(57)【要約】【課題】動圧発生機構を容易に形成でき、潤滑性能及び密封性能を一層向上させた摺動部品を提供すること。【解決手段】互いに相対摺動する摺動面を有する一対の摺動部品であって、少なくとも一方の摺動面Ｓは、複数のディンプル１２からなるディンプル群１１を少なくとも一つ備え、ディンプル群１１は摺動面Ｓ内に配設された少なくとも一つの開口部１１ａを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに相対摺動する摺動面を有する一対の摺動部品であって、
少なくとも一方の前記摺動面は、複数のディンプルからなるディンプル群を少なくとも一つ備え、
前記ディンプル群は摺動面内に配設された少なくとも一つの開口部を備えることを特徴とする摺動部品。
【請求項２】
前記ディンプル群は、前記開口部を除いてランド部により区画される疑似流路であることを特徴とする請求項１に記載の摺動部品。
【請求項３】
前記ディンプル群は、被密封流体側の前記開口部から周方向に延設されることを特徴とする請求項１又は２に記載の摺動部品。
【請求項４】
前記ディンプル群は、漏れ側の前記開口部から周方向に延設されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の摺動部品。
【請求項５】
一方の前記摺動面は、同方向に延設される一対の前記ディンプル群を少なくとも一つ備え、
一方の前記ディンプル群は被密封流体側に配設されるとともに被密封封流体側の前記開口部に連通し、他方の前記ディンプル群は漏れ側に配設されるとともに漏れ側の前記開口部に連通することを特徴とする請求項１又は２に記載の摺動部品。
【請求項６】
一対の前記ディンプル群は接続されることを特徴とする請求項５に記載の摺動部品。
【請求項７】
一方の前記摺動面は、被密封流体側の前記開口部から互いに逆方向に延設される一対の前記ディンプル群を少なくとも一つ備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の摺動部品。
【請求項８】
一方の前記摺動面は、被密封流体側の前記開口部から互いに逆方向に延設される一対の前記ディンプル群を少なくとも一つ備え、
一方の前記ディンプル群は被密封流体側に配設され、他方の前記ディンプル群は漏れ側に配設されることを特徴とする請求項１又は２に記載の摺動部品。
【請求項９】
一方の前記摺動面は、被密封封流体側の前記開口部に連通し被密封流体側に配設される前記ディンプル群と、前記漏れ側周縁に開口する流体導入溝及び漏れ側に配設され前記流体導入溝に連通するとともに前記ディンプル群と同じ方向に延設される動圧発生溝と、を有する動圧発生機構を少なくとも一つ備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の摺動部品。
【請求項１０】
一方の前記摺動面は、前記漏れ側周縁に開口する少なくとも一つの流体導入溝と、前記流体導入溝に連通して周方向に延設される前記ディンプル群と、前記ディンプル群内に配設される島状溝部と、を有する動圧発生機構を少なくとも一つ備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の摺動部品。
【請求項１１】
前記ディンプル群は略矩形形状を有することを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の摺動部品。
【請求項１２】
前記ディンプル群はスパイラル形状を有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の摺動部品。
【請求項１３】
前記ディンプル群はヘリングボーン形状を有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の摺動部品。
【請求項１４】
前記ディンプル群は複数の前記ディンプルを整列配置してなる整列ディンプル群であることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれかに記載の摺動部品。
【請求項１５】
前記整列ディンプル群は、前記ディンプルを所定の規則に基づいて整列させたサブディンプル群を所定ピッチで配置してなることを特徴とする請求項１４に記載の摺動部品。
【請求項１６】
前記ディンプル群は、複数の前記ディンプルをランダムに配置してなるランダムディンプル群であることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれかに記載の摺動部品。
【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、すべり軸受、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、密封性を維持しつつ、回転中の摺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、摺動面に動圧発生を発生する溝を設ける、あるいは摺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、回転密封環と固定密封環とを備えるメカニカルシールの摺動面に動圧発生グルーブを設けるものが知られている。例えば、メカニカルシールの回転密封環の摺動面に外周面に連通する流体導入溝と、流体導入溝に連通する極浅の動圧発生グルーブとを設け、回転密封環が回転すると、流体導入溝に導入された流体が、流体の粘性により極浅の動圧発生グルーブに引き込まれくさび効果によって正圧が発生する。これにより、摺動面にわずかな隙間が形成され流体潤滑状態とすることができ、回転中の摺動摩擦を低減している。（例えば、特許文献１参照）。【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、ロータリ圧縮機のシリンダの内壁と摺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（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−６０２４７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、動圧発生機構を構成するために、溝を加工する必要があり、加工に手間がかかっていた。【０００７】
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、ディンプルの性能を十分引き出していない。【０００８】
本発明は、動圧発生機構を容易に形成でき、潤滑性能及び密封性能を一層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】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明の摺動部品は、
互いに相対摺動する摺動面を有する一対の摺動部品であって、
少なくとも一方の前記摺動面は、複数のディンプルからなるディンプル群を少なくとも一つ備え、
前記ディンプル群は摺動面内に配設された少なくとも一つの開口部を備えることを特徴としている。
この特徴によれば、ディンプル自体が有する密封効果及び流体潤滑効果に加え、ディンプル群全体として開口部から流体を吸込んで密封効果や流体潤滑効果を発揮するので、潤滑性能及び密封性能を一層向上させることができる。また、ディンプル群を構成するディンプル一つ一つが流体を保持するので、流体潤滑膜が形成されにくい低速回転時においても摺動面が貧潤滑状態になるのを防止できる。
ここで、流体潤滑効果とは被密封流体側から摺動面に流体を流入させて潤滑性を向上させる効果であり、密封効果とはポンピング効果ともいい、漏れ側から摺動面へ流体を吸い込んで密封性を向上させる効果である。【００１０】
本発明の摺動部品は、
