特許 5921995 メカニカルシール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5921995

(24)【登録日】2016年4月22日

(45)【発行日】2016年5月24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 20060101AFI20160510BHJP

【ＦＩ】

   F16J15/34 H

【請求項の数】9

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2012-200261(P2012-200261)

(22)【出願日】2012年9月12日

(65)【公開番号】特開2014-55625(P2014-55625A)

(43)【公開日】2014年3月27日

【審査請求日】2015年4月3日

(73)【特許権者】

【識別番号】000152170

【氏名又は名称】株式会社酉島製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100084146

【弁理士】

【氏名又は名称】山崎 宏

(74)【代理人】

【識別番号】100081422

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 光雄

(74)【代理人】

【識別番号】100111039

【弁理士】

【氏名又は名称】前堀 義之

(72)【発明者】

【氏名】田中 幸雄

【審査官】 杉山 悟史

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００７−５０６０２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０４４８６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６１−１７２２５９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０９−０８９１１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２５０４３２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｊ １５／００ − １５／５６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

流体機械の回転軸を貫通させた状態で前記流体機械のケーシングに固定され、前記回転軸の周囲に封止液室を形成しているハウジングと、
前記ハウジングの前記封止液室内に回転可能に配設され、前記回転軸と一体的に回転する回転環と、
前記ハウジングの前記封止液室内に回転不可能に配設され、前記回転環が当接して摺動面を形成する固定環と、
前記ハウジングに固定され、前記回転軸の軸方向に突出するフィン部、および、前記フィン部内に形成した封止液流路を有する放熱部材と、
前記ハウジングに形成され、前記封止液室と前記放熱部材の前記封止液流路とを連通させる流入路および流出路と、
前記回転軸に配設され、前記封止液室内の封止液を前記流入路から前記封止液流路および前記流出路を経て前記封止液室内へ循環させる循環手段と
を備えることを特徴とするメカニカルシール。

【請求項2】

前記フィン部は、軸方向の一端側が開口されるとともに他端側が閉塞され、その内部空間を前記封止液流路とした直径が異なる複数の円環状凸部からなり、
前記各フィン部の前記開口側を閉塞する閉塞部材を有し、この閉塞部材に径方向に隣接する前記封止液流路を連通させる連通路が設けられ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。

【請求項3】

前記フィン部は、軸方向の一端側が開口されるとともに他端側が閉塞され、その内部空間を前記封止液流路とした直径が異なる複数の円弧状凸部からなり、
前記各フィン部の前記開口側を閉塞する閉塞部材を有し、この閉塞部材に径方向に隣接する前記封止液流路を連通させる連通路が設けられ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。

【請求項4】

前記各フィン部のうち、径方向の外側端または内側端の前記フィン部に前記流入路が接続されており、径方向の内側端または外側端の前記フィン部に前記流出路が接続されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のメカニカルシール。

【請求項5】

前記フィン部は、軸方向の一端側が開口されるとともに他端側が閉塞され、その内部空間を前記封止液流路とした螺旋状凸部からなり、
前記フィン部の前記開口側を閉塞する閉塞部材を有するとともに、
前記フィン部の径方向の外側端または内側端に前記流入路が接続されており、前記フィン部の径方向の内側端または外側端に前記流出路が接続され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。

【請求項6】

前記回転軸に、前記放熱部材へ冷却風を送風するファンが配設されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のメカニカルシール。

【請求項7】

前記ハウジングの外周部に、前記放熱部材および前記ファンを覆うダクト部材が配設されていることを特徴とする請求項６に記載のメカニカルシール。

【請求項8】

前記ハウジングは、前記ケーシングに固定されるベースと、前記ベースに対して前記ケーシングと逆側に位置するように固定されるとともに前記封止液室が形成されたシールカバーとを備え、
前記放熱部材は、前記シールカバーの外周部に液密に配置された状態で、前記ベースに固定されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のメカニカルシール。

【請求項9】

前記ハウジングと前記ケーシングとの間にヒートバリア部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項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、流体機械に用いられるメカニカルシールに関するものである。

