JP5398311B2 - 筐体の密封構造及び流体機械 - Google Patents

Description

本発明は、一対の筐体を組み合わせて構成される流体機械の筐体の合わせ面を密封することに関する。

圧縮機や蒸気タービン等の流体機械は、複数に分割された筐体を組み合わせて、ローター等を格納する筐体が構成される。圧縮機や蒸気タービン、あるいはガスタービン等の流体機械は、筐体の内部で高圧の流体が流動するので、筐体同士を確実に密封する必要がある。特許文献１には、水平２分割の蒸気タービンケーシングのフランジにおいて、フランジの合わせ面の少なくとも一方に座ぐり加工を施し、フランジ合わせ面の接触面積を減少させた蒸気タービンケーシングのフランジが開示されている。

特開平１０−８９０１１号公報（０００８、図２、図３）

特許文献１に開示された技術では、座ぐりによってケーシングの内側と外側とにそれぞれ突起部が形成される。特許文献１に開示された技術では、ボルトとケーシング内側の突起部との距離は、ボルトとケーシング外側の突起部との距離よりも大きい。このため、ケーシング内部の流体の漏れに最も寄与するケーシング内側の突起部とフランジ合わせ面との間の面圧を十分に高くできず、前記合わせ面から流体の漏れが発生することがある。また、特許文献１に開示された技術は、座ぐりによってケーシング同士を締結するボルトの周囲にも突起部が形成される。これによって、ボルトの締結力がボルトの周囲に形成された突起部に分散されるので、ケーシング内側の突起部とフランジ合わせ面との間の面圧を十分に高くできず、前記合わせ面から流体の漏れが発生する可能性がある。

このように、特許文献１に開示された技術では、ケーシング同士の合わせ面からケーシングの外部への流体の漏れを抑制するためには改善の余地がある。本発明は、一対の筐体を組み合わせて構成される流体機械の筐体において、筐体同士の合わせ面からの流体の漏れを抑制することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る筐体の密封構造は、流体機械が備える一対の筐体を締結する締結手段と、前記一対の筐体のうちいずれか一方の合わせ面から突出し、前記締結手段と前記合わせ面側における筐体の内面との間に、前記内面から所定の間隔を設けて配置される内側凸条と、前記一対の筐体のうちいずれか一方の合わせ面から突出し、前記締結手段よりも前記筐体の外側に配置される外側凸条と、を備え、前記締結手段から前記内側凸条までの距離は、前記締結手段から前記外側凸条までの距離よりも小さいことを特徴とする。

このような構成により、筐体同士の合わせ面における接触面積が減り、内側凸条と合わせ面との間の面圧が上昇するので、筐体内に内圧が負荷されたり外力が作用したりしたときに、筐体同士の合わせ面が開きにくくなる。また、締結手段から内側凸条までの距離は、締結手段から外側凸条までの距離よりも小さく設定されるので、締結手段で一対の筐体同士を締結したときには、内側凸条の面圧をより高くできる。さらに、締結手段と合わせ面側における筐体の内面との間に、前記内面から所定の間隔を設けて内側凸条を配置することで、内側凸条をより締結手段に近づけつつ、内側凸条と合わせ面との接触面積の増加を抑制できるので、内側凸条の面圧を十分に確保できる。これらの作用によって、筐体同士の合わせ面における密封性能が向上するので、一対の筐体を組み合わせて構成される流体機械の筐体において、筐体同士の合わせ面からの流体の漏れを抑制できる。

本発明の望ましい態様としては、前記筐体の密封構造において、前記内側凸条は、前記流体機械の回転軸と直交する平面で前記筐体を切った断面内において、前記内側凸条が設けられる筐体の厚さ内の位置に配置されることが好ましい。これによって、筐体内に内圧が負荷された場合には、筐体同士の合わせ面が開きにくくなるので、筐体の内部から外部への流体の漏れをより効果的に抑制できる。

本発明の望ましい態様としては、前記筐体の密封構造において、前記流体機械の回転軸と直交する方向における前記筐体の寸法が変化する部分に、前記内側凸条及び前記外側凸条が設けられることが好ましい。これによって、筐体同士の合わせ面の全周にわたって内側凸条及び外側凸条を形成する必要はないので、合わせ面の加工が少なくて済む。

本発明の望ましい態様としては、前記筐体の密封構造において、前記内側凸条と前記外側凸条との少なくとも一方の頂部は、曲面で形成されることが好ましい。これによって、内側凸条あるいは外側凸条の頂部と合わせ面との接触面積をより小さくできるので、内側凸条あるいは外側凸条の頂部と合わせ面との面圧をより大きくできる。その結果、筐体の内部から外部への流体の漏れをさらに効果的に抑制できる。

