JP2016196880A - ターボ機械のためのヒートパイプ温度管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】ターボ機械のためのヒートパイプインタークーラーを提供すること。【解決手段】ターボ機械は、ロータブレード及びステータベーンの隣接する列の間に存在する段間ギャップを有する圧縮機を含む。圧縮機には燃焼器が接続され、燃焼器にはタービンが接続される。インタークーラーは、圧縮機に動作可能に接続され、段間ギャップ内に延びる第１の複数のヒートパイプを含む。第１の複数のヒートパイプは、第１のマニホルドに動作可能に接続され、ヒートパイプ及び第１のマニホルドは、圧縮機による圧縮空気流からの熱を熱交換器に伝達するよう構成されている。冷却システムは、タービンに動作可能に接続され、タービンノズルに配置された第２の複数のヒートパイプを含む。【選択図】図１

Description

本発明の例示的な実施形態は、ターボ機械の技術に関し、より詳細には、ターボ機械のためのヒートパイプインタークーラーに関する。

ターボ機械は、タービンに作動可能に接続された圧縮機を含み、該タービンは、発電機などの他の機械を駆動する。圧縮機は、流入する空気流を圧縮し、この圧縮空気流が燃焼器に供給され、燃料と混合されて着火され、高温高圧の燃焼生成物を生成する。高温高圧の燃焼生成物は、タービンを駆動するのに利用される。場合によっては、圧縮機から離れた圧縮空気流は、特定の燃焼効率を得るために再度圧縮される。しかしながら、圧縮空気流の再圧縮は、空気流の温度を所望の限度を超えて上昇させる。従って、再圧縮する前に、空気流をインタークーラーに通過させるようにする。２つの圧縮機段の間にあるインタークーラーは、圧縮空気流の温度を低下させ、再圧縮されたときに再圧縮空気流の温度が所望の限度内にあるようにする。しかしながら、従来のインタークーラーは、相当なインフラコスト及び資本コストが必要となる大型のシステムである。

単純サイクル及び複合サイクルタービンシステムは、広範囲の温度で気体から液体まで様々な燃料を用いるよう設計される。幾つかの例では、燃料は、圧縮機吐出空気温度と比べて相対的に低温とすることができる。低温の燃料を利用すると、ガスタービンシステムのエミッション、性能及び効率に影響を与える。これらの特性を改善するために、燃料を燃焼させる前に燃料温度を上昇させることが望ましい。

燃料が燃焼する前に燃料温度を上昇させることにより、ガスタービンシステムの全体の熱性能を向上させることができる。一般に、燃料を加熱することで、所望の燃焼温度を得るのに必要とされる燃料の量が低減されることにより、ガスタービンシステムの効率が改善される。燃料を加熱する１つの手法は、電気ヒータを用いるか、複合サイクルプロセスから生じた熱を利用して、燃料温度を上昇させることである。しかしながら、既存の複合サイクル燃料加熱システムは蒸気流を用いることが多く、この蒸気流は、複合サイクル出力を増大させるために蒸気タービンに配向される場合がある。

米国特許第８，８１６，５２１号明細書

本発明の１つの態様において、ターボ機械は、吸気部分及び出口部分を有する圧縮機を含む。圧縮機は、複数のロータブレード及び複数のステータベーンと、ロータブレード及びステータベーンの隣接する列の間に存在する段間ギャップと、を有する。圧縮機は、吸気部分にて受け取った空気を圧縮して、出口部分に流出する圧縮空気流を形成する。燃焼器は、圧縮機に動作可能に接続され、該燃焼器は、圧縮空気流を受け取る。タービンは、燃焼器に動作可能に接続され、該タービンは、燃焼器から燃焼ガス流を受け取る。タービンは、複数のタービンブレードと、複数のホイールと、複数のノズルと、タービンの外側シェルを形成するタービンケーシングとを有する。インタークーラーは、圧縮機に動作可能に接続される。インタークーラーは、圧縮機の段間ギャップ内に延びる第１の複数のヒートパイプを含む。第１の複数のヒートパイプは、第１のマニホルドに動作可能に接続される。第１の複数のヒートパイプ及び第１のマニホルドは、圧縮空気流からの熱を１又はそれ以上の熱交換器に伝達するよう構成される。冷却システムは、タービンに動作可能に接続される。冷却システムは、複数のタービンノズルのうちの少なくとも１つのノズルに配置された第２の複数のヒートパイプを含む。第２の複数のヒートパイプは、第２のマニホルドに動作可能に接続される。第２の複数のヒートパイプ及び第２のマニホルドは、複数のノズルからの熱を１又はそれ以上の熱交換器に伝達するよう構成されている。

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、吸気部分及び出口部分を有する圧縮機を含む。圧縮機は、複数のロータブレード及び複数のステータベーンと、ロータブレード及びステータベーンの隣接する列の間に存在する段間ギャップと、を有する。圧縮機は、吸気部分にて受け取った空気を圧縮して出口部分に流出する圧縮空気流を形成する。燃焼器は、圧縮機に動作可能に接続される。タービンは、燃焼器から燃焼ガスを受け取る。タービンは、複数のタービンブレードと、複数のホイールと、複数のノズルと、タービンの外側シェルを形成するタービンケーシングと、を有する。温度管理システムは、圧縮機に動作可能に接続されたインタークーラーを含む。インタークーラーは、段間ギャップ内に延びる第１の複数のヒートパイプを含む。第１の複数のヒートパイプは、第１のマニホルドに動作可能に接続される。第１の複数のヒートパイプ及び第１のマニホルドは、圧縮空気流からの熱を１又はそれ以上の熱交換器に伝達するよう構成される。温度管理システムはまた、タービンに動作可能に接続された冷却システムを含む。冷却システムは、複数のタービンノズルのうちの少なくとも１つに配置された第２の複数のヒートパイプを含む。第２の複数のヒートパイプは、第２のマニホルドに動作可能に接続される。第２の複数のヒートパイプ及び第２のマニホルドは、複数のノズルからの熱を１又はそれ以上の熱交換器に伝達するよう構成されている。

