(57)【要約】【課題】安価で製造容易なシール機構を持った回転流体機械を実現し、しかも流体機械のシール部での漏れ流れを抑制し、体積効率の向上を図る。【解決手段】流体機械は、円環状の静止対向部１３と、この静止対向部１３内で回転軸周りに回転するランナバンド３と、を備える。静止対向部１３とランナバンド３とが近接して対向してシール部が形成され、シール部の静止対向部１３側に回転軸を中心とする円環状の溝５が形成され、この溝５内に放射状リブ１が配置されている。放射状リブ１は、回転軸を中心として放射方向および回転軸方向に板状に延びて溝５の側部に接触して配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円環状の静止部と、この静止部内で回転軸周りに回転する回転部と、を備えた流体機械であって、
前記静止部と回転部とが近接して対向してシール部が形成され、
前記シール部の静止部側に前記回転軸を中心とする円環状の溝が形成され、この溝内に乱流促進部材が固定配置されていること、
を特徴とする流体機械。
【請求項２】
前記乱流促進部材は、前記回転軸を中心として放射方向および回転軸方向に板状に延びて前記溝の側部に接触して配置された少なくとも一つの放射状リブを含むこと、を特徴とする請求項１に記載の流体機械。
【請求項３】
前記放射状リブは複数個あって、互いに周方向に所定の間隔をあけて並んで配置され、
前記放射状リブのそれぞれは前記溝の底部に接触して配置されていること、
を特徴とする請求項２に記載の流体機械。
【請求項４】
前記乱流促進部材は、
互いに周方向に隣接する２枚の前記放射状リブの間で前記溝の開口部に沿って周方向および回転軸方向に板状に延び、前記溝の側部に接触し、しかも前記放射状リブとの間に周方向の間隙を形成するように配置された少なくとも一つの溝開口部リブ
を含むこと、を特徴とする請求項３に記載の流体機械。
【請求項５】
前記乱流促進部材は、
前記溝開口部リブよりも前記溝の奥側で前記溝開口部リブと所定の隙間をあけて周方向および回転軸方向に板状に延び、前記溝の側部に接触する溝奥側周方向リブをさらに有し、
前記溝奥側周方向リブは、隣接する二つの前記放射状リブのうちで、前記回転部が回転する下流側の放射状リブには接続され、前記回転部が回転する上流側の放射状リブとは間隙をはさんで互いに隣接するように配置されている
こと、を特徴とする請求項４に記載の流体機械。
【請求項６】
前記放射状リブは、間隙をはさんで前記溝の底部と隣接するように配置されていること、を特徴とする請求項１に記載の流体機械。
【請求項７】
前記溝開口部リブと前記回転部との間隙が、前記回転部の回転方向に対して上流側の方が下流側よりも小さくなるように構成されていること、を特徴とする請求項４に記載の流体機械。
【請求項８】
前記乱流促進部材は、
前記放射状リブの溝開口側の先端に接続されて前記溝開口に沿って周方向および回転軸方向に延び、前記溝の側部に接触して配置された先端リブ
を含むこと、を特徴とする請求項３に記載の流体機械。
【請求項９】
前記先端リブと前記回転部との間隙が、前記回転部の回転方向に対して上流側の方が下流側よりも小さくなるように構成されていること、を特徴とする請求項８に記載の流体機械。
【請求項１０】
前記放射状リブの溝開口側の先端は前記回転部に対して傾斜して対向しており、前記放射状リブの溝開口側の先端と前記回転部との間隙が、前記回転部の回転方向に対して上流側の方が下流側よりも小さくなるように構成されていること、を特徴とする請求項２、請求項３または請求項６に記載の流体機械。
【請求項１１】
前記溝開口部リブは、前記回転軸を中心として放射状に貫通して回転軸方向に延びる複数のスリットを有すること、を特徴とする請求項４に記載の流体機械。
【請求項１２】
前記乱流促進部材は、回転軸方向に延びて前記溝の側部に接触して配置された複数の柱状体を含むこと、を特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれか一項に記載の流体機械。
【請求項１３】
前記シール部は、前記静止部と回転部との間隔が近接していて前記回転軸を中心とする円環状の空間をなす第１および第２の微小環状間隙部と、前記第１および第２の微小環状間隙部の間に配置されて前記第１および第２の微小環状間隙部における間隔よりも大きな前記静止部と回転部との間隔を形成する拡大環状間隙部とを含み、
