特開 2017-215031 メカニカルシール装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2017-215031(P2017-215031A)

(43)【公開日】2017年12月7日

(54)【発明の名称】メカニカルシール装置

(51)【国際特許分類】

   F16J 15/38 20060101AFI20171110BHJP

   F16J 15/34 20060101ALI20171110BHJP

【ＦＩ】

   F16J15/38

   F16J15/34 K

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2016-111162(P2016-111162)

(22)【出願日】2016年6月2日

(71)【出願人】

【識別番号】000101879

【氏名又は名称】イーグル工業株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】100098729

【弁理士】

【氏名又は名称】重信 和男

(74)【代理人】

【識別番号】100163212

【弁理士】

【氏名又は名称】溝渕 良一

(74)【代理人】

【識別番号】100204467

【弁理士】

【氏名又は名称】石川 好文

(74)【代理人】

【識別番号】100148161

【弁理士】

【氏名又は名称】秋庭 英樹

(74)【代理人】

【識別番号】100156535

【弁理士】

【氏名又は名称】堅田 多恵子

(74)【代理人】

【識別番号】100195833

【弁理士】

【氏名又は名称】林 道広

(72)【発明者】

【氏名】橘 諒

(72)【発明者】

【氏名】中原 信雄

(72)【発明者】

【氏名】加藤 崇行

(72)【発明者】

【氏名】松原 亮

(72)【発明者】

【氏名】深沼 哲彦

【テーマコード（参考）】

3J041

【Ｆターム（参考）】

3J041AA02

3J041BB03

3J041BB04

3J041BB05

(57)【要約】      （修正有）

【課題】ケースとガスケットとの干渉を抑制できるメカニカルシール装置を提供する。
【解決手段】軸に垂直な摺動面３０ａを有するメイティングリング３０と、軸方向に移動可能に設けられ、メイティングリング３０の摺動面３０ａと接触する軸に垂直な摺動面４１ａを有するシールリング４０と、シールリング４０を軸と回転不能に保持するケース６と、メイティングリング３０をハウジング１に保持するガスケット５０と、を有し、ガスケット５０は、補強環５１を内在する弾性材５２からなり、弾性材５２が補強環５１よりもシールリング４０に対し軸方向反対側に延びる後退面５３ｂ，５４ｂを有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸に垂直な摺動面を有するメイティングリングと、
前記軸方向に移動可能に設けられ、前記メイティングリングの摺動面と接触する軸に垂直な摺動面を有するシールリングと、
前記シールリングを前記軸と回転不能に保持するケースと、
前記シールリングと前記ケースとの間に配置された弾発部材と、
前記メイティングリングをハウジングに保持するガスケットと、を有し、
前記ガスケットは、補強環を内在する弾性材からなり、前記弾性材が前記補強環よりも前記シールリングに対し軸方向反対側に延びる後退面を有することを特徴とするメカニカルシール装置。

【請求項2】

前記ケースは、軸方向に延びるガイド片を具備し、該ガイド片は径方向に突出した係合片を有し、前記係合片と前記メイティングリングに設けられたフランジとが、前記弾発部材の弾発力により係合していることを特徴とする請求項１に記載のメカニカルシール装置。

【請求項3】

前記係合片は、周方向に等配されて配置されていることを特徴とする請求項２に記載のメカニカルシール。

【請求項4】

前記後退面は周方向に連続する環状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至３に記載のメカニカルシール装置。

【請求項5】

前記後退面は前記補強環の内径側及び外径側の弾性材に形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のメカニカルシール。

【請求項6】

前記補強環と前記ケースの前記係合片とは径方向で重なる位置に配置されていることを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載のメカニカルシール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転リングと固定リングとの摺動面を介して流体をシールするメカニカルシール装置に関する。

