JP6858098B2 - 軸封装置 - Google Patents

Description

本発明は、軸封装置に関する。

従来より、バルブやポンプなどの流体機器に装備される軸封装置として、複数のグランドパッキンを軸方向に並べて配置したものが知られている。従来のグランドパッキンは、図１０に示すように、バルブなどのハウジング９１内に、軸９２が例えば軸方向に往復移動可能に配置されており、これらの間に形成された環状空間Ａに、複数の（図例では３つの）グランドパッキン９３が軸方向に並べて設置され、これらのグランドパッキン９３の軸方向両側にアダプタパッキン９４がそれぞれ配置されている。これらのグランドパッキン９３は、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９６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９６がボルト９７によって被密封流体９９側（機内側）へ締め付けられると、グランドパッキン９３及びアダプタパッキン９４は、軸方向に圧縮されることによって径方向に延びるように変形する。この変形によってグランドパッキン９３及びアダプタパッキン９４の各外周面９３ａ，９４ａ及び各内周面９３ｂ，９４ｂが、ハウジング９１の内周面及び軸９２の外周面にそれぞれ密着する。これにより、ハウジング９１内の被密封流体９９が大気側へ漏れるのを防ぐことができる（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−２４６９７３号公報

従来の上記軸封装置では、各グランドパッキン９３の内周面９３ｂにグリース等の潤滑剤が塗布されている。この潤滑剤によって、軸９２が軸方向に往復移動したときの前記内周面９３ｂの摺動抵抗を低減して耐摩耗性を向上させるとともに、グランドパッキン９３だけではシールしきれない被密封流体９９の漏れを抑制してシール特性を向上させている。

しかし、上記のように各グランドパッキン９３の内周面９３ｂに塗布された潤滑剤は、軸９２が往復移動することによって、軸方向両端部にそれぞれ配置されたグランドパッキン９３の内周面９３ｂから軸方向外側へ流出し易いため、耐摩耗性及びシール特性を維持することができないという問題があった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、耐摩耗性及びシール特性を維持することができる軸封装置を提供することを目的とする。

（１）本発明の軸封装置は、軸方向に並べて配置される複数の環状のグランドパッキンと、前記複数のグランドパッキンの軸方向両側にそれぞれ配置される一対の環状のアダプタパッキンと、を備え、前記複数のグランドパッキン及び前記一対のアダプタパッキンを軸方向に圧縮することで、径方向に対向する内側被シール面と外側被シール面との間をシールする軸封装置であって、前記グランドパッキンの内周面には、前記内側被シール面との間に介在する潤滑剤が入り込む環状溝が形成されている。

この軸封装置によれば、例えば内側被シール面が外側被シール面に対して軸方向に往復移動することで、グランドパッキンの内周面と内側被シール面との間に介在する潤滑剤は、前記内周面に沿って軸方向外側（アダプタパッキン側）に向かって移動しようとするが、その際、前記内周面に形成された環状溝に前記潤滑剤の一部が入り込む。これにより、各アダプタパッキンよりも軸方向外側へ潤滑剤が流出するのを抑制することができる。その結果、グランドパッキンの内周面と内側被シール面との間に潤滑剤を長期間にわたって留めることができるので、内側被シール面の前記往復移動によるグランドパッキンの内周面の摺動抵抗を潤滑剤により低減して耐摩耗性を維持することができる。また、グランドパッキンだけではシールしきれない被密封流体の漏れを潤滑剤により抑制してシール特性を維持することができる。

（２）前記環状溝の軸方向全長は、前記グランドパッキンの内周面の軸方向全長の５０％以下に設定されているのが好ましい。
この場合、グランドパッキンの内周面に環状溝が形成されても、前記内周面（環状溝を除く）と内側被シール面との間を、シール特性を維持することができる程度に潤滑剤を介在させた状態で接触させることができる。したがって、シール特性を確実に維持することができる。

（３）前記環状溝は、前記グランドパッキンの軸方向一端面に開口するように形成されているのが好ましい。
この場合、グランドパッキンと、その軸方向一端面側に隣接する他のグランドパッキン又はアダプタパッキンとの間に環状溝が形成されるため、この環状溝に入り込んだ潤滑剤によって、被密封流体が、グランドパッキンの内周側から前記軸方向一端面を通過して外周側に漏れるのを抑制することができる。その結果、シール特性をさらに向上させた状態で維持することができる。

（４）前記環状溝は、軸方向に隣り合う前記グランドパッキンの各内周面において、これらのグランドパッキンの互いに対向する軸方向端面にそれぞれ開口するように形成されているのが好ましい。
この場合、軸方向に隣り合うグランドパッキンの各内周面に形成された環状溝同士が互いに軸方向に連通するため、これらの環状溝に入り込む潤滑剤の量を増加させることができる。これにより、各アダプタパッキンよりも軸方向外側へ潤滑剤が流出するのを効果的に抑制することができるので、耐摩耗性をさらに向上させた状態で維持することができる。

