(57)【要約】  起動時から定常運転時の全期間にわたり摺動面の密封と潤滑との相反する両機能を両立させる。  互いに相対摺動する一対の摺動部品を備え、一方の摺動部品は固定側密封環であり、他方の摺動部品は回転側密封環であり、これらの密封環は半径方向に形成された摺動面Ｓを有し、被密封流体が漏洩するのをシールするものであって、摺動面Ｓの少なくとも一方に、摺動面Ｓの一方の周縁に連通し、他方の周縁には連通しないように構成された流体導入溝１０が設けられると共に、摺動面Ｓの前記他方の周縁に連通し、前記一方の周縁には連通しないように構成された動圧発生溝１１が設けられることを特徴としている。
2016167262.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに相対摺動する一対の摺動部品を備え、一方の摺動部品は固定側密封環であり、他方の摺動部品は回転側密封環であり、これらの密封環は半径方向に形成された摺動面を有し、被密封流体が漏洩するのをシールするものであって、前記摺動面の少なくとも一方に、前記摺動面の一方の周縁に連通し、他方の周縁には連通しないように構成された流体導入溝が設けられると共に、前記摺動面の前記他方の周縁に連通し、前記一方の周縁には連通しないように構成された動圧発生溝が設けられることを特徴とする摺動部品。
【請求項２】
互いに相対摺動する一対の摺動部品を備え、一方の摺動部品は固定側密封環であり、他方の摺動部品は回転側密封環であり、これらの密封環は半径方向に形成された摺動面を有し、被密封流体である液体又はミスト状の流体が漏洩するのをシールするものであって、前記摺動面の少なくとも一方に、前記摺動面の被密封流体側の周縁に連通し、漏れ側の周縁には連通しないように構成された流体導入溝が設けられると共に、前記摺動面の漏れ側の周縁に連通し、前記被密封流体側の周縁には連通しないように構成された動圧発生溝が設けられることを特徴とする摺動部品。
【請求項３】
前記流体導入溝及び前記動圧発生溝は、前記回転側密封環の摺動面のみに設けられることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の摺動部品。
【請求項４】
前記流体導入溝及び前記動圧発生溝は、前記固定側密封環の摺動面のみに設けられることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の摺動部品。
【請求項５】
前記流体導入溝は、前記回転側密封環又は前記固定側密封環のいずれか一方の摺動面に、また、前記動圧発生溝は、前記回転側密封環又は前記固定側密封環のいずれか他方の摺動面に設けられることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の摺動部品。
【請求項６】
前記摺動面の径方向の一方の側に前記流体導入溝を、他方の側に前記動圧発生溝を配設し、前記流体導入溝と前記動圧発生溝との間にガス抜き溝が設けられることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の摺動部品。
【請求項７】
前記流体導入溝は、前記摺動面の一方の周縁に沿うように設けられ、前記摺動面の一方の周縁にのみ開口する開口部を有し、前記開口部がもっとも大きく、先細形状に形成されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の摺動部品。
【請求項８】
前記流体導入溝は、前記摺動面の一方の周縁に沿うように設けられ、前記摺動面の一方の周縁にのみ開口する開口部を有し、前記開口部と反対側は径方向において円弧状に切り込まれた形状に形成されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の摺動部品。
【請求項９】
前記流体導入溝は、前記摺動面の一方の周縁に沿うように設けられ、前記摺動面の一方の周縁にのみ連通する流体導入部及び流体導出部、並びにこれらを周方向に連通する流体連通部から構成されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の摺動部品。
【請求項１０】
上流側が前記流体導入溝に連通された正圧発生溝を備える正圧発生機構が設けられることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の摺動部品。
【請求項１１】
前記動圧発生溝は、前記摺動面の他方の周縁にのみ連通するスパイラル形状をなしていることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の摺動部品。
【請求項１２】
前記動圧発生溝は、前記摺動面の他方の周縁にのみ連通する略Ｌ字形状の溝が対称的に１対配設されて構成されることを特徴とする請求項１ないし１０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、例えば、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、例えば、ターボチャージャー用あるいは航空エンジン用のギアボックスに使用されるオイルシール、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、その性能は、漏れ量、摩耗量、及びトルクによって評価される。従来技術ではメカニカルシールの摺動材質や摺動面粗さを最適化することにより性能を高め、低漏れ、高寿命、低トルクを実現している。しかし、近年の環境問題に対する意識の高まりから、メカニカルシールの更なる性能向上が求められており、従来技術の枠を超える技術開発が必要となっている。
そのような中で、例えば、ターボチャージャーのような回転部品のオイルシール装置に利用されるものとして、ハウジングに回転可能に収納された回転軸と、回転軸とともに回転する円盤状の回転体と、ハウジングに固定され、回転体の端面に当接して外周側から内周側へオイルの漏れるのを防止する円盤状の固定体とを備え、固定体の当接面には流体の遠心力により正圧を発生する環状の溝が設けられ、オイルが外周側から内周側へ漏れるのを防止するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。【０００３】
また、例えば、有毒の流体をシールする回転軸の軸封装置において、回転軸とともに回転リングとケーシングに取付けられた静止リングとを備え、回転リング及び静止リングのいずれかの摺動面に回転リングの回転により低圧側の液体を高圧側に向かって巻き込むスパイラル溝が高圧側の端部が行止まり形状であるように設けられ、高圧側の被密封流体が低圧側へ漏れるのを防止するようにしたものが知られている（例えば、特許文献２参照。）。
また、例えば、ターボチャージャーの駆動軸を圧縮機ハウジングに対してシールするのに適した面シール構造として、協働する１対のシールリングのうち、その一方は回転構成要素に設けられ、他方は静止構成要素に設けられ、これらのシールリングは、作動中に実質的に半径方向に形成されたシール面を有して、シール面同士の間に、シール面の外側区域をシール面の内側区域に対してシールするためのシールギャップが形成され、シール面の少なくとも一方に、ガスを送り込むのに有効な周方向に離間した複数の凹部が設けられ、該凹部はシール面の一方の周縁から他方の周縁に向かって延びているとともに、凹部の内端は前記シール面の他方の周縁から半径方向に離間して設けられ、非ガス成分を含むガス媒体中の非ガス成分がシールされるようにしたものが知られている（例えば、特許文献３参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開昭６２−１１７３６０号公報
