JP2024000122A - Rotary machine - Google Patents

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JP2024000122A
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敦史 安室
Atsushi Amuro
一二三 田畠
Hifumi Tabata
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IHI Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently restrain a leakage flow during rotation.
SOLUTION: A rotary machine according to an embodiment of the disclosure includes a shaft, an impeller which is attached to the shaft, a housing which stores the shaft and the impeller, a flow passage which is formed between an inner wall surface of the housing and an outer peripheral surface of the shaft and extends along the shaft on a back surface side of the impeller, and a labyrinth seal which is formed in the flow passage. The labyrinth seal has a first protrusion and a second protrusion protruding from the outer peripheral surface or the inner wall surface, and the second protrusion is arranged in a position farther from the impeller than the first protrusion in an axial direction of the shaft. The shaft has a gap formed in a radial inner side with respect to the second protrusion.
SELECTED DRAWING: Figure 4
COPYRIGHT: (C)2024,JPO&INPIT

Description

本開示は、回転機械に関する。 TECHNICAL FIELD This disclosure relates to rotating machines.

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。 Conventionally, in rotating machines, non-contact labyrinth seals (see, for example, Patent Documents 1 to 4) are sometimes used to suppress fluid leakage from a gap between a shaft and a housing. Generally, a labyrinth seal has a plurality of fins. The plurality of fins complicates the fluid flow path in the gap between the shaft and the housing, causing energy loss of the fluid. Thereby, leakage of fluid from the gap between the shaft and the housing can be suppressed.

特開２００２－３５７１０３号公報Japanese Patent Application Publication No. 2002-357103 特開２０１８－０２１５７４号公報Japanese Patent Application Publication No. 2018-021574 特開平１１－３４３９９６号公報Japanese Patent Application Publication No. 11-343996 実開平３－１１８３６２号公報Utility Model Publication No. 3-118362

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。 In the labyrinth seal portion as described above, in order to suppress fluid leakage, it is conceivable to design the gaps between the tips of the plurality of fins and the inner wall surface of the housing facing the tips to be sufficiently small. However, when considering the influence of tolerances during processing, there is a limit to processing the above-mentioned gap to make it smaller. Therefore, there is a limit to the ability to suppress fluid leakage by such a method.

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。 The present disclosure describes a rotating machine that can effectively suppress leakage flow during rotation.

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。 A rotating machine according to an embodiment of the present disclosure includes a shaft rotatable around a rotation axis, an impeller attached to the shaft, a housing that accommodates the shaft and the impeller, and an inner wall surface of the housing and an outer peripheral surface of the shaft. The labyrinth seal includes a first projection protruding from the outer circumferential surface or the inner wall surface, and a labyrinth seal portion formed in the flow path. The shaft has a second protrusion, the second protrusion is located farther from the impeller than the first protrusion in the axial direction of the shaft, and the shaft has a gap formed radially inward with respect to the second protrusion. .

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。 In this rotating machine, when the shaft rotates, the pressure is high near the impeller that rotates with the shaft, and the pressure becomes low as the distance from the impeller increases. Therefore, the fluid flowing through the flow path between the outer peripheral surface of the shaft and the inner wall surface of the housing flows in a direction from the first protrusion on the high pressure side toward the second protrusion on the low pressure side. Here, as a result of intensive studies on the relationship between the gap between these protrusions and the inner wall surface or the outer circumferential surface and the amount of fluid leaking through the gap, the inventors found that the second protrusion on the low pressure side and the inner It has been found that reducing the gap between the wall surface or the outer peripheral surface is effective in suppressing the amount of fluid leakage. Therefore, in the above rotary machine, the shaft has a gap formed radially inside the second protrusion in order to reduce the gap between the second protrusion and the inner wall surface or the outer circumferential surface. When such a gap exists in the shaft, centrifugal force generated when the shaft rotates tends to displace the portion of the shaft outside the gap radially outward. As a result, the gap between the second protrusion on the low pressure side and the inner wall surface or outer circumferential surface can be reduced during rotation of the shaft, and the amount of fluid leaking from the labyrinth seal portion can be effectively suppressed. Furthermore, by utilizing the centrifugal force when the shaft rotates in this way, there is no need for advanced assembly techniques to reduce the gap during assembly, and the second protrusion and the inner wall surface or outer circumferential surface do not connect with each other during rotation. A configuration that reduces the gap can be easily realized.

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。 In some aspects, the shaft includes a first region including a first interior region located radially inwardly with respect to the first projection and a second interior region located radially inwardly with respect to the second projection. and a second region located on the opposite side of the impeller with respect to the first region, the gap is formed only in the second region of the first region and the second region, and the gap is formed only in the second region of the first region and the second region. It may be formed in at least the second internal region of the two regions. In this case, it is possible to reduce the gap between the second protrusion on the low pressure side and the inner wall surface or outer circumferential surface, while maintaining the gap between the first protrusion on the high pressure side and the inner wall surface or outer circumferential surface.

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。 In some embodiments, the second region has an opening that opens on the opposite side of the first region in the axial direction, and the void is continuous in the axial direction from the opening to at least the second interior region. may be formed. In this case, the gap can be easily formed by a simple operation of cutting the second region from the opening.

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。 In some embodiments, when the shaft is at rest, the radial gap between the first protrusion and the inner wall surface or the outer circumferential surface may be the same as the radial gap between the second protrusion and the inner wall surface or the outer circumferential surface. good. In this case, it is possible to suitably realize a configuration in which the gap between the second protrusion and the inner wall surface or the outer circumferential surface is reduced when the shaft rotates.

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。 In some embodiments, the gap may be continuously formed between the second protrusion and the rotation axis in the radial direction over the entire circumference in the circumferential direction centering on the rotation axis. In this case, the gap between the second protrusion and the inner wall surface or outer circumferential surface can be uniformly reduced at each position along the circumferential direction by using the centrifugal force generated when the shaft rotates. As a result, fluid leakage in the labyrinth seal can be more effectively suppressed.

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。 In some embodiments, the gap may be located closer to the second protrusion than the rotation axis between the second protrusion and the rotation axis in the radial direction. In this case, the gap between the second protrusion and the inner wall surface or outer circumferential surface can be further reduced by utilizing the centrifugal force generated when the shaft rotates. As a result, fluid leakage in the labyrinth seal can be more effectively suppressed.

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。 In some embodiments, the shaft has a cylindrical portion centered on the axis of rotation, and a cylindrical portion centered on the axis of rotation and housing the cylindrical portion, and the gap is formed in a radial direction between the cylindrical portion and the cylindrical portion. It may be constituted by a gap between. In this case, the gap between the second protrusion and the inner wall surface or outer circumferential surface is equalized at each position along the circumferential direction according to the deformation of the cylindrical portion radially outward by using the centrifugal force generated when the shaft rotates. It can be made smaller. As a result, fluid leakage in the labyrinth seal can be more effectively suppressed.

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。 In some embodiments, the shaft may have a cylindrical portion centered on the axis of rotation, and the void may be defined by the entire interior space of the cylindrical portion. In this case, compared to a case where the gap is cylindrical, the gap between the second protrusion and the inner wall surface or the outer circumferential surface can be made smaller by utilizing centrifugal force during rotation of the shaft. As a result, fluid leakage in the labyrinth seal can be more effectively suppressed.

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。 In some aspects, the rotary machine further comprises a third protrusion axially further from the impeller than the second protrusion, and the shaft includes a first interior region located radially inward with respect to the first protrusion. a first region, a second internal region located radially inward with respect to the second protrusion, and a third internal region located radially inward with respect to the third protrusion; a second region located on the opposite side of the impeller, the gap is formed only in the second region of the first region and the second region, and in the second region, at least the second internal region and It may be formed in the third internal region. In this case, the gap between the second protrusion on the low pressure side and the inner wall surface or outer circumferential surface and the gap between the third protrusion and the inner wall surface or outer circumferential surface can be reduced by using the centrifugal force generated when the shaft rotates. As a result, fluid leakage in the labyrinth seal portion can be effectively suppressed.

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。 In some embodiments, the void may be formed only in a portion of the second internal region in the axial direction, and may be formed throughout the entire third internal region in the axial direction. In this case, by utilizing the centrifugal force generated when the shaft rotates, the gap between the third protrusion located on the lower pressure side and the inner wall surface or outer circumferential surface is further increased than the gap between the second protrusion and the inner wall surface or outer circumferential surface. Can be made smaller. In other words, the closer the protrusion is located to the low pressure side, the smaller the gap between the protrusion and the inner wall surface or the outer peripheral surface can be made in stages. As a result, fluid leakage in the labyrinth seal can be more effectively suppressed.

