特許 7480278 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】2024-04-26

(45)【発行日】2024-05-09

(54)【発明の名称】摺動部品

(51)【国際特許分類】

   F16J 15/34 20060101AFI20240430BHJP

   F16C 33/24 20060101ALI20240430BHJP

【ＦＩ】

F16J15/34 G

F16J15/34 K

F16C33/24 A

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2022512533

(86)(22)【出願日】2021-03-30

(86)【国際出願番号】 JP2021013524

(87)【国際公開番号】W WO2021200938

(87)【国際公開日】2021-10-07

【審査請求日】2023-09-19

(31)【優先権主張番号】P 2020062821

(32)【優先日】2020-03-31

(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】井村 忠継

(72)【発明者】

【氏名】王 岩

(72)【発明者】

【氏名】福田 翔悟

(72)【発明者】

【氏名】内田 健太

【審査官】山田 康孝

(56)【参考文献】

【文献】中国実用新案第２０７７４０４６４（ＣＮ，Ｕ）

【文献】中国特許出願公開第１０７９０６２０６（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２０６８０２３０９（ＣＮ，Ｕ）

【文献】中国特許出願公開第１１０９２５４２６（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｊ １５／３４－１５／３８

Ｆ１６Ｃ ３３／００－３３／２８

(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他の摺動部品と相対摺動する環状の摺動部品であって、
前記摺動部品の摺動面には、外部空間に連通する導通溝と、前記導通溝に連通し周方向に延び、閉塞された終端部を有する動圧発生溝と、が備えられており、
前記導通溝の底部は少なくとも一部に径方向に傾斜する傾斜面を有しており、
前記導通溝は、前記外部空間側の径方向端部が前記外部空間とは径方向反対側の端部よりも周方向に幅広となっている摺動部品。

【請求項2】

回転機械の相対回転する箇所に配置され他の摺動部品と相対摺動する環状の摺動部品であって、
前記摺動部品の摺動面には、外部空間に連通する導通溝と、前記導通溝に連通し周方向に延び、閉塞された終端部を有する動圧発生溝と、が備えられており、
前記導通溝の底部は少なくとも一部に径方向に傾斜する傾斜面を有しており、
前記動圧発生溝は全体が前記傾斜面よりも浅い部分で連通している摺動部品。

【請求項3】

回転機械の相対回転する箇所に配置され他の摺動部品と相対摺動する環状の摺動部品であって、
前記摺動部品の摺動面には、外部空間に連通する導通溝と、前記導通溝に連通し周方向に延び、閉塞された終端部を有する動圧発生溝と、が備えられており、
前記導通溝の底部は少なくとも一部に径方向に傾斜する傾斜面を有しており、
前記傾斜面は、前記摺動面に連続している摺動部品。

【請求項4】

回転機械の相対回転する箇所に配置され他の摺動部品と相対摺動する環状の摺動部品であって、
前記摺動部品の摺動面には、外部空間に連通する導通溝と、前記導通溝に連通し周方向に延び、閉塞された終端部を有する動圧発生溝と、が備えられており、
前記導通溝の底部は少なくとも一部に径方向に傾斜する傾斜面を有しており、
前記導通溝の径方向端部は、前記動圧発生溝よりも前記外部空間に対する反対側に配置されている摺動部品。

【請求項5】

前記傾斜面は、前記導通溝の底部に径方向の全域に亘って形成されている請求項１ないし４のいずれかに記載の摺動部品。

【請求項6】

前記導通溝の側壁部は、軸方向から見て円弧状をなしている請求項１ないし５のいずれかに記載の摺動部品。

【請求項7】

前記動圧発生溝は、前記外部空間に連通していている請求項１ないし６のいずれかに記載の摺動部品。

【請求項8】

前記動圧発生溝と前記外部空間とは、ランド部により区画されている請求項１ないし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】

被密封流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いる。

【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動圧発生機構が設けられている。この動圧発生機構は、被密封流体が存在する外空間に連通し径方向に延びる導通溝と、導通溝から周方向に延び終端が閉塞された動圧発生溝と、を有し、導通溝は動圧発生溝に比べて深く形成されている。これによれば、摺動部品の相対回転時には、外空間から導通溝を介して動圧発生溝に被密封流体が導入され、該被密封流体が動圧発生溝の終端に向かって移動するようになっており、動圧発生溝の終端に正圧が発生して摺動面同士が離間し、摺動面間に被密封流体が介在することで潤滑性が向上するようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】国際公開第２０１２／０４６７４９号（第１７頁、第１図）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１のような摺動部品にあっては、導通溝に流体が満たされていることから、摺動部品の相対回転時には、導通溝から動圧発生溝に確実に流体が供給されるようになっているものの、導通溝は動圧発生溝に比べ深く多くの流体によって満たされており導通溝内にコンタミが溜ってしまい、コンタミを摺動面間に噛み込んでアブレッシブ摩耗を引き起こす虞があった。