前記ディンプル群は、前記開口部を除いてランド部により区画される疑似流路であることを特徴としている。
この特徴によれば、ディンプル一つ一つがランド部によって分離されていても、流体はディンプル群の形状に沿ってディンプル群内を流れ、ディンプル群は疑似流路として機能するとともに、ランド部によって区画されることによって動圧発生効果を発揮する。ディンプル群は、それぞれのディンプルが発揮する流体潤滑作用及びポンピング作用と、ディンプル群全体として発揮する動圧発生効果との相乗効果によって、潤滑効果及び密封効果を一層向上させることができる。【００１１】
本発明の摺動部品は、
前記ディンプル群は、被密封流体側の前記開口部から周方向に延設されることを特徴としている。
この特徴によれば、被密封流体側の開口部から流れ込んだ流体はディンプル群に沿って流れ、ランド部によって堰き止められて動圧を発生する動圧発生機構として機能する。これにより、ディンプル自体が有するポンピング作用及び流体潤滑作用に加え、疑似流路として機能するディンプル群は被密封流体側から流体を取り込んで流体潤滑機能を発揮するので、流体潤滑効果を一層向上させることができる。【００１２】
本発明の摺動部品は、
前記ディンプル群は、漏れ側の前記開口部から周方向に延設されることを特徴としている。
この特徴によれば、ディンプル自体が有するポンピング作用及び流体潤滑作用に加え、疑似流路として機能するディンプル群は漏れ側から流体を取り込んでポンピング効果を発揮するので、密封機能を一層向上させることができる。【００１３】
本発明の摺動部品は、
一方の前記摺動面は、同方向に延設される一対の前記ディンプル群を少なくとも一つ備え、
一方の前記ディンプル群は被密封流体側に配設されるとともに被密封封流体側の前記開口部に連通し、他方の前記ディンプル群は漏れ側に配設されるとともに漏れ側の前記開口部に連通することを特徴としている。
この特徴によれば、被密封流体側と漏れ側のそれぞれにディンプル群を配置して摺動面全体に亘って密封効果及び流体潤滑効果を発揮させることができる。【００１４】
本発明の摺動部品は、
一対の前記ディンプル群は接続されることを特徴としている。
この特徴によれば、被密封流体側ディンプル群と漏れ側のディンプル群が接続されることによって、疑似流路として機能するディンプル群が径方向全長に亘り摺動面に流体を供給でき、流体膜が形成されにくい低速時であっても、摺動面が貧潤滑状態になるのを防止できる。【００１５】
本発明の摺動部品は、
一方の前記摺動面は、被密封流体側の前記開口部から互いに逆方向に延設される一対の前記ディンプル群を少なくとも一つ備えることを特徴されていることを特徴としている。
この特徴によれば、疑似流路として機能するディンプル群は回転方向に関係なく密封効果及び流体潤滑効果を発揮することができる。【００１６】
本発明の摺動部品は、
一方の前記摺動面は、被密封流体側の前記開口部から互いに逆方向に延設される一対の前記ディンプル群を少なくとも一つ備え、
一方の前記ディンプル群は被密封流体側に配設され、他方の前記ディンプル群は漏れ側に配設されることを特徴としている。
この特徴によれば、一方のディンプル群は流体潤滑効果を発揮し、他方のディンプル群は密封効果を発揮するので、相反する性能を備える摺動部品とすることができる。【００１７】
本発明の摺動部品は、
一方の前記摺動面は、被密封封流体側の前記開口部に連通し被密封流体側に配設される前記ディンプル群と、前記漏れ側周縁に開口する流体導入溝及び漏れ側に配設され前記流体導入溝に連通するとともに前記ディンプル群と同じ方向に延設される動圧発生溝と、を有する動圧発生機構を少なくとも一つ備えることを特徴としている。
この特徴によれば、疑似流路として機能するディンプル群と溝部とからなる動圧発生機能によって、相対摺動する２つの摺動面の間隙が一層大きくなり流体潤滑作用を向上させることができる。【００１８】
本発明の摺動部品は、
一方の前記摺動面は、前記漏れ側周縁に開口する少なくとも一つの流体導入部と、前記流体導入部に連通して周方向に延設される前記ディンプル群と、前記ディンプル群内に配設される島状溝部と、を有する動圧発生機構を少なくとも一つ備えることを特徴としている。
この特徴によれば、流体導入部内に取り込まれた流体はディンプル群及び島状溝部内に供給されるので、流体潤滑膜が形成されにくい低速回転時においても摺動面が貧潤滑状態になるのを防止できる。【００１９】
本発明の摺動部品は、
前記ディンプル群は略矩形形状を有することを特徴としている。
この特徴によれば、ディンプル一つ一つはランド部によって分離されていても、ディンプルを連ねて矩形状に形成することにより矩形状の疑似流路を構成することができる。【００２０】
本発明の摺動部品は、
前記ディンプル群はスパイラル形状を有することを特徴としている。
この特徴によれば、ディンプル一つ一つはランド部によって分離されていても、ディンプルを連ねてスパイラル形状に形成することによりスパイラル形状の疑似流路を構成することができる。【００２１】
本発明の摺動部品は、
前記ディンプル群はヘリングボーン形状を有することを特徴としている。
この特徴によれば、ディンプル一つ一つはランド部によって分離されていても、ディンプルを連ねてヘリングボーン形状に形成することによりヘリングボーン形状の疑似流路を構成することができる。【００２２】
本発明の摺動部品は、
前記ディンプル群は複数の前記ディンプルを整列配置してなる整列ディンプル群であることを特徴としている。
この特徴によれば、ディンプルを整列配置して所望の形状を有する疑似流路を容易に構成することができる。【００２３】
本発明の摺動部品は、
前記整列ディンプル群は、前記ディンプルを所定の規則に基づいて整列させたサブディンプル群を所定ピッチで配置してなることを特徴としている。
この特徴によれば、ディンプル一つ一つはランド部によって分離されていても、所定の規則によって配列したディンプルは疑似流路として機能するので、流体を所定の規則によって流すことができる。【００２４】
本発明の摺動部品は、
前記ディンプル群は、複数の前記ディンプルをランダムに配置してなるランダムディンプル群であることを特徴としている。
この特徴によれば、それぞれのディンプルはランドによって分離されていても、ランダムに配列されたディンプル群は、漏れ側から流体を吸込んで、摺動面全体に万遍なく昇圧した流体を供給して流体潤滑効果を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る摺動部品をメカニカルシールに適用した一例を示す縦断面図である。
【図２】図１のＷ−Ｗ矢視図であり、本発明の実施例１に係る摺動部品の摺動面の一例を示す図である。
【図３】図１のＷ−Ｗ矢視図であり、本発明の実施例１に係る摺動部品の変形例を示す図である。
【図４】図１のＷ−Ｗ矢視図であり、本発明の実施例１に係る摺動部品の別の変形例を示す図である。
【図５】図１のＷ−Ｗ矢視図であり、本発明の実施例１に係る摺動部品の他の変形例を示す図である。
【図６】図１のＷ−Ｗ矢視図であり、本発明の実施例１に係る摺動部品のさらに別の変形例を示す。
【図７】図１のＷ−Ｗ矢視図であり、本発明の実施例２に係る摺動部品の摺動面の一例を示す図である。
【図８】図１のＷ−Ｗ矢視図であり、本発明の実施例２に係る摺動部品の変形例を示す図である。
【図９】図１のＷ−Ｗ矢視図であり、本発明の実施例３に係る摺動部品の摺動面の一例を示す図である。
【図１０】図１のＷ−Ｗ矢視図であり、本発明の実施例３に係る摺動部品の変形例を示す図である。
【図１１】図１のＷ−Ｗ矢視図であり、本発明の実施例４に係る摺動部品の摺動面の一例を示す図である。
【図１２】図１のＷ−Ｗ矢視図であり、本発明の実施例５に係る摺動部品の摺動面の一例を示す図である。
【図１３】図１のＷ−Ｗ矢視図であり、本発明の実施例５に係る摺動部品の変形例を示す図であり、（ａ）はヘリングボーン形状のディンプル群の内径側が閉塞しているもの、（ｂ）はヘリングボーン形状のディンプル群の外径側が閉塞しているものを示す。
