WO2017146136A1

WO2017146136A1 - シール装置及び回転機械

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Publication number: WO2017146136A1
Application number: PCT/JP2017/006775
Authority: WO
Inventors: 誠司佐部利; 中庭　彰宏; 伸一郎得山
Original assignee: 三菱重工コンプレッサ株式会社; 三菱重工業株式会社
Priority date: 2016-02-23
Filing date: 2017-02-23
Publication date: 2017-08-31

Abstract

静止体と回転体との間の旋回流れを抑制し振動減衰効果を付与するとともに、漏れ流量を十分に低減することができるシール装置を提供する。シール装置１においては、円環条１２～１７が、隣接する仕切壁（２２～２８）同士の間に挿入され、仕切壁２３～２７が、隣接する円環条（１２～１７）同士の間に挿入される。複数の流体室３が、流体の流れる向きに沿って三列に配置されており、中央列Ｌ１と、上流列Ｌ２と、下流列Ｌ３とが存在する。中央列Ｌ１に属する複数の流体室３Ａに関し、円環条の頂面（１２Ｃ）が、流体室３Ａの開口の全体または略全体に亘り対向するように配置され、上流列Ｌ２に属する複数の流体室３Ｂに関し、円環条の頂面が流体室３Ｂの開口の一部に対向するように配置され、下流列Ｌ３に属する複数の流体室３Ｃに関し、円環条の頂面が流体室３Ｃの開口の一部に対向するように配置されている。

Description

シール装置及び回転機械

　本発明は、回転機械のシール装置に関するものであり、更に詳細には、気体を圧縮する遠心圧縮機等の回転機械のシール装置に関するものである。

　遠心圧縮機は、一般に、回転軸を含む回転体と、その周囲に設けられるケーシングを含む静止体とを有し、回転体に設けられた羽根車により、吸込口から吸い込まれた気体を圧縮して吐出口から吐出させる。回転体の特に回転軸と静止体との間には隙間があるため、作動流体が流入することを抑制するシール装置が用いられている。具体的には、羽根車の口金部に口金シール、羽根車段間に中間段シール、およびバランスピストン部にバランスピストン部シールが用いられている。

　シール装置の構造としてラビリンスシール、ダンパシールが知られている。
　ラビリンスシールは回転体と静止体との隙間に多数の環状の歯であるシールフィンを有し、この歯の先端の隙間を流れる流体の圧力損失により流体の漏れを減少させている。
　ダンパシールは、静止体の回転体と対向する面に複数の孔を有し、回転体と静止体との隙間を流れる流体が孔で生じる圧力損失により流体の漏れを減少させている。ダンパシールは、流体の漏れを低減する能力はラビリンスシールに劣るが、振動の減衰効果はラビリンスシールよりも優れている。ダンパシールには、ホールパターンシール、ハニカムシール等がある。

　しかし、回転体の回転運動により、シールに流入する流体は、回転体の回転方向と軸方向との両方に交差した方向への旋回流れを持っており、これによりシール装置で発生する励振力により回転体が不安定に振動してしまうという問題がある。特許文献１には、回転体の振動安定性を向上させるため、回転体に対向する静止部表面の漏れ流れ方向の高圧側に複数の孔から構成されるホールパターンシール部を有し、漏れ流れ方向の低圧側に環状平行歯と環状平行溝から構成されるラビリンスシール部を有する遠心圧縮機が開示されている。この遠心圧縮機では、大きな不安定流体力を生じやすい漏れ流れ方向の高圧側のみを減衰効果の高いホールパターンシールにすることにより、回転体の安定性を向上させるとともに、漏れ流れ方向の低圧側をラビリンスシールにすることにより、漏れを低減させている。

特開２００８－２０４５７０号公報

　しかし、特許文献１のシール装置であっても、シール装置内に生じる流体の旋回流れを完全には抑制できず、シール装置で発生する励振力により回転体が不安定に振動してしまう虞がある。

　本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、静止体と回転体との間の旋回流れを抑制することで振動減衰効果を付与しつつ、漏れ流量を十分に低減できるシール装置を提供することを目的とする。

