JP6404087B2 - 遠心圧縮機およびそれを備えた過給機 - Google Patents

Description

本発明は、遠心圧縮機およびそれを備えた過給機に関する。

従来、船舶等に用いられる内燃機関に供給する空気を大気圧以上に高める過給機の圧縮機として、遠心圧縮機が知られている（例えば、特許文献１参照。）。遠心圧縮機は、ロータ軸に取り付けられる羽根車と、羽根車をロータ軸の軸線回りに収容する案内筒と、案内筒から吐出される圧縮空気が流入するスクロール部とを備えている。遠心圧縮機は、取込口から軸線方向に流入する空気を圧縮しつつ軸線方向から傾斜した方向に案内して吐出口から圧縮空気を吐出する。

遠心圧縮機においては、高速回転による遠心力の影響によって、羽根車の全部または一部が破断あるいは脱落する不具合が発生する可能性がある。特許文献２には、羽根車（コンプレッサインペラー）の全部または一部が遠心力でロータ軸の軸線方向に直交する径方向に飛散した場合でも飛散した羽根車によって潤滑油が漏れ出さないように、潤滑油を収容するタンクを保護する衝撃吸収隔壁を設けた遠心圧縮機が開示されている。
特許文献２に開示された遠心圧縮機では、高速回転による遠心力の影響によって羽根車の全部または一部が破断あるいは脱落する不具合が発生する場合に、潤滑油を収容するタンクが保護される。

特開２０１１−１１７４１７号公報 特開２００１−１３２４６５号公報

羽根車の全部または一部が破断あるいは脱落して径方向に飛散する場合、破断あるいは脱落した羽根車の全部または一部（以下、破断部材という。）が吐出口の近傍に衝突する可能性がある。破断部材が吐出口の流路幅よりも大きい場合、吐出口の近傍に破断部材が衝突すると吐出口の近傍がロータ軸の軸線方向に拡大するように変形する。破断部材の吐出口の近傍への衝突による衝撃が十分に吸収されない場合、吐出口の近傍あるいは他の部分にき裂が生じる。このき裂により、遠心圧縮機の外周の一部に隙間（口開き）が生じ、その隙間から破断部材が外部に飛散する可能性がある。

本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、羽根車の全部または一部が破断あるいは脱落して羽根車の吐出口近傍に飛散する場合に、破断部材が外部に飛散する不具合を抑制することが可能な遠心圧縮機およびそれを備えた過給機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、以下の手段を採用する。
本発明の参考例に係る遠心圧縮機は、ロータ軸に取り付けられるとともに取込口から流入する流体を圧縮して吐出口から吐出する羽根車と、前記ロータ軸の軸線方向における前記羽根車の背面側の外周縁部に配置され、前記羽根車の背面側のシール空間と前記吐出口との間の流体の流通を遮断する円環状のシール部と、前記ロータ軸を支持する軸受部材と、該軸受部材を前記ロータ軸回りに支持する支持部材とを備え、該支持部材の外周縁部と前記シール部の内周縁部とがそれぞれ前記シール空間に配置されており、前記支持部材の外周縁部と前記シール部の内周縁部とが前記軸線方向に直交する径方向に前記シール部の外径の１５％以下の距離を隔てて配置される。

本発明の参考例に係る遠心圧縮機において、ロータ軸の回転に伴う遠心力によりロータ軸に取り付けられる羽根車の全部または一部が破断あるいは脱落すると、ロータ軸の軸線方向に直交する径方向に破断部材が飛散する。この破断部材が羽根車の吐出口近傍に飛散する場合、吐出口の近傍がロータ軸の軸線回りに拡大するように変形する。
ロータ軸に沿った羽根車の背面側の外周縁部に円環状のシール部が配置されているため、破断部材によって吐出口近傍のシール部がロータ軸の軸線方向に変形する衝撃力を受ける。

