JP7008487B2 - 軸シール装置、および回転機械 - Google Patents

Description

本発明は、軸シール装置、および回転機械に関する。

ガスタービンや蒸気タービン等の回転機械は、ロータの周囲において、高圧側から低圧側に流れる作動流体の漏れ量を少なくする軸シール装置を備える。
特許文献１には、可動シールを備えた軸シール装置が開示されている。可動シールは、シール本体と、弾性部材とを備える。シール本体は、ロータの径方向外側に設けられ、ロータの径方向に移動可能である。弾性部材は、シール本体を径方向外側に向かって付勢する。

前記軸シール装置では、回転機械の起動および停止時において、シール本体が弾性体によって径方向外側に付勢され、ロータと可動シールとの間のシール間隙が十分に確保される。
回転機械の運転時には、高圧側の作動流体（例えば、作動蒸気）がシール本体の径方向外側の背面に回り込むことで、シール本体に背面圧力が作用する。この背面圧力は、弾性体の付勢力に抗して、シール本体を径方向内側に変位させる。

特開２００３－６５０７６号公報

前記軸シール装置では、可動シールの作動性の点で改善の余地があった。例えば、シール本体がロータに向かって変位して可動シールによるシール機能が発現する工程の最終段階で、可動シールの作動性が不十分となる可能性があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、可動シールの作動性を高めることができる軸シール装置、および回転機械を提供することを目的とする。

本願発明者は、シール本体がロータに向かって変位して可動シールによるシール機能が発現する工程において、可動シールの端面の高圧側領域側の部分が固定シールの端面に接触することを原因として、可動シールの作動性の悪化が生じていることを見出した。本発明の一態様は、この知見に基づいてなされた。

上記課題を解決するため、本発明の一態様に係る軸シール装置は、ロータと該ロータを囲うステータとの間に設けられ、前記ロータと前記ステータとの間の空間を前記ロータの中心軸方向において、高圧流体が流れる高圧側領域と低圧流体が流れる低圧側領域とに分けるシール部材を備え、該シール部材は、周方向に延びる固定シールと、該固定シールの周方向に隣接して周方向に延びて、径方向に可動である可動シールと、を含み、前記可動シールの移動にともなって互いに接触する該可動シールの周方向端面および前記固定シールの周方向端面のうち少なくとも一方は、少なくとも前記高圧側領域側の部分が、前記高圧側領域側に向かうにしたがって、前記中心軸方向に沿う平面である仮想面から離れる方向に傾斜するように後退している。

この構成によれば、前記周方向端面の高圧側領域側の部分が後退して形成されているため、可動シールまたは固定シールが傾いた状態となった場合でも、可動シールが固定シールに向かって変位する工程の最終段階において、前記周方向端面の高圧側領域側の部分が相手側の周方向端面に接触することによる可動シールの作動性の悪化は起こりにくい。よって、可動シールによるシール機能の発現に支障が生じにくい。
また、この構成によれば、前記周方向端面の高圧側領域側の部分が相手側の周方向端面に接触した場合でも、低圧側領域側の部分における可動シールと固定シールとの隙間を小さくできる。よって、シール性能の低下を防ぐことができる。

前記軸シール装置は、前記周方向端面が、前記後退した高圧側領域側の部分である第１領域と、前記第１領域に対して前記低圧側領域側に隣接する第２領域と、を有し、前記第２領域は、相手側の周方向端面に接触可能であって、前記第１領域に対して滑らかに連続して形成されていてもよい。
また、軸シール装置は、ロータと該ロータを囲うステータとの間に設けられ、前記ロータと前記ステータとの間の空間を前記ロータの中心軸方向において、高圧流体が流れる高圧側領域と低圧流体が流れる低圧側領域とに分けるシール部材を備え、該シール部材は、周方向に延びる固定シールと、該固定シールの周方向に隣接して周方向に延びて、径方向に可動である可動シールと、を含み、前記可動シールの移動にともなって互いに接触する該可動シールの周方向端面および前記固定シールの周方向端面のうち少なくとも一方は、少なくとも前記高圧側領域側の部分が後退しており、前記周方向端面は、前記後退した高圧側領域側の部分である第１領域と、前記第１領域にして前記低圧側領域側に隣接する第２領域と、を有し、前記第２領域は、相手側の周方向端面に接触可能であって、前記第１領域に対して滑らかに連続して形成されていてもよい。

この構成によれば、可動シールが固定シールに向かって変位する工程の最終段階において、可動シールまたは固定シールに、傾きを是正する動きが生じた場合でも、当該動作がスムーズに行われる。よって、可動シール２０におけるシール性能の低下を防ぐことができる。

前記後退した前記高圧側領域側の部分は、平面状に形成されていてもよい。

この構成によれば、前記周方向端面の加工が容易である。また、この周方向端面の形状の精度を高めることができる。

前記後退した高圧側領域側の部分である第１領域と、前記第１領域に対して低圧側に隣接する第２領域との境界には、前記第１領域と前記第２領域との高低差によって段差部が形成されていてもよい。

この構成によれば、第１領域が第２領域に対して滑らかに連続して形成されている場合に比べて、第２領域の面積を広く確保できる。そのため、可動シールの周方向端面と固定シールの周方向端面とは、第２領域において広い面積で接触することができる。よって、可動シールの周方向端面と固定シールの周方向端面との間における流体の漏れを小さくできる。

前記後退した前記高圧側領域側の部分を有する周方向端面は、前記低圧側領域側の部分が後退していてもよい。
また、軸シール装置は、ロータと該ロータを囲うステータとの間に設けられ、前記ロータと前記ステータとの間の空間を前記ロータの中心軸方向において、高圧流体が流れる高圧側領域と低圧流体が流れる低圧側領域とに分けるシール部材を備え、該シール部材は、周方向に延びる固定シールと、該固定シールの周方向に隣接して周方向に延びて、径方向に可動である可動シールと、を含み、前記可動シールの移動にともなって互いに接触する該可動シールの周方向端面および前記固定シールの周方向端面のうち少なくとも一方は、少なくとも前記高圧側領域側の部分が後退しており、前記後退した前記高圧側領域側の部分を有する周方向端面は、前記低圧側領域側の部分が後退していてもよい。

この構成によれば、周方向端面の高圧側と低圧側の両方に後退部分を有するため、可動シールと固定シールとが互いに傾いて接触した場合でも、その傾き方向によらず、端縁を含む部分が相手側の周方向端面に接触するのを回避できる。

本発明の一態様に係る回転機械は、前記軸シール装置を含んでもよい。

この構成によれば、前記周方向端面の高圧側領域側の部分が相手側の周方向端面に接触することによる可動シールの作動性の悪化は起こりにくい。よって、可動シールによるシール機能の発現に支障が生じにくい。