【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、導通溝内にコンタミが溜まることを抑制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他の摺動部品と相対摺動する環状の摺動部品であって、
前記摺動部品の摺動面には、外部空間に連通する導通溝と、前記導通溝に連通し周方向に延び、閉塞された終端部を有する動圧発生溝と、が備えられており、
前記導通溝の底部は少なくとも一部に径方向に傾斜する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は、主に導通溝上面側の流体がせん断力を受け、導通溝内で径方向を中心とする渦状の流れが生じ、この渦状の流れは傾斜面の影響を受けて傾斜面に沿うように傾斜し、導通溝内の流体に径方向に流れる成分が生じる。このようにして導通溝内において径方向に往来する流体の流れを誘起して導通溝内に流入したコンタミを導通溝外に排出させて、導通溝内にコンタミが溜まることを抑制できる。

【0008】

前記傾斜面は、前記導通溝の底部に径方向の全域に亘って形成されていてもよい。
これによれば、導通溝内において流体が径方向に円滑に流れる。

【0009】

前記導通溝は、前記外部空間側の径方向端部が前記外部空間とは径方向反対側の端部よりも周方向に幅広となっていてもよい。
これによれば、摺動部品の径方向外部空間側の周面と、導通溝の側壁面と、が周方向に沿う角度に言い換えると鈍角に形成され易く、流体がその粘性により摺動部品の径方向外部空間側の周面と導通溝の側壁面に沿って移動し易いため、外部空間の流体を導通溝内に取り込みやすく、且つ導通溝内の流体を外部空間に排出しやすい。

【0010】

前記動圧発生溝は全体が前記傾斜面よりも浅い部分で連通していてもよい。
これによれば、動圧発生溝と導通溝との連通領域を大きく確保できるとともに、導通溝と動圧発生溝との間に段差が形成されるので、導通溝に存在するコンタミが動圧発生溝内に進入し難い。

【0011】

前記傾斜面は、前記摺動面に連続していてもよい。
これによれば、導通溝と摺動面間との間で流体が排出されやすい。

【0012】

前記導通溝の側壁部は、軸方向から見て円弧状をなしていてもよい。
これによれば、側壁部に沿って導通溝内の流体が径方向に円滑に流れる。

【0013】

前記動圧発生溝は、前記外部空間に連通していてもよい。
これによれば、動圧発生溝にコンタミが流入しても該コンタミを外部空間に排出しやすい。

【0014】

前記動圧発生溝と前記外部空間とは、ランド部により区画されていてもよい。
これによれば、動圧発生溝内の流体が外部空間に漏れることを抑制できるので、動圧発生溝で高い動圧として正圧、負圧を発生させることができる。

【0015】

尚、本発明に係る外部空間というのは、摺動部品の外径側に存在する外空間であってもよいし、摺動部品の内径側に存在する内空間であってもよい。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【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】静止密封環の摺動面を軸方向から見た図である。

【図3】Ａ－Ａ断面図である。

【図4】Ｂ－Ｂ断面図である。

【図5】相対回転時における導通溝及び動圧発生溝内の流体の流れを示す概略図である。

【図6】相対回転時における導通溝内の流体の流れを示す概略図である。

【図7】実施例１の静止密封環の変形例１を示す説明図である。

【図8】実施例１の静止密封環の変形例２を示す説明図である。

【図9】実施例１の静止密封環の変形例３を示す説明図である。

【図10】実施例１の静止密封環の変形例４を示す説明図である。

【図11】実施例１の静止密封環の変形例５を示す説明図である。

【図12】実施例１の静止密封環の変形例６を示す説明図である。

【図13】本発明の実施例２における動圧発生溝及び導通溝を示す説明図である。

【図14】実施例１及び実施例２の静止密封環の変形例７を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

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】

【0018】

実施例１に係る摺動部品につき、図１から図６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、メカニカルシールの内径側の外部空間としての内空間Ｓ１に被密封流体Ｆが存在し、外径側の外部空間としての外空間Ｓ２に大気Ａが存在している形態を例示して説明する。また、説明の便宜上、図面において、摺動面に形成される溝等にドットを付すこともある。

