特許 7419346 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】2024-01-12

(45)【発行日】2024-01-22

(54)【発明の名称】摺動部品

(51)【国際特許分類】

   F16J 15/34 20060101AFI20240115BHJP

   F16C 17/04 20060101ALI20240115BHJP

【ＦＩ】

F16J15/34 G

F16J15/34 H

F16C17/04 A

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021509249

(86)(22)【出願日】2020-03-18

(86)【国際出願番号】 JP2020011926

(87)【国際公開番号】W WO2020196145

(87)【国際公開日】2020-10-01

【審査請求日】2022-09-20

(31)【優先権主張番号】P 2019054193

(32)【優先日】2019-03-22

(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】宮崎 紗和花

(72)【発明者】

【氏名】井上 裕貴

(72)【発明者】

【氏名】根岸 雄大

(72)【発明者】

【氏名】前谷 優貴

【審査官】羽鳥 公一

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１７／０６１４０６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１４／１７４７２５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】実開昭５２－１４３５７１（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｃ １７／００－１７／２６

Ｆ１６Ｃ ３３／００－３３／２８

Ｆ１６Ｊ １５／３４－１５／３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転機械の相対回転する箇所に配置される環状の摺動部品であって、前記摺動部品の摺動面には、開口部を通じて被密封流体側に連通する導入溝部と、該導入溝部に連通して前記摺動部品が相対回転する周方向に延設される動圧発生溝部と、から構成される動圧発生機構が、周方向に複数並設されており、
前記導入溝部の前記動圧発生溝部との境界側に位置する境界壁は、該境界壁の少なくとも前記開口部側が前記摺動部品の径方向において前記動圧発生溝部側に傾斜して被密封流体側に延設された傾斜面を有している摺動部品。

【請求項2】

前記傾斜面は、前記動圧発生溝部側から前記被密封流体側に向けて平坦状の面から成る請求項１に記載の摺動部品。

【請求項3】

前記境界壁は、前記傾斜面よりも前記動圧発生溝部側に、径方向に延設された放射面を有している請求項１に記載の摺動部品。

【請求項4】

前記導入溝部は、前記被密封流体側に連通する開口部側が前記動圧発生溝部側よりも幅狭に形成されている請求項１ないし３のいずれかに記載の摺動部品。

【請求項5】

周方向に沿って複数並設された前記導入溝部は、無端状に延設された環状溝を介し互いに連通している請求項１ないし４のいずれかに記載の摺動部品。

【請求項6】

前記導入溝部は、前記被密封流体側且つ外径側に連通している請求項１ないし５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】

被密封液体の漏れを防止する軸封装置として例えば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摺動部品を備えている。このようなメカニカルシールにおいて、近年においては環境対策等のために摺動により失われるエネルギーの低減が望まれており、摺動部品の摺動面に高圧の被密封液体側に連通するとともに摺動面において一端が閉塞する正圧発生溝を設けているものがある。

【0003】

例えば、特許文献１に示されるメカニカルシールは、一方の摺動部品の摺動面において、径方向に延び被密封液体側に連通する導入溝部と、該導入溝部に連通して相対回転方向に延設される動圧発生溝部とから構成される動圧発生機構が、周方向に沿って複数並設されている。これによれば、摺動部品の相対回転時には、被密封液体が導入溝部を経て動圧発生溝部に導入され、動圧発生溝部の相対回転方向の端部の壁部に被密封液体が集中して正圧が発生して摺動面同士が離間するとともに、摺動面に被密封液体の液膜が形成されることで潤滑性が向上し、低摩擦化を実現している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開平５－６０２４７号公報（第３頁、第２図）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

このように、特許文献１にあっては、被密封流体を動圧発生溝の終点から摺動部品間に供給することで、摺動部品間を低摩擦化することができる一方で、被密封流体にコンタミが含まれていると、このコンタミが導入溝部内に滞留して、更に導入溝部を経て動圧発生溝部内に進入し、動圧発生溝部の特に閉塞された終点近傍に停滞・堆積されるまたは摩耗を発生させる虞がある。そのため、この摺動面間に存在するコンタミにより、摺動面が損傷し、回転機械の性能に悪影響を及ぼす虞があった。尚、本願において、「コンタミ」とはコンタミネーション（ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ）の略称であり、多細粒子状の導電性異物などの「粒子状異物」を意味する。