本発明によれば、可動シールの作動性を高めることができる。

本発明の第１の実施形態に係る回転機械の主要部をロータの中心軸方向から見た図である。 図１に示す軸シール装置のＸ－Ｘ線方向の断面図である。 図２に示す可動シールに背面圧力が印加された初期状態を模式的に示す断面図である。 図２に示すシール本体に背面圧力が印加され、シール本体がロータ側に変位し、かつシール本体がステータの当接面に当接された状態を模式的に示す断面図である。 図１に示す可動シール部材のシール本体の端部の概略構成を示す斜視図である。 （Ａ）シール本体の端部および固定シールの端部の概略構成を示す側面図である。（Ｂ）（Ａ）に示すシール本体の端部の概略構成を示す斜視図である。 図６（Ａ）に示すシール本体の動作を示す側面図である。 比較形態に係る軸シール装置のシール本体の端部および固定シールの端部の概略構成を示す側面図である。 第１の実施形態に係る軸シール装置のシール本体の変形例の端部および固定シールの変形例の端部の概略構成を示す側面図である。 （Ａ）第１の実施形態に係る軸シール装置のシール本体の他の変形例の端部および固定シールの端部の概略構成を示す側面図である。（Ｂ）（Ａ）に示すシール本体の端部の概略構成を示す斜視図である。 （Ａ）第２の実施形態に係る軸シール装置のシール本体の端部および固定シールの端部の概略構成を示す側面図である。（Ｂ）（Ａ）に示すシール本体の端部の概略構成を示す斜視図である。 （Ａ）第２の実施形態に係る軸シール装置のシール本体の変形例の端部および固定シールの端部の概略構成を示す側面図である。（Ｂ）（Ａ）に示すシール本体の端部の概略構成を示す斜視図である。 （Ａ）第２の実施形態に係る軸シール装置のシール本体の他の変形例の端部および固定シールの端部の概略構成を示す側面図である。（Ｂ）（Ａ）に示すシール本体の端部の概略構成を示す斜視図である。 （Ａ）第３の実施形態に係る軸シール装置のシール本体の端部および固定シールの端部の概略構成を示す側面図である。（Ｂ）（Ａ）に示すシール本体の端部の概略構成を示す斜視図である。 （Ａ）第３の実施形態に係る軸シール装置のシール本体の変形例の端部および固定シールの端部の概略構成を示す側面図である。（Ｂ）（Ａ）に示すシール本体の端部の概略構成を示す斜視図である。

以下、図面を参照して本発明を適用した実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、本発明の実施形態の構成を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際の蒸気タービンの寸法関係とは異なる場合がある。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る回転機械の主要部をロータの中心軸方向から見た図である。図１では、ロータのみを断面で図示する。図１において、Ｄｃはロータ１０２の周方向（以下、「周方向Ｄｃ」という）を示す。Ｐｈは可動シール２０に印加される背面圧力（以下、「背面圧力Ｐｈ」という）を示す。Ｍはシール本体２１の移動方向（以下、「Ｍ方向」という）を示す。Ｓ１は低圧流体（低圧作動流体）が存在する領域（以下、「低圧側領域Ｓ１」という）を示す。Ｓ２は低圧流体よりも圧力の高い高圧流体（高圧作動流体）が存在する領域（以下、「高圧側領域Ｓ２」という）を示す。図１では、図２に示す複数のシールフィン２６の図示を省略する。

図２は、図１に示す軸シール装置のＸ－Ｘ線方向の断面図である。図２において、Ｄｒはロータ１０２の半径方向（以下、「径方向Ｄｒ」という）を示す。Ｄａはロータ１０２の中心軸方向（以下、「中心軸方向Ｄａ」という）を示す。
図３は、図２に示す可動シールに背面圧力が印加された初期状態を模式的に示す断面図である。図３において、「Ｆ」は弾性部材３０による弾性力（以下、「弾性力Ｆ」という）である。「ｆ」は、接続部２４の第１の面２４ｆが突出部１０８の当接面１０８ａに当接されることで発生する摩擦力（以下、「摩擦力ｆ」という）である。弾性力Ｆおよび摩擦力ｆは、ロータ１０２の径方向Ｄｒに働く力である。
図４は、図２に示すシール本体に背面圧力が印加され、シール本体がロータ側に変位し、かつシール本体がステータの当接面に当接された状態を模式的に示す断面図である。
図５は、可動シール部材２０のシール本体２１の端部２１Ａの概略構成を示す斜視図である。

図１～図５を参照して、第１の実施形態の回転機械１００について説明する。図１に示すように、回転機械１００は、ロータ１０２と、ステータ１０３と、軸シール装置１とを備える。ここでは、シール構造の一例として、アブレイダブルシール構造を挙げる。

図１において、ロータ１０２は、紙面と垂直な方向に延在している。ロータ１０２の形状は、例えば、円柱形状である。
図２に示すように、ロータの１０２の外周面１０２ａのうち、可動シール２０のシール体２５と対向する面には、複数のシールフィン２６が設けられている。複数のシールフィン２６は、ロータ１０２と一体に構成されている。
ロータの１０２の外周面１０２ａのうち、固定シール１０を構成するシール体（図示せず）と対向する面には、複数のシールフィン（図示せず）が設けられている。これら複数のシールフィンは、ロータ１０２と一体に構成されている。

ステータ１０３は、回転機械１００の車室（図示せず）に取り付けられている。ステータ１０３は、ロータ１０２の外側に設けられている。ステータ１０３の内周面１０３ａは、ロータ１０２から離間した状態で、ロータ１０２の外周面１０２ａと対向している。ステータ１０３とロータ１０２との間には、環状空間が形成されている。

軸シール装置１は、ロータ１０２とステータ１０３との間の環状空間に設けられている。軸シール装置１は、リング形状とされている。軸シール装置１は、ロータ１０２とステータ１０３との間に形成された環状空間を低圧側領域Ｓ１と高圧側領域Ｓ２とに分けている。

低圧側領域Ｓ１は、軸シール装置１に対して、中心軸方向Ｄａの一方の側の領域である。高圧側領域Ｓ２は、軸シール装置１に対して、中心軸方向Ｄａの他方の側の領域である。低圧側領域Ｓ１は、低圧流体（低圧の作動流体）が流れる領域である。高圧側領域Ｓ２は、低圧流体よりも圧力の高い高圧流体（高圧の作動流体）が流れる領域である。

図１に示すように、軸シール装置１は、シール部材２を備える。シール部材２は、２つの固定シール１０および２つの可動シール２０を有する。固定シール１０および可動シール２０は、それぞれ円弧形状とされている。

２つの固定シール１０は、ロータ１０２を挟んで対向して配置されている。固定シール１０は、２つの可動シール２０の間に配置されている。固定シール１０は、円弧形状の第１部材１１と円弧形状の第２部材１２とを備える。第１部材１１と第２部材１２とは端面１１ａ，１２ａどうしが突き合わせられている。固定シール１０は、第１部材１１と第２部材１２とを含む全体として、周方向Ｄｃに延びる円弧形状とされている。

固定シール１０は、ロータ１０２の外周面１０２ａに設けられた複数のシールフィン（図示せず）と対向する複数の溝（図示せず）を有するシール体（図示せず）を有する。固定シール１０は、複数の溝内にシールフィンが挿入されることで、ラビリンス効果を発現させる。回転機械１００として蒸気タービンを用いる場合、固定シール１０は、蒸気の漏れを抑制する。

固定シール１０は、背面から板ばね等でロータ１０２の径方向の内方に付勢されつつ支持されている。固定シール１０は、ロータ１０２と接触して外方に押圧されたときにロータ１０２の径方向外側に変位可能ではあるが、基本的には不動のシール部材である。「１０ａ」は、固定シール１０の周方向Ｄｃの端部１０Ａの端面（周方向端面）である。

２つの可動シール２０は、ロータ１０２を挟んで対向して配置されている。可動シール２０は、周方向Ｄｃに延びる円弧形状とされている。可動シール２０は、固定シール１０に対して、周方向Ｄｃに隣接している。可動シール２０の周方向Ｄｃの端部２０Ａは、可動シール２０の移動に伴って、固定シール１０の周方向Ｄｃの端部１０Ａに接触可能である。
ロータ１０２の周方向Ｄｃにおける可動シール２０の長さは、周方向Ｄｃにおける固定シール１０の長さよりも長い。可動シール２０の両端とロータ１０２の中心軸とを結ぶ２本の直線が成す角度は、例えば、約１２０°とすることができる。固定シール１０の両端とロータ１０２の中心軸とを結ぶ２本の直線が成す角度は、例えば、約３０°とすることができる。

