(57)【要約】【課題】漏れ側からしゅう動面への吸い込み特性の向上を図ることにより、密封性の優れたしゅう動部品を提供する。【解決手段】一対のしゅう動部品の互いに相対しゅう動する少なくとも一方側の環状のしゅう動面に複数のディンプルが配置されるしゅう動部品において、複数のディンプル１０はランダムに配置されてランダムディンプル群１１が形成され、ランダムディンプル群１１のディンプル１０の中心の半径方向座標平均が前記しゅう動面Ｓのしゅう動半径１５より小さくなるようにディンプル１０が配置されることを特徴としている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のしゅう動部品の互いに相対しゅう動する少なくとも一方側の環状のしゅう動面に複数のディンプルが配置されるしゅう動部品において、
前記複数のディンプルはランダムに配置されてランダムディンプル群が形成され、前記ランダムディンプル群の前記ディンプルの中心の半径方向座標平均が前記しゅう動面のしゅう動半径より小さくなるように前記ディンプルが配置されることを特徴とするしゅう動部品。
【請求項２】
前記ランダムディンプル群は、ランド部を介してしゅう動面の周方向に独立して複数形成されることを特徴とする請求項１に記載のしゅう動部品。
【請求項３】
前記ランダムディンプル群のディンプルの角度方向標準偏差が１未満になるように前記ディンプルが配置されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のしゅう動部品。
【請求項４】
前記ランダムディンプル群のディンプルの角度方向標準偏差が０．８未満になるように前記ディンプルが配置されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のしゅう動部品。
【請求項５】
漏れ側のしゅう動面には、前記ランダムディンプル群の前記ディンプルの中心の半径方向座標平均が前記しゅう動面のしゅう動半径より小さくなるように前記ディンプルが配置されてなるポンピング形ランダムディンプル群が配設され、被密封流体側のしゅう動面には、前記ランダムディンプル群のディンプルの角度方向標準偏差が少なくとも１未満になるように前記ディンプルが配置されてなる潤滑形ランダムディンプル群が配設されることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のしゅう動部品。
【請求項６】
前記しゅう動面には、前記漏れ側と離隔されると共に前記被密封流体側と連通された深溝が配設され、前記深溝の円周方向深溝が前記ポンピング形ランダムディンプル群と前記潤滑形ランダムディンプル群との間に配設されることを特徴とする請求項５に記載のしゅう動部品。
【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、すべり軸受、その他、しゅう動部に適したしゅう動部品に関する。特に、しゅう動面に流体を介在させて摩擦を低減させるとともに、しゅう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しゅう動部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
しゅう動部品の一例である、メカニカルシールにおいて、密封性を維持しつつ、回転中のしゅう動摩擦を極限まで下げることが求められている。低摩擦化の手法としては、しゅう動面に多様なテクスチャリングを施すことで、これらの実現を図ろうとしており、例えば、テクスチャリングのひとつとしてしゅう動面にディンプルを配列したものが知られている。【０００３】
従来、密封と潤滑という相反する条件を両立させるため、しゅう動面にディンプルを設ける場合、複数のディンプルを整列に配置するのが一般的である。例えば、特開２００３−３４３７４１号公報（以下、「特許文献１」という。）に記載の発明は、しゅう動面の摩擦係数を低減すると共に、シール能力を向上させることを目的として、しゅう動面に境界基準線Ｘを境に外周側と内周側とが傾斜方向を異にする複数の細長いディンプルを規則的に整列して設け、外周側のディンプルの回転方向先端を外周側へ向かって傾斜させると共に、内周側のディンプルの回転方向先端を内周側へ向かって傾斜させるようにしたものである。【０００４】
また、従来、潤滑性の向上のため、複数のディンプルをランダムに配置することも知られている。例えば、特開２００１−２２１１７９号公報（以下、「特許文献２」という。）に記載の発明は、ロータリ圧縮機のシリンダの内壁としゅう動するベーンの先端面及び両側端面に、複数個のディンプルをランダム配列したものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３４３７４１号公報