　中心軸の周りに回転する回転体と、回転体をその周囲から覆う静止体との間に設けられ、回転体と静止体の間に位置する本発明のシール装置は、回転体から静止体側へ突出すると共に、回転体の回転軸の円周方向に連なるリング形状に形成されている複数の円環条と、静止体から回転体側へ突出すると共に、円周方向に連なるリング形状に形成されている複数の仕切壁と、隣接する仕切壁の間に、回転体に向かって開口する複数の流体室と、を有している。複数の円環条のそれぞれの先端は、隣接する仕切壁の間に挿入され、複数の仕切壁のそれぞれの先端は、隣接する円環条の間に挿入されている。円周方向に沿って間隔をあけて配列されるように、複数の流体室が、中心軸の方向の高圧側から低圧側への流体の流れ方向において三列に配置され、真ん中の列である中央列と、中央列よりも流れ方向の上流側に配置される上流列と、中央列よりも流れ方向の下流側に配置される下流列と、が存在している。中央列に属する流体室である複数の中央流体室に関し、円環条の先端に位置する頂面が、中央流体室の開口の全体または略全体に亘り対向するように配置され、上流列に属する流体室である複数の上流流体室に関し、円環条の頂面が上流流体室の開口の一部に対向するように配置され、下流列に属する流体室である複数の下流流体室に関し、円環条の頂面が下流流体室の開口の一部に対向するように配置されている、ことを特徴とする。

　本発明におけるシール装置は、複数の中央流体室と、複数の上流流体室と、複数の下流流体室とが、千鳥配列されている、ことが好ましい。

　本発明におけるシール装置は、隣接する中央流体室の間に、上流流体室が割り込み、隣接する中央流体室の間に、下流流体室が割り込む、ことが好ましい。

　本発明におけるシール装置は、円環条において回転軸から立ち上がる一対の側面と頂面とが環状の周縁を介して円周方向に連なり、上流流体室が、その開口の中心が円環条の周縁の位置と対応するように配置される、ことが好ましい。

　本発明におけるシール装置は、円環条において回転軸から立ち上がる一対の側面と頂面とが環状の周縁を介して円周方向に連なり、下流流体室が、その開口の中心が円環条の周縁の位置と対応するように配置される、ことが好ましい。

　本発明におけるシール装置は、流体室が、円形の開口形状を有する、ことが好ましい。
　本発明の回転機械は、上述したシール装置を備えることを特徴とする。

　本発明によれば、静止体と回転体との間の旋回流れの抑制効果を高めて振動減衰性能を高めて、回転体の不安定振動を抑制しつつ、漏れ流量を十分に低減することができる。

本発明の実施形態に係るシール装置の概略構成を示し、（ａ）はシール装置を備えた遠心圧縮機の要部を示す模式図、（ｂ）は（ａ）の一部拡大断面図である。図１（ｂ）のII－II矢視により、シール装置の静止体側要素を平面に表した図である。（ａ）はシール装置内に流体が流入したときの様子を示し、（ｂ）は中央列に流体が流入したときの様子を示し、（ｃ）は上流列及び下流列に流体が流入したときの様子を示している。（ａ）は本実形態における減衰効果を示すグラフであり、（ｂ）は本実施例における漏れ防止効果を示すグラフである。本発明の他の実施形態を示すものである。

　以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
〔第１実施形態〕
　本発明のシール装置１は、図１（ａ）に示すように、回転体１０と静止体２０の間に設けられている。ここで、回転体１０は、回転軸１０Ａと、回転軸１０Ａの外周部に設けられるインペラ１０Ｂと、を備え、回転軸１０Ａは、図示を省略する駆動源により、中心軸１０Ｃの周りにインペラ１０Ｂと一体的に回転駆動される。静止体２０は、回転体１０の回転軸１０Ａの周囲を取り囲むリング状のケーシングであり、回転体１０とともに遠心圧縮機を構成する。なお、図１（ａ）には、ケーシングをなす静止体２０に関し、シール装置１が関与する部分だけを示しており、その他の部分、例えばインペラ１０Ｂを取り囲む部分の図示は省略している。

　シール装置１は、図１（ｂ）に示すように、回転体１０の外周部に設けられる回転体側要素１１と、回転体側要素１１と微小間隔を空けて対向し、静止体２０の内周部に設けられる静止体側要素２１と、を備えている。

