特許7390920昇圧装置、二酸化炭素サイクルプラント及びコンバインドサイクルプラント
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-11-24
(45)【発行日】2023-12-04
(54)【発明の名称】昇圧装置、二酸化炭素サイクルプラント及びコンバインドサイクルプラント
(51)【国際特許分類】
F04D 29/44 20060101AFI20231127BHJP
F01K 23/10 20060101ALI20231127BHJP
F01K 25/10 20060101ALI20231127BHJP
【ＦＩ】
F04D29/44 W
F04D29/44 R
F01K23/10 V
F01K25/10 E
【請求項の数】
13
(21)【出願番号】P 2020023119
(22)【出願日】2020-02-14
(65)【公開番号】P2021127729
(43)【公開日】2021-09-02
【審査請求日】2022-09-01
(73)【特許権者】
【識別番号】000006208
【氏名又は名称】三菱重工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000785
【氏名又は名称】ＳＳＩＰ弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】上地 英之
(72)【発明者】
【氏名】石黒 達男
(72)【発明者】
【氏名】香月 紀人
(72)【発明者】
【氏名】日▲高▼ 貴弘
(72)【発明者】
【氏名】秦 哲平
(72)【発明者】
【氏名】山名 崇裕
(72)【発明者】
【氏名】妹尾 茂樹
(72)【発明者】
【氏名】平野 雄一郎
【審査官】田谷 宗隆
(56)【参考文献】
【文献】特表２０１８－５０５９９１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－１６８０２４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０９－１７７５０９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－２６５７８４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭６０－１８４９９８（ＪＰ，Ａ）
【文献】実公昭２９－０１３１４９（ＪＰ，Ｙ１）
【文献】特開平０６－２９４３９８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０７８４１８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１１－３１５８００（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ０４Ｄ ２９／４４
Ｆ０１Ｋ ２３／１０
Ｆ０１Ｋ ２５／１０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
流体を昇圧するための非容積型の昇圧装置であって、周方向に間隔を空けて設けられた複数の回転翼からなる回転翼列を含むロータと、
前記ロータを収容するケーシングと、
前記ケーシングに支持されるとともに前記周方向に間隔を空けて設けられた複数の静止翼からなる静止翼列と、
前記流体を冷却するための複数の熱交換部と、
を備え、
前記熱交換部は、前記複数の静止翼のうち前記周方向に互いに隣接する静止翼の間に形成される流路を前記静止翼の高さ方向に分割するように構成され、
前記昇圧装置は、遠心式の昇圧装置であり、
前記ケーシングの内部には、冷却媒体が流れる第１冷却流路が形成され、
前記第１冷却流路は、
前記複数の静止翼の前縁側に前記周方向に沿って設けられる前縁側流路部と、
前記複数の静止翼の後縁側に前記周方向に沿って設けられる後縁側流路部と、
前記前縁側流路部と前記後縁側流路部とを接続するように、各々の前記静止翼に沿って設けられる複数の接続流路部と、
を含む
昇圧装置。
【請求項2】
流体を昇圧するための非容積型の昇圧装置であって、
周方向に間隔を空けて設けられた複数の回転翼からなる回転翼列を含むロータと、
前記ロータを収容するケーシングと、
前記ケーシングに支持されるとともに前記周方向に間隔を空けて設けられた複数の静止翼からなる静止翼列と、
前記流体を冷却するための複数の熱交換部と、
を備え、
前記熱交換部は、前記複数の静止翼のうち前記周方向に互いに隣接する静止翼の間に形成される流路を前記静止翼の高さ方向に分割するように構成され、
前記複数の熱交換部のうち少なくとも１つは、
前記互いに隣接する静止翼のうち一方の静止翼から他方の静止翼へ向けて突出するように構成された一方側突出部と、
前記他方の静止翼から前記一方の静止翼へ向けて突出するように構成された他方側突出部と、
を含み、
前記一方側突出部が前記一方の静止翼から前記他方の静止翼へ向けて突出する突出量をｄ１、前記他方側突出部が前記他方の静止翼から前記一方の静止翼へ向けて突出する突出量をｄ２、前記一方の静止翼の後縁と前記他方の静止翼の後縁との距離をｄ３とすると、ｄ１＋ｄ２＞ｄ３を満たす、昇圧装置。
【請求項3】
前記ケーシングの内部には、冷却媒体が流れる第１冷却流路が形成された、請求項２に記載の昇圧装置。
【請求項4】
前記静止翼の内部には、冷却媒体が流れる第２冷却流路が形成された、請求項１又は２に記載の昇圧装置。
【請求項5】
前記熱交換部の内部には、冷却媒体が流れる第３冷却流路が形成された、請求項１乃至３の何れか１項に記載の昇圧装置。
【請求項6】
前記複数の熱交換部のうち少なくとも１つは、前記複数の静止翼のうち前記周方向に互いに隣接する静止翼を接続するように構成された、請求項１乃至４の何れか１項に記載の昇圧装置。
【請求項7】
前記昇圧装置は、遠心式の昇圧装置である、請求項２又は３に記載の昇圧装置。
【請求項8】
前記昇圧装置は、軸流式の昇圧装置である、請求項２又は３に記載の昇圧装置。
【請求項9】
請求項１乃至８の何れか１項に記載の昇圧装置と、ヒータと、膨張機と、冷却器とを備え、前記昇圧装置は二酸化炭素を昇圧し、
前記ヒータは、前記昇圧装置で昇圧された二酸化炭素を加熱し、
前記膨張機は、前記ヒータで加熱された二酸化炭素を膨張させて仕事を取り出し、
前記冷却器は、前記膨張機で膨張した二酸化炭素を冷却する、二酸化炭素サイクルプラント。
【請求項10】
請求項９に記載の二酸化炭素サイクルプラントと、排気ガス発生源と、を備え、前記二酸化炭素サイクルプラントの前記ヒータは、前記排気ガス発生源の排気ガスと二酸化炭素とを熱交換させて前記二酸化炭素を加熱するように構成された、コンバインドサイクルプラント。
【請求項11】
前記排気ガス発生源は、ガスタービン、レシプロエンジン、蒸気機関及び燃料電池のうち少なくとも１つである、請求項１０に記載のコンバインドサイクルプラント。
【請求項12】
前記ヒータは原子炉を備え、前記原子炉における核反応で発生した熱を用いて、前記二酸化炭素を加熱するように構成された、請求項９に記載の二酸化炭素サイクルプラント。
【請求項13】
前記ヒータは反射鏡と、受熱部とを備え、太陽光を前記反射鏡で反射し、前記受熱部に導き、前記受熱部において、太陽熱により、前記二酸化炭素を加熱するように構成された、請求項９に記載の二酸化炭素サイクルプラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、昇圧装置、二酸化炭素サイクルプラント及びコンバインドサイクルプラントに関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、昇圧装置としての遠心圧縮機の消費動力の低減のために、遠心圧縮機のケーシングに支持されたリターンベーンの圧力面及び負圧面の各々にフィンを設けて、フィンと流体との熱交換によってリターンベーンを通過する流体を冷却することが記載されている。この構成によれば、圧縮機における流体の圧縮を等温圧縮に近づけて、遠心圧縮機の昇圧に要する動力を低減して、遠心圧縮機を高効率化することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】実開昭６４－４６４９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上述の特許文献１に開示されるリターンベーンのフィンは、昇圧装置における流体の昇圧に要する動力を低減することができるが、その低減効果が限定的である。
【0005】
上述の事情に鑑みて、本開示は、流体の昇圧に要する動力の小さい昇圧装置並びにこれを備える二酸化炭素サイクルプラント及びコンバインドサイクルプラントを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示に係る昇圧装置は、
流体を昇圧するための非容積型の昇圧装置であって、
周方向に間隔を空けて設けられた複数の回転翼からなる回転翼列を含むロータと、
前記ロータを収容するケーシングと、
前記ケーシングに支持されるとともに前記周方向に間隔を空けて設けられた複数の静止翼からなる静止翼列と、
前記流体を冷却するための複数の熱交換部と、
を備え、
前記熱交換部は、前記複数の静止翼のうち互いに隣接する静止翼の間に形成される流路を前記静止翼の高さ方向に分割するように構成される。
流体を昇圧するための非容積型の昇圧装置であって、