ターボ機械の簡易概略図。 本発明の１つの態様による、ターボ機械の一部を通る部分概略軸方向断面図。 本発明の１つの態様による、インタークーラーの概略断面図。 本発明の１つの態様による、インタークーラーの部分的な概略半径方向断面図。 本発明の別の態様による、冷却システムの概略断面図。 本発明の別の態様による、冷却システムの概略断面図。 本発明の１つの態様による、冷却システムの部分概略半径方向断面図。 本発明の１つの態様による、円形又は円筒形のヒートパイプの断面形状を示す図。 本発明の１つの態様による、楕円形のヒートパイプの断面形状を示す図。 本発明の１つの態様による、多角形のヒートパイプの断面形状を示す図。 本発明の１つの態様による、丸みのあるコーナーを有する矩形のヒートパイプの断面形状を示す図。 本発明の１つの態様による、複数のフィンを有する円形又は円筒形のヒートパイプの断面形状を示す図。 本発明の１つの態様による、インタークーラー及び冷却システムを組み込んだターボ機械の概略図。 本発明の１つの態様による、ターボ機械の一部を通る部分概略軸方向断面図。 本発明の１つの態様による、第２の冷却システムの概略断面図。 本発明の１つの態様による、第２の冷却システムの部分概略半径方向断面図。 本発明の１つの態様による、アフタークーラーの概略断面図。 本発明の１つの態様による、アフタークーラーの部分概略半径方向断面図。 本発明の１つの態様による、第３の冷却システムの概略断面図。 本発明の１つの態様による、第３の冷却システムの概略図。 本発明の１つの態様による、インタークーラー、冷却システム、第２の冷却システム、アフタークーラー、及び第３の冷却システムを組み込んだターボ機械の簡易ブロック図。

本発明の１つ又はそれ以上の特定の態様／実施形態について、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、本明細書では、実際の実施態様の全ての特徴については説明しないことにする。何れかの技術又は設計プロジェクトと同様に、このような何らかの実際の実施構成の開発において、システム及びビジネスに関連した制約への準拠など、実施構成毎に異なる可能性のある開発者の特定の目標を達成するために、多数の実施時固有の決定を行う必要がある点は理解されたい。更に、このような開発の取り組みは、複雑で時間を要する可能性があるが、本開示の利点を有する当業者にとっては、設計、製作、及び製造の日常的な業務である点を理解されたい。

本発明の種々の実施形態の要素を導入する際に、冠詞「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、要素の１つ又はそれ以上が存在することを意味するものとする。用語「備える」、「含む」、及び「有する」は、包括的なものであり、記載した要素以外の付加的な要素が存在し得ることを意味する。動作パラメータ及び／又は環境条件の何れかの実施例は、開示された実施形態の他のパラメータ／条件だけに限定されない。加えて、本発明の「１つの実施形態」、「１つの態様」、又は「ある実施形態」もしくは「ある態様」という表現は、記載した特徴を同様に組み入れた付加的な実施形態の存在を排除するものとして解釈されることを意図するものではない点を理解されたい。

図１は、ターボ機械１００の簡易概略図を示している。ターボ機械は、燃焼器１２０に動作可能に接続された圧縮機１１０を備え、燃焼器１２０はタービン１３０に動作可能に接続される。タービンの排気口は、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に送られる蒸気を発生する。この実施例では、全てのターボ機械は、単一シャフト構成で配置され、シャフト１６０が発電機１７０を駆動する。用語「ターボ機械」は、圧縮機、タービン、又はこれらの組み合わせを含むことを理解されたい。

図２は、本発明の１つの態様による、ターボ機械の一部を通る部分概略軸方向断面図である。ターボ機械１００は、吸気部分２０２及び出口部分２０４を有する圧縮機１１０を含む。圧縮機は、吸気部分２０２で受け取られた空気を圧縮して圧縮空気流を形成し、この圧縮空気流は、出口部分２０４内に流出し、又は出口部分２０４から外に流出する。燃焼器１２０は、圧縮機１１０と動作可能に接続され、燃焼器１２０は、圧縮空気流を受け取る。タービン１３０は、燃焼器１２０と動作可能に接続され、タービン１３０は、燃焼器１２０からの燃焼ガス流を受け取る。

インタークーラー２２０は、圧縮機１１０の段間ギャップ１１３に動作可能に接続される。段間ギャップ１１３は、圧縮機におけるロータブレード１１１とステータベーン１１２との間のギャップである。段間ギャップは、何れかの隣接するロータブレードとステータベーンとの間に配置することができる。インタークーラー２２０は、段間ギャップに延びる第１の複数のヒートパイプ２２２を含む。例えば、段間ギャップは、第１段と最終段の間の圧縮機の抽気段において、又は特定の用途において要求される段もしくは段間に配置することができる。第１のヒートパイプ２２２はマニホルド２２４に動作可能に接続され、該ヒートパイプ２２２及びマニホルド２２４は、圧縮機の圧縮空気流から１又はそれ以上の熱交換器２４０に熱を伝達するよう構成される。

第１のヒートパイプ２２２は、段間ギャップに配置又は位置付けられ、該第１のヒートパイプが圧縮機ケース２３０の外側部分から段間ギャップ内に延びるようになる。図示の実施例において、第１のヒートパイプ２２２は、抽気段に相当する圧縮機の第１３段に対応した段間ギャップ内に延びる。しかしながら、第１のヒートパイプは、圧縮機１１０に沿ったあらゆる所望の地点又は段に配置することができる。各第１のヒートパイプ２２２は、ターボ機械ケーシングを通過して圧縮空気流の流路内に延びる。第１のヒートパイプ２２２は、圧縮空気流から熱を吸収して、圧縮空気流の温度を低下させる。

冷却システム２５０は、タービン１３０に動作可能に接続される。例えば、冷却システム２５０は、ノズル１３４の少なくとも一部に配置された第２の複数のヒートパイプ２５２を含む。ヒートパイプ２５２はノズルと熱連通しており、ヒートパイプはまた、タービンケーシング１３１とも熱連通している。ノズル１３４からヒートパイプ２５２内に吸収された熱は、タービンケーシング内に収容されるか又はタービンケーシングに取り付けることができるヒートパイプ２５４の第２のグループに伝達される。第２の複数のヒートパイプからの熱は、マニホルド２５６に伝導する。次いで、この熱は、ヒートパイプ熱交換器２４０に伝達することができる。第２の複数のヒートパイプ２５２，２５４は、タービンの周りに円周方向に配置され、及び／又は１又はそれ以上のタービンノズル内に配置することができる。

タービン１３０が作動すると、燃焼ガスが熱を発生し、この熱の一部がノズル１３４に伝達される。この熱は、第２の複数のヒートパイプ２５２，２５４によって取り込むことができる。ヒートパイプ２５２，２５４は、この熱を第２のマニホルド２５６に、次いで１又はそれ以上の熱交換器に伝達する。非限定的な実施例として、第２の複数のヒートパイプは、ノズル１３４の内部に配置され、又はタービンケーシング１３１内のノズルに配置することができる。後者の場合、ヒートパイプは、タービンケーシング１３１との熱連通を維持するよう構成されている。他の実施形態において、ヒートパイプ２５２，２５４は、タービンケーシング内に部分的に埋め込むことができ、或いは、外部からタービンケーシング内に延びることができる。ヒートパイプ２５２，２５４は、タービンの第１段から最終段の間（且つこれらを含めて）のノズルに配置され、或いは、特定の用途において要求される何れかの個々のノズル段に配置することができる。

