特開 2024-131715 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】P2024131715

(43)【公開日】2024-09-30

(54)【発明の名称】メカニカルシール

(51)【国際特許分類】

   F16J 15/34 20060101AFI20240920BHJP

【ＦＩ】

F16J15/34 H

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023042146

(22)【出願日】2023-03-16

(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】福井 宏起

(72)【発明者】

【氏名】冨田 優記

【テーマコード（参考）】

3J041

【Ｆターム（参考）】

3J041AA02

3J041DA02

3J041DA05

(57)【要約】

【課題】回転密封環と静止密封環との摺動部分におけるフラッシング流体の冷却状況を正確に把握することができるメカニカルシールを提供する。
【解決手段】メカニカルシール１は、回転密封環１８を有する回転側ユニット２と、静止密封環３３を有する静止側ユニット３と、を備え、回転密封環１８と静止密封環３３との摺動部分１８ａ，３３ａがフラッシング流体により冷却される。メカニカルシール１は、静止側ユニット３に設けられ、摺動部分１８ａ，３３ａを冷却する前のフラッシング流体の第１温度を検出する第１温度検出部７１と、静止側ユニット３において第１温度検出部７１とは別体に設けられ、摺動部分１８ａ，３３ａを冷却した後のフラッシング流体の第２温度を検出する第２温度検出部７２と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転機器の回転軸に一体回転可能に設けられ、回転密封環を有する回転側ユニットと、
前記回転軸を包囲している、前記回転機器のケーシングに設けられ、前記回転密封環が摺動する静止密封環を有する静止側ユニットと、を備え、
前記回転密封環と前記静止密封環との摺動部分がフラッシング流体により冷却されるメカニカルシールであって、
前記静止側ユニットに設けられ、前記摺動部分を冷却する前の前記フラッシング流体の第１温度を検出する第１温度検出部と、
前記静止側ユニットにおいて前記第１温度検出部とは別体に設けられ、前記摺動部分を冷却した後の前記フラッシング流体の第２温度を検出する第２温度検出部と、を備えるメカニカルシール。

【請求項2】

前記静止側ユニットは、
前記回転機器の機内領域と機外領域とを区画するための筒状のシールケースと、
前記シールケースの周方向の所定箇所に形成され、前記摺動部分を冷却する前の前記フラッシング流体を前記機内領域に供給する第１流路と、
前記機内領域において前記シールケースに設けられ、前記第１流路からの前記フラッシング流体を前記摺動部分の周方向の複数箇所に向けて供給する第２流路を形成するアダプタリングと、をさらに有し、
前記アダプタリングは、当該アダプタリングの径方向外側から径方向内側に向かって前記第２温度検出部が挿入される取付孔を有し、
前記取付孔の前記径方向外側の開口端部には、前記径方向内側から前記径方向外側へ向かうにしたがって前記取付孔の孔径が徐々に大きくなるテーパ内周面が形成されている、請求項１に記載のメカニカルシール。

【請求項3】

前記アダプタリングは、
前記取付孔よりも前記径方向外側に配置され、前記取付孔と連通する流入路と、
前記流入路の前記径方向外側から前記流入路内に流入する前記フラッシング流体に圧力損失を生じさせる圧損部と、をさらに有する、請求項２に記載のメカニカルシール。

【請求項4】

前記第２温度検出部が前記取付孔に挿入された状態で、前記第２温度検出部の測温点は、前記摺動部分よりも前記機内領域側に位置する、請求項２又は請求項３に記載のメカニカルシール。

【請求項5】

前記シールケースには、前記第１流路として使用可能な孔が、周方向に複数形成されており、
複数の前記孔のうちの１つは、前記第１流路とされ、
複数の前記孔のうちの他の少なくとも１つは、前記第２温度検出部が挿入される挿入孔とされている、請求項２又は請求項３に記載のメカニカルシール。

【請求項6】

前記静止側ユニットは、
前記回転機器の機内領域と機外領域とを区画するための筒状のシールケースと、
前記シールケースの周方向の所定箇所に形成され、前記摺動部分を冷却する前の前記フラッシング流体を前記機内領域に供給する第１流路と、
前記機内領域において前記シールケースに設けられ、前記第１流路からの前記フラッシング流体を前記摺動部分の周方向の複数箇所に向けて供給する第２流路を形成するアダプタリングと、をさらに有し、
前記第２流路は、前記アダプタリングの径方向外側に形成されるとともに、前記摺動部分に供給する前の前記フラッシング流体を周方向に流す環状流路を有し、
前記第１温度検出部の測温点は、前記環状流路内に位置する、請求項１又は請求項２に記載のメカニカルシール。

【請求項7】

前記シールケースには、前記第１流路として使用可能な孔が、周方向に複数形成されており、
複数の前記孔のうちの１つは、前記第１流路とされ、
複数の前記孔のうちの他の少なくとも１つは、前記第１温度検出部が挿入される挿入孔とされている、請求項６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】

