(57)【要約】【課題】回転軸の中心軸線方向への移動が許容された状態でハウジングに対して固定された固定環を備えるメカニカルシールにおいて、固定環を回転環に向けて押圧しつつ、ハウジングと固定環との間の隙間を封止することができる密封構造を低コストで提供する。【解決手段】固定環１２０を回転環１１０に向けて押圧しつつ、ハウジング３００と固定環１２０との間の隙間を封止する密封構造４００を備え、密封構造４００は、互いに径の異なる、Ｏリング４１１、４１２、４１３と、隣り合うＯリングの間に一つずつ設けられる環状部材４２０、４３０とから構成されており、Ｏリング４１１、４１２、４１３の何れもが、圧縮変形による復元力を中心軸線方向と径方向の両方向に作用させる状態で配置されている。【選択図】図１
2016020714.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に対して固定された回転環と、
前記回転軸が挿通される軸孔を有するハウジングに対して固定された、前記回転環における前記回転軸の中心軸線方向を向いた端面に対して摺動する固定環と、
を備えるメカニカルシールであって、
前記固定環は、前記中心軸線方向への移動が許容されつつ、回転移動が規制された状態で前記ハウジングに対して固定されているメカニカルシールにおいて、
前記固定環を前記回転環に向けて押圧しつつ、前記ハウジングと前記固定環との間の隙間を封止する密封構造を備え、
前記密封構造は、
互いに径の異なる、ゴム状弾性体製の複数のＯリングと、
隣り合うＯリングの間に一つずつ設けられる少なくとも一つの環状部材とから構成されており、
前記複数のＯリングの何れもが、圧縮変形による復元力を前記中心軸線方向と径方向の両方向に作用させる状態で配置されてい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Ｏリングは、前記固定環の押圧方向の反対方向に向かって径の小さいものから順に配置されており、最も径の小さなＯリングが前記固定環に密着した状態で設けられ、且つ、最も径の大きなＯリングが前記ハウジングに対して密着した状態で設けられていることを特徴とする請求項１に記載のメカニカルシール。
【請求項３】
前記固定環には、前記最も径の小さなＯリングが密着する、前記固定環の押圧方向に向かって拡径する傾斜面が設けられており、且つ、前記ハウジングには、前記最も径の大きなＯリングが密着する、前記固定環の押圧方向の反対方向に向かって縮径する傾斜面が設けられていることを特徴とする請求項２に記載のメカニカルシール。
【請求項４】
前記環状部材の外周側には、前記環状部材を介して隣り合う２つのＯリングのうちの径の大きいＯリングが密着する、前記固定環の押圧方向に向かって拡径する傾斜面が設けられており、且つ、前記環状部材の内周側には、前記隣り合う２つのＯリングのうちの径の小さいＯリングが密着する、前記固定環の押圧方向の反対方向に向かって縮径する傾斜面が設けられていることを特徴とする請求項２または３に記載のメカニカルシール。
【請求項５】
前記複数のＯリングは、前記固定環の押圧方向の反対方向に向かって径の大きいものから順に配置されており、最も径の大きなＯリングが前記固定環に密着した状態で設けられ、且つ、最も径の小さなＯリングが前記ハウジングに対して密着した状態で設けられていることを特徴とする請求項１に記載のメカニカルシール。
【請求項６】
前記固定環には、前記最も径の大きなＯリングが密着する、前記固定環の押圧方向に向かって縮径する傾斜面が設けられており、且つ、前記ハウジングには、前記最も径の小さなＯリングが密着する、前記固定環の押圧方向の反対方向に向かって拡径する傾斜面が設けられていることを特徴とする請求項５に記載のメカニカルシール。
【請求項７】
