特許 7224740 メカニカルシール

(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】2023-02-10

(45)【発行日】2023-02-20

(54)【発明の名称】メカニカルシール

(51)【国際特許分類】

   F16J 15/34 20060101AFI20230213BHJP

【ＦＩ】

F16J15/34 K

F16J15/34 G

F16J15/34 H

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020535826

(86)(22)【出願日】2019-08-07

(86)【国際出願番号】 JP2019031066

(87)【国際公開番号】W WO2020032086

(87)【国際公開日】2020-02-13

【審査請求日】2022-02-18

(31)【優先権主張番号】P 2018149732

(32)【優先日】2018-08-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000101879

【氏名又は名称】イーグル工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100098729

【弁理士】

【氏名又は名称】重信 和男

(74)【代理人】

【識別番号】100206911

【弁理士】

【氏名又は名称】大久保 岳彦

(74)【代理人】

【識別番号】100163212

【氏名又は名称】溝渕 良一

(74)【代理人】

【識別番号】100204467

【弁理士】

【氏名又は名称】石川 好文

(74)【代理人】

【識別番号】100148161

【弁理士】

【氏名又は名称】秋庭 英樹

(74)【代理人】

【識別番号】100156535

【弁理士】

【氏名又は名称】堅田 多恵子

(74)【代理人】

【識別番号】100195833

【弁理士】

【氏名又は名称】林 道広

(72)【発明者】

【氏名】板谷 壮敏

(72)【発明者】

【氏名】香取 一光

(72)【発明者】

【氏名】細江 猛

【審査官】前原 義明

(56)【参考文献】

【文献】実開昭５３－０４３１６５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】米国特許出願公開第２００９／０２１２５０３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許第０２８５３０２０（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｊ １５／３４ － １５／３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ハウジングに固定される固定密封環と、回転軸の高温側に設けられて前記回転軸とともに回転する回転密封環とにより、潤滑流体と高圧流体とを軸封するメカニカルシールにおいて、
前記回転軸の低温側に設けられるメカニカルシールにおける低温側の密封環よりも前記回転軸の低温側に、前記低温側の密封環同士を近接せしめるように付勢する付勢手段が配置されており、
前記高温側の回転密封環は、前記付勢手段により、前記高温側の固定密封環に向けて軸方向に付勢されているメカニカルシール。

【請求項2】

前記固定密封環には、前記固定密封環の摺動面に向け開口する流体導入路が設けられ、
前記固定密封環の摺動面または前記回転密封環の摺動面のいずれか一方には、前記流体導入路の開口に連通され周方向に延びる供給溝と、前記供給溝から前記高圧流体側に延びる動圧発生溝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】

前記供給溝の深さは、前記動圧発生溝よりも深く形成されている請求項２に記載のメカニカルシール。

【請求項4】

前記流体導入路、前記供給溝および前記動圧発生溝は、前記固定密封環に形成されている請求項２または３に記載のメカニカルシール。

【請求項5】

前記供給溝は、環状に形成されている請求項２ないし４のいずれかに記載のメカニカルシール。

【請求項6】

前記供給溝から前記潤滑流体側に延びる動圧発生溝が形成されている請求項２ないし５のいずれかに記載のメカニカルシール。

【請求項7】

前記潤滑流体側に延びる前記動圧発生溝が発生させる動圧の和よりも前記高圧流体側に延びる前記動圧発生溝が発生させる動圧の和の方が大きい請求項６に記載のメカニカルシール。

【請求項8】

前記潤滑流体側に延びる前記動圧発生溝よりも前記潤滑流体側には、流体導入溝が形成されている請求項６または７に記載のメカニカルシール。

【請求項9】

前記流体導入路からは空気が導入されている請求項２ないし８のいずれか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、回転軸を軸封するメカニカルシールに関する。

【背景技術】

【0002】

従来のメカニカルシールは、ハウジングに固定される固定密封環と、回転軸に固定され回転軸とともに回転する回転密封環とを相対回転させることにより、ハウジングと回転軸との間の隙間を軸封している。

