JP4256813B2 - 高速回転機器用ガスシール - Google Patents

Description

本発明は、シールケースに設けられた静止側密封環と回転軸に設けられた回転側密封環との対向端面たる密封端面が、その間に回転側密封環の密封端面に形成された動圧発生溝により動圧を発生させることにより、非接触状態で相対回転せしめられるように構成された非接触形メカニカルシールであって、特に、タービン，コンプレッサ，ブロワ等の高速回転機器に装備される高速回転機器用ガスシールに関するものである。

従来から、非接触形メカニカルシールであるガスシールとして、シールケースに設けられた静止側密封環と回転軸に設けられた回転側密封環との対向端面たる密封端面が、その間に動圧を発生させることにより、非接触状態で相対回転せしめられるように構成されたものが周知である（例えば、特許文献１参照）。かかるガスシールにあっては、上記動圧を、回転側密封環の密封端面に形成した適当形状の動圧発生溝（例えば、特許文献２又は特許文献３参照）によって発生させるが、かかる動圧発生溝を形成する回転側密封環は、一般に、高硬度で耐摩耗性に優れたセラミックス（ＳｉＣ，ＷＣ等）や超硬合金等（以下「一般的回転側密封環構成材」という）で構成されている。しかし、セラミックス等の一般的回転側密封環構成材は高硬度脆性材であることから、ガスシールをタービン等の高速回転機器の軸封手段として使用した場合、回転側密封環が高速回転されることから、その遠心力による応力によって、回転側密封環に割れが生じたり、極端な場合には脆性破壊される虞れがある。そこで、高速回転機器に使用されるガスシール（非接触形メカニカルシール）にあっては、回転側密封環の外周部にチタン合金等の非脆性金属材で構成した補強リングを焼嵌等により嵌合固着させて、この補強リングによる緊縛力によって回転側密封環の破損を防止するように図っている（例えば、特許文献１参照）。
実開平６−８４０６９号公報（図１） 特開平５−６０２４７号公報（図２，図４） 特開平８−１５９２９５号公報（図２，図４，図５）

しかし、このように回転側密封環に補強リングを嵌合固着させたときにも、回転側密封環（回転軸）が１００００ｍｉｎ^−１ 以上の高速で、特に６００００ｍｉｎ^−１ 以上の超高速で回転する場合には、回転側密封環の割れや破壊を回避することができず、長期に亘って良好なシール機能を期待することができない。補強リングは、回転側密封環が破壊された場合に、その破片の飛散を回避できるにすぎないものであり、回転側密封環の割れや破壊そのものを防止しうるものではない。

本発明は、このような問題を解決して、ガスタービン等の高速回転機器に使用しても回転側密封環が回転による遠心力の影響を受けて割れ等を生じるようなことがなく、長期に亘って良好なシール機能を発揮しうる高速回転機器用ガスシールを提供することを目的とするものである。

本発明は、回転軸がこれに設けられたインペラの近接部位をベアリングにより軸受支持されている高速回転機器に使用されるガスシールであって、回転軸に、これを軸受支持するベアリングとインペラとの間に配して、固定された回転側密封環と、インペラとベアリングとの間の回転軸部分を囲繞するシールケースに、回転側密封環とインペラとの間に配して、軸線方向移動可能に保持された静止側密封環と、静止側密封環を回転側密封環へと押圧附勢するスプリングとを具備して、両密封環の対向端面たる密封端面が、その間に回転側密封環の密封端面に形成された動圧発生溝により動圧を発生させることにより、非接触状態で相対回転せしめられ、両密封端面の内径側のガス領域である被密封流体領域とその外径側のガス領域である非密封流体領域とを遮蔽シールするように構成された非接触形メカニカルシールにおいて、回転側密封環の本体を、軸線方向の厚みが外周方向へ漸次薄くなる略円錐台形状であって一側端面である密封端面を回転軸に直交する平滑環状面となすと共に他側端面を前記ベアリングの内輪に密接する基端環状面とその外周縁から当該密封端面に漸次接近しつつ外方に延びる中間環状面とその外周縁から回転軸に直交して外方向に延びる先端環状面とからなる環状傾斜面となした略円錐台形状に軽比重の非脆性金属材で構成すると共に、この本体の一側端面に耐摩耗性に優れた硬質材からなる被覆層を形成して、この被覆層を動圧発生溝を形成した密封端面に構成し、シールケースに、ベアリングと回転側密封環との対向端面間に形成される非密封流体領域のシールケース内空間である潤滑油室に霧状のベアリング潤滑油を循環供給するための給排油路を形成して、給油路から潤滑油室に供給された霧状のベアリング潤滑油が拡散しつつ内外輪間からベアリング内に侵入してベアリングの潤滑を行なうと共に、当該ベアリング潤滑油の一部が遠心力によって回転側密封環の背面の傾斜面たる中間環状面に沿って外周側へと流動しベアリング側へと方向転換される方向転換流となるように構成したことを特徴とする高速回転機器用ガスシールを提案するものである。

