JP2017172581A - 装置、タービンノズル、およびタービンシュラウド - Google Patents
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Abstract
【課題】第１のおよび第２の構成物、第１の構成物と第２の構成物の間に配置され、それらに囲まれた第１の境界部区域、冷却流体供給部、ならびに、冷却流体供給部および第１の境界部区域と流体連通する少なくとも１つの冷却流体チャネルを含む装置を提供する。【解決手段】第１の構成物は第１の材料組成物を含む。第２の構成物は第２の材料組成物を含む。少なくとも１つの冷却流体チャネルは、冷却流体供給部の下流側かつ第１の境界部区域の上流側にある第１のおよび第２の構成物のうちの、少なくとも１つの中に配置された熱交換部を含む。第１のおよび第２の構成物が、外側および内側シュラウドであるタービンシュラウドが開示される。第１のおよび第２の構成物が、端壁およびフェアリングであるタービンノズルが開示される。【選択図】図１
Description
本発明は、装置、タービンノズル、およびタービンシュラウドに関する。より詳細には、本発明は、冷却流体チャネルを含む、装置、タービンノズル、およびタービンシュラウドに関する。
ガスタービンは非常に厳しい条件で作動する。効率性をより高めるために、ガスタービンが常により高温で作動できるように絶え間なく開発されてきた。高温ガス通路の温度の上昇にともない、ガスタービンに隣接する領域の温度は、高温ガス通路からの熱伝導により必然的に上昇する。
より高温での作動を可能にするため、ノズルやシュラウドなど、いくつかのガスタービン構成部品を分割して、より温度が高い領域（例えば、ノズルのフェアリングやシュラウドの内側シュラウドなど）を極端な温度下での作動に特に適しているセラミック複合材料などの材料から成形する一方で、より温度が低い領域（例えば、ノズルの外壁および内壁やシュラウドの外側シュラウドなど）を、より高温での作動にはそれほど適さないが製造上および使用上より経済的となり得る他の材料から作成するようにしていた。
より温度が高い領域にあるガスタービンの部分を、より温度が低い領域にあるガスタービンの部分に接合する場合、特に金属とセラミック複合材料の間の境界部に関して問題が起こるおそれがある。金属部分とセラミック複合材料部分の間の大きな熱勾配によって構成部品に高熱ひずみが生じ、結果として性能や構成部品の寿命が低下するおそれがある。さらに、多くの例では、金属部分とセラミック複合材料部分を有する構成部品は、金属部分とセラミック複合材料部分との間に区域を含み、そこにはパージガスを流すことが適切である。パージガスは、その様々な用途の中でも特に、隣接するタービン構成部品間の漏れを最小限に抑えるために使用できる。しかし、金属部分とセラミック複合材料部分の間の区域をパージするためのパージ用流体を供給し、同時に、金属部分とセラミック複合材料部分の間の境界部を横断する温度格差と熱ひずみを低減するための温度調節用流体も供給すると、パージ用流体または温度調節用流体のいずれか一方だけを供給する場合よりも大きな流体の流れを圧縮機から送達することが必要となり、タービンの効率が下がるおそれがある。
一例示的実施形態では、装置は、第１の構成物、第２の構成物、第１の構成物と第２の構成物の間に配置され、それらに囲まれた第１の境界部区域、冷却流体供給部、ならびに冷却流体供給部および第１の境界部区域と流体連通する少なくとも１つの冷却流体チャネルを含む。第１の構成物は第１の材料組成物を含む。第２の構成物は第２の材料組成物を含む。少なくとも１つの冷却流体チャネルは、冷却流体供給部の下流側かつ第１の境界部区域の上流側にある第１の構成物と第２の構成物のうちの少なくとも１つの中に配置された熱交換部を含む。
