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(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】P2024107546
(43)【公開日】2024-08-09
(54)【発明の名称】メカニカルシール
(51)【国際特許分類】
F16J 15/34 20060101AFI20240802BHJP
【ＦＩ】
F16J15/34 G
F16J15/34 H
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023011526
(22)【出願日】2023-01-30
(71)【出願人】
【識別番号】000229737
【氏名又は名称】株式会社ＰＩＬＬＡＲ
(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】冨田 優記
(72)【発明者】
【氏名】奥村 淳矢
【テーマコード（参考）】
3J041
【Ｆターム（参考）】
3J041BA01
3J041BA03
3J041BB01
3J041BC03
3J041DA01
(57)【要約】
【課題】シール面間の潤滑状態を良好な状態で維持することができる技術を提供する。
【解決手段】メカニカルシール１は、回転側シール面６０を有する回転密封環１３と、回転側シール面６０に対向する静止側シール面６２を第１端面３５ｂに有する静止密封環３５と、第１端面３５ｂの反対面である静止密封環３５の第２端面３５ｃに接触して静止密封環３５を保持するリテーナ３４と、を備える。第１端面３５ｂは、回転側シール面６０に向けて突出するとともに先端に静止側シール面６２を有する第１環状突起６６を備える。第２端面３５ｃは、リテーナ３４に接触する環状接触面７４を備える。第１環状突起６６の外径は、環状接触面７４の外径よりも大きい。
【選択図】 図３
【解決手段】メカニカルシール１は、回転側シール面６０を有する回転密封環１３と、回転側シール面６０に対向する静止側シール面６２を第１端面３５ｂに有する静止密封環３５と、第１端面３５ｂの反対面である静止密封環３５の第２端面３５ｃに接触して静止密封環３５を保持するリテーナ３４と、を備える。第１端面３５ｂは、回転側シール面６０に向けて突出するとともに先端に静止側シール面６２を有する第１環状突起６６を備える。第２端面３５ｃは、リテーナ３４に接触する環状接触面７４を備える。第１環状突起６６の外径は、環状接触面７４の外径よりも大きい。
【選択図】 図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
回転側シール面を有する回転密封環と、
前記回転側シール面に対向する静止側シール面を第１端面に有する静止密封環と、
前記第１端面の反対面である前記静止密封環の第２端面に接触して前記静止密封環を保持するリテーナと、を備え、
前記第１端面は、前記回転側シール面に向けて突出するとともに先端に前記静止側シール面を有する第１環状突起を備え、
前記第２端面は、前記リテーナに接触する環状接触面を備え、
前記第１環状突起の外径が、前記環状接触面の外径よりも大きい
メカニカルシール。
前記回転側シール面に対向する静止側シール面を第１端面に有する静止密封環と、
前記第１端面の反対面である前記静止密封環の第２端面に接触して前記静止密封環を保持するリテーナと、を備え、
前記第１端面は、前記回転側シール面に向けて突出するとともに先端に前記静止側シール面を有する第１環状突起を備え、
前記第２端面は、前記リテーナに接触する環状接触面を備え、
前記第１環状突起の外径が、前記環状接触面の外径よりも大きい
メカニカルシール。
【請求項2】
前記第２端面は、前記リテーナに向けて突出するとともに先端に前記環状接触面を有する第２環状突起を備える
請求項１に記載のメカニカルシール。
請求項１に記載のメカニカルシール。
【請求項3】
前記リテーナは、前記第２端面に対向する第３端面を有し、
前記第３端面は、前記第２端面に向けて突出するとともに先端面が前記第２端面に接触する第３環状突起を有し、
前記環状接触面は、前記第２端面のうち前記先端面が接触する面である
請求項１に記載のメカニカルシール。
前記第３端面は、前記第２端面に向けて突出するとともに先端面が前記第２端面に接触する第３環状突起を有し、
前記環状接触面は、前記第２端面のうち前記先端面が接触する面である
請求項１に記載のメカニカルシール。
【請求項4】
前記静止側シール面の半径方向に沿う幅に対する、前記第１環状突起の外半径と前記環状接触面の外半径との差の割合は、２％以上、２７％以下である
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。
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。
【請求項5】
前記環状接触面、および、前記環状接触面に接触するリテーナの接触面のうち、いずれか一方の算術平均粗さが０．３μｍ以上、０．５μｍ以下の範囲であり、いずれか他方の算術平均粗さが０．１μｍ以上、０．２μｍ以下の範囲である
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。
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】
従来、回転流体機器等の内部の被密封流体をシールするためにメカニカルシールが用いられる。
図８は、従来のメカニカルシールを示す図である。
図８に示すように、メカニカルシール１００は、回転軸１０２側に一体回転可能に設けられる回転密封環１０４と、静止密封環１０６と、静止密封環１０６を保持するハウジング１０８と、を備える。
回転密封環１０４は、回転側シール面１０４ａを有する。静止密封環１０６は、静止側シール面１０６ａを有する。回転側シール面１０４ａと、静止側シール面１０６ａと、は互いに摺接する。これによって、外周側の機内空間を内周側の機外空間に対して密封する。
静止密封環１０６は、ハウジング１０８の内端面１０８ａに接触して保持されている。
図８は、従来のメカニカルシールを示す図である。
図８に示すように、メカニカルシール１００は、回転軸１０２側に一体回転可能に設けられる回転密封環１０４と、静止密封環１０６と、静止密封環１０６を保持するハウジング１０８と、を備える。
回転密封環１０４は、回転側シール面１０４ａを有する。静止密封環１０６は、静止側シール面１０６ａを有する。回転側シール面１０４ａと、静止側シール面１０６ａと、は互いに摺接する。これによって、外周側の機内空間を内周側の機外空間に対して密封する。
静止密封環１０６は、ハウジング１０８の内端面１０８ａに接触して保持されている。
【0003】
上記従来例では、静止密封環１０６の端面１０６ｂが、ハウジング１０８に向けて突出する支持突起１１０を有する。端面１０６ｂは、静止側シール面１０６ａの反対側の端面であって、ハウジング１０８に向く端面である。
支持突起１１０は、端面１０６ｂの内周側に設けられている。このため、支持突起１１０の外周側の端面１０６ｂ１と、内端面１０８ａとの間には空間１０９が形成される。