【特許文献２】特開昭６２−３１７７５号公報
【特許文献３】特開２００１−１２６１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の特許文献１ないし３に記載の従来技術においては、相対摺動する１対の摺動部品の摺動面が浮上し、ガス潤滑状態になるためにはある程度の周速が必要であり、浮上するまでの境界潤滑状態において摺動面が摩耗し損傷するという問題があった。【０００６】
本発明は、相対摺動する１対の摺動部品の摺動面が浮上するまでの起動時においては摺動面の一方の側から積極的に流体（例えば、液体）を導入して潤滑性を向上させ、かつ、定常運転時には摺動面から流体（例えば、液体）を排出させるとともに、摺動面の他方の側から流体（例えば、ガス）を導入して流体（ガス）潤滑状態とすることにより、起動時から定常運転時の全期間にわたり摺動面の密封と潤滑との相反する両機能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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため本発明の摺動部品は、第１に、互いに相対摺動する一対の摺動部品を備え、一方の摺動部品は固定側密封環であり、他方の摺動部品は回転側密封環であり、これらの密封環は半径方向に形成された摺動面を有し、被密封流体が漏洩するのをシールするものであって、前記摺動面の少なくとも一方に、前記摺動面の一方の周縁に連通し、他方の周縁には連通しないように構成された流体導入溝が設けられると共に、前記摺動面の前記他方の周縁に連通し、前記一方の周縁には連通しないように構成された動圧発生溝が設けられることを特徴としている。
この特徴によれば、摺動面の一方の周縁に連通し、他方の周縁には連通しないように構成された流体導入溝が設けられることにより、起動時などの回転側密封環の低速回転状態において摺動面の一方の側に存在する流体が積極的に摺動面に導入され、摺動面の潤滑を行うことができる。また、回転側密封環が定常運転等の高速回転時において流体導入溝から摺動面に導入された流体は遠心力により排出されるため、漏れ側である内周側に流体が漏洩することはない。
さらに、摺動面の前記他方の周縁に連通し、前記一方の周縁には連通しないように構成された動圧発生溝が設けられることにより、定常運転等の回転側密封環の高速回転状態において、摺動面の他方の側に存在する流体が吸い込まれ、動圧（正圧）が発生されるため、回転側密封環と固定側密封環との摺動面に僅かな間隙が形成され、摺動面は流体潤滑の状態となり非常に低摩擦とすることができる。同時に、動圧発生溝により前記他方の側に存在する流体が前記一方の側に向けてポンピングされるため、前記一方の側の流体が他方の側へ漏れることを防止することができる。【０００８】
また、本発明の摺動部品は、第２に、互いに相対摺動する一対の摺動部品を備え、一方の摺動部品は固定側密封環であり、他方の摺動部品は回転側密封環であり、これらの密封環は半径方向に形成された摺動面を有し、被密封流体である液体又はミスト状の流体が漏洩するのをシールするものであって、前記摺動面の少なくとも一方に、前記摺動面の被密封流体側の周縁に連通し、漏れ側の周縁には連通しないように構成された流体導入溝が設けられると共に、前記摺動面の漏れ側の周縁に連通し、前記被密封流体側の周縁には連通しないように構成された動圧発生溝が設けられることを特徴としている。
この特徴によれば、摺動面の被密封流体側に連通し、漏れ側には連通しないように構成された流体導入溝が設けられることにより、起動時などの回転側密封環の低速回転状態において摺動面の被密封流体側に存在する液体又はミスト状の流体が積極的に摺動面に導入され、摺動面の潤滑を行うことができる。
また、回転側密封環が定常運転等の高速回転時において流体導入溝から摺動面に導入された液体又はミスト状の流体は遠心力により排出されるため、漏れ側である内周側に液体又はミスト状の流体が漏洩することはない。
さらに、摺動面の漏れ側の周縁に連通し、被密封流体側の周縁にには連通しないように構成された動圧発生溝が設けられることにより、定常運転等の回転側密封環の高速回転状態において、漏れ側から流体が吸い込まれ、動圧（正圧）が発生されるため、回転側密封環と固定側密封環との摺動面に僅かな間隙が形成され、摺動面は流体潤滑の状態となり非常に低摩擦とすることができる。同時に、動圧発生溝により漏れ側の流体が被密封流体側に向けてポンピングされるため、被密封流体側の液体又はミスト状の流体が漏れ側へ漏れるのを防止することができる。【０００９】
また、本発明の摺動部品は、第３に、第１又は第２の特徴において、前記流体導入溝及び前記動圧発生溝は、前記回転側密封環の摺動面のみに設けられることを特徴としている。
この特徴によれば、回転側密封環が定常運転等の高速回転時において流体導入溝から摺動面に導入された流体は、遠心力により排出されるため、漏れ側である内周側に液体又はミスト状の流体が漏洩することはない。
さらに、定常運転等の回転側密封環の高速回転状態において、より一層、漏れ側から流体が吸い込まれ、動圧（正圧）が発生されるため、回転側密封環と固定側密封環との摺動面に僅かな間隙が形成され、摺動面は流体潤滑の状態となり非常に低摩擦とすることができる。
さらに、回転側密封環の材質を炭化ケイ素（ＳｉＣ）とし、固定側密封環の材質をカーボンとする組み合わせが可能であり、万一、摺動面がドライになるような場合でも、摺動面の損傷を防止することができる。【００１０】
また、本発明の摺動部品は、第４に、第１又は第２の特徴において、前記流体導入溝及び前記動圧発生溝は、前記固定側密封環の摺動面のみに設けられることを特徴としている。
この特徴によれば、起動時などの相手側の回転側密封環の低速回転状態において摺動面の一方側に存在する流体が、より一層、積極的に摺動面に導入され、摺動面の潤滑を行うことができる。【００１１】
また、本発明の摺動部品は、第５に、第１又は第２の特徴において、前記流体導入溝は、前記回転側密封環又は前記固定側密封環のいずれか一方の摺動面に、また、前記動圧発生溝は、前記回転側密封環又は前記固定側密封環のいずれか他方の摺動面に設けられることを特徴としている。
この特徴によれば、流体導入溝及び動圧発生溝の加工を容易に行うことができる。【００１２】
また、本発明の摺動部品は、第６に、第１ないし５のいずれかの特徴において、前記摺動面の径方向の一方の側に前記流体導入溝を、他方の側に前記動圧発生溝を配設し、前記流体導入溝と前記動圧発生溝との間にガス抜き溝が設けられることを特徴としている。
この特徴によれば、一方の側より吸い込まれた流体が他方の側の流体に混入して動圧発生が不安定となることが防止でき、動圧発生を安定したものとすることができる。
また、一方の側の流体が他方の側へ漏洩することを防止することができる。【００１３】
また、本発明の摺動部品は、第７に、第１ないし６のいずれかの特徴において、前記流体導入溝は、前記摺動面の一方の周縁に沿うように設けられ、前記摺動面の一方の周縁にのみ開口する開口部を有し、前記開口部がもっとも大きく、先細形状に形成されていることを特徴としている。