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。 A rotating machine according to another embodiment of the present disclosure includes a shaft rotatable around a rotation axis, an impeller attached to the shaft, a housing that accommodates the shaft and the impeller, and an inner wall surface of the housing and an outer peripheral surface of the shaft. A flow path is formed between the impeller and extends along the shaft on the back side of the impeller, and a labyrinth seal portion is formed in the flow path, and the labyrinth seal portion is a cylinder arranged to surround the outer peripheral surface of the shaft a member, and a first protrusion and a second protrusion protruding from the outer peripheral surface or inner wall surface of the cylindrical member, the second protrusion being disposed at a position farther from the impeller than the first protrusion in the axial direction of the shaft, and the cylindrical member has a thin portion that is thinner than other portions at a position radially inwardly facing the second protrusion.

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。 In this rotating machine, when the shaft rotates, the pressure is high near the impeller that rotates with the shaft, and the pressure becomes low as the distance from the impeller increases. Therefore, the fluid flowing through the flow path between the outer peripheral surface of the shaft and the inner wall surface of the housing flows in a direction from the first protrusion on the high pressure side toward the second protrusion on the low pressure side. Here, as a result of intensive studies on the relationship between the gap between these protrusions and the inner wall surface or the outer circumferential surface and the amount of fluid leaking through the gap, the inventors found that the second protrusion on the low pressure side and the inner It has been found that reducing the gap with the wall surface is effective in suppressing the amount of fluid leakage. Therefore, in the above-mentioned rotating machine, the cylindrical member has a thin portion on the radially inner side of the second protrusion in order to reduce the gap between the second protrusion and the inner wall surface or the outer circumferential surface. When such a thin wall portion exists in the cylindrical member, a portion of the cylindrical member outside the thin wall portion is likely to be displaced radially outward due to centrifugal force generated when the shaft rotates. As a result, the gap between the second protrusion on the low pressure side and the inner wall surface or outer circumferential surface can be reduced during rotation of the shaft, and the amount of fluid leaking from the labyrinth seal portion can be effectively suppressed. Furthermore, by utilizing the centrifugal force when the shaft rotates in this way, there is no need for advanced assembly techniques to reduce the gap during assembly, and the second protrusion and the inner wall surface or outer circumferential surface do not connect with each other during rotation. A configuration that reduces the gap can be easily realized.

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。 According to some aspects of the present disclosure, a rotating machine that can effectively suppress leakage flow during rotation is provided.

図１は、第１実施形態に係る回転機械を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a rotating machine according to a first embodiment. 図２は、図１の回転機械が備えるラビリンスシール部の周辺構造を拡大して示す側面図である。FIG. 2 is an enlarged side view showing a peripheral structure of a labyrinth seal portion included in the rotating machine of FIG. 1. FIG. 図３は、図２のラビリンスシール部が設けられるシャフトの大径部を示す正面図である。FIG. 3 is a front view showing a large diameter portion of the shaft where the labyrinth seal portion of FIG. 2 is provided. 図４は、図２のラビリンスシール部の周辺構造を示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view showing the peripheral structure of the labyrinth seal portion of FIG. 2. FIG. 図５は、図４のラビリンスシール部の周辺構造を拡大して示す断面図である。FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing the peripheral structure of the labyrinth seal portion of FIG. 4. FIG. 図６は、シャフトの回転時における従来のラビリンスシール部の周辺の流体の流れを示すシミュレーション結果を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing simulation results showing the flow of fluid around a conventional labyrinth seal portion when the shaft rotates. 図７は、シャフトの回転時における図２のラビリンスシール部の変形の様子を示すシミュレーション結果を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing simulation results showing how the labyrinth seal portion of FIG. 2 deforms when the shaft rotates. 図８は、シャフトに形成される空隙の変形例を示す断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view showing a modification of the gap formed in the shaft. 図９は、シャフトに形成される空隙の別の変形例を示す断面図である。FIG. 9 is a sectional view showing another modification of the gap formed in the shaft. 図１０は、ラビリンスシール部の変形例を示す断面図である。FIG. 10 is a sectional view showing a modification of the labyrinth seal portion. 図１１は、第２実施形態に係る回転機械を示す断面図である。FIG. 11 is a sectional view showing a rotating machine according to the second embodiment. 図１２は、図１１の回転機械が備えるラビリンスシール部の周辺構造を示す断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view showing the peripheral structure of the labyrinth seal portion included in the rotating machine of FIG. 11. 図１３は、図１１のラビリンスシール部の周辺構造を拡大して示す断面図である。FIG. 13 is an enlarged cross-sectional view showing the peripheral structure of the labyrinth seal portion of FIG. 11.

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。 Embodiments of the present disclosure will be described below with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

［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。 [First embodiment]
With reference to FIG. 1, a rotating machine 1 according to a first embodiment will be described. The rotating machine 1 is, for example, an electric supercharger. The rotating machine 1 is applied to, for example, an internal combustion engine of a vehicle or a ship. As shown in FIG. 1, the rotating machine 1 includes a compressor impeller 3 (hereinafter simply referred to as "impeller 3") that rotates around a rotation axis L, a motor 5 that is a power source for rotation of the impeller 3, A housing 7 that accommodates an impeller 3 and a motor 5 is provided. The housing 7 includes an impeller housing 11 that accommodates the impeller 3 and a motor housing 13 that accommodates the motor 5. The impeller housing 11 and the motor housing 13 may each be composed of a plurality of parts, and the parts constituting each housing and the way they are combined can be freely designed.

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。 The rotating machine 1 further includes a shaft 12 rotatably arranged around the rotation axis L inside the housing 7 . The shaft 12 is a cylindrical member extending in the axial direction D1 in which the rotation axis L extends. The shaft 12 is made of a metal material such as chromium molybdenum steel (SCM). The outer circumferential surface 12a of the shaft 12 is a circumferential surface centered on the rotation axis L. The impeller housing 11 and the motor housing 13 are connected to each other in the axial direction D1 in which the rotational axis L extends, and the shaft 12 is provided from the inside of the impeller housing 11 to the inside of the motor housing 13. The impeller 3 is attached to one end 12b of the shaft 12 in the axial direction D1. The impeller 3 is fixed to one end 12b of the shaft 12 by, for example, bolting. Therefore, the impeller 3 rotates around the rotation axis L integrally with the shaft 12.

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。 Motor 5 includes a stator 5a provided on motor housing 13 and a rotor 5b provided on shaft 12. Impeller housing 11 includes an intake port 11a, a scroll portion 11b, and a discharge port 11c. When an alternating current is applied to the stator 5a, the impeller 3 and the shaft 12 rotate together around the rotation axis L due to the interaction between the rotor 5b and the stator 5a. When the impeller 3 rotates, the impeller 3 sucks in external air through the suction port 11a, compresses the suction air through the scroll portion 11b, and discharges compressed air from the discharge port 11c. Compressed air discharged from the discharge port 11c is supplied to the aforementioned internal combustion engine. The type of motor 5 is not limited to the example shown in FIG. 1, and can be changed as appropriate according to required specifications.

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。 The shaft 12 provided in the housing 7 is rotatably supported around the rotation axis L by, for example, two bearings 20a and 20b. Each of the bearings 20a and 20b is, for example, a grease-lubricated radial ball bearing. Each of the bearings 20a, 20b may be a deep groove ball bearing or an angular contact ball bearing. The bearing 20a is provided at one end 12b of the shaft 12, and the bearing 20b is provided at the other end 12c on the opposite side of the shaft 12. The bearing 20a is provided on the back side of the impeller 3 at one end 12b of the shaft 12.

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。 The motor housing 13 includes a wall portion 13a surrounding the bearing 20a on the back side of the impeller 3. The bearing 20a is fitted inside the wall portion 13a. The fitting relationship between the bearing 20a and the wall portion 13a may be a clearance fit, an intermediate fit, or a tight fit, and may be arbitrary. The wall portion 13a includes an annular protrusion 13b that protrudes in the axial direction D1 toward the impeller 3 than the bearing 20a. The protruding portion 13b surrounds a large diameter portion 12d provided at one end portion 12b of the shaft 12. The large diameter portion 12d is a portion having a larger outer diameter than other portions of the shaft 12, and is located between the impeller 3 and the bearing 20a. The "other parts" here may refer to parts located before and after the large diameter part 12d in the axial direction D1, that is, parts located on both sides of the large diameter part 12d in the axial direction D1.

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。 The large diameter portion 12d includes an end surface S1 facing the bearing 20a in the axial direction D1, and an end surface S2 facing the back surface of the impeller 3 in the axial direction D1. The protruding portion 13b includes an inner circumferential surface 13c (inner wall surface) that faces the outer circumferential surface 12a of the large diameter portion 12d with a gap in the radial direction D2 of the rotation axis L. The inner circumferential surface 13c is, for example, a circumferential surface centered on the rotation axis L. The distance between the inner circumferential surface 13c and the outer circumferential surface 12a in the radial direction D2 is constant at each position along the circumferential direction D3 (see FIG. 3) centered on the rotation axis L. The outer circumferential surface 12a and the inner circumferential surface 13c are, for example, cylindrical surfaces centered on the rotation axis L (side surfaces of the cylinder). In addition, although the outer peripheral surface 12a and the inner peripheral surface 13c of this embodiment are cylindrical surfaces, they are not necessarily limited thereto. For example, in the cross section shown in FIG. 4, which will be described later, the outer circumferential surface 12a and the inner circumferential surface 13c may be represented by a straight line inclined with respect to the axial direction D1 or a line including a curve.

