遠心回転機のインペラの製造方法
【課題】放電加工により流路を形成し、その放電加工面に生じた変質層を湿式研磨で除去するにあたり、うねりを生じさせることなく研磨面を平滑化できる、インペラの製造方法を提供すること。
【解決手段】かかるインペラ製造方法は、遠心回転機のインペラ１０の流路１４を放電加工により形成する流路形成工程と、流路１４の内壁を湿式研磨により研磨する湿式研磨工程と、を備え、湿式研磨工程では、インペラ１０を研磨液２３に浸漬した状態でその回転軸線Ｃ周りに回転させる。
【解決手段】かかるインペラ製造方法は、遠心回転機のインペラ１０の流路１４を放電加工により形成する流路形成工程と、流路１４の内壁を湿式研磨により研磨する湿式研磨工程と、を備え、湿式研磨工程では、インペラ１０を研磨液２３に浸漬した状態でその回転軸線Ｃ周りに回転させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠心圧縮機などの遠心回転機に使用されるインペラの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
遠心圧縮機のインペラとして、回転軸に設けられるディスクと、ディスクに対向するカバーと、これらディスクとカバーとの間の空間を仕切る複数のブレードとを備えたものが知られている。
このインペラでは、ディスクとカバーとの互いの対向面と、ブレードの側面とで囲まれた部分が、気体を圧縮するための流路となっている。この流路は、インペラの内周側で軸方向に沿って開口した気体の入口から、外周側へと次第に湾曲し、外周端で出口が径方向に沿って開口した複雑な形状を呈している。これまで、このような流路を有するインペラは、通常、ディスク、カバー、およびブレードを二体または三体の部材に分け、これらの部材を溶接することによって製造されている。ところが、溶接を健全に行うためには、技術的困難が伴う。
【０００３】
そこで、一体の素材からインペラを製造することがしばしば行なわれており、この場合に、流路の形成方法として放電加工が採用されている（例えば、特許文献１、２）。放電加工を行うと、被加工物が溶解、凝固を繰り返すため、非常に硬く、かつ多数の割れを伴った変質層が形成される。そこで、特許文献１、２では、この変質層を酸洗により除去している。
また、特許文献３には、放電加工による変質層を酸洗によって除去する際に、攪拌翼を回転させることで酸洗液を攪拌することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−８９１９０号公報
【特許文献２】特開２０１０−２８５９１９号公報
【特許文献３】特開平８−３００２２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、本発明者らの検討によれば、湿式研磨を行うと、図１２に示すように、研磨量が他の部分よりも少ない微小なスジ状部９１が研磨面９０に形成されることを確認した。このスジ状部９１の存在により、研磨面９０が高さ方向にうねってしまう。このうねりＷは、遠心回転される流体の流れを阻害するので圧損の原因となる。
【０００６】
本発明は、上述した課題に基づいてなされたものであって、その目的は、放電加工により流路を形成した後、その放電加工面に生じた変質層を湿式研磨で除去するにあたり、うねりを生じさせることなく研磨面を平滑化できるインペラ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】
本発明者らが、上記のうねりＷについて探求したところ、湿式研磨に伴う酸化還元反応により生じる水素ガスがうねりＷの原因であることが判明した。つまり、水素ガスが気泡となり研磨面（被加工面）に沿って滞留することによって被加工面と研磨液との接触が妨げられた部分の研磨が進まないため、研磨が進んだ部分と進まない部分とが生じる結果、うねりＷが発生する。
ここで、特許文献３と同様に、攪拌翼を回転させて研磨液を撹拌したとしても、うねりＷの発生を抑制して研磨面の平滑化を図るのに十分ではない。複雑な形状をしたインペラの流路内にまで研磨液の攪拌効果を及ぼすことが難しいためと解される。
【０００８】
そこでなされた本発明の遠心回転機のインペラの製造方法は、インペラの流路を放電加工により形成する流路形成工程と、インペラを研磨液に浸漬することで流路の内壁を湿式研磨する湿式研磨工程と、を備えており、湿式研磨工程では、インペラをその回転軸線周りに回転させる。
本発明では、インペラを回転させることにより、流路内の研磨液が流路に沿って流れるとともに流路外の研磨液も逐次流路内に供給されることで、流路内に所定の流速を持った研磨液流が形成される。この研磨液流によるエネルギが、流路内壁（放電加工面であり、研磨面）から水素ガスを強制的に離脱させる。また、研磨液流に加え、インペラの回転によって流路内壁に生じる振動も、流路内壁からの水素ガスの離脱を促進させる。これにより、水素ガスによって研磨液と流路内壁との接触が妨げられることなく、流路内壁に研磨液が均一に接触する。したがって本発明によると、前述したうねりの発生を回避あるいは抑制できるので、流路内壁を平滑化できる。
なお、本発明において、「湿式研磨」とは、化学研磨および電解研磨の総称として用いる。
【０００９】
上述した流路の内壁の平滑化により流路の形状精度が確保されるので、遠心回転機の所定の性能を満足できるが、本発明の発明者らは、性能をより向上するために、次に述べる研磨量の差（ムラ）に着目した。
インペラの流路の形状によっては、研磨液流の流速が流路内の各部位で異なることが想定される。そうすると、流速の速い部位は研磨され易くなり、流速の遅い部位は研磨され難くなるので、流路内の部位によって研磨量にムラが生じうる。
そこで、本発明に係る湿式研磨工程では、インペラの回転数を変化させることが好ましい。
インペラの回転数を変化させるとは、例えば、以下の形態によって実現できる。なお、回転数の変化とは、回転の向きをも含む概念である。
（ａ）インペラを遠心回転機の運転時と同じ向きに回転させる正回転と、その逆の向きに回転させる負回転とを交互に繰り返す。
（ｂ）（ａ）において、正回転と負回転との間にインペラの回転を止める無回転を挿入する。
【００１０】
本発明によれば、インペラの回転数を変化させると、これに研磨液流の流速変化が追従し、流路内の部位による研磨液流の流速が変わるので、研磨され易い部位と研磨され難い部位とが入れ替わり、研磨量のムラを低減できる。これにより、流路に求められる形状精度をより確保し易くなるので、遠心回転機の性能を向上させることができる。
特に、正回転と負回転との間に無回転を挿入することにより、回転の向きに応じた研磨され易い部位を徐々に移動させることができるので、流路内壁の平滑化に寄与できる。
【００１１】
本発明における湿式研磨工程において、インペラを歳差運動させることもできる。
歳差運動をするインペラは、一回転する間にその外周部が上下方向に往復動するので、流路内の特に外周側で研磨液流が上下方向および径方向にも相当の速度を持つ。これにより、水素ガスの流路内壁への滞留をより確実に防止できるので、研磨面をより平滑化できる。
【００１２】
本発明における湿式研磨工程において、流路に挿入される電極を備える回転構造体を用いて電解研磨を行ってもよい。
回転構造体は、電極に加え、可動導電体と、固定導電体と、備える。
可動導電体は、電極を支持するとともに、インペラと共に回転する。
固定導電体には、外部から電力が供給される。
電極には、固定電極に供給された電力が可動導電体を介して供給される。
