特許 7543401 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】2024-08-23

(45)【発行日】2024-09-02

(54)【発明の名称】摺動部品

(51)【国際特許分類】

   F16J 15/34 20060101AFI20240826BHJP

   F16C 17/04 20060101ALI20240826BHJP

【ＦＩ】

F16J15/34 G

F16C17/04 Z

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2022521825

(86)(22)【出願日】2021-04-28

(86)【国際出願番号】 JP2021016916

(87)【国際公開番号】W WO2021230081

(87)【国際公開日】2021-11-18

【審査請求日】2023-10-19

(31)【優先権主張番号】P 2020083388

(32)【優先日】2020-05-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

【前置審査】

(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】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

(74)【代理人】

【識別番号】100206911

【弁理士】

【氏名又は名称】大久保 岳彦

(72)【発明者】

【氏名】井村 忠継

(72)【発明者】

【氏名】谷島 綾乃

(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】久慈 純平

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１９／０１３２３３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１６／０３５８６０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１４／０２４７４２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１６／１４８０４８（ＷＯ，Ａ１）

(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】

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、外部空間に開口して周方向に延びる凹溝と、前記凹溝に連通する連通部と該連通部よりも相対回転下流の閉塞部とを有する動圧発生溝と、が設けられ、
前記凹溝には、前記連通部の相対回転下流側に延びる第１周面が形成されており、
前記摺動部品には、前記凹溝の相対回転上流側に、前記第１周面よりも前記外部空間側に配置される第２周面が形成されている摺動部品。

【請求項2】

前記第２周面は前記連通部と径方向に重畳する位置まで延びている請求項１に記載の摺動部品。

【請求項3】

前記凹溝は、前記連通部から前記外部空間に向けて深くなるように傾斜する傾斜面を備えている請求項１または２に記載の摺動部品。

【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、外部空間に連通して径方向に延びる連通溝と、該連通溝に連通する連通部と該連通部よりも相対回転下流の閉塞部とを有する動圧発生溝が設けられ、
前記摺動部品の摺動面には、前記連通溝の相対回転上流側に、ランドにより画成され、前記外部空間に開口する凹部が形成されている摺動部品。

【請求項5】

前記凹部の側壁は、軸方向視で曲面をなしている請求項４に記載の摺動部品。

【請求項6】

前記凹部の側壁は、前記外部空間側の端部から前記連通溝側に離れる方向に周方向に傾斜して径方向に延びる傾斜面をなしている請求項４または５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通じ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にあっては、動圧発生溝を設けることで潤滑性を向上させているものの、摺動部品の相対回転時に被密封流体に混入されたコンタミも導通溝から導入された後、動圧発生溝に導入され、最終的に摺動面間に進入してしまい、コンタミが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、動圧発生溝内にコンタミが進入す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連通部と該連通部よりも相対回転下流の閉塞部とを有する動圧発生溝が設けられ、
前記摺動部品は、前記連通部の相対回転下流に延びる周面と異なる方向に前記外部空間内の流体を誘導する誘導手段を前記連通部の相対回転方向上流に備えている。
これによれば、摺動部品の相対回転時には、連通部の相対回転方向上流の流体は、誘導手段により、連通部に向かわず連通部の相対回転下流側に流れ、連通部には当該流れに比べ速度の遅い流体が流れ込んでおりその流量も少ない。比重が大きいコンタミは流速の比較的速い当該流れに沿って流れるため、コンタミは連通部の相対回転下流に流れることとなり連通部に到達しにくくなる。このようにして、コンタミが動圧発生溝内に進入することを抑制できる。

【0008】

前記誘導手段は、前記相対回転下流の周面よりも前記外部空間側に配置された前記相対回転上流の周面であってもよい。
これによれば、相対回転上流の周面と相対回転下流の周面とにより径方向に段を有する段差が形成され、連通部よりも相対回転上流の流体を相対回転下流の周面と異なる方向に誘導させ、コンタミが動圧発生溝内に進入することを抑制できる。

