JP2005180652A - 摺動部品 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、摺動部品の摺動面の摩擦係数を低減すると共に、シール能力を向上させることにある。
【解決手段】 摺動部品は、摺動面(２)に設けられて環状を成す第１ダム部（６）と、第１ダム部（６）から回転方向の被密封流体側へ傾斜角度で傾斜した細溝の第２ディンプル部（３Ａ）と、第２ディンプル部（３Ａ）の複数個を環状に配列した吸込手段（３）と、第１ダム部（６）から吸込手段（３）側とは反対側の回転方向へ傾斜角度で傾斜した細溝の第１ディンプル部（４Ａ）と、第１ディンプル部（４Ａ）の複数個を環状に配置した吐出手段（４）と、吐出手段（４）の第１ダム部（６）と反対側の周面に形成されたシール面（７）とを有するものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、相対回転する摺動部品の技術分野に関する。特に、摺動面の摩擦係数を小さくすると共に、被密封流体の漏洩量を低減する摺動部品に関するものである。

最近、コンプレッサー、タービンのように回転軸が高速回転すると共に、高圧流体を使用する機械の種類が多くなり、この機械の摺動部に摺動部品を多用する状況にある。そして、摺動部品は、高圧流体をシールすると共に、高速回転に耐え得る摺動面が要求されている。この為に、軸受けとしては、摺動面の耐摩耗能力を向上させると共に、潤滑油を保持して摩擦係数を低減しなければならない。又、メカニカルシールの密封環としては、高圧状態の被密封流体をシールする為に、摺動面の摩擦係数を低減すると共に、シール能力を向上しなければならない。

本発明の関連技術1として図２５に示すメカニカルシール用の二重螺旋溝を有する面シール(摺動部品)が存在する（例えば、特許文献１参照）。この図２５に示す面シール１００はシール面１０１の正面図である。この面シール１００は一対に組み立てられてメカニカルシールを構成する。このメカニカルシールは、この面シール１０１を回転密封環の面シールと固定密封環の面シールに構成する。そして、この回転密封環の面シールと固定密封環の面シールが相対摺動して回転軸１４０とケーシング１５０との間の一方側に存在する被密封流体をシールする。

この面シール１００のシール面１０１には、内周面１０２側に環状溝１１５が設けられている。更に、シール面１０１には外周面１０３から環状溝１１５に連通する逆流ポンピング溝１１０が回転方向へ螺旋状に形成されている。この逆流ポンピング溝１１０の途中に連通する順流ポンピング溝１１１が外周面１０３から螺旋状に形成されている。そして、矢印のように形成された逆流ポンピング溝１１０と順流ポンピング溝１１１との交わりが交差点１１２になる。この逆流ポンピング溝１１０と順流ポンピング溝１１１はシール面１０１に沿って等配に形成されている。つまり、逆流ポンピング溝１１０はシール面１０１に沿って多数の螺旋溝を形成し、順流ポンピング溝１１１が外周面１０３から逆流ポンピング溝１１０に連通してシール面１０１に被密封流体が循環できるように構成されている。この面シール１００は回転軸１４０に嵌着したスリーブ１３０に固着されて回転軸１４０と共に回動する。

このように構成された面シール１００は、シール面１０１に螺旋溝状の逆流ポンピング溝１１０が形成されているから、面シール１００が回転すると対向するシール面との間に動圧が生起して対向シール面と非接触状態になるので、シール能力が低下する。又、シール面１０１には逆流ポンピング溝１１０と順流ポンピング溝１１１内を矢印Ａ，Ｂで示すように被密封流体がシール面１０１の全面に流れるから、この被密封流体がダム１０４を通って被密封流体と反対側へ漏れることになる。そして、ダム１０４から内周側に漏れた被密封流体は逆流しない構成に成されているので、シール能力を低下させる。

更に、本発明の関連技術２として図２６に示す密封環２００が存在する（例えば、特許文献２参照）。この密封環２００は、メカニカルシールに固定用密封環又は回転用密封環として設けられている。この密封環２００の密封面２０７には特許文献１とは異なるスパイラル溝が設けられている。このスパイラル溝のうち外周側の半径Ｒ３から半径Ｒ４の範囲の溝は周方向へ長く形成された螺旋状の高圧側スパイラル溝２０１である。又，内周側の半径Ｒ１から半径Ｒ２の範囲の溝は、螺旋状に構成された周方向に長手の低圧側スパイラル溝２０２である。そして、高圧側スパイラル溝２０１と低圧側スパイラル溝２０２との間には平面部２０６が設けられている。

この高圧側スパイラル溝２０１は、被密封流体を吸い込ませて密封面２０７を非接触状態にするために、溝幅を大きくすると共に、溝の深さは微小な螺旋状に形成されている。このために、密封環が回転すると、高圧側スパイラル溝２０１を介して導入された被密封流体の動圧発生により密封面２０７は非接触状態になる。しかし、非接触状態に移行するときに被密封流体は密封面２０７から大気側へ漏洩することが認められている。その結果、密封面２０７のシール能力が低下する。これは、密封面２０７の内周側に低圧側スパイラル溝２０２を設けても、高圧側スパイラル溝２０１により被密封流体を導入して密封面２０７を非接触形にする構成では、被密封流体の漏洩を防止することは困難である。特に、低圧側スパイラル溝２０２を半径Ｒ１から半径Ｒ２の範囲内で螺旋形に構成する形状では、被密封流体をポンピングする能力が小さい。特に、スパイラル形の低圧側スパイラル溝２０２は、径方向にスパイラル溝が重なる上に、密封面２０７の径と略同じ径の螺旋溝では（回転方向の接線に対して傾斜角度が小さい）被密封流体をポンピングする作用が小さくなる。更に、溝の深さが１×１０^−６ｍ以下の微小な深さであると、現在の加工方法では、正確な加工が困難になり、シール能力にも影響する。

以上のように、特許文献２の非接触端面シールにおいて、従来の高圧側スパイラル溝２０１を設けた密封面の内周側に、単に低圧側スパイラル溝２０２を付加した構成では、シール能力を向上させることは困難であることが判明する。つまり、密封面２０７が非接触シールであるために、密封面２０７の摩擦係数を低下させることはできるが、密封面２０７のシール能力を改善する余地は残されている。
特開平６−６６３７４号公報(図１) 特開平４−７８３７９号公報(図１)

本発明は上述のような問題点に鑑み成されたものである。その発明が解決しようとする課題は、摺動面に浸入した被密封流体を介して、摺動面の摩擦係数を低減すると共に、被密封流体の密封能力を向上させることにある。同時に、摺動面の発熱を防止することにある。更に、摺動面の摩耗を防止して耐久能力を向上させることにある。

本発明は、上述のような技術的課題を解決するために成されたものである。その課題を解決するための手段は、以下のように構成されている。

請求項１に係わる本発明の摺動部品は、一対の摺動部品と互いに相対摺動する摺動部品の摺動面の一方側に存在する被密封流体を摺動面に介在させる摺動部品であって、摺動面に有して環状を成す第１ダム部と、第１ダム部から回転方向の被密封流体側へ略直線状に傾斜した細溝の第２ディンプル部と、第２ディンプル部の複数個を環状に配列した吸込手段と、第１ダム部から吸込手段側とは反対側の回転方向へ傾斜した細溝の第１ディンプル部と、第１ディンプル部の複数個を環状に配列した吐出手段と、吐出手段の第１ダム部と反対側の周面に形成されたシール面とを有するものである。

