(57)【要約】【課題】被削性の低下を生じることのない被削性シール材のろう付け構造と、そのろう付け方法とを提供することを課題とする。【解決手段】被削性シール材であるハニカムシール１のろう付け面側をマスキングシート１２に刺し込むことで、ろう付け面側の所定深さまでの領域をマスキングする工程と、その状態でハニカムシール１にストップオフ剤１３を付着させることで、マスキング領域以外の領域にストップオフ剤の膜１３ａを形成する工程と、該工程後にマスキングシート１２を除去する工程と、該工程後にハニカムシール１のろう付けすべき面を基材１０上に配置したろう材７のシートに刺し込むように載せる工程と、該工程後のハニカムシール１と基材１０を加熱炉９に入れてろう付け処理する工程とを経ることで、ハニカムシール１の非ろう付け面側の所定深さまで、ろう材の浸透を阻止したストップオフ領域を設けた。【選択図】      図１
2004174580.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚の波形薄板を重ね合わせて空所と隔壁よりなる蜂の巣状の小室区画構造を持った板状体をなし、基材側に対して固定されることで該基材及び回転体間の隙間をシールし、前記回転体が接触した場合に自らが削られる被削性シール材を、前記基材に対してろう付けする構造において、
前記被削性シール材の非ろう付け面側の所定深さまで、ろう材の浸透を阻止したストップオフ領域を設けたことを特徴とする被削性シール材のろう付け構造。
【請求項２】
複数枚の波形薄板を重ね合わせて空所と隔壁よりなる蜂の巣状の小室区画構造を持った板状体をなし、基材側に対して固定されることで該基材及び回転体間の隙間をシールし、前記回転体が接触した場合に自らが削られる被削性シール材を、前記基材に対してろう付けする方法において、
前記被削性シール材の一方の面をなす非ろう付け面側の所定深さまで、ろう材の浸透を阻止するストップオフ領域を確保し、その後、前記被削性シール材の他方の面を前記基材に対してろう付けすることを特徴とする被削性シール材のろう付け方法。
【請求項３】
請求項２に記載の被削性シール材のろう付け方法において、
前記被削性シール材のろう付け面側をマスキングシートに刺し込むことで、前記ストップオフ領域以外の領域をマスキングする工程と、
該工程後の前記被削性シール材にストップオフ剤を付着させることで、前記ストップオフ領域にストップオフ剤の膜を形成する工程と、
該工程後の前記被削性シール材から前記マスキングシートを除去する工程と、
該工程後の前記被削性シール部材のろう付け面側を前記基材に重ね合わせ、これらの間にろう材を配置する工程と、
該工程後の前記被削性シール材及び前記基材を加熱してろう付け処理する工程と、
を備えることを特徴とする被削性シール材のろう付け方法。
【請求項４】
請求項３に記載の被削性シール材のろう付け方法において、
前記ろう材としてシート状のろう材を用い、
このシート状のろう材を、前記ろう材を配置する工程で、前記基材及び前記被削性シール部材間に挟み込んで行うことを特徴とする被削性シール材のろう付け方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばタービンのケーシング側の内壁面に対し、タービン動翼に対向するよう設けられる被削性シール材のろう付け構造と、そのろう付け方法とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の被削性シール材は、タービン動翼側から見た場合にハニカム構造となっているように見えるので、一般的にハニカムシールと呼ばれている。
【０００３】
ハニカムシールは、ガスタービンの後方動翼の相手側に位置するケーシング側の分割環の内周面に貼り付けられる薄肉板状のシール材であり、タービン動翼と分割環との間の隙間をシールしている。また、このハニカムシールは、良好な被削性（削られ易さ）を有するように形成されており、タービン動翼の先端が何らかの原因（熱膨脹等）で接触した際に自らの表面が削られることで、接触によるタービン動翼と分割環の損傷を防止している（特許文献１、特許文献２参照）。
【０００４】
図６は、ハニカムシールの概略構成を拡大して示しており、図７は、図６のＶＩ−ＶＩ矢視断面を示している。図６において、１はハニカムシールであり、ケーシング側の部材（分割環等）である基材１０の上面にろう付けにより固定されている。ハニカムシール１は、板面に垂直なＡ方向の被削性と板面に平行な特定のＢ方向のシール性を持たせるために、空所と隔壁よりなる蜂の巣状の小室区画構造を持った板状体として形成されている。符号３は蜂の巣（ハニカム）状の多数のセル（小室区画）を示す。
【０００５】
このハニカムシール１は、ハニカム状のセル３を、基盤１０の板面に対して垂直なＡ方向に立てた複数枚の波形薄板２の組み合わせにより形成している関係上、各波形薄板２同士の重合部４に微小隙間５を有している。なお、シール性を発揮するＢ方向は、波形薄板２の延設方向と直交している。
