JP2008261428A - 非接触形メカニカルシール - Google Patents

Abstract

【目的】密封環とシールガスやハウジング内流体との接触や密封環同士の接触により金属イオンやパーティクルを発生することがなく、厳格なコンタミネーション対策を講じておく必要のある回転機器の軸封手段として好適に使用することができる非接触形メカニカルシールを提供する。
【構成】回転機器ハウジング２１の軸貫通壁部２０に設けたハウジング側密封環４と当該軸貫通部２０を貫通する回転軸２２に設けた軸側密封環６とを、ハウジング側密封環４に形成したシールガス通路８からシールガス９０を両密封環４，６の対向端面４ａ，６ａ間に供給することにより非接触状態に保持させつつ、ハウジング内流体が存在する機内領域Ｈと機外領域Ｌとを遮蔽シールするように構成された非接触形メカニカルシール１であり、一方の密封環を樹脂材で構成すると共に他方の密封環を樹脂材又はセラミックスで構成してある。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体、半導体製造用材料（電子材料）又は医薬品等の製造プロセスで使用される攪拌機等の回転機器であって、金属イオン等のコンタミネーションを防止するためにハウジングの内面を含むハウジング内流体と接触する部分にメタルフリーライニング（ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン），フッ素樹脂等による樹脂ライニングやガラスライニング等）を施してある回転機器において軸封手段として装備される非接触形メカニカルシールに関するものである。

このような非接触形メカニカルシールとしては、ハウジングの軸貫通壁部に設けたハウジング側密封環と当該軸貫通部を貫通する回転軸に設けた軸側密封環とを、ハウジング側密封環に形成したシールガス通路からシールガスを両密封環の対向端面間に供給することにより、非接触状態に保持させつつ、ハウジング内流体をシールするように構成された静圧形ノンコンタクトガスシールが周知である（例えば、特許文献１を参照）。

ＷＯ９９／２７２８１公報

ところで、このような静圧形ノンコンタクトガスシールである非接触形メカニカルシールにあっては、一般に、一方の密封環をカーボンで構成すると他方の密封環をステンレス鋼等の金属材（相手密封環との対向端面（密封端面）には必要に応じてセラミックコーティングが施される）で構成しているのが普通である（例えば、特許文献１の第１３頁第４〜７行を参照）。

しかし、このように密封環の一方が金属材で構成されている非接触形メカニカルシールは、シールガス又はハウジング内流体との接触により金属イオンが発生することになり、半導体、半導体製造用材料（電子材料）又は医薬品等の製造プロセスで使用される攪拌機等のように厳格なコンタミネーション対策を講じる必要のあるメタルフリーの回転機器においては好適に使用することができない。

そこで、本発明者は、先に、密封環の一方をカーボン又はセラミックスで構成すると共に他方をセラミックスで構成した静圧形ノンコンタクトガスシールを開発したが、かかるメタルフリーシールにあっても、十分なコンタミネーション防止を図ることができないでいた。

すなわち、密封環の一方をカーボンで構成した場合には、金属イオンの発生はないものの、シールガスとの接触によりカーボン表面から微細なパーティクル（カーボン粉）が発生する場合があり、このような場合には、このパーティクルがシールガスと共に密封端面間からハウジング内流体に混入する虞れがあった。また、両密封環をセラミックスで構成した場合には、金属イオンの発生やシールガスとの接触によるパーティクルの発生はないものの、シールガスの停止等により密封環同士が接触するような場合、その衝撃によりセラミック粉が発生し、これがシールガスに同伴してハウジング内流体に混入することが虞れがあった。したがって、両密封環をメタルフリーのカーボンやセラミックスで構成した場合にも、コンタミネーションの防止を十分に図ることができないでいた。

