特開 2024-72421 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】P2024072421

(43)【公開日】2024-05-28

(54)【発明の名称】メカニカルシール

(51)【国際特許分類】

   F16J 15/34 20060101AFI20240521BHJP

   G01K 1/14 20210101ALI20240521BHJP

【ＦＩ】

F16J15/34 H

G01K1/14 L

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022183216

(22)【出願日】2022-11-16

(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】冨田 優記

(72)【発明者】

【氏名】福井 宏起

【テーマコード（参考）】

2F056

3J041

【Ｆターム（参考）】

2F056CL12

3J041AA01

3J041BD01

3J041DA01

3J041DA05

3J041DA20

(57)【要約】

【課題】フラッシング流体の状態を検出する種々のセンサを低コストで取り付け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、シールケース３１と、静止密封環３３と、回転密封環１８と、を備える。シールケース３１の周方向の所定箇所に、静止密封環３３と回転密封環１８との摺動部分１８ａ，３３ａを冷却するフラッシング流体を機内領域Ａに供給するための第１流路３１ｂが形成されている。メカニカルシール１は、機内領域Ａにおいてシールケース３１に着脱可能に設けられ第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ための第２流路５１を有するアダプタリング５０と、アダプタリング５０に取り付けられ、第２流路５１から機内領域Ａに供給されたフラッシング流体の状態を検出するセンサ５０と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転機器の回転軸を包囲して前記回転機器のケーシングに固定され、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、
前記シールケースに固定された静止密封環と、
前記回転軸に一体回転可能に設けられ、前記静止密封環に対して摺動する回転密封環と、を備え、
前記シールケースの周方向の所定箇所に、前記静止密封環と前記回転密封環との摺動部分を冷却するフラッシング流体を前記機内領域に供給するための第１流路が形成された、メカニカルシールであって、
前記機内領域において前記シールケースに着脱可能に設けられ、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ための第２流路を有するアダプタリングと、
前記アダプタリングに取り付けられ、前記第２流路から前記機内領域に供給された前記フラッシング流体の状態を検出するセンサと、を備えるメカニカルシール。

【請求項2】

前記第２流路は、
前記アダプタリングの外周に形成され、前記第１流路からの前記フラッシング流体を周方向に流す環状流路と、
前記環状流路の周方向の複数箇所から前記アダプタリングを径方向に貫通して形成され、前記環状流路から前記機内領域に前記フラッシング流体を供給する複数の供給流路と、を有し、
前記センサは、前記摺動部分を冷却した後の前記フラッシング流体の温度を検出する温度センサであり、
前記供給流路の径方向内側の開口は、前記摺動部分よりも前記機外領域側に位置し、
前記温度センサは、前記摺動部分よりも前記機内領域側に位置している、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には、前記環状流路から径方向に貫通する貫通孔が形成され、
前記貫通孔に挿入される第１導体と、
前記第１導体の径方向内端部から前記アダプタリングの内周に沿って前記機内領域側に延びる第２導体と、をさらに備え、
前記温度センサは、前記第２導体の前記機内領域側の端部に電気的に接続されるとともに、前記アダプタリングの内周に取り付けられている、請求項２に記載のメカニカルシール。

【請求項4】

前記貫通孔の径方向内側の開口は、前記摺動部分よりも前記機内領域側に位置し、
前記環状流路を流れる前記フラッシング流体が前記貫通孔から前記機内領域に流入するのを抑制するシール部材をさらに備える請求項３に記載のメカニカルシール。

【請求項5】

前記第２導体は、前記第１導体とは別体であり、前記第１導体の径方向内端部に接触して電気的に接続されている、請求項３又は請求項４に記載のメカニカルシール。

【請求項6】

前記シールケースには、前記環状流路を介して前記貫通孔に連通するとともに、前記第１導体が挿入される挿入孔が形成されている、請求項３又は請求項４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つが、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つが、前記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。

