(57)【要約】【課題】本発明の回転機械は、シール部に流入する旋回流を広範囲にわたって低減することができる。【解決手段】本発明の回転機械は、軸線回りに回転する回転軸３及び流体を圧縮するインペラ４を有するロータ２と、インペラ４によって圧縮された流体が流通するケーシング流路を画成し、前記ロータ２との間に隙間を形成してロータ２を外周側から覆うケーシング６と、前記隙間において前記ロータの外周面３１と対向する対向面７１を有し、高圧側から低圧側に向かって軸線方向に前記隙間を流通する前記流体をシールするシール部７と、前記ケーシング流路を流通する前記高圧側の前記流体を前記隙間に供給する高圧流体供給部８と、を備える。高圧流体供給部８は、対向面７１で開口し、回転軸３の外周面３１に対して回転軸３の回転方向と逆方向に向かって前記流体を噴出させる噴出口８１，８２を前記軸線方向に間隔を空けて複数有する。【選択図】図２
2016180349.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線回りに回転する回転軸及び前記回転軸とともに回転することで流体を圧縮するインペラを有するロータと、
前記インペラによって圧縮された流体が流通するケーシング流路を画成し、前記ロータとの間に隙間を形成して前記ロータを外周側から覆うケーシングと、
前記隙間において前記ロータの外周面と対向する対向面を有し、高圧側から低圧側に向かって軸線方向に前記隙間を流通する前記流体をシールするシール部と、
前記ケーシング流路を流通する前記高圧側の前記流体を前記隙間に供給する高圧流体供給部と、を備え、
前記高圧流体供給部は、
前記対向面で開口し、前記回転軸の外周面に対して前記回転軸の回転方向と逆方向に向かって前記流体を噴出させる噴出口を前記軸線方向に間隔を空けて複数有する回転機械。
【請求項２】
前記噴出口は、前記対向面の前記軸線方向の長さの中心位置より高圧側に設けられている請求項１に記載の回転機械。
【請求項３】
前記高圧流体供給部は、前記ケーシング流路と連通するよう前記ケーシングに形成された供給流路と、
前記供給流路と複数の前記噴出口とを繋ぐよう前記シール部に形成された分岐流路とを有する請求項１に記載の回転機械。
【請求項４】
前記噴出口のうち、少なくとも一つは、前記隙間を流通する前記流体の前記回転軸の回転方向の速度が０となる領域に形成されている請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の回転機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
遠心圧縮機などの回転機械は、一般に、回転軸などの回転体と、その周囲のケーシングなどの静止体との間に隙間がある。そのため、回転体と静止体との隙間には、作動流体が流入することを抑制するシールが設けられている場合が多い。遠心圧縮機の場合、シールは、インペラの入口の口金部、多段インペラの各段間、および、多段インペラの最終段に設けられたバランスピストン部などに設けられている。そして、このような各種シールには、例えば、ダンパーシールやラビリンスシールが用いられている。
【０００３】
ラビリンスシールは、回転する回転軸と間隙を有して対向する環状の静止側部材から、回転軸に向かって突出する突出部を複数配設したものである。このラビリンスシールでは、突出部の先端近傍を流れる流体に圧力損失を生じさせることにより流体の漏れを低減することができる。また、ダンパーシールは、ハニカムシール、ホールパターンシール等が知られている。例えば、ホールパターンシールでは、回転軸と間隙を有して配される環状の静止側部材において、回転軸に対向する対向面に複数の穴部が形成され、この穴部で生じる圧力損失により流体の漏れを低減可能である。
【０００４】
ダンパーシールは、ラビリンスシールと比較して減衰効果が大きく、回転軸の振動の安定化の点で優位である一方、ラビリンスシールはダンパーシールと比較して流体の漏れ量をより低減できる。
【０００５】