本発明は、このような点に鑑みて、密封環とシールガスやハウジング内流体との接触や密封環同士の接触により金属イオンやパーティクルを発生することがなく、厳格なコンタミネーション対策を講じておく必要のあるメタルフリー回転機器の軸封手段として好適に使用することができる非接触形メカニカルシールを提供することを目的とするものである。

本発明は、ハウジングの内面を含むハウジング内流体と接触する部分にメタルフリーライニング（ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン），フッ素樹脂等による樹脂ライニングやガラスライニング等）を施してある回転機器（以下「メタルフリー回転機器」という）において、ハウジングの軸貫通壁部に設けたハウジング側密封環と当該軸貫通部を貫通する回転軸に設けた軸側密封環とを、ハウジング側密封環に形成したシールガス通路からシールガスを両密封環の対向端面間に供給することにより、非接触状態に保持させつつ、ハウジング内流体をシールするように構成された非接触形メカニカルシールを提案するものであり、上記の目的を達成すべく、特に当該非接触形メカニカルシールにおいて、両密封環を以下に述べる（１）、(２)、(３)又は（４）のように構成しておくことを提案するものである。

（１） 一方の密封環を樹脂材で構成すると共に他方の密封環を樹脂材又はセラミックスで構成しておく。

（２） 一方の密封環を樹脂材又はセラミックスで構成し、他方の密封環をカーボン又は金属材で構成すると共に当該密封環におけるハウジング内流体及び機内領域へと流出するシールガスと接触する部分に樹脂コーティングを施しておく。

（３） 両密封環をカーボン又は金属材で構成すると共に、各密封環におけるハウジング内流体及び機内領域へと流出するシールガスと接触する部分に樹脂コーティングを施しておく。

（４） 両密封環をセラミックスで構成し、各密封環又は一方の密封環の表面部分であって相手密封環と接触する可能性のある部分に樹脂コーティングを施しておく。

密封環を構成する樹脂材としては、ハウジング内流体の性状等のシール条件や相手密封環の材質に応じて、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）又はＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）系樹脂等が使用される。また、密封環を構成するセラミックスとしては、アルミナ又は炭化珪素等が使用される。また、樹脂コーティング材としては、コーティングすべき密封環の基体材料との密着性やハウジング内流体の性状等に応じて、ＰＥＥＫ又はＰＴＦＥ系樹脂等が使用される。

本発明の非接触形メカニカルシールによれば、シールガス又はハウジング内流体との接触により或いは密封環同士の接触によっては金属イオンやパーティクルが発生することがなく、金属イオン汚染等を生じない高度のコンタミネーション対策を講じておくことでき、メタルフリー回転機器の軸封を良好に行うことができる。

以下、本発明の構成を図１〜図１２を参照して具体的に説明する。

図１は本発明に係る非接触形メカニカルシールの一例を示す縦断正面図であり、図２は同縦断側面図であり、図３は図１のIII−III線に沿う要部の横断平面図であり、図４は図１のIV−IV線に沿う要部の横断底面図であり、図５〜図１１は夫々異なる密封環の構成態様を示すものであって図１の要部を拡大して示す詳細図であり、図１２は本発明に係る非接触形メカニカルシールを装備したメタルフリー回転機器の一例を示す縦断正面図である。

メタルフリー回転機器２は、例えば、図１２に示す如く、半導体製造用材料（電子材料）の製造工程等において使用される攪拌機であり、上部に軸貫通壁部２０を形成したハウジング２１と、軸貫通壁部２０を貫通して上下方向に延びる攪拌軸たる回転軸２２と、回転軸２２の下端部に設けられた攪拌翼２３と、回転軸２２を回転させる原動機（モータ等）２４とを具備するものであり、ハウジング内流体（例えば、攪拌機内において攪拌されるべき或いは攪拌により反応されるべき流体やその蒸発成分等であって、ハウジング２１内に存在するガス又は液分や固形分を含有するガスである）と接触する部分（ハウジング２１の内面、回転軸２２の外周面、攪拌翼２３の表面等）には、ＰＥＥＫライニング、フッ素樹脂ライニング又はガラスライニング等のメタルフリーライニングが施されている。

