JP2012007592A - シール装置及びこれを備えた流体機械 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で振動抑制効果を安定的に得ることができるシール装置及び流体機械を提供する。
【解決手段】ケーシング１１と該ケーシング１１内部に回転可能に配されたインペラ１４におけるシュラウド１７の外周面１８との間に形成される径方向の隙間Ｓを封止して、高圧側から低圧側に向かって流通する流体を規制するラビリンスシール２と、該シール部２の高圧側において、ケーシング１１から延出し、隙間Ｓを周方向に流通する流体を規制するスワールブレーカ３とを設け、さらに、スワールブレーカ３の高圧側におけるシュラウド１７の外周面１８に、流体を径方向外側へと案内するスワール誘導フィン（案内部材）４を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、シール装置及びこれを備えた流体機械に関するものである。

周知のように、ケーシング及びこのケーシング内に回転可能に配された回転体を備えた流体機械においては、ケーシングと回転体との間に形成される径方向の隙間を封止するシール部を備えたものがある。一例として、多段遠心圧縮機は、軸線方向に複数段設けられた回転体とこの回転体を収容するハウジングとから概略構成されるが、各段のインペラ入口付近におけるインペラ外周部、即ちシュラウドディスクの外周面とハウジング内周部との間の径方向の隙間にラビリンスシールを設けたものがある（例えば、下記特許文献１参照）。

ところで、上記のような流体機械においては、該流体機械の高圧・高性能化に伴って軸振動に作用するシール励振力が増大して、軸系不安定問題が顕著になる傾向がある。この励振力は、回転体の外周に沿って流通する周方向の速度成分を有する旋回流（スワール）の影響が大きく、即ち、該旋回流がシール部に流入した結果、軸系の固有振動数が励起されることによって、軸振動が増大してしまうのである。

この旋回流による振動を抑制する手段として、ラビリンスシールの高圧側に、径方向内側に向かって延出するスワールブレーカを周方向に間隔を空けて複数設けたシール装置が知られている（例えば、下記特許文献２参照）。即ち、スワールブレーカで周方向に流通する流体（旋回流）を遮ることにより、該流体を減速させて振動の増大を阻止するものである。また、このシール装置においては、スワールブレーカに取り付けたバッフル板に、旋回流の流通方向に沿って案内羽根が装着されている。そして、この案内羽によって旋回流を案内することで、該旋回流がラビリンスシールが侵入することを回避している。

特開２００８−３０３７６７号公報 特許第３４９２１０１号公報

ところで、スワールブレーカと回転体との摩擦による回転損失の発生を防止するため、該スワールブレーカの先端は、回転体に対して僅かに間隔をあけて配置されている。したがって、回転体の径方向におけるスワールブレーカの存在範囲においては旋回流を遮断するができる一方、スワールブレーカの先端と回転体との間には旋回流が流入する。この旋回流がシール部に到達する結果、軸振動に作用するシール励振力が発生してしまい、十分な振動抑制効果を得られないという問題があった。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、簡易な構成で振動抑制効果を安定的に得ることができるシール装置及び流体機械を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用している。
即ち、本発明に係るシール装置は、ケーシングと該ケーシング内部に回転可能に配された回転体の外周面との間に形成される該回転体の径方向の隙間を封止して、高圧側から低圧側に向かって流通する流体を規制するシール部と、該シール部の高圧側において、前記ケーシングから前記外周面に向かって延出し、前記隙間を前記回転体の周方向に流通する流体を規制するスワールブレーカとを備え、 前記スワールブレーカの高圧側における前記回転体の外周面に、前記流体を前記径方向外側へと案内する案内部材が設けられていることを特徴とする。

このような特徴のシール装置によれば、案内部材によって回転体の外周面に沿った流体の周方向の流れ、即ち、旋回流を径方向外側へと案内することによって、スワールブレーカと回転体との間に旋回流が流入してしまうことを抑制することができる。