【図１４】図１のＷ−Ｗ矢視図であり、本発明の実施例６に係る摺動部品の変形例を示す図であり、（ａ）はスパイラル形状のディンプル群を示し、（ｂ）はスパイラル形状のディンプル群の外径側が閉塞してもの、（ｃ）は半楕円状のディンプル群を配置した例を示す。
【図１５】本発明の実施例７に係る摺動部品の摺動面の一例を示す図である。
【図１６】図２のＡ部の拡大であり、本発明に係る整列ディンプル群の一例を示す。(a)はディンプルを略等間隔に配置したもの、（ｂ）はディンプルを径方向内側を密に、径方向外側に疎に整列配置したもの、（ｃ）は周方向にディンプルを疎密に整列配置した例を示す。
【図１７】図２のＡ部の拡大であり、本発明に係る整列ディンプル群の変形例を示す図である。（ａ）はディンプルを周方向にｓｉｎカーブに沿って配列したサブディンプル群を径方向に所定ピッチで配置したもの、(ｂ)はディンプルを径方向にｓｉｎカーブに沿って配列したサブディンプル群を周方向に所定ピッチで配置したものである。
【図１８】図２のＡ部の拡大であり、本発明に係る整列ディンプル群の他の実施例を示す図である。（ａ）はディンプルを円形に配列したサブディンプル群を整列配置したもの、（ｂ）は大きさの異なるディンプルを整列配置したもの、（ｃ）は形状の異なるディンプルを整列配置したものである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に図面を参照して、本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】
【００２７】
図１ないし図６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。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が、これに限定されることなく、例えば、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。なお、メカニカルシールを構成する摺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。【００２８】
図１は、メカニカルシール１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、回転軸９側にスリーブ２を介してこの回転軸９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３と、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摺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、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３と固定側密封環５との互いの摺動面Ｓにおいて、被密封流体が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の摺動面の幅が固定側密封環５の摺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。【００２９】
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。相対摺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摺動面には、ディンプルが配設される。【００３０】
本発明において、「ディンプル」とは、平坦な摺動面Ｓ（以下、「ランド部」と記す場合がある。）に囲まれ、摺動面Ｓよりへこんだ底部を有す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、くぼみの開口部の形状は円形、三角形、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円錐状、円錐台状、半円状、お椀状、または、方形など種々の形が包含される。ディンプルの開口部の直径は１μｍ〜３００μｍ、好ましくは５μｍ〜１００μｍ、深さは５０ｎｍ〜１００μｍ、好ましくは５００ｎｍ〜６０μｍである。【００３１】
摺動面に複数のディンプルを配置することにより、潤滑と密封という相反する機能を向上させることができる。ここで、潤滑機能及び密封機能を向上させるメカニズムは次のとおりである。【００３２】
相手側摺動面が相対移動すると、摺動面に形成されたディンプルの穴部には流体の粘性によって流体が吸い込まれ、穴部の上流側の部分では負圧、下流側の部分ではくさび効果によって正圧が発生する。その際、穴部の上流側の負圧部分では、液膜が破断され、キャビテーションが発生し、大きな負圧が打ち消される。その結果、ディンプル全体として正圧となり負荷能力が発生することで、摺動面Ｓが持ち上がる。摺動面Ｓが持ち上がると、相対摺動する２つの摺動面の間隙が大きくなり、摺動面Ｓに流体が流入して潤滑機能が得られる。【００３３】
また、ディンプルに吸い込まれた流体はディンプル内で昇圧してディンプルから吐き出される。すなわちディンプル内への流体の吸込みと、ディンプルから昇圧された流体の吐出しが連続して行われる。そしてディンプルが多数に配置されていると、摺動面の内周側に配置されたディンプルに吸い込み、そして吐き出された流体は、さらに外径側に配置されたディンプルに吸い込み、吐き出しが連続的に繰り返され、流体が徐々に内径側から外径側へ運ばれる密封機能が得られる。【００３４】
ランド部によって分離されたディンプルを近接して所定の形状を有するディンプル群とし構成すると、ディンプル群内を流れる流体は各ディンプルによる吸い込み、吐き出しが連続的に繰り返されるので、ディンプル群の形状に沿って流れる。すなわち、ディンプル群を構成するそれぞれのディンプルがランド部によって分離されていても、ディンプル群全体としてあたかも独立した流路として機能する（以下「疑似流路」と記す。）。本発明は、ディンプル一つ一つが有するポンピング作用及び流体潤滑作用と、疑似流路として機能するディンプル群が有する動圧機能を利用して、摺動部品の密封機能及び流体潤滑機能を向上させるものである。【００３５】
本実施例では、固定側密封環５の摺動面Ｓに複数のディンプルが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。【００３６】
図２に示すように、摺動面Ｓはランド部で区画された複数の領域１０を有し、各領域１０はディンプル群１１を備える。なお、図２において領域１０の個数は８個であるが、これに限らず１個以上であればよく、上限の個数は摺動面Ｓに配置できる範囲であれば特に限定されない。【００３７】
ディンプル群１１は、複数のディンプル１２の集合体であり、ディンプル群１１の外周縁は開口部１１ａを除きランド部Ｒによって区画され、ディンプル群１１の外周縁は湾曲した略矩形の帯状体に形成されている。具体的には、ディンプル群１１は、その一端に摺動面Ｓの被密封流体側周縁５ａ（外周面）に設けられた開口部１１ａ、開口部１１ａに連通して回転方向遅れ側の周方向に延設される帯状体１１ｃ、及び、ディンプル群１１の他端、すなわち帯状体１１ｃの端部にランド部Ｒによって閉塞される止端部１１ｅを備える。ディンプル群に配置されるディンプルの密度は３０％〜７０％、好ましくは４０％〜６０％である。なお、帯状体１１ｃの周方向長さは、帯状体の径方向幅より大きく、開口部１１ａの開口幅よりも大きく形成されている。【００３８】
