JP2021181808A - ラビリンスシール、ラビリンスシール構造、および流体機械 - Google Patents

Abstract

【課題】ラビリンスシールでの流体の漏れ量を抑制する。【解決手段】ラビリンスシール４０は、第１部材段差部８０を備える。第１部材段差部８０は、第１部材１０のＹ２側部分に形成され、高圧側フィン６１の低圧側Ｘ２の面（６１ｂ）よりも低圧側Ｘ２に配置され、低圧側フィン６２の高圧側Ｘ１の面（６２ａ）よりも高圧側Ｘ１に配置される。第１部材高圧側段部８１は、第１部材１０のＹ２側部分を構成し、第１部材段差部８０よりも高圧側Ｘ１に配置される。第１部材低圧側段部８２は、第１部材１０のＹ２側部分を構成し、第１部材段差部８０よりも低圧側Ｘ２に配置され、第１部材高圧側段部８１よりもＹ２側に配置される。【選択図】図１

Description

本発明は、ラビリンスシール、ラビリンスシール構造、および流体機械に関する。

例えば特許文献１などに、従来のラビリンスシールが記載されている。同文献に記載のラビリンスシールは、第１部材から第２部材に向かって延びる高圧側フィンおよび低圧側フィンと、第２部材に形成される段差部と、第２部材から第１部材側に突出する突起と、を備えている。そして、第１部材と第２部材との隙間を流れる流体が、高圧側フィンと低圧側フィンとの間の空間で渦を形成することで、流体の漏れ量を抑制することが図られている。

特開２０１９−４９３４６号公報

一方で、流体の漏れ量をさらに抑制することが望まれている。

そこで、本発明は、流体の漏れ量を抑制することができる、ラビリンスシール、ラビリンスシール構造、および流体機械を提供することを目的とする。

ラビリンスシールは、流体機械に設けられる。前記流体機械は、第１部材と、第２部材と、隙間と、を備える。前記第２部材は、前記第１部材に対向する。前記隙間は、前記第１部材と前記第２部材との間に形成され、前記第１部材と前記第２部材とが対向する方向に直交する方向である流れ方向の高圧側から低圧側に流体が流れるように構成される。前記第１部材と前記第２部材とが対向する方向を対向方向とする。対向方向において前記第２部材から前記第１部材に向かう側を対向方向第１側とする。対向方向において前記第１部材から前記第２部材に向かう側を対向方向第２側とする。ラビリンスシールは、第２部材段差部と、第２部材高圧側段部と、第２部材低圧側段部と、高圧側フィンと、低圧側フィンと、突起と、第１部材段差部と、第１部材高圧側段部と、第１部材低圧側段部と、を備える。前記第２部材段差部は、前記第２部材の対向方向第１側部分に形成される。前記第２部材高圧側段部は、前記第２部材の対向方向第１側部分を構成し、前記第２部材段差部よりも高圧側に配置される。前記第２部材低圧側段部は、前記第２部材の対向方向第１側部分を構成し、前記第２部材段差部よりも低圧側に配置され、前記第２部材高圧側段部よりも対向方向第２側に配置される。前記高圧側フィンは、前記第１部材から前記第２部材高圧側段部に向かって延びるように配置され、前記第２部材段差部よりも高圧側に配置される。前記低圧側フィンは、前記第１部材から前記第２部材低圧側段部に向かって延びるように配置され、前記第２部材段差部よりも低圧側に配置される。前記突起は、前記第２部材高圧側段部から対向方向第１側に延びるように配置され、前記高圧側フィンよりも低圧側に配置される。前記第１部材段差部は、前記第１部材の対向方向第２側部分に形成され、前記高圧側フィンの低圧側の面よりも低圧側に配置され、前記低圧側フィンの高圧側の面よりも高圧側に配置される。前記第１部材高圧側段部は、前記第１部材の対向方向第２側部分を構成し、前記第１部材段差部よりも高圧側に配置される。前記第１部材低圧側段部は、前記第１部材の対向方向第２側部分を構成し、前記第１部材段差部よりも低圧側に配置され、前記第１部材高圧側段部よりも対向方向第２側に配置される。

上記構成により、ラビリンスシールでの流体の漏れ量を抑制することができる。

第１実施形態のラビリンスシール４０を有する流体機械１の一部を、直交方向Ｚから見た断面図である。 第２実施形態のラビリンスシール２４０を示す図１相当図である。 第３実施形態のラビリンスシール３４０を示す図１相当図である。 第４実施形態のラビリンスシール４４０を示す図１相当図である。 第５実施形態のラビリンスシール５４０を示す図１相当図である。 第６実施形態のラビリンスシール構造６３０を有する流体機械１の一部を、直交方向Ｚから見た断面図である。 第７実施形態のラビリンスシール構造７３０のラビリンスシール７４０を示す図１相当図である。 図７に示すラビリンスシール７４０（例２）、および第１部材段差部７８０を備えない例１のそれぞれの流体の漏れ量を示すグラフである。

（第１実施形態）
図１を参照して第１実施形態のラビリンスシール４０を備える流体機械１について説明する。

流体機械１は、第１部材１０に対して第２部材２０が移動する機械である。流体機械１は、例えば、流体を圧縮または膨張させる機械である。流体機械１は、例えば圧縮機であり、例えばターボ圧縮機であり、例えばギヤ内蔵ターボ圧縮機などである。流体機械１は、例えば膨張機でもよく、例えば膨張タービンなどでもよい。例えば、流体機械１は、第１部材１０に対して第２部材２０が回転する回転機械（流体回転機械）である。流体機械１が流体回転機械である場合、流体機械１は、軸流式でも遠心式でもよい。流体機械１は、第１部材１０と、第２部材２０と、隙間２５と、ラビリンスシール４０と、を備える。

第１部材１０は、静止体（ステータ）または可動体（ロータ）である。第２部材２０は、第１部材１０に対向する。第１部材１０が静止体の場合、第２部材２０は、可動体である。第１部材１０が可動体の場合、第２部材２０は、静止体である。静止体は、例えばケーシングである。静止体は、例えば、ケーシング内に配置され、ケーシングに固定される部材でもよい。可動体は、例えば、静止体に対して回転軸（図示なし）回りに回転する回転体である。回転体は、例えば回転軸部分でもよく、例えばインペラでもよく、例えばシュラウド付きインペラでもよい。

隙間２５は、第１部材１０と第２部材２０との間に形成される。隙間２５は、第１部材１０のＹ２側（対向方向第２側）（方向の詳細は後述）部分と、第２部材２０のＹ１側（対向方向第１側）部分と、の間に形成される。流れ方向Ｘの高圧側Ｘ１から、流れ方向Ｘの低圧側Ｘ２に、流体が隙間２５を流れるように、隙間２５が構成される。なお、流体は、流れ方向Ｘ以外の方向に流れてもよい（詳細は後述）。隙間２５を流れる流体は、例えば気体であり、例えば空気などである。

（方向）
第１部材１０と第２部材２０とが対向する方向を、対向方向Ｙとする。対向方向Ｙにおいて、第２部材２０から第１部材１０に向かう側を、Ｙ１側（対向方向第１側）とする。対向方向Ｙにおいて、第１部材１０から第２部材２０に向かう側を、Ｙ２側（対向方向第２側）とする。対向方向Ｙに直交する方向を、流れ方向Ｘとする。流れ方向Ｘにおける一方側を、高圧側Ｘ１とする。流れ方向Ｘにおける高圧側Ｘ１とは反対側を、低圧側Ｘ２とする。流体機械１が回転機械の場合、静止体に対する回転体の回転軸の方向は、どの方向でもよく、例えば流れ方向Ｘでもよく、例えば対向方向Ｙでもよく、例えば流れ方向Ｘおよび対向方向Ｙに対して傾斜する方向でもよい。流れ方向Ｘおよび対向方向Ｙのそれぞれに直交する方向を直交方向Ｚとする。

