(57)【要約】【課題】シールガスの混入による被密封ガスの組成の変化を防止する。【解決手段】回転軸に一体回転可能に取り付けられた環状の回転密封環と、ケーシングに固定され前記回転密封環と軸方向に対向する環状の静止密封環と、当該静止密封環のシール面と前記回転密封環のシール面との間にシールガスを供給するガス供給路と、前記静止密封環及び回転密封環のうちの一方を他方に向けて付勢する弾性部材と、を備え、前記各密封環のシール面を挟んで軸方向一方側の被密封ガスが充填される第１空間と軸方向他方側の第２空間とを仕切る静圧型ノンコンタクトガスシール。前記第１空間とガス供給路とを接続して当該第１空間内の被密封ガスを前記シールガスとして各密封環のシール面の相互間に供給するガス供給装置を備えている。【選択図】  図１
2015224650.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に一体回転可能に取り付けられた環状の回転密封環と、ケーシングに固定され前記回転密封環と軸方向に対向する環状の静止密封環と、当該静止密封環のシール面と前記回転密封環のシール面との間にシールガスを供給するガス供給路と、前記静止密封環及び回転密封環のうちの一方を他方に向けて付勢する弾性部材と、を備え、前記各密封環のシール面を挟んで軸方向一方側の被密封ガスが充填される第１空間と軸方向他方側の第２空間とを仕切る静圧型ノンコンタクトガスシールであって、
前記第１空間とガス供給路とを接続して当該第１空間内の被密封ガスを前記シールガスとして各密封環のシール面の相互間に供給するガス供給装置を備えていることを特徴とする静圧型ノンコンタクトガスシール。
【請求項２】
回転軸の軸方向に沿って並設される１次シールと２次シールとを備え、
前記１次シール及び前記２次シールが、それぞれ前記回転軸に一体回転可能に取り付けられる環状の回転密封環と、ケーシングに固定され前記回転密封環と軸方向に対向する環状の静止密封環と、当該静止密封環のシール面と前記回転密封環のシール面との間にシールガスを供給するガス供給路と、前記静止密封環及び回転密封環のうちの一方を他方に向けて付勢する弾性部材と、を備え、
前記１次シールによって、前記各密封環のシール面を挟んで軸方向一方側の被密封ガスが充填される１次側第１空間と軸方向他方側の１次側第２空間とが仕切られており、
前記２次シールによって、前記各密封環のシール面を挟んで軸方向一方側の２次側第１空間と軸方向他方側の２次側第２空間とが仕切られているとともに、前記２次側第１空間が前記１次側第２空間と連通しており、
前記１次側第２空間及び２次側第１空間に、当該１次側第２空間及び２次側第１空間に流出したガスを排出するガス排出路が接続されているとともに、
前記１次シールに、前記１次側第１空間とガス供給路とを接続して１次側第１空間内の被密封ガスを当該１次シールのシールガスとして各密封環のシール面の相互間に供給するガス供給装置が設けられていることを特徴とする静圧型ノンコンタクトガスシール。
【請求項３】
前記ガス排出路を通して排出されるガスから有害物質を除去するガス浄化装置をさらに備える請求項２に記載の静圧型ノンコンタクトガスシール。
【請求項４】
前記ガス供給装置が、前記１次側第１空間内から導入した被密封ガスの圧力を高めてシールガスとする増圧器を備えている請求項２又は３に記載の静圧型ノンコンタクトガスシール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、毒性ガス、可燃性ガス、爆発性ガス、粉体混入ガス等の各種ガスを扱うタービン、ブロワ、コンプレッサ、攪拌機、ロータリバルブ等の回転機器に使用される静圧型ノンコンタクトガスシールに関する。
【背景技術】
【０００２】
回転軸とケーシングとの間に設けられガスの漏洩を防止する静圧型ノンコンタクトガスシールとして、例えば特許文献１に記載のものがある。このガスシール６１では、図３に示すように、環状の回転密封環６３が回転軸６２に一体回転可能に取り付けられている。また、ケーシング６４には、シールケース６５を介して、前記回転密封環６３と軸方向に対向する環状の静止密封環６６が固定されている。静止密封環６６とシールケース６５の端面６５aとの間には、この静止密封環６６を回転密封環６３側へ向かって軸方向に付勢するばね７０が配設されている。静止密封環６６は軸方向に移動可能である。
