JP5425009B2

JP5425009B2 - 流体機械

Info

Publication number: JP5425009B2
Application number: JP2010164083A
Authority: JP
Inventors: 利幸宮武
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2010-07-21
Filing date: 2010-07-21
Publication date: 2014-02-26
Anticipated expiration: 2030-07-21
Also published as: CN102345602A; KR20120011797A; CN102345602B; JP2012026324A; KR101284488B1

Description

本発明は、流体機械（例えばスクリュロータを備えたスクリュ流体機械）に関する。

特許文献１には、図４に示すように、対象流体を圧縮、または、膨張するスクリュロータ１０１を収容するロータ室１０２と、このロータ室１０２の高圧側および低圧側にそれぞれ、スクリュロータ１０１のロータ軸１０３，１０３を支持する軸受１０４，１０４を設置する軸受室１０５，１０６とを備えたスクリュ流体機械１００が開示されている。

高圧側の軸受室１０５内部には軸受１０４よりロータ室１０２側に、ロータ室１０２側から順に第１シール部材１０７、第２シール部材１０８、および、第３シール部材１０９が配設されている。第１シール部材１０７と第２シール部材１０８の間には、第１シール空間１１０が形成され、第２シール部材１０８と第３シール部材１０９の間には、第２シール空間１１１が形成されている。

第１シール部材１０７は非接触シールであるため、ロータ室１０２から第１シール空間１１０への対象流体の漏れが僅かに生じる。第１シール空間１１０に漏出した対象流体は、第２シール部材１０８の耐用圧力以下の大気に連通する第１連通孔１１２を通して大気に放出される。また、第１シール空間１１０の対象流体の一部が第１連通孔１１２を通して大気に放出されずに第２シール部材１０８を越えて第２シール空間１１１に漏出した場合でも、第３シール部材１０９の耐用圧力以下の大気に連通する第２連通孔１１３を通して大気に放出される。このようにして、対象流体が、第３シール部材１０９から見てロータ室１０２とは反対側で、軸受室１０５に配設されている軸受１０４側の空間に侵入し、軸受１０４に悪影響を及ぼすことを回避でき、また、第２シール空間１１１と軸受室１０５に配設されている軸受１０４側の空間との間を封止する第３シール部材１０９の損耗を回避できるようになっている。

一方、スクリュ流体機械１００では、対象流体を圧縮、または、膨張する際に、対象流体より荷重を受けてスクリュロータ１０１のロータ軸１０３が傾斜することが考えられる。スクリュロータ１０１のロータ軸１０３が傾斜した場合、軸受１０４の内輪も外輪に対して傾斜する。一般的に、軸受には、その機能を発揮する上で許容される外輪に対する内輪の最大傾斜角が規定されている。スクリュ流体機械１００では、前記傾斜によって内輪の傾斜角が最大傾斜角を超えないように設計する必要があり、そのためにはスクリュロータ１０１と軸受１０４との間の距離を可能な限り小さくすることが有利である。

しかしながら、スクリュロータ１０１と軸受１０４との間の距離を小さくすると、第１連通孔１１２や第２連通孔１１３の流路の断面積が小さくなり流動抵抗が大きくなってしまう。そのため、第１シール空間１１０および第２シール空間１１１の圧力を、第２シール部材１０８と第３シール部材１０９それぞれの耐用圧力以下に低減することができなくなる。また、対象流体を前記流路からスクリュ流体機械１００の外部で近隣の大気空間に放出できない場合、第１連通孔１１２、および、第２連通孔１１３からスクリュ流体機械１００の外部で遠方の低圧空間まで配管する必要があり、その配管によって、さらに流動抵抗を増大させる結果、第１シール空間１１０および第２シール空間１１１の圧力値を所望の値に低減できない別の要因となっていた。

特開２００９−２５０１９５号公報

本発明は、ロータとロータのロータ軸を支持する軸受との間の距離を小さく維持しつつ、軸受室のシール部材間のシール空間の圧力を効率良く低減できる流体機械を提供することを課題とする。

