(57)【要約】      （修正有）【課題】システム異常時に電源を要せず自動的に作動し、高温にさらされた場合でもシール機能を維持できるシャットダウンシールを提供する。【解決手段】ハウジング３の軸孔に挿入される回転軸５に設けられるシャットダウンシールであって、前記回転軸の外周面に設けられた環状溝に配置される第１環状部材２６と、前記第１環状部材の外周面に設けられ、軸方向に重ねて配置される金属製の複数の第２環状部材２５と、を有し、前記第２環状部材は、各々周方向の１箇所で切断され、隣り合う２つの第２環状部材の切断部の周方向の位置が異なり、通常運転時には、前記第２環状部材の外周面と前記ハウジングの内周面２８とは離間しており、前記第１環状部材及び前記第２環状部材は、前記第１環状部材が熱膨張により拡径した場合に前記第２環状部材の外周面と前記ハウジングの内周面とが接触するよう設計されていることを特徴とするシャットダウンシール。【選択図】図４
2018123953.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングの軸孔に挿入される回転軸に設けられるシャットダウンシールであって、
前記回転軸の外周面に設けられた環状溝に配置される第１環状部材と、
前記第１環状部材の外周面に設けられ、軸方向に重ねて配置される金属製の複数の第２環状部材と、
を有し、
前記第２環状部材は、各々周方向の１箇所で切断され、隣り合う２つの第２環状部材の切断部の周方向の位置が異なり、
通常運転時には、前記第２環状部材の外周面と前記ハウジングの内周面とは離間しており、
前記第１環状部材及び前記第２環状部材は、前記第１環状部材が熱膨張により拡径した場合に前記第２環状部材の外周面と前記ハウジングの内周面とが接触するよう設計されていることを特徴とするシャットダウンシール。
【請求項２】
前記第１環状部材は、前記熱膨張の特性を有する樹脂又は金属である請求項１に記載のシャットダウンシール。
【請求項３】
前記第２環状部材はＮ（Ｎは２以上の整数）個設けられ、隣り合う第２環状部材の切断部の周方向の位置は略３６０／Ｎ度ずれている請求項１又は２に記載のシャットダウンシール。
【請求項４】
前記シャットダウンシールは、前記ハウジングと前記回転軸との間の環状隙間をシールするメカニカルシール装置よりも機外側又は機内側に設けられる請求項１〜３のいずれか１項に記載のシャットダウンシール。
【請求項５】
前記回転軸の環状溝の側面のうち、前記回転軸を鉛直縦向きにした場合に下側になる側面に設けられ、前記第１環状部材及び前記第２環状部材を支持する環状の第１支持部材をさらに有する請求項１〜４のいずれか１項に記載のシャットダウンシール。
【請求項６】
前記回転軸の環状溝の溝底に設けられ、前記第１環状部材の内周面を支持する筒状の第２支持部材をさらに有する請求項５に記載のシャットダウンシール。
【請求項７】
前記第２環状部材の外周面と前記ハウジングの内周面とは、通常運転時の温度である第１温度以下で所定距離、離間しており、
前記第１環状部材の径方向の大きさは、前記第１温度より高い第２温度以上で、前記第１温度以下の場合の前記第１環状部材の径方向の大きさより、前記所定距離以上大きくなる熱膨張の特性を有する請求項１〜６のいずれか１項に記載のシャットダウンシール。
【請求項８】
請求項７に記載のシャットダウンシールが設けられる回転軸と、前記回転軸が挿入されるハウジングと、前記回転軸と前記ハウジングとの間の環状隙間を封止するメカニカルシールと、を有し、機内に作動流体を密封するシステムであって、
前記第１温度は、前記システムの通常運転時の作動流体の温度に基づいて定められ、
前記第２温度は、前記システムに異常が発生して前記回転軸が停止した場合の機内の作動流体の温度に基づいて定められることを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸のシールであって、回転軸の回転停止後に作動するシャットダウンシールに関する。
【背景技術】
【０００２】