【0019】

図１に示される一般産業機械用のメカニカルシールは、摺動面の内径側から外径側に向かって漏れようとする被密封流体Ｆを密封するアウトサイド形のものである。尚、本実施例では、被密封流体Ｆが高圧の液体であり、大気Ａが被密封流体Ｆよりも低圧の気体である形態を例示する。

【0020】

メカニカルシールは、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他の摺動部品としての回転密封環２０と、被取付機器のハウジング４に固定されたケース５と、ケース５に対して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としての円環状の静止密封環１０と、ケース５と静止密封環１０との間を径方向に密封する二次シール９と、ケース５と静止密封環１０との間に配置される付勢手段７と、から主に構成され、付勢手段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は平坦面となっており、この平坦面には溝等の凹み部が設けられていない。

【0021】

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。

【0022】

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半時計周りに相対摺動するようになっている。静止密封環１０の摺動面１１には、内径側に複数（実施例１では８個）の動圧発生機構１４が周方向に均等に配設されている。尚、摺動面１１の動圧発生機構１４以外の部分は上部が平端面を成すランド１２となっている。また、摺動面１１の外径側には、例えば、ディンプル等の正圧発生機構が形成されていてもよい。

【0023】

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、説明の便宜上、流体誘導溝１５を実際よりも浅く図示している。

【0024】

動圧発生機構１４は、内空間Ｓ１に連通する導通溝としての流体誘導溝１５と、流体誘導溝１５から反時計回りに周方向に延びる正圧発生用の第１動圧発生溝１６と、流体誘導溝１５から時計回りに周方向に延びる負圧発生用の第２動圧発生溝１７と、を備えている。

【0025】

流体誘導溝１５は、軸方向から見て外径側に凸を有する半円状を成す底部としての底面１５ａと、底面１５ａの円弧状を成す側縁に沿ってランド１２の平坦面に向けて垂直に延びる側壁部１５ｂと、から構成されている。このように、流体誘導溝１５における内空間Ｓ１に連通する連通部１５ｃ（すなわち外部空間側の径方向端部）は、流体誘導溝１５の外径側の頂部側の部位、すなわち最外径部１５ｄよりも周方向に幅広に形成されている。

【0026】

また、底面１５ａは内径側から外径側に向けて径方向に漸次浅くなる平面からなる傾斜面１５ａであり、底面１５ａの最外径部１５ｄ（すなわち外部空間とは径方向反対側の端部）はランド１２の平坦面まで延びている。つまり、底面１５ａの径方向の全域に亘って傾斜する面が形成されている。また、流体誘導溝１５は、最外径部１５ｄに径方向の最大の幅Ｗ１を有している。

【0027】

また、流体誘導溝１５の最内径部、すなわち連通部１５ｃが最も深い深さＤ１を有している。本実施例の深さＤ１は、１００μｍである。尚、流体誘導溝１５の最も深い深さＤ１は自由に変更できる。

【0028】

また、流体誘導溝１５は、径方向に延びる仮想線ＬＮ（図５参照）を基準として周方向に対称形状を成している。

【0029】

第１動圧発生溝１６は、相対回転の始端部１６Ａが流体誘導溝１５に連通しており、相対回転の終端部１６Ｂが閉塞されている。具体的には、第１動圧発生溝１６は、始端部１６Ａから終端部１６Ｂに亘って平坦かつランド１２の平坦面に平行な底面１６ａと、底面１６ａの終端部１６Ｂの端縁からランド１２の平坦面に向けて垂直に延びる壁部１６ｂと、底面１６ａの外径側の側縁からランド１２の平坦面に向けて垂直に延びる側壁部１６ｃとから構成されており、底面１６ａの内径側の側縁は内空間Ｓ１に連通している。

【0030】

この第１動圧発生溝１６は、径方向の幅Ｗ２が周方向に亘って一定であり、幅Ｗ２は、幅Ｗ１よりも小さい（Ｗ１＞Ｗ２）。

【0031】

また、第１動圧発生溝１６は始端部１６Ａから終端部１６Ｂに亘って一定の深さＤ２を有している。本実施例の深さＤ２は、１０μｍである。尚、第１動圧発生溝１６の深さＤ２は自由に変更できるが、好ましくは深さＤ２は深さＤ１の１／１０倍以下であるのがよい。