支持突起１１０は、端面１０６ｂの内周側に設けられている。このため、支持突起１１０の外周側の端面１０６ｂ１と、内端面１０８ａとの間には空間１０９が形成される。
【0004】
ここで、回転密封環１０４が静止密封環１０６へ向けて軸方向に押圧されるとともに、機内の流体圧力と外部圧力との差が大きくなると、静止密封環１０６には、図中の矢印Ｙ１０に示すような回転モーメントが生じる。すると、静止密封環１０６においては、空間１０９によって、外周側端面１０６ｂ１が端面１０８ａに接近するような弾性変形が助長される。
この弾性変形によって、静止側シール面１０６ａの径方向外側の端縁部分が回転側シール面１０４ａから離間しようとする。
この結果、回転側シール面１０４ａと静止側シール面１０６ａとの間に、径方向外側に開口する断面くさび状の微小隙間が形成される。
この微小隙間によって、回転側シール面１０４ａと静止側シール面１０６ａとの間に、機内空間の流体の流通が促され、両シール面間の潤滑状態が良好な状態で維持される。
この弾性変形によって、静止側シール面１０６ａの径方向外側の端縁部分が回転側シール面１０４ａから離間しようとする。
この結果、回転側シール面１０４ａと静止側シール面１０６ａとの間に、径方向外側に開口する断面くさび状の微小隙間が形成される。
この微小隙間によって、回転側シール面１０４ａと静止側シール面１０６ａとの間に、機内空間の流体の流通が促され、両シール面間の潤滑状態が良好な状態で維持される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２００１－１４１０７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところで、静止密封環１０６の静止側シール面１０６ａは、回転側シール面１０４ａに向けて突出した環状突起１１２の先端に設けられている。
このため、支持突起１１０と、環状突起１１２との径方向の位置関係によっては、静止側シール面１０６ａの径方向外側の端縁部分が、静止側シール面１０６ａの径方向内側の端縁部分と比較して、非常に強く押圧されることがある。
この場合、微小隙間が十分に形成されず、両シール面間の潤滑状態を悪化させるおそれがある。
このため、支持突起１１０と、環状突起１１２との径方向の位置関係によっては、静止側シール面１０６ａの径方向外側の端縁部分が、静止側シール面１０６ａの径方向内側の端縁部分と比較して、非常に強く押圧されることがある。
この場合、微小隙間が十分に形成されず、両シール面間の潤滑状態を悪化させるおそれがある。
【0007】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、メカニカルシールにおいて、シール面間の潤滑状態を良好な状態で維持することができる技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
（１）実施形態であるメカニカルシールは、回転側シール面を有する回転密封環と、前記回転側シール面に対向する静止側シール面を第１端面に有する静止密封環と、前記第１端面の反対面である前記静止密封環の第２端面に接触して前記静止密封環を保持するリテーナと、を備える。前記第１端面は、前記回転側シール面に向けて突出するとともに先端に前記静止側シール面を有する第１環状突起を備える。前記第２端面は、前記リテーナに接触する環状接触面を備える。前記第１環状突起の外径は、前記環状接触面の外径よりも大きい。
【0009】
上記構成によれば、第１環状突起の外径が、環状接触面の外径よりも大きいので、静止側シール面の径方向外側の端縁部分が、径方向内側の端縁部分と比較して極端に強く押圧されるのを抑制することができる。この結果、回転側シール面と静止側シール面との間において径方向外側に開口する断面くさび状の微小隙間の形成を促すことができ、回転側シール面と静止側シール面との間の潤滑状態を良好な状態で維持することができる。
【0010】
（２）上記メカニカルシールにおいて、前記第２端面は、前記リテーナに向けて突出するとともに先端に前記環状接触面を有する第２環状突起を備えるものであってもよい。
この場合、第２環状突起の外径を第１環状突起の外径よりも小さくすることで、第１環状突起の外径を、環状接触面の外径よりも大きくすることができる。
この場合、第２環状突起の外径を第１環状突起の外径よりも小さくすることで、第１環状突起の外径を、環状接触面の外径よりも大きくすることができる。
【0011】
（３）上記メカニカルシールにおいて、前記リテーナが、前記第２端面に対向する第３端面を有し、前記第３端面が、前記第２端面に向けて突出するとともに先端面が前記第２端面に接触する第３環状突起を有する場合、前記環状接触面は、前記第２端面のうち前記先端面が接触する面であってもよい。
この場合、第３環状突起の外径を第１環状突起の外径よりも小さくすることで、第１環状突起の外径を、環状接触面の外径よりも大きくすることができる。
この場合、第３環状突起の外径を第１環状突起の外径よりも小さくすることで、第１環状突起の外径を、環状接触面の外径よりも大きくすることができる。
【0012】
（４）上記メカニカルシールにおいて、前記静止側シール面の半径方向に沿う幅に対する、前記第１環状突起の外半径と前記環状接触面の外半径との差の割合は、２％以上、２７％以下であってもよい。
前記割合が２％よりも小さいと、静止側シール面の径方向外側の端縁部分が、径方向内側の端縁部分よりも強く押圧されるのを抑制する効果を十分に得ることができない。
前記割合が２７％よりも大きいと、静止側シール面と、回転側シール面と、を離間させようとする力の作用が顕著になり、両シール面間における面圧が十分に得られない。
前記割合を、２％以上、２７％以下とすることで、両シール面間における面圧を適度に確保しつつ、静止側シール面の径方向外側の端縁部分が、径方向内側の端縁部分よりも強く押圧されるのを抑制することができる。
前記割合が２％よりも小さいと、静止側シール面の径方向外側の端縁部分が、径方向内側の端縁部分よりも強く押圧されるのを抑制する効果を十分に得ることができない。
前記割合が２７％よりも大きいと、静止側シール面と、回転側シール面と、を離間させようとする力の作用が顕著になり、両シール面間における面圧が十分に得られない。
前記割合を、２％以上、２７％以下とすることで、両シール面間における面圧を適度に確保しつつ、静止側シール面の径方向外側の端縁部分が、径方向内側の端縁部分よりも強く押圧されるのを抑制することができる。
【0013】
（５）メカニカルシールを高圧流体の密封に用いた場合、流体圧力と外部圧力との差によって、微小隙間をより大きくする方向に静止密封環が弾性変形しようとし、微小隙間が極端に大きくなることで、流体漏れが生じることがある。
この点、上記メカニカルシールにおいて、前記環状接触面、および、前記環状接触面に接触するリテーナの接触面のうち、いずれか一方の面の算術平均粗さを０．３μｍ以上、０．５μｍ以下の範囲とし、いずれか他方の面の算術平均粗さを０．１μｍ以上、０．２μｍ以下の範囲とすることが好ましい。
