JPS60222665A - アルミニウム・ベロ−ズ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、アルミニウム・ベローズ及ｑその製造方法に
係り、特にエキスパンション継手、振動防止継手、フレ
キシブルチューブ、熱交換素子等として有用な蛇腹状ベ
ローズを、アルミニウム材料から有利に製蓮し得る方法
並びにそのような方法によって得られる、品質の良好な
且つ安定したアルミニウム・°ベローズに関するもので
ある。

従来から、金属ベローズは、一般に溶接法によって組み
立て、製造されているが、その量産性に欠けるところか
ら、特公昭４５−３９１７２号公報にあっては、所定の
ベローズ素材を置きろう方式にて接合せしめて、目的と
する金属ベローズを製造する方法が提案されている。

この先に提案された置きろう方式による金属べローズの
製造手法は、所定のろう材からなるリングを、重ね合わ
せたベローズ素材の外周と内周に交互に配置せしめて、
加熱により、該リングを溶融せしめ泰ことによって、そ
れらベローズ素材を一体的に結合せしめるものであって
、これにより溶接金属ベローズが一挙に作製され得るこ
ととなったのである。

しかしながら、このような置きろう方式による金属ベロ
ーズの製造手法にあっては、ろう材によるベローズ素材
のろう付は部の間隔（厚さ）や幅が、ろう構成分、ろう
付は条件、加圧条件等によって変動して、品質の一定の
ものを得ることが困難である問題を内在している。特に
、加熱、溶融せしめられたろう材は、ベローズ素材間に
おいて、それらの合わせ面に沿って、毛管現象で流れ（
延び）、不要な部分まで濡れ広がり、ろう付は幅の制御
ができない問題があり、またそのようなろう材の濡れ広
がりによって、冷却時において、ろう付は部に充分なろ
う材が供給され得な（なって、巣やブローホール等の欠
陥を発生せしめることとなる。しかも、ろう付けされた
ベローズ素材にあっては、そのろう付は部のろう材層と
しての厚さは殆どなく、それ故に展張操作によって、ベ
ローズ素材間が拡開された場合において１．ベローズ素
材間の切欠感度が鋭くなって、強度的に弱くなる問題が
あり、更にはろう付は部が脆いろう接金属のみから形成
されることによって、ろう付は部自体も靭性や強度等が
低い等の問題が内在しているのである。

ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景にして為さ
れたものであって、その目的とするところは、ろう付は
部の幅や厚さが一定な、品質の安定した、且つろう付は
部の強度、靭性等の特性に優れた、切欠感度の低い、ア
ルミニウム製ベローズを製造することにある。

そして、このような目的を達成するために、本発明にあ
っては、中央部に開孔を有する複数枚のＳアルミニウム
・ベローズ素材を重ね合わせて、その内外周縁部を交互
にろう接し、展張してなるアルミニウム・ベローズにお
いて、前記内外周縁部に、所定厚さのアルミニウム・リ
ングが介在せしめられるように、かかるベローズを構成
したのである。

また、このようなアルミニウム・ベローズは、特に中央
部に開孔を有するアルミニウム・ベローズ素材を複数枚
重ね合わせる一方、それらアルミニウム・ベローズ素材
間でその内外周縁部に交互に位置するように、所定厚さ
のアルミニウム・プレージングシートのリングを介在さ
せた後、或いは所定厚さのアルミニウム・リングと置き
ろう材を組み合わせて介在させた後、加熱、ろう付けし
、展張せしめることによって、有利に製造され得るので
ある。

以下、図面を参照しつつ、本発明を更に具体的に説明す
ることとする。

まず、第１図〜第４図は、本発明に従うベローズ製品を
得るための好ましい具体例の一つを示すものであって、
そこにおいて、２は、アルミニウム若しくはその合金（
アルミニウム材料）からなる円環状のベローズ素材であ
り、また４ａ、４ｂは、所定厚さのアルミニウム・プレ
ージングシートからなる所定幅のろう付はリングである
。このろう付はリング４ａ、４ｂは、第２図に示される
ように、アルミニウム材料からなる所定厚さの芯材（ｉ
ａ、ｆｉｂの両側め面に、所定厚さのろう材８ａ、Ｑｂ
’の層をそれぞれ形成せしめてなる円環状の合わせ材で
あって、一般にそのような合わせ材の大きな板状物から
打抜き加工等によって容易に製造され得るものである。

