(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに相対摺動する一対の摺動部品を備え、一方の摺動部品の摺動面の低圧側には、負圧発生溝を備えた負圧発生機構が設けられ、前記負圧発生溝は高圧流体側と連通され、低圧流体側とはランド部により隔離されており、他方の摺動部品の摺動面には前記負圧発生溝の流体に対して圧力変動を生じさせる干渉溝が前記高圧流体側に連通するように設けられ、前記干渉溝の内径側の端部は前記負圧発生溝と径方向において重複する位置まで延びていることを特徴とする摺動部品。
【請求項２】
前記干渉溝は、周方向に複数設けられ、これら複数の干渉溝は、いずれかの干渉溝が前記負圧発生溝の上流側端部に対向する位置にあるとき、他の干渉溝が前記負圧発生溝の下流側端部に対向する位置にないように配設され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】
前記負圧発生機構は逆レイリーステップ機構から形成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】
前記一方の摺動部品の摺動面には、入口部及び出口部を介して前記高圧流体側に連通され前記低圧流体側とはランド部により隔離された流体循環溝が設けられ、前記負圧発生溝の下流側端部は前記流体循環溝の入口部に連通されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の摺動部品。
【請求項５】
前記一方の摺動部品の摺動面の前記流体循環溝と高圧流体側とで囲まれた部分には、正圧発生溝を備えた正圧発生機構が設けられ、前記正圧発生溝の上流側は前記流体循環溝の入口部に連通されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の摺動部品。
【請求項６】
前記正圧発生機構はレイリーステップ機構から形成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】
前記一方の摺動部品は固定側密封環であり、前記他方の摺動部品は回転側密封環であって、前記回転側密封環は前記固定側密封環に対して外径を大きく、かつ、内径を小さく形成されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の摺動部品。                         
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、例えば、メカニカルシール、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、その性能は、漏れ量、摩耗量、及びトルクによって評価される。従来技術ではメカニカルシールの摺動材質や摺動面粗さを最適化することにより性能を高め、低漏れ、高寿命、低トルクを実現している。しかし、近年の環境問題に対する意識の高まりから、メカニカルシールの更なる性能向上が求められており、従来技術の枠を超える技術開発が必要となっている。  そのような中で、例えば、水冷式エンジンの冷却に用いられるウォーターポンプのメカニカルシールにおいては、時間の経過とともに不凍液の１種であるＬＬＣの添加剤、例えばシリケートやリン酸塩など（以下、「堆積物発生原因物質」という。）が、摺動面で濃縮され、堆積物が生成されメカニカルシールの機能が低下するおそれのあることが本件発明者において確認された。この堆積物の生成は薬品やオイルを扱う機器のメカニカルシールにおいても同様に発生する現象と考えられる。【０００３】  従来のメカニカルシールにおいては、摺動面の摩擦発熱による摩耗や焼損の発生を防止するために、摺動面に流体層を形成させるべく溝を形成したものが知られている（例えば、特許文献１、２、３参照。）が、これらの発明は摺動面に流体を導入するというものに留まり、摺動面における堆積物の生成を防止するという方策は講じられていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１８０７７２号公報
【特許文献２】特開平７−２２４９４８号公報
【特許文献３】米国特許第５４９８００７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  本発明は、密封と潤滑という相反する条件を両立させつつ、摺動面における流体の循環を促進させると共に、摺動面における堆積物発生を防止し、長期間にわたり摺動面の密封機能を維持させることのできる摺動部品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】
