メカニカルシール用密封環とその製造方法
【課題】摺動部に十分な潤滑液が回り込まない状況やドライ状況といった厳しい環境下においても、摩擦係数が高くなる不都合を抑制又は解消して、耐久性や信頼性に優れるＳｉＣ摺動材製のメカニカルシール用密封環を実現させる。
【解決手段】回転軸１と一体回転する回転側の密封環２と、ハウジング３に相対固定される静止側の密封環４と、回転側及び静止側の各密封環２，４の摺動面２ａ，４ａどうしを押付け合う弾性機構５とを有して成るメカニカルシールＭにおける回転密封環２又はその回転密封輪２を所定の規格寸法に加工して成る環状体の外周面２ｂから内周面２ｃに向けての単位時間当りの液体の浸透漏れ量Ｆが０．０１ｍｌ／２４ｈｒ≦Ｆ≦５００ｍｌ／１ｈｒの範囲で規定されるＳｉＣ摺動材製のメカニカルシール用密封環を得る。
【解決手段】回転軸１と一体回転する回転側の密封環２と、ハウジング３に相対固定される静止側の密封環４と、回転側及び静止側の各密封環２，４の摺動面２ａ，４ａどうしを押付け合う弾性機構５とを有して成るメカニカルシールＭにおける回転密封環２又はその回転密封輪２を所定の規格寸法に加工して成る環状体の外周面２ｂから内周面２ｃに向けての単位時間当りの液体の浸透漏れ量Ｆが０．０１ｍｌ／２４ｈｒ≦Ｆ≦５００ｍｌ／１ｈｒの範囲で規定されるＳｉＣ摺動材製のメカニカルシール用密封環を得る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳｉＣ摺動材を用いたメカニカルシール用密封環とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＳｉＣ（炭化珪素）はメカニカルシールや軸受等の摺動材として優れた特性を持っているが、摺動部に十分な潤滑液が回り込まない状況やドライ状況においては摩擦係数が高くなり、異常磨耗を招き易いという不利も有している。そこで対策としては、ＳｉＣ摺動材にハイドロカットや溝加工を施したり、シール背面よりクエンチング等を実施する等の工夫が行われている。
【０００３】
特許文献１においては、相対回転摺接する２つの密封環１，３の一方又は両方が、平均気孔径１０〜４０μｍの独立気孔が均一に配置されており且つ気孔率が３〜１０％である炭化珪素焼結材で構成されるメカニカルシール用密封環が開示されている。これにより、相手密封環が炭化珪素等の硬質材製のもの又はカーボン等の軟質材製のものの何れである場合にも、相手密封環との間の潤滑性を大幅に向上させることができ、シール条件に拘わらず、耐摩耗性等の耐久性及びシール性に極めて優れたメカニカルシールの実現に寄与している。
【０００４】
特許文献２においては、 炭化珪素焼結部品の結晶粒平均径が０．０１０から０．０３０ｍｍの大きさで、その結晶粒界の間に気孔が形成され、気孔の大きさが０．００１から０．０２０の範囲に形成されて気孔率が３から１０容量％のものとされるメカニカルシール用密封環が開示されている。これにより、強度に優れ、耐摩耗性、耐食性及び耐高温に優れ、メカニカルシール用密封環として好適な炭化珪素焼結部品が得られる、と記載されている。
【０００５】
特許文献３においては、平均粒子径が０．１以上、１０μｍ以下のα−ＳｉＣ粉末と、平均粒子径が０．１以上、１０μｍ以下のβ−ＳｉＣ粉末と、プラズマＣＶＤ法により気相合成された平均粒子径が０．１μｍ未満のＳｉＣ超微粉末とを所望の比率で混合してＳｉＣ混合粉末を得、このＳｉＣ混合粉末を加熱焼結して成るするメカニカルシール用密封環が開示されている。これにより、炭化珪素焼結体の比抵抗値を低くすることができ、かつ、この比抵抗を広範囲に制御できる炭化珪素焼結体の比抵抗制御方法を提供できる、と記載されている。
【０００６】
以上のように、メカニカルシール用密封環としてＳｉＣ摺動材を用いて耐摩耗性の向上を図ることはよく知られた技術である。しかしながら、シール対象液の多様化やシール対象液が摺動部に回り込まない条件下での使用では、ＳｉＣ摺動材製のメカニカルシール用密封環としの性能が十分に発揮され難いこともあり、前述のように、ハイドロカットや溝加工を施す対策があるが、加工が難しいとか、コストや手間が掛かるという慢性的な問題がある。
【０００７】
一方、カーボン、黒鉛、ＢＮ、ＭｏＳ2 、フッ素樹脂等の低摩擦材を含浸させる等、ＳｉＣ摺動材に自己潤滑性を有する材料を配合したものによる密封環も開発されているが、製造が難しくコストも非常に高いことから、使用用途が限られるものであった。このように、種々の利点を有するＳｉＣ摺動材製の密封環を、使用条件によっては摩擦係数が高くなって摩耗が早くなるという問題が解消又は抑制されたものとするには、さらなる改善の余地が残されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３５１７７１１号公報
【特許文献２】特開２００２−３３８３６８号公報
【特許文献３】特開平９−２５５４２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、鋭意研究を進めることにより、基本的にＳｉＣ摺動材を用いたものとしながら、摺動部に十分な潤滑液が回り込まない状況やドライ状況といった厳しい環境下においても、摩擦係数が高くなる不都合を抑制又は解消して、耐久性や信頼性に優れるメカニカルシール用密封環、並びにその製造方法を実現して提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に係る発明は、メカニカルシール用密封環において、回転軸１と一体回転する回転側の密封環Ｗと、ハウジング３に相対固定される静止側の密封環Ｗと、回転側及び静止側の各前記密封環Ｗの摺動面Ｗａどうしを押付け合う弾性機構５とを有して成るメカニカルシールＭにおける前記密封環Ｗ又は前記密封輪Ｗを所定の規格寸法に加工して成る環状体の外周面Ｗｂから内周面Ｗｃに向けての単位時間当りの液体の浸透漏れ量Ｆが、
０．０１ｍｌ／２４ｈｒ≦Ｆ≦５００ｍｌ／１ｈｒ