この特徴によれば、起動時などの回転側密封環の低速回転状態において摺動面の一方側に存在する流体が、摺動面に容易に入りやすくなり、摺動面の潤滑に寄与することができる。【００１４】
また、本発明の摺動部品は、第８に、第１ないし６のいずれかの特徴において、前記流体導入溝は、前記摺動面の一方の周縁に沿うように設けられ、前記摺動面の一方の周縁にのみ開口する開口部を有し、前記開口部と反対側は径方向において円弧状に切り込まれた形状に形成されていることを特徴としている。
この特徴によれば、回転側密封環のいずれの回転方向においても摺動面に流体を導入することができる。【００１５】
また、本発明の摺動部品は、第９に、第１ないし６のいずれかの特徴において、前記流体導入溝は、前記摺動面の一方の周縁に沿うように設けられ、前記摺動面の一方の周縁にのみ連通する流体導入部及び流体導出部、並びにこれらを周方向に連通する流体連通部から構成されていることを特徴としている。
この特徴によれば、起動時などの回転側密封環の低速回転状態において摺動面の一方の側に存在する流体が、より一層、積極的に摺動面に導入され、摺動面の潤滑を行うことができる。【００１６】
また、本発明の摺動部品は、第１０に、第１ないし９のいずれかの特徴において、上流側が前記流体導入溝に連通された正圧発生溝を備える正圧発生機構が設けられることを特徴としている。
この特徴によれば、特に、起動時などの回転側密封環の低速回転状態においても正圧（動圧）を発生するため、摺動面における低速時の液膜が増大され、低速時における潤滑性能を向上させることができる。【００１７】
また、本発明の摺動部品は、第１１に、第１ないし１０のいずれかの特徴において、前記動圧発生溝は、前記摺動面の他方の周縁にのみ連通するスパイラル形状をなしていることを特徴としている。
この特徴によれば、摺動面の前記他方に存在する流体のポンピング力を大きくすることができるため、流体の漏洩を、より一層、防止することができる。【００１８】
また、本発明の摺動部品は、第１２に、第１ないし１０のいずれかの特徴において、前記動圧発生溝は、前記摺動面の他方の周縁にのみ連通する略Ｌ字形状の溝が対称的に１対配設されて構成されることを特徴としている。
この特徴によれば、回転側密封環のいずれの回転方向においても摺動面に所定の動圧を発生することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、以下のような優れた効果を奏する。
（１）摺動面の一方の周縁に連通し、他方の周縁には連通しないように構成された流体導入溝が設けられることにより、起動時などの回転側密封環の低速回転状態において摺動面の一方の側に存在する流体が積極的に摺動面に導入され、摺動面の潤滑を行うことができる。また、回転側密封環が定常運転等の高速回転時において流体導入溝から摺動面に導入された流体は遠心力により排出されるため、漏れ側である内周側に流体が漏洩することはない。
さらに、摺動面の前記他方の周縁に連通し、前記一方の周縁には連通しないように構成された動圧発生溝が設けられることにより、定常運転等の回転側密封環の高速回転状態において、摺動面の他方の側に存在する流体が吸い込まれ、動圧（正圧）が発生されるため、回転側密封環と固定側密封環との摺動面に僅かな間隙が形成され、摺動面は流体潤滑の状態となり非常に低摩擦とすることができる。同時に、動圧発生溝により前記他方の側に存在する流体が前記一方の側に向けてポンピングされるため、前記一方の側の流体が他方の側へ漏れることを防止することができる。【００２０】
（２）摺動面の被密封流体側に連通し、漏れ側には連通しないように構成された流体導入溝が設けられることにより、起動時などの回転側密封環の低速回転状態において摺動面の被密封流体側に存在する液体又はミスト状の流体が積極的に摺動面に導入され、摺動面の潤滑を行うことができる。
また、回転側密封環が定常運転等の高速回転時において流体導入溝から摺動面に導入された液体又はミスト状の流体は遠心力により排出されるため、漏れ側である内周側に液体又はミスト状の流体が漏洩することはない。
さらに、摺動面の漏れ側の周縁に連通し、被密封流体側の周縁には連通しないように構成された動圧発生溝が設けられることにより、定常運転等の回転側密封環の高速回転状態において、漏れ側から流体が吸い込まれ、動圧（正圧）が発生されるため、回転側密封環と固定側密封環との摺動面に僅かな間隙が形成され、摺動面は流体潤滑の状態となり非常に低摩擦とすることができる。同時に、動圧発生溝により漏れ側の流体が被密封流体側に向けてポンピングされるため、被密封流体側の液体又はミスト状の流体が漏れ側へ漏れるのを防止することができる。【００２１】
（３）流体導入溝及び動圧発生溝は、回転側密封環の摺動面のみに設けられることにより、回転側密封環が定常運転等の高速回転時において流体導入溝から摺動面に導入された流体は、遠心力により排出されるため、漏れ側である内周側に液体又はミスト状の流体が漏洩することはない。
さらに、定常運転等の回転側密封環の高速回転状態において、より一層、漏れ側から流体が吸い込まれ、動圧（正圧）が発生されるため、回転側密封環と固定側密封環との摺動面に僅かな間隙が形成され、摺動面は流体潤滑の状態となり非常に低摩擦とすることができる。
さらに、回転側密封環の材質を炭化ケイ素（ＳｉＣ）とし、固定側密封環の材質をカーボンとする組み合わせが可能であり、万一、摺動面がドライになるような場合でも、摺動面の損傷を防止することができる。【００２２】
（４）流体導入溝及び前記動圧発生溝は、前記固定側密封環の摺動面のみに設けられることにより、起動時などの相手側の回転側密封環の低速回転状態において摺動面の一方側に存在する流体が、より一層、積極的に摺動面に導入され、摺動面の潤滑を行うことができる。【００２３】
（５）流体導入溝は、回転側密封環又は固定側密封環のいずれか一方の摺動面に、また、動圧発生溝は、回転側密封環又は固定側密封環のいずれか他方の摺動面に設けられることにより、流体導入溝及び動圧発生溝の加工を容易に行うことができる。【００２４】
（６）摺動面の径方向の一方の側に流体導入溝を、他方の側に動圧発生溝を配設し、流体導入溝と動圧発生溝との間にガス抜き溝が設けられることにより、一方の側より吸い込まれた流体が他方の側の流体に混入して動圧発生が不安定となることが防止でき、動圧発生を安定したものとすることができる。
また、一方の側の流体が他方の側へ漏洩することを防止することができる。【００２５】
（７）流体導入溝は、摺動面の一方の周縁に沿うように設けられ、摺動面の一方の周縁にのみ開口する開口部を有し、開口部がもっとも大きく、先細形状に形成されていることにより、起動時などの回転側密封環の低速回転状態において摺動面の一方側に存在する流体が、摺動面に容易に入りやすくなり、摺動面の潤滑に寄与することができる。【００２６】
（８）流体導入溝は、摺動面の一方の周縁に沿うように設けられ、摺動面の一方の周縁にのみ開口する開口部を有し、開口部と反対側は径方向において円弧状に切り込まれた形状に形成されていることにより、回転側密封環のいずれの回転方向においても摺動面に流体を導入することができる。【００２７】
（９）流体導入溝は、摺動面の一方の周縁に沿うように設けられ、摺動面の一方の周縁にのみ連通する流体導入部及び流体導出部、並びにこれらを周方向に連通する流体連通部から構成されていることにより、起動時などの回転側密封環の低速回転状態において摺動面の一方の側に存在する流体が、より一層、積極的に摺動面に導入され、摺動面の潤滑を行うことができる。【００２８】
