(57)【要約】  摺動面に形成されたディンプルなどの窪み部分の上流側のキャビテーション領域で流体を吸い込み、ディンプルの下流側で摺動面間に正圧を発生させることにより、摺動面の内・外周の差圧の大きさに関係することなく漏れ防止と潤滑の両機能を備えた摺動部品を提供する。   一対の摺動部品の互いに相対摺動する一方側の摺動面にディンプルが設けられ、各ディンプルの上流側のキャビテーション形成領域は低圧流体側に寄って配置されると共に下流側の正圧発生領域は高圧流体側に寄って配置され、前記各ディンプルの前記キャビテーション形成領域で吸入された流体は当該ディンプル内を通って前記正圧発生領域から高圧流体側に戻されることを特徴としている。
2014050920.tif 000002
【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にディンプルが設けられ、各ディンプルの上流側のキャビテーション形成領域は低圧流体側に寄って配置されると共に下流側の正圧発生領域は高圧流体側に寄って配置され、前記各ディンプルの前記キャビテーション形成領域で低圧流体側より吸入された流体は当該ディンプル内を通って前記正圧発生領域から高圧流体側に戻されることを特徴とする摺動部品。 
【請求項２】
周方向において隣接する前記ディンプルにおいて、上流側に位置するディンプルの前記正圧発生領域と下流側に位置するディンプルの前記キャビテーション形成領域とが径方向において重複するように配設されていることを特徴とする請求項１記載の摺動部品。 
【請求項３】
前記ディンプルの前記正圧発生領域が前記ディンプルの深さ以上の連通溝により高圧流体側に連通されていることを特徴とする請求項１または２記載の摺動部品。 
【請求項４】
前記一対の摺動部品のうち、回転側の摺動部品が正逆両方向に回転する摺動部品において、前記ディンプルの周方向の中心と回転中心とを結ぶ径方向の線に対して、前記キャビテーション形成領域及び前記正圧発生領域がそれぞれ対称になるように配設されていることを特徴とする請求項１記載の摺動部品。 
【請求項５】
前記一対の摺動部品のうち、回転側の摺動部品が正逆両方向に回転する摺動部品において、前記ディンプルの周方向の中心と回転中心とを結ぶ径方向の線に対して、前記連通溝が対称になるように配設されていることを特徴とする請求項３記載の摺動部品。 
【請求項６】
前記キャビテーション形成領域には、方向性を備えた溝が設けられてい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】
前記キャビテーション形成領域の少なくとも低圧流体側には前記方向性を備えた溝が設けられていることを特徴とする請求項６記載の摺動部品。 
【請求項８】
請求項１または２記載の摺動部品において、前記ディンプルが設けられた摺動面の高圧流体側、又は、他方の摺動面の高圧流体側には高圧流体側と半径方向溝を介して連通するレイリーステップからなる正圧発生機構が配設され、また、低圧流体側には前記ディンプルが配設され、前記正圧発生機構と前記ディンプルとの間に圧力開放溝が設けられ、前記圧力開放溝は高圧流体側と前記半径方向溝を介して連通されていることを特徴とする摺動部品。 
【請求項９】
請求項４記載の摺動部品において、前記ディンプルが設けられた摺動面の高圧流体側、又は、他方の摺動面の高圧流体側には高圧流体側と半径方向溝を介して連通するレイリーステップからなる正圧発生機構が配設され、また、低圧流体側には前記ディンプルが配設され、前記正圧発生機構と前記ディンプルとの間に圧力開放溝が設けられ、前記圧力開放溝は高圧流体側と前記半径方向溝を介して連通されていることを特徴とする摺動部品。 
【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。 【０００３】
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１には、回転リングの軸封面に流体を高圧室側へ移送するらせん溝が円周方向に複数設けられた発明が開示されている。 【０００４】
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知られている（特許文献２参照）。 【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載の発明では、シールなどの摺動面の内・外周に圧力差がある場合、圧力に対抗したポンピング作用が必要となり、圧力の大きさによっては流体を押し戻すことができない場合がある。このため、圧力差が小さい場合には漏れを防止することは可能であるが、圧力差が大きい場合には漏れ量は多くならざるを得ないという問題があった。また、上記特許文献２に記載の発明では、被密封流体側のディンプル部のポンピング効果が強すぎると漏れ量が増大し、逆に、大気側のディンプル部のポンピング効果が強すぎるとシール面から被密封流体が無くなり、シール面に形成されたこれらディンプル部が相手側摺動面と直接接触してトルクが増大するという現象が発生する。従来技術２において、漏れ量の増大及びトルクの増大を防止するには、それぞれのディンプル部のポンピング効果のバランスを取る必要があるが、実際には中々難しいという問題があった。 
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−２７７９４１号公報（第５頁、図６）
【特許文献２】特開２００５−１８０６５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、摺動面に形成されたディンプルなどの窪み部分（本明細書においては「ディンプル」という。）の上流側のキャビテーション領域で流体を吸い込み、ディンプルの下流側で摺動面間に正圧を発生させることにより、摺動面の内・外周の差圧の大きさに関係することなく漏れ防止と潤滑の両機能を備えた摺動部品を提供することを目的とするものである。 
また、キャビテーション領域内の筋状の流体の流れを制御することにより、より一層、漏れ防止の機能を向上させた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】
【０００８】
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にディンプルが設けられ、各ディンプルの上流側のキャビテーション形成領域は低圧流体側に寄って配置されると共に下流側の正圧発生領域は高圧流体側に寄って配置され、前記各ディンプルの前記キャビテーション形成領域で低圧流体側より吸入された流体は当該ディンプル内を通って前記正圧発生領域から高圧流体側に戻されることを特徴としている。 
