特許 6983478 多重壁コアのための支持体

(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】6983478

(24)【登録日】2021年11月26日

(45)【発行日】2021年12月17日

(54)【発明の名称】多重壁コアのための支持体

(51)【国際特許分類】

   B22C 9/10 20060101AFI20211206BHJP

   F01D 5/18 20060101ALI20211206BHJP

   F02C 7/00 20060101ALI20211206BHJP

   B22C 9/04 20060101ALI20211206BHJP

   B22C 9/24 20060101ALI20211206BHJP

【ＦＩ】

   B22C9/10 F

   F01D5/18

   F02C7/00 D

   B22C9/04 A

   B22C9/24 C

【請求項の数】8

【外国語出願】

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2017-215177(P2017-215177)

(22)【出願日】2017年11月8日

(65)【公開番号】特開2018-89687(P2018-89687A)

(43)【公開日】2018年6月14日

【審査請求日】2020年10月30日

(31)【優先権主張番号】15/354,221

(32)【優先日】2016年11月17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】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】デビッド・ウェイン・ウェバー

(72)【発明者】

【氏名】グレゴリー・トーマス・フォスター

(72)【発明者】

【氏名】ロバート・ピーター・ハネット

【審査官】 藤長 千香子

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１６−５１６５９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１５４９４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 英国特許出願公開第０２３４６３４０（ＧＢ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５８２０７７４（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０２６７４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０１２９２１７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 中国特許出願公開第１０３３５７８２０（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２２Ｃ ５／００−９／３０

Ｂ２２Ｃ １１／００−２５／００

Ｂ２９Ｃ ３３／００−３３／７６、

３９／２６−３９／３６、

４１／３８−４１／４４、

４３／３６−４３／４２、

４３／５０、４５／２６−４５／４４、

４５／６４−４５／６８、４５／７３、

４９／４８−４９／５６、４９／７０、

５１／３０−５１／４０、５１／４４

Ｆ０１Ｄ ５／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

翼形部鋳造物用のコア（１０）であって、
翼形部鋳造物の翼形部の第１の側に沿って延び、前記翼形部鋳造物の前記翼形部の後縁冷却回路のレグを形成する片持ち梁状のコアセクション（２３４’、２３８’、３０２’、４０６Ａ’、４０６Ｂ’、４０６Ｃ’、４１４’）と、
前記翼形部鋳造物の前記翼形部に追加の冷却回路を形成する複数の外側コアセクションであって、前記追加の冷却回路が、前記翼形部鋳造物の前記翼形部の第２の側に沿って延びる、前記複数の外側コアセクションと、
前記片持ち梁状のコアセクション（２３４’、２３８’、３０２’、４０６Ａ’、４０６Ｂ’、４０６Ｃ’、４１４’）の内面から前記コア（１０）の外側輪郭に延び、前記複数の外側コアセクションの間に延びるボス（３４、３６、２５０、３２０、４２０、４２２）と
を備え、
前記ボス（３４、３６、２５０、３２０、４２０、４２２）は、前記翼形部鋳造物の前記翼形部の前記第２の側の外部に流体的に結合された通路を形成する、コア（１０）。

【請求項2】

前記コア（１０）が、第１のセッターブロックと第２のセッターブロックとの間に配置され、前記ボス（３４、３６、２５０、３２０、４２０、４２２）が、焼成プロセス中に、前記第１のセッターブロック（１２）および第２のセッターブロック（１４）によって形成されるキャビティ（１６）内の前記片持ち梁状のコアセクション（２３４’、２３８’、３０２’、４０６Ａ’、４０６Ｂ’、４０６Ｃ’、４１４’）の位置を制御し、焼成プロセス中に、前記片持ち梁状のコアセクション（２３４’、２３８’、３０２’、４０６Ａ’、４０６Ｂ’、４０６Ｃ’、４１４’）の移動を防止する、請求項１に記載のコア（１０）。

【請求項3】

前記翼形部鋳造物が、多重壁翼形部（２２）鋳造物を含む、請求項１または２に記載のコア（１０）。

【請求項4】

前記ボス（３４、３６、２５０、３２０、４２０、４２２）が、前記翼形部鋳造物の前記翼形部内の熱伝達要素（３０８）の一部を形成する、請求項１乃至３のいずれかに記載のコア（１０）。

【請求項5】

前記ボス（３４、３６、２５０、３２０、４２０、４２２）が、前記翼形部鋳造物の前記翼形部にピンバンク（４１６）の一部を形成する、請求項１に記載のコア（１０）。

【請求項6】

多重壁翼形部（２２）鋳造物用のコア（１０）であって、
前記多重壁翼形部（２２）鋳造物の第１の側に沿って延び、前記翼形部鋳造物の翼形部の後縁冷却回路のレグを形成する片持ち梁状のコアセクション（２３４’、２３８’、３０２’、４０６Ａ’、４０６Ｂ’、４０６Ｃ’、４１４’）と、
前記多重壁翼形部（２２）鋳造物の前記翼形部に追加の冷却回路を形成する複数の外側コアセクションであって、前記追加の冷却回路が、前記多重壁翼形部（２２）鋳造物の前記翼形部の第２の側に沿って延びる、前記複数の外側コアセクションと、
前記片持ち梁状のコアセクション（２３４’、２３８’、３０２’、４０６Ａ’、４０６Ｂ’、４０６Ｃ’、４１４’）の内面から前記コア（１０）の外側輪郭まで延び、前記複数の外側コアセクションの間に延びて、焼成プロセス中に前記片持ち梁状のコアセクション（２３４’、２３８’、３０２’、４０６Ａ’、４０６Ｂ’、４０６Ｃ’、４１４’）の位置を制御するボス（３４、３６、２５０、３２０、４２０、４２２）と
を備え、
前記ボス（３４、３６、２５０、３２０、４２０、４２２）は、前記多重壁翼形部（２２）鋳造物の前記翼形部の前記第２の側の外部に流体的に結合された通路を形成する、コア（１０）。

