１７）の細長い溝（１３９、２２２、５１０）を形成するステップを含み、前記細長い溝（１３９、２２２、５１０）は、前記配送チャネル（２０８、３０８、４０８、５０８）の各々と流体連通して連結され、前記配送チャネル（２０８、３０８、４０８、５０８）から前記細長い溝（１３９、２２２、５１０）の中に導かれた冷却流体は、その後に前記細長い溝（１３９、２２２、５１０）から放出されて、前記部品外部表面（１２９、１３１）に隣接する冷却流体膜（２１１、３１１、４１１、５１１）を形成する、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記少なくとも１つのカバー層（２１７）に細長い溝（１３９、２２２、５１０）を形成するステップは、入口端壁（３３４、３３６、４３２）および出口端壁（３３２、４３０、５１６）を有する前記細長い溝（１３９、２２２、５１０）を形成するステップを含み、前記入口端壁（３３４、３３６、４３２）および前記出口端壁（３３２、４３０、５１６）は広がり、前記細長い溝（１３９、２２２、５１０）の中に導かれた冷却流体は前記細長い溝（１３９、２２２、５１０）から放出される前に拡散される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
少なくとも１つの放出流路を形成するステップは、
前記少なくとも１つのカバー層（２１７）を通る複数のノズル（４２２、４５０、４５２、５１２）を形成するステップであって、各ノズル（４２２、４５０、４５２、５１２）は配送チャネル（２０８、３０８、４０８、５０８）と流体連通して連結されるステップと、
少なくとも１つのノズル（４２２、４５０、４５２、５１２）内に入口端壁（３３４、３３６、４３２）および出口端壁（３３２、４３０、５１６）を形成するステップと、を含み、前記入口端壁（３３４、３３６、４３２）および前記出口端壁（３３２、４３０、５１６）は広がり、前記少なくとも１つのノズル（４２２、４５０、４５２、５１２）の中に導かれた冷却流体は前記少なくとも１つのノズル（４２２、４５０、４５２、５１２）から放出される前に拡散される、請求項４に記載の方法。
【請求項９】
少なくとも１つの放出流路を形成するステップは、
前記少なくとも１つのカバー層（２１７）を通る複数のノズル（４２２、４５０、４５２、５１２）を形成するステップであって、各ノズル（４２２、４５０、４５２、５１２）は配送チャネル（２０８、３０８、４０８、５０８）と流体連通して連結されるステップと、
少なくとも１つのノズル（４２２、４５０、４５２、５１２）内に広がる第１および第２の側壁（３３８、３４０、４３４、４３６、４５８、４６０）を形成するステップと、を含み、前記少なくとも１つのノズル（４２２、４５０、４５２、５１２）の中に導かれた冷却流体は前記少なくとも１つのノズル（４２２、４５０、４５２、５１２）から放出される前に拡散される、請求項４に記載の方法。
【請求項１０】
前記基盤に少なくとも１つのカバー層（２１７）を結合させる前に、前記部品基盤に細長い溝（１３９、２２２、５１０）を形成するステップであって、前記細長い溝（１３９、２２２、５１０）は前記配送チャネル（２０８、３０８、４０８、５０８）の各々と流体連通して連結され、前記基盤に前記少なくとも１つのカバー層（２１７）を結合させた後に、前記細長い溝（１３９、２２２、５１０）がカバーされるステップと、
前記基盤に前記少なくとも１つのカバー層（２１７）を結合させた後に、前記少なくとも１つのカバー層（２１７）に複数のノズル（４２２、４５０、４５２、５１２）を形成するステップであって、前記ノズル（４２２、４５０、４５２、５１２）は前記細長い溝（１３９、２２２、５１０）と流体連通して連結されるステップと、
少なくとも１つのノズル（４２２、４５０、４５２、５１２）内に入口端壁（３３４、３３６、４３２）および出口端壁（３３２、４３０、５１６）を形成するステップであって、前記入口端壁（３３４、３３６、４３２）および前記出口端壁（３３２、４３０、５１６）は広がり、前記少なくとも１つのノズル（４２２、４５０、４５２、５１２）の中に導かれた冷却流体は前記少なくとも１つのノズル（４２２、４５０、４５２、５１２）から放出される前に拡散されるステップと、を含む、請求項４に記載の方法。
【請求項１１】
タービン運転中に燃焼ガスにさらされる外部表面（１２９、１３１）を含むタービン部品のための冷却システムを提供するシステムであって、
冷却流体の供給源に連結可能な少なくとも１つの流体供給流路を含む部品基盤と、
前記部品基盤に形成され、前記少なくとも１つの流体供給流路と流体連通して連結される少なくとも１つのフィード流路（２０６、３０６、４０６、５０６）と、
前記部品基盤に形成され、前記少なくとも１つのフィード流路（２０６、３０６、４０６、５０６）と流体連通して連結される少なくとも１つの配送チャネル（２０８、３０８、４０８、５０８）と、
前記少なくとも１つのフィード流路（２０６、３０６、４０６、５０６）および前記少なくとも１つの配送チャネル（２０８、３０８、４０８、５０８）をカバーし、少なくとも部分的には前記部品外部表面（１２９、１３１）を形成するための、前記基盤上に形成される少なくとも１つのカバー層（２１７）と、
前記少なくとも１つのカバー層（２１７）を通って形成され、前記少なくとも１つの配送チャネル（２０８、３０８、４０８、５０８）と流体連通して連結され、前記外部表面（１２９、１３１）まで延長する少なくとも１つの放出流路と、
前記少なくとも１つの配送チャネル（２０８、３０８、４０８、５０８）および前記少なくとも１つの放出流路を通って導かれる流体が、前記外部表面（１２９、１３１）に隣接して放出される前に拡散されるように、前記少なくとも１つの配送チャネル（２０８、３０８、４０８、５０８）および前記少なくとも１つの放出流路のうちの少なくとも１つに形成されるディフューザ部（２１２、３１２、４１２）と、を含むシステム。
【請求項１２】
前記ディフューザ部（２１２、３１２、４１２）は、
前記基盤に形成され、長さおよび前記長さに沿って実質的に一定の断面積を含む第１の配送チャネル部と、
前記基盤に形成され、前記第１の配送チャネル部と流体連通して連結され、前記第１の配送チャネル部の前記断面領域より大きい放出断面積を含む第２の配送チャネル部と、を含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記ディフューザ部（２１２、３１２、４１２）は、
前記少なくとも１つの配送チャネル（２０８、３０８、４０８、５０８）および前記少なくとも１つの放出流路のうちの少なくとも１つに形成されるディフューザ部（２１２、３１２、４１２）を含み、前記ディフューザ部（２１２、３１２、４１２）は入口断面積および放出断面積を含み、前記放出断面積は前記入口断面積より大きい、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記部品基盤に形成され、各々が前記少なくとも１つの流体供給流路と流体連通して連結される複数のフィード流路（２０６、３０６、４０６、５０６）と、
