(57)【要約】      （修正有）【課題】タービンにおけるクリアランスを調整するためのシステムおよび方法を提供する。【解決手段】一実施形態によれば、タービンシステム１００が開示される。システムは、１つまたは複数のタービンブレード１０４と、１つまたは複数のタービンブレード１０４を囲むタービンケーシング１０６と、タービンケーシング１０６の周りに少なくとも部分的に配置される熱電素子１１０と、熱電素子１１０と通信する冷却システムと、冷却システムおよび熱電素子１１０と通信する制御装置１１２とを含むことができる。制御装置１１２は、１つまたは複数のタービンブレード１０４とタービンケーシング１０６の間のクリアランスが調整されるように、熱電素子１１０を用いてタービンケーシング１０６の少なくとも一部を加熱または冷却することにより、かつ冷却システムを調整することにより、タービンケーシング１０６の膨張または収縮を制御するように動作可能にする。【選択図】図１
2013238230.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つまたは複数のタービンブレードと、
前記１つまたは複数のタービンブレードを囲むタービンケーシングと、
前記タービンケーシングの周りに少なくとも部分的に配置される熱電素子と、
前記熱電素子と通信する冷却システムと、
前記冷却システムおよび前記熱電素子と通信する制御装置であって、前記熱電素子を用いて前記タービンケーシングの少なくとも一部を加熱または冷却することにより、かつ前記冷却システムを調整することにより、前記タービンケーシングの膨張または収縮を制御するように動作可能であり、前記１つまたは複数のタービンブレードと前記タービンケーシングの間のクリアランスが調整される、制御装置と
を備えるタービンシステム。
【請求項２】
前記熱電素子が、コールドシンクとヒートシンクの間に配置されたペルチエ素子を含み、前記コールドシンクと前記ヒートシンクの間の熱伝達を制御するように前記ペルチエ素子に電圧が印加され、かつ前記コールドシンクおよび前記ヒートシンクが、前記ペルチエ素子に印加された電圧の極性によって決まる、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記冷却システムが、換気システム、冷媒冷却ループ、開システム、または閉システムのうちの１つまたは複数を含む、請求項１記載のシステム。
【請求項４】
前記コールドシンクおよび前記ヒートシンクが、セラミックプレートを含む、請求項２記載のシステム。
【請求項５】
前記ヒートシンクが金属発泡体を含む、請求項２記載のシステム。
【請求項６】
前記金属発泡体が、銅発泡体、アルミニウム発泡体、またはグラファイト発泡体のうちの１つまたは複数を含む、請求項５記載のシステム。
【請求項７】
前記１つまたは複数のタービンブレードと前記タービンケーシングの間の前記クリアランスを、動作中の効率を高めるために減少させる、請求項１記載のシステム。
【請求項８】
前記１つまたは複数のタービンブレードと前記タービンケーシングの間の前記クリアランスを、始動の効率および速度を増すために増加させる、請求項１記載のシステム。
【請求項９】
前記熱電素子が、前記１つまたは複数のタービンブレードに沿って前記タービンケーシングの少なくとも一部の周りに円周方向に配置される、請求項１記載のシステム。
【請求項１０】
１つまたは複数のタービンブレードを囲むタービンケーシングを備えるタービンにおけるクリアランスを調整するための方法であって、
前記タービンケーシングの周りに少なくとも部分的に１つまたは複数の熱電素子を配置するステップと、
前記１つまたは複数の熱電素子と通信する冷却システムを用意するステップと、
前記１つまたは複数の熱電素子への電圧を制御するステップと、
前記冷却システムの流体流れを制御するステップと
を含む方法。
【請求項１１】
前記１つまたは複数のタービンブレードと前記タービンケーシングの間のクリアランスを調整するステップをさらに含む、請求項１０記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願の実施形態は、一般にタービンに関し、またより詳細には、タービンにおけるクリアランスを調整するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