また、本発明に係るシール装置においては、前記案内部材が、高圧側から低圧側に向かうに従って漸次前記径方向外側に向かって傾斜する案内面を備えていることが好ましい。

このような構成によれば、旋回流をスワールブレーカに向かって案内することができるため、該スワールブレーカと回転体との間に旋回流が流入してしまうことをより効果的に抑制することができる。

さらに、本発明に係るシール装置においては、前記案内部材の前記周方向の寸法が、前記スワールブレーカの前記周方向の寸法よりも大きく設定されていることが好ましい。

このような構成によれば、スワールブレーカの高圧側において、より有効に旋回流を径方向外側へと案内することができる。

また、本発明に係るシール装置においては、前記案内部材が、前記周方向全域にわたって延在するリング状をなしていることが好ましい。

これによってスワールブレーカの高圧側において、周方向全域にわたって旋回流を確実に径方向外側に案内することができる。したがって、スワールブレーカと回転体との間に旋回流が流入してしまうことを確実に防止することができる。

さらに、本発明に係るシール装置においては、前記案内部材が前記周方向に間隔をあけて複数設けられていてもよい。

この場合、当該案内部材によって旋回流を有効に径方向外側に案内することができ、さらに、案内部材をリング状とした場合に比べて、当該案内部材を容易に設置することができる。したがって、生産性の向上を図ることができる。

また、本発明に係るシール装置は、前記シール部が前記回転体の軸線方向に複数設けられるとともに、各前記シール部の高圧側にそれぞれ前記スワールブレーカが設けられ、さらに、これらスワールブレーカの高圧側にそれぞれ前記案内部材が設けられているものであってもよい。

ここで、スワールブレーカによって旋回流を抑制したとしても、回転体の回転に流体が連れ回ることで該スワールブレーカの低圧側において再度旋回流が発生することがある。これに対し、シール部、スワールブレーカ及び案内部材を、高圧側から低圧側に向かって複数組配置した構成とすることにより、最も高圧側に配置されたスワールブレーカの低圧側に発生した旋回流を効果的に抑制し、軸系全体として安定した振動抑制効果を得ることができる。

また、本発明に係る流体機械は、ケーシングと該ケーシングの内部に回転可能に配された回転体とを備え、前記ケーシングの内部に流体が流通する流体機械において、上記いずれかのシール装置を上記いずれかのシール装置を備えたことを特徴とする。

これにより、案内部材によって旋回流を径方向外側へと案内することができるため、スワールブレーカと回転体との隙間に旋回流が流入してしまうことを抑制することができる。

さらに、本発明における流体機械は、前記回転体の外周面は、インペラのシュラウドの外周面であってもよい。

これにより、インペラ入口付近におけるインペラ外周部、即ち、インペラのシュラウドディスクの外周面とケーシングとの間のシール装置における、旋回流に基づく振動を抑制することができる。また、特に、インペラのシュラウドディスクの外周面は設計変更を容易に施すことができるため、本発明のシール装置を容易に適用することができる。

また、本発明に係る流体機械は、前記回転体の外周面は、バランスピストンの外周面であってもよい。

これにより、バランスピストンの外周面とケーシングとの間のシール装置における、旋回流に基づく振動を抑制することができる。

本発明のシール装置及び流体機械によれば、案内部材によって旋回流を径方向外側へと案内することによって、該スワールブレーカと回転体との間に旋回流が流入してしまうことを抑制することができる。これにより、新動抑制効果を安定的に得ることが可能となる。

第一実施形態に係るシール装置を備えた圧縮機の要部断面図である。 図１におけるシール装置の拡大図である。 第二実施形態に係るシール装置を備えた圧縮機の概略構成図である。 図３におけるシール装置の拡大図である 第三実施形態に係るシール装置を備えた圧縮機の要部拡大図である。 蒸気タービンにシール装置を適用した例を説明する図である。