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。 The rotating machine 1 further includes a labyrinth seal portion 30 that seals the flow path G (see FIG. 2) between the inner circumferential surface 13c of the wall portion 13a and the outer circumferential surface 12a of the shaft 12. The labyrinth seal portion 30 is disposed on the outer circumferential surface 12a of the shaft 12 at a position facing the back surface of the impeller 3 in the axial direction D1. The back surface of the impeller is the outer surface of the impeller 3 facing away from the suction port 11a in the axial direction D1. The position facing the back surface of the impeller 3 in the axial direction D1 refers to the position facing the back surface of the impeller 3 in the axial direction D1 at one end 12b of the shaft 12, for example, the position facing the back surface of the impeller 3 and the bearing 20a in the axial direction D1. A good position is between. In this embodiment, the labyrinth seal portion 30 is provided on the outer peripheral surface 12a of the large diameter portion 12d between the back surface of the impeller 3 and the bearing 20a. The flow path G is a flow path that constitutes a gap between the inner peripheral surface 13c of the wall portion 13a and the outer peripheral surface 12a of the shaft 12. The flow path G extends along the axial direction D1 in which the shaft 12 extends on the back side of the impeller 3.

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。 When the shaft 12 rotates, the impeller 3 rotating together with the shaft 12 generates compressed air, so the pressure in the space near the back of the impeller 3 is higher than atmospheric pressure, and the pressure becomes lower as the distance from the back of the impeller 3 increases. Therefore, when the shaft 12 rotates, fluid flows in a direction from the impeller 3 toward the motor 5 (that is, in a direction from left to right in FIG. 1). As a result, a leakage flow may occur in which the fluid inside the impeller housing 11 flows into the motor housing 13 through the flow path G between the inner circumferential surface 13c and the outer circumferential surface 12a. In order to suppress such leakage flow, a labyrinth seal portion 30 is provided to seal the flow path G between the inner circumferential surface 13c and the outer circumferential surface 12a.

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。 The labyrinth seal portion 30 and its surrounding structure will be described in detail below. As shown in FIG. 2, the labyrinth seal portion 30 has a plurality of fins 31 (a plurality of protrusions). Each fin 31 is constructed integrally with the shaft 12. That is, each fin 31 is constituted by a part of the shaft 12. Each fin 31 protrudes outward in the radial direction D2 in an annular shape from the outer circumferential surface 12a of the large diameter portion 12d toward the inner circumferential surface 13c, and is lined up at intervals along the axial direction D1. The plurality of fins 31 projecting outward in the radial direction D2 in an annular shape means that the shape of each fin 31 when viewed from the axial direction D1 is a circle centered on the rotation axis L and extending outward in the radial direction D2. It means to be circular. For example, each fin 31 has the same size and shape. Therefore, the height of each fin 31 in the radial direction D2 (that is, the distance in the radial direction D2 from the outer peripheral surface 12a to the tip of each fin 31 in the radial direction D2) is the same.

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。 For example, the plurality of fins 31 include, in order from the impeller 3 (see FIG. 1) side in the axial direction D1, a first fin 31A (first protrusion), a second fin 31B (second protrusion), and a third fin 31C ( 3rd protrusion). The first fin 31A is located closest to the impeller 3 among the plurality of fins 31. The second fin 31B is located farther from the impeller 3 than the first fin 31A in the axial direction D1. The third fin 31C is located further away from the impeller 3 than the second fin 31B in the axial direction D1. Therefore, the third fin 31C is disposed farthest from the impeller 3 among the plurality of fins 31. The first fin 31A, the second fin 31B, and the third fin 31C are arranged at equal intervals along the axial direction D1, for example. Therefore, the distance between the first fin 31A and the second fin 31B in the axial direction D1 is the same as the distance between the second fin 31B and the third fin 31C in the axial direction D1.

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。 The first fin 31A, the second fin 31B, and the third fin 31C are close to the inner circumferential surface 13c with a gap in the radial direction D2. When the shaft 12 is in a stationary state (that is, a non-rotating state), a gap GA in the radial direction D2 between the first fin 31A and the inner circumferential surface 13c, a gap GB in the radial direction D2 between the second fin 31B and the inner circumferential surface 13c, and For example, the gap GC in the radial direction D2 between the third fin 31C and the inner peripheral surface 13c is set to be the same when the fin is at rest. Setting the gaps GA, GB, and GC to be the same means that the design values of the gaps GA, GB, and GC are the same in consideration of manufacturing tolerances. Therefore, even if the gaps GA, GB, and GC slightly deviate from each other due to manufacturing errors, as long as the amount of deviation is within the manufacturing tolerance, it is assumed that the gaps GA, GB, and GC are set to be the same. It's okay. Each of the gaps GA, GB, and GC is set to, for example, 100 μm or more. Each of the gaps GA, GB, and GC is constant at each position along the circumferential direction D3 (see FIG. 3).

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。 As shown in FIG. 4, the shaft 12 has a first region R1 where the first fin 31A is arranged, and a second region R2 where the second fin 31B and the third fin 31C are arranged. The first region R1 may be, for example, a region from the first fin 31A (specifically, the base end of the first fin 31A on the side facing the second fin 31B) to the end surface S2 in the axial direction D1. The second region R2 is a region located on the opposite side of the impeller 3 with respect to the first region R1 in the axial direction D1. The second region R2 may be, for example, a region from the base end of the first fin 31A to the end surface S1 in the axial direction D1.

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。 A void 40 is formed in the second region R2. On the other hand, no void 40 is formed in the first region R1. That is, the void 40 is formed only in the second region R2 of the first region R1 and the second region R2. The void 40 is, for example, a hollowed out portion in which a portion of the second region R2 is hollowed out. The void 40 has, for example, a cylindrical shape centered on the rotation axis L, and extends in the axial direction D1 in the second region R2. As shown in FIG. 3, an opening Sa through which the void 40 opens is formed in the end surface S1 of the second region R2. The gap 40 has an annular shape centered on the rotation axis L when viewed from the axial direction D1, and is continuously formed over the entire circumference in the circumferential direction D3.

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。 Therefore, the gap 40 is located between the rotation axis L and the second fin 31B, and also between the rotation axis L and the third fin 31C in the radial direction D2. That is, the void 40 is located at a position spaced inward in the radial direction D2 with respect to the second fin 31B and the third fin 31C, and is located in a position spaced apart outward in the radial direction D2 with respect to the rotation axis L. The void 40 is located closer to the second fin 31B and the third fin 31C than the rotation axis L in the radial direction D2. In other words, the distance between the air gap 40 and the second fin 31B in the radial direction D2 (or the distance between the air gap 40 and the third fin 31C in the radial direction D2) is greater than the distance between the air gap 40 and the rotation axis L in the radial direction D2. It's also short. Therefore, the thickness of the wall portion of the cylindrical portion 52, which will be described later, in the radial direction D2 is thinner than the width of the cylindrical portion 51 in the radial direction D2. The width of the gap 40 in the radial direction D2 is, for example, constant at each position along the circumferential direction D3.

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。 The void 40 is continuously formed along the axial direction D1 from the opening Sa to a position that does not reach the first region R1. The void 40 is formed, for example, by cutting the second region R2 from the opening Sa in the axial direction D1 using an end mill. The second region R2 includes a cylindrical portion 51 located inside the gap 40 in the radial direction D2, and a cylindrical portion 52 located outside the gap 40 in the radial direction D2. The cylindrical portion 51 has a cylindrical shape centered on the rotation axis L, and is surrounded by the void 40. The cylindrical portion 52 has a cylindrical shape centered on the rotation axis L, and surrounds the gap 40. Therefore, the cylindrical portion 51 is accommodated in the cylindrical portion 52 and is disposed inside the cylindrical portion 52 with the gap 40 interposed therebetween in the radial direction D2. In the radial direction D2, the thickness of the wall of the cylindrical portion 52 is thinner than the thickness of the cylindrical portion 51 (that is, the diameter of the cylindrical portion 51). It can also be said that the void 40 is formed by a gap between the cylindrical portion 51 and the cylindrical portion 52 in the radial direction D2. The void 40 can be defined as a gap region (space region) surrounded by the outer circumferential surface of the cylindrical portion 51 and the inner circumferential surface of the cylindrical portion 52 .