タービンブレードおよびタービンケーシングは、タービンの熱状態により、タービンの始動および動作中に膨張または収縮することがある。したがって、タービンブレードとタービンケーシングの間のクリアランスは、タービンブレードとタービンケーシングの膨張および収縮により変化する可能性がある。一般に、タービンブレードとタービンケーシングの間のクリアランスが小さくなればなるほど、動作中のタービン効率が大きくなる。さらに、タービンブレードとタービンケーシングの間のクリアランスが大きくなればなるほど、タービンの始動が速くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】独国特許第１０２００６０１２９７７号公報
【発明の概要】
【０００４】
上記の必要性および／または問題のいくつかまたはすべては、本出願のいくつかの実施形態により対処することができる。開示される実施形態は、タービンにおけるクリアランスを調整するためのシステムおよび方法を含むことができる。一実施形態によれば、タービンシステムが開示される。本システムは、１つまたは複数のタービンブレードと、１つまたは複数のタービンブレードを囲むタービンケーシングと、タービンケーシングの周りに少なくとも部分的に配置される熱電素子と、熱電素子と通信する冷却システムと、冷却システムおよび熱電素子と通信する制御装置とを含むことができる。制御装置は、１つまたは複数のタービンブレードとタービンケーシングの間のクリアランスが調整されるように、熱電素子を用いてタービンケーシングの少なくとも一部を加熱または冷却することにより、かつ冷却システムを調整することにより、タービンケーシングの膨張または収縮を制御するように動作可能にすることができる。
【０００５】
本出願の他の実施形態によれば、タービンにおけるクリアランスを調整するための方法が開示される。タービンは、１つまたは複数のタービンブレードを囲むタービンケーシングを含むことができる。本方法は、タービンケーシングの周りに少なくとも部分的に１つまたは複数の熱電素子を配置するステップと、１つまたは複数の熱電素子と通信する冷却システムを用意するステップと、１つまたは複数の熱電素子への電圧を制御するステップと、冷却システムの流体流れを制御するステップとを含むことができる。
【０００６】
さらに、本出願の他の実施形態によれば、他のタービンシステムが開示される。本システムは、１つまたは複数のタービンブレードと、１つまたは複数のタービンブレードを囲むタービンケーシングと、タービンケーシングの周りに少なくとも部分的に配置される少なくとも１つの熱電素子と、熱電素子と通信する冷却システムと、冷却システムおよび少なくとも１つの熱電素子と通信する制御装置とを含むことができる。制御装置は、コンピュータプロセッサと、コンピュータ実行可能命令を記憶するように動作可能な、コンピュータプロセッサと通信するメモリとを含むことができ、コンピュータ実行可能命令は、１つまたは複数のタービンブレードとタービンケーシングの間のクリアランスが調整されるように、熱電素子を用いてタービンケーシングの少なくとも一部を加熱または冷却することにより、かつ冷却システムを調整することにより、タービンケーシングの膨張または収縮を制御するように動作可能である。
【０００７】
本出願の他の実施形態、態様、および特徴は、以下の詳細な説明、添付の図面、および添付の特許請求の範囲から当業者には明らかとなろう。
【０００８】
次に、添付図面への参照を行うものとするが、図面は必ずしも縮尺を合わせて描かれていない。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に従ってタービンにおけるクリアランスを調整するためのコンピュータ環境のブロック図を含む例示的なタービンシステムを示す概略図である。
【図２】実施形態による例示的な熱電素子の細部を示す概略図である。
【図３】実施形態による例示的なタービンシステムを示す概略図である。
【図４】実施形態に従ってタービンにおけるクリアランスを調整するための例示的な方法の細部を示す流れ図である。