【背景技術】

【0002】

メカニカルシール装置は、ハウジングと、ハウジングを貫通するように配置される回転シャフトとの間に装着して使用されるものである。

【0003】

図９には代表的なメカニカルシール装置１０３が示されている。このメカニカルシール装置１０３は、ハウジング１０１に非回転状態に装着された静止側摺動環であるメイティングリング１３０、回転シャフト１０２側に装着されてこの回転シャフト１０２と一体的に回転する回転側摺動環であるシールリング１４０を有する。メイティングリング１３０はハウジング１０１にガスケット１５０を介して固定される。また、メカニカルシール装置１０３は、シールリング１４０を回転シャフト１０２に嵌着するための構成として、ケース１６０、コイルドウェーブスプリング１７０及びＯリング１８０を有する。メイティングリング１３０とシールリング１４０とは、回転シャフト１０２の軸方向に沿って互いに対向するように配置されており、使用状態（図９ではシールリング１４０の一部を破線で示している。）ではその対向した端面同士１３０ａ、１４１ａが密接することにより被密封流体をシールする（特許文献１）。また、ガスケット１５０は、補強環１５１を内在するゴム材１５２からなり、補強環１５１を押すことでガスケット１５０をハウジング１０１に取り付けやすくなっている。

【0004】

シールリング１４０は、回転シャフト１０２の外周面にＯリング１８０を介在させて軸方向移動可能に嵌合されている。シールリング１４０のメイティングリング１３０側の端面には、メイティングリング１３０方向に突出した摺動突起１４１が形成されており、摺動突起１４１の端面である摺動面１４１ａがメイティングリング１３０の摺動面１３０ａに摺動可能に密接される。

【0005】

スプリングホルダ１７１の背面側にはケース１６０が配置されている。ケース１６０は、回転シャフト１０２に対し軸方向及び回転方向に移動不能に固定されている。スプリングホルダ１７１とケース１６０との間には、コイルドウェーブスプリング１７０が軸方向に適宜圧縮された状態で介在されており、使用状態ではこれによりシールリング１４０はスプリングホルダ１７１を介してメイティングリング１３０方向に付勢される。また、ケース１６０の外周部には、軸方向に延在された複数の係合爪１６１が均等間隔で形成されており、シールリング１４０の外周面に同じく均等間隔に形成された係合切欠１４２と係合している。これにより、シールリング１４０は、回転シャフト１０２の軸方向には移動可能な状態となり、回転シャフト１０２の周方向（回転方向）には移動不能な状態（一体的に回転する状態）で回転シャフト１０２に装着される。

【0006】

このような構成により、使用状態では回転シャフト１０２の回転に伴って、メイティングリング１３０の摺動面１３０ａとシールリング１４０の摺動突起１４１の先端の摺動面１４１ａとは密接した状態で摺動することとなり、メイティングリング１３０の摺動面１３０ａとシールリング１４０の摺動面１４１ａとが面接触して被密封流体をシールする。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】国際公開第２００８／１２９９５０号（段落００１６−００２６、図１）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

このようなメカニカルシール装置にあっては、シールリングの回転シャフトの回転方向の移動を規制するために、ケースの係合爪が軸方向に延びて形成されており、この係合爪の設計によっては、係合爪の先端とガスケットとが軸方向に近接する場合がある。また、ガスケットは一般的にゴム素材により形成されていることから、ガスケットに接触する冷媒やオイル等により当該ガスケットが膨潤することがあり、仮に係合爪の先端とガスケットとが近接している状態でガスケットが膨潤した場合に、ガスケットと係合爪が干渉し、双方の破損を引き起こす虞があった。

【0009】

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、ケースとガスケットとの干渉を抑制できるメカニカルシール装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

前記課題を解決するために、本発明のメカニカルシール装置は、
軸に垂直な摺動面を有するメイティングリングと、
前記軸方向に移動可能に設けられ、前記メイティングリングの摺動面と接触する軸に垂直な摺動面を有するシールリングと、
前記シールリングを前記軸と回転不能に保持するケースと、
前記シールリングと前記ケースとの間に配置された弾発部材と、
前記メイティングリングをハウジングに保持するガスケットと、を有し、
前記ガスケットは、補強環を内在する弾性材からなり、前記弾性材が前記補強環よりも前記シールリングに対し軸方向反対側に延びる後退面を有することを特徴としている。
この特徴によれば、ガスケットに接触する冷媒やオイル等により当該ガスケットの弾性材が膨潤した場合であっても、シールリングに対し軸方向反対側（すなわちシールリングより反対側）に延びる後退面が弾性材の膨潤による膨らみの逃げとして機能し、ガスケットがケースと干渉することを抑制することができる。