この特徴によれば、高圧流体側の被密封流体の低圧流体側への漏洩を防止することができるだけでなく、低圧流体側に漏れた流体を高圧流体側に引き戻すポンピング作用が実現できると共に、正圧発生領域で発生した正圧により摺動面に流体潤滑膜を形成することができ、密封と潤滑の両立を図ることができる。 【０００９】
また、本発明の摺動部品は、第２に、第１の特徴において、周方向において隣接する前記ディンプルにおいて、上流側に位置するディンプルの前記正圧発生領域と下流側に位置するディンプルの前記キャビテーション形成領域とが径方向において重複するように配設されていることを特徴としている。 
この特徴によれば、正圧発生領域から低圧流体側に漏洩しようとする流体および低圧流体側に漏洩した流体はキャビテーション形成領域に吸入されるので、低圧流体側への漏洩を一層防止することができる。 【００１０】
また、本発明の摺動部品は、第３に、第１または第２の特徴において、前記ディンプルの前記正圧発生領域が前記ディンプルの深さ以上の連通溝により高圧流体側に連通されていることを特徴としている。 
この特徴によれば、正圧発生領域にはキャビテーション形成領域からだけでなく、高圧流体側からも流体が取り込まれるため、潤滑作用をより一層行うことができる。 【００１１】
また、本発明の摺動部品は、第４に、第１の特徴において、前記一対の摺動部品のうち、回転側の摺動部品が正逆両方向に回転する摺動部品において、前記ディンプルの周方向の中心と回転中心とを結ぶ径方向の線に対して、前記キャビテーション形成領域及び前記正圧発生領域がそれぞれ対称になるように配設されていることを特徴としている。 
この特徴によれば、回転側の摺動環が正逆両方向に回転する場合にも固定側の摺動環を交換することなく、密封と潤滑の両立を図ることができる。 【００１２】
また、本発明の摺動部品は、第５に、第３の特徴において、前記一対の摺動部品のうち、回転側の摺動部品が正逆両方向に回転する摺動部品において、前記ディンプルの周方向の中心と回転中心とを結ぶ径方向の線に対して、前記連通溝が対称になるように配設されていることを特徴としている。 
この特徴によれば、回転側の摺動環が正逆両方向に回転する摺動部品において、正圧発生領域にはキャビテーション形成領域からだけでなく、高圧流体側からも流体が取り込まれるため、潤滑作用をより一層行うことができる。 【００１３】
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、前記キャビテーション形成領域には、方向性を備えた溝が設けられていることを特徴としている。 
この特徴によれば、高圧流体側の被密封流体が低圧流体側に漏洩することが防止されると共に、正圧発生領域で発生した正圧で摺動面に流体潤滑膜が形成され、摺動面の潤滑が図られることに加えて、キャビテーション形成領域に設けられた方向性を備えた溝により、キャビテーション形成領域内の筋状の流体の流れは正圧発生領域に移動されるように制御されるため、流体の漏洩を一層防止することができる。 【００１４】
また、本発明の摺動部品は、第７に、第６の特徴において、前記キャビテーション形成領域の少なくとも低圧流体側には前記方向性を備えた溝が設けられていることを特徴としている。 
この特徴によれば、流体の漏洩を一層防止する摺動部品において、低圧流体側と高圧流体側との差圧が小さい場合に好適である。 【００１５】
また、本発明の摺動部品は、第８に、第１または第２の特徴において、前記ディンプルが設けられた摺動面の高圧流体側、又は、他方の摺動面の高圧流体側には高圧流体側と半径方向溝を介して連通するレイリーステップからなる正圧発生機構が配設され、また、低圧流体側には前記ディンプルが配設され、前記正圧発生機構と前記ディンプルとの間に圧力開放溝が設けられ、前記圧力開放溝は高圧流体側と前記半径方向溝を介して連通されていることを特徴としている。 
この特徴によれば、高圧流体側に配設されたレイリーステップからなる正圧発生機構で流体膜を形成して潤滑し、低圧流体側に配設されたディンプルで密封と潤滑とを行うことができる摺動部品において、ディンプルのキャビテーション形成領域で吸入された流体は正圧発生領域から圧力開放溝に導かれ、半径方向溝を介して高圧流体側に戻されるため、ディンプルによる密封作用を確実なものとすることができる。 【００１６】
また、本発明の摺動部品は、第９に、第４の特徴において、前記ディンプルが設けられた摺動面の高圧流体側、又は、他方の摺動面の高圧流体側には高圧流体側と半径方向溝を介して連通するレイリーステップからなる正圧発生機構が配設され、また、低圧流体側には前記ディンプルが配設され、前記正圧発生機構と前記ディンプルとの間に圧力開放溝が設けられ、前記圧力開放溝は高圧流体側と前記半径方向溝を介して連通されていることを特徴としている。 
この特徴によれば、高圧流体側に配設されたレイリーステップからなる正圧発生機構で流体膜を形成して潤滑し、低圧流体側に配設されたディンプルで密封と潤滑とを行うことができる摺動部品において、ディンプルによる密封作用を確実なものとする密封に加えて、回転側の摺動環が正逆両方向に回転する場合にも固定側の摺動環を交換することなく対応可能である。 
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、以下のような優れた効果を奏する。 
（１）各ディンプルの上流側のキャビテーション形成領域は低圧流体側に寄って配置されると共に下流側の正圧発生領域は高圧流体側に寄って配置され、各ディンプルのキャビテーション形成領域で吸入された流体は当該ディンプル内を通って正圧発生領域から高圧流体側に戻されることにより、高圧流体側の被密封流体の低圧流体側への漏洩を防止することができるだけでなく、低圧流体側に漏れた流体を高圧流体側に引き戻すポンピング作用が実現できると共に、正圧発生領域で発生した正圧により摺動面に流体潤滑膜を形成することができ、密封と潤滑の両立を図ることができる。 
（２）周方向において隣接するディンプルにおいて、上流側に位置するディンプルの正圧発生領域と下流側に位置するディンプルのキャビテーション形成領域とが径方向において重複するように配設されていることにより、正圧発生領域から低圧流体側に漏洩しようとする流体および低圧流体側に漏洩した流体はキャビテーション形成領域に吸入されるので、低圧流体側への漏洩を一層防止することができる。 
（３）ディンプルの正圧発生領域がディンプルの深さ以上の連通溝により高圧流体側に連通されていることにより、正圧発生領域にはキャビテーション形成領域からだけでなく、高圧流体側からも流体が取り込まれるため、潤滑作用をより一層行うことができる。 【００１８】
（４）回転側の摺動部品が正逆両方向に回転する摺動部品において、ディンプルの周方向の中心と回転中心とを結ぶ径方向の線に対して、キャビテーション形成領域及び正圧発生領域がそれぞれ対称になるように配設されていることにより、回転側の摺動環が正逆両方向に回転する場合にも固定側の摺動環を交換することなく、密封と潤滑の両立を図ることができる。 