前記部品基盤に形成され、各々が対応するフィード流路（２０６、３０６、４０６、５０６）と流体連通して連結される複数の配送チャネル（２０８、３０８、４０８、５０８）と、を含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記基盤に形成され、前記少なくとも１つの流体供給流路と流体連通して連結される分配流路（２０２、３０２、４０２、５０２）を含み、前記分配流路（２０２、３０２、４０２、５０２）は、前記フィード流路（２０６、３０６、４０６、５０６）の各々と流体連通して連結される、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記少なくとも１つのカバー層（２１７）に形成される細長い溝（１３９、２２２、５１０）を含み、前記細長い溝（１３９、２２２、５１０）は、前記配送チャネル（２０８、３０８、４０８、５０８）の各々と流体連通して連結され、前記配送チャネル（２０８、３０８、４０８、５０８）から前記細長い溝（１３９、２２２、５１０）の中に導かれた冷却流体は、その後に前記細長い溝（１３９、２２２、５１０）から放出されて、前記部品外部表面（１２９、１３１）に隣接する冷却流体膜を形成する、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１７】
前記細長い溝（１３９、２２２、５１０）は、入口端壁（３３４、３３６、４３２）および出口端壁（３３２、４３０、５１６）を含み、前記入口端壁（３３４、３３６、４３２）および前記出口端壁（３３２、４３０、５１６）は広がり、前記細長い溝（１３９、２２２、５１０）の中に導かれた冷却流体は前記細長い溝（１３９、２２２、５１０）から放出される前に拡散される、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの放出流路は、
前記少なくとも１つのカバー層（２１７）を通って形成され、各ノズル（４２２、４５０、４５２、５１２）が配送チャネル（２０８、３０８、４０８、５０８）と流体連通して連結される複数のノズル（４２２、４５０、４５２、５１２）と、
少なくとも１つのノズル（４２２、４５０、４５２、５１２）に形成される入口端壁（３３４、３３６、４３２）および出口端壁（３３２、４３０、５１６）と、を含み、前記入口端壁（３３４、３３６、４３２）および前記出口端壁（３３２、４３０、５１６）は広がり、前記少なくとも１つのノズル（４２２、４５０、４５２、５１２）の中に導かれた冷却流体は前記少なくとも１つのノズル（４２２、４５０、４５２、５１２）から放出される前に拡散される、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの放出流路は、
前記少なくとも１つのカバー層（２１７）を通って形成され、各ノズル（４２２、４５０、４５２、５１２）が配送チャネル（２０８、３０８、４０８、５０８）と流体連通して連結される複数のノズル（４２２、４５０、４５２、５１２）と、
少なくとも１つのノズル（４２２、４５０、４５２、５１２）内に形成される広がる第１および第２の側壁（３３８、３４０、４３４、４３６、４５８、４６０）と、を含み、前記少なくとも１つのノズル（４２２、４５０、４５２、５１２）の中に導かれた冷却流体は前記少なくとも１つのノズル（４２２、４５０、４５２、５１２）から放出される前に拡散される、請求項１４に記載のシステム。
【請求項２０】
コンプレッサ部（１０２）と、
前記コンプレッサ部（１０２）と流体連通して連結される燃焼システム（１０４）と、
前記燃焼システム（１０４）と流体連通して連結されるタービン部（１０８）と、を含み、前記タービン部（１０８）は、
冷却流体の供給源に連結可能な少なくとも１つの流体供給流路を含む部品基盤と、
前記部品基盤に形成され、前記少なくとも１つの流体供給流路と流体連通して連結される少なくとも１つのフィード流路（２０６、３０６、４０６、５０６）と、
前記部品基盤に形成され、前記少なくとも１つのフィード流路（２０６、３０６、４０６、５０６）と流体連通して連結される少なくとも１つの配送チャネル（２０８、３０８、４０８、５０８）と、
前記少なくとも１つのフィード流路（２０６、３０６、４０６、５０６）および前記少なくとも１つの配送チャネル（２０８、３０８、４０８、５０８）をカバーし、少なくとも部分的には前記部品外部表面（１２９、１３１）を形成するための、前記基盤上に形成される少なくとも１つのカバー層（２１７）と、
前記少なくとも１つのカバー層（２１７）を通って形成され、前記少なくとも１つの配送チャネル（２０８、３０８、４０８、５０８）と流体連通して連結され、前記外部表面（１２９、１３１）まで延長する少なくとも１つの放出流路と、
前記少なくとも１つの配送チャネル（２０８、３０８、４０８、５０８）および前記少なくとも１つの放出流路を通って導かれる流体が、前記外部表面（１２９、１３１）に隣接して放出される前に拡散されるように、前記少なくとも１つの配送チャネル（２０８、３０８、４０８、５０８）および前記少なくとも１つの放出流路のうちの少なくとも１つに形成されるディフューザ部（２１２、３１２、４１２）と、を含むガスタービンシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般的にはターボ機器に関し、より具体的には、ガスタービン内の部品の内部構造および部品表面のための冷却システムを提供するための方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
少なくともいくつかの既知のガスタービンでは、例えば熱い燃焼ガスにさらされる翼形またはノズルなどの部品については、部品内の内部構造は、内部構造内に形成されたマイクロチャネルを通って導かれる冷却空気または他の流体を用いて冷却される。典型的には、マイクロチャネルは、部品の外部表面の少なくとも一部の下方で、それに実質的に平行に延長する。冷却空気は、部品内に形成され冷却空気の供給源に連結する冷却空気供給流路からマイクロチャネルに供給される。少なくともいくつかの既知のガスタービンでは、マイクロチャネルは、マイクロチャネルに対して実質的に垂直に向いた溝に終端する。典型的には、溝は部品外部表面の細長い開口を形成する。部品の内部構造から熱を受け取った後に、冷却空気は、マイクロチャネルから排出され、溝に入り、細長い開口を通って外に放出される。放出された冷却空気は、外部表面に隣接する冷却空気膜を形成し、冷却空気膜は熱い燃焼ガスから部品の外部表面を通って内部構造に伝達する熱伝達の減少を容易にする。
【０００３】
マイクロチャネルの効率を改善するためには、ガスタービンの全体の効率の改善を容易にするためにより低い冷却空気の流量が必要とされるように、部品の内部構造から冷却空気へのより効率的な熱伝達を容易にすることが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第８２１０８１５号明細書
