JPH1038093A - メカニカルシール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧力条件に応じた最適のシール構造に自動的
に変化して、被密封流体圧力の大きさに拘らず、常に、
良好なシール機能を発揮するようにする。 【解決手段】 回転軸に固定された固定密封環２の密封
端面２ａとシールケースにＯリング５を介して軸線方向
摺動可能に保持された可動密封環４の密封端面４ａと
は、軸線方向に直交する環状平面に構成されている。可
動密封環４の軸線方向における中間部分４３は、軸線方
向に所定の長さを有し且つ径方向厚さをその両側部分４
１，４２より小さくした薄肉円筒形状に構成されてい
る。被密封流体圧力Ｐが一定以上の高圧となると、当該
被密封流体圧力Ｐによって、可動密封環４が、その密封
端面２ａが固定密封環２の密封端面４ａとの間に非密封
流体領域Ａ₂ 方向に漸次窄まる断面楔状の環状空間７を
形成しうる環状テーパ面となるべく、弾性変形せしめら
れ、テーパフェースシール構造となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シールケース及び
回転軸の一方に固定された固定密封環と他方に二次シー
ルされた状態で軸線方向摺動可能に保持された可動密封
環とを具備し、両密封環の対向端面たる密封端面間に
て、その内外周側領域である被密封流体領域と非密封流
体領域とをシールするように構成されたメカニカルシー
ルであって、主として、ポンプ等において高負荷条件下
で液体を軸封させる必要のある場合に使用されるメカニ
カルシールに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種のメカニカルシールとしては、一
般に、両密封環の対向端面である密封端面を軸線に直交
する平滑な環状平面として、両密封端面を相対回転摺接
させることにより、その内外周側領域である被密封流体
領域と非密封流体領域とをシールさせるように構成され
たもの（以下「通常シール」という）が周知であるが、
このような通常シールは、密封端面間の潤滑機能が低い
ため、許容ＰＶ値が低く、高負荷条件（高圧，高速，高
温条件）下では使用できないものであった。通常シール
では、密封端面間に被密封流体による潤滑膜が形成され
るが、かかる潤滑膜による潤滑機能は高負荷条件では充
分に発揮されず、密封端面が焼き付いたりする等の問題
が生じるからである。

【０００３】このため、近時、図１１に示す如く、回転
軸１に固定された固定密封環２と、固定密封環２に直対
向し且つＯリング５を介して二次シールさせた状態で、
シールケース３に軸線方向摺動可能に保持された可動密
封環４と、可動密封環４を固定密封環２へと押圧附勢す
るスプリング６とを具備して、固定密封環２の密封端面
２ａを軸線に直交する環状平面となすと共に可動密封環
４の密封端面４ａを凸状の環状テーパ面（截頭円錐面）
となすことによって、密封端面２ａ，４ａ間を、被密封
流体（液体）の漏れを一定の微小範囲で許容する非接触
状態ないし高潤滑状態に保持させつつ、その外周側領域
である被密封流体領域Ａ₁ とその内周側領域である非密
封流体領域（大気領域）Ａ₂ とをシールさせるように構
成されたメカニカルシール（以下「テーパフェースシー
ル」という）が提案されている。なお、以下の説明にお
いて、被密封流体領域Ａ₁ の被密封流体圧力Ｐは、非密
封流体領域Ａ₂ の非密封流体圧力を基準とするものと
し、例えば、上記の如く非密封流体領域Ａ₂ が大気領域
である場合には、被密封流体圧力Ｐは大気圧を基準とす
るゲージ圧を意味することになる。

【０００４】而して、かかるテーパフェースシールにあ
っては、密封端面２ａ，４ａ間に被密封流体の漏れ方向
（非密封流体領域Ａ₂ 方向）に漸次狭まる断面楔状の環
状空間７が形成されることから、被密封流体圧力Ｐによ
り、軸線方向に移動可能な可動密封環４には図１３に示
す如き圧力分布をなす閉力Ｆ_C と開力Ｆ_O とが作用し
て、密封端面２ａ，４ａ間に隙間Ｓが形成される。そし
て、この隙間Ｓは、閉力Ｆ_C と開力Ｆ_O とがバランスさ
れた状態で安定し、一定の微小隙間（以下「平衡隙間Ｓ
₀ 」という）に保持される。ここに、閉力Ｆ_C は可動密
封環４に作用する被密封流体圧力Ｐによる背圧によって
（より正確には、背圧及びスプリング６による附勢力に
よって）生じるものであり、開力Ｆ_O は環状空間７に侵
入した被密封流体の圧力（静圧）によって生じるもので
ある。ところで、閉力Ｆ_C は背圧（及びスプリング６）
によるものであるから、図１４に鎖線で示す如く、被密
封流体圧力Ｐが変動しない限り一定であるが、開力Ｆ_O
は環状空間７に作用する静圧によるものであるから、同
図に破線で示す如く、隙間Ｓの変動によって反比例的に
変化する。つまり、開力Ｆ_O は隙間Ｓが大きくなるに従
って減少し、小さくなるに従って増大することになる。
したがって、隙間Ｓが平衡隙間Ｓ₀ より大きくなると、
開力Ｆ_O が閉力Ｆ_C より小さくなって密封端面２ａ，４
ａ間が閉じられ、逆に隙間Ｓが平衡隙間Ｓ₀ より小さく
なると、開力Ｆ_O が閉力Ｆ_C より大きくなって密封端面
２ａ，４ａ間が開かれて、何れの場合にも、隙間Ｓは閉
力Ｆ_C と開力Ｆ_O とがバランスされた平衡隙間Ｓ₀ に復
帰，保持されることになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように、テーパフ
ェースシールは、閉力Ｆ_C と開力Ｆ_O とがバランスされ
て密封端面２ａ，４ａ間を平衡隙間Ｓ₀ による一定の非
接触状態ないし高潤滑状態に保持するものであるから、
理論的には、両密封端面を軸線方向に直交する平面とし
て相対回転摺接させる通常シールの許容ＰＶを超える条
件下においても、つまり通常シールの使用限界を超える
高負荷条件下においても、好適に使用できるものである
が、以下のような問題があるため、従来から実用性に乏
しいとの指摘がなされている。