（第一実施形態）
以下、本発明の第一実施形態について図１及び図２を参照して詳細に説明する。本実施形態においては、シール装置１を圧縮機（流体機械）１０におけるインペラ１４のシュラウド１７とケーシング１１との間の隙間Ｓに適用した例を示す。
図１に示すように、圧縮機１０は、ケーシング１１と、ロータ１３及びインペラ１４を有する回転体１２とを備えている。

ケーシング１１は圧縮機１０の外観形状をなす筒型のものであって、該ケーシング１１の内部にはその中心を貫くようにしてロータ１３が配されている。このケーシング１１の両側には、それぞれラジアル軸受（図示省略）及びスラスト軸受（図示省略）が配置されており、これらラジアル軸受及びスラスト軸受によってロータ１３が支持されることで回転体１２がその軸線Ｏ回りに回転可能とされている。

インペラ１４は、いわゆるクローズドインペラと称されるものであって、ハブ１５と、複数のブレード１６と、シュラウド１７とを備えている。
ハブ１５は筒状に形成された円盤部材であり、上記ロータ１３が同軸状に貫通するようにして該ロータ１３に一体に固定されている。このハブ１５の外周面１５ａは、軸線Ｏ方向一方側（図１における左側）において小径に形成されており、該軸線Ｏ方向他方側（図１における右側）に向かうに従って漸次拡径するような形状をなしている。

ブレード１６は、三次元形状に湾曲した羽根状の部位であり、ハブ１５の外周面１５ａから軸線Ｏ径方向（以下単に径方向と称する）外側に向けて、外周面１５ａ面に沿うようにして延出している。このようなブレード１６は、軸線Ｏ周方向（以下、単に周方向と称する）に複数設けられている。

シュラウド１７は、円筒状に形成された部位であって、ハブ１５の外周面１５ａに沿って各ブレード１６の径方向外周側を連結するようにして覆っている。このシュラウド１７の外周面１８は、軸線Ｏ方向の一方側から他方側に向かうに従って漸次拡径する大径外周面１８ｂとされている。

このような構成のインペラ１４は、ハブ１５とシュラウド１７とブレード１６との間に画成される空間が流体の流路とされており、軸線Ｏ方向一方側において該軸線Ｏ方向に向けて開口する部分がガス流入部１４ａとされ、軸線Ｏ方向他方側において径方向に向けて開口する部分がガス流出部１４ｂとされている。

また、上記ケーシング１１には、流体を外部から吸引するための吸入口（図示省略）が設けられており、該吸入口に吸引された流体は、吸入流路１１ａを通過することで軸線Ｏ方向に向きを変えられてインペラ１４のガス流入部１４ａに導入される。一方、ガス流出部１４ｂから流出する圧縮された流体は、ケーシング１１に設けられたディフューザ部１１ｂを介して径方向外側に導出される。

なお、ケーシング１１における上記シュラウド１７に対向する面は、軸線Ｏ方向一方側から他方側に向かうに従って漸次拡径するシュラウド対向面１１ｃとされており、該シュラウド対向面１１ｃとシュラウド１７の外周面１８との間には、隙間Ｓが形成されている。

ここで、インペラ１４においては、ガス流入部１４ａから流入した流体が圧縮されてガス流出部１４ｂから流出することから、ガス流入部１４ａ側に比べてガス流出部１４ｂ側が高圧となる。したがって、上記隙間Ｓにおいては、高圧側とされたインペラ１４出口側（ガス流出部１４ｂ側）から、低圧側とされたインペラ１４入口側（ガス流入部１４ａ側）に向かって流体が流通する。そして、本実施形態のシール装置１は、このように流体が流通する隙間Ｓをシールするために用いられている。

以下、図２を参照して、シール装置１について説明する。このシール装置１は、上記隙間Ｓにおける軸線Ｏ方向一方側、即ち、該隙間Ｓにおける低圧側の領域に設けられており、ラビリンスシール（シール部）２と、スワールブレーカ３と、スワール誘導フィン（案内部材）４とを備えている。

