(57)【要約】【課題】回転方向に関係なく摺動面に流体を介在させて摩擦を低減させることができ、回転方向に関係なく密封性を向上できる摺動部品を提供すること。【解決手段】摺動面Ｓにて互いに相対摺動する摺動部品であって、少なくとも一方の摺動面５は、周縁が切れ目なく形成された多角形のディンプル１１を複数備え、多角形に形成されたディンプル１１の周縁のうち、摺動部品の径方向軸Ｒを挟んで径方向に延設される一対の周縁Ａ１−Ｂ１、Ａ１−Ｃ１は高圧流体側に向かって開いて傾斜し、かつ、一対の周縁の高圧流体側の端部Ｂ１、Ｃ１同士を結ぶ周縁Ｂ１−Ｃ１の長さは、一対の周縁Ａ１−Ｂ１、Ａ１−Ｃ１の長さ以下に形成される。【選択図】図２
2018092829.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
摺動面にて互いに相対摺動する摺動部品であって、少なくとも一方の摺動面は、周縁が切れ目なく形成された多角形のディンプルを複数備え、
多角形に形成されたディンプルの周縁のうち、摺動部品の径方向軸を挟んで径方向に延設される一対の周縁は、高圧流体側に向かって開いて傾斜し、かつ、前記一対の周縁の高圧流体側の端部同士を結ぶ周縁の長さは、前記一対の周縁の長さ以下に形成されることを特徴とする摺動部品。
【請求項２】
複数の前記ディンプルは前記摺動面より窪んだ底部を有し、前記底部は等しい深さを有す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】
複数の前記ディンプルは前記摺動面より窪んだ底部を有し、前記底部は異なる深さを有することを特徴とする請求項１に記載の摺動部品。
【請求項４】
複数の前記ディンプルは、異なる大きさを有することを特徴とする請求項２又は３に記載の摺動部品。
【請求項５】
前記ディンプルの前記底部は、前記一対の周縁の近傍からそれぞれ前記径方向軸に向かって下り傾斜となっていることを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の摺動部品。
【請求項６】
前記ディンプルの前記底部は、低圧流体側から高圧流体側に向かって上り傾斜となっていることを特徴とする請求項２ないし５のいずれかに記載の摺動部品。
【請求項７】
前記底部は、前記一対の周縁の近傍同士を連通する連通溝を備えることを特徴とする請求項２ないし６のいずれかに記載の摺動部品。
【請求項８】
前記ディンプルは、前記径方向軸に対して対称な形状を備えることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の摺動部品。
【請求項９】
前記ディンプルは、三角形に形成されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の摺動部品。
【請求項１０】
複数の前記ディンプルは、同一径上に環状配置されるとともに、該環状配置されたディンプル群が径方向に複数配設されたことを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の摺動部品。
【請求項１１】
径方向に隣接する前記ディンプル群は、周方向にずらして配置されることを特徴とする請求項１０に記載の摺動部品。
【請求項１２】
複数の前記ディンプルは、ランダムに配置されることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の摺動部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば、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、密封性を長期的に維持させるためには、「密封」と「潤滑」という相反する条件を両立させなければならない。特に、近年においては、環境対策などのために、被密封流体の漏れ防止を図りつつ、機械的損失を低減させるべく、より一層、低摩擦化の要求が高まっている。低摩擦化の手法としては、回転により摺動面間に動圧を発生させ、液膜を介在させた状態で摺動する、いわゆる流体潤滑状態とすることにより達成できる。【０００３】
たとえば、特許文献１の実施例１には、メカニカルシールの回転密封環のシール面に、外端がシール面の径外側（高圧側Ｙ）に開口し、内端がシール面内で閉塞する流体導入溝と、該流体導入溝にそれぞれ連通して周方向の反時計方向へ延びる動圧発生グルーブとを複数設け、回転密封環を時計方向に回転させることによって、流体導入溝から高圧側Ｙの流体を動圧発生グルーブに流入させ、回転密封環のシール面と、静止密封環のシール面の間に動圧を発生させることによって、流体潤滑状態を達成することが開示されている。【０００４】