回転密封環６３と静止密封環６６とは軸方向に対向しており、静止密封環６３と回転密封環６６との軸方向に対向する面が、シール面（密封端面）６７，６８とされている。そして、これらシール面６７，６８間を挟んで軸方向一方側（図３において右側）の機内側Ｇと軸方向他方側（図３において左側）の機外側（大気側）Ｈとが仕切られ、機内側Ｇには被密封ガスである機内ガスが充填されている。
【０００３】
シールケース６５及び静止密封環６６には、シールケース６５の外周面からシール面６７，６８間に通じるガス通路７１の一部７１ａが形成されており、窒素ガス等のシールガスが、外部から前記ガス通路７１を通じてシール面６７，６８間に供給される。ガス通路７１の途中にはガス流量を絞る絞り部であるオリフィス６９が設けられている。
【０００４】
シールガスを供給することにより、シール面６７，６８は、静圧によるガス膜を介在させた非接触状態に保持される。具体的には、静止密封環６６が、シール面６７，６８間を開く方向（図３の左方向）に作用する開力（静止密封環６６のシール面６８に作用するシールガスの圧力と、静止密封環６６に作用する機内ガスの圧力との合力（開方向合力））とシール面６７，６８間を閉じる方向（図３の右方向）に作用する閉力（静止密封環６６に作用するばね７０の弾性復元力と、静止密封環６６に作用する大気圧との合力（閉方向合力））とがバランスする位置に保持される。これにより、シール面６７，６８は非接触状態に保持され、シール面６７，６８間を満たすシールガスにより、機内ガスが機外側Ｈへ漏洩するのが防止されている。その際、シールガスの圧力は、機内側Ｇにある機内ガスや機外側Ｈの大気圧よりも高圧とされているため、シール面６７，６８間に供給されたシールガスは、シール面６７，６８間から径方向内側及び径方向外側に向かって流出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第９９／２７２８１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の静圧型ノンコンタクトガスシール６１では、前記のように、シールガスがシール面６７，６８間から径方向外側に向かって流出し、さらには機内側Ｇへと流出する。ところが、この流出により、窒素ガス等のシールガスが機内側Ｇにある機内ガスに混入すると、機内ガスの組成が変化する。このため、例えば機内ガスと他の物質とを化学反応させて目的物質を得る場合などに、かかる機内ガスの組成変化により前記化学反応が影響を受け、目的物質の収率が低下するなどの不具合があった。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、シールガスの混入による被密封ガスの組成変化を防止することができる静圧型ノンコンタクトガス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】
【０００８】
（１）本発明の第１の観点に係る静圧型ノンコンタクトガスシール（以下、単に「ガスシール」ともいう）は、回転軸に一体回転可能に取り付けられた環状の回転密封環と、ケーシングに固定され前記回転密封環と軸方向に対向する環状の静止密封環と、当該静止密封環のシール面と前記回転密封環のシール面との間にシールガスを供給するガス供給路と、前記静止密封環及び回転密封環のうちの一方を他方に向けて付勢する弾性部材と、を備え、前記各密封環のシール面を挟んで軸方向一方側の被密封ガスが充填される第１空間と軸方向他方側の第２空間とを仕切る静圧型ノンコンタクトガスシールであって、
前記第１空間とガス供給路とを接続して当該第１空間内の被密封ガスを前記シールガスとして各密封環のシール面の相互間に供給するガス供給装置を備えていることを特徴としている。
【０００９】
