ラビリンスシールとは？非接触の仕組みとオイルシールとの違い・選定の注意点

ラビリンスシールは、すきまを迷路状にして、流体の漏れや外部からの異物の侵入を抑える非接触形のシールです。摺動する部分の摩耗や発熱を減らせる一方、用途に応じたすきまと使用条件を必要とします。

ポンプやモーターでは、軸受の潤滑油を保持し、水や粉じんから軸受を守るために使われます。選ぶときはオイルシールとの構造の違いを踏まえ、交換工数や損失だけでなく、運転中と停止中の条件を比べます。

動画中の「回転時には異物が入らない」「交換不要」は、すべての用途で成り立つ説明ではありません。侵入や油漏れは油面、差圧、停止時の構造、取付状態に左右され、価格や交換の要否も製品と使用条件で変わります。

ラビリンスシールとは

ラビリンスは「迷路」という意味で、固定側と回転側の間に曲がりくねった狭い通路を設けた構造を表し、軸受保護用には、通路に油戻しや異物排出の機能を組み合わせた設計もあります。

シールは、機器の内部と外部、あるいは異なる流体の領域を分け、漏れや侵入を抑える機能部品です。潤滑剤を内部へ保つのか外部の水を防ぐのか、何をどちら向きに止めるかを決めて選定します。

回転軸と固定ケースの間には回転を妨げないための境界があり、そこが油の出口にも異物の入口にもなります。この運動部に使うシールは、固定部品どうしの接合面に使うガスケットとは必要な機能が異なります。

軸受の保護と、ポンプのプロセス軸封を分ける

ポンプでは、送っている液体が軸に沿って外へ出ないようにする軸封と、軸受箱の油を保持するシールが別にあります。同じ軸の周りにあっても、接する流体、圧力、漏れの許容条件が違うためです。

実機の部品形状や寸法、安全カバーは省略しています。図はシールの設置位置を区別するためのものです。

この記事で扱う軸受保護では、内部の潤滑剤を保ち、外の水分や粉じんを入りにくくすることが主な役割です。そのため、ポンプの送液を封じるメカニカルシールやグランドパッキンとは、比較の起点を分けて考えます。

液側の軸封の構造は、メカニカルシールとグランドパッキンの違いで比較しています。接触形という分類だけで交換候補を決めず、取付位置と密封対象を先にそろえることが大切です。

蒸気タービンなどにもラビリンスを使う軸封がありますが、こちらは漏れ蒸気の回収やシール蒸気を含む系統として扱います。グランドコンデンサと軸封蒸気の流れを見ると、軸受保護との役割の違いが分かります。

圧縮機のプロセスガスを扱う主軸封でも、ラビリンスを他のシールや供給ガスと組み合わせる例があります。軸受箱の保護と同じ性能とみなさず、ガスの圧力や漏れ先を含む軸封系統として評価します。

すきまを狭く曲げて、通り抜けを抑える

ラビリンスでは、固定側と回転側の凹凸を組み合わせ、一直線では通れないすきまを作ります。相手部品を押し付け続ける構造ではないため、正常に非接触を保てば、摺動による摩耗を抑えられます。

形状・すきまの比率は説明用で、通路線は漏れ量や侵入ゼロを保証しません。油戻し、排出孔、停止時の閉鎖機構などは製品の構造ごとに追加されます。

軸受用には、油溝や油切り、複数の迷路通路などを組み合わせた構造があり、外から来た汚れを捕えて排出する経路と、内側の油を軸受箱へ戻す経路を分ける設計も用いられます。

狭いすきまだけに頼る方式と、回転子・固定子の複合通路や停止時機構を持つ方式では、性能の前提が異なります。防水性や油保持能力を比べる際は、通路の構造と試験条件を仕様書で対応させます。

ここでいう非接触は運転中に相対運動する部分の密封方式を指し、固定面や停止時の機構とは分けて扱います。例えば、軸やハウジングへの固定面にOリングを使い、回転時だけ離れる別のリングを組み合わせる設計もあります。

回転中と停止中で、守る条件が変わる

回転時には、油切りや回転子の作用で水滴や油を外へ振り切ったり戻したりする構造があります。停止するとその作用がなくなるため、停止時の油面や水のかかり方も含めて選定します。

通常の飛沫を受ける条件と、長時間の浸水や高い位置まで油で満たされる条件は、別の使用条件です。静的な液位差や圧力を受ける場所では、その条件に対応したシール構成をメーカーと照合します。

運転で温まった軸受箱が停止後に冷えると内部の空気の状態も変わり、それが外気の水分を取り込む要因になります。屋外設備や洗浄水のある場所では、運転時の保護に加えて停止中の構造も選定資料で確かめます。

ラビリンスシールとオイルシールの違い

オイルシールは、主に回転軸部で潤滑油の漏れや外部からの異物の侵入を抑える部品です。一般的な構造では、合成ゴムなどのリップを軸へ押し当て、接触部の薄い油膜を使って密封と潤滑を両立します。