特許文献１の第２実施例には、動圧発生グルーブが流体導入溝の両側に連通して配設されることによって、回転密封環が時計方向だけでなく、反時計方向に回転した場合においても、流体潤滑状態を達成することが開示されている。【０００５】
また、特許文献２には、メカニカルシールの固定環の摺動面に多数の円形ディンプル又は楕円ディンプルを規則的な配列パターンで形成し、流体潤滑状態を達成することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−６０２４７号公報（第２、３ページ、図２、図４）
【特許文献２】特開平９−１３３２２２号公報（第４ページ、図１、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の実施例１にあっては、動圧発生グルーブが流体導入溝に対し周方向の一方のみに延設されるため、回転密封環が時計方向、すなわち流体導入溝を上流側に位置させる方向に回転させなければ、動圧発生グルーブによって正の動圧を発生させることができず流体潤滑状態を達成することができない。また、正の動圧を発生させる方向に回転密封環を回転させても、周方向に延びる動圧発生グルーブから摺動面に供給される昇圧流体のうち、摺動面の低圧流体側へ供給される流体は、そのほどんどが漏れとなってしまうため、密封性能を低下させる問題がある。【０００８】
また、特許文献１の実施例２にあっては、流体導入溝の両側に動圧発生グルーブを設けることによって、正逆どちらの方向の回転に対しても正の動圧を発生することができる。しかし、この場合においては、上流側の動圧発生グルーブから流体導入溝へ流れ込む流体の流れと、外径側の開口から流体導入溝に流れ込む流体の流れが発生するため、上流側の動圧発生グルーブから流体導入溝へ流れ込む流体と外径側の開口から流体導入溝に流れ込む流体とが衝突し、下流側の動圧発生グルーブに効率よく流体を送り込むことができず、実施例１の流体導入溝の一方の側のみに動圧発生グルーブを延設した場合に比較して十分な流体潤滑状態を達成することができない。また、実施例１と同様に動圧発生グルーブから摺動面の低圧流体側に供給される昇圧流体は、そのほとんどが漏れとなってしまうため、密封性能を低下させる問題がある。【０００９】
特許文献２にあっては、回転方向に関係なく流体潤滑状態を形成することができるものの、円形、だ円のディンプルは、ディンプル内で正圧と負圧がほぼ対称に発生するため、ディンプル全体として十分な正の動圧を発生させることができず、十分な流体潤滑状態を達成することができない。【００１０】
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、回転方向に関係なく摺動面に流体を介在させて摩擦を低減させることができ、回転方向に関係なく密封性を向上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】
【００１１】
前記課題を解決するために、本発明の摺動部品は、
摺動面にて互いに相対摺動する摺動部品であって、少なくとも一方の摺動面は、周縁が切れ目なく形成された多角形のディンプルを複数備え、
多角形に形成されたディンプルの周縁のうち、摺動部品の径方向軸を挟んで径方向に延設される一対の周縁は、高圧流体側に向かって開いて傾斜し、かつ、前記一対の周縁の高圧流体側の端部同士を結ぶ周縁の長さは、前記一対の周縁の長さ以下に形成されることを特徴としている。
この特徴によれば、摺動部品の径方向軸を挟んで径方向に延設される周縁のうち上流側の周縁からディンプル内に流れ込み負圧となった流体は、下流側の周縁に堰き止められ正圧に昇圧し、該昇圧した流体は高圧流体側に向かって開いて傾斜する周縁に沿って高圧流体側へポンピングされるとともに、昇圧した他の流れと連続的に合流して容積を増加させながら高圧流体側に向かってポンピングされるので、正圧の流体の範囲をディンプルの下流側から上流側へ拡大することができる。また、一対の周縁の高圧流体側の端部同士を結ぶ周縁の長さを一対の周縁の長さ以下に形成することで、昇圧した流体の出口側を絞ることができるので、ディンプル内の正圧領域を負圧領域よりも十分大きくすることができ、回転方向に関わらずディンプル全体として十分な正圧を発生させ、十分な流体潤滑状態を達成することができる。さらに、ディンプルから摺動面に供給された高圧の流体は、周方向に隣接するディンプル又は外径側に隣接するディンプル内に連続して流れ込みながら径方向外側へ向かうので、低圧流体側へ向かう流れを低減でき、回転方向に関係なく密封性を向上することができる。【００１２】
本発明の摺動部品は、
複数の前記ディンプルは前記摺動面より窪んだ底部を有し、前記底部は等しい深さを有することを特徴としている。
