(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
取入口（２０２）で受け取った空気を圧縮して出口部（２０４）の中に出て行く圧縮気流を形成するように構成されている圧縮機（１１０）と、
前記圧縮機（１１０）と動作可能に接続されており、前記圧縮気流を受け取る燃焼器（１２０）と、
前記燃焼器（１２０）と動作可能に接続されており、前記燃焼器（１２０）から燃焼ガス流を受け取るタービン（１３０）であって、複数のホイール（１３１）および複数のバケット（１３２）を有し、圧縮機ブリードオフ空気を受け取って前記複数のホイール（１３１）の少なくも一部および前記複数のバケット（１３２）の少なくも一部を冷却するタービン（１３０）と、
前記タービン（１３０）に動作可能に接続されており、前記複数のホイール（１３１）の少なくとも１つの軸方向上流に設置された複数のヒートパイプ（２６０、８６０、９６０）を備えた冷却システム（２５０、３５０）であって、前記複数のヒートパイプ（２６０、８６０、９６０）はベアリング冷却器システム（２７０、３７０）に動作可能に接続されており、前記複数のヒートパイプ（２６０、８６０、９６０）および前記ベアリング冷却器システム（２７０、３７０）は前記圧縮機ブリードオフ空気からの熱を１つまたは複数の熱交換器（２９０、３９０）へ伝達するように構成されている冷却システム（２５０、３５０）と
を備えるターボ機械（１００）。
【請求項２】
前記複数のヒートパイプ（２６０、８６０、９６０）は、
アルミニウム、ベリリウム、フッ化ベリリウム合金、ホウ素、カルシウム、セシウム、コバルト、鉛ビスマス合金、液体金属、塩化リチウム合金、フッ化リチウム合金、マンガン、塩化マンガン合金、水銀、溶融塩、カリウム、塩化カリウム合金、フッ化カリウム合金、カリウム窒素酸素合金、ロジウム、塩化ルビジウム合金、フッ化ルビジウム合金、ナトリウム、塩化ナトリウム合金、フッ化ナトリウム合金、ナトリウムホウ素フッ素合金、ナトリウム窒素酸素合金、ストロンチウム、スズ、フッ化ジルコニウム合金
の１つまたは組み合わせを含有する熱伝達媒体（１０２２）をさらに備える、請求項１記載のターボ機械（１００）。
【請求項３】
前記複数のヒートパイプ（２６０、８６０、９６０）は、カリウム、ナトリウム、またはセシウムの１つまたは組み合わせを含有する溶融塩熱伝達媒体をさらに含む、請求項１記載のターボ機械（１００）。
【請求項４】
前記複数のヒートパイプ（２６０、８６０、９６０）は、第１の段のタービンホイールの軸方向上流に設置されている、請求項１記載のターボ機械（１００）。
【請求項５】
前記複数のヒートパイプ（２６０、８６０、９６０）は、第１の段のタービンホイールの軸方向上流に設置されるとともに第１の段のロータホイールの円周方向周りに設置されている、請求項１記載のターボ機械（１００）。
【請求項６】
前記ベアリング冷却器システム（２７０、３７０）はベアリング潤滑油および潤滑油冷却器をさらに備え、前記潤滑油冷却器は前記ベアリング潤滑油を冷却するように構成された熱交換器（２９０、３９０）を備える、請求項１記載のターボ機械（１００）。
【請求項７】
前記ベアリング冷却器システム（２７０、３７０）は、
前記タービン（１３０）の軸方向下流に、または
前記タービン（１３０）の軸方向上流に
設置されている、請求項６記載のターボ機械（１００）。
【請求項８】
前記複数のヒートパイプ（２６０、８６０、９６０）は断面形状を有し、前記断面形状は、
円形、楕円形、角が丸まった長方形、もしくは多角形、または、
前記複数のヒートパイプ（２６０、８６０、９６０）の熱伝達能力を向上させるように構成された複数のフィン（９６３）
のうちの少なくとも１つを概して備える、請求項１記載のターボ機械（１００）。
【請求項９】