ところで、回転機械の回転軸は軸受によって支持されているが、軸受で得られる減衰力に対し、上述したシールやインペラで発生する不安定化力が大きくなると、負荷や回転数等によって決まる回転機械の固有振動数で不安定振動が生じて、回転軸が振れ回ることとなる。この振れ回り振動は、前述のダンパーシールやラビリンスシールの減衰作用により、低減することが可能であるが、このシールの減衰作用は、回転機械内で圧縮される流体の一部がシールとの回転軸の間の隙間に旋回しながら流入する旋回流によって低下することが知られている。
【０００６】
そこで、例えば、特許文献１には、バランスピストン部のラビリンスシールにスワールキャンセラ用のシャントホールを設けた遠心圧縮機が開示されている。特許文献１に記載の遠心圧縮機では、シャントホールの一端がスクロールと連通し、他端がラビリンスシールに連通している。このような構成とすることで、スクロールを流通する高圧の流体をシャントホールから導入し、ラビリンスシールに流入する旋回流を緩和して不安定振動を低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−０７２７７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の遠心圧縮機では、シャントホールから導入された高圧の流体によって旋回流を弱める力が、旋回流の下流に向かうにしたがって徐々に失われて、旋回流の速度が強くなってしまう。そのため、シャントホールから離れた下流の領域では十分にシール部に流入する旋回流を低減することができないおそれがある。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、シール部に流入する旋回流を広範囲にわたって低減することが可能な回転機械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】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明の第一の態様における回転機械は、軸線回りに回転する回転軸及び前記回転軸とともに回転することで流体を圧縮するインペラを有するロータと、前記インペラによって圧縮された流体が流通するケーシング流路を画成し、前記ロータとの間に隙間を形成して前記ロータを外周側から覆うケーシングと、前記隙間において前記ロータの外周面と対向する対向面を有し、高圧側から低圧側に向かって軸線方向に前記隙間を流通する前記流体をシールするシール部と、前記ケーシング流路を流通する前記高圧側の前記流体を前記隙間に供給する高圧流体供給部と、を備え、前記高圧流体供給部は、前記対向面で開口し、前記回転軸の外周面に対して前記回転軸の回転方向と逆方向に向かって前記流体を噴出させる噴出口を前記軸線方向に間隔を空けて複数有する。
【００１１】
このような構成によれば、軸線方向に間隔を空けて設けられた複数の噴出口から流体を噴出させることで、隙間に対して軸線方向の複数の箇所から回転軸の回転方向と逆方向に向かって流体を噴出させることができる。そのため、高圧側の噴出口から噴出された流体によって生じる逆旋回流により、旋回流の勢いを一度弱めたうえで、低圧側の噴出口から噴出された流体によって生じる逆旋回流により、軸線方向の低圧側で再び弱めることができる。これにより、軸線方向の複数箇所で旋回流の回転方向の速度を低下させることができる。
【００１２】
また、上記回転機械では、前記噴出口は、前記対向面の前記軸線方向の長さの中心位置より高圧側に設けられていてもよい。
【００１３】
このような構成によれば、空間に流入したばかりの旋回流の勢いを弱めることができ、旋回流によって回転軸に発生する不安定振動を効果的に抑制することができる。
【００１４】
また、上記回転機械では、前記高圧流体供給部は、前記ケーシング流路と連通するよう前記ケーシングに形成された供給流路と、前記供給流路と複数の前記噴出口とを繋ぐよう前記シール部に形成された分岐流路とを有していてもよい。
【００１５】
このような構成によれば、噴出口の数に応じて複数の供給流路をケーシングに形成しなくとも、複数の噴出口から流体を噴出させることができる。したがって、ケーシングの加工工数を低減することができる。
【００１６】
また、上記回転機械では、前記噴出口のうち、少なくとも一つは、前記流体の前記回転軸の回転方向の速度が０となる領域に形成されていてもよい。