この特徴によれば、潤滑性能及び密封性能の揃ったディンプルを容易に形成することができる。【００１３】
本発明の摺動部品は、
複数の前記ディンプルは前記摺動面より窪んだ底部を有し、前記底部は異なる深さを有することを特徴としている。
この特徴によれば、摺動速度や温度（流体粘度）に応じて最適化されたディンプルを複数配置することができ、良好な潤滑性能及び密封性能を得ることができる。【００１４】
本発明の摺動部品は、
複数の前記ディンプルは、異なる大きさを有することを特徴としている。
この特徴によれば、摺動速度や温度（流体粘度）に応じて最適化されたディンプルを複数配置することができ、良好な潤滑性能及び密封性能を得ることができる。【００１５】
本発明の摺動部品は、
前記ディンプルの前記底部は、前記一対の周縁の近傍からそれぞれ前記径方向軸に向かって下り傾斜となっていることを特徴としている。
この特徴によれば、ディンプルの上流側での急激な圧力低下を抑えることができるとともに、ディンプル内の下流側で効率よく圧力を昇圧させることができる。【００１６】
本発明の摺動部品は、
前記ディンプルの前記底部は、低圧流体側から高圧流体側に向かって上り傾斜となっていることを特徴としている。
この特徴によれば、ディンプルの上流側から流れ込んで負圧となり、下流側の周縁に堰き止められ正圧となった流れは、低圧流体側から高圧流体側へ上り傾斜となる底部を流れることでさらに圧力が上昇するので、正圧流体の領域が、ディンプルの下流側から上流側へさらに拡大し、回転方向に関わらずディンプル内の正圧領域を負圧領域よりも十分大きくすることができる。【００１７】
本発明の摺動部品は、
前記底部は、前記一対の周縁の近傍同士を連通する連通溝を備えることを特徴としている。
ディンプルの底部の連通溝を通して、ディンプルの下流側の正圧領域から上流側の負圧領域に高圧の流体を供給できるので、ディンプル内の負圧領域を縮小して、ディンプル全体として十分な正圧を発生させることができる。【００１８】
本発明の摺動部品は、
前記ディンプルは、前記径方向軸に対して対称な形状を備えることを特徴としている。
この特徴によれば、回転方向に関係なく良好な潤滑性能及び密封性能を有するディンプルが得られる。【００１９】
本発明の摺動部品は、
前記ディンプルは、三角形に形成されることを特徴としている。
この特徴によれば、形状が単純なのでディンプルを容易に形成することができる。【００２０】
本発明の摺動部品は、
複数の前記ディンプルは、同一径上に環状配置されるとともに、該環状配置されたディンプル群が径方向に複数配設されたことを特徴としている。
この特徴によれば、回転方向に関わらず良好な潤滑性能及び密封性能を有するディンプルを摺動面全体に均等に配設して摩擦及び漏れを低減させることができる。【００２１】
本発明の摺動部品は、
径方向に隣接する前記ディンプル群は、周方向にずらして配置されることを特徴としている。
この特徴によれば、径方向に隣接するディンプル群を周方向にずらして配置することにより、さらに漏れを低減することができる。【００２２】
本発明の摺動部品は、
複数の前記ディンプルは、ランダムに配置されることを特徴としている。
この特徴によれば、ランダムに配置したディンプルにより摺動速度や温度に対応して良好な潤滑性能及び密封性能を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施例１に係る摺動部品を適用したメカニカルシールの一例を示す縦断面図である。
【図２】図１のＷ−Ｗ矢視図で、（ａ）は摺動部品の外径側が高圧流体側、内径側を低圧流体側とした場合の複数のディンプルが配列された摺動面を示す図、（ｂ）はディンプルの拡大図である。
【図３】（ａ）は実施例１に係る摺動部品に形成されたディンプルにおける流体の流れを説明する図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ矢視図である。
【図４】ディンプルの変形例を示す図である。
【図５】はディンプルの変形例を示す図で、（ａ）は周方向に延設されるディンプルの周縁を弧状に構成し、半径方向に延設される一対の周縁を直線で構成した場合、（ｂ）は周方向に延設される周縁を直線で構成し、半径方向に延設される一対の周縁をディンプル内部に向けて凸状の曲線で構成した場合、（ｃ）は周方向に延設される周縁を直線で構成し、半径方向に延設される一対の周縁をディンプル外部に向けて凸状の曲線で構成した場合を示す図である。
【図６】はディンプルの変形例を示す図で、（ａ）は周方向に延設されるディンプルの周縁を弧状に構成し、半径方向に延設されるディンプルの一対の周縁を複数の曲線で構成した場合、（ｂ）はディンプルの３つの周縁を複数の曲線から構成した場合を示す図である。
