特許 6427778 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】6427778

(24)【登録日】2018年11月9日

(45)【発行日】2018年11月28日

(54)【発明の名称】メカニカルシール

(51)【国際特許分類】

   F16J 15/38 20060101AFI20181119BHJP

   F04D 29/12 20060101ALN20181119BHJP

【ＦＩ】

   F16J15/38

   !F04D29/12 B

【請求項の数】2

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2015-557867(P2015-557867)

(86)(22)【出願日】2015年1月15日

(86)【国際出願番号】JP2015050938

(87)【国際公開番号】WO2015108107

(87)【国際公開日】20150723

【審査請求日】2017年7月27日

(31)【優先権主張番号】特願2014-6490(P2014-6490)

(32)【優先日】2014年1月17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】100125357

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 剛

(74)【代理人】

【識別番号】100085006

【弁理士】

【氏名又は名称】世良 和信

(74)【代理人】

【識別番号】100100549

【弁理士】

【氏名又は名称】川口 嘉之

(74)【代理人】

【識別番号】100096873

【弁理士】

【氏名又は名称】金井 廣泰

(74)【代理人】

【識別番号】100131532

【弁理士】

【氏名又は名称】坂井 浩一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100155871

【弁理士】

【氏名又は名称】森廣 亮太

(72)【発明者】

【氏名】吉野 顯

【審査官】 保田 亨介

(56)【参考文献】

【文献】 実開平０４−０４１１６０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭５０−０１７６５１（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｊ １５／３４−１５／３８

Ｆ０４Ｄ １／００−１３／１６

Ｆ０４Ｄ １７／００−１９／０２

Ｆ０４Ｄ ２１／００−２５／１６

Ｆ０４Ｄ ２９／００−３５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転軸とハウジングとの間の環状隙間を封止し、前記ハウジング内を密封対象流体が密封される流体側と大気側とに分けるメカニカルシールであって、
前記回転軸と共に回転する回転環と、
前記ハウジングに対して固定され、前記回転環よりも前記回転軸の軸線方向の前記大気側に設けられる固定環と、
前記回転軸の外周面に内周面が固定される筒状の軸固定部と、前記軸固定部の端部のうち前記軸線方向の前記流体側の端部から径方向外側に向かって延びるフランジ部と、前記回転環を保持する回転環保持部と、を有する環状のスリーブと、
前記回転環と前記スリーブとの間の環状隙間を封止する環状の第１シール部材と、
前記ハウジングの内周面に外周面が固定される筒状のハウジング固定部と、前記ハウジング固定部の端部のうち前記軸線方向の前記大気側の端部から径方向内側に向かって延びるフランジ部と、前記フランジ部の径方向内側の端部から軸線方向における前記流体側に延びて前記固定環を保持する固定環保持部と、を有する環状のカートリッジと、
前記ハウジング固定部の内部に流入した密封対象流体の液圧を前記軸線方向の前記大気側から受けて該液圧を前記固定環に伝える受圧部を有し、前記固定環と前記固定環保持部との間の環状隙間を封止する環状の第２シール部材と、
を備え、
前記回転環は、前記軸線方向の前記大気側の端面において前記固定環と摺動する摺動面を有する摺動部と、前記摺動部の径方向外側の端部から前記軸線方向の前記流体側に延びて前記回転環保持部によって保持される被保持部とを備え、
前記スリーブに対して固定して、又は一体に設けられ、前記スリーブのフランジ部と前記被保持部とで形成される空間に流入した密封対象流体の液圧を前記軸線方向の前記流体側から受ける第１シール部材から圧力を受けて、前記第１シール部材から前記回転環に伝わる流体側から大気側へ向かう方向の力を低減するよう構成された、環状の圧力受け部材を備えることを特徴とするメカニカルシール。