インペラを回転させると、可動導電体がインペラと共に回転するが、固定導電体は回転しない。このため、固定導電体に接続される電源をインペラの回転に伴って移動させる必要がない。したがって、インペラの回転に伴う移動機構を電源に設けることなく、電極への電力供給を維持することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の遠心回転機のインペラの製造方法によれば、放電加工によって流路内壁に生じた変質層を湿式研磨によって除去する際に、うねりを生じさせることなく研磨面を平滑化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態に係る遠心回転機のインペラの平面図である。
【図２】インペラの流路に沿った断面図（図１のII−II矢視図）である。
【図３】第１実施形態で用いる湿式研磨装置を示す図である。
【図４】第２実施形態に係る研磨タイミングチャートである。
【図５】インペラ流路内壁に生じる研磨量の差（ムラ）を示す模式図である。
【図６】第２実施形態の変形例に係る研磨タイミングチャートである。
【図７】第２実施形態の他の変形例に係る研磨タイミングチャートである。
【図８】第３実施形態で用いる湿式研磨装置を示す図である。
【図９】第４実施形態で用いる湿式研磨装置を示す図である。
【図１０】第５実施形態で用いる湿式研磨装置を示す図である。
【図１１】第５実施形態で用いる湿式研磨装置が備える可動導電体および電極を示す斜視図である。
【図１２】研磨面のうねり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】
【００１５】
以下、添付図面に示す実施形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
〔第１実施形態〕
図１および図２に示すインペラ１０は、遠心回転機の回転軸に組み付けられる回転体として、遠心圧縮機などの遠心回転機に搭載されるものである。インペラ１０は、遠心回転機の回転軸に同軸に設けられる略円盤状のディスク１１と、ディスク１１に間隔をおいて対向するカバー１２と、ディスク１１とカバー１２との間を仕切り、気体の流路１４を形成する複数の羽根形状のブレード１３とを主たる構成要素として備えている、これらディスク１１、カバー１２およびブレード１３を備えたインペラ１０は、ステンレス鋼などの高強度耐熱合金からなる一体の素材から放電加工により形成されている。
【００１６】
なお、回転軸に沿った回転軸線Ｃに近い側がインペラ１０における内周側であり、遠い側が外周を側である。また、以下では、インペラ１０を示す図２における上・下に基づいて上・下が定義されるものとする。さらに、図１において、気体は流路１４内を矢印Ｆの向きに流れる。
【００１７】
ディスク１１は、回転軸を嵌挿させる軸孔１１０を有している。ディスク１１の表面１１ａは、外周側から内周側に向かうにつれて次第に上向きに突出するように湾曲している。
ディスク１１と同心の円環状とされるカバー１２もまた、ディスク１１の表面１１ａの形状に倣って、外周側から内周側に向かうにつれて次第に上向きに突出するように湾曲している。
【００１８】
ブレード１３は、互いに対向するディスク１１の表面１１ａとカバー１２の裏面１２ａとの間に、回転軸線Ｃを中心に放射状に設けられている。このブレード１３は、ディスク１１の表面１１ａの形状に倣って湾曲するとともにディスク１１の周方向に向けても湾曲している。
隣り合うブレード１３の一対の側面１３ａ、ディスク１１の表面１１ａ、およびカバー１２の裏面１２ａによって区画された空間がそれぞれ、遠心回転機に導入される気体の流路１４とされている。
この流路１４は、径方向および回転軸方向のいずれに対しても湾曲した形状となっており、放電加工（形彫り放電加工）により形成されている。
【００１９】
以上のように構成される回転圧縮機のインペラ１０が、図示しない駆動部により回転軸線Ｃ周りに回転駆動されると、流路１４内に径方向の内周側から外周側へ向かう矢印Ｆで示される気体の流れが発生するとともに、その気体が回転で生じる遠心力により加速される。これによって、流路１４の入口１４１から吸い込まれた空気が、流路１４内で圧縮されて出口１４２から排出され、図示しない外部機器へと送られる。
【００２０】
上記インペラ１０を製造する際に、放電加工されることで流路１４の内壁（表面１１ａ、裏面１２ａ、側面１３ａ）に生じた変質層を除去する湿式研磨装置２０（図３）が用いられる。
湿式研磨装置２０は、インペラ１０の軸孔１１０に組み付けられる回転軸２２を有するとともにインペラ１０を支持する設置台２１と、研磨液２３と共にインペラ１０を収容する研磨液槽２４とを備えている。
設置台２１は、インペラ１０よりも大径の円盤であり、この設置台２１上に、インペラ１０がカバー１２を上に向けて載せられる。回転軸２２は、駆動部（モータ）２５に接続されている。
【００２１】
研磨液２３としては、特定の酸、アルカリ、および塩を成分に含むものを用いることができる。化学研摩用の研磨液２３としては、例えば、Ｈ２Ｏ２を８ｗｔ％およびＮＨ４ＨＦを４ｗｔ％含むものを用いることができる。また、後述する電解研摩用の研磨液２３としては、例えば、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）を８５ｗｔ％含むものを用いることができる。ここで例示した研磨液はいずれも炭素鋼に適する。
研磨液槽２４は、インペラ１０を支持する設置台２１よりも大きい開口を有し、その内部には、インペラ１０の上端まで浸漬するのに足りる量の研磨液２３が入れられている。この研磨液槽２４は、研磨液２３が補充される液入口２４１と、研磨液２３が排出される液出口２４２とを有しており、図示しない液管理装置による制御の下、金属の溶解により劣化した研磨液２３が新しいものに入れ替えられる。
【００２２】
次に、上述した湿式研磨装置２０による湿式研磨工程を中心に、インペラ１０の製造方法を説明する。
先ず、別途外形が形成された一体の素材を形彫り放電加工することにより、各流路１４を形成する。これにより、ディスク１１、カバー１２、ブレード１３、および流路１４を備えたインペラ１０が成形される。
形彫り放電加工は、まず、入口１４１（または出口１４２）から、形成される流路１４の奥へと電極を送りながら彫り進める。所定の深さまで掘り進めたならば、次に、出口１４２（または入口１４１）からも同様に彫ることで、入口１４１から出口１４２まで連通した流路１４を形成する。用いられる電極は流路１４に沿った形状をしている。この電極と被加工物の間に電圧を印加して放電させ、放電時の熱で被加工物を溶解させながら電極形状を被加工物に転写することで流路１４を形成する。
【００２３】
放電加工面には、前述したように、変質層が形成される。この変質層は、カーボン含有割合が高く、母材よりも硬いために割れ易いので、多くの微小な割れを含む。このような割れが、金属疲労特性を低下させたり、流路１４を流れる気体の抵抗となって圧損を増大させるおそれがある。このため、湿式研磨装置２０の研磨液２３にインペラ１０を所定時間浸漬することで、放電加工による変質層を除去する湿式研磨工程（化学研磨工程）を実施する。この湿式研磨工程では、駆動部２５により、インペラ１０を使用時と同じ向きに正回転Ｒ＋（図１）させる。
この湿式研磨工程において、研磨液２３の成分との酸化還元反応によって放電加工面の表層から所定の深さまでが溶解されることで変質層が除去される。この酸化還元反応に伴い、研磨液２３中に水素ガスが発生する。
【００２４】
本実施形態は、研磨液２３に浸漬されたインペラ１０を回転させるところに特徴がある。