【０００６】  上記目的を達成するため本発明の摺動部品は、第１に、互いに相対摺動する一対の摺動部品を備え、一方の摺動部品の摺動面の低圧側には、負圧発生溝を備えた負圧発生機構が設けられ、前記負圧発生溝は高圧流体側と連通され、低圧流体側とはランド部により隔離されており、他方の摺動部品の摺動面には前記負圧発生溝の流体に対して圧力変動を生じさせる干渉溝が前記高圧流体側に連通するように設けられ、前記干渉溝の内径側の端部は前記負圧発生溝と径方向において重複する位置まで延びていることを特徴としている。  この特徴によれば、負圧発生溝の上流側端部と下流側端部とにおいて、圧力差が絶えず変動している状態になり、負圧発生溝内おける流体の流れも変動を繰り返すため、たとえ、被密封流体が堆積物発生原因物質を含む場合でも、負圧発生溝内における堆積物の発生は防止することができ、長期間にわたり摺動面の密封機能を維持させることができる。【０００７】  また、本発明の摺動部品は、第２に、第１の特徴において、前記干渉溝は、周方向に複数設けられ、これら複数の干渉溝は、いずれかの干渉溝が前記負圧発生溝の上流側端部に対向する位置にあるとき、他の干渉溝が前記負圧発生溝の下流側端部に対向する位置にないように配設されることを特徴としている。  この特徴によれば、負圧発生溝の上流側端部と下流側端部との圧力変動を大きく、かつ、確実に生じさせることができ、負圧発生溝における堆積物の発生を、より一層、防止することができる。【０００８】  また、本発明の摺動部品は、第３に、第１または第２の特徴において、前記負圧発生機構は逆レイリーステップ機構から形成されることを特徴としている。  この特徴によれば、摺動面に逆レイリーステップを設けることで容易に負圧発生機構を形成することができる。【０００９】  また、本発明の摺動部品は、第４に、第１ないし３のいずれかの特徴において、前記一方の摺動部品の摺動面には、入口部及び出口部を介して前記高圧流体側に連通され前記低圧流体側とはランド部により隔離された流体循環溝が設けられ、前記負圧発生溝の下流側端部は前記流体循環溝の入口部に連通されていることを特徴としている。  この特徴によれば、流体循環溝の入口部と出口部とにおいて、圧力差が存在し、それが絶えず交互に変動している状態になり、流体循環溝内おける流体は移動を繰り返すため、負圧発生溝内における堆積物の発生は防止することに加えて、被密封流体が堆積物発生原因物質を含む場合でも、流体循環溝における堆積物の発生を防止することができ、長期間にわたり摺動面の密封機能を維持させることができる。【００１０】  また、本発明の摺動部品は、第５に、第１ないし４のいずれかの特徴において、前記一方の摺動部品の摺動面の前記流体循環溝と高圧流体側とで囲まれた部分には、正圧発生溝を備えた正圧発生機構が設けられ、前記正圧発生溝の上流側は前記流体循環溝の入口部に連通されていることを特徴としている。  この特徴によれば、負圧発生溝内及び流体循環溝内における堆積物の発生は防止することに加えて、被密封流体が堆積物発生原因物質を含む場合でも、正圧発生溝における堆積物の発生を防止することができ、長期間にわたり摺動面の密封機能を維持さ���ることができる。【００１１】  また、本発明の摺動部品は、第６に、第５の特徴において、前記正圧発生機構はレイリーステップ機構から形成されることを特徴としている。  この特徴によれば、摺動面にレイリーステップを設けることで容易に正圧発生機構を形成することができる。【００１２】  また、本発明の摺動部品は、第７に、第１ないし６のいずれかの特徴において、前記一方の摺動部品は固定側密封環であり、前記他方の摺動部品は回転側密封環であって、前記回転側密封環は前記固定側密封環に対して外径を大きく、かつ、内径を小さく形成されていることを特徴としている。  この特徴によれば、摺動面幅が固定側密封環により決まることになり、摺動面幅のバラツキを小さくすることができる。
【発明の効果】