【0003】

このようなメカニカルシールには、排気ガスや上記等の高圧流体を利用して回転する部品に用いられるものがある。例えば、自動車等のエンジンから排出される排気ガスを利用してタービンを回転させ、コンプレッサにより圧縮した空気をエンジンに過給することで出力を向上させるターボチャージャに適用されるものがある。ターボチャージャのような高速回転機器においては、回転軸を支持する軸受を潤滑油等の潤滑流体により潤滑させており、回転軸とハウジングとの間で潤滑流体を軸封するためにメカニカルシールが用いられる場合が多い。

【0004】

例えば、特許文献１に示されるメカニカルシールは、ターボチャージャにおける回転軸のタービン側、すなわち高温側に設けられ、固定密封環の摺動面および回転密封環の摺動面の内外においてエンジンから排出される高圧流体である排気ガスと潤滑流体とを軸封している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００８－２２３５６９号公報（第６頁、第１図）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

このような高圧流体と潤滑流体とを軸封するメカニカルシールにおいては、固定密封環に向けて回転密封環を付勢する手段としてバネが用いられているが、タービン側、すなわち高温側は高圧流体である排気ガスにより高温となるため、バネが熱により劣化し、回転密封環を固定密封環に向けて付勢する付勢力を維持できず、潤滑流体側への高圧流体の侵入を長期に亘って防止することができなくなる虞があった。

【0007】

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、潤滑流体側への高圧流体の侵入を防止する効果を維持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】

【0008】

前記課題を解決するために、本発明のメカニカルシールは、
ハウジングに固定される固定密封環と、回転軸の高温側に設けられて前記回転軸とともに回転する回転密封環とにより、潤滑流体と高圧流体とを軸封するメカニカルシールにおいて、
前記高温側の回転密封環は、前記回転軸の低温側に設けられるメカニカルシールにおける密封環同士を近接せしめるように付勢する低温側に配置された付勢手段により、前記固定密封環に向けて軸方向に付勢されている。
これによれば、高温の高圧流体が通過する高温側に配置するメカニカルシールの固定密封環に向けて回転密封環を付勢する手段として、低温側に配置された付勢手段の付勢力を利用するため、高温側に高温に耐え得るバネを配置する必要がない。そのため、回転密封環を固定密封環に向けて付勢する付勢力を維持でき、潤滑流体側への高圧流体の侵入を効果的に防止することができる。また、付勢手段は、高温側のメカニカルシールと低温側のメカニカルシールに共通となるので構造を簡素とできる。

【0009】

好適には、前記固定密封環には、前記固定密封環の摺動面に向け開口する流体導入路が設けられ、
前記固定密封環の摺動面または前記回転密封環の摺動面のいずれか一方には、前記流体導入路の開口に連通され周方向に延びる供給溝と、前記供給溝から前記高圧流体側に延びる動圧発生溝が形成されている。
これによれば、固定密封環と回転密封環の摺動面間において、固定密封環に設けられる流体導入路から導入された導入流体は、供給溝により周方向に供給された後、高圧流体側に延びる動圧発生溝に移動して動圧を発生させ、摺動面間において、供給溝よりも高圧流体側に向けて発生する流体の動圧による流体膜が形成され、潤滑流体側への高圧流体の侵入を防止することができる。

【0010】

好適には、前記供給溝の深さは、前記動圧発生溝よりも深く形成されている。
これによれば、回転軸の高速回転時において、供給溝と動圧発生溝との間の内部差圧が大きくなっても流体導入路から導入された流体が供給溝の底側に潤沢に残りやすくするため、動圧発生溝に流体を安定して供給することができる。

【0011】

好適には、前記流体導入路、前記供給溝および前記動圧発生溝は、前記固定密封環に形成されている。
これによれば、固定密封環に流体導入路、供給溝および動圧発生溝を集約して形成することで、メカニカルシールの製造が容易となる。

【0012】

好適には、前記供給溝は、環状に形成されている。
これによれば、摺動面間において、流体導入路から導入された流体が供給溝により周方向に亘り供給されやすく、かつ潤滑流体側に高圧流体が侵入し難い。

