(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024000122
(43)【公開日】2024-01-05
(54)【発明の名称】回転機械
(51)【国際特許分類】
F04D 29/10 20060101AFI20231225BHJP
F04D 29/16 20060101ALI20231225BHJP
F04D 29/053 20060101ALI20231225BHJP
F04D 25/08 20060101ALI20231225BHJP
F01D 25/00 20060101ALI20231225BHJP
F01D 11/02 20060101ALI20231225BHJP
F16J 15/447 20060101ALI20231225BHJP
【ＦＩ】
F04D29/10 Z
F04D29/16
F04D29/053 Z
F04D25/08 302E
F01D25/00 M
F01D11/02
F16J15/447
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022098695
(22)【出願日】2022-06-20
(71)【出願人】
【識別番号】000000099
【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ
(74)【代理人】
【識別番号】100088155
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 芳樹
(74)【代理人】
【識別番号】100113435
【弁理士】
【氏名又は名称】黒木 義樹
(74)【代理人】
【識別番号】100170818
【弁理士】
【氏名又は名称】小松 秀輝
(74)【代理人】
【識別番号】100224546
【弁理士】
【氏名又は名称】小松 龍
(72)【発明者】
【氏名】安室 敦史
(72)【発明者】
【氏名】田畠 一二三
【テーマコード（参考）】
3G202
3H130
3J042
【Ｆターム（参考）】
3G202KK06
3G202KK17
3H130AA13
3H130AB07
3H130AB12
3H130AB27
3H130AB47
3H130AC14
3H130BA53D
3H130CA06
3H130DA02X
3H130DC12X
3H130DD01Z
3H130EA07D
3H130EB01D
3H130EB02D
3J042AA04
3J042BA01
3J042CA12
(57)【要約】
【課題】回転時の漏れ流れを効果的に抑制する。
【解決手段】本開示の回転機械は、シャフトと、シャフトに取り付けられたインペラと、シャフト及びインペラを収容するハウジングと、ハウジングの内壁面とシャフトの外周面との間に形成され、インペラの背面側においてシャフトに沿って延びる流路と、流路に形成されたラビリンスシール部と、を備え、ラビリンスシール部は、外周面又は内壁面から突出する第１突起及び第２突起を有し、第２突起は、シャフトの軸方向において第１突起よりもインペラから遠い位置に配置され、シャフトには、第２突起に対して径方向の内側に形成された空隙を有する。
【選択図】図４
【解決手段】本開示の回転機械は、シャフトと、シャフトに取り付けられたインペラと、シャフト及びインペラを収容するハウジングと、ハウジングの内壁面とシャフトの外周面との間に形成され、インペラの背面側においてシャフトに沿って延びる流路と、流路に形成されたラビリンスシール部と、を備え、ラビリンスシール部は、外周面又は内壁面から突出する第１突起及び第２突起を有し、第２突起は、シャフトの軸方向において第１突起よりもインペラから遠い位置に配置され、シャフトには、第２突起に対して径方向の内側に形成された空隙を有する。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
回転軸線の周りに回転可能なシャフトと、
前記シャフトに取り付けられたインペラと、
前記シャフト及び前記インペラを収容するハウジングと、
前記ハウジングの内壁面と前記シャフトの外周面との間に形成され、前記インペラの背面側において前記シャフトに沿って延びる流路と、
前記流路に形成されたラビリンスシール部と、を備え、
前記ラビリンスシール部は、前記外周面又は前記内壁面から突出する第１突起及び第２突起を有し、
前記第２突起は、前記シャフトの軸方向において前記第１突起よりも前記インペラから遠い位置に配置され、
前記シャフトは、前記第２突起に対して径方向の内側に形成された空隙を有する、回転機械。
前記シャフトに取り付けられたインペラと、
前記シャフト及び前記インペラを収容するハウジングと、
前記ハウジングの内壁面と前記シャフトの外周面との間に形成され、前記インペラの背面側において前記シャフトに沿って延びる流路と、
前記流路に形成されたラビリンスシール部と、を備え、
前記ラビリンスシール部は、前記外周面又は前記内壁面から突出する第１突起及び第２突起を有し、
前記第２突起は、前記シャフトの軸方向において前記第１突起よりも前記インペラから遠い位置に配置され、
前記シャフトは、前記第２突起に対して径方向の内側に形成された空隙を有する、回転機械。
【請求項2】
前記シャフトは、
前記第１突起に対して前記径方向の内側に位置する第１内部領域を含む第１領域と、
前記第２突起に対して前記径方向の内側に位置する第２内部領域を含み且つ前記第１領域に対して前記インペラとは反対側に位置する第２領域と、を有し、
前記空隙は、前記第１領域及び前記第２領域のうちの前記第２領域のみに形成されており、前記第２領域において少なくとも前記第２内部領域に形成されている、請求項１に記載の回転機械。
前記第１突起に対して前記径方向の内側に位置する第１内部領域を含む第１領域と、
前記第２突起に対して前記径方向の内側に位置する第２内部領域を含み且つ前記第１領域に対して前記インペラとは反対側に位置する第２領域と、を有し、
前記空隙は、前記第１領域及び前記第２領域のうちの前記第２領域のみに形成されており、前記第２領域において少なくとも前記第２内部領域に形成されている、請求項１に記載の回転機械。
【請求項3】
前記第２領域は、前記軸方向において前記第１領域とは反対側に開口する開口部を有し、
前記空隙は、前記軸方向において前記開口部から少なくとも前記第２内部領域に達する位置まで連続的に形成されている、請求項２に記載の回転機械。
前記空隙は、前記軸方向において前記開口部から少なくとも前記第２内部領域に達する位置まで連続的に形成されている、請求項２に記載の回転機械。
【請求項4】
前記シャフトの静止状態において、前記第１突起と前記内壁面又は前記外周面との前記径方向の隙間は、前記第２突起と前記内壁面又は前記外周面との前記径方向の隙間と同一である、請求項１又は２に記載の回転機械。
【請求項5】
前記空隙は、前記第２突起と前記回転軸線との前記径方向の間において、前記回転軸線を中心とする周方向の全周にわたって連続的に形成されている、請求項１～３のいずれか一項に記載の回転機械。
【請求項6】
前記空隙は、前記第２突起と前記回転軸線との前記径方向の間において、前記回転軸線よりも前記第２突起の近くに位置している、請求項５に記載の回転機械。
【請求項7】
前記シャフトは、前記回転軸線を中心とする円柱部と、前記回転軸線を中心とし且つ前記円柱部を収容する円筒部と、を有し、
前記空隙は、前記円柱部と前記円筒部との前記径方向の隙間によって構成されている、請求項５に記載の回転機械。
前記空隙は、前記円柱部と前記円筒部との前記径方向の隙間によって構成されている、請求項５に記載の回転機械。
【請求項8】
前記シャフトは、前記回転軸線を中心とする円筒部を有し、
前記空隙は、前記円筒部の全ての内部空間によって構成されている、請求項１～３のいずれか一項に記載の回転機械。
前記空隙は、前記円筒部の全ての内部空間によって構成されている、請求項１～３のいずれか一項に記載の回転機械。
【請求項9】
前記軸方向において前記第２突起よりも前記インペラから遠い第３突起を更に備え、
前記シャフトは、
前記第１突起に対して前記径方向の内側に位置する第１内部領域を含む第１領域と、
前記第２突起に対して前記径方向の内側に位置する第２内部領域、及び前記第３突起に対して前記径方向の内側に位置する第３内部領域を含み、前記第１領域に対して前記インペラとは反対側に位置する第２領域と、を有し、
前記空隙は、前記第１領域及び前記第２領域のうちの前記第２領域のみに形成されており、前記第２領域において少なくとも前記第２内部領域及び前記第３内部領域に形成されている、請求項１～３のいずれか一項に記載の回転機械。
前記シャフトは、
前記第１突起に対して前記径方向の内側に位置する第１内部領域を含む第１領域と、
前記第２突起に対して前記径方向の内側に位置する第２内部領域、及び前記第３突起に対して前記径方向の内側に位置する第３内部領域を含み、前記第１領域に対して前記インペラとは反対側に位置する第２領域と、を有し、
前記空隙は、前記第１領域及び前記第２領域のうちの前記第２領域のみに形成されており、前記第２領域において少なくとも前記第２内部領域及び前記第３内部領域に形成されている、請求項１～３のいずれか一項に記載の回転機械。
【請求項10】
前記空隙は、前記第２内部領域の前記軸方向の一部のみに形成され、前記第３内部領域の前記軸方向の全体にわたって形成されている、請求項９に記載の回転機械。
【請求項11】
回転軸線の周りに回転可能なシャフトと、
前記シャフトに取り付けられるインペラと、
前記シャフト及び前記インペラを収容するハウジングと、
前記ハウジングの内壁面と前記シャフトの外周面との間に形成され、前記インペラの背面側において前記シャフトに沿って延びる流路と、
前記流路に形成されたラビリンスシール部と、を備え、
前記ラビリンスシール部は、前記シャフトの前記外周面を取り囲むように配置された円筒部材と、前記円筒部材の外周面又は前記内壁面から突出する第１突起及び第２突起を有し、
前記第２突起は、前記シャフトの軸方向において前記第１突起よりも前記インペラから遠い位置に配置され、
前記円筒部材は、前記第２突起に対して径方向の内側に、他の部分よりも厚さの薄い薄肉部を有する、回転機械。
前記シャフトに取り付けられるインペラと、
前記シャフト及び前記インペラを収容するハウジングと、