前記課題を解決するための手段として、本発明の流体機械は、対象流体を圧縮、または、膨張するロータを収容するロータ室と、前記ロータのロータ軸を挿通する軸受室を前記ロータ室の高圧側および低圧側のそれぞれに有するケーシングと、前記高圧側および低圧側の軸受室にそれぞれ設置され、前記ロータのロータ軸を回転可能に支持する軸受とを備える流体機械において、前記高圧側の軸受室内に前記軸受より前記ロータ室側に位置するように設けられ、前記ロータ軸と前記ケーシングとの間を封止する非接触シールである高圧側第１シール部材と、前記高圧側の軸受室内に前記高圧側第１シール部材と前記軸受の間に位置するように設けられ、前記ロータ軸と前記ケーシングとの間を封止する非接触シールである高圧側第２シール部材と、前記高圧側の軸受室内の前記高圧側第１シール部材と前記高圧側第２シール部材の間に設けられた高圧側第１シール空間と、前記ケーシングに前記高圧側第１シール空間と連続するように設けられた高圧側第１連通路と、前記ケーシングに、前記ロータ室から離れた位置に、一側が前記高圧側第１連通路と連続し他側が前記ケーシングの外部である大気と連通するように設けられ、前記高圧側第１シール空間内の圧力が前記高圧側第２シール部材の耐用圧力以下となるように、前記高圧側第１連通路から進入する対象流体を拡散して前記大気に放出する第１拡散空間とを備えるようにした。

この構成によれば、ロータ室から高圧側第１シール部材を越えて高圧側第１シール空間に漏出した対象流体は、高圧側第１連通路を通って第１拡散空間に進入する。そして、対象流体は第１拡散空間で拡散して圧力を下げ、ケーシングの外部に放出される。第１拡散空間を設けることにより、高圧側第１連通路での流動抵抗を低減できるので、ロータとロータのロータ軸を支持する軸受との間の距離を小さく維持しつつ、軸受室の高圧側第１シール部材と高圧側第２シール部材との間の高圧側第１シール空間の圧力を効率良く低減できる。このようにして、高圧側第１シール空間内の圧力を高圧側第２シール部材の耐用圧力以下となるように維持できる。

前記高圧側の軸受室内に前記高圧側第２シール部材と前記軸受の間に位置するように設けられ、前記ロータ軸と前記ケーシングとの間を封止する非接触シールおよび接触シールの何れかである高圧側第３シール部材と、前記高圧側の軸受室内の前記高圧側第２シール部材と前記高圧側第３シール部材の間に設けられた高圧側第２シール空間と、前記ケーシングに前記高圧側第２シール空間と連続するように設けられた高圧側第２連通路と、前記ケーシングに、前記ロータ室から離れた位置に、一側が前記高圧側第２連通路と連続し他側が前記ケーシングの外部である大気と連通するように設けられ、前記高圧側第２シール空間内の圧力が前記高圧側第３シール部材の耐用圧力以下となるように、前記高圧側第２連通路から進入する対象流体を拡散して前記大気に放出する第２拡散空間とを備えることが好ましい。この構成によれば、高圧側第１シール空間から高圧側第２シール部材を越えて高圧側第２シール空間に漏出した対象流体は、高圧側第２連通路を通って第２拡散空間に進入する。そして、対象流体は第２拡散空間で拡散して圧力を下げ、ケーシングの外部に放出される。第２拡散空間を設けることにより、高圧側第２連通路での流動抵抗を低減できるので、ロータとロータのロータ軸を支持する軸受との間の距離を小さく維持しつつ、軸受室の高圧側第２シール部材と高圧側第３シール部材との間の高圧側第２シール空間の圧力を効率良く低減できる。このようにして、高圧側第２シール空間内の圧力を高圧側第３シール部材の耐用圧力以下となるように維持できる。