【請求項7】

前記ボス（３４、３６、２５０、３２０、４２０、４２２）が、前記翼形部鋳造物内の熱伝達要素（３０８）の一部を形成し、
前記熱伝達要素（３０８）が、ピンバンク（４１６）を備える、請求項６に記載のコア（１０）。

【請求項8】

請求項１乃至７のいずれかに記載のコア（１０）を製造するステップと、
前記コア（１０）を用いて前記翼形部を鋳造するステップと、
を含む方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、一般にタービンシステムに関し、より詳細には、多重壁コアのための支持体に関する。

【背景技術】

【0002】

多重壁または二重壁鋳造物の通路（例えば、中央プレナム）のための位置およびリブ壁厚さ制御を提供する従来の手段は、バンパーの使用によるものであった。バンパーは、これらの２つの機構間のギャップを制限する中央プレナムまたは冷却通路上の隆起パッドである。理想的には、バンパーは接触しないが、鋳造プロセスにおいて２つのキャビティ間に孔が残ることがある。これらの接続部から形成される孔の数は未知であり、部品内の冷却流分布の不確実性をもたらす。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】米国特許出願公開第２０１６０１７７７４１号明細書

【発明の概要】

【0004】

本開示の第１の態様は、翼形部鋳造物用のコアを提供し、このコアは、片持ち梁状のコアセクションと、片持ち梁状のコアセクションからコアの外側輪郭に延びるボスとを含む。

【0005】

本開示の第２の態様は、多重壁翼形部鋳造物用のコアを提供し、このコアは、片持ち梁状のコアセクションと、片持ち梁状のコアセクションからコアの外側輪郭まで延びて、焼成プロセス中に片持ち梁状のコアセクションの位置を制御するボスとを含む、
本開示の第３の態様は、翼形部鋳造物用のコアを形成する方法を提供し、この方法は、コアの第１の面を第１のセッターブロック上に位置決めするステップであって、このコアは、片持ち梁状のコアセクションと、片持ち梁状のコアセクションからコアの外側輪郭に延びるボスとを備える、ステップと、コアの第２の面に対して第２のセッターブロックを閉じるステップと、コアを加熱するステップと、を含み、ボスは、コアを加熱するステップの間、第１のセッターブロックおよび第２のセッターブロックによって形成されたキャビティ内の片持ち梁状のコアセクションの位置を制御する。

【0006】

本開示の例示の態様は、本明細書に記載の問題および／または論じられない他の問題を解決する。

【0007】

本開示のこれらの特徴および他の特徴は、本開示の種々の態様の以下の詳細な説明を本開示の種々の実施形態を示す添付の図面と併せて検討することで、より容易に理解されよう。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施形態による上部ファイヤセッターブロックと下部ファイヤセッターブロックとの間に配置されたコアの断面図である。

【図2】実施形態による図１の上部ファイヤセッターブロックおよび下部ファイヤセッターブロックによって形成されるキャビティを示す図である。

【図3】実施形態によるコアの第１の断面図である。

【図4】実施形態による図３のコアの下部ボスおよび隣接する外側通路セクションの平面図である。

【図5】実施形態による図３のコアの上部ボスおよび隣接する外側通路セクションの平面図である。

【図6】実施形態によるコアの第２の断面図である。

【図7】実施形態による上部ファイヤセッターブロックと下部ファイヤセッターブロックとの間に配置された図３のコアの断面図である。

【図8】実施形態による図３および図６のコアを使用して形成された多重壁翼形部の第１の断面図である。

【図9】実施形態による図３および図６のコアを使用して形成された多重壁翼形部の第２の断面図である。

【図10】実施形態による図３および図６のコアを使用して形成された多重壁翼形部の一部の平面図である。

【図11】実施形態による図３および図６のコアを使用して形成された多重壁翼形部の一部の別の平面図である。

【図12】実施形態による多重壁翼形部の斜視図である。

【図13】実施形態による後縁冷却回路の一部の側面図である。

【図14】実施形態による図１３の後縁冷却回路の上面断面図である。

【図15】実施形態によるコアの一部の上面断面図である。

【図16】実施形態による後縁冷却回路の一部の斜視図である。

【図17】実施形態によるコアの一部の上面図である。

【図18】実施形態による図１６の後縁冷却回路の一部を示す図である。

【図19】実施形態による後縁冷却システムの上面断面図である。

【図20】実施形態によるコアの一部の上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

図面は必ずしも縮尺通りではないことに留意されたい。図面は、本開示の典型的な態様だけを示すことを目的としており、したがって、本開示の範囲を限定するものとみなすべきではない。図面において、同じ符号は同じ要素を表す。

【0010】

上述したように、本開示は、一般にタービンシステムに関し、より詳細には、多重壁コアのための支持体に関する。

【0011】

実施形態によれば、少なくとも１つのボスが、焼成プロセスの間、多重壁翼形部の鋳造プロセスにおいてコアの様々な部分の位置および厚さの制御を提供するために使用される。このようなボスは、例えば、多重壁コアの中央プレナムセクションまたは対向セクションを支持するために使用され得る。そのような対向セクションは、例えば、多重壁翼形部内の対向する通路（例えば、通路の元および先端に実質的な支持体を持たない片持ち梁状の通路）を形成するセクションを含むことができる。

【0012】

多重壁翼形部（例えば、多重壁タービン翼形部）の鋳造プロセスで使用されるコア（例えば、セラミックコア）の寸法を制御し補正するために、多くの場合、セッターの焼成ステップが用いられる。図１に示すように、このステップは、例えばコア１０を下部（正圧側面）セッターブロック１２に位置決めし、上部（負圧側面）セッターブロック１４をコア１０および下部セッターブロック１２に対して閉じ、焼成プロセスを実施するステップを含むことができる。下部セッターブロック１２および上部セッターブロック１４は、コア１０の所望の形状を画定するキャビティ１６（図２）を形成する。焼成プロセスの間、コア１０は加熱され軟化する。軟化したコア１０に対する上部セッターブロック１４の重量が、コア１０をキャビティ１６の形状に一致させる。図２に示すように、キャビティ１６は、下部セッターブロック１２の内面１８および上部セッターブロック１４の内面２０によって画定される。

