特開 2019-168072 メカニカルシール

(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2019-168072(P2019-168072A)

(43)【公開日】2019年10月3日

(54)【発明の名称】メカニカルシール

(51)【国際特許分類】

   F16J 15/34 20060101AFI20190906BHJP

【ＦＩ】

   F16J15/34 K

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2018-57620(P2018-57620)

(22)【出願日】2018年3月26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

(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】谷 公裕

【テーマコード（参考）】

3J041

【Ｆターム（参考）】

3J041AA02

3J041BA04

3J041BD06

3J041DA12

(57)【要約】

【課題】設置作業が簡便なメカニカルシールを提供する。
【解決手段】固定密封環６を有する固定側密封要素４と、回転密封環９を有する回転側密封要素５と、固定密封環６と回転密封環９のうちの一方を他方に向けて付勢する付勢部材８と、固定側密封要素４と回転側密封要素５とを仮止めするセットプレート１３と、を備え軸封部に装着されるカートリッジ型のメカニカルシール１であって、セットプレート１３は、メカニカルシール１を前記軸封部に設置後、固定側密封要素４と回転側密封要素５のうち一方の密封要素に取付けられており、かつ固定側密封要素４と回転側密封要素５のうち他方の密封要素とセットプレート１３とは、相対的に回転摺動したときに前記他方の密封要素とセットプレート１３との間に生じる摩擦力が０となるまたは低減されるように構成されている。また、セットプレート１３は合成樹脂により形成されている。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

固定密封環を有する固定側密封要素と、回転密封環を有する回転側密封要素と、前記固定密封環と前記回転密封環のうちの一方を他方に向けて付勢する付勢部材と、前記固定側密封要素と前記回転側密封要素とを仮止めするセットプレートと、を備え軸封部に装着されるカートリッジ型のメカニカルシールであって、
前記セットプレートは、前記メカニカルシールを前記軸封部に設置後、前記固定側密封要素と前記回転側密封要素のうち一方の密封要素に取付けられており、かつ
前記固定側密封要素と前記回転側密封要素のうち他方の密封要素と前記セットプレートとは、相対的に回転摺動したときに前記他方の密封要素と前記セットプレートとの間に生じる摩擦力が０となるまたは低減されるように構成されていることを特徴とするメカニカルシール。

【請求項2】

固定密封環を有する固定側密封要素と、回転密封環を有する回転側密封要素と、前記固定密封環と前記回転密封環のうちの一方を他方に向けて付勢する付勢部材と、前記固定側密封要素と前記回転側密封要素とを仮止めするセットプレートと、を備え軸封部に装着されるカートリッジ型のメカニカルシールであって、
前記セットプレートは、前記メカニカルシールを前記軸封部に設置後、前記固定側密封要素と前記回転側密封要素のうち一方の密封要素に取付けられており、かつ少なくとも表面は合成樹脂により構成されていることを特徴とするメカニカルシール。

【請求項3】

前記セットプレートの表面は、前記他方の密封要素に比べ硬度が低いことを特徴とする請求項１または２に記載のメカニカルシール。

【請求項4】

前記セットプレートの表面は、前記他方の密封要素に比べ摩擦係数が小さいことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のメカニカルシール。

【請求項5】

前記回転側密封要素に前記セットプレートが取付けられており、前記セットプレートと前記回転側密封要素との相対的な回動を規制する回動規制手段を備えていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のメカニカルシール。

【請求項6】

前記回動規制手段は、前記セットプレートが嵌合設置される溝部であることを特徴とする請求項５に記載のメカニカルシール。

【請求項7】

前記回転側密封要素に前記セットプレートが設けられており、前記回転側密封要素には、前記セットプレートが傾倒することを規制する傾倒規制部材が設けられていることを特徴とする請求項１ないし６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、ハウジングと回転軸との間に形成した軸封部をシールするメカニカルシールに関する。

【背景技術】

【0002】

従来のメカニカルシールは、ハウジングに軸が挿通される機械において、ハウジングと軸との間に形成した軸封部に装着されるようになっている。軸には、回転密封環を有する回転側密封要素が供回りするように設けられ、ハウジングには、固定密封環を有する固定側密封要素が設けられており、前記回転密封環と前記固定密封環とを摺動させることで前記軸封部をシールしている。