かかる高速回転機器用ガスシールの好ましい実施の形態にあって、回転側密封環の本体は、一般的回転側密封環構成材に比して軽比重で且つ強度及び加工性に優れた非脆性金属材で構成され、一般には、チタン合金又はアルミニウム合金で構成しておくことが好ましい。特に、チタン合金であるＴｉ−６Ａｌ−４Ｖで構成しておくのが最適である。また、密封端面を形成する被覆層は、一般的回転側密封環構成材と同等又はそれ以上の高硬度及び耐摩耗性を有する硬質材で構成され、一般に、ＳｉＣ，ＷＣ等のセラミックス、超硬合金又はダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）のコーティング層となしておくことが好ましい。

請求項１〜請求項３に記載した本発明の高速回転機器用ガスシールは、回転側密封環の形状，構成材を含む構造を工夫することによって、遠心力による回転側密封環の割れや破壊を回避することができるものであり、ガスタービン等の高速回転機器におけるガスシール機能を長期に亘って良好に行いうるものである。

また、請求項４に記載した本発明によれば、回転軸をインペラの近傍で軸受するようにしたことによってガスシールの装着スペースが狭小化された高速回転機器においても好適に使用することができ、ガスシール機能を良好に発揮しうる高速回転機器用ガスシールを提供することができる。さらに、請求項５に記載した本発明によれば、回転軸を軸受するベアリングの潤滑を適正に行なうことができ且つベアリング潤滑油による密封端面の汚損を生じることのない高速回転機器用ガスシールを提供することができる。

図１は本発明に係る高速回転機器用ガスシールの一例を示す縦断側面図である。図１に示された高速回転機器用ガスシール１は、回転軸２がこれに設けられたインペラ３の近接部位をベアリング４により軸受支持されている高速回転機器（ガスタービン等）に装備されるものであって、インペラ３とベアリング４との間の狭い空間に装填しうるべく小型化（特に、軸線方向の短尺化）された非接触形メカニカルシールである。

すなわち、この高速回転機器用ガスシール１は、図１に示す如く、インペラ３とベアリング４との間の回転軸部分２ａとこれを囲繞するシールケース５との間に装着されたものであって、回転軸部分２ａに固定された回転側密封環６と、シールケース５に軸線方向移動可能に保持された静止側密封環７と、静止側密封環７を回転側密封環６へと押圧附勢するスプリング８とを具備しており、両密封環６，７の対向端面である密封端面（以下、回転側密封環６の密封端面を「回転側密封端面６ａ」といい、静止側密封環７の密封端面を「静止側密封端面７ａ」という）を、この間に回転側密封端面６ａに形成した動圧発生溝９（図２参照）により動圧を発生させることにより、非接触状態に保持した状態で、両密封端面６ａ，７ａの内径側領域である被密封流体領域（インペラ３の背面側におけるガス領域）１５とその外径側領域である非密封流体領域（後述する潤滑油室１６ａを含むガス領域ないし大気領域である）１６とを遮蔽シール（軸封）するように構成されている。

