(57)【要約】【課題】軸シール装置の密封特性を向上できる軸シール装置を提供することを目的とする。【解決手段】実施の形態による軸シール装置１０は、回転軸４の径方向外側に周方向に配置されるとともに、高圧油５が供給される環状のシールケーシング２０と、シールケーシング２０に保持される一対のシールリング３０と、を備えている。このうち一対のシールリング３０は、各々が回転軸４の外周面６に対向する内周面３２を有するとともに、回転軸４の軸方向に高圧油５が通るリング間隙３１を介して並設されている。この一対のシールリング３０の各々は、内周面３２に開口するとともに周方向に延びるポケット溝３４を有している。【選択図】図２
2018029449.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸の径方向外側に周方向に配置されるとともに、密封油が供給される環状のシールケーシングと、
前記シールケーシングに保持され、各々が前記回転軸の外周面に対向する内周面を有するとともに、前記回転軸の軸方向に、前記密封油が通るリング間隙を介して並設された一対のシールリングと、を備え、
前記一対のシールリングの各々は、前記内周面に開口するとともに周方向に延びる第１溝を有することを特徴とする軸シール装置。
【請求項２】
前記シールリングは、前記第１溝に、前記シールケーシングに供給された前記密封油を導入する導入部を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の軸シール装置。
【請求項３】
前記導入部は、前記内周面に設けられた第２溝であって、前記第１溝のうち前記回転軸の回転方向とは反対側の端部に、前記リング間隙から前記密封油を導入する第２溝を含んでいることを特徴とする請求項２に記載の軸シール装置。
【請求項４】
前記シールリングの前記内周面に、周方向に複数の前記第１溝が離間して設けられ、一の前記第１溝と、当該第１溝に前記回転方向の側で隣り合う前記第２溝とは離間して設けられ、
前記第２溝の周方向ピッチをＬ、前記第１溝の周方向の長さをＬ１、前記第２溝の周方向の長さをＬ２としたときに、
０．４５≦Ｌ１／（Ｌ−Ｌ２）≦０．８５
を満たしていることを特徴とする請求項３に記載の軸シール装置。
【請求項５】
前記第２溝の周方向ピッチをＬ、前記第２溝の周方向の長さをＬ２としたときに、
２．５≦（Ｌ−Ｌ２）／Ｂ≦６．５
を満たしていることを特徴とする請求項４に記載の軸シール装置。
【請求項６】
前記第１溝の幅をＢ１、前記第２溝の幅をＢ２、前記第１溝の周方向の長さをＬ１、前記第２溝の周方向の長さをＬ２、前記第１溝の底面から前記回転軸の前記外周面までの距離をＨ１、前記第２溝の底面から前記外周面までの距離をＨ２としたときに、
Ｂ１×Ｌ１×Ｈ１≦Ｂ２×Ｌ２×Ｈ２
を満たしていることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか一項に記載の軸シール装置。
【請求項７】
前記シールリングの前記内周面から前記回転軸の前記外周面までの距離をＨ、前記第１溝の底面から前記外周面までの距離をＨ１としたときに、
３≦Ｈ１／Ｈ≦４
を満たしていることを特徴とする請求項３乃至６のいずれか一項に記載の軸シール装置。
【請求項８】
前記シールケーシングは、被摺動面を含み、
前記シールリングは、前記シールケーシングの前記被摺動面に対して径方向に摺動可能な摺動面と、前記摺動面に延びる油供給孔と、を備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の軸シール装置。
【請求項９】
前記被摺動面に、前記油供給孔から前記密封油が供給される環状溝が設けられていることを特徴とする請求項８に記載の軸シール装置。
【請求項１０】
前記第１溝の底面は、前記回転軸の回転方向に向かうにつれて径方向外側に傾斜していることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の軸シール装置。
【請求項１１】
前記シールリングの前記内周面の幅をＢ、前記第１溝の幅をＢ１としたときに、
０．２５≦Ｂ１／Ｂ≦０．３５
を満たしていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の軸シール装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の軸シール装置と、
前記回転軸と、
前記軸シール装置を保持するケーシングと、を備えたことを特徴とする回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施の形態は、軸シール装置および回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、タービン発電機などの回転電機内には水素ガスが封入され、封入された水素ガスが冷却用ガスとして回転子（回転軸）と固定子とを冷却している。この回転電機は、水素ガスが回転電機外に漏洩することを防止するために、軸シール装置を備えている。
【０００３】
図３２に示すように、軸シール装置１００は、回転軸１０１の外周側に設けられた一対のシールリング１０２と、シールケーシング１０３とを備えている。このうち、各シールリング１０２は上下に２分割されており、上下の分割面を図示しないボルトで締付けることにより環状のリングとなっている。各シールリング１０２はシールケーシング１０３内に収納され、上側と下側で別々に設けられたコイルスプリング１０４から付勢力を受けている。上側のコイルスプリング１０４により与えられる付勢力と、下側のコイルスプリング１０４により与えられる付勢力とは異なっている。一般的に下側のコイルスプリング１０４により与えられる付勢力の方が大きく、シールリング１０２の重量を支持し得るように設定されている。
【０００４】
回転電機の運転時、この軸シール装置１００のシールケーシング１０３内には、高圧油１０５（密封油）が供給され、供給された高圧油１０５によって、シールリング１０２と回転軸１０１との間のシール間隙１０６に高圧油１０５が満たされて油膜が形成される。このような油膜を形成するために、高圧油１０５は、回転電機内の水素ガス圧力よりも０．０５ＭＰａ程度大きくなるように加圧されており、この高圧油１０５の油膜によって水素ガスの漏洩を防止し、水素ガスを密封している。
【０００５】
このようなシール構造は、フローティング型シール構造とも呼ばれている。フローティング型シール構造では、回転軸の回転に起因する軸受反力等により、回転軸がシールリングに対して偏心する場合がある。この場合、シールリングと回転軸との間のシール間隙に形成される油膜内で発生する動圧により、シールリングが径方向に移動し、回転軸とシールリングとが同芯状態となるように自動的に調芯される。
【０００６】