【請求項8】

前記挿入孔から前記貫通孔にわたって、前記第１導体を被覆する第１被覆部材をさらに備える請求項６に記載のメカニカルシール。

【請求項9】

前記第２導体を、前記機内領域に露出しないように被覆する第２被覆部材をさらに備える請求項３又は請求項４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、シールケース（フランジ）と、このシールケースに設けられた静止密封環と、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と、を備えている。シールケースには、機内領域にフラッシング液を供給する入口と、温度センサが挿入して取り付けられるセンサ孔とが形成されている。フラッシング液は、静止密封環と回転密封環との摺動部分を冷却するために、前記入口から機内領域に供給される。センサ孔に挿入された温度センサは、機内領域のフラッシング液の温度を検出する。この検出温度により、メカニカルシールの異常等を把握でき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】特開平６－１２９９３７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では、シールケースのセンサ孔の出口付近にセンサが螺合して取り付けられる。このため、温度センサの種類や大きさによっては、センサ孔に温度センサを螺合させることができない場合がある。この場合、シールケース全体を、温度センサを螺合できるセンサ孔が形成されたシールケースに取り替える必要があり、コストが増大する。

【0005】

本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであり、フラッシング流体の状態を検出する種々のセンサを低コストで取り付け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】

【0006】

（１）本開示は、回転機器の回転軸を包囲して前記回転機器のケーシングに固定され、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、前記シールケースに固定された静止密封環と、前記回転軸に一体回転可能に設けられ、前記静止密封環に対して摺動する回転密封環と、を備え、前記シールケースの周方向の所定箇所に、前記静止密封環と前記回転密封環との摺動部分を冷却するフラッシング流体を前記機内領域に供給するための第１流路が形成された、メカニカルシールであって、前記機内領域において前記シールケースに着脱可能に設けられ、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ための第２流路を有するアダプタリングと、前記アダプタリングに取り付けられ、前記第２流路から前記機内領域に供給された前記フラッシング流体の状態を検出するセンサと、を備えるメカニカルシールである。

【0007】

本開示のメカニカルシールによれば、機内領域のフラッシング流体の状態を検出するセンサは、シールケースに着脱可能に設けられたアダプタリングに取り付けられる。このため、種類や大きさが異なるセンサに対応したアダプタリングに取り替えることで、種々のセンサをアダプタリングを介してシールケースに取り付けることができる。これにより、シールケース全体を取り替えることなく、種々のセンサをシールケースに取り付けることができる。また、第１流路からのフラッシング流体を摺動部分の周方向の複数箇所に向けて供給するためのアダプタリングが、センサを取り付ける部材として用いられる。このため、センサを取り付ける専用の部材が不要となる。以上より、種々のセンサを低コストでシールケースに取り付けることができる。

【0008】

（２）前記（１）のメカニカルシールにおいて、前記第２流路は、前記アダプタリングの外周に形成され、前記第１流路からの前記フラッシング流体を周方向に流す環状流路と、前記環状流路の周方向の複数箇所から前記アダプタリングを径方向に貫通して形成され、前記環状流路から前記機内領域に前記フラッシング流体を供給する複数の供給流路と、を有し、前記センサは、前記摺動部分を冷却した後の前記フラッシング流体の温度を検出する温度センサであり、前記供給流路の径方向内側の開口は、前記摺動部分よりも前記機外領域側に位置し、前記温度センサは、前記摺動部分よりも前記機内領域側に位置しているのが好ましい。
この場合、フラッシング流体は、アダプタリングの供給流路の開口から、静止密封環と回転密封環との摺動部分よりも機外領域側に供給される。このため、機内領域では、前記摺動部分よりも機外領域側を冷却前のフラッシング流体が占め、前記摺動部分よりも機内領域側を冷却後のフラッシング流体が占める。したがって、摺動部分よりも機内領域側に位置する温度センサにより、冷却後のフラッシング流体の温度を正確に検出することができる。

【0009】

（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には、前記環状流路から径方向に貫通する貫通孔が形成され、前記貫通孔に挿入される第１導体と、前記第１導体の径方向内端部から前記アダプタリングの内周に沿って前記機内領域側に延びる第２導体と、をさらに備え、前記温度センサは、前記第２導体の前記機内領域側の端部に電気的に接続されるとともに、前記アダプタリングの内周に取り付けられているのが好ましい。
この場合、アダプタリングの貫通孔に挿入された第１導体の径方向内端部には、機内領域側に延びる第２導体を介して温度センサが電気的に接続される。このため、第２導体の機内領域側に延びる長さを調整することで、温度センサをアダプタリングの所望の位置に取り付けることができる。したがって、メカニカルシールの種類等によって静止密封環と回転密封環との摺動部分の位置が異なる場合であっても、温度センサを前記摺動部分よりも機内領域側に適切に配置することができる。

