JP2018009571A

JP2018009571A - 衝突熱伝達機能部を有するターボマシン構成要素、関連するターボマシンおよび記憶媒体

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Publication number: JP2018009571A
Application number: JP2017130755A
Authority: JP
Inventors: ジェームズ・アルバート・トールマン; James Albert Tallman; ゲイリー・マイケル・イッツェル; Gary Michael Itzel
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2016-07-12
Filing date: 2017-07-04
Publication date: 2018-01-18
Anticipated expiration: 2037-07-04
Also published as: US10392944B2; US20180016917A1; DE102017115459A1; JP7023628B2

Abstract

【課題】衝突熱伝達機能部を有するターボマシン構成要素、関連するターボマシンおよび記憶媒体を提供する。【解決手段】ターボマシン構成要素は、内側キャビティを画定する本体であって、本体が外面とこの外面の反対側の内面１３６とを有し、内面１３６が内側キャビティに面する、本体と、本体の内面１３６と結合されるマウント１３８であって、このマウント１３８が、本体の内面１３６と結合されて内面１３６から離間される衝突バッフル１４０であって、衝突バッフル１４０が一組の開口１５２、１５４を含み、これらの開口１５２、１５４は、それらを通じた熱伝達流体の流れが本体の内面１３６と接触できるようにするべく構成される、衝突バッフル１４０と、熱伝達流体を再生するために衝突バッフル１４０と接続される再生チャネル１４２とを含む、マウント１３８とを含む。【選択図】図４

Description

本明細書中に開示される主題はターボマシンに関する。具体的には、本明細書中に開示される主題は、ガスタービンなどのターボマシンにおける熱伝達に関する。

ガスターボマシン（またはタービンシステム）は、一般に、圧縮機セクション、圧縮機セクションと結合される燃焼器セクション、および、燃焼器セクションと結合されるタービンセクションを含む。圧縮機は空気を加圧し、その空気は、燃焼器セクション内で燃料と混合されて燃焼され、それにより、エネルギーが加えられて、空気が膨張されるとともに、気流が加速されてタービンセクション内に入る。燃焼器セクションから抜け出る高温燃焼ガスは、タービンセクションへと流れて、運動エネルギーをロータブレードおよび対応するシャフトへ伝え、機械的な仕事を行なう。

ガスタービンのタービンセクションは、タービン（静的）ベーンとタービン（動的）ブレードとの交互の列を含む。ベーンおよびブレードは、少なくとも１つのプラットフォームと、プラットフォームから（またはプラットフォーム間で）延びるエーロフォイルとを含む。タービンセクションは、その構成要素を含めて、燃焼器セクションからタービンセクションを通過して流れる燃焼ガスと関連する高温および高圧に耐えるように設計される。しかしながら、ベーンおよびブレードを冷却するための従来の機構は、不完全であり、不必要なメンテナンス、部品の交換、および／または、ダウンタイムをもたらす可能性がある。

米国特許第８４０３６３１号公報

様々な態様は、ターボマシンおよび関連する記憶媒体と共に、ターボマシン構成要素を含む。ある場合には、ターボマシン構成要素は、内側キャビティを画定する本体であって、本体が外面とこの外面の反対側の内面とを有し、内面が内側キャビティに面する、本体と、本体の内面と結合されるマウントであって、このマウントが、本体の内面と結合されて内面から離間される衝突バッフルであって、衝突バッフルが一組の開口を含み、これらの開口は、それらを通じた熱伝達流体の流れが本体の内面と接触できるようにするべく構成される、衝突バッフルと、熱伝達流体を再生するために衝突バッフルと接続される再生チャネルとを含む、マウントとを含む。

本開示の第１の態様は、内側キャビティを画定する本体であって、本体が外面とこの外面の反対側の内面とを有し、内面が内側キャビティに面する、本体と、本体の内面と結合されるマウントであって、このマウントが、本体の内面と結合されて内面から離間される衝突バッフルであって、衝突バッフルが一組の開口を含み、これらの開口は、それらを通じた熱伝達流体の流れが本体の内面と接触できるようにするべく構成される、衝突バッフルと、熱伝達流体を再生するために衝突バッフルと接続される再生チャネルと、を含む、マウントとを有するターボマシン構成要素を含む。

本開示の第２の態様は、圧縮機セクションと、圧縮機セクションと結合される燃焼器セクションと、燃焼器セクションと結合されるタービンセクションであって、このタービンセクションが、内側キャビティを画定する本体であって、本体が外面とこの外面の反対側の内面とを有し、内面が内側キャビティに面する、本体と、本体の内面と結合されるマウントであって、このマウントが、本体の内面と結合されて内面から離間される衝突バッフルであって、衝突バッフルが一組の開口を含み、これらの開口は、それらを通じた熱伝達流体の流れが本体の内面と接触できるようにするべく構成される、衝突バッフルと、熱伝達流体を再生するために衝突バッフルと接続される再生チャネルとを含む、マウントと、を有する少なくとも１つのターボマシン構成要素を含む、タービンセクションとを有するターボマシンを含む。

本開示の第３の態様は、ターボマシン構成要素を表わすコードを記憶する持続性コンピュータ可読記憶媒体を含み、ターボマシン構成要素は、コンピュータ化された付加製造システムによるコードの実行時に物理的に生成され、コードは、内側キャビティを画定する本体であって、本体が外面とこの外面の反対側の内面とを有し、内面が内側キャビティに面する、本体と、本体の内面と結合されるマウントであって、このマウントが、本体の内面と結合されて内面から離間される衝突バッフルであって、衝突バッフルが一組の開口を含み、これらの開口は、それらを通じた熱伝達流体の流れが本体の内面と接触できるようにするべく構成される、衝突バッフルと、熱伝達流体を再生するために衝突バッフルと接続される再生チャネルとを含む、マウントとを含む。

