JP2016176536A - シール装置、及び圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】シール装置に対して内外の圧力の大小関係が逆転する場合においても、シール装置の性能を安定させる。【解決手段】互いに圧力の大小関係が変化する第一圧力領域Ｓと第二圧力領域Ｗとの間の、互いに対向する第一部材１１と第二部材１２との間に形成されたクリアランスＣを、第一部材１１と第二部材１２のうち一方に形成された溝１３と溝１３に圧縮装着されたシール材１４とからなるシール部１５，１６によってシールするシール装置１０であって、クリアランスＣの延在方向の一部をシールする第一シール部１５と、第一シール部１５と異なる位置で、クリアランスＣの延在方向の一部をシールする第二シール部１６と、クリアランスＣにおける第一シール部１５と第二シール部１６との間の中間領域Ｍの圧力を調整する圧力調整部１８と、を備えるシール装置１０を提供する。【選択図】図２

Description

本発明は、互いに対向する二つの部材間をシールするシール装置、及び圧縮機に関する。

モータと圧縮機とが一体となっている圧縮機システムは、空気やガス等の気体を圧縮する圧縮機と、圧縮機を駆動させるモータとを有している。圧縮機システムでは、圧縮機のケーシングから延在する回転軸と、モータのケーシングから同様に延在するモータの回転軸とが接続され、モータの回転が圧縮機に伝達される。このモータ及び圧縮機の回転軸は、複数の軸受により支持されることで安定して回転する。

このような圧縮機システムは、例えば、非特許文献１に記載されているような海底生産システム（Ｓｕｂｓｅａ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）や、非特許文献２に記載されているような浮体式海洋石油貯蔵設備（Ｆｌｏａｔｉｎｇ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｓｔｏｒａｇｅ ａｎｄ Ｏｆｆｌｏａｄｉｎｇ、ＦＰＳＯ）に使用される。
海底生産システムに使用される際には、圧縮機システムは、海底に設置され、海底から数千ｍの深さまで掘削した生産井から原油や天然ガス等が混在した生産流体を海上に送り出している。海底は高水圧であるため、圧縮機システムのケーシングは高い水圧に曝される。

ケーシングには、ケーシングの内部空間を覆うためのカバーや、配管が接続されている。これら、カバーや配管などの固定部をシールする際は、対向する面の一方に陥没形成された断面矩形状のリング収容溝と、リング収容溝に圧縮装着されたＯリングなどのシール材から構成されたシール装置が用いられる。

三菱重工技報 Ｖｏｌ．３４ Ｎｏ．５ Ｐ３１０−Ｐ３１３ Ｔｕｒｂｏｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ／Ｏｃｔｏｂｅｒ ２０１４ Ｐ１８−Ｐ２４

ところで、海底生産システムに使用される際は、圧縮機システムに使用されるシール装置の内外の圧力の大小関係が逆転する場合がある。
例えば、圧縮機システムを構成する圧縮機の停止中においては、圧縮機の内部空間の圧力Ｐｉが例えば、１ａｔａ（絶対圧力，ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ ａｂｓｏｌｕｔｅ）であるのに対して、海水の圧力Ｐｏが１００ａｔａである。即ち、圧縮機の内部空間の圧力Ｐｉと海水の圧力Ｐｏとの関係がＰｉ＜Ｐｏ（内部空間側が低圧側、海水側が高圧側）となる。
この際、シール装置を構成するＯリングは、高圧の海水の圧力Ｐｏによって低圧側である内部空間側に移動する。場合によっては、Ｏリングがリング収容溝からクリアランスへはみ出す。

一方、圧縮機の運転中においては、圧縮機の内部空間の圧力Ｐｉが、例えば５００ａｔａまで上昇する。即ち、圧縮機の内部空間の圧力Ｐｉと海水の圧力Ｐｏとの関係がＰｉ＞Ｐｏ（内部空間側が高圧側、海水側が低圧側）となり、ＰｉとＰｏとの大小関係が逆転する。この際、Ｏリングは圧縮機の内部圧力Ｐｉによって低圧側である海水側に移動する。
また、シール装置の内外の圧力の大小関係の逆転は、圧縮機の停止・運転の度に繰返し発生する。即ち、圧縮機の停止・運転の度にＯリングは、リング収容溝の内部を移動して、摩耗したりむしれやねじれなどの損傷が生じたりする。

