特許 7482826 ヤーン、グランドパッキン、およびそれらの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-02

(45)【発行日】2024-05-14

(54)【発明の名称】ヤーン、グランドパッキン、およびそれらの製造方法

(51)【国際特許分類】

   F16J 15/22 20060101AFI20240507BHJP

   D02G 3/16 20060101ALI20240507BHJP

   D02G 3/36 20060101ALI20240507BHJP

   D04B 1/22 20060101ALI20240507BHJP

   D04C 1/06 20060101ALI20240507BHJP

【ＦＩ】

F16J15/22

D02G3/16

D02G3/36

D04B1/22

D04C1/06 Z

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021072459

(22)【出願日】2021-04-22

(65)【公開番号】P2022166984

(43)【公開日】2022-11-04

【審査請求日】2023-11-22

(73)【特許権者】

【識別番号】000229737

【氏名又は名称】日本ピラー工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087653

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴江 正二

(72)【発明者】

【氏名】橘 政志

(72)【発明者】

【氏名】井上 広大

(72)【発明者】

【氏名】林 洋樹

【審査官】鵜飼 博人

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－１９１８０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１３８３１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－２７９７５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－２７９５３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０５３７０４０５（ＵＳ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００９／０１０８５３４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｊ １５／２２

Ｄ０２Ｇ ３／１６

Ｄ０２Ｇ ３／３６

Ｄ０４Ｂ １／２２

Ｄ０４Ｃ １／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

筒状に編まれ、または組まれた繊維材を含む筒状部材と、
短冊状の膨張黒鉛材と、
潤滑剤を含み、融点が常温よりも高く、グランドパッキンの最高使用温度よりも低い材料から成り、前記繊維材が成す編み目の長さと幅とのいずれよりもサイズが大きい潤滑部材と
を有し、
前記筒状部材の中に、前記膨張黒鉛材と共に、前記潤滑部材が充填されている
ことを特徴とするヤーン。

【請求項2】

前記潤滑部材が短冊状である、請求項１に記載のヤーン。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載のヤーンを含むグランドパッキン。

【請求項4】

ヤーンを製造する方法であって、
繊維材を筒状に編み、または組むことにより、筒状部材を作製する第１工程と、
膨張黒鉛シートを切断することにより、短冊状の膨張黒鉛材を作製する第２工程と、
潤滑剤を含み、融点が常温よりも高く、グランドパッキンの最高使用温度よりも低い材料を、前記繊維材が成す編み目の長さと幅とのいずれよりも大きいサイズに成形することにより、潤滑部材を作製する第３工程と、
前記筒状部材の中へ前記膨張黒鉛材を送り込む作業と、前記筒状部材の中へ前記潤滑部材を送り込む作業とを並行させる第４工程と
を有する方法。

【請求項5】

前記第４工程では、前記膨張黒鉛材と前記潤滑部材とを同じ漏斗へ投入し、前記漏斗の脚から前記筒状部材の中へ落下させる、請求項４に記載の方法。

【請求項6】

請求項４または請求項５に記載の方法によって複数のヤーンを製造する工程と、
前記複数のヤーンをひねり加工または編組加工によって紐状または環状に成形する工程と
を有するグランドパッキンの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ヤーンと、それを含むグランドパッキンとに関し、特に、それらの構造と製造方法とに関する。

【背景技術】

【0002】

グランドパッキンは、断面が角形または丸形である紐状または環状の部材であり、ポンプまたはバルブ等の可動軸の外周面に密着することにより、可動軸の周囲の隙間をシールするのに利用される。最も一般的なグランドパッキンはその主要な構成要素として、ヤーンの束を含む。ヤーンは、膨張黒鉛等、耐熱性の高い材料から成る線材である。グランドパッキンに含まれるヤーンの束は、ひねり加工または編組加工により、紐状または環状に成形されている。ヤーンの構造は様々であり、たとえば、紐状に丸められた１本の細長い膨張黒鉛製のテープをコアとして含むもの（特許文献１参照。）、金属製の繊維材で編まれた筒状部材の中に、繊維状または短冊状の膨張黒鉛材が充填されているもの（特許文献２、３参照。）が知られている。

【0003】

グランドパッキンが膨張黒鉛を含む場合、可動軸との摩擦によってグランドパッキンから膨張黒鉛の粉末が剥がれて可動軸に付着する結果、グランドパッキンが可動軸に与える抵抗（摺動抵抗）が増大しやすい。この増大を防ぐ目的で、グランドパッキンには一般に潤滑剤が組み込まれている。潤滑剤の種類は様々であり、常温で液体のもの（潤滑油）、半固体のもの（グリース）、固体のものがある。可動軸と接触するグランドパッキンの表面（摺動面）が摩耗すると、その摺動面へグランドパッキンの内部から潤滑剤が供給される。これにより、可動軸に対するグランドパッキンの摺動抵抗が低く抑えられる。潤滑剤をグランドパッキンへ組み込む方法も様々であり、たとえば、潤滑剤を成形後のグランドパッキンに含浸するもの（特許文献４参照。）、繊維状の潤滑剤を膨張黒鉛製のテープに接着し、そのテープを紐状にねじってヤーンのコアにするもの（特許文献５参照。）、潤滑剤の粉末を膨張黒鉛の粉末に混合し、それらからグランドパッキンを成形するもの（特許文献６参照。）が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第５２０５１８４号公報