高圧流体を圧送するポンプや流通させる配管等を有するシステムでは、流体が機外へ漏洩するのを抑制するために、メカニカルシール等のシール装置が用いられる。シール装置は、例えば、回転する軸が挿通されるハウジングと軸との間の環状隙間を密封するよう構成される。このようなシール装置は、例えばシステムに何らかの異常が発生し軸の回転が停止し、流体の温度が過度に高温になった場合、シール装置が十分に機能しなくなり、流体が機外へ漏洩してしまう可能性がある。そこで、システム異常時においても流体が機外へ漏洩するのを抑制できるように、システムにはバックアップ用のシール装置（シャットダウンシールと呼ぶ）を備えることが求められる。
【０００３】
シャットダウンシールとして、システムの外部からオペレータが操作することによって作動させる構成のものが考えられる。しかしながら、システム異常時にはオペレータが現場で作業することが困難な事態になることを想定する必要がある。シャットダウンシールとして、例えばアクチュエータを備え、電気信号により遠隔から起動させる構成のものも考えられる。しかしながら、システム異常時には電源が確保できなくなる事態になることを想定する必要がある。電源喪失時にはアクチュエータを用いた緊急遮断シール装置は作動しない。
【０００４】
そこで、システム異常時に電源を要せず自動的に作動するシャットダウンシールが求められている。特許文献１には温度に応じてシール機能を発現するシール装置が開示されている。具体的には、特許文献１には、軸とハウジングとの環状隙間をシールする軸封装置において、軸に設けられた環状溝に、低温域（組み付け時の温度域）と高温域（通常運転時の温度域）とで異なる形状をとるよう設定された形状記憶合金を介して環状シール部材を装着したシール装置が開示されている。形状記憶合金は、径方向の厚みが高温域において低温域より大きくなるように設定されており、低温域で行われる組み付け時には環状シール部材の外周面とハウジングの内周面とが離間するため組み立て性が良く、高温域で行われる通常運転時には樹脂やゴム等の弾性材である環状シール部材がハウジングの内周面に押しつけられ良好なシール性能を発揮する。
【０００５】
特許文献２には、システム異常時に電源を要せず自動的に作動するシャットダウンシールとして、熱膨張係数の異なる２部材を組み合わせた構成のものが開示されている。具体的には、図７に示すように、熱膨張係数が比較的大きな金属で形成された保持部２５０の内周に、熱膨張係数が比較的小さな金属で形成されたシール環２６０が圧入により嵌合され固定されており、シール環２６０をフランジ２３０の側へ付勢するコイルスプリング３２０が設けられる。シール環２６０の外径は保持部２５０の内径より一定のしめ代分だけ大きく設定されており、通常運転時の温度ではシール環２６０の面２９０に設けられた突起３１０がフランジ２３０の面３００から離間する位置でシール環２６０が固定される。一方、システム故障等によりシャットダウンシールが異常高温にさらされると、熱膨張係数が大きい保持部２５０は膨張して内径が大きくなり、シール環２６０との嵌合部に隙間が形成され、コイルスプリング３２０の付勢力によりシール環２６０が機内側に押し出される。これにより、図７に示すように、突起３１０により面２９０と面３００との隙間がシールされる。
【０００６】
その他の関連する技術として特許文献３，４に開示された技術がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−０８１５４２号公報
【特許文献２】特開２０１２−２４１７２４号公報
【特許文献３】特開平２−２６３６９号公報
【特許文献４】国際公開第２０１０／０６８６１５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載の技術では、環状シール部材として樹脂やゴム等の弾性材が用いられている。そのためシステム異常時に過度な高温にさらされた場合の耐性を確保することが難しい。また、シール面間の隙間が大きい場合、高圧によるはみ出しによってシール部材のシール性能を維持できなくなる可能性がある。
【０００９】