【0003】

このようなメカニカルシールとしては、回転密封環と固定密封環との適正な摺動状態を維持させるために固定密封環を回転密封環側に向けて付勢する付勢部材が設けられている。固定密封環と回転密封環とを軸方向位置に適正な位置に保持して、固定密封環と回転密封環との間に付勢手段による適正な付勢力を維持したままメカニカルシールを軸封部に設置するために固定側密封要素と回転側密封要素とを仮固定するセットプレートを備えた所謂カートリッジ型のメカニカルシールが利用されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００７−１３８９６５号公報（第７頁、第１図）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１のようなメカニカルシールにあっては、メカニカルシールを軸封部に設置する際に、回転側密封要素をハウジングに固定するとともに回転側密封要素を軸に固定した後、セットプレートを取り外すことで、メカニカルシールは使用可能となっていた。このように、セットプレートを取り外し忘れた状態で軸が回転するとメカニカルシールが故障する虞があった。

【0006】

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、設置作業が簡便なメカニカルシールを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

前記課題を解決するために、本発明のメカニカルシールは、
固定密封環を有する固定側密封要素と、回転密封環を有する回転側密封要素と、前記固定密封環と前記回転密封環のうちの一方を他方に向けて付勢する付勢部材と、前記固定側密封要素と前記回転側密封要素とを仮止めするセットプレートと、を備え軸封部に装着されるカートリッジ型のメカニカルシールであって、
前記セットプレートは、前記メカニカルシールを前記軸封部に設置後、前記固定側密封要素と前記回転側密封要素のうち一方の密封要素に取付けられており、かつ
前記固定側密封要素と前記回転側密封要素のうち他方の密封要素と前記セットプレートとは、相対的に回転摺動したときに前記他方の密封要素と前記セットプレートとの間に生じる摩擦力が０となるまたは低減されるように構成されていることを特徴としている。
この特徴によれば、メカニカルシールを軸封部に設置後、回転側密封要素の回転に伴い他方の密封要素とセットプレートとが摺動したときに、他方の密封要素とセットプレートとの間に生じる摩擦力が０となるまたは低減されるため、回転側密封要素の回転に影響を与えにくく、メカニカルシールを軸封部に設置後にセットプレートを一方の密封要素から撤去する作業を省くことができる。

【0008】

また、本発明のメカニカルシールは、
固定密封環を有する固定側密封要素と、回転密封環を有する回転側密封要素と、前記固定密封環と前記回転密封環のうちの一方を他方に向けて付勢する付勢部材と、前記固定側密封要素と前記回転側密封要素とを仮止めするセットプレートと、を備え軸封部に装着されるカートリッジ型のメカニカルシールであって、
前記セットプレートは、前記メカニカルシールを前記軸封部に設置後、前記固定側密封要素と前記回転側密封要素のうち一方の密封要素に取付けられており、かつ少なくとも表面は合成樹脂により構成されていることを特徴としている。
この特徴によれば、セットプレートの表面が合成樹脂により構成されていることから、回転側密封要素の回転に伴い他方の密封要素とセットプレートとが摺動した際に、セットプレートが摩耗により削れ、他方の密封要素とセットプレートとの間に生じる摩擦力が０となるまたは低減されるため、回転側密封要素の回転に影響を与えにくく、メカニカルシールを軸封部に設置後にセットプレートを一方の密封要素から撤去する作業を省くことができる。

【0009】

前記セットプレートの表面は、前記他方の密封要素に比べ硬度が低いことを特徴としている。
この特徴によれば、セットプレートが他方の密封要素との摺動により削れやすい。

【0010】

前記セットプレートの表面は、前記他方の密封要素に比べ摩擦係数が小さいことを特徴としている。
この特徴によれば、セットプレートが他方の密封要素に対して滑りやすいので、回転側密封要素の回転に影響を与えにくい。

【0011】

前記回転側密封要素に前記セットプレートが取付けられており、前記セットプレートと前記回転側密封要素との相対的な回動を規制する回動規制手段を備えていることを特徴としている。
この特徴によれば、回動規制手段によりセットプレートと回転側密封要素とを一体化できるため、セットプレートと固定側密封要素とを好適に回転摺動させることができる。