【図５】実施形態に従ってタービンにおけるクリアランスを調整するための例示的なシステムを示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、本出願のすべてではないが、いくつかの実施形態が示されている添付図面を参照して、以下で本出願の例示的な実施形態をより十分に述べるものとする。本出願は、多くの様々な形態で実施することができ、本明細書に記載された実施形態に限定されるものと解釈されるべきではない。そうではなくて、これらの実施形態は、本開示が適用可能な法的要件を満たすように提供される。全体を通じて、同様の符号は同様の要素を示している。
【００１１】
例示的な実施形態は、特に、タービンにおけるクリアランスを調整するためのシステムおよび方法を対象とする。いくつかの例示的な実施形態は、タービンケーシングの少なくとも一部を加熱または冷却することによりタービンケーシングを膨張または収縮させ、それにより１つまたは複数のタービンブレードとタービンケーシングの間のクリアランスを調整するように、タービンケーシングの少なくとも一部の周りに配置される熱電素子を対象とすることができる。
【００１２】
いくつかの実施形態では、熱電素子は、コールドシンクとヒートシンクの間に配置されたペルチエ素子を含むことができる。ペルチエ素子に電圧を印加し、コールドシンクとヒートシンクの間の熱伝達を制御することができる。コールドシンクおよびヒートシンクは、ペルチエ素子に印加された電圧の極性によって決めることができる。いくつかの態様では、コールドシンクおよびヒートシンクは、セラミックプレートを含むことができる。他の態様では、ヒートシンクは、冷却システムと通信することができる。さらに他の態様では、熱電素子は、１つまたは複数のタービンブレードに沿ってタービンケーシングの少なくとも一部の周りで円周方向に配置することができる。
【００１３】
いくつかの実施形態は、１つまたは複数のタービンブレードとタービンケーシングの間のクリアランスを調整するための技術的な解決策を提供することができる。一実施形態では、１つまたは複数のタービンブレードとタービンケーシングの間のクリアランスは、動作中の効率を高めるために減少させることができる。この方法では、タービンケーシングを、１つまたは複数のタービンブレードの周りで収縮するように冷却することができる。他の実施形態では、１つまたは複数のタービンブレードとタービンケーシングの間のクリアランスは、始動中の効率を高めるために、かつ始動速度を速くするために増加させることができる。この方法では、タービンケーシングを、１つまたは複数のタービンブレードの周りで膨張するように加熱することができ、１つまたは複数のタービンブレードが始動中に膨張できるようにする。さらに他の実施形態では、１つまたは複数のタービンブレードとタービンケーシングの間のクリアランスは、遷移中の効率を高めるために調整することもできる。
【００１４】
図１は、タービン１０２におけるクリアランスを調整するための細部を示す例示的なタービンシステム１００を提供する。タービン１０２は、１つまたは複数のタービンブレード１０４（またはロータ）を含むことができる。タービン１０２はまた、タービンケーシング１０６（またはステータ）を含むことができ、タービンケーシング１０６は、１つまたは複数のタービンブレード１０４を囲んでいる。１つまたは複数のタービンブレード１０４は、概して、タービン１０２の中心軸１０９周りで回転する。タービン１０２は、１つまたは複数のタービンブレード１０４の遠位端と、タービンケーシング１０６の内側半径との間にクリアランス１０８を含むことができる。
【００１５】
タービンシステム１００は、タービンケーシング１０６の周りに少なくとも部分的に配置された熱電素子１１０を含むことができる。いくつかの実施形態では、熱電素子１１０は、タービンブレード１０４に沿ってタービンケーシングの周りで少なくとも部分的に配置することができる。熱電素子１１０は、熱電素子１１０と連通するタービンケーシング１０６の一部を加熱または冷却することができる。熱電素子１１０によるタービンケーシング１０６の加熱および冷却は、それぞれ、タービンケーシング１０６の少なくとも一部を膨張または収縮させることができる。タービンケーシング１０６の膨張および収縮は、１つまたは複数のタービンブレード１０４とタービンケーシング１０６の間のクリアランス１０８を調整する。１つまたは複数の熱センサを、タービンシステム１００を監視するために、タービンケーシング、１つまたは複数のタービンブレード上もしくはその周囲に、かつ／またはタービン上もしくはその周囲の任意の他の場所に設けることができる。