本発明は、システム異常時に電源を要せず自動的に作動し、高温にさらされた場合でもシール機能を維持できるシャットダウンシール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】
【００１０】
本発明は、ハウジングの軸孔に挿入される回転軸に設けられるシャットダウンシールであって、
前記回転軸の外周面に設けられた環状溝に配置される第１環状部材と、
前記第１環状部材の外周面に設けられ、軸方向に重ねて配置される金属製の複数の第２環状部材と、
を有し、
前記第２環状部材は、各々周方向の１箇所で切断され、隣り合う２つの第２環状部材の切断部の周方向の位置が異なり、
通常運転時には、前記第２環状部材の外周面と前記ハウジングの内周面とは離間しており、
前記第１環状部材及び前記第２環状部材は、前記第１環状部材が熱膨張により拡径した場合に前記第２環状部材の外周面と前記ハウジングの内周面とが接触するよう設計されていることを特徴とするシャットダウンシールである。
【００１１】
このシャットダウンシールは、第１環状部材が熱膨張により少なくとも径方向の大きさが大きくなる。第２環状部材は、第１環状部材の外周面に配置されており、かつ周方向の１箇所で切断されている。そのため、第１環状部材が径方向に膨張すると、第２環状部材の切断部は周方向に押し広げられるとともに、第２環状部材の外周面の位置が径方向外側へ移動する。第１環状部材及び第２環状部材の大きさ及び熱膨張の特性は、第１環状部材が熱膨張により拡径した場合に第２環状部材の外周面とハウジングの内周面とが接触するよう設計されている。このとき、第２環状部材の切断部は押し広げられるが、隣り合う第２環状部材の切断部の周方向の位置が異なるため、押し広げられた切断部を介した流体の流通は、隣り合う第２環状部材の端面（軸方向に垂直の面）によって遮断される。
【００１２】
従って、シャットダウンシールは、通常運転時にはハウジングと軸との間の環状隙間をシールしないが、熱膨張によりハウジングと回転軸との間の環状隙間をシールし得るように設計されている。よって、システムの故障等に起因して異常高温になった場合に、ハウジングと軸との間の環状隙間がシールされる。第１環状部材及び第２環状部材の動作は、熱膨張を駆動力とするものであり、オペレータによる操作や電源を要しない。また、駆動力が熱膨張であり、形状記憶合金を駆動力とした場合と比較して変形の均一性が高く、制
御容易である。また、金属製の第２環状部材によってハウジングとの間の環状隙間がシールされるため、樹脂や弾性材を用いた場合と比較して、高温時においてもシール材料の劣化や耐久性の低下が抑制され、また、高圧によるシール材料のはみ出しのような事態が生じることもなく、良好なシール性能を確保できる。
【００１３】
前記第１環状部材は、前記熱膨張特性を有する樹脂又は金属により形成されるとよい。
第１環状部材は第２環状部材をハウジングの内周面に押し当てる駆動力を提供するための部材であり、シール機能を提供するのは第２環状部材である。よって、第１環状部材として樹脂を用いたとしても、高温時のシャットダウンシールの良好なシール性能を確保できる。
【００１４】
前記第２環状部材はＮ（Ｎは２以上の整数）個設けられ、隣り合う第２環状部材の切断部の周方向の位置は略３６０／Ｎ度ずれている構成としてもよい。
この構成では、第２環状部材の各々の切断部は、（Ｎ−１）個の他の第２環状部材によって遮断されるので、遮断部を介した流体の漏洩をより確実に抑制できる。
【００１５】
前記シャットダウンシールは、前記ハウジングと前記回転軸との間の環状隙間をシールするメカニカルシール装置よりも機外側又は機内側に設けられる構成としてもよい。
異常高温時にメカニカルシール装置が十分なシール性能を有しなくなったり、システムの故障により回転軸が回転停止したりした場合でも、メカニカルシール装置に対し機外側にシャットダウンシールが設けられていれば、メカニカルシール装置から漏洩した流体をシャットダウンシールで密封することができる。また、メカニカルシール装置に対し機内側にシャットダウンシールが設けられていれば、シール性能を有しなくなったメカニカルシール装置に流体が流入することを抑制できる。よって、高温時においてもハウジングと軸との間のシールを維持することが可能である。
