(57)【要約】【課題】作動流体として液体を取り扱うターボ機械の軸封装置における作動流体の漏えいを低減すると共に、ロータに作用する不安定流体力も低減する。【解決手段】ターボ機械は、羽根車を有するロータと、該ロータを回転自在に支持する軸受と、前記ロータを内包して静止流路を形成するケーシングと、該ケーシングと前記ロータ間の間隙部からの作動流体の漏えいを低減する軸封装置を有する。また、前記作動流体は液体であり、前記軸封装置は、その内周面に、前記ロータの軸方向及び円周方向にランド部を介して断続的に配置された複数の軸方向溝が設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
羽根車を有するロータと、該ロータを回転自在に支持する軸受と、前記ロータを内包して静止流路を形成するケーシングと、該ケーシングと前記ロータ間の間隙部からの作動流体の漏えいを低減する軸封装置を有するターボ機械であって、
前記作動流体は液体であり、
前記軸封装置は、その内周面に、前記ロータの軸方向及び円周方向にランド部を介して断続的に配置された複数の軸方向溝が設けられている
ことを特徴とするターボ機械。
【請求項２】
請求項１に記載のターボ機械であって、前記軸方向溝は軸方向に長い長方形状に構成され、且つ複数の前記軸方向溝は互いに平行に配設されていることを特徴とするターボ機械。
【請求項３】
請求項２に記載のターボ機械であって、複数の前記軸方向溝は、前記ロータの軸方向または円周方向の少なくとも何れかの方向に対して千鳥配置されていることを特徴とするターボ機械。
【請求項４】
請求項３に記載のターボ機械であって、複数の前記軸方向溝は、前記ロータの軸方向に対して千鳥配置され、且つ千鳥配置されている前記軸方向溝は、軸方向に対して互いに一部が重なるように構成されていることを特徴とするターボ機械。
【請求項５】
羽根車を有するロータと、該ロータを回転自在に支持する軸受と、前記ロータを内包して静止流路を形成するケーシングと、該ケーシングと前記ロータ間の間隙部からの作動流体の漏えいを低減する軸封装置を有するターボ機械であって、
前記作動流体は液体であり、
前記軸封装置は、その内周面に、軸方向の同一直線上にランド部を介して断続的に配置された複数の軸方向溝を有する軸方向溝群を備え、
前記軸方向溝群は円周方向に複数隣接配置され、周方向に隣接配置された複数の前記軸方向溝群はランド部を介して互いに平行になるように設けられている
ことを特徴とするターボ機械。
【請求項６】
請求項５に記載のターボ機械であって、複数の前記軸方向溝は、前記ロータの軸方向または円周方向の少なくとも何れかの方向に対して千鳥配置されていることを特徴とするターボ機械。
【請求項７】
請求項６に記載のターボ機械であって、複数の前記軸方向溝は、前記ロータの円周方向に対して千鳥配置され、且つ千鳥配置されている前記軸方向溝は、円周方向に対して互いに一部が重なるように構成されていることを特徴とするターボ機械。
【請求項８】
請求項５に記載のターボ機械であって、前記軸方向溝群を構成している複数の前記軸方向溝は、軸方向の長さが異なる複数の大きさの溝で構成されていることを特徴とするターボ機械。
【請求項９】
請求項８に記載のターボ機械であって、前記軸方向溝群を構成している複数の前記軸方向溝は、軸方向の長さが異なる小溝と大溝で構成され、軸方向に対して前記小溝が数個設けられる毎に、１個の前記大溝が配置される構成としていることを特徴とするターボ機械。
【請求項１０】
請求項５に記載のターボ機械であって、複数の前記軸方向溝は、格子状に配列されていることを特徴とするターボ機械。
【請求項１１】
請求項５に記載のターボ機械であって、前記軸方向溝の軸方向断面形状を、円弧状または略矩形状に構成していることを特徴とするターボ機械。
【請求項１２】
請求項５に記載のターボ機械であって、前記軸方向溝を、ロータの軸方向から回転方向に傾斜させて設け、且つ円周方向に複数設けられている各軸方向溝群についても、それぞれ軸方向から回転方向に傾斜させて互いに平行となるように配置されていることを特徴とするターボ機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はターボ機械に係り、特に作動流体として液体を取り扱う遠心ポンプやポンプ水車などのターボ機械における軸封装置の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