前記低圧側の軸受室内に前記軸受より前記ロータ室側に位置するように設けられ、前記ロータ軸と前記ケーシングとの間を封止する低圧側第１シール部材と、前記低圧側の軸受室内に前記低圧側第１シール部材と前記軸受の間に位置するように設けられ、前記ロータ軸と前記ケーシングとの間を封止する低圧側第２シール部材と、前記低圧側の軸受室内に前記低圧側第２シール部材と前記軸受の間に位置するように設けられ、前記ロータ軸と前記ケーシングとの間を封止する低圧側第３シール部材と、前記低圧側の軸受室内の前記低圧側第１シール部材と前記低圧側第２シール部材の間に設けられた低圧側第１シール空間と、前記低圧側の軸受室内の前記低圧側第２シール部材と前記低圧側第３シール部材の間に設けられた低圧側第２シール空間と、前記ケーシングに設けられ、前記低圧側第１シール空間と前記第１拡散空間とを連通する低圧側第１連通路と、前記ケーシングに設けられ、前記低圧側第２シール空間と前記第２拡散空間とを連通する低圧側第２連通路とを備えることが好ましい。この構成によれば、ロータ室から低圧側第１シール部材を越えて低圧側第１シール空間に漏出した対象流体は、低圧側第１連通路を通って第１拡散空間に進入する。また、低圧側第１シール空間から低圧側第２シール部材を越えて低圧側第２シール空間に漏出した対象流体は、低圧側第２連通路を通って第２拡散空間に進入する。そして、対象流体は第１拡散空間および第２拡散空間それぞれで拡散して圧力を下げ、ケーシングの外部に放出される。第１拡散空間および第２拡散空間を設けることにより、低圧側第１連通路および低圧側第２連通路での流動抵抗を低減できるので、ロータとロータのロータ軸を支持する軸受との間の距離を小さく維持しつつ、軸受室の低圧側第１シール部材と低圧側第２シール部材との間の低圧側第１シール空間および低圧側第２シール部材と低圧側第３シール部材との間の低圧側第２シール空間の圧力を効率良く低減できる。このようにして、低圧側第１シール空間内の圧力を低圧側第２シール部材の耐用圧力以下となるように維持できるとともに、低圧側第２シール空間内の圧力を低圧側第３シール部材の耐用圧力以下となるように維持できる。また、装置外の配管を簡素化できるので、組み立ての作業性の向上、および、装置を含む設備全体の小型化を実現できる。

前記第１拡散空間を前記ケーシングの内部に設けることが好ましい。

前記第１拡散空間を前記ケーシングの外周部分に設けることが好ましい。この構成によれば、対象流体の放熱量を低減することができる。さらに、ケーシングの内部に第１拡散空間を形成する必要がないので、ケーシングの加工を容易にすることができる。

前記第２拡散空間を前記ケーシングの内部に設けることが好ましい。

前記第２拡散空間を前記ケーシングの外周部分に設けることが好ましい。この構成によれば、対象流体の放熱量を低減することができる。さらに、ケーシングの内部に第２拡散空間を形成する必要がないので、ケーシングの加工を容易にすることができる。

本発明によれば、第１拡散空間を設けることにより、高圧側第１連通路での流動抵抗を低減できるので、ロータとロータのロータ軸を支持する軸受との間の距離を小さく維持しつつ、軸受室の高圧側第１シール部材と高圧側第２シール部材との間の高圧側第１シール空間の圧力を効率良く低減できる。

本発明の第１実施形態の流体機械の概略構成を示す図。本発明の第２実施形態の流体機械の概略構成を示す図。本発明の第３実施形態の流体機械の概略構成を示す図。従来の流体機械の概略構成を示す図。

以下、本発明における第１の実施の形態を図面を参照して説明する。

図１は、本発明の流体機械の第１実施形態であるスクリュ圧縮機１０を示す。スクリュ圧縮機１０は、ケーシング１１のロータ室１２内に収容された雌雄咬合する一対のスクリュロータ１３，１３で、低圧（たとえば略大気圧）の対象流体（空気、蒸気など）を（例えば０．５ＭＰａＧに）圧縮して吐出するものである。

ケーシング１１には、ロータ室１２に圧縮すべき対象流体を供給する吸込流路（図示せず）と、ロータ室１２内でスクリュロータ１３，１３によって圧縮された対象流体を排出する吐出流路（図示せず）と、スクリュロータ１３のロータ軸１４，１４を吸込側（低圧側）および吐出側（高圧側）で、それぞれ、支持する構造を設置するための軸受室１５，１６が設けられている。軸受室１５，１６は、それぞれ、ロータ室１２から順に配置された小径部１７，１８と大径部（封油空間）１９，２０とを備えている。

