ホーム > 特許ランキング > 日本ピラー工業株式会社
(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】
(24)【登録日】2022-10-25
(45)【発行日】2022-11-02
(54)【発明の名称】軸封装置
(51)【国際特許分類】
F16J 15/34 20060101AFI20221026BHJP
F16J 15/10 20060101ALI20221026BHJP
【ＦＩ】
F16J15/34 H
F16J15/10 C
F16J15/10 D
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2019071319
(22)【出願日】2019-04-03
(65)【公開番号】P2020169690
(43)【公開日】2020-10-15
【審査請求日】2021-10-22
(73)【特許権者】
【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】100084342
【弁理士】
【氏名又は名称】三木 久巳
(74)【代理人】
【識別番号】100213883
【弁理士】
【氏名又は名称】大上 雅史
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 理
(72)【発明者】
【氏名】奥村 淳矢
【審査官】山田 康孝
(56)【参考文献】
【文献】実開昭５３－１４６８５７（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開２０１８－１２３９５３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ１６Ｊ １５／３４－１５／３８
Ｆ１６Ｊ １５／００－１５／１４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
シールケースに設けたケース側密封環と回転軸に設けた軸側密封環とを具備するメカニカルシールにより機内領域の被密封流体をシールするように構成された軸封装置であって、当該メカニカルシールより機内領域側に非常時用シールを配設してあり、
当該非常時用シールが、前記回転軸に固定された固定密封環と、前記シールケースに、その端面である可動密封端面が当該固定密封環の端面である固定密封端面に接触して前記被密封流体をシールするシール位置と可動密封端面が固定密封端面から離間する非シール位置とに亘って、軸線方向に移動可能に保持された可動密封環と、可動密封環を前記非シール位置に保持する可動密封環保持手段と、可動密封環を当該非シール位置から前記シール位置へと強制移動させる可動密封環移動手段と、所定温度で溶融することによって、前記可動密封環移動手段による強制移動機能を発動させる低融点部材と、を具備するものであり、
前記可動密封環保持手段がシールケースと可動密封環との間に装填されて当該可動密封環を前記非シール位置に附勢保持するスプリングであり、
前記可動密封環移動手段が、シールケースと可動密封環との間に形成された密閉状の背圧室と、当該背圧室に供給されることにより可動密封環を前記スプリングの附勢力に抗して当該非シール位置から前記シール位置へと移動させる高圧流体と、当該高圧流体の供給源と背圧室とを連通する連通路とを具備するものであり、
前記低融点部材が、前記連通路への前記高圧流体の供給を阻止する状態で当該連通路に装填された栓体であることを特徴とする軸封装置。
【請求項2】
前記高圧流体が被密封流体であり、前記高圧流体の供給源が機内領域であり、前記連通路が前記背圧室と機内領域とを連通する状態で可動密封環又はシールケースに形成されており、前記栓体が当該被密封流体との接触及び／又は前記メカニカルシールを構成するメカニカルシール構成部材からの伝熱により溶融されるものであることを特徴とする、請求項１に記載する軸封装置。
【請求項3】
前記高圧流体が被密封流体以外の加圧ガスであり、当該高圧流体の供給源が当該加圧ガスの貯留タンクであり、前記連通路が前記背圧室と当該貯留タンクとを連通するものであって、その少なくとも背圧室側部分がシールケースに形成されたものであり、前記栓体が、シールケースに形成された連通路部分に装填されたものであって、シールケースからの伝熱により溶融されるものであることを特徴とする、請求項１に記載する軸封装置。
【請求項4】
前記可動密封環移動手段が、シールケースと可動密封環との間に装填されて当該可動密封環を前記シール位置へと附勢するスプリングであり、前記可動密封環保持手段が、可動密封環を当該スプリングの附勢力に抗して前記非シール位置に保持する状態で当該可動密封環とシールケースとを連結する連結体であり、当該連結体の少なくとも一部分が前記低融点部材で構成されていることを特徴とする、請求項１に記載する軸封装置。
【請求項5】
前記連結体における前記低融点部材で構成された部分が、被密封流体との接触及び／又はシールケースからの伝熱により溶融されるものであることを特徴とする、請求項４に記載する軸封装置。
【請求項6】
前記固定密封環が回転軸に固定された前記メカニカルシールを構成するメカニカルシール構成部材で兼用構成されていることを特徴とする、請求項１～５の何れかに記載する軸封装置。
【請求項7】
前記固定密封環と前記回転軸との間及び前記可動密封環と前記シールケースとの間が、前記メカニカルシールを構成するメカニカルシール構成部材間をシールするＯリングより耐熱性に優れた弾性シールリングでシールされていることを特徴とする、請求項１～６の何れかに記載する軸封装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ボイラ給水ポンプ、ボイラ循環ポンプ、熱油ポンプ等の回転機器に装備される軸封装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
この種の軸封装置としては、特許文献１又は特許文献２に示す如く、シールケースに設けたケース側密封環と回転軸に設けた軸側密封環とを具備するメカニカルシールにより機内領域の被密封流体をシールするように構成されたものが周知である。
【0003】
かかる軸封装置は、メカニカルシールにより両密封環の対向端面である密封端面の相対回転部分において被密封流体をシール（以下「一次シール」という）するものであり、この一次シール機能を適正に発揮させるために、メカニカルシールを構成するメカニカルシール構成部材間（例えば、ケース側密封環とこれを保持するシールケースとの間や軸側密封環とこれを保持するスリーブとの間等）をＯリングによりシール（以下「二次シール」という）している。
【0004】
而して、かかる軸封装置にあっては、例えば、特許文献１に開示される如く、シールケースの給液路から冷却液をフラッシングするフラッシング手段を設けたり、特許文献２に開示される如く、シールケースに形成した中空室に冷却液を循環供給させる冷却ジャケットを設ける等、冷却液による冷却手段を設けることにより、シールケースや密封環等のメカニカルシール構成部材が必要以上に高温化しないように工夫されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２０１５－０８１６２６号
【文献】国際公開２０１３／１８７３２２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかし、このような冷却手段に予期しないトラブル（例えば、冷却液の冷却機器や循環ポンプが故障したり、これらを駆動、制御する電気回路が停電等で機能しなくなる等）によりメカニカルシール構成部材が想定外の異常高温となったり、当該軸封装置が装備される回転機器側（回転機器又はその周辺機器等）の予期しないトラブルにより被密封流体が想定範囲を超えるような異常高温となることがある。