【0009】

前記誘導手段は前記連通部と径方向に重畳する位置まで延びていてもよい。
これによれば、コンタミが動圧発生溝内に進入することを確実に抑制できる。

【0010】

前記連通部から前記外部空間に向けて深くなるように傾斜する傾斜面を備えていてもよい。
これによれば、外部空間内の流体が連通部に導入されるときに、比重が大きいコンタミは傾斜面に接触して流体の流れから分離されるので、コンタミが動圧発生溝内に進入することを抑制できる。

【0011】

前記誘導手段は、前記摺動面に設けられ前記外部空間に開口する凹部であってもよい。
これによれば、凹部により外部空間内の流体を連通部の相対回転下流側の周面と異なる方向に誘導できるので、誘導手段を簡素な構造とすることができる。

【0012】

前記凹部の側壁は、軸方向視で曲面をなしていてもよい。
これによれば、側壁に沿って凹部内の流体が円滑に誘導される。

【0013】

前記凹部の側壁は、前記外部空間側の端部から前記連通部側に離れる方向に周方向に傾斜して径方向に延びる傾斜面をなしていてもよい。
これによれば、傾斜面に沿って凹部内の流体が円滑に誘導される。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の実施例１における摺動部品（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】図２のＡ－Ａ断面図である。

【図4】相対回転時における被密封流体の流れを示す概略図である。

【図5】相対回転時における被密封流体の流れを示す縦断面図である。

【図6】本発明の実施例２における摺動部品を示す概略図である。

【図7】本発明の実施例３における摺動部品を示す概略図である。

【図8】本発明の実施例４における摺動部品を示す概略図である。

【図9】本発明の実施例５における摺動部品を示す概略図である。

【図10】本発明の実施例６における摺動部品を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

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】

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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に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。

【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）の溝機構１４が周方向に均等に配設されている。尚、摺動面１１の溝機構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。

【0021】

次に、溝機構１４の概略について図２及び図３に基づいて説明する。尚、以下、説明の便宜上、深溝部１７を実際よりも浅く図示している。

【0022】

図２及び図３に示されるように、溝機構１４は、内空間Ｓ１に連通して周方向に延びる凹溝１５と、凹溝１５の外径側に設けられる動圧発生溝１６と、を備え、動圧発生溝１６は凹溝１５に連通している。

【0023】

動圧発生溝１６は、凹溝１５の相対回転上流側の端部から外径方向に延びる深溝部１７と、深溝部１７の外径端部から相対回転下流に向けて周方向に延びる浅溝部１８と、から構成されている。尚、後に詳述するが、深溝部１７は、浅溝部１８に被密封流体Ｆを導通させる部位であり、浅溝部１８は実質的に動圧を発生させる部位である。

【0024】

深溝部１７の内径端部は、凹溝１５を通じて内空間Ｓ１に連通する連通部１７Ａとなっている。具体的には、深溝部１７は、径方向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の外径端からランド１２の平坦面に向けて垂直に延びる壁部１７ｂと、底面１７ａの周方向の両側縁からランド１２の平坦面に向けて垂直に延びる側面１７ｃ，１７ｄとから構成されている。

【0025】

この深溝部１７は径方向に亘って一定の深さＤ１を有している。

【0026】

浅溝部１８は、軸方向視において静止密封環１０の内周面１０ａ縁と平行に周方向に延びており、相対回転上流の始端部１８Ａが深溝部１７に連通し、相対回転下流の終端部１８Ｂが壁部１８ａにより閉塞されている。すなわち、浅溝部１８の終端部１８Ｂは閉塞部として機能している。

【0027】

この浅溝部１８は、周方向に亘って一定の深さＤ２を有しており、深さＤ２は深さＤ１よりも浅い（Ｄ１＞Ｄ２）。尚、浅溝部１８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。