ロータ軸１４は、吸込側の軸受室１５の大径部１９内に設置されたころ軸受２１と、吐出側の軸受室１６の大径部２０内に設置された２つの玉軸受２２とで回転可能に支持され、吸込側の軸受室１５からケーシング１１を貫通して外部に延伸し、不図示のモータに接続される。

吸込側の軸受室１５の小径部１７内には、ロータ室１２から順に、低圧側第１シール部材２３、低圧側第２シール部材２４、および、低圧側第３シール部材２５が互いに間隔をあけて設けられている。低圧側第１シール部材２３および低圧側第２シール部材２４は、吸込流路（図示せず）からころ軸受２１側に対象流体が浸入しないようにロータ軸１４とケーシング１１との間を封止する。低圧側第１シール部材２３は、ラビリンスシール等の非接触式シールである。低圧側第２シール部材２４は、ビスコシール等の非接触式シールである。低圧側第３シール部材２５は、ころ軸受２１の油がスクリュロータ１３側に流出しないようにロータ軸１４とケーシング１１との間を封止する。低圧側第３シール部材２５は、リップシール等の接触式シールであるが、非接触式シールであってもよい。

低圧側第１シール部材２３と低圧側第２シール部材２４の間には、低圧側第１シール空間２６が設けられている。また、低圧側第２シール部材２４と低圧側第３シール部材２５の間には、低圧側第２シール空間２７が設けられている。

ケーシング１１には、低圧側第１シール空間２６と外部（大気）とを連通する低圧側第１連通路２８がスクリュロータ１３のロータ軸１４と直交する方向に延びるように設けられている。また、ケーシング１１には、低圧側第２シール空間２７と外部（大気）とを連通する低圧側第２連通路２９がスクリュロータ１３のロータ軸１４と直交する方向に延びるように設けられている。

吐出側の軸受室１６の小径部１８内には、ロータ室１２から順に、高圧側第１シール部材３０、高圧側第２シール部材３１、および、高圧側第３シール部材３２が互いに間隔をあけて設けられている。高圧側第１シール部材３０および高圧側第２シール部材３１は、吐出流路（図示せず）から玉軸受２２側に対象流体が浸入しないようにロータ軸１４とケーシング１１との間を封止する。高圧側第１シール部材３０は、ラビリンスシール等の非接触式シールである。高圧側第２シール部材３１は、ビスコシール等の非接触式シールである。高圧側第３シール部材３２は、玉軸受２２の油がスクリュロータ１３側に流出しないようにロータ軸１４とケーシング１１との間を封止する。高圧側第３シール部材３２は、リップシール等の接触式シールであるが、非接触式シールであってもよい。

高圧側第１シール部材３０と高圧側第２シール部材３１の間には、高圧側第１シール空間３３が設けられている。また、高圧側第２シール部材３１と高圧側第３シール部材３２の間には、高圧側第２シール空間３４が設けられている。

ケーシング１１には、高圧側第１シール空間３３と後述する第１拡散空間３７とを連通する高圧側第１連通路３５がスクリュロータ１３のロータ軸１４と直交する方向に延びるように設けられている。また、ケーシング１１には、高圧側第２シール空間３４と後述する第２拡散空間３８とを連通する高圧側第２連通路３６がスクリュロータ１３のロータ軸１４と直交する方向に延びるように設けられている。

ケーシング１１には、ロータ室１２の径方向外側にロータ室１２と間隔をあけて（すなわち、ロータ室１２から離れた位置に）第１拡散空間３７が設けられている。第１拡散空間３７は、一側が高圧側第１連通路３５と連続し他側がケーシング１１の外部（大気）と連通している。第１拡散空間３７は、その大部分が、ロータ室１２に沿うように延びており、高圧側第１連通路３５から進入する対象流体を拡散して、高圧側第１シール空間３３内の圧力が高圧側第２シール部材３１の耐用圧力以下となるような充分な大きさを有している。