回転機器の内部の被密封流体をシールするものとして、例えば特許文献１に示すメカニカルシールが知られている。特許文献１のメカニカルシールは、回転機器の回転軸に設けられて静止密封環に対して摺動する回転密封環（回転環）と、回転機器のハウジングに設けられた静止密封環（固定環）と、を備えている。回転密封環と静止密封環との摺動部分は、フラッシング流体により冷却及び潤滑されるようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－０６００７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１のメカニカルシールにおいて、回転密封環と静止密封環との摺動部分がフラッシング流体により適切に冷却されているか否かを把握するためには、メカニカルシールを分解し、前記摺動部分を目視によって直接観察する必要がある。このため、メカニカルシールの運転中に、前記摺動部分の冷却状況を把握するのが困難である。

【0005】

そこで、本出願人は、前記摺動部分を冷却する前のフラッシング流体の温度と、前記摺動部分を冷却した後のフラッシング流体の温度との温度差を検出する温度差検出部を備えたメカニカルシールを提案している（国際出願ＰＣＴ／ＪＰ２０２２／０４２５３８。以下、先願発明という）。この先願発明によって、温度差検出部が検出した前記温度差に基づいて前記摺動部分の冷却状況を把握することができるが、前記摺動部分の冷却状況をより正確に把握したいという要望がある。

【0006】

本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであり、回転密封環と静止密封環との摺動部分におけるフラッシング流体の冷却状況を正確に把握することができる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】

【0007】

（１）本開示は、回転機器の回転軸に一体回転可能に設けられ、回転密封環を有する回転側ユニットと、前記回転軸を包囲している、前記回転機器のケーシングに設けられ、前記回転密封環が摺動する静止密封環を有する静止側ユニットと、を備え、前記回転密封環と前記静止密封環との摺動部分がフラッシング流体により冷却されるメカニカルシールであって、前記静止側ユニットに設けられ、前記摺動部分を冷却する前の前記フラッシング流体の第１温度を検出する第１温度検出部と、前記静止側ユニットにおいて前記第１温度検出部とは別体に設けられ、前記摺動部分を冷却した後の前記フラッシング流体の第２温度を検出する第２温度検出部と、を備えるメカニカルシールである。

【0008】

本開示のメカニカルシールによれば、第１温度検出部と第２温度検出部が別体であるため、冷却前のフラッシング流体の第１温度を正確に検出できる位置に第１温度検出部を設けることができ、且つ冷却後のフラッシング流体の第２温度を正確に検出できる位置に第２温度検出部を設けることができる。これにより、第１温度と第２温度との正確な温度差を算出できるので、回転密封環と静止密封環との摺動部分におけるフラッシング流体の冷却状況を正確に把握することができる。

【0009】

（２）前記（１）のメカニカルシールにおいて、前記静止側ユニットは、前記回転機器の機内領域と機外領域とを区画するための筒状のシールケースと、前記シールケースの周方向の所定箇所に形成され、前記摺動部分を冷却する前の前記フラッシング流体を前記機内領域に供給する第１流路と、前記機内領域において前記シールケースに設けられ、前記第１流路からの前記フラッシング流体を前記摺動部分の周方向の複数箇所に向けて供給する第２流路を形成するアダプタリングと、をさらに有し、前記アダプタリングは、当該アダプタリングの径方向外側から径方向内側に向かって前記第２温度検出部が挿入される取付孔を有し、前記取付孔の前記径方向外側の開口端部には、前記径方向内側から前記径方向外側へ向かうにしたがって前記取付孔の孔径が徐々に大きくなるテーパ内周面が形成されているのが好ましい。
この場合、第２温度検出部は、アダプタリングの径方向外側から取付孔に挿入されるときに、取付孔の開口端部に形成されたテーパ内周面により取付孔の前記径方向内側へ案内される。これにより、アダプタリングに対して第２温度検出部を適切な位置に取り付けることができるので、第２温度検出部は第２温度をさらに正確に検出することができる。その結果、前記摺動部分におけるフラッシング流体の冷却状況をさらに正確に把握することができる。

【0010】

（３）前記（２）のメカニカルシールにおいて、前記アダプタリングは、前記取付孔よりも前記径方向外側に配置され、前記取付孔と連通する流入路と、前記流入路の前記径方向外側から前記流入路内に流入する前記フラッシング流体に圧力損失を生じさせる圧損部と、をさらに有するのが好ましい。
この場合、圧損部が、流入路内に流入するフラッシング流体に圧力損失を生じさせることで、フラッシング流体が流入路に流入しにくくなる。これにより、冷却前のフラッシング流体が、流入路から、取付孔と第２温度検出部との間を通過し、機内領域内の冷却後のフラッシング流体と混入するのを抑制することができる。その結果、第２温度検出部は、第２温度をさらに正確に検出することができる。また、冷却前のフラッシング流体が取付孔と第２温度検出部との間を通過するのを抑制するシール部材（ゴム栓等）が不要になる。これにより、取付孔にシール部材を介して第２温度検出部を取り付ける面倒な作業が不要になるので、取付孔への第２温度検出部の取り付け作業を簡単に行うことができる。

【0011】

（４）前記（２）又は（３）のメカニカルシールにおいて、前記第２温度検出部が前記取付孔に挿入された状態で、前記第２温度検出部の測温点は、前記摺動部分よりも前記機内領域側に位置するのが好ましい。
この場合、前記摺動部分よりも機内領域側は、冷却後のフラッシング流体が占める割合が高いので、第２温度検出部は、第２温度をさらに正確に検出することができる。これにより、前記摺動部分におけるフラッシング流体の冷却状況をさらに正確に把握することができる。

