特開 2023-134993 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】P2023134993

(43)【公開日】2023-09-28

(54)【発明の名称】メカニカルシール

(51)【国際特許分類】

   F16J 15/34 20060101AFI20230921BHJP

【ＦＩ】

F16J15/34 K

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022039982

(22)【出願日】2022-03-15

(71)【出願人】

【識別番号】000229737

【氏名又は名称】日本ピラー工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000280

【氏名又は名称】弁理士法人サンクレスト国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】松本 良太

(72)【発明者】

【氏名】福村 太希

(72)【発明者】

【氏名】林 将史

【テーマコード（参考）】

3J041

【Ｆターム（参考）】

3J041AA02

3J041BA03

3J041DA05

(57)【要約】

【課題】メカニカルシールにおいて、機内空間の密封流体の圧力によって静止密封環を回転密封環側へ押す力が得られる構成でありながら、背圧室の構造が複雑であっても、その背圧室に密封流体または洗浄液を残留させない。
【解決手段】メカニカルシール１０は、回転密封環１１と、静止密封環１２とを備え、機内空間Ａ１と機外空間Ａ２とを区画する。メカニカルシール１０は、静止密封環１２の機外空間Ａ２側とケース１３の一部との間に設けられシールされている背圧室Ｋ１と、機内空間Ａ１と背圧室Ｋ１とを繋ぐ接続路４０とを備える。接続路４０は、キャビティ４３が形成されているブロック部４２と、キャビティ４３内を移動可能であってキャビティ４３を第一空間Ｑ１と第二空間Ｑ２とに区画するピストン４４とを有し、第一空間Ｑ１は機内空間Ａ１と繋がり、第二空間Ｑ２は背圧室Ｋ１と繋がり、第二空間Ｑ２および背圧室Ｋ１に作動用流体Ｗが設けられる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転軸と一体回転する回転密封環と、
前記回転密封環との間でシールするための静止密封環と、
前記静止密封環を支持すると共に回転機器に取り付けられるケースと、
を備え、前記回転機器の内部の機内空間と前記回転機器の外部の機外空間とを区画するメカニカルシールであって、
前記静止密封環の機外空間側と前記ケースの一部との間に設けられシールされている背圧室と、
前記機内空間と前記背圧室とを繋ぐ接続路と、
を備え、
前記接続路は、キャビティが形成されているブロック部と、前記キャビティ内を移動可能であって前記キャビティを第一空間と第二空間とに区画するピストンと、を有し、
前記第一空間は前記機内空間と繋がり、前記第二空間は前記背圧室と繋がり、
前記第二空間および前記背圧室に作動用流体が設けられる、
メカニカルシール。

【請求項2】

前記キャビティにおける前記ピストンの受圧面積が前記第一空間側と前記第二空間側とで異なる、請求項１に記載のメカニカルシール。

【請求項3】

前記ピストン及び前記キャビティは前記ケースに設けられていて、
前記ケースに、当該ケースの外部と前記第一空間とを繋ぐための外部接続口が設けられている、請求項１または請求項２に記載のメカニカルシール。

【請求項4】

前記接続路は、前記機内空間と前記第一空間とを繋ぐ中間流路を有し、
前記ピストンは前記キャビティのうち前記機内空間側に寄って位置し、
前記中間流路の流路長は、前記キャビティの軸長よりも短い、請求項１から請求項３のいずれか一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、メカニカルシールに関する。

【背景技術】

【0002】

各種回転機器において、その機器ケーシングと回転軸との間で内部の流体をシールする装置として、メカニカルシールが知られている（例えば、特許文献１参照）。メカニカルシールは、回転軸と一体回転する回転密封環と、機器ケーシング側に設けられ回転密封環との間でシールするための静止密封環とを備える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１６－２０５５０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

図５は、従来のメカニカルシールの断面図である。このメカニカルシール９０は、回転軸９９と一体回転する回転密封環９１と、回転密封環９１との間でシールするための静止密封環９２と、静止密封環９２を支持すると共に回転機器１００に取り付けられるケース９３とを備える。メカニカルシール９０は、回転機器１００の内部の機内空間Ａ１と、回転機器１００の外部の機外空間Ａ２とを区画する。

