特許 7558083 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】2024-09-19

(45)【発行日】2024-09-30

(54)【発明の名称】圧縮機

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/28 20060101AFI20240920BHJP

【ＦＩ】

F04D29/28 C

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021028529

(22)【出願日】2021-02-25

(65)【公開番号】P2022129731

(43)【公開日】2022-09-06

【審査請求日】2023-11-07

(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】森 秀太

(56)【参考文献】

【文献】特開昭５８－０７００９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－２５６８５８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｄ ２９／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸線を中心に回転可能とされたロータと、
前記軸線を基準とする径方向の外側から前記ロータを覆うケーシングと、を備え、
前記ロータは、
前記軸線を中心とする円盤状に形成されて中心が埋められた中軸構造を有するディスクを有し、前記軸線の延びる軸方向に隣接された複数のインペラと、
前記軸方向に並ぶ複数の前記インペラをまとめて固定する複数のボルトを有するボルト固定部と、を有し、
前記ディスクは、
前記軸方向から見た際に、前記軸線を中心とする面であって前記軸方向を向くディスク面と、
前記径方向において前記軸線に対して外側に外れた位置で前記ディスクを前記軸方向に貫通するように、前記ディスク面に対して前記軸線を中心とする周方向に複数形成されて前記ボルトが挿通されるボルト孔と、を有し、
前記ディスク面は、
前記ボルト孔に対して少なくとも一部が前記径方向の外側に位置し、隣接する他の前記インペラの前記ディスク面に対して接触する当接面と、
前記当接面に対して前記径方向の内側の領域であって、隣接する他の前記インペラの前記ディスク面に対して前記軸方向に離間する非当接面と、を有する圧縮機。

【請求項2】

前記ディスクは、前記ボルト孔に対して前記径方向の内側で、前記軸方向に突出又は窪むことで、隣り合う前記インペラ同士で互いに嵌まり合って前記径方向への移動を互いに規制するディスク嵌合部を有する請求項１に記載の圧縮機。

【請求項3】

前記ディスク嵌合部は、前記径方向において前記軸線に対して外側に外れた位置で前記周方向に並ぶ複数の凸部または凹部を有する請求項２に記載の圧縮機。

【請求項4】

前記ロータは、他の回転機械のロータに接続可能とされ、前記インペラに固定されたカップリングハブとさらに備え、
前記カップリングハブは、前記インペラに対して着脱可能とされている請求項１から３のいずれか一項に記載の圧縮機。

【請求項5】

前記ケーシングに対して前記ロータを回転可能に支持する軸受部をさらに備え、
前記軸受部は、前記軸方向において、前記カップリングハブと重なる位置に配置され、前記カップリングハブを回転可能に支持する請求項４に記載の圧縮機。

【請求項6】

前記ケーシングは、
前記軸方向の第一側に配置された前記インペラから第二側に隣接する前記インペラに向かうように作動流体を流通させるケーシング流路と、
前記作動流体を外部から前記ケーシング流路に流入させる吸込口と、
前記作動流体を前記ケーシング流路から外部に流出させる吐出口とを有し、
前記ロータは、複数の前記インペラに対して前記軸方向の第一側に配置されたバランスピストンを有し、
前記バランスピストンは、
最も前記軸方向の第一側に配置された前記インペラに接触するピストン軸部と、
前記ピストン軸部に対して前記径方向の外側に突出する受圧部とを有し、
前記受圧部は、前記軸方向の第一側を向く第一受圧面と、前記軸方向の第二側を向く第二受圧面とを有し、
前記ケーシングは、前記第一受圧面が配置されて前記吐出口と連通する第一空間と、前記第二受圧面が配置されて前記吸込口と連通する第二空間と、有する請求項１から５のいずれか一項に記載の圧縮機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、圧縮機に関する。

【背景技術】

【0002】

一般的に遠心圧縮機は、複数のインペラを有するロータと、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形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】

例えば、特許文献１に記載されているように、このような遠心圧縮機では、ロータは、複数のインペラが軸方向に積層されることで形成されている。この遠心圧縮機では、積層された複数のインペラが、インペラの中心に形成された大きな穴を挿通するように配置されたシャフトである大きなボルトによって固定されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】米国特許８９６７９６０号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、上述したようなインペラの中心にシャフトを挿通させるための大きな穴が開いていると、穴の周辺に薄い部分が形成される。そして、ロータを回転させた際の遠心力による荷重は、その穴の周辺の薄い部分に重点的に作用する。また、この荷重はロータの回転数が高くになるにしたがって増加する遠心力に比例して大きくなる。そのため、シャフトで固定されたインペラを有するロータを高速で回転させようとすると、遠心力による大きな荷重にインペラが耐えられずに損傷する可能性がある。

【0006】

本開示は、上記課題を解決するためになされたものであって、ロータを安定して高速回転させつつ、遠心力による荷重に対するインペラの強度を向上させ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】

【0007】

上記課題を解決するために、本開示に係る圧縮機は、軸線を中心に回転可能とされたロータと、前記軸線を基準とする径方向の外側から覆う前記ロータをケーシングと、を備え、前記ロータは、前記軸線を中心とする円盤状に形成されて中心が埋められた中軸構造を有するディスクを有し、前記軸線の延びる軸方向に隣接された複数のインペラと、前記軸方向に並ぶ複数の前記インペラをまとめて固定する複数のボルトを有するボルト固定部と、を有し、前記ディスクは、前記軸方向から見た際に、前記軸線を中心とする面であって前記軸方向を向くディスク面と、 前記径方向において前記軸線に対して外側に外れた位置で前記ディスクを前記軸方向に貫通するように、前記ディスク面に対して前記軸線を中心とする周方向に複数形成されて前記ボルトが挿通されるボルト孔と、を有し、前記ディスク面は、前記ボルト孔に対して少なくとも一部が前記径方向の外側に位置し、隣接する他の前記インペラの前記ディスク面に対して接触する当接面と、前記当接面に対して前記径方向の内側の領域であって、隣接する他の前記インペラの前記ディスク面に対して前記軸方向に離間する非当接面と、を有する。

【発明の効果】

【0008】

本開示の圧縮機によれば、ロータを安定して高速回転させつつ、遠心力による荷重に対するインペラの強度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本開示の実施形態に係る圧縮機の概略構成を示す断面図である。

【図2】本実施形態のロータを示す断面図である。

【図3】本実施形態の第一インペラを示す断面図である。

【図4】図３の第一インペラを軸方向の第一側から見た様子を示す図である。

【図5】カップリングハブに形成されたカービックカップリングを示す要部拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、添付図面を参照して、本開示による圧縮機１を実施するための形態を説明する。しかし、本開示はこの実施形態のみに限定されるものではない。