この発明のこれらの特徴および他の特徴は、本開示の様々な実施形態を描く添付図面と併せて解釈される本発明の様々な態様の以下の詳細な説明からさらに容易に理解され得る。

本開示の様々な実施形態に係るターボマシンシステムの部分的な概略断面図を示す。本開示の様々な実施形態に係る図１のターボマシンシステムのタービンセクションの一部の拡大断面図を示す。本開示の様々な実施形態に係るターボマシン構成要素の一部の概略側面図を示す。本開示の様々な実施形態に係る図３のターボマシン構成要素の一部の概略斜視図を示す。内側の視野から見た図３および図４のターボマシン構成要素の他の部分の概略斜視図を示す。本開示の実施形態に係るテンプレートを表わすコードを記憶する持続性コンピュータ可読記憶媒体を含む付加製造プロセスのブロック図を示す。

本発明の図面が必ずしも原寸に比例しているとは限らないことに留意されたい。図面は、本発明の単なる典型的な態様を描こうとしているにすぎず、したがって、本発明の範囲を限定するものと見なされるべきではない。図面中、同様の番号は、図面間で同様の要素を表わす。

本開示の様々な実施形態によれば、従来のターボマシン部品とは対照的に、本明細書中に開示されるターボマシン構成要素は、これらの構成要素の効果的な熱伝達（例えば冷却）のために内部衝突バッフルと対応する再生チャネルとを含む。本明細書中に開示される構成要素を閉ループ熱伝達（例えば冷却）構成で使用することができ、それにより、構成要素本体の内部を通じて熱伝達流体が循環されて、より広いターボマシンシステム、例えば燃焼器セクションの上流側で用いるために再生チャネルを介して熱伝達流体が再生される。

図１は、様々な実施形態に係るターボマシンシステム（または単にターボマシン）１００（例えば、ガスターボマシンまたはガスタービン）の部分的な概略断面図を示す。ターボマシンシステム１００は、圧縮機セクション１０２と、圧縮機セクション１０２と結合される燃焼器セクション１０４とを含む。燃焼器セクション１０４は、燃焼領域１０５と、燃料ノズルアセンブリ１０６とを含む。また、ターボマシンシステム１００は、燃焼器セクション１０４と結合されるタービンセクション１０８（例えば、ガスタービンセクション）および共通の圧縮機／タービンシャフト１１０（時としてロータ１１０と称される）も含む。

動作時、空気が圧縮機セクション１０２を通じて流れるとともに、圧縮空気が燃焼器セクション１０４に供給される。具体的には、圧縮空気は、燃焼器セクション１０４と一体の燃料ノズルアセンブリ１０６に供給される。燃料ノズルアセンブリ１０６は燃焼領域１０５と流体連通しており、それにより、流体がこれらの領域間で流れることができる。また、燃料ノズルアセンブリ１０６は、燃料源（図１に示されない）とも流体連通しており、燃料および空気を燃焼領域１０５へ導く。燃焼器セクション１０４は燃料に点火して燃料を燃やす。燃焼器セクション１０４はタービンセクション１０８と流体連通しており、そのため、ガス流熱エネルギーが機械的な回転エネルギーへ変換される。タービンセクション１０８は、ロータ１１０に回転可能に結合され得るとともに、ロータ１１０を駆動させることができる。また、圧縮機セクション１０２がシャフト１１０に回転可能に結合されてもよい。幾つかの実施形態において、ターボマシンシステム１００は複数の燃焼器１０４および燃料ノズルアセンブリ１０６を含む。以下の議論では、別段に示唆されなければ、各構成要素のうちの１つだけが論じられる。

図２は、本開示の様々な実施形態に係る図１のターボマシンシステム１００のタービンセクション１０８の一部の拡大断面図を示す。図２には、単なる例示的な目的で３段ノズルが示され、また、任意の数のノズル段を有するシステムが本開示の様々な教示の利益を享受してもよいことが理解される。図示のように、タービンセクション１０８はターボマシン構成要素１０７を含むことができ、ターボマシン構成要素１０７は、ある場合には、ノズル１０９を含むことができる。ノズル１０９は、エーロフォイル（ベーンとも呼ばれる）１１２、エーロフォイル１１２に／エーロフォイル１１２と結合（例えば、溶接、蝋付け、一体に鋳造、付加製造）される径方向外側のプラットフォーム１１４、および、エーロフォイル１１２に／エーロフォイル１１２と結合（例えば、溶接、蝋付け、一体に鋳造、付加製造）される径方向内側のプラットフォーム１１６を含むことができる。プラットフォーム１１４、１１６は、ノズル１０９をタービンセクション１０８内に保持するのに役立ってもよい。様々な実施形態によれば、ターボマシン構成要素１０７が動的ガスターボマシンバケットなどのターボマシンバケット１１８も含むことができると理解される。バケット１１８は、ブレード１２０、ブレード１２０に結合されるベース１２２、および、ロータ本体１２４を含むことができるとともに、バケット１１８およびノズル１０９の隣り合う段をシールするためのシュラウド１２６を含んでもよい。ある場合には、ターボマシン構成要素１０７は、バケット１１８またはノズル１０９の一部、例えば、プラットフォーム１１４、１１６、ベース１２２、シュラウド１２６、エーロフォイル１１２、および／または、ブレード１２０を含むことができる。様々な実施形態によれば、ターボマシン構成要素１０７がターボマシンシステム１００内に任意の構成要素、例えば燃焼器ライナー、移行ピース、および／または、シュラウドを含むことができると理解される。