別の例示的実施形態では、タービンノズルは、外壁、フェアリング、外壁とフェアリングの間に配置され、それらに囲まれた第１の境界部区域、内壁、内壁とフェアリングの間に配置され、それらに囲まれた第２の境界部区域、冷却流体供給部、および、冷却流体供給部と第１の境界部区域ならびに第２の境界部区域と流体連通する少なくとも１つの冷却流体チャネルを含む。外壁は金属を含む。フェアリングはセラミック複合材料を含む。内壁は金属を含む。少なくとも１つの冷却流体チャネルは、冷却流体供給部の下流側かつ第１の境界部区域および第２の境界部区域の上流側に配置された熱交換部を含む。
別の例示的実施形態では、タービンシュラウドは、外側シュラウド、内側シュラウド、外側シュラウドと内側シュラウドの間に配置され、それらに囲まれた第１の境界部区域、冷却流体供給部、ならびに冷却流体供給部および第１の境界部区域と流体連通する少なくとも１つの冷却流体チャネルを含む。外側シュラウドは金属を含む。内側シュラウドはセラミック複合材料を含む。少なくとも１つの冷却流体チャネルは、冷却流体供給部の下流側かつ第１の境界部区域の上流側に配置された熱交換部を含む。
本発明のその他の特徴および利点は、本発明の原理を例示的に図示する添付の図面と併せて、好ましい実施形態に関する以下の詳細な記載から明らかにされよう。
全ての図面において、可能な限り、同一の部分を示すために同一の参照番号を使用する。
タービンノズルやタービンシュラウドなど、例示としての装置およびガスタービン構成部品が提供される。本開示による実施形態は、本明細書に開示される１つまたは複数の特徴を用いない構成物や方法と比較して、コスト低減、熱ひずみの低減、効率向上、高温性能改善、またはそれらの組合わせをもたらす。
図１を参照すると、一実施形態では、装置１００は、第１の構成物１０２、第２の構成物１０４、第１の構成物１０２と第２の構成物１０４の間に配置され、それらに囲まれた第１の境界部区域１０６、冷却流体供給部１０８、ならびに、冷却流体供給部１０８および第１の境界部区域１０６と流体連通する少なくとも１つの冷却流体チャネル１１０を含む。第１の構成物１０２は第１の材料組成物を含む。第２の構成物１０４は第２の材料組成物を含む。少なくとも１つの冷却流体チャネル１１０は、冷却流体供給部１０８の下流側かつ第１の境界部区域１０６の上流側にある第１の構成物１０２（図示せず）と第２の構成物１０４（図示）のうちの少なくとも１つの中に配置された熱交換部１１２を含む。さらに別の実施形態では、第１の構成物１０２の第１の材料組成物は第１の熱耐性を有し、第２の構成物１０４の第２の材料組成物は第１の熱耐性より高い第２の熱耐性を有する。
別の実施形態では、装置１００は、さらに第３の構成物１１４、および第３の構成物１１４と第２の構成物１０４の間に配置され、それらに囲まれた第２の境界部区域１１６を含む。第３の構成物１１４は第３の材料組成物を有する。少なくとも１つの冷却流体チャネル１１０は、第２の境界部区域１１６の上流側にあって第２の境界部区域１１６と流体連通し、熱交換部１１２は第２の境界部区域１１６の上流側にある。別の実施形態では、第３の構成物１１４の第３の材料組成物は、第２の熱耐性よりも低い第３の熱耐性を有する。
装置１００は、さらに、第１の構成物１０２と第２の構成物１０４の間に配置され、第１の境界部区域１０６を囲むシーリング部材１１８、第２の構成物１０４と第３の構成物１１４の間に配置され、第２の境界部区域１１６を囲むシーリング部材１１８、またはその両方を含むことが可能である。シーリング部材１１８は、密閉シールまたは非密閉シールを形成することが可能である。
第１の境界部区域１０６、第２の境界部区域１１６、またはその両方は、冷却流体供給部１０８からの冷却流体を外部環境１２０へ排出するように配列して配置することが可能である。シーリング部材１１８が非密閉シールを形成する一実施形態では、冷却流体の部分的に制限された流量がシーリング部材１１８を通過して外部環境１２０へ排出され得る。別の実施形態では（図示せず）、装置１００は、バルブ、または冷却流体の部分的に制限された流量が通過して外部環境１２０へ排出され得るシーリング部材１１８とは別段の制限流路を含むことが可能である。
