タービンコンパートメント通気のためのシステム及び方法
【課題】発電プラントのタービンコンパートメントを通気するシステム及び方法を提供すること。
【解決手段】本発明の１つの態様によれば、タービンコンパートメントを通気する方法が提供され、本方法は、空気流を吸気口から第１の空気導管に配向する段階と、空気流と熱交換装置内の第１の流体との間で第１の熱を伝達する段階と、熱交換装置と流体連通し且つ一部が地中に配置される流体回路を通じて第１の流体をポンプ送給する段階と、を含む。本方法は更に、第１の流体と周囲の地面との間で第２の熱を伝達する段階と、調整された空気流を熱交換装置から第２の空気導管を介してタービンコンパートメントに配向する段階と、を含む。
【解決手段】本発明の１つの態様によれば、タービンコンパートメントを通気する方法が提供され、本方法は、空気流を吸気口から第１の空気導管に配向する段階と、空気流と熱交換装置内の第１の流体との間で第１の熱を伝達する段階と、熱交換装置と流体連通し且つ一部が地中に配置される流体回路を通じて第１の流体をポンプ送給する段階と、を含む。本方法は更に、第１の流体と周囲の地面との間で第２の熱を伝達する段階と、調整された空気流を熱交換装置から第２の空気導管を介してタービンコンパートメントに配向する段階と、を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示される主題は、発電プラントに関する。より詳細には、本主題は、発電プラントのタービンコンパートメントの通気に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電システムにおいて、タービンコンパートメントは、幾つかの理由により適正に通気する必要がある。タービンコンパートメント通気の考慮事項の実施例は、より良好な運転効率を得るためにタービンクリアランスを妥当な範囲内に維持すること、及び揮発性有機化合物（ＶＯＣ）がタービンコンパートメントの内部に蓄積するのを避けることを含む。ガスタービンコンパートメントの通気能力は、タービンケーシング表面放熱速度、ガスタービンケーシングフランジからの漏洩、局所的周囲条件、通気構成（加圧又は非加圧タービンコンパートメントなど）及び安全性考慮事項を含む、複数の要因に基づいて決定される。これらの要因により、１２０°Ｆを上回る過酷な周辺空気温度を受ける施設において通気設計が難しくなる可能性がある。このような場合、温度制御は、通気空気流を増大させることによって達成することができる。しかしながら、通気空気流の増大は、通気ファンにより寄生的に生じる電力消費量、ＶＯＣ漏洩検出の低感受性、並びにコンパートメントドアにおける漏洩の増大に起因する問題が引き起こされる可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６４７７８４３号明細書
【発明の概要】
【０００４】
本発明の１つの態様によれば、タービンコンパートメントの通気システムが提供され、該システムは、熱交換装置と流体連通し且つ第１の温度の空気流を吸気口から熱交換装置に配向するよう構成された第１の空気導管と、熱交換装置と流体連通し且つ一部が地中に配置される流体回路と、流体回路内に配置され、該流体回路を通して第１の流体を流して該第１の流体とヒートシンクとの間で熱を伝達するよう構成されたポンプと、を含む。本システムは更に、熱交換装置と流体連通し且つタービンコンパートメントと流体連通して、第２の温度の空気流を熱交換装置からタービンコンパートメントに配向するよう構成された第２の空気導管を更に含む。
【０００５】
本発明の１つの態様によれば、タービンコンパートメントを通気する方法が提供され、本方法は、空気流を吸気口から第１の空気導管に配向する段階と、空気流と熱交換装置内の第１の流体との間で第１の熱を伝達する段階と、熱交換装置と流体連通し且つ一部が地中に配置される流体回路を通じて第１の流体をポンプ送給する段階と、を含む。本方法は更に、第１の流体と周囲の地面との間で第２の熱を伝達する段階と、調整された空気流を熱交換装置から第２の空気導管を介してタービンコンパートメントに配向する段階と、を含む。
【０００６】
これら及び他の利点並びに特徴は、図面を参照しながら以下の説明から明らかになるであろう。
【０００７】
本発明と見なされる主題は、本明細書と共に提出した特許請求の範囲に具体的に指摘し且つ明確に特許請求している。本発明の上記及び他の特徴並びに利点は、添付図面を参照しながら以下の詳細な説明から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】通気システムを含む発電システムの一実施形態の概略図。
【図２】ある時間期間にわたる周辺温度と地表温度の例示的なプロットのグラフ。
【図３】通気システムを含む発電システムの別の実施形態の概略図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
この詳細な説明は、例証として図面を参照しながら、本発明の利点及び特徴と共に例示的な実施形態を説明している。
【００１０】
図１は、電気的及び／又は機械的出力を生成するのに用いられる発電システム１００の一実施形態の概略図を示す。発電システム１００は、通気システム１０２及びタービンコンパートメント１０４を含む。通気システム１０２は、タービンコンパートメント１０４への吸気口１０６を調整するよう構成される。図示のように、通気システム１０２は、地熱システム１０８を含み且つこれを利用して空気を調整する。周辺空気吸気口１０６は、外部空気からパーティクル及び不純物を除去するためのフィルタ１１０を含む。周辺空気流は、第１の導管１１２を通って配向され、該第１の導管は、空気流を通過させる力を提供する第１の通気ファンを含む。一実施形態では、周辺空気吸気口１０６は、空気流の一部を第１の導管１１２に配向し、第２の部分をタービン供給空気１１６に配向する。タービンエンジン１１７は、圧縮機１１８、シャフト１２０、タービン１２２、及び燃焼器１２４を含む。一実施形態では、タービンエンジン１１７は、複数の圧縮機１１８、燃焼器１２４、タービン１２２、及びシャフト１２０を含むことができる。図示のように、圧縮機１１８及びタービン１２２は、シャフト１２０により結合される。
【００１１】
１つの態様において、燃焼器１２４は、天然ガス又は水素過濃合成ガスなどの液体及び／又はガス状燃料を用いてタービンエンジンを稼働する。例えば、燃焼器１２４内に位置付けられる燃料ノズルは、供給燃料及び圧縮機１１８により提供される加圧空気と流体連通している。圧縮機１１８は、供給空気１１６を受け取り、ここで圧縮機ブレード又はベーンが転回して空気を加圧し、この空気が燃料ノズルに配向される。燃料ノズルは、空気−燃料混合気を生成し、該燃料−空気混合気を燃焼器１２４に排出し、これにより燃焼を引き起こして高温の加圧ガスを生成する。燃焼器１２４は、高温加圧ガスをタービンノズル（又は「第１段ノズル」）に配向し、高温ガスがベーンを越えてノズル内に流れるときにタービン１２２を回転させる。タービン１２２の回転によりシャフト１２０が回転を生じ、これにより空気が圧縮機１１８に流れたときに該空気が加圧される。シャフト１０２の回転は更に機械的回転出力を提供し、これを用いて電気を発生することができる。
【００１２】