図３は、本発明の１つの態様による、インタークーラー２２０の概略断面図を示す。第１のヒートパイプ２２２は、圧縮機のシェル２３０又はターボ機械シェルを通って圧縮機の空気流内に延びる。一例として、ヒートパイプ２２２は、第１３段ロータブレード１１１及び第１３段ステータベーン１１２を有する第１３段とすることができる段間ギャップ１１３内に配置される。しかしながら、ヒートパイプ２２２は、ブレードとベーンの間の何れかのギャップ、又は特定の用途において要求される圧縮機の何れかの段間のギャップに配置することができることを理解されたい。ヒートパイプ２２２は、液体金属又は溶融塩などの熱伝達媒体２２３を含む。マニホルド２２４は、水、グリコール、又はオイルなどの冷却剤／熱伝達媒体２２５を含む。マニホルド２２４は、ヒートパイプ熱交換器２４０に熱的に接続される。導管３１０は、ヒートパイプ熱交換器２４０を複数の他の熱交換器に接続する。例えば、他の熱交換器は、燃料加熱熱交換器２４１、燃料予熱熱交換器２４２、ＨＲＳＧ熱交換器２４３、及び他の何れかの望ましい熱交換器２４４とすることができる。ヒートパイプ熱交換器２４０は、マニホルド２２４から導管３１０における熱伝達媒体に熱を伝達する。単なる実施例として、導管の熱伝達媒体は、水、グリコール、オイル、又は他の何れかの好適な流体とすることができる。ポンプ３２０は、導管３１０及び熱交換器に流体を送り込むのに用いることができる。熱交換器はまた、バルブ制御バイパスライン２６０（明確にするために１つだけが図示されている）を含むことができる。バルブ２６１は、バイパスライン／導管２６０を介して熱交換器（例えば、２４２）を迂回して流れを配向するように動作することができる。この特徴要素は、特定の熱交換器が導管３１０に沿った流れから「排除」（場合によっては一時的に）されるべきである場合に望ましいとすることができる。バルブ２６１は、手動制御又は遠隔制御することができる。

図４は、本発明の１つの態様による、インタークーラー２２０の部分的な概略半径方向断面図を示している。ヒートパイプ２２２は、ターボ機械１００又は圧縮機１１０の周りに円周方向に配置及び分散される。マニホルド２２４は、ライン４１０で表される円周部に接続される。例えば、マニホルド２２４は、ターボ機械の周りにほぼ連続した流れループを形成することになる。この流れループの一部は中断されて、ヒートパイプ熱交換器２４０に配設され、その出口からマニホルド２２４に戻される。このようにして、圧縮機の空気流によって（ヒートパイプ２２２を介して）発生した熱は、熱交換器２４０に伝達することができる。

図５は、本発明の１つの態様による、冷却システム２５０の概略断面図を示す。ヒートパイプ２５２は、ノズル１３４内に配置され、ヒートパイプ２５４と熱連通している。複数のヒートパイプ２５２（例えば、ヒートパイプの第１のサブグループ）は、複数のノズル内に配置され、例えば、１つのノズル内に１つのヒートパイプが存在することができる。ヒートパイプ２５４（例えば、ヒートパイプの第２のサブグループ）は、タービンケーシング内に収容されるか、又はタービンケーシングに取り付けることができる。マニホルド２５６は、ヒートパイプ２５４に熱的に接続され、該ヒートパイプ２５４は、タービンケーシング／シェル１３１の周りに円周方向に配列することができる。マニホルド２５６は、水、蒸気、グリコール又はオイルなどの冷却剤／熱伝達媒体を含む。マニホルド２５６は、ヒートパイプ熱交換器２４０に熱的に接続される。導管３１０は、ヒートパイプ熱交換器２４０を複数の他の熱交換器に接続する。例えば、他の熱交換器は、燃料加熱熱交換器２４１、燃料予熱熱交換器２４２、ＨＲＳＧ熱交換器２４３、及び他の何れかの望ましい熱交換器２４４とすることができる。ヒートパイプ熱交換器２４０は、マニホルド２５６から導管３１０における熱伝達媒体に熱を伝達する。単なる実施例として、導管の熱伝達媒体は、水、グリコール、オイル、蒸気、又は他の何れかの好適な流体又はガスとすることができる。ポンプ３２０は、導管３１０及び熱交換器に流体を送り込むのに用いることができる。熱交換器はまた、バルブ制御バイパスライン２６０（明確にするために１つだけが図示されている）を含むことができる。バルブ２６１は、バイパスライン／導管２６０を介して熱交換器（例えば、２４２）を迂回して流れを配向するように動作することができる。この特徴要素は、特定の熱交換器が導管３１０に沿った流れから「排除」（場合によっては一時的に）されるべきである場合に望ましいとすることができる。バルブ２６１は、手動制御又は遠隔制御することができる。

図６は、本発明の別の態様による、冷却システム２５０の概略断面図を示す。第２の複数のヒートパイプ６５２は、ノズル１３４内に配置され、タービンケーシング１３１を貫通して延びる。ヒートパイプ６５２は、第２のマニホルド６５６と熱連通している。マニホルド６５６は、複数のヒートパイプ６５２に熱接続され、タービンケーシング／シェル１３１の周りに円周方向に配列することができる。ノズル１３４からの熱は、ヒートパイプ６５２からマニホルド６５６に伝達される。

図７は、本発明の１つの態様による、冷却システム２５０の部分概略半径方向断面図を示す。第２の複数のヒートパイプ２５２は、ノズル１３４の少なくとも一部に配置される。ヒートパイプ２５４は、タービンケーシング１３１の周りに円周方向に配置される。第２のマニホルド２５６は、ライン７１０で表される円周部に接続される。例えば、第２のマニホルド２５６は、ターボ機械の周りにほぼ連続した流れループを形成することになる。この流れループの一部は中断されて、ヒートパイプ熱交換器２４０に配設され、その出口からマニホルド２５６に戻される。このようにして、ノズル１３４及びヒートパイプ２５２，２５４によって発生した熱は、熱交換器２４０に伝達又は伝導することができる。ヒートパイプ２５２，２５４又は６５２は、第２の複数のヒートパイプと呼ぶことができる。

