(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールケース及びこれを洞貫する回転軸の何れか一方の部材にＯリングを介して移動可能に内嵌保持された可動密封環とシールケース及び回転軸の何れか他方の部材に固定された固定密封環と可動密封環を固定密封環へと押圧附勢するスプリングとを具備して、両密封環の相対回転摺接作用により当該相対回転摺接部分の外周側領域である被密封液領域とその内周側領域である非密封流体領域とをシールするように構成すると共に、シールケースに形成した冷却液噴出路から前記相対回転摺接部分に向けて冷却液を噴出させるフラッシング手段を設けてある端面接触形メカニカルシールにおいて、  フラッシング手段が、シールケースに形成した冷却液噴出路と、被密封液領域の液体たる被密封液の一部を冷却液として被密封液領域の圧力より高圧に加圧して冷却液噴出路に循環供給する冷却圧送路とからなり、  冷却液噴出路が、回転軸と同心をなして当該回転軸の軸線方向に延びる円筒状の中空室と、中空室の一端部に連通接続された一つの冷却液供給通路と、シールケースの周方向に等間隔を隔てて配置されており、中空室の他端部からシールケースの内周面における前記相対回転摺接部分に直対向する部位へと貫通する複数の冷却液噴出孔とからなり、 中空室の軸線方向長さは、少なくとも中空室における冷却液供給通路の開口部と冷却液噴出孔の開口部とが軸線方向において重複することなく離間するように設定されており、  冷却液供給通路が、少なくとも下流端部分を中空室の軸線に直交する仮想面に対して傾斜する直線通路をなすものとして、中空室にその一端部に向けて冷却液を流入させるように構成されていることを特徴とする端面接触形メカニカルシール。
【請求項２】
前記相対回転摺接部分から外れた位置において回転軸に設けられた密封環とシールケースとの対向周面間に微小な円筒状通路が形成されていることを特徴とする、請求項１に記載する端面接触形メカニカルシール。
【請求項３】
シールケース及びこれを洞貫する回転軸の何れか一方の部材にＯリングを介して移動可能に内嵌保持された可動密封環とシールケース及び回転軸の何れか他方の部材に固定された固定密封環と可動密封環を固定密封環へと押圧附勢するスプリングとを具備して、両密封環の相対回転摺接作用により当該相対回転摺接部分の外周側領域である被密封液領域とその内周側領域である非密封流体領域とをシールするように構成すると共に、シールケースに形成した冷却液噴出路から前記相対回転摺接部分に向けて冷却液を噴出させるフラッシング手段を設けてある端面接触形メカニカルシールにおいて、  フラッシング手段が、シールケースに形成した冷却液噴出路と、被密封液領域の液体たる被密封液の一部を冷却液として被密封液領域の圧力より高圧に加圧して冷却液噴出路に循環供給する冷却圧送路とからなり、  冷却液噴出路が、回転軸と同心をなして当該回転軸の軸線方向に延びる円筒状の中空室と、中空室の一端部に連通接続された一つの冷却液供給通路と、シールケースの周方向に等間隔を隔てて配置されており、中空室の他端部からシールケースの内周面における前記相対回転摺接部分に直対向する部位へと貫通する複数の冷却液噴出孔とからなり、  冷却液供給通路が、少なくとも下流端部分を中空室の軸線に直交する仮想面に対して傾斜する直線通路をなすものとして、中空室にその一端部に向けて冷却液を流入させるように構成されており、  前記相対回転摺接部分から外れた位置において回転軸に設けられた密封環とシールケースとの対向周面間に微小な円筒状通路が形成されており、  各密封環が、先端面を密封端面に構成した環状の密封環本体とこれより熱伝導率の低い金属材で構成された保持環とを、保持環の先端部に密封環本体を密封端面形成部を突出させた状態で内嵌させることにより、連結させてなるものであることを特徴とする端面接触形メカニカルシール。
【請求項４】
シールケースに設けた密封環の密封環本体が、保持環に内嵌された断面方形状の本体部とその先端面から突出する円筒状の密封端面形成部とからなり、本体部の外径を密封端面形成部の外径より大きく且つ両外径の差が当該両部の接続部に形成されるアール部の曲率半径の２倍より大きくなるように設定してあることを特徴とする請求項３に記載する端面接触形メカニカルシール。
【請求項５】
可動密封環及び固定密封環の一方の密封環の密封環本体がカーボン製のものであり、他方の密封環の密封環本体がセラミックス製のものであることを特徴とする、請求項２又は請求項３に記載する端面接触形メカニカルシール。
【請求項６】
冷却液噴出孔が３個以上設けられていることを特徴とする、請求項１〜５の何れかに記載する端面接触形メカニカルシール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低沸点液（例えば、ＬＰＧ等の液化ガスや液体アンモニア等）等の液体を扱うプロセスボンプ，攪拌機，ブロワ，圧縮機，タービン等の回転機器に軸封手段として装備される端面接触形メカニカルシールであって、特に、密封環のシール部分を冷却するためのフラッシング手段を設けてある端面接触形メカニカルシールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の端面接触形メカニカルシールとして、シールケース及びこれを洞貫する回転軸の何れか一方の部材に軸線方向に移動可能に保持された可動密封環と、シールケース及び回転軸の何れか他方の部材に固定された固定密封環と、可動密封環を固定密封環へと押圧接触させるべく可動密封環と前記一方の部材との間に介装したスプリングとを具備して、両密封環の相対回転摺接作用により被密封液領域と非密封流体領域とを遮蔽シールするように構成されており、両密封環の摺接熱等によるトラブルを回避するために、シールケースに形成した冷却液噴出路から冷却液を両密封環の相対回転摺接部分（以下「シール部分」という）に向けて噴出させるようにしたフラッシング手段を設けたものが周知である（特許文献１の図１、特許文献２の図１又は特許文献３の図１〜図３を参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１２９９３７号公報（図１）
【特許文献２】特開２００５−０４８８１８公報（図１）
【特許文献３】実開昭６３−１３２１７１号公報（図１〜図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的なフラッシング手段にあっては、冷却液噴出路の下流端である冷却液噴出孔がシールケース内周部の一箇所に開口されているにすぎないから（特許文献１の図１、特許文献２の図１又は特許文献３の図１及び図２を参照）、たとえ冷却液噴出孔がシール部分に直対向する近接位置に開口されている場合（特許文献１の図１を参照）にも、一つの冷却液噴出孔から冷却液を噴出させるだけではシール部分を十分に冷却させることができない。
