(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本の編み糸を編むことによって構成される所定長さのパッキン基材を有しているグランドパッキンの製造方法であって、
単一の軌道に沿って前記複数本の編み糸を動かしながら編んで帯状とした平打組物からなる前記パッキン基材を、当該パッキン基材の長手方向両端部を突き合わせてリング状とし、その幅方向に圧縮成形して折り重ねることを特徴とするグランドパッキンの製造方法。
【請求項２】
所定長さのパッキン基材を有し、
前記パッキン基材は、複数の編み糸が編まれて構成されている帯状の平打組物を有し、
前記パッキン基材は、帯状である前記平打組物の長手方向両端部が突き合わされた状態となっていることで径方向について一重のリング状とされていると共に、当該平打組物の長手方向を折り線方向として折り重ねられていることを特徴とするグランドパッキン。
【請求項３】
前記パッキン基材は、少なくとも２条の前記折り線を有して前記平打組物が全体として折り重ねられている請求項２に記載のグランドパッキン。
【請求項４】
請求項２又は３のいずれか一項に記載のグランドパッキンをパッキン軸方向に複数備えていることを特徴とするパッキンセット。
【請求項５】
軸方向で隣り合う一対の前記グランドパッキンそれぞれにおける、突き合わされた前記平打組物の前記長手方向両端部は、パッキンの中心線を中心として周方向に離れて配置されている請求項４に記載のパッキンセット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グランドパッキンの製造方法、グランドパッキン及びパッキンセットに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばポンプ及びバルブなどに用いられるシール装置として、グランドパッキンが知られている。図８に示すように、グランドパッキン９３は、ポンプなどのハウジング９１と軸９２との間に形成されている環状空間Ａに設置されており、ハウジング９１の内周側段部９５と、大気側に設けられている筒状の締め付け部材９４との間に軸方向から挟まれた状態にある。
そして、締め付け部材９４がボルト９６によって流体９９側（軸方向内部側）へ締め付けられると、グランドパッキン９３は軸方向に圧縮され、さらに、グランドパッキン９３は圧縮されるにつれてハウジング９１の内周面９１ａ及び軸９２の外周面９２ａに密着する。これにより、ハウジング９１内の流体９９が大気側へ漏れるのを防止することができる。
【０００３】
このようなグランドパッキンとして、従来、帯状であるパッキン基材を渦巻き状に複数回巻き重ねたパッキンが知られている（例えば、特許文献１参照）。さらに、このグランドパッキンでは、径方向に複数層重なったパッキン基材の軸方向端部に折り畳み部が形成されており、軸方向端面から各層間に流体が浸入して通過するという浸透漏れを防止しようとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２０１０５０号公報（図１参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のとおり、グランドパッキン９３は、環状空間Ａに装着された状態で、締め付け部材９４によって軸方向に潰されて用いられる。この場合、特許文献１に記載のグランドパッキンでは、径方向に複数層重なったパッキン基材が時間の経過に伴って層間で剥離し、流体が層間を通過することがあり、上記浸透漏れを防止する効果が弱くなってしまうおそれがある。
【０００６】
そこで、本発明は、ポンプなどの流体機器に装着され軸方向に圧縮されて用いられた際に、流体の浸透漏れを防止することができるグランドパッキン、このようなグランドパッキンの製造方法、及びパッキンセットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、複数本の編み糸を編むことによって構成される所定長さのパッキン基材を有しているグランドパッキンの製造方法であって、単一の軌道に沿って前記複数本の編み糸を動かしながら編んで帯状とした平打組物からなる前記パッキン基材を、当該パッキン基材の長手方向両端部を突き合わせてリング状とし、その幅方向に圧縮成形して折り重ねることを特徴とする。