　回転体側要素１１は、回転軸１０Ａの外周部に設けられた複数の円環条１２，１３，１４，１５，１６，１７を備える。本実施形態では、円環条１２から、流体が高圧側ＨＰＳ（図１（ｂ）では向かって左側）から低圧側ＬＰＳ（図１（ｂ）では向かって右側）に流れる流れ方向Ａに、円環条１２を含めて６つの円環条１２～１７が所定の均等間隔で配置されている。なお、円環条１２と他の円環条１３，１４，１５，１６，１７は、設けられる位置が異なるものの、その構成は同じであるから、円環条１２を例に取り説明する。なお、高圧側ＨＰＳ及び低圧側ＬＰＳは、シール装置１内の位置を区別するために用いられる表現であって、相対的な圧力の大きさの関係を表しているに過ぎない。

　円環条１２は、図１（ｂ）に示すように、回転軸１０Ａの外周面から静止体２０の内周面側に向けて突出しており、回転軸１０Ａの円周方向に連なるリング形状に形成されている。円環条１２は、回転体１０の中心軸１０Ｃに沿った断面（縦断面）が略矩形になるように形成されている。円環条１２は、それぞれが回転軸１０Ａから径方向に垂直に立ち上がり、中心軸１０Ｃの方向に間隔を空けて位置する一対の環状の側面１２Ａ，１２Ａと、一対の側面１２Ａ，１２Ａの先端同士をつなぎ、中心軸１０Ｃに平行な環状の頂面１２Ｃと、を備えている。側面１２Ａ，１２Ａのそれぞれの先端と頂面１２Ｃとは、環状の周縁Ｂ，Ｄを介して円周方向に連なっている。円環条１２の高さは、円環条１２の頂面１２Ｃと静止体２０の内周面との間に、径方向に所定寸法の隙間が確保されるように設定されている。

　次に、静止体側要素２１は、静止体２０の内周部に設けられた複数の仕切壁２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８と、隣接する仕切壁２２～２８同士の間に位置する複数の流体室３と、を有している。

　本実施形態では、仕切壁２２から流体の流れ方向Ａに、仕切壁２２を含めて７つの仕切壁２３～２８が所定の均等間隔で配置されている。仕切壁２２～２８の中で隣接するもの同士の間には、流体流路３２，３３，３４，３５，３６，３７が設けられている。つまり、仕切壁２２と仕切壁２３の間に流体流路３２が位置し仕切壁２３と仕切壁２４の間に流体流路３３が位置し、仕切壁２４と仕切壁２５の間なども同様である。

　隣接する仕切壁２２と仕切壁２３の間、つまり流体流路３２には回転体側要素１１の円環条１２が挿入され、隣接する仕切壁２３と仕切壁２４の間、つまり流体流路３３には回転体側要素１１の円環条１３が挿入され、仕切壁２４と仕切壁２５の間なども同様である。このように、流体流路３２～３７のそれぞれの中の一部を、円環条１２～１７が占める。なお、仕切壁２２と他の仕切壁２３，２４，２５，２６，２７は、設けられる位置が異なるものの、その構成は同じであるから、仕切壁２２を例に取り説明する。

　仕切壁２２は、静止体２０の内周面にある基準面２９から回転体１０の外周面側に向けて突出しており、静止体２０の円周方向に連なるリング形状に形成されている。仕切壁２２は、静止体２０の内周面から径方向に垂直に立ち上がり、縦断面が矩形をなしているが、その先端には流れ方向Ａの低圧側ＬＰＳに、径方向の外側に後退する段差２２Ａを有している。それにより、仕切壁２２は、先端側の軸方向の寸法が、径方向の外側である基端側よりも薄くなっている。仕切壁２２の高さは、その先端と回転体１０の円環条１２等の基端周辺の外周面である底面１９との間に径方向に所定寸法の隙間が確保されるように設定されている。

　次に、静止体２０において、仕切壁２２と仕切壁２３の間、仕切壁２３と仕切壁２４の間など隣接する仕切壁の間に位置し、仕切壁の基端周辺の内周部には、回転体１０に向かって開口する空隙である流体室３が形成されている。それぞれの流体室３は、円形の開口形状を有しており、基準面２９から径方向の外側に向けて後退するように形成されている。それぞれの流体室３は、その中心軸が回転軸１０Ａの径方向と一致する。