本発明の第１の観点に係るガスシールでは、ガス供給装置によって第１空間内の被密封ガスをシールガスとして各密封環のシール面の相互間に供給するので、当該シールガスが第１空間内に混入したとしても、被密封ガスの組成が変化することがない。したがって、例えば被密封ガスと他の物質とを化学反応させて目的物質を得る場合などに、かかる被密封ガスの組成変化により前記化学反応が影響を受け、目的物質の収率が低下するなどの不具合が生じることがない。
【００１０】
（２）本発明の第２の観点に係るガスシールは、回転軸の軸方向に沿って並設される１次シールと２次シールとを備え、
前記１次シール及び前記２次シールが、それぞれ前記回転軸に一体回転可能に取り付けられる環状の回転密封環と、ケーシングに固定され前記回転密封環と軸方向に対向する環状の静止密封環と、当該静止密封環のシール面と前記回転密封環のシール面との間にシールガスを供給するガス供給路と、前記静止密封環及び回転密封環のうちの一方を他方に向けて付勢する弾性部材と、を備え、
前記１次シールによって、前記各密封環のシール面を挟んで軸方向一方側の被密封ガスが充填される１次側第１空間と軸方向他方側の１次側第２空間とが仕切られており、
前記２次シールによって、前記各密封環のシール面を挟んで軸方向一方側の２次側第１空間と軸方向他方側の２次側第２空間とが仕切られているとともに、前記２次側第１空間が前記１次側第２空間と連通しており、
前記１次側第２空間及び２次側第１空間に、当該１次側第２空間及び２次側第１空間に流出したガスを排出するガス排出路が接続されているとともに、
前記１次シールに、前記１次側第１空間とガス供給路とを接続して１次側第１空間内の被密封ガスを当該１次シールのシールガスとして各密封環のシール面の相互間に供給するガス供給装置が設けられていることを特徴としている。
【００１１】
本発明の第２の観点に係るガスシールでは、前記第１の観点に係るガスシールガスと同様に、ガス供給装置によって１次側第１空間内の被密封ガスを１次シールのシールガスとして各密封環のシール面の相互間に供給するので、当該シールガスが第１空間内に混入したとしても、被密封ガスの組成が変化することがない。したがって、例えば被密封ガスと他の物質とを化学反応させて目的物質を得る場合などに、かかる被密封ガスの組成変化により前記化学反応が影響を受け、目的物質の収率が低下するなどの不具合が生じることがない。
また、１次側第２空間及び２次側第１空間に、当該１次側第２空間及び２次側第１空間に流出したガスを排出するガス排出路が接続されているので、このガス排出路に排出されたガスを回収することにより、被密封ガスが１次シールのシール面から１次側第２空間に流入したとしても、当該ガスが大気へ漏洩することを防止することができる。環境上の理由により被密封ガスの大気への漏洩を防止すべき場合に特に有益である。
また、１次シールおよび２次シール共に静圧型ノンコンタクトガスシールであるので、高速回転が要求される回転機器に適用することができる。２つのシールを回転軸の軸方向に沿って並設する場合でも、２次シールに接触式メカニカルシールを用い、排出路空間にシール流体（液体）を充填する方式では、当該接触式メカニカルシールの周速上限値までの回転数が回転機器の上限回転数となるので、高速回転に適用できないことがある。
【００１２】
（３）前記（２）のガスシールにおいて、前記ガス排出路を通して排出されるガスから有害物質を除去するガス浄化装置をさらに備えることが好ましい。この構成によれば、シールガスが有害物質を含んでいたとしても、ガス浄化装置で当該有害物質を除去した上でガスを排出することができるので、環境を汚染することがない。
【００１３】
（４）前記（２）または（３）のガスシールにおいて、前記ガス供給装置が、前記１次側第１空間内から導入した被密封ガスの圧力を高めてシールガスとする増圧器を備えていることが好ましい。この構成によれば、１次側第１空間内の被密封ガスをシールガスとして利用する際に、被密封ガスであるシールガスの圧力をエアブースタである増圧器により高めることができる。換言すれば、電動コンプレッサなどの昇圧源を用いる場合、シールガスに引火するおそれがあるが、対象ガスの圧力を利用して当該対象ガスの圧力を高める増圧器は電源が不要であるので、引火などのおそれがなく、安全にシールガスの圧力を高めることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、シールガスの混入による被密封ガスの組成の変化を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のガスシールの第１実施形態を示す縦断面図である。