周方向に間隔を空けて設けられた複数の回転翼からなる回転翼列を含むロータと、
前記ロータを収容するケーシングと、
前記ケーシングに支持されるとともに前記周方向に間隔を空けて設けられた複数の静止翼からなる静止翼列と、
前記流体を冷却するための複数の熱交換部と、
を備え、
前記熱交換部は、前記複数の静止翼のうち互いに隣接する静止翼の間に形成される流路を前記静止翼の高さ方向に分割するように構成される。
【発明の効果】
【0007】
本開示によれば、流体の昇圧に要する動力の小さい並びにこれを備える二酸化炭素サイクルプラント及びコンバインドサイクルプラントが提供される。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】一実施形態に係る昇圧装置２（２Ａ）の概略構成を示す断面図である。
【図2】リターン流路部２２における軸方向に直交する概略断面を示す図である。
【図10】一実施形態に係る昇圧装置２（２Ｂ）の概略構成を示す断面図である。
【図17】昇圧装置２（２Ａ）の入口１５から出口１６までの段３Ａ～３Ｆにおける、流体Ｆのエンタルピーと流体Ｆの圧力との関係を示す線Ｑを含む図である。
【図18】上述した昇圧装置２（２Ａ，２Ｂ）を適用可能な二酸化炭素サイクルプラント１００の概略構成を示す模式図である。
【図19】上述した二酸化炭素サイクルプラント１００を適用可能なコンバインドサイクルプラント２００の概略構成を示す模式図である。
【図20】上述した二酸化炭素サイクルプラント１００の適用例を示す模式図である。
【図21】上述した二酸化炭素サイクルプラント１００の別の適用例を示す模式図である。
【図22】一方側突出部２８ａと他方側突出部２８ｂとがベーン３８の高さ方向に重なるように配置された態様を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、添付図面を参照して幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【0010】
図１は、一実施形態に係る昇圧装置２（２Ａ）の概略構成を示す断面図である。
図１に示す例示的な昇圧装置２（２Ａ）は、遠心式且つ非容積型の昇圧装置であり、昇圧する流体Ｆの流れ方向に直列に配置された複数の段３を備える。図示する例示的形態では、昇圧装置２（２Ａ）は、流体Ｆの流れ方向に直列に配列された６つの段３Ａ～３Ｆを含む。昇圧装置２（２Ａ）は、流体Ｆを昇圧するためのロータ４と、ロータ４を収容するケーシング５とを備える。流体Ｆの種類は特に限定されないが、例えば超臨界流体のＣＯ２であってもよい。以下では、ロータ４の軸方向を単に「軸方向」といい、ロータ４の径方向を単に「径方向」といい、ロータ４の周方向を単に「周方向」ということとする。
図１に示す例示的な昇圧装置２（２Ａ）は、遠心式且つ非容積型の昇圧装置であり、昇圧する流体Ｆの流れ方向に直列に配置された複数の段３を備える。図示する例示的形態では、昇圧装置２（２Ａ）は、流体Ｆの流れ方向に直列に配列された６つの段３Ａ～３Ｆを含む。昇圧装置２（２Ａ）は、流体Ｆを昇圧するためのロータ４と、ロータ４を収容するケーシング５とを備える。流体Ｆの種類は特に限定されないが、例えば超臨界流体のＣＯ２であってもよい。以下では、ロータ４の軸方向を単に「軸方向」といい、ロータ４の径方向を単に「径方向」といい、ロータ４の周方向を単に「周方向」ということとする。
【0011】
ロータ４は、シャフト６と、シャフト６に軸方向に並んで取り付けられた複数のインペラ８とを含む。図示する例示的形態では、シャフト６に６個のインペラ８が直列に設けられている。シャフト６は、ジャーナル軸受１３及びスラスト軸受１４を介してケーシング５に回転可能に支持されている。
【0012】
インペラ８の各々は、周方向に間隔を空けて設けられた複数の回転翼１０（インペラ翼）からなる回転翼列１２（インペラ翼列）を含む。
【0013】
ケーシング５は、複数のインペラ８を囲繞するように構成されている。ケーシング５には、ケーシング５の外部から流体Ｆを流入させるための入口１５（吸込口）が軸方向における一方側に形成されており、ケーシング５の外部へ流体Ｆを流出させるための出口１６（排出口）が軸方向における他方側に形成されている。ケーシング５の内側には、流体Ｆを入口１５から出口１６まで導く流路９が形成されている。
【0014】
ケーシング５の流路９は、インペラ８から径方向における外側に流出した流体Ｆを次の段３のインペラ８へ導くリターン流路１８を、最終段を除く各段３に含む。リターン流路１８の各々は、上流側のインペラ８から流出した流体Ｆを径方向における外側へ導くディフューザ流路部２０と、ディフューザ流路部２０を通過した流体Ｆを次の段のインペラ８に供給するように径方向における内側へ導くリターン流路部２２とを含む。ディフューザ流路部２０には、周方向に間隔を空けて設けられた複数のディフューザベーン２４からなるディフューザベーン列２９が設けられており、ディフューザベーン２４の各々はケーシング５に支持されている。
【0015】
図２は、リターン流路部２２における軸方向に直交する概略断面を示す図である。
図１又は図２に示すように、リターン流路部２２には、周方向に間隔を空けて設けられた複数のリターンベーン２６（複数の静止翼）からなるリターンベーン列２７（静止翼列）が設けられている。リターンベーン２６の各々は、ケーシング５に支持されている。リターンベーン２６の各々は、具体的には、ケーシング５のうち、リターン流路部２２を形成するように軸方向に対向する一対の流路壁部２２ａ，２２ｂの少なくとも一方に支持されている。リターンベーン２６は、前段のインペラ８により昇圧された流体Ｆが軸方向に沿って次段のインペラ８に流入するように、流体Ｆに含まれる回転成分を打ち消す機能を有している。なお、最終段３Ｆはディフューザベーン列２９が設けられたディフューザ流路部２０を備えるが、リターン流路部２２は備えない。
図１又は図２に示すように、リターン流路部２２には、周方向に間隔を空けて設けられた複数のリターンベーン２６（複数の静止翼）からなるリターンベーン列２７（静止翼列）が設けられている。リターンベーン２６の各々は、ケーシング５に支持されている。リターンベーン２６の各々は、具体的には、ケーシング５のうち、リターン流路部２２を形成するように軸方向に対向する一対の流路壁部２２ａ，２２ｂの少なくとも一方に支持されている。リターンベーン２６は、前段のインペラ８により昇圧された流体Ｆが軸方向に沿って次段のインペラ８に流入するように、流体Ｆに含まれる回転成分を打ち消す機能を有している。なお、最終段３Ｆはディフューザベーン列２９が設けられたディフューザ流路部２０を備えるが、リターン流路部２２は備えない。
【0016】
上記昇圧装置２では、入口１５からケーシング５内に流入した流体Ｆは、最も入口１５側のインペラ８によって昇圧された後、最終段のインペラ８まで各段のインペラ８で順次昇圧されて出口１６から排出される。
【0017】
図３は、図２におけるＡ－Ａ断面の構成の一例を周方向に展開して模式的に示す図である。
図３に示すように、昇圧装置２の各段３は、流体Ｆを冷却するための複数の熱交換部２８を含む。熱交換部２８の各々は、複数のリターンベーン２６のうち周方向に互いに隣接する２つのリターンベーン２６の間に形成される流路３０をリターンベーン２６の高さ方向（図示する形態では軸方向）に分割するように構成されている。図示する形態では、熱交換部２８の各々は、リターンベーン２６の高さ方向と交差する面に沿って板状に形成されている。また、熱交換部２８の各々は、流路３０を、熱交換部２８を挟んでリターンベーン２６の高さ方向の一方側（流路壁部２２ａ側）に位置する第１流路部３０ａと、熱交換部２８を挟んでリターンベーン２６の高さ方向の他方側（流路壁部２２ｂ側）に位置する第２流路部３０ｂとに分割している。
図３に示すように、昇圧装置２の各段３は、流体Ｆを冷却するための複数の熱交換部２８を含む。熱交換部２８の各々は、複数のリターンベーン２６のうち周方向に互いに隣接する２つのリターンベーン２６の間に形成される流路３０をリターンベーン２６の高さ方向（図示する形態では軸方向）に分割するように構成されている。図示する形態では、熱交換部２８の各々は、リターンベーン２６の高さ方向と交差する面に沿って板状に形成されている。また、熱交換部２８の各々は、流路３０を、熱交換部２８を挟んでリターンベーン２６の高さ方向の一方側（流路壁部２２ａ側）に位置する第１流路部３０ａと、熱交換部２８を挟んでリターンベーン２６の高さ方向の他方側（流路壁部２２ｂ側）に位置する第２流路部３０ｂとに分割している。
【0018】
また、複数の熱交換部２８の各々は、周方向に互いに隣接する２つのリターンベーン２６を接続するように構成されている。ただし、複数の熱交換部２８のうち少なくとも１つは、図３の矢印Ｄにて示すように、互いに隣接する２つのリターンベーン２６を接続せずに周方向において途切れていてもよい。これにより、熱変形を吸収するとともに組立を容易にすることができる。
【0019】
上記昇圧装置２では、回転翼列１２、リターンベーン列２７、複数の熱交換部２８及びディフューザベーン列２９が１つの段３を構成する。
【0020】
