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公開番号2024000122
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-01-05
出願番号2022098695
出願日2022-06-20
発明の名称回転機械
出願人株式会社IHI
代理人個人,個人,個人,個人
主分類F04D 29/10 20060101AFI20231225BHJP(液体用容積形機械;液体または圧縮性流体用ポンプ)
要約【課題】回転時の漏れ流れを効果的に抑制する。
【解決手段】本開示の回転機械は、シャフトと、シャフトに取り付けられたインペラと、シャフト及びインペラを収容するハウジングと、ハウジングの内壁面とシャフトの外周面との間に形成され、インペラの背面側においてシャフトに沿って延びる流路と、流路に形成されたラビリンスシール部と、を備え、ラビリンスシール部は、外周面又は内壁面から突出する第1突起及び第2突起を有し、第2突起は、シャフトの軸方向において第1突起よりもインペラから遠い位置に配置され、シャフトには、第2突起に対して径方向の内側に形成された空隙を有する。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
回転軸線の周りに回転可能なシャフトと、
前記シャフトに取り付けられたインペラと、
前記シャフト及び前記インペラを収容するハウジングと、
前記ハウジングの内壁面と前記シャフトの外周面との間に形成され、前記インペラの背面側において前記シャフトに沿って延びる流路と、
前記流路に形成されたラビリンスシール部と、を備え、
前記ラビリンスシール部は、前記外周面又は前記内壁面から突出する第１突起及び第２突起を有し、
前記第２突起は、前記シャフトの軸方向において前記第１突起よりも前記インペラから遠い位置に配置され、
前記シャフトは、前記第２突起に対して径方向の内側に形成された空隙を有する、回転機械。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記シャフトは、
前記第１突起に対して前記径方向の内側に位置する第１内部領域を含む第１領域と、
前記第２突起に対して前記径方向の内側に位置する第２内部領域を含み且つ前記第１領域に対して前記インペラとは反対側に位置する第２領域と、を有し、
前記空隙は、前記第１領域及び前記第２領域のうちの前記第２領域のみに形成されており、前記第２領域において少なくとも前記第２内部領域に形成されている、請求項１に記載の回転機械。
【請求項３】
前記第２領域は、前記軸方向において前記第１領域とは反対側に開口する開口部を有し、
前記空隙は、前記軸方向において前記開口部から少なくとも前記第２内部領域に達する位置まで連続的に形成されている、請求項２に記載の回転機械。
【請求項４】
前記シャフトの静止状態において、前記第１突起と前記内壁面又は前記外周面との前記径方向の隙間は、前記第２突起と前記内壁面又は前記外周面との前記径方向の隙間と同一である、請求項１又は２に記載の回転機械。
【請求項５】
前記空隙は、前記第２突起と前記回転軸線との前記径方向の間において、前記回転軸線を中心とする周方向の全周にわたって連続的に形成されている、請求項１～３のいずれか一項に記載の回転機械。
【請求項６】
前記空隙は、前記第２突起と前記回転軸線との前記径方向の間において、前記回転軸線よりも前記第２突起の近くに位置している、請求項５に記載の回転機械。
【請求項７】
前記シャフトは、前記回転軸線を中心とする円柱部と、前記回転軸線を中心とし且つ前記円柱部を収容する円筒部と、を有し、
前記空隙は、前記円柱部と前記円筒部との前記径方向の隙間によって構成されている、請求項５に記載の回転機械。
【請求項８】
前記シャフトは、前記回転軸線を中心とする円筒部を有し、
前記空隙は、前記円筒部の全ての内部空間によって構成されている、請求項１～３のいずれか一項に記載の回転機械。
【請求項９】
前記軸方向において前記第２突起よりも前記インペラから遠い第３突起を更に備え、
前記シャフトは、
前記第１突起に対して前記径方向の内側に位置する第１内部領域を含む第１領域と、
前記第２突起に対して前記径方向の内側に位置する第２内部領域、及び前記第３突起に対して前記径方向の内側に位置する第３内部領域を含み、前記第１領域に対して前記インペラとは反対側に位置する第２領域と、を有し、
前記空隙は、前記第１領域及び前記第２領域のうちの前記第２領域のみに形成されており、前記第２領域において少なくとも前記第２内部領域及び前記第３内部領域に形成されている、請求項１～３のいずれか一項に記載の回転機械。
【請求項１０】