遠心ポンプなどのターボ機械は、主に、羽根車を有するロータと、ロータを回転自在に支持する軸受と、前記ロータを内包して静止流路を形成するケーシング等を備える。また、前記ロータを回転させることにより、前記羽根車が作動流体に動圧を与え、前記ケーシングに形成されている前記静止流路の部分において動圧を静圧に変換し、これにより高圧の作動流体を圧送する。
【０００３】
前記ターボ機械に吸い込まれた作動流体の一部は、前記ケーシングと前記ロータ間の間隙部から漏えいする。この漏れ流れを低減するために、ケーシングとロータ間の間隙部には軸封装置が設置されている。
【０００４】
作動流体として液体を取り扱うターボ機械としての遠心ポンプの場合、例えば特開平１０−２５９７９９号公報（特許文献１）に記載されているものでは、前記間隙部からの作動流体の漏えいを防止するため、ケーシング（ステータ）側の内周面に、ラビリンス溝加工を施したいわゆるラビリンス軸封装置が設けられている。
【０００５】
この特許文献１に記載されているラビリンス軸封装置は、その図９に示すように、羽根車側との間隙が大きくなる円周方向の溝部（円周方向溝）と羽根車との間隙が小さくなる円周方向のランド部とが軸方向に交互に設けられており、前記溝部における隙間流路の急拡大による流れのエネルギ損失と、前記ランド部における粘性摩擦による流れのエネルギ損失とを利用して、漏れ流れを低減するようにしている。また、前記ランド部の幅（軸方向の長さ）と、前記溝部の幅（軸方向の長さ）とは、同程度に構成されている。
【０００６】
なお、作動流体として気体を取り扱う遠心圧縮機においては、例えば特開２０１４−７４３６０号公報（特許文献２）に示すように、軸方向に複数個の溝を形成し、且つ前記各溝は周方向に複数のポケットを形成したラビリンスシール（ポケットダンパ軸封装置）を用いることが記載されている（特許文献２の図２、図３参照）。また、この特許文献２のラビリンスシールでは、遠心圧縮機のシール部からの漏れ低減と、シール部でのダンピング特性の向上の両立を図ることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−２５９７９９号公報
【特許文献２】特開２０１４−７４３６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ラビリンス軸封装置に流入する漏れ流れは、ロータの回転方向に沿って旋回する旋回流となって軸方向に流れるため、この流れとロータの振動との相互作用によりにより、ラビリンス軸封装置の部分では、ロータに対して、振動による円周方向のふれまわり運動を更に助長するような不安定流体力が発生する。このため、ロータに不安定振動が発生する可能性が大きくなることがわかった。  
従って、このロータの不安定振動を防止するためには、軸封装置における旋回流の低減を図ると共に、軸封装置における振動減衰特性を向上させることが有効である。しかし、特許文献１に記載のラビリンス軸封装置は、前記円周方向溝が円周方向に連通されており、ロータの変位時に溝内に流れ込んだ作動流体が円周方向に逃げてしまうため、軸封装置の振動減衰特性が低下する可能性がある。また、前記円周方向溝が連通されているため、軸封装置に流入した旋回流が抑制されずに流れ、不安定流体力が増加する可能性がある。
【０００９】
上記特許文献２に示すポケットダンパ軸封装置は、ロータの円周方向に平行かつ断続した溝を複数備えており、この溝が円周方向に連通しないポケット構造になっている。このため、ロータの変位時に、ポケット内に流れ込んだ作動流体が円周方向に逃げる量を低減できるので、軸封装置の振動減衰特性を向上することはできる。また、円周方向に形成されている前記溝が連通していないことから、不安定流体力の原因となる旋回流を抑制でき、不安定流体力も低減できる。
【００１０】
しかし、この特許文献２のものは、その図２に示されているように、気体用の軸封装置であって、特許文献１に示すランド部に相当する部分の幅は、非常に薄いフィン形状となっており、また前記ランド部に相当する部分間のピッチも短くなっている。