上記のように、周方向に互いに隣接するリターンベーン２６の間に形成される流路３０を分割するように構成された熱交換部２８を設けることにより、流路３０の断面積を小さくして流路３０の相当直径を縮小し、熱交換部２８の表面やリターンベーン２６の表面に生成される境界層を薄くすることで、熱交換部２８の表面やリターンベーン２６の表面の熱伝達率を高め、昇圧装置２によって昇圧する流体Ｆを効果的に冷却することができる。このため、昇圧装置２における流体Ｆの昇圧を等温圧縮に近づけることができ、昇圧に要する動力の小さい昇圧装置２を実現することができる。なお、流路３０の相当直径を縮小し、熱交換部２８の表面やリターンベーン２６の表面の熱伝達率を高める効果や、伝熱面積を増大する効果は、流路３０を周方向に分割するように熱交換部２８を設けること、即ち、リターンベーン２６に平行に、径方向に延在するように熱交換部２８を設けることによっても得ることができる。しかしながら、周方向に間隔を空けて設けられた複数のリターンベーン２６の枚数は、通常、空力的な損失が最小となるように選定される。リターンベーン２６に平行に、つまり、流路３０を周方向に分割するように熱交換部２８を設けると、熱交換部２８が実質的にリターンベーン２６と同様の作用をし、リターンベーン２６の枚数が実質的に増大したのと同様となり、空力的な損失が増大、効率が低下する。本発明のように、流路３０をリターンベーン２６（複数の静止翼）の高さ方向に分割するように、熱交換部２８を設置すると、空力的な損失の増大を伴わずに、流路３０の相当直径を縮小し、熱交換部２８の表面やリターンベーン２６の表面の熱伝達率を高めると共に伝熱面積を増大することができ、より好適である。
【0021】
図４は、図３におけるＢ－Ｂ断面の構成の一例を模式的に示す図である。
幾つかの実施形態では、例えば図４に示すように、リターンベーン２６の内部には、冷却媒体（例えば水等）が流れる冷却流路３２が形成される。図４に示す例示的な形態では、リターンベーン２６は、リターンベーン２６の前縁２６ａ側にリターンベーン２６の高さ方向に沿って形成された前縁側流路部３２ａと、リターンベーン２６の後縁２６ｂ側にリターンベーン２６の高さ方向に沿って形成された後縁側流路部３２ｂと、前縁側流路部３２ａと後縁側流路部３２ｂとを接続するように形成された複数の接続流路部３２ｃとを含む。前縁側流路部３２ａに流入した冷却媒体は、複数の接続流路部３２ｃを通って後縁側流路部３２ｂに流入し、後縁側流路部３２ｂから排出される。
幾つかの実施形態では、例えば図４に示すように、リターンベーン２６の内部には、冷却媒体（例えば水等）が流れる冷却流路３２が形成される。図４に示す例示的な形態では、リターンベーン２６は、リターンベーン２６の前縁２６ａ側にリターンベーン２６の高さ方向に沿って形成された前縁側流路部３２ａと、リターンベーン２６の後縁２６ｂ側にリターンベーン２６の高さ方向に沿って形成された後縁側流路部３２ｂと、前縁側流路部３２ａと後縁側流路部３２ｂとを接続するように形成された複数の接続流路部３２ｃとを含む。前縁側流路部３２ａに流入した冷却媒体は、複数の接続流路部３２ｃを通って後縁側流路部３２ｂに流入し、後縁側流路部３２ｂから排出される。
【0022】
図４に例示するように、冷却媒体が流れる冷却流路３２をリターンベーン２６の内部に設けることにより、昇圧装置２によって昇圧する流体Ｆがリターンベーン２６を通過する際に該流体Ｆがリターンベーン２６との熱交換によって効果的に冷却される。このため、昇圧装置２における流体Ｆの昇圧を等温圧縮に近づけることができ、昇圧に要する動力の小さい昇圧装置２を実現することができる。
【0023】
図５は、図３におけるＣ１－Ｃ１断面の構成の一例を模式的に示す図である。なお、図３におけるＣ２－Ｃ２断面の構成及びＣ３－Ｃ３断面の構成は、Ｃ１－Ｃ１断面の構成と同様の構成であってもよい。すなわち、一実施形態では、図５は、図３におけるＣ２－Ｃ２断面の構成の一例及びＣ３－Ｃ３断面の構成の一例も示している。
【0024】
幾つかの実施形態では、例えば図５に示すように、ケーシング５の流路壁部２２ａの内部及び流路壁部２２ｂの内部には、冷却媒体（例えば水等）が流れる冷却流路３４が形成される。図５に示す例示的な形態では、ケーシング５の冷却流路３４は、リターンベーン２６の前縁２６ａ側（外周側）に周方向に沿って形成された前縁側流路部３４ａと、リターンベーン２６の後縁２６ｂ側（内周側）に周方向に沿って形成された後縁側流路部３４ｂと、前縁側流路部３４ａと後縁側流路部３４ｂとを接続するように形成された複数の接続流路部３４ｃとを含む。前縁側流路部３４ａに流入した冷却媒体は、複数の接続流路部３４ｃを通って後縁側流路部３４ｂに流入し、後縁側流路部３４ｂから排出される。
【0025】
図５に例示するように、冷却媒体が流れる冷却流路３４をケーシング５の流路壁部２２ａ，２２ｂの内部に設けることにより、昇圧装置２によって昇圧する流体Ｆがリターンベーン２６を通過する際に該流体Ｆがケーシング５との熱交換によって効果的に冷却されるため、流体Ｆの昇圧に要する動力の小さい昇圧装置２を実現することができる。
【0026】
次に、図３におけるＤ部について幾つかの構成例を説明する。図６は、図３におけるＤ部を含むＣ２－Ｃ２断面の構成の一例を示す図である。図７は、図３におけるＤ部を含むＣ２－Ｃ２断面の構成の他の一例を示す図である。図８は、図３におけるＤ部を含むＣ２－Ｃ２断面の構成の他の一例を示す図である。
【0027】
幾つかの実施形態では、例えば図６～図８に示すように、熱交換部２８の内部には、冷却媒体（例えば水等）が流れる冷却流路３６が形成される。図示する例示的形態では、冷却流路３６は、リターンベーン２６の内部にリターンベーン２６の高さ方向に延在する複数の冷却孔３５同士を接続するように形成されている。
【0028】
熱交換部２８の内部に冷却流路３６を設けることにより、昇圧装置２によって昇圧する流体Ｆがリターンベーン２６を通過する際に、該流体Ｆが冷却媒体で冷却された熱交換部２８との熱交換によって効果的に冷却されるため、流体Ｆの昇圧に要する動力の小さい昇圧装置２を実現することができる。
【0029】
幾つかの実施形態では、例えば図６～図８に示すように、複数の熱交換部２８のうち少なくとも１つは、周方向に互いに隣接する２つのリターンベーン２６のうち一方のリターンベーン２６から他方のリターンベーン２６へ向けて突出するように構成された一方側突出部２８ａを含む。一方側突出部２８ａは、図６に示すようにリターンベーン２６の前縁２６ａから後縁２６ｂに亘って設けられていてもよいし、図７及び図８に示すように、リターンベーン２６の前縁２６ａと後縁２６ｂとの間の一部の範囲に設けられていてもよい。
【0030】
幾つかの実施形態では、例えば図６及び図７に示すように、複数の熱交換部２８のうち少なくとも１つは、上記他方のリターンベーン２６から上記一方のリターンベーン２６へ向けて突出するように構成された他方側突出部２８ｂを含む。他方側突出部２８ｂは、リターンベーン２６の前縁２６ａから後縁２６ｂに亘って設けられていてもよいし、図６及び図７に示すように、リターンベーン２６の前縁２６ａと後縁２６ｂとの間の一部の範囲に設けられていてもよい。
【0031】
図９は、図６に示した一方側突出部２８ａ及び他方側突出部２８ｂを拡大した概略図である。
幾つかの実施形態では、例えば図９に示すように、一方側突出部２８ａが上記一方のリターンベーン２６から上記他方のリターンベーンへ向けて突出する突出量をｄ１、他方側突出部２８ｂが上記他方のリターンベーン２６から上記一方のリターンベーン２６へ向けて突出する突出量をｄ２、上記一方のリターンベーン２６の後縁２６ｂと上記他方のリターンベーン２６の後縁２６ｂとの距離をｄ３とすると、ｄ１＋ｄ２＞ｄ３を満たす。これにより、周方向に隣接するリターンベーン２６の間を流れる流体Ｆが一方側突出部２８ａ及び他方側突出部２８ｂをリターンベーン２６の高さ方向に通過しにくくなり、該流体Ｆを効果的に冷却することができる。
幾つかの実施形態では、例えば図９に示すように、一方側突出部２８ａが上記一方のリターンベーン２６から上記他方のリターンベーンへ向けて突出する突出量をｄ１、他方側突出部２８ｂが上記他方のリターンベーン２６から上記一方のリターンベーン２６へ向けて突出する突出量をｄ２、上記一方のリターンベーン２６の後縁２６ｂと上記他方のリターンベーン２６の後縁２６ｂとの距離をｄ３とすると、ｄ１＋ｄ２＞ｄ３を満たす。これにより、周方向に隣接するリターンベーン２６の間を流れる流体Ｆが一方側突出部２８ａ及び他方側突出部２８ｂをリターンベーン２６の高さ方向に通過しにくくなり、該流体Ｆを効果的に冷却することができる。
【0032】
【0033】
図１０は、一実施形態に係る昇圧装置２（２Ｂ）の概略構成を示す断面図である。
図１０に示す例示的な昇圧装置２（２Ｂ）は、軸流式且つ非容積型の昇圧装置であり、昇圧する流体Ｆの流れ方向に直列に配置された複数の段３を備える。昇圧装置２（２Ｂ）は、流体Ｆを昇圧するためのロータ４と、ロータ４を収容するケーシング５とを備える。ケーシング５の内部には、冷却媒体（例えば水等）が流れる冷却流路４２ｄが形成される。
図１０に示す例示的な昇圧装置２（２Ｂ）は、軸流式且つ非容積型の昇圧装置であり、昇圧する流体Ｆの流れ方向に直列に配置された複数の段３を備える。昇圧装置２（２Ｂ）は、流体Ｆを昇圧するためのロータ４と、ロータ４を収容するケーシング５とを備える。ケーシング５の内部には、冷却媒体（例えば水等）が流れる冷却流路４２ｄが形成される。
【0034】
ロータ４は、シャフト６と、シャフト６の外周側に周方向に間隔を空けて設けられた複数の回転翼１０からなる回転翼列１２とを含む。図示する形態では、シャフト６の外周面には、軸方向に複数の回転翼列１２が配置されている。
【0035】
