(57)【要約】      （修正有）【課題】タービン翼形部及び端壁／プラットフォームの冷却構造を提供する。【解決手段】部品は、外面１１２と内面１１６とを含む基材１１０を備える。内面は中空内部空間１１４を画成する。基材の外面は翼形部を形成する。基材の外面は、プラットフォーム９２と、翼形部と各プラットフォームとの間に延在してそれらを一体につなぐフィレット９４とをさらに画成する。外面は、少なくとも部分的に各フィレットに沿って延在する溝１３２を画成する。溝は中空内部空間と流体連通している。本部品は、基材の外面の少なくとも一部の上に設けられた皮膜１５０であって、溝の上に延在する構造皮膜を含む皮膜をさらに備えている。溝と構造皮膜とは一緒に各フィレットを冷却するためのチャネル１３０を画成する。【選択図】図５
2013245673.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外面と内面とを含む基材であって、内面が１以上の中空内部空間を画成しており、基材の外面が正圧側壁と負圧側壁とを画成していて正圧側壁と負圧側壁が部品の前縁及び後縁で一体となって部品の翼形部を形成しており、基材の外面がさらに、１以上のプラットフォームと、翼形部と各プラットフォームとの間に一体に延在してそれらを接続する１以上のフィレットとを画成しており、外面が、少なくとも部分的に各フィレットに沿って延在する１以上の溝を画成していて、各々の溝が各中空内部空間と流体連通している、基材と、
基材の外面の少なくとも一部の上に設けられた皮膜であって、皮膜が少なくとも構造皮膜を含んでいて、構造皮膜が１以上の溝の上に延在していて、１以上の溝と構造皮膜とが一緒に各フィレットを冷却するための１以上のチャネルを画成している、皮膜と
を備える部品。
【請求項２】
当該部品がタービン動翼を含んでいて、前記基材がさらに、各中空内部空間と１以上の冷却流路との間に延在してそれらを流体連通せしめる１以上のアクセスチャネルを画成している、請求項１記載の部品。
【請求項３】
冷却流路の少なくとも１つが各フィレットに沿って半径方向に延在する、請求項１記載の部品。
【請求項４】
冷却流路の少なくとも１つが、各フィレットに沿って軸方向、長手方向又は軸方向と長手方向の両方向に延在する、請求項１記載の部品。
【請求項５】
冷却流路の少なくとも１つが、各フィレットに沿って軸方向−半径方向に延在する、請求項１記載の部品。                                                              
【請求項６】
各々の溝が開口を有しており、各々の溝がその開口で狭まっていてリエントラント形の溝をなしており、各々の冷却流路がリエントラント形冷却流路を含んでいる、請求項１記載の部品。
【請求項７】
当該部品がタービン動翼を含んでいて、前記基材がさらに、
プラットフォームと一体につながるシャンクと、
シャンクを貫通して各中空内部空間とシャンクの外部領域とを流体連通せしめる１以上の通路と、
少なくとも部分的にプラットフォーム内に延在して冷却流路とシャンクの外部領域とを流体連通せしめる１以上のアクセス穴であって、各冷却流路の底面に通じる１以上のアクセス穴と
を画成しており、各々の冷却流路が各フィレットに沿って半径方向に延在する、請求項１記載の部品。
【請求項８】
前記冷却流路が、各フィレットの上端部に出口を有する、請求項７記載の部品。
【請求項９】
外面と内面とを含む基材であって、内面が１以上の中空内部空間を画成しており、基材の外面が正圧側壁と負圧側壁とを画成していて正圧側壁と負圧側壁が部品の前縁及び後縁で一体となって部品の翼形部を形成しており、基材の外面がさらに、１以上のプラットフォームと、翼形部と各プラットフォームとの間に一体に延在してそれらを接続する１以上のフィレットとを画成しており、外面が、少なくとも部分的に各プラットフォームに沿って延在する１以上の溝を画成していて、各々の溝が各中空内部空間と流体連通している、基材と、
基材の外面の少なくとも一部の上に設けられた皮膜であって、皮膜が少なくとも構造皮膜を含んでいて、構造皮膜が１以上の溝の上に延在していて、１以上の溝と構造皮膜とが一緒に各プラットフォームを冷却するための１以上のチャネルを画成している、皮膜と
を備える部品。
【請求項１０】
当該部品がタービン動翼を含んでいて、前記基材がさらに、各中空内部空間と１以上の冷却流路との間に延在してそれらを流体連通せしめる１以上のアクセスチャネルを画成しており、各々の溝が開口を有しており、各々の溝がその開口で狭まっていてリエントラント形の溝をなしており、各々の冷却流路がリエントラント形冷却流路を含んでいる、請求項９記載の部品。
【請求項１１】
冷却流路の少なくとも１つが、各プラットフォームに沿って軸方向、長手方向又は軸方向と長手方向の両方向に延在する、請求項９記載の部品。
【請求項１２】
前記冷却流路が、各プラットフォームの一端に出口を有する、請求項１１記載の部品。
【請求項１３】
冷却流路の少なくとも１つが、各フィレットに沿って半径方向に延在し、次いで各プラットフォームに沿って軸方向、長手方向又は軸方向と長手方向の両方向に延在する、請求項１１記載の部品。
【請求項１４】
当該部品がタービン動翼を含んでいて、前記基材がさらに、
プラットフォームと一体につながるシャンクと、
シャンクを貫通して各中空内部空間とシャンクの外部領域とを流体連通せしめる１以上の通路と、
少なくとも部分的にプラットフォーム内に延在して冷却流路とシャンクの外部領域とを流体連通せしめる１以上のアクセス穴であって、各冷却流路の底面に通じる１以上のアクセス穴と
を画成しており、各々の冷却流路が各プラットフォームに沿って軸方向、長手方向又は軸方向と長手方向の両方向に延在する、請求項９記載の部品。
【請求項１５】
当該部品がタービン動翼を含んでいて、前記基材がさらに、
プラットフォームと一体につながるシャンクと、
少なくとも部分的にプラットフォーム内に延在して各中空内部空間と各冷却流路とを流体連通せしめる１以上のアクセス穴と
を画成しており、冷却流路が、各プラットフォームに沿って軸方向、長手方向又は軸方向と長手方向の両方向に延在する、請求項９記載の部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は広義にはガスタービンエンジンに関し、特にマイクロチャネル冷却に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンでは、空気を圧縮機で圧縮し、燃焼器で燃料と混合して、高温燃焼ガスを生成する。高圧タービン（ＨＰＴ）でガスからエネルギーを抽出して、圧縮機を駆動し、低圧タービン（ＬＰＴ）で、ターボファン航空機エンジン用途の場合にはファンを駆動し、船舶又は工業用途の場合は外部シャフトを駆動する。
