TWI737187B - 高溫零件及高溫零件的製造方法 - Google Patents

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Abstract

一種實施形態的高溫零件，是需要由冷卻媒體冷卻的高溫零件，具備「可供前述冷卻媒體流通」的複數個第1冷卻通路、「可供前述複數個第1冷卻通路的下游端連接」的集流管部、「用來將已流入前述集流管部的前述冷卻媒體，排出至前述集流管部的外部」之1個以上的出口通路，前述1個以上個出口通路之內壁面的粗度，在前述出口通路的流路剖面積成為最小的領域中，為前述複數個第1冷卻通路之內壁面的粗度以下。

Description

高溫零件及高溫零件的製造方法
本發明關於高溫零件及高溫零件的製造方法。
舉例來說，燃氣渦輪機和火箭引擎等高溫作動氣體流動於內部的機械，構成該機械的零件含有：需要「冷卻媒體所形成之冷卻」的高溫零件。作為這種高溫零件的冷卻構造，已知有：在零件的內部，藉由使冷卻空氣流通於「可供冷卻空氣流通的複數個配送通道(冷卻通路)」，而執行高溫零件的冷卻(譬如，請參考專利文獻1)。
此外，近年來，將金屬予以積層形成而獲得三次元形狀物的積層成形法，作為各種金屬製品的製造方法利用。舉例來說，在利用粉床熔融法的積層成形法中，藉由對鋪設成層狀的金屬粉末，照射光束(light beam)和電子束(electron beam)等的能量束(energy beam)，反覆地熔融固化而形成積層，藉此形成三次元形狀物。 在能量束所照射的領域內，金屬粉末急速地熔融，在此之後，藉由急速地冷卻、凝固，而形成金屬凝固層。藉由反覆這樣的過程，形成「立體地成形的積層成形物」。
然後，最近嘗試採用「不經過複雜的製造步驟，可直接成形的積層成形法」，作為譬如渦輪機葉片般複雜形狀之高溫零件的製造方法(譬如，專利文獻2等)。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2015-48848號公報 [專利文獻2]日本特開2017-20422號公報
[發明欲解決之問題]
如同專利文獻2所記載的金屬積層成形法，為了促使原料的金屬粉末熔融及固化而形成積層，進而形成積層成形物，一般來說，表面的粗度形成比較粗。具體地說，表面粗度成為：中心線平均粗度Ra譬如10μm以上。此外，在「積層時垂直下方的領域成為空間部分」的伸出部分，表面粗度有變的更粗的傾向，表面粗度成為：中心線平均粗度Ra譬如30μm以上。
如專利文獻1所記載的渦輪機零件，在需要由冷卻媒體冷卻的高溫零件中，形成於內部的冷卻通路之內壁面的表面粗度，從提高冷卻性能的觀點來看，最好是較粗。但是，倘若冷卻通路之內壁面的表面粗度較粗，將導致冷卻媒體的壓力損失變大。特別是，如同渦輪機零件中的冷卻通路，在具有細微且複雜形狀的場合中，內壁面的表面粗度對壓力損失造成極大的影響，在極端的場合中，恐有導致冷卻媒體的流量顯著下降的疑慮。
有鑑於上述的情事，本發明的至少一種實施形態，其目的為提供：能防止冷卻能力不足的高溫零件。 [解決問題之手段]
(1)本發明的至少其中一種實施形態的高溫零件， 是需要由冷卻媒體冷卻的高溫零件，具備： 複數個第1冷卻通路，可供前述冷卻媒體流通；和 集流管部，連接著前述複數個第1冷卻通路的下游端；及 1個以上的出口通路，用來將已流入前述集流管部的前述冷卻媒體朝前述集流管部的外部排出， 前述1個以上的出口通路之內壁面的粗度，在前述出口通路的流路剖面積成為最小的領域中，為前述複數個第1冷卻通路之內壁面的粗度以下。
根據上述(1)的構造，複數個第1冷卻通路之內壁面的粗度，為「出口通路的流路剖面積成為最小的領域中，出口通路之內壁面的粗度」以上，因此能提高第1冷卻通路中的冷卻性能。此外，根據上述(1)的構造，由於出口通路的流路剖面積成為最小的領域中，出口通路之內壁面的粗度，為複數個第1冷卻通路之內壁面的粗度以下，故能抑制在出口通路之壓力損失的差異，並且在出口通路異物變得容易通過，能降低出口通路堵塞的風險。
(2)幾個實施形態，在上述(1)的構造中， 前述1個以上的出口通路的內壁面，在前述出口通路的流路剖面積成為最小的領域中，中心線平均粗度Ra具有10μm以下的粗度， 前述複數個第1冷卻通路的內壁面，中心線平均粗度Ra具有10μm以上20μm以下的粗度。
根據上述(2)的構造，由於複數個第1冷卻通路的內壁面具有上述的粗度，因此能提高第1冷卻通路中的冷卻性能。此外，根據上述(2)的構造，由於出口通路的流路剖面積成為最小的領域中，出口通路的內壁面具有上述的粗度，故能抑制在出口通路之壓力損失的差異，並且在出口通路異物變得容易通過，能降低出口通路堵塞的風險。
(3)幾個實施形態，在上述(2)的構造中， 更進一步具備：朝與「前述複數個第1冷卻通路之延伸方向」交叉的方向延伸的複數個第2冷卻通路， 前述複數個第2冷卻通路的內壁面，中心線平均粗度Ra具有10μm以上50μm以下的粗度。
根據上述(3)的構造，由於複數個第2冷卻通路的內壁面具有上述的粗度，因此能提高第2冷卻通路中的冷卻性能。
(4)幾個實施形態，在上述(1)至(3)的任一個構造中，前述1個以上的出口通路含有：前述出口通路的流路剖面積朝向下游側逐漸減少的流路剖面積縮小部。
根據上述(4)的構造，藉由從流路剖面積縮小部的下游側調節與出口通路的延伸方向正交之方向的大小(尺寸)，在出口通路的最小流路剖面積的調節變得容易。因此，在高溫零件構成「能以出口通路中最小流路剖面積的大小(尺寸)，調整高溫零件中冷卻媒體之流量」的場合中，由於只要管理出口通路的下游側中與出口通路的延伸方向正交之方向的尺寸，便可管理冷卻媒體的流量，因此可以使「應確保流路剖面積的精度，亦即通路的尺寸精度的領域」變窄，能抑制高溫零件的製造成本。
(5)幾個實施形態，在上述(1)至(4)的任一個構造中，前述集流管部之內壁面的至少其中一部分領域的粗度，為前述複數個第1冷卻通路之內壁面的粗度以下。
在集流管部，由於連接著複數個冷卻通路的下游端，因此在集流管部的空間容積變大，由於冷卻媒體在集流管部的流速下降，因此對冷卻媒體的熱傳達率下降。因此，當設計高溫零件時考慮：在集流管部的冷卻能力較冷卻通路低，亦即對高溫零件之冷卻的貢獻較少。 根據上述(5)的構造，由於集流管部之內壁面的至少其中一部分領域的粗度，為複數個第1冷卻通路之內壁面的粗度以下，因此可抑制在集流管部的壓力損失。如以上所述，由於集流管部對高溫零件之冷卻的貢獻較少，因此降低集流管部的粗度對高溫零件之冷卻的影響較小。因此，既能抑制對高溫零件之冷卻的影響，又能抑制冷卻媒體的壓力損失。
(6)幾個實施形態，在上述(1)至(5)的任一個構造中，前述高溫零件，是複數個分割體沿著周方向配設成環狀所構成之燃氣渦輪機的分割環，
根據上述(6)的構造，藉由燃氣渦輪機的分割環具備上述(1)至(5)的任一個構造，使複數個第1冷卻通路之內壁面的粗度，成為「出口通路的流路剖面積成為最小的領域中，出口通路之內壁面的粗度」以上，因此在分割環能提高第1冷卻通路中的冷卻性能。此外，根據上述(6)的構造，由於出口通路的流路剖面積成為最小的領域中，出口通路之內壁面的粗度，為複數個第1冷卻通路之內壁面的粗度以下，因此在分割環，能抑制在出口通路之壓力損失的差異，並且在出口通路異物變得容易通過，能降低出口通路堵塞的風險。
