特許 7074442 圧縮機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-05-16

(45)【発行日】2022-05-24

(54)【発明の名称】圧縮機

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/051 20060101AFI20220517BHJP

   F04D 29/08 20060101ALI20220517BHJP

【ＦＩ】

F04D29/051

F04D29/08 D

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2017177847

(22)【出願日】2017-09-15

(65)【公開番号】P2019052600

(43)【公開日】2019-04-04

【審査請求日】2020-06-19

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】310010564

【氏名又は名称】三菱重工コンプレッサ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100162868

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 英輔

(74)【代理人】

【識別番号】100161702

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 宏之

(74)【代理人】

【識別番号】100189348

【弁理士】

【氏名又は名称】古都 智

(74)【代理人】

【識別番号】100196689

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 康一郎

(72)【発明者】

【氏名】永尾 英樹

【審査官】井古田 裕昭

(56)【参考文献】

【文献】特表２００７－５３３８８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００１－５１５９９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１３８９６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０４１７０４３５（ＵＳ，Ａ）

【文献】特許第４５３４１４２（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｄ ２９／０５１

Ｆ０４Ｄ ２９／０８

Ｆ０４Ｄ ２９／５８

Ｆ０４Ｄ ２９／２８

Ｆ０４Ｄ １７／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸線を中心として回転する回転軸と、
前記回転軸とともに回転するディスク部を有するインペラと、
前記回転軸及び前記インペラを覆うケーシングと、
前記ディスク部の前記軸線の延びる軸線方向の一方側を向く背面と前記ケーシングとの間で前記軸線方向のスラスト力を調整するスラスト力調整部と、を備え、
前記スラスト力調整部は、
前記背面と前記ケーシングとの間を封止する外側シール部と、
前記外側シール部から前記軸線を中心とする径方向の内側に離れた位置に配置され、前記背面と前記ケーシングとの間を封止する内側シール部と、
前記内側シール部から前記径方向の内側に離れた位置で、前記軸線方向における前記背面と前記ケーシングとの間隔が狭められた絞り部を形成する絞り形成部とを有し、
前記背面と前記ケーシングとの間には、前記外側シール部と前記内側シール部とで挟まれた外側空間と、前記内側シール部と前記絞り部とで挟まれた内側空間が形成され、
前記絞り部の前記軸線方向の幅は、前記内側空間の前記軸線方向の幅よりも狭くされ、
前記内側空間は、前記外側空間と同一とみなせる容積となるように形成され、
前記インペラは、前記背面から突出して前記ディスク部と一体的に形成されている凸部を有し、
前記外側シール部及び前記内側シール部の少なくとも一方は、前記凸部における前記回転軸の外表面と平行に形成されたシール面と、前記ケーシングとの間の前記径方向の隙間を封止している圧縮機。

【請求項2】

軸線を中心として回転する回転軸と、
前記回転軸とともに回転するディスク部を有するインペラと、
前記回転軸及び前記インペラを覆うケーシングと、
前記ディスク部の前記軸線の延びる軸線方向の一方側を向く背面と前記ケーシングとの間で前記軸線方向のスラスト力を調整するスラスト力調整部と、を備え、
前記スラスト力調整部は、
前記背面と前記ケーシングとの間を封止する外側シール部と、
前記外側シール部から前記軸線を中心とする径方向の内側に離れた位置に配置され、前記背面と前記ケーシングとの間を封止する内側シール部と、
前記内側シール部から前記径方向の内側に離れた位置で、前記軸線方向における前記背面と前記ケーシングとの間隔が狭められた絞り部を形成する絞り形成部とを有し、
前記背面と前記ケーシングとの間には、前記外側シール部と前記内側シール部とで挟まれた外側空間と、前記内側シール部と前記絞り部とで挟まれた内側空間が形成され、
前記絞り部の前記軸線方向の幅は、前記内側空間の前記軸線方向の幅よりも狭くされ、
前記内側空間は、前記外側空間と同一とみなせる容積となるように形成され、
前記外側空間内の圧力を高めるガスを外部から前記外側空間に導入する外部ガス導入部をさらに備える圧縮機。

【請求項3】

前記外側空間内の圧力を高めるガスを外部から前記外側空間に導入する外部ガス導入部をさらに備える請求項１に記載の圧縮機。

【請求項4】

前記背面は、前記外側空間及び前記内側空間の少なくとも一方に面する領域に、前記軸線方向に対して傾斜した傾斜面を有する請求項１から請求項３の何れか一項に記載の圧縮機。

【請求項5】

前記回転軸に回転駆動力を出力するモータと、
前記内側空間から前記絞り部を経て流出した気体を前記モータに供給するモータ冷却部とをさらに備える請求項１から請求項４の何れか一項に記載の圧縮機。

【請求項6】

前記インペラとして、第一インペラと、前記第一インペラと前記軸線方向の反対側を向いて配置されて前記第一インペラで圧縮された作動流体を圧縮する第二インペラとを有し、
前記スラスト力調整部は、前記第一インペラ及び前記第二インペラの両方に設けられている請求項１から請求項５の何れか一項に記載の圧縮機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圧縮機に関する。

【背景技術】

【0002】

一般的に遠心圧縮機は、回転軸に設けられたインペラと、このインペラを外側から覆うことでインペラとの間で流路を画成するケーシングと、を備えている。遠心圧縮機では、ケーシング内に形成された流路を介して外部から供給された流体が、インペラの回転によって圧縮されている。

【0003】

遠心圧縮機では、流体が有する圧力によって、インペラや回転軸に対し、回転軸の軸線方向にスラスト力が発生する。具体的には、流入口が形成されたインペラの径方向内側の領域に、圧縮前の流体の圧力が作用する。また、インペラの径方向外側の領域では、インペラ内に形成された流路の流出口から流出した流体の一部が、インペラの軸線方向の両面側に流れ込む。これによって、圧縮後の流体の高い圧力は、インペラの径方向外側の領域でインペラの軸線方向の両面に作用する。

【0004】

上記したように、インペラには、圧縮された流体の圧力によって、軸線方向に沿って互いに反対側を向く第一方向のスラスト力と第二方向のスラスト力が作用する。この第一方向のスラスト力と第二方向のスラスト力とが互いに相殺される結果、インペラや回転軸には、第一方向のスラスト力と第二方向のスラスト力との差分のスラスト力が実質的に作用する。このスラスト力によって移動する回転軸を支持するため、遠心圧縮機等の回転機械では、スラスト軸受等の別の装置が設けられている。