【0028】

凹溝１５は、外径端部から内径端部に向けて深くなるように傾斜する傾斜面としての底面１５ａと、連通部１７Ａを除く底面１５ａの外縁からランド１２の平坦面に向けて垂直に延びる周面１５ｂと、底面１５ａの周方向両端の側面１５ｃ，１５ｄとにより区画されている。すなわち、周面１５ｂは、凹溝１５と浅溝部１８とを径方向に区画するランド１２の内周面１５ｂでもある。

【0029】

周面１５ｂは、連通部１７Ａと同径で該連通部１７Ａの相対回転下流に延びる曲面である。この周面１５ｂは、静止密封環１０の内周面１０ａよりも外径側に配置されている。内周面１０ａと、連通部１７Ａ及び周面１５ｂとにより径方向に段を有する段差、詳しくは、軸方向視、内周面１０ａと、側面１５ｃと、連通部１７Ａ及び周面１５ｂとによりクランク状の段差が形成されている。

【0030】

また、凹溝１５は、その内径端、すなわち、内空間Ｓ１に連通する開口部が最も深くなっており、その深さＤ３は、深さＤ１よりも深い（Ｄ１＜Ｄ３）。

【0031】

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４及び図５を用いて概略的に説明する。尚、ここでは、説明の便宜上、被密封流体Ｆに含まれるコンタミＣ１を実際よりも多量に図示している。

【0032】

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、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。

【0033】

図４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、凹溝１５、動圧発生溝１６の深溝部１７及び浅溝部１８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。

【0034】

具体的には、矢印Ｆ１０に示されるように、浅溝部１８内の被密封流体Ｆが始端部１８Ａから終端部１８Ｂに向かって移動し、これに伴って、深溝部１７内の被密封流体Ｆが浅溝部１８内に流入する。

【0035】

終端部１８Ｂに向かって移動した浅溝部１８内の被密封流体Ｆは、浅溝部１８の終端部１８Ｂを構成する壁部１８ａ及びその近傍で圧力が高められる。すなわち壁部１８ａ及びその近傍で正圧が発生し、矢印Ｆ１１に示されるように被密封流体Ｆが摺動面１１，２１間に流出し、摺動面１１，２１間が離間され潤滑性が向上する。

【0036】

また、回転密封環２０と静止密封環１０との相対回転時には、摺動面１１，２１の内径側近傍でも被密封流体Ｆの流れが生じる。

【0037】

具体的には、内空間Ｓ１の被密封流体Ｆは、凹溝１５の相対回転上流に位置する静止密封環１０の内周面１０ａから該凹溝１５内を通って該凹溝１５の相対回転下流に位置する静止密封環１０の内周面１０ａ’に向けて流れる流れＦ１と、深溝部１７に吸い込まれる流れＦ２と、に大別される。

【0038】

この流れＦ１は、回転密封環２０の摺動面２１（図１参照）の回転に伴うせん断力により生じる流れであり、静止密封環１０の内周面１０ａに沿って流れ、凹溝１５のある箇所では外径方向に蛇行して流れる。一方、流れＦ２は、凹溝１５よりも容積の小さい浅溝部１８内で被密封流体Ｆの流れ（矢印Ｆ１０、Ｆ１１参照）が生じることにより凹溝１５から連通部１７Ａに吸い込まれる流れである。このように、流れＦ２は、流れＦ１に比べて速度が遅くなっている。

【0039】

流れＦ１は、連通部１７Ａ及び周面１５ｂよりも内径側に位置する静止密封環１０の内周面１０ａから連通部１７Ａを越えて周面１５ｂに到達し、相対回転下流側に流れるようになっている。すなわち、静止密封環１０の内周面１０ａは、連通部１７Ａ及び周面１５ｂとは異なる方向に被密封流体Ｆを誘導する誘導手段として機能している。