前記ハウジングの内壁面と前記シャフトの外周面との間に形成され、前記インペラの背面側において前記シャフトに沿って延びる流路と、
前記流路に形成されたラビリンスシール部と、を備え、
前記ラビリンスシール部は、前記シャフトの前記外周面を取り囲むように配置された円筒部材と、前記円筒部材の外周面又は前記内壁面から突出する第１突起及び第２突起を有し、
前記第２突起は、前記シャフトの軸方向において前記第１突起よりも前記インペラから遠い位置に配置され、
前記円筒部材は、前記第２突起に対して径方向の内側に、他の部分よりも厚さの薄い薄肉部を有する、回転機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、回転機械に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、回転機械において、シャフトとハウジングとの隙間からの流体の漏れ流れを抑制するために、非接触型のラビリンスシール部（例えば特許文献１～４参照）が用いられることがある。一般的に、ラビリンスシール部は、複数のフィンを有する。複数のフィンは、シャフトとハウジングとの隙間における流体の流路を複雑にし、当該流体のエネルギー損失を生じさせる。これにより、シャフトとハウジングとの隙間からの流体の漏れ流れの抑制が図られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００２－３５７１０３号公報
【特許文献2】特開２０１８－０２１５７４号公報
【特許文献3】特開平１１－３４３９９６号公報
【特許文献4】実開平３－１１８３６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上述したようなラビリンスシール部において、流体の漏れ流れを抑制するために、複数のフィンの先端と当該先端に対向するハウジングの内壁面との隙間を十分に小さく設計することが考えられる。しかしながら、加工の際の公差等の影響を考慮すると、上記の隙間を小さく加工することには限界がある。従って、このような方法によって流体の漏れ流れ抑制を図ることは限界がある。
【0005】
本開示は、回転時の漏れ流れを効果的に抑制できる回転機械を説明する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の一形態に係る回転機械は、回転軸線の周りに回転可能なシャフトと、シャフトに取り付けられたインペラと、シャフト及びインペラを収容するハウジングと、ハウジングの内壁面とシャフトの外周面との間に形成され、インペラの背面側においてシャフトに沿って延びる流路と、流路に形成されたラビリンスシール部と、を備え、ラビリンスシール部は、外周面又は内壁面から突出する第１突起及び第２突起を有し、第２突起は、シャフトの軸方向において第１突起よりもインペラから遠い位置に配置され、シャフトは、第２突起に対して径方向の内側に形成された空隙を有する。
【0007】
この回転機械では、シャフトの回転時において、シャフトと共に回転するインペラの付近は高圧となり、インペラから遠くなるほど低圧となる。そのため、シャフトの外周面とハウジングの内壁面との間の流路を流れる流体は、高圧側の第１突起から低圧側の第２突起に向かう方向に流れる。ここで、本発明者らは、これらの突起と内壁面又は外周面との隙間と、当該隙間を流れる流体の漏れ量との関係について鋭意検討を重ねた結果、低圧側の第２突起と内壁面又は外周面との隙間を小さくすることが、流体の漏れ量を抑制する上で効果的であることを見出した。そこで、上記の回転機械では、第２突起と内壁面又は外周面との隙間を小さくするために、シャフトが、第２突起に対して径方向の内側に形成された空隙を有する。このような空隙がシャフトに存在する場合、シャフトの回転時に生じる遠心力によって、空隙の外側のシャフトの部位が径方向の外側に変位し易くなる。その結果、シャフトの回転時に低圧側の第２突起と内壁面又は外周面との隙間を小さくでき、ラビリンスシール部における流体の漏れ量を効果的に抑制できる。更に、このようにシャフトの回転時の遠心力を利用すれば、組み立て時において当該隙間を小さくするための高度な組み立て技術などが不要となり、回転時において第２突起と内壁面又は外周面との隙間を小さくする構成を容易に実現できる。
【0008】
いくつかの態様において、シャフトは、第１突起に対して径方向の内側に位置する第１内部領域を含む第１領域と、第２突起に対して径方向の内側に位置する第２内部領域を含み且つ第１領域に対してインペラとは反対側に位置する第２領域と、を有し、空隙は、第１領域及び第２領域のうちの第２領域のみに形成されており、第２領域において少なくとも第２内部領域に形成されていてもよい。この場合、低圧側の第２突起と内壁面又は外周面との隙間を小さくする一方で、高圧側の第１突起と内壁面又は外周面との隙間を維持することができる。
【0009】
いくつかの態様において、第２領域は、軸方向において第１領域とは反対側に開口する開口部を有し、空隙は、軸方向において開口部から少なくとも第２内部領域に達する位置まで連続的に形成されていてもよい。この場合、開口部から第２領域を削る簡易な作業によって、空隙を容易に形成できる。
【0010】
いくつかの態様において、シャフトの静止状態において、第１突起と内壁面又は外周面との径方向の隙間は、第２突起と内壁面又は外周面との径方向の隙間と同一であってもよい。この場合、シャフトの回転時に第２突起と内壁面又は外周面との隙間を小さくする構成を好適に実現できる。
【0011】
いくつかの態様において、空隙は、第２突起と回転軸線との径方向の間において、回転軸線を中心とする周方向の全周にわたって連続的に形成されていてもよい。この場合、シャフトの回転時の遠心力を利用して、第２突起と内壁面又は外周面との隙間を周方向に沿った各位置において均等に小さくできる。その結果、ラビリンスシール部における流体の漏れ流れをより効果的に抑制できる。
【0012】
いくつかの態様において、空隙は、第２突起と回転軸線との径方向の間において、回転軸線よりも第２突起の近くに位置していてもよい。この場合、シャフトの回転時の遠心力を利用して、第２突起と内壁面又は外周面との隙間をより小さくできる。その結果、ラビリンスシール部における流体の漏れ流れをより効果的に抑制できる。
【0013】
いくつかの態様において、シャフトは、回転軸線を中心とする円柱部と、回転軸線を中心とし且つ円柱部を収容する円筒部と、を有し、空隙は、円柱部と円筒部との径方向の隙間によって構成されていてもよい。この場合、シャフトの回転時の遠心力を利用して、径方向の外側への円筒部の変形に応じて第２突起と内壁面又は外周面との隙間を周方向に沿った各位置において均等に小さくできる。その結果、ラビリンスシール部における流体の漏れ流れをより効果的に抑制できる。
【0014】
いくつかの態様において、シャフトは、回転軸線を中心とする円筒部を有し、空隙は、円筒部の全ての内部空間によって構成されていてもよい。この場合、空隙が円筒状である場合と比べて、シャフトの回転時の遠心力を利用して、第２突起と内壁面又は外周面との隙間をより小さくできる。その結果、ラビリンスシール部における流体の漏れ流れをより効果的に抑制できる。
【0015】
いくつかの態様において、回転機械は、軸方向において第２突起よりもインペラから遠い第３突起を更に備え、シャフトは、第１突起に対して径方向の内側に位置する第１内部領域を含む第１領域と、第２突起に対して径方向の内側に位置する第２内部領域、及び第３突起に対して径方向の内側に位置する第３内部領域を含み、第１領域に対してインペラとは反対側に位置する第２領域と、を有し、空隙は、第１領域及び第２領域のうちの第２領域のみに形成されており、第２領域において少なくとも第２内部領域及び第３内部領域に形成されていてもよい。この場合、シャフトの回転時の遠心力を利用して、低圧側の第２突起と内壁面又は外周面との隙間、及び第３突起と内壁面又は外周面との隙間を小さくできる。その結果、ラビリンスシール部における流体の漏れ流れを効果的に抑制できる。
【0016】
いくつかの態様において、空隙は、第２内部領域の軸方向の一部のみに形成され、第３内部領域の軸方向の全体にわたって形成されていてもよい。この場合、シャフトの回転時の遠心力を利用して、より低圧側に位置する第３突起と内壁面又は外周面との隙間を、第２突起と内壁面又は外周面との隙間よりも更に小さくできる。つまり、低圧側に突起が位置するほど、当該突起と内壁面又は外周面との隙間を段階的に小さくできる。その結果、ラビリンスシール部における流体の漏れ流れをより効果的に抑制できる。
【0017】
本開示の他の形態に係る回転機械は、回転軸線の周りに回転可能なシャフトと、シャフトに取り付けられるインペラと、シャフト及びインペラを収容するハウジングと、ハウジングの内壁面とシャフトの外周面との間に形成され、インペラの背面側においてシャフトに沿って延びる流路と、流路に形成されたラビリンスシール部と、を備え、ラビリンスシール部は、シャフトの外周面を取り囲むように配置された円筒部材と、円筒部材の外周面又は内壁面から突出する第１突起及び第２突起を有し、第２突起は、シャフトの軸方向において第１突起よりもインペラから遠い位置に配置され、円筒部材は、第２突起に対して径方向の内側に対向する位置に、他の部分よりも厚さの薄い薄肉部を有する。
【0018】
この回転機械では、シャフトの回転時において、シャフトと共に回転するインペラの付近は高圧となり、インペラから遠くなるほど低圧となる。そのため、シャフトの外周面とハウジングの内壁面との間の流路を流れる流体は、高圧側の第１突起から低圧側の第２突起に向かう方向に流れる。ここで、本発明者らは、これらの突起と内壁面又は外周面との隙間と、当該隙間を流れる流体の漏れ量との関係について鋭意検討を重ねた結果、低圧側の第２突起と内壁面との隙間を小さくすることが、流体の漏れ量を抑制する上で効果的であることを見出した。そこで、上記の回転機械では、第２突起と内壁面又は外周面との隙間を小さくするために、円筒部材が、第２突起に対して径方向の内側に薄肉部を有する。このような薄肉部が円筒部材に存在する場合、シャフトの回転時に生じる遠心力によって、薄肉部の外側の円筒部材の部位が径方向の外側に変位し易くなる。その結果、シャフトの回転時に低圧側の第２突起と内壁面又は外周面との隙間を小さくでき、ラビリンスシール部における流体の漏れ量を効果的に抑制できる。更に、このようにシャフトの回転時の遠心力を利用すれば、組み立て時において当該隙間を小さくするための高度な組み立て技術などが不要となり、回転時において第２突起と内壁面又は外周面との隙間を小さくする構成を容易に実現できる。