【0013】

好適には、前記供給溝から前記潤滑流体側に延びる動圧発生溝が形成されている。
これによれば、摺動面間において、供給溝よりも高圧流体側および潤滑流体側に流体により流体膜が形成されるため、高圧流体側への潤滑流体の漏れを防止するとともに、潤滑流体側への高圧流体の侵入を防止することができる。

【0014】

好適には、前記潤滑流体側に延びる前記動圧発生溝が発生させる動圧の和よりも前記高圧流体側に延びる前記動圧発生溝が発生させる動圧の和の方が大きい。
これによれば、高圧流体側への潤滑流体の漏れを防止するとともに、潤滑流体側への高圧流体の侵入を確実に防止することができる。

【0015】

好適には、前記潤滑流体側に延びる前記動圧発生溝よりも前記潤滑流体側には、流体導入溝が形成されている。
これによれば、潤滑流体側に延びる動圧発生溝と流体導入溝とが径方向に重畳しないように形成されることにより、高圧流体側への潤滑流体の漏れを防止するとともに、流体導入溝により摺動面間に潤滑流体を導入して潤滑性を高めることができる。

【0016】

好適には、前記流体導入路からは空気が導入されている。
これによれば、導入流体として空気を利用しやすいばかりか、流体導入路から導入された空気が潤滑流体と混合してもコンタミ等の影響を与え難い。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の実施例１におけるメカニカルシールが使用されるターボチャージャの構造を示す断面図である。

【図2】実施例１におけるメカニカルシールの構造を示す拡大断面図である。

【図3】実施例１における回転密封環を摺動面側から見た図である。

【図4】実施例１における固定密封環を摺動面側から見た図である。

【図5】固定密封環の変形例１を示す摺動面側から見た図である。

【図6】固定密封環の変形例２を示す摺動面側から見た図である。

【図7】固定密封環の変形例３を示す摺動面側から見た図である。

【図8】実施例２におけるメカニカルシールの構造を示す拡大断面図である。

【図9】実施例２における回転密封環を摺動面側から見た図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

本発明に係るメカニカルシールを実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。

【実施例1】

【0019】

実施例１に係るメカニカルシールにつき、図１から図４を参照して説明する。

【0020】

本発明のメカニカルシール１は、図示しない自動車等のエンジンに用いられるターボチャージャＴに組み込まれ、潤滑流体としての潤滑油Ｌと高圧流体としての排気ガスＧとを軸封している（図２参照）。尚、高圧流体とは、潤滑流体よりも圧力が高い流体のことを示している。

【0021】

先ず、ターボチャージャＴについて説明する。図１に示されるように、ターボチャージャＴは、自動車等のエンジンの排気ガスＧの流れを受けて回転するタービンホイール１１０と、タービンホイール１１０の回転を伝達する回転軸としてのシャフト１００と、シャフト１００とともに回転し外部から取り込まれ、エンジンに吸入される空気Ａを圧縮するコンプレッサホイール１２０と、タービンホイール１１０およびコンプレッサホイール１２０の周辺における排気ガスＧおよび空気Ａの流路を形成するハウジング１３０と、から主に構成されている。

【0022】

ハウジング１３０は、シャフト１００が挿通される軸孔１３１ａが形成される略円筒形状のセンタハウジング１３１と、センタハウジング１３１の軸方向左端部に接合されるタービンハウジング１３２と、センタハウジング１３１の軸方向右端部に接合されるコンプレッサハウジング１３３と、から構成されている。尚、タービンハウジング１３２およびコンプレッサハウジング１３３は、センタハウジング１３１の軸方向両端部に接合されることにより、外周側にそれぞれ排気ガスＧまたは空気Ａを導流するスクロール部１３２ａ，１３３ａが形成されている。

【0023】

シャフト１００には、軸方向左端にタービンホイール１１０、軸方向右端にコンプレッサホイール１２０が一体に固定されている。また、シャフト１００は、センタハウジング１３１の軸孔１３１ａとの間に軸方向に離間して設けられる一対のジャーナル軸受１４０によって、センタハウジング１３１に対して回転可能かつ軸方向移動可能に支持されている。さらに、シャフト１００の軸方向右端部には、スラスト軸受１４１が固定されている。スラスト軸受１４１は、シャフト１００が軸方向右側であるコンプレッサホイール１２０側に移動した場合のみ、センタハウジング１３１に固定される円板状のスラストプレート１４２の軸方向左端面に当接することにより、シャフト１００の回転を阻害することなく後述するコンプレッサホイール１２０側のメカニカルシール２の過圧縮を防止できるようになっている。

