JP7463500B2

JP7463500B2 - 独立した冷却回路を介した冷却剤の送達

Info

Publication number: JP7463500B2
Application number: JP2022519593A
Authority: JP
Inventors: トロイハフナー、マシュー; マリーキブラー、リンジー; タッセル、ブラッドウィルソンヴァン; ポールレイシー、ベンジャミン; ジョンスナイダー、ザカリー; ドナルドポーター、クリストファー; チャンドルドゥコッティリンガム、スリカンス
Original assignee: General Electric Technology GmbH
Current assignee: General Electric Technology GmbH
Priority date: 2019-10-25
Filing date: 2020-08-21
Publication date: 2024-04-08
Anticipated expiration: 2040-08-21
Also published as: JP2022553626A; WO2021080675A1; CN114555914A; EP4048870A1; US11434767B2; EP4048870B1; US20210123348A1

Description

本開示は、概してタービンシステムに関し、より詳細には、独立した冷却回路を介したガスタービンシステムの構成要素への冷却流体の送達に関する。

ガスタービンシステムは、発電などの分野で広く利用されているターボ機械の一例である。従来型のガスタービンシステムは、通常、圧縮機セクションと、燃焼器セクションと、タービンセクションとを備える。ガスタービンシステムの動作中、タービンブレード、ノズル翼形部、及びシュラウドセグメントなどのシステム内の様々な構成要素が高温のガス流に曝され、このことが、これらの構成要素の故障を招く恐れがある。通常、より高温のガス流を流すことでガスタービンシステムの性能、効率、及び出力の向上が得られるため、高温ガス流に曝される構成要素を冷却しつつ、ガスタービンシステムをより高温で動作させることで、ガスタービンシステムの構成要素の寿命を延長できると有益である。

冷却（例えば、対流冷却、インピンジメント冷却など）は、ガスタービンシステムの構成要素内に形成された内部流路を介して冷却流体の流れを送達することによって提供されることが多い。多くの場合、冷却流体は、ガスタービンシステムの圧縮機セクションが放出した空気の一部を抽気することによって提供される。

熱保護シールドを提供し、高温による損傷を防止し、かつ酸化や熱疲労を低減することで構成要素寿命を延長するために、ガスタービンシステムの構成要素に遮熱コーティング（ｔｈｅｒｍａｌｂａｒｒｉｅｒｃｏａｔｉｎｇ：ＴＢＣ）が施されることが多い。このＴＢＣの剥離は、ガスタービンシステムにおける共通の問題である。ＴＢＣが剥離すると、ＴＢＣの一部が割れて構成要素から剥がれ落ちることで、下にある表面を高温に曝して損傷（例えば、壁割れなど）を与える恐れがある。

米国特許出願公開第２０１９／３０９６３４号明細書

本開示の一態様は、ガスタービンシステムの構成要素に対して冷却流体の流れを選択的に送達するための独立した冷却回路に関するものであり、本冷却回路は、構成要素の外壁内に埋め込まれた冷却流路の相互接続回路と、インピンジメントプレートと、当該インピンジメントプレートを構成要素の外壁に接続して、冷却流体の供給源を冷却流路の相互接続回路に流体連結する複数の供給管と、を備え、構成要素の外壁内で割れが発生して、冷却流路のうちの少なくとも１つを露出させたことのみに応答して、冷却流体が複数の供給管を通って冷却流路の相互接続回路内に流入する。

本開示の別の態様は冷却システムに関するものであり、本冷却システムは、ガスタービンシステムの構成要素と、ガスタービンシステムの構成要素に対して冷却流体を選択的に送達するための独立した冷却回路であって、当該冷却回路は、構成要素の外壁内に埋め込まれた冷却流路の相互接続回路、インピンジメントプレート、及び当該インピンジメントプレートを構成要素の外壁に接続して、冷却流体の供給源を冷却流路の相互接続回路に流体連結する複数の供給管を含み、構成要素の外壁内で割れが発生して、冷却流路のうちの少なくとも１つを露出させたことのみに応答して、冷却流体が複数の供給管を通って冷却流路の相互接続回路内に流入する、独立した冷却回路と、を備える。

本開示の更なる態様は、ガスタービンシステムの構成要素における剥離関連の損傷を低減するための方法に関するものであり、本方法は、冷却流路の相互接続回路を構成要素の外壁の一部分内に埋め込むステップと、壁割れが冷却流路の相互接続回路の一部を露出させたことのみに応答して、冷却流体の流れを冷却流路の相互接続回路内に送り込むステップと、を含む。

本開示の例示の態様は、本明細書に記載の課題及び／又は述べていない他の課題を解決するものである。

本開示のこれらの特徴及び他の特徴は、本開示の様々な実施形態を示す添付の図面と併せて、本開示の様々な態様を示す以下の詳細な説明から、より容易に理解されるであろう。

いくつかの実施形態によるガスタービンシステムを図示した概略図である。いくつかの実施形態によるガスタービンシステムのタービンセクションの一部を図示した側面図である。いくつかの実施形態によるタービンブレードを図示した斜視図である。壁割れ発生前のインピンジメント冷却の一例を図示した図である。壁割れ発生後のインピンジメント冷却の一例を図示した図である。いくつかの実施形態による、ガスタービンシステムの構成要素内にある独立した冷却回路を、当該構成要素の内側から外方に向かって見た図である。いくつかの実施形態による図５の独立した冷却回路を、構成要素の外側から内方に向かって見た図である。冷却流路の相互接続回路を示すために、外壁の一部を取り除いた状態で、いくつかの実施形態による図６の独立した冷却回路を図示した図である。いくつかの実施形態による、構成要素の外壁の一部を取り除いた状態で、図５の独立した冷却回路を図示した別の図である。いくつかの実施形態による図５の独立した冷却回路を図示した断面図である。いくつかの実施形態による、部分的又は完全な外壁割れ発生後の、図５の独立した冷却回路の動作を図示した図である。更なる実施形態による、ガスタービンシステムの構成要素内にある独立した冷却回路を図示した図である。更なる実施形態による、構成要素の外壁の一部を取り除いた状態で、図１１の独立した冷却回路を図示した図である。更なる実施形態による図１１の独立した冷却回路を図示した別の図である。更なる実施形態による、ガスタービンシステムの構成要素内にある独立した冷却回路を図示した図である。更なる実施形態による図１４の独立した冷却回路を図示した別の図である。本開示の実施形態による、物体を表すコードを記憶する非一時的コンピュータ可読記憶媒体を含む、積層造形プロセスを図示したブロック図である。いくつかの実施形態によるガスタービンシステムの構成要素を対象とした、積層造形された壁の試験片を図示した図である。いくつかの実施形態によるガスタービンシステムの構成要素を対象とした、積層造形された壁の試験片を図示した図である。いくつかの実施形態による、粉末除去開口部を有する積層造形された壁の試験片を図示した図である。いくつかの実施形態による、粉末除去開口部を有する積層造形された壁の試験片を図示した図である。

なお、本開示の図面は必ずしも縮尺通りではない。図面は、本開示の典型的な態様のみを図示することを意図しており、したがって、本開示の範囲を限定するものと考えるべきではない。図面では、同一の参照番号は、図面間で同一の要素を表す。