ところで、フローティング型シール構造では、シールリング１０２は、図３２に示すように、コイルスプリング１０４により与えられる付勢力と、供給される高圧油１０５により与えられる供給圧力との合力を受けている。より具体的には、シールリングは、回転軸１０１の軸方向の合力Ｆｘと、径方向の合力Ｆｙとを受けている。このうち軸方向の合力Ｆｘにより、各シールリング１０２が回転軸１０１の軸方向に押圧され、シールリング１０２がシールケーシング１０３に当接する。このことにより、回転軸１０１とシールリング１０２とが自動調芯する場合、シールリング１０２はシールケーシング１０３と摺動しながら、シールリング１０２が径方向に移動する。このとき、シールリング１０２の摺動面とシールケーシング１０３の被摺動面とに、局所的な温度上昇や焼付きが生じる可能性がある。このことに対処するため、シールリング１０２の内周面に螺旋形状などの溝を設けて動圧効果を高める構造や、シールケーシング１０３の被摺動面に摩擦係数が小さい材料をコーティングして摩擦力を小さくする構造等が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平７−７５２９１号公報
【特許文献２】特開平１０−１４１５８号公報
【特許文献３】特開平６−１９３７４３号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】佐野貴彦、外５名、「タービン発電機水素シール部を要因としたラビング振動抑制技術」、日本機械学会論文集（Ｃ編）、２０１０年７月、第７６巻、第７６７号、ｐ１６５５−１６６１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、一般的な軸シール装置は、回転電機の大容量化に伴い、封入される水素ガスが高圧化している。このため、シールケーシング内に供給される高圧油も高圧化される傾向にある。このことにより、シールリングをシールケーシングに押圧する力が強まり、シールリングの摺動面とシールケーシングの被摺動面との間に生じる摩擦力は増大する傾向にある。このため、この摩擦力によって、シールリングの径方向の移動が抑制され、自動調芯機能が低下し得る。この場合、局所的な温度上昇や焼付きが生じ、冷却用ガスの密封性が低下する可能性がある。
【００１０】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、軸シール装置の密封特性を向上できる軸シール装置および回転電機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】
【００１１】
実施の形態による軸シール装置は、回転軸の径方向外側に周方向に配置されるとともに、密封油が供給される環状のシールケーシングと、シールケーシングに保持される一対のシールリングと、を備えている。このうち一対のシールリングは、各々が回転軸の外周面に対向する内周面を有するとともに、回転軸の軸方向に、密封油が通るリング間隙を介して並設されている。この一対のシールリングの各々は、内周面に開口するとともに周方向に延びる第１溝を有している。
【００１２】
実施の形態による回転電機は、本発明による軸シール装置と、回転軸と、軸シール装置を保持するケーシングと、を備えている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、軸シール装置の密封特性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、第１の実施の形態における回転電機の軸シール装置付近を示す部分断面図である。
【図２】図２は、図１の軸シール装置の全体構成を示す断面図である。
【図３】図３は、図２のシールリングの内周面を示す展開図である。
【図４】図４は、図３のポケット溝および導入溝を拡大して示す拡大図である。
【図５】図５は、図４のＡ−Ａ線断面図である。
【図６】図６は、図５のシールリングに作用する高圧油の動圧分布を説明する図である。
【図７】図７は、第２の実施の形態における軸シール装置の全体構成を示す断面図である。
【図８】図８は、回転軸の側から見た、図７のポケット溝および導入孔を拡大して示す展開図である。
【図９】図９は、図７の変形例（第１の変形例）を示す断面図である。
【図１０】図１０は、図８の変形例（第２の変形例）を示す展開図である。
【図１１】図１１は、図８のＢ−Ｂ線断面図と、シールリングに作用する高圧油の動圧分布とを示す図である。
【図１２】図１２は、図１１のＣ部での幅方向に沿った動圧分布を説明する図である。
【図１３】図１３は、図１１のＤ部での幅方向に沿った動圧分布を説明する図である。
【図１４】図１４は、図１０のＥ−Ｅ線断面図と、シールリングに作用する高圧油の動圧分布とを説明する図である。
【図１５】図１５は、図１４のＦ部での幅方向に沿った動圧分布を説明する図である。
【図１６】図１６は、図１４のＧ部での幅方向に沿った動圧分布を説明する図である。
【図１７】図１７は、図８の変形例（第３の変形例）を示す展開図である。
【図１８】図１８は、図８の変形例（第４の変形例）を示す展開図である。
【図１９】図１９は、図８の変形例（第５の変形例）を示す展開図である。
【図２０】図２０は、図１９のＨ−Ｈ線断面図である。
【図２１】図２１は、図８の変形例（第６の変形例）を示す展開図である。
【図２２】図２２は、図２１のＩ−Ｉ線断面図である。
【図２３】図２３は、図８の変形例（第７の変形例）を示す断面図であって、図８のＢ−Ｂ線断面図に相当する図である。
【図２４】図２４は、図８の変形例（第８の変形例）を示す展開図である。
【図２５】図２５は、図８の変形例（第９の変形例）を示す展開図である。
【図２６】図２６は、図８の変形例（第１０の変形例）を示す展開図である。
【図２７】図２７は、図８の変形例（第１１の変形例）を示す展開図である。
【図２８】図２８は、第３の実施の形態における軸シール装置の全体構成を示す断面図である。
【図２９】図２９は、回転軸の側から見た、図２８のポケット溝および導入溝を拡大して示す展開図である。
【図３０】図３０は、回転軸の側から見た、第４の実施の形態における軸シール装置のポケット溝を拡大して示す展開図である。
【図３１】図３１は、図３０のＪ−Ｊ線断面図である。
【図３２】図３２は、一般的な軸シール装置の全体構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態における軸シール装置および回転電機について説明する。
【００１６】
（第１の実施の形態）
図１乃至図６を用いて、第１の実施の形態における軸シール装置および回転電機について説明する。ここで、軸シール装置とは、タービン発電機等の回転電機内に封入された冷却用ガスを高圧油（密封油）によって密封する装置である。ここでは、まず、この回転電機について図１を用いて説明する。
【００１７】
図１に示すように、回転電機１は、冷却用ガス（例えば水素ガス）が封入されたガス室２を画定するケーシング３と、ケーシング３を回転可能に貫通する回転軸４と、を備えている。このガス室２の両側には、軸シール装置１０（片側のみ図示）が設けられ、各軸シール装置１０は、冷却用ガスが大気中に漏洩することを防止し、冷却用ガスをガス室２に密封している。各軸シール装置１０には高圧油５（図２参照）が供給され、各軸シール装置１０に供給される高圧油５の供給圧力は、ガス室２内の冷却用ガスのガス圧力よりも高くなるように調整されている。このことにより、冷却用ガスが、機内側１ａから機外側１ｂに、各軸シール装置１０を通過して大気中に漏洩することを防止し、冷却用ガスの密封特性を高めている。