【発明の概要】
【０００５】
一態様では、タービン運転中に燃焼ガスにさらされる外部表面を含むタービン部品のための冷却システムを提供する方法が提供される。本方法は、冷却流体の供給源に連結可能な少なくとも１つの流体供給流路を有する部品基盤を形成するステップを含む。また、本方法は、部品基盤に少なくとも１つの配送チャネルを形成するステップであって、少なくとも１つの配送チャネルは、少なくとも１つのフィード流路と流体連通して連結されるステップを含む。また、本方法は、部品基盤に少なくとも１つの配送チャネルを形成するステップであって、少なくとも１つの配送チャネルは、少なくとも１つのフィード流路と流体連通して連結されるステップを含む。また、本方法は、少なくとも１つのフィード流路および少なくとも１つの配送チャネルをカバーし、部品外部表面の少なくとも一部を形成するための、基盤上に少なくとも１つのカバー層を形成するステップを含む。また、本方法は、少なくとも１つのカバー層を通る少なくとも１つの放出流路を形成するステップであって、少なくとも１つの放出流路は、少なくとも１つの配送チャネルと流体連通して連結され、外部表面の形成された部分まで延長するステップを含む。また、本方法は、少なくとも１つの配送チャネルおよび少なくとも１つの放出流路のうちの少なくとも１つにディフューザ部を形成するステップであって、そのようにして、少なくとも１つの配送チャネルおよび少なくとも１つの放出流路を通って導かれる流体が、外部表面に隣接して放出される前に拡散されるステップを含む。
【０００６】
別の態様では、タービン運転中に燃焼ガスにさらされる外部表面を含むタービン部品の冷却を提供するシステムが提供される。システムは、冷却流体の供給源に連結可能な少なくとも１つの流体供給流路を含む部品基盤を含む。また、システムは、部品基盤に形成され、少なくとも１つの流体供給流路と流体連通して連結される少なくとも１つのフィード流路を含む。また、システムは、部品基盤に形成され、少なくとも１つのフィード流路と流体連通して連結される少なくとも１つの配送チャネルを含む。また、システムは、少なくとも１つのフィード流路および少なくとも１つの配送チャネルをカバーし、部品外部表面の少なくとも一部を形成するための、基盤上に形成される少なくとも１つのカバー層を含む。また、システムは、少なくとも１つのカバー層を通って形成され、少なくとも１つの配送チャネルと流体連通して連結され、外部表面の形成された部分まで延長する少なくとも１つの放出流路を含む。また、システムは、少なくとも１つの配送チャネルおよび少なくとも１つの放出流路を通って導かれる流体が、外部表面の形成された部分に隣接して放出される前に拡散されるように、少なくとも１つの配送チャネルおよび少なくとも１つの放出流路のうちの少なくとも１つに形成されるディフューザ部を含む。
【０００７】
さらに別の態様では、ガスタービンシステムが提供される。ガスタービンシステムは、コンプレッサ部を含む。また、ガスタービンシステムは、コンプレッサ部と流体連通して連結される燃焼システムを含む。また、ガスタービンシステムは、燃焼システムと流体連通して連結されるタービン部を含む。タービン部は、冷却流体の供給源に連結可能な少なくとも１つの流体供給流路を含む部品基盤を含む。また、タービン部は、部品基盤に形成され、少なくとも１つの流体供給流路と流体連通して連結される少なくとも１つのフィード流路を含む。また、タービン部は、部品基盤に形成され、少なくとも１つのフィード流路と流体連通して連結される少なくとも１つの配送チャネルを含む。また、タービン部は、少なくとも１つのフィード流路および少なくとも１つの配送チャネルをカバーし、少なくとも部分的には部品外部表面を形成するための、基盤上に形成される少なくとも１つのカバー層を含む。また、タービン部は、少なくとも１つのカバー層を通って形成され、少なくとも１つの配送チャネルと流体連通して連結され、外部表面まで延長する少なくとも１つの放出流路を含む。また、タービン部は、少なくとも１つの配送チャネルおよび少なくとも１つの放出流路を通って導かれる流体が、外部表面に隣接して放出される前に拡散されるように、少なくとも１つの配送チャネルおよび少なくとも１つの放出流路のうちの少なくとも１つに形成されるディフューザ部を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】ガスタービンエンジンの概略図であり、そこでは例示的な冷却方法およびシステムを用いることができる。
【図２】図１に示すガスタービンエンジンの一部の拡大した概略の側面断面図である。
【図３】図２に示す冷却システムで用いることができる例示的なマイクロチャネルシステムの上面斜視図である。
【図４】図３に示すマイクロチャネルシステムの側面斜視図である。
【図５】図２に示す冷却システムで用いることができる代替的な例示的マイクロチャネルシステムの上面斜視図である。
【図６】図２に示す冷却システムで用いることができる代替的な例示的マイクロチャネルシステムの上面斜視図である。
【図７】図６に示すマイクロチャネルシステムの側面斜視図である。
【図８】図２に示す冷却システムで用いることができる代替的な例示的マイクロチャネルシステムの上面斜視図である。
【図９】図８に示すマイクロチャネルシステムの側面斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本明細書において、「軸方向の」および「軸方向に」という用語は、ガスタービンエンジンの縦軸に実質的に平行に延びる方向を指す。さらに、「半径方向の」および「半径方向に」という用語は、ガスタービンエンジンの縦軸に実質的に垂直に延びる方向を指す。加えて、本明細書において、「円周方向の」および「円周方向に」という用語は、ガスタービンエンジンの縦軸の周りに円弧状に延びる方向を指す。また、本明細書で用いられる「流体」という用語は、任意の流れる媒体または材料を含み、ガスおよび空気を含むがそれらに限定されないことを理解すべきである。本明細書において、「タービン部品」という用語は、高温および／または燃焼ガスにさらされ得るガスタービン内の任意の構造を指し、ローターおよびステータブレードおよび関連した部品、燃焼器ライナー、連絡管および燃料ノズルを含むがこれらに限定されない。
【００１０】
図１は、例示的なガスタービンエンジン１００の概略図である。ガスタービンエンジン１００は、コンプレッサアセンブリ１０２および燃焼器アセンブリ１０４を含む。また、ガスタービンエンジン１００は、タービン１０８および共通のコンプレッサ／タービン軸１１０（時にはローター１１０とも呼ばれる）を含む。
【００１１】