【0012】

（５）前記（２）から（４）のいずれか一のメカニカルシールにおいて、前記シールケースには、前記第１流路として使用可能な孔が、周方向に複数形成されており、複数の前記孔のうちの１つは、前記第１流路とされ、複数の前記孔のうちの他の少なくとも１つは、前記第２温度検出部が挿入される挿入孔とされているのが好ましい。
この場合、シールケースにおいて、第１流路として使用可能な複数の孔のうち、第１流路として使用しない孔を、第２温度検出部が挿入される挿入孔として使用することができる。これにより、シールケースに専用の挿入孔を形成する必要がないので、取付孔への第２温度検出部の取り付け作業をさらに簡単に行うことができる。

【0013】

（６）前記（１）から（５）のいずれか一のメカニカルシールにおいて、前記静止側ユニットは、前記回転機器の機内領域と機外領域とを区画するための筒状のシールケースと、前記シールケースの周方向の所定箇所に形成され、前記摺動部分を冷却する前の前記フラッシング流体を前記機内領域に供給する第１流路と、前記機内領域において前記シールケースに設けられ、前記第１流路からの前記フラッシング流体を前記摺動部分の周方向の複数箇所に向けて供給する第２流路を形成するアダプタリングと、をさらに有し、前記第２流路は、前記アダプタリングの径方向外側に形成されるとともに、前記摺動部分に供給する前の前記フラッシング流体を周方向に流す環状流路を有し、前記第１温度検出部の測温点は、前記環状流路内に位置するのが好ましい。
この場合、第１温度検出部は、その測温点がシールケースの第１流路内に位置する場合と比較して、シールケースからの伝熱の影響を受けにくいフラッシング流体を測温することができる。その結果、第１温度検出部は第１温度をさらに正確に検出できるので、前記摺動部分におけるフラッシング流体の冷却状況をさらに正確に把握することができる。

【0014】

（７）前記（６）のメカニカルシールにおいて、前記シールケースには、前記第１流路として使用可能な孔が、周方向に複数形成されており、複数の前記孔のうちの１つは、前記第１流路とされ、複数の前記孔のうちの他の少なくとも１つは、前記第１温度検出部が挿入される挿入孔とされているのが好ましい。
この場合、シールケースにおいて、第１流路として使用可能な複数の孔のうち、第１流路として使用しない孔を、第１温度検出部が挿入される挿入孔として使用することができる。これにより、シールケースやケーシングに専用の挿入孔を形成する必要がないので、挿入孔への第１温度検出部の取り付け作業を簡単に行うことができる。

【発明の効果】

【0015】

本開示のメカニカルシールによれば、回転密封環と静止密封環との摺動部分におけるフラッシング流体の冷却状況を正確に把握することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本開示の第１実施形態に係るメカニカルシールの断面図である。

【図2】図１の下側におけるアダプタリングとその周辺を示す拡大断面図である。

【図3】図１のＩ－Ｉ矢視断面図である。

【図4】図１の上側におけるアダプタリングとその周辺を示す拡大断面図である。

【図5】本開示の第２実施形態に係るメカニカルシールにおけるアダプタリングの取付孔とその周辺を示す拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

次に、本開示の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。なお、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
［第１実施形態］
＜全体構成＞
図１は、本開示の第１実施形態に係るメカニカルシール１の断面図である。図１において、メカニカルシール１は、ポンプ等の回転機器９０に用いられ、回転機器９０の内部において被密封流体を密封するものである。回転機器９０は、回転軸９１と、回転軸９１を包囲しているケーシング９２と、を備えている。メカニカルシール１は、回転軸９１とケーシング９２との間において、回転軸９１の軸方向に沿って配置されている。

【0018】

以下、本明細書において、「軸方向」とは、回転軸９１の中心線Ｃに沿った方向（この中心線Ｃに平行な方向も含む）である。また、本開示において「径方向」とは、回転軸９１の中心線Ｃに対して直交する方向であり、「周方向」とは、回転軸９１の中心線Ｃ回りの方向である。また、本明細書では、便宜上、図１の右側を軸方向一方側といい、図１の左側を軸方向他方側という（図２、図４及び図５についても同様）。

【0019】

本実施形態のメカニカルシール１は、回転軸９１に一体回転可能に設けられた回転側ユニット２と、ケーシング９２に設けられた静止側ユニット３と、を備えている。

【0020】

＜回転側ユニット＞
回転側ユニット２は、スリーブ１１、ストッパリング１２、第１リテーナ１３、ドライブピン１４、ドライブカラー１５、スプリング１６、第２リテーナ１７、及び回転密封環１８を備えている。

【0021】

スリーブ１１は、円筒状に形成され、回転軸９１の外周に嵌合されている。スリーブ１１の軸方向他方側の外周には、ストッパリング１２が嵌合されている。ストッパリング１２には、その周方向において複数のセットスクリュー１９が径方向に締め込まれている。これにより、スリーブ１１は、回転軸９１に固定されている。スリーブ１１の軸方向一方側の内周面と、回転軸９１の外周面との間は、Ｏリング２０によりシール（二次シール）されている。