【0024】

また、シャフト１００には、一対のジャーナル軸受１４０およびスラスト軸受１４１の両側には、タービンホイール１１０側、すなわち高温側のメカニカルシール１（以下、単にメカニカルシール１と言うこともある。）と、コンプレッサホイール１２０側、すなわち低温側のメカニカルシール２（以下、単にメカニカルシール２と言うこともある。）がそれぞれ設けられている。

【0025】

このように、ターボチャージャＴは、メカニカルシール１，２によって、センタハウジング１３１内でシャフト１００を支持する一対のジャーナル軸受１４０およびスラスト軸受１４１を潤滑させる潤滑油Ｌを軸封し、メカニカルシール１を挟んでタービンハウジング１３２側でタービンホイール１１０を回転させるエンジンの排気ガスＧを軸封し、またメカニカルシール２を挟んでコンプレッサハウジング１３３側で空気Ａを軸封している。すなわち、メカニカルシール１，２は潤滑油Ｌの外周から内周方向への漏れをシールするインサイド・静止型である。尚、潤滑油ＬはターボチャージャＴを冷却する冷却媒体としても機能している。

【0026】

次に、タービンホイール１１０側のメカニカルシール１について詳しく説明する。尚、コンプレッサホイール１２０側のメカニカルシール２は、一般的なメカニカルシールの構成であるため、詳細な説明を省略する。

【0027】

図２に示されるように、メカニカルシール１は、シャフト１００に固定される円環状の回転密封環２１と、センタハウジング１３１に固定される円環状の固定密封環３１と、から主に構成され、回転密封環２１の摺動面２１ａと固定密封環３１の摺動面３１ａとを互いに密接摺動させることにより、センタハウジング１３１とシャフト１００との間の隙間を軸封できるようになっている。

【0028】

回転密封環２１は、メカニカルシール２を構成するバネ５０（図１参照）の付勢力およびコンプレッサハウジング１３３内の空気Ａの圧力によりシャフト１００とともに固定密封環３１に向けて軸方向に付勢されている。これによれば、エンジンから排出される高圧の排気ガスを吸気するタービンホイール１１０側で回転軸側に高圧流体の侵入を防止するメカニカルシール１を構成するにあたり、固定密封環３１に向けて回転密封環２１を付勢する手段として、コンプレッサホイール１２０側のメカニカルシール２の付勢手段としてのバネ５０の付勢力を利用するため、タービンホイール１１０側に排気ガスに耐え得るバネを配置する必要がない。そのため、回転密封環２１を固定密封環３１に向けて付勢する付勢力を維持でき、潤滑流体側への高圧流体の侵入を効果的に防止することができる。尚、メカニカルシール２の付勢手段はバネに限らず、例えばゴムベローズ等であってもよい。

【0029】

回転密封環２１および固定密封環３１は、代表的には金属同士または金属（硬質材料）とカーボン（軟質材料）の組み合わせで形成されるが、これに限らず、摺動材料はメカニカルシール用摺動材料として使用されているものであれば適用可能である。尚、カーボンとしては、炭素質と黒鉛質の混合したカーボンをはじめ、樹脂成形カーボン、焼結カーボン等が利用できる。また、上記摺動材料以外では、金属材料、樹脂材料、表面改質材料（コーティング材料）、複合材料等も適用可能である。

【0030】

回転密封環２１は、軸方向左端に摺動面２１ａが形成されている。摺動面２１ａは、平坦面として構成されている。尚、本実施例において、摺動面２１ａとは固定密封環３１の摺動面３１ａとの実質的な摺動部分のことを示している。また、回転密封環２１の摺動面２１ａ側には、流体導入溝１４が周方向に離間して複数形成されている。図２と図３に示されるように、流体導入溝１４は、回転密封環２１の外径側すなわち潤滑油Ｌ側と、摺動面２１ａ側とに開口し、内径側に向けてスパイラル状に形成されており、回転密封環２１の回転により、流体導入溝１４の先端側、すなわち内径側に動圧を発生させ、この動圧により潤滑油Ｌを流体導入溝１４内に引き込むように機能する。