【０００８】
本発明により製造されるグランドパッキンは、帯状であるパッキン基材がその幅方向に圧縮成形され折り重ねられた構成を有しているので、軸方向に圧縮されて（潰されて）用いられても、折り重ね部同士が益々密着する。このため、浸透漏れを防止することができ、高いシール性能が得られる。さらに、パッキン基材は平打組物からなり、このパッキン基材が折り重ねられ圧縮されると、編み糸間が圧縮され、編み糸間を流体が通りにくくなり、高いシール性能が得られる。
【０００９】
また、本発明のグランドパッキンは、所定長さのパッキン基材を有し、前記パッキン基材は、複数の編み糸が編まれて構成されている帯状の平打組物を有し、前記パッキン基材は、帯状である前記平打組物の長手方向両端部が突き合わされ突き合わされた状態となっていることで径方向について一重のリング状とされていると共に、当該平打組物の長手方向を折り線方向として折り重ねられている。
このグランドパッキンでは、グランドパッキンが軸方向に圧縮されて（潰されて）用いられても、パッキン軸方向に折り重なった状態にあるパッキン基材は径方向に剥離することはなく、折り重ね部同士が益々密着する。このため、浸透漏れを防止することができ、高いシール性能が得られる。さらに、パッキン基材は平打組物からなり、このパッキン基材がパッキン軸方向に折り重ねられ圧縮されると、編み糸間が圧縮され、編み糸間を流体が通りにくくなり、高いシール性能が得られる。
【００１０】
また、前記パッキン基材は、少なくとも２条の前記折り線を有して前記平打組物が全体として折り重ねられているのが好ましい。
この場合、パッキン基材はパッキン軸方向に少なくとも３重に折り重ねられた構成となり、グランドパッキン全体における軸方向の圧縮代（変形量）を大きくすることができる。軸方向の圧縮代が大きくなると、グランドパッキンの径方向の変形が大きくなり、グランドパッキンの内周側の軸及び外周側のハウジングに対する面圧が高くなり、シール性能をより一層高めることが可能となる。
【００１１】
また、本発明のパッキンセットは、上記のグランドパッキンをパッキン軸方向に複数備えていることを特徴とする。
本発明によれば、ポンプなどの軸とハウジングとの間に形成されている環状空間に、上記グランドパッキンが軸方向に複数並べられた構成となる。このパッキンセットによれば、高いシール性能が得られる。
【００１２】
また、このパッキンセットにおいて、軸方向で隣り合う一対の前記グランドパッキンそれぞれにおける、突き合わされた前記平打組物の前記長手方向両端部は、パッキンの中心線を中心として周方向に離れて配置されているのが好ましい。
平打組物の長手方向両端部を突き合わせてグランドパッキンをリング状としていることから、この両端部間では、流体が漏れやすくなるが、上記の配置によれば、パッキンセット全体として、流体の漏れを防止することができる。例えば、軸方向で隣り合う一対のグランドパッキンそれぞれにおける、突き合わされた両端部は、パッキンの中心線を中心として周方向に１８０°離れている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のグランドパッキンによれば、ポンプなどの流体機器に装着された状態で軸方向に圧縮されて用いられても、パッキン軸方向に折り重なった状態にあるパッキン基材は径方向に剥離することはなく、折り重ね部同士が益々密着することから、浸透漏れを防止することができ、高いシール性能が得られる。
また、本発明のパッキンセットによれば、上記グランドパッキンが軸方向に複数並べられた構成となり、高いシール性能が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明のグランドパッキンがシール装置として用いられている流体機器の一部の断面図である。
【図２】グランドパッキンを圧縮成形するまでの工程を示す説明図である。
【図３】金型を用いてグランドパッキンを圧縮成形する場合の説明図である。
【図４】グランドパッキンの突き合わせ端部の配置を説明する説明図である。