【００１６】
前記回転軸の環状溝の側面のうち、前記回転軸を鉛直縦向きにした場合に下側になる側面に設けられ、前記第１環状部材及び前記第２環状部材を支持する環状の第１支持部材をさらに有する構成としてもよい。
また、前記回転軸の溝底に設けられ、前記第１環状部材の内周面を支持する筒状の第２支持部材をさらに有する構成としてもよい。
【００１７】
第２環状部材は第１環状部材の外周面に固定されてはいない。また第２環状部材同士も互いに固定されていない。このように、本発明のシャットダウンシールは互いに固定されない複数の部材から構成されるため、これらの部材を支持する第１支持部材や第２支持部材があれば、回転軸や回転軸の外周面に設けられるスリーブ等にシャットダウンシールを組み付けたり分解して取り外したりする作業がし易くなる。
【００１８】
前記第２環状部材の外周面と前記ハウジングの内周面とは、通常運転時の温度である第１温度以下で所定距離、離間しており、
前記第１環状部材の径方向の大きさは、前記第１温度より高い第２温度以上で、前記第１温度以下の場合の前記第１環状部材の径方向の大きさより、前記所定距離以上大きくなる熱膨張特性を有する構成としてもよい。
【００１９】
このシャットダウンシールは、第２温度以上の高温にさらされた場合、熱膨張により少なくとも径方向の大きさが第１温度以下の場合よりも所定距離以上大きくなる。第１温度以下では第２環状部材の外周面とハウジングの内周面とは所定距離、離間しているが、第２温度以上では、この熱膨張により、第２環状部材の外周面とハウジングの内周面は接触する。従って、第２温度以上で、シャットダウンシールは、ハウジングと軸との間の環状隙間をシールすることができる。
【００２０】
本発明のシャットダウンシールが設けられる回転軸と、前記回転軸が挿入されるハウジングと、前記回転軸と前記ハウジングとの間の環状隙間を封止するメカニカルシール装置と、を有し、機内に作動流体を密封するシステムであって、
前記第１温度は、前記システムの通常運転時の作動流体の温度に基づいて定められ、
前記第２温度は、前記システムに異常が発生して前記回転軸が停止した場合の温度に基づいて定められてもよい。
【００２１】
このシステムでは、シャットダウンシールがシステム内部に組み見込まれているため、シャットダウンシールを有するシステムでも組み立て時の工数の増加を抑制でき、また、システム外部にシャットダウンシールの設置スペースが不要である。
【００２２】
システムの通常運転時は、シャットダウンシールの第２環状部材の外周面とハウジングの内周面とは所定距離、離間しており、シャットダウンシールはシール機能を有しない。一方、システムに故障や電源喪失等の異常が発生して回転軸が停止し、作動流体が第２温度以上の高温になった場合、システムが有するメカニカルシール装置が機能しなくなる可能性があるが、シャットダウンシールの第２環状部材が第１環状部材の膨張によりハウジングに押しつけられて、シール機能を発揮する。よって、異常発生時においても作動流体が機外に漏洩することを抑制できる。
【００２３】
加圧水型原子力発電所の一次冷却材ポンプ用軸シールにおいては、通常運転時の系統水（密封流体）の温度は７０〜８８℃であるが、電源喪失等の異常発生時に冷却機能が失われた場合、系統水の温度は３００℃まで上昇する。そこで、第１温度を７０〜８８℃、第２温度を３００℃とすれば、異常発生時に回転軸の回転が停止し通常の軸封装置がシール機能を失い、さらに冷却機能の喪失により系統水の温度が上昇した場合でも、シャットダウンシールにより系統水の外部漏洩を抑制できる。
【００２４】