第１の境界部区域１０６、第２の境界部区域１１６、またはその両方を、冷却流体を用いてパージすると、シーリング部材１１８によって囲まれた非密閉シール、バルブ、またはシーリング部材１１８とは別段の制限流路のいずれを通しても、冷却流体供給部１０８から送達する冷却流体の流量を低減させることが可能になり、その結果、別段の冷却流体流路を用いて装置１００を熱調整し、第１の境界部区域１０６、第２の境界部区域１１６、またはその両方をパージする類似の装置と比較して、装置１００の効率が向上する。
第１の材料組成物は、金属、ニッケル合金、超合金、ニッケル基超合金、鉄合金、鋼合金、ステンレス鋼合金、コバルト合金、チタン合金、またはそれらの組合せを非限定的に含む任意の適切な材料でよい。第２の材料組成物は、耐熱金属、超合金、ニッケル基超合金、コバルト基超合金、セラミック複合材料、またはその組合せを非限定的に含む任意の適切な材料でよい。セラミック複合材料は、セラミック材料、アルミナ繊維強化アルミナ（Ｏｘ／Ｏｘ）、炭素繊維強化炭素（Ｃ／Ｃ）、炭素繊維強化炭素ケイ素（Ｃ／ＳｉＣ）、および炭化ケイ素繊維強化炭化ケイ素（ＳｉＣ／ＳｉＣ）を非限定的に含んでよい。一実施形態では、第１の材料組成物は金属であり、第２の材料組成物はセラミック複合材料である。
第１の構成物１０２および第３の構成物１１４を含む一実施形態では、第３の材料組成物は第１の材料組成物でよいが、あるいは第３の材料組成物は第１の材料組成物とはあきらかに異なる材料組成物を含んでもよい。本明細書で用いられているように、「あきらかに異なる」材料組成物とは、第１の材料組成物と第３の材料組成物がそれらの微量不純物の差の違い以上に異なっており、第１の材料組成物と第３の材料組成物が、装置１００が受ける作動条件において材料が影響を受けるほど充分に互いに異なる材料特性を有することを意味している。さらに、第１の構成物１０２および第３の構成物１１４を含む一実施形態では、第３の熱耐性は第１の熱耐性でよいが、あるいは第３の熱耐性は第１の熱耐性とあきらかに異なるものであってもよい。
一実施形態では、装置１００は、少なくとも１つの類似の冷却流体チャネルが類似の境界部区域から分離された類似の装置（図示せず）と比較して、第１の構成物１０２と第２の構成物１０４の間に低減された熱勾配１２２を有する。第１の構成物１０２および第３の構成物１１４を有する一実施形態でも、類似の装置と比較して、装置１００は第２の構成物１０４と第３の構成物１１４の間に低減された熱勾配１２２を有することが可能である。理論に束縛されるものではないが、第１の境界部区域１０６と第２の境界部区域１１６の少なくともいずれか１つをパージする前に冷却流体チャネル１１０の熱交換部分１１２を通過する冷却流体供給部１０８からの冷却流体を用いることにより、第２の構成物１０４を冷却することを可能にし、第１の境界部区域１０６と第２の境界部区域１１６の少なくとも一方の温度を上昇させることを可能にし、さらに第１の構成物１０２と第３の構成物１１４の少なくとも一方の温度を上昇させることを可能にすると思量される。
図１〜３を参照すると、一実施形態では、熱交換部１１２は第１の熱交換部１２４と第２の熱交換部１２６を含む。第１の熱交換部１２４および第２の熱交換部１２６は並列的（図１に図示）でも、直列的（図２〜３に図示）でもよい。
