(57)【要約】  回転時において摺動面を円滑に摺動させながら、密封性を確保することができる摺動部品を提供する。  回転機械の駆動時に相対回転する箇所に配置され、内径と外径の一方側の空間に被密封流体が存在し他方側の空間が漏れ側の空間となっている環状の摺動部品３であって、摺動部品３の摺動面Ｓには、径方向において被密封流体側に連通する始点１４を有する連通溝１３と、連通溝１３と連通する貯留溝１６と、回転機械の駆動時にその終点にて動圧を生じさせる複数の動圧発生溝１０とが形成されており、動圧発生溝１０は、径方向において貯留溝１６よりも被密封流体側に位置している。
2020162025.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転機械の駆動時に相対回転する箇所に配置され、内径と外径の一方側の空間に被密封流体が存在し他方側の空間が漏れ側の空間となっている環状の摺動部品であって、
前記摺動部品の摺動面には、径方向において被密封流体側の空間に連通する始点を有する連通溝と、該連通溝と連通する貯留溝と、前記回転機械の駆動時にその終点にて動圧を生じさせる複数の動圧発生溝とが形成されており、
前記動圧発生溝は、径方向において前記貯留溝よりも被密封流体側に位置している摺動部品。
【請求項２】
前記貯留溝は、前記摺動面の周方向に無端環状に形成されている請求項１に記載の摺動部品。
【請求項３】
前記連通溝は、前記摺動面の周方向に複数形成されている請求項１または２に記載の摺動部品。
【請求項４】
前記連通溝と前記動圧発生溝とは、互いに同方向に傾斜する湾曲形状である請求項１ないし３のいずれかに記載の摺動部品。
【請求項５】
前記連通溝は前記回転機械の駆動時において該連通溝内の流体を前記連通溝の始点に向けて排出させるように形成されている請求項１ないし４のいずれかに記載の摺動部品。
【請求項６】
前記貯留溝と前記動圧発生溝の始点とが連通している請求項１ないし５のいずれかに記載の摺動部品。
【請求項７】
前記連通溝には、前記回転機械の駆動時に動圧を生じさせる前記動圧発生溝の始点よりも前記連通溝の始点側に、特別動圧発生溝が連通している請求項１ないし６のいずれかに記載の摺動部品。
【請求項８】
前記摺動部品は、被密封流体の内径方向への漏れを密封するインサイド型のメカニカルシールを構成する請求項１ないし７のいずれかに記載の摺動部品。
【請求項９】
前記動圧発生溝と前記連通溝と前記貯留溝とは、前記回転機械の回転側の部材に固定される前記摺動部品の摺動面に形成されている請求項１ないし８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、相対回転する摺動部品に関し、例えば自動車、一般産業機械、あるいはその他のシール分野の回転機械の回転軸を軸封する軸封装置に用いられる摺動部品、または自動車、一般産業機械、あるいはその他の軸受分野の回転機械の軸受に用いられる摺動部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ポンプやタービン等の回転機械の回転軸を軸封し、被密封流体の漏れを防止する軸封装置には、相対的に回転し、かつ平面上の端面同士が摺動するように構成された２部品からなるもの、例えばメカニカルシールがある。メカニカルシールは、ハウジングに固定される摺動部品としての静止密封環と、回転軸に固定され回転軸とともに回転する摺動部品としての回転密封環と備え、これらの摺動面を相対回転させることにより、ハウジングと回転軸との間の隙間を軸封している。【０００３】
このようなメカニカルシールは、密封性を長期的に維持させるためには、「密封」と「潤滑」という機能を同時に達成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、摺動により失われるエネルギーを低減させるべく、より一層、低摩擦化の要求が高まっている。