図２に示すように、可動シール２０は、ハウジング１０４と、シール本体２１と、弾性部材３０と、シール体２５と、を有する。
ハウジング１０４は、ステータ１０３の内周面１０３ａに固定されている。ハウジング１０４の内周面１０４ｆ側には、リング状の溝１０５が形成されている。リング状の溝１０５には、隙間１０６を確保した状態で、シール本体２１の一部が収容されている。

溝１０５の一方および他方の内側面には、それぞれ突出部１０８が形成されている。一対の突出部１０８は、溝１０５の内側面の径方向Ｄｒ内側の端部に、互いに近づく方向に突出している。一対の突出部１０８は、ロータ１０２の中心軸方向Ｄａにおいて対向配置されている。突出部１０８は、シール本体２１がハウジング１０４から抜け落ちることを防ぐ機能を有する。
突出部１０８は、ロータ１０２の中心軸方向Ｄａに対して直交する当接面１０８ａを有する。当接面１０８ａは、シール本体２１の接続部２４が当接される面である。当接面１０８ａに接続部２４の一部が当接されると、摩擦力が発生する。

シール本体２１は、円弧形状とされた部材であり（図１参照）、受圧部２２と、ベース部２３と、接続部２４と、を有する。

受圧部２２は、ハウジング１０４に形成された溝１０５に収容されている。受圧部２２の幅（中心軸方向Ｄａの寸法）は、溝１０５の幅よりも狭い。受圧部２２の厚さ（径方向Ｄｒの寸法）は、溝１０５の深さ（径方向Ｄｒの寸法）よりも小さい。受圧部２２は、接続部２４が形成される側とは反対側の面である受圧面２２ｆを有する。受圧面２２ｆは、流体による圧力が印加される面である。受圧面２２ｆは、溝１０５の内面（径方向Ｄｒに対して直交する面）と対向している。受圧部２２は、溝１０５内において中心軸方向Ｄａおよび径方向Ｄｒに変位可能である。

ベース部２３は、ハウジング１０４の内周面１０４ｆよりもロータ１０２側に位置している。ベース部２３の幅（中心軸方向Ｄａの寸法）は、一対の突出部１０８間の距離よりも大きい。ベース部２３は、複数のシールフィン２６と対向する内周面２３ａを有する。

接続部２４は、受圧部２２とベース部２３とを接続して形成されている。接続部２４は、第１の面２４ｆおよび第２の面２４ｇを有する。第１の面２４ｆは、中心軸方向Ｄａの一方側の面である。第２の面２４ｇは、中心軸方向Ｄａの他方側の面である。第１の面２４ｆは、低圧側領域Ｓ１に配置された突出部１０８の当接面１０８ａと対向する。第２の面２４ｇは、高圧側領域Ｓ２に配置された突出部１０８の端面と対向する。
接続部２４の幅（中心軸方向Ｄａの寸法）は、一対の突出部１０８間の距離よりも小さい。

回転機械１００の起動時および停止時において、シール本体２１は、ロータ１０２に対して径方向Ｄｒの外側に離間している。そのため、可動シール２０とロータ１０２との間には隙間がある。
回転機械１００の定格運転時において、シール本体２１は、Ｍ方向（図１参照）（径方向Ｄｒ）に移動する。これにより、シール本体２１はロータ１０２に近づき、可動シール２０とロータ１０２との間の隙間が狭くなる。

シール体２５は、ベース部２３の内周面２３ａを覆うように設けられている。シール体２５のうち、複数のシールフィン２６と対向する部分には、シールフィン２６が挿入可能な複数の溝が形成されている。

弾性部材３０は、溝１０５の内面と受圧部２２の受圧面２２ｆとを接続するように設けられている。弾性部材３０は、シール本体２１をロータ１０２の径方向Ｄｒの外側に付勢している。弾性部材３０としては、例えば、皿バネを用いることが可能である。なお、弾性部材３０としては、皿バネに替えて、板バネ、金属ベローズ等を用いてもよい。

回転機械１００の起動時、停止時、および定格運転時における可動シール２０の動作について説明する。
図３に示すように、回転機械１００の起動時および停止時において、シール本体２１には、弾性部材３０による弾性力Ｆによってロータ１０２の径方向Ｄｒの外側への力が加えられる。これにより、シール体２５とロータ１０２との隙間は広がる。

回転機械１００の定格運転時には、低圧側領域Ｓ１と高圧側領域Ｓ２との間で流体（作動流体）の圧力に差が生じる。シール本体２１は、低圧側領域Ｓ１と高圧側領域Ｓ２との間の圧力差によって、高圧側領域Ｓ２から低圧側領域Ｓ１に向かうスラスト力Ｆ０を受ける。これにより、シール本体２１は、低圧側領域Ｓ１側（図３において右側）に移動する。

シール本体２１が低圧側領域Ｓ１側に移動することで、接続部２４の第１の面２４ｆは、低圧側領域Ｓ１側の突出部１０８の当接面１０８ａに当接される。これにより、高圧側領域Ｓ２側における溝１０５の内側面とシール本体２１との隙間１０６は広がる。

図４に示すように、隙間１０６が広がると、高圧側領域Ｓ２に存在する高圧流体が、隙間１０６を通して、溝１０５内面とシール本体２１との間に流入し、溝１０５内の圧力が上昇する。溝１０５内の圧力上昇により、受圧部２２の受圧面２２ｆに、径方向Ｄｒの内側に向かう背面圧力Ｐｈが印加される。そのため、シール本体２１は径方向Ｄｒの内側に変位する。シール体２５にシールフィン２６が突き当たることで、可動シール２０は、高圧側領域Ｓ２と低圧側領域Ｓ１とを仕切ってシール機能を発現する。

図５を参照して、可動シール２０のシール本体２１の端部２１Ａの構成について説明する。
可動シール２０のシール本体２１の端部２１Ａは、固定シール１０の端部１０Ａ（図１参照）に突き当たる端面２１ａ（周方向端面）を有する。「２１ｂ」は、端面２１ａの高圧側領域Ｓ２側の端縁（中心軸方向Ｄａの端縁。以下、高圧側の端縁２１ｂという）である。「２１ｃ」は、端面２１ａの低圧側領域Ｓ１側の端縁（中心軸方向Ｄａの端縁。以下、低圧側の端縁２１ｃという）である。なお、図５では、シール体２５の形状は簡略化されて図示されている。

図６（Ａ）は、シール本体２１の端部２１Ａおよび固定シール１０の端部１０Ａの概略構成を示す側面図である。図６（Ｂ）は、シール本体２１の端部２１Ａの概略構成を示す斜視図である。図５に示すように、シール本体２１は、互いに幅が異なる受圧部２２、ベース部２３および接続部２４を有するため、端部２１Ａの端面２１ａは複雑な形状であるが、図６（Ｂ）では、端面２１ａを簡略化し、概略、矩形として示している。

図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示すように、シール本体２１の端部２１Ａの端面２１ａは、主領域２７ａ（第２領域）と、第１領域２７ｂとを有する。主領域２７ａは、低圧側の端縁２１ｃを含む一定幅の領域である。主領域２７ａは、中心軸方向Ｄａに沿う平面である。主領域２７ａは、シール本体２１のＭ方向の移動に伴って（図１参照）、固定シール１０の端部１０Ａの端面１０ａに接触する。主領域２７ａは、第１領域２７ｂに対して、低圧側領域Ｓ１側に隣接する領域である。図６（Ｂ）に示す「２７ｃ」は、主領域２７ａと第１領域２７ｂとの境界線である。