ラビリンスシール４０は、隙間２５での流体の漏れ流れの量（以下、漏れ量ともいう）を抑制する。さらに詳しくは、ラビリンスシール４０は、後述する渦Ｖ１および渦Ｖ２を発生させ、流体の圧力損失を発生させることで、流体の漏れ量を抑制する。ラビリンスシール４０の構造によって、渦Ｖ１および渦Ｖ２の形状や状態が変わり、漏れ量抑制の効果の大きさが変わる。流体機械１が回転機械の場合、ラビリンスシール４０は、例えば軸封部品などである。ラビリンスシール４０は、漏れ量を抑制することで、例えば流体機械１内での流体の循環を抑制してもよい。ラビリンスシール４０は、第１部材１０と第２部材２０とを接触させることなく（非接触で）、流体の漏れ量を抑制する装置（非接触シール）である。ラビリンスシール４０は、第２部材段差部５０と、第２部材高圧側段部５１と、第２部材低圧側段部５２と、高圧側フィン６１と、低圧側フィン６２と、突起７０と、第１部材段差部８０と、第１部材高圧側段部８１と、第１部材低圧側段部８２と、を備える。

第２部材段差部５０は、第２部材２０のＹ１側部分（例えば表面）に形成される。第２部材段差部５０は、低圧側Ｘ２に向かってＹ２側にずれる構造（いわば降段構造）を有する。第２部材段差部５０は、第２部材２０のうち第２部材段差部５０より高圧側Ｘ１の部分（第２部材高圧側段部５１）よりも、第２部材２０のうち第２部材段差部５０より低圧側Ｘ２の部分（第２部材低圧側段部５２）の方が、Ｙ２側に配置されるように構成される。第２部材段差部５０は、第２部材高圧側段部５１の低圧側Ｘ２端部からＹ２側に延びるように配置される。第２部材段差部５０は、第２部材低圧側段部５２の高圧側Ｘ１端部からＹ１側に延びるように配置される。流体機械１が回転機械の場合、第２部材段差部５０は、静止体に対する回転体の回転軸を中心とした環状（リング状）である。上記のような環状である点は、高圧側フィン６１、低圧側フィン６２、突起７０、および第１部材段差部８０のそれぞれについても同様である。第２部材段差部５０は、例えば対向方向Ｙに延び、例えば対向方向Ｙと一致する方向に延び、例えば対向方向Ｙに対して傾斜してもよい（図７の第２部材段差部７５０を参照）。直交方向Ｚから見たとき、第２部材段差部５０は、例えば直線状でもよく、例えば曲線状でもよく（図示なし）、例えば直線と曲線とを組み合わせた形状でもよい。

第２部材高圧側段部５１は、第２部材２０のＹ１側部分（例えば表面）を構成する。第２部材高圧側段部５１は、第２部材段差部５０よりも高圧側Ｘ１に配置される。第２部材高圧側段部５１は、流れ方向Ｘに延び、例えば流れ方向Ｘと一致する方向に延びるように配置される。直交方向Ｚから見たとき、第２部材高圧側段部５１は、例えば直線状であり、例えば略直線状などでもよい。

第２部材低圧側段部５２は、第２部材２０のＹ１側部分（例えば表面）を構成する。第２部材低圧側段部５２は、第２部材段差部５０よりも低圧側Ｘ２に配置される。第２部材低圧側段部５２は、第２部材高圧側段部５１よりもＹ２側に配置される。第２部材低圧側段部５２の形状は、例えば第２部材高圧側段部５１の形状と同様であり、例えば第２部材高圧側段部５１の形状と相違してもよい。例えば、流体機械１が回転機械であり、静止体に対する回転体の回転軸が流れ方向Ｘと一致する場合は、第２部材高圧側段部５１および第２部材低圧側段部５２のそれぞれは、回転軸を中心とする円筒状である。この場合であって、Ｙ１側が径方向外側（Ｙ２側が径方向内側）である場合は、第２部材低圧側段部５２は、第２部材高圧側段部５１に対して小径である。

高圧側フィン６１は、隙間２５を仕切るフィンである（低圧側フィン６２も同様）。高圧側フィン６１は、隙間２５を完全には仕切らず、流体の流路を狭めるように配置される（低圧側フィン６２も同様）。高圧側フィン６１は、第１部材１０のＹ２側部分（例えば表面）から第２部材高圧側段部５１に向かって（Ｙ２側に）延びるように配置される。高圧側フィン６１は、第２部材段差部５０よりも高圧側Ｘ１に配置される。高圧側フィン６１は、例えば第２部材２０と一体的に設けられ、例えば第２部材２０と別体でもよい（低圧側フィン６２も同様）。高圧側フィン６１は、高圧側フィン側面６１ｂと、高圧側フィン先端部６１ｔと、を備える。

高圧側フィン側面６１ｂは、高圧側フィン６１を構成する面（表面）であって、低圧側Ｘ２を向いた面である。高圧側フィン側面６１ｂは、例えば対向方向Ｙと一致する方向に延びてもよく、対向方向Ｙに対して傾斜してもよい（図７の高圧側フィン側面７６１ｂを参照）（低圧側フィン６２および突起７０のそれぞれの側面についても同様）。直交方向Ｚから見たとき、高圧側フィン側面６１ｂは、例えば直線状でもよく、例えば曲線状でもよく（図示なし）、例えば直線と曲線とを組み合わせた形状でもよい（低圧側フィン６２および突起７０のそれぞれの側面についても同様）。

高圧側フィン先端部６１ｔは、高圧側フィン６１の先端部であり、高圧側フィン６１のＹ２側の端部である。高圧側フィン先端部６１ｔは、例えば第１部材１０と第２部材高圧側段部５１との対向方向Ｙにおける中央よりもＹ２側に配置され、例えば第２部材高圧側段部５１の近傍に配置される。

低圧側フィン６２は、第１部材１０のＹ２側部分（例えば表面）から第２部材低圧側段部５２に向かって（Ｙ２側に）延びるように配置される。低圧側フィン６２は、第２部材段差部５０よりも低圧側Ｘ２に配置される。低圧側フィン６２は、低圧側フィン側面６２ａと、低圧側フィン先端部６２ｔと、を備える。

低圧側フィン側面６２ａは、低圧側フィン６２を構成する面（表面）であって、高圧側Ｘ１を向いた面である。

低圧側フィン先端部６２ｔは、低圧側フィン６２の先端部であり、低圧側フィン６２のＹ２側の端部である。低圧側フィン先端部６２ｔは、例えば第１部材１０と第２部材低圧側段部５２との対向方向Ｙにおける中央よりもＹ２側に配置され、例えば第２部材低圧側段部５２の近傍に配置される。例えば、低圧側フィン先端部６２ｔは、突起先端部７０ｔ（後述）よりもＹ２側に配置される。例えば、低圧側フィン先端部６２ｔは、第２部材高圧側段部５１よりもＹ２側に配置される。

