JP2013170499A - 遠心回転機のインペラの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】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。
【解決手段】遠心回転機のインペラの製造方法は、気体の入口１４１から出口１４２までの流路１４を放電加工により形成する流路形成工程と、流路１４内に研磨液を供給することで流路１４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、流路１４の内壁に向けて研磨液が噴出される複数の噴出孔２５，３５を有するとともに、流路１４内に挿入される研磨液ノズル２０，３０を介して流路１４内に研磨液を供給する。
【選択図】図３

Description

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。
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、ディスクおよびカバーの互いの対向面と、隣り合うブレード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開口した入口から、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。

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。

特開２０１０−８９１９０号公報 特開２０１０−２８５９１９号公報 特開平８−３００２２８号公報

しかし、本発明者らの検討によれば、湿式研磨を行うと、図１１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力損失の原因となる。

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。

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。

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、インペラに導入される気体の入口から出口までの流路を放電加工により形成する流路形成工程と、流路内に研磨液を供給することで流路の内壁を湿式研磨する湿式研磨工程と、を備えている。
湿式研磨工程では、内壁に向けて研磨液が噴出される複数の噴出孔を有するとともに、流路内に挿入される研磨液ノズルを介して流路内に研磨液を供給する。

この発明によれば、研磨液ノズルの各噴出孔から流路の内壁に向けて研磨液が噴出されるので、その噴出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。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れば、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」は、化学研磨および電解研磨の総称として用いる。

本発明における湿式研磨工程では、流路内で研磨液ノズルを繰り返し移動させることが好ましい。
研磨液ノズルが繰り返し移動されることで、研磨液の噴出流が流路内壁に当たる位置が変位するため、研磨液を流路内壁により均一に接触させることができる。このため、流路内壁をより平滑化できる。
また、移動される研磨液ノズルによって流路内の研磨液が攪拌されるため、流路内壁に水素ガスが滞留し難くなる点でも、流路内壁をより平滑化できる。

上述のように、噴出孔を有する研磨液ノズルを介して流路内に研磨液を供給することにより、流路内壁を平滑化でき、それによって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、研磨量の差（ムラ）に着目した。
研磨液ノズルの各噴出孔から噴出された研磨液は下方へと流れ落ちること等のため、研磨液ノズルの出口側では、流路内壁に接触する研磨液の量が十分に確保されるが、研磨液ノズルの入口側では、出口側ほどには十分な研磨液量を確保できないおそれがある。そのため、研磨液ノズルの入口側が対向する流路内壁の研磨量が少なく、逆に、研磨液ノズルの出口側が対向する流路内壁の研磨量が多くなる研磨量のムラが生じることがある。

そこで、インペラの回転軸線が鉛直方向に沿うようにインペラを設置して湿式研磨工程が行われる場合、本発明の遠心回転機のインペラの製造方法において、研磨液ノズルは、流路に挿入された状態で、流路の鉛直方向上端側の方が、流路の鉛直方向下端側よりも噴出孔の開口密度が大きいことが好ましい。
この発明によれば、研磨液ノズルの鉛直方向の入口側で噴出孔の孔径または孔密度が大きいので、研磨液ノズルの入口側が対向する流路内壁にも十分な量の研磨液を接触させることができる。
一方、研磨液ノズルの出口側では、入口側の噴出孔から流れ落ちた研磨液が、噴出孔から噴出される研磨液に加わるため、研磨液の量が相対的に多くなる。しかし、研磨液ノズルの出口側の方が噴出孔の開口密度が相対的に小さいことで、噴出される研磨液の量が少ないため、流路内壁に接触する研磨液が適量となる。このように、流路内壁の部位間で、接触する研磨液の量が調整されることにより、研磨液ノズルの入口側と出口側とにおける研磨量のムラを低減できる。