ここで、添付の図面に示される代表的な実施形態を詳細に参照する。以下の説明が、これらの実施形態を１つの好ましい実施形態に限定するものではないことを理解されたい。むしろ反対に、添付の特許請求の範囲によって規定される、記載している実施形態の趣旨及び範囲内に含まれ得る代替形態、改変形態、及び均等形態も包含することが意図される。

始めに、本開示について明確に説明するために、本開示の範囲内にある、関連する機械構成要素を参照して述べる際に、特定の専門用語を選択することが必要になる。その際、可能な限り、一般的な工業専門用語が、その一般に受け入れられている意味と同じ意味で使用され、かつ利用される。別途記載のない限り、このような専門用語には、本出願の文脈及び添付の特許請求の範囲と矛盾しない広範な解釈が付与されるべきである。当業者であれば、多くの場合、特定の構成要素がいくつかの異なる、又は重複する用語を使用して参照され得ることを理解するであろう。単一の部品であるとして本明細書に記載され得るものは、複数の構成要素から成るものとして別の文脈を含み、かつ別の文脈で参照されてもよい。あるいは、複数の構成要素を含むものとして本明細書に記載され得るものは、単一の部品として他の箇所で参照されてもよい。

加えて、本明細書ではいくつかの記述的用語をたびたび使用することがあるため、本セクションの始めにこれらの用語を定義することが有用であることが分かるはずである。これらの用語及びその定義は、別途記載のない限り、以下の通りである。本明細書で使用する場合、「下流」と「上流」とは、例えばタービンエンジンを通る作動流体、又は例えば、燃焼器を通る空気の流れ、あるいはタービンの構成要素システムの１つを通る冷却剤などの流体の流れに対する方向を示す用語である。「下流」という用語は、流体の流れ方向に対応し、「上流」という用語は、流れとは反対の方向を指す。「前方」及び「後方」という用語は、別途指定のない限り、方向を指し、「前方」はエンジンの前方又は圧縮機端を指し、「後方」はエンジンの後方又はタービン端を指す。さらに、「先導する」及び「後続する」という用語は、それぞれ、「前方」及び「後方」という用語と同様の記述で使用され、かつ／又は理解されてもよい。多くの場合、異なる径方向、軸方向、及び／又は周方向の位置にある部品について説明することが必要になる。「Ａ」軸線は、軸方向を表す。本明細書で使用する場合、「軸方向の」及び／又は「軸方向に」という用語は、本ガスタービンシステム（具体的には、ロータセクション）の回転軸に略平行な軸線Ａに沿って並ぶ物体の相対的な位置又は方向を指す。さらに本明細書で使用する場合、「径方向の」及び／又は「径方向に」という用語は、軸線Ａに略垂直であり、かつただ１つの位置で軸線Ａと交差する方向「Ｒ」（図１を参照のこと）に沿って並ぶ物体の相対的な位置又は方向を指す。最後に、「周方向の」という用語は、軸線Ａ回りの移動又は位置を指す（例えば、方向「Ｃ」）。

様々な実施形態では、互いに「流体連結される」又は互いに「流体連通する」と記載された構成要素は、１つ又は複数の界面に沿って接合され得る。いくつかの実施形態では、これらの界面は、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、これらの界面は途切れなく、かつ／又は一体的に形成された相互接続を含むことができる。即ち、場合によっては、互いに「連結された」構成要素は、単一の連続部材を画定するように同時に形成され得る。ただし、他の実施形態では、これらの連結された構成要素を別々の部材として形成することができ、その後これらを公知のプロセス（例えば、固定、超音波溶接、接着）によって接合することができる。

ある要素又は層が、別の要素に対して「上にあり」、「係合し」、「接続され」、又は「連結され」ていると言及される場合、他の要素に対して直接的に上にあり、直接的に係合し、直接的に接続され、又は直接的に連結されていてもよいし、あるいは介在要素が設けられていてもよい。これに対して、ある要素が、別の要素に対して「直接的に上にあり」、「直接的に係合し」、「直接的に接続され」、又は「直接的に連結され」ていると言及される場合、介在要素も介在層も一切設けられていない可能性がある。要素間の関係について説明するために使用される他の語も、同様に解釈されるべきである（例えば、「～の間に」に対して「直接～の間に」、「～に隣接して」に対して「直接～に隣接して」など）。本明細書で使用する場合、「及び／又は」という用語は、関連する列挙された項目のうちの１つ又は複数の任意の及びすべての組み合わせを含む。

図１は、様々な実施形態によるガスタービンシステム１０を図示した概略図である。図示しているように、ガスタービンシステム１０は、流入空気１４の流れを圧縮し、次いで圧縮空気１６の流れを燃焼器セクション１８に送達するための圧縮機セクション１２を備える。燃焼器セクション１８は、圧縮空気１６の流れを加圧燃料供給物２０と混合し、次いで当該混合物に点火して燃焼ガス２２の流れを生成する。単一の燃焼器セクション１８のみが図示されているが、ガスタービンシステム１０は、任意の数の燃焼器セクション１８を含んでいてもよい。燃焼ガス２２の流れは、次いでタービンセクション２４に送達される。燃焼ガス２２の流れは、タービンセクション２４を駆動して機械的仕事を発生させる。タービンセクション２４で発生した機械的仕事は、シャフト２６を介して圧縮機セクション１２を駆動してもよく、さらに発電機などの外部負荷２８を駆動するために使用されてもよい。

図２は、タービンセクション２４のケーシング３８内に配置された、タービンブレード３２の少なくとも１つの段３０（１つを図示）と、ノズル３６の少なくとも１つの段３４（１つを図示）を含む、ガスタービンシステムのタービンセクション２４の一部を図示した側面図である。タービンブレード３２の各段３０は、ロータ２６に連結されており、かつロータ２６の周りに周方向に配置されており、燃焼ガス２２によって駆動される複数のタービンブレード３２を含む。ノズル３６の各段３４は、タービンセクション２４のケーシング３８に連結されており、かつケーシング３８の周りに周方向に配置された複数のノズル３６を含む。図２に示す実施形態では、各ノズル３６は、外側プラットフォーム４２と内側プラットフォーム４４との間に配置された翼形部４０を含む。

ノズル３６と同様に、タービンセクション２４の各タービンブレード３２は、ロータ２６から径方向に延在する翼形部４６を含む。各翼形部４６は、先端部４８と、先端部４８に対向して配置されたプラットフォーム５０とを含む。

タービンブレード３２とノズル３６とは、ケーシング３８内で軸方向に、互いに隣接して配置されてもよい。図２では、例えば、タービンブレード３２に対して軸方向に隣接するように位置決めされており、なおかつこれの下流に位置決めされたノズル３６が図示されている。タービンセクション２４は、ケーシング３８全体にわたって軸方向に配置されたタービンブレード３２の複数の段３０と、ノズル３６の複数の段３４とを含んでいてもよい。

ガスタービンシステム１０のタービンセクション２４は、ケーシング３８全体にわたって軸方向に配置されたシュラウド５４の複数の段５２（図２に１段を図示）を含んでいてもよい。図２では、例えば、タービンブレード３２の段３０に対して径方向に隣接し、なおかつこれを略取り囲むか、又は包囲するシュラウド５４の段５２が、図示されている。シュラウド５４の段５２はまた、ノズル３６の段３４に対して軸方向に隣接するように位置決めされてもよく、かつ／又はノズル３６の段３４の上流に位置決めされてもよい。さらに、シュラウド５４の段５２は、タービンブレード３２の段３０の対向側に位置するノズル３６の、隣接する２つの段３４の間に位置決めされてもよい。シュラウド５４の段５２は、各々がシュラウド５４の対応する部分を受容するように構成された開口部５８を含む、一対の延長部５６を使用して、タービンセクション２４のケーシング３８の周りに連結されてもよい。

