特許 7391487 摺動部品

(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】2023-11-27

(45)【発行日】2023-12-05

(54)【発明の名称】摺動部品

(51)【国際特許分類】

   F16J 15/34 20060101AFI20231128BHJP

   F16C 17/04 20060101ALI20231128BHJP

【ＦＩ】

F16J15/34 G

F16C17/04 Z

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2021543709

(86)(22)【出願日】2020-08-25

(86)【国際出願番号】 JP2020032010

(87)【国際公開番号】W WO2021044904

(87)【国際公開日】2021-03-11

【審査請求日】2023-02-20

(31)【優先権主張番号】P 2019159594

(32)【優先日】2019-09-02

(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】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】100195833

【弁理士】

【氏名又は名称】林 道広

(72)【発明者】

【氏名】岡 昌男

【審査官】大谷 謙仁

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１８／１３９２３１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１４／１０３６３１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開昭６３－１９０９７５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｊ １５／３４

Ｆ１６Ｃ １７／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一対の密封環が相対回転するように配置された摺動部品であって、
前記密封環の摺動面には、対向する摺動面に接触可能な周方向に延びるランドと、軸方向に凹み内径側に延び内径側に開放された内凹部と、軸方向に凹み外径側に延び外径側に開放された外凹部と、が形成されており、
前記内凹部は内径側に向かうにつれて幅広に、かつ、内径側に向かって周方向時計回り方向にも反時計回り方向にも広がるように形成されているとともに、前記外凹部は外径側に向かうにつれて幅広に、かつ、外径側に向かって周方向時計回り方向にも反時計回り方向にも広がるように形成されている摺動部品。

【請求項2】

一対の密封環が相対回転するように配置された摺動部品であって、
前記密封環の摺動面には、対向する摺動面に接触可能な周方向に延びるランドと、軸方向に凹み内径側に延び内径側に開放された内凹部と、軸方向に凹み外径側に延び外径側に開放された外凹部と、が形成されており、
前記内凹部および前記外凹部はそれぞれ径線を基準として線対称形状である摺動部品。

【請求項3】

前記内凹部と前記外凹部とは周方向にオーバーラップしている請求項１または２に記載の摺動部品。

【請求項4】

前記内凹部の外端と前記外凹部の内端とは周方向に一致している請求項１または２に記載の摺動部品。

【請求項5】

前記内凹部と前記外凹部とは周方向に交互に等配されている請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の摺動部品。

【請求項6】

前記内凹部および前記外凹部は、それぞれの周縁が湾曲している請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の摺動部品。

【請求項7】

前記ランド、前記内凹部および前記外凹部は、一方の前記密封環に形成されている請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の摺動部品。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、相対回転する摺動部品に関し、例えば自動車、一般産業機械、あるいはその他のシール分野の回転機械の回転軸を軸封する軸封装置に用いられる摺動部品、または自動車、一般産業機械、あるいはその他の軸受分野の機械の軸受に用いられる摺動部品に関する。

【背景技術】

【0002】

軸封装置や軸受に用いられる摺動部品は摺動面を平滑に形成することで耐久性やエネルギ損失を少なくしている。例えば、被密封流体の漏れを防止する軸封装置として、メカニカルシールは、相対回転し摺動面同士が摺動する一対の環状の密封環を備えている。このようなメカニカルシールの一例として、特許文献１には、静止密封環および回転密封環を有し、一方の密封環の摺動面に多数のディンプルが形成されたものが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－２０７２０９号公報（第５頁、第１図）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１のような摺動部品は、使用時にディンプルに被密封流体が保持されることで、摺動面間に被密封流体が介在し摺動面間において発生する摩擦力が軽減されており、それぞれの摺動面が摩耗し難くなっている。また、摺動面は微視的には凹凸形状をなしており凸部の一部が欠損することで微細な摩耗粉が発生し、これらの摩耗粉はいずれかのディンプルに流入し回収されるようになっている。一方、微視的には摺動面は物理的・化学的に安定した表層を形成しているが、一部が欠損した凸部の欠損箇所は、摺動部品の基部が剥き出しとなり、表層に比べ活性を有し他の部材、例えば欠損した摩耗粉と結合し易い状態となっている。また、ディンプル内に回収された摩耗粉は、摺動部品同士の相対移動によって当該ディンプルから再び摺動面間に流出し得るため、摺動面間に残留しやすく、他の箇所の摺動面に堆積箇所を生じせしめ結果として摺動面が損傷しやすい虞があった。