図３は、様々な実施形態に係るターボマシン構成要素１０７の一部（例えば、エーロフォイル１１２またはブレード１２０）の概略側面図を示す。構成要素１０７がエーロフォイル１１２またはブレード１２０を含む幾つかのケースでは、図３の側面図をプラットフォーム１１４、１１６またはベース１２２またはシュラウド１２６の断面の観点から見ることができる。図４は、ターボマシン構成要素１０７の一部の概略斜視図を示し、一方、図５は、内側の視野から見たターボマシン構成要素１０７の他の部分の概略斜視図を示す。

図３−図５を参照すると、ターボマシン構成要素１０７は、内側キャビティ１３２（例えば、エーロフォイル本体内またはブレード本体内）を画定する本体（例えば、エーロフォイル本体またはブレード本体）１３０を含むことができる。本体１３０は、外面１３４および外面１３４と反対側の内面１３６を含むことができる。様々な実施形態において、本体１３０は、エーロフォイル１１２（またはブレード１２０）またはプラットフォーム１１４、１１６（またはベース１２２またはシュラウド１２６）の一部を画定できる。図５の断面図に示されるように、内側キャビティ１３２を本体１３０によってほぼ覆い隠すことができ、それにより、内側キャビティ１３２が外面１３４から流体的に分離される。内面１３６は内側キャビティ１３２に面することができる。幾つかの実施形態では、遮熱コーティング（ＴＢＣ）１３１が本体１３０の外面１３４に沿って位置される（例えば、外面１３４上にコーティングされる）が、ＴＢＣ１３１が全ての実施形態で必要であるとは限らない。ある場合には、本体１３０の外面１３４に沿ってＴＢＣ１３１と外面１３４との間にボンドコート層１３３が形成される。ＴＢＣ１３１は、当該技術分野において知られる任意の従来のＴＢＣ材料を含むことができ、また、ボンドコート層１３３が１つ以上の従来のボンドコート層を含むことができる。例えば、ＴＢＣ１３１は、基材（例えば金属基材）、ボンドコート層（例えば金属ボンドコート）、熱成長酸化物（ＴＧＯ）、および、セラミックトップコート（例えば、イットリア安定化ジルコニア、すなわち、ＹＳＺ）などのトップコートを有する多層コーティングを含むことができる。ボンドコート層１３３は、当該技術分野において知られるように、ポリマーおよび／またはラテックスを含むことができる。

ターボマシン構成要素１０７は、内面１３６と結合されるマウント１３８をさらに含むことができ、この場合、マウント１３８は、内面１３６と結合されて内面１３６から離間される衝突バッフル１４０と、衝突バッフル１４０と接続される再生チャネル１４２とを含む。マウント１３８は、タービンセクション１０８の内側の温度状態および圧力状態に耐えることができる任意の適した材料、例えば、スチールなどの金属、あるいは、ポリマーまたは他のハイブリッド材料から形成され得る。マウント１３８は、タービン構成要素１０７の他の部分と一体に形成され（例えば、鋳造され、成形され、付加製造され）得る、あるいは、別個に形成され（例えば、鋳造され、成形され、組み立てされ、付加製造され）て、溶接、蝋付け、結合、接着等によってタービン構成要素１０７の他の部分（例えば、内面１３６）と結合され得る。様々な実施形態では、衝突バッフル１４０が一組の開口１４４を含み、これらの開口は、それらを通じた（例えば、内面１３６へと方向付けられた内面領域から）熱伝達流体（例えば、空気、水、あるいは、他の液体または気体などの冷却剤）の流れが本体１３０の内面１３６と接触できるようにするべく構成される。さらに、再生チャネル１４２は、その熱伝達流体を例えば閉ループシステムで再生するように構成され得る。すなわち、様々な実施形態によれば、熱伝達流体は、構成要素１０７内にとどまって、作動流体領域１４５（例えば、高温ガス流路）に流入しない。つまり、ターボマシン構成要素１０７は、本体１３０およびマウント１３８の内部の供給源領域１４７からマウント１３８を通過して（例えば、開口１４４を介して）供給源領域１４７ヘと（例えば、再生チャネル１４２を介して）戻る熱伝達流体１５０の流れを可能にし得る。これらの場合、熱伝達流体１５０は、作動流体領域１４５内で作動流体（例えば高温ガス）と混合しない。本明細書中に記載されるように、様々な実施形態では、熱伝達流体１５０を使用後に燃焼器セクション１０４にある位置または燃焼器セクション１０４の上流側の位置へと再循環させることができる。

幾つかの実施形態において、ターボマシン構成要素１０７は、熱伝達領域１４８および／または再生チャネル１４２から本体１３０を貫通して延びる１つ以上のフィルム冷却孔１５１を含むことができると想定し得る。これらのフィルム冷却孔１５１は、本体１３０を通じた冷却流体の流れ（例えばフィルム排出）、例えば隣り合う外面１３４の冷却を可能にする。

図４および図５に最も明確に示されるように、様々な実施形態によれば、ターボマシン構成要素は、内面１３６とマウント１３８との間で延びる一組のコネクタ１４６をさらに含むことができる。コネクタ１４６としては、マウント１３８を内面１３６に結合させるタブ、延在部、ブリッジ部材等を挙げることができる。様々な実施形態において、コネクタ１４６は、タービン構成要素１０７の他の部分、例えばマウント１３８と一体に形成され（例えば、鋳造され、成形され、付加製造され）得る、あるいは、別個に形成され（例えば、鋳造され、成形され、組み立てされ、付加製造され）て、溶接、蝋付け、結合、接着等によってタービン構成要素１０７の他の部分（例えば、内面１３６またはマウント１３８）と結合され得る。