図３を参照すると、タービンブレード３２の斜視図が図示されている。タービンブレード３２は、シャンク部６０と、シャンク部６０の上に径方向に配置されたプラットフォーム５０と、プラットフォーム５０に連結されており、かつプラットフォーム５０から径方向外方に延在する翼形部４６とを含む。翼形部４６は、正圧側面６２と、対向する負圧側面６４と、先端部４８とを含む。翼形部４６は、正圧側面６２と負圧側面６４との間の前縁６８と、前縁６８に対向する側の正圧側面６２と負圧側面６４との間の後縁７０とをさらに含む。

ガスタービンシステムの多くの構成要素（例えば、タービンブレード、ノズル、シュラウドなど）は、当該構成要素内に形成された内部流路を介して定量供給される冷却流体を送達することによって、動作中に冷却され得る。多くの場合、冷却流体は、本ガスタービンシステムの圧縮機セクションによって放出され、定量供給される空気の一部を抽気することによって提供される。

例えば、対流冷却、フィルム冷却、及びインピンジメント冷却を含む多くの異なる内部冷却方法を用いて、ガスタービンシステムの構成要素が冷却されてもよい。対流冷却は、冷却流体の流れに構成要素の内部の流路を通過させることによって作用する。構成要素を通る伝導によって熱が伝わり、次いで構成要素を流れる冷却流体に熱が伝わる。フィルム冷却では、構成要素の外壁を貫通して形成された小孔を介して、冷却流体が構成要素の外面に放出される。当該冷却流体は、構成要素の外面に沿って、薄く冷たい絶縁ブランケットを提供する。対流冷却の変形であるインピンジメント冷却は、より高速な冷却流体の流れを構成要素の内面に向かって送達して衝突させることによって作用する。これにより、通常の対流冷却よりも多くの熱を対流によって伝えることができる。インピンジメント冷却は、高熱負荷に曝される構成要素（例えば、タービンブレードの前縁）の領域で使用されることが多い。

ガスタービンシステムの構成要素の一部に割れが発生した（例えば、ＴＢＣの剥離又は他の損傷の結果として）ために、いずれかの内部冷却流路が露出した場合、冷却流体の定量供給源の一部が、露出した内部冷却流路から流れ、次いで当該割れを介して構成要素から流出する可能性がある。このことにより、構成要素に冷却流体の定量供給源のうち、当該構成要素に利用可能な残量が減少し、冷却効果が低下して、構成要素の故障を招く可能性がある。そのような壁割れの例が、図４Ａ及び図４Ｂに図示されている。

図４Ａは、ガスタービンシステム（例えば、図１のガスタービンシステム１０）の構成要素８０におけるインピンジメント冷却の一例を図示した図である。図示のように、インピンジメントプレート９０内に形成された複数の開口部８８を介して、構成要素８０の外壁８６の内面８４に向かって冷却流体８２の供給源が送達され、これに衝突する。構成要素８０の外壁８６の外面９２は、高温ガス流９４に曝されている。図４Ｂは、外壁８６を通って延在する割れ９６が発生した構成要素８０を示す。図示のように、冷却流体８２の一部が、割れ９６を介して構成要素８０の外壁８６から流出することで、構成要素８０に利用可能な冷却量が減少し、損傷が拡大して構成要素の故障を招く可能性がある。

いくつかの実施形態によれば、部分的又は完全な壁割れが発生したことに応答して、付加的な別個の冷却流体の供給源をガスタービンシステムの構成要素に送達するための、独立した冷却回路が設けられる。当該構成要素は、例えばタービンブレード、ノズル翼形部、シュラウドセグメント、燃焼ライナ、又は本ガスタービンシステムの動作中に冷却を必要とし得る他の構成要素を含んでいてもよい。冷却流路の相互接続回路は、構成要素の外壁内に埋め込まれている。当該構成要素内（例えば、インピンジメントプレート又はインピンジメントインサート内に、又は内壁内若しくは内壁上などに）に、複数の冷却剤供給流路が設けられている。冷却剤供給流路と、構成要素の外壁内に埋め込まれた冷却流路の相互接続回路とを、複数の供給管によって流体連結している。通常動作中（例えば、構成要素の外壁に部分的又は完全な割れが発生していない状態）は、冷却流体の流出口が存在しないため、冷却流体が独立した冷却回路を流れることはない。しかしながら、部分的又は完全な壁割れが発生したために、構成要素の外壁内に埋め込まれた冷却流路の相互接続回路の少なくとも一部が露出した場合、ある流路が形成され、当該流路により、冷却流体の供給源が冷却剤供給流路、供給管、及び冷却流路の相互接続回路を通って損傷領域に向かって流れるようになる。この付加的な別個の冷却流体の流れによって提供される冷却は、構成要素内のベースラインの冷却効果（例えば、インピンジメント冷却）に影響を及ぼすことなく、表面損傷が発生した後の構成要素の寿命を延長（例えば、当該割れ領域の更なる剥離を低減又は防止する）することができる。

いくつかの実施形態による、ガスタービンシステム１０（図１）の構成要素１０２を対象とした、独立した冷却回路１００の第１の実施形態を図５～図１０に示す。構成要素の１０２は、タービンブレード、ノズル翼形部、シュラウドセグメント、燃焼ライナなどを含むが、これらに限定されない、冷却を必要とし得るガスタービンシステム１０のあらゆる構成要素を含んでいてもよい。本例では、インピンジメント冷却装置１０４を使用して構成要素１０２の外壁１０６を冷却している。例えば、インピンジメント冷却を提供するために、ガスタービンシステム１０の動作中、構成要素１０２の内部キャビティ１１０に冷却流体１０８の供給源が送り込まれてもよい。冷却流体１０８の供給源は、例えば、ガスタービンシステム１０の圧縮機セクション１２（図１）によって放出された供給空気を抽気することによって提供されてもよい。冷却流体１０８は内部キャビティ１１０から、インピンジメントプレート１１４内に形成された複数のインピンジメント孔１１２を通って、インピンジメントキャビティ１１８に流入し、次いで構成要素１０２の外壁１０６の内面１１６に衝突する。外壁１０６の内面１１６に衝突した後、冷却流体１０８は、インピンジメントキャビティ１１８から構成要素１０２の１つ又は複数の内部領域若しくは外部領域へと送達されてもよい（例えば、フィルム冷却のために）。インピンジメント冷却に関連して本実施形態及び他の実施形態で述べているが、独立した冷却回路１００は、他の冷却機構（例えば、対流冷却など）と共に使用されてもよい。