（１０）上流側が流体導入溝に連通された正圧発生溝を備える正圧発生機構が設けられることにより、特に、起動時などの回転側密封環の低速回転状態においても正圧（動圧）を発生するため、摺動面における低速時の液膜が増大され、低速時における潤滑性能を向上させることができる。【００２９】
（１１）動圧発生溝は、摺動面の他方の周縁にのみ連通するスパイラル形状をなしていることにより、摺動面の前記他方に存在する流体のポンピング力を大きくすることができるため、流体の漏洩を、より一層、防止することができる。【００３０】
（１２）動圧発生溝は、摺動面の他方の周縁にのみ連通する略Ｌ字形状の溝が対称的に１対配設されて構成されることにより、回転側密封環のいずれの回転方向においても摺動面に所定の動圧を発生することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施例１に係るメカニカルシールの一例を示す縦断面図である。
【図２】本発明の実施例１に係る摺動部品の摺動面を示したものであって、回転側密封環の摺動面に流体導入溝および動圧発生溝が設けられている。
【図３】本発明の実施例２に係る摺動部品の摺動面を示したものであって、固定側密封環の摺動面に流体導入溝および動圧発生溝が設けられている。
【図４】本発明の実施例３に係る摺動部品の摺動面を示したものである。
【図５】実施例１ないし実施例３における摺動面の状態をわかりやすく説明するための説明図である。
【図６】本発明の実施例４に係る摺動部品の摺動面を示したものである。
【図７】本発明の実施例５に係る摺動部品の摺動面を示したものである。
【図８】本発明の実施例６に係る摺動部品の摺動面を示したものである。
【図９】本発明の実施例７に係る摺動部品の摺動面を示したものである。
【図１０】本発明の実施例８に係る摺動部品の摺動面を示したものである。
【図１１】本発明の実施例９に係る摺動部品の摺動面を示したものである。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置などは、特に明示的な記載がない限り、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。  
【実施例１】
【００３３】
図１及び図２を参照して、本発明の実施例１に係る摺動部品について説明する。
なお、以下の実施例においては、摺動部品の一例であるメカニカルシールを例にして説明する。また、メカニカルシールを構成する摺動部品の外周側を被密封流体側（液体側あるいはミスト状の流体側）、内周側を漏れ側（気体側）として説明するが、本発明はこれに限定されることなく、外周側が漏れ側（気体側）、内周側が被密封流体側（液体側あるいはミスト状の流体側）である場合も適用可能である。また、被密封流体側（液体側あるいはミスト状の流体側）と漏れ側（気体側）との圧力の大小関係については、例えば、被密封流体側（液体側あるいはミスト状の流体側）が高圧、漏れ側（気体側）が低圧、あるいは、その逆のいずれでもよく、また、両方の圧力が同一であってもよい。【００３４】
図１は、メカニカルシールの一例を示す縦断面図であって、摺動面の外周から内周方向に向かって漏れようとする被密封流体、例えば、軸受部に使用された潤滑油を密封する形式のインサイド形式のものであり、ターボチャージャに備えられたコンプレッサのインペラー１を駆動させる回転軸２側にスリーブ３を介してこの回転軸２と一体的に回転可能な状態に設けられた一方の摺動部品である円環状の回転側密封環４と、ハウジング５にカートリッジ６を介して非回転状態で、かつ、軸方向移動可能な状態で設けられた他方の摺動部品である円環状の固定側密封環７とが設けられ、固定側密封環７を軸方向に付勢するコイルドウェーブスプリング８によって、ラッピング等によって鏡面仕上げされた摺動面Ｓ同士で密接摺動するようになっている。すなわち、このメカニカルシールは、回転側密封環４及び固定側密封環７は半径方向に形成された摺動面Ｓを有し、互いの摺動面Ｓにおいて、被密封流体、例えば、液体あるいはミスト状の流体（以下、単に「液体」ということがある。）が摺動面Ｓの外周から内周側の漏れ側へ流出するのを防止するものである。
なお、符号９はＯリングを示しており、カートリッジ６と固定側密封環７との間をシールするものである。
また、本例では、スリーブ３と回転側密封環４とは別体の場合について説明しているが、これに限らず、スリーブ３と回転側密封環４とを一体に形成してもよい。【００３５】
回転側密封環４及び固定側密封環７の材質は、耐摩耗性に優れた炭化ケイ素（ＳｉＣ）及び自己潤滑性に優れたカーボンなどから選定されるが、例えば、両者がＳｉＣ、あるいは、いずれか一方がＳｉＣであって他方がカーボンの組合せが可能である。【００３６】
図２は、本発明の実施例１に係る摺動部品の摺動面を示したものであって、本例では、図１の回転側密封環４の摺動面に流体導入溝１０および動圧発生溝１１が設けられる場合について説明する。
本例においては、回転側密封環４の摺動面に流体導入溝１０および動圧発生溝１１の加工が行われるため、回転側密封環４は炭化ケイ素（ＳｉＣ）から形成され、固定側密封環７はカーボンから形成されている。【００３７】
図２において、回転側密封環４の摺動面Ｓの外周側が被密封流体側、例えば液体側であり、また、内周側が漏れ側、例えば気体側であり、回転側密封環４は矢印に示すように時計方向に回転するものとする。
回転側密封環４の摺動面Ｓには、該摺動面Ｓの被密封流体側、すなわち、外周側の周縁に連通し、漏れ側、すなわち、内周側の周縁には連通しないように構成された流体導入溝１０が設けられると共に、摺動面Ｓの内周側の周縁に連通し、外周側の周縁には連通しないように構成された動圧発生溝１１が設けられている。【００３８】
図２（ａ）において、流体導入溝１０は、外周側の周縁にのみ開口する開口部１０ａを有し、開口部１０ａがもっとも大きい先細形状に形成されている。このため、起動時などの回転側密封環５の低速回転状態において摺動面Ｓの外周側に存在する液体が、摺動面に容易に入りやすくなり、摺動面Ｓの潤滑に寄与することができる。また、流体導入溝１０は、回転時における上流側が径方向の内方に位置し、下流側が外周側の周縁に開口し、径方向に傾斜した形状とされている。このため、回転側密封環５が定常運転等の高速回転状態において、流体導入溝１０から摺動面に導入された液体は遠心力により、外周側に排出されやすくなり、漏れ側である内周側に液体が漏洩することはない。
本例では、流体導入溝１０は、周方向に５等配に設けられているが、１以上あればよく、また、等配に限らない。【００３９】
一方、動圧発生溝１１は、摺動面Ｓの内周側の周縁に連通し、外周側の周縁には連通しないように構成され、スパイラル形状をしている。動圧発生溝１１は、定常運転等の回転側密封環４の高速回転状態において、内周側の入口１１ａから気体を吸い込み、外周側の端部１１ｂ付近で動圧（正圧）を発生する。このため、回転側密封環４と固定側密封環７との摺動面Ｓに僅かな間隙が形成され、摺動面Ｓは気体潤滑の状態となり非常に低摩擦となる。同時に、スパイラル形状の動圧発生溝１１により内周側の気体が外周側に向けてポンピングされるため、外周側の液体が内周側へ漏洩することが防止される。また、スパイラル形状の動圧発生溝１１は外周側とはランド部Ｒにより隔離されているため、静止時において漏れが発生することがない。