【0010】

（４）前記（３）のメカニカルシールにおいて、前記貫通孔の径方向内側の開口は、前記摺動部分よりも前記機内領域側に位置し、前記環状流路を流れる前記フラッシング流体が前記貫通孔から前記機内領域に流入するのを抑制するシール部材をさらに備えるのが好ましい。
この場合、アダプタリングの環状流路を流れる冷却前のフラッシング流体が、第１導体が挿入された貫通孔から機内領域に流入するのを、シール部材により抑制することができる。これにより、機内領域において冷却後のフラッシング流体に冷却前のフラッシング流体が混入するのを抑制することができる。その結果、温度センサにより冷却後のフラッシング流体の温度をさらに正確に検出することができる。

【0011】

（５）前記（３）又は（４）のメカニカルシールにおいて、前記第２導体は、前記第１導体とは別体であり、前記第１導体の径方向内端部に接触して電気的に接続されているのが好ましい。
この場合、第１導体から第２導体を分離することができるので、アダプタリングの取り替え作業を容易に行うことができる。

【0012】

（６）前記（３）から（５）のいずれかのメカニカルシールにおいて、前記シールケースには、前記環状流路を介して前記貫通孔に連通するとともに、前記第１導体が挿入される挿入孔が形成されているのが好ましい。
この場合、第１導体を、シールケースの挿入孔から、アダプタリングの環状流路を介して貫通孔に容易に挿入することができる。

【0013】

（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つが、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つが、前記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導体を挿入す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、種々のセンサをさらに低コストでシールケースに取り付けることができる。

【0014】

（８）前記（６）又は（７）のメカニカルシールは、前記挿入孔から前記貫通孔にわたって、前記第１導体を被覆する第１被覆部材をさらに備えるのが好ましい。
シールケースにおいて第１導体が挿入される挿入孔は、アダプタリングの環状流路と連通しているので、環状流路を流れるフラッシング流体は挿入孔にも流れ込む。これに対して、挿入孔から貫通孔にわたって挿入される第１導体は、第１被覆部材により被覆されるので、第１導体がフラッシング流体に触れるのを抑制することができる。これにより、第１導体がフラッシング流体に触れて腐食するのを抑制することができる。

【0015】

（９）前記（３）から（８）のいずれかのメカニカルシールは、前記第２導体を、前記機内領域に露出しないように被覆する第２被覆部材をさらに備えるのが好ましい。
この場合、第２導体は、第２被覆部材により機内領域に露出しないように被覆されるので、第２導体が機内領域のフラッシング流体に触れるのを抑制することができる。これにより、第２導体がフラッシング流体に触れて腐食するのを抑制することができる。

【発明の効果】

【0016】

本開示のメカニカルシールによれば、フラッシング流体の状態を検出する種々のセンサを低コストで取り付けることができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【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】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２の要部拡大断面図である。

【図4】本開示の第２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5】図４の要部拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

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７０に用いられ、回転機器７０の内部において被密封流体を密封するものである。メカニカルシール１は、回転機器７０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。

【0019】

本実施形態のメカニカルシール１は、回転軸７１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７２に設けられた静止側ユニット３と、を備えている。なお、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５についても同様）。

【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７１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７１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７１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、円環状に形成され、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、円環状に形成され、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、円環状に形成され、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、円環状に形成され、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７０の機内領域Ａと機外領域Ｂとを区画するために、回転軸７１を包囲してケーシング７２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７２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７２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７２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、円環状に形成され、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、円環状の規制部材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、円環状に形成され、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。アダプタリング５０は、円筒状に形成され、シールケース３１に着脱可能に設けられている。

【0034】

図２は、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、アダプタリング５０の外周面５０ａ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。アダプタリング５０の軸方向他方側の端面５０ｂ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】