【図５】（Ａ）は、編み機の一部と、この編み機によって編まれている平打組物の説明図であり、（Ｂ）は、平打組物の横断面を示す図である。
【図６】実施例と従来例との圧縮復元特性の比較のために行った試験の説明図である。
【図７】実施例と従来例との締め付け圧の伝達特性及び変換特性の比較のために行った試験の説明図である。
【図８】従来のグランドパッキンがシール装置として用いられている流体機器の一部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、本発明のグランドパッキンがシール装置として用いられている流体機器の一部の断面図である。この流体機器は、バルブ又はポンプなどであり、ハウジング１と、このハウジング１の内部空間に設けられている軸２とを備えている。
そして、ハウジング１と軸２との間に形成されている環状空間Ａに、グランドパッキン３が軸方向に並べて配置されている。本実施形態では３つのグランドパッキン３が並べて配置されており、これらグランドパッキン３によりパッキンセットが構成されている。なお、軸２は、軸２の中心線回りに回転したり、軸方向に往復移動したりする。
【００１６】
環状空間Ａの大気側（軸方向外部側）に、筒状でありフランジ部４ａ付きの締め付け部材４が設けられている。グランドパッキン３は、この締め付け部材４とハウジング１の内周側の段部５との間に軸方向から挟まれた状態にある。ハウジング１の段部５及び内周面１ａと、軸２の外周面２ａとによって、パッキンボックスが構成され、このパッキンボックス内が上記環状空間Ａであり、このパッキンボックス内にグランドパッキン３が設置されている。
【００１７】
ボルト６によって締め付け部材４を流体１０側（軸方向内部側）へ締め付けると、グランドパッキン３は、軸方向に圧縮され（潰され）、さらに、圧縮されるにつれてハウジング１の内周面１ａ及び軸２の外周面２ａに密着する。これにより、軸２が回転したり軸方向に往復移動したりしても、ハウジング１内の流体１０が外部（大気側）へ漏れるのを防ぐことができる。ハウジング１、軸２、締め付け部材４及びボルト６は、金属製である。
【００１８】
３つのグランドパッキン３は全て同じものである。これらグランドパッキン３それぞれは、所定長さのパッキン基材１１を有しており、このパッキン基材１１は、リング状とされてから所定断面形状に圧縮成形されている。グランドパッキン３の成形工程を図２に示している。
図２（Ａ）に示すように、パッキン基材１１は、複数の編み糸１３を編んで構成した帯状の平打組物１２からなる。平打組物１２は、後にも説明するが、複数本の編み糸１３を単一の軌道に沿って動かしながら編んだ編物である。
【００１９】
図２（Ｂ）に示すように、この帯状であるパッキン基材１１の幅方向がパッキン軸方向と平行で、かつ、パッキン基材１１の長手方向両端部１２ａ，１２ｂを突き合わせて、パッキン基材１１をリング状に成した状態とする。そして、このリング状としたパッキン基材１１は、幅方向から圧縮されることにより、図２（Ｃ）に示すように、平打組物１２の長手方向（周方向）を折り線１４の方向として、パッキン基材１１はパッキン軸方向に折り重ねられている。
【００２０】
本実施形態では、３条の折り線１４を有してパッキン基材１１は全体として折り重ねられており、一つの帯状であったパッキン基材１１は、圧縮成形後、軸方向に重なっている四つの折り重ね部１５を有している。
例えば、幅寸法１０ｍｍ、厚さ１．５ｍｍの帯状であるパッキン基材１１を、リング状に成し、これを幅方向からが圧縮成形することにより、内径９ｍｍ、外径１４ｍｍ、軸方向寸法２．５ｍｍのグランドパッキン３を得ることができる。
【００２１】
圧縮成形は、図３に示しているように、第１金型２１と第２金型２２とによって行われる。つまり、リング状としたパッキン基材１１を第１金型２１の環状の凹溝２３に装着する。リング状としたパッキン基材１１は、環状である凹溝２３の径方向外側面２３ａ寄りの領域に、１層だけ配置される。
そして、第２金型２２によってこのパッキン基材１１を軸方向から圧縮する。これにより、図２（Ｃ）に示すように、パッキン基材１１は、その長手方向を折り線１４方向として、折り重ねられる。また、パッキン基材１１が軸方向から圧縮成形されることで得られるグランドパッキン３の内周面は、第１金型２１の軸部２１ｂの外周面によって矯正され、また、グランドパッキン３の外周面は、環状の凹溝２３の径方向外側面２３ａによって矯正され、図２（Ｃ）に示しているように、断面がほぼ矩形（縦×横＝ｂ×ａ）に成形される。