本例では、スパイラル形状の動圧発生溝１１は、流体導入溝１０に干渉しない位置において周方向に多数配設されているが、この配設形態は運転条件等を考慮して設計的に決められるものである。【００４０】
流体導入溝１０は、動圧発生溝１１による動圧発生を邪魔しない範囲で外周側（液体側）に大きく開口され、液体の導入を促進する形状であるのが望ましい。例えば、図２（ｂ）に示すように、流体導入溝１０は略直角三角形状に形成され、底辺に相当する部分が外周側に開口され、底辺から直交する短辺が回転時における上流側に位置して径方向の内方に延び、斜辺が回転時における下流側に向かって外周側に傾斜するように設定されるのが望ましい。
なお、流体導入溝１０の深さは、動圧発生溝１１の深さに比較して十分に深く設定され、例えば、２５μｍ〜５００μｍ程度に設定される。【００４１】
以上説明した実施例１の構成によれば、以下のような効果を奏する
（１） 回転側密封環４の摺動面Ｓには、該摺動面Ｓの被密封流体側、すなわち、外周側の周縁に連通し、漏れ側、すなわち、内周側の周縁には連通しないように構成された流体導入溝１０が設けられることにより、起動時などの回転側密封環４の低速回転状態において摺動面Ｓの外周側に存在する液体が積極的に摺動面Ｓに導入され、摺動面Ｓの潤滑を行うことができる。
また、回転側密封環４が定常運転等の高速回転時において流体導入溝１０から摺動面に導入された液体は遠心力により排出されるため、漏れ側である内周側に液体が漏洩することはない。
（２）摺動面Ｓの内周側の周縁に連通し、外周側の周縁には連通しないように構成された動圧発生溝１１が設けられることにより、定常運転等の回転側密封環４の高速回転状態において、内周側の入口１１ａから気体が吸い込まれ、外周側の端部１１ｂ付近で動圧（正圧）が発生されるため、回転側密封環４と固定側密封環７との摺動面Ｓに僅かな間隙が形成され、摺動面Ｓは気体潤滑の状態となり非常に低摩擦とすることができる。同時に、スパイラル形状の動圧発生溝１１により内周側の気体が外周側に向けてポンピングされるため、外周側の液体が内周側へ漏れるのを防止することができる。
（３）回転側密封環４側に流体導入溝１０及び動圧発生溝１１が設けられるため、回転側密封環４の材質を炭化ケイ素（ＳｉＣ）とし、固定側密封環７の材質をカーボンとする組み合わせが可能であり、万一、摺動面がドライになるような場合でも、摺動面の損傷を防止することができる。
【実施例２】
【００４２】
図３を参照して、本発明の実施例２に係る摺動部品について説明する。
実施例２に係る摺動部品は、流体導入溝１０及び動圧発生溝１１が固定側密封環７に設けられた点で実施例１の摺動部品と相違するが、その他の基本構成は実施例１と同じであり、同じ部材には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。【００４３】
図３において、固定側密封環７の摺動面Ｓの外周側が被密封流体側、例えば液体側であり、また、内周側が漏れ側、例えば気体側であり、相手側の回転側密封環４は矢印に示すように反時計方向に回転するものとする。
固定側密封環７の摺動面Ｓには、外周側の周縁に連通し、内周側の周縁には連通しないように構成された流体導入溝１０が設けられると共に、摺動面Ｓの内周側の周縁に連通し、外周側の周縁には連通しないように構成された動圧発生溝１１が設けられている。【００４４】
上記のように、固定側密封環７の摺動面Ｓに流体導入溝１０が設けられことにより、起動時などの相手側の回転側密封環５の低速回転状態において摺動面Ｓの外周側に存在する液体が、実施例１に比較してより一層、積極的に摺動面Ｓに導入され、摺動面Ｓの潤滑を行うことができる。
また、相手側の回転側密封環５が定常運転等の高速回転時において流体導入溝１０から摺動面に導入された液体は該液体の粘性を通じて、実施例１に比較してやや弱いものの、遠心力を受けて排出されるため、漏れ側である内周側に液体が漏洩することはない。
さらに、動圧発生溝１１が設けられることにより、定常運転等の相手側の回転側密封環５の高速回転状態において、内周側の入口１１ａから気体の粘性を通じて、実施例１に比較してやや弱いものの、該気体が吸い込まれ、外周側の端部１１ｂ付近で動圧（正圧）が発生されるため、回転側密封環５と固定側密封環７との摺動面Ｓに僅かな間隙が形成され、摺動面Ｓは気体潤滑の状態となり非常に低摩擦とすることができる。同時に、実施例１に比較してやや弱いものの、スパイラル形状の動圧発生溝１１により内周側の気体が外周側に向けてポンピングされるため、外周側の液体が内周側へ漏れることを防止することができる。
【実施例３】
【００４５】
図４を参照して、本発明の実施例３に係る摺動部品について説明する。
実施例３に係る摺動部品は、流体導入溝及び動圧発生溝の形状が実施例１と異なるが、その他の基本構成は実施例１と同じであり、同じ部材には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。【００４６】
図４において、回転側密封環４の摺動面Ｓの外周側が被密封流体側、例えば液体側であり、また、内周側が漏れ側、例えば気体側であり、回転側密封環４は矢印に示すように両方に回転できるものとする。
回転側密封環４の摺動面Ｓには、外周側の周縁に連通し、内周側の周縁には連通しないように構成された流体導入溝１２が設けられると共に、摺動面Ｓの内周側の周縁に連通し、外周側の周縁には連通しないように構成された動圧発生溝１３が設けられている。【００４７】
流体導入溝１２は、摺動面Ｓの外周側の周縁に沿うように設けられ、摺動面Ｓの外周側の周縁にのみ開口する開口部１２ａを有し、開口部１２ａと反対側１２ｂは径方向において円弧状に切り込まれた形状に形成されている。すなわち、流体導入溝１２は略三日月状をなしている。このため、起動時などの回転側密封環４の低速回転状態において流体導入溝１２には摺動面Ｓの外周側に存在する液体が入りやすく、摺動面Ｓの潤滑に寄与することができる。また、回転側密封環４が定常運転等の高速回転状態において、流体導入溝１２から摺動面に導入された液体は遠心力により排出され、漏れ側である内周側に液体が漏洩することはない。
さらに、流体導入溝１２は略三日月状をなしているため、回転側密封環４のいずれの回転方向においても同様の作用を生ずることができる。
なお、流体導入溝１２は周方向に８等配に配設されているが、これに限らず、１以上であればよい。【００４８】
動圧発生溝１３は、摺動面Ｓの内周側の周縁にのみ連通する径方向連通部１３ａと周方向に延びる動圧発生部１３ｂを有し、略Ｌ字形状をなしている。動圧発生溝１３に対して周方向において対称的に動圧発生溝１３’が配設され、両者は対をなしている。
今、回転側密封環４が時計方向に回転するとした場合、下流側の動圧発生溝１３は、定常運転等の回転側密封環４の高速回転状態において、内周側の径方向連通部１３ａから気体が吸い込まれ、周方向に延びる動圧発生部１３ｂの端部１３ｃ付近で動圧（正圧）が発生される。このため、回転側密封環４と固定側密封環７との摺動面Ｓに僅かな間隙が形成され、摺動面Ｓは気体潤滑の状態となり非常に低摩擦となる。同時に、略Ｌ字形状の動圧発生溝１３により内周側の気体が外周側に向けてポンピングされるため、外周側の液体が内周側へ漏洩することが防止される。
