(57)【要約】      （修正有）【課題】高温ガス流路構成要素の前縁／後縁を冷却するためのシステム及び方法を提供する。【解決手段】高温ガス流路構成要素４０は、前縁４４、後縁４６、第１の側縁４８、第２の側縁５０、並びに対向する側面のペア５２、５４を含む本体４２を備える。第１の側面は、冷却流体を有するキャビティ５６と接するように構成される。高温ガス流路構成要素は、キャビティから前縁又は後縁の近傍まで延び且つ本体内に配置された供給チャンネルを含む。高温ガス流路構成要素は、前縁又は後縁に隣接して本体内に配置されるチャンネルを含む。チャンネルは、第１の側縁から第２の側縁に向かう方向で本体にわたって延びる。チャンネルは、キャビティから冷却流体を受け取り、供給チャンネルとチャンネルとの間で延びる中間チャンネルを介して前縁又は後縁を冷却するよう構成される。【選択図】図２
2017160905.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンエンジン（１０）のタービンセクション（１８）で使用する高温ガス流路構成要素（４０）であって、
前縁（４４）、後縁（４６）、第１の側縁（４８）、第２の側縁（５０）、並びに前記前縁（４４）と前記後縁（４６）の間及び前記第１及び第２の側縁（４８，５０）間に対向する側面のペア（５２，５４）を含む本体（４２）を備え、
前記対向する側面のペア（５２，５４）の第１の側面（５２）が、冷却流体を有するキャビティ（５６）と接するように構成され、前記対向する側面のペア（５２，５４）の第２の側面（５４）が、高温ガス流路に向けられ、
前記高温ガス流路構成要素（４０）が更に、
前記キャビティ（５６）から前記前縁（４４）又は前記後縁（４６）の近傍まで前記ガスタービンエンジン（１０）の長手方向軸線（８０）に対して軸方向に延び且つ前記本体（４２）内に配置されて、前記キャビティ（５６）から冷却流体を受けるように構成された第１の供給チャンネル（９０）と、
前記第２の側面（５４）に隣接し且つ前記前縁（４４）又は前記後縁（４６）に隣接して前記本体（４２）内に配置される第１のチャンネル（７４）と、
を備え、
前記第１のチャンネル（７４）が、前記第１の側縁（４８）から前記第２の側縁（５０）に向かう方向で前記本体（４２）にわたって延び、前記第１のチャンネル（７４）が、前記第１の側縁（４８）に隣接する第１の末端部分（８２）と、前記第２の側縁（５０）に隣接する第２の末端部分（８４）とを含み、
前記第１のチャンネル（７４）が、前記キャビティ（５６）から冷却流体を受け取り、前記第１の供給チャンネル（９０）と前記第１のチャンネル（７４）との間で長手方向軸線（８０）に対して半径方向で延びる第１の中間チャンネル（１１４）を介して前記前縁（４４）又は前記後縁（４６）を冷却するよう構成されている、高温ガス流路構成要素（４０）。
【請求項２】
前記第１の供給チャンネル（９０）が、前記キャビティ（５６）から前記前縁（４４）の近傍まで軸方向で延びており、前記第１のチャンネル（７４）が、前記前縁（４４）に隣接して配置される、請求項１に記載の高温ガス流路構成要素（４０）。
【請求項３】
前記第１の供給チャンネル（９０）が、前記キャビティ（５６）から前記後縁（４６）の近傍まで軸方向で延びており、前記第１のチャンネル（７４）が、前記後縁（４６）に隣接して配置される、請求項１に記載の高温ガス流路構成要素（４０）。
【請求項４】
前記第２の末端部分（８４）が、前記本体（４２）から冷却流体を排出するための冷却流体出口（９６）を含む、請求項１に記載の高温ガス流路構成要素（４０）。
【請求項５】
前記第２の末端部分（８４）が、前記第２の側縁（５０）に延びて、前記冷却流体出口が、前記本体（４２）から冷却流体を排出するため前記第２の側縁（５０）上に配置される、請求項４に記載の高温ガス流路構成要素（４０）。
【請求項６】
前記第２の末端部分（８４）が、前記第２の側面（５４）に延びて、前記冷却流体出口（９６）が、前記本体（４２）から冷却流体を排出するため前記第２の側面（５４）上に配置される、請求項４に記載の高温ガス流路構成要素（４０）。
【請求項７】
前記第２の末端部分（８４）が、前記前縁（４４）又は前記後縁（４６）まで延びて、前記冷却流体出口（９６）が、前記本体（４２）から冷却流体を排出するため前記前縁（４４）又は前記後縁（４６）上に配置される、請求項４に記載の高温ガス流路構成要素（４０）。
【請求項８】
前記第１の末端部分（８２）が、前記第１の中間チャンネル（１１４）に結合される、請求項１に記載の高温ガス流路構成要素（４０）。
【請求項９】
前記第１の末端部分（８２）が、自由端部（９９）を有するフック形部分（９７）を含み、前記第１の中間チャンネル（１１４）が、前記自由端部（９９）に結合される、請求項８に記載の高温ガス流路構成要素（４０）。
【請求項１０】
前記第２の側面（５４）に隣接し且つ前記前縁（４４）又は前記後縁（４６）に隣接して前記本体（４２）内に配置された第２のチャンネル（７４）を備え、前記第２のチャンネル（７４）が、前記第１の側縁（４８）から前記第２の側縁（５０）に向かう方向で前記本体（４２）にわたって延び、前記第２のチャンネル（７４）が、前記第１の側縁（４８）に隣接した第３の末端部分（８４）と、前記第２の側縁（５０）に隣接した第４の末端部分（８２）とを含み、前記第２のチャンネル（７４）が、前記キャビティ（５６）から冷却流体を受け取り、前記第１の供給チャンネル（９０）と前記第２のチャンネル（７４）との間で長手方向軸線（８０）に対して半径方向で延びる第２の中間チャンネル（１１４）を介して前記前縁（４４）又は前記後縁（４６）を冷却するよう構成されている、請求項１に記載の高温ガス流路構成要素（４０）。
【請求項１１】
前記第１の供給チャンネル（９０）の断面積が、前記キャビティ（５６）から前記前縁（４４）又は前記後縁（４６）の近傍まで軸方向で減少することができる、請求項１０に記載の高温ガス流路構成要素（４０）。
【請求項１２】
前記第１の供給チャンネル（９０）が、前記第１の側縁（４８）に隣接して配置され、前記第１のチャンネル（７４）の第１の末端部分（８２）が、前記第１の中間チャンネル（１１４）に直接結合され、前記高温ガス流路構成要素（４０）が、前記第２の側縁（５０）に隣接し且つ前記前縁（４４）又は前記後縁（４６）の近傍まで軸方向に延びて前記本体（４２）内に配置された第２の供給チャンネル（９０）を含み、前記第１及び第２の供給チャンネル（９０）の両方が、前記長手方向軸線（８０）に対して同じ軸方向位置に配置され、前記第２の供給チャンネル（９０）が、前記キャビティ（５６）から冷却流体を受けるように構成される、請求項１に記載の高温ガス流路構成要素（４０）。
【請求項１３】
前記第２の側面（５４）に隣接し且つ前記前縁（４４）又は前記後縁（４６）に隣接して前記本体（４２）内に配置された第２のチャンネル（７４）を備え、前記第２のチャンネル（７４）が、前記第１の側縁（４８）から前記第２の側縁（５０）に向かう方向で前記本体（４２）にわたって延び、前記第２のチャンネル（７４）が、前記第１の側縁（４８）に隣接した第３の末端部分（８２）と、前記第２の側縁（５０）に隣接した第４の末端部分（８４）とを含み、前記第２のチャンネル（７４）が、前記キャビティ（５６）から冷却流体を受け取り、前記第２の供給チャンネル（９０）と前記第２のチャンネル（７４）との間で半径方向で延びる第２の中間チャンネル（１１４）を介して前記前縁（４４）又は前記後縁（４６）を冷却するよう構成されており、前記第２のチャンネル（７４）の第４の末端部分（８４）が、前記第２の中間チャンネル（１１４）に直接結合される、請求項１２に記載の高温ガス流路構成要素（４０）。
【請求項１４】
前記第１及び第２のチャンネル（７４）が、互いに対して平行である、請求項１３に記載の高温ガス流路構成要素（４０）。
【請求項１５】
ガスタービンエンジン（１０）のタービンセクション（１８）で使用するシュラウドセグメント（４０）であって、
前縁（４４）、後縁（４６）、第１の側縁（４８）、第２の側縁（５０）、並びに前記前縁（４４）と前記後縁（４６）の間及び前記第１の側縁（４８）及び第２の側縁（５０）の間に対向する側面のペア（５２，５４）を含む本体（４２）を備え、
前記対向する側面のペア（５２，５４）の第１の側面（５２）が、冷却流体を有するキャビティ（５６）と接するように構成され、前記対向する側面のペア（５２，５４）の第２の側面（５４）が、高温ガス流路に向けられ、
前記シュラウドセグメント（４０）が更に、
前記キャビティ（５６）から前記後縁（４６）の近傍まで前記ガスタービンエンジン（１０）の長手方向軸線（８０）に対して軸方向に延び且つ前記第１の側縁（４８）に隣接して前記本体（４２）内に配置された第１の供給チャンネル（９０）と、
前記キャビティ（５６）から前記後縁（４６）の近傍まで軸方向に延びて前記第２の側縁（５０）に隣接して前記本体（４２）内に配置された第２の供給チャンネル（９０）と、