【００１７】
このような構成によれば、速度が０を超えてしまう領域に対して噴出する場合と比べて旋回流の速度を効果的に低下させることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の回転機械によれば、軸線方向の複数箇所で旋回流の回転方向の速度を低減することができ、シール部に流入する旋回流を広範囲にわたって低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第一実施形態における回転機械を示す断面図である。
【図２】本発明の第一実施形態におけるシール部及び高圧流体供給部を示す要部拡大図である。
【図３】本発明の第一実施形態における高圧流体供給部を軸線方向から見た断面図である。
【図４】本発明の第二実施形態におけるシール部及び高圧流体供給部を示す要部拡大図である。
【図５】本発明の第三実施形態における噴出口の位置と旋回流の回転方向の速度の大きさを示す模式図である。
【図６】本発明の変形例における噴出口の位置と旋回流の回転方向の速度の大きさを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
《第一実施形態》
以下、本発明に係る第一実施形態の回転機械１について図１から図３を参照して説明する。
本実施形態における回転機械１は、複数のインペラ４を備えた多段式遠心圧縮機である。
【００２１】
回転機械１は、軸線Ｐ回りに回転する回転軸３及び回転軸３ともに回転することで流体を圧縮するインペラ４を有するロータ２と、回転軸３を軸線Ｐ回りに回転可能に支持する軸受５と、ロータ２との間に隙間を形成してロータ２を外周側から覆うケーシング６と、隙間を流通する流体をシールするシール部７と、圧縮された流体を隙間に供給する高圧流体供給部８と、を備えている。
【００２２】
回転軸３は、軸線Ｐを中心とする円柱状をなして軸線Ｐ方向に延在している。回転軸３は、軸線Ｐ方向の両端で軸受５によって回転可能に支持されている。
【００２３】
インペラ４は、回転軸３に取り付けられて、回転による遠心力を利用してプロセスガスＧ（流体）を圧縮する。本実施形態のインペラ４は、ディスク４ａと、ブレード４ｃと、カバー４ｂとを備えた、いわゆるクローズ型のインペラである。
【００２４】
ディスク４ａは、それぞれ回転軸３における軸線Ｐ方向の中央位置Ｃに向かって、軸線Ｐの径方向外側に漸次拡径する円盤状に形成されている。
【００２５】
ブレード４ｃは、ディスク４ａから軸線Ｐ方向における中央位置Ｃとは反対側の端部側に突出するように形成されている。ブレード４ｃは、軸線Ｐの周方向に所定間隔をあけて複数形成されている。
【００２６】
カバー４ｂは、軸線Ｐ方向における端部側から複数のブレード４ｃを覆う。カバー４ｂは、ディスク４ａに対向する円盤状に形成されている。
【００２７】
軸受５は、回転軸３の両端部に一つずつ設けられ、回転軸３を回転可能に支持している。これらの軸受５は、それぞれケーシング６に取り付けられている。
【００２８】
インペラ４は、軸線Ｐ方向両側に配された各軸受５の間の回転軸３に複数取り付けられている。これらインペラ４は、軸線Ｐ方向においてブレード４ｃの向きが互いに反対側を向く二組の三段式インペラ群４Ａ、４Ｂを構成している。これら三段式インペラ群４Ａ、三段式インペラ群４Ｂにおいては、それぞれ軸線Ｐ方向の中央位置Ｃ側のプロセスガスＧの圧力が最も高くなる。つまり、プロセスガスＧは、三段式インペラ群４Ａ、三段式インペラ群４Ｂ各々を軸線Ｐ方向の中央位置Ｃに向かって段階的に圧縮されながら流れる。
【００２９】
ケーシング６は、軸受５を支持するとともに回転軸３、インペラ４、及び、シール部７をそれぞれ外周側から覆う。ケーシング６は、筒状に形成されている。
【００３０】
ケーシング６は、軸線Ｐ方向の一方側（図１中、紙面左側）に、吸込口６ｂＡを備えている。吸込口６ｂＡは、環状に形成された吸込流路６ｃＡに接続されている。吸込流路６ｃＡは、三段式インペラ群４Ａの最も一方側に配されるインペラ４の流路と接続されている。つまり、吸込口６ｂＡから流入するプロセスガスＧは、吸込流路６ｃＡを介して三段式インペラ群４Ａへと導入される。