この場合、一方の面が他方の面よりも粗面であるため、両面が適度に噛み合い摩擦係数を高めることができる。この結果、流体圧力と外部圧力との差によって、微小隙間をより大きくする方向に静止密封環が弾性変形しようとしたとしても、静止密封環の環状接触面と、リテーナの接触面との間の摩擦によって、静止密封環の弾性変形を抑制することができる。この結果、微小隙間が極端に大きくなるのを抑制することができ、流体漏れの発生を抑制することができる。
この点、上記メカニカルシールにおいて、前記環状接触面、および、前記環状接触面に接触するリテーナの接触面のうち、いずれか一方の面の算術平均粗さを０．３μｍ以上、０．５μｍ以下の範囲とし、いずれか他方の面の算術平均粗さを０．１μｍ以上、０．２μｍ以下の範囲とすることが好ましい。
この場合、一方の面が他方の面よりも粗面であるため、両面が適度に噛み合い摩擦係数を高めることができる。この結果、流体圧力と外部圧力との差によって、微小隙間をより大きくする方向に静止密封環が弾性変形しようとしたとしても、静止密封環の環状接触面と、リテーナの接触面との間の摩擦によって、静止密封環の弾性変形を抑制することができる。この結果、微小隙間が極端に大きくなるのを抑制することができ、流体漏れの発生を抑制することができる。
【0014】
一方の面の算術平均粗さが０．３μｍより小さいと、必要な摩擦係数が得られないおそれがある。一方の面の算術平均粗さが０．５μｍより大きいと、両面が適切に噛み合わず、必要な摩擦係数が得られないおそれがある。
他方の面の算術平均粗さが０．１μｍより小さいと、加工に要するコストの上昇を招き好ましくない。他方の面の算術平均粗さが０．２μｍより大きいと、両面が適切に噛み合わず、必要な摩擦係数が得られないおそれがある。
両接触面のうち、いずれか一方の面の算術平均粗さを０．３μｍ以上、０．５μｍ以下の範囲とし、いずれか他方の面の算術平均粗さを０．１μｍ以上、０．２μｍ以下の範囲とすることで、静止密封環の極端な弾性変形を抑制することができ、流体漏れの発生を抑制することができる。
他方の面の算術平均粗さが０．１μｍより小さいと、加工に要するコストの上昇を招き好ましくない。他方の面の算術平均粗さが０．２μｍより大きいと、両面が適切に噛み合わず、必要な摩擦係数が得られないおそれがある。
両接触面のうち、いずれか一方の面の算術平均粗さを０．３μｍ以上、０．５μｍ以下の範囲とし、いずれか他方の面の算術平均粗さを０．１μｍ以上、０．２μｍ以下の範囲とすることで、静止密封環の極端な弾性変形を抑制することができ、流体漏れの発生を抑制することができる。
【発明の効果】
【0015】
本開示によれば、シール面間の潤滑状態を良好な状態で維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、好ましい実施形態について図面を参照しつつ説明する。
〔第１実施形態について〕
図１は、第１実施形態に係るメカニカルシールを示す断面図である。図１において、メカニカルシール１は、ポンプ、撹拌機等の回転機器に用いられ、回転機器の内部において被密封流体（溶剤、水又は油等）を密封するものである。メカニカルシール１は、回転機器の回転軸７１と、回転軸７１を包囲しているケーシング７２との間において、回転軸７１の軸方向（以下、単に「軸方向」という）に沿って配置されている。
〔第１実施形態について〕
図１は、第１実施形態に係るメカニカルシールを示す断面図である。図１において、メカニカルシール１は、ポンプ、撹拌機等の回転機器に用いられ、回転機器の内部において被密封流体（溶剤、水又は油等）を密封するものである。メカニカルシール１は、回転機器の回転軸７１と、回転軸７１を包囲しているケーシング７２との間において、回転軸７１の軸方向（以下、単に「軸方向」という）に沿って配置されている。
【0018】
本実施形態のメカニカルシール１は、高圧及び高周速等の高負荷条件で使用される。メカニカルシール１は、回転側ユニット２と、静止側ユニット３と、を備える。回転側ユニット２は、回転軸７１に一体回転可能に設けられる。静止側ユニット３は、ケーシング７２に設けられる。なお、本明細書では、便宜上、図１の左側に向く方向を第１軸方向といい、図１の右側に向く方向を第２軸方向という。
【0019】
＜回転側ユニット＞
回転側ユニット２は、スリーブ１１、回転密封環１３、及びリテーナ１４を備えている。スリーブ１１は、スリーブ本体１１ａと、円環部１１ｂと、円筒部１１ｃと、を有している。スリーブ本体１１ａは、回転軸７１の外周に嵌合して固定される。円環部１１ｂは、スリーブ本体１１ａの第２軸方向側の他端部から径方向外側に延びる部分である。円筒部１１ｃは、円環部１１ｂの径方向外端から第１軸方向側へ延びる部分である。
回転側ユニット２は、スリーブ１１、回転密封環１３、及びリテーナ１４を備えている。スリーブ１１は、スリーブ本体１１ａと、円環部１１ｂと、円筒部１１ｃと、を有している。スリーブ本体１１ａは、回転軸７１の外周に嵌合して固定される。円環部１１ｂは、スリーブ本体１１ａの第２軸方向側の他端部から径方向外側に延びる部分である。円筒部１１ｃは、円環部１１ｂの径方向外端から第１軸方向側へ延びる部分である。
【0020】
スリーブ本体１１ａは、図示しないキー部材やストッパリング等によって回転軸７１に固定されている。よって、スリーブ１１は、回転軸７１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。
スリーブ本体１１ａの軸方向他端部の内周面と回転軸７１の外周面との間は、Ｏリング１７によりシール（二次シール）されている。
スリーブ本体１１ａの軸方向他端部の内周面と回転軸７１の外周面との間は、Ｏリング１７によりシール（二次シール）されている。
【0021】
回転密封環１３は、例えば、ＳｉＣを用いて形成された環状の焼結部材である。回転密封環１３は、スリーブ本体１１ａと円筒部１１ｃとの間に配置されている。回転密封環１３は、第１軸方向側の端面には回転側シール面６０を有する。
回転密封環１３は、円筒状のリテーナ１４を介して円筒部１１ｃに同心状に取り付けられている。具体的には、回転密封環１３の外周面は、リテーナ１４の内周面に嵌合して固定されている。リテーナ１４の外周面は、円筒部１１ｃの内周面に嵌合されている。また、リテーナ１４と、円筒部１１ｃとは、キー等によって、相対回転が規制されている。
リテーナ１４の第２軸方向側にはＯリング１８が配置されている。Ｏリング１８は、円筒部１１ｃの内周面と回転密封環１３の外周面との間をシール（二次シール）している。
回転密封環１３は、円筒状のリテーナ１４を介して円筒部１１ｃに同心状に取り付けられている。具体的には、回転密封環１３の外周面は、リテーナ１４の内周面に嵌合して固定されている。リテーナ１４の外周面は、円筒部１１ｃの内周面に嵌合されている。また、リテーナ１４と、円筒部１１ｃとは、キー等によって、相対回転が規制されている。
リテーナ１４の第２軸方向側にはＯリング１８が配置されている。Ｏリング１８は、円筒部１１ｃの内周面と回転密封環１３の外周面との間をシール（二次シール）している。
