JP6910371B2 - しゅう動部品 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、メカニカルシール、軸受、その他、しゅう動部に適したしゅう動部品に関する。特に、しゅう動面に流体を介在させて摩擦を低減させるとともに、しゅう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しゅう動部品に関する。

しゅう動部品の一例である、メカニカルシールにおいて、その性能は、漏れ量、摩耗量、及びトルクによって評価される。従来技術ではメカニカルシールのしゅう動材質やしゅう動面粗さを最適化することにより性能を高め、低漏れ、高寿命、低トルクを実現している。しかし、近年の環境問題に対する意識の高まりから、メカニカルシールの更なる性能向上が求められており、従来技術の枠を超える技術開発が必要となっている。
そのような中で、本出願人は、静止時に漏れず、回転初期を含み回転時には流体潤滑で作動するとともに漏れを防止し、密封と潤滑とを両立させることのできるしゅう動部品の発明を特許出願している（以下、「従来技術」という。特許文献１参照）。

この従来技術は、正圧発生領域で発生した正圧によりしゅう動面に流体潤滑膜を形成すると共に、低圧流体側に漏れた流体を高圧流体側に引き戻すポンピング作用を実現するものであって、その一実施形態として、特許文献１の図１８〜図２０に示すように、高圧流体側に配設されたレイリーステップからなる正圧発生機構で流体膜を形成して潤滑し、低圧流体側に配設されたディンプルで密封を行うことができる摺動部品において、回転側密封環が正逆両方向に回転する場合にも対応可能とした発明が開示されている。

国際公開第２０１４／００５０９２０号

しかし、上記の従来技術は、静止時に漏れず、回転初期を含み回転時には流体潤滑で作動するとともに漏れを防止し、密封と潤滑とを両立させることのできるようにした点できわめて優れたものであるが、上記ディンプルは周囲がランド部に囲まれ、しゅう動面において独立した溝であるため、ディンプル内に異物や気泡が混入した際に、異物や気泡をディンプル外に排出することができず、しゅう動面の漏れ及び摩擦発熱による摩耗や焼損等が発生し、メカニカルシールの機能が低下するおそれのあることが本発明者において確認されている。

本発明は、従来技術の長所を生かしつつ、その問題となる点を改良するために行われたものであり、密封と潤滑という相反する条件を両立させつつ、しゅう動面全体に積極的に流体を取り入れ、しゅう動面の摩擦発熱による摩耗や焼損等を防止すると共に漏れを防止することのできるしゅう動部品において、負圧発生溝内に取り込まれた異物や気泡を排出可能とすることにより、長期間にわたりしゅう動面の密封機能を維持させることのできるしゅう動部品を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明のしゅう動部品は、第１に、
一対のしゅう動部品のうち、回転側のしゅう動部品が正逆両方向に回転する摺動部品において、
少なくとも一方側のしゅう動部品のしゅう動面には、密封流体側に位置して正圧発生溝が設けられ、また、反密封流体側に位置して反密封流体側とはランド部により隔離された負圧発生溝が設けられると共に、前記負圧発生溝より密封流体側には密封流体側と連通された深溝が設けられており、
前記正圧発生溝の上流側の端部は前記深溝に連通され、前記負圧発生溝の上流側の入口部及び下流側の出口部は前記深溝に連通され、前記入口部と前記出口部との間の中間部は前記入口部及び前記出口部より反密封流体側に位置するように配設されることを特徴としている。
この特徴によれば、正逆両方向に回転するしゅう動部品において、正圧により相対しゅう動するしゅう動面の間隔を広げられ、該しゅう動面に液膜が形成され、また、しゅう動面の反密封流体側において吸い込みが発生し、密封流体側から反密封流体側への漏れが防止され、さらに、異物や気泡が負圧発生溝内に浸入した場合でも、異物や気泡は深溝を介して密封流体側に排出されるため、しゅう動面の密封機能を長期間にわたり維持させることができる。