【0011】

（圧縮機の構成）
圧縮機１は、作動流体としてガスを圧縮する。本実施形態の圧縮機１は、水素ガスを圧縮する一軸多段式の遠心圧縮機（多段遠心圧縮機）である。図１に示すように、圧縮機１は、ケーシング２と、ロータ３と、シール部８と、軸受部９と、を備えている。

【0012】

なお、以下では、後述するロータ３の軸線Ｏが延びている方向を軸方向Ｄａとする。軸線Ｏを基準にした径方向を単に径方向Ｄｒとする。また、軸線Ｏを中心とするロータ３周りの方向を周方向Ｄｃとする。

【0013】

（ケーシングの構成）
ケーシング２は、ロータ３を径方向Ｄｒの外側から覆っている。本実施形態のケーシング２は、外部ケーシング２１と、複数のダイアフラム２２と、複数のヘッド２３とを有している。

【0014】

外部ケーシング２１は、ロータ３の軸線Ｏと同一に配置される中心軸を中心とする円筒状をなしている。外部ケーシング２１の軸方向Ｄａの第一側Ｄａ１（一方側）は、後述するバンドル１００が挿通可能な大きさで開口されている。外部ケーシング２１の軸方向Ｄａの第二側Ｄａ２（他方側）には、端板２１１が形成されている。端板２１１は、軸方向Ｄａに直交するように広がる板状をなしている。端板２１１の中央部には、ロータ３が挿通可能であって、バンドル１００が挿通不能な大きさの挿通孔２１２が形成されている。これらにより、バンドル１００は、外部ケーシング２１に対して軸方向Ｄａに移動されることで、ケーシング２に対して挿抜可能とされている。

【0015】

複数のダイアフラム２２は、ロータ３を径方向Ｄｒの外側から覆うように配置されている。複数のダイアフラム２２は、外部ケーシング２１の内部に配置されている。ダイアフラム２２は、軸線Ｏを中心として環状をなしている。複数のダイアフラム２２は、軸方向Ｄａに延びる筒状となるように積層されている。隣接するダイアフラム２２同士では、外周面が溶接やボルトによって互いに固定されている。複数のダイアフラム２２が相互に固定されることで、インペラ３０に導入する流路が内部に形成されている。また、複数のダイアフラム２２は、ヘッド２３、ロータ３、シール部８、及び軸受部９と共にバンドル１００を構成している。バンドル１００は、外部ケーシング２１内に収容されている。バンドル１００では、ロータ３、複数のダイアフラム２２、複数のヘッド２３、シール部８、及び軸受部９は一体をなすように、共に移動可能な状態とされている。

【0016】

（流路の構成）
ここで、具体的に、ダイアフラム２２によってケーシング２に形成される流路について、軸方向Ｄａの第一側Ｄａ１である上流側から軸方向Ｄａの第二側Ｄａ２である下流側に向かって順に説明する。本実施形態では、ダイアフラム２２は、ガスが流通する上流側から順に、吸込口２２１、複数のケーシング流路２２２、及び吐出口２２３を、外部ケーシング２１やヘッド２３とともに形成している。

【0017】

吸込口２２１は、ケーシング２の外部から流入してきた圧縮される前のガスをダイアフラム２２の内部に流入させる。吸込口２２１は、最上流のインペラ３０に流入する前のガスが流れている。吸込口２２１には、インレットガイドベーンが配置されている。

【0018】

ケーシング流路２２２は、ダイアフラム２２内に形成されている。ケーシング流路２２２は、吸込口２２１からのガスを最上流のインペラ３０に供給したり、上流のインペラ３０から排出されたガスを下流に配置されたインペラ３０に供給したり、最下流のインペラ３０から排出されたガスを吐出口２２３に送り込んだりしている。

【0019】

吐出口２２３は、ダイアフラム２２の内部を流れて圧縮された後のガスをケーシング２の外部に吐出させる。吐出口２２３は、最下流のインペラ３０から排出されたガスを外部に吐出させる。

【0020】

一対のヘッド２３は、円環状の部材であって、外部ケーシング２１の内部に配置されている。ヘッド２３は、外部ケーシング２１の両端の開口を閉塞可能な大きさで形成されている。本実施形態のヘッド２３として、複数のダイアフラム２２に対して軸方向Ｄａの第一側Ｄａ１に配置される吸込側ヘッド２３１と、複数のダイアフラム２２に対して軸方向Ｄａの第二側Ｄａ２に配置される吐出側ヘッド２３２とを有している。

【0021】

吸込側ヘッド２３１は、吐出側ヘッド２３２よりも吸込口２２１に近い位置に配置されている。吸込側ヘッド２３１は、最も軸方向Ｄａの第一側Ｄａ１に配置されたダイアフラム２２と共に吸込口２２１を形成している。吸込側ヘッド２３１は、一体化された複数のダイアフラム２２と、ボルト等によって固定されている。これにより、吸込側ヘッド２３１は、ダイアフラム２２と一体化されている。

【0022】

吐出側ヘッド２３２は、吸込側ヘッド２３１よりも吐出口２２３に近い位置に配置されている。吐出側ヘッド２３２は、最も軸方向Ｄａの第二側Ｄａ２に配置されたダイアフラム２２と共に吐出口２２３を形成している。吐出側ヘッド２３２は、一体化された複数のダイアフラム２２に対して、ボルト等によって固定されている。これにより、吐出側ヘッド２３２は、ダイアフラム２２と一体化されている。

【0023】

（ロータの構成）
ロータ３は、ケーシング２の内部に収容されている。ロータ３は、軸線Ｏを中心として回転可能とされている。図２に示すように、本実施形態のロータ３は、複数のインペラ３０と、バランスピストン５０と、カップリングハブ６０と、ボルト固定部７０とを有している。

【0024】

インペラ３０は、回転することによって遠心力を利用してガスを圧縮する。複数のインペラ３０は、軸方向Ｄａで隣接している。インペラ３０は、ディスク４とブレード３４とカバー３５とを備えた、いわゆるクローズドインペラである。以下、インペラ３０の基本的な構成について、後述する第一インペラ３１を示す図３及び図４に基づいて説明する。

【0025】

ディスク４は、軸線Ｏを中心とする円盤状に形成されて中心が埋められた中軸構造を有する。本実施形態のディスク４は、ディスク軸部４１と、ディスク外周部４２とを有している。

【0026】

ディスク軸部４１は、ディスク４において、中心部分を含む中実の部分である。ディスク軸部４１は、軸線Ｏを中心とする断面円形状に形成されている。本実施形態のディスク軸部４１は、ディスク面４３と、ボルト孔４４と、ディスク嵌合部４５とを有している。