また、これらの環状溝は、隣り合うグランドパッキンの互いに対向する端面を跨いで互いに連通するため、これらの環状溝に入り込んだ潤滑剤によって、被密封流体が、隣り合うグランドパッキンの内周側から、前記軸方向端面同士の間を通過して外周側に漏れるのを効果的に抑制することができる。その結果、シール特性をさらに向上させた状態で維持することができる。

本発明によれば、耐摩耗性及びシール特性を維持することができる。

本発明の第１実施形態に係る軸封装置を備えた流体機器の一部を示す断面図である。 第１実施形態の複数のグランドパッキンを示す断面図である。 第１実施形態のグランドパッキンを示す拡大断面図である。 本発明の第２施形態に係る軸封装置における複数のグランドパッキンを示す断面図である。 第２施形態のグランドパッキンを示す拡大断面図である。 本発明の第３施形態に係る軸封装置における複数のグランドパッキンを示す断面図である。 第３施形態のグランドパッキンを示す拡大断面図である。 本発明の第４施形態に係る軸封装置における複数のグランドパッキンを示す断面図である。 第４施形態のグランドパッキンを示す拡大断面図である。 本発明の第５施形態に係る軸封装置における複数のグランドパッキンを示す断面図である。 第５施形態のグランドパッキンを示す拡大断面図である。 本発明の第６施形態に係る軸封装置における複数のグランドパッキンを示す断面図である。 第６施形態のグランドパッキンを示す拡大断面図である。 本発明の第７施形態に係る軸封装置における複数のグランドパッキンを示す断面図である。 第７施形態のグランドパッキンを示す拡大断面図である。 検証試験の試験結果を示す表である。 従来の軸封装置を示す断面図である。

次に、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る軸封装置を備えた流体機器の一部を示す断面図である。この流体機器は、例えば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、ハウジング１と軸２との間をシールする軸封装置３とを備えている。軸２は、ハウジング１に対して、軸２の軸線Ｃ回りに回転したり、軸方向に往復移動したりするようになっている。なお、本実施形態の流体機器は、軸２の軸線Ｃが鉛直方向となるように配置されているが、当該軸線Ｃが水平方向となるように配置されていてもよい。

軸封装置３は、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において軸方向に並べて配置された複数（ここでは３つ）のグランドパッキン１１と、これら複数のグランドパッキン１１の軸方向両側にそれぞれ配置された一対のアダプタパッキン１２と、環状空間Ａの大気側（図１の上側）に設けられた締め付け部材１３とを備えている。

グランドパッキン１１は、環状の成形パッキンからなる。具体的には、グランドパッキン１１は、膨張黒鉛シートを所定幅のテープ状に形成し、その膨張黒鉛のテープを径方向に渦巻き状に巻き重ねた状態で金型により圧縮成形したものである。アダプタパッキン１２は、グランドパッキン１１と同様に、環状の成形パッキンからなる。

グランドパッキン１１及びアダプタパッキン１２は、パッキンボックス５内に設置されている。パッキンボックス５は、ハウジング１の大気側の内周面１ａ及び段差面１ｂと、軸２の外周面２ａとによって構成されており、その内部に環状空間Ａが形成されている。

締め付け部材１３は、円筒状に形成されており、円板状のフランジ部１３ａを有している。フランジ部１３ａには、周方向に複数（図１では１個のみ図示）のボルト６が軸方向に貫通しており、これらの各ボルト６は、ハウジング１の大気側の側面に形成されたねじ孔７に螺合されている。

ボルト６によって締め付け部材１３を機内側（図１の下側）へ締め付けると、各グランドパッキン１１及び各アダプタパッキン１２は、軸方向に圧縮され（潰され）、径方向に延びるように変形する。この変形によって、各グランドパッキン１１の外周面１１ａ及び内周面１１ｂは、径方向に対向するハウジング１の内周面１ａ及び軸２の外周面２ａにそれぞれ密着する。同様に、前記変形によって、アダプタパッキン１２の外周面１２ａ及び内周面１２ｂは、ハウジング１の内周面１ａ及び軸２の外周面２ａにそれぞれ密着する。

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の機内側に存在する被密封流体が外部（大気側）へ漏れるのを防ぐことができる。以下、ハウジング１の内周面１ａを「外側被シール面１ａ」ともいう。また、軸２の外周面２ａを「内側被シール面２ａ」ともいう。

図２Ａは、本実施形態の複数のグランドパッキン１１を示す断面図である。各グランドパッキン１１の内周面１１ｂには、グリース（潤滑剤）が塗布されている。これにより、各グランドパッキン１１の内周面１１ｂと内側被シール面２ａとの間にはグリースが介在している。なお、潤滑剤としては、グリース以外に潤滑油を用いてもよい。

前記グリースにより、軸２が回転したり軸方向に往復移動したりしたときに、前記内周面１１ｂにおける内側被シール面２ａに対する摺動抵抗を低減して耐摩耗性を向上させるとともに、グランドパッキン１１だけではシールしきれない被密封流体の漏れを抑制してシール特性を向上させている。