図２に示す方向に相手摺動面が回転すると、ディンプル群１１は、被密封流体側周縁５ａに連通する開口部１１ａから被密封流体を取り込むことができる。このとき、ディンプル群１１内に取り込まれた流体は、各ディンプル１２による吸い込みと吐き出しを繰り返しながらディンプル群１１に沿って流れ、止端部１１ｅにおいて堰き止められ正圧が発生する。これにより、相対摺動する２つの摺動面の間隙が大きくなり、摺動面Ｓに潤滑性の流体が流入し、流体潤滑作用が得られる。このように、ディンプル群１１の各ディンプル１２はランド部Ｒによって分離されていても、流体はディンプル群１１に沿って流れ、止端部１１ｅで正圧発生するので、ディンプル群１１は正圧発生機能を有する疑似流路として機能する。【００３９】
従来、レイリーステップのような動圧発生機構を形成するためには溝を加工する必要があったが、本発明のディンプル群１１は溝加工の必要がない。ディンプル群１１は、ディンプル１２の一つ一つがポンピング作用及び流体潤滑作用を発揮するとともに、疑似流路として機能するディンプル群１１が全体として動圧発生機能を発揮するので、両者の相乗効果により潤滑性能及び密封性能を一層向上させることができる。また、ディンプル群を構成するディンプル一つ一つが流体を保持するので、流体潤滑膜が形成されにくい低速回転時においても摺動面が貧潤滑状態になるのを防止できる。【００４０】
また、図２において、ディンプル群１１の開口部１１ａは摺動面Ｓの被密封流体側周縁５ａ（外周面）に設けられていたが、これに限らず、ディンプル群は摺動面内に開口部を有していればよい。たとえば、図３に示すように、摺動面Ｓはランド部で区画された複数の領域２１０を有し、各領域２１０は流体導入部２１２及び流体導入部２１２に連通するディンプル群２１１を備えている。流体導入部２１２は、被密封流体側周縁５ａに開口部２１２ａ、及び、開口部２１２ａに連通するとともに浅溝からなる流体導入溝２１２ｂを有する。ディンプル群２１１は、その一端に流体導入部２１２に連通する開口部２１１ａ、及び、他端にランド部で囲まれた止端部２１１ｅを有する。浅溝からなる流体導入部２１２の流路断面積はディンプル群に比較して大きく形成できるので、流体導入部２１２は多くの流体を効率良く取り込むことができる。ディンプル群２１１は流体導入部２１２に連通する開口部２１１ａから効率良く被密封流体側の流体を取り込むことによって、流体潤滑機能をさらに向上させることができる。また、流体導入部２１２及びディンプル群から摺動面Ｓへ流体を供給することができるので、流体潤滑膜が形成されにくい低速回転時においても摺動面が貧潤滑状態になるのを防止できる。なお、浅溝は、深さ約１μｍから１ｍｍ程度、好ましくは深さ約１μｍから１００μｍ程度の溝であり、断面形状は矩形、半円、Ｖ字、Ｕ字等、流体を低抵抗で導入できる形状であればよい。【００４１】
さらに、図２において、ディンプル群１１の開口部１１ａは摺動面Ｓの被密封流体側周縁５ａ（外周面）に設けられていたが、これに限らず、摺動面Ｓの漏れ側周縁５ｂ（内周面）に開口部を設けてもよい。これにより、漏れ側に連通するディンプル群は、漏れ側から流体を吸込んで密封効果に優れたディンプル群として機能する。この場合においても、図３の流体導入部２１２を利用することができる。すなわち、漏れ側に連通する浅溝からなる流体導入部を設け、該流体導入部にディンプル群の開口部を連通させ、ディンプル群の密封効果及び流体潤滑効果を向上させることができる。【００４２】
図４は、実施例１の変形例である。摺動面Ｓはランド部で区画された領域２０を有し、各領域２０は、被密封流体側に配設されたディンプル群２１、漏れ側に配設されたディンプル群２２の２つの動圧発生機構を備えている。ディンプル群２１は、その一端に摺動面Ｓの被密封流体側周縁５ａ（外周面）に設けられた開口部２１ａ、開口部２１ａに連通して回転方向遅れ側の周方向に延設される帯状体２１ｃ、及び、ディンプル群２１の他端、すなわち帯状体２１ｃの端部にランド部Ｒによって閉塞される止端部２１ｅを備える。また、ディンプル群２２は、その一端に摺動面Ｓの漏れ側周縁５ｂに設けられた開口部２２ｂ、開口部２２ｂに連通して回転方向遅れ側の周方向に延設される帯状体２２ｃ、及び、ディンプル群２２の他端、すなわち帯状体２２ｃの端部にランド部Ｒによって閉塞される止端部２２ｅを備える。【００４３】
図４に示す方向に相手摺動面が回転すると、被密封流体側に配置したディンプル群２１は、開口部２１ａから被密封流体を吸込む。吸い込まれた被密封側流体は、ディンプル群２１の帯状体２１ｃに沿って流れ、止端部２１ｅにて堰き止められて、ディンプル群２１全体として正圧が発生して流体潤滑効果を発揮する。また、漏れ側に配置したディンプル群２２は、開口部２２ｂから漏れ側流体を吸込んで密封機能を発揮する。さらに、吸込まれた漏れ側流体は、ディンプル群２２の帯状体に沿って流れ、止端部２２ｅにて堰き止められて、ディンプル群２２全体として流体潤滑効果を発揮する。このように、被密封流体側と漏れ側のそれぞれにディンプル群２１、２２を配置することで、流体潤滑効果だけでなく、密封効果を一層向上することができる。【００４４】
図５は、実施例１のさらなる変形例である。図４の実施例は、被密封流体側にディンプル群２１と、漏れ側にディンプル群２２とが分離していたが、図５の実施例では、摺動面Ｓはランド部で区画された複数の領域４０を有し、各領域４０には一体に形成されるディンプル群４１を備える。すなわち、ディンプル群４１は、摺動面Ｓの被密封流体側に配設されるとともに、被密封流体側周縁５ａに設けられた開口部４１ａに連通し回転方向遅れ側に延設される帯状体４１ｃと、摺動面Ｓの漏れ側に配設されるとともに、漏れ側周縁５ｂに設けられた開口部４１ｂに連通し回転方向遅れ側に延設される帯状体４１ｅと、帯状体４１ｃの端部と帯状体４１ｅ端部を互いに連通させる接続部４１ｄを備えている。【００４５】
図５に示す方向に相手摺動面が回転すると、ディンプル群４１は、開口部４１ａ及び開口部４１ｂそれぞれから流体を吸込む。吸込まれた流体は帯状体４１ｃ、４１ｅに沿って流れ、接続部４１ｄにて合流して正圧を発生するので、摺動面Ｓの中央部においても確実に流体潤滑機能を発揮できる。また、接続部４１ｄを有するディンプル群４１は、径方向の全長に亘って摺動面Ｓへ流体を供給できるので、流体潤滑膜が形成されにくい低速回転時においても、摺動面Ｓが貧潤滑状態になるのを防止できる。【００４６】
図６は、実施例１のさらなる変形例である。図６の実施例では、摺動面Ｓはランド部で区画された複数の領域１４０を有し、各領域１４０はディンプル群１４１を備える。ディンプル群１４１は被密封流体側の開口部１４１ａと、開口部１４１ａから互いに逆方向に延設される一対の帯状体１４１ｃ及び１４１ｄと、帯状体１４１ｃ及び１４１ｄ体のそれぞれの端部を閉塞する止端部１４１ｅ、１４１ｆを備える。ディンプル群１４１は、帯状体１４１ｃ及び１４１ｄが開口部１４１ａを挟んで略対称に配置されるので、回転方向に関係なく開口部１４１ａから取り込まれた流体は、ディンプル群１４１内を流れて動圧を発生する。ディンプル群１４１は、回転方向に関係なく、ディンプル１２の一つ一つがポンピング作用及び流体潤滑作用を発揮するとともに、疑似流路として機能するディンプル群１４１が全体として動圧発生機能を発揮するので、両者の相乗効果により潤滑性能及び密封性能を一層向上させることができる。【００４７】
実施例１のディンプル群１１、２１、４１、１４１、２１１は、それぞれのディンプル１２がポンピング作用及び流体潤滑作用を発揮するとともに、ディンプル群１１、２１、４１、１４１、２１１全体として密封作用及び流体潤滑効果を発揮するので、両者の相乗効果によって、潤滑効果及び密封効果を一層向上させることができる。また、ディンプル群を構成する各ディンプルがランド部によって分離されていても、ディンプル群全体としてあたかも独立した流路として機能するので、従来のレイリーステップのように溝を加工することなく、小さなディンプル１２の集合体によって密封作用及び流体潤滑作用を発揮できる流路を容易に加工できる。さらに、ディンプル群を構成するディンプル一つ一つが流体を保持するので、流体潤滑膜が形成されにくい低速回転時においても摺動面が貧潤滑状態になるのを防止できる。【００４８】