【００１３】  本発明は、以下のような優れた効果を奏する。（１）互いに相対摺動する一対の摺動部品を備え、一方の摺動部品の摺動面の低圧側には、負圧発生溝を備えた負圧発生機構が設けられ、負圧発生溝は高圧流体側と連通され、低圧流体側とはランド部により隔離されており、他方の摺動部品の摺動面には負圧発生溝の流体に対して圧力変動を生じさせる干渉溝が高圧流体側に連通するように設けられ、干渉溝の内径側の端部は負圧発生溝と径方向において重複する位置まで延びていることにより、負圧発生溝の上流側端部と下流側端部とにおいて、圧力差が絶えず変動している状態になり、負圧発生溝内おける流体の流れも変動を繰り返すため、たとえ、被密封流体が堆積物発生原因物質を含む場合でも、負圧発生溝内における堆積物の発生は防止することができ、長期間にわたり摺動面の密封機能を維持させることができる。【００１４】（２）干渉溝は、周方向に複数設けられ、これら複数の干渉溝は、いずれかの干渉溝が前記負圧発生溝の上流側端部に対向する位置にあるとき、他の干渉溝が前記負圧発生溝の下流側端部に対向する位置にないように配設されることにより、負圧発生溝の上流側端部と下流側端部との圧力変動を大きく、かつ、確実に生じさせることができ、負圧発生溝における堆積物の発生を、より一層、防止することができる。【００１５】（３）一方の摺動部品の摺動面には、入口部及び出口部を介して高圧流体側に連通され低圧流体側とはランド部により隔離された流体循環溝が設けられ、負圧発生溝の下流側端部は流体循環溝の入口部に連通されていることにより、流体循環溝の入口部と出口部とにおいて、圧力差が存在し、それが絶えず交互に変動している状態になり、流体循環溝内おける流体は移動を繰り返すため、負圧発生溝内における堆積物の発生は防止することに加えて、被密封流体が堆積物発生原因物質を含む場合でも、流体循環溝における堆積物の発生を防止することができ、長期間にわたり摺動面の密封機能を維持させることができる。【００１６】（４）一方の摺動部品の摺動面の流体循環溝と高圧流体側とで囲まれた部分には、正圧発生溝を備えた正圧発生機構が設けられ、正圧発生溝の上流側は前記流体循環溝の入口部に連通されていることにより、負圧発生溝内及び流体循環溝内における堆積物の発生は防止することに加えて、被密封流体が堆積物発生原因物質を含む場合でも、正圧発生溝における堆積物の発生を防止することができ、長期間にわたり摺動面の密封機能を維持させることができる。【００１７】（５）一方の摺動部品は固定側密封環であり、他方の摺動部品は回転側密封環であって、回転側密封環は固定側密封環に対して外径を大きく、かつ、内径を小さく形成されていることにより、摺動面幅が固定側密封環により決まることになり、摺動面幅のバラツキを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施例１に係るメカニカルシールの一例を示す縦断面図であって、回転軸の中心より上側の半分を示している。
【図２】（ａ）は図１における固定側密封環の摺動面の全周を、また、（ｂ）は図１における回転側密封環の摺動面の全周を示したものである。
【図３】（ａ）は実施例２における固定側密封環の摺動面の全周を、また、（ｂ）は同じく実施例２における回転側密封環の摺動面の全周を示したものである。
【図４】（ａ）は実施例３における固定側密封環の摺動面の全周を、また、（ｂ）は同じく実施例３における回転側密封環の摺動面の全周を示したものである。
【図５】（ａ）はディンプルの下流側の狭まり隙間（段差）からなる正圧発生機構を、（ｂ）はディンプルの上流側の拡がり隙間（段差）からなる負圧発生機構を、説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】  以下に図面を参照して、この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】
【００２０】  図１及び図２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。  なお、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。また、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（大気側）として説明するが、本発明はこれに限定されることなく、高圧流体側と低圧流体側とが逆の場合も適用可能である。【００２１】  図１は、メカニカルシール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、高圧流体側の回転体（例えば、ポンプインペラ。図示省略）を駆動させる回転軸２側にスリーブ３及びカップガスケット４を介してこの回転軸２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１と、ハウジング６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７及びベローズ８によって、ラッピング等によって鏡面仕上げされた摺動面の摺動部分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１と固定側密封環５との互いの摺動部分Ｓにおいて、被密封流体が回転軸２の外周から大気側へ流出するのを防止するものである。