本発明の望ましい態様としては、前記筐体の密封構造において、前記内側凸条が設けられる筐体と対向する筐体の合わせ面には、前記内側凸条が嵌め込まれる溝が形成されることが好ましい。また、本発明の望ましい態様としては、前記筐体の密封構造において、前記外側凸条が設けられる筐体と対向する筐体の合わせ面には、前記外側凸条が嵌め込まれる溝が形成されることが好ましい。内側凸条あるいは外側凸条と合わせ面との間にシール剤を塗布して密封性能を向上させる場合、溝によって液状シール剤が塗布しやすくなるとともに、液状シール剤が内側凸条あるいは外側凸条の外側へ逃げにくくなる。その結果、液状シール剤で確実に内側凸条あるいは外側凸条と合わせ面との間を密封できる。

本発明の望ましい態様としては、前記筐体の密封構造において、前記締結手段はボルトと袋ナットであり、また、前記袋ナットと前記筐体との間には座金が設けられており、前記座金と前記筐体との間、及び前記袋ナットと前記座金との間には、それぞれ封止部材が設けられることが好ましい。これによって、筐体の内部の流体が締結手段を取り付ける孔を通って筐体の外部へ漏れることを抑制できる。

本発明の望ましい態様としては、前記筐体の密封構造において、前記締結手段はボルトと袋ナットであり、前記袋ナットと前記筐体との間には封止部材が設けられることが好ましい。これによって、筐体の内部の流体が締結手段を取り付ける孔を通って筐体の外部へ漏れることを抑制できる。

本発明の望ましい態様としては、前記筐体の密封構造において、前記締結手段はボルトと当該ボルトが貫通する貫通ナットであり、前記貫通ナットを取り付けた後に前記ボルトには袋ナットが取り付けられ、さらに、前記貫通ナットと前記筐体との間には座金が設けられており、前記座金と前記筐体との間、及び前記貫通ナットと前記座金との間、及び前記貫通ナットと前記袋ナットとの間には、それぞれ封止部材が設けられることが好ましい。これによって、筐体の内部の流体が締結手段を取り付ける孔を通って筐体の外部へ漏れることを抑制できる。

本発明の望ましい態様としては、前記筐体の密封構造において、前記締結手段はボルトと当該ボルトが貫通する貫通ナットであり、前記貫通ナットには袋ナットが取り付けられており、前記貫通ナットと前記筐体との間、及び前記貫通ナットと前記袋ナットとの間には、それぞれ封止部材が設けられることが好ましい。これによって、筐体の内部の流体が締結手段を取り付ける孔を通って筐体の外部へ漏れることを抑制できる。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る筐体の密封構造は、流体機械が備える一対の筐体を締結するボルト及び袋ナットと、前記袋ナットと前記筐体との間に設けられる座金と、前記座金と前記筐体との間、及び前記袋ナットと前記座金との間にそれぞれ設けられる封止部材と、を備えることを特徴とする。これによって、筐体の内部の流体が締結手段を取り付ける孔を通って筐体の外部へ漏れることを抑制できる。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る筐体の密封構造は、流体機械が備える一対の筐体を締結するボルト及び袋ナットと、前記袋ナットと前記筐体との間に設けられる封止部材と、を備えることを特徴とする。これによって、筐体の内部の流体が締結手段を取り付ける孔を通って筐体の外部へ漏れることを抑制できる。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る筐体の密封構造は、流体機械が備える一対の筐体を締結するボルト及び当該ボルトが貫通する貫通ナットと、当該貫通ナットを前記ボルトに取り付けた後に前記ボルトに取り付けられる袋ナットと、前記貫通ナットと前記筐体との間に設けられる座金と、前記座金と前記筐体との間、及び前記貫通ナットと前記座金との間、及び前記貫通ナットと前記袋ナットとの間にそれぞれ設けられる封止部材と、を備えることを特徴とする。これによって、筐体の内部の流体が締結手段を取り付ける孔を通って筐体の外部へ漏れることを抑制できる。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る筐体の密封構造は、流体機械が備える一対の筐体を締結するボルト及び当該ボルトが貫通する貫通ナットと、当該貫通ナットを前記ボルトに取り付けた後に前記ボルトに取り付けられる袋ナットと、前記貫通ナットと前記筐体との間、及び前記貫通ナットと前記袋ナットとの間にそれぞれ設けられる封止部材と、を備えることを特徴とする。これによって、筐体の内部の流体が締結手段を取り付ける孔を通って筐体の外部へ漏れることを抑制できる。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る流体機械は、前記筐体の密封構造により、一対の筐体が締結されることを特徴とする。この流体機械は、上記筐体の密封構造によって一対の筐体を密封するので、一対の筐体を組み合わせて構成される流体機械の筐体において、筐体同士の合わせ面からの流体の漏れを抑制できる。一対の筐体を組み合わせて構成される流体機械の筐体において、筐体同士の合わせ面からの流体の漏れを抑制できる。