突起７０は、第２部材高圧側段部５１からＹ１側に延びる（突出する）ように配置される。突起７０は、第２部材段差部５０よりも高圧側Ｘ１に配置される。突起７０は、高圧側フィン６１よりも低圧側Ｘ２に配置される。突起７０は、突起高圧側側面７０ａと、突起低圧側側面７０ｂと、突起先端部７０ｔと、を備える。

突起高圧側側面７０ａは、突起７０を構成する面（表面）であって、高圧側Ｘ１を向いた面である。突起高圧側側面７０ａは、高圧側フィン側面６１ｂよりも低圧側Ｘ２に配置され、高圧側フィン側面６１ｂとの間に流れ方向Ｘの間隔をあけて配置される。

突起低圧側側面７０ｂは、突起７０を構成する面（表面）であって、低圧側Ｘ２を向いた面である。突起低圧側側面７０ｂの流れ方向Ｘ位置（流れ方向Ｘにおける位置）は、例えば第２部材段差部５０の流れ方向Ｘ位置よりも高圧側Ｘ１の位置であり、例えば第２部材段差部５０の流れ方向Ｘ位置と同じ位置でもよい。突起７０の流れ方向Ｘにおける幅（厚さ）、すなわち突起高圧側側面７０ａから突起低圧側側面７０ｂまでの流れ方向Ｘにおける距離は、例えば高圧側フィン６１の厚さと同じでもよく、異なってもよい。突起７０の厚さは、例えば低圧側フィン６２の厚さと同じでもよく、異なってもよい。なお、高圧側フィン６１の厚さは、低圧側フィン６２の厚さと同じでもよく、異なってもよい。突起７０の厚さは、基部から先端部までにわたって一定でもよく、一定でなくてもよい。例えば、突起７０の全体または一部は、先端側（Ｙ１側）ほど厚さが薄くなってもよい（高圧側フィン６１の厚さ、および低圧側フィン６２の厚さ（図５参照）についても同様）。

突起先端部７０ｔは、突起７０のＹ１側の端部（先端部）である。突起先端部７０ｔは、例えば第１部材１０と第２部材高圧側段部５１との対向方向Ｙにおける中央よりもＹ２側に配置される。突起先端部７０ｔの対向方向Ｙ位置（対向方向Ｙにおける位置）は、例えば高圧側フィン先端部６１ｔよりもＹ１側の位置でもよく、例えば高圧側フィン先端部６１ｔの対向方向Ｙ位置と同じ位置でもよい（図示なし）。突起先端部７０ｔの対向方向Ｙ位置は、高圧側フィン先端部６１ｔの対向方向Ｙ位置よりもＹ２側でもよい（図示なし）。

第１部材段差部８０は、第１部材１０のＹ２側部分（例えば表面）に形成される。第１部材段差部８０は、低圧側Ｘ２に向かってＹ２側にずれる構造を有する。第１部材段差部８０は、第１部材１０のうち第１部材段差部８０より高圧側Ｘ１の部分（第１部材高圧側段部８１）よりも、第１部材１０のうち第１部材段差部８０より低圧側Ｘ２の部分（第１部材低圧側段部８２）の方が、Ｙ２側に配置されるように構成される。第１部材段差部８０は、第１部材高圧側段部８１の低圧側Ｘ２端部からＹ２側に延びるように配置される。第１部材段差部８０は、第１部材低圧側段部８２の高圧側Ｘ１端部からＹ１側に延びるように配置される。第１部材段差部８０は、例えば対向方向Ｙに延びるように配置され、例えば対向方向Ｙと一致する方向に延びるように配置され、例えば対向方向Ｙに対して傾斜してもよい（図２、および図３参照）。直交方向Ｚから見たとき、第１部材段差部８０は、例えば直線状でもよく、例えば曲線状でもよく、例えば直線と曲線とを組み合わせた形状でもよい（図３の第１部材段差部３８０を参照）。

第１部材高圧側段部８１は、第１部材１０のＹ２側部分（例えば表面）を構成する。第１部材高圧側段部８１は、第１部材段差部８０よりも高圧側Ｘ１に配置される。第１部材高圧側段部８１は、流れ方向Ｘに延びるように配置され、例えば流れ方向Ｘと一致する方向に延びるように配置される。直交方向Ｚから見たとき、第１部材高圧側段部８１は、例えば直線状であり、例えば略直線状などでもよい。

第１部材低圧側段部８２は、第１部材１０のＹ２側部分（例えば表面）を構成する。第１部材低圧側段部８２は、第１部材段差部８０よりも低圧側Ｘ２に配置される。第１部材低圧側段部８２は、第１部材高圧側段部８１よりもＹ２側に配置される。第１部材低圧側段部８２の形状は、例えば第１部材高圧側段部８１の形状と同様であり、例えば第１部材高圧側段部８１の形状と異なってもよい。例えば、流体機械１が回転機械であり、静止体に対する回転体の回転軸が流れ方向Ｘと一致する場合は、第１部材高圧側段部８１および第１部材低圧側段部８２のそれぞれは、回転軸を中心とする円筒状である。この場合であって、Ｙ１側が径方向外側（Ｙ２側が径方向内側）である場合は、第１部材低圧側段部８２は、第１部材高圧側段部８１に対して小径である。

（積層構造）
第１部材１０、高圧側フィン６１、および低圧側フィン６２は、構成材料を積層させて形成された積層構造を備える。第２部材２０、および突起７０は、構成材料を積層させて形成された積層構造を備える。第１部材１０、高圧側フィン６１、および低圧側フィン６２の組と、第２部材２０、および突起７０の組と、の２つの組のうち、一方の組のみが積層構造を備えてもよい。上記「構成材料」は、例えば金属材料である。積層構造の積層の方向は、どの方向でもよく、例えば流れ方向Ｘでもよく、例えば対向方向Ｙでもよく、流れ方向Ｘおよび対向方向Ｙに対して傾いた方向でもよい。この積層構造は、例えば３次元積層造形技術を利用して（３次元プリンタにより）形成されたものである。この積層構造は、どのような方式の３次元積層造形により形成されたものでもよい。例えば、この積層構造は、レーザ光で金属粉末を溶融させて金属を目的の形状に形成するレーザ溶融法（SLM：Selective laser melting）により形成されたものでもよい。この積層構造は、レーザ光で金属粉末を焼結させて金属を目的の形状に形成するレーザ焼結法により形成されたものでもよい。上記の金属粉末は、アトマイズ法（例えば水アトマイズ法など）により得られたものでもよく、アトマイズ法以外の方法（機械的に粉砕して粉末を得る方法など）により得られたものでもよい。この積層構造は、電子ビームで金属粉末を溶融や焼結させて形成されたものでもよい。この積層構造は、液体金属を基に形成されたものでもよい。

（流体の流れ）
隙間２５を流れる流体の流れの概要は、次の通りである。直交方向Ｚから見て略円形の渦Ｖ１および略円形の渦Ｖ２が、高圧側フィン６１と低圧側フィン６２との間の領域で発生する。渦Ｖ１は、高圧側フィン６１よりも低圧側Ｘ２かつ第１部材段差部８０よりも高圧側Ｘ１の領域で発生する。渦Ｖ２は、第２部材段差部５０よりも低圧側Ｘ２かつ低圧側フィン６２よりも高圧側Ｘ１の領域で発生する。