【0013】

コア１０は、多重壁翼形部２２の鋳造プロセス中に使用される（例えば、図８および図９参照）。図３に詳細に示すように、コア１０は、多重壁翼形部２２の中央プレナム１２４（図８〜図１１）を形成するように構成された複数の中央プレナムセクション２４と、多重壁翼形部２２の外側冷却通路１２６（図８〜図１１）を形成するように構成された複数の外側通路セクション２６とを含むことができる。コア１０は、外側通路セクション２６の外部面３０によって少なくとも部分的に画定される外面２８を有する。

【0014】

各中央プレナムセクション２４は、中央セクション３２と、少なくとも１つの下部ボス３４と、少なくとも１つの上部ボス３６とを含む。下部ボス３４および上部ボス３６は、中央プレナムセクション２４の中央セクション３２から、コア１０の外面２８まで、ただしこれを超えないように、外側に延びている。各下部ボス３４は、コア１０を使用して形成された多重壁翼形部２２（図８，図９）の正圧側面に対応する、コア１０の「正圧」側面または凹面に配置される。同様に、各上部ボス３６は、コア１０を使用して形成された多重壁翼形部２２（図８，図９）の負圧側面に対応するコア１０の「負圧」側面または凸面に配置される。下部ボス３４および上部ボス３６は、焼成中に下部セッターブロック１２および上部セッターブロック１４によって形成されるキャビティ１６内の中央プレナムセクション２４の位置を制御し、移動を防止するように構成される。図３〜図５および図７に示すように、下部ボス３４および上部ボス３６はそれぞれ、一対の外側通路セクション２６の間の中央プレナムセクション２４から外側に延びることができる。

【0015】

下部ボス３４および上部ボス３６は、下部セッターブロック１２の内面１８および上部セッターブロック１４の内面２０にしっかりと係合されるように構成される。図７に示すように、確実に係合するために、各下部ボス３４の外側接触面３８は、対応する接触領域で下部セッターブロック１２の内面１８の輪郭と一致する輪郭を有する。同様に、各上部ボス３６の外側接触面４０は、対応する接触領域で上部セッターブロック１４の内面２０の輪郭と一致する輪郭を有する。好適には、従来技術とは異なり、下部ボス３４および上部ボス３６は外側通路セクション２６と接触せず、それによってコア１０を用いて形成された多重壁翼形部２２の中央プレナム１２４と外側冷却通路１２６（図８〜１１）との間の孔の形成を防止する。以下に開示される追加の実施形態の各々において、各ボスは、下部／上部セッターブロックの対応する内面の輪郭に一致するように構成された表面輪郭を有することができる。

【0016】

下部ボス３４および隣接する外側通路セクション２６の平面図が図４に示されている。上部ボス３６および隣接する外側通路セクション２６の平面図が図５に示されている。以下に説明される他の実施形態におけるボスは、同様の構成を有することができる。

【0017】

図４に示すように、各下部ボス３４は、実質的に楕円形の構成を有してもよい。チャネル４２（図３および図７（外見上）および図６を参照）は、下部ボス３４の第１の端部の周りで広がり、下部ボス３４の第２の端部に収束する。下部ボス３４の両側のコア１０の外側通路セクション２６に対応する外側冷却通路１２６を流れる空気（図１０の矢印Ａで表される）の乱れおよび圧力損失を制限するために、下部ボス３４は、約３：１〜約１０：１の長さ対幅比を有することができる。特定の実施形態では、約７：１の長さ対幅比が使用されてもよい。楕円形として記載されているが、下部ボス３４は他の適切な構成を有してもよい。

【0018】

同様に、図５に示すように、実施形態では、上部ボス３６は、実質的に楕円形の構成を有してもよい。チャネル４４（図３および図７（外見上）および図６を参照）は、上部ボス３６の第１の端部の周りで広がり、上部ボス３６の第２の端部に収束する。上部ボス３６の両側のコア１０の外側通路セクション２６に対応する外側冷却通路１２６を流れる空気（図１１の矢印Ｂで表される）の乱れおよび圧力損失を制限するために、上部ボス３６は、約３：１〜約１０：１の長さ対幅比を有することができる。特定の実施形態では、約７：１の比が使用されてもよい。楕円形として記載されているが、上部ボス３６は他の適切な構成を有してもよい。

【0019】

実施形態によれば、中央プレナムセクション２４の突出部は、バンパーを使用することなく位置制御を提供し、潜在的に冷却流がキャビティ間で（例えば、中央プレナム１２４と外側冷却通路１２６との間で（図８〜図１１））連通することを可能にするバンパーの使用によって形成される孔を排除する。さらに、中央プレナムセクション２４の位置をより良く制御することにより、バンパーを使用することなくリブ壁の厚さをより厳密に制御することができ、タービン翼形部がより決定的な解決策でより少ない冷却空気を使用できるようになり、したがって、ガスタービンの性能および出力が向上する。中央プレナムセクション２４の下部ボス３４および上部ボス３６の下部セッターブロック１２の内面１８および上部セッターブロック１４の内面２０への直接的な接触ラインが形成され、中央プレナムセクション２４の位置を外側冷却セクション２６とは独立して制御することができる。