【請求項2】

前記被保持部の内周径の長さが前記受圧部の外径の最小径の長さ以上であ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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、メカニカルシールに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、自動車用ウォーターポンプにおいて、ハウジングとシャフトとの間の環状隙間を封止するためにメカニカルシールが装着されるものが知られている。メカニカルシールが装着されることにより、ハウジング内が、密封対象流体が密封される密封対象流体側（ポンプ室）と大気側（ベアリング室）とに分けられる。

【0003】

近年エンジンの熱効率向上のため最適な運転温度域が以前よりも高くなっていることや、ウォーターポンプの小型化、高性能化のための高速回転化などにより、密封対象流体側（ポンプ室）の圧力が高くなる傾向にある。

【0004】

密封対象流体側の圧力が高くなることにより、メカニカルシールの回転側と固定側に加わる圧力バランスに差が生じ、回転側でスリーブとメイティングリング（回転環）との間の環状隙間を封止するカップガスケットが軸方向に移動する虞がある。カップガスケットが移動すると、密封性が不安定になってしまう。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１１−７４９６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

そこで、特許文献１は、回転側のメイティングリングと固定側のシールリングとが互いに摺動するメカニカルシールにおいて、メイティングリング１２０の内径Ｒ２をゴム製ベローズの外径の最小径Ｒ３以上とすることにより、メイティングリング１２０に軸線方向の密封対象流体側から加わる圧力を小さくする構成が開示されている。

【0007】

ここで、図６を用いて、従来のメカニカルシールの構成と比較しつつ特許文献１のメカニカルシールの構成の詳細について説明する。図６（ａ）は従来のメカニカルシールの構成を示す模式的断面図であり、図６（ｂ）は特許文献１のメカニカルシールの構成を示す模式的断面図である。

【0008】

メカニカルシールは、シャフト２００側に固定される回転環としてのメイティングリング１２０と、ハウジング３００側に固定される固定環としてのシールリング１１０とが、シャフト２００の回転に伴うメイティングリング１２０の回転により互いに摺動する構成である。ここで、メイティングリング１２０の端面とシールリング１１０の端面のうち、それらが互いに摺動する部分を摺動面と定義する。そして、図６に示すように、摺動面の最大径をＲ１、メイティングリング１２０の内径Ｒ２、ゴムベローズ１７０の外径の最小径をＲ３と定義する。

【0009】

特許文献１に記載されるように、Ｒ２をＲ３以上に設定することにより、メカニカルシールの回転側と固定側に加わる圧力バランスの差を小さくすることができる。これは、Ｒ２をＲ３以上に設定することにより、密封対象流体の液圧によりメイティングリング１２０が軸線方向の固定側に余分に押圧される力は、最大であってもカップガスケット４０の内径及びメイティングリング１２０の内径間の円環状の面積分の僅少なものとできるためである。

【0010】

しかしながら、Ｒ２をＲ３以上に設定するには、従来例の図６（ａ）に示す構成と比較して、メイティングリング１２０の径を大きくする必要があり（図６（ｂ）参照）、メイティングリング１２０の径が大きくなると周速が速くなるため、摺動面において摩耗が生じやすくなり耐久性が低下してしまう虞がある。

【0011】

そこで、本発明は、耐久性を維持しつつシール性を安定させることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。