【特許文献２】特開２００１−２２１１７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載の発明は、ディンプルを整列に配置していることから、漏れ側からしゅう動面への吸い込み効果及び被密封流体側からしゅう動面への流入効果が少ないため、外周側のディンプルの回転方向先端を外周側へ向かって傾斜させると共に、内周側のディンプルの回転方向先端を内周側へ向かって傾斜させるという複雑な構成をとる必要があり、また、しゅう動面の径方向の中心部に流体が集中するためしゅう動面全体を均一に潤滑することができないという問題があった。
また、特許文献２に記載の発明は、潤滑性の向上のため、複数のディンプルをランダムに配置したというに過ぎず、密封性の向上に関しての考察はされていない。【０００７】
複数のディンプルをランダムに配置することで整列配置に比べて潤滑性能の向上がみられるが、ランダム配置においては、低圧流体側に漏れようとする流体を吸い込む効果、いわゆる、ポンピング効果が得られにくいことから漏れが生じるという問題があり、また、ランダムに配置した結果、どのような配置がどのように潤滑性能に影響しているか不明瞭であるという問題もあった。【０００８】
本発明は、第一に、複数のディンプルをランダム配置する場合のディンプル配置特性とポンピング特性との関係を解明し、漏れ側からしゅう動面への流体の吸い込み特性の向上を図ることにより、密封性の優れたしゅう動部品を提供することを目的とするものである。
また、本発明は、第二に、上記第一の目的に加えて、被密封流体側からしゅう動面への流体の流入特性の向上を図ることにより、密封と潤滑という相反する条件を両立させることができるしゅう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】
【０００９】
〔本発明の原理〕
本願発明の発明者は、しゅう動面に複数ディンプルをランダムに配置したしゅう動部品において、ラテン超方格法による実験計画を用いた２００ケースの配置条件の数値実験を行った結果、ディンプルの配置とポンピング特性及び潤滑特性との間には以下の関係があるという知見を得た。
（１）漏れ側からしゅう動面への吸い込み量（以下、ポンピング量ということもある。）は、ディンプルのしゅう動面の半径方向座標の平均値と相関がある（スピアマン順位相関係数０．６７２）。図２（ａ）に示すように、ディンプル群を構成するディンプル中心の半径方向座標平均値（ディンプル群の半径方向重心を意味する。）がしゅう動半径（しゅう動面の径方向の中心。）より小さくなると、すなわち平均半径方向座標ｒmeanが０．５より小さくなるとしゅう動面の内周側（漏れ側）からしゅう動面内に流体を吸い込む量が多くなる。ここで、図２（ａ）の平均半径方向座標ｒmeanは次の式により表される。
ｒmean＝（ディンプル群を構成するディンプルの中心の半径方向座標の平均値−しゅう動面の内半径Ｒｉ）／（しゅう動面の外半径Ｒｏ−しゅう動面の内半径Ｒｉ）
（２）相対しゅう動するしゅう動面のトルクは、均一な分布によって正規化されたディンプルの角度方向座標の標準偏差（以下「角度方向標準偏差σθ」といい、ディンプル群の角度方向の分散度合を意味する。）と相関があり（スピアマン順位相関係数０．５９５）、図２（ｂ）に示すように、角度方向標準偏差σθが１より小さく、より好ましくは、０．８より小さくなると、大きなトルクが発生しにくくなる。
本願発明は、上記の知見に基づき、第一に、ディンプル中心の半径方向座標平均値がしゅう動半径より小さくなるようにディンプルを配置して、漏れ側からしゅう動面への吸い込み特性の向上を図ることにより密封性を向上させるものであり、第二に、ディンプルの角度方向標準偏差σθが１より小さく、より好ましくは０．８より小さくなるようにディンプルを配置して、潤滑性を向上させ、大きなトルクの発生を防止するものである。【００１０】
〔解決手段〕
上記目的を達成するため本発明のしゅう動部品は、第１に、一対のしゅう動部品の互いに相対しゅう動する少なくとも一方側の環状のしゅう動面に複数のディンプルが配置されるしゅう動部品において、
前記複数のディンプルはランダムに配置されてランダムディンプル群が形成され、前記ランダムディンプル群の前記ディンプルの中心の半径方向座標平均が前記しゅう動面のしゅう動半径より小さくなるように前記ディンプルが配置されることを特徴としている。
この特徴によれば、漏れ側からしゅう動面への流体の吸い込み特性を向上することができ、密封性の優れたしゅう動部品を提供することができる。【００１１】