リップ部は油を内側へ戻す働きを持ち、その性能には材質や形状、接触圧力が影響します。ラビリンスの曲がったすきま通路と、オイルシールのリップ・油膜では、密封の仕組みそのものが異なります。

ばねやダストリップの有無は形式によって変わります。組付けの向き、潤滑、軸表面の条件は、選んだ製品の指定に合わせます。

接触形は密封性を得やすい一方、摩擦によるトルクや温度上昇、長期の摩耗を考慮します。非接触形はその摺動を減らせますが、許容する差圧や異物環境、すきまの維持が選定上の要点になります。

項目	ラビリンス系	一般的なリップ式オイルシール
主な仕組み	迷路状の非接触通路	リップ接触部と油膜
摩耗・発熱	正常な非接触を維持して低減	摺動・潤滑・周速の影響を受ける
停止時・液位	停止時機構や適用条件を照合	圧力・液位に対応する形式を選ぶ
価格	構造・寸法・材質・加工と付属品を同条件で見積比較
保全	漏れ、汚れ、油の状態、取付状態、点検・交換履歴で評価

価格は部品代と更新範囲を合わせて比べる

市販のリップシールと高機能な複合ラビリンスを比べれば、後者の部品代が高くなる例があります。ただし、単純なラビリンスと複雑な接触シールでは比較が変わるため、方式名だけで価格の序列は決まりません。

交換候補を見積もる際は、シール単体だけでなく、軸や軸受箱の加工、取外しの範囲、付属品を含めます。既設の取付穴へ入るという寸法の適合と、設備の条件を満たす機能の適合を分けて評価します。

費用表では、初回の改造費と、運転を続ける間の部品・作業・停止費を別の欄に置きます。交換のために継手や軸受箱まで取り外す設備では、その作業範囲が総費用の違いとして表れます。

比較する期間を決めたうえで、既設の交換履歴から部品使用量や作業時間を集計すると、見積の根拠がそろいます。計画停止中に交換する場合と、故障で生産を止める場合の費用も、分けて扱います。

供給者に渡す条件を購買仕様書の要求項目へまとめておくと、見積の前提がそろいます。油の種類、通常と停止時の液位、回転数、取付寸法、洗浄環境と必要な試験を記載します。

非接触でも、点検と交換の判断は残る

正常な非接触運転では、リップを軸へ押し当て続ける方式と比べて、摺動部の摩耗を減らせます。ただし、すきまへ異物が付く、軸が偏る、固定部のOリングが傷むといった要因は別に管理します。

排出孔や油戻し通路が詰まると、設計した流れが働きにくくなり、油漏れや異物混入の原因になります。運転中の漏れだけでなく、停止後のにじみ、潤滑剤の汚れ、水分の変化も点検記録へ残します。

漏れを調べるときは、油が最初に現れる箇所を、軸との接触部、ケースへの固定面、ケースの合わせ面に分けて特定します。別の場所から流れた油をシールの漏れと取り違えると、部品を替えても原因が残ります。

リップ式であれば、軸の粗さや傷、取付けの偏り、潤滑や材料の劣化も漏れの要因になります。現在の漏れの起点と使用条件を記録してから、同じ方式で改善するか、別方式へ更新するかを比べます。

交換不要という言葉は、設備全体の寿命や、異常時も含めた無点検の保証として使わないことが大切です。シールを分解した際には擦れ跡、傷、固定状態、二次シールの状態を製品の点検基準に沿って評価します。

回転機が多く、定期交換に人手を取られている職場では、部品寿命だけでなく交換工数や停止時間の差が効果になります。購入時に決めた条件と、導入後の油の状態・故障履歴を対応させ、実績で判断します。

更新を検討するときの計算と確認点

回転数だけでなく、軸表面の周速を求める

同じ回転数でも、シールの接する径が大きいほど表面の移動速度は速くなるため、カタログの周速条件と照合する前に、軸径と回転数からシール部の周速を計算します。

得られた9.42m/sを、対象製品の許容周速と、その許容値が成立する条件へ照合します。潤滑状態、材質、温度、相手面や取付条件を含めて比較すると、回転数だけで選ぶときの見落としを減らせます。

摩擦損失の差と電力削減量を区別する

摩擦による損失はシールで必要なトルクと回転速度から求められますが、非接触だからすべての損失をゼロと置くのではなく、同じ運転条件で測ったトルクなどを使って差を評価します。

説明用に、同じ3600min⁻¹で、対象部分のトルクが0.10N·mから0.02N·mへ下がったとします。ここでは差の0.08N·mを与件として、回転速度に対応する軸損失の差を計算します。

段階	この例の条件・計算	得られる量
トルク差	（0.10−0.02）N·m	0.08N·m
軸の損失差	3600min⁻¹で回す	約30.2W
軸側の年間量	8000時間運転	約241kWh
電源側の年間量	両条件の効率を0.90で一定と仮定	約268kWh