ケーシング５は、周方向に間隔を空けて設けられた複数のベーン３８（静止翼）からなるベーン列４０（静止翼列）を支持している。図示する形態では、軸方向に配列された複数のベーン列４０が設けられており、複数のベーン列４０は、それぞれ複数の回転翼列１２の下流側に配置されている。すなわち、回転翼列１２とベーン列４０とは軸方向において交互に配置されている。
【0036】
図１１は、図１０のＥ－Ｅ断面を概略的に示す図である。
図１１に示すように、昇圧装置２は、昇圧する流体Ｆを冷却するための複数の熱交換部２８を含む。熱交換部２８の各々は、複数のベーン３８のうち互いに周方向に隣接する２つのベーン３８の間に形成される流路３０をベーン３８の高さ方向（図示する形態では径方向）に分割するように構成されている。図示する形態では、熱交換部２８の各々は、ベーン３８の高さ方向と交差する面に沿って板状に形成されている。また、熱交換部２８の各々は、流路３０を、熱交換部２８を挟んでベーン３８の高さ方向の一方側（ケーシング５の外側シュラウド４６ａ側）に位置する第１流路部３０ａと、熱交換部２８を挟んでリターンベーン２６の高さ方向の他方側（ケーシング５の内側シュラウド４６ｂ側）に位置する第２流路部３０ｂとに分割している。
図１１に示すように、昇圧装置２は、昇圧する流体Ｆを冷却するための複数の熱交換部２８を含む。熱交換部２８の各々は、複数のベーン３８のうち互いに周方向に隣接する２つのベーン３８の間に形成される流路３０をベーン３８の高さ方向（図示する形態では径方向）に分割するように構成されている。図示する形態では、熱交換部２８の各々は、ベーン３８の高さ方向と交差する面に沿って板状に形成されている。また、熱交換部２８の各々は、流路３０を、熱交換部２８を挟んでベーン３８の高さ方向の一方側（ケーシング５の外側シュラウド４６ａ側）に位置する第１流路部３０ａと、熱交換部２８を挟んでリターンベーン２６の高さ方向の他方側（ケーシング５の内側シュラウド４６ｂ側）に位置する第２流路部３０ｂとに分割している。
【0037】
また、複数の熱交換部２８の各々は、周方向に互いに隣接する２つのベーン３８を接続するように構成されている。ただし、複数の熱交換部２８のうち少なくとも１つは、図１１の矢印Ｈにて示すように、周方向に互いに隣接する２つのベーン３８を接続せずに周方向において途切れていてもよい。これにより、熱変形を吸収するとともに組立を容易にすることができる。上記昇圧装置２（２Ｂ）では、回転翼列１２、ベーン列４０及び複数の熱交換部２８が１つの段３を構成する。
【0038】
このように、ケーシング５の内部の冷却流路４２ｄに冷却媒体（例えば水等）が流れることによってケーシング５が冷却される。また、熱伝導により、ケーシング５がベーン３８を、ベーン３８が熱交換部２８を冷却することができる。ケーシング５、ベーン３８、熱交換部２８はそれぞれ流体Ｆと熱伝達により熱交換し、流体Ｆを冷却する。更に、周方向に互いに隣接する２つのベーン３８の間に形成される流路３０を分割するように構成された熱交換部２８を設けることにより、流路３０の断面積を小さくして流路３０の相当直径を縮小し、熱交換部２８の表面やベーン３８の表面に生成される境界層を薄くすることで、熱交換部２８の表面やベーン３８の表面の熱伝達率を高め、昇圧装置２によって昇圧する流体Ｆを効果的に冷却することができる。このため、昇圧装置２における流体Ｆの昇圧を等温圧縮に近づけることができ、昇圧に要する動力の小さい昇圧装置２を実現することができる。
【0039】
図１２は、図１１におけるＦ－Ｆ断面の構成の一例を模式的に示す図である。
幾つかの実施形態では、例えば図１２に示すように、ベーン３８の内部には、冷却媒体（例えば水等）が流れる冷却流路４２が形成される。図１２に示す例示的な形態では、ベーン３８は、ベーン３８の前縁３８ａ側にベーン３８の高さ方向に沿って形成された前縁側流路部４２ａと、ベーン３８の後縁３８ｂ側にベーン３８の高さ方向に沿って形成された後縁側流路部４２ｂと、前縁側流路部４２ａと後縁側流路部４２ｂとを接続するように形成された複数の接続流路部４２ｃとを含む。前縁側流路部４２ａに流入した冷却媒体は、複数の接続流路部４２ｃを通って後縁側流路部４２ｂに流入し、後縁側流路部４２ｂから排出される。
幾つかの実施形態では、例えば図１２に示すように、ベーン３８の内部には、冷却媒体（例えば水等）が流れる冷却流路４２が形成される。図１２に示す例示的な形態では、ベーン３８は、ベーン３８の前縁３８ａ側にベーン３８の高さ方向に沿って形成された前縁側流路部４２ａと、ベーン３８の後縁３８ｂ側にベーン３８の高さ方向に沿って形成された後縁側流路部４２ｂと、前縁側流路部４２ａと後縁側流路部４２ｂとを接続するように形成された複数の接続流路部４２ｃとを含む。前縁側流路部４２ａに流入した冷却媒体は、複数の接続流路部４２ｃを通って後縁側流路部４２ｂに流入し、後縁側流路部４２ｂから排出される。
【0040】
図１２に例示するように、冷却媒体が流れる冷却流路４２をベーン３８の内部に設けることにより、昇圧装置２によって昇圧する流体Ｆがベーン３８を通過する際に該流体Ｆがベーン３８との熱交換によって効果的に冷却されるため、流体Ｆの昇圧に要する動力の小さい昇圧装置２を実現することができる。
【0041】
図１３は、図１１におけるＧ１－Ｇ１断面の構成の一例を模式的に示す図である。なお、図１１におけるＧ２－Ｇ２断面の構成及びＧ３－Ｇ３断面の構成は、Ｇ１－Ｇ１断面の構成と同様の構成であってもよい。すなわち、一実施形態では、図１３は、図１１におけるＧ２－Ｇ２断面の構成の一例及びＧ３－Ｇ３断面の構成の一例も示している。
【0042】
幾つかの実施形態では、例えば図１３に示すように、ケーシング５の外側シュラウド４６ａの内部及び内側シュラウド４６ｂの内部には、冷却媒体（例えば水等）が流れる冷却流路４４が形成される。図１３に示す例示的な形態では、ケーシング５の冷却流路４４は、ベーン３８の前縁３８ａ側に周方向に沿って形成された前縁側流路部４４ａと、ベーン３８の後縁３８ｂ側に周方向に沿って形成された後縁側流路部４４ｂと、前縁側流路部４４ａと後縁側流路部４４ｂとを接続するように形成された複数の接続流路部４４ｃとを含む。前縁側流路部４４ａに流入した冷却媒体は、複数の接続流路部４４ｃを通って後縁側流路部４４ｂに流入し、後縁側流路部４４ｂから排出される。
【0043】
図１３に例示するように、冷却媒体が流れる冷却流路４４をケーシング５の外側シュラウド４６ａ及び内側シュラウド４６ｂの内部に設けることにより、昇圧装置２によって昇圧する流体Ｆがベーン３８を通過する際に該流体Ｆがケーシング５との熱交換によって効果的に冷却されるため、流体Ｆの昇圧に要する動力の小さい昇圧装置２を実現することができる。
【0044】
次に、図１１におけるＨ部について幾つかの構成例を説明する。図１４は、図１１におけるＨ部を含むＧ２－Ｇ２断面の構成の一例を示す図である。図１５は、図１１におけるＨ部を含むＧ２－Ｇ２断面の構成の他の一例を示す図である。図１６は、図１１におけるＨ部を含むＢ２－Ｂ２断面の構成の他の一例を示す図である。
【0045】
幾つかの実施形態では、例えば図１４～図１６に示すように、熱交換部２８の内部には、冷却媒体（例えば水等）が流れる冷却流路３６が形成される。図示する例示的形態では、冷却流路３６は、ベーン３８の内部にベーン３８の高さ方向に延在する複数の冷却孔３５同士を接続するように形成されている。
【0046】
熱交換部２８の内部に冷却流路３６を設けることにより、昇圧装置２によって昇圧する流体Ｆがベーン３８を通過する際に、該流体Ｆが冷却媒体で冷却された熱交換部２８との熱交換によって効果的に冷却されるため、流体Ｆの昇圧に要する動力の小さい昇圧装置２を実現することができる。
【0047】
幾つかの実施形態では、例えば図１４～図１６、図２２に示すように、複数の熱交換部２８のうち少なくとも１つは、周方向に互いに隣接する２つのベーン３８のうち一方のベーン３８から他方のベーン３８へ向けて突出するように構成された一方側突出部２８ａと、他方のベーン３８から一方のベーン３８に向けて突出するように構成された他方側突出部２８ｂを含む。この場合、一方側突出部２８ａは、例えば図１４及び図１６に示すようにベーン３８の前縁３８ａから後縁３８ｂに亘って設けられていてもよいし、例えば図１５に示すようにベーン３８の前縁３８ａと後縁３８ｂとの間の一部の範囲に設けられていてもよい。他方側突出部２８ｂは、例えば図１４及び図１６に示すようにベーン３８の前縁３８ａから後縁３８ｂに亘って設けられていてもよいし、例えば図１５に示すようにベーン３８の前縁３８ａと後縁３８ｂとの間の一部の範囲に設けられていてもよい。
【0048】
幾つかの実施形態では、例えば図１４～図１６、図２２に示すように、一方側突出部２８ａがベーン３８の上記一方から上記他方へ向けて突出する突出量をｄ１、他方側突出部２８ｂがベーン３８からの上記他方から上記一方へ向けて突出する突出量をｄ２、ベーン３８の上記一方の後縁３８ｂと上記他方の後縁３８ｂとの距離をｄ３とすると、ｄ１＋ｄ２＞ｄ３を満たす。これにより、周方向に隣接するベーン３８の間を流れる流体Ｆが一方側突出部２８ａ及び他方側突出部２８ｂの間隙を通過しにくくなり、該流体Ｆを効果的に冷却することができる。
【0049】
また、図１４～図１６に示した様に、一方側突出部２８ａと他方側突出部２８ｂが軸方向（流れ方向）に重なるように配置すると、流体Ｆが一方側突出部２８ａと他方側突出部２８ｂの間の間隙を通過しにくくなり、該流体Ｆをより効果的に冷却することができる。