また、本発明のしゅう動部品は、第２に、第１の特徴において、
前記入口部及び前記出口部は、それぞれ、前記深溝側から前記中間部に向かって先細のテーパ状に形成されることを特徴としている。
この特徴によれば、負圧発生溝内に浸入した異物や気泡の排出効果を高めることができる。

また、本発明のしゅう動部品は、第３に、第１の特徴において、
前記入口部及び前記出口部と前記深溝との接続部は、それぞれ、前記深溝内の流体の流れ方向に対し、交叉すると共に反密封流体側に広がり有する淀み部を備えることを特徴としている。
この特徴によれば、流れによるポンピング効果を一層高めることができ、中間部から出口部付近にかけて流体を吸い込む作用をより一層大きくすることができる。

また、本発明のしゅう動部品は、第４に、第３の特徴において、前記入口部の前記淀み部は上流側に広がり、また、前記出口部の前記淀み部は下流側に向かう広がりを有する形状であることを特徴としている。
この特徴によれば、流れによるポンピング効果を一層高めることができ、中間部から出口部付近にかけて流体を吸い込む作用をより一層大きくすることができる。

また、本発明のしゅう動部品は、第５に、第１ないし第４のいずれかの特徴において、前記深溝は半径方向深溝及び円周方向深溝から構成されることを特徴としている。
この特徴によれば、しゅう動面の密封流体側から反密封流体側に漏れようとする流体を導き、密封流体側に逃す役割を果たすことができ、また、正逆両方向に回転するしゅう動部品のしゅう動面における正圧発生溝及び負圧発生溝の配列を無駄のない合理的なものとすることができる。

また、本発明のしゅう動部品は、第６に、第１ないし４のいずれかの特徴において、
前記深溝は半径方向深溝及び円周方向深溝から構成され、
前記正圧発生溝は、前記半径方向深溝の周方向の中心と回転中心とを結ぶ径方向の線に対して対称になるように前記半径方向深溝の両側に配設されることを特徴としている。
この特徴によれば、しゅう動面における正圧発生溝の配列を正逆両方向に回転するしゅう動部品に適した合理的なものとすることができる。

また、本発明のしゅう動部品は、第７に、第１ないし第６のいずれかの特徴において、
前記負圧発生溝は、該負圧発生溝の周方向の中心と回転中心とを結ぶ径方向の線に対して対称になるように配設されることを特徴としている。
この特徴によれば、しゅう動面における負圧発生溝の配列を正逆両方向に回転するしゅう動部品に適した合理的なものとすることができる。

また、本発明のしゅう動部品は、第８に第５又は第６の特徴において、
前記円周方向深溝は前記正圧発生溝と前記負圧発生溝との径方向の間に配設され、前記半径方向深溝を介して円周方向に連続して配設されることを特徴としている。
さらに、本発明のしゅう動部品は、第９に第５又は第６の特徴において、
前記負圧発生溝は、該負圧発生溝の周方向の中心と回転中心とを結ぶ径方向の線に対して対称になるように配設され、
前記円周方向深溝は前記正圧発生溝と前記負圧発生溝との径方向の間に配設され、前記半径方向深溝を介して円周方向に連続して配設されることを特徴としている。
この特徴によれば、正圧発生機構で発生した動圧（正圧）を高圧側流体の圧力まで開放することで、流体が低圧側の負圧発生機構に流入し、負圧発生機構の負圧発生能力が弱まることを防止することができる。

本発明は、以下のような優れた効果を奏する。
（１）一対のしゅう動部品のうち、回転側のしゅう動部品が正逆両方向に回転する摺動部品において、少なくとも一方側のしゅう動部品のしゅう動面には、密封流体側に位置して正圧発生溝が設けられ、また、反密封流体側に位置して反密封流体側とはランド部により隔離された負圧発生溝が設けられると共に、負圧発生溝より密封流体側には密封流体側と連通された深溝が設けられ、正圧発生溝の上流側の端部は深溝に連通され、負圧発生溝の上流側の入口部及び下流側の出口部は深溝に連通され、入口部と出口部との間の中間部は入口部及び出口部より反密封流体側に位置するように配設されることにより、正逆両方向に回転するしゅう動部品において、正圧により相対しゅう動するしゅう動面の間隔を広げられ、該しゅう動面に液膜が形成され、また、しゅう動面の反密封流体側において吸い込みが発生し、密封流体側から反密封流体側への漏れが防止され、さらに、異物や気泡が負圧発生溝内に浸入した場合でも、異物や気泡は深溝を介して密封流体側に排出されるため、しゅう動面の密封機能を長期間にわたり維持させることができる。