【図７】（ａ）はディンプルの配列の変形を示す図で、径方向に隣接するディンプル群を周方向にずらして配置した場合、（ｂ）は摺動部品の外径側が低圧流体側、内径側を高圧流体側とし、径方向に隣接するディンプルを径方向に一列に整列して配置した場合を示す図である。
【図８】実施例２に係るディンプルを示す図である。
【図９】図８のＹ−Ｙ矢視図で、（ａ）はディンプル底部を半径方向に延設される一対の周縁からディンプルの中央に向かって下り傾斜とした場合、（ｂ）はディンプル底部を半径方向に延設される一対の周縁からディンプルの中央に向かって下りの湾曲面に形成した場合を示す図である。
【図１０】図８のＺ−Ｚ矢視図で、（ａ）はディンプル底部を略同一深さの平坦面に形成した場合、（ｂ）はディンプル底部を低圧流体側から高圧流体側に向かって上り傾斜面に形成した場合を示す図である。
【図１１】実施例３に係るディンプルを示す図で、（ａ）はディンプルの表面形状を示す図、（ｂ）は（ａ）のＶ−Ｖ矢視図を示す図である。
【図１２】実施例４に係るディンプルを示す図で、（ａ）はディンプルを４角形に構成した場合、（ｂ）ディンプルを５角形に構成した場合、（ｃ）はディンプルを６角形に構成した場合を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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】
【００２５】
実施例１においては、本発明に係る摺動部品がメカニカルシールを構成する摺動部品である場合を例にして説明する。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、回転軸１側にスリーブ２を介してこの回転軸１と一体的に回転可能な状態に設けられた円環状の回転環３と、ポンプのハウジング４に固定側スリーブ６を介して非回転状態かつ軸方向移動可能な状態で設けられた円環状の固定環５とが、この固定環５を軸方向に付勢するコイルドウェーブスプリング８及びベローズ７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、回転環３と固定環５との互いの摺動面Ｓにおいて、被密封流体が回転軸１の外周側から大気側へ流出するのを防止するものである。【００２６】
図２は、図１のＷ−Ｗ矢視図であり、固定環５の摺動面Ｓに複数のディンプル１１が形成された場合を例にして説明する。図２に示すように、複数のディンプル１１は、同一径上の周方向に等間隔に配設したディンプル群を径方向に複数列配設（図１においては４列）されている。ディンプル１１は、摺動面Ｓから窪んだ底部１１ｄ（図３（ｂ）参照）を有し、ディンプル１１の周縁Ａ１−Ｂ１、Ａ１−Ｃ１、Ｂ１−Ｃ１は切れ目なく摺動面Ｓによって囲まれ、三角形に形成される。また、３つの周縁の端部のうちＡ１は固定環５の径ｄ１上に配設され、周縁端部Ｂ１、Ｃ１はｄ１より大径のｄ２上にそれぞれ配設される。また、径方向軸Ｒを挟んで対向する一対の周縁Ａ１−Ｂ１と周縁Ａ１−Ｃ１は、高圧流体側の周縁Ｂ１−Ｃ１の間隔が広くなるように高圧流体側に向かって開いて配置される。図２の実施例においては、周縁Ａ１−Ｂ１及びＡ１−Ｃ１は、径方向軸Ｒに対してそれぞれ等しい角度θ１をなすように配置され、ディンプル１１は径方向軸Ｒに対して対称な２等辺三角形となっている。さらに、一対の周縁Ａ１−Ｂ１、Ａ１−Ｃ１の高圧流体側の端部Ｂ１とＣ１とを結ぶ周縁Ｂ１−Ｃ１の長さは、周縁Ａ１−Ｂ１、Ａ１−Ｃ１の長さ以下に形成されている。なお、周縁Ｂ１−Ｃ１の長さは、周縁Ａ１−Ｂ１、Ａ１−Ｃ１の長さの５０％から１００％の範囲に設定するのが望ましい。さらに好ましくは、一対の周縁Ａ１−Ｂ１、Ａ１−Ｃ１の高圧流体側の端部Ｂ１とＣ１とを結ぶ周縁Ｂ１−Ｃ１の長さは、周縁Ａ１−Ｂ１、Ａ１−Ｃ１の長さより短く形成されるのが好ましい。この場合、周縁Ｂ１−Ｃ１の長さは、周縁Ａ１−Ｂ１、Ａ１−Ｃ１の長さの５０％から９５％の範囲に設定するのが望ましい。【００２７】
このように形成されたディンプル１１を摺動面に配設した場合の被密封流体の流れについて説明する。図３（ａ）は、複数のディンプル１１を備える固定環５に対して回転環３が反時計方向に回転移動したときのディンプル１１に流れ込む被密封流体を流れｓｔ１、ｓｔ２、ｓｔ３、ｓｔ４によって代表させて模式的に描いたものである。また、図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるＸ−Ｘ矢視図を示すもので、回転環３が矢印で示す方向（反時計方向）に相対移動すると、回転環３及び固定環５の摺動面間に介在する流体が、その粘性によって、回転環３の移動方向に追随移動しようとするため、流体はディンプル１１の右側（上流側）から左側（下流側）へ流れる。この際、ディンプル１１の上流側では壁部１１ａによる段差によって、回転環３と固定環５との間の隙間が急拡大して、ディンプルの上流側の領域ＮＡ１では動圧（負圧）が発生する。一方、ディンプル１１の下流側では壁部１１ｂの存在によって、回転環３と固定環５との間の隙間が急縮小して、ディンプルの下流側の領域では動圧（正圧）が発生する。【００２８】