【０００５】
そこで、従来からも、シールケースに形成する冷却液噴出路を、回転軸と同心をなす環状の中空室とこれに冷却液を供給する冷却液供給通路と中空室に連通され且つシールケース内周部にその周方向に等間隔を隔てた位置で開口する複数の冷却液噴出孔とで構成し、これらの冷却液噴出孔からシール部分の全周に向けて冷却液が噴出されるように工夫しておくことが提案されており、一つの冷却液噴出孔から冷却液を噴出させる場合に比してシール部分の冷却を効果的に行いうることが期待される（特許文献３の図３を参照）。
【０００６】
しかし、このように複数の冷却液噴出孔を設けた場合においても、冷却液供給通路が中空室の周方向における一箇所に接続されていることから、つまり冷却液供給通路から中空室への冷却液供給が中空室の一箇所において行われることから、この冷却液供給箇所に近い冷却液噴出孔と当該冷却液供給箇所から遠い冷却液噴出孔とでは冷却液の噴出流量，速度が異なり、シール部分を全周に亘って均一に冷却することができない。
【０００７】
したがって、従来の端面接触形メカニカルシールにあっては、冷却液噴出孔が一つであると複数であるとに拘らず、シール部分の冷却がその全周に亘って均一且つ十分に行われず、密封環の摺接面（密封端面）が偏摩耗する等のトラブルが発生する虞れがある。特に、被密封液領域の液体（被密封液）が低沸点液（例えば、ＬＰＧ等の液化ガスや液体アンモニア等）である場合には、看過し得ない重大な問題が発生する。
【０００８】
すなわち、シール部分がその全周に亘って均一且つ十分に冷却されていないと、冷却が不十分な箇所において低沸点液が気化して微細な泡層が形成される。このような泡層が形成された箇所においては、当該泡層の存在が冷却液による冷却作用を妨げることになり、時間の経過と共に泡層が漸次成長していくことになる。その結果、シール部分の全周における冷却温度ムラが更に顕著となり、フラッシング機能が実質的に発揮されなくなる。
【０００９】
しかも、泡層が発生した箇所では冷却液による冷却効果が十分に発揮されないため、両密封環間で発生した泡が当該泡層によってシール部分外に放出されず成長することになる。そして、両密封環間に形成された泡はそれが成長するに従って両密封環間を開く方向に作用する開力として作用することになり、両密封環間から漏れが生じてシール機能が低下することになる。低沸点液用の端面接触形メカニカルシールでは、このような開力に対抗するために、可動密封環を固定密封環へと押圧させるスプリングの附勢力を通常より高く設定したり、シール流体によって可動密封環の背面側に作用する押圧力を通常より高く設定しているが、このようにして可動密封環の固定密封環への押付力を高くすると、両密封環の接触圧が高くなって摺接熱が更に発生することになり、上記泡ないし開力の発生がより顕著となるといった自己矛盾を生じる。
【００１０】
本発明は、このような問題を生じることなく、両密封環の相対回転摺接部分をその全周に亘って均一且つ十分に冷却させることができ、被密封液が低沸点液である場合にも良好なシール機能を発揮させることができる端面接触形メカニカルシール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】
【００１１】
本発明は、シールケース及びこれを洞貫する回転軸の何れか一方の部材にＯリングを介して移動可能に保持された可動密封環とシールケース及び回転軸の何れか他方の部材に固定された固定密封環と可動密封環を固定密封環へと押圧附勢するスプリングとを具備して、両密封環の相対回転摺接作用により当該相対回転摺接部分の外周側領域である被密封液領域とその内周側領域である非密封流体領域とをシールするように構成すると共に、シールケースに形成した冷却液噴出路から前記相対回転摺接部分に向けて冷却液を噴出させるフラッシング手段を設けてある端面接触形メカニカルシールにおいて、上記の目的を達成すべく、特に、（１）又は（２）のように構成しておくことを提案するものである。
【００１２】  （１）フラッシング手段が、シールケースに形成した冷却液噴出路と、被密封液領域の液体たる被密封液の一部を冷却液として被密封液領域の圧力より高圧に加圧して冷却液噴出路に循環供給する冷却圧送路とからなり、  冷却液噴出路が、回転軸と同心をなして当該回転軸の軸線方向に延びる円筒状の中空室と、中空室の一端部に連通接続された一つの冷却液供給通路と、シールケースの周方向に等間隔を隔てて配置されており、中空室の他端部からシールケースの内周面における前記相対回転摺接部分に直対向する部位へと貫通する複数の冷却液噴出孔とからなり、 中空室の軸線方向長さは、少なくとも中空室における冷却液供給通路の開口部と冷却液噴出孔の開口部とが軸線方向において重複することなく離間するように設定されており、  冷却液供給通路が、少なくとも下流端部分を中空室の軸線に直交する仮想面に対して傾斜する直線通路をなすものとして、中空室にその一端部に向けて冷却液を流入させるように構成されている。【００１３】  （２）フラッシング手段が、シールケースに形成した冷却液噴出路と、被密封液領域の液体たる被密封液の一部を冷却液として被密封液領域の圧力より高圧に加圧して冷却液噴出路に循環供給する冷却圧送路とからなり、  冷却液噴出路が、回転軸と同心をなして当該回転軸の軸線方向に延びる円筒状の中空室と、中空室の一端部に連通接続された一つの冷却液供給通路と、シールケースの周方向に等間隔を隔てて配置されており、中空室の他端部からシールケースの内周面における前記相対回転摺接部分に直対向する部位へと貫通する複数の冷却液噴出孔とからなり、  冷却液供給通路が、少なくとも下流端部分を中空室の軸線に直交する仮想面に対して傾斜する直線通路をなすものとして、中空室にその一端部に向けて冷却液を流入させるように構成されており、  前記相対回転摺接部分から外れた位置において回転軸に設けられた密封環（以下「軸側密封環」という）とシールケースとの対向周面間に微小な円筒状通路が形成されている。【００１４】
（１）の構成をなす本発明の端面接触形メカニカルシール（以下「第１発明シール」という）及び（２）の構成をなす本発明の端面接触形メカニカルシール（以下「第２発明シール」という）は、特に、被密封液が低沸点液（例えば、ＬＰＧ等の液化ガスや液体アンモニア等）である回転機器の軸封手段として好適に使用されるものである。
【００１５】
また、第１発明シール及び第２発明シールの好ましい実施の形態にあって、冷却液噴出孔は３個以上（より好ましくは８個以上）設けられる。
【００１６】