【００１１】
このような気体用の軸封装置を、気体より粘度の大きい液体を取り扱うターボ機械の軸封装置として採用すると、ランド部に相当する部分の幅が薄いため、作動流体の粘性摩擦によるエネルギ損失効果を十分に利用することができず、漏れ流れを十分に低減できない可能性がある。
【００１２】
本発明の目的は、作動流体として液体を取り扱うターボ機械の軸封装置における作動流体の漏えいを低減すると共に、ロータに作用する不安定流体力も低減することのできるターボ機械を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するために、本発明は、羽根車を有するロータと、該ロータを回転自在に支持する軸受と、前記ロータを内包して静止流路を形成するケーシングと、該ケーシングと前記ロータ間の間隙部からの作動流体の漏えいを低減する軸封装置を有するターボ機械であって、前記作動流体は液体であり、前記軸封装置は、その内周面に、前記ロータの軸方向及び円周方向にランド部を介して断続的に配置された複数の軸方向溝が設けられていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の他の特徴は、羽根車を有するロータと、該ロータを回転自在に支持する軸受と、前記ロータを内包して静止流路を形成するケーシングと、該ケーシングと前記ロータ間の間隙部からの作動流体の漏えいを低減する軸封装置を有するターボ機械であって、前記作動流体は液体であり、前記軸封装置は、その内周面に、軸方向の同一直線上にランド部を介して断続的に配置された複数の軸方向溝を有する軸方向溝群を備え、前記軸方向溝群は円周方向に複数隣接配置され、周方向に隣接配置された複数の前記軸方向溝群はランド部を介して互いに平行になるように設けられていることにある。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、作動流体として液体を取り扱うターボ機械の軸封装置における作動流体の漏えいを低減すると共に、ロータに作用する不安定流体力も低減することのできるターボ機械を得ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明のターボ機械の実施例１を示す部分縦断面図。
【図２】図１に示すターボ機械における軸封装置の内面形状を説明する図で、軸封装置を円周方向に展開して示す要部展開図。
【図３】図２のIII−III線矢視断面図。
【図４】図１に示すターボ機械における軸封装置の第１変形例を示す図で、図２に相当する図。
【図５】図４のＶ−Ｖ線矢視断面図。
【図６】図１に示すターボ機械における軸封装置の第２変形例を示す図で、図２に相当する図。
【図７】図６のVII−VII線矢視断面図。
【図８】図１に示すターボ機械における軸封装置の第３変形例を示す図で、図２に相当する図。
【図９】図８のIX−IX線矢視断面図。
【図１０】図１に示すターボ機械における軸封装置の第４変形例を示す図で、図２に相当する図。
【図１１】図１０のXI−XI線矢視断面図。
【図１２】図１に示すターボ機械における軸封装置の第５変形例を示す図で、図２に相当する図。
【図１３】図１２のXIII−XIII線矢視断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明のターボ機械の具体的実施例を図面に基づいて説明する。各図において、同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分を示している。
【実施例１】
【００１８】
本発明のターボ機械の実施例１を図１〜図３を用いて説明する。
【００１９】
図１は本発明のターボ機械としての一軸多段遠心ポンプの部分縦断面図である。まず、この図１により本実施例１のターボ機械の全体構成を説明する。なお、一軸多段遠心ポンプとしては、例えばボイラ給水ポンプなどがある。
【００２０】
図１において、本実施例のターボ機械１は、羽根車２を有するロータ３、このロータ３を回転自在に支持する軸受（図示せず）、ロータ３を内包して静止流路４を形成する内側のケーシング（インナーケーシング）５、この内側のケーシング５を内包する外側のケーシング（アウターケーシング）６などにより構成されている。前記静止流路４には、前記羽根車２の吐出側に設けられたディフューザベーン７と、次段羽根車２側に設けられたリターンベーン８が備えられている。