例えば、低摩擦化の手法として、摺動面に漏れ側に連通する複数の動圧発生溝と被密封流体側に連通する複数の流体導入溝を形成することで、２つの摺動部品同士の相対回転により被密封流体を動圧発生溝内に引き込ませ、動圧発生溝の終点にて動圧を発生させることで、摺動面間に流体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し、摺動部品同士の低摩擦化を可能にしたものがある（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第６４４４４９２号公報（第１２頁、第７図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、特許文献１にあっては、被密封流体側の空間に連通する複数の流体導入溝を形成していることから被密封流体を動圧発生溝に導入し易くなっており、これらの動圧発生溝の終点から圧力が高められた被密封流体を摺動部品間に供給することで、摺動部品間を低摩擦化することができる一方で、回転機械の駆動時に流体導入溝から導入された被密封流体が動圧発生溝で回収されずに漏れ側へ漏出してしまう虞があり、摺動部品としての密封性を確保できないという問題がある。【０００６】
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、回転時において摺動面を円滑に摺動させながら、密封性を確保することが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】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明の摺動部品は、
回転機械の駆動時に相対回転する箇所に配置され、内径と外径の一方側の空間に被密封流体が存在し他方側の空間が漏れ側の空間となっている環状の摺動部品であって、
前記摺動部品の摺動面には、径方向において被密封流体側の空間に連通する始点を有する連通溝と、該連通溝と連通する貯留溝と、前記回転機械の駆動時にその終点にて動圧を生じさせる複数の動圧発生溝とが形成されており、
前記動圧発生溝は、径方向において前記貯留溝よりも被密封流体側に位置している。
これによれば、摺動面に形成された連通溝から導入された被密封流体は、連通溝と連通する貯留溝に供給され、動圧発生溝による動圧発生作用と併せて摺動面を円滑に摺動させることができる。また、貯留溝は連通溝によって摺動部品の外部である被密封流体側の空間と連通しているため、余分な被密封流体を被密封流体側の空間に戻すことで、漏れ側の空間への被密封流体の漏出を抑制し、摺動部品としての密封性を確保することができる。【０００８】
好適には、前記貯留溝は、前記摺動面の周方向に無端環状に形成されている。
これによれば、摺動面の周方向に貯留溝から導入された被密封流体を均等に分布させて摺動面を円滑に摺動させることができるとともに、摺動面間を被密封流体側から漏れ側の空間に向かって流れる被密封流体を回収可能となっている。【０００９】
好適には、前記連通溝は、前記摺動面の周方向に複数形成されている。
これによれば、摺動面の周方向に複数形成された連通溝から被密封流体側の空間に、余分な被密封流体を効率よく戻すことができる。【００１０】
好適には、前記連通溝と前記動圧発生溝とは、互いに同方向に傾斜する湾曲形状である。
これによれば、摺動面のスペースを有効活用して、連通溝と動圧発生溝とをそれぞれ多数形成することができる。これにより、周方向に均等に円滑な摺動を行うことができ、かつ余分な被密封流体を効率よく戻すことができる。【００１１】
好適には、前記連通溝は前記回転機械の駆動時において該連通溝内の流体を前記連通溝の始点に向けて排出させるように形成されている。
これによれば、回転機械の回転により連通溝内の余分な被密封流体が外部に排出されやすい。【００１２】
好適には、前記貯留溝と前記動圧発生溝の始点とが連通している。
これによれば、回転機械の停止時に動圧発生溝に連通溝から導入された被密封流体が導かれるため回転機械の低速回転時に円滑に摺動させることができる。【００１３】
好適には、前記連通溝には、前記回転機械の駆動時に動圧を生じさせる前記動圧発生溝の始点よりも前記連通溝の始点側に、特別動圧発生溝が連通している。
これによれば、動圧発生溝の始点よりも連通溝の始点側に特別動圧発生溝が設けられているため回転機械の低速回転時の流体潤滑を確実に実現できる。また、特別動圧発生溝は連通溝に連通されているため、回転機械の高速回転時に追加的に動圧発生溝から流体が供給されず、高い動圧が生じないようになっている。【００１４】
好適には、前記摺動部品は、被密封流体の内径方向への漏れを密封するインサイド型のメカニカルシールを構成する。