この発明は、シール装置に対して内外の圧力の大小関係が逆転する場合においても、シール装置の性能を安定させることができるシール装置を提供することを目的とする。

本発明の第一の態様によれば、シール装置は、互いに圧力の大小関係が変化する第一圧力領域と第二圧力領域との間の、互いに対向する第一部材と第二部材との間に形成されたクリアランスを、前記第一部材と前記第二部材のうち一方に形成された溝と前記溝に圧縮装着されたシール材とからなるシール部によってシールするシール装置であって、前記クリアランスの延在方向の一部をシールする第一シール部と、前記第一シール部と異なる位置で、前記クリアランスの延在方向の一部をシールする第二シール部と、前記クリアランスにおける前記第一シール部と前記第二シール部との間の中間領域の圧力を調整する圧力調整部と、を備えるシール装置。

このような構成によれば、圧力調整部を用いて、第一圧力領域の圧力と中間領域の圧力との大小関係、及び第二圧力領域の圧力と中間領域の圧力との大小関係が変化しないように、中間領域の圧力を調節することによって、第一シール部のシール材及び第二シール部のシール材の位置を安定させることができる。

上記シール装置において、前記圧力調整部は、前記中間領域の圧力を前記第一圧力領域の圧力及び第二圧力領域の圧力以下に設定してよい。

上記シール装置において、前記中間領域において前記クリアランスの延在方向の一部をシールする第三シール部と、前記第三シール部によって分割された二つの中間領域の圧力を調整する二つの圧力調整部と、を備えてよい。

このような構成によれば、クリアランスをシールするシール部の数が増えることによって、シール装置のシール性を向上させることができる。

上記シール装置において、二つの前記圧力調整部は、分割された前記中間領域の圧力を前記第一圧力領域の圧力及び第二圧力領域の圧力以下に設定してよい。

上記シール装置において、前記第一シール部と前記第二シール部と前記圧力調整部からなるシール部対が前記クリアランスの延在方向に複数設けられ、隣りあう前記シール部対の間のシール部対間領域の圧力を調整する少なくとも一つの第二圧力調整部を有してよい。

このような構成によれば、シール部のシール材の位置を安定させるとともに、シール装置のシール性を向上させることができる。

上記シール装置において、前記圧力調整部は、前記中間領域の圧力を前記第一圧力領域の圧力及び第二圧力領域の圧力以下に設定し、前記第二圧力調整部は、前記シール部対間領域の圧力を前記シール部対の前記中間領域の圧力以上に設定してよい。

本発明の第二の態様によれば、圧縮機は、上記いずれかのシール装置を備え、水圧が所定の圧力以上である水中に配置されることを特徴とする。

本発明によれば、圧力調整部を用いて、第一圧力領域の圧力と中間領域の圧力との大小関係、及び第二圧力領域の圧力と中間領域の圧力との大小関係が変化しないように、中間領域の圧力を調節することによって、第一シール部のシール材及び第二シール部のシール材の位置を安定させることができる。

本発明の第一実施形態における圧縮機システムを説明する模式図である。 本発明の第一実施形態におけるシール装置を説明する模式図である。 本発明の第二実施形態におけるシール装置を説明する模式図である。 本発明の第三実施形態におけるシール装置を説明する模式図である。

（第一実施形態）
以下、本発明に係る第一実施形態について図１及び図２を参照して説明する。
圧縮機システム１は、海洋油ガス田開発方式の一つである海底生産システム（Ｓｕｂｓｅａ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）に使用されて海底に設けられたり、浮体式海洋石油貯蔵設備（Ｆｌｏａｔｉｎｇ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｓｔｏｒａｇｅ ａｎｄ Ｏｆｆｌｏａｄｉｎｇ、ＦＰＳＯ）に使用されて海上に設けられたりする。圧縮機システム１は、海底数百から数千ｍに存在する油ガス田の生産井から採取された油・ガス等の生産流体を作動流体として圧送する。