【文献】特許第４３４０６４７号公報

【文献】特許第４３７８３５１号公報

【文献】特許第３５７８６２５号公報

【文献】特開２００６－３４９０７０号公報

【文献】特開２０１２－２４６９７３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

膨張黒鉛からヤーンを作製し、それらの束からグランドパッキンを製造する場合、製造コストの削減には、既製の膨張黒鉛シートを利用することが有利である。しかし、既製の膨張黒鉛シートは一般に、特許文献６に開示された膨張黒鉛の粉末とは異なり、潤滑剤を含まない。したがって、潤滑剤を、膨張黒鉛シート、それから切り出された膨張黒鉛材、それらから成形されたヤーン、または、それらの束から成形されたグランドパッキンのいずれかへ組み込む必要がある。しかし、潤滑剤を組み込む従来の方法はいずれも煩雑であり、特に、その方法に従った作業は、組み込み先を成形する作業から、場所的に、または時間的に分離されなければならない。たとえば、特許文献４に開示された方法では、グランドパッキンへの潤滑剤の含浸または塗布をグランドパッキンの成形と同じ場所で行うことができない。特許文献５に開示された方法では、膨張黒鉛製のテープへ潤滑剤を接着し終えた後でなければ、そのテープを丸めてヤーンとして成形することができない。したがって、潤滑剤の組み込み工程はグランドパッキンの製造方法の更なる簡単化を困難にしている。これは、グランドパッキンの製造コストの削減には不利である。

【0006】

本発明の目的は上記の課題を解決することであり、特に、潤滑剤の組み込みが簡単なグランドパッキン、およびその製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の１つの観点によるヤーンは、筒状部材、膨張黒鉛材、および、潤滑部材を有する。筒状部材の中に、膨張黒鉛材と共に、潤滑部材が充填されている。筒状部材は、筒状に編まれ、または組まれた繊維材を含む。膨張黒鉛材は短冊状である。潤滑部材は、潤滑剤を含み、融点が常温よりも高く、グランドパッキンの最高使用温度よりも低い材料から成り、筒状部材の繊維材が成す編み目の長さと幅とのいずれよりもサイズが大きい。潤滑部材は短冊状であってもよい。

【0008】

本発明の１つの観点によるグランドパッキンは、本発明による上記のヤーンを含む。

【0009】

本発明の１つの観点によるヤーンの製造方法は次の４つの工程を含む。第１工程では、繊維材を筒状に編み、または組むことにより、筒状部材を作製する。第２工程では、膨張黒鉛シートを切断することにより、膨張黒鉛材を作製する。第３工程では、潤滑剤を含み、融点が常温よりも高く、グランドパッキンの最高使用温度よりも低い材料を、筒状部材の繊維材が成す編み目の長さと幅とのいずれよりも大きいサイズに成形することにより、潤滑部材を作製する。第４工程では、筒状部材の中へ膨張黒鉛材を送り込む作業と、筒状部材の中へ潤滑部材を送り込む作業とを並行させる。第４工程では、膨張黒鉛材と潤滑部材とを同じ漏斗へ投入し、その漏斗の脚から筒状部材の中へ落下させてもよい。

【0010】

本発明の１つの観点によるグランドパッキンの製造方法は、本発明による上記の方法によって複数のヤーンを製造する工程と、それらのヤーンをひねり加工または編組加工によって紐状または環状に成形する工程とを有する。

【発明の効果】

【0011】

本発明による上記のヤーンでは、筒状部材の中に、膨張黒鉛材と共に、潤滑部材が充填されている。潤滑部材の材料は潤滑剤を含み、融点が常温よりも高く、グランドパッキンの最高使用温度よりも低い。したがって、このヤーンの束で構成されたグランドパッキンでは、可動軸との摩擦で発生する熱、または、高温の流体から伝わる熱により、温度が上昇して潤滑部材の融点に達すると、潤滑部材が溶融して周囲の膨張黒鉛材へ拡散し、それらの表面を覆う。その結果、潤滑剤がグランドパッキンの内部に行き渡るので、グランドパッキンの摺動面には、その摩耗がかなり進んでも、グランドパッキンの内部から十分な量の潤滑剤が供給される。こうして本発明による上記のヤーンは、グランドパッキンの摺動抵抗を長期にわたって抑えることができる。