前記溝は前記拡大環状間隙部に配置されていること、を特徴とする請求項１ないし請求項１２のいずれか一項に記載の流体機械。
【請求項１４】
静止部とこの静止部内で回転軸周りに回転する回転部とを備えた流体機械のシール機構であって、
前記静止部と回転部とが近接して対向してシール部が形成され、
前記シール部の静止部側に前記回転軸を中心とする円環状の溝が形成され、この溝内に乱流促進部材が固定配置されていること、
を特徴とする流体機械のシール機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、静止部と回転部とを備えた流体機械と、かかる回転機械のシール機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体機械には水車やポンプをはじめとした様々な機種がある。図１６は、典型的な例としてフランシス水車の子午断面の一部を模式的に示す（特許文献１ないし特許文献３参照）。上池より鉄管を通って導入される圧力水は、ケーシング７からステーベーン８を抜け、流量を調整するガイドベーン４によりランナ２へと導かれる。ランナ２は、周方向に配列された複数枚の羽根１１が円環状のランナバンド３および円盤状のランナクラウン１０の間に挟まれ、鉛直に延びる回転中心軸Ｏの周りを回転する構造になっている。流体の圧力エネルギーがランナ２内で回転エネルギーへと変換され、主軸とカップリングされた発電機が回転することで発電する。ランナ２を出た水は、その下方の吸出し管９を通って下流の下池（図示せず）へと排出される。
【０００３】
ここで、フランシス水車やポンプ水車を始めとする流体機械では、構造上、回転部と静止部との間に隙間ができるため、一部の作動流体がその隙間を漏れて通り抜けてしまう。この隙間を漏れ流れる流体は羽根とのエネルギー交換を行わないため、漏れ出る流量に応じた損失が発生し、機器における体積効率低下の要因となっている。ここで体積効率とは。ケーシングからランナに向かう流れのうちでランナの羽根を通る流れの割合をいう。通常、漏れ流れによる損失を低減して体積効率を向上させるため、回転部と静止部との間に構造上許される極小隙間のシール部が複数段に設けられており、作動流体が漏れ出るのを抑制する構造となっている。
【０００４】
水車に適用されるシール機構にはいくつかの種類があるが、例としてランナ２のランナバンド３側で最も一般的に用いられているラビリンス型のシール機構がある（特許文献１ないし特許文献３参照）。この場合、回転しているランナバンド３の下部外周と静止部との間にステップ状に半径位置をずらしながら複数段のシール部を持つ構造となっており、それぞれで損失を発生させることにより効果的に漏れ流れを抑制する働きをしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実願昭６０−２０１９７７号（実開昭６２−１０８５７３号公報）のマイクロフィルム
【特許文献２】実願昭５２−１２６１５３号（実開昭５４−５３１４５号公報）のマイクロフィルム
【特許文献３】特開昭５５−１５３８６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら上述の従来技術では、以下に述べる理由により十分なシール効果を発揮しているとは言い難い。従来型のシール機構では、シール部での摩擦損失、シール部から間隙部へと流路が急拡大することに伴い発生する損失、静止部側間隙部における摩擦損失等により漏れ流れが抑制される構成となっている。ここで、ランナをはじめとする回転部の外周壁面は回転数と軸中心からの距離に比例して非常に高速となっているため、この回転壁面との摩擦によりシール部を通る流体も大きな周方向速度成分を持つ。この周速度に伴う運動エネルギーの一部は静止部との摩擦により消費されるものの、十分な減速はされないまま、ランナ下端部より吸出し管へ排出される。
【０００７】
特許文献１では、このようなシール部における流れの周速度の大きさに着目して、ランナバンド側のシール部において、静止部もしくはランナ側に放射状リブを設置することで損失を増大させ、機器の体積効率向上を図った構成が示されている。しかしそこに示された技術では、水車組立て時にランナを一時的に静止部上に載置する際にリブでランナの重量を支える必要があるため、リブの強度を大きくしなければならず、リブの製造および取り付けに大きなコストがかかることになる。また、発電機とのカップリングを切り離してランナを下げる必要がある際に、シール部間の空隙部をリブの高さ分だけ長く取る必要があり、シール長を短くして対応しなければならない可能性が考えられるなどの課題がある。
