(57)【要約】【課題】ケーシングを大型化することなしにヘッド部材の変位を規制して、ヘッド部材とケーシングとの間からの流体漏洩を防止可能なシール装置および回転機械を提供する。【解決手段】筒状のケーシング５と、ケーシング５の内部に配される回転軸２およびインペラ３と、ケーシング５の内部に挿入され、回転軸２およびインペラ３との間に流体の流路を形成する静止部材６と、静止部材６の軸方向端部に配されて、静止部材６の軸方向端部側への移動を規制するヘッド部材５０と、ケーシング５の内周面５ａに支持されて、ヘッド部材５０と軸方向で当接することにより、ヘッド部材５０の軸方向端部側への変位を規制する規制部材５３と、を備え、ヘッド部材５０は、規制部材５３に規制される被規制部５５と、被規制部５５よりも軸方向中央側に配されて被規制部５５よりも外径が縮径して静止部材６と面する被圧部５９とを有する。【選択図】図３
2014088802.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のケーシングと、
該ケーシングの内部に配されるロータと、
前記ケーシングの内部に挿入され、前記ロータとの間に流体の流路を形成する静止部材と、
前記静止部材の軸方向端部に配されて、該静止部材の軸方向端部側への移動を規制するヘッド部材と、
前記ケーシングの内周面に支持されて、前記ヘッド部材と軸方向で当接することにより、前記ヘッド部材の軸方向端部側への変位を規制する規制部材と、を備え、
前記ヘッド部材は、前記規制部材に規制される被規制部と、該被規制部よりも軸方向中央側に配されて被規制部よりも外径が縮径して前記静止部材と面する被圧部とを有することを特徴とする回転機械。
【請求項２】
前記ヘッド部材の被規制部と前記ケーシングの段差部の対向面との間に、前記ケーシングに対して前記ヘッド部材を径方向に係止する径方向係止手段を備える請求項１に記載の回転機械。
【請求項３】
前記ケーシングの外側から前記規制部材を該ケーシングに締結する締結部材を備える請求項１又は２に記載の回転機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転機械に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、圧縮機やポンプなどの回転機械は、回転軸が回転することによりケーシングの内部圧力が上昇するため、ケーシングの外部に流体が漏洩することを防止するメカニカルシール等の接触形の漏洩防止機構が設けられている場合がある。
このような回転機械の漏洩防止機構は、寸法公差、圧力変化、および、温度変化等に起因してシャフトの傾き、ケーシングの変形などが生じて漏洩防止機構のシール部に隙間が生じて流体が漏洩してしまう虞があった。
そこで特許文献１には、回転軸とその周囲に配置される静止部材との間をシールする軸封装置に関し、回転軸が許容範囲を超えて傾いたりぶれたりした場合であっても、シールリングが追従して動くことでシール性能を維持可能とする技術が提案されている。
【０００３】
ところで、上述したような回転機械にあっては、ケーシング内の流体流路を形成するダイヤフラムなどの静止部材が、ケーシング内部に挿入されて回転軸の径方向外側に配置されている。静止部材は、ケーシングの内部圧力の上昇によってスラスト方向への力が作用して軸方向端部側へ変位しようとする。そのため、静止部材の軸方向端部側にヘッド部材と称される支持部材を配置して、この支持部材によってスラスト方向への力を支持することで静止部材の軸方向端部側への変位を規制するようにしている。