図２および図３を参照すると、一実施形態では、装置１００は第１の構成物１０２内に配置された第１の熱交換部１２４と、第２の構成物１０４内に配置された第２の熱交換部１２６を含む。第１の熱交換部１２４は第２の熱交換部１２６（図２に図示）の下流側でもよいが、あるいは第１の熱交換部１２４は第２の熱交換部１２６（図３に図示）の上流側でもよい。第２の熱交換部１２６に冷却ガスを通過させる前に、第１の熱交換部１２４に冷却ガスを通過させると、冷却ガスが予熱され、第２の構成物１０４が冷たすぎる冷却ガスに晒されることにより被る全ての悪影響（局部熱応力やデラミネーションなどを非限定的に含む）を低減できる。第１の熱交換部１２４に冷却ガスを通過させる前に第２の熱交換部１２６に冷却ガスを通過させると、冷却ガスは予熱され、第１の構成物１０４の冷却が低減され、結果として熱勾配１２２を低減することができる。
図１〜３を参照すると、熱交換部１１２は、蛇行構造部１２８、１−パス構造部２００、１．５−パス構造部２０２、２−パス構造部３００、またはそれらの組合せを非限定的に含む任意の適切な構造を有することが可能である。本明細書で用いられているように、「蛇行構造」は曲がりくねった曲線を有する構造に限定されず、さらに方向の角度変化を含んでもよい。一実施形態では、熱交換部１１２の構造は、装置１００全体におよぶ限り、装置１００をくまなく熱調整するように配列して配置される。熱調整は、冷却流体の流れ、熱交換部１１２内の流断面積、熱交換部１１２内の表面積、冷却流体の温度、および冷却流体チャネル１１０を通過する冷却流体の流れの速さの作用であり得る。これらのパラメータは、冷却流体チャネル１１０に沿って可変的な熱調整条件に対処するように、冷却流体チャネル１１０に沿って変化し得る。一実施形態では、冷却流体チャネル１１０はピンバンク、フィン、突起、ディンプル、およびそれらの組合せなどのタービュレータ（図示せず）を含む。本明細書で用いられているように、「タービュレータ」は層流を乱す特徴を指す。
装置１００はタービン構成部品を含むが、これに限定されない任意の適切な装置が可能である。適切なタービン構成部品は、ノズル（ベーンとしても知られる）、シュラウド、バケット（ブレードとしても知られる）、タービンケース、および燃焼器ライナーを含むが、これに限定されない。
図４を参照すると、一実施形態では、装置１００はタービンノズル４００であり、第１の構成物１０２は端壁４０２であり、ならびに第２の構成物１０４はフェアリング４０４である。別の実施形態では、装置１００は、端壁４０２でもある第３の構成物１１４を含み、第１の構成物１０２は外壁４０６であり、第３の構成物１１４は内壁４０８である。熱交換部１１２は、フェアリング４０４の前縁４１０内（図示）、フェアリング４０４の後縁４１２内（図示せず）、またはフェアリング４０４の前縁４１０と後縁４１２の間（図示せず）に配置することができる。
図５を参照すると、別の実施形態では、装置１００はタービンシュラウド５００、第１の構成物は外側シュラウド５０２、および第２の構成物は内側シュラウド５０４である。
本発明は好ましい実施形態を参照しながら記載されているが、本発明の要旨を逸脱しない範囲で様々に変更できること、およびその要素を均等物と置換できることを当業者は当然理解するであろう。さらに、本発明の本質を逸脱しない範囲で、特別の状況または材料に対応するように本発明の教示に多くの改変を行うことも可能である。従って、本発明は、本発明を実施するための最善の態様要件として開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲に入る全ての実施形態を含むことが意図されている。
最後に、代表的な実施態様を以下に示す。
［実施態様１］
第１の材料組成物を含む第１の構成物（１０２）と、
第２の材料組成物を含む第２の構成物（１０４）と、
前記第１の構成物（１０２）と前記第２の構成物（１０４）の間に配置され、それらに囲まれた第１の境界部区域（１０６）と、
冷却流体供給部（１０８）と、
前記冷却流体供給部（１０８）の下流側かつ前記第１の境界部区域（１０６）の上流側にある、前記第１の構成物（１０２）および前記第２の構成物（１０４）のうちの少なくとも１つの中に配置された熱交換部（１１２）を含み、前記冷却流体供給部（１０８）および前記第１の境界部区域（１０６）と流体連通する、少なくとも１つの冷却流体チャネル（１１０）と