【0005】

静止密封環９２の機外側（図５では左側）とケース９３の一部９３ａとの間に、背圧室Ｋ１が設けられている。背圧室Ｋ１は、静止密封環９２とケース９３との間に設けられているＯリング９４，９５によってシールされている。静止密封環９２に、機内空間Ａ１と背圧室Ｋ１とを繋ぐ流路９６が設けられている。機内空間Ａ１の密封流体は流路９６を通じて背圧室Ｋ１に入り、機内空間Ａ１と背圧室Ｋ１とは同じ圧力（内圧）となる。

【0006】

機内空間Ａ１の密封流体の圧力が機外空間Ａ２の圧力（例えば大気圧）よりも高くなることで、その密封流体の圧力によって、静止密封環９２を回転密封環９１に押し付けることができる。これにより、静止密封環９２と回転密封環９１との間のシール性能を確保することが可能となる。

【0007】

背圧室Ｋ１の形状が複雑になると、例えば回転機器において密封流体の変更またはメンテナンスの際、背圧室Ｋ１の密封流体を外部へ排出することが困難となり、密封流体が残留することがある。また、背圧室Ｋ１に洗浄液を供給して洗浄作業を行う場合、その洗浄液の排出も困難となる。背圧室Ｋ１に、古い密封流体または洗浄液が残留すると、その残留した液が、新たな密封流体に悪影響を及ぼす可能性がある。

【0008】

そこで、本開示は、機内空間の密封流体の圧力によって静止密封環を回転密封環側へ押す力が得られる構成でありながら、背圧室の構造が複雑であっても、その背圧室に密封流体または洗浄液が残留しない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】

【0009】

（１）本開示のメカニカルシールは、回転軸と一体回転する回転密封環と、前記回転密封環との間でシールするための静止密封環と、前記静止密封環を支持すると共に回転機器に取り付けられるケースと、を備え、前記回転機器の内部の機内空間と前記回転機器の外部の機外空間とを区画するメカニカルシールであって、前記静止密封環の機外空間側と前記ケースの一部との間に設けられシールされている背圧室と、前記機内空間と前記背圧室とを繋ぐ接続路と、を備え、前記接続路は、キャビティが形成されているブロック部と、前記キャビティ内を移動可能であって前記キャビティを第一空間と第二空間とに区画するピストンと、を有し、前記第一空間は前記機内空間と繋がり、前記第二空間は前記背圧室と繋がり、前記第二空間および前記背圧室に作動用流体が設けられる。

【0010】

本開示のメカニカルシールによれば、機内空間の密封流体の圧力によってピストンが押されることで、作動用流体を介して、静止密封環を回転密封環側へ押す力が得られる。密封流体が接する範囲は、キャビティのうち第一空間側である。このため、背圧室に密封流体または洗浄液が残留しない。

【0011】

（２）好ましくは、前記キャビティにおける前記ピストンの受圧面積が前記第一空間側と前記第二空間側とで異なる。この場合、機内空間の密封流体の圧力に対して所定の割合の圧力に基づく力を静止密封環に与えることが可能となる。例えば、密封流体の圧力よりも大きな圧力に基づく力を静止密封環に与えることが可能となる。このため、密封流体が低圧の場合であっても、比較的大きな力で静止密封環を回転密封環側へ押すことが可能となる。

【0012】

（３）好ましくは、前記ピストン及び前記キャビティは前記ケースに設けられていて、前記ケースに、当該ケースの外部と前記第一空間とを繋ぐための外部接続口が設けられている。この場合、外部接続口を通じて、密封流体の洗浄、滅菌などの処理を行うことが可能となる。

【0013】

（４）好ましくは、前記接続路は、前記機内空間と前記第一空間とを繋ぐ中間流路を有し、前記ピストンは前記キャビティのうち前記機内空間側に寄って位置し、前記中間流路の流路長は、前記キャビティの軸長よりも短い。この場合、機内空間とキャビティの第一空間とを繋ぐ中間流路が短くなり、密封流体の接液範囲が狭くなる。接続路において、密封流体を洗浄すべき範囲が狭くなり、また、洗浄液の残留防止にも貢献する。