さらに、第２発明シールの好ましい実施の形態にあっては、各密封環が、先端面を密封端面に構成した環状の密封環本体とこれより熱伝導率の低い金属材で構成された保持環とを、保持環の先端部に密封環本体を密封端面形成部を突出させた状態で内嵌させることにより、連結させてなる。この場合において、シールケースに設けられた密封環（以下「ケース側密封環」という）の密封環本体が、保持環に内嵌された円筒状の本体部とその先端面から突出する円筒状の密封端面形成部とからなり、本体部の外径を密封端面形成部の外径より大きく且つ両外径の差が当該両部の接続部に形成されるアール部の曲率半径の２倍より大きくなるように（好ましくは４倍以上となるように）設定してあることが好ましく、また一方の密封環の密封環本体をカーボン製のものに構成すると共に他方の密封環の密封環本体をセラミックス製のものに構成しておくことが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】  第１発明シール及び第２発明シールにあっては、冷却液が冷却液供給通路から中空室の一端部に向けて傾斜状に流入されることから、中空室に流入した冷却液が中空室の一端部で反転しつつ且つ中空室の全周へと流動しつつ中空室の他端部に向かうことになり、この間において冷却液は中空室内に均等に充満し、その上で中空室の他端部から全冷却液噴出孔に均等に流入することになる。したがって、冷却液供給通路からの冷却液流入が中空室の一箇所において行われ且つ冷却液噴出孔の当該冷却液流入箇所からの距離に遠近差があるにも拘らず、全ての冷却液噴出孔からの冷却液の噴出流量，流速は同一若しくは略同一となる。その結果、複数の冷却液噴出孔から噴出された冷却液によりシール部分はその全周に亘って均一且つ十分に冷却されることになり、フラッシング手段によるシール部分の冷却が極めて良好に行われる。【００１８】
また、被密封液が低沸点液である場合、シール部分がその全周に亘って均一且つ十分に冷却されることから、シール部分の外周面に低沸点液の気化による泡が発生することが殆どなく、仮に泡が発生したとしても、それが微細な段階で冷却液噴出孔からの噴出流により、冷却液が被密封液領域の圧力より高圧であることとも相俟って、シール部分から速やかに離脱，放散せしめられて泡層にまで成長することがない。その結果、シール部分の冷却が泡層によって妨げられることがなく、シール部分の冷却が十分に行われ、両密封環間に泡の成長による開力が発生することがない。したがって、被密封液が低沸点液であるときにも、スプリングによる両密封環の接触圧を適正に設定し得て、両密封環の相対回転摺接作用を良好に行わしめることができる。
【００１９】
したがって、第１発明シール及び第２発明シールによれば、被密封液が低沸点液である場合も含めて、シール部分を十分に冷却して、両密封環の摺接熱等によるトラブルを生じさせることなく、良好なシール機能を発揮させることができる。
【００２０】
さらに、第２発明シールにあっては、シール部分（両密封環の相対回転摺接部分）から外れた位置において軸側密封環とシールケースとの対向周面間に微小な円筒状通路が形成されているから、シール部分の外周には一方をＯリングで閉塞され且つ他方を円筒状通路で略閉塞された冷却液噴出領域が形成される。したがって、この冷却液噴出領域に冷却液噴出孔から被密封流体領域の圧力より高圧の冷却液がシール部分に向けて継続的に噴出されることにより、シール部分に衝突した冷却液は冷却液噴出領域から円筒状通路へと流出し、円筒状通路を高速で流動する。その結果、冷却液噴出領域においては冷却機能を発揮し終えた冷却液（以下「使用済冷却液」という）が新たに冷却液噴出孔から流入する冷却液に迅速に置換されることになり、シール部分が更に効率よく冷却されることになる。また、被密封液が低沸点液である場合には、冷却液噴出領域に放散，飛散する泡が円筒状通路から速やかに排出されることになり、低沸点液の気化により発生した微細な泡がシール部分の冷却を妨げるまでに成長することがない。また、ＬＰＧ等の低沸点液は軸側密封環の外周面との見掛け上の摩擦力が高いために、軸側密封環の外周面にこれと共に回転する液層（以下「連れ回り層」という）が形成されることになり、この連れ回り層により冷却液噴出領域における冷却液交換（シール部分周囲における使用済冷却液と新たに冷却液噴口から噴出された冷却液との交換）が円滑に行われず、冷却効率を低下させる虞れがあるが、かかる連れ回り層は前記円筒状通路における冷却液の高速流動により形成されることがなく、仮に連れ回り層が形成されても円筒状通路を通過する冷却液により速やかに破壊されることになるから、当該連れ回り層によって冷却液による冷却効率が低下するような虞れはこれを可及的に防止することができる。
【００２１】
また、第２発明シールによれば、各密封環を先端面を密封端面に構成した環状の密封環本体と保持環とを保持環の先端部に密封環本体を密封端面形成部を突出させた状態で内嵌させることにより連結させてなるものに構成しておく、つまりカーボン、炭化珪素等のセラミックス又は超硬合金等の密封環材料で構成される密封環本体をチタン又はステンレス鋼等の金属材料で構成される保持環で補強しておくことによって、密封環本体が破損する等のトラブルを生じることなく、高圧条件等の高ＰＶ値条件下においても良好なシール機能を発揮させることができる。また、このような構成の密封環においては、密封環本体がこれより熱伝導率の低い保持環で被覆されているものの、密封環本体の密封端面形成部が保持環から突出して冷却液噴出領域に露出していることから、冷却液噴出孔から噴出される冷却液によるシール部分の冷却効率が、密封環本体が低熱伝導率の保持環５１，６１で被覆補強されていることによって低下するような虞れは少ない。特に、ケース側密封環の密封環本体を保持環に内嵌された円筒状の本体部とその先端面から突出する円筒状の密封端面形成部とからなるものとして、本体部の外径を密封端面形成部の外径より大きく且つ両外径の差が当該両部の接続部に形成されるアール部の曲率半径の２倍より大きくなるように（好ましくは４倍以上となるように）設定しておくことにより、保持環に比して熱伝導率の高い密封環本体の冷却液噴出領域における露出面積を大きくすることができ、保持環の存在によるシール部分の冷却効率の低下を可及的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は本発明に係る端面接触形メカニカルシールの一例を示す縦断側面図である。
【図２】図２は図１の要部を拡大して示す詳細図である。
【図３】図３は図１のＩＩＩ  −ＩＩＩ  線に沿う縦断正面図である。
【図４】図４は図２のＩＶ−ＩＶ線に沿う要部の縦断正面図である。
【図５】図５は本発明に係る端面接触形メカニカルシールの変形例を示す縦断側面図である。
【図６】図６は図５の要部を拡大して示す詳細図である。
【図７】図７は図５のＶＩＩ  −  ＶＩＩ線に沿う縦断正面図である。
【図８】図８は本発明に係る端面接触形メカニカルシールの他の変形例を示す縦断側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて具体的に説明する。