これによれば、回転機械の高速回転時に発生する遠心力を利用して連通溝から導入された余分な被密封流体を外周側の空間に効果的に排出することができる。【００１５】
好適には、前記動圧発生溝と前記連通溝と前記貯留溝とは、前記回転機械の回転側の部材に固定される前記摺動部品の摺動面に形成されている。
これによれば、回転機械の回転側の部材に固定される摺動部品では遠心力の影響が大きいため、これら動圧発生溝と連通溝と貯留溝とに入り込んだ連通溝余分な被密封流体を効率よく排出することができる。【００１６】
尚、被密封流体は、液体であってもよいし、液体と気体が混合したミスト状であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例１における摺動部品を備えるメカニカルシールが使用される回転機械の構造を示す断面図である。
【図２】メカニカルシールの静止密封環を摺動面側から見た図である。
【図３】実施例１における回転機械の極低速回転時の流体の移動を示す概念図である。
【図４】実施例１における回転機械の高速回転時の流体の移動を示す概念図である。
【図５】本発明の実施例２における静止密封環を摺動面側から見た図である。
【図６】実施例２における回転機械の極低速回転時の流体の移動を示す概念図である。
【図７】実施例２における回転機械の低速回転時の流体の移動を示す概念図である。
【図８】実施例３における静止密封環を摺動面側から見た図である。
【図９】実施例３の変形例１における静止密封環を摺動面側から見た図である。
【図１０】実施例４における静止密封環を摺動面側から見た図である。
【図１１】実施例４の変形例２における静止密封環を摺動面側から見た図である。
【図１２】変形例３における静止密封環を摺動面側から見た図である。
【図１３】変形例４における静止密封環を摺動面側から見た図である。
【図１４】変形例５における静止密封環を摺動面側から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明に係る摺動部品を実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。
【実施例１】
【００１９】
実施例１に係る摺動部品につき、図１から図４を参照して説明する。【００２０】
本実施例における摺動部品は、例えば自動車、一般産業機械、あるいはその他のシール分野の回転機械の回転軸を軸封する軸封装置であるメカニカルシールを構成する回転密封環３と静止密封環６である。また、説明の便宜上、図面において、摺動面に形成される溝等にドットを付している。【００２１】
図１に示されるように、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密封環３と、回転機械のハウジング４に固定されたシールカバー５に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静止密封環６とが、この静止密封環６を軸方向に付勢する付勢手段７によって、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、回転密封環３と静止密封環６との互いの摺動面Ｓにおいて、摺動面Ｓの被密封流体側としての外周側の被密封流体が漏れ側としての内周側へ流出するのを防止するインサイド形式のものである。本実施例において、被密封流体は液体やミスト等の高圧流体であり、メカニカルシールの内周側の空間には大気やドライガス等の気体の低圧流体が存在する。【００２２】
回転密封環３及び静止密封環６は、代表的にはＳｉＣ（硬質材料）同士またはＳｉＣ（硬質材料）とカーボン（軟質材料）の組み合わせで形成されるが、摺動材料にはメカニカルシール用摺動材料として使用されているものは適用可能である。ＳｉＣとしては、ボロン、アルミニウム、カーボンなどを焼結助剤とした焼結体をはじめ、成分、組成の異なる２種類以上の相からなる材料、例えば、黒鉛粒子の分散したＳｉＣ、ＳｉＣとＳｉからなる反応焼結ＳｉＣ、ＳｉＣ−ＴｉＣ、ＳｉＣ−ＴｉＮなどがあり、カーボンとしては、炭素質と黒鉛質の混合したカーボンをはじめ、樹脂成形カーボン、焼結カーボン、などが利用できる。また、上記摺動材料以外では、金属材料、樹脂材料、表面改質材料（コーティング材料）、複合材料なども適用できる。【００２３】