本発明の参考例に係る遠心圧縮機においては、シール空間に配置される支持部材の外周縁部とシール部の内周縁部とが径方向に近接して配置される。そのため、破断部材が羽根車の背面側のシール空間のいずれの領域に飛散しても、破断部材は支持部材またはシール部の少なくともいずれか一方に衝突する。
そのため、羽根車の背面側に飛散する破断部材が支持部材またはシール部の少なくともいずれか一方に衝突する衝撃力の一部を吸収することができる。これにより、破断部材が飛散することによって遠心圧縮機の一部に隙間が生じ、その隙間から破断部材が外部に飛散する不具合を抑制することができる。

本発明の参考例に係る遠心圧縮機においては、前記シール部が圧延鋼材により形成されている構成であってもよい。
本構成によれば、シール部が圧延鋼材により形成されているため、破断部材が衝突することによってシール部が適宜に塑性変形し、衝突によるエネルギーを吸収することができる。

本発明の参考例に係る遠心圧縮機において、前記羽根車と前記シール部とは、互いに圧接性の高い材料により形成されていてもよい。

上記の遠心圧縮機において、ロータ軸の回転に伴う遠心力によりロータ軸に取り付けられる羽根車の全部または一部が破断あるいは脱落すると、ロータ軸の軸線方向に直交する径方向に破断部材が飛散する。この破断部材が羽根車の吐出口近傍に飛散する場合、吐出口の近傍がロータ軸の軸線回りに拡大するように変形する。
ロータ軸に沿った羽根車の背面側の外周縁部に円環状のシール部が配置されているため、破断部材によって吐出口近傍のシール部がロータ軸の軸線方向に変形する衝撃力を受ける。

上記の遠心圧縮機においては、前記羽根車と前記シール部とが、互いに圧接性の高い材料により形成されている。そのため、破断部材がシール部に衝突する際に、ロータ軸回りに高速回転する破断部材とシール部とが、摩擦熱によってそれぞれ溶解して圧接する。この圧接により、破断部材の吐出口への衝突による衝撃力の一部を熱エネルギーに変換して吸収することができる。

上記の遠心圧縮機においては、前記羽根車が、アルミニウムまたはアルミニウム合金により形成されており、前記シール部が、アルミニウムまたはアルミニウム合金により形成されている構成であってもよい。
本構成によれば、アルミニウム同士またはアルミニウム合金同士の圧接、あるいはアルミニウムとアルミニウム合金との圧接により、破断部材の吐出口近傍への衝突による衝撃力の一部を熱エネルギーに変換して吸収することができる。

上記の遠心圧縮機においては、前記シール部の前記羽根車の前記背面側に対向する面が、セラミック材料によりコーティングされている構成であってもよい。
本構成によれば、羽根車を形成するアルミニウムまたはアルミニウム合金とシール部にコーティングされるセラミック材料との圧接により、破断部材の吐出口近傍への衝突による衝撃力の一部を熱エネルギーに変換して吸収することができる。

上記の遠心圧縮機においては、前記ロータ軸を支持する軸受部材と、該軸受部材を前記ロータ軸回りに支持する支持部材とを備え、該支持部材の外周縁部と前記シール部の内周縁部とがそれぞれ前記シール空間に配置されており、前記支持部材の外周縁部と前記シール部の内周縁部とが前記軸線方向に直交する径方向に近接して配置される構成としてもよい。

本構成によれば、シール空間に配置される支持部材の外周縁部とシール部の内周縁部とが径方向に近接して配置される。そのため、破断部材が羽根車の背面側のシール空間のいずれの領域に飛散しても、破断部材は支持部材またはシール部の少なくともいずれか一方に衝突する。
そのため、羽根車の背面側に飛散する破断部材が支持部材またはシール部の少なくともいずれか一方に衝突する衝撃力の一部を吸収することができる。