図５～図１０（同時に参照のこと）に図示している、独立した冷却回路１００は、冷却流体１２８の単一の加圧供給源と、複数の冷却剤供給流路１２０（用途によっては、必ずしも必要とはならないが）と、インピンジメントプレート１１４を外壁１０６に接続する複数の供給管１２２と、構成要素１０２の外壁１０６内に埋め込まれた冷却流路１２６の相互接続回路１２４（図７～図１０）と、を備える。冷却流路１２６の相互接続回路１２４は、構成要素１０２の外壁１０６内に完全に取り囲まれているため、冷却流路１２６のいずれも外壁１０６の外面１３２（例えば、高温ガス面）まで延在していないか、又は外面１３２で露出していない。冷却剤供給流路１２０はインピンジメントプレート１１４に取り付けられてもよく、インピンジメントプレート１１４の一部として形成されるか、又はその内部に形成されてもよく、あるいは他の任意の適切な方法で設けられてもよい。いくつかの実施形態によれば、供給管１２２の公称位置は、交差部１３０で発生する可能性が最も高い割れへの供給が確実に行われるように、複数の交差部１３０間の中間にあってもよい。他の実施形態では、供給管１２２は交差部１３０に配置されるか、又はその近傍に配置されてもよい。

冷却剤供給流路１２０の各々は、インピンジメントプレート１１４の複数の開口部１２１及び複数の供給管１２２を介して、冷却流路１２６の相互接続回路１２４に流体連結されている。冷却剤供給流路１２０はそれぞれ、インピンジメント冷却装置１０４に供給される冷却流体１０８の供給源とは別個の、冷却流体１２８の加圧供給源に流体連結されている。冷却流体１２８の供給源は、ガスタービンシステム１０の圧縮機セクション１２によって放出された供給空気を抽気することによって、又は他の任意の適切な方法（例えば、ガスタービンシステム１０の圧縮機セクション１２以外の供給源によって提供される、圧縮空気の供給源）で提供されてもよい。冷却流路１２６の相互接続回路１２４は、冷却流体１２８の流出口を含まない。冷却剤供給流路１２０は、必要に応じて、各供給管１２２に供給する個々の流路をさらに含んでいてもよい。他の実施形態では、冷却剤供給流路１２０は、外壁１０６と一体であってもよい。冷却剤供給流路１２０が使用されないいくつかの実施形態では、インピンジメント前冷却流体１０８が複数の供給管１２２を通って、冷却流路１２６の相互接続回路１２４に送り込まれてもよい。

図５～図１０に示す実施形態では、相互接続回路１２４の冷却流路１２６は、（例えば、平面構成では）外壁１０６の外面１３２から略同距離の位置で構成要素１０２の外壁１０６内に埋め込まれてもよい。さらに、供給管１２２は、相互接続回路１２４の冷却流路１２６まで、外壁１０６内に略同距離だけ延在してもよい。複数の交差部１３０を設けて、相互接続回路１２４の冷却流路１２６のすべてが流体的に相互接続されるようにしてもよい。冷却流路１２６は、外壁１０６内に格子パターン（例えば、長方形格子）で配置されてもよく、また、複数の供給管１２２の間及び／又は複数の交差部１３０の間に線形に延在してもよい。

他の実施形態では、以下により詳述するように、相互接続回路１２４の冷却流路１２６（又はその一部）は、外壁１０６の外面１３２から異なる距離の位置で外壁１０６内に埋め込まれてもよい。このことにより、供給管１２２が、相互接続回路１２４の冷却流路１２６まで、外壁１０６内に異なる距離だけ延在することが必要となり得る。

冷却流路１２６の相互接続回路１２４が外壁１０６内に埋め込まれて完全に取り囲まれており、なおかつ冷却流体１２８の流出口を含まないため、通常動作中（例えば、構成要素１０２の外壁１０６に部分的又は完全な割れが発生していない状態）は、冷却流体１２８が独立した冷却回路１００を流れることはない。しかしながら、図１０に示すように、構成要素１０２の外壁１０６に部分的又は完全な壁割れ９６が発生したことに応答して、構成要素１０２の外壁１０６内の冷却流路１２６の少なくとも一部が露出して、冷却流体１２８の流出口を形成する可能性がある。この限りにおいて、冷却流体１２８は、今度は壁割れ９６によって露出した冷却流路１２６を通って流れることができる。具体的には、冷却流体１２８は、冷却剤供給流路１２０、複数の供給管１２２、及び相互接続回路１２４の冷却流路１２６を通り、壁割れ９６によって露出した冷却流路１２６に向かって流れ、次いで冷却流路１２６から流出してもよい。冷却流体１２８は最終的に、割れ９６の露出冷却流路１２６から構成要素１０２の外側に流出する。通常、冷却流体１２８の流量は、割れ９６に最も近接している冷却流路１２６で増加する。冷却流体１２８の流れは、インピンジメント冷却装置１０４によって提供されるいずれかの冷却とは別個に、壁割れ９６に隣接する領域において構成要素１０２に付加的な冷却を提供する。冷却流体１２８によって提供される付加的な冷却は、例えば割れ９６の領域における更なる剥離を低減するか、又は同領域で更なる剥離が生じるのを防止することができる。これにより、割れ９６の大きさが拡大するのを防止することができ、構成要素１０２の動作寿命を延長することができる。

独立した冷却システム１００は、複数の冷却剤供給流路１２０と、複数の供給管１２２とを備える。さらに、冷却流路１２６は、複数の交差部１３０によって相互接続されている。複数の供給流路、複数の供給管、及び複数の交差部によって相互接続された複数の冷却流路を備える独立した冷却回路２００の別の実施形態が、図１１～図１３に示されている（同時に参照のこと）。

図５～図１０に示す実施形態のように、構成要素１０２の外壁１０６が冷却されるインピンジメント冷却装置１０４を設けている。インピンジメント冷却を提供するために、ガスタービンシステム１０の動作中、構成要素１０２の内部キャビティ１１０（例えば、図５を参照のこと）に冷却流体１０８の供給源が送り込まれる。冷却流体１０８は内部キャビティ１１０から、複数のインピンジメント孔１１２（例えば、インピンジメントプレート１１４内に形成されている）を通って、インピンジメントキャビティ１１８に流入し、次いで構成要素１０２の外壁１０６の内面１１６に衝突する。

独立した冷却回路２００は、複数の冷却剤供給流路１２０（例えば、図５を参照のこと）（用途によっては、必ずしも必要とはならないが）と、インピンジメントプレート１１４を外壁１０６に接続する複数の供給管２０２と、構成要素１０２の外壁１０６内に埋め込まれた冷却流路２０６の相互接続回路２０４と、を備えていてもよい。冷却流路２０６の相互接続回路２０４は、構成要素１０２の外壁１０６内に完全に取り囲まれているため、冷却流路２０６のいずれも構成要素１０２の外壁１０６の外面１３２まで延在していないか、又は外面１３２で露出していない。冷却流路２０６のすべてが流体連結される複数の交差部２０８を設けている。冷却流路２０６の相互接続回路２０４は、冷却流体１２８の流出口を含まない。冷却流路２０６は、外壁１０６内に格子パターンで（例えば、長方形格子）配置されてもよい。

図５～図１０に関して上述した、複数の供給管１２２の間及び／又は複数の交差部１３０の間に線形に延在する相互接続回路１２４の冷却流路１２６とは異なり、独立した冷却回路２００の相互接続回路２０４内にある冷却流路２０６の一部又はすべては、非線形構造（例えば、図示のジグザグ構造、正弦波構造など）を有してもよい。図１１～図１３に図示しているように、例えば、冷却流路２０６は外壁１０６内で、複数の供給管２０２の間及び／又は複数の交差部２０８の間でジグザグになっていてもよい。その結果、冷却流路２０６と外壁１０６の外面１３２との間の距離が変動してもよい。