【００１８】
次に、軸シール装置１０について図２乃至図５を用いて説明する。軸シール装置１０には、上述した回転軸４が貫通している。軸シール装置１０は、回転軸４の径方向外側に周方向に配置されるとともに、高圧油５が供給される環状のシールケーシング２０と、シールケーシング２０内に収容されてシールケーシング２０に保持された一対のシールリング３０と、を備えている。軸シール装置１０、すなわちシールケーシング２０およびシールケーシング２０に保持される一対のシールリング３０は、回転軸４の軸方向内側（機内側１ａ）と軸方向外側（機外側１ｂ）とを画定している。このような軸シール装置１０は、シールケーシング２０および一対のシールリング３０により画定される回転軸４の軸方向内側が回転電機１のケーシング３の機内側１ａとなるように、ケーシング３に保持されている。
【００１９】
図２に示すように、シールケーシング２０は、高圧油５が供給されるケーシング室２１と、ケーシング室２１より回転軸４の側に設けられたケーシング開口部２２と、を有している。このケーシング開口部２２を介して、ケーシング室２１は回転軸４の側に開口している。また、シールケーシング２０は、後述するシールリング３０の摺動面３３が摺動する一対の被摺動面２３を含んでおり、一対の被摺動面２３によって、ケーシング開口部２２が画定されている。このケーシング開口部２２を、各シールリング３０が貫通している。
【００２０】
図２に示すように、一対のシールリング３０は、回転軸４の軸方向に、リング間隙３１を介して並設されている。このリング間隙３１には、シールケーシング２０のケーシング室２１に供給された高圧油５が通るようになっている。
【００２１】
各シールリング３０は、回転軸４の外周面６に対向する内周面３２を有している。この内周面３２は、回転軸４の外周面６にシール間隙７を介して対向している。リング間隙３１に供給された高圧油５は、このシール間隙７に供給され、油膜を形成する。
【００２２】
また、各シールリング３０は、シールケーシング２０の被摺動面２３に対して径方向に摺動可能な摺動面３３を含んでいる。この摺動面３３が、対応する被摺動面２３上を摺動することにより、シールリング３０が径方向に移動するようになっている。
【００２３】
各シールリング３０は、上下に２つに分割されており、上下の分割面を図示しないボルトで締め付けることにより環状のリングとして構成されている。そして各シールリング３０は、弾性体６０によって回転軸４の側に付勢されているとともに、軸方向において互いに反対側（機内側１ａのシールリング３０は機内側１ａに、機外側１ｂのシールリング３０は機外側１ｂに）付勢されている。より具体的には、弾性体６０の付勢力および高圧油５の供給圧力の合力の軸方向の成分Ｆｘ（図２参照）により各シールリング３０は軸方向に付勢され、弾性体６０の付勢力および高圧油５の供給圧力の合力の径方向の成分Ｆｙ（図２参照）により、各シールリング３０は回転軸４の側に付勢されている。このうち合力Ｆｘによって、シールリング３０の摺動面３３がシールケーシング２０の被摺動面２３に当接している。弾性体６０は、ケーシング室２１内に収容されており、ここでは、弾性体６０は、コイルスプリングとなっている例が示されている。
【００２４】
図２および図３に示すように、一対のシールリング３０の各々は、内周面３２に開口するように設けられたポケット溝３４であって、周方向に延びるポケット溝３４（第１溝）と、ポケット溝３４にシールケーシング２０のケーシング室２１に供給された高圧油５を導入する導入部５０と、を含んでいる。
【００２５】
ポケット溝３４は、内周面３２の幅方向中央部に設けられている。このポケット溝３４は、図３に示すように、回転軸４の側から見たときに、周方向に沿うように矩形状に形成されていることが好適である。また、ポケット溝３４の底面３５から回転軸４の外周面６までの距離Ｈ１が略一定になっていることが好適である（図５参照）。そして、ポケット溝３４の回転方向Ｒの側の端面（以下、下流側端面３６と記す）が、シールリング３０の幅方向（回転軸４の軸方向）に延びるように形成されていることが好適である。このようにして、回転軸４の回転に伴い、ポケット溝３４の後述する上流側端部３７に導入された高圧油５が回転方向Ｒに流れ、この高圧油５が下流側端面３６に近づくと、高圧油５の動圧Ｐ（図６参照）が高まるようになっている。
【００２６】
図４および図５に示すように、導入部５０は、内周面３２に設けられた導入溝５１（第２溝）を含んでいる。この導入溝５１は、ポケット溝３４のうち回転軸４の回転方向Ｒとは反対側の端部（以下、上流側端部３７と記す）に連通しており、リング間隙３１から高圧油５を上流側端部３７に導入する。より具体的には、導入溝５１は、ポケット溝３４の上流側端部３７に隣接して設けられている。また、導入溝５１は、図３に示すようにリング間隙３１から幅方向に延びるように設けられており、回転軸４の側から見たときに幅方向に沿うように矩形状に形成されている。このようにして、導入溝５１は、ポケット溝３４の上流側端部３７に幅方向に均等に高圧油５を導入可能になっている。
【００２７】
上述したようなポケット溝３４および導入溝５１は、いわゆるレイリーステップ溝を構成している。本実施の形態においては、図３および図４に示すように、このようなレイリーステップ溝が、周方向に離間して複数設けられている。すなわち、シールリング３０の内周面３２には、周方向に複数のポケット溝３４が離間して設けられており、一のポケット溝３４と、当該ポケット溝３４に回転方向Ｒの側（下流側）で隣り合う導入溝５１とは離間して設けられているとともに、隔離されている。なお、本実施の形態では、ポケット溝３４の深さよりも導入溝５１の深さが深くなっている。このことにより、導入溝５１に充満される高圧油５の油量を増大させて、ポケット溝３４の上流側端部３７に十分な量の高圧油５を導入溝５１から導入することができるように構成されている。
【００２８】
以下に、上述したポケット溝３４および導入溝５１の構成について、より詳細に説明する。
【００２９】
図４および図５に示すように、ポケット溝３４の幅をＢ１、導入溝５１の幅をＢ２、ポケット溝３４の周方向の長さをＬ１、導入溝５１の周方向の長さをＬ２、ポケット溝３４の底面３５から回転軸４の外周面６までの距離をＨ１、導入溝５１の底面５２から外周面６までの距離をＨ２としたときに、Ｂ１、Ｂ２、Ｌ１、Ｌ２、Ｈ１、Ｈ２は、
Ｂ１×Ｌ１×Ｈ１≦Ｂ２×Ｌ２×Ｈ２
を満たしていることが好適である。すなわち、導入溝５１の底面５２と回転軸４の外周面６との間に形成される空間の容積が、ポケット溝３４の底面３５と回転軸４の外周面６との間に形成される空間の容積以上になっていることが好適である。このことにより、導入溝５１内に充満される高圧油５の油量をポケット溝３４内に充満される高圧油５の油量よりも増大させることができる。このため、導入溝５１からポケット溝３４に十分な量の高圧油５を導入することができる。この結果、高圧油５の導入が不足することによる高圧油５への気泡の混入や、不連続な動圧の発生を抑制できる。また、ポケット溝３４に、十分な量の高圧油５を幅方向に均等に導入することができる。この結果、シールリング３０に作用する動圧を幅方向に均等化させることができる。