【0007】
一方、メカニカルシール構成部材間を二次シールするＯリングとしては、被密封流体の性状等のシール条件が余程特殊な場合でない限り、このようなメカニカルシール構成部材や被密封流体の想定外の高温化を考慮することなく、ＮＢＲ（ニトリルゴム）製Ｏリング等、耐熱温度１００～１５０℃程度の一般的なＯリングが使用されている。
【0008】
したがって、上記のようにメカニカルシール構成部材や被密封流体が想定外の異常高温になった場合、Ｏリングがメカニカルシール構成部材からの伝熱や被密封流体との接触により耐熱温度以上に加熱されて破損し（以下「加熱破損」という）、所定の二次シール機能を発揮しなくなる。その結果、被密封流体が一次シール部分から漏洩せずとも二次シール部分から大量漏れして、軸封機能の喪失による大事故が発生する。
【0009】
本発明は、メカニカルシール構成部材や被密封流体が想定外の異常高温になる状況下においても、これを事前に察知してメカニカルシール構成部材間を二次シールするＯリングの加熱破損を防止し、軸封機能の喪失による大事故の発生を未然に回避することができる軸封装置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】
【0010】
本発明は、シールケースに設けたケース側密封環と回転軸に設けた軸側密封環とを具備するメカニカルシールにより機内領域の被密封流体をシールするように構成された軸封装置であって、上記の目的を達成すべく、特に、当該メカニカルシールより機内領域側に非常時用シールを配設してあり、当該非常時用シールが、前記回転軸に固定された固定密封環と、前記シールケースに、その端面である可動密封端面が当該固定密封環の端面である固定密封端面に接触して前記被密封流体をシールするシール位置と可動密封端面が固定密封端面から離間する非シール位置とに亘って、軸線方向に移動可能に保持された可動密封環と、可動密封環を前記非シール位置に保持する可動密封環保持手段と、可動密封環を当該非シール位置から前記シール位置へと強制移動させる可動密封環移動手段と、所定温度で溶融することによって、前記可動密封環移動手段による強制移動機能を発動させる低融点部材と、を具備するものであることを特徴とする軸封装置を提案するものである。
【0011】
かかる軸封装置の好ましい実施の形態にあって、前記可動密封環保持手段、可動密封環移動手段及び低融点部材は、（１）又は（２）のように構成される。
【0012】
（１）前記可動密封環保持手段がシールケースと可動密封環との間に装填されて当該可動密封環を前記非シール位置に附勢保持するスプリングであり、前記可動密封環移動手段が、シールケースと可動密封環との間に形成された密閉状の背圧室と、当該背圧室に供給されることにより可動密封環を前記スプリングの附勢力に抗して当該非シール位置から前記シール位置へと移動させる高圧流体と、当該高圧流体の供給源と背圧室とを連通する連通路とを具備するものであり、前記低融点部材が、前記連通路への前記高圧流体の供給を阻止する状態で当該連通路に装填された栓体である。かかる構成においては、前記高圧流体が被密封流体であり、前記高圧流体の供給源が機内領域であり、前記連通路が前記背圧室と機内領域とを連通する状態で可動密封環又はシールケースに形成されており、前記栓体が当該被密封流体との接触及び／又は前記メカニカルシールを構成するメカニカルシール構成部材からの伝熱により溶融されるものであることが好ましく、或いは、前記高圧流体が被密封流体以外の加圧ガスであり、当該高圧流体の供給源が当該加圧ガスの貯留タンクであり、前記連通路が前記背圧室と当該貯留タンクとを連通するものであって、その少なくとも背圧室側部分がシールケースに形成されたものであり、前記栓体が、シールケースに形成された連通路部分に装填されたものであって、シールケースからの伝熱により溶融されるものであることが好ましい。
【0013】
（２）前記可動密封環移動手段が、シールケースと可動密封環との間に装填されて当該可動密封環を前記シール位置へと附勢するスプリングであり、前記可動密封環保持手段が、可動密封環を当該スプリングの附勢力に抗して前記非シール位置に保持する状態で当該可動密封環とシールケースとを連結する連結体であり、当該連結体の少なくとも一部分が、被密封流体との接触及び／又はシールケースからの伝熱により溶融する前記低融点部材で構成されている。
【0014】
また、上記軸封装置にあっては、上記（１）及び（２）の何れの構成をなす場合にも、前記固定密封環を回転軸に固定された前記メカニカルシールを構成するメカニカルシール構成部材で兼用構成しておくことが好ましく、また前記固定密封環と前記回転軸との間及び前記可動密封環と前記シールケースとの間を、前記メカニカルシールを構成するメカニカルシール構成部材間をシールするＯリングより耐熱性に優れた弾性シールリングでシールしておくことが好ましい。
【発明の効果】
【0015】
本発明の軸封装置は、被密封流体及び／又はシールケース等のメカニカルシール構成部材が予期しないトラブルによりＯリングを耐熱温度以上に加熱する異常高温となる状況下においても、これを事前に察知して非常時用シールを作動させることにより、当該Ｏリングの加熱破損を確実に防止して、当該Ｏリングによる二次シール部分から大量漏れを生じるような大事故の発生を未然に回避しうるものである。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、本発明に係る軸封装置の構成を図面に基づいて具体的に説明する。
【0018】
図１は本発明に係る軸封装置の一例を示す断面図であり、図２は図１の要部を拡大して示す詳細図であって、（ａ）図は非常時用シールの不作動状態を示すものであり、（ｂ）図は非常時用シールの作動状態を示すものであり、図３は図２（ｂ）の要部を拡大して示す詳細図である。
【0019】
図１に示す軸封装置（以下「第１軸封装置」という）は、回転機器（ボイラ給水ポンプ、ボイラ循環ポンプ、熱油ポンプ等）のハウジング（図示せず）とこれを貫通して回転機器外に突出する水平な当該回転機器の回転軸との間に組み込まれた１個のメカニカルシールＭで構成されている。
【0020】
メカニカルシールＭは、図１に示す如く、当該回転機器外に突出する回転軸部分（以下、単に「回転軸」という）１と、シールケース２と、シールケース２に設けられたケース側密封環３と、回転軸１に設けられた軸側密封環４とを具備して、両密封環３，４の対向端面である密封端面３ａ，４ａの相対回転摺接作用により、当該回転機器の機内領域Ａと機外領域Ｂとを区画して、機内領域Ａの被密封流体Ｆ（図２（ｂ）参照）をシール（一次シール）するように構成された端面接触形のメカニカルシールである。この例では、被密封流体Ｆは液体であり、機外領域Ｂは大気領域である。なお、以下において、前後とは図１及び図２における左右をいうものとする。
【0021】
シールケース２は、前記回転機器のハウジングに、回転軸１が同心をなして左右方向に貫通する状態で取り付けられた金属製の円筒構造物であり、当該ハウジングに取り付けられた第１ケース体２１と、これに取り付けられた第２ケース体２２及び第３ケース体２３とからなる。第１ケース体２１は、図１に示す如く、内径を回転軸１の外径より大きくした先端側保持部２１ａと、これに連なって機外領域Ｂ方向（前方）に延びており、内径を先端側保持部２１ａより大きくした中間保持部２１ｂと、これに連なって機外領域Ｂ方向に延びており、内径を中間保持部２１ｂより大きくした基端側保持部２１ｃと、これに連なって機外領域Ｂ方向に延びており、内径を基端側保持部２１ｃより大きくした第１取付部２１ｄと、先端側保持部２１ａに連なって機内領域Ａ方向（後方）に延びて、前記回転機器のハウジングに取り付けられたハウジング取付部（図示せず）とからなる円筒状の一体構造物である。第２ケース体２２は、図１に示す如く、内径を第１ケース体２１の第１取付部２１ｄと略同一とした第２取付部２２ａと、これに連なって機外領域Ｂ方向に延びており、内径を第２取付部２２ａより小さくした機外側保持部２２ｂとからなる円筒状の一体構造物であり、第２取付部２２ａを第１ケース体２１の第１取付部２１ｄに取り付けることによって第１ケース体２１に連結されている。第１ケース体２１と第２ケース体２２との連結部にはＯリング５ａが装填されている。第３ケース体２３は、図１及び図２に示す如く、第１ケース体２１の中間保持部２１ｂに対向する状態で第１ケース体２１の基端側保持部２１ｃに取り付けられたスプリング受け板２３ａと、スプリング受け板２３ａの内周部との間で下方に開口する円環状凹部を形成する状態でスプリング受け板２３ａに取り付けられた断面Ｌ字状の弾性シールリング受け板２３ｂとからなる円環状体である。