圧縮機システム１は、図１に示すように、回転軸として軸線Ｏ方向（図１左右方向）に延在するシャフト２１を有する圧縮機２と、シャフト２１に直接的に接続されるロータ３１を有するモータ３と、シャフト２１を支持する軸受部４と、モータ３と圧縮機２とを収容するケーシング５とを備えている。ケーシング５は、ケーシング本体５ａと、カバー５ｂとから構成されている。本実施形態の圧縮機システム１は、モータと圧縮機とが一体となっているモータ圧縮機である。

圧縮機２は、ケーシング５内に収容され、ロータ３１とともにシャフト２１が軸線Ｏ回りに回転することでプロセスガスを圧縮する。本実施形態の圧縮機２は、軸線Ｏ方向に延在するシャフト２１と、シャフト２１の外周面に固定されたインペラ２２と、インペラ２２を収容するハウジング２３とを有している。

シャフト２１は、軸線Ｏ方向に延在する回転軸であり、軸線Ｏ回りに回転可能にケーシング５に支持されている。シャフト２１は、ハウジング２３を貫通しており、両端がハウジング２３から延出している。シャフト２１は、後述するケーシング５内において軸線Ｏ方向に延在している。

インペラ２２は、シャフト２１とともに回転し、インペラ２２内部を通過する作動流体を圧縮して圧縮流体を生成する。
ハウジング２３は、圧縮機２の外装であり、インペラ２２を内部に収容している。ハウジング２３は、ケーシング５内に収容されている。

モータ３は、圧縮機２に対して軸線Ｏ方向に間隔を空けてケーシング５内に収容されている。モータ３は、シャフト２１と一体をなすように固定されたロータ３１と、ロータ３１の外周側に配置されるステータ３２とを有している。

ロータ３１は、シャフト２１と一体となって軸線Ｏ回りに回転可能とされている。ロータ３１は、圧縮機２のシャフト２１に対してギア等を介さずに一体となって回転するように、軸線Ｏを基準とする周方向の外側であるシャフト２１の外周側に直接的に接続されている。ロータ３１は、例えば、ステータ３２が回転磁界を生成することで誘導電流が流れる回転子鉄心（不図示）を有している。

ステータ３２は、ロータ３１を外周側から覆うように周方向に隙間３３を空けて設けられている。ステータ３２は、例えばロータ３１の周方向に沿って複数配置された固定子鉄心（不図示）と、固定子鉄心に巻回された固定子巻線（不図示）とを有している。ステータ３２は、外部から電流が流れることで回転磁場を生成してロータ３１を回転させる。ステータ３２は、ケーシング５内に固定されている。

軸受部４は、ケーシング５内に収容され、シャフト２１を回転可能に支持する。本実施形態の軸受部４は、複数のジャーナル軸受４１及びスラスト軸受４２を備えている。

ジャーナル軸受４１は、シャフト２１に対して軸線Ｏを基準とする径方向に作用する荷重を支持する。ジャーナル軸受４１は、軸線Ｏ方向からモータ３及び圧縮機２を挟み込むようにシャフト２１の軸線Ｏ方向の両端に配置されている。ジャーナル軸受４１は、圧縮機２が設けられた領域とモータ３が設けられた領域との間であって、後述するシール部材５１よりもモータ３側にも配置されている。

スラスト軸受４２は、シャフト２１に形成されたスラストカラー２１ａを介して、シャフト２１に対して軸線Ｏ方向に作用する荷重を支持する。スラスト軸受４２は、圧縮機２が設けられた領域とモータ３が設けられた領域との間であって、後述するシール部材５１よりも圧縮機２側に配置されている。

ケーシング５は、圧縮機２とモータ３とを内部に収容している。ケーシング５は、軸線Ｏに沿った円筒形状をなしている。ケーシング５の内面は、軸線Ｏ方向の圧縮機２とモータ３との間でシャフト２１に向かって突出している。ケーシング５の突出した部分には、圧縮機２が設けられた領域とモータ３が設けられた領域との間をシールするシール部材５１が設けられている。このシール部材５１は、運動用の密封装置であり、回転するシャフト２１とケーシング５との間をシールしている。