前記環状部材の外周側には、前記環状部材を介して隣り合う２つのＯリングのうちの径の大きいＯリングが密着する、前記固定環の押圧方向に向かって縮径する傾斜面が設けられており、且つ、前記環状部材の内周側には、前記隣り合う２つのＯリングのうちの径の小さいＯリングが密着する、前記固定環の押圧方向の反対方向に向かって拡径する傾斜面が設けられていることを特徴とする請求項５または６に記載のメカニカルシール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メカニカルシールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転軸が挿通されるハウジングに対して、回転軸の中心軸線方向への移動が許容された状態で固定された固定環を備えるメカニカルシールが知られている。この種のメカニカルシールにおいては、固定環を回転環に向けて回転軸の中心軸線方向に押圧しつつ、ハウジングと固定環との間の隙間を封止するために、特殊な形状を有するゴム状弾性体製のパッキンが使用されることがある（特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００９／００８２８９号
【特許文献２】国際公開第２０１２／１６９２９７号
【特許文献３】特開２００８−８３１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の特許文献に開示されたパッキンによれば、固定環の押圧と、ハウジングと固定環との間の隙間の封止の両立が好適に図られる。しかしながら、このようなパッキンは、特殊な形状を有するため、一般に製造コストが高い。
【０００５】
本発明の目的は、回転軸の中心軸線方向への移動が許容された状態でハウジングに対して固定された固定環を備えるメカニカルシールにおいて、固定環を回転環に向けて押圧しつつ、ハウジングと固定環との間の隙間を封止することができる密封構造を低コストで提供することにある。
【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構成を採用した。
すなわち、本発明に係るメカニカルシールは、
回転軸に対して固定された回転環と、
前記回転軸が挿通される軸孔を有するハウジングに対して固定された、前記回転環における前記回転軸の中心軸線方向を向いた端面に対して摺動する固定環と、
を備えるメカニカルシールであって、
前記固定環は、前記中心軸線方向への移動が許容されつつ、回転移動が規制された状態で前記ハウジングに対して固定されているメカニカルシールにおいて、
前記固定環を前記回転環に向けて押圧しつつ、前記ハウジングと前記固定環との間の隙間を封止する密封構造を備え、
前記密封構造は、
互いに径の異なる、ゴム状弾性体製の複数のＯリングと、
隣り合うＯリングの間に一つずつ設けられる少なくとも一つの環状部材とから構成されており、
前記複数のＯリングの何れもが、圧縮変形による復元力を前記中心軸線方向と径方向の両方向に作用させる状態で配置されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、密封構造を構成する複数のＯリングの何れもが、圧縮変形による復元力を中心軸線方向と径方向の両方向に作用させる状態で配置されている。したがって、中
心軸線方向の力によって固定環を回転環に向けて押圧しつつ、径方向の力によってハウジングと固定環との間の隙間を封止することが可能になる。ここで、Ｏリングは、広く流通している比較的に安価な汎用品であるため、複数のＯリングを用いたとしても、中心軸線方向と径方向の両方向に対して弾性的な反力を発揮する密封構造を安価に得ることができる。ゆえに、本発明によれば、固定環を回転環に向けて押圧しつつ、ハウジングと固定環との間の隙間を封止する密封構造を、上述した特殊形状を有するパッキンよりも低コストで提供することが可能になる。
【０００８】
ここで、前記複数のＯリングは、前記固定環の押圧方向の反対方向に向かって径の小さいものから順に配置されており、最も径の小さなＯリングが前記固定環に密着した状態で設けられ、且つ、最も径の大きなＯリングが前記ハウジングに対して密着した状態で設けられてもよい。
【０００９】