（流体のエネルギー損失）
渦Ｖ１および渦Ｖ２により、流体間摩擦が生じ、流体のエネルギー損失が生じる。上記「流体間摩擦」には、速度が異なる流体どうしの摩擦だけでなく、流速がゼロの流体とみなせる物と流体との摩擦も含まれる。上記「流速がゼロの流体とみなせる物」には、第２部材段差部５０、第２部材高圧側段部５１、第２部材低圧側段部５２、高圧側フィン６１、低圧側フィン６２、第１部材段差部８０、第１部材高圧側段部８１、および第１部材低圧側段部８２が含まれる。

（流れｆ７０など）
隙間２５を流れる流体は、例えば次のように流れる。高圧側フィン６１よりも高圧側Ｘ１の流体は、高圧側フィン先端部６１ｔと第２部材高圧側段部５１との間を通り、第２部材高圧側段部５１に沿うように低圧側Ｘ２に流れる。第２部材高圧側段部５１に沿うように流れる流体は、突起７０の近傍で、低圧側Ｘ２に流れながら、Ｙ１側に向きを変える。この流れは、突起７０の近傍から低圧側Ｘ２およびＹ１側に向かって流れる流れｆ７０を形成する。流れｆ７０は、渦Ｖ１と渦Ｖ２とに分岐する。

（渦Ｖ１）
渦Ｖ１を形成する流体は、次のように流れる。突起７０の近傍から低圧側Ｘ２およびＹ１側に向かって流れる流れｆ７０は、第１部材段差部８０の近傍に向かってＹ１側に向きを変え、第１部材段差部８０に沿うようにＹ１側に流れる。この流体は、第１部材高圧側段部８１に向かって高圧側Ｘ１に向きを変え、第１部材高圧側段部８１に沿うように高圧側Ｘ１に流れる。この流体は、高圧側フィン６１に向かってＹ２側に向きを変え、高圧側フィン６１の高圧側フィン側面６１ｂに沿うようにＹ２側に流れる。この流体は、第２部材高圧側段部５１の近傍の、低圧側Ｘ２に向かう流れに向かって、低圧側Ｘ２に向きを変え、突起先端部７０ｔの近傍を通り、流れｆ７０に合流する。

（渦Ｖ２）
渦Ｖ２を形成する流体は、次のように流れる。突起７０の近傍から低圧側Ｘ２およびＹ１側に向かって流れる流れｆ７０は、第１部材低圧側段部８２に向かって低圧側Ｘ２に向きを変え、第１部材低圧側段部８２に沿って低圧側Ｘ２に流れる。この流体は、低圧側フィン６２に向かってＹ２側に向きを変え、低圧側フィン６２の低圧側フィン側面６２ａに沿ってＹ２側に流れる。この流体の一部は、第２部材低圧側段部５２に向かって高圧側Ｘ１に向きを変え、第２部材低圧側段部５２に沿って高圧側Ｘ１に流れる。この流体は、第２部材段差部５０に向かってＹ１側に向きを変え、第２部材段差部５０に沿ってＹ１側に流れる。第２部材段差部５０と突起７０との流れ方向Ｘにおける距離によっては、この流体は、突起低圧側側面７０ｂに沿ってＹ１側に流れてもよい（図７参照）。

（漏れ流れｆ６２）
渦Ｖ２から、漏れ流れｆ６２が、次のように分岐する。低圧側フィン側面６２ａに沿ってＹ２側に流れる流体の一部は、第２部材低圧側段部５２に向かって低圧側Ｘ２に向きを変え、漏れ流れｆ６２となる。漏れ流れｆ６２は、低圧側フィン先端部６２ｔと第２部材低圧側段部５２との間を通り、低圧側フィン６２よりも低圧側Ｘ２に流れる（ラビリンスシール４０から漏れる）。

（第２部材段差部５０および突起７０による作用）
高圧側フィン先端部６１ｔと第２部材高圧側段部５１との間の領域と、低圧側フィン先端部６２ｔと第２部材低圧側段部５２との間の領域とが、流れ方向Ｘに直線的に並ぶ場合（いわば直通型の場合）は、流体が流れ方向Ｘに直線的に吹き抜けるおそれがある。一方、本実施形態のラビリンスシール４０では、第２部材段差部５０が設けられる。そのため、高圧側フィン先端部６１ｔと第２部材高圧側段部５１との間の領域と、低圧側フィン先端部６２ｔと第２部材低圧側段部５２との間の領域とが、対向方向Ｙにずれている。さらに、ラビリンスシール４０では、これらの領域の中間部（流れ方向Ｘにおける中間部）に突起７０が設けられている。よって、流体が流れ方向Ｘに吹き抜ける場合に比べ、流体の流路が複雑になり、流体のエネルギー損失が大きくなるので、ラビリンスシール４０での漏れ量が減少する。

（渦Ｖ１の流速）
第１部材段差部８０がない場合（すなわち第１部材高圧側段部８１と第１部材低圧側段部８２とが流れ方向Ｘに連続している場合（図７の面８９０を参照））と、第１部材段差部８０がある場合とを比較する。第１部材段差部８０がある場合は、突起７０の近傍から低圧側Ｘ２およびＹ１側に向かって流れる流れｆ７０が、第１部材段差部８０の近傍に向かってＹ１側に向きを変え、第１部材高圧側段部８１に向かって高圧側Ｘ１に向きを変えやすい。その結果、第１部材段差部８０がない場合に比べ、第１部材段差部８０がある場合は、直交方向Ｚから見た渦Ｖ１の形状が、円形により近い形状になり、流れ方向Ｘに扁平な形状になることが抑制される。よって、渦Ｖ１の流速が大きくなり、渦Ｖ１による流体間摩擦が大きくなり、流体のエネルギー損失が大きくなるので、ラビリンスシール４０での流体の漏れ量が減少する。

（渦Ｖ２の流速）
上記のように、第１部材段差部８０がある場合は、第１部材段差部８０がない場合に比べ、渦Ｖ１の流速が大きくなる。その結果、突起７０の近傍から低圧側Ｘ２およびＹ１側に流れる流れｆ７０の、Ｙ１側への流速が大きくなり、低圧側Ｘ２への流速が小さくなる。よって、突起７０の近傍の流体が低圧側Ｘ２に略まっすぐに流れること（例えば特許文献１の図１を参照）が抑制される。よって、流れｆ７０が、よりＹ１側に向かって流れやすく、第１部材低圧側段部８２に近づきやすい。すると、直交方向Ｚから見た渦Ｖ２の形状が円形により近い形状になり、流れ方向Ｘに扁平な形状になることが抑制され、渦Ｖ２の面積が大きくなる。よって、渦Ｖ２の流速が大きくなる。また、流れｆ７０の流速が大きくなるので、流れｆ７０から分岐する渦Ｖ２の流速が大きくなる。渦Ｖ２の流速が大きくなるので、渦Ｖ２による流体間摩擦が大きくなり、流体のエネルギー損失が大きくなるので、ラビリンスシール４０での流体の漏れ量が減少する。

（第１部材段差部８０の位置の詳細）
渦Ｖ１および渦Ｖ２での流体のエネルギー損失ができるだけ大きくなるように、第１部材段差部８０の位置が設定されることが好ましい。突起７０の近傍から低圧側Ｘ２およびＹ１側に向かって流れる流れｆ７０が、第１部材段差部８０に向かって流れ、第１部材段差部８０に再付着するように、第１部材段差部８０の位置が設定されることが好ましい。