（５）回転側の摺動部品が正逆両方向に回転する摺動部品において、ディンプルの周方向の中心と回転中心とを結ぶ径方向の線に対して、連通溝が対称になるように配設されていることにより、回転側の摺動環が正逆両方向に回転する摺動部品において、正圧発生領域にはキャビテーション形成領域からだけでなく、高圧流体側からも流体が取り込まれるため、潤滑作用をより一層行うことができる。 【００１９】
（６）キャビテーション形成領域には、方向性を備えた溝が設けられていることにより、高圧流体側の被密封流体が低圧流体側に漏洩することが防止されると共に、正圧発生領域で発生した正圧で摺動面に流体潤滑膜が形成され、摺動面の潤滑が図られることに加えて、キャビテーション形成領域に設けられた方向性を備えた溝により、キャビテーション形成領域内の筋状の流体の流れは正圧発生領域に移動されるように制御されるため、流体の漏洩を一層防止することができる。 
（７）キャビテーション形成領域の少なくとも低圧流体側には方向性を備えた溝が設けられていることにより、流体の漏洩を一層防止する摺動部品において、低圧流体側と高圧流体側との差圧が小さい場合に好適である。 【００２０】
（８）ディンプルの上流側のキャビテーション形成領域は低圧流体側に寄って配置されると共に下流側の正圧発生領域は高圧流体側に寄って配置された摺動部品において、ディンプルが設けられた摺動面の高圧流体側、又は、他方の摺動面の高圧流体側には高圧流体側と半径方向溝を介して連通するレイリーステップからなる正圧発生機構が配設され、また、低圧流体側にはディンプルが配設され、正圧発生機構とディンプルとの間に圧力開放溝が設けられ、圧力開放溝は高圧流体側と半径方向溝を介して連通されていることにより、高圧流体側に配設されたレイリーステップからなる正圧発生機構で流体膜を形成して潤滑し、低圧流体側に配設されたディンプルで密封と潤滑とを行うことができる摺動部品において、ディンプルのキャビテーション形成領域で吸入された流体は正圧発生領域から圧力開放溝に導かれ、半径方向溝を介して高圧流体側に戻されるため、ディンプルによる密封作用を確実なものとすることができる。 
（９）回転側の摺動部品が正逆両方向に回転する摺動部品であって、ディンプルの周方向の中心と回転中心とを結ぶ径方向の線に対して、キャビテーション形成領域及び前記正圧発生領域がそれぞれ対称になるように配設されている摺動部品において、ディンプルが設けられた摺動面の高圧流体側、又は、他方の摺動面の高圧流体側には高圧流体側と半径方向溝を介して連通するレイリーステップからなる正圧発生機構が配設され、また、低圧流体側にはディンプルが配設され、正圧発生機構とディンプルとの間に圧力開放溝が設けられ、圧力開放溝は高圧流体側と半径方向溝を介して連通されていることにより、高圧流体側に配設されたレイリーステップからなる正圧発生機構で流体膜を形成して潤滑し、低圧流体側に配設されたディンプルで密封と潤滑とを行うことができる摺動部品において、ディンプルによる密封作用を確実なものとする密封に加えて、回転側の摺動環が正逆両方向に回転する場合にも固定側の摺動環を交換することなく対応可能である。 
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施例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る。
【図３】（ａ）はディンプルの下流側の狭まり隙間（段差）からなる正圧発生機構を、（ｂ）はディンプルの上流側の拡がり隙間（段差）からなる負圧発生機構を、説明するための図である。
【図４】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る。
【図５】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】摺動面に形成されたディンプルなどの窪み部分に生じるキャビテーションに伴う筋状の流体の流れを説明する図である。
【図９】摺動面に形成されたディンプルの底面に方向性をもった溝を設置すると、ディンプル内に発生するキャビテーション領域の筋状の流体の流れの方向が変更されることを説明する図である。
【図１０】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１１】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１２】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１３】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。
【図１４】本発明の実施例１０に係る摺動部品の摺動面を示したものである。
【図１５】本発明の実施例１１に係る摺動部品の摺動面を示したものである。
【図１６】本発明の実施例１１に係る摺動部品の第１変形例の摺動面を示したものである。
【図１７】本発明の実施例１１に係る摺動部品の第２変形例の摺動面を示したものである。
【図１８】本発明の実施例１２に係る摺動部品の摺動面を示したものである。
【図１９】本発明の実施例１２に係る摺動部品の第１変形例の摺動面を示したものである。
【図２０】本発明の実施例１２に係る摺動部品の第２変形例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】
【００２２】
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】
【００２３】
図１ないし図３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、本実施例においては、メカニカルシールを構成する部品が摺動部品である場合を例にして説明する。     
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高圧流体側の被密封流体を密封する形式のインサイド形式のものであり、高圧流体側のポンプインペラ（図示省略）を駆動させる回転軸１側にスリーブ２を介してこの回転軸１と一体的に回転可能な状態に設けられた円環状の回転環３と、ポンプのハウジング４に非回転状態かつ軸方向移動可能な状態で設けられた円環状の固定環５とが、この固定環５を軸方向に付勢するコイルドウェーブスプリング６及びベローズ７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、回転環３と固定環５との互いの摺動面Ｓにおいて、被密封流体が回転軸１の外周から大気側へ流出するのを防止するものである。 
なお、本発明は、インサイド形式のものに限らず、摺動面の内周から外周方向に向かって漏れようとする高圧流体側の被密封流体を密封するアウトサイド形式のものにも適用できることはいうまでもない。 【００２４】