そして、前記固定環には、前記最も径の小さなＯリングが密着する、前記固定環の押圧方向に向かって拡径する傾斜面が設けられており、且つ、前記ハウジングには、前記最も径の大きなＯリングが密着する、前記固定環の押圧方向の反対方向に向かって縮径する傾斜面が設けられていてもよい。
【００１０】
この構成によれば、固定環に密着している最も径の小さなＯリングとハウジングに密着している最も径の大きなＯリングの双方が、中心軸線方向と径方向のいずれの方向にも平行でない方向に圧縮される。これにより、両Ｏリングを、圧縮変形による復元力を中心軸線方向と径方向の両方向に作用させる状態にすることができる。
【００１１】
更に、前記環状部材の外周側には、前記環状部材を介して隣り合う２つのＯリングのうちの径の大きいＯリングが密着する、前記固定環の押圧方向に向かって拡径する傾斜面が設けられており、且つ、前記環状部材の内周側には、前記隣り合う２つのＯリングのうちの径の小さいＯリングが密着する、前記固定環の押圧方向の反対方向に向かって縮径する傾斜面が設けられていてもよい。
【００１２】
この構成によれば、環状部材に密着している２つのＯリングの双方が、中心軸線方向と径方向のいずれの方向にも平行でない方向に圧縮される。これにより、両Ｏリングを、圧縮変形による復元力を中心軸線方向と径方向の両方向に作用させる状態にすることができる。
【００１３】
なお、前記複数のＯリングは、前記固定環の押圧方向の反対方向に向かって径の大きいものから順に配置されており、最も径の大きなＯリングが前記固定環に密着した状態で設けられ、且つ、最も径の小さなＯリングが前記ハウジングに対して密着した状態で設けられてもよい。
【００１４】
そして、前記固定環には、前記最も径の大きなＯリングが密着する、前記固定環の押圧方向に向かって縮径する傾斜面が設けられており、且つ、前記ハウジングには、前記最も径の小さなＯリングが密着する、前記固定環の押圧方向の反対方向に向かって拡径する傾斜面が設けられていてもよい。
【００１５】
この構成によれば、固定環に密着している最も径の大きなＯリングとハウジングに密着している最も径の小さなＯリングの双方が、中心軸線方向と径方向のいずれの方向にも平行でない方向に圧縮される。これにより、両Ｏリングを、圧縮変形による復元力を中心軸線方向と径方向の両方向に作用させる状態にすることができる。
【００１６】
更に、前記環状部材の外周側には、前記環状部材を介して隣り合う２つのＯリングのう
ちの径の大きいＯリングが密着する、前記固定環の押圧方向に向かって縮径する傾斜面が設けられており、且つ、前記環状部材の内周側には、前記隣り合う２つのＯリングのうちの径の小さいＯリングが密着する、前記固定環の押圧方向の反対方向に向かって拡径する傾斜面が設けられていてもよい。
【００１７】
この構成によれば、環状部材に密着している２つのＯリングの双方が、中心軸線方向と径方向のいずれの方向にも平行でない方向に圧縮される。これにより、両Ｏリングを、圧縮変形による復元力を中心軸線方向と径方向の両方向に作用させる状態にすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、回転軸の中心軸線方向への移動が許容された状態でハウジングに対して固定された固定環を備えるメカニカルシールにおいて、固定環を回転環に向けて押圧しつつ、ハウジングと固定環との間の隙間を封止することができる密封構造を低コストで提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施例に係るメカニカルシールの模式的断面図である。
【図２】実施例に係るメカニカルシールの密封構造の模式的な部分断面図である。
【図３】実施例に係る密封構造の他の例の構成を示す模式的な部分断面図である。
【図４】実施例に係る密封構造の他の例の構成を示す模式的な部分断面図である。
【図５】実施例に係る密封構造の他の例の構成を示す模式的な部分断面図である。