ヘッド部材は、その径方向内側に回転軸、その軸受機構、および、ガスシール機構などが配置されて略環状に形成される場合が多い。ヘッド部材の外周面には、Ｏリングなどのシール部材が配置され、シール部材によってヘッド部材の外周面とケーシングの内周面との間から流体が漏洩することを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−３３９３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述した回転機械にあっては、更なる小型化ならびに高出力化が要望されている。単に回転機械から吐出される流体の圧力を高圧化しようとした場合、図５に示すように、ヘッド部材１５０に対するスラスト方向への圧力が増加して、このヘッド部材１５０を支持するケーシング１０５の端縁１０５ａが径方向外側に広がるように撓んでしまう場合がある。このようにケーシング１０５が撓んでしまうと、ヘッド部材１５０の内周側が軸方向端部側（図５中、左側）に向かって変形ないしは変位してしまい、ヘッド部材の外周面１５０ａがケーシング１０５の内周面１０５ｂから剥離する方向に変位してしまう。すると、ヘッド部材１５０とケーシング１０５との間に配置されたシール部材１６５などのシール機能が維持できなくなり、ケーシング１０５内部の高圧流体が外部に漏洩してしまう虞がある。一方で、ケーシング１０５の撓みが生じないようにケーシング１０５の強度を向上することが考えられるが、ケーシング１０５の肉厚を増大させたり外周面に補強リブを設けたりすると、ケーシング１０５の外径が大きくなり回転機械が大型化してしまうという課題がある。
【０００６】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ケーシングを大型化することなしにヘッド部材の変位を規制して、ヘッド部材とケーシングとの間からの流体漏洩を防止することができるシール装置および回転機械を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために以下の構成を採用する。
この発明に係る回転機械は、筒状のケーシングと、該ケーシングの内部に配されるロータと、前記ケーシングの内部に挿入され、前記ロータとの間に流体の流路を形成する静止部材と、前記静止部材の軸方向端部に配されて、該静止部材の軸方向端部側への移動を規制するヘッド部材と、前記ケーシングの内周面に支持されて、前記ヘッド部材と軸方向で当接することにより、前記ヘッド部材の軸方向端部側への変位を規制する規制部材と、を備え、前記ヘッド部材は、前記規制部材に規制される被規制部と、該被規制部よりも軸方向中央側に配されて被規制部よりも外径が縮径して前記静止部材と面する被圧部とを有することを特徴としている。
このように構成することで、規制部材によって規制される被規制部よりも被圧部の外径が縮径していることで、スラスト方向への圧力が作用するヘッド部材の受圧面積を低減することができるため、ヘッド部材の内周側を軸方向端部側に変位させる力のモーメントを低減することができる。また、被規制部の内周側に空間を確保することができるため、例えばロータの軸受機構やガスシール機構などを配置することができる。したがって、ケーシングが大型化することなしに、ヘッド部材の変位を規制して流体の漏洩を防止することが可能となる。
【０００８】
さらに、この発明に係る回転機械は、上記回転機械において、前記ヘッド部材の被規制部と前記ケーシングの段差部の対向面との間に、前記ケーシングに対して前記ヘッド部材を径方向に係止する径方向係止手段を備えていてもよい。
このように構成することで、仮にケーシングの軸方向の端縁が径方向外側に広がるように撓んだとしても、径方向係止手段によって、ケーシングに対してヘッド部材が径方向内側の剥離方向に相対変位するのを規制することができるので、簡単な構成でヘッド部材の外周面を介して流体が漏洩するのをより確実に防止することができる。
【０００９】
さらに、この発明に係る回転機械は、上記回転機械において、前記ケーシングの外側から前記規制部材を該ケーシングに締結する締結部材を備えていてもよい。