前記空隙は、前記第２内部領域の前記軸方向の一部のみに形成され、前記第３内部領域の前記軸方向の全体にわたって形成されている、請求項９に記載の回転機械。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、回転機械に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、回転機械において、シャフトとハウジングとの隙間からの流体の漏れ流れを抑制するために、非接触型のラビリンスシール部（例えば特許文献１～４参照）が用いられることがある。一般的に、ラビリンスシール部は、複数のフィンを有する。複数のフィンは、シャフトとハウジングとの隙間における流体の流路を複雑にし、当該流体のエネルギー損失を生じさせる。これにより、シャフトとハウジングとの隙間からの流体の漏れ流れの抑制が図られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００２－３５７１０３号公報
特開２０１８－０２１５７４号公報
特開平１１－３４３９９６号公報
実開平３－１１８３６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したようなラビリンスシール部において、流体の漏れ流れを抑制するために、複数のフィンの先端と当該先端に対向するハウジングの内壁面との隙間を十分に小さく設計することが考えられる。しかしながら、加工の際の公差等の影響を考慮すると、上記の隙間を小さく加工することには限界がある。従って、このような方法によって流体の漏れ流れ抑制を図ることは限界がある。
【０００５】
本開示は、回転時の漏れ流れを効果的に抑制できる回転機械を説明する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一形態に係る回転機械は、回転軸線の周りに回転可能なシャフトと、シャフトに取り付けられたインペラと、シャフト及びインペラを収容するハウジングと、ハウジングの内壁面とシャフトの外周面との間に形成され、インペラの背面側においてシャフトに沿って延びる流路と、流路に形成されたラビリンスシール部と、を備え、ラビリンスシール部は、外周面又は内壁面から突出する第１突起及び第２突起を有し、第２突起は、シャフトの軸方向において第１突起よりもインペラから遠い位置に配置され、シャフトは、第２突起に対して径方向の内側に形成された空隙を有する。
【０００７】
この回転機械では、シャフトの回転時において、シャフトと共に回転するインペラの付近は高圧となり、インペラから遠くなるほど低圧となる。そのため、シャフトの外周面とハウジングの内壁面との間の流路を流れる流体は、高圧側の第１突起から低圧側の第２突起に向かう方向に流れる。ここで、本発明者らは、これらの突起と内壁面又は外周面との隙間と、当該隙間を流れる流体の漏れ量との関係について鋭意検討を重ねた結果、低圧側の第２突起と内壁面又は外周面との隙間を小さくすることが、流体の漏れ量を抑制する上で効果的であることを見出した。そこで、上記の回転機械では、第２突起と内壁面又は外周面との隙間を小さくするために、シャフトが、第２突起に対して径方向の内側に形成された空隙を有する。このような空隙がシャフトに存在する場合、シャフトの回転時に生じる遠心力によって、空隙の外側のシャフトの部位が径方向の外側に変位し易くなる。その結果、シャフトの回転時に低圧側の第２突起と内壁面又は外周面との隙間を小さくでき、ラビリンスシール部における流体の漏れ量を効果的に抑制できる。更に、このようにシャフトの回転時の遠心力を利用すれば、組み立て時において当該隙間を小さくするための高度な組み立て技術などが不要となり、回転時において第２突起と内壁面又は外周面との隙間を小さくする構成を容易に実現できる。
【０００８】
いくつかの態様において、シャフトは、第１突起に対して径方向の内側に位置する第１内部領域を含む第１領域と、第２突起に対して径方向の内側に位置する第２内部領域を含み且つ第１領域に対してインペラとは反対側に位置する第２領域と、を有し、空隙は、第１領域及び第２領域のうちの第２領域のみに形成されており、第２領域において少なくとも第２内部領域に形成されていてもよい。この場合、低圧側の第２突起と内壁面又は外周面との隙間を小さくする一方で、高圧側の第１突起と内壁面又は外周面との隙間を維持することができる。
【０００９】
いくつかの態様において、第２領域は、軸方向において第１領域とは反対側に開口する開口部を有し、空隙は、軸方向において開口部から少なくとも第２内部領域に達する位置まで連続的に形成されていてもよい。この場合、開口部から第２領域を削る簡易な作業によって、空隙を容易に形成できる。
【００１０】
いくつかの態様において、シャフトの静止状態において、第１突起と内壁面又は外周面との径方向の隙間は、第２突起と内壁面又は外周面との径方向の隙間と同一であってもよい。この場合、シャフトの回転時に第２突起と内壁面又は外周面との隙間を小さくする構成を好適に実現できる。
（【００１１】以降は省略されています）

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