【0022】

第１リテーナ１３は、スプリングリテーナである。第１リテーナ１３は、環状に形成され、スリーブ１１の軸方向一方側の外周に嵌合されている。第１リテーナ１３には、その周方向において複数（図１では１つのみ図示）のセットスクリュー２１が径方向に締め込まれている。これにより、第１リテーナ１３は、スリーブ１１に固定されている。第１リテーナ１３には、周方向に間隔をあけて複数（図１では１つのみ図示）のドライブピン１４が軸方向に貫通している。ドライブピン１４は、第１リテーナ１３に対して軸方向に移動可能に保持されている。

【0023】

ドライブカラー１５は、第１リテーナ１３の軸方向他方側に間隔をあけて配置されている。ドライブカラー１５は、環状に形成され、スリーブ１１の外周面に対して軸方向に移動可能に嵌合されている。ドライブカラー１５には、ドライブピン１４の軸方向他方側の端部が固定（ねじ止め）されている。これにより、ドライブカラー１５は、ドライブピン１４を介して第１リテーナ１３に対して軸方向に移動可能に保持され、かつ第１リテーナ１３に対する相対回転が規制されている。

【0024】

ドライブカラー１５と第１リテーナ１３との間には、スプリング１６が周方向に間隔をあけて複数（図１では１つのみ図示）設けられている。スプリング１６は、第１リテーナ１３に対してドライブカラー１５を軸方向他方側へ付勢している。

【0025】

第２リテーナ１７は、ドライブカラー１５の軸方向他方側に隣接して配置されている。第２リテーナ１７は、環状に形成され、スリーブ１１の外周面に対して軸方向に移動可能に嵌合されている。第２リテーナ１７の軸方向一方側の端部は、ドライブカラー１５に固定されている。これにより、第２リテーナ１７は、ドライブカラー１５と共にスリーブ１１に対して軸方向に移動可能に保持されながら、ドライブカラー１５に対する相対回転が規制されている。第２リテーナ１７の内周面とスリーブ１１の外周面との間は、Ｏリング２２によりシール（二次シール）されている。

【0026】

回転密封環１８は、環状に形成され、第２リテーナ１７の軸方向他端部に固定（焼き嵌め）されている。回転密封環１８の軸方向他方側の端面には、シール面１８ａが形成されている（図２も参照）。回転密封環１８は、スプリング１６により、ドライブカラー１５及び第２リテーナ１７を介して軸方向他方側へ付勢されている。

【0027】

＜静止側ユニット＞
静止側ユニット３は、シールケース３１、ブッシュ３２、静止密封環３３、及びアダプタリング５０を備えている。シールケース３１は、円筒状に形成されている。シールケース３１は、回転機器９０の機内領域Ａと機外領域Ｂとを区画するために、回転軸９１を包囲してケーシング９２に固定されている。

【0028】

本実施形態では、シールケース３１の径方向外側部は、ケーシング９２の軸方向他方側の側面に当接した状態で、ボルト３４によりケーシング９２に固定されている。シールケース３１の軸方向一方側の側面とケーシング９２の軸方向他方側の側面との間は、Ｏリング３５によりシール（二次シール）されている。

【0029】

シールケース３１の軸方向他方側の内周には、ブッシュ３２が取り付けられている。ブッシュ３２は、環状に形成され、スリーブ１１の外周面との間にクリアランスシールを形成している。シールケース３１の軸方向他方側の端面には、環状の規制部材３６が固定されている。

【0030】

規制部材３６には、ブッシュ３２の軸方向他方側の端面が当接している。これにより、シールケース３１に対してブッシュ３２が軸方向他方側に抜け出るのを規制している。規制部材３６は、ブッシュ３２に係合される係合ピン３６ａを有している。これにより、規制部材３６は、スリーブ１１と共にブッシュ３２が回転するのを規制している。

【0031】

静止密封環３３は、環状に形成され、シールケース３１の内周面に嵌合して固定されている。静止密封環３３の外周面とシールケース３１の内周面との間は、Ｏリング３７によりシール（二次シール）されている。静止密封環３３の軸方向一方側の端面にはシール面３３ａが形成されている（図２も参照）。

【0032】

静止密封環３３のシール面３３ａには、回転密封環１８のシール面１８ａが摺動するようになっている。静止密封環３３は、シールケース３１の内周に固定された規制ピン３８により、回転密封環１８に対する相対回転が規制されている。

【0033】

アダプタリング５０は、機内領域Ａにおいて、回転密封環１８と静止密封環３３との摺動部分（シール面１８ａ，３３ａ）の径方向外方に配置されている。以下、回転密封環１８と静止密封環３３との摺動部分は、摺動部分１８ａ，３３ａともいう。本実施形態のアダプタリング５０は、円筒状に形成されたリング本体５１によって構成されている。リング本体５１は、シールケース３１に着脱可能に設けられている。

【0034】

図２は、図１の下側におけるアダプタリング５０とその周辺を示す拡大断面図である。図１及び図２において、リング本体５１の外周面５１ａの軸方向一方側は、シールケース３１の内周面に嵌合されている。リング本体５１の軸方向他方側の端面５１ｂは、シールケース３１の内周において径方向に延びる段差面３１ｅに当接している。

【0035】

リング本体５１の軸方向一方側の端面５１ｃは、シールケース３１に取り付けられたスナップリング３９に当接している。これにより、リング本体５１は、段差面３１ｅとスナップリング３９との間に保持されることで、シールケース３１から外れないように保持されている。