【０００８】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、安価で製造容易な回転シール機構を持った流体機械を実現し、しかも流体機械のシール部での漏れ流れを抑制し、体積効率の向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係る流体機械は、円環状の静止部と、この静止部内で回転軸周りに回転する回転部と、を備えた流体機械であって、前記静止部と回転部とが近接して対向してシール部が形成され、前記シール部の静止部側に前記回転軸を中心とする円環状の溝が形成され、この溝内に乱流促進部材が固定配置されていること、を特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る流体機械のシール機構は、静止部とこの静止部内で回転軸周りに回転する回転部とを備えた流体機械のシール機構であって、前記静止部と回転部とが近接して対向してシール部が形成され、前記シール部の静止部側に前記回転軸を中心とする円環状の溝が形成され、この溝内に乱流促進部材が固定配置されていること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、安価で製造容易な回転シール機構を持った流体機械を実現し、しかも流体機械の回転シール部での漏れ流れを抑制し、体積効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る流体機械のランナバンド周囲のシール機構付近を示す部分立断面図である。
【図２】図１のランナバンド周囲のシール機構における流体の流れを示す回転軸に垂直な部分平断面図である。
【図３】図１のランナバンド周囲のシール機構における流体の流れを説明するために、リブがない場合の流れを示す回転軸に垂直な部分平断面図である。
【図４】図３のシール機構における回転壁周辺での半径方向位置と周方向速度の関係を示すグラフである。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る流体機械のランナバンド周囲のシール機構の要部を示す回転軸に垂直な部分平断面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る流体機械のランナバンド周囲のシール機構の要部を示す回転軸に垂直な部分平断面図である。
【図７】本発明の第４の実施形態に係る流体機械のランナバンド周囲のシール機構の要部を示す回転軸に垂直な部分平断面図である。
【図８】本発明の第５の実施形態に係る流体機械のランナバンド周囲のシール機構の要部を示す回転軸に垂直な部分平断面図である。
【図９】図８のシール機構の間隙部での回転軸に垂直な部分平断面における流速分布を示す図である。
【図１０】本発明の第６の実施形態に係る流体機械のランナバンド周囲のシール機構の要部を示す回転軸に垂直な部分平断面図である。
【図１１】本発明の第７の実施形態に係る流体機械のランナバンド周囲のシール機構の要部を示す回転軸に垂直な部分平断面図である。
【図１２】本発明の第８の実施形態に係る流体機械のランナバンド周囲のシール機構の要部を示す回転軸に垂直な部分平断面図である。
【図１３】本発明の第９の実施形態に係る流体機械のランナバンド周囲のシール機構の要部を示す回転軸に垂直な部分平断面図である。
【図１４】本発明の第１０の実施形態に係る流体機械のランナバンド周囲のシール機構の要部を示す回転軸に垂直な部分平断面図である。
【図１５】本発明の第１１の実施形態に係る流体機械のランナバンド周囲のシール機構付近を示す部分立断面図である。
【図１６】流体機械の一例としての一般的なフランシス水車の構成を示す部分立断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明に係る流体機械の実施形態について図面を参照して説明する。ここで、相互に同一または類似の部分には共通の符号を付して、重複説明は省略する。
