特許 5950997 軸封装置

(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】5950997

(24)【登録日】2016年6月17日

(45)【発行日】2016年7月13日

(54)【発明の名称】軸封装置

(51)【国際特許分類】

   F16J 15/3204 20160101AFI20160630BHJP

   F16J 15/3212 20160101ALI20160630BHJP

【ＦＩ】

   F16J15/3204 201

   F16J15/3212

【請求項の数】7

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2014-500122(P2014-500122)

(86)(22)【出願日】2013年1月16日

(86)【国際出願番号】JP2013050604

(87)【国際公開番号】WO2013121812

(87)【国際公開日】20130822

【審査請求日】2015年7月21日

(31)【優先権主張番号】特願2012-30948(P2012-30948)

(32)【優先日】2012年2月15日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【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】100116506

【弁理士】

【氏名又は名称】櫻井 義宏

(74)【代理人】

【識別番号】100116757

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 英雄

(74)【代理人】

【識別番号】100123216

【弁理士】

【氏名又は名称】高木 祐一

(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】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

(72)【発明者】

【氏名】大島 宏樹

(72)【発明者】

【氏名】真田 雅光

(72)【発明者】

【氏名】細江 猛

【審査官】 塚原 一久

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５７−１８６６６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２１４９７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２８３７７５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｊ １５／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

径方向内外で同心状に配置されている回転部材と固定部材との間をシールするリップシールを備えたリップタイプシールの軸封装置において、
前記回転部材の外周面に、前記リップシールと前記回転部材との相対回転摺動によりエアレーションを生起するエアレーション生起部が円周方向に形成され、
前記エアレーション生起部は、前記回転部材の軸方向に沿った微細な溝が円周方向に複数配置されて構成され、
前記リップシールのリップが、軸方向において、前記エアレーション生起部の被密封流体側の一部を残して大気側に延設されていることを特徴とする軸封装置。

【請求項2】

前記リップシールのリップが、軸方向において、前記エアレーション生起部の被密封流体側の一部を残して前記エアレーション生起部を覆うとともに大気側に延設され、前記エアレーション生起部より大気側の回転部材の外周面と摺接するように設定されていることを特徴とする請求項１記載の軸封装置。

【請求項3】

前記リップシールのリップが、軸方向において、前記エアレーション生起部の被密封流体側の一部及び大気側の一部を残して、前記エアレーション生起部の形成された回転部材の外周面と摺接するように設定されていることを特徴とする請求項１記載の軸封装置。

【請求項4】

前記エアレーション生起部は、相互に平行で一定のピッチの複数の直線状の凹凸からなる周期構造の溝の構成をしていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の軸封装置。

【請求項5】

前記エアレーション生起部の溝の断面形状が角形であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の軸封装置。

【請求項6】

前記エアレーション生起部の溝の断面形状が波形であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の軸封装置。

【請求項7】

前記エアレーション生起部の相互に平行で一定のピッチの複数の直線状の凹凸からなる周期構造の溝は、フェムト秒レーザの照射により形成されることを特徴とする請求項４ないし６のいずれか１項に記載の軸封装置。

【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をシールするリップタイプシールの軸封装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、固定ハウジングに装着され、回転軸の表面を摺動密封するリップタイプシールにおいて、環境問題に対応するため、リップ形状・寸法及びリップ材質の適正化、リップ摺動面または相手軸表面のコーティング、並びに、相手軸表面粗さの適正化を通じて低フリクション化が図られている。
リップ摺動面または相手軸表面へコーティングするもの、及び、相手軸表面粗さを適正化するものにおいては、初期に効果があるのみで時間経過とともに摩耗により低フリクションを継続することができないという問題があった。
一方、潤滑特性を良好にする軸封装置として、図１０に示す封止手段が知られている（以下、「従来技術１」という。例えば、特許文献１参照。）。
この従来技術１は、ハウジング５０に取り付けられたリップタイプシール５１を組み込んでおり、該リップタイプシール５１は、回転軸５２に接触するよう配設された封止縁部５３を有し、該封止縁部５３の接触する回転軸表面の接触部域５４に、溝５６及び畝部５７が交互に設けられた矢形溝部５５を備え、回転軸５２がハウジング５０内で回転する場合、矢形溝部５５がポンピング効果を作り出し、大気側から浸入する異物を撥ね退けるとともに、被密封流体側からの流体を押し戻すことにより封止効果を維持するようにしたものである。
また、従来技術１の矢形溝部に代えて、らせん溝を設けた軸封装置も知られている（例えば、特許文献２参照。） 。