【0012】

本発明による上記のヤーンは本発明による上記の製造方法によって製造される。特にこのヤーンへの潤滑剤の組み込みは、第４工程のとおり、筒状部材の中へ膨張黒鉛材を送り込む作業と、筒状部材の中へ潤滑部材を送り込む作業とを並行させることで達成される。これは、ヤーンへ潤滑剤を組み込む従来の方法のいずれよりも簡単であり、特に、ヤーンの成形と同時に行うことができる。したがって、このヤーンを使ってグランドパッキンを製造することは、グランドパッキンの製造コストの削減に有利である。

【0013】

第４工程では、膨張黒鉛材の形状に潤滑部材の形状が似ているほど、膨張黒鉛材に潤滑部材が混ざりやすい。したがって、潤滑部材は短冊状である場合、膨張黒鉛材によく混ざる。その結果、グランドパッキンの内部における潤滑剤の均一度を高め、グランドパッキンの摺動抵抗が抑えられる期間を延長することができる。

【0014】

第４工程に漏斗が利用される場合、膨張黒鉛材に潤滑部材が簡単に混ざる。その上、潤滑部材の混合度が高いので、グランドパッキンの内部における潤滑剤の均一度を高め、グランドパッキンの摺動抵抗が抑えられる期間を延長することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】（ａ）は、本発明の実施形態によるグランドパッキンの外観を模式的に示す斜視図である。（ｂ）は、そのグランドパッキンの横断面とその近傍との外観を模式的に示す斜視図である。（ｃ）は、本発明の実施形態によるヤーンの構造を模式的に示す斜視図である。

【図2】図１のグランドパッキンを利用する軸封装置の断面図である。

【図3】本発明の実施形態によるグランドパッキンの製造方法の工程図である。

【図4】本発明の実施形態によるヤーンの製造装置の構造を模式的に示す斜視図である。

【図5】筒状部材の中へ同時に送り込まれる膨張黒鉛材と潤滑部材とを模式的に示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

図１の（ａ）は、本発明の実施形態によるグランドパッキン１００の外観を模式的に示す斜視図である。グランドパッキン１００は横断面が角形の紐であり、幅と厚みとが、たとえば数ｍｍ～数十ｍｍである。

【0017】

図２は、グランドパッキン１００を利用する軸封装置５００の断面図である。軸封装置５００は、ポンプの回転軸５１０の周囲の隙間をシールするための装置であり、スタフィングボックス５２０とパッキン押さえ５３０とを含む。スタフィングボックス５２０は、回転軸５１０を同軸に囲む円筒部材であり、軸方向の一端部（図２では左端部）５２１がポンプ室５４０に面し、他端部（図２では右端部）５２２がポンプのケーシング５５０の外側へ露出している。スタフィングボックス５２０の一端部５２１から内周方向へはリブ５２３が突出している。リブ５２３とスタフィングボックス５２０の他端部５２２との間では、スタフィングボックス５２０の内周面５２４と回転軸５１０の外周面５１１との隙間にグランドパッキン１００が詰め込まれている。グランドパッキン１００は５つの円環に切り分けられ、回転軸５１０へ同軸に巻きつけられている。パッキン押さえ５３０は、回転軸５１０を同軸に囲む円環部材であり、スタフィングボックス５２０の他端部５２２と回転軸５１０の外周面５１１との隙間を閉じている。パッキン押さえ５３０の軸方向の一端面（図２では左端面）５３１はグランドパッキン１００と接触している。パッキン押さえ５３０の軸方向の他端部（図２では右端部）から外周方向へはフランジ５３２が張り出しており、スタフィングボックス５２０の他端部５２２に複数のボルト５３３で固定されている。ボルト５３３の軸圧により、パッキン押さえ５３０はグランドパッキン１００をリブ５２３へ押し付ける。これにより、グランドパッキン１００は軸方向に圧縮されるので、径方向に膨張する。その結果、グランドパッキン１００が回転軸５１０の外周面５１１に密着するので、回転軸５１０とリブ５２３との隙間がシールされる。

【0018】

図１の（ｂ）は、グランドパッキン１００の横断面とその近傍との外観を模式的に示す斜視図である。グランドパッキン１００は１本の芯材１１０と８本のヤーン１２０とを含む。芯材１１０は、膨張黒鉛材が紐状に成形されたものである。ヤーン１２０は、筒状部材１２１の中に膨張黒鉛材１２２が充填され、紐状に成形されたものである。８本のヤーン１２０は芯材１１０のまわりで八つ編みにされている。図示されてはいないが、芯材１１０とヤーン１２０とはいずれも、編み組みされる前の状態では、横断面が直径数ｍｍの円形である。一方、図１の（ｂ）が示すように編み組みされた後の状態では、編み組み時とグランドパッキン１００の成形時とにおいて加圧されたことにより、横断面が円形から大きく歪んでいる。