【0013】

すなわち、本発明のメカニカルシールは、
回転軸とハウジングとの間の環状隙間を封止し、前記ハウジング内を密封対象流体が密封される流体側と大気側とに分けるメカニカルシールであって、
前記回転軸と共に回転する回転環と、
前記ハウジングに対して固定され、前記回転環よりも前記回転軸の軸線方向の前記大気側に設けられる固定環と、
前記回転軸の外周面に内周面が固定される筒状の軸固定部と、前記軸固定部の端部のうち前記軸線方向の前記流体側の端部から径方向外側に向かって延びるフランジ部と、前記回転環を保持する回転環保持部と、を有する環状のスリーブと、
前記回転環と前記スリーブとの間の環状隙間を封止する環状の第１シール部材と、
前記ハウジングの内周面に外周面が固定される筒状のハウジング固定部と、前記ハウジング固定部の端部のうち前記軸線方向の前記大気側の端部から径方向内側に向かって延びるフランジ部と、前記フランジ部の径方向内側の端部から軸線方向における前記流体側に延びて前記固定環を保持する固定環保持部と、を有する環状のカートリッジと、
前記ハウジング固定部の内部に流入した密封対象流体の液圧を前記軸線方向の前記大気側から受けて該液圧を前記固定環に伝える受圧部を有し、前記固定環と前記固定環保持部との間の環状隙間を封止する環状の第２シール部材と、
を備え、
前記回転環は、前記軸線方向の前記大気側の端面において前記固定環と摺動する摺動面を有する摺動部と、前記摺動部の径方向外側の端部から前記軸線方向の前記流体側に延びて前記回転環保持部によって保持される被保持部とを備え、
前記スリーブに対して固定して、又は一体に設けられ、前記スリーブのフランジ部と前記被保持部とで形成される空間に流入した密封対象流体の液圧を前記軸線方向の前記流体側から受ける第１シール部材から圧力を受ける環状の圧力受け部材を備えることを特徴とする。

【0014】

上記構成によると、カートリッジの筒状のハウジング固定部の内部に流入した密封対象流体の液圧により、第２シール部材の受圧部が軸線方向の大気側から密封対象流体側に向かう方向に力を受ける。受圧部が受けた液圧は固定環に伝わり、軸線方向の大気側から密封対象流体側に向かう方向に固定環が回転環を押すこととなる。
一方、スリーブのフランジ部と回転環の被保持部とで形成される空間に流入した密封対象流体の液圧により、第１シール部材は軸線方向の密封流体側から大気側に向かう方向に力を受ける。
ここで、圧力受け部材がスリーブに対して固定して、又は一体に設けられており、第１シール部材が液圧を受けることにより、圧力受け部材が第１シール部材から力を受ける。そのため、密封対象流体の液圧により、第１シール部材が軸線方向の流体側から大気側に向かう方向に受けた力は、回転環に伝わらない。
このため、密封対象流体の液圧により軸線方向の流体側から大気側へ前記回転環が前記固定環を押す力は、摺動面の最大径と回転環の被保持部の内径間の円環状の面積分にしか働かない。したがって、密封対象流体の液圧が大きくなった場合であっても、回転環が固定環を押す力が過度に大きくなることを抑制することができる。

【0015】

また、上記構成によると、圧力受け部材が設けられることにより、第１シール部材の軸線方向への移動が規制されており、第１シール部材が軸線方向に移動することにより密封性が不安定になることはない。また、上記構成によると、特許文献１に記載される構成のように回転環の径を大きくする必要がないため、回転環の周速が大きくなることを抑制でき、固定環との摺動面における摩耗を抑制し、耐久性を維持することができる。

【0016】

また、回転環の被保持部の内周径の長さが第２シール部材の受圧部の最小径の長さ以上であると好適である。この構成によれば、密封対象流体の液圧により、回転環が固定環を押す力が、固定環が回転環を押す力より大きくなることがない。

【発明の効果】

【0017】

以上説明したように、本発明によれば、耐久性を維持しつつシール性を安定させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】図１は、本発明の実施例のメカニカルシールが適用されるウォータ―ポンプを示す模式的断面図

【図2】図２は、本発明の実施例１に係るメカニカルシールの装着状態を示す模式的断面図

【図3】図３は、スリーブとメイティングリングとの係合について説明する図

【図4】図４は、本発明の実施例２に係るメカニカルシールの装着状態を示す模式的断面図

【図5】図５は、本発明の実施例３に係るメカニカルシールの装着状態を示す模式的断面図

【図6】図６は、従来例のメカニカルシールの装着状態を示す模式的断面図

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施の形態に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