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、図１の固定環５の摺動面にディンプルが形成された場合を例にして説明する。 
なお、回転環３の摺動面にディンプルが形成される場合も同じである 【００２５】
図２において、摺動面Ｓにはディンプル１０が周方向に複数設けられている。ディンプル１０は、高圧流体側及び低圧流体側とは連通しておらず、また、各ディンプル１０は相互に独立して周方向において離間するように設けられている。ディンプル１０の数、面積及び深さは、摺動部品の径、摺動面の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が、面積が大きく、深さの浅いディンプルの方が流体潤滑作用及び液膜形成の点で好ましい。 【００２６】
各ディンプル１０は、上流側のキャビテーション形成領域１０ａは低圧流体側に寄って配置されると共に下流側の正圧発生領域１０ｂは高圧流体側に寄って配置され、これら２つの領域が連通されるような形状に形成されており、各ディンプル１０のキャビテーション形成領域１０ａで吸入された流体は当該ディンプル内を通って正圧発生領域１０ｂで動圧（正圧）を発生し、径方向に近い高圧流体側に戻されるようになっている。 
図２に示されたディンプル１０は、上流側のキャビテーション形成領域１０ａ及び下流側の正圧発生領域１０ｂが、それぞれ、円弧状をなすように一定幅を有して周方向に延び、キャビテーション形成領域１０ａ及び下流側の正圧発生領域１０ｂが径方向において一体的に連通されてクランク状の形状をしており、また、キャビテーション形成領域１０ａの周方向の長さが正圧発生領域１０ｂの周方向の長さより長く形成されている。図２のディンプル１０では、キャビテーション形成領域１０ａの周方向の長さが正圧発生領域１０ｂの周方向の長さより長いため、流体の吸入される量が多くなり、漏洩防止効果が大きい。 【００２７】
図２に示すディンプル１０の形状は、一例に過ぎず、要は、低圧流体側に寄って上流側のキャビテーション形成領域１０ａが配置され、高圧流体側に寄って下流側の正圧発生領域１０ｂが配置されていればよく、例えば、長方形、長円などを傾斜して配置したものでもよい。 【００２８】
本例では、各ディンプル１０の低圧流体側に寄って配置されたキャビテーション形成領域１０ａで吸入された流体は当該ディンプル内を通って下流側の高圧流体側に寄って配置された正圧発生領域１０ｂで動圧（正圧）を発生し、径方向に近い高圧流体側に戻されるようになっているため、高圧流体側の被密封流体が低圧流体側に漏洩することが防止されると共に、正圧発生領域１０ｂで発生した正圧で摺動面に流体潤滑膜が形成され、摺動面の潤滑が図られるものである。 【００２９】
ここで、図３を参照しながら、本発明におけるディンプルを設けた場合の正圧発生機構及び負圧発生機構について説明する。 
図３（ａ）において、矢印で示すように、固定環５に対して回転環３が反時計方向に回転移動するが、固定環５の摺動面Ｓにディンプル１０が形成されていると、該ディンプル１０の下流側には狭まり隙間（段差）１１が存在する。相対する回転環３の摺動面は平坦である。 
回転環３が矢印で示す方向に相対移動すると、回転環３及び固定環５の摺動面間に介在する流体が、その粘性によって、回転環３の移動方向に追随移動しようとするため、その際、狭まり隙間（段差）１１の存在によって破線で示すような動圧（正圧）が発生される。 【００３０】
図３（ｂ）においては、矢印で示すように、固定環５に対して回転環３は反時計方向に回転移動するが、固定環５の摺動面Ｓにディンプル１０が形成されていると、ディンプル１０の上流側には拡がり隙間（段差）１２が存在する。相対する回転環３の摺動面は平坦である。 
回転環３が矢印で示す方向に相対移動すると、回転環３及び固定環５の摺動面間に介在する流体が、その粘性によって、回転環３の移動方向に追随移動しようとするため、その際、拡がり隙間（段差）１２の存在によって破線で示すような動圧（負圧）が発生される。 
このため、ディンプル１０内の上流側には負圧が発生し、下流側には正圧が発生することになる。そして、上流側の負圧発生領域にはキャビテーションが発生する。 
【実施例２】
【００３１】
図４は、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、図１の固定環５の摺動面にディンプルが形成された場合を例にして説明する。実施例２は、ディンプル１０の周方向における配置関係が実施例１と相違するが、その他の点は実施例１と同じであり、同じ部材は同じ符号を付し、重複する説明は省略する。 【００３２】
図４において、周方向において隣接するディンプル１０は、上流側に位置するディンプル１０の正圧発生領域１０ｂと下流側に位置するディンプル１０のキャビテーション形成領域１０ａとが径方向において重複するように配設されている。 
上流側に位置するディンプル１０の正圧発生領域１０ｂで動圧（正圧）が発生すると、流体は正圧発生領域１０ｂに近い高圧流体側に主として戻されるが、一部の流体は低圧流体側に漏れようとする。しかし、当該正圧発生領域１０ｂの低圧流体側には下流側のディンプル１０のキャビテーション形成領域１０ａが配設されているため、低圧流体側に漏洩しようとする流体は当該キャビテーション形成領域１０ａに吸入されるので、低圧流体側への漏洩は防止される。 【００３３】
本例では、実施例１の効果に加えて、より一層の漏洩防止の効果を奏するものである。
【実施例３】
【００３４】
図５は、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、図１の固定環５の摺動面にディンプルが形成された場合を例にして説明する。実施例３は、正圧発生領域が高圧流体側に連通されている点で実施例２と相違するが、その他の点は実施例２と同じであり、同じ部材は同じ符号を付し、重複する説明は省略する。 【００３５】
図５において、各ディンプル１０の正圧発生領域１０ｂはディンプル１０の深さと同等かそれ以上の深さの連通溝１３により高圧流体側に連通されている。図５では、連通溝１３は、キャビテーション形成領域１０ａと正圧発生領域１０ｂとが径方向において連通する部分の径方向外側に設けられているが、これに限られるものではなく、正圧発生領域１０ｂに高圧側流体が取り込まれるように設けられるものであればよい。 【００３６】
本例においては、正圧発生領域１０ｂにはキャビテーション形成領域１０ａからだけでなく、高圧流体側からも流体が取り込まれるため、潤滑作用がより一層行われる。 
【実施例４】
【００３７】
図６は、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、図１の固定環５の摺動面にディンプルが形成された場合を例にして説明する。実施例４は、回転側の摺動部品が正逆両方向に回転する場合に好適な摺動部品である。 【００３８】