【図２】本発明のガスシールの第２実施形態を示す縦断面図である。
【図３】従来のガスシールを示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の静圧型ノンコンタクトガスシールの実施形態を詳細に説明する。
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係るガスシール１を示す縦断面図である。ガスシール１は、各種ガスを扱うタービン、ブロワ、コンプレッサ、攪拌機、ロータリバルブ等の回転機器のケーシング２と、このケーシング２に挿入されている、前記回転機器の回転軸３との間に設けられている。そして、後述するシール面（密封端面）２３，２４間を挟んで、軸方向一方側（図１において右側）の被密封ガスが充填される機内側（第１空間）Ｃと軸方向他方側（図１において左側）の機外側（大気側、第２空間）Ｄとが仕切られている。
【００１７】
本実施形態に係るガスシール１は、環状の回転密封環４と、環状の静止密封環１１と、シールガスを供給するガス供給路と、弾性部材である圧縮コイルばね１３と、ガス供給装置とを備えている。
【００１８】
以下、ガスシール１の各要素について説明する。
回転密封環４は回転軸３に一体回転可能に取り付けられている。本実施形態では、回転側ユニットとして、さらに、回転軸３に外嵌されて固定されているストッパリング５と、回転軸３に外嵌されてストッパリング５により固定されているフランジ部６付きのスリーブ７とが設けられている。回転密封環４は、スリーブ７に外嵌されるとともに、ストッパリング５とフランジ部６とにより軸方向に挟まれて回転軸３に固定された状態にある。この固定された状態で、回転密封環４は回転軸３と一体回転可能である。
【００１９】
回転密封環４とスリーブ７のフランジ部６との間には機内側Ｃと機外側Ｄとの間をシールするＯリング８が配設されている。また、回転軸３とスリーブ７との間には機内側Ｃと機外側Ｄとの間をシールするＯリング９が配設されている。
【００２０】
静止密封環１１は前記回転密封環４と軸方向に対向する環状の部材であり、前記ケーシング２に固定されている。本実施形態では、静止側ユニットとして、この静止密封環１１と、当該静止密封環１１をケーシング２に取り付けるための環状のシールケース１２と、静止密封環１１を回転密封環４へ向かって弾性的に押圧する弾性部材である圧縮コイルばね１３とが設けられている。  
【００２１】
シールケース１２は、第１ケース１５と第２ケース１６とを有しており、これらはボルト（図示省略）によりケーシング２に固定されている。第１ケース１５には、後述するシールガスを内部に供給するための単一のガス孔１７が形成されている。ガス孔１７は、第１ケース１５の外周面から内周面にわたって当該第１ケース１５を径方向に貫通するように形成されている。第２ケース１６は、第１ケース１５をケーシング２との間で軸方向に挟む円環部材であり、静止密封環１１と軸方向に関して対向する壁部１８と、この壁部１８の径方向内側部分から軸方向（機内側Ｃの方向）に延びる円筒部１９とを有している。この円筒部１９の外周面と静止密封環１１の内周面との間にはＯリング２０が配設されている。
【００２２】
静止密封環１１は、第１ケース１５の径方向内側であって、第２ケース１６と回転密封環４とにより軸方向に挟まれる位置に設けられている。そして、回転密封環４の機外側Ｄの端面には、シール面（密封端面）２３が形成され、また、静止密封環１１の機内側Ｃの端面には、前記シール面２３と軸方向に対向するシール面（密封端面）２４が形成されている。また、第１ケース１５の内周面と静止密封環１１の外周面との間には、ガス孔１７の開口部の軸方向両側に位置するＯリング２５，２６が配設されている。