ターボ機械（１００）のための温度管理システムであって、前記ターボ機械（１００）は、取入口（２０２）で受け取った空気を圧縮して出口部（２０４）の中に出て行く圧縮気流を形成するように構成されている圧縮機（１１０）と、前記圧縮機（１１０）と動作可能に接続されており、前記圧縮気流を受け取る燃焼器（１２０）と、前記燃焼器（１２０）と動作可能に接続されており、前記燃焼器（１２０）から燃焼ガス流を受け取るタービン（１３０）であって、複数のホイール（１３１）および複数のバケット（１３２）を有し、前記圧縮機（１１０）から圧縮機ブリードオフ空気を受け取って前記複数のホイール（１３１）の少なくも一部を冷却するタービン（１３０）とを備え、
前記複数のホイール（１３１）の少なくとも１つから軸方向上流に設置された複数のヒートパイプ（２６０、８６０、９６０）を備え、前記複数のヒートパイプ（２６０、８６０、９６０）はベアリング冷却器システム（２７０、３７０）に動作可能に接続されており、前記複数のヒートパイプ（２６０、８６０、９６０）および前記ベアリング冷却器システム（２７０、３７０）は前記圧縮機ブリードオフ空気からの熱を１つまたは複数の熱交換器（２９０、３９０）へ伝達するように構成されている、ターボ機械（１００）のための温度管理システム。
【請求項１０】
前記複数のヒートパイプ（２６０、８６０、９６０）は、
アルミニウム、ベリリウム、フッ化ベリリウム合金、ホウ素、カルシウム、セシウム、コバルト、鉛ビスマス合金、液体金属、塩化リチウム合金、フッ化リチウム合金、マンガン、塩化マンガン合金、水銀、溶融塩、カリウム、塩化カリウム合金、フッ化カリウム合金、カリウム窒素酸素合金、ロジウム、塩化ルビジウム合金、フッ化ルビジウム合金、ナトリウム、塩化ナトリウム合金、フッ化ナトリウム合金、ナトリウムホウ素フッ素合金、ナトリウム窒素酸素合金、ストロンチウム、スズ、フッ化ジルコニウム合金
の１つまたは組み合わせを含有する熱伝達媒体（１０２２）をさらに備える、請求項９記載のシステム。
【請求項１１】
前記複数のヒートパイプ（２６０、８６０、９６０）は、カリウム、ナトリウム、またはセシウムの１つまたは組み合わせを含有する溶融塩熱伝達媒体をさらに含む、請求項９記載のシステム。
【請求項１２】
前記複数のヒートパイプ（２６０、８６０、９６０）は、第１の段のタービンホイールの軸方向上流に設置されている、請求項１１記載のシステム。
【請求項１３】
前記複数のヒートパイプ（２６０、８６０、９６０）は、第１の段のタービンホイールの軸方向上流に設置されるとともに第１の段のロータホイールの円周方向周りに 設置されている、請求項１１記載のシステム。
【請求項１４】
前記ベアリング冷却器システム（２７０、３７０）はベアリング潤滑油および潤滑油冷却器をさらに備え、前記潤滑油冷却器は前記ベアリング潤滑油を冷却するように構成された熱交換器（２９０、３９０）を備える、請求項１２記載のシステム。
【請求項１５】
前記ベアリング冷却器システム（２７０、３７０）は、  前記タービン（１３０）の軸方向下流に、または
前記タービン（１３０）の軸方向上流に
設置されている、請求項１４記載のシステム。
【請求項１６】
前記複数のヒートパイプ（２６０、８６０、９６０）は断面形状を有し、前記断面形状は、
円形、楕円形、角が丸まった長方形、もしくは多角形、または、
前記複数のヒートパイプ（２６０、８６０、９６０）の熱伝達能力を向上させるように構成された複数のフィン（９６３）
のうちの少なくとも１つを概して備える、請求項１５記載のシステム。
【請求項１７】
ターボ機械（１００）から熱を伝達する方法であって、
気流を圧縮機（１１０）に通過させるステップであって、前記圧縮機（１１０）は前記気流に作用して圧縮気流を作り出し、前記圧縮気流の一部がタービンホイールに向けられた圧縮機ブリードオフ気流へ送られる、気流を圧縮機（１１０）に通過させるステップと、
前記熱を１つまたは複数の熱交換器（２９０、３９０）と熱的連通している複数のヒートパイプ（２６０、８６０、９６０）に熱伝導させることによって前記圧縮機ブリードオフ気流から熱を抽出するステップと、
前記複数のヒートパイプ（２６０、８６０、９６０）からの熱をベアリング（２８０、３８０）へ伝導するステップであって、前記ベアリング（２８０、３８０）が潤滑油を有し、前記潤滑油が前記熱を潤滑油冷却器へ伝達する、伝導するステップと