【0022】
ケース側密封環３は、図１に示す如く、先端面（後端面）を回転軸１の軸線方向（以下、単に「軸線方向」という）に直交する平滑環状平面である密封端面３ａに形成した円環状体であり、第２ケース体２２の機外側保持部２２ｂの内周部にＯリング５ｂ，５ｃを介して固定されている。
【0023】
軸側密封環４は、図１に示す如く、先端面（前端面）を軸線方向に直交する平滑環状平面である密封端面４ａに形成した円環状体であり、当該密封端面４ａをケース側密封環３の密封端面３ａに直対向させた状態で、夫々金属製のスリーブ４１、保持環４２、スプリング受け体４３及びスプリング保持体４４を介して回転軸１に保持されている。なお、各密封環３，４は、一般的な密封環材料（例えば、カーボン、炭化珪素等のセラミックス又は超硬合金等）で構成されている。
【0024】
スリーブ４１は、先端部（後端部）をシールケース２の第１取付部２１ｄ内に位置させると共に、基端部（前端部）をシールケース２外に位置させた状態で固定環４５及びセットスクリュー４６，４７により回転軸１に取外し可能に取り付けることにより、回転軸１に固定された円筒体である。保持環４２はその先端部（前端部）に軸側密封環４を固着した円環状体であって、スリーブ４１にＯリング５ｄを介して嵌合されて、軸側密封環４をスリーブ４１つまり回転軸１に軸線方向移動可能に保持させている。スプリング受け体４３は、保持環４２にドライブピン４８により相対回転不能に連結された円環状板である。スプリング保持体４４は、スリーブ４１の先端部に固定されており、スプリング受け体４３に設けたドライブピン（図示せず）を係合させることにより、軸側密封環４を保持環４２及びスプリング受け体４３を介してスリーブ４１つまり回転軸１に対して所定範囲での軸線方向移動を許容した状態で相対回転不能に保持している。
【0025】
而して、軸側密封環４は、スプリング受け体４３とスプリング保持体４４との間に介装したスプリング６により、密封端面４ａをケース側密封環３の密封端面３ａに押圧接触させる状態に附勢されている。
【0026】
また、シールケース２には、第２ケース体２２の第２取付部２２ａの内周面において密封環３，４に向けて開口する給排液路２ａ，２ｂが形成されていると共に、図示していない中空の冷却室（冷却ジャケット）が形成されていて、冷却液Ｃを給液路２ａからフラッシングすると共に冷却ジャケットに循環供給することにより、密封端面３ａ，４ａが接触状態で相対回転することによって発生する摩擦熱や被密封流体Ｆが高温である場合において当該被密封流体Ｆからの伝熱等によりメカニカルシールＭを構成する密封環３，４やシールケース２等のメカニカルシール構成部材が必要以上に高温化することを防止している。
【0027】
ところで、メカニカルシールＭを構成するメカニカルシール構成部材間（第１ケース体２１と第２ケース体２２との間、ケース側密封環３と第２ケース体２２との間、回転軸１とスリーブ４１との間及びスリーブ４１と保持環４２との間）には、上記した如く、Ｏリング５ａ～５ｄが装填されていて、当該シール構成部材間をシール（二次シール）しているが、この例では、上記したフラッシング手段等の冷却手段により当該メカニカルシール構成部材が必要以上に高温化することがないことから、これらのＯリング５ａ～５ｄとして高度の耐熱性を有しない弾性材製のものが使用されている。具体的には、Ｏリング５ａ～５ｄとして、冒頭に述べた軸封装置と同様に、耐熱温度が１００～１５０℃程度の一般的なゴム製Ｏリングが使用されている。
【0028】
而して、以上のように構成された第１軸封装置にあっては、メカニカルシールＭより機内領域Ａ側（後側）に次のような非常時用シールｍを配設してある。
【0029】
すなわち、非常時用シールｍは、図１及び図２に示す如く、回転軸１に固定された固定密封環７と、前記シールケース２に、その端面である可動密封端面８ａが固定密封環７の端面である固定密封端面７ａに接触して被密封流体Ｆをシールするシール位置（図２（ｂ）に示す位置）と可動密封端面８ａが固定密封端面７ａから離間する非シール位置（図１及び図２（ａ）に示す位置）とに亘って、軸線方向に移動可能に保持された可動密封環８と、可動密封環８を当該非シール位置から前記シール位置へと強制移動させる可動密封環移動手段９と、可動密封環８を前記非シール位置に保持する可動密封環保持手段１０と、所定温度で溶融することによって、前記可動密封環移動手段９による強制移動機能を発動させる低融点部材１１と、を具備するものであり、可動密封環８が前記シール位置に位置されることにより可動密封端面８ａと固定密封環７の固定密封端面７ａとの相対回転摺接作用により当該相対回転摺接部分７ａ，８ａの外周側領域であるメカニカルシール側機内領域（メカニカルシールＭと非常時用シールｍとの間における機内領域Ａ部分）Ａ１とその内周側領域である回転機器側機内領域（非常時用シールｍと回転機器との間における機内領域Ａ部分）Ａ２とを遮蔽シールするように構成されている。なお、低融点部材１１が溶融する前記所定温度は、例えば、後述するようにＯリング５ａ～５ｄの耐熱温度の近傍温度であって当該耐熱温度以下の温度である。
【0030】
固定密封環７は、図１及び図２に示す如く、回転軸１に固定された環状体であって、先端面（後端面）を軸線方向に直交する平滑環状平面である固定密封端面７ａに形成したものであり、回転軸１との対向周面間には弾性シールリング１２ａが装填されている。この例では、固定密封環７は、回転軸１に固定されたメカニカルシール構成部材であるスリーブ４１で兼用構成されている。すなわち、固定密封環７は、図１及び図２に示す如く、スリーブ４１の先端部（後端部）７１とこれに取り付けた断面Ｌ字形の密封端面形成リング７２とで構成されており、密封端面形成リング７２の先端面（後端面）を軸線方向に直交する平滑環状平面である固定密封端面７ａに形成してある。密封端面形成リング７２は金属材（例えば、スリーブ４１と同質の金属材）で構成されており、固定密封端面７ａには酸化クロム等のセラミックス層（図示せず）が形成されている。なお、弾性シールリング１２ａは、後述する如く、固定密封環７と回転軸１との対向周面間に形成されたシールリング装填空間１３ａに装填されている。
【0031】
可動密封環８は、図１及び図２に示す如く、シールケース２の第１ケース体２１の基端側保持部２１ｃの内周面に近接する第１被保持部８１と、外径を第１被保持部８１より小径として第１被保持部８１から機外領域Ｂ方向（前方）に延びる密封端面形成部８２と、当該第１ケース体２１の中間保持部２１ｂの内周面に近接して第１被保持部８１から機内領域Ａ方向（後方）に延びる第２被保持部８３と、当該第１ケース体２１の先端側保持部２１ａの内周面に近接して第２被保持部８３から機内領域Ａ方向に延びる第３被保持部８４とからなる内径一定の円環状体であり、シールケース２に弾性シールリング１２ｂ，１２ｃ，１２ｄを介して軸線方向移動可能に保持されている。
【0032】