で規定されるＳｉＣ摺動材製であることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のメカニカルシール用密封環において、前記ＳｉＣ摺動材の焼結密度が２．６０ｇ／ｃｍ3 〜３．００ｇ／ｃｍ3 に設定されていることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載のメカニカルシール用密封環において、強度が４００Ｍｐａ以上であることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載のメカニカルシール用密封環において、硬度が１６００Ｈｖ以上であることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項５に係る発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載のメカニカルシール用密封環において、前記密封環Ｗが回転密封環２であることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項６に係る発明は、メカニカルシール用密封環の製造方法において、ＳｉＣ粉末とメタノールとを混ぜる混合工程ａ、前記混合工程ａによる混合液を噴霧乾燥させて造粒材を作成する造粒工程ｂ、前記造粒工程ｂによる造粒材を型に入れてプレス成形することで環状の成形体を作成する成形工程ｃ、前記成形工程ｃによる成形体を所定高温のアルゴン雰囲気中で焼成させて炭化珪素焼結体を作成する焼成工程ｄ、とを有して成ることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項７に係る発明は、請求項６に記載のメカニカルシール用密封環の製造方法において、前記焼成工程による炭化珪素焼結体の一端面を表面研磨する仕上げ工程ｅを有することを特徴とするものである。
【００１７】
請求項８に係る発明は、請求項６又は７に記載のメカニカルシール用密封環の製造方法において、前記焼成工程ｄにおける所定高温が１８５０℃〜２０５０℃であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１の発明によれば、詳しくは実施形態の項にて説明するが、ＳｉＣ摺動材として十分な強度と硬度を有しながら、ある程度の液体圧をかけると液体がＳｉＣ摺動材の内部まで浸透する。従って、その液体浸透によって程よく濡れている状態が維持でき、摺動面を常に液体雰囲気とすることが可能になる。その結果、基本的にＳｉＣ摺動材を用いたものとしながら、摺動部に十分な潤滑液が回り込まない状況やドライ状況といった厳しい環境下においても、摩擦係数が高くなる不都合を抑制又は解消して、耐久性や信頼性に優れるメカニカルシール用密封環を提供することができる。尚、密封輪を所定の規格寸法に加工して成る環状体の浸透漏れ量も定義することにより、製品によって異なる寸法の密封輪の漏れ量も直接又は換算して規定できる便利さがある。
【００１９】
そして、請求項２のように、ＳｉＣ摺動材の焼結密度を２．６０ｇ／ｃｍ3 〜３．００ｇ／ｃｍ3 の範囲に設定したり、請求項３のように強度を４００Ｍｐａ以上にするとか、請求項４のように硬度を１６００Ｈｖ以上にすればさらに好都合である。また、請求項５のようにメカニカルシール用密封環として回転密封環を選択することができる。
【００２０】
請求項６の発明は、請求項１の発明によるメカニカルシール用密封環の製造方法を規定したものであり、請求項１の発明による効果と同等の効果を得ることができる。この場合、請求項７のように、炭化珪素焼結体の一端面を表面研磨する仕上げ工程を追加すれば、製品としての密封環までの一貫した作成が可能になる。
【００２１】
請求項８のように、焼成工程における焼成温度を１８５０℃〜２０５０℃の範囲とすれば、より好ましいメカニカルシール用密封環の製造方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】試験用のメカニカルシールを示す要部の断面図
【図２】メカニカルシール用密封環の浸透性測定用の実験装置を示す断面図
【図３】図２の実験装置に試験液が満たされた状態の断面図
【図４】（ａ）複数の実施例及び比較例の各種特性図、（ｂ）は各実施例の気孔率と自己浸透性との表を示す図
【図５】ＳｉＣ摺動材の拡大表面状況を示し、（ａ）は実施例１、（ｂ）は実施例４
【図６】ＳｉＣ摺動材の拡大表面状況を示し、（ａ）は比較例１、（ｂ）は比較例２、（ｃ）は比較例４
【図７】メカニカルシール用密封環の製造方法を示すブロック図
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に、本発明によるメカニカルシール用密封環とその製造方法の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２４】
メカニカルシールＭは、図１に示すように、回転軸１に対してその軸心Ｘ方向に移動可能な状態で外嵌されて一体回転する回転密封環２（密封環Ｗの一例）と、ハウジング３に相対回動不能に内嵌される静止密封環４と、回転密封環２を静止密封環４（Ｗ）に押付けてシール部Ｓを形成するための弾性機構５とを有して構成されている。つまり、このメカニカルシールＭは、内側ハウジング部３Ａと回転軸１との間を含むプロセス側Ｐと、外側ハウジング部３Ｂと回転軸１との間を含む大気側Ｔとをシールする試験用のものであり、プロセス液（シール対象液）としては、プラント設備等における水（工業用水、水道水）、薬液、原油関係液、洗浄液等である。
【００２５】
回転軸１のプロセス側には、軸ビス９で軸外周１ａに押圧係止される固定支持輪１３が外装され、その大気側には作用輪７が軸心Ｘ方向に移動可能に遊外嵌されており、軸心Ｘ方向に沿う姿勢でそれら固定支持輪１３と作用輪７とに亘って介装されるコイルばね８を軸心Ｘ回りの均等角度毎に配置することで弾性機構５が構成されている。そして、回転密封環２は、回転軸１に軸心Ｘ方向移動可能に外嵌される保持輪６の先端側に圧入保持されており、保持輪６は、その基端軸部６ａが作用輪７の貫通孔７ａに挿入されてその作用輪７と一体回転するように構成されている。保持輪６と回転軸１との間にはシール用のＯリング１２が介装されている。従って、コイルばね８の付勢力が作用輪７と保持輪６とを介して回転密封環２に作用する。
【００２６】
外側ハウジング部３Ｂには、２個のＯリング１０，１１を介して静止密封環が、軸心Ｘ方向で大気側Ｔへの移動、及び軸心Ｘ回りの回動ができないように、かつ、回転軸１には遊外嵌される状態で内嵌されている。回転密封環２は弾性機構５によって大気側Ｔに押圧付勢されており、従ってその大気側となるシール側周面２ａ（摺動面Ｗａの一例）と静止密封環４の先端周面４ａとが軸心Ｘ方向で互いに圧接され、それによって環状のシール部Ｓが形成されている。尚、静止密封環４はカーボンによって形成されている。