【0011】

前記ケースは、軸方向に延びるガイド片を具備し、該ガイド片は径方向に突出した係合片を有し、前記係合片と前記メイティングリングに設けられたフランジとが、前記弾発部材の弾発力により係合していることを特徴としている。
この特徴によれば、ケースが回転軸の接続を受けて移動するのみで、メイティングリングと係合片との接触を容易に解くことができる。

【0012】

前記係合片は、周方向に等配されて配置されていることを特徴としている。
この特徴によれば、ケースをガスケットに押し付けてガスケットをハウジングに取り付ける際に、係合片が補強環の周方向に等配された位置で当接可能であることから、軸方向に均等に力を伝達させ易い。

【0013】

前記後退面は周方向に連続する環状に形成されていることを特徴としている。
この特徴によれば、周方向に渡り後退する量が一定であるので、ケースの当接箇所の周方向位置によらず、ガスケットがケースに干渉することを抑制することができる。

【0014】

前記後退面は補強環の内径側及び外径側の弾性材に形成されていることを特徴としている。
この特徴によれば、内径側及び外径側共に弾性材の膨潤に対処することができ、弾性材によるシール性を維持することができる。

【0015】

前記補強環と前記ケースの前記係合片とは径方向で重なる位置に配置されていることを特徴としている。
この特徴によれば、補強環とケースの係合片とは径方向で重なる位置に配置されていることから、軸方向に対向しており、ハウジングへの組み付け時に、補強環がケースの軸方向への過剰な移動を規制する規制部として機能する。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】実施例における機器に取り付けられた使用状態における使用長に保持されたメカニカルシール装置を一部切り欠いて示す正面図である。

【図2】機器に取り付けられる前の使用前状態（保持状態）における保持長に保持されたメカニカルシール装置を一部切り欠いて示す正面図である。

【図3】メイティングリングを示す斜視図である。

【図4】ケースを示す斜視図である。

【図5】ガスケットを一部切り欠いて示す拡大正面図であり、（ａ）は膨潤前の状態、（ｂ）は膨潤後の状態を示している。

【図6】ガスケットのハウジングへの取り付けを一部切り欠いて示す正面図である。

【図7】ガスケットのハウジングへの取り付けが完了した状態を一部切り欠いて示す正面図である。

【図8】（ａ）はガスケットの変形例１を、（ｂ）はガスケットの変形例２を一部切り欠いて示す拡大正面図である。

【図9】従来の機器に取り付けられる途中のメカニカルシール装置の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

本発明に係るメカニカルシール装置を実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。本実施例においては、自動車空調用コンプレッサに適用されて冷媒たる炭酸ガス（ＣＯ２）をシールする回転型のメカニカルシール装置について説明する。

【実施例】

【0018】

実施例に係るメカニカルシール装置につき、図１から図８を参照して説明する。以下、図１の紙面左、右、上、下側をメカニカルシール装置の左、右、上、下側として説明する。

【0019】

図１、２に示すように、メカニカルシール装置３は、コンプレッサ（機器）のハウジング１（機器）と、ハウジング１の軸孔１１を貫通してコンプレッサの内部（機内側）と外部（大気側）に連通するように配置されるシャフト２との間に装着される。シャフト２（機器、回転シャフト）は、大気側においてエンジンのクランク軸からの駆動力が図示せぬ電磁クラッチ等の機構を介して伝達され、これにより回転し、コンプレッサ内部（機内側）の機構を駆動する。

【0020】

メカニカルシール装置３は、ハウジング１に非回転状態に装着される静止側摺動環であるメイティングリング３０、シャフト２側に装着されてこのシャフト２と一体的に回転する回転側摺動環であるシールリング４０を有する。また、メカニカルシール装置３は、シールリング４０をシャフト２に嵌着するための構成として、ケース６０、コイルドウェーブスプリング７０（弾発部材）、スプリングホルダ７１及びＯリング８０を有する。

