特許 5997438 冷却チャンネルを有する構成部品および製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5997438

(24)【登録日】2016年9月2日

(45)【発行日】2016年9月28日

(54)【発明の名称】冷却チャンネルを有する構成部品および製造方法

(51)【国際特許分類】

   F02C 7/00 20060101AFI20160915BHJP

   F01D 5/18 20060101ALI20160915BHJP

   F01D 9/02 20060101ALI20160915BHJP

   F02C 7/18 20060101ALI20160915BHJP

   F01D 25/12 20060101ALI20160915BHJP

   F01D 25/00 20060101ALI20160915BHJP

   C23C 26/00 20060101ALI20160915BHJP

【ＦＩ】

   F02C7/00 D

   F01D5/18

   F01D9/02 102

   F02C7/18 A

   F02C7/18 C

   F02C7/18 E

   F01D25/12 E

   F01D25/00 X

   C23C26/00 B

【請求項の数】10

【外国語出願】

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2011-268553(P2011-268553)

(22)【出願日】2011年12月8日

(65)【公開番号】特開2012-127343(P2012-127343A)

(43)【公開日】2012年7月5日

【審査請求日】2014年11月26日

(31)【優先権主張番号】12/965,083

(32)【優先日】2010年12月10日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】390041542

【氏名又は名称】ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ

(74)【代理人】

【識別番号】100137545

【弁理士】

【氏名又は名称】荒川 聡志

(74)【代理人】

【識別番号】100105588

【弁理士】

【氏名又は名称】小倉 博

(74)【代理人】

【識別番号】100129779

【弁理士】

【氏名又は名称】黒川 俊久

(74)【代理人】

【識別番号】100113974

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 拓人

(72)【発明者】

【氏名】ロナルド・スコット・バンカー

(72)【発明者】

【氏名】トッド・ギャレット・ウェッツェル

【審査官】 齊藤 公志郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−１４４５７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−２２９４０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−０８９００５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１１７７０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５８−１０６１０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０１９６５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２８３６０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０５７５３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２３６１１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第７７６６６１７（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／００４０４７８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｄ ５／１８

Ｆ０１Ｄ ９／０２

Ｆ０１Ｄ ２５／００

Ｆ０２Ｃ ７／００、１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

構成部品（１００）であって、
外面（１１２）及び内面（１１６）を含む基板（１１０）であって、前記内面（１１６）が、少なくとも１つの中空の内部空間（１１４）を画定し、前記外面（１１２）が、１以上の溝（１３２）を画定し、前記１以上の溝（１３２）それぞれが、前記基板（１１０）の前記外面（１１２）に沿って少なくとも部分的に延びると共に、基部（１３４）を有し、１以上の出入り穴（１４０）が、各溝（１３２）の前記基部（１３４）を通じて形成されて、前記溝（１３２）を前記少なくとも１つの中空の内部空間（１１４）のそれぞれ１つと流体連通で接続する、基板（１１０）と、
前記基板（１１０）の前記外面（１１２）の少なくとも一部を覆って配設した１以上の層（５４、５６）を含むコーティング（１５０）であって、前記１以上の溝（１３２）及び前記コーティング（１５０）は共に、前記構成部品（１００）を冷却するための１以上のチャンネル（１３０）を画定し、１以上のトレンチ（６０）が、前記コーティング（１５０）の１以上の層（５４、５６）を通じて形成され、前記１以上のトレンチ（６０）が、前記１以上の冷却チャンネル（１３０）のための少なくとも１つの出口領域（６２）を
少なくとも部分的に画定する、コーティング（１５０）と
を備えており、前記チャンネル（１３０）が、前記トレンチ（６０）の第１の端部（７２）よりも前記トレンチ（６０）の第２の端部（７４）の近くにおいて互いに近寄った間隔にあるか、及び／又は前記トレンチ（６０）の第２の端部（７４）よりも第１の端部（７２）の近くにおいて容積が小さい、構成部品（１００）。

【請求項2】

前記コーティング（１５０）が、構造コーティング（５４）及び外側コーティング（５６）を少なくとも備え、前記１以上のトレンチ（６０）が、前記構造コーティング（５４）及び前記外側コーティング（５６）を通じて延びて、前記１以上の冷却チャンネル（１３０）のための前記少なくとも１つの出口領域（６２）を画定する、請求項１記載の構成部品（１００）。

【請求項3】

複数のトレンチ（６０）が、前記コーティング（１５０）の前記１以上の層（５４、５６）を通じて形成される、請求項１記載の構成部品（１００）。

【請求項4】

複数の溝（１３２）が、前記基板に形成され、複数の冷却チャンネル（１３０）が、前記コーティング（１５０）及び前記溝（１３２）によって画定され、前記１以上のトレンチ（６０）の少なくとも１つが、各出口領域（６２）に隣接した１以上のコーティング隆起部（６４）を含む、請求項１記載の構成部品（１００）。

【請求項5】

前記１以上のトレンチ（６０）が、角度の付いた出口壁（６６）を有する、請求項１記載の構成部品（１００）。

【請求項6】

前記トレンチ（６０）のフットプリント（７０）が、前記トレンチ（６０）の第１の端部（７２）で、前記トレンチ（６０）の第２の端部（７４）におけるものよりも小さい、請求項１記載の構成部品（１００）。

【請求項7】

複数の溝（１３２）が、前記基板に形成され、複数の冷却チャンネル（１３０）が、前記コーティング（１５０）及び前記溝（１３２）によって画定され、前記チャンネル（１３０）が、前記チャンネル（１３０）が前記トレンチ（６０）の前記第１の端部（７２）の近くにあるときよりも、前記トレンチ（６０）の前記第２の端部（７４）の近くで互いにより近い間隔で配置される、請求項６記載の構成部品（１００）。

【請求項8】

複数の溝（１３２）が、前記基板に形成され、複数の冷却チャンネル（１３０）が、前記コーティング（１５０）及び前記溝（１３２）によって画定され、前記トレンチ（６０）の前記第１の端部（７２）の近くの前記冷却チャンネル（１３０）が、前記トレンチ（６０）の前記第２の端部（７４）の近くの前記冷却チャンネル（１３０）の少なくともいくつかより体積が小さい、請求項６記載の構成部品（１００）。

【請求項9】

前記コーティング（１５０）が、構造コーティング（５４）及び外側コーティング（５６）を少なくとも含み、前記１以上のトレンチ（６０）が、前記外側コーティング（５６）を通じて延びるが、前記構造コーティング（５４）を完全には貫いて延びず、１以上の膜冷却用穴（１４２）が、前記構造コーティング（５４）を通じて延びて各前記１以上の冷却チャンネル（１３０）を各前記トレンチ（６０）と接続し、前記１以上の膜冷却用穴（１４２）及び前記１以上のトレンチ（６０）が、前記少なくとも１つの出口領域（６２）を画定するようになっている、請求項１記載の構成部品（１００）。