【0022】
＜静止側ユニット＞
静止側ユニット３は、シールケース３０、リテーナ３４、及び静止密封環３５を備えている。シールケース３０は、ケーシング７２に固定された円環状の第１ケース体３１と、第１ケース体３１に固定された円環状の第２ケース体３２と、第２ケース体３２に固定された円筒状の第３ケース体３３と、を有している。
静止側ユニット３は、シールケース３０、リテーナ３４、及び静止密封環３５を備えている。シールケース３０は、ケーシング７２に固定された円環状の第１ケース体３１と、第１ケース体３１に固定された円環状の第２ケース体３２と、第２ケース体３２に固定された円筒状の第３ケース体３３と、を有している。
【0023】
第１ケース体３１の径方向外側部は、ケーシング７２の軸方向一方側の側面に当接した状態で、ボルト（図示せず）によりケーシング７２に固定されている。第１ケース体３１の径方向内側には、環状溝３１ａが形成されている。第１ケース体３１の軸方向他方側の側面とケーシング７２の軸方向一方側の側面との間は、Ｏリング３８によりシール（二次シール）されている。
【0024】
第２ケース体３２は、第１ケース体３１の環状溝３１ａに嵌め込まれた状態で、ボルト（図示せず）により第１ケース体３１に固定されている。第２ケース体３２の外周面と環状溝３１ａの内周面との間は、Ｏリング４０によりシール（二次シール）されている。
【0025】
第３ケース体３３は、ケース本体３３ａと、ケース本体３３ａから軸方向一方側に延びる連結筒部３３ｂと、を有している。ケース本体３３ａの外周面は、ケーシング７２の内周面に嵌合されている。ケース本体３３ａの外周面の軸方向両側それぞれとケーシング７２の内周面との間は、Ｏリング４２によりシール（二次シール）されている。
【0026】
連結筒部３３ｂは、円筒状に形成されている。連結筒部３３ｂの第１軸方向側の内周面は、第２ケース体３２の外周面に嵌合されている。また連結筒部３３ｂは図示しないビスにより第２ケース体３２に固定されている。また、連結筒部３３ｂの第１軸方向側は、第２ケース体３２に固定された状態で、第１ケース体３１の環状溝３１ａに嵌め込まれている。
【0027】
リテーナ３４は、円環状に形成されたリテーナ本体３４０と、リテーナ本体３４０の内周端部から第１軸方向側に延びる第２円筒部３４２と、円筒部材３４３と、を有している。リテーナ本体３４０は、例えば、ステンレス鋼を用いて形成された環状の部材である。リテーナ本体３４０は、第３ケース体３３の内周側において軸方向に移動可能に配置されている。
【0028】
図１に示すように、第２ケース体３２とリテーナ本体３４０との間には、スプリング４７が周方向に所定間隔をあけて複数（図１では１個のみ図示）設けられている。スプリング４７は、第２ケース体３２に対してリテーナ本体３４０を第２軸方向側へ付勢している。
【0029】
図２は、図１の要部を拡大した断面図である。
リテーナ本体３４０の第１側面３４０ａには、ピン４５が第２軸方向側へ突出して設けられている。リテーナ本体３４０の第２側面３４０ｂには、ピン４６が第１軸方向側へ突出して固定されている。第１側面３４０ａは、リテーナ本体３４０の第２軸方向へ向く面であり、静止密封環３５の第２端面３５ｃ（後に説明する）に対向する面（第３端面）である。第２側面３４０ｂは、リテーナ本体３４０の第１軸方向へ向く面である。
リテーナ本体３４０の第１側面３４０ａには、ピン４５が第２軸方向側へ突出して設けられている。リテーナ本体３４０の第２側面３４０ｂには、ピン４６が第１軸方向側へ突出して固定されている。第１側面３４０ａは、リテーナ本体３４０の第２軸方向へ向く面であり、静止密封環３５の第２端面３５ｃ（後に説明する）に対向する面（第３端面）である。第２側面３４０ｂは、リテーナ本体３４０の第１軸方向へ向く面である。
【0030】
ピン４６は、第２ケース体３２に形成されたピン溝３２ａに挿入されている。これにより、リテーナ３４は、ケーシング７２側であるシールケース３０に対して軸方向へ移動可能に取り付けられるとともに、シールケース３０に対する相対回転が規制されている。
【0031】
第２円筒部３４２は、第２ケース体３２の内周側に挿入されている。第２円筒部３４２の外周面と第２ケース体３２の内周面との間は、Ｏリング４８によりシール（二次シール）されている。
【0032】
円筒部材３４３は、リテーナ本体３４０の外周面に固定されている。円筒部材３４３は、大径内周面３４３ａと、小径内周面３４３ｂと、を有する。大径内周面３４３ａは、円筒部材３４３の第１軸方向側の端部に繋がっている。小径内周面３４３ｂは、大径内周面３４３ａの第２軸方向側に隣接して設けられている。大径内周面３４３ａは、リテーナ本体３４０の外周面に外嵌しており、リテーナ本体３４０に固定されている。
大径内周面３４３ａと小径内周面３４３ｂとの間には段差部３４３ｃが設けられている。段差部３４３ｃと、リテーナ本体３４０の段差部３４０ｃとの間には、Ｏリング５０が介在している。
大径内周面３４３ａと小径内周面３４３ｂとの間には段差部３４３ｃが設けられている。段差部３４３ｃと、リテーナ本体３４０の段差部３４０ｃとの間には、Ｏリング５０が介在している。
【0033】
小径内周面３４３ｂは、段差部３４３ｃから円筒部材３４３の第２軸方向側の端部に亘って設けられている。円筒部材３４３の第２軸方向側の端部には、小径内周面３４３ｂから径方向内方へ突出する鍔部３４３ｄが設けられている。
鍔部３４３ｄと、静止密封環３５の外周段差部３５ａと、の間には、Ｏリング５１が設けられている。これにより、静止密封環３５は、鍔部３４３ｄと、第１側面３４０ａとの間で軸方向に保持される。
鍔部３４３ｄと、静止密封環３５の外周段差部３５ａと、の間には、Ｏリング５１が設けられている。これにより、静止密封環３５は、鍔部３４３ｄと、第１側面３４０ａとの間で軸方向に保持される。
【0034】
静止密封環３５は、カーボンを焼結成形することで得られる環状の部材である。静止密封環３５は、静止密封環３５は、リテーナ３４の第２軸方向側に配置されている。静止密封環３５の第１端面３５ｂに静止側シール面６２が設けられている。第１端面３５ｂは、静止密封環３５において第２軸方向に向く端面である。
静止密封環３５の第２端面３５ｃは、リテーナ本体３４０の第１側面３４０ａに接触する。第２端面３５ｃは、静止密封環３５において第１軸方向に向く端面であり、第１端面３５ｂの反対面である。
静止密封環３５の第２端面３５ｃにおける径方向外側には、ピン溝３５ｄが設けられている。ピン溝３５ｄには、リテーナ本体３４０に固定されたピン４５が挿入されている。静止密封環３５は、ピン４５によって、リテーナ３４に対する相対回転が規制されている。
このように、静止密封環３５は、リテーナ３４によって、軸方向及び周方向に保持される。
静止密封環３５の第２端面３５ｃは、リテーナ本体３４０の第１側面３４０ａに接触する。第２端面３５ｃは、静止密封環３５において第１軸方向に向く端面であり、第１端面３５ｂの反対面である。
静止密封環３５の第２端面３５ｃにおける径方向外側には、ピン溝３５ｄが設けられている。ピン溝３５ｄには、リテーナ本体３４０に固定されたピン４５が挿入されている。静止密封環３５は、ピン４５によって、リテーナ３４に対する相対回転が規制されている。