【0021】

メイティングリング３０とシールリング４０とは、シャフト２の軸方向に沿って互いに対向するように配置されており、その対向した端面である摺動面３０ａ、４１ａ同士が密接することにより、被密封流体をシールする。すなわち、機内側の被密封流体が大気側に漏洩、流出しないようにシールされる。

【0022】

ここで、ハウジング１の右側の摺動面３０ａ、４１ａの外周側の空間が、被密封流体たる炭酸ガス（ＣＯ２）が充満する機内側空間Ｐであり、摺動面３０ａ、４１ａの内周側からハウジング１の左側に至る空間が大気側（機外）空間Ａである（図１）。

【0023】

メイティングリング３０のシールリング４０側の端面は、シールリング４０の摺動面たる環状の摺動突起４１の摺動面４１ａが摺動可能に密接される摺動面３０ａとして形成されている。メイティングリング３０のシールリング４０側の端部には、径方向外側に延び周方向に等間隔に３カ所の切欠３２が設けられた３カ所のフランジ３１が設けられている（図３）。

【0024】

シールリング４０のメイティングリング３０側の端面には、メイティングリング３０方向に突出した環状の摺動突起４１が形成されており、摺動突起４１の摺動面４１ａがメイティングリング３０の摺動面３０ａに摺動可能に密接される。シールリング４０とメイティングリング３０はＳｉＣ等のセラミックスにより形成される。また、材料は前述のものに限定されることなく、その他、カーボンや金属等も適用可能であり、前述の材料の組合せも適用可能である。

【0025】

Ｏリング８０は、シールリング４０の背面側（メイティングリング３０とは反対側の面）の端部の内周面に形成されたＯリング装着凹部４３に収容された状態で、シールリング４０に装着される。シールリング４０の背面には、金属板であるスプリングホルダ７１が当接配置され、その内径部はシールリング４０のＯリング装着凹部４３の背後を塞ぐように延びている。スプリングホルダ７１の背面側には三脚台状の金属板（例えばステンレス鋼板）からなるケース６０が配置されている。

【0026】

図４を参照し、ケース６０は、中央に嵌合孔６２を有する鍔状の底板６１、底板６１から軸方向に僅かに（コイルドウェーブスプリング７０よりも短い。）延びるリブ６３、リブ６３から軸方向に延びる３本のガイド片６４（ガイド部材）、ガイド片６４の先端の係合突起６６（保持手段としての係合片）から形成されている。ガイド片６４の先端の係合突起６６は、ガイド片６４を径方向内側にプレスすることにより形成されている。このプレスにより係合突起６６の突出方向とは反対側に凹部６５が形成される。ガイド片６４は周方向に均等間隔で形成されており、シールリング４０の外周面に同じく均等間隔に形成された切欠４２（図２）と係合している。これにより、シールリング４０は、シャフト２の軸方向には移動可能な状態となり、周方向（回転方向）には移動不能な状態（一体的に回転する状態）とされる。

【0027】

メカニカルシール装置３を組み立てるには、ケース６０内に、コイルドウェーブスプリング７０、スプリングホルダ７１、Ｏリング８０が装着されたシールリング４０を順に収容する。この状態で、ケース６０のガイド片６４を、メイティングリング３０の切欠３２の位置に合わせ、コイルドウェーブスプリング７０の弾発力に抗しながら軸方向（ケース６０の底板６１とメイティングリング３０とが近づく方向）に押し込み、係合突起６６がフランジ３１を超えた位置（係合突起６６とフランジ３１が径方向に見て重複しない位置）でケース６０を周方向に６０度回転させることにより、係合突起６６の係合面６６ａ（右側の面）とフランジ３１の被係合面３１ａ（左側）の面が当接させられ、更にメイティングリング３０のハウジング１側の端部にカップ形状のガスケット５０を取り付けることにより組み立てられる。図２に示されるメカニカルシール装置３が機器に取り付けられる前の状態を保持状態（又は使用前状態）と言う。

【0028】

図１に示されるように、メイティングリング３０は、ガスケット５０を介在させてハウジング１の軸孔１１の機内側開口部に拡径形成された環状凹部１２に嵌入されている。図５（ａ）に示されるように、ガスケット５０は、金属製の補強環５１が、ゴム製の弾性材５２により覆われて形成されている。補強環５１は、環状凹部１２の軸方向端面１２ａに対向する円板部５１ａと、該円板部５１ａから軸方向に屈曲して延設され、環状凹部１２の内側面１２ｂに対向する側壁部５１ｂと、により断面視略Ｌ字状に形成されている。