図６（Ｂ）には、主領域２７ａを含み、主領域２７ａに沿う仮想面２８を仮想線で示す。仮想面２８は、中心軸方向Ｄａに沿う平面である。図６（Ａ）に示すように、主領域２７ａを固定シール１０の端面１０ａに接触させた状態では、仮想面２８は固定シール１０の端面１０ａに一致する。

図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示すように、第１領域２７ｂは、端面２１ａのうち主領域２７ａを除く領域であって、高圧側の端縁２１ｂを含む一定幅の領域である。第１領域２７ｂは、端面２１ａのうち高圧側領域Ｓ２側の部分である。第１領域２７ｂは、境界線２７ｃから高圧側の端縁２１ｂに向かって仮想面２８から離れる方向（図６（Ａ）における下方）に傾斜している。第１領域２７ｂは、端面２１ａ（主領域２７ａ）が固定シール１０の端面１０ａに接触した状態において、端面１０ａから離れる方向に後退する。

第１領域２７ｂは、境界線２７ｃでは、主領域２７ａに対して傾斜していない。第１領域２７ｂは、境界線２７ｃから高圧側領域Ｓ２側に向かうにしたがって仮想面２８に対する傾斜角度が大きくなるように傾斜している。そのため、第１領域２７ｂは、主領域２７ａに対して滑らかに連続して形成された湾曲凸面である。仮想面２８に対する第１領域２７ｂの後退量（後退距離）は、境界線２７ｃから高圧側の端縁２１ｂに向かって徐々に大きくなり、高圧側の端縁２１ｂで最大となる。第１領域２７ｂの、仮想面２８（端面１０ａ）に対する最大離間距離（最大後退量）は、０．２ｍｍ以下（例えば０．１～０．２ｍｍ）であることが好ましい。

固定シール１０の端面１０ａは、中心軸方向Ｄａに沿う平面である。

軸シール装置の可動シール（シール本体）には、作動タイミングのばらつきに起因して摩耗が起きる可能性がある。
可動シール（シール本体）の作動タイミングのばらつきの原因としては、例えば、図３および図４に示すように、受圧部２２に加えられる背面圧力Ｐｈと、弾性部材３０の弾性力Ｆ＋摩擦力ｆとのバランスの乱れによる、シール本体２１の作動性の悪化が考えられる。特に、図４に示すように、シール本体２１が固定シール１０に向かって変位して可動シール２０によるシール機能が発現する工程の最終段階で、シール本体２１の作動性の悪化が起こりやすい。
なお、摩擦力ｆは、接続部２４の第１の面２４ｆと溝１０５の突出部１０８の当接面１０８ａとの摺動部分における摩擦係数μにスラスト力Ｆ０を乗じて得られる力である。

図８は、比較形態に係る軸シール装置のシール本体６２１の端部６２１Ａおよび固定シール１０の端部１０Ａの概略構成を示す側面図である。シール本体６２１は、端部６２１Ａの端面６２１ａが平坦に形成されている点で、図６（Ａ）に示すシール本体２１と異なる。「６２１ｂ」は、端面６２１ａの高圧側領域Ｓ２側の端縁である。「６２１ｃ」は、端面２１ａの低圧側領域Ｓ１側の端縁である。

図８に示すように、シール本体６２１または固定シール１０が傾いた状態となると、シール本体６２１が固定シール１０に向かって変位する工程の最終段階において、シール本体６２１の端面６２１ａの高圧側領域Ｓ２側の端縁６２１ｂが固定シール１０の端部１０Ａに接触し、シール本体６２１の作動性に影響が出る可能性がある。

これに対し、図７に示すように、軸シール装置１のシール本体２１は、高圧側の端縁２１ｂを含む部分（第１領域２７ｂ）が後退して形成されている。そのため、シール本体２１または固定シール１０が傾いた状態となった場合でも、シール本体２１が固定シール１０に向かって変位する工程の最終段階において、シール本体２１の端面２１ａの高圧側領域Ｓ２側の部分が固定シール１０に接触することによるシール本体２１の作動性の悪化は起こりにくい。よって、可動シール２０によるシール機能の発現に支障が生じにくい。

また、軸シール装置１では、シール本体２１の端面２１ａの高圧側領域Ｓ２側の部分が固定シール１０の端面１０ａに接触した場合でも、図８に示す比較形態の軸シール装置と比べて、端面２１ａの低圧側領域Ｓ１側の部分において、シール本体２１と固定シール１０との隙間を小さくできる。よって、シール性能の低下を防ぐことができる。

第１領域２７ｂは、主領域２７ａに対して滑らかに連続して形成されているため、シール本体２１が固定シール１０に向かって変位する工程の最終段階において、シール本体２１または固定シール１０に、傾きを是正する動きが生じた場合でも、当該動作がスムーズに行われる。例えば、図７に示すように傾いた姿勢のシール本体２１または固定シール１０が図６（Ａ）に示す正常姿勢に戻る動作に支障が生じにくくなる。よって、可動シール２０におけるシール性能の低下を防ぐことができる。

図９は、シール本体２１の変形例であるシール本体１０２１の端部１０２１Ａおよび固定シール１０の変形例である固定シール１１０の端部１１０Ａの概略構成を示す側面図である。なお、既出の構成については同じ符号を付して説明を省略する。
図９に示すように、固定シール１１０の端部１１０Ａの端面１１０ａは、主領域１１１ａ（第２領域）と、第１領域１１１ｂとを有する。主領域１１１ａは、低圧側の端縁１１２ｃを含む一定幅の領域である。主領域１１１ａは、中心軸方向Ｄａに沿う平面である。主領域１１１ａは、可動シール２０のＭ方向の移動に伴って（図１参照）、シール本体１０２１の端部１０２１Ａの端面１０２１ａに接触する。主領域１１１ａは、第１領域１１１ｂに対して、低圧側領域Ｓ１側に隣接する領域である。仮想面２８は、主領域１１１ａを含む平面である。

第１領域１１１ｂは、端面１１０ａのうち主領域１１１ａを除く領域であって、高圧側の端縁１１２ｂを含む一定幅の領域である。第１領域１１１ｂは、端面１１０ａのうち高圧側領域Ｓ２側の部分である。第１領域１１１ｂは、主領域１１１ａとの境界線から高圧側の端縁１１２ｂに向かって仮想面２８から離れる方向（図９における上方）に傾斜している。第１領域１１１ｂは、端面１１０ａ（主領域１１１ａ）がシール本体１０２１の端面１０２１ａに接触した状態において、端面１０２１ａから離れる方向に後退する。

第１領域１１１ｂは、主領域１１１ａとの境界線では、主領域１１１ａに対して傾斜していない。第１領域１１１ｂは、前記境界線から高圧側領域Ｓ２側に向かうにしたがって仮想面２８に対する傾斜角度が大きくなるように傾斜している。そのため、第１領域１１１ｂは、主領域１１１ａに対して滑らかに連続して形成された湾曲凸面である。仮想面２８に対する第１領域１１１ｂの後退量（後退距離）は、主領域１１１ａとの境界線から高圧側の端縁１１２ｂに向かって徐々に大きくなり、高圧側の端縁１１２ｂで最大となる。
シール本体１０２１の端面１０２１Ａは、仮想面２８に沿う平面であってよい。