しかしながら、組み立ての都合等で、一方側突出部２８ａと他方側突出部２８ｂが軸方向（流れ方向）に重なるように配置することが難しい場合等は、図２２に示すように、一方側突出部２８ａと他方側突出部２８ｂをベーン３８の高さ方向に重なるように配置することができる。この場合において、流体Ｆが一方側突出部２８ａと他方側突出部２８ｂの間の間隙を通過することを効果的に抑制するためには、一方側突出部２８ａと他方側突出部２８ｂのベーン３８高さ方向の間隙ｄ５を小さくすることが好ましく、具体的には、一方側突出部２８ａと他方側突出部２８ｂのベーン３８高さ方向の間隙ｄ５が、一方側突出部２８ａの厚さｄ４以下（ｄ５≦ｄ４）であることが好ましい。
しかしながら、組み立ての都合等で、一方側突出部２８ａと他方側突出部２８ｂが軸方向（流れ方向）に重なるように配置することが難しい場合等は、図２２に示すように、一方側突出部２８ａと他方側突出部２８ｂをベーン３８の高さ方向に重なるように配置することができる。この場合において、流体Ｆが一方側突出部２８ａと他方側突出部２８ｂの間の間隙を通過することを効果的に抑制するためには、一方側突出部２８ａと他方側突出部２８ｂのベーン３８高さ方向の間隙ｄ５を小さくすることが好ましく、具体的には、一方側突出部２８ａと他方側突出部２８ｂのベーン３８高さ方向の間隙ｄ５が、一方側突出部２８ａの厚さｄ４以下（ｄ５≦ｄ４）であることが好ましい。
【0050】
図１７は、上記昇圧装置２（２Ａ）内における流体Ｆの入口１５から出口１６まで（段３Ａから段３Ｆまで）の流体ＦのエンタルピーＨと流体Ｆの圧力Ｐとの関係を示す線Ｑを含む図である。図１７には、線Ｑの他に、流体Ｆを等温圧縮した場合における流体ＦのエンタルピーＨと流体Ｆの圧力Ｐとの関係を示すエンタルピー圧力線Ｖが流体Ｆの温度Ｔ１～Ｔ８毎に示されている。
【0051】
図１７に示すように、エンタルピー圧力線Ｖ（Ｔ１）～Ｖ（Ｔ８）の各々において、流体ＦのエンタルピーＨに対する流体Ｆの圧力Ｐの傾きｄＰ／ｄＨの絶対値が最も小さい点を傾き最小点Ｋ（Ｔ１）～Ｋ（Ｔ８）と定義する。そして、流体Ｆの温度毎のエンタルピー圧力線Ｖ（Ｔ１）～Ｖ（Ｔ８）の傾き最小点Ｋ（Ｔ１）～Ｋ（Ｔ８）を結んだ線を第１ラインＬ１と定義する。さらに、線Ｑと第１ラインＬ１との交点を第１交点Ｘと定義し、複数の段３Ａ～３Ｆのうち第１交点Ｘに対応する段３Ｂ（線Ｑのうち第１交点Ｘを含む部分に対応する段）を第１交点対応段３Ｂと定義する。
【0052】
幾つかの実施形態では、例えば図１に示す昇圧装置２（２Ａ）において、第１交点対応段３Ｂと流体Ｆとの熱交換量は、複数の段３Ａ～３Ｆのうち第１交点対応段３Ｂ以外の少なくとも１つの段３と流体Ｆとの熱交換量よりも大きい。また、幾つかの実施形態では、例えば図１に示す昇圧装置２（２Ａ）において、第１交点対応段３Ｂと流体Ｆとの熱交換量は、複数の段３Ａ～３Ｆの各々と流体Ｆとの熱交換量の中で最も大きい。
【0053】
第１交点対応段３Ｂと流体Ｆとの熱交換量を、複数の段３Ａ～３Ｆのうち第１交点対応段３Ｂ以外の少なくとも１つの段３と流体Ｆとの熱交換量よりも大きくすることにより、流体Ｆを冷却する必要性が比較的高い第１交点対応段３Ｂで流体Ｆを効果的に冷却して、昇圧に要する動力の小さい昇圧装置２（２Ａ）を実現することができる。また、第１交点対応段３Ｂと流体Ｆとの熱交換量を、複数の段３Ａ～３Ｆの各々と流体Ｆとの熱交換量の中で最も大きくすることで、昇圧装置２（２Ａ）が昇圧する流体を一層効果的に冷却して、昇圧に要する動力の小さい昇圧装置２（２Ａ）を実現することができる。
【0054】
幾つかの実施形態では、例えば図１に示す昇圧装置２（２Ａ）において、第１交点対応段３Ｂにおける流体Ｆと熱交換を行う伝熱面積は、複数の段３のうち第１交点対応段３Ｂ以外の少なくとも１つの段３における流体Ｆと熱交換を行う伝熱面積よりも大きい。また、幾つかの実施形態では、第１交点対応段３Ｂにおける流体Ｆと熱交換を行う伝熱面積は、複数の段３Ａ～３Ｆの各々における流体Ｆと熱交換を行う伝熱面積の中で最も大きい。
【0055】
これにより、流体Ｆを冷却する必要性が高い第１交点対応段３Ｂで流体Ｆを効果的に冷却して、昇圧に要する動力の小さい昇圧装置２（２Ａ）を実現することができる。
【0056】
幾つかの実施形態では、例えば図１に示す昇圧装置２（２Ａ）において、第１交点対応段３Ｂには熱交換部２８が設けられており、複数の段３のうち第１交点対応段３Ｂ以外の少なくとも１つの段３には熱交換部２８が設けられていない。
【0057】
これにより、流体Ｆを冷却する必要性が高い第１交点対応段３Ｂで流体Ｆを効果的に冷却して、昇圧に要する動力の小さい昇圧装置２（２Ａ）を実現することができる。
【0058】
特に、図１７に示すように、圧力が臨界圧を上回る流体Ｆを昇圧する場合、傾き最小点Ｋを通る段は比較的上流側の段となる場合が多い。典型的な多段昇圧装置では、上流側の段は流路幅Ｗ（図１参照）が比較的大きく、流路断面積が大きい割に流体Ｆと熱交換を行う伝熱面積が小さいとともに、流路の相当直径が大きいため熱伝達効率が低くなりやすく、流体Ｆの効果的な冷却が難しい。
【0059】
この点、上記のように、傾き最小点Ｋを通る段（第１交点対応段３Ｂ）に熱交換部２８を設けると、当該段の伝熱面積を増大することができる。また、前記熱交換部が流路を分割するように配置されているので、流路の相当直径を減少させ、高い熱伝達率を得ることができる。以上により、上記課題を解決し、傾き最小点Ｋを通る段（第１交点対応段３Ｂ）と流体Ｆとの熱交換量を一層効果的に増大し、昇圧に要する動力の小さい昇圧装置２（２Ａ）を実現することができる。
【0060】
幾つかの実施形態では、上記昇圧装置２（２Ａ）において、複数の段３の各々には、上記冷却流路３２，３４，３６が設けられており、第１交点対応段３Ｂに形成された冷却流路３２を流れる冷却媒体の温度は、複数の段３のうち第１交点対応段３Ｂ以外の少なくとも１つの段３の冷却流路３２を流れる冷却媒体の温度よりも低い。また、第１交点対応段３Ｂに形成された冷却流路３４を流れる冷却媒体の温度は、複数の段３のうち第１交点対応段３Ｂ以外の少なくとも１つの段３の冷却流路３４を流れる冷却媒体の温度よりも低い。また、第１交点対応段３Ｂに形成された冷却流路３６を流れる冷却媒体の温度は、複数の段３のうち第１交点対応段３Ｂ以外の少なくとも１つの段３の冷却流路３６を流れる冷却媒体の温度よりも低い。
【0061】
これにより、流体Ｆを冷却する必要性が高い第１交点対応段３Ｂで流体Ｆを効果的に冷却して、昇圧に要する動力の小さい昇圧装置２（２Ａ）を実現することができる。
【0062】
幾つかの実施形態では、上記昇圧装置２（２Ａ）において、複数の段３の各々には、上記冷却流路３２，３４，３６が設けられており、第１交点対応段３Ｂに形成された冷却流路３２を流れる冷却媒体の温度は、複数の段３の各々の冷却流路３２を流れる冷却媒体の温度の中で最も低い。また、第１交点対応段３Ｂに形成された冷却流路３４を流れる冷却媒体の温度は、複数の段３の各々の冷却流路３４を流れる冷却媒体の温度の中で最も低い。第１交点対応段３Ｂに形成された冷却流路３６を流れる冷却媒体の温度は、複数の段３の各々の冷却流路３６を流れる冷却媒体の温度の中で最も低い。
【0063】
これにより、流体Ｆを冷却する必要性が高い第１交点対応段３Ｂで流体Ｆを効果的に冷却して、昇圧に要する動力の小さい昇圧装置２（２Ａ）を実現することができる。
【0064】
図１８は、上述した昇圧装置２（２Ａ，２Ｂ）を適用可能な二酸化炭素サイクルプラント１００の概略構成を示す模式図である。
図１８に示す二酸化炭素サイクルプラント１００は、上記昇圧装置２（２Ａ）又は上記昇圧装置２（２Ｂ）と、ヒータ１０２と、昇圧装置２と同軸上に設けられたタービン１０４（膨張機）と、冷却器１０６とを備える。この場合、昇圧装置２は上記流体Ｆとしての二酸化炭素を超臨界圧まで昇圧し、ヒータ１０２は、昇圧装置２で昇圧された二酸化炭素を加熱し、タービン１０４は、ヒータ１０２で加熱された二酸化炭素を膨張させて仕事を取り出し、冷却器１０６は、タービン１０４で膨張した二酸化炭素を冷却する。昇圧装置２に発電機１０８が連結されており、タービン１０４から得られる動力によって昇圧装置２及び発電機１０８が駆動される。
図１８に示す二酸化炭素サイクルプラント１００は、上記昇圧装置２（２Ａ）又は上記昇圧装置２（２Ｂ）と、ヒータ１０２と、昇圧装置２と同軸上に設けられたタービン１０４（膨張機）と、冷却器１０６とを備える。この場合、昇圧装置２は上記流体Ｆとしての二酸化炭素を超臨界圧まで昇圧し、ヒータ１０２は、昇圧装置２で昇圧された二酸化炭素を加熱し、タービン１０４は、ヒータ１０２で加熱された二酸化炭素を膨張させて仕事を取り出し、冷却器１０６は、タービン１０４で膨張した二酸化炭素を冷却する。昇圧装置２に発電機１０８が連結されており、タービン１０４から得られる動力によって昇圧装置２及び発電機１０８が駆動される。
【0065】
図１８に示す例示的形態では、昇圧装置２とヒータ１０２の間には再生熱交換器１１０が設けられており、昇圧装置２で昇圧された二酸化炭素は、再生熱交換器１１０でタービン１０４の排気ガスの熱エネルギーを回収してからヒータ１０２に供給される。タービン１０４の排気ガスは、再生熱交換器１１０で二酸化炭素によって冷却されてから冷却器１０６へ供給され、冷却器１０６で冷却されてから昇圧装置２に供給される。冷却器１０６は、タービン１０４の排気ガスを例えば海水、河川水又は大気等で冷却する。なお、冷却器１０６は、冷却水と熱交換させ、冷却水を間接的に冷却してもよい。ヒータ１０２の熱源は特に限定されず、例えば電気であってもよいし、原動機から得られる排気ガス等であってもよい。