を備え、前記第１及び第２の供給チャンネル（９０）が、前記キャビティ（５６）から冷却流体を受けるように構成され、
前記シュラウドセグメント（４０）が更に、
前記第２の側面（５４）に隣接し且つ前記後縁（４６）に隣接して前記本体（４２）内に配置された第１のチャンネル（７４）を備え、
前記第１のチャンネル（７４）が、前記第１の側縁（４８）から前記第２の側縁（５０）に向かう方向で前記本体（４２）にわたって延び、前記第１のチャンネル（７４）が、前記第１の側縁（４８）に隣接する第１の末端部分（８２）と、前記第２の側縁（５０）に隣接する第２の末端部分（８４）とを含み、前記第１のチャンネル（７４）が、前記キャビティ（５６）から冷却流体を受け取り、前記第１の供給チャンネル（９０）と前記第１のチャンネル（７４）との間で長手方向軸線（８０）に対して半径方向で延びる第１の中間チャンネル（１１４）を介して前記後縁（４６）を冷却するよう構成されており、前記第１のチャンネル（７４）の第１の末端部分（８２）が、前記第１の中間チャンネル（１１４）に直接結合され、
前記シュラウドセグメント（４０）が更に、
前記第２の側面（５４）に隣接し且つ前記後縁（４６）に隣接して前記本体（４２）内に配置された第２のチャンネル（７４）を備え、
前記第２のチャンネル（７４）が、前記第１の側縁（４８）から前記第２の側縁（５０）に向かう方向で前記本体（４２）にわたって延び、前記第２のチャンネル（７４）が、前記第１の側縁（４８）に隣接した第３の末端部分（８４）と、前記第２の側縁（５０）に隣接した第４の末端部分（８２）とを含み、前記第２のチャンネル（７４）が、前記キャビティ（５６）から冷却流体を受け取り、前記第１の供給チャンネル（９０）と前記第２のチャンネル（７４）との間で半径方向で延びる第２の中間チャンネル（１１４）を介して前記後縁（４６）を冷却するよう構成されており、前記第２のチャンネル（７４）の第４の末端部分（８４）が、前記第２の中間チャンネル（１１４）に直接結合される、シュラウドセグメント（４０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示される主題は、ガスタービンエンジンに関し、より具体的には、ガスタービンエンジン用のタービンシュラウドに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンなどのターボ機械は、圧縮機、燃焼器、及びタービンを含むことができる。ガスは、圧縮機において圧縮されて燃料と混合され、次いで燃焼器に送給され、ここでガス／燃料混合気が燃焼する。次いで、高温及び高エネルギーの排気流体が高温ガス経路に沿ってタービン送給され、ここで流体のエネルギーが機械エネルギーに変換される。高温ガス経路に沿った高い温度は、タービン構成要素（例えば、タービンシュラウド）を加熱し、構成要素の劣化を引き起こす可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第９，１２７，５４９号明細書
【発明の概要】
【０００４】
最初に請求項に記載された本発明の範囲内にある特定の実施形態について以下で要約する。これらの実施形態は、特許請求した本発明の技術的範囲を限定することを意図するものではなく、むしろそれらの実施形態は、本発明の実施可能な形態の簡潔な概要を示すことのみを意図している。当然のことながら、本発明は、下記に説明した実施形態と同様のもの又は該実施形態と異なるものとすることができる様々な形態を含むことができる。
【０００５】
第１の実施形態によれば、ガスタービンエンジンのタービンセクションで使用する高温ガス流路構成要素が提供される。高温ガス流路構成要素は、前縁、後縁、第１の側縁、第２の側縁、並びに前縁と後縁の間及び第１及び第２の側縁間に対向する側面のペアを含む本体を備える。対向する側面のペアの第１の側面は、冷却流体を有するキャビティと接するように構成され、対向する側面のペアの第２の側面は、高温ガス流路に向けられる。高温ガス流路構成要素が更に、キャビティから前縁又は後縁の近傍までガスタービンエンジンの長手方向軸線に対して軸方向に延び且つ本体内に配置される第１の供給チャンネルを含む。第１の供給チャンネルは、キャビティから冷却流体を受けるように構成される。高温ガス流路構成要素が更に、第２の側面に隣接し且つ前縁又は後縁に隣接して本体内に配置される第１のチャンネルを含む。第１のチャンネルは、第１の側縁から第２の側縁に向かう方向で本体にわたって延びる。第１のチャンネルは、第１の側縁に隣接する第１の末端部分と、第２の側縁に隣接する第２の末端部分とを含む。第１のチャンネルは、キャビティから冷却流体を受け取り、第１の供給チャンネルと第１のチャンネルとの間で長手方向軸線に対して半径方向で延びる第１の中間チャンネルを介して前縁又は後縁を冷却するよう構成されている。
【０００６】
第２の実施形態によれば、ガスタービンエンジンのタービンセクションで使用するシュラウドセグメントが提供される。シュラウドセグメントは、前縁、後縁、第１の側縁、第２の側縁、並びに前縁と後縁の間及び第１の側縁及び第２の側縁の間に対向する側面のペアを含む本体を備える。対向する側面のペアの第１の側面は、冷却流体を有するキャビティと接するように構成され、対向する側面のペアの第２の側面は、高温ガス流路に向けられる。シュラウドセグメントがまた、キャビティから後縁の近傍までガスタービンエンジンの長手方向軸線に対して軸方向に延び且つ第１の側縁に隣接して本体内に配置された第１の供給チャンネルを含む。シュラウドセグメントが更に、キャビティから後縁の近傍まで軸方向に延びて第２の側縁に隣接して本体内に配置された第２の供給チャンネルを含む。第１及び第２の供給チャンネルが、キャビティから冷却流体を受けるように構成される。シュラウドセグメントが更に、第２の側面に隣接し且つ後縁に隣接して本体内に配置された第１のチャンネルを含む。第１のチャンネルは、第１の側縁から第２の側縁に向かう方向で本体にわたって延びる。第１のチャンネルは、第１の側縁に隣接する第１の末端部分と、第２の側縁に隣接する第２の末端部分とを含む。第１のチャンネルは、キャビティから冷却流体を受け取り、第１の供給チャンネルと第１のチャンネルとの間で長手方向軸線に対して半径方向で延びる第１の中間チャンネルを介して後縁を冷却するよう構成されている。第１のチャンネルの第１の末端部分が、第１の中間チャンネルに直接結合される。シュラウドセグメントが更にまた、第２の側面に隣接し且つ後縁に隣接して本体内に配置された第２のチャンネルを含む。第２のチャンネルが、第１の側縁から第２の側縁に向かう方向で本体にわたって延びる。第２のチャンネルが、第１の側縁に隣接した第３の末端部分と、第２の側縁に隣接した第４の末端部分とを含む。第２のチャンネルが、キャビティから冷却流体を受け取り、第１の供給チャンネルと第２のチャンネルとの間で半径方向で延びる第２の中間チャンネルを介して後縁を冷却するよう構成されている。第２のチャンネルの第４の末端部分が、第２の中間チャンネルに直接結合される。
【０００７】
第３の実施形態によれば、ガスタービンエンジンのタービンセクションで使用するシュラウドセグメントが提供される。シュラウドセグメントは、前縁、後縁、第１の側縁、第２の側縁、並びに前縁と後縁の間及び第１の側縁及び第２の側縁の間に対向する側面のペアを含む本体を備える。対向する側面のペアの第１の側面は、冷却流体を有するキャビティと接するように構成され、対向する側面のペアの第２の側面は、高温ガス流路に向けられる。シュラウドセグメントがまた、キャビティから前縁の近傍までガスタービンエンジンの長手方向軸線に対して軸方向に延び且つ第１の側縁に隣接して本体内に配置された第１の供給チャンネルを含む。シュラウドセグメントが更に、キャビティから前縁の近傍まで軸方向に延びて第２の側縁に隣接して本体内に配置された第２の供給チャンネルを含む。第１及び第２の供給チャンネルが、キャビティから冷却流体を受けるように構成される。シュラウドセグメントが更に、第２の側面に隣接し且つ前縁に隣接して本体内に配置された第１のチャンネルを含む。第１のチャンネルは、第１の側縁から第２の側縁に向かう方向で本体にわたって延びる。第１のチャンネルは、第１の側縁に隣接する第１の末端部分と、第２の側縁に隣接する第２の末端部分とを含む。第１のチャンネルは、キャビティから冷却流体を受け取り、第１の供給チャンネルと第１のチャンネルとの間で長手方向軸線に対して半径方向で延びる第１の中間チャンネルを介して前縁を冷却するよう構成されている。第１のチャンネルの第１の末端部分が、第１の中間チャンネルに直接結合される。シュラウドセグメントが更にまた、第２の側面に隣接し且つ前縁に隣接して本体内に配置された第２のチャンネルを含む。第２のチャンネルが、第１の側縁から第２の側縁に向かう方向で本体にわたって延びる。第２のチャンネルが、第１の側縁に隣接した第３の末端部分と、第２の側縁に隣接した第４の末端部分とを含む。第２のチャンネルが、キャビティから冷却流体を受け取り、第１の供給チャンネルと第２のチャンネルとの間で半径方向で延びる第２の中間チャンネルを介して前縁を冷却するよう構成されている。第２のチャンネルの第４の末端部分が、第２の中間チャンネルに直接結合される。