更に図１を参照すると、第１の空気導管１１２は、周辺空気流を熱交換装置１２６に提供し、ここで空気流が調整され、次いで、２次空気導管１２８を通ってタービンコンパートメント１０４に配向される。通気システム１０２は、地熱システム１０８の地熱温度サイクルを利用して、コンパートメント１０４に流入する空気流を調整又は処理する。地熱システム１０８は、流体回路１３０を備え、該回路の一部は、参照符号１３２で示されるように地中に配置される。周囲の地面領域１３４は、ヒートシンク及び地熱源として機能して、所望のタービンコンパートメント温度及び周辺空気温度に応じて、地中回路１３２を流れる流体との間で熱を伝達する。実施形態では、ヒートシンクは、材料内で生成される熱を空気又は液体などの流体媒質に伝達する好適な発生源、構成要素、又は組立体である。例示的なヒートシンクは、限定ではないが、周囲地面、水域、地面と水の組み合わせ、及び発電建物の内部又は外部に位置するフィン又はピンベース構造体を含む。図２に関して以下で詳細に検討するように、深さ１３６での地中回路１３２の温度サイクルは、周囲地面１３４と流動流体との間の熱伝達を可能にし、これにより回路１３０内の流動流体と第１の空気導管１１２内部の周辺空気との間で熱交換装置１２６を介した熱の伝達が可能になる。加えて，周辺空気及び周囲地面１３４は、選択時間期間にわたって実質的に反対の温度サイクル又は逆位相を有することができる。回路１３２の深さ１３６は、限定ではないが、環境条件、システム特性、所望のコンパートメント温度、コスト、又はこれらの組み合わせを含む、複数の要因によって決まることができる。例えば、一実施形態では、回路１３２の深さ１３６は、表面３３８下の約５０フィートよりも少なくすることができる。別の実施形態では、深さ１３６は、表面３３８下の約２５フィートよりも少なくすることができる。更に別の実施形態では、深さ１３６は、表面３３８の下の約１０フィートよりも少なくすることができる。
【００１３】
図示のように、流体回路１３０は、地面１３４及び熱交換装置１２６を通って流体を循環させるためのポンプ１４０を含む。コントローラ１４２はポンプ１４０に結合され、流体がポンプ送給される速度のような種々のパラメータを監視し制御することができる。一実施形態では、流体は、水、又は水と不凍液の混合物のような、回路導管を通って流れて選択した熱量を伝達するのに好適なあらゆる流体である。ポンプ１４０は、産業用電気流体ポンプのような、好適な何らかの堅牢なポンプとすることができる。コントローラ１４２はまた、流体の流量、温度、又は他の特性を測定するため少なくとも１つのセンサを含むことができる。一実施形態では、コントローラ１４２は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）又は８０２．１１無線プロトコルなど、有線又は無線接続によって、コントローラ１４４のような１以上の他のコントローラと通信する遠隔コントローラである。コントローラ１４２及び１４４は、プロセッサ、メモリストレージデバイス（固体メモリなど）、及び内部に含まれる命令を実行するためプロセッサにアクセス可能なストレージデバイス内の１以上のプログラムを含む、コンピュータベースのユニットとすることができる。図示の実施形態では、コントローラ１４４は、熱交換装置１２６、コンパートメント温度センサ１４６、及び周辺温度センサ１４８に結合され、これらのセンサはコントローラ１４４によって使用される情報を提供し、タービンコンパートメント１０４への空気流の温度を制御する。従って、コントローラ１４２及び１４４は、プログラム及びハードウェアを利用して、周辺及びコンパートメントの空気温度のパラメータを監視し、更に、通気システム１０２の選択機能を実施するよう指示を与えて、周辺空気が熱交換装置１２６を通ってタービンコンパートメント１０４に流入したときに周辺空気を加熱及び／又は冷却する。
【００１４】
引き続き図１を参照すると、通気システム１０２の例示的な実施形態は、中間回路１５０、熱交換器１５４、バルブ１５６、圧縮機１５８、及び圧縮機モータ１６０を備える熱交換装置１２６を含む。中間回路１５０は、コンパートメント空気及び周辺空気温度の選択される温度に応じて、選択方向に冷媒流体を配向する。冷媒流体は、アンモニア、二酸化炭素、及び非ハロゲン化炭化水素など、あらゆる好適な流体とすることができる。中間回路１５０及び流体回路１３０を通って流れる流体の状態は、流体特性、環境条件、システム条件、又はこれらの組み合わせを含む、様々な要因に応じて変わる可能性がある点に留意されたい。
【００１５】
ここで、通気システム１０２の例示的な加熱及び冷却モードを詳細に説明する。冷却モードでは、温度Ｔ１の周辺空気が第１の空気導管１１２を通ってコイル１５２に流れる。更に、冷却モードでは、冷却媒体が、反時計回りで熱交換器１５４からコイル１５２へ、更に圧縮機１５８に流れて、熱交換器１５４に戻る。コイル１５２は、熱交換器１５４から中間回路１５０を介して冷媒流れを受け取り、ここで冷媒は、流体回路１３０を通って流れる流体により冷却されている。従って、回路１３０内の流体は、地中回路１３２を通ってポンプ送給されるときに冷却され、ここで地面１３４の温度はＴ２であり、Ｔ１よりも低い。従って、冷却された流体は地中回路１３２から流れ、熱交換器１５４を通って流れる冷媒を冷却する。中間回路１５０を介して熱交換器１５４により受け取られた冷媒は、圧縮機１５８により加圧され且つバルブ１５６を介して熱交換器１５４に送られる蒸気ガスであり、ここで熱交換器１５４は冷媒を凝縮して流体１３０に熱を伝達し、これにより冷媒が液体に変わる。中間回路１５０は、冷却された液体冷媒をオリフィス（図示せず）のような膨張装置に通し、次いで、コイル１５２に通して周辺空気を冷却し、空気から熱を受け取る。別の実施形態では、膨張装置はコイル１５２に一体化される。冷媒が加熱されると、冷媒の一部はコイル１５２内でガスに変わり、次いで、冷媒がバルブ１５６を介して圧縮機１５８に配向される。従って、実施形態では、第２の空気導管１２８によりコイル１５２からタービンコンパートメント１０４に配向された空気は第３の温度Ｔ３であり、Ｔ１よりも低く、コンパートメントにおける選択された範囲内にある。
【００１６】
加熱モードでは、温度Ｔ１の周辺空気は、第１の空気導管１１２を通ってコイル１５２に流れる。更に、加熱モードでは、冷却媒体は、時計回りに圧縮機１５８からコイル１５２、膨張装置、及び熱交換器１５４に流れて圧縮機１５８に戻る。コイル１５２は、圧縮機１５８から中間回路１５０を介して加圧された蒸気冷媒流れを受け取る。圧縮機１５８により受け取られた冷媒は、流体回路１３０の地中部分１３３２を通って流れる流体により加熱され、ここで地面１３４の温度はＴ２であり、Ｔ１よりも高い。従って、加熱された流体は、地中回路１３２から流れ、熱交換器１５４を通って流れる冷媒を加熱する。冷媒は、コイル１５２内で凝縮されると共に、コイル１５２を通って流れる周辺空気に熱を放出する。次いで、冷媒は、コイル１５２から中間回路１５０及び膨張装置を介して熱交換器１５４に流れる。次に、熱交換器１５４は、流体回路１３０回路からの熱を伝達することにより中間回路１５０内の冷媒を加熱して蒸気を生成し、該蒸気がバルブ１５６によって圧縮機１５８に配向される。圧縮機１５８からの加圧蒸気は、コイル１５２内の周辺空気に熱を伝達する加熱冷媒である。従って、実施形態では、第２の空気導管１２８によりコイル１５２からタービンコンパートメント１０４に配向された空気の温度はＴ３であり、Ｔ１よりも高く且つコンパートメントにおける選択された範囲内にある。蒸気で検討した加熱及び冷却の実施形態の両方において、周辺空気は、導管１１２及び１２８を通って流れて熱交換装置１２６により調整され、ここで熱交換装置１２６は、図示の実施例のような何らかの好適な方法及び設備を用いて地面１３４と周辺空気との間で回路１３０を介して熱を伝達する点に留意されたい。