【０００６】すなわち、可動密封環４は、その外周部に
一定圧以上の被密封流体圧力Ｐが作用すると、内方へと
変形（縮径変形）する。しかし、Ｏリング５による二次
シール個所より背面側の可動密封環部分（以下「基端側
部分」という）４ｃについては、その内周部側にも被密
封流体が侵入するため、図１２（Ａ）に示す如く、内外
周部に被密封流体圧力Ｐが略同等に作用することにな
る。すなわち、基端側部分４ｃは、被密封流体圧力Ｐの
大きさに拘わらず、外周部に作用する被密封流体Ｐによ
って縮径変形されることが殆どない。したがって、可動
密封環４を内径に弾性変形（縮径変形）させる被密封流
体圧力Ｐは、図１２（Ｂ）に示す如く、可動密封環４に
対して、実質的に、基端側部分４ｃを除く密封端面側の
可動密封環部分（以下「先端側部分」という）４ｂにの
み作用するとみなすことができる。このような被密封流
体圧力Ｐの可動密封環４への作用状態は、可動密封環４
に、これを片持形態（基端側部分４ｃを変形不能に支持
した片持形態）として、被密封流体圧力Ｐを作用させた
状態と同等であるとみなすことができる（可動密封環４
の一断面における被密封流体圧力Ｐの作用状態のみをみ
れば、あたかも片持梁に等分布荷重を作用させたかの如
くである）。

【０００７】したがって、可動密封環４が被密封流体圧
力Ｐによって受ける影響（弾性変形）は、先端側部分４
ｂにおいて基端側部分４ｃから遠ざかるに従って（密封
端面４ａに近づくに従って）大きくなる。このため、被
密封流体圧力Ｐが一定圧（以下「シール上限圧」とい
う）Ｐ_H 以下の低圧である場合には、図１２（Ａ）に示
す如く、可動密封環４の外周部に作用する被密封流体圧
力Ｐによる影響を受けることなく、密封端面２ａ，４ａ
間には閉力Ｆ_C とバランスしうる開力Ｆ_O を確保しうる
断面楔状の環状空間７が形成，維持されるが、被密封流
体圧力Ｐがシール上限圧Ｐ_H を超えるような高圧となる
と、同図（Ｂ）に示す如く、可動密封環４の外周部に作
用する被密封流体圧力Ｐにより、先端側部分４ｂが密封
端面２ａに近づくに従ってより大きく縮径されるように
内方に弾性変形して、密封端面４ａが、そのテーパ量
（以下、密封端面４ａにおける内外周端間の軸線方向距
離Δ（図１３参照）をいうものとする）を減じる方向に
傾くことになり、テーパ量Δが減少し、更に極端な場合
にはテーパ量Δしたがって断面楔状の環状空間７が消失
してしまうことになる。このような状態となると、閉力
Ｆ_C にバランスしうるに足る開力Ｆ_O が確保されなくな
って、密封端面２ａ，４ａ間に所定の平衡隙間Ｓ ₀ を確
保，維持することができなくなる。つまり、密封端面２
ａ，４ａを非接触状態ないし高潤滑状態に保持すること
ができなくなる。

【０００８】このように、テーパフェースシールは、上
記したように理論的には高圧条件下で使用できるもので
はあるが、実際には、シール上限圧Ｐ_H を超える高圧条
件下では所期のシール機能を発揮することができず、実
用することができないものである。すなわち、テーパフ
ェースシールは、実際には、シール上限圧Ｐ_H を超える
ような高圧条件下や圧力変動条件下では好適に使用する
ことができないものである。

【０００９】また、被密封流体圧力Ｐが所定圧（以下
「シール下限圧」という）Ｐ_L （＜Ｐ _H ）に達しないよ
うな低圧条件下で使用される場合や圧力変動により被密
封流体圧力Ｐがシール下限圧Ｐ_L より低圧となった場合
においては、背圧による閉力Ｆ _C が小さくなるため、開
閉力Ｆ_O ，Ｆ_C のバランスが崩れて、つまり開力Ｆ_O が
閉力Ｆ_C に比して過大となって、密封端面２ａ，４ａ間
の隙間Ｓが平衡隙間Ｓ₀より大きくなり、大量漏れを生
じる虞れがある。すなわち、シール下限圧Ｐ_L より低い
圧力条件下では、通常シールでは良好なシール機能が発
揮されるが、テーパフェースシールではシール機能が顕
著に低下することになる。

【００１０】このように、テーパフェースシールは、極
く限られた圧力範囲（Ｐ_L ≦Ｐ≦Ｐ _H ）でおいてのみ、
有効なシール機能を発揮させることができるものにすぎ
ず、さほど実用的なものではない。

【００１１】また、可動密封環４の密封端面４ａは当然
に平滑面でなければならないが、その適正なテーパ量Δ
は微小である（回転軸２ないし密封環２，４の径等の条
件にもよるが、一般にはΔ＝３μｍ〜５０μｍ程度であ
る）から、このような密封端面４ａの加工は極めて困難
であり、加工費が徒に高騰する上、適正な加工精度を確
保することも容易ではない。このことも、テーパフェー
スシールが実用性に乏しいとされる一因である。

【００１２】本発明は、このような問題を生じることな
く、通常シールの使用限界を超える高負荷条件下や被密
封流体領域が大きく圧力変動するような条件下において
も、被密封流体圧力に応じて可動密封環の密封端面形状
が自動調整されて、良好なシール機能を発揮しうる新規
な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。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、シールケース
及び回転軸の一方に固定された固定密封環と他方に二次
シールされた状態で軸線方向摺動可能に保持された可動
密封環とを具備し、両密封環の対向端面たる密封端面間
にて、その内外周側領域である被密封流体領域と非密封
流体領域とをシールするように構成されたメカニカルシ
ールにおいて、上記の目的を達成すべく、特に、次のよ
うに構成しておくことを提案するものである。

【００１４】すなわち、請求項１に記載された発明のメ
カニカルシール（以下「第１シール」という）にあって
は、両密封端面を軸線方向に直交する環状平面に構成す
ると共に、可動密封環の軸線方向における中間部分であ
って二次シール個所より密封端面寄りの部分を、軸線方
向に所定の長さを有し且つ径方向厚さをその両側部分よ
り小さくした薄肉円筒形状となして、被密封流体領域に
おける被密封流体圧力が一定以上の高圧となったときに
おいて、可動密封環が、その密封端面が固定密封環の密
封端面との間に非密封流体領域方向に漸次窄まる断面楔
状の環状空間を形成しうる環状テーパ面となるべく、弾
性変形せしめられるように構成してある。