【0005】

また、特許文献１に記載の圧縮機は、スラスト軸受を用いることなく、スラスト力によって移動する回転軸を支持する構造を有している。具体的には、この圧縮機では、回転軸やインペラを収容するハウジング内にバランス室が形成されている。また、回転軸には、バランス室に配置される円盤状のバランスピストンが一体に設けられている。そして、このバランスピストンの周辺を複数のシール部材でシールすることで、バランスピストンの周辺に複数の空間が形成されている。シール部材としては、バランスピストンの外周面とバランス室の内周面との間をシールする第１のラビリンスシールと、回転軸の外周面とハウジングとの間をシールする第２のラビリンスシールとが設けられている。バランスピストンの周辺に形成される空間としては、第１のラビリンスシールよりも上流側であるバランスピストンの高圧側面に面する第１の空間と、第１のラビリンスシールと第２のラビリンスシールとの間でバランスピストンの低圧側面に面する第２空間とが形成されている。さらに、ハウジングから回転軸の端面に向かって延びる舌部の先端と回転軸の端面との間に絞り部が形成されている。そして、第２空間よりもバランスピストンの低圧側面から離れた位置に、第２のラビリンスシールと絞り部とによって、第３の空間が形成されている。

【0006】

特許文献１に記載の圧縮機では、回転軸の移動により、絞り部の隙間が狭くなっている場合には、バランス室からのリーク量が減少する。その結果、バランスピストンの低圧側面側に形成された第２空間及び第３空間内の圧力が上がり、絞り部の隙間（クリアランス）が広がる方向にバランスピストンが押し戻される。逆に、回転軸の移動により絞り部の隙間が広くなっている場合には、バランス室からのリーク量が増加する。その結果、バランスピストンの低圧側面側に形成された第２空間及び第３空間内の圧力が下がり、絞り部の隙間（クリアランス）が狭まる方向にバランスピストンが押し戻される。 すなわち、スラスト軸受等の装置等を必要とすることなくスラスト力のバランスが調整されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特許第４５３４１４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、特許文献１の構造では回転軸に円盤状のバランスピストンを設ける必要がある。その結果、スラスト軸受等の別の部材を設ける場合と同様に、回転軸の長さが長くなってしまう。回転軸の長さが長くなることで、軸振動等の悪影響や、圧縮機としての大きさや重量の増加を招く可能性がある。したがって、回転軸の長さを低減しつつ、スラスト力のバランスをとることが望まれている。

【0009】

本発明は、上記要望に応えるためになされたものであって、回転軸の長さを低減しつつ、回転軸に生じるスラスト力のバランスをとることが可能な圧縮機を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明の第一態様に係る圧縮機は、軸線を中心として回転する回転軸と、前記回転軸とともに回転するディスク部を有するインペラと、前記回転軸及び前記インペラを覆うケーシングと、前記ディスク部の前記軸線の延びる軸線方向の一方側を向く背面と前記ケーシングとの間で前記軸線方向のスラスト力を調整するスラスト力調整部と、を備え、前記スラスト力調整部は、前記背面と前記ケーシングとの間を封止する外側シール部と、前記外側シール部から前記軸線を中心とする径方向の内側に離れた位置に配置され、前記背面と前記ケーシングとの間を封止する内側シール部と、前記内側シール部から前記径方向の内側に離れた位置で、前記軸線方向における前記背面と前記ケーシングとの間隔が狭められた絞り部を形成する絞り形成部とを有し、前記背面と前記ケーシングとの間には、前記外側シール部と前記内側シール部とで挟まれた外側空間と、前記内側シール部と前記絞り部とで挟まれた内側空間が形成され、前記絞り部の前記軸線方向の幅は、前記内側空間の前記軸線方向の幅よりも狭くされ、前記内側空間は、前記外側空間と同一とみなせる容積となるように形成され、前記インペラは、前記背面から突出して前記ディスク部と一体的に形成されている凸部を有し、前記外側シール部及び前記内側シール部の少なくとも一方は、前記凸部における前記回転軸の外表面と平行に形成されたシール面と、前記ケーシングとの間の前記径方向の隙間を封止している。
このような構成によれば、シール面が回転軸の外表面と平行に形成されていることで、
外側シール部や内側シール部に対するインペラの軸線方向の移動を許容したまま、シール
性が確保されている。したがって、回転軸に対して軸線方向への移動や熱伸びが生じてシ
ール面の軸線方向の位置がずれた場合であっても、シール性が損なわれることを防止でき
る。

【0011】

このような構成によれば、外側空間には、インペラで圧縮された作動流体の一部が外側シール部を経て流入する。外側空間に流入した作動流体は内側シール部を経て内側空間に流入する。さらに、内側空間の流入した作動流体は絞り部へと流れていく。絞り部の軸線方向の幅が内側空間の軸線方向の幅よりも狭いことで、作動流体は絞り部を通過する際に減圧されながら内側空間から流出していく。この状態で、回転軸とともにインペラがスラスト力を受けて軸線方向に移動して絞り部の間隔が狭くなると、内側空間からのリーク量が減少し、外側空間及び内側空間内の圧力が上がる。その結果、絞り部の間隔が広がる方向にインペラが押し戻される。逆に、インペラの移動により絞り部の間隔が広くなると、内側空間からのリーク量が増加し、外側空間及び内側空間内の圧力が下がる。その結果、絞り部の間隔が狭まる方向にインペラが押し戻される。このように、インペラを移動させることで、回転軸に作用するスラスト力が変動して、回転軸が軸線方向に移動したとしても、回転軸を元の位置に自動的に復帰させる（戻す）ことができる。

【0013】

また、本発明の他の態様に係る圧縮機は、軸線を中心として回転する回転軸と、前記回転軸とともに回転するディスク部を有するインペラと、前記回転軸及び前記インペラを覆うケーシングと、前記ディスク部の前記軸線の延びる軸線方向の一方側を向く背面と前記ケーシングとの間で前記軸線方向のスラスト力を調整するスラスト力調整部と、を備え、前記スラスト力調整部は、前記背面と前記ケーシングとの間を封止する外側シール部と、前記外側シール部から前記軸線を中心とする径方向の内側に離れた位置に配置され、前記背面と前記ケーシングとの間を封止する内側シール部と、前記内側シール部から前記径方向の内側に離れた位置で、前記軸線方向における前記背面と前記ケーシングとの間隔が狭められた絞り部を形成する絞り形成部とを有し、前記背面と前記ケーシングとの間には、前記外側シール部と前記内側シール部とで挟まれた外側空間と、前記内側シール部と前記絞り部とで挟まれた内側空間が形成され、前記絞り部の前記軸線方向の幅は、前記内側空間の前記軸線方向の幅よりも狭くされ、前記内側空間は、前記外側空間と同一とみなせる容積となるように形成され、前記外側空間内の圧力を高めるガスを外部から前記外側空間に導入する外部ガス導入部をさらに備える。
このような構成によれば、圧縮機の起動時にように未だ作動流体が圧縮されておらず、作動流体によって外側空間内の圧力を高めることができない場合であっても、外側空間及び内側空間内の圧力を高めることができる。したがって、作動流体の圧力が高くない状態で回転軸が移動した場合であっても、インペラによってスラスト力のバランスをとることができる。