図２に示されるように、回転密封環３の摺動面Ｓには、周方向に沿って配置され互いに周方向に分離された複数の動圧発生溝１０が形成されている。動圧発生溝１０は、周方向に全部で３４本形成され、所定の数（ここでは１７本）が周方向に同じ離間幅で並んで形成されている。動圧発生溝１０は始点１１と終点１２とがそれぞれ摺動面Ｓ内に位置しており、回転方向に傾斜して湾曲形状に形成されている。詳しくは、動圧発生溝１０は周方向に延びる成分と径方向に延びる成分とからなる湾曲形状であり、このうち周方向に延びる成分が大きく、静止密封環６の外周縁側に向けて凸となるように形成されている。動圧発生溝１０は、鏡面加工された摺動面Ｓに、レーザ加工やサンドブラスト等による微細加工を施すことにより形成することができる。また、動圧発生溝１０の終点１２は、上面視円周方向に沿うとともに摺動面Ｓに直交する方向に延びる壁１２ａと、上面視回転方向に傾斜して湾曲するとともに摺動面Ｓに直交する方向に延びる壁１２ｂ，１２ｃとによって画成され、閉塞端となっている。【００２４】
所定の数（ここでは１７本）の動圧発生溝１０の最両端の動圧発生溝１０’同士の間には、連通溝１３がそれぞれ形成されている。連通溝１３は、外周側（すなわち高圧流体側）の空間に連通可能に開口する始点１４から回転密封環３の内周側（すなわち低圧流体側）にて後述する貯留溝１６と連通する終点１５に亘って延び、動圧発生溝１０と同曲率の溝で形成されている。また、連通溝１３は隣接する動圧発生溝１０とその隣の動圧発生溝１０と同じ周方向の離間幅で並んで形成されている。つまり、３４本の動圧発生溝１０と２本の連通溝１３とが周方向に等配されている。【００２５】
動圧発生溝１０の始点１１よりも内径側には、無端環状の貯留溝１６が形成されており、この貯留溝１６には全ての動圧発生溝１０の始点１１と連通溝１３の終点１５とがそれぞれ連通している。貯留溝１６は連通溝１３と同じ深さに形成されており、これら貯留溝１６と連通溝１３は動圧発生溝１０に比べて深く形成されている。なお、深さは摺動面Ｓからの距離である。また、貯留溝１６と連通溝１３の深さは異なっていてもよいが、いずれも動圧発生溝１０よりも深く形成されている。このように、連通溝１３が深いことから、回転機械の駆動状態によらず静的な圧力によって被密封流体は連通溝１３を通って被密封流体側の空間と貯留溝１６との間を行き来可能となっている。これにより、後述するように、回転機械の駆動時に摺動面間に多くの被密封流体が導入された際に、貯留溝１６に蓄えることが可能な量よりも余分な被密封流体は連通溝１３から被密封流体側の空間すなわち外部に排出される。【００２６】
摺動面Ｓにおける、動圧発生溝１０、連通溝１３、貯留溝１６が形成されていない部分は、平坦面をなすランド部となっている。また、動圧発生溝１０、連通溝１３、貯留溝１６は、それぞれ底面に両側面が直交する断面形状はＵ字を成しており、それぞれの底面はランド部に平行となっている。尚、これら底面はランド部に対して傾斜してもよく、さらに、これらの断面形状はＵ字以外、例えばＶ字であってもよい。【００２７】
続いて、図３と図４を用いて回転機械の駆動時における動作を説明する。尚、図２から図４における矢印は、相手の摺動部品である静止密封環６の相対的な回転方向を指す。【００２８】
図３は、始動時や再始動時等の極低速回転時の場合及び停止状態の場合を示す図である。極低速回転時や停止状態においては、高圧流体は自身の流体圧によって摺動面Ｓに形成された連通溝１３から導入され、さらに連通溝１３と連通する貯留溝１６に供給され、さらに貯留溝１６と連通する動圧発生溝１０に供給される。そして、極低速回転時には、これら連通溝１３と貯留溝１６と動圧発生溝１０内の高圧流体は、対向する静止密封環６の摺動面Ｓに粘性により追随移動し、主に動圧発生溝１０の終点１２から摺動面Ｓ間に高圧流体が供給され、これらの摺動面Ｓ間に流体膜が形成される。これにより、極低速回転時において摺動面Ｓの潤滑性を確保できる。この極低速回転時においては、回転数が低いため、貯留溝１６の始点１４から外部に排出される高圧流体の量（すなわち排出量）が少なく、かつ、高圧流体は液体であって粘性が高いため、流体膜が維持され、流体潤滑となっている。また、貯留溝１６は連通溝１３によって静止密封環６の外部（すなわち被密封流体が存在する外径側の空間）と連通しているため、余分な高圧流体である被密封流体を被密封流体側の空間へ戻すことで、漏れ側の空間への被密封流体の漏出を抑制し、軸封装置としての密封性を確保することができる。【００２９】