【0019】

図１の（ｃ）は、ヤーン１２０の構造を模式的に示す斜視図である。筒状部材１２１は筒状に編まれた繊維材１２３を含む。繊維材１２３はインコネルまたはステンレス等の金属製であり、横断面が、たとえば直径０．１ｍｍの円形である。繊維材１２３が成す編み目１２４は、たとえば、それぞれの長さと幅とが数ｍｍであり、筒状部材１２１の軸方向に沿って螺旋状に並んでいる。筒状部材１２１は、ヤーン１２０が編み組みされる際にその形状を保持すると共に、グランドパッキン１００の機械的強度を向上させる。膨張黒鉛材１２２は、短冊状に成形された膨張黒鉛である。ここで、「短冊状」とは、幅と厚みとのそれぞれに対して長さが、たとえば１桁～３桁、大きい形状を意味する。具体的には、膨張黒鉛材１２２の横断面は、幅０．５ｍｍ～２．５ｍｍ、厚み０．２ｍｍ～１．０ｍｍの角形であり、長さが１００ｍｍ～３００ｍｍである。膨張黒鉛材１２２の重量は、たとえば数ｇ／ｍである。

【0020】

ヤーン１２０では更に、複数の潤滑部材１２５が複数の膨張黒鉛材１２２の間に混在している。潤滑部材１２５のそれぞれは、筒状部材１２１の編み目１２４の長さと幅とのいずれよりもサイズが大きい。好ましくは潤滑部材１２５が短冊状であり、特に膨張黒鉛材１２２と同様、幅と厚みとのそれぞれに対して長さが１桁～３桁大きい。具体的には、横断面が角形であり、幅と厚みとが１０分の数ｍｍ～数ｍｍである一方、長さが数百ｍｍである。

【0021】

潤滑部材１２５の材料は、好ましくはパラフィンである。このパラフィンは、融点が常温よりも高く、グランドパッキン１００の最高使用温度、たとえば数百℃よりも低い。したがって、グランドパッキン１００が、たとえば、回転軸５１０との摩擦で発生する熱、またはポンプ室５４０内の高温の流体から伝わる熱により、自身の温度をパラフィンの融点以上、すなわち数百℃まで上昇させると、溶融によって流動化したパラフィンが潤滑部材１２５から周囲の膨張黒鉛材１２２へ拡散する。流動化したパラフィンは更に、拡散先の膨張黒鉛材１２２の表面を覆うことにより、潤滑剤として機能する。すなわち、それらの膨張黒鉛材１２２がグランドパッキン１００の摺動面に露出した際、それらの膨張黒鉛材１２２と回転軸５１０との間の摩擦を抑える。

【0022】

ヤーン１２０に対する潤滑部材１２５の重量比は、好ましくは５％～１５％である。この重量比の下限は、「グランドパッキン１００の摺動面の焼き付きが十分に防止される」という条件で決まり、上限は、「潤滑部材１２５の溶融に伴うヤーン１２０の変形（フロー）にかかわらず、グランドパッキン１００の締付圧力が十分に高く維持される」という条件で決まる。
［グランドパッキンの製造方法］

【0023】

図３は、グランドパッキン１００の製造方法の工程図である。この製造方法は５つの工程２０１、２０２、２０３、２０４、２０５を含む。第１工程２０１から第４工程２０４までは、ヤーン１２０の製造方法である。第１工程２０１では、繊維材１２３を筒状に編むことにより、筒状部材１２１を作製する。第２工程２０２では、膨張黒鉛シートを切断することにより、膨張黒鉛材１２２を作製する。第３工程２０３では、シート状に成形された潤滑部材１２５、たとえばパラフィンシートを繊維状に切断する。第４工程２０４では、筒状部材１２１の中へ膨張黒鉛材１２２と潤滑部材１２５とを同時に送り込む。こうして、１本のヤーン１２０が完成する。第５工程２０５では、ヤーン１２０の束をグランドパッキン１００に成形する。具体的には、まず、膨張黒鉛材の束を紐状に成形して芯材１１０を作製する。次に、芯材１１０のまわりで８本のヤーン１２０を八つ編みにすることにより、芯材１１０とヤーン１２０との束を紐状に成形する。さらに、その束を加圧してその横断面を角形に成形する。こうして、グランドパッキン１００が完成する。

【0024】

図４は、ヤーン１２０の製造装置３００の構造を模式的に示す斜視図である。この製造装置３００は、第１供給部３１０、第１切断部３２０、第２供給部３３０、第２切断部３４０、充填部３５０、および制御部（図示せず。）を含む。

【0025】

第１供給部３１０は、第１リール３１１、第１搬送ローラー対３１２、および第１駆動機構３１３を含む。第１リール３１１は、中心軸のまわりで回転可能に支持されている円筒状の枠であり、周囲に膨張黒鉛シート３１４が巻きつけられている。膨張黒鉛シート３１４は、たとえば、幅が数十ｍｍ～数百ｍｍであり、厚みが０．２ｍｍ～１．０ｍｍである。搬送ローラー対３１２は、中心軸が互いに平行に支持されている１対の円柱部材であり、膨張黒鉛シート３１４の厚みと同程度に狭い隙間を隔てて、互いの外周面を対向させている。その隙間には、第１リール３１１から引き出された膨張黒鉛シート３１４の先端部分が挟まれている。第１駆動機構３１３は第１搬送ローラー対３１２をそれぞれの中心軸のまわりで回転可能に支持すると共に、内蔵のモーター（図示せず。）の回転力を使って第１搬送ローラー対３１２を互いに逆方向へ回転させる。これにより、第１搬送ローラー対３１２の隙間から第１切断部３２０へ膨張黒鉛シート３１４の先端部が送出されると共に、膨張黒鉛シート３１４の後続部分が第１リール３１１から第１搬送ローラー対３１２の隙間へ引き出される。