【0014】

また、本発明の他の態様に係る圧縮機では、前記背面は、前記外側空間及び前記内側空間の少なくとも一方に面する領域に、前記軸線方向に対して傾斜した傾斜面を有している。
このような構成によれば、軸線方向に対して傾斜した傾斜面を有することで、軸線方向の力を受ける領域の面積が増加する。これにより、インペラの背面で大きなスラスト力を受けることができる。

【0016】

また、本発明の第四態様に係る圧縮機では、第一から第三態様の何れか一つにおいて、前記回転軸に回転駆動力を出力するモータと、前記内側空間から前記絞り部を経て流出した気体を前記モータに供給するモータ冷却部とをさらに備えていてもよい。

【0017】

このような構成によれば、絞り部から流出した気体をモータに供給することで、絞り部から漏れた気体を利用してモータを冷却することができる。

【0018】

また、本発明の第五態様に係る圧縮機では、第一から第四態様の何れか一つにおいて、前記インペラとして、第一インペラと、前記第一インペラと前記軸線方向の反対側を向いて配置されて前記第一インペラで圧縮された作動流体を圧縮する第二インペラとを有し、前記スラスト力調整部は、前記第一インペラ及び前記第二インペラの両方に設けられていてもよい。

【0019】

このような構成によれば、軸線方向の両側から回転軸の位置が調整される。したがって、回転軸に作用するスラスト力が変動して、回転軸が軸線方向に移動したとしても、回転軸を元の位置に自動的かつ迅速に復帰させることができる。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、回転軸の長さを低減しつつ、回転軸に生じるスラスト力のバランスをとることができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の第一実施形態の圧縮機を示す模式図である。

【図2】本発明の第一実施形態における圧縮機に設けられた第一インペラ周辺の構成を示す要部断面図である。

【図3】本発明の第二実施形態の圧縮機を示す模式図である。

【図4】本発明の第二実施形態における圧縮機に設けられた第一インペラ及び第二インペラ周辺の構成を示す要部断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

《第一実施形態》
以下、本発明の第一実施形態について図１及び図２を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態の圧縮機１は、複数のインペラ６を備えるモータ一体型の圧縮機である。圧縮機１は、ケーシング２と、ジャーナル軸受３と、回転軸４と、モータ５と、インペラ６と、スラスト力調整部７と、モータ冷却部８１と、外部ガス導入部８３とを備えている。本実施形態の圧縮機１は、それよりも上流、下流のプロセスと共にプラント等の設備を構成している。圧縮機１は、両端に配置される一対の圧縮部１０を備えている。一対の圧縮部１０は、１段目の第一圧縮部１１と、２段目の第二圧縮部１２とである。すなわち、この圧縮機１は、１軸２段の圧縮機として構成されている。

【0025】

このような圧縮機１においては、１段目の第一圧縮部１１で圧縮された作動流体（プロセスガス）は、昇圧ガスライン１３を経て、２段目の第二圧縮部１２に流入する。この第二圧縮部１２を流通する過程で、作動流体はさらに圧縮されて、高圧の作動流体となる。

【0026】

ケーシング２は、圧縮機１の外殻を形成している。ケーシング２は、ジャーナル軸受３、回転軸４、モータ５、及びインペラ６を覆っている。

【0027】

ジャーナル軸受３は、ケーシング２内において、水平方向に延びた回転軸４の軸線Ｃの延びる軸線方向Ｄａに間隔をあけて一対が設けられている。ジャーナル軸受３は、ケーシング２に保持されている。本実施形態のジャーナル軸受３は、ガスが供給されるガス軸受である。ジャーナル軸受３には、第一圧縮部１１により昇圧された作動流体からの抽気が動圧を作用させるために供給され、静圧を作用させるために外部のガスや抽気が供給される。ジャーナル軸受３は、短冊状の複数のパッド３２と、これらのパッド３２を保持する軸受ハウジング３１とを備えている。パッド３２は、回転軸４の外表面に沿って湾曲している。軸受ハウジング３１は、ケーシング２の内周面から回転軸４の外表面に向かって突出するように、ケーシング２に一体に設けられている。

【0028】

ジャーナル軸受３は、回転する回転軸４とパッド３２との間に巻き込まれるガスに動圧が発生することにより、回転軸４を自重に抗して浮上させ、パッド３２とは非接触の状態で支持することができる。しかし、動圧は回転軸４の回転数（回転速度）に依存する。そこで、低回転数時にも回転軸４を確実に支持するため、パッド３２の内周面と回転軸４の外表面との間に作動流体を十分に供給し、そのガスの圧力（静圧）により、回転軸４の浮上を補助するようにしている。

【0029】

回転軸４は、軸線Ｃを中心として回転可能とされている。回転軸４は、一対のジャーナル軸受３に、その軸線Ｃ周りに回転可能に支持されている。この回転軸４は、その両端部が、一対のジャーナル軸受３よりも、軸線方向Ｄａの両側に突出している。

【0030】

モータ５は、第一圧縮部１１と第二圧縮部１２との間に配置されている。本実施形態のモータ５は、一対のジャーナル軸受３の間に配置されている。モータ５は、回転軸４と一体をなすように固定されたモータロータ５１と、モータロータ５１を覆うステータ５２とを有している。ステータ５２は、ケーシング２に固定されている。ステータ５２に備えられたコイルに通電すると、ステータ５２に対してモータロータ５１が回転する。これによりモータ５は、回転軸４に回転駆動力を出力し、第一圧縮部１１及び第二圧縮部１２とともに回転軸４の全体を回転させる。

【0031】

インペラ６は、回転軸４と一体に回転する。インペラ６は、ジャーナル軸受３から軸線方向Ｄａに離間した位置で回転軸４に固定されている。本実施形態のインペラ６は、一対のジャーナル軸受３よりも軸線方向Ｄａの外側で回転軸４に固定されている。具体的には、インペラ６は、回転軸４の両端部に設けられている。本実施形態の圧縮機１では、インペラ６として、第一圧縮部１１に設けられた第一インペラ６Ａと、第二圧縮部１２に設けられた第二インペラ６Ｂとの二つを有している。第二インペラ６Ｂは、第一インペラ６Ａと軸線方向Ｄａの反対側を向いて配置されている。第二インペラ６Ｂは、第一インペラ６Ａで圧縮された作動流体を圧縮している。図２に示すように、各インペラ６は、本実施形態において、ディスク部６１とブレード部６２とカバー部６３とを備えた、いわゆるクローズドインペラである。