図４は、マウント１３８および内面１３６がこれらの間に熱伝達領域１４８を画定できることを示し、この場合、熱伝達流体は、内面１３６（したがって本体１３０）から離れるように流れて熱を伝えることができる。様々な実施形態において、再生チャネル１４２は、衝突バッフル１４０と隣り合って（例えば、直接に接触して、または、ほぼ接触して）位置されるとともに、衝突バッフル１４０を通じて熱伝達領域１４８に流入する熱伝達流体の流れが例えば閉ループ熱伝達システムで再循環のために再生チャネル１４２へと流れることができるように熱伝達領域１４８と流体的に結合される。図３に示されるように、衝突バッフル１４０の一組の開口１４４は、熱伝達流体１５０（概略的に示される）を熱伝達領域１４８を介して再生チャネル１４２へと方向付けるように寸法付けられ得る。例えば、ある場合には、一組の開口１４４における少なくとも１つの開口がバッフル１４０内にテーパ状経路を含むことができる。ある場合には、一組の開口１４４が少なくとも２つの開口（第１の開口１５２、第２の開口１５４）を含み、これらの開口は、内面１３６に対して測定される（例えば、内面１３６の平面に対して測定される、または、内面１３６の平面の法線に対して測定される）互いに対して別個の主軸（第１の開口１５２の主軸ａ_piおよび第２の開口１５４の主軸ａ_pii）を有する。（内面１３６から測定される法線に対して傾斜した）主軸ａ_piiを有する第２の開口１５４は、（内面１３６に対して略垂直な）主軸ａ_piを有する第１の開口１５２よりも再生チャネル１４２に接近することができ、また、第２の開口１５４は、熱伝達流体１５０の流れを再生チャネル１４２へと方向付ける（および、第１の開口１５２の出口と第２の開口１５４との間に負圧領域を形成する）のに役立つべく傾斜した主軸を有してもよい。

様々な実施形態では、図４に最も明確に示されるように、マウント１３８は、衝突バッフル１４０と再生チャネル１４２とを接続する支持スパイン１５８をさらに含んでもよい。支持スパイン１５８は、複数の衝突バッフル１４０を互いに接続してもよく、また、ある場合には、隣り合う再生チャネル１４２を接続してもよい。さらに、マウント１３８は、熱伝達領域１４８を別個のセクション１４８Ａ、１４８Ｂ等に分けることができる１つ以上の流壁１６０を含むことができ、それにより、熱伝達流体がマウント１３８における最も近い再生チャネル１４２へと方向付けられる。様々な実施形態では、図５に最も明確に示されるように、本体１３０が主軸ａ_pbを有し、この場合、再生チャネル１４２は、主軸ａ_pbに沿って衝突バッフル１４０よりも長い長さにわたって延びる。

ターボマシン構成要素１０７、２０７（図２−図５）は多くの方法で形成されてもよい。１つの実施形態において、ターボマシン構成要素１０７、２０７（図２−図５）は、鋳造、鍛造、溶接、および／または、機械加工によって形成されてもよい。しかしながら、１つの実施形態では、付加製造がターボマシン構成要素１０７、２０７（図２−図５）に特に適している。本明細書中で使用される付加製造（ＡＭ）は、従来のプロセスに関して当てはまる材料の除去ではなく材料の連続的な層状化によって物体を製造する任意のプロセスを含んでもよい。付加製造は、任意の種類の工具、金型、または、固定具を使用することなく、また、廃材を殆どまたは全く伴うことなく、複雑な幾何学的形態を形成できる。プラスチックの固体片から構成要素を機械加工するとその固体片の大部分が切り取られて廃棄されるが、付加製造で使用される材料は、部品を成形するために必要とされる唯一のものである。付加製造プロセスとしては、３Ｄ印刷、ラピッドプロトタイピング（ＲＰ）、ダイレクトデジタルマニュファクチャリング（ＤＤＭ）、選択的レーザ溶融（ＳＬＭ）、および、直接金属レーザ溶融（ＤＭＬＭ）を挙げることができるが、これらに限定されない。現在の設定では、ＤＭＬＭが有利であることが分かってきた。

付加製造プロセスの一例を例示するために、図６は、物体９０２を生成するための例示的なコンピュータ化された付加製造システム９００の概略図／ブロック図を示す。この例では、システム９００がＤＭＬＭのために配置される。本開示の一般的な教示内容が等しく他の形態の付加製造にも適用できることが理解される。物体９０２は二重壁タービン要素として図示されるが、ターボマシン構成要素１０７、２０７（図２−図５）を製造するように付加製造プロセスを容易に適合させることができることが理解される。ＡＭシステム９００は、一般に、コンピュータ化された付加製造（ＡＭ）制御システム９０４とＡＭプリンタ９０６とを含む。ＡＭシステム９００は、説明されるように、ＡＭプリンタ９０６を使用して物体を物理的に生成するためにターボマシン構成要素１０７、２０７（図２−図５）を規定する一組のコンピュータ実行可能命令を含むコード９２０を実行する。各ＡＭプロセスは、例えば細粒粉末、液体（例えばポリマー）、シート等の形態を成す異なる原材料を使用してもよく、これらの原材料のストックがＡＭプリンタ９０６のチャンバ９１０内に保持されてもよい。この場合、ターボマシン構成要素１０７、２０７（図２−図５）は、プラスチック／ポリマーまたは同様の材料から形成されてもよい。図示のように、アプリケータ９１２がブランクキャンバスとして広げられる原材料の薄層９１４を形成してもよく、この薄層から、最終的な物体のそれぞれの連続的なスライスが形成される。他のケースでは、例えば材料がポリマーである場合には、アプリケータ９１２が、コード９２０により規定される前の層上に次の層を直接に塗布または印刷してもよい。図示の例では、コード９２０により規定されるように、レーザビームまたは電子ビーム９１６がそれぞれのスライスごとに粒子を融合させるが、これは、急結液状プラスチック／ポリマーが使用される場合には必要ないかもしれない。ＡＭプリンタ９０６の様々な部分がそれぞれの新たな層の付加を受け入れるように移動してもよく、例えば、それぞれの層の後に、ビルドプラットフォーム９１８が下降してもよく、および／または、チャンバ９１０および／またはアプリケータ９１２が上昇してもよい。