動作中には、圧縮空気が燃焼器アセンブリ１０４に供給されるように、空気はコンプレッサアセンブリ１０２を流れる。燃料は、燃焼器アセンブリ１０４内に形成される燃焼領域および／またはゾーン（図示せず）に導かれて、そこで空気と混合され点火される。結果として生じる燃焼ガスは、タービン１０８に導かれて、そこでガス流熱エネルギーは、機械的回転エネルギーに変換される。タービン１０８は、回転軸１０６の周りで回転するように、ローター１１０に回転可能に連結される。
【００１２】
図２は、一部のガスタービンエンジン１００の一部の拡大した概略図であり、それは、例えば円周方向に間隔を置いて軸方向に延びる複数のボルト１１６によって互いに連結される、軸方向に間隔を置かれたローターディスク１１２およびスペーサ１１４を含む。図２ではボルト１１６を示しているが、ローターディスク１１２をスペーサ１１４に容易に連結するために、ガスタービンエンジン１００が本明細書に記載するように機能することを可能にする他の任意の好適な連結構造を用いてもよい。ガスタービンエンジン１００は、例えば、複数の第１段ノズル１１８および複数の第２段ノズル１２０を含む。複数の第１段ノズル１１８および第２段ノズル１２０の各々は、例えばステータ翼１２２および１２４などの円周方向に間隔を置いた複数のステータ翼を含む。複数の第１段ローター翼１２６は、第１段ノズル１１８と第２段ノズル１２０との間で回転するように、例えばローターディスク１１２を介してローター１１０（図１に示す）に連結される。例示的実施形態では、各第１段ローター翼１２６は、シャンク１３２に連結される翼形１３０を含む。同様に、複数の第２段ローター翼１２８は、第２段ノズル１２０と第３段ノズル（図示せず）との間で回転するように、ローター１１０に同様に連結される。２つの段の第１段ローター翼１２６および第２段ローター翼１２８、ならびに２つの段の第１段ノズル１１８および第２段ノズル１２０が本明細書に図示され記載されているが、少なくともいくつかの既知のガスタービンエンジンは、異なる段数のノズルおよびローター翼を含む。
【００１３】
各第１段ローター翼１２６は、ガスタービンエンジン１００が本明細書に記載するように機能することを可能にする他の任意の好適な連結方法を用いてローターディスク１１２に連結される。具体的には、例示的実施形態では、各第１段ローター翼１２６は、シャンク１３２に連結されるダブテール１３４を含む。ダブテール１３４は、ローターディスク１１２に形成される好適な形状のスロット１３６内に軸方向（すなわち、図１に示す回転軸１０６に実質的に平行な方向）に挿入可能に受け取られる。例示するガスタービンエンジン１００では、熱い燃焼ガスの流れ１２５は、ローター／ステータキャビティ１２７を通って導かれ、ステータ翼１２２の外部表面１２９、１３１および１３３、翼形１３０、ステータ翼１２４、またはシュラウド１２３を、それぞれ高温および可能性のある対応する熱応力および／または熱的劣化にさらす。このような露出に少なくとも部分的に対処するために、１つもしくは複数のステータ翼１２２、翼形１３０、ステータ翼１２４および／もしくはシュラウド１２３ならびに／またはタービンの他の任意の高温部品には、冷却システム１３７が提供され、それは前述したように、例えば、ステータ翼１２２の外部表面１２９に開放する溝１３９の形をした放出流路で終端する表面下マイクロチャネル（図示せず）に連結される冷却空気供給チャネルを含む。特に空気について記載しているが、代替的実施形態では、空気以外の流体が燃焼ガスにさらされる部品を冷却するために用いられる。また、本明細書で用いられる「流体」という用語は、任意の流れる媒体または材料を含み、ガス、水蒸気および空気を含むがそれらに限定されないことを理解すべきである。
【００１４】
図３は、冷却システム１３７で用いることができる例示的なマイクロチャネルシステム２００の上面斜視図である。図４は、マイクロチャネルシステム２００の側面斜視図である。前述したように、内部冷却および表面膜冷却の両方が要求されるガスタービンエンジン１００（図１および図２に示す）内の任意の構造を通って冷却空気を供給するために、マイクロチャネルシステム２００が用いられる。マイクロチャネルシステム２００は、横断して延びる分配流路２０２を含み、冷却空気が冷却空気供給チャネル２０１からその中に導かれる。冷却空気供給チャネル２０１は、マイクロチャネルシステム２００が記載するように機能し得るために十分な任意の好適な構成を有する。例示的実施形態では、分配流路２０２は、部品本体２０５の部品表面２０４（図４に示す）から距離Ｃだけ下に配置される。分配流路２０２は、複数のフィード流路２０６に流体連通して連結される。例示的実施形態では、フィード流路は約５ｍｉｌから約１２０ｍｉｌの幅または直径を有するが、他の実施形態では異なる値が用いられてもよい。各フィード流路２０６は、対応する配送チャネル２０８と流体連通して連結される。各配送チャネル２０８において、空気流２０９は矢印で示す方向に進む。例示的実施形態では、各配送チャネル２０８は、長さＡに沿って実質的に一定の断面積で構成されるチャネルセクション２１０を含む。ここで、断面積は空気流２０９に垂直に延びる平面Ｐにおいて測定される。
【００１５】
チャネルセクション２１０は、側壁２１３および対向する側壁２１５を含む。各チャネルセクション２１０はディフューザ部２１２に終端され、ディフューザ部２１２は広がる側壁２１４および２１６（図４に示す）ならびに実質的に平行な上部壁２１８および底部壁２２０で構成される。したがって、ディフューザ部２１２は長さＢに沿って増加する断面積を含む。ここで、断面積は空気流２０９の方向に垂直に延びる平面Ｑにおいて測定される。例示的実施形態では、長さＢはチャネルセクション２１０の幅Ｗの約３倍から約５倍に等しい。ここで、幅Ｗは約５ｍｉｌから約１２０ｍｉｌである。他の実施形態では、長さＢは、マイクロチャネルシステム２００が記載するように機能することができる任意の値である。
【００１６】
例示的実施形態では、側壁２１４は側壁２１３から、および／または壁２１６は側壁２１５から、角度αだけ広がる。ここで、αは約５°から約１５°の範囲である。代替的実施形態では、マイクロチャネルシステム２００が記載するように機能し得るために十分な他の角度値が用いられる。さらに、角度αは、側壁２１３および／または２１６に沿って一定である必要はなく、変化してもよい。すなわち、側壁２１３および／または２１６の一方または両方は、１つまたは複数の屈曲を有するか、あるいは曲がっている。各ディフューザ部２１２は、横断して延びる溝２２２の形をした放出流路と流体連通して連結される。溝２２２は、狭い細長い開口２２４を部品表面２０４に含む。
【００１７】
例示的実施形態では、分配流路２０２およびフィード流路２０６は、マイクロチャネルシステム２００が本明細書に記載するように機能することを可能にする任意の断面構成を有し、それは円形、卵形、正方形、長方形、または多角形を含むがこれらに限定されない。図３および図４の実施形態では、配送チャネル２０８（チャネルセクション２１０およびディフューザ部２１２を含む）は、長方形の断面構成を有する。代替的実施形態では、配送チャネル２０８は、マイクロチャネルシステム２００が本明細書に記載するように機能することを可能にする任意の断面構成を有する。