【0066】
上記二酸化炭素サイクルプラント１００によれば、上記昇圧装置２を適用することによって、二酸化炭素を超臨界圧まで昇圧するのに要する動力を小さくすることができるため、高効率な二酸化炭素サイクルプラント１００を実現することができる。
【0067】
図１９は、上述した二酸化炭素サイクルプラント１００を適用可能なコンバインドサイクルプラント２００の概略構成を示す模式図である。
図１９に示すコンバインドサイクルプラント２００は、上記二酸化炭素サイクルプラント１００と、排気ガス発生源としてのガスタービン２０２と、を備える。この場合、二酸化炭素サイクルプラント１００のヒータ１０２は、ガスタービン２０２の排気ガス（後述のタービン２０８の排気ガス）と昇圧装置２で昇圧された二酸化炭素とを熱交換させて二酸化炭素を加熱する。ヒータ１０２を通過した排気ガスは煙突２１２から排出される。ガスタービン２０２は、吸気を圧縮する圧縮機２０４と、圧縮機２０４で圧縮された圧縮空気を用いて燃料を燃焼させる燃焼器２０６と、燃焼器２０６で発生した燃焼ガスによって回転するタービン２０８と、圧縮機２０４及びタービン２０８と共に回転する発電機２１０とを含む。
図１９に示すコンバインドサイクルプラント２００は、上記二酸化炭素サイクルプラント１００と、排気ガス発生源としてのガスタービン２０２と、を備える。この場合、二酸化炭素サイクルプラント１００のヒータ１０２は、ガスタービン２０２の排気ガス（後述のタービン２０８の排気ガス）と昇圧装置２で昇圧された二酸化炭素とを熱交換させて二酸化炭素を加熱する。ヒータ１０２を通過した排気ガスは煙突２１２から排出される。ガスタービン２０２は、吸気を圧縮する圧縮機２０４と、圧縮機２０４で圧縮された圧縮空気を用いて燃料を燃焼させる燃焼器２０６と、燃焼器２０６で発生した燃焼ガスによって回転するタービン２０８と、圧縮機２０４及びタービン２０８と共に回転する発電機２１０とを含む。
【0068】
上記コンバインドサイクルプラント２００によれば、高効率な二酸化炭素サイクルプラント１００を備えるため、高効率なコンバインドサイクルプラントを実現することができる。
【0069】
図２０は、上述した二酸化炭素サイクルプラント１００の適用例を示す模式図である。
本適用例では、二酸化炭素サイクルプラント１００において、ヒータ１０２は原子炉３０１を備え、原子炉３０１における核反応で発生した熱を用いて、二酸化炭素を加熱するように構成される。
本適用例では、二酸化炭素サイクルプラント１００において、ヒータ１０２は原子炉３０１を備え、原子炉３０１における核反応で発生した熱を用いて、二酸化炭素を加熱するように構成される。
【0070】
本適用例によれば、原子炉で発生する熱エネルギーを利用して、昇圧装置で昇圧された二酸化炭素を加熱することができる。これにより、高効率な二酸化炭素サイクルプラントを実現することができる。また、昇圧中の二酸化炭素を冷却し、昇圧に必要な動力を低減できるので、比較的小規模な原子炉で大きな出力を得ることができる。
【0071】
図２１は、上述した二酸化炭素サイクルプラント１００の別の適用例を示す模式図である。
本適用例では、記載の二酸化炭素サイクルプラント１００において、ヒータ１０２が反射鏡４０１と受熱部４０２とを備え、太陽光を反射鏡４０１で反射し、受熱部４０２に導き、受熱部４０２において、太陽熱により、二酸化炭素を加熱するように構成される。
本適用例では、記載の二酸化炭素サイクルプラント１００において、ヒータ１０２が反射鏡４０１と受熱部４０２とを備え、太陽光を反射鏡４０１で反射し、受熱部４０２に導き、受熱部４０２において、太陽熱により、二酸化炭素を加熱するように構成される。
【0072】
本適用例によれば、太陽熱を利用して、昇圧装置で昇圧された二酸化炭素を加熱することができる。これにより、再生可能エネルギーを有効に活用する二酸化炭素サイクルプラントを実現することができる。また、昇圧中の二酸化炭素を冷却し、昇圧に必要な動力を低減できるので、比較的小規模なプラントで大きな出力を得ることができる。
【0073】
本開示は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
【0074】
例えば、上記昇圧装置２では、熱交換部を適用する静止翼の例としてリターンベーン２６及びベーン３８を例示したが、熱交換部を適用する静止翼はディフューザベーン２４であってもよい。この場合、熱交換部は、周方向に互いに隣接するディフューザベーンの間に形成される流路をディフューザベーンの高さ方向に分割するように設けられる。
【0075】
また、上記昇圧装置２（２Ｂ）について、一方側突出部２８ａと他方側突出部２８ｂをベーン３８の高さ方向に重なるように配置する態様（図２２）とすることができることを説明したが、このような態様は、上記昇圧装置２（２Ａ）に適用することもできる。
【0076】
また、上述したコンバインドサイクルプラント２００では、ヒータ１０２に供給する排気ガスを発生する排気ガス発生源としてガスタービン２０２を例示したが、排気ガス発生源は、ガスタービンに限らず、その他の原動機（例えばレシプロエンジン又は蒸気機関）であってもよいし、燃料電池であってもよい。
【0077】
【0078】
また、図１７を用いて説明した第１交点対応段３Ｂに係る構成は、上記昇圧装置２（２Ａ）に限らず上記昇圧装置２（２Ｂ）に適用してもよい。
【0079】
上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。
【0080】
（１）本開示に係る昇圧装置（２Ａ，２Ｂ）は、
流体を昇圧するための非容積型の昇圧装置であって、
周方向に間隔を空けて設けられた複数の回転翼（１０）からなる回転翼列（１２）を含むロータ（４）と、
前記ロータを収容するケーシング（５）と、
前記ケーシングに支持されるとともに前記周方向に間隔を空けて設けられた複数の静止翼（２４，２６，３８）からなる静止翼列（２７，２９，４０）と、
前記流体を冷却するための複数の熱交換部（２８）と、
を備え、
前記熱交換部は、前記複数の静止翼のうち前記周方向に互いに隣接する静止翼の間に形成される流路（３０）を前記静止翼の高さ方向に分割するように構成される。
流体を昇圧するための非容積型の昇圧装置であって、
周方向に間隔を空けて設けられた複数の回転翼（１０）からなる回転翼列（１２）を含むロータ（４）と、
前記ロータを収容するケーシング（５）と、
前記ケーシングに支持されるとともに前記周方向に間隔を空けて設けられた複数の静止翼（２４，２６，３８）からなる静止翼列（２７，２９，４０）と、
前記流体を冷却するための複数の熱交換部（２８）と、
を備え、
前記熱交換部は、前記複数の静止翼のうち前記周方向に互いに隣接する静止翼の間に形成される流路（３０）を前記静止翼の高さ方向に分割するように構成される。
【0081】
上記（１）に記載の昇圧装置によれば、互いに隣接する静止翼の間に形成される流路を分割するように構成された熱交換部を設けることにより、該流路の断面積を小さくして該流路の相当直径を縮小し、熱交換部の表面や静止翼の表面に生成される境界層を薄くすることで、熱交換部の表面や静止翼の表面の熱伝達率を高め、昇圧装置によって昇圧する流体を効果的に冷却することができる。したがって、流体の昇圧に要する動力の小さい昇圧装置を実現することができる。
【0082】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載の昇圧装置において、
前記ケーシングの内部には、冷却媒体が流れる冷却流路（３４，４４）が形成される。
前記ケーシングの内部には、冷却媒体が流れる冷却流路（３４，４４）が形成される。
【0083】
上記（２）に記載の昇圧装置によれば、昇圧装置によって昇圧する流体がケーシングとの熱交換によって効果的に冷却されるため、流体の昇圧に要する動力の小さい昇圧装置を実現することができる。
【0084】
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）に記載の昇圧装置において、
前記静止翼の内部には、冷却媒体が流れる冷却流路（３２，４２）が形成される。
前記静止翼の内部には、冷却媒体が流れる冷却流路（３２，４２）が形成される。
【0085】
上記（３）に記載の昇圧装置によれば、昇圧装置によって昇圧する流体が静止翼を通過する際に該流体が静止翼との熱交換によって効果的に冷却されるため、流体の昇圧に要する動力の小さい昇圧装置を実現することができる。
【0086】
（４）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（３）の何れかに記載の昇圧装置において、
前記熱交換部の内部には、冷却媒体が流れる冷却流路（３６）が形成される。
前記熱交換部の内部には、冷却媒体が流れる冷却流路（３６）が形成される。
【0087】
上記（４）に記載の昇圧装置によれば、昇圧装置によって昇圧する流体が静止翼を通過する際に、該流体が冷却媒体で冷却された熱交換部との熱交換によって効果的に冷却されるため、流体の昇圧に要する動力の小さい昇圧装置を実現することができる。
【0088】
（５）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（４）の何れかに記載の昇圧装置において、
前記複数の熱交換部のうち少なくとも１つは、前記複数の静止翼のうち前記周方向に互いに隣接する静止翼を接続するように構成される。
