JPWO2017061406A1

JPWO2017061406A1 - 摺動部品

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Publication number: JPWO2017061406A1
Application number: JP2017544497A
Authority: JP
Inventors: 壮敏板谷
Original assignee: Eagle Industry Co Ltd
Current assignee: Eagle Industry Co Ltd
Priority date: 2015-10-05
Filing date: 2016-10-04
Publication date: 2018-07-26
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Abstract

被密封流体の種類、温度、圧力及び摺動面の摺動速度等の環境に応じた漏れ防止と潤滑の両機能を有する摺動部品を提供する。
一対の摺動部品の互いに相対摺動する一方側の摺動面にディンプル１０が設けられ、各ディンプル１０の上流側のキャビテーション形成領域１０ａは低圧流体側に寄って配置されると共に下流側の正圧発生領域１０ｂは高圧流体側に寄って配置され、正圧発生領域１０ｂの下流側の先端には正圧発生領域１０ｂと高圧流体側とを連通する正圧逃し溝１５が設けられ、キャビテーション領域１０ａと正圧発生領域１０ｂの大きさの比率が制御されるように構成されることを特徴としている。

Description

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

摺動部品の一例である、メカニカルシールにおいて、密封性を長期的に維持させるためには、「密封」と「潤滑」という相反する条件を両立させなければならない。特に、近年においては、環境対策などのために、被密封流体の漏れ防止を図りつつ、機械的損失を低減させるべく、より一層、低摩擦化の要求が高まっている。低摩擦化の手法としては、回転により摺動面間に動圧を発生させ、液膜を介在させた状態で摺動する、いわゆる流体潤滑状態とすることにより達成できる。しかしながら、この場合、摺動面間に正圧が発生するため、流体が正圧部分から摺動面外へ流出する。軸受でいう側方漏れであり、シールの場合の漏れに該当する。

密封と潤滑を両立させるために、本出願人は、先に、図８に示すように、一対の摺動部品の互いに相対摺動する一方側の摺動面Ｓにディンプル５０が設けられ、各ディンプル５０の上流側のキャビテーション形成領域５０ａは低圧流体側に寄って配置されると共に下流側の正圧発生領域５０ｂは高圧流体側に寄って配置され、各ディンプル５０のキャビテーション形成領域５０ａで吸入された流体は当該ディンプル５０内を通って正圧発生領域５０ｂから高圧流体側に戻されるため漏れが低減され、同時に、正圧発生領域５０ｂで発生する正圧により摺動面間に液膜が保持され、摩耗が抑制されるようにした発明を出願している（以下、「先行技術」という。特許文献１参照。）

上記特許文献１に記載された先行技術は、密封と潤滑を両立させる発明として画期的なものである。
本願の発明は、先行技術の改良に関するものである。

上記特許文献１に記載の先行技術では、被密封流体の種類、温度、圧力及び摺動面の摺動速度等によっては、キャビテーション形成領域５０ａが下流側まで伸びず、正圧発生領域５０ｂが大きくなり過ぎて密封性が低下することが、実験により発見された。
例えば、被密封流体の種類、温度及び圧力が一定の条件下において、摺動面の摺動速度を変化させた場合、中速回転域では漏れが認められ、高速回転域では漏れがほとんど認められないという現象が見られた。

ＷＯ２０１４／０５０９２０Ａ１

本発明は、上記先行技術の問題点を解決するためになされたものであり、摺動面に形成されたディンプルなどの窪み部分（本明細書においては「ディンプル」という。）で生成される上流側のキャビテーション領域と下流側の正圧発生領域の大きさの比率を制御可能とすることにより、被密封流体の種類、温度、圧力及び摺動面の摺動速度等の環境に応じた漏れ防止と潤滑の両機能を有する摺動部品を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するため本発明の摺動部品は、第１に、一対の摺動部品の互いに相対摺動する一方側の摺動面にディンプルが設けられ、各ディンプルの上流側のキャビテーション形成領域は低圧流体側に寄って配置されると共に下流側の正圧発生領域は高圧流体側に寄って配置され、前記正圧発生領域の下流側の先端には前記正圧発生領域と前記高圧流体側とを連通する正圧逃し溝が設けられ、前記キャビテーション領域と前記正圧発生領域の大きさの比率が制御されるように構成されることを特徴としている。
この特徴によれば、被密封流体の種類、温度、圧力及び摺動面の摺動速度等の環境に応じた漏れ防止と潤滑の両機能を有する摺動部品を提供することができる。