【００２７】
回転密封環２は自己浸透性を有するＳｉＣ摺動材製で形成されている。ＳｉＣ摺動材の材料であるＳｉＣは通常の焼結体であり、焼結温度や成形面圧等で低密度化を実現させ、かつ、自己潤滑材は配合していないので、低密度でもメカニカルシールＭに必要となる性能を満足する硬度や強度を有している。このＳｉＣ摺動材（メカニカルシール用摺動材）の製造方法は、図７に示すように、ＳｉＣ粉末とメタノールとを混ぜる混合工程ａ、混合工程ａによる混合液を噴霧乾燥させて造粒材を作成する造粒工程ｂ、造粒工程ｂによる造粒材を型に入れてプレス成形することで環状の成形体を作成する成形工程ｃ、成形工程ｃによる成形体を所定高温のアルゴン雰囲気中で焼成させて炭化珪素焼結体を作成する焼成工程ｄ、とを有して成る。
【００２８】
前記メカニカルシール用摺動材の製造方法によって得られた炭化珪素焼結体、即ち焼成工程ｄによる炭化珪素焼結体の一端面（一方の側周面）又は両端面を表面研磨してシール用の密封環を作成する仕上げ工程ｅを経ることにより、前述の回転密封環２が作成される。つまり、図７に示すように、メカニカルシール用摺動材の製造方法に、焼成工程による炭化珪素焼結体の一端面を表面研磨する仕上げ工程ｅを追加することにより、メカニカルシール用回転密封環の製造方法として定義される。尚、メカニカルシール用回転密封環の製造方法は、メカニカルシール用摺動材の製造方法を包括する概念であり、従って、焼成工程ｄまでを規定したもの（請求項５）もメカニカルシール用回転密封環の製造方法である。
【００２９】
メカニカルシール用回転密封環２の製造方法について詳述する。まず、混合工程ａは、粒子径約１．０μｍのα−ＳｉＣ粉末或いはβ−ＳｉＣ粉末１００ｇに、焼結助材としてのＢ４Ｃ粉末０．５ｇ及びカーボン源としてのフェノール樹脂４ｇを添加し、さらに成形助材としてＰＥＧ（ポリエチレングリコール）２９ｇ及びステアリン酸１ｇを添加して、これらを溶剤であるメタノールと共にボールミルで２４時間混合する、という工程である。
【００３０】
造粒工程ｂは、混合工程ａで得られた混合液（流動性懸濁液）を、スプレードライヤーにより噴霧乾燥させることによって造粒し、径３０〜１００μｍの球形状の造粒材を得る、という工程である。成形工程ｃは、造粒工程ｂで得られた硬質の造粒材を所定の金型に充填してから、冷間プレス成形（成形圧：１００ＭＰａ）を行って環状形態を為す成形体を得る、という工程である。
【００３１】
焼成工程ｄは、成形工程ｃで得られた成形体を、加圧することなく１８５０〜２０５０℃のアルゴン雰囲気中で焼成させて炭化珪素焼結体を得る、という工程であり、この焼成工程ｄを経て作成される環状のものがメカニカルシール用摺動材である。そして、仕上げ工程ｅは、焼成工程ｄで得られた炭化珪素焼結体の一端面をＲａ＝０．０５〜０．２５の鏡面に表面研磨（ラップ）する等により密封環を得る、という工程である。ここで言う「密封環」とは回転密封環としても、又静止密封環としても使用可能な環のことであり、本実施形態においてはその密封環を「回転密封環２」として使用している。尚、回転密封環２の鏡面部分は、これを回転密封環（回転密封環２）として使用した場合におけるシール側周面２ａ（密封端面）として機能する。
【００３２】
上記製造方法によって得られる密封環、即ち実施例１〜実施例４の密封環の密度、気孔率、曲げ強度、硬度等の各種特性表を図４に示す。密度は水置換法により計測し、炭化珪素（ＳｉＣ）の理論密度を３．２ｇ／ｃｍ3 として気孔率を計算してある。一例として実施例１の気孔率Ｋ１は、Ｋ１＝１−（摺動材の測定密度）／（理論密度）＝（１−２．６０５／３．２）×１００＝１８．６（％）である。尚、図４の特性表に示すように、上記諸条件の範囲外である比較例１〜比較例４の密封環も作成し、その特性を確認してある。
【００３３】
そして、本発明による密封環、即ち回転密封環２と、カーボン製の静止密封環４とを組み込んだメカニカルシール（図１に示すメカニカルシールＭ）を使用して工業用水によるシール試験を行い、密封環の性能及びシール性能を確認した。また、回転密封環２として使用する密封環の自己浸透性を測定するために、図２に示すような実験装置Ａを作成し、その実験装置Ａによる測定値も、図４に示す特性表に記載することとした。
【００３４】
図１に示すメカニカルシールＭを用いての摺動テストの条件は、回転密封環２と静止密封環４とによるシール部Ｓの径＝４０ｍｍ（アンバランス型）、回転速度＝３６００回転／分、フラッシング流量＝３リットル／分、試験用液体＝工業用水、運転時間＝１００時間、液体温度＝３０℃、圧力＝２．５ＭＰａである。尚、摺動テスト結果（図４の「摺動特性」※）における◎、○、△、×の意味は下記のようである。
◎：回転密封環２及び静止密封環４共に摩耗が検出できず
○：単位時間当たりの摩耗量が、回転密封環２が０．０１μｍ／ｈｒ以下、かつ、静止密 封輪４が０．１μｍ／ｈｒ以下
△：単位時間当たりの摩耗量が、回転密封環２が０．０１μｍ／ｈｒ以下、かつ、静止密 封輪４が０．１μｍ／ｈｒ以上
×：回転密封環２の単位時間当たりの摩耗量が０．０１μｍ／ｈｒ以上
【００３５】
次に、自己浸透性の実験装置Ａについて説明する。図２，図３に示すように、実験装置Ａは、略ドーナツ状の回転密封環２（密封環）が装填される円形凹入部２３を有する実験ケース本体２１と、円形凹入部２３に内嵌されてその上面をカバーする状態で実験ケース本体２１の上面に複数のボルト２４で固定される蓋ケース２２と、から成る実験器２０を有して構成されている。実験ケース本体２１には、円形凹入部２３に装填されている回転密封環２の外周面２ｂのほぼ全面に開口する環状凹入部２５、及び環状凹入部２５に連通する入口路２６が形成されている。蓋ケース２２の中央部には、漏れ出た液体を測定するための円形の大径口２２Ａが形成されている。尚、２７、２８はＯリングである。
【００３６】