【0032】

第２動圧発生溝１７は、相対回転の始端部１７Ａが閉塞されており、相対回転の終端部１７Ｂが流体誘導溝１５に連通している。具体的には、第２動圧発生溝１７は、始端部１７Ａから終端部１７Ｂに亘って平坦かつランド１２の平坦面に平行な底面１７ａと、底面１７ａの終端部１７Ｂの端縁からランド１２の平坦面に向けて垂直に延びる壁部１７ｂと、底面１７ａの外径側の側縁からランド１２の平坦面に向けて垂直に延びる側壁部１７ｃとから構成されており、底面１７ａの内径側の側縁は内空間Ｓ１に連通している。

【0033】

この第２動圧発生溝１７は、径方向の幅Ｗ３が周方向に亘って一定であり、幅Ｗ３は、幅Ｗ１よりも小さい（Ｗ３＞Ｗ１）。また、幅Ｗ３は、幅Ｗ２と同一寸法である（Ｗ２＝Ｗ３）。尚、幅Ｗ２と幅Ｗ３は異なる寸法であってもよい。

【0034】

また、第２動圧発生溝１７は始端部１７Ａから終端部１７Ｂに亘って一定の深さＤ３を有している。本実施例の深さＤ３は、１０μｍである（Ｄ１＝Ｄ２）。尚、第１動圧発生溝１６の深さＤ２と第２動圧発生溝１７の深さＤ３とが異なる寸法であってもよい。また、第２動圧発生溝１７の深さＤ３は自由に変更できるが、好ましくは深さＤ３は深さＤ１の１／１０倍以下であるのがよい。

【0035】

これら第１動圧発生溝１６及び第２動圧発生溝１７は、径方向に延びる仮想線ＬＮを基準として周方向に対称形状を成している。

【0036】

また、第１動圧発生溝１６及び第２動圧発生溝１７は、流体誘導溝１５の底面１５ａよりも浅い領域で連通している。すなわち、流体誘導溝１５の底面１５ａと第１動圧発生溝１６及び第２動圧発生溝１７との間に介在する側壁部１５ｂにより段差が形成されている。

【0037】

次いで、静止密封環１０と回転密封環２０との相対回転時における被密封流体Ｆの流れについて図５を用いて概略的に説明する。尚、図５の被密封流体Ｆの流れについては、回転密封環２０の相対回転速度を特定せずに概略的に示している。

【0038】

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、付勢手段７によって静止密封環１０が回転密封環２０側に付勢されているので摺動面１１，２１同士は接触状態となっており、第１動圧発生溝１６及び第２動圧発生溝１７内の被密封流体Ｆが摺動面１１，２１間から外空間Ｓ２に漏れ出す量はほぼない。

【0039】

図５に示されるように、回転密封環２０が静止密封環１０に対して相対回転すると、流体誘導溝１５、第１動圧発生溝１６及び第２動圧発生溝１７内の被密封流体Ｆが摺動面２１との摩擦により回転密封環２０の回転方向に追随移動する。

【0040】

具体的には、矢印Ｌ１に示されるように、第１動圧発生溝１６内の被密封流体Ｆが始端部１６Ａから終端部１６Ｂに向かって移動するとともに、これに伴って矢印Ｌ３に示されるように、流体誘導溝１５内の被密封流体Ｆが第１動圧発生溝１６内に流入する。

【0041】

終端部１６Ｂに向かって移動した第１動圧発生溝１６内の被密封流体Ｆは、壁部１６ｂ及びその近傍で圧力が高められる。すなわち壁部１６ｂ及びその近傍で正圧が発生する。

【0042】

また、第１動圧発生溝１６は、内空間Ｓ１に連通しているので、矢印Ｌ１’に示されるように、内空間Ｓ１内の被密封流体Ｆが第１動圧発生溝１６内に一部流入するとともに、矢印Ｌ１’’に示されるように、第１動圧発生溝１６内の被密封流体Ｆが内空間Ｓ１に一部流出する。

【0043】

また、矢印Ｌ２に示されるように、第２動圧発生溝１７内の被密封流体Ｆが始端部１７Ａから終端部１７Ｂに向かって移動し、流体誘導溝１５内に流出する。

【0044】

終端部１７Ｂに向かって被密封流体Ｆが移動した第２動圧発生溝１７内では負圧が発生する。第２動圧発生溝１７内では終端部１７Ｂの圧力よりも始端部１７Ａの圧力が低くなっている。