非接触形メカニカルシール１は、図１２に示す如く、軸貫通壁部２０と回転軸２２との間に装填されて、機内領域（ハウジング２１内の領域）Ｈと機外領域（ハウジング２１外の大気領域）Ｌとの間をシールするものであり、次のように構成されている。

すなわち、非接触形メカニカルシール１は、図１に示す如く、ハウジング２１の軸貫通壁部２０に取り付けられたシールフランジ３と、シールフランジ３を介して軸貫通壁部２０に固定されたハウジング側密封環４と、ハウジング側密封環４の機外側（上方側）に配して回転軸２２に固定されたスプリングリテーナ５と、ハウジング側密封環４とスプリングリテーナ５との間に配して、回転軸２２に嵌挿保持された軸側密封環６と、軸側密封環６とスプリングリテーナ５との間に介装されたスプリング部材７と、シールフランジ３及びハウジング側密封環４を貫通して両密封環４，６の対向端面たる密封端面４ａ，６ａ間に開口する一連のシールガス通路８と、機内領域Ｈの圧力（ハウジング２１内の圧力）より高圧のシールガス９０をシールガス通路８から密封端面４ａ，６ａ間に噴出させるシールガス噴出機構９とを具備する静圧形ノンコンタクトガスシールである。

シールフランジ３は、図１及び図２に示す如く、円環状をなすものであり、適当数のボルト３０により軸貫通壁部２０の上面に取付けられている。

ハウジング側密封環４は、図１及び図２に示す如く、回転軸２２に同心状に遊嵌された状態でシールフランジ３に第一及び第二Ｏリング３１，３２を介して内嵌保持された円環状体であり、先端面（上端面）を平滑な密封端面４ａに構成してある。第一Ｏリング３１は、ハウジング側密封環４の上端外周部とシールフランジ３との間に装填されていて、シールフランジ３とハウジング側密封環４との間を二次シールしている。第二Ｏリング３２は、シールフランジ３とハウジング側密封環４の下端外周部と軸貫通部２０とで囲繞された環状空間に装填されていて、これらの部材３，４，２０相互間（シールフランジ３とハウジング側密封環４との間、シールフランジ３と軸貫通部２０との間及びハウジング側密封環４と軸貫通部２０との間）を二次シールしている。

スプリングリテーナ５は、図１及び図２に示す如く、環状壁部５０とその内周部から下方に突出する円筒状のＯリング係止部５１と環状壁部５０の外周部から下方に突出する円筒状の保持部５２とを有する金属材製（ステンレス鋼等）の筒状体である。スプリングリテーナ５は、図２に示す如く、環状壁部５０及びＯリング係止部５１を回転軸２２に嵌合させると共に環状壁部５０に螺合させたセットスクリュー５３を回転軸２２へと締め付けることにより、回転軸２２に固定されている。

軸側密封環６は、図１及び図２に示す如く、その先端面（下端面）をハウジング側密封環４の密封端面４ａに直対向する平滑な密封端面６ａに構成した円環状体であり、ハウジング側密封環４とスプリングリテーナ５との間に配して、軸側密封環６の内周面と回転軸２２の外周面との間に第一Ｏリング６１を装填した二次シール状態で、回転軸２２に軸線方向移動可能に嵌挿保持されている。第一Ｏリング６１の下方への移動は軸側密封環６の下端内周部に形成された環状のＯリング係止面６２によって阻止されており、上方への移動はスプリングリテーナ５のＯリング係止部５１の端面によって阻止されている。このＯリング係止部５１の端面は軸線に直交しているが、Ｏリング係止面６２は、図１及び図２に示す如く、内周方向且つ下方向へと傾斜するテーパ面とされている。軸側密封環６の外周部は、スプリングリテーナ５の保持部５２に、上下一対の第二Ｏリング６８，６８を介して、軸側密封環６の軸線方向移動を許容する状態で嵌合保持されている。また、軸側密封環６の基端部（上端部）には、金属材製（ステンレス鋼等）のドライブカラー６３が衝合されている。ドライブカラー６３は、図１に示す如く、これに突設したピン６４を軸側密封環６に形成した凹部に係合させることにより、軸側密封環６との相対回転を阻止されている。