【００１６】
いくつかの実施形態では、熱電素子１１０は、熱電素子１１０から熱を放散するためのヒートシンク１１１を含むことができる。１つまたは複数の熱電素子１１０の加熱または冷却は、電源１３２から受け取る電圧および極性によって決まる。例えば、ヒートシンク１１１は、熱電素子１１０で受け取った電源の極性に応じてヒートシンクまたはコールドシンクとなることができる。したがって、熱電素子が加熱モードにあるか、それとも冷却モードにあるかは、電源１３２の極性によって決まる。
【００１７】
図１をさらに参照すると、いくつかの例示的な実施形態では、タービンシステム１００は、１つまたは複数のタービンブレード１０４とタービンケーシング１０６の間のクリアランスを調整するための制御装置１１２を含むことができる。制御装置１１２は、開示される特徴と、これだけに限らないが、図４を参照して述べるものなど、それに付随する方法とを実施できる任意の適切なコンピューティング装置として構成することができる。例としてであり、限定するものではないが、適切なコンピューティング装置は、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）、サーバ、サーバファーム、データセンタ、または開示される特徴のすべて、または一部を記憶し、かつ実行できる任意の他の装置を含むことができる。
【００１８】
例示的な一構成では、制御装置１１２は、少なくともメモリ１１４、および１つまたは複数の処理装置（またはプロセッサ（複数可））１１６を含む。プロセッサ（複数可）１１６は、必要に応じてハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの組合せで実施することができる。プロセッサ（複数可）１１６のソフトウェアまたはファームウェア実施形態は、述べられる様々な機能を実施するための、任意の適切なプログラミング言語で記述されたコンピュータ実行可能命令またはマシン実行可能命令を含むことができる。
【００１９】
メモリ１１４は、プロセッサ（複数可）１１６にロードすることができ、かつ実行可能なプログラム命令、ならびにこれらのプログラムの実行中に生成されたデータを記憶することができる。制御装置１１２の構成およびタイプに応じて、メモリ１１４は、揮発性のもの（ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）など）、および／または不揮発性のもの（ＲＯＭ（読出し専用メモリ）、フラッシュメモリなど）とすることができる。コンピューティング装置またはサーバはまた、これだけに限らないが、磁気記憶装置、光ディスク、および／またはテープ記憶装置を含むさらなる取外し可能な記憶装置１１８および／または取外し不能な記憶装置１２０を含むことができる。ディスクドライブおよびその関連するコンピュータ可読媒体は、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、およびコンピューティング装置のための他のデータの不揮発性記憶装置を提供することができる。いくつかの実施形態では、メモリ１１４は、ＳＲＡＭ（スタティックランダムアクセスメモリ）、ＤＲＡＭ（ダイナミックランダムアクセスメモリ）、またはＲＯＭなど、複数の様々なタイプのメモリを含むことができる。
【００２０】