【００１８】
例示的実施形態では、マイクロチャネルシステム２００は、部品本体２０５（図４に示す）を最初に鋳造することにより形成される。さらに、例示的実施形態では、冷却空気供給チャネル２０１（図３に示す）および／または分配流路２０２は、部品本体２０５の鋳造中に作製される。部品本体２０５を鋳造する間に、フィード流路２０６および配送チャネル２０８は、任意の好適な流路形成方法を用いて形成される。それは、切削工具ベースの機械加工および／またはミリング、ＥＤＭ（放電加工）、水機械加工、レーザー加工、および／またはマイクロチャネルシステム２００が本明細書に記載するように機能することを可能にする他の任意の流路形成（例えば材料除去による）方法を含むがこれらに限定されない。代替的実施形態では、構造２０６、２０８、２１２、および／または２２２の１つまたは複数が鋳造される。構造２０６、２０８、２１２、および／または２２２の１つまたは複数が鋳造された場合には、部品表面２０４と構造２０６、２０８、および／または２１２との間の領域２２５が部分的にはカバー層２２３を形成する。例示的実施形態では、構造２０２、２０６、２０８、および／または２１２の１つまたは複数は鋳造されていないが、部品表面２０４で開口している。その実施形態では、フィード流路２０６および配送チャネル２０８が部品本体２０５の部品表面２０４に形成された後、フィード流路２０６および配送チャネル２０８をカバーするために、予備焼結プレフォーム（「ＰＳＰ」）ろう付け材のＰＳＰ層２１７が部品本体２０５に結合される。その後に、ＰＳＰ層２１７に加えて、ボンドコート２１９がＰＳＰ層２１７に結合され、そしてＤＶＣ（「密に垂直にひび割れた」）コート２２１がボンドコート２１９に結合されて、フィード流路２０６および配送チャネル２０８をさらにカバーする。１つの代替的実施形態では、金属合金が構造２０６、２０８および／または２１２の１つまたは複数の上に溶接され、その後にボンドコート２１９および／またはＤＶＣコート２２１が適用される。別の代替的実施形態では、ボンドコート２１９および／またはＤＶＣコート２２１は、ボンドコート２１９および／またはＤＶＣコート２２１が構造２０６、２０８、および／または２１２を埋めてしまわないようにブリッジング技術を用いて、構造２０６、２０８、および／または２１２の１つまたは複数の上に直接適用される。３つのカバー層が本明細書に記載されているが、別の実施形態では、マイクロチャネルシステム２００が本明細書に記載するように機能することを可能にする任意の数のカバー層が用いられる。ＰＳＰ層２１７、ボンドコート２１９、およびＤＶＣコート２２１を配置した後、溝２２２が前述した流路形成技術の１つを用いて形成される。代替的実施形態では、フィード流路２０６、配送チャネル２０８、および／または溝２２２を形成するために、マイクロチャネルシステム２００が記載するように機能することを可能にする任意の好適な形成方法が用いられる。例示的実施形態では、冷却空気供給チャネル２０１、分配流路２０２、フィード流路２０６、配送チャネル２０８、および／または溝２２２は、マイクロチャネルシステム２００が本明細書に記載するように機能することを可能にする任意の好適な大きさを有する。
【００１９】
動作中には、図３に示すように、冷却空気流２０７は、冷却空気供給チャネル２０１から分配流路２０２に導かれ、そこで、冷却空気流２０７は、フィード流路２０６を通り配送チャネル２０８に導かれる複数の空気流２０９に分割される。空気流２０９がチャネルセクション２１０から放出され、ディフューザ部２１２に入ると、それらが溝２２２に導かれるにつれて、空気流２０９は拡散するかまたは広がるように促進される。溝２２２では、空気流２０９は合流し、膜２１１として溝２２２から放出される。
【００２０】
図５は、冷却システム１３７で用いることができる代替的な例示的マイクロチャネルシステム３００の上面斜視図である。内部冷却および表面膜冷却の両方が要求されるガスタービンエンジン１００（図１および図２に示す）内の任意の構造を通って冷却空気を供給するために、マイクロチャネルシステム３００が用いられる。マイクロチャネルシステム３００は、横断して延びる分配流路３０２を含み、冷却空気が冷却空気供給チャネル３０１からその中に導かれる。冷却空気供給チャネル３０１は、マイクロチャネルシステム３００が記載するように機能し得るために十分な任意の好適な構成を有する。例示的実施形態では、分配流路３０２は、部品３０５の部品表面３０４から距離Ｆだけ下に配置される。分配流路３０２は、複数のフィード流路３０６に流体連通して連結される。各フィード流路３０６は、対応する配送チャネル３０８と流体連通して連結される。空気流３０９は矢印で示す方向に導かれる。例示的実施形態では、各配送チャネル３０８は、長さＤに沿って実質的に一定の断面積で構成されるチャネルセクション３１０を含む。ここで、断面積は流れの方向に垂直に延びる平面Ｒにおいて測定される。例示的実施形態では、フィード流路３０６およびチャネルセクション３１０は、図３および図４に示したフィード流路２０６およびチャネルセクション２１０の大きさと同様な大きさで提供される。
【００２１】
チャネルセクション３１０は、側壁３１３および対向する側壁３１５を含む。各チャネルセクション３１０はディフューザ部３１２に終端され、ディフューザ部３１２は広がる側壁３１４および３１６ならびに実質的に平行な上部壁３１８および底部壁３２０で構成され、結果として、長さＥに沿って増加する断面積を有する。ここで、断面積は空気流２０９の方向に垂直に延びる平面Ｓにおいて測定される。例示的実施形態では、長さＥはチャネルセクション３１０の幅Ｘの約３倍から約５倍に等しい。他の実施形態では、長さＥは、マイクロチャネルシステム３００が記載するように機能することができる任意の長さである。例示的実施形態では、側壁３１４および３１６の一方または両方は、図３に示した側壁２１４および２１６について述べたことと同様に、それぞれの側壁３１３および３１５から広がる。各ディフューザ部３１２は、横断して延びるトラフ３２２の形をした放出流路と流体連通して連結される。
【００２２】