スプリング部材７は、図１に示す如く、スプリングリテーナ５と軸側密封環６との間に介挿された複数のコイルスプリング（一個のみ図示）で構成されていて、軸側密封環６をハウジング側密封環４へと押圧附勢するものであり、密封端面４ａ，６ａ間を閉じる方向に作用する閉力を発生させるものである。スプリング部材７は、基端部をスプリングリテーナ５の環状壁部５０に形成した凹部に保持すると共に、先端部をドライブカラー６３に当接させることにより、軸側密封環６を押圧附勢するものである。また、図２に示す如く、スプリングリテーナ５の環状壁部５０に貫通孔５０ａを形成すると共に、この貫通孔５０ａに上方から挿通させたドライブピン６６をドライブカラー６３に螺着することにより、軸側密封環６をスプリングリテーナ５に軸線方向移動を許容しつつ相対回転不能に保持させている。

シールガス通路８は、図５、図６、図７、図８、図９、図１０又は図１１に示す如く、シールフランジ３とハウジング側密封環４との嵌合部分に形成された空間であって、Ｏリング３１，３２によってシールされた環状の連絡空間８１と、シールフランジ３を径方向に貫通して連絡空間８１に至るフランジ側通路８２と、密封端面４ａに形成された複数の静圧発生溝８３…と、ハウジング側密封環４を貫通して連絡空間８１から静圧発生溝８３…に至る密封環側通路８４とからなる。静圧発生溝８３…は、図３に示す如く、密封端面４ａと同心の環状をなして並列する円弧状凹溝であり、また密封環側通路８４の下流側端部は分岐されていて、その分岐部分８４ａが各静圧発生溝８３に開口されている。

シールガス噴出機構９は、図１に示す如く、機内領域Ｈの圧力より高圧としたシールガス９０をシールガス通路８から密封端面４ａ，６ａ間に噴出させるものである。機内領域Ｈの圧力より高圧のシールガス９０を、フランジ側通路８２、連絡空間８１、密封環側通路８４を経て静圧発生溝８３…に供給させることにより、両密封端面４ａ，６ａ間にこれを非接触状態に保持する静圧を発生させるようになっている。シールガス９０としては、ハウジング内流体（シールガスを除く流体）に対して不活性なガスが使用され、この例では窒素ガスを使用している。なお、シールガス通路８の適所（密封環側通路８４等）には、必要に応じて、オリフィス，毛細管，多孔質部材等の絞り器が設けられ、密封端面４ａ，６ａ間の隙間が自動調整されるように構成される。すなわち、回転機器２の振動等により密封端面４ａ，６ａ間の隙間が大きくなったときは、静圧発生溝８３…から密封端面４ａ，６ａ間に流出するシールガス量と絞り器を通って静圧発生溝８３…に供給されるシールガス量とが不均衡となり、静圧発生溝８３…内の圧力が低下して、開力が閉力より小さくなるため、密封端面４ａ，６ａ間の隙間が小さくなるように変化して、その隙間が適正なものに調整される。逆に、密封端面４ａ，６ａ間の隙間が小さくなったときは、上記したと同様の作用により静圧発生溝８３…内の圧力が上昇して、開力が閉力より大きくなり、密封端面４ａ，６ａ間の隙間が大きくなるように変化して、その隙間が適正なものに調整される。

而して、非接触形メカニカルシール１の好ましい実施の形態にあっては、本発明に従って両密封環４，６は図５、図６、図７、図８、図９、図１０又は図１１に示す如く構成される。