本発明の遠心回転機のインペラの製造方法において、湿式研磨工程は、インペラの回転軸線が鉛直方向に沿うようにインペラを設置して行われ、研磨液ノズルは、流路の鉛直方向上端から挿入される上側ノズルと、流路の鉛直方向下端から挿入される下側ノズルと、からなり、上側ノズルを用いて研磨した後に、下側ノズルを用いて研磨することが好ましい。
流路の入口または出口から挿入される一つの研磨液ノズルのみによって、湿式研磨を実施することもできるが、研磨可能な範囲が、その研磨液ノズルを流路内に挿入できる範囲に限られる。
しかし、この発明のように流路の入口側から挿入されるものと、流路の出口側から挿入されるものとの２つのノズルを用いることにより、ノズルの形状を流路の形状に対応させることができるので、流路内壁の全体に亘って研磨できる。
しかも、上側ノズルにより流路の入口側の研磨を行った後、下側ノズルにより流路の出口側の研磨を行うので、流路の入口側の研磨の際に、出口側へと流れ落ちた研磨液との接触によって流路の出口側で不均一な研磨痕が生じても、その研磨痕を流路の出口側の研磨の際に除去できる。

研磨量のムラは、研磨液が流路の出口側に流れ落ちて溜まるために、流路の出口側で研磨液の成分濃度が高くなることを原因として生じることがある。
そこで、本発明の遠心回転機のインペラの製造方法では、上側ノズルよりも、下側ノズルの方が、噴出孔の開口密度が小さいことが好ましい。
この発明によれば、流路の出口側の内壁が高濃度の研磨液に晒されても、その流路内壁に向けて下側ノズルの噴出孔から噴出される研磨液の量が、下側ノズルの噴出孔の孔径または孔密度が小さいために少ないので、流路の出口側の研磨量を抑えることができる。それによって研磨量のムラを低減できる。

また、研磨量のムラは、流路の幅方向においても生じうる。インペラの流路の形状によっては、研磨液の流速が流路内の各部位で異なることが想定されるので、流速の大きい部位は研磨され易くなり、流速の小さい部位は研磨され難くなるためである。
そこで、本発明の遠心回転機のインペラの製造方法では、流路における研磨液の流速が小さい側を背、背よりも流速が大きい側を腹とすると、背側よりも腹側の方が、噴出孔の開口密度が小さいことが好ましい。
この発明によれば、研磨され易い腹側において噴出される研磨液の量が抑えられるとともに、研磨され難い背側において噴出される研磨液の量が十分に確保されるので、研磨量のムラを低減できる。

本発明の遠心回転機のインペラの製造方法では、湿式研磨として電解研磨を選択する場合、研磨液ノズルを導電性材料から形成するととともに、その研磨液ノズルを電極としても用いることが好ましい。
これにより、噴出流によって水素ガスを流路内壁から離脱させることで流路内壁を平滑化しつつ、別途電極を用意することなく電解研磨を行うことができる。

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。

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。 インペラの流路に沿った断面図（図１のII−II線矢視図）である。 流路内壁の湿式研磨に用いられる装置の概略構成を示す図である。 湿式研磨に用いられる第１ノズルおよび第２ノズルをインペラの流路と共に示す平面図である。 第２ノズルを示す斜視図である。 第２実施形態における研磨液ノズルの平面図である。 第２実施形態の変形例における研磨液ノズルの平面図である。 第３実施形態における研磨液ノズルの平面図である。 第４実施形態における研磨液ノズルの平面図である。 第５実施形態で行う電解研磨に用いられる装置の概略構成を示す図である。 研磨面のうねりを模式的に示す斜視図である。

以下、添付図面に示す実施の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。

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および図２において、気体は流路１４内を矢印Ｆの向きに流れる。

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。

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の対向する側面１３ａおよび側面１３ｂ、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。