第１部材段差部８０の位置が高圧側Ｘ１すぎると、第１部材段差部８０が高圧側フィン６１に近づきすぎることになり、渦Ｖ１が小さくなり、渦Ｖ１の流速を大きくする効果が限定される。そこで、第１部材段差部８０は、突起７０よりも低圧側Ｘ２に配置されること（この条件を［条件Ａ１］とする）が好ましい。さらに詳しくは、第１部材段差部８０は、突起７０のうち最も低圧側Ｘ２の部分（図１では突起低圧側側面７０ｂ）よりも低圧側Ｘ２に配置されることが好ましい。第１部材段差部８０の少なくとも一部が対向方向Ｙに対して傾斜する場合（図２、図３参照）は、第１部材段差部８０の流れ方向Ｘにおける中央の位置を、上記［条件Ａ１］における第１部材段差部８０の位置とする。

第１部材段差部８０の位置が低圧側Ｘ２すぎると、第１部材段差部８０が低圧側フィン６２に近づきすぎることになり、渦Ｖ１が流れ方向Ｘに扁平になり、渦Ｖ１の流速を大きくする効果が限定される。そこで、第１部材段差部８０は、Ｌａ≧Ｌｂ／２を満たすこと（この条件を［条件Ａ２］とする）が好ましい。ここで、Ｌａは、第１部材段差部８０と低圧側フィン６２との流れ方向Ｘにおける距離である。さらに詳しくは、Ｌａは、第１部材段差部８０と、低圧側フィン６２のうち最も高圧側Ｘ１の位置と、の流れ方向Ｘ方向における距離である。第１部材段差部８０の少なくとも一部が対向方向Ｙに対して傾斜する場合（図２、図３参照）は、第１部材段差部８０の流れ方向Ｘにおける中央の位置を、上記［条件Ａ２］のＬａの定義における第１部材段差部８０の位置とする。Ｌｂは、突起７０と低圧側フィン６２との流れ方向Ｘにおける距離（さらに詳しくは最短距離）である。ここでは、低圧側フィン６２のうち最も高圧側Ｘ１の位置を低圧側フィン６２の位置とする。

なお、第１部材段差部８０の位置に関する条件は、上記［条件Ａ１］および［条件Ａ２］以外にも、様々に設定されてもよい。例えば、第１部材段差部８０は、突起７０の最も高圧側Ｘ１の部分（図１では突起高圧側側面７０ａ）よりも低圧側Ｘ２に配置されてもよい。第１部材段差部８０は、突起先端部７０ｔに関する位置（例えば突起先端部７０ｔの最も高圧側Ｘ１の位置、流れ方向Ｘにおける中央位置、および最も低圧側Ｘ２の位置、のいずれか）よりも低圧側Ｘ２に配置されてもよい。第１部材段差部８０は、第２部材段差部５０に関する位置（例えば第２部材段差部５０の最も高圧側Ｘ１の位置、流れ方向Ｘにおける中央位置、および最も低圧側Ｘ２の位置、のいずれか）よりも低圧側Ｘ２に配置されてもよい。第１部材段差部８０の少なくとも一部が対向方向Ｙに対する傾斜する場合、上記［条件Ａ１］では、第１部材段差部８０の流れ方向Ｘにおける中央の位置を第１部材段差部８０の位置とした。一方、第１部材段差部８０の最も高圧側Ｘ１または最も低圧側Ｘ２の位置を、第１部材段差部８０の位置としてもよい（条件Ａ２についても同様）。上記［条件Ａ２］では、Ｌａ≧Ｌｂ／２が満たされたが、例えば、Ｌａ≧Ｌｂ×２／３が満たされてもよく、Ｌａ≧Ｌｂ／３が満たされてもよい。上記［条件Ａ２］では、低圧側フィン６２のうち最も高圧側Ｘ１の位置を低圧側フィン６２の位置とした。一方、低圧側フィン側面６２ａに関する位置（例えば最も低圧側Ｘ２の位置、または流れ方向Ｘにおける中央位置）を、低圧側フィン６２の位置としてもよい。

（効果）
図１に示すラビリンスシール４０による効果は次の通りである。

（第１の発明の効果）
ラビリンスシール４０は、流体機械１に設けられる。流体機械１は、第１部材１０と、第２部材２０と、隙間２５と、を備える。第２部材２０は、第１部材１０に対向する。隙間２５は、第１部材１０と第２部材２０との間に形成され、流れ方向Ｘの高圧側Ｘ１から低圧側Ｘ２に流体が流れるように構成される。流れ方向Ｘは、第１部材１０と第２部材２０とが対向する方向に直交する方向である。第１部材１０と第２部材２０とが対向する方向を対向方向Ｙとする。対向方向Ｙにおいて第２部材２０から第１部材１０に向かう側をＹ１側（対向方向第１側）とする。対向方向Ｙにおいて第１部材１０から第２部材２０に向かう側をＹ２側（対向方向第２側）とする。ラビリンスシール４０は、第２部材段差部５０と、第２部材高圧側段部５１と、第２部材低圧側段部５２と、高圧側フィン６１と、低圧側フィン６２と、突起７０と、第１部材段差部８０と、第１部材高圧側段部８１と、第１部材低圧側段部８２と、を備える。

［構成１−１］第２部材段差部５０は、第２部材２０のＹ１側部分に形成される。第２部材高圧側段部５１は、第２部材２０のＹ１側部分を構成し、第２部材段差部５０よりも高圧側Ｘ１に配置される。第２部材低圧側段部５２は、第２部材２０のＹ１側部分を構成し、第２部材段差部５０よりも低圧側Ｘ２に配置され、第２部材高圧側段部５１よりもＹ２側に配置される。高圧側フィン６１は、第１部材１０から第２部材高圧側段部５１に向かって延びるように配置され、第２部材段差部５０よりも高圧側Ｘ１に配置される。低圧側フィン６２は、第１部材１０から第２部材低圧側段部５２に向かって延びるように配置され、第２部材段差部５０よりも低圧側Ｘ２に配置される。突起７０は、第２部材高圧側段部５１からＹ１側に延びるように配置され、高圧側フィン６１よりも低圧側Ｘ２に配置される。

［構成１−２］第１部材段差部８０は、第１部材１０のＹ２側部分に形成される。第１部材段差部８０は、高圧側フィン６１の低圧側Ｘ２の面（高圧側フィン側面６１ｂ）よりも低圧側Ｘ２に配置され、低圧側フィン６２の高圧側Ｘ１の面（低圧側フィン側面６２ａ）よりも高圧側Ｘ１に配置される。第１部材高圧側段部８１は、第１部材１０のＹ２側部分を構成し、第１部材段差部８０よりも高圧側Ｘ１に配置される。第１部材低圧側段部８２は、第１部材１０のＹ２側部分を構成し、第１部材段差部８０よりも低圧側Ｘ２に配置され、第１部材高圧側段部８１よりもＹ２側に配置される。

上記［構成１−１］では、高圧側フィン６１と第２部材高圧側段部５１との間を通った流体が、突起７０に向かってＹ１側に向きを変え、突起７０の近傍から低圧側Ｘ２およびＹ１側に向かって流れる流れｆ７０を形成しやすい。この流れｆ７０により、高圧側フィン６１と低圧側フィン６２との間の隙間２５内の空間に、渦Ｖ１が形成されやすい。また、上記［構成１−１］では、隙間２５内の空間であって、第２部材段差部５０よりも低圧側Ｘ２、低圧側フィン６２よりも高圧側Ｘ１の空間に、渦Ｖ２が形成されやすい。