請求項２に係わる本発明の摺動部品は、第１ディンプル部の第１ダム部に対する傾斜角度が第２ディンプル部の第１ダム部に対する傾斜角度と同一又は小さく形成されているものである。

この請求項３に係わる本発明の摺動部品は、第１ディンプル部と第２ディンプル部は内周側の溝幅から外周側の溝幅に向かって徐々に広くなる溝幅に形成されているものである。

請求項４に係わる本発明の摺動部品は、第１ディンプル部と第２ディンプル部の各傾斜角度が１５°から５５°の範囲に形成されているものである。

請求項５に係わる本発明の摺動部品は、摺動面に第１ディンプル部又は／及び第２ディンプル部を横断する円環状のダム部を有するものである。
請求項６に係わる本発明の摺動部品は、第２ディンプル部の被密封流体側端部が一対の他方の摺動部品の摺動面より被密封流体側に突き出て被密封流体を導入する形状に形成されているものである。

この請求項１に係わる本発明の摺動部品では、摺動面に形成された吸込手段により被密封流体を摺動面に導入すると共に、吐出手段により吸込手段側へポンピングして摺動面に被密封流体を効果的に介在させ、シール能力を発揮させる。同時に、摺動面の摩擦係数を低減する。同時に、第１ダム部により摺動面に被密封流体が必要以上に浸入するのを調節して相対する摺動面間が非接触状態になるのを防止してシール能力を向上させる。更に、第１ディンプル部により逆流ポンピングして被密封流体がシール面に流入するのを防止すると共に、シール面により被密封流体が摺動面から外部へ漏洩するのを防止する。

この請求項２に係わる本発明の摺動部品では、第１ディンプル部の傾斜角度が第２ディンプル部の傾斜角度と同一又は小さな角度に形成されているから、摺動面間に浸入した被密封流体は、第１ディンプル部の逆流ポンピング作用により第２ディンプル部側へ押し返される。そして、この被密封流体は第１ダム部により第１ディンプル部側に浸入するのを堰き止めて、摺動面に被密封流体を効果的に介在させることができる。この為に、シール能力の向上と共に、摩擦係数を低減することが可能になる。

この請求項３に係わる本発明の摺動部品では、摺動面に第１ディンプル部と第２ディンプル部との外周側の溝幅が広く形成されているから、摺動面に被密封流体を導入する作用と、被密封流体を逆流させるポンピング作用が発揮できる。そして、第１ディンプル部と第２ディンプル部とその間に形成された第１ダム部により摺動面に介在する被密封流体の量を最適に調節することが可能になる。又、摺動面を摺動部品の端面に形成するときに、各ディンプル部間の面幅を一定にする溝幅は外周側を広く形成しなければならない。この製作は、摺動面の円中心からの角度により形成するので、加工がより正確にできる。
請求項４に係わる本発明の摺動部品は、摺動面に第１ディンプルと第２ディンプルがＶ形状又は周方向へずれたＶ形状に形成されている。そして、その傾斜角度が１５°から５５°に形成されているから、摺動面の回転と共に、摺動面に被密封流体を導入する作用と、被密封流体を逆流させるポンピング作用とにより摺動面の潤滑効果と共に、シール能力を向上させることが可能になる。そして、被密封流体をシールする能力を向上させることが可能になる。

請求項５に係わる本発明の摺動部品では、摺動面に第１ディンプル部又は／及び第２ディンプル部を横断するダム部が設けられているので、このダム部により摺動面に被密封流体の導入量を調節すると共に、貯蔵することが可能になる。更に、ダム部は、摺動面に被密封流体を分散することが可能になる。この為に、このダム部によりシール能力の向上と共に、摩擦係数を低減することが可能になる。

請求項６に係わる本発明の摺動部品では、摺動部品の摺動面に対して摺動部品と一対になる他方の摺動面の径を小さくすると第２ディンプル部を摺動面の端部に突き抜けなくとも、第２ディンプル部の端部を被密封流体に接触させることが可能になる。そして、炭化珪素のような欠けやすい摺動面に形成された第２ディンプルが摺動中に損傷するのを効果的に防止することが可能になる。同時に、覆われていない第２ディンプル部の端部から被密封流体を摺動面に導入することが容易になる。この為に、第２ディンプルの端部から摺動面の回転と共に、被密封流体を摺動面に導入する力が大きくなる。

以下、本発明の好ましい実施の形態に係わる摺動部品を図面に基づいて詳述する。図１は、本発明に係わる第１実施の形態を示す摺動部品１の摺動面２である。又、図２は、図１に示す摺動部品１の摺動面２の１部のディンプル部を拡大したものである。

図１及び図２において、環状体を成す摺動部品１の摺動面（端面）２の内外一方側（図１では外周側）に被密封流体が存在する。そして、この被密封流体を摺動部品１を用いて効果的にシールすることができる。例えば、この摺動部品１をメカニカルシール装置に一対の回転用密封環１と固定用密封環として取り付ける。この回転用密封環１の摺動面２と、これに対向する固定用密封環の摺動面とを密接させて摺動面２の内外一方側に存在する被密封流体をシールする。又、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１として利用することが可能である。

この摺動部品１は、炭化珪素材製の環状体に形成すると共に、環状体の一端面に摺動面２を設ける。そして、環状体は、図１及び図２に示すように、時計の回転方向Ｎへ回転する。この摺動部品１の摺動面２には、半径Ｒ３から半径Ｒ４の範囲の第１ダム部６から径方向の内周側へ向かって回転方向Ｎへ傾斜した細長溝の第１ディンプル部４Ａを周方向へ沿って多数個に配列する。この第１ディンプル部４Ａの群を環状に配列して吐出手段４を形成する。又、第１ダム部６から径方向の外周側に向かって回転方向Ｎへ傾斜した細長溝の第２ディンプル部３Ａを周方向に沿って多数個に配列する。この第２ディンプル部３Ａの群を環状に配列して吸込手段３に形成する。

この吐出手段４の径方向幅の範囲は半径Ｒ２から半径Ｒ３である。この吐出手段４により被密封流体を外周方向へ吐出させる。又、半径Ｒ１から半径Ｒ２の範囲は、第１シール面７である。この第１シール面７により被密封流体が内周へ漏洩するのをシールする。更に、半径Ｒ４から半径Ｒ５の範囲は、吸込手段３である。この吸入手段３により機内の被密封流体を摺動面２へ導入する。又、半径Ｒ５と半径Ｒ６の範囲は、摺動面（平面）２と同じ面の第０ダム部８である。この第０ダム部８により第２ディンプル部３Ａの端部が損傷するのを防止すると共に、被密封流体が摺動面２へ過剰に導入されるのを規制する。

この第１ディンプル部４Ａの傾斜角度αは、第１ダム部６の回転方向の接線に対して２９°である。しかし、この傾斜角度αの範囲は８°から８０°にすると良い。更に好ましくは、傾斜角度αを１５°から５５°の範囲にすることがより好ましい。又、第２ディンプル部３Ａの傾斜角度βは、第１ダム部６の回転方向Ｎの接線に対して３０°である。しかし、この傾斜角度βの範囲は８°から８０°に形成すると良い。更に好ましくは、傾斜角度βを１５°から５５°の範囲にすることがより好ましい。但し、第１ディンプル部４Ａの第１ダム部６の接線に対する傾斜角度αは、第２ディンプル部４Ａの第１ダム部の傾斜角度βと同一角度でも良いが、傾斜角度βより小さな角度にすると更に良い。