【0040】

被密封流体Ｆに含まれる比重の大きいコンタミＣ１は、流速の比較的速い流れＦ１に沿って流れるため、コンタミＣ１の大部分は連通部１７Ａの相対回転下流の周面１５ｂに流れることとなり連通部１７Ａに到達しにくくなっている。すなわち、動圧発生溝１６内に比重の大きいコンタミＣ１が進入しにくくなっている。

【0041】

また、図５に示されるように、凹溝１５に導入されたコンタミＣ１は、凹溝１５の底面１５ａに接触して流れＦ１から分離されるので、コンタミＣ１が動圧発生溝１６内に進入しにくくなっている。

【0042】

また、凹溝１５における相対回転上流の側面１５ｃ（図４参照）は、深溝部１７における相対回転上流の側面１７ｃの延長線上に設けられている。これによれば、静止密封環１０の内周面１０ａの相対回転下流の端部１０ｂを連通部１７Ａに対して周方向に近付けることができるので、連通部１７Ａを確実に越える流れＦ１を形成できる。

【0043】

また、静止密封環１０の内周面１０ａと凹溝１５の側面１５ｃとで成す角部がほぼ直角を成すことから、被密封流体Ｆの流れＦ１の向きと流れＦ２の向きとは大きく異なる。比重の大きいコンタミＣ１には流れＦ１による慣性が大きく作用するので流れＦ２に追従しにくく、流れＦ１に沿って流れやすい。

【0044】

以上説明したように、回転密封環２０と静止密封環１０との相対回転時には、連通部１７Ａの相対回転方向上流の被密封流体Ｆは、静止密封環１０の内周面１０ａにより、連通部１７Ａに向かわず連通部１７Ａの相対回転下流側に延びる周面１５ｂに流れ、連通部１７Ａには流れＦ１に比べ速度の遅い流れＦ２が流れ込む。また、流れＦ２の流量は流れＦ１の流量よりも少ない。比重が大きいコンタミＣ１は流速の比較的速い流れＦ１に沿って流れるため、コンタミＣ１は連通部１７Ａの相対回転下流に流れることとなり連通部１７Ａに到達しにくくなる。このようにして、コンタミＣ１が動圧発生溝１６内に進入することを抑制できるので、コンタミＣ１が摺動面１１，２１間に流出してアブレッシブ摩耗を引き起こすことを阻止することができる。

【0045】

また、コンタミＣ１に比べ比重の小さいコンタミ（図示略）の一部は流れＦ２に沿って動圧発生溝１６内に進入することがあるが、このような比重の小さいコンタミは脆いものや軟らかいものがほとんどであり摺動面１１，２１間でアブレッシブ摩耗を引き起こす虞がない。

【0046】

尚、本実施例１では、静止密封環１０の内周面１０ａの相対回転下流の端部１０ｂが深溝部１７の側面１７ｃの延長線上に設けられる形態を例示したが、これに限られず、静止密封環１０の内周面１０ａの相対回転下流の端部が深溝部１７の側面１７ｃよりも相対回転上流に位置していてもよい。すなわち、凹溝１５の側面１５ｃが内径側に向かうにつれ相対回転上流に傾くように末広がり形状となっていてもよい。

【0047】

また、本実施例１では、摺動面１１の内径端部を切り欠いて凹溝１５を形成することで、静止密封環１０の内周面１０ａと、連通部１７Ａ及び周面１５ｂとにより径方向に段を有する段差を形成する形態を例示したが、これに限られず、摺動部品の内周面と同径の位置に動圧発生溝の連通部を設けるとともに、摺動部品の内周面よりも内径側に突出する突出部を連通部の相対回転上流に設け、該突出部の内周面と連通部及び摺動部品の内周面とにより径方向に段を有する段差を形成してもよい。この場合、突出部の内周面が誘導手段として機能する。