（２）入口部及び出口部は、それぞれ、深溝側から中間部に向かって先細のテーパ状に形成されることにより、負圧発生溝内に浸入した異物や気泡の排出効果を高めることができる。

（３）入口部及び出口部と深溝との接続部は、それぞれ、深溝内の流体の流れ方向に対し、交叉すると共に反密封流体側に広がり有する淀み部を備えることにより、流れによるポンピング効果を一層高めることができ、中間部から出口部付近にかけて流体を吸い込む作用をより一層大きくすることができる。

（４）入口部の前記淀み部は上流側に広がり、また、前記出口部の前記淀み部は下流側に向かう広がりを有する形状であることにより、流れによるポンピング効果を一層高めることができ、中間部から出口部付近にかけて流体を吸い込む作用をより一層大きくすることができる。

（５）深溝は半径方向深溝及び円周方向深溝から構成されることにより、しゅう動面の密封流体側から反密封流体側に漏れようとする流体を導き、密封流体側に逃す役割を果たすことができ、また、正逆両方向に回転するしゅう動部品のしゅう動面における正圧発生溝及び負圧発生溝の配列を無駄のない合理的なものとすることができる。

（６）正圧発生溝は、半径方向深溝の周方向の中心と回転中心とを結ぶ径方向の線に対して対称になるように半径方向深溝の両側に配設されることにより、しゅう動面における正圧発生溝の配列を正逆両方向に回転するしゅう動部品に適した合理的なものとすることができる。

（７）負圧発生溝は、その周方向の中心と回転中心とを結ぶ径方向の線に対して対称になるように配設されることにより、しゅう動面における負圧発生溝の配列を正逆両方向に回転するしゅう動部品に適した合理的なものとすることができる。

（８）円周方向深溝は正圧発生溝と負圧発生溝との径方向の間に配設され、半径方向深溝を介して円周方向に連続して配設されることにより、正圧発生機構で発生した動圧（正圧）を高圧側流体の圧力まで開放することで、流体が低圧側の負圧発生機構に流入し、負圧発生機構の負圧発生能力が弱まることを防止することができる。

本発明の実施例１に係るメカニカルシールの一例を示す縦断面図である。 本発明の実施例１に係るしゅう動部品のしゅう動面を示した平面図である。 図２の要部を拡大した拡大図である。 図３のＡ−Ａ断面図であって、説明の都合上、相手しゅう動面も示している。 本発明の実施例２に係るしゅう動部品のしゅう動面を示した平面図である。 本発明の実施例３に係るしゅう動部品のしゅう動面を示した平面図である。

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。

図１ないし図４を参照して、本発明の実施例１に係るしゅう動部品について説明する。
なお、以下の実施例においては、しゅう動部品の一例であるメカニカルシールを例にして説明する。また、メカニカルシールを構成するしゅう動部品の外周側を密封流体側、内周側を反密封流体側（空気側）として説明するが、本発明はこれに限定されることなく、密封流体側と反密封流体側（空気側）とが逆の場合も適用可能である。

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、しゅう動面の外周から内周方向に向かって漏れようとする密封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、密封流体側のポンプインペラ（図示省略）を駆動させる回転軸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一方のしゅう動部品である円環状の回転側密封環３と、ポンプのハウジング４に非回転状態かつ軸方向移動可能な状態で設けられた他方のしゅう動部品である円環状の固定側密封環５とが設けられ、固定側密封環５を軸方向に付勢するコイルドウェーブスプリング６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しゅう動面Ｓ同士で密接しゅう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、回転側密封環３と固定側密封環５との互いのしゅう動面Ｓにおいて、被密封流体が回転軸１の外周から大気側へ流出するのを防止するものである。