【0045】

また、第２動圧発生溝１７は、内空間Ｓ１に連通しているので、矢印Ｌ２’に示されるように、内空間Ｓ１内の被密封流体Ｆが第２動圧発生溝１７内に一部流入するとともに、矢印Ｌ２’’に示されるように、第２動圧発生溝１７内の被密封流体Ｆが内空間Ｓ１に一部流出する。

【0046】

また、矢印Ｌ３に示されるように、流体誘導溝１５内の被密封流体Ｆ、特に流体誘導溝１５内上方の被密封流体Ｆが第２動圧発生溝１７側から第１動圧発生溝１６側に向けて周方向に移動する。

【0047】

流体誘導溝１５は、内空間Ｓ１に連通しているので、矢印Ｌ４に示されるように、内空間Ｓ１内の被密封流体Ｆが流体誘導溝１５内に一部流入するとともに、矢印Ｌ５に示されるように、流体誘導溝１５内の被密封流体Ｆが内空間Ｓ１に一部流出する。

【0048】

また、静止密封環１０と回転密封環２０との相対回転速度が一定以上になると、第１動圧発生溝１６の壁部１６ｂ及びその近傍で正圧が大きくなり、矢印Ｌ６に示されるように、第１動圧発生溝１６の被密封流体Ｆが終端部１６Ｂから摺動面１１，２１間に流出する。これにより摺動面１１，２１間が離間される。第１動圧発生溝１６の被密封流体Ｆは、壁部１６ｂと側壁部１６ｃとで構成される角部から外径方向に向けて摺動面１１，２１間に流出する。

【0049】

一方、第２動圧発生溝１７では、始端部１７Ａで発生する負圧が大きくなり、始端部１７Ａの近傍に存在する摺動面１１，２１間の被密封流体Ｆを第２動圧発生溝１７内に引き込むことができ、流体誘導溝１５内に戻すことができるので、摺動面１１，２１間の被密封流体Ｆが外空間Ｓ２に漏れることを抑制できる。

【0050】

また、流体誘導溝１５の側壁部１５ｂにおける第１動圧発生溝１６側の部位では、せん断力により流体誘導溝１５内の被密封流体Ｆの圧力が高められ正圧が発生し、これにより矢印Ｌ７に示されるように、流体誘導溝１５内の被密封流体Ｆが僅かに摺動面１１，２１間に流出する。

【0051】

次いで、流体誘導溝１５内の被密封流体Ｆの流れについて図６を用いて説明する。

【0052】

図６に示されるように、静止密封環１０と回転密封環２０との相対回転時には、流体誘導溝１５内の被密封流体Ｆ、特に流体誘導溝１５内上方の被密封流体Ｆが回転密封環２０の摺動面２１からせん断力を受ける。流体誘導溝１５の底面１５ａは内径側から外径側に傾斜していることから、流体誘導溝１５内では、径方向かつ底面１５ａの傾斜に沿った方向を略旋回中心とする渦状の流れ渦状流Ｆ１（すなわち、径方向に流れる成分と、周方向に旋回する成分と、を有する渦状流Ｆ１）が生じる。図６においては、説明の便宜上、径方向に複数の渦状流を例示的に示している。

【0053】

この渦状流Ｆ１は、流体誘導溝１５を内空間Ｓ１側から径方向に見て、回転密封環２０の摺動面２１、側壁部１５ｂにおける第１動圧発生溝１６側の部位、底面１５ａ、側壁部１５ｂにおける第２動圧発生溝１７側の部位の順で旋回している。

【0054】

また、流体誘導溝１５の底面１５ａは、外径側に向けて漸次浅くなるように径方向に傾斜していることから、流体誘導溝１５の径方向位置により流れることが可能な流体の体積が異なり、それにより、径方向位置により速度の違いが生じ、渦状流Ｆ１は径方向に流れる成分を有する。また、底面１５ａが傾斜していることから流体が径方向に円滑に流れる。

【0055】

このように、静止密封環１０と回転密封環２０との相対回転時には、径方向に流れる成分を有する渦状流Ｆ１が生じることから、矢印Ｌ４に示されるように内空間Ｓ１の被密封流体Ｆの一部が流体誘導溝１５内に流入するとともに、矢印Ｌ５に示されるように流体誘導溝１５内の被密封流体Ｆの一部が内空間Ｓ１に流出する。