【0020】

ＭＲＩ測定をしばしば必要としながら多重壁翼形部の内壁の厚さを測定することは困難で高価であった。このような内壁１３０が図８に示されている。

【0021】

実施形態によれば、高価で時間がかかるＭＲＩ測定を必要とすることなく、多重壁翼形部２２の内壁１３０の厚さＴ₁を容易に推測することができる。例えば、多重壁翼形部２２の外壁１３２は、第１の点Ｘおよび第２の点Ｙにおいてそれぞれ測定されて（例えば、超音波で）、厚さＴ₂およびＴ₃が決定され得る。点Ｘは外側冷却通路１２６に隣接し、点Ｙは、（この場合において）コア１０の中央プレナムセクション２４の下部ボス３４（図７）によって形成された中央プレナム１２４の突出部１３４に隣接している。外側冷却通路１２６の深さＤ₁および中央プレナム１２４の突出部１３４の深さＤ₂は、コア１０の対応する外側通路セクション２６および対応する下部ボス３４の寸法からそれぞれ既知であるので、内壁１３０の厚さＴ₁を、Ｔ₁＝（Ｔ₃＋Ｄ₂）−（Ｔ₂＋Ｄ₁）と決定することができる。内壁１３０の厚さは、多重壁翼形部２２の他の点で同様に決定されてもよい。このプロセスは、中央プレナム１２４の突出部１３４に関して記載されているが、プロセスを、本明細書に記載のボスを用いて形成された多重壁翼形部２２の他の部分に拡張することができる。

【0022】

上記のようなボスの使用が、多重壁翼形部の鋳造プロセスにおいてコアの他の部分に拡張されてもよい。例えば、以下に説明するように、１つまたは複数のボスを、多重壁翼形部の後縁に隣接して配置された後縁冷却回路に使用することができる。

【0023】

図１２には、多重壁翼形部２２の斜視図が示されている。図示されているように、多重壁翼形部２２は、正圧側面ＰＳと、対向する負圧側面ＳＳとを含む。多重壁翼形部２２は、正圧側面ＰＳと負圧側面ＳＳとの間の前縁ＬＥと、前縁ＬＥに対向する側の正圧側面ＰＳと負圧側面ＳＳとの間の後縁ＴＥとをさらに含む。一般に、多重壁翼形部２２は、後縁ＴＥに隣接する少なくとも１つの後縁通路を含む後縁冷却回路を含む。

【0024】

後縁冷却回路２００の一例が図１３および図１４に示されている。後縁冷却回路２００は、径方向に間隔を置いて（すなわち、“ｒ”（径方向）軸に沿って）配置された複数の冷却回路２３２（２つのみが示されている）を含み、それぞれが往路レグ２３４、ターン２３６、および復路レグ２３８を含む。往路レグ２３４は、多重壁翼形部２２の後縁ＴＥに向かって軸方向に延びている。復路レグ２３８は、多重壁翼形部２２の前縁ＬＥに向かって軸方向に延びている。往路レグ２３４および復路レグ２３８は、多重壁翼形部２２の負圧側面ＳＳおよび正圧側面ＰＳの輪郭に従うことができる。実施形態では、後縁冷却回路２００は、多重壁翼形部２２の後縁ＴＥの径方向の全長に沿って延びることができる。他の実施形態では、後縁冷却回路２００は、多重壁翼形部２２の後縁ＴＥの１つまたは複数の部分に沿って部分的に延びることができる。

【0025】

各冷却回路２３２において、往路レグ２３４は、ターン２３６によって復路レグ２３８に対して“ｒ”軸に沿って径方向にオフセットされている。この限りにおいて、ターン２３６は、第１のラジアル面Ｐ₁に配置された冷却回路２３２の往路レグ２３４を、第１のラジアル面Ｐ₁とは異なる第２のラジアル面Ｐ₂に配置された冷却回路２３２の復路レグ２３８に流体的に結合させる。図１３に示される非限定的な実施形態では、例えば、往路レグ２３４は、各冷却回路２３２内の復路レグ２３８に対して径方向外側に配置される。他の実施形態では、１つまたは複数の冷却回路２３２において、復路レグ２３８に対する往路レグ２３４の径方向の位置決めは、往路レグ２３４が復路レグ２３８に対して径方向内側に位置決めされるように反転されてもよい。

【0026】

図１４に示すように、径方向のオフセットに加えて、往路レグ２３４は、復路レグ２３８に対して角度αでターン２３６によって周方向にオフセットされてもよい。この構成では、往路レグ２３４は、多重壁翼形部２２の負圧側面ＳＳに沿って延び、復路レグ２３８は、多重壁翼形部２２の正圧側面ＰＳに沿って延びる。他の実施形態では、往路レグ２３４は、多重壁翼形部２２の正圧側面ＰＳに沿って延びてもよく、復路レグ２３８は、多重壁翼形部２２の負圧側面ＳＳに沿って延びてもよい。径方向および周方向のオフセットは、例えば後縁冷却回路２００の幾何学的制約および熱容量の制約ならびに／あるいは他の要因に基づき、様々であってよい。周方向のオフセットは、各冷却回路２３２について同じであってもよく、あるいは、例えば、多重壁翼形部２２の後縁ＴＥにおける冷却回路２３２の径方向の位置に基づいて変化してもよい。

【0027】

例えばガスタービンシステムの圧縮機によって生成された冷却空気２４０（または、他の適切な冷却剤）の流れは、少なくとも１つの冷却剤の供給部２４２（例えば、冷気供給部２４２）を介して後縁冷却回路２００に流入する。一般に、任意の適切なタイプの冷却剤を使用することができる。各冷気供給部２４２は、多重壁翼形部２２内の任意の他の適切な冷却空気源を使用して提供されてもよい。各冷却回路２３２において、冷却空気２４０の流れの一部２４４が、冷却回路２３２の往路レグ２３４に入り、ターン２３６に向かって流れる。冷却空気２４４の流れは、冷却回路２３２のターン２３６によって方向転換（例えば、反転）され、冷却回路２３２の復路レグ２３８に流入する。各往路レグ２３４に入る冷却空気２４０の流れの一部２４４は、各冷却回路２３２について同じであってもよく、冷却回路２３２の異なる組（すなわち、１つまたは複数）について異なっていてもよい。

