(57)【要約】  遊動環（１３０）と回転環（１１０）との間のシール性を向上する。  回転軸（２００）とハウジング（３００）との間の環状隙間を封止するメカニカルシール（１００）であって、回転軸（２００）と共に回転する回転環（１１０）と、ハウジング（３００）に対して固定される固定環（１２０）と、回転軸（２００）の軸円方向において回転環（１１０）と固定環（１２０）との間に設けられ、回転環（１１０）と摺動する摺動部（１３１）を有する遊動環（１３０）と、を有し、回転環（１１０）の摺動部（１１１）と摺動する遊動環（１３０）の摺動部（１３１）を介して密封対象流体を密封し、摺動部（１３１）は、複数の炭素繊維と、複数の炭素繊維の間に設けられた炭化珪素とを有することを特徴とする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と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であって、  前記回転軸と共に回転する回転環と、  前記ハウジングに対して固定される固定環と、  前記回転軸の軸線方向において前記回転環と前記固定環との間に設けられ、前記回転環と摺動する摺動部を有する遊動環と、  を有し、  前記摺動部を介して密封対象流体を密封し、  前記摺動部は、複数の炭素繊維と、前記複数の炭素繊維の間に設けられる炭化珪素とを有することを特徴とするメカニカルシール。
【請求項２】
前記複数の炭素繊維の長手方向が略同方向を向く集合体である炭素繊維束部が形成されており、前記炭化珪素が前記炭素繊維束部に含まれる前記炭素繊維の間に形成されている請求項１に記載のメカニカルシール。
【請求項３】
一つの前記炭素繊維束部と、これに隣接する他の前記炭素繊維束部と、の間に設けられている非繊維炭素を、さらに有する請求項２に記載のメカニカルシール。
【請求項４】
前記摺動部に形成された複数の前記炭素繊維束部は、ランダムに配向されている請求項２又は３に記載のメカニカルシール。
【請求項５】
前記摺動部において、炭化珪素が３５％以上８５％未満の比で存在する請求項１〜４のいずれか１項に記載のメカニカルシール。
【請求項６】
前記回転環のうち前記摺動部と摺動する部分は、複数の炭素繊維と、前記複数の炭素繊維の間に設けられる炭化珪素とを有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のメカニカルシール。
【請求項７】
回転軸と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に用いられる遊動環であって、前記回転軸の軸線方向において、前記回転軸と共に回転する回転環と、前記ハウジングに対して固定される固定環との間に設けられ、前記回転環と摺動する摺動部を有する遊動環において、  前記摺動部を介して密封対象流体を密封し、  前記摺動部は、複数の炭素繊維と、前記複数の炭素繊維の間に設けられる炭化珪素とを有することを特徴とする遊動環。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、遊動環を用いたメカニカルシール、遊動環に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来、メカニカルシールにおいては、回転軸と共に回転する回転環と、ハウジングに固定される固定環との間に遊動環（シールリング）を有する構成が知られている（例えば、特許文献１）。遊動環は、回転軸の軸線方向の端面の一方で回転環と摺動し、他方で固定環と当接するが、いずれの部材とも固定されていない。そのため、遊動環は、回転環、及び固定環との間において、回転軸の軸線方向に隙間を有し、回転環、固定環に対して軸線方向に相対的に移動する。そのような、軸線方向の移動により、遊動環と、回転環、及び固定環との間の隙間における密封対象流体による液膜が圧縮され、スクイズ効果（くさび作用）により圧力が発生する。この発生した圧力が大きいと押圧面が開くため、押しつぶす液膜の量を減らして、押圧面の面積を小さくする必要がある。しかし、押圧面の面積を小さくし、回転環と摺動する遊動環の摺動部の材料として、ヤング率の小さい軟質材料を用いた場合、変形し易いため、遊動環、回転環、固定環にかかる圧力が高圧となると、変形が大きくなり過ぎてしまい流体漏れが発生し、また、強度が足りないため変形し、破損してしまうおそれがある。【０００３】  そこで、遊動環の摺動部の材料として、ヤング率の高い炭化珪素（ＳｉＣ）を用いることが考えられる。