(57)【要約】  本発明は、静止時に漏れず、回転初期を含み回転時には流体潤滑で作動するとともに漏れを防止し、密封と潤滑を両立させることのできる摺動部品を提供することを目的とし、一対の摺動部品の互いに相対摺動する一方側の摺動面の高圧側には正圧発生溝からなる正圧発生機構を、低圧側には負圧発生溝からなる負圧発生機構を設け、前記正圧発生溝及び負圧発生溝は、それぞれ高圧流体側と連通し、低圧流体側とはシール面により隔離されていることを特徴としている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の摺動部品の互いに相対摺動する一方側の摺動面の低圧側には負圧発生溝からなる負圧発生機構を設け、負圧発生溝は高圧流体側とは連通し、低圧流体側とはシール面により隔離されていることを特徴とする摺動部品。
【請求項２】
一対の摺動部品の互いに相対摺動する一方側の摺動面の高圧側には正圧発生溝からなる正圧発生機構を、低圧側には負圧発生溝からなる負圧発生機構を設け、前記正圧発生溝及び負圧発生溝は、それぞれ高圧流体側と連通し、低圧流体側とはシール面により隔離されていることを特徴とする摺動部品。
【請求項３】
一対の摺動部品の互いに相対摺動する一方側の摺動面の高圧側には正圧発生溝からなる正圧発生機構を、他方側の摺動面の低圧側には負圧発生溝からなる負圧発生機構を設け、前記正圧発生溝及び負圧発生溝は、それぞれ高圧流体側と連通し、低圧流体側とはシール面により隔離されていることを特徴とする摺動部品。
【請求項４】
一対の摺動部品の外周側が高圧流体側、内周側が低圧流体側であって、固定側の摺動部品の摺動面の高圧側には正圧発生溝からなる正圧発生機構を、回転側の摺動部品の摺動面の低圧側には負圧発生溝からなる負圧発生機構を設け、前記正圧発生溝及び負圧発生溝は、それぞれ高圧流体側と連通し、低圧流体側とは内周側のシール面により隔離されていることを特徴とする摺動部品。
【請求項５】
一対の摺動部品が環状体から成り、該環状体の外周側が高圧流体側、内周側が低圧流体側であって、環状体の一方側の摺動面には、外周側に正圧発生溝からなる正圧発生機構を、内周側には負圧発生溝からなる負圧発生機構を設け、前記正圧発生溝及び負圧発生溝は、それぞれ高圧流体側と連通し、低圧流体側とは内周側のシール面により隔離されていることを特徴とする摺動部品。
【請求項６】
一対の摺動部品が環状体から成り、該環状体の外周側が高圧流体側、内周側が低圧流体側であって、環状体の固定側の摺動面には、外周側に正圧発生溝からなる正圧発生機構を、環状体の回転側の摺動面には、内周側には負圧発生溝からなる負圧発生機構を設け、前記正圧発生溝及び負圧発生溝は、それぞれ高圧流体側と連通し、低圧流体側とは内周側のシール面により隔離されていることを特徴とする摺動部品。
【請求項７】
外周側の正圧発生機構がレイリーステップ機構から、また内周側の負圧発生機構が逆レイリーステップ機構から形成され、前記レイリーステップ機構及び逆レイリーステップ機構は、それぞれ高圧流体側と連通してなることを特徴とする請求項２ないし６のいずれか１項に記載の摺動部品。
【請求項８】
レイリーステップ機構及び逆レイリーステップ機構は円周方向に平行して対をなすように複数設けられるとともに、上流側からみて、ｎ番目のレイリーステップ機構のグルーブ部の上流端とｎ−１番目の逆レイリーステップ機構のグルーブ部の下流端とは円周方向位置においてほぼ一致するように形成され、これら両グルーブ部は共通の連通手段を介して高圧流体側に連通されることを特徴とする請求項７記載の摺動部品。
【請求項９】
複数のレイリーステップ機構と１つの逆レイリーステップ機構が円周方向に平行して設けられ、１つのレイリーステップ機構のグルーブ部の上流端と逆レイリーステップ機構のグルーブ部の下流端とは円周方向位置においてほぼ一致するように形成され、これら両グルーブ部は共通の連通手段を介して高圧流体側に連通され、また、残りのレイリーステップ機構のグルーブ部の上流端は個々に高圧流体側に連通されることを特徴とする請求項７記載の摺動部品。
【請求項１０】
逆レイリーステップ機構が径方向に複数設けられることを特徴とする請求項７記載の摺動部品。
【請求項１１】
一対の摺動部品の互いに相対摺動する一方側の摺動面の高圧側には高圧流体側と直接連通するスパイラルグルーブ、又はディンプルからなる正圧発生機構を、低圧側には逆レイリーステップ機構からなる負圧発生機構を設け、前記逆レイリーステップ機構は高圧流体側と連通し、低圧流体側とはシール面により隔離されていることを特徴とする摺動部品。
【請求項１２】
一対の摺動部品の互いに相対摺動する一方側の摺動面の高圧側には正圧発生溝からなる正圧発生機構を、低圧側には負圧発生溝からなる負圧発生機構を設けるとともに、前記正圧発生溝と負圧発生溝との間に圧力開放溝を設け、前記正圧発生溝、圧力開放溝及び負圧発生溝は高圧流体側と連通し、低圧流体側とはシール面により隔離されていることを特徴とする摺動部品。
【請求項１３】
一対の摺動部品の互いに相対摺動する一方側の摺動面の高圧側には正圧発生溝からなる正圧発生機構を、他方側の摺動面の低圧側には負圧発生溝からなる負圧発生機構を設けるとともに、前記一方側及び他方側の摺動面には前記正圧発生溝と負圧発生溝との間に位置するように圧力開放溝を設け、前記正圧発生溝、圧力開放溝及び負圧発生溝は高圧流体側と連通し、低圧流体側とはシール面により隔離されていることを特徴とする摺動部品。
【請求項１４】
一対の摺動部品の外周側が高圧流体側、内周側が低圧流体側であって、固定側の摺動部品の摺動面の高圧側には正圧発生溝からなる正圧発生機構を、回転側の摺動部品の摺動面の低圧側には負圧発生溝からなる負圧発生機構を設けるとともに、前記固定側及び回転側の摺動面には前記正圧発生溝と負圧発生溝との間に位置するように圧力開放溝を設け、前記正圧発生溝、圧力開放溝及び負圧発生溝は高圧流体側と連通し、低圧流体側とはシール面により隔離されていることを特徴とする摺動部品。
【請求項１５】
一対の摺動部品が環状体から成り、該環状体の外周側が高圧流体側、内周側が低圧流体側であって、環状体の一方側の摺動面には、高圧側には正圧発生溝からなる正圧発生機構を、低圧側には負圧発生溝からなる負圧発生機構を設けるとともに、前記正圧発生溝と負圧発生溝との間に圧力開放溝を設け、前記正圧発生溝、圧力開放溝及び負圧発生溝は高圧流体側と連通し、低圧流体側とはシール面により隔離されていることを特徴とする摺動部品。
【請求項１６】
一対の摺動部品が環状体から成り、該環状体の外周側が高圧流体側、内周側が低圧流体側であって、環状体の固定側の摺動面には、高圧側には正圧発生溝からなる正圧発生機構を、環状体の回転側の摺動面には、低圧側には負圧発生溝からなる負圧発生機構を設けるとともに、前記固定側及び回転側の摺動面には前記正圧発生溝と負圧発生溝との間に位置するように圧力開放溝を設け、前記正圧発生溝、圧力開放溝及び負圧発生溝は高圧流体側と連通し、低圧流体側とはシール面により隔離されていることを特徴とする摺動部品。
【請求項１７】
外周側の正圧発生機構がレイリーステップ機構から、また内周側の負圧発生機構が逆レイリーステップ機構から形成されるとともに、圧力開放溝が円周溝から形成され、前記レイリーステップ機構、逆レイリーステップ機構及び圧力開放溝は、それぞれ高圧流体側と連通してなることを特徴とする請求項１２ないし１６のいずれか１項に記載の摺動部品。
【請求項１８】
レイリーステップ機構及び逆レイリーステップ機構は圧力開放溝を挟んで円周方向に平行して対をなすように複数設けられるとともに、上流側からみて、ｎ番目のレイリーステップ機構のグルーブ部の上流端とｎ−１番目の逆レイリーステップ機構のグルーブ部の下流端とは円周方向位置においてほぼ一致するように形成され、これら両グルーブ部及び圧力開放溝は共通の連通手段を介して高圧流体側に連通されることを特徴とする請求項１７記載の摺動部品。
【請求項１９】
複数のレイリーステップ機構と１つの逆レイリーステップ機構が圧力開放溝を挟んで円周方向に平行して設けられ、１つのレイリーステップ機構のグルーブ部の上流端と逆レイリーステップ機構のグルーブ部の下流端とは円周方向位置においてほぼ一致するように形成され、これら両グルーブ部及び圧力開放溝は共通の連通手段を介して高圧流体側に連通され、また、残りのレイリーステップ機構のグルーブ部の上流端は個々の連通手段を介して高圧流体側に連通されることを特徴とする請求項１７記載の摺動部品。
【請求項２０】
逆レイリーステップ機構が径方向に複数設けられることを特徴とする請求項１７記載の摺動部品。
【請求項２１】
一対の摺動部品の互いに相対摺動する一方側の摺動面の高圧側には高圧流体側と直接連通するスパイラルグルーブ、又はディンプルからなる正圧発生機構を、低圧側には逆レイリーステップ機構からなる負圧発生機構を設けるとともに、前記スパイラルグルーブ又はディンプルと逆レイリーステップ機構との間に圧力開放溝を設け、圧力開放溝及び逆レイリーステップ機構は高圧流体側と連通し、低圧流体側とはシール面により隔離されていることを特徴とする摺動部品。
【請求項２２】
一対の摺動部品の互いに相対摺動する一方側の摺動面の高圧側には高圧流体側と直接連通するスパイラルグルーブ、又はディンプルからなる正圧発生機構を、低圧側には逆スパイラルグルーブからなる負圧発生機構を設けるとともに、前記高圧側のスパイラルグルーブ又はディンプルと低圧側の逆スパイラルグルーブとの間に圧力開放溝を設け、前記低圧側の逆スパイラルグルーブは圧力開放溝を介して高圧流体側と連通し、低圧流体側とはシール面により隔離されていることを特徴とする摺動部品。
【請求項２３】
内周側のシール面の幅が変更可能であることを特徴する請求項３乃至２２のいずれか１項に記載の摺動部品。
【請求項２４】