【0056】

特に、流体誘導溝１５は最外径部１５ｄ側が浅くなっているため、静止密封環１０と回転密封環２０との相対回転速度が一定以上になったときには、流体誘導溝１５内の被密封流体Ｆの圧力が連通部１５ｃ側に比べて最外径部１５ｄ側が高くなるので、矢印Ｌ４に示される内空間Ｓ１の被密封流体Ｆは、流体誘導溝１５の最外径部１５ｄまで流れ難く、例えば、矢印Ｌ４の被密封流体Ｆの大部分は、流体誘導溝１５の径方向中央部まで流れ、そこから内空間Ｓ１に向けて折り返すように流れる（すなわち、矢印Ｌ５の流れ）。

【0057】

以上説明したように、静止密封環１０と回転密封環２０との相対回転時には、流体誘導溝１５内の被密封流体Ｆが傾斜する底面１５ａの影響を受けて径方向に傾斜するように渦状流Ｆ１が発生する。したがって、流体誘導溝１５内の被密封流体Ｆに径方向に流れる成分が生じるので、流体誘導溝１５内に流入したコンタミを流体誘導溝１５外に排出でき、流体誘導溝１５内にコンタミが溜まることを抑制できる。さらに、流体誘導溝１５内の被密封流体Ｆの一部は、側壁部１５ｂにおける第１動圧発生溝１６側の部位で圧力が高められ摺動面１１，２１間に流出するため、流体誘導溝１５内の被密封流体Ｆの径方向への流れが促進される（図５及び図６の矢印Ｌ７参照）。

【0058】

具体的には、流体誘導溝１５内に流入したコンタミは、主に流体誘導溝１５から内空間Ｓ１に流出する被密封流体Ｆの流れとともに内空間Ｓ１に排出される（図５及び図６の矢印Ｌ５参照）。また、コンタミの一部は、流体誘導溝１５から摺動面１１，２１間に流出する被密封流体Ｆの流れとともに摺動面１１，２１間に排出される（図５及び図６の矢印Ｌ７参照）。尚、摺動面１１，２１間に排出されるコンタミの量は、内空間Ｓ１に排出されるコンタミの量に比べて僅かである。

【0059】

また、流体誘導溝１５内に生じる渦状流Ｆ１により、流体誘導溝１５の底面１５ａに溜まるコンタミを巻き上げて被密封流体Ｆとともに径方向に移動させることができるので、コンタミを流体誘導溝１５外に排出しやすい。

【0060】

また、流体誘導溝１５の底面１５ａは、連通部１５ｃから底面１５ａの最外径部１５ｄまで傾斜して延びる平坦面である。すなわち、流体誘導溝１５の被密封流体Ｆが径方向に円滑に流れる。なお、平坦面とは、被密封流体Ｆが径方向に流れればよく、径方向の流れを阻害しない段部や製造上不可避の凹凸が形成されていてもよい。

【0061】

また、流体誘導溝１５における内空間Ｓ１に連通する連通部１５ｃは、流体誘導溝１５の外径側の頂部側の部位よりも周方向に幅広に形成されているので、静止密封環１０の内周面と、流体誘導溝１５の側壁部１５ｂと、が周方向に沿う角度（鈍角）に形成され、流体がその粘性により静止密封環１０の内周面と、流体誘導溝１５の側壁部１５ｂと、に沿って移動し易いため、内空間Ｓ１の被密封流体Ｆを流体誘導溝１５内に取り込みやすく、且つ流体誘導溝１５内の被密封流体Ｆを内空間Ｓ１に排出しやすい。

【0062】

また、第１動圧発生溝１６及び第２動圧発生溝１７は、流体誘導溝１５の底面１５ａよりも浅い領域で連通している。これによれば、第１動圧発生溝１６及び第２動圧発生溝１７と流体誘導溝１５との連通領域を大きく確保できるとともに、流体誘導溝１５の底面１５ａと第１動圧発生溝１６及び第２動圧発生溝１７との間に側壁部１５ｂにより段差が形成されているので、流体誘導溝１５に存在するコンタミが第１動圧発生溝１６及び第２動圧発生溝１７内に進入し難い。さらに、側壁部１５ｂの高さを確保できるため、渦状流Ｆ１を径方向に亘って形成しやすい。