を含み、
前記圧縮機ブリードオフ気流が前記複数のヒートパイプ（２６０、８６０、９６０）によって冷却される方法。
【請求項１８】
前記複数のヒートパイプ（２６０、８６０、９６０）は、カリウム、ナトリウム、またはセシウムの１つまたは組み合わせを含有する溶融塩熱伝達媒体をさらに含む、請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記複数のヒートパイプ（２６０、８６０、９６０）は、第１の段のタービンホイールの軸方向上流に設置されている、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記ベアリング（２８０、３８０）は、
前記ターボ機械のタービン（１３０）の軸方向下流に、または
前記ターボ機械のタービン（１３０）の軸方向上流に
設置されている、請求項１９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の例示的実施形態は、ターボ機械技術に関し、より詳細には、ターボ機械におけるホイールおよびバケットのためのヒートパイプ温度管理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボ機械は、タービンに動作可能に接続された圧縮機を備え、このタービンが発電機などの別の機械を駆動させる。圧縮機は入ってくる気流を圧縮し、この気流は燃焼器に送り届けられて燃料と混合し点火されて高温高圧燃焼生成物を形成する。高温高圧燃焼生成物は、タービンを駆動するために用いられる。燃焼生成物は高温であるので、ガスタービンホイールおよびバケットは冷却を必要とする。知られている材料にはその限界があり、冷却によりホイールおよびバケットはこれらの高温で動作することを可能にしてきた。この冷却は、空気が圧縮機か抽出されることで達成されることが最も一般的であり、蒸気によるのはあまり一般的ではなかった。しかしながら、圧縮機の空気冷却についての負の性質はサイクル出力能力および効率の減少であり、一方、蒸気冷却の負の性質は複雑さによる追加の構成部品費用を含む。したがって、代替のホイールおよびバケット冷却方法が必要とされている。
【発明の概要】
【０００３】
本発明の一態様において、ターボ機械は、取入口で受け取った空気を圧縮して出口部の中に出て行く圧縮気流を形成するように構成されている圧縮機を備える。燃焼器は圧縮機と動作可能に接続されており、燃焼器は圧縮気流を受け取る。タービンは燃焼器と動作可能に接続されている。タービンは、燃焼器から燃焼ガス流を受け取る。タービンは、複数のホイールおよび複数のバケットを有する。タービンは、圧縮機ブリードオフ空気を受け取って複数のホイールの少なくも一部および複数のバケットの少なくも一部を冷却する。冷却システムは、タービンに動作可能に接続されている。冷却システムは、複数のホイールの少なくとも１つの軸方向上流に設置された複数のヒートパイプを備える。複数のヒートパイプは、ベアリング冷却器システムに動作可能に接続されている。複数のヒートパイプおよびベアリング冷却器システムは、圧縮機ブリードオフ空気からの熱を１つまたは複数の熱交換器へ伝達するように構成されている。
【０００４】
本発明の別の態様において、ターボ機械のための温度管理システムが提供される。ターボ機械は、取入口で受け取った空気を圧縮して出口部の中に出て行く圧縮気流を形成するように構成されている圧縮機を備える。燃焼器は圧縮機と動作可能に接続されており。燃焼器は圧縮気流を受け取る。タービンは燃焼器と動作可能に接続されており、タービンは、燃焼器から燃焼ガス流を受け取る。タービンは、複数のホイールおよび複数のバケットを有する。タービンは、圧縮機からの圧縮機ブリードオフ空気を受け取って複数のホイールの少なくも一部を冷却する。温度管理システムは、複数のホイールの少なくとも１つから軸方向上流に設置された複数のヒートパイプを備える。複数のヒートパイプは、ベアリング冷却器システムに動作可能に接続されている。複数のヒートパイプおよびベアリング冷却器システムは、圧縮機ブリードオフ空気からの熱を１つまたは複数の熱交換器へ伝達するように構成されている。