そうすることにより、インペラ１０の流路１４内に、流路１４に沿った研磨液２３の流れ（研磨液流）を生じさせる。つまり、インペラ１０を正回転させると、入口１４１から流路１４内に研磨液２３が吸い込まれるとともに、流路１４内の研磨液２３が出口１４２に向けて押し出されることにより、流路１４に沿って研磨液流が生じる。この研磨液流が持つエネルギにより、水素ガスが流路１４の内壁（研磨面）沿いに滞留することを妨げる。したがって、研磨液２３を流路１４の内壁全体に均一に接触させることができるので、流路１４の内壁は、図１２のようなうねりＷが生じることなく平滑化される。また、インペラ１０の回転に伴う振動が研磨面にも及び、この振動が、研磨面から水素ガスが離脱するのを促進させる。
【００２５】
インペラ１０の回転数は、流路１４の研磨液流に十分な流速が得られ、かつ流路１４内で乱流を生じさせない程度、例えば、８〜３０ｒｐｍとすることが好ましい。乱流の影響で研磨液流の速度が遅くなると、インペラ１０を回転させる効果が十分に得られなくなるからである。
【００２６】
上記の湿式研磨工程の後、必要に応じて、例えば機械加工によって外形の仕上げを行う。以上により、インペラ１０が完成する。
【００２７】
本実施形態によれば、湿式研磨工程においてインペラ１０を回転させることにより、水素ガスによるうねりＷの発生を回避または抑制できるので、流路１４の内壁を平滑化できる。これにより、インペラ１０を用いた遠心回転機は、流路１４を流れる気体に対する内壁の抵抗が小さくなるので、圧損を低減できる。
【００２８】
〔第２実施形態〕
次に、図４および図５を参照し、本発明の第２実施形態について説明する。なお、第２実施形態以降の説明では、既に説明したものと同様の構成については同じ符号を付し、その説明を省略または簡略する。
第２実施形態においても、第１実施形態と同様、湿式研磨装置２０により、インペラ１０を回転させながら放電加工面による変質層を除去するが、このとき、インペラ１０の回転数を変化させる点で第１実施形態とは相違する。
インペラ１０の回転は、遠心回転機の運転時の回転と同じ向きの正回転と、それとは逆向きの負回転とに交互に切り替えられる。例えば、図４に示すように、正回転時の１５ｒｐｍと、負回転時の−１５ｒｐｍとに回転数を変化させている。この回転の向きの切り替えは、駆動部２５を制御する図示しない制御手段によって行われる。
【００２９】
本実施形態は、上述した第1実施形態によって満足される遠心回転機の性能のさらなる向上を図るため、次に述べる研磨量の差（ムラ）を低減するものである。
つまり、湿式研磨装置２０により、回転の向きを変えずに正回転（図５のＲ＋）のみさせて研磨を行った場合には、図５に示すように、各流路１４の内壁に研磨量の差（ムラ）が生じることがある。インペラ１０が正回転する場合、流路１４内の内周側から外周側に向けた研磨液流の流速は、流路１４の中央部が隣の流路１４（図示せず）に向けて凹状に窪んだ凹側１４３の方が、対向する凸側１４４よりも速くなるので、凹側１４３の方が凸側１４４よりも研磨され易い。したがって、凹側１４３では研摩量が多く、凸側１４４では研摩量が少なくなる。このような流路１４内壁の研磨量のムラを低減させるため、本実施形態では、インペラ１０の回転の向きを切り替える。
【００３０】
正回転Ｒ＋とは逆向きに、インペラ１０を回転（負回転Ｒ−）させると、凹側１４３での研磨液２３の流速は正回転時よりも遅くなるので、凹側１４３の研磨量が正回転時に比べて少なくなる。このように、回転の向きを切り替えることによって流路１４内の流れが変わり、これに応じて流路１４内の各部位の研磨量が変わることで、凹側１４３が集中的に研磨されるのが回避される。その結果、流路１４内壁の研磨量のムラを低減できる。
【００３１】
回転の向きを切り替える頻度（時間）は、研磨量のムラが発現しないように、十分に短い時間に設定されることが好ましい。例えば、研磨液２３にインペラ１０を浸漬する総研磨時間を２〜３時間とすると、この時間に対して十分短い３０秒〜１５分に設定される。なお、図４には、正回転から研磨を開始する例を示したが、負回転から研磨を開始し、負回転、正回転、負回転の順としてもよい。
また、正回転の時間と負回転の時間は、本実施形態ではいずれも同じ５分間の例を示したが、正回転の時間と負回転の時間が異なっていてもよい。さらに、繰り返される複数回の正回転を異なる時間で行なってもよい。負回転についても同様である。
インペラ１０の回転数についても、正回転と負回転を異なる回転数（絶対値）で行なってもよく、また、繰り返される複数回の正回転を異なる回転数で行ってもよい。負回転についても同様である。
上述した回転の向きを切り替える頻度、回転の向きの順序、回転させる時間、および回転数は、以降の各実施形態にも当てはまる。
【００３２】
本実施形態によれば、流路１４内壁を平滑化できる第１実施形態の効果に加え、回転の向きを切り替えることにより流路１４内壁の研磨量のムラを低減できる。これにより、インペラ１０の流路１４に求められる形状精度をより高いレベルで確保できるので、遠心回転機の所定の性能を向上させることができる。
【００３３】
第２実施形態の変形例として、図６のタイミングチャートに示すように、正回転と負回転との間に、インペラ１０の回転を止める無回転を挿入することができる。そうすることにより、正回転あるいは負回転から無回転に切り替えるときの研磨液流の流速の変化の度合い（時間変化率）を、正回転から負回転に（またはその逆）直接切り替えるのに比べて、小さくできる。これにより、回転の向きに応じた研磨され易い部位を徐々に移動させることができるので、研磨量のムラを効果的に低減できる。
ただし、本発明は、正回転、無回転、負回転の順で回転を切り替えた後、無回転を挟むことなく正回転を行うことを許容する。つまり、本発明において、正回転、無回転、および負回転の順序は任意である。したがって、例えば、正回転の後には必ず無回転を挿入するが、負回転の後には数回に一度だけ無回転を挿入するようにしてもよい。無回転の時間についても任意に決められる。
【００３４】
以上の第２実施形態は、あくまでインペラ１０の回転数を変化させる一例として示した。つまり、インペラ１０の回転数を第２実施形態（正回転、負回転）、第３実施形態（正回転、負回転、無回転）のように変化させれば、流路１４内の研磨液２３の流れが変わり、これによって研磨量のムラが発現し難くなるので形状精度の確保に貢献するという共通の効果が得られる。
インペラ１０の回転数を変化させる態様としては、その回転の向きを正回転、無回転、正回転の順に切り替える、あるいは、負回転、無回転、負回転の順に切り替えることもできる。
また、第２実施形態により、インペラ１０の回転数を正回転時、負回転時ともに一定にした例を示したが、これに限らず、図８（Ａ）や（Ｂ）に示すように、本発明は、回転数を連続的に変化させたり、図８（Ｃ）に示すように回転数を段階的に変化させることを許容する。
【００３５】
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態として、吊り下げられたインペラ１０を回転することのできる湿式研磨装置３０を示す。
湿式研磨装置３０は、図８に示すように、研磨液槽２４と、研磨液槽２４を囲む筐体３１と、筐体３１の上面に回転可能に設けられる回転盤３２とを備えている。なお、研磨液槽２４の液入口２４１、液出口２４２の図示を省略した。図９、図１０に示す装置においても同様である。
回転盤３２の回転中心には、インペラ１０の軸孔１１０にカバー１２側から組み付けられるとともに、駆動部２５に接続される回転軸３３が設けられている。回転盤３２により、インペラ１０がカバー１２を上、ディスク１１を下に向けた姿勢で回転可能に吊り下げられる。吊り下げられたインペラ１０は、その全体が研磨液２３に浸漬される。