【0029】

弾性材５２は、補強環５１の円板部５１ａのハウジング１側から側壁部５１ｂの外径側にかけて面接して配置される環状の第１弾性材５２Ａと、円板部５１ａのメイティングリング３０側から側壁部５１ｂの内径側にかけて面接して配置される環状の第２弾性材５２Ｂと、から構成されている。

【0030】

第１弾性材５２Ａのメイティングリング３０側の端面５３ａは、補強環５１における側壁部５１ｂのメイティングリング３０側の端部５１ｃと径方向に面一となっており、その外径側の一部にシールリング４０に対し軸方向反対側に延びる後退面５３ｂが形成されている。この後退面５３ｂは、端面５３ａから外周面５３ｃにかけて周方向に連続する環状に形成されている。

【0031】

同様に、第２弾性材５２Ｂのメイティングリング３０側の端面５４ａは、補強環５１における側壁部５１ｂのメイティングリング３０側の端部５１ｃと径方向に面一となっており、その内径側の一部にシールリング４０に対し軸方向反対側（すなわちシールリング４０より反対側であり、図においてはハウジング１側（円板部５１ａ側））に延びる後退面５４ｂが形成されている。この後退面５４ｂは、端面５４ａから内周面５４ｃにかけて周方向に連続する環状に形成されている。また、後退面５４ｂは、軸方向に延びる前方面５４ｄと、前方面から斜めに屈曲して内周面に延びるテーパー面５４ｅと、を備えている。

【0032】

第１弾性材５２Ａ及び第２弾性材５２Ｂは、ともにゴムにより形成されており、図５（ｂ）に示されるように、ガスケット５０に接触する冷媒やオイル等により膨潤する虞があるが、前述したように、第１弾性材５２Ａ及び第２弾性材５２Ｂは、それぞれ後退面５３ｂ，５４ｂを有しているため、後退面５３ｂ，５４ｂが膨潤による膨らみの逃げとして機能する。そのため、第１弾性材５２Ａ及び第２弾性材５２Ｂがガイド片６４の先端面６４ａに干渉しづらくなっており、ガスケット５０とガイド片６４の双方の破損を防止するとともに、シャフト２の回転を阻害しないようになっている。

【0033】

保持状態では、係合突起６６の係合面６６ａとフランジ３１の被係合面３１ａの面が当接し、コイルドウェーブスプリング７０が軸方向に保持長に圧縮された状態で介在されており、これによりシールリング４０はスプリングホルダ７１を介してメイティングリング３０に保持圧力で付勢される。すなわち、シールリング４０とメイティングリング３０とが、コイルドウェーブスプリング７０と係合突起６６との間に弾発保持されてなる。ここで、保持長はコイルドウェーブスプリング７０の自然長よりも短く、図２に示されるメカニカルシール装置３の使用長よりも長い長さである。

【0034】

ついで、図２に示されるメカニカルシール装置３が機器に取り付けられた使用状態について説明する。メイティングリング３０は、ガスケット５０を介在させてハウジング１の軸孔１１の機内側開口部に拡径形成された環状凹部１２に嵌入されている。シールリング４０は、メイティングリング３０よりも機内側に配置され、シャフト２の外周面にＯリング８０を介在させて軸方向移動可能に嵌合されている。

【0035】

ケース６０は底板６１の外側面（右面）が、シャフト２の第１の段差部２１に当接されることにより、ケース６０はシャフト２の軸方向に係止されている。また、ケース６０は嵌合孔６２の平坦部６２ａがシャフト２の第１の段差部２１の一部に形成された切欠部２６と係合するように構成されている（図４）。これによりシャフト２に対して周方向に移動不能に、すなわち、シャフト２の回転に伴ってシャフト２と一体的に回転するように、シャフト２に嵌合されている。