【0063】

また、流体誘導溝１５の底面１５ａの最外径部１５ｄはランド１２の平坦面まで延びて連続しているので、流体誘導溝１５と摺動面１１，２１間との間で流体の排出を行うことができ、流体誘導溝１５内の被密封流体Ｆの径方向の流れを促進できる。

【0064】

また、流体誘導溝１５の側壁部１５ｂは、軸方向から見て円弧状をなしている。これによれば、側壁部１５ｂに角部が形成されないので、流体誘導溝１５内の被密封流体Ｆを滞留させることなく、側壁部１５ｂに沿って径方向に円滑に流れる。

【0065】

また、流体誘導溝１５は、径方向に延びる仮想線ＬＮ（図５参照）を基準として周方向に対称形状を成しているので、流体誘導溝１５内の被密封流体Ｆが側壁部１５ｂに沿ってバランスよく流れる。

【0066】

また、第１動圧発生溝１６及び第２動圧発生溝１７は内空間Ｓ１に連通しているので、コンタミが第１動圧発生溝１６及び第２動圧発生溝１７に流入しても矢印Ｌ１’’及び矢印Ｌ２’’とともに内空間Ｓ１に排出することができ、第１動圧発生溝１６及び第２動圧発生溝１７にコンタミが溜まることを抑制できる。

【0067】

また、前記実施例では、流体誘導溝１５の側壁部１５ｂが軸方向から見て円弧状を成す形態を例示したが、これに限られず、例えば、図７に示されるように、流体誘導溝１５１は、軸方向から見て略長方形、詳しくは内空間Ｓ１側は円弧、外空間Ｓ２側は直線および径方向両側はそれぞれ外空間Ｓ２側の直線に直交する直線によって囲まれた形を成していてもよい。

【0068】

また、図８に示されるように、流体誘導溝１５２は、軸方向から見て内空間Ｓ１側が幅広となる略台形、詳しくは内空間Ｓ１側は円弧、外空間Ｓ２側は直線および径方向両側はそれぞれ外空間Ｓ２側の直線に鈍角に連なる直線によって囲まれた形を成していてもよい。

【0069】

また、前記実施例では、流体誘導溝１５が径方向に延びる仮想線ＬＮを基準として周方向に対称形状を成している形態を例示したが、例えば、図９に示されるように、流体誘導溝１５３は、径方向に延びる仮想線ＬＮを基準として周方向に非対称形状を成す楕円形状を成していてもよい。尚、流体誘導溝１５３は、仮想線ＬＮを基準として周方向に非対称形状を成す矩形状やその他の多角形状を成していてもよい。

【0070】

また、前記実施例では、第１動圧発生溝１６及び第２動圧発生溝１７の内空間Ｓ１側の端部が流体誘導溝１５の周方向端部よりも周方向に離れた位置に設けられる形態を例示したが、図１０に示されるように、第１動圧発生溝１６１及び第２動圧発生溝１７１の内空間Ｓ１側の端部１６１ａ及び端部１７１ａが流体誘導溝１５の周方向端部と周方向の同じ位置に設けられていてもよい。

【0071】

また、前記実施例では、流体誘導溝１５の周方向両側に第１動圧発生溝１６及び第２動圧発生溝１７が延設される形態を例示したが、図１１に示されるように、流体誘導溝１５に対して第１動圧発生溝１６２（すなわち、正圧発生溝）のみが周方向に延設されていてもよい。

【0072】

また、図１２に示されるように、流体誘導溝１５に対して第２動圧発生溝１７２（すなわち、負圧発生溝）のみが周方向に延設されていてもよい。

【実施例2】

【0073】

次に、実施例２に係る摺動部品につき、図１３を参照して説明する。尚、前記実施例と同一構成で重複する構成の説明を省略する。

【0074】

図１３に示されるように、静止密封環１００の摺動面１１０には、流体誘導溝１５と、第１動圧発生溝１６３と、第２動圧発生溝１７３と、が形成されている。第１動圧発生溝１６３及び第２動圧発生溝１７３と内空間Ｓ１とは、ランド１２０により区画されている。

【0075】

これによれば、第１動圧発生溝１６３及び第２動圧発生溝１７３の被密封流体Ｆが内空間Ｓ１に漏れることを抑制できるので、第１動圧発生溝１６３及び第２動圧発生溝１７３内で確実に動圧を発生させることができるとともに、内空間Ｓ１から第１動圧発生溝１６３及び第２動圧発生溝１７３内にコンタミが流入することを抑制できる。