さらに、動圧発生溝１３は周方向において近接するように対称的に１対配設されているため、回転側密封環４のいずれの回転方向においても同様の作用を生じることができる。
本例では、略Ｌ字形状の動圧発生溝１３は、流体導入溝１２に干渉しない位置であって周方向に８等配に配設されているが、これに限らず、流体導入溝１２に干渉しない範囲で周方向に長くして数を減らすなど、運転条件等を考慮して設計的に決めればよい。
なお、本例では略Ｌ字形状の動圧発生溝１３が周方向において近接するように対称的に１対配設されているが、２つの動圧発生溝１３を一体化し、略Ｔ字形としても、本例と同様の作用効果を生じることができる。【００４９】
（実施例１ないし実施例３における摺動面の状態の説明）
ここで、図５を参照しながら、実施例１ないし実施例３における摺動面の状態をわかりやすく説明する。
図５（ａ）は、流体導入溝及び動圧発生溝の設けられた摺動面における流体導入溝及び動圧発生溝の有する役割を説明する基本構成図である。
例えば、摺動面の外周側に被密封流体である液体が、また、内周側の漏れ側に気体が存在するとした場合、流体導入溝は、低速回転時には外周側の液体を摺動面に導入して摺動面を非接触状態にし、高速回転時には遠心力により摺動面の液体を吹き飛ばして液体の影響を無効にする役割を担うものである。
一方、動圧発生溝は、低速回転時には外周側から内周側への漏れを防止し、高速回転時には内周側の気体を吸い込み摺動面を非接触状態にすると共にガスシール機構の役割を担うものである。
図５（ｂ）は、低速回転時の状況を説明する図であり、流体導入溝により、外周側の液体が摺動面に導入されて流体潤滑作用により摺動面が非接触状態に保持される一方、内周側においては発生される動圧が小さいため気体は十分に取り込まれない状況にあるが、内周側への漏れは阻止される。
図５（ｃ）は、高速回転時の状況を説明する図でありもので、摺動面に導入された液体は遠心力で外周側に吹き飛ばされるため、摺動面の液体による流体潤滑作用が無効とされる一方、内周側においては発生される動圧が大きいため気体は十分に取り込まれ、摺動面は非接触状態に維持されると共に摺動面の圧力が高められるため外周側の液体が内周側へ漏れることはない。いわゆる、ガスシールの状態にある。
【実施例４】
【００５０】
図６を参照して、本発明の実施例４に係る摺動部品について説明する。
実施例４に係る摺動部品は、正圧発生機構が付加的に設けられる点で実施例１と相違するが、その他の基本構成は実施例１と同じであり、同じ部材には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。【００５１】
図６において、回転側密封環４の摺動面Ｓには、該摺動面Ｓの被密封流体側、すなわち、外周側の周縁に連通し、漏れ側、すなわち、内周側の周縁には連通しないように構成された流体導入溝１０が設けられると共に、摺動面Ｓの内周側の周縁に連通し、外周側の周縁には連通しないように構成された動圧発生溝１１が設けられている。【００５２】
また、流体導入溝１０、動圧発生溝１１及び外周側とで囲まれる部分には流体導入溝１０より浅い正圧発生溝１５ａを備えた正圧発生機構１５が設けられている。正圧発生溝１５ａは、上流側が流体導入溝１０に連通され、外周側及び動圧発生溝１１とはランド部Ｒにより隔離され、下流側のレイリーステップ１５ｂにおいて正圧（動圧）を発生することにより摺動面間の流体膜を増加させ、潤滑性能を向上させるものである。この正圧発生機構１５は、特に、起動時などの回転側密封環４の低速回転状態においても正圧（動圧）を発生するため、摺動面における低速時の液膜が増大され、低速時における潤滑性能を向上させることができる。
【実施例５】
【００５３】
図７を参照して、本発明の実施例５に係る摺動部品について説明する。
実施例５に係る摺動部品は、流体導入溝の形状が異なる点及び正圧発生機構が付加的に設けられる点で実施例１と相違するが、その他の基本構成は実施例１と同じであり、同じ部材には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。【００５４】
図７において、回転側密封環４の摺動面Ｓには、該摺動面Ｓの被密封流体側、すなわち、外周側の周縁に連通し、漏れ側、すなわち、内周側の周縁には連通しないように構成された流体導入溝１０が設けられると共に、摺動面Ｓの内周側の周縁に連通し、外周側の周縁には連通しないように構成された平面形状がスパイラル形状の動圧発生溝１１が設けられている。【００５５】
流体導入溝１０は、外周側の周縁に沿うように配設され、平面形状は略矩形状に形成され、摺動面Ｓの外周側の周縁において被密封流体側と連通し、内周側とはランド部Ｒにより隔離されている。【００５６】
また、流体導入溝１０の円周方向の下流側に連通して流体導入溝１０より浅い正圧発生溝１５ａを備える正圧発生機構１５が設けられている。正圧発生機構１５は、正圧（動圧）を発生することにより摺動面間の流体膜を増加させ、潤滑性能を向上させるものである。
正圧発生溝１５ａは、上流側が流体導入溝１０に連通し、外周側とはランド部Ｒにより隔離されている。
本例では、正圧発生機構１５は、上流側において流体導入溝１０に連通する正圧発生溝１５ａ及びレイリーステップ１５ｂを備えたレイリーステップ機構から構成されるが、これに限定されることなく、要は、正圧を発生する機構であればよい。
図７において、流体導入溝１０及び正圧発生機構１５のなす平面形状は略逆Ｌ字状をなしている。【００５７】
今、回転側密封環４が時計方向に回転するとした場合、外周側の液体は略矩形状の流体導入溝１０から摺動面に導入され、摺動面Ｓの潤滑を行うことができる。その際、正圧発生機構１５により正圧（動圧）が発生されるため、摺動面間の流体膜が増大され、潤滑性能をさらに向上させることができる。
また、回転側密封環４が定常運転等の高速回転時において流体導入溝１０から摺動面に導入された液体は遠心力により排出されるため、漏れ側である内周側に液体が漏洩することはない。
さらに、定常運転等の回転側密封環４の高速回転状態において、動圧発生溝１１の内周側の入口１１ａから気体が吸い込まれ、外周側の端部１１ｂ付近で動圧（正圧）が発生されるため、回転側密封環４と固定側密封環７との摺動面Ｓに僅かな間隙が形成され、摺動面Ｓは気体潤滑の状態となり非常に低摩擦とすることができる。同時に、スパイラル形状の動圧発生溝１１により内周側の気体が外周側に向けてポンピングされるため、外周側の液体が内周側へ漏れるのを防止することができる。
【実施例６】
【００５８】
図８を参照して、本発明の実施例６に係る摺動部品について説明する。
実施例６に係る摺動部品は、流体導入溝の形状が異なる点及び正圧発生機構が付加的に設けられる点で実施例１と相違するが、その他の基本構成は実施例１と同じであり、同じ部材には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。【００５９】
図８において、回転側密封環４の摺動面Ｓには、該摺動面Ｓの被密封流体側、すなわち、外周側の周縁に連通し、漏れ側、すなわち、内周側の周縁には連通しないように構成された流体導入溝１６が設けられると共に、摺動面Ｓの内周側の周縁に連通し、外周側の周縁には連通しないように構成された平面形状がスパイラル形状の動圧発生溝１１が設けられている。【００６０】