半径方向溝を、負圧発生機構に連通する内周側から外周側に向けて相手摺動面の回転方向に向かって傾斜する形状とすることを特徴とする請求項１乃至２３のいずれか１項に記載の摺動部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば、メカニカルシール、軸受、その他、摺動部に適した摺動部品に関する。特に、摺動面に流体を介在させて摩擦を低減させるとともに、摺動面から流体が漏洩するのを防止する必要のある密封環または軸受などの摺動部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
摺動部品の一例である、メカニカルシールにおいて、密封性を長期的に維持させるためには、「密封」と「潤滑」という相反する条件を両立させなければならない。特に、近年においては、環境対策などのために、被密封流体の漏れ防止を図りつつ、機械的損失を低減させるべく、より一層、低摩擦化の要求が高まっている。低摩擦化の手法としては、回転により摺動面間に動圧を発生させ、液膜を介在させた状態で摺動する、いわゆる流体潤滑状態とすることにより達成できる。しかしながら、この場合、摺動面間に正圧が発生するため、流体が正圧部分から摺動面外へ流出する。軸受でいう側方漏れであり、シールの場合の漏れに該当する。シール面外周側に密封流体、内周側に大気があり、外周側の流体を密封している場合（「インサイド形」といわれている。）の内周側漏れ量は、次の式により表される。
【数１】
2012046749.tif 000003
Ｑ：摺動面内径ｒ１における内周側漏れ量（マイナスで漏れ方向）
ｈ：隙間高さ
η：流体粘度
ｐ：圧力
上記式より、流体潤滑を促進し、動圧を発生させ、液膜を形成させるほど、内周端側の圧力勾配∂ｐ／∂ｒが大きくなり、ｈが大きくなった結果、漏れ量Ｑが増大することがわかる。
したがって、シールの場合、漏れ量Ｑを減少させるには、隙間ｈおよび圧力勾配∂ｐ／∂ｒを小さくする必要がある。【０００３】
以上のことから、従来のシールにおいては、摺動面を損傷しない程度に液膜厚さｈを小さくすることで、密封性能を維持する、いわゆる密封と潤滑の妥協点において成立させている。
したがって、接触が即焼き付き等の表面損傷に繋がる環境下で使用されるシールにおいては、その動圧効果を優先させた結果、液膜厚さｈが大きくなるため、漏れ量は増大する。一方、直接接触が長期的にも問題を生じにくい環境下で使用されるシールにおいては、密封性能を優先させた結果、隙間ｈが小さく動圧効果も小さいため、直接接触による面の摩耗・損傷の可能性や、摩擦係数が高くなる。前者の構造の例として、例えば、特許文献１に記載の発明が挙げられる。この発明は、ドライガスシールであるが、液体シールにも流用可能であり、優れた動圧効果を得られる反面、漏れ量が非常に多い。後者の構造の例として、直接接触においても問題が生じにくいように、固定環側に自己潤滑性に優れる焼成カーボンを用い、平面同士でシールする構造のものがある。その他の例として、動圧発生機構としてうねりやスパイラルグルーブを施した例もある（例えば、特許文献２、３参照）。【０００４】
液体シールにおいては、気体より粘度が大きいため、平面同士であっても面の微小なうねりや粗さの凹凸等により動圧効果が得られる。このため、密封性能を優先した構造を採用することが多い。一方、密封と潤滑を両立させるために、漏れた液体を高圧側に引き戻す、ポンピング効果を有した機構もいくつか考案されている。たとえば、特許文献４には、予め隙間を持たせた回転・静止２面間に、高さの異なる「堰」を設置することで、せん断流れによりポンピングさせる機構が開示されている。この機構では、機械的に初期隙間を与える必要があるため、構造が複雑になるとともに、静止時にも隙間があるため、静止時において漏れが生じるという問題がある。【０００５】
また、非特許文献１には、高圧側の流体を一旦ダム部に溜め、レイリーステップ軸受部で動圧を発生させた後、高圧側へ戻すという構造が開示されている。この機構では、ダム部に液体が溜まるまでは動圧が発生しないため、回転開始直後においては、直接接触を伴い摺動するため、この間表面損傷が生じる危険がある。
さらに、非特許文献２には、レイリーステップの上流側にポンピンググルーブを設置することにより、回転時のせん断流れを利用してポンピング効果を生じさせる考案が開示されている。この機構では、高圧側と低圧側とがポンピンググルーブで繋がっているため、静止時に漏れが生じるという問題がある。【０００６】
また、摺動部品に関する発明として、摺動面の被密封流体側に形成された吸込手段により、摺動面に被密封流体を導入し、この導入した被密封流体を摺動面に形成された径方向外周側及び径方向内周側の２つのディンプル部にダム部を介して被密封流体を蓄積すると同時に径方向内周側のディンプル部においてポンピングさせることにより、２つのディンプル部より径方向内周側に位置するシール面から被密封流体が漏洩するのを防止するようにした発明が、本出願人により出願されている（特許文献５参照）。この発明では、２つのディンプル部のうち、径方向内周側のディンプル部にポンピング作用を生じさせてシール面から被密封流体が漏洩するのを防止しているが、径方向内周側のディンプル部は閉空間を形成していることから負圧になることがない。このため、ディンプル部より径方向内周側の摺動面に存在する流体が漏れることを防止することはできない。すなわち、一定程度の漏れを防止することは可能であるが、漏れ量は多くならざるを得ない。
以上のように、従来の技術においては、静止時に漏れず、回転初期を含み回転時には流体潤滑で作動するとともに漏れを防止するところの、密封と潤滑を両立させるものは存在しない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平４−７３号公報
【特許文献２】米国特許第５，０７１，１４１号
【特許文献３】米国特許第７，３７７，５１８号
【特許文献４】特開昭５８−４２８６９号公報
【特許文献５】特開２００５−１８０６５２号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Transactions of ASME Journal of Tribology Vol.107,JULY 1985 p.326-332 「A Zero-Leakage Film Riding Face Seal」A.Lipschitz
【非特許文献２】日本機械学会論文集（Ｃ編）５３巻４９３号、昭６２．９月、ｐ．２０１７−２０２４「円周方向ポンピング・グルーブとレイリーステップを有する端面シール」池内健、森美郎、西田徹
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、静止時に漏れず、回転初期を含み回転時には流体潤滑で作動するとともに漏れを防止し、密封と潤滑を両立させることのできる摺動部品を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため本発明の摺動部品は、第１に、一対の摺動部品の互いに相対摺動する一方側の摺動面の低圧側には負圧発生溝からなる負圧発生機構を設け、負圧発生溝は高圧流体側とは半径方向溝を介して連通し、低圧流体側とはシール面により隔離されていることを特徴としている。
第１の特徴により、静止時には漏れず、相対的摺動初期を含め、常時、摺動面の低圧側（たとえば、インサイド型メカニカルシールの場合はシール内周側）端部の圧力勾配∂ｐ／∂ｒを負とすることができ、摺動面の低圧側から高圧流体側に向けてポンピング作用が生じることから、漏れ量を極めて小さくできる。【００１１】
また、本発明の摺動部品は、第２に、一対の摺動部品の互いに相対摺動する一方側の摺動面の高圧側には正圧発生溝からなる正圧発生機構を、低圧側には負圧発生溝からなる負圧発生機構を設け、前記正圧発生溝及び負圧発生溝は、それぞれ高圧流体側と連通し、低圧流体側とはシール面により隔離されていることを特徴としている。
また、本発明の摺動部品は、第３に、一対の摺動部品の互いに相対摺動する一方側の摺動面の高圧側には正圧発生溝からなる正圧発生機構を、他方側の摺動面の低圧側には負圧発生溝からなる負圧発生機構を設け、前記正圧発生溝及び負圧発生溝は、それぞれ高圧流体側と連通し、低圧流体側とはシール面により隔離されていることを特徴としている。
また、本発明の摺動部品は、第４に、一対の摺動部品の外周側が高圧流体側、内周側が低圧流体側であって、固定側の摺動部品の摺動面の高圧側には正圧発生溝からなる正圧発生機構を、回転側の摺動部品の摺動面の低圧側には負圧発生溝からなる負圧発生機構を設け、前記正圧発生溝及び負圧発生溝は、それぞれ高圧流体側と連通し、低圧流体側とは内周側のシール面により隔離されていることを特徴としている。
また、本発明の摺動部品は、第５に、一対の摺動部品が環状体から成り、該環状体の外周側が高圧流体側、内周側が低圧流体側であって、環状体の一方側の摺動面には、外周側に正圧発生溝からなる正圧発生機構を、内周側には負圧発生溝からなる負圧発生機構を設け、前記正圧発生溝及び負圧発生溝は、それぞれ高圧流体側と連通し、低圧流体側とは内周側のシール面により隔離されていることを特徴としている。
また、本発明の摺動部品は、第６に、一対の摺動部品が環状体から成り、該環状体の外周側が高圧流体側、内周側が低圧流体側であって、環状体の固定側の摺動面には、外周側に正圧発生溝からなる正圧発生機構を、環状体の回転側の摺動面には、内周側には負圧発生溝からなる負圧発生機構を設け、前記正圧発生溝及び負圧発生溝は、それぞれ高圧流体側と連通し、低圧流体側とは内周側のシール面により隔離されていることを特徴としている。
第２ないし第６の特徴により、相対的摺動初期を含め、常時、摺動面が流体潤滑状態で作動するため摩擦係数を低くすることができるとともに、静止時には漏れず、相対的摺動初期を含め、常時、摺動面の低圧側の圧力勾配∂ｐ／∂ｒを負とすることができ、摺動面の低圧側から高圧流体側に向けてポンピング作用が生じることから、漏れ量を極めて小さくできる。