すなわち、可動密封環８は、図２に示す如く、密封端面形成部８２の端面（前端面）を軸線方向に直交する平滑環状平面である可動密封端面８ａに形成したものであり、可動密封端面８ａを固定密封端面７ａに直対向させると共に第３被保持部８４をシールケース２の第１ケース体２１の先端側保持部２１ａの内周部に近接させた状態で、密封端面形成部８２を弾性シールリング１２ｂを介してシールケース２の第３ケース体２３の内周部に、第１被保持部８１を弾性シールリング１２ｃを介して当該シールケース２の第１ケース体２１の基端保持部２１ｃの内周部に、及び第３被保持部８４を弾性シールリング１２ｄを介して当該第１ケース体２１の中間保持部２１ｂの内周部に、夫々嵌合させることにより、シールケース２の第１及び第３ケース体２１，２３に前記シール位置と非シール位置とに亘って軸線方向に移動可能に保持されている。可動密封環８は、金属材（例えば、固定密封環７と同質の金属材）で構成されており、可動密封端面８ａには固定密封端面７ａと同様に酸化クロム等のセラミックス層（図示せず）が形成されている。なお、可動密封環８は、図１に示す如く、第３ケース体２３のスプリング受け板２３ａに取り付けたドライブピン８５を第１被保持部８１に形成した凹部８１ａに係合させることにより、前記シール位置と非シール位置との間に亘る軸線方向移動を許容する状態でシールケース２に対する相対回転を阻止されている。
【0033】
ところで、固定密封環７と回転軸１との間をシールする弾性シールリング１２ａ及び可動密封環８とシールケース２との間をシールする弾性シールリング１２ｂ～１２ｄは、前記Ｏリング５ａ～５ｄより耐熱温度が高い高耐熱性シール部材である。すなわち、弾性シールリング１２ａは、図３に示す如く、円環状の本体部１２ｅと、本体部１２ｅから軸線方向に突出する円筒状の内外周リップ部１２ｆ，１２ｇと、本体部１２ｅ及び内外周リップ部１２ｆ，１２ｇで囲繞形成された環状溝１２ｈに充填した断面コ状の円環状板バネ１２ｉとからなる断面コ字状の複合構造物であり、本体部１２ｅ及び内外周リップ部１２ｆ，１２ｇを耐熱性弾性材（ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂やこれにガラス繊維、炭素繊等の充填材を配合してなる弾性複合材等）で構成した高耐熱性のものである。弾性シールリング１２ａは、図３に示す如く、固定密封環７を構成するスリーブ４１の先端部７１と密封端面形成リング７２との連結の内周面に形成された環状凹部を回転軸１の外周面で閉塞してなる円環状のシールリング装填空間１３ａに、前記環状溝１２ｈにシールすべき流体（被密封流体Ｆ）が侵入しうる状態で装填されており、当該流体の圧力によって、本体部１２ｅが前記シールリング装填空間１３ａの底面７ｂ（固定密封環７の内周部に形成された環状凹部における機外領域Ｂ側の端面）に、内周リップ部１２ｆが当該シールリング装填空間１３ａの内周面１ａ（回転軸１の外周面）に、及び外周リップ部１２ｇが当該シールリング装填空間１３ａの外周面７ｃ（固定密封環７の内周部に形成された環状凹部における外周面）に、夫々、押し付けられることにより、固定密封環７と回転軸１との間をシールするものである。また、この弾性シールリング１２ａ以外の弾性シールリング１２ｂ～１２ｄも、径が異なる点を除いて、当該弾性シールリング１２ａと同一構造、同一機能を有するものであるから、その詳細は省略するが、当該弾性シールリング１２ａと同様に、図１及び図２に示す如く、弾性シールリング１２ｂは可動密封環８の密封端面形成部８２と第３ケース体２３との対向周面間に形成された円環状のシールリング装填空間１３ｂに装填されて、両部材２３，８２間をシールするものであり、弾性シールリング１２ｃは可動密封環８の第１被保持部８１と第１ケース体２１の基端側保持部２１ｃとの対向周面間に形成された円環状のシールリング装填空間１３ｃに装填されて、両部材２１ｃ，８１間をシールするものであり、弾性シールリング１２ｄは可動密封環８の第３被保持部８４と第１ケース体２１の中間保持部２１ｂとの対向周面間に形成された円環状のシールリング装填空間１３ｄに装填されて、両部材２１ｂ，８４間をシールするものである。なお、弾性シールリング１２ａ～１２ｄは、メカニカルシール構成部材間を二次シールするＯリング５ａ～５ｄより耐熱性に優れるものであればよく、上記した複合構造物に限定されるものでなく、例えば耐熱性Ｏリングや金属Ｏリング等を使用することができる。
【0034】
可動密封環移動手段９は、図２に示す如く、シールケース２と可動密封環８との間に形成された密閉状の背圧室９ａと、当該背圧室９ａに供給されることにより可動密封環８を非シール位置からシール位置へと移動させる高圧流体と、当該高圧流体の供給源と背圧室９ａとを連通する連通路９ｂとからなり、連通路９ｂから高圧流体を背圧室９ａに供給することにより、その圧力により可動密封環８をシール位置へと強制移動させるものである。
【0035】
背圧室９ａは、図２に示す如く、可動密封環８の第１被保持部８１及び第２被保持部８３とシールケース１の第１ケース体２１の中間保持部２１ｂ及び基端側保持部２１ｃとで囲繞された空間であって、弾性シールリング１２ｃ，１２ｄによりシールされた密閉空間である。また、可動密封環８と第１ケース体２１の基端側保持部２１ｃ及び第３ケース体２３のスプリング受け板２３ａとで囲繞された空間１０ａは、図２に示す如く、基端側保持部２１ｃとスプリング受け板２３ａとの接合部に装填された金属ガスケット（例えば、金属フープを使用する渦巻き形ガスケット）１２ｊと前記弾性シールリング１２ｂ，１２ｃとによりシールされた密閉大気空間であり、背圧室９ａ及び被密封流体領域Ａと区画されている。
【0036】
連通路９ｂは、図２に示す如く、可動密封環８の第１被保持部８１と第２被保持部８３との境界部分を径方向に貫通する貫通孔であって、背圧室９ａと機内領域Ａとを連通して機内領域Ａの被密封流体Ｆを背圧室９ａに供給しうるように構成されている。すなわち、この例では、背圧室９ａに供給される高圧流体として機内領域Ａ（回転機器側機内領域Ａ２）の被密封流体Ｆが使用され、当該高圧流体Ｆの供給源として機内領域Ａ（回転機器側機内領域Ａ２）が使用されている。
【0037】
而して、可動密封環移動手段９によれば、連通路９ｂから背圧室９ａに被密封流体Ｆが供給されると、当該被密封流体Ｆの圧力によって可動密封環８が後述するスプリング１０により附勢力に抗して図２（ａ）に示す非シール位置から同図（ｂ）に示すシール位置へと強制移動されるようになっている。
【0038】
可動密封環保持手段１０は、図２に示す如く、前記空間１０ａに配置されてシールケース２と可動密封環８の間に装填されたスプリングで構成されている。スプリング１０は、図２（ａ）に示す如く、シールケース２の第３ケース体２３のスプリング受け板２３ａと可動密封環８の第１被保持部８１との間に装填されていて、可動密封環８を非シール位置方向に附勢する。この例では、可動密封環８の第１被保持部８１の背面（後端面）における内周側部分に円環状の膨出部８１ｂを形成して、可動密封環８が、スプリング１０の附勢力により、当該膨出部８１ｂがシールケース２の第１ケース体２１の中間保持部２１ｂに押し付けられて、可動密封端面８ａが固定密封端面７ａから離間する非シール位置に保持されるように構成されている。
【0039】
低融点部材１１は、図２（ａ）に示す如く、連通路９ｂを閉塞する状態で当該連通路９ｂに装填された栓体に構成されており、前記Ｏリング５ａ～５ｄの耐熱温度の近傍温度であって当該耐熱温度以下の温度（以下「加熱破損予知温度」という）で溶融する固体部材であり、加熱破損予知温度を融点とする低融点材料で構成されている。
【0040】