ラビリンスシール２は、ケーシング１１におけるシュラウド対向面１１ｃから径方向内側に向かって延出する環状フィン２ａが、軸線Ｏ方向に複数連設されることで構成されている。これにより、ラビリンスシール２は、隙間Ｓを封止して、当該隙間Ｓ内を軸線Ｏ方向他方側から一方側に、即ち、高圧側から低圧側に流体が漏出してしまうことを防止している。

スワールブレーカ３は、ラビリンスシール２の軸線Ｏ方向他方側、即ち、高圧側において、シュラウド対向面１１ｃから径方向内側に向かって延出する板状の部材であって、軸線Ｏ周方向に間隔をあけて複数設けられている。

スワール誘導フィン４は、スワールブレーカ３の軸線Ｏ方向他方側、即ち、高圧側においてシュラウド１７の外周面１８に設けられている。本実施形態において、このスワール誘導フィン４は、軸線Ｏを中心としたリング状をなしており、シュラウド１７の外周面１８全周にわたって延在するように、該外周面１８に一体に固定されている。また、このスワール誘導フィン４は、軸線Ｏを含む断面において略三角形形状をなしており、該スワール誘導フィン４における径方向外側を向く面は、外周面１８に連続するようにして、軸線Ｏ方向一方側（低圧側）に向かうに従って漸次拡径する案内面４ａとされている。この案内面４ａは、スワール誘導フィン４の形状にしたがって、軸線Ｏを中心としたリング状をなしている。

なお、このスワール誘導フィン４における案内面４ａの先端、即ち、案内面４ａの最も径方向外側に位置する端部は、スワールブレーカ３の先端３ａよりも径方向外側に達していることが好ましい。この場合、スワールブレーカ３を軸線Ｏ方向から見た際には、スワールブレーカ３の先端３ａがスワール誘導フィン４における案内面４ａの先端よりも径方向内側に向かって入り込んだ状態となり、即ち、スワールブレーカ３とスワール誘導フィン４とが軸線Ｏ方向に互いに重なることになる。

また、スワールブレーカ３の先端３ａと外周面１８との径方向の間隔、及び、スワールブレーカ３とスワール誘導フィン４との軸線Ｏ方向の間隔は、後述する旋回流Ｃの流入を防止すべく狭小に形成される。

次に、シール装置１の作用について説明する。ロータ１３が回転すると、インペラ１４におけるシュラウド１７の外周面１８周囲の流体には、回転体１２から回転接線方向にせん断力が作用し、このせん断力の作用によって周方向の速度成分を有する旋回流Ｃが発生する。この旋回流Ｃが、隙間Ｓの軸線Ｏ方向両側の圧力差によって、高圧側から低圧側に向かって、即ち、シュラウド１７の外周面１８に沿って軸線Ｏ方向他方側から一方側に向かって流通する。

ここで、本実施形態においては、スワールブレーカ３の高圧側にスワール誘導フィン４が設けられているため、旋回流Ｃが当該スワール誘導フィン４の案内面４ａによって径方向外側へと案内される。これにより、旋回流Ｃを外周面１８から離間させるようにしてスワールブレーカ３に向かって誘導することができ、スワールブレーカ３と外周面１８との間に旋回流Ｃが流入してしまうことを抑制することができる。したがって、旋回流Ｃがラビリンスシール２に到達してしまうことを防止することができるため、軸系の固有振動数が励起されることはなく、インペラ１４を振動のない状態で安定的に回転させることが可能となる。

また、本実施形態においては、スワール誘導フィン４の先端がスワールブレーカ３の先端３ａよりも径方向外側に位置しているため、該スワール誘導フィン４の先端とスワールブレーカ３の先端３ａとが径方向に隔てられている。これにより、旋回流Ｃがスワールブレーカ３の先端３ａに到達し難くなるため、該スワールブレーカ３と外周面１８との間に旋回流Ｃが流入してしまうことをより一層抑制することができる。