また、ケーシング１１には、ロータ室１２の径方向外側にロータ室１２と間隔をあけて（すなわち、ロータ室１２から離れた位置に）第２拡散空間３８が設けられている。第２拡散空間３８は、一側が高圧側第２連通路３６と連続し他側がケーシング１１の外部（大気）と連通している。第２拡散空間３８は、その大部分が、ロータ室１２に沿うように延びており、高圧側第２連通路３６から進入する対象流体を拡散して、高圧側第２シール空間３４内の圧力が高圧側第３シール部材３２の耐用圧力以下となるような充分な大きさを有している。

スクリュ圧縮機１０は、吸込流路（図示せず）からロータ室１２に供給された対象流体を、スクリュロータ１３，１３の圧縮空間（図示せず）で圧縮してロータ室１２から吐出流路（図示せず）へ吐出する。

高圧側第１シール部材３０は、スクリュロータ１３，１３で圧縮された対象流体をロータ室１２内に封止するものであるが、高圧側第１シール空間３３には、僅かながら対象流体が漏出する。高圧側第１シール空間３３に漏出した対象流体は、高圧側第１連通路３５を通って第１拡散空間３７に進入する。そして、対象流体は第１拡散空間３７で拡散して圧力を下げ、ケーシング１１の外部に放出される。

また、対象流体が高圧側第１シール空間３３から高圧側第２シール部材３１を越えたとしても、高圧側第２シール空間３４の高圧側第３シール部材３２により軸受２２側への漏出は阻止される。高圧側第２シール空間３４に漏出した対象流体は、高圧側第２連通路３６を通って第２拡散空間３８に進入する。そして、対象流体は第２拡散空間３８で拡散して圧力を下げ、ケーシング１１の外部に放出される。

ロータ室１２から低圧側第１シール部材２３を越えて低圧側第１シール空間２６に漏出した対象流体は、低圧側第１連通路２８を通ってケーシング１１の外部に放出される。また、低圧側第１シール空間２６から低圧側第２シール部材２４を越えて低圧側第２シール空間２７に漏出した対象流体は、低圧側第２連通路２９を通ってケーシング１１の外部に放出される。

第１拡散空間３７を設けることにより、高圧側第１連通路３５での流動抵抗を低減できるので、スクリュロータ１３とスクリュロータ１３のロータ軸１４を支持する軸受２２との間の距離を小さく維持しつつ、軸受室１６の高圧側第１シール部材３０と高圧側第２シール部材３１との間の高圧側第１シール空間３３の圧力を効率良く低減できる。このようにして、高圧側第１シール空間３３内の圧力を高圧側第２シール部材３１の耐用圧力以下となるように維持できる。

第２拡散空間３８を設けることにより、高圧側第２連通路３６での流動抵抗を低減できるので、スクリュロータ１３とスクリュロータ１３のロータ軸１４を支持する軸受２２との間の距離を小さく維持しつつ、軸受室１６の高圧側第２シール部材３１と高圧側第３シール部材３２との間の高圧側第２シール空間３４の圧力を効率良く低減できる。このようにして、高圧側第２シール空間３４内の圧力を高圧側第３シール部材３２の耐用圧力以下となるように維持できる。

ケーシング１１に低圧側第１連通路２８を設けることにより、低圧側第１シール空間２６内の圧力を低圧側第２シール部材２４の耐用圧力以下となるように維持できる。そして、ケーシング１１に低圧側第２連通路２９を設けることにより、低圧側第２シール空間２７内の圧力を低圧側第３シール部材２５の耐用圧力以下となるように維持できる。

第１拡散空間３７、第２拡散空間３８を設けることによって、対象流体が流れる方向と直交する方向の面積が小さい高圧側第１連通路３５、高圧側第２連通路３６の長さを短くすることができるので、高圧側第１連通路３５、高圧側第２連通路３６を通過する対象流体の流動抵抗を小さくすることができ、圧力損失が過大になるのを防止できる。また、第１拡散空間３７、および、第２拡散空間３８の下流側に流路を拡張した場合であっても、その流路の通過断面積を、高圧側第１連通路３５および高圧側第２連通路３６の対象流体が流れる方向と直交する方向の面積より大きくできるので、その流路の圧力損失の影響を高圧側第１シール空間３３、および、高圧側第２シール空間３４に及ぼすことを回避できる。