【0036】

スナップリング３９は、シールケース３１の内周に形成された環状の凹溝３１ｆに着脱可能に嵌め込まれている。スナップリング３９を凹溝３１ｆから取り外すことで、リング本体５１をシールケース３１から取り外すことができる。

【0037】

＜フラッシング流体の流路＞
静止側ユニット３には、機外領域Ｂから機内領域Ａにフラッシング流体を供給する流路が形成されている。フラッシング流体は、回転密封環１８と静止密封環３３との摺動部分１８ａ，３３ａを冷却及び潤滑するものである。本実施形態では、フラッシング流体として被密封流体が用いられる。以下、摺動部分１８ａ，３３ａを冷却する前のフラッシング流体を「冷却前のフラッシング流体」ともいう。また、摺動部分１８ａ，３３ａを冷却した後のフラッシング流体を「冷却後のフラッシング流体」ともいう。

【0038】

図３は、図１のＩ－Ｉ矢視断面図である。なお、図３では、シールケース３１とアダプタリング５０のみを図示している。図１及び図３において、シールケース３１の軸方向一方側には、その周方向に間隔をあけて複数（図３では４個）の孔３１ａが形成されている。各孔３１ａは、シールケース３１を径方向に貫通して形成されている。各孔３１ａは、冷却前のフラッシング流体を機外領域Ｂから機内領域Ａに供給する第１流路３１ｂとして使用可能である。

【0039】

第１流路３１ｂとして使用可能な孔３１ａをシールケース３１の周方向に複数形成しているのは、フラッシング流体が流れる配管をシールケース３１に接続する周方向の位置が、回転機器９０の種類等によって異なるからである。本実施形態では、図３の右側に示された孔３１ａが、第１流路３１ｂとして使用される。したがって、シールケース３１の周方向の所定箇所には、冷却前のフラッシング流体を機外領域Ｂから機内領域Ａに供給する第１流路３１ｂが形成されている。

【0040】

第１流路３１ｂとして使用されない他の孔３１ａは、以下、予備孔３１ｃともいう。予備孔３１ｃの径方向外側の開口は、閉塞部材４０によって閉塞されている。閉塞部材４０は、例えば、予備孔３１ｃに締め込まれる第１ねじ部４１と、第１ねじ部４１の頭部に締め込まれる第２ねじ部４２と、を有している。閉塞部材４０は、環状流路６１（後述）から予備孔３１ｃ内に流入したフラッシング流体が外部に漏洩するのを抑制している。

【0041】

シールケース３１及びアダプタリング５０は、シールケース３１の複数の孔３１ａ（第１流路３１ｂ及び予備孔３１ｃ）と連通する第２流路６０を形成している。第２流路６０は、第１流路３１ｂからのフラッシング流体を摺動部分１８ａ，３３ａの周方向の複数箇所に向けて供給する流路である。第２流路６０は、環状流路６１と、複数の供給流路６２と、を有している。

【0042】

環状流路６１は、シールケース３１の内周に形成された第１環状溝６１ａと、アダプタリング５０の外周に形成された第２環状溝６１ｂと、によって構成されている。第１環状溝６１ａは、シールケース３１の各孔３１ａと連通している。第２環状溝６１ｂは、リング本体５１の外周において、第１環状溝６１ａの対向する位置に形成されている。第２環状溝６１ｂの溝幅は、第１環状溝６１ａの溝幅と同一である。第１流路３１ｂからの冷却前のフラッシング流体は、摺動部分１８ａ，３３ａに供給される直前に、環状流路６１内において周方向に流れて循環する。

【0043】

図１及び図２において、複数の供給流路６２は、環状流路６１から機内領域Ａに冷却前のフラッシング流体を供給する流路である。供給流路６２は、第２環状溝６１ｂの底面における周方向の複数箇所からリング本体５１（アダプタリング５０）を径方向に貫通して形成されている。これにより、複数の供給流路６２から機内領域Ａに冷却前のフラッシング流体が供給されるので、摺動部分１８ａ，３３ａを周方向全体にわたって万遍なく冷却及び潤滑することができる。

【0044】

各供給流路６２は、その径方向内側の開口６２ａが摺動部分１８ａ，３３ａよりも軸方向他方側（機外領域Ｂ側）に位置するように形成されている。これにより、機内領域Ａでは、冷却前のフラッシング流体と冷却後のフラッシング流体は、概ね、摺動部分１８ａ，３３ａの延長仮想線Ｘを境界として軸方向両側に分かれる。具体的には、機内領域Ａにおいて、延長仮想線Ｘよりも軸方向他方側の領域を冷却前のフラッシング流体が占め、延長仮想線Ｘよりも軸方向一方側の領域を冷却後のフラッシング流体が占める。なお、各供給流路６２の開口６２ａは、摺動部分１８ａ，３３ａよりも軸方向一方側（機外領域Ａ側）に位置してもよいし、摺動部分１８ａ，３３ａを軸方向に跨いで位置してよい。

【0045】

＜第１温度検出部＞
メカニカルシール１は、静止側ユニット３に設けられた第１温度検出部７１をさらに備えている。第１温度検出部７１は、冷却前のフラッシング流体の第１温度を検出する。第１温度検出部７１は、例えばシース熱電対からなる。