【0027】

ディスク面４３は、ディスク軸部４１に少なくとも一つ形成されている。ディスク面４３は、軸方向Ｄａから見た際に、軸線Ｏを中心とする平面である。ディスク面４３は、軸方向Ｄａを向いている。ディスク面４３は、隣り合うインペラ３０同士で互いに軸方向Ｄａで対向している。つまり、複数のインペラ３０が軸方向Ｄａに隣接した状態では、一のインペラ３０のディスク面４３と、その一のインペラ３０に隣接する他のインペラ３０のディスク面４３とが軸方向Ｄａで互いに向き合っている。ディスク面４３は、当接面４３５と、非当接面４３６とを有している。

【0028】

当接面４３５は、ディスク面４３における一部の領域であって、隣接する他のインペラ３０のディスク面４３に対して接触する面である。つまり、隣接するインペラ３０では、一のインペラ３０の当接面４３５と、その一のインペラ３０に隣接する他のインペラ３０の当接面４３５とが互いに接触している。当接面４３５は、ボルト孔４４に対して少なくとも一部が径方向Ｄｒの外側に位置している。本実施形態の当接面４３５は、ボルト孔４４に対して重ならないように径方向Ｄｒの外側に位置する環状の面である。

【0029】

非当接面４３６は、ディスク面４３における一部の領域であって、当接面４３５に対して径方向Ｄｒの内側の領域である。非当接面４３６は、隣接する他のインペラ３０のディスク面４３に対して軸方向Ｄａに離間した面である。つまり、隣接するインペラ３０では、一のインペラ３０の非当接面４３６と、その一のインペラ３０に隣接する他のインペラ３０の非当接面４３６とが微小な隙間を形成した状態で接触することなく対向している。非当接面４３６は、ボルト孔４４に対して少なくとも一部が径方向Ｄｒの内側に位置している。本実施形態の非当接面４３６は、ボルト孔４４に対して径方向Ｄｒの内側かつ、後述するディスク嵌合部４５に対して径方向Ｄｒの外側に位置する環状の面である。

【0030】

さらに、ディスク軸部４１は、後述するボルト７１が挿通される複数のボルト孔４４が形成されている。ボルト孔４４は、径方向Ｄｒにおいて軸線Ｏに対して外側に外れた位置でディスク軸部４１を軸方向Ｄａに貫通するように形成されている。ボルト孔４４は、ディスク面４３に対して軸線Ｏを中心とする周方向Ｄｃに複数（本実施形態では十二箇所）形成されている。複数のボルト孔４４は、均等に離れて配置されている。ボルト孔４４は、軸方向Ｄａから見た際に、ボルト７１の外形に対してわずかに大きい円形状に形成された孔である。なお、ボルト孔４４が形成されているディスク面４３の領域は、一部が当接面４３５とされていてもよく、非当接面４３６であってもよい。

【0031】

ディスク嵌合部４５は、ボルト孔４４に対して径方向Ｄｒの内側で、軸方向Ｄａに突出又は窪むことで、隣り合うインペラ３０同士で互いに嵌まり合って径方向Ｄｒへの移動を互いに規制している。ディスク嵌合部４５は、軸方向Ｄａから見た際に、軸線Ｏと重なるようにディスク面４３に中心に形成されている。本実施形態にディスク嵌合部４５は、嵌合凸部４５１と、嵌合凹部４５２とによって形成されている。

【0032】

嵌合凸部４５１は、軸方向Ｄａの第一側Ｄａ１を向くディスク面４３に形成されている。嵌合凸部４５１は、軸線Ｏを中心とする円柱状をなすようにディスク面４３から軸方向Ｄａの第一側Ｄａ１に向かって突出している。

【0033】

嵌合凹部４５２は、軸方向Ｄａの第二側Ｄａ２を向くディスク面４３に形成されている。嵌合凹部４５２は、軸方向Ｄａから見た際に、嵌合凸部４５１と重なるように軸線Ｏを中心に形成されている。嵌合凹部４５２は、軸方向Ｄａから見た際に、円形状をなして窪んでいる。嵌合凹部４５２は、軸方向Ｄａから見た際に、嵌合凸部４５１よりもわずかに小さく形成されている。したがって、一のインペラ３０の嵌合凸部４５１が、他のインペラ３０の嵌合凹部４５２に焼き嵌め等により嵌り込むことで、一のインペラ３０と他のインペラ３０との径方向Ｄｒの位置が規制される。

【0034】

ディスク外周部４２は、ディスク軸部４１の外縁から延びるように、ディスク軸部４１から径方向Ｄｒの外側に向かって突出している。ディスク外周部４２は、ディスク軸部４１と一体に形成されて一つの部材として形成されている。

【0035】

ブレード３４は、ディスク外周部４２からカバー３５まで延びている。ブレード３４は、軸線Ｏ周りの周方向Ｄｃに間隔を隔てて複数配置されている。

【0036】

カバー３５は、ディスク外周部４２及び複数のブレード３４に対し、軸方向Ｄａの第一側Ｄａ１に配置されている。カバー３５は、円盤状で、複数のブレード３４を覆うように形成されている。ディスク外周部４２、ブレード３４、及びカバー３５によって、インペラ３０の内部にガスを流通させるインペラ流路３０１が形成されている。ブレード３４及びカバー３５は、軸方向Ｄａから見た際に、ディスク外周部４２のみと重なる位置に形成されており、ディスク軸部４１とは重なっていない。

【0037】

図２に示すように、本実施形態では、インペラ３０として、複数の第一インペラ３１と、第二インペラ３２とを有している。第一インペラ３１は、複数のインペラ３０の中で、最上流のインペラ３０を含む上流側の複数（本実施形態では三つ）のインペラ３０である。第二インペラ３２は、複数のインペラ３０の中で最も軸方向Ｄａの第二側Ｄａ２に配置されている。したがって、第二インペラ３２は、最下流のインペラ３０のみである。つまり、第二インペラ３２は、複数の第一インペラ３１に対して軸方向Ｄａの第二側Ｄａ２に配置されている。第一インペラ３１及び第二インペラ３２は、ディスク軸部４１の形状がそれぞれ異なっている。

【0038】

第一インペラ３１のディスク軸部４１（以下、第一ディスク軸部４１Ａと称する）は、軸線Ｏを中心とする円柱状に形成されている。第一ディスク軸部４１Ａは、軸方向Ｄａの長さが一つのダイアフラム２２と同程度の大きさで形成されている。つまり、第一ディスク軸部４１Ａは、径方向Ｄｒから見た際に、ブレード３４よりも軸方向Ｄａの第二側Ｄａ２に突出するように形成されている。第一ディスク軸部４１Ａは、ディスク面４３として、第一ディスク面４３１及び第二ディスク面４３２の二面を有している。