【０００３】
エンジン効率は、燃焼ガスの温度と共に上昇する。しかし、燃焼ガスは、その流れ経路に沿って様々な部品を加熱するため、これらの部品自体を冷却してエンジン寿命を伸ばす必要がある。典型的には、高温ガス経路部品は、圧縮機から空気を抽気することによって冷却される。抽気した空気は燃焼プロセスには利用されないので、冷却プロセスはエンジン効率を低下させる。
【０００４】
ガスタービンエンジンの冷却技術は成熟技術であり、様々な高温ガス経路部品における様々な態様の冷却回路及び構造に関する数多くの特許がある。例えば、燃焼器は半径方向外側及び内側ライナーを含んでいるが、これらは作動中に冷却する必要がある。タービンノズルは、外側バンドと内側バンドの間に支持される中空静翼を含んでおり、これらも冷却する必要がある。タービンロータ動翼は中空であり、典型的には内部に冷却回路を含んでおり、動翼はタービンシュラウドで囲まれていて、これも冷却する必要がある。高温燃焼ガスは排気管から吐出されるが、排気管も裏打ちされており、好適には冷却される。
【０００５】
こうしたガスタービンエンジン部品のいずれにおいても、部品の軽量化と冷却の必要性を最低限にすべく、薄壁の高強度超合金が常用されている。このような個々の部品については、それらのエンジン内での環境に応じて様々な冷却回路及び構造が調整されている。例えば、直列の内部冷却通路つまりサーペンタイン通路が、高温ガス経路部品内部に形成されることがある。冷却流体はプレナムからサーペンタイン通路に供給され、冷却流体が通路を流れると、高温ガス経路部品基材とそれに付随する皮膜も冷却される。しかし、この冷却方式は一般に伝熱率が比較的低く、不均一な部品温度プロファイルを生じる。
【０００６】
例えば、タービン翼形部及び端壁／プラットフォームの従来の冷却設計では、翼形部及びプラットフォーム内のインベストメント鋳造冷却路を利用する。冷却媒体は、熱源（高温ガス）からみて鋳造壁の反対側にあるので、フィレットを通してかなりの熱抵抗、大きな熱勾配及び応力が存在する。そのため、従来の慣行では熱の問題を低減するためフィレットをできるだけ小さく作るが、同時に負荷要件も満足する必要がある。（回転する動翼の荷重に耐えるにはフィレットの壁を厚くする必要がある。）。このように、従来の冷却式高温ガス経路部品では、熱要件はフィレットに対する負荷要件と対立する。
【０００７】
そこで、高温ガス経路部品用のフィレットの冷却の改良が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第８１４７１９６号
【発明の概要】
【０００９】
本発明の一態様は、外面と内面とを有する基材を含む部品であって、内面が１以上の中空内部空間を画成しており、基材の外面が正圧側壁と負圧側壁を画成していて正圧側壁と負圧側壁が部品の前縁及び後縁で一体となって部品の翼形部を形成している、部品に関する。基材の外面は、さらに、１以上のプラットフォームと、翼形部と各プラットフォームとの間に延在してそれらを一体につなぐ１以上のフィレットとを画成している。外面は、少なくとも部分的に各フィレットに沿って延在する１以上の溝を画成しており、各々の溝は、各中空内部空間と流体連通している。部品は、さらに、基材の外面の少なくとも一部の上に設けられた皮膜を含んでおり、皮膜は、１以上の溝の上に延在する構造皮膜を含んでいて、１以上の溝と構造皮膜とが一緒に各フィレットを冷却するための１以上のチャネルを画成する。
【００１０】
本発明の別の態様は、外面と内面を有する基材を含む部品であって、内面が１以上の中空内部空間を画成しており、基材の外面が正圧側壁と負圧側壁とを画成していて正圧側壁と負圧側壁が部品の前縁及び後縁で一体となって部品の翼形部を形成している、部品に関する。基材の外面は、さらに、１以上のプラットフォームと、翼形部と各プラットフォームとの間に延在してそれらを一体につなぐ１以上のフィレットとを画成しており、外面は、少なくとも部分的に各プラットフォームに沿って延在する１以上の溝を画成する。各々の溝は、各中空内部空間と流体連通している。部品は、さらに、基材の外面の少なくとも一部の上に設けられた皮膜を含んでおり、皮膜は、１以上の溝の上に延在する構造皮膜を含んでいて、１以上の溝と構造皮膜とが一緒に各プラットフォームを冷却するための１以上のチャネルを画成する。
【００１１】
本発明のさらに別の態様は、外面と内面を有する基材を備える部品に冷却流路を形成する方法であって、内面が１以上の中空内部空間を画成しており、基材の外面が正圧側壁と負圧側壁を画成していて正圧側壁と負圧側壁が部品の前縁及び後縁で一体となっている、方法に関する。基材の外面は、さらに、１以上のプラットフォームと、翼形部と各プラットフォームとの間に延在してそれらを一体につなぐ１以上のフィレットとを画成している。本方法は、基材の外面に１以上の溝を形成するステップであって、少なくとも部分的に各フィレットに沿って或いは少なくとも部分的に各プラットフォームに沿って延在する溝を形成するステップを含む。本方法は、さらに、基板の外面の少なくとも一部の上に皮膜を設けるステップを含む。皮膜は、１以上の溝の上に延在する構造皮膜を含んでいて、１以上の溝と構造皮膜とが一緒に部品の各フィレット及びプラットフォームの少なくとも一方を冷却するための１以上のチャネルを画成する。
【００１２】
本発明の上記その他の特徴、態様及び利点については、図面と併せて以下の詳細な説明を参照することによって理解を深めることができるであろう。図面を通して、同様の部材には同様の符号を付した。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ガスタービンシステムの概略図。
【図２】翼形部構成を例示する概略断面図。
【図３】翼形部とプラットフォームとがフィレットを介して接続した部品を例示する図。
【図４】冷却式部品を例示した概略断面図であり、部品の中空内部空間に冷却剤が流入するところを示す。
【図５】図４に示す部品の円で囲まれた部分の概略断面図であり、中空内部空間からプラットフォームまで冷却剤を運ぶため、フィレットに沿って半径方向に延在する冷却流路を示す図。
【図６】フィレットで切り取った図４に示す部品の概略断面図であり、中空内部空間からプラットフォームまで冷却剤を運ぶため、フィレットに沿って軸方向に延在する冷却流路を示す図。
【図７】図３に示す部品において、中空内部空間からプラットフォームまで冷却剤を運ぶため、フィレットに沿って軸方向−半径方向に延在する２つの冷却流路を破線で示す図。