【0005】

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、摺動面の損傷を低減可能な摺動部品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】

前記課題を解決するために、本発明の摺動部品は、
一対の密封環が相対回転するように配置された摺動部品であって、
前記密封環の摺動面には、対向する摺動面に接触可能な周方向に延びるランドと、軸方向に凹み内径側に延び内径側に開放された内凹部と、軸方向に凹み外径側に延び外径側に開放された外凹部と、が形成されている。
これによれば、周方向において内凹部および外凹部が少なくとも配置されているので、一対の密封環の相対回転に伴ってランドで発生した摩耗粉は相対回転に伴って移動し、内凹部または外凹部に回収され外部に迅速に排出される。このことから、摺動面の損傷を低減することができる。

【0007】

前記内凹部と前記外凹部とは周方向にオーバーラップしていてもよい。
これによれば、ランドで欠損した摩耗粉は一対の密封環の相対回転に伴って内凹部または外凹部に確実に回収されやすい。

【0008】

前記内凹部の外端と前記外凹部の内端とは周方向に一致していてもよい。
これによれば、ランドで欠損した摩耗粉は一対の密封環の相対回転に伴って内凹部または外凹部に確実に回収されやすい。

【0009】

前記内凹部と前記外凹部とは周方向に交互に等配されていてもよい。
これによれば、ランドで欠損した摩耗粉は一対の密封環の相対回転に伴って内凹部または外凹部に確実に回収されやすい。

【0010】

前記内凹部および前記外凹部はそれぞれ径線を基準として線対称形状であってもよい。
これによれば、いずれの回転方向であっても摩耗粉を確実に回収できる。

【0011】

前記内凹部は内径側に向かうにつれて幅広に形成されているとともに、前記外凹部は外径側に向かうにつれて幅広に形成されていてもよい。
これによれば、内凹部に回収された摩耗粉を摺動面よりも内径側に排出しやすくなっているとともに、外凹部に回収された摩耗粉を摺動面よりも外径側に排出しやすくなっている。

【0012】

前記内凹部および前記外凹部は、それぞれの周縁が湾曲していてもよい。
これによれば、内凹部または外凹部に回収された摩耗粉を円滑に摺動面の内径側または外径側に放出しやすくなる。

【0013】

前記ランド、前記内凹部および前記外凹部は、一方の前記密封環に形成されていてもよい。
これによれば、ランド、内凹部および外凹部の相対位置がずれないので構造が単純であるばかりか、確実に内径側と外径側との間を密封できる。

【0014】

前記ランドは、周方向に亘って延設されていてもよい。
これによれば、シール性を向上させることができる。

【0015】

前記内凹部および外凹部は、それぞれ軸方向の寸法よりも周方向の寸法の方が長寸となっていてもよい。
これによれば、内凹部または外凹部に回収された摩耗粉を摺動面の内径側または外径側に放出しやすくなる。

【0016】

前記ランドは、ＤＬＣ（Diamond Like Carbon）膜またはＴｉＮ膜で形成されていてもよい。
これによれば、ランドの高さを形成することが可能であるとともに摺動面間で発生する摩擦係数を低減しやすい。

【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の一例を示す縦断面図である。

【図2】（ａ）は、静止密封環の摺動面を軸方向から見た図であり、（ｂ）は、静止密封環の摺動面において回転密封環の摺動面と対向する領域を説明するための図である。

【図3】（ａ）は図２（ａ）のα－α断面図であり、（ｂ）は図２（ａ）のβ－β断面図であり、（ｃ）は図２（ａ）のγ－γ断面図である。

【図4】（ａ）～（ｄ）は、摺動面の表面が削れた状態を微視的に示す模式図である。

【図5】（ａ）～（ｅ）は、摩耗粉の排出を説明する模式図である。

【図6】（ａ）は、本発明の実施例２における静止密封環の摺動面を軸方向から見た図であり、（ｂ）は、本発明の実施例２における静止密封環の摺動面において回転密封環の摺動面と対向する領域を説明するための図である。

【図7】（ａ）は、本発明の実施例３における静止密封環の摺動面を軸方向から見た図であり、（ｂ）は、本発明の実施例３における静止密封環の摺動面において回転密封環の摺動面と対向する領域を説明するための図である。