【発明の効果】

【0014】

本開示のメカニカルシールによれば、機内空間の密封流体の圧力によって静止密封環を回転密封環側へ押す力が得られる構成でありながら、背圧室の構造が複雑であっても、その背圧室に密封流体または洗浄液が残留しない構成を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】メカニカルシールの断面図である。

【図2】図１と異なる面におけるメカニカルシールの断面図である。

【図3】接続路及びその周囲を示す断面図である。

【図4】メカニカルシールの変形例を示す断面図である。

【図5】従来のメカニカルシールの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

〔メカニカルシール全体について〕
図１は、メカニカルシール１０の断面図である。このメカニカルシール１０は、例えば撹拌機またはコンプレッサ等の回転機器７に用いられる。回転機器７は、回転軸８と、その回転軸８を包囲する機器ケーシング９とを備える。メカニカルシール１０は、回転軸８と機器ケーシング９との間において、回転機器７の内部の密封流体をシールする。回転軸８は、回転機器７が有する図外の軸受によって回転可能に支持されている。

【0017】

本開示の発明における方向について定義する。回転軸８の軸線Ｌに沿った方向及びその軸線Ｌに平行な方向を「軸方向」と定義する。その軸方向に関して、回転機器７の外部側（図１の左側）が軸方向一方側であり、これを「機外側」と称する。これに対して、回転機器７の内部側（図１の右側）が軸方向他方側であり、これを「機内側」と称する。機器ケーシング９と回転軸８との間となる回転機器７の内部の空間を「機内空間Ａ１」と称し、回転機器７の外部の空間を「機外空間Ａ２」と称する。前記軸線Ｌに直交する方向を「径方向」と定義する。前記軸線Ｌを中心とする円に沿った方向を「周方向」と定義する。つまり、回転軸８の回転方向が周方向となる。

【0018】

メカニカルシール１０は、機内空間Ａ１と機外空間Ａ２とを区画する。本実施形態では、機外空間Ａ２に大気が存在していて、機外空間Ａ２は大気圧にある。機内空間Ａ１に、密封流体が存在し、機内空間Ａ１の密封流体の圧力（内圧）は、機外空間Ａ２の圧力（大気圧）よりも高くなることがある。メカニカルシール１０は、機内空間Ａ１側の密封流体が機外空間Ａ２側へ流出するのを防ぐ。

【0019】

そのために、メカニカルシール１０は、一つの回転密封環１１と、一つの静止密封環１２とを備える。回転密封環１１と静止密封環１２との間が、密封流体の流出を防ぐシール部Ｓとなる。回転密封環１１は機外側に環状のシール面１１ａを有する。静止密封環１２は機内側に、前記シール面１１ａと対向する環状のシール面１２ａを有する。シール部Ｓの径方向内側及び軸方向一方側が、機外空間Ａ２と繋がる。シール部Ｓの径方向外側及び軸方向他方側が、機内空間Ａ１と繋がる。後にも説明するが、本実施形態では、対向するシール面１１ａ，１２ａ間にシールガスが供給される。

【0020】

メカニカルシール１０は、回転機器７に取り付けられるケース１３を備える。ケース１３は、機器ケーシング９に取り付けられる環状の第一ケース１４と、第一ケース１４の機外側に取り付けられる環状の第二ケース１５とを有する。第二ケース１５は、第一ケース１４よりも内径が小さい。第二ケース１５は、径方向外側の外周部１６と、外周部１６から径方向内方に延びて設けられている内周部１７と、内周部１７の径方向内側部から機内側に延びて設けられている筒部１８とを有する。第一ケース１４と第二ケース１５との間はＯリングなどのシール部材３３によってシールされている。

【0021】

メカニカルシール１０は、回転密封環１１を含む回転ユニット２１を備える。回転ユニット２１は、回転密封環１１の他に、スリーブ２２、及び円筒状の固定部材２３を有する。固定部材２３は、スリーブ２２を回転軸８と一体とするための部材である。固定部材２３は、回転軸８の一部に外嵌した状態となり、セットスクリュ２４によって回転軸８に固定される。