【0026】

第１切断部３２０は、第１受け台３２１と第１平刃３２２とを含む。第１受け台３２１は、上面が矩形状の水平面であり、直線状のスリット３２３を含む。第１受け台３２１の上面には、第１供給部３１０から送出された膨張黒鉛シート３１４の先端部分が載せられて、スリット３２３と交差している。第１平刃３２２は、一辺に刃が付いた板状部材であり、第１リニアアクチュエーター（図示せず。）により、受け台３２１の上方で、刃先が下に向き、かつ、板面が受け台３２１の板面に対して垂直であるように支持されている。第１リニアアクチュエーターは第１平刃３２２を上下に移動させ、その刃先を第１受け台３２１のスリット３２３に出し入れさせる。これにより、スリット３２３の上方に位置する膨張黒鉛シート３１４の部分が切断される。膨張黒鉛シート３１４から切り離された短冊状の切片、すなわち膨張黒鉛材１２２は、第１供給部３１０から第１受け台３２１へ搬送される膨張黒鉛シート３１４の後続部分により、第１受け台３２１から押し出されて落下する。

【0027】

第２供給部３３０は、第２リール３３１、第２搬送ローラー対３３２、および第２駆動機構３３３を含む。第２リール３３１は、中心軸のまわりで回転可能に支持されている円筒状の枠であり、周囲にパラフィンシート３３４が巻きつけられている。パラフィンシート３３４は、たとえば、幅が数十ｍｍ～数百ｍｍであり、厚みが１０分の数ｍｍ～数ｍｍである。第２搬送ローラー対３３２は、中心軸が互いに平行に支持されている１対の円柱部材であり、パラフィンシート３３４の厚みと同程度に狭い隙間を隔てて、互いの外周面を対向させている。その隙間には、第２リール３３１から引き出されたパラフィンシート３３４の先端部分が挟まれている。第２駆動機構３３３は第２搬送ローラー対３３２をそれぞれの中心軸のまわりで回転可能に支持すると共に、内蔵のモーター（図示せず。）の回転力を使って第２搬送ローラー対３３２を互いに逆方向へ回転させる。これにより、第２搬送ローラー対３３２の隙間から第２切断部３４０へパラフィンシート３３４の先端部が送出されると共に、パラフィンシート３３４の後続部分が第２リール３３１から第２搬送ローラー対３３２の隙間へ引き出される。

【0028】

第２切断部３４０は、第２受け台３４１と第２平刃３４２とを含む。第２受け台３４１は、上面が矩形状の水平面であり、直線状のスリット３４３を含む。第２受け台３４１の上面には、第２供給部３３０から送出されたパラフィンシート３３４の先端部分が載せられて、スリット３４３と交差している。第２平刃３４２は、一辺に刃が付いた板状部材であり、第２リニアアクチュエーター（図示せず。）により、第２受け台３４１の上方で、刃先が下に向き、かつ、板面が第２受け台３４１の板面に対して垂直であるように支持されている。第２リニアアクチュエーターは第２平刃３４２を上下に移動させ、その刃先を第２受け台３４１のスリット３４３に出し入れさせる。これにより、スリット３４３の上方に位置するパラフィンシート３３４の部分が切断される。パラフィンシート３３４から切り離された短冊状の切片、すなわち潤滑部材１２５は、第２供給部３３０から第２受け台３４１へ搬送されるパラフィンシート３３４の後続部分により、第２受け台３４１から押し出されて落下する。

【0029】

充填部３５０は漏斗３５１と丸編機３５２とを含む。漏斗３５１の円錐部３５３は第１受け台３２１と第２受け台３４１との両方の下方に広がっている。円錐部３５３には、第１受け台３２１から落下した膨張黒鉛材１２２と、第２受け台３４１から落下した潤滑部材１２５とが投入される。投入された膨張黒鉛材１２２と潤滑部材１２５とは、それぞれの一端が漏斗３５１の円錐部３５３の内面に衝突することにより、他端が下方へ傾いた姿勢となり、その姿勢で円錐部３５２の内面に沿って滑落する。漏斗３５１の脚３５４は円筒形状であり、下端部が丸編機３５２の内部へ挿入されている。脚３５４の内側では膨張黒鉛材１２２と潤滑部材１２５とがいずれも上下方向に対してほぼ平行となり、丸編機３５２の内部へ落下する。丸編機３５２は繊維材１２３から筒状部材１２１を作製する（図１の（ｃ）参照）。丸編機３５２の内部では筒状部材１２１は、その中心軸が上下方向に対して平行であるように支持されている。漏斗３５１の脚３５４の下端は筒状部材１２１の空洞の真上に配置され、脚３５４の下端の内径は筒状部材１２１の内径以下に設計されている。これにより、脚３５４を通過した膨張黒鉛材１２２と潤滑部材１２５とは、上下方向に対してほぼ平行な姿勢のまま、筒状部材１２１の内側へ落下する。