【図8】（ａ）は、本発明の実施例４における静止密封環の摺動面を軸方向から見た図であり、（ｂ）は、本発明の実施例４における静止密封環の摺動面において回転密封環の摺動面と対向する領域を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

本発明に係る摺動部品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に係る摺動部品につき、図１から図５を参照して説明する。尚、本実施例においては、摺動部品がメカニカルシールである形態を例に挙げ説明する。また、メカニカルシールを構成する密封環の外径側を被密封流体側としての被密封液体側（高圧側）、内径側を漏れ側としての大気側（低圧側）として説明する。また、説明の便宜上、図面において、摺動面に形成される凹部にドットを付すこともある。

【0020】

図１に示される一般産業機械用のメカニカルシール１は、摺動面の外径側から内径側に向かって漏れようとする被密封液体Ｌを密封するインサイド形のものであって、被取付機器のハウジング４に非回転状態かつ軸方向移動可能な状態で設けられた摺動部品である円環状の密封環としての静止密封環５と、高圧流体側のポンプインペラ（図示省略）を駆動させる回転軸８側にスリーブ２を介してこの回転軸８と一体的に回転可能な状態に設けられた摺動部品である円環状の密封環としての回転密封環３と、を有している。

【0021】

静止密封環５と回転密封環３とは、静止密封環５を軸方向に付勢するスプリング６およびベローズ７によって、静止密封環５の摺動面Ｓ１と回転密封環３の摺動面Ｓ２とが互いに密接摺動するようになっている。尚、回転密封環３の摺動面Ｓ２は平坦面となっており、この平坦面には溝等の凹部が設けられていない。

【0022】

図２，３に示されるように、静止密封環５は、基材Ｂが硬質セラミックス（窒化珪素，ジルコニア，アルミナ，ＳｉＣ等）で形成されており、平坦な回転密封環３との対向面ＢａにＤＬＣ（Diamond Like Carbon）膜Ｆが成膜されている。本実施例において、ＤＬＣ膜Ｆは略同幅の波形形状が環状に形成されており、摺動面Ｓ１のランド９を周方向に亘って構成している。尚、ＤＬＣ膜に限らず、ＴｉＮ（窒化チタン）膜が製膜されていてもよい。さらに尚、回転密封環３の摺動面Ｓ２にＤＬＣ膜が一面に成膜されていてもよい。

【0023】

図２に示されるように、静止密封環５の摺動面Ｓ１のランド９以外の箇所は、複数の内凹部１１および複数の外凹部１２が周方向に等配されている。すなわち、摺動面Ｓ１はランド９、内凹部１１および外凹部１２により構成されており、ランド９は摺動面Ｓ１の接触領域であり、内凹部１１および外凹部１２は摺動面Ｓ１の非接触領域である。

【0024】

内凹部１１は、ランド９の上面よりも軸方向に凹み、摺動面Ｓ１の径方向に延びる一点鎖線で示す径線Ｄ１を基準とした軸方向視二次曲線ないし双曲線によって囲まれる形状をなしており、静止密封環５の内径側に開放する開口部１１ａと、ランド９の内径側の周縁としての周壁１１ｂと、周壁１１ｂに略直行して内径側に延びるとともにランド９の上面と平行な基材Ｂ（図３参照。）の上面により形成される底壁１１ｃとによって区画されている。内凹部１１の最も外径側を外端としての閉塞端１１ｄと称する。また、内凹部１１は、ランド９の上面から底壁１１ｃまでの軸方向の寸法Ｙ１（図３（ａ）参照。）よりも、回転密封環３の摺動面Ｓ２と対向する領域の内径側境界の周方向の寸法Ｘ１（図２（ｂ）参照。）の方が長寸（Ｘ１＞Ｙ１）となっている。

【0025】

外凹部１２は、ランド９の上面よりも軸方向に凹み、摺動面Ｓ１の径方向に延びる一点鎖線で示す径線Ｄ２を基準とした軸方向視二次曲線ないし双曲線によって囲まれる形状をなしており、静止密封環５の外径側に開放する開口部１２ａと、ランド９の外径側の周縁としての周壁１２ｂと、周壁１２ｂに略直行して外径側に延びるとともにランド９の上面と平行な基材Ｂ（図３参照。）の上面により形成される底壁１２ｃとによって区画されている。外凹部１２の最も内径側を内端としての閉塞端１２ｄと称する。また、外凹部１２は、ランド９の上面から底壁１２ｃまでの軸方向の寸法Ｙ２（図３（ｂ）参照。）よりも、回転密封環３の摺動面Ｓ２と対向する領域の外径側境界の周方向の寸法Ｘ２（図２（ｂ）参照。）の方が長寸（Ｘ２＞Ｙ２）となっている。尚、外凹部１２の閉塞端１２ｄは、内凹部１１の閉塞端１１ｄよりも内径側に位置しており、すなわち内凹部１１と外凹部１２とは周方向にオーバーラップしている。