【００２２】
このように金型２１，２２によってリング状に圧縮成形されたグランドパッキン３が、予め三つ成形されており、これら三つのグランドパッキン３は、図１に示すように、軸方向に沿って、環状空間Ａへ挿入され並べて設けられる。そして、締め付け部材４、段部５及びボルト６によって、これらグランドパッキン３は、軸方向に圧縮された状態で使用される。
【００２３】
〔第２実施形態について〕
上記実施形態（第１実施形態）では、パッキン基材１１を金型２１，２２（図３参照）によって、ポンプなどの流体機器の外部において、圧縮成形してグランドパッキン３を所定形状とし、その後、このグランドパッキン３を、流体機器の前記パッキンボックス（環状空間Ａ）に装着する場合を説明した。
第２実施形態では、帯状である所定長さのパッキン基材１１を、流体機器内で圧縮成形してグランドパッキン３を得る場合を説明する。
【００２４】
すなわち、帯状である所定長さのパッキン基材１１（一つ目のパッキン基材１１）を、その幅方向がパッキン軸方向と平行でかつパッキン基材１１の長手方向両端部１２ａ，１２ｂを突き合わせリング状とし（図２（Ｂ）の状態）、このパッキン基材１１を、ポンプなどの流体機器の前記パッキンボックス（環状空間Ａ）に設置してから幅方向に圧縮成形してもよい。なお、この圧縮成形では、ハウジング１（図１参照）の段部５及び内周面１ａ、並びに、軸２の外周面２ａが、図３の第１金型２１の代わりとして用いられ、また、図３の第２金型２２の代わりに締め付け部材４が用いられ、パッキン基材１１は、締め付け部材４及びボルト６によって、軸方向に圧縮される。
【００２５】
これにより、一つ目のパッキン基材１１によって一つのリング状であるグランドパッキン３が構成される。そして、一つ目のグランドパッキン３と同様に、二つ目のパッキン基材１１をリング状として前記パッキンボックス（環状空間Ａ）に設置してから、幅方向に圧縮成形を行う。これにより、二つのグランドパッキン３が軸方向に並んで、ポンプなどの流体機器の環状空間Ａに設置される。さらに、三つ目のパッキン基材１１についても、同様に、リング状として前記パッキンボックス（環状空間Ａ）に設置してから、幅方向に圧縮成形する。これにより、三つのグランドパッキン３が軸方向に並んで、環状空間Ａに設置される。
【００２６】
また、上記の第１実施形態及び第２実施形態の双方において、図４に示しているように、軸方向で隣り合う一対のグランドパッキン３，３それぞれにおける、突き合わされたパッキン基材１１の長手方向両端部１２ａ，１２ｂ（以下、突き合わせ端部１２ａ，１２ｂという）は、パッキンの中心線Ｃを中心として周方向に離れて配置されている。つまり、図４において、左側のグランドパッキン３の突き合わせ端部１２ａ，１２ｂは、下部に位置しているが、その隣りである中央のグランドパッキン３の突き合わせ端部１２ａ，１２ｂは、上部に位置している。そして、右側のグランドパッキン３の突き合わせ端部１２ａ，１２ｂは、下部に位置している。
【００２７】
このように、軸方向で隣り合う一対のグランドパッキン３，３それぞれの突き合わせ端部１２ａ，１２ｂは、パッキンの中心線Ｃを中心として周方向に１８０°離れている。上記の第１実施形態及び第２実施形態の双方において、パッキン基材１１の両端部１２ａ，１２ｂを突き合わせてグランドパッキン３をリング状としていることから、両端部１２ａ，１２ｂ間では、流体が漏れやすくなるが、図４に示している配置によれば、パッキンセット全体として、流体の漏れを防止することができる。なお、周方向の間隔は１８０°以外に９０°など、突き合わせ端部１２ａ，１２ｂがグランドパッキンの中心線Ｃを中心にして周方向に一致しない位置であればよい。
【００２８】
〔平打組物１２及び編み糸１３について〕