【0028】

実施形態によれば、後縁冷却回路２００の複数の冷却回路２３２からの冷却空気２４４の流れは、冷却回路２３２の復路レグ２３８から集合通路２４６に流出する。単一の集合通路２４６を設けることができるが、複数の集合通路２４６を利用することも可能である。図１３においては集合通路２４６を通って径方向外側へと流れるように図示されているが、代わりに、「使用後」の冷却空気は、集合通路２４６を通って径方向内側へと流れてもよい。

【0029】

集合通路２４６へと流入し、集合通路２４６を通って流れる冷却空気２４８またはその一部を、（例えば、翼形部２２内の１つまたは複数の通路を使用して）多重壁翼形部２２の１つまたは複数のさらなる冷却回路へと導くことができる。この限りにおいて、冷却空気２４８の残りの熱容量の少なくとも一部が、多重壁翼形部２２の後縁ＴＥから非効率的に排出される代わりに、冷却の目的のために利用される。

【0030】

鋳造プロセスの間、例えば図１５に示すように、復路レグ２３８に対応するコアセクション２３８’は、下部セッターブロック１２の内面１８によって支持される。実施形態によれば、往路レグ２３４に対応するコアセクション２３４’は、コアセクション２３４’から下部セッターブロック１２の内面１８に向かって、かつそれに対して延びるボス２５０によって支持される。ボス２５０を使用することにより、往路レグ２３４に対応するコアセクション２３４’が、焼成プロセス中に適切に支持され位置決めされることが保証される。

【0031】

ボス２５０は、図１３および図１４に示すように、得られた鋳造物に通路２５２を形成する。場合によっては、通路２５２は、後縁冷却回路２００の機能しない部分であってもよい。しかしながら、他の場合には、通路２５２は、多重壁翼形部の後縁ＴＥの一部（例えば、正圧側面ＰＳ）に冷却フィルムを提供するために、フィルム孔２５４に流体的に結合されてもよい。一般に、通路２５２は、後縁ＴＥ内の他の冷却回路または多重壁翼形部２２の他の部分に流体的に結合されてもよい。

【0032】

後縁冷却回路３００の別の実施形態を図１６に示す。図示されているように、後縁冷却回路３００は、正圧側面ＰＳに沿って多重壁翼形部２２の先端に向かって径方向外側に延びる第１の通路３０２と、第１の通路３０２から後縁ＴＥに向かって延びる第２の通路３０４と、後縁ＴＥから負圧側面ＳＳに沿って延びる第３の通路３０６とを含む。様々な実施形態では、後縁冷却回路３００は、冷却空気３１４（または他の適切な冷却剤）の流れを第１の通路３０２から第２の通路３０４を通って第３の通路３０６に向けるように構成される。本明細書に記載されているように、各通路３０２，３０４，３０６は、追加の流れ修正機構を有してもよく、冷却空気３１４の一部は、通路３０２，３０４，３０６を通って流れるかそれらの間を流れる間に向きを方向転換されるか、または他の方法で使用されてもよい。

【0033】

後縁冷却回路３００は、第３の通路３０６を通る冷却空気の流れを変更（例えば、中断）するための第３の通路３０６内の負圧側面熱伝達要素３０８をさらに含むことができる。様々な実施形態において、負圧側面熱伝達要素３０８は、１つまたは複数のピンバンク、タービュレータ（例えば、トリップストリップ）、ハンプまたはバンプを含むことができる。

【0034】

図１６に示すように、様々な実施形態によれば、第３の通路３０６は、第２の通路３０４を介して第１の通路３０２と流体的に接続され、第２の通路３０４および第３の通路３０６は、後縁ＴＥ内の内部領域３１０を包括的に包囲している。様々な実施形態において、後縁冷却回路３００はまた、冷却空気の流れを可能にするために後縁ＴＥを通って延びる一組の流体チャネル３１２を含む。流体チャネル３１２は、冷却空気がそこを通って流れることを可能にし、また、冷却空気が後縁ＴＥから前縁ＬＥに、そして場合によっては第１の通路３０２に向かって後方に方向転換することを可能にする。

【0035】

例えばガスタービンシステムの圧縮機によって生成された冷却空気３１４（または他の適切な冷却剤）の供給は、（例えば、少なくとも１つの冷却空気供給部を介して）後縁冷却回路３００に供給される。冷却空気３１４は、多重壁翼形部２２の正圧側面ＰＳに沿って、第１のセクション３０２に径方向外側に供給される。冷却空気３１４が第１のセクション３０２に沿って径方向に移動すると、冷却空気３１４は、第２の通路３０４および後縁流体チャネル３１２に向かって後方に流れる。多重壁翼形部２２が後縁出口孔を含まないので、流体チャネル３１２を通って流れる冷却空気３１４は、後縁ＴＥに到達し、多重壁翼形部２２の負圧側面ＳＳに沿って第３の通路３０６に戻る向きを反転する。冷却空気３１４は、第３の通路３０６を通って流れるときに、他の熱伝達目的のためにリサイクルされてもよく、場合によっては、例えばフィルム冷却のために、１つまたは複数の正圧側面フィルム孔３１６または負圧側面フィルム孔３１６で排出されてもよい。冷却空気３１４は、一般に、多重壁翼形部２２の内部（例えば、内部空間３１０）を径方向に包囲するときに、このように流れることができると理解される。

【0036】

鋳造プロセスの間、第１の通路３０２に対応するコアセクション３０２’（図１７）は、焼成中にセッターブロック１２，１４内で完全に支持されないことがある。実施形態によれば、コアセクション３０２’は、焼成中に上部セッターブロックの内面（例えば、上部セッターブロック１４の内面２０、図２）に係合するように構成されたボス３２０を備えていてもよい。この機能は、図５に示されている上部ボス３６によって提供されるものと同様である。このようなボス３２０を使用することにより、第１の通路３０２に対応するコアセクション３０２’が、焼成プロセス中に適切に支持され位置決めされることが保証される。