【請求項10】

構成部品（１００）を製造する方法であって、
１以上の溝（１３２）を基板（１１０）の外面（１１２）に形成するステップであって、前記基板（１１０）が、少なくとも１つの中空の内部空間（１１４）を有し、前記１以
上の溝（１３２）それぞれが、前記基板（１１０）の前記外面（１１２）に沿って少なくとも部分的に延びると共に、基部（１３４）を有する、ステップと、
１以上の出入り穴（１４０）を、前記１以上の溝（１３２）のそれぞれの溝の前記基部（１３４）を通じて形成して、前記溝（１３２）を前記少なくとも１つの中空の内部空間（１１４）のそれぞれ１つと流体連通で接続するステップと、
前記基板（１１０）の前記外面（１１２）の少なくとも一部を覆ってコーティング（１５０）を堆積し、前記１以上の溝（１３２）及び前記コーティング（１５０）が共に、前記構成部品（１００）を冷却するための１以上のチャンネルを（１３０）画定するようにするステップと、
前記コーティング（１５０）の１以上の層（５４、５６）を通じて１以上のトレンチ（６０）を形成し、前記１以上の冷却チャンネル（１３０）のための少なくとも１つの出口領域（６２）を少なくとも部分的に画定するステップと
を含んでおり、前記１以上のトレンチ（６０）の各々のフットプリント（７０）が、前記トレンチ（６０）の第１の端部（７２）で、前記トレンチ（６０）の第２の端部（７４）におけるものよりも小さく、前記チャンネル（１３０）が、前記トレンチ（６０）の第１の端部（７２）よりも前記トレンチ（６０）の第２の端部（７４）の近くにおいて互いに近寄った間隔にあるか、及び／又は前記トレンチ（６０）の第２の端部（７４）よりも第１の端部（７２）の近くにおいて容積が小さい、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、一般に、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中のマイクロチャンネル冷却に関する。

【背景技術】

【0002】

ガスタービンエンジンでは、空気は圧縮機内で加圧され、高温燃焼ガスを発生させるために燃焼器内で燃料と混合される。エネルギーは、高圧タービン（ＨＰＴ）内でこのガスから抽出され、これにより圧縮機に動力を供給すると共に、低圧タービン（ＬＰＴ）内で抽出され、これによりターボファン航空機エンジン応用でファンに動力を供給し、または船舶応用および工業的応用向けの外部シャフトに動力を供給する。

【0003】

エンジン効率は、燃焼ガスの温度と共に増加する。しかし、燃焼ガスは、燃焼ガスの流路に沿った様々な構成部品を加熱し、そのためエンジンの長寿命化を実現するために、その冷却を必要とする。典型的には、高温ガス通路構成部品は、圧縮機から空気をブリードすることによって冷却される。この冷却プロセスは、ブリード空気が燃焼プロセスに使用されないのでエンジン効率を低下させる。

【0004】

ガスタービンエンジン冷却技術は、成熟しており、様々な高温ガス通路構成部品の冷却回路および特徴の様々な態様について多数の特許を含む。例えば、燃焼器は、半径方向外側ライナーおよび内側ライナーを備え、これら外側ライナーおよび内側ライナーは、運転中に冷却を必要とする。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のベーンを備え、この中空のベーンも冷却を必要とする。タービンロータブレードは、中空であり、典型的には内部に冷却回路を含み、このブレードは、タービンシュラウドによって囲まれており、これも冷却を必要とする。高温燃焼ガスは、やはり並べられ得ると共に適切に冷却されるエグゾーストを通じて排出される。

【0005】

これらの例示的なガスタービンエンジンの構成部品の全てにおいて、典型的には、高力超合金金属の薄い金属壁が、それを冷却するための必要性を最小にしつつ耐久性を強化するために使用される。様々な冷却回路および特徴は、エンジン内の対応する環境中のこれらの個々の構成部品に合わされる。例えば、一連の内部冷却通路、または蛇行流路は、高温ガス通路構成部品内に形成されてもよい。冷却流体は、プレナムから蛇行流路へ供給することができ、冷却流体は、この通路を通じて流れ、高温ガス通路構成部品の基板およびコーティングを冷却することができる。しかし、典型的には、この冷却戦略は、比較的低い伝熱率および不均一な構成部品の温度分布となる。

【0006】

加熱領域にできる限り近く冷却を配置し、これによって所与の伝熱率についての主要な耐力基板材料の高温側と低温側の間の温度差を減少させることによって、マイクロチャンネル冷却は、冷却要求をかなり減少させる可能性がある。しかし、マイクロチャンネル冷却式構成部品を形成する現在の技法は、典型的には、マイクロチャンネルごとに個々の膜出口穴を形成することを必要とする。高温ガス通路構成部品が、数百個のマイクロチャンネルを含み得るとき、したがって、膜出口穴の形成は、数百個の穴を形成することを必要とし、これによりこの構成部品の全体の製造費用を増している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】米国特許第７３０２９９０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

したがって、マイクロチャンネルのための出口領域を形成するより経済的で効率的な手段を提供することが望まれている。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の一態様は、外面および内面を有する基板を備える構成部品に存在する。内面は、少なくとも１つの中空の内部空間を画定し、外面は、１つまたは複数の溝を画定する。各溝は、基板の外面に沿って少なくとも部分的に延びると共に、各基部を有する。１つまたは複数の出入り穴が、各溝の基部を通じて形成されて、溝を少なくとも１つの中空の内部空間のそれぞれ１つと流体連通で接続する。この構成部品は、基板の外面の少なくとも一部を覆って配設した１つまたは複数の層を含むコーティングをさらに備える。（１つまたは複数の）溝およびコーティングは共に、構成部品を冷却するための１つまたは複数のチャンネルを画定する。１つまたは複数のトレンチは、コーティングの１つまたは複数の層を通じて形成され、１つまたは複数の冷却チャンネルのための少なくとも１つの出口領域を少なくとも部分的に画定する。

【0010】

本発明の別の態様は、構成部品を製造する方法に存在する。この方法は、１つまたは複数の溝を基板の外面に形成するステップを含み、この基板は、少なくとも１つの中空の内部空間を有する。各溝は、基板の外面に沿って少なくとも部分的に延びると共に、各基部を有する。製造方法は、１つまたは複数の出入り穴を、それぞれの溝の基部を通じて形成して、溝を少なくとも１つの中空の内部空間のそれぞれ１つと流体連通で接続するステップをさらに含む。この製造方法は、基板の外面の少なくとも一部を覆ってコーティングを堆積し、（１つまたは複数の）溝およびコーティングが共に、構成部品を冷却するための１つまたは複数のチャンネルを画定するようにするステップをさらに含む。この製造方法は、コーティングの１つまたは複数の層を通じて１つまたは複数のトレンチを形成し、（１つまたは複数の）冷却チャンネルのための少なくとも１つの出口領域を少なくとも部分的に画定するステップをさらに含む。