【０００５】
本発明のさらに別の態様において、ターボ機械から熱を伝達する方法が提供される。この方法は、気流を圧縮機に通過させる通過ステップを含む。圧縮機は気流に作用して圧縮気流を作り出し、圧縮気流の一部がタービンホイールに向けられた圧縮機ブリードオフ気流へ送られる。抽出ステップは、複数のヒートパイプに熱伝導させることによって圧縮機ブリードオフ気流から熱を抽出する。複数のヒートパイプは、１つまたは複数の熱交換器と熱的連通している。伝導ステップは、複数のヒートパイプからの熱をベアリングへ伝導する。ベアリングは潤滑油を有し、潤滑油が熱を潤滑油冷却器へ伝達する。圧縮機ブリードオフ気流は、複数のヒートパイプによって冷却される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】ターボ機械の単純化された概略図である。
【図２】本発明の一態様によるターボ機械の一部を通じての部分概略軸方向断面図である。
【図３】本発明の一態様によるターボ機械の一部を通じての部分概略軸方向断面図である。
【図４】本発明の一態様による冷却システムの断面図である。
【図５】本発明の一態様による円形または円筒形ヒートパイプの断面形状である。
【図６】本発明の一態様による楕円形ヒートパイプの断面形状である。
【図７】本発明の一態様による多角形のヒートパイプの断面形状である。
【図８】本発明の一態様による角が丸まった長方形ヒートパイプの断面形状である。
【図９】本発明の一態様による複数のフィンを備えた円形または円筒形ヒートパイプの断面形状である。
【図１０】本発明の一態様による冷却および熱管理システムの概略図である。
【図１１】本発明の一態様による圧縮機ブリードオフ気流を冷却する方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本発明の１つまたは複数の特定の態様／実施形態を以下に説明する。これらの態様／実施形態の簡潔な説明を行うために、実際の実施のすべての特徴が、本明細書中に記載されていない可能性がある。あらゆるエンジニアリングまたは設計プロジェクトにあるような何らかのそのような実際の実施の開発では、機械関連の制約、システム関連の制約、およびビジネス関連の制約の尊守など開発者の特定の目標を実現するために実施に特有の多数の決定がなされなければならず、これは実施により異なり得ることを理解されたい。さらに、そのような開発努力は、複雑で時間がかかり得るが、それにもかかわらずこの開示の利益を有する当業者にとって設計、製作、および製造に関する日常的な作業であることを理解されたい。
【０００８】
本発明の様々な実施形態の要素を導入するとき、冠詞「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、要素の１つまたは複数があることが意図される。用語「備える、含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む、備える、含有する（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、および「有する（ｈａｖｉｎｇ）」は、包括的であり、挙げた要素以外の追加の要素があり得ることを意味することが意図される。動作パラメータおよび／または環境条件一例は、開示した実施形態の他のパラメータ／条件を排除しない。さらに、本発明の「一実施形態」、「一態様」、または「実施形態」または「態様」の参照は、挙げた特徴をやはり組み込む追加の実施形態または態様の存在を除外すると解釈されるもことが意図されないことを理解されたい。
【０００９】