【背景技術】

【0002】

メカニカルシールは、ポンプ等の流体機械の回転軸が貫通され、この回転軸の周囲に冷却用の封止液室を形成するハウジングを備えている。ハウジング内には、封止液室内に位置するように、回転軸と一体的に回転する従動リング（回転環）が配設されるとともに、この従動リングが軸方向に沿って押し付けられるシートリング（固定環）が配設されている。そして、封止液室の内部は、従動リングとシートリングとの摩擦熱を除去するための封止液（揚水）で満たされている。

【0003】

メカニカルシールは、摩擦熱の除去により昇温した封止液および高温の封止液自身を冷却するための冷却機構を有する。この冷却機構としては、ハウジング外に水冷式熱交換器を配設し、外部冷却水と封止液室内の封止液とを循環通水させることにより、封止液を強制冷却するものがある。

【0004】

しかし、水冷式熱交換器をハウジングの外部に配設したメカニカルシールは、封止液室と熱交換器とを接続する一対の封止液用配管、冷却水の水源と熱交換器とを接続する一対の冷却水用配管、および、冷却水を供給するための給水ポンプが必要である。そのため、これらの附帯設備により、メカニカルシールの設計や製作に大きな制約が生じるうえ、メンテナンスも必要になるためコスト高になっていた。

【0005】

特許文献１のメカニカルシールでは、ハウジングの外部に空冷式の熱交換器を配設し、この空冷式熱交換器に封止液を通水させることにより、封止液を冷却する構成としている。また、特許文献２のメカニカルシールでは、ハウジングを構成するシールカバーに放熱フィンを一体的に設け、この放熱フィンをファンによって冷却することにより、シールカバー内の封止液を冷却する構成としている。

【0006】

特許文献１，２のメカニカルシールは、冷却水を供給する冷却水用配管および給水ポンプが不要であるため、附帯設備を簡素化できるうえ、コストの増大を抑制できる。しかし、特許文献１のメカニカルシールは、封止液を循環供給するための封止液用配管がなおも必要であるため、設計や製作に制約が生じている。一方、特許文献２のメカニカルシールは、封止液用配管も不要であるため、設計や製作の自由度は向上するが、放熱フィンを介してシールカバーを冷却し、このシールカバーを介して封止液を冷却するため、封止液を効率的に冷却することはできない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開９−８９１１９号公報

【特許文献2】特開２００９−２５０４３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明では、附帯設備を増やすことなく、効率的に封止液の冷却が可能なメカニカルシールを提供することを課題とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

前記課題を解決するため、本発明のメカニカルシールは、流体機械の回転軸を貫通させた状態で前記流体機械のケーシングに固定され、前記回転軸の周囲に封止液室を形成しているハウジングと、前記ハウジングの前記封止液室内に回転可能に配設され、前記回転軸と一体的に回転する回転環と、前記ハウジングの前記封止液室内に回転不可能に配設され、前記回転環が当接して摺動面を形成する固定環と、前記ハウジングに固定され、前記回転軸の軸方向に突出するフィン部、および、前記フィン部内に形成した封止液流路を有する放熱部材と、前記ハウジングに形成され、前記封止液室と前記放熱部材の前記封止液流路とを連通させる流入路および流出路と、前記回転軸に配設され、前記封止液室内の封止液を前記流入路から前記封止液流路および前記流出路を経て前記封止液室内へ循環させる循環手段とを備える構成としている。

【0010】

このメカニカルシールは、ハウジングの封止液室の外周部に封止液流路を有する放熱部材を配設し、封止液流路と封止液室とを連通させる流入路および流出路をハウジングに設けた構成である。よって、ハウジングに対して封止液用配管等の附帯設備を配設する必要はないため、省スペース化を図ることができるうえ、設計や製作の自由度を向上できる。そして、各フィン部の封止液流路にて封止液を効率的に冷却することができる。