　仕切り壁２２～２８の中で隣接するもの同士の間、例えば仕切壁２２と仕切壁２３の間において、複数の流体室３が、図２に示すように、流体の流れ方向Ａに沿って三列に整列して形成されている。これら列の中で、真ん中の列を中央列Ｌ１と、中央列Ｌ１より流れ方向の上流側の列（向かって左側）を上流列Ｌ２と、また、中央列Ｌ１より流れ方向Ａの下流側の列（向かって右側）を下流列Ｌ３と称することとする。

　中央列Ｌ１を構成する流体室３、上流列Ｌ２を構成する流体室３、及び下流列Ｌ３を構成する流体室３は、それぞれ、円周方向Ｃに沿って一定の間隔をあけて配列されている。そして、図２に示すように、中央列Ｌ１に属し隣接する流体室３Ａ，３Ａ…の間に、流れ方向Ａの上流側から上流列Ｌ２に属する流体室３Ｂ，３Ｂ…が割り込み、流れ方向Ａの下流側から下流列Ｌ３に属する流体室３Ｃ，３Ｃ…が割り込んでいる。つまり、複数の流体室３は、全体として千鳥配列をなしている。千鳥配列にすることにより、仕切り壁２２～２８のうち隣接する仕切り壁同士の間に、流体室３を敷き詰めることができる。流体室３Ａ～３Ｃの配置に関しては、隣り合う仕切壁の間の間隔や、各流体室３Ａ～３Ｃの穴径等によって適宜に定めることができる。
　それぞれが複数の流体室３からなる中央列Ｌ１と、上流列Ｌ２及び下流列Ｌ３とは、以下説明するように、その作用及び効果が相違する。

　中央列Ｌ１を構成する流体室３（以下、流体室３Ａとする）は、シール装置１の回転体側要素１１との関係で振動の減衰効果を向上させることを目的に設けられている。流体室３Ａは、その中心が、隣接する例えば仕切壁２２と仕切壁２３の間の中点と一致するように配置されている。本実施形態では、流体室３Ａの開口の直径φが、円環条１２の頂面１２Ｃの幅Ｗ（図１（ｂ））と同等であり、流体室３Ａの開口の全体に亘り円環条１２の頂面１２Ｃが対向している。なお、流体室３Ａの開口の全体ではなくても、流体室３Ａの開口の略全体に亘り円環条１２の頂面１２Ｃが対向していれば足りる。
　円環条１２の頂面１２Ｃの幅Ｗは、流体室３Ａの開口の直径φよりも広くてもよい。その場合は、流体室３Ａの開口の全体に亘り円環条１２の頂面１２Ｃが対向している。
　流体室３Ａの深さは、目的とする減衰効果が得られる程度で足りるが、深さと直径φの比は、典型的には１:１である。

　流体室３Ａは、後記する上流列Ｌ２を構成する流体室３（以下、流体室３Ｂとする）及び下流列Ｌ３を構成する流体室３（以下、流体室３Ｃとする）に隣接して、円周方向Ｃに沿って一定の間隔をあけて、均等に設けられている。これにより、円周方向Ｃに略均等に流体室３Ａによる減衰効果を得ることができ、流体室３Ａのある場所とない場所の圧力の差により、回転体１０が不安定に振動するのを防止することができる。

上流列Ｌ２を構成する流体室３Ｂは、空隙である室内で流体の流れの旋回成分を効率的に減少させて、減衰効果を向上させることを目的として設けられている。流体室３Ｂは、その開口の中心が円環条１２の周縁Ｂ（図１（ｂ））の位置と対応するように配置されている。その結果、流体室３Ｂは、その中心が中央列Ｌ１を構成する流体室３Ａの中心よりも漏れ流れ方向の高圧側ＨＰＳに位置しており、円周方向Ｃに沿って一定の間隔をあけて、均等に配置されることになる。これにより、円周方向Ｃに略均等に減衰効果を得ることができ、回転体１０が不安定に振動するのを防止することができるとともに、中央列Ｌ１に流入する流体の量を円周方向Ｃで略均一にすることができる。流体室３Ｂの開口の直径は、本実施形態では流体室３Ａの開口の直径φと同じになっているが、目的とする減衰効果が得られるのであれば異なっていてもよい。流体室３Ｂの深さは、適宜決めることができるが、深さと開口の直径の比は、典型的には１:１である。