【００１５】また、請求項２に記載された発明のメカニ
カルシール（以下「第２シール」という）にあっては、
両密封端面を軸線方向に直交する環状平面に構成すると
共に、可動密封環の軸線方向における中間部であって二
次シール個所より密封端面寄りの部分を、軸線を通過す
る断面の形状上、狭窄状に括れた形状となして、被密封
流体領域における被密封流体圧力が一定以上の高圧とな
ったときにおいて、当該被密封流体圧力によって、可動
密封環が、その密封端面が固定密封環の密封端面との間
に非密封流体領域方向に漸次窄まる断面楔状の環状空間
を形成しうる環状テーパ面となるべく、弾性変形せしめ
られるように構成してある。

【００１６】このように構成された第１及び第２シール
は、一定圧以上の高圧条件下では、被密封流体圧力によ
り可動密封環の密封端面が固定密封環の密封端面との間
に非密封流体領域方向に漸次窄まる断面楔状の環状空間
を形成しうる環状テーパ面に弾性変形されて、テーパフ
ェースシールと同一構造（以下「テーパフェースシール
構造」）となり、テーパフェースシールと同一のシール
機能（以下「テーパフェースシール機能」）を発揮す
る。そして、かかるテーパフェースシール構造は被密封
流体圧力による可動密封環の弾性変形によって得られる
ものであり、可動密封環の密封端面のテーパ量は被密封
流体圧力に応じて比例的に増減変化する。したがって、
テーパフェースシールの機能が被密封流体圧力の影響に
より低下，喪失されるような高圧条件下（例えば、上限
圧Ｐ_H を超えるような高圧条件下）においても、テーパ
フェースシール構造は維持され、良好なテーパフェース
シール機能が発揮される。一方、上記した一定圧に達し
ない低圧条件下では、被密封流体圧力による可動密封環
の弾性変形は生じないか或いは消失して、可動密封環の
密封端面は軸線方向に直交する環状平面となり、通常シ
ールと同一構造（以下「通常シール構造」）となり、通
常シールと同一のシール機能（以下「通常シール機
能」）を発揮する。このように、第１及び第２シールは
圧力条件に応じた最適のシール構造に自動的に変化し
て、被密封流体圧力の大きさに拘らず、常に、良好なシ
ール機能を発揮することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、第１及び第２シールを、図
１〜図１０に示す各実施の形態に基づいて、具体的に説
明する。なお、以下の説明において、便宜上、前後とは
図１又は図５における左右を意味するものとする。

【００１８】すなわち、第１シールＭ₁ は、図１〜図３
に示す如く、回転軸（例えば、インペラ軸）１に固定さ
れた固定密封環２とこれに直対向してシールケース（例
えば、ポンプケーシング）３に保持された可動密封環４
とを具備して、両密封環２，４の対向端面たる密封端面
２ａ，４ａ間において、その外周側領域であって被密封
流体（例えば、水等の液体）が封入される被密封流体領
域Ａ₁ とその内周側領域である非密封流体領域（例え
ば、シールケース３外に連通する大気領域）Ａ₂とを、
被密封流体圧力Ｐに応じた通常シール構造ないしテーパ
フェースシール構造をなしてシールしうるするように構
成されている。

【００１９】固定密封環２は、図１に示す如く、ＷＣ，
ＳｉＣ，カーボン，金属材料（例えば、ハステロイ，ス
テンレス鋼，チタン等やこれらに適宜の表面硬化処理
（窒化処理，Ｃｒ₂ Ｏ₃ 等のセラミックコーティング処
理等）を施したもの）等の超硬質材で一体成形されたも
ので、後端面を軸線に直交する平滑な環状平面とした密
封端面２ａに構成してある。

【００２０】シールケース３は内周面部を円形としたも
ので、図１に示す如く、内周面部に環状壁部３ａを介し
て筒状保持部３ｂを同心状に設けている。回転軸１は、
筒状保持部３ｂを洞貫している。

【００２１】可動密封環４は、図１に示す如く、前端面
を軸線方向に直交する平滑な環状平面とした密封端面４
ａに構成すると共に、軸線方向における中間部分であっ
てＯリング５による二次シール個所より密封端面４ａ寄
りの部分（以下「被変形部分」という）４３を、軸線方
向に所定の長さＬ₁ を有し且つ径方向厚さＴ₁ をその両
側部分４１，４２より小さくした薄肉円筒形状となした
ものである。すなわち、可動密封環４は、被変形部分４
３の前側部分である先端側部分４１を固定密封環２に直
対向させた状態で、被変形部分４３の後側部分である基
端側部分４２をＯリング５を介して筒状保持部３ｂに嵌
挿保持させることにより、シールケース３に二次シール
された状態で軸線方向に摺動可能に保持されている。ま
た、基端側部分４２と環状壁部３ａとの間にはドライブ
ピン等の適宜の回り止め手段（図示せず）が介装されて
いて、可動密封環４をその軸線方向移動を許容しつつ回
転不能に保持させている。また、基端側部分４２と環状
壁部３ａとの間にはスプリング６が介装されていて、可
動密封環４を固定密封環２へと押圧附勢させている。な
お、可動密封環４は、カーボンや金属材料（例えば、ハ
ステロイ，ステンレス鋼，チタン等やこれらに適宜の表
面硬化処理（窒化処理，Ｃｒ₂ Ｏ₃ 等のセラミックコー
ティング処理等）を施したもの）等の硬質材で一体成形
されている。また、Ｏリング５は、基端側部分４２の内
周面に圧接した状態で、筒状保持部３ｂの外周部に形成
した環状のＯリング溝３ｃに保持されている。

【００２２】而して、可動密封環４の先端側部分４１
は、図１及び図３（Ａ）に示す如く、その内外径ｄ₂ ，
Ｄ₂ を固定密封環２の内外径に応じた寸法に設定した厚
肉円筒形状をなす。また、基端側部分４２は、図１及び
図３（Ａ）に示す如く、外径を先端側部分４１の外径Ｄ
₂ と同一にし且つ内径を先端側部分４１の内径ｄ₂ より
やや大きくした厚肉円筒形状をなす。そして、被変形部
分４３は、図１及び図３（Ａ）に示す如く、二次シール
個所（Ｏリング５と基端側部分４２の内周面との接触個
所）より密封端面４ａ寄りの部分であって、所定の軸線
方向長さＬ₁ を有し、外径Ｄ₁ を先端側部分４１及び基
端側部分４２の外径Ｄ₂ より小さくし且つ内径ｄ₁ を基
端側部分４２の内径と同一にした薄肉円筒形状をなす。