【0037】

ボス３２０を使用すると、結果として得られる鋳造物に中空構造３２２が生じる（図１６）。実施形態では、図１６および図１８に示すように、中空構造３２２を負圧側面熱伝達要素３０８の一部として配置することができる。中空構造３２２を通る通路３２４はまた、第１の通路３０２に流体的に結合され、多重壁翼形部２２の負圧側面ＳＳにフィルム冷却を提供することができる。

【0038】

後縁冷却回路４００の別の実施形態を図１９に示す。この実施形態では、後縁冷却回路４００は、冷却回路２３２と、正圧側面ＰＳ蛇行冷却回路４０２と、負圧側面ＳＳ冷却回路４０４とを含む。上述したように、冷却回路２３２は、往路レグ２３４と、ターン２３６と、復路レグ２３８とを含む。

【0039】

ＰＳ蛇行冷却回路４０２は、複数の径方向に延びる通路４０６（この例では，４０６Ａ，４０６Ｂ，４０６Ｃ）を含む。冷却空気４０８の流れは、通路４０６Ａを通って径方向外側に（例えば、ｒ軸に沿って（図１２））流れる。冷却空気４０８の第１の部分４１０は、通路４０６Ｂに向けられ、径方向内側に流れる。冷却空気４０８の第１の部分４１０は、その後、通路４０６Ｃ内に導かれ、通路４０６Ｃを通って径方向外側に流れる。図示されていないが、冷却空気４０８の第１の部分４１０は、（例えば、フィルム冷却を提供するために）通路４０６Ｃから別の冷却回路に、または別の冷却回路を通じて流れることができる。

【0040】

冷却空気４０８の流れの第２の部分４１２は、冷却回路２３２の往路レグ２３４に入り、ターン２３６によって冷却回路２３２の復路レグ２３８に方向転換される。冷却空気４０８の流れの第２の部分４１２は、復路レグ２３８から負圧側面ＳＳ通路４１４に進む。負圧側面ＳＳ通路４１４内にはピンバンク４１６が設けられている。図示されていないが、冷却空気４０８の第２の部分４１２は、（例えば、フィルム冷却を提供するために）負圧側面ＳＳ通路４１４から別の冷却回路に、または別の冷却回路を通じて流れることができる。

【0041】

鋳造プロセスの間、負圧側面ＳＳ通路４１４に対応するコアセクション４１４’（図２０）は、焼成中にセッターブロック１２，１４内で完全に支持されないことがある。実施形態によれば、図２０に示すように、コアセクション４１４’は、焼成中に下部セッターブロックの内面（例えば、下部セッターブロック１２の内面１８、図２）に係合するように構成されたボス４２０を備えていてもよい。この機能は、図５に示された下部ボス３４によって提供されるものと同様である。このようなボス４２０を使用することにより、負圧側面ＳＳ通路４１４に対応するコアセクション４１４’が、焼成プロセス中に適切に支持され位置決めされることが保証される。ボス４２０を使用すると、得られる鋳造物に通路４２４が形成される。通路２５２（図１４）と同様に、通路４２４は、後縁冷却回路４００の非機能部分であってもよく、後縁ＴＥの他の冷却回路または多重壁翼形部２２の他の部分に流体的に結合されてもよい。例えば、通路４２４は、多重壁翼形部の後縁ＴＥの一部（例えば、正圧側面ＰＳ）に冷却フィルムを提供するために、フィルム孔４２６に流体的に結合されてもよい。

【0042】

図２０に示すように、ボス４２０は、通路４０６Ａ，４０６Ｂ（図１９）に対応するコアセクション４０６Ａ’と４０６Ｂ’との間で、コアセクション４１４’から下部セッターブロック１２の内面１８まで延びている。他の実施形態では、ボス４２０は、通路４０６Ｂ，４０６Ｃ（図１９）に対応するコアセクション４０６Ｂ’と４０６Ｃ’との間で、コアセクション４１４’から下部セッターブロック１２の内面１８まで、および／または同様の部分まで延びていてもよい。いずれの場合でも、ボス４２０は、多重壁翼形部２２の正圧側面ＰＳに沿った一対の通路（例えば、図１９の４０６Ａ，４０６Ｂ，４０６Ｃ）間に一体化されている。一般に、ボス４２０は、コアセクション４１４’から、一組の隣接するコアセクション４０６の間の下部セッターブロック１２の内面１８まで延びていてもよい。複数のボス４２０が使用されてもよい。

【0043】

図２０にさらに示すように、通路４０６Ｃ（図１９）に対応するコアセクション４０６Ｃ’は、焼成中にセッターブロック１２，１４内に完全に支持されないこともある。実施形態によれば、コアセクション４０６Ｃ’は、上部セッターブロックの内面（例えば、上部セッターブロック１４の内面２０、図２）に係合するように構成され、コアセクション４１４’を貫通して延びるボス４２２を備えていてもよい。ボス４２２を使用することにより、通路４０６Ｃに対応するコアセクション４０６Ｃ’が、焼成プロセス中に適切に支持され位置決めされることが保証される。通路４０６Ａ，４０６Ｂにそれぞれ対応するコアセクション４０６Ａ’，４０６Ｂ’の各々に、同様のボスを設けることができる。好適には、図１９に示すように、鋳造物のボス４２２によって得られた通路４２８は、負圧側面ＳＳ通路４１４内のピンバンク４１６に組み込まれてもよい。さらに、通路４２８は、通路４０６Ｃに流体的に結合されて、フィルム孔４２６を通って負圧側面ＳＳにフィルム冷却を提供してもよい。