　流体室３Ｃは、流体室３Ｂの漏れ流れ方向の低圧側ＬＰＳで、その開口の中心が円環条１２の周縁Ｄ（図１（ｂ））の位置と対応するように配置され、円周方向Ｃに流体室３Ｂと並列している。これにより、回転体１０に対向する流体室３の数を増加させることができ、流体が流体室３で圧力損失する機会を増やし、シール装置１の減衰効果及び漏れ低減効果を向上させることができる。流体室３Ｃの開口の直径は、本実施形態では流体室３Ａの開口の直径φと同じになっているが、適宜決めることができる。流体室３Ｃの深さは、適宜決めることができるが、深さと開口の直径の比は、典型的には１:１である。

　以上で説明したように構成されたシール装置１は、回転体１０と静止体２０が対向すると、図３（ｂ）に示すように、円環条１２が流体流路３２に回転可能な状態で挿入されている。ここで、円環条１２の頂面１２Ｃと、流体室３Ａの開口の周囲の静止体２０の基準面２９との間に、径方向に僅かな間隙が形成された状態で、頂面１２Ｃにより流体室３Ａの開口が覆われている。そして、流体流路３２に挿入された円環条１２の一方の側面１２Ａと仕切壁２２との距離と、円環条１２の他方の側面１２Ａと仕切壁２３との距離が、ほぼ同距離となっている。

　そして、円環条１２の軸方向の近傍には、円環条１２と仕切壁２２の間に位置する高圧側流路３２Ａと、円環条１２と仕切壁２３の間に位置する低圧側流路３２Ｂとが形成されている。高圧側流路３２Ａと低圧側流路３２Ｂは、断面（縦断面）の形状が略等しく、容積が略等しくなっている。高圧側流路３２Ａは、段差２２Ａがある分だけ僅かに低圧側流路３２Ｂより大きい。

　他の円環条１３～１７も、それぞれ、円環条１２と同様に、隣り合う仕切壁の間の流体流路に挿入され、流体流路に挿入された状態の円環条の軸方向の近傍には同様に高圧側流路と低圧側流路が形成されている。

　仕切壁２３は、円環条１２と円環条１３の間に、挿入される。挿入された仕切壁２３の先端と回転体１０の底面１９との間には、径方向に僅かな間隙が形成されている。仕切壁２４～２７も、仕切壁２３と同様の状態で、隣り合う円環条の間に挿入される。

　次に、シール装置１内における流体の流れについて説明する。
　流体は、高圧側流路３２Ａに、静止体２０の仕切壁２２の先端と回転体１０の底面１９との隙間を通って到達する。高圧側流路３２Ａ内に到達した流体Ｆは、図３（ａ）に示すように、高圧側流路３２Ａ（図３（ｂ））内で旋回流となりつつ、図３（ｂ）に示すように、回転体１０の円環条１２の側面１２Ａに衝突して、径方向の外側に流れる。径方向の外側に流れた流体Ｆの一部Ｆ１は、流体室３Ａの開口周縁の静止体２０の基準面２９にあたり、基準面２９と円環条１２の頂面１２Ｃとの隙間を低圧側ＬＰＳに流れて、流体室３Ａに入る。流体室３Ａの開口の全体または略全体に亘り頂面１２Ｃが対向しているので、流体Ｆ１は、円環条１２に押されることになり、流体室３Ａから容易に出ることができず、流体室３Ａに押し込まれた状態になる。そして、流体室３Ａから溢れ出す際に流体Ｆ１が流体室３Ａの開口周縁及び頂面１２Ｃから受ける抵抗により圧力損失を生ずることをもって、流体の流れに起因する振動の減衰効果を得ることができる。さらに、流体室３Ａから溢れ出た流体Ｆ１によって、後から流入してきた流体Ｆ（図３（ａ））の旋回が阻害されることによっても、流体の流れに起因する振動の減衰効果を得ることができる。
　また、流体室３Ａに押し込まれた流体室３Ａ内の流体Ｆ１が空気ばねのような働きをすることによっても、流体の流れに起因する振動の減衰効果を得ることができる。