(7)本發明的至少其中一種實施形態之高溫零件的製造方法， 是需要由冷卻媒體冷卻之高溫零件的製造方法，具備以下的步驟： 用來形成可供前述冷卻媒體流通之複數個第1冷卻通路的步驟；和 用來形成可供前述複數個第1冷卻通路的下游端連接之集流管部的步驟；及 用來形成將已流入前述集流管部的前述冷卻媒體朝前述集流管部的外部排出之1個以上的出口通路的步驟， 用來形成前述1個以上的出口通路的步驟，採以下的方式，形成前述1個以上的出口通路：在前述出口通路的流路剖面積成為最小的領域中，前述1個以上的出口通路之內壁面的粗度，成為前述複數個第1冷卻通路之內壁面的粗度以下。
根據上述(7)的方法，由於複數個第1冷卻通路之內壁面的粗度，成為「出口通路的流路剖面積成為最小的領域中，出口通路之內壁面的粗度」以上，因此能提高第1冷卻通路中的冷卻性能。此外，根據上述(7)的方法，由於出口通路的流路剖面積成為最小的領域中，出口通路之內壁面的粗度，成為複數個第1冷卻通路之內壁面的粗度以下，故能抑制在出口通路之壓力損失的差異，並且在出口通路異物變得容易通過，能降低出口通路堵塞的風險。
(8)幾個實施形態，在上述(7)的方法中，用來形成前述1個以上的出口通路的步驟，採以下的方式形成前述1個以上的出口通路：含有前述出口通路的流路剖面積朝向下游側漸減的流路剖面積縮小部。
根據上述(8)的方法，藉由從流路剖面積縮小部的下游側調節與出口通路的延伸方向正交之方向的大小(尺寸)，在出口通路的最小流路剖面積的調節變得容易。因此，在高溫零件構成「能以出口通路中最小流路剖面積的大小(尺寸)，調整高溫零件中冷卻媒體之流量」的場合中，由於只要管理出口通路的下游側中與出口通路的延伸方向正交之方向的尺寸，便可管理冷卻媒體的流量，因此可以使「應確保流路剖面積的精度，亦即通路的尺寸精度的領域」變窄，能抑制高溫零件的製造成本。
(9)幾個實施形態，在上述(7)或(8)的方法中，用來形成前述1個以上的出口通路的步驟，採以下的方式，形成前述1個以上的出口通路：藉由對含有「前述出口通路的流路剖面積成為最小的領域」之前述出口通路的部分區間實施蝕刻(etching)，而在該領域，使前述1個以上的出口通路之內壁面的粗度，成為前述複數個第1冷卻通路之內壁面的粗度以下。
根據上述(9)的方法，能容易地使含有「出口通路的流路剖面積成為最小的領域」之出口通路的至少其中一部分的領域中的粗度下降。此外，根據上述(9)的方法，即使是從出口通路的下游端難以機械加工的領域，也能容易地使粗度下降。
(10)幾個實施形態，在上述(9)的方法中， 更進一步具備：藉由對前述集流管部之內壁面的至少其中一部分領域實施蝕刻，而在該領域，使前述集流管部之內壁面的粗度，形成前述複數個第1冷卻通路之內壁面的粗度以下的步驟。
根據上述(10)的方法，由於集流管部之內壁面的至少其中一部分領域的粗度，成為複數個第1冷卻通路之內壁面的粗度以下，因此可抑制在集流管部的壓力損失。如以上所述，由於集流管部對高溫零件之冷卻的貢獻較少，因此降低集流管部的粗度對高溫零件之冷卻的影響較小。因此，既能抑制對高溫零件之冷卻的影響，又能抑制冷卻媒體的壓力損失。
(11)幾個實施形態，在上述(7)至(10)的任一個方法中， 用來形成前述1個以上的出口通路的步驟，是藉由金屬積層成形法或者精密鑄造法，形成前述1個以上的出口通路， 並更進一步具備：對前述1個以上的出口通路之內壁面的至少一部分實施機械加工的步驟。
根據上述(11)的方法，相較於僅藉由機械加工來形成出口通路的場合，能抑制高溫零件的製造成本。此外，根據上述(11)的方法，相較於僅藉由金屬積層成形法或者精密鑄造法形成出口通路的場合，能提高出口通路之內壁面的尺寸精度，並能提高冷卻媒體之流量的調節精度。不僅如此，根據上述(11)的方法，由於出口通路之內壁面的尺寸可於確認冷卻媒體的流量時調節，因此能抑制冷卻媒體之流量的過多或不足。
(12)幾個實施形態，在上述(7)至(11)的任一個方法中， 用來形成前述複數個第1冷卻通路的步驟，是藉由金屬積層成形法，使原料粉末以第1積層厚度形成積層，而形成前述複數個第1冷卻通路， 用來形成前述集流管部的步驟，是藉由金屬積層成形法，使前述原料粉末以前述第1積層厚度以下的第2積層厚度形成積層，而形成前述集流管部， 用來形成前述出口通路的步驟，是藉由金屬積層成形法，使前述原料粉末以小於前述第1積層厚度的第3積層厚度形成積層，而形成前述出口通路。
一般而言，倘若使金屬積層成形法的積層厚度變厚，成形物的表面粗度有變大的傾向。亦即，倘若使金屬積層成形法的積層厚度變薄，成形物的表面粗度有變小的傾向。 有鑑於此，如同上述(12)的方法，藉由將形成集流管部的第2積層厚度，設為「形成第1冷卻通路的第1積層厚度」以下，對集流管部而言，能抑制粗度並抑制冷卻媒體的壓力損失，對第1冷卻通路而言，能形成較大的粗度而提高冷卻性能。 如上述(12)的方法，藉由使形成出口通路的第3積層厚度，小於形成第1冷卻通路的第1積層厚度，對出口通路而言，能抑制粗度並抑制在出口通路之壓力損失的差異，並且在出口通路異物變得容易通過，能降低出口通路堵塞的風險。此外，對於第1冷卻通路而言，如以上所述，能形成較大的粗度而提高冷卻性能。
(13)幾個實施形態，在上述(7)至(12)的任一個方法中， 用來形成前述複數個第1冷卻通路的步驟，是藉由金屬積層成形法，使用具有第1粒度的原料粉末，形成前述複數個第1冷卻通路， 用來形成前述集流管部的步驟，是藉由金屬積層成形法，使用具有前述第1粒度以下之第2粒度的原料粉末，形成前述集流管部， 用來形成前述出口通路的步驟，是藉由金屬積層成形法，使用小於前述第1粒度之第3粒度的原料粉末，形成前述出口通路。
一般而言，倘若使金屬積層成形法的原料粉末的粒度變大，成形物的表面粗度有變大的傾向。亦即，倘若使金屬積層成形法的原料粉末的粒度變小，成形物的表面粗度有變小的傾向。 有鑑於此，如同上述(13)的方法，藉由將用來形成集流管部之原料粉末的粒度(第2粒度)，設為「用來形成第1冷卻通路之原料粉末的粒度(第1粒度)」以下，對集流管部而言，能抑制粗度並抑制冷卻媒體的壓力損失，對第1冷卻通路而言，能形成較大的粗度而提高冷卻性能。 如上述(13)的方法，藉由使用來形成出口通路之原料粉末的粒度(第3粒度)，小於用來形成第1冷卻通路之原料粉末的粒度(第1粒度)，對出口通路而言，能抑制粗度並抑制在出口通路之壓力損失的差異，並且在出口通路異物變得容易通過，能降低出口通路堵塞的風險。此外，對於第1冷卻通路而言，如以上所述，能形成較大的粗度而提高冷卻性能。
(14)幾個實施形態，在上述(7)至(13)的任一個方法中， 更進一步具備：藉由金屬積層成形法，使前述原料粉末積層於前述複數個第1冷卻通路的延伸方向，而形成朝與該延伸方向交叉的方向延伸的複數個第2冷卻通路的步驟， 前述複數個第2冷卻通路的內壁面之中，積層前述原料粉末時伸出(overhang)角度成為既定角度以上的伸出領域，中心線平均粗度Ra具有30μm以上50μm以下的粗度， 前述複數個第2冷卻通路的內壁面之中，前述伸出領域以外的領域，中心線平均粗度Ra具有10μm以上30μm以下的粗度。