本発明の望ましい態様としては、前記流体機械において、前記流体機械は圧縮機であることが好ましい。圧縮機は、筐体内の流体の圧力が高いため、本発明に係る筐体の密封構造を用いることにより、筐体同士の合わせ面からの流体の漏れを効果的に抑制できる。

本発明は、一対の筐体を組み合わせて構成される流体機械の筐体において、筐体同士の合わせ面からの流体の漏れを抑制できる。

図１は、本実施形態に係る圧縮機の外観を示す図である。 図２は、本実施形態に係る圧縮機を構成する一対の筐体のうち一方を示す平面図である。 図３は、本実施形態に係る圧縮機を構成する一方の筐体の合わせ面を示す斜視図である。 図４は、本実施形態に係る圧縮機を構成する一対の筐体の密封構造を示す一部断面図である。 図５は、ダイヤフラムの取付部を示す拡大断面図である。 図６は、本実施形態の第１変形例に係る筐体の密封構造を示す拡大断面図である。 図７は、本実施形態の第１変形例に係る筐体の密封構造を示す拡大断面図である。 図８は、締結手段の部分における筐体の密封構造を示す断面図である。 図９は、締結手段の部分における筐体の密封構造を示す断面図である。 図１０は、締結手段の部分における筐体の密封構造を示す断面図である。 図１１は、締結手段の部分における筐体の密封構造を示す断面図である。

以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の発明を実施するための形態（以下、実施形態という）により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。以下において、流体機械としては圧縮機を例として説明するが、本発明が適用できる流体機械はこれに限定されるものではなく、例えば、蒸気タービンやガスタービン等に対しても本発明は適用できる。

本実施形態は、一対の筐体を合わせ面で組み合わせることにより構成される流体機械の筐体の密封構造であり、次の点に特徴がある。すなわち、一対の筐体を締結する締結手段と、一対の筐体のうちいずれか一方の合わせ面から内側凸条を突出させて、締結手段と合わせ面側における筐体の内面との間に、筐体の内面から所定の間隔を設けて内側凸条を配置する。また、一対の筐体のうちいずれか一方の合わせ面から外側凸条を突出させ、締結手段よりも筐体の外側に外側凸条を配置する。そして、締結手段から内側凸条までの距離は、締結手段から外側凸条までの距離よりも小さくする。

図１は、本実施形態に係る圧縮機の外観を示す図である。図２は、本実施形態に係る圧縮機を構成する一対の筐体のうち一方を示す平面図である。図３は、本実施形態に係る圧縮機を構成する一方の筐体の合わせ面を示す斜視図である。図４は、本実施形態に係る圧縮機を構成する一対の筐体の密封構造を示す一部断面図である。図５は、ダイヤフラムの取付部を示す拡大断面図である。

図１に示すように、圧縮機１は、第１筐体２Ａと第２筐体２Ｂとで構成される筐体２を有する。筐体２の内部には、流体を圧縮するローターや、ローターの周囲に配置されるダイヤフラム等が配置される。第１筐体２Ａには第１フランジ７Ａが設けられ、第２筐体２Ｂには第２フランジ７Ｂが設けられる。第１筐体２Ａと第２筐体２Ｂとを組み合わせるにあたっては、第１筐体２Ａと第２筐体２Ｂとをそれぞれの合わせ面４Ａ、４Ｂで組み合わせて、第１フランジ７Ａ及び第２フランジ７Ｂを締結手段で締結する。このように、圧縮機１の筐体２は、一対の筐体（第１筐体２Ａ及び第２筐体２Ｂ）を組み合わせて構成される。

第１筐体２Ａと第２筐体２Ｂとを組み合わせて筐体２を構成した場合、第２筐体２Ｂは鉛直方向側（矢印ｇ方向、下方）に配置され、第１筐体２Ａは、反鉛直方向側、すなわち第１筐体２Ｂの上に配置される。以下、説明の便宜上、第１筐体２Ａを上側筐体２Ａといい、第２筐体２Ｂを下側筐体２Ｂという。

図２は、下側筐体２Ｂの平面図である。下側筐体２Ｂ（上側筐体２Ａも同様）は、図１に示す圧縮機１の回転軸Ｚｒに対してほぼ線対称の構造なので、回転軸Ｚｒに対して一方のみを示してある。圧縮機１の大型化、高圧化にともなって、圧縮機１の質量の増加を回避するため、筐体２の厚さを最小限に抑えた構成となっている。このため、圧縮機１が作動して筐体２に内圧が負荷された場合には、筐体２の剛性低下から筐体２が変形し、上側筐体２Ａと下側筐体２Ｂとの合わせ面４Ａ、４Ｂが開口し、内部の流体の漏れ（ボルト穴からの漏れも含む）が発生することがある。