図６は、一対の摺動部品のうち、回転側の摺動部品、すなわち、回転環３が正逆両方向に回転する場合の固定環５の摺動面を示したものであって、各ディンプル１５は、その周方向の中心と回転中心とを結ぶ半径線０−０に対して、２つのキャビテーション形成領域１５ａ、１５ａ’及び２つの正圧発生領域１５ｂ、１５ｂ’がそれぞれ対称になるように配設され、低圧流体側に寄ったキャビテーション形成領域１５ａ、１５ａ’と高圧流体側に寄った正圧発生領域１５ｂ、１５ｂ’とは径方向において連通されている。また、キャビテーション形成領域１５ａ、１５ａ’の周方向の長さは正圧発生領域１５ｂ、１５ｂ’の周方向の長さより長く形成されている。 【００３９】
図６においては、相手摺動面が実線の矢印で示すように反時計方向に回転する場合を示しており、上流側のキャビテーション形成領域１５ａで吸入された流体は下流側の正圧発生領域１５ｂにおいて正圧を発生するが、相手摺動面が破線の矢印で示すように時計方向に回転する場合には、線０−０に対して反対側の上流側となるキャビテーション形成領域１５ａ’で吸入された流体は下流側となる正圧発生領域１５ｂ’において正圧を発生するようになっており、回転環３が正逆両方向に回転する場合にも固定環５を交換することなく対応可能である。 
【実施例５】
【００４０】
図７は、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、正圧発生領域が高圧流体側に連通されている点で実施例４と相違するが、その他の点は実施例４と同じであり、同じ部材は同じ符号を付し、重複する説明は省略する。 【００４１】
図７では、一対の摺動部品のうち、回転側の摺動部品、すなわち、回転環３が正逆両方向に回転する固定環５において、正圧発生領域１５ｂ、１５ｂ’を高圧流体側に連通する連通溝１６が設けられており、該連通溝１６は、ディンプル１５の周方向の中心と回転中心とを結ぶ半径線Ｏ−Ｏに対して対称になるように配設されている。 【００４２】
図７においては、正圧発生領域１５ｂまたは１５ｂ’にはキャビテーション形成領域１５ａまたは１５ａ’からだけでなく、高圧流体側からも流体が取り込まれるため、潤滑作用がより一層行われることはもちろん、相手摺動面が実線の矢印で示すように反時計方向に回転する場合、及び、破線の矢印で示すように時計方向に回転する場合にも固定環５を交換することなく対応可能である。 【００４３】
次に、ディンプルに発生するキャビテーション及びキャビテーション領域における流体の流れ制御について説明する。 
一般的なメカニカルシールのように、２部品の各摺動面が平滑面で構成される場合、摺動面間には、被密封流体による膜だけでなく、流体中に発生したキャビテーションによる相が形成されることが知られている（Ｈａｍｉｌｔｏｎ，Ｗａｌｏｗｉｔ，Ａｌｌｅｎ ： Ａ． Ｓ． Ｍ． Ｅ． Ｐａｐｅｒ Ｎｏ． ６５−Ｌｕｂ−１１（１９６５）参照）。すなわち、摺動面間には、液体（被密封流体）により構成される相（以下、液相と称する）と、気体により構成される相（以下、気相と称する）が形成される。 
また、図８に示すように、摺動面Ｓに形成されたディンプルなどの窪み部分１０には、キャビテーションに伴う筋状の流体の流れ２０が生じることが一般的に知られている。 【００４４】
本発明者は、メカニカルシール等の摺動面におけるディンプルの流体潤滑作用に関する研究を行う中で、図９に示すように、摺動面に形成されたディンプルの底面に方向性をもった溝３０を設置すると、ディンプル１０内に発生するキャビテーション領域の筋状の流体の流れ２０の方向を変更または制御することができるという知見を得た。これは、キャビテーション内部は液体と比較し粘性の十分に小さい気体で満たされるため、流動性がよく、キャビテーション内部の圧力は一定となり、摺動面の内・外周の差圧に関係することなく、キャビテーション内部の筋状流れが制御されると考えられるものである。 
すなわち、ディンプル１０の底面に方向性をもった溝３０が存在する場合、溝３０のエッジ部分４０が幾何学的な障壁として気液界面に作用し、筋状の流体の流れ２０が溝３０上を通過する移動を妨げ、この結果、筋状の流体の流れ２０は溝３０のエッジ部分４０に沿って一定程度移動し、キャビテーション内部の筋状流れが制御されると考えられるものである。 
なお、エッジ部分の幾何学的な障壁作用については、本出願人による特許出願である特開２０１１−１８５２９２号公報に詳しく記載されている。 
【実施例６】
【００４５】
図１０は、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、図１の固定環５の摺動面にディンプルが形成された場合を例にして説明する。実施例６は、キャビテーション形成領域に方向性を備えた溝が形成されている点で図４で示した実施例２と相違するが、その他の点は実施例２と同じであり、同じ部材は同じ符号を付し、重複する説明は省略する。 【００４６】
図１０において、各ディンプル１０のキャビテーション形成領域１０ａには、方向性を備えた溝３０が設けられている。方向性を備えた溝３０の設けられる範囲は、キャビテーション形成領域１０ａの全部でも一部でもよい。また、方向性を備えた溝３０はディンプル１０の底部に形成されるものであり、その幅及び深さは、特に限定されないが、先において説明したように、方向性を備えた溝３０のエッジ部分が幾何学的な障壁として気液界面に作用し、筋状の流体の流れが方向性を備えた溝３０上を通過する移動を妨げられるものであればよい。 【００４７】
また、溝３０の方向性は、流体をどのように制御するかにより決められるものであり、図１０においては、キャビテーション形成領域１０ａ内の流体を正圧発生領域１０ｂに移動するようにするため、内径側から外径側に向かって反時計方向に傾斜している。先に説明したように、キャビテーション内部は液体と比較し粘性の十分に小さい気体で満たされ、流動性がよく、キャビテーション内部の圧力は一定となり、摺動面Ｓの内・外周の差圧に関係することなく、筋状の流れが制御されるものであるので、溝３０が図１０に示すような方向性を持った場合、キャビテーション形成領域１０ａに設けられた溝３０により、キャビテーション形成領域１０ａ内の筋状の流体の流れは上流側の最初の溝３０のエッジ部分に沿って一定程度移動し、次に、２番目の溝３０のエッジ部分に沿って一定程度移動することを順次繰り返し、正圧発生領域１０ｂに移動されるように制御される。 
なお、方向性を備えた溝３０のピッチｐは設計的に最適な値に設定されればよく、特に限定されない。 【００４８】