図１は、ターボ機械１００の簡略図を示す。ターボ機械は燃焼器１２０に動作可能に接続されている圧縮機１１０を備え、燃焼器１２０はタービン１３０に動作可能に接続されている。タービンの排気管は、排熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）１４０に動作可能に接続することができる。ＨＲＳＧ１４０は、蒸気タービン１５０に向けられている蒸気を発生させる。この例では、個々のターボ機械すべては単一のシャフト構成で配置され、シャフト１６０は発電機１７０を駆動する。ターボ機械という用語は、圧縮機、タービン、またはそれらの組み合わせを含むことを理解されたい。
【００１０】
図２は、本発明の一態様によるターボ機械の一部を通じての部分概略軸方向断面図である。ターボ機械１００は、取入口２０２および出口部２０４を有する圧縮機１１０を備える。圧縮機は、取入口２０２で受け取った空気を圧縮し、出口部２０４から／中へ出る圧縮気流を形成する。燃焼器１２０は圧縮機１１０と動作可能に接続されており、燃焼器１２０は圧縮気流を受け取る。タービン１３０は燃焼器１２０と動作可能に接続されており、タービン１３０は燃焼器１２０から燃焼ガス流を受け取る。タービンは、複数のホイール１３１に取り付けられた複数のバケット１３２、および複数のノズル１３４も備える。「バケット」および「ブレード」という用語は相互交換可能に使用され得るが、ガスタービン中の回転要素を指すことが理解される。
【００１１】
ターボ機械のタービン１３０は、圧縮機１１０から抽出された空気を利用して、高温の金属構成要素を構成要素の基本金属特性に許容できる温度まで冷却する。タービン回転構成要素（例えば、ホイール１３１およびバケット１３２）は内部通路を介して冷却され、一方、固定構成要素（例えば、ノズル１３４）は外部通路を介して冷却される。外部通路はよりアクセスしやすいので、固定構成要素の冷却を増すことについていくつかの方法が当業界で知られている。回転構成要素は、圧縮機から取り出された（ｂｌｅｄ  ｏｆｆ）空気によって冷却することができる。この圧縮機ブリードオフ空気は、ダクト２４０を介して回転構成要素（すなわち、ホイール１３１およびバケット１３２）へ送られる。ブリードオフ空気は、ホイール１３１を超えバケット１３２を通過し、それによって対流熱伝達によって構成要素を冷却する。
【００１２】
しかしながら、この冷却（または温度管理）プロセスは、冷却空気の温度が減少している場合には改善され得る。本発明によれば、冷却システム２５０は、複数のホイール１３１の少なくとも１つの軸方向上流に設置された複数のヒートパイプ２６０を備える。一例として、複数のヒートパイプ２６０は、ホイール１３１の上流側の円周方向周りに設置または配置することができる。ヒートパイプは、ロータ胴部冷却室１３６の内側に取り付けることができる。ヒートパイプ２６０は、ライン２６２を介してベアリング冷却器システム２７０に動作可能に接続されている。ライン２６２は、ヒートパイプとすることもできる。ベアリング冷却器システム２７０は、（場合によってはベアリング＃２と呼ばれる）ベアリング２８０およびベアリング２８０に関連した潤滑油を冷却する。ヒートパイプ２６０、２６２およびベアリング冷却器システム２７０は、（ダクト２４０から出る）圧縮機ブリードオフ空気からの熱を１つまたは複数の熱交換器２９０へ伝達するように構成されている。
【００１３】
図３は、本発明の一態様によるターボ機械の一部を通じての部分概略軸方向断面図である。冷却システム３５０は、複数のホイール１３１の少なくとも１つの軸方向上流に設置された複数のヒートパイプ２６０を備える。ヒートパイプ２６０は、ライン３６２を介してベアリング冷却器システム３７０に動作可能に接続されている。ライン３６２は、ヒートパイプとすることもできる。ベアリング冷却器システム３７０は、（場合によってはベアリング＃１と呼ばれる）ベアリング３８０およびベアリング３８０に関連した潤滑油を冷却する。ヒートパイプ２６０、３６２およびベアリング冷却器システム３７０は、圧縮機ブリードオフ空気からの熱（ダクト２４０から出る）を１つまたは複数の熱交換器３９０へ伝達するように構成されている。
【００１４】