【００２１】
また、前記羽根車２の口金部２ａ外周面に対向する静止部内面（この例ではケーシング５の内面）には、ウェアリングリング９ａが設けられており、このウェアリングリング９ａは、羽根車２の口金部２ａと前記静止部との間の隙間をシールするラビリンス軸封装置９を構成している。
【００２２】
前記羽根車２の背面側には円筒部２ｂが設けられており、この円筒部２ｂ外周面に対向する静止部内面（ケーシング５の内面）には、ステージブッシュ９ｂが設けられており、このステージブッシュ９ｂは、前記羽根車２の円筒部２ｂと前記静止部との間の隙間をシールするラビリンス軸封装置９を構成している。
【００２３】
１０は前記ロータ３に作用するスラスト力をバランスさせるためのバランスドラムで、このバランスドラム１０の外周面に対向する静止部内面（ケーシング５または６の内面）には、バランスドラム軸封装置９ｃが設けられており、このバランスドラム軸封装置９ｃは、前記バランスドラム１０と前記静止部との間の隙間をシールするラビリンス軸封装置９を構成している。
【００２４】
次に、上記のように構成されているターボ機械の動作を説明する。前記ロータ３が回転することにより、作動流体（この例では水などの液体）は、前記羽根車２に吸い込まれ、この羽根車２により動圧を与えられて前記静止流路４に吐出され、前記ディフューザベーン７及び前記リターンベーン８を備える前記静止流路４で、動圧が静圧に変換される。これにより高圧の作動流体となり、次段の羽根車２に順次流れて圧力が上昇し、最終段の羽根車２から吐出された高圧の作動流体は需要先等に圧送される。
【００２５】
ターボ機械１の内部を流れる作動流体の一部は、ケーシング５などの静止部とロータ３との間の間隙部、即ち、前述した羽根車２の口金部２ａ外周面と静止部間の隙間、羽根車２の円筒部２ｂ外周面と静止部間の隙間、及び前記バランスドラム１０の外周面と静止部間との間の隙間等から漏えいする。
【００２６】
これらの漏れ流れを低減するために、前述した各間隙部には、それぞれラビリンス軸封装置９が設けられている。即ち、羽根車２入口の口金部２ａには前記ウェアリングリング９ａ、羽根車２背面の円筒部２ｂには前記ステージブッシュ９ｂ、最終段羽根車２背面のバランスドラム１０の部分にはバランスドラム軸封装置９ｃがそれぞれ設けられている。
【００２７】
次に、これらの軸封装置の構成を図２、図３を用いて説明する。図２は図１に示すターボ機械における軸封装置の内面形状を説明する図で、軸封装置を円周方向に展開して示す要部展開図、図３は図２のIII−III線矢視断面図である。円周方向を示す矢印は回転方向と一致している。以下同様である。また、漏れ流れは旋回成分を有するため、軸方向から円周方向に傾いて流入する。
【００２８】
なお、ターボ機械１に設けられているラビリンス軸封装置９としては、前述したように、羽根車２入口の口金部２ａに設けたウェアリングリング９ａ、羽根車２背面のステージブッシュ９ｂ、及び最終段羽根車２背面部のバランスドラム１０に設けたバランスドラム軸封装置９ｃがある。本実施例では、上記軸封装置９ａ〜９ｃにおける内面形状が何れも同一形状となっており、図２、図３に示す軸封装置は、上述したウェアリングリング９ａ、ステージブッシュ９ｂ、バランスドラム軸封装置９ｃに共通の構造である。従って、以下の説明では、単に軸封装置（或いはラビリンス軸封装置）９として説明する。
【００２９】
図２に示すように、本実施例１における軸封装置９は、その内面に、ロータ３の軸方向に平行な溝、即ち軸方向溝１１が多数設けられている。更に詳しく説明すると、軸封装置９の内面には、前記ロータ３の軸方向に平行な同一直線上に、ランド部１２を介して断続的に配置された複数（この例では４個）の軸方向溝１１で構成された軸方向溝群Ａ（Ａ１，Ａ２，Ａ３，…，Ａ８）が設けられている。この軸方向溝群Ａは、軸封装置９内面の円周方向に複数列、隣接配置されている。この周方向に隣接配置された複数列の軸方向溝群は、図２に示す例では、その図示の範囲で、円周方向に８つの軸方向溝群Ａ１，Ａ２，…，Ａ８が設けられている。また、周方向に隣接配置された複数の前記軸方向溝群Ａ１，Ａ２，…，Ａ８は、互いに平行または略平行になるように配置されている。