【0012】

前記回動規制手段は、前記セットプレートが嵌合設置される溝部であることを特徴としている。
この特徴によれば、簡素な構造でセットプレートと回転側密封要素とが相対的に回転することを防止できる。

【0013】

前記回転側密封要素に前記セットプレートが設けられており、前記回転側密封要素には、前記セットプレートが傾倒することを規制する傾倒規制部材が設けられていることを特徴としている。
この特徴によれば、傾倒規制部材によりセットプレートの傾倒が規制されるため、セットプレートを固定側密封要素に対して略均等に接触させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】実施例１における軸封部に取付けられた後のメカニカルシールの構造を示す正面断面図である。

【図2】実施例１における軸封部に取付けられる前のメカニカルシールの構造を示す正面断面図である。

【図3】（ａ）はメカニカルシールを取付けた直後のセットプレートとケースが摺動する前の状態を示す要部拡大図、（ｂ）はセットプレートとケースが摺動した後の状態を示す要部拡大図である。

【図4】（ａ）は実施例２におけるメカニカルシールを取付けた直後のセットプレートとケースが摺動する前の状態を示す要部拡大図、（ｂ）はセットプレートとケースが摺動した後の状態を示す要部拡大図である。

【図5】（ａ）は実施例３におけるメカニカルシールを取付けた直後のセットプレートとケースが摺動する前の状態を示す要部拡大図、（ｂ）はセットプレートとケースが摺動した後の状態を示す要部拡大図である。

【図6】（ａ）は実施例４におけるメカニカルシールを取付けた直後のセットプレートとケースが摺動する前の状態を示す要部拡大図、（ｂ）はセットプレートとケースが摺動した後の状態を示す要部拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明に係るメカニカルシール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。

【実施例1】

【0016】

実施例１に係るメカニカルシールにつき、図１から図５を参照して説明する。以下、図２の紙面左側をメカニカルシールの左側とし、図２の紙面右側をメカニカルシールの右側として説明する。

【0017】

図１に示されるように、本実施例に係るメカニカルシール１は、自動車、一般産業機械等の軸封分野で用いられ、ハウジング２と、該ハウジング２に設けられる軸孔２０に挿通される回転軸３との間（軸封部）をシールするために取付けられる。ハウジング２には段付きの軸孔２０が設けられており、機外側の小径孔の内周面に雌ネジ部２１が形成されている。尚、回転軸３は、一般にステンレス鋼製等の金属製であり、軸封する機器がポンプの場合には、機内側に図示しない羽根車が取付けられている。

【0018】

図２に示されるように、メカニカルシール１は、ケース４と、固定密封環６と、スリーブ５と、カラープレート７と、スプリング８と、回転密封環９と、から主に構成されており、使用前においてはこれらケース４と、固定密封環６と、スリーブ５と、カラープレート７と、スプリング８と、回転密封環９とがセットプレート１３により一体とされたカートリッジ型に構成されるものである。メカニカルシール１は、使用前に締結バンド１４がスリーブ５に取付けられていてもよい。

【0019】

ケース４は環状を成しており、その内部にスリーブ５が挿通される軸孔４０が設けられ、軸孔４０の内周面にはダストシール３０が配設されスリーブ５との間に異物が進入することを規制している。また、ケース４には、左側の外周面に雄ネジ部４１が形成されている。これによれば、ケース４の雄ネジ部４１を前述したハウジング２の雌ネジ部２１にねじ込むことにより、ケース４をハウジング２に固定することができる（図１参照）。そのため、ボルト等の固定手段を別途に用いることなく、ケース４をハウジング２に容易に固定することができるばかりか、周方向に亘り均一な保持力でメカニカルシール１をハウジング２に取付けることができる。また、ケース４の雄ネジ部４１をハウジング２の雌ネジ部２１にねじ込むことによりケース４をハウジング２に固定した後、さらにボルト等でこれらを固定してもよい。尚、このケース４は、ステンレス鋼材やアルミ合金等の金属で構成されている。

【0020】

また、ケース４には、右側端縁の外周に延出するフランジ４２が形成されている。これによれば、ケース４をハウジング２に固定するとき、ケース４のフランジ４２のハウジング２側の端面４５をハウジング２の右側の端面２２に当接させることができる（図１参照）。この当接により、ケース４をハウジング２に固定するとき、ケース４とハウジング２の位置合わせが行われ、雌ネジ部２１及び雄ネジ部４１に過剰な力が働くことがなくなり、雌ネジ部２１及び雄ネジ部４１の変形や破損等を防ぐことができる。