【0032】

ディスク部６１は、円盤状をなしている。例えば、第一インペラ６Ａのディスク部６１は、軸線方向Ｄａの一方側（第一側）を向く背面６１２から軸線方向Ｄａの他方側（第一側）を向く前面６１１に向かって、外径が漸次縮径している。つまり、ディスク部６１は、全体として略傘形状をなしている。

【0033】

ここで、軸線方向Ｄａの一方側は、軸線方向Ｄａにおいて、カバー部６３に対してディスク部６１が配置されている側である。したがって、本実施形態の第一インペラ６Ａでは、軸線方向Ｄａの一方側は、図１において、モータ５に対して第二圧縮部１２が配置されている側である軸線方向Ｄａの第二圧縮部１２側である。逆に、本実施形態の第二インペラ６Ｂでは、軸線方向Ｄａの一方側は、モータ５に対して第二圧縮部１２が配置されている側である軸線方向Ｄａの第一圧縮部１１側である。

【0034】

また、軸線方向Ｄａの他方側は、軸線方向Ｄａにおいて、ディスク部６１に対してカバー部６３が配置されている側である。したがって、本実施形態の第一インペラ６Ａでは、軸線方向Ｄａの他方側は、軸線方向Ｄａの第一圧縮部１１側である。逆に、本実施形態の第二インペラ６Ｂでは、軸線方向Ｄａの他方側は、軸線方向Ｄａの第二圧縮部１２側である。

【0035】

即ち、本実施形態の第二インペラ６Ｂのディスク部６１では、背面６１２は、軸線方向Ｄａの第一圧縮部１１側を向いている。第二インペラ６Ｂのディスク部６１は、軸線方向Ｄａの第一圧縮部１１側から軸線方向Ｄａの第二圧縮部１２側に向かって、外径が漸次縮径している。

【0036】

また、ディスク部６１は、軸線方向Ｄａから見た際に、略円盤状をなしている。ディスク部６１の前面６１１から周方向に間隔を隔てて軸線方向Ｄａに、複数のブレード部６２が延びている。図２に示すように、ディスク部６１は、軸線Ｃを中心とする径方向Ｄｒの内側にディスク部６１を軸線方向Ｄａに貫く貫通孔６１３が形成されている。この貫通孔６１３に回転軸４が挿入されて不図示の焼き嵌め、若しくはキーを介して嵌合されることで、インペラ６は、回転軸４に対して固定される。

【0037】

カバー部６３は、複数のブレード部６２を覆うように形成されている。このカバー部６３は、円盤状をなしている。カバー部６３は、ディスク部６１に対向する側が、ディスク部６１と一定の間隔を隔てて対向する凸状面として形成されている。

【0038】

各インペラ６においては、ディスク部６１とカバー部６３との間に、インペラ流路６４が形成されている。インペラ流路６４は、ディスク部６１の前面６１１側の径方向Ｄｒの内側で軸線方向Ｄａに沿って開口する流入口６ｉと、インペラ６の径方向Ｄｒの外側に向かって開口する流出口６ｏと、を有している。

【0039】

また、本実施形態では、第一インペラ６Ａ及び第二インペラ６Ｂのうち、第一インペラ６Ａのみが、背面６１２から突出してディスク部６１と一体的に形成されている凸部６５を有している。本実施形態の第一インペラ６Ａは、凸部６５として、外側凸部６６と、内側凸部６７とを有している。

【0040】

外側凸部６６は、背面６１２から軸線方向Ｄａに突出している。本実施形態の外側凸部６６は、ディスク部６１の貫通孔６１３を囲むように、ディスク部６１の背面６１２から環状に突出している。外側凸部６６は、外側シール面６６１と、外側受圧面６６２と、を有する。

【0041】

外側シール面６６１は、回転軸４の外表面と平行に形成されている。外側シール面６６１は、外側凸部６６の径方向Ｄｒの外側を向く平滑な面である。本実施形態では、背面６１２からの外側凸部６６の突出量は、外側シール面６６１の軸線方向Ｄａの幅によって定められている。外側シール面６６１は、回転軸４の外表面から所定の距離だけ離れた位置に形成されている。具体的には、本実施形態の所定の距離は、圧縮機１ごとに予め設定される値である。所定の距離は、回転軸４に働くスラスト力のバランスをとるために、外側受圧面６６２が受ける力の大きさに応じて定められる。

【0042】

外側受圧面６６２は、外側凸部６６の軸線方向Ｄａを含む方向を向く面である。つまり、外側受圧面６６２は、軸線方向Ｄａに働く力を受ける面である。ここで、軸線方向Ｄａを含む方向とは、軸線方向Ｄａに対して直交する方向を除く軸線Ｃに対して交差する方向であって、軸線Ｃに対して傾斜した方向や平行な方向も含んでいる。外側受圧面６６２は、可能な限り面積が大きくなるように形成されることが好ましい。外側受圧面６６２は、外側傾斜受圧面６６２ａと、外側垂直受圧面６６２ｂとを有している。

【0043】

外側傾斜受圧面６６２ａは、軸線Ｃに対して傾斜した傾斜面である。本実施形態の外側傾斜受圧面６６２ａは、軸線方向Ｄａの一方側、かつ、径方向Ｄｒの内側を向いている。つまり、外側傾斜受圧面６６２ａは、軸線方向Ｄａの第二圧縮部１２側、かつ、回転軸４の外表面側を向くように傾斜している。外側傾斜受圧面６６２ａは、外側シール面６６１の軸線方向Ｄａの端部から外側垂直受圧面６６２ｂに向かって延びている。

【0044】

外側垂直受圧面６６２ｂは、外側傾斜受圧面６６２ａの径方向Ｄｒの内側の端部から径方向Ｄｒの内側に向かって垂直に延びる面である。外側垂直受圧面６６２ｂは、回転軸４の外表面と直交する面であって、軸線方向Ｄａの一方側を向いている。本実施形態の外側垂直受圧面６６２ｂは、背面６１２と同様に、軸線方向Ｄａの第二圧縮部１２側を向いている。

【0045】

内側凸部６７は、背面６１２から軸線方向Ｄａに突出している。内側凸部６７は、外側凸部６６よりも径方向Ｄｒの内側に設けられている。本実施形態の内側凸部６７は、ディスク部６１の貫通孔６１３を囲むように、ディスク部６１の背面６１２から環状に突出している。内側凸部６７は、内側シール面６７１と、内側受圧面６７２と、を有する。