このように、静止密封環３５は、リテーナ３４によって、軸方向及び周方向に保持される。
【0035】
静止側シール面６２は、回転側シール面６０に対向し、接触する。これにより、ケーシング７２内における回転密封環１３及び静止密封環３５の両シール面６０，６２よりも径方向外側に、被密封流体が密封される機内領域７３が形成されている。
【0036】
図３は、静止密封環３５の周辺を示す拡大断面図である。図３では、理解を容易にするために、ハッチングを省略して示している。また、図３では、ピン溝３５ｄ及びピン４５を省略して示している。
上述したように、静止密封環３５は、静止側シール面６２を第１端面３５ｂに有する。
第１端面３５ｂは、外側端面６４と、第１環状突起６６と、内側端面６８と、を有する。
上述したように、静止密封環３５は、静止側シール面６２を第１端面３５ｂに有する。
第１端面３５ｂは、外側端面６４と、第１環状突起６６と、内側端面６８と、を有する。
【0037】
第１端面３５ｂにおける、外側端面６４、第１環状突起６６、内側端面６８は、径方向外側から順番に設けられている。
外側端面６４は、外径端が外周段差部３５ａに繋がる径方向に沿う環状の面である。外周段差部３５ａは、静止密封環３５の外周面と第１端面３５ｂとの間に亘って設けられた環状の段差部である。
外側端面６４は、外径端が外周段差部３５ａに繋がる径方向に沿う環状の面である。外周段差部３５ａは、静止密封環３５の外周面と第１端面３５ｂとの間に亘って設けられた環状の段差部である。
【0038】
内側端面６８は、内径端が静止密封環３５の内周縁に繋がる径方向に沿う環状の面である。
第１環状突起６６は、外側端面６４及び内側端面６８から回転側シール面６０に向けて突出している。
静止側シール面６２は、第１環状突起６６の先端に設けられている。
静止密封環３５の第２端面３５ｃは、外側端面７０と、第２環状突起７５と、を有する。
外側端面７０は、静止密封環３５の外周縁に繋がる径方向に沿う環状の面である。
第２環状突起７５は、外側端面７０と、静止密封環３５の内周面との間に設けられている。第２環状突起７５は、外側端面７０からリテーナ３４の第１側面３４０ａに向けて突出している。
第２環状突起７５の先端は、リテーナ３４の第１側面３４０ａに接触している。つまり、第２環状突起７５の先端は、リテーナ３４に接触する環状接触面７４である。
第１環状突起６６は、外側端面６４及び内側端面６８から回転側シール面６０に向けて突出している。
静止側シール面６２は、第１環状突起６６の先端に設けられている。
静止密封環３５の第２端面３５ｃは、外側端面７０と、第２環状突起７５と、を有する。
外側端面７０は、静止密封環３５の外周縁に繋がる径方向に沿う環状の面である。
第２環状突起７５は、外側端面７０と、静止密封環３５の内周面との間に設けられている。第２環状突起７５は、外側端面７０からリテーナ３４の第１側面３４０ａに向けて突出している。
第２環状突起７５の先端は、リテーナ３４の第１側面３４０ａに接触している。つまり、第２環状突起７５の先端は、リテーナ３４に接触する環状接触面７４である。
【0039】
本実施形態において、第１環状突起６６の外周面６６ａの外径は、第２環状突起７５の外周面７５ａの外径よりも大きい。
よって、図３に示すように、第１環状突起６６の外半径Ｒ１と、第２環状突起７５の外半径Ｒ２と、の間には、差Ｚが生じる。
よって、図３に示すように、第１環状突起６６の外半径Ｒ１と、第２環状突起７５の外半径Ｒ２と、の間には、差Ｚが生じる。
【0040】
第１環状突起６６の外径は、環状接触面７４の外径よりも大きいので、静止側シール面６２において、外端縁６２ａが内端縁６２ｂよりも極端に強く押圧されるのを抑制することができる。外端縁６２ａは静止側シール面６２の径方向外側の端縁である。内端縁６２ｂは静止側シール面６２の径方向内側の端縁である。
【0041】
すなわち、第１環状突起６６の外径が、環状接触面７４の外径以下の場合、静止密封環３５には、図３中の矢印Ｙ１の方向に回転モーメントが生じることがあり、外端縁６２ａが内端縁６２ｂよりも極端に強く押圧されることがある。矢印Ｙ１の方向の回転モーメントは、静止密封環３５の断面における重心Ｇ回りに生じる回転モーメントである。
この点、本実施形態では、第１環状突起６６の外径が、環状接触面７４の外径よりも大きいので、矢印Ｙ１の方向の回転モーメントの発生を抑制することができる。
この点、本実施形態では、第１環状突起６６の外径が、環状接触面７４の外径よりも大きいので、矢印Ｙ１の方向の回転モーメントの発生を抑制することができる。
【0042】
この結果、回転側シール面６０と静止側シール面６２との間において径方向外側に開口する微小隙間Ｓの形成を促すことができ、回転側シール面６０と静止側シール面６２との間の潤滑状態を良好な状態で維持することができる。
【0043】
微小隙間Ｓは、静止密封環３５に、図３中の矢印Ｙ２の方向に回転モーメントが生じ、静止密封環３５の弾性変形等によって静止側シール面６２が破線Ｈに示すように回転側シール面６０から離間したときに、回転側シール面６０と、静止側シール面６２との間に生じる断面くさび状の隙間である。微小隙間Ｓは、外端縁６２ａが回転側シール面６０から離間することで、径方向外側に開口する。
【0044】
ここで、幅Ｗに対する差Ｚの割合Ｐは、２％以上、２７％以下に設定することができる。幅Ｗは、静止側シール面６２の半径方向に沿う幅寸法である。
割合Ｐが２％よりも小さいと、外端縁６２ａ側が内端縁６２ｂ側よりも強く押圧されるのに対する抑制効果を十分に得ることができない。
割合Ｐが２７％よりも大きいと、静止側シール面６２と、回転側シール面６０と、を離間させようとする力の作用が顕著になり、両シール面６０，６２間における面圧が十分に得られない。
割合Ｐを、２％以上、２７％以下とすることで、両シール面６０，６２間における面圧を適度に確保しつつ、外端縁６２ａ側が内端縁６２ｂ側よりも強く押圧されるのを抑制することができる。
割合Ｐが２％よりも小さいと、外端縁６２ａ側が内端縁６２ｂ側よりも強く押圧されるのに対する抑制効果を十分に得ることができない。
割合Ｐが２７％よりも大きいと、静止側シール面６２と、回転側シール面６０と、を離間させようとする力の作用が顕著になり、両シール面６０，６２間における面圧が十分に得られない。
割合Ｐを、２％以上、２７％以下とすることで、両シール面６０，６２間における面圧を適度に確保しつつ、外端縁６２ａ側が内端縁６２ｂ側よりも強く押圧されるのを抑制することができる。
【0045】
なお、割合Ｐは、５％以上、２５％以下であることがより好ましい。割合Ｐを５％以上とすることで、外端縁６２ａ側が内端縁６２ｂ側よりも強く押圧されるのをより効果的に抑制することができる。また、割合Ｐを２５％以下とすることで、両シール面６０，６２間における面圧をより好適な状態とすることができる。
【0046】