アダプタリング５０の軸方向一方側の端面５０ｃは、シールケース３１に取り付けらえたスナップリング３９に当接している。これにより、アダプタリング５０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円環状の凹溝３１ｆに着脱可能に嵌め込まれている。したがって、スナップリング３９を凹溝３１ｆから取り外すことで、アダプタリング５０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（シール面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、フラッシング流体の流路について説明する。

【0038】

図１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１では２つ）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。シールケース３１の内周には、各孔３１ａと連通する円環状の環状溝３１ｄ（図２も参照）が形成されている。各孔３１ａは、フラッシング流体を機外領域Ｂから機内領域Ａに供給するための第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７０の種類等によって異なるからである。本実施形態では、図１の下側に形成された孔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（図１の下側）には、フラッシング流体を機外領域Ｂから機内領域Ａに供給するための第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、環状溝３１ｄ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】

図２において、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５１を有する。第２流路５１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ための流路である。第２流路５１は、環状流路５２と、複数の供給流路５３と、を有している。

【0042】

環状流路５２は、アダプタリング５０の外周において、シールケース３１の環状溝３１ｄと対向する位置に形成されている。本実施形態の環状流路５２は、アダプタリング５０の外周に形成された円環状の切欠溝からなる。環状流路５２の軸方向の幅は、シールケース３１の環状溝３１ｄの溝幅と同一である。以上により、第１流路３１ｂからのフラッシング流体は、環状溝３１ｄと環状流路５２とからなる流路内において周方向に流れる。

【0043】

図１及び図２において、複数の供給流路５３は、環状流路５２から機内領域Ａにフラッシング流体を供給する流路である。供給流路５３は、環状流路５２の底面における周方向の複数箇所からアダプタリング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５３から機内領域Ａに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】

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」という。

【0045】

各供給流路５３は、その径方向内側の開口５３ａ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Ｋ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Ｋ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Ｋ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。

【0046】

＜センサ＞
図３は、図２の要部拡大断面図である。図２及び図３において、静止側ユニット３は、センサ６０と、第１導体６１と、第２導体６２と、をさらに備えている。センサ６０は、アダプタリング５０の第２流路５１から機内領域Ａに供給されたフラッシング流体の状態を検出するセンサである。

【0047】

本実施形態のセンサ６０は、冷却後のフラッシング流体の温度を検出する温度センサである。温度センサ６０は、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、アダプタリング５０の内周に取り付けられている。本実施形態の温度センサ６０は、アダプタリング５０の内周において軸方向一方側に形成された第１取付溝５０ｄに嵌め込まれて固定されている。

【0048】

機内領域Ａへのフラッシング流体の供給量が不足している場合、摺動部分１８ａ，３３ａの冷却及び潤滑が十分に行われないため、冷却後のフラッシング流体の温度が上昇する。本実施形態では、温度センサ６０が冷却後のフラッシング流体の温度を検出するので、温度センサ６０の検出温度が上昇したときに、その上昇度合に応じてフラッシング流体の供給量を調整することができる。

【0049】

第１導体６１及び第２導体６２は、温度センサ６０と、メカニカルシール１の外部に設けられた制御装置（図示省略）とを電気的に接続するための導体である。第１導体６１は、制御装置から延びて第２導体６２と電気的に接続されている。第２導体６２には、温度センサ６０が電気的に接続されている。これにより、温度センサ６０の検出信号は、第２導体６２及び第１導体６１を介して制御装置に入力される。

【0050】

第１導体６１は、例えば導線からなる。第１導体６１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の予備孔３１ｃが、前記挿入孔として使用されている。挿入孔（予備孔）３１ｃに挿入された第１導体６１は、アダプタリング５０に形成された貫通孔５４にまで挿入されている。

【0051】

貫通孔５４は、挿入孔３１ｃの径方向内方において、環状流路５２の底面からアダプタリング５０を径方向に貫通して形成されている。これにより、挿入孔３１ｃと貫通孔５４は、環状流路５２を介して連通している。貫通孔５４は、大孔部５４ａと、中孔部５４ｂと、小孔部５４ｃと、を有している。