また、図３（ａ）に示すように、径方向軸Ｒを挟んで対向する一対の周縁Ａ１−Ｂ１と周縁Ａ１−Ｃ１は、高圧流体側の周縁Ｂ１−Ｃ１の間隔が広くなるように高圧流体側に向かって開いて配置されるので、ディンプル１１内の断面積は径方向外側に向かって徐々に広くなる。したがって、ディンプル１１内に流れ込んで負圧となり、つぎに壁部１１ｂに堰き止められて正圧となった流体は、ディンプル１１内の断面積が大きくなる径方向外側に向かって、壁部１１ｂに沿って端部Ａ１から端部Ｃ１へポンピングされる。これにより、径ｄ２に沿ってディンプル１１内に流れ込んで高圧となった流れｓｔ１は、径ｄ３に沿ってディンプル１１内に流れ込んで高圧となった流れｓｔ２と合流して（ｓｔ１＋ｓｔ２）の高圧の流れとなって壁部１１ｂに沿って端部Ａ１から端部Ｃ１に向かってポンピングされる。また、径ｄ４に沿ってディンプル１１内に流れ込んで高圧となった流れｓｔ３は、流れ（ｓｔ１＋ｓｔ２）と合流して、（ｓｔ１＋ｓｔ２＋ｓｔ３）の高圧の流れとなって壁部１１ｂに沿って径方向外側へポンピングされる。同じように、径ｄ５に沿ってディンプル１１内に流れ込んで高圧となった流れｓｔ４は、流れ（ｓｔ１＋ｓｔ２＋ｓｔ３）と合流して、（ｓｔ１＋ｓｔ２＋ｓｔ３＋ｓｔ４）の高圧の流れとなって壁部１１ｂに沿って径方向外側へポンピングされる。【００２９】
このように、摺動面Ｓの各径位置でディンプル１１内に流れ込み負圧となった流体は、壁部１１ｂに堰き止められ正圧に昇圧されるとともに、壁部１１ｂに沿って端部Ａ１から端部Ｃ１に向かう途中で他の高圧流体と連続的に合流してその容積が増加するので、高圧の流体の範囲が、周縁Ａ１−Ｃ１（下流側）から周縁Ａ１−Ｂ１（上流側）に向かって徐々に拡大する。さらに、高圧の流体の出口側となるディンプル１１の周縁Ｂ１−Ｃ１は、流体の入口側となる周縁Ａ１−Ｂ１よりも短く形成されることによって、高圧の流体がディンプル１１内から回転環３と固定環５との間の隙間へ流れ出す出口面積は周方向に絞られるので、ディンプル１１内での正圧領域は、周縁Ａ１−Ｃ１（下流側）から径方向軸Ｒを越えて周縁Ａ１−Ｂ１（上流側）に向かってさらに拡大する。これにより、ディンプル１１内の正圧領域は、負圧領域よりも大きくなり、回転方向に関わらずディンプル全体として十分な正圧を発生させることができる。【００３０】
ディンプル１１内で高圧となった流体は、周縁Ａ１−Ｃ１の外径側端部と周縁Ｂ１−Ｃ１から摺動面Ｓに供給され、摺動面Ｓは流体潤滑状態を保つことができる。そして、周縁Ａ１−Ｃ１の外径側端部から摺動面Ｓに供給された高圧の流体は、周方向に隣接するディンプル１１に連続して流れ込み、また周縁Ｂ１−Ｃ１から摺動面Ｓに供給された高圧の流体は、外径側に隣接するディンプル内に連続して流れ込むので、低圧流体側へ向かう流れを低減して漏れを低減できる。このように、回転方向に関わらずディンプル全体として正圧を発生して摺動面Ｓに高圧の流体を供給できるので、回転方向に関係なく摺動面を流体潤滑状態に保つことができるとともに、摺動面Ｓに供給された高圧の流体は、周方向に隣接するディンプル１１又は外径側に隣接するディンプル内に連続して流れ込みながら径方向外側へ向かうので、低圧流体側へ向かう流れを低減でき、回転方向に関係なく密封性を向上することができる。【００３１】
以上、本発明の実施例１を説明してきたが、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。【００３２】
上記実施例において、ディンプル１１の周縁Ａ１−Ｂ１及びＡ１−Ｃ１は、径方向軸Ｒに対してそれぞれ等しい角度θ１をなすように配置され、ディンプル１１は径方向軸Ｒに対して対称な２等辺三角形としていた。しかし、図４に示すように、ディンプル１２の周縁Ａ２−Ｃ２及びＡ２−Ｂ２は、径方向軸Ｒに対して異なる角度θ１、θ２をなすように配置してもよい。たとえば、相手摺動面の回転方向が主に反時計方向で、時計方向に回転する頻度が少ない場合には、角度θ１をθ２より大きく形成することによって負圧領域ＮＡ２の大きさを小さくでき、運転頻度の高い反時計方向に有効に正圧を発生させることができる。【００３３】