【００１７】
引き続き図１を参照すると、実施形態では、コイル１５２及び熱交換器１５４は各々、２つの供給流体と流体連通及び熱連通した装置であり、該装置により２つの供給流体間の熱伝達が可能になる。バルブ１５６は、通気システム１０２のモードに応じて、選択された方向に冷媒流れを配向するよう構成されたあらゆる好適なバルブとすることができる。１つの実施例において、バルブ１５６は４方向バルブであり、通気システム１０２が、中間回路１５０において流体流方向を変化させ、周辺供給空気を加熱又は冷却できるようにする。圧縮機１５８及び圧縮機モータ１６０は、ガスを加圧して加圧蒸気にする好適な装置である。図示の発電システム１００及び通気システム１０２を用いて、複数のタービンを収容するコンパートメントに配向される空気の温度並びに発電プラント内の複数のタービンコンパートメントの空気温度を制御することができる。本明細書での議論は主としてガスタービンに焦点を当てているが、議論の概念はガスタービンに限定されるものではない。
【００１８】
開示される通気システム１０２は、周辺通気を調整するためのエネルギー効率のよい解決策を提供し、これにより通気流量を実質的に増大させる必要性が低減又は排除される。周辺温度サイクルに対して逆相又は反対の地中温度サイクルの特性により、通気システムは、中東の発電システムにより引き起こされる極暑の周辺空気のような、特に過度の高温又は低温環境において実行可能且つコスト節減になる解決策を提供することができる。従って、コンパートメント１０４への吸気温度を効率的に調整することによって、通気システム１０２の一実施形態は、寄生的消費電力の低減、損耗低減、信頼性の向上、並びにタービン１１７、関連機器、タービンケーシング、及び他の部品の作動状態の改善をもたらす。実施形態では、熱交換装置１２６は、用途による要求、コスト問題、及び他の要因に応じて、より少ない又はより多くの構成要素を用いて所望の空気調整機能を実施する。例えば、図３において以下で示すように、熱交換装置１２６は、蒸気圧縮サイクルなしで周辺空気冷却又は制御について簡略化することができる。他の実施形態では、追加及び／又は異なる構成要素を利用して、熱交換装置１２６に関して本明細書で説明される機能を実施することができる。本明細書で検討するように、空気の調整は、湿球温度、乾球温度、相対湿度又は密度などの非限定的な実施例を含む、空気流の少なくとも１つの物理的特性を調整するプロセスと見なすことができる。
【００１９】
図２は、ある時間期間にわたる周辺空気温度及び地表温度の例示的なプロットのグラフ２００である。グラフ２００は、Ｘ軸上に示す６：００ＡＭから６：００ＰＭまでの時間期間を含み、参照符号２０２で示している。ｙ軸には華氏単位の温度を図示し、参照符号２０４で示している。温度データプロット２０６は、ある時間期間にわたる選択深さの地中で得られた温度を示している。例示のプロット２０６は、地表下１０、２７、及び３３インチで取得している。温度データプロット２０８は、同じ時間期間にわたって得られた周辺空気の温度測定値を示している。図示のように、周辺空気２０８及び地中２０６の温度サイクルは、８：００ＡＭと６：００ＰＭとの間に示す時間期間のような、選択時間期間にわたって実質的に互いに反転し、又は逆相のものである。本明細書で検討される通気システムは、導管及び回路に流体を流し、反転温度サイクルを利用してタービンコンパートメントの吸気口を冷却又は加熱する。
【００２０】
例えば、地中グラフは、約１：３０ＰＭにおいて、地表温度が約８１華氏温度であり、周辺空気が約１００華氏温度であることを示している。更に、タービンコンパートメント空気の選択又は所望の温度範囲は、８７と９３華氏温度の間である。従って、流体回路１３０（図１）は、低温の地表温度を利用して流体を冷却し、次いで、これを熱交換装置１２６が用いて周辺空気流を冷却し、これにより約９０華氏温度の冷却空気流１２８をコンパートメント１０４に提供する。周辺空気と地表の温度サイクルはまた、周辺空気を加熱するための用途において互いに反転したものとすることができ、周辺空気温度が低温であるのと実質的に同じ時間付近でピーク又は高い地表温度が生じる。このようなケースでは、地面の地熱源は、流体回路１３０を介して熱を提供し、この熱は、本明細書で検討される方法により熱交換装置を介して周辺空気吸気口に伝達される。
【００２１】
図３は、通気システム３０２を含む発電システム３００の別の例示的な実施形態の概略図である。図示のシステムは、図１の例示的なシステムと実質的に同様の運転方法であり、図３に描かれたシステムは、熱交換装置３２６の簡略化された実施形態を含む。通気システム３０２は、タービンコンパートメント３０４の吸気口３０６を調整するよう構成される。通気システム３０２は、空気の調整を支援する地熱システム３０８を含む。周辺空気吸気口３０６は、外部空気からパーティクル及び不純物を除去するためのフィルタ３１０を含む。周辺空気流は、第１の導管３１２を通って配向され、該第１の導管３１２は、空気流を通過させる力を提供する第１の通気ファンを含む。一実施形態では、周辺空気吸気口３０６は、空気流の一部を第１の導管３１２に配向し、第２の部分をタービン供給空気３１６に配向する。タービン空気供給３１２は、タービンエンジン３１７が利用する空気流を配向する。タービンエンジン３１７は、圧縮機３１８、シャフト３２０、及び燃焼器３２４を含む。
【００２２】
第１の空気導管３１２は、周囲空気流を熱交換装置３２６に提供し、ここで空気流が調整され、次いで、第２の空気導管３２８を通ってタービンコンパートメント３０４に配向される。通気システム３０２は、地熱システム３０８の地熱温度サイクルを利用して、コンパートメント３０４に流入する空気流を調整又は処理し、ここで地熱サイクルは、周辺空気サイクルの実質的に反転したものである。地熱システム３０８は、流体回路３３０を備え、ここで回路の一部３３２は地中に配置される。周囲の地面区域３３４は、地中回路３３２を流れる流体との間で熱を伝達するための地熱源として機能し、ここで回路は、用途要件に応じて選択深さ３３６に位置付けられる。図示のように、流体回路３３０は、地面３３４及び熱交換装置３２６を通って流体を循環させるためのポンプ３４０を含む。コントローラ３４２は、ポンプ３４０に結合され、ポンプ送給速度のような回路３３０の種々のパラメータを制御することができる。一実施形態では、コントローラ３４２は、コントローラ３４４のような１以上の他のコントローラと通信する遠隔コントローラである。図示のように、コントローラ３４４は、熱交換装置３２６、コンパートメント温度センサ３４６、及び周辺温度センサ３４８に結合され、これらのセンサは、タービンコンパートメント３０４への空気流の温度を制御するための情報を提供する。
【００２３】