【図６】実施例に係る密封構造の他の例の構成を示す模式的な部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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詳しく説明する。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。
【００２１】
［実施例］
＜メカニカルシールの構成＞
図１を参照して、本発明の実施例に係るメカニカルシールの構成について説明する。本実施例に係るメカニカルシール１００は、回転軸２００と、回転軸２００が挿通されるハウジング３００との間の環状隙間を封止するために用いられるメカニカルシールである。メカニカルシール１００は、高濃度スラリー流体、高粘度流体や析出付着してシールの作動性を阻害するような流体等を密封するために好適に用いられる。図１は、メカニカルシール１００の概略構成を示す、回転軸２００の中心軸線Ｃを含む平面による模式的断面図である。なお、説明の便宜上、特徴的な部分を示すために切断位置の位相は適宜変更させている。また、奥行きは基本的に省略されており、端面のみが図示されている。
【００２２】
メカニカルシール１００は、回転軸２００に固定されたスリーブ２１０と、回転軸２００に対してスリーブ２１０を介して固定された回転環１１０とを備えている。回転環１１０は、カーボン等の摺動特性に優れる材料や、セラミック等の硬質材料から構成されている。回転環１１０は、スリーブ２１０の大径部２１１の外周側に、円筒部１１１を嵌合させることによって、回転軸２００に対して固定される。なお、回転環１１０の内周側には切欠き溝１１２が設けられており、この切欠き溝１１２内に大径部２１１の大気側Ａ（図１中の右側）から回転軸２００の中心軸線方向（以下、単に「中心軸線方向」という）に突出するノックピン２１２が嵌ることによって、回転環１１０の回転が規制されている。
【００２３】
そして、メカニカルシール１００は、回転軸２００が挿通される軸孔３１０を有するハウジング３００に対して固定された固定環１２０を備えている。この固定環１２０の密封領域側Ｂ（図１中の左側）の端面１２１が、回転環１１０における中心軸線方向（大気側Ａ方向）を向いた端面１１３に対して摺動する。これにより、両端面間にシール面が形成されるため、回転軸２００とハウジング３００との間の環状隙間が封止される。なお、固定環１２０は、回転環１１０と同様にカーボンやセラミック等の硬質材料から構成されている。
【００２４】
ここで、ハウジング３００は、本体部３０１と、本体部３０１の密封領域側Ｂに設けられた端部３０２とから構成されている。端部３０２における図中右側の端面にはピン穴３０３が設けられており、このピン穴３０３内に本体部３０１から中心軸線方向に突出するノックピン３０４が嵌ることによって、端部３０２の回転が規制されている。なお、本実施例においては、端部３０２は、本体部３０１とは別の部材から構成されているが、これらを一体的に構成してもよい。そして、端部３０２の密封領域Ｂ側を向いた端面３０５からは、中心軸線方向に突出するノックピン３０６が設けられており、このノックピン３０６が、固定環１２０に設けられた切欠き溝１２２に嵌っている。これにより、固定環１２０は、中心軸線方向への移動が許容されつつ、回転移動が規制された状態でハウジング３００に対して固定されている。また、端部３０２の端面３０５には、固定環１２０を回転環１１０に向けて、図中の矢印Ｐで示す中心軸線方向に押圧するスプリング３０７が設けられている（以下、この方向を「押圧方向Ｐ」という）。スプリング３０７による押圧力により、回転軸２００の回転時においても、回転環１１０と固定環１２０との間にシール面が安定的に形成される。なお、スプリング３０７は、回転対称な位置に複数個配置されている。ただし、後述するＯリング４１１、４１２、４１３の復元力（弾性的な反力）によって、固定環１２０が押圧方向Ｐに十分に押圧されるのであれば、スプリング３０７は配置されなくてもよい。
【００２５】