実験装置Ａによる回転密封環２の実験方法は、円形凹入部２３に回転密封環２を配置して蓋ケース２２で蓋をした実験状態（図２参照）において、実験ケース本体２１の側面２１Ａに開口する入口路２６から正圧を有する試験液ｒを供給し、図３に示すように環状凹入部２５に満たす。その実験液ｅで環状凹入部２５が満たされている状態を所定時間維持し、回転密封環２の内周面２ｃから漏れ出た試験液ｒの量を測定するのである。尚、実験条件の一例は、試験液ｒとして、温度３０℃で２．５ＭＰａの圧が掛けられた工業用水であり、回転密封環２のサイズ例は、外径×内径×厚さがφ５４×φ４０×６（単位：ｍｍ）である。
【００３７】
図４の特性表における「自己浸透性」は、目視で漏れが確認できたとき（図３参照）から計測し始めた（回転密封環２の内周面２ｃから滲み出てきた液体を測定する）。また、「自己浸透性」における×とは、「２４ｈｒ（時間）計測しても目視で漏れが確認できなかったこと」を意味している。図４（ａ）は、焼成温度を１８００℃〜２２００℃超の範囲で種々に変更設定した場合の各種特性を示し、図４（ｂ）は、図４（ａ）における摺動特性が合格（評価が○と◎）である実施例１〜４について、気孔率と浸透漏れ量（自己浸透性）とを計測したものである。
【００３８】
比較例１のものは、自己浸透性はあったが、焼結密度が低いためか強度、硬度が低く、また摩耗量も多く（摺動特性は×）、メカニカルシールとしての特性は不十分である。比較例２〜４のものは、強度や硬度はあり、また摺動特性の評価が○のもの（比較例２）もあったが、いずれも自己浸透性が無かったため摺動面の面荒れが発生し、摩耗も認められた。比較例３のものは、従来の高密度化ＳｉＣ製であり、ＳｉＣ摺動材（メカニカルシール用密封環）として一般的に使用されているものである。試験用のメカニカルシールＭはその従来品に関する選定基準をはるかに超える負荷条件であるが故に、比較例３のものには摩耗、面荒れが発生し、当然ながら不合格である。
【００３９】
実験結果による図４（ａ）の特性表から、ＳｉＣ摺動材製のメカニカルシール用密封環は、焼成温度が１８５０℃〜２０５０℃で、焼結密度が２．６ｇ／ｃｍ3 〜３．０ｇ／ｃｍ3 で、強度が４００ＭＰａ以上、硬度が１６００ｈｒｖ以上のＳｉＣ焼結体であることが分かる。そして、その場合のＳｉＣ焼結体においては、外周面Ｗｂから内周面Ｗｃに向けての単位時間当りの液体の浸透漏れ量Ｆは０．０１ｍｌ／２４ｈｒ≦Ｆ≦５００ｍｌ／１ｈｒの範囲である。このようなメカニカルシール用密封環では、図１に示すメカニカルシールＭにおける前述の過負荷条件においても良好なメカニカルシール機能が発揮される。尚、参考として、実施例１〜４のＳｉＣ摺動材における気孔率と浸透漏れ量（自己浸透性）を図４（ｂ）に示す。また、実施例１，４、及び比較例１，２，４の各ＳｉＣ摺動材の表面状況写真を図５（ａ），（ｂ）及び図６（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す。
【００４０】
ところで、前記浸透漏れ量Ｆが規定の範囲（０．０１ｍｌ／２４ｈｒ≦Ｆ≦５００ｍｌ／１ｈｒ）であることの確認を実験装置Ａで行うに当り、メカニカルシール用密封環そのものでは不可のときがある。即ち、メカニカルシールが異なれば回転及び静止の各密封環の寸法（サイズ）も種々に異なることが多いので、実験装置Ａの寸法に合わないことがあるからである。そのような場合には、密封環を所定の規格寸法に加工（切削等）して環状体(図示省略)を作成し、その規格寸法に加工された環状体を用いることで実験装置Ａによる漏れ量測定が可能になる。規格寸法の例としては、前述の「外径×内径×厚さがφ５４×φ４０×６（単位：ｍｍ）」が挙げられるが、その他でも良い。尚、所定の規格寸法より密封環が小さい場合には、計算によって規格寸法に合せた換算値でも良い。
【００４１】
本発明による自己浸透性を有するＳｉＣ摺動材製のメカニカルシール用密封環は、数μｍの不連続気孔及び連続気孔を有しており、十分な強度と硬度を有しながら、ある程度の液体圧をかけると液体が摺動材内部まで浸透する。故に、浸透によって程よく濡れている状態が維持できることから、摺動面は常に液体雰囲気になり、メカニカルシールや軸受け等の起動時に発生するドライ状況が改善され、円滑に起動することが可能になる。また、運転中においても液体が摺動面に常に内部から送り出されているので、安定した液体膜が形成され続けてシール特性を良好に保つことができる。そして、浸透した液体が大気側で溜まることでクエンチ効果が得られるという利点もある。
【００４２】
〔別実施例〕
静止密封環４をＳｉＣ摺動材製のもの（密封環Ｗの一例）としても良い。この場合、摺動面４ａがＷａに、そして、静止密封環４の符記されない外周面が外周面Ｗｂに、また、静止密封環４の符記されない内周面が内周面Ｗｃにそれぞれ相当する。
【符号の説明】
【００４３】
１ 回転軸
２ 回転密封環（密封環Ｗ）
３ ハウジング
４ 静止密封環（密封環Ｗ）
５ 弾性機構
Ｍ メカニカルシール
Ｗ 密封環
Ｗａ 摺動面
Ｗｂ 外周面
Ｗｃ 内周面
ａ 混合工程
ｂ 造粒工程
ｃ 成形工程
ｄ 焼成工程
ｅ 仕上げ工程
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳｉＣ摺動材を用いたメカニカルシール用密封環とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＳｉＣ（炭化珪素）はメカニカルシールや軸受等の摺動材として優れた特性を持っているが、摺動部に十分な潤滑液が回り込まない状況やドライ状況においては摩擦係数が高くなり、異常磨耗を招き易いという不利も有している。そこで対策としては、ＳｉＣ摺動材にハイドロカットや溝加工を施したり、シール背面よりクエンチング等を実施する等の工夫が行われている。
【０００３】
特許文献１においては、相対回転摺接する２つの密封環１，３の一方又は両方が、平均気孔径１０〜４０μｍの独立気孔が均一に配置されており且つ気孔率が３〜１０％である炭化珪素焼結材で構成されるメカニカルシール用密封環が開示されている。これにより、相手密封環が炭化珪素等の硬質材製のもの又はカーボン等の軟質材製のものの何れである場合にも、相手密封環との間の潤滑性を大幅に向上させることができ、シール条件に拘わらず、耐摩耗性等の耐久性及びシール性に極めて優れたメカニカルシールの実現に寄与している。
【０００４】