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。 With further reference to FIG. 5, the structure surrounding the void 40 will be described in more detail. As shown in FIG. 5, the first region R1 includes at least the first inner region R11. The first internal region R11 is an internal region of the large diameter portion 12d surrounded by the first fins 31A (that is, located inside the first fins 31A in the radial direction D2). The first internal region R11 can also be said to be an internal region that overlaps the first fin 31A in the radial direction D2.

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。 The second region R2 includes at least a second internal region R21 and a third internal region R31. The second internal region R21 is an internal region of the large diameter portion 12d surrounded by the second fins 31B (that is, located inside the second fins 31B in the radial direction D2). The second internal region R21 can also be said to be an internal region that overlaps the second fin 31B in the radial direction D2. The third internal region R31 is an internal region of the large diameter portion 12d surrounded by the third fins 31C (that is, located inside the third fins 31C in the radial direction D2). The third internal region R31 can also be said to be an internal region that overlaps the third fin 31C in the radial direction D2.

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。 The second region R2 further includes an inner region R22, an inner region R32, and an inner region R33. The internal region R22 is located between the first internal region R11 and the second internal region R21 in the axial direction D1. The internal region R22 is surrounded by the outer peripheral surface 12a between the first fin 31A and the second fin 31B, and is located inside the outer peripheral surface 12a in the radial direction D2. The internal region R32 is located between the second internal region R21 and the third internal region R31 in the axial direction D1. The internal region R32 is surrounded by the outer circumferential surface 12a between the second fin 31B and the third fin 31C, and is located inside the outer circumferential surface 12a in the radial direction D2. Internal region R33 is located between third internal region R31 and end surface S1 (see FIG. 1). The internal region R33 is surrounded by the outer peripheral surface 12a on the opposite side of the second fin 31B with respect to the third fin 31C, and is located inside the outer peripheral surface 12a in the radial direction D2.

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。 As shown in FIG. 5, in the second region R2, the void 40 passes from the opening Sa (see FIG. 3) through the inner region R33, the third inner region R31, and the inner region R32 to the second inner region R21. It is continuously formed in the axial direction D1 up to the position where it reaches . Therefore, the void 40 faces the second fin 31B and the third fin 31C in the radial direction D2. The bottom 40a of the void 40 does not reach the inner region R22 of the first inner region R11, but is located in the second inner region R21. The bottom portion 40a is located at a position overlapping the second fin 31B in the radial direction D2. Note that the bottom portion 40a means the end of the gap 40 on the opposite side to the opening Sa in the axial direction D1. On the other hand, the void 40 is not formed in the first internal region R11 and does not face the first fin 31A in the radial direction D2. In this way, by forming the void 40 only in the position facing the second fin 31B and the third fin 31C in the radial direction D2, the portion of the cylindrical portion 52 where the second fin 31B and the third fin 31C are located is When receiving centrifugal force during rotation of the shaft 12, the first fin 31A deforms outward in the radial direction D2 from the portion of the cylindrical portion 52 where the first fin 31A is located. In other words, the second fin 31B and the third fin 31C are displaced further outward in the radial direction D2 than the first fin 31A when the shaft 12 rotates.

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。 In the second internal region R21, the tip of the void 40 on the opposite side to the opening Sa is located. Therefore, the tip of the gap 40 is located at a position facing the second fin 31B in the radial direction D2. In the second internal region R21, the void 40 is not formed throughout the axial direction D1, but is formed only in a part of the axial direction D1. For example, the void 40 is formed only in the portion between the center of the second internal region R21 and the boundary between the second internal region R21 and the internal region R32 in the axial direction D1. In this way, the void 40 faces a portion of the second fin 31B in the axial direction D1 in the radial direction D2. In the second region R2, the void 40 may be formed in a region closer to the inner region R32 than the center of the second inner region R21, or in a region closer to the inner region R22 than the center of the second inner region R21. may be formed.

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。 On the other hand, in the internal region R32, the third internal region R31, and the internal region R33, a void 40 is formed throughout the axial direction D1. Therefore, the void 40 faces the entire third fin 31C in the axial direction D1 in the radial direction D2. The bottom 40a of the gap 40 is located at the same position as the second fin 31B in the axial direction D1, but is spaced apart from the third fin 31C. Therefore, the third fin 31C is farther from the bottom 40a of the gap 40 in the axial direction D1 than the second fin 31B. When the cylindrical portion 52 receives centrifugal force during rotation of the shaft 12, it deforms starting from the bottom 40a of the gap 40. Therefore, when receiving the centrifugal force during rotation of the shaft 12, the portion of the cylindrical portion 52 where the third fin 31C that is far from the bottom 40a, which is the starting point, is located is more radial than the second fin 31B that is closer to the bottom 40a. It is greatly deformed to the outside of D2. That is, the third fin 31C is displaced more outwardly in the radial direction D2 than the second fin 31B when the shaft 12 rotates. As a result, when the shaft 12 rotates, the gap GB between the second fin 31B and the inner circumferential surface 13c becomes smaller than the gap GA between the first fin 31A and the inner circumferential surface 13c, and the gap between the third fin 31C and the inner circumferential surface The gap GC with respect to 13c is even smaller than the gap GB.

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。 In this way, by forming the void 40 in the second internal region R21 and the third internal region R31, the second fin 31B and the third fin 31C are moved in the radial direction D2 by using the centrifugal force when the shaft 12 rotates. It becomes possible to displace it to the outside of. The amount of displacement of the second fin 31B and the third fin 31C outward in the radial direction D2 when subjected to centrifugal force during rotation of the shaft 12 is determined by the position of the bottom 40a (starting point) of the gap 40 and the distance from the gap 40. Adjustment is possible by adjusting the thickness of the outer shaft 12 in the radial direction D2 (that is, the thickness of the wall of the cylindrical portion 52). As described above, when the cylindrical portion 52 receives centrifugal force during rotation of the shaft 12, the cylindrical portion 52 deforms starting from the bottom 40a of the gap 40. Therefore, the farther the third fin 31C is from the bottom 40a of the gap 40 in the axial direction D1, the greater the amount of outward deformation of the third fin 31C in the radial direction D2. Further, the amount of deformation can also be adjusted by adjusting the thickness of the wall portion constituting the cylindrical portion 52. The thicker the wall of the cylindrical portion 52, the more easily the cylindrical portion 52 deforms. Therefore, by increasing the thickness of the portion of the cylindrical portion 52 where the third fin 31C is located, the amount of outward displacement of the third fin 31C in the radial direction D2 becomes larger. The displacement amount of the second fin 35B and the third fin 35C is adjusted within a range in which the second fin 31B and the third fin 31C do not reach the inner circumferential surface 13c. For example, when the design values of the gaps GB and GC are set to 100 μm, these displacement amounts are set within a range greater than 0 and smaller than 100 μm.

＜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。 <Effect>
The effects achieved by the rotating machine 1 described above will be explained together with the conventional problems. 2. Description of the Related Art Conventionally, rotating machines have been known that include a labyrinth seal portion for suppressing fluid leakage from a gap between a shaft and a housing. In such a rotating machine, in order to improve the sealing performance of the labyrinth seal, it is conceivable to sufficiently reduce the design value of the gap between the plurality of fins included in the labyrinth seal and the inner peripheral surface of the housing. However, if this gap is set to a small design value, such as less than 100 μm, advanced assembly technology is required to realize the gap when assembling the rotating machine, so there is a limit to how small the gap can be made. be. Even if the gap between the multiple fins and the inner circumferential surface of the housing is adjusted to a design value of less than 100 μm, such adjustment is a minute difference that is included in the range of manufacturing tolerances during assembly, so manufacturing tolerances must be taken into consideration. Therefore, it is extremely difficult to assemble the parts to create such a small gap as described above.

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。 Furthermore, considering the flow field of fluid flowing through the labyrinth seal, making the gap between the fin and the inner circumferential surface of the housing sufficiently small is not necessarily effective in suppressing fluid leakage. is not limited. The reason for this will be explained with reference to the simulation results shown in FIG. The simulation results shown in FIG. 6 show streamlines of fluid flowing around the labyrinth seal portion 130 when the shaft 112 rotates. In FIG. 6, a plurality of fins 131A, 131B, and 131C included in the labyrinth seal portion 130 are arranged at equal intervals on the outer peripheral surface 112a of the shaft 112. The dimensions and shapes of the fins 131A, 131B, 131C are the same, and the gaps between the fins 131A, 131B, 131C and the inner peripheral surface 113c are the same.