【００２３】ところで、被変形部分４３の径方向厚さＴ
₁ 及び軸線方向長さＬ₁ は、 被密封流体領域Ａ₁ における被密封流体圧力Ｐが一
定圧（以下「変形臨界圧」という）Ｐ_K 以上の高圧とな
ったときにおいて、可動密封環４の外周部に作用する被
密封流体圧力Ｐによって被変形部分４３が先端側部分４
１及び基端側部分４２より大きく径方向に弾性変形（縮
径変形）され、 その結果、可動密封環４が、その密封端面４ａが固
定密封環２の密封端面２ａとの間に非密封流体領域Ａ₂
方向に漸次窄まる断面楔状の環状空間７を形成しうる環
状テーパ面（凸状の截頭円錐面）となるべく、弾性変形
せしめられる、ように、先端側部分４１及び基端側部分
４２の形状（径方向厚さ及び軸線方向長さ）並びに変形
臨界圧Ｐ_K 及び可動密封環４の材質等を考慮して適宜に
設定される。一般的には、の条件が満足されるため
には、被変形部分４３の径方向厚さＴ₁ （＝（Ｄ₁ −ｄ
₁ ）／２）を、先端側部分４２の径方向厚さ（（Ｄ₂ −
ｄ ₂ ）／２）の４０％程度以下に設定しておくことが好
ましく、被変形部分４３の軸線方向長さＬ₁ を、先端側
部分４１の軸線方向長さＬ₂ と同程度以上に設定してお
くことが好ましい。勿論、径方向厚さＴ₁ 又は軸線方向
長さＬ₁ を決定するに当たっては、軸線方向に作用する
被密封流体圧力Ｐないしスプリング力のみによって可動
密封環６が弾性変形されるようなことがないように配慮
しておく。なお、変形臨界圧Ｐ_K は、通常シール及びテ
ーパフェースシールの何れによっても良好なシール機能
を行なうことができる圧力範囲において適宜に設定され
るものである。例えば、冒頭で述べたシール下限圧Ｐ_L
程度に設定しておく。但し、変形臨界圧Ｐ_K は特定圧力
値そのものを指すものとしても、当該特定圧力値を含む
或る程度の圧力範囲を指すものとしても、何れでもよ
い。一般的には、変形臨界圧Ｐ_K を一定値に特定するこ
とは困難であるから、後者のように設定しておくのがよ
い。

【００２４】一方、第２シールＭ₂ は、図５〜図７に示
す如く、シールケース（例えば、ポンプケーシング）３
に固定された固定密封環２とこれに直対向して回転軸
（例えば、インペラ軸）１に保持された可動密封環４と
を具備して、両密封環２，４の対向端面たる密封端面２
ａ，４ａ間において、その外周側領域であって被密封流
体（例えば、水等の液体）が封入される被密封流体領域
Ａ₁ とその内周側領域である非密封流体領域（例えば、
シールケース３外に連通する大気領域）Ａ₂ とを、被密
封流体圧力Ｐに応じた形態でシールしうるするように構
成されている。

【００２５】回転軸１は軸本体１ａとこれに嵌挿固定し
た円筒状スリーブ１ｂとからなり、固定密封環２は、回
転軸１に遊嵌させた状態でシールケース３に内嵌固定さ
れている。この固定密封環２の密封端面２ａは、軸線に
直交する平滑な環状平面に構成されている。なお、固定
密封環２は、第１シールＭ₁ におけると同様に、ＷＣ，
ＳｉＣ，カーボン，金属材料（例えば、ハステロイ，ス
テンレス鋼，チタン等やこれらに適宜の表面硬化処理
（窒化処理，Ｃｒ₂ Ｏ₃ 等のセラミックコーティング処
理等）を施したもの）等の超硬質材で一体成形されてい
る。

【００２６】可動密封環４は、図５に示す如く、前端面
を軸線に直交する平滑な環状平面とした密封端面４ａに
構成すると共に、軸線方向における中間部であってＯリ
ング５による二次シール個所より密封端面４ａ寄りの部
分（以下「被変形部」という）４５を、軸線を通過する
断面の形状（図５に示す形状）上、括れた狭窄形状とな
したものである。

【００２７】すなわち、可動密封環４にあっては、図５
に示す如く、内周部に後方に開放する環状のＯリング溝
４６を形成すると共に、外周部に軸線方向中間部位に配
して環状の凹溝４７を形成することによって、Ｏリング
溝４６と凹溝４７との間の部分を、その両側部分４８，
４９に比して小断面積となるように狭窄された被変形部
４５となしている。なお、被変形部４５は、図７（Ａ）
又は図８（Ａ）〜（Ｃ）に例示する如く、溝４６，４７
の位置関係等によって異なる形態をなすが、何れの形態
を選択するかは任意である。そして、可動密封環４は、
被変形部４５より前側の先端側部分４８を固定密封環２
に直対向させた状態で、Ｏリング溝４６に係合させたＯ
リング５を介して、被変形部４５より後側の基端側部分
４９を回転軸１つまりスリーブ１ｂに嵌挿させることに
より、回転軸１に二次シールされた状態で軸線方向に摺
動可能に保持されている。また、可動密封環４の後端部
と回転軸１に取付けられた環状リテーナ５０との間に
は、可動密封環４をその軸線方向移動を許容しつつ回転
不能に保持させるドライブピン等の適宜の回り止め手段
５１及び可動密封環４を固定密封環２へと押圧附勢する
スプリング６が介装されている。なお、可動密封環４
は、第１シールＭ₁ におけると同様に、カーボンや金属
材料（例えば、ハステロイ，ステンレス鋼，チタン等や
これらに適宜の表面硬化処理（窒化処理，Ｃｒ₂ Ｏ₃ 等
のセラミックコーティング処理等）を施したもの）等の
硬質材で一体成形されている。