を含む装置（１００）。
［実施態様２］
前記装置（１００）がタービン構成部品である、実施態様１に記載の装置（１００）。
［実施態様３］
前記タービン構成部品がノズル（４００）であり、前記第１の構成物（１０２）が端壁（４０２）であり、前記第２の構成物（１０４）がフェアリング（４０４）である、実施態様２に記載の装置（１００）。
［実施態様４］
前記熱交換部（１１２）が前記フェアリング（４０４）の前縁（４１０）に配置された、実施態様３に記載の装置（１００）。
［実施態様５］
前記熱交換部（１１２）が前記フェアリング（４０４）の後縁（４１２）に配置された、実施態様３に記載の装置（１００）。
［実施態様６］
前記タービン構成部品がシュラウド（５００）であり、前記第１の構成物（１０２）が外側シュラウド（５０２）であり、前記第２の構成物（１０４）が内側シュラウド（５０４）である、実施態様２に記載の装置（１００）。
［実施態様７］
第３の材料組成物を含む第３の構成物（１１４）と、
前記第３の構成物（１１４）と前記第２の構成物（１０４）の間に配置され、それらに囲まれた第２の境界部区域（１１６）と
をさらに含み、
前記少なくとも１つの冷却流体チャネル（１１０）は、前記第２の境界部区域（１１６）の上流側にあり、前記第２の境界部区域（１１６）と流体連通しており、前記熱交換部（１１２）は前記第２の境界部区域（１１６）の上流側にある、実施態様１に記載の装置（１００）。
［実施態様８］
前記装置（１００）がタービン構成部品であり、前記タービン構成部品がノズル（４００）であり、前記第１の構成物（１０２）が外壁（４０６）であり、前記第２の構成物（１０４）がフェアリング（４０４）であり、前記第３の構成物（１１４）が内壁（４０８）である、実施態様７に記載の装置（１００）。
［実施態様９］
前記第３の材料組成物が前記第１の材料組成物である、実施態様７に記載の装置（１００）。
［実施態様１０］
前記第１の材料組成物が金属であり、前記第２の材料組成物がセラミック複合材料である、実施態様１に記載の装置（１００）。
［実施態様１１］
少なくとも１つの類似の冷却流体チャネルが類似の境界部区域から分離している類似の装置と比較して、前記金属と前記セラミック複合材料の間に低減された熱勾配を有する、実施態様１０に記載の装置（１００）。
［実施態様１２］
前記第１の構成物（１０２）と前記第２の構成物（１０４）の間に配置され、前記第１の境界部区域（１０６）を囲むシーリング部材（１１８）をさらに含む、実施態様１に記載の装置（１００）。
［実施態様１３］
前記シーリング部材（１１８）が前記第１の構成物（１０２）と前記第２の構成物（１０４）の間に非密閉シールを形成する、実施態様１２に記載の装置（１００）。
［実施態様１４］
前記第１の境界部区域（１０６）が、前記冷却流体供給部（１０８）からの冷却流体を外部環境（１２０）へ排出するように配列して配置された、実施態様１に記載の装置（１００）。
［実施態様１５］
前記熱交換部（１１２）が、前記第１の構成物（１０２）内に配置された第１の熱交換部（１２４）と、前記第２の構成物（１０４）内に配置された第２の熱交換部（１２６）を含む、実施態様１に記載の装置（１００）。
［実施態様１６］
前記第１の熱交換部（１２４）が前記第２の熱交換部（１２６）の上流側にある、実施態様１５に記載の装置（１００）。
［実施態様１７］
前記第１の熱交換部（１２４）が前記第２の熱交換部（１２６）の下流側にある、実施態様１５に記載の装置（１００）。
［実施態様１８］
前記熱交換部（１１２）が、１−パス構造（２００）、１．５−パス構造（２０２）、２−パス構造（３００）、およびそれらの組合せから成る群から選択される構造を含む、実施態様１に記載の装置（１００）。