一般而言，在金屬積層成形法中，積層原料粉末時伸出角度成為既定角度以上之伸出領域中的粗度，相較於伸出領域以外的領域，具有變大的傾向。根據上述(14)的方法，利用金屬積層成形法中如以上所述的傾向，可使第2冷卻通路之內壁面的粗度，在一部分的領域變粗，能提高第2冷卻通路中的冷卻性能。
(15)幾個實施形態，在上述(7)至(14)的任一個方法中， 前述1個以上的出口通路的數量，低於前述複數個第1冷卻通路的數量， 前述1個以上的出口通路之各個最小流路剖面積，為在前述集流管部與前述第1冷卻通路間之連接部處的前述複數個第1冷卻通路之各個流路剖面積以上， 前述1個以上的出口通路之各個最小流路剖面積的總和，小於「在前述集流管部與前述第1冷卻通路間之連接部處的前述複數個第1冷卻通路之各個流路剖面積」的總和。
一旦以「複數個冷卻通路之各個流路剖面積」來決定在複數個第1冷卻通路中所各自流動之冷卻媒體的流量，倘若流路剖面積小，因為高溫零件之製造上的限制，而具有第1冷卻通路之尺寸精度下降的傾向，故恐有第1冷卻通路中冷卻媒體之流量的精度下降的疑慮。 相對於此，根據上述(15)的方法，由於1個以上的出口通路之各個最小流路剖面積的總和，小於「在集流管部與第1冷卻通路間之連接部處的複數個第1冷卻通路之各個流路剖面積」的總和，因此，可藉由出口通路的最小流路剖面積，規定複數個第1冷卻通路中冷卻媒體的流量。藉此，在複數個第1冷卻通路的每一個，不必使流路剖面積縮小至調整冷卻媒體之流量的必須值以下，因此，可提高第1冷卻通路的尺寸精度，能抑制複數個第1冷卻通路彼此之冷卻媒體的流量差異。因此，能抑制過度的冷卻，且冷卻能力不會不足。 此外，根據上述(15)的方法，由於1個以上的出口通路之各個最小流路剖面積，為「在集流管部與第1冷卻通路間之連接部處的複數個第1冷卻通路之各個流路剖面積」以上，因此，容易確保出口通路的尺寸精度，並且在出口通路不容易引起異物堵塞。 不僅如此，根據上述(15)的方法，由於1個以上的出口通路的數量低於複數個第1冷卻通路的數量，因此在冷卻媒體之流量的管理上，可以減少「應該確保流路剖面積的精度，亦即通路之尺寸精度」的位置，能抑制高溫零件的製造成本。 [發明的效果]
根據本發明的至少一種實施形態，可提供：能防止冷卻能力不足的高溫零件。
以下，參考圖面說明本發明的幾個實施形態。但是，作為實施形態所記載或者圖面所顯示之構成零件的尺寸、材質、形狀、其相對的配置等，並非用來侷限本發明的範圍，僅是單純的說明範例罷了。 舉例來說，用來表達「朝某方向」、「沿著某方向」、「平行」、「正交」、「中心」、「同心」或者「同軸」等相對性或絕對性配置的表現，不僅嚴謹地表達其配置，並且表達：以公差、或者可獲得相同功能之程度的角度和距離，形成相對性位移的狀態。 舉例來說，用來表達「相同」、「相等」、「同質」等之事物相等的狀態的表現，不僅嚴謹地表達其配置，並且表達：存在著公差、或者可獲得相同功能之程度的差異的狀態。 舉例來說，用來表達四角形狀和圓筒形狀等形狀的表現，不僅是表達幾何學上嚴謹的四角形狀和圓筒形狀等的形狀，也表達：在可獲得相同效果的範圍，含有凹凸部和倒角部等的形狀。 另外，「備有」、「具有」、「具備」、「含有」或者「包括」一個構成要件的這種表現，並非用來排除其他構成要件之存在的表現。
在以下的說明中，列舉「燃氣渦輪機所使用的高溫零件」作為例子，並針對幾個實施形態的高溫零件進行說明。 圖1為顯示燃氣渦輪機之整體構造的概略圖，圖2為顯示渦輪機之氣體流路的剖面圖。
在本實施形態中，如圖1所示，燃氣渦輪機10，是由轉子14將壓縮機11、燃燒器12、渦輪機13配置於同軸上所構成，在轉子14的其中一端部連結著發電機15。在以下的說明中，將轉子14的軸線所延伸的方向設為軸方向Da、將｢把該轉子14的軸線作為中心的周方向｣設為周方向Dc，將垂直於轉子14之軸線Ax的方向設為徑向Dr。此外，周方向Dc中，將轉子14的轉動方向作為轉動方向R來表示。
壓縮機11，藉由「從空氣取入口所導入的空氣AI通過複數個定子葉片及轉子葉片而受到壓縮」，而產生高溫、高壓的壓縮空氣AC。燃燒器12，對該壓縮空氣AC供給特定的燃料FL，並藉由燃燒而產生高溫、高壓的燃燒氣體FG。渦輪機13，藉由「由燃燒器12所產生的高溫、高壓的燃燒氣體FG通過複數個定子葉片及轉子葉片」而驅動轉子14轉動，並驅動該轉子14所連結的發電機15轉動。
此外，如圖2所示，在渦輪機13，渦輪機定子葉片(定子葉片)21，是將葉片型部23的輪轂側固定於內側圍板25，並將前端側固定於外側圍板27所構成。渦輪機轉子葉片(轉子葉片)41，是將葉片型部43的基端部固定於載台45所構成。然後，外側圍板27、與配置於轉子葉片41之前端部側的分割環50，透過隔熱環(thermal insulation ring)35由殼體(渦輪機殼體)30所支承，內側圍板25則由支承環31所支承。因此，燃燒氣體FG通過的燃燒氣體流路32，作為由內側圍板25、外側圍板27、載台45、分割環50所圍繞的空間，沿著軸方向Da形成。
內側圍板25、外側圍板27及分割環50，是作為氣體通道面形成構件發揮作用。所謂的「氣體通道面形成構件」，是用來區劃燃燒氣體流路32，並且具有可供燃燒氣體FG接觸之氣體通道面的構件。
燃燒器12、轉子葉片41(譬如載台45)、定子葉片21(譬如內側圍板25和外側圍板27)及分割環50等，是在接觸燃燒氣體FG的高溫環境下所使用的高溫零件，需要冷卻媒體的冷卻。在以下的說明中，將分割環50的冷卻構造作為高溫零件之冷卻構造的例子進行說明。
圖3，是從徑向Dr外側觀看幾個實施形態的「構成分割環50之其中一個分割體51」的示意俯視圖、以及沿著周方向Dc從轉子14之轉動方向R下游側朝向轉動方向R上游側所見的示意側視圖。圖4，為圖3中A4-A4箭號視角剖面圖。在圖3中，簡略地描繪了分割體51的構造。因此在圖3中，譬如省略了用來將分割體51安裝於隔熱環35的鈎之類的記載。圖5，為圖4中集流管部80附近的放大圖。
幾個實施形態的分割環50，是由沿著周方向Dc形成環狀的複數個分割體51所構成。各分割體51，將「在內部形成有冷卻流路的本體52」作為主要的構成件。如圖2所示，分割體51配置成：徑向Dr的內表面52a面向燃燒氣體FG流動的燃燒氣體流路32。在分割體51的徑向Dr內側，設置一定的間隙，配置有以轉子14作為中心而轉動的轉子葉片41。為了防止高溫的燃燒氣體FG所帶來的熱損傷，在分割體51形成有：延伸於軸方向Da的複數個軸方向通路(第1冷卻通路)60；及在分割體51之轉動方向R下游側的側部附近，朝周方向Dc延伸的複數個側部通路(第2冷卻通路)90。 第1冷卻通路60，並列於周方向Dc而配設有複數個。第2冷卻通路90，並列於軸方向Da而配設有複數個。 在幾個實施形態中，將第1冷卻通路60的周方向Dc，稱為第1冷卻通路60的寬度方向。此外，在幾個實施形態中，將在第1冷卻通路60正交於該寬度方向的徑向Dr，稱為第1冷卻通路60的高度方向。