さらに、本実施形態においては、スワール誘導フィン４が軸線Ｏを中心としたリング状をなしているため、当該スワール誘導フィン４の案内面４ａはシュラウド１７の外周面１８周方向全域にわたって存在している。これにより、該外周面１８に沿って流通する旋回流Ｃの全てをスワールブレーカ３へと案内することができるため、スワールブレーカ３の先端３ａと外周面１８との間に旋回流Ｃが流れ込んでしまうことをより確実に防止することができる。

また、本実施形態のシール装置１は、ラビリンスシール２及びスワールブレーカ３に加えて、比較的設計変更の容易なシュラウド１７の外周面１８に、スワール誘導フィン４を配置するのみで実現することができる。したがって、大きな設計変更等を施すことなく、スワールブレーカ３と外周面１８との間に旋回流Ｃが流入してしまうことを抑制することができる。

（第二実施形態）
次に第二実施形態について図３及び図４を参照して詳細に説明する。本実施形態においては、シール装置１をいわゆるバックツーバック型の圧縮機（流体機械）２０におけるバランスピストン２９とケーシング２８との隙間Ｓに適用した例を示す。
図３に示すように、本実施形態の圧縮機２０は、ロータ２１と、低圧セクション２２と、高圧セクション２５と、バランスピストン（回転体）２９と、ケーシング２８とを備えている。

ロータ２１は、ケーシング２８に対して、例えばその両端がラジアル軸受（図示略）及びスラスト軸受（図示略）により支持されることで軸線Ｏ回りに回転可能とされている。

低圧セクション２２は、低圧側インペラ２３と、ケーシング２８に掘設されたガス流路２４とから構成されている。
低圧側インペラ２３は、ハブ、ブレード及びシュラウドによって画成されたガス通路を有しており、該ガス通路のロータ２１側がガス入口２３ａとされるとともにロータ２１から離間した側がガス出口２３ｂとされている。この低圧側インペラ２３は、ガス入口２３ａを軸線Ｏ一方側（図３における左側）に向けた状態で配置されている。

ガス流路２４は、図示しないガス源と低圧側インペラ２３のガス入口２３ａとを結ぶ低圧吸入路２４ａと、低圧側インペラ２３のガス出口２３ｂから系外へ連通する低圧吐出路２４ｂとを備えている。

高圧セクション２５は、高圧側インペラ２６と、ケーシング２８に掘設されたガス流路２７とから構成されている。
高圧側インペラ２６は、ハブ、ブレード及びシュラウドによって画成されたガス通路を有しており、該ガス通路のロータ２１側がガス入口２６ａとされるとともにロータ２１から離間した側がガス出口２６ｂとされている。この高圧側インペラ２６は、ガス入口２６ａを軸線Ｏ他方側（図３における右側）に向けた状態で配置されている。したがって、低圧セクション２２の低圧側インペラ２３と、高圧セクション２５の高圧側インペラ２６とは、背中合わせに対向して配置されており、このように配置された圧縮機２０は、バックツーバック（Ｂａｃｋ Ｔｏ Ｂａｃｋ）型と称されている。

ガス流路２７は、低圧吐出路２４ｂから系外のインタークーラ等の機器を経由して導入されたガスを、高圧側インペラ２６のガス入口２６ａへ連通する高圧吸入路２７ａと、該高圧側インペラ２６のガス出口２６ｂから系外へ連通する高圧吐出路２７ｂとを備えている。

バランスピストン２９は、低圧セクション２２と高圧セクション２５との間に設けられている。このバランスピストン２９は、略円筒形状をなしており、ロータ２１の外周側に外嵌されることで該ロータ２１に対して一体に固定されている。このバランスピストン２９は、低圧側インペラ２３と高圧側インペラ２６との圧力差によって生じる軸線Ｏ方向一方側に向かっての荷重に抗することで、ロータ２１の軸線Ｏ方向の荷重バランスを調整する役割を有している。なお、このバランスピストン２９の外周面３０は軸線Ｏを中心とした円筒面状をなしている。