さらに、第３及び第６の特徴により、同一摺動面にレイリーステップ機構及び逆レイリーステップ機構の両方を設ける場合に比べてスペースがあるため摺動面における両機構の配置がし易くなり、加工時間の短縮を図ることができる。
さらに、第４の特徴により、潤滑に用いられる流体が回転による遠心力の影響を受け難く、摺動面間に適度に流体を存在させることが出来るため、よりよい流体潤滑状態を得ることが出来る。【００１２】
また、本発明の摺動部品は、第７に、第２ないし第６のいずれかの特徴において、外周側の正圧発生機構がレイリーステップ機構から、また内周側の負圧発生機構が逆レイリーステップ機構から形成され、前記レイリーステップ機構及び逆レイリーステップ機構は、それぞれ高圧流体側と半径方向溝を介して連通してなることを特徴としている。
第７の特徴により、摺動部品の摺動面に、容易に正圧発生機構及び負圧発生機構を設けることができる。【００１３】
また、本発明の摺動部品は、第８に、第７の特徴において、レイリーステップ機構及び逆レイリーステップ機構は円周方向に平行して対をなすように複数設けられるとともに、上流側からみて、ｎ番目のレイリーステップ機構のグルーブ部の上流端とｎ−１番目の逆レイリーステップ機構のグルーブ部の下流端とは円周方向位置においてほぼ一致するように形成され、これら両グルーブ部は共通の半径方向溝を介して高圧流体側に連通されることを特徴としている。
第８の特徴により、環状体から成る摺動部品の摺動面に、効率的にレイリーステップ機構及び逆レイリーステップ機構を配設することができるとともに、半径方向溝の数を低減することができるため流体の漏れ量を少なくすることができる。【００１４】
また、本発明の摺動部品は、第９に、第７の特徴において、複数のレイリーステップ機構と１つの逆レイリーステップ機構が円周方向に平行して設けられ、１つのレイリーステップ機構のグルーブ部の上流端と逆レイリーステップ機構のグルーブ部の下流端とは円周方向位置においてほぼ一致するように形成され、これら両グルーブ部は共通の半径方向溝を介して高圧流体側に連通され、また、残りのレイリーステップ機構のグルーブ部の上流端は個々の半径方向溝を介して高圧流体側に連通されることを特徴としている。
第９の特徴により、環状体から成る摺動部品の摺動面に、効率的にレイリーステップ機構及び逆レイリーステップ機構を配設することができるとともに、共通の半径方向溝の数を１つとすることができるため流体の漏れ量を最小にすることができる。
また、本発明の摺動部品は、第１０に、第７の特徴において、逆レイリーステップ機構が径方向に複数設けられることを特徴としている。
第１０の特徴により、段階的に負圧が発生され、より漏れを防止できる構造となっているため、高圧かつ高速のシールに適している。【００１５】
また、本発明の摺動部品は、第１１に、一対の摺動部品の互いに相対摺動する一方側の摺動面の高圧側には高圧流体側と直接連通するスパイラルグルーブ、又はディンプルからなる正圧発生機構を、低圧側には逆レイリーステップ機構からなる負圧発生機構を設け、前記逆レイリーステップ機構は高圧流体側と半径方向溝を介して連通し、低圧流体側とはシール面により隔離されていることを特徴としている。
第１１の特徴により、正圧発生機構をスパイラルグルーブ、又はディンプルから形成することができる。【００１６】
また、本発明の摺動部品は、第１２に、一対の摺動部品の互いに相対摺動する一方側の摺動面の高圧側には正圧発生溝からなる正圧発生機構を、低圧側には負圧発生溝からなる負圧発生機構を設けるとともに、前記正圧発生溝と負圧発生溝との間に圧力開放溝を設け、前記正圧発生溝、圧力開放溝及び負圧発生溝は高圧流体側と連通し、低圧流体側とはシール面により隔離されていることを特徴としている。
また、本発明の摺動部品は、第１３に、一対の摺動部品の互いに相対摺動する一方側の摺動面の高圧側には正圧発生溝からなる正圧発生機構を、他方側の摺動面の低圧側には負圧発生溝からなる負圧発生機構を設けるとともに、前記一方側及び他方側の摺動面には前記正圧発生溝と負圧発生溝との間に位置するように圧力開放溝を設け、前記正圧発生溝、圧力開放溝及び負圧発生溝は高圧流体側と連通し、低圧流体側とはシール面により隔離されていることを特徴としている。
また、本発明の摺動部品は、第１４に、一対の摺動部品の外周側が高圧流体側、内周側が低圧流体側であって、固定側の摺動部品の摺動面の高圧側には正圧発生溝からなる正圧発生機構を、回転側の摺動部品の摺動面の低圧側には負圧発生溝からなる負圧発生機構を設けるとともに、前記固定側及び回転側の摺動面には前記正圧発生溝と負圧発生溝との間に位置するように圧力開放溝を設け、前記正圧発生溝、圧力開放溝及び負圧発生溝は高圧流体側と連通し、低圧流体側とはシール面により隔離されていることを特徴としている。
また、本発明の摺動部品は、第１５に、一対の摺動部品が環状体から成り、該環状体の外周側が高圧流体側、内周側が低圧流体側であって、環状体の一方側の摺動面には、高圧側には正圧発生溝からなる正圧発生機構を、低圧側には負圧発生溝からなる負圧発生機構を設けるとともに、前記正圧発生溝と負圧発生溝との間に圧力開放溝を設け、前記正圧発生溝、圧力開放溝及び負圧発生溝は高圧流体側と連通し、低圧流体側とはシール面により隔離されていることを特徴としている。
また、本発明の摺動部品は、第１６に、一対の摺動部品が環状体から成り、該環状体の外周側が高圧流体側、内周側が低圧流体側であって、環状体の固定側の摺動面には、高圧側には正圧発生溝からなる正圧発生機構を、環状体の回転側の摺動面には、低圧側には負圧発生溝からなる負圧発生機構を設けるとともに、前記固定側及び回転側の摺動面には前記正圧発生溝と負圧発生溝との間に位置するように圧力開放溝を設け、前記正圧発生溝、圧力開放溝及び負圧発生溝は高圧流体側と連通し、低圧流体側とはシール面により隔離されていることを特徴としている。
第１２ないし第１６の特徴により、相対的摺動初期を含め、常時、摺動面が流体潤滑状態で作動するため摩擦係数を低くすることができるとともに、静止時には漏れず、相対的摺動初期を含め、常時、摺動面の低圧側端部の圧力勾配∂ｐ／∂ｒを負とすることができ、摺動面の低圧側から高圧流体側に向けてポンピング作用が生じることから、漏れ量を極めて小さくできる。加えて、高圧側の正圧発生機構で発生した動圧を高圧側流体の圧力まで開放し、流体が低圧側の負圧発生機構に流入することを防止し、負圧発生機構の負圧発生能力が弱まることを防止できる。
さらに、第１３及び第１６の特徴により、同一摺動面にレイリーステップ機構及び逆レイリーステップ機構の両方を設ける場合に比べてスペースがあるため摺動面における両機構の配置がし易くなり、加工時間の短縮を図ることができる。
さらに、第１４の特徴により、潤滑に用いられる流体が回転による遠心力の影響を受け難く、摺動面間に適度に流体を存在させることが出来るため、よりよい流体潤滑状態を得ることが出来る。【００１７】
また、本発明の摺動部品は、第１７に、第１２ないし第１６のいずれかの特徴において、外周側の正圧発生機構がレイリーステップ機構から、また内周側の負圧発生機構が逆レイリーステップ機構から形成されるとともに、圧力開放溝が円周溝から形成され、前記レイリーステップ機構、逆レイリーステップ機構及び圧力開放溝は、それぞれ高圧流体側と半径方向溝を介して連通してなることを特徴としている。
第１７の特徴により、第１２ないし第１６の特徴の効果に加えて、摺動部品の摺動面に、容易に正圧発生機構及び負圧発生機構を設けることができる。【００１８】
また、本発明の摺動部品は、第１８に、第１７の特徴において、レイリーステップ機構及び逆レイリーステップ機構は圧力開放溝を挟んで円周方向に平行して対をなすように複数設けられるとともに、上流側からみて、ｎ番目のレイリーステップ機構のグルーブ部の上流端とｎ−１番目の逆レイリーステップ機構のグルーブ部の下流端とは円周方向位置においてほぼ一致するように形成され、これら両グルーブ部及び圧力開放溝は共通の半径方向溝を介して高圧流体側に連通されることを特徴としている。
第１８の特徴により、第１１の特徴の効果に加えて、環状体から成る摺動部品の摺動面に、効率的にレイリーステップ機構及び逆レイリーステップ機構を配設することができるとともに、半径方向溝の数を低減することができるため流体の漏れ量を少なくすることができる。【００１９】
また、本発明の摺動部品は、第１９に、第１７の特徴において、複数のレイリーステップ機構と１つの逆レイリーステップ機構が圧力開放溝を挟んで円周方向に平行して設けられ、１つのレイリーステップ機構のグルーブ部の上流端と逆レイリーステップ機構のグルーブ部の下流端とは円周方向位置においてほぼ一致するように形成され、これら両グルーブ部及び圧力開放溝は共通の半径方向溝を介して高圧流体側に連通され、また、残りのレイリーステップ機構のグルーブ部の上流端は圧力開放溝の半径方向溝を介して高圧流体側に連通されることを特徴としている。
第１９の特徴により、第１７の特徴の効果に加えて、環状体から成る摺動部品の摺動面に、効率的にレイリーステップ機構及び逆レイリーステップ機構を配設することができるとともに、共通の半径方向溝の数を１つとすることができるため流体の漏れ量を最小にすることができる。
また、本発明の摺動部品は、第２０に、第１７の特徴において、逆レイリーステップ機構が径方向に複数設けられることを特徴としている。
第２０の特徴により、段階的に負圧が発生され、より漏れを防止できる構造となっているため、高圧かつ高速のシールに適している。【００２０】
また、本発明の摺動部品は、第２１に、一対の摺動部品の互いに相対摺動する一方側の摺動面の高圧側には高圧流体側と直接連通するスパイラルグルーブ、又はディンプルからなる正圧発生機構を、低圧側には逆レイリーステップ機構からなる負圧発生機構を設けるとともに、前記スパイラルグルーブ又はディンプルと逆レイリーステップ機構との間に圧力開放溝を設け、圧力開放溝及び逆レイリーステップ機構は高圧流体側と半径方向溝を介して連通し、低圧流体側とはシール面により隔離されていることを特徴としている。