【０００６】
このような構造のハニカムシール１を基材１０に対してろう付けする場合は、図８に示す工程に沿って作業を進める。まず、同図（ａ）に示すように基材１０の上に各波形薄板２を組み合わて構成したハニカムシール１を載せ、スポット溶接で仮固定する。
【０００７】
次に、同図（ｂ）に示すように、ハニカムシール１の上からろう材７の粉末を振りかけて、前記各セル３（小室区画）に落とし込み、基材１０の上にろう材７の粉末をむらなく敷き詰める。あるいは、同図（ｃ）及び（ｄ）に示すように、バインダでろう材７をシート状にしたものを、ハニカムシール１の上に載せて、アセトン８で溶かして前記各セル３に落とし込む。
【０００８】
次いで、同図（ｅ）に示すように、それを加熱炉９に入れてハニカムシール１を基材１０に対してろう付け接合する。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１１−６４４６号公報
【特許文献２】
特開平１１−１３４０４号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ハニカムシール１は、タービン動翼に対向する面側に良好な被削性を備えることが製品としての条件であるが、上述のようにろう付けした際に、不具合が生じる虞を有している。
【００１１】
すなわち、ハニカムシール１は、前述したように複数の波形薄板２の組み合わせで構成されている関係上、波形薄板２同士の重合部４に微小隙間５を有している。この微小隙間５は、基盤１０の板面に対して垂直なＡ方向に延びており、基材１０にハニカムシール１をろう付けするとき、図６に示すように、その微小隙間５にろう材７が毛細管現象で浸透してハニカムシール１の剛性が増大し、結果として、同領域の被削性が低下する虞がある。このように被削性が低下してしまうと、タービン動翼側の損耗が激しくなるので、ハニカムシール１としての機能を発揮することができない。
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、被削性の低下を生じることのない被削性シール材のろう付け構造と、そのろう付け方法とを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
すなわち、請求項１記載の被削性シール材のろう付け構造は、複数枚の波形薄板を重ね合わせて空所と隔壁よりなる蜂の巣状の小室区画構造を持った板状体をなし、基材側に対して固定されることで該基材及び回転体間の隙間をシールし、前記回転体が接触した場合に自らが削られる被削性シール材を、前記基材に対してろう付けする構造において、前記被削性シール材の非ろう付け面側の所定深さまで、ろう材の浸透を阻止したストップオフ領域を設けたことを特徴とする。
【００１４】
上記請求項１に記載の被削性シール材のろう付け構造によれば、被削性シール材の非ろう付け面側の所定深さまで、ろう材の浸透を阻止したストップオフ領域を設けているので、この領域までろう材が浸透してくるのを防ぐことができる。
【００１５】
請求項２に記載の被削性シール材のろう付け方法は、複数枚の波形薄板を重ね合わせて空所と隔壁よりなる蜂の巣状の小室区画構造を持った板状体をなし、基材側に対して固定されることで該基材及び回転体間の隙間をシールし、前記回転体が接触した場合に自らが削られる被削性シール材を、前記基材に対してろう付けする方法において、前記被削性シール材の一方の面をなす非ろう付け面側の所定深さまで、ろう材の浸透を阻止するストップオフ領域を確保し、その後、前記被削性シール材の他方の面を前記基材に対してろう付けすることを特徴とする。
【００１６】
上記請求項２に記載の被削性シール材によれば、被削性シール材の非ろう付け面側の所定深さまで、ろう材の浸透を阻止したストップオフ領域を設けているので、この領域までろう材が浸透してくるのを防ぐことができる。
【００１７】
請求項３の発明は、請求項２に記載の被削性シール材のろう付け方法において、前記被削性シール材のろう付け面側をマスキングシートに刺し込むことで、前記ストップオフ領域以外の領域をマスキングする工程と、該工程後の前記被削性シール材にストップオフ剤を付着させることで、前記ストップオフ領域にストップオフ剤の膜を形成する工程と、該工程後の前記被削性シール材から前記マスキングシートを除去する工程と、該工程後の前記被削性シール部材のろう付け面側を前記基材に重ね合わせ、これらの間にろう材を配置する工程と、該工程後の前記被削性シール材及び前記基材を加熱してろう付け処理する工程と、を備えることを特徴とする。
【００１８】
上記請求項３に記載の被削性シール材のろう付け方法によれば、マスキングシートへの被削性シール材の刺し込みによりマスキング領域を確保した上で、ストップオフ剤の膜を被削性シール材の表面に形成するので、ストップオフ領域を精度良くかつ確実に確保することができる。従って、ろう付けした際に、ストップオフ領域へのろう材の浸透を確実に抑止することができる。
【００１９】