【００２２】  メカニカルシールにおいては、通常、回転側密封環１及び固定側密封環５の回転中心が厳密に一致していない場合にも対応可能であるように、いずれか一方の摺動面幅を大きく、すなわち、外径を大きく、かつ、内径を小さくして、外径側の摺動面余裕代Ｓｏ及び内径側の摺動面余裕代Ｓｉが形成されている。本発明において、回転側密封環１と固定側密封環５とが、現に摺動している部分を摺動部分Ｓｓと呼び、摺動面余裕代を含む場合は摺動面Ｓと呼ぶことにする。  図１においては、回転側密封環１の外径が固定側密封環５の外径より大きく、また、回転側密封環１の内径が固定側密封環５の内径より小さく、摺動面余裕代が回転側密封環１に形成されている場合を示しているが、本発明はこれに限定されることなく、逆の場合においても適用出来ることはもちろんである。  図１の場合、固定側密封環５の摺動部分Ｓｓと摺動面Ｓとは一致している。【００２３】  図２を参照しながら、回転側密封環１及び固定側密封環５の摺動面Ｓの形状について説明する。  図２において、摺動面Ｓの外径側が高圧流体側であり、また、内径側が低圧流体側、例えば大気側である。【００２４】  図２（ａ）に示すように、固定側密封環５の摺動面Ｓの低圧流体側、すなわち、内周側には負圧発生溝１０ａを備えた負圧発生機構１０が設けられている。  なお、負圧発生溝（ディンプル）１０ａを備えた負圧発生機構１０については、後で説明する。  図２では、負圧発生機構１０として逆レイリーステップ機構を一例として示している。【００２５】  逆レイリーステップ機構１０は負圧発生溝１０ａと逆レイリーステップ１０ｃとを備え、円周方向に複数設けられている。  なお、図２では逆レイリーステップ機構１０が８等配設けられているが、これに限���ず、１個以上あればよい。  逆レイリーステップ機構１０を構成する負圧発生溝（ディンプル）１０ａは、その高圧流体側及び低圧流体側は摺動面Ｓの平滑部Ｒ（本発明においては、「ランド部」ということがある。）により隔離されているが、下流側端部１０ｂは半径方向溝１１を介して高圧流体側に連通されている。また、半径方向溝１１は、高圧流体側には連通しているが、低圧流体側に非連通となっている。  負圧発生溝１０ａは淺溝であり、半径方向溝１１は負圧発生溝１０ａより深溝である。【００２６】  図２（ｂ）に示すように、回転側密封環１の摺動面Ｓには負圧発生溝１０ａの流体に対して圧力変動を生起させる干渉溝１５が設けられている。  干渉溝１５は、高圧流体側に連通され、径方向において負圧発生溝１０ａの流体に対して圧力変動を生起させる位置に配設されるものである。  図２の場合、干渉溝１５は外径側の摺動面余裕代Ｓｏ及び固定側密封環５との摺動部分Ｓｓ内に設けられ、その内径側の端部１５ａは径方向において負圧発生溝１０ａと重複する位置まで延びている。【００２７】  干渉溝１５の形状は、図２においては略矩形状のものが示されているが、これに限定されるものではなく、例えば、円形、楕円形、菱形などもよく、要は、高圧流体側に連通され、内径側の端部１５ａが負圧発生溝１０ａと重複する位置まで延びていればよい。【００２８】  また、干渉溝１５の深さは、特に限定されるものではないが、例えば、半径方向溝１１の深さと同程度、あるいは、少し深く設定されてもよい。【００２９】  図２において、干渉溝１５は、周方向に３等配で設けられているが、３等配に限らず、少なくとも１個設けられればよく、また、等配である必要もない。【００３０】  回転側密封環１が回動されると、干渉溝１５の付近において渦が生成され、渦を伴った干渉溝１５が周方向に移動する。  いま、干渉溝１５の１つが、ある負圧発生溝１０ａの上流側端部（逆レイリーステップ）１０ｃに達すると、上流側端部１０ｃ付近の流体の圧力が上昇する。この際、下流側端部１０ｂに対向する位置には他の干渉溝１５がないように設定されているため、該下流側端部１０ｂ付近の流体の圧力上昇はない。本来、負圧発生溝１０ａにおいて、上流側端部１０ｃの圧力は負圧であって下流側端部１０ｂの圧力との間には圧力差が存在するが、干渉溝１５が上流側端部１０ｃに達すると、上流側端部１０ｃの圧力と下流側端部１０ｂの圧力との差は小さくなる。  次に、該干渉溝１５が、その負圧発生溝１０ａの下流側端部１０ｂに対向する位置に達すると、下流側端部１０ｂ付近の流体の圧力が上昇する。