図４に示されるように、回転機械が低圧流体による非接触潤滑が適した高速回転に移行すると、動圧発生溝１０の終点１２に発生する正の動圧が大きくなり、摺動面Ｓ間の隙間が僅かに大きくなるとともに、相対的に動圧発生溝１０の始点１１に負圧が生じる。この負圧により、矢印Ｌ１のように、低圧流体が回転密封環３の内周から貯留溝１６や動圧発生溝１０の始点１１に引き込まれる。このようにして引き込まれた低圧流体は、矢印Ｌ２のように、動圧発生溝１０の終点１２側に流動しつつ圧力が高められる。また、動圧発生溝１０内の高圧流体は、矢印Ｈ１に示すように、終点１２から摺動面Ｓ間に押し出される。ここで、高圧流体は粘性が高いので、一塊となって低圧流体により瞬時に動圧発生溝１０から摺動面Ｓ間に押し出され、その後、直ちに、動圧発生溝１０の終点１２から漏れ出る高圧の低圧流体によって、回転密封環３の外部に排出される。その後、動圧発生溝１０は低圧流体によって大きな圧力を発生させ、回転密封環３と静止密封環６とは離間して非接触潤滑となる。【００３０】
また、高速回転時には、連通溝１３の始点１４側で相対的に正の動圧が、貯留溝１６に連通された内径側に負圧が発生するから、連通溝１３内に位置していた高圧流体は回転密封環３の外部に排出される。【００３１】
このようにして、極低速回転時から高速回転となると高圧流体が排出され、流体潤滑から非接触潤滑に、短時間かつ円滑に移行する。【００３２】
また、高圧流体が導入される貯留溝１６は動圧発生溝１０より内周側（すなわち低圧流体側）、換言すると動圧発生溝１０が貯留溝１６よりも連通溝１３の始点１４側に位置していることから、低圧流体の外径方向（すなわち高圧流体方向）への移動により、貯留溝１６内の高圧流体を、連通溝１３を通して高圧流体側の空間に押し出すことができ、高圧流体による流体潤滑から低圧流体による非接触潤滑へ迅速に移行させることができる。【００３３】
また、貯留溝１６は動圧発生溝１０の始点１１と連通していることから、回転機械の高速回転時には、貯留溝１６内の高圧流体は動圧発生溝１０内を通り、動圧発生溝１０に引き込まれる低圧流体により終点１５から押し出され、効果的かつ迅速に高圧流体側の空間に排出される。また、動圧発生溝１０内を高圧流体が始点１１から終点１２まで流れることで、外周側（すなわち高圧流体側）の終点１２が閉塞された動圧発生溝１０内に侵入したコンタミを洗い流すことができる。【００３４】
また、各動圧発生溝１０の摺動面Ｓに直交する方向に延びる壁１２ａが円周方向に沿って配置されているので、摺動面Ｓにおいて周方向に均等に高圧流体を排出でき、より短時間で流体潤滑から非接触潤滑に移行することができる。【００３５】
また、連通溝１３は回転機械の駆動時において始点１４及びその近傍で動圧を生じさせるように形成されているため、回転機械の高速回転時において高圧流体は連通溝１３に導入され難く、かつ連通溝１３から被密封流体側の空間に排出されやすい。【００３６】
また、貯留溝１６は、摺動面Ｓの周方向に無端環状に形成されているため、極低速回転時には摺動面Ｓの周方向に高圧流体を均等に分布させて潤滑させることができ、高速回転時には高圧流体を周方向に均等に分散させて効果的に排出させることができる。【００３７】
また、連通溝１３は、摺動面Ｓの周方向に複数形成されているため、摺動面Ｓの周方向に複数形成された連通溝１３から貯留溝１６の周方向に渡って高圧流体を迅速に供給することができる。加えて、摺動面Ｓの周方向に複数形成された連通溝１３から被密封流体側の空間に、余分な被密封流体を効率よく戻すことができる。【００３８】
また、連通溝１３と動圧発生溝１０とは、互いに同方向に傾斜する湾曲形状であるため、摺動面Ｓのスペースを有効活用して、連通溝１３と動圧発生溝１０とをそれぞれ多数形成することができ、極低速回転時と高速回転時との両方で周方向に均等な潤滑を行うことができ、かつ余分な被密封流体を効率よく戻すことができる。【００３９】