また、本発明の摺動部品は、第２に、第１の特徴において、前記正圧逃し溝は、前記摺動面上に形成されることを特徴としている。
この特徴によれば、正圧逃し溝の形成を容易に行うことができる。

また、本発明の摺動部品は、第３に、第１の特徴において、前記正圧逃し溝は、前記摺動面内を貫通するように形成されることを特徴としている。
この特徴によれば、摺動面上に溝が形成されないので、摺動面をクリーンな状態に維持できると共に、摺動面の面積が減少しないので面圧の上昇を抑制することができる。

また、本発明の摺動部品は、第４に、第１ないし第３のいずれかの特徴において、周方向において隣接する前記ディンプルにおいて、上流側に位置するディンプルの前記正圧発生領域と下流側に位置するディンプルの前記キャビテーション形成領域とが径方向において重複するように配設されていることを特徴としている。
この特徴によれば、より一層の漏洩防止の効果を奏する。

また、本発明の摺動部品は、第５に、第１ないし第４のいずれかの特徴において、前記ディンプルは径方向に一定の幅を有して周方向に延びた形状を有し、前記正圧発生領域の下流側の終端、及び、前記キャビテーション形成領域と前記正圧発生領域と接続する接続領域の下流側の端は、前記低圧流体側から前記高圧流体側に向けて下流側に傾斜するように形成されることを特徴としている。
この特徴によれば、ディンプル内の流体の流れがスムーズになると共に、低圧流体側から高圧流体側に向けて半径方向の流体の流れも発生されるため、より密封性を向上させることができる。

また、本発明の摺動部品は、第６に、第５の特徴において、前記正圧逃し溝は、前記正圧発生領域の下流側の終端と平行に傾斜して設けられることを特徴としている。
この特徴によれば、正圧発生領域で発生した正圧をスムーズに高圧流体側に逃すことができ、より一層、密封性を向上させることができる。

本発明は、以下のような優れた効果を奏する。
（１）正圧発生領域の下流側の先端には正圧発生領域と高圧流体側とを連通する正圧逃し溝が設けられ、キャビテーション領域と正圧発生領域の大きさの比率が制御されるように構成されることにより、被密封流体の種類、温度、圧力及び摺動面の摺動速度等の環境に応じた漏れ防止と潤滑の両機能を有する摺動部品を提供することができる。

（２）正圧逃し溝は、摺動面上に形成されることにより、正圧逃し溝の形成を容易に行うことができる。

（３）正圧逃し溝は、摺動面内を貫通するように形成されることにより、摺動面上に溝が形成されないので、摺動面をクリーンな状態に維持できると共に、摺動面の面積が減少しないので面圧の上昇を抑制することができる。

（４）周方向において隣接するディンプルにおいて、上流側に位置するディンプルの正圧発生領域と下流側に位置するディンプルのキャビテーション形成領域とが径方向において重複するように配設されていることにより、より一層の漏洩防止の効果を奏する。

（５）ディンプルは径方向に一定の幅を有して周方向に延びた形状を有し、正圧発生領域の下流側の終端、及び、キャビテーション形成領域と正圧発生領域と接続する接続領域の下流側の端は、低圧流体側から高圧流体側に向けて下流側に傾斜するように形成されることにより、ディンプル内の流体の流れがスムーズになると共に、低圧流体側から高圧流体側に向けて半径方向の流体の流れも発生されるため、より密封性を向上させることができる。