この際、上流側端部１０ｃに対向する位置には他の干渉溝１５がないように設定されているため、該上流側端部１０ｃ付近の流体の圧力上昇はなく、上流側端部１０ｃの圧力と下流側端部１０ｂの圧力との差は大きくなる。  すなわち、１つの負圧発生溝１０ａに着目すると、干渉溝１５の作用により、上流側端部１０ｃと下流側端部１０ｂとの圧力差が絶えず変動している状態になる。【００３１】  上流側端部１０ｃと下流側端部１０ｂとにおいて、圧力差が絶えず変動している状態になると、負圧発生溝１０ａ内おける流体の流れも変動を繰り返すため、たとえ、被密封流体が��積物発生原因物質を含む場合でも、負圧発生溝１０ａ内における堆積物の発生は防止されることになる。【００３２】  実施例１においては、以下のような顕著な効果を奏する。（１）固定側密封環５の摺動面Ｓの低圧側には、負圧発生溝１０ａを備えた負圧発生機構１０が設けられ、負圧発生溝１０ａは高圧流体側と連通され、低圧流体側とはランド部Ｒにより隔離されており、回転側密封環１の摺動面Ｓには負圧発生溝１０ａの流体に対して圧力変動を生じさせる干渉溝１５が高圧流体側に連通するように設けられ、干渉溝１５の内径側の端部１５ａは負圧発生溝１０ａと径方向において重複する位置まで延びているため、負圧発生溝１０ａの上流側端部１０ｃと下流側端部１０ｂとにおいて、圧力差が絶えず変動している状態になり、負圧発生溝１０ａ内おける流体の流れも変動を繰り返すため、たとえ、被密封流体が堆積物発生原因物質を含む場合でも、負圧発生溝１０ａ内における堆積物の発生は防止することができ、長期間にわたり摺動面の密封機能を維持させることができる。（２）回転側密封環１は固定側密封環５に対して外径を大きく、かつ、内径を小さく形成されているため、摺動面幅が固定側密封環５により決まることになり、摺動面幅のバラツキを小さくすることができる。（３）干渉溝１５は、周方向に複数設けられ、これら複数の干渉溝１５は、いずれかの干渉溝１５が負圧発生溝１０ａの上流側端部１０ｃに対向する位置にあるとき、他の干渉溝１５が負圧発生溝１０ａの下流側端部１０ｂに対向する位置になく、また、逆に、いずれかの干渉溝１５が負圧発生溝１０ａの下流側端部１０ｂに対向する位置にあるとき、他の干渉溝１５が負圧発生溝１０ａの上流側端部１０ｃに対向する位置にないように配設されるため、負圧発生溝１０ａの上流側端部１０ｃと下流側端部１０ｂとの圧力変動を大きく、かつ、確実に生じさせることができ、負圧発生溝１０ａにおける堆積物の発生を、より一層、防止することができる。
【実施例２】
【００３３】  図３を参照して、本発明の実施例２に係る摺動部品について説明する。  実施例２は、固定側密封環５の摺動面Ｓに流体循環溝２０が付加される点で実施例１と相違するが、その他の基本的構成は実施例１同じであり、実施例１と同じ符号は同じ部材を示しており、重複する説明は省略する。【００３４】  図３において、固定側密封環５の摺動面Ｓには、高圧流体側に連通されると共に低圧流体側とは摺動面の平滑部Ｒ（本発明においては、「ランド部」ということがある。）により隔離された流体循環溝２０が周方向に４等配で設けられている。  なお、流体循環溝２０は４個に限らず、少なくとも１個設けられればよく、また、等配である必要もない。【００３５】  流体循環溝２０は、高圧流体側から入る入口部２０ａ、高圧流体側に抜ける出口部２０ｂ、及び、入口部２０ａ及び出口部２０ｂとを周方向に連通する連通部２０ｃから構成されている。流体循環溝２０は、摺動部分Ｓｓにおいて腐食生成物などを含む流体が濃縮されることを防止するため、積極的に高圧流体側から被密封流体を摺動部分に導入し排出するという役割を担うものであり、相手摺動面の回転に合わせて摺動部分に被密封流体を取り入れ、かつ、排出しやすいように入口部２０ａ及び出口部２０ｂが図示のように広口に形成される一方、漏れを低減するため、低圧流体側とはランド部Ｒにより隔離されている。【００３６】  本例では、入口部２０ａ及び出口部２０ｂは直線状に形成され、略Ｖ字状をなしているが、特にこれに限定されるものではなく、入口部２０ａと出口部２０ｂとなす内角αをさらに大きく、又は、小さくしてもよく、また、直線状ではなく曲線状（円弧状など）にしてもよい。また、流体循環溝２０の幅及び深さは、被密封流体の圧力、種類（粘性）などに応じて最適なものに設定される。深さの一例をあげると、１００〜３００μｍ程度である。【００３７】  流体循環溝２０は、略Ｖ字状に限らず、例えば、Ｕ字状でもよく、要は、入口部２０ａ及び出口部２０ｂが高圧流体側に連通されたものであればよい。【００３８】  固定側密封環５の摺動面Ｓには、隣接する流体循環溝２０の間に位置するようにして負圧発生機構１０が周方向に４等配で設けられている。