また、摺動部品である回転密封環３は、外周側に存在する高圧流体を内周方向に密封するインサイド型のメカニカルシールを構成している。これによれば、回転機械の高速回転時に発生する遠心力を利用して、連通溝１３と動圧発生溝１０及び貯留溝１６から高圧流体を外周側に効果的に排出することができる。【００４０】
また、動圧発生溝１０と連通溝１３と貯留溝１６とは、回転軸１に固定されて遠心力の影響が大きい回転密封環３に形成されているため、これら動圧発生溝１０と連通溝１３と貯留溝１６とに入り込んだ高圧流体を効率よく排出することができる。【００４１】
なお、前記実施例では、動圧発生溝１０と連通溝１３と貯留溝１６とは、回転密封環３に形成されるものとして説明したが、これに限らず、静止密封環６の摺動面Ｓに形成されてもよく、回転密封環３の摺動面Ｓと静止密封環６の摺動面Ｓの両方に形成されてもよい。【００４２】
なお、動圧発生溝１０と、連通溝１３及び貯留溝１６とを、それぞれ別の摺動部品（すなわち回転密封環３と静止密封環６）にそれぞれ分けて形成してもよい。【００４３】
なお、動圧発生溝１０は湾曲形状に限らず、例えば周方向と径方向に向けて傾斜する直線形状であってもよいし、直線が屈曲した形状でもよい。【００４４】
なお、連通溝１３は回転機械の駆動時に貯留溝１６側（低圧流体側）で動圧が立ち難い形状であればよいため、半径方向に延びる直線状に形成されていてもよい。【００４５】
なお、摺動部品はメカニカルシールを構成する場合を例に説明したが、これに限らず、例えばスラスト軸受に用いることができる。【００４６】
なお、摺動面Ｓの外周側である被密封流体側の空間には高圧流体が、内周側の空間である漏れ側の空間には低圧流体が、それぞれ存在する態様を例に説明したが、これに限らず、摺動面Ｓの被密封流体側の空間と漏れ側の空間とに存在する流体は、同じ圧力でもよく、これらがいずれも気体、もしくはいずれも液体であってもよい。つまり、考えられる態様としては、例えば連通溝１３が漏れ側の空間に連通し、極低速回転時は漏れ側の空間の流体を摺動面Ｓに導入し、高速回転時には被密封流体側の空間の被密封流体を動圧発生溝１０に取り込み、その終点１２にて動圧を発生させる構成としてもよく、この場合には貯留溝１６は摺動面Ｓにおいて動圧発生溝１０より被密封流体側に位置することになる。
なお、本実施例では、回転機械の高速回転による駆動時に図４を用いて説明した非接触潤滑となる例について説明したが駆動状態や潤滑状態に限られず、少なくとも図３を用いて説明した動圧発生溝１０によって被密封流体を用いて動圧を発生させる状態が生じるものであればよい。例えば、回転機械の高速回転による駆動時に図３を用いて説明した動圧発生溝１０によって被密封流体を用いて動圧を発生される状態が生じるものであってもよく、非接触潤滑となることは必須ではない。
【実施例２】
【００４７】
次に、実施例２に係る摺動部品につき、図５から図７を参照して説明する。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。【００４８】
図５に示されるように、摺動面Ｓにおいて連通溝１３における動圧発生溝１０の終点１２より外周側（高圧流体側）には、回転機械の駆動時に高圧流体に終点２１にて動圧を生じさせる特別動圧発生溝２０が連通している。特別動圧発生溝２０は、周方向に沿って延びる湾曲形状であり、終点２１に向けて漸次幅狭となるように形成されている。【００４９】
これによれば、高圧流体自身の流体圧が摺動面Ｓ間に適当な流体膜を形成するのに十分でない場合であっても、図６に示されるように、回転機械の低速回転時にあっては、連通溝１３から導入された高圧流体は特別動圧発生溝２０の終点に移動させられ、流体膜を形成するのに十分な動圧を生むことができる。【００５０】
また、この高圧流体用の特別動圧発生溝２０は、低圧流体用の動圧発生溝１０に比べて少ない数で形成されているため、図７に示されるように、回転機械の高速回転に至る前の低速運転の場合は、高圧流体による流体潤滑と低圧流体による非接触潤滑とを共存させることができる。さらに、高圧流体用の特別動圧発生溝２０は動圧発生溝１０の終点１２よりも摺動面Ｓにおいて外径側に形成されているため、高圧流体による流体膜は外周側（高圧流体側）に集中するため、高速回転時において低圧流体の動圧が十分に確保できた場合には、高圧流体は内周側（低圧流体側）から外周側に押し出され、高圧流体による流体潤滑から低圧流体による非接触潤滑への移行を迅速に完了させることができる。