本発明の一態様に係る遠心圧縮機においては、ロータ軸に取り付けられるとともに取込口から流入する流体を圧縮して吐出口から吐出する羽根車と、前記ロータ軸の軸線方向における前記羽根車の背面側の外周縁部に配置され、前記羽根車の背面側のシール空間と前記吐出口との間の流体の流通を遮断する円環状のシール部と、前記ロータ軸を支持する軸受部材と、該軸受部材を前記ロータ軸回りに支持する支持部材とを備え、該支持部材の外周縁部と前記シール部の内周縁部とがそれぞれ前記シール空間に配置されており、前記支持部材の外周縁部と前記シール部の内周縁部とが、前記軸線方向に近接するとともに該軸線方向に直交する径方向において重なり合うように配置される。

本発明の一態様に係る遠心圧縮機によれば、シール空間に配置される支持部材の外周縁部とシール部の内周縁部とが径方向において重なり合うように配置される。そのため、破断部材が羽根車の背面側のシール空間のいずれの領域に飛散しても、破断部材は支持部材またはシール部の少なくともいずれか一方に衝突する。また、羽根車側に配置される支持部材およびシール部のいずれか一方に破断部材が衝突すると、支持部材およびシール部のいずれか他方に衝突による衝撃力が伝達される。
そのため、羽根車の背面側に飛散する破断部材が羽根車側に配置される支持部材およびシール部のいずれか一方に衝突する衝撃力の一部を、支持部材とシール部の双方で吸収することができる。

本発明の一態様に係る遠心圧縮機においては、前記支持部材の外周縁部が、前記シール部の内周縁部よりも前記軸線方向の前記羽根車側に配置されていてもよい。
このようにすることで、破断部材が支持部材に衝突する場合に、破断部材が支持部材に衝突する衝撃力をシール部に伝達し、衝撃力の一部を支持部材とシール部の双方で吸収することができる。

本発明の一態様に係る過給機は、上記のいずれかに記載の遠心圧縮機と、内燃機関から排出された排気ガスにより前記軸線回りに回転するとともに前記ロータ軸に連結されるタービンと、を備える。
本発明の一態様に係る過給機によれば、羽根車の全部または一部が破断あるいは脱落してロータ軸の軸線方向に直交する径方向に飛散する場合に、破断部材が外部に飛散する不具合を抑制することができる。

本発明によれば、羽根車の全部または一部が破断あるいは脱落して羽根車の吐出口近傍に飛散する場合に、破断部材が外部に飛散する不具合を抑制することが可能な遠心圧縮機およびそれを備えた過給機を提供することができる。

第１実施形態の遠心圧縮機を備える過給機を示す縦断面図である。 第２実施形態の遠心圧縮機を備える過給機を示す縦断面図である。 第４実施形態の遠心圧縮機を備える過給機を示す縦断面図である。

〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態の過給機について図面を参照して説明する。
本実施形態の過給機１００は、船舶に用いられる舶用ディーゼル機関（内燃機関）に供給する空気（気体）を大気圧以上に高めて、舶用ディーゼル機関の燃焼効率を高める装置である。
本実施形態の過給機１００は、図１に示す遠心圧縮機１とタービン（図示略）とを備えている。遠心圧縮機１とタービンとは、それぞれロータ軸２に連結されている。

遠心圧縮機１は、過給機１００の外部から流入する空気を圧縮し、舶用ディーゼル機関を構成するシリンダライナ（図示略）の内部と連通する掃気トランク（図示略）に圧縮した空気（以下、圧縮空気（圧縮流体）という。）を供給する装置である。
遠心圧縮機１は、ロータ軸２と、羽根車３と、ケーシング４と、ラビリンスパッキン５（シール部）と、軸受台７と、主スラスト軸受８と、反スラスト軸受１０、支持部材１１とを備える。

タービン（図示略）は、舶用ディーゼル機関から排出される排気ガスによりロータ軸２の軸線Ｘ回りに一定間隔で取り付けられる複数のタービン翼に軸線Ｘ回りの回転力を与える装置である。複数のタービン翼に与えられた回転力により、ロータ軸２が軸線Ｘ回りに回転する。

ロータ軸２の軸線Ｘ回りに回転に伴ってロータ軸２に連結された羽根車３が回転し、取込口３ａから流入する空気が圧縮され、圧縮空気が吐出口３ｂから吐出される。吐出口３ｂから吐出された圧縮空気はスクロール部（図示略）に流入し、舶用ディーゼル機関の掃気トランクに導かれる。