負圧発生機構１０を構成する負圧発生溝１０ａの下流側端部１０ｂは流体循環溝２０の入口部２０ａに連通され、上流側端部１０ｃと上流側の流体循環溝２０の出口部２０ｂとの間にはランド部Ｒが存在している。  実施例２においては、流体循環溝２０の入口部２０ａが実施例１における半径方向溝１１の役割を兼用している。【００３９】  回転側密封環１の摺動面Ｓには、負圧発生溝１０ａ及び流体循環溝２０の流体に対して圧力変動を生起させる干渉溝１５が１２等配設けられている。  図３の場合、干渉溝１５は外径側の摺動面余裕代Ｓｏ内に設けられ、その内径側の端部１５ａは径方向において負圧発生溝１０ａ及び流体循環溝１０の入口部１０ａ及び出口部１０ｂと重複する位置まで延びている。【００４０】  図３において、干渉溝１５は、周方向に１２等配で設けられているが、これら複数の干渉溝１５は、いずれかの干渉溝１５が負圧発生溝１０ａの上流側端部１０ｃに対向する位置にあるとき、他の干渉溝１５が負圧発生溝��０ａの下流側端部１０ｂに対向する位置になく、また逆に、いずれかの干渉溝１５が負圧発生溝１０ａの下流側端部１０ｂに対向する位置にあるとき、他の干渉溝１５が負圧発生溝１０ａの上流側端部１０ｃに対向する位置にないように配設され、さらに、いずれかの干渉溝１５が流体循環溝２０の入口部２０ａに対向する位置にあるとき、他の干渉溝１５が流体循環溝２０の出口部２０ｂに対向する位置になく、また逆に、いずれかの干渉溝１５が出口部２０ｂに対向する位置にあるとき、他の干渉溝１５が入口部２０ａに対向する位置にないように配設される。【００４１】  図３の場合、負圧発生溝１０ａ及び流体循環溝２０は４等配で設けられ、負圧発生溝１０ａの上流側端部１０ｃ及び下流側端部１０ｂとのなす中心角θ１、及び、流体循環溝２０の入口部２０ａと出口部２０ｂとのなす中心角θ１はそれぞれ約４５°であるのに対し、隣接する干渉溝１５のなす中心角θは３０°であるから、回転側密封環１が回動して、いずれかの干渉溝１５が負圧発生溝１０ａの上流側端部１０ｃまたは流体循環溝２０の入口部２０ａに対向する位置にあるとき、他の干渉溝１５は負圧発生溝１０ａの下流側端部１０ｂまたは流体循環溝２０の出口部２０ｂに対向する位置にはない。【００４２】  回転側密封環１が回動されると、干渉溝１５の付近において渦が生成され、渦を伴った干渉溝１５が周方向に移動する。  干渉溝１５が負圧発生溝１０ａに及ぼす影響は実施例１と同じである。  干渉溝１５が流体循環溝２０に及ぼす影響に着目すると、例えば、干渉溝１５の１つが、ある流体循環溝２０の入口部２０ａに対向する位置に達すると、入口部２０ａ内の流体の圧力が上昇する。この際、出口部２０ｂに対向する位置には他の干渉溝１５がないように設定されているため、該出口部２０ｂ内の流体の圧力上昇はなく、入口部２０ａの圧力＞出口部２０ｂ、の圧力の状態になる。  次に、該干渉溝１５が、その流体循環溝２０の出口部２０ｂに対向する位置に達すると、出口部１０ｂ内の流体の圧力が上昇する。この際、入口部１０ａに対向する位置には他の干渉溝１５がないように設定されているため、該入口部２０ｂ内の流体の圧力上昇はなく、入口部２０ａの圧力＜出口部２０ｂの圧力、の状態になる。  すなわち、１つの流体循環溝２０に着目すると、干渉溝１５の作用により、入口部２０ａと出口部２０ｂとの圧力差が存在し、それが絶えず交互に変動している状態になる。【００４３】  入口部２０ａと出口部２０ｂとにおいて、圧力差が存在し、それが絶えず交互に変動している状態になると、流体循環溝２０内おける流体は移動を繰り返すため、たとえ、被密封流体が堆積物発生原因物質を含む場合でも、流体循環溝２０内における堆積物の発生は防止されることになる。【００４４】  実施例２においては、以下のような顕著な効果を奏する。（１）固定側密封環５の摺動面Ｓには、入口部２０ａ及び出口部２０ｂを介して高圧流体側に連通され低圧流体側とはランド部Ｒにより隔離された流体循環溝２０が設けられ、負圧発生溝１０ａの下流側端部１０ｂは流体循環溝２０の入口部２０ａに連通されていることにより、流体循環溝２０の入口部２０ａと出口部２０ｂとにおいて、圧力差が存在し、それが絶えず交互に変動している状態になり、流体循環溝２０内おける流体は移動を繰り返すため、負圧発生溝１０ａ内における堆積物の発生は防止することに加えて、被密封流体が堆積物発生原因物質を含む場合でも、流体循環溝２０における堆積物の発生を防止することができ、長期間にわたり摺動面の密封機能を維持させることができる。（２）回転側密封環１は固定側密封環５に対して外径を大きく、かつ、内径を小さく形成されているため、摺動面幅が固定側密封環５により決まることになり、摺動面幅のバラツキを小さくすることができる。