図３の例示的な実施形態では、熱交換装置３２６は、第１の導管３１２を介して周辺空気吸気口と、並びに流体回路３３０内の流体と流体連通した装置である。例示的な加熱モードでは、ポンプ３４０は、流体回路３３０内の流体を地中部分３３２を通って循環させ、ここで地面３３４の温度は周辺空気温度よりも高く、これにより地面３３４を通って流れるときに流体を加熱する。熱交換装置３２６は、加熱流体から周辺空気に熱を伝達するのを可能にする。次いで、加熱周辺空気は、導管３２８によりコンパートメント３０４へ配向される。例示的な冷却モードにおいて、ポンプ３４０は、地中部分３３２を通って流体回路３３０内で流体を循環し、ここで地面３３４の温度は、周辺空気温度よりも低く、これにより流体が地面３３４を通って流れたときに該流体が冷却される。熱交換装置３２６は、周辺空気から冷却された流体に熱を伝達することを可能にする。次いで、冷却された空気は、導管３２８によりコンパートメント３０４に配向される。従って、コンパートメント３０４への吸気温度を効率的に調整することによって、通気システム３０２の一実施形態は、寄生的消費電力の低減、損耗低減、信頼性の向上、並びにタービン３１７、関連機器、タービンケーシング、及び他の部品の作動状態の改善をもたらす。
【００２４】
限られた数の実施形態のみに関して本発明を詳細に説明してきたが、本発明はこのような開示された実施形態に限定されないことは理解されたい。むしろ、本発明は、上記で説明されていない多くの変形、改造、置換、又は均等な構成を組み込むように修正することができるが、これらは、本発明の技術的思想及び範囲に相応する。加えて、本発明の種々の実施形態について説明してきたが、本発明の態様は記載された実施形態の一部のみを含むことができる点を理解されたい。従って、本発明は、上述の説明によって限定されると見なすべきではなく、添付の請求項の範囲によってのみ限定される。
【符号の説明】
【００２５】
１００ 発電システム
１０２ 通気システム
１０４ タービンコンパートメント
１０６ 周辺吸気口
１０８ 地熱システム
１１０ フィルタ
１１２ 第１の空気導管
１１４ 通気ファン
１１６ タービン供給空気
１１７ タービンエンジン
１１８ 圧縮機
１２０ シャフト
１２２ タービン
１２４ 燃焼器
１２６ 熱交換装置
１２８ 第２の空気導管
１３０ 流体回路
１３２ 地中回路
１３４ 地面領域
１３６ 深さ
１３８ 表面
１４０ ポンプ
１４２ コントローラ
１４４ コントローラ
１４６ 温度センサ
１４８ 温度センサ
１５０ 中間回路
１５２ コイル
１５４ 熱交換器
１５６ バルブ
１５８ 圧縮機
１６０ モータ
２００ グラフ
２０２ 時刻
２０４ 温度
２０６ 地中温度のグラフ
２０８ 周辺空気温度のグラフ
３００ 発電システム
３０２ 通気システム
３０４ タービンコンパートメント
３０６ 周辺吸気口
３０８ 地熱システム
３１０ フィルタ
３１２ 第１の空気導管
３１４ 通気ファン
３１６ タービン供給空気
３１７ タービンエンジン
３１８ 圧縮機
３２０ シャフト
３２２ タービン
３２４ 燃焼器
３２６ 熱交換装置
３２８ 第２の空気導管
３３０ 流体回路
３３２ 地中回路の一部
３３４ 地面領域
３３６ 深さ
３３８ 表面
３４０ ポンプ
３４２ コントローラ
３４４ コントローラ
３４６ 温度センサ
３４８ 温度センサ
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示される主題は、発電プラントに関する。より詳細には、本主題は、発電プラントのタービンコンパートメントの通気に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電システムにおいて、タービンコンパートメントは、幾つかの理由により適正に通気する必要がある。タービンコンパートメント通気の考慮事項の実施例は、より良好な運転効率を得るためにタービンクリアランスを妥当な範囲内に維持すること、及び揮発性有機化合物（ＶＯＣ）がタービンコンパートメントの内部に蓄積するのを避けることを含む。ガスタービンコンパートメントの通気能力は、タービンケーシング表面放熱速度、ガスタービンケーシングフランジからの漏洩、局所的周囲条件、通気構成（加圧又は非加圧タービンコンパートメントなど）及び安全性考慮事項を含む、複数の要因に基づいて決定される。これらの要因により、１２０°Ｆを上回る過酷な周辺空気温度を受ける施設において通気設計が難しくなる可能性がある。このような場合、温度制御は、通気空気流を増大させることによって達成することができる。しかしながら、通気空気流の増大は、通気ファンにより寄生的に生じる電力消費量、ＶＯＣ漏洩検出の低感受性、並びにコンパートメントドアにおける漏洩の増大に起因する問題が引き起こされる可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６４７７８４３号明細書
【発明の概要】
【０００４】
本発明の１つの態様によれば、タービンコンパートメントの通気システムが提供され、該システムは、熱交換装置と流体連通し且つ第１の温度の空気流を吸気口から熱交換装置に配向するよう構成された第１の空気導管と、熱交換装置と流体連通し且つ一部が地中に配置される流体回路と、流体回路内に配置され、該流体回路を通して第１の流体を流して該第１の流体とヒートシンクとの間で熱を伝達するよう構成されたポンプと、を含む。本システムは更に、熱交換装置と流体連通し且つタービンコンパートメントと流体連通して、第２の温度の空気流を熱交換装置からタービンコンパートメントに配向するよう構成された第２の空気導管を更に含む。
【０００５】
本発明の１つの態様によれば、タービンコンパートメントを通気する方法が提供され、本方法は、空気流を吸気口から第１の空気導管に配向する段階と、空気流と熱交換装置内の第１の流体との間で第１の熱を伝達する段階と、熱交換装置と流体連通し且つ一部が地中に配置される流体回路を通じて第１の流体をポンプ送給する段階と、を含む。本方法は更に、第１の流体と周囲の地面との間で第２の熱を伝達する段階と、調整された空気流を熱交換装置から第２の空気導管を介してタービンコンパートメントに配向する段階と、を含む。
【０００６】
これら及び他の利点並びに特徴は、図面を参照しながら以下の説明から明らかになるであろう。
【０００７】
本発明と見なされる主題は、本明細書と共に提出した特許請求の範囲に具体的に指摘し且つ明確に特許請求している。本発明の上記及び他の特徴並びに利点は、添付図面を参照しながら以下の詳細な説明から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】通気システムを含む発電システムの一実施形態の概略図。
【図２】ある時間期間にわたる周辺温度と地表温度の例示的なプロットのグラフ。
【図３】通気システムを含む発電システムの別の実施形態の概略図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
この詳細な説明は、例証として図面を参照しながら、本発明の利点及び特徴と共に例示的な実施形態を説明している。
【００１０】