図５に示す第１の実施の形態では、図１〜図４に示す非接触形メカニカルシール１において、両密封環４，６の一方を樹脂材（ＰＥＥＫ又はＰＴＦＥ系樹脂等）で構成すると共に、その他方を樹脂材（ＰＥＥＫ又はＰＴＦＥ系樹脂等）又はセラミックス（アルミナ又は炭化珪素等）で構成してある。すなわち、ハウジング側密封環４を樹脂材で構成すると共に軸側密封環６を樹脂材又はセラミックスで構成するか、ハウジング側密封環４を樹脂材又はセラミックスで構成すると共に軸側密封環６を樹脂材で構成するのである。

図６に示す第２の実施の形態又は図７に示す第３の実施の形態では、図１〜図４に示す非接触形メカニカルシール１において、両密封環４，６の一方を樹脂（ＰＥＥＫ又はＰＴＦＥ系樹脂等）又はセラミックス（アルミナ又は炭化珪素等）で構成し、他方を金属材又はカーボンで構成すると共に当該密封環に樹脂コーティング（ＰＥＥＫ又はＰＴＦＥ系樹脂等）を施してある。樹脂コーティングは、少なくとも、当該密封環における、ハウジング内流体及びシールガス９０との接触により金属イオン又はカーボンパーティクルを発生する虞れのある部分、つまりハウジング内流体と接触する（又は接触する可能性のある）部分（以下「ハウジング内流体接触部分」という）及び密封端面４ａ，６ａ間から機内領域Ｈに流出するシールガス９０と接触する（又は接触する可能性のある）部分（以下「シールガス接触部分」という）に施される。すなわち、第２の実施の形態にあっては、図６に示す如く、軸側密封環６を樹脂材又はセラミックスで構成し、ハウジング側密封環４を金属材又はカーボンで構成すると共に、当該密封環４における、少なくとも、シールガス接触部分である密封端面４ａ、連絡空間８１に面する外周面４ｂ（連絡空間８１を通過するシールガス９０に接触する部分又は接触可能性のある部分）、各静圧発生溝８３の表面４ｃ及び密封環側通路８４の表面４ｄとハウジング内流体接触部分である内周面４ｅ及び下端面４ｆとに樹脂コーティング層４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ，４Ｅ，４Ｆを被覆形成してある。また、第３の実施の形態にあっては、図７に示す如く、ハウジング側密封環４を樹脂材又はセラミックスで構成し、軸側密封環６を金属材又はカーボンで構成すると共に、当該密封環６における、少なくとも、シールガス接触部分である密封端面６ａとハウジング内流体接触部分である内周面６ｂとに樹脂コーティング層６Ａ，６Ｂを被覆形成してある。

図８に示す第４の実施の形態では、図１〜図４に示す非接触形メカニカルシール１において、両密封環４，６を金属材又はカーボンで構成すると共に、各密封環４，６に樹脂コーティング（ＰＥＥＫ又はＰＴＦＥ系樹脂等）を施してある。樹脂コーティングは、少なくとも、ハウジング内流体及びシールガス９０との接触により金属イオン又はカーボンパーティクルを発生する虞れのあるハウジング内流体接触部分及びシールガス接触部分に施される。すなわち、第４の実施の形態にあっては、図８に示す如く、ハウジング側密封環４を金属材又はカーボンで構成すると共に、当該密封環４における、少なくとも、シールガス接触部分である密封端面４ａ、連絡空間８１に面する外周面４ｂ（連絡空間８１を通過するシールガス９０に接触する部分又は接触可能性のある部分）、各静圧発生溝８３の表面４ｃ及び密封環側通路８４の表面４ｄとハウジング内流体接触部分である内周面４ｅ及び下端面４ｆとに樹脂コーティング層４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ，４Ｅ，４Ｆを被覆形成してある。また、軸側密封環６を金属材又はカーボンで構成すると共に、当該密封環６における、少なくとも、シールガス接触部分である密封端面６ａとハウジング内流体接触部分である内周面６ｂとに樹脂コーティング層６Ａ，６Ｂを被覆形成してある。