【0011】

本発明のこれらおよび他の特徴、態様および利点は、添付図面を参照して以下の詳細な説明を読むときにより良く理解されよう。なお、同じ参照符号は、図面全体を通じて同じ部分を表す。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】ガスタービンシステムの概略図である。

【図2】本発明の態様による冷却チャンネルを有する例示のエーロフォイル構成の概略断面図である。

【図3】基板の表面に沿って部分的に延び、チャンネルエーロフォイルコーティング内のトレンチに形成した各出口領域に冷媒を流す３つの例示の冷却チャンネルの概略斜視図である。

【図4】図３の例示の冷却チャンネルのうちの１つの断面図であって、出入り穴からエーロフォイルコーティング内のトレンチに形成した出口領域へ冷媒を輸送するチャンネルを示す断面図である。

【図5】冷却チャンネルのうちの１つと一致しない図３の構成部品の断面図である。

【図6】基板の表面に沿って部分的に延び、エーロフォイルコーティング内のトレンチに形成した各出口領域に冷媒を流す３つの例示の内側に向かって窪んだ形状の冷却チャンネルの概略斜視図である。

【図7】各チャンネルが透過性スロットを有する、３つの例示の冷却チャンネルを有する構成部品の断面図である。

【図8】各チャンネルが外側コーティングによってシールした透過性スロットを有する、３つの例示の冷却チャンネルを有する構成部品の断面図である。

【図9】３つの例示の冷却チャンネルを有すると共に、外側コーティング層に形成したトレンチを有する構成部品の断面の概略斜視図である。

【図10】図９の例示の冷却チャンネルのうちの１つの断面図であって、外側コーティング層に形成したトレンチに膜穴を介して流体接続されるチャンネルを示す断面図である。

【図11】エーロフォイルコーティングに形成したトレンチに対して非直交の入射角で向けられる３つの例示の冷却チャンネルの概略斜視図である。

【図12】４つの例示の冷却チャンネルを有すると共に、コーティング内に形成した２つのトレンチを有する構成部品の断面の概略斜視図である。

【図13】トレンチが、コーティング隆起部によって分離された出口領域を画定する、別のトレンチ構成の概略図である。

【図14】図１３中の例示のトレンチの断面図である。

【図15】トレンチが、角度の付いた入口壁および出口壁を有する、冷却チャンネルのうちの１つと一致しない構成部品の断面図である。

【図16】トレンチのフットプリントがトレンチの第１の端部でトレンチの第２の端部におけるものより小さい、別のトレンチ構成の概略図である。

【図17】例示の曲線状トレンチ構成を示す図である。

【図18】構成部品を製造するための例示のプロセスステップを示す図である。

【図19】構成部品を製造するための例示のプロセスステップを示す図である。

【図20】構成部品を製造するための例示のプロセスステップを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本明細書において、「第１」、「第２」などの用語は、任意の順序、数量、または重要性を示さず、むしろある要素を別のものと区別するために使用される。本明細書において、用語「１つの（「ａ」および「ａｎ」）」は、数量の限定を示さず、むしろ少なくとも１つの参照した要素が存在することを示す。数量と併せて用いられる修飾語「約（ａｂｏｕｔ）」は、述べた値を含み、分脈によって決定される意味を有する（例えば、特定の数量の測定に関連した誤差の程度を含む）。加えて、用語「組み合わせ（ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）」は、ブレンド、混合物、合金、反応生成物などを含む。

【0014】

また、本明細書では、接尾辞「（ｓ）（（１つまたは複数の））」は、通常、接尾辞「（ｓ）」が修飾する用語の単数形と複数形の両方を含むことを意図するものであり、それによってその用語の１つまたは複数を含む（例えば、「ｔｈｅ ｐａｓｓａｇｅ ｈｏｌｅ（通路の穴）」は、特段の断りがない限り、１つまたは複数のｐａｓｓａｇｅ ｈｏｌｅｓ（通路の穴）を含み得る）。本明細書全体を通じて「一実施形態（ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」、「別の実施形態（ａｎｏｔｈｅｒ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」、「一実施形態（ａｎ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」などの参照は、実施形態と併せて説明される特定の要素（例えば、特徴、構造、および／または特性）が、本明細書に記載した少なくとも１つの実施形態に含まれ、他の実施形態に存在しても存在しなくてもよいことを意味する。加えて、記載した発明性のある特徴は、様々な実施形態において任意の適切なやり方で組み合わせられてもよいことを理解されたい。

【0015】

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つまたは複数の圧縮機１２、燃焼器１４、タービン１６、および燃料ノズル２０を備えることができる。圧縮機１２およびタービン１６は、１つまたは複数のシャフト１８によって結合することができる。シャフト１８は、単一のシャフト、またはシャフト１８を形成するように共に結合した複数のシャフトの部分であってもよい。

【0016】

ガスタービンシステム１０は、いくつかの高温ガス通路構成部品１００を備えることができる。高温ガス通路構成部品は、システム１０を通じての高温ガス流に少なくとも部分的に曝されるシステム１０の任意の構成部品である。例えば、バケット組立体（ブレードまたはブレード組立体としても知られている）、ノズル組立体（ベーンまたはベーン組立体としても知られている）、シュラウド組立体、移行部分、保持リング、および圧縮機排気構成部品は、全て高温ガス通路構成部品である。しかし、本発明の高温ガス通路構成部品１００は上記の例に限定されず、高温ガス流に少なくとも部分的に曝される任意の構成部品であってもよいことを理解されたい。さらに、本開示の高温ガス通路構成部品１００は、ガスタービンシステム１０内の構成部品に限定されず、高温の流れに曝され得るガスタービンシステム１０の機械類または構成部品の任意の部分であってもよいことを理解されたい。

【0017】

高温ガス通路構成部品１００が高温ガス流８０に曝されると、高温ガス通路構成部品１００は、高温ガス流８０によって加熱され、高温ガス通路構成部品１００が故障する温度に到達し得る。したがって、システム１０が高温の高温ガス流８０で動作し、システム１０の効率および性能を向上させることを可能にするために、高温ガス通路構成部品１００のための冷却システムが必要とされる。

【0018】

概して、本開示の冷却システムは、高温ガス通路構成部品１００の表面に形成した一連の小型チャンネルまたはマイクロチャンネルを備える。高温ガス通路構成部品は、コーティングを備えてもよい。冷却流体は、プレナムからチャンネルに供給することができ、冷却流体は、チャンネルを通じて流れ、コーティングを冷却することができる。

