(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸（２）に回転密封環（１５）を固定すると共に、回転軸（２）が洞貫する金属製のシールケース（１）に、回転密封環（１５）の大気領域側に配して、回転密封環（１５）へと押圧附勢された静止密封環（１４）をゴム製のＯリング（１７）を介して軸線方向移動可能に保持したコンタクトシールであるメカニカルシールにおいて、
シールケース（１）が、ケース本体（５）とその大気領域側の端部から内方に突出する環状壁部（７ａ）とその内周端部から機内領域側へと突出する円筒状部（７ｂ）とを具備する円筒状構造物であり、
静止密封環（１４）が、シールケース（１）と非接触の状態で円筒状部（７ｂ）にＯリング（１７）を介して外嵌保持されたものであって、回転密封環（１５）に押圧接触する密封端面（１４ａ）にこれと同心をなす連続的な環状形状又は断続的な環状形状の凹溝（２１）を形成すると共に当該凹溝（２１）から当該静止密封環（１４）と環状壁（７ａ）との間へと貫通する連通路（２２）を形成したものであり、
環状壁部（７ａ）、円筒状部（７ｂ）及び両密封環（１４，１５）と回転軸（２）との対向周面間には大気領域（Ｂ）へと連通する環状隙間が形成されており、
シールケース（１）の環状壁部（７ａ）における大気領域（Ｂ）に臨む面に放熱フィン（３１）を突設すると共に、回転軸（２）に、大気領域（Ｂ）における放熱フィン（３１）の対向位置に配して、回転軸（２）の回転に伴って当該放熱フィン（３１）へと送風すべく回転せしめられる送風ファン（３２）を設けてあることを特徴とするメカニカルシール。
【請求項２】
回転機器のハウジングに取り付けられた金属製のシールケース（１）とこれを洞貫する当該回転機器の回転軸（２）との間に、機内領域側の第１メカニカルシール（３）と機外領域側の第２メカニカルシール（４）とを軸線方向に並列配置してなるメカニカルシール装置であって、第２メカニカルシール（４）が、シールケース（１）にゴム製のＯリング（１７）を介して軸線方向に移動可能に保持された静止密封環（１４）と、静止密封環（１４）の機内領域側に配して回転軸に固定された回転密封環（１５）と、シールケース（１）と静止密封環（１４）との間に介装されて静止密封環（１４）を回転密封環（１５）へと押圧接触させるべく附勢するスプリング部材（１６）とを具備して、機外領域たる大気領域（Ｂ）と両メカニカルシール（３，４）間に形成される中間シール領域（Ｃ）とを遮蔽シールするように構成されたコンタクトシールであるメカニカルシール装置において、
シールケース（１）が、ケース本体（５）とその大気領域側の端部から内方に突出する環状壁部（７ａ）とその内周端部から機内領域側へと突出する円筒状部（７ｂ）とを具備する円筒状構造物であり、
第２メカニカルシール（４）の静止密封環（１４）が、シールケース（１）と非接触の状態で円筒状部（７ｂ）にＯリング（１７）を介して外嵌保持されたものであって、回転密封環（１５）に押圧接触する密封端面（１４ａ）にこれと同心をなす連続的な環状形状又は断続的な環状形状の凹溝（２１）を形成すると共に当該凹溝（２１）から当該静止密封環（１４）と環状壁（７ａ）との間へと貫通する連通路（２２）を形成したものであり、
環状壁部（７ａ）、円筒状部（７ｂ）及び第２メカニカルシール（４）の両密封環（１４，１５）と回転軸（２）との対向周面間には大気領域（Ｂ）へと連通する環状隙間が形成されており、