図９に示す軸シール装置では、端面１１０ａの高圧側の端縁１１２ｂを含む部分（第１領域１１１ｂ）が後退して形成されているため、図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示す軸シール装置１と同様に、シール本体１０２１または固定シール１１０が傾いた状態となった場合でも、シール本体１０２１の端面１０２１ａの高圧側領域Ｓ２側の部分が固定シール１１０に接触することによるシール本体１０２１の作動性の悪化は起こりにくい。よって、可動シール２０によるシール機能の発現に支障は生じにくい。

第１領域１１１ｂは、主領域１１１ａに対して滑らかに連続して形成されているため、シール本体１０２１または固定シール１１０に、傾きを是正する動きが生じた場合でも、当該動作がスムーズに行われる。よって、可動シール２０におけるシール性能の低下を防ぐことができる。

図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示す例では、シール本体２１の端面と固定シール１０の端面のうち、シール本体２１のみに、高圧側の端縁を含む部分が後退した構造が採用されている。図９に示す例では、シール本体１０２１の端面と固定シール１１０の端面のうち、固定シール１１０のみに、高圧側の端縁を含む部分が後退した構造が採用されている。軸シール装置は、シール本体の端面と固定シールの端面の両方において、高圧側の端縁を含む部分が後退した構造を採用してもよい。

次に、第１の実施形態に係る軸シール装置１のシール本体２１の他の変形例について説明する。
図１０（Ａ）は、シール本体２１の他の変形例であるシール本体１２１の端部１２１Ａおよび固定シール１０の端部１０Ａの概略構成を示す側面図である。図１０（Ｂ）は、シール本体１２１の端部１２１Ａの概略構成を示す斜視図である。なお、既出の構成については同じ符号を付して説明を省略する。

図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）に示すように、シール本体１２１の端部１２１Ａの端面１２１ａは、主領域１２７ａ（第２領域）と、第１領域１２７ｂと、第３領域１２７ｃとを有する。主領域１２７ａは、中心軸方向Ｄａの中央の一定幅の領域である。主領域１２７ａは、中心軸方向Ｄａに沿う平面である。主領域１２７ａは、シール本体１２１のＭ方向の移動に伴って（図１参照）、固定シール１０の端部１０Ａの端面１０ａに接触する。主領域１２７ａは、第１領域１２７ｂに対して、低圧側領域Ｓ１側に隣接する領域である。図１０（Ｂ）に示す「１２７ｄ」は、主領域１２７ａと第１領域１２７ｂとの境界線である。「１２７ｅ」は、主領域１２７ａと第３領域１２７ｃとの境界線である。仮想面２８は、主領域１２７ａを含む平面である。

第１領域１２７ｂは、端面１２１ａの高圧側の端縁１２１ｂを含む一定幅の領域である。第１領域１２７ｂは、端面１２１ａのうち高圧側領域Ｓ２側の部分である。第１領域１２７ｂは、第１境界線１２７ｄから高圧側の端縁１２１ｂに向かって仮想面２８から離れる方向に傾斜している。第１領域１２７ｂは、端面１２１ａ（主領域１２７ａ）が固定シール１０の端面１０ａに接触した状態において、端面１０ａから離れる方向に後退する。

第１領域１２７ｂは、第１境界線１２７ｄでは、主領域１２７ａに対して傾斜していない。第１領域１２７ｂは、第１境界線１２７ｄから高圧側領域Ｓ２側に向かうにしたがって仮想面２８に対する傾斜角度が大きくなるように傾斜している。そのため、第１領域１２７ｂは、主領域１２７ａに対して滑らかに連続して形成された湾曲凸面である。仮想面２８に対する第１領域１２７ｂの後退量（後退距離）は、第１境界線１２７ｄから高圧側の端縁１２１ｂに向かって徐々に大きくなり、高圧側の端縁１２１ｂで最大となる。第１領域１２７ｂの、仮想面２８（端面１０ａ）に対する最大離間距離（最大後退量）は、０．２ｍｍ以下（例えば０．１～０．２ｍｍ）であることが好ましい。

第３領域１２７ｃは、端面１２１ａの低圧側の端縁１２１ｃを含む一定幅の領域である。第３領域１２７ｃは、端面１２１ａのうち低圧側領域Ｓ１側の部分である。第３領域１２７ｃは、第２境界線１２７ｅから低圧側の端縁１２１ｃに向かって仮想面２８から離れる方向に傾斜している。第３領域１２７ｃは、端面１２１ａ（主領域１２７ａ）が固定シール１０の端面１０ａに接触した状態において、端面１０ａから離れる方向に後退する。

第３領域１２７ｃは、第２境界線１２７ｅでは、主領域１２７ａに対して傾斜していない。第３領域１２７ｃは、第２境界線１２７ｅから高圧側領域Ｓ２側に向かうにしたがって仮想面２８に対する傾斜角度が大きくなるように傾斜している。そのため、第３領域１２７ｃは、主領域１２７ａに対して滑らかに連続して形成された湾曲凸面である。仮想面２８に対する第３領域１２７ｃの後退量（後退距離）は、第２境界線１２７ｅから低圧側の端縁１２１ｃに向かって徐々に大きくなり、低圧側の端縁１２１ｃで最大となる。

第３領域１２７ｃの幅（中心軸方向Ｄａの寸法）は、第１領域１２７ｂの幅と同じか、または第１領域１２７ｂの幅より小さいことが好ましい。第３領域１２７ｃの、仮想面２８（端面１０ａ）に対する最大離間距離（最大後退量）は、第１領域１２７ｂの、仮想面２８（端面１０ａ）に対する最大離間距離（最大後退量）と同じか、または第１領域１２７ｂの最大離間距離よりも小さいことが望ましい。

図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）に示す軸シール装置では、端面１２１ａの高圧側の端縁１２１ｂを含む部分（第１領域１２７ｂ）が後退して形成されているため、シール本体１２１が固定シール１０に向かって変位する工程の最終段階において、シール本体１２１の端面１２１ａの高圧側領域Ｓ２側の部分が固定シール１０に接触することによるシール本体１２１の作動性の悪化は起こりにくい。よって、可動シール２０によるシール機能の発現に支障が生じにくい。

この軸シール装置では、端面１２１ａの低圧側の端縁１２１ｃを含む部分（第３領域１２７ｃ）が後退して形成されているため、シール本体１２１が固定シール１０に向かって変位する工程の最終段階において、シール本体１２１の端面１２１ａの低圧側領域Ｓ１側の部分が固定シール１０に接触することによるシール本体１２１の作動性の悪化は起こりにくい。よって、可動シール２０によるシール機能の発現に支障が生じにくい。
このように、シール本体１２１は、端面１２１ａの高圧側と低圧側の両方に後退部分を有するため、固定シール１０に対する傾き方向によらず、端縁を含む部分が固定シール１０に接触するのを回避できる。

第１領域１２７ｂおよび第３領域１２７ｃは、主領域１２７ａに対して滑らかに連続して形成されているため、シール本体１２１が固定シール１０に向かって変位する工程の最終段階において、シール本体１２１または固定シール１０に、傾きを是正する動きが生じた場合でも、当該動作がスムーズに行われる。よって、可動シール２０におけるシール性能の低下を防ぐことができる。