【００３１】
ケーシング６は、各インペラ４のブレード４ｃ間に形成された流路同士を接続するケーシング流路６ａＡ、６ａＢを画成している。ケーシング流路６ａＡ、６ａＢは、各インペラ４によって圧縮されたプロセスガスＧが流通する。
【００３２】
ケーシング６は、軸線Ｐ方向の中央位置Ｃ側に、排出口６ｅＡを備えている。この排出口６ｅＡは、環状に形成された排出流路６ｄＡに接続されている。排出流路６ｄＡは、三段式インペラ群４Ａの最も他方側（図１中、紙面右側）に配されるインペラ４の流路に接続されている。つまり、三段式インペラ群４Ａの最も他方側に配されるインペラ４で圧縮されたプロセスガスＧは、排出流路６ｄＡを介して排出口６ｅＡからケーシング６の外部に排出される。
【００３３】
ケーシング６は、中央位置Ｃを境にして、軸線Ｐ方向の一方側と他方側とが対称に形成されている。ケーシング６の他方側には、ケーシング流路６ａＢ、吸込口６ｂＢ、吸込流路６ｃＢ、排出流路６ｄＢ、排出口６ｅＢが形成されている。このケーシング６の他方側に配された三段式インペラ群４Ｂは、一方側の三段式インペラ群４Ａで圧縮したプロセスガスＧを更に圧縮する。
【００３４】
つまり、ケーシング６の他方側においては、排出口６ｅＡから排出されたプロセスガスＧが吸込口６ｂＢに送り込まれる。その後、吸込口６ｂＢから流入したプロセスガスＧは、吸込流路６ｃＢを介して三段式インペラ群４Ｂに供給されて段階的に圧縮される。
三段式インペラ群４Ｂによって圧縮されたプロセスガスＧは、排出流路６ｄＢを介して排出口６ｅＢからケーシング６の外部に排出される。
【００３５】
上述したように三段式インペラ群４Ａにおいて圧縮されたプロセスガスＧは、三段式インペラ群４Ｂに導入されて更なる圧縮が行われて中央位置Ｃ付近に到達する。そのため、三段式インペラ群４Ａと三段式インペラ群４Ｂとの間には圧力差が生じている。具体的には、三段式インペラ群４Ａの方が低圧となっており、三段式インペラ群４Ｂの方が高圧となっている。さらに、中央位置Ｃ付近においては、回転軸３の外周面３１とケーシング６の内周面との間に、隙間が形成されている。そのため、プロセスガスＧは、この隙間を通じて三段式インペラ群４Ｂが配置されている軸線Ｐ方向の他方側である高圧側を上流として、三段式インペラ群４Ａが配置されている軸線Ｐ方向の一方側である低圧側の下流に向かって軸線Ｐ方向に沿って流れようとしてしまう。
【００３６】
そこで、この実施形態におけるシール部７は、高圧側である三段式インペラ群４Ｂから低圧側である三段式インペラ群４ＡへのプロセスガスＧの流れを抑制するために設けられている。
【００３７】
シール部７は、三段式インペラ群４Ａと三段式インペラ群４Ｂとの間の回転軸３の外周面３１とケーシング６の内周面との間に形成される隙間に設けられ、隙間を流通するプロセスガスＧの流通を封止する。シール部７は、図２に示すように、隙間において回転軸３の外周面３１と対向する対向面７１を有する。シール部７は、回転軸３の外周面３１との間に回転軸３を回転させるための所定の空間Ｓを形成して対向配置される環状部材である。シール部７は、中央位置Ｃが軸線Ｐ方向の中心となるように配置されている。本実施形態のシール部７は、例えば、回転軸３の外周面３１に対向するように開口する複数の孔が対向面７１に形成されたホールパターンシールである。
【００３８】
高圧流体供給部８は、ケーシング流路６ａＡを流通する高圧側のプロセスガスＧを隙間におけるシール部７と回転軸３との間に形成された空間Ｓに供給する。本実施形態の高圧流体供給部８は、三段式インペラ群４Ｂの排出流路６ｄＢを流通する圧縮された高圧のプロセスガスＧを空間Ｓに供給するシャントホールである。高圧流体供給部８は、対向面７１で開口して回転軸３の外周面３１に向かってプロセスガスＧを噴出させる噴出口を軸線Ｐ方向に空間Ｓを空けて複数有している。本実施形態の高圧流体供給部８は、噴出口として、軸線Ｐ方向の高圧側に配置される第一噴出口８１と、第一噴出口８１よりも軸線Ｐ方向の低圧側に配置される第二噴出口８２とを有している。
【００３９】