図８〜１２は、ヒートパイプの種々の断面形状を示し、これらの形状は、本明細書で記載されたヒートパイプの全てに適用できる点を理解されたい。図８は、本発明の１つの態様による、円形又は円筒形のヒートパイプ２２２の断面形状を示す。円筒形のヒートパイプは、従来の工具を用いた製造及び設置が容易である。図９は、本発明の１つの態様による、楕円形のヒートパイプ１１２２の断面形状を示す。楕円形のヒートパイプは、円筒形のヒートパイプと比べて改善された熱伝達特性を有することができる。図１０は、本発明の１つの態様による、多角形のヒートパイプ１０２２の断面形状を示す。多角形は、矩形、六角形、方形、又は他の何れかの好適な多角形を含むことができる。図１１は、丸みのあるコーナーを有する矩形のヒートパイプ１１２２の断面形状を示す。丸みのあるコーナーを有する矩形の形状は、表面積が増大したことに起因して、楕円のヒートパイプに優る改善された熱伝達特性を有することができる。図１２は、本発明の１つの態様による、複数のフィン１２２３を有する円形又は円筒形のヒートパイプ１２２２の断面形状を示す。フィンは、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又は半径方向に配列することができ、銅又はアルミニウムのような高い熱伝導率を有する材料から構成することができる。

図１３は、本発明の１つの態様による、インタークーラー２２０、第１の冷却システム２１０及び冷却システム２５０を組み込んだ温度管理システム１３００の概略図を示す。ターボ機械は、圧縮機１１０、燃焼器１２０、及びタービン１３０を含む。インタークーラーは、マニホルド２２４に接続された複数のヒートパイプ（明確にするために図示せず）を含む。マニホルド２２４は、ヒートパイプ熱交換器２４０に接続される。冷却システムは、マニホルド２５６に接続された複数のヒートパイプ（明確にするために図示せず）を含む。マニホルド２５６は、ヒートパイプ熱交換器２４０に接続される。ポンプ３２０は、導管システム及び複数の熱交換器を通じて冷却剤を循環させる。ヒートパイプ熱交換器は、燃料／ガス予熱熱交換器２４２に接続される。燃料ガス１３６０は、燃焼器１２０に入力されて移動する。燃料／ガス予熱熱交換器は、熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）熱交換器２４３に接続される。水１３７０は、熱交換器２４３に入力され、加熱されて高温又は蒸気になり、ＨＲＳＧエコノマイザ（図示せず）に出力される。各熱交換器は、それぞれの熱交換器を選択的にバイパスさせるためのバイパスライン２６０及びバルブ２６１を含むことができる。明確にするために、かかるバイパスラインが１つのみ図示されている。一次燃料加熱熱交換器２１４には、ＨＲＳＧ（図示せず）から蒸気１３９０を送給することができ、結果として得られる加熱燃料が燃焼器１２０に供給される。

バルブ２６１及びバイパスライン２６０（全ての熱交換器に接続されている場合）は、燃料加熱及び機械効率の制御を改善することができる。例えば、熱交換器２４０，２４３は、ループ状に接続され、ＨＲＳＧに入力される水のみを加熱することができる。熱交換器２４０，２４２は、ループ状に接続され、供給燃料を予熱することができる。この構成は、ＨＲＳＧから引き込まれる蒸気を大幅に低減又は排除することができ、より多くの蒸気を蒸気タービン（図示せず）に配向できるようになる。別の実施例として、熱交換器２４０，２４２及び２４３は、ループ状に接続することができる。この構成は、燃料１３６０を予熱し、ＨＲＳＧに入る水１３７０を予熱することになる。熱交換器２４０，２４２及び２４１は、ループ状に接続することができ、これにより燃料加熱の潜在力が最大となる。或いは、全ての熱交換器をループ状に接続され、圧縮機の圧縮空気流から熱が除去されることから利点が得られるようにすることができる。

図１４は、本発明の１つの態様による、ターボ機械の一部を通る部分概略軸方向断面図である。第２の冷却システム１４５０は、タービンケーシング１３１に動作可能に接続される。例えば、第３の複数のヒートパイプ１４５２は、タービンケーシングに取り付けられ、また、該タービンケーシングと熱連通している。ヒートパイプ１４５２は、タービンケーシングの周りに円周方向に配置され、溶接、ファスナー、ボルト、溶接ブラケット、クランプ、又は他の何れかの取付機構によりタービンケーシングに取り付けることができる。第３の複数のヒートパイプ１４５２は、第３のマニホルド１４５４に動作可能に接続され、ヒートパイプ１４５２及びマニホルド１４５４は、タービンケーシング１３１から１又はそれ以上の熱交換器２４０に熱を伝達するよう構成される。ヒートパイプ１４５２は、タービンケーシング１３１から熱を吸収する。タービン１３０が作動すると、高温燃焼ガスが種々のタービン段（３つが図示されている）を通って流れる。熱の一部は、タービンケーシングに伝達され、この熱は、ヒートパイプ１４５２により取り込むことができる。１つの実施例において、ヒートパイプはタービンケーシングに溶接され、該ヒートパイプは、タービンケーシングの外面と密接触を維持する（熱伝達を改善するため）よう構成される。他の実施形態では、ヒートパイプ１４５２は、タービンケーシングの形状を辿るように形成することができ、或いは、タービンケーシングに埋め込むことができる。

アフタークーラー１４２０は、圧縮機１１０の出口部分２０４に動作可能に接続される。アフタークーラー１４２０は、出口部分２０４に延びる第４の複数のヒートパイプ１４２２を含む。ヒートパイプ１４２２は、第４のマニホルド１４２４に動作可能に接続され、第４の複数のヒートパイプ１４２２及び第４のマニホルド１４２４は、出口部分２０４における圧縮空気流から１又はそれ以上の熱交換器２４０に熱を伝達するよう構成される。ヒートパイプ１４２２の一部は、圧縮機の最終段の出口付近に配置されたヒートパイプ１４２２によって示されるように、燃焼器１２０の半径方向内向きで圧縮機吐出ケース（ＣＤＣ）２３０内に配置される。各ヒートパイプ１４２２は、ＣＤＣ２３０を通って圧縮空気流の流路内に延びる。燃焼器１２０から半径方向外向きに圧縮機出口部分２０４内に配置されたヒートパイプ１４２２は、移行部品１２２付近及び燃焼器１２０の圧縮空気流入口付近に配置されて示される。半径方向内向き及び半径方向外向きのヒートパイプ１４２２は、単独で用いることができ、或いは、両方を一緒に用いることができる。例えば、より多くの熱を除去するために、半径方向に配置されたヒートパイプ１４２２の両方のセットを利用することができる。ヒートパイプ１４２２は、圧縮空気から熱を吸収して、その温度を低下させる。