このように構成することで、規制部材がケーシングから径方向内側、すなわち剥離方向に変位するのを防止することができるため、ヘッド部材が軸方向へ変位するのを防止することができる。
【発明の効果】
【００１０】
この発明に係る回転機械によれば、ケーシングを大型化することなしにヘッド部材の変位を規制して、ヘッド部材とケーシングとの間からの流体漏洩を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の第一実施形態における遠心圧縮機の構成を示す断面図である。
【図２】上記遠心圧縮機のカラー部材の拡大断面図である。
【図３】上記遠心圧縮機のヘッド部材の拡大断面図である。
【図４】この発明の第二実施形態における図３に相当する拡大断面図である。
【図５】一般的なヘッド部材の変位を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、この発明の第一実施形態における回転機械である遠心圧縮機１について図面に基づき説明する。
図１は、この発明の第一実施形態に係る遠心圧縮機１を示す概略構成断面図である。
図１に示すように、この実施形態における遠心圧縮機１は、多段式遠心圧縮機であり、例えば２組の３段式インペラ群３Ａ，３Ｂを備えた構成とされている。
【００１３】
遠心圧縮機１は、軸線Ｏ回りに回転する回転軸（ロータ）２と、該回転軸２に取り付けられ遠心力を利用してプロセスガス（流体）Ｇを圧縮するインペラ３と、回転軸２を回転可能に支持するケーシング５と、ケーシング５の内部に配されプロセスガスＧを高圧側から低圧側に流すリターン流路４を形成するダイヤフラム等からなる静止部材６とを主に備えている。
【００１４】
ケーシング５は、略円筒状の外郭をなすように形成され、その中心を貫くように回転軸２が配設されている。回転軸２の軸線Ｏ方向（軸方向）の基部（図中右側）および端部（図中左側）には、ジャーナル軸受１１が設けられ、回転軸２の端部には、スラスト方向への荷重を支持するスラスト軸受５ｂが設けられている。これらジャーナル軸受１１及びスラスト軸受５ｂによって回転軸２が回転可能に支持されている。
【００１５】
ケーシング５には、上記ジャーナル軸受１１よりも軸線Ｏ方向の中央側に、プロセスガスＧを径方向外側から吸入するための吸込口７ａ，７ｂがそれぞれ設けられている。さらに、ケーシング５には、吸込口７ａ，７ｂよりも軸線Ｏ方向中央側に、プロセスガスＧを径方向外側へ排出するために排出口８ａ，８ｂが設けられている。また、ケーシング５の内部に配される静止部材６には、吸込口７ａと排出口８ａとを連通させる内部空間９ａと、吸込口７ｂと排出口８ｂとを連通させる内部空間９ｂがそれぞれ形成されている。
【００１６】
内部空間９ａ，９ｂには、複数のインペラ３が収容されている。これらインペラ３は、回転軸２の軸線Ｏ方向においてブレード３ｂの向きが互いに反対側を向く２組の３段式インペラ群３Ａと、３段式インペラ群３Ｂとを構成している。３段式インペラ群３Ａと３段式インペラ群３Ｂとは、互いの背面を軸線Ｏ方向中央に向けた状態で回転軸２に取り付けられている。
【００１７】
インペラ３は、いわゆるクローズ型インペラであって、それぞれ軸線Ｏ方向で排出口８ａ，８ｂ側に向かって漸次拡径された略円盤状のディスク３ａと、該ディスク３ａに放射状に取り付けられ、周方向に並んだ複数のブレード３ｂと、該複数のブレード３ｂの先端側を周方向に覆うように取り付けられたカバー部３ｃとを備えている。なお、カバー部３ｃを備えないオープン型インペラを用いても良い。
【００１８】
３段式インペラ群３Ａを構成するインペラ３のブレード３ｂと３段式インペラ群３Ｂを構成するインペラ３のブレード３ｂとは、回転軸２の軸線Ｏ周りに対称に形成されていて、回転軸２を回転した場合に、３段式インペラ群３Ａ、３段式インペラ群３Ｂは、それぞれ吸込口７ａ，７ｂから排出口８ａ，８ｂに向かって、プロセスガスＧを流しつつ圧縮するようになっている。