【0030】

制御部は、搬送ローラー対３１２、３３２、平刃３２２、３４２、および丸編機３５２の動作を制御する電子回路系統であり、制御回路と駆動回路とを含む。制御回路は、マザーボード、パーソナルコンピューター等の産業用コンピューターであり、各種ソフトウェアを実行することにより、駆動回路へ指示を送る。駆動回路は、マイクロプロセッサー（ＭＰＵ／ＣＰＵ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、またはプログラム可能な集積回路（ＦＰＧＡ）等の論理回路と、スイッチングコンバーター等の電源回路との組み合わせであり、供給部３１０、３３０の駆動機構３１３、３３３、切断部３２０、３４０のリニアアクチュエーター、および丸編機３５２のそれぞれに設置されている。論理回路は、制御回路からの指示に応じ、モーター、ソレノイド等のアクチュエーターの出力の目標値を設定する。電源回路は、アクチュエーターへの供給電力を調節して、アクチュエーターの出力を目標値に維持する。

【0031】

以上の機能部３１０－３５０を利用して、製造装置３００は、図３が示す第１工程２０１から第４工程２０４までの作業を、以下のように行う。
（第１工程２０１）

【0032】

制御回路が丸編機３５２の駆動回路へ編成開始の指示を送る。この指示に応じ、その駆動回路が丸編機３５２を起動させ、筒状部材１２１を作製させる。その後、筒状部材１２１が所定長まで、たとえば膨張黒鉛材１２２の長さまで伸びるのに必要な時間が経過したとき、制御回路が丸編機３５２の駆動回路へ編成中断の指示を送る。この指示に応じ、その駆動回路が丸編機３５２を停止させる。
（第２工程２０２と第３工程２０３）

【0033】

制御回路が供給部３１０、３３０の駆動機構３１３、３３３の駆動回路へ搬送開始の指示を送る。この指示に応じ、それらの駆動回路が駆動機構３１３、３３３のモーターを起動し、搬送ローラー対３１２、３３２を断続的に回転させる。これにより膨張黒鉛シート３１４は、膨張黒鉛材１２２の幅だけ進む度に所定時間停止するという動作を繰り返し、パラフィンシート３３４は、潤滑部材１２５の幅だけ進む度に所定時間停止するという動作を繰り返す。

【0034】

上記の搬送開始の指示を送るタイミングに合わせて、制御回路が切断部３２０、３４０のリニアアクチュエーターの駆動回路へ切断開始の指示を送る。この指示に応じ、それらの駆動回路がリニアアクチュエーターを起動させ、平刃３２２、３４２に往復運動を一定の時間間隔で繰り返させる。

【0035】

制御回路が搬送開始の指示と切断開始の指示とを送る時刻、搬送ローラー対３１２、３３２が回転する時間と停止する時間、および、平刃３２２、３４２が往復運動を行う時間間隔は、次のように設計されている。第１平刃３２２は、膨張黒鉛シート３１４が移動している間は第１受け台３２１の上方で待機し、膨張黒鉛シート３１４が停止している間に一往復して膨張黒鉛シート３１４を切断する。第２平刃３４２は、パラフィンシート３３４が移動している間は第２受け台３４１の上方で待機し、パラフィンシート３３４が停止している間に一往復してパラフィンシート３３４を切断する。
（第４工程２０４）

【0036】

膨張黒鉛シート３１４から切り離された膨張黒鉛材１２２は、第１搬送ローラー対３１２が回転する度に１本ずつ、第１受け台３２１から漏斗３５１へ投入される。パラフィンシート３３４から切り離された潤滑部材１２５は、第２搬送ローラー対３３２が回転する度に１本ずつ、第２受け台３４１から漏斗３５１へ投入される。第２工程２０２と第３工程２０３とは同時に進行するので、漏斗３５１の脚３５４の内側では複数の膨張黒鉛材１２２に複数の潤滑部材１２５が混合される。

【0037】

図５は、筒状部材１２１の中へ同時に送り込まれる膨張黒鉛材１２２と潤滑部材１２５とを模式的に示す斜視図である。丸編機３５２の内部では、漏斗３５１の脚３５４の下端３５５から筒状部材１２１の中へ膨張黒鉛材１２２と潤滑部材１２５とが落下する。図５には示されていないが、筒状部材１２１の下端は、たとえば丸編機３５２の部材によって閉じられているので、落下した膨張黒鉛材１２２と潤滑部材１２５とは筒状部材１２１の中に蓄積される。膨張黒鉛材１２２と潤滑部材１２５とは筒状部材１２１の編み目１２４の長さと幅とのいずれよりもサイズが大きいので、編み目１２４から筒状部材１２１の外へ抜け出すことがない。