【0026】

また、図２（ａ）を参照し、静止密封環５の摺動面Ｓ１は、回転密封環３の摺動面Ｓ２（図３（ａ）参照。）よりも径方向幅が広い。このことから、回転密封環３が相対回転したときに、回転密封環３が一時的に径方向にずれが生じても、回転密封環３の摺動面Ｓ２の全面に静止密封環５の摺動面Ｓ１のランド９、内凹部１１および外凹部１２が位置する状態で摺動させることができる。

【0027】

次に、摺動面Ｓ１，Ｓ２同士の摩耗により発生する摩耗粉１０が排出される動作について説明する。摺動面Ｓ１，Ｓ２は微視的には凹凸形状をなしており、図４（ａ）に示されるように、回転密封環３が静止密封環５に対して矢印の方向に相対回転すると摺動面Ｓ１のランド９の凸部１３と摺動面Ｓ２の凸部１５とが接触する。尚、摺動面Ｓ１，Ｓ２は微視的には物理的・化学的に安定した（すなわち不活性化された）表層を形成しており、この表層を図４においてハッチングで示す。

【0028】

次いで図４（ｂ），図５（ａ）に示されるように、凸部１３，１５同士が接触した後、一方（ここでは回転密封環３側とする。）の凸部１３の一部が欠損することで微細な摩耗粉１０が発生することがある。このとき、凸部１３の欠損箇所１４は不活性化された表面が無くなり回転密封環３の深部が表出し、他の素材と結合し易い状態（すなわち活性化された状態。）となり、例えば回転密封環３がＳｉＣにより形成されている場合、摺動面Ｓ２の表面の凸部１３が欠損することで当該欠損箇所の端面はＳｉ－のようないわゆる結合の手を有した状態となる。

【0029】

また、摩耗粉１０は、図４（ｃ），図５（ｂ）に示されるように、回転密封環３の回転とともに被密封液体Ｌによって矢印方向へと流され、摺動面Ｓ１のランド９から非接触領域（図５では外凹部１２）へと移動したのち、被密封液体Ｌの流れとともに被密封液体側へと移動し回転密封環３の外部へ排出される（図５（ｃ）～（ｅ）参照）。これによれば、ランド９の摩耗粉１０が外凹部１２に回収され外部に迅速に排出されるため、摩耗粉１０の欠損箇所１４での堆積を防止できる。

【0030】

このとき、図４（ｄ）に示されるように、凸部１３の一部が欠損して活性化層が露出された欠損箇所１４は、被密封液体Ｌに晒された状態でしばらくの間摺動することで、熱的・機械的・化学的な作用によって当該欠損箇所の周囲の表層と略同じ構造となり不活性化される。そのため、仮に摩耗粉１０がランド９を漂っていたとしても、欠損箇所１４が時間経過とともに不活性化されるため、摩耗粉１０が欠損箇所１４に付着しにくい。尚、摺動面Ｓ１のランド９のＤＬＣ膜Ｆから摩耗粉が発生した場合でも同様である。

【0031】

以上説明したように、静止密封環５の摺動面Ｓ１には、対向する摺動面Ｓ２に接触可能な周方向に延びるランド９と、軸方向に凹み内径側に延び内径側に開放された内凹部１１と、軸方向に凹み外径側に延び外径側に開放された外凹部１２と、が形成されていることから、周方向において内凹部１１および外凹部１２が少なくとも配置されているので、回転密封環３および静止密封環５の相対回転に伴ってランド９で発生した摩耗粉１０は相対回転に伴って移動し、内凹部１１または外凹部１２に回収され外部に迅速に排出される。このことから、摺動面Ｓ１，Ｓ２の損傷を低減することができる。

【0032】

また、内凹部１１と外凹部１２とは周方向にオーバーラップしているため、ランド９で欠損した摩耗粉１０は回転密封環３および静止密封環５の相対回転に伴って内凹部１１または外凹部１２に確実に回収されやすい。