トラフ３２２は、第１の入口端部３２８、底部壁３３０、部品表面３０４を横切る傾斜した出口端壁３３２、傾斜した第１の入口端壁３３４、より急に傾斜した第２の入口端壁３３６、第１の側壁３３８、および第１の側壁３３８に対向する第２の側壁３４０を含む。第２の入口端壁３３６のエッジ３４２、第１の側壁３３８のエッジ３４４、出口端壁３３２のエッジ３４６、および第２の側壁３４０のエッジ３４８は、トラフ３２２の開口３５０を形成する。例示的実施形態では、出口端壁３３２、およびエッジ３４４もしくはエッジ３４８（両方とも部品表面３０４にある）は、それらの間に角度βを形成する。ここで、βは約２０°と約９０°との間である。他の実施形態では、マイクロチャネルシステム３００が本明細書に記載するように機能することを可能にする任意の他の値がβとして用いられる。さらに、第１の入口端壁３３４および第２の入口端壁３３６の一方または両方は、エッジ３４４および／または３４８に対して（そして部品表面３０４に対応して）、同様の角度（図示せず）を形成する。マイクロチャネルシステム２００について述べたように、角度βは、第１の入口端壁３３４および／または第２の入口端壁３３６に沿って一定である必要はない。例示的実施形態では、分配流路３０２およびフィード流路３０６は、マイクロチャネルシステム３００が本明細書に記載するように機能することを可能にする任意の断面構成を有し、それは円形、卵形、正方形、長方形、または多角形を含むがこれらに限定されない。図５の実施形態では、配送チャネル３０８（チャネルセクション３１０およびディフューザ部３１２を含む）は、長方形の断面構成を有する。代替的実施形態では、配送チャネル３０８は、マイクロチャネルシステム３００が本明細書に記載するように機能することを可能にする任意の断面構成を有する。代替的実施形態（図示せず）では、トラフ３２２は、チャネルセクション３１０の方向に延長されてもよく、そのようにして、底部壁３３０と第１の入口端壁３３４との間に延びる間隔を置いた複数のピンを含むピンバンク（図示せず）を収容することができる。
【００２３】
例示的実施形態では、冷却空気供給チャネル３０１、分配流路３０２、フィード流路３０６、配送チャネル３０８、および／またはトラフ３２２は、例えばマイクロチャネルシステム２００について述べたような、任意の好適な流路形成方法を用いて形成される。本明細書に記載する方法のいずれかを用いて、冷却空気供給チャネル３０１、分配流路３０２、フィード流路３０６および配送チャネル３０８を形成した後、１つまたは複数のカバー層（図示せず）が、図３および図４のマイクロチャネルシステム２００について述べたように、部品表面３０４の少なくとも一部を形成するために部品３０５に結合される。１つまたは複数のカバー層が結合された後に、本明細書に記載する任意の方法を用いて、トラフ３２２が形成される。代替実施形態では、本明細書に記載するように、構造３０６、３０８および／または３２２の１つまたは複数が鋳造される。
【００２４】
動作中には、図５に示すように、冷却空気流３０７は、冷却空気供給チャネル３０１から分配流路３０２に導かれ、そこで、冷却空気流３０７は、フィード流路３０６を通り配送チャネル３０８に導かれる複数の空気流３０９に分割される。空気流３０９がチャネルセクション３１０から放出され、ディフューザ部３１２に入ると、それらがトラフ３２２に導かれるにつれて、空気流３０９は広がる（「拡散する」）ように促進される。トラフ３２２では、空気流３０９は合流し、膜３１１としてトラフ３２２から放出される。出口端壁３３２が第１の入口端壁３３４から、そして特に第２の入口端壁３３６から広がるにつれて、トラフ３２２内の冷却空気は、膜３１１としてトラフ３２２から放出される前にさらに拡散される。
【００２５】
図６は、冷却システム１３７で用いることができる別の代替的な例示的マイクロチャネルシステム４００の上面斜視図である。図７は、マイクロチャネルシステム４００の側面斜視図である。内部冷却および表面膜冷却の両方が要求されるガスタービンエンジン１００（図１および図２に示す）内の任意の構造を通って冷却空気を供給するために、マイクロチャネルシステム４００が用いられる。マイクロチャネルシステム４００は、横断して延びる分配流路４０２を含み、冷却空気流４０７が冷却空気供給チャネル４０１からその中に導かれ、冷却空気供給チャネル４０１は、マイクロチャネルシステム４００が記載するように機能し得るために十分な任意の好適な構成を有する。例示的実施形態では、分配流路４０２は、部品４０５の部品表面４０４（図７に示す）から距離Ｉだけ下に配置される。分配流路４０２は、複数のフィード流路４０６に流体連通して連結される。各フィード流路４０６は、対応する配送チャネル４０８と流体連通して連結される。空気流４０９は矢印で示す方向に導かれる。
【００２６】
例示的実施形態では、各配送チャネル４０８は、長さＧに沿って実質的に一定の断面積で構成されるチャネルセクション４１０を含む。ここで、断面積は流れの方向に垂直に延びる平面Ｔにおいて測定される。例示的実施形態では、フィード流路４０６およびチャネルセクション４１０は、図３および図４に示したフィード流路２０６およびチャネルセクション２１０の大きさと同様な大きさで提供される。各チャネルセクション４１０は、側壁４１３および対向する側壁４１５を含む。各チャネルセクション４１０はディフューザ部４１２に終端され、ディフューザ部４１２は広がる側壁４１４および４１６（図７に示す）ならびに実質的に平行な上部壁４１８および底部壁４２０で構成される。例示的実施形態では、図３に示した側壁２１４および２１６について述べたことと同様に、側壁３１４は側壁４１３から広がる、および／または、壁４１６は側壁４１５から広がる。ディフューザ部４１２は、長さＨ（図７に示す）に沿って増加する断面積を含み、断面積は空気流４０９の方向に垂直に延びる平面Ｕにおいて測定される。例示的実施形態では、ディフューザ部４１２は、チャネルセクション４１０の幅Ｙの約３倍から約５倍に等しい長さを有する。他の実施形態では、ディフューザ部４１２は、マイクロチャネルシステム４００が記載するように機能することができる任意の長さを有する。各ディフューザ部４１２は、傾斜したノズル４２２の形をした放出流路と流体連通して連結する。
【００２７】
各ノズル４２２は、第１の入口端部４２８、部品表面４０４を横切る傾斜した出口端壁４３０、傾斜した入口端壁４３２、第１の側壁４３４、および第１の側壁４３４に対向する第２の側壁４３６を含む。入口端壁４３２のエッジ４３８、第１の側壁４３４のエッジ４４０、出口端壁４３０のエッジ４４２、および第２の側壁４３６のエッジ４４４は、各ノズル４２２の開口４４６を形成する。例示的実施形態では、出口端壁４３０および入口端壁４３２は広がるが、第１の側壁４３４および第２の側壁４３６は実質的に平行である。例示的実施形態では、出口端壁４３０、およびどちらも部品表面４０４（図７に示す）にあるエッジ４４０もしくはエッジ４４４は、それらの間に角度γを形成する。ここで、γは約２０°と約９０°との間である。他の実施形態では、マイクロチャネルシステム４００が本明細書に記載するように機能することを可能にする任意の他の値がγとして用いられる。さらに、入口端壁４３２は、エッジ４４０および／または４４４に対して角度δを形成する。ここで、δは約２０°と約９０°との間である。代替的実施形態では、出口端壁４３０および入口端壁４３２は実質的に平行であるが、第１の側壁４３４および第２の側壁４３６は、側壁２１４および２１６（図３に示す）と同様に広がる。別の代替的実施形態では、出口端壁４３０、入口端壁４３２、第１の側壁４３４、および第２の側壁４３６の全てが広がる。
【００２８】