また、ケーシング５のカバー５ｂ、プロセスガスを導入するインレット配管７、プロセスガスを排出するアウトレット配管８等の固定部には、接触式のシール装置１０（密封装置）が設けられている。シール装置１０は、固定用の密封装置である。

図２に示すように、本実施形態の圧縮機システム１に用いられているシール装置１０は、シール装置１０の内周側と外周側との間の、互いに対向する第一部材１１と第二部材１２との間に設けられている。第一部材１１と第二部材１２は、例えば、ケーシング本体５ａとカバー５ｂであり、配管７，８とケーシング本体５ａである。シール装置１０は、第一部材１１と第二部材１２とを固定する部分における第一部材１１と第二部材１２との間のクリアランスＣ（隙間）をシール（密封）する装置である。

第一部材１１と第二部材１２の少なくとも一方には、複数（本実施形態は２本）のリング収容溝１３が陥没するように形成されている。以下の説明では、２本のリング収容溝１３のうち、内周側（本実施形態の圧縮機２では内部空間Ｓ側）のリング収容溝１３を第一リング収容溝１３ａと呼び、外周側（本実施形態の圧縮機２では海水Ｗで満たされる領域側）のリング収容溝１３を第二リング収容溝１３ｂと呼ぶ。リング収容溝１３は、断面矩形状をなしている。

リング収容溝１３には、Ｏリング１４が圧縮装着されている。Ｏリング１４は、主に合成ゴムを原料として形成された断面円形のリング状のシール材である。Ｏリング１４の断面形状は円形に限らず、例えば多角形状としてもよい。
Ｏリング１４は、リング収容溝１３に所定のつぶししろを与えて圧縮装着されている。シール装置１０は、ゴム自体の反発力によってリング収容溝１３の壁面に圧着してシール作用を行う。

以下、第一リング収容溝１３ａとＯリング１４とによって構成されるシール部を第一シール部１５と呼び、第二リング収容溝１３ｂとＯリング１４とによって構成されるシール部を第二シール部１６と呼ぶ。
第一シール部１５は、互いに対向する第一部材１１と第二部材１２との間に形成されたクリアランスＣの延在方向（図２の左右方向）の一部をシールする。第二シール部１６は、第一シール部１５とは異なる位置で、クリアランスＣの延在方向の一部をシールする。
第一シール部１５は圧縮機２の内部空間Ｓ側のシール部であり、第二シール部１６は海水Ｗ側のシール部である。

第一部材１１と第二部材１２との間のクリアランスＣのうち、第一シール部１５と第二シール部１６との間の領域（以下、中間領域Ｍと呼ぶ）には、アキュムレータ１８が接続されている。具体的には、中間領域Ｍには、圧力調整配管１９を介してアキュムレータ１８が接続されている。アキュムレータ１８は、ケーシング５の内部に組み込まれてもよいし、ケーシング５の外部に固定されてもよい。アキュムレータ１８は、中間領域Ｍの圧力を調整する圧力調整部として機能する。

アキュムレータ１８は、中間領域Ｍを所望の圧力に調整可能な蓄圧器（圧力容器）である。中間領域Ｍには、媒体として気体が充填されている。中間領域Ｍに充填される媒体は、気体に限らず液体でもよい。即ち、アキュムレータ１８に蓄えられる流体は、気体でも液体でもよい。
中間領域Ｍには、中間領域Ｍ内の圧力Ｐｍを計測する圧力センサを設けてもよい。また、アキュムレータ１８に調整用の気体を供給するための圧力源を接続してもよい。アキュムレータ１８によって調整される気体の圧力の決定方法は後述する。

上述したように、本実施形態の圧縮機システム１は、高水圧の海底に設置されることがある。圧縮機システム１が海底に設置される場合、シールすべき第一部材１１と第二部材１２との間のクリアランスＣであって、第二シール部１６の外周側には、高水圧の海水Ｗが流入する。即ち、本実施形態のシール装置１０は、第一シール部１５の内周側（第一圧力領域）である圧縮機２の内部空間Ｓと、第二シール部１６の外周側（第二圧力領域）である高水圧の海水Ｗとの間をシールする。