【0006】

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、導入溝部内に混入するコンタミの滞留を抑制し、当該コンタミの動圧発生溝部への進入を防止することで、摺動面の潤滑性能及びシール機能を良好に保つことができる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】

【0007】

前記課題を解決するために、本発明の摺動部品は、
回転機械の相対回転する箇所に配置される環状の摺動部品であって、前記摺動部品の摺動面には、開口部を通じて被密封流体側に連通する導入溝部と、該導入溝部に連通して前記摺動部品が相対回転する周方向に延設される動圧発生溝部と、から構成される動圧発生機構が、周方向に複数並設されており、
前記導入溝部の前記動圧発生溝部との境界側に位置する境界壁は、該境界壁の少なくとも開口部側が径方向を基準として前記動圧発生溝部側に傾斜して被密封流体側に延設された傾斜面を有している。
これによれば、摺動部品の相対回転時に、被密封流体に伴い導入溝部内に混入したコンタミが境界壁の傾斜面を伝って被密封流体側に排出し易くなるため、コンタミが導入溝部を経由して動圧発生溝部に進入する虞を防止し、摺動面の潤滑性能及びシール機能を良好に保つことができる。

【0008】

前記傾斜面は、前記動圧発生溝部側から前記被密封流体側に向けて平坦状の面から成っていてもよい。
これによれば、傾斜面は平坦状であるので、導入溝部内に混入したコンタミは傾斜面を伝って外部により排出され易い。

【0009】

前記境界壁は、前記傾斜面よりも前記動圧発生溝部側に、径方向に延設された放射面を有していてもよい。
これによれば、被密封流体が径方向に延設された放射面を経て動圧発生溝部に進行するため、動圧発生溝部の機能を阻害しない。

【0010】

前記導入溝部は、前記被密封流体側に連通する開口部側が前記動圧発生溝部側よりも幅狭に形成されていてもよい。
これによれば、開口部が幅狭に形成されていることで、回転に伴い流動するコンタミは流入し難い。

【0011】

周方向に沿って複数並設された前記導入溝部は、無端状に延設された環状溝を介し互いに連通していてもよい。
これによれば、導入溝部内に混入したコンタミの流動性を更に高め、周方向に複数並設されたいずれかの導入溝部を排出溝部として排出しやすくなる。

【0012】

前記導入溝部は、前記被密封流体側且つ外径側に連通していてもよい。
これによれば、遠心力が外径方向に働くため、混入したコンタミを除去しやすい。

【0013】

前記導入溝部に連通するとともに前記被密封流体側に連通する排出溝部が延設されていてもよい。
これによれば、被密封流体に伴い導入溝部内に混入するコンタミの流動性を高め、排出溝部からもコンタミを被密封流体側に排出できる。

【0014】

前記導入溝部に連通する前記排出溝部は、該導入溝部よりも下流側に並設された動圧発生機構の排出機能を備えた導入溝部であってもよい。
これによれば、導入溝部に連通する排出溝部を、その下流側の導入溝部として兼用させることで、構造をコンパクトにできる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の実施例１におけるメカニカルシールを示す縦断面図である。

【図2】静止密封環の摺動面を軸方向から見た図である。

【図3】図２のＡ－Ａ断面図である。

【図4】静止密封環の摺動面における要部拡大図である。

【図5】導入溝部内に混入したコンタミを排出する状況を示した斜視図である。

【図6】実施例１の変形例１を示す説明図である。

【図7】実施例１の変形例２を示す説明図である。

【図8】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る。

【図9】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る。

【発明を実施するための形態】

【0016】

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】

【0017】

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摺動部品の外径側を被密封液体側（高圧側）、内径側を大気側（漏れ側、低圧側）として説明する。尚、これに限らず、被密封液体側が低圧側で、漏れ側が高圧側であってもよいし、また被密封流体は、液体に限らず気体でもよく、例えば大気であっても構わない。また、説明の便宜上、図面において、摺動面に形成される溝等にドットを付すことがある。