各グランドパッキン１１の内周面１１ｂには、前記内周面１１ｂに塗布されているグリースが一時的に入り込む環状溝２０が形成されている。環状溝２０は、前記内周面１１ｂにおいて周方向に連なるように凹設された溝である。これにより、軸２が主に軸方向に往復移動したときに、前記内周面１１ｂに沿って軸方向両側に移動するグリースが環状溝２０に入り込むことで、大気側に配置されたアダプタパッキン１２よりも軸方向外側（大気側）へグリースが流出するのを抑制することができ、且つ機内側に配置されたアダプタパッキン１２よりも軸方向外側（機内側）へグリースが流出するのを抑制することができる。

その結果、グランドパッキン１１の内周面１１ｂと内側被シール面２ａとの間にグリースを長期間にわたって留めることができるので、軸２の往復移動による前記内周面１１ｂの摺動抵抗をグリースにより低減して耐摩耗性を維持することができる。また、グランドパッキン１１だけではシールしきれない被密封流体の漏れをグリースにより抑制してシール特性を維持することができる。

本実施形態の環状溝２０は、グランドパッキン１１の内周面１１ｂにおいて、大気側の端部に形成された環状の第１溝部２１と、機内側の端部に形成された環状の第２溝部２２とによって構成されている。第１及び第２溝部２１，２２は、例えば断面凹状に形成されており、これらの内部には予め余剰のグリースが充填されている。
但し、第１及び第２溝部２１，２２には、上記のように前記内周面１１ｂに塗布されているグリースが一時的に入り込むため、余剰のグリースが充填された状態で、前記塗布されているグリースが入り込むスペースが確保されている。

また、本実施形態では、複数のグランドパッキン１１に形成された第１及び第２溝部２１，２２のうち、大気側のアダプタパッキン１２に隣接するグランドパッキン１１に形成された第１溝部２１Ａ、及び機内側のアダプタパッキン１２に隣接するグランドパッキン１１に形成された第２溝部２２Ａには、余剰のグリースを充填していない。

これにより、機内側から大気側のアダプタパッキン１２に移動してきたグリースが前記第１溝部２１Ａに入り込むことで、そのグリースを回収することができる。同様に、大気側から機内側のアダプタパッキン１２に移動してきたグリースが前記第２溝部２２Ａに入り込むことで、そのグリースを回収することができる。

なお、第１溝部２１Ａ及び第２溝部２２Ａに替えて又はこれらに加えて、他の第１溝部２１や他の第２溝部２２に余剰のグリースを充填しないようにしてもよい。また、第１溝部２１Ａ及び第２溝部２２Ａに予め余剰のグリースを充填させてもよい。

第１溝部２１は、当該第１溝部２１が形成されたグランドパッキン１１の大気側の端面１１ｃに開口するように形成されている。また、第２溝部２２は、当該第２溝部２２が形成されたグランドパッキン１１の機内側の端面１１ｄに開口するように形成されている。

これにより、各グランドパッキン１１の第１溝部２１に入り込んだグリースによって、機内側の被密封流体が、各グランドパッキン１１の内周側から、前記端面１１ｃとこれに対向する上側（大気側）のグランドパッキン１１の端面１１ｄ（又はアダプタパッキン１２の端面）との間を通過して、各グランドパッキン１１の外周側に漏れるのを抑制することができる。

同様に、各グランドパッキン１１の第２溝部２２Ａに入り込んだグリースによって、機内側の被密封流体が、各グランドパッキン１１の内周側から、前記端面１１ｄとこれに対向する下側（機内側）のグランドパッキン１１の端面１１ｃ（又はアダプタパッキン１２の端面）との間を通過して外周側に漏れるのを抑制することができる。
その結果、シール特性をさらに向上させた状態で維持することができる。

隣り合うグランドパッキン１１，１１のうち、大気側に配置されたグランドパッキン１１の第２溝部２２、及び機内側に配置されたグランドパッキン１１の第１溝部２１は、これらのグランドパッキン１１，１１の互いに対向する端面１１ｃ，１１ｄにそれぞれ開口するように形成されている。これにより、前記大気側に配置されたグランドパッキン１１の第２溝部２２、及び前記機内側に配置されたグランドパッキン１１の第１溝部２１は、これらのグランドパッキン１１，１１の互いに対向する端面１１ｃ，１１ｄを跨いで、互いに軸方向に連通している。

したがって、これらの第２溝部２２及び第１溝部２１に入り込むグリースの量を増加させることができるので、グリースが隣り合うグランドパッキン１１，１１よりも軸方向外側（大気側及び機内側）へ移動するのを効果的に抑制することができる。その結果、耐摩耗性をさらに向上させた状態で維持することができる。