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。

上記インペラ１０を製造する際には、形彫り放電加工により流路１４が形成された後、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、側面１３ｂ）に生じた変質層を除去する湿式研磨が行われる。
本実施形態は、図３および図４に示すように、流路１４内に挿入される第１ノズル２０および第２ノズル３０を介して流路１４内に研磨液を供給することで、流路１４の内壁を湿式研磨することに最も大きな特徴を有している。
また、本実施形態では、いずれも導電性材料（例えばカーボン）から形成された第１ノズル２０および第２ノズル３０が、流路１４を形成するための放電加工の電極としても用いられる。ただし、第１ノズル２０および第２ノズル３０が当該電極として用いられなくてもよい。

第１ノズル２０は、流路１４の入口１４１側の形状に倣って湾曲した形状とされている。この第１ノズル２０は、ポンプＰ１が接続される開放端２１と、流路１４の奥側に挿入される閉塞端２２と、ポンプＰ１によって研磨液が導入される内部空間２３と、内部空間２３の研磨液が噴出される複数の噴出孔２５とを有している。
一方、第２ノズル３０は、流路１４の出口１４２側の形状に倣って湾曲した形状とされている。この第２ノズル３０は、ポンプＰ２が接続される開放端３１と、流路１４の奥側に挿入される閉塞端３２と、ポンプＰ２によって研磨液が導入される内部空間３３と、内部空間３３の研磨液が噴出される複数の噴出孔３５とを有している。

図５に示す第２ノズル３０を例にとり、噴出孔３５の配置について説明する。第２ノズル３０においてカバー１２に対向する上面３０ａには、複数の噴出孔３５が流路１４に沿って並んでいる。噴出孔３５は、本実施形態では第２ノズル３０の幅方向の一端側と他端側とに一列ずつ、合計二列で並んでいるが、列数等、具体的な配列形態は任意である。また、噴出孔３５は、上面３０ａにおいて幅方向および長手方向のいずれにもほぼ等間隔で配置されているが、必ずしも等間隔で配置されていなくてもよい。
ディスク１１に対向する下面３０ｂにも、上面３０ａと同様に噴出孔３５が配置されている。また、隣り合うブレード１３にそれぞれ対向する側面３０ｃおよび側面３０ｄにも、流路１４に沿って複数の噴出孔３５が配置されている。
上面３０ａ、下面３０ｂ、側面３０ｃ、および側面３０ｄと、流路１４内壁との間には、研磨液がスムーズに流れ、かつ噴出孔３５からの噴出流を流路１４内壁に到達させることができる程度のクリアランス（例えば、約５ｍｍ）が存在する。
また、噴出孔３５の孔径（直径）は、研磨液を噴出させて噴出流を形成するために小さくされている。但し、この孔径が小さ過ぎると、流路１４内壁の特定の部位のみに研磨液が集中し、内壁全体に均一に研磨液を接触させるのが難しくなるので、噴出孔３５の孔径は、適度な大きさ、例えば、約５ｍｍとされている。

第１ノズル２０の噴出孔２５も、第２ノズル３０の上面３０ａ、下面３０ｂ、側面３０ｃ、および側面３０ｄに相当する各面に、噴出孔３５と同様に配置されている。流路１４内壁とのクリアランスおよび孔径についても噴出孔３５と同様に決められている。噴出孔２５および噴出孔３５は、本実施形態では互いに等しい孔径とされている。

また、第１ノズル２０および第２ノズル３０にはそれぞれ、図示しない駆動手段が接続されている。これらの駆動手段により、第１ノズル２０および第２ノズル３０が流路１４内に挿入されるとともに、流路１４内で流れの前後方向に繰り返し移動される。また、第１ノズル２０および第２ノズル３０は、必要に応じて流路１４の幅方向（インペラ１０の周方向）にも繰り返し移動される。本実施形態では、前後方向、幅方向のいずれにも移動させている。
なお、第1ノズル２０および第２ノズル３０は、手動で移動されてもよい。

本実施形態で使用される研磨液としては、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。化学研磨用の研磨液としては、例えば、Ｈ_２Ｏ_２を８ｗｔ％およびＮＨ_４ＨＦを４ｗｔ％含むものを用いることができる。また、後述する電解研磨用の研磨液としては、例えば、リン酸（Ｈ_３ＰＯ_４）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。
噴出孔２５および噴出孔３５から噴出された研磨液は、重力により、流路１４に沿って下方に流れ落ち、出口１４２から排出される。