本例では、各ディンプル１０の低圧流体側に寄って配置されたキャビテーション形成領域１０ａで吸入された流体は当該ディンプル内を通って下流側の高圧流体側に寄って配置された正圧発生領域１０ｂで動圧（正圧）を発生し、径方向に近い高圧流体側に戻されるようになっているため、高圧流体側の被密封流体が低圧流体側に漏洩することが防止されると共に、正圧発生領域１０ｂで発生した正圧で摺動面に流体潤滑膜が形成され、摺動面の潤滑が図られることに加えて、キャビテーション形成領域１０ａに設けられた方向性を備えた溝３０により、キャビテーション形成領域１０ａ内の筋状の流体の流れは正圧発生領域１０ｂに移動されるように制御されるため、流体の漏洩が一層防止されるものである。 
【実施例７】
【００４９】
図１１は、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、図１の固定環５の摺動面にディンプルが形成された場合を例にして説明する。実施例７は、正圧発生領域が高圧流体側に連通されている点で図１０で示した実施例６と相違するが、その他の点は実施例６と同じであり、同じ部材は同じ符号を付し、重複する説明は省略する。 【００５０】
図１１において、各ディンプル１０の正圧発生領域１０ｂはディンプル１０の深さと同等かそれ以上の深さの連通溝１３により高圧流体側に連通されている。図１１では、連通溝１３は、キャビテーション形成領域１０ａと正圧発生領域１０ｂとが径方向において連通する部分の径方向外側に設けられているが、これに限られるものではなく、正圧発生領域１０ｂに高圧側流体が取り込まれるように設けられるものであればよい。 【００５１】
本例においては、正圧発生領域１０ｂにはキャビテーション形成領域１０ａからだけでなく、高圧流体側からも流体が取り込まれるため、潤滑作用のより一層の向上が図れる。 
【実施例８】
【００５２】
図１２は、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、図１の固定環５の摺動面にディンプルが形成された場合を例にして説明する。実施例８は、キャビテーション形成領域の一部に方向性を備えた溝が形成されている点で図１０で示した実施例６と相違するが、その他の点は実施例６と同じであり、同じ部材は同じ符号を付し、重複する説明は省略する。 【００５３】
図１２に示されるものでは、方向性を備えた溝３０は、キャビテーション形成領域１０ａの低圧流体側にのみ設けられている。図１０では、方向性を備えた溝３０による筋状の流体の流れの制御はキャビテーション形成領域１０ａの低圧流体側から高圧流体側の径方向の全域で行われるが、図１２では、方向性を備えた溝３０による筋状の流体の流れの制御はキャビテーション形成領域１０ａの低圧流体側で行われる。低圧流体側と高圧流体側との差圧が大きい場合には、図１０に示されるような方向性を備えた溝３０が低圧流体側から高圧流体側の径方向の全域に設けられるものが望ましいが、低圧流体側と高圧流体側との差圧が小さい場合には、図１２に示されるような方向性を備えた溝３０が低圧流体側にのみ設けられるものでも漏洩を防止できる。 
なお、方向性を備えた溝３０は、低圧流体側にのみ設けられる場合に限らず、高圧流体側にのみ、あるいは、径方向の中央にのみ設けられてもよく、要するに、差圧などの大きさに応じて、方向性を備えた溝３０を設ける部分を適宜選択すればよい。 
【実施例９】
【００５４】
図１３は、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、図１の固定環５の摺動面にディンプルが形成された場合を例にして説明する。実施例９は、正圧発生領域が高圧流体側に連通されている点で図１２で示した実施例８と相違するが、その他の点は実施例８と同じであり、同じ部材は同じ符号を付し、重複する説明は省略する。 【００５５】
図１３において、各ディンプル１０の正圧発生領域１０ｂはディンプル１０の深さと同等かそれ以上の深さの連通溝１３により高圧流体側に連通されている。図１３では、連通溝１３は、キャビテーション形成領域１０ａと正圧発生領域１０ｂとが径方向において連通する部分の径方向外側に設けられているが、これに限られるものではなく、正圧発生領域１０ｂに高圧側流体が取り込まれるように設けられるものであればよい。 【００５６】
本例においては、正圧発生領域１０ｂにはキャビテーション形成領域１０ａからだけでなく、高圧流体側からも流体が取り込まれるため、潤滑作用がより一層行われる。 
【実施例１０】
【００５７】
図１４は、本発明の実施例１０に係る摺動部品の摺動面を示したもので、図１の固定環５の摺動面にディンプルが形成された場合を例にして説明する。実施例１０は、回転側の摺動部品が正逆両方向に回転する場合に好適な摺動部品であって、キャビテーション形成領域に溝が形成されている点で図７で示した実施例５と相違するが、その他の点は実施例５と同じであり、同じ部材は同じ符号を付し、重複する説明は省略する。 【００５８】
図１４において、各ディンプル１５のキャビテーション形成領域１５ａ、１５ａ’には、方向性を備えた溝３０、３０’が設けられている。溝３０の設けられる範囲は、キャビテーション形成領域１５ａ、１５ａ’の全部でも一部でもよい。また、溝３０はディンプル１５の底部に形成されるものであり、その幅及び深さは、特に限定されないが、先において説明したように、溝１５のエッジ部分が幾何学的な障壁として気液界面に作用し、筋状の流体の流れが溝３０上を通過する移動を妨げられるものであればよい。 【００５９】
図１４においては、相手摺動面が実線の矢印で示すように反時計方向に回転する場合を示しており、上流側のキャビテーション形成領域１５ａで吸入された流体は溝３０により流れの方向が高圧流体側に向くように制御されつつ、下流側の正圧発生領域１５ｂに移動される。逆に、相手摺動面が破線の矢印で示すように時計方向に回転する場合には、線０−０に対して反対側の上流側となるキャビテーション形成領域１５ａ’で吸入された流体は溝３０’により流れの方向が高圧流体側に向くように制御されつつ、下流側となる正圧発生領域１５ｂ’に移動されるようになっており、回転環３が正逆両方向に回転する場合にも固定環５を交換することなく対応可能である。 
【実施例１１】
【００６０】
図１５ないし図１７は、本発明の実施例１１に係る摺動部品の摺動面を示したもので、図１の固定環５の摺動面にディンプルが形成された場合を例にして説明する。実施例１１は、ディンプルの設けられた摺動面の高圧流体側にレイリーステップからなる正圧発生機構が配設された点で図２に示された実施例１と相違するが、その他の点は実施例１と基本的には同じであり、同じ部材は同じ符号を付し、重複する説明は省略する。 【００６１】
図１５において、摺動面Ｓには、低圧流体側にディンプル１０が配設され、高圧流体側にはレイリーステップ２６からなる正圧発生機構が配設されている。 
なお、低圧流体側のディンプルとして、図４に示す実施例２のディンプルを採用してもよい。 