次に、アキュムレータ１８の設定方法について説明する。アキュムレータ１８は、中間領域Ｍ内の気体の圧力Ｐｍが内部空間Ｓの圧力Ｐｉ及び海水Ｗの圧力Ｐｏ（水圧）よりも小さくなるように設定されている。換言すれば、中間領域Ｍの圧力Ｐｍは、シール装置１０によってシールされるクリアランスＣの内側及び外側の圧力Ｐｉ，Ｐｏよりも小さくなるように設定されている。即ち、中間領域Ｍの圧力Ｐｍは、以下の関係式（１）を満たすように設定されている。
Ｐｍ ≦ Ｐｉ，Ｐｏ ・・・（１）

本実施形態の圧縮機２の内部空間Ｓの圧力Ｐｉは、１ａｔａ（絶対圧力，ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ ａｂｓｏｌｕｔｅ）〜５００ａｔａの範囲で変化する。また、本実施形態の海水Ｗの圧力は１ａｔａ〜１００ａｔａの範囲で変化する。
本実施形態のアキュムレータ１８は、中間領域Ｍの圧力Ｐｍが１ａｔａ（Ｐｍ ≦ Ｐｉ，Ｐｏ）となるように設定されている。

次に、本実施形態のシール装置１０の作用について説明する。
圧縮機システム１が海中に配置されている場合、圧縮機２の停止時においては、例えば内部空間Ｓの圧力Ｐｉ＝１ａｔａ、海水Ｗの圧力Ｐｏ＝１００ａｔａである。即ち、内部空間Ｓの圧力Ｐｉと海水Ｗの圧力Ｐｏとの関係は、
Ｐｉ ＜ Ｐｏ
となる。即ち、海水Ｗの圧力Ｐｏの方が内部空間Ｓの圧力Ｐｉよりも大きくなる。

ここで、本実施形態のシール装置においては、中間領域Ｍの圧力Ｐｍ＝１ａｔａとされていることによって、
Ｐｍ ≦ Ｐｉ，Ｐｏ
となり、常にこの関係が保たれる。
この状態において、内部空間Ｓの圧力Ｐｉと中間領域Ｍの圧力Ｐｍとは等しいため、第一シール部１５のＯリング１４は動かない。第二シール部１６のＯリング１４は、中間領域Ｍの圧力Ｐｍよりも海水Ｗの圧力Ｐｏが高くなることによって、中間領域Ｍ側に移動する。

圧縮機２の運転時においては、例えば内部空間Ｓの圧力Ｐｉ＝５００ａｔａ、海水Ｗの圧力Ｐｏ＝１００ａｔａとなる。即ち、内部空間Ｓの圧力Ｐｉと海水Ｗの圧力Ｐｏとの関係は、
Ｐｉ ＞ Ｐｏ
となり、圧縮機２の停止時と比較して、圧力Ｐｉと圧力Ｐｏの大小関係が逆転（変化）する。即ち、シール装置１０の内周側と外周側は、互いに圧力の大小関係が変化する。
この状態において、第一シール部１５のＯリング１４は中間領域Ｍの圧力Ｐｍよりも内部空間Ｓの圧力Ｐｉが高くなることによって、中間領域Ｍ側に移動する。第二シール部１６のＯリング１４は、中間領域Ｍの圧力Ｐｍと海水Ｗの圧力Ｐｏの大小関係が変化しないことによって、中間領域Ｍ側にて動かない。

圧縮機２が停止・運転を繰り返して圧力Ｐｉと圧力Ｐｏとの間の大小関係が変化（逆転）する場合においても圧力Ｐｉと圧力Ｐｍとの間の大小関係、圧力Ｐｏと圧力Ｐｍとの間の大小関係は変化しない。即ち、内部空間Ｓの圧力Ｐｉと海水Ｗの圧力Ｐｏとの間の大小関係が逆転する場合においても、Ｏリング１４が内部空間Ｓ側（内周側）と海水Ｗ側（外周側）との間を移動することがない。