ヒートパイプ２６０、２６２は、液体金属、溶融塩、またはＱｕ材料であり得る熱伝達媒体を含む。ほんの例として、熱伝達媒体は、アルミニウム、ベリリウム、フッ化ベリリウム合金、ホウ素、カルシウム、セシウム、コバルト、鉛ビスマス合金、液体金属、塩化リチウム合金、フッ化リチウム合金、マンガン、塩化マンガン合金、水銀、溶融塩、カリウム、塩化カリウム合金、フッ化カリウム合金、カリウム窒素酸素合金、ロジウム、塩化ルビジウム合金、フッ化ルビジウム合金、ナトリウム、塩化ナトリウム合金、フッ化ナトリウム合金、ナトリウムホウ素フッ素合金、ナトリウム窒素酸素合金、ストロンチウム、スズ、フッ化ジルコニウム合金の１つまたは組み合わせであり得る。一特定例として、熱伝達媒体は、カリウム、ナトリウム、またはセシウムを含有する溶融塩であり得る。ヒートパイプ２６０、２６２の外側部分は、高熱伝導性、高強度、および熱伝達媒体からの高耐食性という複数の目的を果たすことができる任意の適切な材料で作製することができる。
【００１５】
ヒートパイプ２６０、２６２は、とても高い熱伝導性を有する「Ｑｕ材料」で形成することもできる。Ｑｕ材料は、ヒートパイプの内面に設けられた多層コーティングの形態とすることができる。例えば、固体の熱伝達媒体は、３つの基本層の内壁に施されてもよい。第１の２つの層は、ヒートパイプの内壁へ露出される解決策から用意される。最初に、イオンの形態では、ナトリウム、ベリリウム、マンガンまたはアルミニウムなどの金属、カルシウム、ホウ素、および重クロム酸遊離基の様々な組み合わせで主に構成される第１の層が、深さ０．００８ｍｍから０．０１２ｍｍの内壁の中に吸収される。その後に、イオンの形態では、コバルト、マンガン、ベリリウム、ストロンチウム、ロジウム、銅、ベータチタニウム、カリウム、ホウ素、カルシウム、アルミニウムおよび重クロム酸遊離基などの金属の様々な組み合わせで主に構成される第２の層が、第１の層の上部に構築され、ヒートパイプの内壁上に厚さ０．００８ｍｍから０．０１２ｍｍを有する膜を形成する。最後に、第３の層は、酸化ロジウム、重クロム酸カリウム、酸化ラジウム、重クロム酸ナトリウム、重クロム酸銀、単結晶シリコン、酸化ベリリウム、ストロンチウムクロメート、酸化ホウ素、ベータチタニウム、および重クロム酸マンガンまたは重クロム酸アルミニウムなどの重クロム酸金属の様々な組み合わせを含有する粉末であり、これらは内壁にわたってそれら自体を均一に分配する。３つの層はヒートパイプに施され、次いでほとんど正味の熱損失がないまたは全く正味の熱損失がない熱エネルギーの伝達を行う超伝導ヒートパイプを形成するように熱分極される。
【００１６】
図４は、本発明の別の態様による冷却システム２５０の断面概略図を示す。ヒートパイプ２６０は、ロータ胴部冷却室１３６内に設置されている。ヒートパイプ２６０に接続されているヒートパイプ２６２は、ベアリング２８０および／または熱交換器２９０へ延び、ベアリング２８０および／または熱交換器２９０と熱的連通している。ヒートパイプ２６０は、ロータ胴部冷却室１３６の円周方向周りに配置される。圧縮機排出ブリードオフ空気からの熱は、ヒートパイプ２６０、２６２からベアリング２８０および熱交換器２９０へ伝達される。
【００１７】
図５は、本発明の一態様による円形または円筒形ヒートパイプ２６０の断面形状を示す。円筒形ヒートパイプは、製造が簡単であり、従来の工具を用いた取り付けも簡単である。図６は、本発明の一態様による楕円形のヒートパイプ６６０の断面形状を示す。楕円形ヒートパイプ６６０は、円筒形ヒートパイプと比較して、改善された熱伝達特性を有することができる。図７は、本発明の一態様による多角形のヒートパイプ７６０の断面形状を示す。多角形形状は、長方形、六角形、正方形、または任意の他の適切な多角形形状を含み得る。図８は、角が丸まった長方形のヒートパイプ８６０の断面形状を示す。角が丸まった長方形形状は、表面積の増加により楕円形ヒートパイプ６６０にわたって改善された熱伝達特性を有することができる。図９は、本発明の一態様による複数のフィン９６３を備えた円形または円筒形ヒートパイプ９６０の断面形状を示す。フィン９６３は、ヒートパイプの熱伝達能力を向上させるように構成され、図示のように軸方向、または半径方向に配置することができ、銅またはアルミニウムなどの高熱伝導性を有する材料で構成することができる。