次に、遠心圧縮機１が備える各構成について説明する。
図１に示すように、羽根車３は、軸線Ｘに沿って延びるロータ軸２に取り付けられており、ロータ軸２が軸線Ｘ回りに回転するのに伴って、軸線Ｘ回りに回転する。羽根車３は、軸線Ｘ回りに回転することにより、取込口３ａから流入する空気を圧縮して吐出口３ｂから吐出する。羽根車３は、アルミニウムまたはアルミニウム合金により形成されている。

羽根車３は、ロータ軸２に取り付けられるハブ３ｃと、ハブ３ｃの外周面上に取り付けられるブレード３ｄとを備える。羽根車３には、ハブ３ｃの外周面とケーシング４の内周面により形成される空間が設けられており、この空間が複数枚のブレード３ｄにより複数の空間に仕切られている。そして、羽根車３は、軸線Ｘ方向に沿って取込口３ａから流入する空気に径方向の遠心力を与えて軸線Ｘ方向に直交した方向（羽根車３の半径方向）に吐出させ、吐出口３ｂから吐出された圧縮空気をディフューザ１２に流入させる。

ケーシング４は、羽根車３をロータ軸２の軸線Ｘ回りに収容するとともにロータ軸２の軸線Ｘ方向に沿って取込口３ａから流入する空気を吐出口３ｂへ吐出する部材である。ケーシング４は、羽根車３とともに、軸線Ｘに沿って取込口３ａから流入する空気を、軸線Ｘに直交する径方向に案内して吐出口３ｂへ導く流路を形成する。

ラビリンスパッキン５（シール部）は、羽根車３の背面側のシール空間６と、羽根車３の吐出口３ｂとの間の圧縮空気の流通を遮断する円環状の部材である。ラビリンスパッキン５は、ロータ軸２の軸線Ｘ方向における羽根車３の背面３ｅ側の外周縁部に配置される。

羽根車３の背面３ｅの外周縁部には、フィン３ｆ（環状凸部）が形成されている。フィン３ｆは、それぞれ軸線Ｘ回りに延びる無端状の複数の凸部から形成されている。これら複数の凸部は、軸線Ｘを基準とする半径がそれぞれ異なっている。

一方、ラビリンスパッキン５には、フィン３ｆと対向する位置に環状溝部５ａが形成されている。環状溝部５ａは、それぞれ軸線Ｘ回りに延びる無端状の複数の溝部から形成されている。これら複数の溝部は、軸線Ｘを基準とする半径がそれぞれ異なっている。また、複数の溝部の半径は、それぞれフィン３ｆを形成する複数の凸部の半径とそれぞれ一致している。

フィン３ｆとラビリンスパッキン５が対向する位置において、フィン３ｆを形成する複数の凸部は、環状溝部５ａを形成する複数の溝部に挿入された状態で配置される。複数の凸部と複数の溝部によってフィン３ｆとラビリンスパッキン５との間が微小間隔に維持される。これにより、シール空間６と吐出口３ｂとの間の圧縮空気の流通が遮断される。

本実施形態のラビリンスパッキン５は、圧延により製造された金属部材である圧延鋼材により形成されている。この圧延鋼材として、鉄を主成分とし、炭素を微量（約０．２％）含有するＦｅ−Ｃ系合金である。圧延鋼材として、例えば、ＳＳ４００と呼ばれる一般構造用圧延鋼材（ＪＩＳ Ｇ ３１０１；ＡＳＴＭ Ａ２８３）を用いるのが好ましい。
ラビリンスパッキン５は、板状の圧延鋼材を切削加工することにより形成される。

ラビリンスパッキン５を形成する部材として、一般的には、鉄を主成分とし、炭素を２％以上含有するＦｅ−Ｃ系合金である鋳鉄が用いられる。鋳鉄として、ねずみ鋳鉄や、ダクタイル鋳鉄（ＦＣＤ：Ｆｅｒｒｕｍ Ｃａｓｔｉｎｇ Ｄｕｃｔｉｌｅ）が用いられる。鋳造による金属材は、鋳込み形成により複雑な形状を形成しやすいが、圧延鋼材等の他の金属材に比べて脆性破壊に至りやすい。