【0046】

第１温度検出部７１は、シース７１ａと、熱電対素線７１ｂと、を有している。シース７１ａは、例えば金属製の細長い管部材からなり、熱電対素線７１ｂを被覆している。シース７１ａは、シールケース３１に形成された挿入孔に挿入されている。本実施形態では、シールケース３１における図１の下側の予備孔３１ｃが、シース７１ａが挿入される挿入孔として使用されている。挿入孔（予備孔）３１ｃに挿入されたシース７１ａの基端部（図１の下端部）は、閉塞部材４０に取り付けられている。

【0047】

熱電対素線７１ｂは、その先端（図２の上端）に測温点７１ｃを有している。測温点７１ｃは、第２流路６０の環状流路６１内に位置している。本実施形態の測温点７１ｃは、例えば第２環状溝６１ｂ内に位置している。第１温度検出部７１は、環状流路６１内を循環する冷却前のフラッシング流体を、測温点７１ｃにより測温することで、当該フラッシング流体の第１温度を検出する。

【0048】

＜第２温度検出部＞
図４は、図１の上側におけるアダプタリング５０とその周辺を示す拡大断面図である。図１及び図４において、メカニカルシール１は、静止側ユニット３において第１温度検出部７１とは別体に設けられた第２温度検出部７２をさらに備えている。第２温度検出部７２は、冷却後のフラッシング流体の第２温度を検出する。第２温度検出部７２は、例えば、第１温度検出部７１と同じシース熱電対からなる。

【0049】

第２温度検出部７２は、シース７２ａと、熱電対素線７２ｂと、を有している。シース７２ａは、例えば金属製の細長い管部材からなり、熱電対素線７２ｂを被覆している。シース７２ａは、シールケース３１に形成された挿入孔に挿入されている。本実施形態では、シールケース３１における図１の上側の予備孔３１ｃが、シース７２ａが挿入される挿入孔として使用されている。

【0050】

挿入孔（予備孔）３１ｃに挿入されたシース７２ａの先端部（図１の下端部）は、リング本体５１に形成された取付孔５４に挿入されて取り付けられている。取付孔５４は、挿入孔３１ｃに対応する位置において、第２環状溝６１ｂの底面からリング本体５１を径方向に貫通して形成されている（図３も参照）。

【0051】

取付孔５４の内周には、テーパ内周面５４ａと、嵌合内周面５４ｂと、が形成されている。テーパ内周面５４ａは、取付孔５４の径方向外側（図４の上側）の開口端部に形成されている。嵌合内周面５４ｂは、取付孔５４における前記開口端部を除く部分に形成されている。嵌合内周面５４ｂは、径方向（図４の上下方向）の全長にわたって一定の内径を有している。嵌合内周面５４ｂの内径は、シース７２ａの外径と略同一である。

【0052】

テーパ内周面５４ａの内径（取付孔５４の前記開口端部の孔径）は、リング本体５１の径方向内側から径方向外側へ向かうにしたがって徐々に大きくなっている。テーパ内周面５４ａの最大外径は、シース７２ａの外径よりも大きい。テーパ内周面５４ａの最小内径は、嵌合内周面５４ｂの内径と同一である。シース７２ａの先端部は、リング本体５１の径方向外側から径方向内側に向かって取付孔５４を貫通するように挿入される。その際、シース７２ａの先端部は、テーパ内周面５４ａによって嵌合内周面５４ｂへ案内され、嵌合内周面５４ｂに嵌合される。

【0053】

熱電対素線７２ｂは、その先端（図４の下端）に測温点７２ｃを有している。第２温度検出部７２が取付孔５４の嵌合内周面５４ｂに嵌合された状態で、測温点７２ｃは、リング本体５１よりも径方向内方に位置し、且つ摺動部分１８ａ，３３ａよりも軸方向一方側（機内領域Ａ側）に位置している。第２温度検出部７２は、機内領域Ａにおいて摺動部分１８ａ，３３ａよりも軸方向一方側にある冷却後のフラッシング流体を、測温点７２ｃにより測温することで、当該フラッシング流体の第２温度を検出する。

【0054】

メカニカルシール１の保守点検を行う事業者等は、第１温度検出部７１及び第２温度検出部７２がそれぞれ検出した第１温度と第２温度との温度差を算出することで、その温度差によって摺動部分１８ａ，３３ａの冷却状況を把握することができる。具体的には、事業者等は、前記温度差が相対的に大きければ、摺動部分１８ａ，３３ａでは摩擦熱等に起因して発熱が増大しており、摺動部分１８ａ，３３ａへのフラッシング流体の供給量が不足している状況であると把握することができる。また、事業者等は、前記温度差が相対的に小さければ、摺動部分１８ａ，３３ａの発熱が低く抑えられており、フラッシング流体により摺動部分１８ａ，３３ａの冷却及び潤滑が適切に行われている状況であると把握することができる。