上記実施形態によれば、アキュムレータ１８を用いて内部空間Ｓの圧力Ｐｉと中間領域Ｍの圧力Ｐｍとの間の大小関係、及び海水Ｗの圧力Ｐｏと中間領域Ｍの圧力Ｐｍとの間の大小関係が変化しないように、中間領域Ｍの圧力Ｐｍを調節することによって、第一シール部１５のＯリング１８及び第二シール部１６のＯリング１８の位置を安定させることができる。
即ち、関係式（１）が成り立つように、中間領域Ｍの圧力Ｐｍを調整することによって、圧縮機２の停止・運転の度にシール装置１０の内外の圧力の大小関係の逆転が繰返し発生しても、Ｏリング１８が内部空間Ｓ側と海水Ｗ側との間を行ったり来たりしなくなる。これにより、Ｏリング１８の直径を安定させることができ、Ｏリング１８がリング収容溝１３の内部を移動して、摩耗したりむしれやねじれなどの損傷が生じたりすることを抑制することができる。

また、クリアランスＣに二つのシール部１５，１６が設けられることによって、シール装置１０のシール性をより向上させることができる。

また、アキュムレータ１８に図示しない圧力源を接続するなどして、中間領域Ｍの圧力Ｐｍは、随時調整が可能である。例えば、圧縮機２の運転中に、中間領域Ｍの圧力Ｐｍを上昇させることによって、中間領域Ｍの圧力Ｐｍと内部空間Ｓの圧力Ｐｉとの間の差圧、及び中間領域Ｍの圧力Ｐｍと海水Ｗの圧力Ｐｏとの間の差圧を小さくすることができる。これにより、Ｏリング１８にかかる負担を軽減することができる。

（第二実施形態）
以下、本発明の第二実施形態のシール装置１０Ｂを図面に基づいて説明する。なお、本実施形態では、上述した第一実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
図３に示すように、本実施形態のシール装置１０Ｂは、第一シール部１５と第二シール部１６に加えて、第一シール部１５と第二シール部１６との間に、第三シール部２５を設けている。第三シール部２５は、中間領域ＭにおいてクリアランスＣの延在方向の一部をシールするシール部である。
本実施形態のシール装置１０Ｂは、内部空間Ｓ側と海水Ｗ側との間のクリアランスＣに３つのシール部を有している。

中間領域は、第一中間領域Ｍ１と第二中間領域Ｍ２とに分割される。また、第一中間領域Ｍ１には、第一アキュムレータ１８ａが接続され、第二中間領域Ｍ２には、第二アキュムレータ１８ｂが接続されている。
第一アキュムレータ１８ａには、第一アキュムレータ１８ａに調整用の気体を供給するための圧力源２０ａが接続されている。同様に、第二アキュムレータ１８ｂには、第二アキュムレータ１８ｂに調整用の気体を供給するための圧力源２０ｂが接続されている。

第一中間領域Ｍ１には、第一中間領域Ｍ１の圧力Ｐｍ１を測定する第一圧力センサ２４ａが設けられている。第二中間領域Ｍ２には、第二中間領域Ｍ２の圧力Ｐｍ２を測定する第二圧力センサ２４ｂが設けられている。
同様に、シール装置１０Ｂは、内部空間Ｓの圧力Ｐｉを測定する圧力センサ２４ｃ、海水Ｗの圧力Ｐｏを測定する圧力センサ２４ｄも有している。圧縮機２の回転数などによって内部空間Ｓの圧力Ｐｉを把握することができれば、圧力センサ２４ｃは省略することができる。同様に、海水Ｗの圧力Ｐｏを把握することができれば、圧力センサ２４ｄは省略することができる。
即ち、第一中間領域Ｍ１の圧力Ｐｍ１は、第一アキュムレータ１８ａによって調節可能であり、第二中間領域Ｍ２の圧力Ｐｍ２は、第二アキュムレータ１８ｂによって調節可能である。

次に、本実施形態のシール装置１０Ｂの制御方法について説明する。
図示しない制御装置は、圧力センサ２４を参照して、第一中間領域Ｍ１の圧力Ｐｍ１が内部空間Ｓの圧力Ｐｉ以下となるように、かつ、第二中間領域Ｍ２の圧力Ｐｍ２が海水Ｗの圧力Ｐｏ以下となるように、アキュムレータ１８ａ，１８ｂ、及び圧力源２０ａ，２０ｂを制御する。