【0021】

また、ケース４には、フランジ４２よりも左側の外周面に環状溝４３が形成されており、この環状溝４３には、Ｏリング１０１が装着されている。これによれば、ケース４をハウジング２に固定するとき、Ｏリング１０１をハウジング２の内周面に圧着させることができる（図１参照）。そのため、ハウジング２の内周面とケース４の外周面との間の隙間をＯリング１０１によってシールすることができる。

【0022】

また、環状溝４３をハウジング２の内周面に対向して配置しているため、フランジ４２の径寸法を短くしてケース４を小型・軽量化することができる。さらに、ケース４をその外周に設けた雄ネジ部４１によりハウジング２に固定しているため、フランジ４２の径寸法を短くすることができる。

【0023】

また、ケース４には、左側側の内周に固定密封環６がＯリング１０２を介して取付けられている。固定密封環６には、スリーブ５が挿通される軸孔６０が設けられ、環状を成している。また、固定密封環６には、左側の外周に延出するフランジ６１が形成されている。

【0024】

また、固定密封環６には、フランジ６１よりも右側の縮径部分の外周にＯリング１０２が装着されている。これによれば、固定密封環６をケース４に固定するとき、Ｏリング１０２をケース４の内周面に圧着させることができる。そのため、ケース４の内周面と固定密封環６の外周面との間の隙間をＯリング１０２によってシールすることができる。これらケース４及び固定密封環６は、ハウジング２に固定される固定側密封要素を構成している（図１参照）。

【0025】

尚、固定密封環６は、特殊転換法（カーボン表面を部分的にＳｉＣ化し、表面強度を補強し、ＳｉＣの耐摩耗性とカーボンの自己潤滑性の両方を兼ね備えるようにすること）によるＳｉＣから製作されている。また、ダイヤモンドコーティングしたＳｉＣにより製作されてもよい。

【0026】

スリーブ５には、回転軸３が挿通される軸孔５０が設けられ、管状を成している。また、スリーブ５に設けられる軸孔５０の左側の内周面には、環状溝５７が形成されており、この環状溝５７には、Ｏリング１０３が装着されている。これによれば、スリーブ５の軸孔５０に回転軸３が挿通されるとき、Ｏリング１０３を回転軸３の外周面に圧着させることができる（図１参照）。そのため、スリーブ５の内周面と回転軸３の外周面との間の隙間をＯリング１０３によってシールすることができる。

【0027】

尚、スリーブ５は、一般にステンレス鋼製等の金属製であり、回転軸３に締結バンド１４によって固定されることにより、回転軸３と共に回転する（図１参照）。

【0028】

スリーブ５の左側の外周面には、環状溝５１ａが形成されている。この環状溝５１ａには、カラープレート７が装着されている。尚、カラープレート７は、スリーブ５に対して軸方向及び周方向に相対移動しないように固定されている。

【0029】

また、周知のように、カラープレート７と回転密封環９との間には、圧縮された状態でスプリング８が配置されている。スプリング８は、スリーブ５の軸径よりも大きいスプリングを１本使用する形式、すなわちワンコイルスプリング型で配置されている。尚、スプリング８は、コイルスプリングの他に、ウェーブコイルスプリング等を使用してもよいし、マルチコイルスプリングを使用してもよい。

【0030】

また、スリーブ５の外周面における環状溝５１ａの右側には、ガイド部材１０が装着されている。ガイド部材１０は、スリーブ５の外周面に対して溶接されることにより、周方向に回動不能に固定されている。また、ガイド部材１０は、リング状の取付部１０ａと、該取付部１０ａから周方向に複数設けられたＬ字状のガイド片１１と、から構成されている。尚、スリーブ５の外周面に対するガイド部材１０の固定方法は、溶接に限らず、凹凸嵌合を利用して固定されてもよい。