冷却流路２０６の相互接続回路２０４が構成要素１０２の外壁１０６内に埋め込まれて完全に取り囲まれており、なおかつ冷却流体１２８の流出口を含まないため、通常動作中（例えば、部分的又は完全な割れ９６が外壁１０６に発生していない状態である（例えば、図１０を参照のこと））は、冷却流体１２８が独立した冷却回路２００を流れることはない。外壁１０６に部分的又は完全な壁割れ９６が発生した場合、構成要素１０２の外壁１０６内の冷却流路２０６の少なくとも一部が露出して、冷却流体１２８の流出口を形成する可能性がある。その結果、冷却流体１２８は、今度は冷却剤供給流路１２０（図５）、インピンジメントプレート１１４内の複数の開口部２０１、複数の供給管２０２、及び相互接続回路２０４の冷却流路２０６を流れた後に、壁割れ９６によって露出した冷却流路２０６から流出することができる。冷却流体１２８の流れは、インピンジメント冷却装置１０４によって提供されるいずれかの冷却とは別個に、壁割れ９６に隣接する領域において構成要素１０２に付加的な冷却を提供する。冷却剤供給流路１２０が使用されないいくつかの実施形態では、インピンジメント前冷却流体１０８が複数の供給管１２２を通って、冷却流路２０６の相互接続回路２０４に送り込まれてもよい。

有利には、冷却流路２０６の相互接続回路２０４を非線形構造にしていることによって、冷却流体１２８の流路がより長くなると、冷却流体１２８への熱伝達が促進され得、また独立した冷却回路２００の冷却効果も高まり得る。さらに、構成要素１０２の外壁１０６の外面１３２により近接した位置にある冷却流路２０６の一部は、より浅いか、又はより小さい割れ９６が発生したことに応答して露出する可能性がある。結果として、独立した冷却回路２００は、平面構造を有する独立した冷却回路１００よりも素早く、剥離事象が発生したことに応答して作動することができる。さらに、冷却流体１２８によって提供される付加的な冷却は、例えば割れ９６の領域における更なる剥離を低減するか、又は同領域で更なる剥離が生じるのを防止することができる。これにより、割れ９６の大きさが拡大するのを防止することができ、構成要素１０２の動作寿命を延長することができる。

更なる実施形態による独立した冷却回路３００が、図１４及び図１５に図示されている。ここでも、上述の実施形態のように、独立した冷却回路３００は、複数の供給流路と、インピンジメントプレート１１４を外壁１０６に接続する複数の供給管と、複数の交差部によって相互接続された複数の冷却流路と、を備える。

他の実施形態のように、構成要素１０２の外壁１０６が冷却されるインピンジメント冷却装置１０４を設けている。インピンジメント冷却を提供するために、ガスタービンシステム１０の動作中、構成要素１０２の内部キャビティ１１０（例えば、図５を参照のこと）に冷却流体１０８の供給源が送り込まれる。冷却流体１０８は内部キャビティ１１０から、複数のインピンジメント孔１１２（例えば、インピンジメントプレート１１４内に形成されている）を通って、インピンジメントキャビティ１１８に流入し、次いで構成要素１０２の外壁１０６の内面１１６に衝突する。

独立した冷却回路３００は、インピンジメントプレート１１４を外壁１０６に接続する複数の供給管３０２と、冷却流路３０６、３０８の相互接続回路３０４と、を備える。供給管３０２は、冷却剤供給流路１２０（図５）に流体連結されている（用途によっては、必ずしも必要とはならないが）。冷却流路３０６は格子パターンで（例えば、長方形格子）配置されており、かつ供給管２０２に流体連結された複数の交差部３１０の間に延在している。冷却流路３０８は、隣接する複数の交差部３１０の間に対角線上に延在している。交差する複数対の冷却流路３０８は、交差部３１２で互いに流体連結されてもよい。冷却流路３０６、３０８の相互接続回路３０４は、冷却流体１２８の流出口を含まない。冷却剤供給流路１２０が使用されないいくつかの実施形態では、インピンジメント前冷却流体１０８が複数の供給管１２２を通って、冷却流路３０６の相互接続回路３０４に送り込まれてもよい。

独立した冷却回路３００の相互接続回路３０４内の冷却流路３０６、３０８の一部又はすべては、非線形構造（例えば、図示のジグザグ構造、正弦波構造など）を有してもよい。図１４及び図１５に図示しているように、例えば冷却流路３０６、３０８は外壁１０６内で、交差部３１０と交差部３１２との間でそれぞれジグザグになっていてもよい。このように非線形構造にしていることによって、外壁１０６内の流路がより長くなり、その結果、冷却流体１２８への熱伝達が促進され得、また独立した冷却回路３００の冷却効果も高まり得る。また、対角線上に延在する冷却流路３０８を使用しても、同様に冷却流体１２８への熱伝達が促進され得る。

図１５を図８又は図１３と比較すると、対角線上に延在する冷却流路３０８を組み込むことにより、相互接続回路３０４において、相互接続回路１２４、２０４よりも冷却流路３０６、３０８間の密度が高まり得ることが分かる。この点において、相互接続回路３０４内の冷却流路３０６、３０８は、より小さい壁割れ９６が発生したことに応答して露出する可能性が高くなり得る。また、冷却流路３０６、３０８間の密度がより高まると、冷却流体１２８への熱伝達が促進され得、また独立した冷却回路３００の冷却効果も高まり得る。さらに、構成要素１０２の外壁１０６の外面１３２により近接した位置にある冷却流路３０６、３０８の一部は、より浅いか、又はより小さい割れ９６が発生したことに応答して露出する可能性があるため、結果として、独立した冷却回路３００が早めに作動できるようになる（例えば、独立した冷却回路１００と比較して）。

冷却流路３０６、３０８の相互接続回路３０４が外壁１０６内に埋め込まれて完全に取り囲まれており、なおかつ冷却流体１２８の流出口を含まないため、通常動作中（例えば、部分的又は完全な割れ９６が構成要素１０２の外壁１０６に発生していない状態である（例えば、図１０を参照のこと））に、冷却流体１２８が独立した冷却回路３００を流れることはない。外壁１０６に部分的又は完全な壁割れ９６が発生した場合、構成要素１０２の外壁１０６内の流路３０６及び／又は３０８の少なくとも一部が露出して、冷却流体１２８の流出口を形成する可能性がある。その結果、冷却流体１２８は、今度は冷却剤供給流路１２０、複数の供給管３０２、及び相互接続回路３０４の冷却流路３０６、３０８を通り、壁割れ９６の露出した冷却流路３０６、３０８に向かって流れる（かつそこから流出する）ことができる。

独立した冷却回路３００を介した冷却流体１２８の流れは、インピンジメント冷却装置１０４によって提供されるいずれかの冷却とは別個に、壁割れ９６に隣接する領域において構成要素１０２に付加的な冷却を提供する。冷却流体１２８によって提供される付加的な冷却は、例えば割れ９６の領域における更なる剥離を低減するか、又は同領域で更なる剥離が生じるのを防止することができる。これにより、割れ９６の大きさが拡大するのを防止することができ、構成要素１０２の動作寿命を延長することができる。

本開示の独立した冷却回路１００、２００、３００の様々な構成要素及び特徴部は、積層造形プロセスを用いて形成されてもよい。有利には、積層造形により、より設計変更可能で複雑な特徴部の設計や作製が可能になる。