【図８】図４に示す部品の円で囲まれた部分の概略断面図であり、中空内部空間からプラットフォームまで冷却剤を運ぶため、プラットフォームに沿って軸方向及び／又は長手方向に延在する冷却流路を示す図。
【図９】図４に示す部品の円で囲まれた部分の概略断面図であり、中空内部空間からプラットフォームまで冷却剤を運ぶため、フィレットに沿って半径方向に延在した後プラットフォームに沿って軸方向及び／又は長手方向に延在する冷却流路を示す図。
【図１０】図４に示す部品の円で囲まれた部分の概略断面図であり、中空内部空間からプラットフォームまで冷却剤を運ぶため、プラットフォームに沿って軸方向及び／又は長手方向に延在する冷却流路を示しており、冷却剤は、シャンクを貫通する通路及びプラットフォーム内に部分的に延在するアクセスホールを通して流れる。
【図１１】図４に示す部品の円で囲まれた部分の概略断面図であり、中空内部空間からプラットフォームまで冷却剤を運ぶため、プラットフォームに沿って軸方向及び／又は長手方向に延在する冷却流路を示しており、冷却剤は、シャンク内に部分的に延在するアクセスホールを通して流れる。
【図１２】図４に示す部品の円で囲まれた部分の概略断面図であり、半径方向にフィレットに沿って延在する冷却流路を示しており、冷却剤は、中空内部空間からシャンクを貫通する通路を通してシャンクの外部領域まで流れ、次いでプラットフォーム内に少なくとも部分的に延在するアクセスホールを通して流れる。
【図１３】基材の表面に沿って部分的に延在し、翼形部の後縁に冷却剤を流す３つのマイクロチャネルを例示する概略斜視図。
【図１４】３つのリエントラント形チャネルを例示する断面図であり、多孔スロットが構造皮膜を貫通している。
【図１５】リエントラント溝を形成するための角度φでの研磨液ジェットの第１のパスを示す図。
【図１６】リエントラント溝を形成するための対角１８０°−φでの研磨液ジェットの第２のパスを示す図。
【図１７】リエントラント溝を形成するための任意工程としての溝に直角な方向での研磨液ジェットの第３のパスを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本明細書において「第１」、「第２」などの用語は、いかなる順序、量又は重要性をも意味するものではなく、ある構成要素を他の構成要素から区別するために用いる。単数形で記載したものであっても、数を限定するものではなく、そのものが少なくとも１つ存在することを意味する。数量に用いられる「約」という修飾語は、標記の数値を含み、文脈毎に決まる意味をもつ（例えば、特定の数量の測定に付随する誤差範囲を含む）。また、「組合せ」という用語には、ブレンド、混合物、合金、反応生成物などが包含される。
【００１５】
さらに、本明細書では、「（ｓ）」という接尾辞を付した用語は、単数形と複数形の両方を意味している（例えば、「通路穴」という表現は、別途明示しない限り、１以上の通路穴を包含する。）。本明細書を通して、「一実施形態」、「別の実施形態」、「実施形態」などという場合、その実施形態に関して記載された特定の構成要素（特徴、構造及び／又は特性など）が、本明細書に記載された少なくとも１つの実施形態に含まれていることを意味し、他の実施形態には存在していても、存在していなくてもよい。さらに、本発明の複数の特徴的構成要素は、様々な実施形態及び構成において適宜組み合わせることができる。
【００１６】
図１は、ガスタービンシステム１０の概略図である。システム１０は、１以上の圧縮機１２と燃焼器１４とタービン１６と燃料ノズル２０を含む。圧縮機１２とタービン１６は１以上のシャフト１８で連結し得る。シャフト１８は、単一シャフトであっても、複数のシャフトセグメントを連結してシャフト１８としたものでもよい。
【００１７】
ガスタービンシステム１０には、多数の高温ガス経路部品１００が含まれる。高温ガス経路部品は、システム１０を通る高温ガス流に少なくとも部分的に暴露される任意の部品である。例えば、バケット組立体（動翼又は動翼組立体としても知られる）、ノズル組立体（静翼又は静翼組立体としても知られる）、シュラウド組立体、トランジションピース、保持リング及び圧縮機排気部品はいずれも高温ガス経路部品である。ただし、本発明の高温ガス経路部品１０は、これらに限定されるものではなく、高温ガス流に少なくとも部分的に暴露される部品であればよい。さらに本発明の高温ガス経路部品１００は、ガスタービンシステム１０の部品に限定されるものではなく、高温ガス流に暴露される任意の機械の一部又はその部品であってもよい。
【００１８】
高温ガス経路部品１００が高温ガス流に暴露されると、高温ガス経路部品１００は高温ガス流によって加熱され、高温ガス経路部品１００の実質的な劣化又は故障が起こる温度に達しかねない。そこで、システム１０を高温ガス流と共に高温で作動するとともにシステム１０の効率、性能及び／又は寿命を向上させるため、高温ガス経路部品１００用の冷却システムが必要とされる。
【００１９】
マイクロチャネル冷却には、加熱領域に冷却をできるだけ近づけることによって、所与の伝熱率について主要耐荷重基材材料の高温側と低温側の温度差を低減して、冷却条件を大幅に低減できる可能性がある。
【００２０】
一般に、本発明の冷却システムは、高温ガス経路部品１００の表面に形成された一連の微小流路つまりマイクロチャネルを含んでいる。産業用発電タービン部品については、「微小」又は「マイクロ」チャネルの寸法には約０．２５ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲の深さ及び幅が包含され、航空機用タービン部品のチャネルの寸法には約０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの深さ及び幅が包含される。高温ガス経路部品には保護皮膜を設けてもよい。冷却流体はプレナムからチャネルに供給でき、冷却流体がチャネルを流れると、高温ガス経路部品が冷却される。
【００２１】
図２〜図７、図９及び図１１〜図１７を参照して、部品１００について説明する。例えば図２及び図４に示すように、部品１００は、外面１１２と内面１１６とを有する基材１１０を含む。例えば図２及び図４に示すように、内面１１６は１以上の中空内部空間１１４を画成する。例えば図２及び図３に示すように、基材１１０の外面１１２は、正圧側壁２４と負圧側壁２６とを画成しており、正圧側壁２４と負圧側壁２６は、部品１００の前縁２８及び後縁３０で一体となって部品の翼形部９０部を形成している。図２及び図３に示すように、負圧側２６は凸面であり、正圧側２４は凹面である。例えば図３及び図４に示すように、基材１１０の外面１１２は、１以上のプラットフォーム９２と、翼形部９０と各プラットフォーム９２との間に延在してそれらを一体につなぐ１以上のフィレット９４とをさらに画成する。例示した構成のものは、１つのプラットフォームと１つのフィレットしか含んでいないが、部品がノズル又は静翼をなすときは、２つの端壁（これはプラットフォームとみなすことができる）とそれぞれのフィレットを有する。さらに、部品は、チップシュラウド又は部分スパンシュラウドが取り付けられた動翼をなしていてもよく、部品は２以上の「プラットフォーム」とそれぞれのフィレットとを有する。なお、フィレットは、鋳造部材全体の一部として一体に形成され、半径方向に配向した翼形部から軸方向−長手方向に配向したプラットフォーム又は端壁への移行部をなす完全なバルク材料を含む。