【0011】

このメカニカルシールでは、前記フィン部は、軸方向の一端側が開口されるとともに他端側が閉塞され、その内部空間を前記封止液流路とした直径が異なる複数の円環状凸部からなり、前記各フィン部の前記開口側を閉塞する閉塞部材を有し、この閉塞部材に径方向に隣接する前記封止液流路を連通させる連通路が設けられていることが好ましい。
または、前記フィン部は、軸方向の一端側が開口されるとともに他端側が閉塞され、その内部空間を前記封止液流路とした直径が異なる複数の円弧状凸部からなり、前記各フィン部の前記開口側を閉塞する閉塞部材を有し、この閉塞部材に径方向に隣接する前記封止液流路を連通させる連通路が設けられていることが好ましい。
これらの場合、前記各フィン部のうち、径方向の外側端または内側端の前記フィン部に前記流入路が接続されており、径方向の内側端または外側端の前記フィン部に前記流出路が接続されていることが好ましい。
また、前記フィン部は、軸方向の一端側が開口されるとともに他端側が閉塞され、その内部空間を前記封止液流路とした螺旋状凸部からなり、前記フィン部の前記開口側を閉塞する閉塞部材を有するとともに、前記フィン部の径方向の外側端または内側端に前記流入路が接続されており、前記フィン部の径方向の内側端または外側端に前記流出路が接続されている構成としてもよい。
このようにすれば、各フィン部の封止液流路に封止液を順次通水させることができるため、封止液を冷却するための距離（時間）を十分に確保することができる。よって、封止液を確実かつ効率的に冷却することができる。

【0012】

また、前記回転軸に、前記放熱部材へ冷却風を送風するファンが配設されていることが好ましい。このようにすれば、流体機械の作動により回転軸に連動してファンが回転し、フィン部に冷却風を送風することができる。よって、冷却効率を向上できる。
この場合、前記ハウジングの外周部に、前記放熱部材および前記ファンを覆うダクト部材が配設されていることが好ましい。このようにすれば、ファンによる送風路を区画できるため、更に冷却効率を向上できる。

【0013】

さらに、前記ハウジングは、前記ケーシングに固定されるベースと、前記ベースに対して前記ケーシングと逆側に位置するように固定されるとともに前記封止液室が形成されたシールカバーとを備え、前記放熱部材は、前記シールカバーの外周部に液密に配置された状態で、前記ベースに固定されていることが好ましい。このようにすれば、ベースに対するシールカバーの固定を解除することにより、回転軸と一緒に回転環と固定環とを一体的に取り外すことができる。そのため、メンテナンス時の清掃や部品交換を容易に行うことができる。

【0014】

さらにまた、前記ハウジングと前記ケーシングとの間にヒートバリア部が設けられていることが好ましい。このようにすれば、流体機械からハウジングへの熱伝導を低減することができる。よって、各フィン部での封止液の冷却効率を更に向上できる。

【発明の効果】

【0015】

本発明のメカニカルシールでは、ハウジングに放熱部材を配設し、ハウジングの封止液室と放熱部材の封止液流路とを連通させる流入路および流出路をハウジングに設けているため、別体の配管等の附帯設備を配設する必要はない。よって、省スペース化を図ることができるうえ、メカニカルシールの設計や製作の自由度を向上できる。また、各フィン部の封止液流路にて封止液を効率的に冷却できるため、回転環と固定環との摩擦熱を確実に除去できる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の第１実施形態のメカニカルシールを示す断面図である。

【図2】図１の要部拡大断面図である。

【図3】図１の放熱部材を示す斜視図である。

【図4】図２の放熱部材の逆側を示す分解斜視図である。

【図5】放熱部材の要部断面図である。

【図6】ハウジングのシールカバーを取り外した状態を示す断面図である。

【図7】第２実施形態のメカニカルシールを示す断面図である。

【図8】第３実施形態のメカニカルシールを示す断面図である。

【図9】第４実施形態のメカニカルシールを示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。

【0018】

（第１実施形態）
図１は、本発明に係る第１実施形態のメカニカルシール１０を示す。このメカニカルシール１０は、流体機械（例えば高温流体を扱うボイラー給水用のポンプ）のケーシング１に固定されるハウジング１１を備える。本実施形態のメカニカルシール１０は、ハウジング１１の外周部に空冷式の放熱部材３１を配設し、この放熱部材３１に封止液室２１内の封止液を循環供給することにより、封止液を効率的に冷却できるようにしたものである。