【0044】

様々な実施形態において、互いに「結合された（ｃｏｕｐｌｅｄ）」として説明される構成要素を、１つまたは複数のインタフェースに沿って接合することができる。いくつかの実施形態では、これらのインタフェースは、別個の構成要素間の接合部を含むことができ、他の場合には、これらのインタフェースは、強固なおよび／または一体的に形成された相互接続を含むことができる。すなわち、場合によっては、互いに「結合された」構成要素は、単一の連続した部材を画成するように同時に形成されることができる。しかしながら、他の実施形態において、これらの結合した構成要素は、別々の部材として形成された後に公知のプロセス（例えば、締め付け、超音波溶接、接着）によって接合されてもよい。

【0045】

ある要素または層が別の要素に対して「上に」、「係合される」、「接続される」、または「結合される」と言及される場合には、他の要素に対して直接的に上に、係合され、接続され、または結合されてもよいし、あるいは介在する要素が存在してもよい。対照的に、ある要素が、他の要素に対して「直接的に上に位置し」、「直接的に係合し」、「直接的に接続され」、または「直接的に結合し」ていると言及される場合には、いかなる介在の要素または層も存在できないかもしれない。要素間の関係を説明するために使用される他の用語も、同様な方法で解釈されなければならない（例えば、「・・・の間に」に対する「・・・の間に直接的に」、「・・・に隣接」に対する「・・・に直接的に隣接」、など）。本明細書において、用語「および／または」は、関連する列挙された項目のいずれかおよび１つもしくは複数のすべての組み合わせを含む。

【0046】

本明細書で用いる用語は、特定の実施形態を説明することだけを目的とし、本開示を限定することを目的とするものではない。本明細書で用いられるように、文脈で別途明確に指示しない限り、単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」および「前記（ｔｈｅ）」は複数形も含むものとする。「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」および／または「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、本明細書で使用される場合に、記載した特徴、整数、ステップ、動作、要素、および／または構成部品の存在を示すが、１つもしくは複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成部品、および／またはこれらのグループの存在もしくは追加を排除するものではないことがさらに理解されよう。

【0047】

本明細書は、本発明を開示するために実施例を用いており、最良の形態を含んでいる。また、いかなる当業者も本発明を実施することができるように実施例を用いており、任意のデバイスまたはシステムを製作し使用し、任意の組み込まれた方法を実行することを含んでいる。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到する他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、特許請求の範囲の文言との差がない構造要素を有する場合、または特許請求の範囲の文言との実質的な差がない等価の構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にあることを意図している。
［実施態様１］
翼形部鋳造物用のコア（１０）であって、
片持ち梁状のコアセクション（２３４’、２３８’、３０２’、４０６Ａ’、４０６Ｂ’、４０６Ｃ’、４１４’）と、
前記片持ち梁状のコアセクション（２３４’、２３８’、３０２’、４０６Ａ’、４０６Ｂ’、４０６Ｃ’、４１４’）から前記コア（１０）の外側輪郭に延びるボス（３４、３６、２５０、３２０、４２０、４２２）と
を備える、コア（１０）。
［実施態様２］
前記コア（１０）が、第１のセッターブロックと第２のセッターブロックとの間に配置され、前記ボス（３４、３６、２５０、３２０、４２０、４２２）が、焼成プロセス中に、前記下部セッターブロック（１２）および上部セッターブロック（１４）によって形成されるキャビティ（１６）内の前記片持ち梁状のコアセクション（２３４’、２３８’、３０２’、４０６Ａ’、４０６Ｂ’、４０６Ｃ’、４１４’）の位置を制御し、その移動を防止する、実施態様１に記載のコア（１０）。
［実施態様３］
前記翼形部鋳造物が、多重壁翼形部（２２）鋳造物を含む、実施態様１に記載のコア（１０）。
［実施態様４］
前記片持ち梁状のコアセクション（２３４’、２３８’、３０２’、４０６Ａ’、４０６Ｂ’、４０６Ｃ’、４１４’）が、前記翼形部鋳造物に後縁冷却回路（２００、３００、４００）の一部を形成する、実施態様１に記載のコア（１０）。
［実施態様５］
前記ボス（３４、３６、２５０、３２０、４２０、４２２）が、前記翼形部鋳造物に通路（１２６、２５２、３０２、３０４、３０６、３２４、４０６、４２４、４２８）を形成する、実施態様４に記載のコア（１０）。
［実施態様６］
前記通路（１２６、２５２、３０２、３０４、３０６、３２４、４０６、４２４、４２８）が、前記翼形部鋳造物の外部に流体的に結合されている、実施態様５に記載のコア（１０）。
［実施態様７］
前記ボス（３４、３６、２５０、３２０、４２０、４２２）が、前記翼形部鋳造物内の熱伝達要素（３０８）の一部を形成する、実施態様４に記載のコア（１０）。
［実施態様８］
前記コア（１０）が、複数の外側コアセクションを含み、前記ボス（３４、３６、２５０、３２０、４２０、４２２）が、前記片持ち梁状のコアセクション（２３４’、２３８’、３０２’、４０６Ａ’、４０６Ｂ’、４０６Ｃ’、４１４’）から一対の前記外側コアセクション間の前記コア（１０）の前記外側輪郭まで延びている、実施態様４に記載のコア（１０）。
［実施態様９］
前記コア（１０）が、外側コアセクションを含み、前記ボス（３４、３６、２５０、３２０、４２０、４２２）が、前記外側コアセクションの内面から前記コア（１０）の前記外側輪郭まで延びている、実施態様４に記載のコア（１０）。
［実施態様１０］
前記ボス（３４、３６、２５０、３２０、４２０、４２２）が、前記翼形部鋳造物にピンバンク（４１６）の一部を形成する、実施態様９に記載のコア（１０）。
［実施態様１１］
多重壁翼形部（２２）鋳造物用のコア（１０）であって、
前記多重壁翼形部（２２）鋳造物の片持ち梁状のコアセクション（２３４’、２３８’、３０２’、４０６Ａ’、４０６Ｂ’、４０６Ｃ’、４１４’）と、
前記片持ち梁状のコアセクション（２３４’、２３８’、３０２’、４０６Ａ’、４０６Ｂ’、４０６Ｃ’、４１４’）から前記コア（１０）の外側輪郭まで延びて、焼成プロセス中に前記片持ち梁状のコアセクション（２３４’、２３８’、３０２’、４０６Ａ’、４０６Ｂ’、４０６Ｃ’、４１４’）の位置を制御するボス（３４、３６、２５０、３２０、４２０、４２２）と
を備える、コア（１０）。
［実施態様１２］
前記ボスが、前記多重壁翼形部（２２）鋳造物内に通路（１２６、２５２、３０２、３０４、３０６、３２４、４０６、４２４、４２８）を形成する、実施態様１１に記載のコア（１０）。
［実施態様１３］
前記通路（１２６、２５２、３０２、３０４、３０６、３２４、４０６、４２４、４２８）が、前記多重壁翼形部（２２）鋳造物の外部に流体的に結合される、実施態様１２に記載のコア（１０）。
［実施態様１４］
前記ボス（３４、３６、２５０、３２０、４２０、４２２）が、前記翼形部鋳造物内の熱伝達要素（３０８）の一部を形成する、実施態様１１に記載のコア（１０）。
［実施態様１５］
前記熱伝達要素（３０８）が、ピンバンク（４１６）を備える、実施態様１４に記載のコア（１０）。
［実施態様１６］
前記コア（１０）が、複数の外側コアセクションを含み、前記ボス（３４、３６、２５０、３２０、４２０、４２２）が、前記片持ち梁状のコアセクション（２３４’、２３８’、３０２’、４０６Ａ’、４０６Ｂ’、４０６Ｃ’、４１４’）から一対の前記外側コアセクション間の前記コア（１０）の前記外側輪郭まで延びている、実施態様１１に記載のコア（１０）。
［実施態様１７］
前記コア（１０）が、外側コアセクションを含み、前記ボス（３４、３６、２５０、３２０、４２０、４２２）が、前記外側コアセクションの内面から前記コア（１０）の前記外側輪郭まで延びている、実施態様１１に記載のコア（１０）。
［実施態様１８］
前記ボス（３４、３６、２５０、３２０、４２０、４２２）が、前記多重壁翼形部（２２）鋳造物にピンバンク（４１６）の一部を形成する、実施態様１７に記載のコア（１０）。
［実施態様１９］
翼形部鋳造物用のコア（１０）を形成する方法であって、前記方法は、
コア（１０）の第１の面を第１のセッターブロック上に位置決めするステップであって、前記コア（１０）は、片持ち梁状のコアセクション（２３４’、２３８’、３０２’、４０６Ａ’、４０６Ｂ’、４０６Ｃ’、４１４’）と、前記片持ち梁状のコアセクション（２３４’、２３８’、３０２’、４０６Ａ’、４０６Ｂ’、４０６Ｃ’、４１４’）から前記コア（１０）の外側輪郭に延びるボス（３４、３６、２５０、３２０、４２０、４２２）とを備える、ステップと、
前記コア（１０）の第２の面に対して第２のセッターブロックを閉じるステップと、
前記コア（１０）を加熱するステップと
を含み、
前記ボス（３４、３６、２５０、３２０、４２０、４２２）は、前記コア（１０）を加熱する前記ステップの間、前記第１のセッターブロックおよび前記第２のセッターブロックによって形成されるキャビティ（１６）内の片持ち梁状のコアセクション（２３４’、２３８’、３０２’、４０６Ａ’、４０６Ｂ’、４０６Ｃ’、４１４’）の位置を制御する、
方法。
［実施態様２０］
前記ボスを使用して、前記コア（１０）を加熱する前記ステップの間、前記第１のセッターブロックおよび前記第２のセッターブロックによって形成される前記キャビティ（１６）内の前記片持ち梁状のコアセクションの移動を防止するステップ
をさらに含む、実施態様１９に記載の方法。