雖然沒有圖示，但其中一個實施形態的燃氣渦輪機10構成：從外表面52b側對幾個實施形態的各分割體51供給冷卻空氣CA。被供給至分割體51的冷卻空氣CA，流通於第1冷卻通路60及第2冷卻通路90，並於朝燃燒氣體FG中排出的過程，對分割體51的本體52形成對流冷卻。
以下，針對幾個實施形態之分割體51的冷卻構造進行說明。 幾個實施形態的第1冷卻通路60，各自的上游端連接於冷卻空氣分歧裝置55。在幾個實施形態的第1冷卻通路60之各自的內部，形成有：將第1冷卻通路60從途中分割成複數個分歧流路63的分隔壁70。在幾個實施形態中，分隔壁70將第1冷卻通路60從途中朝第1冷卻通路60的寬度方向分割成一對分歧流路63。
在幾個實施形態的第1冷卻通路60中，亦即在較分隔壁70更上游側的區間、及分歧流路63，當從第1冷卻通路60的延伸方向觀看時之第1冷卻通路60的流路的剖面形狀，可以是矩形，可以是圓形，亦可為矩形之外的多角形，也可以是橢圓形。此外，在第1冷卻通路60中較分隔壁70更上游側的區間與分歧流路63，流路的剖面形狀的種類即使不同亦無妨。亦即，在較分隔壁70更上游側之區間的流路的剖面形狀可以是矩形，而在分歧流路63之流路的剖面形狀可以是圓形。此外，在分歧流路63之流路的剖面形狀，也可以是以分隔壁70將圓和橢圓一分為2的形狀。 第1冷卻通路60，藉由對第1冷卻通路60的內壁面形成冷卻，而冷卻分割體51。因此，第1冷卻通路60，具有第1冷卻通路60之等效直徑的5倍以上的長度。所謂「第1冷卻通路60的等效直徑」，在第1冷卻通路60的剖面形狀為圓形以外之形狀的場合中，是從「冷卻空氣CA之流動的點」置換成「成為等效的圓形流路」時之流路的直徑。
複數個分歧流路63，各自的下游端65連接於集流管部80。在幾個實施形態中，譬如，在分別相鄰的3個第1冷卻通路60中的6個分歧流路63的下游端65，連接於1個集流管部80的上游側內壁部81。在幾個實施形態中，於分割體51形成有複數個集流管部80。
各集流管部80，是以下的構件所圍繞之長方形(rectangular)的空間部：上游側內壁部81及下游側內壁部82，為在軸方向Da相對向的一對壁部；側方內壁部83、84，為在周方向Dc相對向的一對壁部；圖面中未顯示的內壁部，為在徑向Dr相對向的一對壁部。
在各集流管部80的下游側內壁部82形成有：用來將已流入集流管部80的冷卻空氣CA，排出至集流管部80的外部亦即分割體51之外部的至少1個以上的出口通路110。出口通路110的上游端110a，連接於集流管部80的下游側內壁部82，下游端100b，連接於分割體51中軸方向Da的下游側端部53。 在圖3~圖5所示的實施形態中，在集流管部80，於下游側內壁部82的周方向Dc的中央附近，形成有1個出口通路110。出口通路110，在分割體51的下游側端部53，朝向燃燒氣體FG中形成開口。
在幾個實施形態中，分割體51含有複數個冷卻通路群6，該冷卻通路群6含有：1個集流管部80、下游端連接於該集流管部80的3個第1冷卻通路60、連接於該集流管部80的1個出口通路110。一個冷卻通路群6的集流管部80，亦可連接2個以上的出口通路110。
從分割體51的外部供給至分割體51的冷卻空氣CA，在被供給至冷卻空氣分歧裝置55後，從冷卻空氣分歧裝置55分配至各第1冷卻通路60。被分配至各第1冷卻通路60的冷卻空氣CA，由分隔壁70所分割，而流入各分歧流路63。已流入各分歧流路63的冷卻空氣CA，在各集流管部80被匯集，並從出口通路110排出至分割體51的外部。
幾個實施形態的第2冷卻通路90，各自的上游端90a連接於冷卻空氣分歧裝置57。第2冷卻通路90，分別在分割體51的周方向Dc的端部54，朝向燃燒氣體FG中形成開口。分割體51的端部54，面向轉子14之轉動方向R的下游側。 從分割體51的外部供給至分割體51的冷卻空氣CA，在被供給至冷卻空氣分歧裝置57後，從冷卻空氣分歧裝置57分配至各第2冷卻通路90。被分配至各第2冷卻通路90的冷卻空氣CA，從下游端90b排出至分割體51的外部。
在幾個實施形態中，如圖3~圖5所示，在分割體51中，連接於1個集流管部80之出口通路110的數量，低於連接於1個集流管部80之複數個第1冷卻通路60的數量。舉例來說，在幾個實施形態中，如圖3~圖5所示，對1個集流管部80連接：由分隔壁70所分割的6個第1冷卻通路60(6個分歧流路63)、1個出口通路110。
在幾個實施形態中，如同圖5所顯示，出口通路110具有上游側領域111及下游側領域115。在上游側領域111形成有：流路剖面積朝向下游側逐漸減少的流路剖面積縮小部113。在下游側領域115形成有：流路剖面積變成最小的最小流路剖面積部117。 在幾個實施形態中，從出口通路110的延伸方向觀看時，出口通路110之流路的剖面形狀，在上游側領域111及下游側領域115為圓形。但是，出口通路110之流路的剖面形狀，在上游側領域111及下游側領域115也可以是矩形，亦可為矩形之外的多角形，也可以是橢圓形。此外，在上游側領域111及下游側領域115，流路之剖面形狀的種類即使不同亦無妨。亦即，在上游側領域111的流路的剖面形狀為矩形，而在下游側領域115的流路的剖面形狀可以是圓形。
考慮到下游側領域115之流路的剖面形狀為圓形以外的場合，在以下的說明中，在下游側領域115(最小流路剖面積部117)，提及流路大小的場合，是藉由最小流路剖面積部117的等效直徑來說明。 所謂「最小流路剖面積部117的等效直徑」，在最小流路剖面積部117的剖面形狀為圓形以外之形狀的場合中，是從「冷卻空氣CA之流動的點」置換成「成為等效的圓形流路」時之最小流路剖面積部117的直徑。在最小流路剖面積部117的剖面形狀為圓形的場合中，所謂「最小流路剖面積部117的等效直徑」，是最小流路剖面積部117的直徑。
如同幾個實施形態的分割體51，在需要由冷卻空氣CA冷卻的高溫零件中，形成於內部的第1冷卻通路60之內壁面60a的表面粗度，從提高冷卻性能的觀點來看，最好是較粗。但是，倘若第1冷卻通路60之內壁面60a的表面粗度較粗，將導致冷卻空氣CA的壓力損失變大。特別是，如同分割體51的第1冷卻通路60，在具有細微且複雜形狀的場合中，內壁面60a的表面粗度對壓力損失造成極大的影響，在極端的場合中，恐有導致冷卻空氣CA的流量顯著下降的疑慮。
有鑑於此，在幾個實施形態中，藉由使分割體51中的冷卻構造形成以下所述的構造，使冷卻能力不致於不足。
在幾個實施形態中，在分割體51，出口通路110之內壁面110c的粗度，在「本身為出口通路110的流路剖面積成為最小的領域的下游側領域115，亦即最小流路剖面積部117」，為複數個第1冷卻通路60之內壁面60a的粗度以下。 根據幾個實施形態的分割體51，由於複數個第1冷卻通路60的內壁面60a的粗度為「出口通路110的下游側領域115中內壁面115c的粗度」以上，因此能提高第1冷卻通路60中的冷卻性能。此外，根據幾個實施形態的分割體51，由於在出口通路之下游側領域115的內壁面115c的粗度，為複數個第1冷卻通路60之內壁面60a的粗度以下，故能抑制在出口通路110之壓力損失的差異，並且在出口通路110異物變得容易通過，能降低出口通路110堵塞的風險。