【０００８】
本発明のこれら並びに他の特徴、態様、及び利点は、図面全体を通じて同じ参照符号が同じ要素を示す添付図面を参照しながら以下の詳細な説明を読むことにより、一層よく理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】冷却チャンネルを備えたタービンシュラウドを有するタービンシステムの１つの実施形態のブロック図。
【図２】外側タービンシュラウドセグメントに結合された内側タービンシュラウドセグメントの１つの実施形態の斜視図。
【図３】図２（例えば、後縁に隣接して配置された冷却チャンネルを有する）の線３−３に沿って見た高温ガス流路構成要素の１つの実施形態（例えば、高温ガス流路に向けられた本体の側面に隣接する）の断面図。
【図４】図２（例えば、前縁に隣接して配置された冷却チャンネルを有する）の線３−３に沿って見た高温ガス流路構成要素の１つの実施形態（例えば、高温ガス流路に向けられた本体の側面に隣接する）の断面図。
【図５】図２の線３−３に沿って見た高温ガス流路構成要素（例えば、前縁に隣接して配置された冷却チャンネルを有し且つ前縁上に出口を有する）の１つの実施形態（例えば、高温ガス流路に向けられた本体の側面に隣接する）の断面図。
【図６】前縁に隣接して配置された冷却チャンネル及び側面上の出口を有する高温ガス流路構成要素の１つの実施形態の底面図（例えば、高温ガス流路に向けられた側面の図）。
【図７】図２の線３−３に沿って見た高温ガス流路構成要素（例えば、フック形末端部分を有する冷却チャンネルを有する）の１つの実施形態（例えば、高温ガス流路に向けられた本体の側面に隣接する）の断面図。
【図８】高温ガス流路構成要素（例えば、後縁に隣接する供給チャンネルを有する）の１つの実施形態の上面図（例えば、キャビティと接する側面の図）。
【図９】高温ガス流路構成要素（例えば、前縁に隣接する供給チャンネルを有する）の１つの実施形態の上面図（例えば、キャビティと接する側面の図）。
【図１０】線１０−１０に沿って見た、図３の高温ガス流路構成要素の一部の１つの実施形態の斜視断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の主題の１つ又はそれ以上の特定の実施形態について、以下で説明する。これらの実施形態の簡潔な説明を行うために、本明細書では、実際の実施態様の全ての特徴については説明しないことにする。何れかの技術プロジェクトと同様に、このような何らかの実際の実施構成の開発において、システム及びビジネスに関連した制約への準拠など、実施構成毎に異なる可能性のある開発者の特定の目標を達成するために、多数の実施時固有の決定を行う必要がある点は理解されたい。更に、このような開発の取り組みは、複雑で時間を要する可能性があるが、本開示の利点を有する当業者にとっては、設計、製作、及び製造の日常的な業務である点を理解されたい。
【００１１】
本発明の主題の種々の実施形態の要素を導入する際に、冠詞「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」、及び「ｓａｉｄ」は、要素の１つ又はそれ以上が存在することを意味するものとする。用語「備える」、「含む」、及び「有する」は、包括的なものであり、記載した要素以外の付加的な要素が存在し得ることを意味する。
【００１２】
本開示は、高温ガス流路に沿って配置されたタービンの構成要素（例えば、タービンシュラウド）を冷却するためのシステム及び方法に関する。詳細には、内側タービンシュラウドセグメントは、高温ガス流路に向けられた側面上に又は該側面に隣接して配置された表面近傍チャンネル（例えば、マイクロチャンネル）を有する本体を含む。以下では、内側タービンシュラウドセグメントに関連したこれらのチャンネルを検討するが、同様の実施形態は、高温ガス流路に沿って配置された他の構成要素（例えば、ノズル側壁）においても利用することができる。特定の実施形態において、チャンネルは、本体の後縁及び／又は前縁に隣接して配置される。特定の実施形態において、本体と共にチャンネルを備えて側面の上に配置された（ろう付けされた）予備焼結プリフォーム層は、チャンネルを定める。他の実施形態において、チャンネルは、完全に本体内に形成（例えば、鋳造、付加生成、孔開け、放電加工、その他）される。各チャンネルは、第１の側部から第２の側縁まで本体にわたって延びる。各チャンネルは、第１の末端部分及び第２の末端部分を含む。前縁及び／又は後縁に隣接するチャンネルは、内側タービンシュラウドセグメント及び１又はそれ以上の供給チャンネル（例えば、供給プレナム）を介して内側タービンシュラウドセグメントに結合された外側タービンシュラウドセグメントによって定められるキャビティ（例えば、バスタブ）から冷却流体（例えば、圧縮機からの吐出空気又はインピンジメント後空気）を受け取るよう構成される。特定の実施形態において、各供給チャンネルは、第１の側縁又は第２の側縁に隣接する本体内に配置され、キャビティからガスタービンエンジンの長手方向軸線に対して軸方向で前縁又は後縁の近傍まで延びる。チャンネル（例えば、第１の末端部分にある）は、該チャンネルとそれぞれの供給チャンネルとの間に（例えば、半径方向に）延びる中間チャンネルを介してそれぞれの供給チャンネルに結合される。他の実施形態において、単一の供給チャンネルは、本体内に配置（例えば、前縁又は後縁に隣接する本体内に中心に配置）され、中間チャンネルを介してチャンネルに結合することができる。これらの実施形態は、冷却流体が、冷却流体流路に沿って供給チャンネルを通ってチャンネル（中間チャンネルを介して）に、及び前縁又は後縁に隣接する本体にわたって（第１の末端部分から第２の末端部分に）流れ、ここで冷却流体は、出口（例えば、高温ガス流路に向けられた内側シュラウドセグメントの側縁、側面、前縁、又は後縁に位置する）を介してチャンネルの第２の末端部分から排出される。特定の実施形態において、チャンネル（例えば、第１及び第２の末端部分）は、冷却流体が前縁又は後縁に隣接する本体にわたって同じ方向に流れるような向きにされる。他の実施形態において、隣接するチャンネルは、冷却流体が前縁又は後縁に隣接する本体にわたって反対方向（例えば、互いに対して逆方向の流れ）に流れるような向きにされる。内側タービンシュラウドセグメントの開示される実施形態は、少ない空気（例えば、タービンシュラウドのための典型的な冷却システムよりも）により冷却に利用される負担空気に伴うコストを低減して、内側タービンシュラウドセグメントの冷却を可能にすることができる。加えて、前縁又は後縁に隣接したチャンネルは、冷却流体の熱容量の使用を最大化する。更に、チャンネルは、前縁又は後縁付近のより均一な温度を確保する。
【００１３】
図面を参照すると、図１は、タービンシステム１０の１つの実施形態のブロック図である。以下で詳細に説明するように、開示されるタービンシステム１０（例えば、ガスタービンエンジン）は、以下で記載される冷却チャンネルを有するタービンシュラウドを利用することができ、これにより高温ガス流路構成要素における応力モードを低減し、タービンシステム１０の効率を改善することができる。上述のように、同様の冷却チャンネルは、高温ガス流路に沿って配置された他の構成要素（例えば、ノズル側壁）で利用することができる。タービンシステム１０は、タービンシステム１０を駆動するのに、天然ガス及び／又は水素リッチな合成ガスのような液体又はガス燃料を用いることができる。図示のように、燃料ノズル１２は、供給燃料１４を吸込み、空気、酸素、酸素富化空気、貧酸素空気、又はこれらの組み合わせなどの酸化剤と燃料を混合する。以下の検討では、酸化剤を空気として言及しているが、開示される実施形態にはあらゆる好適な酸化剤を用いることができる。燃料及び空気が混合されると、燃料ノズル１２は、最適燃焼、エミッション、燃費、及び出力に好適な比率で燃料空気混合気を燃焼器１６に分配する。タービンシステム１０は、１又はそれ以上の燃焼器１６の内部に配置される１又はそれ以上の燃料ノズル１２を含むことができる。燃料空気混合気は、燃焼器１６内の燃焼室にて燃焼し、これにより高温の加圧排気ガスを生成する。燃焼器１６は、排気ガス（例えば、高温加圧ガス）を移行要素を通じてタービンノズル（又は「第１段ノズル」）及び他の段のバケット（又はブレード）及びノズルに配向し、タービンケーシング１９（例えば、アウターケーシング）内でタービン１８の回転を引き起こす。排気ガスは、排気出口２０に向かって流れる。