次に、インペラ１０の製造方法を説明する。
なお、製造されたインペラ１０を稼動させる際には、インペラ１０は任意の姿勢に設置されるが、以下に示す流路形成工程および湿式研磨工程では、インペラ１０の回転軸線Ｃが鉛直方向に沿い、入口１４１が鉛直方向の上向きとなるようにインペラ１０が設置される。このため、本実施形態では、入口１４１が流路１４の鉛直方向上端に位置し、出口１４２が流路１４の鉛直方向下端に位置する。また、第１ノズル２０が流路１４の鉛直方向上端側から挿入される上側ノズルに相当し、第２ノズル２０が流路１４の鉛直方向下端側から挿入される下側ノズルに相当する。
先ず、別途外形が形成された一体の素材を第１ノズル２０および第２ノズル３０を用いて形彫り放電加工することにより、各流路１４を形成する流路形成工程を行う。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。
本実施形態では、まず入口１４１から、形成される流路１４の奥へと第１ノズル２０を送りながら、流路１４の入口１４１側を彫り進め、次いで出口１４２から、形成される流路１４の奥へと第２ノズル３０を送りながら、流路１４の出口１４２側を彫り進める。第１ノズル２０および第２ノズル３０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と、入口１４１から出口１４２まで連通した流路１４が形成される。
なお、第１ノズル２０および第２ノズル３０は、放電加工用の溶液を加工対象部位に供給するのに用いることもできる。

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力損失を増大させるおそれがある。
このため、インペラ１０の内壁を研磨液に接触させることで、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。

本実施形態では、湿式研磨工程において、第１ノズル２０を入口１４１から流路１４内に挿入するとともに、ポンプＰ１により、第１ノズル２０に向けて研磨液を連続的に圧送する。さらに、本実施形態では、第１ノズル２０を流路１４内で繰り返し前後方向および幅方向に移動させる。なお、後述する第２ノズル３０も同様に繰り返し前後方向および幅方向に移動させる。
ポンプＰ１を稼動させると、第１ノズル２０の各噴出孔２５から流路１４の入口１４１側の内壁に向けて研磨液が噴出されるとともに、その研摩液が流路１４内壁と第１ノズル２０との間を出口１４２に向けて流れる。
研磨液が噴出されるとともに下方に流れることで、流路１４内壁において噴出孔２５に対向する部位、噴出孔２５と噴出孔２５との間の部位のいずれにも研磨液が接触するので、研磨液の成分と流路１４の内壁との酸化還元反応により、流路内壁（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、研磨液中に水素ガスが発生するが、研磨液の噴出流が持つエネルギにより、水素ガスが流路１４の内壁沿いに滞留するのが妨げられる。したがって、研磨液を流路１４の内壁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１１のようなうねりＷが生じることなく平滑化される。

こうして流路１４の入口１４１側の変質層の処理が終了したら、第１ノズル２０を流路１４から取り出し、第２ノズル３０を出口１４２から流路１４内に挿入するとともに、ポンプＰ２により、第２ノズル３０に向けて研磨液を圧送する。これによって第２ノズル３０の各噴出孔３５から噴出された研磨液が流路１４の出口１４２側の内壁に接触するので、酸化還元反応によって変質層が除去される。このときにも、研磨液の噴出流によって、水素ガスの滞留が妨げられるので、流路１４の内壁は、入口１４１側、出口１４２側のいずれにおいてもうねりＷが生じることなく平滑化される。
なお、噴出孔２５および噴出孔３５からの噴出流の流速は、ポンプＰ１およびポンプＰ２の圧送能力や、噴出孔２５および噴出孔３５の孔径に応じて、水素ガスの滞留を妨げることのできる適切な範囲に設定される。