【００２４】
図１〜図４は第１発明シールを一次シールとして使用する軸封装置の一例を示したもので、図１は当該軸封装置の縦断側面図であり、図２は図１の要部を拡大して示す詳細図であり、図３は図１のＩＩＩ  −ＩＩＩ  線に沿う縦断正面図であり、図４は図２のＩＶ−ＩＶ線に沿う要部の縦断正面図である。
【００２５】
図１〜図４に示す軸封装置（以下「第１軸封装置」という）は、低沸点液（例えば、ＬＰＧ等の液化ガスや液体アンモニア等）を扱うプロセスポンプ等の回転機器に装備されるもので、機内領域Ａである高圧の低沸点液領域と機外領域Ｂである大気領域との間をタンデム配置した機内領域Ａ側の一次シールたる第１メカニカルシール１及び機外領域Ｂ側の二次シールたる第２メカニカルシール２によりシールするように構成されたタンデムダブルシールである。
【００２６】
第１メカニカルシール１は、図１に示す如く、当該回転機器の軸封部ハウジングに設けられた筒状のシールケース３とこれを洞貫する当該回転機器の回転軸４との間に配設された第１発明シールであり、シールケース３及び回転軸４の何れか一方の部材（この例では、シールケース３）に設けた可動密封環５と、シールケース３及び回転軸４の何れか他方の部材（この例では、回転軸４）に設けた固定密封環６と、前記一方の部材であるシールケース３と可動密封環５との間に介装されたスプリング７と、フラッシング手段８とを具備して、両密封環５，６の対向端面たる密封端面５ａ，６ａの相対回転摺接作用により、その相対回転摺接部分たるシール部分５ａ，６ａの外周側領域である被密封液領域Ａとその内周側領域である非密封流体領域Ｃとを遮蔽シールするように構成された端面接触形メカニカルシールである。なお、被密封液領域Ａは機内領域である高圧の低沸点液領域であり、非密封流体領域Ｃはメカニカルシール１，２間に形成される中間領域であって、後述する如く適宜の封液９が循環供給される封液領域である。
【００２７】
シールケース３は、図１に示す如く、内周面を円形とする筒状体である第１〜第３ケース部分３１，３２，３３に分割された構造をなす。第１ケース部分３１は回転機器の軸封部ハウジングの一部で構成されるか或いは当該軸封ハウジングに取り付けられたものであり、第２ケース部分３２は環状の本体部３２ａとその内周部から突出する円筒状のフラッシング部３２ｂとからなる縦断面形状（長手方向断面視の形状）がＬ字状をなすもので、本体部３２ａを第１ケース部分３１の端面に衝合させると共にフラッシング部３２ｂを第１ケース部分３１の内周部に嵌合させた状態で第１ケース部分３１に連結されており、第３ケース部分３３は機外領域Ｂ側の端部を内方に突出する環状のスプリングリテーナ部３３ａに構成したもので、第２ケース部分３２にその端面を衝合させた状態で連結されている。
【００２８】
回転軸４は、図１に示す如く、シールケース３内に位置する部分にスリーブ４１を挿通固定させたものである。スリーブ４１は、図１に示す如く、シールケース３外に突出させた基端部に固定リング４２を適当数のセットスクリュー４３で固定し、この固定リング４２に螺合させた適当数のセットスクリュー４４を回転軸４に締め付けることにより、回転軸４に着脱可能に固定されている。なお、スリーブ４１の先端内周部には、回転軸４との間をシールするＯリング４５が係合保持されている。
【００２９】
可動密封環（ケース側密封環）５は、図１に示す如く、円筒状の保持環５１の先端部に環状の密封環本体５２を内嵌固定してなり、保持環５１の基端部をＯリング５３を介して第２ケース部分３２のフラッシング部３２ｂの略中央部に内嵌させることにより、シールケース３に軸線方向移動可能に保持されている。密封環本体５２は、縦断面形状（長手方向断面視の形状）が方形状をなす円筒状の本体部５２ａとその先端面に同心をなして突出形成した円筒状の密封端面形成部５２ｂとからなる。密封環本体５２の先端面つまり密封端面形成部５２ｂの先端面は、回転軸４の軸線に直交する環状平滑面である密封端面５ａに構成されている。密封端面形成部５２ｂの外径（及び内径）は、一般に、回転軸４の径やバランス比等のシール条件等によって必然的に決定され、本体部５２ａの外径（及び内径）は当該密封端面形成部５２ｂの外径（及び内径）に応じて適宜に設定されるが、この例では、本体部５２ａの外径ｄ１を、これと密封端面形成部５２ｂの外径ｄ２との差（ｄ１−ｄ２）が当該両部５２ａ，５２ｂの接続部に形成されるアール部５２ｃの曲率半径ｒの２倍の寸法と略同一（ｄ１−ｄ２≒２ｒ）となるように、つまり当該外径差（ｄ１−ｄ２）がアール部５２ｃを形成するに必要最小限の寸法となるように設定されている。密封環本体５２は、その先端部である密封環形成部５２ｂを突出させた状態で保持環５１の先端部に形成した環状凹部に焼き嵌め等により嵌合固定されている。保持環５１の基端部には環状のスプリング受体５４が嵌合されており、これに回転軸４の軸線と平行をなして突設したドライブピン５５を第２ケース３２の本体部３２ａに嵌合固定した環状のスプリングリテーナ５６に挿通させることにより、保持環５１つまり可動密封環５を軸線方向における所定範囲での移動を許容させつつシールケース３に対する相対回転が阻止されるようになっている。
【００３０】
固定密封環（軸側密封環）６は、図１に示す如く、円筒状の保持環６１の先端部に環状の密封環本体６２を内嵌保持させてなり、保持環６１をスリーブ４１の先端部に嵌合固定させることにより、可動密封環５の機内領域Ａ側に配して回転軸４に固定されている。密封環本体６２は縦断面形状（長手方向断面視の形状）が方形状をなす円筒状のものであり、その先端部である密封端面形成部６２ａを突出させた状態で保持環６１の先端部に形成した環状凹部にＯリング６３、ドライブピン６４及び環状の低摩擦シート（例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）製シート）６５を介在した状態で嵌合されている。密封端面形成部６２ａの先端面は回転軸４の軸線に直交する環状平滑面である密封端面６ａに構成されている。固定密封環６の密封端面６ａの外径（密封環本体６２の外径）は可動密封環５の密封端面５ａの外径（密封端面形成部５２ｂの外径）より大きく、固定密封環６の密封端面６ａの内径（密封環本体６２の内径）は可動密封環５の密封端面５ａの内径（密封端面形成部５２ｂの内径）より小さく設定されている。固定密封環６は、保持環６１の基端部に螺合させた適当数のセットスクリュー６６を締め付けることにより、スリーブ４１に固定されている。
【００３１】