【0022】

スリーブ２２は、円筒状であり、回転軸８の他部に外嵌して設けられている。スリーブ２２は、固定部材２３と回転軸８との間で径方向について挟まれた状態となる円筒部２２ａと、円筒部２２ａの機内側の端部から径方向に延びて設けられている円環部２２ｂとを有する。回転密封環１１は、円筒部２２ａに外嵌して設けられている。回転密封環１１は、スリーブ２２にピン等（図示せず）によって回り止めされていて、スリーブ２２と一体回転可能である。以上より、回転密封環１１は、回転軸８と一体回転する。回転密封環１１とスリーブ２２との間はＯリング２５によってシールされている。スリーブ２２と回転軸８との間はＯリング２６によってシールされている。

【0023】

静止密封環１２は、環状の部材であり、回転密封環１１との間でシールするための部材である。静止密封環１２は、第二ケース１５が有する筒部１８の外周側に設けられており、ケース１３によって支持される。静止密封環１２は軸方向に変位可能となってケース１３に支持されている。静止密封環１２と筒部１８との間は、Ｏリング２７によってシールされている。第二ケース１５が有する内周部１７は、機内側に突出するピン３０を有する。静止密封環１２に穴３１が設けられている。ピン３０が穴３１に挿入した状態となることで、ケース１３に対して静止密封環１２は回転不能となる。

【0024】

図２は、図１と異なる面におけるメカニカルシール１０の断面図である。第二ケース１５の内周部１７と静止密封環１２との間に弾性部材３４が設けられている。弾性部材３４は、圧縮コイルばねであり、静止密封環１２を回転密封環１１側に押す力を発生させる。

【0025】

静止密封環１２にシール用流路３２が形成されている。シール用流路３２は、静止密封環１２の外周面１２ｂとシール面１２ａとを繋ぐ。静止密封環１２の外周面１２ｂと、ケース１３（第一ケース１４）の内周面１３ａとの間に、機内側のＯリング２８、および機外側のＯリング２９が設けられている。静止密封環１２の外周面１２ｂと、ケース１３の内周面１３ａとの間であって、二つのＯリング２８，２９の間に、環状の密閉空間Ｋ２が形成されている。

【0026】

ケース１３（第一ケース１４）に、図示しないが、シールガス（例えば窒素ガス）が供給されるシールガス流路が設けられている。そのシールガス流路は、密閉空間Ｋ２で開口し、シールガスが密閉空間Ｋ２に供給される。密閉空間Ｋ２に供給されたシールガスは、シール用流路３２を通じて、回転密封環１１のシール面１１ａと静止密封環１２のシール面１２ａとの間、つまり、シール部Ｓに供給される。シール部Ｓに供給されたシールガスによって、シール面１１ａ，１２ａ間に静圧の流体膜が形成される。

【0027】

図１及び図２に示すように、静止密封環１２の機外側（機外空間Ａ２側）と、ケース１３の一部との間に、環状の背圧室Ｋ１が設けられている。背圧室Ｋ１は、静止密封環１２の外周側のＯリング２９と静止密封環１２の内周側のＯリング２７とによって、シールされている。背圧室Ｋ１は、後述する接続路４０（図１参照）と繋がっているが、閉じた空間である。後に説明するが、背圧室Ｋ１には、作動用流体Ｗが充填され、その作動用流体Ｗの圧力によって、静止密封環１２を回転密封環１１に押し付ける推力が発生する。

【0028】

静止密封環１２において、背圧室Ｋ１の内圧を受ける受圧領域は、機外空間Ａ２の圧力（大気圧）を受ける受圧領域よりも広くなっている。背圧室Ｋ１が機外空間Ａ２よりも高圧となる条件で、静止密封環１２を回転密封環１１に押し付ける力が作用するように、背圧室Ｋ１は構成されている。