特許文献２においては、 炭化珪素焼結部品の結晶粒平均径が０．０１０から０．０３０ｍｍの大きさで、その結晶粒界の間に気孔が形成され、気孔の大きさが０．００１から０．０２０の範囲に形成されて気孔率が３から１０容量％のものとされるメカニカルシール用密封環が開示されている。これにより、強度に優れ、耐摩耗性、耐食性及び耐高温に優れ、メカニカルシール用密封環として好適な炭化珪素焼結部品が得られる、と記載されている。
【０００５】
特許文献３においては、平均粒子径が０．１以上、１０μｍ以下のα−ＳｉＣ粉末と、平均粒子径が０．１以上、１０μｍ以下のβ−ＳｉＣ粉末と、プラズマＣＶＤ法により気相合成された平均粒子径が０．１μｍ未満のＳｉＣ超微粉末とを所望の比率で混合してＳｉＣ混合粉末を得、このＳｉＣ混合粉末を加熱焼結して成るするメカニカルシール用密封環が開示されている。これにより、炭化珪素焼結体の比抵抗値を低くすることができ、かつ、この比抵抗を広範囲に制御できる炭化珪素焼結体の比抵抗制御方法を提供できる、と記載されている。
【０００６】
以上のように、メカニカルシール用密封環としてＳｉＣ摺動材を用いて耐摩耗性の向上を図ることはよく知られた技術である。しかしながら、シール対象液の多様化やシール対象液が摺動部に回り込まない条件下での使用では、ＳｉＣ摺動材製のメカニカルシール用密封環としの性能が十分に発揮され難いこともあり、前述のように、ハイドロカットや溝加工を施す対策があるが、加工が難しいとか、コストや手間が掛かるという慢性的な問題がある。
【０００７】
一方、カーボン、黒鉛、ＢＮ、ＭｏＳ2 、フッ素樹脂等の低摩擦材を含浸させる等、ＳｉＣ摺動材に自己潤滑性を有する材料を配合したものによる密封環も開発されているが、製造が難しくコストも非常に高いことから、使用用途が限られるものであった。このように、種々の利点を有するＳｉＣ摺動材製の密封環を、使用条件によっては摩擦係数が高くなって摩耗が早くなるという問題が解消又は抑制されたものとするには、さらなる改善の余地が残されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３５１７７１１号公報
【特許文献２】特開２００２−３３８３６８号公報
【特許文献３】特開平９−２５５４２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、鋭意研究を進めることにより、基本的にＳｉＣ摺動材を用いたものとしながら、摺動部に十分な潤滑液が回り込まない状況やドライ状況といった厳しい環境下においても、摩擦係数が高くなる不都合を抑制又は解消して、耐久性や信頼性に優れるメカニカルシール用密封環、並びにその製造方法を実現して提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に係る発明は、メカニカルシール用密封環において、回転軸１と一体回転する回転側の密封環Ｗと、ハウジング３に相対固定される静止側の密封環Ｗと、回転側及び静止側の各前記密封環Ｗの摺動面Ｗａどうしを押付け合う弾性機構５とを有して成るメカニカルシールＭにおける前記密封環Ｗ又は前記密封輪Ｗを所定の規格寸法に加工して成る環状体の外周面Ｗｂから内周面Ｗｃに向けての単位時間当りの液体の浸透漏れ量Ｆが、
０．０１ｍｌ／２４ｈｒ≦Ｆ≦５００ｍｌ／１ｈｒ
で規定されるＳｉＣ摺動材製であることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のメカニカルシール用密封環において、前記ＳｉＣ摺動材の焼結密度が２．６０ｇ／ｃｍ3 〜３．００ｇ／ｃｍ3 に設定されていることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載のメカニカルシール用密封環において、強度が４００Ｍｐａ以上であることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載のメカニカルシール用密封環において、硬度が１６００Ｈｖ以上であることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項５に係る発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載のメカニカルシール用密封環において、前記密封環Ｗが回転密封環２であることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項６に係る発明は、メカニカルシール用密封環の製造方法において、ＳｉＣ粉末とメタノールとを混ぜる混合工程ａ、前記混合工程ａによる混合液を噴霧乾燥させて造粒材を作成する造粒工程ｂ、前記造粒工程ｂによる造粒材を型に入れてプレス成形することで環状の成形体を作成する成形工程ｃ、前記成形工程ｃによる成形体を所定高温のアルゴン雰囲気中で焼成させて炭化珪素焼結体を作成する焼成工程ｄ、とを有して成ることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項７に係る発明は、請求項６に記載のメカニカルシール用密封環の製造方法において、前記焼成工程による炭化珪素焼結体の一端面を表面研磨する仕上げ工程ｅを有することを特徴とするものである。
【００１７】
請求項８に係る発明は、請求項６又は７に記載のメカニカルシール用密封環の製造方法において、前記焼成工程ｄにおける所定高温が１８５０℃〜２０５０℃であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１の発明によれば、詳しくは実施形態の項にて説明するが、ＳｉＣ摺動材として十分な強度と硬度を有しながら、ある程度の液体圧をかけると液体がＳｉＣ摺動材の内部まで浸透する。従って、その液体浸透によって程よく濡れている状態が維持でき、摺動面を常に液体雰囲気とすることが可能になる。その結果、基本的にＳｉＣ摺動材を用いたものとしながら、摺動部に十分な潤滑液が回り込まない状況やドライ状況といった厳しい環境下においても、摩擦係数が高くなる不都合を抑制又は解消して、耐久性や信頼性に優れるメカニカルシール用密封環を提供することができる。尚、密封輪を所定の規格寸法に加工して成る環状体の浸透漏れ量も定義することにより、製品によって異なる寸法の密封輪の漏れ量も直接又は換算して規定できる便利さがある。
【００１９】
そして、請求項２のように、ＳｉＣ摺動材の焼結密度を２．６０ｇ／ｃｍ3 〜３．００ｇ／ｃｍ3 の範囲に設定したり、請求項３のように強度を４００Ｍｐａ以上にするとか、請求項４のように硬度を１６００Ｈｖ以上にすればさらに好都合である。また、請求項５のようにメカニカルシール用密封環として回転密封環を選択することができる。