流体導入溝１６は、外周側の周縁に沿うように配設され、摺動面Ｓの外周側の周縁にのみ連通する流体導入部１６ａ及び流体導出部１６ｂ、並びにこれらを周方向に連通する流体連通部１６ｃから構成され、内周側とはランド部Ｒにより隔離されている。
本例では、流体導入部１６ａ及び流体導出部１６ｂは、それぞれ、摺動面の内側から外側に向けて放射状に形成され、略Ｖ字形に形成されているが、特にこれに限定されるものではなく、流体導入部１６ａ及び流体導出部１６ｂの傾きをさらに大きくしてもよく、また、直線状ではなく曲線状（円弧状など）にしてもよい。【００６１】
また、流体導入溝１６と外周側とで囲まれる部分に流体導入溝１６より浅い正圧発生溝１５ａを備える正圧発生機構１５が設けられている。正圧発生機構１５は、正圧（動圧）を発生することにより摺動面間の流体膜を増加させ、潤滑性能を向上させるものである。
正圧発生溝１５ａは、上流側が流体導入部１６ａに連通し、流体導出部１６ｂ及び外周側とはランド部Ｒにより隔離されている。
本例では、正圧発生機構１５は、上流側において流体導入溝１５の流体導入部１６ａに連通する正圧発生溝１５ａ及びレイリーステップ１５ｂを備えたレイリーステップ機構から構成されるが、これに限定されることなく、要は、正圧を発生する機構であればよい。【００６２】
今、回転側密封環４が時計方向に回転するとした場合、外周側の液体は略Ｖ字形の流体導入溝１６の流体導入部１６ａから摺動面に導入され、流体導出部１６ｂから外周側に排出されるが、その際、起動時などの回転側密封環４の低速回転状態において摺動面Ｓの外周側に存在する液体が、より一層、積極的に摺動面Ｓに導入され、摺動面Ｓの潤滑を行うことができる。その際、正圧発生機構１５により正圧（動圧）が発生されるため、摺動面間の流体膜が増大され、潤滑性能をさらに向上させることができる。
また、回転側密封環４が定常運転等の高速回転時において流体導入溝１６から摺動面に導入された液体は遠心力により排出されるため、漏れ側である内周側に液体が漏洩することはない。
さらに、定常運転等の回転側密封環４の高速回転状態において、動圧発生溝１１の内周側の入口１１ａから気体が吸い込まれ、外周側の端部１１ｂ付近で動圧（正圧）が発生されるため、回転側密封環４と固定側密封環７との摺動面Ｓに僅かな間隙が形成され、摺動面Ｓは気体潤滑の状態となり非常に低摩擦とすることができる。同時に、スパイラル形状の動圧発生溝１１により内周側の気体が外周側に向けてポンピングされるため、外周側の液体が内周側へ漏れるのを防止することができる。
【実施例７】
【００６３】
図９を参照して、本発明の実施例７に係る摺動部品について説明する。
実施例７に係る摺動部品は、流体導入溝の形状が異なる点及び正圧発生機構が付加的に設けられる点で実施例１と相違するが、その他の基本構成は実施例１と同じであり、同じ部材には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。【００６４】
図９において、回転側密封環４の摺動面Ｓには、該摺動面Ｓの被密封流体側、すなわち、外周側の周縁に連通し、漏れ側、すなわち、内周側の周縁には連通しないように構成された流体導入溝１６が設けられると共に、摺動面Ｓの内周側の周縁に連通し、外周側の周縁には連通しないように構成された平面形状がスパイラル形状の動圧発生溝１１が設けられている。【００６５】
流体導入溝１６は、外周側の周縁に沿うように配設され、摺動面Ｓの外周側の周縁にのみ連通する流体導入部１６ａ及び流体導出部１６ｂ、並びにこれらを周方向に連通する流体連通部１６ｃから構成され、内周側とはランド部Ｒにより隔離されている。
本例では、流体導入部１６ａ及び流体導出部１６ｂは周方向において一定距離隔てて設けられ、それぞれ、径方向に直線状に延びているため、流体導入溝１６の平面形状は略Ｕ字形をなしている。【００６６】
また、流体導入溝１６と外周側とで囲まれる部分に流体導入溝１６より浅い正圧発生溝１５ａを備える正圧発生機構１５が設けられている。正圧発生機構１５は、正圧（動圧）を発生することにより摺動面間の流体膜を増加させ、潤滑性能を向上させるものである。
正圧発生溝１５ａは、上流側が流体導入部１６ａに連通し、流体導出部１６ｂ及び外周側とはランド部Ｒにより隔離されている。
本例では、正圧発生機構１５は、上流側において流体導入溝１５の流体導入部１６ａに連通する正圧発生溝１５ａ及びレイリーステップ１５ｂを備えたレイリーステップ機構から構成されるが、これに限定されることなく、要は、正圧を発生する機構であればよい。【００６７】
今、回転側密封環４が時計方向に回転するとした場合、外周側の液体は略Ｕ字形の流体導入溝１６の流体導入部１６ａから摺動面に導入され、流体導出部１６ｂから外周側に排出されるが、その際、起動時などの回転側密封環４の低速回転状態において摺動面Ｓの外周側に存在する液体が、より一層、積極的に摺動面Ｓに導入され、摺動面Ｓの潤滑を行うことができる。その際、正圧発生機構１５により正圧（動圧）が発生されるため、摺動面間の流体膜が増大され、潤滑性能をさらに向上させることができる。
また、回転側密封環４が定常運転等の高速回転時において流体導入溝１６から摺動面に導入された液体は遠心力により排出されるため、漏れ側である内周側に液体が漏洩することはない。
さらに、定常運転等の回転側密封環４の高速回転状態において、動圧発生溝１１の内周側の入口１１ａから気体が吸い込まれ、外周側の端部１１ｂ付近で動圧（正圧）が発生されるため、回転側密封環４と固定側密封環７との摺動面Ｓに僅かな間隙が形成され、摺動面Ｓは気体潤滑の状態となり非常に低摩擦とすることができる。同時に、スパイラル形状の動圧発生溝１１により内周側の気体が外周側に向けてポンピングされるため、外周側の液体が内周側へ漏れるのを防止することができる。
【実施例８】
【００６８】
図１０を参照して、本発明の実施例８に係る摺動部品について説明する。
実施例８に係る摺動部品は、流体導入溝及び動圧発生溝が回転側密封環及び固定側密封環に分かれて設けられている点で図６の実施例４と相違するが、その他の基本構成は実施例４と同じであり、同じ部材には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。【００６９】
図１０において、（ａ）に示すように、回転側密封環４の摺動面Ｓには、摺動面Ｓの内周側の周縁に連通し、外周側の周縁には連通しないように構成された動圧発生溝１１が設けられている。
また、（ｂ）に示すように、固定側密封環７の摺動面Ｓには、該摺動面Ｓの被密封流体側、すなわち、外周側の周縁に連通し、漏れ側、すなわち、内周側の周縁には連通しないように構成された流体導入溝１６が設けられている。さらに、流体導入溝１６と外周側とで囲まれる部分に流体導入溝１６より浅い正圧発生溝１５ａを備える正圧発生機構１５が設けられている。
なお、動圧発生溝１１と流体導入溝１６とは重複しない位置に配設されるのが好ましい。【００７０】
固定側密封環７の摺動面Ｓには流体導入溝１６が設けられ、回転側密封環４の摺動面Ｓには動圧発生溝１１が設けられているが、これに限らず、逆に配設、すなわち、固定側密封環７の摺動面Ｓに動圧発生溝１１が、回転側密封環４の摺動面Ｓに流体導入溝１６を配設してもよい。【００７１】
本例では実施例４と同様の密封性及び潤滑性を生じることに加え、動圧発生溝１１と流体導入溝１６及び正圧発生機構１５とが別の摺動面に設けられるため、加工が容易である。
【実施例９】
【００７２】
図１１を参照して、本発明の実施例９に係る摺動部品について説明する。