【0019】

ハウジング１１は、ケーシング１から突出した回転軸２を貫通させて配置されるもので、回転軸２の周囲に位置する封止液室２１を備える。そして、封止液室２１内に回転環である従動リング２５と固定環であるシートリング２８とが配設されるものである。具体的には、ハウジング１１は、ケーシング１に対してボルト締めにより固定されるベース１２と、ベース１２に対してボルト締めにより固定されるシールカバー１７とを備える。

【0020】

ベース１２は、中心に回転軸２を貫通させる開口部１３を有する円環状のものである。このベース１２の開口部１３には、ケーシング１に向けて回転軸２の軸線に沿った方向（軸方向）に突出する円環状の取付部１４が設けられている。この取付部１４にボルト１５を軸方向に貫通させて、ケーシング１に対してベース１２が固定される。なお、取付部１４とケーシング１との間はシールパッキンにより封止されている。ベース１２をケーシング１に取り付けた状態では、取付部１４の外周部、即ちベース１２とケーシング１との間に、所定間隔の隙間からなるヒートバリア部１６が形成される。

【0021】

シールカバー１７は、外径がベース１２の外径より小さい円筒状をなし、ベース１２に対してケーシング１と逆側の大気側に位置するように配置される。このシールカバー１７は、軸方向に沿ってボルト１８を貫通させて、ベース１２に対して固定される。なお、シールカバー１７とベース１２との間はシールパッキンにより封止されている。図２に示すように、シールカバー１７の内周部には、ベース１２の開口部１３に連通する略同一内径の空隙部１９が設けられ、その内周壁に筒状のカバー部材２０が配設されている。このカバー部材２０内は、回転軸２の周囲に形成され、流体機械が取り扱う流体（揚水）からなる封止液で満たされる封止液室２１を構成する。

【0022】

ハウジング１１内に位置するように、回転軸２にはスリーブ２２が嵌められている。このスリーブ２２は、回転軸２に対して固定部材２３によって移動不可能に固定され、回転軸２に連動して一体的に回転する。なお、スリーブ２２と回転軸２との間はシールパッキンにより封止されている。

【0023】

スリーブ２２には、封止液室２１内のケーシング１の側に位置するようにホルダ２４が固定されている。このホルダ２４の内部には、回転軸２に連動して一体的に回転する従動リング２５の一部が収容されている。この従動リング２５は、ホルダ２４（回転軸２）に対して回転不可能であるが、回転軸２の軸方向には移動可能に配設されている。従動リング２５とスリーブ２２との間にはシールパッキンが配設されている。また、従動リング２５とホルダ２４との間にはコンプレッションリング２６が配設されている。そして、コンプレッションリング２６とホルダ２４との間には、従動リング２５を回転軸２の軸線に沿って大気側へ弾性的に付勢するためのスプリング２７が配設されている。

【0024】

封止液室２１内の大気側、即ちスプリング２７による従動リング２５の付勢方向先端にはシートリング２８が配設されている。このシートリング２８は、シールカバー１７に固定されたピン２９を差し込むことで、封止液室２１内に回転不可能に保持されている。なお、シートリング２８とシールカバー１７との間はシールパッキンにより封止されている。従動リング２５およびシートリング２８は、回転軸２の軸方向に沿った対向位置が、回転軸２の軸線に対して直交する面状に形成されている。そして、シートリング２８に対して従動リング２５がスプリング２７の付勢力によって弾性的に押し付けられることにより、その当接部分が封止液室２１を大気側に対して封止する摺動面３０を構成する。