第一噴出口８１は、ケーシング流路６ａＡの排出流路６ｄＢと連通するようケーシング６に形成された第一供給流路８３に繋がっている。第一噴出口８１は、図３に示すように、周方向に離間して複数配置されている。第一噴出口８１は、回転軸３の外周面３１にむかって回転軸３の回転方向Ｒと逆方向に向かってプロセスガスＧを噴出させる。第一噴出口８１は、第一噴出口８１の中心軸Ｏ１の方向が対向面７１に形成された開口から離れるにしたがって、回転軸３の回転方向Ｒの前方側に向けて傾斜している。本実施形態における回転軸３の回転方向Ｒとは、図３における紙面上時計回りの方向である。具体的には、第一噴出口８１は、その中心軸Ｏ１と、シール部７の対向面７１との交点を通過して回転軸３と直交する直交軸Ｏａに対して中心軸Ｏ１の角度が回転軸３の周方向に向かって所定の角度となるように傾斜して形成されている。第一噴出口８１は、対向面７１と回転軸３の外周面３１との間の空間Ｓの入口に面したシール部７の高圧側の端部に設けられている。
【００４０】
第二噴出口８２は、排出流路６ｄＢと連通するようケーシング６に形成された第一供給流路８３とは異なる第二供給流路８４に繋がっている。第二噴出口８２は、周方向に離間して複数配置されている。第二噴出口８２は、回転軸３の回転方向Ｒと逆方向に向かってプロセスガスＧを噴出させる。第二噴出口８２は、第一噴出口８１と同様の角度だけ傾いて形成されている。第二噴出口８２は、第一噴出口８１に対して軸線Ｐ方向に間隔を空けて設けられている。本実施形態の第二噴出口８２は、第一噴出口８１よりも低圧側であって、中央位置Ｃよりもわずかに高圧側に配置されている。
【００４１】
上記のような回転機械１では、流体であるプロセスガスＧを圧縮することで、回転軸３の外周面３１とシール部７の対向面７１との間の空間ＳにもプロセスガスＧの一部が流入し、回転軸３の外周面３１の周りにらせん状をなして軸線Ｐ方向に向かう旋回流が生じる。この旋回流は、回転軸３の回転方向Ｒの前方に向かう成分である回転方向流れと、回転軸３の軸線Ｐ方向の高圧側から低圧側に向かう成分である軸線方向流れとによって構成されている。したがって、本実施形態のシール部７では、この旋回流を生じさせているプロセスガスＧが、対向面７１と回転軸３の外周面３１との間の空間Ｓに軸線Ｐ方向の高圧側から流入する。これにより、シール部７では、回転軸３の軸線Ｐ方向に沿って高圧側である三段式インペラ群４Ｂから低圧側である三段式インペラ群４Ａに向かってプロセスガスＧが流出してしまうことが抑制されている。
【００４２】
第一実施形態の回転機械１によれば、軸線Ｐ方向に間隔を空けて設けられた第一噴出口８１及び第二噴出口８２からプロセスガスＧを噴出させることで、回転軸３の外周面３１とシール部７の対向面７１との間の空間Ｓに対して軸線Ｐ方向の二箇所から回転方向Ｒと逆方向に向かって流体を噴出させることができる。具体的には、本実施形態では、シール部７の高圧側の端部に設けられた第一噴出口８１から排出流路６ｄＢを流通する高圧のプロセスガスＧが第一供給流路８３を介して空間Ｓに噴出される。第一噴出口８１から空間Ｓに噴出されたプロセスガスＧは、旋回流とは回転方向Ｒの逆方向である回転方向Ｒの後方へ向かう逆旋回流を空間Ｓ内に生じさせる。そのため、軸線Ｐ方向の高圧側で空間Ｓに流入した旋回流の回転方向Ｒの速度を低下させることができる。その後、第一噴出口８１よりも低圧側に設けられた第二噴出口８２から排出流路６ｄＢを流通する高圧のプロセスガスＧが第二供給流路８４を介して空間Ｓに噴出される。そのため、第一噴出口８１から噴出されたプロセスガスＧによって生じる逆旋回流により、軸線Ｐ方向の高圧側で旋回流の勢いを一度弱めたうえで、第二噴出口８２から噴出されたプロセスガスＧによって生じる逆旋回流により、軸線Ｐ方向の低圧側で再び弱めることができる。つまり、空間Ｓ内を軸線Ｐ方向に進むにつれて、回転する回転軸３の外周面３１に引っ張られて回転方向Ｒの前方への速度が大きくなってしまう旋回流の速度を、第一噴出口８１よりも低圧側に設けられた第二噴出口８２によって生じる逆旋回流によって低下させることができる。これにより、軸線Ｐ方向の二カ所で旋回流の回転方向Ｒの速度を低下させることができ、流入する旋回流を軸線Ｐ方向の広範囲にわたって低減することができる。その結果、旋回流によって回転軸３に発生する不安定振動を軸線Ｐ方向の広い領域で抑制することができる。