【0039】

第一ディスク面４３１は、軸方向Ｄａの第一側Ｄａ１を向く平面である。第一ディスク面４３１は、軸方向Ｄａから見た際に、軸線Ｏを中心とする円形状に形成されている。第一ディスク面４３１には、嵌合凸部４５１が形成されている。

【0040】

第二ディスク面４３２は、軸方向Ｄａの第二側Ｄａ２を向く平面である。第二ディスク面４３２は、軸方向Ｄａから見た際に、軸線Ｏを中心とする円形状に形成されている。第二ディスク面４３２は、第一ディスク面４３１と同じ大きさで形成されている。第二ディスク面４３２には、嵌合凹部４５２が形成されている。

【0041】

第二インペラ３２のディスク軸部４１（以下、第二ディスク軸部４１Ｂと称する）は、軸線Ｏを中心とする円柱状に形成されている。第二ディスク軸部４１Ｂは、第二ディスク軸部本体４８と、第二ディスク延長部４９とを有している。

【0042】

第二ディスク軸部本体４８は、軸線Ｏを中心とする円柱状に形成されている。第二ディスク軸部本体４８は、軸方向Ｄａの長さが一つのダイアフラム２２と同程度の大きさで形成されている。第二ディスク軸部本体４８は、第一ディスク軸部４１Ａと同形状とされている。第二ディスク軸部本体４８は、ディスク面４３として、第一ディスク面４３１の一面のみを有している。第二ディスク軸部本体４８は、軸方向Ｄａの第二側Ｄａ２を向く面に、後述するナット７２が収容可能な第一ナット収容凹部４８１が形成されている。第一ナット収容凹部４８１は、第二ディスク軸部本体４８における軸方向Ｄａの第二側Ｄａ２を向く面から、軸方向Ｄａの第一側Ｄａ１に向かって窪んでいる。第一ナット収容凹部４８１は、軸方向Ｄａから見た際に、ボルト孔４４と重なる位置に複数形成されている。第一ナット収容凹部４８１は、軸方向Ｄａから見た際に、ボルト孔４４を中心として、ボルト孔４４よりも大きな円形状に形成されている。

【0043】

第二ディスク延長部４９は、第二ディスク軸部本体４８から軸方向Ｄａの第二側Ｄａ２に向かって延びている。第二ディスク延長部４９は、軸方向Ｄａから見た際に、軸線Ｏを中心とし、第二ディスク軸部本体４８よりも小さい円柱状に形成されている。つまり、第二ディスク延長部４９は、軸方向Ｄａから見た際に、第一ナット収容凹部４８１に囲まれるように、第一ナット収容凹部４８１に対して径方向Ｄｒの内側に形成されている。第二ディスク延長部４９は、第二ディスク軸部本体４８と一体に形成されて一つの部材として形成されている。第二ディスク延長部４９は、軸方向Ｄａの第二側Ｄａ２を向く面に、カップリングハブ６０を固定するためのネジ穴４９１が形成されている。

【0044】

バランスピストン５０は、複数のインペラ３０に対して軸方向Ｄａの第一側Ｄａ１に配置されている。本実施形態のバランスピストン５０は、最上流のインペラ３０（複数の第一インペラ３１の中で、最も第一側Ｄａ１に配置された第一インペラ３１）に対して隣接している。図１に示すように、バランスピストン５０は、軸方向Ｄａにおける位置が、吸込側ヘッド２３１と重なる位置に配置されている。図２に示すように、バランスピストン５０は、ピストン軸部５１と、受圧部５２と、ピストン延長部５３とを有している。

【0045】

ピストン軸部５１は、最も軸方向Ｄａの第一側Ｄａ１に配置された第一インペラ３１に接触するように配置されている。ピストン軸部５１は、軸線Ｏを中心とする円柱状に形成されている。ピストン軸部５１は、第一ピストン面５４と、第二ピストン面５５と、ピストンボルト孔５６とを有している。

【0046】

第一ピストン面５４は、軸方向Ｄａの第一側Ｄａ１を向く平面である。第一ピストン面５４は、軸方向Ｄａから見た際に、軸線Ｏを中心とする環状に形成されている。第一ピストン面５４には、後述するナット７２が収容可能な第二ナット収容凹部５４１が形成されている。第二ナット収容凹部５４１は、第一ピストン面５４から軸方向Ｄａの第二側Ｄａ２に向かって窪んでいる。第二ナット収容凹部５４１は、軸方向Ｄａから見た際に、ボルト孔４４と重なる位置に複数形成されている。第二ナット収容凹部５４１は、軸方向Ｄａから見た際に、ボルト孔４４を中心として、ボルト孔４４よりも大きな円形状に形成されている。つまり、第二ナット収容凹部５４１は、第一ナット収容凹部４８１と同じ形状とされている。

【0047】

第二ピストン面５５は、軸方向Ｄａの第二側Ｄａ２を向く平面である。第二ピストン面５５は、最上流の第一インペラ３１の第一ディスク面４３１と対向している。つまり、バランスピストン５０がインペラ３０と固定された状態では、第二ピストン面５５と第一インペラ３１の第一ディスク面４３１とが軸方向Ｄａで互いに向かい合っている。第二ピストン面５５は、軸方向Ｄａから見た際に、軸線Ｏを中心とする円形状に形成されている。第二ピストン面５５には、嵌合凸部４５１が挿入可能なピストン側凹部５５１が形成されている。ピストン側凹部５５１は、軸方向Ｄａから見た際に、嵌合凸部４５１と重なるように軸線Ｏを中心に形成されている。ピストン側凹部５５１は、軸方向Ｄａから見た際に、円形状をなして窪んでいる。ピストン側凹部５５１は、軸方向Ｄａから見た際に、嵌合凸部４５１よりもわずかに小さく形成されている。つまり、ピストン側凹部５５１は、嵌合凹部４５２と同じ形状とされている。したがって、第一インペラ３１の嵌合凸部４５１が、ピストン側凹部５５１に焼き嵌め等により嵌り込むことで、最上流の第一インペラ３１とバランスピストン５０との径方向Ｄｒの位置が規制される。

【0048】

ピストンボルト孔５６は、径方向Ｄｒにおいて軸線Ｏに対して外側に外れた位置でピストン軸部５１を軸方向Ｄａに貫通するように形成されている。ピストンボルト孔５６は、第一ピストン面５４から第二ピストン面５５まで貫通している。ピストンボルト孔５６は、第一ピストン面５４及び第二ピストン面５５に対して軸線Ｏを中心とする周方向Ｄｃに複数（本実施形態では十二箇所）形成されている。ピストンボルト孔５６は、軸方向Ｄａから見た際に、ボルト７１の外形に対してわずかに大きい円形状に形成された孔である。本実施形態のピストンボルト孔５６は、軸方向Ｄａから見た際に、ボルト孔４４と同じ位置及び同じ形状となるように形成されている。