上記実施例において、ディンプル１１の周縁Ａ１−Ｂ１、Ａ１−Ｃ１及びＢ１−Ｃ１は直線で構成したが、これに限らない。たとえば、図５（ａ）に示すように、ディンプル１３の周縁Ａ３−Ｂ３、Ａ３−Ｃ３は直線に構成し、周縁Ｂ３−Ｃ３は回転軸中心Ｏを中心とした円弧で構成したり、図５（ｂ）に示すように、ディンプル１４の周方向に延設されるディンプルの周縁Ｂ４−Ｃ４を直線で構成し、半径方向に延設される一対の周縁Ａ４−Ｂ４、Ａ４−Ｃ４をディンプル内部に向けて凸状の曲線で構成したり、また、図５（ｃ）に示すように、ディンプル１５の周方向に延設されるディンプルの周縁Ｂ５−Ｃ５を直線で構成し、半径方向に延設される一対の周縁Ａ５−Ｂ５、Ａ５−Ｃ５をディンプル外部に向けて凸状の曲線で構成してもよい。これにより、ディンプル下流側の径方向外側Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５近傍の圧力は、図５（ｂ）が一番高く、（ａ）、（ｃ）の順で低くなり、摺動速度や温度に対応してディンプルの所望の位置に必要な正圧を発生させ、良好な潤滑性能及び密封性能を発揮することができる。【００３４】
また、上記実施例において、ディンプル１１の周縁Ａ１−Ｂ１、Ａ１−Ｃ１及びＢ１−Ｃ１は単一の直線で構成し、またディンプル１３、１４、１５の周縁は、単一の直線または単一の曲線を組合わせて構成したが、これに限らない。たとえば、図６（ａ）に示すように、ディンプル１６の周縁Ｂ６−Ｃ６は回転軸中心Ｏを中心とした円弧で構成し、周縁Ａ６−Ｂ６、Ａ６−Ｃ６は複数の曲線から構成してもよい。この場合、周縁Ａ６−Ｂ６を構成する複数の曲線のディンプル内側の頂点を結んだ線ＡＢ１０と、周縁Ａ６−Ｃ６を構成する複数の曲線のディンプル内側の頂点を結んだ線ＡＣ１０とが、高圧流体側に向かって径方向軸Ｒに対し互いに開き、かつ、周縁Ｂ６−Ｃ６の長さのが、周縁Ａ６−Ｂ６、周縁Ａ６−Ｃ６の全曲線の長さ以下に形成すれば、ディンプル１６内の正圧領域は、負圧領域よりも十分大きく、ディンプル全体として十分な正圧を発生させることができる。【００３５】
同じく、図６（ｂ）のように、三角形を構成する３つの周縁Ａ７−Ｂ７、Ａ７−Ｃ７及びＡ７−Ｃ７は複数の曲線から構成してもよい。この場合においても、周縁Ａ７−Ｂ７を構成する複数の曲線のディンプル内側の頂点を結んだ線ＡＢ１１と、周縁Ａ６−Ｃ６を構成する複数の曲線のディンプル内側の頂点を結んだ線ＡＣ１１とが、高圧流体側に向かって径方向軸Ｒに対し互いに開き、かつ、周縁Ｂ７−Ｃ７の全曲線の長さ合計が、周縁Ａ６−Ｂ６の全曲線の長さ合計、周縁Ａ６−Ｃ６の全曲線の長さ合計以下に形成されれば、ディンプル１６内の正圧領域は、負圧領域よりも十分大きく、ディンプル全体として十分な正圧を発生させることができる。【００３６】
上記実施例においては、固定環５に形成された複数のディンプル１１は、同一径上に環状配置されるとともに、該環状配置されたディンプル群を径方向に複数列配置したが、これに限らない。たとえば、図７（ａ）に示すように、固定環２０に形成された複数のディンプル１１は、同一径上に環状配置されるとともに、径方向に隣接するディンプル群は、周方向にずらして千鳥配置としてもよい。これにより、摺動面Ｓを流れる流体の流路をジグザグにできるので漏れを低減できる。また、隣接するディンプルの径方向及び周方向の間隔を不規則に配列するランダム配列としてもよい。これにより、ランダムに配置したディンプルにより摺動速度や温度に対応して良好な潤滑性能及び密封性能を発揮することができる。【００３７】
上記実施例において、複数のディンプル１１の深さ、大きさは等しく形成されていたが、これに限らない。たとえば、異なる摺動速度や異なる温度（流体粘度）に適応できるように、深さ又は大きさの異なるディンプル１１若しくは深さ及び大きさの異なるディンプル１１をランダムに配置してもよい。これにより、摺動速度や温度（流体粘度）が多様に変化する環境で使用される場合においては、大きさ、深さの等しい単一ディンプルを複数配置するよりも、各環境に合わせて最適化された大きさ、深さの異なるディンプルを複数配置する方が良好な潤滑性能及び密封性能を得ることができる。【００３８】
なお、上記実施例においては、固定環５の外周側を高圧流体側、内径側を低圧流体側として説明したが、図７（ｂ）に示すように、固定環３０の外周側を低圧流体側、内径側を高圧流体側とし、径方向に隣接するディンプル３１をすべて径方向に一列に整列して配置した場合を示す。この場合には、ディンプル３１は、径方向軸Ｒを挟んで対向する周縁は、内径側に向かって開いて配置される。
【実施例２】
【００３９】
次に、実施例２に係る摺動部品について、図８から図１０を参照して説明する。図８は、ディンプル２１の表面形状であり、実施例１のディンプル１１の表面形状と同一である。しかし、実施例１においては、ディンプルの底部は、一定深さを有する壁部として形成されていたが、実施例２においては、ディンプルの底部は、傾斜している点で実施例１と相違する。前記実施例と同一構成で重複する構成については説明を省略する。【００４０】