ＡＭ制御システム９０４は、コンピュータプログラムコードとしてコンピュータ９３０に実装されて示される。この点で、コンピュータ９３０は、メモリ９３２、プロセッサ９３４、入力／出力（Ｉ／Ｏ）インタフェース９３６、および、バス９３８を含んで示される。さらに、コンピュータ９３０は、外部Ｉ／Ｏデバイス／リソース９４０および記憶システム９４２との通信状態で示される。一般に、プロセッサ９３４は、本明細書中に記載されるターボマシン構成要素１０７、２０７（図２−図５）を表わすコード９２０からの命令下でメモリ９３２および／または記憶システム９４２に記憶されるＡＭ制御システム９０４などのコンピュータプログラムコードを実行する。コンピュータプログラムコードを実行する間、プロセッサ９３４は、メモリ９３２、記憶システム９４２、Ｉ／Ｏデバイス９４０、および／または、ＡＭプリンタ９０６へ／からデータを読み取るおよび／または書き込むことができる。バス９３８は、コンピュータ９３０内の各構成要素間で通信リンクを与え、また、Ｉ／Ｏデバイス９４０は、ユーザがコンピュータ９３０と情報をやりとりできるようにする任意のデバイス（例えば、キーボード、ポインティングデバイス、ディスプレイ等）を備えることができる。コンピュータ９３０は、ハードウェアとソフトウェアとの様々な想定し得る組み合わせを単に表わしているにすぎない。例えば、プロセッサ９３４は、単一の処理ユニットを備えてもよく、または、１つ以上の場所における、例えばクライアント上およびサーバ上の１つ以上の処理ユニットにわたって分布されてもよい。同様に、メモリ９３２および／または記憶システム９４２が１つ以上の物理的な場所に存在してもよい。メモリ９３２および／または記憶システム９４２は、磁気媒体、光媒体、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）等を含む様々なタイプの持続性コンピュータ可読記憶媒体の任意の組み合わせを備えることができる。コンピュータ９３０は、ネットワークサーバ、デスクトップコンピュータ、ラップトップ、手持ち式デバイス、携帯電話、ポケベル、パーソナルデータアシスタントなどの任意のタイプのコンピュータデバイスを備えることができる。

付加製造プロセスは、ターボマシン構成要素１０７、２０７（図２−図５）を表わすコード９２０を記憶する持続性コンピュータ可読記憶媒体（例えば、メモリ９３２、記憶システム９４２等）を用いて始まる。前述のように、コード９２０は、システム９００によるコードの実行時にチップを物理的に生成するために使用され得る外側電極を規定する一組のコンピュータ実行可能命令を含む。例えば、コード９２０は、外側電極の正確に規定される３Ｄモデルを含んでもよく、ＡｕｔｏＣＡＤ（登録商標）、ＴｕｒｂｏＣＡＤ（登録商標）、ＤｅｓｉｇｎＣＡＤ３ＤＭａｘなどの任意の多種多様な良く知られたコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）ソフトウェアシステムから生成され得る。これに関し、コード９２０は、任意の現在知られるまたは後に開発されるファイルフォーマットを成すことができる。例えば、コード９２０は、３ＤシステムのステレオリソグラフィＣＡＤプログラムのために生み出された標準テセレーション言語（ＳＴＬ）を成してもよく、または、任意のＣＡＤソフトウェアが任意のＡＭプリンタで製造されるべき任意の三次元物体の形状および組成を記述できるようにするべく設計される拡張可能マークアップ言語（ＸＭＬ）に基づくフォーマットであるアメリカ機械工学学会（ＡＳＭＥ）標準規格である付加製造ファイル（ＡＭＦ）を成してもよい。コード９２０は、必要に応じて、異なるフォーマット間で翻訳され、一組のデータ信号へと変換されて送信され、一組のデータ信号として受信され、コードへ変換され、記憶されるなどしてもよい。コード９２０は、システム９００への入力であってもよく、また、部品設計者、知的所有権（ＩＰ）プロバイダ、設計会社、オペレータ、または、システム９００の所有者から、または、他の供給源から来てもよい。いずれにしても、ＡＭ制御システム９０４は、コード９２０を実行することにより、それがＡＭプリンタ９０６を使用して組み立てる一連の薄いスライスへとターボマシン構成要素１０７、２０７（図２−図５）を液体、粉末、シート、または、他の材料の連続層の状態で分割する。ＤＭＬＭの例において、各層は、コード９２０により規定される正確な幾何学形態まで融解されて、前の層へと融合される。その後、ターボマシン構成要素１０７、２０７（図２−図５）は、任意の様々な仕上げプロセス、例えば、軽微な機械加工、シール、研磨、点火チップの他の部品に対する組み付け等に晒されてもよい。