【0031】

流体導入溝１４は、その先端が固定密封環３１の摺動面３１ａに重なるように配置されており、潤滑油Ｌを回転密封環２１と固定密封環３１の摺動面２１ａ，３１ａ間に導入し、摺動面２１ａ，３１ａ間の潤滑性を高めている。

【0032】

図２に示されるように、固定密封環３１は、軸方向右端に摺動面３１ａが形成される基部３１ｂと、基部３１ｂの軸方向左端部から外径方向に延び基部３１ｂよりも大径に形成される取付部３１ｃと、を有する段付き円筒形状に構成され、センタハウジング１３１の軸孔１３１ａの軸方向左端部に形成される取付段部１３１ｂに対して当接させた状態で固定されている。尚、センタハウジング１３１の取付段部１３１ｂにおいて、固定密封環３１の取付部３１ｃの外周面と当接する内周面１３１ｃには、センタハウジング１３１を貫通し空気Ｆを導入可能な貫通孔１３１ｄが設けられている。尚、貫通孔１３１ｄに導入される空気Ｆは、本実施例ではターボチャージャＴの外側から図示しないフィルター等を通過させて清浄処理されて導入される外気であり、少なくとも排気ガスＧよりも不純物の含有量が少なく、潤滑油Ｌと混合してもコンタミ等の影響を与え難いものである。

【0033】

また、固定密封環３１には、取付部３１ｃの外周面から摺動面３１ａ側にかけて断面視Ｌ字状に固定密封環３１を貫通する流体導入路１０が形成されている。流体導入路１０は、入口側の開口部１０ａが取付部３１ｃの外周面に開放し前述したセンタハウジング１３１の貫通孔１３１ｄと連通するとともに、流体導入路の開口としての出口側の開口部１０ｂが摺動面３１ａ側に開放している。尚、本実施例では、開口部１０ｂは、摺動面３１ａの後述する供給溝１１の底部に一箇所のみ形成されている（図４参照）。

【0034】

図４に示されるように、固定密封環３１には、摺動面３１ａの径方向略中央部に形成される環状の供給溝１１と、供給溝１１から内周側、すなわち高圧流体側としての高圧の排気ガスＧ側に延びる複数の動圧発生溝１２Ａと、供給溝１１から外周側、すなわち潤滑流体側としての潤滑油Ｌ側に延びる複数の動圧発生溝１２Ｂと、有している。尚、説明の便宜上、図３においては固定密封環３１の摺動面３１ａのみを示し、取付部３１ｃの端面の表示を省略している。

【0035】

供給溝１１は、流体導入路１０の開口部１０ｂの形成位置を通るように環状に形成され、供給溝１１の深さは、動圧発生溝１２Ａ，１２Ｂの深さよりも十分に深く設定されている（図２参照）。尚、流体導入路１０の開口部１０ｂは、供給溝１１の底部において動圧発生溝１２Ａ，１２Ｂが形成されない周方向位置に形成され、動圧発生溝１２Ａ，１２Ｂにおいて発生する動圧を阻害し難くなっている。

【0036】

動圧発生溝１２Ａ，１２Ｂは、供給溝１１の内外でそれぞれ回転密封環２１の回転方向に傾いており、高圧の排気ガスＧ側の動圧発生溝１２Ａは、潤滑油Ｌ側の動圧発生溝１２Ｂよりも周方向に幅広に形成され、径方向の長さおよび深さは略同一に設定されている。尚、本実施例に限らず、動圧発生溝１２Ａが動圧発生溝１２Ｂよりも径方向に長く、或いはより深く形成してもよく、このように動圧発生溝１２Ａを動圧発生溝１２Ｂよりも大型に形成することで、回転密封環２１との相対回転により潤滑油Ｌ側の動圧発生溝１２Ｂが発生させる動圧の和よりも、高圧の排気ガスＧ側の動圧発生溝１２Ａが発生させる動圧の和の方が大きくなっている。