【００３６】
本実施形態においても、湿式研磨装置３０を用いて、インペラ１０を回転させながら湿式研磨を行う。本実施形態のようにインペラ１０が吊り下げられていても、インペラ１０が設置台２１（図３）に載せられた第１，２実施形態と同様、インペラ１０の回転により流路１４内に研磨液流が生じるために研磨面を平滑化できる。
また、本実施形態においても、第２、３実施形態で述べたように、インペラ１０の回転数を変化させることにより、研磨量のムラを低減できる。
なお、湿式研磨時のインペラ１０の姿勢は、第１実施形態（図３）や第３実施形態（図８）には限らず、例えば、その回転軸線Ｃ（図２）が水平方向に沿うようにインペラ１０が支持されていてもよい。
【００３７】
〔第４実施形態〕
さらに、図９に、本発明の第４実施形態に係る湿式研磨装置３５を示す。
湿式研磨装置３５は、回転軸３７に支持されたインペラ１０を歳差運動させながら、変質層の除去を行うことができる。
【００３８】
歳差運動をするインペラ１０は、一回転（自転）する間に、その外周部が上下方向に往復動するので、流路１４内の特に外周側で研磨液流が上下方向および径方向にも速度を持つことになる。これにより、インペラ１０が自転のみする場合よりも、水素ガスの流路１４内壁への滞留をより確実に防止できるので、研磨面をより平滑化できる。
なお、本実施形態においても、インペラ１０の回転数を変化させ、流路１４内の各部位の流速を変化させることによって、研磨量のムラを低減できる。ここで、歳差運動により、インペラ１０が一回転する間にも流路１４内壁の各部位の流速が次第に変化し、これによって研磨され易い部位の位置も一回転する間で次第に変化するので、研磨量のムラをより発現し難くできる。
【００３９】
インペラ１０を歳差運動させる機構は任意であり、研磨液２３による抵抗を利用してインペラ１０の重心を元の回転軸線Ｃ上からずらすことで歳差運動させてもよいし、インペラ１０自体を強制的に歳差運動させてもよい。また、インペラ１０を歳差運動させるにあたり、必ずしも、インペラ１０が吊り下げられていなくてもよい。例えば、ディスク１１を上に向けた姿勢で下から軸支されたインペラ１０を歳差運動させてもよい。
【００４０】
〔第５実施形態〕
本発明は、第１〜４実施形態で示した化学研磨の他に電解研磨によって変質層を除去することも包含する。
そこで、第５実施形態として、本発明に電解研磨を適用する場合に好適な電解研磨装置４０を図１０、図１１を参照して説明する。なお、図１０には、電解研磨装置４０の回転軸線Ｃから径方向の一方の側のみを示しているが、これと同様に他方の側も構成されている。
電解研磨装置４０は、設置台２１および回転軸２２と、研磨液２３を入れる研磨液槽２４と、設置台２１に設けられる導電性の回転構造体４００と、を備えている。
回転構造体４００は、各流路１４内に挿入される棒状の電極４１を支持する可動導電体４２と、可動導電体４２の上方に配置される円盤状の固定導電体４３と、を有している。
【００４１】
電極４１は、流路１４の形状に倣って湾曲して形成されている。電極４１は、その一端側が可動導電体４２に導通が取られた状態で支持されており、他端側に、流路１４の出口１４２側から挿入される端部４１ａを有している。この電極４１は、出口１４２側から所定範囲を受け持つことを想定している。
可動導電体４２は、設置台２１の上面の外周部に複数立設されており、設置台２１の回転に伴ってインペラ１０と同期して回転する。
固定導電体４３は、円環状の導電性を有する軸受４４を介して、可動導電体４２の上端に支持されている。したがって、固定導電体４３は、軸受４４を介して、可動導電体４２と相互に導通が取られている。また、固定導電体４３は、例えば図示しない装置筐体に固定されることで、回転が規制されている。この固定導電体４３には、装置外部に設置された電源４５が電気的に接続されている。電源４５により、固定導電体４３、軸受４４、および可動導電体４２を介して電極４１に給電される。
なお、インペラ１０と設置台２１との間には、絶縁板４６が介装されている。また、設置台２１および回転軸２２は接地されている。
【００４２】
本実施形態では、上記の電解研磨装置４０を用いて電解研磨工程を行うことにより、放電加工による変質層を除去する。この電解研磨工程では、インペラ１０を高電圧、電極４１をそれよりも低電圧として通電し、その電位差に基づいて各流路１４の内壁の表層を溶解させることで、放電加工面を研磨する。
この工程においても、前述の各実施形態と同様に、インペラ１０を回転させる。このとき、可動導電体４２はインペラ１０および設置台２１と共に回転するが、軸受４４が設けられているために、固定導電体４３には回転が伝わらない。したがって、インペラ１０の回転に伴って電源４５を移動させることなく、電極４１への給電を行うことができる。
【００４３】
電極４１が受け持つ範囲よりも流路１４の入口１４１側を電解研磨するには、入口１４１側の湾曲形状に沿った電極を別途設ける。この電極と電極４１を用いて電解研摩することで、流路１４の長手方向に亘る全域が研磨される。なお、流路１４の形状によっては、１つの電極を流路１４に挿入し、流路１４の全域、または遠心回転機の性能への影響が大きい部分のみを研磨することもできる。
【００４４】
本実施形態によっても、インペラ１０の回転により流路１４内に研磨液流が生じるために研磨面を平滑化できる。本実施形態においても、第２実施形態で述べたように、インペラ１０の回転数を変化させることにより、研磨量のムラを低減できる。
【００４５】
上記で述べた以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記各実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１０ インペラ
１１ ディスク
１２ カバー
１３ ブレード
１４ 流路
２０，３０，３５ 湿式研磨装置
２２，３３，３７ 回転軸
２３ 研磨液
２４ 研磨液槽
４０ 電解研磨装置
４１ 電極
４２ 可動導電体
４３ 固定導電体
４４ 軸受
４５ 電源
９１ スジ状部
４００ 回転構造体
Ｒ＋ 正回転
Ｒ− 負回転
Ｗ うねり
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠心圧縮機などの遠心回転機に使用されるインペラの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
遠心圧縮機のインペラとして、回転軸に設けられるディスクと、ディスクに対向するカバーと、これらディスクとカバーとの間の空間を仕切る複数のブレードとを備えたものが知られている。
このインペラでは、ディスクとカバーとの互いの対向面と、ブレードの側面とで囲まれた部分が、気体を圧縮するための流路となっている。この流路は、インペラの内周側で軸方向に沿って開口した気体の入口から、外周側へと次第に湾曲し、外周端で出口が径方向に沿って開口した複雑な形状を呈している。これまで、このような流路を有するインペラは、通常、ディスク、カバー、およびブレードを二体または三体の部材に分け、これらの部材を溶接することによって製造されている。ところが、溶接を健全に行うためには、技術的困難が伴う。
【０００３】
そこで、一体の素材からインペラを製造することがしばしば行なわれており、この場合に、流路の形成方法として放電加工が採用されている（例えば、特許文献１、２）。放電加工を行うと、被加工物が溶解、凝固を繰り返すため、非常に硬く、かつ多数の割れを伴った変質層が形成される。そこで、特許文献１、２では、この変質層を酸洗により除去している。