【００１４】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る流体機械のランナバンド周囲のシール機構付近を示す部分立断面図である。図２は、図１のランナバンド周囲のシール機構における流体の流れを示す回転軸に垂直な部分平断面図である。図３は、図１のランナバンド周囲のシール機構における流体の流れを説明するために、リブがない場合の流れを示す回転軸に垂直な部分平断面図である。図４は、図３のシール機構における回転壁周辺での半径方向位置と周方向速度の関係を示すグラフである。
【００１５】
図１６に示す従来技術と同様に、上池から鉄管を通って落下した圧力水は、ケーシング７、ステーベーン８を通ってガイドベーン４へ導かれ、その後にランナ２へ導かれる。ランナ２は、周方向に配列された複数枚の羽根１１が円環状のランナバンド３および円盤状のランナクラウン１０の間に挟まれた構成となっていて、鉛直に延びる主軸（図示せず）の周りを回転可能に支持されている。流体の圧力エネルギーはランナ２内で回転エネルギーへと変換され、主軸とカップリングされた発電機が（図示せず）回転することで発電する。ランナ２から下方へ出た水は、吸出し管９を通って下流の下池（図示せず）へと排出される。
【００１６】
図１に示すように、回転するランナバンド３と、これに近接して対向する円環状の静止対向部１３との間に円環状の隙間部１４が形成されていて、シール部を構成している。ランナバンド３の外周には複数の円環状段部１５が形成され、このランナバンド３の円環状段部１５に合わせて隙間部１４の隙間が小さくなるように静止対向部１３にも複数の円環状段部１６が形成されている。
【００１７】
静止対向部１３には、回転軸を中心とする円環状の溝５が静止対向部１３の周方向に沿って形成されている。さらにこの溝５内には、回転軸を中心として放射状に、鉛直方向（すなわち溝幅方向）に延びる放射状リブ１が取り付けられている。放射状リブ１は溝５の両側面（すなわち上面と下面）に固定されている。放射状リブ１は好ましくは複数枚あって、これらが互いに周方向に間隔をあけて配置されている。図２に示す例では、放射状リブ１は、溝５の底部（すなわち、回転軸から最も遠い部分）１７に接続され、放射状リブ１の先端１８はランナバンド３に対向する溝５の開口部１９と同じ面にある。
【００１８】
このように構成された本実施形態の流体機械のシール機構によれば、従来の流体機械のシール機構に比べてシール部で発生する損失を増加させ、漏洩流量を減らすことができる。
【００１９】
この実施形態におけるシール部での損失発生メカニズムについて、以下に、図を用いて説明する。図３は、比較例として、本実施形態の放射状リブがなくて、静止部側に溝５が形成されている場合を想定してその溝５を通る回転軸に垂直な平断面を示している。ここで、回転中心軸をＯとし、当該断面におけるランナバンド３（回転部）の外周半径をｒ０とし、これに対向する静止部側に彫られた溝５の開口部１９の半径をｒ１とし、溝５の底部１７の半径をｒ２とする。
【００２０】
図３中の白抜き矢印８０はランナ２の回転方向を示し、矢印２０はこのときの流速ベクトルを示している。図４は、この場合における回転壁周辺での半径方向位置と周方向速度の関係を示すグラフである。回転壁であるランナバンド３の外周面は非常に速い周速度Ｕ０で回転しており、その周辺の流体はランナバンド３の壁面（回転壁面）２１との摩擦の影響によりＵ０に近い周速度成分を持つ。ただし、回転の影響はランナバンド３の壁面２１近傍に限られており、回転壁面２１から外周側に離れていくにつれて速度は大幅に減衰する。
【００２１】
回転壁面２１と静止部である溝５の開口部１９との間の間隙１４は、構造上許される範囲で狭く設計されてい、溝５の開口部１９における内径ｒ１での周速度Ｕ１は、半径位置ｒ０における速度Ｕ０よりもわずかに小さい。
【００２２】
本実施形態のシール部では、溝５内に放射状リブ１が立てられているので、回転壁面２１によって周方向に加速された速い流れがリブ１に衝突して、図２の矢印８１で示すように、溝５内に渦が形成されることになる。この渦により、流れの持つ運動エネルギーが効果的に消散され摩擦損失が発生する。また流れの一部は回転壁面２１の摩擦の影響が大きいため放射状リブ１との間を通り抜けるが、その際に放射状リブ１の先端（内径面）１８との間で摩擦損失が発生し、また放射状リブ１を通り抜けた後は急拡大するため、流れの減速に伴う損失も発生する。すなわち、放射状リブ１は乱流促進部材として機能する。