また、本発明の摺動部品は、第２２に、一対の摺動部品の互いに相対摺動する一方側の摺動面の高圧側には高圧流体側と直接連通するスパイラルグルーブ又はディンプルからなる正圧発生機構を、低圧側には逆スパイラルグルーブからなる負圧発生機構を設けるとともに、前記高圧側のスパイラルグルーブ又はディンプルと低圧側の逆スパイラルグルーブとの間に圧力開放溝を設け、前記低圧側の逆スパイラルグルーブは圧力開放溝及び半径方向溝を介して高圧流体側と連通し、低圧流体側とはシール面により隔離されていることを特徴としている。
第２１及び第２２の特徴により、第１２ないし第１６の特徴の効果に加えて、正圧発生機構をスパイラルグルーブ、又はディンプルから、さらに、負圧発生機構を逆レイリーステップ機構、又は逆スパイラルグルーブから形成することができる。【００２１】
また、本発明の摺動部品は、第２３に、第３〜２２のいずれかの特徴において、内周側のシール面の幅が変更可能であることを特徴としている。
第２３の特徴により、被密封流体の圧力が高い場合など、漏れの可能性が大きい場合には、内周側のシール面の幅を広くすることで漏れ量を低減させることができる。
また、本発明の摺動部品は、第２４に、第１〜２３のいずれかの特徴において、半径方向溝を、負圧発生機構に連通する内周側から外周側に向けて相手摺動面の回転方向に向かって傾斜する形状とすることを特徴としている。
第２４の特徴により、半径方向溝に逆スパイラルグルーブと同様の負圧効果が生じ、高圧側から漏れてくる流体を吸い込み、正の半径方向圧力勾配が緩和された状態において高圧流体側に押し戻す作用をすることから、半径方向溝からの漏れを減少することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、以下のような優れた効果を奏する。
（１）上記第１〜第６の特徴により、静止時には漏れず、相対的摺動初期を含め、常時、摺動面の低圧側（内周側）の圧力勾配∂ｐ／∂ｒを負とすることができ、その結果、数式１においてＱを負とすることができる。すなわち、摺動面の低圧側から高圧流体側に向けてポンピング作用が生じることから、漏れ量を極めて小さくできる。さらに、第３及び第５の特徴により、同一摺動面にレイリーステップ機構及び逆レイリーステップ機構の両方を設ける場合に比べてスペースがあるため摺動面における両機構の配置がし易くなり、加工時間の短縮を図ることができる。
また、上記第４の特徴により、潤滑に用いられる流体が回転による遠心力の影響を受け難く、摺動面間に適度に流体を存在させることが出来るため、よりよい流体潤滑状態を得ることが出来る。
（２）上記第７の特徴により、上記（１）の効果に加えて、摺動部品の摺動面に、容易に正圧発生機構及び負圧発生機構を設けることができる。
（３）上記第８の特徴により、上記（２）の効果に加えて、効率的にレイリーステップ機構及び逆レイリーステップ機構を配設することができるとともに、半径方向溝の数を低減することができるため流体の漏れ量を少なくすることができる。
（４）上記第９の特徴により、上記（２）の効果に加えて、効率的にレイリーステップ機構及び逆レイリーステップ機構を配設することができるとともに、共通の半径方向溝の数を１つとすることができるため流体の漏れ量を最小にすることができる。
（５）上記第１０の特徴により、上記（２）の効果に加えて、段階的に負圧が発生され、より漏れを防止できる構造となっているため、高圧かつ高速のシールに適している。
（６）上記第１１の特徴により、上記（２）の効果に加えて、正圧発生機構をスパイラルグルーブ、又はディンプルから形成することができる。【００２３】
（７）上記第１２乃至第１６の特徴により、上記（２）の効果に加えて、高圧側の正圧発生機構で発生した動圧を高圧側流体の圧力まで開放し、流体が低圧側の負圧発生機構に流入することを防止し、負圧発生機構の負圧発生能力が弱まることを防止できる。
さらに、上記第１３及び１６の特徴により、同一摺動面にレイリーステップ機構及び逆レイリーステップ機構の両方を設ける場合に比べてスペースがあるため摺動面における両機構の配置がし易くなり、加工時間の短縮を図ることができる。
さらに、上記第１４の特徴により、潤滑に用いられる流体が回転による遠心力の影響を受け難く、摺動面間に適度に流体を存在させることが出来るため、よりよい流体潤滑状態を得ることが出来る。
（８）第１７の特徴により、上記（６）の効果に加えて、摺動部品の摺動面に、容易に正圧発生機構及び負圧発生機構を設けることができる。
（９）上記第１８の特徴により、上記（７）の効果に加えて、環状体から成る摺動部品の摺動面に、効率的にレイリーステップ機構及び逆レイリーステップ機構を配設することができるとともに、半径方向溝の数を低減することができるため流体の漏れ量を少なくすることができる。
（１０）上記第１９の特徴により、上記（６）の効果に加えて、効率的にレイリーステップ機構及び逆レイリーステップ機構を配設することができるとともに、共通の半径方向溝の数を１つとすることができるため流体の漏れ量を最小にすることができる。
（１１）上記第２０の特徴により、上記（６）の効果に加えて、段階的に負圧が発生され、より漏れを防止できる構造となっているため、高圧かつ高速のシールに適している。
（１２）上記第２１または２２の特徴により、上記（６）の効果に加えて、正圧発生機構をスパイラルグルーブ、又はディンプルから、さらに、負圧発生機構を逆レイリーステップ機構、又は逆スパイラルグルーブから形成することができる。
（１３）上記第２３の特徴により、被密封流体の圧力が高い場合など、漏れの可能性が大きい場合には、内周側のシール面の幅を広くすることで漏れ量を低減させることができる。
（１４）上記第２４の特徴により、半径方向溝に逆スパイラルグルーブと同様の負圧効果が生じ、高圧側から漏れてくる流体を吸い込み、正の半径方向圧力勾配が緩和された状態において高圧流体側に押し戻す作用をすることから、半径方向溝からの漏れを減少することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態１に係る摺動部品の摺動面を説明するためのものであって、（ａ）は摺動面の平面図であり、（ｂ）は摺動面の一部を拡大して示した斜視図である。
【図２】図１の変形例を示す図である。
【図３】レイリーステップ機構などからなる正圧発生機構及び逆レイリーステップ機構などからなる負圧発生機構を説明するためのものであって、図（ａ）はレイリーステップ機構を、図（ｂ）は逆レイリーステップ機構を、（ｃ）（ｅ）変形レイリーステップ機構を、また、（ｄ）（ｆ）は変形逆レイリーステップ機構を示したものである。
【図４】スパイラルグルーブ及びディンプルからなる正圧発生機構、並びに、逆スパイラルグルーブからなる負圧発生機構を説明するためのものであって、（ａ）はスパイラルグルーブの場合を、（ｂ）はディンプルの場合を、（ｃ）は逆スパイラルグルーブの場合を、示したものである。
【図５】本発明の実施の形態１に係る摺動部品の摺動面における圧力分布の数値解析結果を示したもので、（ａ）は摺動面の要部斜視図であり、（ｂ）はその圧力分布図である。
【図６】比較例の摺動部品の摺動面を説明するためのものであって、（ａ）は摺動面の平面図であり、（ｂ）は摺動面の一部を拡大して示した斜視図である。
【図７】比較例の摺動部品の摺動面における圧力分布の数値解析結果を示したもので、（ａ）は摺動面の要部斜視図であり、（ｂ）はその圧力分布図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係る正圧発生機構であるレイリーステップ機構及び負圧発生機構である逆レイリーステップ機構の枚数及び組み合わせについて種々の例を示したものである。
【図９】本発明の実施の形態１に係る正圧発生機構であるスパイラルグルーブ及び負圧発生機構である逆レイリーステップ機構の組み合わせについての例を示したものである。
【図１０】本発明の実施の形態１に係る正圧発生機構であるレイリーステップ機構及び負圧発生機構である逆レイリーステップ機構の組み合わせにおいて、逆レイリーステップ機構が径方向に複数設けられた例を示したものである。
【図１１】本発明の実施の形態１において、正圧発生機構を一方の摺動面に、負圧発生機構を他方の摺動面に設けた例を示したものである。
【図１２】図８に示した本発明の実施の形態１における例（ａ）〜（ｄ）と図６に示した比較例について、圧力と漏れ量との関係を示した図である。
【図１３】本発明の実施の形態２に係る摺動部品の摺動面を説明するためのものであって、（ａ）は摺動面の平面図であり、（ｂ）は摺動面の一部を拡大して示した斜視図である。
【図１４】図１３の変形例を示す図である。
【図１５】本発明の実施の形態２に係る正圧発生機構であるレイリーステップ機構及びスパイラルグルーブ並びに負圧発生機構である逆レイリーステップ機構及び逆スパイラルグルーブの組み合わせについて種々の例を示したものである。
【図１６】本発明の実施の形態２において、正圧発生機構を一方の摺動面に、負圧発生機構を他方の摺動面に設けた例を示したものである。
【図１７】本発明の実施の形態２において、負圧発生機構である逆レイリーステップ機構が径方向に複数設けられた例を示したものである。
【図１８】図１７の変形例を示すもので、複数の逆レイリーステップ機構の間に圧力開放溝を設けたものである。
【図１９】本発明の実施の形態２において、正圧発生機構であるレイリーステップ機構と負圧発生機構である逆レイリーステップ機構とを円周方向にずらして配置した例を示したものである。
【図２０】図１９において、負圧発生機構である逆レイリーステップ機構が径方向に複数設けられた例を示したものである。
【図２１】本発明の実施の形態３に係る摺動部品の摺動面を説明するためのものであって、（ａ）は摺動面の平面図であり、（ｂ）は摺動面の一部を拡大して示した斜視図である。