また、特許文献３には、放電加工による変質層を酸洗によって除去する際に、攪拌翼を回転させることで酸洗液を攪拌することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−８９１９０号公報
【特許文献２】特開２０１０−２８５９１９号公報
【特許文献３】特開平８−３００２２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、本発明者らの検討によれば、湿式研磨を行うと、図１２に示すように、研磨量が他の部分よりも少ない微小なスジ状部９１が研磨面９０に形成されることを確認した。このスジ状部９１の存在により、研磨面９０が高さ方向にうねってしまう。このうねりＷは、遠心回転される流体の流れを阻害するので圧損の原因となる。
【０００６】
本発明は、上述した課題に基づいてなされたものであって、その目的は、放電加工により流路を形成した後、その放電加工面に生じた変質層を湿式研磨で除去するにあたり、うねりを生じさせることなく研磨面を平滑化できるインペラ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】
本発明者らが、上記のうねりＷについて探求したところ、湿式研磨に伴う酸化還元反応により生じる水素ガスがうねりＷの原因であることが判明した。つまり、水素ガスが気泡となり研磨面（被加工面）に沿って滞留することによって被加工面と研磨液との接触が妨げられた部分の研磨が進まないため、研磨が進んだ部分と進まない部分とが生じる結果、うねりＷが発生する。
ここで、特許文献３と同様に、攪拌翼を回転させて研磨液を撹拌したとしても、うねりＷの発生を抑制して研磨面の平滑化を図るのに十分ではない。複雑な形状をしたインペラの流路内にまで研磨液の攪拌効果を及ぼすことが難しいためと解される。
【０００８】
そこでなされた本発明の遠心回転機のインペラの製造方法は、インペラの流路を放電加工により形成する流路形成工程と、インペラを研磨液に浸漬することで流路の内壁を湿式研磨する湿式研磨工程と、を備えており、湿式研磨工程では、インペラをその回転軸線周りに回転させる。
本発明では、インペラを回転させることにより、流路内の研磨液が流路に沿って流れるとともに流路外の研磨液も逐次流路内に供給されることで、流路内に所定の流速を持った研磨液流が形成される。この研磨液流によるエネルギが、流路内壁（放電加工面であり、研磨面）から水素ガスを強制的に離脱させる。また、研磨液流に加え、インペラの回転によって流路内壁に生じる振動も、流路内壁からの水素ガスの離脱を促進させる。これにより、水素ガスによって研磨液と流路内壁との接触が妨げられることなく、流路内壁に研磨液が均一に接触する。したがって本発明によると、前述したうねりの発生を回避あるいは抑制できるので、流路内壁を平滑化できる。
なお、本発明において、「湿式研磨」とは、化学研磨および電解研磨の総称として用いる。
【０００９】
上述した流路の内壁の平滑化により流路の形状精度が確保されるので、遠心回転機の所定の性能を満足できるが、本発明の発明者らは、性能をより向上するために、次に述べる研磨量の差（ムラ）に着目した。
インペラの流路の形状によっては、研磨液流の流速が流路内の各部位で異なることが想定される。そうすると、流速の速い部位は研磨され易くなり、流速の遅い部位は研磨され難くなるので、流路内の部位によって研磨量にムラが生じうる。
そこで、本発明に係る湿式研磨工程では、インペラの回転数を変化させることが好ましい。
インペラの回転数を変化させるとは、例えば、以下の形態によって実現できる。なお、回転数の変化とは、回転の向きをも含む概念である。
（ａ）インペラを遠心回転機の運転時と同じ向きに回転させる正回転と、その逆の向きに回転させる負回転とを交互に繰り返す。
（ｂ）（ａ）において、正回転と負回転との間にインペラの回転を止める無回転を挿入する。
【００１０】
本発明によれば、インペラの回転数を変化させると、これに研磨液流の流速変化が追従し、流路内の部位による研磨液流の流速が変わるので、研磨され易い部位と研磨され難い部位とが入れ替わり、研磨量のムラを低減できる。これにより、流路に求められる形状精度をより確保し易くなるので、遠心回転機の性能を向上させることができる。
特に、正回転と負回転との間に無回転を挿入することにより、回転の向きに応じた研磨され易い部位を徐々に移動させることができるので、流路内壁の平滑化に寄与できる。
【００１１】
本発明における湿式研磨工程において、インペラを歳差運動させることもできる。
歳差運動をするインペラは、一回転する間にその外周部が上下方向に往復動するので、流路内の特に外周側で研磨液流が上下方向および径方向にも相当の速度を持つ。これにより、水素ガスの流路内壁への滞留をより確実に防止できるので、研磨面をより平滑化できる。
【００１２】
本発明における湿式研磨工程において、流路に挿入される電極を備える回転構造体を用いて電解研磨を行ってもよい。
回転構造体は、電極に加え、可動導電体と、固定導電体と、備える。
可動導電体は、電極を支持するとともに、インペラと共に回転する。
固定導電体には、外部から電力が供給される。
電極には、固定電極に供給された電力が可動導電体を介して供給される。
インペラを回転させると、可動導電体がインペラと共に回転するが、固定導電体は回転しない。このため、固定導電体に接続される電源をインペラの回転に伴って移動させる必要がない。したがって、インペラの回転に伴う移動機構を電源に設けることなく、電極への電力供給を維持することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の遠心回転機のインペラの製造方法によれば、放電加工によって流路内壁に生じた変質層を湿式研磨によって除去する際に、うねりを生じさせることなく研磨面を平滑化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態に係る遠心回転機のインペラの平面図である。
【図２】インペラの流路に沿った断面図（図１のII−II矢視図）である。
【図３】第１実施形態で用いる湿式研磨装置を示す図である。
【図４】第２実施形態に係る研磨タイミングチャートである。
【図５】インペラ流路内壁に生じる研磨量の差（ムラ）を示す模式図である。
【図６】第２実施形態の変形例に係る研磨タイミングチャートである。
【図７】第２実施形態の他の変形例に係る研磨タイミングチャートである。
【図８】第３実施形態で用いる湿式研磨装置を示す図である。
【図９】第４実施形態で用いる湿式研磨装置を示す図である。
【図１０】第５実施形態で用いる湿式研磨装置を示す図である。
【図１１】第５実施形態で用いる湿式研磨装置が備える可動導電体および電極を示す斜視図である。
【図１２】研磨面のうねり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】
【００１５】
以下、添付図面に示す実施形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
〔第１実施形態〕
図１および図２に示すインペラ１０は、遠心回転機の回転軸に組み付けられる回転体として、遠心圧縮機などの遠心回転機に搭載されるものである。インペラ１０は、遠心回転機の回転軸に同軸に設けられる略円盤状のディスク１１と、ディスク１１に間隔をおいて対向するカバー１２と、ディスク１１とカバー１２との間を仕切り、気体の流路１４を形成する複数の羽根形状のブレード１３とを主たる構成要素として備えている、これらディスク１１、カバー１２およびブレード１３を備えたインペラ１０は、ステンレス鋼などの高強度耐熱合金からなる一体の素材から放電加工により形成されている。