また、軸振動を抑制する観点から軸受間距離を短く抑え、かつ筐体２内の容量を確保する観点から、図１、図２に示すように、圧縮機１の回転軸Ｚｒ方向に向かって筐体２の直径を変化させたものがある。このような筐体２は、筐体２の直径が変化する位置（図２のＲで示す領域）で流体の漏れが発生しやすい。さらに、上側筐体２Ａと下側筐体２Ｂとを締結する締結手段からの距離が遠くなる程締め付け力は低下するので、このような部分（図２のＬで示す部分）においても流体が進入しやすくなる。

筐体２の剛性を向上させるため、筐体２に補強リブを設けたり、部分的に筐体２の厚さを大きくしたりする手法があるが、これらの手法は限界がある。また、締結手段の締め付け力に余裕がある場合は締め付け力を増加させることで漏れを抑制できるが、これにも限界がある。

そこで、本実施形態に係る筐体の密封構造では、上側筐体２Ａ又は下側筐体２Ｂのいずれか一方の合わせ面から、内側凸条及び外側凸条を突出させる。そして、内側凸条は、締結手段と合わせ面側における筐体の内面との間に、筐体２の内面から所定の間隔を設けて配置し、外側凸条は、締結手段よりも筐体２の外側に配置する。さらに、締結手段から内側凸条までの距離は、締結手段から外側凸条までの距離よりも小さくする。

これによって、合わせ面４Ａ、４Ｂ同士の接触面積が減り、内側凸条と合わせ面との間の面圧が上昇するので、筐体２に内圧が負荷されたり外力が作用したりしたときに、上側筐体２Ａと下側筐体２Ｂとの合わせ面４Ａ、４Ｂが開きにくくなる。また、合わせ面４Ａ、４Ｂ同士の接触面積が減るので、締結手段の締め付け力をそれ程上昇させなくても、内側凸条と合わせ面との間の面圧を効率的に上昇させることができる。これによって、締結手段の数（例えば、締め付け工数）を低減することができる。

図３、図４に示すように、本実施形態では、上側筐体２Ａに内側凸条５Ｉ及び外側凸条５Ｅを設ける。なお、ＩＮは、筐体２の内部を示し、ＯＵＴは筐体２の外部を示す（以下同様）。内側凸条５Ｉ及び外側凸条５Ｅは、上側筐体２Ａの合わせ面４Ａから突出している。外側凸条５Ｅは、第１フランジ７Ａに形成され、内側凸条５Ｉは、上側筐体２Ａの筐体壁２Ａｗの直下に形成される。

上側筐体２Ａと下側筐体２Ｂを締結する締結手段として、ボルト１０及びナット１１を用いる。上側筐体２Ａと下側筐体２Ｂとは、下側筐体２Ｂの第２フランジ７Ｂにねじ込まれたボルト１０を上側筐体２Ａの第１フランジ７Ａに穿孔されたボルト孔９に通して、ボルト孔９から突出したボルト１０にナット１１をねじ込んで締結する。本実施形態では、ナット１１と第１フランジ７Ａとの間に座金１２を設ける。なお、ボルト１０を第１フランジ７Ａ及び第２フランジ７Ｂに貫通させ、貫通させたボルト１０の第１フランジ７Ａ側と第２フランジ７Ｂ側とからそれぞれナットをねじ込んで、上側筐体２Ａと下側筐体２Ｂとを締結してもよい。この場合、それぞれのナットと第１フランジ７Ａ及び第２フランジ７Ｂとの間には、それぞれ座金を配置する。

本実施形態において、内側凸条５Ｉは、ボルト１０と上側筐体２Ａの合わせ面４Ａ側における上側筐体２Ａの内面２Ａｉｗとの間に、内面２Ａｉｗから所定の間隔ｌ７を設けて配置される。また、ボルト１０から内側凸条５Ｉの中心までの距離ｌ１は、ボルト１０から外側凸条５Ｅの中心までの距離ｌ２よりも小さく設定される（ｌ１＜ｌ２）。これによって、ボルト１０をナット１１で締め付けたときには、内側凸条５Ｉの面圧を高くできるので、上側筐体２Ａと下側筐体２Ｂとの合わせ面４Ａ、４Ｂにおける密封性能が向上し、筐体２の内部から外部への流体の漏れを効果的に抑制できる。なお、内側凸条５Ｉの面圧をより高くするためには、ボルト１０から内側凸条５Ｉまでの距離ｌ１をできる限り小さくする。

また、本実施形態に係る筐体の密封構造においては、内側凸条５Ｉと外側凸条５Ｅとの間には突起部は設けず、ボルト１０の周りにも突起部は設けない。これにより、ボルト１０とナット１１との締め付け力は、すべて内側凸条５Ｉ及び外側凸条５Ｅに伝達されるので、前記締め付け力を内側凸条５Ｉの面圧の増加に効率よく用いることができる。その結果、上側筐体２Ａと下側筐体２Ｂとの合わせ面４Ａ、４Ｂにおける密封性能が向上し、筐体２の内部から外部への流体の漏れを効果的に抑制できる。