【実施例2】

【0048】

次に、実施例２に係る摺動部品につき、図６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。

【0049】

図６に示されるように、静止密封環２００の内周面２００ａにおける相対回転下流の端部２００ｂが深溝部１７の側面１７ｃよりも相対回転下流に位置している。具体的には、ランド２１２は、凹溝１５の側面１５ｃの内径端部から連通部１７Ａを覆うように相対回転下流に延びる庇部２１２ａを有している。すなわち、庇部２１２ａは連通部１７Ａと径方向に重畳している。

【0050】

これによれば、深溝部１７に吸い込まれる被密封流体Ｆの流れＦ２０は、庇部２１２ａにより流れＦ１と分断されるので、流れＦ１に沿って流れるコンタミＣ１が流れＦ２０に極めて追従しにくくなる。そのため、コンタミＣ１（図４，図５参照）が動圧発生溝１６内に進入することを確実に抑制できる。

【実施例3】

【0051】

次に、実施例３に係る摺動部品につき、図７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。実施例３の摺動部品は時計回り，反時計回りの両方向に対応可能ないわゆる両回転型である。

【0052】

図７に示されるように、静止密封環３００には、深溝部１７と、深溝部１７から時計回りの方向に延びる浅溝部１８と、深溝部１７から反時計回りの方向に延びる浅溝部１８’と、を備える軸方向視Ｔ字状を成す動圧発生溝３１６が設けられている。

【0053】

また、深溝部１７の内径側に設けられる凹溝３１５Ａは、深溝部１７の周方向の幅と同一幅に切り欠かれて形成されており、凹溝３１５Ａの周方向両側にはランド３１２が残存している。尚、以下、凹溝３１５Ａの周方向両側に残存するランド３１２のうち、凹溝３１５Ａの図７における反時計回り方向側をランド３１２ａ、凹溝３１５Ａの時計回り方向側をランド３１２ｂと称する。

【0054】

凹溝３１５Ａの周方向両側のランド３１２の周方向にそれぞれ隣接して、周方向に延びる凹溝３１５Ｂ，３１５Ｂ’が形成されている。凹溝３１５Ｂ，３１５Ｂ’は、ランド３１２ａ，３１２ｂを挟んで連通部１７Ａと同径で周方向に延びる周面３１５ｂ，３１５ｂ’と、周面３１５ｂ，３１５ｂ’におけるランド３１２ａ，３１２ｂ側の側面３１５ｃ，３１５ｄと、により区画されている。後述のように、側面３１５ｃ，３１５ｄは誘導手段として機能している。

【0055】

静止密封環３００に対して回転密封環２０が時計回りに相対回転したときには、浅溝部１８で正圧が発生するとともに、浅溝部１８’で負圧が発生する。浅溝部１８’で発生する負圧により浅溝部１８’近傍の被密封流体Ｆを回収することができるので、外空間Ｓ２に被密封流体Ｆが漏れることを抑制できる。

【0056】

また、このとき、連通部１７Ａの相対回転上流の被密封流体Ｆは、凹溝３１５Ｂ’の周面３１５ｂ’に沿って移動し、側面３１５ｃにより内径方向、すなわち内空間Ｓ１方向に方向が変えられた後、連通部１７Ａを越えて相対回転下流に流れる流れＦ３０となる。このように、流れＦ３０は、側面３１５ｃにより、連通部１７Ａ及び凹溝３１５Ｂの周面３１５ｂと異なる方向、すなわち内径方向に誘導されるので、連通部１７Ａに到達しにくい。

【0057】

また、連通部１７Ａに吸い込まれる流れＦ３１は、ランド３１２ａ，３１２ｂにより流れＦ３０と周方向に実質的に分断されているため、コンタミＣ１（図４，図５参照）が流れＦ３１に追従しにくい。

【0058】

一方、静止密封環３００に対して回転密封環２０が反時計回りに相対回転したときには、浅溝部１８’で正圧が発生するとともに、浅溝部１８で負圧が発生する。浅溝部１８で発生する負圧により浅溝部１８近傍の被密封流体Ｆを回収することができるので、外空間Ｓ２に被密封流体Ｆが漏れることを抑制できる。