例示的実施形態では、分配流路４０２およびフィード流路４０６は、マイクロチャネルシステム４００が本明細書に記載するように機能することを可能にする任意の断面構成を有し、それは円形、卵形、正方形、長方形、または多角形を含むがこれらに限定されない。図６および図７の実施形態では、配送チャネル４０８（チャネルセクション４１０およびディフューザ部４１２を含む）は、長方形の断面構成を有する。代替的実施形態では、配送チャネル４０８は、マイクロチャネルシステム４００が本明細書に記載するように機能することを可能にする任意の断面構成を有する。
【００２９】
また、図６は、マイクロチャネルシステム４００で用いることができる代替的ノズル４５０も示す。代替的ノズル４５０（破線で示す）は、入口端部４５２、部品表面４０４を横切る傾斜した底部壁４５４、傾斜した上部壁４５６、第１の側壁４５８、および第１の側壁４５８に対向する第２の側壁４６０を含む。上部壁４５６のエッジ４６２、第１の側壁４５８のエッジ４６４、底部壁４５４のエッジ４６６、および第２の側壁４６０のエッジ４６８は、代替的ノズル４５０の開口４７０を形成する。
【００３０】
例示的実施形態では、冷却空気供給チャネル４０１、分配流路４０２、フィード流路４０６、配送チャネル４０８、ならびに／またはノズル４２２および／もしくは代替的ノズル４５０は、例えばマイクロチャネルシステム２００について述べたような、任意の好適な流路形成方法を用いて形成される。さらに、例示的実施形態では、冷却空気供給チャネル４０１、分配流路４０２、フィード流路４０６、配送チャネル４０８、ならびに／またはノズル４２２および／もしくは代替的ノズル４５０は、マイクロチャネルシステム４００が本明細書に記載するように機能することを可能にする任意の好適な大きさを有する。本明細書に記載した方法のいずれかを用いて、冷却空気供給チャネル４０１、分配流路４０２、フィード流路４０６、および配送チャネル４０８が形成された後、１つまたは複数のカバー層（図示せず）は、図３および図４のマイクロチャネルシステム２００について述べたように、部品表面４０４の少なくとも一部を形成するために部品４０５に結合される。１つまたは複数のカバー層が結合された後に、本明細書に記載した任意の方法を用いて、ノズル４２２が形成される。代替的実施形態では、構造４０６、４０８、および／または４２２の１つまたは複数が鋳造される。
【００３１】
動作中には、図７に示すように、冷却空気流４０７は、冷却空気供給チャネル４０１から分配流路４０２に導かれ、そこで、冷却空気流４０７は、フィード流路４０６を通り配送チャネル４０８に導かれる複数の空気流４０９に分割される。空気流４０９がチャネルセクション４１０から放出され、ディフューザ部４１２に入ると、それらがノズル４２２に導かれるにつれて、空気流４０９は広がる（「拡散する」）ように促進される。空気流４０９は、部品表面４０４のノズル４２２から放出されて、膜４１１として合流する。出口端壁４３０が第１の入口端部４２８から広がるにつれて、ノズル４２２内の冷却空気はノズル４２２から放出される前にさらに拡散される。
【００３２】
図８は、冷却システム１３７で用いることができる例示的マイクロチャネルシステム５００の上面斜視図である。図９は、マイクロチャネルシステム５００の側面斜視図である。内部冷却および表面膜冷却の両方が要求されるガスタービンエンジン１００（図１および図２に示す）内の任意の構造を通って冷却空気を供給するために、マイクロチャネルシステム５００が用いられる。マイクロチャネルシステム５００は、横断して延びる分配流路５０２を含み、冷却空気が冷却空気供給チャネル５０１からその中に導かれ、冷却空気供給チャネル５０１は、マイクロチャネルシステム５００が記載するように機能し得るために十分な任意の好適な構成を有する。例示的実施形態では、分配流路５０２は、部品５０５の部品表面５０４（図９に示す）から距離Ｋだけ下に配置される。
【００３３】
分配流路５０２は、複数のフィード流路５０６に流体連通して連結される。各フィード流路５０６は、対応する配送チャネル５０８と流体連通して連結される。各配送チャネル５０８では、空気流５０９は矢印で示す方向に進む。例示的実施形態では、各配送チャネル５０８は、長さＪに沿って実質的に一定の断面積で構成される。ここで、断面積は流れの方向に垂直に延びる平面Ｖにおいて測定される。各配送チャネル５０８は、横断して延びる囲まれた溝５１０と流体連通して連結される。例示的実施形態では、フィード流路５０６および配送チャネル５０８は、図３および図４に示したフィード流路２０６およびチャネルセクション２１０の大きさと同様な大きさで提供される。
【００３４】
溝５１０は、傾斜したノズル５１２の形をした複数の放出流路に次々に連結される。各ノズル５１２は、入口端部５１４、部品表面５０４（図９に示す）を横切る傾斜した出口端壁５１６、傾斜した入口端壁５１８、第１の側壁５２０、および第１の側壁５２０に対向する第２の側壁５２２を含む。入口端壁５１８のエッジ５２４、第１の側壁５２０のエッジ５２６、出口端壁５１６のエッジ５２８、および第２の側壁５２２のエッジ５３０は、各ノズル５１２の開口５３２を形成する。例示的実施形態では、図３に示す側壁２１４および２１６について述べたように、および／または、図７に示す出口端壁４３０および入口端壁４３２について述べたように、出口端壁５１６、入口端壁５１８、第１の側壁５２０、および第２の側壁５２２の各々は、空気流５０９の方向に互いに広がる。代替的実施形態では、第１の側壁５２０および第２の側壁５２２は実質的に平行であるが、出口端壁５１６および入口端壁５１８は広がる。別の代替的実施形態では、入口端壁５１８および５１６は実質的に平行であるが、第１の側壁５２０および第２の側壁５２２は広がる。
【００３５】
例示的実施形態では、冷却空気供給チャネル５０１、分配流路５０２、フィード流路５０６、配送チャネル５０８、溝５１０、および／またはノズル５１２は、例えばマイクロチャネルシステム２００について述べたような、任意の好適な流路形成方法を用いて形成される。さらに、例示的実施形態では、冷却空気供給チャネル５０１、分配流路５０２、フィード流路５０６、配送チャネル５０８、溝５１０、および／またはノズル５１２は、マイクロチャネルシステム５００が本明細書に記載するように機能することを可能にする任意の好適な大きさを有する。本明細書に記載した方法のいずれかを用いて、冷却空気供給チャネル５０１、分配流路５０２、フィード流路５０６、配送チャネル５０８、および溝５１０が形成された後、１つまたは複数のカバー層（図示せず）は、図３および図４のマイクロチャネルシステム２００について述べたように、部品表面５０４の少なくとも一部を形成するために部品５０５に結合される。１つまたは複数のカバー層が結合された後に、本明細書に記載した任意の方法を用いて、ノズル５１２が形成される。代替的実施形態では、構造５０６、５０８、５１０、および／または５１２の１つまたは複数が鋳造される。
【００３６】