【００２０】
請求項６の発明は、請求項１の発明によるメカニカルシール用密封環の製造方法を規定したものであり、請求項１の発明による効果と同等の効果を得ることができる。この場合、請求項７のように、炭化珪素焼結体の一端面を表面研磨する仕上げ工程を追加すれば、製品としての密封環までの一貫した作成が可能になる。
【００２１】
請求項８のように、焼成工程における焼成温度を１８５０℃〜２０５０℃の範囲とすれば、より好ましいメカニカルシール用密封環の製造方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】試験用のメカニカルシールを示す要部の断面図
【図２】メカニカルシール用密封環の浸透性測定用の実験装置を示す断面図
【図３】図２の実験装置に試験液が満たされた状態の断面図
【図４】（ａ）複数の実施例及び比較例の各種特性図、（ｂ）は各実施例の気孔率と自己浸透性との表を示す図
【図５】ＳｉＣ摺動材の拡大表面状況を示し、（ａ）は実施例１、（ｂ）は実施例４
【図６】ＳｉＣ摺動材の拡大表面状況を示し、（ａ）は比較例１、（ｂ）は比較例２、（ｃ）は比較例４
【図７】メカニカルシール用密封環の製造方法を示すブロック図
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に、本発明によるメカニカルシール用密封環とその製造方法の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２４】
メカニカルシールＭは、図１に示すように、回転軸１に対してその軸心Ｘ方向に移動可能な状態で外嵌されて一体回転する回転密封環２（密封環Ｗの一例）と、ハウジング３に相対回動不能に内嵌される静止密封環４と、回転密封環２を静止密封環４（Ｗ）に押付けてシール部Ｓを形成するための弾性機構５とを有して構成されている。つまり、このメカニカルシールＭは、内側ハウジング部３Ａと回転軸１との間を含むプロセス側Ｐと、外側ハウジング部３Ｂと回転軸１との間を含む大気側Ｔとをシールする試験用のものであり、プロセス液（シール対象液）としては、プラント設備等における水（工業用水、水道水）、薬液、原油関係液、洗浄液等である。
【００２５】
回転軸１のプロセス側には、軸ビス９で軸外周１ａに押圧係止される固定支持輪１３が外装され、その大気側には作用輪７が軸心Ｘ方向に移動可能に遊外嵌されており、軸心Ｘ方向に沿う姿勢でそれら固定支持輪１３と作用輪７とに亘って介装されるコイルばね８を軸心Ｘ回りの均等角度毎に配置することで弾性機構５が構成されている。そして、回転密封環２は、回転軸１に軸心Ｘ方向移動可能に外嵌される保持輪６の先端側に圧入保持されており、保持輪６は、その基端軸部６ａが作用輪７の貫通孔７ａに挿入されてその作用輪７と一体回転するように構成されている。保持輪６と回転軸１との間にはシール用のＯリング１２が介装されている。従って、コイルばね８の付勢力が作用輪７と保持輪６とを介して回転密封環２に作用する。
【００２６】
外側ハウジング部３Ｂには、２個のＯリング１０，１１を介して静止密封環が、軸心Ｘ方向で大気側Ｔへの移動、及び軸心Ｘ回りの回動ができないように、かつ、回転軸１には遊外嵌される状態で内嵌されている。回転密封環２は弾性機構５によって大気側Ｔに押圧付勢されており、従ってその大気側となるシール側周面２ａ（摺動面Ｗａの一例）と静止密封環４の先端周面４ａとが軸心Ｘ方向で互いに圧接され、それによって環状のシール部Ｓが形成されている。尚、静止密封環４はカーボンによって形成されている。
【００２７】
回転密封環２は自己浸透性を有するＳｉＣ摺動材製で形成されている。ＳｉＣ摺動材の材料であるＳｉＣは通常の焼結体であり、焼結温度や成形面圧等で低密度化を実現させ、かつ、自己潤滑材は配合していないので、低密度でもメカニカルシールＭに必要となる性能を満足する硬度や強度を有している。このＳｉＣ摺動材（メカニカルシール用摺動材）の製造方法は、図７に示すように、ＳｉＣ粉末とメタノールとを混ぜる混合工程ａ、混合工程ａによる混合液を噴霧乾燥させて造粒材を作成する造粒工程ｂ、造粒工程ｂによる造粒材を型に入れてプレス成形することで環状の成形体を作成する成形工程ｃ、成形工程ｃによる成形体を所定高温のアルゴン雰囲気中で焼成させて炭化珪素焼結体を作成する焼成工程ｄ、とを有して成る。
【００２８】
前記メカニカルシール用摺動材の製造方法によって得られた炭化珪素焼結体、即ち焼成工程ｄによる炭化珪素焼結体の一端面（一方の側周面）又は両端面を表面研磨してシール用の密封環を作成する仕上げ工程ｅを経ることにより、前述の回転密封環２が作成される。つまり、図７に示すように、メカニカルシール用摺動材の製造方法に、焼成工程による炭化珪素焼結体の一端面を表面研磨する仕上げ工程ｅを追加することにより、メカニカルシール用回転密封環の製造方法として定義される。尚、メカニカルシール用回転密封環の製造方法は、メカニカルシール用摺動材の製造方法を包括する概念であり、従って、焼成工程ｄまでを規定したもの（請求項５）もメカニカルシール用回転密封環の製造方法である。
【００２９】
メカニカルシール用回転密封環２の製造方法について詳述する。まず、混合工程ａは、粒子径約１．０μｍのα−ＳｉＣ粉末或いはβ−ＳｉＣ粉末１００ｇに、焼結助材としてのＢ４Ｃ粉末０．５ｇ及びカーボン源としてのフェノール樹脂４ｇを添加し、さらに成形助材としてＰＥＧ（ポリエチレングリコール）２９ｇ及びステアリン酸１ｇを添加して、これらを溶剤であるメタノールと共にボールミルで２４時間混合する、という工程である。
【００３０】
造粒工程ｂは、混合工程ａで得られた混合液（流動性懸濁液）を、スプレードライヤーにより噴霧乾燥させることによって造粒し、径３０〜１００μｍの球形状の造粒材を得る、という工程である。成形工程ｃは、造粒工程ｂで得られた硬質の造粒材を所定の金型に充填してから、冷間プレス成形（成形圧：１００ＭＰａ）を行って環状形態を為す成形体を得る、という工程である。
【００３１】