【0025】

図１に示すように、封止液室２１の外周部であるシールカバー１７の外周部には、封止液を冷却するための放熱部材３１が配設されている。この放熱部材３１は、シールカバー１７に対して軸方向に移動させて嵌合させることにより配置される円環状の装着部３２を備える。この装着部３２には、軸方向に貫通するボルト穴３３が設けられ、ボルト３４によりベース１２に対して固定される。装着部３２の外周部には、回転軸２の軸方向に沿って突出する全長が等しい複数（本実施形態では３個）のフィン部３５Ａ〜３５Ｃが設けられている。図３および図４に示すように、各フィン部３５Ａ〜３５Ｃは、直径が異なる同一軸線の円環状凸部からなる。これらフィン部３５Ａ〜３５Ｃは、軸方向の一端側が開口されるとともに他端側が閉塞された中空状をなし、その内部空間が封止液流路３６Ａ〜３６Ｃを構成する。なお、装着部３２およびフィン部３５Ａ〜３５Ｃの間には、補強用の連結リブ３７が設けられている。また、各フィン部３５Ａ〜３５Ｃの表面には、熱伝導率を向上するためのコーティングや塗装を施してもよい。

【0026】

放熱部材３１のケーシング１側、即ち各フィン部３５Ａ〜３５Ｃの開口側は閉塞部材３８により閉塞されている。この閉塞部材３８は、放熱部材３１の開口側端面に嵌合される円環状の板材からなる。閉塞部材３８には、放熱部材３１のボルト穴３３と対応するボルト穴３９が設けられ、放熱部材３１をボルト止めすることにより一緒に固定される。なお、閉塞部材３８と放熱部材３１との間、および、閉塞部材３８とケーシング１との間は、シールパッキンにより封止されている。

【0027】

本実施形態の放熱部材３１は、径方向の外側端に位置するフィン部３５Ａに後述する流入路４５を接続し、径方向の内側端のフィン部３５Ｃに後述する流出路４６を接続する構成としている。閉塞部材３８には、フィン部３５Ａの封止液流路３６Ａに位置するように、流入路４５と連通する入口側接続口４０が設けられている。放熱部材３１には、フィン部３５Ｃの更に径方向内側の装着部３２に、流出路４６と連通する出口側通路４１が設けられている。この出口側通路４１は、開口側端面から内周部に向けて貫通し、この内周部側の開口部１３が出口側接続口４２を構成する。また、放熱部材３１には、出口側接続口４２を形成した内周部中央に、径方向外向きに拡開させた環状溝４３が設けられている。この環状溝４３の軸方向の両側には、シールカバー１７との間を液密に封止するためのシールパッキンが配設されている。

【0028】

さらに、閉塞部材３８には、径方向に隣接するフィン部３５Ａ〜３５Ｃおよび出口側通路４１を連通させるための連通路４４Ａ〜４４Ｃが設けられている。連通路４４Ａは、フィン部３５Ａ，３５Ｂ内の封止液流路３６Ａ，３６Ｂを連通させるためのもので、入口側接続口４０に対して径方向の対向位置に設けられている。連通路４４Ｂは、フィン部３５Ｂ，３５Ｃ内の封止液流路３６Ｂ，３６Ｃを連通させるもので、連通路４４Ａに対して径方向の対向位置に設けられている。連通路４４Ｃは、フィン部３５Ｃ内の封止液流路３６Ｃと出口側通路４１とを連通させるもので、連通路４４Ｂに対して径方向の対向位置に設けられている。また、各連通路４４Ａ〜４４Ｃは、連通させる封止液流路３６Ａ〜３６Ｃに向けて軸方向に貫通させた一対の貫通孔と、これら貫通孔を連続させるように設けた連続溝とを有する構成である。

【0029】

図１に示すように、ハウジング１１には、封止液室２１内と放熱部材３１の封止液流路３６Ａ〜３６Ｃとを連通させて、封止液を循環供給するための流入路４５および流出路４６が設けられている。流入路４５は、閉塞部材３８の入口側接続口４０に連続するように、ベース１２に対して開口部１３から径方向外向きに延びるように設けられている。流出路４６は、放熱部材３１の出口側接続口４２（環状溝４３）に連続するように、シールカバー１７に対して径方向に貫通して設けられている。なお、本実施形態では、シールカバー１７の内周部に設けたカバー部材２０に、流出路４６と連通する流出部４７が設けられている。この流出部４７は、従動リング２５とシートリング２８との摺動面３０に封止液が吐出されるように構成している。