【0052】

大孔部５４ａは、挿入孔３１ｃよりも小径であり、かつ中孔部５４ｂよりも大径である。小孔部５４ｃは、中孔部５４ｂよりも小径である。大孔部５４ａと中孔部５４ｂとの間には、軸方向に平坦な円環状の第１段差面５４ｄが形成されている。中孔部５４ｂと小孔部５４ｃとの間には、軸方向に平坦な円環状の第２段差面５４ｅが形成されている。貫通孔５４は、小孔部５４ｃの径方向内側の開口５４ｃ１が摺動部分１８ａ，３３ａよりも軸方向一方側（機内領域Ａ側）に位置するように形成されている。

【0053】

第１導体６１は、挿入孔３１ｃから貫通孔５４にわたって、第１被覆部材６３により被覆されている。第１被覆部材６３は、例えば配管等の筒状の部材からなり、その内部空間に第１導体６１が挿入されている。これにより、第１被覆部材６３は、第１導体６１の外周面を全周にわたって被覆している。

【0054】

第１被覆部材６３は、大被覆部６４と、小被覆部６５と、を有している。大被覆部６３ａは、挿入孔３１ｃから環状流路５２にわたって第１導体６１を被覆している。大被覆部６４の外径は、貫通孔５４の大孔部５４ａの孔径よりも小さく、中孔部５４ｂの孔径よりも大きい。大被覆部６４の長手方向一方側（環状流路５２側）の端面６４ａは、大孔部５４ａに嵌め込まれたシール部材６６に当接している。

【0055】

シール部材６６は、例えばガスケットからなり、円環状に形成されている。シール部材６６の一側面（図３の下面）は、貫通孔５４の第１段差面５４ｄに密着している。シール部材６６の他側面（図３の上面）は、大被覆部６３ａの端面６４ａに密着している。これにより、シール部材６６は、環状流路５２を流れるフラッシング流体が貫通孔５４から機内領域Ａに流入するのを抑制している。

【0056】

小被覆部６５は、大被覆部６４の端面６４ａに固定されている。小被覆部６５の外径は、貫通孔５４の中孔部５４ｂの孔径よりも小さく、小孔部５４ｃの孔径よりも大きい。これにより、小被覆部６５は、貫通孔５４の大孔部５４ａ及び中孔部５４ｂに挿入されている。小被覆部６５の長手方向一方側（中孔部５４ｂ側）の端面６５ａは、貫通孔５４の第２段差面５４ｅに当接する。これにより、貫通孔５４に対する小被覆部６５の挿入位置が位置決めされる。以上より、小被覆部６５は、貫通孔５４の大孔部５４ａから中孔部５４ｂにわたって第１導体６１を被覆している。

【0057】

第１導体６１は、小被覆部６５から径方向内方に露出する露出部６１ａを有している。露出部６１ａは、貫通孔５４の小孔部５４ｃに挿入されている。露出部６１ａの先端面６１ｂは、第２導体６２に接触している。

【0058】

第２導体６２は、第１導体６１の露出部６１ａ（径方向内端部）からアダプタリング５０の内周に沿って軸方向一方側（機内領域Ａ側）に延びている。本実施形態の第２導体６２は、第１導体６１とは別体であり、例えば導線又は導電基板からなる。

【0059】

第２導体６２は、アダプタリング５０の内周に取り付けられている。本実施形態の第２導体６２は、アダプタリング５０の内周に形成された第２取付溝５０ｅに嵌め込まれて固定されている。第２取付溝５０ｅは、アダプタリング５０の内周において、貫通孔５４の小孔部５４ｃに対応する位置から第１取付溝５０ｄにかけて形成されている。

【0060】

第２導体６２の軸方向一方側の端部は、温度センサ６０に電気的に接続されている。第２導体６２の軸方向他方側の端部には、第１導体６１の露出部６１ａの先端面６１ｂが径方向外側から接触している。これにより、第２導体６２の軸方向他方側の端部は、第１導体６１に電気的に接続されている。

【0061】

第２導体６２は、機内領域Ａに露出しないように第２被覆部材６７により被覆されている。第２被覆部材６７は、例えばフッ素樹脂等の樹脂フィルムからなる。第２被覆部材６７は、第２導体６２の第２取付溝５０ｅから露出している部分を径方向内側から被覆した状態で、アダプタリング５０の内周面に固定されている。これにより、第２被覆部材６７は、機内領域Ａのフラッシング流体が第２導体６２に触れるのを抑制している。