【0055】

＜作用効果＞
本実施形態のメカニカルシール１によれば、第１温度検出部７１と第２温度検出部７２が別体である。これにより、冷却前のフラッシング流体の第１温度を正確に検出できる位置に第１温度検出部７１を設けることができ、且つ冷却後のフラッシング流体の第２温度を正確に検出できる位置に第２温度検出部７２を設けることができる。その結果、第１温度と第２温度との正確な温度差を算出できるので、回転密封環１８と静止密封環３３との摺動部分１８ａ，３３ａにおけるフラッシング流体の冷却状況を正確に把握することができる。具体的には、前記温度差に基づいて、摺動部分１８ａ，３３ａの冷却状況と密接に関係する動摩擦係数を算出することができる。動摩擦係数の算出式には、フラッシング流体の特性やメカニカルシール１の運転条件が含まれる。このため、算出された動摩擦係数は、フラッシング流体や運転状況の違いを考慮した数値となるので、算出された動摩擦係数を用いれば、摺動部分１８ａ，３３ａの冷却状況を正確に把握することができる。

【0056】

第２温度検出部７２は、アダプタリング５０の径方向外側から取付孔５４に挿入されるときに、取付孔５４の開口端部に形成されたテーパ内周面５４ａにより取付孔５４の嵌合内周面５４ｂへ案内される。これにより、アダプタリング５０に対して第２温度検出部７２を適切な位置に取り付けることができるので、第２温度検出部７２は第２温度をさらに正確に検出することができる。その結果、摺動部分１８ａ，３３ａにおけるフラッシング流体の冷却状況をさらに正確に把握することができる。

【0057】

第２温度検出部７２が取付孔５４に挿入された状態で、第２温度検出部７２の測温点７２ｃは、摺動部分１８ａ，３３ａよりも機内領域Ａ側（軸方向一方側）に位置する。摺動部分１８ａ，３３ａよりも機内領域Ａ側は、冷却後のフラッシング流体が占める割合が高いので、第２温度検出部７２は、第２温度をさらに正確に検出することができる。これにより、摺動部分１８ａ，３３ａにおけるフラッシング流体の冷却状況をさらに正確に把握することができる。

【0058】

シールケース３１において、フラッシング流体の第１流路３１ｂとして使用可能な複数の孔３１ａのうち、第１流路３１ｂとして使用されない孔３１ａ（予備孔３１ｃ）が、第２温度検出部７２を挿入する挿入孔として使用される。これにより、シールケース３１に専用の挿入孔を形成する必要がないので、取付孔５４への第２温度検出部７２の取り付け作業を簡単に行うことができる。

【0059】

第１温度検出部７１の測温点７１ｃが、シールケース３１の予備孔３１ｃ内に位置する場合、予備孔３１ｃ内のフラッシング流体は、循環しにくく、予備孔３１ｃ内に溜まりやすいので、シールケース３１からの伝熱の影響を受けやすい。これに対して、本実施形態の第１温度検出部７１の測温点７１ｃは、アダプタリング５０により形成される環状流路６１内に位置している。これにより、第１温度検出部７１は、摺動部分１８ａ，３３ａを冷却する直前において環状流路６１を循環しているフラッシング流体、つまりシールケース３１からの伝熱の影響を受けにくい冷却前のフラッシング流体を測温することができる。その結果、第１温度検出部７１は第１温度をさらに正確に検出できるので、摺動部分１８ａ，３３ａにおけるフラッシング流体の冷却状況をさらに正確に把握することができる。

【0060】

シールケース３１において、フラッシング流体の第１流路３１ｂとして使用可能な複数の孔３１ａのうち、第１流路３１ｂとして使用されない孔３１ａ（予備孔３１ｃ）が、第１温度検出部７１を挿入する挿入孔として使用される。これにより、シールケース３１に専用の挿入孔を形成する必要がないので、挿入孔（予備孔３１ｃ）への第１温度検出部７１の取り付け作業を簡単に行うことができる。

【0061】

［第２実施形態］
図５は、本開示の第２実施形態に係るメカニカルシール１におけるアダプタリング５０の取付孔５４とその周辺を示す拡大断面図である。図５において、本実施形態のメカニカルシール１におけるアダプタリング５０は、取付孔５４と周辺の構成が第１実施形態と異なる。本実施形態のアダプタリング５０は、リング本体５１と、取付体５２と、を有している。リング本体５１において、第２温度検出部７２が挿入される挿入孔３１ｃに対応する位置には、第２環状溝６１ｂの底面からリング本体５１を径方向に貫通するねじ孔５１ｄが形成されている。

【0062】

取付体５２は、円筒状に形成されている。取付体５２の基部（図５の下部）の外周には、雄ねじ５２ａが形成されている。取付体５２の雄ねじ５２ａは、リング本体５１のねじ孔５１ｄに締め込まれている。取付体５２の先部（図５の上部）は、リング本体５１の径方向外方、すなわち環状流路６１内に突出している。

【0063】

取付体５２内には、リング本体５１の径方向内側から径方向外側に向かって順に、取付孔５４及び流入孔（流入路）５５が形成されている。取付孔５４は、第１実施形態の取付孔５４と同じ構成であるため、詳細な説明を省略する。流入孔５５は、取付孔５４よりも径方向外側において取付孔５４と同心状に形成され、取付孔５４と連通している。流入孔５５の孔径は、取付孔５４のテーパ内周面５４ａの最大内径と同一である。したがって、流入孔５５の孔径は、第２温度検出部７２のシース７２ａの外径よりも大きい。