【００３０】
また、図２に示す例では、前記軸封装置９を構成する複数の前記軸方向溝１１は、前記ロータの円周方向にも軸方向にも、隣り合う溝の位置がずれる千鳥配置となるように設けられている。更に、千鳥配置されている前記複数の軸方向溝１１は、それぞれ円周方向の長さよりも軸方向の長さが長くなる長方形状に形成され、前記複数の軸方向溝１１が、円周方向には一部が重なるように配置され、軸方向には前記各軸方向溝群Ａ１，Ａ２，…，Ａ８の各軸方向溝１１は他の軸方向溝群の軸方向溝１１とは重ならないように構成されている。
【００３１】
前記軸封装置９に設けられている各軸方向溝１１は、例えばエンドミルのような円形工具を前記軸封装置９の内面に押しつけることにより、簡単に加工することができ、図３に示すように、半円形（円弧状）の軸方向に平行な溝を、複数個、断続的に形成することが容易に可能である。前記軸方向溝１１を断続して形成することにより、作動流体として液体を取り扱う場合に好適なランド部１２の長さを十分にとって、ランド部１２が厚みを有する軸封装置９を簡単に製作することができる。前記ランド部１２の長さを十分にとることにより、軸封装置９からの軸方向の漏れ流量を効果的に低減することが可能となる。
【００３２】
一方、前記軸封装置９の内面には、軸方向に長く円周方向には短い軸方向溝１１を、円周方向に多数配置した構成としているので、ロータ３の変位時に軸方向溝１１内に流入した作動流体が円周方向に逃げる量を低減でき、これにより前記軸封装置９の振動減衰特性を向上することができる。
【００３３】
また、前記軸封装置９の内面には、複数の前記軸方向溝群Ａ（Ａ１，Ａ２，…，Ａ８）が円周方向に配設されており、各軸方向溝群Ａの各軸方向溝１１は、円周方向に、千鳥状で且つ一部が重なるように配置されているので、漏れ流れはランド部１２と軸方向溝１１の部分を交互に通過する。このため、不安定流体力の原因となる旋回方向流れを効果的に抑制できる。
【００３４】
即ち、軸封装置９に流入する漏れ流れが、ロータの回転方向に沿って旋回する旋回流となって軸方向に流れるのを抑制できるため、ロータ３に対して、振動による円周方向のふれまわり運動を更に助長するような不安定流体力が発生するのを低減でき、これによりロータに不安定振動が発生するのを抑制できる。
【００３５】
しかも、本実施例によれば、軸方向への漏れ流れの大部分が、前記ランド部１２と前記軸方向溝１１の部分を交互に通過することになるが、前記ランド部１２は軸方向に十分な厚み（例えば、軸方向溝１１の長さの半分以上の長さの厚み）をもっているので、このランド部１２を流れる際の粘性摩擦が大となり、また軸方向溝１１に流入する際の漏れ流れ流路の急拡大により、軸方向流れも低減することができる。
【００３６】
なお、上述した本実施例１における前記軸方向溝１１の形状は、円周方向の長さよりも軸方向の長さが長くなる長方形状に形成しているので、軸封装置９に流入した漏れ流れが旋回流となるのを抑制する効果をより大きくできる。但し、前記軸方向溝１１の軸方向幅と円周方向幅のアスペクト比は、軸方向に長い長方形状にするものには限定されず、軸方向溝１１を形成するための工具の形状に合わせて溝形状を適宜選定しても良く、例えば前記軸方向溝１１の軸方向幅と円周方向幅を同程度に構成しても良い。
【００３７】
また、上述した軸封装置９は、ターボ機械１の全ての軸封装置９（ウェアリングリング９ａ、ステージブッシュ９ｂ及びバランスドラム軸封装置９ｃ）に適用することが好ましいが、少なくとも１つの軸封装置９に適用しても良く、特に不安定流体力や漏れ量が大きくなる高圧部の軸封装置９に本発明を適用すれば効果的である。
【００３８】
次に、上述した実施例１のターボ機械の変形例を図４〜図１３を用いて説明する。各図において、図１〜図３と同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分を示しており、ターボ機械１の全体構成は上記実施例１で説明した図１の構成と同様であるので、ターボ機械１の全体構成の説明は省略し、構成が異なる軸封装置９の部分についてのみ説明する。
【００３９】