請求項４に記載の被削性シール材のろう付け方法は、請求項３に記載の被削性シール材のろう付け方法において、前記ろう材としてシート状のろう材（例えば米国Ｗａｌｌ  Ｃｏｌｍｏｎｙ社のＮｉｃｒｏｂｒａｚｅ  ＬＭ  ｔｒａｎｓｆｅｒ  ｔａｐｅ  （Ｂｎｉ−２）などが適している。）を用い、  このシート状のろう材を、前記ろう材を配置する工程で、前記基材及び前記被削性シール部材間に挟み込んで行うことを特徴とする。
【００２０】
上記請求項４に記載の被削性シール材のろう付け方法によれば、ろう材を均一に基材に供給することができ、ろう付けのバラツキが少なくなる。また、欠陥（ろう切れ）の発生が減る利点も得られる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２２】
図３に示すように、ハニカムシール１は、回転体であるタービン動翼（図示せず）に対向するケーシング側の基材（分割環等）１０の上面（内周面）にろう付けにより固定されている。ハニカムシール１は、基材１０の板面に垂直なＡ方向の被削性と、同板面に平行なＢ方向のシール性とを持たせるために、空所と隔壁よりなる蜂の巣状の小室区画構造を持った板状体として形成されており、同図の符号３は、蜂の巣（ハニカム）状の多数のセル（小室区画）を示す。
【００２３】
このハニカムシール１は、ハニカム状のセル３を、板面に垂直なＡ方向に立てた複数枚の波形薄板２の組み合わせによって形成している関係上、各波形薄板２同士の重合部４に微小隙間５を有している。なお、シール性を発揮するＢ方向は、波形薄板２の延設方向と直交している。
【００２４】
このハニカムシール１を基材１０にろう付けする場合は、図１に示す工程順に作業を進める。
まず、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、ハニカムシール１の厚さの半分程度の肉厚を有する柔らかいシリコン樹脂製のマスキングシート１２に、ハニカムシール１のろう付け面側を刺し込むことで、ろう付け面側の所定深さまでの領域をマスキングする。このようにハニカムシール１をマスキングシート１２に刺し込むことにより、ハニカムシール１の微小隙間５にまで樹脂が入り込み、その樹脂がハニカムシール１との接触表面を覆う。この場合のマスキングシート１２としては、ミクロン単位の隙間に侵入し、しかも離型性に優れていることが必要であり、例えば、丸本ストルアス株式会社の「レプリセット」などが好適である。
【００２５】
次に、同図（ｃ）に示すように、マスキングシート１２に刺し込んだままのハニカムシール１を、ストップオフ剤１３を蓄えた貯槽に浸漬させ、ハニカムシール１にストップオフ剤１３を付着させることで、（ｄ）のようにマスキング領域以外の領域にストップオフ剤の膜１３ａを形成する。この浸漬時間としては、例えば５〜１０秒の短時間で十分である。ストップオフ剤１３は、ろう材に対する濡れ性を低減して、ろう材の浸透を防止する役目を果たすものであり、作業後の除去性を考慮して、例えば、ニクロブレーズ社製のホワイトストップオフのタイプ２（水溶性。エアブロー＋水洗いで殆ど除去することが可能。）等を好適に用いることができる。また、ストップオフ剤１３の粘度は、新品時のものと同一になるようにするが、時間がたって粘度が高くなってしまったものを用いる場合には、新品時の粘度と同様になるように、アルコールかアセトンで薄めてから用いることが好ましい。また、浸漬する際のストップオフ剤１３の液面高さとしては、ハニカムシール１の底面を基準として約１ｍｍ程度にすると良い。
【００２６】
このようにしてストップオフ剤１３に浸漬したハニカムシール１を、ストップオフ剤１３から取り出し、その上方から顕微鏡を用いて検査して、重合部４の微小隙間５にストップオフ剤１３が浸透しているかをチェックする。
各セル３内にはストップオフ剤１３が入り込まないことが望ましいので、ハニカムシール１を、そのろう付け面が上方を向くようにしてキムワイプ（図示せず）上に置き、各セル３内に入り込んでいるストップオフ剤１３のみを除去する。その後、半日ほど自然乾燥させる。
【００２７】
次に、同図（ｅ）に示すように、ハニカムシール１からマスキングシート１２を除去し、同図（ｆ）、（ｇ）に示すようにハニカムシール１のろう付け面側を基材１０上に載せる。この際、基材１０の上面に予めろう材７のシートを載せておき、その上にハニカムシール１を刺し込むように載せる。そうすることで、ハニカムシール１のろう付け面と接触する基材１０の上面との間にろう材７を均等配置することができる。
【００２８】
なお、上記図１（ａ）〜（ｄ）の工程では、マスキングする場合を例に説明したが、代わりに図２（ａ）〜（ｄ）の工程を行うことで、マスキングせずに、ろう材７をハニカムシール１に取り付けることが可能となる。