本実施形態のメカニカルシール１を高圧流体の密封に用いた場合、流体圧力と外部圧力との差によって、微小隙間Ｓをより大きくする方向に静止密封環３５が弾性変形しようとし、微小隙間Ｓが極端に大きくなることで、流体漏れが生じることがある。
つまり、図３に示すように、機内領域７３における流体圧力がより高い場合、静止密封環３５には、流体圧力が図３中の矢印Ｙ３の方向に作用する。このため、静止密封環３５において、図３中の矢印Ｙ２の方向の回転モーメントが助長され、微小隙間Ｓが極端に大きくなるおそれが生じる。
つまり、図３に示すように、機内領域７３における流体圧力がより高い場合、静止密封環３５には、流体圧力が図３中の矢印Ｙ３の方向に作用する。このため、静止密封環３５において、図３中の矢印Ｙ２の方向の回転モーメントが助長され、微小隙間Ｓが極端に大きくなるおそれが生じる。
【0047】
この点、本実施形態のメカニカルシール１では、環状接触面７４の算術平均粗さを０．３μｍ以上、０．５μｍ以下の範囲とし、環状接触面７４に接触するリテーナ３４の接触面である第１側面３４０ａの算術平均粗さを０．１μｍ以上、０．２μｍ以下の範囲としている。
このように、環状接触面７４が第１側面３４０ａよりも粗面であるため、両面が適度に噛み合い摩擦係数を高めることができる。この結果、流体圧力と外部圧力との差によって、矢印Ｙ２の方向の回転モーメントが助長され、微小隙間Ｓをより大きくする方向に静止密封環３５が弾性変形しようとしたとしても、静止密封環３５の環状接触面７４と、リテーナ３４の第１側面３４０ａとの間の摩擦によって、静止密封環３５の弾性変形を抑制することができる。この結果、微小隙間Ｓが極端に大きくなるのを抑制することができ、流体漏れの発生を抑制することができる。
このように、環状接触面７４が第１側面３４０ａよりも粗面であるため、両面が適度に噛み合い摩擦係数を高めることができる。この結果、流体圧力と外部圧力との差によって、矢印Ｙ２の方向の回転モーメントが助長され、微小隙間Ｓをより大きくする方向に静止密封環３５が弾性変形しようとしたとしても、静止密封環３５の環状接触面７４と、リテーナ３４の第１側面３４０ａとの間の摩擦によって、静止密封環３５の弾性変形を抑制することができる。この結果、微小隙間Ｓが極端に大きくなるのを抑制することができ、流体漏れの発生を抑制することができる。
【0048】
環状接触面７４の面の算術平均粗さが０．３μｍより小さいと、必要な摩擦係数が得られないおそれがある。環状接触面７４の算術平均粗さが０．５μｍより大きいと、両面が適切に噛み合わず、必要な摩擦係数が得られないおそれがある。
第１側面３４０ａの算術平均粗さが０．１μｍより小さいと、加工に要するコストの上昇を招き好ましくない。第１側面３４０ａの算術平均粗さが０．２μｍより大きいと、両面が適切に噛み合わず、必要な摩擦係数が得られないおそれがある。
環状接触面７４の算術平均粗さを０．３μｍ以上、０．５μｍ以下の範囲とし、第１側面３４０ａの算術平均粗さを０．１μｍ以上、０．２μｍ以下の範囲とすることで、静止密封環３５の極端な弾性変形を抑制することができ、流体漏れの発生を抑制することができる。
第１側面３４０ａの算術平均粗さが０．１μｍより小さいと、加工に要するコストの上昇を招き好ましくない。第１側面３４０ａの算術平均粗さが０．２μｍより大きいと、両面が適切に噛み合わず、必要な摩擦係数が得られないおそれがある。
環状接触面７４の算術平均粗さを０．３μｍ以上、０．５μｍ以下の範囲とし、第１側面３４０ａの算術平均粗さを０．１μｍ以上、０．２μｍ以下の範囲とすることで、静止密封環３５の極端な弾性変形を抑制することができ、流体漏れの発生を抑制することができる。
【0049】
なお、本実施形態では、環状接触面７４が第１側面３４０ａよりも粗面である場合を例示したが、第１側面３４０ａが環状接触面７４よりも粗面であってもよい。つまり、第１側面３４０ａの算術平均粗さを０．３μｍ以上、０．５μｍ以下の範囲とし、環状接触面７４の算術平均粗さを０．１μｍ以上、０．２μｍ以下の範囲としてもよい。
【0050】
〔第２実施形態について〕
図４は、第２実施形態に係るメカニカルシールの要部断面図である。
本実施形態は、リテーナ３４の第１側面３４０ａが、第３環状突起７６を有しており、静止密封環３５の第２端面３５ｃが第２環状突起７５を有していない点において第１実施形態と相違する。
図４は、第２実施形態に係るメカニカルシールの要部断面図である。
本実施形態は、リテーナ３４の第１側面３４０ａが、第３環状突起７６を有しており、静止密封環３５の第２端面３５ｃが第２環状突起７５を有していない点において第１実施形態と相違する。
【0051】
リテーナ３４の第１側面３４０ａは、外側端面７８と、第３環状突起７６と、を有する。
外側端面７８は、リテーナ本体３４０の外周縁に繋がる径方向に沿う環状の面である。
第３環状突起７６は、外側端面７８と、静止密封環３５の内周面との間に設けられている。第３環状突起７６は、外側端面７８から静止密封環３５の第２端面３５ｃに向けて突出している。
第３環状突起７６の先端面７６ａは、第２端面３５ｃに接触している。
よって、静止密封環３５の第２端面３５ｃのうち、先端面７６ａに接触される面が環状接触面７４である。
外側端面７８は、リテーナ本体３４０の外周縁に繋がる径方向に沿う環状の面である。
第３環状突起７６は、外側端面７８と、静止密封環３５の内周面との間に設けられている。第３環状突起７６は、外側端面７８から静止密封環３５の第２端面３５ｃに向けて突出している。
第３環状突起７６の先端面７６ａは、第２端面３５ｃに接触している。
よって、静止密封環３５の第２端面３５ｃのうち、先端面７６ａに接触される面が環状接触面７４である。
【0052】
本実施形態では、第１環状突起６６の外周面６６ａの外径は、第３環状突起７６の外周面７６ｂの外径よりも大きい。
よって、図４に示すように、第１環状突起６６の外半径Ｒ１と、第３環状突起７６の外半径Ｒ３と、の間には、差Ｚが生じる。
よって、図４に示すように、第１環状突起６６の外半径Ｒ１と、第３環状突起７６の外半径Ｒ３と、の間には、差Ｚが生じる。
【0053】
本実施形態では、第３環状突起７６の外径を第１環状突起６６の外径よりも小さくすることで、第１環状突起６６の外径を、環状接触面７４の外径よりも大きくすることができる。
よって、本実施形態においても、回転側シール面６０と静止側シール面６２との間において径方向外側に開口する微小隙間Ｓの形成を促すことができ、回転側シール面６０と静止側シール面６２との間の潤滑状態を良好な状態で維持することができる。
よって、本実施形態においても、回転側シール面６０と静止側シール面６２との間において径方向外側に開口する微小隙間Ｓの形成を促すことができ、回転側シール面６０と静止側シール面６２との間の潤滑状態を良好な状態で維持することができる。
【0054】
〔検証試験について〕
次に、メカニカルシール１による効果に関する検証試験について説明する。
試験に用いたメカニカルシール１の静止密封環３５の寸法は、下記の通りである。
図５は、試験に用いた静止密封環３５の寸法を説明するための図である。
図５中、Ｌ１は第２環状突起の突出寸法、Ｌ２は第１端面３５ｂと第２端面３５ｃとの軸方向寸法、Ｌ３は第１環状突起６６の突出寸法、Ｃ１は静止密封環３５の内周面と外周面との間の径方向の幅寸法、Ｃ２は内側端面６８の径方向の幅寸法を示している。