ここで、ケーシング２８におけるバランスピストン２９の外周面３０に対向する面は、ピストン対向面２８ａとされており、これらバランスピストン２９の外周面３０とケーシング２８のピストン対向面２８ａとの間には、隙間Ｓが形成されている。この隙間Ｓにおいては、高圧セクション２５の高圧側インペラ２６側から低圧セクション２２の低圧側インペラ２３側に向かって流体が流通する。そして、本実施形態において、シール装置１は、このように流体が流通する隙間Ｓをシールするために用いられている。

以下、図４を参照して、第二実施形態のシール装置１について説明する。第二実施形態のシール装置１は第一実施形態と同様、ラビリンスシール（シール部）２と、スワールブレーカ３と、スワール誘導フィン（案内部材）４とを備えている。

ラビリンスシール２は、ケーシング２８におけるピストン対向面２８ａから径方向内側に向かって延出する環状フィン２ａが、軸線Ｏ方向にわたって複数連設されることで構成されている。これにより、ラビリンスシール２は、隙間Ｓを封止して、当該隙間Ｓ内を軸線Ｏ方向他方側から一方側に、即ち、高圧側から低圧側に流体が漏出してしまうことを防止している。

スワールブレーカ３は、ラビリンスシール２の軸線Ｏ方向他方側、即ち、高圧側において、ピストン対向面２８ａから径方向内側に向かって、即ち、シュラウド１７の外周面１８に向かって延出しており、軸線Ｏ周方向に間隔をあけて複数設けられている。

スワール誘導フィン４は、スワールブレーカ３の軸線Ｏ方向他方側、即ち、高圧側においてバランスピストン２９の外周面３０に設けられている。本実施形態において、このスワール誘導フィン４は、軸線Ｏを中心としたリング状をなしており、バランスピストン２９の外周面３０全周にわたって延在するように、該外周面３０に一体に固定されている。また、このスワール誘導フィン４は、軸線Ｏを含む断面において略三角形形状をなしており、該スワール誘導フィン４における径方向外側を向く面は、軸線Ｏ方向一方側（低圧側）に向かうに従って漸次拡径する案内面４ａとされている。この案内面４ａは、スワール誘導フィン４の形状にしたがって、軸線Ｏを中心としたリング状をなしている。

なお、このスワール誘導フィン４における案内面４ａの先端、即ち、案内面４ａの最も径方向外側に位置する端部は、第一実施形態と同様、スワールブレーカ３の先端３ａよりも径方向外側に達していることが好ましい。この場合、スワールブレーカ３を軸線Ｏ方向から見た際には、スワールブレーカ３の先端３ａがスワール誘導フィン４における案内面４ａの先端よりも径方向内側に向かって入り込んだ状態となり、即ち、スワールブレーカ３とスワール誘導フィン４とが軸線Ｏ方向に互いに重なることになる。

このような第二実施形態のシール装置１においても、第一実施形態と同様、スワールブレーカ３の高圧側にスワール誘導フィン４が設けられているため、旋回流Ｃが当該スワール誘導フィン４の案内面４ａによって径方向外側へと案内される。これにより、旋回流Ｃをバランスピストン２９の外周面３０から離間させるようにしてスワールブレーカ３に向かって誘導することができ、スワールブレーカ３と外周面１８との間に旋回流Ｃが流入してしまうことを抑制することができる。したがって、旋回流Ｃがラビリンスシール２に到達してしまうことを防止することができるため、軸系の固有振動数が励起されることはなく、バランスピストン２９を振動のない状態で安定的に回転させることが可能となる。