【0018】

図１に示される一般産業機械用のメカニカルシールは、摺動面１１，２１の被密封液体側から大気側に向かって漏れようとする被密封液体Ｆを密封するインサイド形のものであって、回転軸１にスリーブ２を介して回転軸１と共に回転可能な状態で設けられた円環状の摺動部品である回転密封環２０と、被取付機器のハウジング４に固定されたシールカバー５に非回転状態且つ軸方向移動可能な状態で設けられた摺動部品としての円環状の静止密封環１０と、から主に構成され、ベローズ７によって静止密封環１０が軸方向に付勢されることにより、静止密封環１０の摺動面１１と回転密封環２０の摺動面２１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２０の摺動面２１は平坦面を成すものでも、凹み部が設けられているものでもよい。

【0019】

静止密封環１０及び回転密封環２０は、代表的にはＳｉＣ（硬質材料）同士またはＳｉＣ（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、ＳｉＣとしては、ボロン、アルミニウム、カーボン等を焼結助剤とした焼結体をはじめ、成分、組成の異なる２種類以上の相からなる材料、例えば、黒鉛粒子の分散したＳｉＣ、ＳｉＣとＳｉからなる反応焼結ＳｉＣ、ＳｉＣ－ＴｉＣ、ＳｉＣ－ＴｉＮ等があり、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。

【0020】

図２に示されるように、静止密封環１０に対して回転密封環２０が矢印で示すように相対摺動するようになっており、静止密封環１０の摺動面１１には複数の動圧発生機構１４が静止密封環１０の周方向に均等に配設されている。摺動面１１の動圧発生機構１４以外の部分、より詳しくは動圧発生機構１４よりも大気側の部分、及び周方向に隣接する動圧発生機構１４の間の部分等は、平端面を成すランド１２となっている。

【0021】

次に、動圧発生機構１４の概略について図２～図４に基づいて説明する。尚、以下、静止密封環１０及び回転密封環２０が相対的に回転したときに、図４の紙面左側を後述するレイリーステップ９Ａ内を流れる被密封液体Ｆの下流側とし、図４の紙面右側をレイリーステップ９Ａ内を流れる被密封液体Ｆの上流側として説明する。

【0022】

動圧発生機構１４は、被密封液体Ｆ側に連通する開口部１５ａを備え大気側に延びる導入溝部１５と、導入溝部１５の大気側端部から下流側に向けて静止密封環１０と同心状に周方向に延びる動圧発生溝部としてのレイリーステップ９Ａと、を備えている。また、導入溝部１５は大気側の端部が閉塞しており、その大気側端面がレイリーステップ９Ａの大気側端面と連続している。すなわち、動圧発生機構１４は、導入溝部１５、レイリーステップ９Ａにより、摺動面１１を直交する方向から見て略Ｌ字形状を成している。

【0023】

また、本実施例１の導入溝部１５は、静止密封環１０の径方向を基準としてレイリーステップ９Ａに向けて傾斜するように外径方向に延設されている。また、導入溝部１５を構成し、レイリーステップ９Ａとの境界側に位置する境界壁１８は、その全面に亘り平坦状に延設され、且つレイリーステップ９Ａ側から開口部１５ａ側に向けて、径方向を基準としてレイリーステップ９Ａ側に傾斜する傾斜面１８ａ、言い換えると内径側から外径側にいくにつれ外径側が内径側よりも下流側に位置する傾斜面１８ａから成り、該傾斜面１８ａは、導入溝部１５とレイリーステップ９Ａとの連通部分に形成される深さ方向の段差１８ｂを備えている。更に、導入溝部１５において、境界壁１８に上流側で平行に対向する対向壁１３が備えられている。尚、傾斜面１８ａは、平坦状に限らず凹状若しくは凸状に湾曲した曲面状であってもよい。

【0024】

また、レイリーステップ９Ａは、上述の通り傾斜する導入溝部１５に対応して、下流側の端部に回転方向に対して傾斜する壁部９ａが形成されている。尚、壁部９ａは、回転方向に傾斜することに限られるものではなく、例えば回転方向に対して直交していてもよいし、階段状に形成されていてもよい。