栓体１１は、その全体を低融点部材で構成されたものであり、加熱破損予知温度を下回る温度条件下では高圧流体（被密封流体）Ｆの圧力に抗して連通路９ｂを閉塞するに十分な強度を有する固体をなし、且つ加熱破損予知温度以上の温度条件下では当該栓体１１の全部分が溶融して連通路９ｂを開放するか或は当該栓体１１の一部分が溶融して高圧流体Ｆの圧力によって連通路９ｂから排除されるものである。栓体１１又はその一部分が溶融して連通路９ｂが開放されると、連通路９ｂから背圧室９ａに被密封流体Ｆが供給されて、可動密封環８がスプリング１０の附勢力に抗してシール位置へと強制移動される。すなわち、可動密封環移動手段９による強制移動機能が発動される。栓体１１を構成する低融点材料としては、Ｏリング５ａ～５ｄの耐熱温度に応じて当該耐熱温度よりやや低温（加熱破損予知温度）を融点とする金属、合金や熱可塑性樹脂等が使用される。この例では、栓体１１を融点（加熱破損予知温度）が１１０～１４０℃程度のＢｉ－Ｓｎ系又はＳｎ－Ｉｎ系の鉛フリーはんだで構成してある。
【0041】
なお、上記した第１軸封装置にあっては、図１に示す如く、スリーブ４１の基端部に形成した環状溝４１ａにシールケース２の第２ケース体２２の機外側保持部２２ｂに取り付けた適当数のセットプレート１４を係合させることにより、メカニカルシールＭ及び非常時用シールｍを組み立てた状態つまり第１軸封装置を組み立てた状態で回転機器に組み込み及び取外しすることができるように工夫されている。したがって、フラッシング手段等のトラブルが発生することにより非常時用シールｍが作動した場合、つまり栓体１１が溶融して可動密封環８がシール位置へと動作した場合、当該トラブルを解消した後、メカニカルシールＭ及び非常時用シールｍを回転機器から取り外し、非常時用シールｍを新たな栓体１１を装填した非作動状態に復元した上で、再びメカニカルシールＭ及非常時用シールｍを回転機器に組み込むといった一連のメンテナンス作業を極めて容易且つ効率的に行うことができる。
【0042】
ところで、冒頭で述べた如く、第１軸封装置が装備された回転機器側や冷却液Ｃによるフラッシング手段や冷却ジャケットに予期しないトラブルが発生した場合において、被密封流体Ｆやシールケース２等のメカニカルシール構成部材が想定外の異常高温となったときには、当該メカニカルシール構成部材間を二次シールしているＯリング５ａ～５ｄが、被密封流体Ｆとの接触により或いは当該Ｏリング５ａ～５ｄが接触しているメカニカルシール構成部材からの伝熱により耐熱温度以上に加熱され加熱破損する虞れがある。一方、炭素材や金属材等で構成される密封環３，４等のメカニカルシール構成部材は上記したようなＯリング５ａ～５ｄが加熱破損するような異常高温状態においても加熱破損するようなことがなく、メカニカルシールＭによる一次シール機能（ケース側密封環３の密封端面３ａと軸側密封環４の密封端面４ａとの相対回転摺接作用によるシール機能）は、そのまま維持されることになる。しかし、このように一次シール機能が維持されていても、Ｏリング５ａ～５ｄが加熱破損すると、当該Ｏリング５ａ～５ｄによる二次シール機能が損なわれて、二次シール部分であるメカニカルシール構成部材間から被密封流体Ｆが機外領域Ｂに大量漏れする大事故を招来することになる。
【0043】
しかし、第１軸封装置によれば、このようにＯリング５ａ～５ｄが加熱破損するような異常高温状態となる状況においても、これを事前に察知して非常時用シールｍが作動し、Ｏリング５ａ～５ｄの加熱破損を確実に防止して、メカニカルシールＭの二次シール部分から機外領域Ｂへの被密封流体Ｆの大量漏れといった大事故の発生を未然に回避することができる。
【0044】
すなわち、例えば、被密封流体Ｆの温度がこれと接触してもＯリング５ａ～５ｄが加熱破損しないような非高温状況下においては、つまり被密封流体Ｆが加熱破損予知温度に達しない状況下においては、図２（ａ）に示す如く、栓体１１が溶融しないため、可動密封環移動手段９の強制移動機能は発動せず、非常時用シールｍは作動しない。また、メカニカルシールＭのＯリング５ａ～５ｄも加熱破損しない。したがって、被密封流体Ｆの温度が加熱破損予知温度に達しない通常の温度条件下においては、メカニカルシール側機内領域Ａ１と回転機器側機内領域Ａ２とが連通して、被密封流体ＦがメカニカルシールＭにより一次シールされると共にＯリング５ａ～５ｄにより二次シールされて、非常時用シールｍが設けられていない軸封装置と同様に適正な軸封機能が発揮される。つまり、非常時用シールｍは通常の軸封機能を何ら妨げない。
【0045】
一方、被密封流体Ｆがこれとの接触によりＯリング５ａ～５ｄが加熱破損するような異常高温（Ｏリング５ａ～５ｄの耐熱温度以上の高温）となるような状況では、被密封流体Ｆの温度が加熱破損予知温度に達すると、栓体１１が溶融して連通路９ｂが開放され、被密封流体Ｆが連通路９ｂから背圧室９ａに供給されることになる。
【0046】
而して、背圧室９ａに被密封流体Ｆが供給されると、その圧力によって非常時用シールｍが作動する。すなわち、図２（ｂ）に示す如く、背圧室９ａに供給された被密封流体Ｆの圧力により、可動密封環８がスプリング１０の附勢力に抗して固定密封環７方向へと押圧されてシール位置へと移動し、可動密封端面８ａが固定密封端面７ａに接触して、両密封端面７ａ，８ａの相対回転摺接作用により一般的な端面接触形メカニカルシールと同様のシール機能が発揮され、高温化した被密封流体Ｆの回転機器側機内領域Ａ２からメカニカルシール側機内領域Ａ１への流入が阻止される。
【0047】
したがって、このように回転機器側機内領域Ａ２の被密封流体Ｆは、その温度が栓体１１の融点に達した時点で、つまりＯリング５ａ～５ｄの耐熱温度近傍ではあるが当該Ｏリング５ａ～５ｄが未だ加熱破損していない温度（加熱破損予知温度）に達した時点で、非常時用シールｍによりメカニカルシール側機内領域Ａ１への侵入が阻止されるから、回転機器側機内領域Ａ２の被密封流体Ｆの温度が加熱破損予知温度を超えて上昇し、Ｏリング５ａ～５ｄの耐熱温度以上の高温となった場合にも、メカニカルシール側機内領域Ａ１における被密封流体Ｆの温度は当該耐熱温度より低温に保持されることになり、当該メカニカルシール側機内領域Ａ１の被密封流体Ｆと接触することによってＯリング５ａ～５ｄが加熱破損されることはない。
【0048】
ところで、回転機器側機内領域Ａ２においては、被密封流体Ｆの温度が上昇し続けて加熱破損予知温度を超えるようになると、この被密封流体Ｆとの接触によりシールケース２の温度がＯリング５ａ～５ｄの耐熱温度以上に加熱される虞れがある。かかる場合、シールケース２から直接的に或いはシールケース２に接触しているメカニカルシール構成部材から間接的に伝熱されることにより、Ｏリング５ａ～５ｄがその耐熱温度以上に加熱される虞れがある。
【0049】
しかし、Ｏリング５ａ～５ｄに接触する被密封流体Ｆは非常時用シールｍで回転機器側機内領域Ａ２と隔離されたメカニカルシール側機内領域Ａ１に滞留するものであり、回転機器側機内領域Ａ２の圧力つまり非常時用シールｍが作動しない状態における機内領域Ａの圧力より大幅に減圧されたものである。一方、Ｏリング５ａ～５ｄの加熱破損は、高圧下で耐熱温度以上の異常高温に晒されることにより生じるものであり、低圧下で異常高温に晒されることによっては生じない。したがって、上記した回転機器側機内領域Ａ２の被密封流体Ｆとの直接的、間接的な接触によりＯリング５ａ～５ｄが接触するメカニカルシール構成部材が当該Ｏリング５ａ～５ｄの耐熱温度以上に加熱された場合にも、被密封流体Ｆの高温化への対応作業が完了するまでの間においては、Ｏリング５ａ～５ｄが加熱破損して二次シール部分からの大量漏れを招来すること虞れはない。
【0050】
また、被密封流体Ｆが高温化しない場合にあっても、フラッシング手段等の冷却手段のトラブル（停電等）によりメカニカルシール構成部材がＯリング５ａ～５ｄの耐熱温度以上の異常高温となることもありうるが、かかる場合には、シールケース２からの伝熱により可動密封環８が加熱されて加熱破損予知温度に達すると、可動密封環８に形成された連通路９ｂを閉塞している栓体１１が溶融して非常時用シールｍが作動し、被密封流体Ｆが高温化した上記の場合と同様に、当該冷却手段のトラブル解消処理が完了するまでの間においては、Ｏリング５ａ～５ｄが加熱破損することがなく、メカニカルシールＭによる一次シール機能及びＯリング５ａ～５ｄによる二次シール機能が適正に発揮されて、機外領域Ｂへの大量漏れが生じることがない。かかる点は、被密封流体Ｆも高温化する場合、つまり被密封流体Ｆ及びメカニカルシール構成部材が共に高温化する場合も同様である。