そして、静止密封環１１は、その内外周面において、Ｏリング２０，２５，２６により径方向に関して支持されるとともに、軸方向に移動可能とされている。また、第１ケース１５の内周面と静止密封環１１の外周面との間における、Ｏリング２５，２６の間が、ガス孔１７からシールガスが供給される環状のガス供給空間２７とされている。
【００２３】
静止密封環１１の機外側Ｄの端部には、軸方向に凹んでいる有底の穴２９が周方向に等間隔で複数形成されている。各穴２９内には、前記圧縮コイルばね１３が設けられており、この圧縮コイルばね１３の一端が孔２９の底面に、他端が第２ケース１６の前記壁部１８に当接している。これらばね１３の弾性復元力により、静止密封環１１が回転密封環４へ向かう軸方向に押圧されている。
【００２４】
静止密封環１１には、周方向に関して等間隔でガス通路３１が複数形成されている。このガス通路３１の一端はガス供給空間２７と連通し、他端は回転密封環４のシール面２３と静止密封環１１のシール面２４との間のスペースに連通している。ガス通路３１内には、ガスの通過面積（流量）を絞る絞り部であるオリフィス３２が設けられている。ガス孔１７、ガス供給空間２７、ガス通路３１及びオリフィス３２によりガス供給路が構成されている。
【００２５】
回転密封環４の機外側Ｄの端面（シール面２３を含む）には、静止密封環１１のシール面２４と軸方向に対向する溝３４が周方向に関して等間隔で複数形成されている。溝３４は周方向に延びるとともに、静止密封環１１のシール面２４よりも径方向内側及び外側にわずかに延びている。
本実施形態に係るガスシール１によって、回転密封環４のシール面２３および静止密封環１１のシール面２４を挟んで軸方向一方側（図１において右側）の被密封ガスが充填される第１空間と、軸方向他方側の第２空間（大気）とが仕切られる。
【００２６】
本実施形態では、機内側Ｃの第１空間にある機内ガス（被密封ガス）が、シールガスとして、増圧器３６、アキュムレータ（タンク）３７及びレギュレータ３８を介してガス孔１７に供給される。すなわち、増圧器３６、アキュムレータ（タンク）３７及びレギュレータ３８がシールガスをガス孔１７に供給するガス供給装置を構成している。
【００２７】
増圧器３６は、電源を必要とせず、１次側のガス圧を利用してガスを増圧する機器であり、エアブースタ（エア増圧器）として市販されているものを用いることができる。この増圧器３６により、「機内ガスである」シールガスの圧力を高めて、アキュムレータ３７に供給する。アキュムレータ３７は、供給されるシールガスの脈動を吸収して、レギュレータ３８に送る。レギュレータ３８はシールガスの圧力を一定圧としてガス孔１７に供給する。シールガスの圧力は機内ガスの圧力や大気圧よりも高くされ、例えば、シールガスの圧力は機内ガスの圧力よりも０．２５ＭＰａ程度高くされている。
【００２８】
ガス孔１７に供給されたシールガスは、ガス供給空間２７及びガス通路３１を介して、回転密封環４のシール面２３と静止密封環１１のシール面２４との間に供給される。シール面２３，２４間にシールガスが供給されていない状態では、静止密封環１１に作用するばね１３の弾性復元力と大気圧とによる閉方向（図１の右方向）への合力（閉方向合力）が、回転密封環４に作用する機内ガスの圧力による開方向（図１の左方向）への力よりも大きくなるように設定されている。これにより、回転密封環４のシール面２３と静止密封環１１のシール面２４とが当接し、両シール面２３，２４間が閉じた状態とされている。
【００２９】
この状態で、シールガスをシール面２３，２４間に供給すると、シールガスの圧力が静止密封環１１のシール面２４に作用して、静止密封環１１には、機内ガスの圧力とシールガスの圧力とによる開方向の合力（開方向合力）が作用する。これにより、静止密封環１１が開方向合力により機外側Ｄ（図１の左側）に移動し、静止密封環１１のシール面２４が、これと対向する回転密封環４のシール面２３から軸方向に離間しようとする。静止密封環１１の機外側Ｄへの移動によりシール面２３，２４間の隙間が大きくなるが、この隙間が大きくなるにしたがって、ばね１３が大きく圧縮されて、ばね１３の弾性復元力が大きくなり、閉方向合力が大きくなる。そして、静止密封環１１が機外側Ｄの所定の位置まで移動して、前記隙間が所定の大きさになると、開方向合力と閉方向合力とが拮抗して同じ大きさとなり、静止密封環１１が前記所定の位置で保持される。このようにして、回転密封環４と静止密封環１１とが非接触であるシール状態が得られ、この状態が保持されたまま、回転軸３及び回転密封環４が回転駆動される。