また、それぞれのベローズ素材２の中心部には、目的と
するベローズ製品の中央の通孔に対応する孔１０が設け
られている。

なお、ここでは、ベローズ素材２は円環状とされている
が、他の形状、例えば矩形状等であって　：もよく、ま
た中心部の孔１０にあっても、例示の如き円形形状だけ
でな（、長円形、矩形、星形等の各種の形状を採ること
ができるものである。また、そのようなベローズ素材２
の外形形状やその中心部の孔１０の形状に従って、二つ
のろう付はリング４ａ、４ｂは、それらに応じた適宜の
形状とされることとなる。

次いで、このようなベローズ素材２及び二つのろう付は
リング４ａ、４ｂを交互に重ね合わせ、ベローズ素材２
の内側周縁、外側周縁に交互にろう付はリング４ａ、４
ｂが介在、配置せしめられて（但し、小さなろう付はリ
ング４ａはベローズ素材２の内側周縁に位置せしめられ
、また大きなろう付はリング４ｂはベローズ素材２の外
側周縁に位置せしめられる）、第１図及び第３図に示さ
れる如く、必要な枚数だけ組み合わされるのである。こ
れによって、ベローズ素材２０重ね合わせ間隙には、そ
の外側周縁の所定幅部分と内側周縁の所定幅部分に、交
互に、所定のろう付はリング４ｂ、４ａが介在せしめら
れることとなるのである。

そして、このｆｌられた第３回の如き重ね合わせ物１２
に対して、その重ね合わせ方向に両側から加圧操作を加
え、同時にろう付はリング４ａ、４ｂのろう材８ａ、３
ｂ部分のみが溶融する温度まで加熱せしめられる。この
加圧、加熱操作を施すことにより、それぞれのベローズ
素材２は、それぞれの場所に配置されたろう付はリング
４ａ、４ｂを介して接合（ろう接）され、内側部と外側
部が交互に接合せしめられた接合体が形成されることと
なる。なお、第３図の重ね合わせ物１２の上下には、そ
れぞれ端板１４ａ、１４ｂが接合せしめられるようにな
っている。

なお、かかる接合操作における加熱のための熱源として
は、トーチ、バッチ式炉、連続炉等、如何なる形式のも
のであっても同等差支えなく、更に接合雰囲気も特に制
限を受けるものではないのである。すなわち、空気中、
不活性ガス中、真空中の何れの場合であってもよいので
ある。

また、こうしてベローズ素材２が接合されてなる接合体
に対しては、第４図に示されるように、それが冷却せし
められた後、端板１４ａ、１４ｂが互いに離隔せしめら
れる方向に、矢印の如く展張力が作用せしめられ、これ
によって該接合体のベローズ素材２．２間の間隔が拡開
せしめられ、以て蛇腹状のベローズ製品が完成されるこ
ととなるのである。

かくの如きろう付は操作を更に具体的に明らかにするた
めに、第５図及び第６図には、上記工程におけるベロー
ズ素材２のろう付は部における変化が拡大して示されて
いる。すなわち、第５図（ａ）は、第３図における重ね
合わせ物１２の重ね合わせ部分の拡大説明図であり、上
下のベローズ素材２．２は、それらの内周縁部若しくは
外周縁部において、両面にろう材８ａ、８ｂの層を有す
るろう付はリング４ａ、４ｂにて、所定間隙に保持され
ているのである。

そして、第５図（ａ）の状態において加圧、加熱せしめ
られることによって、それぞれのろう付はリング４ａ、
４ｂのろう材８ａ、８ｂ層が溶融せしめられても、かか
るろう付はリング４ａ、４ｂを構成する芯材６ａ、６ｂ
は溶融されることがなく、それ故ベローズ素材２，２間
には、第５図（ｂ）に示される如く、少なくとも該芯材
６ｂの厚さ分の隙間が形成され８た状態において、接合
（ろう付け）されることとなるのである。しかも、上下
のベローズ素材２．２のろう付は幅は、実質的にろう付
はリング４ａ、４ｂ　（芯材６ａ、６ｂ）の幅と略同じ
ものとなるのである。

両面プレージングシートからなるろう付はリング４ａ、
４ｂを介して行なわれることにより、該ろう付はリング
４ａ、４ｂの幅及び厚さに従って、それらベローズ素材
２．２間の間隔や接合幅を任意に調節することが可能と
なったのである。けだし、かかるろう付はリング４ａ、
４ｂを構成するアルミニウム・プレージングシートの芯
材６ａ　、　”ｌ’６ｂの厚さやろう材８ａ、８ｂの厚
さくクラツド率）は、自由に選択され得ると共に、前記
芯材・６ａ、、（ｉｂの厚さによって略規定されるベロ
ーズ素材２．２間の間隙は、従来の如くろう構成分、ろ
う付は条件、或いは加圧条件等によって影響を受けるこ
とがないからであり、またそのようなろう付はリング４
ａ−，４ｂの円環状の幅は任意に選択できるからである
。