【００１６】
なお、回転軸に沿った回転軸線Ｃに近い側がインペラ１０における内周側であり、遠い側が外周を側である。また、以下では、インペラ１０を示す図２における上・下に基づいて上・下が定義されるものとする。さらに、図１において、気体は流路１４内を矢印Ｆの向きに流れる。
【００１７】
ディスク１１は、回転軸を嵌挿させる軸孔１１０を有している。ディスク１１の表面１１ａは、外周側から内周側に向かうにつれて次第に上向きに突出するように湾曲している。
ディスク１１と同心の円環状とされるカバー１２もまた、ディスク１１の表面１１ａの形状に倣って、外周側から内周側に向かうにつれて次第に上向きに突出するように湾曲している。
【００１８】
ブレード１３は、互いに対向するディスク１１の表面１１ａとカバー１２の裏面１２ａとの間に、回転軸線Ｃを中心に放射状に設けられている。このブレード１３は、ディスク１１の表面１１ａの形状に倣って湾曲するとともにディスク１１の周方向に向けても湾曲している。
隣り合うブレード１３の一対の側面１３ａ、ディスク１１の表面１１ａ、およびカバー１２の裏面１２ａによって区画された空間がそれぞれ、遠心回転機に導入される気体の流路１４とされている。
この流路１４は、径方向および回転軸方向のいずれに対しても湾曲した形状となっており、放電加工（形彫り放電加工）により形成されている。
【００１９】
以上のように構成される回転圧縮機のインペラ１０が、図示しない駆動部により回転軸線Ｃ周りに回転駆動されると、流路１４内に径方向の内周側から外周側へ向かう矢印Ｆで示される気体の流れが発生するとともに、その気体が回転で生じる遠心力により加速される。これによって、流路１４の入口１４１から吸い込まれた空気が、流路１４内で圧縮されて出口１４２から排出され、図示しない外部機器へと送られる。
【００２０】
上記インペラ１０を製造する際に、放電加工されることで流路１４の内壁（表面１１ａ、裏面１２ａ、側面１３ａ）に生じた変質層を除去する湿式研磨装置２０（図３）が用いられる。
湿式研磨装置２０は、インペラ１０の軸孔１１０に組み付けられる回転軸２２を有するとともにインペラ１０を支持する設置台２１と、研磨液２３と共にインペラ１０を収容する研磨液槽２４とを備えている。
設置台２１は、インペラ１０よりも大径の円盤であり、この設置台２１上に、インペラ１０がカバー１２を上に向けて載せられる。回転軸２２は、駆動部（モータ）２５に接続されている。
【００２１】
研磨液２３としては、特定の酸、アルカリ、および塩を成分に含むものを用いることができる。化学研摩用の研磨液２３としては、例えば、Ｈ２Ｏ２を８ｗｔ％およびＮＨ４ＨＦを４ｗｔ％含むものを用いることができる。また、後述する電解研摩用の研磨液２３としては、例えば、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）を８５ｗｔ％含むものを用いることができる。ここで例示した研磨液はいずれも炭素鋼に適する。
研磨液槽２４は、インペラ１０を支持する設置台２１よりも大きい開口を有し、その内部には、インペラ１０の上端まで浸漬するのに足りる量の研磨液２３が入れられている。この研磨液槽２４は、研磨液２３が補充される液入口２４１と、研磨液２３が排出される液出口２４２とを有しており、図示しない液管理装置による制御の下、金属の溶解により劣化した研磨液２３が新しいものに入れ替えられる。
【００２２】
次に、上述した湿式研磨装置２０による湿式研磨工程を中心に、インペラ１０の製造方法を説明する。
先ず、別途外形が形成された一体の素材を形彫り放電加工することにより、各流路１４を形成する。これにより、ディスク１１、カバー１２、ブレード１３、および流路１４を備えたインペラ１０が成形される。
形彫り放電加工は、まず、入口１４１（または出口１４２）から、形成される流路１４の奥へと電極を送りながら彫り進める。所定の深さまで掘り進めたならば、次に、出口１４２（または入口１４１）からも同様に彫ることで、入口１４１から出口１４２まで連通した流路１４を形成する。用いられる電極は流路１４に沿った形状をしている。この電極と被加工物の間に電圧を印加して放電させ、放電時の熱で被加工物を溶解させながら電極形状を被加工物に転写することで流路１４を形成する。
【００２３】
放電加工面には、前述したように、変質層が形成される。この変質層は、カーボン含有割合が高く、母材よりも硬いために割れ易いので、多くの微小な割れを含む。このような割れが、金属疲労特性を低下させたり、流路１４を流れる気体の抵抗となって圧損を増大させるおそれがある。このため、湿式研磨装置２０の研磨液２３にインペラ１０を所定時間浸漬することで、放電加工による変質層を除去する湿式研磨工程（化学研磨工程）を実施する。この湿式研磨工程では、駆動部２５により、インペラ１０を使用時と同じ向きに正回転Ｒ＋（図１）させる。
この湿式研磨工程において、研磨液２３の成分との酸化還元反応によって放電加工面の表層から所定の深さまでが溶解されることで変質層が除去される。この酸化還元反応に伴い、研磨液２３中に水素ガスが発生する。
【００２４】
本実施形態は、研磨液２３に浸漬されたインペラ１０を回転させるところに特徴がある。
そうすることにより、インペラ１０の流路１４内に、流路１４に沿った研磨液２３の流れ（研磨液流）を生じさせる。つまり、インペラ１０を正回転させると、入口１４１から流路１４内に研磨液２３が吸い込まれるとともに、流路１４内の研磨液２３が出口１４２に向けて押し出されることにより、流路１４に沿って研磨液流が生じる。この研磨液流が持つエネルギにより、水素ガスが流路１４の内壁（研磨面）沿いに滞留することを妨げる。したがって、研磨液２３を流路１４の内壁全体に均一に接触させることができるので、流路１４の内壁は、図１２のようなうねりＷが生じることなく平滑化される。また、インペラ１０の回転に伴う振動が研磨面にも及び、この振動が、研磨面から水素ガスが離脱するのを促進させる。
【００２５】
インペラ１０の回転数は、流路１４の研磨液流に十分な流速が得られ、かつ流路１４内で乱流を生じさせない程度、例えば、８〜３０ｒｐｍとすることが好ましい。乱流の影響で研磨液流の速度が遅くなると、インペラ１０を回転させる効果が十分に得られなくなるからである。
【００２６】
上記の湿式研磨工程の後、必要に応じて、例えば機械加工によって外形の仕上げを行う。以上により、インペラ１０が完成する。
【００２７】
本実施形態によれば、湿式研磨工程においてインペラ１０を回転させることにより、水素ガスによるうねりＷの発生を回避または抑制できるので、流路１４の内壁を平滑化できる。これにより、インペラ１０を用いた遠心回転機は、流路１４を流れる気体に対する内壁の抵抗が小さくなるので、圧損を低減できる。
【００２８】
〔第２実施形態〕
次に、図４および図５を参照し、本発明の第２実施形態について説明する。なお、第２実施形態以降の説明では、既に説明したものと同様の構成については同じ符号を付し、その説明を省略または簡略する。
第２実施形態においても、第１実施形態と同様、湿式研磨装置２０により、インペラ１０を回転させながら放電加工面による変質層を除去するが、このとき、インペラ１０の回転数を変化させる点で第１実施形態とは相違する。
インペラ１０の回転は、遠心回転機の運転時の回転と同じ向きの正回転と、それとは逆向きの負回転とに交互に切り替えられる。例えば、図４に示すように、正回転時の１５ｒｐｍと、負回転時の−１５ｒｐｍとに回転数を変化させている。この回転の向きの切り替えは、駆動部２５を制御する図示しない制御手段によって行われる。