【００３０】
また、図４に示すように、導入溝５１の周方向ピッチをＬ、ポケット溝３４の周方向の長さをＬ１、導入溝５１の周方向の長さをＬ２としたときに、Ｌ、Ｌ１、Ｌ２は、
０．４５≦Ｌ１／（Ｌ−Ｌ２）≦０．８５
を満たしていることが好適である。すなわち、ポケット溝３４の長さＬ１が、導入溝５１の周方向ピッチＬから導入溝５１の長さＬ２を引いた値の０．４５倍以上になっていることが好適である。このことにより、ポケット溝３４内における高圧油５の回転方向Ｒへの移動距離を確保し、動圧を高めることができる。このため、ポケット溝３４に導入された高圧油５により発生する動圧を高めることができる。一方、ポケット溝３４の長さＬ１を導入溝５１の周方向ピッチＬから導入溝５１の長さＬ２を引いた値の０．８５倍以下とすることが好適である。このことにより、ポケット溝３４の長さＬ１が過度に長くなることを抑制し、ポケット溝３４から高圧油５が幅方向に漏れ出ることを抑制できる。このため、高圧油５により発生する動圧が低下することを抑制できる。
【００３１】
また、図４に示すように、シールリング３０の内周面３２の幅をＢ、ポケット溝３４の幅をＢ１としたときに、Ｂ、Ｂ１は、
０．２５≦Ｂ１／Ｂ≦０．３５
を満たしていることが好適である。すなわち、ポケット溝３４の幅Ｂ１が、内周面３２の幅Ｂの０．２５倍以上になっていることが好適である。このことにより、ポケット溝３４内に充満された高圧油５の動圧の発生領域の幅を広くすることができる。このため、シールリング３０に作用する動圧を幅方向に均等化させることができる。一方、ポケット溝３４の幅Ｂ１を内周面３２の幅Ｂの０．３５倍以下とすることが好適である。このことにより、ポケット溝３４内の高圧油５が内周面３２の幅方向両端から漏れる量を抑制し、動圧が低下することを抑制できる。
【００３２】
また、図４に示すように、シールリング３０の内周面３２の幅をＢ、導入溝５１の周方向ピッチをＬ、導入溝５１の周方向の長さをＬ２としたときに、Ｂ、Ｌ、Ｌ２は、
２．５≦（Ｌ−Ｌ２）／Ｂ≦６．５
を満たしていることが好適である。すなわち、導入溝５１の周方向ピッチＬから導入溝５１の長さＬ２を引いた値が、内周面３２の幅Ｂの２．５倍以上になっていることが好適である。このことにより、内周面３２の幅Ｂに応じて、ポケット溝３４内における高圧油５の回転方向Ｒへの移動距離を確保し、動圧を効果的に高めることができる。一方、導入溝５１の周方向ピッチＬから導入溝５１の長さＬ２を引いた値を内周面３２の幅Ｂの６．５倍以下とすることが好適である。このことにより、内周面３２の幅Ｂに応じて、導入溝５１の周方向ピッチＬから導入溝５１の長さＬ２を引いた距離が過度に長くなることを抑制し、ポケット溝３４から高圧油５が幅方向に漏れ出ることを効果的に抑制できる。このため、高圧油５により発生する動圧が低下することを抑制できる。
【００３３】
さらに、図５に示すように、シールリング３０の内周面３２から回転軸４の外周面６までの距離をＨ、ポケット溝３４の底面３５から外周面６までの距離をＨ１としたときに、Ｈ、Ｈ１は、
３≦Ｈ１／Ｈ≦４
を満たしていることが好適である。すなわち、ポケット溝３４の底面３５から回転軸４の外周面６までの距離Ｈ１が、シールリング３０の内周面３２から外周面６までの距離Ｈの３倍以上になっていることが好適である。このことにより、ポケット溝３４内に充満される高圧油５の油量を増大させることができる。このため、ポケット溝３４に導入された高圧油５により発生する動圧を高めることができる。一方、底面３５から外周面６までの距離Ｈ１が、内周面３２から外周面６までの距離Ｈの４倍以下とすることが好適である。このことにより、高圧油５により発生する動圧が低下することを抑制できる。
【００３４】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について、説明する。
【００３５】
図１に示す回転電機１の運転中、回転電機１の軸シール装置１０のシールケーシング２０のケーシング室２１に高圧油５が供給される。
【００３６】
ケーシング室２１に供給された高圧油５は、２つのシールリング３０の間のリング間隙３１を通って、シールリング３０と回転軸４との間のシール間隙７に流れる。このシール間隙７に高圧油５が満たされることで高圧油５の油膜が形成される。この油膜を形成する高圧油５の動圧が、弾性体６０の付勢力および高圧油５の供給圧力の合力の径方向の成分Ｆｙ（図２参照）に抗して、シールリング３０が外周側に押圧される。このことにより、シールリング３０と回転軸４との間のシール間隙７が維持される。また、このシール間隙７に形成された油膜によって、回転電機１のガス室２に封入された冷却用ガスがシール間隙７を通って漏洩することを防止して、回転電機１内に冷却用ガスが密封される。このシール間隙７において油膜を形成した高圧油５は、シールリング３０の幅方向両端から流出して、当該シール間隙７から排出される。排出された高圧油５は、回収されて再利用され得る。
【００３７】
回転電機１の運転中、回転軸４が回転に起因する軸受反力等を受けた場合、回転軸４がシールリング３０に対して偏心する場合がある。例えば、回転軸４が図２における上方に移動した場合には、この回転軸４の移動に伴い、回転軸４の上方部分における油膜の動圧が高まる。このことにより、当該上方部分において高まった動圧によってシールリング３０が上方に移動する。一方、回転シャフトの下方部分における油膜の動圧は低下する。このことにより、当該下方部分においてシールリング３０は弾性体６０の付勢力によって上方に移動する。すなわち、回転軸４が上方に移動するとシールリング３０も上方に移動し、シールリング３０と回転軸４との間のシール間隙７が回転軸４の周方向において均一になるようにシールリング３０が追従する。このようにして、回転軸４とシールリング３０とが同芯状態となるように自動的に調芯される。
【００３８】
とりわけ本実施の形態では、回転電機１の運転中、一対のシールリング３０の間のリング間隙３１を通る高圧油５の一部が、導入溝５１を介してポケット溝３４に導入される。ポケット溝３４に導入された高圧油５は、回転軸４の回転に伴い、ポケット溝３４の上流側端部３７から下流側端面３６に向かって回転方向Ｒに流れ、当該下流側端面３６に達する。下流側端面３６に達すると、高圧油５は回転方向Ｒの速度を失い、その失われた運動エネルギーが、圧力エネルギーに変換される。このことにより、高圧油５の動圧Ｐは、図６に示すように、ポケット溝３４内の下流側端面３６の近傍において高められる。ポケット溝３４内で高められた高圧油５の動圧Ｐは、シールリング３０を外周側へ押圧する押圧力としてシールリング３０に作用する。このため、シールリング３０に外周側に向かって作用する押圧力を高めることができ、自動調芯機能を向上させることができる。
【００３９】