【００２８】ところで、軸線方向たる前後方向における
Ｏリング溝４６と凹溝４７との位置関係は、被変形部４
５が二次シール個所（基端側部分４９の内周面へのＯリ
ング５の圧接個所）より密封端面４ａ寄りに位置するよ
うに設定される。すなわち、密封端面４ａからＯリング
溝４６の前端面までの軸線方向距離Ｌ₄ と密封端面４ａ
から凹溝４７の後端面までの軸線方向距離Ｌ₅ とが、Ｌ
₄ ≧Ｌ₅ となるように設定される。また、Ｏリング溝４
６の溝底径つまりＯリング溝４８が形成された部分の内
径ｄ₃ は、Ｏリング５の径及びＯリング５が圧接される
スリーブ１ｂの外径に応じて設定され、凹溝４７の溝底
径つまり凹溝４７が形成された部分の外径Ｄ₄ は、固定
密封環２に対応して設定される先端側部分４８の前端面
の内外径ｄ₅ ，Ｄ₅ に応じて、凹溝４７が形成された部
分の径方向厚さ（（Ｄ₄ −ｄ₄ ）／２）が必要以上に薄
くならないように設定される。

【００２９】而して、被変形部４７の断面形状は、両溝
４６，４７の軸線方向間隔Ｌ₃ （＝Ｌ₄ −Ｌ₅ ）及び半
径方向間隔Ｔ₂ （＝（Ｄ₄ −ｄ₃ ）／２（但し、Ｄ₄ ＜
ｄ₃のときは、Ｔ₂ ＝（ｄ₃ −Ｄ₄ ）／２））の少なく
とも一方によって決定されるが、かかる間隔Ｌ₃ ，Ｔ₂
は、 被密封流体領域Ａ₁ における被密封流体圧力Ｐが一
定圧つまり変形臨界圧Ｐ_K 以上の高圧となったときにお
いて、可動密封環４の外周部に作用する被密封流体圧力
Ｐによって被変形部４３を変曲点とするような弾性変形
が生じ、 その結果、可動密封環４が、その密封端面４ａが固
定密封環２の密封端面２ａとの間に非密封流体領域Ａ₂
方向に漸次窄まる断面楔状の環状空間７を形成しうる環
状テーパ面（凸状の截頭円錐面）となるべく、弾性変形
せしめられる、ように、溝底径ｄ₃ ，Ｄ₄ に応じて、変
形臨界圧Ｐ_K 及び可動密封環４の材質等を考慮して適宜
に設定される。例えば、図７（Ａ）に示す如く、Ｄ₄ ＞
ｄ₃ であってＬ₄ ＞Ｌ₅ であるときは、軸線方向間隔Ｌ
₃ 及び半径方向間隔Ｔ₂ をの条件を満足するように
小さく設定する。また、図８（Ａ）に示す如く、Ｄ₄ ＞
ｄ ₃ であってＬ₄ ＝Ｌ₅ （Ｌ₃ ＝０）であるときは、半
径方向間隔Ｔ₂ を小さく設定する。また、同図（Ｂ）に
示す如く、Ｄ₄ ＝ｄ₃ （Ｔ₂ ＝０）であってＬ₄ ＞Ｌ₅
であるときは、軸線方向間隔Ｌ₃ を小さく設定する。ま
た、同図（Ｃ）に示す如く、Ｄ₄ ＜ｄ₃ であってＬ₄ ＞
Ｌ₅ であるときは、軸線方向間隔Ｌ₃ を小さく設定する
（半径方向間隔Ｔ₂ は任意に設定できる）。勿論、溝４
６，４７の間隔Ｌ₃ ，Ｔ₂ を設定するに当たっては、被
変形部４５の存在により、軸線方向に作用する被密封流
体圧力Ｐないしスプリング力のみによって可動密封環６
が不測に変形されるようなことがないように配慮してお
く。なお、変形臨界圧Ｐ_K については、前述した通りで
ある。

【００３０】以上のように構成された各シールＭ₁ ，Ｍ
₂ によれば、被密封流体領域Ａ₁ の圧力条件に応じて可
動密封環４の密封端面４ａしたがってシール構造が自動
的に変化され、被密封流体圧力Ｐの大きさに拘らず、常
に、良好なシール機能を発揮しうる。

【００３１】すなわち、第１シールＭ₁ にあっては、被
密封流体圧力Ｐが変形臨界圧Ｐ_K 以上の高圧となると、
可動密封環４はその外周部に作用する被密封流体圧力Ｐ
によって内方に弾性変形つまり縮径変形されることにな
るが、この弾性変形は、当然に、厚肉の先端側部分４１
及び基端側部分４２において生じ難く、薄肉の被変形部
分４３において生じ易い。なお、先端側部分４１及び被
変形部分４３については、Ｏリング５による二次シール
により、内周部に被密封流体圧力Ｐが作用することはな
いが、基端側部分４２については、被密封流体が内周部
側に侵入して、内外周部に被密封流体圧力Ｐが略同等に
作用することになるため、径方向厚さに拘わらず、被密
封流体圧力Ｐによる影響をさほど受けず、外周部に作用
する被密封流体Ｐによっては殆ど縮径変形されることが
ない。

【００３２】このように、被密封流体圧力Ｐによる弾性
変形の容易度が可動密封環４の軸線方向における全ての
部分で同等でなく、被変形部分４３とその両側部分４
１，４２とで異なる状態は、可動密封環４に、これを両
端支持した形態（先端側部分４１及び基端側部分４２を
支持した形態）として、被密封流体圧力Ｐを作用させた
状態と同等であるとみなすことができる。かかる被密封
流体圧力Ｐの作用状態を可動密封環４の一断面について
みると、あたかも両端支持梁に等分布荷重が作用するか
の如き状態ということができる。

【００３３】すなわち、可動密封環４の外周部に作用す
る被密封流体圧力Ｐによって、被変形部分４３は、先端
側部分４２及び基端側部分４３に比して、内方に大きく
弾性変形（縮径変形）することになり、被変形部分４３
の外周部側には軸線方向への圧縮応力が生じると共に内
周部側には軸線方向への引張応力が生じることになる
（かかる変形状態ないし応力状態は、可動密封環４の一
断面についてみれば、両端支持梁に等分布荷重が作用し
た場合に酷似する）。

【００３４】したがって、先端側部分４１及び基端側部
分４２は、図３（Ｂ）に示す如く、外周部に作用する被
密封流体圧力Ｐによっては直接的には殆ど弾性変形（縮
径変形）しないが、先端側部分４１及び基端側部分４２
に連なる被変形部分４３の外周部側に生じる圧縮応力及
び外周部側に生じる引張応力によって、相対的に、対向
間隔が外周側において接近し且つ内周側において離間す
るように弾性変形せしめられることになる。その結果、
図２に示す如く、先端側部分４１の端面である密封端面
４ａは、外周側に向かう程、固定密封環２の密封端面２
ａから離れるような形態に歪むことになる。つまり、密
封端面４ａは凸状の環状テーパ面（截頭円錐面）に変形
されることになる。