【図２２】本発明の実施の形態４に係る摺動部品と対を形成する他方の摺動部品を取り付けたメカニカルシールの断面図である。
【図２３】本発明の実施の形態５に係る摺動部品と対を形成する他方の摺動部品を取り付けたスラスト軸受の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明に係る摺動部品を実施するための形態を図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれに限定されて解釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加えうるものである。  
【００２６】
〔実施の形態１〕 
図１は、本発明の実施の形態１に係る摺動部品１の摺動面２を説明するためのものであって、（ａ）は摺動面２の平面図であり、（ｂ）は摺動面２の一部を拡大して示した斜視図である。
【００２７】
図１において、摺動部品１は環状体を成しており、通常、摺動部品１の摺動面２の内外周の一方側に高圧の被密封流体が存在し、また、他方側は大気である。
そして、この被密封流体を摺動部品１を用いて効果的にシールすることができる。例えば、この摺動部品１をメカニカルシール装置における一対の回転用密封環及び固定用密封環のいずれかに用いる。回転用密封環の摺動面と、これに対向する固定用密封環の摺動面とを密接させて摺動面の内外周のいずれか一方に存在する被密封流体をシールする。又、円筒状摺動面の軸方向一方側に潤滑油を密封しながら回転軸と摺動する軸受の摺動部品として利用することも可能である。
図１においては、説明の都合上、外周側に高圧の被密封流体が存在する場合について説明する。
【００２８】
図１において、環状体の摺動部品１と相対する相手側摺動部品の回転方向は反時計方向とする。摺動部品１が時計方向に回転するとしても同じである。
摺動部品１の摺動面２には、外周側にレイリーステップ機構、変形レイリーステップ機構、スパイラルグルーブまたはディンプル等の正圧発生溝からなる正圧発生機構３が設けられ、内周側に逆レイリーステップ機構、変形逆レイリーステップ機構または逆スパイラルグルーブ等の負圧発生溝からなる負圧発生機構４が設けられる。
なお、レイリーステップ機構、変形レイリーステップ機構、スパイラルグルーブまたはディンプル等の正圧発生溝からなる正圧発生機構３、逆レイリーステップ機構、変形逆レイリーステップ機構または逆スパイラルグルーブ等の負圧発生溝からなる負圧発生機構４については、後で説明する。
図１では、正圧発生機構３としてレイリーステップ機構を、また、負圧発生機構４として逆レイリーステップ機構をそれぞれ一例として説明する。
レイリーステップ機構３及び逆レイリーステップ機構４は円周方向に平行して対をなすように複数設けられるとともに、上流側からみて、ｎ番目のレイリーステップ機構３（ｎ）のグルーブ部５の上流端とｎ−１番目の逆レイリーステップ機構４(n−１）のグルーブ部６の下流端とは円周方向位置においてほぼ一致するように形成され、これら両グルーブ部５、６は高圧流体側に直接連通した共通の半径方向溝７を介して高圧流体側に連通される。また、レイリーステップ機構３のグルーブ部５、及び、逆レイリーステップ機構４のグルーブ部６は、低圧流体側とは内周側のシール面８により隔離されている。すなわち、半径方向溝７は、高圧流体側には連通しているが、低圧流体側に非連通となっている。
【００２９】
図２は、図１の変形例を示す図であって、図２において図１と同じ符号は図１と同じ部材を示しており、詳しい説明は省略する。
図２においては、両グルーブ部５、６を高圧流体側に連通させる手段が図１と相違しており、連通手段５０は、摺動面２により高圧流体側とは非連通とされている半径方向溝５１と連通孔５２より構成されている。すなわち、図２の半径方向溝５１は、図１の半径方向溝７のように高圧流体側と直接連通しておらず、半径方向溝５１自体は摺動面２により高圧流体側と非連通に形成されており、半径方向溝５１と高圧流体側とを結ぶ連通孔５２により両グルーブ部５、６が高圧流体側に連通されるものである。、連通孔５２は、図２（ｂ）に示すように、半径方向溝５１から略直角に曲げられた状態で摺動部品１の外周側に位置する高圧流体側に連通されるようになっているが、これに限らず、斜め外方に向けて設けられてもよい。また、高圧流体側が摺動部品１の内周側に位置する場合は、斜め内方に向けて形成されることが考えられる。
【００３０】
ここで、本発明における「正圧発生機構」及び「負圧発生機構」について説明する。
図３は、レイリーステップ機構などの正圧発生溝からなる正圧発生機構及び逆レイリーステップ機構などの負圧発生溝からなる負圧発生機構を説明するためのものであって、（ａ）はレイリーステップ機構を、（ｂ）は逆レイリーステップ機構を、（ｃ）（ｅ）変形レイリーステップ機構を、また、（ｄ）（ｆ）は変形逆レイリーステップ機構を示したものである。
図３（ａ）において、矢印で示すように、摺動部品１は時計方向に、相対する摺動部品１０は反時計方向に回転移動する。摺動部品１の摺動面２には、相対的移動方向と垂直かつ上流側に面してレイリーステップ９が形成され、該レイリーステップ９の上流側にはグルーブ部５が形成されている。相対する摺動部品１０の摺動面は平坦である。
摺動部品１及び１０が矢印で示す方向に相対移動すると、両摺動部品１及び１０の摺動面間に介在する流体が、その粘性によって、摺動部品１または１０の移動方向に追随移動しようとするため、その際、レイリーステップ９の存在によって破線で示すような動圧（正圧）を発生する。
【００３１】
図３（ｂ）においても、矢印で示すように、摺動部品１は時計方向に、相対する摺動部品１０は反時計方向に回転移動するが、摺動部品１の摺動面２には、相対的移動方向と垂直かつ下流側に面して逆レイリーステップ１１が形成され、該逆レイリーステップ１１の下流側にはグルーブ部６が形成されている。相対する摺動部品１０の摺動面は平坦である。
摺動部品１及び１０が矢印で示す方向に相対移動すると、両摺動部品１及び１０の摺動面間に介在する流体が、その粘性によって、摺動部品１または１０の移動方向に追随移動しようとするため、その際、逆レイリーステップ１１の存在によって破線で示すような動圧（負圧）を発生する。
【００３２】
図３（ｃ）は、図３（ａ）のレイリーステップ９を直線的な傾斜面９−１に形状変更したものであり、また、  図３（ｅ）は、図３（ａ）のレイリーステップ９を曲線的な傾斜面９−２に形状変更したものである。図３（ｃ）及び（ｅ）の構成でも、図３（ａ）とほぼ同様の正圧が発生される。本発明においては、図３（ｃ）及び（ｅ）の機構を変形レイリーステップ機構と呼ぶ。
図３（ｄ）は、図３（ｂ）の逆レイリーステップ１１を直線的な傾斜面１１−１に形状変更したものであり、また、  図３（ｆ）は、図３（ｂ）の逆レイリーステップ１１を曲線的な傾斜面１１−２に形状変更したものである。図３（ｄ）及び（ｆ）の構成でも、図３（ｂ）とほぼ同様の負圧が発生される。本発明においては、図３（ｄ）及び（ｆ）の機構を逆変形レイリーステップ機構と呼ぶ。
【００３３】
図４は、スパイラルグルーブ及びディンプルからなる正圧発生機構、並びに、逆スパイラルグルーブからなる負圧発生機構を説明するためのものであって、（ａ）はスパイラルグルーブの場合を、（ｂ）はディンプルの場合を、（ｃ）は逆スパイラルグルーブの場合を、示したものである。
図４（ａ）の正圧発生機構であるスパイラルグルーブ１２は摺動部品１の高圧側の摺動面に高圧流体側と直接連通するようにして全周にわたって設けられる。スパイラルグルーブ１２は相手側摺動面との相対的回転運動により、正圧を発生する。
図４（ｂ）の正圧発生機構であるディンプル１３は摺動部品１の高圧側の摺動面に高圧流体側と直接連通することなく全周にわたって設けられる。ディンプル１３は相手側摺動面との相対的回転運動により、正圧を発生する。
図４（ｃ）の負圧発生機構である逆スパイラルグルーブ１４は、低圧流体側と直接連通することなく、摺動部品１の摺動面全周にわたって設けられる。また逆スパイラルグルーブ１４の高圧側端部は圧力開放溝１５に連通し、圧力開放溝１５の一部が半径方向溝７を介して高圧流体側に接続される。低圧流体側とは直接連通することなくシール面により隔離されている。逆スパイラルグルーブ１４は相手側摺動面との相対的回転運動により、負圧を発生して高圧側流体から漏れてくる流体を吸い込み、高圧流体側に接続された圧力開放溝を通して高圧流体側に押し戻す作用をする。
【００３４】
図１及び２に示した摺動部品１の摺動面２には、レイリーステップ機構３及び逆レイリーステップ機構４が円周方向に平行して対をなすように８枚設けられている。レイリーステップ機構３及び逆レイリーステップ機構４の枚数及び組み合わせについては、種々のバリエーションがあり、後に、好ましい例を説明する。
グルーブ部５、６、半径方向溝７、５１の深さ及び幅、連通孔５２の径、あるいは内周側のシール面８の幅については、摺動部品１の径、摺動面幅及び相対移動速度、並びに、密封及び潤滑の条件等に応じて適宜決定される性質のものである。
一例として、摺動部品１の径が約２０ｍｍ、摺動面幅が約２ｍｍの場合、グルーブ部５及び６の幅は０．４〜０．６ｍｍ、深さは数μｍであり、内周側のシール面８の幅は０．２〜０．４ｍｍ、半径方向溝７の幅（円周方向の角度）は約６°、深さは数十μｍである。
【００３５】
図５は、本実施の形態１に係る摺動部品の摺動面における圧力分布の数値解析結果を示したもので、（ａ）は摺動面の要部斜視図であり、（ｂ）はその圧力分布図である。