実機は負荷による効率変化や補機も含めて評価します。軸側の差と、電源で減った電力量を同じ値として扱いません。

モーターへ入る電力と軸へ渡る動力の違いは、ポンプ軸動力の計算でも扱っています。シール単体の差をポンプ全体の省エネ率に読み替えず、測定する範囲と運転点をそろえます。

ポンプ効率も運転点で変わるため、設備更新の前後で流量や揚程が違えば比較条件が変わります。シール変更だけの効果を見たいときは、その他の運転条件も合わせて記録します。

トルクを比較する試験では、回転数に加え、潤滑剤の種類や温度、軸受や付属品を含む測定範囲もそろえます。始動時のピークと定常運転の値を分けると、連続運転の損失と起動条件を整理できます。

すきまを詰める前に、軸の動きと熱変形を見る

ラビリンスのすきまは、狭くするほどよいという一項目だけでは設計できません。軸や軸受の剛性、取付誤差、振れ、運転時の熱変形によって、固定側と回転側の相対位置が変わるためです。

図6のように、片側のすきまが広く見えても、反対側が接近して擦れることがあります。非接触の利点を得るためにも、最小すきまになる条件と、軸方向に移動したときの干渉を図面で追います。

既設の不調がある場合は、シールの型式変更だけで済ませず、振動や運転状態の原因を分けて調べます。サージングやキャビテーション・エア噛みによる振動は、すきま部の擦れとは別の起点を持ちます。

ポンプの吐出圧力が低下する原因も、シールの外観だけでは特定できません。圧力、流量、振動、油の状態などを同じ時刻で残すと、現象と原因を対応させやすくなります。

採用する仕様が決まったら、納入仕様書と承認図へ条件と寸法を反映します。組付け後の点検、漏れ・温度の評価方法、停止中の扱いまで決めておくと、更新の前後を同じ基準で比較できます。

設置環境は通常運転、洗浄、長期停止を別の条件に分け、水が来る方向や時間、粉じんの状態、停止の長さを記載します。条件を具体化すると、選んだ保護機構の適合をメーカーと検討しやすくなります。

ラビリンスシールのよくある質問

ラビリンスシールは完全に漏れを止めますか？

ラビリンスは非接触の通路を設ける方式なので、完全にふさぐ壁として扱わず、対象とする漏れや侵入の条件で評価します。特に圧力や静的な油面、浸水を受ける用途では、それに対応する設計が必要です。

非接触なら、停止中も同じ性能ですか？

回転による油切りや異物排出の作用は停止中には働かず、停止時の保護は別の構造や条件に依存します。停止時に通路を閉じる機構など、対象製品が持つ保護機能を、想定する停止条件と対応させます。

オイルシールをそのまま交換できますか？

軸径や取付穴だけでなく、軸方向スペース、油面、圧力、温度、洗浄水、停止条件などの照合が必要です。軸受保護の位置なのか、プロセス液を封じる位置なのかも分けて、機器メーカーと適合を判断します。

ラビリンスシールはメンテナンス不要ですか？

摺動摩耗を抑える利点はありますが、通路の汚れ、擦れ、固定状態、二次シールなどの点検は残るため、交換や再使用の可否は製品の点検基準と実際の状態に沿って判断します。

ラビリンスシールへ替えれば省エネになりますか？

摺動抵抗を減らせる場合でも、削減量は既設のトルク、運転時間、周速、補機やモーター効率に依存します。方式名だけで効果を決めず、同条件の実測と計算、交換工数・停止時間も含めて比較します。

まとめ

ラビリンスシールは、迷路状のすきまを利用し、正常な非接触運転で摺動摩耗や発熱を抑えられる方式です。軸受保護の用途では、油の保持と外部異物の侵入防止を、停止時まで含めて考えます。

オイルシールのリップと油膜を使う密封とは仕組みが違い、両者の適否は使用条件で決まります。部品代だけでなく、取付・加工、点検・交換、運転中の損失と停止費をそろえて、更新の価値を判断します。

関連するポンプの基礎

駆動側の基礎は、三相交流と単相の使い分け、スターデルタ始動、ポンプの回転方向と配線も参照できます。ほかの項目は、ポンプの記事一覧にまとめています。

出典・参考資料

• NTN「転がり軸受総合カタログ：軸受の密封装置」：接触・非接触、ラビリンス通路、すきま・周速・組合せの考え方。
• NOK「オイルシールの基本構造と密封理論」：リップ、油膜、潤滑と密封の働き。
• Inpro/Seal「Bearing Isolatorの構造解説」：油戻しと異物排出、停止時機構の設計例。
• Inpro/Seal「Bearing Protection’s Role in Pump Reliability」：接触・非接触の用途、静的油面・圧力の制約、比較条件。
• Inpro/Seal「Bearing Isolators」：用途別設計の区別。個別製品の寿命・等級を一般の保証値にはしていません。
• EagleBurgmann「RigiSealの構成」：主軸封と分離シールなどを組み合わせる例。

• NOK「オイルシールのトラブル対策」：リップ・軸・固定面・別部位からの漏れと、使用条件の点検。