この第１ディンプル部４Ａの溝幅は、図２に示すように、円周で測定してＡ寸法に形成する。又、第１ディンプル部４Ａと第１ディンプル部４Ａの間隔の円周で測定した面幅はＢ寸法に形成する。図２に於いてはＡ＝Ｂであるが、全ての溝幅は、Ａ寸法から第１ディンプル部４Ａの長さ寸法と半径Ｒ３の寸法から溝幅を外径方向へ徐々に拡大するように台形状に形成することができる。この溝幅の形状は、略同一幅で傾斜方向へ長手に形成する。又、傾斜方向の外周側が徐々に広くすることができる。図２では、溝幅を２５０×１０^−６ｍとしたが、溝幅の最小・最大の範囲は２５×１０^−６ｍから１０００×１０^−６ｍにすると良い。又、溝の深さは、８×１０^−６ｍとしたが、溝の深さの最小・最大の範囲は１×１０^−６ｍから２５×１０^−６ｍにすると良い。更に好ましくは、３×１０^-６ｍから２２×１０^−６ｍにすると良い。この溝の各辺の寸法は、摺動面２の外径Ｒ６が４０ｍｍ位を基準にしたが、摺動面２の外径の大きさにより、これらの寸法もそれに応じて異なる。叉、これらの溝の深さ寸法の下限は、現在の加工法では精密に加工できないので、加工できる範囲に下限寸法を限定した。

この第１ディンプル部４Ａ及び第２ディンプル部３Ａの形状は、間隙Ｂを略同一幅にすると、第１ディンプル部４Ａ及び第２ディンプル部３Ａの外周側の細長溝幅が外径方向へ徐々に広く形成される。この場合は、第１ディンプル部４Ａによる吐出作用と第２ディンプル部３Ａによる吸込作用が良くなる。この第１ディンプル部４Ａ及び第２ディンプル部３Ａの傾斜方向の形状は直線状に形成する。又、直線に近い（大径の）円弧状に形成しても良い。この形状は、第１ディンプル部４Ａ及び第２ディンプル部３Ａにより被密封流体に動圧力が生じて両摺動面２の間が大きな間隙の非接触状態にならないようにすることができる。従来の螺旋状溝では、摺動面が非接触状態になるので、初動及び終動の低速になる時に摺動面から被密封流体が漏洩し、摺動面２のシール能力が低下するからである。

図３と図４は、本発明の第２実施の形態に係わる摺動部品１の摺動面２を示すものである。この摺動部品１は炭化珪素材製である。又、図４は、図３の第１ディンプル部４Ａと第２ディンプル部３Ａを拡大して示す。図３及び図４に示すように摺動面２に直線状の細長溝をした第１ディンプル部４Ａと第２ディンプル部３Ａを形成する。この第１ディンプル部４Ａの傾斜角度αは２５°に形成する。又、第２ディンプル部３Ａの傾斜角度βは３０°である。この第１ディンプル部４Ａと第２ディンプル部３Ａの傾斜方向の外径側が大径になるにつれて徐々に溝幅を大きくする。この溝幅の外径寸法は２５０×１０^−６ｍとしたが、その溝幅の最小・最大の範囲は２５×１０^−６ｍから１０００×１０^−６ｍにすると良い。又、溝の深さは、５×１０^−６ｍにしたが、その溝の深さの最小・最大の範囲は１×１０^−６ｍから２５×１０^−６ｍにするとよい。更に好ましくは、３×１０^−６ｍから２２×１０^−６ｍにするとよい。

又、吐出手段４は両摺動面２、２間に介在する被密封流体を内径側に漏洩しないように吐き出す作用をする。この吐出手段４の径方向幅Ｗ１は、半径Ｒ２から半径Ｒ３の範囲である。又、吸込手段３は機内に存在する被密封流体を摺動面２、２間に導入する。この吸込手段３の径方向幅Ｗ２は、半径Ｒ４から半径Ｒ５の範囲である。この吐出手段４と吸込手段３間には第１ダム部６を形成する。又、吐出手段４の内周側の半径Ｒ１から半径Ｒ２の範囲は、摺動面間に介在する被密封流体をシールするシール面７である。更に、吸込手段３の外周側の半径Ｒ５から半径Ｒ６の範囲は第０ダム部８である。この第０ダム部８は、機内の被密封流体が摺動面２に過剰に流入し、又、摺動面２に介在する被密封流体が流出するのを制御する。そして、第１ディンプル部４Ａと第２ディンプル部３Ａの長さは第１ディンプル部４Ａの傾斜角度αが小さくなる分だけ長くなる。この為、吐出手段４のポンピング作用が吸込手段３の吸い込み力よりも大きくなるので、摺動面２のシール能力が向上する。その他の構成は、図１及び図２と同一符号で示すように略同一形状である。この第０ダム部８は、摺動部品１の機能設計に応じて設けたり省略したりすることも可能である。

図５は、本発明の第３実施の形態に係わる摺動部品１の摺動面２を光学顕微鏡写真にして図面化した平面図である。この図５の摺動部品１は、炭化珪素材製である。全体の構成は、図１に示す摺動部品１の構成と同様ある。図１と相違する点は第１ディンプル部４Ａと第２ディンプル部３Ａの組み合わせ構造にある。第１ディンプル部４Ａの回転方向の接線に対する内周側への傾斜角度αは３０°である。又、第２ディンプル部３Ａの回転方向の接線に対する外周側への傾斜角度βは３０°である。つまり、第１ディンプル部４Ａの傾斜角度αが第２ディンプル部３Ａの傾斜角度βと略同じにしたが、傾斜角度αを傾斜角度βより小さくしても良い。

この各第１ディンプル部４Ａと各第２ディンプル部３Ａは、摺動面２に回転方向Ｎに対して互いに反する内外径方向へ略直線状に傾斜している。そして、この各第１ディンプル部４Ａと各第２ディンプル部３Ａは、摺動面２の周面に沿って多数個に配列されて吐出手段４と吸込手段３とを形成する。この吐出手段４は両摺動面２、２間に介在する被密封流体を内径側に漏洩しないように吐き出す作用をする。この吐出手段４の径方向幅Ｗ１は、半径Ｒ２から半径Ｒ３の範囲である。又、吸込手段３は機内に存在する被密封流体を摺動面２、２間に導入する。この吸込手段３の径方向幅Ｗ２は、半径Ｒ４から半径Ｒ５の範囲である。この吐出手段４と吸込手段３間には第１ダム部６を形成する。又、吐出手段４の内周側の半径Ｒ１から半径Ｒ２の範囲は、シール面７である。更に、吸込手段３の外周側の半径Ｒ５から半径Ｒ６の範囲は第０ダム部８である。