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。 A compressor impeller is arranged on the left side of FIG. Therefore, when the shaft 112 rotates, the space on the left side of FIG. 6 becomes high pressure, and the space on the right side of FIG. 6 becomes low pressure. Therefore, the fluid flowing through the labyrinth seal portion 130 passes through the fins 131A, 131B, and 131C in this order. A fluid with high energy flows into the fins 131A on the high pressure side. This fluid passes through the gap between the fins 131A and the inner circumferential surface 113c and is diffused into the space between the fins 131A and 131B, causing fluid energy loss. Thereafter, the fluid whose energy has decreased is diffused into the space between the fins 131B and the fins 131C through the gap between the fins 131B and the inner circumferential surface 113c, causing energy loss of the fluid. Thereafter, the fluid whose energy has further decreased is diffused to the downstream side through the gap between the fins 131C and the inner circumferential surface 113c.

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。 Here, as a result of intensive studies on the relationship between the gap between each fin 131A, 131B, 131C and the inner circumferential surface 113c and the amount of fluid leaking from the gap, the inventors found that the fin 131B on the low pressure side , 131C and the inner circumferential surface 113c is effective in suppressing the amount of fluid leakage. Since fluid with high energy flows into the fins 131A on the high pressure side, if the gap between the fins 131A and the inner circumferential surface 113c is made small, the spreading angle θ of the fluid that has passed through the gap will become small. The energy loss of the fluid after passing through the gap is insufficient. Therefore, even if the gap between the high-pressure side fin 131A and the inner circumferential surface 113c is reduced, the amount of fluid leakage cannot be effectively suppressed. On the other hand, since fluid with reduced energy flows through the fins 131B, 131C on the low pressure side, it is better to reduce the gap between the fins 131B, 131C and the inner peripheral surface 113c than to ensure the spread angle of the fluid. This is effective for suppressing the amount of leakage of flowing fluid. However, as described above, there is a limit to reducing the gap between the fins 131B, 131C and the inner peripheral surface 113c.

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。 Therefore, the present inventors created a gap between the second fin 31B and the third fin 31C on the low pressure side and the inner circumferential surface 13c so that the second fin 31B moves outward in the radial direction D2 due to centrifugal force when the shaft 12 rotates. The idea was to reduce the size by displacing the third fin 31C. In order to displace the second fin 31B and the third fin 31C outward in the radial direction D2 using centrifugal force, the present inventors have developed We came up with the idea of forming a void 40 inside the.

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。 The simulation results shown in FIG. 7 show the amount of deformation of the surrounding structure of the labyrinth seal portion 30 when the shaft 12 (large diameter portion 12d) rotates. In FIG. 7, the amount of deformation of the peripheral structure of the labyrinth seal portion 30 is represented by the density of the dots, and the larger the amount of deformation, the denser the dots are represented. As shown in FIG. 7, when the shaft 12 rotates, the cylindrical portion 52 outside the gap 40 deforms to expand outward in the radial direction D2 due to centrifugal force. According to this deformation, the second fin 31B and third fin 31C on the outside of the cylindrical portion 52 are displaced outward in the radial direction D2. At this time, as described above, the portion of the cylindrical portion 52 where the third fin 31C located far from the bottom 40a of the gap 40 is deformed more outwardly in the radial direction D2. Therefore, the third fin 31C is displaced more outwardly in the radial direction D2 than the second fin 31B. As a result, the gap GB between the second fin 31B and the inner circumferential surface 13c becomes smaller than the gap GA between the first fin 31A and the inner circumferential surface 13c, and the gap GC between the third fin 31C and the inner circumferential surface 13c becomes smaller. , is even smaller than the gap GB between the second fin 31B and the inner peripheral surface 13c. In the example shown in FIG. 7, the gap GB is smaller than the gap GA by about 5 μm, and the gap GC is further smaller than the gap GB by about 7 μm.

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。 As described above, according to the present embodiment, by forming the void 40 in the second region R2, the centrifugal force generated when the shaft 12 rotates is used to connect the second fin 31B on the low pressure side and the inner peripheral surface 13c. The gap GB between the third fin 31C on the low pressure side and the inner circumferential surface 13c can be made smaller. Thereby, the effect of suppressing fluid leakage in the labyrinth seal portion 30 can be effectively obtained. Furthermore, by utilizing the centrifugal force when the shaft 12 rotates, advanced assembly techniques to reduce the gaps GB and GC are not required during assembly, and the gaps GB and GC can be easily reduced during rotation. becomes possible. Therefore, according to this embodiment, it is possible to effectively suppress leakage flow during rotation.

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。 In this embodiment, when the shaft 12 is at rest, the gap GA between the first fin 31A and the inner circumferential surface 13c is the same as the gap GB between the second fin 31B and the inner circumferential surface 13c. In this case, a configuration in which the gap GB between the second fin 31B and the inner circumferential surface 13c is reduced when the shaft 12 rotates can be suitably realized.

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。 In this embodiment, the void 40 is continuously formed in the axial direction D1 from the opening Sa to at least the position reaching the second internal region R21. In this case, the void 40 can be easily formed by a simple operation of cutting the second region R2 from the opening Sa.

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。 In this embodiment, the gap is continuously formed over the entire circumference in the circumferential direction D3 between the second fin 31B and the rotation axis L in the radial direction D2. In this case, the second fin 31B can be evenly displaced outward in the radial direction D2 by using the centrifugal force generated when the shaft 12 rotates, and the gap GB between the second fin 31B and the inner circumferential surface 13c can be evenly spaced. It can be made smaller. As a result, fluid leakage in the labyrinth seal portion 30 can be more effectively suppressed.

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。 In this embodiment, the gap 40 is located closer to the second fin 31B than the rotation axis L between the second fin 31B and the rotation axis L in the radial direction D2. In this case, when the shaft 12 rotates, the second fin 31B can be displaced more outward in the radial direction D2, and the gap GB between the second fin 31B and the inner circumferential surface 13c can be made smaller. As a result, fluid leakage in the labyrinth seal portion 30 can be more effectively suppressed.

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。 In this embodiment, the second region R2 has a cylindrical portion 51 centered on the rotation axis L, and a cylindrical portion 52 centered on the rotation axis L and housing the cylindrical portion 51, and the gap 40 is It is constituted by a gap between the portion 51 and the cylindrical portion 52 in the radial direction D2. In this case, the second fin 31B can be evenly displaced outward in the radial direction D2 by using the centrifugal force generated when the shaft 12 rotates, and the gap GB between the second fin 31B and the inner circumferential surface 13c can be evenly spaced. It can be made smaller. As a result, fluid leakage in the labyrinth seal portion 30 can be more effectively suppressed.

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。 In this embodiment, the void 40 is formed in at least the second inner region R21 and the third inner region R31 in the second region R2. In this case, the centrifugal force generated when the shaft 12 rotates is used to create a gap GB between the second fin 31B far from the impeller 3 (that is, located on the low pressure side) and the inner peripheral surface 13c, and a gap GB between the third fin 31C and the inner peripheral surface. The gap GC with the surface 13c can be made smaller. As a result, fluid leakage in the labyrinth seal portion 30 can be more effectively suppressed.

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。 In this embodiment, the void 40 is formed only in a part of the second internal region R21 in the axial direction D1, and is formed over the entire third internal region R31 in the axial direction D1. In this case, by utilizing centrifugal force during rotation of the shaft 12, the gap GC between the third fin 31C located on the lower pressure side and the inner circumferential surface 13c is reduced to the gap GB between the second fin 31B and the inner circumferential surface 13c. It can be made even smaller. In other words, the closer the fin 31 is located to the low pressure side, the smaller the gap between the fin 31 and the inner circumferential surface 13c can be made in stages. As a result, fluid leakage in the labyrinth seal portion 30 can be more effectively suppressed.

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。 Although the first embodiment of the present disclosure has been described above, the present disclosure is not limited to the first embodiment. As shown in FIG. 8, a cylindrical gap 40A centered on the rotation axis L may be formed in the second region R2. In this case, the second region R2 does not have the cylindrical portion 51 according to the first embodiment, but only the cylindrical portion 52, and the entire internal space of the cylindrical portion 52 is configured as the void 40A. ing. That is, in the example shown in FIG. 8, the portion where the void 40A is formed in the second region R2 is hollow. In the second region R2, the void 40A extends axially from the opening Sa (see FIG. 3) to the second internal region R21 (see FIG. 5) facing the second fin 31B, as in the first embodiment. It is formed continuously in the direction D1.

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。 In the example shown in FIG. 8, as in the first embodiment, a gap 40A exists inside the second fin 31B and third fin 31C on the low pressure side in the radial direction D2. Using centrifugal force, the gap GB between the second fin 31B and the inner circumferential surface 13c and the gap GC between the third fin 31C and the inner circumferential surface 13c can be reduced. Since the third fin 31C is further away from the bottom 40a (starting point) of the gap 40A than the second fin 31B in the axial direction D1, when receiving centrifugal force, the third fin 31C It is largely displaced outward in the radial direction D2. As a result, when the shaft 12 rotates, the gap GC becomes smaller than the gap GB. Therefore, in the example shown in FIG. 8, it is possible to reduce the gaps GB and GC when the shaft 12 rotates. As a result, fluid leakage in the labyrinth seal portion 30 can be effectively suppressed.