【0020】

（実施例）
図１〜５を参照して、本発明の実施例に係るメカニカルシールについて説明する。

【0021】

＜メカニカルシールの適用例＞
まず、図１を参照して、本発明の実施例に係るメカニカルシール１００の適用例を説明する。図１は、本発明が適用される液体ポンプとしてのウォーターポンプ１０を示す模式的断面図である。図１に示すように、ウォーターポンプ１０の筐体をなす筒状のウォータポンプハウジング（以下、単にハウジングという）３００には、回転軸としてのシャフト２００がベアリング１３を介して回転自在に支承されている。このシャフト２００の図１中左端にはインペラ１４が固設され、図１中右端にはプーリー１８が固設されて図示しない外部駆動源より駆動力を得ている。ハウジング３００とシャフト２００との間に設けられるメカニカルシール１００によって、ベアリング１３が位置する大気室としてのベアリング室１６（大気（Ａ）側）とインペラ１４が位置する液室としてのポンプ室１７（密封対象流体（Ｆ）側）とが区画されている。ウォーターポンプ１０は、インペラ１４の回転によりポンプ室１７に満たされる冷却水を吐出して外部駆動源を冷却する。

【0022】

（実施例１）
＜メカニカルシールの構成＞
図２、図３を参照して、本発明の実施例１に係るメカニカルシールについて説明する。図２は、本発明の実施例１に係るメカニカルシールの装着状態を示す模式的断面図である。図３は、スリーブとメイティングリングとの係合について説明する図であって、シャフトの軸線方向（以下、単に軸線方向という）から見た断面図である。

【0023】

メカニカルシール１００は、シャフト２００とハウジング３００との間の環状隙間を封止し、ハウジング３００内の密封対象流体が外部に漏れてしまうことを抑制する。そして、メカニカルシール１００は、ハウジング３００内を密封対象流体が密封される流体側としての密封対象流体（Ｆ）側と大気（Ａ）側とに分ける。図２中において、メカニカルシール１００を介して左側が密封対象流体（Ｆ）側であり、メカニカルシール１００を介して右側が大気（Ａ）側である。なお、本実施例において密封対象流体とは、上述したように冷却水である。

【0024】

メカニカルシール１００は、ハウジング３００に対して固定される固定環としてのシールリング１１０と、シャフト２００と共に回転する回転環としてのメイティングリング１２０と、シールリング１１０をメイティングリング１２０に対して押圧する押圧部材としてのスプリング１５０とを備えている。なお、スプリング１５０は、後述するカートリッジ１６０のフランジ部１６２とケース１８０との間に設けられ、ケース１８０とゴムベローズ１７０を介してシールリング１１０をメイティングリング１２０に向けて押圧する。

【0025】

シールリング１１０は、メイティングリング１２０よりも軸線方向の大気（Ａ）側に設けられる。シャフト２００が回転することにより、シールリング１１０の端面１１０ａとメイティングリング１２０の端面１２０ａとが摺動する。これら端面のうち互いに摺動する部分を摺動面という。このように、シールリング１１０とメイティングリングの端面が互いに摺動することにより、密封対象流体が大気（Ａ）側に漏れないようにシールされている。

【0026】

また、メカニカルシール１００は、シャフト２００に固定されるスリーブ１３０を備えている。スリーブ１３０は、シャフト２００の外周面に内周面が固定される筒状の軸固定部１３１と、軸固定部１３１の端部のうち軸線方向の密封対象流体（Ｆ）側の端部から径方向外側に向かって延びるフランジ部１３２を有している。さらに、スリーブ１３０は、フランジ部１３２の径方向外側の端部から軸線方向の大気（Ａ）側に延びてメイティングリング１２０を保持する回転環保持部１３３を有する。なお、本実施例においては、回転環について、図２に示すようにフランジ部１３２の径方向外側の端部から軸線方向の大気（Ａ）側に延びる構成としたが、本発明においてはこれに限定されるものではない。すなわち、回転環保持部が軸線方向の大気（Ａ）側に延びておらず、フランジ１３２と同じ方向に延びる構成であってもよい。