しかも、このように接合せしめられるベローズ素材２．
２間には、ろう付はリング４ａ、４ｂの芯材６ａ、６ｂ
によって所定の間隙が確保され得るところから、従来の
ろう付は方式にみられていた如き、毛管現象によるベロ
ーズ素材間の不要な部分に至るろう材の濡れ広がり現象
は惹起され得ず、それ故そのろう付は幅の制御を有効に
為し得るのであり、また°このようにろう付は時に不要
な部分にろう材が濡れ広がらないところから、巣やブロ
ーホール等の欠陥も生じることはないのである。なお、
このようなベローズ素材２．２の合わせ面におけるろう
材の濡れ広がりを有効に防止するためには、一般に、ろ
う付はリング４ａ、４ｂを構成する芯材６ａ、６ｂの厚
さとして、０．０５鵬以上、好ましくは０．　Ｉ　０以
上の値が採用されることとなる。

なお、以上の説明では、ろう付はリング４ａ。

４ｂとして、両面プレージングシートが用いられている
が、これに代えて、一方の側にのみろう材層を設けた片
面プレージングシートを用いることも可能であり、その
ような片面プレージングシートからなるろう付はリング
を用いた場合においても、そのろう材層の存在しない面
には、他方の側のろう材が回り込むようになり、ベロー
ズ素材２゜２間の接合を充分に為すことが可能である。

また、このような両面プレージングシート或いは片面プ
レージングシートからなる構造のものに代えて、単に、
所定幅の円環状のアルミニウム・リングの少なくとも一
方の面に、所定の置きろう材を配したものであっても、
前記ろう付はリング４ａ、４ｂとして使用することが可
能である。このようなアルミニウム・リングと置きろう
材との組合わせにおいても、上記と同様な効果が期待さ
れるのである。

そして、このようにして接合された接合体は、前述の第
４図に示される如き展張操作によって、目的とするベロ
ーズ製品とされることとなるが、そうして得られたベロ
ーズ製品は、第６図にその部分拡大断面図が示されてい
るように、ベローズ素材２．２間の接合部には、ろう付
はリング４ａ。

４ｂを構成していた芯材６ａ、６ｂ、換言すればアルミ
ニウム・リングが介在させられて、接合された状態とな
っており、このため前記展張操作が施されても、そのろ
う付は部分における切欠感度が低く、それ故その強度を
効果的に高め得ることとなったのである。また、接合部
（ろう付は部）が、脆いろう接合膜のみから形成される
ものではなく、延性の高い芯材６ａ、６ｂ、即ちアルミ
ニウム材料が含まれることとなり、これによってその靭
性は高められ、また芯材（ｉａ、（ｉｂの材質によって
、その強度を効果的に高めることが可能なのである。

しかも、このようなベローズ素材２．２の接合部におけ
る芯材６ａ、６ｂ（アルミニウム・リング）の存在によ
り、ベローズ製品の伸縮量を効果的に変え・ることが可
能となったのである。

因みに、上記ベローズ素材２として、アルミニウム合金
：Ａ３００３合金からなる板厚：０．２５鵬、内径：３
０鰭、外径：８０鶴の円板を用いる一方、前記ろう付は
リング４ａ、４ｂとして、芯材：Ａ３００３合金の両面
に皮材：ＢＡ４３４３（Ａｎ！−８％Ｓｔ）をクラッド
率：１０％にてクランドせしめてなる板厚：０．３ｍの
プレージングシートにて構成される、円環状のリングを
それぞれ用いて、第１図及び第３図に示される如く重ね
合わせ、加圧下に、約６０θ℃×３分の条件にて炉中ろ
う付けした。

次いで、この得られた接合体に対して、第４図の如（展
張操作を施した結果、その接合部に割れや融合不良等の
問題のない、しかも切欠感度が低く、強度が高い、そし
てろう付はリング４３．４ｂ幅と略同様なろう付は幅に
おいて接合せしめられた、品質の安定したベローズ製品
を得ることが　、できた、　１ なお、上記の如きろう付はリング４ａ、、４ｂを用いた
ベローズ素材２の接合方式にあっては、単にベローズ素
材とかかるろう付はリングを重ね合わせて、加熱、加圧
せしめた後、展張という工程を採るだけでよいため、ベ
ローズ製品の製造工程における工数が著しく低減され得
るのであり、加えてベローズ素材２．２の接合部に、従
来の如き割れや融合不良等の欠陥も発生するようなこと
が全くないため、ベローズ素材２の前処理や雰囲気の管
理等が殆ど不要となったのであって、これによりベロー
ズ製品の製作上の経済性を著しく改善せしめ得たのであ
る。