メモリ１１４、取外し可能な記憶装置１１８、および取外し不能な記憶装置１２０は、すべてコンピュータ可読記憶媒体の例である。例えば、コンピュータ可読記憶媒体は、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、または他のデータなどの情報を記憶するために任意の方法または技術で実施される揮発性および不揮発性の、取外し可能および取外し不能な媒体を含むことができる。メモリ１１４、取外し可能な記憶装置１１８、および取外し不能な記憶装置１２０は、すべてコンピュータ記憶媒体の例である。提示することが可能なさらなるタイプのコンピュータ記憶媒体は、これだけに限らないが、ＰＲＡＭ（プログラム可能なランダムアクセスメモリ）、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ（電気的に消去可能プログラム可能な読出し専用メモリ）、フラッシュメモリ、または他のメモリ技術、ＣＤ−ＲＯＭ（コンパクトディスク読出し専用メモリ）、ＤＶＤ（デジタル多用途ディスク）、または他の光学的記憶装置、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク記憶装置、または他の磁気記憶装置、あるいは所望の情報を記憶するために使用でき、かつサーバもしくは他のコンピューティング装置によりアクセスできる任意の他の媒体を含む。上記の任意の組合せもまた、コンピュータ可読媒体の範囲内に含めるべきである。
【００２１】
あるいは、コンピュータ可読通信媒体は、コンピュータ可読命令、プログラムモジュール、または搬送波もしくは他の送信などのデータ信号内で送信される他のデータを含むことができる。
【００２２】
制御装置１１２はまた、制御装置１１２が、記憶されたデータベース、他のコンピューティング装置もしくはサーバ、ユーザ端末、および／またはネットワーク上の他の装置と通信することを可能にする通信接続（複数可）１２２を含むことができる。制御装置１１２はまた、キーボード、マウス、ペン、音声入力装置、タッチ入力装置などの入力装置（複数可）１２４、およびディスプレイ、スピーカ、プリンタなどの出力装置（複数可）１２６を含むことができる。
【００２３】
メモリ１１４の内容をさらに詳細に参照すると、メモリ１１４は、オペレーティングシステム１２８と、クリアランスモジュール１３０を含む本明細書で開示される特徴を実施するための１つまたは複数のアプリケーションプログラムもしくはサービスとを含むことができる。クリアランスモジュール１３０は、１つまたは複数のタービンブレード１０４とタービンケーシング１０６の間のクリアランス１０８が、タービンケーシング１０６の膨張または収縮により調整されるように、１つまたは複数の熱電素子１１０を用いてタービンケーシング１０６の少なくとも一部の加熱または冷却を制御することによってタービンケーシング１０６の膨張または収縮を制御するように構成することができる。クリアランスモジュール１３０は、電源１３２から１つまたは複数の熱電素子１１０が受け取った電圧および極性を制御することにより、１つまたは複数の熱電素子１１０の加熱または冷却を制御することができる。すなわち、熱電素子１１０の加熱または冷却は、電源１３２から熱電素子１１０が受け取った電圧の極性によって決まることになる。いくつかの実施形態では、電源１３２からの電力が増加すると、タービンケーシング１０６の加熱または冷却が増加する。反対に、他の実施形態では、電源１３２からの電力が減少すると、タービンケーシング１０６の加熱または冷却が減少することになる。
【００２４】
本明細書で述べられる様々な命令、方法、および技法は、１つまたは複数のコンピュータもしくは他の装置により実行されるプログラムモジュールなどのコンピュータ実行可能命令の一般的な枠内にあると見なすことができる。概して、プログラムモジュールは、特定のタスクを行うための、または特定の抽象データ型を実施するためのルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造などを含む。これらのプログラムモジュールおよび同様のものは、ネイティブコードとして実行できるが、あるいは仮想マシンもしくは他のジャストインタイムのコンパイル実行環境などでダウンロードして実行することができる。通常、プログラムモジュールの機能は、様々な実施形態で所望に応じて組み合わせる、または分散させることができる。これらのモジュールおよび技法の実施形態は、何らかの形のコンピュータ可読記憶媒体に記憶することができる。
【００２５】