図４ないし図６の実施例においても、図３の流体導入部２１２を利用して、ディンプル群の開口部を摺動面内に設けることができる。すなわち、被密封流体側又は漏れ側に連通する浅溝からなる流体導入部を設け、該流体導入部にディンプル群の開口部を連通させ、密封機能及び流体潤滑機能を向上させることができる。
【実施例２】
【００４９】
次に、実施例２に係る摺動部品につき、図７及び図８を参照して説明する。実施例１のディンプル群は正圧発生機構として機能する疑似流路であったが、実施例２のディンプル群は、負圧発生機構として機能する疑似流路を有する点で実施例１と異なる。尚、前記実施例に示される構成部分と同一構成部分に付いては同一符号を付して重複する説明を省略する。【００５０】
図７に示すように、摺動面Ｓはランド部で区画された複数の領域１５０を有し、各領域１５０はディンプル群１５１を備える。なお、図７において領域は８個であるが、これに限らず１個以上であればよく、上限の個数は摺動面Ｓに配置できる範囲であれば特に限定されない。【００５１】
ディンプル群１５１は、複数のディンプル１２の集合体であり、ディンプル群１５１の外周縁は開口部１５１ａを除きランド部Ｒによって区画され、ディンプル群１５１の外周縁は湾曲した略矩形の帯状体に形成されている。具体的には、ディンプル群１５１は、その一端に摺動面Ｓの被密封流体側周縁５ａ（外周面）に設けられた開口部１５１ａと、開口部１５１ａに連通して周方向（回転方向進み側）に延設される帯状体１５１ｃと、及び、ディンプル群１５１の他端、すなわち帯状体１５１ｃの端部にランド部Ｒによって閉塞される止端部１５１ｅを備える。また、帯状体１５１ｃは全体として漏れ側周縁５ｂに寄った位置に配置される。【００５２】
図７に示す方向に相手摺動面が回転すると、流体の粘性によって止端部１５１ｅ側からディンプル群１５１内に流れ込んだ流体はディンプル群１５１に沿って流れ、堰き止められることなく開口部１５１ａから開放されるため、ディンプル群１５１は全体として負圧となる。すなわち、ディンプル群１５１は、負圧発生機能を有する疑似流路として機能する。したがって、負圧発生機構を有するディンプル群１５１を漏れ側周縁５ｂ近傍に配置することにより、ディンプル群１５１内の負圧を利用して、漏れ側から摺動面Ｓに流体を吸込んで漏れを少なくできるので、密封効果を向上できる。【００５３】
図８は、実施例２の変形例である。摺動面Ｓはランド部で区画された複数の領域３０を有し、各領域３０は、被密封流体側に配置されたディンプル群３１と、漏れ側に配置されたディンプル群３２を有する。ディンプル群３１は被密封流体側周縁５ａに設けられた開口部３１ａと、開口部３１ａに連通して回転方向遅れ側に延設される帯状体３１ｃと、帯状体３１ｃの端部にランド部Ｒによって閉塞された止端部３１ｅとを備える。また、ディンプル群３２は被密封流体側周縁５ａに設けられた開口部３２ａと、開口部３２ａに連通するとともに帯状体３１ｃと逆方向（回転方向進み側）に延設される帯状体３２ｃと、帯状体３２ｃの端部にランド部Ｒによって閉塞された止端部３２ｅとを備える。【００５４】
図８に示す方向に相手摺動面が回転すると、ディンプル群３１は、開口部３１ａから流れ込んだ流体がディンプル群３１に沿って流れ、止端部３１ｅにて堰き止められて正圧が発生する疑似流路として機能し、流体潤滑効果を発揮する。一方ディンプル群３２は、流体の粘性によって止端部３２ｅ側からディンプル群３２内に流れ込んだ流体が堰き止められることなく開口部３２ａから開放されるため、ディンプル群３２は全体として負圧を発生する疑似流路として機能し、漏れ側から摺動面Ｓへ流体を吸い込んで密封作用を発揮する。【００５５】
このように、摺動面Ｓの被密封流体側に正圧発生機構としてのディンプル群３１、漏れ側に負圧発生機構としてのディンプル群３２を配置することで、流体潤滑性能と密封機の相異なる性能を向上させることができる。さらに、従来のレイリーステップのように溝を加工することなく、小さなディンプル１２の集合体によって正圧発生機能、負圧発生機能を有する疑似流路を容易に構成できる。【００５６】
図７及び図８の実施例においても、図３の流体導入部を利用して、ディンプル群の開口部を摺動面内に設けることができる。すなわち、被密封流体側又は漏れ側に連通する浅溝からなる流体導入部を設け、該流体導入部にディンプル群の開口部を連通させ、密封機能及び流体潤滑機能を向上させることができる。
【実施例３】
【００５７】
次に、実施例３に係る摺動部品につき、図９及び図１０を参照して説明する。実施例１及び実施例２のディンプル群のみによって構成したが、実施例３に係る摺動部品は、ディンプル群からなる疑似流路と、浅溝からなる流路とを備える。尚、前記実施例に示される構成部分と同一構成部分に付いては同一符号を付して重複する説明を省略する。【００５８】
図９に示すように、摺動面Ｓはランド部で区画された複数の領域８０を有する。各領域８０は、被密封流体側に配設され、疑似流路として機能するディンプル群８１と、漏れ側に配設される浅溝からなる動圧発生溝９１と、からなる動圧発生機構溝９２を備えている。ディンプル群８１は、その一端に摺動面Ｓの被密封流体側周縁５ａ（外周面）に設けられた開口部８１ａ、開口部８１ａに連通して回転方向遅れ側の周方向に延設される帯状体８１ｃと、及び、ディンプル群８１の他端、すなわち帯状体８１ｃの端部にランド部Ｒによって閉塞された止端部８１ｅとを備える。また、動圧発生溝９１は、その一端に漏れ側周縁５ｂに設けられた開口部９１ｂに連通するとともに浅溝からなる流体導入溝９１ｄ、流体導入溝９１ｄに連通し、帯状体８１ｃと同じ方向に延設されるとともに浅溝からなる溝部９１ｃ、及び、動圧発生溝９１の他端、すなわち溝部９１ｃの端部にランド部Ｒによって閉塞された止端部９１ｅとを備える。なお、ディンプル群８１と動圧発生溝９１との間には全周に亘ってランド部Ｒが設けられ、ディンプル群８１と動圧発生溝９１はランド部Ｒによって分離されている。これにより停止時においても密封性を確保することができる。【００５９】
図９に示す方向に相手摺動面が回転すると、動圧発生溝９１は開口部９１ｂから効率良く流体を取り込む。動圧発生溝９１内に取り込まれた流体は、溝部９１ｃを周方向に移動して止端部９１ｅにおいて堰き止められ正圧が発生する。これにより相対摺動する２つの摺動面の間隙が拡がって摺動面Ｓに流体が流入し、流体潤滑作用が得られる。また、ディンプル群８１も開口部８１ａから取り込まれた流体は帯状体８１ｃに沿って流れ、止端部８１ｅにて堰き止められて昇圧して、流体潤滑作用を発揮する。さらに、浅溝からなる動圧発生溝９１の流路断面積は大きいので、動圧発生溝９１を流れる流量はディンプル群８１を流れる流量より多くなる。動圧発生溝９１にて昇圧して流体はディンプル群８１に対しても供給され、ディンプル群８１全体の流体潤滑機能はさらに向上する。これにより、動圧発生溝９１及びディンプル群８１によって発生する正圧によって流体潤滑作用を一層向上させることができるとともに、流体潤滑膜が形成されにくい低速回転時においても、貧潤滑状態となるのを防止できる。【００６０】
図９の実施例においては、ディンプル群８１と動圧発生溝９１は、ランド部Ｒによって全周に亘って分離されることにより、停止時における密封性を確保していた。これに対し、図１０の実施例は、摺動面Ｓはランド部で区画された領域２３０を備え、各領域２３０は、被密封流体側に配設され、疑似流路として機能するディンプル群２３１と、漏れ側に配設される浅溝からなる動圧発生溝２４１と、からなる動圧発生機構溝２４２を備える。ディンプル群２３１と動圧発生溝２４１の間にはランド部Ｒはなく、ディンプル群２３１と動圧発生溝２４１は連通している。【００６１】