幾個實施形態的分割體51只要具有以下的(A)及(B)的構造，變能提高冷卻空氣CA之流量的調節精度。 (A)在分割體51中，出口通路110的最小流路剖面積SBmin，為在集流管部80與第1冷卻通路60間之連接部67處的複數個第1冷卻通路60(分歧流路63)之各個的流路剖面積SA以上。 在2個以上的出口通路110連接於1個集流管部80的場合中，連接於1個集流管部80的出口通路110之各個最小流路剖面積SBmin，為在連接部67的複數個第1冷卻通路60之各個流路剖面積SA以上。 (B)如圖3~圖5所示，在分割體51中，出口通路110的最小流路剖面積SBmin，小於在「連接於1個集流管部80的複數個第1冷卻通路60(分歧流路63)的連接部67」之各個流路剖面積SA的總和ΣSA。 在2個以上的出口通路110連接於1個集流管部80的場合中，連接於1個集流管部80的出口通路110之各個最小流路剖面積SBmin的總和ΣSBmin，小於在「連接於1個集流管部80的複數個第1冷卻通路60之連接部67」的各個流路剖面積SA的總和ΣSA。
如同稍後所述，分割體51譬如可藉由金屬積層成形法和精密鑄造法所形成。因此，倘若第1冷卻通路60的流路剖面積SA小，分割體51因為製造上的限制，而具有第1冷卻通路60之尺寸精度下降的傾向。 一旦以「複數個第1冷卻通路60之各個流路剖面積SA」來決定在複數個第1冷卻通路60中所各自流動之冷卻空氣CA的流量，如以上所述，倘若流路剖面積SA小，將使第1冷卻通路60的尺寸精度下降，恐有第1冷卻通路60中冷卻空氣CA之流量的精度下降的疑慮。
相對於此，根據幾個實施形態的分割體51，由於1個以上的出口通路110之各個最小流路剖面積SBmin的總和ΣSBmin，小於「在連接部67的複數個第1冷卻通路60之各個流路剖面積SA」的總和ΣSA，因此，可藉由出口通路110的最小流路剖面積SBmin，規定複數個第1冷卻通路60中冷卻空氣CA的流量。藉此，在複數個第1冷卻通路60的每一個，不必為了調整冷卻空氣CA的流量而使流路剖面積SA縮小至必須值以下，因此，可提高第1冷卻通路60的尺寸精度，能抑制複數個第1冷卻通路60彼此之冷卻空氣CA的流量差異。因此，能抑制過度的冷卻，且冷卻能力不會不足。
此外，根據幾個實施形態的分割體51，由於1個以上的出口通路110之各個最小流路剖面積SBmin，為「在連接部67的複數個第1冷卻通路60之各個流路剖面積SA」以上，因此，容易確保出口通路110之徑向的尺寸精度，並且在出口通路110不容易引起異物堵塞。 不僅如此，根據幾個實施形態的分割體51，由於1個以上的出口通路110的數量低於複數個第1冷卻通路60的數量，因此在冷卻空氣CA之流量的管理上，可以減少「應該確保流路剖面積的精度，亦即通路之尺寸精度」的位置，能抑制分割體51的製造成本。
然後，如以上所述，藉由使出口通路110之內壁面110c的粗度形成如以上所述，使在出口通路110的壓力損失的差異變小，因此能提高冷卻空氣CA之流量的調節精度。
在幾個實施形態中，出口通路110的內壁面110c，在下游側領域115，中心線平均粗度Ra具有10μm以下的粗度。此外，在幾個實施形態中，複數個第1冷卻通路60的內壁面60a，中心線平均粗度Ra具有10μm以上20μm以下的粗度。
根據幾個實施形態的分割體51，由於複數個第1冷卻通路60的內壁面60c具有上述的粗度，因此能提高第1冷卻通路60中的冷卻性能。此外，根據幾個實施形態的分割體51，由於在出口通路110之下游側領域115的內壁面115c具有上述的粗度，故能抑制在出口通路110之壓力損失的差異，並且在出口通路110異物變得容易通過，能降低出口通路110堵塞的風險。
在幾個實施形態中，更進一步具備：朝與「複數個第1冷卻通路60之延伸方向」交叉的方向延伸的複數個第2冷卻通路90。在幾個實施形態中，複數個第2冷卻通路90的內壁面90c，中心線平均粗度Ra具有10μm以上50μm以下的粗度。
根據幾個實施形態的分割體51，由於複數個第2冷卻通路90的內壁面90c具有上述的粗度，因此能提高第2冷卻通路90中的冷卻性能。 如稍後所述，在藉由金屬積層成形法從第1冷卻通路60的上游側朝向下游側積層而形成分割體51的場合中，第2冷卻通路90中較第2冷卻通路90的軸線Axa更朝軸方向Da下游側的內壁面90c，當積層成形時，成為「垂直下方的領域成為空間部分」的伸出(overhang)部分。因此，如圖3所示，第2冷卻通路90的內壁面90c之中，當積層成形時亦即積層原料粉末時，伸出角度成為既定角度譬如45度以上之伸出領域91中的粗度，相較於伸出領域91以外的領域93，具有變大的傾向。
有鑑於此，在幾個實施形態的分割體51中，亦可利用如以上所述「在伸出領域91，粗度大於其他領域93」的這點，舉例來說，在伸出領域91中，以「中心線平均粗度Ra，具有30μm以上50μm以下的粗度」的方式，形成分割體51。此外，亦可在其他領域93，以「中心線平均粗度Ra，具有10μm以上30μm以下的粗度」的方式，形成分割體51。亦即，利用金屬積層成形法中如以上所述的傾向，可使第2冷卻通路90之內壁面90c的粗度，在一部分的領域變粗。如此一來，能提高第2冷卻通路90中的冷卻性能。 在因為加大第2冷卻通路90之內壁面90c的粗度，而使冷卻空氣CA的壓力損失變得過大的場合中，亦可採「使第2冷卻通路90的內徑大於設計值」的方式，形成分割體51。
在幾個實施形態中，出口通路110含有：出口通路110的流路剖面積朝向下游側逐漸減少的流路剖面積縮小部113。 如此一來，藉由從流路剖面積縮小部113的下游側調節與出口通路110的延伸方向正交之方向的大小(尺寸)，在出口通路110的最小流路剖面積SBmin的調節變得容易。因此，在分割體51構成「如以上所述，以出口通路110中最小流路剖面積SBmin的大小(尺寸)，調整分割體51中冷卻空氣CA之流量」的場合中，由於只要管理出口通路110的下游側中與出口通路110的延伸方向正交之方向的尺寸，便可管理冷卻空氣CA的流量，因此可以使「應確保流路剖面積的精度，亦即通路的尺寸精度的領域」變窄，能抑制分割體51的製造成本。
在幾個實施形態中，集流管部80之內壁面80a的至少其中一部分領域的粗度，亦可形成複數個第1冷卻通路60之內壁面60a的粗度以下。
在集流管部80，由於連接著複數個第1冷卻通路60的下游端65，因此在集流管部80的空間容積變大，由於冷卻空氣CA在集流管部80的流速下降，因此對冷卻空氣的熱傳達率下降。因此，當設計分割體51時考慮：在集流管部80，冷卻能力較第1冷卻通路60下降，亦即對分割體51之冷卻的貢獻較少。 根據幾個實施形態的分割體51，由於集流管部80之內壁面80a的至少其中一部分領域的粗度，為複數個第1冷卻通路60之內壁面60a的粗度以下，因此可抑制在集流管部80的壓力損失。如以上所述，由於集流管部80對分割體51之冷卻的貢獻較少，因此降低集流管部80的粗度對分割體51之冷卻的影響較小。因此，既能抑制對分割體51之冷卻的影響，又能抑制冷卻空氣CA的壓力損失。 根據「抑制冷卻空氣CA的壓力損失」的觀點，集流管部80的內壁面80a中成為「第1冷卻通路60之內壁面60a的粗度」以下的領域，連接至出口通路110的上游端110a，最好連接至下游側領域115為止。