ところで、回転電機１の大容量化に伴い、封入される水素ガスが高圧化しており、シールケーシング２０に供給される高圧油５も高圧化される傾向にある。この場合、シールケーシング２０の被摺動面２３とシールリング３０の摺動面３３との間の摩擦力が増大する傾向にある。しかしながら、上述したように、シールリング３０に作用する外周側への押圧力を高めることができるため、増大した摩擦力に抗して、シールリング３０を径方向へ移動させることができる。
【００４０】
このように本実施の形態によれば、回転電機１の運転中、一対のシールリング３０の間のリング間隙３１から、導入溝５１を介してポケット溝３４に高圧油５が導入される。そして、ポケット溝３４に導入された高圧油５は、回転軸４の回転に伴い、ポケット溝３４の上流側端部３７から下流側端面３６に向かって回転方向Ｒに流れ、当該下流側端面３６に達する。このことにより、ポケット溝３４内の高圧油５の動圧Ｐを高めることができ、この動圧Ｐによって、シールリング３０に作用する外周側への押圧力を高めることができる。この結果、シールケーシング２０の被摺動面２３とシールリング３０の摺動面３３との間の摩擦力が増大した場合であっても、当該摩擦力に抗して、シールリング３０を径方向へ移動させることができる。このため、シールリング３０に作用する動圧を高めることにより、軸シール装置１０の自動調芯機能を向上させて密封特性を向上できる。
【００４１】
（第２の実施の形態）
次に、図７および図８を用いて、本発明の第２の実施の形態における軸シール装置および回転電機について説明する。
【００４２】
図７および図８に示す第２の実施の形態においては、導入部が、シールケーシングに供給された高圧油をポケット溝に導入する導入孔を含んでいる点が主に異なり、他の構成は、図１乃至図６に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図７および図８において、図１乃至図６に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４３】
図７および図８に示すように、本実施の形態においては、導入部５０は、内周面３２の幅方向中央部に設けられた導入溝５１と、シールケーシング２０に供給された高圧油５をポケット溝３４に導入する導入孔５３と、を含んでいる。このうち導入溝５１の幅は、ポケット溝３４の幅と一致するように形成されており、導入溝５１は、リング間隙３１まで延びていない。このことにより、回転電機１のガス室２に封入された冷却用ガスが、ポケット溝３４または導入溝５１を通って漏洩する可能性を低減することができる。また、導入溝５１は、図８に示すように、回転軸４の側から見たときに周方向に沿うように矩形状に形成されている。更に言えば、導入溝５１は、図１１に示す断面視においても矩形状に形成されており、導入溝５１の回転方向Ｒとは反対側の端面（以下、上流側端面５４と記す）は、回転方向Ｒに沿う方向に垂直に延びている（図１１参照）。
【００４４】
導入孔５３は、導入溝５１を介してポケット溝３４に高圧油５を導入することが好適である。より具体的には、導入孔５３は、シールリング３０の外周面４１に設けられた油入口５５と、導入溝５１の底面５２に設けられた単一の油出口５６と、を含んでおり、シールリング３０の外周面４１から導入溝５１の底面５２に延びている。このことにより、ケーシング室２１に供給された高圧油５は、２つのシールリング３０の間のリング間隙３１に供給されるとともに、導入孔５３を通って導入溝５１に供給される。このようにして、図７および図８に示す形態では、リング間隙３１を通ることがない高圧油５が、導入溝５１に供給されるようになっている。
【００４５】
図８に示す形態では、油出口５６は、導入溝５１の幅方向全域にわたって形成されることなく、導入溝５１の周方向中央部および幅方向中央部に設けられている。この油出口５６は、円形状に形成されており、油出口５６の直径が導入溝５１の幅よりも小さくなっている。
【００４６】
本実施の形態では、回転電機１の運転中、ケーシング室２１に供給された高圧油５の一部は、２つのシールリング３０の間のリング間隙３１を通って、シールリング３０と回転軸４との間のシール間隙７に流れる。高圧油５の他の一部は、導入孔５３を通って、導入溝５１に供給される。導入溝５１に供給された高圧油５は、導入溝５１内において幅方向に均等化される。とりわけ、導入溝５１の深さが、ポケット溝３４の深さよりも深いため、導入溝５１内の高圧油５を幅方向により一層均等化させることができる。そして、導入溝５１からポケット溝３４に高圧油５が導入される。ポケット溝３４に導入された高圧油５は、回転軸４の回転に伴い、回転方向Ｒに流れ、下流側端面３６に達する。このことにより、ポケット溝３４内の高圧油５の動圧Ｐを高めることができ、この動圧Ｐによって、シールリング３０に作用する外周側への押圧力を高めることができる。
【００４７】
このように本実施の形態によれば、回転電機１の運転中、ケーシング室２１に供給された高圧油５を、導入孔５３を通って、導入溝５１に供給することができる。このことにより、ポケット溝３４内の高圧油５の動圧Ｐを高めることができ、この動圧Ｐによって、シールリング３０に作用する外周側への押圧力を高めることができる。また、導入溝５１に導入孔５３から高圧油５が供給されるため、導入溝５１をリング間隙３１まで延すことを不要にできる。このことにより、回転電機１のガス室２に封入された冷却用ガスが、ポケット溝３４および導入溝５１のうちの少なくとも一方を通って漏洩する可能性を低減することができる。このため、密封特性をより一層向上させることができる。
【００４８】
また、本実施の形態によれば、導入孔５３が、導入溝５１に高圧油５を供給することにより、導入溝５１内において高圧油５を幅方向に均等化することができる。このため、ポケット溝３４に、高圧油５を幅方向に均等に導入することができ、シールリング３０に作用する動圧Ｐを幅方向に均等化させることができる。
【００４９】
（第１の変形例）
なお、上述した本実施の形態においては、導入孔５３の油入口５５が、シールリング３０の外周面４１に設けられている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはない。例えば、シールリング３０が、他方のシールリング３０に対向するとともにリング間隙３１を画定する対向面４２を含み、図９に示すように、導入孔５３の油入口５５が、当該導入孔５３が設けられた対応する一方のシールリング３０の対向面４２に設けられていてもよい。図９に示す導入孔５３は、対向面４２のうちの外周側の部分から、導入溝５１の底面５２に延びている。この場合においても、リング間隙３１のうち外周側の部分に供給された高圧油５を、導入孔５３を通って導入溝５１に供給させることができる。このことにより、高圧油５により発生する動圧Ｐをシールリング３０に作用させ、シールリング３０に作用する外周側への押圧力を高めることができる。また、この場合においても、導入溝５１をリング間隙３１まで延すことを不要にでき、回転電機１のガス室２に封入された冷却用ガスが、ポケット溝３４および導入溝５１のうちの少なくとも一方を通って漏洩する可能性を低減することができる。
【００５０】
（第２の変形例）