図２は、第２実施形態におけるスクリュ圧縮機１０を示す。本実施形態において、第１実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付して説明を省略する。

低圧側第１連通路２８は、低圧側第１シール空間２６と第１拡散空間３７とを連通している。また、低圧側第２連通路２９は、低圧側第２シール空間２７と第２拡散空間３８とを連通している。

ロータ室１２から低圧側第１シール部材２３を越えて低圧側第１シール空間２６に漏出した対象流体は、低圧側第１連通路２８を通って第１拡散空間３７に進入する。また、低圧側第１シール空間２６から低圧側第２シール部材２４を越えて低圧側第２シール空間２７に漏出した対象流体は、低圧側第２連通路２９を通って第２拡散空間３８に進入する。そして、対象流体は第１拡散空間３７および第２拡散空間３８それぞれで拡散して圧力を下げ、ケーシング１１の外部に放出される。第１拡散空間３７および第２拡散空間３８を設けることにより、対象流体が流れる方向と直交する方向の面積が小さい低圧側第１連通路２８および低圧側第２連通路２９を短くでき流動抵抗を低減できるので、スクリュロータ１３とスクリュロータ１３のロータ軸１４を支持する軸受２１との間の距離を小さく維持しつつ、軸受室１５の低圧側第１シール部材２３と低圧側第２シール部材２４との間の低圧側第１シール空間２６および低圧側第２シール部材２４と低圧側第３シール部材２５との間の低圧側第２シール空間２７の圧力を効率良く低減できる。このようにして、低圧側第１シール空間２６内の圧力を低圧側第２シール部材２４の耐用圧力以下となるように維持できるとともに、低圧側第２シール空間２７内の圧力を低圧側第３シール部材２５の耐用圧力以下となるように維持できる。また、装置１０外の配管（第１拡散空間３７、第２拡散空間３８より下流への配管）を簡素化できるので、組み立ての作業性の向上、および、装置１０を含む設備全体の小型化を実現できる。

図３は、第３実施形態におけるスクリュ圧縮機１０を示す。本実施形態において、第１実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付して説明を省略する。

ケーシング１１の内部に、第１拡散空間３７は設けられていない。高圧側第１連通路３５は、高圧側第１シール空間３３とケーシング１１の外壁３９との間を貫通している。ケーシング１１の外壁３９には、外孔４０が設けられた第１拡散空間形成部材４１が取り付けられている。第１拡散空間形成部材４１とケーシング１１の外壁３９との間、すなわち、ケーシング１１の外周部分には、閉塞した第１拡散空間３７が形成されている。第１拡散空間３７は、高圧側第１連通路３５と連続している。また、第１拡散空間３７は、低圧側第１連通路２８と連続している。一方、第１拡散空間３７と外部（大気）とは第１拡散空間形成部材４１の外孔４０により連通している。高圧側第１シール空間３３内の圧力が高圧側第２シール部材３１の耐用圧力以下、更には、低圧側第２シール部材２４の耐用圧力以下となるように高圧側第１連通路３５から進入する対象流体を充分大きな断面積を有する外孔４０によって充分低い圧力（ほぼ大気圧）に保たれた第１拡散空間３７へ拡散する。低圧側第１シール空間２６を低圧側第１連通路２８により第１拡散空間３７と連通させても低圧側第２シール部材２４の耐用圧力以下に第１拡散空間３７の圧力はなっているので、問題は生じない。

高圧側第１連通路３５と連続する第１拡散空間３７をケーシング１１の外側に設けることにより、対象流体の放熱量を低減することができる。なお、その放熱量の低減の効果は、特に、対象流体が蒸気の時に大きい。さらに、ケーシング１１の内部に拡散空間を形成する必要がないので、ケーシング１１の加工を容易にすることができる。