【0038】

搬送開始の指示を送った時刻から第１所定時間が経過したとき、制御回路が供給部３１０、３３０の駆動機構３１３、３３３の駆動回路へ搬送中断の指示を送る。この指示に応じ、それらの駆動回路が駆動機構３１３、３３３のモーターを停止させる。さらに、切断開始の指示を送った時刻から第２所定時間が経過したとき、制御回路が切断部３２０、３４０のリニアアクチュエーターの駆動回路へ切断中断の指示を送る。この指示に応じ、それらの駆動回路がリニアアクチュエーターを停止させる。第１所定時間と第２所定時間とは、それらが経過したとき、所定長の筒状部材１２１の空洞を埋めるのに必要な量の膨張黒鉛材１２２と潤滑部材１２５とが作製されるように設定されている。したがって、搬送ローラー対３１２、３３２と平刃３２２、３４２とが停止したとき、筒状部材１２１の中には膨張黒鉛材１２２と潤滑部材１２５とが充填されている。

【0039】

以上に述べた第１工程２０１から第４工程２０４までの作業を、製造装置３００は繰り返す。これにより、丸編機３５２が筒状部材１２１を所定長ずつ伸ばす度に、伸びた部分の中に膨張黒鉛材１２２と潤滑部材１２５とが充填される。こうして、製造装置３００は１本のヤーン１２０を完成させる。
［実施形態の利点］

【0040】

ヤーン１２０の製造方法の第４工程２０４では、膨張黒鉛材１２２が漏斗３５１へ投入され、その脚３５４から筒状部材１２１の中へ落下する。さらに、それと同時に潤滑部材１２５が同じ漏斗３５１へ投入され、その脚３５４から筒状部材１２１の中へ落下する。その結果、筒状部材１２１の中に膨張黒鉛材１２２が充填されてヤーン１２０が成形されると同時に、ヤーン１２０の中へ潤滑部材１２５が組み込まれる。このように、ヤーン１２０への潤滑剤、すなわちパラフィンの組み込みは簡単であり、特にヤーン１２０の成形と同時に行われる。これは、グランドパッキン１００の製造コストの更なる削減に有利である。

【0041】

漏斗３５１の中では、膨張黒鉛材１２２に潤滑部材１２５が簡単に混ざる。さらに、潤滑部材１２５は膨張黒鉛材１２２と同様な短冊状であるので、潤滑部材１２５の混合度が高い。したがって、グランドパッキン１００の使用温度の上昇に伴って溶融したパラフィンが、グランドパッキン１００の内部に行き渡る。その結果、グランドパッキン１００の摺動面には、その摩耗がかなり進んでも、グランドパッキン１００の内部から十分な量のパラフィンが供給される。こうしてヤーン１２０は、グランドパッキン１００の摺動抵抗を長期にわたって抑えることができる。

【0042】

ヤーン１２０に対する潤滑部材１２５の重量比は、主に、１本の膨張黒鉛材１２２に対する１本の潤滑部材１２５の重量比と、ヤーン１２０が含む膨張黒鉛材１２２の本数に対する潤滑部材１２５の本数の比とで決まる。したがって、重量比は、潤滑部材１２５の幅にも、単位時間あたりに漏斗３５１へ落下する潤滑部材１２５の本数にも依存する。潤滑部材１２５の幅は、第２搬送ローラー対３３２が回転する速度または時間によって調節可能であり、単位時間あたりに漏斗３５１へ落下する潤滑部材１２５の本数は、第２搬送ローラー対３３２が回転を断続させる周期によって調節可能である。こうして、製造装置３００は、それが組み立てられた後でも、ヤーン１２０に対する潤滑部材１２５の重量比を比較的自由に変更することができる。これは、グランドパッキン１００の製造コストの更なる削減に有利である。
［変形例］

【0043】

（１）グランドパッキン１００は紐状であり、横断面が角形である。しかし、その形状の他に、本発明によるグランドパッキンは環状であってもよく、横断面が丸形であってもよい。

【0044】

（２）グランドパッキン１００に含まれるヤーン１２０の束は八つ編みにされている。しかし、本発明によるグランドパッキンではヤーンの束が、袋編み、格子編み等の他の編組加工、またはひねり加工により、紐状または環状に成形されていてもよい。

【0045】

（３）グランドパッキン１００は芯材１１０として、膨張黒鉛材の束を含む。芯材はその他に、膨張黒鉛製のテープが積層され、紐状に成形されたものであってもよい。なお、芯材は必須の構成要素ではないので、本発明によるグランドパッキンから省略されてもよい。

【0046】

（４）ヤーン１２０の主要な材料は、膨張黒鉛である。しかし、その他にも、耐熱性、シール対象の流体等に対する耐腐食性とシール性、加工性、機械的強度等が膨張黒鉛と同等な材料であれば、本発明によるヤーンの主要な材料として採用可能である。