【0033】

また、内凹部１１と外凹部１２とは周方向に交互に等配されているため、ランド９で欠損した摩耗粉１０は回転密封環３および静止密封環５の相対回転に伴って内凹部１１または外凹部１２に確実に回収されやすい。

【0034】

また、内凹部１１および外凹部１２はそれぞれ径線Ｄ１，Ｄ２を基準として線対称形状であるため、いずれの回転方向であっても摩耗粉１０を確実に回収できる。

【0035】

また、内凹部１１は内径側に向かうにつれて幅広に形成されているとともに、外凹部１２は外径側に向かうにつれて幅広に形成されているため、内凹部１１に回収された摩耗粉１０を摺動面Ｓ１よりも内径側に排出しやすくなっているとともに、外凹部１２に回収された摩耗粉１０を摺動面Ｓ２よりも外径側に排出しやすくなっている。

【0036】

また、内凹部１１および外凹部１２は、それぞれの周壁１１ｂ，１２ｂが湾曲しているため、内凹部１１または外凹部１２に回収された摩耗粉１０を円滑に摺動面Ｓ１の内径側または外径側に放出しやすくなっている。

【0037】

また、ランド９は、周方向に亘って延設されているため、シール性を向上させることができる。

【0038】

また、内凹部１１および外凹部１２は、それぞれ軸方向の寸法Ｙ１，Ｙ２よりもそれぞれの回転密封環３の摺動面Ｓ２と対向する領域の境界の周方向の寸法Ｘ１，Ｘ２の方が長寸（Ｘ１＞Ｙ１，Ｘ２＞Ｙ２）となっているため、内凹部１１または外凹部１２に回収された摩耗粉１０を摺動面Ｓ１の内径側または外径側に放出しやすくなっている。

【0039】

また、ランド９は、ＤＬＣ膜ＦまたはＴｉＮ膜で形成されているため、ランド９の高さを極低く形成することが可能であるとともに回転密封環３および静止密封環５間で発生する摩擦係数を低減しやすい。また、摺動面Ｓ１の内凹部１１および外凹部１２が浅く形成されるため、外部からの異物の混入を抑制できる。

【実施例2】

【0040】

実施例２に係るメカニカルシールにつき、図６を参照して説明する。尚、前記実施例１と同一構成で重複する構成の説明を省略する。

【0041】

本実施例２のメカニカルシール１０１において、図６に示されるように、静止密封環１０５の摺動面Ｓ３のランド１０９以外の箇所は、複数の内凹部１１１および複数の外凹部１１２が周方向に等配されている。内凹部１１１は、摺動面Ｓ３の径方向に延びる一点鎖線で示す径線Ｄ３を基準とした軸方向視略半円によって囲まれる形状をなしており、静止密封環１０５の内径側に開放する開口部１１１ａと、ランド１０９の内径側周縁をなす円弧状の周壁１１１ｂと、周壁１１１ｂに略直行して内径側に延びるとともにランド１０９の上面と平行な基材Ｂの上面により形成される底壁１１１ｃとによって区画されている。内凹部１１１の最も外径側を閉塞端１１１ｄと称する。

【0042】

外凹部１１２は、摺動面Ｓ３の径方向に延びる一点鎖線で示す径線Ｄ４を基準とした軸方向視半円によって囲まれる形状をなしており、静止密封環１０５の外径側に開放する開口部１１２ａと、ランド１０９の外径側周縁をなす周壁１１２ｂと、周壁１１２ｂに略直行して外径側に延びるとともにランド１０９の上面と平行な基材Ｂの上面により形成される底壁１１２ｃとによって区画されている。外凹部１１２の最も内径側を閉塞端１１２ｄと称する。

【0043】

摺動面Ｓ３，Ｓ２同士の摩耗により発生する摩耗粉１０は実施例１と同様に、回転密封環３の回転とともに被密封液体Ｌによって回転方向へと流され摺動面Ｓ３のランド１０９から内凹部１１１または外凹部１１２へと移動したのち、被密封液体Ｌの流れとともに回転密封環３の外部へ排出されるようになっている。

【0044】

また、内凹部１１１の閉塞端１１１ｄと外凹部１１２の閉塞端１１２ｄとは略同心円上に配置されている。このことから、内凹部１１１の閉塞端１１１ｄと外凹部１１２の閉塞端１１２ｄとは周方向に一致しているため、ランド１０９で欠損した摩耗粉１０は回転密封環３および静止密封環１０５の相対回転に伴って内凹部１１１または外凹部１１２に確実に回収されやすい。