又、この第１ディンプル部４Ａに対する第２ディンプル部３Ａの長さは、第１ディンプル部４Ａが第２ディンプル部４Ａの長さよりも長く形成する。そして、図５に示すように、この第１ディンプル部４Ａと第２ディンプル部３Ａの各溝幅は２５０×１０^−６ｍである。この溝幅の最小・最大の寸法範囲は２５×１０^−６ｍから１０００×１０^−６ｍである。又、溝の深さは、６×１０^−６ｍである。この溝の深さの最小・最大の範囲は、１×１０^−６ｍから２５×１０^−６ｍにするとよい。更に好ましくは、３×１０^−６ｍから２２×１０^−６ｍの深さにするとよい。又、第１ディンプル部４Ａと第２ディンプル部３Ａの間の面幅は、２５０×１０^−６ｍである。尚、第１ディンプル部４Ａと第２ディンプル部３Ａの間の面幅の範囲は５０×１０^−６ｍから１０００×１０^−６ｍにすると良い。又、この溝幅及び面幅の寸法は、摺動部品１の直径が４０ｍｍ前後の場合であり、摺動部品１の直径の大小により決定されるので、上記の寸法に限定されるわけではない。

図６から図１７までは、図１から図５の摺動面２を基本とし、この摺動面２に更なる技術を付加した摺動部品１の摺動面２に対し、一対となる摺動部品１の摺動面２、２を接合して試験した実施例である。尚、この図６から図１７までの摺動面２の第１ディンプル部４Ａと第２ディンプル部３Ａは、基本的には図１から図５に示す技術であるが、図面上拡張して示す。又、図６から図１７は、摺動面２の外周側に被密封流体が存在する場合について説明したが、摺動面２の内周側に被密封流体が存在する場合にも、この技術が採用可能である。但し、第１ディンプル４Ａと第２ディンプル３Ａが境界線を境にして対称でない場合は、第１ディンプル４Ａと第２ディンプル３Ａを逆にしなければならない。

図６は、第１−Ａ実施例を示す本発明の摺動面２の正面図である。摺動面２の半径Ｒ１から半径Ｒ２の範囲にはシール面７を形成する。このシール面７により被密封流体が内周側へ漏洩するのをシールする。又、摺動面２の半径Ｒ２から半径Ｒ３の範囲Ｗ１には吐出手段４を形成する。この吐出手段４には、第１ディンプル部４Ａが直線に近い大径の円弧状に形成する。そして、回転方向の内周側へ傾斜している。この第１ディンプル部４Ａの溝幅の外周側が徐々に拡大した形状であるが、溝幅が内外周とも略同一形状にすることもできる。又、摺動面２の半径Ｒ４から半径Ｒ５の範囲には吸込手段３を形成する。この吸込手段４には、第２ディンプル部４Ａが直線に近い大径の円弧状に形成されている（螺旋状溝ではない）。そして、回転方向の外周側へ傾斜している。この第２ディンプル部３Ａの溝幅の外周側が徐々に拡大した形状であるが、溝幅が内外周とも略同一形状にすることもできる。

更に、吐出手段４と吸込手段３との間には第１ダム部６を形成する。又、摺動面２の半径Ｒ５から半径Ｒ６の範囲は第０ダム部８である。この第１ダム部６、第０ダム部８の摺動面２は、研磨した平面に形成されている。そして、第１ディンプル部４Ａと第２ディンプル部３Ａが摺動面２に特殊な機能を生起する溝として形成したものである。この摺動部品１と一対を成す図示省略の摺動部品の摺動面の外径はＲ０である。この為に、吸込手段３は摺動部品１と対向する摺動部品が接合する第２ディンプル部３ＡのＷ２の範囲となる。摺動面２の半径Ｒ０と半径Ｒ５の範囲に形成される第２ディンプル部３Ａの一部は被密封流体を摺動面２に導入する通路となる。

図７は、第１−Ｂ実施例を示す本発明の摺動面２の正面図である。図７の摺動部品１の摺動面２は、図６の摺動面２と略同一である。図７の摺動面２が図６の摺動面２と相違する点は、摺動面２の第１ディンプル部４Ａと第２ディンプル部３Ａの周方向の位置を互いにずらしたものである。このように、摺動面２の第１ディンプル部４Ａと第２ディンプル部３Ａの位置を周方向へ互いにずらすことにより、摺動面２に被密封流体を効率よく介在させて摩擦係数を更に向上することが可能になる。尚、この摺動部品１と一対を成して接合する図示省略の摺動部品の摺動面の外径は、第２ディンプル部３Ａの外径Ｒ５より小さいＲ０である。

図８は、第２−Ａ実施例を示す本発明の摺動面２の正面図である。図８の摺動面２は図６と略同様に形成されている。図８の摺動面２が図６の摺動面２と相違する点は、第０ダム８の径方向幅が図６の第０ダムのそれよりも小さくされている。この摺動部品１と一対を成す図示省略の摺動部品の摺動面の外径はＲ６と同じである。つまり、一対を成す摺動部品の摺動面は同一径である。この為に、摺動部品１の第０ダム８と一対を成す摺動部品の摺動面の第０ダムとは密接する。しかし、その接合する第０ダムの幅は小さいから被密封流体は容易に導入できる。この摺動部品１は被密封流体の粘性が小さい用途に適している。同時に、摺動面２の面積が大きくなるからシール能力が向上する。

図９は、第２−Ｂ実施例を示す本発明の摺動面２の正面図である。図９の摺動部品１は、図８の摺動面２と略同じである。図９の摺動面２が図８の摺動面２と相違する点は、第１ディンプル部４Ａと第２ディンプル部３Ａの周方向の位置を互いにずらしたものである。この摺動部品１は被密封流体の粘性が小さいものに適している。同時に、摺動面２の面積が大きくなるからシール能力が向上する。尚、この摺動部品１と一対を成す図示省略の摺動部品の摺動面の外径はＲ６と同じである。

図１０は、第３−Ａ実施例を示す本発明の摺動面２の正面図である。図１０の摺動面２は図８の摺動面２と略同一である。図１０の摺動面２が図８の摺動面２と相違する点は、第２ディンプル部３Ａの径方向の中間に第２ディンプル部３Ａを横断する第２ダム部６Ａを設けたものである。この第２ダム部６Ａの径方向幅Ｌ２の寸法は、第１ダム部６の幅Ｌ１寸法より狭く形成すると良い。この第２ダム部６Ａにより摺動面２の潤滑作用を発揮させると共に、シール能力を向上させるものである。尚、この摺動部品１と一対を成す図示省略の摺動部品の摺動面の外径はＲ６と同じである。

図１１は、第３−Ｂ実施例を示す本発明の摺動面２の正面図である。図１１の摺動面２は、図１０の摺動面２と略同一である。図１１の摺動面２が図１０の摺動面２と相違する点は、第１ディンプル部４Ａと第２ディンプル部３Ａの周方向の配置をずらしたものである。このように構成することにより、摺動面２に被密封流体を効率よく介在させて摩擦係数をより向上することが可能になる。尚、この摺動部品１と一対を成す図示省略の摺動部品の摺動面の外径はＲ６と同じである。
図１２は、第４−Ａ実施例を示す本発明の摺動面２の正面図である。図１２の摺動面２は、図１０の摺動面２と略同一である。図１１の摺動面２が図１０の摺動面２と相違する点は、この摺動部品１と一対を成す図示省略の摺動部品の摺動面の外径Ｒ０が第２ディンプル部３Ａの外径Ｒ５より小さく形成されて接合するものである。そして、第２ディンプル部３Ａの外径Ｒ５側より被密封流体を導入するものである。このように構成することにより、被密封流体を摺動面２へ導入すると共に、摺動面２に被密封流体を分散して潤滑作用を向上させる。