特に、本実施形態では、軸方向中央部に配置されたグランドパッキン１１の軸方向両端部において、互いに連通した第２溝部２２及び第１溝部２１が２つ形成される。このため、軸２が往復移動したときに、一方の溝部２２，２１と、他方の溝部２２，２１との間で、グリースが行き来することで、軸方向中央部に配置されたグランドパッキン１１の内周面１１ｂの周辺にグリースを長期間にわたって留めることができる。これにより、各アダプタパッキン１２よりも軸方向外側へグリースが流出するのをさらに効果的に抑制することができる。

また、前記第２溝部２２及び第１溝部２１は、隣り合うグランドパッキン１１，１１の互いに対向する端面１１ｃ，１１ｄを跨いで互いに連通するため、これらの溝部２２，２１に入り込んだグリースによって、被密封流体が、隣り合うグランドパッキン１１，１１の内周側から、前記対向する端面１１ｃ，１１ｄ同士の間を通過して、これらグランドパッキン１１，１１の外周側に漏れるのを効果的に抑制することができる。その結果、シール特性をさらに向上させた状態で維持することができる。

図２Ｂは、本実施形態のグランドパッキン１１を示す拡大断面図である。各グランドパッキン１１における環状溝２０の軸方向全長Ｌ１は、当該グランドパッキン１１の内周面１１ｂの軸方向全長Ｌ２の５０％以下に設定されている。本実施形態では、環状溝２０の軸方向全長Ｌ１は、第１溝部２１の軸方向全長Ｌ１１と、第２溝部２２の軸方向全長Ｌ１２との合計長さであり、前記軸方向全長Ｌ２の５０％に設定されている。

これにより、グランドパッキン１１の内周面１１ｂに環状溝２０が形成されても、前記内周面１１ｂ（環状溝２０を除く）と内側被シール面２ａとの間を、シール特性を維持することができる程度にグリースを介在させた状態で接触させることができる（シール長を確保することができる）。したがって、グリースによるシール特性を確実に維持することができる。

［第２実施形態］
図３Ａは、本発明の第２実施形態に係る軸封装置３の複数のグランドパッキン１１を示す断面図である。第２実施形態における各グランドパッキン１１の内周面１１ｂには、大気側の端部に環状の第１溝部２１のみが形成されている。したがって、本実施形態では、各グランドパッキン１１の環状溝２０は、第１溝部２１のみによって構成されている。

図３Ｂは、第２実施形態のグランドパッキン１１を示す拡大断面図である。本実施形態の各グランドパッキン１１における環状溝２０の軸方向全長Ｌ１は、当該グランドパッキン１１の内周面１１ｂの軸方向全長Ｌ２の５０％以下に設定されている。本実施形態では、環状溝２０の軸方向全長Ｌ１は、第１溝部２１の軸方向全長Ｌ１１であり、前記軸方向全長Ｌ２の２５％に設定されている。
なお、第２実施形態のその他の構成は、第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。

以上の構成により、第２実施形態における軸封装置３でも、グリースが第１溝部２１に入り込むことで、グランドパッキン１１の内周面１１ｂと内側被シール面２ａとの間にグリースを長期間にわたって留めることができる。これにより、軸２の往復移動による前記内周面１１ｂの摺動抵抗をグリースにより低減して耐摩耗性を維持することができる。また、グランドパッキン１１だけではシールしきれない被密封流体の漏れをグリースにより抑制してシール特性を維持することができる。

また、各グランドパッキン１１の第１溝部２１に入り込んだグリースによって、機内側の被密封流体が、各グランドパッキン１１の内周側から、その端面１１ｃとこれに対向する上側（大気側）のグランドパッキン１１の端面１１ｄ（又はアダプタパッキン１２の端面）との間を通過して、各グランドパッキン１１の外周側に漏れるのを抑制することができる。その結果、シール特性をさらに向上させた状態で維持することができる。

また、環状溝２０の軸方向全長Ｌ１は、当該グランドパッキン１１の内周面１１ｂの軸方向全長Ｌ２の５０％以下に設定されているため、前記内周面１１ｂに環状溝２０が形成されても、前記内周面１１ｂ（環状溝２０を除く）と内側被シール面２ａとの間を、シール特性を維持することができる程度にグリースを介在させた状態で接触させることができる（シール長を確保することができる）。したがって、シール特性を確実に維持することができる。

［第３実施形態］
図４Ａは、本発明の第３実施形態に係る軸封装置３の複数のグランドパッキン１１を示す断面図である。第３実施形態における各グランドパッキン１１の内周面１１ｂには、機内側の端部に環状の第２溝部２２のみが形成されている。したがって、本実施形態では、各グランドパッキン１１の環状溝２０は、第２溝部２２のみによって構成されている。

図４Ｂは、第３実施形態のグランドパッキン１１を示す拡大断面図である。本実施形態の各グランドパッキン１１における環状溝２０の軸方向全長Ｌ１は、当該グランドパッキン１１の内周面１１ｂの軸方向全長Ｌ２の５０％以下に設定されている。本実施形態では、環状溝２０の軸方向全長Ｌ１は、第２溝部２２の軸方向全長Ｌ１２であり、前記軸方向全長Ｌ２の２５％に設定されている。
なお、第３実施形態のその他の構成は、第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。