ボルト１０を基準として、筐体２の内部側と外部側とに、それぞれ突起高さδの等しい内側凸条５Ｉと外側凸条５Ｅとを設けることにより、ボルト１０をナット１１で締結した場合におけるボルト１０の曲げが抑制される。内側凸条５Ｉについては、上述した条件に加え、例えば、ボルト１０と上側筐体２Ａの内面２Ａｉｗとの距離ｌ５が大きい場合、上側筐体２Ａと下側筐体２Ｂとの開口モード（変形モード）に沿って内側凸条５Ｉを設けることが好ましい。

また、外側凸条５Ｅについては、ボルト１０の曲げ強度を確保するために必要な距離ｌ２を確保する。さらに、第１フランジ７Ａや第２フランジ７Ｂの面内曲げ剛性を確保する観点から、ボルト１０と第１フランジ７Ａ（あるいは第２フランジ７Ｂ）外側との距離ｌ６や、外側凸条５Ｅと第１フランジ７Ａ（あるいは第２フランジ７Ｂ）外側との距離ｌ４を設定する。また、内側凸条５Ｉの幅Ｗ１及び外側凸条５Ｅの幅Ｗ２は、それぞれの凸条に必要な面圧とボルト１０及びナット１１による締め付け力とを考慮して決定する。

本実施形態に係る筐体の密封構造においては、内側凸条５Ｉの幅Ｗ１及び外側凸条５Ｅの幅Ｗ２は、内側凸条５Ｉ及び外側凸条５Ｅが延在する方向に向かって一定である。これによって、内側凸条５Ｉ及び外側凸条５Ｅを比較的容易に形成できる。なお、内側凸条５Ｉの幅Ｗ１及び外側凸条５Ｅの幅Ｗ２を、場所によって変更してもよい。例えば、流体の漏れが発生しやすい部分では、内側凸条５Ｉの幅Ｗ１を他の部分よりも狭くしてもよい。これによって、流体の漏れが発生しやすい部分においては、内側凸条５Ｉと合わせ面との面圧を他の部分よりも高くできるので、流体の漏れを効果的に抑制できる。

また、図４に示すように、内側凸条５Ｉは、圧縮機１の回転軸Ｚｒと直交する平面で上側筐体２Ａ及び下側筐体２Ｂを切った断面内（図４参照）において、内側凸条５Ｉが設けられる筐体である上側筐体２Ａの筐体壁２Ａｗの厚さＷ３内の位置に配置されることが好ましい。すなわち、内側凸条５Ｉは、上側筐体２Ａの筐体壁２Ａｗの直下に配置されることが好ましい。このようにすれば、上側筐体２Ａ及び下側筐体２Ｂに内圧が負荷され、上側筐体２Ａと下側筐体２Ｂとが力Ｆで開こうとした場合、内側凸条５Ｉを上側筐体２Ａの筐体壁２Ａｗよりもボルト１０側に配置するよりも、合わせ面４Ａ、４Ｂが開きにくくなる。その結果、筐体２の内部から外部への流体の漏れをより効果的に抑制できる。なお、合わせ面４Ａ、４Ｂをより開きにくくするには、上側筐体２Ａの筐体壁２Ａｗの厚さ方向における中心部分に内側凸条５Ｉを配置することが好ましい。すなわち、上側筐体２Ａの内面２Ａｉｗから内側凸条５Ｉの中心までの距離ｌ３＝Ｗ３／２とすることが好ましい。

ここで、所定の間隔ｌ７を設けない場合、ボルト１０と内側凸条５Ｉとの距離ｌ１が大きくなり、結果として内側凸条５Ｉの面圧が低下しやすくなる。また、所定の間隔ｌ７を設けない場合、合わせ面４Ａ、４Ｂをより開きにくくする作用も小さくなる。したがって、内側凸条５Ｉを上側筐体２Ａの筐体壁２Ａｗの直下に配置し、かつ内側凸条５Ｉの面圧を十分に確保するためには、上側筐体２Ａの内面２Ａｉｗから所定の間隔ｌ７を設けて内側凸条５Ｉを配置することが好ましい。

また、図２に示すように、下側筐体２Ｂ内にはダイヤフラム２５Ａ、２５Ｂが設けられる（上側筐体２Ａについても同様）。図５に示すように、上側筐体２Ａに設けられるダイヤフラム２５Ｃは、取付部材２６で上側筐体２Ａに組み付けられる。圧縮機１を製造するにあたっては、ダイヤフラム２５Ａ等やローターを組み付けた下側筐体２Ｂに、ダイヤフラム２５Ｃ等を組み付けた上側筐体２Ａを取り付ける。