図９に示す第５の実施の形態、図１０に示す第６の実施の形態又は図１１に示す第７の実施の形態では、図１〜図４に示す非接触形メカニカルシール１において、両密封環４，６をセラミックス（アルミナ又は炭化珪素等）で構成すると共に、各密封環４，６又は一方の密封環の表面部分であって相手密封環と接触する可能性のある部分（一般には、密封端面４ａ，６ａである）に樹脂コーティング（ＰＥＥＫ又はＰＴＦＥ系樹脂等）が施されている。すなわち、第５の実施の形態にあっては、図９に示す如く、ハウジング側密封環４の密封端面４ａに樹脂コーティング層４Ａを被覆形成してあり、第６の実施の形態にあっては、図１０に示す如く、軸側密封環６の密封端面６ａに樹脂コーティング層６Ａを被覆形成してあり、第７の実施の形態にあっては、図１１に示す如く、両密封環４，６の密封端面４ａ，６ａに夫々樹脂コーティング層４Ａ，６Ａを被覆形成してある。

なお、上記した各実施の形態の何れにおいても、ハウジング内流体又はシールガス９０と接触する（又は接触する可能性のある）各Ｏリング３１，３２，６１，６８を耐食性，耐熱性に優れたフッ素系ゴム（例えば、パーフロロゴム）で構成してある。また、シールフランジ３は金属材(ステンレス鋼等)又はセラミックスで構成されるが、金属材で構成する場合には、シールガス９０と接触する連絡空間８１に面するフランジ内周面及びフランジ側通路８２の内周面に樹脂コーティングを施しておく（シールフランジ３がハウジング内流体に接触する部分を有する構成をなす場合にあっては、当該部分にも樹脂コーティングを施しておく）。

以上のように構成されたメカニカルシール１によれば、金属イオン発生等のコンタミネーションを生じることなく機内領域Ｈを良好にシールすることができる。

すなわち、シールガス９０をシールガス通路８から密封端面４ａ，６ａ間に供給させると、密封端面４ａ，６ａ間にこれを開く方向に作用する開力が発生することになる。この開力は、静圧発生溝８３…に供給されたシールガス９０によって発生する静圧によるものである。したがって、密封端面４ａ，６ａは、この開力と密封端面４ａ，６ａ間を閉じる方向に作用する閉力（ハウジング側密封環４を軸側密封環６へと押圧附勢するスプリング部材７によるもの）とがバランスする非接触状態に保持される。そして、シールガス９０が機内領域Ｈの圧力より高圧であることから、機内流体は密封端面４ａ，６ａ間に侵入せず、機内領域Ｈが完全にシールされることになり、周辺環境を悪化させる虞れはない。

このとき、密封端面４ａ，６ａを非接触状態に保持しつつ機内領域Ｈをシールさせることから、密封端面４ａ，６ａの接触による摩耗粉が機内領域Ｈに侵入するようなことがなく、しかも両密封環４，６を上記した各実施の形態のように構成しておくことによって冒頭で述べた如き問題を確実に回避し得て、金属イオンの発生等によるコンタミネーションを生じない良好なコンタミレスシール機能が発揮される。

すなわち、図５に示す第１の実施の形態にあっては、両密封環４，６が樹脂材又はセラミックスで構成されているから、ハウジング内流体やシールガスとの接触によって金属イオン等を発生するようなことがない。しかも、両密封環４，６が樹脂材で構成されている場合は勿論、一方の密封環がセラミックスで構成されている場合にも、他方の密封環が樹脂材で構成されているから、両密封環４，５が不測に接触するようなことがあっても、その接触による衝撃によってセラミックス粉が発生するようなことがない。