【発明の効果】
【0019】
本開示のいくつかの態様によれば、回転時の漏れ流れを効果的に抑制できる回転機械が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【0022】
［第１実施形態］
図１を参照して、第１実施形態に係る回転機械１について説明する。回転機械１は、例えば電動過給機である。回転機械１は、例えば、車両又は船舶などの内燃機関に適用される。図１に示されるように、回転機械１は、回転軸線Ｌの周りに回転するコンプレッサインペラ３（以下、単に「インペラ３」と呼ぶ）と、インペラ３の回転の動力源であるモータ５と、インペラ３及びモータ５を収容するハウジング７と、を備える。ハウジング７は、インペラ３を収容するインペラハウジング１１と、モータ５を収容するモータハウジング１３と、を有する。インペラハウジング１１及びモータハウジング１３は、各々が複数の部品で構成されていてもよく、各ハウジングを構成する部品や組み合わせ方は自由に設計可能である。
図１を参照して、第１実施形態に係る回転機械１について説明する。回転機械１は、例えば電動過給機である。回転機械１は、例えば、車両又は船舶などの内燃機関に適用される。図１に示されるように、回転機械１は、回転軸線Ｌの周りに回転するコンプレッサインペラ３（以下、単に「インペラ３」と呼ぶ）と、インペラ３の回転の動力源であるモータ５と、インペラ３及びモータ５を収容するハウジング７と、を備える。ハウジング７は、インペラ３を収容するインペラハウジング１１と、モータ５を収容するモータハウジング１３と、を有する。インペラハウジング１１及びモータハウジング１３は、各々が複数の部品で構成されていてもよく、各ハウジングを構成する部品や組み合わせ方は自由に設計可能である。
【0023】
回転機械１は、ハウジング７の内部において回転軸線Ｌの周りに回転可能に配置されるシャフト１２を更に備える。シャフト１２は、回転軸線Ｌが延在する軸方向Ｄ１に延在する円柱状の部材である。シャフト１２は、例えばクロムモリブデン鋼（ＳＣＭ）などの金属材料によって構成されている。シャフト１２の外周面１２ａは、回転軸線Ｌを中心とする円周面である。インペラハウジング１１とモータハウジング１３とは、回転軸線Ｌが延在する軸方向Ｄ１において互いに連結されており、シャフト１２は、インペラハウジング１１の内部からモータハウジング１３の内部にわたって設けられている。シャフト１２の軸方向Ｄ１の一端部１２ｂには、インペラ３が取り付けられている。インペラ３は、例えば、ボルト締結等によってシャフト１２の一端部１２ｂに固定されている。従って、インペラ３は、シャフト１２と一体となって回転軸線Ｌの周りに回転する。
【0024】
モータ５は、モータハウジング１３に設けられたステータ５ａと、シャフト１２に設けられたロータ５ｂと、を含む。インペラハウジング１１は、吸入口１１ａと、スクロール部１１ｂと、吐出口１１ｃとを含む。ステータ５ａに交流電流が流されると、ロータ５ｂとステータ５ａとの相互作用によって、インペラ３とシャフト１２とが一体となって回転軸線Ｌの周りに回転する。インペラ３が回転すると、インペラ３は、吸入口１１ａを通じて外部の空気を吸入し、スクロール部１１ｂを通じて吸入空気を圧縮し、吐出口１１ｃから圧縮空気を吐出する。吐出口１１ｃから吐出された圧縮空気は、前述の内燃機関に供給される。モータ５の形式は、図１に示す例に限られず、要求仕様に応じて適宜変更可能である。
【0025】
ハウジング７内に設けられたシャフト１２は、例えば、２個の軸受２０ａ，２０ｂによって回転軸線Ｌの周りに回転可能に支持されている。軸受２０ａ，２０ｂのそれぞれは、たとえば、グリース潤滑式のラジアル玉軸受である。軸受２０ａ，２０ｂのそれぞれは、深溝玉軸受であってもよいし、アンギュラ玉軸受であってもよい。軸受２０ａは、シャフト１２の一端部１２ｂに設けられており、軸受２０ｂは、シャフト１２の反対側の他端部１２ｃに設けられている。軸受２０ａは、シャフト１２の一端部１２ｂにおけるインペラ３の背面側に設けられている。
【0026】
モータハウジング１３は、インペラ３の背面側において軸受２０ａを包囲する壁部１３ａを含む。軸受２０ａは、壁部１３ａの内側に嵌合している。軸受２０ａと壁部１３ａとの嵌合関係は、すきま嵌めでも中間嵌めでも締り嵌めでもよく、任意でよい。壁部１３ａは、軸受２０ａよりもインペラ３に向かって軸方向Ｄ１に突出する環状の突出部１３ｂを含む。突出部１３ｂは、シャフト１２の一端部１２ｂに設けられる大径部１２ｄを包囲する。大径部１２ｄは、シャフト１２の他の部分よりも大きな外径を有する部分であり、インペラ３と軸受２０ａとの間に位置している。ここでの「他の部分」とは、大径部１２ｄに対して軸方向Ｄ１の前後に位置する部分、すなわち、軸方向Ｄ１において大径部１２ｄを挟んで両側に位置する部分としてよい。
【0027】
大径部１２ｄは、軸受２０ａに対して軸方向Ｄ１に対面する端面Ｓ１と、インペラ３の背面に対して軸方向Ｄ１に対面する端面Ｓ２と、を含む。突出部１３ｂは、回転軸線Ｌの径方向Ｄ２において大径部１２ｄの外周面１２ａと隙間を空けて対面する内周面１３ｃ（内壁面）を含む。内周面１３ｃは、例えば、回転軸線Ｌを中心とする円周面である。内周面１３ｃと外周面１２ａとの径方向Ｄ２の間隔は、回転軸線Ｌを中心とする周方向Ｄ３（図３参照）に沿った各位置において一定である。外周面１２ａ及び内周面１３ｃは、例えば、回転軸線Ｌを中心とする円柱面（円柱の側面）である。なお、本実施形態の外周面１２ａ及び内周面１３ｃは、円柱面であるが、必ずしもそれに限定され無い。例えば、後述する図４に示す断面において、外周面１２ａ及び内周面１３ｃは、軸方向Ｄ１に対し傾斜した直線や、曲線を含む線によって表されてもよい。
【0028】
回転機械１は、壁部１３ａの内周面１３ｃとシャフト１２の外周面１２ａとの間の流路Ｇ（図２参照）をシールするラビリンスシール部３０を更に備える。ラビリンスシール部３０は、シャフト１２の外周面１２ａ上において、インペラ３の背面と軸方向Ｄ１に対面する位置に配置されている。インペラの背面とは、軸方向Ｄ１において吸入口１１ａとは反対側を向くインペラ３の外面である。インペラ３の背面と軸方向Ｄ１に対面する位置とは、シャフト１２の一端部１２ｂにおいてインペラ３の背面に対して軸方向Ｄ１に向かい合う位置、例えば、インペラ３の背面と軸受２０ａとの軸方向Ｄ１の間の位置としてよい。本実施形態では、ラビリンスシール部３０は、インペラ３の背面と軸受２０ａとの間の大径部１２ｄの外周面１２ａに設けられている。流路Ｇは、壁部１３ａの内周面１３ｃとシャフト１２の外周面１２ａとの隙間を構成する流路である。流路Ｇは、インペラ３の背面側においてシャフト１２が延在する軸方向Ｄ１に沿って延在している。
【0029】
シャフト１２の回転時において、シャフト１２と共に回転するインペラ３が圧縮空気を発生させるため、インペラ３の背面付近の空間は、大気圧よりも高圧となり、インペラ３の背面から遠くなるにつれて低圧となる。そのため、シャフト１２の回転時においては、インペラ３からモータ５に向かう方向（すなわち、図１において左から右に向かう方向）に流体が流れる。その結果、インペラハウジング１１の内部の流体が内周面１３ｃと外周面１２ａとの間の流路Ｇを通過してモータハウジング１３の内部に流動する漏れ流れが発生し得る。このような漏れ流れを抑制するために、内周面１３ｃと外周面１２ａとの間の流路Ｇをシールするラビリンスシール部３０が設けられている。
【0030】
以下、ラビリンスシール部３０及びその周辺構造について詳細に説明する。図２に示されるように、ラビリンスシール部３０は、複数のフィン３１（複数の突起）を有する。各フィン３１は、シャフト１２と一体に構成されている。つまり、各フィン３１は、シャフト１２の一部によって構成されている。各フィン３１は、大径部１２ｄの外周面１２ａから内周面１３ｃに向かって径方向Ｄ２の外側に円環状に突出し、軸方向Ｄ１に沿って間隔を空けて並んでいる。複数のフィン３１が径方向Ｄ２の外側に円環状に突出するとは、軸方向Ｄ１から見たときの各フィン３１の形状が、回転軸線Ｌを中心とし且つ径方向Ｄ２の外側に延在する円環状となることを意味する。各フィン３１は、例えば、互いに同一の寸法及び形状を有する。従って、各フィン３１の径方向Ｄ２の高さ（すなわち、外周面１２ａから各フィン３１の径方向Ｄ２の先端までの径方向Ｄ２の距離）は、互いに同一である。
【0031】
複数のフィン３１は、例えば、軸方向Ｄ１におけるインペラ３（図１参照）側から順に、第１フィン３１Ａ（第１突起）と、第２フィン３１Ｂ（第２突起）と、第３フィン３１Ｃ（第３突起）と、を有する。第１フィン３１Ａは、複数のフィン３１の中でインペラ３に最も近い位置に配置されている。第２フィン３１Ｂは、軸方向Ｄ１において第１フィン３１Ａよりもインペラ３から遠い位置に配置されている。第３フィン３１Ｃは、軸方向Ｄ１において第２フィン３１Ｂよりもインペラ３から更に遠い位置に配置されている。従って、第３フィン３１Ｃは、複数のフィン３１の中でインペラ３に最も遠い位置に配置されている。第１フィン３１Ａと、第２フィン３１Ｂと、第３フィン３１Ｃとは、例えば、軸方向Ｄ１に沿って等間隔に配置されている。従って、第１フィン３１Ａと第２フィン３１Ｂとの軸方向Ｄ１の間隔は、第２フィン３１Ｂと第３フィン３１Ｃとの軸方向Ｄ１の間隔と同一である。
【0032】
第１フィン３１Ａ、第２フィン３１Ｂ、及び第３フィン３１Ｃは、径方向Ｄ２において内周面１３ｃに対して隙間を空けて近接している。シャフト１２の静止状態（すなわち非回転状態）において、第１フィン３１Ａと内周面１３ｃとの径方向Ｄ２の隙間ＧＡと、第２フィン３１Ｂと内周面１３ｃとの径方向Ｄ２の隙間ＧＢと、第３フィン３１Ｃと内周面１３ｃとの径方向Ｄ２の隙間ＧＣとは、例えば、静止時において互いに同一に設定されている。隙間ＧＡ，ＧＢ，及びＧＣが互いに同一に設定されるとは、製造公差を考慮した隙間ＧＡ，ＧＢ，及びＧＣのそれぞれの設計値が互いに同一であることを意味する。従って、製造誤差等によって隙間ＧＡ，ＧＢ，及びＧＣが互いに僅かにずれたとしても、そのずれ量が製造公差内であれば、隙間ＧＡ，ＧＢ，及びＧＣが互いに同一に設定された状態とみなしてよい。隙間ＧＡ，ＧＢ，及びＧＣのそれぞれは、例えば、１００μｍ以上に設定されている。隙間ＧＡ，ＧＢ，及びＧＣのそれぞれは、周方向Ｄ３（図３参照）に沿った各位置において一定である。