【0027】

図３に示すように、メイティングリング１２０の外周面には軸線方向に延びる複数の溝１２０ｂが形成されている。本実施例においては、溝１２０ｂを４つ形成した。この溝１２０ｂにスリーブ１３０の回転環保持部１３３が係合することにより、スリーブ１３０がメイティングリング１２０を保持する。このように、スリーブ１３０がメイティングリング１２０を保持することにより、シャフト２００と共に回転するスリーブ１３０の回転に伴い、回転環としてのメイティングリング１２０が回転する。

【0028】

また、図２に示すように、実施例１のメイティングリング１２０は、軸線方向の大気（Ａ）側の端面１２０ａにおいてシールリング１１０と摺動する摺動面を有する摺動部１２１と、摺動部１２１の径方向外側の端部から軸線方向の密封対象流体（Ｆ）側に延びて、回転環保持部１３３によって保持される被保持部１２２を有している。上記溝１２０ｂは、メイティングリング１２０の被保持部１２２の外周面に設けられている。

【0029】

さらに、実施例１のメカニカルシール１００は、メイティングリング１２０とスリーブ１３０との間の環状隙間を封止する第１シール部材としてのゴム製のＯリング１４０を有している。

【0030】

また、実施例１のメカニカルシール１００は、スリーブ１３０のフランジ部１３２に固定されており、Ｏリング１４０よりも軸線方向における大気（Ａ）側でＯリング１４０に接触して、Ｏリング１４０から力を受ける環状の圧力受け部材としてのホルダー５００を有している。このホルダー５００は、メイティングリング１２０に非接触に設けられる。ただし、圧力受け部材としてのホルダーは、Ｏリング１４０からの力を受けてメイティングリング１２０に伝わる力を低減する構成であれば、メイティングリング１２０に接触する構成であっても良い。

【0031】

Ｏリング１４０は、スリーブ１３０のフランジ部１３２とメイティングリング１２０の筒状の被保持部１２２の内周面１２２ａとホルダー５００とによって形成される空間内で、内周面１２２ａとホルダー５００によって挟持されている。この時、フランジ部１３２と摺動部１２１とＯリング１４０とによって隙間Ｂが形成され、この隙間Ｂには、スリーブ１３０の回転環保持部１３３と、メイティングリング１２０の溝１２０ｂとの間の隙間から流入してきた密封対象流体が存在する。

【0032】

なお、本実施例において、ホルダー５００は、スリーブ１３０のフランジ部１３２に対してレーザによる縫い付け溶接により溶接固定されている。ただし、固定方法はこれに限られるものではなく、ホルダー５００をスリーブに対して固定できるものであれば他の方法でも良く、例えば、ロウ付けや接着でも良い。また、本実施例においては、圧力受け部材としてのホルダーが別体としてスリーブ１３０に固定される構成を示したが、これに限られるものではなく、スリーブ１３０に対して一体の構成であってもよい。

【0033】

また、実施例１のメカニカルシール１００は、固定環としてのシールリング１１０を保持するカートリッジ１６０を有している。カートリッジ１６０は、ハウジング３００の内周面に外周面が密着固定される筒状のハウジング固定部１６１と、ハウジング固定部１６１の端部のうち軸線方向における大気（Ａ）側の端部から径方向内側に向かって延びるフランジ部１６２とを有している。また、カートリッジ１６０は、フランジ部１６２の径方向内側の端部から軸線方向における密封対象流体（Ｆ）側に延びてシールリング１１０を保持する固定環保持部１６３を有している。なお、ハウジング固定部１６１とハウジング３００との間の隙間は不図示のシール部材により隙間なくシールされている。