図２は、本発明の実施例１に係るしゅう動部品のしゅう動面を示したものであって、ここでは、図１の固定側密封環５のしゅう動面に本発明の表面テクスチャが適用された場合を例にして説明する。
なお、回転側密封環３のしゅう動面に本発明の表面テクスチャが適用された場合も基本的には同様であるが、その場合、半径方向溝は密封流体側に連通すればよいため、しゅう動面の外周側まで設けられる必要はない。

図２において、固定側密封環５のしゅう動面の外周側が密封流体側であり、また、内周側が反密封流体側（空気側）である。また、相手しゅう動面は正逆両方向に回転するものであるが、図２においては、相手しゅう動面が実線の矢印で示すように反時計方向に回転する場合を想定して説明する。

固定側密封環５のしゅう動面Ｓには、密封流体側に位置して正圧発生機構１０、１０’としての正圧発生溝１１、１１’が設けられ、また、反密封流体側に位置して反密封流体側とはランド部Ｒにより隔離された負圧発生機構１２としての負圧発生溝１３が設けられると共に、負圧発生溝１３より密封流体側には密封流体側と連通された深溝１４が設けられている。
なお、ランド部Ｒはしゅう動面Ｓの平滑な部分を指している。

深溝１４は半径方向深溝１４ａ及び円周方向深溝１４ｂから構成される。円周方向深溝１４ｂは半径方向深溝１４ａを介して円周方向に連続して配設されている。
図２においては、半径方向深溝１４ａは８等配に設けられており、円周方向深溝１４ｂは正圧発生溝１１と負圧発生溝１３との径方向の間に配設されている。

正圧発生機構１０、１０’はレイリーステップからなり、正圧発生溝（以下、「グルーブ」ということがある。）１１、１１’は、半径方向深溝１４ａの周方向の中心と回転中心とを結ぶ径方向の線Ｏ−Ｏに対して対称になるように半径方向深溝１４ａの両側に配設される。相手しゅう動面が実線で示す反時計方向に回転すると半径方向深溝１４ａの下流側（図２においては半径方向深溝１４ａの左側）に位置するグルーブ１１において正圧を発生するように、グルーブ１１の上流側の端部１１ａは半径方向深溝１４ａに連通され、下流側の端部１１ｂは狭まり段差を形成している。
逆に、相手しゅう動面が破線で示す時計方向に回転すると半径方向深溝１４ａの下流側（図２においては半径方向深溝１４ａの右側）に位置するグルーブ１１’において正圧を発生するように、グルーブ１１’上流側の端部１１ａ’は半径方向深溝１４ａに連通され、下流側の端部１１ｂ’は狭まり段差を形成している。

負圧発生溝１３は、その周方向の中心と回転中心とを結ぶ径方向の線Ｏ−Ｏに対して対称になるように周方向に延設されており、上流側の入口部１３ａ及び下流側の出口部１３ｂは円周方向深溝１４ｂに連通され、入口部１３ａと出口部１３ｂとの間の中間部１３ｃは入口部１３ａ及び出口部１３ｂより反密封流体側（しゅう動面の内周縁側）に位置するように円弧状に配設されている。
入口部１３ａ及び出口部１３ｂの平面形状は、それぞれ、円周方向深溝１４ｂの接線方向（流体の流れ方向）に対して交叉し、かつ、反密封流体側（しゅう動面の内周縁側）に位置する中間部１３ｃに向かって延びており、円周方向深溝１４ｂ側から中間部１３ｃに向かって先細のテーパ状に形成されている。

正圧発生溝１１、１１’、負圧発生溝１３及び深溝１４の深さ及び幅はしゅう動部品の径、しゅう動面の幅及び相対しゅう動速度、並びに、密封及び潤滑の条件等に応じて適宜決定される性質のものである。たとえば、正圧発生溝１１、１１’の深さは負圧発生溝１３の深さの数倍であり、また、深溝１４の深さは正圧発生溝１１、１１’の深さの十倍以上である。