なお、本発明のシャットダウンシールは、種々の軸封装置を有するシステムに適用可能である。適用するシステムの通常運転時の密封流体の温度に基づき第１温度を設定し、異常発生時に想定される密封流体の温度に基づき第２温度を設定すればよい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、システム異常時に電源を要せず自動的に作動し、高温にさらされた場合でもシール機能を維持できるシャットダウンシールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施例１のシャットダウンシールが組み込まれるシステムの軸シール部分を示す縦断面図
【図２】実施例１のシャットダウンシールの通常運転時の構成を示す図
【図３】実施例１及び２の緊急遮断リングの構成を示す図
【図４】実施例１のシャットダウンシールの高温時の作動を示す図
【図５】実施例２のシャットダウンシールの通常運転時の構成を示す図
【図６】実施例２のシャットダウンシールの高温時の作動を示す図
【図７】従来技術にかかるシャットダウンシールを説明する図
【発明を実施するための形態】
【００２７】
（実施例１）
本発明の実施例１を説明する。
図１は、本発明の実施例１のシャットダウンシールが組み込まれるシステムの軸シール部分を示す縦断面図である。このシステムは、例えば、加圧水型原子力発電所の一次冷却
材ポンプ用軸シールを例示できるが、本発明が適用できるシステムはこれに限定されない。
【００２８】
図１において、回転軸５がハウジング３の中心を鉛直方向に挿入されている。回転軸５はハウジング３内で密封される。ハウジング３の機内側６と機外側１との間に一定の圧力差を維持しながら、回転軸５がハウジング３内で回転し得るように、下部の第１シール装置７及び上部の第２シール装置８が、直列に、ハウジング３内の回転軸５の周りに設けられている。各シール装置の形式は種々のものが採用可能であるが、実施例１では、シール機能の大部分を担う第１シール装置７を非接触式とし、第２シール装置８を接触式とした。
【００２９】
各シール装置７，８は、回転軸５と共に回転するように取り付けられた回転側密封要素であるメイティングリング１０，１１と、ハウジング３側に装着された静止側密封要素であるシールリング１３，１４をそれぞれ有する。対をなすメイティングリング１０，１１とシールリング１３，１４とは、それぞれ、互いに対向する上向きの端面１６，１７と、下向きの端面１９，２０とを有する。また、各シール装置７，８には、ニトリルゴムやＥＰＤＭ等のゴム又は樹脂等から作製され複数のＯリング４０が装着されている。
【００３０】
第１シール装置７は、機内側６に最も近い位置に設けられ、メイティングリング１０は、回転軸５に装着されたカラー２２により機内側６から支持される。第２シール装置８は、機外側１に最も近い位置に設けられる。第２シール装置８よりさらに機外側１の位置Ａにおいて、回転軸５にシャットダウンシール３０が設けられる。
【００３１】
シャットダウンシール３０は、通常の冷却系統の作動温度以下では作動せず、通常の冷却系統の作動温度より高温の状態、特に、冷却系統の故障や電源喪失等に起因する異常高温状態で作動し、回転軸５に対するシールとして機能する緊急用遮断シールである。シャットダウンシール３０が第２シール装置８よりさらに機外側１の位置Ａに設けられる場合、異常高温時に各シール装置のシール機能が失われ、最も機外側の第２シール装置８を介して機内の流体が漏洩した場合でも、シャットダウンシール３０によって流体が機外へ漏洩することを抑制できる。
【００３２】
なお、シャットダウンシールの位置は、システムに備わるシール装置の機外側又は機内側のいずれでもよい。例えば、第１シール装置７よりさらに機内側６にシャットダウンシールを設けた場合、異常高温時にシャットダウンシールが作動することで、機内の流体がシャットダウンシールにおいて密封されるので、各シール装置７，８流体が流入することを抑制できる。従って、たとえ各シール装置７，８シール機能が失われたとしても、機外に流体が漏洩することを抑制できる。
【００３３】