本明細書で使用する場合、積層造形は、従来のプロセスの場合のように材料を除去するのではなく、材料の層を連続して形成することによって物体を作製する任意のプロセスを含んでいてもよい。積層造形では、あらゆる種類の成形用具、金型、又は固定具を使用することなく、かつ廃棄材料をほとんど又は全く発生させることなく、複雑な幾何学的形状を形成することができる。その多くは切り落とされて廃棄されることになるプラスチック製又は金属製の固体ビレットから構成要素を機械加工するのとは異なり、積層造形に使用される材料は、当該部品を成形するために必要となる材料のみである。積層造形プロセスは、三次元印刷、ラピッドプロトタイピング（ｒａｐｉｄｐｒｏｔｏｔｙｐｉｎｇ：ＲＰ）、ダイレクト・デジタル・マニュファクチャリング（ｄｉｒｅｃｔｄｉｇｉｔａｌｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ：ＤＤＭ）、バインダージェッティング、選択的レーザ溶融（ｓｅｌｅｃｔｉｖｅｌａｓｅｒｍｅｌｔｉｎｇ：ＳＬＭ）、及び直接金属レーザ溶融（ｄｉｒｅｃｔｍｅｔａｌｌａｓｅｒｍｅｌｔｉｎｇ：ＤＭＬＭ）を含んでもよいが、それらに限定されない。現行の設定では、ＤＭＬＭ又はＳＬＭが好適であることが分かっている。

積層造形プロセスの例を図示すために、図１６は、物体４０２を作製するための、例示的なコンピュータ制御の積層造形システム４００の概略図又はブロック図を示す。この例では、システム４００はＤＭＬＭを対象として構成されているが、本開示の全体の開示内容が、他の形態の積層造形にも同様に適用可能であることが理解されるべきである。ＡＭシステム４００は概して、コンピュータによる積層造形（ａｄｄｉｔｉｖｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ：ＡＭ）制御システム４０４と、ＡＭプリンタ４０６とを備える。ＡＭシステム４００は、ＡＭプリンタ４０６を使用して物体４０２を物理的に作製するために、物体４０２を定義するコンピュータ実行可能命令のセットを含むコード４２０を実行する。ＡＭプロセスではそれぞれ、例えば微粒粉末、液体（例えば、ポリマー）、シートなどの形態の様々な原材料を使用してもよく、これらの原材料のストックは、ＡＭプリンタ４０６のチャンバ４１０内に保持されてもよい。いくつかの実施形態によれば、物体４０２は、ガスタービンシステム１０（図１）の環境に持ちこたえることができるような金属又は金属化合物で作製されてもよい。図示のように、アプリケータ４１２では、ＡＭプリンタ４０６のビルドプレート４４４上に無地の帆布として広げられた原材料４１４の薄層を作製することができ、この薄層から最終物体の各連続スライスが作製される。他の場合では、アプリケータ４１２は、コード４２０によって定義される通りに、先行する層の上に次の層を直接塗布又は印刷することができる。図示の例では、コード４２０によって定義されるように、レーザ又は電子ビームが各スライスの粒子を溶融する。ＡＭプリンタ４０６の様々な部分は、新たな層がそれぞれ追加された場合に対応すべく移動することができ、例えば、各層の処理後にビルドプラットフォーム４１８が下降してもよく、かつ／又はチャンバ４１０及び／又はアプリケータ４１２が上昇してもよい。

コンピュータ・プログラム・コードとしてコンピュータ４３０上に実装されたＡＭ制御システム４０４が、図示されている。この点において、メモリ４３２と、プロセッサ４３４と、入力／出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース４３６と、バス４３８とを含むコンピュータ４３０が図示されている。さらに、外部Ｉ／Ｏデバイス／リソース４４０及び記憶システム４４２と通信するコンピュータ４３０が図示されている。通常、プロセッサ４３４は、物体４０２を表すコード４２０からの命令に基づいて、メモリ４３２及び／又は記憶システム４４２に記憶されたＡＭ制御システム４０４などの、コンピュータ・プログラム・コードを実行する。

積層造形プロセスは、非一時的コンピュータ可読記憶媒体（例えば、メモリ４３２、記憶システム４４２など）が物体４０２を表すコード４２０を記憶することから始まる。例えば、コード４２０は、物体４０２の正確に定義された三次元モデルを含んでいてもよく、また、多種多様な周知のコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）ソフトウェアシステムのいずれかから生成され得る。ＡＭ制御システム４０４は、コード４２０を実行して、物体４０２を連続した薄いスライスに分割し、その後ＡＭプリンタ４０６を使用して、液体、粉末、シート、又は他の材料から成る連続した層で物体４０２を組み立てる。

ガスタービンシステム１０の様々な構成要素（図１）、又はそのような構成要素の一部は、積層造形（ＡＭ）プロセスを用いて（例えば、図１６のＡＭシステム４００を用いて）作製されてもよい。例えば、冷却流路の相互接続回路を含む構成要素の外壁の少なくとも一部は、ＡＭプロセスによって作製されてもよい。

図１７では、例えば、図５～図１０に図示している構成要素１０２を対象とした壁の試験片５００が、ＡＭプロセスによって作製されている（例えば、印刷によって）。壁の試験片５００は、構成要素１０２の外壁１０６の一部分５０２を含む。冷却流路１２６の相互接続回路１２４の少なくとも一部は、壁部５０２内に埋め込まれている。壁の試験片５００は、冷却流路１２６に流体連結された複数の供給管１２２をさらに含む。この点において、壁の試験片５００は、上述の独立した冷却回路１００の一部を形成している。

いくつかの実施形態によれば、壁の試験片５００は、ＡＭプロセスによって任意の大きさに作製されてもよく、また、構成要素１０２の別の部分５０４に取り付けられて、独立した冷却回路１００の少なくとも一部を形成してもよい（例えば、図１８を参照のこと）。構成要素１０２の部分５０４は、従来の方法（例えば、機械加工、鋳造など）で形成されてもよく、又はＡＭプロセスを用いて形成されてもよい。なお、壁の試験片５００は、本明細書に記載の独立した冷却回路１００、２００、３００のいずれかで使用するように構成されてもよい。取付けは、例えばろう付け、溶接、又は他の適切な金属接合プロセスを用いて行われてもよい。図１８は、独立した冷却回路１００の少なくとも一部を形成するように、構成要素１０２のインピンジメントプレート１１４に取り付けられた（例えば、ろう付け又は溶接によって）、壁の試験片５００を図示した図である。他の実施形態では、図１８に図示している冷却構造全体がＡＭプロセスを用いて形成されてもよく、また、ガスタービンシステム１０の構成要素１０２の一部に取り付けられてもよい。

ＡＭプリンタで印刷した壁の試験片５００を使用して形成された、独立した冷却回路１００は、剥離が発生する可能性のあるガスタービンシステム１０の構成要素１０２の領域を考慮して設けられてもよい。この作業は、例えばＡＭプロセスを用いて、構成要素１０２全体を作製する必要なく行われ得る。さらに、ＡＭプリンタで印刷した壁の試験片５００を使用して形成された、独立した冷却回路１００は、ガスタービンシステム１０の既存の構成要素１０２に後付け可能であってもよく、これにより、剥離によってそれ以前に損傷した領域が修復され、かつ／又は上述したような剥離が発生した構成要素１０２の領域に、より一層の冷却が選択的に提供され得る。