次に、図３及び４を参照しながら、負圧発生溝１３について説明する。
図３において、負圧発生溝１３は入口部１３ａ及び出口部１３ｂから反密封流体側（しゅう動面の内周縁側）に位置する中間部１３ｃに向かって屈曲しているため、図４に示すように、入口部１３ａで負圧が発生し、中間部１３ｃ内ではキャビテーションが発生する。また、出口部１３ｂで動圧（正圧）が発生する。

すなわち、図４（ａ）において、矢印で示すように、固定環５に対して回転環３が反時計方向に回転移動するが、固定環５のしゅう動面Ｓに負圧発生溝１３が形成されていると、該負圧発生溝１３の下流側に位置する出口部１３ｂには狭まり隙間（段差）１３ｅが存在する。相対する回転環３のしゅう動面は平坦である。
回転環３が矢印で示す方向に相対移動すると、回転環３及び固定環５のしゅう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、その際、狭まり隙間（段差）１３ｅの存在によって破線で示すような動圧（正圧）が発生される。

一方、図４（ｂ）においては、矢印で示すように、固定環５に対して回転環３は反時計方向に回転移動するが、固定環５のしゅう動面Ｓに負圧発生溝１３が形成されていると、負圧発生溝１３の上流側に位置する入口部１３ａには拡がり隙間（段差）１３ｄが存在する。相対する回転環３のしゅう動面は平坦である。
回転環３が矢印で示す方向に相対移動すると、回転環３及び固定環５のしゅう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、その際、拡がり隙間（段差）１３ｄの存在によって破線で示すような動圧（負圧）が発生される。
このため、負圧発生溝１３内の上流側に位置する入口部１３ａには負圧が発生し、下流側に位置する出口部１３ｂには正圧が発生することになる。そして、入口部１３ａの負圧発生領域から中間部１３ｃにかけてキャビテーションが発生する。
なお、Ｒはシール面Ｓを構成するランド部を示す

負圧発生溝１３は淺溝のため深溝１４からの流体の流入量は少なく、また、図３に示すように流体は出口部１３ｂから円周方向深溝１４ｂにスムースに流れることから、出口部１３ｂにおける動圧（正圧）の発生は限りなく小さく、流れによるポンピング効果により、中間部１３ｃから出口部１３ｂ付近にかけて流体を吸い込む作用を生じる。

今、相手しゅう動面が実線で示す反時計方向に回転すると、正圧発生溝（グルーブ）１１は、その上流側において半径方向深溝１４ａを介して密封流体側から流体を吸い込み、狭まり段差正圧１１ｂで正圧を発生し、発生した正圧により相対しゅう動するしゅう動面Ｓの間隔を広げ、該しゅう動面Ｓに液膜を形成する。

また、負圧発生溝１３は、キャビテーション形成領域において負圧を発生させる結果、キャビテーションが発生し、キャビテーション内部圧力は、大気圧より低く負圧となるためポンピング作用が生じ、反密封流体側の流体は図３の矢印で示すように負圧発生溝１３へ流入する結果、しゅう動面の反密封流体側において吸い込みが発生し、密封流体側から反密封流体側への漏れを防止するものである。そして負圧発生溝１３に吸い込まれた流体はその下流側において密封流体側に接続された円周方向深溝１４ｂ及び半径方向深溝１４ａを介して密封流体側に排出される。

さらに、深溝１４の円周方向深溝１４ｂは、しゅう動面Ｓの密封流体側から反密封流体側に漏れようとする流体を導き、半径方向深溝１４ａを介して密封流体側に逃す役割を果たすものである。
すなわち、深溝１４の円周方向深溝１４ｂは、正圧発生機構１０、例えば、レイリーステップ機構で発生した動圧（正圧）を高圧側流体の圧力まで開放することで、流体が低圧側の負圧発生機構１２、すなわち、負圧発生溝１３に流入し、負圧発生機構１２の負圧発生能力が弱まることを防止する役割を果たすものであり、高圧側の正圧発生機構１０で発生した圧力により反密封流体側に流入しようとする流体を円周方向深溝１４ｂに導き、半径方向深溝１４ａを介して密封流体側に逃す役割を果たすものである。