【0059】

また、図示しないが、このとき、連通部１７Ａの相対回転上流の被密封流体Ｆは、凹溝３１５Ｂの周面３１５ｂに沿って移動し、側面３１５ｄにより内径方向、すなわち内空間Ｓ１方向に方向が変えられた後、連通部１７Ａを越えて相対回転下流に流れる流れとなる。このように、当該流れは、側面３１５ｄにより、連通部１７Ａ及び凹溝３１５Ｂ’の周面３１５ｂ’と異なる方向、すなわち内径方向に誘導されるので、連通部１７Ａに到達しにくい。

【0060】

尚、本実施例３では、深溝部１７の内径側に凹溝３１５Ａが設けられている形態を例示したが、深溝部１７が静止密封環３００の内周面３００ａまで延びていてもよい。

【実施例4】

【0061】

次に、実施例４に係る摺動部品につき、図８を参照して説明する。尚、前記実施例と同一構成で重複する構成の説明を省略する。尚、ここでは、説明の便宜上、被密封流体Ｆに含まれるコンタミＣ１を実際よりも多量に図示している。

【0062】

図８に示されるように、静止密封環４００の摺動面４１１には、深溝部４１７及び浅溝部４１８を有する軸方向視Ｌ字状の動圧発生溝４１６と、深溝部４１７の相対回転上流に離間して設けられる誘導手段としての凹部４２０と、が設けられている。尚、深溝部４１７と凹部４２０との離間幅は自由に変更できる。

【0063】

深溝部４１７の連通部４１７Ａは静止密封環４００の内周面４００ａと同径に形成されており、内空間Ｓ１に連通している。

【0064】

凹部４２０は、軸方向視で半月状をなしており、内空間Ｓ１に連通する連通部４２０Ａを有している。すなわち、凹部４２０の側壁４２０ａは軸方向視で半円状の曲面を成している。また、連通部４２０Ａは、静止密封環４００の内周面４００ａに沿って形成されている。

【0065】

回転密封環２０と静止密封環４００との相対回転時には、摺動面４１１，２１の近傍において、凹部４２０の相対回転上流の内周面４００ａから凹部４２０を通って相対回転下流に流れる被密封流体Ｆの流れＦ４０と、連通部４１７Ａの近傍から連通部４１７Ａに吸い込まれる被密封流体Ｆの流れＦ４１と、が生じる。この流れＦ４０は、流れＦ４１に比べて速度が速くなっている。

【0066】

流れＦ４０は、凹部４２０の側壁４２０ａに沿って移動し、側壁４２０ａの相対回転下流の端部から内径方向、すなわち内空間Ｓ１に方向が変えられた後、連通部４１７Ａを越えて該連通部４１７Ａの相対回転下流側に延びる周面としての内周面４００ａ’に到達し、相対回転下流側に流れるようになっている。

【0067】

被密封流体Ｆに含まれる比重の大きいコンタミＣ１は、流速の比較的速い流れＦ４０に沿って流れるため、コンタミＣ１の大部分は連通部４１７Ａの相対回転下流の内周面４００ａ’に流れることとなり連通部４１７Ａに到達しにくくなっている。すなわち、動圧発生溝４１６内に比重の大きいコンタミＣ１が進入しにくくなっている。

【0068】

このように、凹部４２０を用いて被密封流体Ｆを連通部４１７Ａ及び内周面４００ａ’と異なる方向に誘導できるので、誘導手段を簡素な構造とすることができる。

【0069】

また、凹部４２０の側壁４２０ａは軸方向視で曲面をなしているので、側壁４２０ａに沿って凹部４２０内の被密封流体Ｆを円滑に誘導することができる。

【実施例5】

【0070】

次に、実施例５に係る摺動部品につき、図９を参照して説明する。尚、前記実施例と同一構成で重複する構成の説明を省略する。尚、ここでは、説明の便宜上、被密封流体Ｆに含まれるコンタミＣ１を実際よりも多量に図示している。