ここで、先に、流路１４の入口１４１側を研磨した後、流路１４の出口１４２側を研磨するのは、第１ノズル２０の噴出孔２５から研摩液が下方に向けて流れ落ちる際に、研磨液との接触により流路の１４の出口１４２側の内壁に付けられる痕跡が残存するのを避けるためである。このような痕跡が付いても、第２ノズル３０を流路１４内に挿入して研磨を行えば、それが残らずに平滑な面が得られる。

さらに、流路１４内で第１ノズル２０および第２ノズル３０を繰り返し移動させることにより、研磨液の噴出流が流路１４の内壁に当たる位置が変位するので、噴出流が内壁の一定の箇所に集中することなく、研磨液を流路１４の内壁により均一に接触させることができる。そのために、第１ノズル２０および第２ノズル３０の繰り返し移動速度を１分間あたり１０往復以上とするのが好ましい。
また、移動される第１ノズル２０および第２ノズル３０によって流路１４内の研磨液が攪拌されることにより、流路１４の内壁に水素ガスがより滞留し難くなる。
なお、流路１４内壁に研磨液を均一に接触させられる限り、第１ノズル２０および第２ノズル３０の移動距離（ストローク）は任意である。

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。

本実施形態によれば、流路１４内に挿入される第１ノズル２０の各噴出孔２５および第２ノズル３０の各噴出孔３５から研磨液を噴出させることにより、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、圧力損失を低減できる。

本実施形態では２つの第１ノズル２０および第２ノズル３０を用いる例を説明したが、流路１４の形状によっては、１つの研磨液ノズルを流路１４に挿入することによって、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。

〔第２実施形態〕
次に、図６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、噴出孔２５および噴出孔３５から流路１４の内壁に向けて研磨液を噴出させることにより、水素ガスの発生に対処するが、第１ノズル２０および第２ノズル３０のそれぞれにおいて噴出孔の開口面積を変化させる点で第１実施形態とは相違する。

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。
第１ノズル２０および第２ノズル３０の各噴出孔から噴出された研磨液は、下方へと流れ落ちる。
また、噴出孔の孔径が大きい場合、ノズルの開放端近傍のコンダクタンスが大きくなるため、研磨液はノズルの閉塞端まで届きにくくなることもある。このため、噴出孔２５および噴出孔３５の孔径が第１ノズル２０および第２ノズル３０各々においてほぼ同一の場合、第１ノズル２０および第２ノズル３０の下端側では、流路１４内壁に接触する研磨液の量が十分に確保されるが、第１ノズル２０および第２ノズル３０の上端側では、下端側ほどには十分な研磨液量を確保できないおそれがある。したがって、上端側では研磨量が少なく、下端側では研磨量が多くなる研磨量のムラが生じることがある。
このような流路１４内壁の研磨量のムラが低減するように、本実施形態では、噴出孔の単位面積あたりの個数（以下、孔密度と称する）を第１ノズル２０および第２ノズル３０のそれぞれにおいて変化させる。

複数の噴出孔２５は、第１ノズル２０の各面において、入口１４１に近い上端側領域２０１における孔密度の方が、出口１４２に近い下端側領域２０２における孔密度よりも大きい。
一方、複数の噴出孔３５は、第２ノズル３０の各面において、入口１４１に近い上端側領域３０１における孔密度の方が、出口１４２に近い下端側領域３０２における孔密度よりも大きい。

上記の第１ノズル２０および第２ノズル３０を用いて、第１実施形態と同様、入口１４１から第１ノズル２０を流路１４内に挿入するとともに、ポンプＰ１を稼動させると、各噴出孔２５から研磨液が噴出される。
このとき、上端側領域２０１における噴出孔２５の孔密度が大きいため、上端側領域２０１に対向する流路１４内壁に向けて、未だ金属溶解によって劣化していない研磨能力の高い新鮮な研磨液が噴出される。
一方、下端側領域２０２に対向する流路１４内壁は、上端側領域２０１の噴出孔２５から流れ落ちた研磨液が噴出流に加わるため、研磨液の量が上流端領域２７に対向する部位よりも多くなるが、下端側領域２０２における噴出孔２５の孔密度が小さいことで噴出孔２５からの噴出量が少ないので、接触する研磨液が適量となる。
このように、上端側領域２０１に対向する部位と下端側領域２０２に対向する部位との間で、接触する研磨液の量が調整される結果、第１ノズル２０の上端側と下端側とに生じる研磨量のムラを低減できる。