ここで、本実施例に係るメカニカルシール１００は、固定環１２０を回転環１１０に向けて押圧しつつ、ハウジング３００と固定環１２０との間の隙間を封止する密封構造４００を備えている。密封構造４００は、互いに径の異なる、ゴム状弾性体製のＯリング４１１、４１２、４１３と、隣り合うＯリングの間に一つずつ設けられる環状部材４２０、４３０とから構成されている。ここで、Ｏリングの「径」とは、Ｏリングの外径を意味している。つまり、Ｏリング４１１、４１２、４１３は、互いに異なる外径を有している。ただし、例えば、互いに異なる内径を有するＯリングや、互いに異なる平均径を有するＯリングを用いることも可能である。そして、これらのＯリングは、固定環１２０の押圧方向Ｐの反対方向に向かって径の小さいものから順に配置されている。本実施例においては、Ｏリング４１１、４１２、４１３は、市場に広く流通している比較的に安価な汎用品であって、線径や材質が同一のものが用いられている。
【００２６】
＜密封構造の構成＞
以下、図２を参照して密封構造４００について詳細に説明する。図２は、密封構造４００の構成を示す模式的な部分断面図であって、説明のために回転軸２００の中心軸線Ｃの一方側の端面のみを示している。なお、密封構造４００は回転対称な形状を有している。
【００２７】
環状部材４２０、４３０は、ステンレス等の剛体から構成される部材である。環状部材４３０は、環状部材４２０よりも大きい外径を有するが、本実施例においては、両環状部材の切断端面は同一の形状で形成されている。環状部材４２０の外周側には、押圧方向Ｐに向かって拡径する傾斜面４２２が形成されている。一方、環状部材４２０の内周側には、押圧方向Ｐの反対方向に向かって縮径する傾斜面４２１が設けられている。なお、本実施例においては、傾斜面４２１は、圧縮されたＯリング４１１の外周面に概ね沿うように形成された曲面から構成されている。これにより、環状部材４２０に対するＯリング４１
１の位置決めがなされる。一方、傾斜面４２２は、テーパ面から構成されている。これにより、後述するＯリング４１１の復元力の作用方向が規定される。なお、傾斜面４２２の両端縁には、Ｏリング４１２の脱落を防止するための側面４２３、４２４が形成されている。そして、環状部材４３０の内周側と外周側には、環状部材４２０と同様に、傾斜面４３１と傾斜面４３２が形成されている。また、傾斜面４３２の両端縁には、傾斜面４２２と同様に、Ｏリング４１３の脱落を防止するための側面４３３、４３４が形成されている。なお、環状部材４２０の厚さ（傾斜面４２１と傾斜面４２２との間の距離）及び環状部材４３０の厚さ（傾斜面４３１と傾斜面４３２との間の距離）は、密封構造４００が固定環１２０と端部３０２との間の環状隙間内に装着されたときに、Ｏリング４１１、４１２、４１３の何れもが圧縮されるような厚さに定められている。
【００２８】
なお、固定環１２０の外周側には、上述の傾斜面４２２及び側面４２３、４２４と同様の形状を有する傾斜面１２３及び側面１２４、１２５が形成されている。また、ハウジング３００の端部３０２には、上述の傾斜面４２１と同様の形状を有する傾斜面３１１が形成されている。
【００２９】
以上のように構成される密封構造４００においては、最も径の小さなＯリング４１１は、固定環１２０の外周側の傾斜面１２３及び環状部材４２０の内周側の傾斜面４２１に密着した状態で設けられる。また、最も径の大きなＯリング４１３は、環状部材４３０の外周側の傾斜面４３２及び端部３０２の傾斜面３１１に対して密着した状態で設けられる。そして、Ｏリング４１２は、環状部材４２０の外周側の傾斜面４２２及び環状部材４３０の内周側の傾斜面４３１に密着した状態で設けられる。以上により、Ｏリング４１１、４１２、４１３の何れもが、密着している各傾斜面によって、中心軸線方向と径方向のいずれの方向にも平行でない方向に圧縮される。その結果、各Ｏリングの圧縮変形による復元力は、中心軸線方向と径方向のいずれの方向にも平行でない方向に作用する。