【0031】

また、ガイド部材１０のガイド片１１は、自由端部が回転密封環９の左側の内周面に形成される複数のガイド用凹部９１にそれぞれ挿入されている。ガイド用凹部９１は、軸方向へ延び左側に開放するように形成されている。これによれば、ガイド片１１は、ガイド用凹部９１に挿入されることにより、回転密封環９をスリーブ５に対して軸方向へのみ相対移動させるとともに、回転密封環９をスリーブ５に対して周方向へ相対移動させないように係止する。そのため、回転密封環９には、ガイド片１１によりスリーブ５の回転力が伝達され、スリーブ５と共に回転する。これらスリーブ５及び回転密封環９は、回転軸３に固定される回転側密封要素を構成している（図１参照）。

【0032】

回転密封環９は環状を成しており、その内部にスリーブ５が挿通される軸孔９０が設けられている。また、回転密封環９は、右側の側端面を固定密封環６の左側の側端面に当接させた状態で、スリーブ５と共に回転する。尚、回転密封環９の側端面と固定密封環６の側端面とが当接することにより摺動面Ｓが形成される。また、回転密封環９の側端面は、スプリング８から軸方向の付勢力が負荷されることにより、右側に付勢され、固定密封環６の側端面に対して密着している。これによれば、固定密封環６の側端面に対する回転密封環９の側端面の追従性を高めることができる。そのため、メカニカルシール１の摺動面Ｓにおけるシール性を高めることができる。

【0033】

また、回転密封環９には、左側の内周面にＯリング１０４が装着されている。これによれば、回転密封環９をスリーブ５に挿通するとき、Ｏリング１０４をスリーブ５の外周面に圧着させることができる。そのため、回転密封環９の内周面とスリーブ５の外周面との間の隙間をＯリング１０４によってシールすることができる。

【0034】

また、回転密封環９には、左側の内周面において、Ｏリング１０４の装着位置よりも左側の位置に保持プレート１２が圧入により取付けられている。保持プレート１２は、回転密封環９の内周面に装着されたＯリング１０４の左側への移動を規制している。

【0035】

尚、回転密封環９は、特殊転換法（カーボン表面を部分的にＳｉＣ化し、表面強度を補強し、ＳｉＣの耐摩耗性とカーボンの自己潤滑性の両方を兼ね備えるようにすること）によるＳｉＣから製作されている。また、ダイヤモンドコーティングしたＳｉＣにより製作されてもよい。

【0036】

スリーブ５の右側の外周面には、内径側に凹む断面略矩形の環状溝５３ａが形成されている。この環状溝５３ａには、断面矩形の環状のセットプレート１３が嵌合されている。セットプレート１３は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）（合成樹脂）により構成されており、環状溝５３ａに装着されることにより、ケース４の軸孔４０の右側の周縁に形成され軸方向に凹む環状凹部４４に当接する。これによれば、スリーブ５に挿通された各部材を、スプリング８による適正な付勢力を維持した状態で左側のカラープレート７と右側のセットプレート１３との間に一体保持することができる。そのため、メカニカルシール１をカートリッジ型に構成することができる。また、スリーブ５の外周面には、セットプレート１３におけるケース４との反対側にステンレス等の金属からなるＣリング状のワッシャ１５が取付けられている。

【0037】

また、スリーブ５の右の端部には、軸方向に延びるスリット５８，５８，５８，５８（１つのみ図示）が周方向に対して９０度毎に等配されて形成されている。また、スリーブ５における環状溝５３ａよりも右側の端部には、環状溝５３ｂが形成されており、環状溝５３ｂに締結バンド１４（締締部材）が装着及び緊締されることにより、スリーブ５を回転軸３に固定することができる（図１参照）。

【0038】

尚、スリーブ５は、セットプレート１３の内径よりも大径に形成され、かつ右側にスリット５８，５８，５８，５８が形成されている。セットプレート１３を取付ける際には、スリーブ５の右側を縮径させた状態でセットプレート１３の中央孔をスリーブ５に挿通し、その後スリーブ５の縮径状態を解除することで該スリーブ５の環状溝５３ａにセットプレート１３を嵌合させることができる。セットプレート１３が環状溝５３ａに嵌合された状態にあっては、セットプレート１３は、スリーブ５に対して軸方向及び周方向に相対移動不能になる。