【0049】

受圧部５２は、ピストン軸部５１に対して径方向Ｄｒの外側に環状に突出している。受圧部５２は、ピストン軸部５１の外縁の一部から径方向Ｄｒの外側に向かって突出している。受圧部５２の軸方向Ｄａの長さは、ピストン軸部５１の軸方向Ｄａの長さよりも短い。受圧部５２は、ピストン軸部５１と一体に形成されて一つの部材として形成されている。受圧部５２は、第一受圧面５２１と、第二受圧面５２２とを有している。

【0050】

第一受圧面５２１は、軸方向Ｄａの第一側Ｄａ１を向く平面である。第一受圧面５２１は、軸方向Ｄａから見た際に、軸線Ｏを中心とする環状に形成されている。図１に示すように、第一受圧面５２１は、吸込側ヘッド２３１に形成された第一空間Ｓ１に配置されている。第一空間Ｓ１は、吐出口２２３と連通する空間である。第一空間Ｓ１と吐出口２２３とは、接続配管５９で接続されている。

【0051】

第二受圧面５２２は、軸方向Ｄａの第二側Ｄａ２を向く平面である。第二受圧面５２２は、軸方向Ｄａから見た際に、軸線Ｏを中心とする環状に形成されている。第二受圧面５２２は、径方向Ｄｒの位置が第一受圧面５２１と重なるように形成されている。第二受圧面５２２は、吸込側ヘッド２３１に形成された第二空間Ｓ２に配置されている。第二空間Ｓ２は、吸込口２２１と連通する空間である。第二空間Ｓ２は、第一空間Ｓ１に対して、軸方向Ｄａの第二側Ｄａ２に位置している。第二空間Ｓ２と第一空間Ｓ１との間は、後述する第三シール部８３によってシールされている。

【0052】

図２に示すように、ピストン延長部５３は、ピストン軸部５１から軸方向Ｄａの第一側Ｄａ１に向かって延びている。ピストン延長部５３は、軸方向Ｄａから見た際に、軸線Ｏを中心とし、ピストン軸部５１よりも小さい円柱状に形成されている。つまり、ピストン延長部５３は、軸方向Ｄａから見た際に、第二ナット収容凹部５４１に囲まれるように、第二ナット収容凹部５４１に対して径方向Ｄｒの内側に形成されている。ピストン延長部５３は、ピストン軸部５１と一体に形成されて一つの部材として形成されている。ピストン延長部５３の軸方向Ｄａの第一側Ｄａ１の先端に径方向Ｄｒの外側に突出するスラストカラー５３１が形成されている。

【0053】

カップリングハブ６０は、蒸気タービンやモータ等の他の回転機械のロータに接続可能とされている。カップリングハブ６０は、軸線Ｏを中心とする円柱状に形成されている。カップリングハブ６０の軸方向Ｄａの第二側Ｄａ２の端部には、径方向Ｄｒの外側に向かって突出するフランジが形成されている。カップリングハブ６０は、第二インペラ３２に着脱可能に固定されている。具体的には、カップリングハブ６０には、軸線Ｏを中心としてカップリングハブ６０を貫通するボルト挿通孔６１が形成されている。カップリングハブ６０は、ボルト挿通孔６１に挿通された固定ボルト６２を第二ディスク延長部４９のネジ穴４９１に固定することで、第二ディスク延長部４９に対して固定されている。また、図５に示すように、カップリングハブ６０の軸方向Ｄａの第一側Ｄａ１を向く端面には、周方向Ｄｃに並ぶ複数の凸部または凹を有する歯形形状のカービックカップリング６３が形成されている。カービックカップリング６３は、径方向Ｄｒにおいて軸線Ｏに対して外側に外れた位置に形成されている。軸方向Ｄａの第二側Ｄａ２を向く第二ディスク延長部４９の面のネジ穴４９１の周囲には、カービックカップリング６３の形状に対応した凹部が形成されている。このカービックカップリング６３が第二ディスク延長部４９の凹部に嵌り込むことによって、第二ディスク延長部４９に対するカップリングハブ６０の径方向Ｄｒに位置が規制されている。

【0054】

ボルト固定部７０は、軸方向Ｄａに並ぶ複数のインペラ３０とバランスピストン５０とをまとめて固定する。ボルト固定部７０は、ボルト７１と、一対のナット７２とを有する。ボルト７１は、スタッドボルトのように、頭部が無くネジ部のみで構成されている。ボルト７１は、ボルト孔４４及びピストンボルト孔５６に挿通された状態で端部が、第一ナット収容凹部４８１及び第二ナット収容凹部５４１に達するような軸方向Ｄａの長さを有している。ナット７２は、第一ナット収容凹部４８１や第二ナット収容凹部５４１に収容可能な大きさで形成されている。一対のナット７２は、ボルト７１の両端にそれぞれ着脱可能とされている。

【0055】

図１に示すように、シール部８は、ロータ３とケーシング２との間をシールしている。本実施形態のシール部８は、第一シール部８１と、第二シール部８２と、第三シール部８３とを有している。

【0056】

第一シール部８１は、吸込側ヘッド２３１の内周面とピストン延長部５３の外周面との間をシールしている。第一シール部８１は、ドライガスシールである。第一シール部８１は、吸込側ヘッド２３１及びピストン延長部５３に対して着脱可能とされている。

【0057】

第二シール部８２は、吐出側ヘッド２３２の内周面と第二ディスク延長部４９の外周面との間をシールしている。第二シール部８２は、ドライガスシールである。第二シール部８２は、吐出側ヘッド２３２及びピストン延長部５３に対して着脱可能とされている。

【0058】

第三シール部８３は、吸込側ヘッド２３１の内周面と受圧部５２の外周面との間をシールしている。第三シール部８３は、ラビリンスシールである。第三シール部８３は、第一シール部８１に対して軸方向Ｄａの第二側Ｄａ２に離れた位置に配置されている。第三シール部８３は、第一空間Ｓ１と第二空間Ｓ２との間をシールしている。第三シール部８３は、吸込側ヘッド２３１に固定されている。

【0059】

軸受部９は、ケーシング２に対して軸線Ｏを中心として回転可能にロータ３を支持している。本実施形態の軸受部９は、第一軸受部９１と、第二軸受部９２と、第三軸受部９３とを有している。

【0060】

第一軸受部９１は、ピストン延長部５３を回転可能に支持するジャーナル軸受である。第一軸受部９１は、軸方向Ｄａの第一側Ｄａ１のロータ３の端部に作用する径方向Ｄｒへの荷重を受けている。