【0030】

流入路４５の入口側である開口部１３内には、スリーブ２２に固定され、回転軸２に連動して一体的に回転するポンプリング４８が配設されている。図２に示すように、ポンプリング４８のケーシング１側の外周部には、ケーシング１内の揚水の流入を遮断するためのラビリンス４９が設けられている。また、ポンプリング４８の封止液室２１側の外周部には、周方向に所定間隔をもって軸方向に延びる溝が設けられている。この溝を形成していない部分により羽根部５０が形成されている。この羽根部５０は、封止液室２１内の封止液を径方向外向きに流動させ、流入路４５から放熱部材３１および流出路４６を経て封止液室２１内へ循環させる循環手段を構成する。

【0031】

本実施形態では、放熱部材３１の大気側にケーシング１側へ向けて冷却風を送風するファン５１が配設されている。このファン５１は、スリーブ２２に固定されることにより、回転軸２に連動して一体的に回転する。また、ハウジング１１の外周部には、ファン５１および放熱部材３１を覆うようにダクト部材５２が配設されている。このダクト部材５２は、ファン５１による送風方向先端側に切欠部５３が設けられている。

【0032】

このように構成したメカニカルシール１０は、流体機械の回転軸２が回転されると、ポンプリング４８が回転することにより、ラビリンス４９によってケーシング１内の揚水がハウジング１１内に流入することを阻止する。また、封止液室２１内の封止液は、従動リング２５とシートリング２８とが摺接する摺動面３０により、大気側への漏れが阻止される。そして、摺接により発生した従動リング２５およびシートリング２８の摩擦熱は、封止液により除去される。摩擦熱を吸着することにより昇温した封止液は、ポンプリング４８の羽根部５０によってベース１２の流入路４５へ流動され、放熱部材３１内を通水されて冷却され後、流出路４６を通して封止液室２１内へ循環供給される。

【0033】

具体的には、図５に示すように、ベース１２の流入路４５に流入した封止液は、入口側接続口４０から第１のフィン部３５Ａ内の封止液流路３６Ａに流入する。封止液流路３６Ａでは、両側に分流した後に下端に位置する連通路４４Ａ内に流入し、連通した第２のフィン部３５Ｂ内の封止液流路３６Ｂに流入する。封止液流路３６Ｂでは、前述と同様に両側に分流した後に上端に位置する連通路４４Ｂ内に流入し、連通した第３のフィン部３５Ｃ内の封止液流路３６Ｃに流入する。封止液流路３６Ｃでは、両側に分流した後に下端に位置する連通路４４Ｃ内に流入し、連通した出口側通路４１に流入する。そして、出口側通路４１からシールカバー１７の流出路４６を経て、カバー部材２０の流出部４７から封止液室２１に循環供給される。

【0034】

この際、本実施形態の放熱部材３１は、回転軸２に連動して回転するファン５１により冷却（放熱）されている。しかも、ダクト部材５２を配設することにより、放熱部材３１の冷却効率が向上されている。その結果、放熱部材３１の各封止液流路３６Ａ〜３６Ｃを通過する封止液は、熱交換作用によって十分に冷却されて、封止液室２１に循環供給される。

【0035】

このように、本実施形態のメカニカルシール１０は、ハウジング１１の封止液室２１の外周部に封止液流路３６Ａ〜３６Ｃを有する放熱部材３１を配設し、封止液流路３６Ａ〜３６Ｃと封止液室２１とを連通させる流入路４５および流出路４６をハウジング１１に設けた構成である。よって、ハウジング１１に対して封止液用配管等の附帯設備を配設する必要はないため、省スペース化を図ることができるうえ、設計や製作の自由度を向上できる。そして、各フィン部３５Ａ〜３５Ｃの封止液流路３６Ａ〜３６Ｃにて封止液を効率的に冷却することができる。