回転軸２は、図１に示す如く、図示しない駆動源によって高速回転されるもので、インペラ３の近傍部位を、回転軸２に外嵌固定された内輪４Ａとシールケース５（正確には、後述するケース本体５１）に内嵌固定された外輪４Ｂとを具備するベアリング４により回転自在に軸受支持されている。

回転側密封環６は、図１に示す如く、これとインペラ３との間にカラー（金属筒）１０を介装することにより、ベアリング４の内輪４Ａとカラー１０との間に挟圧された状態で、回転軸２（前記回転軸部分２ａ）に嵌合固定されている。回転側密封環６は、図２に示す如く、本体６１を軸線方向の厚みが外周方向へ漸次薄くなる略円錐台形状に軽比重で高強度且つ加工性に優れた非脆性金属材で構成すると共に、本体６１の一側端面（インペラ３に対向する端面）に耐摩耗性に優れた高硬質材からなる被覆層６２を形成して、この被覆層６１を、動圧発生溝９を形成した密封端面６ａに構成したものである。すなわち、回転側密封環６は、被覆層６２で構成される一側端面（密封端面６ａ）を回転軸２に直交する平滑環状面となすと共に、他側端面をベアリング４の内輪４Ａに密着する基端環状面６１ａとその外周縁から当該密封端面６ａに漸次接近しつつ外方に延びる中間環状面６１ｂとその外周縁から回転軸２に直交して外方向に延びる先端環状面６１ｃとからなる環状傾斜面となした略円錐台形状に構成されている。本体６１は、図２に示す如く、ベアリング４の内輪４Ａと略同一内径を有する断面方形状の基端環状部６１Ａと、基端の軸線方向長さを基端環状部６１Ａの軸線方向長さよりやや小さくして外径方向へと漸次薄肉となる断面台形状の中間環状部６１Ｂと、軸線方向長さが中間環状部６１Ｂの先端の軸線方向長さに一致する断面方形状の先端環状部６１Ｃとからなり、各環状部６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃの一側端面は同一平面上に位置して被覆層６２による密封端面６ａを構成しており、基端環状部６１Ａ、中間環状部６１Ｂ及び先端環状部６１Ｃの他側端面は夫々基端環状面６１ａ、中間環状面６１ｂ及び先端環状面６１ｃを構成している。本体６１の内周部つまり基端環状部６１Ａの内周部には環状のＯリング溝６３が形成されていて、このＯリング溝６３に係合させたＯリング１１により、回転側密封環６と回転軸２との間がシール（二次シール）されている。ところで、本体６１は、冒頭で述べた一般的回転側密封環構成材（セラミックス，超硬合金等）に比して軽比重であり且つ加工性に優れた高強度の非脆性金属材で構成される。具体的には、チタン合金又はアルミニウム合金で構成しておくことが好ましく、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖで構成しておくのが最適である。また、被覆層６２は、一般的回転側密封環構成材と同等又はそれ以上の高硬度性及び耐摩耗性を有する硬質材で構成されるが、一般的には、ＳｉＣ，ＷＣ等のセラミックス，超硬合金，ＤＬＣ等のコーティング層としておくことが好ましい。被覆層６２の厚みは、動圧発生溝９の深さ（一般に５μｍ程度）及び密封端面６ａを形成するための研磨代を考慮して、一般に、０．２〜０．４ｍｍとしておくことが好ましい。動圧発生溝９の形状は任意であり、シール条件に応じて一般的な螺旋溝形状や特許文献２又は特許文献３に開示される如き形状を採用することができる。この動圧発生溝９は、その内径側端部が静止側密封端面７ａの内周縁から食み出して被密封流体領域１５に開口されており、回転軸２の回転に伴って、両密封端面６ａ，７ａ間に被密封流体（ガス）による動圧を発生させ、両密封端面６ａ，７ａ間を非接触状態に保持させるべく機能するものである。