図４、図５により、上述した実施例１における軸封装置９の第１変形例を説明する。図４は図１に示すターボ機械における軸封装置の第１変形例を示す図で、図２に相当する図、図５は図４のＶ−Ｖ線矢視断面図である。
【００４０】
図２に示す例では、前記軸封装置９を構成する複数の前記軸方向溝１１は、前記ロータ３の円周方向にも軸方向にも千鳥配置となるように設けられているが、この第１変形例では、軸方向に平行で長方形状の複数の軸方向溝１１を、図４に示すように、隣り合う溝の位置が同一となる格子状に配列したものである。
このように本実施例は、前記軸方向溝１１を格子状に配列しても良く、この場合、複数の前記軸方向溝１１は、軸方向と円周方向にそれぞれ並んで（同一直線状に）配置されるため、軸方向溝１１が存在しない部分であるランド部１２が円周方向に連続して形成される。このため、軸封装置９に流入する漏れ流れが、ロータの回転方向に沿って旋回する旋回流となるのを抑制する効果は減少する。しかし、この第１変形例の構成とすることにより、前記軸方向溝１１を加工する際の工具や素材の位置決め作業が軽減されるので、製作性を大幅に向上できる効果が得られる。
【００４１】
図６、図７により、上述した実施例１における軸封装置９の第２変形例を説明する。図６は図１に示すターボ機械における軸封装置の第２変形例を示す図で、図２に相当する図、図７は図６のVII−VII線矢視断面図である。
【００４２】
図２に示す例では、軸方向に長い前記軸方向溝１１の軸方向断面形状を半円形の円弧状とした例を示したが、この第２変形例では、図７に示すように、前記軸方向溝１１の軸方向断面形状を略矩形状としたものである。このように、前記軸方向溝１１の軸方向断面形状は円弧状に限られるものではなく、円弧以外の形状、例えば矩形、楕円、台形、或いは三角形などの形状にすることも可能であり、同様の漏れ流れ低減効果や不安定流体力低減効果が得られる。なお、図３に示すような円弧状にすれば、軸方向溝１１の加工を容易に行うことができる利点がある。
【００４３】
図８、図９により、上述した実施例１における軸封装置９の第３変形例を説明する。図８は図１に示すターボ機械における軸封装置の第３変形例を示す図で、図２に相当する図、図９は図８のIX−IX線矢視断面図である。
【００４４】
上述した図２〜図７に示した軸封装置９では、全て同じ形状及び寸法の軸方向溝１１を設けた例を説明したが、この第３変形例では、図８、図９に示すように、前記軸方向溝１１を、軸方向及び径方向の寸法が大きい大溝１１ａと、軸方向及び径方向の寸法が小さい小溝１１ｂの２種類の溝で構成したものである。前記大溝１１ａは、前記小溝１１ｂが軸方向に数個設けられる毎に、１個ずつ設けるようにすると良い。この図８、図９に示す例では、前記小溝１１ｂが軸方向に２個設けられる毎に、１個の前記大溝１１ａが配置されるように構成している。円周方向に複数設けられている各軸方向溝群Ａ１，Ａ２，…，Ａ８についても同様に構成されている。
【００４５】
前記大溝１１ａは、流れの一様性を阻害することにより、不安定流体力の発生要因である旋回流れの成長をより効果的に抑制できるので、不安定流体力の低減効果を向上できる。なお、前記軸方向溝１１の種類は２種類には限られず、軸方向及び径方向の寸法が異なる溝を３種類以上として構成しても良い。
【００４６】
図１０、図１１により、上述した実施例１における軸封装置９の第４変形例を説明する。図１０は図１に示すターボ機械における軸封装置の第４変形例を示す図で、図２に相当する図、図１１は図１０のXI−XI線矢視断面図である。
【００４７】
上述した図２〜図９に示した軸封装置９では、前記軸方向溝１１を軸方向に平行な溝とし、円周方向に複数設けられている各軸方向溝群Ａ１，Ａ２，…，Ａ８についても、それぞれ軸方向に互いに平行となるように配置している例を説明した。これに対して、この第４変形例では、図１０に示すように、前記軸方向溝１１を、ロータ３の軸方向から回転方向（円周方向）に傾斜させて設け、円周方向に複数設けられている各軸方向溝群Ａ１，Ａ２，…，Ａ８についても、それぞれ軸方向から回転方向に傾斜させて互いに平行となるように配置している。
【００４８】