上側筐体２Ａにダイヤフラム２５Ｃを組み付けると、取付部材２６が下側筐体２Ｂ側に突出するため、下側筐体２Ｂ及び下側筐体２Ｂに組み付けられるダイヤフラム２５Ａ、２５Ｂには、図２に示すように、取付部材２６を逃げるための逃げ溝６Ａ１、６Ａ２、６Ｂ１、６Ｂ２が設けられる。上側筐体２Ａの内面２Ａｉｗから所定の間隔ｌ７を設けないで内側凸条５Ｉを形成すると、内側凸条５Ｉと逃げ溝とが干渉して内側凸条５Ｉによる筐体２の密封が不十分になるおそれがある。しかし、上側筐体２Ａの内面２Ａｉｗから所定の間隔ｌ７を設けて内側凸条５Ｉを形成すれば、図５に示すように、内側凸条５Ｉと逃げ溝６Ａ１との干渉を回避して、内側凸条５Ｉによって筐体２を確実に密封できる。

本実施形態においては、筐体２の合わせ面の全周にわたって内側凸条５Ｉ及び外側凸条５Ｅを設けてもよいが、特に筐体２内の流体が漏れやすい部分に内側凸条５Ｉ及び外側凸条５Ｅを設けてもよい。筐体２内の流体が漏れやすい部分は、上述したように、圧縮機１の筐体２の直径が変化する部分、すなわち、圧縮機１の回転軸Ｚｒと直交する方向における筐体２の寸法が変化する部分である。図２では、Ｒ、Ｌで示す部分である。筐体２の合わせ面の一部分に内側凸条５Ｉ及び外側凸条５Ｅを設ける場合は、圧縮機１の筐体２の直径が変化する部分における合わせ面４Ａあるいは合わせ面４Ｂに設けることが好ましい。このようにすれば、合わせ面の全周にわたって内側凸条５Ｉ及び外側凸条５Ｅを形成する必要はないので、合わせ面の加工が少なくて済む。

図６は、本実施形態の第１変形例に係る筐体の密封構造を示す拡大断面図である。本変形例では、内側凸条５Ｉあるいは外側凸条５Ｅが設けられる上側筐体２Ａと対向する下側筐体２Ｂの合わせ面４Ｂに、内側凸条５Ｉあるいは外側凸条５Ｅが嵌め込まれる溝３が形成される。そして、内側凸条５Ｉあるいは外側凸条５Ｅと溝３との間に液状シール剤８を塗布して、上側筐体２Ａと下側筐体２Ｂとの密封性能を向上させる。この筐体の密封構造においては、溝３によって液状シール剤８が塗布しやすくなるとともに、液状シール剤８が内側凸条５Ｉあるいは外側凸条５Ｅの外側へ逃げにくくなるので、液状シール剤８で確実に内側凸条５Ｉあるいは外側凸条５Ｅと合わせ面４Ｂとの間を密封できる。

図７は、本実施形態の第１変形例に係る筐体の密封構造を示す拡大断面図である。本変形例では、内側凸条５Ｉと外側凸条５Ｅとの少なくとも一方の頂部５Ｔを曲面で形成する。すなわち、内側凸条５Ｉあるいは外側凸条５Ｅの断面形状は、頂部５Ｔが円弧形状となる。上述した筐体の密封構造においては、内側凸条５Ｉの頂部と外側凸条５Ｅの頂部とを平面としたが、本変形例では、内側凸条５Ｉと外側凸条５Ｅとの少なくとも一方の頂部５Ｔを曲率半径Ｒの曲面で形成する。これによって、内側凸条５Ｉあるいは外側凸条５Ｅの頂部５Ｔと合わせ面４Ｂとの接触面積をより小さくできるので、上述した実施形態における内側凸条５Ｉあるいは外側凸条５Ｅの幅Ｗ１あるいはＷ２を小さくしなくても、面圧を大きくできる。その結果、上側筐体２Ａと下側筐体２Ｂとの密封性能をより向上させることができる。

上述した筐体の密封構造によれば、内側凸条５Ｉによって上側筐体２Ａと下側筐体２Ｂとの合わせ面４Ａ、４Ｂの密封性能が向上するので、合わせ面４Ａ、４Ｂから漏れる流体を低減できる。ここで、万一内側凸条５Ｉと合わせ面４Ｂとの間から流体が漏れることがあっても、筐体２の内部の流体がボルト孔９を通って筐体２の外部へ漏れ出すことを防ぐために、本実施形態では、上側筐体２Ａと下側筐体２Ｂとの締結手段であるボルト及びナットに筐体の密封構造を設ける。