【００１９】
内部空間９ａ，９ｂは、リターン流路４を備えている。リターン流路４は、インペラ３の径方向外側の流路出口３ｄからそれぞれ隣り合うインペラの径方向内側の流路入口３ｅに向かってプロセスガスＧを流通している。リターン流路４は、ディフューザ部１２と、ベンド部１３と、リターン部１４とを有している。ディフューザ部１２は、インペラ３によって圧縮されてインペラ３の流路出口３ｄから径方向外側へと排出されたプロセスガスＧを径方向外側に案内している。
【００２０】
ここで、ディフューザ部１２の径方向外側は、ベンド部１３を介してリターン部１４に連通されているが、３段式インペラ群３Ａ、３段式インペラ群３Ｂの３段目のインペラ３に繋がる部分には、リターン部１４に代えて排出口８ａ，８ｂが形成されている。
【００２１】
ベンド部１３は、湾曲してなる流路であり、一端側がディフューザ部１２に接続され、他端側がリターン部１４に接続されている。このベンド部１３は、ディフューザ部１２を通じて径方向外方に流れてきたプロセスガスＧの向きを径方向内側に向かうように反転させ、リターン部１４に送り出す。リターン部１４は、径方向外側にてベンド部１３の他端側に接続されて、また径方向内側にてインペラ３の流路入口３ｅに接続されている。
【００２２】
この実施形態の遠心圧縮機１は、上記構成を備えており、次に、この遠心圧縮機１の基本動作について説明する。
まず、３段式インペラ群３Ａにおいて、吸込口７ａから吸込まれたプロセスガスＧを、リターン流路４に流入させて、インペラ３、ディフューザ部１２、ベンド部１３、および、リターン部１４の順に１段目から３段目まで流過させながら圧縮する。その後、３段目のディフューザ部１２まで流れて圧縮されたプロセスガスＧを排出口８ａから排出する。排出口８ａから排出されたプロセスガスＧは、排出口８ａから吸込口７ｂへとつながる図示しない管路を通って吸込口７ｂへと送られる。
【００２３】
次いで、３段式インペラ群３Ｂにおいて、吸込口７ｂから吸込まれたプロセスガスＧを、リターン流路４に流入させて、インペラ３、ディフューザ部１２、ベンド部１３、リターン部１４の順に１段目から３段目まで流しつつ更に圧縮する。その後、３段目のディフューザ部１２まで流れることで圧縮されたプロセスガスＧを排出口８ｂから排出する。
【００２４】
ところで、上述したように、この実施形態における遠心圧縮機１の筒状のケーシング５の内部には、回転軸２にインペラ３が取り付けられた回転部材１０と、インペラ３の間にリターン流路４を形成するダイヤフラムなどの静止部材６とがそれぞれ配される。静止部材６と回転部材１０とは、ケーシング５の軸線Ｏ方向端部側（図１における左側）から基部側（図１における右側）に向かって挿入されるようになっており、ケーシング５の端部ならびに基部には、これら回転部材１０および静止部材６を軸線Ｏ方向で支持する支持構造２０，２１がそれぞれ設けられている。
【００２５】
次に、上記支持構造２０，２１について説明する。
図１、図２に示すように、支持構造２０は、ケーシング５の基部に、静止部材６が配置されるケーシング５の内周面５ａよりも径方向内側に突出する縮径部２２を備えている。この縮径部２２は、軸線Ｏ方向基部側および端部側において、径方向に延びる一対の環状の壁面２３，２４とこれら壁面２３，２４の内周縁同士を接続して軸線Ｏ方向に延びる管状の内周面２５とを備えている。この縮径部２２の内側には、静止部材６を軸線Ｏ方向で支持するカラー部材２６が挿入されている。カラー部材２６は、軸線Ｏ方向基部側に配置されて上記縮径部２２の内径よりも僅かに小径の外径を有する小径部２７と、軸線Ｏ方向端部側に配置されて小径部２７よりも相対的に大径に形成された大径部２８とを備えている。カラー部材２６は大径部２８と小径部２７との間に径方向に延びる壁面２９を備えており、この壁面２９が縮径部２２の軸線Ｏ方向端部側の壁面２３に突き当たることで、カラー部材２６の軸線Ｏ方向基部側への変位が規制されるようになっている。また、カラー部材２６は、回転軸２の外周面２ａに空間部３０を介して対向配置される複数のリング状の溝３１が形成された内周面３２を備えている。