（６）正圧逃し溝は、正圧発生領域の下流側の終端と平行に傾斜して設けられることにより、正圧発生領域で発生した正圧をスムーズに高圧流体側に逃すことができ、より一層、密封性を向上させることができる。

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に係る摺動部品の摺動面の平面図である。（ａ）は、図１の正圧発生領域及び正圧逃し溝の斜視図であり、（ｂ）は、図１の正圧逃し溝の変形例を示す斜視図である。（ａ）はディンプルの下流側の狭まり隙間（段差）からなる正圧発生機構を、（ｂ）はディンプルの上流側の拡がり隙間（段差）からなる負圧発生機構を、説明するための図である。本発明の実施例２に係る摺動部品の摺動面の平面図である。本発明の実施例３に係る摺動部品の摺動面の平面図である。本発明の実施例４に係る摺動部品の摺動面の平面図である。先行技術に係る摺動部品を説明するための平面図である。

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に係る摺動部品について説明する。
なお、本実施例においては、メカニカルシールを構成する部品が摺動部品である場合を例にして説明する。
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、摺動面の外周から内周方向に向かって漏れようとする高圧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、高圧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円環状の回転環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円環状の固定環５とが、この固定環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摺動面Ｓ同士で密接摺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、回転環３と固定環５との互いの摺動面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。
なお、本発明は、インサイド形式のものに限らず、摺動面の内周から外周方向に向かって漏れようとする高圧流体側の被密封流体を密封するアウトサイド形式のものにも適用できることはいうまでもない。

図２は、本発明の実施例１に係る摺動部品の摺動面を示したもので、図１の固定環５の摺動面にディンプル及び正圧逃し溝が形成された場合を例にして説明する。
なお、回転環３の摺動面にディンプル及び正圧逃し溝が形成される場合も同じである。

図２において、摺動面Ｓにはディンプル１０が周方向に複数設けられている。ディンプル１０は、高圧流体側及び低圧流体側とは連通しておらず、また、各ディンプル１０は相互に独立して周方向において離間するように設けられている。ディンプル１０の数、面積及び深さは、摺動部品の径、摺動面の幅及び相対移動速度、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が、面積が大きく、深さの浅いディンプルの方が流体潤滑作用及び液膜形成の点で好ましい。

各ディンプル１０は、上流側のキャビテーション形成領域１０ａは低圧流体側に寄って配置されると共に下流側の正圧発生領域１０ｂは高圧流体側に寄って配置され、これら２つの領域が接続領域１０ｃを介して連通されるような形状に形成されており、各ディンプル１０のキャビテーション形成領域１０ａで矢印で示すように吸入された流体は当該ディンプル内を通って正圧発生領域１０ｂで動圧（正圧）を発生し、径方向に近い高圧流体側に矢印で示すように戻されるようになっている。
図２に示されたディンプル１０は、上流側のキャビテーション形成領域１０ａ及び下流側の正圧発生領域１０ｂが、それぞれ、円弧状をなすように一定幅を有して周方向に延び、キャビテーション形成領域１０ａ及び下流側の正圧発生領域１０ｂが径方向において一体的に連通されてクランク状の形状をしており、また、キャビテーション形成領域１０ａの周方向の長さが正圧発生領域１０ｂの周方向の長さより長く形成されている。図２のディンプル１０では、キャビテーション形成領域１０ａの周方向の長さが正圧発生領域１０ｂの周方向の長さより長いため、流体の吸入される量が多くなり、漏洩防止効果が大きい。

図２に示すディンプル１０の形状は、一例に過ぎず、要は、低圧流体側に寄って上流側のキャビテーション形成領域１０ａが配置され、高圧流体側に寄って下流側の正圧発生領域１０ｂが配置されていればよく、例えば、長方形、長円などを傾斜して配置したものでもよい。