また、図６に示す第２の実施の形態にあっては、ハウジング側密封環４が金属材又はカーボンで構成されているが、当該密封環４のシールガス接触部分４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ及びハウジング内流体接触部分４ｅ，４ｆに樹脂コーティング層４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ，４Ｅ，４Ｆが被覆形成されているから、ハウジング側流体又はシールガス９０との接触により金属イオンやカーボンパーティクルが発生するようなことがない。しかも、軸側密封環６が樹脂材で構成される場合は勿論、セラミックスで構成される場合にも、ハウジング側密封環４の密封端面４ａに樹脂コーティング層４Ａが形成されていることから、両密封環４，６が不測に接触するようなことがあっても、その接触による衝撃によってセラミックス粉が発生するようなことがない。

また、図７に示す第３の実施の形態にあっては、軸側密封環６が金属材又はカーボンで構成されているが、当該密封環６のシールガス接触部分６ａ及びハウジング内流体接触部分６ｂに樹脂コーティング層６Ａ，６Ｂが被覆形成されているから、ハウジング側流体又はシールガス９０との接触により金属イオンやカーボンパーティクルが発生するようなことがない。しかも、ハウジング側密封環４が樹脂材で構成される場合は勿論、セラミックスで構成される場合にも、軸側密封環６の密封端面６ａに樹脂コーティング層６Ａが形成されていることから、両密封環４，６が不測に接触するようなことがあっても、その接触による衝撃によってセラミックス粉が発生するようなことがない。

また、図８に示す第４の実施の形態では、両密封環４，６が金属材又はカーボンで構成されているが、各密封環４，６のシールガス接触部分４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，６ａ及びハウジング内流体接触部分４ｅ，４ｆ，６ｂに樹脂コーティング層４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ，６Ａ及び４Ｅ，４Ｆ，６Ｂが被覆形成されているから、ハウジング側流体又はシールガス９０との接触により金属イオンやカーボンパーティクルが発生するようなことがない。

また、図９に示す第５の実施の形態、図１０に示す第６の実施の形態及び図１１に示す第７の実施の形態では、両密封環４，６がセラミックスで構成されているが、相手密封環と接触する可能性のある密封端面４ａ，６ａの少なくとも一方に樹脂コーティング層４Ａ，６Ａを形成してあるから、両密封環４，６が不測に接触するようなことがあっても、その接触による衝撃によってセラミックス粉が発生するようなことがない。勿論、両密封環４，６はセラミックス製のものであるから、ハウジング内流体やシールガス９０との接触により金属イオン等を発生することはない。

なお、本発明は、上記した各実施の形態に限定されるものでなく、本発明の基本原理を逸脱しない範囲において、適宜に改良，変更することができる。

本発明に係る非接触形メカニカルシールの一例を示す縦断正面図である。 同縦断側面図である。 図１のIII−III線に沿う要部の横断平面図である。 図１のIV−IV線に沿う要部の横断底面図である。 第1の実施の形態を示すものであって、図１の要部を拡大して示す詳細図である。 第２の実施の形態を示すものであって、図１の要部を拡大して示す詳細図である。 第３の実施の形態を示すものであって、図１の要部を拡大して示す詳細図である。 第４の実施の形態を示すものであって、図１の要部を拡大して示す詳細図である。 第５の実施の形態を示すものであって、図１の要部を拡大して示す詳細図である。 第６の実施の形態を示すものであって、図１の要部を拡大して示す詳細図である。 第７の実施の形態を示すものであって、図１の要部を拡大して示す詳細図である。 本発明に係る非接触形メカニカルシールを装備したメタルフリー回転機器の一例を示す縦断正面図である。