【0051】
ところで、固定密封環７と回転軸１との間に装填された弾性シールリング１２ａや可動密封環８とシールケース２との間に装填された弾性シールリング１２ｂ～１２ｄ（及び第１ケース体２１と第３ケース体２３との間に装填された金属ガスケット１２ｊ）は、メカニカルシールＭのＯリング５ａ～５ｄより耐熱性に優れたものであるから、被密封流体Ｆ及び／又はシールケース２等のメカニカルシール構成部材がＯリング５ａ～５ｄの耐熱温度以上に高温化した場合にも、被密封流体Ｆとの接触及び／又はシールケース２からの伝熱により加熱破損することがなく、両密封環７，８による一次シール機能や背圧室９ａ（及びスプリング１０が装填された空間１０ａ）を密閉するシール機能が損なわれることがない。
【0052】
以上のように、第１軸封装置によれば、被密封流体Ｆ及び／又はシールケース２等のメカニカルシール構成部材が予期しないトラブルによりＯリング５ａ～５ｄの耐熱温度以上に高温化するような状況下においては、これを事前に察知して（栓体１１が加熱破損予知温度で溶融して可動密封環８がシール位置に移動されて）非常時用シールｍが作動することにより、Ｏリング５ａ～５ｄの加熱破損を確実に防止して、Ｏリング５ａ～５ｄによる二次シール部分から大量漏れを生じるような大事故の発生を未然に回避することができる。
【0053】
ところで、従来からも、例えば特許文献２に開示される如く、被密封流体の温度検知手段により、上記したような異常な温度状況を予知するように構成された軸封装置が提案されているが、かかる温度検知手段は電源を必要とする電気的手段であるため停電等の電気的トラブルが生じた場合には機能せず、停電等の電気的トラブルによりフラッシング手段等の冷却手段が機能しないことによりメカニカルシール構成部材が異常高温となるような状況下では役に立たない。しかし、上記した第１軸封装置の非常時用シールｍでは、その作動が栓体１１の溶融により行われて電源を必要としないため、停電等の電気的トラブルが発生した時においても適正に機能する。
【0054】
なお、本発明に係る軸封装置は、上記した実施の形態に限定されず、本発明の基本原理を逸脱しない範囲において適宜に改良、変更することができる。
【0055】
例えば、第１軸封装置では、非常時用シールｍの連通路９ｂを可動密封環８に形成したが、図４に示す如く、連通路９ｃはシールケース２に形成することもできる。すなわち、図４に示す軸封装置（以下「第２軸封装置」という）の非常時用シールｍでは、連通路９ｃをシールケース２の第１ケース体２１の中間保持部２１ｂ及び基端側保持部２１ｃを貫通する貫通孔に形成して、背圧室９ａと回転機器側機内領域Ａ２とを連通させてあり、連通路９ｃにおける回転機器側機内領域Ａ２に開口する部分に低融点部材である栓体１１を密着状に装填してある。このように連通路９ｃをシールケース２に形成しておくと、栓体１１が被密封流体Ｆ及びシールケース２の何れからも伝熱されるから、被密封流体Ｆ及びシールケース２の何れかが加熱破損予知温度に達すると栓体１１が溶出して連通路９ｃが開放される。したがって、回転機器側のトラブルにより被密封流体Ｆが異常高温となる状況及び冷却手段のトラブルによりシールケース２等のメカニカルシール構成部材が異常高温となる状況の何れにおいても非常時用シールｍが作動する。なお、図４に示す非常時用シールｍ及びこれを備えた第２軸封装置の構成及び機能は、上記した点を除いて図１～図３に示す第１軸封装置と同一であるから、同一構成部材については図４において図１～図３と同一の符号を付することにより、その詳細は省略する。
【0056】
また、上記した第１及び第２軸封装置における非常時用シールｍの可動密封環移動手段９にあっては、背圧室９ａに供給される高圧流体として被密封流体Ｆを使用し、当該高圧流体の供給源として機内領域Ａ（回転機器側機内領域Ａ２）を使用したが、当該可動密封環移動手段９は、図５に示す如く構成しておくこともできる。すなわち、図５に示す軸封装置（以下「第３軸封装置」という）における非常時用シールｍの可動密封環移動手段９にあっては、高圧流体が被密封流体Ｆ以外の高圧ガスＧであり、当該高圧流体の供給源が当該加圧ガスＧの貯留タンク９１であり、連通路９２が背圧室９ａと貯留タンク９１とを連通するものであって、その少なくとも背圧室９ａ側部分がシールケース２に形成されたものであり、連通路９２を閉塞する低融点部材である栓体１１が、シールケース２に形成された連通路部分９２ａに装填されたものであって、シールケース２からの伝熱により溶融されるものである。連通路部分９２ａは、図５（ａ）に示す如く、シールケース２の第１シールケース２１における先端側保持部２１ｃと中間保持部２１ｂとの境界部に形成されていて、背圧室９に開口する部分に低融点部材である栓体１１が密着状に装填されている。而して、図５に示す非常時用シールｍにあっては、回転機器側のトラブルにより高温化した被密封流体Ｆとの接触によりシールケース２が加熱破損予知温度に達した場合及び／又はフラッシング手段等の冷却手段のトラブルによりシールケース２が加熱破損予知温度に達した場合、シールケース２から伝熱により栓体１１が溶融して連通路９２が開放されて、貯留タンク９１から背圧室９ａに高圧ガスＧが供給され、高圧ガスＧの圧力により可動密封環８がスプリング１０に抗して非シール位置（同図（ａ）に示す位置）から非シール位置（同図（ｂ）に示す位置）へと移動され、固定密封端面７ａと可動密封端面８ａとの相対回転摺接作用によりメカニカルシール側機内領域Ａ１と回転機器側機内領域Ａ２とを遮蔽シールする。図５に示す非常時用シールｍ及びこれを備えた第３軸封装置の構成及び機能は、上記した点を除いて、図１～図３に示す第１軸封装置と同一であるから、同一構成部材については図５において図１～図３と同一の符号を付することにより、その詳細は省略する。
【0057】
また、軸封装置が１個のメカニカルシールＭで構成される場合にあって当該メカニカルシールＭの形式、構成は任意であり、例えば、図６に示す軸封装置（以下「第４軸封装置」という）にあっては、メカニカルシールＭとして遊動環形のメカニカルシールが使用されており、上記した第１～第３軸装置と同様に、非常時用シールｍを設けておくことによりメカニカルシール構成部材間に装填されたＯリングの加熱破損事故を未然に防止することができる。
【0058】
【0059】
第４軸封装置にあって、メカニカルシールＭは、図６に示す如く、シールケース１０２に設けたケース側密封環である遊動環１０３とシールケース１０２を洞貫する回転軸１０１に設けた軸側密封環である回転環１０４との対向端面である密封端面１０３ａ，１０４ａの相対回転摺接作用により機内領域Ａと機外領域（大気領域）Ｂとを区画して、機内領域Ａの被密封流体Ｆ（図７（ｂ）参照）である液体をシール（一次シール）するように構成された遊動環形のメカニカルシールである。なお、以下において、前後とは図６及び図７における左右をいうものとする。
【0060】
シールケース１０２は、図６に示す如く、ボイラ給水ポンプ等の回転機器のハウジング（図示せず）に取り付けられた第１ケース体１０２ａと、これにＯリング１０５ａを介して取り付けられた第２ケース体１０２ｂと、第１ケース体１０２ａに取り付けられた第３ケース体１０２ｃと、第２ケース体１０２ｂの内周部にＯリング１０５ｂを介して取り付けられた第４ケース体１０２ｄと、第１ケース体１０２ａにＯリング１０５ｃを介して取り付けられると共に第２及び第４ケース体１０２ｂ，１０２ｄに前記Ｏリング１０５ｂを介して取り付けられた第５ケース体１０２ｅとからなる金属製の円筒構造物である。第１ケース体１０２ａ及び第３ケース体１０２ｃは、夫々、図１に示すシールケース２の第１ケース体２１及び第３ケース体２３と同様構造をなすものであるから、同一部材について図６及び図７において図１と同一の符号を付することにより、これらケース体１０２ａ，１０２ｃの構成についての詳細は省略する。