【0036】

ここで、シャフト２は、ケース６０の平坦部６２ａが係合される位置に切欠部２６が形成された第１の段差部２１（図１）が形成されており、また、シールリング４０の内周に対応する位置に第２の段差部２２が形成されている。これら第１の段差部２１及び第２の段差部２２を境として、シャフト２は、第１の段差部２１よりも大気側の部分であってハウジング１の軸孔１１及びメイティングリング３０の内周部へ挿通している小径部２３、第１の段差部２１と第２の段差部２２の間のシールリング４０がＯリング８０を介在させて軸方向移動可能に嵌着されている中径部２４、及び第２の段差部２２よりも機内側の大径部２５により形成されている。これにより、流体圧力がかかるシールリング４０の最内径よりもメイティングリング３０とシールリング４０との摺動面３０ａ、４１ａの最内径を内径側に配置することができ、バランス形メカニカルシールとして用いることができる。ここで、バランス形とは、摺動面に流体圧力の作用しない面積の部分を持っていて、流体圧力による摺動面への負荷を低減できるシール形式のことを指す。（他に関連するものとして、アンバランス形が挙げられ、これは摺動面に流体圧力が全て作用し、流体圧力による摺動面への負荷を低減できないシール形式のことを指す。）

【0037】

続いて、取り付けについて図６及び図７を用いて説明する。図６に示されるように、保持状態のメカニカルシール装置３のメイティングリング３０に取り付けられたガスケット５０をハウジング１の軸孔１１の環状凹部１２に嵌入させて固定し、その後、メカニカルシール装置３にシャフト２を挿入し、設置する。

【0038】

ケース６０の平坦部６２ａを押すことで、メカニカルシール装置３をハウジング１側に移動する。

【0039】

このとき、ガスケット５０の外径が環状凹部１２の内径と略同径又は若干大きいことから、ガスケット５０のハウジング１側の端部５０ａを環状凹部１２の軸方向端面１２ａに当接させるまで嵌入させるには、ガスケット５０を環状凹部１２の開口に位置合わせした状態で圧入させる必要がある。ガイド片６４の先端面６４ａとメイティングリング３０側の端部（側壁部５１ｂの端部５１ｃ）とは径方向で重なる位置に配置されている（図６）ことから、軸方向に対向しており、前述の圧入に伴い、コイルドウェーブスプリング７０が圧縮され、ガイド片６４の先端面６４ａがメイティングリング３０側の端部に当接する。

【0040】

ガイド片６４の先端面６４ａを側壁部５１ｂの端部５１ｃに当接させた状態で、更にケース６０をハウジング１側に押し込むことで、ケース６０を押す力が、ガイド片６４を介して直接ガスケット５０に作用する。このように、ガスケット５０は内在する補強環５１が押されることでハウジング１に取り付けやすくなっている。

【0041】

そして、ガスケット５０のハウジング１側の端部５０ａを環状凹部１２の軸方向端面１２ａに当接させるまで嵌入させた（図７）後、シャフト２をメカニカルシール装置３に挿入し、図１の状態にする。尚、ガイド片６４は、周方向に等配されて配置されていることから、補強環５１に均等に軸方向に力を伝達させることができる。また、ガイド片６４の先端面６４ａを側壁部５１ｂの端部５１ｃに当接させた状態で、コイルドウェーブスプリング７０が弾性変形領域に圧縮されている構造とすることが好ましい。この構造により、コイルドウェーブスプリング７０が密着長となりシールリング４０を介してメイティングリング３０を押し込むことが無く、過度な応力による破損を抑制できる。

【0042】

メカニカルシール装置３の軸方向の長さは、図１に示される使用状態が図２に示される保持状態よりもＬだけ短い長さである。ここで、メカニカルシール装置３の軸方向の長さは、ガスケット５０の外側端面（図１、２における左側の端面）とケース６０の外側端面（図１、２における右側の端面）の間の長さである。このため、メカニカルシール装置３を機器に取り付けた使用状態では、シールリング４０はコイルドウェーブスプリング７０からメイティングリング３０に図２に示される保持圧力よりも高い使用圧力で付勢される。図１に示される状態では、メイティングリング３０とケース６０とは係合しておらず、シャフト２の回転を妨げることがない。