【００３５】一方、第２シールＭ₂ にあっては、被密封
流体圧力Ｐが変形臨界圧Ｐ_K 以上の高圧となると、可動
密封環４は被密封流体圧力Ｐの影響により弾性変形され
ることになるが、かかる弾性変形は、当然に、断面形状
が狭窄されている被変形部４５において生じ易く、その
両側部分４８，４９では生じ難い。なお、基端側部分４
９については、第１シールＭ₁ におけると同様に、被密
封流体が内周部側に侵入して、内外周部に被密封流体圧
力Ｐが略同等に作用することになるため、断面形状に拘
わらず、被密封流体圧力Ｐによる影響をさほど受けず、
弾性変形は殆ど生じない。

【００３６】すなわち、被密封流体圧力Ｐによる弾性変
形は、専ら、先端側部分４８と基端側部分４９との境界
部分である被変形部４５及びその近傍において生じるこ
とになるが、かかる状態は、可動密封環４の外周部にお
ける軸線方向全域に亘って被密封流体圧力Ｐつまり等分
布荷重が作用している状態ではなく、あたかも、軸線方
向の中間部である被変形部４５に集中荷重が作用してい
るかの如くである。

【００３７】したがって、先端側部分４８及び基端側部
分４９は、図７（Ｂ）に示す如く、可動密封環４の外周
部に作用する被密封流体圧力Ｐによっては直接的には殆
ど弾性変形しないが、被変形部４５を変曲点として、相
対的に、軸線方向対向間隔が外周側において接近し且つ
内周側において離間するように、いわば外周側に折り畳
まれる如くに弾性変形せしめられることになる。その結
果、図６に示す如く、先端側部分４８の前端面である密
封端面４ａは、外周側に向かう程、固定密封環２の密封
端面２ａから離れるような形態に歪むことになる。つま
り、密封端面４ａは、第１シールＭ₁ におけると同様
に、凸状の環状テーパ面（截頭円錐面）に変形されるこ
とになる。

【００３８】而して、第１又は第２シールＭ₁ ，Ｍ₂ に
おいては、密封端面４ａが上記した如く凸状の環状テー
パ面に変形されることから、図２又は図６に示す如く、
密封端面２ａ，４ａ間には、被密封流体の漏れ方向（非
密封流体領域Ａ₂ 方向）に漸次狭まる断面楔状の環状空
間７が形成されることになり、冒頭で述べたテーパフェ
ースシールと同様の原理により、密封端面２ａ，４ａ間
が一定の微小隙間たる平衡隙間Ｓ₀ に保持されることに
なる。

【００３９】すなわち、シールＭ₁ ，Ｍ₂ がテーパフェ
ースシール構造に変化し、図１３及び図１４に示す如
く、可動密封環４の基端面（背面）に作用する被密封流
体圧力Ｐによる背圧によって（より正確には、背圧及び
スプリング６による附勢力によって）生じる閉力Ｆ_C と
環状空間７に侵入した被密封流体の圧力（静圧）によっ
て生じる開力Ｆ_O とがバランスされることになり、密封
端面２ａ，４ａ間の隙間Ｓが一定の平衡隙間Ｓ₀ に保持
されることになる。つまり、テーパフェースシール機能
が発揮されることになる。

【００４０】ところで、被密封流体圧力Ｐによる密封端
面４ａの変形程度つまり環状テーパ面に変形された密封
端面４ａのテーパ量Δ（図１３参照）は、被変形部分４
３の変形量つまり被密封流体圧力Ｐの大きさに比例して
変動する。つまり、テーパ量Δは、被密封流体圧力Ｐが
大きくなるに従い大きくなり、被密封流体圧力Ｐが小さ
くなるに従い小さくなる。そして、被密封流体圧力Ｐが
大きくなると、当然に可動密封環に作用する背圧したが
って閉力Ｆ_C が大きくなるが、同時に、テーパ量Δが大
きくなるため、開力Ｆ_O も大きくなる。逆に、被密封流
体圧力Ｐが小さくなると、当然に可動密封環に作用する
背圧したがって閉力Ｆ_C が小さくなるが、同時に、テー
パ量Δが小さくなるため、開力Ｆ_O も小さくなる。

【００４１】したがって、被密封流体圧力Ｐの増減に応
じて、閉力Ｆ_C 及び開力Ｆ_O が増減されることから、被
密封流体圧力Ｐが変動したときにも、常に、閉力Ｆ_C と
開力Ｆ_O とがバランスされて、被密封流体圧力Ｐに応じ
た適正な平衡隙間Ｓ₀ が確保されることになる。すなわ
ち、被密封流体圧力Ｐが変動したときにも、当該圧力Ｐ
に応じてテーパ量Δが自動調整されて、密封端面２ａ，
４ａ間の隙間Ｓが、被密封流体圧力Ｐに応じた適正な漏
れを生じるために必要とされる平衡隙間Ｓ₀ が確保され
ることになる。

【００４２】その結果、第１又は第２シールＭ₁ ，Ｍ₂
では、被密封流体領域Ａ₁ に変形臨界圧Ｐ_K 以上の範囲
において圧力変動が生じた場合にも、テーパフェースシ
ール機能が良好に発揮されて、密封端面２ａ，４ａ間か
ら大量漏れが生じたり、密封端面２ａ，４ａ間の非接触
形態ないし高潤滑状態が損なわれることがなく、良好な
シールを行なうことができる。

【００４３】一方、何れのシールＭ₁ ，Ｍ₂ において
も、回転軸１の回転が開始された直後の初期運転段階等
にあって、被密封流体圧力Ｐが変形臨界圧Ｐ_K に達して
いないとき又は変形臨界圧Ｐ_K より降圧するような圧力
変動があったときには、密封端面４ａは変形されず又は
元の状態に弾性復帰し、軸線方向に直交する環状平面と
なる。すなわち、両密封端面２ａ，４ａが平行面形態を
なす通常シール構造をとることになる。

【００４４】而して、両密封端面２ａ，４ａがこのよう
な平行面形態をなす状態では、密封端面２ａ，４ａ間に
は、被密封流体により流体膜が形成されるが、密封端面
２ａ，４ａを背圧たる閉力Ｆ_C に抗して開くだけの開力
Ｆ_O は生じない。したがって、被密封流体圧力Ｐが変形
臨界圧Ｐ_K より低い場合には、テーパフェースシール機
能は発揮されず、平行な密封端面２ａ，４ａの流体膜を
介しての相対回転摺接作用によるシール機能、つまり通
常シールと同等の通常シール機能が発揮されることにな
る。このように、テーパフェースシール機能が発揮され
ない低圧条件下においては、テーパフェースシール構造
から通常シール構造へと自動的に変化することから、冒
頭で述べたテーパフェースシールのように密封端面２
ａ，４ａ間から大量漏れが生じるような事態の発生は、
これが確実に防止される。