また、上述した本実施の形態においては、導入孔５３の油出口５６が、導入溝５１の底面５２において、周方向中央部および幅方向中央部に設けられている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、図１０に示すように、油出口５６が、導入溝５１のうち回転軸４の回転方向Ｒとは反対側の端部（以下、上流側端部５７と記す）に設けられ、導入孔５３が、上流側端部５７に高圧油５を導入するようになっていてもよい。
【００５１】
ここで、上流側端部５７における高圧油５の動圧Ｐについて図１１乃至図１３を用いて説明する。ここで、図１１は、図８のＢ−Ｂ線断面図と、シールリングに作用する高圧油の動圧分布とを示す図であり、図１２は、図１１のＣ部での幅方向に沿った動圧分布を説明する図であり、図１３は、図１１のＤ部での幅方向に沿った動圧分布を説明する図である。図８に示す形態においては、図１１に示すように、導入溝５１の底面５２から外周面６までの距離Ｈ２は、シールリング３０の内周面３２から回転軸４の外周面６までの距離Ｈよりも長くなっている。このことにより、上流側端部５７において、回転方向Ｒに流れる高圧油５の流路面積は、急激に増大する。このため、上流側端部５７における高圧油５の動圧Ｐは、上流側端部５７において低下し得る（図１１に示すＣ部参照）。上流側端部５７に流入した高圧油５は、導入孔５３から導入された高圧油５を伴って回転方向Ｒに流れ、この高圧油５が導入溝５１の回転方向Ｒの側の端面（以下、下流側端面５８と記す）に近づくと、高圧油５の動圧Ｐが高まる（図１１に示すＤ部参照）。
【００５２】
図１１に示すＣ部においては、図１２に示すように、上流側端部５７における高圧油５の動圧Ｐが、ポケット溝３４および導入溝５１の周辺において油膜を形成した高圧油５の動圧よりも低くなる場合がある。なお、図１２の横軸はシールリング３０の内周面３２の幅方向位置を示している。より具体的には、ｂ１は導入溝５１のうち機内側１ａ（または機外側１ｂ）の端面の幅方向位置を示し、ｂ２は導入溝５１のうちリング間隙３１の側の端面の幅方向位置を示している。また、縦軸は高圧油５の動圧を示している。
【００５３】
一方、図１１に示すＤ部においては、図１３に示すように、導入溝５１に導入された高圧油５により発生する動圧Ｐは、ポケット溝３４および導入溝５１の周辺において油膜を形成した高圧油５の動圧よりも高くなり得る。
【００５４】
そこで、第２の変形例においては、図１０に示すように、油出口５６は上流側端面５４に隣接して設けられている。この場合の上流側端部５７における高圧油５の動圧Ｐについて、図１４乃至図１６を用いて説明する。ここで、図１４は、図１０のＥ−Ｅ線断面図と、シールリングに作用する高圧油の動圧分布とを説明する図であり、図１５は、図１４のＦ部での幅方向に沿った動圧分布を説明する図であり、図１６は、図１４のＧ部での幅方向に沿った動圧分布を説明する図である。この場合、導入孔５３が、回転方向Ｒに流れる高圧油５の流路面積が急激に増大する上流側端部５７に高圧油５を供給することができる。このことにより、上流側端部５７を流れる高圧油５の流量を増大させることができる。このため、上流側端部５７における高圧油５の動圧Ｐの低下を抑制することができる（図１４に示すＦ部参照）。そして、上流側端部５７に流入した高圧油５は、導入孔５３から導入された高圧油５を伴って回転方向Ｒに流れ、この高圧油５が下流側端面５８に近づくと、高圧油５の動圧Ｐを効果的に高めることができる（図１４に示すＧ部参照）。
【００５５】
この場合、図１４に示すＦ部においては、図１５に示すように、上流側端部５７における高圧油５の動圧Ｐを、ポケット溝３４および導入溝５１の周辺において油膜を形成した高圧油５の動圧よりも高くすることができる。また、図１４に示すＧ部においては、図１６に示すように、導入溝５１に導入された高圧油５により発生する動圧Ｐを、ポケット溝３４および導入溝５１の周辺において油膜を形成した高圧油５の動圧よりもより一層高くすることができる。このことにより、ポケット溝３４および導入溝５１の周辺において油膜を形成した高圧油５が、導入溝５１の機内側１ａから導入溝５１に流れ込むことを抑制できる。このため、回転電機１のガス室２に封入された冷却用ガスが、導入溝５１を通って漏洩する可能性を低減できる。
【００５６】
（第３の変形例）
また、上述した第２の変形例においては、導入孔５３に、単一の油出口５６が設けられている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、図１７に示すように、導入溝５１に、幅方向に複数の油出口５６が設けられていてもよい。この場合、導入孔５３が、高圧油５の流路面積が急激に増大する上流側端部５７に広範囲にわたって高圧油５を供給することができる。このことにより、上流側端部５７における高圧油５の動圧Ｐをより一層高めることができる。
【００５７】
（第４の変形例）
また、上述した第２の変形例においては、油出口５６が、回転軸４の側から見たときに、円形状に形成されている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、図１８に示すように、油出口５６が、回転軸４の側から見たときに、幅方向に延びるように形成されていてもよい。この場合においても、導入孔５３が、高圧油５の流路面積が急激に増大する上流側端部５７に広範囲にわたって高圧油５を供給することができ、上流側端部５７における高圧油５の動圧Ｐを効果的に高めることができる。なお、油出口５６は、回転軸４の側から見たときに、楕円形状、長円形状またはレーストラック形状に形成されていてもよい。
【００５８】
（第５の変形例）
また、上述した本実施の形態においては、導入溝５１の上流側端面５４が、回転方向Ｒに沿う方向に垂直に延びている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、図１９および図２０に示すように、上流側端面５４が、径方向内側に向かうにつれて回転方向Ｒとは反対方向に傾斜し、油出口５６が、上流側端面５４の最も下流側に位置する部分に隣接して設けられていてもよい。この場合、上流側端部５７における高圧油５の流路面積は、下流側に向かって、徐々に増大するように変化している。このことにより、高圧油５の流路面積が、導入溝５１の上流側端部５７において急激に増大することを回避できる。また、高圧油５の流路面積が最大に達する部分に油出口５６が設けられている。このことにより、導入孔５３が、最も高圧油５により発生する動圧Ｐの低下が起こり得る当該部分に高圧油５を供給することができる。このため、高圧油５により発生する動圧Ｐの低下を抑制することができる。この結果、導入溝５１に導入された高圧油５により発生する動圧Ｐが、導入溝５１の幅方向両側の内周面３２において油膜を形成した高圧油５の動圧よりも低下することを回避できる。このため、回転電機１のガス室２に封入された冷却用ガスが、導入溝５１を通って漏洩する可能性を低減できる。
【００５９】
（第６の変形例）