図８〜図１１は、締結手段の部分における筐体の密封構造を示す断面図である。図８に示す例では、ボルト１０に袋ナット１１ａをねじ込んで、上側筐体２Ａと下側筐体２Ｂとを締結する。また、袋ナット１１ａと上側筐体２Ａとの間には、座金１２ａを設ける。この筐体の密封構造においては、座金１２ａと上側筐体２Ａとの間、袋ナット１１ａと座金１２ａとの間には、それぞれ封止部材１３が設けられる。この例では、座金１２ａの両面に溝を形成し、当該溝に封止部材１３を取り付ける。このような構成により、内側凸条５Ｉと合わせ面４Ｂとの間から漏れた流体はボルト孔９を通るが、座金１２ａと上側筐体２Ａとの間を通過しようとする際には封止部材１３によって漏洩が抑制される。また、ボルト孔９を通った流体は、座金１２ａと袋ナット１１ａとの間を通過しようとする際に、封止部材１３によって漏洩が抑制される。これによって、筐体２の内部の流体がボルト孔９を通って筐体２の外部へ漏れることを抑制できる。

図９に示す例では、ボルト１０に袋ナット１１ａをねじ込んで、上側筐体２Ａと下側筐体２Ｂとを締結する。この筐体の密封構造においては、袋ナット１１ａと上側筐体２Ａとの間には、封止部材１３が設けられる。この例では、袋ナット１１ａの座面に溝を形成し、当該溝に封止部材１３を取り付ける。このような構成により、内側凸条５Ｉと合わせ面４Ｂとの間から漏れた流体はボルト孔９を通るが、袋ナット１１ａと上側筐体２Ａとの間を通過しようとする際には封止部材１３によって漏洩が抑制される。これによって、筐体２の内部の流体がボルト孔９を通って筐体２の外部へ漏れることを抑制できる。

図１０に示す例では、ボルト１０にボルト１０が貫通する貫通ナット１１ｃ１をねじ込んで、上側筐体２Ａと下側筐体２Ｂとを締結する。また、貫通ナット１１ｃ１と上側筐体２Ａとの間には、座金１２ａを設ける。さらに、貫通ナット１１ｃ１を取り付けた後に、ボルト１０には袋ナット１１ｃ２がねじ込まれる。この筐体の密封構造においては、座金１２ａと上側筐体２Ａとの間、貫通ナット１１ｃ１と座金１２ａとの間、袋ナット１１ｃ２と貫通ナット１１ｃ１との間には、それぞれ封止部材１３が設けられる。この例では、座金１２ａの両面及び袋ナット１１ｃ２の座面に溝を形成し、当該溝に封止部材１３を取り付ける。

このような構成により、内側凸条５Ｉと合わせ面４Ｂとの間から漏れた流体が漏れてボルト孔９を通った場合であっても、座金１２ａと上側筐体２Ａとの間を通過しようとする際には封止部材１３によって漏洩が抑制される。また、ボルト孔９を通った流体は、貫通ナット１１ｃ１と座金１２ａとの間を通過しようとする際に、封止部材１３によって漏洩が抑制される。さらに、ボルト孔９を通った後、ボルト１０と貫通ナット１１ｃ１との間を通過して、袋ナット１１ｃ２と貫通ナット１１ｃ１との間を通過しようとする流体は、封止部材１３によって漏洩が抑制される。これによって、筐体２の内部の流体がボルト孔９を通って筐体２の外部へ漏れることを抑制できる。

図１１に示す例では、ボルト１０にボルト１０が貫通する貫通ナット１１ｄ１をねじ込んで、上側筐体２Ａと下側筐体２Ｂとを締結する。また、貫通ナット１１ｄ１を取り付けた後に、ボルト１０には袋ナット１１ｄ２がねじ込まれる。この筐体の密封構造においては、貫通ナット１１ｄ１と上側筐体２Ａとの間、袋ナット１１ｄ２と貫通ナット１１ｄ１との間には、それぞれ封止部材１３が設けられる。この例では、貫通ナット１１ｄ１の座面及び袋ナット１１ｄ２の座面に溝を形成し、当該溝に封止部材１３を取り付ける。

このような構成により、内側凸条５Ｉと合わせ面４Ｂとの間から漏れた流体はボルト孔９を通るが、貫通ナット１１ｄ１と上側筐体２Ａとの間を通過しようとする際には封止部材１３によって漏洩が抑制される。また、ボルト孔９を通り、ボルト１０と貫通ナット１１ｄ１との間を通過して、袋ナット１１ｄ２と貫通ナット１１ｄ１との間を通過しようとする流体は、封止部材１３によって漏洩が抑制される。これによって、筐体２の内部の流体がボルト孔９を通って筐体２の外部へ漏れることを抑制できる。