また、本発明のしゅう動部品は、第２に、第１の特徴において、前記ランダムディンプル群は、しゅう動面の周方向に独立して複数形成されることを特徴としている。
この特徴によれば、漏れ側からしゅう動面への流体の吸い込み特性をしゅう動面の周方向において均一に向上させることができる。【００１２】
また、本発明のしゅう動部品は、第３に、第１又は第２の特徴において、前記ランダムディンプル群のディンプルの角度方向標準偏差が１未満になるように前記ディンプルが配置されることを特徴としている。
この特徴によれば、被密封流体側からしゅう動面への流体の流入特性を向上させ、厚い液膜を得ることができ、潤滑性の優れたとしゅう動部品を提供することができる。【００１３】
また、本発明のしゅう動部品は、第４に、第１又は第２の特徴において、前記ランダムディンプル群のディンプルの角度方向標準偏差が０．８未満になるように前記ディンプルが配置されることを特徴としている。
この特徴によれば、より一層、被密封流体側からしゅう動面への流体の流入特性を向上させ、厚い液膜を得ることができ、潤滑性の優れたしゅう動部品を提供することができる。【００１４】
また、本発明のしゅう動部品は、第５に、第３又は第４の特徴において、漏れ側のしゅう動面には、前記ランダムディンプル群の前記ディンプルの中心の半径方向座標平均が前記しゅう動面のしゅう動半径より小さくなるように前記ディンプルが配置されてなるポンピング形ランダムディンプル群が配設され、被密封流体側のしゅう動面には、前記ランダムディンプル群のディンプルの角度方向標準偏差が少なくとも１未満になるように前記ディンプルが配置されてなる潤滑形ランダムディンプル群が配設されることを特徴としている。
この特徴によれば、しゅう動面の密封性を向上させると共に、潤滑性を、より一層、向上させることができる。【００１５】
また、本発明のしゅう動部品は、第６に、第５の特徴において、前記しゅう動面には、前記漏れ側と離隔されると共に前記被密封流体側と連通された深溝が配設され、前記深溝の円周方向深溝が前記ポンピング形ランダムディンプル群と前記潤滑形ランダムディンプル群との間に配設されることを特徴としている。
この特徴によれば、深溝を介してしゅう動面に被密封流体側から流体を供給できるのでしゅう動面の潤滑性を向上することができると共に、円周方向深溝によりポンピング形ランダムディンプル群と潤滑形ランダムディンプル群との相互干渉を防止することができ、ポンピング形ランダムディンプル群及び潤滑形ランダムディンプル群の有するそれぞれの機能を十分に発揮させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、以下のような優れた効果を奏する。
（１）一対のしゅう動部品の互いに相対しゅう動する少なくとも一方側の環状のしゅう動面に複数のディンプルが配置されるしゅう動部品において、複数のディンプルはランダムに配置されてランダムディンプル群が形成され、ランダムディンプル群のディンプルの中心の半径方向座標平均がしゅう動面のしゅう動半径より小さくなるようにディンプルが配置されることにより、漏れ側からしゅう動面への流体の吸い込み特性を向上することができ、密封性の優れたしゅう動部品を提供することができる。【００１７】
（２）ランダムディンプル群は、しゅう動面の周方向に独立して複数形成されることにより、漏れ側からしゅう動面への流体の吸い込み特性をしゅう動面の周方向において均一に向上させることができる。【００１８】
（３）ランダムディンプル群のディンプルの角度方向標準偏差が１未満になるようにディンプルが配置されることにより、被密封流体側からしゅう動面への流体の流入特性を向上させ、厚い液膜を得ることができ、潤滑性の優れたとしゅう動部品を提供することができる。【００１９】
（４）ランダムディンプル群のディンプルの角度方向標準偏差が０．８未満になるようにディンプルが配置されることにより、より一層、被密封流体側からしゅう動面への流体の流入特性を向上させ、厚い液膜を得ることができ、潤滑性の優れたしゅう動部品を提供することができる。【００２０】
（５）漏れ側のしゅう動面には、ランダムディンプル群のディンプルの中心の半径方向座標平均がしゅう動面のしゅう動半径より小さくなるようにディンプルが配置されてなるポンピング形ランダムディンプル群が配設され、被密封流体側のしゅう動面には、ランダムディンプル群のディンプルの角度方向標準偏差が少なくとも１未満になるようにディンプルが配置されてなる潤滑形ランダムディンプル群が配設されることにより、しゅう動面の密封性を向上させると共に、潤滑性を、より一層、向上させることができる。【００２１】