排気ガスがタービン１８を通過すると、ガスは、タービンバケット（又はブレード）に力を作用し、タービンシステム１０の軸線に沿ってシャフト２２を回転させる。例示するように、シャフト２２は、圧縮機２４を含むタービンシステム１０の種々の構成要素に接続することができる。圧縮機２４はまた、シャフト２２に結合されたブレードを含む。シャフト２２が回転すると、圧縮機２４内のブレードもまた回転し、これにより圧縮空気が吸気口２６から圧縮機２４を通って燃料ノズル１２及び／又は燃焼器１６に流入する。圧縮機２４からの圧縮空気（例えば、吐出された空気）の一部は、燃焼器１６を通過することなく、タービン１８又はその構成要素に分流させることができる。吐出空気（例えば、冷却流体）は、ロータ上のバケット、ディスク及びスペーサと共に、シュラウド及びノズルのようなタービン構成要素を冷却するのに利用することができる。シャフト２２はまた、負荷２８に接続することができ、該負荷２８は、例えば、発電プラントにおける発電機又は航空機のプロペラなど、移動又は固定負荷とすることができる。負荷２８は、タービンシステム１０の回転出力によって動力供給することができるあらゆる好適な装置を含むことができる。タービンシステム１０は、軸方向軸線又は方向３０、軸線３０に向かう又は軸線３０から離れる半径方向３２、軸線３０の周りの円周方向３４に沿って延びることができる。１つの実施形態において、高温ガス構成要素（例えば、タービンシュラウド、ノズル、その他）は、タービン１８に配置され、ここでガスが構成要素にわたって流れて、タービン構成要素のクリープ、酸化、摩耗、及び熱疲労を引き起こす。タービン１８は、冷却通路（例えば、表面近傍チャンネル）を有する１又はそれ以上のタービンシュラウドセグメント（例えば、内側タービンシュラウドセグメント）を含むことができ、高温ガス流路構成要素の温度の制御を可能にし（例えば、シュラウドに対して典型的な冷却システムよりも少ない冷却空気を利用して）、構成要素における損傷モードを軽減し、構成要素の耐用期間（目的とする機能を実施している間の）を延長し、タービンシステム１０の作動に伴うコストを低減し、ガスタービンシステム１０の効率を向上させることができる。
【００１４】
図２は、外側タービンシュラウドセグメント３８に結合されてタービンシュラウドセグメント４０を形成する内側タービンシュラウドセグメント３６などの高温ガス流路構成要素の１つの実施形態の斜視図である。タービン１８は、それぞれのタービン段の周りに全体としてそれぞれのリングを形成する複数のタービンシュラウドセグメント４０を含む。特定の実施形態において、タービン１８は、タービン１８（及びタービン段）の回転軸線の周りに円周方向３４に配置された各タービンシュラウドセグメント４０に対してそれぞれの外側タービンシュラウドセグメント３８に結合された複数の内側タービンシュラウドセグメント３６を含むことができる。他の実施形態では、タービン１８は、外側タービンシュラウドセグメント３８に結合されてタービンシュラウドセグメント４０を形成する複数の内側タービンシュラウドセグメント３６を含むことができる。
【００１５】
図示のように、内側タービンシュラウドセグメント３６は、両方とも高温ガス流路４７と接する上流側縁部又は前縁４４及び下流側縁部又は後縁４６を有する本体４２を含む。本体４２はまた、第１の側縁４８（例えば、第１のスラッシュ面）と、第１の側縁４８の反対側に配置された第２の側縁５０（例えば、第２のスラッシュ面）とを含み、これら両方とも、前縁４４と後縁４６との間に延びる。本体４２は更に、前縁４４と後縁４６の間及び第１の側縁４８と第２の側縁５０の間に延びる対向する側面のペア５２，５４を含む。特定の実施形態において、本体４２（詳細には、側面５２，５４）は、第１の側縁４８と第２の側縁５０の間に円周方向３４で及び前縁４４と後縁４６の間に半径方向３０で弓状の形状にすることができる。側面５２は、内側タービンシュラウドセグメント３６と外側タービンシュラウドセグメント３８との間に定められるキャビティ５６と接するように構成される。側面５４は、タービン１８内で高温ガス流路４７に向けられるように構成される。
【００１６】
以下で更に詳細に説明するように、本体４２は、高温ガス流路構成要素（例えば、タービンシュラウド４０、内側タービンシュラウドセグメント３６、その他）の冷却を助けるため、側面５４内に配置された複数のチャンネル（例えば、冷却チャンネル又はマイクロチャンネル）を含むことができる。特定の実施形態において、これらのチャンネルの一部は、他のチャンネルが本体４２の他の部分で側面５４内に配置されているか否かに関わらず、前縁４４又は後縁４６もしくは両方に隣接して配置される。予備焼結プリフォーム（ＰＳＰ）層５８が側面５４上に配置（例えば、ろう付け）されて、ＰＳＰ層５８の第１の面６０が、本体４２と共にチャンネルを定め（例えば、密閉し）、ＰＳＰ層５８の第２の面６２が、高温ガス流路４７と接するようになる。ＰＳＰ層５８は、超合金及びろう付け材料から形成することができる。特定の実施形態において、ＰＳＰ層５８に代わる手段として、非ＰＳＰ金属シートを側面５４上に配置して、本体４２と共にチャンネルを定める。特定の実施形態において、ＰＳＰ層５８に代わる手段として、本体４２内にチャンネルを密閉するために障壁コーティング又は熱障壁コーティングブリッジを利用することができる。特定の実施形態において、チャンネルは、側面５４付近で本体４２内に完全に配置することができる。チャンネルは、放電加工、孔加工、鋳造、付加製造、これらの組み合わせ又は他の何れかの技法により本体に形成又は機械加工することができる。
【００１７】
特定の実施形態において、本体４２は、外側タービンシュラウドセグメント３８への内側タービンシュラウドセグメント３６の結合を可能にするフック部を含む。上述のように、内側タービンシュラウドセグメント３６及び外側タービンシュラウドセグメント３８の側面５２は、キャビティ５６を定める。外側タービンシュラウドセグメント３８は、圧縮機２４からのタービン１８における比較的低温の流体又は空気（すなわち、高温ガス流路４７における温度よりも低温）にほぼ近接している。外側タービンシュラウドセグメント３８は、圧縮機２４から冷却流体又は空気を受け取り、キャビティ５６に冷却流体を提供する通路（図示せず）を含む。以下で更に詳細に説明されるように、冷却流体は、キャビティ５６から前縁４４又は後縁４６の近傍まで延びて本体４２内に配置された供給チャンネル又はプレナムを介して内側タービンシュラウドセグメント３６の側縁４８，５０間で本体４２（例えば、前縁４４又は後縁４６に隣接してある方向（例えば、円周方向３４）で延びる）内でチャンネルに流れる。供給チャンネルは、第１の側縁４８及び／又は第２の側縁５０に隣接して配置される。加えて、供給チャンネルは、前縁４４又は後縁４６に隣接したチャンネルよりも半径方向３２で外向きに（例えば、ガスタービンエンジンの長手方向軸線から離れて）配置される。中間チャンネルは、チャンネルを供給チャンネルに結合（例えば、流体結合）する。各チャンネルは、第１の末端部分及び第２の末端部分を含む。特定の実施形態において、第１の末端部分は、自由端部を有するフック形部分を含む。第１の末端部分は、中間チャンネルに結合されて、冷却流体を受け取る。第２の末端部分は、本体４２から冷却流体を排出するため、前縁４４又は後縁４６、側縁４８，５０、又は側面５４上に配置された出口（例えば、冷却流体出口）を含む。特定の実施形態において、隣接するチャンネルは、第１の側縁４８に隣接して配置された第１の末端部分と第２の側縁５０に隣接して配置された第２の末端部分とを有するチャンネルを備え、他方、隣接チャンネルが反対の向きを有して、交互パターンで配列することができる。チャンネルの形状はまた、チャンネルの閉塞時に十分な冷却を提供するように最適化される。内側タービンシュラウドセグメントの開示される実施形態は、少ない空気（例えば、タービンシュラウドのための典型的な冷却システムよりも）により冷却に利用される負担空気に関するコストを低減して、内側タービンシュラウドセグメントの冷却を可能にすることができる。加えて、前縁又は後縁に隣接したチャンネルは、冷却流体の熱容量の使用を最大化する。更に、チャンネルは、前縁又は後縁付近のより均一な温度を確保する。
【００１８】