静止側密封環７は、図１に示す如く、インペラ３と回転側密封環６との間に配して、シールケース５の一部を構成するスプリングリテーナ５２に、Ｏリング１２及びドライブピン１３を介して軸線方向に移動可能に且つ相対回転不能に内嵌保持されている。スプリングリテーナ５２は、後述するケース本体５１に内嵌固定されており、本体部５２Ａとそのベアリング側端部からベアリング方向に突出するガイド部５２Ｂとからなる円筒体である。ガイド部５２Ｂの内径は、本体部５２Ａの内径より大きく設定されている。静止側密封環７は、スプリングリテーナ５２の本体部５２Ａの内周部にＯリング１２を介して軸線方向に移動可能に内嵌保持された保持部７Ａとそのベアリング側端部に一体形成された密封端面形成部７Ｂとからなる円環状体である。静止側密封環７は、回転側密封端面６ａの構成材（被覆層６２）より軟質のカーボン等で構成されている。密封端面形成部７Ｂのベアリング側端面は、軸線に直交する平滑環状面である静止側密封端面７ａに構成されている。静止側密封端面７ａの外径は回転軸側密封環６の外径より小さく設定されており、静止側密封端面７ａの内径はカラー１０の外径より大きく設定されている。密封端面形成部７Ｂの外周部には、スプリングリテーナ５２のガイド部５２Ｂに取り付けられたドライブピン１３が係合する係合凹部７ｂが形成されていて、両者７ｂ，１３の係合により、静止側密封環７の軸線方向移動を許容しつつシールケース５に対する相対回転を阻止している。

スプリング８は、図１に示す如く、静止側密封環７の密封環形成部７Ｂとスプリングリテーナ５２の本体部５２Ａとの間に介装されていて、静止側密封環７を回転側密封環６へと押圧附勢している。なお、スプリング８は周方向に適当間隔を隔てて複数設けられており、各スプリング８は、その基端側部分をスプリングリテーナ５２の本体部５２Ａに形成した凹部に保持されている。

シールケース５は、図１に示す如く、インペラ３が配置されるインペラ室（タービン室等）を形成する回転機器ケーシング１４に連設（一体形成）されたケース本体５１と、その内周部に取り付けられたスプリングリテーナ５２とを具備する。ケース本体５１は、図１に示す如く、リテーナ取付面５１ａと第１及び第２油室形成面５１ｃ，５１ｃとベアリング保持面５１ｄとからなる内周面を有するものである。リテーナ取付面５１ａは回転軸２と同心をなす円柱面であり、スプリングリテーナ５２を嵌合固定している。第１油室形成面５１ｂはリテーナ取付面５１ａに面一状に連なる円柱面である。第２油室形成面５１ｃは第１油室形成面５１ｂのベアリング側端部に連なる円環状面であり、ベアリング４のインペラ側端面（より正確には、外輪４Ｂのインペラ側端面４ｂ）と面一をなしている。ベアリング保持面５１ｄは第２油室形成面５１ｃの内周部に連なる円柱面であって、ベアリング４（より正確にはベアリング４の外輪４Ｂ）を内嵌固定している。スプリングリテーナ５２は、静止側密封環７及びスプリング８を保持する本体部５２Ａとドライブピン１３が設けられるガイド部５２Ｂとからなる円筒体であり、ガイド部５２Ｂの先端面（ベアリング側端面）は、軸線方向において、回転側密封端面６ａをベアリング側に越える位置であって回転側密封環６の先端環状面６１ｃをベアリング側に越えない位置に位置された第３油室形成面５２ａとされている。第３油室形成面５２ａは、軸線に直交する環状面である。

而して、ケース本体５１には、図１及び図２に示す如く、ベアリング４と回転側密封環６との対向端面間に形成されるシールケース内空間１６ａに霧状のベアリング潤滑油１７を循環供給するための給排油路１８，１９が形成されている。このシールケース内空間は、ベアリング４に潤滑油を供給するための潤滑油室１６ａとして機能する。