以上の構成により、第３実施形態における軸封装置３でも、グリースが第２溝部２２に入り込むことで、グランドパッキン１１の内周面１１ｂと内側被シール面２ａとの間にグリースを長期間にわたって留めることができる。これにより、軸２の往復移動による前記内周面１１ｂの摺動抵抗をグリースにより低減して耐摩耗性を維持することができる。また、グランドパッキン１１だけではシールしきれない被密封流体の漏れをグリースにより抑制してシール特性を維持することができる。

また、各グランドパッキン１１の第２溝部２２に入り込んだグリースによって、機内側の被密封流体が、各グランドパッキン１１の内周側から、その端面１１ｄとこれに対向する下側（機内側）のグランドパッキン１１の端面１１ｃ（又はアダプタパッキン１２の端面）との間を通過して、各グランドパッキン１１の外周側に漏れるのを抑制することができる。その結果、シール特性をさらに向上させた状態で維持することができる。

また、環状溝２０の軸方向全長Ｌ１は、当該グランドパッキン１１の内周面１１ｂの軸方向全長Ｌ２の５０％以下に設定されているため、前記内周面１１ｂに環状溝２０が形成されても、前記内周面１１ｂ（環状溝２０を除く）と内側被シール面２ａとの間を、シール特性を維持することができる程度にグリースを介在させた状態で接触させることができる（シール長を確保することができる）。したがって、シール特性を確実に維持することができる。

［第４実施形態］
図５Ａは、本発明の第４実施形態に係る軸封装置３の複数のグランドパッキン１１を示す断面図である。第４実施形態における各グランドパッキン１１の内周面１１ｂには、軸方向中央部に環状の第３溝部２３のみが形成されている。したがって、本実施形態では、各グランドパッキン１１の環状溝２０は、第３溝部２３によって構成されている。第３溝部２３は、例えば断面凹状に形成されている。

図５Ｂは、第４実施形態のグランドパッキン１１を示す拡大断面図である。本実施形態の各グランドパッキン１１における環状溝２０の軸方向全長Ｌ１は、当該グランドパッキン１１の内周面１１ｂの軸方向全長Ｌ２の５０％以下に設定されている。本実施形態では、環状溝２０の軸方向全長Ｌ１は、第３溝部２３の軸方向全長Ｌ１３であり、前記軸方向全長Ｌ２の２５％に設定されている。
なお、第４実施形態のその他の構成は、第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。

以上の構成により、第４実施形態における軸封装置３でも、グリースが第３溝部２３に入り込むことで、グランドパッキン１１の内周面１１ｂと内側被シール面２ａとの間にグリースを長期間にわたって留めることができる。これにより、軸２の往復移動による前記内周面１１ｂの摺動抵抗をグリースにより低減して耐摩耗性を維持することができる。また、グランドパッキン１１だけではシールしきれない被密封流体の漏れをグリースにより抑制してシール特性を維持することができる。

また、環状溝２０の軸方向全長Ｌ１は、当該グランドパッキン１１の内周面１１ｂの軸方向全長Ｌ２の５０％以下に設定されているため、前記内周面１１ｂに環状溝２０が形成されても、前記内周面１１ｂ（環状溝２０を除く）と内側被シール面２ａとの間を、シール特性を維持することができる程度にグリースを介在させた状態で接触させることができる（シール長を確保することができる）。したがって、シール特性を確実に維持することができる。

［第５実施形態］
図６Ａは、本発明の第５実施形態に係る軸封装置３の複数のグランドパッキン１１を示す断面図である。第５実施形態における各グランドパッキン１１の内周面１１ｂには、大気側の端部に環状の第１溝部２１が形成され、且つ軸方向中央部に環状の第３溝部２３が形成されている。したがって、本実施形態では、各グランドパッキン１１の環状溝２０は、第１溝部２１と第３溝部２３とによって構成されている。

図６Ｂは、第５実施形態のグランドパッキン１１を示す拡大断面図である。本実施形態の各グランドパッキン１１における環状溝２０の軸方向全長Ｌ１は、当該グランドパッキン１１の内周面１１ｂの軸方向全長Ｌ２の５０％以下に設定されている。本実施形態では、環状溝２０の軸方向全長Ｌ１は、第１溝部２１の軸方向全長Ｌ１１と、第３溝部２３の軸方向全長Ｌ１３との合計長さであり、前記軸方向全長Ｌ２の５０％に設定されている。
なお、第５実施形態のその他の構成は、第１実施形態及び第４実施形態と同様であるため、説明を省略する。

以上の構成により、第５実施形態における軸封装置３でも、グリースが第１及び第３溝部２１，２３にそれぞれ入り込むことで、グランドパッキン１１の内周面１１ｂと内側被シール面２ａとの間にグリースを長期間にわたって留めることができる。これにより、軸２の往復移動による前記内周面１１ｂの摺動抵抗をグリースにより低減して耐摩耗性を維持することができる。また、グランドパッキン１１だけではシールしきれない被密封流体の漏れをグリースにより抑制してシール特性を維持することができる。