【００２６】
カラー部材２６の小径部２７には、その軸線Ｏ方向基部側の内周面２７ａに、上述したジャーナル軸受１１を具備する軸受ユニット３３を取り付けるための環状の凹部３４が形成されている。この軸受ユニット３３は、例えば、ボルト等の締結部材（図示せず）によって軸線Ｏ方向基部側からカラー部材２６に固定される。さらに、カラー部材２６には、軸受ユニット３３よりも軸線Ｏ方向端部側に、回転軸２の外周面２ａに接触する２つのガスシール機構３５，３６が取り付けられている。これらガスシール機構３５，３６は、互いに軸線Ｏ方向で離間して配置されている。
【００２７】
ここで、上述したカラー部材２６には、ガスシール機構３５，３６と、回転軸２と、カラー部材２６の内周面３２との間の空間部３０に、シール用のガスを給排気するための複数のガス通路３７が形成されており、この空間部３０の内圧が、ケーシング５の外部よりも高められるようになっている。このように空間部３０の内圧が高められることで、軸受ユニット３３よりも軸線Ｏ方向基部側から端部側へとプロセスガスＧが漏洩するのを防止している。ガス通路３７は、主に一本の供給路３７ａと、二本の排気路３７ｂとを一組の管路として備えている。縮径部２２には、径方向に向かって配索されてその端部が供給路３７ａに接続される主供給路３７ｃが形成され、カラー部材２６には、軸線Ｏ方向に向かって配索されてその端部が排気路３７ｂに接続される主排気路３７ｄが形成されている。なお、図１を参照し、カラー部材２６の下部には、内部のガスシールの液化したものを排出するための複数のドレイン路３９、および、軸受ユニット３３からの油が空間部３０に侵入しないようにガスシール機構３６にシール用のガスを供給するガス供給路４０も形成されている。
【００２８】
カラー部材２６には、主供給路３７ｃと供給路３７ａとの接続部分の軸線Ｏ方向両側に、リング状のシール部材３８がそれぞれ配置されている。これらシール部材３８によって、カラー部材２６とケーシング５との間から、ガスシール用のガスならびに、ケーシング５内の高圧のプロセスガスＧが外部に漏洩しないようになっている。
【００２９】
図１、図３に示すように、ケーシング５の端部には、静止部材６が配置される箇所のケーシング５の内周面５ａと同等の内径を有した小径部４３と、この小径部４３よりも径方向外側に内径が拡径される拡径部４４とが形成されている。これら小径部４３および拡径部４４の内周面４３ａ，４４ａは、それぞれ軸線Ｏ方向に延びて形成されており、小径部４３の軸線Ｏ方向端部側の縁部と、拡径部４４の軸線Ｏ方向基部側の縁部との間には、段差部４５が形成されている。この実施形態における段差部４５は、主に径方向に延びる壁面４５ａから構成される。また、拡径部４４の軸線Ｏ方向の略中央には、周方向に延びる環状の角溝４６が形成されている。
【００３０】
上述したケーシング５の端部には、小径部４３と拡径部４４とに亘る内周側に、静止部材６の軸線Ｏ方向端部側への移動を規制するヘッド部材５０が取り付けられている。このヘッド部材５０は、シアリング５１およびリテーニングリング５２からなる規制部材５３によってその軸線Ｏ方向一端側への変位が規制されている。規制部材５３は、軸線Ｏ方向基部側にシアリング５１が配置され、端部側にリテーニングリング５２が配置されるようになっている。これらシアリング５１とリテーニングリング５２とは、径方向の縦断面が同一形状に形成されている。