図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）に示す構造では、シール本体１２１の端面１２１ａが、端面１０ａから離れる方向に後退した第１領域１２７ｂおよび第３領域１２７ｃを有するが、軸シール装置の構造はこの構造に限定されない。例えば、固定シールの端面は、図１０（Ａ）に示す端面１２１ａと同様に、高圧側の端縁を含む領域、および低圧側の端縁を含む領域がシール本体の端面から離れる方向に後退した構造であってもよい。この構造の場合、シール本体の端面は、仮想面２８に沿う平面であってよい。また、シール本体の端面と、固定シールの端面との両方において、高圧側の端縁を含む領域、および低圧側の端縁を含む領域が後退した構造を採用してもよい。
なお、図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）に示す構造では、シール本体１２１の端面１２１ａが、第１領域１２７ｂ、主領域１２７ａおよび第３領域１２７ｃを有するが、シール本体の端面は、主領域１２７ａがなく、第１領域１２７ａと第３領域１２７ｃとが中心軸Ｄａ方向に隣り合う形状であってもよい。

［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態に係る軸シール装置について説明する。
図１１（Ａ）は、第２の実施形態に係る軸シール装置のシール本体２２１の端部２２１Ａおよび固定シール１０の端部１０Ａの概略構成を示す側面図である。図１１（Ｂ）は、シール本体２２１の端部２２１Ａの概略構成を示す斜視図である。第２の実施形態に係る軸シール装置は、シール本体２２１以外は第１の実施形態の軸シール装置１と同様の構成である。なお、既出の構成については同じ符号を付して説明を省略する。

図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）に示すように、シール本体２２１の端部２２１Ａの端面２２１ａは、高圧側の端縁２２１ｂおよび低圧側の端縁２２１ｃを含む平面である。端面２２１ａは、低圧側の端縁２２１ｃから高圧側の端縁２２１ｂに向かって徐々に仮想面２８から離れる方向（図１１（Ａ）における下方）に傾斜している。端面２２１ａは、高圧側の端縁２２１ｂが固定シール１０の端面１０ａに接触する。端面２２１ａは、固定シール１０の端面１０ａに接触した状態において、端面１０ａから離れる方向に後退する。端面２２１ａのうち高圧側の端縁２２１ｂを含む部分は、端面１０ａから離れる方向に後退する。仮想面２８に対する端面２２１ａの最大離間距離（最大後退量）は、０．２ｍｍ以下（例えば０．１～０．２ｍｍ）であることが好ましい。なお、仮想面２８は、低圧側の端縁２２１ｃを含み、中心軸方向Ｄａに沿う平面である。

図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）に示す軸シール装置は、シール本体２２１の端面２２１ａ（高圧側の端縁２２１ｂを含む領域）が後退しているため、シール本体２２１または固定シール１０が傾いた状態となった場合でも、シール本体２２１が固定シール１０に向かって変位する工程の最終段階において、シール本体２２１の端面２２１ａの高圧側領域Ｓ２側の部分が固定シール１０に接触することによるシール本体２２１の作動性の悪化は起こりにくい。よって、可動シール２０によるシール機能の発現に支障が生じにくい。

シール本体２２１は、端面２２１ａが平面状に形成されているため、端面２２１ａの加工が容易である。また、端面２２１ａの形状の精度を高めることができる。

図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）に示す構造では、シール本体２２１の端面２２１ａ（高圧側の端縁２２１ｂを含む領域）が後退するように傾斜しているが、軸シール装置の構造はこの構造に限定されない。例えば、固定シールの端面は、図１１（Ａ）に示す端面２２１ａと同様に、高圧側の端縁を含む領域がシール本体の端面から離れる方向に後退した平面であってもよい。この構造の場合、シール本体の端面は、仮想面２８に沿う平面であってよい。また、シール本体の端面と、固定シールの端面との両方が、高圧側の端縁を含む領域が後退した平面であってもよい。

次に、第２の実施形態に係る軸シール装置のシール本体２２１の変形例について説明する。
図１２（Ａ）は、シール本体２２１の変形例であるシール本体３２１の端部３２１Ａおよび固定シール１０の端部１０Ａの概略構成を示す側面図である。図１２（Ｂ）は、シール本体３２１の端部３２１Ａの概略構成を示す斜視図である。なお、既出の構成については同じ符号を付して説明を省略する。

図１２（Ａ）および図１２（Ｂ）に示すように、シール本体３２１の端部３２１Ａの端面３２１ａは、第２領域３２７ａと、第１領域３２７ｂとを有する。図１２（Ｂ）に示す「３２７ｃ」は、第２領域３２７ａと第１領域３２７ｂとの境界線である。なお、仮想面２８は、境界線３２７ｃを含み、中心軸方向Ｄａに沿う平面である。

第１領域３２７ｂは、端面３２１ａの高圧側の端縁３２１ｂを含む領域である。第１領域３２７ｂは、高圧側の端縁３２１ｂに沿って一定幅の領域をなす平面である。第１領域３２７ｂは、端面３２１ａのうち高圧側領域Ｓ２側の部分である。第１領域３２７ｂは、境界線３２７ｃから高圧側の端縁３２１ｂに向かって、仮想面２８から離れる方向（図１２（Ａ）における下方）に傾斜している。第１領域３２７ｂは、端面３２１ａが固定シール１０の端面１０ａに接触した状態において、端面１０ａから離れる方向に後退する。第１領域３２７ｂの、仮想面２８（端面１０ａ）に対する最大離間距離（最大後退量）は、０．２ｍｍ以下（例えば０．１～０．２ｍｍ）であることが好ましい。

第２領域３２７ａは、端面３２１ａの低圧側の端縁３２１ｃを含む領域である。第２領域３２７ａは、低圧側の端縁３２１ｃに沿って一定幅の領域をなす平面である。第２領域３２７ａは、端面３２１ａのうち低圧側領域Ｓ１側の部分である。第２領域３２７ａは、第１領域３２７ｂに対して、低圧側領域Ｓ１側に隣接する領域である。
第２領域３２７ａは、境界線３２７ｃから低圧側の端縁３２１ｃに向かって仮想面２８から離れる方向（図１２（Ａ）における下方）に傾斜している。第２領域３２７ａは、端面３２１ａが固定シール１０の端面１０ａに接触した状態において、端面１０ａから離れる方向に後退する。

第２領域３２７ａの幅（中心軸方向Ｄａの寸法）は、第１領域３２７ｂの幅と同じか、または第１領域３２７ｂの幅より小さいことが好ましい。第２領域３２７ａの、仮想面２８に対する最大離間距離（最大後退量）は、第１領域３２７ｂの、仮想面２８に対する最大離間距離（最大後退量）と同じか、または第１領域３２７ｂの最大離間距離よりも小さいことが望ましい。

図１２（Ａ）および図１２（Ｂ）に示す軸シール装置は、端面３２１ａの高圧側の端縁３２１ｂを含む部分（第１領域３２７ｂ）が後退して形成されているため、端面３２１ａの高圧側領域Ｓ２側の部分が固定シール１０に接触することによるシール本体３２１の作動性の悪化は起こりにくい。よって、可動シール２０によるシール機能の発現に支障が生じにくい。
この軸シール装置は、端面３２１ａの低圧側の端縁３２１ｃを含む部分（第２領域３２７ａ）が後退して形成されているため、端面３２１ａの低圧側領域Ｓ１側の部分が固定シール１０に接触することによるシール本体３２１の作動性の悪化は起こりにくい。よって、可動シール２０によるシール機能の発現に支障が生じにくい。
このように、シール本体３２１は、端面３２１ａの高圧側と低圧側の両方に後退部分を有するため、固定シール１０に対する傾き方向によらず、端縁を含む部分が固定シール１０に接触するのを回避できる。