【実施例3】

【0045】

実施例３に係るメカニカルシールにつき、図７を参照して説明する。尚、前記実施例１と同一構成で重複する構成の説明を省略する。

【0046】

本実施例３のメカニカルシール２０１において、図７に示されるように、静止密封環２０５の摺動面Ｓ４のランド２０９以外の箇所は、複数の内凹部２１１および複数の外凹部２１２が周方向に等配されている。内凹部２１１は、摺動面Ｓ４の径方向に延びる一点鎖線で示す径線Ｄ５を基準とした軸方向略矩形状に囲まれる形状をなしており、静止密封環２０５の内径側に開放する開口部２１１ａと、ランド２０９の内径側周縁をなす周壁２１１ｂ，２１１ｂ’，２１１ｂ’’と、周壁２１１ｂ，２１１ｂ’，２１１ｂ’’に略直行して内径側に延びるとともにランド２０９の上面と平行な基材Ｂの上面により形成される底壁２１１ｃとによって区画されている。内凹部２１１の最も外径側を閉塞端２１１ｄと称する。

【0047】

外凹部２１２は、摺動面Ｓ４の径方向に延びる一点鎖線で示す径線Ｄ６を基準とした軸方向矩形状に囲まれる形状をなしており、静止密封環２０５の外径側に開放する開口部２１２ａと、ランド２０９の外径側周縁をなす周壁２１２ｂ，２１２ｂ’，２１２ｂ’’と、周壁２１２ｂ，２１２ｂ’，２１２ｂ’’に略直行して外径側に延びるとともにランド２０９の上面と平行な基材Ｂの上面により形成される底壁２１２ｃとによって区画されている。外凹部２１２の最も内径側を閉塞端２１２ｄと称する。

【0048】

摺動面Ｓ４，Ｓ２同士の摩耗により発生する摩耗粉１０は実施例１と同様に、回転密封環３の回転とともに被密封液体Ｌによって回転方向へと流され摺動面Ｓ４のランド２０９から内凹部２１１または外凹部２１２へと移動したのち、被密封液体Ｌの流れとともに回転密封環３の外部へ排出されるようになっている。

【0049】

また、内凹部２１１の閉塞端２１１ｄと外凹部２１２の閉塞端２１２ｄとは略同心円上に配置されている。このことから、内凹部２１１の閉塞端２１１ｄと外凹部２１２の閉塞端２１２ｄとは周方向に一致しているため、ランド２０９で欠損した摩耗粉１０は回転密封環３および静止密封環２０５の相対回転に伴って内凹部２１１または外凹部２１２に確実に回収されやすい。

【実施例4】

【0050】

実施例４に係るメカニカルシールにつき、図８を参照して説明する。尚、前記実施例１と同一構成で重複する構成の説明を省略する。

【0051】

本実施例４のメカニカルシール３０１において、図８に示されるように、静止密封環３０５の摺動面Ｓ５の径方向幅は回転密封環３の摺動面Ｓ２の径方向幅と略同一となっており、摺動面Ｓ５のランド３０９以外の箇所は、複数の内凹部３１１および複数の外凹部３１２が周方向に等配されている。内凹部３１１は、摺動面Ｓ５の径方向に延びる一点鎖線で示す径線Ｄ７を基準とした軸方向略矩形状に囲まれる形状をなしており、静止密封環３０５の内径側に開放する開口部３１１ａと、ランド３０９の内径側周縁をなす周壁３１１ｂ，３１１ｂ’，３１１ｂ’’と、周壁３１１ｂ，３１１ｂ’，３１１ｂ’’に略直行して内径側に延びるとともにランド３０９の上面と平行な基材Ｂの上面により形成される底壁３１１ｃとによって区画されている。内凹部３１１の最も外径側を閉塞端３１１ｄと称する。

【0052】

外凹部３１２は、摺動面Ｓ５の径方向に延びる一点鎖線で示す径線Ｄ８を基準とした軸方向矩形状に囲まれる形状をなしており、静止密封環３０５の外径側に開放する開口部３１２ａと、ランド３０９の外径側周縁をなす周壁３１２ｂ，３１２ｂ’，３１２ｂ’’と、周壁３１２ｂ，３１２ｂ’，３１２ｂ’’に略直行して外径側に延びるとともにランド３０９の上面と平行な基材Ｂの上面により形成される底壁３１２ｃとによって区画されている。外凹部３１２の最も内径側を閉塞端３１２ｄと称する。