【0061】
遊動環１０３は、図６に示す如く、貫通孔１０３ｂを有する円環状体であり、第２ケース体１０２ｂに設けた保持環１１３に接触する状態で、当該保持環１１３にＯリング１０５ｄ及びドライブピン１１４を介して相対回転不能に連結されている。保持環１１３は、第４ケース体１０２ｄにＯリング１０５ｅ及びドライブピン１１５を介して回転軸１０１の軸線方向（以下、単に「軸線方向」という）に移動可能に且つ相対回転不能に保持された金属製の円環状体であり、第２ケース体１０２ｄとの間に装填したスプリング１０６により機内領域Ａ方向（前方）に押圧附勢されている。したがって、遊動環１０３は、保持環１１３を介して、後述する回転環１０４に押圧接触した状態で軸線方向に移動可能にシールケース１０２に保持されている。
【0062】
回転環１０４は、図６に示す如く、遊動環１０３の機内領域Ａ側に配して、回転軸１０１に嵌合したスリーブ１４１に固定された円環状体である。スリーブ１４１は、シールケース１０２外に位置する基端部（前端部）を固定環１４５、セットスクリュー１４６及びキー１４７により取外し可能に取り付けることにより、回転軸１０１に固定された金属製の円筒体である。スリーブ１４１の先端部（後端部）には外方に延びる断面Ｌ字状の環状部１４１ａが一体形成されていて、この環状部１４１ａにＯリング１０５ｆを介して回転環１０４が固定されている。
【0063】
遊動環１０３と回転環１０４との対向端面は軸線方向に直交する平滑環状平面である密封端面１０３ａ，１０４ａに形成されており、遊動環１０３及び回転環１０４は、夫々、第１軸封装置の密封環３，４と同様に、前記した密封環材料で構成されている。
【0064】
シールケース１０２には、冷却液Ｃをフラッシングする給排液路１０２ｆ，１０２ｇ及び冷却液を循環供給する冷却ジャケット（図示せず）が形成されていて、密封端面１０３ａ，１０４ａが接触状態で相対回転することによって発生する摩擦熱や被密封流体Ｆが高温である場合において当該被密封流体Ｆからの伝熱等によりメカニカルシールＭを構成する密封環１０３，１０４やシールケース１０２等のメカニカルシール構成部材が必要以上に高温化することを防止している。なお、スリーブ１４１の環状部１４１ａは、その外周部を周方向に複数の凹溝１４１ｂが並列してなるポンピング羽根部としたポンピング体に構成されていて、給液路１０２ｆからフラッシングされた冷却液Ｃを排液路１０２ｇへとポンピングするようになっている。
【0065】
ところで、メカニカルシールＭを構成するメカニカルシール構成部材間には、上記した如く、Ｏリング１０５ａ～１０５ｆが装填されていて、当該シール構成部材間をシール（二次シール）しているが、第１軸封装置と同様に、上記したフラッシング手段や冷却ジャケットにより当該メカニカルシール構成部材が必要以上に高温化することがないことから、これらのＯリング１０５ａ～１０５ｆとして、前記Ｏリング５ａ～５ｄと同様に、耐熱温度が１００～１５０℃程度の一般的なゴム製Ｏリングが使用されている。
【0066】
而して、第４軸封装置は、図６及び図７に示す如く、メカニカルシールＭより機内領域Ａ側（後側）に非常時用シールｍを配設して、第１軸封装置と同様に、メカニカルシール構成部材や被密封流体ＦがＯリング１０５ａ～１０５ｆの耐熱温度以上の高温となるような異常事態が発生した場合にも、非常時用シールｍが作動して、Ｏリング１０５ａ～１０５ｆの加熱破損を防止し、当該軸封装置による軸封機能を良好に維持できるように構成されている。
【0067】
第４軸封装置の非常時用シールｍにあっては、図６及び図７に示す如く、回転軸１０１に固定されたスリーブ１４１を固定密封環１０７として兼用構成している。すなわち、固定密封環７は、図６及び図７に示す如く、スリーブ１４１に一体形成された環状部（ポンピング体）１４１ａの先端部（後端部）の内周側部分１７１とこれに取り付けた断面Ｌ字形の密封端面形成リング１７２とで構成されており、密封端面形成リング１７２の先端面（後端面）を軸線方向に直交する平滑環状平面である固定密封端面１０７ａに形成してある。密封端面形成リング１７２は金属材（例えば、スリーブ１４１と同質の金属材）で構成されており、固定密封端面１０７ａには酸化クロム等のセラミックス層（図示せず）が形成されている。なお、第１軸封装置と同様に、固定密封環１０７と回転軸１０１との対向周面間に形成されたシールリング装填空間１３ａには弾性シールリング１２ａが装填されている。
【0068】
而して、第４軸封装置の非常時用シールｍは、上記した点を除いて、図１～図３に示す第１軸封装置の非常時用シールｍと同一構成をなし、同一機能を発揮するものである。すなわち、第４軸封装置が装備された回転機器側や冷却手段にトラブルが発生した場合（例えば、回転軸１０１が停止して、ポンピング体１４１ａによるポンピング機能が停止して、フラッシングによる冷却機能が低下、喪失した場合等）にあって、被密封流体Ｆ及び／又はシールケース１０２が加熱破損予知温度（Ｏリング１０５ａ～１０５ｆの耐熱温度の近傍温度であって当該耐熱温度以下の温度）に達した場合、非常時用シールｍが作動して、Ｏリング１０５ａ～１０５ｆの加熱破損を防止する。
【0069】
したがって、非常時用シールｍを含む第４軸封装置の構成、機能については、上記した点を除いて、第１軸封装置と同一であるから、図６及び図７において第１軸封装置と同一構成部材について図１～図３に示す符号と同一符号を付することにより、その詳細は省略する。なお、第４軸封装置にあっても、図６に示す如く、第１軸封装置と同様に、スリーブ１４１の基端部に形成した環状溝１４１ｃにシールケース１０２の第２ケース体１０２ｂに取り付けた適当数のセットプレート１１６を係合させることにより、メカニカルシールＭ及び非常時用シールｍを組み立てた状態で回転機器に組み込み及び取外しすることができるように工夫されている。また、第４軸封装置においても、非常時用シールｍを、図４に示す第２軸封装置３の非常時用シールｍ又は図５に示す非常時用シールｍと同様構造のものとすることができる。
【0070】
また、第１～第４軸封装置においては、固定密封環７，１０７を回転軸１，１０１に固定されたメカニカルシール構成部材４１，１４１で兼用構成して、その一部７１，１７１を固定密封環７，１０７の構成部分として利用すると共に、高圧流体（被密封流体Ｆ又は高圧ガスＧ）の圧力によって可動密封環８をシール位置へと強制移動させることにより非常時用シールｍを作動させるようにしたが、例えば、図８に示す如く、固定密封環２０７をメカニカルシール構成部材で兼用せず独立部材として回転軸２０１に固定し、非常時用シールｍの作動をこのような高圧流体の圧力を使用せず機械的手段により作動させるように構成することも可能である。
【0071】
すなわち、図８に示す軸封装置（以下「第５軸封装置」という）にあっては、シールケース２０２を、メカニカルシールＭが設けられる第１ケース部分２２１と、これに連なって機内領域Ａ方向に延びる第２ケース部分２２２と、第２ケース部分２２２にＯリング２０５ａを介して連結されており、機内領域Ａ方向に延びて回転機器のハウジング（図示せず）に取り付けられた第３ケース部分２２３と、第３ケース部分２２３の内周部に弾性シールリング２１２ａを介して取り付けられた第４ケース部分２２４とを具備するものに構成し、メカニカルシールＭの機内領域Ａ側に配設した非常時用シールｍを、次のような固定密封環２０７、可動密封環２０８、可動密封環移動手段２０９、可動密封環保持手段２１０及び低融点部材２１１を具備してなるものに構成してある。なお、シールケース２０２には、第１又は第４軸封装置と同様に、フラッシング手段等の冷却手段（図示せず）が設けられている。また、メカニカルシールＭを構成するメカニカルシール構成部材間には、上記Ｏリング２０５ａを含めて、前記Ｏリング５ａ～５ｄ、１０５ａ～１０５ｆと同質弾性材製のＯリング（図示せず）が装填されている。