【００１８】
図１０は、本発明の一態様による冷却および熱管理システム１０００の概略図を示す。圧縮機ブリードオフ空気は、ダクト２４０から出てホイール１３１に衝突する。空気は、バケット１３２を通じて移動することもできる。ブリードオフ空気からの熱は、ヒートパイプ２６０、２６２によって吸収され、ベアリング２８０へ伝導または伝達される。ベアリング潤滑油１０１０は、ベアリングおよびヒートパイプ２６２からの熱を吸収し、潤滑油冷却器／熱交換器１０２０は、吸収した熱を周囲空気または水などの熱伝達媒体１０２２へ伝達する。図２〜図４に戻ると、熱交換器２９０、３９０は、ベアリング２８０、油１０１０、および／または熱交換器１０２０の一部または全部を含むことができる。
【００１９】
図１１は、圧縮機ブリードオフ気流を冷却する方法１１００を示す。この方法は、気流を圧縮機１１０に通過させるステップ１１１０を含む。圧縮気流の一部は、タービンホイール１３１に向けたダクト２４０を介して圧縮機ブリードオフ気流へ送られる。抽出ステップ１１２０は、複数のヒートパイプ２６０、２６２へ熱を熱伝導することによって圧縮機ブリードオフ気流から熱を抽出する。ヒートパイプ２６０、２６２は、カリウム、ナトリウム、セシウム、液体金属、またはそれらの組み合わせなどの溶融塩熱伝達媒体を含むことができる。ヒートパイプ２６０、２６２は、１つまたは複数のベアリング２８０、３８０、および１つまたは複数の熱交換器２９０、３９０と熱的に連通している。伝導ステップ１１３０は、ヒートパイプ２６０、２６２からの熱をベアリングへ伝導する。圧縮機ブリードオフ気流は、ステップ１１４０において冷却される。
【００２０】
本発明の冷却および温度管理システムは、いくつかの利点をもたらす。タービンセクションのバケットおよびホイールは、冷却器圧縮機ブリードオフ気流により耐用期間を改善することができた。圧縮機ブリードオフ空気に対する要求も減少し、圧縮空気は燃焼器の中に再び向けることができ、それによって効率が改善した。
【００２１】
本明細書は、例を用いて本発明を最良の形態を含めて開示し、任意の装置またはシステムを作製および使用し、任意の組み込まれた方法を実行するなど本発明を当業者が実施することも可能にする。本発明の特許性のある範囲は、特許請求の範囲によって定められ、当業者が思い付く他の例を含み得る。そのような他の例は、それらが特許請求の範囲の文言と異ならない構成要素を有する場合、またはそれらが特許請求の範囲の文言からわずかに異なる均等な構成要素を含む場合、特許請求の範囲内にあることが意図される。
【符号の説明】
【００２２】
１００  ターボ機械
１１０  圧縮機
１２０  燃焼器
１３０  タービン
１３１  ホイール
１３２  バケット
１３４  ノズル
１３６  ロータ胴部冷却室
１４０  排熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）
１５０  蒸気タービン
１６０  シャフト
１７０  発電機
２０２  取入口
２０４  出口部
２４０  ダクト
２５０  冷却システム
２６０  ヒートパイプ
２６２  ライン、ヒートパイプ
２７０  ベアリング冷却器システム
２８０  ベアリング
２９０  熱交換器
３５０  冷却システム
３６２  ライン
３７０  ベアリング冷却器システム
３８０  ベアリング
３９０  熱交換器
６６０  楕円形ヒートパイプ
８６０  ヒートパイプ
９６０  ヒートパイプ
９６３  フィン
１０００  冷却および熱管理システム
１０１０  油
１０２０  潤滑油冷却器／熱交換器、熱交換器
１０２２  熱伝達媒体
【図１】
0006585073.tif 000002
【図２】
0006585073.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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