各密封環５，６にあって、密封環本体５２，６２はカーボン，炭化珪素等のセラミックス，超硬合金等で構成されており、保持環５１，６１は密封環本体５２，６２より熱伝導率の低い金属材（チタン，ステンレス鋼等）で構成されている。各密封環５，６は、密封環本体５２，６２における密封端面形成部５２ａ，６２ａを除く大部分を金属製の保持環５１，６１で補強した複合構造とされていることから、高圧条件下においても密封環本体５２，６２が破損されるようなことがない。この例では、可動密封環５にあっては密封環本体５２をカーボンで構成すると共に保持環５１をチタンで構成しており、固定密封環６にあっては密封環本体６２を炭化珪素で構成すると共に保持環６１をステンレス鋼（ＳＵＳ３１６）で構成している。
【００３２】
スプリング７は、図１に示す如く、可動密封環５のスプリング受体５４とスプリングリテーナ５６との間に介装された複数のコイルスプリングであり、可動密封環５を固定密封環６へと押圧接触させるべく附勢している。
【００３３】
第２メカニカルシール２は、図１に示す如く、シールケース３の第３ケース部分３３と回転軸４との間に配設された端面接触形メカニカルシールであり、シールケース３及び回転軸４の何れか一方の部材（この例では、シールケース３の第３ケース部分３３）のスプリングリテーナ部３３ａにＯリング２１を介して軸線方向移動可能且つ相対回転不能に内嵌保持された可動密封環２２と、その機内領域Ａ側に配してシールケース３及び回転軸４の何れか他方の部材（この例では、回転軸４のスリーブ４１）に固定された固定密封環２３と、可動密封環２２と前記一方の部材である第３ケース部分３３のスプリングリテーナ部３３ａとの間に介装されて可動密封環２２を固定密封環２３へと押圧附勢するスプリング２４とを具備して、両密封環２２，２３の対向端面たる密封端面２２ａ，２３ａの相対回転摺接作用により、その相対回転摺接部分２２ａ，２３ａの外周側領域である被密封流体領域（第１メカニカルシール１においては非密封流体領域となる）つまり中間領域たる封液領域Ｃとその内周側領域である非密封流体領域つまり機外領域（大気領域）Ｂとを遮蔽シールするように構成されたものである。シールケース３の第３ケース部分３３には、図１に示す如く、封液領域Ｃに開口する封液供給通路３ａ及び封液排出通路３ｂが形成されていて、封液領域Ｃに適当圧の清水，オイル等の封液９を循環供給するようになっている。この例では、封液９として、常温且つ大気圧のディーゼルオイルが使用されている。なお、第３ケース部分３３のスプリングリテーナ部３３ａには、第２メカニカルシール２の基端側つまり可動密封環２２の基端側において大気領域Ｂに開口するドレン通路３ｃが形成されていて、密封端面２２ａ，２３ａから漏洩した封液９を排出，回収するようになっている。
【００３４】
ところで、第１軸封装置は、静止側メカニカルシール要素（第２ケース部分３１、第３ケース部分３２及びこれらに設けられたケース側密封環（可動密封環）５，２２等）と回転側メカニカルシール要素（スリーブ４１及びこれに設けられた軸側密封環（固定密封環）６，２３等）とを、適当数のセット爪１０により一体連結するように構成されたカートリッジ形のものである。すなわち、第１実施例装置の回転機器への組み込み作業にあっては、第１ケース部分３１が回転機器の軸封部ハウジングの一部で構成されている場合はセット爪１０で一体連結した静止側メカニカルシール要素及び回転側メカニカルシールを第１ケース部分３１及び回転軸４に組み込み、また第１ケース部分３１が回転機器の軸封ハウジングに取り付けられたものである場合には、第１ケース部分３１を軸封ハウジングに取り付けた上で、セット爪１０で一体連結した静止側メカニカルシール要素及び回転側メカニカルシールを第１ケース部分３１及び回転軸４に組み込み、さらに第１ケース部分３１に第２及び第３ケース部分３２，３３を連結させると共にセットスクリュー４４によりスリーブ４１を回転軸４に固定させた上で、セット爪１０を取り外すのであり、第１実施例装置の回転機器からの取り外し作業にあっては、セット爪１０により静止側メカニカルシール要素及び回転側メカニカルシールを一体連結した上で、第２及び第３ケース部分３２，３３の第１ケース部分３１への連結及び第１セットスクリュー４４による回転軸４への固定を解除するのである。なお、第１ケース部分３１が回転機器の軸封部ハウジングの一部を構成するものでなく当該軸封ハウジングに取り付けられた独立部材である場合には、第１、第２及び第３ケース部分３１，３２，３３で構成されるシールケース３を一体構造物に組み立てた状態で、上記組み込み作業及び取り外し作業を行うことも可能である。
【００３５】
而して、第１メカニカルシール１に設けられたフラッシング手段８は、本発明に従って次のように構成されている。
【００３６】
すなわち、フラッシング手段８は、シールケース３からシール部分５ａ，６ａ（両密封環５，６の相対回転摺接部分）に向けて冷却液１１を噴出させるものであり、図２に示す如く、シールケース３に形成した冷却液噴出路１２と、被密封液（被密封液領域Ａの液体）の一部を冷却液１１として被密封液領域Ａの圧力より高圧に加圧して冷却液噴出路１２に循環供給する冷却圧送路１３とからなる。
【００３７】
冷却液噴出路１２は、図１〜図３に示す如く、回転軸４と同心をなして当該回転軸４の軸線方向に延びる円筒状の中空室１４と、中空室１４の一端部１４ａに連通接続された冷却液供給通路１５と、シールケース３の周方向に等間隔を隔てて配置されており、中空室１４の他端部１４ｂからシールケース３の内周面におけるシール部分５ａ，６ａに直対向する部位へと貫通する複数の冷却液噴出孔１６…とからなる。
【００３８】  中空室１４は、図１及び図２に示す如く、第１ケース部分３１と第２ケース部分３２のフラッシング部３２ｂとの嵌合部分に形成されており、フラッシング部３２ｂの外周面に形成した環状凹部を第１ケース部分３１の内周面で閉塞することによって形成されている。この例では、中空室１４は、図１に示す如く、その軸線方向において一端部１４ａが可動密封環５の基端部（保持環５１の基端部）に対応する位置に位置し且つ他端部１４ｂがシール部分５ａ，６ａに対応する位置に位置するように形成されている。なお、中空室１４の軸線方向長さは、図１に示す如く、少なくとも中空室１４における冷却液供給通路１５の開口部と冷却液噴出孔１６…の開口部とが軸線方向において重複することなく離間するように設定されている。また、冷却液噴出孔１６…の位置を、図３に示す如く、中空室１４における冷却液噴出孔１６…の開口部と冷却液供給通路１５の開口部とが中空室１４の円周方向において重複することなく齟齬するように設定して、フラッシング流量が可及的に均一となるように図っている。
【００３９】