【0037】

ターボチャージャＴは、タービンの低速回転時には、流体導入溝１４から導入された潤滑油Ｌによる摺動が主体であるのに対し、過給運転時等のタービンの高速回転時においては、流体導入溝１４から導入された潤滑油に加えて流体導入路１０から回転密封環２１と固定密封環３１の摺動面２１ａ，３１ａ間に導入された空気Ｆによる摺動となる。これによれば、タービンの高速回転時には、回転密封環２１と固定密封環３１の摺動面２１ａ，３１ａ間において、固定密封環３１に設けられる流体導入路１０から空気Ｆを導入することにより、空気Ｆが供給溝１１により周方向に供給されるとともに、供給溝１１から高圧の排気ガスＧ側に延びる動圧発生溝１２Ａに供給され内周側の端部で動圧を発生させ、摺動面２１ａ，３１ａ間において、流体導入路１０から導入された空気Ｆによって供給溝１１よりも高圧の排気ガスＧ側に流体膜が形成されるため、潤滑油Ｌ側への高圧の排気ガスＧの侵入を防止することができる。また、流体導入路１０から導入される空気Ｆは、動圧発生溝１２Ａに供給され内周側の端部で動圧を発生させるため、摺動面２１ａ，３１ａ間を離間させるとともに、流体導入溝１４から導入された潤滑油Ｌとが混ざり合うことで、摺動面２１ａ，３１ａ間の潤滑性を維持することができる。

【0038】

また、供給溝１１の内外にそれぞれ延びる動圧発生溝１２Ａ，１２Ｂが形成されているため、摺動面２１ａ，３１ａ間において、供給溝１１よりも高圧の排気ガスＧ側および潤滑油Ｌ側に流体導入路１０から導入された流体としての空気Ｆにより流体膜が形成されるため、高圧の排気ガスＧ側への潤滑油Ｌの漏れを防止するとともに、潤滑油Ｌ側への高圧の排気ガスＧの侵入を防止することができる。

【0039】

また、供給溝１１の深さは、動圧発生溝１２Ａ，１２Ｂよりも深く形成されているため、シャフト１００の高速回転時において、供給溝１１と動圧発生溝１２Ａ，１２Ｂとの間の内部差圧が大きくなっても流体導入路１０から導入された空気Ｆが供給溝１１の底側に潤沢に残りやすくするため、動圧発生溝１２Ａ，１２Ｂに空気Ｆを安定して供給することができる。

【0040】

また、固定密封環３１に流体導入路１０、供給溝１１および動圧発生溝１２Ａ，１２Ｂが集約して形成されるため、回転密封環２１と合わせてメカニカルシール１の製造が容易となる。さらに、流体導入路１０から導入される空気Ｆが摺動面２１ａ，３１ａ間を跨ぐことなく、供給溝１１および動圧発生溝１２Ａ，１２Ｂに供給されることとなるため、供給効率が高く、かつ摺動面２１ａ，３１ａ同士の軸合わせの精度を必要としない。

【0041】

また、供給溝１１は、環状に形成されているため、摺動面２１ａ，３１ａ間において、流体導入路１０から導入された空気Ｆが供給溝１１により周方向に供給されやすく、かつ供給溝１１が径方向に介在することにより潤滑油Ｌ側に高圧の排気ガスＧが侵入し難い。

【0042】

尚、流体導入路１０から導入された空気Ｆによって供給溝１１よりも高圧の排気ガスＧ側に流体膜を形成することで、潤滑油Ｌ側への高圧の排気ガスＧの侵入を防止する効果については達成できるため、図５の変形例１に示されるように、固定密封環３１には、潤滑油Ｌ方向に延びる動圧発生溝１２Ｂは省略してもよい。

【0043】

また、高圧の排気ガスＧ方向に延びる動圧発生溝２２Ａは、図６の変形例２に示されるように、幅狭にし、かつ周方向に配置される数を多くしてもよい。これによれば、周方向により均等に動圧を発生させることができる。