図５（ｂ）に示すように、摺動面２に正圧が発生するが、内周側に逆レイリーステップ機構４を設置したため、逆レイリーステップ機構４により負圧が発生する結果、キャビテーションが発生し、キャビテーション内部圧力は、大気圧より低く負圧となるため、低圧側端部において圧力勾配∂ｐ／∂ｒが負となり、流体は高圧側から低圧側に移動し、その結果、摺動面の内周側において吸い込み（ポンピング）が発生する。この現象をさらに詳細に説明すると、低圧側シール面８において、低圧側流体圧力（大気圧）よりも、逆レイリーステップ機構４内部の圧力が低くなる結果、流体は定圧流体側から低圧側シール面８を介して、逆レイリーステップ機構４へ流入する結果、摺動面の内周側において吸い込み（ポンピング）が発生する。
【００３６】
ここで、摺動面の内周側に逆レイリーステップ機構４を設置したことによる効果をさらに明らかにするため、逆レイリーステップ機構４を設置しない摺動面の一例（比較例）を図６に示す。  
図６は、比較例の摺動面を説明するためのものであって、（ａ）は摺動面の平面図であり、（ｂ）は摺動面の一部を拡大して示した斜視図である。
比較例では、摺動面の外周側にレイリーステップ機構３のみが設けられている。
相手側摺動面との相対移動により、レイリーステップ機構３により動圧（正圧）が発生する
【００３７】
図７は、比較例の摺動部品における圧力分布の数値解析結果を示したもので、（ａ）は摺動面の要部斜視図であり、（ｂ）はその圧力分布図である。
図７（ｂ）に示すように、比較例の場合、レイリーステップ９により摺動面に正圧が発生し、低圧流体側より摺動面内の流体圧力が高くなる。すなわち、摺動面の内周端部において、圧力勾配∂ｐ／∂ｒが正となり、流体は摺動面の高圧側から低圧側に移動するため、その結果、高圧流体側から低圧流体側への漏れが発生する。
【００３８】
図８は、本発明の実施の形態１における正圧発生機構であるレイリーステップ機構３及び負圧発生機構である逆レイリーステップ機構４の枚数及び組み合わせについて種々の例を示したものである。
図８（ａ）は、レイリーステップ機構３が８枚で逆レイリーステップ機構４も８枚であり、図８（ｂ）は、レイリーステップ機構３が３枚で逆レイリーステップ機構４も３枚である。
図８（ｃ）は、レイリーステップ機構３が３枚で逆レイリーステップ機構４も３枚であって、内周側のシール面８の幅ｗが２倍であり、図８（ｄ）は、レイリーステップ機構３が３枚で逆レイリーステップ機構４が１枚であって、内周側のシール面８の幅ｗが２倍である。
【００３９】
図９は、本発明の実施の形態１に係る正圧発生機構であるスパイラルグルーブ１２及び負圧発生機構である逆レイリーステップ機構４の組み合わせについての例を示したものである。
図９（ａ）では、外周側の高圧側に直接高圧流体に連通してスパイラルグルーブ１２が、半径方向溝７の部分を除き、全周にわたって設けられ、内周側の低圧側に逆レイリーステップ機構４が１枚設けられている。
図９（ｂ）では、外周側の高圧側に直接高圧流体に連通してスパイラルグルーブ１２が、半径方向溝７の部分を除き、全周にわたって設けられ、内周側の低圧側に逆レイリーステップ機構４が４枚設けられている。
【００４０】
図１０は、本発明の実施の形態１に係る正圧発生機構であるレイリーステップ機構及び負圧発生機構である逆レイリーステップ機構の組み合わせにおいて、逆レイリーステップ機構が径方向に複数設けられた例を示したものである。
摺動部品１の摺動面２には、外周側にレイリーステップ機構等の正圧発生溝からなる正圧発生機構３が設けられ、内周側に逆レイリーステップ機構等の負圧発生溝からなる負圧発生機構４が設けられる。図１０では、外周側のレイリーステップ機構３が８枚で、内周側の逆レイリーステップ機構４は径方向に３列設けられ、半径方向外側の逆レイリーステップ機構４−１が４枚、半径方向中間の逆レイリーステップ機構４−２が２枚、半径方向内側の逆レイリーステップ機構４−３が１枚であり、半径方向溝７が円周方向に等間隔に８個設けられている。
本例の場合、逆レイリーステップ機構４が半径方向に複数設けられているため、段階的に負圧が発生され、より漏れを防止できる構造となっている。したがって、高圧かつ高速のシールに適している。
【００４１】
図１１は、本発明の実施の形態１において、正圧発生機構を一方の摺動面に、負圧発生機構を他方摺動面に設けた例を示したものである。
図１において、一対の摺動部品１−１及び１−２のうち、一方の摺動部品１−１の摺動面２−１には正圧発生機構であるレイリーステップ機構３が設けられ、他方の摺動部品１−２の摺動面２−２には負圧発生機構である逆レイリーステップ機構４が設けられている。
このように、正圧発生機構であるレイリーステップ機構３及び負圧発生機構である逆レイリーステップ機構４を、別々の摺動面にそれぞれ設けた場合においても、正圧発生機構であるレイリーステップ機構３及び負圧発生機構である逆レイリーステップ機構４を同じ摺動面に設けた場合同様、静止時には漏れず、相対的摺動初期を含め、常時、摺動面の低圧側端部の圧力勾配∂ｐ／∂ｒを負とすることができ、摺動面の低圧側から高圧流体側に向けてポンピング作用が生じ、漏れ量を極めて小さくできるという効果を奏することができる。また、これに加えて、同一摺動面にレイリーステップ機構３及び逆レイリーステップ機構４の両方を設ける場合に比べてスペースがあるため摺動面における両機構の配置がし易くなり、加工時間の短縮を図ることができる。
なお、一対の摺動部品の外周側が高圧流体側、内周側が低圧流体側である場合には、一対の摺動部品１−１及び１−２のうち、静止側に摺動面を流体潤滑状態で作動させる正圧発生機構を設けることで、潤滑に用いられる流体が回転による遠心力の影響を受け難く、摺動面間に適度に流体を存在させることが出来るため、よりよい流体潤滑状態を得ることが出来る。  
【００４２】
図１２は、図８に示した本発明の実施の形態における例（ａ）〜（ｄ）と図６に示した比較例について、圧力と漏れ量との関係を示した図である。
比較例の漏れ量は飛び抜けて多く、図８に示した実施の形態における例（ａ）〜（ｄ）の漏れ量が少ないことから、逆レイリーステップ機構が漏れ量の減少に寄与していることが分かる。
図８に示した実施の形態における例（ａ）〜（ｄ）においては、例（ｄ）のレイリーステップ機構が３枚で逆レイリーステップ機構が１枚であって、内周側のシール面の幅ｗが２倍の場合が漏れ量が一番少ない。また、例（ｃ）のレイリーステップ機構が３枚で逆レイリーステップ機構も３枚であって、内周側のシール面の幅ｗが２倍の場合、圧力が高くなっても漏れ量が少ないのが分かる。例（ａ）のレイリーステップ機構が８枚で逆レイリーステップ機構も８枚の場合、圧力が高くなると漏れ量が急激に増加している。以上のことから、半径方向溝７の数が少ない（逆レイリーステップ機構の枚数が少ない）ほど、また、内周側のシール面の幅ｗが大きくなるほど漏れ量が少ないことが分かる。
【００４３】
〔実施の形態２〕 
図１３は、本発明の実施の形態２に係る摺動部品１の摺動面２を説明するためのものであって、（ａ）は摺動面２の平面図であり、（ｂ）は摺動面２の一部を拡大して示した斜視図である。
なお、図１３において、実施の形態１の符号と同じ符号は実施の形態１と同じ部材を示しており、詳しい説明は省略する。また、図１３において、環状体の摺動部品１と相対する相手側摺動部品の回転方向は反時計方向とする。摺動部品１が時計方向に回転するとしても同じである。
【００４４】
摺動部品１の摺動面２には、外周側にレイリーステップ機構、変形レイリーステップ機構、スパイラルグルーブまたはディンプル等からなる正圧発生機構３が設けられ、内周側に逆レイリーステップ機構、変形逆レイリーステップ機構または逆スパイラルグルーブ等からなる負圧発生機構４が設けられる。
図１３では、正圧発生機構３としてレイリーステップ機構を、また、負圧発生機構４として逆レイリーステップ機構をそれぞれ一例として説明する。
前記レイリーステップ機構３と逆レイリーステップ機構４との間には、圧力開放溝１５が設けられている。圧力開放溝１５は、高圧側の正圧発生機構、例えば、レイリーステップ機構３で発生した動圧（正圧）を高圧側流体の圧力まで開放することで、流体が低圧側の負圧発生機構、たとえば、逆レイリーステップ機構４に流入し、負圧発生機構の負圧発生能力が弱まることを防止するためのものであり、高圧側の正圧発生機構で発生した圧力により低圧側に流入しようとする流体を圧力開放溝１５に導き、高圧流体側に逃す役割を果たすものである。
【００４５】
圧力開放溝１５は、円周溝から形成され、レイリーステップ機構３と逆レイリーステップ機構４とは所定の摺動面幅を介してこれらの間に配置される。円周溝の深さは、例えば、半径方向溝７の深さと同じ程度に深いもので、またその幅は高圧を開放するために十分なものであり、その一部が高圧流体側に接続される。図１３では、レイリーステップ機構３、逆レイリーステップ機構４及び圧力開放溝１５は、それぞれ高圧流体側と半径方向溝７を介して連通し、低圧流体側とはシール面８により隔離されている。すなわち、半径方向溝７はレイリーステップ機構３、逆レイリーステップ機構４及び圧力開放溝１５を高圧流体側と連通させるが、低圧流体側とは非連通としている。
また、図１３では、レイリーステップ機構３及び逆レイリーステップ機構４は、圧力開放溝１５を挟んで円周方向に平行して対をなすように複数設けられるとともに、上流側からみて、ｎ番目のレイリーステップ機構３（ｎ）のグルーブ部５の上流端とｎ−１番目の逆レイリーステップ機構４（ｎ−１）のグルーブ部６の下流端とは円周方向位置においてほぼ一致するように形成され、これら両グルーブ部５、６及び圧力開放溝１５は共通の半径方向溝７を介して高圧流体側に連通される。
【００４６】
図１４は、図１３の変形例を示す図であって、図１４において図１３と同じ符号は図１３と同じ部材を示しており、詳しい説明は省略する。