ＡＭプロセスを用いて独立した冷却回路１００、２００、３００（又はその一部）を作製する場合、余剰粉末の除去が懸念材料になる可能性がある。独立した冷却回路１００、２００、３００が冷却流体１２８の流出口を有しない（例えば、当該回路が意図的に閉塞されている）ため、強制空気を使用して、余剰粉末を除去しようと試みることは容易ではない。

いくつかの実施形態によれば、図１９及び図２０に図示しており、かつＡＭプロセスを用いて作製された壁の試験片５００（図１７及び図１８）を参照しながら説明しているように、粉末を除去する複数の小さな開口部６００が、壁の試験片５００の外壁部５０２に設けられてもよい（例えば、ＡＭプロセス中に形成される）。例えば、図１９及び図２０では、独立した冷却回路１００の冷却流路１２６の相互接続回路１２４から、外壁部５０２を通って壁の試験片５００の外面１３２まで延在する開口部６００が図示されている。

開口部６００は、余剰粉末を除去するために使用できる吐出口を提供する。粉末は、例えば振動を用いて、又は冷却流路１２６の相互接続回路１２４に空気を押し込み、次いで開口部６００を介して当該空気を押し出すことによって除去され得る。粉末を除去した後、開口部６００を任意の適切な方法で充填又は封止（例えば、金属、シーラントなどで充填）して、独立した冷却回路１００を閉鎖するようにしてもよい。開口部６００は、壁の試験片５００の外面１３２にＴＢＣコーティングをその後施す前に充填又は封止されてもよく、あるいは単にＴＢＣコーティング自体によって封止されてもよい。冷却流路１２６の相互接続回路１２４のいずれかが、割れが発生したことによって露出する前に、封止された一部の開口部６００が、剥離事象によって遮断を解除されることもある。次いで、冷却流体１２８は、独立した冷却回路１００を介して遮断を解除された開口部６００に向かって流れ、かつそこから流出することができ、これによって即時の冷却効果を提供する。

本明細書で使用する専門用語は、単に特定の実施形態について記載するためのものにすぎず、本開示を限定することを意図するものではない。本明細書で使用する場合、単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、及び「この（ｔｈｅ）」は、文脈上明白に他の意味を示す場合を除き、複数形も含むことを意図している。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」及び／又は「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、本明細書で使用する場合、記載した特徴、整数、ステップ、動作、要素、及び／又は構成要素が存在することを明示するが、その一方で１つ又は複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、及び／又はそれらのグループが存在すること若しくは追加されることを除外するものではないことが、さらに理解されるであろう。

本明細書は、複数の例を用いて、最良の形態を含む本発明を開示するとともに、あらゆるデバイス又はシステムの作製及び使用並びにあらゆる組み込まれた方法の実行を含む本発明の実施が、任意の当業者にとって可能となるようにしている。本発明の特許可能な範囲は特許請求の範囲によって規定されており、当業者が想到する他の例を含んでいてもよい。このような他の例は、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、又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。

１０ガスタービンシステム
１２圧縮機セクション
１４流入空気
１６圧縮空気
１８燃焼器セクション
２０加圧燃料供給物
２２燃焼ガス
２４タービンセクション
２６シャフト、ロータ
２８外部負荷
３０段
３２タービンブレード
３４段
３６ノズル
３８ケーシング
４０翼形部
４２外側プラットフォーム
４４内側プラットフォーム
４６翼形部
４８先端部
５０プラットフォーム
５２段
５４シュラウド
５６延長部
５８開口部
６０シャンク部
６２正圧側面
６４負圧側面
６８前縁
７０後縁
８０構成要素
８２冷却流体
８４内面
８６外壁
８８開口部
９０インピンジメントプレート
９２外面
９４高温ガス流
９６壁割れ、割れ
１００冷却回路、冷却システム
１０２構成要素
１０４インピンジメント冷却装置
１０６外壁
１０８冷却流体
１１０内部キャビティ
１１２インピンジメント孔
１１４インピンジメントプレート
１１６内面
１１８インピンジメントキャビティ
１２０冷却剤供給流路
１２１開口部
１２２供給管
１２４相互接続回路
１２６冷却流路
１２８冷却流体
１３０交差部
１３２外面
２００冷却回路
２０１開口部
２０２供給管
２０４相互接続回路
２０６冷却流路
２０８交差部
３００冷却回路
３０２供給管
３０４相互接続回路
３０６冷却流路
３０８冷却流路
３１０交差部
３１２交差部
４００積層造形（ＡＭ）システム
４０２物体
４０４ＡＭ制御システム
４０６ＡＭプリンタ
４１０チャンバ
４１２アプリケータ
４１４原材料
４１８ビルドプラットフォーム
４２０コード
４３０コンピュータ
４３２メモリ
４３４プロセッサ
４３６インターフェース
４３８バス
４４０リソース
４４２記憶システム
４４４ビルドプレート
５００試験片
５０２一部分、壁部
５０４部分
６００開口部