符号の説明

１ 非接触形メカニカルシール
２ メタルフリー回転機器
３ シールフランジ
４ ハウジング側密封環
４ａ ハウジング側密封環の密封端面
４Ａ 樹脂コーティング層
４Ｂ 樹脂コーティング層
４Ｃ 樹脂コーティング層
４Ｄ 樹脂コーティング層
４Ｅ 樹脂コーティング層
４Ｆ 樹脂コーティング層
５ スプリングリテーナ
６ 軸側密封環
６ａ 軸側密封環の密封端面
６Ａ 樹脂コーティング層
６Ｂ 樹脂コーティング層
７ スプリング部材
８ シールガス通路
９ シールガス噴出機構
２０ ハウジングの軸貫通壁部
２１ 回転機器のハウジング
２２ 回転軸
８１ 連絡空間
８２ フランジ側通路
８３ 静圧発生溝
８４ 密封環側通路
９０ シールガス
Ｈ 機内領域（ハウジング内の領域）
Ｌ 機外領域（大気領域）

Claims (4)

1. ハウジングの内面を含むハウジング内流体と接触する部分にメタルフリーライニングを施してある回転機器において、ハウジングの軸貫通壁部に設けたハウジング側密封環と当該軸貫通部を貫通する回転軸に設けた軸側密封環とを、ハウジング側密封環に形成したシールガス通路からシールガスを両密封環の対向端面間に供給することにより非接触状態に保持させつつ、ハウジング内流体が存在する機内領域と機外領域とを遮蔽シールするように構成された非接触形メカニカルシールであって、
   一方の密封環を樹脂材で構成すると共に他方の密封環を樹脂材又はセラミックスで構成してあることを特徴とする非接触形メカニカルシール。
2. ハウジングの内面を含むハウジング内流体と接触する部分にメタルフリーライニングを施してある回転機器において、ハウジングの軸貫通壁部に設けたハウジング側密封環と当該軸貫通部を貫通する回転軸に設けた軸側密封環とを、ハウジング側密封環に形成したシールガス通路からシールガスを両密封環の対向端面間に供給することにより、非接触状態に保持させつつ、ハウジング内流体が存在する機内領域と機外領域とを遮蔽シールするように構成された非接触形メカニカルシールであって、
   一方の密封環を樹脂材又はセラミックスで構成し、他方の密封環をカーボン又は金属材で構成すると共に当該密封環におけるハウジング内流体及び機内領域へと流出するシールガスと接触する部分に樹脂コーティングを施してあることを特徴とする非接触形メカニカルシール。
3. ハウジングの内面を含むハウジング内流体と接触する部分にメタルフリーライニングを施してある回転機器において、ハウジングの軸貫通壁部に設けたハウジング側密封環と当該軸貫通部を貫通する回転軸に設けた軸側密封環とを、ハウジング側密封環に形成したシールガス通路からシールガスを両密封環の対向端面間に供給することにより非接触状態に保持させつつ、ハウジング内流体が存在する機内領域と機外領域とを遮蔽シールするように構成された非接触形メカニカルシールであって、
   両密封環をカーボン又は金属材材で構成すると共に、各密封環におけるハウジング内流体及び機内領域へと流出するシールガスと接触する部分に樹脂コーティングを施してあることを特徴とする非接触形メカニカルシール。
4. ハウジングの内面を含むハウジング内流体と接触する部分にメタルフリーライニングを施してあるメタルフリー回転機器において、ハウジングの軸貫通壁部に設けたハウジング側密封環と当該軸貫通部を貫通する回転軸に設けた軸側密封環とを、ハウジング側密封環に形成したシールガス通路からシールガスを両密封環の対向端面間に供給することにより、非接触状態に保持させつつ、ハウジング内流体が存在する機内領域と機外領域とを遮蔽シールするように構成された非接触形メカニカルシールであって、
   両密封環をセラミックスで構成し、各密封環又は一方の密封環の表面部分であって相手密封環と接触する可能性のある部分に樹脂コーティングを施してあることを特徴とする非接触形メカニカルシール。

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