図３は、（例えば、後縁４６に隣接して配置された冷却チャンネル７４を有する）図２の線３−３に沿って見た高温ガス流路構成要素（例えば、内側タービンシュラウドセグメント３６）の１つの実施形態の断面図（例えば、高温ガス経路に向けられた本体４２の側面５４に隣接した）である。側面５４（チャンネル７４が側面５４に形成されている実施形態において）の底面図は、図３と同様である点に留意されたい。図示のように、本体４２は、後縁４６に隣接した側面５４内に配置される複数のチャンネル７４（例えば、冷却チャンネル又はマイクロチャンネル）を含む。本体４２は、後縁４６に隣接して配置された２〜１０又はそれ以上のチャンネル７４を含むことができる。図示のように、チャンネル７４は、互いに対して平行である。チャンネル７４の全体は、後縁４６に隣接した本体４２の長さ７６の最後の約２５パーセント内に配置することができる。特定の実施形態において、チャンネル７４は、後縁４６に隣接した本体４２の長さ７６の最後の約１０〜２５パーセント内に配置することができる。例えば、チャンネル７４は、長さ７６の最後の約１０、１５、２０、又は２５パーセント内に配置することができる。各チャンネル７４は、側縁４８付近から側縁５０付近まで本体４２にわたって（例えば、円周方向３４に）延びる。特定の実施形態において、各チャンネル７４は、側縁４８，５０間で長さ７８の約８０〜９９パーセントを延びることができる。例えば、各チャンネル７４は、長さ７８の約８０，８５，９０，９５又は９９パーセントを延びることができる。チャンネル７４は、あらゆる断面形状（例えば、本体４６、タービン１８又はガスタービンエンジン１０の長手方向軸線８０に対して半径方向３２で）を含むことができる。例えば、断面形状は、半楕円形、直線状、三角形、又は他の何れかの断面形状とすることができる。各チャンネル７４は、第１の末端部分８２及び第２の末端部分８４を含む。特定の実施形態において、第１の末端部分８２は、自由端部（図７参照）を有するフック形部分を含むことができる。図示のように、チャンネル７４の一部（例えば、チャンネル８６）は、側縁５０に隣接して配置された第１の末端部分８２と、側縁４８に隣接して配置された第２の末端部分８４とを含み、チャンネル７４の一部（例えば、チャンネル８８）は、側縁４８に隣接して配置された第１の末端部分８２と、側縁５０に隣接して配置された第２の末端部分８４とを含む。特定の実施形態において、チャンネル７４は、一方の側縁４８又は５０に隣接して配置された第１の末端部分８２及び反対の側縁４８又は５０に隣接して配置された第２の末端部分８４を有する１つのチャンネル７４と、対向する向き（例えば、冷却流体に逆方向流を提供する）を有する隣接するチャンネル７４とが交互するパターンで配置される。
【００１９】
各チャンネル７４は、中間チャンネル（図１０を参照）を介してそれぞれの供給チャンネル又はプレナム９０（破線で示される）からキャビティにより冷却流体を受け取るように構成される。詳細には、各チャンネル７４の第１の末端部分８２は、それぞれの中間チャンネルを介して供給チャンネル９０に結合されて、冷却流体を受け取る。供給チャンネル９０は、チャンネル７４から長手方向軸線８０に対して半径方向３２外向きに配置される。図示のように、供給チャンネル９０は、側縁４８，５０それぞれに隣接して配置される。供給チャンネル９０は、キャビティ５６から後縁４６の近傍まで（例えば、軸方向に）延びる。供給チャンネル９０は、長手方向軸線８０に対して同じ軸方向位置で配置される。特定の実施形態において、供給チャンネル９０は、長手方向軸線８０に対して角度（例えば、斜角で）を付けることができる。特定の実施形態において、供給チャンネル９０は、キャビティ５６から後縁４６に向けて軸方向３０で狭窄する（チャンネル７４が前縁４４付近に配置された実施形態において供給チャンネル９０の狭窄を示す図９と同様）幅又は直径９２を含み、それぞれの供給チャンネル９０に沿って各チャンネル７４に均一な圧力を提供することができる。特定の実施形態において、幅又は直径９２（又は断面積）は、チャンネル７４の幅又は直径９４（又は断面積）よりも大きい。供給チャンネル９０は、あらゆる断面形状（例えば、本体４２、タービン１８、又はガスタービンエンジン１０の長手方向軸線８０に対して半径方向３２で）を含むことができる。例えば、断面形状は、半楕円形、直線状、三角形、又は他の何れかの断面形状とすることができる。図示のように、側縁５０に隣接して配置されたチャンネル７４の第１の末端部分８２は、側縁５０に隣接した供給チャンネル９０に流体結合され、他方、側縁４８に隣接して配置されたチャンネル７４の第１の末端部分８２は、側縁４８に隣接した供給チャンネル９０に流体結合される。特定の実施形態において、チャンネル７４は、側縁４８，５０の一方に隣接する第１の末端部分８２の全てを他方の側縁４８，５０に隣接する第２の末端部分８４と共に有するような向きにすることができる。このような実施形態において、各チャンネル７４は、単一の供給チャンネル９０に流体結合することができる。
【００２０】
図示のように、チャンネル７４の第２の末端部分８４の各々は、矢印９８で示される冷却流体を排出するための出口９６（例えば、冷却流体出口）を含む。また、図示のように、出口９６は、チャンネル７４の第２の末端部分８４が近傍に配置されるそれぞれの側縁４８，５０上に配置される。特定の実施形態において、チャンネル７４は、後縁４６に向かって転回することができ、チャンネル７４の出口９６は、後縁４６上に配置することができる（同様に出口９６が前縁４４上に配置されている図５を参照）。他の実施形態において、チャンネル７４の出口は、外側面５４（図６）上に配置してもよい。チャンネル７４の形状はまた、チャンネルの閉塞時に十分な冷却を提供するように最適化される。内側タービンシュラウドセグメントの開示される実施形態は、少ない空気（例えば、タービンシュラウドのための典型的な冷却システムよりも）により冷却に利用される負担空気に伴うコストを低減して、内側タービンシュラウドセグメントの冷却を可能にすることができる。加えて、後縁４６に隣接したチャンネル７４は、冷却流体の熱容量の使用を最大化する。更に、チャンネル７４は、後縁４６付近のより均一な温度を確保する。
【００２１】
図４は、（例えば、前縁４４に隣接して配置された冷却チャンネル７４を有する）図２の線３−３に沿って見た高温ガス流路構成要素（例えば、内側タービンシュラウドセグメント３６）の１つの実施形態（例えば、高温ガス流路に向けられた本体４２の側面５４に隣接する）の断面図である。側面５４（チャンネル７４が側面５４に形成されている実施形態において）の底面図は、図４と同様である点に留意されたい。図示のように、本体４２は、前縁４４に隣接した側面５４内に配置される複数のチャンネル７４（例えば、冷却チャンネル又はマイクロチャンネル）を含む。本体４２は、前縁４４に隣接して配置された２〜１０又はそれ以上のチャンネル７４を含むことができる。図示のように、チャンネル７４は、互いに対して平行である。チャンネル７４の全体は、前縁４４に隣接した本体４２の長さ７６の最初の約２５パーセント内に配置することができる。特定の実施形態において、チャンネル７４は、前縁４４に隣接した本体４２の長さ７６の最初の約１０〜２５パーセント内に配置することができる。例えば、チャンネル７４は、長さ７６の最初の約１０、１５、２０、又は２５パーセント内に配置することができる。各チャンネル７４は、側縁４８付近から側縁５０付近まで本体４２にわたって（例えば、円周方向３４に）延びる。特定の実施形態において、各チャンネル７４は、側縁４８，５０間で長さ７８の約８０〜９９パーセントを延びることができる。例えば、各チャンネル７４は、長さ７８の約８０，８５，９０，９５又は９９パーセントを延びることができる。チャンネル７４は、あらゆる断面形状（例えば、本体４６、タービン１８又はガスタービンエンジン１０の長手方向軸線８０に対して半径方向３２で）を含むことができる。例えば、断面形状は、半楕円形、直線状、三角形、又は他の何れかの断面形状とすることができる。各チャンネル７４は、第１の末端部分８２及び第２の末端部分８４を含む。特定の実施形態において、第１の末端部分８２は、自由端部（図７参照）を有するフック形部分を含むことができる。図示のように、チャンネル７４の一部（例えば、チャンネル８６）は、側縁５０に隣接して配置された第１の末端部分８２と、側縁４８に隣接して配置された第２の末端部分８４とを含み、チャンネル７４の一部（例えば、チャンネル８８）は、側縁４８に隣接して配置された第１の末端部分８２と、側縁５０に隣接して配置された第２の末端部分８４とを含む。特定の実施形態において、チャンネル７４は、一方の側縁４８又は５０に隣接して配置された第１の末端部分８２及び反対の側縁４８又は５０に隣接して配置された第２の末端部分８４を有する１つのチャンネル７４と、対向する向き（例えば、冷却流体に逆方向流を提供する）を有する隣接するチャンネル７４とが交互するパターンで配置される。
【００２２】