【0033】
図４に示されるように、シャフト１２は、第１フィン３１Ａが配置される第１領域Ｒ１と、第２フィン３１Ｂ及び第３フィン３１Ｃが配置される第２領域Ｒ２と、を有する。第１領域Ｒ１は、例えば、軸方向Ｄ１における第１フィン３１Ａ（具体的には、第２フィン３１Ｂに対向する側の第１フィン３１Ａの基端）から端面Ｓ２までの領域としてよい。第２領域Ｒ２は、軸方向Ｄ１において第１領域Ｒ１に対してインペラ３とは反対側に位置する領域である。第２領域Ｒ２は、例えば、軸方向Ｄ１における第１フィン３１Ａの基端から端面Ｓ１までの領域としてよい。
【0034】
第２領域Ｒ２には、空隙４０が形成されている。一方、第１領域Ｒ１には、空隙４０が形成されていない。つまり、空隙４０は、第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２のうち第２領域Ｒ２のみに形成されている。空隙４０は、例えば、第２領域Ｒ２の一部が肉抜きされた肉抜き部である。空隙４０は、例えば、回転軸線Ｌを中心とする円筒状を呈しており、第２領域Ｒ２において軸方向Ｄ１に延在している。図３に示されるように、第２領域Ｒ２の端面Ｓ１には、空隙４０が開口する開口部Ｓａが形成されている。空隙４０は、軸方向Ｄ１から見て回転軸線Ｌを中心とする円環状を呈しており、周方向Ｄ３の全周にわたって連続的に形成されている。
【0035】
従って、空隙４０は、径方向Ｄ２において、回転軸線Ｌと第２フィン３１Ｂとの間に位置すると共に、回転軸線Ｌと第３フィン３１Ｃとの間にも位置している。すなわち、空隙４０は、第２フィン３１Ｂ及び第３フィン３１Ｃに対して径方向Ｄ２の内側に離間した位置であって、回転軸線Ｌに対して径方向Ｄ２の外側に離間した位置にある。空隙４０は、径方向Ｄ２において回転軸線Ｌよりも第２フィン３１Ｂ及び第３フィン３１Ｃの近くに位置している。つまり、径方向Ｄ２における空隙４０と第２フィン３１Ｂとの距離（或いは、径方向Ｄ２における空隙４０と第３フィン３１Ｃとの距離）は、径方向Ｄ２における空隙４０と回転軸線Ｌとの距離よりも短い。従って、後述する円筒部５２の壁部の径方向Ｄ２の厚さが、円柱部５１の径方向Ｄ２の幅よりも薄くなっている。空隙４０の径方向Ｄ２の幅は、例えば、周方向Ｄ３に沿った各位置において一定である。
【0036】
空隙４０は、軸方向Ｄ１において開口部Ｓａから第１領域Ｒ１に達しない位置まで軸方向Ｄ１に沿って連続的に形成されている。空隙４０は、例えば、エンドミルを用いて開口部Ｓａから軸方向Ｄ１に第２領域Ｒ２が削られることによって形成される。第２領域Ｒ２は、空隙４０の径方向Ｄ２の内側に位置する円柱部５１と、空隙４０の径方向Ｄ２の外側に位置する円筒部５２と、を有する。円柱部５１は、回転軸線Ｌを中心とする円柱状を呈しており、空隙４０に取り囲まれている。円筒部５２は、回転軸線Ｌを中心とする円筒状を呈しており、空隙４０を取り囲んでいる。従って、円柱部５１は、円筒部５２に収容され、円筒部５２に対して空隙４０を介して径方向Ｄ２の内側に配置されている。径方向Ｄ２において、円筒部５２の壁部の厚さは、円柱部５１の厚さ（すなわち、円柱部５１の直径）よりも薄い。空隙４０は、円柱部５１と円筒部５２との径方向Ｄ２の間の隙間によって構成されているともいえる。空隙４０は、円柱部５１の外周面と円筒部５２の内周面とによって囲まれる隙間領域（空間領域）と定義できる。
【0037】
図５を更に参照して、空隙４０の周辺構造についてより詳細に説明する。図５に示されるように、第１領域Ｒ１は、少なくとも第１内部領域Ｒ１１を含む。第１内部領域Ｒ１１は、第１フィン３１Ａに囲まれた（すなわち、第１フィン３１Ａに対して径方向Ｄ２の内側に位置する）大径部１２ｄの内部領域である。第１内部領域Ｒ１１は、径方向Ｄ２において第１フィン３１Ａと重なる内部領域ともいえる。
【0038】
第２領域Ｒ２は、少なくとも第２内部領域Ｒ２１及び第３内部領域Ｒ３１を含む。第２内部領域Ｒ２１は、第２フィン３１Ｂに囲まれた（すなわち、第２フィン３１Ｂに対して径方向Ｄ２の内側に位置する）大径部１２ｄの内部領域である。第２内部領域Ｒ２１は、径方向Ｄ２において第２フィン３１Ｂと重なる内部領域ともいえる。第３内部領域Ｒ３１は、第３フィン３１Ｃに囲まれた（すなわち、第３フィン３１Ｃに対して径方向Ｄ２の内側に位置する）大径部１２ｄの内部領域である。第３内部領域Ｒ３１は、径方向Ｄ２において第３フィン３１Ｃと重なる内部領域ともいえる。
【0039】
第２領域Ｒ２は、内部領域Ｒ２２、内部領域Ｒ３２、及び内部領域Ｒ３３を更に含む。内部領域Ｒ２２は、第１内部領域Ｒ１１と第２内部領域Ｒ２１との軸方向Ｄ１の間に位置する。内部領域Ｒ２２は、第１フィン３１Ａと第２フィン３１Ｂとの間の外周面１２ａに囲まれており、当該外周面１２ａに対して径方向Ｄ２の内側に位置する。内部領域Ｒ３２は、第２内部領域Ｒ２１と第３内部領域Ｒ３１との軸方向Ｄ１の間に位置する。内部領域Ｒ３２は、第２フィン３１Ｂと第３フィン３１Ｃとの間の外周面１２ａに囲まれており、当該外周面１２ａに対して径方向Ｄ２の内側に位置する。内部領域Ｒ３３は、第３内部領域Ｒ３１と端面Ｓ１（図１参照）との間に位置する。内部領域Ｒ３３は、第３フィン３１Ｃに対して第２フィン３１Ｂとは反対側の外周面１２ａに囲まれており、当該外周面１２ａに対して径方向Ｄ２の内側に位置する。
【0040】
図５に示されるように、空隙４０は、第２領域Ｒ２において、開口部Ｓａ（図３参照）から内部領域Ｒ３３、第３内部領域Ｒ３１、及び内部領域Ｒ３２を通って、第２内部領域Ｒ２１に到達する位置まで軸方向Ｄ１に連続的に形成されている。従って、空隙４０は、径方向Ｄ２において、第２フィン３１Ｂ及び第３フィン３１Ｃと対向する。空隙４０の底部４０ａは、第１内部領域Ｒ１１の内部領域Ｒ２２には達しておらず、第２内部領域Ｒ２１に位置している。底部４０ａは、第２フィン３１Ｂと径方向Ｄ２に重なる位置にある。なお、底部４０ａは、空隙４０における軸方向Ｄ１の開口部Ｓａとは反対側の端部を意味する。一方、空隙４０は、第１内部領域Ｒ１１には形成されておらず、第１フィン３１Ａには径方向Ｄ２に対向しない。このように、第２フィン３１Ｂ及び第３フィン３１Ｃと径方向Ｄ２に対向する位置のみに空隙４０が形成されることによって、第２フィン３１Ｂ及び第３フィン３１Ｃが位置する円筒部５２の部分は、シャフト１２の回転時の遠心力を受けたときに、第１フィン３１Ａが位置する円筒部５２の部分よりも、径方向Ｄ２の外側に変形する。つまり、第２フィン３１Ｂ及び第３フィン３１Ｃは、シャフト１２の回転時に第１フィン３１Ａよりも径方向Ｄ２の外側に変位する。
【0041】
第２内部領域Ｒ２１においては、開口部Ｓａとは反対側の空隙４０の先端が位置している。従って、空隙４０の先端は、径方向Ｄ２において第２フィン３１Ｂと対向する位置にある。空隙４０は、第２内部領域Ｒ２１においては、軸方向Ｄ１の全体にわたって形成されておらず、軸方向Ｄ１の一部のみに形成されている。例えば、空隙４０は、軸方向Ｄ１において、第２内部領域Ｒ２１の中央と、第２内部領域Ｒ２１及び内部領域Ｒ３２の境界との間の部分のみに形成されている。このように、空隙４０は、第２フィン３１Ｂの軸方向Ｄ１の一部に対して径方向Ｄ２に対向する。なお、空隙４０は、第２領域Ｒ２において、第２内部領域Ｒ２１の中央よりも内部領域Ｒ３２寄りの領域に形成されてもよいし、第２内部領域Ｒ２１の中央よりも内部領域Ｒ２２寄りの領域に形成されてもよい。
【0042】
一方、内部領域Ｒ３２、第３内部領域Ｒ３１、及び内部領域Ｒ３３においては、軸方向Ｄ１の全体にわたって空隙４０が形成されている。従って、空隙４０は、第３フィン３１Ｃの軸方向Ｄ１の全体に対して径方向Ｄ２に対向する。空隙４０の底部４０ａは、軸方向Ｄ１において、第２フィン３１Ｂと同一の位置にある一方、第３フィン３１Ｃから離間している。従って、第３フィン３１Ｃは、第２フィン３１Ｂよりも、軸方向Ｄ１において空隙４０の底部４０ａから遠い。円筒部５２は、シャフト１２の回転時の遠心力を受けたとき、空隙４０の底部４０ａを起点として変形する。そのため、起点である底部４０ａから遠い第３フィン３１Ｃが位置する円筒部５２の部分は、シャフト１２の回転時の遠心力を受けたときに、底部４０ａに近い第２フィン３１Ｂよりも、径方向Ｄ２の外側に大きく変形する。つまり、第３フィン３１Ｃは、シャフト１２の回転時に第２フィン３１Ｂよりも径方向Ｄ２の外側に大きく変位する。その結果、シャフト１２の回転時において、第２フィン３１Ｂと内周面１３ｃとの隙間ＧＢが第１フィン３１Ａと内周面１３ｃとの隙間ＧＡよりも小さくなり、第３フィン３１Ｃと内周面１３ｃとの隙間ＧＣは隙間ＧＢよりも更に小さくなる。
【0043】
このように、第２内部領域Ｒ２１及び第３内部領域Ｒ３１に空隙４０が形成されることによって、シャフト１２の回転時の遠心力を利用して第２フィン３１Ｂ及び第３フィン３１Ｃを径方向Ｄ２の外側に変位させることが可能となる。シャフト１２の回転時の遠心力を受けたときの径方向Ｄ２の外側への第２フィン３１Ｂ及び第３フィン３１Ｃの変位量は、空隙４０の底部４０ａ（起点）の位置、及び空隙４０よりも径方向Ｄ２の外側のシャフト１２の厚さ（つまり、円筒部５２の壁部の厚さ）によって調整が可能である。上述したように、円筒部５２は、シャフト１２の回転時の遠心力を受けたとき、空隙４０の底部４０ａを起点として変形する。そのため、第３フィン３１Ｃが、軸方向Ｄ１において空隙４０の底部４０ａから遠く離れるほど、第３フィン３１Ｃの径方向Ｄ２の外側への変形量が多くなる。また、この変形量は、円筒部５２を構成する壁部の厚さによっても調整できる。円筒部５２の壁部の厚さが厚くなるほど、円筒部５２が変形しやすくなる。そのため、第３フィン３１Ｃが位置する円筒部５２の部分の厚さを厚くすることで、第３フィン３１Ｃの径方向Ｄ２の外側への変位量がより大きくなる。第２フィン３５Ｂ及び第３フィン３５Ｃ変位量は、第２フィン３１Ｂ及び第３フィン３１Ｃが内周面１３ｃに達しない範囲に調整される。例えば、隙間ＧＢ，ＧＣの設計値が１００μｍに設定される場合、これらの変位量は、０より大きく且つ１００μｍよりも小さい範囲内に設定される。