【実施例３】
【００５１】
次に、実施例３に係る摺動部品につき、図８を参照して説明する。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。【００５２】
図８に示されるように、摺動面Ｓにおいて貯留溝１６の内周側（すなわち低圧流体側）には、負圧発生溝２３が連通している。負圧発生溝２３は、動圧発生溝１０よりも短くかつ深いとともに貯留溝１６よりも浅く形成された浅溝であり、周方向に沿って延びる動圧発生溝１０と同曲率の湾曲形状に形成され、回転機械の駆動時にその内周側の終点２４にて負圧を生じさせるようになっている。【００５３】
これによれば、貯留溝１６よりも摺動面Ｓにおいて内周側に漏れ出た余分な被密封流体は、負圧発生溝２３により貯留溝１６に回収されるため、漏れ側の空間への被密封流体の漏出を抑制し、軸封装置としての密封性を確保することができる。また、負圧発生溝２３は、動圧発生溝１０よりも短く、かつ深く形成されているため、貯留溝１６より内周側に漏れ出た余分な被密封流体を一時的に貯留する容量を確保しながら、負圧発生溝２３内で終点２４にて生じる負圧は必要以上に大きくなく、摺動性を阻害することがない。【００５４】
加えて、回転機械の高速回転時にあっては、負圧発生溝２３により内周側の低圧流体を貯留溝１６に積極的に引き込むことができ、高速回転時において低圧流体による動圧を迅速に確保し、流体潤滑から非接触潤滑に、短時間かつ円滑に移行を迅速に完了させることができる。【００５５】
図９は、実施例３に係る摺動部品の変形例１であり、貯留溝１６より内周側（すなわち低圧流体側）には、内周側の空間（すなわち低圧流体側の空間）に開口し、貯留溝１６と離間する負圧発生溝２５が形成されている。負圧発生溝２５は動圧発生溝１０よりも短くかつ深いとともに貯留溝１６よりも浅く形成された浅溝である。これによれば、回転機械の高速回転時には、負圧発生溝２５の貯留溝１６側である終点２７及びその近傍に負圧が発生し、近傍の流体が負圧発生溝２５に引き込まれ、内周側の空間に排出されるため、内周側の空間の流体が摺動面に入り込むことを防止することができる。
【実施例４】
【００５６】
次に、実施例４に係る摺動部品につき、図１０を参照して説明する。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。【００５７】
図１０に示されるように、摺動部品である回転密封環３には、所定の数の動圧発生溝１００と、周方向両端の動圧発生溝１００’同士の間に形成される連通溝１３０と、貯留溝１６とがそれぞれ形成されている。動圧発生溝１００は、外周側（すなわち高圧流体側）の空間に連通可能に開口する始点１０１を有し、終点１０２は閉塞端であって内周側（すなわち低圧流体側）に環状に形成された貯留溝１６より径方向で外周側に離間して配置されている。【００５８】
連通溝１３０は、外周側（すなわち高圧流体側）に開口する始点１４から内周側（すなわち低圧流体側）にて終点１５に亘って延び、動圧発生溝１００と同曲率の溝で形成されている。連通溝１３０は、終点１５にて貯留溝１６と連通している。【００５９】
停止状態においては、高圧流体である被密封流体は自身の流体圧によって摺動面Ｓに形成された連通溝１３０と動圧発生溝１００から導入され、さらに連通溝１３０と連通する貯留溝１６に供給される。回転機械の回転時には、連通溝１３０と貯留溝１６と動圧発生溝１００内の被密封流体は、対向する静止密封環６の摺動面Ｓに粘性により追随移動し、主に動圧発生溝１００の終点１０２から摺動面Ｓ間に高圧流体が供給され、これらの摺動面Ｓ間に流体膜が形成される。また、貯留溝１６は連通溝１３０によって静止密封環６の外部（すなわち被密封流体の存在する外径側の空間）と連通しているため、余分な被密封流体を外部に戻すことで、漏れ側への被密封流体の漏出を抑制し、軸封装置としての密封性を確保することができる。【００６０】
また、貯留溝１６の内周側（すなわち低圧流体側）には、負圧発生溝２３が連通し、回転機械の駆動時に内周側の終点２４にて負圧を生じさせるようになっている。これによれば、貯留溝１６より内周側に漏れ出た余分な被密封流体は、負圧発生溝２３により貯留溝１６に回収されるため、漏れ側の空間への被密封流体の漏出を抑制し、軸封装置としての密封性を確保することができる。【００６１】