図１４においては、両グルーブ部５、６を高圧流体側に連通させる手段が図１３と相違しており、連通手段５０は、摺動面２により高圧流体側とは非連通とされている半径方向溝５１と連通孔５２より構成されている。すなわち、図１４の半径方向溝５１は、図１３の半径方向溝７のように高圧流体側と直接連通しておらず、半径方向溝５１自体は摺動面２により高圧流体側と非連通に形成されており、半径方向溝５１と高圧流体側とを結ぶ連通孔５２により両グルーブ部５、６が高圧流体側に連通されるものである。、連通孔５２は、図１４（ｂ）に示すように、半径方向溝５１から略直角に曲げられた状態で摺動部品１の外周側に位置する高圧流体側に連通されるようになっているが、これに限らず、斜め外方に向けて設けられてもよい。また、高圧流体側が摺動部品１の内周側に位置する場合は、斜め内方に向けて形成されることが考えられる。
【００４７】
図１５は、本発明の実施の形態２に係る正圧発生機構であるレイリーステップ機構３及びスパイラルグルーブ１２並びに負圧発生機構である逆レイリーステップ機構４及び逆スパイラルグルーブ１４の組み合わせについて種々の例を示したものである。
なお、図１５において、相手摺動面回転方向は、図１３と同じ反時計方向とする。
図１５（ａ）では、摺動部品１の外周側の高圧側にレイリーステップ機構３が８枚で、内周側の低圧側に逆レイリーステップ機構４が１枚配置され、これらの間に、圧力開放溝１５が配置されている。
図１５（ｂ）では、摺動部品１の外周側の高圧側にレイリーステップ機構３が８枚で、内周側の低圧側に逆レイリーステップ機構４が８枚配置され、これらの間に、圧力開放溝１５が配置されている。
図１５（ｃ）では、摺動部品１の外周側の高圧側にレイリーステップ機構３が８枚配置され、内周側の低圧側に逆スパイラルグルーブ１４が全周にわたって設けられ、これらの間に、圧力開放溝１５が配置されている。
【００４８】
図１５（ｄ）では、摺動部品１の外周側の高圧側にスパイラルグルーブ１２が全周にわたって設けられ、内周側の低圧側に逆レイリーステップ機構４が１枚配置され、これらの間に、圧力開放溝１５が配置されている。
図１５（ｅ）では、摺動部品１の外周側の高圧側にスパイラルグルーブ１２が全周にわたって設けられ、内周側の低圧側に逆レイリーステップ機構４が８枚配置され、これらの間に、圧力開放溝１５が配置されている。
図１５（ｆ）では、摺動部品１の外周側の高圧側にスパイラルグルーブ１２が全周にわたって設けられ、内周側の低圧側に逆スパイラルグルーブ１４が全周にわたって設けられ、これらの間に、圧力開放溝１５が配置されている。この場合、圧力開放溝１５は、逆スパイラルグルーブ１４の高圧流体側への圧力開放の役割を担っている。
図１５の（ａ）（ｂ）（ｄ）（ｅ）の中では、逆レイリーステップ機構４の枚数が少ない（ａ）（ｄ）において漏れ量が少ない。
【００４９】
図１６は、本発明の実施の形態２において、正圧発生機構を一方の摺動面に、負圧発生機構を他方摺動面に設けた例を示したものである。
図１６において、一対の摺動部品１−１及び１−２のうち、一方の摺動部品１−１の摺動面２−１には正圧発生機構であるレイリーステップ機構３が設けられ、他方の摺動部品１−２の摺動面２−２には負圧発生機構である逆レイリーステップ機構４が設けられている。
このように、正圧発生機構であるレイリーステップ機構３及び負圧発生機構である逆レイリーステップ機構４を、別々の摺動面にそれぞれ設けた場合においても、正圧発生機構であるレイリーステップ機構３及び負圧発生機構である逆レイリーステップ機構４を同じ摺動面に設けた場合同様、静止時には漏れず、相対的摺動初期を含め、常時、摺動面の低圧側端部の圧力勾配∂ｐ／∂ｒを負とすることができ、摺動面の低圧側から高圧流体側に向けてポンピング作用が生じ、漏れ量を極めて小さくできるという効果を奏することができる。また、これに加えて、同一摺動面にレイリーステップ機構３及び逆レイリーステップ機構４の両方を設ける場合に比べてスペースがあるため摺動面における両機構の配置がし易くなり、加工時間の短縮を図ることができる。
なお、一対の摺動部品の外周側が高圧流体側、内周側が低圧流体側である場合には、一対の摺動部品１−１及び１−２のうち、静止側に摺動面を流体潤滑状態で作動させる正圧発生機構を設けることで、潤滑に用いられる流体が回転による遠心力の影響を受け難く、摺動面間に適度に流体を存在させることが出来るため、よりよい流体潤滑状態を得ることが出来る。
【００５０】
図１７は、本発明の実施の形態２において、負圧発生機構である逆レイリーステップ機構が径方向に複数設けられた例を示したものである。
図１７において、摺動部品１の摺動面２には、外周側にレイリーステップ機構等の正圧発生溝からなる正圧発生機構３が設けられ、内周側に逆レイリーステップ機構等の負圧発生溝からなる負圧発生機構４が設けられる。前記レイリーステップ機構３と逆レイリーステップ機構４との間には、圧力開放溝１５が設けられている。圧力開放溝１５は、高圧側の正圧発生機構、例えば、レイリーステップ機構３で発生した動圧（正圧）を高圧側流体の圧力まで開放することで、流体が低圧側の負圧発生機構、たとえば、逆レイリーステップ機構４に流入し、負圧発生機構の負圧発生能力が弱まることを防止するためのものであり、高圧側の正圧発生機構で発生した圧力により低圧側に流入しようとする流体を圧力開放溝１５に導き、高圧流体側に逃す役割を果たすものである。図１７では、外周側のレイリーステップ機構３が８枚で、内周側の逆レイリーステップ機構４は径方向に３列設けられ、半径方向外側の逆レイリーステップ機構４−１が４枚、半径方向中間の逆レイリーステップ機構４−２が２枚、半径方向内側の逆レイリーステップ機構４−３が１枚であり、半径方向溝７が円周方向に等間隔に８個設けられている。
本例の場合、逆レイリーステップ機構４が半径方向に複数設けられているため、段階的に負圧が発生され、より漏れを防止できる構造となっている。したがって、高圧かつ高速のシールに適している。
【００５１】
図１８は、図１７の変形例を示すもので、複数の逆レイリーステップ機構の間に圧力開放溝を設けたものである。
図１８において、摺動部品１の摺動面２には、外周側にレイリーステップ機構等の正圧発生溝からなる正圧発生機構３が設けられ、内周側に逆レイリーステップ機構等の負圧発生溝からなる負圧発生機構４が設けられる。図１８では、外周側のレイリーステップ機構３が８枚で、内周側の逆レイリーステップ機構４は径方向に３列設けられ、半径方向外側の逆レイリーステップ機構４−１が４枚、半径方向中間の逆レイリーステップ機構４−２が２枚、半径方向内側の逆レイリーステップ機構４−３が１枚であり、半径方向溝７が円周方向に等間隔に８個設けられている。
前記レイリーステップ機構３と半径方向外側の逆レイリーステップ機構４−１との間、半径方向外側の逆レイリーステップ機構４−１と半径方向中間の逆レイリーステップ機構４−２との間、及び半径方向中間の逆レイリーステップ機構４−２と半径方向内側の逆レイリーステップ機構４−３との間には、それぞれ圧力開放溝１５が設けられている。
このように、負圧発生機構である逆レイリーステップ機構４が径方向に複数設けられ、これらの径方向の間にそれぞれ圧力開放溝１５が設けられているため、段階的に負圧が発生され、より漏れを防止できるという効果に加えて、逆レイリーステップ機構４間の流体の行き来が遮断され、漏れが生じにくくなるという効果を奏するものである。
【００５２】
図１９は、本発明の実施の形態２において、正圧発生機構であるレイリーステップ機構と負圧発生機構である逆レイリーステップ機構とを円周方向にずらして配置した例を示したものである。
図１９において、摺動部品１の摺動面２には、外周側にレイリーステップ機構等からなる正圧発生機構３が設けられ、内周側に逆レイリーステップ機構等からなる負圧発生機構４が設けられる。図１９では、外周側のレイリーステップ機構３が８枚で、内周側の逆レイリーステップ機構４が４枚であり、各レイリーステップ機構３が連通する８個の半径方向溝８の円周方向の中間位置に、逆レイリーステップ機構４の連通する４個の半径方向溝５３が設けられる構成となっており、正圧発生機構であるレイリーステップ機構３と負圧発生機構である逆レイリーステップ機構４とが円周方向にずらされて配置されている。また、レイリーステップ機構３と逆レイリーステップ機構４との間には、圧力開放溝１５が設けられ、この圧力開放溝１５を介して、８個の半径方向溝８と４個の半径方向溝５３が連結されている。半径方向溝５３は、内周側に配置され、直接高圧流体側と連通することはなく、圧力開放溝１５及び半径方向溝８を介して高圧流体側と連通するようになっている。このように、逆レイリーステップ機構４と連通する半径方向溝５３は、直接高圧流体側に連通することなく、狭い圧力開放溝１５を介して高圧流体側に連通することから、半径方向溝５３の圧力が低減し、半径方向溝５３から定圧流体側への漏れが減少する。
【００５３】
図２０は、図１９において、負圧発生機構である逆レイリーステップ機構が径方向に複数設けられた例を示したものである。
図２０において、摺動部品１の摺動面２には、外周側にレイリーステップ機構等の正圧発生溝からなる正圧発生機構３が設けられ、内周側に逆レイリーステップ機構等の負圧発生溝からなる負圧発生機構４が設けられる。図２０では、外周側のレイリーステップ機構３が８枚で、内周側の逆レイリーステップ機構４は径方向に３列設けられ、半径方向外側の逆レイリーステップ機構４−１が４枚、半径方向中間の逆レイリーステップ機構４−２が２枚、半径方向内側の逆レイリーステップ機構４−３が１枚設けられている。
前記レイリーステップ機構３と半径方向外側の逆レイリーステップ機構４−１との間、半径方向外側の逆レイリーステップ機構４−１と半径方向中間の逆レイリーステップ機構４−２との間、及び半径方向中間の逆レイリーステップ機構４−２と半径方向内側の逆レイリーステップ機構４−３との間には、それぞれ圧力開放溝１５が設けられている。
【００５４】