　一方、径方向の外側に流れた流体Ｆ（図３（ａ））の他の一部Ｆ２（図３（ｃ））は、図３（ｃ）に示すように、流体室３Ｂに誘導される。流体室３Ｂは、その開口の中心が、円環条１２の周縁Ｂの位置と対応するように配置されており、円環条１２の上流側で高圧側流路３２Ａと連通しているので、流体Ｆ２は、流体室３Ｂに容易に誘導される。

　流体室３Ｂに誘導された流体Ｆ２は、流体室３Ｂの内壁３１に接触、衝突することで、旋回成分が減少すると共に、圧力損失を生ずる。そして、流体Ｆ２は、流体室３Ｂから出て、低圧側ＬＰＳに流れる。こうして旋回成分が減じ、圧力損失を生ずることにより、振動減衰効果を得ることができる。
　流体室３Ｂから出た流体Ｆ２の一部は、低圧側ＬＰＳに流れ、流体室３Ａに入り、流体Ｆ１の場合と同様に減衰効果を得ることができる。

　さらに流体Ｆ１及びＦ２は、低圧側ＬＰＳに流れ、その一部が下流列を構成する流体室３Ｃに流入する。流体室３Ｃは、その開口の中心が、円環条１２の周縁Ｄの位置と対応するように配置されているので、流体Ｆ１及びＦ２は、流体室３Ｃの開口に臨む頂面１２Ｃに誘導され、流体室３Ｃ内に容易に流入される。

　流体室３Ｃに流入した流体Ｆ１及びＦ２は、流体室３Ｃの内壁３１に接触することで旋回成分が減少すると共に、圧力損失を生じ、低圧側流路３２Ｂに流入する。
　流体室３Ａ～３Ｃへ流入した流体は、いずれにしろ、低圧側流路３２Ｂに到達し、低圧側流路３２Ｂから仕切壁２３の先端と回転体１０の底面１９との隙間を通って、仕切壁２３と円環条１３との間に形成された高圧側流路３３Ａに到達する。続いて、上述したように、高圧側流路３３Ａから低圧側流路３３ＢまでをＦ１とＦ２とを参照して上述したように流れて、漏れ防止効果とともに、減衰効果を得ることができる。

［効　果］
　以下、本実施形態が奏する効果を説明する。
　本実施形態のシール装置１は、ラビリンスシール構造を基本としつつ、減衰効果を効果的に得られるように、ダンパシール構造が設けられている。具体的には、仕切壁２２～２８のうち隣接する仕切壁同士の間の基準面２９に、複数の流体室３が敷き詰められるように形成されてダンパシール構造になっており、流体室３のうち、中央列Ｌ１の全ての流体室３Ａの開口のそれぞれに、各開口の全体に亘り、円環条１２の頂面１２Ｃが対向するように配置されている。それにより、図４に示す非定常ＣＦＤ（Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ　Ｆｌｕｉｄ　Ｄｙｎａｍｉｃｓ）よる解析結果のように、本実施形態のシール装置１の減衰性能を表す等価減衰値（Cxx － Kxy/ω）は、上流列Ｌ２と下流列Ｌ３だけ設けた比較例（開口の全体に頂面１２Ｃが対向した流体室３Ａが設けられていない）に比べて約２倍となる。このように、シール装置１は、優れた減衰効果を得ることができる。また、図５に示すように、本実施形態のシール装置１によれば、比較例に比べて、漏れ流量を低減させることができる。

　また、上流列Ｌ２の流体室３Ｂが、その開口の中心が円環条１２の周縁Ｂの位置に対応するように配置されていて、円環条１２の高圧側から流体室３Ｂ内へと流体Ｆが誘導されやすくなっている。流体室３Ｂの内壁３１に流体が衝突することにより、中央列Ｌ１の流体室３Ａに流体が押し込まれるのとは異なる作用効果で、減衰効果を得ることができる。