また、これらシアリング５１とリテーニングリング５２との軸線Ｏ方向の厚さ寸法の和は、規制部材５３が角溝４６に挿入可能なように、上述した角溝４６の軸線Ｏ方向の幅寸法よりも僅かに小さくなっている。つまり、規制部材５３を角溝４６に挿入することで、角溝４６の径方向に延びる壁面４６ａによって、規制部材５３の軸線Ｏ方向への変位が規制される。ここで、規制部材５３を角溝４６に挿入するには、まず角溝４６に対してシアリング５１を挿入して軸線Ｏ方向基部側に寄せた後に、シアリング５１をリテーニングリング５２の軸線Ｏ方向端部側から角溝４６内に挿入し、シアリング５１をリテーニングリング５２に隣接させる。
【００３１】
規制部材５３は、角溝４６に挿入された状態で、その内周部５４が拡径部４４の内周面４４ａよりも径方向内側に突出する。この規制部材５３の径方向内側に突出した内周部５４は、ヘッド部材５０に対して軸線Ｏ方向で当接する。これにより、上記ヘッド部材５０の軸線Ｏ方向端部側への変位を規制すると共に、ヘッド部材５０から入力されるせん断方向の力をシアリング５１およびリテーニングリング５２を介してケーシング５に逃がすことが可能となっている。ここで、上記規制部材５３は、図示省略するが、周方向に複数に分割して形成されており、これら分割された分割片を周方向に並べて配置することで略円環状を呈し、ヘッド部材５０を周方向の全周で支持できるようになっている。
【００３２】
ヘッド部材５０は、規制部材５３によって軸線Ｏ方向端部側への変位が規制される被規制部５５を備えている。この被規制部５５は、その外周面５５ａの外径が、上述したケーシング５の拡径部４４の内周面４４ａの内径よりも僅かに小径に形成されている。また、被規制部５５の軸線Ｏ方向端部側には、外周側に切り欠き部５６が形成されている。この切り欠き部５６は、径方向に延びる壁面５６ａと、軸線Ｏ方向に延びる周面５６ｂとを備えており、径方向に延びる壁面５６ａが軸線Ｏ方向でシアリング５１に当接し、軸線Ｏ方向に延びる周面５６ｂがシアリングの内周面５１ａに当接する。つまり、径方向に延びる壁面５６ａにシアリング５１が当接することでヘッド部材５０の軸線Ｏ方向への変位が規制され、軸線Ｏ方向に延びる周面５６ｂによって、角溝４６に挿入された状態のシアリング５１の径方向内側への変位が規制されている。
【００３３】
ヘッド部材５０の被規制部５５は、その径方向内側の軸線Ｏ方向端部側にも内側切り欠き部５７が形成されている。この内側切り欠き部５７には、スラスト軸受５ｂおよびジャーナル軸受１１を備える軸受ユニット５８の軸線Ｏ方向基部側の外周部５８ａが固定されている。
【００３４】
ヘッド部材５０は、上述した被規制部５５よりも軸線Ｏ方向基部側（換言すれば、軸線Ｏ方向中央側）に、被規制部５５よりも外径が縮径する被圧部５９が形成されている。この被圧部５９の外周面５９ａの外径は、ケーシング５の小径部４３の内径よりも僅かに小径に形成されている。この被圧部５９の軸線Ｏ方向基部側の壁面５９ｂは、静止部材６の軸線Ｏ方向端部側の壁面６ａに当接するように取り付けられている。また、ヘッド部材５０は、回転軸２の外周面２ａに空間部６３を介して対向配置される複数のリング状の溝６６が形成された内周面６０を備えている。
【００３５】
ヘッド部材５０には、軸受ユニット５８よりも軸線Ｏ方向基部側に、回転軸２の外周面２ａに接触する２つのガスシール機構６１，６２が取り付けられている。これらガスシール機構６１，６２は、上述したガスシール機構３５，３６と同様に、互いに軸線Ｏ方向で離間して配置されている。ここで、上述したヘッド部材５０には、上述したカラー部材２６と同様に、２つのガスシール機構６１，６２と、回転軸２と、ヘッド部材５０との間の空間部６３に、シール用のガスを給排気するためのガス通路６４が形成されており、空間部６３の内圧が、ケーシング５の外部よりも高められるようになっている。このように空間部６３の内圧が高められることで、軸受ユニット５８よりも軸線Ｏ方向基部側からプロセスガスＧが漏洩するのを防止している。