【符号の説明】

【0048】

１０ コア
１２ 下部セッターブロック
１４ 上部セッターブロック
１６ キャビティ
１８ 内面
２０ 内面
２２ 多重壁翼形部
２４ 中央プレナムセクション
２６ 外側通路セクション、外側冷却セクション
２８ 外面
３０ 外部面
３２ 中央セクション
３４ 下部ボス
３６ 上部ボス
３８ 外側接触面
４０ 外側接触面
４２ チャネル
４４ チャネル
１２４ 中央プレナム
１２６ 外側冷却通路
１３０ 内壁
１３２ 外壁
１３４ 突出部
２００ 後縁冷却回路
２３２ 冷却回路
２３４ 往路レグ
２３４’ コアセクション
２３６ ターン
２３８ 復路レグ
２３８’ コアセクション
２４０ 冷却空気
２４２ 冷気供給部
２４４ 冷却空気の一部
２４６ 集合通路
２４８ 冷却空気
２５０ ボス
２５２ 通路
２５４ フィルム孔
３００ 後縁冷却回路
３０２ 第１の通路、第１のセクション
３０２’ コアセクション
３０４ 第２の通路
３０６ 第３の通路
３０８ 伝達要素
３１０ 内部領域、内部空間
３１２ 流体チャネル
３１４ 冷却空気
３１６ フィルム孔
３２０ ボス
３２２ 中空構造
３２４ 通路
４００ 後縁冷却回路
４０２ ＰＳ蛇行冷却回路
４０４ 負圧側面ＳＳ冷却回路
４０６ 通路、コアセクション
４０６Ａ 通路
４０６Ａ’ コアセクション
４０６Ｂ 通路
４０６Ｂ’ コアセクション
４０６Ｃ 通路
４０６Ｃ’ コアセクション
４０８ 冷却空気
４１０ 第１の部分
４１２ 第２の部分
４１４ 負圧側面ＳＳ通路
４１４’ コアセクション
４１６ ピンバンク
４２０ ボス
４２２ ボス
４２４ 通路
４２６ フィルム孔
４２８ 通路

【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】