実施例９に係る摺動部品は、流体導入溝と動圧発生溝との径方向の間にガス抜き溝が設けられる点、及び、流体導入溝がスパイラル形状である点で実施例１と相違するが、その他の基本構成は実施例１と同じであり、同じ部材には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。【００７３】
図１１において、回転側密封環４の摺動面Ｓには、該摺動面Ｓの被密封流体側、すなわち、外周側の周縁に連通し、漏れ側、すなわち、内周側の周縁には連通しないように構成された流体導入溝１７が設けられると共に、摺動面Ｓの内周側の周縁に連通し、外周側の周縁には連通しないように構成された動圧発生溝１１が設けられている。
また、流体導入溝１７と動圧発生溝１１との径方向の間にガス抜き溝１８が設けられている。【００７４】
ガス抜き溝１８は、摺動面Ｓの外周側に配設された流体導入溝１７と内周側に配設された動圧発生溝１１との径方向の間に設けられた周方向溝部１８ａと、流体導入溝１７の周方向の間に設けられ、外周側と連通した半径方向溝部１８ｂとを備えている。ガス抜き溝１８の深さは流体導入溝１７と同様、動圧発生溝１１の深さに比較して深く設定されている。
また、本例では、半径方向溝部１８ｂは、周方向に６等配に配設されているが、これに限らず、１以上有ればよい。【００７５】
流体導入溝１７は、ガス抜き溝１８と外周側で囲まれた部分に設けられ、回転時における上流側が外周側に開口した開口部１７ａと下流側が径方向の内側に位置した端部１７ｂとを備え、スパイラル形状に形成されている。【００７６】
動圧発生溝１１は、ガス抜き溝１８と内周側で囲まれた部分に設けられ、回転時における上流側が内周側に開口した開口部１１ａと下流側が径方向の内側に位置した端部１１ｂとを備え、スパイラル形状に形成されている。【００７７】
今、回転側密封環４が時計方向に回転するとした場合、摺動面Ｓの被密封流体側、すなわち、外周側の周縁に連通し、漏れ側、すなわち、内周側の周縁には連通しないように構成されたスパイラル形状の流体導入溝１７が設けられることにより、起動時などの回転側密封環４の低速回転状態において摺動面Ｓの外周側に存在する液体の吸い込みによる動圧が発生され、積極的に摺動面Ｓに導入され、摺動面Ｓの潤滑を行うことができる。
また、回転側密封環４が定常運転等の高速回転時において流体導入溝１７から摺動面に導入された液体は遠心力により排出されるため、漏れ側である内周側に液体が漏洩することはない。
さらに、摺動面Ｓの内周側の周縁に連通し、外周側の周縁には連通しないように構成された動圧発生溝１１が設けられることにより、定常運転等の回転側密封環４の高速回転状態において、内周側の入口１１ａから気体を吸い込み、外周側の端部１１ｂ付近で動圧（正圧）を発生するため、回転側密封環４と固定側密封環７との摺動面Ｓに僅かな間隙が形成され、摺動面Ｓは気体潤滑の状態となり非常に低摩擦とすることができる。
その際、スパイラル形状の動圧発生溝１１により吸い込まれた気体（気泡）が液体潤滑部に入り込むと液体での動圧発生が不安定となるが、ガス抜き溝１８が設けられているため、吸い込まれた気体（気泡）は液体潤滑部に入り込むことなく外周側に排出され、液体潤滑部における液体での動圧発生を安定したものとすることができる。
また、ガス抜き溝１８が設けられているため、外周側の液体が内周側へ漏洩することが防止される。【００７８】
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。【００７９】
例えば、前記実施例では、摺動部品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例について説明したが、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。【００８０】
また、例えば、前記実施例では、摺動部品の外周側を被密封流体側（液体側あるいはミスト状の流体側）、内周側を漏れ側（気体側）として説明したが、本発明はこれに限定されることなく、外周側が漏れ側（気体側）、内周側が被密封流体側（液体側あるいはミスト状の流体側）である場合も適用可能である。また、被密封流体側（液体側あるいはミスト状の流体側）と漏れ側（気体側）との圧力の大小関係については、例えば、被密封流体側（液体側あるいはミスト状の流体側）が高圧、漏れ側（気体側）が低圧、あるいは、その逆のいずれでもよく、また、両方の圧力が同一であってもよい。【００８１】
また、例えば、前記実施例では、正圧発生機構１５は、流体導入溝１０に連通する正圧発生溝１５ａ及びレイリーステップ１５ｂを備えたレイリーステップ機構から構成されるが、これに限定されることなく、要は、正圧を発生する機構であればよい。
【符号の説明】
【００８２】
１                    インペラー
２                    回転軸
３                    スリーブ
４                    回転側密封環
５                    ハウジング
６                    カートリッジ
７                    回転側密封環
８                    コイルドウェーブスプリング
１０                   流体導入溝
１０ａ                 開口部
１１                   動圧発生溝
１１ａ                 内周側の入口
１１ｂ                 外周側の端部
１２                   流体導入溝
１２ａ                 開口部
１２ｂ                 反対側
１３、１３’           動圧発生溝
１３ａ                 径方向連通部
１３ｂ                 動圧発生部
１３ｃ                 端部
１５                   正圧発生機構
１５ａ                 正圧発生溝
１５ｂ                 レイリーステップ
１６                   流体導入溝
１６ａ                 流体導入部
１６ｂ                 流体導出部
１６ｃ                 流体連通部
１７                   流体導入溝
１７ａ                 開口部
１７ｂ                 端部
１８                   ガス抜き溝
１８ａ                 周方向溝部
１８ｂ                 半径方向溝部
Ｓ                     摺動面
Ｒ                     ランド部
【図１】
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【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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【国際調査報告】
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