シールケース（１）の環状壁部（７ａ）における大気領域（Ｂ）に臨む面に放熱フィン（３１）を突設すると共に、回転軸（２）に、大気領域（Ｂ）における放熱フィン（３１）の対向位置に配して、回転軸（２）の回転に伴って当該放熱フィン（３１）へと送風すべく回転せしめられる送風ファン（３２）を設けてあることを特徴とするメカニカルシール装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポンプ，ミキサー等の回転機器に軸封手段として使用されるメカニカルシール及びこれを二次シールとして使用するタンデム型シール等のメカニカルシール装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ポンプ，ミキサー等の回転機器に軸封手段として使用されるメカニカルシール装置としては、機内領域側の一次シールたる第１メカニカルシールと大気領域側の二次シールたる第２メカニカルシールとをタンデム配置してなるタンデム型シールが周知である。かかるタンデム型シールにあっては、第１メカニカルシールが、シールケースに固定された静止密封環と、静止密封環の機内領域側に配して、回転軸にＯリングを介して軸線方向に移動可能に保持された回転密封環と、シールケースと回転密封環との間に介装されて回転密封環を静止密封環へと押圧接触させるべく附勢するスプリング部材とを具備して、機内領域たる被密封流体領域と両メカニカルシール間に形成された中間シール領域とを遮蔽シールするように構成されており、第２メカニカルシールが、シールケースにＯリングを介して軸線方向に移動可能に保持された静止密封環と、静止密封環の機内領域側に配して回転軸に固定された回転密封環と、シールケースと静止密封環との間に介装されて静止密封環を回転密封環へと押圧接触させるべく附勢するスプリング部材とを具備して、機外領域たる大気領域と前記中間シール領域とを遮蔽シールするように構成されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
而して、このように被密封流体領域と大気領域とを中間シール領域を介してシールするタンデム型シールは、単一のメカニカルシールにより被密封流体をシールするシングルシールに比して、被密封流体領域と大気領域とのシールをより確実に行うことができるものであり、しかも第１メカニカルシールによるシール機能が低下，喪失するような非常事態が生じた場合にも、第２メカニカルシールが二次シールないし安全シールとして機能して、被密封流体の大気領域への大量漏れを防止することができるものであり、軸封手段としての信頼性及び安全性に極めて優れるものである。したがって、タンデム型シールにおいて、二次シールたる第２メカニカルシールが適正に機能することが極めて重要である。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２６６７５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、静止密封環は、これとシールケースとの対向周面間にＯリングを適度に圧縮された状態で装填させておくことにより、シールケースとの間のシール機能（二次シール機能）を適正に確保しつつ軸線方向に円滑に移動できる追従性を担保されるものであるが、第２メカニカルシールにあっては、高温条件下では静止密封環の追従性が適正に担保されず、静止密封環の追従不良により適正なメカニカルシール機能が発揮されない虞れがあった。
【０００６】
すなわち、一般に、シールケースが伝熱効率の高い金属材で構成されると共にＯリングが熱膨張係数の高いゴム材で構成されているために、高温条件下においては、シールケースからＯリングへの伝熱により、Ｏリングが大きく熱膨張して、静止密封環とシールケースとの対向周面間におけるＯリングの圧縮度（締め代）が必要以上に高くなる。その結果、静止密封環とＯリングとの摩擦抵抗が高くなって、静止密封環の軸線方向移動が円滑に行われなくなり、その追従性が不良となる。なお、かかる静止密封環の追従不良の問題は、第２メカニカルシールがシングルシールとして使用される場合においても、同様に生じる。
【０００７】
本発明は、このような問題を生じることなく、高温条件下においても静止密封環の追従性を適正に担保することができる信頼性の高いメカニカルシールを提供すると共に、かかるメカニカルシールを第２メカニカルシールとして使用することにより良好且つ安全なシールを行いうる信頼性の高いメカニカルシール装置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】
【０００８】