また、各グランドパッキン１１の第１溝部２１に入り込んだグリースによって、機内側の被密封流体が、各グランドパッキン１１の内周側から、その端面１１ｃとこれに対向する上側（大気側）のグランドパッキン１１の端面１１ｄ（又はアダプタパッキン１２の端面）との間を通過して、各グランドパッキン１１の外周側に漏れるのを抑制することができる。その結果、シール特性をさらに向上させた状態で維持することができる。

また、環状溝２０の軸方向全長Ｌ１は、当該グランドパッキン１１の内周面１１ｂの軸方向全長Ｌ２の５０％以下に設定されているため、前記内周面１１ｂに環状溝２０が形成されても、前記内周面１１ｂ（環状溝２０を除く）と内側被シール面２ａとの間を、シール特性を維持することができる程度にグリースを介在させた状態で接触させることができる（シール長を確保することができる）。したがって、シール特性を確実に維持することができる。

［第６実施形態］
図７Ａは、本発明の第６実施形態に係る軸封装置３の複数のグランドパッキン１１を示す断面図である。第６実施形態における各グランドパッキン１１の内周面１１ｂには、機内側の端部に環状の第２溝部２２が形成され、且つ軸方向中央部に環状の第３溝部２３が形成されている。したがって、本実施形態では、各グランドパッキン１１の環状溝２０は、第２溝部２２と第３溝部２３とによって構成されている。

図７Ｂは、第６実施形態のグランドパッキン１１を示す拡大断面図である。本実施形態の各グランドパッキン１１における環状溝２０の軸方向全長Ｌ１は、当該グランドパッキン１１の内周面１１ｂの軸方向全長Ｌ２の５０％以下に設定されている。本実施形態では、環状溝２０の軸方向全長Ｌ１は、第２溝部２２の軸方向全長Ｌ１２と、第３溝部２３の軸方向全長Ｌ１３との合計長さであり、前記軸方向全長Ｌ２の５０％に設定されている。
なお、第６実施形態のその他の構成は、第１実施形態及び第４実施形態と同様であるため、説明を省略する。

以上の構成により、第６実施形態における軸封装置３でも、グリースが第２及び第３溝部２２，２３にそれぞれ入り込むことで、グランドパッキン１１の内周面１１ｂと内側被シール面２ａとの間にグリースを長期間にわたって留めることができる。これにより、軸２の往復移動による前記内周面１１ｂの摺動抵抗をグリースにより低減して耐摩耗性を維持することができる。また、グランドパッキン１１だけではシールしきれない被密封流体の漏れをグリースにより抑制してシール特性を維持することができる。

また、各グランドパッキン１１の第２溝部２２に入り込んだグリースによって、機内側の被密封流体が、各グランドパッキン１１の内周側から、その端面１１ｄとこれに対向する下側（機内側）のグランドパッキン１１の端面１１ｃ（又はアダプタパッキン１２の端面）との間を通過して、各グランドパッキン１１の外周側に漏れるのを抑制することができる。その結果、シール特性をさらに向上させた状態で維持することができる。

また、環状溝２０の軸方向全長Ｌ１は、当該グランドパッキン１１の内周面１１ｂの軸方向全長Ｌ２の５０％以下に設定されているため、前記内周面１１ｂに環状溝２０が形成されても、前記内周面１１ｂ（環状溝２０を除く）と内側被シール面２ａとの間を、シール特性を維持することができる程度にグリースを介在させた状態で接触させることができる（シール長を確保することができる）。したがって、シール特性を確実に維持することができる。

［第７実施形態］
図８Ａは、本発明の第７実施形態に係る軸封装置３の複数のグランドパッキン１１を示す断面図である。第７実施形態における各グランドパッキン１１の内周面１１ｂには、大気側の端部に環状の第１溝部２１が形成され、且つ機内側の端部に環状の第２溝部２２が形成されている。さらに、前記内周面１１ｂには、軸方向中央部に環状の第３溝部２３が形成されている。したがって、本実施形態では、各グランドパッキン１１の環状溝２０は、第１溝部２１、第２溝部２２、及び第３溝部２３によって構成されている。

図８Ｂは、第７実施形態のグランドパッキン１１を示す拡大断面図である。本実施形態の各グランドパッキン１１における環状溝２０の軸方向全長Ｌ１は、当該グランドパッキン１１の内周面１１ｂの軸方向全長Ｌ２の５０％を超えるように設定されている。本実施形態では、環状溝２０の軸方向全長Ｌ１は、第１溝部２１の軸方向全長Ｌ１１と、第２溝部２２の軸方向全長Ｌ１２と、第３溝部２３の軸方向全長Ｌ１３との合計長さであり、前記軸方向全長Ｌ２の７５％に設定されている。
なお、第７実施形態のその他の構成は、第１実施形態及び第４実施形態と同様であるため、説明を省略する。