［実施態様１９］
金属を含む外壁（４０６）と、
前記セラミック複合材料を含む前記フェアリング（４０４）と、
前記外壁（４０６）と前記フェアリング（４０４）の間に配置され、それらに囲まれた第１の境界部区域（１０６）と、
金属を含む内壁（４０８）と、
前記内壁（４０８）と前記フェアリング（４０４）の間に配置され、それらに囲まれた第２の境界部区域（１１６）と、
冷却流体供給部（１０８）と、
前記冷却流体供給部（１０８）の下流側にあり、かつ前記第１の境界部区域（１０６）および前記第２の境界部区域（１１６）の上流側に配置された熱交換部（１１２）を含み、前記冷却流体供給部（１０８）、前記第１の境界部区域（１０６）および前記第２の境界部区域（１１６）と流体連通する、少なくとも１つの冷却流体チャネル（１１０）と
を含むタービンノズル（４００）。
［実施態様２０］
金属を含む外側シュラウド（５０２）と、
セラミック複合材料を含む内側シュラウド（５０４）と、
前記外側シュラウド（５０２）と前記内側シュラウド（５０４）の間に配置され、それらに囲まれた前記第１の境界部区域（１０６）と、
冷却流体供給部（１０８）と、
前記冷却流体供給部（１０８）の下流側かつ前記第１の境界部区域（１０６）の上流側に配置された熱交換部（１１２）を含み、前記冷却流体供給部（１０８）および前記第１の境界部区域（１０６）と流体連通する少なくとも１つの冷却流体チャネル（１１０）と
を含むタービンシュラウド（５００）。
［実施態様１］
第１の材料組成物を含む第１の構成物（１０２）と、
第２の材料組成物を含む第２の構成物（１０４）と、
前記第１の構成物（１０２）と前記第２の構成物（１０４）の間に配置され、それらに囲まれた第１の境界部区域（１０６）と、
冷却流体供給部（１０８）と、
前記冷却流体供給部（１０８）の下流側かつ前記第１の境界部区域（１０６）の上流側にある、前記第１の構成物（１０２）および前記第２の構成物（１０４）のうちの少なくとも１つの中に配置された熱交換部（１１２）を含み、前記冷却流体供給部（１０８）および前記第１の境界部区域（１０６）と流体連通する、少なくとも１つの冷却流体チャネル（１１０）と
を含む装置（１００）。
［実施態様２］
前記装置（１００）がタービン構成部品である、実施態様１に記載の装置（１００）。
［実施態様３］
前記タービン構成部品がノズル（４００）であり、前記第１の構成物（１０２）が端壁（４０２）であり、前記第２の構成物（１０４）がフェアリング（４０４）である、実施態様２に記載の装置（１００）。
［実施態様４］
前記熱交換部（１１２）が前記フェアリング（４０４）の前縁（４１０）に配置された、実施態様３に記載の装置（１００）。
［実施態様５］
前記熱交換部（１１２）が前記フェアリング（４０４）の後縁（４１２）に配置された、実施態様３に記載の装置（１００）。
［実施態様６］
前記タービン構成部品がシュラウド（５００）であり、前記第１の構成物（１０２）が外側シュラウド（５０２）であり、前記第２の構成物（１０４）が内側シュラウド（５０４）である、実施態様２に記載の装置（１００）。
［実施態様７］
第３の材料組成物を含む第３の構成物（１１４）と、
前記第３の構成物（１１４）と前記第２の構成物（１０４）の間に配置され、それらに囲まれた第２の境界部区域（１１６）と
をさらに含み、
前記少なくとも１つの冷却流体チャネル（１１０）は、前記第２の境界部区域（１１６）の上流側にあり、前記第２の境界部区域（１１６）と流体連通しており、前記熱交換部（１１２）は前記第２の境界部区域（１１６）の上流側にある、実施態様１に記載の装置（１００）。
［実施態様８］
前記装置（１００）がタービン構成部品であり、前記タービン構成部品がノズル（４００）であり、前記第１の構成物（１０２）が外壁（４０６）であり、前記第２の構成物（１０４）がフェアリング（４０４）であり、前記第３の構成物（１１４）が内壁（４０８）である、実施態様７に記載の装置（１００）。