焼成工程ｄは、成形工程ｃで得られた成形体を、加圧することなく１８５０〜２０５０℃のアルゴン雰囲気中で焼成させて炭化珪素焼結体を得る、という工程であり、この焼成工程ｄを経て作成される環状のものがメカニカルシール用摺動材である。そして、仕上げ工程ｅは、焼成工程ｄで得られた炭化珪素焼結体の一端面をＲａ＝０．０５〜０．２５の鏡面に表面研磨（ラップ）する等により密封環を得る、という工程である。ここで言う「密封環」とは回転密封環としても、又静止密封環としても使用可能な環のことであり、本実施形態においてはその密封環を「回転密封環２」として使用している。尚、回転密封環２の鏡面部分は、これを回転密封環（回転密封環２）として使用した場合におけるシール側周面２ａ（密封端面）として機能する。
【００３２】
上記製造方法によって得られる密封環、即ち実施例１〜実施例４の密封環の密度、気孔率、曲げ強度、硬度等の各種特性表を図４に示す。密度は水置換法により計測し、炭化珪素（ＳｉＣ）の理論密度を３．２ｇ／ｃｍ3 として気孔率を計算してある。一例として実施例１の気孔率Ｋ１は、Ｋ１＝１−（摺動材の測定密度）／（理論密度）＝（１−２．６０５／３．２）×１００＝１８．６（％）である。尚、図４の特性表に示すように、上記諸条件の範囲外である比較例１〜比較例４の密封環も作成し、その特性を確認してある。
【００３３】
そして、本発明による密封環、即ち回転密封環２と、カーボン製の静止密封環４とを組み込んだメカニカルシール（図１に示すメカニカルシールＭ）を使用して工業用水によるシール試験を行い、密封環の性能及びシール性能を確認した。また、回転密封環２として使用する密封環の自己浸透性を測定するために、図２に示すような実験装置Ａを作成し、その実験装置Ａによる測定値も、図４に示す特性表に記載することとした。
【００３４】
図１に示すメカニカルシールＭを用いての摺動テストの条件は、回転密封環２と静止密封環４とによるシール部Ｓの径＝４０ｍｍ（アンバランス型）、回転速度＝３６００回転／分、フラッシング流量＝３リットル／分、試験用液体＝工業用水、運転時間＝１００時間、液体温度＝３０℃、圧力＝２．５ＭＰａである。尚、摺動テスト結果（図４の「摺動特性」※）における◎、○、△、×の意味は下記のようである。
◎：回転密封環２及び静止密封環４共に摩耗が検出できず
○：単位時間当たりの摩耗量が、回転密封環２が０．０１μｍ／ｈｒ以下、かつ、静止密 封輪４が０．１μｍ／ｈｒ以下
△：単位時間当たりの摩耗量が、回転密封環２が０．０１μｍ／ｈｒ以下、かつ、静止密 封輪４が０．１μｍ／ｈｒ以上
×：回転密封環２の単位時間当たりの摩耗量が０．０１μｍ／ｈｒ以上
【００３５】
次に、自己浸透性の実験装置Ａについて説明する。図２，図３に示すように、実験装置Ａは、略ドーナツ状の回転密封環２（密封環）が装填される円形凹入部２３を有する実験ケース本体２１と、円形凹入部２３に内嵌されてその上面をカバーする状態で実験ケース本体２１の上面に複数のボルト２４で固定される蓋ケース２２と、から成る実験器２０を有して構成されている。実験ケース本体２１には、円形凹入部２３に装填されている回転密封環２の外周面２ｂのほぼ全面に開口する環状凹入部２５、及び環状凹入部２５に連通する入口路２６が形成されている。蓋ケース２２の中央部には、漏れ出た液体を測定するための円形の大径口２２Ａが形成されている。尚、２７、２８はＯリングである。
【００３６】
実験装置Ａによる回転密封環２の実験方法は、円形凹入部２３に回転密封環２を配置して蓋ケース２２で蓋をした実験状態（図２参照）において、実験ケース本体２１の側面２１Ａに開口する入口路２６から正圧を有する試験液ｒを供給し、図３に示すように環状凹入部２５に満たす。その実験液ｅで環状凹入部２５が満たされている状態を所定時間維持し、回転密封環２の内周面２ｃから漏れ出た試験液ｒの量を測定するのである。尚、実験条件の一例は、試験液ｒとして、温度３０℃で２．５ＭＰａの圧が掛けられた工業用水であり、回転密封環２のサイズ例は、外径×内径×厚さがφ５４×φ４０×６（単位：ｍｍ）である。
【００３７】
図４の特性表における「自己浸透性」は、目視で漏れが確認できたとき（図３参照）から計測し始めた（回転密封環２の内周面２ｃから滲み出てきた液体を測定する）。また、「自己浸透性」における×とは、「２４ｈｒ（時間）計測しても目視で漏れが確認できなかったこと」を意味している。図４（ａ）は、焼成温度を１８００℃〜２２００℃超の範囲で種々に変更設定した場合の各種特性を示し、図４（ｂ）は、図４（ａ）における摺動特性が合格（評価が○と◎）である実施例１〜４について、気孔率と浸透漏れ量（自己浸透性）とを計測したものである。
【００３８】
比較例１のものは、自己浸透性はあったが、焼結密度が低いためか強度、硬度が低く、また摩耗量も多く（摺動特性は×）、メカニカルシールとしての特性は不十分である。比較例２〜４のものは、強度や硬度はあり、また摺動特性の評価が○のもの（比較例２）もあったが、いずれも自己浸透性が無かったため摺動面の面荒れが発生し、摩耗も認められた。比較例３のものは、従来の高密度化ＳｉＣ製であり、ＳｉＣ摺動材（メカニカルシール用密封環）として一般的に使用されているものである。試験用のメカニカルシールＭはその従来品に関する選定基準をはるかに超える負荷条件であるが故に、比較例３のものには摩耗、面荒れが発生し、当然ながら不合格である。
【００３９】
実験結果による図４（ａ）の特性表から、ＳｉＣ摺動材製のメカニカルシール用密封環は、焼成温度が１８５０℃〜２０５０℃で、焼結密度が２．６ｇ／ｃｍ3 〜３．０ｇ／ｃｍ3 で、強度が４００ＭＰａ以上、硬度が１６００ｈｒｖ以上のＳｉＣ焼結体であることが分かる。そして、その場合のＳｉＣ焼結体においては、外周面Ｗｂから内周面Ｗｃに向けての単位時間当りの液体の浸透漏れ量Ｆは０．０１ｍｌ／２４ｈｒ≦Ｆ≦５００ｍｌ／１ｈｒの範囲である。このようなメカニカルシール用密封環では、図１に示すメカニカルシールＭにおける前述の過負荷条件においても良好なメカニカルシール機能が発揮される。尚、参考として、実施例１〜４のＳｉＣ摺動材における気孔率と浸透漏れ量（自己浸透性）を図４（ｂ）に示す。また、実施例１，４、及び比較例１，２，４の各ＳｉＣ摺動材の表面状況写真を図５（ａ），（ｂ）及び図６（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す。
【００４０】