冷却液供給通路１５は、図２に示す如く、第１ケース部分３１に形成された断面円形のキリ穴であり、少なくとも下流端部分１５ａを中空室１４の軸線に直交し且つその一端部１４ａを通過する仮想面Ｖａに対して０度を超え且つ９０度未満の角度θをなして傾斜する直線通路をなすものとして、中空室１４にその一端部１４ａに向けて冷却液１１を流入させるように構成されている。而して、冷却液供給通路１５から中空室１４に流入された冷却液（流入液）１１は、図２に示す如く、挙動するものと考えれる。すなわち、ベクトルとして、中空室１４の軸線に平行してその一端部に向かう第１液流１１ａと当該軸線に直交して中空室１４の内径壁面１４ｃに向かう第２液流１１ｂとに分解され、第１液流１１ａは一端部に衝突して反転流１１ｃとなって中空室１４の他端部１４ｂへと向かう。一方、第２液流１１ｂは、図４に示す如く、中空室１４の円形をなす内径壁面１４ｃに衝突して逆方向の液流１１ｄに分流し、これらの液流１１ｄは内径壁面１４ｃを中空室１４における冷却液供給通路１５の接続部と対向する位置（中空室１４の直径線上において当該接続部と対向する位置）へと向かう。なお、冷却液供給通路１５の仮想面Ｖａに対する傾斜角度θは、一般に、第２液流１１ｂのベクトルが第１液流１１ａのベクトルより大きくなるように０度を超え４５度未満の範囲で適宜に設定しておくことが好ましい。この例では、傾斜角度θを約１５度に設定してある。
【００４０】
したがって、冷却液供給通路１５から中空室１４の一端部１４ａに流入した冷却液１１は、上記液流１１ｃ，１１ｄによって中空室１４の他端部１４ｂにその周方向に均等に到達することになる。その結果、他端部１４ｂに開口された複数の冷却液噴出孔１６…からは冷却液１１が均一の流量，流速で噴出されることになる。
【００４１】
冷却液噴出孔１６…は、図３に示す如く、第３ケース部分３２のフラッシング部３２ａにおける中空室１４の内周側部分にその周方向に等間隔を隔てて形成されたもので、当該内周側部分を中空室１４の一端部からシール部分５ａ，６ａに直対向する位置へと貫通する断面円形のキリ穴である。冷却液噴出孔１６…の数は、シール部分５ａ，６ａの径や被密封液１１の性状等のシール条件に応じて適宜に設定されるが、一般には、３個以上に設定され、８個以上であることが好ましい。この例では、図３に示す如く、冷却液噴出孔１６…の数を８個としている。また、この例では、各冷却液噴出孔１６を、図２に示す如く、前記仮想面Ｖａに対して冷却液供給通路１５の下流端部分１５ａと逆方向に傾斜させている。なお、各冷却液噴出孔１６の断面径は、全冷却液噴出孔１６…合計断面積が冷却液供給通路１５の断面積と同等となるように設定されている。
【００４２】
冷却圧送路１３は、図２に示す如く、被密封液領域Ａの適所と冷却液供給通路１５の上流端とを接続するものであり、被密封液の一部１１をポンプ等の圧送機器１３ａにより被密封液領域Ａの圧力より高圧に加圧して冷却液供給通路１５に循環供給するものである。なお、圧送機器１３ａには、被密封液の性状等により必要に応じて冷却液供給通路１５に圧送する被密封液（冷却液）１１を冷却するクーラ等の冷却器が付設される。
【００４３】
以上のように構成された第１軸封装置にあっては、一次シールである第１メカニカルシール１によって被密封液領域たる機内領域Ａと非密封流体領域たる封液領域Ｃとが冒頭で述べた如きトラブルを生じることなく良好に遮蔽シールされ、二次シールである第２メカニカルシールにより封液領域Ｃと大気領域である機外領域Ｂとの間がシールされることと相俟って機内Ａと機外Ｂとの間が極めて良好にシールされる。
【００４４】  すなわち、第１メカニカルシール１にあっては、冷却液１１が冷却液供給通路１５から中空室４の一端部１４ａに向けて傾斜状に流入されることから、中空室１４の一端部１４ａに流入した冷却液１１が上記した液流１１ｂ，１１ｄによって中空室１４の一端部１４ａで反転しつつ且つ中空室１４の全周へと流動しつつ中空室１４の他端部１４ｂに向かうことになり、この間において冷却液１１は中空室１４内に均等に充満し、その上で中空室１４の他端部１４ｂから全冷却液噴出孔１６…に均等に流入することになる。したがって、冷却液供給通路１５からの冷却液流入が中空室１４の一箇所において行われ且つ冷却液噴出孔１６…の当該冷却液流入箇所からの距離に遠近差があるにも拘らず、全ての冷却液噴出孔１６…からの冷却液の噴出流量，流速は同一若しくは略同一となる。その結果、シール部分５ａ，６ａの周りに等間隔を隔てて配置された複数の冷却液噴出孔１６…から噴出された冷却液１１によりシール部分５ａ，６ａはその全周に亘って均一且つ十分に冷却されることになり、フラッシング手段８によるシール部分５ａ，６ａの冷却が極めて良好に行われる。 
【００４５】
また、被密封液が上記した如くＬＰＧ等の低沸点液である場合、シール部分５ａ，６ａがその全周に亘って均一且つ十分に冷却されることから、シール部分５ａ，６ａの外周面に低沸点液の気化による泡が発生することが殆どなく、仮に泡が発生したとしても、それが微細な段階で冷却液噴出孔１６…からの噴出流により、冷却液１１が被密封液領域Ａの圧力より高圧であることとも相俟って、シール部分５ａ，６ａから速やかに離脱，放散せしめられて泡層にまで成長することがない。その結果、シール部分５ａ，６ａの冷却が泡層によって妨げられることがなく、シール部分５ａ，６ａの冷却が十分に行われ、両密封環５，６間に泡の成長による開力が発生することがない。したがって、被密封液が低沸点液であるときにも、スプリング７による両密封環５，６の接触圧を適正に設定し得て、両密封環５ａ，６ａの相対回転摺接作用を良好に行わしめることができる。
【００４６】
したがって、第１メカニカルシール１によれば、被密封液が低沸点液である場合にも、シール部分５ａ，６ａを十分に冷却して、両密封環５，６の摺接熱等によるトラブルを生じさせることなく、良好なシール機能を発揮させることができる。
【００４７】
また、第１メカニカルシール１にあっては、各密封環５，６を、カーボン、炭化珪素等のセラミックス又は超硬合金等の密封環材料で構成した密封環本体５２，６２（この例では、可動密封環５の密封環本体５２をカーボンで構成し、固定密封環６の密封環本体６２を炭化珪素で構成してある）を金属材料で構成した保持環５１，６１（この例では、可動密封環５の保持環５１をチタンで構成し、固定密封環６の保持環６１をステンレス鋼（ＳＵＳ３１６）で構成してある）で補強した複合構造物に構成してあるから、密封環本体５２，６２が破損する等のトラブルを生じることなく、高圧条件等の高ＰＶ値条件下においても良好なシール機能を発揮させることができる。また、このような構成の密封環５，６においては、密封環本体５２，６２がその構成材料（密封環材料）より熱伝導率の低い金属製の保持環５１，６１で被覆されているものの、密封環本体５２，６２の密封端面形成部５２ｂ，６２ａが保持環５１，６１から突出して冷却液１１が噴出される領域に露出していることから、冷却液噴出孔１６…から噴出される冷却液１１によるシール部分５ａ，６ａの冷却効率が密封環本体５２，６２が低熱伝導率の保持環５１，６１で被覆補強されていることによって低下するような虞れは少ない。
【００４８】