［実施態様９］
前記第３の材料組成物が前記第１の材料組成物である、実施態様７に記載の装置（１００）。
［実施態様１０］
前記第１の材料組成物が金属であり、前記第２の材料組成物がセラミック複合材料である、実施態様１に記載の装置（１００）。
［実施態様１１］
少なくとも１つの類似の冷却流体チャネルが類似の境界部区域から分離している類似の装置と比較して、前記金属と前記セラミック複合材料の間に低減された熱勾配を有する、実施態様１０に記載の装置（１００）。
［実施態様１２］
前記第１の構成物（１０２）と前記第２の構成物（１０４）の間に配置され、前記第１の境界部区域（１０６）を囲むシーリング部材（１１８）をさらに含む、実施態様１に記載の装置（１００）。
［実施態様１３］
前記シーリング部材（１１８）が前記第１の構成物（１０２）と前記第２の構成物（１０４）の間に非密閉シールを形成する、実施態様１２に記載の装置（１００）。
［実施態様１４］
前記第１の境界部区域（１０６）が、前記冷却流体供給部（１０８）からの冷却流体を外部環境（１２０）へ排出するように配列して配置された、実施態様１に記載の装置（１００）。
［実施態様１５］
前記熱交換部（１１２）が、前記第１の構成物（１０２）内に配置された第１の熱交換部（１２４）と、前記第２の構成物（１０４）内に配置された第２の熱交換部（１２６）を含む、実施態様１に記載の装置（１００）。
［実施態様１６］
前記第１の熱交換部（１２４）が前記第２の熱交換部（１２６）の上流側にある、実施態様１５に記載の装置（１００）。
［実施態様１７］
前記第１の熱交換部（１２４）が前記第２の熱交換部（１２６）の下流側にある、実施態様１５に記載の装置（１００）。
［実施態様１８］
前記熱交換部（１１２）が、１−パス構造（２００）、１．５−パス構造（２０２）、２−パス構造（３００）、およびそれらの組合せから成る群から選択される構造を含む、実施態様１に記載の装置（１００）。
［実施態様１９］
金属を含む外壁（４０６）と、
前記セラミック複合材料を含む前記フェアリング（４０４）と、
前記外壁（４０６）と前記フェアリング（４０４）の間に配置され、それらに囲まれた第１の境界部区域（１０６）と、
金属を含む内壁（４０８）と、
前記内壁（４０８）と前記フェアリング（４０４）の間に配置され、それらに囲まれた第２の境界部区域（１１６）と、
冷却流体供給部（１０８）と、
前記冷却流体供給部（１０８）の下流側にあり、かつ前記第１の境界部区域（１０６）および前記第２の境界部区域（１１６）の上流側に配置された熱交換部（１１２）を含み、前記冷却流体供給部（１０８）、前記第１の境界部区域（１０６）および前記第２の境界部区域（１１６）と流体連通する、少なくとも１つの冷却流体チャネル（１１０）と
を含むタービンノズル（４００）。
［実施態様２０］
金属を含む外側シュラウド（５０２）と、
セラミック複合材料を含む内側シュラウド（５０４）と、
前記外側シュラウド（５０２）と前記内側シュラウド（５０４）の間に配置され、それらに囲まれた前記第１の境界部区域（１０６）と、
冷却流体供給部（１０８）と、
前記冷却流体供給部（１０８）の下流側かつ前記第１の境界部区域（１０６）の上流側に配置された熱交換部（１１２）を含み、前記冷却流体供給部（１０８）および前記第１の境界部区域（１０６）と流体連通する少なくとも１つの冷却流体チャネル（１１０）と
を含むタービンシュラウド（５００）。
１００ 装置
１０２ 第１の構成物
１０４ 第２の構成物
１０６ 第１の境界部区域
１０８ 冷却流体供給部
１１０ 冷却流体チャネル
１１２ 熱交換部
１１４ 第３の構成物
１１６ 第２の境界部区域
１１８ シーリング部材
１２０ 外部環境
１２２ 熱勾配
１２４ 第１の熱交換部
１２６ 第２の熱交換部
１２８ 蛇行構造
２００ １−パス構造
２０２ １．５−パス構造