　本実施形態のシール装置１では、上流列Ｌ２、中央列Ｌ１、下流列Ｌ３の位置、及び各列を構成する流体室３Ａ～３Ｃの配置が、回転体側要素１１を利用して、ダンパシール構造により、より効果的に減衰効果を得ることができるように決められている。それによって、静止体２０と回転体１０の間で、回転体１０の円周方向Ｃと軸方向との両方に交差した旋回方向への流体の旋回方向成分を効果的に減少させて、静止体２０と回転体１０の間の旋回流れを抑制することで回転体１０の不安定な振動を抑制しつつ、ラビリンス構造にも基づいて漏れ防止性能（シール性能）を向上させることができる。

　以上、本発明を好ましい実施形態に基づいて説明したが、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。

　例えば、複数の流体室３Ａ、複数の流体室３Ｂ、複数の流体室３Ｃは、それぞれ、円周方向Ｃに均等間隔で配置されていたが、均等間隔でなくてもよい。例えば、使用する回転機械の旋回流の強さ等により、図５（ａ）に示すように、流体室３Ｂ及び流体室３Ｃの割合を増やした形態にしたり、図５（ｂ）に示すように、より減衰効果を得るために流体室３Ａの割合を増やした形態にしてもよい。
　本発明における回転機械とは、インペラ１０Ｂのような被回転体を有し、その被回転体を回転軸により回転させる機械の総称であり、例えば、圧縮機（遠心式，軸流式）、蒸気タービン、ガスタービン、ポンプなどのターボ機械が挙げられる。

　実施形態（図２、図３）に示した流体室３Ａ～３Ｃの配列の形態や、図５（ａ）及び図５（ｂ）にそれぞれ示す配列の形態は、適宜に組み合わせることができる。例えば、高圧側ＨＰＳに図５（ａ）の形態を採用し、低圧側ＬＰＳに図５（ｂ）の形態を採用することができ、そうした構成によっても、旋回流を抑制しつつ、漏れ防止を図ることができる。

　流体室３Ａの開口形状は、開口の全体または略全体に亘り頂面１２Ｃが対向していれば、図５（ｃ）に示すように長円形（略楕円形）にしたり、図５（ｄ）に示すように四角形や略四角形にしたりしてもよい。流体室３Ｂ及び流体室３Ｃの開口形状も同様に円形でなくてもよい。開口の形状、そして流体室全体の形状を適宜に定めることにより、流体室３Ａ、流体室３Ｂ及び流体室３Ｃの各々の目的とする作用効果を調節することができる。ただし、開口形状が円形の方が、孔加工が容易であるとともに、流体の流れがスムーズになるので好ましい。

　流体室３Ｂは、その開口の中心が円環条１２の周縁Ｂの位置と対応するように配置されているが、これには限定されず、流体室３Ｂに関し、円環条１２の頂面１２Ｃが流体室３Ｂの開口の一部に対向するように配置されていればよい。例えば、円環条１２に対して上流側の流体室３Ｂを高圧側ＨＰＳにシフトさせて、流体室３Ｂの開口に頂面１２Ｃが対向する面積、つまり、流体室３Ｂを投影した領域に頂面１２Ｃが占める面積を減少させることもできる。それに伴い、中央の流体室３Ａの穴径を大きくすることもできる。　流体室３Ｃも同様に、必ずしも、その開口の中心が円環条１２の周縁Ｄの位置と対応するように配置されていなくてもよく、流体室３Ｃに関し、円環条１２の頂面１２Ｃが流体室３Ｃの開口の一部に対向するように配置されていれば足りる。

　本実施形態では、、中央列Ｌ１に属し隣接する流体室３Ａ，３Ａの間に、流体室３Ｂ及び流体室３Ｃが割り込んで千鳥配列となっているが、流体室３Ｂ及び流体室３Ｃが割り込んでいない状態で千鳥配列となっていたり（不図示）、正方格子配列や、菱形格子配列となっていてもよい。
　それにより、流体室３Ａの開口周辺で、静止体２０の基準面２９と頂面１２Ｃとが対向している場所を増やすことができるので、流体が基準面２９と頂面１２Ｃの間に生じる間隙を通る際の抵抗を大きくすることができる。
　流体室３Ａ，３Ｂ，３Ｃのそれぞれの開口に頂面１２Ｃが対向する面積、そして、流体室３Ａ，３Ｂ，３Ｃが形成されていない基準面２９に頂面１２Ｃが対向する面積は、振動減衰および漏れ量低減の必要な性能を実現するように、流体室３Ａ，３Ｂ，３Ｃのそれぞれの開口の径や、円環条１２の幅Ｗ、隣り合う仕切壁の間隔の寸法等に応じて適宜に設定することができる。