【００４３】
また、本実施形態の第一噴出口８１及び第二噴出口８２は中央位置Ｃよりも高圧側に設けられている。そのため、空間Ｓに流入したばかりの旋回流の勢いを弱めることができ、旋回流によって回転軸３に発生する不安定振動を効果的に抑制することができる。
【００４４】
《第二実施形態》
次に、図４を参照して第二実施形態の回転機械について説明する。
第二実施形態においては第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。この第二実施形態の回転機械は、高圧流体供給部の構成について、第一実施形態と相違する。
【００４５】
即ち、第二実施形態の高圧流体供給部８ａは、排出流路６ｄＢと連通するようケーシング６に形成された共通供給流路９１と、第一実施形態と同様の第一噴出口８１及び第二噴出口８２と共通供給流路９１とを繋ぐ分岐流路９２と、を有する。
【００４６】
分岐流路９２は、共通供給流路９１を介して排出流路６ｄＢを流通する高圧のプロセスガスＧを第一噴出口８１及び第二噴出口８２まで供給する。分岐流路９２は、シール部７に形成されている。分岐流路９２は、軸線Ｐ方向に延びており、第一噴出口８１及び第二噴出口８２を繋いでいる。
【００４７】
第二実施形態の回転機械１によれば、共通供給流路９１を介して高圧のプロセスガスＧを分岐流路９２まで供給し、第一噴出口８１及び第二噴出口８２から噴出させることで、第一実施形態と同様に、軸線Ｐ方向の二カ所で旋回流の回転方向Ｒの前方への速度を低下させことができる。したがって、流入する旋回流を軸線Ｐ方向の広範囲にわたって低減することができる。その結果、旋回流によって回転軸３に発生する不安定振動を軸線Ｐ方向の広い領域で抑制することができる。
【００４８】
また、分岐流路９２によって第一噴出口８１及び第二噴出口８２を繋いで共通供給流路９１を設けることで、噴出口の数に応じて複数の供給流路をケーシング６に形成しなくとも、第一噴出口８１及び第二噴出口８２から高圧のプロセスガスＧを噴出させることができる。したがって、ケーシング６の加工工数を低減することができる。
【００４９】
《第三実施形態》
次に、図５を参照して第三実施形態の回転機械について説明する。
第三実施形態においては第一実施形態及び第二実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。この第三実施形態の回転機械は、噴出口の配置について、第一実施形態及び第二実施形態と相違する。
【００５０】
即ち、第三実施形態の高圧流体供給部８ｂは、第二噴出口８２ａが空間Ｓを流通するプロセスガスＧである旋回流の回転軸３の回転方向Ｒの速度が０となる領域に形成されている。
【００５１】
図５は、噴出口の位置と旋回流の速度の大きさを表す模式図である。図５のグラフ部分において、０よりも上方の領域では旋回流の速度がプラスとなり、回転方向Ｒの前方に向かって流れていることを示している。逆に、０よりも下方の領域では旋回流の速度がマイナスとなり、逆旋回流と同じように、回転方向Ｒの後方に向かって流れていることを示している。第三実施形態の第二噴出口８２ａは、図５に示すように、旋回流の速度が０となる領域に開口が跨るように対向面７１に形成されている。
【００５２】
第三実施形態の回転機械１によれば、速度が０となる領域で第二噴出口８２ａからプロセスガスＧが噴出されることで、速度が０を超えてプラスとなってしまった領域に対して噴出する場合と比べて、勢いの弱い状態の旋回流に治してプロセスガスＧを噴出することができる。したがって、旋回流の速度を効果的に低下させることができる。そのため、第二噴出口８２ａから噴出するプロセスガスＧによって、第一噴出口８１よりも軸線Ｐ方向の低圧側で旋回流を再び効果的に低減することができる。これにより、流入する旋回流を軸線Ｐ方向の広範囲にわたって効果的に低減することができる。その結果、旋回流によって回転軸３に発生する不安定振動を軸線Ｐ方向の広い領域で効果的に抑制することができる。
【００５３】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。
【００５４】