【0071】

図９に示されるように、静止密封環５００の摺動面５１１には、前記実施例４と同様の動圧発生溝４１６と、深溝部４１７の相対回転上流に離間して設けられる誘導手段としての複数の凹部５２０と、が設けられている。尚、深溝部４１７と凹部５２０との離間幅、及び凹部５２０同士の離間幅は自由に変更できる。

【0072】

凹部５２０は、軸方向視で三角形状を成しており、内空間Ｓ１に連通する連通部５２０Ａを有している。

【0073】

具体的には、凹部５２０は、静止密封環５００の内周面５００ａから相対回転下流側に向けて傾斜しながら外径方向に延びる第１側壁５２０ａと、第１側壁５２０ａの外径端部から相対回転下流側に向けて傾斜しながら内径方向に延びる傾斜面としての第２側壁５２０ｂと、を備えている。

【0074】

回転密封環２０と静止密封環５００との相対回転時には、摺動面５１１，２１の近傍において、凹部５２０の相対回転上流の内周面５００ａから各凹部５２０を通って相対回転下流に流れる被密封流体Ｆの流れＦ５０と、連通部４１７Ａの近傍から連通部４１７Ａに吸い込まれる被密封流体Ｆの流れＦ５１と、が生じる。この流れＦ５０は、流れＦ５１に比べて速度が速くなっている。

【0075】

流れＦ５０は、凹部５２０の第２側壁５２０ｂに沿って移動し、第２側壁５２０ｂの相対回転下流の端部から内径方向、すなわち内空間Ｓ１方向に方向が変えられた後、連通部４１７Ａを越えて該連通部４１７Ａの相対回転下流側に延びる周面としての内周面５００ａ’に到達し、相対回転下流側に流れるようになっている。

【0076】

被密封流体Ｆに含まれる比重の大きいコンタミＣ１は、流速の比較的速い流れＦ５０に沿って流れるため、コンタミＣ１の大部分は連通部４１７Ａの相対回転下流の内周面５００ａ’に流れることとなり連通部４１７Ａに到達しにくくなっている。すなわち、動圧発生溝４１６内に比重の大きいコンタミＣ１が進入しにくくなっている。

【0077】

凹部５２０の第２側壁５２０ｂは、その内径端部が該第２側壁５２０ｂの外径端部よりも相対回転下流側に位置する傾斜面をなしているので、第２側壁５２０ｂに沿って凹部５２０内の被密封流体Ｆを円滑に誘導することができる。

【0078】

尚、誘導手段は、凹部５２０に代えて、第２側壁５２０ｂが外径側に凸を有する曲面状を成す傾斜面であってもよい。

【実施例6】

【0079】

次に、実施例６に係る摺動部品につき、図１０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。

【0080】

図１０に示されるように、静止密封環６００の摺動面６１１には、深溝部６１７と浅溝部６１８とから成る動圧発生溝６１６が設けられている。深溝部６１７は、内空間Ｓ１に連通して周方向に延びており、深溝部６１７の壁部６１７ｃ及び壁部６１７ｄは、内径端から外径端に向けて相対回転上流に傾斜して互いに略平行に延びている。尚、後述のように、壁部６１７ｄ及び静止密封環６００の内周面６００ａは、誘導手段として機能している。

【0081】

また、浅溝部６１８は、深溝部６１７の相対回転上流の端部から外径方向に延びている。具体的には、浅溝部６１８の壁部６１８ｃ及び壁部６１８ｄは、内径端から外径端に向けて相対回転下流に傾斜して平行に延びている。尚、浅溝部６１８の始端部６１８Ａは、深溝部６１７を通じて内空間Ｓ１に連通する連通部として機能している。