動作中には、図９に示すように、冷却空気流５０７は、冷却空気供給チャネル５０１から分配流路５０２に導かれ、そこで、冷却空気流５０７は、フィード流路５０６を通り配送チャネル５０８に導かれる複数の空気流５０９に分割される。空気流５０９が配送チャネル５０８から放出され、囲まれた溝５１０に入ると、空気流５０９は合流して混合する。その後、混合した空気流は、ノズル５１２に導かれ、膜５１１を形成するために再び合流する別々の流れとして、部品表面５０４に放出される。
【００３７】
本明細書に記載した発明は、マイクロチャネルを用いたタービン構造を冷却する既知のシステムおよび方法に勝るいくつかの利点を提供する。具体的には、本明細書に記載したマイクロチャネルシステムは、冷却される部品の表面に放出される前に、冷却空気の別々の流れを広げる、および／または拡散する、ディフューザ部、溝、トラフ、および／または放出流路を含む。そうすることで、放出される冷却空気が下流に流れ続けるので、より高い膜効果が達成される。これは、下流の金属がさらされる温度を低下させ、したがって、所定の冷却空気流量で達成される冷却量をより大きくすることを可能にする。タービン部品を冷却するための方法およびシステムの例示的実施形態について、上に詳細に記載している。方法およびシステムは、本明細書に記載した特定の実施形態に限定されず、むしろ、システムの部品および／または方法のステップは、本明細書に記載した他の部品および／またはステップとは、独立かつ別々に利用することができる。例えば、本明細書に記載したシステムおよび方法は、ガスタービンローターおよびステータ翼を有する場合だけの実施に限定されず、燃焼器ライナー、連絡管、および燃料ノズルを含むがこれらに限定されない他のタービン部品と組み合わせて用いることもできる。さらに、例示的実施形態は、ガスタービン以外の多くの他の回転機械応用と関連して実装され利用することができる。
【００３８】
本明細書に記載した方法ステップは、例にすぎない。そこに記載したステップ（または動作）には、本発明の要旨を逸脱することなく、多くの変形例が存在する。例えば、特に記載した場合を除いて、ステップを異なる順序で実行してもよく、あるいはステップを追加、削除、または修正してもよい。これらの変形例の全ては、特許請求された発明の一部と考えられる。
【００３９】
本発明の様々な実施形態の特定の特徴がいくつかの図面に示され、他の図面には示されていないが、これは単に便宜上のためである。本発明の原理に従って、図面のいかなる特徴も、他のいかなる図面のいかなる特徴とも組み合わせて参照することができ、および／または特許請求することができる。
【００４０】
この明細書は、本発明を開示するために実施例を用いており、最良の形態を含んでいる。また、いかなる当業者も本発明を実施することができるように実施例を用いており、任意のデバイスまたはシステムを製作し使用し、任意の組み込まれた方法を実行することを含んでいる。本発明の特許され得る範囲は、請求項によって定義され、当業者が想到する他の実施例を含むことができる。このような他の実施例が請求項の文字通りの言葉と異ならない構造要素を有する場合、または、それらが請求項の文字通りの言葉と実質的な差異がなく等価な構造要素を含む場合には、このような他の実施例は特許請求の範囲内であることを意図している。
【００４１】
様々な特定の実施形態によって本発明を記載しているが、当業者は、請求項の趣旨および範囲に含まれる修正を加えて本発明を実施することができることを認識するであろう。
【符号の説明】
【００４２】
１００  ガスタービンエンジン
１０２  コンプレッサアセンブリ
１０４  燃焼器アセンブリ
１０６  回転軸
１０８  タービン
１１０  ローター
１１２  ローターディスク
１１４  スペーサ
１１６  ボルト
１１８  第１段ノズル
１２０  第２段ノズル
１２２  ステータ翼
１２４  ステータ翼
１２５  流れ
１２６  第１段ローター翼
１２７  ローター／ステータキャビティ
１２８  第２段ローター翼
１２９  外部表面
１３０  翼形
１３１  外部表面
１３２  シャンク
１３３  外部表面
１３４  ダブテール
１３６  スロット
１３７  冷却システム
１３９  溝
２００  マイクロチャネルシステム
２０１  冷却空気供給チャネル
２０２  分配流路
２０４  部品表面
２０５  部品本体
２０６  フィード流路
２０７  冷却空気流
２０８  配送チャネル
２０９  空気流
２１０  セクション
２１１  膜
２１２  ディフューザ部
２１３  側壁
２１４  壁
２１５  側壁
２１６  壁
２１７  ＰＳＰ層
２１８  上部壁
２１９  ボンドコート
２２０  底部壁
２２１  ＤＶＣコート
２２２  溝
２２３  カバー層
２２４  開口
２２５  領域
３００  マイクロチャネルシステム
３０１  冷却空気供給チャネル
３０２  分配流路
３０４  部品表面
３０５  部品
３０６  フィード流路
３０７  空気流
３０８  配送チャネル
３０９  空気流
３１０  セクション
３１１  膜
３１２  ディフューザ部
３１３  側壁
３１４  壁
３１５  側壁
３１６  壁
３１８  上部壁
３２０  底部壁
３２２  トラフ
３２８  第１の入口端部
３３０  底部壁
３３２  出口端壁
３３４  第１の入口端壁
３３６  第２の入口端壁
３３８  第１の側壁
３４０  第２の側壁
３４２  エッジ
３４４  エッジ
３４６  エッジ
３４８  エッジ
３５０  開口
４００  マイクロチャネルシステム
４０１  冷却空気供給チャネル
４０２  分配流路
４０４  部品表面
４０５  部品
４０６  フィード流路
４０７  冷却空気流
４０８  配送チャネル
４０９  空気流
４１０  セクション
４１１  膜
４１２  ディフューザ部
４１３  側壁
４１４  側壁
４１５  側壁
４１６  側壁
４１８  上部壁
４２０  底部壁
４２２  ノズル
４２８  入口端部
４３０  出口端壁
４３２  入口端壁
４３４  第１の側壁
４３６  第２の側壁
４３８  エッジ
４４０  エッジ
４４２  エッジ
４４４  エッジ
４４６  開口
４５０  ノズル
４５２  ノズル
４５４  底部壁
４５６  上部壁
４５８  第１の側壁
４６０  第２の側壁
４６２  エッジ
４６４  エッジ
４６６  エッジ
４６８  エッジ
４７０  開口
５００  マイクロチャネルシステム
５０１  冷却空気供給チャネル
５０２  分配流路
５０４  部品表面
５０５  部品
５０６  フィード流路
５０７  冷却空気流
５０８  配送チャネル
５０９  空気流
５１０  溝
５１１  膜
５１２  ノズル
５１４  入口端部
５１６  出口端壁
５１８  壁
５２０  側壁
５２２  側壁
５２４  エッジ
５２６  エッジ
５２８  エッジ
５３０  エッジ
５３２  開口
【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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