【0039】

尚、本実施例におけるＯリング１０１，１０２，１０３，１０４の材質は、フッ素ゴム、ニトリルゴム、Ｈ−ＮＢＲ、ＥＰＤＭ、パーフロロエラストマ等である。

【0040】

また、固定密封環６及び回転密封環９の材質は、シリコンカーバイド、タングステンカーバイト、カーボン、その他のセラミックス等の超硬質材料であってもよい。

【0041】

カートリッジ型に構成されたメカニカルシール１を軸封部に取付けるには、ハウジング２の軸孔２０に対して右側から該メカニカルシール１のカラープレート７側を挿通し、ケース４の雄ネジ部４１をハウジング２の雌ネジ部２１にねじ込むとともに、締結バンド１４によりスリーブ５を回転軸３に固定すれば図１、図３（ａ）に示される取り付け状態となる。

【0042】

図３（ａ）に示されるように、メカニカルシール１をハウジング２に取付けた直後の状態にあっては、セットプレート１３のケース４側の端面１３ａがケース４の右側の端面４６（環状凹部４４の底面）に面接触しているとともに、セットプレート１３のハウジング２と反対側の端面１３ｂがワッシャ１５に接触している。

【0043】

図３（ｂ）に示されるように、回転軸３を回転駆動させると、スリーブ５により回転軸３とともにセットプレート１３が回転し、セットプレート１３の端面１３ａとケース４の端面４６とが摺動するようになる。セットプレート１３は、合成樹脂であるＰＴＦＥにより構成されていることから、セットプレート１３の端面１３ａがケース４の端面４６との摩擦により削れ、セットプレート１３の端面１３ａとケース４の端面４６とが離間する。これにより、ケース４とセットプレート１３との間に生じる摩擦力が０となる。つまり、メカニカルシール１を軸封部に設置後にセットプレート１３をスリーブ５から撤去する作業を省くことができるので、メカニカルシール１の設置作業が極めて簡便となる。尚、図３（ｂ）では、説明の便宜上、セットプレート１３の端面１３ａとケース４の端面４６との離間寸法は、実際よりも大きな寸法で図示している。

【0044】

また、セットプレート１３は、合成樹脂であるＰＴＦＥにより構成され、ケース４は、ステンレス鋼材やアルミ合金等の金属で構成されている。すなわち、セットプレート１３は、ケース４に比べ硬度が低いため、セットプレート１３がケース４との摺動により削れやすく、ケース４とセットプレート１３との間に生じる摩擦力が０になるまで（セットプレート１３の端面１３ａとケース４の端面４６とが離間するまで）にかかる時間を短くすることができる。

【0045】

また、セットプレート１３は、摩擦係数の小さい合成樹脂であるＰＴＦＥにより構成されているため、セットプレート１３がケース４に対して滑りやすい。これによれば、ケース４とセットプレート１３との間に生じる摩擦力が０となるまでの間に生じる摩擦力を低減させることができる。また、ケース４とセットプレート１３との間に生じる摩擦力が０となった後、セットプレート１３がケース４側に傾倒したり、熱膨張することによってセットプレート１３とケース４とが接触したときにも、セットプレート１３がケース４上を滑ることで大きな摩擦抵抗を逃がすことができるため、回転軸３の回転に影響を与えにくい。

【0046】

また、セットプレート１３は、スリーブ５の環状溝５３ａに対して軸方向及び周方向に相対移動不能に取付けられている。これによれば、セットプレート１３とスリーブ５とが一体化されているため、セットプレート１３とスリーブ５とが相対的に回転することを防止できる。具体的には、セットプレート１３がケース４との摩擦により回転が停止した状態でスリーブ５のみが回転するといった現象を防止でき、セットプレート１３とケース４とを好適に回転摺動させることができる。すなわち、環状溝５３ａは、セットプレート１３とスリーブ５との相対的な回動を規制する回動規制手段として機能している。

【0047】

また、セットプレート１３におけるケース４との反対側（端面１３ｂ側）には、ステンレス等の金属からなるＣリング状のワッシャ１５が配設されている。これによれば、セットプレート１３がケース４との摺動によりケース４との反対側に傾倒しようとしても、ワッシャ１５により該傾倒が規制されるため、セットプレート１３の端面１３ａをケース４の端面４６に対して略均等に接触させることができる。つまり、ワッシャ１５は、セットプレート１３が傾倒することを規制する傾倒規制部材として機能している。