【0043】

このような構成により、シールリング４０にはコイルドウェーブスプリング７０による付勢力がシャフト２の軸方向に与えられ、摺動突起４１先端の摺動面４１ａはメイティングリング３０の摺動面３０ａに適切な使用圧力で押し付けられる。また、シールリング４０は、シャフト２からの回転トルクをケース６０を介して与えられることとなり、シャフト２と一体的に回転する。この結果、シャフト２の回転に伴って、メイティングリング３０の摺動面３０ａとシールリング４０の摺動面４１ａとは密接した状態で摺動することとなり、メイティングリング３０の摺動面３０ａとシールリング４０の摺動面４１ａとの接合により被密封流体をシールする。

【0044】

また、両リング３０、４０の軸に垂直な摺動面３０ａ、４１ａが、メカニカルシール装置３が機器に取り付けられる使用状態（図１）に加え、機器に取り付けられる前の使用前状態（図２）においても両リング３０、４０の軸に垂直な摺動面３０ａ、４１ａがコイルドウェーブスプリング７０の弾発力に基づく圧力で互いに接触しているため、メイティングリング３０の摺動面３０ａとシールリング４０の摺動面４１ａとの間に入る塵埃を極力抑制できる。

【0045】

また、使用状態で使用されるコイルドウェーブスプリング７０を、機器に取り付けられる前の使用前状態において両リング３０、４０の軸に垂直な摺動面３０ａ、４１ａが互いに接触する状態に保持する弾発部材として用いるため、部品の共通化が可能となる。

【0046】

また、係合突起６６によりコイルドウェーブスプリング７０の弾発力を受けたメイティングリング３０の移動を阻止できるようになっている。このため、機器に組み込む際に、ケース６０がシャフト２の軸方向からの接続を受けて移動するのみで、メイティングリング３０と係合突起６６との接触を容易に解くことができる。

【0047】

また、ガスケット５０とフランジ３１との間に、径方向内向きの係合突起６６の好適な待機場所を確保できる。

【0048】

また、フランジ３１と係合突起６６はいわゆるバヨネット係合により着脱可能となり、簡単な手順によりメイティングリング３０とシールリング４０とを弾発状態（保持状態）に組み立てることができる。

【0049】

また、メカニカルシール装置３は、各要素それぞれが一体化（ユニット化）されるため、取り扱いが簡素化されるばかりか、取り付け取り外し時の作業の煩雑さが解消される。

【0050】

また、回転不能に固定されるメイティングリング３０にフランジ３１が設けられるため、軸方向に移動可能かつ回転軸に回転不能に固定されるように構成されたシールリング４０の構成を更に複雑にすることがない。

【0051】

また、ガイド片６４が回転するシールリング４０側に設けられるとともに当該ガイド片６４はメイティングリング３０とシールリング４０との摺動面３０ａ、４１ａの径方向外側に位置する。このため、使用時に、当該摺動面３０ａ、４１ａの外側にガイド片６４の回転に伴う周方向の流れが生じ、当該周方向の流れが所謂流体カーテンとなって急激な被密封流体の圧力変動等が摺動面３０ａ、４１ａに作用することを抑制できる。

【0052】

また、後退面５３ｂ，５４ｂは周方向に連続する環状に設けられているため、ガイド片６４の周方向位置によらず、周方向に渡り後退する量が一定であるので、ガスケット５０がケース６０に干渉することを効果的に抑制できる。

【0053】

また、補強環５１の内外径側の第１弾性材５２Ａ及び第２弾性材５２Ｂに、それぞれ後退面５３ｂ，５４ｂが形成されていることから、ガイド片６４を補強環５１に確実に押し当てることができる。

【0054】

また、補強環５１とガイド片６４とが軸方向に対向配置されていることから、ハウジング１への組み付け時に、補強環５１がケース６０の軸方向への過剰な移動を規制する規制部として機能している。