【0062】

＜作用効果＞
本実施形態のメカニカルシール１によれば、温度センサ６０は、シールケース３１に着脱可能に設けられたアダプタリング５０に取り付けられる。このため、種類や大きさが異なる温度センサ６０に対応したアダプタリング５０に取り替えることで、種々の温度センサ６０をアダプタリング５０を介してシールケース３１に取り付けることができる。これにより、シールケース３１全体を取り替えることなく、種々の温度センサ６０をシールケース３１に取り付けることができる。また、シールケース３１の第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ためのアダプタリング５０が、温度センサ６０を取り付ける部材として用いられる。このため、温度センサ６０を取り付ける専用の部材が不要となる。以上より、種々の温度センサ６０を低コストでシールケース３１に取り付けることができる。

【0063】

アダプタリング５０の供給流路５３の開口５３ａは、摺動部分１８ａ，３３ａよりも機外領域Ｂ側に位置し、供給流路５３の開口５３ａから機内領域Ａにフラッシング流体が供給される。このため、機内領域Ａでは、摺動部分１８ａ，３３ａよりも機外領域Ｂ側を冷却前のフラッシング流体が占め、摺動部分１８ａ，３３ａよりも機内領域Ａ側を冷却後のフラッシング流体が占める。したがって、摺動部分１８ａ，３３ａよりも機内領域Ａ側に位置する温度センサ６０により、冷却後のフラッシング流体の温度を正確に検出することができる。

【0064】

アダプタリング５０の貫通孔５４に挿入された第１導体６１の径方向内端部には、機内領域Ａ側に延びる第２導体６２を介して温度センサ６０が電気的に接続されている。このため、第２導体６２の機内領域Ａ側に延びる長さを調整することで、温度センサ６０をアダプタリング５０の所望の位置に取り付けることができる。したがって、メカニカルシール１の種類等によって摺動部分１８ａ，３３ａの位置が異なる場合であっても、温度センサ６０を摺動部分１８ａ，３３ａよりも機内領域Ａ側に適切に配置することができる。

【0065】

アダプタリング５０の環状流路５２を流れる冷却前のフラッシング流体が貫通孔５４から機内領域Ａに流入するのをシール部材６６により抑制されている。これにより、機内領域Ａにおいて冷却後のフラッシング流体に冷却前のフラッシング流体が混入するのを抑制することができる。その結果、温度センサ６０により冷却後のフラッシング流体の温度をさらに正確に検出することができる。

【0066】

第１導体６１の径方向内端部に、第１導体６１とは別体の第２導体６２が接触して電気的に接続されている。これにより、主にシールケース３１に配置された第１導体６１に対して、アダプタリング５０に配置された第２導体６２を分離することができる。したがって、シールケース３１に対するアダプタリング５０の取り替え作業を容易に行うことができる。

【0067】

シールケース３１には、第１導体６１が挿入される挿入孔３１ｃが形成されている。これにより、第１導体６１を、シールケース３１の挿入孔３１ｃから、アダプタリング５０の環状流路５２を介して貫通孔５４に容易に挿入することができる。

【0068】

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導体６１を挿入する挿入孔として使用されている。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、種々の温度センサ６０をさらに低コストでシールケース３１に取り付けることができる。

【0069】

シールケース３１の挿入孔３１ｃからアダプタリング５０の貫通孔５４にわたって挿入される第１導体６１は、第１被覆部材６３により被覆されている。これにより、第１導体６１がフラッシング流体に触れるのを抑制できるので、第１導体６１がフラッシング流体に触れて腐食するのを抑制することができる。

【0070】

第２導体６２は、第２被覆部材６７により機内領域Ａに露出しないように被覆されている。これにより、第２導体６２が機内領域Ａのフラッシング流体に触れるのを抑制できるので、第２導体６２がフラッシング流体に触れて腐食するのを抑制することができる。

【0071】

［第２実施形態］
図４は、本開示の第２実施形態に係るメカニカルシール１を示す断面図である。図５は、図４の要部拡大断面図である。図４及び図５において、本実施形態のメカニカルシール１は、温度センサ６０とその周辺の構成が第１実施形態と異なる。本実施形態の温度センサ６０は、シース熱電対からなる。