【0064】

第２温度検出部７２のシース７２ａの先端部（図５の下端部）は、アダプタリング５０の径方向外側から径方向内側に向かって、取付体５２の流入孔５５及び取付孔５４を貫通するように挿入される。その際、シース７２ａの先端部は、取付孔５４のテーパ内周面５４ａによって嵌合内周面５４ｂへ案内され、嵌合内周面５４ｂに嵌合される。

【0065】

シース７２ａの先端部が取付孔５４の嵌合内周面５４ｂに嵌合された状態で、流入孔５５の内周面とシース７２ａの外周面との間に形成される環状の隙間Ｓには、環状流路６１からフラッシング流体が流入する。本実施形態では、隙間Ｓにフラッシング流体が流入するのを抑制するために、取付体５２の先端部の外周に、圧損部５６が形成されている。

【0066】

圧損部５６は、環状流路６１（流入孔５５の径方向外側）から流入孔５５内に流入するフラッシング流体に圧力損失を生じさせるように形成されている。本実施形態の圧損部５６は、取付体５２の径方向内側から径方向外側へ向かうにしたがって、取付体５２の先端部の外径が徐々に小さくなるように形成されたテーパ外周面５６ａからなる。本実施形態の他の構成は、第１実施形態と同様であるため、同一の符号を付し、その説明を省略する。

【0067】

本実施形態のメカニカルシール１においても、第１実施形態と同様の作用効果を奏する。また、アダプタリング５０の圧損部５６が、流入孔５５内に流入するフラッシング流体に圧力損失を生じさせるので、フラッシング流体が流入孔５５に流入しにくくなる。これにより、冷却前のフラッシング流体が、流入孔５５と第２温度検出部７２との隙間Ｓから、取付孔５４と第２温度検出部７２との間を通過し、機内領域Ａ内の冷却後のフラッシング流体と混入するのを抑制することができる。その結果、第２温度検出部７２は、第２温度をさらに正確に検出することができる。また、冷却前のフラッシング流体が取付孔５４と第２温度検出部７２との間を通過するのを抑制するシール部材（ゴム栓等）が不要になる。これにより、取付孔５４にシール部材を介して第２温度検出部７２を取り付ける面倒な作業が不要になるので、取付孔５４への第２温度検出部７２の取り付け作業を簡単に行うことができる。

【0068】

［その他］
上記各実施形態では、第１温度検出部７１の測温点７１ｃは、環状流路６１の第２環状溝６１ｂ内に位置しているが、環状流路６１の第１環状溝６１ａ内に位置していてもよい。また、測温点７１ｃは、環状流路６１以外（例えば予備孔３１ｃ内）に位置していてもよい。

【0069】

上記各実施形態では、第２温度検出部７２の測温点７２ｃは、摺動部分１８ａ，３３ａよりも機内領域Ａ側に位置しているが、第２温度を検出できれば、任意の位置にあればよい。例えば、測温点７２ｃは、摺動部分１８ａ，３３ａよりも機外領域Ｂ側に位置していてもよい。第１温度検出部７１及び第２温度検出部７２のそれぞれの個数は、本実施形態に限定されるものではなく、２個以上であってもよい。

【0070】

上記各実施形態では、第１温度検出部７１及び第２温度検出部７２が挿入される挿入孔は、シールケース３１の予備孔３１ｃとされているが、シールケース３１に形成された専用の挿入孔であってもよい。第１温度検出部７１及び第２温度検出部７２は、シース熱電対に限定されるものではなく、例えば温度センサであってもよい。

【0071】

上記各実施形態では、アダプタリング５０は、シールケース３１と別体に設けられているが、シールケース３１と一体に設けられていてもよい。また、第２実施形態では、アダプタリング５０の取付体５２は、リング本体５１と別体に設けられているが、リング本体５１と一体に設けられていてもよい。また、第２実施形態では、アダプタリング５０の圧損部５６は、流入孔５５内に流入するフラッシング流体に圧力損失を生じさせることができれば、テーパ外周面５６ａ以外の形状であってもよい。

【0072】

上記各実施形態では、第２流路６０の環状流路６１は、シールケース３１の第１環状溝６１ａと、アダプタリング５０の第２環状溝６１ｂとによって構成されているが、第１環状溝６１ａ及び第２環状溝６１ｂのいずれか一方のみで構成されていてもよい。

【0073】

上記各実施形態のメカニカルシール１は、回転型のメカニカルシールであるが、これに限定されるものではない。例えば、メカニカルシール１は、静止型、デュアルシール（タンデムシール，ダブルシール）、ワンコイルタイプ、又はベローズタイプのメカニカルシールであってもよい。また、メカニカルシール１は、加圧タンクを用いるダブルシールのように、積極的にフラッシング流体を循環させずにサーモサイフォンが生じるメカニカルシールであってもよい。

【0074】

今回開示され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と考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0075】

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
１８ 回転密封環
１８ａ，３３ａ 摺動部分
３１ シールケース
３１ａ 孔
３１ｂ 第１流路
３１ｃ 予備孔（挿入孔）
３３ 静止密封環
５０ アダプタリング
５４ 取付孔
５４ａ テーパ内周面
５５ 流入孔（流入路）
５６ 圧損部
６０ 第２流路
６１ 環状流路
７１ 第１温度検出部
７１ｃ 測温点
７２ 第２温度検出部
７２ｃ 測温点
９０ 回転機器
９１ 回転軸
９２ ケーシング
Ａ 機内領域
Ｂ 機外領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】