【0019】

図２〜図１７を参照して、構成部品１００を説明する。図示するように、例えば図２では、構成部品１００は、外面１１２および内面１１６を含む基板１１０を備える。図示するように、例えば、図２では、内面１１６は、少なくとも１つの中空の内部空間１１４を画定する。図示するように、例えば図２および図３では、外面１１２は、１つまたは複数の溝１３２を画定する。図示するように、例えば、図３および図１１では、各溝１３２は、基板１１０の表面１１２に沿って少なくとも部分的に延びると共に、基部１３４を有する。

【0020】

典型的には、基板１１０は、基板１１０の表面１１２内の溝１３２を形成する前に鋳造される。参照により全体が本明細書に組み込まれる譲渡された米国特許第５，６２６，４６２号に一般的に述べられるように、基板１１０は、第１の材料として本明細書に記載した任意の適した材料から形成することができる。構成部品１００について目的とする用途に応じて、これは、Ｎｉ基超合金、Ｃｏ基超合金、およびＦｅ基超合金を含んでもよい。Ｎｉ基超合金は、γ相とγ’相の両方を含有する合金、特に、γ’相が超合金の体積で少なくとも４０％を占めるγ相とγ’相の両方を含有するＮｉ基超合金であってもよい。そのような合金は、高温強度および高温クリープ抵抗を含む所望の特性の組み合わせにより有利であることが知られている。第１の（基板）材料は、ＮｉＡｌ金属間化合物合金を含有することもでき、というのもこれらの合金は、航空機に使用されるタービンエンジン応用例に用いるのに有利である高温強度および高温クリープ抵抗を含む優れた特性の組み合わせを保有することが知られてもいるからである。Ｎｂ基合金の場合、Ｎｂ／Ｔｉ合金などの優れた耐酸化性を有するコーティングした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、 、を含有するこれらの合金であり、ただし、組成範囲は原子パーセントの単位である。第１の（基板）材料は、ケイ化物、炭化物またはホウ化物を含むＮｂ含有金属間化合物などの少なくとも１つの二次相を含有するＮｂ基合金を含むこともできる。そのような合金は、延性相（すなわち、Ｎｂ基合金）および強化相（ｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ ｐｈａｓｅ）（すなわち、Ｎｂ含有金属間化合物）の複合材料に類似している。他の構成については、基板材料は、Ｍｏ₅ＳｉＢ₂およびＭｏ₃Ｓｉの二次相を有するモリブデン（固溶体）に基づいた合金などのモリブデン基合金を含む。他の構成については、基板材料は、ＳｉＣ繊維で補強した炭化ケイ素（ＳｉＣ）マトリックスなどのセラミックマトリックス複合材料を含む。他の構成については、基板材料は、ＴｉＡｌ基金属間化合物を含む。

【0021】

図３に示すように、例えば、１つまたは複数の出入り穴１４０が、各溝１３２の基部１３４を通じて形成されて、溝１３２を各中空の内部空間１１４と流体連通で接続する。典型的には、出入り穴１４０は、断面が円形または楕円形であり、例えば、レーザ加工（レーザ穴あけ）、アブレシブ液体ジェット、放電加工（ＥＤＭ）、および電子ビーム穴あけのうちの１つまたは複数を用いて形成することができる。出入り穴１４０は、（図６に示すように）各溝１３２の基部１３４に垂直であってもよく、またはより一般的には、溝の基部１３４に対して２０〜９０度の範囲の角度で穴をあけられてもよい。

【0022】

構成部品１００は、基板１１０の表面１１２の少なくとも一部を覆って配設した１つまたは複数の層５４、５６を含むコーティング１５０をさらに備える。図３に示すように、例えば、溝１３２およびコーティング１５０は共に、構成部品１００を冷却するための１つまたは複数のチャンネル１３０を画定する。典型的には、チャンネル長は、膜穴径の１０〜１０００倍の範囲であり、具体的には、膜穴径の２０〜１００倍の範囲である。チャンネル１３０は、構成物品（エーロフォイル本体、前縁、後縁、翼端、端壁、プラットフォーム）の表面上のどこかで使用できることが有益である。加えて、チャンネルは直線壁を有するように示されているが、チャンネル１３０は、任意の構成を有してもよく、例えば、チャンネル１３０は、直線、曲線状であってもよく、または複数の曲線部を有してもよい。

【0023】

コーティング１５０は、エーロフォイル形状の外面１１２に一致し、チャンネル１３０を形成する溝１３２を覆う。いくつかの構成については、コーティング１５０は、単に、チャンネルを覆う第１のコーティングまたは構造コーティングであってもよい。すなわちいくつかの応用例については、追加のコーティングが使用されない。しかし、他の応用例については、ボンディングコートおよび／または遮熱コーティング（ＴＢＣ）も使用される。コーティング１５０は、任意の適した材料であり得ると共に基板１１０のエーロフォイル形状の外面に接着される第２の材料を含む。特定の構成については、コーティング１５０は、工業用の構成部品向けの場合、０．１〜２．０ミリメートルの範囲の厚さを有し、具体的には０．１〜１ミリメートルの範囲の厚さを有し、より具体的には０．１〜０．５ミリメートルの厚さを有する。航空機構成部品については、典型的にはこの範囲は、０．１〜０．２５ミリメートルである。しかし、特定の構成部品１００に関する要求事項に応じて、他の厚さが利用されてもよい。

【0024】

図示するように、例えば、図３〜６および図９〜１６では、１つまたは複数のトレンチ６０は、コーティング１５０の１つまたは複数の層５４、５６を通じて形成される。図示するように、例えば、図３および図４では、１つまたは複数のトレンチ６０は、（１つまたは複数の）冷却チャンネル１３０のための少なくとも１つの出口領域６２を少なくとも部分的に画定する。図３および図４に示す例示の構成については、コーティング１５０は、構造コーティング５４および外側コーティング５６を少なくとも備え、トレンチ６０は、構造コーティング５４および外側コーティング５６を通じて延びて冷却チャンネル１３０のための出口領域６２を画定する。有益には、各トレンチは、冷却チャンネル領域の直上をカットし、個々の膜穴の精密な位置決めをする必要性をなくす。このやり方で、膜コーティングは、単純化した機械加工を用いて設けることができる。

【0025】

溝１３２は、直線または曲線状であってもよく、直線壁または曲線壁を有してよい。図６に示す構成については、基部１３４は、各溝１３２の上部１３６より広く、各溝１３２が、内側に向かって窪んだ形状の溝１３２を備えるようになっていると共に、各チャンネル１３０が、内側に向かって窪んだ形状のチャンネル１３０を備えるようになっている。内側に向かって窪んだ形状のチャンネル１３０の様々な特性および利益、ならびに内側に向かって窪んだ形状のチャンネル１３０を形成する技法は、米国特許出願第１２／９４３，６２４号、Ｒｏｎａｌｄ Ｓ．Ｂｕｎｋｅｒら、「Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｗｉｔｈ ｒｅ−ｅｎｔｒａｎｔ ｓｈａｐｅｄ ｃｏｏｌｉｎｇ ｃｈａｎｎｅｌｓ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ」（ＧＥ整理番号２４６４２４−１に対応）に記載されており、この特許出願は、参照により全体が本明細書に組み込まれる。