【0003】

さらに、低トルク化とシール性とを両立させる軸封装置として、図１１に示す封止手段が知られている（以下、「従来技術２」という。例えば、特許文献３参照。）。
この従来技術２は、被密封流体をシールするシールリップ６０と、該シールリップ６０の大気側に配置され、回転軸６１表面に形成されたネジ６２と筒状部６３とからなるネジポンプ機構６４とを有し、該ネジポンプ機構６４は、シールリップ６０に向けて流体ポンピング作用をなしてシールリップ６０の緊迫力を実質低下させるようにすることにより、シールリップ６０によってシール性を確保するとともに、ネジポンプ機構６４によってシールリップ６０の低トルク化を実現したものである。

【0004】

しかしながら、図１０に示す従来技術１の軸封装置では、回転軸表面の接触部域５４に設けられた高硬度材料で形成された矢形溝部５５にリップタイプシール５１の封止縁部５３が接触する構造であるため、封止縁部５３の摩耗が早く、また、矢形溝部５５の各溝５６が大気側と被密封流体側とを軸方向に直接連通する「く字状」の形状をし、封止縁部５３の先端部がく字状の溝５６に接触していないため、被密封流体側と大気側とが常時連通した状態にあることから、装置の静止状態では被密封流体が大気側に漏出する可能性がある。通常のオイルシールにおいて軸の表面粗さが２．５μｍ以上になると静止時の漏れの原因になることが知られており、従来技術１の場合、溝５６の深さが２．５μｍ以上であれば、静止時において深刻な漏れを発生する。
また、従来技術１の矢形溝部に代えて、らせん溝を設けた軸封装置においてもらせん溝を介して大気側と被密封流体側とが直接連通する形状であるため、従来技術１と同様の問題がある。
さらに、図１１に示す従来技術２の軸封装置では、シールリップ６０の低トルク化のためシールリップ６０の緊迫力が低下されていることから、シールリップ６０のシール性が低下すること、及び、ネジポンプ機構６４の流体ポンピング作用により被密封流体側に大気が混入されるという問題があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００１−２１４９７９号公報

【特許文献2】特開平１０−３３１９８５号公報

【特許文献3】特開２００５−２７３６９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、上記した従来技術の問題を解決するためになされたものであって、リップシールタイプの軸封装置において、シール機能の維持及びシール部分の低フリクション化の両方を実現できる軸封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】

【0007】

上述の目的を達成するために本発明の軸封装置は、第１に、
径方向内外で同心状に配置されている回転部材と固定部材との間をシールするリップシールを備えたリップタイプシールの軸封装置において、
前記回転部材の外周面に、前記リップシールと前記回転部材との相対回転摺動によりエアレーションを生起するエアレーション生起部が円周方向に形成され、
前記エアレーション生起部は、前記回転部材の軸方向に沿った微細な溝が円周方向に複数配置されて構成され、
前記リップシールのリップが、軸方向において、前記エアレーション生起部の被密封流体側の一部を残して大気側に延設されていることを特徴としている。
この特徴によれば、リップシールと前記回転部材との相対回転摺動により、回転部材のエアレーション生起部の溝内においてエアレーションが発生する。この発生したエアレーションにより、エアレーションゾーンを境界に被密封流体である液体が遮断される。同時に、エアレーションゾーンは液体に比較して粘性が小さいため、リップシールと回転部材との摺動面の摩擦が小さくなる。
よって、シール機能の維持及びシール部分の低フリクション化の両方を達成することができる。

【0008】

また、本発明の軸封装置は、第２に、第１の特徴において、
前記リップシールのリップが、軸方向において、前記エアレーション生起部の被密封流体側の一部を残して前記エアレーション生起部を覆うとともに大気側に延設され、前記エアレーション生起部より大気側の回転部材の外周面と摺接するように設定されていることを特徴としている。
この特徴によれば、リップシールのリップがエアレーション生起部より大気側の回転部材の外周面に圧接されるため、静止時における漏れを確実に防止することができる。