図１で示された例示的な制御装置１１２は、例示のために限って提供される。数多くの他の動作環境、システムアーキテクチャ、および装置構成が可能である。したがって、本開示の実施形態は、いずれかの特定の動作環境、システムアーキテクチャ、または装置構成に限定されるものと解釈されるべきではない。
【００２６】
図２は、例示的な熱電素子２００の細部を示す概略図である。いくつかの実施形態では、熱電素子２００は、少なくとも１つのペルチエ素子を含むことができるが、あるいはペルチエ効果を使用する、またはその他の形で実施するコンポーネントを含むことができる。例えば、熱電素子２００は、ｎ型の不純物イオンでドープされた半導体２０２と、ｐ型の不純物イオンでドープされた半導体２０４とを含むことができる。ｎ型およびｐ型のドープされた半導体素子２０２および２０４は、導体２０６および２０８により共に接続されて、直列の電子回路、および並列の熱回路を形成することができる。熱伝達基板２１０および２１２は、導体２０６および２０８をそれぞれ囲むことができる。熱伝達基板２１０および２１２は、熱電素子２００の極性に応じてコールドシンクまたはヒートシンクとなりうる。
【００２７】
ペルチエ型の熱電素子で知られているように、熱電素子２００に電流２１４を印加することにより、ペルチエ型熱電素子におけるエネルギー差が熱または低温に変換されるので、接合部および／または導体における局所化された加熱および／または冷却が容易になる。したがって、熱電素子２００は、ある場所で加熱が行われ、他の場所では冷却が行われるように構成できるが、その反対も同様である。
【００２８】
熱伝達基板２１０および２１２は、熱電素子２００に印加された電圧の極性に応じてコールドシンクまたはヒートシンクになりうる。例えば、図２で示すように、熱伝達基板２１２はコールドシンクであり、熱伝達基板２１０はヒートシンクである。他の実施形態では、熱伝達基板２１２をヒートシンクに、熱伝達基板２１０をコールドシンクにすることができる。
【００２９】
図３は、例示的なタービンシステム３００を示す概略図である。タービンシステム３００は、タービン３０２を含むことができる。タービン３０２は、タービンケーシング３０４を含むことができる。タービンシステム３００はまた、タービンケーシング３０４の周りに少なくとも部分的に配置された熱電素子３０６を含むことができる。熱電素子３０６は、熱電素子３０６と連通するタービンケーシング３０４の一部を加熱または冷却する。熱電素子３０６によりタービンケーシング３０４を加熱または冷却することにより、タービンケーシング３０４の少なくとも一部が、それぞれ膨張または収縮する。タービンケーシング３０４の膨張および収縮は、１つまたは複数のタービンブレードとタービンケーシング３０４の間のクリアランスを調整する。熱電素子３０６は、冷却システム３０７と通信することができる。例示的な実施形態では、冷却システム３０７は、換気システム３０８を含むことができる。例えば、冷却モードにあるとき、熱電素子３０６は、図１で示された外側のヒートシンク部分１１１を含むことができる。ヒートシンク部分は、タービンケーシング３０４から伝達された熱を周囲環境へと放散することができる。換気システム３０８は、熱電素子３０６のヒートシンク部からの放散された熱を遠隔場所に送ることができ、そこで熱をリサイクルまたは廃棄することができる。他の実施形態では、冷却システム３０７は、冷却回路３１０を含むことができる。例えば、冷却システム３０７は、熱電素子３０６と通信する冷媒冷却回路を含むことができる。いくつかの例では、冷媒冷却回路は、水冷却（開または閉）ループを含むことができる。任意のタイプまたは数の冷却液を冷却回路３１０で使用することができる。
【００３０】
図４は、本発明の実施形態に従って、タービンにおけるクリアランスを調整するための方法４００の例示的な流れ図を示す。一例では、図１の例示的な制御装置１１２、および／または例示的な制御装置１１２の１つまたは複数のモジュールは、単独で、または組み合わせて、方法４００で述べるオペレーションを行うことができる。
【００３１】