【0044】
＜作用効果＞
以上に説明した回転機械１によって奏される作用効果について、従来の課題と共に説明する。従来から、シャフトとハウジングとの隙間からの流体の漏れ流れを抑制するためのラビリンスシール部を備える回転機械が知られている。このような回転機械において、ラビリンスシール部のシール性を高めるために、ラビリンスシール部が有する複数のフィンとハウジングの内周面との隙間の設計値を十分に小さくすることが考えられる。しかしながら、この隙間を例えば１００μｍ未満といった小さな設計値に設定する場合、回転機械の組み立て時に、当該隙間を実現するための高度な組み立て技術などが求められるため、当該隙間を小さくすることには限界がある。複数のフィンとハウジングの内周面との隙間を１００μｍ未満といった設計値に調整したとしても、そのような調整は、組み立て時における製造公差の範囲に含まれる微差であるため、製造公差を考慮すれば、上記のような小さな隙間を実現するように組み立てること自体が極めて困難である。
以上に説明した回転機械１によって奏される作用効果について、従来の課題と共に説明する。従来から、シャフトとハウジングとの隙間からの流体の漏れ流れを抑制するためのラビリンスシール部を備える回転機械が知られている。このような回転機械において、ラビリンスシール部のシール性を高めるために、ラビリンスシール部が有する複数のフィンとハウジングの内周面との隙間の設計値を十分に小さくすることが考えられる。しかしながら、この隙間を例えば１００μｍ未満といった小さな設計値に設定する場合、回転機械の組み立て時に、当該隙間を実現するための高度な組み立て技術などが求められるため、当該隙間を小さくすることには限界がある。複数のフィンとハウジングの内周面との隙間を１００μｍ未満といった設計値に調整したとしても、そのような調整は、組み立て時における製造公差の範囲に含まれる微差であるため、製造公差を考慮すれば、上記のような小さな隙間を実現するように組み立てること自体が極めて困難である。
【0045】
更に、ラビリンスシール部を流れる流体の流れ場を考慮すれば、フィンとハウジングの内周面との隙間を十分に小さくすることが、流体の漏れ流れの抑制効果を得るために必ずしも有効であるとは限らない。その理由について、図６に示されるシミュレーション結果を参照しながら説明する。図６に示されるシミュレーション結果は、シャフト１１２の回転時におけるラビリンスシール部１３０の周辺を流れる流体の流線を示している。図６において、ラビリンスシール部１３０が備える複数のフィン１３１Ａ，１３１Ｂ，１３１Ｃが、シャフト１１２の外周面１１２ａにおいて等間隔に並んで配置されている。各フィン１３１Ａ，１３１Ｂ，１３１Ｃの寸法及び形状は互いに同一であり、各フィン１３１Ａ，１３１Ｂ，１３１Ｃと内周面１１３ｃとの隙間は互いに同一である。
【0046】
図６の左側には、コンプレッサインペラが配置される。そのため、シャフト１１２の回転時においては、図６の左側の空間が高圧となり、図６の右側の空間が低圧となる。従って、ラビリンスシール部１３０を流れる流体は、フィン１３１Ａ，１３１Ｂ，１３１Ｃを順に通過する。高圧側のフィン１３１Ａには、高いエネルギーを有する流体が流れ込む。この流体は、フィン１３１Ａと内周面１１３ｃとの隙間を通ってフィン１３１Ａとフィン１３１Ｂとの間の空間領域に拡散され、流体のエネルギー損失が発生する。その後、エネルギーが低下した流体が、フィン１３１Ｂと内周面１１３ｃとの隙間を通ってフィン１３１Ｂとフィン１３１Ｃとの間の空間領域に拡散され、流体のエネルギー損失が発生する。その後、エネルギーが更に低下した流体が、フィン１３１Ｃと内周面１１３ｃの隙間を通って後流側に拡散される。
【0047】
ここで、本発明者らは、各フィン１３１Ａ，１３１Ｂ，１３１Ｃと内周面１１３ｃとの隙間と、当該隙間からの流体の漏れ量との関係について鋭意検討を重ねた結果、低圧側のフィン１３１Ｂ，１３１Ｃと内周面１１３ｃとの隙間を小さくすることが、流体の漏れ量を抑制する上で効果的であることを見出した。高圧側のフィン１３１Ａには、高いエネルギーを有する流体が流れ込むことから、フィン１３１Ａと内周面１１３ｃとの隙間を小さくしてしまうと、当該隙間を通過した流体の拡がり角θが小さくなり、当該隙間を通過した後の流体のエネルギー損失が不十分となる。そのため、高圧側のフィン１３１Ａと内周面１１３ｃとの隙間を小さくしても、流体の漏れ量を効果的に抑制できない。一方、低圧側のフィン１３１Ｂ，１３１Ｃにはエネルギーが低下した流体が流れるため、流体の拡がり角を確保するよりもフィン１３１Ｂ，１３１Ｃと内周面１１３ｃとの隙間を小さくすることが、当該隙間を流れる流体の漏れ量の抑制のために効果的となる。但し、上述したように、フィン１３１Ｂ，１３１Ｃと内周面１１３ｃとの隙間を小さくすることには限界がある。
【0048】
そこで、本発明者らは、低圧側の第２フィン３１Ｂ及び第３フィン３１Ｃと内周面１３ｃとの隙間を、シャフト１２の回転時の遠心力による径方向Ｄ２の外側への第２フィン３１Ｂ及び第３フィン３１Ｃの変位によって小さくすることに着想した。そして、本発明者らは、遠心力を利用して第２フィン３１Ｂ及び第３フィン３１Ｃを径方向Ｄ２の外側に変位させるために、第２フィン３１Ｂ及び第３フィン３１Ｃに対して径方向Ｄ２の内側に空隙４０を形成することを想到するに至った。
【0049】
図７に示されるシミュレーション結果は、シャフト１２（大径部１２ｄ）の回転時におけるラビリンスシール部３０の周辺構造の変形量を示している。図７において、ラビリンスシール部３０の周辺構造の変形量がドットの疎密によって表されており、当該変形量が大きいほどドットが密に表されている。図７に示されるように、シャフト１２が回転すると、遠心力によって空隙４０の外側の円筒部５２が径方向Ｄ２の外側に拡がるように変形する。この変形に応じて、円筒部５２の外側の第２フィン３１Ｂ及び第３フィン３１Ｃが径方向Ｄ２の外側に変位する。このとき、上述したように、空隙４０の底部４０ａから遠い第３フィン３１Ｃが位置する円筒部５２の部分が、径方向Ｄ２の外側により大きく変形する。そのため、第３フィン３１Ｃは、第２フィン３１Ｂよりも径方向Ｄ２の外側に大きく変位する。その結果、第２フィン３１Ｂと内周面１３ｃとの隙間ＧＢは、第１フィン３１Ａと内周面１３ｃとの隙間ＧＡよりも小さくなり、第３フィン３１Ｃと内周面１３ｃとの隙間ＧＣは、第２フィン３１Ｂと内周面１３ｃとの隙間ＧＢよりも更に小さくなる。図７に示される例では、隙間ＧＢは、隙間ＧＡよりも約５μｍ小さくなり、隙間ＧＣは、隙間ＧＢよりも更に約７μｍ小さくなっている。
【0050】
このように、本実施形態によれば、第２領域Ｒ２に空隙４０が形成されることによって、シャフト１２の回転時の遠心力を利用して、低圧側の第２フィン３１Ｂと内周面１３ｃとの隙間ＧＢと、更に低圧側の第３フィン３１Ｃと内周面１３ｃとの隙間ＧＣとをそれぞれ小さくできる。これにより、ラビリンスシール部３０における流体の漏れ流れの抑制効果を効果的に得ることができる。更に、シャフト１２の回転時の遠心力を利用することで、組み立て時において隙間ＧＢ，ＧＣを小さくするための高度な組み立て技術が必須ではなくなり、回転時において隙間ＧＢ，ＧＣを容易に小さくすることが可能となる。従って、本実施形態によれば、回転時の漏れ流れを効果的に抑制することが可能となる。
【0051】
本実施形態では、シャフト１２の静止状態において、第１フィン３１Ａと内周面１３ｃとの隙間ＧＡは、第２フィン３１Ｂと内周面１３ｃとの隙間ＧＢと同一である。この場合、シャフト１２の回転時に第２フィン３１Ｂと内周面１３ｃとの隙間ＧＢを小さくする構成を好適に実現できる。
【0052】
本実施形態では、空隙４０は、軸方向Ｄ１において開口部Ｓａから少なくとも第２内部領域Ｒ２１に達する位置まで連続的に形成されている。この場合、開口部Ｓａから第２領域Ｒ２を削る簡易な作業によって、空隙４０を容易に形成できる。
【0053】
本実施形態では、空隙は、第２フィン３１Ｂと回転軸線Ｌとの径方向Ｄ２の間において、周方向Ｄ３の全周にわたって連続的に形成されている。この場合、シャフト１２の回転時の遠心力を利用して、第２フィン３１Ｂを径方向Ｄ２の外側に均等に変位させることができ、第２フィン３１Ｂと内周面１３ｃとの隙間ＧＢを均等に小さくできる。その結果、ラビリンスシール部３０における流体の漏れ流れをより効果的に抑制できる。
【0054】
本実施形態では、空隙４０は、第２フィン３１Ｂと回転軸線Ｌとの径方向Ｄ２の間において、回転軸線Ｌよりも第２フィン３１Ｂの近くに位置していている。この場合、シャフト１２の回転時において、第２フィン３１Ｂを径方向Ｄ２の外側により大きく変位させることができ、第２フィン３１Ｂと内周面１３ｃとの隙間ＧＢをより小さくできる。その結果、ラビリンスシール部３０における流体の漏れ流れをより効果的に抑制できる。
【0055】
本実施形態では、第２領域Ｒ２は、回転軸線Ｌを中心とする円柱部５１と、回転軸線Ｌを中心とし且つ円柱部５１を収容する円筒部５２と、を有し、空隙４０は、円柱部５１と円筒部５２との径方向Ｄ２の隙間によって構成されている。この場合、シャフト１２の回転時の遠心力を利用して、第２フィン３１Ｂを径方向Ｄ２の外側に均等に変位させることができ、第２フィン３１Ｂと内周面１３ｃとの隙間ＧＢを均等に小さくできる。その結果、ラビリンスシール部３０における流体の漏れ流れをより効果的に抑制できる。
【0056】
本実施形態では、空隙４０は、第２領域Ｒ２において、少なくとも第２内部領域Ｒ２１及び第３内部領域Ｒ３１に形成されている。この場合、シャフト１２の回転時の遠心力を利用して、インペラ３から遠い（すなわち低圧側に位置する）第２フィン３１Ｂと内周面１３ｃとの隙間ＧＢ、及び第３フィン３１Ｃと内周面１３ｃとの隙間ＧＣを小さくできる。その結果、ラビリンスシール部３０における流体の漏れ流れをより効果的に抑制できる。
【0057】