（第三実施形態）
次に第三実施形態について図５を参照して詳細に説明する。第三実施形態のシール装置４０は、第二実施形態と同様、圧縮機２０におけるバランスピストン２９とケーシング２８との隙間Ｓに配置されている。そして、第二実施形態のシール装置１がそれぞれ単一のラビリンスシール２、スワールブレーカ３及びスワール誘導フィン４を配置した構成であるのに対して、本実施形態のシール装置４０は、複数（本実施形態では２つ）のラビリンスシール２（２Ａ，２Ｂ）、スワールブレーカ３（３Ａ，３Ｂ）及びスワール誘導フィン４（４Ａ，４Ｂ）を備えている。即ち、ラビリンスシール２、スワールブレーカ３及びスワール誘導フィン４を一組とし、隙間Ｓの軸線Ｏ方向に連続するようにして二組が設けられた構成をなしているのである。

このような構成の第三実施形態のシール装置４０によれば、隙間Ｓの高圧側から入り込んだ旋回流は、第一のスワール誘導フィン４Ａによって第一のスワールブレーカ３Ａへと誘導される。これにより、該第一のスワールブレーカ３Ａを越えて第一のラビリンスシール２Ａに旋回流Ｃが流入することが防止される。

ここで、第一のスワールブレーカ３Ａによって旋回流Ｃを抑制したとしても、バランスピストン２９の回転に流体が連れ回ることで該第一のスワールブレーカ３Ａの低圧側、即ち、第一のラビリンスシール２Ａと外周面３０との間に旋回流Ｃが発生することがある。この点、本実施形態においては、第一のラビリンスシール２Ａの低圧側に第二のスワールブレーカ３Ｂが配置されており、この第二のスワールブレーカ３Ｂの直前に第二のスワール誘導フィン４Ｂが配置されているため、当該第二のスワール誘導フィン４Ｂによって旋回流Ｃを第二のスワールブレーカ３Ｂに誘導することができる。

このようにして、ラビリンスシール２、スワールブレーカ３及びスワール誘導フィン４を、高圧側から低圧側に向かって複数組配置した構成とすることにより、最も高圧側に配置されたスワールブレーカ３の低圧側に発生した旋回流を効果的に抑制することができる。したがって、シール装置４０を設ける隙間Ｓが軸線Ｏ方向にわたって長く形成されている場合であっても、旋回流Ｃを効果的に抑制して、軸系全体として安定した振動抑制効果を得ることができる。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の技術的思想を逸脱しない限り、これらに限定されることはなく、多少の設計変更等も可能である。

例えば、実施形態においては、スワール誘導フィン４を周方向全域にわたって延在するリング状としたが、これに限定されることはなく、例えば、複数のスワール誘導フィン４が周方向に間隔をあけて配置された構成であってもよい。これによっても、実施形態同様、旋回流Ｃをスワールブレーカ３に案内することができる。また、スワール誘導フィン４がリング状をなす場合に比べて、容易に設置することが可能となるため、生産性を向上させることが可能となる。
なお、この際、スワール誘導フィン４の周方向の寸法がスワールブレーカ３の周方向の寸法よりも大きく設定されていることが好ましい。これにより、旋回流Ｃを効果的にスワールブレーカ３へと案内することができる。

さらに、実施形態においては、シール部としてラビリンスシール２を採用した例について説明したが、このラビリンスシール２に代えてハニカム構造を備えたダンパーシールを採用してもよい。

また、第一実施形態におけるシュラウド１７とケーシング１１との隙間Ｓに設けたシール装置１においても、第三実施形態と同様、それぞれ複数のラビリンスシール２、スワールブレーカ３及びスワール誘導フィン４を設けてもよい。

さらに、ラビリンスシール２をケーシング１１，２８に設けるのに代えて、回転体側、即ち、シュラウド１７やバランスピストン２９に設けてもよい。

また、実施形態においては、シール装置１を圧縮機１０，２０に適用した例について説明したが、例えば図６に示すように、蒸気タービンに適用してもよい。
この図６の蒸気タービン５０は、ケーシング５５に固定されている仕切板５６にノズルが組み込まれており、ノズルを通過した蒸気が動翼を通過する際のスラスト力によりロータ軸（回転体）５１を回転させる構成とされている。