図１３は、第４−Ｂ実施例を示す本発明の摺動面２の正面図である。図１３の摺動面２は、図１２の摺動面２と略同一である。図１３の摺動面２が図１２の摺動面２と相違する点は、第１ディンプル部４Ａと第２ディンプル部３Ａの周方向の配置をずらしたものである。このように構成することにより、摺動面２に被密封流体を効率よく介在させて摩擦係数をより向上することが可能になる。尚、この摺動部品１と一対を成す図示省略の摺動部品の摺動面の外径Ｒ０が第２ディンプル部３Ａの外径Ｒ５より小さく形成されて接合する。
図１４は、第５−Ａ実施例を示す本発明の摺動部品１の摺動面２の正面図である。図１４の摺動面２は、図１２の摺動面２と略同一である。この図１４の摺動面２が図１２の摺動面２と相違する点は、第１ディンプル部４Ａの径方向中間に第１ディンプル部３Ａを横断する第３ダム部６Ｂを設けたものである。このように構成することにより、摺動面２に被密封流体を効率よく介在させて摩擦係数をより向上することが可能になる。更に、摺動面２に於ける被密封流体の内周側への漏洩をシールする。尚、この摺動部品１と一対を成す図示省略の摺動部品の摺動面の外径Ｒ０が第２ディンプル部３Ａの外径Ｒ５より小さく形成されて接合する。
図１５は、第５−Ｂ実施例を示す本発明の摺動面２の正面図である。図１５の摺動面２は、図１３の摺動面２と略同一である。この図１５の摺動面２が図１３の摺動面２と相違する点は、第１ディンプル部４Ａの径方向中間に第１ディンプル部３Ａを横断する第３ダム部６Ｂを設けたものである。このように構成することにより、摺動面２に被密封流体を効率よく介在させて摩擦係数をより向上することが可能になる。更に、摺動面２に於ける被密封流体の内周側への漏洩をシールする。尚、この摺動部品１と一対を成す図示省略の摺動部品の摺動面の外径Ｒ０が第２ディンプル部３Ａの外径Ｒ５より小さく形成されて接合する。

以上の図６から図１５に示す摺動部品１の摺動面２は、図示省略の研磨された平面状態の摺動面を有する摺動部品の摺動面と対向して接合し、外周側に介在する被密封流体をシールする実験を行った。
図１６は、第６−Ａ実施例を示す本発明の摺動面１２Ａの正面図である。図１６の摺動部品１１Ａは、摺動面１２Ａの内周側に多数の第１ディンプル部４Ａを摺動面２に沿って環状に配置し、吐出手段４に構成する。この第１ディンプル部４Ａは図６の第１ディンプル部４Ａから図１５の第１ディンプル部４Ａとは異なる向きに構成されているが、溝幅、溝の長さ、傾斜角度等の形状のみは図６から図１５に示す第１ディンプル部４Ａと類似する。又、摺動面１２Ａの吐出手段４の内周側にシール面７を設ける。更に、摺動面１２Ａの吐出手段４の外周には第０ダム部１８を設ける。この摺動部品１１Ａは図１７の摺動部品１と接合してシール能力を発揮させる。尚、吐出手段４の円周範囲は図１７のシール面１７と接面する。図１６の回転方向Ｎは、一対となる図１７の摺動部品１１Ｂの回転方向Ｎを示す。
図１７、第６−Ｂ実施例を示す本発明の摺動面１２Ｂの正面図である。図１７の摺動部品１１Ｂは、摺動面１２Ｂの外周側に多数の第２ディンプル部３Ａを環状に配置して吸込手段３に構成する。又、摺動面１２Ｂの吸込手段３の内周側にシール面１７を設ける。更に、摺動面１２Ｂの吸込手段３の外周側には第０ダム部８を設ける。この摺動部品１１Ｂは図１６の摺動部品１１Ａと一対を成してシールすることができる。尚、符号６は図１６の摺動面１２Ａと接合したときに第１ダムとなる面である。更に、第２ディンプル３Ａの円周範囲は図１６の第０ダム部１８の面に接面する。又、回転方向Ｎは、この摺動面１１Ｂの回転方向である。
以上の摺動部品１、１１Ａ、１１Ｂは、超硬合金、炭化珪素、セラミックなどの硬質材料から製作することができる。特に、この摺動部品１、１１Ａ、１１Ｂを炭化珪素等などにすると適材である。つまり、摺動部品１、１１Ａ、１１Ｂとしての強度が向上すると共に、摺動面の耐摩耗性が向上する。一方、従来技術のように全体を長い螺旋溝に形成したものは、摺動部品を炭化珪素などにすると、摺動時に螺旋溝から摺動面に損傷が惹起しやすくなる。この破損が摺動面に惹起すると、次々に摺動面の破損が拡大する。しかし、本発明の摺動部品１、１１Ａ、１１Ｂでは、各ディンプル部４Ａ、３Ａの長さが規制されるから、摺動面２１２Ａ、１２Ｂに惹起する破損を効果的に改善できると共に、第１ディンプル部４Ａと第２ディンプル部３Ａの形状効果によりシール能力を向上できる。

この硬質材料の摺動面２にディンプル部４Ａ、３Ａを形成する加工方法の１つは、サンドブラスト用感光性フィルムを摺動面に貼り付けて加工するサンドブラスト方法による。このサンドブラスト方法は、摺動面２にサンドブラスト用感光性フィルムを貼り付けて、ディンプル部形状を焼き付けたポジフィルムを密着させてサンドブラスト用感光性フィルムを露光する。その後、サンドブラスト用感光性フィルムを現像し、その面にサンドブラストを行うことによりポジフィルムのパターンと一致した各ディンプル部４Ａ、３Ａに加工する。

以上の第１ディンプル部４Ａ及び第２ディンプル部３Ａの長方形状の溝幅は、２５×１０^−６mから１０００×１０^−６mの範囲に形成されている。この幅の具体例として５０×１０^−６ｍ、１５０×１０^−６ｍ、２５０×１０^−６ｍにしたもので実施したが良好である。又、第１ディンプル部４Ａ及び第２ディンプル部３Ａの長手方向の長さは、溝幅の５倍以上にすると良い。例えば、具体的な各ディンプル部４Ａ、３Ａの長さとしては１０００×１０^−６ｍ、１６００×１０^−６ｍにしたものがある。そして、各ディンプル部４Ａ、３Ａの深さは、１×１０^−６mから２５×１０^−６mの寸法に形成した。更に好ましい溝の深さは、３×１０^−６mから２２×１０^−６mの寸法に形成すると良い。

図１８は、本発明の図６から図１５に示す摺動部品１をメカニカルシール３０に取り付けた第１実施の形態である。メカニカルシール３０は、本発明の摺動部品１を固定用密封環として取り付けたものである。この摺動部品１はＯリング２５を介してハウジング６０に固着された保持環２１に移動自在に取り付けられる。又、この摺動部品１に対し、摺動面１２が研磨されて平面にされた炭化珪素材製の回転用密封環１１Ｃを対向させる。この摺動部品１は、ばね２２により摺動面２を対向する摺動面１２Ｃに押圧して密接させながら被密封流体側Ｐと大気側Ａとの間をシールする。この摺動部品１の摺動面２には、第１ディンプル４Ａと第２ディンプル３Ａが設けられている。そして、摺動面２のシール能力を向上させると共に、摩擦係数が低減できる効果を奏する。