図１０に示す方向に相手摺動面が回転すると、動圧発生溝２４１は開口部２４１ｂから溝部２４１ｃ内に取り込まれた流体は、周方向に移動して止端部２４１ｅにおいて堰き止められ正圧が発生し、流体潤滑作用が得られる。また、ディンプル群２３１も開口部２３１ａから取り込まれた流体は帯状体２３１ｃに沿って流れ、止端部２３１ｅにて堰き止められて昇圧して、流体潤滑作用を発揮する。ここで、浅溝からなる動圧発生溝２４１の流路断面積は、ディンプル群２３１の流路断面積よりも大きいので、動圧発生溝２４１の開口部２４１ｂから取り込まれる流体量はディンプル群２３１の開口部２３１ａから取り込まれる流体量より多い。したがって、ディンプル群２３１と動圧発生溝２４１とが連通していても、被密封流体側の開口部２３１ａから漏れ側開口部２４１ｂへ流体が漏れ側へ流れることを防止できる。【００６２】
また、停止中においては、回転側密封環３の摺動面Ｓと固定側密封環５の摺動面Ｓが密着するので、ディンプル群２３１を構成する各ディンプル１２間の流れは、ディンプル１２を囲むランド部Ｒによって遮断される。すなわち、ディンプル群２３１と動圧発生溝２４１とが連通していても、停止中においてはディンプル群２３１内の流れは遮断されるので、被密封流体側の流体が漏れ側へ流れる停止漏れを防止できる。本発明のディンプル群は、回転側密封環３と固定側密封環５が相対摺動しているときは流体をディンプル群の形状に沿って流すことができ、停止中はディンプル群内の流れを遮断できる疑似流路である。
【実施例４】
【００６３】
次に、実施例４に係る摺動部品につき、図１１を参照して説明する。実施例４は実施例３と同じくディンプル群からなる疑似流路と、浅溝からなる動圧発生溝とからなる動圧発生機構を備える。尚、前記実施例に示される構成部分と同一構成部分に付いては同一符号を付して重複する説明を省略する。【００６４】
図１１に示すように、摺動面Ｓはランド部で区画された複数の領域１００を有する。各領域１００は、流体導入溝１０３、ディンプル群１０１及び島状溝部１０２を有する動圧発生機構１０４を備える。流体導入溝１０３は漏れ側周縁に開口する開口部１０３ｂを有して漏れ側に連通している。ディンプル群１０１は、その一端が流体導入溝１０３に連通して回転方向遅れ側に延設される帯状体１０１ｃ、及び、ディンプル群１０１の他端、すなわち帯状体１０１ｃの端部にランド部Ｒによって閉塞される止端部１０１ｅを備える。島状溝部１０２はディンプル群１０１に囲まれ島状になっている。また、動圧発生機構１０４は開口部１０３ｂを除きランド部Ｒによって囲まれている。【００６５】
図１１に示す方向に相手摺動面が回転すると、浅溝からなる流体導入溝１０３は開口部１０３ａから効率良く流体を取り込む。流体導入溝１０３内に取り込まれた流体はディンプル群１０１及び島状溝部１０２内に供給されるので、流体潤滑膜が形成されにくい低速回転時においても摺動面Ｓが貧潤滑状態になるのを防止できる。また、ディンプル群１０１及び島状溝部１０２内を流れる流体は止端部１０１ｅ、１０２ｅにおいて堰き止められ正圧が発生する。これにより相対摺動する２つの摺動面の間隙が大きくなり流体潤滑効果が得られる。
【実施例５】
【００６６】
次に、実施例５に係る摺動部品につき、図１２及び図１３を参照して説明する。実施例１から実施例４のディンプル群は略矩形状に形成されていた。これに対し、矩形状のディンプル群に換えて、さらに効率良く密封効果及び流体潤滑効果を発揮する疑似流路に構成するものである。具体的には、複数のディンプル１２をヘリングボーン形状の疑似流路に構成した点で前記実施例と異なる。尚、前記実施例に示される構成部分と同一構成部分に付いては同一符号を付して重複する説明を省略する。【００６７】
図１２に示すように、摺動面Ｓはランド部で区画された複数の領域５０を有し、各領域５０にはヘリングボーン形状のディンプル群５１が配設されている。なお、図１２において領域は１８個であるが、これに限らず１個以上であればよく、上限の個数は摺動面Ｓに配置できる範囲であれば特に限定されない。【００６８】
ディンプル群５１は、複数のディンプル１２の集合体によってヘリングボーン形状に構成したものであり、ディンプル群５１は、被密封流体側周縁５ａの開口部５１ａに連通し、摺動面中央に向かって傾斜して延設される帯状体５１ｃと、漏れ側周縁５ｂの開口部５１ｂに連通し摺動面中央に向かって傾斜して延設される帯状体５１ｄとが摺動面の略中央の合流部５１ｆで合流している。また、ディンプル群５１は開口部５１ａ、５１ｂ除きランド部Ｒによって区画されている。帯状体５１ｃ、５１ｄは、径方向軸に対して傾斜して回転方向遅れ側に延設されるので、低抵抗で流体を取り込むことができる。【００６９】
図１２に示す方向に相手摺動面が回転すると、ディンプル群５１は、帯状体５１ｃが開口部５１ａから被密封流体側から流体を効率良く取り込み、さらに、帯状体５１ｄが開口部５１ｂから漏れ側から流体を効率良く吸込む。そしてディンプル群５１内に流れ込んだ流体は帯状体５１ｃ、５１ｄに沿って流れ、合流部５１ｆにて合流して正圧が発生して流体潤滑効果を発揮するとともに、帯状体５１ｄは漏れ側から流体を吸込んで密封効果を発揮する。このように、ディンプル群５１を構成する各ディンプル１２が有する流体潤滑作用及びポンピング作用と、ヘリングボーン形状に構成されたディンプル群５１全体として発生する流体潤滑効果及び密封効果との相乗効果により、流体潤滑効果及び密封効果を一層向上させることができる。また、摺動面Ｓの径方向の全長に亘って形成されたディンプル群５１によって、流体潤滑膜が形成されにくい低速回転時においても摺動面Ｓが貧潤滑状態になるのを防止できる。【００７０】
図１３は図１２の変形例を示す。図１３(ａ)のディンプル群６１は、複数のディンプル１２の集合体をヘリングボーン形状の疑似流路に構成した、変形例である。ヘリングボーン形状のディンプル群６１は、帯状体６１ｃが開口部６１ａによって被密封流体側に連通し、一方、帯状体６１ｄは止端部６１ｅによって閉塞され、帯状体６１ｃと帯状体６１ｄが摺動面Ｓの略中央の合流部６１ｆで合流している。相手摺動面が回転すると、開口部６１ａから流れ込んだ被密封流体側の流体は帯状体６１ｃに沿って流れ、一方、止端部６１ｅの周囲から流れ込んだ流体は帯状体６１ｄに沿って流れ、合流部６１ｆにて合流して正圧が発生して流体潤滑作用を発揮する。ディンプル群６１は、帯状体６１ｃが開口部６１ａから被密封流体側の流体を多く取り込んで正圧を発生するので、流体潤滑作用に優れたディンプル群として機能する。【００７１】
一方、図１３(ｂ)のディンプル群７１は、複数のディンプル１２の集合体をヘリングボーン形状の疑似流路に構成した、さらなる変形例である。ヘリングボーン形状のディンプル群７１は、被密封流体側に配設された帯状体７１ｃが止端部７１ｅによって閉塞され、一方、漏れ側に配設された帯状体７１ｄは開口部７１ｂによって漏れ側周縁５ｂに連通し、帯状体７１ｃと帯状体７１ｄが摺動面Ｓの略中央の合流部７１ｆで合流している。相手摺動面が回転すると、開口部７１ｂから流れ込んだ漏れ側の流体は帯状体７１ｄに沿って流れ、一方、止端部７１ｅの周囲から流れ込んだ流体は帯状体７１ｃに沿って流れ、合流部７１ｆにて合流して正圧が発生して流体潤滑作用を発揮する。ディンプル群７１は、帯状体７１ｄが開口部７１ｂから漏れ側の流体を多く吸込むので密封機能に優れたディンプル群として機能する。
【実施例６】
【００７２】
次に、実施例６に係る摺動部品につき、図１４を参照して説明する。実施例６のディンプル群の形状は、複数のディンプル１２の集合体をスパイラル状の疑似流路に構成したものである。さらに、複数のディンプル１２を半楕円の島状に構成した点で前記実施例と異なる。尚、前記実施例に示される構成部分と同一構成部分に付いては同一符号を付して重複する説明を省略する。【００７３】