【0034】

また、カートリッジ１６０の固定環保持部１６３の外周面には径方向内側に凹む回り止め部１６３ａが形成されており、一方、シールリング１１０の内周面には径方向内側に突起する突起部１１０ｃが形成されている。突起部１１０ｃが回り止め部１６３ａに引っかかることにより、シールリング１１０がカートリッジ１６０に対して回転することはない。なお、回り止め部１６３ａ、突起部１１０ｃは図２中において破線で示す。

【0035】

さらに、実施例１のメカニカルシール１００は、カートリッジ１６０の固定環保持部１６３とシールリング１１０との間の環状隙間を封止する第２シール部材としてのゴムベローズ１７０を有している。ゴムベローズ１７０は、カートリッジ１６０の固定環保持部１６３の外周面に密着する密着部１７１と、密着部１７１の端部のうち軸線方向における密封対象流体（Ｆ）側の端部から径方向外側に突出する受圧部１７２とを有している。受圧部１７２は、ハウジング固定部１６１の内部に流入した密封対象流体の圧力を軸線方向における大気（Ａ）側から受ける。

【0036】

さらに、実施例１のメカニカルシール１００は、ゴムベローズ１７０の密着部１７１をカートリッジ１６０のハウジング固定部１６１に対して締め付ける（抱かせる）環状の締め付け部材としてのドライビングバンド１９０を有している。また、ゴムベローズ１７０の受圧部１７２を保持し、スプリング１５０からの押圧力を受けるケース１８０を有している。ドライビングバンド１９０とケース１８０によって、ゴムベローズ１７０の軸線方向、径方向の移動が規制される。このような構成により、シールリング１１０とカートリッジ１６０との間の環状隙間がゴムベローズ１７０によりシールされる。なお、本実施例においては、第２シール部材としてゴムベローズを用いた構成について説明したが、本発明においてはこれに限定されるものではない。

【0037】

上述した固定側の各部材であるシールリング１１０、スプリング１５０、ゴムベローズ１７０、ケース１８０、ドライビングバンド１９０は、カートリッジ１６０によって一体的にカートリッジ化されている。なお、本実施例において、スリーブ１３０、カートリッジ１６０、ケース１８０、ホルダー５００は、ＳＵＳ（ステンレス鋼）からなるが、応力に耐え得る部材であればそれに限られるものではない。

【0038】

＜実施例１のメカニカルシールの優れた点＞
次に、図２を参照して実施例１のメカニカルシールの優れた点について説明する。ここで、メイティングリング１２０の端面１２０ａとシールリング１１０の端面１１０ａのうちそれらが互いに摺動する部分を摺動面、摺動面の最大径を摺動径Ｒ１と定義する。また、図２に示すように、メイティングリング１２０の被保持部１２２の内周径Ｒ２、ゴムベローズ１７０の外径の最小径Ｒ３と定義する。

【0039】

密封対象流体の液圧Ｐによりゴムベローズ１７０の受圧部１７２が力を受けることにより、シールリング１１０がメイティングリング１２０を押す力Ｗ１は、摺動径Ｒ１とゴムベローズ１７０の外径の最小径Ｒ３間の円環状の面積分に働く。その円環状の面積Ｓ１（＝（Ｒ１^２−Ｒ３^２）π）を用いて、Ｗ１＝Ｓ１×Ｐとなる。また、スプリング１５０のスプリング力Ｗｓとすると、実際にシールリング１１０がメイティングリング１２０を押す力は、Ｗ１＋Ｗｓで表される。

【0040】

密封対象流体の液圧ＰはＯリング１４０に作用するが、そのＯリング１４０に作用した力はホルダー５００が受け、この時ホルダー５００はスリーブ１３０のフランジ部１３２に接合されているため、フランジ部１３２が力を受けることになる。従って、メイティングリング１２０がシールリング１１０を押す力Ｗ２は、摺動径Ｒ１とメイティングリング１２０の被保持部１２２の内周径Ｒ２間の円環状の面積分に働く。その円環状の面積Ｓ２（＝（Ｒ１^２−Ｒ２^２）π）を用いて、Ｗ２＝Ｓ２×Ｐとなる。