（６）しゅう動面には、漏れ側と離隔されると共に被密封流体側と連通された深溝が配設され、深溝の円周方向深溝がポンピング形ランダムディンプル群と潤滑形ランダムディンプル群との間に配設されることにより、深溝を介してしゅう動面に被密封流体側から流体を供給できるのでしゅう動面の潤滑性を向上することができると共に、円周方向深溝によりポンピング形ランダムディンプル群と潤滑形ランダムディンプル群との相互干渉を防止することができ、ポンピング形ランダムディンプル群及び潤滑形ランダムディンプル群の有するそれぞれの機能を十分に発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【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】本発明の原理を説明するための説明図である。
【図３】本発明の実施例１に係るしゅう動部品のしゅう動面の一例を説明するための平面図である。
【図４】本発明の実施例２に係るしゅう動部品のしゅう動面の一例を説明するための平面図である。
【図５】本発明の実施例３に係るしゅう動部品のしゅう動面の一例を説明するための平面図である。
【図６】本発明の実施例４に係るしゅう動部品のしゅう動面の一例を説明するための平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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】
【００２４】
図１ないし図３を参照して、本発明の実施例１に係るしゅう動部品について説明する。
なお、以下の実施例においては、しゅう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が、これに限定されることなく、例えば、円筒状しゅう動面の軸方向一方側に潤滑油を密封しながら回転軸としゅう動する軸受のしゅう動部品として利用することも可能である。
なお、メカニカルシールを構成するしゅう動部品の外周側を高圧流体側（被密封流体側）、内周側を低圧流体側（漏れ側）として説明するが、本発明はこれに限定されることなく、高圧流体側と低圧流体側とが逆の場合も適用可能である。【００２５】
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、しゅう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一方のしゅう動部品である円環状の回転側密封環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他方のしゅう動部品である円環状の固定側密封環５とが設けられ、固定側密封環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、しゅう動面Ｓ同士で密接しゅう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３と固定側密封環５との互いのしゅう動面Ｓにおいて、被密封流体が回転軸１の外周側から内周側へ流出するのを防止するものである。
なお、図１では、回転側密封環３のしゅう動面の幅が固定側密封環５のしゅう動面の幅より広い場合を示しているが、これに限定されることなく、逆の場合においても本発明を適用出来ることはもちろんである。【００２６】
回転側密封環３及び固定側密封環５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、回転側密封環３がＳｉＣであって固定側密封環５がカーボンの組合せが可能である。
相対しゅう動する回転側密封環３あるいは固定側密封環５の少なくともいずれか一方のしゅう動面には、ディンプルが配設される。【００２７】
本発明において、「ディンプル」とは、平坦なしゅう動面Ｓに形成される窪みのことであり、その形状は特に限定されるものではない。例えば、くぼみの平面形状は円形、楕円形、長円形、もしくは矩形が包含され、くぼみの断面形状もお椀状、または、方形など種々の形が包含される。【００２８】
しゅう動面の摩擦係数を低減させるためには、流体潤滑状態で作動させることが望ましい。ディンプルは窪み形状により流体潤滑作用が得られるものであり、ディンプルにおける流体潤滑のメカニズムは次のとおりである。
相手側しゅう動面が相対移動すると、ディンプルの穴部のくさび作用によって、穴部の上流側の部分では負圧、下流側の部分で正圧が発生する。その際、穴部の上流側の負圧部分では、液膜が破断され、液体の蒸気や気泡による空洞が形成され（キャビテーション）、負圧が打ち消される。その結果、正圧のみが残り負荷能力が発生することで、しゅう動面Ｓが持ち上がる。しゅう動面Ｓが持ち上がると、相対しゅう動する２つのしゅう動面の間隙が大きくなり、しゅう動面Ｓに潤滑性の流体が流入し、流体潤滑作用が得られる。【００２９】