【0072】

温度センサ６０は、シース６０ａと、熱電対素線６０ｂと、を有している。熱電対素線６０ｂは、その先端（図４の下端）に測温接点６０ｃを有している。シース６０ａは、例えば金属製の細長い管部材からなり、熱電対素線６０ｂを被覆している。シース６０ａは、シールケース３１の挿入孔３１ｃに挿入されている。挿入孔３１ｃに挿入されたシース６０ａは、アダプタリング５０に形成された取付孔５５にまで挿入されている。

【0073】

取付孔５５は、挿入孔３１ｃの径方向内方において、環状流路５２の底面からアダプタリング５０を径方向に貫通して形成されている。これにより、挿入孔３１ｃと取付孔５５は、環状流路５２を介して連通している。

【0074】

温度センサ６０のシース６０ａの先端部（図４の下端部）は、シール部材６８を介してアダプタリング５０の取付孔５５に挿入して取り付けられている。この状態で、シース６０ａの先端部は、取付孔５５を貫通しており、機内領域Ａにおいて摺動部分１８ａ，３３ａよりも軸方向一方側（機内領域Ａ側）に位置している。

【0075】

シール部材６８は、例えば円筒状のゴム栓からなる。シール部材６８には、シース６０ａの先端部が挿入され、当該先端部の外周面とシール部材６８の内周面とが密着している。シール部材６８の外周面は、アダプタリング５０の径方向外側から径方向内側に向かうにつれて徐々に縮径するようにテーパ状に形成されている。シール部材６８の外周面は、アダプタリング５０の取付孔５５における径方向外側（図５の上側）の端縁に密着している。

【0076】

以上の構成により、シール部材６８は、環状流路５２を流れるフラッシング流体が取付孔５５から機内領域Ａに流入するのを抑制している。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。

【0077】

本実施形態のメカニカルシール１においても、温度センサ６０は、シールケース３１に着脱可能に設けられたアダプタリング５０に取り付けられる。このため、種類や大きさが異なる温度センサ６０に対応したアダプタリング５０に取り替えることで、種々の温度センサ６０をアダプタリング５０を介してシールケース３１に取り付けることができる。これにより、シールケース３１全体を取り替えることなく、種々の温度センサ６０をシールケース３１に取り付けることができる。また、シールケース３１の第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ためのアダプタリング５０が、温度センサ６０を取り付ける部材として用いられる。このため、温度センサ６０を取り付ける専用の部材が不要となる。以上より、種々の温度センサ６０を低コストでシールケース３１に取り付けることができる。

【0078】

温度センサ６０のシース６０ａの先端部は、摺動部分１８ａ，３３ａよりも機内領域Ａ側に位置している。これにより、冷却後のフラッシング流体の温度を温度センサ６０で正確に検出することができる。

【0079】

［その他］
上記実施形態では、温度センサ６０は、摺動部分１８ａ，３３ａよりも機内領域Ａ側に位置しているが、冷却後のフラッシング流体の温度を計測できれば、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。
機内領域Ａに供給されたフラッシング流体の状態を検出するセンサ６０は、温度センサ以外のセンサでもよい。例えば、フラッシング流体の圧力を検出する圧力センサでもよいし、光の透過度や電気抵抗によりフラッシング流体の汚染度を検出するセンサでもよい。アダプタリング５０には、複数のセンサ６０を取り付けてもよい。

【0080】

上記実施形態では、シールケース３１の予備孔３１ｃを、第１導体６１が挿入される挿入孔としているが、予備孔３１ｃ以外に専用の挿入孔をシールケース３１に形成してもよい。第２導体６２は、第１導体６１と別体であるが、第１導体６１と一体であってもよい。センサ６０は、第１導体６１及び第２導体６２が不要なワイヤレスのセンサであってもよい。

【0081】

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】

【0082】

１ メカニカルシール
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
５１ 第２流路
５２ 環状流路
５３ 供給流路
５３ａ 開口
５４ 貫通孔
５４ｃ１ 開口
６０ 温度センサ（センサ）
６１ 第１導体
６２ 第２導体
６３ 第１被覆部材
６６ シール部材
６７ 第２被覆部材
７０ 回転機器
７１ 回転軸
７２ 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】