図９は、図８のＹ−Ｙ矢視図でディンプル２１の周方向断面を示すものである。図９（ａ）は、ディンプル２１の底部２１ｅ、２１ｆが、径方向軸Ｒを挟んで対向する周縁Ａ８−Ｂ８、Ａ８−Ｃ８の近傍からそれぞれ径方向軸Ｒに向かって下り傾斜面に形成され、底部は平坦に形成されている。また、図９（ｂ）は、ディンプル２１の底部２１ｇが、径方向軸Ｒを挟んで対向する周縁Ａ８−Ｂ８、Ａ８−Ｃ８の近傍からそれぞれ径方向軸Ｒに向かって下り傾斜面に形成され、底部は湾曲面に形成されている。このように形成することにより、摺動面Ｓからディンプル２１内へ流れ込む上流側での流体の急激な圧力低下を抑えることができるとともに、ディンプル２１内から摺動面Ｓへ流れ込む下流側での流体の圧力を昇圧を効率良く行うことができる。【００４１】
図１０は、図８のＺ−Ｚ矢視図でディンプル２１の径方向断面を示すものである。図１０（ａ）のディンプル２１は、低圧流体側から高圧流体側へ向かって一定の深さを有する底部２１ｈを有するのに対し、図１０（ｂ）のディンプル２１は、低圧流体側から高圧流体側へ向かって上り傾斜の底部２１ｊを有する。これにより、ディンプル２１内に流れ込んで壁部２１ａの段差によって負圧となり、つぎに壁部２１ｂに堰き止められ正圧に昇圧した流体は、低圧流体側から高圧流体側へ上り傾斜となる底部２１ｊを流れることでさらに圧力が上昇するので、正圧の流体の範囲が、周縁Ａ１−Ｃ１から周縁Ａ１−Ｂ１へさらに拡大する。したがって、底部２１ｈのように深さが一定に形成されたディンプル２１に比較して、正圧領域をさらに拡大させることができ、回転方向に関わらずディンプル全体として十分な正圧を発生させることができる。【００４２】
なお、図９に示すディンプル２１の底部２１ｆ、２１ｇと、図１０に示す底部２１ｈ、２１ｊは、それぞれ単独で実施してもよいし、組合わせてディンプルの底部を周方向及び径方向に傾斜させてもよい。
【実施例３】
【００４３】
次に、実施例３に係る摺動部品について、図１１を参照して説明する。実施例１及び実施例２においては、ディンプルの底部は平坦な面に形成されていたが、実施例３においては、ディンプルの底部は連通溝を有する点で実施例１及び実施例２と相違する。尚、前記実施例に示される構成部分と同一構成部分に付いては同一符号を付して重複する説明を省略する。【００４４】
図１１（ａ）に示すように、ディンプル４１の底部４１ｄには、径方向軸Ｒを挟んで対向し、一対の周縁Ａ９−Ｂ９、Ａ９−Ｃ９の近傍同士を連通する連通溝４１ｅが形成される。これにより、ディンプル４１の底部４１ｄに形成された連通溝４１ｅを通して、ディンプル４１の下流側の正圧領域から上流側の負圧領域に高圧の流体を供給できるので、ディンプル４１内の負圧領域を縮小して、ディンプル全体として十分な正圧を発生させることができる。【００４５】
また、実施例３のディンプル４１の連通溝４１ｅは、実施例１のディンプル、実施例２のディンプルとを組み合わせて実施できることは云うまでもない。特に、実施例２のディンプル２１の傾斜底部と実施例３のディンプル４１の連通溝とを組み合わせることで、回転方向に影響されずに、ディンプル４１内の正圧領域を拡大する効果をさらに高めることができる。なお、連通溝４１ｅの深さ、幅、長さ及び溝の数は、回転数、密封圧力、被密封流体の種類に応じて決定されるが、被密封流体に含まれる異物の量が多い場合には、連通溝４１ｅの深さ、幅を大きくすることが望ましい。
【実施例４】
【００４６】
次に、実施例４に係る摺動部品ついて、図１２を参照して説明する。実施例１、実施例２、実施例３においては、ディンプルの表面形状は三角形に形成されていたが、実施例４のディンプルは、４つ以上の辺を有する多角形に形成された点で実施例１、実施例２及び実施例３と相違する。尚、前記実施例に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。【００４７】
図１２（ａ）は、ディンプル５１の表面形状を台形に形成した場合の実施例を示す。台形に形成されたディンプルの周縁のうち、径方向軸Ｒを挟んで径方向に延設される一対の周縁Ａ１０−Ｂ１０、Ｄ１０−Ｃ１０は、低圧流体側の周縁Ａ１０−Ｄ１０の長さより高圧流体側の周縁Ｂ１０−Ｃ１０の長さが広く形成されて、高圧流体側に向かって開いて傾斜し、かつ、周縁Ｂ１０−Ｃ１０の長さは、周縁Ａ１０−Ｂ１０、Ｄ１０−Ｃ１０長さ以下に形成される。【００４８】