【００４５】このように、第１又は第２シールＭ₁ ，Ｍ
₂ によれば、自動的に、被密封流体圧力Ｐの大きさに応
じて可動密封環４の密封端面４ａが調整されて、通常シ
ールによる良好なシール機能が期待される低圧条件下
（Ｐ＜Ｐ_K ）では通常シール構造となり、またテーパフ
ェースシールによる良好なシール機能が期待される高圧
条件下（Ｐ≧Ｐ_K ）ではテーパフェースシール構造とな
るから、つまり被密封流体圧力Ｐに応じた最適のシール
構造に自動的に変化するから、被密封流体圧力Ｐに拘わ
らず、常に、良好なシール機能（通常シール機能又はテ
ーパフェースシール機能）を発揮することができる。し
かも、変形臨界圧Ｐ_K 以上の高圧条件下においては、被
密封流体圧力Ｐが大きくなるに従って、つまり閉力Ｆ_C
が大きくなるに従って、可動密封環４の密封端面４ａの
テーパ量Δが大きくなり、冒頭で述べた如くテーパフェ
ースシールによる良好なシール機能が期待できない超高
圧条件下（Ｐ＞Ｐ_H ）においても、閉力Ｆ_C とバランス
するに十分な開力Ｆ_O が確保される。したがって、テー
パフェースシールによっても良好なシール機能が発揮さ
れる圧力範囲（Ｐ_L ≦Ｐ≦Ｐ_H ）においては勿論、これ
から逸脱する圧力範囲（Ｐ＜Ｐ_L ，Ｐ＞Ｐ_H ）において
も、冒頭で述べた問題を生じることなく、被密封流体圧
力Ｐに応じた良好なシール機能を発揮させることができ
る。

【００４６】なお、第１及び第２シールＭ₁ ，Ｍ₂ は、
上記した実施の形態に限定されるものではなく、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。

【００４７】例えば、上記した構成の第１又は第２シー
ルＭ₁ ，Ｍ₂ は、何れも、内周側領域Ａ₂ が被密封流体
領域となる場合にも使用することができ、低圧条件下
（Ｐ＜Ｐ_K ）において上記したと同一の通常シール機能
を発揮することができることは勿論であるが、高圧条件
下（Ｐ≧Ｐ_K ）においても、図４又は図９に示す如く、
内周側領域Ａ₂ の被密封流体圧力Ｐによって可動密封環
４の密封端面４ａが凹状の環状テーパ面に変形されて、
上記したと同一のテーパフェースシール機能を発揮する
ことができるものである。

【００４８】すなわち、第１シールＭ₁ にあっては、図
４（Ａ）に示す如く、可動密封環４の内周部に変形臨界
圧Ｐ_K 以上の被密封流体圧力Ｐが作用すると、被変形部
分４３が外方に弾性変形（拡径変形）して、被変形部分
４３の内周部側に軸線方向への圧縮応力が生じると共に
外周部側に軸線方向への引張応力が生じることになり、
先端側部分４１及び基端側部分４２が、相対的に、対向
間隔が内周側において接近し且つ外周側において離間す
るように弾性変形せしめられることになる。その結果、
図４（Ｂ）に示す如く、先端側部分４１の端面である密
封端面４ａは、内周端に向かう程、固定密封環２の密封
端面２ａから離れるような形態に歪むことになる。一
方、第２シールＭ₂ にあっては、図９（Ａ）に示す如
く、可動密封環４の内周部に変形臨界圧Ｐ_K 以上の被密
封流体圧力Ｐが作用すると、可動密封環４には外径方向
への弾性変形が生じるが、かかる被密封流体圧力Ｐの直
接的な影響による弾性変形は、断面積の大きな先端側部
分４８及び被密封流体圧力Ｐが作用しない基端側部分４
９においては生じ難く、専ら、断面が狭窄された被変形
部４５及びその周辺において生じることになる。したが
って、可動密封環４全体としては、図９（Ｂ）に示す如
く、先端側部分４８と基端側部分４９とが、その境界部
分である被変形部４５を変曲点として、相対的に、軸線
方向の対向間隔が内周側において接近し且つ外周側にお
いて離間するような形態で、いわば内周側に折り畳まれ
る如き形態で、弾性変形することになる。

【００４９】その結果、第１及び第２シールＭ₁ ，Ｍ₂
の何れにおいても、密封端面４ａは凹状の環状テーパ面
（截頭円錐面）に変形されることになり、外周側領域で
ある非密封流体領域Ａ₁ 方向に漸次窄まる断面楔状の環
状空間７´が形成されて、前述した同一のテーパフェー
スシール機能が発揮されるのである。かかる変形のメカ
ニズムは、可動密封環４の外周部に被密封流体圧力Ｐが
作用する場合と同一である。なお、この場合、背圧は、
二次シール面より内周側に突出する環状壁面（つまり、
第１シールＭ₁ にあっては基端部分４２の内周面より内
周側に突出する環状壁面４１ａ（図４参照）であり、第
２シールＭ₂ にあってはＯリング溝４６の内周面より内
周側に突出する環状壁面４６ａ，４８ａ（図９参照）で
ある）に作用する被密封流体圧力Ｐにより得られるが、
当該環状壁面４１ａの面積（＝π（（ｄ₁ ）² −
（ｄ₂ ）² ）／４）又は４８ａ，４９ａの合計面積（＝
π（（ｄ ₃ ）² −（ｄ₅ ）² ）／４）は、スプリング圧
との関係において、環状空間７´に侵入した被密封流体
の圧力（静圧）によって生じる開力Ｆ_O とバランスしう
る閉力Ｆ_C が確保できるように、設定しておく必要があ
る。