ターボ機械のタービン１３０は、圧縮機１１０から取り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ベース金属特性に許容可能な温度まで冷却する。タービン回転構成要素（例えば、ホイール１３３及びバケット１３２）は、内部通路を介して冷却され、他方、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。回転構成要素は、圧縮機から抽気された空気により冷却することができる。この圧縮機抽気空気は、ダクト１４４１を介して回転構成要素（例えば、ホイール１３３）に送られる。抽気空気は、ホイール１３３を通過し、これにより対流熱伝達により構成要素を冷却する。しかしながら、この冷却（又は温度管理）プロセスは、冷却空気の温度が低下した場合に改善することができる。本発明によれば、第３の冷却システム１４４０は、複数のホイール１３３のうちの少なくとも１つのホイールの軸方向上流側に配置された第５の複数のヒートパイプ１４４２を含む。１つの実施例として、第５の複数のヒートパイプ１４４２は、ホイール１３３の上流側の周りに円周方向に配置又は配列することができる。ヒートパイプは、ロータバレル冷却チャンバ１４４３の内部に取り付けることができる。ヒートパイプ１４４２は、ライン１４４４を介して軸受クーラーシステム１４４５に動作可能に接続される。ライン１４４４はまた、ヒートパイプとすることができる。軸受クーラーシステム１４４５は、軸受１４４６（軸受＃２と呼ばれる場合もある）及び該軸受１４４５に関連する潤滑オイルを冷却する。ヒートパイプ１４４２，１４４４及び軸受クーラーシステム１４４５は、圧縮機抽気空気（ダクト１４４１から流出する）から１又はそれ以上の熱交換器１４４７に熱を伝達するよう構成されている。

第５の複数のヒートパイプ１４４２は更に（或いは代替として）、ライン１４４８を介して軸受クーラーシステム１４４５’に動作可能に接続することができる。ライン１４４８はまた、ヒートパイプとすることができる。軸受クーラーシステム１４４５’は、軸受１４４６’（軸受＃１と呼ばれる場合もある）及び該軸受１４４６’に関連する潤滑オイルを冷却する。ヒートパイプ１４４２，１４４８及び軸受クーラーシステム１４４５’は、圧縮機抽気空気（ダクト１４４１から流出する）から１又はそれ以上の熱交換器１４４７’に熱を伝達するよう構成されている。

図１５は、本発明の１つの態様による、冷却システム１４５０の概略断面図を示す。第３の複数のヒートパイプ１４５２は、タービンケーシング１３１に取り付けられる。ヒートパイプ１４５２は、液体金属又は溶融塩などの熱伝達媒体１４５３を含む。第３のマニホルド１４５４は、水、蒸気、グリコール、又はオイルなどの冷却剤／熱伝達媒体を含む。マニホルド１４５４は、ヒートパイプ熱交換器２４０に熱的に接続される。導管３１０は、ヒートパイプ熱交換器２４０を複数の他の熱交換器に接続する。例えば、他の熱交換器は、燃料加熱熱交換器２４１、燃料予熱熱交換器２４２、ＨＲＳＧ熱交換器２４３、及び他の何れかの望ましい熱交換器２４４とすることができる。ヒートパイプ熱交換器２４０は、マニホルド１４４から導管３１０における熱伝達媒体に熱を伝達する。

図１６は、本発明の１つの態様による、第３の冷却システム１４５０の部分概略半径方向断面図を示す。第３の複数のヒートパイプ１４５２は、タービンケーシング１３１の周りに円周方向に配置及び分散される。第３のマニホルド１４５４は、ライン１６１０で表される円周部に接続される。例えば、マニホルド１４５４は、タービン１３０の周りにほぼ連続した流れループを形成することになる。この流れループの一部は中断されて、ヒートパイプ熱交換器２４０に配設され、その出口からマニホルド１４５４に戻される。このようにして、タービンケーシング１３１によって（ヒートパイプ１４５２を介して）発生した熱は、熱交換器２４０に伝達することができる。

図１７は、本発明の１つの態様による、アフタークーラー１４２０の概略断面図を示す。第４の複数のヒートパイプ１４２２は、ＣＤＣシェル２３０又はターボ機械シェルを通って圧縮機の出口部分２０４内に延びる。ヒートパイプ１４２２は、液体金属又は溶融塩などの熱伝達媒体１４２３を含む。第４のマニホルド１４２４は、水、グリコール、又はオイルなどの冷却剤／熱伝達媒体１４２５を含む。第４のマニホルド１４２４は、ヒートパイプ熱交換器２４０に熱的に接続される。導管３１０は、ヒートパイプ熱交換器１４４０を複数の他の熱交換器に接続する。例えば、他の熱交換器は、燃料加熱熱交換器２４１、燃料予熱熱交換器２４２、ＨＲＳＧ熱交換器２４３、及び他の何れかの望ましい熱交換器２４４とすることができる。ヒートパイプ熱交換器２４０は、マニホルド１４２４から導管３１０における熱伝達媒体に熱を伝達する。図１８は、本発明の１つの態様による、アフタークーラー１４２０の部分概略半径方向断面図を示す。ヒートパイプ１４２２は、ターボ機械１００又は圧縮機１１０の周りに円周方向に配置及び分散される。マニホルド１４２４は、ライン１８１０で表される円周部に接続される。例えば、マニホルド１４２４は、ターボ機械の周りにほぼ連続した流れループを形成することになる。この流れループの一部は中断されて、ヒートパイプ熱交換器２４０に配設され、その出口からマニホルド１４２４に戻される。このようにして、圧縮機の空気流によって（ヒートパイプ１４２２を介して）発生した熱は、熱交換器２４０に伝達することができる。

図１９は、本発明の１つの態様による、第３の冷却システム１４４０の概略断面図を示す。第５の複数のヒートパイプ１４４２は、ロータバレル冷却チャンバ１４４３に配置される。ヒートパイプ１４４４に接続されたヒートパイプ１４４２は、軸受１４４６及び／又は熱交換器１４４７に延びて、これらと熱連通している。ヒートパイプ１４４２は、ロータバレル冷却チャンバ１４４３の周りに円周方向に配列される。圧縮機吐出抽気空気からの熱は、ヒートパイプ１４４２，１４４４から軸受１４４６及び熱交換器１４４７に伝達される。