【００３０】
シールガスの圧力は機内ガスの圧力や大気圧よりも高くされているので、シール面２３，２４間に供給されたシールガスは、シール面２３，２４間及び溝３４からこれらの径方向内側及び径方向外側へ流出する。そして、径方向内側に流れたシールガスは機外側Ｄ、すなわち外部の大気側に放出される。一方、径方向外側に流れたシールガスは機内側Ｃにある機内ガス（被密封ガス）に混入することになる。
【００３１】
しかし、本実施形態では、シールガスとして機内側Ｃにある機内ガスを使用しているので、シールガスが機内側Ｃの機内ガスに混入しても、この混入により機内側Ｃの機内ガスの組成が変化することはない。すなわち、機内側Ｃの機内ガスがシール面２３，２４間を通じて、再度、機内側Ｃに戻るように循環するので、機内側Ｃの機内ガスの組成が変化することはない。したがって、例えば被密封ガスと他の物質とを化学反応させて目的物質を得る場合などに、かかる被密封ガスの組成変化により前記化学反応が影響を受け、目的物質の収率が低下するなどの不具合が生じることがない。
【００３２】
〔第２実施形態〕
図２は本発明の第２実施形態に係るガスシール１０１を示す縦断面図である。図２に示すように、回転軸３には、機内ガスの漏洩を２段階で防止する１次シールＡと２次シールＢとが軸方向に沿って並設されている。１次シールＡ及び２次シールＢは共に静圧型ノンコンタクトガスシールであり、本実施形態に係るガスシール１０１は、いわゆるタンデムタイプの静圧型ノンコンタクトガスシールとされている。
【００３３】
１次シールＡ及び２次シールＢは、それぞれ図１に示す第１実施形態に係るガスシール１の対応する構成とほぼ同様の構成を有している。そこで、図２及び以下の説明では、１次シールＡ（２次シールＢ）の各部材及び各部のうち、第１実施形態に係るガスシール１の対応する各部材及び各部とほぼ同様の機能を有するものについては、それらの説明を省略するとともに、それらの符号として、第１実施形態に係るガスシール１の対応する各部材及び各部に付された符号の後に「Ａ」（「Ｂ」）を付記したものを採用している。
【００３４】
また、第２実施形態において、ガスシール１０１における１次シールＡ、２次シールＢ以外の各部材及び各部のうち、第１実施形態に係るガスシール１の対応する各部材及び各部とほぼ同様の機能を有するものについては、それらの説明を省略するとともに、それらの符号として、第１実施形態に係るガスシール１の対応する各部材及び各部に付された符号をそのまま使用している。
【００３５】
ガスシール１０１は、各種ガスを扱うタービン、ブロワ、コンプレッサ、攪拌機、ロータリバルブ等の回転機器のケーシング２と、このケーシング２に挿入されている、前記回転機器の回転軸３との間に設けられている。そして、後述する１次シールＡのシール面（密封端面）２３Ａ，２４Ａ間を挟んで、軸方向一方側（図２において右側）の被密封ガスが充填される機内側（１次側第１空間）Ｃと軸方向他方側（図１において左側）の１次側第２空間Ｅとが仕切られている。また、後述する２次シールＢのシール面（密封端面）２３Ｂ，２４Ｂ間を挟んで、軸方向一方側（図２において右側）の２次側第１空間Ｆと軸方向他方側（図１において左側）の２次側第２空間（機外側又は大気側）Ｄとが仕切られている。
【００３６】
１次シールＡ及び２次シールＢは、それぞれ環状の回転密封環４Ａ，４Ｂと、環状の静止密封環１１Ａ，１１Ｂと、シールガスを供給するガス供給路と、弾性部材である圧縮コイルばね１３Ａ，１３Ｂとを備えている。
また、ガス孔１７Ａ、１７Ｂ，ガス供給空間２７Ａ、２７Ｂ，ガス通路３１Ａ，３１Ｂ，及びオリフィス３２Ａ，３２Ｂによりガス供給路が構成されている。さらに、１次側第１空間とガス供給路とを接続して１次側第１空間Ｃ内の被密封ガスを当該１次シールＡのシールガスとして各密封環のシール面の相互間に供給するガス供給装置として、増圧器３６Ａ、アキュムレータ（タンク）３７Ａ及びレギュレータ３８Ａを備えている。