シール本体３２１は、第１領域３２７ｂおよび第２領域３２７ａが平面状に形成されているため、端面３２１ａの加工が容易である。また、端面３２１ａの形状の精度を高めることができる。

次に、第２の実施形態に係る軸シール装置のシール本体２２１の他の変形例について説明する。
図１３（Ａ）は、シール本体２２１の変形例であるシール本体７２１の端部７２１Ａおよび固定シール１０の端部１０Ａの概略構成を示す側面図である。図１３（Ｂ）は、シール本体７２１の端部７２１Ａの概略構成を示す斜視図である。なお、既出の構成については同じ符号を付して説明を省略する。

図１３（Ａ）および図１３（Ｂ）に示すように、シール本体７２１の端部７２１Ａの端面７２１ａは、主領域７２７ａ（第２領域）と、第１領域７２７ｂと、第３領域７２７ｃとを有する。主領域７２７ａは、中心軸方向Ｄａの中央の一定幅の領域である。主領域７２７ａは、中心軸方向Ｄａに沿う平面である。主領域７２７ａは、シール本体７２１のＭ方向の移動に伴って（図１参照）、固定シール１０の端部１０Ａの端面１０ａに接触する。主領域７２７ａは、第１領域７２７ｂに対して、低圧側領域Ｓ１側に隣接する領域である。図１３（Ｂ）に示す「７２７ｄ」は、主領域７２７ａと第１領域７２７ｂとの境界線である。「７２７ｅ」は、主領域７２７ａと第３領域７２７ｃとの境界線である。仮想面２８は、主領域７２７ａを含む平面である。

第１領域７２７ｂは、端面７２１ａの高圧側の端縁７２１ｂを含む一定幅の領域をなす平面である。第１領域７２７ｂは、端面７２１ａのうち高圧側領域Ｓ２側の部分である。第１領域７２７ｂは、第１境界線７２７ｄから高圧側の端縁７２１ｂに向かって仮想面２８から離れる方向に傾斜している。第１領域７２７ｂは、端面７２１ａ（主領域７２７ａ）が固定シール１０の端面１０ａに接触した状態において、端面１０ａから離れる方向に後退する。

第３領域７２７ｃは、端面７２１ａの低圧側の端縁７２１ｃを含む一定幅の領域をなす平面である。第３領域７２７ｃは、端面７２１ａのうち低圧側領域Ｓ１側の部分である。第３領域７２７ｃは、第２境界線７２７ｅから低圧側の端縁７２１ｃに向かって仮想面２８から離れる方向に傾斜している。第３領域７２７ｃは、端面７２１ａ（主領域７２７ａ）が固定シール１０の端面１０ａに接触した状態において、端面１０ａから離れる方向に後退する。
図１３（Ａ）および図１３（Ｂ）に示す軸シール装置は、図１２（Ａ）および図１２（Ｂ）に示す軸シール装置と同様の効果を奏する。

［第３の実施形態］
次に、第３の実施形態に係る軸シール装置について説明する。
図１４（Ａ）は、第３の実施形態に係る軸シール装置のシール本体４２１の端部４２１Ａおよび固定シール１０の端部１０ａの概略構成を示す側面図である。図１４（Ｂ）は、シール本体４２１の端部４２１Ａの概略構成を示す斜視図である。第３の実施形態に係る軸シール装置は、シール本体４２１以外は第１の実施形態の軸シール装置１と同様の構成である。なお、既出の構成については同じ符号を付して説明を省略する。

図１４（Ａ）および図１４（Ｂ）に示すように、シール本体４２１の端部４２１Ａの端面４２１ａは、主領域４２７ａ（第２領域）と、第１領域４２７ｂとを有する。主領域４２７ａは、低圧側の端縁４２１ｃを含む一定幅の領域である。主領域４２７ａは、中心軸方向Ｄａに沿う平面である。主領域４２７ａは、第１領域４２７ｂに対して、低圧側領域Ｓ１側に隣接する領域である。なお、仮想面２８は、主領域４２７ａを含む平面である。

第１領域４２７ｂは、端面４２１ａの高圧側の端縁部が切り欠かれて形成された領域である。図１４（Ａ）において、第１領域４２７ｂは、主領域４２７ａより低く形成されている。第１領域４２７ｂと主領域４２７ａとの境界には、第１領域４２７ｂと主領域４２７ａとの高低差によって、不連続な段差部４２８ａが形成されている。第１領域４２７ｂは、高圧側の端縁４２１ｂを含む一定幅の領域である。第１領域４２７ｂは、端面４２１ａ（主領域４２７ａ）が固定シール１０の端面１０ａに接触した状態において、端面１０ａから離れる方向に後退している。

図１４（Ａ）および図１４（Ｂ）に示す軸シール装置では、高圧側の端縁４２１ｂを含む部分（第１領域４２７ｂ）が後退して形成されている。そのため、シール本体４２１または固定シール１０が傾いた状態となった場合でも、シール本体４２１の端面４２１ａの高圧側領域Ｓ２側の部分が固定シール１０に接触することによるシール本体４２１の作動性の悪化は起こりにくい。よって、可動シール２０によるシール機能の発現に支障は生じにくい。

第１領域４２７ｂと主領域４２７ａとの境界には不連続な段差部４２８ａが形成されているため、第１領域４２７ｂが主領域４２７ａに対して滑らかに連続して形成されている場合に比べて、主領域４２７ａの面積を広く確保できる。そのため、シール本体４２１は広い面積で固定シール１０の端面１０ａに接触する。よって、端面４２１ａと固定シール１０との間における流体の漏れを小さくできる。

図１４（Ａ）および図１４（Ｂ）に示す構造では、シール本体４２１の端面４２１ａが第１領域４２７ｂを有するが、軸シール装置の構造はこの構造に限定されない。例えば、固定シールの端面は、シール本体４２１の端面４２１ａと同様に、主領域との境界に段差部が形成されて後退した第１領域（高圧側の端縁を含む部分）を有していてもよい。この構造の場合、シール本体の端面は、仮想面２８に沿う平面であってよい。

次に、第３の実施形態に係る軸シール装置のシール本体４２１の変形例について説明する。
図１５（Ａ）は、シール本体４２１の変形例であるシール本体５２１の端部５２１Ａおよび固定シール１０の端部１０Ａの概略構成を示す側面図である。図１５（Ｂ）は、シール本体５２１の端部５２１Ａの概略構成を示す斜視図である。なお、既出の構成については同じ符号を付して説明を省略する。

図１５（Ａ）および図１５（Ｂ）に示すように、シール本体５２１の端部５２１Ａの端面５２１ａは、主領域５２７ａ（第２領域）と、第１領域５２７ｂと、第３領域５２７ｃとを有する。主領域５２７ａは、中心軸方向Ｄａの中央の一定幅の領域である。主領域５２７ａは、中心軸方向Ｄａに沿う平面である。主領域５２７ａは、第１領域５２７ｂに対して、低圧側領域Ｓ１側に隣接する領域である。なお、仮想面２８は、主領域５２７ａを含む平面である。

第１領域５２７ｂは、端面５２１ａの高圧側の端縁部が切り欠かれて形成された領域である。第１領域５２７ｂは、主領域５２７ａより低く形成されている。第１領域５２７ｂと主領域５２７ａとの境界には段差部５２８ａが形成されている。第１領域５２７ｂは、高圧側の端縁５２１ｂを含む一定幅の領域である。第１領域５２７ｂは、端面５２１ａ（主領域５２７ａ）が固定シール１０の端面１０ａに接触した状態において、端面１０ａから離れる方向に後退している。