【００２３】
その結果、シール部における損失が増加してシール効果が高まり、シール部を通る漏れ流れを抑制することができる。これにより、この流体機械の体積効率の向上を図ることができる。
【００２４】
［第２の実施形態］
図５は本発明の第２の実施形態に係る流体機械のランナバンド周囲のシール機構の要部を示す回転軸に垂直な部分平断面図である。この実施形態では、第１の実施形態における放射状リブが複数枚あって、これらが互いに周方向に間隔をあけて配置されている。さらに、互いに隣接する２枚の放射状リブ１ａ、１ｂの間で溝５内の開口部１９近くに、開口部１９に沿って回転軸方向（溝幅方向）および周方向に延びる溝開口部リブ３０が配置されている。ここで、一つの溝開口部リブ３０について着目したときに、回転方向上流側の放射状リブの符号を１ａとし、回転方向下流側の放射状リブの符号を１ｂとする。
【００２５】
溝開口部リブ３０は溝５の両側面に固定され、放射状リブ１ａ、１ｂの先端１８ａ、１８ｂ近くの側面との間にはそれぞれに小さな間隙３１ａ、３１ｂが形成されている。溝開口部リブ３０の内径側の面３２は放射状リブ１ａ、１ｂの先端１８ａ、１８ｂよりも若干外径側にあるのが好ましい。
【００２６】
その他の構成は第１の実施形態と同様である。
【００２７】
このような構成における流体の流れを、図５の矢印３３に示す。
【００２８】
このようにして構成された本発明第２の実施形態である流体機械のシール機構によれば、第１の実施形態と同様の効果を得られるとともに、次のような効果も得られる。すなわち、溝開口部リブ３０の内径側の面３２で摩擦損失が発生するとともに、溝開口部リブ３０の内径側の面３２に沿う流れが放射状リブ１ｂに衝突して放射状リブ１ｂと溝開口部リブ３０との隙間３１ｂを通り抜けて溝５内に流入する際にも摩擦損失が発生する。また、放射状リブ１ａと溝開口部リブ３０の隙間３１ａからは、回転壁面２１の回転に伴う速い流れによる剪断力によって溝５からシール機構の内径側に向かう流れができるため、放射状リブ１ａと放射状リブ１ｂとで挟まれた区間で流れが循環する状態が維持されるとこととなり、流れが閉塞することなく溝５内部で損失が発生することとなる。
【００２９】
その結果、第１の実施形態の効果に加えて、さらにシール部における損失が増加してシール効果が高まることとなり、シール部を通る漏れ流れを抑制することができる。これにより、この流体機械の体積効率の向上を図ることができる。すなわち、溝開口部リブ３０は、放射状リブ１ａ、１ｂとともに乱流促進部材として機能する。
【００３０】
なお、上記説明では、溝開口部リブ３０の内径側の面３２が放射状リブ１ａ、１ｂの先端１８ａ、１８ｂよりも外径側にあるとしたが、溝開口部リブ３０の内径側の面３２が放射状リブ１ａ、１ｂの先端１８ａ、１８ｂが同じ面内にあってもよい。その場合も、溝開口部リブ３０の内径側の面３２に沿う流れの一部が放射状リブ１ｂとの隙間３１ｂを通って溝５内に流入する。
【００３１】
［第３の実施形態］
図６は本発明の第３の実施形態に係る流体機械のランナバンド周囲のシール機構の要部を示す回転軸に垂直な部分平断面図である。この実施形態は第２の実施形態（図５）の変形であって、溝開口部リブ３０の外径側（溝５の奥側）の面に沿って、溝奥側周方向リブ４０がさらに取り付けられている。溝奥側周方向リブ４０は、溝５の両側面に固定され、回転方向下流側の放射状リブ１ｂの側面と接続されている。溝奥側周方向リブ４０と溝開口部リブ３０との間および、溝奥側周方向リブ４０と回転方向上流側の放射状リブ１ａとの間にはそれぞれ間隙が形成され、図６の矢印４２に示す流れが生じる。その他の構成は第２の実施形態と同様である。
【００３２】
このようにして構成された本発明第３の実施形態である流体機械のシール機構によれば、溝５内に流入した直後の速い流れを溝開口部リブ３０と溝奥側周方向リブ４０との間の狭い流路に導くことで摩擦損失を発生させることができる。摩擦損失は速度の２乗にほぼ比例して増加するため、第１、第２の実施形態のように比較的広い領域で渦を発生させて消散させるよりも発生する損失量は大きいものとなる。また溝開口部リブ３０と溝奥側周方向リブ４０との間を通った流れは、第２の実施形態で説明したように溝開口部リブ３０と回転方向上流側の放射状リブ１ａとの間を通るようになっているため、流れが閉塞することなく循環し損失を発生させることができる。