本発明は、第１に、回転軸（２）に回転密封環（１５）を固定すると共に、回転軸（２）が洞貫する金属製のシールケース（１）に、回転密封環（１５）の大気領域側に配して、回転密封環（１５）へと押圧附勢された静止密封環（１４）をゴム製のＯリング（１７）を介して軸線方向移動可能に保持したコンタクトシールであるメカニカルシールにおいて、シールケース（１）が、ケース本体（５）とその大気領域側の端部から内方に突出する環状壁部（７ａ）とその内周端部から機内領域側へと突出する円筒状部（７ｂ）とを具備する円筒状構造物であり、静止密封環（１４）が、シールケース（１）と非接触の状態で円筒状部（７ｂ）にＯリング（１７）を介して外嵌保持されたものであって、回転密封環（１５）に押圧接触する密封端面（１４ａ）にこれと同心をなす連続的な環状形状又は断続的な環状形状の凹溝（２１）を形成すると共に当該凹溝（２１）から当該静止密封環（１４）と環状壁（７ａ）との間へと貫通する連通路（２２）を形成したものであり、環状壁部（７ａ）、円筒状部（７ｂ）及び両密封環（１４，１５）と回転軸（２）との対向周面間には大気領域（Ｂ）へと連通する環状隙間が形成されており、シールケース（１）の環状壁部（７ａ）における大気領域（Ｂ）に臨む面に放熱フィン（３１）を突設すると共に、回転軸（２）に、大気領域（Ｂ）における放熱フィン（３１）の対向位置に配して、回転軸（２）の回転に伴って当該放熱フィン（３１）へと送風すべく回転せしめられる送風ファン（３２）を設けてあることを特徴とするメカニカルシールを提案するものである。
【０００９】
また、本発明は、第２に、回転機器のハウジングに取り付けられた金属製のシールケース（１）とこれを洞貫する当該回転機器の回転軸（２）との間に、機内領域側の第１メカニカルシール（３）と機外領域側の第２メカニカルシール（４）とを軸線方向に並列配置してなるメカニカルシール装置であって、第２メカニカルシール（４）が、シールケース（１）にゴム製のＯリング（１７）を介して軸線方向に移動可能に保持された静止密封環（１４）と、静止密封環（１４）の機内領域側に配して回転軸に固定された回転密封環（１５）と、シールケース（１）と静止密封環（１４）との間に介装されて静止密封環（１４）を回転密封環（１５）へと押圧接触させるべく附勢するスプリング部材（１６）とを具備して、機外領域たる大気領域（Ｂ）と両メカニカルシール（３，４）間に形成される中間シール領域（Ｃ）とを遮蔽シールするように構成されたコンタクトシールであるメカニカルシール装置において、シールケース（１）が、ケース本体（５）とその大気領域側の端部から内方に突出する環状壁部（７ａ）とその内周端部から機内領域側へと突出する円筒状部（７ｂ）とを具備する円筒状構造物であり、第２メカニカルシール（４）の静止密封環（１４）が、シールケース（１）と非接触の状態で円筒状部（７ｂ）にＯリング（１７）を介して外嵌保持されたものであって、回転密封環（１５）に押圧接触する密封端面（１４ａ）にこれと同心をなす連続的な環状形状又は断続的な環状形状の凹溝（２１）を形成すると共に当該凹溝（２１）から当該静止密封環（１４）と環状壁（７ａ）との間へと貫通する連通路（２２）を形成したものであり、環状壁部（７ａ）、円筒状部（７ｂ）及び第２メカニカルシール（４）の両密封環（１４，１５）と回転軸（２）との対向周面間には大気領域（Ｂ）へと連通する環状隙間が形成されており、シールケース（１）の環状壁部（７ａ）における大気領域（Ｂ）に臨む面に放熱フィン（３１）を突設すると共に、回転軸（２）に、大気領域（Ｂ）における放熱フィン（３１）の対向位置に配して、回転軸（２）の回転に伴って当該放熱フィン（３１）へと送風すべく回転せしめられる送風ファン（３２）を設けてあることを特徴とするメカニカルシール装置を提案するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のメカニカルシールにあっては、シールケースを空冷することができるから、高温条件下においても、ゴム製のＯリングがシールケースからの伝熱により熱膨張することがなく、シールケースと静止密封環との間におけるＯリングの締め代を適正に維持することができる。したがって、静止密封環がシールケースとの間を適正に二次シールされた状態で良好な追従機能を発揮して、信頼性の高いメカニカルシール機能を発揮することができる。しかも、シールケースの空冷手段の駆動源として回転軸を利用するため、格別の冷却設備を必要とせず、メカニカルシールのイニシャルコスト及びランニングコストが高くなることもない。