【0053】

摺動面Ｓ５，Ｓ２同士の摩耗により発生する摩耗粉１０は実施例１と同様に、回転密封環３の回転とともに被密封液体Ｌによって回転方向へと流され摺動面Ｓ５のランド３０９から内凹部３１１または外凹部３１２へと移動したのち、被密封液体Ｌの流れとともに回転密封環３の外部へ排出されるようになっている。

【0054】

また、内凹部３１１の閉塞端３１１ｄと外凹部３１２の閉塞端３１２ｄとは略同心円上に配置されている。このことから、内凹部３１１の閉塞端３１１ｄと外凹部３１２の閉塞端３１２ｄとは周方向に一致しているため、ランド３０９で欠損した摩耗粉１０は回転密封環３および静止密封環３０５の相対回転に伴って内凹部３１１または外凹部３１２に確実に回収されやすい。

【0055】

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く、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。

【0056】

例えば、摺動面にＤＬＣ膜Ｆを設けることでランドを構成すると説明したが、これに限らず摺動面に削り加工を施し凹部を形成してランドを構成してもよい。

【0057】

また、ランド、内凹部および外凹部は、静止密封環に形成されていると説明したが、これに限らずランド、内凹部および外凹部が回転密封環または静止密封環の一方に形成されていなくてもよいが、好ましくは回転密封環または静止密封環の一方に形成されているのがよい。この場合、ランド、内凹部および外凹部の相対位置がずれないので構造が単純であるばかりか、確実に内径側と外径側との間を密封できる。

【0058】

また、実施例１において内凹部１１と外凹部１２とは周方向にオーバーラップし、実施例２～実施例４において内凹部の閉塞端と外凹部の閉塞端とは周方向に一致していると説明したが、これに限らず、実施例１において内凹部の閉塞端と外凹部の閉塞端とは周方向に一致していてもよいし、実施例２～実施例４において内凹部の閉塞端と外凹部の閉塞端とは周方向にオーバーラップしていてもよい。さらに、実施例１～実施例４において、内凹部と外凹部とは周方向にオーバーラップも閉塞端同士の一致もしない構成であってもよい。

【0059】

また、内凹部および外凹部の形状は、各実施例で挙げられた形状に限らず、例えば軸方向視略三角形であってもよい。

【0060】

また、内凹部および外凹部の数は、図２，図６～図８に示された数に限らずいくつでもよい。

【0061】

また、複数の内凹部および複数の外凹部は、周方向に等配されていると説明したが、これに限らず周方向に等配されていなくてもよい。

【0062】

また、複数の内凹部および複数の外凹部は、周方向に交互に配置されていると説明したが、これに限らず例えば周方向に順に内凹部、内凹部、外凹部、外凹部、…と配置されていてもよい。

【0063】

また、ランドに正圧や負圧を発生させるための溝や、潤滑性を良化させるためのディンプルが設けられていてもよい。

【符号の説明】

【0064】

１ メカニカルシール
２ スリーブ
３ 回転密封環（密封環）
４ ハウジング
５ 静止密封環（密封環）
６ スプリング
７ ベローズ
８ 回転軸
９ ランド
１０ 摩耗粉
１１ 内凹部
１１ｂ 周壁（周縁）
１１ｄ 閉塞端（外端）
１２ 外凹部
１２ｂ 周壁（周縁）
１２ｄ 閉塞端（内端）
１４ 欠損箇所
１０１ メカニカルシール
１０５ 静止密封環
１０９ ランド
１１１ 内凹部
１１２ 外凹部
２０１ メカニカルシール
２０５ 静止密封環
３０９ ランド
３１１ 内凹部
３１２ 外凹部
４０１ メカニカルシール
４０５ 静止密封環
４０９ ランド
４１１ 内凹部
４１２ 外凹部
Ａ 大気側（低圧側）
Ｂ 基板
Ｂａ 対向面
Ｄ１～Ｄ８ 径線
Ｆ ＤＬＣ膜
Ｌ 被密封液体
Ｍ 被密封液体側（高圧側）
Ｓ１～Ｓ５ 摺動面
Ｘ１，Ｘ２ 周方向の寸法
Ｙ１，Ｙ２ 軸方向の寸法

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】