【００３７】
次に、図２に示す第２実施形態に特有の構成について説明する。スリーブ７には、フランジ部４５付きの外側スリーブ４６が外嵌されており、この外側スリーブ４６は１次シールＡの回転密封環４Ａとストッパリング５との間に配設されている。回転密封環４Ａは、スリーブ７のフランジ部６と外側スリーブ４６とに挟まれて回転軸３に固定された状態にあり、回転軸３と一体回転可能である。スリーブ７と外側スリーブ４６との間にはＯリング４７が配設されている。
【００３８】
１次シールＡでは、前述したように、シール面２３Ａ，２４Ａ間を挟んで機内側Ｃ（１次側第１空間）と１次側第２空間Ｅとが仕切られている。１次側第２空間Ｅは径方向に延びる円環状とされて、外側スリーブ４６のフランジ部４５及び２次シールＢの第１ケース１５Ｂと１次シールＡの第２ケース１６Ａとの間に形成されている。また、機内側Ｃにある機内ガス（被密封ガス）が、第１実施形態と同様に、１次シールガスとして、ガス孔１７Ａに供給される。
【００３９】
１次シールＡの第２ケース１６Ａの径外側部分には２次シールＢ側に突出する環状の突出部４８が形成されている。突出部４８の内周面４８ａは、２次シールＢの第１ケース１５Ｂにおける１次シールＡ側の突出端部４０の外周面４０ａと径方向に関して当接している。第２ケース１６Ａにはガス排出路４９が径方向に形成され、このガス排出路４９の一端は、第２ケース１６Ａの外周面で開口してガス浄化装置５０に接続され、他端は、突出部４８の内周面で開口して１次側第２空間Ｅと連通している。ガス浄化装置５０は、回収したシールガスから有害物質を除去する。
【００４０】
２次シールＢでは、回転密封環４Ｂは外側スリーブ４６に外嵌されるとともに、外側スリーブ４６のフランジ部４５とストッパリング５とにより軸方向に挟まれて回転軸３に固定された状態にあり、回転軸３と一体回転可能である。２次シールＢでは、前述したように、シール面２３Ｂ，２４Ｂ間を挟んで２次側第１空間Ｆと２次側第２空間（機外側又は大気側）Ｄとに仕切られている。２次側第１空間Ｆは、フランジ部４５及び回転密封環４Ｂと第１ケース１５Ｂとの間で環状に形成され、１次側第２空間Ｅと連通している。
【００４１】
２次シールＢのガス孔１７Ｂには、２次シールガスの供給源５２が増圧器３６Ｂ、アキュムレータ（タンク）３７Ｂ及びレギュレータ３８Ｂを介して接続されている。すなわち、供給源５２、増圧器３６Ｂ、アキュムレータ（タンク）３７Ｂ及びレギュレータ３８Ｂが、シールガスをガス孔１７Ｂに供給する、２次シールＢ側のガス供給装置を構成している。なお、２次シールガスとしては、機内ガスと化学反応を起こさない窒素ガス等の不活性ガスが使用される。
一方、増圧器３６Ａ、アキュムレータ（タンク）３７Ａ及びレギュレータ３８Ａが、１次側第１空間内の被密封ガスをシールガスとしてガス孔１７Ａに供給する、１次シールＡ側のガス供給装置を構成している。
【００４２】
なお、１次、２次シールガスの圧力は機内ガスの圧力や大気圧よりも高くされており、例えば、１次、２次シールガスの圧力は機内ガスの圧力よりも０．２５ＭＰａ程度高くされている。
【００４３】
前記のように構成した第２実施形態によれば、前記第１実施形態に係るガスシールガスと同様に、ガス供給装置によって１次側第１空間内の被密封ガスを１次シールのシールガスとして各密封環のシール面の相互間に供給するので、当該シールガスが第１空間内に混入したとしても、被密封ガスの組成が変化することがない。したがって、例えば被密封ガスと他の物質とを化学反応させて目的物質を得る場合などに、かかる被密封ガスの組成変化により前記化学反応が影響を受け、目的物質の収率が低下するなどの不具合が生じることがない。
【００４４】
また、１次シールＡのシール面２３Ａ，２４Ａ間から径方向内側に流出した「機内ガスである」１次シールガスは１次側第２空間Ｅに流出し、この流出した１次シールガスはガス排出路４９だけではなく、２次シールＢの２次側第１空間Ｆにも流出する。しかし、２次シールＢのシール面２３Ｂ，２４Ｂ間に２次シールガスが供給されることにより、２次側第１空間Ｆに流出した「機内ガスである」１次シールガスが機外側Ｄへ漏洩することは防止される。