図２０は、本発明の１つの態様による、第３の冷却システム１４４０の概略図を示す。圧縮機抽気空気は、ダクト１４４１から流出し、ホイール１３３に衝突する。空気はまた、バケット１３２を通って移動することができる。抽気空気からの熱は、ヒートパイプ１４４２によって吸収されて軸受１４４６に伝導又は伝達される。軸受潤滑オイル２２１０は、軸受及びヒートパイプ１４４２，１４４４から熱を吸収し、潤滑オイルクーラー／熱交換器２２２０は、吸収した熱を周囲空気又は水などの熱伝達媒体２０２２に伝達する。熱交換器１４４７，１４４７’は、軸受１４４６、オイル２０１０及び／又は熱交換器２０２０のうちの一部又は全てを含むことができる。

図２１は、本発明の１つの態様による、インタークーラー２２０、冷却システム２５０、第２の冷却システム１４５０、アフタークーラー１４２０、及び第３の冷却システム１４４０を組み込んだターボ機械１００の簡易ブロック図を示す。インタークーラー、アフタークーラー、及び冷却システムは、熱交換器２１４０に接続することができ、該熱交換器は、１つの熱交換器又は１つよりも多い熱交換器とすることができる。加えて、所望の用途において、インタークーラー、アフタークーラー、及び／又は冷却システムの全て又は何れかの組み合わせを利用することができる。単なる非限定的な実施例として、ターボ機械は、インタークーラー２２０及び冷却システム２５０のみを利用することができ、又はターボ機械は、インタークーラー２２０、冷却システム２５０、及び第２の冷却システム１４５０を利用することができ、又は、ターボ機械は、インタークーラー２２０、冷却システム２５０、第２の冷却システム１４５０、及びアフタークーラー１４２０を利用することができ、或いは、ターボ機械は、インタークーラー２２０、冷却システム２５０、第２の冷却システム１４５０、アフタークーラー１４２０、及び第３の冷却システム１４４０を、もしくはインタークーラー、アフタークーラー、冷却システム、第２の冷却システム、及び第３の冷却システムの何れかの部分的組み合わせを利用することができる。

本明細書で記載されるマニホルドは、水、蒸気、グリコール、又はオイル、もしくは他の何れかの好適な流体などの熱伝達媒体を含むことができる。各マニホルドは、複数のヒートパイプに接続することができ、ヒートパイプは、圧縮機、燃焼器、タービン、又はターボ機械の回りに円周方向に配列することができる。ヒートパイプは、液体金属、溶融塩、又はＱｕ材料とすることができる熱伝達媒体を含む。単に例証として、熱伝達媒体は、アルミニウム、ベリリウム、ベリリウム−フッ素合金、ホウ素、カルシウム、コバルト、鉛−ビスマス合金、液体金属、リチウム−塩素合金、リチウム−フッ素合金、マンガン、マンガン−塩素合金、水銀、溶融塩、カリウム、カリウム−塩素合金、カリウム−フッ素合金、カリウム−窒素−酸素合金、ロジウム、ルビジウム−塩素合金、ルビジウム−フッ素合金、ナトリウム、ナトリウム−塩素合金、ナトリウム−フッ素合金、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、ジルコニウム−フッ素合金のうちの１又はこれらの組み合わせとすることができる。１つの特定の実施例として、熱伝達媒体は、カリウム及び／又はナトリウムを含む溶融塩とすることができる。ヒートパイプの外側部分は、高い熱伝導率、高強度、及び熱伝達媒体に対する高い耐腐食性といった複数の目的を果たすことができる何れかの好適な材料で作ることができる。

本明細書で記載されるヒートパイプは、熱伝導率が極めて高い「Ｑｕ−材料」で形成することができる。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、固体熱伝達媒体は、３つの基層の形で内壁に施工することができる。最初の２層は、ヒートパイプの内壁に晒される溶液から調製される。最初に、ナトリウム、ベリリウム、マンガン又はアルミニウム等の金属、カルシウム、ホウ素、及び重クロム酸ラジカルの種々の組み合わせを主としてイオン型で含む第１の層が、０．００８ｍｍから０．０１２ｍｍの深さで内壁に吸収される。次に、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、Ｂ−チタニウム、カリウム、ホウ素、カルシウム、アルミニウム等の金属、及び重クロム酸ラジカルの種々の組み合わせを主としてイオン型で含む第２の層が、第１の層の上に積層され、ヒートパイプの内壁を覆って厚さ０．００８ｍｍから０．０１２ｍｍの薄膜を形成する。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、重クロム酸ストロンチウム、酸化ホウ素、Ｂ−チタニウム、及び重クロム酸マンガン又は重クロム酸アルミニウム等の重クロム酸金属の種々の組み合わせを含む粉体であり、内壁全体に均等に分散される。この３層は、ヒートパイプに施工され、次に、熱分極されて、正味熱損失が僅か又は全くない熱エネルギを伝達する超伝導ヒートパイプを形成する。

本発明のインタークーラー、アフタークーラー及び冷却システムは、幾つかの利点を提供する。圧縮機及びタービン効率を改善することができ、燃料加熱のための蒸気需要が低減されることで、複合サイクルの発熱率が改善されることになる。圧縮機の質量流量が増大することができ、燃料加熱のための蒸気需要が低減されることで、複合サイクル出力が改善される。低温の圧縮機吐出空気流及び動作温度の低下に起因して、タービンセクションバケット、ホイール及び燃焼ガス移行部品の製品寿命を改善することができる。

本明細書は、最良の形態を含む実施例を用いて本発明を開示し、また、あらゆる当業者が、あらゆるデバイス又はシステムを実施及び利用すること並びにあらゆる組み込み方法を実施することを含む本発明を実施することを可能にする。本発明の特許保護される範囲は、請求項によって定義され、当業者であれば想起される他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、請求項の文言と差違のない構造要素を含む場合、或いは、請求項の文言と僅かな差違を有する均等な構造要素を含む場合には、本発明の範囲内にあるものとする。