【0036】

また、封止液は、外側端のフィン部３５Ａからフィン部３５Ｂを経てフィン部３５Ｃに流入させた後、封止液室２１に循環供給されるため、冷却するための距離（時間）を十分に確保することができる。よって、封止液を確実かつ効率的に冷却することができる。しかも、回転軸２と一体的に回転するファン５１およびダクト部材５２により、更に効率的な冷却を行うことができる。また、ハウジング１１とケーシング１との間にはヒートバリア部１６が設け、ケーシング１からハウジング１１への熱伝導を低減しているため、各フィン部３５Ａ〜３５Ｃでの封止液の冷却効率を更に向上できる。

【0037】

さらに、本実施形態のハウジング１１は、ケーシング１に固定されるベース１２と、ベース１２に固定されるシールカバー１７とを備え、このシールカバー１７の外周部に放熱部材３１を配設した構成である。よって、図６に示すように、シールカバー１７のボルト１８の固定を解除することにより、回転軸２およびスリーブ２２と一緒に従動リング２５およびシートリング２８を一体的に取り外すことができる。そのため、メンテナンス時の清掃や部品交換を容易に行うことができる。

【0038】

（第２実施形態）
図７は第２実施形態のメカニカルシール１０を示す。この第２実施形態では、放熱部材３１のフィン部３５Ａ〜３５Ｃの突出量（全長）を径方向の外側端から内側端にかけて順次小さくなるようにした点で、第１実施形態と相違する。このように構成した第１実施形態では、第１実施形態と同様の作用および効果を得ることができる。しかも、第２実施形態では、ファン５１により送風が外側へ逃げ易い構造となっている。そのため、冷却効率を更に向上できる。

【0039】

（第３実施形態）
図８は第３実施形態のメカニカルシール１０の放熱部材３１を示す。この第３実施形態では、放熱部材３１を２個の扇形状放熱部５４Ａ，５４Ｂにより構成した点で、第１実施形態と相違する。各扇形状放熱部５４Ａ，５４Ｂは、ボルト穴３３を有する所定角度（本実施形態では１２０度）の装着部３２を備える。各装着部３２の外周部には、軸方向の一端側が開口されるとともに他端側が閉塞された中空状の円弧状凸部からなるフィン部３５Ａ〜３５Ｃが設けられている。各フィン部３５Ａ〜３５Ｃの内部は封止液流路３６Ａ〜３６Ｃを構成し、その開口側が閉塞部材３８により閉塞されている。

【0040】

閉塞部材３８には、フィン部３５Ａの周方向の一端側に位置するように、流入路４５と連通する入口側接続口４０が設けられ、フィン部３５Ｃの周方向の他端側に位置するように、流出路４６と連通する出口側通路４１および出口側接続口４２が設けられている。そして、図示しないハウジング１１にはベース１２に一対の流入路４５，４５が設けられ、シールカバー１７には一対の流出路４６，４６が設けられている。

【0041】

このように構成した第３実施形態では、第１実施形態と同様の作用および効果を得ることができる。しかも、周方向に隣接する扇形状放熱部５４Ａ，５４Ｂの間を、ファン５１による冷却風が通過可能であるため、放熱部材３１を介した封止液の冷却効率を向上できる。なお、放熱部材３１が２個の扇形状放熱部５４Ａ，５４Ｂに限られず、３個以上に分割して構成してもよい。また、各フィン部３５Ａ〜３５Ｃの軸方向の突出量は、第１実施形態のように等しく設けてもよいし、第２実施形態のように中心に向けて大きくなるように設けてもよい。