【００１１】
また、本発明のメカニカルシール装置にあっては、高温条件下においても第２メカニカルシールにおける静止密封環の追従性を適正に担保することができ、第２メカニカルシールを二次シールないし安全シールとして適正に機能させることができる。したがって、本発明によれば、信頼性の高いメカニカルシール装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明に係るメカニカルシールを二次シール（第２メカニカルシール）として使用するメカニカルシール装置の一例を示す半截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は当該メカニカルシール装置の要部（空冷手段）を立体的に示す斜視図である。
【００１３】
図１に示すメカニカルシール装置は、ポンプ，ミキサー等の回転機器に装備されるものであり、回転機器のハウジングに取り付けられたシールケース１とこれを同心状に洞貫する当該回転機器の回転軸２との間に、機内領域側に位置する第１メカニカルシール３と機外領域側に位置する第２メカニカルシール４とを軸線方向に並列状にタンデム配置してなるタンデム型シールである。
【００１４】
シールケース１は、図１に示す如く、ケース本体５の内周部に第１及び第２静止密封環保持部６，７を突出形成した金属製（例えばステンレス鋼）の円筒状構造物である。第２静止密封環保持部７は、ケース本体５の機外領域側（図１における左側）の端部から内方に突出する環状壁部７ａとその内周端部から機内領域側（図１における右側）へと突出する円筒状部７ｂとからなる。回転軸２は、図１に示す如く、軸本体８とこれに嵌挿固定された金属製のスリープ９とからなり、スリーブ９には環状の第１及び第２回転密封環保持部９ａ，９ｂが突出形成されている。
【００１５】
第１メカニカルシール３は、図１に示す如く、シールケース１の第１静止密封環保持部６に固定された静止密封環（以下「第１静止密封環」という）１０と、第１静止密封環１０の機内領域側に配して、回転軸２に軸線方向移動可能に保持された回転密封環（以下「第１固定密封環」という）１１と、第１回転密封環１１を第１静止密封環１０へと押圧接触させるべく附勢するスプリング部材１２とを具備して、両密封環１０，１１の対向端面たる密封端面１０ａ，１１ａの相対回転摺接作用により機内領域たる被密封流体領域Ａと両メカニカルシール３，４間に形成される中間シール領域Ｃとを遮蔽するように構成されたコンタクトシールである。
【００１６】
第１回転密封環１１は、回転軸２のスリーブ９にゴム製のＯリング１３を介して軸線方向移動可能に保持されており、スプリング部材１２は、スリーブ９の第１回転密封環保持部９ａと第１回転密封環１１との間に介装された複数のコイルスプリング（１つのみ図示）で構成されている。両密封環１０，１１の構成材はシール条件等に応じて適宜に選定されるが、一般に、固定部材である第１静止密封環１０はセラミックス，超硬合金等の硬質材で構成されており、可動部材である第１回転密封環１１は第１静止密封環６より軟質で自己潤滑性を有するカーボン等で構成されている。なお、図示していないが、第１回転密封環１１は、これと第１回転密封環保持部９ａとの間に配設したドライブピン手段により、所定範囲での軸線方向移動を許容しつつ回転軸２に対する相対回転を阻止されている。
【００１７】