平打組物１２は、複数本の編み糸１３を単一の軌道（経路）に沿って動かしながら編んで構成されている。図５（Ａ）は、編み機の一部と、この編み機によって編まれている平打組物１２の説明図である。編み機は、編み糸１３と同数（本実施形態では四つ）の組錘２７を有している。組錘２７は、単一の編み糸１３を保持しつつ当該編み糸１３を繰り出す機能を有している。各組錘２７は、波状の軌道Ｋに沿って導かれて移動することができ、四つの組錘２７が交互に交差することにより、各組錘２７から繰り出された編み糸１３は編まれる。四つの組錘２７の軌道Ｋは１本であり、編み糸１３それぞれは、この単一の軌道Ｋに沿って動きながら編まれることとなる。図５（Ａ）の破線が、軌道Ｋを示しており、この軌道Ｋに沿って付されている矢印が、各組錘２７（各編み糸１３）の移動経路を示している。
【００２９】
以上より、各編み糸１３が、他の編み糸１３に対して上下交互に編まれ、これが繰り返されることにより、平打組物１２が得られ、この平打組物１２は、複数本の編み糸１３が一つの面に沿って（平面に沿って）編まれた編物となる。図５（Ｂ）に示すように、平打組物１２は、横断面で編み糸１３が平面的に配置され、一重の編組が成されたものとなり、薄い帯状となる。なお、図５では、説明を容易とするために、編み糸１３の数を少なくして説明しているが、編み糸１３の数は、平打組物１２の必要な幅に応じて変更される。
この平打組物１２によれば、編み糸１３は、平打組物１２の長手方向及び幅方向に対して傾斜した構成となる。図２（Ａ）では、幅方向の直線Ｌに対して、編み糸１３の直線部分が角度θで傾斜している。
【００３０】
上記の角度θは、２０°≦θ≦５５°に設定されている。θが２０°より小さくなると平打組物１２の幅が大きくなり、編み糸１３が緻密に交差するためパッキン基材１１の長手方向を折り線１４とする折り重ねに大きな応力を必要とし、折り重ねが困難になる。θが５５°を超えると、平打組物１２の幅が狭くなり、編み糸１３の交差状態が粗くなるため、折り重ね構造を構成しても密封流体のシール性能が低下する。θは、とりわけ３０°≦θ≦４５°に設定されるのが好ましい。
【００３１】
編み糸１３について説明する。従来グランドパッキンに用いられる編み糸１３を、本実施形態のグランドパッキン３に用いることができ、例えば、編み糸１３は、フッ素樹脂繊維、黒鉛入りフッ素樹脂繊維、アラミド繊維、アクリル繊維を炭化した耐炎繊維などがあり、これらを使用条件に合わせて適宜選択し、単独または複数の繊維を組み合わせて平打組物が構成される。
【００３２】
さらに、膨張黒鉛材料と、この膨張黒鉛材料を材料内部または外部から補強する補強糸とを備えた膨張黒鉛製編み糸も使用される。詳述すると、膨張黒鉛の長手方向に、ステンレス細線やインコネル細線などの金属細線やアラミド繊維などの補強材料を配置した膨張黒鉛材料単体、またはそれらを山折谷折して折畳んだ紐状体とした編み糸、またはそれらを撚って紐状態に構成した編み糸など、いわゆる内部補強タイプの膨張黒鉛製編み糸を使用することが可能である。
また、ステンレス細線やインコネル細線などの金属細線やアラミド繊維などでニット編みなどにより編組して構成された筒状体に、端部をずらして配置した繊維状膨張黒鉛の集合体を挿入して構成される膨張黒鉛製編み糸、または膨張黒鉛材料を山折谷折して折畳んだ紐状体の外周をステンレス細線やインコネル細線などの金属細線やアラミド繊維などにより編組補強した膨張黒鉛製編み糸など、いわゆる外部補強タイプの膨張黒鉛製編み糸を使用することも可能である。
本発明に使用される編み糸は、既に説明したフッ素樹脂繊維、黒鉛入りフッ素樹脂繊維、アラミド繊維、アクリル繊維を炭化した耐炎繊維などからなる編み糸と、上記の膨張黒鉛製編み糸の中から、グランドパッキンの使用条件に合わせて適宜選択され、単独での使用に限らず複数の繊維を組み合わせて使用してもよい。
【００３３】
平打組物１２は、編み糸をニット編みしたニット編物とは異なる。ニット編みは、一本の糸で一つの輪を作り、この輪に次に作った輪を入れてすくいだし、これを連続させる編み方である。このニット編みの編物によってグランドパッキンを構成した場合、編物内において編み糸が複雑に屈曲及び交差するために、編み糸の適用材料に制限がある。また、編み糸が複雑に屈曲及び交差するため、変形し易い特徴を備える。しかし、編み糸間に隙間が発生しやすく密封性能を高めることが困難となる。
【００３４】