【００３３】
すなわち、溝奥側周方向リブ４０は、放射状リブ１ａ、１ｂおよび溝開口部リブ３０とともに乱流促進部材として機能する。
【００３４】
その結果、シール部における損失が増加してシール効果が高まることとなり、シール部を通る漏れ流れを抑制することができる。これにより、この流体機械の体積効率の向上を図ることができる。
【００３５】
［第４の実施形態］
図７は本発明の第４の実施形態に係る流体機械のランナバンド周囲のシール機構の要部を示す回転軸に垂直な部分平断面図である。
【００３６】
この実施形態は第１の実施形態の変形であって、放射状リブ１と溝５の底部１７との間に間隙５０が形成されている。その他の構成は第１の実施形態と同様である。
【００３７】
この実施形態の流体機械のシールによれば、第１の実施形態の効果に加え、放射状リブ１で区切られた区間同士が溝５の外径側（奥側）で間隙５０によって互いに連通することになる。したがって、何らかの不安定現象が発生して一部の区間で圧力が上昇するようなことがあっても、間隙５０を通じて隣りの区間との圧力差が速やかに解消されるため、流体機械において問題となる軸振れによる振動発生を抑制することができる。また、圧力差がある場合には、間隙５０をその差圧に応じた流れが通過することになり、摩擦損失が発生する。
【００３８】
その結果、シール部における損失が増加してシール効果が高まることとなり、シール部を通る漏れ流れを抑制することができる。これにより、この流体機械の体積効率の向上を図ることができる。
【００３９】
［第５の実施形態］
図８は本発明の第５の実施形態に係る流体機械のランナバンド周囲のシール機構の要部を示す回転軸に垂直な部分平断面図である。
【００４０】
この実施形態は第２の実施形態（図５）の変形であって、互いに隣接する２枚の放射状リブ１ａ、１ｂの間に、開口部１９に沿って回転軸方向および周方向に延びる溝開口部リブ３０が配置されている。ただしこの実施形態では、溝開口部リブ３０は、回転壁面２１との間隙が、回転方向上流側から下流側に向かってＧ１からＧ２に次第に増大するように傾いている。その他の構成は第２の実施形態と同様である。
【００４１】
このようにして構成された第５の実施形態である流体機械のシール機構によれば、第２の実施形態の効果が得られるとともに、さらに次のような効果がある。回転壁面２１と溝開口部リブ３０との間に挟まれた間隙Ｇ１に対応する閉塞流路の入口断面（断面積Ｓ１）より回転の影響で強制的に流入する流れが、下流側に位置する間隙Ｇ２に対応する閉塞流路の出口断面（断面積Ｓ２）から流出する（Ｓ１＜Ｓ２）。このとき、入口から入った流れは、回転壁面２１側は回転壁面２１の摩擦の影響でほぼ周速度Ｕ０を維持したまま下流へと進む。一方、溝開口部リブ３０に近い部分の流れは溝開口部リブ３０との摩擦の影響と面積拡大の影響で減速し、損失が発生する。また、この減速過程において、周速度と溝開口部リブ３０の傾きとの関係によっては流れの剥離が生じることも考えられ、その場合はさらに損失が増加する。
【００４２】
このときのランナバンド周囲のシール機構の間隙部での回転軸に垂直な部分平断面における流速分布を、図９に示す。
【００４３】
この実施形態では、このような流れが生じる結果、第２の実施形態の効果に加えて、さらにシール部における損失が増加してシール効果が高まることとなり、シール部を通る漏れ流れを抑制することができる。これにより、この流体機械の体積効率の向上を図ることができる。
【００４４】
［第６の実施形態］
図１０は本発明の第６の実施形態に係る流体機械のランナバンド周囲のシール機構の要部を示す回転軸に垂直な部分平断面図である。この実施形態は第１の実施形態の変形であって、放射状リブ１の内径側先端に、回転壁面２１に対向して回転壁面２１に平行に、溝幅方向および周方向に延びる先端リブ６０が取り付けられている。先端リブ６０の溝幅方向の両側は溝５の両側面（すなわち上下の面）に支持されている。また、先端リブ６０の周方向両端は、周方向に隣接する他の放射状リブ（図示せず）まで延びてはいない。その他の構成は第１の実施形態と同様である。
【００４５】