レイリーステップ２６は、狭まり段差２９、上流側のグルーブ部２８及び高圧流体側と連通する半径方向溝２５から構成されており、レイリーステップ２６とディンプル１０との間には高圧流体側と半径方向溝２５を介して連通された圧力開放溝２７が設けられている。圧力開放溝２７は、レイリーステップ２６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、流体が低圧流体側のディンプル１０に流入し、ディンプル１０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、高圧流体側のレイリーステップ２６で発生した正圧により低圧流体側に流入しようとする流体を圧力開放溝２７に導き、高圧流体側に逃す役割を果たすものである。 【００６２】
グルーブ部２８、半径方向溝２５及び圧力開放溝２７の深さ及び幅は、摺動部品の径、摺動面の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。例えば、グルーブ部２８の深さは、ディンプル１０の深さの数倍であり、また、半径方向溝２５及び圧力開放溝２７の深さは、ディンプル１０の深さの十倍以上である。 【００６３】
本例においては、高圧流体側に配設されたレイリーステップ２６からなる正圧発生機構で流体膜を形成して潤滑し、低圧流体側に配設されたディンプル１０で密封と潤滑とを行うものであり、ディンプル１０のキャビテーション形成領域１０ａで吸入された流体は正圧発生領域１０ｂから圧力開放溝２７に導かれ、半径方向溝２５を介して高圧流体側に戻される。このように、本例では、高圧流体側に配設されたレイリーステップからなる正圧発生機構で流体膜を形成して潤滑し、低圧流体側に配設されたディンプルで密封と潤滑とを行うことができる摺動部品において、ディンプルによる密封作用を確実なものとすることができる。 【００６４】
〔第１変形例〕 
図１６は、ディンプル１０の形状が図１５のものと若干相違するがその他の点では図１５と同じであり、重複する説明は省略する。 
図１６に示すディンプル１０は、上流側のキャビテーション形成領域１０ａ及び下流側の正圧発生領域１０ｂが、それぞれ、円弧状をなすように一定幅を有して周方向に延び、キャビテーション形成領域１０ａ及び下流側の正圧発生領域１０ｂが径方向において一体的に連通されてクランク状の形状をしており、また、キャビテーション形成領域１０ａの周方向の長さが正圧発生領域１０ｂの周方向の長さより長く形成されている点では図１５のディンプルと共通するが、図１６に示すディンプル１０では、キャビテーション形成領域１０ａと下流側の正圧発生領域１０ｂとを内径側から外径側に向かって一体的に連通する部分が相手摺動面回転方向に傾斜している。このため、キャビテーション形成領域１０ａで吸入された流体の正圧発生領域１０ｂへのポンピング効果が増大され、ポンピング機能が強化される。 【００６５】
〔第２変形例〕 
図１７は、ディンプル１０の形状が図１６のものと若干相違するがその他の点では図１６と同じであり、重複する説明は省略する。 
図１７に示すディンプル１０は、キャビテーション形成領域１０ａと下流側の正圧発生領域１０ｂとを内径側から外径側に向かって一体的に連通する部分が相手摺動面回転方向に傾斜している点では図１６のディンプル１０と共通するが、図１７に示すディンプル１０では、キャビテーション形成領域１０ａ及び正圧発生領域１０ｂ並びにこれらを一体的に連通する径方向に傾斜する部分が滑らかな円弧形状に形成されている。このため、キャビテーション形成領域１０ａで吸入された流体の正圧発生領域１０ｂへのポンピング機能の強化に加えて、流体の流れが円滑になされる。 【００６６】
なお、図１６及び１７に示したディンプル１０の形状は、図２の実施例１、図４の実施例４、図５の実施例３、図１０の実施例６、図１１の実施例７、図１２の実施例８及び図１３の実施例９にも適用できることはもちろんである。 
【実施例１２】
【００６７】
図１８ないし図２０は、本発明の実施例１２に係る摺動部品の摺動面を示したもので、図１の固定環５の摺動面にディンプルが形成された場合を例にして説明する。実施例１２は、回転側の摺動部品が正逆両方向に回転する場合に好適な摺動部品であって、一方向の回転にしか適用できない図１５ないし図１７の実施例１１とはその点で異なるが、その他の点は図１５ないし図１７の実施例１１と同じであり、同じ部材は同じ符号を付し、重複する説明は省略する。 【００６８】
図１８は、一対の摺動部品のうち、回転側の摺動部品、すなわち、回転環３が正逆両方向に回転する場合の固定環５の摺動面を示したものであって、低圧流体側に配設されたディンプルにおいて、各ディンプル１７の周方向の中心と回転中心とを結ぶ径方向の線０−０に対して、キャビテーション形成領域１７ａ、１７ａ’及び正圧発生領域１７ｂ、１７ｂ’がそれぞれ対称になるように配設されているものである。詳述すると、各ディンプル１７において、低圧流体側に寄ったキャビテーション形成領域１７ａ、１７ａ’は、半径線０−０寄りに、かつ、半径線０−０に対して対称に配設され、高圧流体側に寄った正圧発生領域１７ｂ、１７ｂ’は半径線０−０から離れて、かつ、半径線０−０対して対称に配設され、上流側のキャビテーション形成領域１７ａと逆方向回転の際の正圧発生領域１７ｂ’、及び、逆方向回転の際の下流側のキャビテーション形成領域１７ａ’と正圧発生領域１７ｂは径方向において連通されている。また、キャビテーション形成領域１７ａ、１７ａ’の周方向の長さは正圧発生領域１７ｂ、１７ｂ’の周方向の長さより長く形成されている。 
なお、低圧流体側に配設されたディンプルとして、図６に示す実施例４のディンプルを採用してもよい。 【００６９】
摺動面のＳの高圧流体側に配設されたレイリーステップからなる正圧発生機構において、高圧流体側に連通している複数の半径方向溝２５のうち、周方向に１つ飛びの半径方向溝２５の下流側にはレイリーステップ２６を形成するグルーブ２８及び狭まり段差２９が、上流側（回転方向が逆の場合は下流側）にはレイリーステップ２６’を形成するグルーブ２８’及び狭まり段差２９’が配設されている。符号２７は、圧力開放溝である。 【００７０】
図１８においては、相手摺動面が実線の矢印で示すように反時計方向に回転する場合を示しており、上流側のキャビテーション形成領域１７ａで吸入された流体は下流側の正圧発生領域１７ｂにおいて正圧を発生するが、相手摺動面が破線の矢印で示すように時計方向に回転する場合には、線０−０に対して反対側のキャビテーション形成領域１７ａ’で吸入された流体は正圧発生領域１７ｂ’において正圧を発生する。同時に、相手摺動面が実線の矢印で示すように反時計方向に回転する場合には、半径方向溝２５の下流側のレイリーステップ２６で正圧を発生し、相手摺動面が破線の矢印で示すように時計方向に回転する場合には、反対側のレイリーステップ２６’で正圧を発生する。 【００７１】