(關於分割體51的製造方法) 以下，針對上述幾個實施形態之分割體51的製造方法進行說明。幾個實施形態的分割體51，譬如可藉由金屬積層成形法和精密鑄造法來製造。圖6為流程圖，顯示利用金屬積層成形法製造幾個實施形態之分割體51時之製造順序的其中一例。幾個實施形態之分割體51的製造方法，具備冷卻通路形成步驟S10、集流管部形成步驟S20、出口通路形成步驟S30、出口通路切削步驟S40。 幾個實施形態之分割體51的形成方法，舉例來說，可以是粉床熔融(Powder bed fusion)方式，可以是金屬沉積(Metal deposition)方式，可以是黏著劑噴塗(binder jet)方式，也可以是上述方式以外的其他方式。在以下的說明中，幾個實施形態之分割體51的形成方法，是針對譬如粉床熔融方式和金屬沉積方式的場合進行說明。
冷卻通路形成步驟S10，是用來形成可供冷卻空氣CA流通之複數個第1冷卻通路60及第2冷卻通路90的步驟。在冷卻通路形成步驟S10中，舉例來說，使原料粉末從軸方向Da上游側朝向軸方向Da下游側積層，形成分割體51直到第1冷卻通路60的下游端65為止。
集流管部形成步驟S20，是用來形成「複數個第1冷卻通路60的下游端65所連接的集流管部80」的步驟。在集流管部形成步驟S20中，延續冷卻通路形成步驟S10，使原料粉末從軸方向Da上游側朝向軸方向Da下游側積層，形成分割體51直到集流管部80的下游側內壁部82為止。
出口通路形成步驟S30，是用來形成將已流入集流管部80的冷卻空氣CA朝集流管部80的外部排出之1個以上的出口通路110的步驟。在出口通路形成步驟S30中，延續集流管部形成步驟S20，使原料粉末從軸方向Da上游側朝向軸方向Da下游側積層，形成分割體51直到出口通路110的下游端110b為止。 在出口通路形成步驟S30中，採以下的方式形成出口通路110：含有「出口通路110的流路剖面積朝向下游側逐漸減少的流路剖面積縮小部113」。
圖7，是用來說明稍後所述之出口通路切削步驟S40的圖。在圖7中，是以兩點鏈線來描繪：在出口通路切削步驟S40中利用三角鑽頭19切削出口通路110之前，出口通路110之下游側的形狀及三角鑽頭19。 在幾個實施形態的出口通路形成步驟S30中，採以下的方式形成出口通路110的下游側：使在出口通路110的下游側與「出口通路110的延伸方向」正交之方向的尺寸，小於三角鑽頭19的直徑Dd。亦即，在幾個實施形態的出口通路形成步驟S30中，在實施出口通路切削步驟S40前的出口通路110，採以下的方式形成流路剖面積縮小部113：使在流路剖面積縮小部113的最下游側與「出口通路110的延伸方向」正交之方向的尺寸M，小於三角鑽頭19的直徑Dd。
出口通路切削步驟S40，是對出口通路110之內壁面110c的至少一部分實施機械加工的步驟。具體地說，出口通路切削步驟S40，是利用三角鑽頭19切削出口通路110的步驟。在出口通路切削步驟S40中，從出口通路110的下游端110b朝向上游端110a，利用三角鑽頭19對出口通路110實施機械加工。藉此，從下游端110b到上游側之局部區間的內徑成為一定(恆定)，該區間成為下游側領域115。
冷卻通路形成步驟S10及集流管部形成步驟S20，並沒有必須藉由金屬積層成形法來實施的必要，也可以藉由精密鑄造法來實施。然後，亦可藉由金屬積層成形法來實施出口通路形成步驟S30。此外，從冷卻通路形成步驟S10到出口通路形成步驟S30，亦可藉由精密鑄造法來實施。
在幾個實施形態的分割體51的製造方法中，採以下的方式形成分割體51：連接於1個集流管部80之出口通路110的數量，少於連接於1個集流管部80之複數個第1冷卻通路60的數量。 此外，在幾個實施形態的分割體51的製造方法中，採以下的方式形成分割體51：出口通路110的最小流路剖面積SBmin，成為在集流管部80與第1冷卻通路60間之連接部67處的複數個第1冷卻通路60(分歧流路63)之各個的流路剖面積SA以上。 不僅如此，在幾個實施形態的分割體51的製造方法中，採以下的方式形成分割體51：出口通路110的最小流路剖面積SBmin，小於「連接於1個集流管部80之複數個第1冷卻通路60(分歧流路63)的連接部67之各個流路剖面積SA的總和ΣSA」。
在以「2個以上的出口通路110連接於1個集流管部80」的方式形成分割體51的場合中，採以下的方式形成分割體51：接於1個集流管部80的出口通路110之各個最小流路剖面積SBmin，成為在連接部67的複數個第1冷卻通路60之各個流路剖面積SA以上。 此外，在以「2個以上的出口通路110連接於1個集流管部80」的方式形成分割體51的場合中，採以下的方式形成分割體51：連接於1個集流管部80的出口通路110之各個最小流路剖面積SBmin的總和ΣSBmin，小於在「連接於1個集流管部80的複數個第1冷卻通路60之連接部67」的各個流路剖面積SA的總和ΣSA。
根據幾個實施形態之分割體51的製造方法，由於1個以上的出口通路110之各個最小流路剖面積SBmin的總和ΣSBmin，小於「在連接部67的複數個第1冷卻通路60之各個流路剖面積SA」的總和ΣSA，因此，可藉由出口通路110的最小流路剖面積SBmin，規定複數個第1冷卻通路60中冷卻空氣CA的流量。藉此，在複數個第1冷卻通路60的每一個，不必為了調整冷卻空氣CA的流量而使流路剖面積縮小至必須值以下，因此，可提高第1冷卻通路60的尺寸精度，能抑制複數個第1冷卻通路60彼此之冷卻空氣CA的流量差異。因此，能抑制過度的冷卻，且冷卻能力不會不足。 此外，根據幾個實施形態之分割體51的製造方法，由於1個以上的出口通路110之各個最小流路剖面積SBmin，可形成「在連接部67的複數個第1冷卻通路60之各個流路剖面積SA」以上，因此，容易確保出口通路110的尺寸精度，並且在出口通路110不容易引起異物堵塞。 不僅如此，根據幾個實施形態之分割體51的製造方法，由於1個以上的出口通路110的數量低於複數個第1冷卻通路60的數量，因此在冷卻空氣CA之流量的管理上，可以減少「應該確保流路剖面積的精度，亦即通路之尺寸精度」的位置，能抑制分割體51的製造成本。
在幾個實施形態之分割體51的製造方法中，以下述的方式形成出口通路：在出口通路110的流路剖面積成為最小的領域亦即下游側領域115，出口通路110之內壁面110c的粗度，成為複數個第1冷卻通路60之內壁面60a的粗度以下。
根據幾個實施形態之分割體51的製造方法，由於複數個第1冷卻通路60的內壁面60a的粗度成為「出口通路110的下游側領域115中的內壁面115c的粗度」以上，因此能提高第1冷卻通路60中的冷卻性能。此外，根據幾個實施形態之分割體51的製造方法，由於在出口通路110的下游側領域115中的內壁面115c的粗度，成為複數個第1冷卻通路60之內壁面60a的粗度以下，故能抑制在出口通路110之壓力損失的差異，並且在出口通路110異物變得容易通過，能降低出口通路110堵塞的風險。