【００２２】
例えば図５、図７及び図９に示すように、外面１１２は、少なくとも部分的に各フィレット９４に沿って延在する１以上の溝１３２を画成している。例えば図５に示すように、各々の溝１３２は中空内部空間１１４と流体連通している。
【００２３】
典型的には、基材１１０を鋳造してから、溝１３２を形成する。Ｍｅｌｖｉｎ Ｒ． Ｊａｃｋｓｏｎ他の米国特許第５６２６４６２号（「Ｄｏｕｂｌｅ−ｗａｌｌ ａｉｒｆｏｉｌ」）に記載されている通り（その開示内容は援用によって本明細書の内容の一部をなす。）、基材１１０は任意の適当な材料から形成し得る。部品１００の用途に応じて、Ｎｉ基、ＣＯ基及びＦｅ基超合金が挙げられる。Ｎｉ基超合金には、γ相及びγ’相を含むもの、特にγ相とγ’相とを共に含んでいてγ’相が超合金の４０体積％をなすＮｉ基超合金が挙げられる。かかる合金は、高温強度及び高温クリープ耐性を始めとする望ましい特性を併せもつので好適であることが知られている。基材材料はＮｉＡｌ金属間合金を含むものであってもよく、かかる合金も、高温強度及び高温クリープ耐性を始めとする優れた特性の組合せを有することが知られており、航空機用タービンエンジンでの使用に好適である。Ｎｂ基合金の場合、優れた耐酸化性を有する被覆Ｎｂ基合金が好ましく、特にＮｂ−（２７−４０）Ｔｉ−（４．５−１０．５）Ａｌ−（４．５−７．９）Ｃｒ−（１．５−５．５）Ｈｆ−（０−６）Ｖの合金（ただし、上記の組成範囲は原子％である。）が挙げられる。基材材料は、１以上の二次相（例えば、ケイ化物、炭化物又はホウ化物を含むＮｂ含有金属間化合物）を含むＮｂ基合金であってもよい。かかる合金は、延性相（すなわちＮｂ基合金）と強化相（すなわちＮｂ含有金属間化合物）の複合材である。別の構成では、基材材料は、モリブデン基合金、例えばＭｏ5ＳｉＢ2及びＭｏ3Ｓｉ二次相を有するモリブデン基合金（固溶体）である。別の構成では、基材材料は、セラミックマトリックス複合材料であり、例えばＳｉＣ繊維で補強した炭化ケイ素（ＳｉＣ）マトリックスである。別の構成では、基材材料はＴｉＡｌ基金属間化合物である。
【００２４】
溝１３２は、様々な技術を用いて形成し得る。溝１３２を形成するための技術の例としては、研磨液ジェット、プランジ電解加工（ＥＣＭ）、回転電極による放電加工（ＥＤＭ）（ミリングＥＤＭ）及びレーザ加工が挙げられる。レーザー加工技術の例は、本願出願人に譲渡された「Ｐｒｏｃｅｓｓ  ａｎｄ  ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  ｆｏｒｍｉｎｇ  ｓｈａｐｅｄ  ａｉｒ  ｈｏｌｅｓ」 と題する２０１０年１月２９日出願の米国特許出願第１２／６９７００５号に記載されており、その開示内容は援用によって本明細書の内容の一部をなす。ＥＤＭ技術の例は、本願出願人に譲渡された「Ａｒｔｉｃｌｅｓ  ｗｈｉｃｈ  ｉｎｃｌｕｄｅ  ｃｈｅｖｒｏｎ  ｆｉｌｍ  ｃｏｏｌｉｎｇ  ｈｏｌｅｓ，ａｎｄ  ｒｅｌａｔｅｄ  ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ」と題する２０１０年５月２８日出願の米国特許出願第１２／７９０６７５号に記載されており、その開示内容は援用によって本明細書の内容の一部をなす。
【００２５】
あるプロセスでは、研磨液ジェット（図示せず）を用いて溝を形成する。ウォータジェット穿孔プロセス及びシステムの例は、本願出願人に譲渡された「Ａｒｔｉｃｌｅｓ  ｗｈｉｃｈ  ｉｎｃｌｕｄｅ  ｃｈｅｖｒｏｎ  ｆｉｌｍ  ｃｏｏｌｉｎｇ  ｈｏｌｅｓ  ａｎｄ  ｒｅｌａｔｅｄ  ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ」と題する２０１０年５月２８日出願の米国特許出願第１２／７９０６７５号に開示されており、その開示内容は援用によって本明細書の内容の一部をなす。米国特許出願第１２／７９０６７５号に記載されている通り、ウォータジェットプロセスでは、高圧水流に懸濁させた研磨剤粒子（例えば、研磨剤「グリット」）の高速流が常用される。水圧は大きく変えることができるが、多くの場合約３５〜６２０ＭＰａの範囲内である。ガーネット、酸化アルミニウム、炭化ケイ素及びガラスビーズのような数多くの研磨剤材料を使用することができる。好適には、研磨液ジェット加工技術の能力によって、賦形プロセスを制御しながら、様々な深さで段階的に材料を除去するのが容易になる。例えば、上記チャネルに通じる内部アクセス穴１４０（以下で図５、図６、図１１及び図１３を参照して説明する。）を、一定断面積の直線的穴、賦形穴（楕円形など）又は収束もしくは発散穴のいずれかとして穿孔することができる。
【００２６】
さらに、米国特許出願第１２／７９０６７５号に記載されている通り、ウォータジェットシステムは、多軸式コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ユニット（図示せず）を含んでいてもよい。ＣＮＣシステム自体は当技術分野で公知であり、例えば米国特許公開第２００５／００１３９２６号（Ｓ．Ｒｕｔｋｏｗｓｋｉ他）に記載されており、その開示内容は援用によって本明細書の内容の一部をなす。ＣＮＣシステムは、切削工具を多数のＸ、Ｙ及びＺ軸並びに回転軸に沿って移動させることができる。
【００２７】