前記複数の熱交換部のうち少なくとも１つは、前記複数の静止翼のうち前記周方向に互いに隣接する静止翼を接続するように構成される。
【0089】
上記（５）に記載の昇圧装置によれば、互いに隣接する静止翼の間に形成される流路を前記静止翼の高さ方向に効果的に分割することができるため、上記（１）に記載の構成によって得られる効果を高めて流体の昇圧に要する動力を効果的に低減することができる。
【0090】
（６）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（５）の何れかに記載の昇圧装置において、
前記複数の熱交換部のうち少なくとも１つは、
前記互いに隣接する静止翼のうち一方の静止翼から他方の静止翼へ向けて突出するように構成された一方側突出部（２８ａ）と、
前記他方の静止翼から前記一方の静止翼へ向けて突出するように構成された他方側突出部（２８ｂ）と、
を含み、
前記一方側突出部が前記一方の静止翼から前記他方の静止翼へ向けて突出する突出量をｄ１、前記他方側突出部が前記他方の静止翼から前記一方の静止翼へ向けて突出する突出量をｄ２、前記一方の静止翼の後縁と前記他方の静止翼の後縁との距離をｄ３とすると、ｄ１＋ｄ２＞ｄ３を満たす。
前記複数の熱交換部のうち少なくとも１つは、
前記互いに隣接する静止翼のうち一方の静止翼から他方の静止翼へ向けて突出するように構成された一方側突出部（２８ａ）と、
前記他方の静止翼から前記一方の静止翼へ向けて突出するように構成された他方側突出部（２８ｂ）と、
を含み、
前記一方側突出部が前記一方の静止翼から前記他方の静止翼へ向けて突出する突出量をｄ１、前記他方側突出部が前記他方の静止翼から前記一方の静止翼へ向けて突出する突出量をｄ２、前記一方の静止翼の後縁と前記他方の静止翼の後縁との距離をｄ３とすると、ｄ１＋ｄ２＞ｄ３を満たす。
【0091】
上記（６）に記載の昇圧装置によれば、周方向に隣接する静止翼の間を流れる流体が一方側突出部及び他方側突出部を静止翼の高さ方向に通過しにくくなり、該流体を効果的に冷却することができる。
【0092】
（７）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（６）の何れかに記載の昇圧装置において、
前記昇圧装置は、遠心式の昇圧装置（２Ａ）である。
前記昇圧装置は、遠心式の昇圧装置（２Ａ）である。
【0093】
上記（７）に記載の昇圧装置によれば、遠心式の昇圧装置における流体の昇圧に要する動力を低減することができる。
【0094】
（８）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（６）の何れかに記載の昇圧装置において、
前記昇圧装置は、軸流式の昇圧装置（２Ｂ）である。
前記昇圧装置は、軸流式の昇圧装置（２Ｂ）である。
【0095】
上記（８）に記載の昇圧装置によれば、軸流式の昇圧装置における流体の昇圧に要する動力を低減することができる。
【0096】
（９）本開示に係る昇圧装置は、流体の流れ方向に直列に配置された複数の段（３Ａ～３Ｆ）を備える昇圧装置（２Ａ，２Ｂ）であって、
前記段の各々は、
周方向に間隔を空けて設けられた複数の回転翼（１０）からなる回転翼列（１２）と、前記回転翼列の前記流れ方向の下流側に設けられ、
前記周方向に間隔を空けて設けられた複数の静止翼（２４，２６，３８）からなる静止翼列（２７，２９，４０）と、
を含み、
前記流体を等温圧縮した場合における前記流体のエンタルピーと圧力との関係を示すエンタルピー圧力線（Ｖ）において、前記流体のエンタルピーに対する圧力の傾きの絶対値が最も小さい点を傾き最小点（Ｋ）と定義し、
前記流体の温度毎の前記エンタルピー圧力線の前記傾き最小点を結んだ線を第１ライン（Ｌ１）と定義し、
前記昇圧装置内における前記流体の入口から出口までの前記流体のエンタルピーと圧力との関係を示す線（Ｑ）と前記第１ラインとの交点を第１交点（Ｘ）と定義し、
前記複数の段のうち前記第１交点に対応する段を第１交点対応段（３Ｂ）と定義すると、
前記第１交点対応段と前記流体との熱交換量は、前記複数の段のうち前記第１交点対応段以外の少なくとも１つの段と前記流体との熱交換量よりも大きい。
前記段の各々は、
周方向に間隔を空けて設けられた複数の回転翼（１０）からなる回転翼列（１２）と、前記回転翼列の前記流れ方向の下流側に設けられ、
前記周方向に間隔を空けて設けられた複数の静止翼（２４，２６，３８）からなる静止翼列（２７，２９，４０）と、
を含み、
前記流体を等温圧縮した場合における前記流体のエンタルピーと圧力との関係を示すエンタルピー圧力線（Ｖ）において、前記流体のエンタルピーに対する圧力の傾きの絶対値が最も小さい点を傾き最小点（Ｋ）と定義し、
前記流体の温度毎の前記エンタルピー圧力線の前記傾き最小点を結んだ線を第１ライン（Ｌ１）と定義し、
前記昇圧装置内における前記流体の入口から出口までの前記流体のエンタルピーと圧力との関係を示す線（Ｑ）と前記第１ラインとの交点を第１交点（Ｘ）と定義し、
前記複数の段のうち前記第１交点に対応する段を第１交点対応段（３Ｂ）と定義すると、
前記第１交点対応段と前記流体との熱交換量は、前記複数の段のうち前記第１交点対応段以外の少なくとも１つの段と前記流体との熱交換量よりも大きい。
【0097】
臨界圧を上回る流体を昇圧する場合、傾き最小点を通る段は比較的上流側の段となる場合が多い。典型的な多段昇圧装置では、上流側の段は、流路幅が比較的大きく流路断面積が大きい割に、流体と熱交換を行う伝熱面積が小さいとともに流路の相当直径が大きいため、熱伝達効率が低くなりやすく、流体の効果的な冷却が難しい。
【0098】
この点、上記（９）に記載の昇圧装置のように、第１交点対応段と流体との熱交換量を、複数の段のうち第１交点対応段以外の少なくとも１つの段と流体との熱交換量よりも大きくすることにより、流体を冷却する必要性が高い第１交点対応段で流体を効果的に冷却して、昇圧に要する動力の小さい昇圧装置を実現することができる。
【0099】
なお、上記（９）において、段と流体との熱交換量は、例えば下記のように求めることができる。まず、各段の静止翼列の入口と出口について、それぞれ圧力及び温度を計測する。そして、計測した圧力及び温度からエンタルピーを求める。そして、静止翼列の入口と出口のエンタルピー差（ｋＪ／ｋｇ）に昇圧される流体の流量（ｋｇ／ｓ）を掛けたものが熱交換量（ｋＷ）となる。
【0100】
（１０）幾つかの実施形態では、上記（９）に記載の昇圧装置において、
前記第１交点対応段（３Ｂ）と前記流体との熱交換量は、前記複数の段の各々と前記流体との熱交換量の中で最も大きい。
前記第１交点対応段（３Ｂ）と前記流体との熱交換量は、前記複数の段の各々と前記流体との熱交換量の中で最も大きい。
【0101】
上記（１０）に記載の昇圧装置によれば、流体を冷却する必要性が高い第１交点対応段で流体を効果的に冷却して、昇圧に要する動力の小さい昇圧装置を実現することができる。
【0102】
（１１）幾つかの実施形態では、上記（９）又は（１０）に記載の昇圧装置において、
前記複数の段の各々には、冷却媒体が流れる冷却流路（３２，３４，３６，４２，４４）が形成されており、
前記第１交点対応段に形成された前記冷却流路を流れる前記冷却媒体の温度は、前記複数の段のうち前記第１交点対応段以外の少なくとも１つの段の前記冷却流路を流れる前記冷却媒体の温度よりも低い。
前記複数の段の各々には、冷却媒体が流れる冷却流路（３２，３４，３６，４２，４４）が形成されており、
前記第１交点対応段に形成された前記冷却流路を流れる前記冷却媒体の温度は、前記複数の段のうち前記第１交点対応段以外の少なくとも１つの段の前記冷却流路を流れる前記冷却媒体の温度よりも低い。
【0103】
上記（１１）に記載の昇圧装置によれば、流体を冷却する必要性が高い第１交点対応段で流体を効果的に冷却して、昇圧に要する動力の小さい昇圧装置を実現することができる。
【0104】
（１２）幾つかの実施形態では、上記（１１）に記載の昇圧装置において、
前記第１交点対応段に形成された前記冷却流路を流れる前記冷却媒体の温度は、前記複数の段の各々の前記冷却流路を流れる前記冷却媒体の温度の中で最も低い。
前記第１交点対応段に形成された前記冷却流路を流れる前記冷却媒体の温度は、前記複数の段の各々の前記冷却流路を流れる前記冷却媒体の温度の中で最も低い。
【0105】
上記（１２）に記載の昇圧装置によれば、流体を冷却する必要性が高い第１交点対応段で流体を効果的に冷却して、昇圧に要する動力の小さい昇圧装置を実現することができる。
【0106】
（１３）幾つかの実施形態では、上記（９）乃至（１２）の何れかに記載の昇圧装置において、
前記第１交点対応段における前記流体と熱交換を行う伝熱面積は、前記複数の段のうち前記第１交点対応段以外の少なくとも１つの段における前記流体と熱交換を行う伝熱面積よりも大きい。
前記第１交点対応段における前記流体と熱交換を行う伝熱面積は、前記複数の段のうち前記第１交点対応段以外の少なくとも１つの段における前記流体と熱交換を行う伝熱面積よりも大きい。
【0107】
上記（１３）に記載の昇圧装置によれば、流体を冷却する必要性が高い第１交点対応段で流体を効果的に冷却して、昇圧に要する動力の小さい昇圧装置を実現することができる。
【0108】
（１４）幾つかの実施形態では、上記（１３）に記載の昇圧装置において、
前記第１交点対応段における前記流体と熱交換を行う伝熱面積は、前記複数の段の各々における前記流体と熱交換を行う伝熱面積の中で最も大きい。