【0046】

内側シール面６７１は、回転軸４の外表面と平行に形成されている。内側シール面６７１は、内側凸部６７の径方向Ｄｒ外側を向く平滑な面である。内側シール面６７１は、外側シール面６６１よりも径方向Ｄｒの内側に形成されている。本実施形態の内側シール面６７１は、外側垂直受圧面６６２ｂの径方向Ｄｒの内側の端部と繋がっている。本実施形態では、外側垂直受圧面６６２ｂからの内側凸部６７の突出量は、内側シール面６７１の軸線方向Ｄａの幅によって定められている。内側シール面６７１は、回転軸４の外表面から所定の距離だけ離れた位置に形成されている。具体的には、本実施形態の所定の距離は、圧縮機１ごとに予め設定される値である。所定の距離は、回転軸４に働くスラスト力のバランスをとるために、内側受圧面６７２が受ける力の大きさに応じて定められる。

【0047】

内側受圧面６７２は、内側凸部６７の軸線方向Ｄａを含む方向を向く面である。つまり、内側受圧面６７２は、軸線方向Ｄａに働く力を受ける面である。内側受圧面６７２は、可能な限り面積が大きくなるように形成されることが好ましい。内側受圧面６７２は、内側傾斜受圧面６７２ａと、内側垂直受圧面６７２ｂとを有している。

【0048】

内側傾斜受圧面６７２ａは、軸線Ｃに対して傾斜した傾斜面である。本実施形態の内側傾斜受圧面６７２ａは、軸線方向Ｄａの一方側、かつ、径方向Ｄｒの内側を向いている。つまり、内側傾斜受圧面６７２ａは、軸線方向Ｄａの第二圧縮部１２側、かつ、回転軸４の外表面側を向くように傾斜している。内側傾斜受圧面６７２ａは、内側シール面６７１の軸線方向Ｄａの端部から内側垂直受圧面６７２ｂに向かって延びている。

【0049】

内側垂直受圧面６７２ｂは、内側傾斜受圧面６７２ａの径方向Ｄｒの内側の端部から径方向Ｄｒの内側に向かって貫通孔６１３の端部まで垂直に延びる面である。即ち、内側垂直受圧面６７２ｂは、回転軸４の外表面と直交する面であって、軸線方向Ｄａの一方側を向いている。内側垂直受圧面６７２ｂは、軸延方向の位置が外側垂直受圧面６６２ｂと同じ位置に形成されている。本実施形態の内側垂直受圧面６７２ｂは、背面６１２と同様に、軸線方向Ｄａの第二圧縮部１２側を向いている。

【0050】

スラスト力調整部７は、ディスク部６１の背面６１２とケーシング２との間で軸線方向Ｄａのスラスト力を調整する。本実施形態のスラスト力調整部７は、第一インペラ６Ａ側のみに設けられている。スラスト力調整部７は、外側シール部７１と、内側シール部７２と、絞り形成部７３とを有している。

【0051】

外側シール部７１は、背面６１２とケーシング２との間を封止している。本実施形態の外側シール部７１は、外側シール面６６１と、ケーシング２との間の径方向Ｄｒの隙間を封止している。外側シール部７１は、ケーシング２に固定されている。外側シール部７１は、外側シール面６６１との間に微小な隙間が形成されたラビンリスシールである。

【0052】

内側シール部７２は、外側シール部７１から径方向Ｄｒの内側に離れた位置に配置されている。内側シール部７２は、背面６１２とケーシング２との間を封止している。本実施形態の内側シール部７２は、内側シール面６７１と、ケーシング２との間の径方向Ｄｒの隙間を封止している。内側シール部７２は、ケーシング２に固定されている。内側シール部７２は、内側シール面６７１との間に微小な隙間が形成されたラビンリスシールである。

【0053】

絞り形成部７３は、軸線方向Ｄａにおける背面６１２とケーシング２との間隔が狭められた絞り部Ｓ３を形成する。絞り形成部７３は、背面６１２と対向するようにケーシング２に一体に設けられている。絞り形成部７３は、背面６１２に向かって突出する突出部７３１を有している。突出部７３１は、背面６１２に近づくにしたがって、回転軸４の外表面に使づくように傾斜する突出部傾斜面７３１ａを有している。突出部７３１の先端と背面６１２との間に絞り部Ｓ３が形成されている。絞り部Ｓ３は、内側シール部７２から径方向Ｄｒの内側に離れた位置に形成されている。絞り部Ｓ３の軸線方向Ｄａの幅は、後述する外側空間Ｓ１及び内側空間Ｓ２の軸線方向Ｄａの幅よりも狭くされている。つまり、背面６１２とケーシング２との間隔は、絞り部Ｓ３において最も狭く形成されている。具体的には、絞り部Ｓ３は、内側垂直受圧面６７２ｂと突出部７３１の先端との間に形成されている。この絞り部Ｓ３は、第一インペラ６Ａが移動することで背面６１２に対する間隔が変化する、いわゆる「自成絞り」と呼ばれるものである。

【0054】

外側シール部７１と内側シール部７２とによって、背面６１２とケーシング２との間には外側空間Ｓ１が形成されている。外側空間Ｓ１は、外側シール部７１と内側シール部７２とで挟まれて、径方向Ｄｒに延びる空間である。外側空間Ｓ１は、背面６１２とケーシング２とが接触しない範囲で、可能な限り軸線方向Ｄａの幅が小さく形成されることが好ましい。本実施形態の外側空間Ｓ１は、外側傾斜受圧面６６２ａ及び外側垂直受圧面６６２ｂに面して形成されている。外側空間Ｓ１には、第一圧縮部１１のインペラ６の流出口６ｏ付近から外側シール部７１を経てわずかに漏れ出た作動流体や後述する外部ガス導入部８３から供給されたガス等の気体が流入する。

【0055】

内側シール部７２と突出部７３１とによって、背面６１２とケーシング２との間には内側空間Ｓ２が形成されている。内側空間Ｓ２は、内側シール部７２と絞り部Ｓ３とで挟まれて、径方向Ｄｒに延びる空間である。つまり、内側空間Ｓ２は、外側空間Ｓ１よりも径方向Ｄｒの内側に形成されている。内側空間Ｓ２は、絞り部Ｓ３と連続する空間である。内側空間Ｓ２は、背面６１２とケーシング２とが接触しない範囲で、可能な限り軸線方向Ｄａの幅が小さく形成されることが好ましい。内側空間Ｓ２は、外側空間Ｓ１と対応する容積で形成されることが好ましい。ここで、対応する容積とは、実質的に同一とみなせる容積である。本実施形態の内側空間Ｓ２は、内側傾斜受圧面６７２ａ及び内側垂直受圧面６７２ｂに面して形成されている。内側空間Ｓ２には、外側空間Ｓ１内の気体が内側シール部７２からわずかに漏れ出て流入する。