以下、実施例１では、本発明のシャットダウンシールを加圧水型原子力発電所の一次冷却材ポンプ用軸シールに適用した場合の温度条件を例に説明する。加圧水型原子力発電所の一次冷却材ポンプ用軸シールにおいては、通常運転時の系統水（密封流体）の温度は７０〜８８℃であるが、電源喪失等の異常発生時に冷却機能が失われた場合、系統水の温度は約３００℃まで上昇する。そこで、以下の説明で「通常運転時」とは、システムが通常動作している場合の作動流体（密封流体）の温度に基づき、８８℃（第１温度）以下であるとする。また、「高温時」とは、システムに異常が発生して回転軸５が停止した場合の機内の作動流体（密封流体）の温度に基づき、３００℃（第２温度）以上であるとする。これらの温度条件の具体的な数値は一例であって、本発明のシャットダウンシールを適用するシステムの通常運転時の温度及び何らかの異常が発生した場合に到達し得る温度の条件に応じて、通常運転時と高温時の定義は適宜定められる。
【００３４】
図２は、実施例１のシャットダウンシール３０の通常運転時の構成を示す図である。図２（Ａ）は図１のＡ部の拡大図であり、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のシャットダウンシール３０の部分の拡大図である。
【００３５】
シャットダウンシール３０は、回転軸５の外周面に設けられたスリーブ２３に設けられた環状溝３２に配置される。シャットダウンシール３０は、環状溝３２の側面３２１，３２２のうち、回転軸５を鉛直縦向きにした場合に下側になる側面３２１に設けられる第１支持部材２７１と、環状溝３２の溝底３２３に設けられる筒状の第２支持部材２７２と、から構成される組み込み土台２７を用いて組み立てられる。第１支持部材２７１及び第２支持部材２７２の材料としては、ステンレスを例示できる。
【００３６】
シャットダウンシール３０は、環状溝に配置される第１環状部材２６（熱膨張リング）と、第１環状部材２６の外周面に設けられ、軸方向に重ねて配置される金属製の複数の第２環状部材２５（緊急遮断リング）と、を有する。第１環状部材２６は、第２環状部材２５より熱膨張係数の大きい樹脂、エンジニアリング・プラスチック、又は金属である。
【００３７】
実施例１では、第２環状部材２５は４個設けられ、下から上へ第２環状部材２５１，２５２，２５３，２５４が軸方向に重ね合わせられている。第１環状部材２６と４個の第２環状部材２５１，２５２，２５３，２５４は、組み込み土台２７を用いて一体に組み立てられる。すなわち、組み込み土台２７を構成する第１支持部材２７１は、第１環状部材２６及び第２環状部材２５を支持する環状の部材であり、第２支持部材２７２は、第１環状部材２６の内周面２６１を支持する筒状の部材である。
【００３８】
組み込み土台２７を用いた一体の組み立て体を回転軸５のスリーブ２３に対し組み付け、又は取り外すことができる。第１環状部材２６及び４個の第２環状部材２５１，２５２，２５３，２５４は、互いに固定されていないため、このような組み込み土台２７を用いることで、組み付けや分解取り外しの作業が容易になる。
【００３９】
図２（Ｂ）に示すように、通常運転時には、第２環状部材２５（２５１，２５２，２５３，２５４）の外周面２９（２９１，２９２，２９３，２９４）とハウジング３の内周面２８とは離間している。通常運転時における第２環状部材２５の外周面２９とハウジング３の内周面２８とは所定距離Ｓだけ離間している。
【００４０】
図３に第２環状部材２５の構成を示す。図３（Ａ）は、１つの第２環状部材２５１の外観を示す斜視図である。なお、図３（Ａ）で示す外観は他の第２環状部材２５２，２５３，２５４も同様である。図３（Ｂ）は、４つの第２環状部材２５１，２５２，２５３，２５４の重ね合わせの様子を示す図である。
【００４１】
図３（Ａ）に示すように、第２環状部材２５１は、周方向の１箇所３１で切断されている。第２環状部材２５１は、切断部３１により円周の一部を切除する態様で切断された構成でも良いし、切断部３１の両端面を接触させた場合に円となる態様で切断された構成でも良い。
【００４２】