本例では、固定側密封環５のしゅう動面Ｓに複数のディンプルがランダムに配置される場合について説明する。この場合、回転側密封環３にはディンプルは設けられなくても、設けられてもよい。  
なお、ランダム配置とは、規則性を持って配置される整列配置を除く配置の意味であり、千鳥配置は含まれない。【００３０】
図３において、固定側密封環５のしゅう動面Ｓには、複数のディンプル１０が配置されている。複数のディンプル１０はランダムに配置されてランダムディンプル群１１が形成されている。
図３の場合は、ランダムディンプル群１１は、ランド部Ｒを介してしゅう動面Ｓの周方向に独立して３６等配で配設されているが、本発明は、３６等配に限定されることなく、１以上であればよい。【００３１】
各ランダムディンプル群１１において、ランダムディンプル群１１を構成するディンプル１０の中心の半径方向座標の平均値がしゅう動面Ｓのしゅう動半径１５（二点鎖線で示すしゅう動面Ｓの径方向の中心。）より小さくなるように、すなわち平均半径方向座標ｒmeanが０．５以下になるように配置される。ここで、しゅう動半径１５は、Ｒｍ＝（Ｒo＋Ｒi）／２、Ｒoはしゅう動面の外半径、Ｒiはしゅう動面の内半径である。【００３２】
各ランダムディンプル群１１のディンプル１０の中心の半径方向座標平均が、しゅう動面Ｓのしゅう動半径１５より小さくなると、しゅう動面Ｓの内周側（漏れ側）からしゅう動面内に流体を吸い込む量が多くなる。
本発明においては、ディンプル１０の中心の半径方向座標平均がしゅう動面Ｓのしゅう動半径１５（二点鎖線で示すしゅう動面Ｓの径方向の中心。）より小さくなるようにディンプル１０が配置されてなる各ランダムディンプル群を「ポンピング形ランダムディンプル群」と呼ぶ。【００３３】
ポンピング形ランダムディンプル群のディンプル１０の配置は次のようにして行われる。
（１）ディンプル１０を質点系の電子とみなし、電子間に働くクーロン力によって複数のディンプル１０をソフトウェアを用いてランダムに配置する。
（２）しゅう動面の内径側に多くのディンプル１０が配置されるように、ソフトウェアで仮想の力を操作し、意図的に偏りを与える。
（３）偏りを与えたディンプルの座標から、ソフトウェアを用いて、ディンプル１０の中心の半径方向座標平均を算出する。
（４）ディンプル１０の中心の半径方向座標平均がしゅう動面Ｓのしゅう動半径１５より小さいか確認する。
（５）ディンプル１０の中心の半径方向座標平均がしゅう動面Ｓのしゅう動半径１５より大きい場合は、上記（２）の操作を行う。【００３４】
図３に示す実施例１においては、さらに、各ランダムディンプル群１１において、ディンプル１０は、ディンプル１０の角度方向標準偏差σθが１未満であるように配置されている。
この角度方向標準偏差が１未満であるとは、次の式１のとおりである。
角度方向標準偏差σθ＝ランダムディンプル群の角度方向標準偏差σ／均一配置の整列ディンプル群の角度方向標準偏差σｒ  ＜１                        式１【００３５】
各ランダムディンプル群１１において、角度方向標準偏差σθが１未満であるように配置されると、しゅう動面Ｓの潤滑性が向上され、大きなトルク（しゅう動の抵抗）の発生が防止される。また、角度方向標準偏差σθが０．８未満であるように配置されると、より一層、しゅう動面Ｓの潤滑性が向上される。
本発明において、角度方向標準偏差σθが１未満であるように配置されてなるランダムディンプル群を「潤滑形ランダムディンプル群」と呼ぶ。【００３６】
図３に示すランダムディンプル群１１は、ディンプル１０の中心の半径方向座標平均がしゅう動面Ｓのしゅう動半径１５より小さくなるように配置されてなるポンピング形ランダムディンプル群であり、同時に、角度方向標準偏差σθが１未満であるように配置されてなる潤滑形ランダムディンプル群でもある。【００３７】
図３に示す実施例１において、各ランダムディンプル群１１のディンプル１０の角度方向標準偏差σθが１未満であるようなディンプル１０の配置は次のようにして行われる。
（１）図３において、ランダムディンプル群１１はしゅう動面Ｓの周方向に３６等配で配設されているため、まず、３６等配の場合の均一配置の整列ディンプル群の角度方向標準偏差σｒを求める。３６等配の場合の均一配置の整列ディンプル群の区画１６の角度は１０°であり、区画１６の中心位置１７からの均等位置は２．５°の位置になる。よって、３６等配の場合の均一配置の整列ディンプル群の角度方向標準偏差σｒは２．５°となる。
（２）次に、この状態で、中心位置１７側に多くのディンプル１０が配置されるように、ソフトウェアで仮想の力を操作し、意図的に偏りを与える。