【００３６】
ガス通路６４は、一本の供給路６４ａと、二本の排気路６４ｂとを一組の管路として備えている。さらに、ケーシング５の拡径部４４には、径方向に向かって配索されて端部が供給路６４ａに接続される主供給路６４ｃが形成されており、ヘッド部材５０には、軸線Ｏ方向に向かって配索されて端部が排気路６４ｂに接続される主排気路６４ｄが形成されている。ヘッド部材５０には、主供給路６４ｃと供給路６４ａとの接続部分の軸線Ｏ方向両側の外周面５５ａ、ならびに被圧部５９の外周面５９ａには、リング状のシール部材６５が配置されており、ヘッド部材５０とケーシング５との間から、ガスシール用のガスならびに、ケーシング５内の高圧のプロセスガスＧが外部に漏洩しないようになっている。なお、カラー部材２６と同様に、ヘッド部材５０の下部には、内部のガスシールの液化したものを排出するための複数のドレイン路６７、および、軸受ユニットからの油が空間部に侵入しないようにガスシール機構６１，６２にシール用のガスを供給するガス供給路６８も形成されている。
【００３７】
ヘッド部材５０の被規制部５５には、軸線Ｏ方向で規制部材５３側の壁面５６ａとは反対側の壁面５５ｂに凹部７０が形成されている。この凹部７０は、周方向全周に連続する略環状に形成されている。一方で、この被規制部５５の壁面５５ｂに対向するケーシング５の段差部４５の壁面（対向面）４５ａには、軸線Ｏ方向でヘッド部材５０側に突出する凸部７１が形成されている。この凸部７１は、周方向全周に連続する略環状を呈しており、ヘッド部材５０がケーシング５に取り付けられた状態で、凸部７１が被規制部５５の凹部７０に没入することで、ケーシング５に対してヘッド部材５０を径方向に係止する。つまり、これら凸部７１と凹部７２とによって、この発明の径方向係止手段が構成されており、この構成により、壁面４５ａと壁面５５ｂとのせん断方向への相対変位が規制されることとなる。なお、凹部７０および凸部７１は、略環状に限られるものではなく、例えば、周方向に断続的に配されるように形成したり、壁面４５ａと壁面５５ｂとのせん断方向への変位が生じやすい箇所にのみ設けたりしても良い。
【００３８】
したがって、上述した第一実施形態の遠心圧縮機１によれば、規制部材５３によって規制される被規制部５５よりも被圧部５９の外径が縮径していることで、スラスト方向への圧力が作用するヘッド部材５０の受圧面積を低減することができるため、ヘッド部材５０の内周側を軸方向端部側に変位させる力のモーメントを低減して、ヘッド部材５０がケーシング５に対して剥離方向に変位するのを防止することができる。さらに、受圧面積を低減しつつ、被規制部５５の内周側には空間を確保することができるため、回転軸２の軸受ユニット５８やガスシール機構６２などを配置するスペースを十分に確保することができる。その結果、ケーシング５が大型化することなしに、ヘッド部材５０の変位を規制してプロセスガスＧの漏洩を防止することが可能となる。
【００３９】
さらに、静止部材６によるスラスト方向への力が増大して、ケーシング５の軸線Ｏ方向の端部が径方向外側に広がるように撓んだとしても、凹部７０および凸部７１によって、壁面４５ａと壁面５５ｂとのせん断方向への相対変位を規制することができるため、ケーシング５に対してヘッド部材５０が径方向内側である剥離方向に相対変位するのを規制することができる。その結果、簡単な構成でヘッド部材５０の外周面５５ａ，５９ａを介してプロセスガスＧが外部に漏洩するのをより確実に防止することができる。
【００４０】
次に、この発明の第二実施形態の回転機械について図面に基づき説明する。なお、この第二実施形態の回転機械は、上述した第一実施形態の回転機械である遠心圧縮機１と、シアリング５１の支持構造が異なるだけであるため、同一部分に同一符号を付して説明するとともに重複説明を省略する。