様々な実施形態では、互いに「結合される」と見なされる構成要素を１つ以上の界面に沿って接合することができる。幾つかの実施形態では、これらの界面が別個の構成要素間の接合部を含むことができ、また、他のケースでは、これらの界面が強固におよび／または一体に形成される相互接続部を含むことができる。すなわち、ある場合には、単一の連続する部材を規定するように互いに「結合される」構成要素を同時に形成できる。しかしながら、他の実施形態では、これらの結合される構成要素を別個の部材として形成した後に公知のプロセス（例えば、半田付け、締結、超音波溶接、接着）によって接合することができる。様々な実施形態では、「結合される」と見なされる電子構成要素をこれらの電子構成要素が互いとデータを通信できるように従来の有線手段および／または無線手段によって連結できる。

要素または層が他の要素または層「上にある」、「に係合される」、「に接続される」、または、「に結合される」と言及される場合、その要素または層は、他の要素または層の直上にあり、他の要素または層に直接に係合され、直接に接続され、または、直接に結合されてもよく、あるいは、介在する要素または層が存在してもよい。これに対し、要素が他の要素または層「の直上にある」、「に直接に係合される」、「に直接に接続される」、または、「に直接に結合される」と言及される場合には、介在する要素または層が存在しなくてもよい。要素間の関係を表わすために使用される他の用語も同様な態様で解釈されるべきである（例えば、「間」に対して「間に直接に」、「隣り合う」に対して「直接に隣り合う」など）。本明細書中で使用される用語「および／または」は、関連する挙げられた項目のうちの１つ以上の任意のおよび全ての組み合わせを含む。

「内側」、「外側」、「真下」、「下方」、「下側」、「上方」、「上側」などの空間的に相対的な用語は、本明細書中では、図に示される他の要素または特徴に対する１つの要素または特徴の関係を表わすべく説明を容易にするために使用される場合がある。空間的に相対的な用語は、図に描かれる方向に加えて、使用中または動作中のデバイスの異なる方向を包含するように意図される場合がある。例えば、図中のデバイスが反転されれば、他の要素または特徴の「下方」または「真下」と見なされる要素は、このとき、他の要素または特徴「の上方」に向けられる。したがって、「下方」なる用語の例は、上方の方向および下方の方向の両方を包含し得る。デバイスが別の態様で方向付けられる（９０度回転される、または、他の方向にある）場合があり、その場合にはそれに応じて、本明細書中で使用される空間的に相対的な記述が解釈される。

この書かれた説明は、実施例を使用して、最良の態様を含む発明を開示するとともに、任意の装置またはシステムを形成して使用すること、および、任意の組み入れられた方法を実行することを含めて、任意の当業者が発明を実施できるようにする。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって規定され、また、当業者が想起する他の実施例を含んでもよい。そのような他の実施例は、それらが特許請求項の文字通りの言葉とは異ならない構造的要素を有する場合には、あるいは、それらが特許請求項の文字通りの言葉と実質的に異ならない等価な構造的要素を含む場合には、特許請求の範囲内に入るべく意図される。