以上の構成により、第７実施形態における軸封装置３でも、グリースが第１〜第３溝部２１〜２３にそれぞれ入り込むことで、グランドパッキン１１の内周面１１ｂと内側被シール面２ａとの間にグリースを長期間にわたって留めることができる。これにより、軸２の往復移動による前記内周面１１ｂの摺動抵抗をグリースにより低減して耐摩耗性を維持することができる。また、グランドパッキン１１だけではシールしきれない被密封流体の漏れをグリースにより抑制してシール特性を維持することができる。

また、各グランドパッキン１１の第１溝部２１に入り込んだグリースによって、機内側の被密封流体が、各グランドパッキン１１の内周側から、その端面１１ｃとこれに対向する上側（大気側）のグランドパッキン１１の端面１１ｄ（又はアダプタパッキン１２の端面）との間を通過して、各グランドパッキン１１の外周側に漏れるのを抑制することができる。

同様に、各グランドパッキン１１の第２溝部２２に入り込んだグリースによって、機内側の被密封流体が、各グランドパッキン１１の内周側から、その端面１１ｄとこれに対向する下側（機内側）のグランドパッキン１１の端面１１ｃ（又はアダプタパッキン１２の端面）との間を通過して、各グランドパッキン１１の外周側に漏れるのを抑制することができる。
その結果、シール特性をさらに向上させた状態で維持することができる。

また、隣り合うグランドパッキン１１，１１のうち、大気側に配置されたグランドパッキン１１の第２溝部２２、及び機内側に配置されたグランドパッキン１１の第１溝部２１は、互いに軸方向に連通している。このため、これらの第２溝部２２及び第１溝部２１に入り込むグリースの量を増加させることができるので、グリースが隣り合うグランドパッキン１１，１１よりも軸方向外側（大気側及び機内側）へ移動するのを効果的に抑制することができる。その結果、耐摩耗性をさらに向上させた状態で維持することができる。

また、前記第２溝部２２及び第１溝部２１は、隣り合うグランドパッキン１１，１１の互いに対向する端面１１ｃ，１１ｄを跨いで互いに連通するため、これらの溝部２２，２１に入り込んだグリースによって、被密封流体が、隣り合うグランドパッキン１１，１１の内周側から、前記対向する端面１１ｃ，１１ｄ同士の間を通過して、これらグランドパッキン１１，１１の外周側に漏れるのを効果的に抑制することができる。その結果、シール特性をさらに向上させた状態で維持することができる。

［評価試験］
次に、上記各実施形態の軸封装置により得られる効果を検証するために、本発明者らが行った検証試験について説明する。
この検証試験では、上記第１〜第７実施形態、及び図１０に示す従来の軸封装置（グランドパッキンの内周面に環状溝が形成されていないもの）である比較例について、それぞれ締め付け部材による締付荷重を４０ＭＰａとし、軸を常温で１５００回往復移動させてグランドパッキンの内周面を摺動させる摺動試験を行った後、シール特性及び耐摩耗性を検証した。

シール特性の検証では、漏洩試験（流体圧４．１ＭＰａ負荷時）を行い、被密封流体の漏洩濃度を測定した。この漏洩試験での許容漏洩濃度は１００ｐｐｍ以下である。
耐摩耗性の検証では、検証対象としたグランドパッキンの内周面の摩耗量を測定した。この測定での許容摩耗量は０．２ｍｍ以下である。

図９は、上記検証試験の試験結果を示す表である。図９に示すように、第１〜第７実施形態は、比較例と比較すると、いずれもシール特性および耐摩耗性が向上している。したがって、グランドパッキンの内周面に環状溝を形成することで、シール特性及び耐摩耗性を向上させた状態で維持できるのが分かる。

第１〜第６実施形態（図２Ｂ〜図７Ｂ参照）のシール特性と、第７実施形態（図８Ｂ参照）のシール特性とを比較すると、第１〜第６実施形態は、いずれも許容漏洩濃度が１００ｐｐｍ以下となっており、第７実施形態よりもシール特性がさらに向上している。第１〜第６実施形態において第７実施形態と相違する点は、環状溝２０の軸方向全長Ｌ１が、グランドパッキン１１の内周面１１ｂの軸方向全長Ｌ２の５０％以下に設定されている点であることから、この相違点がシール特性の差として試験結果に表れていると考えられる。したがって、前記軸方向全長Ｌ１を前記軸方向全長Ｌ２の５０％以下に設定することで、シール特性を確実に維持できるのが分かる。

一方、第１〜第６実施形態の耐摩耗性と第７実施形態の耐摩耗性とを比較すると、第７実施形態が、最も少ない摩耗量（０．１ｍｍ）となっており、第１〜第６実施形態よりも耐摩耗性がさらに向上している。第７実施形態において第１〜第６実施形態と相違する点は、環状溝２０の軸方向全長Ｌ１が、グランドパッキン１１の内周面１１ｂの軸方向全長Ｌ２の５０％を超えて設定されている点であることから、この相違点が耐摩耗性の差として試験結果に表れていると考えられる。したがって、前記軸方向全長Ｌ１を前記軸方向全長Ｌ２の５０％を超えた値に設定することで、耐摩耗性を確実に維持できるのが分かる。