そして、本発明においては、負圧発生溝１３の上流側の入口部１３ａ及び下流側の出口部１３ｂ（逆回転の場合は入口部１３ａが下流側、出口部１３ｂが上流側となる。）はそれぞれ深溝１４の円周方向深溝１４ｂに連通されているため、異物や気泡が負圧発生溝１３内に浸入した場合において、異物や気泡は深溝１４を介して密封流体側に排出される。特に、負圧発生溝１３の円周方向深溝１４ｂに連通される部分は滑らかに拡張されているため、異物や気泡は負圧発生溝１３内に留まることなく、スムースに円周方向深溝１４ｂに移動され、密封流体側に排出される。

本発明の実施例１に係るしゅう動部品は上記のとおりであり、以下のような優れた効果を奏する。
（１）一対のしゅう動部品のうち、回転側のしゅう動部品が正逆両方向に回転する摺動部品において、少なくとも一方側のしゅう動部品のしゅう動面には、密封流体側に位置して正圧発生溝１１、１１’が設けられ、また、反密封流体側に位置して反密封流体側とはランド部Ｒにより隔離された負圧発生溝１３が設けられると共に、負圧発生溝１３より密封流体側には密封流体側と連通された深溝１４が設けられ、正圧発生溝１１、１１’の上流側の端部は深溝１４に連通され、負圧発生溝１３の上流側の入口部１３ａ及び下流側の出口部１３ｂは深溝１４に連通され、入口部１３ａと出口部１３ｂとの間の中間部１３ｃは入口部１３ａ及び出口部１３ｂより反密封流体側に位置するように配設されることにより、正逆両方向に回転するしゅう動部品において、正圧により相対しゅう動するしゅう動面Ｓの間隔を広げられ、該しゅう動面Ｓに液膜が形成され、また、しゅう動面の反密封流体側において吸い込みが発生し、密封流体側から反密封流体側への漏れが防止され、さらに、異物や気泡が負圧発生溝１３内に浸入した場合でも、異物や気泡は深溝１４を介して密封流体側に排出されるため、しゅう動面の密封機能を長期間にわたり維持させることができる。
（２）入口部１３ａ及び出口部１３ｂは、それぞれ、深溝１４側から中間部１３ｃに向かって先細のテーパ状に形成されることにより、負圧発生溝１３内に浸入した異物や気泡の排出効果を高めることができる。
（３）深溝１４は半径方向深溝１４ａ及び円周方向深溝１４ｂから構成されることにより、しゅう動面Ｓの密封流体側から反密封流体側に漏れようとする流体を導き、密封流体側に逃す役割を果たすことができ、また、正逆両方向に回転するしゅう動部品のしゅう動面における正圧発生溝１１、１１’及び負圧発生溝１３の配列を無駄のない合理的なものとすることができる。
（４）正圧発生溝１１、１１’は、半径方向深溝１４ａの周方向の中心と回転中心とを結ぶ径方向の線Ｏ−Ｏに対して対称になるように半径方向深溝１４ａの両側に配設されることにより、しゅう動面における正圧発生溝１１、１１’の配列を正逆両方向に回転するしゅう動部品に適した合理的なものとすることができる。
（５）負圧発生溝１３は、その周方向の中心と回転中心とを結ぶ径方向の線Ｏ−Ｏに対して対称になるように配設されることにより、しゅう動面における負圧発生溝１３の配列を正逆両方向に回転するしゅう動部品に適した合理的なものとすることができる。
（６）円周方向深溝１４ｂは正圧発生溝１１、１１’と負圧発生溝１３との径方向の間に配設され、半径方向深溝１４ａを介して円周方向に連続して配設されることにより、正圧発生機構１０で発生した動圧（正圧）を高圧側流体の圧力まで開放することで、流体が低圧側の負圧発生機構１２に流入し、負圧発生機構１２の負圧発生能力が弱まることを防止することができる。