【0029】

メカニカルシール１０は、機内空間Ａ１と背圧室Ｋ１とを繋ぐ接続路４０を備える。図１に示す形態では、接続路４０はケース１３に設けられている。接続路４０は、キャビティ４３が形成されているブロック部４２と、キャビティ４３に設けられているピストン４４と、第一の中間流路４５と、第二の中間流路４６とを有する。前記ブロック部４２は、ケース１３の一部により構成されている。第一の中間流路４５及び第二の中間流路４６それぞれは、ケース１３の各部に形成されている孔により構成されている。

【0030】

ピストン４４は、キャビティ４３内を移動可能である。ピストン４４は、キャビティ４３を、機内空間Ａ１側の第一空間Ｑ１と背圧室Ｋ１側の第二空間Ｑ２とに区画する。第一の中間流路４５は、機内空間Ａ１と第一空間Ｑ１とを繋ぐ。第二の中間流路４６は、背圧室Ｋ１と第二空間Ｑ２とを繋ぐ。第二空間Ｑ２、第二の中間流路４６、および背圧室Ｋ１に作動用流体Ｗが充満状態となって設けられる。

【0031】

本実施形態では、作動用流体Ｗは非圧縮性の流体である。具体的に説明すると、作動用流体Ｗは、水（清水）または油（食品用油）などの液体である。図３は、接続路４０及びその周囲を示す断面図である。第二の中間流路４６は、径方向内側に位置する背圧室Ｋ１と径方向外側に位置する第二空間Ｑ２とを繋ぐ。第二の中間流路４６をケース１３の一部に形成するために、第二ケース１５に、外部に開口する孔１５ａが形成される。その孔１５ａは栓部材１９によって封止される。このため、第二空間Ｑ２、第二の中間流路４６及び背圧室Ｋ１は、閉じた空間となり、この空間において、作動用流体Ｗは充満状態にある。

【0032】

第一の中間流路４５によって、機内空間Ａ１とキャビティ４３の第一空間Ｑ１とは繋がっており、機内空間Ａ１の密封流体は第一の中間流路４５を通じて第一空間Ｑ１に侵入する。後にも説明するが、第一空間Ｑ１の密封流体の圧力によって、ピストン４４が機外側に押され、作動用流体Ｗを介して静止密封環１２が回転密封環１１側に押される。第一空間Ｑ１において、ピストン４４の受圧面積を確保するために、ピストン４４は突起４９を有する。突起４９が、キャビティ４３の機内側の端面４３ａに接触することで、ピストン４４が最も機内側に位置していても、第一空間Ｑ１が確保され、ピストン４４における受圧面（第一受圧面５１）が得られる。

【0033】

キャビティ４３は、一方向（本実施形態では軸方向）に沿って長く形成されている。これに対して、ピストン４４の軸長Ｊ３（突起４９を含まず）は、キャビティ４３の軸長Ｊ２に比べて十分に短い。例えば、前記軸長Ｊ３は、前記軸長Ｊ２の１／４以下である。回転機器７の運転時、ピストン４４はキャビティ４３のうち機内空間Ａ１側に寄って（偏って）位置する。なお、図３は、ピストン４４がキャビティ４３の機内側の端面４３ａに接触している状態を示しているが、ピストン４４が端面４３ａに接触している必要はない。

【0034】

キャビティ４３が一方向に長く形成されているのに対して、第一の中間流路４５の長さは短い。第一の中間流路４５は、ケース１３の一部に設けられた直線状の孔により構成されている。第一の中間流路４５の流路長Ｊ１は、キャビティ４３の軸長Ｊ２よりも短い（Ｊ１＜Ｊ２）。例えば、流路長Ｊ１は軸長Ｊ２の１／２以下である。

【0035】

ピストン４４及びキャビティ４３はケース１３に設けられている。ケース１３に外部接続口４７が設けられている。ケース１３の外部とキャビティ４３の第一空間Ｑ１とを繋ぐために、ケース１３の外部に開口する孔１４ａが形成されている。その孔１４ａの開口側の部分が外部接続口４７となる。回転機器７の運転時、外部接続口４７を密閉するための蓋２０が設けられる。回転機器７またはメカニカルシール１０のメンテナンスの際、または、回転機器７の密封流体の変更が行われる際、外部接続口４７を通じて、密封流体の洗浄、滅菌などの処理を行うことが可能となる。つまり、蓋２０を外し、外部接続口４７を通じて洗浄液の注入または排出が行われる。