各チャンネル７４は、中間チャンネル（図１０を参照）を介してそれぞれの供給チャンネル又はプレナム９０（破線で示される）からキャビティにより冷却流体を受け取るように構成される。詳細には、各チャンネル７４の第１の末端部分８２は、それぞれの中間チャンネルを介して供給チャンネル９０に結合されて、冷却流体を受け取る。供給チャンネル９０は、チャンネル７４から長手方向軸線８０に対して半径方向３２外向きに配置される。図示のように、供給チャンネル９０は、側縁４８，５０それぞれに隣接して配置される。供給チャンネル９０は、キャビティ５６から前縁４４の近傍まで（例えば、軸方向に）延びる。供給チャンネル９０は、長手方向軸線８０に対して同じ軸方向位置で配置される。特定の実施形態において、供給チャンネル９０は、長手方向軸線８０に対して角度（例えば、斜角で）を付けることができる。特定の実施形態において、供給チャンネル９０は、キャビティ５６から前縁４４に向けて軸方向３０で狭窄する（図９を参照）幅又は直径９２を含み、それぞれの供給チャンネル９０に沿って各チャンネル７４に均一な圧力を提供することができる。特定の実施形態において、幅又は直径９２（又は断面積）は、チャンネル７４の幅又は直径９４（又は断面積）よりも大きい。供給チャンネル９０は、あらゆる断面形状（例えば、本体４２、タービン１８、又はガスタービンエンジン１０の長手方向軸線８０に対して半径方向３２で）を含むことができる。例えば、断面形状は、半楕円形、直線状、三角形、又は他の何れかの断面形状とすることができる。図示のように、側縁５０に隣接して配置されたチャンネル７４の第１の末端部分８２は、側縁５０に隣接した供給チャンネル９０に流体結合され、他方、側縁４８に隣接して配置されたチャンネル７４の第１の末端部分８２は、側縁４８に隣接した供給チャンネル９０に流体結合される。特定の実施形態において、チャンネル７４は、側縁４８，５０の一方に隣接する第１の末端部分８２の全てを他方の側縁４８，５０に隣接する第２の末端部分８４と共に有するような向きにすることができる。このような実施形態において、各チャンネル７４は、単一の供給チャンネル９０に流体結合することができる。
【００２３】
図示のように、チャンネル７４の第２の末端部分８４の各々は、矢印９８で示される冷却流体を排出するための出口９６（例えば、冷却流体出口）を含む。また、図示のように、出口９６は、チャンネル７４の第２の末端部分８４が近傍に配置されるそれぞれの側縁４８，５０上に配置される。特定の実施形態において、チャンネル７４は、前縁４４に向かって転回することができ、チャンネル７４の出口９６は、前縁４４（図５参照）上に配置することができる。他の実施形態において、チャンネル７４の出口は、外側面５４（図６）上に配置してもよい。チャンネル７４の形状はまた、チャンネルの閉塞時に十分な冷却を提供するように最適化される。内側タービンシュラウドセグメントの開示される実施形態は、少ない空気（例えば、タービンシュラウドのための典型的な冷却システムよりも）により冷却に利用される負担空気に伴うコストを低減して、内側タービンシュラウドセグメントの冷却を可能にすることができる。加えて、前縁４４に隣接したチャンネル７４は、冷却流体の熱容量の使用を最大化する。更に、チャンネル７４は、前縁４４付近のより均一な温度を確保する。特定の実施形態において、単一の供給チャンネル９０は、本体（例えば、前縁４４に隣接した本体４２内に中心に位置付けられる）内に配置され、中間チャンネルを介してチャンネル７４に結合することができる。
【００２４】
図５は、（例えば、前縁４４に隣接して配置された冷却チャンネル７４と、前縁４４に配置された出口９６とを有する）図２の線３−３に沿って見た高温ガス流路構成要素（例えば、内側タービンシュラウドセグメント３６）の１つの実施形態（例えば、高温ガス流路に向けられた本体４２の側面５４に隣接した）の断面図である。側面５４（チャンネル７４が側面５４に形成されている実施形態において）の底面図は、図５と同様である点に留意されたい。内側タービンシュラウドセグメント３６は、チャンネル７４の出口９４が前縁４４上に配置されていることを除いて、図４に記載されるものと同様である。具体的には、チャンネル７４は、前縁４４に軸方向３２に延びる部分１００を含む。特定の実施形態において、後縁４６に隣接して配置されたチャンネル７４の出口９４は、後縁４６上に配置することができる。特定の実施形態において、単一の供給チャンネル９０は、本体（例えば、前縁４４に隣接した本体４２内に中心に位置付けられる）内に配置され、中間チャンネルを介してチャンネル７４に結合することができる。
【００２５】
図６は、高温ガス流路構成要素（例えば、内側タービンシュラウドセグメント３６）の１つの実施形態の底面図（例えば、高温ガス流路に向けられた本体４２の側面５４の図）である。内側タービンシュラウドセグメント３６は、チャンネル７４（破線で示される）の出口９６（破線で示される）が本体４２の側面５４上に配置されて、冷却流体を半径方向３２に排出するようにすることを除いて、図４に記載されるものと同様である。特定の実施形態において、後縁４６に隣接して配置されたチャンネル７４の出口９６は、側面５４上に配置することができる。特定の実施形態において、単一の供給チャンネル９０は、本体内に配置（例えば、後縁４６に隣接する本体４２内に中心に位置付けられ）され、中間チャンネルを介してチャンネル７４に結合することができる。
【００２６】
図７は、図２（例えば、フック形部分を有する冷却チャンネル７４を有する）の線３−３に沿って見た高温ガス流路構成要素（例えば、内側タービンシュラウドセグメント３６）の１つの実施形態（例えば、高温ガス流路に向けられた本体４２の側面５４に隣接する）の断面図。側面５４（チャンネル７４が側面５４に形成されている実施形態において）の底面図は、図７と同様である点に留意されたい。内側タービンシュラウドセグメント３６は、チャンネル７４の第１の末端部分８２が各々自由端部９９を有するフック形部分９７を含むことを除いて、図４に記載されるものと同様である。各フック形部分９７の自由端部９９は、それぞれの供給チャンネル９０に結合されて、中間チャンネルを介して冷却チャンネルを受け取る。各フック形部分９７は、約０．０５〜４ミリメートル（ｍｍ）、０．１〜３ｍｍ、１．１４〜２．５ｍｍ、及びこれらの間の全ての部分範囲にわたるフック転回半径を有する。フック形部分９７の湾曲部により、より多くのチャンネル７４を前縁４４（又は後縁４６）に隣接して側面５４内に配置することが可能となる。加えて、フック形部分９７は、流れを最小限に保持しながら、側縁４８，５０に隣接する冷却チャンネル７４の長さを増大させることにより、より大きな冷却領域（例えば、タービンシュラウド用の典型的な冷却システムよりも大きい）を提供する。加えて、フック形部分９７は、チャンネル７４の直線部分のより良好な間隔を提供することができる。更に、フック形部分９７の折り返しは、チャンネル７４の直線部分を隣接するチャンネル７４から均一に距離をとり、側縁４８，５０間の本体４２の部分を冷却することを可能にする。特定の実施形態において、フック形部分９７は、チャンネル７４の直線部分の間隔をより高い熱負荷ゾーンで緊密にすることができるように調整することができる。特定の実施形態において、単一の供給チャンネル９０は、本体（例えば、前縁４４又は後縁４６に隣接した本体４２内に中心に位置付けられる）内に配置され、中間チャンネルを介してチャンネル７４に結合することができる。
【００２７】
図８は、高温ガス流路構成要素（例えば、後縁４６に隣接する供給チャンネル９０を有する）（例えば、内側タービンシュラウドセグメント３６）の１つの実施形態の上面図（例えば、例えば、キャビティと接する側面５２の図）である。内側タービンシュラウドセグメント３６は、図３に記載される。供給チャンネル９０（破線で示される）は、チャンネル７４から長手方向軸線８０に対して半径方向３２外向きに配置される。図示のように、供給チャンネル９０は、側縁４８，５０それぞれに隣接して配置される。供給チャンネル９０は各々、キャビティ５６から冷却流体（矢印１０４で示す）冷却流体を受け取るための入口１０２を含む。入口１０２は、側面５２から離れて半径方向３２に延びる壁１０６（後縁４６に隣接して）上に配置される。壁１０６はタービンシュラウドセグメント４０と共に、キャビティ５６（図２を参照）を定めるのに役立つ。供給チャンネル９０は、キャビティ５６から後縁４６の近傍まで（例えば、軸方向３２に）延びる。供給チャンネル９０は、長手方向軸線８０に対して同じ軸方向位置で配置される。特定の実施形態において、供給チャンネル９０は、長手方向軸線８０に対して角度（例えば、斜角で）を付けることができる。特定の実施形態において、供給チャンネル９０は、キャビティ５６から後縁４６（図９参照）に向けて軸方向３０で狭窄する幅又は直径９２を含み、それぞれの供給チャンネル９０に沿って各チャンネル７４に均一な圧力を提供することができる。供給チャンネル９０は、あらゆる断面形状（例えば、本体４２、タービン１８、又はガスタービンエンジン１０の長手方向軸線８０に対して半径方向３２で）を含むことができる。例えば、断面形状は、半楕円形、直線状、三角形、又は他の何れかの断面形状とすることができる。特定の実施形態において、単一の供給チャンネル９０は、本体（例えば、前縁４４又は後縁４６に隣接した本体４２内に中心に位置付けられる）内に配置され、中間チャンネルを介してチャンネル７４に結合することができる。