３００ ２−パス構造
４００ タービンノズル
４０２ 端壁
４０４ フェアリング
４０６ 外壁
４０８ 内壁
４１０ 前縁
４１２ 後縁
５００ タービンシュラウド
５０２ 外側シュラウド
５０４ 内側シュラウド
１０２ 第１の構成物
１０４ 第２の構成物
１０６ 第１の境界部区域
１０８ 冷却流体供給部
１１０ 冷却流体チャネル
１１２ 熱交換部
１１４ 第３の構成物
１１６ 第２の境界部区域
１１８ シーリング部材
１２０ 外部環境
１２２ 熱勾配
１２４ 第１の熱交換部
１２６ 第２の熱交換部
１２８ 蛇行構造
２００ １−パス構造
２０２ １．５−パス構造
３００ ２−パス構造
４００ タービンノズル
４０２ 端壁
４０４ フェアリング
４０６ 外壁
４０８ 内壁
４１０ 前縁
４１２ 後縁
５００ タービンシュラウド
５０２ 外側シュラウド
５０４ 内側シュラウド
Claims (10)
- 第１の材料組成物を含む第１の構成物（１０２）と、
第２の材料組成物を含む第２の構成物（１０４）と、
前記第１の構成物（１０２）と前記第２の構成物（１０４）の間に配置され、それらに囲まれた第１の境界部区域（１０６）と、
冷却流体供給部（１０８）と、
前記冷却流体供給部（１０８）の下流側かつ前記第１の境界部区域（１０６）の上流側にある前記第１の構成物（１０２）および前記第２の構成物（１０４）のうちの少なくとも１つの中に配置された熱交換部（１１２）を含み、前記冷却流体供給部（１０８）および前記第１の境界部区域（１０６）と流体連通する、少なくとも１つの冷却流体チャネル（１１０）と
を含む装置（１００）。 - 前記装置（１００）がタービン構成部品である、請求項１記載の装置（１００）。
- 前記タービン構成部品がノズル（４００）であり、前記第１の構成物（１０２）が端壁（４０２）であり、前記第２の構成物（１０４）がフェアリング（４０４）である、請求項２記載の装置（１００）。
- 前記タービン構成部品がシュラウド（５００）であり、前記第１の構成物（１０２）が外側シュラウド（５０２）であり、前記第２の構成物（１０４）が内側シュラウド（５０４）である、請求項２記載の装置（１００）。
- 第３の材料組成物を含む第３の構成物（１１４）と、
前記第３の構成物（１１４）と前記第２の構成物（１０４）の間に配置され、それらに囲まれた第２の境界部区域（１１６）と
をさらに含み、
前記少なくとも１つの冷却流体チャネル（１１０）は、前記第２の境界部区域（１１６）の上流側にあり、前記第２の境界部区域（１１６）と流体連通しており、前記熱交換部（１１２）は前記第２の境界部区域（１１６）の上流側にある、請求項１記載の装置（１００）。 - 前記装置（１００）がタービン構成部品であり、前記タービン構成部品がノズル（４００）であり、前記第１の構成物（１０２）が外壁（４０６）であり、前記第２の構成物（１０４）が前記フェアリング（４０４）であり、前記第３の構成物（１１４）が内壁（４０８）である、請求項５記載の装置（１００）。
- 前記第１の材料組成物が金属であり、前記第２の材料組成物がセラミック複合材料である、請求項１記載の装置（１００）。
- 少なくとも１つの類似の冷却流体チャネルが類似の境界部区域から分離している類似の装置と比較して、前記金属と前記セラミック複合材料の間に低減された熱勾配を有する、請求項７記載の装置（１００）。
- 前記第１の境界部区域（１０６）が、前記冷却流体供給部（１０８）からの冷却流体を外部環境（１２０）へ排出するように配列して配置された、請求項１記載の装置（１００）。
- 前記熱交換部（１１２）が、前記第１の構成物（１０２）内に配置された第１の熱交換部（１２４）と、前記第２の構成物（１０４）内に配置された第２の熱交換部（１２６）を含む、請求項１記載の装置（１００）。
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