本実施形態では、空隙４０は、第２内部領域Ｒ２１の軸方向Ｄ１の一部のみに形成され、第３内部領域Ｒ３１の軸方向Ｄ１の全体にわたって形成されている。この場合、シャフト１２の回転時の遠心力を利用して、より低圧側に位置する第３フィン３１Ｃと内周面１３ｃとの隙間ＧＣを、第２フィン３１Ｂと内周面１３ｃとの隙間ＧＢよりも更に小さくできる。つまり、低圧側に位置するフィン３１ほど、当該フィン３１と内周面１３ｃとの隙間を段階的に小さくできる。その結果、ラビリンスシール部３０における流体の漏れ流れをより効果的に抑制できる。
【0058】
以上、本開示の第１実施形態について説明したが、本開示は、上記第１実施形態に限られない。図８に示されるように、第２領域Ｒ２には、回転軸線Ｌを中心とする円柱状の空隙４０Ａが形成されてもよい。この場合、第２領域Ｒ２は、上記第１実施形態に係る円柱部５１を有しておらず、円筒部５２のみを有しており、円筒部５２の全ての内部空間が空隙４０Ａとして構成されている。つまり、図８に示される例では、第２領域Ｒ２において空隙４０Ａが形成される部分が中空となっている。第２領域Ｒ２において、空隙４０Ａは、上記第１実施形態と同様、開口部Ｓａ（図３参照）から、第２フィン３１Ｂに対向する第２内部領域Ｒ２１（図５参照）に至るまで、軸方向Ｄ１に連続的に形成されている。
【0059】
図８に示される例では、上記第１実施形態と同様、低圧側の第２フィン３１Ｂ及び第３フィン３１Ｃに対して径方向Ｄ２の内側に空隙４０Ａが存在するため、シャフト１２の回転時の遠心力を利用して、第２フィン３１Ｂと内周面１３ｃとの隙間ＧＢ、及び第３フィン３１Ｃと内周面１３ｃとの隙間ＧＣをそれぞれ小さくできる。そして、第３フィン３１Ｃは、軸方向Ｄ１において第２フィン３１Ｂよりも空隙４０Ａの底部４０ａ（起点）から離れているため、遠心力を受けたときに、第３フィン３１Ｃは、第２フィン３１Ｂよりも径方向Ｄ２の外側に大きく変位する。その結果、シャフト１２の回転時において、隙間ＧＣは、隙間ＧＢよりも小さくなる。従って、図８に示される例では、シャフト１２の回転時に隙間ＧＢ，ＧＣを小さくすることが可能となる。その結果、ラビリンスシール部３０における流体の漏れ流れを効果的に抑制できる。
【0060】
図９に示されるように、円筒部５２Ａの壁部５２ａに厚肉部５２ｂが形成されていてもよい。円筒部５２Ａは、図８に示す円筒部５２に厚肉部５２ｂが形成された構成を有する。図９に示す例では、円筒部５２Ａの全ての内部空間を構成する空隙４０Ｂは、軸方向Ｄ１において、第２内部領域Ｒ２１を超えて内部領域Ｒ２２まで達する位置まで延びている。つまり、空隙４０Ｂの底部４０ａは、第２領域Ｒ２の内部領域Ｒ２２に位置している。従って、空隙４０Ｂは、第２フィン３１Ｂの軸方向Ｄ１の全体、及び第３フィン３１Ｃの軸方向Ｄ１の全体に対して、径方向Ｄ２に対向している。
【0061】
厚肉部５２ｂは、例えば、軸方向Ｄ１において底部４０ａから内部領域Ｒ３２に達する位置まで連続的に形成されている。厚肉部５２ｂは、円筒部５２Ａの壁部５２ａのうちの肉厚の厚い部分である。厚肉部５２ｂは、厚肉部５２ｂを除く壁部５２ａの他の部分よりも径方向Ｄ２の内側に突出しており、当該他の部分よりも厚い肉厚を有する。その結果、厚肉部５２ｂの内面Ｓ５２ｂは、当該他の部分の内面Ｓ５２ａよりも径方向Ｄ２の内側に突出した位置にある。厚肉部５２ｂは、第２フィン３１Ｂに対して径方向Ｄ２に対向する位置に形成されている。一方、厚肉部５２ｂは、第３フィン３１Ｃに対して径方向Ｄ２に対向する位置には形成されていない。なお、厚肉部５２ｂの厚さは、例えば、軸方向Ｄ１に沿った各位置において一定としてよい。
【0062】
図９に示される例においても、第３フィン３１Ｃは、軸方向Ｄ１において第２フィン３１Ｂよりも空隙４０Ｂの底部４０ａ（起点）から離れている。そのため、第３フィン３１Ｃは、遠心力を受けたときに、第２フィン３１Ｂよりも径方向Ｄ２の外側に大きく変位する。その結果、第２フィン３１Ｂと内周面１３ｃとの隙間ＧＢは、第１フィン３１Ａと内周面１３ｃとの隙間ＧＡよりも小さくなり、第３フィン３１Ｃと内周面１３ｃとの隙間ＧＣは、第２フィン３１Ｂと内周面１３ｃとの隙間ＧＢよりも更に小さくなる。
【0063】
ここで、図９に示される例では、第２フィン３１Ｂに対して径方向Ｄ２に対向する位置に厚肉部５２ｂが形成されているため、第３フィン３１Ｃの下の円筒部５２Ａの部分の厚さよりも、第２フィン３１Ｂの下の円筒部５２Ａの部分の厚さの方が厚い。フィンと内周面１３ｃとの隙間は底部４０ａから軸方向Ｄ１に離れるほど狭くなる。しかしながら、本実施形態では、底部４０ａから軸方向Ｄ１に離れるにつれ、フィンと内周面１３ｃとの隙間が一様に狭くなるわけではない。円筒部５２Ａの厚みが一定である場合と比較し、円筒部５２Ａの厚みが変化する場合、底部４０ａを支点として、第３フィン３１Ｃの遠心力と剛性によって、第３フィン３１Ｃの変形量が変化する。このように、図９に示される例では、円筒部５２Ａに厚みの変化する部分(厚肉部５２ｂ)が形成されることによって、フィンの軸方向Ｄ１の位置におけるギャップ（すなわち、フィンと内周面１３ｃとの隙間）の変化量を調整することができる。これにより、ラビリンスシール部３０における流体の漏れ流れをより効果的に抑制できる。
【0064】
図１０に示されるように、ラビリンスシール部３０Ａは、流路Ｇにおいて、シャフト１２の外周面１２ａに代えて、モータハウジング１３の内周面１３ｃに設けられてもよい。この場合、ラビリンスシール部３０Ａの各フィン３１は、内周面１３ｃから外周面１２ａに向かって径方向Ｄ２の内側に突出しており、外周面１２ａに対して径方向Ｄ２に隙間を空けて近接している。シャフト１２の静止状態（すなわち非回転状態）において、第１フィン３１Ａと内周面１３ｃとの径方向Ｄ２の隙間ＧＡと、第２フィン３１Ｂと内周面１３ｃとの径方向Ｄ２の隙間ＧＢと、第３フィン３１Ｃと内周面１３ｃとの径方向Ｄ２の隙間ＧＣとは、例えば、静止状態において互いに同一に設定されている。
【0065】
図１０に示される例においても、第３フィン３１Ｃは、第２フィン３１Ｂよりも空隙４０の底部４０ａ（起点）から離れているので、遠心力を受けたときに、第３フィン３１Ｃに対向する外周面１２ａの部分は、第２フィン３１Ｂに対向する外周面１２ａの部分よりも径方向Ｄ２の外側に大きく変形する。その結果、回転時において、第３フィン３１Ｃと外周面１２ａとの隙間ＧＣが、第２フィン３１Ｂと外周面１２ａとの隙間ＧＢよりも小さくなる。従って、図１０に示される例であっても、上述した実施形態と同様、回転時に隙間ＧＢ，ＧＣを小さくすることができるので、ラビリンスシール部３０Ａにおける流体の漏れ流れを効果的に抑制することが可能となる。
【0066】
［第２実施形態］
次に、図１１～図１３を参照して、第２実施形態に係る回転機械１Ａについて説明する。第２実施形態の説明において、第１実施形態との相違点を中心に説明し、第１実施形態と重複する説明は適宜省略する。
次に、図１１～図１３を参照して、第２実施形態に係る回転機械１Ａについて説明する。第２実施形態の説明において、第１実施形態との相違点を中心に説明し、第１実施形態と重複する説明は適宜省略する。
【0067】
第２実施形態に係る回転機械１Ａは、ラビリンスシール部３０に代えて、ラビリンスシール部３０Ｂを備える点で、第１実施形態に係る回転機械１とは相違する。第１実施形態では、ラビリンスシール部３０はシャフト１２と一体に構成されていたが、第２実施形態では、ラビリンスシール部３０Ｂはシャフト１２とは別体に構成されている。図１２に示されるように、ラビリンスシール部３０Ｂは、シャフト１２が挿通する円筒部材３３と、円筒部材３３の外周面３３ａに形成された複数のフィン３５（複数の突起）と、を有する。円筒部材３３は、回転軸線Ｌを中心とする円筒状の部材である。図１１に示されるように、円筒部材３３は、軸方向Ｄ１においてインペラ３と軸受２０ａとの間のシャフト１２に取り付けられている（図１１参照）。円筒部材３３は、軸受２０ａと軸方向Ｄ１に対面する端面Ｓ１１と、インペラ３の背面と軸方向Ｄ１に対面する端面Ｓ１２と、を含む。
【0068】
図１２に示されるように、円筒部材３３は、シャフト１２を取り囲んでおり、円筒部材３３の内周面３３ｂは、シャフト１２の外周面１２ａと径方向Ｄ２に対向している。円筒部材３３は、シャフト１２と共に回転軸線Ｌの周りに回転する。円筒部材３３の外周面３３ａは、内周面１３ｃに対して隙間を空けて対面している。複数のフィン３５は、円筒部材３３の外周面３３ａに形成される点を除いて、複数のフィン３１と同一の構成を有する。複数のフィン３５は、第１フィン３１Ａ、第２フィン３１Ｂ、及び第３フィン３１Ｃにそれぞれ対応する第１フィン３５Ａ（第１突起）、第２フィン３５Ｂ（第２突起）、及び第３フィン３５Ｃ（第３突起）を有する。なお、外周面３３ａ及び内周面１３ｃは、例えば、回転軸線Ｌを中心とする円柱面（円柱の側面）である。なお、本実施形態の外周面３３ａ及び内周面１３ｃは、円柱面であるが、必ずしもそれに限定され無い。例えば、後述する図１２に示す断面において、外周面３３ａ及び内周面１３ｃは、軸方向Ｄ１に対し傾斜した直線や、曲線を含む線によって表されてもよい。
【0069】
図１２に示されるように、円筒部材３３は、第１フィン３５Ａが配置される第１領域Ｒ１Ａと、第２フィン３５Ｂ及び第３フィン３５Ｃが配置される第２領域Ｒ２Ａと、を有する。第１領域Ｒ１Ａは、軸方向Ｄ１における第１フィン３５Ａ（具体的には、第２フィン３５Ｂに対向する側の第１フィン３５Ａの基端）から端面Ｓ１２（図１１参照）までの領域としてよい。第２領域Ｒ２Ａは、軸方向Ｄ１における第１フィン３５Ａの基端から端面Ｓ１１（図１１参照）までの領域としてよい。
【0070】
本実施形態では、第２領域Ｒ２Ａには、薄肉部３３ｃが形成されている。一方、第１領域Ｒ１Ａには、薄肉部３３ｃが形成されていない。つまり、薄肉部３３ｃは、第１領域Ｒ１Ａ及び第２領域Ｒ２Ａのうち第２領域Ｒ２Ａのみに形成されている。薄肉部３３ｃは、円筒部材３３の一部によって構成され、円筒部材３３の他の部分３３ｄよりも薄い肉厚（すなわち径方向Ｄ２の厚さ）を有する。従って、薄肉部３３ｃの厚さＴｃは、他の部分３３ｄの厚さＴｄよりも薄い（図１３参照）。その結果、薄肉部３３ｃの内周面３３ｂとシャフト１２の外周面１２ａとの間に空隙４１が形成されている。厚さＴｃ，Ｔｄは、例えば、軸方向Ｄ１に沿った各位置において一定としてよい。
【0071】