（３）偏りを与えたディンプルの座標から、ソフトウェアを用いて、ランダムディンプル群１１の角度方向標準偏差σを算出する。
（４）上記の式１に基づいて、ランダムディンプル群１１の角度方向標準偏差σを整列ディンプル群の角度方向標準偏差σｒによって正規化したランダムディンプル群１１の角度方向標準偏差σθが１未満であるか確認する。
（５）ランダムディンプル群１１の角度方向標準偏差σθが１より大きい場合は、上記（２）の操作を行う。【００３８】
以上の説明によれば、本発明の実施例１に係るしゅう動部品は以下のような格別顕著な効果を奏する。
（１）一対のしゅう動部品の互いに相対しゅう動する少なくとも一方側の環状のしゅう動面に複数のディンプルが配置されるしゅう動部品において、複数のディンプル１０はランダムに配置されてランダムディンプル群１１が形成され、ランダムディンプル群１１のディンプル１０の中心の半径方向座標平均がしゅう動面Ｓのしゅう動半径１５より小さくなるようにディンプル１０が配置されることにより、漏れ側からしゅう動面への流体の吸い込み特性を向上することができ、密封性の優れたしゅう動部品を提供することができる。
（２）ランダムディンプル群１１は、しゅう動面Ｓの周方向に独立して複数形成されることにより、漏れ側からしゅう動面への流体の吸い込み特性をしゅう動面の周方向において均一に向上させることができる。また、その際、隣接するランダムディンプル群１１がランド部Ｒを介して配設されるので、ランド部Ｒにおいて動圧発生効果を増大することができる。
（３）ランダムディンプル群１１のディンプル１０の角度方向標準偏差σθが１未満になるようにディンプル１０が配置されることにより、被密封流体側からしゅう動面への流体の流入特性を向上させ、厚い液膜を得ることができ、潤滑性の優れたとしゅう動部品を提供することができる。
また、ランダムディンプル群１１のディンプル１０の角度方向標準偏差σθが０．８未満になるようにディンプル１０が配置されると、より一層、被密封流体側からしゅう動面への流体の流入特性を向上することができ、潤滑性の優れたとしゅう動部品を提供することができる。
【実施例２】
【００３９】
図４を参照して、本発明の実施例２に係るしゅう動部品について説明する。
実施例２に係るしゅう動部品は、ポンピング形ランダムディンプル群と潤滑形ランダムディンプル群とが区分けされて別々に配設される点で実施例１のしゅう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。【００４０】
図４において、漏れ側（図４においては内周側）のしゅう動面Ｓには、ランダムディンプル群１１のディンプル１０の中心の半径方向座標平均がしゅう動面Ｓのしゅう動半径１５より小さくなるようにディンプル１０が配置されてなるポンピング形ランダムディンプル群１１−Ｐがランド部Ｒを介して３６等配で配設され、被密封流体側（図４においては外周側）のしゅう動面Ｓには、ランダムディンプル群１１のディンプル１０の角度方向標準偏差が少なくとも１未満になるようにディンプル１０が配置されてなる潤滑形ランダムディンプル群１１−Ｌがランド部Ｒを介して３６等配で配設されている。
なお、ポンピング形ランダムディンプル群１１−Ｐ及び潤滑形ランダムディンプル群１１−Ｌは、３６等配に限らず、複数であればよく、また、等配でなくてもよい。【００４１】
本例では、しゅう動面Ｓの漏れ側に漏れ側からしゅう動面Ｓへの大きな吸い込み量を有するポンピング形ランダムディンプル群１１−Ｐが配設されると共に被密封流体側にしゅう動面への流体の流入特性が向上させ、液膜厚さを厚くする潤滑形ランダムディンプル群１１−Ｌが配設されることにより、しゅう動面Ｓの密封性及び潤滑性を向上することができる。【００４２】
また、ポンピング形ランダムディンプル群１１−Ｐ及び潤滑形ランダムディンプル群１１−Ｌは、隣接する２個のディンプル群１１−Ｐ及びディンプル群１１−Ｌがそれぞれ回転中心を通る中心線ｒに対して対称に形成されている。
そのため、相手側しゅう動面がいずれの方向に回転しても同様の機能を果たすことができ、両回転型のしゅう動部品に適した形状とされている。【００４３】
以上の説明によれば、本発明の実施例２に係るしゅう動部品は以下のような格別顕著な効果を奏する。
（１）漏れ側（図３においては内周側）のしゅう動面Ｓには、ランダムディンプル群１１のディンプル１０の中心の半径方向座標平均がしゅう動面Ｓのしゅう動半径１５より小さくなるようにディンプル１０が配置されてなるポンピング形ランダムディンプル群１１−Ｐが配設され、被密封流体側のしゅう動面Ｓには、ランダムディンプル群１１のディンプル１０の角度方向標準偏差が少なくとも１未満になるようにディンプル１０が配置されてなる潤滑形ランダムディンプル群１１−Ｌが配設されることにより、しゅう動面Ｓの密封性を向上させると共に、潤滑性を、より一層、向上させることができる。