ここで、ラビリンスシール４０では、上記［構成１−２］の第１部材段差部８０が設けられる。よって、流れｆ７０の一部の流体が、第１部材段差部８０に沿うようにＹ１側に流れ、第１部材高圧側段部８１に向かって高圧側Ｘ１に向きを変えるような流れを形成しやすく、このような流れを含む渦Ｖ１を形成しやすい。したがって、第１部材段差部８０が設けられない場合に比べ、対向方向Ｙから見た渦Ｖ１の形状が、流れ方向Ｘに扁平になることを抑制することができる。その結果、渦Ｖ１の流速を向上させることができ、渦Ｖ１による流体間摩擦を向上させることができ、流体のエネルギー損失を向上させることができ、ラビリンスシール４０での流体の漏れ量を抑制することができる。

また、対向方向Ｙから見た渦Ｖ１の形状が、流れ方向Ｘに扁平になることを抑制できる結果、突起７０の近傍の流体が低圧側Ｘ２に略まっすぐに流れること（例えば特許文献１の図１を参照）が抑制される。よって、流れｆ７０の一部の流体が、Ｙ１側に流れやすく、第１部材低圧側段部８２に近づきやすくなり、このような流れを含む渦Ｖ２を形成しやすい。したがって、第１部材段差部８０が設けられない場合に比べ、渦Ｖ２の対向方向Ｙにおける幅を大きくでき、対向方向Ｙから見た渦Ｖ２の形状が流れ方向Ｘに扁平になることを抑制することができる。その結果、渦Ｖ２の流速を向上させることができ、渦Ｖ２による流体間摩擦を向上させることができ、流体のエネルギー損失を向上させることができ、ラビリンスシール４０での流体の漏れ量を抑制することができる。

（第２の発明の効果）
［構成２］第１部材段差部８０は、突起７０よりも低圧側Ｘ２に配置される。

上記［構成２］により、第１部材段差部８０が突起７０よりも高圧側Ｘ１に配置される場合に比べ、突起７０の近傍から低圧側Ｘ２およびＹ１側に向かって流れる流れｆ７０が、第１部材段差部８０と高圧側フィン６１との間の空間に流入しやすい。よって、第１部材段差部８０に沿うようにＹ１側に流れ、第１部材高圧側段部８１に向かって高圧側Ｘ１に向きを変えるような流れの流速を向上さえることができる。よって、渦Ｖ１の流速をより向上させることができる。渦Ｖ１の流速を向上させることができる結果、流れｆ７０から分岐する渦Ｖ２の流速も向上させることができる。

（第３の発明の効果）
［構成３］第１部材段差部８０と低圧側フィン６２との流れ方向Ｘにおける距離をＬａとする。突起７０と低圧側フィン６２との流れ方向Ｘにおける距離をＬｂとする。このとき、Ｌａ≧Ｌｂ／２である。

上記［構成３］により、Ｌａ＜Ｌｂ／２の場合に比べ、対向方向Ｙから見た渦Ｖ１の形状が流れ方向Ｘに扁平になることを、より抑制することができる。その結果、渦Ｖ１の流速をより向上させることができる。渦Ｖ１の流速を向上させることができる結果、流れｆ７０から分岐する渦Ｖ２の流速も向上させることができる。

（第５の発明の効果）
［構成５］ラビリンスシール４０の、第１部材１０、高圧側フィン６１、および低圧側フィン６２は、構成材料を積層させて形成された積層構造を備える。

上記［構成５］の「構成材料を積層させて形成された積層構造」は、複雑な形状でも容易に製造可能な構造である。よって、第１部材１０、高圧側フィン６１、および低圧側フィン６２を容易に製造することができる。その結果、流体機械１の製造コストを抑制することができる。

（第６の発明の効果）
［構成６］ラビリンスシール４０の、第２部材２０、および突起７０は、構成材料を積層させて形成された積層構造を備える。

上記［構成６］の「構成材料を積層させて形成された積層構造」は、複雑な形状でも容易に製造可能な構造である。よって、第２部材２０、および突起７０を容易に製造することができる。その結果、流体機械１の製造コストを抑制することができる。

（第２実施形態）
図２を参照して、第２実施形態のラビリンスシール２４０について、第１実施形態との相違点を説明する。なお、第２実施形態のラビリンスシール２４０のうち、第１実施形態との共通点については、説明を省略する。共通点の説明を省略する点については、後述する他の実施形態の説明も同様である。相違点は、第１部材段差部２８０の形状である。

第１部材段差部２８０は、Ｙ２側ほど低圧側Ｘ２に配置されるように、対向方向Ｙに対して傾斜する。図２に示す例では、第１部材段差部２８０の全体は、対向方向Ｙに対して傾斜する。第１部材段差部２８０の一部のみが、対向方向Ｙに対して傾斜してもよい（図３に示す第１部材段差部３８０を参照）。

（流体の流れ）
第１実施形態（図１参照）での流体の流れに対する、本実施形態での流体の流れの相違点を説明する。流れｆ７０は、第１部材段差部２８０に向かって流れ、第１部材段差部２８０に沿って、Ｙ１側および高圧側Ｘ１に向きを変え、第１部材高圧側段部８１に向かって高圧側Ｘ１に向きを変える。このとき、第１部材段差部２８０が、Ｙ１側ほど高圧側Ｘ１に配置されるように対向方向Ｙに対して傾斜するので、第１部材段差部２８０に沿うように流れる流体が高圧側Ｘ１に向きを変えやすい。よって、渦Ｖ１の流速をより増やすことができ、渦Ｖ１による流体間摩擦を増やすことができ、流体のエネルギー損失を増やすことができる。よって、ラビリンスシール２４０での流体の漏れ量をより抑制することができる。

（第３実施形態）
図３を参照して、第３実施形態のラビリンスシール３４０について、第１実施形態との相違点を説明する。相違点は、第１部材段差部３８０の形状である。

第１部材段差部３８０のＹ１側端部およびＹ２側端部（角の部分）は、曲面状であり、直交方向Ｚから見て弧状である。上記「弧状」は、円弧状でもよく、略円弧状でもよく、楕円弧状でもよく、略楕円弧状でもよい（他の「弧状」についても同様）。第１部材段差部３８０は、第１曲面部３８０ａと、平面部３８０ｂと、第２曲面部３８０ｃと、を備える。

第１曲面部３８０ａは、第１部材高圧側段部８１に連続するように配置される。第１曲面部３８０ａは、直交方向Ｚから見たとき、低圧側Ｘ２およびＹ１側に（図３における右上に）凸の弧状である。第１曲面部３８０ａは、第１部材高圧側段部８１と平面部３８０ｂとを連続的に（滑らかに）つなぐような形状を有する。

平面部３８０ｂは、対向方向Ｙと一致する方向に延びる。

第２曲面部３８０ｃは、第１部材低圧側段部８２に連続するように配置される。第２曲面部３８０ｃは、直交方向Ｚから見たとき、高圧側Ｘ１およびＹ２側に（図３における左下に）凸の弧状である。第２曲面部３８０ｃは、第１部材高圧側段部８１と平面部３８０ｂとを連続的に（滑らかに）つなぐような形状を有する。