図１４(ａ)に示すように、ランド部で区画された摺動面の各領域（２０度分）には、複数のディンプル１２をスパイラル状に配置したディンプル群１６１を備える。ディンプル群１６１は、被密封流体側周縁５ａに開口する開口部１６１ａと、漏れ側周縁５ｂに開口する開口部１６１ｂと、開口部１６１ａと開口部１６１ｂとを連通するスパイラル状の帯状体１６１ｃとを備える。ディンプル群１６１は回転方向遅れ側に傾斜して設けられているので、開口部１６１ａから漏れ側流体を効率良く吸込み、吸込まれた流体は帯状体１６１ｃに沿って流れ、遠心力によって昇圧するので、帯状体１６１ｃのほぼ全長に亘って正圧の流体を摺動面に供給して、流体潤滑効果及び密封効果を発揮する。また、摺動面Ｓの径方向の全長に亘って形成されたディンプル群１６１によって、流体潤滑膜が形成されにくい低速回転時においても摺動面Ｓが貧潤滑状態になるのを防止できる。【００７４】
また、図１４(ｂ)に示すように、漏れ側周縁５ｂに設けられた開口部１７１ｂと、開口部１７１ｂに連通するスパイラル状の帯状体１７１ｃの端部を止端部１７１ｅによって閉塞してもよい。ディンプル群１７１は、開口部１７１ｂから吸込まれた流体が、遠心力により帯状体１７１ｃに沿って昇圧して、止端部１７１ｅにて堰き止められて正圧を発生し、１７１ｃのほぼ全長に亘って正圧の流体を摺動面に供給して、流体潤滑効果を発揮する。図１４（ａ）のディンプル群１６１は漏れ側から被密封流体側に流体を積極的に送り込むのに対し、図１４(ｂ)のディンプル群１７１は漏れ側から被密封流体側へ送り込む流体量は少ない。このため、ディンプル群１７１は、流体潤滑効果及び密封効果を発揮しつつ、漏れ側流体から被密封流体側への流体の流れを制限することができる。【００７５】
また、図１４（ｃ）に示すように、被密封流体側周縁５ａに開口する開口部１８１ａを有するディンプル群１８１を被密封流体側に配置し、漏れ側周縁５ｂに開口する開口部１９１ｂを有するディンプル群１９１を漏れ側に配置してもよい。被密封流体側周縁５ａに連通するディンプル群１８１は被密封流体側から流体を取り込んで流体潤滑機能を発揮し、漏れ側周縁５ｂに連通するディンプル群１９１は漏れ側から摺動面Ｓに流体を吸込んで密封機能を発揮する。したがって、ディンプル群１８１よりディンプル群１９１の割合を多くすれば、密封機能に優れた摺動部品とすることができ、ディンプル群１９１よりディンプル群１８１の割合を多くすれば、流体潤滑機能に優れた摺動部品とすることができる。
【実施例７】
【００７６】
次に、実施例７に係る摺動部品につき、図１５を参照して説明する。実施例１ないし実施例６に係る摺動部品は、被密封流体側から漏れ側へ径方向に漏洩する流体を制限するものであったが、実施例７に係る摺動部品は、被密封流体側から漏れ側へ摺動面の軸方向に漏洩する流体を制限するものである。【００７７】
図１５に示すように、摺動部品１２０は、回転軸９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筒状の回転側密封環１２３と、ハウジング４に非回転状態で設けられた他方の摺動部品である円筒状の固定側密封環１２５と、を備え、摺動面Ｓ同士で相対摺動して、摺動面の軸方向に漏洩する流体を制限するものである。図１５において、回転側密封環１２３の右側が被密封流体側、左側が漏れ側であり、回転側密封環１２３は矢印に示す回転する場合について説明する。【００７８】
回転側密封環１２４の摺動面Ｓは、正圧を発生するディンプル群１２１と、ディンプル群１２１より漏れ側に配置された負圧を発生するディンプル群１２２が設けられている。ディンプル群１２１は、被密封流体側周縁１２３ａに設けられた開口部１２１ａと、開口部１２１ａに連通して回転方向遅れ側に延設される帯状体１２１ｃと、帯状体１２１ｃの止端部１２１ｅにランド部Ｒによって閉塞される止端部１２１ｅを有する。ディンプル群１２２は、被密封流体側周縁１２３ａに設けられた開口部１２２ａと、開口部１２２ａに連通して回転方向進み側に延設される帯状体１２２ｃと、帯状体１２１ｃの端部にランド部によって閉塞された止端部１２２ｅを有する。【００７９】
図１５に示す方向に回転すると、開口部１２１ａから取り込まれた被密封流体は帯状体１２１ｃに沿って流れ、止端部１２１ｅにて堰き止められて正圧を発生する。ディンプル群１２１は、被密封側流体から流体を取り込んで正圧を発生する疑似流路として機能し、流体潤滑機能を発揮する。一方、止端部１２２ｅの周囲から取り込まれた流体は帯状体１２２ｃに沿って流れ、開口部１２２ａから開放され、ディンプル群１２２全体として負圧となる。これにより、ディンプル群１２２全体として、漏れ側から摺動面Ｓに流体を吸込んで密封機能を発揮する疑似流路として機能する。ディンプル群１２１及びディンプル群１２２は、摺動面Ｓを軸方向に漏洩する流体に対しても、流体潤滑効果及び密封効果に優れた摺動部品とすることができる。【００８０】
つぎに、本発明に係るディンプル群を構成するディンプル１２の配列について説明する。本発明係るディンプル群に適用できるディンプル１２の配列としては、ディンプル１２を所定の規則に基づいて整列させたサブディンプル群を所定ピッチで配置して構成した整列ディンプル群と、整列ディンプル群以外のもので、ディンプルをランダムに配列して構成したランダムディンプル群と、整列ディンプル群とランダムディンプル群とを組み合わせたものがある。以下、整列ディンプルについて説明する。【００８１】
図１６に整列ディンプルの例を示す。図１６（ａ）の整列ディンプル２０１は、径方向軸ｒに沿って一定の間隔でディンプル１２を配列したサブディンプル群２０１ａを周方向に一定のピッチで配列して構成したものである。図１６（ｂ）の整列ディンプル２０２は、ディンプル１２を径方向軸ｒに沿って内径側から外径側に向かって一定割合で間隔が広くなるように配列したサブディンプル群２０２ａを周方向に一定のピッチで配列して構成したものである。図１６（ｃ）の整列ディンプル群２０３は、径方向軸に沿って一定の間隔でディンプル１２を配列したサブディンプル群２０３ａを周方向に疎密に配列して構成したものである。【００８２】
このように、整列ディンプルとは、極座標軸の一方に沿って所定の規則で配列して構成されるサブディンプル群を、他方の軸に沿って所定のピッチで配列したものである。また、図１６（ａ）から図１６（ｃ）において千鳥配列したものであってもよい。さらに、座標軸は、極座標に限らず直交座標でもよい。【００８３】
図１７に整列ディンプルの他の実施例を示す。図１７（ａ）の整列ディンプル２０４は、sinθの関数に基づいて周方向に配列したサブディンプル群２０４ａを径方向軸に沿って所定ピッチで配列したものである。図１７（ｂ）の整列ディンプル２０５は、sinθの関数に基づいて径方向に配列したサブディンプル群２０５ａを周方向軸に沿って所定ピッチで配列したものである。【００８４】
ここで、関数は三角関数のような周期関数に限らない。たとえば、のこぎり波、矩形波のような周期関数でもよい。また、関数は周期関数に限らず１次関数、２次関数、Ｎ次関数、指数関数等の非周期関数に基づいて配列したサブディンプルを所定ピッチずらして配置してもよいし、周期関数同志を重ね合わせたもの、周期関数と非周期関数を組み合わせたものでもよい。【００８５】
図１８に整列ディンプルの他の実施例を示す。図１８(ａ)の整列ディンプル群２５０は、ディンプル１２を円形に配置したサブディンプル群２５１を所定ピッチで配置したものである。この場合、ディンプル１２を円形に限らず、矩形、三角形、他の多角形に配置して、所定ピッチで配置してもよい。図１８（ｂ）の整列ディンプル群２６０は、大きさの異なるディンプル２６１、ディンプル２６２を所定ピッチで組み合わせて配置したものである。図１８（ｃ）の整列ディンプル群２７０は、形状の異なる三角ディンプル２７１と円形ディンプル２７２を所定ピッチで組み合わせて配置したものである。すなわち、整列ディンプル群は、ディンプル１２を所定の規則に基づいて整列させたサブディンプル群を所定ピッチで配置したものである。なお、図１６から図１８の整列ディンプル群は図２のＡ部の拡大として示したが、図３から図１５のディンプル群に適用できることは云うまでもない。【００８６】