しかしながら、炭化珪素は、素材自体の自己潤滑性に乏しく、また、摺動面幅が小さく表面に流体溜まりを形成することが難しく、更に、摺動の相手側の回転環の材料も炭化珪素である場合等においては、焼き付きが生じやすい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２９３７６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  そこで、本発明は、遊動環を用いたメカニカルシールにおいて、遊動環と回転環との間のシール性を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。【０００７】  すなわち、本発明のメカニカルシールは、  回転軸と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であって、  前記回転軸と共に回転する回転環と、  前記ハウジングに対して固定される固定環と、  前記回転軸の軸線方向において前記回転環と前記固定環との間に設けられ、前記回転環と摺動する摺動部を有する遊動環と、  を有し、  前記摺動部を介して密封対象流体を密封し、  前記摺動部は、複数の炭素繊維と、前記複数の炭素繊維の間に設けられる炭化珪素とを有することを特徴とする。【０００８】  また、本発明の遊動環は、  回転軸と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に用いられる遊動環であって、前記回転軸の軸線方向において、前記回転軸と共に回転する回転環と、前記ハウジングに対して固定される固定環との間に設けられて、前記回転環と摺動する摺動部を有する遊動環において、  前記摺動部を介して密封対象流体を密封し、  前記摺動部は、複数の炭素繊維と、前記複数の炭素繊維の間に設けられる炭化珪素とを有することを特徴とする。【０００９】  この構成によれば、遊動環の軸方向移動により回転環、及び固定環と、遊動環との接触箇所における液膜が押しつぶされることで圧力が発生する際、弾性を有する炭素繊維と、炭素繊維の間に存在する荷重を受けて相手面と接触する炭化珪素が存在するため、炭素繊維が弾性変形し、相手面と接触する箇所が増加し、見かけの面積は変わらないが、実接触面積が多くなる。また、同じ摺動面幅の他の摺動材に比べ、各箇所における接触面圧を下げるため、摺動面の焼きつき、焼きつきによる損傷を防止することが可能である。また、炭素繊維自体が良好な摺動性を有するため、遊動環の摺動部における炭素繊維が摺動に関して優位な効果を創出する。そのため、良好な摺動性を得ることができ、かつ十分な強度を得ることができ、遊動環と回転環との間のシール性を向上することができる。【００１０】  また、複数の炭素繊維の長手方向が略同方向を向く集合体である炭素繊維束部が形成されており、炭化珪素が炭素繊維束部に含まれる前記炭素繊維の間に形成されていると良い。炭素繊維が複数まとまった炭素繊維束部が存在することで、繊維間に特定の長さを持つ隙間が形成され、その隙間が流体溜まりとして機能する。つまり、遊動環のような狭い摺動面でも、密封対象流体が隙間に流入、放出されることで潤滑性を向上させる。また、炭素繊維束部の炭素繊維の隙間に炭化珪素が形成されることで、炭素繊維に近い位置に荷重受けが形成されるため、炭化繊維に荷重がかかり難い。【００１１】  また、一つの炭素繊維束部と、これに隣接する他の炭素繊維束部と、の間に設けられている非繊維炭素を、さらに有すると良い。炭素繊維束部と隣接する炭素繊維束部との間に非繊維炭素が存在することにより、非繊維炭素が自己潤滑剤として働き、更に摺動性が向上する。また、摺動部を形成するためにラップ処理を行う場合、炭素繊維自体の硬度、又は炭素繊維束部中の炭化珪素の硬度が非繊維炭素の硬度よりも高いため、ラップ処理により、摺動部に対し、非繊維炭素が炭素繊維束部に比べて低くなり、この部分も流���溜まりとして機能し、潤滑性を向上させる。また、非繊維炭素が低い位置にあるため、摺動部では炭素繊維間に設けられた炭化珪素が相手面と接触することになり、実接触部分が増え易い。【００１２】  また、摺動部に形成された複数の前記炭素繊維束部は、ランダムに配向されていると良い。炭素繊維束部がランダムに配向されていることにより、遊動環のような狭い摺動面でも、摺動部に漏れ経路となるような経路が形成され難くなり、摺動部間に流体が溜まり易くなる。【００１３】  また、摺動部において、炭化珪素が３５％以上８５％未満の比で存在すると良い。炭化珪素の存在比を所定の値以上とすることにより、接触力を支える炭化珪素の量を確保でき、荷重を支えることが可能で、炭化珪素の存在比を所定の値未満とすることにより、炭化繊維間の隙間による流体溜まりを確保し、潤滑性を向上させることが可能である。【００１４】  また、回転環のうち遊動環の摺動部と摺動する部分は、複数の炭素繊維と、複数の炭素繊維の間に設けられる炭化珪素とを有すると良い。回転環側の摺動部分の材料を遊動環の摺動部と同様とすることで、良好な摺動性を得ることができ、遊動環と回転環との間のシール性を向上することができる。