特に、図１５〜図１７に示すように、各々の溝１３２は、研磨液ジェット１６０の第１のパスで研磨液ジェット１６０を基材１１０の表面１１２に対して側角（lateral angle）で噴射し（図１５）、次いで、次のパスを上記側角に対向する角度で行う（図１６）ことによって形成することができ、各々の溝はその開口１３６で狭まってリエントラント形の溝（図１６を参照して以下で説明する。）を生じる。通例、溝の所望の深さ及び幅が達成されるように複数のパスを実施する。この技術は、本願出願人に譲渡された「Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ  ｗｉｔｈ  ｒｅ−ｅｎｔｒａｎｔ  ｓｈａｐｅｄ  ｃｏｏｌｉｎｇ  ｃｈａｎｎｅｌｓ  ａｎｄ  ｍｅｔｈｏｄｓ  ｏｆ  ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ」と題するＢｕｎｋｅｒ他の米国特許出願第１２／９４３６２４号に記載されており、その開示内容は援用によって本明細書の内容の一部をなす。さらに、リエントラント形の溝１３２を形成するステップは、追加のパスを実施することをさらに含んでいてもよく、側角とその対向角度との間の１以上の角度で研磨液ジェットを溝１３２の底１３４に噴射して溝１３２の底１３４から材料を除去する。
【００２８】
次に例えば図２、図５、図６及び図１３を参照して、部品１００は、基材１００の外面１１２の少なくとも一部の上に設けられた皮膜１５０をさらに含む。例えば図１３及び図１４に示すように、皮膜１５０は少なくとも構造皮膜５４を含む。皮膜１５０は適当な材料を含んでいて、部品に結合している。図５〜図７に例示する構成では、構造皮膜５４は、１以上の溝１３２の上に延在して、１以上の溝１３２と構造皮膜５４とが一緒に各フィレット９４を冷却するための１以上のチャネル１３０を画成する。
【００２９】
ある具体的な構成では、皮膜１５０の厚さは０．１〜２．０ｍｍ、特に０．２〜１ｍｍの範囲内であり、特に産業用部品では０．２〜０．５ｍｍの範囲内である。航空機用の部品では、この範囲は通例０．１〜０．２５ｍｍである。ただし、個々の部品１００に対する要件に応じて、その他の厚さを用いてもよい。
【００３０】
皮膜１５０は構造皮膜層を含んでおり、任意には追加の皮膜層をさらに含んでいてもよい。皮膜層は、様々な技術を用いて成膜できる。ある具体的なプロセスでは、構造皮膜層は、イオンプラズマ堆積（カソードアーク）法を実施することによって成膜される。イオンプラズマ堆積装置及び方法の例は、本願出願人に譲渡された「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  ｃａｔｈｏｄｉｃ  ａｒｃ  ｉｏｎ  ｐｌａｓｍａ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ」と題するＷｅａｖｅｒ他の米国公開特許出願第２００８０１３８５２９号に記載されており、その開示内容は援用によって本明細書の内容の一部をなす。簡潔に説明すると、イオンプラズマ堆積は、皮膜材料で形成された消耗カソードを真空チャンバ内の真空環境に配置し、真空環境内に基材１１０を設け、カソードに電流を供給してカソード面にカソードアークを形成してカソード面からの皮膜材料のアーク誘導エロージョンを生じせしめ、カソードからの皮膜材料を基材表面１１２に堆積させることを含む。
【００３１】
イオンプラズマ堆積を用いて成膜した皮膜の非限定的な例は、「Ｄｏｕｂｌｅ−ｗａｌｌ  ａｉｒｆｏｉｌ」と題するＪａｃｋｓｏｎ他の米国特許第５６２６４６２号を参照して以下で詳細に説明する通り、構造皮膜、ボンドコート及び耐酸化性皮膜が挙げられる。ある種の高温ガス経路部品１００では、構造皮膜はニッケル基又はコバルト基合金を含んでおり、特に超合金又は（Ｎｉ，Ｃｏ）ＣｒＡｌＹ合金を含む。例えば、基材材料がγ又はγ’相を含むＮｉ基超合金である場合、構造皮膜は同様の組成の材料を含むものでよく、これについては、米国特許第５６２６４６２号を参照して以下で詳細に説明する。
【００３２】
別のプロセスでは、構造皮膜は、溶射法及びコールドスプレー法の少なくとも一方を実施することによって成膜される。例えば、溶射法には、燃焼式溶射又はプラズマ溶射があり、燃焼式溶射には、ＨＶＯＦ溶射（high velocity oxygen fuel spraying）又はＨＶＡＦ溶射（high velocity air fuel spraying）があり、プラズマ溶射には、大気（例えば、空気又は不活性ガス）プラズマ溶射、或いは減圧プラズマ溶射（ＬＰＰＳ、真空プラズマ溶射（ＶＰＳ）としても知られる）がある。ある非限定的な例では、（Ｎｉ，Ｃｏ）ＣｒＡｌＹ皮膜は、 ＨＶＯＦ又はＨＶＡＦで成膜される。構造皮膜のその他の堆積技術の例としては、特に限定されないが、スパッタリング、電子ビーム物理堆積法、化学めっき法及び電気めっき法が挙げられる。
【００３３】
ある具体的な構成では、構造皮膜層及び適宜追加の皮膜相の堆積には、複数の堆積技術を使用するのが望ましい。例えば、最初の構造皮膜層をイオンプラズマ堆積法を用いて堆積し、次に堆積される層及び適宜追加の層（図示せず）を、燃焼式溶射法又はプラズマ溶射法のような別の技術を用いて堆積してもよい。使用する材料に応じて、皮膜層に異なる堆積技術を用いると、例えば、特に限定されないが、歪み耐性、強度、密着性及び／又は延性などの特性に利点が得られることがある。
【００３４】
図３に示す構成では、部品１００はタービン動翼１００を含んでおり、図５に示す構成では、基材１１０は、中空内部空間１１４と１以上の冷却流路１３０との間に延在してそれらを流体連通せしめる１以上のアクセスチャネル１４０をさらに画成する。各冷却流路に通じる内部アクセス穴１４０は、一定断面積の直線的穴、賦形穴（楕円形など）又は収束もしくは発散穴のいずれかとして穿孔することができる。アクセス穴の形成法は、本願出願人に譲渡された「Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ  ｗｉｔｈ  ｃｏｏｌｉｎｇ  ｃｈａｎｎｅｌｓ  ａｎｄ  ｍｅｔｈｏｄｓ  ｏｆ  ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ」と題するＲｏｎａｌｄ  Ｓ．Ｂｕｎｋｅｒ他の米国特許出願第１３／２１０６９７号に記載されており、その開示内容は援用によって本明細書の内容の一部をなす。
【００３５】
冷却流路１３０については数多くの構成が可能である。例えば図５に示す構成では、冷却流路１３０の少なくとも１つはフィレット９４に沿って半径方向に延在している。なお、図５の断面図には、フィレットに沿って半径方向に延在する１つの冷却流路しか示していないが、複数の冷却流路が、部品の異なる断面におけるフィレットに沿って半径方向に延在していてもよい。好適には、この半径方向の構成は、皮膜の下でフィレットを冷却し、従来の冷却部品に比べて、フィレットにおける熱勾配及び熱応力を大幅に低減する。その結果、フィレットを大きくすることができ、回転部品に対する負荷要件を満足するのに役立つだけでなく、鋳造コストも下げる（フィレットが大きいと、鋳造収率又は皮膜の密着性に対する制約が減るため）。
【００３６】