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。 As shown in FIG. 9, a thick wall portion 52b may be formed on the wall portion 52a of the cylindrical portion 52A. The cylindrical portion 52A has a configuration in which a thick portion 52b is formed in the cylindrical portion 52 shown in FIG. In the example shown in FIG. 9, the void 40B that constitutes the entire internal space of the cylindrical portion 52A extends in the axial direction D1 to a position beyond the second internal region R21 to reach the internal region R22. That is, the bottom 40a of the void 40B is located in the inner region R22 of the second region R2. Therefore, the gap 40B faces the entire second fin 31B in the axial direction D1 and the entire third fin 31C in the axial direction D1 in the radial direction D2.

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。 The thick portion 52b is, for example, continuously formed in the axial direction D1 from the bottom portion 40a to a position reaching the internal region R32. The thick portion 52b is a thick portion of the wall portion 52a of the cylindrical portion 52A. The thick portion 52b protrudes more inward in the radial direction D2 than other portions of the wall portion 52a other than the thick portion 52b, and has a thicker wall thickness than the other portions. As a result, the inner surface S52b of the thick portion 52b is located at a position that projects further inward in the radial direction D2 than the inner surface S52a of the other portion. The thick portion 52b is formed at a position facing the second fin 31B in the radial direction D2. On the other hand, the thick portion 52b is not formed at a position facing the third fin 31C in the radial direction D2. Note that the thickness of the thick portion 52b may be constant at each position along the axial direction D1, for example.

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。 Also in the example shown in FIG. 9, the third fin 31C is further away from the bottom 40a (starting point) of the gap 40B than the second fin 31B in the axial direction D1. Therefore, when the third fin 31C receives centrifugal force, the third fin 31C is displaced more outwardly in the radial direction D2 than the second fin 31B. As a result, the gap GB between the second fin 31B and the inner circumferential surface 13c becomes smaller than the gap GA between the first fin 31A and the inner circumferential surface 13c, and the gap GC between the third fin 31C and the inner circumferential surface 13c becomes smaller. , is even smaller than the gap GB between the second fin 31B and the inner peripheral surface 13c.

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。 Here, in the example shown in FIG. 9, since the thick portion 52b is formed at a position facing the second fin 31B in the radial direction D2, the portion of the cylindrical portion 52A below the third fin 31C is The thickness of the portion of the cylindrical portion 52A below the second fin 31B is thicker than that of the second fin 31B. The gap between the fins and the inner peripheral surface 13c becomes narrower as the distance from the bottom portion 40a in the axial direction D1 increases. However, in this embodiment, the gap between the fin and the inner peripheral surface 13c does not uniformly narrow as the distance from the bottom portion 40a in the axial direction D1 increases. Compared to the case where the thickness of the cylindrical portion 52A is constant, when the thickness of the cylindrical portion 52A changes, the amount of deformation of the third fin 31C changes by the centrifugal force and rigidity of the third fin 31C with the bottom portion 40a as the fulcrum. do. In this way, in the example shown in FIG. 9, the cylindrical portion 52A has a portion where the thickness changes (the thick portion 52b), so that the gap at the position in the axial direction D1 of the fin (i.e., the gap between the fin and the inner periphery) is formed in the cylindrical portion 52A. The amount of change in the gap with respect to the surface 13c can be adjusted. Thereby, the leakage flow of fluid in the labyrinth seal portion 30 can be suppressed more effectively.

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。 As shown in FIG. 10, the labyrinth seal portion 30A may be provided on the inner circumferential surface 13c of the motor housing 13 in the flow path G instead of on the outer circumferential surface 12a of the shaft 12. In this case, each fin 31 of the labyrinth seal portion 30A protrudes inward in the radial direction D2 from the inner circumferential surface 13c toward the outer circumferential surface 12a, and is adjacent to the outer circumferential surface 12a with a gap in the radial direction D2. ing. When the shaft 12 is in a stationary state (that is, a non-rotating state), a gap GA in the radial direction D2 between the first fin 31A and the inner circumferential surface 13c, a gap GB in the radial direction D2 between the second fin 31B and the inner circumferential surface 13c, and , the gap GC in the radial direction D2 between the third fin 31C and the inner circumferential surface 13c is set to be the same, for example, in a stationary state.

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。 Also in the example shown in FIG. 10, the third fin 31C is farther away from the bottom 40a (starting point) of the gap 40 than the second fin 31B, so when it receives centrifugal force, it faces the third fin 31C. The portion of the outer circumferential surface 12a deforms more outward in the radial direction D2 than the portion of the outer circumferential surface 12a facing the second fin 31B. As a result, during rotation, the gap GC between the third fin 31C and the outer circumferential surface 12a becomes smaller than the gap GB between the second fin 31B and the outer circumferential surface 12a. Therefore, even in the example shown in FIG. 10, the gaps GB and GC can be made small during rotation, as in the embodiment described above, so that leakage and flow of fluid in the labyrinth seal portion 30A can be effectively suppressed. becomes possible.

［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。 [Second embodiment]
Next, a rotating machine 1A according to a second embodiment will be described with reference to FIGS. 11 to 13. In the description of the second embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described, and descriptions that overlap with the first embodiment will be omitted as appropriate.

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。 The rotating machine 1A according to the second embodiment differs from the rotating machine 1 according to the first embodiment in that it includes a labyrinth seal section 30B instead of the labyrinth seal section 30. In the first embodiment, the labyrinth seal portion 30 was configured integrally with the shaft 12, but in the second embodiment, the labyrinth seal portion 30B is configured separately from the shaft 12. As shown in FIG. 12, the labyrinth seal portion 30B includes a cylindrical member 33 through which the shaft 12 is inserted, and a plurality of fins 35 (a plurality of protrusions) formed on an outer peripheral surface 33a of the cylindrical member 33. The cylindrical member 33 is a cylindrical member centered on the rotation axis L. As shown in FIG. 11, the cylindrical member 33 is attached to the shaft 12 between the impeller 3 and the bearing 20a in the axial direction D1 (see FIG. 11). The cylindrical member 33 includes an end surface S11 facing the bearing 20a in the axial direction D1, and an end surface S12 facing the back surface of the impeller 3 in the axial direction D1.

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。 As shown in FIG. 12, the cylindrical member 33 surrounds the shaft 12, and the inner peripheral surface 33b of the cylindrical member 33 faces the outer peripheral surface 12a of the shaft 12 in the radial direction D2. The cylindrical member 33 rotates around the rotation axis L together with the shaft 12. The outer peripheral surface 33a of the cylindrical member 33 faces the inner peripheral surface 13c with a gap therebetween. The plurality of fins 35 have the same configuration as the plurality of fins 31 except that they are formed on the outer peripheral surface 33a of the cylindrical member 33. The plurality of fins 35 include a first fin 35A (first protrusion), a second fin 35B (second protrusion), and a third fin 35C, which correspond to the first fin 31A, second fin 31B, and third fin 31C, respectively. (third protrusion). Note that the outer circumferential surface 33a and the inner circumferential surface 13c are, for example, cylindrical surfaces (side surfaces of the cylinder) centered on the rotation axis L. In addition, although the outer peripheral surface 33a and the inner peripheral surface 13c of this embodiment are cylindrical surfaces, they are not necessarily limited thereto. For example, in a cross section shown in FIG. 12, which will be described later, the outer circumferential surface 33a and the inner circumferential surface 13c may be represented by a straight line inclined with respect to the axial direction D1 or a line including a curve.

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。 As shown in FIG. 12, the cylindrical member 33 has a first region R1A where the first fin 35A is arranged, and a second region R2A where the second fin 35B and the third fin 35C are arranged. The first region R1A may be a region from the first fin 35A (specifically, the base end of the first fin 35A on the side facing the second fin 35B) to the end surface S12 (see FIG. 11) in the axial direction D1. . The second region R2A may be a region from the base end of the first fin 35A to the end surface S11 (see FIG. 11) in the axial direction D1.

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。 In this embodiment, a thin portion 33c is formed in the second region R2A. On the other hand, the thin portion 33c is not formed in the first region R1A. That is, the thin portion 33c is formed only in the second region R2A of the first region R1A and the second region R2A. The thin portion 33c is formed by a part of the cylindrical member 33, and has a thinner wall thickness (that is, the thickness in the radial direction D2) than the other portion 33d of the cylindrical member 33. Therefore, the thickness Tc of the thin portion 33c is thinner than the thickness Td of the other portion 33d (see FIG. 13). As a result, a gap 41 is formed between the inner circumferential surface 33b of the thin wall portion 33c and the outer circumferential surface 12a of the shaft 12. For example, the thicknesses Tc and Td may be constant at each position along the axial direction D1.