【0056】

モータ冷却部８１は、モータ５に冷媒を供給して冷却する。モータ冷却部８１は、内側空間Ｓ２から絞り部Ｓ３を経てケーシング２内に流出した気体を冷媒としてモータ５に供給する。本実施形態のモータ冷却部８１は、軸受ハウジング３１に形成されたハウジング貫通孔３１１を有している。ハウジング貫通孔３１１は、軸受ハウジング３１を軸線方向Ｄａに貫通している。本実施形態のハウジング貫通孔３１１は、第一圧縮部１１側のジャーナル軸受３のみに設けられている。これにより、ハウジング貫通孔３１１は、内側空間Ｓ２から絞り部Ｓ３を経た気体が流入するケーシング２内の空間と、モータ５が配置されたケーシング２内の空間とを連通させている。

【0057】

外部ガス導入部８３は、外側空間Ｓ１内の圧力を高めるガスを外部から外側空間Ｓ１に導入する。外部ガス導入部８３は、外部のガス供給源と外側空間Ｓ１とを連通させるガス供給ラインである。外部に設けられたブースターポンプをガス供給源として、外部ガス導入部８３によって圧縮されたガスが外側空間Ｓ１に供給される。外部ガス導入部８３は、外側シール部７１と内側シール部７２との間で外側空間Ｓ１に面するケーシング２に開口している。外部ガス導入部８３は、定常運転時に圧縮された作動流体に近い圧力のガスを供給する。

【0058】

上述したような圧縮機１では、圧縮すべき作動流体が、第一圧縮部１１に導入され、第一インペラ６Ａにおいて圧縮される。第一圧縮部１１で圧縮された作動流体は、昇圧ガスライン１３を通り、第二圧縮部１２に導入される。第二圧縮部１２に導入された作動流体は、第二インペラ６Ｂでさらに圧縮される。第二圧縮部１２で圧縮された作動流体は、供給先である所定のプラントに供給される。

【0059】

ここで、第一インペラ６Ａで圧縮された作動流体の一部は、流出口６ｏ付近から外側シール部７１に向かって流れる。外側シール部７１まで流れてきた作動流体は、外側シール面６６１に沿って外側空間Ｓ１内にわずかに漏れ出る。外側空間Ｓ１内に漏れ出た作動流体は、外側空間Ｓ１内を内側シール部７２に向かって流れる。内側シール部７２まで流れてきた作動流体は、内側シール面６７１に沿って内側空間Ｓ２内にわずかに漏れ出る。内側空間Ｓ２内に漏れ出た作動流体は、内側空間Ｓ２を絞り部Ｓ３に向かって流れる。絞り部Ｓ３の軸線方向Ｄａの幅が内側空間Ｓ２の軸線方向Ｄａの幅よりも狭いことで、作動流体は絞り部Ｓ３を通過する際に減圧されながら内側空間Ｓ２から流出していく。絞り部Ｓ３を経てケーシング２内に流出した作動流体は、ハウジング貫通孔３１１から、ケーシング２内のモータ５が配置された空間に流入する。モータ５が配置された空間に流入した作動流体は、モータ５を冷却した後に不図示の排出口からケーシング２の外部に排出される。

【0060】

このような圧縮機１において、第一圧縮部１１及び第二圧縮部１２で作動流体が圧縮されていくことで、ディスク部６１を介してインペラ６が固定されている回転軸４に、軸線方向Ｄａに作用するスラスト力が生じる。

【0061】

このスラスト力によって、例えば、軸線方向Ｄａの第一圧縮部１１側から第二圧縮部１２側に向かうスラスト力が回転軸４に生じると、このスラスト力を受けて、回転軸４とともに第一インペラ６Ａが軸線方向Ｄａの第二圧縮部１２側に移動する。その結果、第一インペラ６Ａが軸線方向Ｄａの第二圧縮部１２側に移動して絞り部Ｓ３の間隔が狭くなる。絞り部Ｓ３の間隔が狭くなることで、内側空間Ｓ２からの作動流体のリーク量が減少し、外側空間Ｓ１及び内側空間Ｓ２内の圧力が上がる。これにより、外側空間Ｓ１を画成する外側傾斜受圧面６６２ａ及び外側垂直受圧面６６２ｂと、内側空間Ｓ２を画成する内側傾斜受圧面６７２ａ及び内側垂直受圧面６７２ｂの一部とが軸線方向Ｄａの第一圧縮部１１側に押される。その結果、絞り部Ｓ３の間隔が広がる方向に第一インペラ６Ａが押し戻される。

【0062】

逆に、例えば、軸線方向Ｄａの第二圧縮部１２側から第一圧縮部１１側に向かうスラスト力が回転軸４に生じると、このスラスト力を受けて、回転軸４とともに第一インペラ６Ａが軸線方向Ｄａの第一圧縮部１１側に移動する。その結果、第一インペラ６Ａが軸線方向Ｄａの第一圧縮部１１側に移動して絞り部Ｓ３の間隔が広くなる。絞り部Ｓ３の間隔が広くなることで、内側空間Ｓ２からの作動流体のリーク量が増加し、外側空間Ｓ１及び内側空間Ｓ２内の圧力が下がる。これにより、外側空間Ｓ１を画成する外側傾斜受圧面６６２ａ及び外側垂直受圧面６６２ｂと、内側空間Ｓ２を画成する内側傾斜受圧面６７２ａ及び内側垂直受圧面６７２ｂの一部とが軸線方向Ｄａの第二圧縮部１２側に引かれる。その結果、絞り部Ｓ３の間隔が狭まる方向に第一インペラ６Ａが押し戻される。したがって、回転軸４に作用するスラスト力が変動して、回転軸４が軸線方向Ｄａに移動したとしても、第一インペラ６Ａを移動させることで、回転軸４を元の位置に自動的に復帰させる（戻す）ことができる。

【0063】

また、圧縮機１において作動流体を圧縮するために必須の構成である第一インペラ６Ａでスラスト力のバランスをとることで、回転軸４にスラスト軸受やバランスピストン等の特別な構造を設けるためのスペースを確保する必要がない。その結果、回転軸４の長さが低減され、軸振動を抑えることができる。さらに、回転軸４の長さが低減されることで、圧縮機１としての軽量化やコンパクト化を図ることができる。

【0064】

このように、特別な構造を回転軸４に設けることなく、第一インペラ６Ａによってスラスト力のバランスをとることができる。したがって、回転軸４の長さを低減しつつ、回転軸４に生じるスラスト力のバランスをとることができる。

【0065】

また、外側空間Ｓ１に画成する外側傾斜受圧面６６２ａが軸線Ｃに対して傾斜している。さらに、内側空間Ｓ２を画成する内側傾斜受圧面６７２ａも軸線Ｃに対して傾斜している。そのため、外側空間Ｓ１及び内側空間Ｓ２を画成する第一インペラ６Ａの面を軸線Ｃに対して垂直に形成した場合に比べて、面積が大きくなる。その結果、外側空間Ｓ１や内側空間Ｓ２内の作動流体から軸線方向Ｄａへ力を受ける領域の面積が増加する。これにより、第一インペラ６Ａの背面６１２で大きなスラスト力を受けることができる。