本実施形態に係る筐体の密封構造と図８〜図１１に示した筐体の密封構造とを併用すれば、筐体２の合わせ面４Ａ、４Ｂから筐体２の内部の流体が外部へ漏れることをより効果的に抑制できる。なお、図８〜図１１に示した筐体の密封構造は、必ずしも本実施形態に係る筐体の密封構造と併用する必要はなく、図８〜図１１に示した筐体の密封構造を単独で用いてもよい。すなわち、筐体同士の合わせ面が平面で構成される従来の構造に対して、図８〜図１１に示した筐体の密封構造を適用してもよい。このようにしても、筐体同士の合わせ面からボルト孔を通過して筐体の外部へ筐体内の流体が漏れることを抑制できる。

以上のように、本発明に係る筐体の密封構造及び流体機械は、一対の筐体を組み合わせて構成される流体機械の筐体において、筐体同士の合わせ面からの流体の漏れを抑制することに有用である。

１ 圧縮機
２ 筐体
２Ａ 上側筐体（第１筐体）
２Ｂ 下側筐体（第２筐体）
２Ａｉｗ、２Ｂｉｗ 内面
２Ａｗ、２Ｂｗ 筐体壁
３ 溝
４Ａ、４Ｂ 合わせ面
５Ｅ 外側凸条
５Ｉ 内側凸条
５Ｔ 頂部
６Ａ１、６Ａ２、６Ｂ１、６Ｂ２ 溝
７Ａ 第１フランジ
７Ｂ 第２フランジ
８ 液状シール剤
９ ボルト孔
１０ ボルト
１１ ナット
１１ｃ１、１１ｄ１ 貫通ナット
１１ａ、１１ｃ２、１１ｄ２ 袋ナット
１２、１２ａ、１２ｃ 座金
１３、１４、１５ 封止部材
２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ ダイヤフラム
２６ 取付部材

Claims (12)

1. 流体機械が備える一対の筐体を締結する締結手段と、
   前記一対の筐体のうちいずれか一方の合わせ面から突出し、前記締結手段と前記合わせ面側における筐体の内面との間に、前記内面から所定の間隔を設けて配置される内側凸条と、
   前記一対の筐体のうちいずれか一方の合わせ面から突出し、前記締結手段よりも前記筐体の外側に配置される外側凸条と、を備え、
   前記締結手段から前記内側凸条までの距離は、前記締結手段から前記外側凸条までの距離よりも小さいことを特徴とする筐体の密封構造。
2. 前記内側凸条は、前記流体機械の回転軸と直交する平面で前記筐体を切った断面内において、前記内側凸条が設けられる筐体の厚さ内の位置に配置される請求項１に記載の筐体の密封構造。
3. 前記流体機械の回転軸と直交する方向における前記筐体の寸法が変化する部分に、前記内側凸条及び前記外側凸条が設けられる請求項１又は２に記載の筐体の密封構造。
4. 前記内側凸条と前記外側凸条との少なくとも一方の頂部は、曲面で形成される請求項１から３のいずれか１項に記載の筐体の密封構造。
5. 前記内側凸条が設けられる筐体と対向する筐体の合わせ面には、前記内側凸条が嵌め込まれる溝が形成される請求項１から４のいずれか１項に記載の筐体の密封構造。
6. 前記外側凸条が設けられる筐体と対向する筐体の合わせ面には、前記外側凸条が嵌め込まれる溝が形成される請求項１から４のいずれか１項に記載の筐体の密封構造。
7. 前記締結手段はボルトと袋ナットであり、また、前記袋ナットと前記筐体との間には座金が設けられており、
   前記座金と前記筐体との間、及び前記袋ナットと前記座金との間には、それぞれ封止部材が設けられる請求項１から６のいずれか１項に記載の筐体の密封構造。
8. 前記締結手段はボルトと袋ナットであり、
   前記袋ナットと前記筐体との間には封止部材が設けられる請求項１から６のいずれか１項に記載の筐体の密封構造。
9. 前記締結手段はボルトと当該ボルトが貫通する貫通ナットであり、前記貫通ナットを取り付けた後に前記ボルトには袋ナットが取り付けられ、さらに、前記貫通ナットと前記筐体との間には座金が設けられており、
   前記座金と前記筐体との間、及び前記貫通ナットと前記座金との間、及び前記貫通ナットと前記袋ナットとの間には、それぞれ封止部材が設けられる請求項１から６のいずれか１項に記載の筐体の密封構造。
10. 前記締結手段はボルトと当該ボルトが貫通する貫通ナットであり、前記貫通ナットには袋ナットが取り付けられており、
    前記貫通ナットと前記筐体との間、及び前記貫通ナットと前記袋ナットとの間には、それぞれ封止部材が設けられる請求項１から６のいずれか１項に記載の筐体の密封構造。
11. 請求項１から１０のいずれか１項に記載の筐体の密封構造により、一対の筐体が締結されることを特徴とする流体機械。
12. 前記流体機械は圧縮機である請求項１１に記載の流体機械。

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