〔グランドパッキン３の機能について〕
以上の本実施形態（第１実施形態及び第２実施形態）に係るグランドパッキン３では、図２に示したように、帯状であるパッキン基材１１が、その幅方向がパッキン軸方向と平行でかつ長手方向両端部１２ａ，１２ｂを突き合わせてリング状に成された状態で、幅方向から圧縮されることにより、パッキン基材１１の長手方向を折り線１４の方向としてパッキン軸方向に複数折り重ねられている。
【００３５】
このグランドパッキン３によれば、帯状の平打組物１２からなる所定長さの１枚のパッキン基材１１は、軸方向に折り重ねられた状態として、ポンプなどに装着される。そして、このグランドパッキン３は、ポンプなどに装着された状態で、締め付け部材４（図１参照）によって軸方向に潰されて用いられる。この場合においても、パッキン軸方向に折り重なった状態にあるパッキン基材１１は、径方向に剥離することはなく、折り重ね部１５同士が益々密着する。このため、パッキン基材１１間を流体が通過する浸透漏れを防止することができ、高いシール性能が得られる。
【００３６】
さらに、パッキン基材１１は平打組物１２からなるため、このパッキン基材１１がパッキン軸方向に折り重ねられ圧縮されると、編み糸１３間が圧縮され、編み糸１３間を流体が通りにくくなる構成となり、高いシール性能が得られる。
つまり、平打組物１２に含まれている複数の編み糸１３それぞれは、平打組物１２（パッキン基材１１）の長手方向に対して同じ方向に向かって傾斜しており（図２（Ａ）参照）、このパッキン基材１１が、上記のとおり折り重ねられると（図２（Ｃ）の状態）、折り重ねられた折り重ね部１５の合わせ面では、編み糸１３同士が交差する配置となる。したがって、流体は漏れにくくなり、高いシール性能が得られる。
【００３７】
これに対して、パッキン基材を帯状とするために、縦糸と横糸とによる織物からなるパッキン基材を採用することが考えられる。しかし、この織物を、織物の幅方向がパッキン軸方向と平行となるようにして織物の端部同士を突き合わせて、織物をリング状とし、これを幅方向に圧縮成形してグランドパッキンを構成した場合、横糸の長手方向が、バルブなどの環状空間Ａ（図１参照）の軸方向と一致することから、このグランドパッキンを軸方向から圧縮しても横糸間は圧縮され難く、均一な折り重ね構造ができにくいため、横糸に沿って（横糸間を通って）流体が漏れやすくなる。なお、この場合、縦糸間は圧縮されるが、横糸の存在により縦糸間に軸方向に延びる隙間が生じ、流体の浸透漏れを許すおそれがある。
【００３８】
また、本実施形態では、パッキン基材１１は平打組物からなるため、編み糸１３はパッキン基材１１の長手方向に対して傾斜した方向に沿って延びている。このため、仮に編み糸１３に沿って流体が流れるとしても、編み糸１３がパッキン基材１１の長手方向及び幅方向に対して傾斜しているので、流体の通り道が織物の場合に比べて長くなり、流体が漏れにくい。さらに、パッキン基材１１は曲げやすく、圧縮成形した際に所望の形状へと変形しやすい。この結果、グランドパッキン３は軸２の外周面２ａ及びハウジング１の内周面１ａに対する密着性が向上し、シール性能の高いグランドパッキンが得られる。
【００３９】
特に本実施形態では、パッキン基材１１は、３条の折り線１４を有してパッキン基材１１が全体として折り重ねられているので、グランドパッキン３全体における軸方向の圧縮代（変形量）を大きくすることができる。軸方向の圧縮代が大きくなると、グランドパッキン３の径方向の変形が大きくなり、グランドパッキン３の内周側の軸２及び外周側のハウジング１に対する面圧が高くなり、シール性能をより一層高めることが可能となる。なお、折り線１４は、少なくとも２条有しているのが好ましく、２条の他に、３条、又は４条以上の折り線を有して、パッキン基材１１が全体として折り重ねられていてもよい。
【００４０】
さらに、本実施形態のグランドパッキン３は、薄い帯状のパッキン基材１１を密封空間Ａの形状に合わせて折り重ねることにより構成されているので、所望の断面形状とすることができ、また、断面の縦横比が様々な値となるグランドパッキン３が得られる。なお、平打組物１２ではなく、丸打組物及び角打組物をパッキン基材としたグランドパッキンでは、断面サイズを小さくすることは困難ではあるが、本実施形態によれば、断面サイズを小さくすることも可能である。