第２メカニカルシール４は、図１及び図２に示す如く、シールケース１の第２静止密封環保持部７に軸線方向に移動可能に保持された静止密封環（以下「第１静止密封環」という）１４と、第２静止密封環１４の機内領域側に配して回転軸２に固定された回転密封環１５と、第２密封環保持部７と第１静止密封環１４との間に介装されて静止密封環１４を回転密封環１５へと押圧接触させるべく附勢するスプリング部材１６とを具備して、両密封環１４，１５の対向端面たる密封端面１４ａ，１５１ａの相対回転摺接作用により前記中間シール領域Ｃと機外領域たる大気領域Ｂとを遮蔽シールするように構成されたコンタクトシールである。
【００１８】
第２静止密封環１４は、第２静止密封環保持部７の円筒状部７ｂにゴム製のＯリング１７を介して軸線方向移動可能に外嵌保持されている。第２回転密封環１５は、回転軸２の第２回転密封環保持部９ｂに固定されている。スプリング部材１６は、第２静止密封環保持部７の環状壁部７ａと第２静止密封環１４との間に介装された複数のコイルスプリング（１つのみ図示）で構成されている。両密封環１４，１５の構成材はシール条件等に応じて適宜に選定されるが、一般に、固定部材である第２回転密封環１５はセラミックス，超硬合金等の硬質材で構成されており、可動部材である第２静止密封環１４は第２回転密封環１５より軟質で自己潤滑性を有するカーボン等で構成されている。なお、図示していないが、第２静止密封環１４は、これと第２静止密封環保持部７の環状壁部７ａとの間に配設したドライブピン手段により、所定範囲での軸線方向移動を許容しつつシールケース１に対する相対回転を阻止されている。
【００１９】
シールケース１のケース本体５と第２静止密封環１４との対向周面間は、図２に示す如く、軸線方向において第２静止密封環保持部７の環状壁部７ａから密封端面１４ａの近傍まで延びる円筒体１８をケース本体５の内周部に嵌着することによって、狭小の環状隙間である第１絞り路１９とされている。また、ケース本体５と第２回転密封環保持部９ｂとの対向周面間は、図２に示す如く、ケース本体５の内周部に環状凸部５ａを形成することにより、狭小の環状隙間である第２絞り路２０とされている。したがって、中間シール領域Ｃは、これらの絞り路１９，２０によって、第１絞り路１９より機外領域側の中間シール領域部分つまり第２静止密封環１４と第２密封環保持部７の環状壁部７ａとの間のスプリング部材１６が配設されている空間（以下「第１中間シール領域部分」という）Ｃ１と、両絞り路１９，２０間の中間シール領域部分つまり密封端面１４ａ，１５ａの外周側空間（以下「第２中間シール領域部分」という）Ｃ２と、第２絞り路２０より機内領域側の中間シール領域部分つまり第２回転密封環保持部９ｂの機内領域側空間（以下「第３中間シール領域部分」という）Ｃ３とに区画されている。なお、絞り路１９，２０の半径方向幅（内外周面の半径差）は、ガス２５の流れの円滑性や後述する圧力損失の効果等を考慮して適宜に設定されるが、通常、２５〜２５０μｍ程度としておくことが好ましい。
【００２０】
第２静止密封環１４の密封端面１４ａには、図１及び図２に示す如く、これと同心をなす連続的な環状形状又は断続的な環状形状の凹溝２１が形成されている。すなわち、この凹溝２１により、密封端面１４ａ，１５ａ間には、図２に示す如く、環状空間２１ａ又は環状をなして同心状に並列する複数の円弧状空間２１ｂが形成される。また、第２静止密封環１４には、図１及び図２に示す如く、当該凹溝２１から第１中間シール領域部分Ｃ１へと貫通する連通路２２が形成されている。なお、連通路２２の本数は、第２静止密封環１４の強度を必要以上に低下させない範囲で適宜に設定することができる。例えば、凹溝２１が連続的な環状形状をなす場合には、一般に、３〜１６本程度の連通路２２を形成しておく。また、凹溝２１が断続的な環状形状をなす場合、つまり複数の円弧状の凹溝２１が環状をなして同心状に並列する場合には、かかる円弧状の凹溝２１の数を３〜１６個として、選択された複数の凹溝２１に夫々連通する連通路２２を形成しておくか、すべての凹溝２１に夫々連通する連通路２２を形成しておく。
【００２１】