【００２９】
本実施形態は、上述した第1実施形態によって満足される遠心回転機の性能のさらなる向上を図るため、次に述べる研磨量の差（ムラ）を低減するものである。
つまり、湿式研磨装置２０により、回転の向きを変えずに正回転（図５のＲ＋）のみさせて研磨を行った場合には、図５に示すように、各流路１４の内壁に研磨量の差（ムラ）が生じることがある。インペラ１０が正回転する場合、流路１４内の内周側から外周側に向けた研磨液流の流速は、流路１４の中央部が隣の流路１４（図示せず）に向けて凹状に窪んだ凹側１４３の方が、対向する凸側１４４よりも速くなるので、凹側１４３の方が凸側１４４よりも研磨され易い。したがって、凹側１４３では研摩量が多く、凸側１４４では研摩量が少なくなる。このような流路１４内壁の研磨量のムラを低減させるため、本実施形態では、インペラ１０の回転の向きを切り替える。
【００３０】
正回転Ｒ＋とは逆向きに、インペラ１０を回転（負回転Ｒ−）させると、凹側１４３での研磨液２３の流速は正回転時よりも遅くなるので、凹側１４３の研磨量が正回転時に比べて少なくなる。このように、回転の向きを切り替えることによって流路１４内の流れが変わり、これに応じて流路１４内の各部位の研磨量が変わることで、凹側１４３が集中的に研磨されるのが回避される。その結果、流路１４内壁の研磨量のムラを低減できる。
【００３１】
回転の向きを切り替える頻度（時間）は、研磨量のムラが発現しないように、十分に短い時間に設定されることが好ましい。例えば、研磨液２３にインペラ１０を浸漬する総研磨時間を２〜３時間とすると、この時間に対して十分短い３０秒〜１５分に設定される。なお、図４には、正回転から研磨を開始する例を示したが、負回転から研磨を開始し、負回転、正回転、負回転の順としてもよい。
また、正回転の時間と負回転の時間は、本実施形態ではいずれも同じ５分間の例を示したが、正回転の時間と負回転の時間が異なっていてもよい。さらに、繰り返される複数回の正回転を異なる時間で行なってもよい。負回転についても同様である。
インペラ１０の回転数についても、正回転と負回転を異なる回転数（絶対値）で行なってもよく、また、繰り返される複数回の正回転を異なる回転数で行ってもよい。負回転についても同様である。
上述した回転の向きを切り替える頻度、回転の向きの順序、回転させる時間、および回転数は、以降の各実施形態にも当てはまる。
【００３２】
本実施形態によれば、流路１４内壁を平滑化できる第１実施形態の効果に加え、回転の向きを切り替えることにより流路１４内壁の研磨量のムラを低減できる。これにより、インペラ１０の流路１４に求められる形状精度をより高いレベルで確保できるので、遠心回転機の所定の性能を向上させることができる。
【００３３】
第２実施形態の変形例として、図６のタイミングチャートに示すように、正回転と負回転との間に、インペラ１０の回転を止める無回転を挿入することができる。そうすることにより、正回転あるいは負回転から無回転に切り替えるときの研磨液流の流速の変化の度合い（時間変化率）を、正回転から負回転に（またはその逆）直接切り替えるのに比べて、小さくできる。これにより、回転の向きに応じた研磨され易い部位を徐々に移動させることができるので、研磨量のムラを効果的に低減できる。
ただし、本発明は、正回転、無回転、負回転の順で回転を切り替えた後、無回転を挟むことなく正回転を行うことを許容する。つまり、本発明において、正回転、無回転、および負回転の順序は任意である。したがって、例えば、正回転の後には必ず無回転を挿入するが、負回転の後には数回に一度だけ無回転を挿入するようにしてもよい。無回転の時間についても任意に決められる。
【００３４】
以上の第２実施形態は、あくまでインペラ１０の回転数を変化させる一例として示した。つまり、インペラ１０の回転数を第２実施形態（正回転、負回転）、第３実施形態（正回転、負回転、無回転）のように変化させれば、流路１４内の研磨液２３の流れが変わり、これによって研磨量のムラが発現し難くなるので形状精度の確保に貢献するという共通の効果が得られる。
インペラ１０の回転数を変化させる態様としては、その回転の向きを正回転、無回転、正回転の順に切り替える、あるいは、負回転、無回転、負回転の順に切り替えることもできる。
また、第２実施形態により、インペラ１０の回転数を正回転時、負回転時ともに一定にした例を示したが、これに限らず、図８（Ａ）や（Ｂ）に示すように、本発明は、回転数を連続的に変化させたり、図８（Ｃ）に示すように回転数を段階的に変化させることを許容する。
【００３５】
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態として、吊り下げられたインペラ１０を回転することのできる湿式研磨装置３０を示す。
湿式研磨装置３０は、図８に示すように、研磨液槽２４と、研磨液槽２４を囲む筐体３１と、筐体３１の上面に回転可能に設けられる回転盤３２とを備えている。なお、研磨液槽２４の液入口２４１、液出口２４２の図示を省略した。図９、図１０に示す装置においても同様である。
回転盤３２の回転中心には、インペラ１０の軸孔１１０にカバー１２側から組み付けられるとともに、駆動部２５に接続される回転軸３３が設けられている。回転盤３２により、インペラ１０がカバー１２を上、ディスク１１を下に向けた姿勢で回転可能に吊り下げられる。吊り下げられたインペラ１０は、その全体が研磨液２３に浸漬される。
【００３６】
本実施形態においても、湿式研磨装置３０を用いて、インペラ１０を回転させながら湿式研磨を行う。本実施形態のようにインペラ１０が吊り下げられていても、インペラ１０が設置台２１（図３）に載せられた第１，２実施形態と同様、インペラ１０の回転により流路１４内に研磨液流が生じるために研磨面を平滑化できる。
また、本実施形態においても、第２、３実施形態で述べたように、インペラ１０の回転数を変化させることにより、研磨量のムラを低減できる。
なお、湿式研磨時のインペラ１０の姿勢は、第１実施形態（図３）や第３実施形態（図８）には限らず、例えば、その回転軸線Ｃ（図２）が水平方向に沿うようにインペラ１０が支持されていてもよい。
【００３７】
〔第４実施形態〕
さらに、図９に、本発明の第４実施形態に係る湿式研磨装置３５を示す。
湿式研磨装置３５は、回転軸３７に支持されたインペラ１０を歳差運動させながら、変質層の除去を行うことができる。
【００３８】
歳差運動をするインペラ１０は、一回転（自転）する間に、その外周部が上下方向に往復動するので、流路１４内の特に外周側で研磨液流が上下方向および径方向にも速度を持つことになる。これにより、インペラ１０が自転のみする場合よりも、水素ガスの流路１４内壁への滞留をより確実に防止できるので、研磨面をより平滑化できる。
なお、本実施形態においても、インペラ１０の回転数を変化させ、流路１４内の各部位の流速を変化させることによって、研磨量のムラを低減できる。ここで、歳差運動により、インペラ１０が一回転する間にも流路１４内壁の各部位の流速が次第に変化し、これによって研磨され易い部位の位置も一回転する間で次第に変化するので、研磨量のムラをより発現し難くできる。
【００３９】
インペラ１０を歳差運動させる機構は任意であり、研磨液２３による抵抗を利用してインペラ１０の重心を元の回転軸線Ｃ上からずらすことで歳差運動させてもよいし、インペラ１０自体を強制的に歳差運動させてもよい。また、インペラ１０を歳差運動させるにあたり、必ずしも、インペラ１０が吊り下げられていなくてもよい。例えば、ディスク１１を上に向けた姿勢で下から軸支されたインペラ１０を歳差運動させてもよい。
【００４０】
〔第５実施形態〕