（３）干渉溝１５は、周方向に複数設けられ、これら複数の干渉溝１５は、いずれかの干渉溝１５が負圧発生溝１０ａの上流側端部１０ｃまたは流体循環溝２０の入口部２０ａに対向する位置にあるとき、他の干渉溝１５が負圧発生溝１０ａの下流側端部１０ｂまたは流体循環溝２０の出口部２０ｂに対向する位置になく、また、逆に、いずれかの干渉溝１５が負圧発生溝１０ａの下流側端部１０ｂまたは流体循環溝２０の出口部２０ｂに対向する位置にあるとき、他の干渉溝１５が負圧発生溝１０ａの上流側端部１０ｃまたは流体循環溝２０の入口部２０ａに対向する位置にないように配設されるため、負圧発生溝１０ａの上流側端部１０ｃと下流側端部１０ｂとの圧力変動を大きく、かつ、確実に生じさせることができることに加えて、流体循環溝２０の入口部２０ａと出口部２０ｂとにおいて、圧力差が存在し、それが絶えず交互に変動している状態になり、おける流体は移動を繰り返すため、負圧発生溝１０ａ内及び流体循環溝２０内における堆積物の発生を、より一層、防止することができ、長期間にわたり摺動面の密封機能を維持させることができる。
【実施例３】
【００４５】  図４を参照して、本発明の実施例３に係る摺動部品について説明する。  実施例３は、固定側密封環５の摺動面Ｓに正圧発生機構２５が付加される点で実施例２と相違するが、その他の基本的構成は実施例２同じであり、実施例２と同じ符号は同じ部材を示しており、重複する説明は省略する。【００４６】  図４において、固定側密封環５の摺動面Ｓの流体循環溝２０と高圧流体側とで囲まれた部分には、流体循環溝２０より浅い正圧発生溝２５ａを備えた正圧発生機構２５が設けられている。  正圧発生機構２５は、正圧（動圧）を発生することにより摺動面間の流体膜を増加させ、潤滑性能を向上させるものである。  正圧発生溝２５ａは、上流側端部２５ｃが流体循環溝２０の入口部２０ａに連通し、下流側端部（レイリーステップともいう。）２５ｂが流体循環溝２０の出口部２０ｂとはランド部Ｒにより隔離されている。また、正圧発生溝２５ａは、高圧流体側とはランド部Ｒにより隔離されている。【００４７】  本例では、正圧発生機構２５は、正圧発生溝２５ａ及びレイリーステップ２５ｂを備えたレイリーステップ機構から構成されるが、これに限定されることなく、例えば、ダム付きフェムト溝で構成してもよく、要は、正圧を発生する機構であればよい。  なお、レイリーステップ機構については、後に、詳しく説明する。【００４８】  回転側密封環１が回動されると、干渉溝１５の付近において渦が生成され、渦を伴った干渉溝１５が周方向に移動する。  干渉溝１５が負圧発生溝１０ａ及び流体循環溝２０に及ぼす影響は実施例２と同じである。  干渉溝１５が正圧発生溝２５ａに及ぼす影響に着目すると、例えば、干渉溝１５の１つが、ある正圧発生溝２５ａの上流側端部２５ｃに達すると、上流側端部２５ｃ付近の流体の圧力が上昇する。この際、下流側端部２５ｂに対向する位置には他の干渉溝１５がないように設定されているため、該下流側端部２５ｂ付近の流体の圧力上昇はない。本来、正圧発生溝２５ａにおいて、上流側端部２５ｃの圧力は下流側端部２５ｂより小さいが、干渉溝１５が上流側端部２５ｃに達すると、上流側端部２５ｃの圧力と下流側端部２５ｂとの圧力差は小さくなる。  次に、該干渉溝１５が、正圧発生溝２５ａの下流側端部２５ｂに対向する位置に達すると、下流側端部２５ｂ付近の流体の圧力が上昇する。この際、上流側端部２５ｃに対向する位置には他の干渉溝１５がないように設定されているため、該上流側端部２５ｃ付近の流体の圧力上昇はなく、上流側端部２５ｃの圧力と下流側端部２５ｂとの圧力差は大きくなる。  すなわち、１つの正圧発生溝２５ａに着目すると、干渉溝１５の作用により、上流側端部２５ｃと下流側端部２５ｂとの圧力差が絶えず変動している状態になる。【００４９】  上流側端部２５ｃと下流側端部２５ｂとにおいて、圧力差が絶えず変動している状態になると、正圧発生溝２５ａ内おける流体の流れも変動を繰り返すため、たとえ、被密封流体が堆積物発生原因物質を含む場合でも、正圧発生溝２５ａ内における堆積物の発生は防止されることになる。【００５０】  実施例３においては、以下のような顕著な効果を奏する。（１）固定側密封環５の摺動面Ｓの流体循環溝２０と高圧流体側とで囲まれた部分には、��体循環溝２０より浅い正圧発生溝２５ａを備えた正圧発生機構２５が設けられ、正圧発生溝２５ａの上流側は流体循環溝２０の入口部２０ａに連通されているため、負圧発生溝１０ａ内及び流体循環溝２０内における堆積物の発生は防止することに加えて、被密封流体が堆積物発生原因物質を含む場合でも、正圧発生溝２５ａにおける堆積物の発生を防止することができ、長期間にわたり摺動面の密封機能を維持させることができる。