このように、軸封装置９を構成する軸方向溝１１や軸方向溝群Ａ１，Ａ２，…，Ａ８をロータ３の軸方向から回転方向に傾斜させることにより、軸封装置９に流入する漏れ流れの方向に前記軸方向溝１１の方向を近づけることができるので、漏れ流れの流速をより効率的に減速することができる。従って、漏れ流れをより低減できると共に、不安定流体力も効果的に抑制することができる。
【００４９】
なお、軸封装置９は漏れ流れをできるだけ抑制する必要があるため、前記軸方向溝１１の方向或いは前記軸方向溝群Ａ１，Ａ２，…，Ａ８の方向は、ロータ３の軸方向との為す角を４５゜未満、すなわち回転方向とのなす角を４５゜以上とすることが好ましい。また、ロータ３の軸方向との為す角が４５゜未満の溝や溝群についても、本発明の説明では、それぞれ軸方向溝、軸方向溝群と称する。
【００５０】
図１２、図１３により、上述した実施例１における軸封装置９の第５変形例を説明する。図１２は図１に示すターボ機械における軸封装置の第５変形例を示す図で、図２に相当する図、図１３は図１２のXIII−XIII線矢視断面図である。
【００５１】
この第５変形例は、図２、図３に示す実施例１の前記軸封装置９の一部変形例であり、基本構成は図２、図３に示すものと同様であり、異なる点を中心に説明する。  
この第５変形例においては、複数の軸方向溝１１は、ロータ３の軸方向に千鳥配置となるように配置されている点では図２、図３に示す例と同様である。但し、図２、図３に示す例では、軸方向の同一直線上に配置されている軸方向溝１１は、他の同一直線上の軸方向溝１１とは重ならないように構成しているが、この第５変形例では、軸方向の同一直線上に配置されている軸方向溝１１は、周方向に隣接配置されている他の軸方向溝１１、或いは他の同一直線上の軸方向溝１１と一部が重なるように構成しているものである。
【００５２】
図１２で説明すると、例えば、軸方向溝群Ａ１の軸方向溝１１は、円周方向に隣接する軸方向溝群Ａ２（図２の例では溝が１つのみ）の軸方向溝１１と軸方向に一部が重なるように配置されている。他の軸方向溝群Ａ３〜Ａ１２についても同様である。また、円周方向に対しては、前記各軸方向溝群Ａ１〜Ａ１２の各軸方向溝１１は円周方向に隣接する他の軸方向溝群の軸方向溝１１とは重ならないように構成されている。従って、この第５変形例では、ランド部１２が周方向に連続して設けられている。他の構成は図２、図３に示す例と同様である。
【００５３】
この第５変形例によれば、軸方向溝１１が軸方向に一部重なる構成としているので、軸方向の漏れ流れをより低減できる効果が得られる。
【００５４】
以上説明したように、本発明の上記実施例や各変形例によれば、軸封装置は、その内周面に、ロータの軸方向及び円周方向にランド部を介して断続的に配置された複数の軸方向溝が設けられているので、作動流体として液体を取り扱うターボ機械の軸封装置における作動流体の漏えいを低減すると共に、ロータに作用する不安定流体力も低減することのできるターボ機械を得ることができる。
【００５５】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記実施例では、ターボ機械としての一軸多段遠心ポンプに本発明を適用した場合の例について説明したが、本発明は一軸多段遠心ポンプに限られるものではなく、単段の遠心ポンプや、ポンプ水車及び水車等にも同様に適用可能である。  
また、上述した実施例或いは変形例の構成の一部を他の変形例の構成に置き換えることが可能であり、上記実施例或いはある変形例の構成に他の変形例の構成を加えることも可能である。更に、上記した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００５６】
１…ターボ機械、２…羽根車、３…ロータ、
４…静止流路、
５，６…ケーシング（５…インナーケーシング、６…アウターケーシング）、
７…ディフューザベーン、８…リターンベーン、
９…軸封装置（ラビリンス軸封装置）
９ａ…ウェアリングリング、９ｂ…ステージブッシュ、９ｃ…バランスドラム軸封装置、１０…バランスドラム、
１１…軸方向溝（溝）、１１ａ…大溝、１１ｂ…小溝、１２…ランド部、
Ａ（Ａ１，Ａ２，…，Ａ１２）…軸方向溝群。
【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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