本実施形態においては、ラビリンスパッキン５を形成する部材として、圧延により製造されたＦｅ−Ｃ系合金である圧延鋼材を用いる。圧延鋼材は、圧延機を用いて塑性変形を加え生産した鋼材であり、一般的には鋳造による金属材よりも延性が大きいという特性がある。

軸受台７は、ラビリンスパッキン５と、後述する主スラスト軸受８と、反スラスト軸受１０と、支持部材１１とをロータ軸２の軸線Ｘに収容する部材である。軸受台７には、さらに軸線Ｘ方向に貫通する流路７ａが形成されている。

流路７ａは、フィン３ｆとラビリンスパッキン５との間の微小間隔を通過してシール空間６へ流入する若干量の圧縮空気をシール空間６の外部へ放出するための流路である。シール空間６の圧縮空気を外部に放出することにより、シール空間６内の圧力を低下させることができる。
これにより、圧縮空気がロータ軸２を羽根車３の取込口３ａ方向に押す推力を低下させている。

主スラスト軸受８および反スラスト軸受１０は、それぞれロータ軸２を軸線Ｘ方向に支持する軸受部材である。主スラスト軸受８と反スラスト軸受１０とは、ロータ軸２と一体に形成されたスラストカラー９を軸線Ｘ方向に挟んだ状態で配置される。ロータ軸２には、タービン（図示略）によってスラストカラー９を羽根車３の取込口３ａ側に移動させる方向の推力が付与されている。

主スラスト軸受８はスラストカラー９から付与される軸線Ｘ方向の推力を支持する。同様に、反スラスト軸受１０は、スラストカラー９から付与される軸線Ｘ方向の推力を支持する。主スラスト軸受８がタービンによって付与される軸線Ｘ方向の推力を支持し、反スラスト軸受１０がその反対方向の推力を支持する。

主スラスト軸受８は支持部材１１に取り付けられ、反スラスト軸受１０は軸受台７に取り付けられる。
支持部材１１は、主スラスト軸受８をロータ軸２回りに支持する部材である。支持部材１１は、複数の締結ボルト（図示略）によって軸受台７に連結されている。

図１に示すように、支持部材１１の外周縁部１１ａとラビリンスパッキン５の内周縁部５ｂとは、それぞれシール空間６に配置されている。また、外周縁部１１ａと内周縁部５ｂとは、軸線Ｘ方向に直交する径方向に近接して配置されている。
外周縁部１１ａと内周縁部５ｂとの径方向の距離は、破断部材が、これらに接触せずに軸受台７に向けて通過しない程度の距離とするのが望ましい。

例えば、外周縁部１１ａと内周縁部５ｂとの径方向の距離は、ラビリンスパッキン５の外径（軸線Ｘからラビリンスパッキン５の外周縁部までの径方向の距離）の１５％以下の範囲とするのが好ましい。より好ましくは、外周縁部１１ａと内周縁部５ｂとの径方向の距離は、ラビリンスパッキン５の外径の６％以上かつ１０％以下の範囲である。このような範囲とすることにより、破断部材がラビリンスパッキン５と支持部材１１のいずれにも接触せずに軸受台７に向けて通過することを抑制することができる。

以上説明した本実施形態の過給機１００が奏する作用および効果について説明する。
本実施形態の過給機１００が備える遠心圧縮機１において、ロータ軸２の回転に伴う遠心力によりロータ軸２に取り付けられる羽根車３の全部または一部が破断あるいは脱落すると、ロータ軸２の軸線Ｘ方向に直交する径方向に破断部材が飛散する。