【発明の効果】
【００１５】  以上説明したように、本発明によれば、遊動環を用いたメカニカルシールにおいて遊動環と回転環との間のシール性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、メカニカルシールの全体構成を示す模式的断面図である。
【図２】図２は、摺動部の顕微鏡写真である。
【図３】図３は、図２の拡大部分写真である。
【図４】図４は、本実施例で作成した試料における摺動部の顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】  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、実施の形態に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この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。
【００１８】  （本実施例）  ＜本実施例に係るメカニカルシールの構成＞  図１を参照して、本発明の実施例（以下、本実施例という）に係るメカニカルシールの全体構成について説明する。図１は、本実施例に係るメカニカルシールの全体構成を示す模式的断面図である。本実施例においては、メカニカルシールを１つ用いたシングルシール構成について説明するが、２つのメカニカルシールを用いたダブルシール構成に本発明を適用してもよい。メカニカルシールは、回転軸とハウジングとの間の環状隙間を封止するために用いられる。
【００１９】  図１に示すように、本実施例に係るメカニカルシール１００は、回転軸２００と共に回転する環状の回転環１１０と、ハウジング３００に固定される環状の固定環（静止環）１２０と、回転環１１０と固定環１２０との間に設けられる環状の遊動環（シールリング）１３０とを有している。さらに、メカニカルシール１００は、内周面が回転軸２００の外周面に固定される円筒部１４１と、円筒部１４１から回転軸２００の径方向外側に延びて回転環１１０を保持する保持部１４２とを備える環状のスリーブ１４０を有している。さらに、メカニカルシール１００は、固定環１２０を遊動環１３０に対して付勢する付勢部材としてのスプリングバネ１５０を有している。スプリングバネ１５０は、固定環１２０を遊動環１３０に対して周方向で均等な付勢力を与えられるよう周方向に等間隔で複数設けられている。図１は、回転軸２００の軸線方向に垂直方向であって、スプリングバネ１５０を含む断面で切り取った断面図である。
【００２０】  回転環１１０は、回転軸２００の軸線方向（以下、単に軸線方向ともいう）の一方の端部であって遊動環１３０と摺動する摺動部１１１を有している。なお、摺動部１１１のうち遊動環１３０と接触する軸線方向における端面を摺動面１１１ａとする。固定環１２０は、軸線方向の一方の端面であって遊動環１３０に当接して押圧する押圧面１２０ａを有している。
【００２１】  遊動環１３０は、軸線方向において回転環１１０と固定環１２０との間で、他の部材と固定されることなく設けられている。また、遊動環１３０は、回転環１１０の摺動部１１１と摺動する摺動部１３１を有している。摺動部１３１は、回転環１１０に対して軸線方向に突出した部分の先端部である。なお、摺動部１３１のうち回転環１１０と接触する軸線方向における端面を摺動面１３１ａとする。また、遊動環１３０は、固定環１２０の押圧面１２０ａに当接して押圧される被押圧部１３２を有している。被押圧部１３２は、固定環１２０に対して軸線方向に突出した部分の先端部である。なお、遊動環１３０は、回転軸２００の回転に伴って回転する回転環１１０と摺動するが、ハウジング３００から突出して設けられる回り止めとしてのピン３０１により回転軸２００の回転方向への移動が規制されている。