【0048】

また、ケース４とスリーブ５との間には、ダストシール３０が配設されているため、セットプレート１３が削れた摩耗粉が機内に入り込むことを防止できるとともに、ケース４とスリーブ５との間に前記摩耗粉が入り込むことによって回転軸３の回動を阻害することを抑制できる。

【0049】

尚、本実施例では、セットプレート１３がＰＴＦＥにより構成されていたが、セットプレート１３は、ＰＴＦＥに限られず、ケース４との摺動により削れるものであれば自由に変更してもよい。例えば、セットプレートを摩擦係数が高く、且つ摩耗しやすい部材で構成し、短時間で削れるようにしてもよい。

【0050】

また、例えば、ケース４の端面４６をブラスト処理などにより表面粗さを粗く構成し、セットプレート１３が短時間で削れるようにしてもよい。

【0051】

また、本実施例では、セットプレート１３全体が合成樹脂（ＰＴＦＥ）により構成されていたが、セットプレート１３は、ケース４との摺動する端面１３ａが合成樹脂であればよく、例えば、金属がインサート成形された成形体であってもよい。

【0052】

また、セットプレート１３の端面１３ａは、ケース４の端面４６に対して面接触することに限られず、例えば、セットプレートの端面にケースの端面に対して接触する複数の突起などを設けてもよい。これによれば、セットプレートの端面とケースの端面との接触面積が小さくなる（点接触になる）ので、セットプレートとケースとの間に生じる摩擦力を小さくできるとともに、セットプレートとケースとの間に生じる摩擦力が０または低減されるまでにかかる時間を短縮できる。

【0053】

また、セットプレート１３は、環状溝５３ａに対して圧入設置されることでスリーブ５に対して相対的な回動を規制された状態で取付けられていてもよい。また、セットプレートと回転側密封要素との相対的な回動を規制する回動規制手段は、環状溝５３ａに限られず、例えば、セットプレート１３とワッシャ１５とを接着材や凹凸嵌合などにより接続することで、セットプレート１３とスリーブ５とが相対的に回動することを防止するようにしてもよい。この場合、ワッシャ１５によりセットプレート１３の傾倒とスリーブ５との相対的な回動とを規制できる。さらに、セットプレート１３がケース４側に傾倒することも防止できる。

【0054】

また、セットプレート１３は、環状をなしていたが、これに限られず、例えば、スリーブ５の周方向に複数点在する片であってもよいし、Ｃリング状等の形状であってもよい。

【実施例2】

【0055】

次に、実施例２に係るメカニカルシールにつき、図４を参照して説明する。尚、前記実施例と同一構成で重複する構成の説明を省略する。尚、図４（ｂ）では、説明の便宜上、セットプレート１３１の端面１３ａとプレート３１の端面３１ａとの離間寸法は、実際よりも大きな寸法で図示している。

【0056】

図４（ａ）に示されるように、ケース４は、軸孔４０の右側の周縁に形成される環状凹部４４’が実施例１の環状凹部４４よりも軸方向に大きく形成されており、環状凹部４４’には、所定の厚みを有する環状のプレート３１が固定的に設けられている。プレート３１は、ＰＴＦＥにより構成されている。言い換えれば、プレート３１は、合成樹脂により構成される摺動部材である。また、セットプレート１３１は、ステンレス鋼板等の金属から形成されている。

【0057】

図４（ｂ）に示されるように、回転軸３を回転駆動させると、回転軸３とともにセットプレート１３１が回転し、セットプレート１３１の端面１３１ａとプレート３１の端面３１ａとが摺動するようになる。これによれば、プレート３１の端面３１ａがセットプレート１３の端面１３ａとの摩擦により削れ、セットプレート１３の端面１３ａとプレート３１の端面３１ａとが離間し、ケース４とセットプレート１３との間に生じる摩擦力を０にできる。

【0058】

また、ＰＴＦＥにより構成されるプレート３１は、ステンレス鋼板等の金属から形成されるセットプレート１３１よりも硬度が低いため、プレート３１がセットプレート１３との摺動により削れやすくできる。このように、一方の密封要素（スリーブ５）に固定されるセットプレートが削れることに限られず、他方の密封要素を構成する部材が削られるようになっていてもよい。

【0059】

次に、実施例３に係るメカニカルシールにつき、図５を参照して説明する。尚、前記実施例と同一構成で重複する構成の説明を省略する。尚、図５（ｂ）では、説明の便宜上、セットプレート１３の端面１３ａ，１３ｂ及び内周端面１３ｃと環状溝５３ａとの離間寸法は、実際よりも大きな寸法で図示している。