本例では、各ディンプル１０の低圧流体側に寄って配置されたキャビテーション形成領域１０ａで吸入された流体は当該ディンプル内を通って下流側の高圧流体側に寄って配置された正圧発生領域１０ｂで動圧（正圧）を発生し、径方向に近い高圧流体側に戻されるようになっているため、高圧流体側の被密封流体が低圧流体側に漏洩することが防止されると共に、正圧発生領域１０ｂで発生した正圧で摺動面に流体潤滑膜が形成され、摺動面の潤滑が図られるものである。

ここで、図４を参照しながら、本発明におけるディンプルを設けた場合の正圧発生機構及び負圧発生機構について説明する。
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の摺動面Ｓにディンプル１０が形成されていると、該ディンプル１０の下流側には狭まり隙間（段差）１１が存在する。相対する回転環３の摺動面は平坦である。
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の摺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）１１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。

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の摺動面Ｓにディンプル１０が形成されていると、ディンプル１０の上流側には拡がり隙間（段差）１２が存在する。相対する回転環３の摺動面は平坦である。
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の摺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）１２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、ディンプル１０内の上流側には負圧が発生し、下流側には正圧が発生することになる。そして、上流側の負圧発生領域にはキャビテーションが発生する。

本発明の特徴は、図２に示すように、正圧発生領域１０ｂの下流側の先端には、正圧発生領域１０ｂと高圧流体側とを連通する正圧逃し溝１５が設けられ、キャビテーション形成領域１０ａの生成が正圧逃し溝１５により制御されるように構成されることにある。
上記の「正圧発生領域１０ｂの下流側の先端」とは、正圧発生領域１０ｂのうち、高圧流体側の圧力より大きくなる位置を意味する。

正圧逃し溝１５は、正圧発生領域１０ｂの下流側の先端で発生する正圧を高圧流体側に逃すことにより、正圧発生領域１０ｂの拡大を防止し、逆に、キャビテーション形成領域１０ａを適度な範囲で形成させるものである。このため、正圧逃し溝１５は一定の幅と深さを有し、正圧発生領域１０ｂの下流側の先端と高圧流体側とを連通するように設けられるものであり、図２の例では図３（ａ）に示すように、摺動面上に形成され、断面が略矩形状をなし、深さはディンプル１０の深さよりも浅く設定されている。正圧逃し溝１５の深さはディンプル１０の深さより浅くてもよく、また、同じでもよい。
また、図２の例では、正圧逃し溝１５は相手摺動面との相対摺動により生成される流体の流れに直交する方向に設けられているが、これに限らず、正圧を高圧流体側にスムーズに逃せるような角度であればよい。

正圧逃し溝１５の断面積の大きさは、被密封流体の種類、温度、圧力及び摺動面の摺動速度等の諸条件により設計的に決定されるものであるが、正圧逃し溝１５の断面積を小さくすれば、正圧発生領域１０ｂにおいて発生する正圧の大きさ、すなわち、正圧の領域を大きくでき、キャビテーション領域１０ａで発生するキャビテーションの領域を小さくできる。また、反対に、正圧逃し溝１５の断面積を大きくすれば、正圧発生領域１０ｂにおいて発生する正圧の大きさ、すなわち、正圧の領域を小さくでき、キャビテーション領域１０ａで発生するキャビテーションの領域を大きくできる。
このように、正圧逃し溝１５を設けることにより正圧発生領域１０ｂにおいて発生する正圧の大きさ、すなわち、上流側のキャビテーション領域１０ａと下流側の正圧発生領域１０ｂの大きさの比率を制御することが可能になるため、摺動面における漏れ防止と潤滑の両立を図ることができる。

図３（ｂ）は、正圧逃し溝の変形例を示すもので、断面が略矩形状であって、深さがディンプル１０の深さよりも浅く設定された正圧逃し溝１５’が摺動面Ｓ内を貫通するようにしてディンプル１０の正圧発生領域１０ｂから高圧流体側に向けて設けられている。
この例では、摺動面Ｓ上に溝が形成されないので、摺動面Ｓをクリーンな状態に維持できると共に、摺動面の面積が減少しないので面圧の上昇を抑制することができる。
なお、正圧逃し溝１５’断面は略矩形状に限らず、円形、半円形、三角形等でもよい。