【００２８】
図９は、高温ガス流路構成要素（例えば、前縁４４に隣接する供給チャンネル９０を有する）（例えば、内側タービンシュラウドセグメント３６）の１つの実施形態の上面図（例えば、例えば、キャビティと接する側面５２の図）である。内側タービンシュラウドセグメント３６は、図３に記載される。供給チャンネル９０（破線で示される）は、チャンネル７４から長手方向軸線８０に対して半径方向３２外向きに配置される。図示のように、供給チャンネル９０は、側縁４８，５０それぞれに隣接して配置される。供給チャンネル９０は各々、キャビティ５６から冷却流体（矢印１１０で示す）を受け取るための入口１０８を含む。入口１０８は、側面５２から離れて半径方向３２に延びる壁１１２（前縁４４に隣接して）上に配置される。壁１１２はタービンシュラウドセグメント４０の構成要素と共に、キャビティ５６（図２を参照）を定めるのに役立つ。供給チャンネル９０は、キャビティ５６から前縁４４の近傍まで（例えば、軸方向３２に）延びる。供給チャンネル９０は、長手方向軸線８０に対して同じ軸方向位置で配置される。特定の実施形態において、供給チャンネル９０は、長手方向軸線８０に対してそれぞれの隣接する側縁４８，５０に向けて角度（例えば、斜角で）を付けることができる。特定の実施形態において、図９に示すように、供給チャンネル９０は、キャビティ５６から前縁４４に向けて軸方向３０で狭窄する幅又は直径９２を含み、それぞれの供給チャンネル９０に沿って各チャンネル７４に均一な圧力を提供することができる。供給チャンネル９０は、あらゆる断面形状（例えば、本体４２、タービン１８、又はガスタービンエンジン１０の長手方向軸線８０に対して半径方向３２で）を含むことができる。例えば、断面形状は、半楕円形、直線状、三角形、又は他の何れかの断面形状とすることができる。特定の実施形態において、単一の供給チャンネル９０は、本体（例えば、前縁４４に隣接した本体４２内に中心に位置付けられる）内に配置され、中間チャンネルを介してチャンネル７４に結合することができる。
【００２９】
図１０は、線１０−１０に沿って見た図３の高温ガス流路構成要素（例えば、内側タービンシュラウドセグメント３６）の１つの実施形態の斜視断面図。内側タービンシュラウドセグメント３６は、図３に記載される。図示のように、中間チャンネル１１４は、供給チャンネル９０とチャンネル７４の第１の末端部分８２との間に半径方向３２に延びる。中間チャンネル１１４は、供給チャンネル９０及びチャンネル７４を流体結合し、供給チャンネル９０がチャンネル７４に冷却流体を提供できるようにする。中間チャンネル１１４は、あらゆる断面形状（軸方向断面形状）を含むことができる。例えば、断面形状は、半楕円形、直線状、三角形、又は他の何れかの断面形状とすることができる。各中間チャンネル１１４は、供給チャンネル９０の幅又は直径９２よりも小さい幅又は直径１１６を含む。特定の実施形態において、単一の供給チャンネル９０は、本体（例えば、後縁４６に隣接した本体４２内に中心に位置付けられる）内に配置され、中間チャンネル１１４を介してチャンネル７４に結合することができる。
【００３０】
本開示の実施形態の技術的効果は、内側タービンシュラウドセグメント３６の前縁４４及び／又は後縁４６を冷却するためのシステム及び方法を提供することを含む。詳細には、高温ガス流路構成要素（例えば、内側タービンシュラウドセグメント３６）は、本体４２の側面５４に隣接し又は側面５４上に表面近傍マイクロチャンネル７４を含む。チャンネル７４は、冷却流体を受け取るためそれぞれの供給チャンネルに結合される。チャンネル７４の形状はまた、チャンネル７４の閉塞時に十分な冷却を提供するように最適化される。内側タービンシュラウドセグメント３６の開示される実施形態は、少ない空気（例えば、タービンシュラウドのための典型的な冷却システムよりも）により冷却に利用される負担空気に伴うコストを低減して、内側タービンシュラウドセグメントの前縁４４及び／又は後縁４６の冷却を可能にすることができる。加えて、前縁４４及び／又は後縁４６に隣接したチャンネル７４は、冷却流体の熱容量の使用を最大化する。更に、チャンネル７４は、前縁４４及び／又は後縁４６付近のより均一な温度を確保する。
【００３１】
本明細書は、最良の形態を含む実施例を用いて本明細書で記載されるシステムを開示しており、更に、あらゆる当業者があらゆるデバイス又はシステムを実施及び利用すること及びあらゆる包含の方法を実施することを含む本開示を実施することを可能にする。種々の実施形態の特許保護される範囲は、請求項によって定義され、当業者であれば想起され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は、請求項の文言と差違のない構造要素を含む場合、或いは、請求項の文言と僅かな差違を有する均等な構造要素を含む場合には、本発明の範囲内にあるものとする。
【００３２】
最後に、代表的な実施態様を以下に示す。
［実施態様１］
ガスタービンエンジンのタービンセクションで使用する高温ガス流路構成要素であって、
前縁、後縁、第１の側縁、第２の側縁、並びに上記前縁と上記後縁の間及び上記第１及び第２の側縁間に対向する側面のペアを含む本体を備え、
上記対向する側面のペアの第１の側面が、冷却流体を有するキャビティと接するように構成され、上記対向する側面のペアの第２の側面が、高温ガス流路に向けられ、
上記高温ガス流路構成要素が更に、
上記キャビティから上記前縁又は上記後縁の近傍まで上記ガスタービンエンジンの長手方向軸線に対して軸方向に延び且つ上記本体内に配置されて、上記キャビティから冷却流体を受けるように構成された第１の供給チャンネルと、
上記第２の側面に隣接し且つ上記前縁又は上記後縁に隣接して上記本体内に配置される第１のチャンネルと、
を備え、
上記第１のチャンネルが、上記第１の側縁から上記第２の側縁に向かう方向で上記本体にわたって延び、上記第１のチャンネルが、上記第１の側縁に隣接する第１の末端部分と、上記第２の側縁に隣接する第２の末端部分とを含み、
上記第１のチャンネルが、上記キャビティから冷却流体を受け取り、上記第１の供給チャンネルと上記第１のチャンネルとの間で長手方向軸線に対して半径方向で延びる第１の中間チャンネルを介して上記前縁又は上記後縁を冷却するよう構成されている、高温ガス流路構成要素。
［実施態様２］
上記第１の供給チャンネルが、上記キャビティから上記前縁の近傍まで軸方向で延びており、上記第１のチャンネルが、上記前縁に隣接して配置される、実施態様１に記載の高温ガス流路構成要素。
［実施態様３］
上記第１の供給チャンネルが、上記キャビティから上記後縁の近傍まで軸方向で延びており、上記第１のチャンネルが、上記後縁に隣接して配置される、実施態様１に記載の高温ガス流路構成要素。
［実施態様４］
上記第２の末端部分が、上記本体から冷却流体を排出するための冷却流体出口を含む、実施態様１に記載の高温ガス流路構成要素。
［実施態様５］
上記第２の末端部分が、上記第２の側縁に延びて、上記冷却流体出口が、上記本体から冷却流体を排出するため上記第２の側縁上に配置される、実施態様４に記載の高温ガス流路構成要素。
［実施態様６］
上記第２の末端部分が、上記第２の側面に延びて、上記冷却流体出口が、上記本体から冷却流体を排出するため上記第２の側面上に配置される、実施態様４に記載の高温ガス流路構成要素。
［実施態様７］
上記第２の末端部分が、上記前縁又は上記後縁まで延びて、上記冷却流体出口が、上記本体から冷却流体を排出するため上記前縁又は上記後縁上に配置される、実施態様４に記載の高温ガス流路構成要素。
［実施態様８］
上記第１の末端部分が、上記第１の中間チャンネルに結合される、実施態様１に記載の高温ガス流路構成要素。
［実施態様９］
上記第１の末端部分が、自由端部を有するフック形部分を含み、上記第１の中間チャンネルが、上記自由端部に結合される、実施態様８に記載の高温ガス流路構成要素。
［実施態様１０］
上記第２の側面に隣接し且つ上記前縁又は上記後縁に隣接して上記本体内に配置された第２のチャンネルを備え、上記第２のチャンネルが、上記第１の側縁から上記第２の側縁に向かう方向で上記本体にわたって延び、上記第２のチャンネルが、上記第１の側縁に隣接した第３の末端部分と、上記第２の側縁に隣接した第４の末端部分とを含み、上記第２のチャンネルが、上記キャビティから冷却流体を受け取り、上記第１の供給チャンネルと上記第２のチャンネルとの間で長手方向軸線に対して半径方向で延びる第２の中間チャンネルを介して上記前縁又は上記後縁を冷却するよう構成されている、実施態様１に記載の高温ガス流路構成要素。
［実施態様１１］
上記第１の供給チャンネルの断面積が、上記キャビティから上記前縁又は上記後縁の近傍まで軸方向で減少することができる、実施態様１０に記載の高温ガス流路構成要素。
［実施態様１２］