【００５０】また、各シールＭ₁ ，Ｍ₂ において、両密
封端面２ａ，４ａの何れか一方には、いわゆる動圧発生
型メカニカルシールにおけると同様に、ヘリカル状等の
適当な形状の動圧発生溝を形成しておくことができる。
例えば、固定密封環２の密封端面２ａに、図１０に示す
如く、被密封流体領域たる外周側領域Ａ₁ （又は被密封
流体領域たる内周側領域Ａ₂ ）に開放される適当数のＬ
字形の第１及び第２動圧発生溝８₁ …，８₂ …を形成し
て、可動密封環４の密封端面４ａが軸線方向に直交する
環状平面に保持される低圧条件下（Ｐ＜Ｐ_K ）におい
て、被密封流体圧力Ｐが一定以上に昇圧された場合に、
密封端面２ａ，４ａが、その間に第１動圧発生溝８₁ …
又は第２動圧発生溝８₂ …により発生された動圧によ
り、非接触状態に保持されるように構成しておくことが
できる。このようにすれば、かかる低圧条件下における
シール機能を更に向上させることができる。なお、第１
動圧発生溝８₁ …はＲ₁ 方向に相対回転する場合におい
て動圧を発生させるべく機能するものであり、第２動圧
発生溝８₂ …はＲ₂ 方向に相対回転する場合において動
圧を発生させるべく機能するものであり、両者８₁ …，
８₂ …は直径線に対して対称形状をなすが、このような
動圧発生溝の形状等については特願平５−１８１０５９
号又は特願平６−５０６４２号に開示されている。

【００５１】また、何れのシールＭ₁ ，Ｍ₂ において
も、各密封環２，４を回転軸１又はシールケース３に何
れに設けるかは任意事項である。勿論、二次シール構造
も特に限定されるものではない。

【００５２】

【発明の効果】以上の説明からも容易に理解されるよう
に、第１又は第２シールは、基本的に通常シール構造を
なすものであり、被密封流体圧力が一定以上の高圧とな
ったときにおいては、可動密封環の密封端面が被密封流
体圧力によってテーパフェースシールにおけると同様の
環状テーパ面に弾性変形して、テーパフェースシール構
造に自動変化するものであるから、常に、被密封流体領
域の圧力条件に最適するシール構造により良好なシール
機能を発揮することができる。したがって、テーパフェ
ースシール又は通常シールの何れかによって良好なシー
ル機能を発揮しうる圧力条件下では勿論、テーパフェー
スシール及び通常シールに何れによっても良好なシール
機能を発揮し得ない圧力条件下においても、通常シール
機能又はテーパフェースシール機能により適正且つ良好
なシールを行うことができ、圧力条件を限定されない極
めて広範な用途に好適に使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１シールの通常シール構造を示す半截の縦断
側面図である。

【図２】第１シールのテーパフェースシール構造を示す
半截の縦断側面図である。

【図３】第１シールにおける可動密封環の弾性変形作用
を示す縦断面形状図である。

【図４】第１シールにおける可動密封環の図３とは異な
る弾性変形作用を示す縦断面形状図である。

【図５】第２シールの通常シール構造を示す半截の縦断
側面図である。

【図６】第２シールのテーパフェースシール構造を示す
半截の縦断側面図である。

【図７】第２シールにおける可動密封環の弾性変形作用
を示す縦断面形状図である。

【図８】第２シールにおける可動密封環の異なる形状を
示す縦断面形状図である。

【図９】第２シールにおける可動密封環の図８とは異な
る弾性変形作用を示す縦断面形状図である。

【図１０】第１又は第２シールにおける固定密封環の密
封端面を示す正面図である。

【図１１】テーパフェースシールを示す半截の縦断側面
図である。

【図１２】テーパフェースシールにおける可動密封環の
弾性変形作用を示す縦断面形状図である。

【図１３】一方の密封端面が加工された又は弾性変形さ
れた環状テーパ面である場合において両密封端面間に作
用する圧力分布ないし開閉力を示す説明図である。

【図１４】一方の密封端面が加工された又は弾性変形さ
れた環状テーパ面である場合における両密封端面間の隙
間と開閉力との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１…回転軸、２…固定密封環、２ａ…固定密封環の密封
端面、３…シールケース、４…可動密封環、４ａ…可動
密封環の密封端面、５…Ｏリング、６…スプリング、
７，７´…環状空間、４１，４８…先端側部分、４２，
４９…基端側部分、４３…被変形部分、４５…被変形
部、Ａ₁ …外周側領域、Ａ₂ …内周側領域、Ｍ₁ …第１
シール（メカニカルシール）、Ｍ₂ …第２シール（メカ
ニカルシール）、Ｐ…被密封流体圧力。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シールケース及び回転軸の一方に固定さ
   れた固定密封環と他方に二次シールされた状態で軸線方
   向摺動可能に保持された可動密封環とを具備し、両密封
   環の対向端面たる密封端面間にて、その内外周側領域で
   ある被密封流体領域と非密封流体領域とをシールするよ
   うに構成されたメカニカルシールにおいて、 両密封端面を軸線方向に直交する環状平面に構成すると
   共に、 可動密封環の軸線方向における中間部分であって二次シ
   ール個所より密封端面寄りの部分を、軸線方向に所定の
   長さを有し且つ径方向厚さをその両側部分より小さくし
   た薄肉円筒形状となして、 被密封流体領域における被密封流体圧力が一定以上の高
   圧となったときにおいて、当該被密封流体圧力によっ
   て、可動密封環が、その密封端面が固定密封環の密封端
   面との間に非密封流体領域方向に漸次窄まる断面楔状の
   環状空間を形成しうる環状テーパ面となるべく、弾性変
   形せしめられるように構成したことを特徴とするメカニ
   カルシール。
2. 【請求項２】 シールケース及び回転軸の一方に固定さ
   れた固定密封環と他方に二次シールされた状態で軸線方
   向摺動可能に保持された可動密封環とを具備し、両密封
   環の対向端面たる密封端面間にて、その内外周側領域で
   ある被密封流体領域と非密封流体領域との間をシールす
   るように構成されたメカニカルシールにおいて、 両密封端面を軸線方向に直交する環状平面に構成すると
   共に、 可動密封環の軸線方向における中間部であって二次シー
   ル個所より密封端面寄りの部分を、軸線を通過する断面
   の形状上、括れた狭窄形状となして、 被密封流体領域における被密封流体圧力が一定以上の高
   圧となったときにおいて、当該被密封流体圧力によっ
   て、可動密封環が、その密封端面が固定密封環の密封端
   面との間に非密封流体領域方向に漸次窄まる断面楔状の
   環状空間を形成しうる環状テーパ面となるべく、弾性変
   形せしめられるように構成したことを特徴とするメカニ
   カルシール。