なお、第１部材段差部３８０が弧状の部分を有する場合に、平面部３８０ｂが設けられなくてもよい。例えば、第１曲面部３８０ａと第２曲面部３８０ｃとが連続してもよい。また、第１部材段差部３８０は、第１曲面部３８０ａおよび第２曲面部３８０ｃのうち一方のみを備えてもよい。例えば、平面部３８０ｂのＹ２側端部が、第１部材低圧側段部８２に直接つながれてもよい。例えば、第１曲面部３８０ａのＹ２側端部が、第１部材低圧側段部８２に直接つながれてもよい。また、第１部材段差部３８０の全体が、直交方向Ｚから見て弧状でもよい。

（流体の流れ）
第１実施形態（図１参照）での流体の流れに対する、本実施形態での流体の流れの相違点を説明する。ここでは、第１部材段差部３８０が第１曲面部３８０ａを備える場合について説明する。流れｆ７０は、突起７０の近傍から第１部材段差部３８０に向かって流れる。この流体は、第１曲面部３８０ａに沿うように流れ、Ｙ１側および高圧側Ｘ１に向きを変え、第１部材高圧側段部８１に向かって高圧側Ｘ１に向きを変える。このとき、第１曲面部３８０ａに沿うように流れる流体が、第１曲面部３８０ａに沿いながら滑らかに向きを変えることができ、高圧側Ｘ１に向きを変えやすい。さらに、第１部材段差部３８０が、直交方向Ｚから見て直線状の場合（図２参照）に比べ、第１曲面部３８０ａは、渦Ｖ１の流れに沿うような形状である。よって、渦Ｖ１の流速をより大きくすることができ、渦Ｖ１による流体間摩擦を増やすことができ、流体のエネルギー損失を増やすことができる。よって、ラビリンスシール３４０での流体の漏れ量をより抑制することができる。

（第４実施形態）
図４を参照して、第４実施形態のラビリンスシール４４０について、第１実施形態との相違点を説明する。相違点は、低圧側フィン４６２の形状である。

低圧側フィン４６２では、低圧側フィン先端部６２ｔは、低圧側フィン４６２のＹ１側の端部（基部、根本部分）よりも高圧側Ｘ１に配置される。低圧側フィン４６２の低圧側フィン側面４６２ａのＹ２側端部は、低圧側フィン側面４６２ａのＹ１側端部よりも、高圧側Ｘ１に配置される。例えば、低圧側フィン側面４６２ａは、Ｙ２側ほど高圧側Ｘ１に配置されるように、対向方向Ｙに対して傾斜する。低圧側フィン側面４６２ａの全体が対向方向Ｙに対して傾斜してもよく、低圧側フィン側面４６２ａの一部のみが対向方向Ｙに対して傾斜してもよい。

（流体の流れ）
第１実施形態（図１参照）での流体の流れに対する、本実施形態での流体の流れの相違点は次の通りである。渦Ｖ２は、低圧側フィン側面４６２ａに沿うようにＹ２側に流れる。ここで、低圧側フィン４６２の低圧側フィン先端部６２ｔは、低圧側フィン４６２のＹ１側端部よりも高圧側Ｘ１に配置される。よって、低圧側フィン側面４６２ａに沿うように流れる流体は、第２部材低圧側段部５２に向かって、高圧側Ｘ１に向きを変えやすい。よって、渦Ｖ２から漏れ流れｆ６２に分岐する流量を減らすことができ、ラビリンスシール４４０での流体の漏れ量を抑制することができる。

また、低圧側フィン側面４６２ａは、Ｙ２側ほど高圧側Ｘ１に配置されるように、対向方向Ｙに対して傾斜する。よって、低圧側フィン側面４６２ａに沿うように流れる流体は、Ｙ２側および高圧側Ｘ１に、対向方向Ｙに対して傾斜して流れやすい。よって、この流体は、第２部材低圧側段部５２に向かって、高圧側Ｘ１に向きを変えやすい。よって、渦Ｖ２から漏れ流れｆ６２に分岐する流量を減らすことができ、ラビリンスシール４４０での流体の漏れ量を抑制することができる。

（第５実施形態）
図５を参照して、第５実施形態のラビリンスシール５４０について、第４実施形態との相違点を説明する。相違点は、低圧側フィン５６２の形状である。

低圧側フィン５６２は、直交方向Ｚから見たとき、低圧側Ｘ２およびＹ２側に（図５における右下に）凸の弧状である。低圧側フィン５６２の低圧側フィン側面５６２ａは、直交方向Ｚから見たとき、低圧側Ｘ２およびＹ２側に（図５における右下に）凸の弧状である。直交方向Ｚから見たとき、低圧側フィン側面５６２ａの、一部が弧状でもよく、全体が弧状でもよい。

（流体の流れ）
第４実施形態（図４参照）での流体の流れに対する、本実施形態での流体の流れの相違点は次の通りである。渦Ｖ２は、低圧側フィン側面５６２ａに沿うようにＹ２側に流れる。直交方向Ｚから見たとき、図４に示すように低圧側フィン側面４６２ａが直線状の場合に比べ、図５に示す低圧側フィン側面５６２ａは、渦Ｖ２の流れに沿うような形状である。よって、渦Ｖ２の流速を大きくすることができる。よって、渦Ｖ２による流体間摩擦を増やすことができ、流体のエネルギー損失を増やすことができ、ラビリンスシール５４０での流体の漏れ量をより抑制することができる。

（第６実施形態）
図６を参照して、第６実施形態のラビリンスシール構造６３０について、第１実施形態との相違点を説明する。ラビリンスシール構造６３０は、流れ方向に連続して配置されるラビリンスシール６４０を備える。

複数のラビリンスシール６４０のそれぞれは、第１〜第５実施形態、および後述する第７実施形態の、いずれかのラビリンスシールである。図６に示す例では、４つのラビリンスシール６４０のそれぞれは、図１に示すラビリンスシール４０と同様の構造を有する。

図６に示すように、流れ方向Ｘに隣り合うラビリンスシール６４０のうち、高圧側Ｘ１に配置されるものをラビリンスシール６４０−１、低圧側Ｘ２に配置されるものをラビリンスシール６４０−２とする。高圧側Ｘ１のラビリンスシール６４０−１の低圧側フィン６２は、低圧側Ｘ２のラビリンスシール６４０−２の高圧側フィン６１と兼用される。複数のラビリンスシール６４０のそれぞれが第２部材段差部５０および第１部材段差部８０を備えるので、第２部材２０のＹ１側部分および第１部材１０のＹ２側部分のそれぞれは、階段状である。

（第４の発明の効果）
［構成４］ラビリンスシール構造６３０は、ラビリンスシール６４０が、流れ方向Ｘに連続して配置されるものである。

上記［構成４］により、ラビリンスシール６４０が１つのみ設けられる場合に比べ、ラビリンスシール構造６３０での流体の流路を長くできる。よって、流体のエネルギー損失をより増やすことができる。よって、ラビリンスシール構造６３０での流体の漏れ量をより抑制することができる。

（第７の発明の効果）
［構成７］上記［構成６］のラビリンスシール構造６３０の、第１部材１０、高圧側フィン６１、および低圧側フィン６２は、構成材料を積層させて形成された積層構造を備える。

上記［構成６］では、ラビリンスシール６４０が、流れ方向Ｘに連続して配置されるので、ラビリンスシール構造６３０は、複雑な構造になる。一方、上記［構成７］の「構成材料を積層させて形成された積層構造」は、複雑な形状でも容易に製造可能な構造である。よって、第１部材１０、複数の高圧側フィン６１、および複数の低圧側フィン６２のそれぞれを容易に製造することができる。その結果、流体機械１の製造コストを抑制することができる。