ケース本体５と円筒体１８との対向周面間には環状の給気空間２３ａ，２３ｂが形成されている。この給吸空間は、図２に示す如く、第１給気空間２３ａとこれに連なって機外領域側へと延びる第２給気空間２３ｂとからなる一連の環状空間であって、第２給気空間２３ｂは第１給気空間２３ａより狭小なものとされている。円筒体１８には、図２に示す如く、第２給気空間２３ｂと第１中間シール領域部分Ｃ１とを連通する複数（１つのみ図示）の給気口２４が周方向に所定間隔を隔てて穿設されている。ケース本体５には、図１及び図２に示す如く、中間シール領域Ｃにシールガスないしバージガス２５を給排させる給気通路２６及び排気通路２７が形成されている。給気通路２６は、図１及び図２に示す如く、第１給気空間２３ａに開口されていて、シールガス２５を第１給気空間２３ａ、第２給気空間２３ｂ及び給気口２４を経て、第１中間シール領域部分Ｃ１に供給させる。排気通路２７は、図１及び図２に示す如く、第３中間シール領域部分Ｃ３に開口されており、シールガス２５をシールケース１外に排出する。シールガスないしパージガス２５としては、被密封流体領域Ａ又は大気領域Ｃに漏洩しても支障のないガスが使用されるが、通常、被密封流体と不活性であり且つ無害な窒素ガスが使用される。
【００２２】
而して、シールケース１と回転軸２との間には、本発明に従って次のような空冷手段が設けられている。
【００２３】
すなわち、この空冷手段は、図１〜図３に示す如く、シールケース１における大気領域Ｂに臨む面に放熱フィン３１を突設すると共に、回転軸２に、大気領域Ｂにおける放熱フィン３１の対向位置に配して、回転軸２の回転に伴って当該放熱フィン３１へと送風すべく回転せしめられる送風ファン３２を設けてなる。
【００２４】
放熱フィン３１は、シールケース１における大気領域Ｂに臨む面であってＯリング１７に可及的に近いシールケース部分の面に形成することが好ましく、この例では、図１〜図３に示す如く、第２静止密封環保持部７の環状壁部７ａにおける大気領域側の面に、回転軸２と同心をなす複数の放熱フィン３１を突設してある。
【００２５】
送風ファン３２は、図１〜図３に示す如く、放熱フィン３１に直対向する位置に配置されており、回転軸２のスリーブ９に嵌合固定された円筒状のハブ３２ａとその外周面に周方向に一定間隔を隔てて突設された複数枚の羽根３２ｂとからなる。ハブ３２ａは、これに螺合させた適当数（１つのみ図示）のスクリュー３３を締め付けることにより、スリーブ９に固定されている。この例では、ハブ３２ａに螺合させた適当数（１つのみ図示）のセットスクリュー３４をスリーブ９を貫通して軸本体８に締め付けることにより、当該ハブ３２ａがスリーブ９と軸本体８との間の連結具（固定具）として兼用されている。羽根３２ｂの形状（回転軸２の軸線に対する傾斜角度等）は、回転軸２の回転方向に応じて、放熱フィン３１への送風機能を発揮しうるように設定されている。羽根３２ｂの枚数は適宜に設定することができるが、一般には、４〜６枚程度としておくことが好ましい。
【００２６】
以上のように構成されたタンデム型シールにあっては、回転軸２の回転に伴って送風ファン３２が回転され、放熱フィン３１に向けて送風されることから、放熱フィン３１による放熱と送風ファン３２による送風によってシールケース１が効果的に冷却されることになる。その結果、Ｏリング１７の熱膨張が抑制され、その締め代が適正に維持され、第２静止密封環１４の追従性が高温条件下においても適正に維持，担保される。したがって、第２メカニカルシール４によるシール機能が良好に発揮され、タンデム型シールの信頼性が高くなる。
【００２７】
また、シールガスないしバージガス２５は、給気路２６から環状の第１給気空間２３ａに供給され、更に環状の第２給気空間２３ｂを経て複数の吸気口２４から第１中間シール領域部分Ｃ１に導入される。このとき、第２給気空間２３ｂが第１給気空間２３ａより狭小とされていることから、給気路２６から第１給気空間２３ａへのガス導入が一箇所で行われるにも拘わらず、環状の第２給気空間２３ｂ内においては、その全周に亘ってガス２５が均一に導入されることになる。したがって、複数の吸気口２４から第１中間シール領域部分Ｃ１へのガス導入も、当該領域部分Ｃ１にその全域に亘って均一に行われる。