【0044】

また、動圧発生溝３２Ａは、図７の変形例３に示されるように、固定密封環３１の内径縁部に近接させて形成されていてもよい。これによれば、流体導入路１０から導入された外気により形成される流体膜を高圧の排気ガスＧ側に近接させ、摺動面２１ａ，３１ａ間に介在する潤滑油へのコンタミの影響を防止できる。

【実施例2】

【0045】

次に、実施例２に係るメカニカルシールにつき、図８と図９を参照して説明する。尚、前記実施例に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。

【0046】

図８と図９に示されるように、メカニカルシールを構成する固定密封環３１’には、その摺動面３１ａ’側に開口する流体導入路１０’が形成されている。一方、回転密封環２１’には、摺動面２１ａ’の径方向略中央部に形成される環状の供給溝１１’と、供給溝１１’から内周側、すなわち高圧流体側としての高圧の排気ガスＧ側に延びる複数の動圧発生溝１２Ａ’と、供給溝１１’から外周側、すなわち潤滑流体側としての潤滑油Ｌ側に延びる複数の動圧発生溝１２Ｂ’と、有している。そして、固定密封環３１’に形成された流体導入路１０’は、流体導入路の開口としての出口側の開口部１０ｂ’が摺動面３１ａ上に開放し、且つ回転密封環２１’の供給溝１１’に対向し連通している。よってこのような構成であっても、流体導入路１０’から供給溝１１’、動圧発生溝１２Ａ’、動圧発生溝１２Ｂ’に空気Ｆを導入することができ、実施例１と同様の効果を奏することができる。

【0047】

以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではない。

【0048】

例えば、前記実施例においてメカニカルシールは、インサイド・静止型のメカニカルシールを例に説明したが、摺動面の内周から外周方向へ向かって漏れようとする液体をシールする形式であるアウトサイド型のメカニカルシールにも適用可能である。

【0049】

また、前記実施例において、流体導入路１０から空気Ｆ（外気）が導入される態様について説明したが、これに限らず、流体導入路１０から導入される流体は、窒素ガス等の空気以外の流体であってもよい。また、流体導入路１０から導入される流体は、ハウジング１３０の外部から取り込まれるものに限らず、例えばコンプレッサハウジング１３３内の空気Ａが導入されてもよい。

【0050】

また、前記実施例では、流体導入路１０は、摺動面３１ａ側に一箇所のみ形成されるものとして説明したが、これに限らず、摺動面３１ａに複数箇所形成されていてもよく、さらに、固定密封環３１には一本の流体導入路１０から分岐しての複数の開口部１０ｂが設けられる構成であってもよい。

【0051】

また、供給溝は、環状に形成されるものに限らず、周方向に分断されていてもよい。

【0052】

また、流体導入溝１４は固定密封環３１に形成されていてもよい。さらに、前記実施例では、流体導入溝１４を備えることで、回転密封環２１と固定密封環３１の摺動面２１ａ，３１ａに潤滑油Ｌを積極的に導入することで、潤滑性を向上させているが、流体導入溝１４を備えずとも、流体圧力により摺動面２１ａ，３１ａ間に潤滑油Ｌを導入させることは可能であるため、流体導入溝１４を省略した構成であってもよい。

【0053】

また、前記実施例においてメカニカルシールは、ターボチャージャＴに組み込まれる構成で説明したが、メカニカルシールが利用される対象はターボチャージャＴに限らず、排気ガスや蒸気等の高圧流体を利用して回転する部品に用いることができ、特に摺動面の内外の一方に潤滑流体を配し、固定密封環および回転密封環の摺動面間に潤滑流体を介在させることにより、潤滑性を確保しながら、摺動面の内外の他方に高圧流体が配されるような、様々な装置に用いることができる。

【符号の説明】

【0054】

１ メカニカルシール
１０ 流体導入路
１０ｂ 開口部
１１ 供給溝
１２Ａ 動圧発生溝
１２Ｂ 動圧発生溝
１４ 流体導入溝
２１ 回転密封環
２１ａ 摺動面
３１ 固定密封環
３１ａ 摺動面
１００ シャフト
Ｆ 空気
Ｇ 排気ガス（高圧流体）
Ｌ 潤滑油（潤滑流体）
Ｔ ターボチャージャ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】