【0009】

また、本発明の軸封装置は、第３に、第１の特徴において、
前記リップシールのリップが、軸方向において、前記エアレーション生起部の被密封流体側の一部及び大気側の一部を残して、前記エアレーション生起部の形成された回転部材の外周面と摺接するように設定されていることを特徴としている。
この特徴によれば、リップシールのリップがエアレーション生起部の形成された回転部材の外周面に圧接されるように設定されているため、リップシールの軸方向の長さに比べてエアレーション生起部の軸方向の長さを大きく設定することができ、エアレーション作用を向上させることができる。

【0010】

また、本発明の軸封装置は、第４に、第１ないし第３のいずれかの特徴において、
前記エアレーション生起部は、相互に平行で一定のピッチの複数の直線状の凹凸からなる周期構造の溝の構成をしていることを特徴としている。
この特徴によれば、エアレーション生起部の形成が容易であり、また、各エアレーション生起部におけるエアレーション性能を均一なものとすることができる。

【0011】

また、本発明の軸封装置は、第５に、第１ないし第４のいずれかの特徴において、
前記エアレーション生起部の溝の断面形状が角形であることを特徴としている。
この特徴によれば、エアレーション生起部の溝の形成が容易である。

【0012】

また、本発明の軸封装置は、第６に、第１ないし第４のいずれかの特徴において、
前記エアレーション生起部の溝の断面形状が波形であることを特徴としている。
この特徴によれば、エアレーション生起部の溝に当接するリップシールのリップの摩耗を少なくすることができる。

【0013】

また、本発明の軸封装置は、第７に、第４ないし第６のいずれかの特徴において、
前記エアレーション生起部の相互に平行で一定のピッチの複数の直線状の凹凸からなる周期構造の溝は、フェムト秒レーザの照射により形成されることを特徴としている。
この特徴によれば、周期構造の溝の方向性の制御が可能であり、加工位置の制御も可能であるため、離散的な小区画に分けて各区画ごとに所望の周期構造の形成ができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の実施形態１に係る軸封装置を示す縦断面図である。

【図2】本発明の実施形態２に係る軸封装置を示す縦断面図である。

【図3】本発明の実施形態３に係る軸封装置を示す縦断面図である。

【図4】本発明の実施形態４に係る軸封装置を示す縦断面図である。

【図5】本発明の実施形態５に係る軸封装置を示す縦断面図である。

【図6】本発明の実施形態６に係る軸封装置を示す縦断面図である。

【図7】本発明の実施形態１ないし６に係る軸封装置において回転軸またはスリーブ外周面に設けられるエアレーション生起部を説明する図であって、回転軸又はスリーブの外周面の一部を展開した状態を示している。

【図8】図７のＡ−Ａ断面図である。

【図9】図７に示すエアレーション生起部におけるエアレーションの生起状態を説明する図である。

【図10】従来技術１を説明する縦断面図である。

【図11】従来技術２を説明する縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明に係る軸封装置を実施するための形態を図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれに限定されて解釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加えうるものである。

【0016】

〔実施形態１〕
図１は、本発明の実施形態１に係る軸封装置を示す縦断面図である。
図１において、ハウジング１には回転軸２を挿通するための回転軸貫通穴３が設けられ、該回転軸貫通穴３に回転軸２が挿通され、図示しないベアリングなどにより回転軸２が回転軸貫通穴３周壁と所要の間隙をもって支持される。
ここで、径方向内外で同心状に配設されている回転部材と固定部材とにおいて、ハウジング１は固定部材に相当し、回転軸２は回転部材に相当する。
回転軸２と回転軸貫通穴３周壁との間には、軸封装置１０が配設され、被密封流体側Ｌと大気側Ａとを密封する。
図１において、右側が被密封流体側Ｌであり、左側が大気側Ａである。
なお、本発明において、被密封流体は液体である。

【0017】

軸封装置１０は、リップシール１１を備え、ハウジング１と回転軸２とが対向する環状空間を被密封流体側Ｌと、大気圧側Ａとの２つの空間に仕切ってその内外を遮断するようになっており、径方向断面形状がほぼ横Ｌ字形の補強環１２にエラストマー製のシールリップ部材１３が環状に被着されている。シールリップ部材１３の回転軸２側、つまり内周部分は、被密封流体側Ｌへ延びかつ内周側へ向けて延び、断面形状がほぼ逆三角形で、その三角形の頂点に対応するエッジ形状の部分がリップ１４を形成している。このリップ１４は、回転軸２の外周面上に圧接されたときエッジが変形して所定の軸方向接触幅で該回転軸２の外周面上を摺動することができる。