以下の寸法は、各試験例品及び比較例品で共通である。
Ｌ１：２ｍｍ
Ｌ２：１７ｍｍ
Ｌ３：３ｍｍ
Ｃ１：１７．１ｍｍ
Ｃ２：２ｍｍ
幅Ｗ：５ｍｍ
次に、メカニカルシール１による効果に関する検証試験について説明する。
試験に用いたメカニカルシール１の静止密封環３５の寸法は、下記の通りである。
図５は、試験に用いた静止密封環３５の寸法を説明するための図である。
図５中、Ｌ１は第２環状突起の突出寸法、Ｌ２は第１端面３５ｂと第２端面３５ｃとの軸方向寸法、Ｌ３は第１環状突起６６の突出寸法、Ｃ１は静止密封環３５の内周面と外周面との間の径方向の幅寸法、Ｃ２は内側端面６８の径方向の幅寸法を示している。
以下の寸法は、各試験例品及び比較例品で共通である。
Ｌ１：２ｍｍ
Ｌ２：１７ｍｍ
Ｌ３：３ｍｍ
Ｃ１：１７．１ｍｍ
Ｃ２：２ｍｍ
幅Ｗ：５ｍｍ
【0055】
（試験例１）
差Ｚを０．５ｍｍとした。よって、割合Ｐは１０％である。
また、静止密封環３５の環状接触面７４の算術平均粗さＲａを０．３３μｍとし、環状接触面７４に接触するリテーナ３４の第１側面３４０ａの算術平均粗さＲａを０．１３μｍとした。
差Ｚを０．５ｍｍとした。よって、割合Ｐは１０％である。
また、静止密封環３５の環状接触面７４の算術平均粗さＲａを０．３３μｍとし、環状接触面７４に接触するリテーナ３４の第１側面３４０ａの算術平均粗さＲａを０．１３μｍとした。
【0056】
（試験例２）
差Ｚを０．５ｍｍとした。よって、割合Ｐは１０％である。
また、静止密封環３５の環状接触面７４の算術平均粗さＲａを０．４５μｍとし、環状接触面７４に接触するリテーナ３４の第１側面３４０ａの算術平均粗さＲａを０．１５μｍとした。
差Ｚを０．５ｍｍとした。よって、割合Ｐは１０％である。
また、静止密封環３５の環状接触面７４の算術平均粗さＲａを０．４５μｍとし、環状接触面７４に接触するリテーナ３４の第１側面３４０ａの算術平均粗さＲａを０．１５μｍとした。
【0057】
（試験例３）
差Ｚを１．５ｍｍとした。よって、割合Ｐは３０％である。
また、静止密封環３５の環状接触面７４の算術平均粗さＲａを０．４２μｍとし、環状接触面７４に接触するリテーナ３４の第１側面３４０ａの算術平均粗さＲａを０．１４μｍとした。
差Ｚを１．５ｍｍとした。よって、割合Ｐは３０％である。
また、静止密封環３５の環状接触面７４の算術平均粗さＲａを０．４２μｍとし、環状接触面７４に接触するリテーナ３４の第１側面３４０ａの算術平均粗さＲａを０．１４μｍとした。
【0058】
（試験例４）
差Ｚを０．５ｍｍとした。よって、割合Ｐは１０％である。
また、静止密封環３５の環状接触面７４の算術平均粗さＲａを０．０８μｍとし、環状接触面７４に接触するリテーナ３４の第１側面３４０ａの算術平均粗さＲａを０．１４μｍとした。
差Ｚを０．５ｍｍとした。よって、割合Ｐは１０％である。
また、静止密封環３５の環状接触面７４の算術平均粗さＲａを０．０８μｍとし、環状接触面７４に接触するリテーナ３４の第１側面３４０ａの算術平均粗さＲａを０．１４μｍとした。
【0059】
（試験例５）
差Ｚを０．２５ｍｍとした。よって、割合Ｐは５％である。
差Ｚを０．２５ｍｍとした。よって、割合Ｐは５％である。
【0060】
（試験例６）
差Ｚを１．０ｍｍとした。よって、割合Ｐは２０％である。
差Ｚを１．０ｍｍとした。よって、割合Ｐは２０％である。
【0061】
（試験例７）
差Ｚを１．２５ｍｍとした。よって、割合Ｐは２５％である。
差Ｚを１．２５ｍｍとした。よって、割合Ｐは２５％である。
【0062】
（比較例）
差Ｚを０ｍｍとした。よって、割合Ｐは０％である。
また、静止密封環３５の環状接触面７４の算術平均粗さＲａを０．３６μｍとし、環状接触面７４に接触するリテーナ３４の第１側面３４０ａの算術平均粗さＲａを０．１７μｍとした。
差Ｚを０ｍｍとした。よって、割合Ｐは０％である。
また、静止密封環３５の環状接触面７４の算術平均粗さＲａを０．３６μｍとし、環状接触面７４に接触するリテーナ３４の第１側面３４０ａの算術平均粗さＲａを０．１７μｍとした。
【0063】
（評価試験）
（１）漏れ量及び摩耗量の評価
試験流体を密封したときの漏れ量を評価するための試験機にメカニカルシールを装着し、試験流体が一定の圧力であるときに回転軸７１を回転させたときの漏れ量および両密封環の摩耗量を評価した。
試験流体としては、工業用水を用いた。
この評価試験機を用いて、試験例１，２，３，４および比較例の漏れ量及び摩耗量を得た。
下記表１に試験結果を示す。
（１）漏れ量及び摩耗量の評価
試験流体を密封したときの漏れ量を評価するための試験機にメカニカルシールを装着し、試験流体が一定の圧力であるときに回転軸７１を回転させたときの漏れ量および両密封環の摩耗量を評価した。
試験流体としては、工業用水を用いた。
この評価試験機を用いて、試験例１，２，３，４および比較例の漏れ量及び摩耗量を得た。
下記表１に試験結果を示す。
【0064】
【表1】
【0065】
表１中、流体圧力は、試験流体の圧力である。周速は、静止密封環３５と回転密封環１３との間の周速である。
表１に示すように、試験例１から試験例４では、静止密封環３５及び回転密封環１３の摩耗量は、比較例と比較して非常に少ないことが明らかである。
表１に示すように、試験例１から試験例４では、静止密封環３５及び回転密封環１３の摩耗量は、比較例と比較して非常に少ないことが明らかである。
【0066】
割合Ｐが３０％（差Ｚが１．５ｍｍ）である試験例３では、摩耗量は非常に少ないが、漏れ量が試験例１、２と比較して多くなっている。これは、割合Ｐが２７％よりも大きいため、静止側シール面と、回転側シール面と、を離間させようとする力の作用が顕著になり、両シール面間における面圧が十分に得られず、漏れ量が多くなっている。
【0067】
また、静止密封環３５の環状接触面７４の算術平均粗さＲａが０．０８μｍである試験例４においても、摩耗量は非常に少ないが、漏れ量が試験例１、２と比較して多くなっている。これは、環状接触面７４の算術平均粗さが０．３μｍより小さいため、環状接触面７４と、第１側面３４０ａとの間において必要な摩擦係数が得られず、両シール面６０，６２間の微小隙間Ｓが極端に大きくなるのを抑制することができず、漏れ量が多くなっている。
【0068】
表１から、割合Ｐ（差Ｚ）、および、環状接触面７４、第１側面３４０ａの表面粗さを適切に設定することで、漏れ量及び摩耗量を抑制できることが明らかである。
【0069】
（２）割合Ｐが静止側シール面６２の面圧に与える影響
試験例１，３，５，６，７および比較例の静止密封環３５のモデルを構築し、これらモデルを用い、コンピュータによるシミュレーションによってそれぞれの面圧を求め、割合Ｐ（差Ｚ）が静止側シール面６２の面圧に与える影響について評価した。
試験例１，３，５，６，７および比較例の静止密封環３５のモデルを構築し、これらモデルを用い、コンピュータによるシミュレーションによってそれぞれの面圧を求め、割合Ｐ（差Ｚ）が静止側シール面６２の面圧に与える影響について評価した。