１００ ターボ機械
１１０ 圧縮機
１１１ ロータブレード
１１２ ステータベーン
１１３ 段間ギャップ
１２０ 燃焼器
１２２ 移行部品
１３０ タービン
１３１ タービンケーシング
１３２ バケット
１３３ タービンホイール
１３４ ノズル
１４０ ＨＲＳＧ
１５０ 蒸気タービン
１６０ シャフト
１７０ 発電機
２０２ 吸気部分
２０４ 出口部分
２２２ ヒートパイプ（第１の複数の）
２２３ 熱伝達媒体
２２４ マニホルド（第１の）
２２５ 冷却剤／熱伝達媒体
２３０ 圧縮機ケース
２４０ ヒートパイプ熱交換器
２４１ 燃料加熱熱交換器
２４２ 燃料予熱熱交換器
２４３ ＨＲＳＧ熱交換器
２４４ 熱交換器
２５０ 冷却システム
２５２ ヒートパイプ（第２の複数の）
２５４ ヒートパイプ（第２の複数の）
２５６ マニホルド
２６０ バイパスライン
２６１ バルブ
３１０ 導管
３２０ ポンプ
４１０ ライン
６５２ ヒートパイプ（第２の複数の）
６５６ マニホルド
７１０ ライン
９２２ 楕円断面を有するヒートパイプ
１０２２ 多角形断面を有するヒートパイプ
１１２２ 矩形ヒートパイプ
１２２２ ヒートパイプ
１２２３ フィン
１３００ 温度管理システム
１４２０ アフタークーラー
１４２２ ヒートパイプ（第４の複数の）
１４２３ 熱伝達媒体
１４２４ 第４のマニホルド
１４２５ 冷却剤／熱伝達媒体
１４４０ 第３の冷却システム
１４４１ ダクト
１４４２ ヒートパイプ（第５の複数の）
１４４３ ロータバレル冷却チャンバ
１４４４ ライン、ヒートパイプ
１４４５ 軸受クーラーシステム
１４４６ 軸受
１４４７ 熱交換器
１４４８ ライン、ヒートパイプ
１４５０ 第２の冷却システム
１４５２ ヒートパイプ（第３の複数の）
１４５３ 熱伝達媒体
１４５４ 第３のマニホルド
１６１０ ライン
１８１０ ライン
２０１０ 軸受潤滑オイル
２０２０ 潤滑オイルクーラー／熱交換器
２１４０ 熱交換器

Claims (20)