さらに、ケーシング５５とロータ軸５１との間にはラビリンスシール２が設けられており、このラビリンスシール２の高圧側、即ち、軸線Ｏ他方側（図６の左側）には、スワール誘導フィン４が設けられている。そして、ラビリンスシール２とスワール誘導フィン４との間には、ケーシング５５からロータ軸５１に向かって延出するようにスワールブレーカ３が設けられている。

これにより、高圧側から低圧側に向かって流通する旋回流Ｃを、スワール誘導フィン４によってスワールブレーカ３に誘導することができるため、実施形態と同様、該旋回流Ｃがラビリンスシール２に流れ込むことを抑制することができる。なお、この蒸気タービン５０においても、シール装置１に代えて、第三実施形態のようにラビリンスシール２、スワールブレーカ３及びスワール誘導フィン４をそれぞれ複数備えたシール装置４０を適用してもよい。

さらに、シール装置１，４０は、圧縮機、蒸気タービンに適用するのみならず、例えば、ガスタービン、水車、冷凍機、ポンプ等の他の流体機械に適用してもよい。

１ シール装置
２ ラビリンスシール（シール部）
２Ａ ラビリンスシール（シール部）
２Ｂ ラビリンスシール（シール部）
２ａ 環状フィン
３ スワールブレーカ
３Ａ スワールブレーカ
３Ｂ スワールブレーカ
３ａ 先端
４ スワール誘導フィン
４Ａ スワール誘導フィン
４Ｂ スワール誘導フィン
４ａ 案内面
１０ 圧縮機
１１ ケーシング
１１ｃ シュラウド対向面
１２ 回転体
１３ ロータ
１７ シュラウド
１８ 外周面
２０ 圧縮機
２１ ロータ
２８ ケーシング
２８ａ ピストン対向面
２９ バランスピストン
３０ 外周面
４０ シール装置
５０ 蒸気タービン
５１ ロータ軸（回転体）
５５ ケーシング

Claims (9)

1. ケーシングと該ケーシング内部に回転可能に配された回転体の外周面との間に形成される該回転体の径方向の隙間を封止して、高圧側から低圧側に向かって流通する流体を規制するシール部と、
   該シール部の高圧側において、前記ケーシングから前記外周面に向かって延出し、前記隙間を前記回転体の周方向に流通する流体を規制するスワールブレーカとを備え、
   前記スワールブレーカの高圧側における前記回転体の外周面に、前記流体を前記径方向外側へと案内する案内部材が設けられていることを特徴とするシール装置。
2. 前記案内部材が、高圧側から低圧側に向かうに従って漸次前記径方向外側に向かって傾斜する案内面を備えていることを特徴とするシール装置。
3. 前記案内部材の前記周方向の寸法が、前記スワールブレーカの前記周方向の寸法よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のシール装置。
4. 前記案内部材が、前記周方向全域にわたって延在するリング状をなしていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のシール装置。
5. 前記案内部材が前記周方向に間隔をあけて複数設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のシール装置。
6. 前記シール部が前記回転体の軸線方向に複数設けられるとともに、各前記シール部の高圧側にそれぞれ前記スワールブレーカが設けられ、さらに、これらスワールブレーカの高圧側にそれぞれ前記案内部材が設けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のシール装置。
7. ケーシングと該ケーシングの内部に回転可能に配された回転体とを備え、前記ケーシングの内部に流体が流通する流体機械において、
   請求項１から６のいずれか一項に記載のシール装置を備えることを特徴とする流体機械。
8. 前記回転体の外周面は、インペラのシュラウドの外周面であることを特徴とする請求項７に記載の流体機械。
9. 前記回転体の外周面は、バランスピストンの外周面であることを特徴とする請求項７に記載の流体機械。

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