【0026】

特定の構成については、内側に向かって窪んだ形状の溝１３２のそれぞれ１つの基部１３４は、各溝１３２の上部１３６より少なくとも２倍広い。より特定の構成では、内側に向かって窪んだ形状の各溝１３２の基部１３４は、少なくとも３倍あり、具体的には各溝１３２の上部１３６より約３〜４倍の範囲で広い。内側に向かって窪んだ溝１３２を形成するための技法は、米国特許出願第１２／９４３，６２４号、Ｂｕｎｋｅｒらに与えられている。コーティング１５０は、満たされていない内側に向かって窪んだ溝１３２を覆って（すなわち、犠牲的充填材で溝を満たすまたは一部満たすことなく）堆積できることが有益である。加えて、内側に向かって窪んだ溝は、単純な形状の溝（すなわち、上部１３６および基部がほぼ等しい幅をした溝）と比べて強化した冷却を与える。

【0027】

同様に、より小さい構成部品については、コーティング１５０が、溝を満たすまたは一部満たすことなく（任意の形状を有する、すなわち溝が内側に向かって窪んだ形状である必要がない）満たされていない溝１３２を覆って堆積できるように、この溝は、十分に小さいものであってもよい。例えば、これは、より小さい航空機サイズの構成部品の場合であり得る。

【0028】

図７および図８に示す例示の構成については、コーティング層５４、５６のうちの少なくとも１つが、１つまたは複数の透過性スロット１４４を画定し、各層５４、５６が、１つまたは複数の溝１３２のそれぞれを完全には被わないようになっている。具体的には、図７に示す構成については、コーティング１５０は、少なくとも構造コーティング５４と、外側コーティング５６とを備える。図７に示すように、外側コーティング５６は、構造コーティング５４に形成した透過性スロット１４４を完全には被わず、透過性スロット１４４が、外側コーティング５６を通じて延びるようになっている。しかし、図８に示す例示の構成については、外側コーティング５６の少なくとも１つの層が、各溝１３２を完全に被い、それによって各チャンネル１３０をシールする。透過性スロット１４４の形成は、譲渡された米国特許出願第１２／９４３６４６号、Ｒｏｎａｌｄ Ｓｃｏｔｔ Ｂｕｎｋｅｒら、「Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｆａｂｒｉｃａｔｉｎｇ ａｎｄ ｃｏａｔｉｎｇ ａ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ」（ＧＥ整理番号２４７８９４−１に対応）に一般に記載されており、本明細書には、この特許出願が、参照により全体が本明細書に組み込まれる。

【0029】

米国特許出願第１２／９４３６４６号、Ｂｕｎｋｅｒらに述べられているように、透過性スロット１４４は、様々なチャンネル形状に対して形成することができる。典型的には、透過性スロット（間隙）１４４は、構造コーティングが施されて厚さを増すときに間隙１４４の幅が変化する不規則な形状を有する。初めに、構造コーティングの第１の部分が、基板１１０に施されるとき、間隙１４４の幅は、マイクロチャンネル１３０の上部１３６の幅の５０％と同じ程度であり得る。次いで、間隙１４４は、構造コーティングを構築するときに、上部１３６の幅の５％以下まで狭くなり得る。特定の例については、間隙１４４の幅は、最も狭い点で、各チャンネル上部１３６の幅の５％〜２０％である。加えて、透過性スロット１４４は、孔質であってもよく、その場合には、「多孔質の」間隙１４４が、いくらかの接続部、すなわち間隙のないいくらかの箇所または場所を有してもよい。有益には、間隙１４４は、コーティング１５０に応力緩和をもたらす。

【0030】

その特定に機能に応じて、透過性スロット１４４は、（１）図７に示すようにコーティング層の全部を通じて、または（２）コーティングの全てではなく一部を通じて延びることができ、例えば、透過性スロット１４４が、１つまたは複数のコーティング層５０に形成されてもよく、続いて堆積した層がスロットを被い、それによって図８に示すようにスロット１４４を効果的に封止する。透過性スロット１４４は、（１つまたは複数の）構造コーティングの応力／ひずみ緩和として機能できることが有益である。加えて、透過性スロット１４４は、透過性スロット１４４が全てのコーティングを通じて延びるとき（図７）に冷却手段として働くことができ、すなわち、この構成の場合、透過性スロット１４４は、各チャンネル１３０から構成部品の外表面まで冷却液を輸送するように構成される。さらに、透過性スロット１４４は、上側コーティングによって被われるとき（図８）、これらのコーティングが損傷を受けまたは剥落した場合に、受動的冷却手段として働くことができる。

【0031】

（１つまたは複数の）トレンチ６０が、冷却チャンネル１３０に対して様々な角度で向けられてもよい。図３、図６および図９に示す例示の構成については、各トレンチ６０は、冷却チャンネル１３０にほぼ垂直に向けられる。本明細書で使用する場合、用語「ほぼ（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」は、＋／−１０°の範囲内を意味するものと理解されたい。図１１に示す例示の構成については、トレンチ６０は、冷却チャンネル１３０に対して非直交の入射角を有する。すなわち、この構成については、（１つまたは複数の）トレンチ６０およびチャンネル１３０は、直角でない。例えば、図１１に示す構成については、トレンチ６０とチャンネル１３０の間の非直交の向きは、高温ガス流の方向に対する膜冷却の分布に利益を与える。

【0032】

いくつかの構成については、例えば、図３、図６、図９および図１１に示すように、単一のトレンチ６０だけが、冷却チャンネル１００の所与のセットに与えられる。しかし、他の構成については、複数のトレンチ６０が、１つまたは複数のコーティング層５４、５６を通じて形成される。図１２は、そのような構成の一例を示す。しかし、図１２に示す構成は、例示的なものに過ぎない。

【0033】

トレンチ６０は、連続的または断続的であり得る。すなわち、連続的なトレンチ６０は、ほぼ一定の深さまたは平面（ｓｍｏｏｔｈ）を有してもよいが、先細りのまたは湾曲した深さを有してもよい。例として、断続的なトレンチ６０を、１３および図１４に示す。例示の構成については、複数の溝１３２は基板に形成され、複数の冷却チャンネル１３０がコーティング１５０および溝１３２によって画定されるようになっている。図１４に示すように、トレンチ６０は、各出口領域６２に隣接した１つまたは複数のコーティング隆起部６４を含む。図１３および図１４に示す例示の構成については、コーティング隆起部は、隣り合った出口領域６２を分離する。しかし、図３に示す構成については、トレンチ６０は、コーティング隆起部を含まないが、代わりに、連続的なトレンチを含む。