【0061】

第二軸受部９２は、第二ディスク延長部４９を回転可能に支持するジャーナル軸受である。第二軸受部９２は、軸方向Ｄａの第二側Ｄａ２のロータ３の端部に作用する径方向Ｄｒへの荷重を受けている。第二軸受部９２は、円筒状の軸受ホルダー９５の内部に取り付けられている。この軸受ホルダー９５が、ボルト７１等の着脱可能な固定手段を用いて吐出側ヘッド２３２に固定されている。また、軸受ホルダー９５が吐出側ヘッド２３２から取り外されることで、第二シール部８２が吐出側ヘッド２３２に対して外側に移動可能とされている。

【0062】

第三軸受部９３は、ピストン延長部５３のスラストカラー５３１を回転可能に支持するスラスト軸受である。第三軸受部９３は、ロータ３に作用する軸方向Ｄａへの荷重を受けている。第三軸受部９３は、第一軸受部９１と共に、箱状の軸受カバー９６の内部に取り付けられている。この軸受カバー９６が、ボルト７１等の着脱可能な固定手段を用いて吸込側ヘッド２３１に固定されている。

【0063】

（作用効果）
上記構成の圧縮機１では、インペラ３０がディスク軸部４１を有する中実の構造となっている。つまり、インペラ３０は、シャフトの外周面に焼き嵌め等で固定される構造ではない。そのため、シャフトを挿通させるための大きな穴がインペラ３０の中心には形成されていない。そして、中実のインペラ３０である複数の第一インペラ３１と第二インペラ３２を軸方向Ｄａに積層した状態で、さらにバランスピストン５０を軸方向Ｄａに積層させている。この積層された複数の第一インペラ３１と第二インペラ３２とバランスピストン５０とに対して、ボルト孔４４及びピストンボルト孔５６に挿通された状態のボルト７１の両端をナット７２で締め付けて固定することでロータ３が形成されている。このようなロータ３を回転させた際には、インペラ３０に大きな穴があいていないため、遠心力によって生じる荷重に対するインペラ３０の強度を大きく向上させることができる。さらに、遠心力による荷重は径方向Ｄｒの内側に向かうにしたがって大きくなるうえに、インペラ３０には圧縮しているガスによる軸方向Ｄａへのスラスト力も生じる。その結果、インペラ３０には、斜めに変形するような径方向Ｄｒの外側及び軸方向Ｄａに向かう荷重が作用する。しかしながら、ボルト孔４４に対して径方向Ｄｒの外側に位置する当接面４３５でインペラ３０同士が接触し、その内側に位置する非当接面４３６ではインペラ３０同士が接触していない。そのため、径方向Ｄｒの外側及び軸方向Ｄａに向かう荷重を当接面４３５で安定して受けることができる。したがって、インペラ３０同士でトルクが安定して伝達され、シャフトの無い状態でロータ３を高速回転させても、インペラ３０同士がずれてしまうことを防ぐことができる。これらにより、ロータ３を安定して高速回転させつつ、遠心力による荷重に対するインペラ３０の強度を向上させることができる。

【0064】

また、軸方向Ｄａに並ぶ第一インペラ３１同士や、第一インペラ３１と第二インペラ３２とは、嵌合凸部４５１及び嵌合凹部４５２が互いに嵌り込むことで径方向Ｄｒの位置が規制されている。ボルト７１で完全に位置を固定する前に、第一インペラ３１同士の径方向Ｄｒの位置や第二インペラ３２と第一インペラ３１との径方向Ｄｒの位置を合わせることができる。その結果、複数のインペラ３０を軸方向Ｄａに積層させる際に、芯出しを行うことができる。これにより、ロータ３を組み立てる際の作業性を向上させることができる。

【0065】

さらに、バランスピストン５０のピストン側凹部５５１に、最上流の第一インペラ３１の嵌合凸部４５１が嵌り込むことで径方向Ｄｒの位置が規制されている。そのため、ボルト７１で完全に固定する前に、バランスピストン５０と最上流の第一インペラ３１との径方向Ｄｒの位置を合わせることができる。その結果、バランスピストン５０よとインペラ３０とを軸方向Ｄａに積層させる際に、芯出しを行うことができる。したがって、ロータ３における軸線Ｏを含む径方向Ｄｒの中心の領域を構成する主部品の組み立て時の作業性を大きく向上させることができる。

【0066】

また、他の回転機械と接続されたカップリングハブ６０が第二ディスク延長部４９に対して固定ボルト６２で着脱可能とされている。このカップリングハブ６０を第二インペラ３２から取り外すことで、第二軸受部９２や第二シール部８２等のカップリングハブ６０に対して軸方向Ｄａの第一側Ｄａ１の第二インペラ３２に近い位置に配置された部品を第二インペラ３２に対して着脱しやすくなる。これにより、修理等を行う際の作業性を向上させることができる。

【0067】

また、第二軸受部９２が、軸方向Ｄａにおいて、他の回転機械と接続されたカップリングハブ６０と重なる位置に配置されている。この第二軸受部９２が、カップリングハブ６０を回転可能に支持することで、ロータ３の端部が支持されている。そのため、ロータ３を支持する第二軸受部９２に対して近い位置で、ロータ３と他の回転機械とが接続される。したがって、第二軸受部９２に対して軸方向Ｄａの外側へのロータ３の突出量を抑えることができる。その結果、振動等のロータ３を高速回転させた際に軸受から飛び出した領域の重量が大きいことで生じるロータダイナミクス上の問題の発生を抑えることができる。これにより、ロータ３をより安定した状態で高速回転させることが可能となる。

【0068】

また、バランスピストン５０が、最上流の第一インペラ３１に対して、軸方向Ｄａに第一側Ｄａ１で固定されている。つまり、複数のインペラ３０に対して軸方向Ｄａに第一側Ｄａ１に配置されている。そして、受圧部５２の第一受圧面５２１は吐出口２２３と連通する第一空間Ｓ１に配置され、第二受圧面５２２は吸込口２２１と連通する第二空間Ｓ２に配置されている。吸込口２２１に比べて吐出口２２３の圧力は非常に高いため、受圧部５２では、第一受圧面５２１から第二受圧面５２２に向かうように軸方向Ｄａの第一側Ｄａ１から第二側Ｄａ２への力が生じる。一方で、インペラ３０を流れるガスは吸込口２２１が配置された上流に対して吐出口２２３が配置された下流の方が圧縮されているために圧力が高くなっている。そのため、複数のインペラ３０では、軸方向Ｄａの第二側Ｄａ２から第一側Ｄａ１への力がガスによって生じる。その結果、ガスによって複数のインペラ３０に作用する力の一部が、受圧部５２を介してバランスピストン５０に作用する力によって打ち消される。これにより、ロータ３に作用するスラスト力（軸方向Ｄａの力）を低減することができ、スラスト軸受を小さくすることできる。また、複数のインペラ３０及びバランスピストン５０を固定しているボルト７１に軸方向Ｄａの外側に広がるような力が作用してしまうことを抑えることができる。その結果、ボルト７１の締め付け力を抑えても、隣接するディスク４の接触面同士の面圧を確保することができるため、ボルト孔４４の径を小さくすることができる。ディスク軸部４１に形成するボルト孔４４が小さくなることで、ディスク軸部４１の強度を向上させることができる。これにより、高速回転させた際の遠心力に対するロータ３の強度を向上させることができる。