すなわち、シールケース内空間たる潤滑油室１６ａは、図１及び図２に示す如く、ベアリング４と回転側密封環６との対向端面（内輪４Ａと基端環状部６１Ａとの衝合面を除く）とシールケース５の内周面である第１油室形成面５１ｂ、第２油室形成面５１ｃ及び第３油室形成面５２ａとで囲繞された環状空間である。給油路１８は潤滑油室１６ａの外周下部に、また排油路１９は潤滑油室１６ａの外周上部に、夫々開口されている。給油路１８と排油路１９とは、図示していないが、ベアリング潤滑油１７を霧状にして給油路１８から噴出させる給油装置及び排油路１９から排出されたベアリング潤滑油１７を冷却して給油装置に回収する回収装置を有する循環路を構成しており、潤滑油室１６ａに霧状のベアリング潤滑油１７を循環供給させるようになっている。なお、このベアリング潤滑油１７の循環供給は、当該高速回転機器の運転中において継続的に（場合によっては、間欠的に）行なわれる。

以上のように構成された高速回転機器用ガスシール１にあっては、回転側密封環６が、その極く一部（被覆層６２）を除いて、一般的回転側密封環構成材に比して軽比重の非脆性金属材（例えば、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）で構成されているから、一般的回転側密封環構成材で構成した場合に比して、遠心力による応力に対する耐力が頗る大きい。しかも、回転側密封環６つまり本体６１が、軸線方向厚さを外周方向に漸次薄くなる略円錐台形状とされていることから、つまり内周側部分に比して周速が大きくなる外周側部分がより軽量となるような形状とされていることから、上記応力の分布が本体６１（回転側密封環６）の径方向（遠心力の作用方向）において均一又は略均一となり、本体６１全体（回転側密封環６全体）における上記応力による影響が大幅に軽減されることになる。これらのことから、回転側密封環６（回転軸２）が高速で回転される場合にも、回転側密封環６が遠心力による応力によって割れを生じたり破壊されたりする虞れがない。

一方、回転側密封端面６ａは、一般的回転側密封環構成材と同等以上の耐摩耗性及び高硬度性を有する材料のコーティング層（被覆層）６２で構成されていることから、本体６１を一般的回転側密封環構成材に比して耐摩耗性，高硬度性に劣るチタン合金等で構成したことによる問題（回転側密封端面６ａの摩耗等）は生じない。

したがって、回転軸２が高速で回転される高速回転機器にあっても、長期に亘って良好なガスシール機能を発揮することができる。なお、上記したガスシール１（本体６１をＴｉ−６Ａｌ−４Ｖで構成したもの）を使用して実験したところ、回転軸２を１００００ｍｉｎ^−１で高速回転させた場合は勿論、６００００ｍｉｎ^−１及び１２００００ｍｉｎ^−１で超高速回転させた場合にも、回転側密封環６の割れ，破壊は全く生じず、良好なガスシール機能を発揮することが確認された。

また、高速回転機器にあっては、低速回転機器に比してベアリング４の潤滑が極めて重要となるが、上記したガスシール１にあっては、霧状のベアリング潤滑油１７が潤滑油室１６ａに循環供給されることから、ベアリング４の潤滑を適正且つ充分に行なうことができる。