また、丸打組物及び角打組物をパッキン基材としたグランドパッキンでは、断面サイズを小さくするために、編み糸の数を減少させることが考えられるが、この場合、内部に多く隙間が生じ、シール性能が低くなってしまう。しかし、本実施形態では、平打組物をパッキン基材としていることから、編み糸の本数を減らしても、平打組物が構成できる３本以上の編み糸があれば、交差する編み糸の間に隙間のない組物を作ることができるためシール性能の低下は発生しない。
【００４１】
また、平打組物１２の場合、太い編み糸１３を少数使用して小サイズのグランドパッキン３を得ることが可能となる。また、圧縮成形されたグランドパッキン３の外周面及び内周面に緻密な組み構造が得られ、さらに、表面の凹凸が少なくシール性能が向上する。そして、編み糸１３は互いに交わって編まれているので、平打組物１２は強固な特性を有し、この平打組物１２により構成したグランドパッキン３は耐久性、耐摩耗性も向上する。
【００４２】
〔実施例〕
実施例として、厚み０．３８ｍｍ、幅１ｍｍ、長さ２００ｍｍの矩形状の膨張黒鉛材料を、その端部を互いにずらしながら、補強材となる金属製糸（線径０．１ｍｍのインコネル糸）のニット編筒状部に挿入し、膨張黒鉛材料と金属製糸の重量比が７：３となる編み糸１３を製作した。この編み糸１３を、図２（Ａ）に示すように平打組物１２とし、これをリング状としてから金型２１，２２（図４参照）により圧縮成形してグランドパッキン３を製作した。この実施例では、直径が１．３ｍｍの編み糸１３を四本用いて、厚さ１．５ｍｍ、幅寸法１０ｍｍの帯状とした平打組物１２を作成し、これを４０ｍｍの長さに切断しパッキン基材１１として用いている。そして、このパッキン基材１１を圧縮成形して得たグランドパッキン３（図２（Ｃ）参照）の外径は１４ｍｍ、内径は９ｍｍ、軸方向寸法は２．５ｍｍであり、その断面形状はほぼ矩形である。また、圧縮成形した後のこのグランドパッキン３の密度は１．９ｇ／ｃｍ３である。
【００４３】
これに対して、従来例として、実施例と同じ編み糸四本により角打組物を製作し、この角打組物によって断面寸法が４ｍｍ×４ｍｍであり、長さが４０ｍｍのパッキン基材を製作した。そして、前記実施例と同様に、金型２１，２２によって圧縮成形して断面矩形の、比較例となるグランドパッキンを製作した。その外径、内径、及び軸方向寸法は、実施例と同じである。なお、密度は１．７５ｇ／ｃｍ３である。パッキン基材を加圧成型する際の成型面圧は、実施例と従来例とで同じである。
【００４４】
実施例と従来例との性能比較のために試験を行った。グランドパッキンの圧縮復元特性について図６により説明する。実施例と従来例とのグランドパッキンそれぞれを、図１に示しているハウジング１と軸２との間の環状空間Ａが再現されるテスト機に設置し、図１の締め付け部材４と同じ機能を有する部材により各グランドパッキンを圧縮した。なお、グランドパッキンは一つとしている。
試験は、無負荷状態から５８．８Ｎ／ｍｍ２の面圧でグランドパッキン（実施例及び従来例）を締め付け、その後、無負荷状態とした際の、当該グランドパッキンの圧縮率と復元率とを測定した。
【００４５】
なお、圧縮率とは、圧縮前のグランドパッキンの軸方向寸法ａ（図２（Ｃ）参照）をＡ０とし、前記面圧で締め付けた状態での軸方向寸法ａをＡ１とした場合、図６に記載の式により求められる。復元率は、前記面圧で締め付けた後、無負荷状態とした際の軸方向寸法をＡ２とすると、図６に記載の式により求められる。
【００４６】
圧縮率に関して、実施例は１９．１％であるのに対して、従来例は３４．３％である。復元率に関して、実施例は５．０％であるのに対して、従来例は３．７％である。すなわち、実施例は従来例に比べると圧縮率が低いことから、実施例は変形し難い特性を有している。つまり、実施例のグランドパッキンは比較例よりも強固であり剛性が高い。
このため、実施例のグランドパッキンによれば、例えば、その一部が、本来グランドパッキンが存在すべき領域（パッキンボックス）から、はみ出すのを防ぐことができ、締め付け部材４によるグランドパッキンの締め付け力に応じてグランドパッキンの密度は高まり、所望のシール性を確保することが可能となる。