図１９は、本発明の図１６と図１７に示す摺動部品１１Ａ、１１Ｂをメカニカルシール２０に取り付けた第２実施例である。メカニカルシール２０は、本発明の図１７に示す摺動部品１１Ｂを回転密封環として取り付ける。この摺動部品１１ＢはＯリング２５により回転軸５０との間をシールすると共に、保持環２１に移動自在に嵌合している。この摺動部品１１Ｂの摺動面１２Ｂに対して図１６に示す炭化珪素材製の固定密封環としての摺動部品１１Ａの摺動面１２Ａを対向させ、Ｏリング２５を介してハウジング６０に取り付ける。この摺動部品１１Ｂは、ばね２２により摺動面１２Ｂを対向する摺動面１２Ａに押圧して密接させながらシールする。この摺動部品１１Ｂには、第２ディンプル部３Ａが設けられている。又、摺動部品１１Ａには、第１ディンプル部４Ａが設けられている。この為に、シール能力の向上と共に、摩擦係数が低減できる効果を奏する。

以上の摺動面２、１２Ａ、１２Ｂに於ける各ディンプル部４Ａ、３Ａの形状は、単に螺旋状の溝を配置したものではなく、摺動面２、１２Ａ、１２Ｂに設けられた第１ディンプル部４Ａよりなる吐出手段４と第２ディンプル部３Ａよりなる吸込手段３との組み合わせによりシール能力の向上と共に、摩擦係数を低減するものである。

本発明に係わる摺動部品１がメカニカルシール装置、軸受、更には摺動リング等にも利用することが可能であることは前述した通りであるが、メカニカルシール装置等に利用するときには、摺動部品１、１１Ａ、１１Ｂを静止用密封環又は回転用密封環の一方又は両方に利用することが可能である。つまり、一方の密封環とする場合には、他方の密封環に対向して密接する摺動面を平坦な摺動面にすることができる。 更に、軸受として利用する場合には、軸を受ける摺動部品１のラジアル又はスラスト等の摺動面に利用できる。特に、摺動面の軸方向内方に潤滑油がある場合には潤滑油を潤滑側へポンピングするように、各ディンプル部３Ａ、４Ａの傾斜角度α、βを設定する。

図２０は、本発明の摺動部品１をテストしたメカニカルシール型試験機の断面図である。図２０に於いて、摺動部品用の試験機４０には、中心部に回転可能な円筒状のハウジング３０が設けられている。このハウジング３０内の被密封流体室３０Ａに設けられた取付面には静止用密封環４１がＯリングを介して密封に嵌着されている。又、回転軸４５に固着された保持装置４３には、回転用密封環４２が軸方向へ移動自在にスプリングにより弾発に保持されている。そして、回転用密封環４２のシール面が静止用密封環４１の対向シール面に密接して被密封流体室３０Ａ内の被密封流体が外部へ漏洩しないようにシールしている。

又、モータ４６により回転する回転軸４５の軸心には流通路４５Ａが設けられている。この流通路４５Ａには通路管４４が貫通して配置されている。この通路管４４から導入される被密封流体、例えば油が被密封流体室３０Ａ内に流入すると共に、流通路４５Ａから流出するように構成されている。この流通路４５Ａと通路管４４の端部は図示省略の循環パイプに連通し、このパイプに接続したポンプ装置により設定温度と設定圧力に制御された被密封流体を循環するように構成されている。尚、モータ４６は、図示されていないインバータにより、回転数の制御が可能にされている。

静止用密封環４１を保持したハウジング３０は、ベアリング４８に回転可能に保持された軸４９に固着されている。そして、静止用密封環４１と回転用密封環４２との回転時の摺動抵抗により回動するように構成されている。

一方、静止用密封環４１の対向シール面の近傍で１mmの位置には直径２mmの穴が設けられており、図示省略の熱電温度計に結線した白金ロジウム−白金又はアルメル−クロメル等の導線４７の他端が穴に結線されている。そして、この熱電温度計により静止用密封環４１の摺動面の温度を測定する。

又、軸４９を支持する支持台にはロードセル３１が設けられており、カンチレバー３２を介して摺動トルクMを検出できるように成されている。尚、この摺動トルクMの値から摩擦係数Fを算出する。算出する式は、Ｆ=M／（Ｗ×Ｒｍ）である。

但し、Ｗ＝荷重
Ｒｍ＝摺動面平均半径 である。

本試験機４０は、内流・アンバランス型である。そして、被密封流体の圧力とスプリングの弾発力によりシール面を押圧する。又、被密封流体の圧力が０の時は、保持装置４３のスプリングのみにより摺動面が押圧される。このようにして測定した試験中の測定項目は、摺動部品１の摺動トルクＭ、摺動面の温度、被密封流体の温度、更に、摺動面から漏洩する被密封流体の量である。

Ａ．各実施例の本発明の摺動部品について。

１）本発明の回転用摺動部品１は上述した図６から図１７に示す。

尚、
（Ａ）実施例１−Ａと実施例１−Ｂを実施例１とする。

（Ｂ）実施例２−Ａと実施例２−Ｂを実施例２とする。

（Ｃ）実施例３−Ａと実施例３−Ｂを実施例３とする。

（Ｄ）実施例４−Ａと実施例４−Ｂを実施例４とする。

（Ｅ）実施例５−Ａと実施例５−Ｂを実施例５とする。

上記の摺動部品１について各々試験した。又、回転用摺動部品１に対向密接させた他方の固定用摺動部品は平坦な摺動面の炭化珪素材製である（接合する両摺動面は図１８参照）。尚、摺動面２の各ディンプル部４Ａ、３Ａの形状は、図２、図３、図５に示す形状が基本である。

２）この摺動部品１は、図２０に示す試験機４０により試験した。

３）摺動部品１の形状について、
Ａ． 回転用密封環は、炭化珪素製の摺動部品（内径２５mm×外径４４mm×長さ１２mm）
Ｂ． 静止用密封環は、炭化珪素製の摺動部品（内径２８mm×外径５０mm×長さ１４mm）
Ｃ．摺動面の大きさは、内径３３mm×外径３９mm
Ｄ．摺動面２は、図６から図１７について各々試験した。

Ｅ．ディンプル部４Ａ、Ａ３の幅は、２５０×１０^−６m、
長さは、１６００×１０^−６mから５０００×１０^−６ｍ、
深さは、８×１０^−６mである。

Ｆ．第１ディンプル部４の傾斜角度αは、１５°から５５°である。又、第２ディンプル部３Ａの傾斜角度βは１５°から５５°である。

４）摺動面の表面粗さは、Ｒｚ０．２×１０^−６m
５）平坦度は、１バンド（ヘリウムライト）以下
６）試験時間は、３０分
７）被密封流体の温度は、３０°Ｃ
８）被密封流体の圧力は、０．３MPa 、０．５MPa、１．０MPa
９）周速度は、１．０ｍ／ｓ
１０）スプリングの荷重は、２０N
１１）被密封流体は、出光興産製スーパーマルチオイル１０
Ｂ．比較例１の摺動部品について。

１）比較例１の摺動部品は、図１の摺動部品１と同一材質ある。但し、摺動面には、図１及び図２の摺動面において第１ダム部６を削除して両ディンプル部の接合部が連通したＶ形状の螺旋溝である。このＶ形状の回転方向の接線に対する傾斜角度αとβは共に３０°にした。他方、一対に対向する他方の摺動面は平面である。