【００２２】  本実施例においては、遊動環１３０の摺動部１３１と被押圧部１３２を介して密封対象流体が封止される。すなわち、図１に示すように、ハウジング３００内が、密封対象流体が密封される流体側Ｌと、大気側（非流体側）Ａとに分けられる。本実施例においては、流体側Ｌは、摺動部１３１、被押圧部１３２よりも回転軸２００の径方向外側であり、大気側Ａは、摺動部１３１、被押圧部１３２よりも回転軸２００の径方向内側である。
【００２３】  ＜遊動環の摺動部の材料＞  次に、図２、図３を参照して、本実施例の遊動環の摺動部の材料について説明する。図２は、摺動部の顕微鏡写真である。図３は、図２の拡大部分写真である。
【００２４】  本実施例の遊動環１３０の摺動部１３１は、主に炭素と炭化珪素によって構成されるが、珪素等その他の物質を含んでいても構わない。図２に示すように、遊動環１３０の摺動部１３１には、遊動環１３０の製造工程で用いる炭素繊維組織由来のＳｉＣ−Ｃ繊維形状組織が形成されている。図２において、ＳｉＣ−Ｃ繊維形状組織は、繊維方向に沿って延びる筋状の組織として観察される。
【００２５】  図２、図３において、白色に見える部分が、炭化珪素であり、グレーに見える部分が炭素繊維であり、炭素繊維の間の黒色に見える部分が非繊維炭素である。また、複数の炭素繊維が略同方向を向く集合体を形成している部分が１つの炭素繊維束部であり、炭素繊維束部とその中に存在する筋状の炭化珪素とが、ＳｉＣ繊維形状組織を構成している。非繊維炭素は、一つの炭素繊維束部とこれに隣接する他の炭素繊維束部との間に設けられているものと、一つの炭素繊維部を構成する炭素繊維の間に設けられているものと、炭化珪素の間又は炭化珪素と炭素繊維との間に設けられているものとが存在するが、非繊維炭素の割合及び配置は適宜変更しても良い。図３に示すように、炭素繊維束部は繊維方向３０に垂直な方向に沿って、数十μｍ〜数百μｍ程度の幅を有している。また、炭化珪素が集中することにより塊状に形成される箇所があっても良い。
【００２６】  ＳｉＣ−Ｃ繊維形状組織では、炭素繊維束部を構成する炭素繊維と、その炭素繊維の間に設けられた炭化珪素とが、繊維方向３０（繊維の長手方向）に垂直な方向に沿って交互に現れる。ＳｉＣ−Ｃ繊維形状組織における１つの炭素繊維束部は、繊維方向３０に垂直な方向に沿って０．２ｍｍ〜４ｍｍ程度の幅を有している。また、遊動環１３０の摺動部１３１には、複数の炭素繊維束部が、互いの繊維方向３０が交差するように形成されている。遊動環１３０の摺動部１３１に形成される各炭素繊維束部の配置状態は特に限定されず、ランダムな繊維方向３０を有する炭素繊維束部が摺動部１３１に分散していても良く、複数の炭素繊維束部が編み形状のような所定のパターンで形成されていても良い。なお、炭素繊維束部の繊維方向３０は、ＳｉＣ−Ｃ繊維形状組織に含まれる筋状の炭化珪素又は炭素繊維の延びる方向から認識することができる。
【００２７】  遊動環１３０の摺動部１３１における炭化珪素と炭素（炭素は炭素繊維と非繊維炭素を含む）との含有比率は特に限定されないが、摺動部１３１おいて、炭化珪素は３５％以上８５％未満の比で存在することが好ましい。炭化珪素の存在比を３５％以上とすることにより、摺動部１３１からの密封対象流体の漏れを効果的に低減することが可能であり、また、炭化珪素の存在比を８５％未満とすることにより、摺動部１３１の潤滑性を効果的に向上させることが可能である。また、炭化珪素の存在比率を８５％以上にすることは、効率的な製造方法では困難である。
【００２８】  また、遊動環１３０の摺動部１３１（摺動面１３１ａ）の算術平均粗さＲａ（ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１：２００１）は、０．０１μｍ以上１μｍ未満であることが好ましい。摺動部１３１の算術平均粗さＲａを０．０１μｍ以上とすることにより、摺動部１３１の潤滑性を効果的に向上させることが可能であり、また、摺動部１３１の算術平均粗さＲａを１μｍ未満とすることにより、摺動部１３１の潤滑性を保持しつつ、密封対象流体の漏れを防止することができる。さらに、摺動部１３１のスキューネスＰｓｋ（ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１：２００１）は、負の範囲であることが好ましい。スキューネスＰｓｋを負の範囲とすることにより、摺動部１３１に形成された凸部の頂点が、流体を密封する際に対向する他の部材を傷つける問題を防止できる。