ケーシング１１の内部に、第２拡散空間３８は設けられていない。高圧側第２連通路３６は、高圧側第２シール空間３４とケーシング１１の外壁３９との間を貫通している。ケーシング１１の外壁３９には、外孔４３が設けられた第２拡散空間形成部材４２が取り付けられている。第２拡散空間形成部材４２とケーシング１１の外壁３９との間、すなわち、ケーシング１１の外周部分には、閉塞した第２拡散空間３８が形成されている。第２拡散空間３８は、高圧側第２連通路３６と連続している。また、第２拡散空間３８は、低圧側第２連通路２９と連続している。一方、第２拡散空間３８と外部（大気）とは第２拡散空間形成部材４２の外孔４３により連通している。高圧側第２シール空間３４内の圧力が高圧側第３シール部材３２の耐用圧力以下、更には、低圧側第３シール部材２５の耐用圧力以下となるように高圧側第２連通路３６から進入する対象流体を充分大きな断面積を有する外孔４３によって充分低い圧力（ほぼ大気圧）に保たれた第２拡散空間３８へ拡散する。低圧側第２シール空間２７を低圧側第２連通路２９により第２拡散空間３８と連通させても低圧側第３シール部材２５の耐用圧力以下に第２拡散空間３８の圧力はなっているので、問題は生じない。

高圧側第２連通路３６と連続する第２拡散空間３８をケーシング１１の外側に設けることにより、対象流体の放熱量を低減することができる。なお、その放熱量の低減の効果は、特に、対象流体が蒸気の時に大きい。さらに、ケーシング１１の内部に拡散空間を形成する必要がないので、ケーシング１１の加工を容易にすることができる。

ロータ室１２から低圧側第１シール部材２３を越えて低圧側第１シール空間２６に漏出した対象流体は、低圧側第１連通路２８を通って第１拡散空間３７に進入する。また、低圧側第１シール空間２６から低圧側第２シール部材２４を越えて低圧側第２シール空間２７に漏出した対象流体は、低圧側第２連通路２９を通って第２拡散空間３８に進入する。そして、対象流体は第１拡散空間３７および第２拡散空間３８それぞれで拡散して圧力を下げ、ケーシング１１の外部に放出される。このようにして、低圧側第１シール空間２６内の圧力を低圧側第２シール部材２４の耐用圧力以下となるように維持できるとともに、低圧側第２シール空間２７内の圧力を低圧側第３シール部材２５の耐用圧力以下となるように維持できる。また、装置１０外の配管（第１拡散空間３７、第２拡散空間３８より下流への配管）を簡素化できるので、組み立ての作業性の向上、および、装置１０を含む設備全体の小型化を実現できる。

本発明は実施形態のものに限定されず、種々の変形が可能である。例えば、低圧側第１連通路２８、低圧側第２連通路２９、第１拡散空間３７、および、第２拡散空間３８それぞれは、大気との連通するかわりに、大気圧以下の低圧空間と連通していてもよい。また、第１拡散空間形成部材４１と第２拡散空間形成部材４２とは一体化していてもよい。第１拡散空間３７は高圧側と低圧側の連通だけでなく、雄ロータ側と雌ロータ側の連通をさせてもよい。また、雄ロータの高圧側、低圧側と雌ロータの高圧側、低圧側の全てを連通させてもよい。さらに、第２拡散空間３８も、第１拡散空間３７と同様な連通をさせてもよい。

また、本発明はスクリュエキスパンダに対しても適用できる。なお、上述の実施の形態では、ロータに、ロータ室に収容され雌雄咬合する一対のスクリュロータを挙げたが、本発明のロータはそれに限らない。本発明のロータはその回転の動作によって対象流体を圧縮または膨張するものであれば良い。すなわち、いわゆるシングルスクリュ圧縮機等における単独のスクリュ型の回転体や、スクロール圧縮機等におけるスクロール型の回転体等でも良い。

１０スクリュ圧縮機
１１ケーシング
１２ロータ室
１３スクリュロータ
１４ロータ軸
１５，１６軸受室
１７，１８小径部
１９，２０大径部（封油空間）
２１ころ軸受
２２玉軸受
２３低圧側第１シール部材
２４低圧側第２シール部材
２５低圧側第３シール部材
２６低圧側第１シール空間
２７低圧側第２シール空間
２８低圧側第１連通路
２９低圧側第２連通路
３０高圧側第１シール部材
３１高圧側第２シール部材
３２高圧側第３シール部材
３３高圧側第１シール空間
３４高圧側第２シール空間
３５高圧側第１連通路
３６高圧側第２連通路
３７第１拡散空間
３８第２拡散空間
３９外壁
４０，４３外孔
４１第１拡散空間形成部材
４２第２拡散空間形成部材