【0076】

尚、本実施例２の摺動部品にも前述した変形例１～６の形状を適用してもよい。

【0077】

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。

【0078】

例えば、前記実施例１，２及び変形例１～６では、導通溝の底部が径方向に亘って傾斜し摺動面まで延びている形態を例示したが、これに限られず、導通溝の底部の少なくとも一部に径方向に傾斜する傾斜面を有していればよい。例えば、図１４に示されるように、流体誘導溝１５４の底部１５４ｅは、内径側の端部から外径側に向けてランド１２の平坦面と平行に延びる平坦面１５４ｆと、平坦面１５４ｆの外径側端部からランド１２の平坦面に向けて傾斜する傾斜面１５４ｇと、から構成されていてもよい。

【0079】

また、前記実施例１，２及び変形例１～６では、導通溝の底部が平坦な傾斜面である形態を例示したが、例えば、底部は断面視で曲面状を成す傾斜面を有していてもよい。

【0080】

また、前記実施例１，２及び変形例１～６では、導通溝の底部が内径側、すなわち外部空間に連通する側から外空間側、すなわち導通溝の径方向閉塞側に向けて浅くなるように傾斜している形態を例示したが、これに限られず、例えば、径方向閉塞側から外部空間に連通する側に向けて浅くなるような傾斜面であってもよい。

【0081】

また、前記実施例１，２及び変形例１～６では、動圧発生溝の全部が導通溝の底面よりも浅い領域のみで連通している形態を例示したが、これに限られず、例えば、動圧発生溝の一部が導通溝と同じ深さの領域で導通溝と連通していてもよい。

【0082】

また、前記実施例において、被密封流体は高圧の液体と説明したが、これに限らず気体または低圧の液体であってもよいし、液体と気体が混合したミスト状であってもよい。

【0083】

また、前記実施例において、漏れ側の流体は低圧の気体である大気Ａであると説明したが、これに限らず液体または高圧の気体であってもよいし、液体と気体が混合したミスト状であってもよい。

【0084】

また、被密封流体側を高圧側、漏れ側を低圧側として説明してきたが、被密封流体側が低圧側、漏れ側が高圧側となっていてもよいし、被密封流体側と漏れ側とは略同じ圧力であってもよい。

【0085】

また、前記実施例では、摺動面の内径側から外径側に向かって漏れようとする被密封流体Ｆを密封するアウトサイド形のものである形態を例示したが、これに限られず、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流体Ｆを密封するインサイド形のものであってもよい。

【0086】

また、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。

【0087】

また、前記実施例では、導通溝及び動圧発生溝を静止密封環に設ける例について説明したが、導通溝及び動圧発生溝を回転密封環に設けてもよい。

【0088】

また、前記実施例では、導通溝及び動圧発生溝を有する動圧発生機構は、摺動面に８つ設けられる形態を例示したが、その数量は自由に変更してもよい。また、導通溝及び動圧発生溝の形状も自由に変更してもよい。

【0089】

また、前記実施例では、導通溝の傾斜面は径方向に傾斜する形態を例示したが、これに限られず、傾斜面は、径方向に傾斜する成分に加え、周方向に傾斜する成分を有していてもよい。

【符号の説明】

【0090】

１０ 静止密封環（摺動部品）
１１ 摺動面
１２ ランド（ランド部）
１４ 動圧発生機構
１５ 流体誘導溝（導通溝）
１５ａ 底面（底部）
１５ｂ 側壁部
１５ｃ 連通部（外部空間側の径方向端部）
１５ｄ 最外径部（外部空間とは反対側の径方向端部）
１６ 第１動圧発生溝（動圧発生溝）
１７ 第２動圧発生溝（動圧発生溝）
２０ 回転密封環（他の摺動部品）
２１ 摺動面
１００ 静止密封環（摺動部品）
１１０ 摺動面
１２０ ランド
１５１～１５３ 流体誘導溝（導通溝）
１６１～１６３ 第１動圧発生溝（動圧発生溝）
１７１～１７３ 第２動圧発生溝（動圧発生溝）
Ａ 大気
Ｆ 被密封流体
Ｆ１ 渦状流
Ｓ１ 内空間（外部空間）
Ｓ２ 外空間（外部空間）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】