【0041】

ここで、Ｏリング１４０は、空間Ｂに流入した密封対象流体により密封対象流体（Ｆ）側から大気（Ａ）側に向かう方向に液圧Ｐを受ける。しかし、本実施例においては、Ｏリング１４０は、大気（Ａ）側で接触するホルダー５００により保持されており、ホルダー５００はメイティングリング１２０の摺動部１２１の軸線方向における密封対象流体（Ｆ）側の端面と非接触であるため、密封対象流体の液圧ＰによりＯリング１４０が受ける力はメイティングリング１２０に伝わらない。

【0042】

したがって、実施例１の構成において、メイティングリング１２０がシールリング１１０を押す力はＷ２のみである。そして、Ｓ１＞Ｓ２より、Ｗ１＞Ｗ２であり、当然にＷ１＋Ｗｓ＞Ｗ２が成立する。したがって、密封対象流体の液圧Ｐが高くなっても、メイティングリング１２０がシールリング１１０側に移動することはない。

【0043】

また、Ｏリング１４０は、ホルダー５００によって保持されており、軸線方向における密封対象流体（Ｆ）側から大気（Ａ）側への移動が規制されているため、密封対象流体の液圧Ｐが高くなっても、大気側へ移動することはない。したがって、図６（ａ）に示す従来例の構成と比較して、メイティングリング１２０とスリーブ１３０との間の環状隙間の密封性が安定する。

【0044】

また、実施例１においては、メイティングリング１２０の外径を図６（ａ）に示す従来例の構成から大きくする必要がない。そのため、図６（ｂ）に示す構成と比較して、メイティングリング１２０の周速が大きくないため、摺動面において摩耗が発生しにくく耐久性がある。

【0045】

なお、本実施例の構成を図２に示したが、本発明はこれに限られるものではない。すなわち、図２に示す構成にのみならず、少なくとも被保持部１２２の内周径Ｒ２がゴムベローズ１７０の外径の最小径Ｒ３以上の構成であれば、本発明の効果を得ることができる。仮に、Ｒ２とＲ３が同じであった場合、Ｗ１＝（Ｒ１^２−Ｒ３^２）π×Ｐとなり、Ｗ２＝（Ｒ１^２−Ｒ３^２）π×Ｐとなる。すなわち、Ｗ１＝Ｗ２となる。ここで、シールリング１１０がメイティングリング１２０を押す力は、液圧によるＷ１のみでなくスプリング１５０によるＷｓも働いている。すなわち、Ｗｓ＞０より、Ｗ１＋Ｗｓ＞Ｗ２が成立する。このように、少なくともＲ２≧Ｒ３が成立すれば本実施例と同様の効果を得ることが出来る。さらにいうと、Ｒ２とＲ３との関係によらず、スプリング力Ｗｓを調整することにより、Ｗ１＋Ｗｓ＞Ｗ２が成立する関係であれば本実施例と同様の効果を得ることができる。本実施例においては、この関係を満たすようにするために、すなわち、メイティングリング１２０がシールリング１１０を押す力を、シールリング１１０がメイティングリング１２０を押す力よりも小さくなるようにするためにホルダー５００を設けている。

【0046】

また、本実施例においては、図２に示すように、被保持部１２２の内周径Ｒ２＜摺動径Ｒ１とする構成について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。Ｒ２≧Ｒ１である場合は、メイティングリング１２０がシールリングを押す力Ｗ２が０となる。この場合であっても、メイティングリング１２０とシールリング１１０との圧力バランスは保たれ本実施例の効果を得ることができる。

【0047】

（実施例２）
次に、図４を参照して、本発明の実施例２に係るメカニカルシールについて説明する。図４は、本発明の実施例２に係るメカニカルシールの装着状態を示す模式的断面図である。実施例２においては、第１シール部材の構成が異なることを除いては、実施例１と同様であるため、同一の構成については同一の符号を用いてその説明は省略する。