この破断部材が羽根車３の吐出口３ｂ近傍に飛散する場合、吐出口３ｂの近傍がロータ軸２の軸線Ｘ回りに拡大するように変形する。
ロータ軸２に沿った羽根車３の背面３ｅ側の外周縁部に円環状のラビリンスパッキン５が配置されているため、破断部材によって吐出口３ｂ近傍のラビリンスパッキン５がロータ軸２の軸線Ｘ方向に変形する衝撃力を受ける。

本実施形態の遠心圧縮機１においては、ラビリンスパッキン５が圧延鋼材により形成されているため、破断部材が衝突することによってラビリンスパッキン５が適宜に塑性変形し、衝突によるエネルギーを吸収する。これにより、破断部材が飛散することによって遠心圧縮機１の一部に隙間が生じ、その隙間から破断部材が外部に飛散する不具合を抑制することができる。

本実施形態によれば、シール空間６に配置される支持部材１１の外周縁部１１ａとラビリンスパッキン５の内周縁部５ｂとが径方向に近接して配置される。そのため、破断部材が羽根車３の背面３ｅ側のシール空間６のいずれの領域に飛散しても、破断部材は支持部材１１またはラビリンスパッキン５の少なくともいずれか一方に衝突する。
そのため、羽根車３の背面３ｅ側に飛散する破断部材が支持部材１１またはラビリンスパッキン５の少なくともいずれか一方に衝突する衝撃力の一部を吸収することができる。

〔第２実施形態〕
次に本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態は第１実施形態の変形例である。以下で特に説明する場合を除き、第１実施形態と同様であるものとし、説明を省略する。
第１実施形態は、支持部材１１の外周縁部１１ａとラビリンスパッキン５の内周縁部５ｂとを、軸線Ｘ方向に直交する径方向に近接して配置するものであった。
それに対して図２に示す本実施形態の遠心圧縮機１’は、支持部材１１’の外周縁部１１’ａとラビリンスパッキン５’の内周縁部５’ｂとを径方向において重なり合うように配置するものである。

図２に示すように、本実施形態の過給機１００’の遠心圧縮機１’が備えるラビリンスパッキン５’は、フィン３ｆに対向する位置に形成された環状溝部５’ａと、内周縁部５’ｂとを有する。
また、本実施形態の支持部材１１’は、外周縁部１１’ａを有する。

図２に示すように、本実施形態の支持部材１１’の外周縁部１１’ａとラビリンスパッキン５’の内周縁部５’ｂとは径方向に重なり合うように配置されている。また、支持部材１１’の外周縁部１１’ａが、ラビリンスパッキン５’の内周縁部５’ｂよりも軸線Ｘ方向の羽根車３側に配置されている。

本実施形態によれば、シール空間６に配置される支持部材１１’の外周縁部１１’ａとラビリンスパッキン５’の内周縁部５’ｂとが径方向において重なり合うように配置される。そのため、破断部材が羽根車３の背面３ｅ側のシール空間６のいずれの領域に飛散しても、破断部材は支持部材１１’またはラビリンスパッキン５’の少なくともいずれか一方に衝突する。

また、羽根車３側に配置される支持部材１１’に破断部材が衝突すると、ラビリンスパッキン５’に衝突による衝撃力が伝達される。そのため、羽根車３の背面３ｅ側に飛散する破断部材が羽根車３側に配置される支持部材１１’に衝突する衝撃力の一部を、支持部材１１’とラビリンスパッキン５’の双方で吸収することができる。

なお、本実施形態においては、羽根車３側に支持部材１１’の外周縁部１１’ａを配置し、軸受台７側にラビリンスパッキン５’の内周縁部５’ｂを配置することとしたが、他の態様であってもよい。
例えば、羽根車３側にラビリンスパッキン５’の内周縁部５’ｂを配置し、軸受台７側に支持部材１１’の外周縁部１１’ａを配置するようにしてもよい。

他の態様の場合、羽根車３側に配置されるラビリンスパッキン５’に破断部材が衝突すると、支持部材１１’に衝突による衝撃力が伝達される。そのため、羽根車３の背面３ｅ側に飛散する破断部材が羽根車３側に配置されるラビリンスパッキン５’に衝突する衝撃力の一部を、支持部材１１’とラビリンスパッキン５’の双方で吸収することができる。