根據幾個實施形態之分割體51的製造方法，藉由從流路剖面積縮小部113的下游側調節與出口通路110的延伸方向正交之方向的大小(尺寸)，在出口通路110的最小流路剖面積SBmin的調節變得容易。因此，在分割體51構成「以出口通路110中最小流路剖面積SBmin的大小(尺寸)，調整分割體51中冷卻空氣CA之流量」的場合中，由於只要管理出口通路110的下游側中與出口通路110的延伸方向正交之方向的尺寸，便可管理冷卻空氣CA的流量，因此可以使「應確保流路剖面積的精度，亦即通路的尺寸精度的領域」變窄，能抑制分割體51的製造成本。
根據幾個實施形態之分割體51的製造方法，相較於僅藉由機械加工來形成出口通路110的場合，能抑制分割體51的製造成本。此外，根據幾個實施形態之分割體51的製造方法，相較於僅藉由金屬積層成形法或者精密鑄造法形成出口通路110的場合，能提高出口通路110之內壁面110c的尺寸精度，並能提高冷卻空氣CA之流量的調節精度。不僅如此，根據幾個實施形態之分割體51的製造方法，由於出口通路110之內壁面110c的尺寸可於確認冷卻空氣CA的流量時調節，因此能抑制冷卻空氣CA之流量的過多或不足。
根據幾個實施形態之分割體51的製造方法，由於可藉由三角鑽頭19的直徑Dd來規定出口通路110之內壁面110c的尺寸，更具體地說，由於可規定最小流路剖面積部117的內徑Di，因此分割體51的製造變的容易。
在幾個實施形態的出口通路形成步驟S30中，亦可以下述的方式形成出口通路110：藉由對「含有下游側領域115的出口通路110」之至少一部分的區間實施蝕刻，而在領域中，使出口通路110之內壁面110c的粗度，成為複數個第1冷卻通路60之內壁面60a的粗度以下。 如此一來，能容易地使「含有下游側領域115的出口通路110」之至少一部分的區間中的粗度下降。此外，即使是從出口通路110的下游端110b難以機械加工的領域，也能容易地使粗度下降。
圖8為流程圖，顯示其他實施形態的分割體51的製造方法中處理順序的其中一例。幾個實施形態之分割體51的製造方法，具備冷卻通路形成步驟S10、集流管部形成步驟S20、出口通路形成步驟S30、集流管部蝕刻步驟S50。冷卻通路形成步驟S10、集流管部形成步驟S20及出口通路形成步驟S30，與圖6所示的冷卻通路形成步驟S10、集流管部形成步驟S20及出口通路形成步驟S30相同。在其他實施形態的集流管部蝕刻步驟S50之後，亦可實施圖6所示的出口通路切削步驟S40。
在幾個實施形態之分割體51的製造方法中，集流管部蝕刻步驟S50，是藉由對集流管部80之內壁面80a的至少一部分領域實施蝕刻，而在該領域，使集流管部80之內壁面80a的粗度，形成複數個第1冷卻通路60之內壁面60a的粗度以下的步驟。 藉此，由於集流管部之內壁面的至少一部分領域的粗度，成為複數個第1冷卻通路之內壁面的粗度以下，因此可抑制在集流管部的壓力損失。如以上所述，由於集流管部對高溫零件之冷卻的貢獻較少，因此降低集流管部的粗度對高溫零件之冷卻的影響較小。因此，既能抑制對高溫零件之冷卻的影響，又能抑制冷卻媒體的壓力損失。
(關於在金屬積層成形法中藉由形成領域來變更積層厚度的場合) 一般而言，倘若使金屬積層成形法的積層厚度變厚，成形物的表面粗度有變大的傾向。亦即，倘若使金屬積層成形法的積層厚度變薄，成形物的表面粗度有變小的傾向。 因此，在幾個實施形態之分割體51的製造方法中，亦可於冷卻通路形成步驟S10中，藉由金屬積層成形法，使原料粉末以第1積層厚度t1形成積層，而形成複數個第1冷卻通路60。 在幾個實施形態之分割體51的製造方法中，亦可於集流管部形成步驟S20中，藉由金屬積層成形法，使原料粉末以第1積層厚度t1以下的第2積層厚度t2形成積層，而形成集流管部80。 在幾個實施形態之分割體51的製造方法中，亦可於出口通路形成步驟S30中，藉由金屬積層成形法，使原料粉末以小於第1積層厚度t1的第3積層厚度t3形成積層，而形成出口通路110。
舉例來說，上述第1積層厚度t1，可以是75μm以上100μm以下。此外，舉例來說，上述第3積層厚度t3，可以是20μm以上30μm以下。舉例來說，上述第2積層厚度t2，可以是20μm以上100μm以下。 亦可於集流管部形成步驟S20中，譬如以上述第1積層厚度t1來積層而形成集流管部80的局部，並譬如以上述第3積層厚度t3來積層，而形成集流管部80剩餘部分中的至少一部分。
藉由將形成集流管部80的第2積層厚度t2，設為「形成第1冷卻通路60的第1積層厚度t1」以下，對集流管部80而言，能抑制粗度並抑制冷卻空氣CA的壓力損失，對第1冷卻通路60而言，能形成較大的粗度而提高冷卻性能。 此外，藉由使形成出口通路110的第3積層厚度t3，小於形成第1冷卻通路60的第1積層厚度t1，對出口通路110而言，能抑制粗度並抑制在出口通路110之壓力損失的差異，並且在出口通路110異物變得容易通過，能降低出口通路110堵塞的風險。此外，對於第1冷卻通路60而言，如以上所述，能形成較大的粗度而提高冷卻性能。
(關於在金屬積層成形法中藉由形成領域來變更原料粉末之粒度場合) 一般而言，倘若使金屬積層成形法的原料粉末的粒度變大，成形物的表面粗度有變大的傾向。亦即，倘若使金屬積層成形法的原料粉末的粒度變小，成形物的表面粗度有變小的傾向。 因此，在幾個實施形態之分割體51的製造方法中，亦可於冷卻通路形成步驟S10中，藉由金屬積層成形法，使用具有第1粒度S1的原料粉末，形成複數個第1冷卻通路60。 在幾個實施形態之分割體51的製造方法中，亦可於集流管部形成步驟S20中，藉由金屬積層成形法，使用具有第1粒度S1以下之第2粒度S2的原料粉末，形成集流管部80。 在幾個實施形態之分割體51的製造方法中，亦可於出口通路形成步驟S30中，藉由金屬積層成形法，使用具有較第1粒度S1更小之第3粒度S3的原料粉末，形成出口通路110。
藉由將用來形成集流管部80之原料粉末的粒度(第2粒度S2)，設為「用來形成第1冷卻通路60之原料粉末的粒度(第1粒度S1)」以下，對集流管部80而言，能抑制粗度並抑制冷卻空氣CA的壓力損失，對第1冷卻通路60而言，能形成較大的粗度而提高冷卻性能。 此外，藉由使用來形成出口通路110之原料粉末的粒度(第3粒度S3)，小於用來形成第1冷卻通路60之原料粉末的粒度(第1粒度S1)，對出口通路110而言，能抑制粗度並抑制在出口通路110之壓力損失的差異，並且在出口通路110異物變得容易通過，能降低出口通路110堵塞的風險。此外，對於第1冷卻通路60而言，如以上所述，能形成較大的粗度而提高冷卻性能。