図１２（ｂ）は、ディンプル５１の表面形状を５角形に形成した場合の実施例を示す。５角形に形成されたディンプルの周縁のうち、径方向軸Ｒを挟んで径方向に延設される一対の周縁Ａ１１−Ｂ１１−Ｃ１１、Ａ１１−Ｅ１１−Ｄ１１は、高圧流体側に向かって開いて傾斜し、かつ、高圧流体側において周方向に延設される周縁Ｃ１１−Ｄ１１の長さは、周縁Ａ１１−Ｂ１１−Ｃ１１の長さ及び周縁のＡ１１−Ｅ１１−Ｄ１１の長さ以下に形成される。【００４９】
図１２（ｃ）は、ディンプル６１の表面形状を６角形に形成した場合の実施例を示す。６角形に形成されたディンプルの周縁のうち、径方向軸Ｒを挟んで径方向に延設される一対の周縁Ａ１２−Ｂ１２−Ｃ１２、Ｆ１２−Ｅ１２−Ｄ１２は、高圧流体側に向かって開いて傾斜し、かつ、高圧流体側において周方向に延設される周縁Ｃ１２−Ｄ１２の長さは、周縁Ａ１２−Ｂ１２−Ｃ１２の長さ及び他方の周縁のＦ１２−Ｅ１２−Ｄ１２の長さ以下に形成される。【００５０】
図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のように構成することで、回転方向に影響されずに、ディンプル４１内の正圧領域を拡大して、ディンプル全体として十分な正圧を発生させることができる摺動部品とすることができる。なお、図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）と同じ思想で、６以上の周縁を有する多角形ディンプルを形成できることは云うまでもない。また、三角形ディンプルと４角形以上の多角形ディンプルを組合わせて摺動部品を形成してもよい。【００５１】
また、上記実施例においては、複数のディンプルが同一形状に形成されていたが、これに限らない。たとえば、異なる摺動速度や異なる温度（流体粘度）に適応できるように、深さ、大きさ、形状の異なるディンプルをランダムに配置してもよい。これにより、摺動速度や温度（流体粘度）が多様に変化する環境で使用される場合にあっては、大きさ、深さ、形状の等しい単一ディンプルを複数配置するよりも、各環境に合わせて最適化された大きさ、深さ、形状の異なるディンプルを複数配置する方が良好な潤滑性能及び密封性能を得ることができる。【００５２】
また、上記実施例において、ディンプルは固定環の摺動面に設けたが、回転環の摺動面に設けてもよい。【００５３】
また、前記実施の形態では、摺動部品をメカニカルシール装置における一対の回転環及び固定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。
【符号の説明】
【００５４】
３                回転環
５                固定環
１１              ディンプル
１１ａ            壁部
１１ｂ            壁部
１１ｃ            壁部
１２              ディンプル
１３              ディンプル
１４              ディンプル
１５              ディンプル
１６              ディンプル
１７              ディンプル
２０              固定環
２１              ディンプル
２１ａ            壁部
２１ｂ            壁部
２１ｃ            壁部
２１ｅ            底部
２１ｆ            底部
２１ｇ            壁部
２１ｈ            底部
２１ｊ            底部
３０              固定環
３１              ディンプル
４１              ディンプル
４１ｄ            底部
４１ｅ            連通溝
５１              ディンプル
５２              ディンプル
５３              ディンプル
Ａ１−Ｂ１        周縁
Ｂ１−Ｃ１        周縁
Ａ１−Ｃ１        周縁
Ａ２−Ｂ２        周縁
Ｂ２−Ｃ２        周縁
Ａ２−Ｃ２        周縁
Ａ３−Ｂ３        周縁
Ｂ３−Ｃ３        周縁
Ａ３−Ｃ３        周縁
Ａ４−Ｂ４        周縁
Ｂ４−Ｃ４        周縁
Ａ４−Ｃ４        周縁
Ａ５−Ｂ５        周縁
Ｂ５−Ｃ５        周縁
Ａ５−Ｃ５        周縁
Ｓ                摺動面
Ｒ                径方向軸
Ｏ                回転軸中心
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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