本例では、高圧流体側に配設されたレイリーステップからなる正圧発生機構で流体膜を形成して潤滑し、低圧流体側に配設されたディンプルで密封と潤滑とを行うことができる摺動部品において、ディンプルによる密封作用を確実なものとする密封に加えて、回転環３が正逆両方向に回転する場合にも固定環５を交換することなく対応可能である。 【００７２】
〔第１変形例〕 
図１９は、ディンプル１７の形状及びレイリーステップ２６、２６’の枚数が図１８のものと若干相違するがその他の点では図１８と同じであり、重複する説明は省略する。 
図１９のディンプル１７は、ディンプル１７の周方向の中心と回転中心とを結ぶ径方向の線０−０に対して、キャビテーション形成領域１７ａ、１７ａ’及び正圧発生領域１７ｂ、１７ｂ’がそれぞれ対称になるように配設されている点で図１８のものと共通するが、図１９のディンプル１７では、キャビテーション形成領域１７ａ、１７ａ’と下流側の正圧発生領域１７ｂ、１７ｂ’とを内径側から外径側に向かって一体的に連通する部分が相手摺動面回転方向に傾斜しており、また、キャビテーション形成領域１７ａ、１７ａ’及び正圧発生領域１７ｂ、１７ｂ’並びにこれらを一体的に連通する径方向に傾斜する部分が滑らかな円弧形状に形成されている。このため、キャビテーション形成領域１７ａ、１７ａ’で吸入された流体の正圧発生領域１７ｂ、１７ｂ’へのポンピング機能の強化に加えて、流体の流れが円滑になされる。 
また、レイリーステップ２６、２６’は、その枚数がディンプル１７の数と同じに設定され、また、各ディンプル１７の位置に対応して高圧流体側に配置されている。 【００７３】
〔第２変形例〕 
図２０は、ディンプル１７の正圧発生領域１７ｂ、１７ｂ’が摺動面Ｓの高圧流体側に寄って配置されている点で図１９のものと相違するがその他の点では図１９と同じであり、重複する説明は省略する。 
図２０では、ディンプル１７の正圧発生領域１７ｂ、１７ｂ’は摺動面Ｓの高圧流体側に寄って配置されるため、各レイリーステップ２６、２６’はディンプル１７のキャビテーション形成領域１７ａ、１７ａ’の範囲に対応するように周方向の長さが短く設定されると共に、圧力開放溝２７も各レイリーステップ２６、２６’の低圧流体側を取り巻くように延び、両端において高圧流体側と連通している。各レイリーステップ２６、２６’の間のスペースには、ディンプル１７の正圧発生領域１７ｂ、１７ｂ’が高圧流体側の近くまで延びて配設されている。このため、各レイリーステップ２６、２６’はディンプル１７のキャビテーション形成領域１７ａ、１７ａ’の範囲内で高圧流体側において動圧（正圧）を発生する役割を担うが、キャビテーション形成領域１７ａ、１７ａ’の範囲外においては、ディンプル１７の正圧発生領域１７ｂ、１７ｂ’が動圧（正圧）を発生するものである。 【００７４】
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。 【００７５】
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。 【００７６】
また、例えば、前記実施例では、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したが、内周側が高圧流体の場合にも適用でき、その場合、ディンプルのキャビテーション形成領域が外周側に、また、正圧発生領域が内周側に位置するように配設し、また、方向性を備えた溝を設ける場合には、溝の方向が逆になるように配設すればよい。 【００７７】
また、例えば、前記実施例では、ディンプルの形状について、周方向にクランク状に延びている場合を示しているが、これに限らず、要は、低圧流体側に寄って上流側のキャビテーション形成領域が配置され、高圧流体側に寄って下流側の正圧発生領域が形成が配置されていればよく、例えば、長方形、長円などを傾斜して配置したものでもよい。 【００７８】
また、前記実施例１１及び１２においては、回転環３及び固定環５のうち、固定環５の摺動面にポンピング作用をなすディンプル１０及びレイリーステップ２６からなる正圧発生機構が配設された場合について説明したが、これに限らず、回転環３の摺動面に配設されてもよく、また、回転環３及び固定環５のいずれか一方の摺動面にポンピング作用をなすディンプル１０が、他方の摺動面にレイリーステップ２６からなる正圧発生機構が配設されてもよい。例えば、回転環３の摺動面にポンピング作用をなすディンプル１０が配設され、固定環５の摺動面にレイリーステップ２６からなる正圧発生機構が配設されてもよく、その場合、密封機能及び潤滑機能のより一層の向上を図ることができる。なお、半径方向溝２５及び圧力開放溝２７はレイリーステップ２６からなる正圧発生機構の設けられる側に配設される。 
【符号の説明】
【００７９】
１                回転軸 
２                スリーブ 
３                回転環 
４                ハウジング 
５                固定環 
６                コイルドウェーブスプリング 
７                ベローズ 
１０              ディンプル 
１０ａ            キャビテーション形成領域 
１０ｂ            正圧発生領域 
１１              狭まり隙間（段差） 
１２              拡がり隙間（段差） 
１３              連通溝 
１５              ディンプル 
１５ａ、１５ａ’  キャビテーション形成領域 
１５ｂ、１５ｂ’  正圧発生領域 
１６              連通溝 
１７              ディンプル 
１７ａ、１７ａ’  キャビテーション形成領域 
１７ｂ、１７ｂ’  正圧発生領域 
２０              筋状の流体の流れ 
２５              半径方向溝 
２６、２６’      レイリーステップ 
２７              圧力開放溝 
２８、２８’      グルーブ 
２９、２９’      狭まり段差 
３０              方向性を備えた溝 
４０              方向性を備えた溝のエッジ部分 
【図１】
2014050920.tif 000003
【図２】
2014050920.tif 000004
【図３】
2014050920.tif 000005
【図４】
2014050920.tif 000006
【図５】
2014050920.tif 000007
【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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【国際調査報告】
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