同様に、図６に例示する構成では、冷却流路１３０の少なくとも１つはフィレット９４に沿って軸方向に延在している。なお、図６の断面図には、フィレットに沿って軸方向に延在する１つの冷却流路しか示していないが、複数の冷却流路がフィレットに沿って軸方向に延在していてもよい。好適には、この軸方向の構成は冷却をフィレット内部に集中させる。
【００３７】
図７に例示する構成では、冷却流路１３０の少なくとも１つはフィレット９４に沿って軸方向−半径方向に延在している。図７に示す数（２つ）の冷却流路は、例示にすぎず、１つ又は数多くの冷却流路がフィレットに沿って軸方向−半径方向に延在していてもよい。
【００３８】
図面から明らかな通り、冷却流路は幾通りかに構成できる。ある部分で特定の構成を選択し、製造の際に利点を得ることができるが、これはすべての場所で機械加工装置に均等にアクセスできるわけではないからである。１つの面を空間に固定して保持するため、装置を複雑な表面半径で横断させる必要のある軸方向−半径方向タイプの機械加工よりも、軸方向チャネル又は半径方向チャネルのいずれかの機械加工が簡単なこともある。冷却用には、翼形部は、例えば空気力学的応答のためのリブのような内部構造を有していなければならないので、冷却剤供給穴には配置に制限があり、ある部品では軸方向−半径方向のチャネルを用いる必要がある。別の例では、フィレットは寿命制限領域となることがあり、単に軸方向チャネルを設けることによって最大の利益を得ることができる。またこの点で考慮されるのはチャネルからの応力集中因子であり、チャネルを特定の配向にすることによって最小限にすることができる。
【００３９】
上述の通り、溝１３２は多種多様な幾何形状を取り得る。図１３及び図１４に示す構成では、各々の溝１３２は開口１３６を有しており、各々の溝１３２はその開口１３６で狭まっていてリエントラント形１３２をなし、各冷却流路１３０はリエントラント形の冷却流路１３０をなす。リエントラント形の溝は米国特許出願第１２／９４３６２４号に記載されている。ある具体的な構成では、リエントラント形溝１３２の底面１３４は、その溝１３２の上面１３６よりも２倍以上幅が広い。例えば、この構成では、溝１３２の底面１３４が０．７５ｍｍのとき、上面１３６の幅は０．３７５ｍｍ未満である。さらに具体的な構成では、リエントラント形溝１３２の底面１３４はその溝１３２の上面１３６よりも３倍以上幅が広く、特にリエントラント形溝１３２の底面１３４はその溝１３２の上面１３６よりも３〜４倍幅が広い。好適には、底面と上面との比が大きいほど、マイクロチャネル１３０の全体的な冷却体積が増大する一方で、溝１３２を皮膜１５０で埋めずに（犠牲充填材を用いずに）溝１３２の上で皮膜１５０を成膜するのが容易になる。
【００４０】
ある具体的な構成では、構造皮膜５４は各々の溝１３２を完全に橋架けしており、皮膜１５０は各マイクロチャネル１３０を封止する。ただし、別の構成では、構造皮膜５４は１以上の透過性スロット１４４（例えば、皮膜内の多孔又は皮膜内の隙間）を画成し、図１４に示すように、構造皮膜は１以上の溝１３２の各々を完全には橋架けしていない。図１４では、スロット１４４を一様な直線的幾何形状をもつものとして図解したが、典型的には、各スロット１４４は不規則な幾何形状を有しており、皮膜１５０が施工されて厚さを増すので、スロット１４４の幅は変化する。最初に、皮膜１５０の第１の部分を基材１１０に施工する際、スロット１４４の幅はマイクロチャネル１３０の上面１３６の幅の５０％程度である。皮膜１５０を堆積させるにつれて、スロット１４４は上面１３６の幅の５％以下まで狭まる。ある具体例では、スロット１４４の幅はその最も狭い点でそのマイクロチャネルの上面１３６の幅の５％〜２０％である。さらに、スロット１４４は多孔質であってよく、その場合「多孔質」スロット１４４は接続部つまり無間隙のスポット又は位置を有する。好適には、スロット１４４は、皮膜１５０に応力緩和をもたらす。
【００４１】
上述の通り、部品はタービン動翼を含んでいてもよい。図１２に例示する構成では、基材１１０は、プラットフォーム９２と一体につながるシャンク９６をさらに画成する。図１２に示す構成では、１以上の通路１４６がシャンク９６を貫通していて、中空内部空間１１４とシャンク９６の外部領域とを流体連通せしめている。典型的には、通路１４６は放電加工又は電解加工によって形成され、十分な大きさのときは鋳造の一部として形成できる。さらに、図１２に示す構成では、１以上のアクセス穴１４８が少なくとも部分的にプラットフォーム９２内に延在して、冷却流路１３０とシャンク９６の外部領域とを流体連通せしめる。図１２に示す構成では、アクセスチャネル１４８は冷却流路１３０の底面１３４に通じている。図１２に示す構成では、冷却流路１３０はフィレット９４に沿って半径方向に延在しており、フィレット９４の上端部９５に出口を有する。
【００４２】
図１２に示す構成の利点は、以下のように理解することができる。シャンクポケット（シャンクとプラットフォーム下面とで画成される空間の領域）が通路１４６からの冷却剤で加圧され、マイクロチャネルによってもたらされる冷却に加えて、プラットフォームの下面での全般的レベルの冷却がなされる。この加圧によって高温ガスがこの領域に入り込まないようになる。これは、フィレットを貫通して翼形部に至る通路１４６を機械加工しない場合に、マイクロチャネルへの好適な冷却源となる。
【００４３】
次に、上述の冷却構成の全般について述べると、表面曲率に適合したフィレットの外面に冷却流路を配置することによって、上述の冷却構成で、耐荷重能力を高めるため金属温度を低く維持しながら、フィレットの半径を増大させることができる。さらに、本発明で新たに可能となったフィレットサイズの増大によって、皮膜のミクロ組織が改善され、これらの領域でのＴＢＣ剥離のおそれを低減することができる。さらに、上述のフィレット冷却は設計面で柔軟性に富み、フィレットに冷却を事実上あらゆる配向で組み込むことができる。
【００４４】
ただし、フィレットの冷却改善によって、大きなフィレットを用いることができるようになるが、本発明は従来の大きさのフィレットにも適用できる。例えば、ある既存の部材では、フィレットのサイズを大きくする必要がなくても、マイクロ冷却流路によって残りの利点が得られる。例えば、チャネルに、翼形部の内部空洞に直接穿孔された冷却供給穴を設けて、低温の基材材料は表面にマイクロチャネルを貫入させることができる。
【００４５】