（２）隣接する２個のディンプル群１１−Ｐ及びディンプル群１１−Ｌは、それぞれ、回転中心を通る中心線ｒに対して対称に形成されることにより、両回転型に好適なしゅう動部品を提供することができる。
【実施例３】
【００４４】
図５を参照して、本発明の実施例３に係るしゅう動部品について説明する。
実施例３に係るしゅう動部品は、深溝１２が設けられている点で実施例２（図４）のしゅう動部品と相違するが、その他の基本構成は実施例２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。【００４５】
図５において、漏れ側（図５においては内径側）のしゅう動面Ｓにはポンピング形ランダムディンプル群１１−Ｐが３６等配で配設され、被密封流体側（図５においては外径側）のしゅう動面Ｓには潤滑形ランダムディンプル群１１−Ｌが配設され、漏れ側（図５においては内径側）にはポンピング形ランダムディンプル群１１−Ｐが配設され、潤滑形ランダムディンプル群１１−Ｌとポンピング形ランダムディンプル群１１−Ｐとの間には深溝１２が配設されている。【００４６】
深溝１２は、円周方向深溝１２Ａと半径方向深溝１２Ｂとから構成される。円周方向深溝１２Ａはしゅう動面Ｓの全周に亘って設けられており、円周方向深溝１２Ａの外周側及び内周側はしゅう動面Ｓによって区画される。半径方向深溝１２Ｂは一方が被密封流体側に開口する開口部を有し、他方が円周方向深溝１２Ａに連通している。これにより、深溝１２は、被密封流体側に開口する開口部を除きしゅう動面Ｓによって区画され、漏れ側とは離隔されている。【００４７】
深溝１２は、しゅう動面Ｓに被密封流体側から流体を供給し、しゅう動面Ｓを潤滑する機能を有すると共に、ポンピング形ランダムディンプル群１１−Ｐの配設されたポンピング領域と潤滑形ランダムディンプル群１１−Ｌの配設された液膜保持領域との間を遮断し、両領域の有するそれぞれの効果を減殺させることなく発揮させる機能を有するものである。【００４８】
以上の説明によれば、本発明の実施例３に係るしゅう動部品は以下のような格別顕著な効果を奏する。
（１）しゅう動面Ｓには、漏れ側と離隔されると共に被密封流体側と連通された深溝１２が配設され、深溝１２の円周方向深溝１２Ａがポンピング形ランダムディンプル群１１−Ｐと潤滑形ランダムディンプル群１１−Ｌとの間に配設されることにより、しゅう動面Ｓに被密封流体側から流体を供給し、しゅう動面Ｓの潤滑性を向上できると共に、ポンピング形ランダムディンプル群１１−Ｐと潤滑形ランダムディンプル群１１−Ｌとの相互干渉を防止し、ポンピング形ランダムディンプル群１１−Ｐ及び潤滑形ランダムディンプル群１１−Ｌの有するそれぞれの機能を十分に発揮させることができる。
（２）ポンピング形ランダムディンプル群１１−Ｐと潤滑形ランダムディンプル群１１−Ｌとの役割が分けられるため、しゅう動部品の設計を容易にすることができる。
【実施例４】
【００４９】
図６を参照して、本発明の実施例４に係るしゅう動部品について説明する。
実施例４に係るしゅう動部品は、被密封流体側（図６においては外径側）のしゅう動面Ｓには潤滑形ランダムディンプル群１１−Ｌが略２０等配で配設され、漏れ側（図６においては内径側）にはポンピング形ランダムディンプル群１１−Ｐが略１０等配で配設され、潤滑形ランダムディンプル群１１−Ｌの個数とポンピング形ランダムディンプル群１１−Ｐの個数が異なる点で実施例３（図５）のしゅう動部品と相違するが、その他の基本構成は実施例３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。【００５０】
図６において、漏れ側（図６においては内径側）のしゅう動面Ｓは略１０等配に区画され、各区画１８には、ポンピング形ランダムディンプル群１１−Ｐが配設される。ポンピング形ランダムディンプル群１１−Ｐのディンプル１０は内周部５Ｂ（漏れ側）に直接接触して開口部を形成して、漏れ側からしゅう動面へ流体を吸込み、しゅう動部品の密封性を向上させている。また、被密封流体側（図６においては外径側）のしゅう動面Ｓは略２０等配に区画され、各区画１６には潤滑形ランダムディンプル群１１−Ｌが配設される。潤滑形ランダムディンプル群１１−Ｌのディンプル１０は摺動面Ｓの外周部５Ａ（被密封流体側）に直接接触して開口部を形成して、被密封流体側からしゅう動面への流体の流入特性を向上させ、厚い液膜を形成してしゅう動部品の潤滑性を向上している。なお、実施例４において、漏れ側のしゅう動面Ｓは略１０等配に区画され、被密封流体側のしゅう動面Ｓは略２０等配に区画されているが、区画数はこれに限らず、他の区画数であってもよい。【００５１】