【0036】

〔メカニカルシール１０の変形例〕
図４は、メカニカルシール１０の変形例を示す断面図である。図４に示す形態は、図１に示す形態と比較して、ピストン４４の形態が異なる。図４において、図１に示す形態と同じ構成については、同じ符号を付しており、同じ構成についての説明をここでは省略する。

【0037】

ピストン４４は、機外側に延びる軸部５５を有する。軸部５５は、キャビティ４３の長手方向に沿って設けられていて、ケース１３を貫通している。ケース１３の一部（第二ケース１５）に、軸部５５を貫通させるガイド孔５６が設けられている。軸部５５とガイド孔５６との間にＯリング５７が設けられている。ピストン４４がキャビティ４３を移動しても、Ｏリング５７によって、キャビティ４３の第二空間Ｑ２を含む空間はシールされる。

【0038】

ピストン４４は、機内側に突起４９を有する。ピストン４４の機内側の第一受圧面５１は、機内側のピストン端面のうち突起４９以外の面により構成される。ピストン４４の機外側の第二受圧面５２は、機外側のピストン端面のうち軸部５５以外の面により構成される。図４に示す形態では、軸部５５の断面積が突起４９の断面積よりも大きく、第二受圧面５２が第一受圧面５１よりも狭くなる。

【0039】

このように、キャビティ４３におけるピストン４４の受圧面積が第一空間Ｑ１側と第二空間Ｑ２側とで異なる。図４に示す形態では、第二空間Ｑ２側の受圧面積（第二受圧面５２）が、第一空間Ｑ１側の受圧面積（第一受圧面５１）よりも小さい。なお、図示しないが、反対に、第二空間Ｑ２側の受圧面積（第二受圧面５２）が、第一空間Ｑ１側の受圧面積（第一受圧面５１）よりも大きくてもよい。

【0040】

〔各形態のメカニカルシール１０について〕
図１に示す形態、及び、図４に示す形態それぞれにおいて、メカニカルシール１０は、回転軸８と一体回転する回転密封環１１と、回転密封環１１との間でシールするための静止密封環１２と、静止密封環１２を支持すると共に回転機器７に取り付けられるケース１３とを備える。メカニカルシール１０は、機内空間Ａ１と機外空間Ａ２とを区画する。メカニカルシール１０は、背圧室Ｋ１と接続路４０とを備える。背圧室Ｋ１は、静止密封環１２の機外空間Ａ２側とケース１３の一部との間に設けられており、Ｏリング２７，２９などのシール部材によってシールされている。

【0041】

接続路４０は、機内空間Ａ１と背圧室Ｋ１とを繋ぐ構成を有する。接続路４０は、キャビティ４３が形成されているブロック部４２と、ピストン４４とを有する。ピストン４４は、キャビティ４３内を移動可能であって、キャビティ４３を第一空間Ｑ１と第二空間Ｑ２とに区画する。第一空間Ｑ１は機内空間Ａ１と繋がり、第二空間Ｑ２は背圧室Ｋ１と繋がる。第二空間Ｑ２および背圧室Ｋ１に作動用流体Ｗが設けられる。

【0042】

前記構成を備えるメカニカルシール１０によれば、機内空間Ａ１の密封流体の圧力によってピストン４４が押されることで、作動用流体Ｗを介して、静止密封環１２を回転密封環１１側に押す力が得られる。密封流体が接する範囲は、キャビティ４３のうち第一空間Ｑ１側である。このため、背圧室Ｋ１に密封流体または洗浄液が残留しない。

【0043】

このように、前記各形態のメカニカルシール１０によれば、機内空間Ａ１の密封流体の圧力によって静止密封環１２を回転密封環１１側へ押す力が得られる構成でありながら、背圧室Ｋ１の構造が複雑であっても、その背圧室Ｋ１に密封流体または洗浄液が残留しない。その結果、例えば回転機器７の密封流体の種類を変更する場合に、残留した液体が新たな密封流体に及ぼす影響を低減することが可能となる。