（第８の発明の効果）
［構成８］上記［構成６］のラビリンスシール構造６３０の、第２部材２０、および突起７０は、構成材料を積層させて形成された積層構造を備える。

上記［構成６］では、ラビリンスシール６４０が、流れ方向Ｘに連続して配置されるので、ラビリンスシール構造６３０は、複雑な構造になる。一方、上記［構成６］の「構成材料を積層させて形成された積層構造」は、複雑な形状でも容易に製造可能な構造である。よって、第２部材２０、および複数の突起７０のそれぞれを容易に製造することができる。その結果、流体機械１の製造コストを抑制することができる。

（第７実施形態）
図７を参照して、第７実施形態のラビリンスシール構造７３０について、第６実施形態のラビリンスシール構造６３０などとの相違点を説明する。図６に示すラビリンスシール構造６３０と同様に、図７に示すラビリンスシール構造７３０は、複数のラビリンスシール７４０を備える。図７では、複数のラビリンスシール７４０のうち１つのラビリンスシール７４０を示した。ラビリンスシール７４０は、第２部材段差部７５０と、高圧側フィン側面７６１ｂと、突起７７０と、第１部材段差部７８０と、を備える。

第２部材段差部７５０は、対向方向Ｙに対して傾斜する。さらに詳しくは、第２部材段差部７５０は、Ｙ１側ほど高圧側Ｘ１に配置されるように、対向方向Ｙに対して傾斜する。第２部材段差部７５０は、突起７７０の突起低圧側側面７０ｂに連続するように配置される。

高圧側フィン側面７６１ｂは、対向方向Ｙに対して傾斜する。さらに詳しくは、高圧側フィン側面７６１ｂは、Ｙ２側ほど高圧側Ｘ１に配置されるように、対向方向Ｙに対して傾斜する。

突起７７０は、対向方向Ｙに対して傾斜する。さらに詳しくは、突起７７０の突起高圧側側面７０ａは、Ｙ１側ほど高圧側Ｘ１に配置されるように、対向方向Ｙに対して傾斜する（突起７７０の突起低圧側側面７０ｂも同様）。

第１部材段差部７８０は、図３に示す第１部材段差部３８０と同様の第１曲面部３８０ａおよび平面部３８０ｂを備える。

ラビリンスシール７４０の低圧側フィン６２は、図５に示す低圧側フィン５６２と同様の、直交方向Ｚから見て弧状の低圧側フィン側面５６２ａを備える。

（比較）
図７に示す第１部材段差部７８０が設けられないシール（例１）と、第１部材段差部７８０が設けられるラビリンスシール７４０（例２）と、のそれぞれについて、数値解析により漏れ量を算出し、比較した。例２のラビリンスシール７４０は、図７に示す形状のものである。また、例１のシールの第１部材１０のＹ２側の面８９０、および低圧側フィン側面８６２ａを、図７において二点鎖線で示す。算出結果のグラフを図８に示す。このグラフでは、例１の漏れ量を１とした。例１に対して、例２のラビリンスシール７４０では、約１５％の漏れ量低減性能があるという知見を得た。

（変形例）
上記実施形態は様々に変形されてもよい。例えば、互いに異なる実施形態の構成要素どうしが組み合わされてもよい。例えば、各構成要素の配置や形状が変更されてもよい。例えば、互いに異なる構造のラビリンスシール４０などが流れ方向Ｘに連続して配置されてもよい。

１ 流体機械
１０ 第１部材
２０ 第２部材
２５ 隙間
４０、２４０、３４０、４４０、５４０、６４０、７４０ ラビリンスシール
５０、７５０ 第２部材段差部
５１ 第２部材高圧側段部
５２ 第２部材低圧側段部
６１ 高圧側フィン
６２ 低圧側フィン
７０、７７０ 突起
８０、２８０、３８０、７８０ 第１部材段差部
８１ 第１部材高圧側段部
８２ 第１部材低圧側段部
６３０、７３０ ラビリンスシール構造
Ｘ 流れ方向
Ｘ１ 高圧側
Ｘ２ 低圧側
Ｙ 対向方向
Ｙ１ 対向方向第１側
Ｙ２ 対向方向第２側

Claims (8)

1. 第１部材と、
   前記第１部材に対向する第２部材と、
   前記第１部材と前記第２部材との間に形成され、前記第１部材と前記第２部材とが対向する方向に直交する方向である流れ方向の高圧側から低圧側に流体が流れるように構成される隙間と、
   を備える流体機械に設けられるラビリンスシールであって、
   前記第１部材と前記第２部材とが対向する方向を対向方向とし、
   対向方向において前記第２部材から前記第１部材に向かう側を対向方向第１側とし、
   対向方向において前記第１部材から前記第２部材に向かう側を対向方向第２側とし、
   前記第２部材の対向方向第１側部分に形成される第２部材段差部と、
   前記第２部材の対向方向第１側部分を構成し、前記第２部材段差部よりも高圧側に配置される第２部材高圧側段部と、
   前記第２部材の対向方向第１側部分を構成し、前記第２部材段差部よりも低圧側に配置され、前記第２部材高圧側段部よりも対向方向第２側に配置される第２部材低圧側段部と、
   前記第１部材から前記第２部材高圧側段部に向かって延びるように配置され、前記第２部材段差部よりも高圧側に配置される高圧側フィンと、
   前記第１部材から前記第２部材低圧側段部に向かって延びるように配置され、前記第２部材段差部よりも低圧側に配置される低圧側フィンと、
   前記第２部材高圧側段部から対向方向第１側に延びるように配置され、前記高圧側フィンよりも低圧側に配置される突起と、
   前記第１部材の対向方向第２側部分に形成され、前記高圧側フィンの低圧側の面よりも低圧側に配置され、前記低圧側フィンの高圧側の面よりも高圧側に配置される第１部材段差部と、
   前記第１部材の対向方向第２側部分を構成し、前記第１部材段差部よりも高圧側に配置される第１部材高圧側段部と、
   前記第１部材の対向方向第２側部分を構成し、前記第１部材段差部よりも低圧側に配置され、前記第１部材高圧側段部よりも対向方向第２側に配置される第１部材低圧側段部と、
   を備える、
   ラビリンスシール。
2. 請求項１に記載のラビリンスシールであって、
   前記第１部材段差部は、前記突起よりも低圧側に配置される、
   ラビリンスシール。
3. 請求項１または２に記載のラビリンスシールであって、
   前記第１部材段差部と前記低圧側フィンとの流れ方向における距離をＬａ、前記突起と前記低圧側フィンとの流れ方向における距離をＬｂとしたとき、
   Ｌａ≧Ｌｂ／２である、
   ラビリンスシール。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のラビリンスシールが、流れ方向に連続して配置される、ラビリンスシール構造。
5. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のラビリンスシールの、前記第１部材、前記高圧側フィン、および前記低圧側フィンは、構成材料を積層させて形成された積層構造を備える、
   流体機械。
6. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のラビリンスシールの、前記第２部材、および前記突起は、構成材料を積層させて形成された積層構造を備える、
   流体機械。
7. 請求項４に記載のラビリンスシール構造の、前記第１部材、前記高圧側フィン、および前記低圧側フィンは、構成材料を積層させて形成された積層構造を備える、
   流体機械。
8. 請求項４に記載のラビリンスシール構造の、前記第２部材、および前記突起は、構成材料を積層させて形成された積層構造を備える、
   流体機械。

Images