【0042】

（第４実施形態）
図９は第４実施形態のメカニカルシール１０の放熱部材３１を示す。この第４実施形態では、円形状の放熱部材３１に螺旋状に巻回した１個のフィン部３５を設けた点で、各実施形態と相違する。即ち、放熱部材３１は中心部にボルト穴３３を有する装着部３２を備え、その外周部に半径が徐々に大きくなるように連続した螺旋状凸部からなるフィン部３５が設けられている。このフィン部３５は、一端側が開口されるとともに他端側が閉塞され、その内部空間が連続した封止液流路３６を構成する。フィン部３５の開口側を閉塞した閉塞部材３８には、フィン部３５の径方向の外側端に位置するように流入路４５と連通する入口側接続口４０が設けられ、フィン部３５の径方向の内側端に位置するように流出路４６と連通する出口側通路４１および出口側接続口４２が設けられている。

【0043】

このように構成した第４実施形態では、フィン部３５の外側端から流入した封止液は、中心に向けて一方向に回転しながら流動し、その間に冷却される。よって、第１実施形態と同様の作用および効果を得ることができる。しかも、第４実施形態では閉塞部材３８に形成する孔数を減らすことができるため、シール用のシールパッキンの数を削減できる。なお、フィン部３５の突出量は、第１実施形態のように等しく設けてもよいし、第２実施形態のように中心に向けて徐々に大きくなるように設けてもよい。

【0044】

なお、本発明のメカニカルシール１０は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。

【0045】

例えば、第１から第３実施形態では、外側端に位置するフィン部３５Ａから封止液を流入させ、内側端に位置するフィン部３５Ｃから封止液を流出させる構成としたが、内側端に位置するフィン部３５Ｃから封止液を流入させ、外側端に位置するフィン部３５Ａから封止液を流出させる構成としてもよい。同様に、第４実施形態では、フィン部３５の外側端から封止液を流入させ、内側端から封止液を流出させる構成としたが、内側端から封止液を流入させ、外側端から封止液を流出させる構成としてもよい。しかも、前記実施形態では流出路４６をシールカバー１７に設け、流出路４６とフィン部３５，３５Ａ〜３５Ｃとを出口側通路４１を介して接続する構成としたが、ベース１２とシールカバー１７とに連通する流出路を設けて、閉塞部材３８に出口側接続口を設ける構成としてもよい。

【0046】

また、各実施形態では、１個の放熱部材３１（第３実施形態では扇形状放熱部５４Ａ，５４Ｂ）にそれぞれ１個の入口側接続口４０および出口側接続口４２を設けたが、封止液の流動状況に応じて２個以上設ける構成としてもよい。特に、流出路４６（流出部４７）に対応する出口側接続口４２（出口側通路４１）は、２個以上を周方向に所定間隔をもって設けることが、固定されたシートリング２８の冷却に偏りが生じないため好ましい。勿論、入口側接続口４０と出口側接続口４２の数が異なるように構成してもよいうえ、開口面積（直径）を流路抵抗に応じて変更する構成としてもよい。これにより、放熱部材３１内を通過する封止液の通過時間を調整できる。

【0047】

さらに、各フィン部３５，３５Ａ〜３５Ｃには、外方に突出する板状のフィンや突起部を設けて、更に冷却性能を向上できるようにしてもよい。しかも、ファン５１の代わりに放熱部材３１のフィン部３５，３５Ａ〜３５Ｃを囲繞する強制冷却用ボックスを配設し、この強制冷却用ボックス内に外部の冷却水を循環供給できるように構成してもよい。

【符号の説明】

【0048】

１…ケーシング
２…回転軸
１０…メカニカルシール
１１…ハウジング
１２…ベース
１６…ヒートバリア部
１７…シールカバー
２１…封止液室
２２…スリーブ
２５…従動リング（回転環）
２８…シートリング（固定環）
３０…摺動面
３１…放熱部材
３５，３５Ａ〜３５Ｃ…フィン部
３６，３６Ａ〜３６Ｃ…封止液流路
３８…閉塞部材
４０…入口側接続口
４１…出口側通路
４２…出口側接続口
４４Ａ〜４４Ｃ…連通路
４５…流入路
４６…流出路
４７…流出部
５１…ファン
５２…ダクト部材
５４Ａ，５４Ｂ…扇形状放熱部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】