【0044】

作動用流体Ｗは例えば窒素ガスなどの圧縮性の流体であってもよいが、前記各形態では、作動用流体Ｗは非圧縮性の流体（液体）である。このため、ピストン４４が作動用流体Ｗを押す力が、効率よく静止密封環１２に伝わる。

【0045】

ケース１３に、ケース１３の外部と第一空間Ｑ１とを繋ぐための外部接続口４７が設けられている。このため、外部接続口４７を通じて、密封流体の洗浄、滅菌などの処理を行うことが可能となる。

【0046】

前記各形態では、キャビティ４３が長く構成されていて、第一の中間流路４５が短く構成されている。つまり、図３に示すように、第一の中間流路４５の流路長Ｊ１は、キャビティ４３の軸長Ｊ２よりも短い。ピストン４４はキャビティ４３のうち機内空間Ａ１側に寄って位置している。このように、第一の中間流路４５が短くなることで、密封流体の接液範囲が狭くなる。接続路４０において、密封流体を洗浄すべき範囲が狭くなり、また、洗浄液の残留防止にも貢献する。

【0047】

また、キャビティ４３が長く構成されることで、ピストン４４のストロークを大きく設定することが可能となる。例えば、作動用流体Ｗが例えば窒素ガスなどの圧縮性流体（気体）である場合、密封流体の圧力によってピストン４４が移動すると作動用流体Ｗの体積が大きく減少し、ピストン４４のストロークが大きくなる。キャビティ４３の軸長Ｊ２が長く設定されることで、ピストン４４のストロークが大きくなることに対応可能となる。

【0048】

図４に示す形態では、キャビティ４３におけるピストン４４の受圧面積が第一空間Ｑ１側と第二空間Ｑ２側とで異なる。ピストン４４の第一空間Ｑ１側の受圧面積（第一受圧面５１の面積）を「Ｓ１」とし、ピストン４４の第二空間Ｑ２側の受圧面積（第二受圧面５２の面積）を「Ｓ２」とする。そして、機内空間Ａ１と同圧となる第一空間Ｑ１の圧力を「Ｐ１」とし、背圧室Ｋ１と同圧となる第二空間Ｑ２の圧力を「Ｐ２」とした場合、「Ｐ２＝Ｐ１×Ｓ１／Ｓ２」の関係式が成立する。このように、機内空間Ａ１の密封流体の圧力Ｐ１に対して所定の割合の圧力Ｐ２に基づく力を静止密封環１２に与えることが可能となる。

【0049】

図４に示す形態の場合、ピストン４４の第一空間Ｑ１側の受圧面積Ｓ１よりも、ピストン４４の第二空間Ｑ２側の受圧面積Ｓ２が小さい。このため、密封流体の圧力Ｐ１よりも大きな圧力に基づく力を静止密封環１２に与えることが可能となる。密封流体が低圧の場合であっても、比較的大きな力で静止密封環１２を回転密封環１１側に押すことが可能となる。

【0050】

〔その他〕
図１に示す形態では、接続路４０の全体がケース１３内に設けられているが、その一部が、配管により構成されていて、ケース１３外に設けられていてもよい。
回転ユニット２１は、図示する形態以外であってもよい。静止密封環１２及びケース１３を備える静止ユニットについても、図示する形態以外であってもよい。
ケース１３に設けられている外部接続口４７は、省略されていてもよい。

【0051】

前記実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の権利範囲は、前記実施形態ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲に記載された構成と均等の範囲内でのすべての変更を含む。

【符号の説明】

【0052】

７ 回転機器
８ 回転軸
９ 機器ケーシング
１０ メカニカルシール
１１ 回転密封環
１２ 静止密封環
１３ ケース
４０ 接続路
４２ ブロック部
４３ キャビティ
４４ ピストン
４５ 第一の中間流路（中間流路）
４７ 外部接続口
Ａ１ 機内空間
Ａ２ 機外空間
Ｊ１ 流路長
Ｊ２ 軸長
Ｋ１ 背圧室
Ｑ１ 第一空間
Ｑ２ 第二空間
Ｗ 作動用流体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】