図１３に示されるように、第１領域Ｒ１Ａは、少なくとも円筒部材３３の第１部分Ｒ１１Ａを含む。第１部分Ｒ１１Ａは、円筒部材３３のうち第１フィン３５Ａに囲まれた部分、すなわち第１フィン３５Ａに対して径方向Ｄ２の内側に位置する部分である。第１部分Ｒ１１Ａは、径方向Ｄ２から見て第１フィン３５Ａと重なる部分ともいえる。第２領域Ｒ２Ａは、少なくとも円筒部材３３の第２部分Ｒ２１Ａ及び第３部分Ｒ３１Ａを含む。第２部分Ｒ２１Ａは、円筒部材３３のうち第２フィン３５Ｂに囲まれた部分、すなわち第２フィン３５Ｂに対して径方向Ｄ２の内側に位置する部分である。第２部分Ｒ２１Ａは、径方向Ｄ２から見て第２フィン３５Ｂと重なる部分ともいえる。第３部分Ｒ３１Ａは、円筒部材３３のうち第３フィン３５Ｃに囲まれた部分、すなわち第３フィン３５Ｃに対して径方向Ｄ２の内側に位置する部分である。第３部分Ｒ３１Ａは、径方向Ｄ２から見て第３フィン３５Ｃと重なる部分ともいえる。
【0072】
第２領域Ｒ２Ａは、部分Ｒ２２Ａ、部分Ｒ３２Ａ、及び部分Ｒ３３Ａを更に含む。部分Ｒ２２Ａは、第１部分Ｒ１１Ａと第２部分Ｒ２１Ａとの軸方向Ｄ１の間に位置する部分である。部分Ｒ３２Ａは、第２部分Ｒ２１Ａと第３部分Ｒ３１Ａとの軸方向Ｄ１の間に位置する部分である。部分Ｒ３３Ａは、第３部分Ｒ３１Ａと端面Ｓ１１（図１１参照）との間に位置する部分である。図１３に示されるように、薄肉部３３ｃは、第２領域Ｒ２Ａにおいて、部分Ｒ３３Ａ、第３部分Ｒ３１Ａ、部分Ｒ３２Ａ、及び第２部分Ｒ２１Ａにわたって連続的に形成されている。従って、薄肉部３３ｃは、径方向Ｄ２において、第２フィン３５Ｂ及び第３フィン３５Ｃと対向する。空隙４１の底部４１ａは、第１部分Ｒ１１Ａの部分Ｒ２２Ａには達しておらず、第２内部領域Ｒ２１に位置している。底部４１ａは、第２フィン３５Ｂと径方向Ｄ２に重なる位置にある。なお、底部４１ａは、空隙４１における軸方向Ｄ１の開口部Ｓａとは反対側の端部を意味する。一方、薄肉部３３ｃは、第１部分Ｒ１１Ａには形成されておらず、第１フィン３５Ａには径方向Ｄ２に対向しない。このように、第２フィン３５Ｂ及び第３フィン３５Ｃと径方向Ｄ２に対向する位置のみに薄肉部３３ｃが形成されることによって、第２フィン３５Ｂ及び第３フィン３５Ｃが位置する円筒部材３３の部分は、シャフト１２の回転時の遠心力を受けたときに、第１フィン３５Ａが位置する円筒部材３３の部分よりも、径方向Ｄ２の外側に変形する。つまり、第２フィン３５Ｂ及び第３フィン３５Ｃは、シャフト１２の回転時に第１フィン３５Ａよりも径方向Ｄ２の外側に変位する。
【0073】
薄肉部３３ｃは、第２部分Ｒ２１Ａにおいては、軸方向Ｄ１の全体にわたって形成されておらず、軸方向Ｄ１の一部のみに形成されている。例えば、薄肉部３３ｃは、軸方向Ｄ１において、第２部分Ｒ２１Ａの中央と、第２部分Ｒ２１Ａ及び部分Ｒ３２Ａの境界との間の部分のみに形成されている。なお、薄肉部３３ｃは、第２領域Ｒ２Ａにおいて、第２部分Ｒ２１Ａの中央よりも部分Ｒ３２Ａ寄りの領域に形成されてもよいし、第２部分Ｒ２１Ａの中央よりも部分Ｒ２２Ａ寄りの領域に形成されてもよい。このように、薄肉部３３ｃは、第２フィン３５Ｂの軸方向Ｄ１の一部に対して径方向Ｄ２に対向する。
【0074】
一方、部分Ｒ３２Ａ、第３部分Ｒ３１Ａ、及び部分Ｒ３３Ａにおいては、軸方向Ｄ１の全体にわたって薄肉部３３ｃが形成されている。従って、薄肉部３３ｃは、第３フィン３５Ｃの軸方向Ｄ１の全体に対して径方向Ｄ２に対向する。空隙４１の底部４１ａは、軸方向Ｄ１において、第２フィン３５Ｂと同一の位置にある一方、第３フィン３５Ｃから離間している。従って、第３フィン３５Ｃは、第２フィン３５Ｂよりも、軸方向Ｄ１において空隙４１の底部４１ａから遠い。円筒部材３３は、シャフト１２の回転時の遠心力を受けたとき、空隙４１の底部４１ａを起点として変形する。そのため、起点である底部４１ａから遠い第３フィン３５Ｃが位置する円筒部材３３の部分は、シャフト１２の回転時の遠心力を受けたときに、底部４１ａに近い第２フィン３５Ｂよりも、径方向Ｄ２の外側に大きく変形する。つまり、第３フィン３５Ｃは、シャフト１２の回転時に第２フィン３５Ｂよりも径方向Ｄ２の外側に大きく変位する。その結果、シャフト１２の回転時において、第２フィン３５Ｂと内周面１３ｃとの隙間ＧＢが第１フィン３５Ａと内周面１３ｃとの隙間ＧＡよりも小さくなり、第３フィン３５Ｃと内周面１３ｃとの隙間ＧＣは隙間ＧＢよりも更に小さくなる。
【0075】
シャフト１２の回転時の遠心力を受けたときの径方向Ｄ２の外側への第２フィン３５Ｂ及び第３フィン３５Ｃの変位量は、空隙４１の底部４１ａの位置、及び空隙４１よりも径方向Ｄ２の外側の円筒部材３３の壁部の厚さＴｃによって調整が可能である。上述したように、円筒部材３３は、シャフト１２の回転時の遠心力を受けたとき、空隙４１の底部４１ａを起点として変形する。そのため、第３フィン３５Ｃが、軸方向Ｄ１において空隙４１の底部４１ａから遠く離れるほど、第３フィン３５Ｃの径方向Ｄ２の外側への変形量が多くなる。また、この変形量は、円筒部材３３を構成する壁部の厚さＴｃによっても調整できる。円筒部材３３の壁部の厚さＴｃが厚くなるほど、円筒部材３３が変形しやすくなる。第３フィン３５Ｃが位置する円筒部材３３の部分に薄肉部３３ｃが形成されるが、壁部の厚さＴｃを薄くすることで、第３フィン３５Ｃの径方向Ｄ２の外側への変位量をより小さくすることも可能である。なお、空隙４１の底部４１ａの位置は、軸方向Ｄ１における薄肉部３３ｃが形成される範囲によって調整可能である。第２フィン３５Ｂ及び第３フィン３５Ｃの変位量は、第２フィン３５Ｂ及び第３フィン３５Ｃが内周面１３ｃに達しない範囲に調整される。例えば、隙間ＧＢ，ＧＣの設計値が１００μｍに設定される場合、これらの変位量は、０より大きく且つ１００μｍよりも小さい範囲内に設定される。
【0076】
＜作用効果＞
以上に説明した第２実施形態に係る回転機械１Ａによれば、第１実施形態に係る回転機械１と同様の効果を得ることができる。すなわち、円筒部材３３の第２領域Ｒ２Ａに薄肉部３３ｃが形成されることによって、シャフト１２の回転時の遠心力を利用して、低圧側の第２フィン３５Ｂと内周面１３ｃとの隙間ＧＢと、更に低圧側の第３フィン３５Ｃと内周面１３ｃとの隙間ＧＣと、をそれぞれ小さくできる。その結果、上述した理由と同様の理由により、ラビリンスシール部３０Ｂにおける流体の漏れ流れの抑制効果を効果的に得ることができる。更に、シャフト１２の回転時の遠心力を利用することで、組み立て時において隙間ＧＢ，ＧＣを小さくするための高度な組み立て技術が必須ではなくなり、回転時において隙間ＧＢ，ＧＣを容易に小さくすることが可能となる。従って、本実施形態によれば、回転時の漏れ流れを効果的に抑制することが可能となる。
以上に説明した第２実施形態に係る回転機械１Ａによれば、第１実施形態に係る回転機械１と同様の効果を得ることができる。すなわち、円筒部材３３の第２領域Ｒ２Ａに薄肉部３３ｃが形成されることによって、シャフト１２の回転時の遠心力を利用して、低圧側の第２フィン３５Ｂと内周面１３ｃとの隙間ＧＢと、更に低圧側の第３フィン３５Ｃと内周面１３ｃとの隙間ＧＣと、をそれぞれ小さくできる。その結果、上述した理由と同様の理由により、ラビリンスシール部３０Ｂにおける流体の漏れ流れの抑制効果を効果的に得ることができる。更に、シャフト１２の回転時の遠心力を利用することで、組み立て時において隙間ＧＢ，ＧＣを小さくするための高度な組み立て技術が必須ではなくなり、回転時において隙間ＧＢ，ＧＣを容易に小さくすることが可能となる。従って、本実施形態によれば、回転時の漏れ流れを効果的に抑制することが可能となる。
【0077】
本開示による回転機械は、上述した各実施形態及び各変形例に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上述した各実施形態及び各変形例を、必要な目的及び効果に応じて、矛盾のない範囲で互いに組み合わせてもよい。例えば、図１１に示す回転機械１Ａに、図９に示す厚肉部５２ｂ、又は図１０に示すラビリンスシール部３０Ａを適用してもよい。上述した各実施形態では、シャフトの端部にコンプレッサインペラが取り付けられた構成について説明したが、シャフトの両端部にコンプレッサインペラ及びタービンインペラがそれぞれ取り付けられた構成であってもよい。この場合、本開示の「インペラ」は、コンプレッサインペラ及びタービンインペラのいずれであってもよい。シャフトの回転時においては、回転するコンプレッサインペラ及びタービンインペラの付近が高圧となり、コンプレッサインペラ及びタービンインペラから離れるにつれて（すなわち、シャフトの中央部分に近づくにれて）低圧となる。
【0078】
本開示の「インペラ」を、シャフトの一端部に取り付けられたコンプレッサインペラと捉えた場合には、当該一端部においてコンプレッサインペラに近い高圧側のフィンを「第１突起」、コンプレッサインペラから遠い低圧側（すなわち、シャフトの中央寄り）のフィンを「第２突起」と捉えればよい。本開示の「インペラ」を、シャフトの他端部に取り付けられたタービンインペラと捉えた場合には、当該他端部においてタービンインペラに近い高圧側のフィンを「第１突起」、タービンインペラから遠い低圧側（すなわち、シャフトの中央寄り）のフィンを「第２突起」と捉えればよい。従って、本開示の「インペラ」をコンプレッサインペラ及びタービンインペラのいずれと捉えても、「第２突起」が「第１突起」よりも低圧側に位置するため、空隙又は薄肉部の形成によって低圧側の「第２突起」を径方向の外側に変位させることで、ラビリンスシール部における流体の漏れ流れを効果的に抑制することが可能となる。
【0079】
上述した各実施形態では、高圧側の第１フィンを本開示の「第１突起」と捉え、第１フィンに隣り合う低圧側の第２フィンを本開示の「第２突起」と捉えて説明したが、「第１突起」及び「第２突起」は、必ずしも隣り合う必要はなく、「第１突起」及び「第２突起」の間に別の突起が配置されていてもよい。例えば、第１フィンを「第１突起」と捉え、第１フィンに対して第２フィンを介して並ぶ低圧側の第３フィンを「第２突起」と捉えてもよい。また、上述した各実施形態では、「第１突起」、「第２突起」、及び「第３突起」がフィンである場合について説明したが、これらの突起は、フィン形状である必要は無く、他の形状であってもよい。例えば、これらの突起は、径方向の外側に突出する矩形の凸部であってもよい。
【0080】
［付記］