【0034】

図４、図５、図１０および図１４に示すトレンチは、チャンネルの頂部にほぼ垂直である壁を有するが、他の構成については、トレンチの壁が、チャンネルに対して他の角度で形成されてもよい。例えば、トレンチ６０は、図１５に示すように角度の付いた出口壁６６を有してもよい。図１５に示す例示の構成については、トレンチ６０は、角度の付いた出口壁６６と角度の付いた入口壁６８との両方を含む。加えて、入口壁６８および出口壁６６が、直線であるように示されているが、口壁６８および出口壁６６は、曲線状または丸みがあることもできる。

【0035】

トレンチ６０は、対称または非対称のフットプリントを有してもよい。例えば、図３、図６、図９および図１１〜図１３に示すトレンチ６０については、各トレンチのフットプリントは、トレンチの２つの端部で同じである。しかし、図１６に示す構成については、トレンチ６０のフットプリント７０は、トレンチ６０の第１の端部７２で、トレンチ６０の第２の端部７４におけるものよりも小さい。加えて、冷却チャンネル１３０を等間隔に配置するものとして示したが、他の構成（特に図示せず）については、チャンネル１３０が、チャンネル１３０がトレンチ６０の第１の端部７２の近くにあるときよりも、トレンチ６０の第２の端部７４の近くで互いにより近い間隔で配置される。さらに、冷却チャンネル１３０を同じ体積を有するものとして示すが、他の構成（特に図示せず）については、トレンチ６０の第１の端部７２の近くの冷却チャンネル１３０は、トレンチ６０の第２の端部７４の近くの冷却チャンネル１３０の少なくともいくつかより体積が小さい。また、図１７に示す構成については、図３、図６、図９および図１１〜１３に示すトレンチ６０は、直線トレンチ６０を有するが、トレンチ６０は、曲線状トレンチ６０を備えてもよい。同様に、トレンチの壁は、図３に示すように直線であってもよく、図１５に示すように角度が付けられてもよく、または曲線状であってもよい（特に図示せず）。

【0036】

図９および図１０に示す例示の構成については、コーティング１５０は、構造コーティング５４および外側コーティング５６を含む、トレンチ６０は、外側コーティング５６を通じて延びるが、構造コーティング５４を完全には貫いて延びない。例示の構成については、膜冷却用穴１４２は、構造コーティング５４を通じて延びて各冷却チャンネル１３０をトレンチ６０と接続する。膜穴１４２は、丸くてもよく、または非円形状の穴であることもできる。この構成については、膜冷却用穴１４２およびトレンチ６０は、冷却チャンネル１３０のための出口領域６２を画定する。したがって、図９および図１０に示す例示の構成については、マイクロチャンネル１３０は、出入り穴１４０から膜冷却用穴１４２へ冷媒を輸送する。この構成については、膜冷却用穴１４２の向きは、いくつかの構成についてのトレンチの向きと並べられてもよい。しかし、他の構成については、膜冷却用穴１４２の向きは、図１１中の出口領域６２からの冷媒流の方向によって示すように、（１つまたは複数の）トレンチ６０の向きとは異なる。膜冷却用穴１４２および（１つまたは複数の）トレンチ６０を異なる向きとして与えることによって、冷却をさらに強化することができる。

【0037】

構成部品１００を製造する方法を、図２〜図６、図９〜図１３、および図１５〜図２０を参照して説明する。図示するように、例えば、図１８では、製造方法は、１つまたは複数の溝１３２を基板１１０の表面１１２に形成することを含む。図２を参照して上述した通り、基板１１０は、少なくとも１つの中空の内部空間１１４を有する。図示するように、例えば、図３中では、各溝１３２は、基板１１０の表面１１２に沿って少なくとも部分的に延びると共に、基部１３４を有する。溝１３２およびチャンネル１３０は、図では長方形であるように示すが、溝１３２およびチャンネル１３０は、他の形状をとることもできる。例えば、溝１３２（およびチャンネル１３０）は、図６を参照して上述した通り、内側に向かって窪んだ溝１３２（内側に向かって窪んだチャンネル１３０）であってもよい。加えて、溝１３２（チャンネル１３０）の側壁は、直線である必要がない。様々応用例について、溝１３２（チャンネル１３０）の側壁は、曲線状であってもよくまたは丸みのあってもよい。

【0038】

溝１３２は、様々な技法を用いて形成することができる。例えば、溝１３２は、アブレシブ液体ジェット、プランジ電解加工（ＥＣＭ）、スピニング単一点電極（「ミリング」ＥＤＭ）を用いた放電加工（ＥＤＭ）、レーザ加工（レーザ穴あけ）のうちの１つまたは複数を用いて形成することができる。例示のレーザ加工技法は、２０１０年１月２９日に出願した、譲渡された米国特許出願第１２／６９７，００５号、「Ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｆｏｒｍｉｎｇ ｓｈａｐｅｄ ａｉｒ ｈｏｌｅｓ」に一般的に述べられており、この出願は、参照により全体が本明細書に組み込まれる。例示のＥＤＭ技法は、２０１０年５月２８日に出願した、譲渡された米国特許出願第１２／７９０，６７５号、「Ａｒｔｉｃｌｅｓ ｗｈｉｃｈ ｉｎｃｌｕｄｅ ｃｈｅｖｒｏｎ ｆｉｌｍ ｃｏｏｌｉｎｇ ｈｏｌｅｓ， ａｎｄ ｒｅｌａｔｅｄ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ」に一般的に述べられており、この出願は、参照により全体が本明細書に組み込まれる。

【0039】

図１８中に概略的に示すように、特定のプロセス構成については、溝１３２は、基板１１０の表面１１２にアブレシブ液体ジェット１６０を向けることによって形成される。例示のウォータジェット穴あけのプロセスおよびシステムは、米国特許出願第１２／７９０，６７５号において与えられる。米国特許出願第１２／７９０，６７５号に説明されるように、典型的には、ウォータジェットプロセスは、高圧水流に懸濁している研磨粒子（例えば、研磨「グリット」）の高速流を利用する。水圧は、かなり変わり得るが、しばしば、約３５〜６２０ＭＰａの範囲である。ガーネット、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、およびガラス玉などのいくつかの研磨剤を使用することができる。有益には、ウォータジェットプロセスは、基板１１０を任意のかなりの程度加熱することを伴わない。したがって、溝１３２のための所望の出口形状にさもなければ悪影響を与え得る「熱影響域」が基板表面１１２上に形成されない。