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。 As shown in FIG. 13, the first region R1A includes at least the first portion R11A of the cylindrical member 33. The first portion R11A is a portion of the cylindrical member 33 surrounded by the first fins 35A, that is, a portion located inside the first fins 35A in the radial direction D2. The first portion R11A can also be said to be a portion that overlaps the first fin 35A when viewed from the radial direction D2. The second region R2A includes at least the second portion R21A and the third portion R31A of the cylindrical member 33. The second portion R21A is a portion of the cylindrical member 33 surrounded by the second fins 35B, that is, a portion located inside the second fins 35B in the radial direction D2. The second portion R21A can also be said to be a portion that overlaps the second fin 35B when viewed from the radial direction D2. The third portion R31A is a portion of the cylindrical member 33 surrounded by the third fins 35C, that is, a portion located inside the third fins 35C in the radial direction D2. The third portion R31A can also be said to be a portion that overlaps the third fin 35C when viewed from the radial direction D2.

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。 The second region R2A further includes a portion R22A, a portion R32A, and a portion R33A. The portion R22A is located between the first portion R11A and the second portion R21A in the axial direction D1. The portion R32A is a portion located between the second portion R21A and the third portion R31A in the axial direction D1. Portion R33A is a portion located between third portion R31A and end surface S11 (see FIG. 11). As shown in FIG. 13, the thin portion 33c is continuously formed in the second region R2A over a portion R33A, a third portion R31A, a portion R32A, and a second portion R21A. Therefore, the thin portion 33c faces the second fin 35B and the third fin 35C in the radial direction D2. The bottom portion 41a of the void 41 does not reach the portion R22A of the first portion R11A, but is located in the second internal region R21. The bottom portion 41a is located at a position overlapping the second fin 35B in the radial direction D2. Note that the bottom portion 41a means the end of the gap 41 on the opposite side to the opening Sa in the axial direction D1. On the other hand, the thin portion 33c is not formed in the first portion R11A and does not face the first fin 35A in the radial direction D2. In this way, by forming the thin wall portion 33c only at the position facing the second fin 35B and the third fin 35C in the radial direction D2, the portion of the cylindrical member 33 where the second fin 35B and the third fin 35C are located When subjected to centrifugal force during rotation of the shaft 12, the first fin 35A deforms outward in the radial direction D2 from the portion of the cylindrical member 33 where the first fin 35A is located. That is, the second fin 35B and the third fin 35C are displaced further outward in the radial direction D2 than the first fin 35A when the shaft 12 rotates.

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。 In the second portion R21A, the thin portion 33c is not formed over the entire axial direction D1, but is formed only in a part of the axial direction D1. For example, the thin portion 33c is formed only in a portion between the center of the second portion R21A and the boundary between the second portion R21A and the portion R32A in the axial direction D1. In the second region R2A, the thin portion 33c may be formed in a region closer to the portion R32A than the center of the second portion R21A, or in a region closer to the portion R22A than the center of the second portion R21A. It's okay. In this way, the thin portion 33c faces a portion of the second fin 35B in the axial direction D1 in the radial direction D2.

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。 On the other hand, in the portion R32A, the third portion R31A, and the portion R33A, a thin portion 33c is formed over the entire axial direction D1. Therefore, the thin portion 33c faces the entire third fin 35C in the axial direction D1 in the radial direction D2. The bottom portion 41a of the gap 41 is located at the same position as the second fin 35B in the axial direction D1, but is spaced apart from the third fin 35C. Therefore, the third fin 35C is farther from the bottom 41a of the gap 41 in the axial direction D1 than the second fin 35B. When the cylindrical member 33 receives centrifugal force during rotation of the shaft 12, it deforms starting from the bottom 41a of the gap 41. Therefore, when receiving centrifugal force during rotation of the shaft 12, the portion of the cylindrical member 33 where the third fin 35C that is far from the bottom 41a, which is the starting point, is located is more radially It is greatly deformed to the outside of D2. That is, the third fin 35C is displaced more outwardly in the radial direction D2 than the second fin 35B when the shaft 12 rotates. As a result, when the shaft 12 rotates, the gap GB between the second fin 35B and the inner circumferential surface 13c becomes smaller than the gap GA between the first fin 35A and the inner circumferential surface 13c, and the gap between the third fin 35C and the inner circumferential surface The gap GC with respect to 13c is even smaller than the gap GB.

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。 The amount of displacement of the second fins 35B and the third fins 35C outward in the radial direction D2 when subjected to centrifugal force during rotation of the shaft 12 is determined by the position of the bottom 41a of the gap 41 and the distance from the gap 41 in the radial direction D2. The thickness can be adjusted by adjusting the thickness Tc of the wall of the outer cylindrical member 33. As described above, when the cylindrical member 33 receives centrifugal force during rotation of the shaft 12, it deforms starting from the bottom 41a of the gap 41. Therefore, the farther the third fin 35C is from the bottom 41a of the gap 41 in the axial direction D1, the greater the amount of outward deformation of the third fin 35C in the radial direction D2. Further, this amount of deformation can also be adjusted by adjusting the thickness Tc of the wall portion constituting the cylindrical member 33. The thicker the thickness Tc of the wall portion of the cylindrical member 33, the more easily the cylindrical member 33 deforms. A thin wall portion 33c is formed in the portion of the cylindrical member 33 where the third fin 35C is located, and by reducing the thickness Tc of the wall portion, the amount of outward displacement of the third fin 35C in the radial direction D2 is further reduced. It is also possible to make it smaller. Note that the position of the bottom portion 41a of the gap 41 can be adjusted depending on the range in which the thin portion 33c is formed in the axial direction D1. The amount of displacement of the second fin 35B and the third fin 35C is adjusted within a range where the second fin 35B and the third fin 35C do not reach the inner circumferential surface 13c. For example, when the design values of the gaps GB and GC are set to 100 μm, these displacement amounts are set within a range greater than 0 and smaller than 100 μm.

＜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。 <Effect>
According to the rotating machine 1A according to the second embodiment described above, the same effects as the rotating machine 1 according to the first embodiment can be obtained. That is, by forming the thin wall portion 33c in the second region R2A of the cylindrical member 33, the gap GB between the second fin 35B on the low pressure side and the inner circumferential surface 13c is reduced by utilizing centrifugal force when the shaft 12 rotates. Furthermore, the gap GC between the third fin 35C on the low pressure side and the inner circumferential surface 13c can be made smaller. As a result, for the same reason as described above, it is possible to effectively suppress the leakage flow of fluid in the labyrinth seal portion 30B. Furthermore, by utilizing the centrifugal force when the shaft 12 rotates, advanced assembly techniques to reduce the gaps GB and GC are not required during assembly, and the gaps GB and GC can be easily reduced during rotation. becomes possible. Therefore, according to this embodiment, it is possible to effectively suppress leakage flow during rotation.

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。 The rotating machine according to the present disclosure is not limited to the embodiments and modifications described above, and various other modifications are possible. For example, the embodiments and modifications described above may be combined with each other to the extent that there is no contradiction, depending on the desired purpose and effect. For example, the thick portion 52b shown in FIG. 9 or the labyrinth seal portion 30A shown in FIG. 10 may be applied to the rotating machine 1A shown in FIG. 11. In each of the embodiments described above, a configuration in which the compressor impeller is attached to the end of the shaft has been described, but a configuration in which the compressor impeller and the turbine impeller are respectively attached to both ends of the shaft may be used. In this case, the "impeller" of the present disclosure may be either a compressor impeller or a turbine impeller. When the shaft rotates, the pressure is high near the rotating compressor impeller and turbine impeller, and the pressure becomes low as it moves away from the compressor impeller and turbine impeller (that is, as it approaches the center of the shaft).

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。 When the "impeller" of the present disclosure is regarded as a compressor impeller attached to one end of a shaft, the fin on the high pressure side near the compressor impeller at the one end is the "first protrusion", and the fin on the low pressure side far from the compressor impeller (In other words, the fin near the center of the shaft) may be regarded as a "second protrusion." When the "impeller" of the present disclosure is regarded as a turbine impeller attached to the other end of the shaft, the fin on the high pressure side near the turbine impeller at the other end is referred to as the "first protrusion", and the fin far from the turbine impeller is referred to as the "first projection". The fin on the low-pressure side (that is, near the center of the shaft) may be considered a "second protrusion." Therefore, even if the "impeller" of the present disclosure is considered to be either a compressor impeller or a turbine impeller, since the "second protrusion" is located on the lower pressure side than the "first protrusion", the formation of a void or a thin wall part causes the "impeller" to be on the low pressure side. By displacing the "second protrusion" outward in the radial direction, it becomes possible to effectively suppress the leakage flow of fluid in the labyrinth seal portion.