【0066】

また、回転軸４に対して軸線方向Ｄａへの移動や熱伸びが生じることで、外側シール部７１や内側シール部７２に対する第一インペラ６Ａの軸線方向Ｄａの位置がずれる可能性がある。しかしながら、外側シール面６６１及び内側シール面６７１が回転軸４の外表面と平行に形成されていることで、外側シール部７１や内側シール部７２に対する第一インペラ６Ａの軸線方向Ｄａの移動を許容したまま、シール性が確保されている。そのため、第一インペラ６Ａが軸線方向Ｄａに移動したとしても、ケーシング２に固定された外側シール部７１及び内側シール部７２と外側シール面６６１及び内側シール面６７１とが接触することがなく、シール性を安定して確保することができる。したがって、回転軸４に対して軸線方向Ｄａへの移動や熱伸びが生じて外側シール面６６１や内側シール面６７１の軸線方向Ｄａの位置がずれた場合であっても、シール性が損なわれることを防止できる。

【0067】

また、ハウジング貫通孔３１１を介して絞り部Ｓ３からケーシング２内に流出した作動流体が、ケーシング２内のモータ５が配置された空間に供給される。そのため、絞り部Ｓ３から流出した作動流体によってモータ５が冷却される。これにより、モータ５を冷却するための冷媒として、第一圧縮部１１で圧縮された作動流体を抽気する等の別の流体を準備する必要が無くなる。

【0068】

また、外部ガス導入部８３によって外側空間Ｓ１内の圧力を高めるガスが供給可能とされている。外側空間Ｓ１内に圧力を高めるガスが供給されることで、内側シール部７２を介して内側空間Ｓ２内にもガスが供給される。そのため、圧縮機１の起動時にように第一圧縮部１１で未だ作動流体が圧縮されておらず、作動流体によって外側空間Ｓ１内の圧力を高めることができない場合であっても、外側空間Ｓ１及び内側空間Ｓ２内の圧力を高めることができる。したがって、作動流体の圧力が高くない状態で回転軸４が移動した場合であっても、第一インペラ６Ａによってスラスト力のバランスをとることができる。

【0069】

《第二実施形態》
次に、本発明の圧縮機の第二実施形態について、図３及び図４を参照して説明する。第二実施形態で示す圧縮機１Ａは、第二圧縮部の第二インペラにも凸部が形成されている点や第二圧縮部側にもスラスト力調整部が設けられている点が第一実施形態と異なっている。したがって、第二実施形態の説明においては、第一実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに重複説明を省略する。

【0070】

図３に示すように、第二実施形態の圧縮機１Ａでは、スラスト力調整部７０が、第一圧縮部１１及び第二圧縮部１２０の両方に設けられている。具体的には、圧縮機１Ａは、スラスト力調整部７０として、第一圧縮部１１側に設けられる第一スラスト力調整部７Ａと、第二圧縮部１２０側に設けられる第二スラスト力調整部７Ｂとを有している。第一スラスト力調整部７Ａは、第一実施形態のスラスト力調整部７と同じ構成を有している。第二スラスト力調整部７Ｂは、図４に示すように、外側シール部７１Ｂと、内側シール部７２Ｂと、絞り形成部７３Ｂとを有している。

【0071】

これに対応して、第二実施形態の圧縮機１Ａでは、第一インペラ６Ａ及び第二インペラ６０Ｂの両方が、背面６１２から突出してディスク部６１と一体的に形成されている凸部６５０を有している。具体的には、第一インペラ６Ａは、第一実施形態の凸部６５と同じ構成である第一凸部６５０Ａを有している。第二インペラ６０Ｂは、第二凸部６５０Ｂを有している。第二凸部６５０Ｂは、外側凸部６６Ｂと、内側凸部６７Ｂとを有している。

【0072】

第一圧縮部１１と第二圧縮部１２０とでは、第一インペラ６Ａのディスク部６１の背面６１２と、第二インペラ６０Ｂのディスク部６１の背面６１２とが互いに軸線方向Ｄａの反対側を向いている。したがって、第一スラスト力調整部７Ａと第二スラスト力調整部７Ｂとでは、軸線Ｃと直交する仮想線で反転するように対称な形状をなしている。つまり、第一スラスト力調整部７Ａの外側シール部７１、内側シール部７２、及び絞り形成部７３に対して、第二スラスト力調整部７Ｂの外側シール部７１Ｂ、内側シール部７２Ｂ、及び絞り形成部７３Ｂは、対称な形状をなしている。同様に、第一凸部６５０Ａと第二凸部６５０Ｂとでは、軸線Ｃと直交する仮想線で反転するように対称な形状をなしている。したがって、第一凸部６５０Ａの外側凸部６６及び内側凸部６７に対して、第二凸部６５０Ｂの外側凸部６６Ｂ及び内側凸部６７Ｂは、対称な形状をなしている。

【0073】

また、第二実施形態の圧縮機１Ａは、高圧ガス排出部８５を有している。高圧ガス排出部８５は、第二インペラ６０Ｂと軸線方向Ｄａの第二圧縮部１２０側のジャーナル軸受３との間に配置されている。高圧ガス排出部８５は、第二スラスト力調整部７Ｂの絞り部Ｓ３を経て内側空間Ｓ２から流出した作動流体がジャーナル軸受３やモータ５側に流出しないように排出している。高圧ガス排出部８５は、ケーシング２に固定された排出部本体８５１と、排出部本体８５１の径方向Ｄｒの内側に設けられて、回転軸４の外表面との間をシールするラビリンス部８５２と、を一体に備えている。排出部本体８５１は、径方向Ｄｒに貫通する排出部貫通孔８５３が形成されている。この排出部貫通孔８５３は、第二インペラ６０Ｂの流入口６ｉに繋がる昇圧ガスライン１３と接続されている。ラビリンス部８５２は、排出部貫通孔８５３よりも軸線方向Ｄａの第一圧縮部１１側に設けられている。

【0074】

また、第二実施形態の圧縮機１Ａは、第一実施形態と同様に、モータ冷却部８１が第一圧縮部１１側のみに設けられている。したがって、軸線方向Ｄａの第二圧縮部１２０側のジャーナル軸受３には、ハウジング貫通孔３１１が形成されていない。これにより、モータ冷却部８１は、第二圧縮部１２０で圧縮された作動流体をモータ５に供給せずに、第一圧縮部１１で圧縮された作動流体のみをモータ５に供給している。