以上説明した実施例１の構成によれば、以下のような効果を奏する。
（１）正圧発生領域１０ｂの下流側の先端には、正圧発生領域１０ｂと高圧流体側とを連通する正圧逃し溝１５が設けられ、キャビテーション領域１０ａと正圧発生領域１０ｂの大きさの比率が制御されるように構成されることにより、被密封流体の種類、温度、圧力及び摺動面の摺動速度等の環境に応じた漏れ防止と潤滑の両機能を有する摺動部品を提供することができる。
（２）正圧逃し溝１５が摺動面Ｓ上に形成される場合、正圧逃し溝１５の形成を容易に行うことができる。
（３）正圧逃し溝１５が摺動面Ｓ内を貫通するように形成される場合、摺動面Ｓ上に溝が形成されないので、摺動面Ｓをクリーンな状態に維持できると共に、摺動面の面積が減少しないので面圧の上昇を抑制することができる。

図５は、本発明の実施例２に係る摺動部品の摺動面を示したもので、図１の固定環５の摺動面にディンプル及び正圧逃し溝が形成された場合を例にして説明する。
なお、回転環３の摺動面にディンプル及び正圧逃し溝が形成される場合も同じである。

実施例２は、ディンプル及び正圧逃し溝の平面形状が実施例１と相違するが、その他の点は実施例１と同じであり、重複する説明は省略する。

図５において、各ディンプル２０は、上流側のキャビテーション形成領域２０ａは低圧流体側に寄って配置されると共に下流側の正圧発生領域２０ｂは高圧流体側に寄って配置され、これら２つの領域が接続領域２０ｃを介して連通されるような形状に形成されており、上流側のキャビテーション形成領域２０ａ及び下流側の正圧発生領域２０ｂが、それぞれ、円弧状をなすように一定幅を有して周方向に延び、キャビテーション形成領域２０ａ及び下流側の正圧発生領域２０ｂが径方向において一体的に連通されてクランク状の形状をしている。

ディンプル２０の正圧発生領域２０ｂの下流側の終端２０ｄ、及び、キャビテーション形成領域２０ａと正圧発生領域２０ｂと接続する接続領域２０ｃの下流側の端２０ｅは、低圧流体側から高圧流体側に向けて下流側に傾斜するように形成されている。

また、正圧逃し溝２５は、正圧発生領域２０ｂの下流側の終端２０ｄと平行に傾斜して設けられている。
図５の例では、正圧逃し溝２５は摺動面Ｓ上に形成されているが、これに限らず、摺動面Ｓ内を貫通するように設けられてもよい。

ディンプル２０の正圧発生領域２０ｂの下流側の終端２０ｄ、及び、キャビテーション形成領域２０ａと正圧発生領域２０ｂと接続する接続領域２０ｃの下流側の端２０ｅが低圧流体側から高圧流体側に向けて下流側に傾斜するように形成されていることにより、ディンプル２０内の流体の流れがスムーズになると共に、低圧流体側から高圧流体側に向けて半径方向の流体の流れも発生されるため、より密封性を向上させることができる。
また、正圧逃し溝２５も、正圧発生領域２０ｂの下流側の終端２０ｄと平行に傾斜して設けられるため、正圧発生領域２０ｂで発生した正圧をスムーズに高圧流体側に逃すことができ、より一層、密封性を向上させることができる。