【0025】

また、導入溝部１５の深さ寸法Ｌ１０は、レイリーステップ９Ａの深さ寸法Ｌ２０よりも深くなっている（Ｌ１０＞Ｌ２０）。具体的には、本実施例１における導入溝部１５の深さ寸法Ｌ１０は、１００μｍに形成されており、レイリーステップ９Ａの深さ寸法Ｌ２０は、５μｍに形成されている。すなわち、導入溝部１５とレイリーステップ９Ａとの間には、導入溝部１５における下流側の側面とレイリーステップ９Ａの底面とにより深さ方向の段差１８ｂが形成されている。尚、導入溝部１５の深さ寸法がレイリーステップ９Ａの深さ寸法よりも深く形成されていれば、導入溝部１５及びレイリーステップ９Ａの深さ寸法は自由に変更でき、好ましくは寸法Ｌ１０は寸法Ｌ２０の５倍以上である。

【0026】

尚、レイリーステップ９Ａの底面は平坦面をなしランド１２に平行に形成されているが、平坦面に微細凹部を設けることやランド１２に対して傾斜するように形成することを妨げない。更に、レイリーステップ９Ａの周方向に延びる２つの円弧状の面はそれぞれレイリーステップ９Ａの底面に直交している。また、導入溝部１５の底面は一様深さの平坦面をなしランド１２に平行に形成されているが、平坦面に微細凹部を設けることやランド１２に対して傾斜するように形成することを妨げない。例えば、導入溝部１５の底面は、被密封液体側である開口部１５ａから大気側であるレイリーステップ９Ａに向けて浅くなるようにテーパ状若しくは段差状に構成されてもよい。更に、導入溝部１５の開口部１５ａに延びる２つの平面はそれぞれ導入溝部１５の底面に直交している。

【0027】

次いで、静止密封環１０と回転密封環２０との相対回転時の動作について説明する。まず、回転密封環２０が回転していない一般産業機械の非稼動時には、摺動面１１，２１間には摺動面１１，２１よりも被密封液体側の被密封液体Ｆが毛細管現象によって僅かに進入しているとともに、動圧発生機構１４には導入溝部１５の開口部１５ａで被密封液体側から流入した被密封液体Ｆによって満たされている。尚、被密封液体Ｆは気体と比べ粘度が高いため、一般産業機械の停止時に動圧発生機構１４から大気側に漏れ出す量は少ない。

【0028】

一般産業機械の停止時した状態から、回転密封環２０が静止密封環１０に対して相対回転（図２の黒矢印参照）すると、図４に示されるように、被密封液体側の被密封液体Ｆが矢印Ｈ１に示すように導入溝部１５から導入されるとともに、レイリーステップ９Ａによって被密封液体Ｆが回転密封環２０の回転方向に矢印Ｈ２に示すように追随移動するため、レイリーステップ９Ａ内に動圧が発生するようになる。尚、レイリーステップ９Ａの上流側に向かうにつれて漸次圧力が低くなっている。

【0029】

レイリーステップ９Ａの下流側端部である壁部９ａ近傍が最も圧力が高くなり、摺動面１１，２１同士が離間するとともに、摺動面１１に被密封液体Ｆの液膜が形成され、被密封液体Ｆは矢印Ｈ３に示すように壁部９ａ近傍からその周辺に流出する。これによれば、複数のレイリーステップ９Ａ，９Ａ，…の壁部９ａ，９ａ，…近傍で被密封液体Ｆの液膜が形成されるため、摺動面１１，２１間においていわゆる流体潤滑を成し、潤滑性が向上し、低摩擦化を実現している。このとき、上述したように特にレイリーステップ９Ａの下流側で高圧となっているため、矢印Ｈ４に示すようにレイリーステップ９Ａ近傍の被密封液体Ｆは、レイリーステップ９Ａ内に略侵入しない。