【0018】

リップ１４の外周には、リップ１４を回転軸２の外周面に対して圧接させるガータスプリング１５が装着されている。

【0019】

回転軸２の外周面Ｓには、周方向にエアレーション生起部２０が形成されている。エアレーション生起部２０とシールリップ部材１３のリップ１４とは、軸方向において、エアレーション生起部２０の被密封流体側Ｌの一部を残してエアレーション生起部２０が形成された回転軸２０の外周面と摺動するように配置されている。エアレーション生起部２０の大気側の一部はリップ１４に覆われていない。
このように、エアレーション生起部２０は、被密封流体側Ｌとは連通しているが、大気側Ａとはリップ１４の圧接により非連通となっている。

【0020】

エアレーション生起部２０の軸方向の長さａ１は、リップ１４の回転軸２の外周面と接触する長さａ２よりやや大きく設定される。
なお、エアレーション生起部２０については、後記において詳細に説明する。

【0021】

〔実施形態２〕
図２は、本発明の実施形態２に係る軸封装置を示す縦断面図である。
図２において、図１に付された符号と同じ符号は図１における部材と同じ部材を意味しており、詳細な説明は省略する。
軸封装置３０は、リップシール３１を備え、ハウジング１と回転軸２とが対向する環状空間を被密封流体側Ｌと、大気圧側Ａとの２つの空間に仕切ってその内外を遮断するようになっている。リップシール３１は、断面がＬ形状の樹脂製のシールリップ部材３２を備え、該シールリップ部材３２は、断面が略Ｌ形状の外側の結合金属環３３と断面が略Ｌ形状の内側の押え金属環３４とにより挟持される。

【0022】

断面がＬ形状のシールリップ部材３２の内周側に筒状リップ３５が形成され、この筒状リップ３５は回転軸２の外周面と強く密接して被密封流体をシールする。
筒状リップ３５と回転軸２の外周面との密接部の付近において、回転軸２の外周面Ｓには、周方向にエアレーション生起部２０が形成されている。該エアレーション生起部２０は、基本的には実施の形態１のエアレーション生起部２０と同じである。

【0023】

エアレーション生起部２０とシールリップ部材３２の筒状リップ３５とは、実施形態１と同様に、軸方向において、エアレーション生起部２０の被密封流体側Ｌの一部を残してエアレーション生起部２０が形成された回転軸２０の外周面と摺動するように配置されている。エアレーション生起部２０の大気側の一部は筒状リップ３５に覆われていない。
このように、エアレーション生起部２０は、被密封流体側Ｌとは連通しているが、大気側Ａとは筒状リップ３５の圧接により非連通となっている。エアレーション生起部２０の大気側の一部は筒状リップ３５に覆われていない。

【0024】

エアレーション生起部２０の軸方向の長さａ１は、筒状リップ３５の回転軸２０の外周面と接触する軸方向の長さａ２よりやや大きく設定される。
なお、エアレーション生起部２０については、後記において詳細に説明する。

【0025】

〔実施形態３〕
図３は、本発明の実施形態３に係る軸封装置を示す縦断面図である。
図３において、図２に付された符号と同じ符号は図１における部材と同じ部材を意味しており、詳細な説明は省略する。
本実施形態３では、回転軸２にシール用スリーブ４が嵌合されている点が実施形態２と相違するが、その他の構成は実施形態２と同じであり、該スリーブ４の外周面Ｓに周方向にエアレーション生起部２０が形成されている。ここで、スリーブ４は回転部材に相当する。
なお、エアレーション生起部２０については、後記において詳細に説明する。

【0026】

〔実施形態４〕
図４は、本発明の実施形態４に係る軸封装置を示す縦断面図である。
図４において、図２に付された符号と同じ符号は図２における部材と同じ部材を意味しており、詳細な説明は省略する。
本実施形態４においては、エアレーション生起部２０の軸方向の長さａ１が、筒状リップ３５の回転軸２の外周面と接触する軸方向の長さａ２とほぼ同じか、あるいは、やや小さく設定され、エアレーション生起部２０とシールリップ部材３２の筒状リップ３５とは、軸方向において、エアレーション生起部２０の被密封流体側Ｌの一部を残して筒状リップ３５がエアレーション生起部２０を覆うように配置され、筒状リップ３５はさらに大気側Ａに延設された形状をしており、エアレーション生起部２０より大気側Ａの回転軸２の外周面と摺動するように配置されている点で実施形態２と相違する。
このように、エアレーション生起部２０は、被密封流体側Ｌとは連通しているが、大気側Ａとは筒状リップ３５と回転軸２の摺動面Ｓとの圧接により非連通となっている。
なお、エアレーション生起部２０については、後記において詳細に説明する。