しかも、かかる本発明に従えば、ベローズ素材２の寸法
を変化せしめることによって、種々なる形状のベローズ
製品が得られることとなるのである。例えば、板厚の極
めて薄い或いは極めて厚いベローズ素材２を用いれば、
第７図、第８図に示されるような極薄または極厚のベロ
ーズ製品１６゜１８が、またベローズ素材２の孔１０の
大小によって、第９図、第１０図の如きベローズ高さの
低い或いは高い、換言すれば太径乃至は細径のベローズ
製品２０．２２が得られるというように、各種の寸法、
形状のベローズ製品が容易に得られるのである。

そして、このようにして得られたアルミニウム材料から
なるベローズ製品は、従来の金属ベローズ製品と同様に
、エキスパンション継手、振動防止継手、フレキシブル
チューブ等として有利に用いられる他、内部に流体が流
通せしめられる流通管としても用いることが可能であり
、特に熱交換素子として有利に適用することができる。

以上、本発明の具体例について詳細に説明してきたが、
本発明は、かかる具体例並びにそれに付随した説明によ
って限定的に解釈されるものでは決してなく、その趣旨
を逸脱しない範囲内において、当業者の知識に基づいて
種々なる変更、修正、改良等を加えた形態において実施
され得るも・のであり、本発明が、そのような形態のも
のをもその範囲内に含むものであること、言うまでもな
いところである。

このように、本発明に従うアルミニウム・ベローズは、
該ベローズを構成するベローズ素材の接合部にアルミニ
ウム・リングを介在せしめたものであり、またそのよう
なベローズ製品を、プレージングシート等によって形成
されるろう付はリングを介して、ベローズ素材を接合せ
しめることによって、製作するものであり、これによっ
てベローズ素材の接合部における接合幅やその厚さを調
節し、またその制御を効果的に為し得て、品質の一定の
ベローズ製品が得られることとなった他、接合部におけ
るベローズ素材の切欠感度を低（為し得て、その強度を
高め、また延性の高いアルミニウム材料の存在により、
接合部の靭性や強度を高め、且つ毛管現象によるベロー
ズ素材間の不用な部分まで、ろう材が濡れ広がることを
、効果的に防止して、巣、ブローホール等の欠陥の発生
を解消するようにしたものであって、そこに本発明の大
きな工業的意義が存するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はベローズ素材とろう付はリングの重ね合わせ形
態を説明するための斜視図であり、第２図は第１図にお
けるｎａ−ｎａ断面（Ｉ［ｂ−Ｉ［ｂ断面）を示す部分
図であり、第３図はベローズ素材の縦断面図であり、第
４図は第３図の重ね合わせ物から得られる接合体の展張
操作を示す説明図であり、第５図（ａ）及び（ｂ）はそ
れぞれベローズ素材間に介在せしめられたろう付はリン
グのろう付は前の状態及びろう付は後の状態を示す拡大
断面部分図であり、第６図はそのようにして得られた接
合体を展張操作することによって形成さそれぞれ本発明
に従うベローズ製品の異なる例を示す縦断面説明図であ
る。 ２：°ベローズ素材 ４ａ、４ｔｚろう付はリング ６ａ、６ｂ：芯材 ８ａ、８ｂ：ろう材 １０：通孔　１２：重ね合わせ物 １４ａ、１４ｂ：端板 １６．１８，２０．２２：ベローズ製品出願人　住友軽
金属工業株式会社

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　中央部に開孔を有する複数枚のアルミニウム・
   ベローズ素材を重ね合わせて、その内外周縁部を交互に
   ろう接し、展張してなるアルミニウム・ベローズにおい
   て、前記内外周縁部に所定厚さのアルミニウム・リング
   が介在せしめられていることを特徴とするアルミニウム
   ・ベローズ。
2. （２）中央部に開孔を有するアルミニウム・ベローズ素
   材を複数枚重ね合わせる一方、それらアルミニウム・ベ
   ローズ素材間でその内外周縁部に交互に位置するように
   所定厚さのアルミニウム・プレージングシートのリング
   を介在させた後、加熱、ろう付けし、展張せしめること
   を特徴とするアルミニウム・ベローズの製造方法。
3. （３）　中央部に開孔を有するアルミニウム・ベローズ
   素材を複数枚重ね合わせる一方、それらアルミニウム・
   ベローズ素材間でその内外Ｉｉ１縁部に交互に位置する
   ように所定厚さのアルミニウム・リングと置きろう材を
   介在させた後、加熱、ろう付けし、展張せしめることを
   特徴とするアルミニウム・ベローズの製造方法。