さらに、制御装置は、内部空間Ｓの圧力Ｐｉと第一中間領域Ｍ１の圧力Ｐｍ１との差圧、第一中間領域Ｍ１の圧力Ｐｍ１と第二中間領域Ｍ２の圧力Ｐｍ２との差圧、及び第二中間領域Ｍ２の圧力Ｐｍ２と海水Ｗの圧力Ｐｏとの差圧が、所定の圧力（例えば２００ａｔａ）以下となるように、アキュムレータ１８ａ，１８ｂ、及び圧力源２０ａ，２０ｂを制御する。
即ち、制御装置は、クリアランスＣの延在方向においてシール部を介して隣り合う領域間の差圧が、所定の圧力以下となるような制御を行う。

即ち、内部空間Ｓの圧力Ｐｉが１ａｔａであるときは、第一中間領域Ｍ１の圧力Ｐｍ１は、１ａｔａ以下に制御され、内部空間Ｓの圧力Ｐｉが５００ａｔａであるときは、第一中間領域Ｍ１の圧力Ｐｍ１は、３００ａｔａ以上５００ａｔａ以下に制御される。

上記実施形態によれば、シール装置１０Ｂを構成するシール部の数が第一実施形態のシール装置１０よりも多いため、シール装置１０Ｂのシール性を向上させることができる。
また、第三シール部２５のＯリング１４は、内部空間Ｓ側と海水Ｗ側とを移動することがあるものの、組成が不安定な内部空間Ｓのガスや、海水Ｗに曝されることがないため、Ｏリング１４の疲労が低減され、また、材料の選定が容易となる。

（第三実施形態）
以下、本発明の第三実施形態のシール装置１０Ｃを図面に基づいて説明する。なお、本実施形態では、上述した第一実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
図４示すように、本実施形態のシール装置１０Ｃは、第一シール部１５ａと第二シール部１６ａとアキュムレータ１８ｃとからなる第一シール部対２７と、第一シール部１５ｂと第二シール部１６ｂとアキュムレータ１８ｄとからなる第二シール部対２８と、を有し、第一シール部対２７と第二シール部対２８とがクリアランスＣの延在方向に隣接して設けられている。即ち、本実施形態のシール装置１０Ｃは、４つのシール部を有している。

また、隣り合う第一シール部対２７と第二シール部対２８の間の領域（以下、シール部対間領域Ｒと呼ぶ）には、この領域の圧力を調整する第二圧力調整部として機能するアキュムレータ１８ｅが接続されている。第二実施形態のシール装置１０Ｂと同様に、アキュムレータ１８には、圧力源２０が接続されており、クリアランスＣの各領域Ｓ，Ｍ３，Ｒ，Ｍ４，Ｗには、圧力センサ２４が設けられている。

次に、本実施形態のシール装置１０Ｃの制御方法について説明する。
図示しない制御装置は、圧力センサ２４を参照して、第一シール部対２７の中間領域Ｍ３の圧力Ｐｍ３が内部空間Ｓの圧力Ｐｉ及びシール部対間領域Ｒの圧力Ｐｒ以上となるように、かつ、第二シール部対２８の中間領域Ｍ４の圧力Ｐｍ４が海水Ｗの圧力Ｐｏ及びシール部対間領域Ｒの圧力Ｐｒ以上となるように、アキュムレータ１８及び圧力源２０を制御する。
即ち、制御装置は、中間領域Ｍ３，Ｍ４の圧力Ｐｍ３，Ｐｍ４が、シール部を介して隣り合う領域の圧力以下となるように、圧力調整部であるアキュムレータ１８を制御する。

さらに、制御装置は、内部空間Ｓの圧力Ｐｉと中間領域Ｍ３の圧力Ｐｍ３との差圧、中間領域Ｍ３の圧力Ｐｍ３とシール部対間領域Ｒの圧力Ｐｒとの差圧、シール部対間領域Ｒの圧力Ｐｒと中間領域Ｍ４の圧力Ｐｍ４との差圧、及び中間領域Ｍ４の圧力Ｐｍ４と海水Ｗの圧力Ｐｏとの差圧が、所定の圧力（例えば２００ａｔａ）以下となるように、アキュムレータ１８、及び圧力源２０を制御する。
即ち、制御装置は、各領域Ｓ，Ｍ３，Ｒ，Ｍ４，Ｗ間の差圧が過度に大きくなり、Ｏリング１４に負担をかけない様な制御を行う。