【0030】

次いで、導入溝部１５に混入したコンタミＣが排出される動作を説明する。図５に示されるように、動圧発生機構１４に被密封液体Ｆが満たされている状態で回転密封環２０が静止密封環１０に対して相対回転すると、動圧発生機構１４内の被密封液体Ｆは周方向の下流側に移動する。このとき、回転密封環２０に対向する表面側の被密封液体Ｆは矢印Ｈ６に示すようにレイリーステップ９Ａへと進入する流れが生じる一方、レイリーステップ９Ａの底面より凹み量の大きい導入溝部１５の底面側の被密封液体Ｆは矢印Ｈ７に示すように段差１８ｂによりレイリーステップ９Ａへの浸入を阻まれながら、傾斜している境界壁１８に沿って被密封液体側へ移動する流れが生じる。この矢印Ｈ７で示す流れに乗じて、導入溝部１５の開口部１５ａ近傍に混入したコンタミＣは、導入溝部１５から静止密封環１０の外部の被密封液体側に排出される。上記したように大部分のコンタミＣは、レイリーステップ９Ａに混入することなく、導入溝部１５の外部に排出される。なお、極一部のコンタミＣがレイリーステップ９Ａに混入する場合があっても、壁部９ａよりランド１２を乗り越えて、該レイリーステップ９Ａよりも下流側に並設された導入溝部１５に形成された境界壁１８に沿って外部に排出される。

【0031】

以上のように、導入溝部１５のレイリーステップ９Ａとの境界側に位置する境界壁１８は、該境界壁１８の少なくとも開口部１５ａ側が径方向を基準にレイリーステップ９Ａ側に傾斜して被密封液体側に延設された傾斜面１８ａを有している。このことから、静止密封環１０及び回転密封環２０の相対回転時に、被密封液体Ｆに伴い導入溝部１５内に混入したコンタミＣが境界壁１８の傾斜面１８ａを伝って被密封液体側に排出し易くなるため、コンタミＣが導入溝部１５を経由してレイリーステップ９Ａに進入する虞を防止し、摺動面１１，２１の潤滑性能及びシール機能を良好に保つことができる。

【0032】

また、傾斜面１８ａは、レイリーステップ９Ａ側から被密封液体側に向けて平坦状の面から成るため、導入溝部１５内に混入したコンタミＣが平坦状の傾斜面１８ａを伝って外部により排出し易い。

【0033】

また、本実施例では、摺動面の被密封液体側に高圧の被密封液体Ｆが存在するインサイド形であり、導入溝部１５は、被密封液体側且つ外径側に連通していることで、遠心力が外径方向に働くため、混入したコンタミＣを除去しやすい。

【0034】

次いで、変形例を説明する。図６に示されるように、変形例１の周方向に沿って複数並設された導入溝部１５，１５，…は、無端状に延設された環状溝１９を介し互いに連通している。これによれば、導入溝部１５内に混入したコンタミＣの流動性を更に高め、周方向に複数並設されたいずれかの導入溝部１５からコンタミＣを排出することができる。尚、環状溝１９の深さ寸法は導入溝部１５の深さ寸法と略同一である。更に、環状溝１９は無端状に限らず、少なくとも並設する２つの導入溝部１５，１５を連通するように配設されていてもよい。

【0035】

また、図７に示されるように、変形例２の環状溝１９より大気側の摺動面１１には、逆レイリーステップ１７Ｂを有する動圧発生機構１６が備えられている。これによれば、回転密封環２０が静止密封環１０に対して相対回転し逆レイリーステップ１７Ｂの上流側で負圧が発生すると、大気側に流出する被密封液体Ｆを逆レイリーステップ１７Ｂが吸い込むことにより、被密封液体Ｆの大気への漏れを低減できる。尚、図７に示されるような構造に限らず、静止密封環１０の相対回転時に環状溝１９より大気側にて負圧が発生可能な負圧発生機構が構成されていればよい。

【0036】

このように、変形例１，２において、導入溝部１５に連通するとともに被密封液体側に連通する排出機能を備えた導入溝部が延設されているため、被密封液体Ｆに伴い導入溝部１５内に混入するコンタミＣの流動性を高め、排出溝部からもコンタミＣを出せる。

【0037】

また、導入溝部１５に連通する排出機能を備えた導入溝部は、該導入溝部１５よりも下流側に並設された導入溝部１５であるため、当該排出機能を備えた導入溝部を、その下流側の導入溝部１５として兼用させることで、構造をコンパクトにできる。

【0038】

また、周方向に沿って複数並設された導入溝部１５は、無端状に延設された環状溝１９を介し互いに連通しているため、導入溝部１５内に混入したコンタミＣの流動性を更に高め、周方向に複数並設されたいずれかの導入溝部１５を排出溝部として排出しやすくなる。