【0072】
すなわち、固定密封環２０７は、メカニカルシール構成部材とは独立した金属材製の円環状体であって、回転軸２０１に固定した保持リング２７１とこれに取り付けた密封端面形成リング２７２とからなる。固定密封環２０７と回転軸２０１との対向周面間には弾性シールリング２１２ｂが装填されている。可動密封環２０８は、金属材（例えば、固定密封環２０７と同質の金属材）製の円環状体であって、シールケース２０２の第４ケース部分２２４に弾性シールリング２１２ｃを介して軸線方向移動可能に保持されている。固定密封環２０７の密封端面形成リング２７２と可動密封環２０８との対向端面は、軸線方向に直交する平滑環状平面である固定密封端面２０７ａ及び可動密封端面２０８ａに形成されている。各密封端面２０７ａ，２０８ａには、前記密封端面７ａ，８と同様に酸化クロム等のセラミックス層（図示せず）が形成されている。なお、弾性シールリング２１２ａ～２１２ｃは前記弾性シールリング１２ａ～１２ｄと同一構成のものであって、メカニカルシール構成部材間をシールするＯリング（Ｏリング２０５ａ等）より耐熱性に優れるものである。
【0073】
可動密封環移動手段２０９は、シールケース２０２の第４ケース部分２２４と可動密封環２０８との間に装填されたスプリングで構成されており、可動密封環２０８を、図８（ｂ）に示す如く、スプリング２０９の附勢力により、可動密封端面２０８ａが固定密封端面２０７ａに接触するシール位置へと移動させる。
【0074】
可動密封環保持手段２１０は、図８（ａ）に示す如く、可動密封環２０８とシールケース２０２とを連結する連結体で構成されており、可動密封環８をスプリング２０９の附勢力に抗して可動密封端面２０８ａが固定密封端面２０７ａから離間する非シール位置に保持する。この例では、連結体２１０が、その少なくとも一部分を加熱破損予知温度（メカニカルシール構成部材間をシールするＯリング（Ｏリング２０５ａ等）の耐熱温度の近傍温度であって当該耐熱温度以下の温度）で溶融する低融点部材２１１で構成された杆状体又は棒状体であり、両端部をシールケース２０２の第２ケース部分２２２の適所と可動密封環２０８の適所とに係合、鋲止め、溶着等により連結固着することによって、可動密封環２０８をシールケース２０２に連結するものである。すなわち、可動密封環２０８は、連結体２１０により、スプリング２０９の附勢力に抗して非シール位置に保持される状態でシールケース２０２に連結されている。
【0075】
したがって、第５軸封装置にあっては、回転機器側のトラブルにより被密封流体がＯリング２０５ａの耐熱温度以上の異常高温となる状況下及び／又は冷却手段のトラブルによりシールケース２０２等のメカニカルシール構成部材が当該異常高温となる状況下において、被密封流体、シールケース２０２又は可動密封環２０８が加熱破損予知温度に達すると、連結体２１０における低融点部材１１で構成された部分が溶融して、連結体２１０による可動密封環２０８の非シール位置への保持機能が消失して（可動密封環２０８とシールケ２０２との連結が解除されて）、可動密封環２０８がスプリング９により非シール位置からシール位置へと強制移動され、第１～第４軸封装置と同様に、両密封端面２０７ａ，２０８ａが接触することによりメカニカルシール側機内領域Ａ１と回転機器側機内領域Ａ２とが区画シールされる。連結体２１０は、溶融することによってシールケース２０２と可動密封環２０８との連結を解除させる（可動密封環２０８の非シール位置への保持機能を消失させる）ものであればよく、少なくとも一部分を低融点部材２１１で構成したものであればよい。なお、非常時用シールｍを含む第５軸封装置の構成、機能については、上記した点を除いて、第１～第４軸封装置と同一であるから、その詳細は省略することとする。
【0076】
また、本発明は、第１～第５軸封装置のように１個の端面接触形のメカニカルシールＭで構成される軸封装置に限定されるものではなく、１個の非接触形のメカニカルシールで構成された軸封装置やダブルシール、タンデムシール等、複数個のメカニカルシールを軸線方向に縦列させてなる軸封装置にも、第１～第５軸封装置と同様に適用することができ、同一の作用効果を奏しうる。軸線方向に縦列する複数個のメカニカルシールで構成される軸封装置にあっては、これらのメカニカルシールのうち最機内領域側に位置するメカニカルシールの機内領域側に非常時用シールｍを配設しておくのである。
【符号の説明】
【0077】
１ 回転軸
２ シールケース
３ ケース側密封環
４ 軸側密封環
５ａ Ｏリング
５ｃ Ｏリング
５ｄ Ｏリング
７ 固定密封環
７ａ 固定密封端面
８ 可動密封環
８ａ 可動密封端面
９ 可動密封環移動手段
９ａ 背圧室
９ｂ 連通路
９ｃ 連通路
１０ 可動密封環保持手段（スプリング）
１１ 低融点部材（栓体）
１２ａ 弾性シールリング
１２ｂ 弾性シールリング
１２ｃ 弾性シールリング
１２ｄ 弾性シールリング
９１ 高圧ガスの貯留タンク（高圧流体の供給源）
９２ 連通路
９２ａ シールケースに形成された連通路部分
１０１ 回転軸
１０２ シールケース
１０３ ケース側密封環（遊動環）
１０４ 軸側密封環（回転環）
１０５ａ Ｏリング
１０５ｂ Ｏリング
１０５ｃ Ｏリング
１０５ｄ Ｏリング
１０５ｅ Ｏリング
１０５ｆ Ｏリング
１０７ 固定環
１０７ａ 固定密封端面
２０１ 回転軸
２０２ シールケース
２０５ａ Ｏリング
２０７ 固定密封環
２０７ａ 固定密封端面
２０８ 可動密封環
２０８ａ 可動密封端面
２０９ 可動密封環移動手段（スプリング）
２１０ 可動密封環保持手段（連結体）
２１１ 低融点部材
２１２ａ 弾性シールリング
２１２ｂ 弾性シールリング
２１２ｃ 弾性シールリング
Ａ 機内領域
Ａ２ 回転機器側機内領域（高圧流体の供給源）
Ｆ 被密封流体（高圧流体）
Ｍ メカニカルシール
ｍ 非常時用シール
Ｇ 高圧ガス（高圧流体）
２ シールケース
３ ケース側密封環
４ 軸側密封環
５ａ Ｏリング
５ｃ Ｏリング
５ｄ Ｏリング
７ 固定密封環
７ａ 固定密封端面
８ 可動密封環
８ａ 可動密封端面
９ 可動密封環移動手段
９ａ 背圧室
９ｂ 連通路
９ｃ 連通路
１０ 可動密封環保持手段（スプリング）
１１ 低融点部材（栓体）
１２ａ 弾性シールリング
１２ｂ 弾性シールリング
１２ｃ 弾性シールリング
１２ｄ 弾性シールリング
９１ 高圧ガスの貯留タンク（高圧流体の供給源）
９２ 連通路
９２ａ シールケースに形成された連通路部分
１０１ 回転軸
１０２ シールケース
１０３ ケース側密封環（遊動環）
１０４ 軸側密封環（回転環）
１０５ａ Ｏリング
１０５ｂ Ｏリング
１０５ｃ Ｏリング
１０５ｄ Ｏリング
１０５ｅ Ｏリング
１０５ｆ Ｏリング
１０７ 固定環
１０７ａ 固定密封端面
２０１ 回転軸
２０２ シールケース
２０５ａ Ｏリング
２０７ 固定密封環
２０７ａ 固定密封端面
２０８ 可動密封環
２０８ａ 可動密封端面
２０９ 可動密封環移動手段（スプリング）
２１０ 可動密封環保持手段（連結体）
２１１ 低融点部材
２１２ａ 弾性シールリング
２１２ｂ 弾性シールリング
２１２ｃ 弾性シールリング
Ａ 機内領域
Ａ２ 回転機器側機内領域（高圧流体の供給源）
Ｆ 被密封流体（高圧流体）
Ｍ メカニカルシール
ｍ 非常時用シール
Ｇ 高圧ガス（高圧流体）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】