図５を参照しながら、本発明の実施例２に係るしゅう動部品について説明する。
なお、実施例１と同じ部材には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。

図５に示す実施例２に係るしゅう動部品においては、負圧発生溝の平面形状が実施例１と相違するが、その他の基本構成は実施例１と同じである。

図５において、負圧発生溝１３の入口部１３ａ及び出口部１３と円周方向深溝１４ｂとの接続部には、それぞれ、円周方向深溝１４ｂ内の流体の流れ方向に対し、交叉すると共に反密封流体側に広がりを有する淀み部１３ｆ、１３ｇが設けられている。
図５に示す負圧発生溝１３においては、淀み部１３ｆ、１３ｇは円周方向深溝１４ｂ内の流体の流れ方向に対し直交するように交叉すると共に反密封流体側に広がりを有している。

入口部１３ａに円周方向深溝１４ｂ内の流体の流れ方向に対し直交するように交叉すると共に反密封流体側に広がりを有する淀み部１３ｆが設けられることにより、負圧発生溝１３への流体の流入量は一層に少なくなり、また、淀み部１３ｇの存在により出口部１３ｂにおいては流体の排出が若干抑えられるものの、出口部１３ｂにおける動圧（正圧）の発生は一層小さくなるため、流れによるポンピング効果を高めることができ、中間部１３ｃから出口部１３ｂ付近にかけて流体を吸い込む作用を一層大きくすることができる。

図６を参照しながら、本発明の実施例３に係るしゅう動部品について説明する。
なお、実施例１と同じ部材には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。

図６に示す実施例３に係るしゅう動部品においては、負圧発生溝の平面形状が実施例１と相違するが、その他の基本構成は実施例１と同じである。

図６において、負圧発生溝１３の入口部１３ａと円周方向深溝１４ｂとの接続部には、円周方向深溝１４ｂ内の流体の流れ方向に対し、交叉すると共に反密封流体側であって上流側に広がる淀み部１３ｈが設けられ、また、出口部１３前記出口部と円周方向深溝１４ｂとの接続部には、円周方向深溝１４ｂ内の流体の流れ方向に対し、交叉すると共に反密封流体側であって下流側に広がる淀み部１３ｉが設けられている。

入口部１３ａに円周方向深溝１４ｂ内の流体の流れ方向に対し交叉すると共に反密封流体側であって上流側に広がる淀み部１３ｈが設けられることにより、負圧発生溝１３への流体の流入量はより一層少なくなり、また、淀み部１３ｉ淀み部１３ｇの存在により出口部１３ｂにおいては流体の排出が若干抑えられるものの、出口部１３ｂにおける動圧（正圧）の発生はより一層小さくなるため、流れによるポンピング効果を一層高めることができ、中間部１３ｃから出口部１３ｂ付近にかけて流体を吸い込む作用をより一層大きくすることができる。

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。

例えば、前記実施例では、しゅう動部品をメカニカルシール装置における一対の回転用密封環及び固定用密封環のいずれかに用いる例について説明したが、円筒状しゅう動面の軸方向一方側に潤滑油を密封しながら回転軸としゅう動する軸受のしゅう動部品として利用することも可能である。

また、例えば、前記実施例では、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、内周側に被密封流体が存在する場合にも適用可能である。

また、例えば、前記実施例では、しゅう動部品を構成するメカニカルシールの固定側密封環に正圧発生機構、負圧発生機構及び深溝を設ける場合について説明したが、これとは逆に、回転側密封環に設けてもよい。
また、例えば、一方のしゅう動環に正圧発生機構を、他方のしゅう動環に負圧発生機構を設け、深溝をいずれかのしゅう動環に設けるようにしてもよい。