【実施例2】

【0039】

次に、実施例２に係る摺動部品につき、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。

【0040】

図８に示されるように、静止密封環１０１に設けられる動圧発生機構１４１は、導入溝部１５１と、レイリーステップ９１Ａと、を備える。また、導入溝部１５１は大気側の端部が閉塞しており、その大気側端面はレイリーステップ９１Ａの大気側端面よりも大気側に位置している。導入溝部１５１を構成し、レイリーステップ９１Ａとの境界側に位置する境界壁１８１は、レイリーステップ９１Ａの被密封液体側端部から静止密封環１０１の径方向を基準としてレイリーステップ９１Ａに向けて傾斜するように外径方向に延設されている傾斜面１８１ａと、該傾斜面１８１ａよりもレイリーステップ９１Ａ側に径方向に延設された放射面としての段差１８１ｂと、を備えている。同様に、対向壁１３１についても、境界壁１８１の傾斜面１８１ａに平行する傾斜面１３１ａと、段差１８１ｂに平行する放射面１３１ｂとが備えられている。

【0041】

また、レイリーステップ９１Ａは、導入溝部１５１の段差１８１ｂ及び放射面１３１ｂに関連づいて、下流側の端部に回転方向に対して直交する壁部９１ａが形成されている。尚、壁部９１ａは、回転方向に直交することに限られるものではなく、例えば回転方向に対して傾斜していてもよいし、階段状に形成されていてもよい。

【0042】

尚、周方向に沿って複数並設された導入溝部１５１，１５１，…は、無端状に延設された環状溝を介し互いに連通させることで、導入溝部１５１内に混入したコンタミＣの流動性を更に高め、周方向に複数並設されたいずれかの導入溝部１５１を排出溝部として排出しやすくしてもよい。

【0043】

以上のように、境界壁１８１は、傾斜面１８１ａよりもレイリーステップ９１Ａ側に、径方向に延設された放射面としての段差１８１ｂを有していることから、被密封液体Ｆが径方向に延設された段差１８１ｂを経てレイリーステップ９１Ａに進行するため、レイリーステップ９１Ａ溝部の機能を阻害しない。

【0044】

次いで、導入溝部１５１に混入したコンタミＣが排出される動作を説明する。図８拡大図に示されるように、動圧発生機構１４１に被密封液体Ｆが満たされている状態で回転密封環２０が静止密封環１０１に対して相対回転すると、動圧発生機構１４１内の被密封液体Ｆは周方向の下流側に移動する。このとき、回転密封環２０に対向する表面側の被密封液体Ｆは矢印Ｈ８に示すようにレイリーステップ９１Ａへと浸入する流れが生じる一方、レイリーステップ９１Ａの底面より底面側の被密封液体Ｆは矢印Ｈ９に示すように段差１８１ｂによりレイリーステップ９１Ａへの浸入を阻まれながら、径方向を基準としてレイリーステップ９１Ａ側に傾斜している傾斜面１８１ａに沿って被密封液体側へ移動する矢印Ｈ９で示す流れが生じる。この矢印Ｈ９で示す流れに乗じて、導入溝部１５１の開口部１５ａ近傍に混入したコンタミＣは、導入溝部１５１の被密封液体側に排出される。上記したように大部分のコンタミＣは、レイリーステップ９１Ａに混入することなく、導入溝部１５１の外部に排出されるが、極一部のコンタミＣがレイリーステップ９１Ａに混入する場合があっても、壁部９１ａよりランド１２を乗り越えて、該レイリーステップ９１Ａよりも下流側に並設された導入溝部１５１に形成された傾斜面１８１ａに沿って排出される。

【実施例3】

【0045】

次に、実施例３に係る摺動部品につき、図９を参照して説明する。尚、前記実施例２と同一構成で重複する構成の説明を省略する。

【0046】

図９に示されるように、静止密封環１０２に設けられる動圧発生機構１４２は、導入溝部１５２と、レイリーステップ９Ａと、を備え、導入溝部１５２は大気側端部が環状溝１９に連通している。導入溝部１５２は、境界壁１８及び対向壁１３２によって構成され、境界壁１８は段差１８ｂを備える傾斜面１８ａを有し、対向壁１３２は境界壁１８よりもレイリーステップ９Ａ側に傾斜して被密封液体側に延設されている。