次に、出口１４２から第２ノズル３０を流路１４内に挿入するとともに、ポンプＰ２を稼動させると、各噴出孔３５から研磨液が噴出される。このとき、上記同様、上端側領域３０１における噴出孔３５の孔密度が大きいため、上端側領域３０１に対向する流路１４内壁に向けて、新鮮な研磨液が多く噴出される一方で、下端側領域３０２で噴出孔３５の孔密度が小さく、流路１４内壁に接触する研磨液の量が抑えられているので、上端側領域３０１に対向する部位と下端側領域３０２に対向する部位との間の研磨量のムラを抑制できる。

本実施形態では、第１ノズル２０を上端側領域２０１と下端側領域２０２とに区分し、両領域における噴出孔２５の孔密度を変えているが、孔密度を変化させる態様は任意である。例えば、第１ノズル２０の上端から下端にかけて、噴出孔２５の孔密度を次第に小さくしていってもよい。第２ノズル３０の噴出孔３５についても、孔密度を変化させる態様は任意である。
なお、第１ノズル２０および第２ノズル３０のいずれか一方についてのみ、噴出孔の孔密度を変化させてもよく、そのノズルを挿入して行う際の研磨量のムラを低減できる。但し、第１ノズル２０および第２ノズル３０の両方の噴出孔の孔密度を変化させた方が、流路１４全体に亘って研磨量のムラを低減できるので好ましい。

ここで、上記のように、噴出孔２５および噴出孔３５の孔密度を変化させる代わりに、図７に示すように、噴出孔２５および噴出孔３５の孔径を変化させることもできる。第１ノズル２０の上端側領域２０１に配置される噴出孔２５の孔径を下端側領域２０２に配置される噴出孔２５の孔径よりも大きくすることによっても、上端側領域２０１に対向する流路１４内壁に接触する研磨液の量が多くなるとともに、第１ノズル２０の下端側で接触する研磨液量を抑える効果が得られるので、第１ノズル２０の上端側と下端側との研磨量のムラを低減できる。
第２ノズル３０についても同様であり、上端側領域３０１に配置される噴出孔３５の孔径を下端側領域３０２に配置される噴出孔３５の孔径よりも大きくすることにより、研磨量のムラを低減できる。

ここで、孔密度を変化させることや、孔径を変化させることは、噴出孔の開口がノズルの各面の単位面積に占める比率（開口密度）を変化させることに相当する。開口密度を変化させる形態は、上記の例に限定されない。例えば、噴出孔の孔密度と、噴出孔の孔径分布とを組み合わせることもできる。

〔第３実施形態〕
次に、図８を参照し、本発明の第３実施形態について説明する。
流路１４内に第１ノズル２０および第２ノズル３０を挿入して研磨液を圧送すると、噴出孔２５および噴出孔３５から噴出された研磨液が流路１４内を流れ落ち、流路１４の出口１４２側に溜まる。すると、流路１４の出口１４２側では、酸化還元反応に寄与する研磨液の成分が入口１４１側よりも高濃度となり、出口１４２側で研磨され易くなるので、研磨量のムラが生じることがある。
このように生じる研磨量のムラに対処するために、第３実施形態は、第１ノズル２０と第２ノズル３０とで噴出孔の孔密度を相違させている。
本実施形態では、第１ノズル２０の噴出孔２５の孔密度よりも、第２ノズル３０の噴出孔３５の孔密度が小さい。