【0047】

（５）図１の（ｃ）が示す筒状部材１２１の編み目１２４の形状と寸法とは一例に過ぎず、その他の形状または寸法であってもよい。また、本発明によるヤーンの筒状部材は、複数の繊維材が組まれたものであってもよい。

【0048】

（６）潤滑部材１２５の材料はパラフィンである。しかし、その他にも、次の性質（Ａ）、（Ｂ）を備えた物質であれば、本発明による潤滑部材の材料として採用可能である。（Ａ）融点が常温よりも高く、グランドパッキンの最高使用温度よりも低い。（Ｂ）溶融状態では、潤滑部材から周囲の膨張黒鉛材へ拡散してそれらの表面を覆うことにより、潤滑剤として機能する。そのような材料としてはたとえば、酸化ホウ素、三酸化二ホウ素、亜鉛、臭化亜鉛、臭化銀、臭化セシウム、臭化銅、炭酸リチウム、マグネシウム、リチウムアミドが挙げられる。また、本発明による潤滑部材は、融点が常温よりも高く、グランドパッキンの最高使用温度よりも低い基材、たとえばパラフィンの中に、潤滑油、グリース、または固体潤滑剤の粉末が分散されたものであってもよい。グランドパッキンの使用温度の上昇に伴い、溶融によって流動化した基材が周囲の膨張黒鉛材へ拡散し、それらの表面に、潤滑油、グリース、または固体潤滑剤の粉末を付着させればよい。

【0049】

（７）ヤーン１２０の製造方法の第３工程２０３では、パラフィンシート３３４を切断することにより、潤滑部材１２５を短冊状に成形する。この場合、パラフィンシート３３４として既製品を利用することができる。これは、グランドパッキン１００の製造コストの削減に有利である。しかし、潤滑部材は、筒状部材１２１の編み目１２４の長さと幅とのいずれよりもサイズが大きければよく、潤滑部材が短冊状であることは本発明にとって必須ではないので、第３工程では、たとえば材料の粉末等を所望の形状に固めてもよい。

【0050】

（８）ヤーン１２０の製造方法の第４工程２０４では、膨張黒鉛材１２２と潤滑部材１２５とが同時に漏斗３５１へ投入され、その脚３５４の内側で混合され、その脚３５４の下端３５５から筒状部材１２１の中へ落下する。しかし、ここでいう「同時」は過度に厳格に解釈されるべきではない。本発明による第４工程では、筒状部材の中へ膨張黒鉛材を送り込む作業と、筒状部材の中へ潤滑部材を送り込む作業とを並行させさえすればよい。たとえば、膨張黒鉛材１２２だけが漏斗３５１を通して筒状部材１２１の中へ落下する期間と、潤滑部材１２５だけが漏斗３５１を通して筒状部材１２１の中へ落下する期間とが交互に小刻みに切り換えられてもよい。この場合、膨張黒鉛材１２２と潤滑部材１２５とは筒状部材１２１の中で混合される。また、膨張黒鉛材１２２が筒状部材１２１の中へ落下する経路と、潤滑部材１２５が筒状部材１２１の中へ落下する経路とが別であってもよい。この場合も、膨張黒鉛材１２２と潤滑部材１２５とは筒状部材１２１の中で混合される。その他に、膨張黒鉛シート３１４から切り離された直後の膨張黒鉛材１２２と、パラフィンシート３３４から切り離された直後の潤滑部材１２５とが、一旦同じ場所に集められて混合され、その後、一緒に筒状部材１２１の中へ送り込まれてもよい。

【符号の説明】

【0051】

１００ グランドパッキン
１１０ 芯材
１２０ ヤーン
１２１ 筒状部材
１２２ 膨張黒鉛材
１２３ 繊維材
１２４ 編み目
１２５ 潤滑部材
２０１ グランドパッキンの製造方法の第１工程
２０２ グランドパッキンの製造方法の第２工程
２０３ グランドパッキンの製造方法の第３工程
２０４ グランドパッキンの製造方法の第４工程
２０５ グランドパッキンの製造方法の第５工程
３００ ヤーンの製造装置
３１０ 第１供給部
３１１ 第１リール
３１２ 第１搬送ローラー対
３１３ 第１駆動機構
３１４ 膨張黒鉛シート
３２０ 第１切断部
３２１ 第１受け台
３２２ 第１平刃
３２３ 第１受け台のスリット
３３０ 第２供給部
３３１ 第２リール
３３２ 第２搬送ローラー対
３３３ 第２駆動機構
３３４ パラフィンシート
３４０ 第２切断部
３４１ 第２受け台
３４２ 第２平刃
３４３ 第２受け台のスリット
３５０ 充填部
３５１ 漏斗
３５２ 丸編機
３５３ 漏斗の円錐部
３５４ 漏斗の脚
３５５ 漏斗の脚の下端

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】