図２〜図４、図８〜図１１、図１３、図１４を参照して、部品１００の別の構成について説明する。例えば図２及び図４に示すように、部品１００は、外面１１２と内面１１６とを有する基材１１０を含む。例えば図２及び図４に示すように、内面１１６は１以上の中空内部空間１１４を画成する。例えば図２及び図３に示すように、基材１１０の外面１１２は、正圧側壁２４と負圧側壁２６とを画成しており、正圧側壁２４と負圧側壁２６は、部品１００の前縁２８及び後縁３０で一体となって部品の翼形部９０部を形成している。図２及び図３に示すように、負圧側２６は凸面であり、正圧側２４は凹面である。例えば図３及び図４に示すように、基材１１０の外面１１２は、１以上のプラットフォーム９２と、翼形部９０と各プラットフォーム９２との間に延在してそれらを一体につなぐ１以上のフィレット９４とをさらに画成する。
【００４６】
例えば図８及び図９に示すように、外面１１２は、少なくとも部分的に各プラットフォーム９２に沿って延在する１以上の溝１３２を画成している。例えば図８及び図９に示すように、各々の溝１３２は中空内部空間１１４と流体連通している。
【００４７】
例えば図２、図８及び図１３に示すように、部品１００は、基材１１０の外面１１２の少なくとも一部の上に設けられた皮膜１５０をさらに含む。皮膜１５０は少なくとも構造皮膜５４を含んでおり、上述の通りである。例えば図８に示すように、構造皮膜５４は、溝１３２の上に延在して、溝１３２と構造皮膜５４とが一緒にプラットフォーム９４を冷却するための１以上のチャネル１３０を画成する。好適には、上述の冷却構成によって、プラットフォームの冷却を促進することができ、これは、中子プラットフォームの必要性をなくすのに役立ち、部品の予想コストを下げる。
【００４８】
図３に示す構成では、部品１００はタービン動翼１００を含んでおり、図９に示す構成では、基材１１０は、中空内部空間１１４と１以上の冷却流路１３０との間に延在してそれらを流体連通せしめる１以上のアクセスチャネル１４０をさらに画成する。アクセスチャネル１４０については上述した。
【００４９】
冷却流路１３０については数多くの構成が可能である。例えば図８に示す構成では、冷却流路１３０の少なくとも１つはプラットフォーム９２に沿って軸方向及び／又は長手方向に延在している。すなわち、冷却流路１３０は、プラットフォームに沿って軸方向、長手方向又は軸方向と長手方向の両方に延在し得る。好適には、この構成はプラットフォーム９２の冷却を促進する。図８に示す構成では、冷却流路１３０は、プラットフォーム端部９８の近傍に出口を有する。ただし、別の構成では、冷却流路１３０は、プラットフォーム９２の端部９８に出口を有する。後者の構成は明示されていない。ただし、プラットフォーム端部９８は図８に示してある。
【００５０】
図９に例示する構成では、冷却流路１３０の少なくとも１つはフィレット９４に沿って半径方向に延在し、次いでプラットフォーム９２に沿って軸方向及び／又は長手方向に延在する。好適には、この構成はフィレット９４及びプラットフォーム９２の冷却を促進する。図９に示す構成では、冷却流路１３０は、プラットフォーム端部９８の近傍に出口を有する。ただし、別の構成では、冷却流路１３０はプラットフォーム９２の端部９８に出口を有する。この後者の構成は明示されていない。ただし、プラットフォーム端部９８は図９に示してある。
【００５１】
上述の通り、部品１００はタービン動翼を含んでいてもよい。図１０に例示する構成では、基材１１０は、プラットフォーム９２と一体につながるシャンク９６をさらに画成する。図１０に示す構成では、１以上の通路１４６がシャンク９６を貫通していて、中空内部空間１１４とシャンク９６の外部領域とを流体連通せしめている。上述の通り、典型的には、通路１４６は放電加工又は電解加工によって形成されるが、十分な大きさのときは鋳造の一部として形成できる。さらに、図１０に示す構成では、１以上のアクセス穴１４８が少なくとも部分的にプラットフォーム９２内に延在して、冷却流路１３０とシャンク９６の外部領域とを流体連通せしめる。図１０に示す構成では、アクセスチャネル１４８は冷却流路１３０の底面１３４に通じている。図１０に示す構成では、冷却流路１３０はプラットフォーム９２に沿って軸方向及び／又は長手方向に延在しており、プラットフォーム端部９８の近傍に出口を有する。ただし、冷却流路１３０がプラットフォーム端部９８に出口を有していてもよい。この後者の構成は明示されていない。ただし、プラットフォーム端部９８は図１０に示してある。好適には、マイクロチャネルをプラットフォーム内に配置することによって、図１０に示す構成では、冷却剤が高温ガス経路に近づいて改善された冷却が得られる。この構成は、プラットフォーム内部に冷却通路又は空洞を鋳造する必要性を低減又は完全になくすことができる。また、シャンク−プラットフォーム空洞内の冷却剤への熱流束の量が低減し、マイクロチャネルに供給される前の流体が単に加圧機能を果たせるようになる。
【００５２】
図１１を参照して、別のタービン動翼１００の構成について説明する。図１１に示す構成では、基材１１０は、プラットフォーム９２と一体につながるシャンク９６と、少なくとも部分的にシャンク９６内に延在して中空内部空間１１４と各冷却流路１３０とを流体連通せしめる１以上のアクセス穴１４０とをさらに画成しており、図１１に示す構成では、冷却流路はプラットフォーム９２に沿って軸方向及び／又は長手方向に延在し、プラットフォーム端部９８の近傍に出口を有する。ただし、冷却流路１３０はプラットフォーム端部９８に出口を有していてもよい。この後者の構成は明示されていない。ただし、プラットフォーム端部９８は図１０に示してある。好適には、図１１に示す冷却構成はプラットフォーム９２の冷却を促進し、これは、中子プラットフォームの必要性をなくすのに役立ち、部品の予想コストを下げる。
【００５３】
図１３及び図１４を参照して上記で説明した通り、ある具体的な構成では、溝１３２及び冷却流路１３０はリエントラント形とし得る。同様に、図１４を参照して上記で説明した通り、ある具体的な構成では、構造皮膜５４は１以上の透過性スロット１４４を画成し、構造皮膜は溝１３２を完全には橋架けしていない。ただし、他の構成では、構造皮膜５４は溝１３２を封止している。
【００５４】
上述の通り、上述の冷却式プラットフォーム構成の利点として、中子プラットフォームの必要性をなくすのに役立ち、部品の予想コストを下げることが挙げられる。
【００５５】
図２〜図１７を参照して、部品１００内に冷却流路１３０を形成する方法について説明する。図２〜図４を参照して上記で説明した通り、部品１００は外面１１２と内面１１６とを有する基材１１０を含んでおり、内面１１６は１以上の中空内部空間１１４を画成し、基材１１０の外面１１２は正圧側壁２４と負圧側壁２６とを画成する。正圧側壁２４と負圧側壁２６は部品１００の前縁２８及び後縁３０で一体につながっている。図２及び図３に示すように、負圧側２６は凸面であり、正圧側２４は凹面である。例えば図３及び図４に示すように、基材１１０の外面１１２は、１以上のプラットフォーム９２と、翼形部９０と各プラットフォーム９２との間に延在してそれらを一体につなぐ１以上のフィレット９４とをさらに画成する。