最後に、代表的な実施態様を以下に示す。
［実施態様１］
内側キャビティ（１３２）を画定する本体（１３０）であって、本体（１３０）が外面（１３４）とこの外面（１３４）の反対側の内面（１３６）とを有し、内面（１３６）が内側キャビティ（１３２）に面する、本体（１３０）と、
本体（１３０）の内面（１３６）と結合されるマウント（１３８）であって、このマウント（１３８）が、
本体（１３０）の内面（１３６）と結合されて内面（１３６）から離間される衝突バッフル（１４０）であって、衝突バッフル（１４０）が一組の開口（１４４）を含み、これらの開口（１４４）は、それらを通じた熱伝達流体（１５０）の流れが本体（１３０）の内面（１３６）と接触できるようにするべく構成される、衝突バッフル（１４０）と、
熱伝達流体（１５０）を再生するために衝突バッフル（１４０）と接続される再生チャネル（１４２）と、
を含む、マウント（１３８）と、
を備えるターボマシン構成要素（１０７）。
［実施態様２］
内面（１３６）とマウント（１３８）との間で延びる一組のコネクタ（１４６）をさらに備える実施態様１記載のターボマシン構成要素（１０７）。
［実施態様３］
本体（１３０）がエーロフォイル（１１２）またはプラットフォーム（１１４、１１６）の一部を画定する実施態様１記載のターボマシン構成要素（１０７）。
［実施態様４］
マウント（１３８）および内面（１３６）がそれらの間に熱伝達領域（１４８）を画定し、本体（１３０）は、それを貫通して延びる少なくとも１つのフィルム冷却孔を含む実施態様１記載のターボマシン構成要素（１０７）。
［実施態様５］
再生チャネル（１４２）は、衝突バッフル（１４０）と隣り合って、熱伝達領域（１４８）と流体的に結合される実施態様４記載のターボマシン構成要素（１０７）。
［実施態様６］
衝突バッフル（１４０）の一組の開口（１４４）は、熱伝達流体（１５０）を再生チャネル（１４２）の方へ向けるように寸法付けられる実施態様１記載のターボマシン構成要素（１０７）。
［実施態様７］
マウント（１３８）は、衝突バッフル（１４０）と再生チャネル（１４２）とを接続する支持スパイン（１５８）をさらに含む実施態様１記載のターボマシン構成要素（１０７）。
［実施態様８］
本体（１３０）が主軸を有し、再生チャネル（１４２）は、衝突バッフル（１４０）よりも長い長さにわたり主軸に沿って延びる実施態様１記載のターボマシン構成要素（１０７）。
［実施態様９］
一組の開口（１４４）は、内面（１３６）に対して測定される互いに対して別個の主軸を有する少なくとも２つの開口（１４４）を含む実施態様１記載のターボマシン構成要素（１０７）。
［実施態様１０］
本体（１３０）の外面（１３４）に沿う遮熱コーティング（ＴＢＣ）（１３１）と、
本体（１３０）の外面（１３４）に沿ってＴＢＣ（１３１）と外面（１３４）との間にあるボンドコート層（１３３）と、
をさらに備える実施態様１記載のターボマシン構成要素（１０７）。
［実施態様１１］
圧縮機セクション（１０２）と、
圧縮機セクション（１０２）と結合される燃焼器セクション（１０４）と、
燃焼器セクション（１０４）と結合されるタービンセクション（１０８）であって、このタービンセクション（１０８）が、
内側キャビティ（１３２）を画定する本体（１３０）であって、本体（１３０）が外面（１３４）とこの外面（１３４）の反対側の内面（１３６）とを有し、内面（１３６）が内側キャビティ（１３２）に面する、本体（１３０）と、
本体（１３０）の内面（１３６）と結合されるマウント（１３８）であって、このマウント（１３８）が、
本体（１３０）の内面（１３６）と結合されて内面（１３６）から離間される衝突バッフル（１４０）であって、衝突バッフル（１４０）が一組の開口（１４４）を含み、これらの開口（１４４）は、それらを通じた熱伝達流体（１５０）の流れが本体（１３０）の内面（１３６）と接触できるようにするべく構成される、衝突バッフル（１４０）と、
熱伝達流体（１５０）を再生するために衝突バッフル（１４０）と接続される再生チャネル（１４２）と、
を含む、マウント（１３８）と、
を有する少なくとも１つのターボマシン構成要素（１０７）を含む、タービンセクション（１０８）と、
を備えるターボマシン（１００）。
［実施態様１２］
内面（１３６）とマウント（１３８）との間で延びる一組のコネクタ（１４６）をさらに備える実施態様１１記載のターボマシン構成要素（１０７）。
［実施態様１３］
本体（１３０）がエーロフォイル（１１２）またはプラットフォーム（１１４、１１６）の一部を画定する実施態様１１記載のターボマシン構成要素（１０７）。
［実施態様１４］
マウント（１３８）および内面（１３６）がそれらの間に熱伝達領域（１４８）を画定し、再生チャネル（１４２）は、衝突バッフル（１４０）と隣り合って、熱伝達領域（１４８）と流体的に結合され、本体（１３０）は、それを貫通して延びる少なくとも１つのフィルム冷却孔（１５１）を含む実施態様１１記載のターボマシン構成要素（１０７）。
［実施態様１５］
衝突バッフル（１４０）の一組の開口（１４４）は、熱伝達流体（１５０）を再生チャネル（１４２）の方へ向けるように寸法付けられる実施態様１１記載のターボマシン構成要素（１０７）。
［実施態様１６］
マウント（１３８）は、衝突バッフル（１４０）と再生チャネル（１４２）とを接続する支持スパイン（１５８）をさらに含む実施態様１１記載のターボマシン構成要素（１０７）。
［実施態様１７］
本体（１３０）が主軸を有し、再生チャネル（１４２）は、衝突バッフル（１４０）よりも長い長さにわたり主軸に沿って延びる実施態様１１記載のターボマシン構成要素（１０７）。
［実施態様１８］
一組の開口（１４４）は、内面（１３６）に対して測定される互いに対して別個の主軸を有する少なくとも２つの開口（１４４）を含む実施態様１１記載のターボマシン構成要素（１０７）。
［実施態様１９］
本体（１３０）の外面（１３４）に沿う遮熱コーティング（ＴＢＣ）（１３１）と、
本体（１３０）の外面（１３４）に沿ってＴＢＣ（１３１）と外面（１３４）との間にあるボンドコート層（１３３）と、
をさらに備える実施態様１１記載のターボマシン構成要素（１０７）。
［実施態様２０］
ターボマシン構成要素（１０７）を表わすコードを記憶する持続性コンピュータ可読記憶媒体であって、ターボマシン構成要素（１０７）は、コンピュータ化された付加製造システム（９００）によるコードの実行時に物理的に生成され、コードは、
内側キャビティ（１３２）を画定する本体（１３０）であって、本体（１３０）が外面（１３４）とこの外面（１３４）の反対側の内面（１３６）とを有し、内面（１３６）が内側キャビティ（１３２）に面する、本体（１３０）と、
本体（１３０）の内面（１３６）と結合されるマウント（１３８）であって、このマウント（１３８）が、
本体（１３０）の内面（１３６）と結合されて内面（１３６）から離間される衝突バッフル（１４０）であって、衝突バッフル（１４０）が一組の開口（１４４）を含み、これらの開口（１４４）は、それらを通じた熱伝達流体（１５０）の流れが本体（１３０）の内面（１３６）と接触できるようにするべく構成される、衝突バッフル（１４０）と、
熱伝達流体（１５０）を再生するために衝突バッフル（１４０）と接続される再生チャネル（１４２）と、
を含む、マウント（１３８）と、
を備える、持続性コンピュータ可読記憶媒体。