【0040】

加えて、米国特許出願第１２／７９０，６７５号に説明されるように、ウォータジェットシステムは、多軸コンピュータ数値制御した（ＣＮＣ）ユニットを含んでもよい。ＣＮＣシステムはそれ自体、当業界で知られており、例えば、米国特許出願公開第２００５／００１３９２６号（Ｓ．Ｒｕｔｋｏｗｓｋｉら）に説明されており、この出願は、参照により本明細書に組み込まれる。ＣＮＣシステムは、いくつかのＸ，ＹおよびＺ軸、ならびに回転軸に沿って切削工具の移動を可能にする。

【0041】

図１９に示すように、この製造方法は、１つまたは複数の出入り穴１４０を、溝１３２のそれぞれの溝の基部１３４を通じて形成して、溝１３２を各中空の内部空間１１４と流体連通で接続することをさらに含む。出入り穴は上述されており、例えば、レーザ加工（レーザ穴あけ）、アブレシブ液体ジェット、放電加工（ＥＤＭ）、および電子ビーム穴あけのうちの１つまたは複数を用いて形成することができる。

【0042】

図２０に示すように、この製造方法は、基板１１０の表面１１２の少なくとも一部を覆ってコーティング１５０を堆積し、溝１３２およびコーティング１５０が共に、構成部品１００を冷却するための１つまたは複数のチャンネル１３０を画定するようにすることをさらに含む。これは、構造コーティングの１つまたは複数の層５４を堆積すること、および適宜、構造コーティング５４を覆って追加のコーティング層５６を堆積することを含んでもよい。例えば、ボンディングコートおよび／または遮熱コーティング（ＴＢＣ）が、特定の応用例に使用されてもよい。しかし、他の応用例については、追加のコーティングが使用されない。構造コーティング５４および適宜追加のコーティング５６は、様々な技法を用いて堆積することができる。特定のプロセスについては、構造コーティング５４は、イオンプラズマ蒸着（陰極アーク）を実行することによって堆積される。例示のイオンプラズマ蒸着装置および方法は、譲渡された米国特許出願公開第２００８０１３８５２９号、Ｗｅａｖｅｒら、「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ ｃａｔｈｏｄｉｃ ａｒｃ ｉｏｎ ｐｌａｓｍａ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ」に一般的に与えられており、この出願は、参照により全体が本明細書に組み込まれる。簡単に言えば、イオンプラズマ蒸着は、コーティング材料で形成されたカソードを真空チャンバ内の真空環境の中に配置し、真空環境内で基板１１０を用意し、カソードに電流を供給してカソード表面上に陰極アークを形成し、それによってカソード表面からコーティング材料がアーク誘起エロージョンすることになり、カソードからのコーティング材料を基板表面１１２上に堆積することを含む。

【0043】

非限定の一例では、イオンプラズマ蒸着プロセスは、プラズマ蒸着プロセスを含む。コーティングの非制限の例には、米国特許第５，６２６，４６２号を参照して以下より詳細に述べるように、構造コーティング５４、ならびにボンドコーティングおよび耐酸化性コーティング（これらは、本明細書中では参照符号５６によって個々におよびまとめて特定される）が含まれる。ある高温ガス通路構成部品１００については、構造コーティング５４は、ニッケル基合金またはコバルト基合金を含み、具体的には超合金または（ＮｉＣｏ）ＣｒＡｌＹ合金を含む。例えば、基板材料が、γ相とγ’相の両方を含むＮｉ基超合金である場合、構造コーティング５４は、米国特許第５，６２６，４６２号を参照して以下より詳細に述べるように同様の材料組成を含んでもよい。

【0044】

他のプロセス構成については、構造コーティング５４は、サーマルスプレープロセスおよびコールドスプレープロセスのうちの少なくとも１つを実行することによって堆積される。例えば、サーマルスプレープロセスは、燃焼溶射またはプラズマ溶射を含むことができ、燃焼溶射は、高速フレーム溶射（ＨＶＯＦ）または高速空気燃料溶射（ＨＶＡＦ）を含むことができ、プラズマ溶射は、（空気または不活性ガスなどの）大気プラズマ溶射、または低圧プラズマ溶射（ＬＰＰＳ、これは真空プラズマ溶射すなわちＶＰＳとしても知られている）を含むことができる。非限定の一例では、ＮｉＣｒＡｌＹコーティングが、ＨＶＯＦまたはＨＶＡＦによって堆積される。構造コーティング５４を堆積する他の例示の技法には、スパッタリング、電子ビーム物理蒸着、無電解めっき、および電気めっきが含まれるが、これらに限定されない。

【0045】

いくつかの構成については、構造コーティング層５４および適宜追加のコーティング層５６を堆積する複数の堆積技法を用いることが望ましい。例えば、第１のコーティング層を、イオンプラズマ蒸着を用いて堆積することができ、続く堆積層および適宜追加の層（図示せず）を、燃焼溶射プロセスまたはプラズマ溶射プロセスなどの他の技法を用いて堆積することができる。使用する材料に応じて、コーティング層のための異なる堆積技法を使用することにより、歪み耐性および／または延性の利益をもたらすことができる。

【0046】

より一般的には、米国特許第５，６２６，４６２号に述べられたように、コーティング１５０を形成するために使用される材料は、任意の適した材料を含む。冷却されるタービン構成部品１００のケースについては、構造コーティング材料は、約１１５０℃までの温度に耐えることができなければならず、一方、ＴＢＣは、約１４２５℃までの温度に耐えることができる。譲渡された米国特許出願第１２／９４３，５６３号、Ｂｕｎｋｅｒら、「Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｆａｂｒｉｃａｔｉｎｇ ａ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｕｓｉｎｇ ａ ｆｕｇｉｔｉｖｅ ｃｏａｔｉｎｇ」（ＧＥ整理番号２４５５６１−１に対応）に一般的に述べられるように、構造コーティング５４は、基板１１０のエーロフォイル形状の外面１１２に適合し、この基板１１０のエーロフォイル形状の外面１１２に接着されるようになされなければならず、本明細書には、この特許出願が、全体が本明細書に組み込まれる。

【0047】

米国特許第５，６２６，４６２号に述べられるように、基板材料が、γ相とγ’相の両方またはＮｉＡｌ金属間化合物合金を含むＮｉ基超合金である場合、構造コーティング５４のための材料は、基板と同様の材料組成を含んでもよい。コーティング５４と基板１１０の材料のそうした組み合わせは、動作環境の最高温度が、既存のエンジンの最高温度に同様の場合（例えば、１６５０℃未満）などの特定の用途に対して好ましい。基板１１０の第１の材料が、Ｎｂ基合金、ＮｉＡｌ基金属間化合物合金、またはＴｉＡｌ基金属間化合物合金である場合、同様に、構造コーティング５４が、同様の材料組成を含んでもよい。