このようにして構成された第６の実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加えて、さらに次のような効果を得ることができる。すなわち、回転壁面２１と先端リブ６０との間の閉塞流路において、先端リブ６０の内径側の面（すなわち、回転壁面２１に対向する面）で、第１の実施形態の場合に比べてより多くの摩擦損失が発生する。その結果、さらにシール部における損失が増加してシール効果が高まることとなり、シール部を通る漏れ流れを抑制することができる。これにより、この流体機械の体積効率の向上を図ることができる。すなわち、先端リブ６０は、放射状リブ１とともに乱流促進部材として機能する。
【００４６】
［第７の実施形態］
図１１は本発明の第７の実施形態に係る流体機械のランナバンド周囲のシール機構の要部を示す回転軸に垂直な部分平断面図である。この実施形態は第６の実施形態（図１０）の変形であって、先端リブ６０は、回転壁面２１との間隙が、回転方向上流側から下流側に向かってＧ３からＧ４に次第に増大するように傾いている。その他の構成は第６の実施形態と同様である。
【００４７】
このようにして構成された第７の実施形態である流体機械のシール機構によれば、第６の実施形態の効果が得られるとともに、さらに次のような効果がある。すなわち、回転壁面２１と先端リブ６０との間に挟まれた間隙Ｇ３に対応する閉塞流路の入口断面（断面積Ｓ３）より回転の影響で強制的に流入する流れが、下流側に位置する間隙Ｇ４に対応する閉塞流路の出口断面（断面積Ｓ４）から流出する（Ｓ３＜Ｓ４）。
【００４８】
このようにして構成された第７の実施形態によれば、第６の実施形態の効果が得られるほか、第５の実施形態と同様に、入口断面Ｓ３から出口断面Ｓ４に向けて流路が拡大することにより、流れの減速や剥離に伴う損失が発生する。その結果、さらにシール部における損失が増加してシール効果が高まることとなり、シール部を通る漏れ流れを抑制することができる。これにより、この流体機械の体積効率の向上を図ることができる。
【００４９】
［第８の実施形態］
図１２は本発明の第８の実施形態に係る流体機械のランナバンド周囲のシール機構の要部を示す回転軸に垂直な部分平断面図である。この実施形態は第１の実施形態の変形であって、放射状リブ１の内径側先端１８と回転壁面２１との間隙が、回転方向上流側から下流側に向かってＧ５からＧ６に次第に増大するように、放射状リブ１の内径側先端１８が傾いた形状になっている。その他の構成は第７の実施形態と同様である。
【００５０】
このようにして構成された第８の実施形態である流体機械のシール機構によれば、第１の実施形態の効果が得られるとともに、さらに次のような効果がある。すなわち、回転壁面２１と放射状リブ１の先端１８の入口側との間に挟まれた間隙Ｇ５に対応する閉塞流路の入口断面（断面積Ｓ５）より回転の影響で強制的に流入する流れが、下流側に位置する間隙Ｇ６に対応する閉塞流路の出口断面（断面積Ｓ６）から流出する（Ｓ５＜Ｓ６）。
【００５１】
しかも、この実施形態では、第７の実施形態（図１１）の先端リブに相当する部品が不要であり、より簡便な構造とすることができる。
【００５２】
この実施形態によれば、さらにシール部における損失が増加してシール効果が高まることとなり、シール部を通る漏れ流れを抑制することができる。これにより、この流体機械の体積効率の向上を図ることができる。
【００５３】
［第９の実施形態］
図１３は本発明の第９の実施形態に係る流体機械のランナバンド周囲のシール機構の要部を示す回転軸に垂直な部分平断面図である。
【００５４】
この実施形態は第２の実施形態（図５）の変形である。第２の実施形態と同様に、互いに周方向に隣接する２枚の放射状リブ１ａ、１ｂの間で溝５内の開口部１９近くに、開口部１９に沿って回転軸方向および周方向に延びる溝開口部リブ３０が配置されている。
【００５５】
この実施形態では、溝開口部リブ３０に、回転軸を中心として放射状に貫通して回転軸方向（溝５の幅方向）に延びる多数のスリット６２が形成されている。その他の構成は第２の実施形態と同様である。
【００５６】
このようにして構成された第９の実施形態によれば、第２の実施形態の効果が得られることに加えて、スリット６２を通して流出入する流れにより摩擦損失が発生する。その結果、さらにシール部における損失が増加してシール効果が高まることとなり、シール部を通る漏れ流れを抑制することができる。これにより、この流体機械の体積効率の向上を図ることができる。
【００５７】
［第１０の実施形態］