なお、第１給気空間２３ａへのガス導入箇所（給気路２６と第１給気空間２３ａとの連通箇所）を基準として、吸気口２４相互の間隔（ピッチ）を周方向において当該箇所から遠ざかるに従って小さくなるように設定しておくことも、第１中間シール領域部分Ｃ１への均一なガス導入に有効となる。而して、第１中間シール領域部分Ｃ１に供給されたガス２５は、第１絞り路１９を通過して第２中間シール領域部分Ｃ２に導入され、更に第２絞り路２０を通過して第３中間シール領域部分Ｃ２に導入され、第３中間シール領域部分Ｃ３から排気路２７へと排出される。このとき、連通路２２から密封端面１４ａ，１５ａ間の空間２１ａ，２１ｂにもガス２５が導入されるが、この空間２１ａ，２１ｂからガス漏れ量、つまり相対回転摺接する密封端面１４ａ，１５ａ間から第２中間シール領域部分Ｃ２へのガス漏れ量は極く僅かであるため、空間２１ａ，２１ｂ及び連通路２２においてはガス流動が生じず、これら２１ａ，２１ｂ，２２の内圧は第１中間シール領域部分Ｃ１のガス圧と略同一に保持される。一方、第１中間シール領域部分Ｃ１から第２中間シール領域部分Ｃ２へのガス導入は狭小の第１絞り路１９を介して行われ、ガス２５が第１絞り路１９を通過する際に圧力損失が生じることから、第２中間シール領域部分Ｃ２のガス圧は第１中間シール領域部分Ｃ１より低くなる。したがって、空間２１ａ，２１ｂ内の圧力つまり密封端面１４ａ，１５ａ間の圧力は、当該密封端面１４ａ，１５ａの外周領域である第２中間シール領域部分Ｃ２の圧力よりも高くなることから、密封端面１４ａ，１５ａは非接触でも接触でもない半接触状態となり、良好なドライコンタクトシール機能が発揮される。特に、凹溝２１を断続的な環状形状をなす場合、つまり密封端面１４ａ，１５ａ間に複数の空間２１ｂが並列形成される場合には、密封端面１４ａ，１５ａの相対回転に伴って当該空間２１ｂに動圧が発生することから、密封端面１４ａ，１５ａの上記半接触状態が有効に維持されることなる。また、第２中間シール領域部分Ｃ２から第３中間シール領域部分Ｃ３へのガス導入も狭小な第２絞り路２０を介して行われることから、第２絞り路２０による圧力損失により、第３中間シール領域部分Ｃ３の圧力は第２中間シール領域部分Ｃ２よりも低くなる。したがって、被密封流体が一次シールたる第１メカニカルシール３の密封端面１０ａ，１１ａから第３中間シール領域部分Ｃ３へと漏洩することがあっても、その漏洩流体は第２中間シール領域部分Ｃ２へと侵入することがなく、そのまま第３中間シール領域部分Ｃ３から排気路２７へ排出される。したがって、被密封流体が低沸点流体，有毒流体，スラリ流体等である場合にも、その漏洩流体が第２メカニカルシール４のシール機能に悪影響を及ぼすことがなく、大気領域Ｂに放出されることもない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係るメカニカルシールを装備したメカニカルシール装置（タンデムシール）の一例を示す半截の縦断側面図である。
【図２】図１の要部を拡大して示す詳細図である。
【図３】当該メカニカルシール装置の要部（空冷手段）を立体的に示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２９】
１      シールケース
２      回転軸
３      第１メカニカルシール
４      第２メカニカルシール
７ａ    環状壁部
７ｂ    円筒状部
１４    第２静止密封環
１４ａ  第２静止密封環の密封端面
１５    第２回転密封環
１６    スプリング部材
１７    Ｏリング
２１    凹溝
２２    連通路
３１    放熱フィン
３２    送風ファン
Ａ      被密封流体領域（機内領域）
Ｂ      大気領域（機外領域）
Ｃ      中間シール領域部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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