なお、上述した各実施形態は、それぞれ単独の構成として用いられても良く、組み合わせて用いられてもよい。例えば、第二実施形態のように分岐流路９２を有する高圧流体供給部８ｂにおいて第二噴出口８２ａを第三実施形態のように、旋回流の速度が０となる領域に形成してもよい。即ち、各実施形態における構成要素を他の実施形態の構成要素に置き換えることにより適宜組み合わせてもよい。
【００５５】
また、噴出口は本実施形態の第一噴出口８１と第二噴出口８２ａの二つのみであることに限定されるものではなく、軸線Ｐ方向に間隔を空けて複数設けられていればよい。したがって、噴出口は、三つ以上であってもよく、例えば、三つの場合には、図６に示すように、第二噴出口８２ａや中央位置Ｃよりも軸線Ｐ方向の低圧側に第三噴出口８５が設けられていてもよい。このような場合、第三噴出口８５を、第三実施形態の第二噴出口８２ａと同様に、旋回流の速度が０となる領域に開口が跨るように対向面７１に形成されていることが好ましい。このような構成とすることで、旋回流の回転方向Ｒの速度を軸線Ｐ方向の中央位置Ｃよりも低圧側で再び効果的に低下させることができる。
【００５６】
また、第三噴出口８５を設ける場合には、旋回流の速度が０となる領域に必ず形成されている必要はなく、複数の噴出口のうち、少なくとも一つが旋回流の速度が０となる領域に形成されていてもよい。
【００５７】
また、上述した各実施形態においては、シール部７が、三段式インペラ群４Ｂと三段式インペラ群４Ａとの間の回転軸３周りに設けられる場合について説明したがこれに限定されるものではない。シール部７は、高圧流体供給部８ｂとともに、例えば、インペラ４の入口の口金部、および、多段式インペラの最終段に設けられたバランスピストン部などに設けてもよい。
【００５８】
また、噴出口は、対向面７１の軸線Ｐ方向の長さの中心位置である中央位置Ｃより高圧側に全て配置されている構造に限定されるものではない。複数の噴出口のうち、一部の噴出口が中央位置Ｃより低圧側に配置されていてもよい。
【００５９】
また、高圧流体供給部８ｂは、排出流路６ｄＢから高圧のプロセスガスＧを供給する構造に限定されるものではなく、シール部７の低圧側を流通するプロセスガスＧよりも圧力の高いプロセスガスＧを供給できればよい。したがって、高圧流体供給部８ｂは、例えば、三段式インペラ群４Ｂの排出口６ｅＢからプロセスガスＧを供給してもよく、三段式インペラ群４Ｂのケーシング流路６ａＢの途中からプロセスガスＧを供給してもよく、外部からプロセスガスＧを供給してもよい。
【００６０】
さらに、インペラ４は三段式に限られるものではない。また、上述した各実施形態においては、シール部７を設ける回転機械１として遠心圧縮機を一例に説明した。しかし、回転機械１は遠心圧縮機に限られるものではない。この発明のシール部７は、例えば、軸流圧縮機、半径流タービン、軸流タービン、各種産業用圧縮機、および、ターボ冷凍機などにも適用可能である。
また、インペラ４はクローズ型のインペラに限られず、オープン型のインペラであっても良い。
【符号の説明】
【００６１】
１…回転機械  Ｐ…軸線  Ｃ…中央位置  Ｇ…プロセスガス  ２…ロータ  ３…回転軸  ３１…外周面  ４…インペラ  ４Ａ、４Ｂ…三段式インペラ群  ４ａ…ディスク  ４ｂ…カバー  ４ｃ…ブレード  ５…軸受  ６…ケーシング  ６ａＡ、６ａＢ…ケーシング流路  ６ｂＡ、６ｂＢ…吸込口  ６ｃＡ、６ｃＢ…吸込流路  ６ｄＡ、６ｄＢ…排出流路  ６ｅＡ、６ｅＢ…排出口  ７…シール部  ７１…対向面  Ｓ…空間  ８、８ａ、８ｂ…高圧流体供給部  ８１…第一噴出口  Ｏ１…中心軸  Ｏａ…直交軸  ８２、８２ａ…第二噴出口  ８３…第一供給流路  ８４…第二供給流路  Ｒ…回転方向  ９１…共通供給流路  ９２…分岐流路  ８５…第三噴出口
【図１】
2016180349.tif 000003
【図２】
2016180349.tif 000004
【図３】
2016180349.tif 000005
【図４】
2016180349.tif 000006
【図５】
2016180349.tif 000007
【図６】
2016180349.tif 000008