また、図５〜図７は第２発明シールを一次シールとして使用する軸封装置の一例を示したもので、図５は当該軸封装置の縦断側面図であり、図６は図５の要部を拡大して示す詳細図であり、図７は図５のＶＩＩ  −  ＶＩＩ線に沿う縦断正面図である。
【００４９】
図５〜図７に示す軸封装置（以下「第２軸封装置」という）は、第１軸封装置と同様に、低沸点液（例えば、ＬＰＧ等の液化ガスや液体アンモニア等）を扱うプロセスポンプ等の回転機器に装備されるもので、機内領域Ａである高圧の低沸点液領域と機外領域Ｂである大気領域との間をタンデム配置した機内領域Ａ側の一次シールたる第１メカニカルシール１及び機外領域Ｂ側の二次シールたる第２メカニカルシール２によりシールするように構成されたタンデムダブルシールであり、以下に述べる第１メカニカルシール１の構成及び作用効果を除いて、第１軸封装置と同一の構成及び作用効果を奏するものである。なお、第２軸封装置の各構成部材について第１軸封装置と同一構成をなすものについては、図５〜図７において第１軸封装置の対応する構成部材と同一の符号を付することによって、その詳細は省略する。
【００５０】
すなわち、第２軸封装置の第１メカニカルシール１にあっては、図５及び図７に示す如く、第１に、第２ケース部分３２のフラッシング部３２ｂの先端部分（Ｏリング３２ｃより被密封液領域Ａ側の先端部分）３２ｄの径方向寸法（肉厚）及び軸線方向寸法（軸線方向長さ）を第１軸封装置のフラッシング部分３２ｂより大きく設定して、シール部分（両密封環５，６の相対回転摺接部分）５ａ，６ａから外れた位置において軸側密封環（固定密封環）６とシールケース３との対向周面間に微小な円筒状通路１７を形成してある。すなわち、この例では、フラッシング部３２ｂの先端部分３２ｄの内径寸法を固定密封環６の保持環６１の外径寸法に近づけると共に、当該先端部分３２ｄを当該保持環６１の軸線方向における略中間部に対応する位置まで軸線方向に延長することによって、当該先端部分３２ｃと当該保持環６１との対向周面間に径方向寸法の微小な円筒状通路１７が形成されるようにしてある。なお、フラッシング部３２ｂの先端部と第１ケース部分３１との間には、中空室１４をシールするためのＯリング３２ｃが介装されている。
【００５１】
このような円筒状通路１７が形成されることによって、シール部分５ａ，６ａの外周には、図６及び図７に示す如く、一方をＯリング５３で閉塞され且つ他方を円筒状通路１７で略閉塞された冷却液噴出領域１８が形成されることになる。
【００５２】
したがって、この冷却液噴出領域１８に冷却液噴出孔１６…から被密封流体領域Ａの圧力より高圧の冷却液１１がシール部分５ａ，６ａに向けて継続的に噴出されることにより、シール部分５ａ，６ａに衝突した冷却液１１は冷却液噴出領域１８から円筒状通路１７へと流出し、円筒状通路１７を高速で流動する。
【００５３】
その結果、冷却液噴出領域１８においては使用済冷却液（冷却機能を発揮し終えた冷却液）１１が新たに冷却液噴出孔１６…から流入する冷却液１１に迅速に置換されることになり、シール部分１１が、第１軸封装置の第１メカニカルシール１よりも更に効率よく冷却されることになる。
【００５４】
また、被密封液が低沸点液である場合には、第１軸封装置において前述したように冷却液噴出領域１８に放散，飛散された泡が、上記した円筒状通路１７内を流動する冷却液１１によって、冷却液噴出領域１８から円筒状通路１７へと速やかに排出されることになり、低沸点液の気化により発生した微細な泡がシール部分５ａ，６ａの冷却を妨げるまでに成長することがない。
【００５５】
ところで、ＬＰＧ等の低沸点液は軸側密封環（固定密封環）６の外周面との見掛け上の摩擦力が高いために、軸側密封環６の外周面にこれと共に回転する液層（連れ回り層）が形成されることになり、この連れ回り層により冷却液噴出領域１８における冷却液交換（シール部分５ａ，６ａの周囲における使用済冷却液１１と新たに冷却液噴口１６…から噴出された冷却液１１との交換）が円滑に行われず、冷却効率を低下させる虞れがある。
【００５６】
しかし、かかる連れ回り層は前記円筒状通路１７における冷却液１１の高速流動により形成されることがなく、仮に連れ回り層が形成されても円筒状通路１７を通過する冷却液１１により速やかに破壊されることになるから、当該連れ回り層によって冷却液による冷却効率が低下するような虞れはこれを可及的に防止することができる。
【００５７】
また、円筒状通路１７を形成するためにシールケース３のフラッシング部３２ｂの内径を小さくしたことによって、冷却液噴出孔１６…からシール部分５ａ，６ａに至る冷却液１１の噴出距離（各冷却液噴出孔１５の下流側開口部とシール部分５ａ，６ａとの直線距離）が第１軸封装置より短くなるから、泡の成長防止及び連れ回り層の発生防止も含めて冷却液１１によるシール部分５ａ，６ａの冷却効率が更に向上する。
【００５８】
第２に、第２軸封装置の第１メカニカルシール１にあっては、第１軸封装置と同様に、各密封環５，６が、先端面を密封端面５ａ，６ａに構成した環状の密封環本体５２，６２（カーボン，セラミックス，超硬合金等の密封環材料で構成されるが、この例では、第１軸封装置と同様に、可動密封環５の密封環本体５２をカーボンで構成し、固定密封環６の密封環本体６２を炭化珪素で構成してある）とこれより熱伝導率の低い金属材で構成された保持環（この例では、第１軸封装置と同様に、可動密封環５の保持環５１をチタンで構成し、固定密封環６の保持環６１をステンレス鋼（ＳＵＳ３１６）で構成してある）とを、保持環５１，６１の先端部に密封環本体５２，６２を密封端面形成部５２ｂ，６２ａを突出させた状態で内嵌させることにより連結させてなる複合構造物に構成されているが、特に、ケース側密封環（可動密封環）５においては、保持環５１を構成する金属材料より熱伝導率の高い密封環材料で構成された密封環本体５２の冷却液噴出領域１８における露出面積が第１軸封装置より大きくなるように構成しておくことによって、シール部分５ａ，６ａの冷却効率を更に高めるように工夫してある。
【００５９】
すなわち、第２軸封装置の第１メカニカルシール１にあっては、保持環５１に内嵌された縦断面形状（長手方向断面視の形状）が方形状をなす円筒状の本体部５２ａとその先端面から突出する円筒状の密封端面形成部５２ｂとからなる可動密封環５の密封環本体５２を、図５及び図６に示す如く、本体部５２ａの外径ｄ１を密封端面形成部５２ｂの外径ｄ２より大きく且つ両外径ｄ２，ｄ１の差が当該両部５２ａ，５２ｂの接続部に形成されるアール部５２ｃの曲率半径ｒの２倍より大きくなるように設定して（ｄ１−ｄ２＞２ｒ）、当該外径差（ｄ１−ｄ２）がアール部５２ｃを形成するに必要最小限の寸法となるようにした第１軸封装置に比して、可動密封環５の密封環本体５２における冷却液噴出領域１８に露出する表面積が大きくなるように工夫してある。なお、本体部５２ａの外径ｄ１は、保持環５１がシールケース３のフラッシング部３２ｂに干渉しない範囲で可及的に大きくしておくことが好ましく、ｄ１−ｄ２≧４ｒとなるように設定しておくことが好ましい。