【0048】

米国特許第５，６２６，４６２号に述べられるように、モノリシック金属合金コーティングまたは金属間化合物合金コーティング５４の使用を不十分にさせる温度、環境または他の制約を課す応用例などの他の応用例については、構造コーティング５４が、複合材料を含むことが好ましい。複合材料は、金属間化合物合金および金属合金（Ｉ_s＋Ｍ）の相、ならびに金属間化合物−金属間化合物（＋Ｉ_M）相からなってもよい。金属合金Ｍは、構成部品１００の要求事項に応じて、基板１１０に使用されるのと同じ合金であってもよく、または異なる材料であってもよい。さらに、米国特許出願第１２／９４３，５６３号、Ｂｕｎｋｅｒらに述べられているように、２つの構成相は、化学的に相性が良くなければならない。所与のコーティング内で、複数のＩ_S＋ＭまたはＩ_S＋Ｉ_Mの複合材料を使用することもでき、そのような複合材料は、２種類の材料または２つの相の組み合わせに限定されないことにも留意されたい。例の構造コーティング材料に関する追加の詳細は、米国特許第５，６２６，４６２号に与えられている。

【0049】

次に、図３〜図６、図９〜図１３、図１５および図１６を参照すると、この製造方法は、コーティング１５０の１つまたは複数の層５４、５６を通じて１つまたは複数のトレンチ６０を形成して、（１つまたは複数の）冷却チャンネル１３０のための少なくとも１つの出口領域６２を少なくとも部分的に画定することをさらに含む。特定の構成については、コーティング１５０は、構造コーティング５４および外側コーティング５６を少なくとも含む。図３、図４、図６および図１１〜図１６に示す例示の構成については、１つまたは複数のトレンチ６０は、構造コーティング５４および外側コーティング５６を通じて延びるように形成されて、１つまたは複数の冷却チャンネル１３０のための少なくとも１つの出口領域６２を画定する。有益には、いくつかのマイクロチャンネルのためにコーティングのストリップを連続して綺麗におよび正確に除去するように、アブレシブウォータジェット除去などの操作を用いて、複数のチャンネル出口／端部を接続する浅いトレンチとしてコーティングを除去する（およびそれによって、その流れをトレンチの中に導入する冷却用「穴」としてチャンネル端部を露出させる）ことによって、膜性能を維持しつつ製造費用を削減する。

【0050】

より一般的には、（１つまたは複数の）トレンチ６０は、アブレシブ液体ジェット、プランジ電解加工（ＥＣＭ）、スピニング電極（ミリングＥＤＭ）を用いた放電加工（ＥＤ）、レーザ加工、および従来のコンピュータ数値制御した（ＣＮＣ）ミリングのうちの１つまたは複数を用いて製造することができる。これらの技法それぞれを用いて金属コーティングを機械加工することができる。コーティングの１つまたは複数が非金属である場合、（１つまたは複数の）トレンチは、アブレシブ液体ジェット、レーザ加工、および従来のＣＮＣミリングのうちの１つまたは複数を用いて形成することができる。例示のウォータジェット穴あけプロセスおよびシステムは、米国特許出願第１２／７９０，６７５号を参照して上述されている。上記の通り、例示のレーザ加工技法は、米国特許出願第１２／６９７，００５号に記載されており、例示のＥＤＭ技法は、米国特許出願第１２／７９０，６７５号に記載されている。他のプロセス構成については、（１つまたは複数の）トレンチ６０は、マスキング技法を用いて形成することができ、この場合には、コーティングが（１つまたは複数の）トレンチ６０に施されないように、コーティングを、マスクを用いて堆積する。典型的には、マスキング法は、例えば上記の材料除去技法のうちの１つまたは複数を用いる追加の機械加工後のステップを必要とする。

【0051】

多くの高温ガス通路構成部品の構成については、コーティング１５０は、構造コーティング５４および外側コーティング５６を少なくとも含む。図９および図１０に示す例示の構成については、トレンチ６０は、外側コーティング５６を通じて延びるように形成されるが、構造コーティング５４を完全に貫いて延びていない。この構成については、この方法は、例えば図１０に示すように、１つまたは複数の膜冷却用穴１４２を、構造コーティング５４を通じて形成して、それぞれの（１つまたは複数の）冷却チャンネル１３０をそれぞれのトレンチ６０に接続することをさらに含む。この構成については、（１つまたは複数の）膜冷却用穴１４２および（１つまたは複数の）トレンチ６０が、少なくとも１つの出口領域（６２）を画定する。膜冷却用穴１４２は、アブレシブ液体ジェット、プランジＥＣＭ、スピニング電極を用いるＥＤＭ（ミリングＥＤＭ）、従来のＥＤＭ（電極は回転しない）、およびレーザ加工を含む様々な技法のうちの１つまたは複数を用いて形成することができる。

【0052】

トレンチを高温ガス通路構成部品の表面に組み込むことによって、構成部品の基板の表面に沿って延びる冷却チャンネルのための出口領域を形成する比較的費用のかからない手段をもたらすことが有益である。加えて、トレンチは、高温表面から素早く分離し、燃焼ガスと望ましくない混合をさせるのではなくチャンネルから出る冷媒を高温表面と緊密な接触で維持することによって、高温ガス通路構成部品の表面の冷却を強化する働きをさらにすることができる。さらに、冷却チャンネルのための出口領域を少なくとも部分的に画定するためにトレンチを使用することによって、冷却チャンネルのレイアウトに対して膜コーティングのより柔軟な向きを可能にし、それにより冷却をさらに強化することができる。

【0053】

本発明のいくつかの特徴だけを、本明細書に例示および記載してきたが、当業者は、多くの修正形態および変更形態を思いつくであろう。したがって、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の精神に含まれるそのような修正形態および変更形態の全てを含むものであることを理解されたい。

【符号の説明】

【0054】

１０ ガスタービンシステム
１２ 圧縮機
１４ 燃焼器
１６ タービン
１８ シャフト
２０ 燃料ノズル
５２ 表面
５４ 構造コーティング
５６ 外側コーティング
６０ トレンチ
６２ 出口領域
６４ コーティング隆起部
６６ 出口壁
６８ 入口壁
７０ トレンチ フットプリント
７２ トレンチの第１の端部
７４ トレンチの第２の端部
８０ 高温ガス流
１００ 高温ガス通路構成部品
１１０ 基板
１１２ 基板の外面
１１４ 中空の内部空間
１１６ 基板の内面
１３０ 内側に向かって窪んだ形状のチャンネル
１３２ 内側に向かって窪んだ形状の溝
１３４ 溝の基部
１３６ 溝の上部（開口）
１３８ 内側に向かって窪んだ形状の溝の壁
１４０ 出入り穴
１４２ 膜冷却用穴
１４４ 多孔質の間隙
１５０ コーティング
１６０ アブレシブ液体ジェット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】