すなわち、給油路１８から潤滑油室１６ａに供給された霧状のベアリング潤滑油１７は拡散しつつ内外輪４Ａ，４Ｂ間からベアリング４内に侵入して、ベアリング４の潤滑を行なう。このとき、ベアリング潤滑油１７の一部１７ａは、遠心力によって回転側密封環６の背面の傾斜面（中間環状面）６１ｂに沿って密封端面６ａ方向に流動されることになるが、回転側密封環６の背面の外周部分は傾斜面６１ｂから軸線に直交する方向に延びる先端環状面６１ｃとされていることから、図２に示す如く、傾斜面６１ｂに沿って外周側へと流動するベアリング潤滑油部分１７ａは先端環状面６１ｃによって密封端面６ａと平行する方向へ誘導されることになり、さらに先端環状面６１ｃの外周側に位置する第３油室形成面５２ａから第１及び第２油室形成面５１ｂ，５１ｃに沿ってベアリング側へと方向転換されることになる。したがって、回転側密封環６を略円錐台形状（背面に傾斜面６１ｂを有する形状）としておくことによっては、ベアリング潤滑油１７の一部１７ａが回転側密封環６とシールケース５（スプリングリテーナ５２のガイド部５２Ｂ）との隙間から潤滑油室１６ａ外へと流出して、密封端面６ａ，７ａを油汚損させる（シール機能に悪影響を及ぼす）ようなことがない。さらに、上記した方向転換流１７ａによってベアリング潤滑油１７の攪拌作用が行なわれ、これによってベアリング潤滑油１７によるベアリング４の潤滑が更に良好に行なわれることになる。

なお、本発明の構成は上記した実施の形態に限定されず、本発明の基本原理を逸脱しない範囲で適宜に改良，変更することができる。

例えば、上記した例では、本体６１の外周端部を断面方形状の先端環状部６１Ｃに構成したが、その理由は、先端環状面６１ｃを中間環状面６１ｂに連なる傾斜面とすると、本体６１の外周端部の厚み（軸線方向の厚み）が必要以上に薄くなって、回転側密封環６の剛性が低下すること、及びベアリング潤滑油１７の一部１７ａが先端環状面６１ｃから密封端面６ａ方向に流動して、密封端面６ａ，７ａが油汚損されること、等を回避するためである。しかし、回転軸２の回転速度が低い場合や回転側密封環６の背面側に潤滑油室１６ａを設けておく必要がない場合等にあっては、上記した形状上の制限はなく、回転側密封環６ないし本体６１を、遠心力による応力の径方向分布が可及的に均一となるような略円錐台径円筒形状としておくことを条件として、任意形状とすることができる。例えば、中間環状面６１ｂ（又は中間環状面６１ｂ及び先端環状面６１ｃ）を円弧状の傾斜面又は階段状の傾斜面としておくことも可能である。このような形状とすることは、一般的回転側密封環構成材では加工上なし得ないが、一般的回転側密封環構成材に比して加工性に富むチタン合金等の非脆性金属材を使用することによって可能となるものである。

また、円環状面である第３油室形成面６２ａの軸線方向位置は、ベアリング潤滑油１７の一部１７ａがスプリングリテーナ５２のガイド部５２Ｂと密封環６との隙間から密封端面６ａ方向に侵入するのを防止するために、先端環状面６１ｃをベアリング側に越えない範囲において先端環状面６１に可及的に近づけておくことが好ましいが、方向転換流１７ａをより効果的に発生させるためには、第３油室形成面６２ａを外周方向で且つベアリング方向に傾斜する傾斜面としておくことが更に好ましい。

また、上記した例では、回転軸２と回転側密封環６との間のシール（二次シール）を、本体６１の内周部に形成したＯリング溝６３に保持させたＯリング１１によって行なうようにしたが、このようなＯリング溝６３の形成は、一般的回転側密封環構成材に比して靭性，加工性に優れたチタン合金等の非脆性金属材を使用したことによって可能となる。しかし、このようなＯリング溝６３を形成せず、ベアリング４の内輪４Ａの端面４ａをシール面に構成して、これと基端環状面６１ａとの衝合作用によって両者２，６間を二次シールするようにすることも可能である。この場合、シール面として機能する基端環状面６１ａ及び／又は内輪端面４ａには、必要に応じて、適当な硬化処理（例えば、超硬合金等によるコーティング）を施しておくことができる。