また、例えば、前記実施例では、半径方向溝が８等配に設けられ、これに対応して、正圧発生機構である正圧発生溝が４枚設けられ（逆回転用に４枚設けられ、合計で８枚）、負圧発生機構である負圧発生溝が４枚設けられた例が説明されているが、これに限定されることなく、これより少ない例えば半径方向溝が４等配でもよく、また、これより多い例えば１２枚等でもよい。

また、例えば、前記実施例では、正圧発生機構がレイリーステップ機構から構成される場合について説明したが、これに限定されることなく、例えば、ディンプルで構成してもよく、要は、正圧を発生する機構であればよい。
なお、正圧発生機構がディンプルの場合、深溝はディンプルの上流側に連通される必要はない。

１ 回転軸
２ スリーブ
３ 回転側密封環
４ ハウジング
５ 固定側密封環
６ コイルドウェーブスプリング
７ ベローズ
１０、１０’ 正圧発生機構
１１、１１’ 正圧発生溝（グルーブ）
１１ａ 上流側の端部
１１ｂ 下流側の端部（狭まり段差）
１２ 負圧発生機構
１３ 負圧発生溝
１３ａ 上流側の入口部
１３ｂ 下流側の出口部
１３ｃ 中間部
１３ｄ 拡がり隙間（段差）
１３ｅ 狭まり隙間（段差）
１３ｆ〜１３ｉ 淀み部
１４ 深溝
１４ａ 半径方向深溝
１４ｂ 円周方向深溝
Ｓ シール面
Ｒ ランド部

Claims (9)

1. 一対のしゅう動部品のうち、回転側のしゅう動部品が正逆両方向に回転する摺動部品において、
   少なくとも一方側のしゅう動部品のしゅう動面には、密封流体側に位置して正圧発生溝が設けられ、また、反密封流体側に位置して反密封流体側とはランド部により隔離された負圧発生溝が設けられると共に、前記負圧発生溝より密封流体側には密封流体側と連通された深溝が設けられており、
   前記正圧発生溝の上流側の端部は前記深溝に連通され、前記負圧発生溝の上流側の入口部及び下流側の出口部は前記深溝に連通され、前記入口部と前記出口部との間の中間部は前記入口部及び前記出口部より反密封流体側に位置するように配設されることを特徴とするしゅう動部品。
2. 前記入口部及び前記出口部は、それぞれ、前記深溝側から前記中間部に向かって先細のテーパ状に形成されることを特徴とする請求項１に記載のしゅう動部品。
3. 前記入口部及び前記出口部と前記深溝との接続部は、それぞれ、前記深溝内の流体の流れ方向に対し、交叉すると共に反密封流体側に広がり有する淀み部を備えることを特徴とする請求項１に記載のしゅう動部品。
4. 前記入口部の前記淀み部は上流側に広がり、また、前記出口部の前記淀み部は下流側に向かう広がりを有する形状であることを特徴とする請求項３に記載のしゅう動部品。
5. 前記深溝は半径方向深溝及び円周方向深溝から構成されることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のしゅう動部品。
6. 前記深溝は半径方向深溝及び円周方向深溝から構成され、
   前記正圧発生溝は、前記半径方向深溝の周方向の中心と回転中心とを結ぶ径方向の線に対して対称になるように前記半径方向深溝の両側に配設されることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のしゅう動部品。
7. 前記負圧発生溝は、該負圧発生溝の周方向の中心と回転中心とを結ぶ径方向の線に対して対称になるように配設されることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のしゅう動部品。
8. 前記円周方向深溝は前記正圧発生溝と前記負圧発生溝との径方向の間に配設され、前記半径方向深溝を介して円周方向に連続して配設されることを特徴とする請求項５又は６に記載のしゅう動部品。
9. 前記負圧発生溝は、該負圧発生溝の周方向の中心と回転中心とを結ぶ径方向の線に対して対称になるように配設され、
   前記円周方向深溝は前記正圧発生溝と前記負圧発生溝との径方向の間に配設され、前記半径方向深溝を介して円周方向に連続して配設されることを特徴とする請求項５又は６に記載のしゅう動部品。

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