【0060】

図５（ａ）に示されるように、セットプレート１３は、ボルト１６によりケース４の環状凹部４４に固定されており、セットプレート１３の内周側端縁は、環状溝５３ａ内に挿嵌されている。

【0061】

図５（ｂ）に示されるように、回転軸３を回転駆動させると、回転軸３とともにスリーブ５が回転し、セットプレート１３の端面１３ａ，１３ｂ及び内周端面１３ｃと環状溝５３ａとが摺動するようになる。これによれば、セットプレート１３の端面１３ａ，１３ｂ及び内周端面１３ｃが環状溝５３ａとの摩擦により削れ、セットプレート１３の端面１３ａ，１３ｂ及び内周端面１３ｃと環状溝５３ａとが離間し、セットプレート１３と環状溝５３ａとの間に生じる摩擦力を０にできる。このように、セットプレート１３は、スリーブ５（回転側密封要素）に固定されることに限られず、ケース４（固定側密封要素）に固定されていてもよい。

【0062】

次に、実施例４に係るメカニカルシールにつき、図６を参照して説明する。尚、前記実施例と同一構成で重複する構成の説明を省略する。尚、図６（ｂ）では、説明の便宜上、セットプレート１３２の端面１３２ａ，１３２ｂ及び内周端面１３２ｃとプレート３２の凹部３２ａとの離間寸法は、実際よりも大きな寸法で図示している。

【0063】

図６（ａ）に示されるように、セットプレート１３２は、ボルト１６によりケース４の環状凹部４４に固定されている。このセットプレート１３２は、ステンレス鋼板等の金属から形成されている。また、環状溝５３ａ’は、実施例１〜３の環状溝５３ａよりも大きく形成されており、環状溝５３ａ’内には、セットプレート１３の内周側端縁を挿嵌可能な凹部３２ａを有する環状のプレート３２が固着されている。このプレート３２は、ＰＴＦＥにより構成されている。言い換えれば、プレート３２は、合成樹脂により構成される摺動部材である。

【0064】

図６（ｂ）に示されるように、回転軸３を回転駆動させると、回転軸３とともにスリーブ５が回転し、セットプレート１３２の端面１３２ａ，１３２ｂ及び内周端面１３２ｃとプレート３２の凹部３２ａとが摺動するようになる。これによれば、プレート３２の凹部３２ａがセットプレート１３２の端面１３２ａ，１３２ｂ及び内周端面１３２ｃとの摩擦により削れ、セットプレート１３２の端面１３２ａ，１３２ｂ及び内周端面１３２ｃとプレート３２の凹部３２ａとが離間し、セットプレート１３２とプレート３２との間に生じる摩擦力を０にできる。

【0065】

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。

【0066】

例えば、前記実施例では、一方の密封要素に取付けられるセットプレートまたはセットプレートと接触する他方の密封要素（回転側密封要素または固定側密封要素）の一部が摺動により削れることでセットプレートと他方の密封要素との間に生じる摩擦力が０となる形態を例示したが、これに限られず、使用前よりもセットプレートが削られ使用前よりもセットプレートと他方の密封要素との間に生じる摩擦力が低減されるものであってもよい。例えば、セットプレートが削られる量が少なく使用時にセットプレートと他の密封要素が僅かに接触する態様であってもよい。

【0067】

また、前記実施例では、スプリング８により回転密封環９の側端面が固定密封環６の側端面に対して付勢されることで密着する形態を例示したが、スプリング８により固定密封環６の側端面が回転密封環９の側端面に対して付勢されることで密着するようになっていてもよい。

【符号の説明】

【0068】

１ メカニカルシール
２ ハウジング
３ 回転軸
４ ケース（固定側密封要素）
５ スリーブ（回転側密封要素）
６ 固定密封環
８ スプリング（付勢手段）
９ 回転密封環
１３ セットプレート
１５ ワッシャ（傾倒規制部材）
３０ ダストシール
３１，３２ プレート（摺動部材）
４４，４４’ 環状凹部
５３ａ 環状溝（回動規制手段）
１３１，１３２ セットプレート
Ｓ 摺動面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】