上記実施形態によれば、シール装置１０Ｃを構成するシール部の数が第二実施形態のシール装置１０Ｂよりも多いため、シール装置１０Ｃのシール性を向上させることができる。
また、シール部対２７，２８を構成するＯリング１４は、移動しないか、中間領域Ｍ３，Ｍ４側に押圧される構成となるため、第一実施形態のシール装置１０と同様に、Ｏリング１４の位置を安定させることができる。

なお、本実施形態では、シール部対２７，２８をクリアランスＣの延在方向の２ヶ所に設ける構成としたが、シール部対の数はこれに限らず、３ヶ所以上としてもよい。３ヶ所以上とすることによってシール装置１０Ｃのシール性のさらなる向上を図ることができる。

以上、本発明の実施形態について詳細を説明したが、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内において、種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記各実施形態においては、平面に適用されるシール装置を用いたが、これに限ることはなく、シール装置は、円筒面に適用することも可能である。
また、シール装置１０は、圧縮機システム１に設けられるシール装置のうち少なくとも一ヶ所に設けられていればよい。

１ 圧縮機システム
２ 圧縮機
３ モータ
４ 軸受部
５ ケーシング
５ａ ケーシング本体
５ｂ カバー
７ インレット配管
８ アウトレット配管
１０，１０Ｂ，１０Ｃ シール装置
１１ 第一部材
１２ 第二部材
１３ リング収容溝（溝）
１４ Ｏリング（シール材）
１５ 第一シール部
１６ 第二シール部
１８ アキュムレータ（圧力調整部）
１９ 圧力調整配管
２０ 圧力源
２１ シャフト
２２ インペラ
２３ ハウジング
２４ 圧力センサ
２５ 第三シール部
２７ 第一シール部対
２８ 第二シール部対
３１ ロータ
３２ ステータ
５１ シール部材
Ｃ クリアランス
Ｍ 中間領域
Ｏ 軸線
Ｒ 調整領域
Ｓ 内部空間（第一圧力領域）
Ｗ 海水（第二圧力領域）

Claims (7)

1. 互いに圧力の大小関係が変化する第一圧力領域と第二圧力領域との間の、互いに対向する第一部材と第二部材との間に形成されたクリアランスを、前記第一部材と前記第二部材のうち一方に形成された溝と前記溝に圧縮装着されたシール材とからなるシール部によってシールするシール装置であって、
   前記クリアランスの延在方向の一部をシールする第一シール部と、
   前記第一シール部と異なる位置で、前記クリアランスの延在方向の一部をシールする第二シール部と、
   前記クリアランスにおける前記第一シール部と前記第二シール部との間の中間領域の圧力を調整する圧力調整部と、を備えるシール装置。
2. 前記圧力調整部は、前記中間領域の圧力を前記第一圧力領域の圧力及び第二圧力領域の圧力以下に設定することを特徴とする請求項１に記載のシール装置。
3. 前記中間領域において前記クリアランスの延在方向の一部をシールする第三シール部と、
   前記第三シール部によって分割された二つの中間領域の圧力を調整する二つの圧力調整部と、を備える請求項１に記載のシール装置。
4. 二つの前記圧力調整部は、分割された前記中間領域の圧力を前記第一圧力領域の圧力及び第二圧力領域の圧力以下に設定することを特徴とする請求項３に記載のシール装置。
5. 前記第一シール部と前記第二シール部と前記圧力調整部からなるシール部対が前記クリアランスの延在方向に複数設けられ、隣りあう前記シール部対の間のシール部対間領域の圧力を調整する少なくとも一つの第二圧力調整部を有する、請求項１に記載のシール装置。
6. 前記圧力調整部は、前記中間領域の圧力を前記第一圧力領域の圧力及び第二圧力領域の圧力以下に設定し、
   前記第二圧力調整部は、前記シール部対間領域の圧力を前記シール部対の前記中間領域の圧力以上に設定する請求項５に記載のシール装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のシール装置を備え、
   水圧が所定の圧力以上である水中に配置される圧縮機。

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