Claims

対象流体を圧縮、または、膨張するロータを収容するロータ室と、前記ロータのロータ軸を挿通する軸受室を前記ロータ室の高圧側および低圧側のそれぞれに有するケーシングと、
前記高圧側および低圧側の軸受室にそれぞれ設置され、前記ロータのロータ軸を回転可能に支持する軸受と
を備える流体機械において、
前記高圧側の軸受室内に前記軸受より前記ロータ室側に位置するように設けられ、前記ロータ軸と前記ケーシングとの間を封止する非接触シールである高圧側第１シール部材と、
前記高圧側の軸受室内に前記高圧側第１シール部材と前記軸受の間に位置するように設けられ、前記ロータ軸と前記ケーシングとの間を封止する非接触シールである高圧側第２シール部材と、
前記高圧側の軸受室内の前記高圧側第１シール部材と前記高圧側第２シール部材の間に設けられた高圧側第１シール空間と、
前記ケーシングに前記高圧側第１シール空間と連続するように設けられた高圧側第１連通路と、
前記ケーシングに、前記ロータ室から離れた位置に、一側が前記高圧側第１連通路と連続し他側が前記ケーシングの外部である大気と連通するように設けられ、前記高圧側第１シール空間内の圧力が前記高圧側第２シール部材の耐用圧力以下となるように、前記高圧側第１連通路から進入する対象流体を拡散して前記大気に放出する第１拡散空間と
を備えることを特徴とする流体機械。
前記高圧側の軸受室内に前記高圧側第２シール部材と前記軸受の間に位置するように設けられ、前記ロータ軸と前記ケーシングとの間を封止する非接触シールおよび接触シールの何れかである高圧側第３シール部材と、
前記高圧側の軸受室内の前記高圧側第２シール部材と前記高圧側第３シール部材の間に設けられた高圧側第２シール空間と、
前記ケーシングに前記高圧側第２シール空間と連続するように設けられた高圧側第２連通路と、
前記ケーシングに、前記ロータ室から離れた位置に、一側が前記高圧側第２連通路と連続し他側が前記ケーシングの外部である大気と連通するように設けられ、前記高圧側第２シール空間内の圧力が前記高圧側第３シール部材の耐用圧力以下となるように、前記高圧側第２連通路から進入する対象流体を拡散して前記大気に放出する第２拡散空間と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の流体機械。
前記低圧側の軸受室内に前記軸受より前記ロータ室側に位置するように設けられ、前記ロータ軸と前記ケーシングとの間を封止する低圧側第１シール部材と、
前記低圧側の軸受室内に前記低圧側第１シール部材と前記軸受の間に位置するように設けられ、前記ロータ軸と前記ケーシングとの間を封止する低圧側第２シール部材と、
前記低圧側の軸受室内に前記低圧側第２シール部材と前記軸受の間に位置するように設けられ、前記ロータ軸と前記ケーシングとの間を封止する低圧側第３シール部材と、
前記低圧側の軸受室内の前記低圧側第１シール部材と前記低圧側第２シール部材の間に設けられた低圧側第１シール空間と、
前記低圧側の軸受室内の前記低圧側第２シール部材と前記低圧側第３シール部材の間に設けられた低圧側第２シール空間と、
前記ケーシングに設けられ、前記低圧側第１シール空間と前記第１拡散空間とを連通する低圧側第１連通路と、
前記ケーシングに設けられ、前記低圧側第２シール空間と前記第２拡散空間とを連通する低圧側第２連通路と
を備えることを特徴とする請求項２に記載の流体機械。
前記第１拡散空間を前記ケーシングの内部に設けたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の流体機械。
前記第１拡散空間を前記ケーシングの外周部分に設けたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の流体機械。
前記第２拡散空間を前記ケーシングの内部に設けたことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の流体機械。
前記第２拡散空間を前記ケーシングの外周部分に設けたことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の流体機械。