【００４１】
図４に示すように、この実施形態における回転機械のケーシング５には、角溝４６の径方向外側面４６ｂから径方向外側に向かって貫通孔７５が形成されている。これら貫通孔７５は、周方向に所定の間隔で形成されている。また、規制部材５３を構成するシアリング５１には、その外周面５１ｂの貫通孔７５に対向する位置にボルト穴５１ｃが形成されている。さらに、貫通孔７５には、ボルト（締結部材）７６が挿通されており、当該ボルト７６の径方向端部がボルト穴５１ｃに螺入されている。つまり、シアリング５１は、ケーシング５の外側からボルト７６によってケーシング５に締結されている。なお、上記貫通孔７５が形成される所定の間隔は、シアリング５１が周方向で分割される個数に対応している。
【００４２】
したがって、上述した第二実施形態の回転機械によれば、ボルト７６によってシアリング５１がケーシング５から径方向内側、すなわち剥離方向に変位するのを防止することができるため、ヘッド部材５０が軸線Ｏ方向へ変位するのをより確実に防止することが可能となる。
【００４３】
なお、この発明は上述した各実施形態の構成に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で設計変更可能である。
例えば、上述した各実施形態においては、被規制部５５の壁面５５ｂに凹部７０を形成し、ケーシング５の壁面４５ａに凸部７１を形成する場合について説明したが、ケーシング５の壁面４５ａに凹部７０を形成し、被規制部５５の壁面５５ｂに凸部７１を形成しても良い。また、図中、凸部７１および凹部７０が断面半円形状の一例を示したが、壁面４５ａと壁面５５ｂとをつき合わせたときに、これら壁面４５ａ，５５ｂ同士が径方向であるせん断方向へ相対変位することを規制可能な形状であれば断面半円形状に限られるものではない。
【００４４】
さらに、上述した各実施形態においては、ヘッド部材５０およびケーシング５に段差部４５を１つだけ形成する場合について説明したが、段差部４５を２つ以上形成しても良い。この場合、段差部４５毎に凸部７１と凹部７０とを形成しても良く、何れか一つの段差部４５にだけ凸部７１と凹部７０とを形成するようにしてもよい。
【００４５】
また、上述した各実施形態においては、回転機械としてプロセスガスＧを圧縮する多段式の遠心圧縮機１を一例に説明したが、多段式に限られるものではなく、また遠心圧縮機１に限られるものではない。例えば、内圧が高くなる静止体を軸方向端部側からヘッド部材５０によって支持するような回転機械であればよく、半径流タービンや、液体を圧縮する遠心ポンプなどの種々の回転機械に対しても適用可能である。
【００４６】
また、上述した各実施形態においては、ヘッド部材５０にガス給排気用の各通路６４を設け、軸受ユニット５８が固定される場合を一例について説明したが、これらガス給排気用の通路６４を設けていないものや、軸受ユニット５８に固定しないタイプのヘッド部材５０にも適用可能である。
【００４７】
さらに、上述した第二実施形態においては、締結部材としてボルト７６を用いる一例を説明したが、ケーシング５の外側から規制部材５３の径方向内側への変位を規制できる締結部材であればよくボルト７６に限られるものではない。
【符号の説明】
【００４８】
２  回転軸（ロータ）
３  インペラ（ロータ）
５  ケーシング
５ａ  内周面
６  静止部材
４５  段差部
４５ａ  壁面（対向面）
５０  ヘッド部材
５３  規制部材
５５  被規制部
５９  被圧部
７０  凹部（径方向係止手段）
７１  凸部（径方向係止手段）
７６  ボルト（締結部材）
【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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