【0027】

〔実施形態５〕
図５は、本発明の実施形態５に係る軸封装置を示す縦断面図である。
図５において、図４に付された符号と同じ符号は図４における部材と同じ部材を意味しており、詳細な説明は省略する。
本実施形態５では、回転軸２にシール用スリーブ４が嵌合されている点が実施形態４と相違するが、その他の構成は実施形態４と同じであり、該スリーブ４の外周面Ｓに周方向にエアレーション生起部２０が形成されている。
ここで、スリーブ４は回転部材に相当する。
なお、エアレーション生起部２０については、後記において詳細に説明する。

【0028】

〔実施形態６〕
図６は、本発明の実施形態６に係る軸封装置を示す縦断面図である。
図６において、図１に付された符号と同じ符号は図１における部材と同じ部材を意味しており、詳細な説明は省略する。
本実施形態６においては、エアレーション生起部２０の軸方向の長さａ１が、リップ１４の回転軸２の外周面と接触する軸方向の長さａ２とほぼ同じか、あるいは、やや小さく設定され、エアレーション生起部２０とシールリップ部材１３のリップ１４とは、軸方向において、エアレーション生起部２０の被密封流体側Ｌの一部を残してリップ１４がエアレーション生起部２０を覆うように配置され、リップ１４はさらに大気側Ａに延設された形状をしており、エアレーション生起部２０より大気側Ａの回転軸２の外周面と摺動するように配置されている点で実施形態１と相違する。
このように、エアレーション生起部２０は、被密封流体側Ｌとは連通しているが、大気側Ａとはリップ１４と回転軸２の摺動面Ｓとの圧接により非連通となっている。
なお、エアレーション生起部２０については、後記において詳細に説明する。

【0029】

上記した 図１の実施の形態１及び図６の実施形態６の場合において、図３の実施形態３及び図５の実施形態５と同様に、回転軸２にシール用スリーブ４を嵌合したものにも適用できることはいうまでもない。

【0030】

〔エアレーション生起部の構成〕
図７は、本発明の実施形態１ないし６に係る軸封装置において回転軸またはスリーブのような回転部材の外周面に設けられるエアレーション生起部を説明する図であって、回転部材の外周面の一部を展開した状態を示している。図７では、実施形態１〜６のうち、実施形態１のエアレーション生起部２０を例にして説明するが、実施形態２〜６のエアレーション生起部２０も同様の構造である。

【0031】

液体側と気体側とを密封して相対的に摺動する摺動面に微細な突起が存在すれば、エアレーションが発生することは一般的に知られている（例えば、「Ｍｉｃｒｏａｓｐｅｒｉｔｙ Ｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ」Ｊ．Ｎ．Ａｎｎｏ，Ｊ．Ａ．Ｗａｌｏｗｉｔ，Ｃ．Ｍ．Ａｌｌｅｎ著 ＡＳＭＥ Ｊ．Ｔｒｉｂｏｌｏｇｙ ２４９２９巻 ｐ．３５１−３５５、１９６８年 参照。） 。
このエアレーションは相対的に摺動する摺動面におけるシール部の圧力が低下することにより、液中に泡が生じる現象である。
本発明は、シールリップ部材のリップ１４あるいは筒状リップ３５と回転部材２あるいは４の外周面との摺動面を低摩擦化（「低フリクション化」ともいう。）させるために、摺動面間にエアレーションを生起させることとしている。このエアレーションを得るため、本発明では、上記したように、回転部材の摺動面Ｓに、シールリップ部材１３と回転部材との相対回転摺動によりエアレーションを生起するエアレーション生起部２０が円周方向に形成されている。該エアレーション生起部２０は、前記回転部材の軸方向に沿った微細な溝２１が円周方向に複数配置されて構成されている。