図１は、電気的及び／又は機械的出力を生成するのに用いられる発電システム１００の一実施形態の概略図を示す。発電システム１００は、通気システム１０２及びタービンコンパートメント１０４を含む。通気システム１０２は、タービンコンパートメント１０４への吸気口１０６を調整するよう構成される。図示のように、通気システム１０２は、地熱システム１０８を含み且つこれを利用して空気を調整する。周辺空気吸気口１０６は、外部空気からパーティクル及び不純物を除去するためのフィルタ１１０を含む。周辺空気流は、第１の導管１１２を通って配向され、該第１の導管は、空気流を通過させる力を提供する第１の通気ファンを含む。一実施形態では、周辺空気吸気口１０６は、空気流の一部を第１の導管１１２に配向し、第２の部分をタービン供給空気１１６に配向する。タービンエンジン１１７は、圧縮機１１８、シャフト１２０、タービン１２２、及び燃焼器１２４を含む。一実施形態では、タービンエンジン１１７は、複数の圧縮機１１８、燃焼器１２４、タービン１２２、及びシャフト１２０を含むことができる。図示のように、圧縮機１１８及びタービン１２２は、シャフト１２０により結合される。
【００１１】
１つの態様において、燃焼器１２４は、天然ガス又は水素過濃合成ガスなどの液体及び／又はガス状燃料を用いてタービンエンジンを稼働する。例えば、燃焼器１２４内に位置付けられる燃料ノズルは、供給燃料及び圧縮機１１８により提供される加圧空気と流体連通している。圧縮機１１８は、供給空気１１６を受け取り、ここで圧縮機ブレード又はベーンが転回して空気を加圧し、この空気が燃料ノズルに配向される。燃料ノズルは、空気−燃料混合気を生成し、該燃料−空気混合気を燃焼器１２４に排出し、これにより燃焼を引き起こして高温の加圧ガスを生成する。燃焼器１２４は、高温加圧ガスをタービンノズル（又は「第１段ノズル」）に配向し、高温ガスがベーンを越えてノズル内に流れるときにタービン１２２を回転させる。タービン１２２の回転によりシャフト１２０が回転を生じ、これにより空気が圧縮機１１８に流れたときに該空気が加圧される。シャフト１０２の回転は更に機械的回転出力を提供し、これを用いて電気を発生することができる。
【００１２】
更に図１を参照すると、第１の空気導管１１２は、周辺空気流を熱交換装置１２６に提供し、ここで空気流が調整され、次いで、２次空気導管１２８を通ってタービンコンパートメント１０４に配向される。通気システム１０２は、地熱システム１０８の地熱温度サイクルを利用して、コンパートメント１０４に流入する空気流を調整又は処理する。地熱システム１０８は、流体回路１３０を備え、該回路の一部は、参照符号１３２で示されるように地中に配置される。周囲の地面領域１３４は、ヒートシンク及び地熱源として機能して、所望のタービンコンパートメント温度及び周辺空気温度に応じて、地中回路１３２を流れる流体との間で熱を伝達する。実施形態では、ヒートシンクは、材料内で生成される熱を空気又は液体などの流体媒質に伝達する好適な発生源、構成要素、又は組立体である。例示的なヒートシンクは、限定ではないが、周囲地面、水域、地面と水の組み合わせ、及び発電建物の内部又は外部に位置するフィン又はピンベース構造体を含む。図２に関して以下で詳細に検討するように、深さ１３６での地中回路１３２の温度サイクルは、周囲地面１３４と流動流体との間の熱伝達を可能にし、これにより回路１３０内の流動流体と第１の空気導管１１２内部の周辺空気との間で熱交換装置１２６を介した熱の伝達が可能になる。加えて，周辺空気及び周囲地面１３４は、選択時間期間にわたって実質的に反対の温度サイクル又は逆位相を有することができる。回路１３２の深さ１３６は、限定ではないが、環境条件、システム特性、所望のコンパートメント温度、コスト、又はこれらの組み合わせを含む、複数の要因によって決まることができる。例えば、一実施形態では、回路１３２の深さ１３６は、表面３３８下の約５０フィートよりも少なくすることができる。別の実施形態では、深さ１３６は、表面３３８下の約２５フィートよりも少なくすることができる。更に別の実施形態では、深さ１３６は、表面３３８の下の約１０フィートよりも少なくすることができる。
【００１３】
図示のように、流体回路１３０は、地面１３４及び熱交換装置１２６を通って流体を循環させるためのポンプ１４０を含む。コントローラ１４２はポンプ１４０に結合され、流体がポンプ送給される速度のような種々のパラメータを監視し制御することができる。一実施形態では、流体は、水、又は水と不凍液の混合物のような、回路導管を通って流れて選択した熱量を伝達するのに好適なあらゆる流体である。ポンプ１４０は、産業用電気流体ポンプのような、好適な何らかの堅牢なポンプとすることができる。コントローラ１４２はまた、流体の流量、温度、又は他の特性を測定するため少なくとも１つのセンサを含むことができる。一実施形態では、コントローラ１４２は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）又は８０２．１１無線プロトコルなど、有線又は無線接続によって、コントローラ１４４のような１以上の他のコントローラと通信する遠隔コントローラである。コントローラ１４２及び１４４は、プロセッサ、メモリストレージデバイス（固体メモリなど）、及び内部に含まれる命令を実行するためプロセッサにアクセス可能なストレージデバイス内の１以上のプログラムを含む、コンピュータベースのユニットとすることができる。図示の実施形態では、コントローラ１４４は、熱交換装置１２６、コンパートメント温度センサ１４６、及び周辺温度センサ１４８に結合され、これらのセンサはコントローラ１４４によって使用される情報を提供し、タービンコンパートメント１０４への空気流の温度を制御する。従って、コントローラ１４２及び１４４は、プログラム及びハードウェアを利用して、周辺及びコンパートメントの空気温度のパラメータを監視し、更に、通気システム１０２の選択機能を実施するよう指示を与えて、周辺空気が熱交換装置１２６を通ってタービンコンパートメント１０４に流入したときに周辺空気を加熱及び／又は冷却する。
【００１４】
引き続き図１を参照すると、通気システム１０２の例示的な実施形態は、中間回路１５０、熱交換器１５４、バルブ１５６、圧縮機１５８、及び圧縮機モータ１６０を備える熱交換装置１２６を含む。中間回路１５０は、コンパートメント空気及び周辺空気温度の選択される温度に応じて、選択方向に冷媒流体を配向する。冷媒流体は、アンモニア、二酸化炭素、及び非ハロゲン化炭化水素など、あらゆる好適な流体とすることができる。中間回路１５０及び流体回路１３０を通って流れる流体の状態は、流体特性、環境条件、システム条件、又はこれらの組み合わせを含む、様々な要因に応じて変わる可能性がある点に留意されたい。
【００１５】
ここで、通気システム１０２の例示的な加熱及び冷却モードを詳細に説明する。冷却モードでは、温度Ｔ１の周辺空気が第１の空気導管１１２を通ってコイル１５２に流れる。更に、冷却モードでは、冷却媒体が、反時計回りで熱交換器１５４からコイル１５２へ、更に圧縮機１５８に流れて、熱交換器１５４に戻る。コイル１５２は、熱交換器１５４から中間回路１５０を介して冷媒流れを受け取り、ここで冷媒は、流体回路１３０を通って流れる流体により冷却されている。従って、回路１３０内の流体は、地中回路１３２を通ってポンプ送給されるときに冷却され、ここで地面１３４の温度はＴ２であり、Ｔ１よりも低い。従って、冷却された流体は地中回路１３２から流れ、熱交換器１５４を通って流れる冷媒を冷却する。中間回路１５０を介して熱交換器１５４により受け取られた冷媒は、圧縮機１５８により加圧され且つバルブ１５６を介して熱交換器１５４に送られる蒸気ガスであり、ここで熱交換器１５４は冷媒を凝縮して流体１３０に熱を伝達し、これにより冷媒が液体に変わる。中間回路１５０は、冷却された液体冷媒をオリフィス（図示せず）のような膨張装置に通し、次いで、コイル１５２に通して周辺空気を冷却し、空気から熱を受け取る。別の実施形態では、膨張装置はコイル１５２に一体化される。冷媒が加熱されると、冷媒の一部はコイル１５２内でガスに変わり、次いで、冷媒がバルブ１５６を介して圧縮機１５８に配向される。従って、実施形態では、第２の空気導管１２８によりコイル１５２からタービンコンパートメント１０４に配向された空気は第３の温度Ｔ３であり、Ｔ１よりも低く、コンパートメントにおける選択された範囲内にある。