【００５１】  ここで、図５を参照しながら、本発明における正圧発生溝を備えた正圧発生機構（レイリーステップ機構）及び負圧発生溝を備えた負圧発生機構（逆レイリーステップ機構）について説明する。  図５（ａ）において、矢印で示すように、固定側密封環５に対して回転側密封環１が反時計方向に回転移動するが、固定側密封環５の摺動面Ｓに正圧発生溝（ディンプル）２５ａが形成されていると、該ディンプル２５ａの下流側には狭まり隙間（段差：レイリーステップともいう。）２５ｂが存在する。相対する回転側密封環１の摺動面は平坦である。  回転側密封環１が矢印で示す方向に相対移動すると、回転側密封環１及び固定側密封環５の摺動面間に介在する流体が、その粘性によって、回転側密封環１の移動方向に追随移動しようとするため、その際、狭まり隙間（段差）２５ｂの存在によって破線で示すような動圧（正圧）が発生される。【００５２】  図５（ｂ）においては、矢印で示すように、固定側密封環５に対して回転側密封環１は反時計方向に回転移動するが、固定側密封環５の摺動面Ｓに負圧発生溝（ディンプル）１０ａが形成されていると、ディンプル１０ａの上流側には拡がり隙間（段差：逆レイリーステップともいう。））１０ｄが存在する。相対する回転側密封環１の摺動面は平坦である。回転側密封環１が矢印で示す方向に相対移動すると、回転側密封環１及び固定側密封環５の摺動面間に介在する流体が、その粘性によって、回転側密封環１の移動方向に追随移動しようとするため、その際、拡がり隙間（段差）１０ｄの存在によって破線で示すような動圧（負圧）が発生される。  このため、ディンプル１０ａ内の上流側には負圧が発生し、下流側には正圧が発生することになる。そして、上流側の負圧発生領域にはキャビテーションが発生する。【００５３】  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。【００５４】  例えば、前記実施例では、摺動部品をメカニカルシール装置における一対の回転用密封環及び固定用密封環のいずれかに用いる例について説明したが、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。【００５５】  また、例えば、前記実施例では、外周側に高圧の被密封流体が存在する場合について説明したが、内周側が高圧流体の場合にも適用できる。【００５６】  また、例えば、前記実施例では、摺動部品を構成するメカニカルシールの固定側密封環に流体循環溝を設け、回転側密封環に干渉溝を設ける場合について説明したが、これとは逆に、回転側密封環に流体循環溝、固定側密封環に干渉溝を設��てもよい。
【符号の説明】
【００５７】   １              回転側密封環   ２              回転軸   ３              スリーブ   ４              カップガスケット   ５              固定側密封環   ６              ハウジング   ７              コイルドウェーブスプリング   ８              ベローズ   １０            負圧発生機構(逆レイリーステップ機構）   １０ａ          負圧発生溝（ディンプル）   １０ｂ          下流側端部   １０ｃ          上流側端部（逆レイリーステップ）   １１            半径方向溝   １５            干渉溝   １５ａ          干渉溝の内径側端部   ２０            流体循環溝   ２０ａ          入口部   ２０ｂ          出口部   ２０ｃ          連通部   ２５            正圧発生機構   ２５ａ          正圧発生溝２５ｂ          下流側端部（レイリーステップ）２５ｃ          上流側端部   Ｒ              ランド部   Ｓ              摺動面   Ｓｓ            摺動部分
【図１】
0006522000.tif 000002
【図２】
0006522000.tif 000003
【図３】
0006522000.tif 000004
【図４】
0006522000.tif 000005
【図５】
0006522000.tif 000006