この特定の実施形態では、方法４００は、図４のブロック４０２で開始することができ、方法４００は、１つまたは複数の熱電素子をタービンケーシングの周りに少なくとも部分的に配置するステップを含むことができる。１つまたは複数の熱電素子は、１つまたは複数のタービンブレードに沿った位置、または１つまたは複数のタービンブレードに隣接する位置とすることができる。さらに、１つまたは複数の熱電素子は、タービンケーシングの円周全体の周囲に配置することができるが、あるいはタービンケーシングの円周の一部にだけ配置することができる。１つまたは複数の熱電素子は、タービンケーシング上またはその周りの任意の位置に、かつ任意のパターンで配置することができる。
【００３２】
ブロック４０２の後にブロック４０４が行われる。ブロック４０４で、方法４００は、１つまたは複数の熱電素子を用いてタービンケーシングの少なくとも一部を加熱または冷却することにより、タービンケーシングの膨張または収縮を制御するステップを含むことができ、１つまたは複数のタービンブレードとタービンケーシングの間のクリアランスが調整される。例えば、いくつかの実施形態では、方法４００は、１つまたは複数のタービンブレードとタービンケーシングの間のクリアランスを減少させて、動作中の効率を高める、すなわち、タービンケーシングを冷却して、１つまたは複数のタービンブレードの周りで収縮させることができる。他の実施形態では、方法４００は、１つまたは複数のタービンブレードとタービンケーシングの間のクリアランスを増加させて、始動中の効率を高める、すなわち、タービンケーシングを加熱して、１つまたは複数のタービンブレードの周りで膨張させ、１つまたは複数のタービンブレードが始動中に拡大できるようにする。
【００３３】
例示的な実施形態では、図５で示すように、熱電素子システム５００は、少なくとも１つのペルチエ素子５０２を含むことができるが、あるいはペルチエ効果を使用する、またはその他の形で実施するコンポーネントを含むことができる。熱伝達基板５０４および５０６は、熱電素子システム５００に印加される電圧の極性に応じてコールドシンクまたはヒートシンクになりうる。例示的な実施形態では、熱伝達基板５０４は、発泡金属（例えば、銅発泡体、アルミニウム発泡体、またはグラファイト発泡体など）を含むことができ、熱伝達基板５０６は、セラミックウェーハ（例えば、シリコンまたは同様のものなど）を含むことができる。この実施形態では、セラミックウェーハ５０６は、タービンケーシング１０６に当接させて配置することができる。熱電素子システム５００は、少なくとも１つのペルチエ素子５０２、金属発泡体ヒートシンク５０４、セラミックウェーハ５０６、および冷却システム５１２を介してタービンケーシング１０６の少なくとも一部の加熱または冷却を制御することにより、タービンケーシング１０６の膨張または収縮を制御するように構成することができ、したがって、１つまたは複数のタービンブレードとタービンケーシング１０６の間のクリアランスが、タービンケーシング１０６が膨張または収縮することにより調整される。熱電素子システム５００は、少なくとも１つのペルチエ素子５０２が受け取る電圧および極性を制御することにより、タービンケーシング１０６の加熱または冷却を制御することができる。すなわち、タービンケーシング１０６の加熱または冷却は、少なくとも１つのペルチエ素子５０２への電圧の極性によって決まる。
【００３４】
図５をさらに参照すると、例示的な実施形態では、制御装置５１０は、少なくとも１つのペルチエ素子５０２と冷却システム５１２の両方と通信することができる。制御装置５１０は、本明細書で述べた機能を行うためにハードウェア、ソフトウェア、またはそれらの組合せを用いて実施することができる。例として、制御装置５１０は、プロセッサ、ＡＳＩＣ、比較器、差動モジュール、または他のハードウェア手段とすることができる。同様に、制御装置５１０は、メモリに記憶することができ、かつプロセッサまたは他の処理手段により実行可能なソフトウェアまたは他のコンピュータ実行可能命令を含むことができる。いくつかの例では、制御装置５１０は、前に論じた制御装置１１２と同様のものとすることができる。制御装置５１０は、少なくとも１つのペルチエ素子５０２および冷却システム５１２を連携して動作させて、タービンケーシング１０６の膨張または収縮を制御できるようにする。例えば、温度センサ５０８は、タービンケーシング１０６の温度を監視することができる。タービンケーシング１０６の温度に応じて、制御装置５１０は、少なくとも１つのペルチエ素子５０２への電圧を調整する（例えば、増加する、減少させる、かつ／または反転させる）ことができる。さらに、タービンケーシング１０６の温度に応じて、制御装置５１０は、冷却システム５１２を調整して、熱伝達を増加または減少させるために、金属発泡体ヒートシンク５０４へと送られる空気（例えば、周囲の空気）量を増加または減少させることができる。この方法では、制御装置５１０は、少なくとも１つのペルチエ素子５０２および冷却システム５１２を同時に制御して、タービンケーシング１０６の膨張または収縮を制御することができる。