２）比較例２の摺動部品は、図１の摺動部品１の摺動面を鏡面に研磨して全面が平面にした摺動面を対向し、一対にして互いに密接する。材質は同一材質ある。尚、比較例１では摩擦係数が測定不能であるために、やむなく比較例２を試験した。しかし、摺動面が平面のものは、摩擦係数の基本であるので、比較の対象にすることができる。

３）比較例３の摺動部品は、図１の摺動部品１と同一材質ある。但し、摺動面には、図２６の密封面２０７と同じく平面部２０６の両側に略対称のスパイラル溝を設けたものである。このスパイラル溝の回転方向の接線に対する傾斜角度は両方とも略３０°にした。他方、一対に対向する他方の摺動面は平面である。

４）試験条件は上述の実施例と同一である。

Ｃ．本発明の摺動部品と比較例の実験結果について。

以上の条件で本発明の各摺動部品１の実施例１、実施例２、実施例３、実施例４、実施例５、実施例６と比較例１、比較例２及び比較例３について試験した結果は下記の通りである。

１）被密封流体の圧力の上昇と摺動面からの被密封流体の漏洩量の関係。
被密封流体の圧力の上昇と被密封流体の漏洩量の関係は図２１に示す通りである。

（Ａ）図２１に於いて、被密封流体の圧力が０．３MPaの場合は、実施例１から実施例６の漏洩量の範囲は、１．２８２ｇ／ｈから１．６５１ｇ／ｈである。尚、最小の漏洩量が実施例４である。又、最大の漏洩量は実施例５である。

一方、比較例１の漏洩量は２．７５６ｇ／ｈである。叉、比較例３の漏洩量は２．３４２ｇ／ｈである。

この結果から、被密封流体の圧力が低圧に於いても実施例１から実施例６は、比較例１及び比較例３に対して全ての漏れ量が少ないことが認められる。

（Ｂ） 図２１に於いて、被密封流体の圧力が０．５MPaの場合は、実施例１から実施例６の漏洩量の範囲は、０．０２７ｇ／ｈから０．０３５ｇ／ｈである。尚、最小の漏洩量が実施例４である。又、最大の漏量は実施例５である。

一方、比較例１の漏洩量は１．５３３ｇ／ｈである。叉、比較例３の漏洩量は１．２２１ｇ／ｈである。

この結果から、被密封流体の圧力が中圧に於いても実施例１から実施例６は、比較例１及び比較例３に対して全ての漏れ量が微小あることが認められる。

（Ｃ） 図２１に於いて、被密封流体の圧力が１．０MPaの場合は、実施例１から実施例６の漏洩量の範囲は、０．００７ｇ／ｈから０．００９ｇ／ｈである。尚、最小の漏洩量が実施例４である。又、最大の漏量は実施例５である。

一方、比較例１の漏洩量は０．０６４ｇ／ｈである。叉、比較例３の漏洩量は０．０５８ｇ／ｈである。

この結果から、被密封流体の圧力が高圧に於いても実施例１から実施例６は、比較例１及び比較例３に対して全ての漏れ量が微小あることが認められる。

２）摺動面の周速と摺動面からの漏洩量との関係
摺動部品の回転速度の上昇につれて被密封流体の漏洩量が変化する関係は図２２に示す通りである。

（Ａ） 図２２に於いて、摺動部品の周速が０．３ｍ／ｓの場合は、実施例１から実施例６の漏洩量の範囲は、０．００６ｇ／ｈから０．００８ｇ／ｈである。尚、最小の漏洩量が実施例４である。又、最大の漏量は実施例５である。

一方、比較例１の漏洩量は０．０２２ｇ／ｈである。叉、比較例３の漏洩量は０．０１８ｇ／ｈである。

この結果から、被密封流体の周速が低速に於いても実施例１から実施例６は比較例１及び比較例３に対して全ての漏れ量が微小あることが認められる。

（Ｂ） 図２２に於いて、摺動部品の周速が０．５ｍ／ｓの場合は、実施例１から実施例６の漏洩量の範囲は、０．００９ｇ／ｈから０．０１２ｇ／ｈである。尚、最小の漏洩量が実施例４である。又、最大の漏量は実施例５である。

一方、比較例１の漏洩量は０．１５０ｇ／ｈである。叉、比較例３の漏洩量は０．１１０ｇ／ｈである。

この結果から、被密封流体の周速が中速に於いても実施例１から実施例６は比較例１及び比較例３に対して全ての漏れ量が微小あることが認められる。

（Ｃ） 図２２に於いて、摺動部品の周速が１．０ｍ／ｓの場合は、実施例１から実施例６の漏洩量の範囲は、１．２９８ｇ／ｈから１．６５１ｇ／ｈである。尚、最小の漏洩量が実施例４である。又、最大の漏量は実施例５である。

一方、比較例１の漏洩量は２．７５６ｇ／ｈである。叉、比較例３の漏洩量は２．２１３ｇ／ｈである。

この結果から、被密封流体の周速が高速に於いても実施例１から実施例６は比較例１及び比較例３に対して全ての漏れ量が微小あることが認められる。

３）被密封流体の圧力と摺動面の摩擦係数の関係
（Ａ）被密封流体の圧力の上昇と摺動面の摩擦係数の関係は図２３に示す通りである。図２３に於いて、被密封流体の圧力が０．３MPaの場合は、実施例１から実施例６の摩擦係数の範囲は、０．００７３から０．００９１である。尚、最小の摩擦係数が実施例５である。又、最大の摩擦係数は実施例４である。

一方、比較例２の摩擦係数は０．１７０３である。

この結果から、被密封流体の圧力が低圧に於いても実施例１から実施例６は比較例２に対して摩擦係数が小さいことが認められる。

（Ｂ）図２３に於いて、被密封流体の圧力が０．５MPaの場合は、実施例１から実施例６の摩擦係数の範囲は、０．０２５７から０．０３４１である。尚、最小の摩擦係数が実施例５である。又、最大の摩擦係数は実施例２である。

一方、比較例２の摩擦係数は０．１４０６である。

この結果から、被密封流体の圧力が中圧に於いても実施例１から実施例６は比較例２に対して摩擦係数が小さいことが認められる。

（Ｃ）図２３に於いて、被密封流体の圧力が１．０MPaの場合は、実施例１から実施例６の摩擦係数の範囲は、０．０６４５から０．０８１５である。尚、最小の摩擦係数が実施例５である。又、最大の摩擦係数は実施例４である。

一方、比較例２の摩擦係数は０．１２８６である。

この結果から、被密封流体の圧力が高圧に於いても実施例１から実施例６は比較例２に対して摩擦係数が小さいことが認められる。

４）摺動面の周速と摺動面の摩擦係数の関係
（Ａ）摺動面の周速の上昇と摺動面の摩擦係数の関係は図２４に示す通りである。図２４に於いて、摺動面の周速が０．３ｍ／ｓの場合は、実施例１から実施例６の摩擦係数の範囲は、０．０６０５から０．０７５２である。尚、最小の摩擦係数が実施例５である。又、最大の摩擦係数は実施例４である。

一方、比較例２の摩擦係数は０．１０６５である。

この結果から、被密封流体の周速が低速に於いても実施例１から実施例６は比較例２に対して摩擦係数が小さいことが認められる。

（Ｂ）摺動面の周速の上昇と摺動面の摩擦係数の関係は図２４に示す通りである。図２４に於いて、摺動面の周速が０．５ｍ／ｓの場合は、実施例１から実施例６の摩擦係数の範囲は、０．０３９１から０．０４４４である。尚、最小の摩擦係数が実施例５である。又、最大の摩擦係数は実施例４である。