【００５６】
図５及び図８〜図１２に示すように、本方法は、基材１１０の外面１１２に１以上の溝を形成するステップであって、少なくとも部分的にフィレット９４に沿って或いは少なくとも部分的にプラットフォーム９２に沿って延在する溝を形成するステップを含む。典型的には、上述の通り、本方法は、基材１１０の外面１１２に溝１３２を形成する前に基材１１０を鋳造するステップをさらに含んでいる。
【００５７】
図２、図５、図１３及び図１４に示すように、本方法はさらに、基材１１０の外面１１２の少なくとも一部の上に皮膜１５０を成膜するステップを含む。皮膜１５０及びその成膜のための堆積技術の例については上述した。ある具体的プロセスでは、基材１１０の外面１１２の少なくとも一部の上に皮膜１５０を成膜するステップはイオンプラズマ堆積法を実施することを含む。ある具体的な構成では、皮膜１５０は超合金を含む。ある具体的プロセスでは、基材１１０の外面１１２の少なくとも一部の上に皮膜１５０を成膜するステップは溶射法を実施することを含む。溶射法の例としては、ＨＶＯＦ溶射及びＨＶＡＦ溶射が挙げられる。ある具体的プロセスでは、基材１１０の外面１１２の少なくとも一部の上に皮膜１５０を成膜するステップは、減圧プラズマ溶射（ＬＰＰＳ）法を実施することを含む。上記で説明した通り、皮膜１５０は、溝１３２の上に延在する１以上の構造皮膜５４を含んでいて、溝１３２と構造皮膜５４とが一緒に部品１００のフィレット９４及びプラットフォーム９２の少なくとも一方を冷却するための１以上のチャネル１３０を画成する。
【００５８】
図５、図６、図１１及び図１３に示すように、本方法は、適宜、基材１１０に１以上のアクセス穴１４０を形成するステップであって、溝１３２を中空内部空間１１４と流体連通させるアクセス穴１４０を形成するステップをさらに含んでいてもよい。上述の通り、アクセス穴を形成するための技術は、本願出願人に譲渡されたＲｏｎａｌｄ  Ｓ．Ｂｕｎｋｅｒ他の米国特許出願第１３／２１０６９７号に記載されている。例えば、アクセス穴は、研磨液ジェット加工によって形成できる。さらに、内部アクセス穴１４０は、一定断面積の直線的穴、賦形穴（楕円形など）又は収束もしくは発散穴のいずれかとして穿孔することができる。
【００５９】
上記で説明した通り、ある具体的な構成では、溝はリエントラント形である。ある具体的プロセスでは、リエントラント形溝１３２は、Ｂｕｎｋｅｒ他の米国特許出願第１２／９４３６２４号に記載のように、例えば図１５〜図１７に示すように、基材１１０の表面１１２に研磨液ジェット１６０を噴射することによって形成できる。例えば、リエントラント形の溝１３２は、研磨液ジェット１６０の第１のパスで、基材１１０の表面１１２に対して側角に研磨液ジェット１６０を噴射し（図１５）、側角と対向する角度で次のパスを行うこと（図１６）によって形成し得る。ある具体的なプロセスでは、リエントラント形溝１３２を形成するステップは、１以上の追加のパスを実施するステップをさらに含んでおり（図１７）、側角とその対向角度との間の１以上の角度で研磨液ジェット１６０を溝１３２の底面１３４に噴射して、溝１３２の底面１３４から材料を除去する。さらに一般的には、リエントラント形溝１３２は、研磨液ジェット、プランジ電解加工（ＥＣＭ）、放電加工（ＥＤＭ）、回転電極による放電加工（ＥＤＭ）（ミリングＥＤＭ）及びレーザ機械加工の１以上を用いて形成することができる。
【００６０】
上述の通り、フィレット及び／又はプラットフォームの冷却にマイクロチャネルを用いると、従来の鋳造冷却通路に比して顕著な利点が得られる。特に、表面曲率に適合したフィレットの外面に冷却流路を配置することによって、上述の冷却構成で、耐荷重能力を高めるため金属温度を低く維持しながら、フィレットの半径を増大させることができる。
さらに、フィレットが大きいと、鋳造収率に対する制約が減るので、鋳造コストが下がる。さらに、本発明で新たに可能となったフィレットサイズの増大によって、フィレット領域（一般に溶射プロセスの際のミクロ組織制御が難しい領域である。）でのセラミック皮膜のミクロ組織も改善される。さらに、上述のフィレット及び／又はプラットフォーム冷却は設計面で柔軟性に富み、フィレット／プラットフォームに冷却を事実上あらゆる配向で組み込むことができる。加えて、フィレット輪郭が大きくなることで、空力効率も向上すると予測される。
【００６１】
本発明の幾つかの特徴だけについて例示・説明してきたが、数多くの修正及び変更が当業者には自明であろう。従って、特許請求の範囲は、このような本発明の技術的思想に属する修正及び変更を包含する。
【符号の説明】
【００６２】
１０  ガスタービンエンジン
１２  圧縮機
１４  燃焼器
１６  タービン
１８  シャフト
２０  燃料ノズル
２４  基材（部品）の正圧側壁
２６  基材（部品）の負圧側壁
２８  部品の前縁
３０  部品の後縁
３２  冷却流路の入口部
３４  冷却流路の中間部
３６  冷却流路の出口部
５２  表面法線
５４  構造皮膜
９０  翼形部
９２  プラットフォーム
９４  フィレット
９６  シャンク
９８  プラットフォーム端部
１００  高温ガス経路部品
１１０  基材
１１２  基材の外面
１１４  中空内部空間
１１６  基材の内面
１３０  チャネル
１３２  溝
１３４  溝の底面
１３６  溝の開口（上面）
１４０  アクセス穴
１４４  透過性スロット
１４６  シャンクを貫通する通路
１４８  プラットフォームを貫通するアクセス穴
１５０  皮膜
１６０  研磨液ジェット
【図１】
2013245673.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2013245673.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2013245673.tif 000012
【図１１】
2013245673.tif 000013
【図１２】
2013245673.tif 000014
【図１３】
2013245673.tif 000015
【図１４】
2013245673.tif 000016
【図１５】
2013245673.tif 000017
【図１６】
2013245673.tif 000018
【図１７】
2013245673.tif 000019
【外国語明細書】
2013245673000001.pdf