【0069】

（その他の実施形態）
以上、本開示の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

【0070】

例えば、ディスク嵌合部４５は、隣り合うインペラ３０同士で互いに嵌まり合って径方向Ｄｒへの移動を互いに規制することができればどのような形状であってもよい。したがって、ディスク嵌合部４５は、嵌合凸部４５１及び嵌合凹部４５２のように、軸線Ｏを中心に形成される構造に限定されるものではなく、軸線Ｏから外れた位置に形成される構造であってもよい。さらに、ディスク嵌合部４５は、嵌合凸部４５１及び嵌合凹部４５２のように、一つの凸部または凹部のみで形成される構造に限定されるものではない。例えば、ディスク嵌合部４５は、図５に示すようなカップリングハブ６０に形成されたカービックカップリング６３のような構造であってもよい。したがって、ディスク嵌合部４５は、径方向Ｄｒにおいて軸線Ｏに対して外側に外れた位置で周方向Ｄｃに並ぶ複数の凸部または凹を有する構造であってもよい。

【0071】

このような構造のディスク嵌合部４５によれば、複数の凸部及び凹部によって嵌合するため、隣り合うインペラ３０同士が互いに強固に支持される。その結果、ディスク４の接触面同士の摩擦でトルクを伝達する場合に比較して、複数のインペラ３０をボルト７１によって固定する際の力を低減できる。これにより、ボルト７１の強度を抑えることができる。そのため、ボルト孔４４の径を小さくすることができる。ボルト孔４４が小さくなることで、ディスク軸部４１の強度を向上させることができる。したがって、高速回転させた際の遠心力による荷重に対するロータ３の強度を向上させることができる。

【0072】

＜付記＞
実施形態に記載の圧縮機１は、例えば以下のように把握される。

【0073】

（１）第１の態様に係る圧縮機１は、軸線Ｏを中心に回転可能とされたロータ３と、前記軸線Ｏを基準とする径方向Ｄｒの外側から前記ロータ３を覆うケーシング２と、を備え、前記ロータ３は、前記軸線Ｏを中心とする円盤状に形成されて中心が埋められた中軸構造を有するディスク４を有し、前記軸線Ｏの延びる軸方向Ｄａに隣接された複数のインペラ３０と、前記軸方向Ｄａに並ぶ複数の前記インペラ３０をまとめて固定する複数のボルト７１と、を有し、前記ディスク４は、前記軸方向Ｄａから見た際に、前記軸線Ｏを中心とする面であって前記軸方向Ｄａを向くディスク面４３と、前記径方向Ｄｒにおいて前記軸線Ｏに対して外側に外れた位置で前記ディスク４を前記軸方向Ｄａに貫通するように、前記ディスク面４３に対して前記軸線Ｏを中心とする周方向Ｄｃに複数形成されて前記ボルト７１が挿通されるボルト孔４４と、を有し、前記ディスク面４３は、前記ボルト孔４４に対して少なくとも一部が前記径方向Ｄｒの外側に位置し、隣接する他の前記インペラ３０の前記ディスク面４３に対して接触する当接面４３５と、前記当接面４３５に対して前記径方向Ｄｒの内側の領域であって、隣接する他の前記インペラ３０の前記ディスク面４３に対して前記軸方向Ｄａに離間する非当接面４３６と、を有する。

【0074】

この圧縮機１は、インペラ３０が中実の構造となっている。つまり、インペラ３０は、シャフトの外周面に焼き嵌め等で固定される構造ではない。そのため、シャフトを挿通させるための大きな穴がインペラ３０の中心には形成されていない。ロータ３を回転させた際には、インペラ３０に大きな穴があいていないため、遠心力によって生じる荷重に対するインペラ３０の強度を大きく向上させることができる。さらに、遠心力による荷重は径方向Ｄｒの内側に向かうにしたがって大きくなるうえに、インペラ３０には圧縮しているガスによる軸方向Ｄａへのスラスト力も生じている。その結果、インペラ３０には、斜めに変形するような径方向Ｄｒの外側及び軸方向Ｄａに向かう荷重が作用する。しかしながら、ボルト孔４４に対して径方向Ｄｒの外側に位置する当接面４３５でインペラ３０同士が接触し、その内側に位置する非当接面４３６ではインペラ３０同士が接触していない。そのため、ロータ３が高速回転することで生じる径方向Ｄｒの外側及び軸方向Ｄａに向かう荷重を当接面４３５で安定して受けることができる。その結果、当接面４３５に安定した摩擦力が生じ、隣接するインペラ３０同士を強固に固定することができる。したがって、インペラ３０の間でトルクが安定して伝達され、シャフトの無い状態でロータ３を高速回転させても、インペラ３０同士がずれてしまうことを防ぐことができる。これらにより、ロータ３を安定して高速回転させつつ、遠心力による荷重に対するインペラ３０の強度を向上させることができる。

【0075】

（２）第２の態様に係る圧縮機１は、（１）の圧縮機１であって、前記ディスク４は、前記ボルト孔４４に対して前記径方向Ｄｒの内側で、前記軸方向Ｄａに突出又は窪むことで、隣り合う前記インペラ３０同士で互いに嵌まり合って前記径方向Ｄｒへの移動を互いに規制するディスク嵌合部４５を有していてもよい。

【0076】

これにより、ボルト７１で完全に位置を固定する前に、インペラ３０同士の径方向Ｄｒの位置を合わせることができる。その結果、複数のインペラ３０を軸方向Ｄａに積層させる際に、芯出しを行うことができる。これにより、ロータ３を組み立てる際の作業性を向上させることができる。

【0077】

（３）第３の態様に係る圧縮機１は、（２）の圧縮機１であって、前記ディスク嵌合部４５は、前記径方向Ｄｒにおいて前記軸線Ｏに対して外側に外れた位置で前記周方向Ｄｃに並ぶ複数の凸部または凹部を有していてもよい。