図３（Ｂ）に示すように、４つの第２環状部材２５１，２５２，２５３，２５４は、隣り合う第２環状部材の切断部の周方向の位置が異なるように重ね合わされている。実施例１では、４つの第２環状部材２５１，２５２，２５３，２５４の切断部３１１，３１２，３１３，３１４は、隣り合う第２環状部材の切断部の周方向の位置が３６０／４＝９０度ずれるように重ね合わされている。なお、第２環状部材の個数は複数であれば４個に限らない。第２環状部材の個数がＮ個（Ｎは２以上の整数）の場合、隣り合う第２環状部材の切断部の周方向の位置は略３６０／Ｎ度ずれるように配置するとよい。
【００４３】
図４は、実施例１のシャットダウンシール３０の高温時の構成を示す図である。図４（Ａ）は図１のＡ部の拡大図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のシャットダウンシール３０の部分の拡大図である。
【００４４】
第１環状部材２６は、径方向の大きさが、高温時において、通常運転時の場合の径方向の大きさより所定距離Ｓ以上大きくなる熱膨張特性を有する材料（樹脂又は金属）で構成されている。従って、高温時には、第１環状部材２６が熱膨張することにより、第１環状部材２６の外周面に設けられた第２環状部材２５が押し広げられ、図４（Ｂ）に示すように、第２環状部材２５の外周面２９とハウジング３の内周面２８とが接触する。ここで、隣り合う第２環状部材２５の切断部３１の周方向の位置は図３（Ｂ）に示すように異なっているため、例えば第２環状部材２５１の切断部３１１に機内側６から流入した流体は、第２環状部材２５２の機内側６の面によって遮断される。このような遮断機構が複数箇所あるため、流体が第２環状部材２５を通過して機外側１へ漏洩することを抑制することができる。
【００４５】
（実施例１のシャットダウンシールの優れた点）
実施例１のシャットダウンシール３０は、第１環状部材２６が熱膨張により径方向の大きさが大きくなる。第２環状部材２５は、第１環状部材２６の外周面に配置されており、かつ周方向の１箇所で切断されている。そのため、第１環状部材２６が径方向に膨張すると、第２環状部材２５の切断部３１は周方向に押し広げられるとともに、第２環状部材２５の外周面２９の位置が径方向外側へ移動する。第１環状部材２６及び第２環状部材２５の大きさ及び熱膨張の特性は、第１環状部材２６が熱膨張により拡径した場合に第２環状部材２５の外周面２９とハウジング３の内周面２８とが接触するよう設計されている。このとき、第２環状部材２５の切断部３１は押し広げられるが、隣り合う第２環状部材２５の切断部３１の周方向の位置が異なるため、押し広げられた切断部３１を介した流体の流通は、隣り合う第２環状部材２５の端面（軸方向に垂直の面）によって遮断される。
【００４６】
従って、シャットダウンシール３０は、通常運転時にはハウジング３と回転軸５との間の環状隙間をシールしないが、熱膨張によりハウジング３と回転軸５との間の環状隙間をシールし得るように設計されている。よって、システムの故障等に起因して異常高温になった場合に、ハウジング３と回転軸５との間の環状隙間がシールされる。シャットダウンシール３０は、シール装置７，８うち最も機外側にあるシール装置８よりさらに機外側に設けられている。よって、システムに故障や電源喪失等の異常が発生した場合に、各シール装置７，８通常運転時より過度に高温の作動流体にさらされ、また回転軸５の回転停止により各シール装置７，８シール機能が失われたとしても、シャットダウンシール３０のシール機能により、シール装置７，８漏洩した流体がシールされる。よって、回転軸５のシールは維持される。
【００４７】
シャットダウンシール３０は、シャットダウンシール３０は異常発生に伴う高温時にのみシール機能を有し、通常運転時には第２環状部材２５の外周面２９とハウジング３の内周面２８とが離間しているためシール機能を有しない。そのため、従って、シャットダウンシール３０をシール装置７，８対し機外側及び機内側のいずれの位置に設けたとしても、通常運転時におけるシール装置７，８動作に影響することはない。
【００４８】
シャットダウンシール３０の第１環状部材２６及び第２環状部材２５の高温時の動作は、第１環状部材２６の熱膨張を駆動力とするものであり、オペレータによる操作や電源を要しない。また、駆動力が熱膨張であり、形状記憶合金を駆動力とした場合と比較して変形の均一性が高く、制御容易である。また、金属製の第２環状部材２５によってハウジング３との間の環状隙間がシールされるため、樹脂や弾性材を用いた場合と比較して、高温