【0032】

回転部材の軸方向に沿った微細な溝２１は、代表的には図７に詳細に示すように、相互に平行で一定のピッチの複数の直線状の凹凸（本発明においては、「周期構造の溝」ともいう。）であるが、これに限らず、非周期構造でもよい。図７（ａ）には、溝２１の断面形状が角形である周期構造の溝が、また、図７（ｂ）には、溝２１の断面形状が波形である周期構造の溝が示されている。溝２１の断面形状は、角形及び波形に限らず、他の形状でもよい。

【0033】

上記周期構造の溝は、後述するように、例えば、フェムト秒レーザにより形成される微細な構造である。
また、周期構造の溝は、回転軸２又はスリーブ４の外周面と面一に形成される場合の他、外周面に凹部を形成し、該凹部の底面に形成されてもよい。
図８は、図７のＡ−Ａ断面図であって、図（ａ）は、エアレーション生起部が回転部材の外周面上に設けられる場合を、また、図（ｂ）は、エアレーション生起部が回転部材の外周面に形成された凹部の底面に設けられる場合を示している。

【0034】

シールリップ部材と回転部材の外周面との摺動面を低摩擦化させるためには、被密封流体の種類、温度などによるが、通常、摺動面間に０．１μｍ〜１０μｍの液膜ｈが形成されるが、その場合、エアレーション生起部２０において、凹凸の頂点を結ぶような仮想平面をとると、該仮想平面は液膜ｈに応じて摺動面Ｓに対して面一あるいは下方に設定される。図８（ａ）には、摺動面Ｓと仮想平面との距離ｄ１＝０、すなわち、仮想平面が摺動面Ｓと面一の場合が示され、また、図８（ｂ）には、摺動面Ｓに形成された凹部２２の底部にエアレーション生起部２０が形成される場合が示されており、仮想平面は摺動面Ｓに対してｄ１＞０だけ低い位置に設定されている。
図１〜３に示されるように、リップシールのリップ１４または筒状リップ３５がエアレーション生起部２０の形成された回転軸２の外周面と摺接する場合、摺動面Ｓと仮想平面との距離ｄ１は、静止時の漏れ防止の観点から、０≦ｄ１≦２μｍに設定するのが望ましい。また、凹凸の頂点を結ぶ仮想平面と底部との深さｄ２は、０＜ｄ２≦２μｍの範囲が望ましく、ｄ１とｄ２との合計は、０＜ｄ１＋ｄ２≦２．５μｍが望ましい。
一方、図４〜６に示されるように、リップシールのリップ１４または筒状リップ３５がエアレーション生起部２０より大気側の回転軸２の外周面とも摺接する場合、摺動面Ｓと仮想平面との距離ｄ１は、ｄ１＝０〜１０ｈ、凹凸の頂点を結ぶ仮想平面と底部との深さｄ２は、ｄ２＝０．１〜１０ｈの範囲が望ましい。
さらに、エアレーション生起部２０の凹凸のピッチｐは、被密封流体の粘度に応じて設定されるが、図１〜６のいずれの場合も、０．１μｍ〜１００μｍが望ましい。被密封流体の粘度が高い場合、溝内に流体が十分に入り込めるようにピッチｐを大きくした方がよい。

【0035】

摺動面Ｓに形成された凹部２２の底部にエアレーション生起部２０が形成される場合、フェムト秒レーザにより、まず、凹部２２が形成され、その後続いて、エアレーション生起部２０が形成される。摺動面Ｓに形成された凹部２２の底部にエアレーション生起部２０が形成される場合、凹部２２内の空間に被密封流体が取り込むことができ、エアレーション生起部２０により大気側に漏れないようなエアレーションを多く生起することができる。

【0036】

相互に平行で一定のピッチの複数の直線状の凹凸を精度よく所定のピッチで配置した構造（周期構造の溝）であるエアレーション生起部２０は、例えば、フェムト秒レーザを用いて、摺動面Ｓの所定の領域に厳密に区画分けされ、さらに凹凸の方向を軸方向と平行に精度よくコントロールして形成される。
加工しきい値近傍の照射強度で直線偏光のレーザを基板に照射すると、入射光と基板の表面に沿った散乱光又はプラズマ波の干渉により、波長オーダーのピッチと溝深さを持つ凹凸状の周期構造が偏光方向に直交して自己組織的に形成される。この時、フェムト秒レーザをオーバーラップさせながら操作を行うことにより、その周期構造パターンを表面に形成することができる。