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。 In each of the embodiments described above, the first fin on the high pressure side is considered as the "first protrusion" of the present disclosure, and the second fin on the low pressure side adjacent to the first fin is considered as the "second protrusion" of the present disclosure. However, the "first protrusion" and the "second protrusion" do not necessarily have to be adjacent to each other, and another protrusion may be arranged between the "first protrusion" and the "second protrusion". For example, the first fin may be regarded as a "first protrusion", and the third fin on the low pressure side that is arranged with respect to the first fin via the second fin may be regarded as a "second protrusion". Further, in each of the embodiments described above, a case has been described in which the "first protrusion", "second protrusion", and "third protrusion" are fins, but these protrusions do not need to be fin-shaped. Other shapes are also possible. For example, these protrusions may be rectangular protrusions that protrude outward in the radial direction.

［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。 [Additional notes]
A rotating machine according to an embodiment of the present disclosure is as described in [1] to [11] below, and these have been explained in detail based on the above-mentioned embodiments and modifications.
[1] A shaft rotatable around a rotational axis,
an impeller attached to the shaft;
a housing that accommodates the shaft and the impeller;
a flow path formed between an inner wall surface of the housing and an outer peripheral surface of the shaft and extending along the shaft on the back side of the impeller;
a labyrinth seal formed in the flow path,
The labyrinth seal portion has a first protrusion and a second protrusion that protrude from the outer peripheral surface or the inner wall surface,
The second protrusion is located farther from the impeller than the first protrusion in the axial direction of the shaft,
The shaft has a gap formed radially inside the second protrusion.
[2] The shaft is
a first region including a first internal region located inside the first protrusion in the radial direction;
a second internal region located on the inner side of the second protrusion in the radial direction, and a second region located on the opposite side of the impeller with respect to the first region;
[1], wherein the void is formed only in the second region of the first region and the second region, and is formed in at least the second internal region in the second region. rotating machine.
[3] The second region has an opening opening on a side opposite to the first region in the axial direction,
The rotating machine according to [2], wherein the gap is continuously formed in the axial direction from the opening to at least a position reaching the second internal region.
[4] When the shaft is at rest, the radial gap between the first protrusion and the inner wall surface or the outer circumferential surface is equal to the radial gap between the second protrusion and the inner wall surface or the outer circumferential surface. The rotating machine according to [1] or [2], which is the same as .
[5] The gap is continuously formed between the second projection and the rotation axis in the radial direction over the entire circumference in the circumferential direction centering on the rotation axis, [1] to [ 4]. The rotating machine according to any one of [4].
[6] The rotating machine according to [5], wherein the gap is located closer to the second protrusion than the rotation axis between the second protrusion and the rotation axis in the radial direction.
[7] The shaft has a cylindrical part centered on the rotational axis, and a cylindrical part centered on the rotational axis and housing the cylindrical part,
The rotating machine according to [5] or [6], wherein the gap is formed by a gap in the radial direction between the columnar part and the cylindrical part.
[8] The shaft has a cylindrical portion centered on the rotation axis,
The rotating machine according to any one of [1] to [4], wherein the void is formed by the entire internal space of the cylindrical portion.
[9] Further comprising a third protrusion further from the impeller than the second protrusion in the axial direction,
The shaft is
a first region including a first internal region located inside the first protrusion in the radial direction;
a second internal region located inside the second projection in the radial direction; and a third internal region located inside the third projection in the radial direction relative to the first region; a second region located on the opposite side of the impeller;
The void is formed only in the second region of the first region and the second region, and is formed in at least the second internal region and the third internal region in the second region, The rotating machine according to any one of [1] to [8].
[10] The rotating machine according to [9], wherein the gap is formed only in a part of the second internal region in the axial direction and is formed throughout the third internal region in the axial direction.
[11] A shaft rotatable around a rotational axis,
an impeller attached to the shaft;
a housing that accommodates the shaft and the impeller;
a flow path formed between an inner wall surface of the housing and an outer peripheral surface of the shaft and extending along the shaft on the back side of the impeller;
A labyrinth seal portion formed in the flow path,
The labyrinth seal portion includes a cylindrical member disposed to surround the outer circumferential surface of the shaft, and a first protrusion and a second protrusion protruding from the outer circumferential surface or the inner wall surface of the cylindrical member,
the second protrusion is located farther from the impeller than the first protrusion in the axial direction of the shaft;
The cylindrical member is a rotary machine, wherein the cylindrical member has a thin part that is thinner than other parts on the inside in the radial direction with respect to the second protrusion.

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 1,1A Rotating machine 3 Compressor impeller (impeller)
7 Housing 12 Shaft 12a Outer peripheral surface 12b One end 13c Inner peripheral surface (inner wall surface)
30, 30A, 30B Labyrinth seal portion 31, 35 Fin (protrusion)
31A, 35A First fin (first protrusion)
31B, 35B Second fin (second protrusion)
31C, 35C 3rd fin (3rd protrusion)
33 Cylindrical member 33c Thin wall portions 40, 40A, 40B Gap 51 Cylindrical portion 52 Cylindrical portion D1 Axial direction D2 Radial direction D3 Circumferential direction G Flow paths GA, GB, GC Gap L Rotation axis R1, R1A First region R2, R2A Second Region R11 First internal region R11A First portion R21 Second internal region R21A Second portion R31 Third internal region Sa Opening

Claims (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。 a shaft rotatable about a rotational axis;
an impeller attached to the shaft;
a housing that accommodates the shaft and the impeller;
a flow path formed between an inner wall surface of the housing and an outer peripheral surface of the shaft and extending along the shaft on the back side of the impeller;
a labyrinth seal formed in the flow path,
The labyrinth seal portion has a first protrusion and a second protrusion that protrude from the outer peripheral surface or the inner wall surface,
The second protrusion is located farther from the impeller than the first protrusion in the axial direction of the shaft,
The shaft has a gap formed radially inside the second protrusion. 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。 The shaft is
a first region including a first internal region located inside the first protrusion in the radial direction;
a second internal region located on the inner side of the second protrusion in the radial direction, and a second region located on the opposite side of the impeller with respect to the first region;
The void according to claim 1, wherein the void is formed only in the second region of the first region and the second region, and is formed in at least the second internal region in the second region. rotating machine. 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。 The second region has an opening opening on a side opposite to the first region in the axial direction,
The rotating machine according to claim 2, wherein the gap is continuously formed in the axial direction from the opening to at least a position reaching the second internal region. 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。 When the shaft is at rest, the radial gap between the first protrusion and the inner wall surface or the outer circumferential surface is the same as the radial gap between the second protrusion and the inner wall surface or the outer circumferential surface. A rotating machine according to claim 1 or 2. 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。 Any one of claims 1 to 3, wherein the gap is continuously formed between the second protrusion and the rotation axis in the radial direction over the entire circumference in the circumferential direction centered on the rotation axis. The rotating machine described in paragraph 1. 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。 The rotating machine according to claim 5, wherein the gap is located closer to the second protrusion than the rotation axis between the second protrusion and the rotation axis in the radial direction. 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。 The shaft has a cylindrical part centered on the rotational axis, and a cylindrical part centered on the rotational axis and housing the cylindrical part,
The rotating machine according to claim 5, wherein the gap is constituted by a gap in the radial direction between the columnar part and the cylindrical part. 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。 The shaft has a cylindrical portion centered on the rotation axis,
The rotating machine according to any one of claims 1 to 3, wherein the void is constituted by the entire internal space of the cylindrical portion. 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。 further comprising a third protrusion farther from the impeller than the second protrusion in the axial direction,
The shaft is
a first region including a first internal region located inside the first protrusion in the radial direction;
a second internal region located inside the second projection in the radial direction; and a third internal region located inside the third projection in the radial direction relative to the first region; a second region located on the opposite side of the impeller;
The void is formed only in the second region of the first region and the second region, and is formed in at least the second internal region and the third internal region in the second region, The rotating machine according to any one of claims 1 to 3. 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。 The rotating machine according to claim 9, wherein the gap is formed only in a part of the second internal region in the axial direction, and is formed throughout the third internal region in the axial direction. 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。 a shaft rotatable about a rotational axis;
an impeller attached to the shaft;
a housing that accommodates the shaft and the impeller;
a flow path formed between an inner wall surface of the housing and an outer peripheral surface of the shaft and extending along the shaft on the back side of the impeller;
A labyrinth seal portion formed in the flow path,
The labyrinth seal portion includes a cylindrical member disposed to surround the outer circumferential surface of the shaft, and a first protrusion and a second protrusion protruding from the outer circumferential surface or the inner wall surface of the cylindrical member,
the second protrusion is located farther from the impeller than the first protrusion in the axial direction of the shaft;
The cylindrical member is a rotary machine, wherein the cylindrical member has a thin part that is thinner than other parts on the inside in the radial direction with respect to the second protrusion.
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