ここで、Ｏリング４１１を例にすると、図２中に示されるように、Ｏリング４１１の復元力Ｆは、傾斜面１２３に対して、傾斜面１２３の形状（例えば、図２中における傾斜面１２３の稜線の角度）に応じた方向である矢印Ｆの方向に作用する。これにより、固定環１２０に対して、復元力Ｆの中心軸線方向の分力Ｆ１（矢印Ｆ１）と径方向の分力Ｆ２（矢印Ｆ２）の両方が作用する状態となる。なお、Ｏリング４１１の復元力Ｆは、環状部材４２０に対しても、矢印Ｆの反対方向に作用する。そして、Ｏリング４１２、４１３の復元力も、同様に双方向に作用する。以上より、これらのＯリングの何れもが、圧縮変形による復元力を中心軸線方向と径方向の両方向に作用させる状態で配置されることになる。したがって、密封構造４００によれば、各Ｏリングの中心軸線方向の力によって、固定環１２０が回転環１１０に向けて押圧される。また、各Ｏリングの径方向の力によって、固定環１２０、環状部材４２０、４３０及び端部３０２のそれぞれの間の環状隙間が安定的に密封される。
【００３０】
＜本実施例に係るメカニカルシールの優れた点＞
以上のように構成されるメカニカルシール１００によれば、密封構造４００が備えるＯリング４１１、４１２、４１３の何れもが、圧縮変形による復元力を中心軸線方向と径方向の両方向に作用させる状態で配置される。その結果、中心軸線方向の力によって固定環１２０を回転環１１０に向けて押圧しつつ、径方向の力によってハウジング３００と固定環１２０との間の隙間を封止することが可能になる。ここで、これらのＯリングは、広く流通している比較的に安価な汎用品であるため、複数のＯリングを用いたとしても、中心軸線方向と径方向の両方向に対して弾性的な反力を発揮する密封構造を安価に得ることができる。ゆえに、本実施例によれば、上述の従来技術に係る特殊形状を有するパッキンよりも低コストで、このような密封構造を提供することが可能になる。
【００３１】
また、メカニカルシール１００の密封構造４００によれば、固定環１２０には、押圧方
向Ｐに向かって拡径する傾斜面１２３が設けられており、ハウジング３００の端部３０２には、押圧方向Ｐの反対方向に向かって縮径する傾斜面３１１が設けられている。そして、環状部材４２０、４３０の外周側には、押圧方向Ｐに向かって拡径する傾斜面４２２、４３２がそれぞれ設けられており、両環状部材の内周側には、押圧方向Ｐの反対方向に向かって縮径する傾斜面４２１、４３１がそれぞれ設けられている。以上のような構成により、Ｏリング４１１、４１２、４１３の何れもが、中心軸線方向と径方向のいずれの方向にも平行でない方向に圧縮されるため、各Ｏリングを、圧縮変形による復元力を中心軸線方向と径方向の両方向に作用させる状態にすることができる。
【００３２】
また、密封構造４００によれば、各Ｏリングの中心軸線方向の力によって、固定環１２０が周方向に一様に（全周的に）押圧される。そのため、固定環１２０と回転環１１０との間のシール面を安定的に形成することが可能になる。これにより、高濃度スラリー流体等の密封対象流体を安定的に密封することが可能になる。また、密封構造４００によれば、複数のＯリングと複数の環状部材が多段的に設けられている。そのため、固定環１２０とハウジング３００との間の環状隙間が比較的に大きいものであっても、封止することが可能になる。
【００３３】
ここで、密封構造４００においては、各Ｏリングの材質や線径は互いに同一であったが、これらを互いに異なるものにしてもよい。つまり、各Ｏリングの材質、線径等を適当に選ぶことにより、所望の密封特性や弾性特性を有する密封構造を容易且つ安価に得ることができる。また、密封構造４００においては、各環状部材の切断端面の形状は同一であったが、これらを互いに異なるものにしてもよい。つまり、環状部材４２０、４３０の形状（Ｏリングに密着する傾斜面の傾きの角度や曲率、内周側と外周側の傾斜面との間の距離等）を適宜変更することにより、密封構造の密封特性や弾性特性を所望の値にすることが可能になる。
【００３４】
＜密封構造の他の例＞