本発明に係る高速回転機器用ガスシールの一例を示す縦断側面図である。 図１の要部の拡大図である。

符号の説明

１…ガスシール、２…回転軸、３…インペラ、４…ベアリング、４Ａ…内輪、４Ｂ…外輪、５…シールケース、６…回転側密封環、６ａ…回転側密封端面、７…静止側密封環、７ａ…静止側密封端面、８…スプリング、９…動圧発生溝、１５…被密封流体領域、１６…非密封流体領域、１６ａ…潤滑油室（シールケース内空間）、１７…ベアリング潤滑油、１７ａ…ベアリング潤滑油の一部（方向転換流）、１８…給油路、１９…排油路、５１…ケース本体、５２…スプリングリテーナ、６１…本体、６１ａ…基端環状面、６１ｂ…中間環状面、６１ｃ…先端環状面、６２…被覆層（コーティング層）。

Claims (3)

1. 回転軸（２）がこれに設けられたインペラ（３）の近接部位をベアリング（４）により軸受支持されている高速回転機器に使用されるガスシールであって、回転軸（２）に、これを軸受支持するベアリング（４）とインペラ（３）との間に配して、固定された回転側密封環（６）と、インペラ（３）とベアリング（４）との間の回転軸部分を囲繞するシールケース（５）に、回転側密封環（６）とインペラ（３）との間に配して、軸線方向移動可能に保持された静止側密封環（７）と、静止側密封環（７）を回転側密封環（６）へと押圧附勢するスプリング（８）とを具備して、両密封環（６，７）の対向端面たる密封端面（６ａ，７ａ）が、その間に回転側密封環（６）の密封端面（６ａ）に形成された動圧発生溝（９）により動圧を発生させることにより、非接触状態で相対回転せしめられ、両密封端面（６ａ，７ａ）の内径側のガス領域である被密封流体領域（１５）とその外径側のガス領域である非密封流体領域（１６）とを遮蔽シールするように構成された非接触形メカニカルシールにおいて、
   回転側密封環（６）の本体（６１）を、軸線方向の厚みが外周方向へ漸次薄くなる略円錐台形状であって一側端面である密封端面（６ａ）を回転軸（２）に直交する平滑環状面となすと共に他側端面を前記ベアリング（４）の内輪（４Ａ）に密接する基端環状面（６１ａ）とその外周縁から当該密封端面（６ａ）に漸次接近しつつ外方に延びる中間環状面（６１ｂ）とその外周縁から回転軸（２）に直交して外方向に延びる先端環状面（６１ｃ）とからなる環状傾斜面となした略円錐台形状に軽比重の非脆性金属材で構成すると共に、この本体（６１）の一側端面に耐摩耗性に優れた硬質材からなる被覆層（６２）を形成して、この被覆層（６２）を動圧発生溝（９）を形成した密封端面（６ａ）に構成し、
   シールケース（５）に、ベアリング（４）と回転側密封環（６）との対向端面間に形成される非密封流体領域（１６）のシールケース内空間である潤滑油室（１６ａ）に霧状のベアリング潤滑油（１７）を循環供給するための給排油路（１８，１９）を形成して、給油路（１８）から潤滑油室（１６ａ）に供給された霧状のベアリング潤滑油（１７）が拡散しつつ内外輪（４Ａ，４Ｂ）間からベアリング（４）内に侵入してベアリング（４）の潤滑を行なうと共に、当該ベアリング潤滑油（１７）の一部（１７ａ）が遠心力によって回転側密封環（６）の背面の傾斜面たる中間環状面（６１ｂ）に沿って外周側へと流動しベアリング（４）側へと方向転換される方向転換流となるように構成したことを特徴とする高速回転機器用ガスシール。
2. 回転側密封環（６）の本体（６１）がチタン合金又はアルミニウム合金で構成されており、密封端面（６ａ）を形成する被覆層（６２）がセラミックス、超硬合金又はダイヤモンドライクカーボンで構成されていることを特徴とする、請求項１に記載する高速回転機器用ガスシール。
3. 前記チタン合金がＴｉ−６Ａｌ−４Ｖであることを特徴とする、請求項２に記載する高速回転機器用ガスシール。

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