【００４７】
図７は、締め付け圧の伝達特性及び変換特性についての試験結果を示している。締め付け圧の伝達特性（伝達率）は、グランドパッキンの軸方向一方側の側面を締め付け部材４によって締め付けた際の面圧をＦとし、この面圧Ｆによってグランドパッキンの軸方向他方側の側面において発生した面圧をｆとした場合、これら面圧の比（ｆ／Ｆ）である。面圧Ｆと面圧ｆとは方向が一致している。
【００４８】
締め付け圧の変換特性（変換率）は、グランドパッキンの軸方向一方側の側面を締め付け部材４によって締め付けた際の面圧をＦとし、この面圧Ｆによってグランドパッキンの内周面に発生する面圧をＰとした場合、これら面圧の比（Ｐ／Ｆ）である。面圧Ｆと面圧Ｐとは方向が直交しており、締め付け圧の変換特性は、軸方向の締め付け力が、どの程度、軸２に対する径方向の締め付け力として生じることができるかを示す指標である。
【００４９】
締め付け圧の伝達特性に関して、実施例は８５．５％であるのに対して、従来例は７０．２％である。締め付け圧の変換特性に関して、実施例は６８．１％であるのに対して、従来例は５５．３％である。この結果によれば、軸方向の締め付け力が、径方向の締め付け力へと変換される割合が、従来例と比べて実施例の方が高い。
つまり、軸方向の締め付け力が従来例と実施例とで同じであっても、実施例では、従来品に比べて軸２に対する面圧（シール面圧）を高くすることが可能となる。
【００５０】
以上、図６と図７との性能比較の結果によれば、実施例のグランドパッキンによれば、グランドパッキンの剛性が高く異常変形を防ぐことができると共に、軸方向から受ける締め付け力を、その内周側の軸２に対する締め付け力（径方向力）へと、効率良く変換することができ、高いシール性能を有することが可能となる。
【００５１】
上記の実施形態では、帯状である平打組物からなるパッキン基材１１が、このパッキン基材１１の幅方向がパッキン軸方向と平行でかつこのパッキン基材１１の長手方向両端部を突き合わせてリング状に成された状態で、幅方向から圧縮されることにより、パッキン基材１１の長手方向を折り線方向としてパッキン軸方向に折り重ねられている場合を説明したが、このように断面が周方向で均一であり、また、整列して蛇行状に折り重ねられる形態以外であってもよく、パッキン基材１１は、その幅方向に圧縮成形され折り重ねられていればよい。例えば、圧縮されて折り重ねられた断面形状が、周方向で不均一であってもよく、また、整列した蛇行状でなくてもよい。
さらに、上記の実施形態では、帯状である平打組物からなるパッキン基材１１を、先にリング状にしてから、幅方向から圧縮する場合を説明したが、平打組物からなるパッキン基材１１を、先ず幅方向から圧縮して棒状としてから、その後、リング状としてもよい。
【００５２】
本発明のグランドパッキンは、図示する形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。
本発明のグランドパッキン３及びパッキンセットは、図示する形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。上記実施形態では、三つのグランドパッキン３をパッキン軸方向に並べて設置したパッキンセットを説明したが、グランドパッキン３の数には制限がなく、例えば、五つのグランドパッキン３を軸方向に並べて設置してもよい。
また、本発明のグランドパッキン３は、バルブ又はポンプ以外の流体機器のシール装置として適用することができる。特に、本発明のグランドパッキン３は、薄い帯状のパッキン基材１１を密封空間Ａの形状に合わせて折り重ね、所定の形状とすることから、密封空間Ａが狭い機器にも好適である。
【符号の説明】
【００５３】
３：グランドパッキン    １１：パッキン基材    １２：平打組物    １２ａ：端部    １３：編み糸    １４：折り線    Ｃ：中心線    Ｋ；：軌道
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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