【0048】

実施例２においては、実施例１で用いたＯリング１４０に代えて、図６に示す従来のカップガスケット４０の形状に類似させたシール部材２４０を用いる。このシール部材２４０は、断面が略円形状の本体部２４１と、本体部２４１から径方向外側に延びる延び部２４２を有する構成である。延び部２４２を有することにより軸線方向におけるシール部材２４０の位置決めが安定し、メイティングリング１２０とスリーブ１３０との間の環状隙間の密封性が向上する。

【0049】

延び部２４２には、液圧の影響を受けないようにするため、スリーブ１３０のフランジ部１３２との間にわずかに隙間ができるようにスリット２４２ａが設けられている。このようにスリット２４２ａが設けられることにより、延び部２４２は密封対象流体の液圧により押されることはなく、液圧はシール部材２４０の本体部２４１に作用することとなる。

【0050】

以上述べたように、実施例２においては、実施例１よりも第１シール部材の密封性を安定させつつ、実施例１と同様の効果を得ることができる。

【0051】

（実施例３）
次に、図５を参照して、本発明の実施例３に係るメカニカルシールについて説明する。図５は、本発明の実施例３に係るメカニカルシールの装着状態を示す模式的断面図である。実施例３においては、スリーブ、圧力受け部材としてのホルダーの構成が異なることを除いては、実施例１と同様であるため、同一の構成については同一の符号を用いてその説明は省略する。

【0052】

実施例１においては、メイティングリング１２０の被保持部１２２の内周面１２２ａとホルダー５００によって、Ｏリング１４０を径方向で挟持する構成について説明した。本実施例においては、メイティングリング１２０の被保持部１２２の内周面１２２ａとスリーブ２３０によって、Ｏリング１４０を径方向で挟持する構成について示す。

【0053】

図５に示すように、実施例３のスリーブ２３０は、軸固定部２３１よりも径の大きい段差部２３５を有している。そして、段差部２３５とメイティングリング１２０の被保持部１２２の内周面１２２ａとで、Ｏリング１４０を径方向で挟持する。また、円板状のホルダー６００が、Ｏリング１４０より軸線方向の大気（Ａ）側でＯリング１４０に接触して設けられている。

【0054】

このような構成により、ホルダー６００は、Ｏリング１４０により環状隙間が封止された部分よりも、大気（Ａ）側に設けられることとなる。そのため、ホルダー６００をスリーブ２３０に対して、完全に密封して固定する必要がない。すなわち、スポット溶接を円周上数か所に行うような固定方法で、ホルダー６００をスリーブ２３０に対して固定すればよい。

【0055】

以上述べたように、実施例３においては、実施例１よりも圧力受け部材としてのホルダー６００をスリーブ２３０に対して簡易な方法で固定し、実施例１と同様の効果を得ることが出来る。

【符号の説明】

【0056】

１００ メカニカルシール
１１０ シールリング（固定環）
１１０ａ 端面
１１０ｃ 突起部
１２０ メイティングリング（回転環）
１２０ａ 端面
１２０ｂ 溝
１２１ 摺動部
１２２ 被保持部
１２２ａ 内周面
１３０、２３０ スリーブ
１３１ 軸固定部
１３２ フランジ部
１３３ 回転環保持部
１４０ Ｏリング（第１シール部材）
１５０ スプリング（押圧部材）
１６０ カートリッジ
１６１ ハウジング固定部
１６２ フランジ部
１６３ 固定環保持部
１６３ａ 回り止部
１７０ ゴムベローズ（第２シール部材）
１７１ 密着部
１７２ 受圧部
１８０ ケース
１９０ ドライビングバンド
２００ シャフト（回転軸）
２４０ シール部材
２４１ 本体部
２４２ 延び部
２４２ａ スリット
３００ ハウジング
５００、６００ ホルダー（圧力受け部材）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】