【００４５】
なお、２次シールＢにおいて、前記のように、２次シールガスをシール面２３Ｂ，２４Ｂ間に供給することにより、このシール面２３Ｂ，２４Ｂ間及び溝３４Ｂから２次シールガスが径方向内側と径方向外側に流出する。そして、前記径方向内側に流出した２次シールガスは、機外側Ｄである大気側に放出されるが、２次シールガスは不活性ガスであるので、前記放出により環境問題が発生するおそれはない。
【００４６】
一方、前記径方向外側に流出した２次シールガスは、２次側第１空間Ｆから１次側第２空間Ｅに流出して、１次シールＡから流出した「機内ガスである」１次シールガスと混合されることになるが、２次シールガスは不活性ガスであるので、前記混合により化学反応が発生するおそれはない。また、本実施形態では、前記のようにして混合された１次シールガスと２次シールガスは、ガス排出路４９を介してガス浄化装置５０に回収される。ガス浄化装置５０は、回収したシールガスから有害物質を除去する。したがって、シールガスが有害物質を含んでいたとしても、ガス浄化装置で当該有害物質を除去した上でガスを排出することができるので、環境を汚染することがない。
【００４７】
また、従来のタンデムタイプのガスシールでは、１次シールとして静圧型ノンコンタクトガスシールを使用したものはあるが、この場合でも、２次シールは接触式メカニカルガスシールであった。ところが、接触式メカニカルガスシールの回転軸の許容上限回転数（許容周速上限値）は静圧型ノンコンタクトガスシールの許容上限回転数よりも低い。
このため、従来のタンデムタイプのガスシールでは、その許容上限回転数が、静圧型ノンコンタクトガスシールの許容上限回転数ではなく、これよりも低速である、接触式メカニカルガスシールの許容上限回転数となる問題があった。
これに対し、第２実施形態に係るガスシール１０１では、１次シールＡと２次シールＢとが共に静圧型ノンコンタクトガスシールであるので、その許容上限回転数を前記従来のタンデムタイプのガスシールの許容上限回転数よりも高速にできるという利点がある。
【００４８】
〔その他の変形例〕
本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内において種々の変更が可能である。
例えば、前述した実施形態では、弾性部材により静止密封環を回転密封環に向けて押圧しているが、弾性部材を回転密封環側に設け、当該弾性部材により回転密封環を静止密封環に向けて押圧するようにしてもよい。
【００４９】
また、前述した実施形態では、シールガスの圧力を機内ガスの圧力よりも高圧としたが、両者の圧力を同一としてもよく、被密封ガスの種類、回転機器の使用環境などに応じてシールガスの圧力を適宜選定することができる。
また、前述した実施形態では、シールガスを昇圧するために電動機器を使用しない増圧器を用いているが、シールガスに可燃性ガスが含まれない場合には、例えば電動コンプレッサなどの機器を昇圧源として用いることも可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１：静圧型ノンコンタクトガスシール  
２：ケーシング
３：回転軸  
４，４Ａ，４Ｂ：回転密封環
１１，１１Ａ，１１Ｂ：静止密封環
１３，１３Ａ，１３Ｂ：圧縮コイルばね（弾性部材）
１７，１７Ａ，１７Ｂ：ガス孔
２３，２３Ａ，２３Ｂ，２４，２４Ａ，２４Ｂ：シール面
２７，２７Ａ，２７Ｂ：ガス供給空間
３１，３１Ａ，３１Ｂ：ガス通路
３６，３６Ａ，３６Ｂ：増圧器
３７，３７Ａ，３７Ｂ：アキュムレータ
３８，３８Ａ，３８Ｂ：レギュレータ
４９：ガス排出路
５０：ガス浄化装置
１０１：静圧型ノンコンタクトガスシール
Ａ：１次シール
Ｂ：２次シール
Ｃ：機内側（第１空間、１次側第１空間）
Ｄ：機外側（第２空間、２次側第２空間）
Ｅ：１次側第２空間
Ｆ：２次側第１空間
【図１】
2015224650.tif 000003
【図２】
2015224650.tif 000004
【図３】
2015224650.tif 000005