次に、図３から図６を参照して、本発明に係るメカニカルシールの密封構造の他の例について説明する。図３から図６は、密封構造の他の例の構成を示す模式的な部分断面図であって、説明のために回転軸２００の中心軸線Ｃの一方側の端面のみを示している。なお、上述の実施例と同一の構成については、同一の符号を付してその説明は省略する。また、同一の構成の作用も実質的に同一である。
【００３５】
図３は、２つのＯリングと１つの環状部材とから構成される密封構造の例を示している。密封構造４０１は、Ｏリング４１１、４１２と環状部材４２０を備えている。密封構造４０１においても、上述の密封構造４００と同様の作用効果が発揮される。一方、図４は、４つのＯリングと３つの環状部材とから構成される密封構造の例を示している。密封構造４０２は、Ｏリング４１３の外径よりも大きい外径を有するＯリング４１４と、環状部材４３０の外径よりも大きい外径を有する環状部材４４０を更に備えている。密封構造４０２においても、上述の密封構造４００と同様の作用効果が発揮される。そして、密封構造が備えるＯリングの数と環状部材の数を更に増やしても（ただし、環状部材の数はＯリングの数よりも１小さい）、上述の密封構造４００と同様の作用効果が発揮される。このように、本発明によれば、固定環１２０と端部３０２との間の環状隙間の大きさや形状、あるいは密封構造に要求される特性に応じて、Ｏリングの数を増減させることができる。また、密封構造４０１、４０２のように、Ｏリングの数と環状部材の数を増減させた密封構造においても、密封構造４００と同様に、各Ｏリングや各環状部材の材質、形状等を適宜変更することができる。
【００３６】
図５は、３つのＯリングが、固定環１２０の押圧方向Ｐの反対方向に向かって径の大きいものから順に配置された密封構造の例を示している。密封構造４０３は、上述のＯリン
グ４１１、４１２、４１３と、環状部材４５０、４６０とから構成される。環状部４５０、４６０は、上述の環状部材４２０等と同様のものであり、環状部材４５０は、環状部材４６０よりも大きい外径を有している。密封構造４０３においては、Ｏリング４１１、４１２、４１３が回転環１１０側から外径の大きい順に配置されている。なお、固定環１２０には、Ｏリング４１３が密着する、押圧方向Ｐに向かって縮径する傾斜面１２３０が設けられており、ハウジング３００の端部３０２には、Ｏリング４１１が密着する、押圧方向Ｐの反対方向に向かって拡径する傾斜面３１１０が設けられている。また、環状部材４５０、４６０の外周側には、環状部材を介して隣り合う２つのＯリングのうちの径の大きいＯリングが密着する、押圧方向Ｐに向かって縮径する傾斜面４５２、４６２がそれぞれ設けられている。そして、両環状部材の内周側には、隣り合う２つのＯリングのうちの径の小さいＯリングが密着する、押圧方向Ｐの反対方向に向かって拡径する傾斜面４５１、４６１がそれぞれ設けられている。なお、密封構造４０３においては、傾斜面４５２、４６２、３１１０は、圧縮されたＯリングの外周面に概ね沿うように形成された曲面から構成されている。一方、傾斜面４５１、４６１、１２３０は、テーパ面から構成されている。これにより、上述の密封構造４００における傾斜面と同様の機能が発揮される。また、密封構造４０３においては、スプリング３０７は、Ｏリング４１３よりも径方向外側に配置されている。ただし、Ｏリング４１１、４１２、４１３の復元力によって、固定環１２０が押圧方向Ｐに十分に押圧されるのであれば、スプリング３０７は配置されなくてもよい。
【００３７】
以上のような構成により、密封構造４０３においても、Ｏリング４１１、４１２、４１３の何れもが、中心軸線方向と径方向のいずれの方向にも平行でない方向に圧縮されるため、各Ｏリングを、圧縮変形による復元力を中心軸線方向と径方向の両方向に作用させる状態にすることができる。したがって、密封構造４０３においても、上述の密封構造４００と同様の作用効果が発揮される。なお、密封構造４０３においても、密封構造４０１、４０２と同様に、Ｏリングと環状部材の数を増減させることができる。また、密封構造４０３においても、各Ｏリングや各環状部材の材質、形状等を適宜変更することができる。