ポンピング形ランダムディンプル群１１−Ｐと潤滑形ランダムディンプル群１１−Ｌとの間には深溝１２が配設されている。深溝１２は、円周方向深溝１２Ａと半径方向深溝１２Ｂとから構成される。円周方向深溝１２Ａはしゅう動面Ｓの全周に亘って設けられており、円周方向深溝１２Ａの外周側及び内周側はしゅう動面Ｓによって区画される。半径方向深溝１２Ｂは一方が被密封流体側に開口する開口部を有し、他方が円周方向深溝１２Ａに連通している。これにより、深溝１２は、被密封流体側に開口する開口部を除きしゅう動面Ｓによって区画され、漏れ側とは離隔されている。【００５２】
深溝１２は、しゅう動面Ｓに被密封流体側から流体を供給し、しゅう動面Ｓを潤滑する機能を有すると共に、ポンピング形ランダムディンプル群１１−Ｐの配設されたポンピング領域と潤滑形ランダムディンプル群１１−Ｌの配設された液膜保持領域との間を遮断し、両領域の有するそれぞれの効果を減殺させることなく発揮させる機能を有するものである。【００５３】
以上の説明によれば、本発明の実施例４に係るしゅう動部品は以下のような格別顕著な効果を奏する。
（１）しゅう動面Ｓには、漏れ側と離隔されると共に被密封流体側と連通された深溝１２が配設され、深溝１２の円周方向深溝１２Ａがポンピング形ランダムディンプル群１１−Ｐと潤滑形ランダムディンプル群１１−Ｌとの間に配設されることにより、しゅう動面Ｓに被密封流体側から流体を供給し、しゅう動面Ｓの潤滑性を向上できると共に、ポンピング形ランダムディンプル群１１−Ｐと潤滑形ランダムディンプル群１１−Ｌとの相互干渉を防止し、ポンピング形ランダムディンプル群１１−Ｐ及び潤滑形ランダムディンプル群１１−Ｌの有するそれぞれの機能を十分に発揮させることができる。
（２）ポンピング形ランダムディンプル群１１−Ｐと潤滑形ランダムディンプル群１１−Ｌとの役割の異なるディンプル群をしゅう動面の外径側、内径側に自由に配置できるので、しゅう動部品の設計を容易にすることができる。【００５４】
以上、本発明の実施の形態を実施例により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例の形態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。【００５５】
例えば、前記実施例では、しゅう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少なくともいずれか一方に用いる例について説明したが、円筒状しゅう動面の軸方向一方側に潤滑油を密封しながら回転軸としゅう動する軸受のしゅう動部品として利用することも可能である。【００５６】
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る。【００５７】
また、例えば、前記実施例では、ポンピング形ランダムディンプル群及び潤滑形ランダムディンプル群は３６等配で配設されているが、これに限らず、１以上配設されていればよく、また、等配でなくてもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１                回転軸
２                スリーブ
３                回転側密封環
４                ハウジング
５                固定側密封環
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
１１              ランダムディンプル群
１１−Ｐ          ポンピング形ランダムディンプル群
１１−Ｌ          潤滑形ランダムディンプル群
１２              深溝
１２Ａ            円周方向深溝
１２Ｂ            半径方向深溝
１５              しゅう動半径
１６              区画
１７              区画の中心位置
Ｓ                しゅう動面
Ｒ                ランド領域
【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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【国際調査報告】
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