以上説明した実施例２の構成によれば、以下のような効果を奏する。
（１）正圧発生領域２０ｂの下流側の先端には、正圧発生領域２０ｂと高圧流体側とを連通する正圧逃し溝２５が設けられ、キャビテーション領域２０ａと正圧発生領域２０ｂの大きさの比率が制御されるように構成されることにより、被密封流体の種類、温度、圧力及び摺動面の摺動速度等の環境に応じた漏れ防止と潤滑の両機能を有する摺動部品を提供することができる。
（２）正圧逃し溝２５が摺動面Ｓ上に形成される場合、正圧逃し溝２５の形成を容易に行うことができる。
（３）正圧逃し溝２５が摺動面Ｓ内を貫通するように形成される場合、摺動面Ｓ上に溝が形成されないので、摺動面Ｓをクリーンな状態に維持できると共に、摺動面の面積が減少しないので面圧の上昇を抑制することができる。
（４）ディンプル２０の正圧発生領域２０ｂの下流側の終端２０ｄ、及び、キャビテーション形成領域２０ａと正圧発生領域２０ｂと接続する接続領域２０ｃの下流側の端２０ｅが低圧流体側から高圧流体側に向けて下流側に傾斜するように形成されることにより、ディンプル２０内の流体の流れがスムーズになると共に、低圧流体側から高圧流体側に向けて半径方向の流体の流れも発生されるため、より密封性を向上させることができる。
（５）正圧逃し溝２５が正圧発生領域２０ｂの下流側の終端２０ｄと平行に傾斜して設けられることにより、正圧発生領域２０ｂで発生した正圧をスムーズに高圧流体側に逃すことができ、より一層、密封性を向上させることができる。

図６は、本発明の実施例３に係る摺動部品の摺動面を示したもので、図１の固定環５の摺動面にディンプル及び正圧逃し溝が形成された場合を例にして説明する。
なお、回転環３の摺動面にディンプル及び正圧逃し溝が形成される場合も同じである。

実施例３は、ディンプルの配列が実施例１と相違するが、その他の点は実施例１と同じであり、重複する説明は省略する。

図６において、周方向において隣接するディンプル３０は、上流側に位置するディンプル３０の正圧発生領域３０ｂと下流側に位置するディンプル３０のキャビテーション形成領域３０ａとが径方向において重複するように配設されている。
上流側に位置するディンプル３０の正圧発生領域３０ｂで動圧（正圧）が発生すると、流体は正圧発生領域３０ｂに近い高圧流体側に主として戻されるが、一部の流体は低圧流体側に漏れようとする。しかし、当該正圧発生領域３０ｂの低圧流体側には下流側のディンプル３０のキャビテーション形成領域３０ａが配設されているため、低圧流体側に漏洩しようとする流体は当該キャビテーション形成領域３０ａに吸入されるので、低圧流体側への漏洩は防止される。

図６に示すように、正圧発生領域３０ｂの下流側の先端には、正圧発生領域３０ｂと高圧流体側とを連通する正圧逃し溝３５が設けられ、キャビテーション形成領域３０ａの生成が正圧逃し溝３５により制御されるように構成される。

正圧逃し溝３５は、正圧発生領域３０ｂの下流側の先端で発生する正圧を高圧流体側に逃すことにより、正圧発生領域３０ｂの拡大を防止し、逆に、キャビテーション形成領域３０ａを適度な範囲で形成させるものである。このため、正圧逃し溝３５は一定の幅と深さを有し、正圧発生領域３０ｂの下流側の先端と高圧流体側とを連通するように設けられるものである。
図６の例では、正圧逃し溝３５は摺動面Ｓ上に形成されているが、これに限らず、摺動面Ｓ内を貫通するように設けられてもよい。

以上説明した実施例３の構成によれば、以下のような効果を奏する。
（１）正圧発生領域３０ｂの下流側の先端には、正圧発生領域３０ｂと高圧流体側とを連通する正圧逃し溝３５が設けられ、キャビテーション領域３０ａと正圧発生領域３０ｂの大きさの比率が制御されるように構成されることにより、被密封流体の種類、温度、圧力及び摺動面の摺動速度等の環境に応じた漏れ防止と潤滑の両機能を有する摺動部品を提供することができる。
（２）正圧逃し溝３５が摺動面Ｓ上に形成される場合、正圧逃し溝３５の形成を容易に行うことができる。
（３）正圧逃し溝３５が摺動面Ｓ内を貫通するように形成される場合、摺動面Ｓ上に溝が形成されないので、摺動面Ｓをクリーンな状態に維持できると共に、摺動面の面積が減少しないので面圧の上昇を抑制することができる。
（４）周方向において隣接するディンプル３０において、上流側に位置するディンプル３０の正圧発生領域３０ｂと下流側に位置するディンプル３０のキャビテーション形成領域３０ａとが径方向において重複するように配設されていることにより、より一層の漏洩防止の効果を奏する。