外周側の８枚のレイリーステップ機構３は高圧流体側と直接連通する８個の半径方向溝７とそれぞれ連通され、半径方向外側の４枚の逆レイリーステップ機構４−１は同じ円周状に設けられた４個の半径方向溝５４とそれぞれ連通され、半径方向中間の２枚の逆レイリーステップ機構４−２は同じ円周状に設けられた２個の半径方向溝５５とそれぞれ連通され、半径方向内側の１枚の逆レイリーステップ機構４−３は同じ円周状に設けられた１個の半径方向溝５５と連通されており、各列の半径方向溝７、５４、５５、５６を円周方向の位置がずれて配置されている。このため、半径方向外側の４枚の逆レイリーステップ機構４−１は同じ円周状に設けられた４個の半径方向溝５４、圧力開放溝１５及び半径方向溝７を介して高圧流体側と連通され、半径方向中間の２枚の逆レイリーステップ機構４−２は同じ円周状に設けられた２個の半径方向溝５５、圧力開放溝１５、半径方向溝５４及び半径方向溝７を介して高圧流体側と連通され、半径方向内側の１枚の逆レイリーステップ機構４−３は同じ円周状に設けられた１個の半径方向溝５５、圧力開放溝１５、半径方向溝５５、５４及び半径方向溝７を介して高圧流体側と連通される。
このように、各列に半径方向溝７、５４、５５、５６が設けられ、かつ、各列の半径方向溝７、５４、５５、５６が円周方向にずれて配置されていることから、高圧流体が半径方向溝を介して摺動面の内周側近傍まで直接連通することがないので、高圧流体側から低圧流体側への漏れを一層防止することができる。
【００５５】
〔実施の形態３〕
図２１は、本発明の実施の形態３に係る摺動部品１の摺動面２を説明するためのものであって、（ａ）は摺動面２の平面図であり、（ｂ）は摺動面２の一部を拡大して示した斜視図である。
なお、図２１において、実施の形態１及び２の符号と同じ符号は実施の形態１及び２と同じ部材を示しており、詳しい説明は省略する。また、図２１において、環状体の摺動部品１と相対する相手側摺動部品の回転方向は反時計方向とする。摺動部品１が時計方向に回転するとしても同じである。
【００５６】
上記の実施の形態１において、逆レイリーステップ機構４の枚数が少ない（半径方向溝７の数が少ない）ほど、また、内周側のシール面８の幅ｗが大きくなるほど漏れ量が少ないことは、実施の形態１などにに記載したとおりである。しかし、半径方向溝７の数を零にすることはできないことであり、また、内周側のシール面８の幅ｗについても一定の限度があることはいうまでもないことである。
実施の形態３では、半径方向溝７からの漏れを少なくするため、実施の形態１及び２において半径方向溝７を円周方向（接線方向）に対し９０°方向に配置していたのに対し、図２１に示すように、相手摺動面の回転方向に向かって傾斜させ、相手摺動面の回転方向に向かって放射状に拡がる方向に配置したものである。
【００５７】
図２１において、摺動部品１の摺動面２には、外周側に正圧発生機構としてのレイリーステップ機構３が設けられ、内周側に負圧発生機構としての４逆レイリーステップ機構が設けられ、レイリーステップ機構３と逆レイリーステップ機構４との間には、圧力開放溝１５が設けられている。
レイリーステップ機構３のグルーブ部５及び逆レイリーステップ機構４のグルーブ部６は共通の半径方向溝７を介して高圧流体側に連通されている。
半径方向溝７は、その内周側から外周側に向けて相手摺動面の回転方向に向かって傾斜する形状とされており、半径方向溝７が円周方向に複数配置される場合、相手摺動面の回転方向に向かって放射状に拡がる方向に配置されたものとなる。
図２１に示した半径方向溝７の例では、逆レイリーステップ機構４のグルーブ部６と連通する内周側から外周側に位置する圧力開放溝１５に向けて相手摺動面の回転方向に向かって傾斜する形状をしており、半径方向の最も外周側に位置するレイリーステップ機構３の部分では、円周方向（接線方向）に対し９０°方向に向かう形状をしている。このため、逆レイリーステップ機構４のグルーブ部６から半径方向溝７に流れ込む流体は、矢印１６で示す方向に排出される。
なお、半径方向溝７を、逆レイリーステップ機構４のグルーブ部６と連通する内周側から外周側端部まで、相手摺動面の回転方向に向かって一様に傾斜する形状としてもよいことはもちろんであり、要は、内周側から外周側に向けて相手摺動面の回転方向に向かって傾斜する形状とされていればよい。
半径方向溝７の傾斜角度は、大きい程、半径方向溝７における正の半径方向圧力勾配（内周側から外周側に向かって圧力が大となるような圧力勾配）が緩和され、その結果、半径方向溝７からの漏れ量が減少する。
さらに、半径方向溝７の幅を、内周側から外周側に向かうにつれて徐々に拡がるように形成してもよい。
このように、半径方向溝７を相手摺動面の回転方向に向かって放射状に拡がる方向に向けて傾斜して配置することにより、半径方向溝７の内周側がシール面８によって塞がれていることから、半径方向溝７に逆スパイラルグルーブと同様の負圧効果が生じ、高圧側から漏れてくる流体を吸い込み、正の半径方向圧力勾配が緩和された状態において高圧流体側に押し戻す作用をすることから、半径方向溝７からの漏れが減少されるものである。
【００５８】
〔実施の形態４〕
図２２は、本発明の摺動部品と一対の他方の摺動部品を取り付けたメカニカルシールの断面図である。
メカニカルシール２０は、本発明の摺動部品１を固定用密封環２１として取り付けたものである。この固定用密封環２１はＯリング２４を介してハウジング３０に固着された保持環２３に移動自在に取り付けられる。又、この固定用密封環２１に対し、摺動面２９が研磨されて平面にされた回転用密封環２６を対向させる。固定用密封環２１は、ばね２５により摺動面２２を対向する摺動面２９に押圧して密接させながら機内側Ｐ２と大気側Ｐ１との間をシールする。この固定用密封環２１の摺動面２２には、外周側にレイリーステップ機構、変形レイリーステップ機構、スパイラルグルーブまたはディンプル等からなる正圧発生機構２７が設けられ、また、摺動面２２の内周側には逆レイリーステップ機構、変形逆レイリーステップ機構または逆スパイラルグルーブ等からなる負圧発生機構２８が設けられている。この構成により、静止時には漏れず、外周側の正圧発生機構２７により回転初期を含み常時流体潤滑状態で作動するため摩擦係数が低く、かつ、内周側の負圧発生機構２８により低圧側から高圧側にポンピングできるため漏れを低減できる効果を奏する。また、正圧発生機構２７と負圧発生機構２８との間に、上記実施の形態２の圧力開放溝（図示せず）を設けた場合、正圧発生機構２７で発生した動圧を高圧側流体の圧力まで開放することで、流体が低圧側の負圧発生機構２８に流入することなく、負圧発生機構の負圧発生能力が弱まることを防止できる。
【００５９】
〔実施の形態５〕
図２３は、本発明の摺動部品と一対の他方の摺動部品を取り付けたスラスト軸受の断面図である。
４０はスラスト軸受全体を示すもので、概略、回転軸４１に設けられた環状の段凸部４２の外周面を取り囲むように配置され、段凸部４２外周に対して微小なラジアル方向隙間４３を介して対面する内周面を有する円筒状のハウジング４４と、このハウジング４４の両端から半径方向内方に向かって延びて、段凸部４２端面に対してスラスト方向の微小隙間４５を介して対向するスラスト受部４６、４７とから構成されており、ハウジング４４とスラスト受部４６、４７によって軸受本体を構成している。
【００６０】
そして、軸受本体のスラスト受部４６、４７と段凸部４２端面とが互いに回転摺動自在に軸方向に接触している。そして、ラジアル方向の微小隙間４３およびスラスト方向の微小隙間４５に潤滑剤がその表面張力によって保持されている。
さらに、スラスト受部４６、４７の摺動面の外周側にレイリーステップ機構、変形レイリーステップ機構、スパイラルグルーブまたはディンプル等からなる正圧発生機構４８が設けられ、また、摺動面の内周側には逆レイリーステップ機構、変形逆レイリーステップ機構または逆スパイラルグルーブ等からなる負圧発生機構４９が設けられている。
この構成により、静止時には漏れず、外周側の正圧発生機構４８により回転初期を含み常時流体潤滑状態で作動するため摩擦係数が低く、かつ、内周側の負圧発生機構機構４９により低圧側から高圧側にポンピングできるため漏れを低減できる効果を奏する。
また、正圧発生機構４８と負圧発生機構４９との間に、上記実施の形態２の圧力開放溝（図示せず）を設けた場合、正圧発生機構４８で発生した動圧を高圧側流体の圧力まで開放することで、流体が低圧側の負圧発生機構４９に流入することなく、負圧発生機構の負圧発生能力が弱まることを防止できる。
【符号の説明】
【００６１】
１    摺動部品
２    摺動面
３    正圧発生機構（レイリーステップ機構）
４    負圧発生機構（逆レイリーステップ機構）
５    レイリーステップ機構のグルーブ部
６    逆レイリーステップ機構のグルーブ部
７    共通の半径方向溝
８    内周側のシール面
９    レイリーステップ
１０   相対する摺動部品
１１   逆レイリーステップ
１２   スパイラルグルーブ
１３   ディンプル
１４   逆スパイラルグルーブ
１５   圧力開放溝
１６   流体排出方向を示す矢印
２０   メカニカルシール
２１   固定用密封環
２２   摺動面
２３   保持環
２４   Ｏリング
２５   ばね
２６   回転用密封環
２７   正圧発生機構
２８   負圧発生機構
２９   摺動面
３０   ハウジング
４０   スラスト軸受
４１   回転軸
４２   段凸部
４３   ラジアル方向隙間
４４   ハウジング
４５   微小隙間
４６   スラスト受部
４７   スラスト受部
４８   正圧発生機構
４９   負圧発生機構
５０   連通手段
５１   半径方向溝
５２   連通孔
５３〜５６   半径方向溝
【図１】
2012046749.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【国際調査報告】
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2012046749.tif 000028
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