【００２９】  摺動部１３１に存在する炭素繊維は、繊維方向３０が摺動部１３１の平面方向に沿うように形成されていることが好ましく、これにより、炭素繊維の端部により相手面（回転環１１０の摺動面１１１ａ）を損傷させることなく、摺動することが可能であり、また、漏れ経路が密封摺動環内部に形成されるのを防止し、流体を漏れ難くすることが可能である。なお、摺動部１３１には、炭化珪素及び炭素の他に、珪素（Ｓｉ）からなる珪素部（炭化珪素部の内部で、炭化珪素部より白い塊として観察される）が含まれていても良い。
【００３０】  以下に、遊動環１３０の摺動部１３１の製造方法について説明するが、遊動環１３０の摺動部１３１の製造方法は以下に述べる製造方法に限定されるものではない。
【００３１】  まず、原料となる炭素繊維を準備する。準備する炭素繊維としては特に限定されないが、例えばＰＡＮ系又はピッチ系の炭素繊維であって、長さが１ｍｍ〜１０ｍｍ、太さが５μｍ〜５０μｍのものを用いることができる。また、この炭素繊維は、その長手方向が軸線方向の直交するように配置し、かつ遊動環１３０の摺動面１３１ａの全面にランダムに配置されると良い。
【００３２】  ここで、摺動部１３１に現れる炭素繊維の内、その長手方向が軸線方向に直交するように（回転環１１０の摺動面１１１ａに対して平行に）配置される炭素繊維は８０％以上であり、摺動部１３１に全体的に配置されているとよい。製造工程により、その長手方向が軸線方向の直交するように配置できない炭素繊維を含んでいても良い。なお、これらの炭素繊維がシート状になっているものを用いても良い。
【００３３】  さらに、１４００℃〜１８００℃程度で焼成することによりベースの炭素の一部をＳｉＣ化させた後、最後に必要に応じて表面を研磨することにより、摺動部１３１を得る。遊動環１３０全体を均一にＳｉＣ化する必要はないが、漏れ経路が形成され難くするため、製造された遊動環１３０の摺動部１３１のうち、回転環１１０の摺動部１１１と接触する摺動面１３１ａから少なくとも１ｍｍの深さまで、摺動部１３１の一部がＳｉＣ化されていることが好ましい。
【００３４】  以下に、実施例を示して本発明をさらに詳述するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。
【００３５】  実施例では、表１に示すように、炭化珪素の面積比率が異なる摺動部１３１である試料１〜試料７を準備し、これをメカニカルシール１００が備える遊動環１３０に適用し、漏れ試験を実施した。
【００３６】
【表１】
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【００３７】  試料１〜試料７は、シート状に形成された炭素繊維を準備し、シート状の炭素繊維をバインダー樹脂で固めて積層した後、１６００℃付近で溶融Ｓｉを含浸し、焼成した後、表面を研磨することにより、製造した。試料１〜試料７は、ＳｉＣ化の条件を調整することにより、摺動部１３１における炭化珪素の存在比を変化させた。製造後の試料１〜試料７は、レーザー顕微鏡を用いて摺動部１３１の顕微鏡写真の画像解析を行い、画像処理ソフトを用いて摺動部１３１における炭化珪素の存在比を計測した（表１参照）。
【００３８】  さらに、実機試験機を使用し、試料１〜試料７を用いた摺動部１３１を有する遊動環１３０の漏れ試験を実施した。漏れ試験の条件は、密封対象流体として水を用い、ＰＶ値は８ＭＰａＧ・ｍ／ｓ、温度は室温、相手材として同材を用いて試験を行った。なお、ＰＶ値とは、摺動部１３１にかかる密封対象流体による流体圧力Ｐ（ＭＰａＧ）と、摺動部１３１と摺動する回転環１１０の摺動部１１１の速度Ｖ（ｍ／ｓ）の積である。評価結果を表１に示す。なお、表１における漏れ試験の項目において、３ｍｌ／ｈｒ未満の漏れ量を「○：ＯＫ」、３ｍｌ／ｈｒ以上の漏れ量を「×：ＮＧ」と判定した。また、漏れ試験の前に、各試料における摺動部１３１の粗さも測定した。
【００３９】  試料１〜試料７を用いた摺動部１３１には、図４に示すように、互いの繊維方向３０が交差する多数の炭素繊維束部を有するＳｉＣ−Ｃ繊維形状組織が形成されていることが確認され、試料１〜試料７に係る遊動環１３０は、自己潤滑性が乏しい炭化珪素の問題点を補いつつ、摺動部１３１からの密封対象流体の漏れを好適に抑制する。表１に示すように、特に炭化珪素が３５％以上８５％未満の比で存在する試料３〜試料７は、摺動部１３１からの密封対象流体の漏れを効果的に低減することが可能であった。なお、上記の条件において漏れが発生した試料１、試料２についても、ＰＶ値を低減させるなど適用条件を変更すれば、メカニカルシールとして適切に機能し得る。