【００３５】
例示的な実施形態では、熱電素子システム５００は、タービンコンパートメント５１４内に配置することができる。タービンコンパートメント５１４は、熱電素子システム５００を、全体的もしくは部分的に、その中に囲むことができる。タービンコンパートメント５１４には、そこからの流体漏れを阻止するために、負圧がかけられている。この方法では、制御装置５１０は、タービンコンパートメント５１４の全体にわたる流体流れを制御するために、冷却システム５１２と通信することができる。例えば、制御装置５１０は、冷却システム５１２の１つまたは複数のフローバルブまたはダンパと通信することができる。いくつかの例では、制御装置５１０は、冷却システム５１２の１つまたは複数のフローバルブまたはダンパを操作して、熱伝達を増加または減少させるために、金属発泡体ヒートシンク５０４に向けて送られる流体の流れを調整することができる。したがって、制御装置５１０を介して、冷却システム５１２は、少なくとも１つのペルチエ素子５０２と連携して動作し、タービンケーシング１０６の膨張または収縮を制御することができる。
【００３６】
タービンにおけるクリアランスを調整するための例示的なシステムおよび方法が述べられている。これらのシステムおよび方法のいくつか、またはすべては、必ずしもそのようにする必要はないが、前述の図１で示したものなどのアーキテクチャにより少なくとも部分的に実施することができる。
【００３７】
諸実施形態を、構造的な特徴および／または方法的動作に特有の文言で述べてきたが、本開示は、記載の特有な特徴または動作に必ずしも限定されないことを理解されたい。そうではなくて、特有な特徴および動作は、諸実施形態を実施する例示的な形態として開示されている。
【符号の説明】
【００３８】
１００  タービンシステム
１０２  タービン
１０４  タービンブレード
１０６  タービンケーシング
１０８  クリアランス
１０９  中心軸
１１０  熱電素子
１１１  ヒートシンク
１１２  制御装置
１１４  メモリ
１１６  プロセッサ（複数可）
１１８  取外し可能な記憶装置
１２０  取外し不能な記憶装置
１２２  通信接続（複数可）
１２４  入力装置（複数可）
１２６  出力装置（複数可）
１２８  オペレーティングシステム
１３０  クリアランスモジュール
１３２  電源
２００  熱電素子
２０２  ｎ型の不純物イオンでドープされた半導体
２０４  ｐ型の不純物イオンでドープされた半導体
２０６  導体
２０８  導体
２１０  熱伝達基板
２１２  熱伝達基板
２１４  電流
３００  タービンシステム
３０２  タービン
３０４  タービンケーシング
３０６  熱電素子
３０７  冷却システム
３０８  換気システム
３１０  冷却回路
４０２ １つまたは複数の熱電素子をタービンケーシングの周りに少なくとも部分的に配置する
４０４ 熱電素子を用いてタービンケーシングの少なくとも一部を加熱または冷却することによりタービンケーシングの膨張または収縮を制御し、１つまたは複数のタービンブレードとタービンケーシングの間のクリアランスが調整される
５００  熱電素子システム
５０２  ペルチエ素子
５０４  熱伝達基板、金属発泡体ヒートシンク
５０６  熱伝達基板、セラミックウェーハ
５０８  温度センサ
５１０  制御装置
５１２  冷却システム
５１４  タービンコンパートメント
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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