図１４は本発明の第１０の実施形態に係る流体機械のランナバンド周囲のシール機構の要部を示す回転軸に垂直な部分平断面図である。この実施形態は第１の実施形態の変形であって、溝５内に第１の実施形態と同様の放射状リブ１が配置されているほかに、溝５内で溝５の両側面に固定されて溝幅方向に延びる多数の柱状部材６５が互いに間隔をあけて平行に配置されている。柱状部材６５の横断面形状は、図示の例では円形である。その他の構成は第１の実施形態と同様である。柱状部材６５は放射状リブ１とともに、乱流促進部材として機能する。
【００５８】
すなわち、この実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加えて、柱状部材６５の影響で流れが乱されるとともに摩擦損失も増加する。その結果、さらにシール部における損失が増加してシール効果が高まることとなり、シール部を通る漏れ流れを抑制することができる。これにより、この流体機械の体積効率の向上を図ることができる。
【００５９】
なお、図１４の例では柱状部材６５の横断面形状を円形としたが、楕円や多角形など、種々の形状が可能である。
【００６０】
［第１１の実施形態］
図１５は、第１１の実施形態に係る流体機械のランナバンド周囲のシール機構付近を示す部分立断面図である。この実施形態は、上記第１の実施形態における円環状の溝５の位置に特徴がある。
【００６１】
第１の実施形態（図１）で説明したのと同様に、回転するランナバンド３と、これに近接して対向する円環状の静止対向部１３との間に円環状の隙間部１４が形成されていて、シール部を構成している。ランナバンド３の外周には複数の環状段部１５が形成され、このランナバンド３の環状段部１５に合わせて隙間部１４の隙間が小さくなるように静止対向部１３に環状段部１６が形成されている。ランナバンド３の環状段部１５と静止対向部１３の環状段部１６とが対向する位置に、隣接する他の微小環状間隙部７０よりも間隙が大きい拡大環状間隙部７１が形成されている。そして、拡大環状間隙部７１に面した円環状の静止対向部１３に円環状の溝５が形成されている。
【００６２】
溝５内の構造は、たとえば第１の実施形態と同様であって、放射状リブ１が取り付けられている。
【００６３】
このようにして構成された第１１の実施形態によれば、従来の、拡大・縮小流路を備えた多段のシール効果を損なうことなしに、第１の実施形態の効果を得ることができる。その結果、さらにシール部における損失が増加してシール効果が高まることとなり、シール部を通る漏れ流れを抑制することができる。これにより、この流体機械の体積効率の向上を図ることができる。
【００６４】
［他の実施形態］
以上説明した各実施形態は単なる例示であって、本発明はこれらに限定されるものではない。たとえば、各実施形態の特徴を組み合わせることもできる。たとえば、第１１の実施形態（図１５）における溝内部の構造は、第１の実施形態と同様としたが、第１１の実施形態における溝内部の構造を第２ないし第１０の実施形態と同様とすることもできる。
【００６５】
また、第１０の実施形態（図１４）では、柱状部材６５が追加されたほかは第１の実施形態と同様の構造としたが、第２ないし第９の実施形態と同様の構造に柱状部材６５を追加する構造とすることもできる。
【００６６】
さらに、第１０の実施形態から放射状リブ１をなくして溝５内に柱状部材６５のみを配置した構成とすることもできる。
【００６７】
さらに、上記実施形態では、流体機械のランナバンドとその周りの円環状静止部との間のシール機構を例にとって説明したが、回転流体機械の他のシール機構にこの発明を適用することもできる。
【符号の説明】
【００６８】
１、１ａ、１ｂ：放射状リブ、２：ランナ、３：ランナバンド、４：ガイドベーン、５：溝、７：ケーシング、８：ステーベーン、９：吸出し管、１０：ランナクラウン、１１：羽根、１３：静止対向部、１４：隙間部、１５：環状段部、１６：環状段部、１７：底部、１８、１８ａ、１８ｂ：先端、１９：開口部、２１：回転壁面、３０：溝開口部リブ、３１ａ、３１ｂ：間隙、４０：溝奥側周方向リブ、５０：間隙、６０：先端リブ、６２：スリット、６５：柱状部材、７０：微小環状間隙部、７１：拡大環状間隙部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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