【００１６】
加熱モードでは、温度Ｔ１の周辺空気は、第１の空気導管１１２を通ってコイル１５２に流れる。更に、加熱モードでは、冷却媒体は、時計回りに圧縮機１５８からコイル１５２、膨張装置、及び熱交換器１５４に流れて圧縮機１５８に戻る。コイル１５２は、圧縮機１５８から中間回路１５０を介して加圧された蒸気冷媒流れを受け取る。圧縮機１５８により受け取られた冷媒は、流体回路１３０の地中部分１３３２を通って流れる流体により加熱され、ここで地面１３４の温度はＴ２であり、Ｔ１よりも高い。従って、加熱された流体は、地中回路１３２から流れ、熱交換器１５４を通って流れる冷媒を加熱する。冷媒は、コイル１５２内で凝縮されると共に、コイル１５２を通って流れる周辺空気に熱を放出する。次いで、冷媒は、コイル１５２から中間回路１５０及び膨張装置を介して熱交換器１５４に流れる。次に、熱交換器１５４は、流体回路１３０回路からの熱を伝達することにより中間回路１５０内の冷媒を加熱して蒸気を生成し、該蒸気がバルブ１５６によって圧縮機１５８に配向される。圧縮機１５８からの加圧蒸気は、コイル１５２内の周辺空気に熱を伝達する加熱冷媒である。従って、実施形態では、第２の空気導管１２８によりコイル１５２からタービンコンパートメント１０４に配向された空気の温度はＴ３であり、Ｔ１よりも高く且つコンパートメントにおける選択された範囲内にある。蒸気で検討した加熱及び冷却の実施形態の両方において、周辺空気は、導管１１２及び１２８を通って流れて熱交換装置１２６により調整され、ここで熱交換装置１２６は、図示の実施例のような何らかの好適な方法及び設備を用いて地面１３４と周辺空気との間で回路１３０を介して熱を伝達する点に留意されたい。
【００１７】
引き続き図１を参照すると、実施形態では、コイル１５２及び熱交換器１５４は各々、２つの供給流体と流体連通及び熱連通した装置であり、該装置により２つの供給流体間の熱伝達が可能になる。バルブ１５６は、通気システム１０２のモードに応じて、選択された方向に冷媒流れを配向するよう構成されたあらゆる好適なバルブとすることができる。１つの実施例において、バルブ１５６は４方向バルブであり、通気システム１０２が、中間回路１５０において流体流方向を変化させ、周辺供給空気を加熱又は冷却できるようにする。圧縮機１５８及び圧縮機モータ１６０は、ガスを加圧して加圧蒸気にする好適な装置である。図示の発電システム１００及び通気システム１０２を用いて、複数のタービンを収容するコンパートメントに配向される空気の温度並びに発電プラント内の複数のタービンコンパートメントの空気温度を制御することができる。本明細書での議論は主としてガスタービンに焦点を当てているが、議論の概念はガスタービンに限定されるものではない。
【００１８】
開示される通気システム１０２は、周辺通気を調整するためのエネルギー効率のよい解決策を提供し、これにより通気流量を実質的に増大させる必要性が低減又は排除される。周辺温度サイクルに対して逆相又は反対の地中温度サイクルの特性により、通気システムは、中東の発電システムにより引き起こされる極暑の周辺空気のような、特に過度の高温又は低温環境において実行可能且つコスト節減になる解決策を提供することができる。従って、コンパートメント１０４への吸気温度を効率的に調整することによって、通気システム１０２の一実施形態は、寄生的消費電力の低減、損耗低減、信頼性の向上、並びにタービン１１７、関連機器、タービンケーシング、及び他の部品の作動状態の改善をもたらす。実施形態では、熱交換装置１２６は、用途による要求、コスト問題、及び他の要因に応じて、より少ない又はより多くの構成要素を用いて所望の空気調整機能を実施する。例えば、図３において以下で示すように、熱交換装置１２６は、蒸気圧縮サイクルなしで周辺空気冷却又は制御について簡略化することができる。他の実施形態では、追加及び／又は異なる構成要素を利用して、熱交換装置１２６に関して本明細書で説明される機能を実施することができる。本明細書で検討するように、空気の調整は、湿球温度、乾球温度、相対湿度又は密度などの非限定的な実施例を含む、空気流の少なくとも１つの物理的特性を調整するプロセスと見なすことができる。
【００１９】
図２は、ある時間期間にわたる周辺空気温度及び地表温度の例示的なプロットのグラフ２００である。グラフ２００は、Ｘ軸上に示す６：００ＡＭから６：００ＰＭまでの時間期間を含み、参照符号２０２で示している。ｙ軸には華氏単位の温度を図示し、参照符号２０４で示している。温度データプロット２０６は、ある時間期間にわたる選択深さの地中で得られた温度を示している。例示のプロット２０６は、地表下１０、２７、及び３３インチで取得している。温度データプロット２０８は、同じ時間期間にわたって得られた周辺空気の温度測定値を示している。図示のように、周辺空気２０８及び地中２０６の温度サイクルは、８：００ＡＭと６：００ＰＭとの間に示す時間期間のような、選択時間期間にわたって実質的に互いに反転し、又は逆相のものである。本明細書で検討される通気システムは、導管及び回路に流体を流し、反転温度サイクルを利用してタービンコンパートメントの吸気口を冷却又は加熱する。
【００２０】
例えば、地中グラフは、約１：３０ＰＭにおいて、地表温度が約８１華氏温度であり、周辺空気が約１００華氏温度であることを示している。更に、タービンコンパートメント空気の選択又は所望の温度範囲は、８７と９３華氏温度の間である。従って、流体回路１３０（図１）は、低温の地表温度を利用して流体を冷却し、次いで、これを熱交換装置１２６が用いて周辺空気流を冷却し、これにより約９０華氏温度の冷却空気流１２８をコンパートメント１０４に提供する。周辺空気と地表の温度サイクルはまた、周辺空気を加熱するための用途において互いに反転したものとすることができ、周辺空気温度が低温であるのと実質的に同じ時間付近でピーク又は高い地表温度が生じる。このようなケースでは、地面の地熱源は、流体回路１３０を介して熱を提供し、この熱は、本明細書で検討される方法により熱交換装置を介して周辺空気吸気口に伝達される。
【００２１】