【００４０】  さらに、上記で説明した材料を遊動環１３０の摺動部１３１に用いたことによる有利な点について説明する。高負荷シールのＰＶ値の大まかな目安としては、ボイラーフィードポンプで使用されるメカニカルシールでは３００ＭＰａＧｍ／ｓ以上が要求される。
【００４１】  本発明者らが鋭意検討した結果、ＳｉＣ硬質材同士を摺動させる構成においては、８０ＭＰａＧｍ／ｓが限界であったが、本実施例の炭素繊維強化複合ＳｉＣ（ＣＭＣ）材料を摺動部１３１に用いた構成においては、３００ＭＰａＧｍ／ｓ以上で使用できることが分かった。なお、互いに摺動する部分は、ＣＭＣとＳｉＣの組み合わせでも良いし、ＣＭＣ同士でも良い。また、ＣＭＣは非脆性材料であり、破壊靱性が高く、ＳｉＣのように脆性破壊することはなく、また熱や衝撃にも強いため、高温、高速回転の条件に適した材料であるといえる。
【００４２】  以上説明したように、本実施例の遊動環１３０の摺動部１３１は、炭素繊維束部を形成する炭素繊維と、その炭素繊維の間に設けられた炭化珪素とを有するＳｉＣ−Ｃ繊維形状組織が形成されているため、硬質で低摩耗であるという炭化珪素の特徴を備えつつ、好適な密封特性と潤滑性を備える。ＳｉＣ−Ｃ繊維形状組織は、炭化珪素と炭素繊維とが微細に入り組んだ構造を有しており、このようなＳｉＣ−Ｃ繊維状組織は、後述する要因のうちいずれか又は複数の組み合わせにより、摺動部１３１に摺動性を付与すると考えられる。例えば、炭素繊維と炭素繊維とが隣接することで炭素繊維間に隙間が形成され、その隙間が流体溜まりとして機能することで潤滑性を付与する。更に、炭素繊維自体が潤滑材として機能する。また、ラップ処理により、炭素繊維自体の硬度、或いは炭素繊維束部中の炭化珪素の硬度が非繊維炭素の硬度よりも高いため、炭素繊維の間にある非繊維炭素が、炭素繊維束部に対して凹んだ凹部を構成することにより、流体溜まりとして機能し、摺動性を付与する。また、非繊維炭素部を構成する炭素が固体潤滑剤の働きをすることで、摺動性を付与する。
【００４３】  また、炭素繊維束部における繊維の長手方向の向きが、それぞれの炭素繊維部毎にランダムに配向されていることで、摺動部１３１に漏れ流路が形成され難く、かつ摺動部１３１に流体を保持することが可能で、摺動性を付与し得る。さらに、炭素繊維の表面など、炭素繊維の一部をＳｉＣ化して形成されたＳｉＣ−Ｃ繊維状組織は、炭素繊維と炭化珪素とが良好な結合性を有するため、摺動部１３１に割れや欠け等が発生する問題を好適に防止することができる。またさらに、ＳｉＣ−Ｃ繊維状組織における炭化珪素は強度が高いため、良好な耐摩耗性を遊動環１３０の摺動部１３１に与えることができ、摺動部１３１に隙間が多く存在し過ぎるのを防止する。このように、摺動部１３１の潤滑性と、摺動部１３１からの密封対象流体の漏れの防止を両立することができる遊動環１３０は、従来の遊動環１３０では対応が困難であった高温・高圧・高速条件においても、特に好適に用いることが可能である。
【００４４】  また、本実施例においては、炭素繊維が束として含まれているため、遊動環１３０の摺動部１３１が弾性変形し、回転環１１０の摺動面１１１ａとの接触面積が増加し、局所面圧を下げ、焼損を抑制する。さらに、遊動環１３０が流体圧力の影響により回転した場合、見かけの接触面積は変わらないが、炭素繊維の弾性変形により実接触面積が増加し、局所面圧を下げ、焼損を抑制する。
【００４５】  なお、遊動環１３０と対で使用される他の摺動部材（本実施例では回転環１１０）は、金属を含むものや、炭素又は炭化珪素のみを含むものなど、遊動環１３０の摺動部１３１とは異なる組成又は組織を有するものであっても良いが、本実施例の遊動環１３０の摺動部１３１と同様の組成又は組織を有するものとすることで、より摺動性が向上し、シール性能の高いメカニカルシールを提供することができる。
【符号の説明】
【００４６】１００    メカニカルシール１１０    回転環１１１    摺動部１１１ａ  摺動面１２０    固定環１２０ａ  押圧面１３０    遊動環１３１    摺動部１３１ａ  摺動面１３２    被押圧部１４０    スリーブ１４１    円筒部１４２    保持部１５０    スプリングバネ２００    回転軸３００    ハウジング３０１    ピン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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