1. ターボ機械（１００）であって、
   吸気部分（２０２）及び出口部分（２０４）と、複数のロータブレード（１１１）及び複数のステータベーン（１１２）と、前記ロータブレード及び前記ステータベーンの隣接する列の間に存在する段間ギャップと、を含み、前記吸気部分にて受け取った空気を圧縮して前記出口部分に流出する圧縮空気流を形成する圧縮機（１１０）と、
   前記圧縮機に動作可能に接続されて前記圧縮空気流を受け取る燃焼器（１２０）と、
   前記燃焼器に動作可能に接続されて前記燃焼器からの燃焼ガス流を受け取るタービン（１３０）と、
   を備え、前記タービンが、複数のタービンブレード、複数のホイール（１３３）及び複数のノズル（１３４）、並びに前記タービンの外側シェルを形成するタービンケーシング（１３１）を有し、
   前記ターボ機械（１００）が更に、
   前記圧縮機に動作可能に接続され、前記段間ギャップ内に延びる第１の複数のヒートパイプ（２２２）を含むインタークーラー（２２０）を備え、
   前記第１の複数のヒートパイプが、第１のマニホルド（２２４）に動作可能に接続されて該第１の複数のヒートパイプ及び前記第１のマニホルドが、前記圧縮空気流からの熱を１又はそれ以上の熱交換器（２４０）に伝達するよう構成されており、
   前記ターボ機械（１００）が更に、
   前記タービンに動作可能に接続され、前記複数のノズルのうちの少なくとも１つに配置された第２の複数のヒートパイプ（２１２）を含む冷却システム（２５０）を備え、
   前記第２の複数のヒートパイプが第２のマニホルド（２５６）に動作可能に接続されて該第２の複数のヒートパイプ及び前記第２のマニホルドが、前記複数のノズルからの熱を前記１又はそれ以上の熱交換器に伝達するよう構成されている、ターボ機械（１００）。
2. 前記タービンケーシングに動作可能に接続された第２の冷却システム（１４５０）を更に備え、該第２の冷却システムが、前記タービンケーシングに取り付けられてこれに熱連通した第３の複数のヒートパイプ（１４５２）を含み、前記第３の複数のヒートパイプが第３のマニホルド（１４５４）に動作可能に接続され、該第３の複数のヒートパイプ及び前記第３のマニホルドが、前記タービンケーシングからの熱を前記１又はそれ以上の熱交換器に伝達するよう構成される、請求項１に記載のターボ機械（１００）。
3. 前記圧縮機の出口部分に動作可能に接続されたアフタークーラー（１４２０）を更に備え、前記アフタークーラーが、前記出口部分内に延びる第４の複数のヒートパイプ（１４２２）を含み、前記第４の複数のヒートパイプが、第４のマニホルド（１４２４）に動作可能に接続され、前記第４の複数のヒートパイプ及び前記第４のマニホルドが、前記出口部分における圧縮空気流からの熱を前記１又はそれ以上の熱交換器に伝達するよう構成されている、請求項２に記載のターボ機械（１００）。
4. 前記タービンに動作可能に接続された第３の冷却システム（１４４０）を更に備え、前記第３の冷却システムが、前記複数のホイールのうちの少なくとも１つのホイールの軸方向上流側に配置された第５の複数のヒートパイプ（１４２２）を含み、前記第５の複数のヒートパイプが、軸受クーラーシステム（１４４５）に動作可能に接続され、前記第５の複数のヒートパイプ及び前記軸受クーラーシステムが、前記圧縮機抽気空気からの熱を前記１又はそれ以上の熱交換器に伝達するよう構成されている、請求項３に記載のターボ機械（１００）。
5. 前記第１の複数のヒートパイプ及び前記第２の複数のヒートパイプが更に、アルミニウム、ベリリウム、ベリリウム−フッ素合金、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、リチウム−塩素合金、リチウム−フッ素合金、マンガン、マンガン−塩素合金、水銀、溶融塩、カリウム、カリウム−塩素合金、カリウム−フッ素合金、カリウム−窒素−酸素合金、ロジウム、ルビジウム−塩素合金、ルビジウム−フッ素合金、ナトリウム、ナトリウム−塩素合金、ナトリウム−フッ素合金、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、ジルコニウム−フッ素合金のうちの１つ又はこれらの組み合わせを含む熱伝達媒体を含む、請求項１に記載のターボ機械（１００）。
6. 前記第１の複数のヒートパイプ及び前記第２の複数のヒートパイプが更に、カリウム、ナトリウム、又はセシウムのうちの１つ又はこれらの組み合わせを含む溶融塩熱伝達媒体を含む、請求項１に記載のターボ機械（１００）。
7. 前記第１の複数のヒートパイプが、前記圧縮機の抽気段に対応する前記段間ギャップに配置される、請求項１に記載のターボ機械（１００）。
8. 前記第１の複数のヒートパイプ及び前記第２の複数のヒートパイプの断面形状が、円形、楕円、丸みのあるコーナーを有する矩形、又は多角形のうちの少なくとも１つを全体的に有する、請求項１に記載のターボ機械（１００）。
9. 前記第１の複数のヒートパイプ又は前記第２の複数のヒートパイプのうちの少なくとも１つが更に、前記複数のヒートパイプの熱伝達能力を向上させるよう構成された複数のフィン（１２２３）を含む、請求項８に記載のターボ機械（１００）。
10. 前記１又はそれ以上の熱交換器が、燃料加熱熱交換器、熱回収蒸気発生器熱交換器、或いは、燃料加熱熱交換器と熱回収蒸気発生器熱交換器のうちの少なくとも１つに動作可能に接続されたヒートパイプ熱交換器を含む、請求項１に記載のターボ機械（１００）。
11. ターボ機械（１００）のための温度管理システム（１５００）であって、
    該ターボ機械が、
    吸気部分（２０２）及び出口部分（２０４）と、複数のロータブレード（１１１）及び複数のステータベーン（１１２）と、前記ロータブレード及び前記ステータベーンの隣接する列の間に存在する段間ギャップと、を含み、前記吸気部分にて受け取った空気を圧縮して前記出口部分に流出する圧縮空気流を形成する圧縮機（１１０）と、
    前記圧縮機に動作可能に接続されて前記圧縮空気流を受け取る燃焼器（１２０）と、
    前記燃焼器に動作可能に接続されて前記燃焼器からの燃焼ガス流を受け取るタービン（１３０）と、
    を備え、前記タービンが、複数のタービンブレード、複数のホイール（１３３）及び複数のノズル（１３４）、並びに前記タービンの外側シェルを形成するタービンケーシング（１３１）を有し、
    前記温度管理システム（１５００）が、
    前記圧縮機に動作可能に接続され、前記段間ギャップ内に延びる第１の複数のヒートパイプ（２２２）を含むインタークーラー（２２０）を備え、
    前記第１の複数のヒートパイプが、第１のマニホルド（２２４）に動作可能に接続されて該第１の複数のヒートパイプ及び前記第１のマニホルドが、前記圧縮空気流からの熱を１又はそれ以上の熱交換器（２４０）に伝達するよう構成されており、
    前記温度管理システム（１５００）が更に、
    前記タービンに動作可能に接続され、前記複数のノズルのうちの少なくとも１つに配置された第２の複数のヒートパイプ（２５２）を含む冷却システム（２５０）を備え、
    前記第２の複数のヒートパイプが第２のマニホルド（２５６）に動作可能に接続されて該第２の複数のヒートパイプ及び前記第２のマニホルドが、前記複数のノズルからの熱を前記１又はそれ以上の熱交換器に伝達するよう構成されている、温度管理システム（１５００）。
12. 前記タービンケーシングに動作可能に接続された第２の冷却システム（１４５０）を更に備え、該第２の冷却システムが、前記タービンケーシングに取り付けられてこれに熱連通した第３の複数のヒートパイプ（１４５２）を含み、前記第３の複数のヒートパイプが第３のマニホルド（１４５４）に動作可能に接続され、該第３の複数のヒートパイプ及び前記第３のマニホルドが、前記タービンケーシングからの熱を前記１又はそれ以上の熱交換器に伝達するよう構成される、請求項１１に記載の温度管理システム（１５００）。
13. 前記圧縮機の出口部分に動作可能に接続されたアフタークーラー（１４２０）を更に備え、前記アフタークーラーが、前記出口部分内に延びる第４の複数のヒートパイプ（１４２２）を含み、前記第４の複数のヒートパイプが、第４のマニホルド（１４２４）に動作可能に接続され、前記第４の複数のヒートパイプ及び前記第４のマニホルドが、前記出口部分における圧縮空気流からの熱を前記１又はそれ以上の熱交換器に伝達するよう構成されている、請求項１１に記載の温度管理システム（１５００）。
14. 前記タービンに動作可能に接続された第３の冷却システム（１４４０）を更に備え、前記第３の冷却システムが、前記複数のホイールのうちの少なくとも１つのホイールの軸方向上流側に配置された第５の複数のヒートパイプ（１４２２）を含み、前記第５の複数のヒートパイプが、軸受クーラーシステム（１４４５）に動作可能に接続され、前記第５の複数のヒートパイプ及び前記軸受クーラーシステムが、前記圧縮機抽気空気からの熱を前記１又はそれ以上の熱交換器に伝達するよう構成されている、請求項１１に記載の温度管理システム（１５００）。
15. 前記第１の複数のヒートパイプ及び前記第２の複数のヒートパイプが更に、アルミニウム、ベリリウム、ベリリウム−フッ素合金、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、リチウム−塩素合金、リチウム−フッ素合金、マンガン、マンガン−塩素合金、水銀、溶融塩、カリウム、カリウム−塩素合金、カリウム−フッ素合金、カリウム−窒素−酸素合金、ロジウム、ルビジウム−塩素合金、ルビジウム−フッ素合金、ナトリウム、ナトリウム−塩素合金、ナトリウム−フッ素合金、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、ジルコニウム−フッ素合金のうちの１つ又はこれらの組み合わせを含む熱伝達媒体を含む、請求項１１に記載の温度管理システム（１５００）。
16. 前記第１の複数のヒートパイプ及び前記第２の複数のヒートパイプが更に、カリウム、ナトリウム、又はセシウムのうちの１つ又はこれらの組み合わせを含む溶融塩熱伝達媒体を含む、請求項１に記載のターボ機械（１００）。
17. 前記第１の複数のヒートパイプが、前記圧縮機の抽気段に対応する前記段間ギャップに配置される、請求項１１に記載の温度管理システム（１５００）。
18. 前記第１の複数のヒートパイプ及び前記第２の複数のヒートパイプの断面形状が、円形、楕円、丸みのあるコーナーを有する矩形、又は多角形のうちの少なくとも１つを全体的に有する、請求項１１に記載の温度管理システム（１５００）。
19. 前記第１の複数のヒートパイプ又は前記第２の複数のヒートパイプのうちの少なくとも１つが更に、前記複数のヒートパイプの熱伝達能力を向上させるよう構成された複数のフィン（１２２３）を含む、請求項１８に記載の温度管理システム（１５００）。
20. 前記１又はそれ以上の熱交換器が、燃料加熱熱交換器、熱回収蒸気発生器熱交換器、或いは、燃料加熱熱交換器と熱回収蒸気発生器熱交換器のうちの少なくとも１つに動作可能に接続されたヒートパイプ熱交換器を含む、請求項１１に記載の温度管理システム（１５００）。