また、本発明係るディンプル群に適用できるディンプル１２の配列として、整列ディンプル群以外のもので、ディンプルをランダムに配列して構成したランダムディンプル群がある。ランダムディンプル群は、特に規則性なくディンプル１２をランダムに配列したディンプルの集合体である。【００８７】
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。【００８８】
例えば、上記実施例１ないし実施例４において、摺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）として説明しているが、本発明はこれに限定されることなく、摺動部品の外周側を低圧流体側（漏れ側）、内周側を高圧流体側（被密封流体側）の場合にも適用可能である。
【符号の説明】
【００８９】
１              メカニカルシール
３              回転側密封環
４              ハウジング
５              固定側密封環
５ａ            被密封流体側周縁（外周面）
５ｂ            漏れ側周縁（内周面）
１０            領域
１１            ディンプル群
１１ａ          開口部
１１ｃ          帯状体
１１ｅ          止端部
１２            ディンプル
２０            領域
２１            ディンプル群
２１ａ          開口部
２１ｃ          帯状体
２１ｅ          止端部
２２            ディンプル群
２２ｂ          開口部
２２ｃ          帯状体
２２ｅ          止端部
３０            領域
３１            ディンプル群
３１ａ          開口部
３１ｃ          帯状体
３１ｅ          止端部
３２            ディンプル群
３２ａ          開口部
３２ｃ          帯状体
３２ｅ          止端部
４１            ディンプル群
４１ａ          開口部
４１ｂ          開口部
４１ｃ          帯状体
４１ｄ          接続部
４１ｅ          帯状体
５０            領域
５１            ディンプル群
５１ａ          開口部
５１ｂ          開口部
５１ｃ          帯状体
５１ｄ          帯状体
５１ｆ          合流部
６１            ディンプル群
６１ａ          開口部
６１ｃ          帯状体
６１ｄ          帯状体
６１ｅ          止端部
６１ｆ          合流部
６７ｃ          帯状体
７１            ディンプル群
７１ｂ          開口部
７１ｃ          帯状体
７１ｄ          帯状体
７１ｅ          止端部
７１ｆ          合流部
８０            領域
８１            ディンプル群
８１ａ          開口部
８１ｃ          帯状体
８１ｅ          止端部
９１            動圧発生溝
９１ｂ          開口部
９１ｃ          溝部
９１ｅ          止端部
９２            動圧発生機構溝
１００          領域
１０１    ディンプル群
１０１ｅ        止端部
１０２          島状溝部
１０２ｅ        止端部
１０３          流体導入部
１０３ａ        開口部
１０３ｂ        開口部
１０４          動圧発生機構
１１１ａ        開口部
１２０          摺動部品
１２１          ディンプル群
１２１ａ        開口部
１２１ｃ        帯状体
１２１ｅ        止端部
１２２          ディンプル群
１２２ａ        開口部
１２２ｃ        帯状体
１２２ｅ        止端部
１２３          回転側密封環
１２３ａ        被密封流体側周縁（被密封流体側端面）
１２３ｂ        漏れ側周縁（漏れ側端面）
１２４          回転側密封環
１２５          固定側密封環
１４１          ディンプル群
１４１ａ        開口部
１４１ｃ        帯状体
１４１ｅ        止端部
１４１ｆ        止端部
１５０          領域
１５１          ディンプル群
１５１ａ        開口部
１５１ｃ        帯状体
１５１ｅ        止端部
１６１          ディンプル群
１６１ａ        開口部
１６１ｂ        開口部
１６１ｃ        帯状体
１７１          ディンプル群
１７１ｂ        開口部
１７１ｃ        帯状体
１７１ｅ        止端部
１８１          ディンプル群
１８１ａ        開口部
１９１          ディンプル群
１９１ｂ        開口部
２０１          整列ディンプル
２０１ａ        サブディンプル群
２０２          整列ディンプル
２０２ａ        サブディンプル群
２０３          整列ディンプル群
２０３ａ        サブディンプル群
２０４          整列ディンプル
２０４ａ        サブディンプル群
２０５          整列ディンプル
２０５ａ        サブディンプル群
２５１          サブディンプル群
２１１          ディンプル群
２１２          流体導入部
２３１          ディンプル群
２４１          動圧発生溝
２４２          動圧発生機構
２５０          整列ディンプル群
２５１          サブディンプル群
２６０          整列ディンプル群
２６１          ディンプル
２６２          ディンプル
２７０          整列ディンプル群
２７１          三角ディンプル
２７２          円形ディンプル
Ｒ              ランド部
Ｓ              摺動面
ｒ              径方向軸
【図１】
2019069887.tif 000003
【図２】
2019069887.tif 000004
【図３】
2019069887.tif 000005
【図４】
2019069887.tif 000006
【図５】
2019069887.tif 000007
【図６】
2019069887.tif 000008
【図７】
2019069887.tif 000009
【図８】
2019069887.tif 000010
【図９】
2019069887.tif 000011
【図１０】
2019069887.tif 000012
【図１１】
2019069887.tif 000013
【図１２】
2019069887.tif 000014
【図１３】
2019069887.tif 000015
【図１４】
2019069887.tif 000016
【図１５】
2019069887.tif 000017
【図１６】
2019069887.tif 000018
【図１７】
2019069887.tif 000019
【図１８】
2019069887.tif 000020
【国際調査報告】
2019069887.tif 000021
2019069887.tif 000022
2019069887.tif 000023