【００３８】
図６は、３つのＯリングが、固定環１２０の押圧方向Ｐの反対方向に向かって径の大きいものから順に配置された他の密封構造の例を示している。密封構造４０４においては、上記の密封構造４０３と同様に、Ｏリング４１１、４１２、４１３が回転環１１０側から外径の大きい順に配置されている。なお、本実施例においては、固定環１２０は、スプリング３０７によって押圧される環状の固定環ケース１３０を備えており、固定環１２０と固定環ケース１３０とによって固定環が構成されている。そして、固定環ケース１３０には、Ｏリング４１３が密着する、押圧方向Ｐに向かって縮径する傾斜面１３１が設けられており、ハウジング３００の端部３０２には、上記の密封構造４０３と同様に傾斜面３１１０が設けられている。そして、密封構造４０３と同様に、環状部材４５０、４６０の外周側には、傾斜面４５２、４６２がそれぞれ設けられており、両環状部材の内周側には、傾斜面４５１、４６１がそれぞれ設けられている。なお、本実施例においては、傾斜面１３１、４５１、４６１は、圧縮されたＯリングの外周面に概ね沿うように形成された曲面から構成されている。一方、傾斜面４５２、４６２、３１１０は、テーパ面から構成されている。これにより、上述の密封構造４００における傾斜面と同様の機能が発揮される。また、密封構造４０４においては、スプリング３０７は、Ｏリング４１１よりも径方向内側に配置されている。ただし、Ｏリング４１１、４１２、４１３の復元力によって、固定環１２０が押圧方向Ｐに十分に押圧されるのであれば、スプリング３０７は配置されなくてもよい。
【００３９】
以上のような構成により、密封構造４０４においても、Ｏリング４１１、４１２、４１３の何れもが、中心軸線方向と径方向のいずれの方向にも平行でない方向に圧縮されるため、各Ｏリングを、圧縮変形による復元力を中心軸線方向と径方向の両方向に作用させる
状態にすることができる。したがって、密封構造４０４においても、上述の密封構造４００と同様の作用効果が発揮される。なお、密封構造４０４においても、上記の他の密封構造と同様に、Ｏリングと環状部材の数を増減させることができる。また、密封構造４０４においても、各Ｏリングや各環状部材の材質、形状等を適宜変更することができる。なお、固定環１２０と固定環ケース１３０は一体的に構成されてもよい。
【００４０】
ここで、密封構造４０４においては、密封構造４００と同様に、回転環１１０と固定環１２０との間に形成されるシール面の外周側が密封領域側Ｂとなっている。そのため、密封構造４０４においては、各Ｏリングの外周面における図中右側の部分が密封領域側Ｂに露出している。したがって、密封流体の圧力は、各Ｏリングに対して図中右側から左側に向かって作用する。これにより、密封流体の圧力を用いて更に固定環１２０を押圧方向Ｐに押圧することが可能になるため、シール面をより安定的に形成することが可能になる。特に、密封流体の圧力が高い場合には、密封構造４０４を採用することによって、より安定的にシール面を形成することが可能になる。このように、本発明に係る密封構造における複数のＯリングの配置は、密封流体の圧力の高低に応じて定めてもよい。また、複数のＯリングの配置は、密封流体の種類・特性に応じて定めてもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１００：メカニカルシール      １１０：回転環      １２０：固定環
２００：回転軸      ３００：ハウジング
４００、４０１、４０２、４０３、４０４：密封構造
４１１、４１２、４１３：Ｏリング
４２０、４３０、４４０、４５０、４６０：環状部材
Ｃ：中心軸線      Ｆ：復元力      Ｐ：押圧方向
【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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