　さらに、複数の流体室３Ａ、複数の流体室３Ｂ及び複数の流体室３Ｃがそれぞれ、回転軸１０Ａの軸方向に沿う同一直線上に配置されてもよい（不図示）。それにより、中央列Ｌ１、上流列Ｌ２及び下流列Ｌ３のそれぞれを構成する流体室３の円周方向Ｃの間隔をより狭くすることができ、減衰効果を円周方向Ｃにより均等にして、回転体１０の不安定振動の防止に寄与することができる。

１　　　シール装置
３　　　流体室
３Ａ　　流体室（中央流体室）
３Ｂ　　流体室（上流流体室）
３Ｃ　　流体室（下流流体室）
１０　　回転体
１０Ａ　回転軸
１０Ｃ　中心軸
１２～１７　　円環条
１２Ａ　側面
１２Ｃ　頂面
２０　　静止体
２２～２８　　仕切壁
Ｂ，Ｄ　周縁
Ｌ１　　中央列
Ｌ２　　上流列
Ｌ３　　下流列

Claims

　中心軸の周りに回転する回転体と、前記回転体をその周囲から覆う静止体との間に設けられ、前記回転体と前記静止体の間に位置するシール装置であって、
　前記回転体から前記静止体側へ突出すると共に、前記回転体の回転軸の円周方向に連なるリング形状に形成されている複数の円環条と、
　前記静止体から前記回転体側へ突出すると共に、前記円周方向に連なるリング形状に形成されている複数の仕切壁と、
　隣接する前記仕切壁の間に、前記回転体に向かって開口する複数の流体室と、を有し、
　複数の前記円環条のそれぞれの先端は、隣接する前記仕切壁の間に挿入され、
　複数の前記仕切壁のそれぞれの先端は、隣接する前記円環条の間に挿入され、
　前記円周方向に沿って間隔をあけて配列されるように、複数の前記流体室が、前記中心軸の方向の高圧側から低圧側への流体の流れ方向において三列に配置され、
　真ん中の列である中央列と、
　前記中央列よりも前記流れ方向の上流側に配置される上流列と、
　前記中央列よりも前記流れ方向の下流側に配置される下流列と、が存在し、
　前記中央列に属する前記流体室である複数の中央流体室に関し、前記円環条の先端に位置する頂面が、前記中央流体室の開口の全体または略全体に亘り対向するように配置され、
　前記上流列に属する前記流体室である複数の上流流体室に関し、前記円環条の前記頂面が前記上流流体室の開口の一部に対向するように配置され、
　前記下流列に属する前記流体室である複数の下流流体室に関し、前記円環条の前記頂面が前記下流流体室の開口の一部に対向するように配置されている、
ことを特徴とするシール装置。
　複数の前記中央流体室と、複数の前記上流流体室と、複数の前記下流流体室とが、千鳥配列されている、
請求項１に記載のシール装置。
　隣接する前記中央流体室の間に、前記上流流体室が割り込み、
　隣接する前記中央流体室の間に、前記下流流体室が割り込む、
請求項２に記載のシール装置。
　前記円環条において前記回転軸から立ち上がる一対の側面と前記頂面とが環状の周縁を介して前記円周方向に連なり、
　前記上流流体室は、
　その開口の中心が前記円環条の前記周縁の位置と対応するように配置される、
請求項３に記載のシール装置。
　前記円環条において前記回転軸から立ち上がる一対の側面と前記頂面とが環状の前記周縁を介して前記円周方向に連なり、
　前記下流流体室は、
　その開口の中心が前記円環条の前記周縁の位置と対応するように配置される、
請求項３又は請求項４に記載のシール装置。
　前記流体室は、円形の開口形状を有する、
請求項１～請求項５のいずれか一項に記載のシール装置。
　請求項１～請求項６のいずれか一項に記載されたシール装置を備えることを特徴とする、回転機械。