【0070】
図６は、割合Ｐと、静止側シール面６２における最大面圧と、の関係を示すグラフである。
図６中、割合Ｐが５％である試験例５では、静止側シール面６２の最大面圧は、２．３ＭＰａであった。
割合Ｐが１０％である試験例１では、最大面圧は、１．６ＭＰａであった。
割合Ｐが２０％である試験例６では、最大面圧は、０．４ＭＰａであった。
割合Ｐが２５％である試験例７では、最大面圧は、０．１ＭＰａであった。
割合Ｐが３０％である試験例３では、最大面圧は、０ＭＰａであった。
割合Ｐが０％である比較例では、最大面圧は、３．０ＭＰａであった。
図６中、割合Ｐが５％である試験例５では、静止側シール面６２の最大面圧は、２．３ＭＰａであった。
割合Ｐが１０％である試験例１では、最大面圧は、１．６ＭＰａであった。
割合Ｐが２０％である試験例６では、最大面圧は、０．４ＭＰａであった。
割合Ｐが２５％である試験例７では、最大面圧は、０．１ＭＰａであった。
割合Ｐが３０％である試験例３では、最大面圧は、０ＭＰａであった。
割合Ｐが０％である比較例では、最大面圧は、３．０ＭＰａであった。
【0071】
図７は、試験例１，６および比較例の静止側シール面６２の面圧の分布を示す図である。図７（ａ）は比較例の面圧分布を示しており、図７（ｂ）は試験例１の面圧分布を示しており、図７（ｃ）は試験例６の面圧分布を示している。
図７に示す静止側シール面６２において、ハッチングの濃度が最も薄い領域Ａ１は、面圧が２ＭＰａ以上の領域である。ハッチングが中間の濃度である領域Ａ２は、面圧が２ＭＰよりも小さく０．４ＭＰａ以上の領域である。ハッチングの濃度が最も濃い領域Ａ３は、面圧が０．４ＭＰａより小さい領域である。
図７に示す静止側シール面６２において、ハッチングの濃度が最も薄い領域Ａ１は、面圧が２ＭＰａ以上の領域である。ハッチングが中間の濃度である領域Ａ２は、面圧が２ＭＰよりも小さく０．４ＭＰａ以上の領域である。ハッチングの濃度が最も濃い領域Ａ３は、面圧が０．４ＭＰａより小さい領域である。
【0072】
図７（ａ）に示すように、比較例では、静止側シール面６２の径方向外側の端縁部分の面圧が高くなっていることが判る。
図７（ｂ）に示すように、試験例１では、静止側シール面６２の径方向外側の端縁部分の面圧が僅かに高くなっているが、全体的に均一である。
図７（ｃ）に示すように、試験例６では、静止側シール面６２の径方向内側の端縁部分の面圧が高くなっていることが判る。また、シール面全体の面圧が低くなっていることが判る。
図７（ｂ）に示すように、試験例１では、静止側シール面６２の径方向外側の端縁部分の面圧が僅かに高くなっているが、全体的に均一である。
図７（ｃ）に示すように、試験例６では、静止側シール面６２の径方向内側の端縁部分の面圧が高くなっていることが判る。また、シール面全体の面圧が低くなっていることが判る。
【0073】
図６に示すように、割合Ｐが３０％となると、静止側シール面６２の面圧が十分に得られないことが判る。
また、割合Ｐが０％であると、静止側シール面６２の径方向外側の端縁部分の面圧が非常に高く、静止側シール面６２の径方向外側の端縁部分が、径方向内側の端縁部分よりも強く押圧されるのを抑制する効果が得られていないことが判る。
また、割合Ｐが０％であると、静止側シール面６２の径方向外側の端縁部分の面圧が非常に高く、静止側シール面６２の径方向外側の端縁部分が、径方向内側の端縁部分よりも強く押圧されるのを抑制する効果が得られていないことが判る。
【0074】
これら結果から、割合Ｐを、２％以上、２７％以下とすれば、両シール面６０，６２間における面圧を適度に確保しつつ、静止側シール面６２の径方向外側の端縁部分が、径方向内側の端縁部分よりも強く押圧されるのを抑制することができることが判る。
【0075】
〔その他〕
今回開示した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、上述の実施形態に限定されるものではなく、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が含まれる。
今回開示した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、上述の実施形態に限定されるものではなく、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が含まれる。
【符号の説明】
【0076】
１ メカニカルシール
２ 回転側ユニット
３ 静止側ユニット
１１ スリーブ
１１ａ スリーブ本体
１１ｂ 円環部
１１ｃ 円筒部
１３ 回転密封環
１４ リテーナ
１７ Ｏリング
１８ Ｏリング
３０ シールケース
３１ 第１ケース体
３１ａ 環状溝
３２ 第２ケース体
３２ａ ピン溝
３３ 第３ケース体
３３ａ ケース本体
３３ｂ 連結筒部
３４ リテーナ
３５ 静止密封環
３５ａ 外周段差部
３５ｂ 第１端面
３５ｃ 第２端面
３５ｄ ピン溝
３８ Ｏリング
４０ Ｏリング
４２ Ｏリング
４５ ピン
４６ ピン
４７ スプリング
４８ Ｏリング
５０ Ｏリング
５１ Ｏリング
６０ 回転側シール面
６２ 静止側シール面
６２ａ 外端縁
６２ｂ 内端縁
６４ 外側端面
６６ 第１環状突起
６６ａ 外周面
６８ 内側端面
７０ 外側端面
７１ 回転軸
７２ ケーシング
７３ 機内領域
７４ 環状接触面
７５ 第２環状突起
７５ａ 外周面
７６ 第３環状突起
７６ａ 先端面
７６ｂ 外周面
７８ 外側端面
３４０ リテーナ本体
３４０ａ 第１側面
３４０ｂ 第２側面
３４０ｃ 段差部
３４２ 第２円筒部
３４３ 円筒部材
３４３ａ 大径内周面
３４３ｂ 小径内周面
３４３ｃ 段差部
３４３ｄ 鍔部
２ 回転側ユニット
３ 静止側ユニット
１１ スリーブ
１１ａ スリーブ本体
１１ｂ 円環部
１１ｃ 円筒部
１３ 回転密封環
１４ リテーナ
１７ Ｏリング
１８ Ｏリング
３０ シールケース
３１ 第１ケース体
３１ａ 環状溝
３２ 第２ケース体
３２ａ ピン溝
３３ 第３ケース体
３３ａ ケース本体
３３ｂ 連結筒部
３４ リテーナ
３５ 静止密封環
３５ａ 外周段差部
３５ｂ 第１端面
３５ｃ 第２端面
３５ｄ ピン溝
３８ Ｏリング
４０ Ｏリング
４２ Ｏリング
４５ ピン
４６ ピン
４７ スプリング
４８ Ｏリング
５０ Ｏリング
５１ Ｏリング
６０ 回転側シール面
６２ 静止側シール面
６２ａ 外端縁
６２ｂ 内端縁
６４ 外側端面
６６ 第１環状突起
６６ａ 外周面
６８ 内側端面
７０ 外側端面
７１ 回転軸
７２ ケーシング
７３ 機内領域
７４ 環状接触面
７５ 第２環状突起
７５ａ 外周面
７６ 第３環状突起
７６ａ 先端面
７６ｂ 外周面
７８ 外側端面
３４０ リテーナ本体
３４０ａ 第１側面
３４０ｂ 第２側面
３４０ｃ 段差部
３４２ 第２円筒部
３４３ 円筒部材
３４３ａ 大径内周面
３４３ｂ 小径内周面
３４３ｃ 段差部
３４３ｄ 鍔部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】