時においてもシール材料の劣化や耐久性の低下が抑制され、また、高圧によるシール材料のはみ出しのような事態が生じることもなく、良好なシール性能を確保できる。
【００４９】
また、第２環状部材２５は第１環状部材２６の外周面に固定されておらず、第２環状部材同士も互いに固定されていないが、組み込み土台２７を用いて第１環状部材２６及び第２環状部材２５を支持する構造としたため、シャットダウンシール３０をスリーブ２３に組み付けたり取り外したりする作業がし易い。
【００５０】
また、シャットダウンシール３０は、回転軸５の軸封装置の内部に組み込まれているため、システムの組み立て工数の増加を抑制でき、また、シャットダウンシール３０の設置するための大きなスペースを要しない。
【００５１】
（実施例２）
本発明の実施例２を説明する。実施例２と実施例１の差異は、組み込み土台２７の構成にある。その他の構成は実施例１と同様である。実施例１と同様の構成については詳細な説明を省略する。
【００５２】
図５は、実施例２のシャットダウンシールの通常運転時の構成を示す図である。図６は、実施例２のシャットダウンシールの高温時の作動を示す図である。
【００５３】
図５、図６に示すように、実施例２では、組み込み土台２７は、環状溝３２の側面３２１，３２２のうち、回転軸５を鉛直縦向きにした場合に下側になる側面３２１に設けられる第１支持部材２７１のみを有する。この構成によれば、第１支持部材２７１により、第１環状部材２６及び第２環状部材２５が支持されるので、互いに固定されないこれらの部材をスリーブ２３に組み付けたり取り外したりする作業がし易い。また、実施例１の組み込み土台２７と比較して構造が簡素であり、製造が容易である。
【００５４】
実施例２のシャットダウンシール３０は、通常運転時は、図５に示すように、第２環状部材２５の外周面２９とハウジング３の内周面２８とが離間しているため、シール機能を有しない。高温時は、図６に示すように、第１環状部材２６が熱膨張し、少なくとも径方向の大きさが大きくなる。実施例１，２では、第１支持部材２７１と第１環状部材２６を合わせた軸方向の厚みが環状溝３２の軸方向の大きさと略等しい構成としているため、熱膨張による第１環状部材２６の拡大は実質的に径方向のみである。しかしながら、実際には、図６に示すように、第１環状部材２６は全方向に熱膨張しようとする。
【００５５】
第１環状部材２６の熱膨張により、第２環状部材２５の各々は切断部３１が押し広げられるとともに、外周面２９の位置が径方向外側へ移動し、図６に示すように、第２環状部材２５の外周面２９とハウジング３の内周面２８が接触する。隣り合う第２環状部材２５の切断部３１の周方向位置が異なることにより、押し広げられた切断部３１に機内側から流入する流体の軸方向の流れは遮断される。よって、実施例１で説明したのと同様の作用により、シャットダウンシール３０は、高温時において回転軸５とハウジング３との間の環状隙間をシールする。
【符号の説明】
【００５６】
１：機外側
３：ハウジング
５：回転軸
６：機内側
７：第１シール装置
８：第２シール装置
１０，１１：メイティングリング
１３，１４：シールリング
１６，１７：上向きの端面
１９，２０：下向きの端面
２２：カラー
２３：スリーブ
２５：第２環状部材
２５１，２５２，２５３，２５４：第２環状部材
２６：第１環状部材
２７：組み込み土台
２７１：第１支持部材
２７２：第２支持部材
２８：ハウジングの内周面
２９：第２環状部材の外周面
３０：シャットダウンシール
３１：切断部
３１１，３１２，３１３，３１４：切断部
３２：環状溝
３２１，３２２：環状溝の側面
３２３：環状溝の溝底
【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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