【0078】

これにより、複数の凸部及び凹部によって嵌合するため、嵌合時の隣り合うインペラ３０同士の間の摩擦力が向上する。そのため、隣り合うインペラ３０同士が互いに強固に支持される。その結果、複数のインペラ３０をボルト７１によって固定する際の力を低減できる。これにより、ボルト７１の強度を抑えることができる。そのため、ボルト孔４４の径を小さくすることができる。ボルト孔４４が小さくなることで、ディスク４の強度を向上させることができる。

【0079】

（４）第４の態様に係る圧縮機１は、（１）から（３）の何れか一つの圧縮機１であって、前記ロータ３は、他の回転機械のロータ３に接続可能とされ、前記インペラ３０に固定されたカップリングハブ６０とさらに備え、前記カップリングハブ６０は、前記インペラ３０に対して着脱可能とされていてもよい。

【0080】

これにより、カップリングハブ６０をインペラ３０から取り外すことで、カップリングハブ６０に対してインペラ３０に近い位置に配置された部品を着脱しやすくなる。これにより、ロータ３を組み立てる際の作業性を向上させることができる。

【0081】

（５）第５の態様に係る圧縮機１は、（４）の圧縮機１であって、前記ケーシング２に対して前記ロータ３を回転可能に支持する軸受部９をさらに備え、前記軸受部９は、前記軸方向Ｄａにおいて、前記カップリングハブ６０と重なる位置に配置され、前記カップリングハブ６０を回転可能に支持していてもよい。

【0082】

これにより、ロータ３を支持する軸受部９に対して近い位置で、ロータ３と他の回転機械とが接続される。したがって、軸受部９に対して軸方向Ｄａの外側へのロータ３の突出量を抑えることができる。その結果、振動等のロータ３を高速回転させた際に軸受から飛び出した領域の重量が大きいことで生じるロータ３ダイナミクス上の問題の発生を抑えることができる。これにより、ロータ３をより安定した状態で高速回転させることが可能となる。

【0083】

（６）第６の態様に係る圧縮機１は、（１）から（５）の何れか一つの圧縮機１であって、前記ケーシング２は、前記軸方向Ｄａの第一側Ｄａ１に配置された前記インペラ３０から第二側Ｄａ２に隣接する前記インペラ３０に向かうように作動流体を流通させるケーシング流路２２２と、前記作動流体を外部から前記ケーシング流路２２２に流入させる吸込口２２１と、前記作動流体を前記ケーシング流路２２２から外部に流出させる吐出口２２３とを有し、前記ロータ３は、複数の前記インペラ３０に対して前記軸方向Ｄａの第一側Ｄａ１に配置されたバランスピストン５０を有し、前記バランスピストン５０は、最も前記軸方向Ｄａの第一側Ｄａ１に配置された前記インペラ３０に接触するピストン軸部５１と、前記ピストン軸部５１に対して前記径方向Ｄｒの外側に突出する受圧部５２とを有し、前記受圧部５２は、前記軸方向Ｄａの第一側Ｄａ１を向く第一受圧面５２１と、前記軸方向Ｄａの第二側Ｄａ２を向く第二受圧面５２２とを有し、前記ケーシング２は、前記第一受圧面５２１が配置されて前記吐出口２２３と連通する第一空間Ｓ１と、前記第二受圧面５２２が配置されて前記吸込口２２１と連通する第一空間Ｓ１と、有していてもよい。

【0084】

これにより、吸込口２２１に比べて吐出口２２３の圧力は非常に高いため、受圧部５２では、第一受圧面５２１から第二受圧面５２２に向かうように軸方向Ｄａの第一側Ｄａ１から第二側Ｄａ２への力が生じる。一方で、インペラ３０を流れるガスは上流に対して下流の方が圧縮されているために圧力が高くなっている。そのため、複数のインペラ３０では、軸方向Ｄａの第二側Ｄａ２から第一側Ｄａ１への力がガスによって生じる。その結果、複数のインペラ３０に働くガスによって生じる力の一部が、受圧部５２を介してバランスピストン５０に作用する反対向きの力によって打ち消される。これにより、ロータ３に作用するスラスト力（軸方向Ｄａの力）を低減し、スラスト軸受を小さくすることができる。また、複数のインペラ３０及を固定しているボルト７１に軸方向Ｄａの外側に広がるような力が作用してしまうことを抑えることができる。その結果、ボルト７１の締め付け力を抑えてもディスク４の接触面同士の面圧を保つことができ、安定してトルクを伝達することができ、ボルト孔４４の径を小さくすることができる。ボルト孔４４が小さくなることで、ディスク４の強度を向上させることができる。これにより、ロータ３を高速回転させた際の遠心力に対するロータ３の強度を向上させることができる。

【符号の説明】

【0085】

１ 圧縮機
２ ケーシング
２１ 外部ケーシング
２１１ 端板
２１２ 挿通孔
２２ ダイアフラム
２２１ 吸込口
２２２ ケーシング流路
２２３ 吐出口
２３ ヘッド
２３１ 吸込側ヘッド
２３２ 吐出側ヘッド
３ ロータ
３０ インペラ
３１ 第一インペラ
３２ 第二インペラ
４ ディスク
４１ ディスク軸部
４３ ディスク面
４３５ 当接面
４３６ 非当接面
４４ ボルト孔
４５ ディスク嵌合部
４５１ 嵌合凸部
４５２ 嵌合凹部
４２ ディスク外周部
３４ ブレード
３５ カバー
３０１ インペラ流路
４１Ａ 第一ディスク軸部
４１Ｂ 第二ディスク軸部
４３１ 第一ディスク面
４３２ 第二ディスク面
４８ 第二ディスク軸部本体
４８１ 第一ナット収容凹部
４９ 第二ディスク延長部
４９１ ネジ穴
５０ バランスピストン
５１ ピストン軸部
５４ 第一ピストン面
５４１ 第二ナット収容凹部
５５ 第二ピストン面
５５１ ピストン側凹部
５６ ピストンボルト孔
５２ 受圧部
５２１ 第一受圧面
Ｓ１ 第一空間
５２２ 第二受圧面
Ｓ２ 第二空間
５９ 接続配管
５３ ピストン延長部
５３１ スラストカラー
６０ カップリングハブ
６１ ボルト挿通孔
６２ 固定ボルト
６３ カービックカップリング
７０ ボルト固定部
７１ ボルト
７２ ナット
８ シール部
８１ 第一シール部
８２ 第二シール部
８３ 第三シール部
９ 軸受部
９１ 第一軸受部
９２ 第二軸受部
９５ 軸受ホルダー
９３ 第三軸受部
９６ 軸受カバー
１００ バンドル
Ｏ 軸線
Ｄａ 軸方向
Ｄａ１ 第一側
Ｄａ２ 第二側
Ｄｒ 径方向
Ｄｃ 周方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】