【0047】

また、レイリーステップ９Ａは、上述の通り傾斜する導入溝部１５２に関連づいて、下流側の端部に回転方向に対して傾斜する壁部９ａが形成されている。尚、壁部９ａは、回転方向に傾斜することに限られるものではなく、例えば回転方向に対して直交していてもよいし、階段状に形成されていてもよい。

【0048】

尚、周方向に沿って複数併設された導入溝部１５２，１５２，…は、無端状に延設された環状溝１９を介し互いに連通させることで、導入溝部１５１内に混入したコンタミＣの流動性を更に高め、周方向に複数並設されたいずれかの導入溝部１５１を排出溝部として排出しやすくしているが、これに限らず環状溝１９がなくてもよい。

【0049】

以上のように、導入溝部１５２は、被密封液体側に連通する開口部１５２ａ側がレイリーステップ９Ａ側よりも幅狭に形成されていることから、開口部１５ａが幅狭に形成されていることで、被密封液体Ｆは静圧で流入し易く、且つ回転による動圧で流動するコンタミＣは流入し難い。

【0050】

次いで、導入溝部１５２に混入したコンタミＣが排出される動作を説明する。図９の拡大図に示されるように、動圧発生機構１４２に被密封液体Ｆが満たされている状態で回転密封環２０が静止密封環１０２に対して相対回転すると、動圧発生機構１４２内の被密封液体Ｆは周方向の下流側に移動する。このとき、回転密封環２０に対向する表面側の被密封液体Ｆは矢印Ｈ１０に示すようにレイリーステップ９Ａへと浸入する流れが生じる一方、レイリーステップ９Ａの底面より底面側の被密封液体Ｆは矢印Ｈ１１に示すように段差１８ｂによりレイリーステップ９Ａへの浸入を阻まれながら、径方向を基準としてレイリーステップ９Ａ側に傾斜している境界壁１８に沿って被密封液体側へ移動する矢印Ｈ１１で示す流れが生じる。この矢印Ｈ１１で示す流れに乗じて、導入溝部１５２の開口部１５２ａ近傍に混入したコンタミＣは、導入溝部１５２の被密封液体側に排出される。上記したように大部分のコンタミＣは、レイリーステップ９Ａに混入することなく、導入溝部１５２の外部に排出されるが、極一部のコンタミＣがレイリーステップ９Ａに混入する場合があっても、壁部９ａよりランド１２を乗り越えて、該レイリーステップ９Ａよりも下流側に並設された導入溝部１５２に形成された境界壁１８に沿って排出される。

【0051】

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。

【0052】

例えば、前記実施例では、摺動部品として、一般産業機械用のメカニカルシールを例に説明したが、自動車やウォータポンプ用等の他のメカニカルシールであってもよい。また、メカニカルシールに限られず、すべり軸受などメカニカルシール以外の摺動部品であってもよい。

【0053】

また、前記実施例では、動圧発生機構を静止密封環にのみ設ける例について説明したが、動圧発生機構を回転密封環２０にのみ設けてもよく、静止密封環と回転密封環の両方に設けてもよい。

【0054】

また、前記実施例では、摺動部品に同一形状の動圧発生機構が複数設けられる形態を例示したが、形状の異なる動圧発生機構が複数設けられていてもよい。また、動圧発生機構の間隔や数量などは適宜変更できる。

【符号の説明】

【0055】

１ 回転軸
２ スリーブ
４ ハウジング
５ シールカバー
７ ベローズ
９Ａ レイリーステップ（動圧発生溝部）
１０ 静止密封環（摺動部品）
１１ 摺動面
１２ ランド
１４ 動圧発生機構
１５ 導入溝部
１５ａ 開口部
１８ 境界壁
１８ａ 傾斜面
１９ 環状溝
２０ 回転密封環
２１ 摺動面
９１Ａ レイリーステップ（動圧発生溝部）
１８１ 境界壁
１８１ａ 傾斜面
１８１ｂ 段差（放射面）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】