〔第３実施形態〕
次に本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態は第１実施形態および第２実施形態の変形例である。以下で特に説明する場合を除き、第１実施形態および第２実施形態と同様であるものとし、説明を省略する。

第１実施形態および第２実施形態は、ラビリンスパッキン５（ラビリンスパッキン５’）を圧延鋼材により形成し、圧延鋼材が有する延性により破断部材の衝突による衝撃力を吸収するものであった。
それに対して本実施形態は、羽根車３とラビリンスパッキン５（ラビリンスパッキン５’）とを、互いに圧接性の高い材料により形成するものである。

遠心圧縮機１が備える羽根車３は、例えば、毎分１万回転以上という非常に高い回転数で回転する。そのため、羽根車３の一部が破断あるいは脱落して吐出口３ｂ近傍に飛散する場合、破断部材が吐出口３ｂ近傍のラビリンスパッキン５（ラビリンスパッキン５’）に衝突しながら高速度で軸線Ｘ回りに回転する。この際、ラビリンスパッキン５（ラビリンスパッキン５’）と破断部材との間に大きな摩擦熱が生じる。

ラビリンスパッキン５（ラビリンスパッキン５’）と破断部材（羽根車３の一部）とを摩擦圧接性の高い材料により構成すると、ラビリンスパッキン５（ラビリンスパッキン５’）と破断部材との間に大きな摩擦熱によってそれぞれが溶解して圧接する。この圧接により、破断部材の吐出口３ｂへの衝突による衝撃力の一部を熱エネルギーに変換して吸収することができる。

そこで、本実施形態では、羽根車３とラビリンスパッキン５（ラビリンスパッキン５’）とを互いに摩擦圧接性の高い材料により構成した。具体的には、羽根車３をアルミニウムまたはアルミニウム合金により形成し、ラビリンスパッキン５（ラビリンスパッキン５’）をアルミニウムまたはアルミニウム合金により形成する。

本実施形態の遠心圧縮機１においては、羽根車３とラビリンスパッキン５（ラビリンスパッキン５’）とが、互いに圧接性の高い材料により形成されている。そのため、破断部材がラビリンスパッキン５（ラビリンスパッキン５’）に衝突する際に、ロータ軸２回りに高速回転する破断部材とラビリンスパッキン５（ラビリンスパッキン５’）とが、摩擦熱によってそれぞれ溶解して圧接する。この圧接により、破断部材の吐出口３ｂ近傍への衝突による衝撃力の一部を熱エネルギーに変換して吸収することができる。

本実施形態の遠心圧縮機１においては、羽根車が、アルミニウムまたはアルミニウム合金により形成されており、ラビリンスパッキン５（ラビリンスパッキン５’）が、アルミニウムまたはアルミニウム合金により形成されている。
本実施形態によれば、アルミニウム同士またはアルミニウム合金同士の圧接、あるいはアルミニウムとアルミニウム合金との圧接により、破断部材の吐出口３ｂ近傍への衝突による衝撃力の一部を熱エネルギーに変換して吸収することができる。

なお、本実施形態は、ラビリンスパッキン５（ラビリンスパッキン５’）を、アルミニウムまたはアルミニウム合金により形成するものであったが他の態様であってもよい。
例えば、ラビリンスパッキン５（ラビリンスパッキン５’）をＦｅ−Ｃ系合金である鋳鉄を用いて鋳造し、羽根車３の背面３ｅに対向する面をセラミック材料によりコーティングしてもよい。

セラミック材料は、アルミニウムおよびアルミニウム合金に対する圧接性が高いことが知られている。そこで、破断部材が吐出口３ｂに衝突する際に破断部材が接触することとなるラビリンスパッキン５（ラビリンスパッキン５’）の面を、セラミック材料でコーティングすることとした。

本態様によれば、羽根車３を形成するアルミニウムまたはアルミニウム合金とラビリンスパッキン５（ラビリンスパッキン５’）にコーティングされるセラミック材料との圧接により、破断部材の吐出口３ｂ近傍への衝突による衝撃力の一部を熱エネルギーに変換して吸収することができる。