上記第１の供給チャンネルが、上記第１の側縁に隣接して配置され、上記第１のチャンネルの第１の末端部分が、上記第１の中間チャンネルに直接結合され、上記高温ガス流路構成要素が、上記第２の側縁に隣接し且つ上記前縁又は上記後縁の近傍まで軸方向に延びて上記本体内に配置された第２の供給チャンネルを含み、上記第１及び第２の供給チャンネルの両方が、上記長手方向軸線に対して同じ軸方向位置に配置され、上記第２の供給チャンネルが、上記キャビティから冷却流体を受けるように構成される、実施態様１に記載の高温ガス流路構成要素。
［実施態様１３］
上記第２の側面に隣接し且つ上記前縁又は上記後縁に隣接して上記本体内に配置された第２のチャンネルを備え、上記第２のチャンネルが、上記第１の側縁から上記第２の側縁に向かう方向で上記本体にわたって延び、上記第２のチャンネルが、上記第１の側縁に隣接した第３の末端部分と、上記第２の側縁に隣接した第４の末端部分とを含み、上記第２のチャンネルが、上記キャビティから冷却流体を受け取り、上記第２の供給チャンネルと上記第２のチャンネルとの間で半径方向で延びる第２の中間チャンネルを介して上記前縁又は上記後縁を冷却するよう構成されており、上記第２のチャンネルの第４の末端部分が、上記第２の中間チャンネルに直接結合される、実施態様１２に記載の高温ガス流路構成要素。
［実施態様１４］
上記第１及び第２のチャンネルが、互いに対して平行である、実施態様１３に記載の高温ガス流路構成要素。
［実施態様１５］
ガスタービンエンジンのタービンセクションで使用するシュラウドセグメントであって、
前縁、後縁、第１の側縁、第２の側縁、並びに上記前縁と上記後縁の間及び上記第１の側縁及び第２の側縁の間に対向する側面のペアを含む本体を備え、
上記対向する側面のペアの第１の側面が、冷却流体を有するキャビティと接するように構成され、上記対向する側面のペアの第２の側面が、高温ガス流路に向けられ、
上記シュラウドセグメントが更に、
上記キャビティから上記後縁の近傍まで上記ガスタービンエンジンの長手方向軸線に対して軸方向に延び且つ上記第１の側縁に隣接して上記本体内に配置された第１の供給チャンネルと、
上記キャビティから上記後縁の近傍まで軸方向に延びて上記第２の側縁に隣接して上記本体内に配置された第２の供給チャンネルと、
を備え、上記第１及び第２の供給チャンネルが、上記キャビティから冷却流体を受けるように構成され、
上記シュラウドセグメントが更に、
上記第２の側面に隣接し且つ上記後縁に隣接して上記本体内に配置された第１のチャンネルを備え、
上記第１のチャンネルが、上記第１の側縁から上記第２の側縁に向かう方向で上記本体にわたって延び、上記第１のチャンネルが、上記第１の側縁に隣接する第１の末端部分と、上記第２の側縁に隣接する第２の末端部分とを含み、上記第１のチャンネルが、上記キャビティから冷却流体を受け取り、上記第１の供給チャンネルと上記第１のチャンネルとの間で長手方向軸線に対して半径方向で延びる第１の中間チャンネルを介して上記後縁を冷却するよう構成されており、上記第１のチャンネルの第１の末端部分が、上記第１の中間チャンネルに直接結合され、
上記シュラウドセグメントが更に、
上記第２の側面に隣接し且つ上記後縁に隣接して上記本体内に配置された第２のチャンネルを備え、
上記第２のチャンネルが、上記第１の側縁から上記第２の側縁に向かう方向で上記本体にわたって延び、上記第２のチャンネルが、上記第１の側縁に隣接した第３の末端部分と、上記第２の側縁に隣接した第４の末端部分とを含み、上記第２のチャンネルが、上記キャビティから冷却流体を受け取り、上記第１の供給チャンネルと上記第２のチャンネルとの間で半径方向で延びる第２の中間チャンネルを介して上記後縁を冷却するよう構成されており、上記第２のチャンネルの第４の末端部分が、上記第２の中間チャンネルに直接結合される、シュラウドセグメント。
［実施態様１６］
上記本体が、上記前縁から上記後縁までのある長さを有し、上記第１及び第２のチャンネルは、上記長さの少なくとも４分の１内に上記チャンネルの全体が配置される、実施態様１５に記載のシュラウドセグメント。
［実施態様１７］
上記第１及び第２のチャンネルが、互いに対して平行である、実施態様１５に記載のシュラウドセグメント。
［実施態様１８］
上記第２及び第３の末端部分が各々、上記本体から冷却流体を排出するための冷却流体出口を含む、実施態様１５に記載のシュラウドセグメント。
［実施態様１９］
ガスタービンエンジンのタービンセクションで使用するシュラウドセグメントであって、
前縁、後縁、第１の側縁、第２の側縁、並びに上記前縁と上記後縁の間及び上記第１の側縁及び第２の側縁の間に対向する側面のペアを含む本体を備え、
上記対向する側面のペアの第１の側面が、冷却流体を有するキャビティと接するように構成され、上記対向する側面のペアの第２の側面が、高温ガス流路に向けられ、
上記シュラウドセグメントが更に、
上記キャビティから上記前縁の近傍まで上記ガスタービンエンジンの長手方向軸線に対して軸方向に延び且つ上記第１の側縁に隣接して上記本体内に配置された第１の供給チャンネルと、
上記キャビティから上記前縁の近傍まで軸方向に延びて上記第２の側縁に隣接して上記本体内に配置された第２の供給チャンネルと、
を備え、上記第１及び第２の供給チャンネルが、上記キャビティから冷却流体を受けるように構成され、
上記シュラウドセグメントが更に、
上記第２の側面に隣接し且つ上記前縁に隣接して上記本体内に配置された第１のチャンネルを備え、
上記第１のチャンネルが、上記第１の側縁から上記第２の側縁に向かう方向で上記本体にわたって延び、上記第１のチャンネルが、上記第１の側縁に隣接する第１の末端部分と、上記第２の側縁に隣接する第２の末端部分とを含み、上記第１のチャンネルが、上記キャビティから冷却流体を受け取り、上記第１の供給チャンネルと上記第１のチャンネルとの間で長手方向軸線に対して半径方向で延びる第１の中間チャンネルを介して上記前縁を冷却するよう構成されており、上記第１のチャンネルの第１の末端部分が、上記第１の中間チャンネルに直接結合され、
上記シュラウドセグメントが更に、
上記第２の側面に隣接し且つ上記前縁に隣接して上記本体内に配置された第２のチャンネルを備え、
上記第２のチャンネルが、上記第１の側縁から上記第２の側縁に向かう方向で上記本体にわたって延び、上記第２のチャンネルが、上記第１の側縁に隣接した第３の末端部分と、上記第２の側縁に隣接した第４の末端部分とを含み、上記第２のチャンネルが、上記キャビティから冷却流体を受け取り、上記第１の供給チャンネルと上記第２のチャンネルとの間で半径方向で延びる第２の中間チャンネルを介して上記前縁を冷却するよう構成されており、上記第２のチャンネルの第４の末端部分が、上記第２の中間チャンネルに直接結合される、シュラウドセグメント。
［実施態様２０］
上記本体が、上記前縁から上記後縁までのある長さを有し、上記第１及び第２のチャンネルは、上記長さの少なくとも４分の１内に上記チャンネルの全体が配置される、実施態様１９に記載のシュラウドセグメント。
【符号の説明】
【００３３】
１０  タービンシステム
１２  燃料ノズル
１４  供給燃料
１６  燃焼器
１８  タービン
１９  タービンケーシング
２０  排気出口
２２  シャフト
２４  圧縮機
２６  吸気口
２８  負荷
３０  軸方向
３２  半径方向
３４  円周方向
３６  内側タービンシュラウドセグメント
３８  外側タービンシュラウドセグメント
４０  タービンシュラウドセグメント
４２  本体
４４  前縁
４６  後縁
４７  高温ガス流路
４８  第１の側縁
５０  第２の側縁
５２  側面
５４  側面
５６  キャビティ
５８  予備焼結プリフォーム層
６０  第１の面
６２  第２の面
７４  チャンネル
７６  長さ
７８  長さ
８０  長手方向軸線
８２  第１の末端部分
８４  第２の末端部分
８６  チャンネル
８８  チャンネル
９０  供給チャンネル
９２  幅又は直径
９４  幅又は直径
９６  出口
９７  フック形部分
９８  矢印
９９  自由端部
１００  部分
１０２  入口
１０４  矢印
１０６  壁
１０８  入口
１１０  矢印
１１２  壁
１１４  中間チャンネル
１１６  幅又は直径
【図１】
2017160905.tif 000003
【図２】
2017160905.tif 000004
【図３】
2017160905.tif 000005
【図４】
2017160905.tif 000006
【図５】
2017160905.tif 000007
【図６】
2017160905.tif 000008
【図７】
2017160905.tif 000009
【図８】
2017160905.tif 000010
【図９】
2017160905.tif 000011
【図１０】
2017160905.tif 000012
【外国語明細書】
2017160905000001.pdf