また、連通溝１３０と動圧発生溝１００とが同方向に傾斜して形成されているため、摺動面のスペースを有効活用して、連通溝１３０と動圧発生溝１００とをそれぞれ多数形成することができ、周方向に均等に円滑な摺動を行うことができ、かつ余分な被密封流体を外部に効率よく戻すことができる。【００６２】
図１１は、実施例４に係る摺動部品の変形例２であり、貯留溝１６より内周側（低圧流体側）には、内周側（低圧流体側）の空間に連通可能に開口し、貯留溝１６と離間する負圧発生溝２５が形成されている。負圧発生溝２５は動圧発生溝１００よりも短く、かつ深く形成された浅溝である。これによれば、回転機械の回転時には、負圧発生溝２５の貯留溝１６側である終点２７及びその近傍に負圧が発生し、近傍の流体が負圧発生溝２５に引き込まれ、内周側の空間に排出されるため、内周側の空間の流体が摺動面に入り込むことを防止することができる。【００６３】
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い。【００６４】
また、図１２に示される変形例３のように、前記各実施例、変形例において、貯留溝は無端環状に形成される構成に限らず、周方向に複数に分割して形成されていてもよい。この場合、それぞれの貯留溝１６０には連通溝１３が連通していることが好ましい。また、それぞれの貯留溝１６０には一つないし複数の動圧発生溝１０と連通していることが好ましい。なお、図１２に示されるように、隣接する貯留溝１６０の間の動圧発生溝１１０の始点１１１が貯留溝１６０に連通していなくてもよい。【００６５】
また、図１３に示される前記各実施例、変形例において、変形例４のように、動圧発生溝１２０はその始点１１２が貯留溝１６と径方向に若干離間して形成されていても良い。この場合でも、高速回転時には、動圧発生溝１００の始点１２１に発生する負圧により、貯留溝１６と動圧発生溝１２０の始点１２１との間のランド部を乗り越えさせて動圧発生溝１２０に低圧流体を引き込むことができる。なお、動圧発生溝の一部が貯留溝と径方向に若干離間して形成されており、他の動圧発生溝が貯留溝に連通して形成されていてもよい。【００６６】
また、図１４で示される変形例５のように、前記各実施例における摺動部品である回転密封環３を有するメカニカルシールは、インサイド型を例に説明したが、摺動面Ｓの内周から外周方向へ向かって漏れようとする流体をシールする形式であるアウトサイド型に適用されてもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１                回転軸
２                スリーブ
３                回転密封環
４                ハウジング
５                シールカバー
６                静止密封環
６                静止密封環
７                付勢手段
１０              動圧発生溝
１１              始点
１２              終点
１３              連通溝
１４              始点
１５              終点
１６              貯留溝
２０              特別動圧発生溝
２１              終点
２３              負圧発生溝
２５              負圧発生溝
１００            動圧発生溝
１１０            動圧発生溝
１２０            動圧発生溝
１１１            始点
１３０            連通溝
１６０            貯留溝
Ｓ                摺動面
【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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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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