〔第４実施形態〕
次に本発明の第４実施形態について説明する。第４実施形態は第１実施形態の変形例である。以下で特に説明する場合を除き、第１実施形態と同様であるものとし、説明を省略する。本実施形態の軸受台７は、流路７ａが形成されていない点で第１実施形態の軸受台７と異なっている。

第１実施形態は、ラビリンスパッキン５と支持部材１１とをそれぞれ別々の部材として形成するものであった。
それに対して図３に示す本実施形態の過給機１００’’が備える遠心圧縮機１’’は、ラビリンスパッキン５’’と支持部材１１’’とを一体に形成するものである。

図３に示すように、本実施形態の過給機１００’’が備える遠心圧縮機１’’は、ラビリンスパッキン５’’（シール部）と支持部材１１’’とを備える。ラビリンスパッキン５’’と支持部材１１’’とは、連結部１３を介して一体に形成されている。ラビリンスパッキン５’’には、フィン３ｆと対向する位置に環状溝部５’’ａが形成されている。

本実施形態によれば、一体に形成される支持部材１１’’とラビリンスパッキン５’’との連結部１３がシール空間６内に配置される。そのため、破断部材が羽根車３の背面３ｅ側のシール空間６のいずれの領域に飛散しても、破断部材は支持部材１１’’とラビリンスパッキン５’’とを一体に連結する連結部１３衝突する。
そのため、羽根車３の背面３ｅ側に飛散する破断部材が支持部材１１’’またはラビリンスパッキン５’’の少なくともいずれか一方に衝突する衝撃力の一部を吸収することができる。

支持部材１１’’とラビリンスパッキン５’’とは、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金を用いて鋳造により形成される。支持部材１１’’とラビリンスパッキン５’’とを、アルミニウムまたはアルミニウム合金を用いて形成することにより、これらの部材と破断部材（羽根車３）との圧接性を高めることができる。

〔他の実施形態〕
以上の説明において、遠心圧縮機１が備える羽根車３が連結されるロータ軸２は、舶用ディーゼル機関から排出される排気ガスにより回転するタービンによって軸線Ｘ回りに回転するものであったが、他の態様であってもよい。例えば、ロータ軸２は、ロータ軸２に連結されたモータ等の他の動力源によって回転するものであってもよい。

１，１’，１’’ 遠心圧縮機
２ ロータ軸
３ 羽根車
４ ケーシング
５，５’，５’’ ラビリンスパッキン（シール部）
６ シール空間
７ 軸受台
８ 主スラスト軸受（軸受部材）
９ スラストカラー
１０ 反スラスト軸受（軸受部材）
１１，１１’，１１’’ 支持部材
１２ ディフューザ
１００，１００’，１００’’ 過給機
Ｘ 軸線

Claims (3)

1. ロータ軸に取り付けられるとともに取込口から流入する流体を圧縮して吐出口から吐出する羽根車と、
   前記ロータ軸の軸線方向における前記羽根車の背面側の外周縁部に配置され、前記羽根車の背面側のシール空間と前記吐出口との間の流体の流通を遮断する円環状のシール部と、
   前記ロータ軸を支持する軸受部材と、
   該軸受部材を前記ロータ軸回りに支持する支持部材とを備え、
   該支持部材の外周縁部と前記シール部の内周縁部とがそれぞれ前記シール空間に配置されており、
   前記支持部材の外周縁部と前記シール部の内周縁部とが、前記軸線方向に直交する径方向において重なり合うように配置される遠心圧縮機。
2. 前記支持部材の外周縁部が、前記シール部の内周縁部よりも前記軸線方向の前記羽根車側に配置される請求項１に記載の遠心圧縮機。
3. 請求項１または請求項２に記載の遠心圧縮機と、
   内燃機関から排出された排気ガスにより前記軸線回りに回転するとともに前記ロータ軸に連結されるタービンと、を備える過給機。

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