図３は、通気システム３０２を含む発電システム３００の別の例示的な実施形態の概略図である。図示のシステムは、図１の例示的なシステムと実質的に同様の運転方法であり、図３に描かれたシステムは、熱交換装置３２６の簡略化された実施形態を含む。通気システム３０２は、タービンコンパートメント３０４の吸気口３０６を調整するよう構成される。通気システム３０２は、空気の調整を支援する地熱システム３０８を含む。周辺空気吸気口３０６は、外部空気からパーティクル及び不純物を除去するためのフィルタ３１０を含む。周辺空気流は、第１の導管３１２を通って配向され、該第１の導管３１２は、空気流を通過させる力を提供する第１の通気ファンを含む。一実施形態では、周辺空気吸気口３０６は、空気流の一部を第１の導管３１２に配向し、第２の部分をタービン供給空気３１６に配向する。タービン空気供給３１２は、タービンエンジン３１７が利用する空気流を配向する。タービンエンジン３１７は、圧縮機３１８、シャフト３２０、及び燃焼器３２４を含む。
【００２２】
第１の空気導管３１２は、周囲空気流を熱交換装置３２６に提供し、ここで空気流が調整され、次いで、第２の空気導管３２８を通ってタービンコンパートメント３０４に配向される。通気システム３０２は、地熱システム３０８の地熱温度サイクルを利用して、コンパートメント３０４に流入する空気流を調整又は処理し、ここで地熱サイクルは、周辺空気サイクルの実質的に反転したものである。地熱システム３０８は、流体回路３３０を備え、ここで回路の一部３３２は地中に配置される。周囲の地面区域３３４は、地中回路３３２を流れる流体との間で熱を伝達するための地熱源として機能し、ここで回路は、用途要件に応じて選択深さ３３６に位置付けられる。図示のように、流体回路３３０は、地面３３４及び熱交換装置３２６を通って流体を循環させるためのポンプ３４０を含む。コントローラ３４２は、ポンプ３４０に結合され、ポンプ送給速度のような回路３３０の種々のパラメータを制御することができる。一実施形態では、コントローラ３４２は、コントローラ３４４のような１以上の他のコントローラと通信する遠隔コントローラである。図示のように、コントローラ３４４は、熱交換装置３２６、コンパートメント温度センサ３４６、及び周辺温度センサ３４８に結合され、これらのセンサは、タービンコンパートメント３０４への空気流の温度を制御するための情報を提供する。
【００２３】
図３の例示的な実施形態では、熱交換装置３２６は、第１の導管３１２を介して周辺空気吸気口と、並びに流体回路３３０内の流体と流体連通した装置である。例示的な加熱モードでは、ポンプ３４０は、流体回路３３０内の流体を地中部分３３２を通って循環させ、ここで地面３３４の温度は周辺空気温度よりも高く、これにより地面３３４を通って流れるときに流体を加熱する。熱交換装置３２６は、加熱流体から周辺空気に熱を伝達するのを可能にする。次いで、加熱周辺空気は、導管３２８によりコンパートメント３０４へ配向される。例示的な冷却モードにおいて、ポンプ３４０は、地中部分３３２を通って流体回路３３０内で流体を循環し、ここで地面３３４の温度は、周辺空気温度よりも低く、これにより流体が地面３３４を通って流れたときに該流体が冷却される。熱交換装置３２６は、周辺空気から冷却された流体に熱を伝達することを可能にする。次いで、冷却された空気は、導管３２８によりコンパートメント３０４に配向される。従って、コンパートメント３０４への吸気温度を効率的に調整することによって、通気システム３０２の一実施形態は、寄生的消費電力の低減、損耗低減、信頼性の向上、並びにタービン３１７、関連機器、タービンケーシング、及び他の部品の作動状態の改善をもたらす。
【００２４】
限られた数の実施形態のみに関して本発明を詳細に説明してきたが、本発明はこのような開示された実施形態に限定されないことは理解されたい。むしろ、本発明は、上記で説明されていない多くの変形、改造、置換、又は均等な構成を組み込むように修正することができるが、これらは、本発明の技術的思想及び範囲に相応する。加えて、本発明の種々の実施形態について説明してきたが、本発明の態様は記載された実施形態の一部のみを含むことができる点を理解されたい。従って、本発明は、上述の説明によって限定されると見なすべきではなく、添付の請求項の範囲によってのみ限定される。
【符号の説明】
【００２５】
１００ 発電システム
１０２ 通気システム
１０４ タービンコンパートメント
１０６ 周辺吸気口
１０８ 地熱システム
１１０ フィルタ
１１２ 第１の空気導管
１１４ 通気ファン
１１６ タービン供給空気
１１７ タービンエンジン
１１８ 圧縮機
１２０ シャフト
１２２ タービン
１２４ 燃焼器
１２６ 熱交換装置
１２８ 第２の空気導管
１３０ 流体回路
１３２ 地中回路
１３４ 地面領域
１３６ 深さ
１３８ 表面
１４０ ポンプ
１４２ コントローラ
１４４ コントローラ
１４６ 温度センサ
１４８ 温度センサ
１５０ 中間回路
１５２ コイル
１５４ 熱交換器
１５６ バルブ
１５８ 圧縮機
１６０ モータ
２００ グラフ
２０２ 時刻
２０４ 温度
２０６ 地中温度のグラフ
２０８ 周辺空気温度のグラフ
３００ 発電システム
３０２ 通気システム
３０４ タービンコンパートメント
３０６ 周辺吸気口
３０８ 地熱システム
３１０ フィルタ
３１２ 第１の空気導管
３１４ 通気ファン
３１６ タービン供給空気
３１７ タービンエンジン
３１８ 圧縮機
３２０ シャフト
３２２ タービン
３２４ 燃焼器
３２６ 熱交換装置
３２８ 第２の空気導管
３３０ 流体回路
３３２ 地中回路の一部
３３４ 地面領域
３３６ 深さ
３３８ 表面
３４０ ポンプ
３４２ コントローラ
３４４ コントローラ
３４６ 温度センサ
３４８ 温度センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンコンパートメント（１０６、３０４）の通気システムであって、
熱交換装置（１２６、３２６）と流体連通し、且つ第１の温度の空気流を吸気口から前記熱交換装置（１２６、３２６）に配向するよう構成された第１の空気導管（１１２、３１２）と、
前記熱交換装置（１２６、３２６）と流体連通し、且つ一部が地中（１３４、３３４）に配置される流体回路（１３０、３３０）と、
前記流体回路（１３０、３３０）内に配置され、該流体回路（１３０、３３０）を通して第１の流体を流して該第１の流体とヒートシンク（１３４、３３４）との間で熱を伝達するよう構成されたポンプ（１４０、３４０）と、
前記熱交換装置（１２６、３２６）と流体連通し且つ前記タービンコンパートメント（１０６、３０４）と流体連通して、第２の温度の空気流を前記熱交換装置（１２６、３２６）から前記タービンコンパートメント（１０６、３０４）に配向するよう構成された第２の空気導管（１２８、３２８）と、
を備える、システム。
【請求項２】
第１の流体が、第１の熱を第１の流体から前記ヒートシンク（１３４、３３４）に伝達し、第１の温度は第２の温度よりも高い、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記ヒートシンク（１３４、３３４）が、ある時間期間にわたって周辺空気温度の実質的に反転である温度サイクルを有する地熱源である、請求項１記載のシステム。
【請求項４】
前記熱交換装置（１２６、３２６）が、熱交換器（１５４）及びコイル（１５２）と流体連通した中間回路（１５０）を備え、前記コイル（１５２）が第１及び第２の空気導管（１１２、３１２、１２８、３２８）と流体連通しており、前記熱交換器（１５４）
が、前記中間回路（１５０）内の第２の流体と第１の流体との間で第２の熱を伝達し、前記コイルが第２の流体と前記空気流との間で熱を伝達する、請求項１記載のシステム。
【請求項５】