前記第１交点対応段における前記流体と熱交換を行う伝熱面積は、前記複数の段の各々における前記流体と熱交換を行う伝熱面積の中で最も大きい。
【0109】
上記（１４）に記載の昇圧装置によれば、流体を冷却する必要性が高い第１交点対応段で流体を効果的に冷却して、昇圧に要する動力の小さい昇圧装置を実現することができる。
【0110】
（１５）幾つかの実施形態では、上記（９）乃至（１４）の何れかに記載の昇圧装置において、
前記流体を冷却するための複数の熱交換部（２８）を更に備え、
前記熱交換部は、前記複数の静止翼のうち前記周方向に互いに隣接する静止翼の間に形成される流路を前記静止翼の高さ方向に分割するように構成され、
前記第１交点対応段には前記熱交換部が設けられており、
前記複数の段のうち前記第１交点対応段以外の少なくとも１つの段には前記熱交換部が設けられていない。
前記流体を冷却するための複数の熱交換部（２８）を更に備え、
前記熱交換部は、前記複数の静止翼のうち前記周方向に互いに隣接する静止翼の間に形成される流路を前記静止翼の高さ方向に分割するように構成され、
前記第１交点対応段には前記熱交換部が設けられており、
前記複数の段のうち前記第１交点対応段以外の少なくとも１つの段には前記熱交換部が設けられていない。
【0111】
上記（１５）に記載の昇圧装置によれば、流体を冷却する必要性が高い第１交点対応段で流体を熱交換部との熱交換によって効果的に冷却して、昇圧に要する動力の小さい昇圧装置を実現することができる。また、流体を冷却する必要性の低い段には熱交換部を設けないことにより、昇圧装置の構成を簡素化することができる。
【0112】
（１６）本開示に係る二酸化炭素サイクルプラント（１００）は、
上記（１）乃至（１５）の何れかに記載の昇圧装置と、ヒータ（１０２）と、膨張機（１０４）と、冷却器（１０６）とを備え、
前記昇圧装置は二酸化炭素を昇圧し、
前記ヒータは、前記昇圧装置で昇圧された二酸化炭素を加熱し、
前記膨張機は、前記ヒータで加熱された二酸化炭素を膨張させて仕事を取り出し、
前記冷却器は、前記膨張機で膨張した二酸化炭素を冷却する。
上記（１）乃至（１５）の何れかに記載の昇圧装置と、ヒータ（１０２）と、膨張機（１０４）と、冷却器（１０６）とを備え、
前記昇圧装置は二酸化炭素を昇圧し、
前記ヒータは、前記昇圧装置で昇圧された二酸化炭素を加熱し、
前記膨張機は、前記ヒータで加熱された二酸化炭素を膨張させて仕事を取り出し、
前記冷却器は、前記膨張機で膨張した二酸化炭素を冷却する。
【0113】
上記（１６）に記載の二酸化炭素サイクルプラントによれば、上記（１）乃至（１７）の何れかに記載の昇圧装置を適用することによって、二酸化炭素を超臨界圧まで昇圧するのに要する動力を小さくすることができるため、高効率な二酸化炭素サイクルプラントを実現することができる。
【0114】
（１７）本開示に係るコンバインドサイクルプラント（２００）は、
上記（１６）に記載の二酸化炭素サイクルプラントと、排気ガス発生源（２０２）と、を備え、
前記二酸化炭素サイクルプラントの前記ヒータは、前記排気ガス発生源の排気ガスと二酸化炭素とを熱交換させて前記二酸化炭素を加熱する。
上記（１６）に記載の二酸化炭素サイクルプラントと、排気ガス発生源（２０２）と、を備え、
前記二酸化炭素サイクルプラントの前記ヒータは、前記排気ガス発生源の排気ガスと二酸化炭素とを熱交換させて前記二酸化炭素を加熱する。
【0115】
上記（１７）に記載のコンバインドサイクルプラントによれば、上記（１６）に記載の高効率な二酸化炭素サイクルプラントを備えるため、高効率なコンバインドサイクルプラントを実現することができる。
【0116】
（１８）幾つかの実施形態では、上記（１７）に記載のコンバインドサイクルプラントにおいて、
前記排気ガス発生源は、ガスタービン、レシプロエンジン、蒸気機関及び燃料電池のうち少なくとも１つである。
前記排気ガス発生源は、ガスタービン、レシプロエンジン、蒸気機関及び燃料電池のうち少なくとも１つである。
【0117】
上記（１８）に記載のコンバインドサイクルプラントによれば、ガスタービン、レシプロエンジン、蒸気機関及び燃料電池のうち少なくとも１つから得られる排気ガスの熱エネルギーを利用して、昇圧装置で昇圧された二酸化炭素を加熱することができる。これにより、高効率なコンバインドサイクルプラントを実現することができる。
【0118】
（１９）本開示に係る二酸化炭素サイクルプラントは、
上記（１６）に記載の二酸化炭素サイクルプラントにおいて、ヒータ（１０２）は原子炉（３０１）を備え、前記原子炉における核反応で発生した熱を用いて、前記二酸化炭素を加熱するように構成される。
上記（１６）に記載の二酸化炭素サイクルプラントにおいて、ヒータ（１０２）は原子炉（３０１）を備え、前記原子炉における核反応で発生した熱を用いて、前記二酸化炭素を加熱するように構成される。
【0119】
上記（１９）に記載の二酸化炭素サイクルプラントによれば、
原子炉で発生する熱エネルギーを利用して、昇圧装置で昇圧された二酸化炭素を加熱することができる。これにより、高効率な二酸化炭素サイクルプラントを実現することができる。
原子炉で発生する熱エネルギーを利用して、昇圧装置で昇圧された二酸化炭素を加熱することができる。これにより、高効率な二酸化炭素サイクルプラントを実現することができる。
【0120】
（２０）本開示に係る二酸化炭素サイクルプラントは、
上記（１６）に記載の二酸化炭素サイクルプラントにおいて、ヒータ（１０２）は反射鏡（４０１）と受熱部（４０２）とを備え、太陽光を前記反射鏡で反射し、前記受熱部に導き、前記受熱部において、太陽熱により、前記二酸化炭素を加熱するように構成される。
上記（１６）に記載の二酸化炭素サイクルプラントにおいて、ヒータ（１０２）は反射鏡（４０１）と受熱部（４０２）とを備え、太陽光を前記反射鏡で反射し、前記受熱部に導き、前記受熱部において、太陽熱により、前記二酸化炭素を加熱するように構成される。
【0121】
上記（２０）に記載の二酸化炭素サイクルプラントによれば、
太陽熱を利用して、昇圧装置で昇圧された二酸化炭素を加熱することができる。これにより、再生可能エネルギーを有効に活用する二酸化炭素サイクルプラントを実現することができる。また、昇圧に必要な動力を低減できるので、比較的小規模なプラントで大きな出力を得ることができる。
太陽熱を利用して、昇圧装置で昇圧された二酸化炭素を加熱することができる。これにより、再生可能エネルギーを有効に活用する二酸化炭素サイクルプラントを実現することができる。また、昇圧に必要な動力を低減できるので、比較的小規模なプラントで大きな出力を得ることができる。
【符号の説明】
【0122】
２（２Ａ，２Ｂ） 昇圧装置
３（３Ａ～３Ｆ） 段
３Ｂ 第１交点対応段
４ ロータ
５ ケーシング
６ シャフト
８ インペラ
９ 流路
１０ 回転翼
１２ 回転翼列
１３ ジャーナル軸受
１４ スラスト軸受
１５ 入口
１６ 出口
１８ リターン流路
２０ ディフューザ流路部
２２ リターン流路部
２２ａ，２２ｂ 流路壁部
２４ ディフューザベーン
２６ リターンベーン
２６ａ 前縁
２６ｂ 後縁
２７ リターンベーン列
２８ 熱交換部
２８ａ 一方側突出部
２８ｂ 他方側突出部
３０ 流路
３０ａ 第１流路部
３０ｂ 第２流路部
３２，３４，３６，４２，４４ 冷却流路
３２ａ，３４ａ，４２ａ，４４ａ 前縁側流路部
３２ｂ，３４ｂ，４２ｂ，４４ｂ 後縁側流路部
３２ｃ，３４ｃ，４２ｃ，４４ｃ 接続流路部
３４ 冷却流路部
３５ 冷却孔
３８ ベーン
３８ａ 前縁
３８ｂ 後縁
４０ ベーン列
４６ａ 外側シュラウド
４６ｂ 内側シュラウド
１００ 二酸化炭素サイクルプラント
１０２ ヒータ
１０４ タービン
１０６ 冷却器
１０８ 発電機
１１０ 再生熱交換器
２００ コンバインドサイクルプラント
２０２ ガスタービン
２０４ 圧縮機
２０６ 燃焼器
２０８ タービン
２１０ 発電機
２１２ 煙突
３０１ 原子炉
４０１ 反射鏡
４０２ 受熱部
３（３Ａ～３Ｆ） 段
３Ｂ 第１交点対応段
４ ロータ
５ ケーシング
６ シャフト
８ インペラ
９ 流路
１０ 回転翼
１２ 回転翼列
１３ ジャーナル軸受
１４ スラスト軸受
１５ 入口
１６ 出口
１８ リターン流路
２０ ディフューザ流路部
２２ リターン流路部
２２ａ，２２ｂ 流路壁部
２４ ディフューザベーン
２６ リターンベーン
２６ａ 前縁
２６ｂ 後縁
２７ リターンベーン列
２８ 熱交換部
２８ａ 一方側突出部
２８ｂ 他方側突出部
３０ 流路
３０ａ 第１流路部
３０ｂ 第２流路部
３２，３４，３６，４２，４４ 冷却流路
３２ａ，３４ａ，４２ａ，４４ａ 前縁側流路部
３２ｂ，３４ｂ，４２ｂ，４４ｂ 後縁側流路部
３２ｃ，３４ｃ，４２ｃ，４４ｃ 接続流路部
３４ 冷却流路部
３５ 冷却孔
３８ ベーン
３８ａ 前縁
３８ｂ 後縁
４０ ベーン列
４６ａ 外側シュラウド
４６ｂ 内側シュラウド
１００ 二酸化炭素サイクルプラント
１０２ ヒータ
１０４ タービン
１０６ 冷却器
１０８ 発電機
１１０ 再生熱交換器
２００ コンバインドサイクルプラント
２０２ ガスタービン
２０４ 圧縮機
２０６ 燃焼器
２０８ タービン
２１０ 発電機
２１２ 煙突
３０１ 原子炉
４０１ 反射鏡
４０２ 受熱部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】