すなわち、図２（ａ）に示すように、ハニカムシール１のろう付け面側が上面となるように載置し、その上にろう材７、続いてビニールシート５０を重ね合わせてから、ドライヤー５１などを用いてビニールシート５０の上から熱風を当てて加熱する。これにより、ろう材７を柔らかくしてハニカムシール１に刺し込みやすくなる。その後、図２（ｂ）に示すように、ビニールシート５０の上から木片等の柔らかい部材５２を用いてろう材７を押さえ込む。この時、図２（ｃ）に示すように、ろう材７の表面にハニカムシール１のハニカム形状が模様としてうっすらと現れるまで押さえ込むようにする。
【００２９】
続いて、ハニカムシール１の母材が基材１０に対してしっかりと密着するように、カッターナイフ等の切削工具を用いて余分なろう材７をそぎ落とし、ハニカム状の母材を露出させる。
続いて、図２（ｄ）に示すように、ハニカムシール１の表面側（ろう付け面と反対側）をワイヤブラシ５３などで擦り、付着しているストップオフ剤１３を取り除く。これにより、スポット溶接時における通電障害を防止することが可能となる。
【００３０】
再び図１（ｈ）に戻って説明を続けると、スポット溶接によりハニカムシール１を基材１０に対して仮固定し、それを同図（ｉ）のように加熱炉９に入れてろう付け処理を行う。そして、同図（ｊ）のように加熱炉から取り出したハニカムシール１に、水をかけたりエアーブローをかけたりすることで、ストップオフ剤の膜１３ａを除去し、同図（ｋ）のように製品としてのハニカムシール１のろう付け構造を得る。
【００３１】
このような各工程を経ることで、図３及び図４に示すように、ハニカムシール１の非ろう付け面側の所定深さまで、ろう材７の浸透を阻止したストップオフ領域Ｈ１を確保することができる。つまり、微小隙間５があるにも拘わらず、その微小隙間５に対して、ある高さまでしかろう材７が上って来ないようにすることができる。なお、図３中のハッチングで施した部分は、図４に示すろう材７が浸透した高さ領域Ｈ２を表している。
【００３２】
このように、削られるべき側の所定深さまでの領域をストップオフ領域Ｈ１として確保しているので、ろう付けした場合にも良好な被削性を維持することができる。
また、基材１０上へのろう材７の配置を、上述のように、シート状のろう材７を使用して行った場合、ろう材７を均一に基材１０の上面に供給することができるので、ろう付けのバラツキが少なくなり、欠陥（ろう切れ）の発生が減る。
【００３３】
なお、基材１０へのろう材７の配置は、図５に示す他の実施形態のように、同図（ｆ）でろう材７の粉末を振りかけることで行ってもよい。この実施形態における他の工程は、図１及び図２に示した他の工程と全く同じであるので、説明は省略する。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の請求項１に記載の被削性シール材のろう付け構造によれば、ストップオフ領域を有するものであるため、ろう材の浸透による被削性の低下を防止することが可能となる。
【００３５】
本発明の請求項２に記載の被削性シール材のろう付け方法によれば、ろう付け前の被削性シール材に対してストップオフ領域を確保することができるため、ろう材の浸透による被削性の低下を防止することが可能となる。
【００３６】
また、請求項３に記載の被削性シール材のろう付け方法によれば、ストップオフ領域を精度良くかつ確実に確保することができるので、ろう付けした際に、ストップオフ領域へのろう材の浸透を確実に抑止することが可能となる。
【００３７】
また、請求項４に記載の被削性シール材のろう付け方法によれば、基材にろう材を配置する際に、ろう付けのバラツキを少なくすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の被削性シール材のろう付け方法の一実施形態を示す工程説明図である。
【図２】同実施形態の一部変形例を示す工程説明図である。
【図３】図１の工程順に処理を進めることで得られたハニカムシールのろう付け構造の概略斜視図である。
【図４】図３のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図である。
【図５】本発明の被削性シール材のろう付け方法の他の実施形態を示す工程説明図である。
【図６】従来の被削性シール材のろう付け構造の概略斜視図である。
【図７】図６のＶＩ−ＶＩ矢視断面図である。
【図８】従来の被削性シール材のろう付け方法の工程説明図である。
【符号の説明】
１  ハニカムシール（被削性シール材）
２  波形薄板
３  小室区画
４  重合部
５  微小隙間
７  ろう材
９  加熱炉
１０  基材
１２  マスキングシート
１３  ストップオフ剤
１３ａ  ストップオフ剤の膜
Ｈ１  ストップオフ領域
【図１】
2004174580.tif 000003
【図２】
2004174580.tif 000004
【図３】
2004174580.tif 000005
【図４】
2004174580.tif 000006
【図５】
2004174580.tif 000007
【図６】
2004174580.tif 000008
【図７】
2004174580.tif 000009
【図８】
2004174580.tif 000010