また、上述した第２の変形例においては、導入溝５１の深さが、ポケット溝３４の深さよりも深くなっている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、図２１および図２２に示すように、導入溝５１の深さが、ポケット溝３４の深さと同一となっていてもよい。この場合、導入溝５１の深さを浅くすることができ、シールリング３０の内周面３２から回転軸４の外周面６までの距離Ｈと、上流側端部５７における導入溝５１の底面５２から外周面６までの距離Ｈ２との間の差を小さくできる。このことにより、高圧油５の流路面積が上流側端部５７において急激に増大することを抑制できる。このため、上流側端部５７における高圧油５の動圧Ｐの低下を抑制することができる。また、この場合においても、回転方向Ｒに流れる高圧油５がポケット溝３４の下流側端面３６に達すると、高圧油５は回転方向Ｒの速度を失い、その失われた運動エネルギーが、圧力エネルギーに変換される。このことにより、高圧油５の動圧Ｐをポケット溝３４内の下流側端面３６の近傍において高めることができる。なお、導入溝５１の深さを、ポケット溝３４の深さと同一とすることにより、シールリング３０の溝加工の工数を低減することができる。
【００６０】
（第７の変形例）
また、上述した第２の変形例においては、ポケット溝３４の底面３５から回転軸４の外周面６までの距離Ｈ１が略一定になっている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、図２３に示すように、ポケット溝３４は、回転軸４の回転方向Ｒに向かうにつれて径方向内側に傾斜していてもよい。そして、ポケット溝３４は、下流側端面３６を含まなくてもよい。この場合、高圧油５がポケット溝３４を回転方向Ｒに流れると、高圧油５の流路面積が減少する。このことにより、導入溝５１に導入された高圧油５により発生する動圧Ｐを高めることができる。
【００６１】
（第８の変形例）
また、上述した第２の変形例においては、一のポケット溝３４と、当該ポケット溝３４に回転方向Ｒの側で隣り合う導入溝５１とが、隔離されている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、図２４に示すように、ポケット溝３４が、内周面３２に設けられた連結溝５９を介して、当該ポケット溝３４に回転方向Ｒの側で隣り合う導入溝５１に連通していてもよい。この場合、ポケット溝３４内の高圧油５を、連結溝５９を介して、当該ポケット溝３４に回転方向Ｒの側で隣り合う導入溝５１の上流側端部５７に供給することができる。このことにより、上流側端部５７における高圧油５の動圧Ｐを効果的に高めることができる。なお、連結溝５９の幅は、ポケット溝３４の幅よりも小さいことが好適である。この場合、ポケット溝３４の下流側端面３６に達した高圧油５の運動エネルギーを圧力エネルギーに変換することができ、高圧油５の動圧Ｐを高めることができる。このため、連結溝５９の幅は、高圧油５の動圧Ｐをポケット溝３４内の下流側端面３６の近傍において高めることができる程度の幅とすることが好適である。
【００６２】
（第９の変形例）
また、上述した第２の変形例においては、導入溝５１が、回転軸４の側から見たときに周方向に沿うように矩形状に形成されている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、図２５に示すように、上流側端部５７は、回転軸４の側から見たときに、回転軸４の回転方向Ｒとは反対方向に向かって凸となる湾曲状に形成されていてもよい。この場合、上流側端部５７に、導入孔５３から導入された高圧油５が行き届き難い角部が形成されることを防止できる。このため、上流側端部５７の上流側部分における高圧油５の動圧Ｐを効果的に高めることができる。
【００６３】
（第１０の変形例）
また、上述した第９の変形例においては、油出口５６が、導入溝５１の幅方向全域にわたって形成されることなく、導入溝５１の底面５２において、幅方向中央部に設けられている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、図２６に示すように、油出口５６は、導入溝５１の幅方向全域にわたって形成されていてもよい。すなわち、油出口５６の直径が導入溝５１の幅と等しくてもよい。この場合、導入孔５３が、高圧油５の流路面積が急激に増大する上流側端部５７の全範囲にわたって高圧油５を供給することができる。このことにより、上流側端部５７における高圧油５の動圧Ｐをより一層高めることができる。なお、油出口５６は、回転軸４の側から見たときに、円形状、楕円形状、長円形状またはレーストラック形状に形成されていてもよい。
【００６４】
（第１１の変形例）
また、上述した第２の変形例においては、ポケット溝３４および導入溝５１が、内周面３２の幅方向中央部に設けられている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、図２７に示すように、ポケット溝３４および導入溝５１は、内周面３２の幅方向中央に対してリング間隙３１の側に偏心していてもよい。より具体的には、シールリング３０のうち機内側１ａ（または機外側１ｂ）の端面から、導入溝５１のうち機内側１ａ（または機外側１ｂ）の端面までの距離ｂ３は、シールリング３０のうちリング間隙３１の側の端面から、導入溝５１のうちリング間隙３１の側の端面までの距離ｂ４よりも長くなっていてもよい。この場合、導入溝５１の上流側端部５７を、機内側１ａから遠ざけることができる。このことにより、冷却ガスが機内側１ａから導入溝５１へ流れ込むことを抑制できる。このため、回転電機１のガス室２に封入された冷却用ガスが、導入溝５１を通って漏洩する可能性を低減することができる。
【００６５】
（第３の実施の形態）
次に、図２８および図２９を用いて、本発明の第３の実施の形態における軸シール装置および回転電機について説明する。
【００６６】
図２８および図２９に示す第３の実施の形態においては、シールリングに、ポケット溝からシールリングの摺動面に延びる油供給孔が設けられている点が主に異なり、他の構成は、図１乃至図６に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図２８および図２９において、図１乃至図６に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６７】
図２８および図２９に示すように、本実施の形態においては、シールリング３０は、摺動面３３に延びる油供給孔４３を備えている。より具体的には、油供給孔４３は、ポケット溝３４からシールリング３０の摺動面３３に延びており、油供給孔４３の油入口４４は、ポケット溝３４の底面３５に設けられ、油出口４５は、摺動面３３に設けられている。このようにして、ポケット溝３４内の高圧油５の一部は、油供給孔４３を通ってシールケーシング２０の被摺動面２３とシールリング３０の摺動面３３との間の空間に供給されるようになっている。
【００６８】
本実施の形態においては、シールケーシング２０の被摺動面２３に、環状溝２４が設けられており、この環状溝２４に、油供給孔４３から高圧油５が供給されるようになっている。このようにして、環状溝２４に供給される高圧油５を潤滑剤とし、被摺動面２３と摺動面３３との間の摩擦力を減少させるようになっている。なお、油供給孔４３の油出口４５は、摺動面３３の径方向中央部に設けられており、環状溝２４は、被摺動面２３の径方向中央部に設けられている。このため、油供給孔４３の油出口４５が環状溝２４に対向し、油供給孔４３から供給される高圧油５は、環状溝２４に直接的に供給されるようになっている。