第３領域５２７ｃは、端面５２１ａの低圧側の端縁部が切り欠かれて形成された領域である。第３領域５２７ｃは、主領域５２７ａより低く形成されている。第３領域５２７ｃと主領域５２７ａとの境界には段差部５２８ｂが形成されている。第３領域５２７ｃは、低圧側の端縁５２１ｃを含む一定幅の領域である。第３領域５２７ｃは、端面５２１ａ（主領域５２７ａ）が固定シール１０の端面１０ａに接触した状態において、端面１０ａから離れる方向に後退している。

図１５（Ａ）および図１５（Ｂ）に示す軸シール装置では、端面５２１ａの高圧側の端縁５２１ｂを含む部分（第１領域５２７ｂ）が後退して形成されているため、シール本体５２１の端面５２１ａの高圧側領域Ｓ２側の部分が固定シール１０に接触することによるシール本体５２１の作動性の悪化は起こりにくい。
この軸シール装置では、低端面５２１ａの圧側の端縁５２１ｃを含む部分（第３領域５２７ｃ）が後退して形成されているため、シール本体５２１の端面５２１ａの低圧側領域Ｓ１側の部分が固定シール１０に接触することによるシール本体５２１の作動性の悪化は起こりにくい。
このように、シール本体５２１は、高圧側と低圧側の両方に後退部分を有するため、固定シール１０に対する傾き方向によらず、端縁を含む部分が固定シール１０に接触するのを回避できる。

第１領域５２７ｂおよび第３領域５２７ｃは、主領域５２７ａに対して段差部５２８ａ，５２８ｂをなすように形成されているため、第１領域５２７ｂおよび第３領域５２７ｃが主領域５２７ａに対して滑らかに連続して形成されている場合に比べて、主領域５２７ａの面積を広く確保できる。そのため、シール本体５２１は広い面積で固定シール１０の端面１０ａに接触する。よって、端面５２１ａと固定シール１０との間における流体の漏れを小さくできる。

図１５（Ａ）および図１５（Ｂ）に示す構造では、シール本体５２１の端面５２１ａが第１領域５２７ｂおよび第３領域５２７ｃを有するが、軸シール装置の構造はこの構造に限定されない。例えば、固定シールの端面は、シール本体５２１の端面５２１ａと同様に、主領域に対して不連続な第１領域（高圧側の端縁を含む部分）および第３領域（低圧側の端縁を含む部分）を有していてもよい。この構造の場合、シール本体の端面は、仮想面２８に沿う平面であってよい。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
例えば、第１～第３の実施形態では、シール構造の一例として、アブレイダブルシール構造を例に挙げて説明したが、例えば、アブレイダブルシール構造以外のシール構造（例えば、ラビリンスシール構造）にも適用可能であり、第１および第２の実施形態と同様な効果を得ることができる。
軸シール装置では、可動シールの移動に伴って互いに接触するシール本体の端面と固定シールの端面のうち少なくとも一方において、少なくとも高圧側領域側の部分が後退している構造があればよい。

本発明は、軸シール装置、および回転機械に適用できる。

１…軸シール装置、２…シール部材、１０，１１０…固定シール、１０ａ，１１０ａ…端面（固定シールの周方向端面）、２０…可動シール、２０Ａ…端部、２１，１２１，２２１，３２１，４２１，５２１…シール本体、２１Ａ，１２１Ａ，２２１Ａ，３２１Ａ，４２１Ａ，５２１Ａ…端部、２１ａ，１２１ａ，２２１ａ，３２１ａ，４２１ａ，５２１ａ…端面（可動シールの周方向端面）、２７ａ，１２７ａ，３２７ａ，４２７ａ，５２７ａ…主領域（第２領域）、２７ｂ，１２７ｂ，３２７ｂ、４２７ｂ，５２７ｂ…第１領域（後退した高圧側領域側の部分）、１００…回転機械、１０２…ロータ、１０３…ステータ、１２７ｃ、５２７ｃ…第３領域（後退した低圧側領域側の部分）、３２７ａ…第２領域（後退した低圧側領域側の部分）、４２８，５２８ａ，５２８ｂ…段差部、Ｄａ…中心軸方向、Ｓ１…低圧側領域、Ｓ２…高圧側領域

Claims (8)

1. ロータと該ロータを囲うステータとの間に設けられ、前記ロータと前記ステータとの間の空間を前記ロータの中心軸方向において、高圧流体が流れる高圧側領域と低圧流体が流れる低圧側領域とに分けるシール部材を備え、
   該シール部材は、
   周方向に延びる固定シールと、
   該固定シールの周方向に隣接して周方向に延びて、径方向に可動である可動シールと、
   を含み、
   前記可動シールの移動にともなって互いに接触する該可動シールの周方向端面および前記固定シールの周方向端面のうち少なくとも一方は、少なくとも前記高圧側領域側の部分が、前記高圧側領域側に向かうにしたがって、前記中心軸方向に沿う平面である仮想面から離れる方向に傾斜するように後退している軸シール装置。
2. 前記周方向端面は、前記後退した高圧側領域側の部分である第１領域と、前記第１領域に対して前記低圧側領域側に隣接する第２領域と、を有し、
   前記第２領域は、相手側の周方向端面に接触可能であって、前記第１領域に対して滑らかに連続して形成されている、請求項１に記載の軸シール装置。
3. 前記後退した前記高圧側領域側の部分は、平面状に形成されている、請求項１に記載の軸シール装置。
4. 前記後退した高圧側領域側の部分である第１領域と、前記第１領域に対して低圧側に隣接する第２領域との境界には、前記第１領域と前記第２領域との高低差によって段差部が形成されている、請求項１に記載の軸シール装置。
5. 前記後退した前記高圧側領域側の部分を有する周方向端面は、前記低圧側領域側の部分が後退している請求項１～４のうちいずれか１項に記載の軸シール装置。
6. ロータと該ロータを囲うステータとの間に設けられ、前記ロータと前記ステータとの間の空間を前記ロータの中心軸方向において、高圧流体が流れる高圧側領域と低圧流体が流れる低圧側領域とに分けるシール部材を備え、
   該シール部材は、
   周方向に延びる固定シールと、
   該固定シールの周方向に隣接して周方向に延びて、径方向に可動である可動シールと、
   を含み、
   前記可動シールの移動にともなって互いに接触する該可動シールの周方向端面および前記固定シールの周方向端面のうち少なくとも一方は、少なくとも前記高圧側領域側の部分が後退しており、
   前記周方向端面は、前記後退した高圧側領域側の部分である第１領域と、前記第１領域に対して前記低圧側領域側に隣接する第２領域と、を有し、
   前記第２領域は、相手側の周方向端面に接触可能であって、前記第１領域に対して滑らかに連続して形成されている軸シール装置。
7. ロータと該ロータを囲うステータとの間に設けられ、前記ロータと前記ステータとの間の空間を前記ロータの中心軸方向において、高圧流体が流れる高圧側領域と低圧流体が流れる低圧側領域とに分けるシール部材を備え、
   該シール部材は、
   周方向に延びる固定シールと、
   該固定シールの周方向に隣接して周方向に延びて、径方向に可動である可動シールと、
   を含み、
   前記可動シールの移動にともなって互いに接触する該可動シールの周方向端面および前記固定シールの周方向端面のうち少なくとも一方は、少なくとも前記高圧側領域側の部分が後退しており、
   前記後退した前記高圧側領域側の部分を有する周方向端面は、前記低圧側領域側の部分が後退している軸シール装置。
8. 請求項１～７のうちいずれか１項に記載の軸シール装置を含む回転機械。

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