一方、比較例２の摩擦係数は０．１０９３である。

この結果から、被密封流体の周速が中速に於いても実施例１から実施例６は比較例２に対して摩擦係数が小さいことが認められる。

（Ｃ）摺動面の周速の上昇と摺動面の摩擦係数の関係は図２４に示す通りである。図２４に於いて、摺動面の周速が１．０ｍ／ｓの場合は、実施例１から実施例６の摩擦係数の範囲は、０．００７７から０．００９５である。尚、最小の摩擦係数が実施例５である。又、最大の摩擦係数は実施例４である。

一方、比較例２の摩擦係数は０．１７０３である。

この結果から、被密封流体の周速が中速に於いても実施例１から実施例６は比較例２に対して摩擦係数が小さいことが認められる。

以上の摺動部品１の構成は、被密封流体が外周側に存在する場合について主に説明してきたが、摺動面２の内周側に被密封流体が存在する場合でも同様な効果を奏する。この場合の図面は省略するが、形状的には、図１と図５と同様な構成になる。又、図３に於いては、第１ディンプル部４Ａと第２ディンプル部３Ａが入れ替わる構成である。この場合は、摺動面２の内周側のシール面７が第０ダム部８となる。反対に、第０ダム部８がシール面７に変更される。

本発明に係わる摺動部品によれば、摺動面２の被密封流体側に形成された吸込手段３により、摺動面２に被密封流体を導入する。この導入した被密封流体を摺動面に形成された第１ディンプル部４Ａと第２ディンプル部３Ａに第１ダム部を介して被密封流体を蓄積する。同時に、吐出手段４は、シール面７から被密封流体が漏洩するのを効果的に防止する為に、被密封流体を被密封流体側へ押し出す作用を発揮する。特に、ダム部６，６Ａ，６Ｂがシール能力を向上させる。このために、被密封流体のシール能力に優れた効果を発揮する。又、一般の機器で使用される圧力範囲では、この摺動部品が優れた被密封流体のシール効果を発揮する。

上述したように、本発明の摺動部品は、メカニカルシール、軸受、その他摺動部に採用して有用である。特に、摺動面に潤滑液を介在して摩擦係数を低減すると共に、摺動面から潤滑液が漏洩するのを防止する密封環又は軸受けとして有用であり、その摩擦係数の低減と共に、シール能力の効果は優れている。

本発明に係わる第１実施の形態を示す摺動部品の摺動面の正面図である。 図１の摺動面の一部のディンプル部を拡大した正面図である。 本発明に係わる第２実施の形態を示す摺動部品の摺動面の正面図である。 図３の一部の摺動面を拡大した正面図である。 本発明に係わる第３実施の形態を示す摺動部品の摺動面の１部の正面図である。 本発明に係わる第１−Ａ実施例の摺動面と一対の他方の摺動面の密接状態を示す正面図である。 本発明に係わる第１−Ｂ実施例の摺動面と一対の他方の摺動面の密接状態を示す正面図である。 本発明に係わる第２−Ａ実施例の摺動面と一対の他方の摺動面の密接状態を示す正面図である。 本発明に係わる第２−Ｂ実施例の摺動面と一対の他方の摺動面の密接状態を示す正面図である。 本発明に係わる第３−Ａ実施例の摺動面と一対の他方の摺動面の密接状態を示す正面図である。 本発明に係わる第３−Ｂ実施例の摺動面と一対の他方の摺動面の密接状態を示す正面図である。 本発明に係わる第４−Ａ実施例の摺動面と一対の他方の摺動面の密接状態を示す正面図である。 本発明に係わる第４−Ｂ実施例の摺動面と一対の他方の摺動面の密接状態を示す正面図である。 本発明に係わる第５−Ａ実施例の摺動面と一対の他方の摺動面の密接状態を示す正面図である。 本発明に係わる第５−Ｂ実施例の摺動面と一対の他方の摺動面の密接状態を示す正面図である。 本発明に係わる第６−Ａ実施例の摺動面を示す正面図である。 本発明に係わる第６−Ｂ実施例の摺動面を示す正面図である。 本発明の摺動部品と一対の他方の摺動部品を取り付けたメカニカルシールの断面図である。 本発明の摺動部品と一対の他方の摺動部品を取り付けたメカニカルシールの半断面図である。 本発明に係わる摺動部品と比較例の摺動部品を試験した試験機の断面図である。 本発明に係わる各摺動部品１と比較例１及び比較例３の摺動部品とを試験した結果の摺動面間における圧力変化に対する被密封流体の漏洩量を示す棒グラフである。 本発明に係わる各摺動部品と比較例１及び比較例３の摺動部品とを試験した結果の摺動面における周速度と被密封流体の漏洩量を示す棒グラフである。 本発明に係わる各摺動部品１と比較例２の摺動部品とを試験した結果の摺動面間における圧力変化に対する被密封流体の漏洩量を示す棒グラフである。 本発明に係わる各摺動部品と比較例２の摺動部品とを試験した結果の摺動面における周速度と被密封流体の漏洩量を示す棒グラフである。 特許文献１に示す摺動部品の摺動面を示す正面図である。 特許文献２に示される摺動部品の摺動面を示す半正面図である。

符号の説明

１ 摺動部品
２ 摺動面
３ 吸込手段
３Ａ 第２ディンプル部
４ 吐出手段
４Ａ 第１ディンプル部
６ 第１ダム部
６Ａ 第２ダム部
６Ｂ 第３ダム部
７ シール面
８ 第０ダム部
Ｎ 回転方向

Claims (6)

1. 一対の摺動部品の互いに相対摺動する摺動面の一方側に存在する被密封流体を摺動面に介在させる摺動部品であって、摺動面に有して環状を成す第１ダム部と、前記第１ダム部から回転方向の被密封流体側へ傾斜角度で傾斜した細溝の第２ディンプル部と、前記第２ディンプル部の複数個を環状に配列した吸込手段と、前記第１ダム部から前記吸込手段側とは反対側の回転方向へ傾斜角度で傾斜した細溝の第１ディンプル部と、前記第１ディンプル部の複数個を環状に配列した吐出手段と、前記吐出手段の前記第１ダム部と反対側の周面に形成されたシール面とを有することを特徴とする摺動部品。
2. 前記第１ディンプル部の傾斜角度（α）が第２ディンプル部の傾斜角度（β）と同一又は小さく形成されていることを特徴とする請求項１に記載の摺動部品。
3. 前記第１ディンプル部と前記第２ディンプル部は内周側の溝幅から外周側の溝幅に向かって徐々に広くなる溝幅に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の摺動部品。
4. 前記第１ディンプル部の傾斜角度が１５°から５５°と前記第２ディンプル部の傾斜角度が１５°から５５°の範囲に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３に記載の摺動部品。
5. 前記摺動面に前記第１ディンプル部又は／及び前記第２ディンプル部を横断する円環状のダム部を有することを特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３又は請求項４に記載の摺動部品。
6. 前記第２ディンプル部の被密封流体側端部が一対の他方の摺動部品の摺動面の端部より被密封流体側に突き出て被密封流体を導入する形状に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３又は請求項４又は請求項５に記載の摺動部品。

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