第２ノズル３０の噴出孔３５の孔密度が小さいことで、噴出孔３５から噴出される研磨液の量が少ないため、研磨液が溜まることで高濃度の研磨液に晒されていても、流路１４の出口１４２側での研磨能力は抑えられている。そのため、研磨量が流路１４の入口１４１側と出口１４２側とで平準化される。

上記のように第１ノズル２０と第２ノズル３０とで噴出孔の孔密度を変化させる代わりに、孔径を変化させても同様の効果が得られる。
また、研磨液が溜まることによる成分濃度の高まりは、第２ノズル３０の下面３０ｂにおいて最も顕著となる。したがって、上面３０ａよりも下面３０ｂの方が噴出孔３５の孔密度が小さくなるようにすればより好ましい。

〔第４実施形態〕
次に、図９を参照し、本発明の第４実施形態について説明する。
第２実施形態および第３実施形態では、研磨液が流路１４を流れる向きにおいて噴出孔の開口密度を変化させていたが、第４実施形態では、噴出孔の開口密度を流路１４の幅方向において変化させる。

ここで、流路１４において、ブレード１３の側面１３ａ側を背、ブレード１３の側面１３ｂ側を腹と呼ぶと、流路１４を流れる研磨液の流速が背よりも腹で大きいために、腹の方が研磨され易い。
そこで、腹側に位置する噴出孔２５の孔径を相対的に小さく、背側に位置する噴出孔２５の孔径を相対的に大きくなるように噴出孔２５を形成している。
具体的に、上面２０ａおよび下面２０ｂに位置する噴出孔２５は、腹側で孔径が小さく、背側で孔径が大きい。また、図示を省略するが、腹側に位置する噴出孔２５は孔径が小さく、背側に位置する噴出孔２５は孔径が大きい。
また、第２ノズル３０についても同様に、腹側に位置する噴出孔３５の孔径が小さく、背側に位置する噴出孔３５の孔径が大きい。
本実施形態によれば、腹側で噴出される研磨量の量が少なく、逆に、背側で噴出される研磨量の量が多くなるので、研磨量のムラを低減できる。
なお、孔径を変化させる代わりに、孔密度を変化させることで研磨量を制御してもよい。

上記各実施形態では、流路１４の入口１４１が鉛直方向の上向きとなるようにインペラ１０を設置した状態で、流路形成工程および湿式研磨工程を実施したが、それらの工程におけるインペラ１０の姿勢は任意である。例えば、各実施形態とは逆に、インペラ１０の回転軸線Ｃが鉛直方向に沿い、入口１４１側が鉛直方向の下向きとなるようにインペラ１０を設置してもよい。
この場合には、鉛直方向の上下が各実施形態とは逆転するので、流路１４内に先ず、第２ノズル３０を挿入して研磨を行った後、第１ノズル２０を挿入して研磨を行うのが好ましい。また、噴出孔の開口密度の分布を上記とは上下逆転させると、研磨量のムラに対処できる。
上記のように、入口１４１側が鉛直方向の下向きとなるようにインペラ１０が設置された場合には、流路１４の入口１４１側に対応する第１ノズル２０が、流路１４の鉛直方向下端側から挿入される下側ノズルに相当し、流路１４の出口１４２側に対応する第２ノズル３０が、流路１４の鉛直方向上端側から挿入される上側ノズルに相当する。

〔第５実施形態〕
次に示す第５実施形態では、電解研磨によって変質層を除去する。電解研磨により、化学研磨では研磨が困難な材質（例えば，オーステナイト系ステンレス鋼、二相（オーステナイト・フェライト）ステンレス鋼など）であっても研磨が可能となる。
本実施形態では、図１０に示すように、第１ノズル２０および第２ノズル３０が電解研磨に用いられる電極も兼ねている。
電極として用いられる第１ノズル２０および第２ノズル３０は、例えばカーボン等の導電性材料から形成される。そうでなくても、導電性の部材を組み込むことによって、第１ノズル２０および第２ノズル３０を電極として構成することができる。
なお、噴出孔の孔径が大き過ぎると電流分布が乱れ易くなるので，孔径は適切な大きさに設定する。例えば、孔径を５ｍｍとすれば、流路１４内壁を均一に研磨できる。