【0082】

静止密封環６００に対して回転密封環２０が相対回転したときには、任意の深溝部６１７の相対回転上流に隣接する深溝部６１７’内の被密封流体Ｆは、深溝部６１７’の周面６１７ｂ’に沿って移動し、壁部６１７ｄ’により内径方向、すなわち内空間Ｓ１方向に方向が変えられた後、始端部６１８Ａを越えて相対回転下流、すなわち、周面６１７ｂに流れる流れＦ６０ａとなる。

【0083】

また、始端部６１８Ａの相対回転上流の静止密封環６００の内周面６００ａに沿って流れる被密封流体Ｆは、始端部６１８Ａを越え、深溝部６１７のある箇所では外径方向に蛇行して流れる流れＦ６０ｂとなる。これら流れＦ６０ａ，Ｆ６０ｂは、流れＦ６１に比べて速度が速くなっている。

【0084】

このように、被密封流体Ｆに含まれる比重の大きいコンタミＣ１は、流速の比較的速い流れＦ６０ａ，Ｆ６０ｂに沿って流れるため、コンタミＣ１の大部分は始端部６１８Ａよりも相対回転下流の周面６１７ｂに流れることとなり始端部６１８Ａに到達しにくい。

【0085】

また、静止密封環６００の内周面６００ａにおける相対回転下流の端部６００ｂが浅溝部６１８の壁部６１８ｃの内径端よりも相対回転下流に位置しており、流れＦ６０ａ，Ｆ６０ｂが流れＦ６１と分断されるので、流れＦ６０ａ，Ｆ６０ｂに沿って流れるコンタミＣ１が流れＦ６１に極めて追従しにくくなる。

【0086】

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。

【0087】

例えば、前記各実施例では、内空間との連通部を有する深溝部と、閉塞部を有する浅溝部と、を備えた動圧発生溝を例に挙げ説明したが、動圧発生溝は連通部と閉塞部を有していればよく、例えば、周方向に傾斜して径方向に延び、長手方向に亘って深さが一定なスパイラル溝等であってもよい。

【0088】

また、動圧発生溝の閉塞部が浅溝部の延設方向と直交する壁部である形態を例示したが、動圧発生溝の閉塞部は、動圧を発生させる構成となっていればよく、例えば、動圧発生溝の相対回転下流の端部が延設方向に向かって断面積が漸次小さくなっていてもよい。

【0089】

また、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。

【0090】

また、漏れ側の流体は低圧の気体である大気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。

【0091】

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。

【0092】

また、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。

【0093】

また、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。

【0094】

また、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、動圧発生溝を回転密封環に設けてもよい。

【0095】

また、動圧発生溝は、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、動圧発生溝の形状も自由に変更してもよい。

【0096】

また、誘導手段として凹溝、凹部はいずれも底面を有するものを例示したが、この限りではなく、摺動部品の径方向に凹み軸方向に亘って形成された凹部、言い換えると底面を有しない凹部であってもよい。

【符号の説明】

【0097】

１０ 静止密封環（摺動部品）
１０ａ 内周面（誘導手段）
１１ 摺動面
１２ ランド
１５ 凹溝
１５ａ 底面（傾斜面）
１５ｂ 周面
１６ 動圧発生溝
１７Ａ 連通部
１８Ｂ 終端部（閉塞部）
２０ 回転密封環（他の摺動部品）
２１ 摺動面
２００ 静止密封環（摺動部品）
２００ａ 内周面（誘導手段）
２１２ａ 庇部
３００ 静止密封環（摺動部品）
３１５ｂ，３１５ｂ’ 周面
３１５ｃ，３１５ｄ 側面
３１６ 動圧発生溝
４００ 静止密封環（摺動部品）
４００ａ’ 内周面（周面）
４１６ 動圧発生溝
４２０ 凹部（誘導手段）
４２０ａ 側壁
５００ 静止密封環（摺動部品）
５００ａ’ 内周面（周面）
５２０ 凹部（誘導手段）
５２０ｂ 第２側壁
Ａ 大気
Ｃ１ コンタミ
Ｆ 被密封流体
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】