【0037】

このようなフェムト秒レーザを利用した周期構造の溝では、その方向性の制御が可能であり、加工位置の制御も可能であるため、所望の周期構造の溝の形成ができる。すなわち、円筒状の回転軸又はスリーブの外周面を回転させながらこの方法を用いれば、外周面に微細な周期パターンを形成することができる。そしてまたフェムト秒レーザを利用した加工方法では、リップタイプシールの潤滑性向上及び漏洩低減に有効なサブミクロンオーダーの深さの凹凸の形成が可能である。

【0038】

前記周期構造の溝の形成は、フェムト秒レーザに限らず、ピコ秒レーザや電子ビームを用いてもよい。また、前記周期構造の溝の形成は、周期構造の溝を備えた型を用いて円筒状の摺動面を回転させながらスタンプ又は刻印することにより行われてもよい。
さらに、外周面（摺動面）の凹部の底部に前記周期構造の溝を形成する場合には、エッチングで外周面に凹部を形成し、その後、フェムト秒レーザなどにより凹部の底部に周期構造の溝を形成させてもよい。さらに、フェムト秒レーザなどにより、外周面に周期構造のみ形成させ、その後、周期構造の溝の周囲にメッキあるいは成膜を行うことで囲いを形成させてもよい。

【0039】

図９は、図７に示すエアレーション生起部におけるエアレーションの生起状態を説明する図である。
回転軸２が矢印方向に回転すると、リップシールと前記回転部材との相対回転摺動により、回転部材２、４のエアレーション生起部２０の溝２１内においてエアレーションが発生する。この発生したエアレーションにより、エアレーションゾーンを境界に被密封流体である液体が遮断される。同時に、エアレーションゾーンは液体に比較して粘性が小さいため、リップシールと回転部材との摺動面の摩擦は小さくなる。

【0040】

摺動面Ｓに形成された凹部の底部にエアレーション生起部２０が形成される場合、凹部内の空間に被密封流体が取り込むことができ、エアレーションゾーンの厚みを大きくすることができる。

【0041】

上記のように、静止時には、リップの圧接により大気側Ａとは非連通となっているため漏れが防止されるとともに、起動時及び運転時には、エアレーション生起部２０内においてエアレーションを生起することができ、漏れを防止するとともに、摺動面Ｓの摺動トルクを低くし摩耗を低減することができる。

【0042】

以上、本発明の実施の形態を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態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。

【0043】

例えば、エアレーション生起部２０の回転部材の軸方向に沿った微細な溝２１は、相互に平行で一定のピッチの複数の直線状の凹凸に限らず、非周期構造でもよい。

【0044】

また例えば、溝２１の断面形状は角形または波形に限らず、他の形状でもよい。

【0045】

また例えば、周期構造の溝は、フェムト秒レーザにより形成される場合に限らず、ピコ秒レーザや電子ビームを用いてもよい。

【0046】

また例えば、エアレーション生起部２０の回転部材の軸方向に沿った微細な溝２１は、回転軸２又はスリーブ４の外周面と面一に形成される場合の他、外周面に凹部２２を形成し、該凹部の底面に形成されてもよい。

【0047】

なお、回転部材の軸方向に沿った微細な溝を設けた場合、上記実施の形態で説明したとおり、エアレーションの効果を奏する。しかし、回転部材の軸方向に対して一定の角度をもって微細な溝を設けた場合は、エアレーションは発生するものの、溝の角度により次のような問題生じる。
例えば、溝の角度が軸方向に対して被密封流体を取り込む方向に傾斜している場合、エアレーションは発生するが、被密封流体が多く取り込まれ過ぎるため、遮断できずに漏れの原因になる。また、溝の角度が軸方向に対して被密封流体を送り出す方向に傾斜している場合、エアレーションが発生し難く、摩擦の原因となる。

【符号の説明】

【0048】

１ ハウジング
２ 回転軸
３ 回転軸貫通穴
４ スリーブ
１０ 軸封装置
１１ リップシール
１２ 補強環
１３ シールリップ部材
１４ リップ
１５ ガータスプリング
２０ エアレーション生起部
２１ 溝
２２ 凹部
３０ 軸封装置
３１ リップシール
３２ シールリップ部材
３３ 結合金属環
３４ 押え金属環
３５ 筒状リップ
Ｓ 回転部材の摺動面
Ｌ 被密封流体側
Ａ 大気側

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】