第１ノズル２０とインペラ１０との間に電源１９によって電圧を印加すると、流路１４の内壁の表層が溶解される。これによって入口１４１側の内壁が研磨される。次に、第２ノズル３０とインペラ１０との間に電圧を印加することにより、出口１４２側の内壁が研磨される。

本実施形態によっても、第１ノズル２０の噴出孔２５および第２ノズル３０の噴出孔３５から内壁に向けて研磨液が噴出されることで水素ガスの滞留を避けることができるので、研磨面を平滑化できる。さらに、本実施形態においても、第２実施形態〜第４実施形態で述べたように、噴出孔２５および噴出孔３５の孔密度や孔径を変化させることにより、研磨量のムラを低減できる。

上記各実施形態で述べたように、本発明は、第１ノズル２０および第２ノズル３０を介して流路１４内に研磨液を供給して湿式研磨を行うとともに、湿式研磨に伴って生じる水素ガスの滞留に対処できるので、インペラ１０を研磨液に浸漬する必要がない。このため、本発明は特に、運搬が困難な大型のインペラ１０に有効となる。
ただし、本発明は、インペラ１０を研磨液中に浸漬し、流路１４内に研磨液を満たした上で、第１ノズル２０および第２ノズル３０により流路内壁に向けて研磨液を噴出させることを許容する。

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。

１０ インペラ
１１ ディスク
１２ カバー
１３ ブレード
１４ 流路
１９ 電源
２０ 第１ノズル
２５ 噴出孔
２０１ 上端側領域
２０２ 下端側領域
３０ 第２ノズル
３５ 噴出孔
３０１ 上端側領域
３０２ 下端側領域
１１０ 軸孔
１４１ 入口
１４２ 出口
Ｐ１，Ｐ２ ポンプ

Claims (7)

1. 入口から出口までの流路が形成された遠心回転機のインペラの製造方法であって、
   前記流路を放電加工により形成する流路形成工程と、
   前記流路内に研磨液を供給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、
   前記内壁に向けて前記研磨液が噴出される複数の噴出孔を有するとともに、前記流路内に挿入される研磨液ノズルを介して前記流路内に前記研磨液を供給する、
   ことを特徴とする遠心回転機のインペラの製造方法。
2. 前記湿式研磨工程では、前記流路内で前記研磨液ノズルを繰り返し移動させる、
   請求項１に記載の遠心回転機のインペラの製造方法。
3. 前記湿式研磨工程は、前記インペラの回転軸線が鉛直方向に沿うように前記インペラを設置して行われ、
   前記研磨液ノズルは、前記流路に挿入された状態で、
   前記流路の鉛直方向上端に近い側の方が、前記流路の鉛直方向下端に近い側よりも前記噴出孔の開口密度が大きい、
   請求項１または２に記載の遠心回転機のインペラの製造方法。
4. 前記湿式研磨工程は、前記インペラの回転軸線が鉛直方向に沿うように前記インペラを設置して行われ、
   前記研磨液ノズルは、前記流路の鉛直方向上端から挿入される上側ノズルと、前記流路の鉛直方向下端から挿入される下側ノズルと、からなり、
   前記上側ノズルを用いて研磨した後に、前記下側ノズルを用いて研磨する、
   請求項１から３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。
5. 前記上側ノズルよりも、前記下側ノズルの方が、前記噴出孔の開口密度が小さい、
   請求項４に記載の遠心回転機のインペラの製造方法。
6. 前記流路における前記研磨液の流速が小さい側を背、前記背よりも流速が大きい側を腹とすると、
   前記背側よりも前記腹側の方が、前記噴出孔の開口密度が小さい、
   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。
7. 前記研磨液ノズルを導電性材料から形成し、
   前記湿式研磨工程では、前記研磨液ノズルを電極として電解研磨を行う、
   請求項１から６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。

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