前記ポンプ（１４０、３４０）に結合され、且つ前記タービンコンパートメント（１０４、３０４）の第３の温度を決定するため及び選択された温度範囲内に第３の温度を維持するために位置付けられる温度センサ（１４６、３４６）に結合されたコントローラ（１４４）を更に備える、請求項１記載のシステム。
【請求項６】
前記ヒートシンク（１３４、３３４）が、周囲の地面を含み、第１の流体が、前記周囲地面から第１の熱を吸収し、第１の温度が第２の温度よりも低い、請求項１記載のシステム。
【請求項７】
タービンコンパートメント（１０６、３０４）を通気する方法であって、
空気流を吸気口から第１の空気導管（１１２、３１２）に配向する段階と、
前記空気流と熱交換装置（１２６、３２６）内の第１の流体との間で第１の熱を伝達する段階と、
前記熱交換装置（１２６、３２６）と流体連通し且つ一部が地中（１３４、３３４）に配置される流体回路（１３０、３３０）を通じて第１の流体をポンプ送給する段階と、
第１の流体と周囲の地面（１３４、３３４）との間で第２の熱を伝達する段階と、
調整された空気流を前記熱交換装置（１２６、３２６）から第２の空気導管（１２８、３２８）を介してタービンコンパートメント（１０４、３０４）に配向する段階と、
を含む、方法。
【請求項８】
前記空気流を配向する段階が、前記空気流を第１の温度で配向する段階を含み、前記調整された空気流を配向する段階が、前記調整された空気流を第２の温度で配向する段階を含み、第１の温度が第２の温度よりも高い、請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記空気流を配向する段階が、前記空気流を第１の温度で配向する段階を含み、前記調整された空気流を配向する段階が、前記調整された空気流を第２の温度で配向する段階を含み、第１の温度が第２の温度よりも低い、請求項７記載の方法。
【請求項１０】
前記熱交換装置（１２６、３２６）が、前記流体回路（１３０、３３０）及び前記中間回路（１５０）と流体連通した熱交換器を備え、前記中間回路（１５０）及び第１の空気導管（１１２、３１２）と流体連通したコイル（１５２）を更に備え、第２の流体が、前記中間回路（１５０）を通って流れて前記空気流と第１の流体との間で第１の熱を伝達するよう構成されている、請求項７記載の方法。
【請求項１】
タービンコンパートメント（１０６、３０４）の通気システムであって、
熱交換装置（１２６、３２６）と流体連通し、且つ第１の温度の空気流を吸気口から前記熱交換装置（１２６、３２６）に配向するよう構成された第１の空気導管（１１２、３１２）と、
前記熱交換装置（１２６、３２６）と流体連通し、且つ一部が地中（１３４、３３４）に配置される流体回路（１３０、３３０）と、
前記流体回路（１３０、３３０）内に配置され、該流体回路（１３０、３３０）を通して第１の流体を流して該第１の流体とヒートシンク（１３４、３３４）との間で熱を伝達するよう構成されたポンプ（１４０、３４０）と、
前記熱交換装置（１２６、３２６）と流体連通し且つ前記タービンコンパートメント（１０６、３０４）と流体連通して、第２の温度の空気流を前記熱交換装置（１２６、３２６）から前記タービンコンパートメント（１０６、３０４）に配向するよう構成された第２の空気導管（１２８、３２８）と、
を備える、システム。
【請求項２】
第１の流体が、第１の熱を第１の流体から前記ヒートシンク（１３４、３３４）に伝達し、第１の温度は第２の温度よりも高い、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記ヒートシンク（１３４、３３４）が、ある時間期間にわたって周辺空気温度の実質的に反転である温度サイクルを有する地熱源である、請求項１記載のシステム。
【請求項４】
前記熱交換装置（１２６、３２６）が、熱交換器（１５４）及びコイル（１５２）と流体連通した中間回路（１５０）を備え、前記コイル（１５２）が第１及び第２の空気導管（１１２、３１２、１２８、３２８）と流体連通しており、前記熱交換器（１５４）
が、前記中間回路（１５０）内の第２の流体と第１の流体との間で第２の熱を伝達し、前記コイルが第２の流体と前記空気流との間で熱を伝達する、請求項１記載のシステム。
【請求項５】
前記ポンプ（１４０、３４０）に結合され、且つ前記タービンコンパートメント（１０４、３０４）の第３の温度を決定するため及び選択された温度範囲内に第３の温度を維持するために位置付けられる温度センサ（１４６、３４６）に結合されたコントローラ（１４４）を更に備える、請求項１記載のシステム。
【請求項６】
前記ヒートシンク（１３４、３３４）が、周囲の地面を含み、第１の流体が、前記周囲地面から第１の熱を吸収し、第１の温度が第２の温度よりも低い、請求項１記載のシステム。
【請求項７】
タービンコンパートメント（１０６、３０４）を通気する方法であって、
空気流を吸気口から第１の空気導管（１１２、３１２）に配向する段階と、
前記空気流と熱交換装置（１２６、３２６）内の第１の流体との間で第１の熱を伝達する段階と、
前記熱交換装置（１２６、３２６）と流体連通し且つ一部が地中（１３４、３３４）に配置される流体回路（１３０、３３０）を通じて第１の流体をポンプ送給する段階と、
第１の流体と周囲の地面（１３４、３３４）との間で第２の熱を伝達する段階と、
調整された空気流を前記熱交換装置（１２６、３２６）から第２の空気導管（１２８、３２８）を介してタービンコンパートメント（１０４、３０４）に配向する段階と、
を含む、方法。
【請求項８】
前記空気流を配向する段階が、前記空気流を第１の温度で配向する段階を含み、前記調整された空気流を配向する段階が、前記調整された空気流を第２の温度で配向する段階を含み、第１の温度が第２の温度よりも高い、請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記空気流を配向する段階が、前記空気流を第１の温度で配向する段階を含み、前記調整された空気流を配向する段階が、前記調整された空気流を第２の温度で配向する段階を含み、第１の温度が第２の温度よりも低い、請求項７記載の方法。
【請求項１０】
前記熱交換装置（１２６、３２６）が、前記流体回路（１３０、３３０）及び前記中間回路（１５０）と流体連通した熱交換器を備え、前記中間回路（１５０）及び第１の空気導管（１１２、３１２）と流体連通したコイル（１５２）を更に備え、第２の流体が、前記中間回路（１５０）を通って流れて前記空気流と第１の流体との間で第１の熱を伝達するよう構成されている、請求項７記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−８２８２１（Ｐ２０１２−８２８２１Ａ）
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１１−２１９６８３（Ｐ２０１１−２１９６８３）
【出願日】平成２３年１０月４日（２０１１．１０．４）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１９６８３（Ｐ２０１１−２１９６８３）
【出願日】平成２３年１０月４日（２０１１．１０．４）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
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