【００６９】
このように本実施の形態によれば、回転電機１の運転中、ポケット溝３４に導入された高圧油５は、油供給孔４３を通って、シールケーシング２０の被摺動面２３とシールリング３０の摺動面３３との間の空間に供給される。このことにより、シールケーシング２０の被摺動面２３とシールリング３０の摺動面３３との間の摩擦力を低減させることができる。このため、シールリング３０を径方向にスムースに移動させることができ、軸シール装置１０の自動調芯機能をより一層向上させることができる。
【００７０】
また、本実施の形態によれば、シールケーシング２０の被摺動面２３に、環状溝２４が設けられている。このことにより、油供給孔４３を通った高圧油５を環状溝２４に供給することができる。このため、被摺動面２３と摺動面３３との間に介在される高圧油５の油量を増大させることができ、被摺動面２３と摺動面３３との間の摩擦力をより一層低減させることができる。
【００７１】
なお、上述した本実施の形態においては、油供給孔４３が、ポケット溝３４からシールリング３０の摺動面３３に延びている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、油供給孔４３が、導入溝５１からシールリング３０の摺動面３３に延びていてもよい。この場合においても、油供給孔４３が、導入溝５１内の高圧油５を、シールケーシング２０の被摺動面２３とシールリング３０の摺動面３３との間の空間に供給することができ、シールリング３０の摺動面３３と、シールケーシング２０の被摺動面２３との間の摩擦力を低減させることができる。
【００７２】
（第４の実施の形態）
次に、図３０および図３１を用いて、本発明の第４の実施の形態における軸シール装置および回転電機について説明する。
【００７３】
図３０および図３１に示す第４の実施の形態においては、ポケット溝が、回転軸の回転方向に向かうにつれて径方向外側に傾斜している点が主に異なり、他の構成は、図１乃至図６に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図３０および図３１において、図１乃至図６に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７４】
図３０および図３１に示すように、本実施の形態においては、ポケット溝３４の底部３８は、回転軸４の回転方向Ｒに向かうにつれて径方向外側に傾斜している。より具体的には、ポケット溝３４の底面３５から回転軸４の外周面６までの距離Ｈ１は、上流側端部３７から下流側端面３６に向かって、徐々に長くなるように変化している。また、上流側端部３７は、導入溝５１を介することなく、シールリング３０の内周面３２と滑らかに連続している。このようにして、回転軸４の回転に伴い、ポケット溝３４に導入された高圧油５が回転方向Ｒに流れ、この高圧油５が下流側端面３６に近づくと、第１の実施の形態と同様に、高圧油５の動圧Ｐが高まるようになっている。
【００７５】
本実施の形態においては、導入溝５１は設けられていない。このため、シール間隙７からポケット溝３４に高圧油５が供給される。すなわち、ポケット溝３４よりもリング間隙３１の側のシール間隙７に供給された高圧油５が、回転軸４の回転に伴い、ポケット溝３４に供給されるようになっている。
【００７６】
このように本実施の形態によれば、ポケット溝３４に導入された高圧油５は、回転軸４の回転に伴い、ポケット溝３４の下流側端面３６に向かって回転方向Ｒに流れ、当該下流側端面３６に達する。このことにより、ポケット溝３４内の高圧油５の動圧Ｐを高めることができ、この動圧Ｐによって、シールリング３０に作用する外周側への押圧力を高めることができる。このため、シールリング３０に作用する動圧Ｐを高めることにより、軸シール装置１０の自動調芯機能を向上させて密封特性を向上できる。
【００７７】
また、本実施の形態によれば、ポケット溝３４の底部３８が、回転軸４の回転方向Ｒに向かうにつれて径方向外側に傾斜しているため、ポケット溝３４の底面３５から回転軸４の外周面６までの距離Ｈ１が、ポケット溝３４の下流側端面３６から上流側端部３７に向かうにつれて短くなっている。このことにより、ポケット溝３４内の高圧油５の動圧Ｐを高めるために下流側端面３６における距離Ｈ１を長くした場合であっても、ポケット溝３４の上流側端部３７における距離Ｈ１を短くし、シールリング３０の内周面３２から回転軸４の外周面６までの距離Ｈに近づけることができる。このため、ポケット溝３４の上流側端部３７において、高圧油５の流路面積が急激に増大することを抑制できる。この結果、回転方向Ｒに流れる高圧油５の動圧Ｐが、ポケット溝３４の上流側端部３７において低下することを抑制できる。
【００７８】
なお、上述した本実施の形態においては、ポケット溝３４の底部３８が、回転軸４の回転方向Ｒに向かうにつれて径方向外側に傾斜している例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、ポケット溝３４の底面３５から回転軸４の外周面６までの距離Ｈ１が略一定になっていてもよい。この場合においても、ポケット溝３４の下流側端面３６に達した高圧油５により、ポケット溝３４内の高圧油５の動圧Ｐを高めることができ、この動圧Ｐによって、シールリング３０に作用する外周側への押圧力を高めることができる。このため、シールリング３０に作用する動圧Ｐを高めることにより、軸シール装置１０の自動調芯機能を向上させて密封特性を向上できる。
【００７９】
以上述べた実施の形態によれば、シールリングに作用する動圧を高めることにより、自動調芯機能を向上させて密封特性を向上できる。
【００８０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、当然のことながら、本発明の要旨の範囲内で、これらの実施の形態を、部分的に適宜組み合わせることも可能である。
【符号の説明】
【００８１】
１：回転電機、３：ケーシング、４：回転軸、５：高圧油、６：外周面、１０：軸シール装置、２０：シールケーシング、２３：被摺動面、２４：環状溝、３０：シールリング、３１：リング間隙、３２：内周面、３３：摺動面、３４：ポケット溝、３５：底面、３７：上流側端部、４３：油供給孔、５０：導入部、５１：導入溝、５２：底面、Ｒ：回転方向、Ｂ：内周面の幅、Ｂ１：ポケット溝の幅、Ｂ２：導入溝の幅、Ｌ：導入溝の周方向ピッチ、Ｌ１：ポケット溝の周方向の長さ、Ｌ２：導入溝の周方向の長さ、Ｈ：内周面から外周面までの距離、Ｈ１：ポケット溝の底面から外周面までの距離、Ｈ２：導入溝の底面から外周面までの距離
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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