ところで、前記浸透漏れ量Ｆが規定の範囲（０．０１ｍｌ／２４ｈｒ≦Ｆ≦５００ｍｌ／１ｈｒ）であることの確認を実験装置Ａで行うに当り、メカニカルシール用密封環そのものでは不可のときがある。即ち、メカニカルシールが異なれば回転及び静止の各密封環の寸法（サイズ）も種々に異なることが多いので、実験装置Ａの寸法に合わないことがあるからである。そのような場合には、密封環を所定の規格寸法に加工（切削等）して環状体(図示省略)を作成し、その規格寸法に加工された環状体を用いることで実験装置Ａによる漏れ量測定が可能になる。規格寸法の例としては、前述の「外径×内径×厚さがφ５４×φ４０×６（単位：ｍｍ）」が挙げられるが、その他でも良い。尚、所定の規格寸法より密封環が小さい場合には、計算によって規格寸法に合せた換算値でも良い。
【００４１】
本発明による自己浸透性を有するＳｉＣ摺動材製のメカニカルシール用密封環は、数μｍの不連続気孔及び連続気孔を有しており、十分な強度と硬度を有しながら、ある程度の液体圧をかけると液体が摺動材内部まで浸透する。故に、浸透によって程よく濡れている状態が維持できることから、摺動面は常に液体雰囲気になり、メカニカルシールや軸受け等の起動時に発生するドライ状況が改善され、円滑に起動することが可能になる。また、運転中においても液体が摺動面に常に内部から送り出されているので、安定した液体膜が形成され続けてシール特性を良好に保つことができる。そして、浸透した液体が大気側で溜まることでクエンチ効果が得られるという利点もある。
【００４２】
〔別実施例〕
静止密封環４をＳｉＣ摺動材製のもの（密封環Ｗの一例）としても良い。この場合、摺動面４ａがＷａに、そして、静止密封環４の符記されない外周面が外周面Ｗｂに、また、静止密封環４の符記されない内周面が内周面Ｗｃにそれぞれ相当する。
【符号の説明】
【００４３】
１ 回転軸
２ 回転密封環（密封環Ｗ）
３ ハウジング
４ 静止密封環（密封環Ｗ）
５ 弾性機構
Ｍ メカニカルシール
Ｗ 密封環
Ｗａ 摺動面
Ｗｂ 外周面
Ｗｃ 内周面
ａ 混合工程
ｂ 造粒工程
ｃ 成形工程
ｄ 焼成工程
ｅ 仕上げ工程
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と一体回転する回転側の密封環と、ハウジングに相対固定される静止側の密封環と、回転側及び静止側の各前記密封環の摺動面どうしを押付け合う弾性手段とを有して成るメカニカルシールにおける前記密封環又は前記密封輪を所定の規格寸法に加工して成る環状体の外周面から内周面に向けての単位時間当りの液体の浸透漏れ量Ｆが、
０．０１ｍｌ／２４ｈｒ≦Ｆ≦５００ｍｌ／１ｈｒ
で規定されるＳｉＣ摺動材製のメカニカルシール用密封環。
【請求項２】
前記ＳｉＣ摺動材の焼結密度が２．６０ｇ／ｃｍ3 〜３．００ｇ／ｃｍ3 に設定されている請求項１に記載のメカニカルシール用密封環。
【請求項３】
強度が４００Ｍｐａ以上である請求項１又は２に記載のメカニカルシール用密封環。
【請求項４】
硬度が１６００Ｈｖ以上である請求項１〜３の何れか一項に記載のメカニカルシール用密封環。
【請求項５】
前記密封環が回転密封環である請求項１〜４の何れか一項に記載のメカニカルシール用密封環。
【請求項６】
ＳｉＣ粉末とメタノールとを混ぜる混合工程、前記混合工程による混合液を噴霧乾燥させて造粒材を作成する造粒工程、前記造粒工程による造粒材を型に入れてプレス成形することで環状の成形体を作成する成形工程、前記成形工程による成形体を所定高温のアルゴン雰囲気中で焼成させて炭化珪素焼結体を作成する焼成工程、とを有して成るメカニカルシール用密封環の製造方法。
【請求項７】
前記焼成工程による炭化珪素焼結体の一端面を表面研磨する仕上げ工程を有する請求項６に記載のメカニカルシール用密封環の製造方法。
【請求項８】
前記焼成工程における所定高温が１８５０℃〜２０５０℃である請求項６又は７に記載のメカニカルシール用密封環の製造方法。
【請求項１】
回転軸と一体回転する回転側の密封環と、ハウジングに相対固定される静止側の密封環と、回転側及び静止側の各前記密封環の摺動面どうしを押付け合う弾性手段とを有して成るメカニカルシールにおける前記密封環又は前記密封輪を所定の規格寸法に加工して成る環状体の外周面から内周面に向けての単位時間当りの液体の浸透漏れ量Ｆが、
０．０１ｍｌ／２４ｈｒ≦Ｆ≦５００ｍｌ／１ｈｒ
で規定されるＳｉＣ摺動材製のメカニカルシール用密封環。
【請求項２】
前記ＳｉＣ摺動材の焼結密度が２．６０ｇ／ｃｍ3 〜３．００ｇ／ｃｍ3 に設定されている請求項１に記載のメカニカルシール用密封環。
【請求項３】
強度が４００Ｍｐａ以上である請求項１又は２に記載のメカニカルシール用密封環。
【請求項４】
硬度が１６００Ｈｖ以上である請求項１〜３の何れか一項に記載のメカニカルシール用密封環。
【請求項５】
前記密封環が回転密封環である請求項１〜４の何れか一項に記載のメカニカルシール用密封環。
【請求項６】
ＳｉＣ粉末とメタノールとを混ぜる混合工程、前記混合工程による混合液を噴霧乾燥させて造粒材を作成する造粒工程、前記造粒工程による造粒材を型に入れてプレス成形することで環状の成形体を作成する成形工程、前記成形工程による成形体を所定高温のアルゴン雰囲気中で焼成させて炭化珪素焼結体を作成する焼成工程、とを有して成るメカニカルシール用密封環の製造方法。
【請求項７】
前記焼成工程による炭化珪素焼結体の一端面を表面研磨する仕上げ工程を有する請求項６に記載のメカニカルシール用密封環の製造方法。
【請求項８】
前記焼成工程における所定高温が１８５０℃〜２０５０℃である請求項６又は７に記載のメカニカルシール用密封環の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１６３４６８（Ｐ２０１１−１６３４６８Ａ）
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７９７２（Ｐ２０１０−２７９７２）
【出願日】平成２２年２月１０日（２０１０．２．１０）
【出願人】（０００２２９７３７）日本ピラー工業株式会社 (337)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１０日（２０１０．２．１０）
【出願人】（０００２２９７３７）日本ピラー工業株式会社 (337)
【Ｆターム（参考）】
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