【0055】

また、ガスケット５０は補強環５１を有しているため強度を確保して密封性を高める他に、補強環５１を押すことでガスケット５０をハウジング１に取り付けやすくなっている。

【0056】

以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。

【0057】

例えば、上述した実施例では、メカニカルシール装置３として回転型のものについて説明したが、静止型のものであってもよい。例えば、回転軸に回転不能に固定されるメイティングリング側にフランジ等の被係合部を設け、スプリングを介してハウジングに固定されるシールリング側に被係合部に係合する係合部を設ければよい。この場合には、回転側のガイド片を短くできるから、回転側を小型化できる。

【0058】

また、シールリング４０とメイティングリング３０とを弾発保持する保持部材として、ケース６０のガイド片６４に設けた係合突起６６を例について説明したが、必ずしもケース６０に設ける必要はない。要は、シールリング４０とメイティングリング３０とを弾発保持するものであればよく、例えば外部から着脱可能なクリップであってもよい。この場合には、機器に組み込む途中又は組み込み時にクリップを取り外せばよい。

【0059】

また、軸に垂直な摺動面を有するメイティングリングと、軸方向に移動可能に設けられ、メイティングリングの摺動面と接触する軸に垂直な摺動面を有するシールリングと、前記シールリングを軸方向にガイドするガイド部材と、前記シールリングを前記メイティングリング側に押圧する弾発部材とを備え、前記シールリングと前記メイティングリングとが、前記弾発部材と保持手段との間に弾発保持されるものとしてもよい。両リングの軸に垂直な摺動面が、メカニカルシール装置が機器に取り付けられる使用状態に加え、機器に取り付けられる前の使用前状態においても両リングの軸に垂直な摺動面が弾発部材の弾発力に基づく圧力で互いに接触しているため、メイティングリングの摺動面とシールリングの摺動面との間に入る塵埃を極力抑制できる。

【0060】

また、メカニカルシール装置３が使用される機器として自動車空調用コンプレッサである場合について説明したが、使用される機器は問わない。

【0061】

また、メカニカルシール装置３は、使用前の状態でメイティングリング３０のハウジング１側の端部にガスケット５０を取り付けておく態様に限らず、例えばハウジングの環状凹部１２に予めガスケット５０を取り付けた後に、ガスケット５０にメイティングリング３０の端部を挿入してもよい。

【0062】

また、メカニカルシール装置３は、使用前の状態でケース６０の係合突起６６と、メイティングリング３０のフランジ３１とが係合されるような構成に限らず、これらが係合しない構造とし、それぞれ機器に取り付けられてもよい。

【0063】

また、弾性材５２に設けられる後退面は、第１弾性材５２Ａと第２弾性材５２Ｂにそれぞれ設けられていなくてもよく、例えば、第２弾性材５２Ｂにのみ設けられていてもよい。

【0064】

また、弾性材５２は、第１弾性材５２Ａと第２弾性材５２Ｂとに分かれていなくてもよく、例えば補強環５１の端部５１ｃ側で一体に形成されていてもよい。

【0065】

また、補強環５１の構造は上述の構造に限らず、例えば環状凹部１２の軸方向端面１２ａに対向する円板部５１ａを省略した構成であってもよいし、ガスケット内に複数内在してもよい。

【0066】

また、後退面は補強環５１の端部５１ｃよりハウジング１側に位置していれば、後退面の形状も上述の実施形態に限らない。例えば図８（ａ）に示す変形例１のように、２段階の傾斜面５４０ｂ，５４１ｂを有していてもよいし、図８（ｂ）に示す変形例２のように、後退面が環状ではなく、略半球状の窪み５４０ｄを周方向に複数箇所有する構成であってもよい。

【符号の説明】

【0067】

１ ハウジング（機器）
２ シャフト（機器、回転シャフト）
３ メカニカルシール装置
３０ メイティングリング
３０ａ 摺動面
３１ フランジ
３２ 切欠
４０ シールリング
４１ 摺動突起
４１ａ 摺動面
５０ ガスケット
５１ 補強環
５２ 弾性材
５２Ａ 第１弾性材
５２Ｂ 第２弾性材
５３ｂ 後退面
５４ｂ 後退面
６０ ケース
６１ 底板
６３ リブ
６４ ガイド片（ガイド部材）
６６ 係合突起（係合片）
６６ａ 係合面
７０ コイルドウェーブスプリング（弾発部材）
Ａ 大気側空間
Ｐ 機内側空間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】