Claims

冷却流体（８２、１０８、１２８）を選択的に送達するための独立した冷却回路（１００、２００、３００）であって、前記冷却回路（１００、２００、３００）は、
ガスタービンシステム（１０）の構成要素（８０、１０２）の外壁（８６、１０６）内に埋め込まれた冷却流路（１２６、２０６、３０６、３０８）の相互接続回路（１２４、２０４、３０４）と、
インピンジメントプレート（９０、１１４）と、
前記インピンジメントプレート（９０、１１４）を前記構成要素（８０、１０２）の前記外壁（８６、１０６）に接続して、冷却流体（８２、１０８、１２８）の供給源を前記冷却流路（１２６、２０６、３０６、３０８）の相互接続回路（１２４、２０４、３０４）に流体連結する複数の供給管（１２２、２０２、３０２）と、
を備え、
前記構成要素（８０、１０２）の前記外壁（８６、１０６）内で割れ（９６）が発生して、前記冷却流路（１２６、２０６、３０６、３０８）のうちの少なくとも１つを露出させたことのみに応答して、前記冷却流体（８２、１０８、１２８）が前記複数の供給管（１２２、２０２、３０２）を通って前記冷却流路（１２６、２０６、３０６、３０８）の相互接続回路（１２４、２０４、３０４）内に流入する、独立した冷却回路（１００、２００、３００）。
前記冷却流体（８２、１０８、１２８）は、前記冷却流路（１２６、２０６、３０６、３０８）のうちの少なくとも１つが露出したことに応答して、前記冷却流路（１２６、２０６、３０６、３０８）の相互接続回路（１２４、２０４、３０４）を通り、前記割れ（９６）に向かって流れる、請求項１に記載の独立した冷却回路（１００、２００、３００）。
前記冷却流路（１２６、２０６、３０６、３０８）は、前記構成要素（８０、１０２）の前記外壁（８６、１０６）内に格子に配置されており、前記格子は複数の交差部（１３０、２０８、３１０、３１２）を含む、請求項１に記載の独立した冷却回路（１００、２００、３００）。
前記冷却流路（１２６、２０６、３０６、３０８）の少なくとも一部は、対角線上に隣接する対の前記複数の交差部（１３０、２０８、３１０、３１２）の間に延在している、請求項３に記載の独立した冷却回路（１００、２００、３００）。
前記冷却流路（１２６、２０６、３０６、３０８）の少なくとも一部は、前記複数の交差部（１３０、２０８、３１０、３１２）の間に線形に延在している、請求項３に記載の独立した冷却回路（１００、２００、３００）。
前記冷却流路（１２６、２０６、３０６、３０８）は、前記構成要素（８０、１０２）の前記外壁（８６、１０６）の外面（９２、１３２）から略同距離の位置に配置されている、請求項５に記載の独立した冷却回路（１００、２００、３００）。
前記冷却流路（１２６、２０６、３０６、３０８）の少なくとも一部は、前記複数の交差部（１３０、２０８、３１０、３１２）の間に非線形に延在している、請求項３に記載の独立した冷却回路（１００、２００、３００）。
前記冷却流路（１２６、２０６、３０６、３０８）と前記構成要素（８０、１０２）の前記外壁（８６、１０６）の外面（９２、１３２）との間の距離が変動する、請求項７に記載の独立した冷却回路（１００、２００、３００）。
前記冷却流体（８２、１０８、１２８）の供給源を前記複数の供給管（１２２、２０２、３０２）に流体連結する少なくとも１つの冷却剤供給流路（１２０）をさらに備える、請求項１に記載の独立した冷却回路（１００、２００、３００）。
積層造形プロセスを用いて形成された壁の試験片（５００）をさらに備え、前記壁の試験片（５００）は、前記構成要素（８０、１０２）の前記外壁（８６、１０６）の一部分（５０２）及び前記複数の供給管（１２２、２０２、３０２）を含み、前記冷却流路（１２６、２０６、３０６、３０８）の相互接続回路（１２４、２０４、３０４）は前記外壁（８６、１０６）の前記一部分（５０２）内に埋め込まれている、請求項１に記載の独立した冷却回路（１００、２００、３００）。
前記壁の試験片（５００）は前記インピンジメントプレート（９０、１１４）に取り付けられている、請求項１０に記載の独立した冷却回路（１００、２００、３００）。
前記壁の試験片（５００）は、前記冷却流路（１２６、２０６、３０６、３０８）の相互接続回路（１２４、２０４、３０４）から前記外壁（８６、１０６）の前記一部分（５０２）の外面（９２、１３２）まで延在する、複数の粉末除去開口部（６００）を含む、請求項１０に記載の独立した冷却回路（１００、２００、３００）。
ガスタービンシステム（１０）の構成要素（８０、１０２）と、
前記ガスタービンシステム（１０）の構成要素（８０、１０２）に対して冷却流体（８２、１０８、１２８）を選択的に送達するための独立した冷却回路（１００、２００、３００）であって、前記冷却回路（１００、２００、３００）は、
前記構成要素（８０、１０２）の外壁（８６、１０６）内に埋め込まれた冷却流路（１２６、２０６、３０６、３０８）の相互接続回路（１２４、２０４、３０４）、
インピンジメントプレート（９０、１１４）、及び
前記インピンジメントプレート（９０、１１４）を前記構成要素（８０、１０２）の前記外壁（８６、１０６）に接続して、冷却流体（８２、１０８、１２８）の供給源を前記冷却流路（１２６、２０６、３０６、３０８）の相互接続回路（１２４、２０４、３０４）に流体連結する複数の供給管（１２２、２０２、３０２）
を含み、
前記構成要素（８０、１０２）の前記外壁（８６、１０６）内で割れ（９６）が発生して、前記冷却流路（１２６、２０６、３０６、３０８）のうちの少なくとも１つを露出させたことのみに応答して、前記冷却流体（８２、１０８、１２８）が前記複数の供給管（１２２、２０２、３０２）を通って前記冷却流路（１２６、２０６、３０６、３０８）の相互接続回路（１２４、２０４、３０４）内に流入する、独立した冷却回路（１００、２００、３００）と、を備える、冷却システム（１００）。
前記冷却流路（１２６、２０６、３０６、３０８）は、前記構成要素（８０、１０２）の前記外壁（８６、１０６）内に格子に配置されており、前記格子は複数の交差部（１３０、２０８、３１０、３１２）を含み、前記冷却流路（１２６、２０６、３０６、３０８）は前記複数の交差部（１３０、２０８、３１０、３１２）の間に延在している、請求項１３に記載の冷却システム（１００）。
前記冷却流路（１２６、２０６、３０６、３０８）の少なくとも一部は、対角線上に隣接する対の前記複数の交差部（１３０、２０８、３１０、３１２）の間に延在している、請求項１４に記載の冷却システム（１００）。
前記冷却流路（１２６、２０６、３０６、３０８）の少なくとも一部は、前記複数の交差部（１３０、２０８、３１０、３１２）の間に線形に延在しており、前記冷却流路（１２６、２０６、３０６、３０８）は、前記構成要素（８０、１０２）の前記外壁（８６、１０６）の外面（９２、１３２）から略同距離の位置に配置されている、請求項１４に記載の冷却システム（１００）。
前記冷却流路（１２６、２０６、３０６、３０８）の少なくとも一部は、前記複数の交差部（１３０、２０８、３１０、３１２）の間に非線形に延在しており、前記複数の冷却流路（１２６、２０６、３０６、３０８）と前記構成要素（８０、１０２）の前記外壁（８６、１０６）の外面（９２、１３２）との間の距離が変動する、請求項１４に記載の冷却システム（１００）。
剥離関連の損傷を低減するための方法であって、前記方法は、
冷却流路（１２６、２０６、３０６、３０８）の相互接続回路（１２４、２０４、３０４）をガスタービンシステム（１０）の構成要素（８０、１０２）の外壁（８６、１０６）の一部分（５０２）内に埋め込むステップと、
インピンジメントプレート（９０、１１４）を、複数の供給管（１２２、２０２、３０２）で前記構成要素（８０、１０２）の前記外壁（８６、１０６）に接続するステップと、
冷却流体（８２、１０８、１２８）の供給源を、前記複数の供給管（１２２、２０２、３０２）を介して前記冷却流路（１２６、２０６、３０６、３０８）の相互接続回路（１２４、２０４、３０４）に流体連結するステップと、
壁割れ（９６）が前記冷却流路（１２６、２０６、３０６、３０８）の相互接続回路（１２４、２０４、３０４）の一部を露出させたことのみに応答して、前記冷却流体（８２、１０８、１２８）の流れを前記冷却流路（１２６、２０６、３０６、３０８）の相互接続回路（１２４、２０４、３０４）内に送り込むステップと、
を含む、方法。
積層造形プロセスを用いて、前記冷却流路（１２６、２０６、３０６、３０８）の相互接続回路（１２４、２０４、３０４）を含む前記外壁（８６、１０６）の前記一部分（５０２）を形成するステップと、
前記構成要素（８０、１０２）の前記外壁（８６、１０６）内の損傷した部分を、前記冷却流路（１２６、２０６、３０６、３０８）の相互接続回路（１２４、２０４、３０４）を含む前記外壁（８６、１０６）の前記一部分（５０２）と交換するステップと、
をさらに含む、請求項１８に記載の方法。
積層造形プロセスを用いて、前記冷却流路（１２６、２０６、３０６、３０８）の相互接続回路（１２４、２０４、３０４）を含む前記外壁（８６、１０６）の前記一部分（５０２）を形成するステップと、
前記冷却流路（１２６、２０６、３０６、３０８）の相互接続回路（１２４、２０４、３０４）を含む前記外壁（８６、１０６）の前記一部分（５０２）を、剥離が発生した前記構成要素（８０、１０２）の領域内の前記構成要素（８０、１０２）に取り付けるステップと、
をさらに含む、請求項１８に記載の方法。