図７は、本発明の実施例４に係る摺動部品の摺動面を示したもので、図１の固定環５の摺動面にディンプル及び正圧逃し溝が形成された場合を例にして説明する。
なお、回転環３の摺動面にディンプル及び正圧逃し溝が形成される場合も同じである。

実施例４は、ディンプルの配列が図５に示す実施例２と相違するが、その他の点は実施例２と同じであり、重複する説明は省略する。

図７において、周方向において隣接するディンプル４０は、上流側に位置するディンプル４０の正圧発生領域４０ｂと下流側に位置するディンプル４０のキャビテーション形成領域４０ａとが径方向において重複するように配設されている。
上流側に位置するディンプル４０の正圧発生領域４０ｂで動圧（正圧）が発生すると、流体は正圧発生領域４０ｂに近い高圧流体側に主として戻されるが、一部の流体は低圧流体側に漏れようとする。しかし、当該正圧発生領域４０ｂの低圧流体側には下流側のディンプル４０のキャビテーション形成領域４０ａが配設されているため、低圧流体側に漏洩しようとする流体は当該キャビテーション形成領域４０ａに吸入されるので、低圧流体側への漏洩は防止される。

ディンプル４０の正圧発生領域２０ｂの下流側の終端４０ｄ、及び、キャビテーション形成領域４０ａと正圧発生領域４０ｂと接続する接続領域４０ｃの下流側の端４０ｅは、低圧流体側から高圧流体側に向けて下流側に傾斜するように形成されている。

また、正圧逃し溝４５は、正圧発生領域４０ｂの下流側の終端４０ｄと平行に傾斜して設けられている。
図７の例では、正圧逃し溝２５は摺動面Ｓ上に形成されているが、これに限らず、摺動面Ｓ内を貫通するように設けられてもよい。

ディンプル４０の正圧発生領域４０ｂの下流側の終端４０ｄ、及び、キャビテーション形成領域４０ａと正圧発生領域４０ｂと接続する接続領域４０ｃの下流側の端４０ｅが低圧流体側から高圧流体側に向けて下流側に傾斜するように形成されていることにより、ディンプル２０内の流体の流れがスムーズになると共に、低圧流体側から高圧流体側に向けて半径方向の流体の流れも発生されるため、より密封性を向上させることができる。
また、正圧逃し溝４５も、正圧発生領域４０ｂの下流側の終端４０ｄと平行に傾斜して設けられるため、正圧発生領域４０ｂで発生した正圧をスムーズに高圧流体側に逃すことができ、より一層、密封性を向上させることができる。

以上説明した実施例４の構成によれば、以下のような効果を奏する。
（１）正圧発生領域４０ｂの下流側の先端には、正圧発生領域４０ｂと高圧流体側とを連通する正圧逃し溝４５が設けられ、キャビテーション領域４０ａと正圧発生領域４０ｂの大きさの比率が制御されるように構成されることにより、被密封流体の種類、温度、圧力及び摺動面の摺動速度等の環境に応じた漏れ防止と潤滑の両機能を有する摺動部品を提供することができる。
（２）正圧逃し溝４５が摺動面Ｓ上に形成される場合、正圧逃し溝４５の形成を容易に行うことができる。
（３）正圧逃し溝４５が摺動面Ｓ内を貫通するように形成される場合、摺動面Ｓ上に溝が形成されないので、摺動面Ｓをクリーンな状態に維持できると共に、摺動面の面積が減少しないので面圧の上昇を抑制することができる。
（４）ディンプル４０の正圧発生領域４０ｂの下流側の終端４０ｄ、及び、キャビテーション形成領域４０ａと正圧発生領域４０ｂと接続する接続領域４０ｃの下流側の端４０ｅが低圧流体側から高圧流体側に向けて下流側に傾斜するように形成されることにより、ディンプル４０内の流体の流れがスムーズになると共に、低圧流体側から高圧流体側に向けて半径方向の流体の流れも発生されるため、より密封性を向上させることができる。
（５）正圧逃し溝４５が正圧発生領域４０ｂの下流側の終端４０ｄと平行に傾斜して設けられることにより、正圧発生領域４０ｂで発生した正圧をスムーズに高圧流体側に逃すことができ、より一層、密封性を向上させることができる。
（６）周方向において隣接するディンプル４０において、上流側に位置するディンプル４０の正圧発生領域４０ｂと下流側に位置するディンプル４０のキャビテーション形成領域４０ａとが径方向において重複するように配設されていることにより、より一層の漏洩防止の効果を奏する。