本發明並不侷限於上述的實施形態，也包含對上述的實施形態加入變形(變更)的形態、和將這些形態予以適當地組合的形態。 舉例來說，雖然在上述的幾個實施形態中，對於需要由冷卻媒體冷卻的高溫零件，列舉了分割環50作為例子並加以說明，但是本發明並不侷限於此，也能適用於燃燒器12、轉子葉片41(譬如載台45)、定子葉片21(譬如內側圍板25和外側圍板27)等的其他高溫零件。此外，可適用本發明的高溫零件，並不限定於燃氣渦輪機10中的構成零件，也可以是鍋爐和火箭引擎等使用高溫媒體的各種機械中的構造零件。
6:冷卻通路群 10:燃氣渦輪機 12:燃燒器 13:渦輪機(turbine) 21:渦輪機定子葉片(定子葉片) 41:渦輪機轉子葉片(轉子葉片) 50:分割環 51:分割體 52:本體 52b:外表面(被加熱面) 60:軸方向通路(第1冷卻通路、冷卻通路) 63:分歧流路 65:下游端 67:連接部 70:分隔壁 80:集流管部 90:側部通路(第2冷卻通路) 110:出口通路
[圖1]：為顯示燃氣渦輪機之整體構造的概略圖。 [圖2]：為顯示渦輪機之氣體流路的剖面圖。 [圖3]：從徑向外側觀看幾個實施形態之分割體的示意俯視圖、以及沿著周方向從轉子之轉動方向下游側朝向轉動方向上游側所見的示意側視圖。 [圖4]：為圖3中A4-A4箭號視角剖面圖。 [圖5]：為圖4中集流管部附近的放大圖。 [圖6]：為流程圖，顯示利用金屬積層成形法製造幾個實施形態之分割體時之製造順序的其中一例。 [圖7]：是用來說明出口通路切削步驟的圖。 [圖8]：為流程圖，顯示其他實施形態的分割體的製造方法中，處理之順序的其中一例。
6:冷卻通路群
50:分割環
51:分割體
52:本體
53:下游側端部
55:冷卻空氣分歧裝置
60:軸方向通路(冷卻通路)
63:分歧流路
65:下游端
70:分隔壁
80:集流管部
81:上游側內壁部
82:下游側內壁部
90:側部通路(第2冷卻通路)
110:出口通路
CA:冷卻空氣
Da:軸方向
Dc:周方向
R:轉動方向

Claims (13)

  1. 一種高溫零件，是需要由冷卻媒體冷卻的高溫零件，具備：複數個第1冷卻通路，可供前述冷卻媒體流通；和集流管部，連接著前述複數個第1冷卻通路的下游端；及1個以上的出口通路，用來將已流入前述集流管部的前述冷卻媒體朝前述集流管部的外部排出，前述1個以上的出口通路之內壁面的粗度，在前述出口通路的流路剖面積成為最小的領域中，為前述複數個第1冷卻通路之內壁面的粗度以下，前述1個以上的出口通路的內壁面，在前述出口通路的流路剖面積成為最小的領域中，中心線平均粗度Ra具有10μm以下的粗度，前述複數個第1冷卻通路的內壁面，中心線平均粗度Ra具有10μm以上20μm以下的粗度。
  2. 如請求項1所記載的高溫零件，其中更進一步具備：朝與前述複數個第1冷卻通路之延伸方向交叉的方向延伸的複數個第2冷卻通路，前述複數個第2冷卻通路的內壁面，中心線平均粗度Ra具有10μm以上50μm以下的粗度。
  3. 如請求項1或請求項2所記載的高溫零件，其中前述1個以上的出口通路含有：前述出口通路的 流路剖面積朝向下游側逐漸減少的流路剖面積縮小部。
  4. 如請求項1或請求項2所記載的高溫零件，其中前述集流管部之內壁面的至少其中一部分領域的粗度，為前述複數個第1冷卻通路之內壁面的粗度以下。
  5. 如請求項1或請求項2所記載的高溫零件，其中前述高溫零件，是複數個分割體沿著周方向配設成環狀所構成之燃氣渦輪機的分割環。
  6. 一種高溫零件的製造方法，是需要由冷卻媒體冷卻之高溫零件的製造方法，具備以下的步驟：用來形成可供前述冷卻媒體流通之複數個第1冷卻通路的步驟；和用來形成可供前述複數個第1冷卻通路的下游端連接之集流管部的步驟；及用來形成將已流入前述集流管部的前述冷卻媒體朝前述集流管部的外部排出之1個以上的出口通路的步驟，用來形成前述1個以上的出口通路的步驟，採以下的方式，形成前述1個以上的出口通路：在前述出口通路的流路剖面積成為最小的領域中，前述1個以上的出口通路之內壁面的粗度，成為前述複數個第1冷卻通路之內壁面的粗度以下，用來形成前述1個以上的出口通路的步驟，採下述方式形成前述1個以上的出口通路：含有前述出口通路的流路剖面積朝向下游側逐漸減少的流路剖面積縮小部。
  7. 如請求項6所記載之高溫零件的製造方 法，其中用來形成前述1個以上的出口通路的步驟，採以下的方式，形成前述1個以上的出口通路：藉由對含有前述出口通路的流路剖面積成為最小的領域之前述出口通路的部分區間實施蝕刻，而在該領域，使前述1個以上的出口通路之內壁面的粗度，成為前述複數個第1冷卻通路之內壁面的粗度以下。
  8. 如請求項7所記載之高溫零件的製造方法，其中更進一步具備：藉由對前述集流管部之內壁面的至少其中一部分領域實施蝕刻，而在該領域，使前述集流管部之內壁面的粗度，形成前述複數個第1冷卻通路之內壁面的粗度以下的步驟。
  9. 如請求項6所記載之高溫零件的製造方法，其中用來形成前述1個以上的出口通路的步驟，是藉由金屬積層成形法或者精密鑄造法，形成前述1個以上的出口通路，並更進一步具備：對前述1個以上的出口通路之內壁面的至少一部分實施機械加工的步驟。
  10. 如請求項6所記載之高溫零件的製造方法，其中用來形成前述複數個第1冷卻通路的步驟，是藉由金屬積層成形法，使原料粉末以第1積層厚度形成積層，而形成前述複數個第1冷卻通路，用來形成前述集流管部的步驟，是藉由金屬積層成形法，使前述原料粉末以前述第1積層厚度以下的第2積層厚度形成積層，而形成前述集流管部， 用來形成前述出口通路的步驟，是藉由金屬積層成形法，使前述原料粉末以小於前述第1積層厚度的第3積層厚度形成積層，而形成前述出口通路。
  11. 如請求項6所記載之高溫零件的製造方法，其中用來形成前述複數個第1冷卻通路的步驟，是藉由金屬積層成形法，使用具有第1粒度的原料粉末，形成前述複數個第1冷卻通路，用來形成前述集流管部的步驟，是藉由金屬積層成形法，使用具有前述第1粒度以下之第2粒度的原料粉末，形成前述集流管部，用來形成前述出口通路的步驟，是藉由金屬積層成形法，使用具有小於前述第1粒度之第3粒度的原料粉末，形成前述出口通路。
  12. 如請求項6所記載之高溫零件的製造方法，其中更進一步具備：藉由金屬積層成形法，使前述原料粉末積層於前述複數個第1冷卻通路的延伸方向，而形成朝與該延伸方向交叉的方向延伸的複數個第2冷卻通路的步驟，前述複數個第2冷卻通路的內壁面之中，當積層前述原料粉末時伸出角度成為既定角度以上的伸出領域，中心線平均粗度Ra具有30μm以上50μm以下的粗度，前述複數個第2冷卻通路的內壁面之中前述伸出領域以外的領域，中心線平均粗度Ra具有10μm以上30μm以下的粗度。
  13. 如請求項6所記載之高溫零件的製造方法，其中前述1個以上的出口通路的數量，低於前述複數個第1冷卻通路的數量，前述1個以上的出口通路之各個最小流路剖面積，為在前述集流管部與前述第1冷卻通路間之連接部處的前述複數個第1冷卻通路之各個流路剖面積以上，前述1個以上的出口通路之各個最小流路剖面積的總和小於：在前述集流管部與前述第1冷卻通路間之連接部處的前述複數個第1冷卻通路之各個流路剖面積的總和。
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