本発明は、第１〜４実施形態で示した化学研磨の他に電解研磨によって変質層を除去することも包含する。
そこで、第５実施形態として、本発明に電解研磨を適用する場合に好適な電解研磨装置４０を図１０、図１１を参照して説明する。なお、図１０には、電解研磨装置４０の回転軸線Ｃから径方向の一方の側のみを示しているが、これと同様に他方の側も構成されている。
電解研磨装置４０は、設置台２１および回転軸２２と、研磨液２３を入れる研磨液槽２４と、設置台２１に設けられる導電性の回転構造体４００と、を備えている。
回転構造体４００は、各流路１４内に挿入される棒状の電極４１を支持する可動導電体４２と、可動導電体４２の上方に配置される円盤状の固定導電体４３と、を有している。
【００４１】
電極４１は、流路１４の形状に倣って湾曲して形成されている。電極４１は、その一端側が可動導電体４２に導通が取られた状態で支持されており、他端側に、流路１４の出口１４２側から挿入される端部４１ａを有している。この電極４１は、出口１４２側から所定範囲を受け持つことを想定している。
可動導電体４２は、設置台２１の上面の外周部に複数立設されており、設置台２１の回転に伴ってインペラ１０と同期して回転する。
固定導電体４３は、円環状の導電性を有する軸受４４を介して、可動導電体４２の上端に支持されている。したがって、固定導電体４３は、軸受４４を介して、可動導電体４２と相互に導通が取られている。また、固定導電体４３は、例えば図示しない装置筐体に固定されることで、回転が規制されている。この固定導電体４３には、装置外部に設置された電源４５が電気的に接続されている。電源４５により、固定導電体４３、軸受４４、および可動導電体４２を介して電極４１に給電される。
なお、インペラ１０と設置台２１との間には、絶縁板４６が介装されている。また、設置台２１および回転軸２２は接地されている。
【００４２】
本実施形態では、上記の電解研磨装置４０を用いて電解研磨工程を行うことにより、放電加工による変質層を除去する。この電解研磨工程では、インペラ１０を高電圧、電極４１をそれよりも低電圧として通電し、その電位差に基づいて各流路１４の内壁の表層を溶解させることで、放電加工面を研磨する。
この工程においても、前述の各実施形態と同様に、インペラ１０を回転させる。このとき、可動導電体４２はインペラ１０および設置台２１と共に回転するが、軸受４４が設けられているために、固定導電体４３には回転が伝わらない。したがって、インペラ１０の回転に伴って電源４５を移動させることなく、電極４１への給電を行うことができる。
【００４３】
電極４１が受け持つ範囲よりも流路１４の入口１４１側を電解研磨するには、入口１４１側の湾曲形状に沿った電極を別途設ける。この電極と電極４１を用いて電解研摩することで、流路１４の長手方向に亘る全域が研磨される。なお、流路１４の形状によっては、１つの電極を流路１４に挿入し、流路１４の全域、または遠心回転機の性能への影響が大きい部分のみを研磨することもできる。
【００４４】
本実施形態によっても、インペラ１０の回転により流路１４内に研磨液流が生じるために研磨面を平滑化できる。本実施形態においても、第２実施形態で述べたように、インペラ１０の回転数を変化させることにより、研磨量のムラを低減できる。
【００４５】
上記で述べた以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記各実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１０ インペラ
１１ ディスク
１２ カバー
１３ ブレード
１４ 流路
２０，３０，３５ 湿式研磨装置
２２，３３，３７ 回転軸
２３ 研磨液
２４ 研磨液槽
４０ 電解研磨装置
４１ 電極
４２ 可動導電体
４３ 固定導電体
４４ 軸受
４５ 電源
９１ スジ状部
４００ 回転構造体
Ｒ＋ 正回転
Ｒ− 負回転
Ｗ うねり
【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠心回転機のインペラの流路を放電加工により形成する流路形成工程と、
前記インペラを研磨液に浸漬することで前記流路の内壁を湿式研磨する湿式研磨工程と、を備え、
前記湿式研磨工程では、前記インペラをその回転軸線周りに回転させる、
ことを特徴とする遠心回転機のインペラの製造方法。
【請求項２】
前記湿式研磨工程では、
前記インペラの回転数を変化させる、
請求項１に記載の遠心回転機のインペラの製造方法。
【請求項３】
前記湿式研磨工程では、
正回転と負回転とを交互に切り替えることで、前記インペラの回転数を変化させる、
請求項２に記載の遠心回転機のインペラの製造方法。
【請求項４】
前記湿式研磨工程では、
前記正回転と前記負回転との間に、前記インペラの回転を止める無回転を挿入する、
請求項３に記載の遠心回転機のインペラの製造方法。
【請求項５】
前記湿式研磨工程では、
前記インペラを歳差運動させる、
請求項１から４のいずれか一項に記載の遠心回転機のインペラの製造方法。
【請求項６】
前記湿式研磨工程では、
前記流路に挿入される電極と、
前記電極を支持するとともに、前記インペラと共に回転する可動導電体と、
外部から電力が供給される固定導電体と、を備える回転構造体を用いて電解研磨を行い、
前記固定導電体に供給された電力が前記可動導電体を介して前記電極に供給される、
請求項１から５のいずれか一項に記載の遠心回転機のインペラの製造方法。
【請求項１】
遠心回転機のインペラの流路を放電加工により形成する流路形成工程と、
前記インペラを研磨液に浸漬することで前記流路の内壁を湿式研磨する湿式研磨工程と、を備え、
前記湿式研磨工程では、前記インペラをその回転軸線周りに回転させる、
ことを特徴とする遠心回転機のインペラの製造方法。
【請求項２】
前記湿式研磨工程では、
前記インペラの回転数を変化させる、
請求項１に記載の遠心回転機のインペラの製造方法。
【請求項３】
前記湿式研磨工程では、
正回転と負回転とを交互に切り替えることで、前記インペラの回転数を変化させる、
請求項２に記載の遠心回転機のインペラの製造方法。
【請求項４】
前記湿式研磨工程では、
前記正回転と前記負回転との間に、前記インペラの回転を止める無回転を挿入する、
請求項３に記載の遠心回転機のインペラの製造方法。
【請求項５】
前記湿式研磨工程では、
前記インペラを歳差運動させる、
請求項１から４のいずれか一項に記載の遠心回転機のインペラの製造方法。
【請求項６】
前記湿式研磨工程では、
前記流路に挿入される電極と、
前記電極を支持するとともに、前記インペラと共に回転する可動導電体と、
外部から電力が供給される固定導電体と、を備える回転構造体を用いて電解研磨を行い、
前記固定導電体に供給された電力が前記可動導電体を介して前記電極に供給される、
請求項１から５のいずれか一項に記載の遠心回転機のインペラの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−１０４３２１（Ｐ２０１３−１０４３２１Ａ）
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４７１０２（Ｐ２０１１−２４７１０２）
【出願日】平成２３年１１月１１日（２０１１．１１．１１）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１１日（２０１１．１１．１１）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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