第１〜第６実施形態のうち、第４実施形態（図５Ａ参照）のシール特性と他の実施形態のシール特性とを比較すると、第４実施形態よりも他の実施形態のほうが、シール特性がさらに向上している。前記他の実施形態において第４実施形態と相違する点は、環状溝２０がグランドパッキン１１の端面１１ｃ（１１ｄ）に開口して形成されている点であることから、この相違点がシール特性の差として試験結果に表れていると考えられる。したがって、環状溝２０がグランドパッキン１１の端面１１ｃ（１１ｄ）に開口して形成されることで、シール特性をさらに向上させた状態で維持できるのが分かる。

前記他の実施形態（第１〜第３，第５及び第６実施形態）を互いに比較すると、第１実施形態（図２Ａ参照）のシール特性及び耐摩耗性が最も向上している。第１実施形態において、第２，第３，第５及び第６実施形態と相違する点は、軸方向に隣り合うグランドパッキン１１，１１の各内周面１１ｂ，１１ｂに形成された環状溝２０同士が、これらのグランドパッキン１１，１１の互いに対向する端面１１ｃ，１１ｄを跨いで、互いに軸方向に連通している点であることから、この相違点がシール特性の差および耐摩耗性の差として試験結果に表れていると考えられる。

したがって、軸方向に隣り合うグランドパッキン１１，１１の各内周面１１ｂ，１１ｂに形成された環状溝２０同士を互いに軸方向に連通させることで、耐摩耗性をさらに向上させた状態で維持できるのが分かる。
また、これらの環状溝２０が、隣り合うグランドパッキン１１，１１の互いに対向する端面１１ｃ，１１ｄを跨いで互いに連通することで、シール特性をさらに向上させた状態で維持できるのが分かる。

［その他］
上記各実施形態において、複数のグランドパッキン１１には、全て同じ位置に環状溝２０が形成されているが、互いに異なる位置に環状溝２０が形成されていてもよい。また、上記各実施形態では、グランドパッキン１１の内周面１１ｂに環状溝２０を形成しているが、これに加えてグランドパッキン１１の外周面１１ａにも環状溝（外周面１１ａにおいて周方向に連なるように凹設された溝）を形成してもよい。また、上記各実施形態では、環状溝２０を全て断面形状が略矩形状の角溝としているが、全部又は一部の環状溝２０について、断面形状が略半円形状の丸溝、断面形状が略三角形状のＶ溝、又は断面形状が略台形状のあり溝としてもよい。

なお、本発明が適用されるグランドパッキン１１は、膨張黒鉛のテープを径方向に渦巻き状に巻き重ねて成形したパッキンに限定されないが、本発明を当該パッキンに適用することは特に有用である。その理由は、当該パッキンの内周面には燐片状の膨張黒鉛が露出しているため、内周面が軸２と摺動すると、内周面から剥がれ落ちた粉状の膨張黒鉛が軸２に付着してシール性能の低下を招くおそれがあるところ、環状溝２０によってグリースが保持されやすくなることで膨張黒鉛が剥がれ落ちるのを抑制することができ（耐摩耗性を維持することができ）、シール性能の低下を抑制することができるためである。

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ａ 内周面（外側被シール面）
２ａ 外周面（内側被シール面）
３ 軸封装置
１１ グランドパッキン
１１ｂ 内周面
１１ｃ，１１ｄ 端面
１２ アダプタパッキン
２０ 環状溝
Ｌ１ 環状溝の軸方向全長
Ｌ２ グランドパッキンの内周面の軸方向全長

Claims (3)

1. 軸方向に並べて配置される複数の環状のグランドパッキンと、前記複数のグランドパッキンの軸方向両側にそれぞれ配置される一対の環状のアダプタパッキンと、を備え、前記複数のグランドパッキン及び前記一対のアダプタパッキンを軸方向に圧縮することで、外側被シール面と、当該外側被シール面に対して径方向内側に対向しかつ軸方向に往復移動する内側被シール面との間をシールする軸封装置であって、
   前記複数のグランドパッキン及び前記一対のアダプタパッキンが軸方向に圧縮された状態で、前記グランドパッキンの内周面には、前記内側被シール面との間に介在する潤滑剤が入り込む環状溝が形成されており、
   前記環状溝の軸方向全長は、前記グランドパッキンの内周面の軸方向全長の２５％以上かつ５０％以下に設定されている、軸封装置。
2. 前記環状溝は、前記グランドパッキンの軸方向一端面に開口するように形成されている、請求項１に記載の軸封装置。
3. 前記環状溝は、軸方向に隣り合う前記グランドパッキンの各内周面において、これらのグランドパッキンの互いに対向する軸方向端面にそれぞれ開口するように形成されている、請求項１又は２に記載の軸封装置。

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