本開示の一形態に係る回転機械は、以下の［１］～［１１］に記載する通りであり、上述した各実施形態及び各変形例に基づいてこれらを詳細に説明した。
［１］ 回転軸線の周りに回転可能なシャフトと、
前記シャフトに取り付けられたインペラと、
前記シャフト及び前記インペラを収容するハウジングと、
前記ハウジングの内壁面と前記シャフトの外周面との間に形成され、前記インペラの背面側において前記シャフトに沿って延びる流路と、
前記流路に形成されたラビリンスシール部と、を備え、
前記ラビリンスシール部は、前記外周面又は前記内壁面から突出する第１突起及び第２突起を有し、
前記第２突起は、前記シャフトの軸方向において前記第１突起よりも前記インペラから遠い位置に配置され、
前記シャフトは、前記第２突起に対して径方向の内側に形成された空隙を有する、回転機械。
［２］ 前記シャフトは、
前記第１突起に対して前記径方向の内側に位置する第１内部領域を含む第１領域と、
前記第２突起に対して前記径方向の内側に位置する第２内部領域を含み且つ前記第１領域に対して前記インペラとは反対側に位置する第２領域と、を有し、
前記空隙は、前記第１領域及び前記第２領域のうちの前記第２領域のみに形成されており、前記第２領域において少なくとも前記第２内部領域に形成されている、［１］に記載の回転機械。
［３］ 前記第２領域は、前記軸方向において前記第１領域とは反対側に開口する開口部を有し、
前記空隙は、前記軸方向において前記開口部から少なくとも前記第２内部領域に達する位置まで連続的に形成されている、［２］に記載の回転機械。
［４］ 前記シャフトの静止状態において、前記第１突起と前記内壁面又は前記外周面との前記径方向の隙間は、前記第２突起と前記内壁面又は前記外周面との前記径方向の隙間と同一である、［１］又は［２］に記載の回転機械。
［５］ 前記空隙は、前記第２突起と前記回転軸線との前記径方向の間において、前記回転軸線を中心とする周方向の全周にわたって連続的に形成されている、［１］～［４］のいずれかに記載の回転機械。
［６］ 前記空隙は、前記第２突起と前記回転軸線との前記径方向の間において、前記回転軸線よりも前記第２突起の近くに位置している、［５］に記載の回転機械。
［７］ 前記シャフトは、前記回転軸線を中心とする円柱部と、前記回転軸線を中心とし且つ前記円柱部を収容する円筒部と、を有し、
前記空隙は、前記円柱部と前記円筒部との前記径方向の隙間によって構成されている、［５］又は［６］に記載の回転機械。
［８］ 前記シャフトは、前記回転軸線を中心とする円筒部を有し、
前記空隙は、前記円筒部の全ての内部空間によって構成されている、［１］～［４］のいずれかに記載の回転機械。
［９］ 前記軸方向において前記第２突起よりも前記インペラから遠い第３突起を更に備え、
前記シャフトは、
前記第１突起に対して前記径方向の内側に位置する第１内部領域を含む第１領域と、
前記第２突起に対して前記径方向の内側に位置する第２内部領域、及び前記第３突起に対して前記径方向の内側に位置する第３内部領域を含み、前記第１領域に対して前記インペラとは反対側に位置する第２領域と、を有し、
前記空隙は、前記第１領域及び前記第２領域のうちの前記第２領域のみに形成されており、前記第２領域において少なくとも前記第２内部領域及び前記第３内部領域に形成されている、［１］～［８］のいずれかに記載の回転機械。
［１０］ 前記空隙は、前記第２内部領域の前記軸方向の一部のみに形成され、前記第３内部領域の前記軸方向の全体にわたって形成されている、［９］に記載の回転機械。
［１１］ 回転軸線の周りに回転可能なシャフトと、
前記シャフトに取り付けられるインペラと、
前記シャフト及び前記インペラを収容するハウジングと、
前記ハウジングの内壁面と前記シャフトの外周面との間に形成され、前記インペラの背面側において前記シャフトに沿って延びる流路と、
前記流路に形成されたラビリンスシール部と、を備え、
前記ラビリンスシール部は、前記シャフトの前記外周面を取り囲むように配置された円筒部材と、前記円筒部材の外周面又は前記内壁面から突出する第１突起及び第２突起を有し、
前記第２突起は、前記シャフトの軸方向において前記第１突起よりも前記インペラから遠い位置に配置され、
前記円筒部材は、前記第２突起に対して径方向の内側に、他の部分よりも厚さの薄い薄肉部を有する、回転機械。
本開示の一形態に係る回転機械は、以下の［１］～［１１］に記載する通りであり、上述した各実施形態及び各変形例に基づいてこれらを詳細に説明した。
［１］ 回転軸線の周りに回転可能なシャフトと、
前記シャフトに取り付けられたインペラと、
前記シャフト及び前記インペラを収容するハウジングと、
前記ハウジングの内壁面と前記シャフトの外周面との間に形成され、前記インペラの背面側において前記シャフトに沿って延びる流路と、
前記流路に形成されたラビリンスシール部と、を備え、
前記ラビリンスシール部は、前記外周面又は前記内壁面から突出する第１突起及び第２突起を有し、
前記第２突起は、前記シャフトの軸方向において前記第１突起よりも前記インペラから遠い位置に配置され、
前記シャフトは、前記第２突起に対して径方向の内側に形成された空隙を有する、回転機械。
［２］ 前記シャフトは、
前記第１突起に対して前記径方向の内側に位置する第１内部領域を含む第１領域と、
前記第２突起に対して前記径方向の内側に位置する第２内部領域を含み且つ前記第１領域に対して前記インペラとは反対側に位置する第２領域と、を有し、
前記空隙は、前記第１領域及び前記第２領域のうちの前記第２領域のみに形成されており、前記第２領域において少なくとも前記第２内部領域に形成されている、［１］に記載の回転機械。
［３］ 前記第２領域は、前記軸方向において前記第１領域とは反対側に開口する開口部を有し、
前記空隙は、前記軸方向において前記開口部から少なくとも前記第２内部領域に達する位置まで連続的に形成されている、［２］に記載の回転機械。
［４］ 前記シャフトの静止状態において、前記第１突起と前記内壁面又は前記外周面との前記径方向の隙間は、前記第２突起と前記内壁面又は前記外周面との前記径方向の隙間と同一である、［１］又は［２］に記載の回転機械。
［５］ 前記空隙は、前記第２突起と前記回転軸線との前記径方向の間において、前記回転軸線を中心とする周方向の全周にわたって連続的に形成されている、［１］～［４］のいずれかに記載の回転機械。
［６］ 前記空隙は、前記第２突起と前記回転軸線との前記径方向の間において、前記回転軸線よりも前記第２突起の近くに位置している、［５］に記載の回転機械。
［７］ 前記シャフトは、前記回転軸線を中心とする円柱部と、前記回転軸線を中心とし且つ前記円柱部を収容する円筒部と、を有し、
前記空隙は、前記円柱部と前記円筒部との前記径方向の隙間によって構成されている、［５］又は［６］に記載の回転機械。
［８］ 前記シャフトは、前記回転軸線を中心とする円筒部を有し、
前記空隙は、前記円筒部の全ての内部空間によって構成されている、［１］～［４］のいずれかに記載の回転機械。
［９］ 前記軸方向において前記第２突起よりも前記インペラから遠い第３突起を更に備え、
前記シャフトは、
前記第１突起に対して前記径方向の内側に位置する第１内部領域を含む第１領域と、
前記第２突起に対して前記径方向の内側に位置する第２内部領域、及び前記第３突起に対して前記径方向の内側に位置する第３内部領域を含み、前記第１領域に対して前記インペラとは反対側に位置する第２領域と、を有し、
前記空隙は、前記第１領域及び前記第２領域のうちの前記第２領域のみに形成されており、前記第２領域において少なくとも前記第２内部領域及び前記第３内部領域に形成されている、［１］～［８］のいずれかに記載の回転機械。
［１０］ 前記空隙は、前記第２内部領域の前記軸方向の一部のみに形成され、前記第３内部領域の前記軸方向の全体にわたって形成されている、［９］に記載の回転機械。
［１１］ 回転軸線の周りに回転可能なシャフトと、
前記シャフトに取り付けられるインペラと、
前記シャフト及び前記インペラを収容するハウジングと、
前記ハウジングの内壁面と前記シャフトの外周面との間に形成され、前記インペラの背面側において前記シャフトに沿って延びる流路と、
前記流路に形成されたラビリンスシール部と、を備え、
前記ラビリンスシール部は、前記シャフトの前記外周面を取り囲むように配置された円筒部材と、前記円筒部材の外周面又は前記内壁面から突出する第１突起及び第２突起を有し、
前記第２突起は、前記シャフトの軸方向において前記第１突起よりも前記インペラから遠い位置に配置され、
前記円筒部材は、前記第２突起に対して径方向の内側に、他の部分よりも厚さの薄い薄肉部を有する、回転機械。
【符号の説明】
【0081】
１，１Ａ 回転機械
３ コンプレッサインペラ（インペラ）
７ ハウジング
１２ シャフト
１２ａ 外周面
１２ｂ 一端部
１３ｃ 内周面（内壁面）
３０，３０Ａ，３０Ｂ ラビリンスシール部
３１，３５ フィン（突起）
３１Ａ，３５Ａ 第１フィン（第１突起）
３１Ｂ，３５Ｂ 第２フィン（第２突起）
３１Ｃ，３５Ｃ 第３フィン（第３突起）
３３ 円筒部材
３３ｃ 薄肉部
４０，４０Ａ，４０Ｂ 空隙
５１ 円柱部
５２ 円筒部
Ｄ１ 軸方向
Ｄ２ 径方向
Ｄ３ 周方向
Ｇ 流路
ＧＡ，ＧＢ，ＧＣ 隙間
Ｌ 回転軸線
Ｒ１，Ｒ１Ａ 第１領域
Ｒ２，Ｒ２Ａ 第２領域
Ｒ１１ 第１内部領域
Ｒ１１Ａ 第１部分
Ｒ２１ 第２内部領域
Ｒ２１Ａ 第２部分
Ｒ３１ 第３内部領域
Ｓａ 開口部
３ コンプレッサインペラ（インペラ）
７ ハウジング
１２ シャフト
１２ａ 外周面
１２ｂ 一端部
１３ｃ 内周面（内壁面）
３０，３０Ａ，３０Ｂ ラビリンスシール部
３１，３５ フィン（突起）
３１Ａ，３５Ａ 第１フィン（第１突起）
３１Ｂ，３５Ｂ 第２フィン（第２突起）
３１Ｃ，３５Ｃ 第３フィン（第３突起）
３３ 円筒部材
３３ｃ 薄肉部
４０，４０Ａ，４０Ｂ 空隙
５１ 円柱部
５２ 円筒部
Ｄ１ 軸方向
Ｄ２ 径方向
Ｄ３ 周方向
Ｇ 流路
ＧＡ，ＧＢ，ＧＣ 隙間
Ｌ 回転軸線
Ｒ１，Ｒ１Ａ 第１領域
Ｒ２，Ｒ２Ａ 第２領域
Ｒ１１ 第１内部領域
Ｒ１１Ａ 第１部分
Ｒ２１ 第２内部領域
Ｒ２１Ａ 第２部分
Ｒ３１ 第３内部領域
Ｓａ 開口部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】