【0075】

上述したような第二実施形態の圧縮機１Ａでは、第一インペラ６Ａで圧縮された作動流体の一部は、第一実施形態で説明したように、第一圧縮部１１側の外側空間Ｓ１、内側空間Ｓ２、及び絞り部Ｓ３に流入する。さらに、第二インペラ６０Ｂで圧縮された作動流体の一部は、第二インペラ６０Ｂの流出口６ｏ付近から第二スラスト力調整部７Ｂの外側シール部７１Ｂに向かって流れる。外側シール部７１Ｂまで流れてきた作動流体は、外側シール面６６１に沿って第二圧縮部１２０側の外側空間Ｓ１内にわずかに漏れ出る。外側空間Ｓ１内も漏れ出た作動流体は、外側空間Ｓ１内を内側シール部７２Ｂに向かって流れる。内側シール部７２Ｂまで流れてきた作動流体は、内側シール面６７１に沿って内側空間Ｓ２内にわずかに漏れ出る。内側空間Ｓ２内に漏れ出た作動流体は、内側空間Ｓ２を絞り部Ｓ３に向かって流れる。絞り部Ｓ３の軸線方向Ｄａの幅が内側空間Ｓ２の軸線方向Ｄａの幅よりも狭いことで、作動流体は絞り部Ｓ３を通過する際に減圧されながら内側空間Ｓ２から流出していく。絞り部Ｓ３を経て流出した作動流体は、高圧ガス排出部８５のラビリンス部８５２でシールされることで、第二圧縮部１２０側のジャーナル軸受３に流入せずに、排出部貫通孔８５３に流入する。排出部貫通孔８５３に流入した作動流体は、昇圧ガスライン１３を介して、再び第二インペラ６０Ｂの流入口６ｉに供給される。

【0076】

このような圧縮機１Ａによれば、回転軸４に対してスラスト力が作用した場合に、第一スラスト力調整部７Ａと第二スラスト力調整部７Ｂとがそれぞれ作用する。具体的には、例えば、軸線方向Ｄａの第一圧縮部１１側から第二圧縮部１２０側に向かうスラスト力が回転軸４に生じると、回転軸４とともに第一インペラ６Ａが軸線方向Ｄａの第二圧縮部１２０側に移動する。その結果、第一インペラ６Ａがスラスト力を受けて軸線方向Ｄａの第二圧縮部１２０側に移動して第一圧縮部１１側の絞り部Ｓ３の間隔が狭くなる。一方、第二インペラ６０Ｂも軸線方向Ｄａの第二圧縮部１２０側に移動することで、第二圧縮部１２０側の絞り部Ｓ３の間隔が広くなる。したがって、第一圧縮部１１では、外側空間Ｓ１及び内側空間Ｓ２内の圧力が上がり、第二圧縮部１２０では、外側空間Ｓ１及び内側空間Ｓ２内の圧力が下がる。これにより、第一圧縮部１１側では外側受圧面６６２及び内側受圧面６７２が軸線方向Ｄａの第一圧縮部１１側に押される。逆に、第二圧縮部１２０側では外側受圧面６６２及び内側受圧面６７２が軸線方向Ｄａの第二圧縮部１２０側に引かれる。その結果、第一インペラ６Ａ及び第二インペラ６０Ｂがともに軸線方向Ｄａの第一圧縮部１１側に移動する。これにより、軸線方向Ｄａの両側から回転軸４の位置が調整される。これは、回転軸４に作用するスラスト力の向きが逆（軸線方向Ｄａの第二圧縮部１２０側から第一圧縮部１１側に向かう方向）になっても同様である。したがって、回転軸４に作用するスラスト力が変動して、回転軸４が軸線方向Ｄａに移動したとしても、回転軸４を元の位置に自動的かつ迅速に復帰させることができる。

【0077】

また、第一実施形態と異なり、軸線方向Ｄａの両側からスラスト力のバランスをとることで、仮に一方がうまく機能しなくなってしまっても、安定して回転軸４を元の位置に復帰させることができる。

【0078】

（実施形態の他の変形例）
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。

【0079】

なお、インペラ６は、本実施形態の圧縮機１及び１Ａのように二つ配置されている構成に限定されるものでない。例えば、一つでよく、多段遠心圧縮機のように三段以上の複数のインペラ６を有していてもよい。

【0080】

また、ディスク部６１の背面６１２は、本実施形態のように外側傾斜受圧面６６２ａ及び内側傾斜受圧面６７２ａの両方を有する構造に限定されるものではない。ディスク部６１の背面６１２は、外側空間Ｓ１及び内側空間Ｓ２の少なくとも一方に面する領域に、軸線方向Ｄａに対して傾斜した傾斜面を有していればよい。したがって、例えば、ディスク部６１の背面６１２は、外側傾斜受圧面６６２ａのみを有していてもよく、内側傾斜受圧面６７２ａのみを有していてもよい。

【0081】

また、絞り形成部７３は、ケーシング２から背面６１２に向かって突出することで、絞り部Ｓ３を形成することに限定されるものではない。絞り形成部７３は、絞り部Ｓ３が形成できればよく、背面６１２からケーシング２に向かって突出する突出部を有していてもよい。

【符号の説明】

【0082】

１、１Ａ…圧縮機 １０…圧縮部 １１…第一圧縮部 １２、１２０…第二圧縮部 １３…昇圧ガスライン ２…ケーシング ３…ジャーナル軸受 ３１…軸受ハウジング ３１１…ハウジング貫通孔 ３２…パッド ４…回転軸 Ｃ…軸線 ５…モータ ５１…モータロータ ５２…ステータ Ｄａ…軸線方向 Ｄｒ…径方向 ６…インペラ ６Ａ…第一インペラ ６Ｂ、６０Ｂ…第二インペラ ６１…ディスク部 ６１１…前面 ６１２…背面 ６１３…貫通孔 ６２…ブレード部 ６３…カバー部 ６４…インペラ流路 ６ｉ…流入口 ６ｏ…流出口 ６５、６５０…凸部 ６６、６６Ｂ…外側凸部 ６６１…外側シール面 ６６２…外側受圧面 ６６２ａ…外側傾斜受圧面 ６６２ｂ…外側垂直受圧面 ６７、６７Ｂ…内側凸部 ６７１…内側シール面 ６７２…内側受圧面 ６７２ａ…内側傾斜受圧面 ６７２ｂ…内側垂直受圧面 ７、７０…スラスト力調整部 ７１、７１Ｂ…外側シール部 ７２、７２Ｂ…内側シール部 ７３、７３Ｂ…絞り形成部 ７３１…突出部 Ｓ１…外側空間 Ｓ２…内側空間 Ｓ３…絞り部 ８１…モータ冷却部 ８３…外部ガス導入部 ７Ａ…第一スラスト力調整部 ７Ｂ…第二スラスト力調整部 ６５０Ａ…第一凸部 ６５０Ｂ…第二凸部 ８５…高圧ガス排出部 ８５１…排出部本体 ８５２…ラビリンス部 ８５３…排出部貫通孔

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】