１００ターボマシン
１０２圧縮機セクション
１０４燃焼器セクション
１０５燃焼領域
１０６燃料ノズルアセンブリ
１０７タービン構成要素
１０８タービンセクション
１０９ノズル
１１０共通の圧縮機／タービン（ロータ）
１１２エーロフォイル（ベーン）
１１４プラットフォーム
１１６プラットフォーム
１１８バケット
１２０ブレード
１２２ベース
１２４ロータ本体
１２６シュラウド
１３０エーロフォイル本体またはブレード本体
１３１遮熱コーティングＴＢＣ
１３２内側キャビティ
１３３ボンドコート層
１３４外面
１３６内面
１３８マウント
１４０衝突バッフル
１４２再生チャネル
１４４開口
１４６コネクタ
１４８熱伝達領域
１５０熱伝達流体
１５１フィルム冷却孔
１５２第１の開口
１５４第２の開口
１５８支持スパイン
１６０流壁
２０７ターボマシン構成要素
９００例示的なコンピュータ化された付加製造システム
９０２物体
９０４付加製造ＡＭ制御システム
９０６ＡＭプリンタ
９１０チャンバ
９１２アプリケータ
９１４原材料
９１６電子ビーム
９１８ビルドプラットフォーム
９２０記憶コード
９３０コンピュータ
９３２メモリ
９３４プロセッサ
９３６入力／出力Ｉ／Ｏインタフェース
９３８バス
９４０外部Ｉ／Ｏデバイス／リソース
９４２記憶システム
１４８Ａ別個のセクション
１４８Ｂ別個のセクション

Claims

内側キャビティ（１３２）を画定する本体（１３０）であって、前記本体（１３０）が外面（１３４）と前記外面（１３４）の反対側の内面（１３６）とを有し、前記内面（１３６）が前記内側キャビティ（１３２）に面する、本体（１３０）と、
前記本体（１３０）の前記内面（１３６）と結合されるマウント（１３８）であって、前記マウント（１３８）が、
前記本体（１３０）の前記内面（１３６）と結合されて前記内面（１３６）から離間される衝突バッフル（１４０）であって、前記衝突バッフル（１４０）が一組の開口（１４４）を含み、前記一組の開口（１４４）は、それらを通じた熱伝達流体（１５０）の流れが前記本体（１３０）の前記内面（１３６）と接触できるようにするべく構成される、衝突バッフル（１４０）と、
前記熱伝達流体（１５０）を再生するために前記衝突バッフル（１４０）と接続される再生チャネル（１４２）と、
を含む、マウント（１３８）と、
を備えるターボマシン構成要素（１０７）。
前記内面（１３６）と前記マウント（１３８）との間で延びる一組のコネクタ（１４６）をさらに備える請求項１記載のターボマシン構成要素（１０７）。
前記本体（１３０）がエーロフォイル（１１２）またはプラットフォーム（１１４、１１６）の一部を画定する請求項１記載のターボマシン構成要素（１０７）。
前記マウント（１３８）および前記内面（１３６）がそれらの間に熱伝達領域（１４８）を画定し、前記本体（１３０）は、それを貫通して延びる少なくとも１つのフィルム冷却孔を含む請求項１記載のターボマシン構成要素（１０７）。
前記再生チャネル（１４２）は、前記衝突バッフル（１４０）と隣り合って、前記熱伝達領域（１４８）と流体的に結合される請求項４記載のターボマシン構成要素（１０７）。
前記衝突バッフル（１４０）の前記一組の開口（１４４）は、前記熱伝達流体（１５０）を前記再生チャネル（１４２）の方へ向けるように寸法付けられる請求項１記載のターボマシン構成要素（１０７）。
前記マウント（１３８）は、前記衝突バッフル（１４０）と前記再生チャネル（１４２）とを接続する支持スパイン（１５８）をさらに含む請求項１記載のターボマシン構成要素（１０７）。
前記本体（１３０）が主軸を有し、前記再生チャネル（１４２）は、前記衝突バッフル（１４０）よりも長い長さにわたり前記主軸に沿って延びる請求項１記載のターボマシン構成要素（１０７）。
前記一組の開口（１４４）は、前記内面（１３６）に対して測定される互いに対して別個の主軸を有する少なくとも２つの開口（１４４）を含む請求項１記載のターボマシン構成要素（１０７）。
圧縮機セクション（１０２）と、
前記圧縮機セクション（１０２）と結合される燃焼器セクション（１０４）と、
前記燃焼器セクション（１０４）と結合されるタービンセクション（１０８）であって、前記タービンセクション（１０８）が、
内側キャビティ（１３２）を画定する本体（１３０）であって、前記本体（１３０）が外面（１３４）と前記外面（１３４）の反対側の内面（１３６）とを有し、前記内面（１３６）が前記内側キャビティ（１３２）に面する、本体（１３０）と、
前記本体（１３０）の前記内面（１３６）と結合されるマウント（１３８）であって、前記マウント（１３８）が、
前記本体（１３０）の前記内面（１３６）と結合されて前記内面（１３６）から離間される衝突バッフル（１４０）であって、前記衝突バッフル（１４０）が一組の開口（１４４）を含み、前記一組の開口（１４４）は、それらを通じた熱伝達流体（１５０）の流れが前記本体（１３０）の前記内面（１３６）と接触できるようにするべく構成される、衝突バッフル（１４０）と、
前記熱伝達流体（１５０）を再生するために前記衝突バッフル（１４０）と接続される再生チャネル（１４２）と、
を含む、マウント（１３８）と、
を有する少なくとも１つのターボマシン構成要素（１０７）を含む、タービンセクション（１０８）と、
を備えるターボマシン（１００）。