【００６０】
したがって、高圧条件等の高ＰＶ値条件下においても良好なシール機能を発揮させるべく、密封環本体５２，６２をこれより熱伝導率の低い保持環５１，６２で被覆した場合にも、上記した如く、可動密封環５については保持環５１に比して熱伝導率の高い密封環本体５２の冷却液噴出領域１８における露出面積を大きくしたことによって、第１軸封装置よりシール部分５ａ，６ａの冷却効率を更に向上させることができる。
【００６１】
このように、第２軸封装置の第１メカニカルシール１によれば、第１軸封装置の第１メカニカルシール１に比してシール部分５ａ，６ａの冷却効率を更に高めることができ、被密封液がＬＰＧ等の低沸点液である場合にも、冒頭で述べた如きトラブルを生じることなく、被密封液領域Ａと非密封流体領域（封液領域）Ｃとを極めて良好に遮蔽シールすることができる。したがって、第１メカニカルシール１を一次シールとして使用したタンデムシール（第２軸封装置）により、高圧の低沸点液を確実にシールすることがきる。
【００６２】
なお、上記した構成の第１軸封装置を使用してＬＰＧ（液体プロパン）のシール性能の確認試験に行ったところ、第１メカニカルシール１において冒頭で述べた如きトラブルが殆ど生じず、良好な軸封機能が発揮されることが確認された。さらに、上記した点を除いて第１軸封装置と同一構成をなす第２軸封装置を使用して同一条件でシール性能の確認試験を行ったところ、第１軸封装置に比して、第１メカニカルシール１におけるシール部分５ａ，６ａの冷却効率が向上し、極めて良好な軸封機能が発揮されることが確認された。なお、この確認試験で使用した第２軸封装置の第１軸封装置からの構成上の主たる変更点は、フラッシング部３２ｂと固定密封環６の保持環６１との対向周面間の寸法を１４ｍｍから２ｍｍに縮小した点（円筒状通路１７の径方向寸法を２ｍｍとした点）、冷却液噴出孔１６…からシール部分５ａ，６ａに至る冷却液１１の噴出距離（各冷却液噴出孔１６の噴出口（下流端）とシール部分５ａ，６ａとの直線距離）を８．５ｍｍから４．８ｍｍに縮小した点及び可動密封環５の密封環本体５２の本体部５２ａの外径を１２２ｍｍから１２７ｍｍに拡大した点（冷却液噴出領域１８における密封環本体５２の露出面積を約１５％増大させた点）である。
【００６３】
ところで、本発明に係る端面接触形メカニカルシール（第１発明シール及び第２発明シール）は上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の基本原理を逸脱しない範囲において適宜に改良，変更することができる。
【００６４】
例えば、第１発明シール及び第２発明シールは、上記したタンデムダブルシールの一次シールとして使用する他、シングルシールとして、或いは３以上のメカニカルシールを軸線方向に並列配置してなる軸封装置（トリプルシール等）の一次シールとしても好適に使用することができ、またＬＰＧ以外の低沸点液（液体窒素，液体酸素等の液化ガスや液体アンモニア等）又は低沸点液以外の液体を被密封液とする各種回転機器の軸封手段としても好適に使用することができる。
【００６５】
また、第１発明シール及び第２発明シールにおいては、シール条件によっては、可動密封環５及び／又は固定密封環６を上記した実施の形態のように保持環５１と密封環本体５２とからなる複合構造物とせず、前記した密封環材料からなる単一構造物とすることができる。
【００６６】
さらに、第１発明シール及び第２発明シールにおいては、その構造（特に、シールケース３の構造）によっては、中空室１４の向き及び冷却液供給通路１５の傾斜方向（下流端部分１５ａの傾斜方向）を上記第１又は第２軸封装置とは逆にすることも可能である。例えば、図８は第２発明シールを一次シールとして使用する軸封装置の変形例を示す縦断側面図であるが、図８に示す軸封装置にあっては、中空室１４を、第２軸封装置（又は第１軸封装置）とは逆向きにして、冷却液供給通路１５が連通する一端部１４ａが冷却噴出孔１６…が連通する他端部１４ｂより被密封流体領域Ａ側に位置するように構成すると共に、冷却液供給通路１５の少なくとも下流端部分１５ａの傾斜方向を第２軸封装置（又は第１軸封装置）とは逆にしてある。また、中空室１４を上記した如く構成することによって、円筒状通路１７の軸線方向長さは固定密封環６の保持環６１の全長に略一致している。なお、図８に示す軸封装置は、これらの点を除いて第２軸封装置と同一構成をなすものであるから、第２軸封装置と同一構成をなす構成部材については、図８において第２軸封装置の対応する構成部材と同一の符号を付することによって、その詳細は省略する。
【００６７】
また、上記した各メカニカルシールにあっては、シールケースに設けたケース側密封環を可動密封環とすると共に回転軸に設けた軸側密封環を固定密封環としたが、これとは逆に、ケース側密封環を固定密封環とすると共に軸側密封環を可動密封環としてもよい（この場合、スプリングは、軸側密封環と回転軸との間に介装されて、軸側密封環をケース側密封環へと押圧附勢する）。
【符号の説明】
【００６８】
１      第１メカニカルシール（端面接触形メカニカルシール）
２      第２メカニカルシール
３      シールケース（一方の部材）
４      回転軸（他方の部材）
５      ケース側密封環（可動密封環）
５ａ    密封端面
６      軸側密封環（固定密封環）
６ａ    密封端面
７      スプリング
８      フラッシング手段
９      封液
１０    セット爪
１１    冷却液
１１ａ  第１液流
１１ｂ  第２液流
１１ｃ  反転流
１１ｄ  液流
１２    冷却液噴出路
１３    冷却液圧送路
１４    中空室
１４ａ  中空室の一端部
１４ｂ  中空室の他端部
１４ｃ  中空室の内径壁面
１５    冷却液供給通路
１５ａ  冷却液供給通路の下流端部分
１６    冷却液噴出孔
１７    円筒状通路
１８    冷却液噴出領域
３１    第１ケース部分
３２    第２ケース部分
３２ｂ  フラッシング部
３２ｃ  Ｏリング
３２ｄ  フラッシング部の先端部分
３３    第３ケース部分
４１    スリーブ
５１    保持環
５２    密封環本体
５２ａ  本体部
５２ｂ  密封端面形成部
５２ｃ  アール部
６１    保持環
６２    密封環本体
６２ａ  密封端面形成部
Ａ      被密封液領域（機内領域）
Ｂ      機外領域
Ｃ      非密封流体領域（封液領域）
Ｖａ    仮想面
【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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