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、摺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、外周側に高圧の被密封流体が存在する場合について説明したが、内周側が高圧流体の場合にも適用でき、その場合、ディンプルのキャビテーション形成領域が外周側に、また、正圧発生領域が内周側に位置するように配設し、また、方向性を備えた溝を設ける場合には、溝の方向が逆になるように配設すればよい。

また、例えば、前記実施例では、ディンプルの形状について、周方向にクランク状に延びている場合を示しているが、これに限らず、要は、低圧流体側に寄って上流側のキャビテーション形成領域が配置され、高圧流体側に寄って下流側の正圧発生領域が形成が配置されていればよく、例えば、長方形、長円などを傾斜して配置したものでもよい。

また、前記実施例においては、正圧逃し溝の断面が矩形状である場合について説明したが、これに限らず、断面が円形、半円形、三角形等でもよい。

１回転軸
２スリーブ
３回転環
４ハウジング
５固定環
６コイルドウェーブスプリング
７ベローズ
１０、２０、３０、４０ディンプル
１０ａ、２０ａ、３０ａ、４０ａキャビテーション形成領域
１０ｂ、２０ｂ、３０ｂ、４０ｂ正圧発生領域
１０ｃ、２０ｃ、３０ｃ、４０ｃ接続領域
１１狭まり隙間（段差）
１２拡がり隙間（段差）
１５、２５、３５、４５正圧逃し溝
２０ｄ、４０ｄ正圧発生領域の下流側の終端
２０ｅ、４０ｅ接続領域の下流側の端
Ｓ摺動面

Claims

一対の摺動部品の互いに相対摺動する一方側の摺動面にディンプルが設けられ、各ディンプルの上流側のキャビテーション形成領域は低圧流体側に寄って配置されると共に下流側の正圧発生領域は高圧流体側に寄って配置され、前記正圧発生領域の下流側の先端には前記正圧発生領域と前記高圧流体側とを連通する正圧逃し溝が設けられ、前記キャビテーション領域と前記正圧発生領域の大きさの比率が制御されるように構成されることを特徴とする摺動部品。
前記正圧逃し溝は、前記摺動面上に形成されることを特徴とする請求項１記載の摺動部品。
前記正圧逃し溝は、前記摺動面内を貫通するように形成されることを特徴とする請求項１記載の摺動部品。
周方向において隣接する前記ディンプルにおいて、上流側に位置するディンプルの前記正圧発生領域と下流側に位置するディンプルの前記キャビテーション形成領域とが径方向において重複するように配設されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の摺動部品。
前記ディンプルは径方向に一定の幅を有して周方向に延びた形状を有し、前記正圧発生領域の下流側の終端、及び、前記キャビテーション形成領域と前記正圧発生領域と接続する接続領域の下流側の端は、前記低圧流体側から前記高圧流体側に向けて下流側に傾斜するように形成されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の摺動部品。
前記正圧逃し溝は、前記正圧発生領域の下流側の終端と平行に傾斜して設けられることを特徴とする請求項５記載の摺動部品。