JP5986924B2 - 回転機械の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、回転機械の製造において行われる車室内面へのめっき施工に関する。
例えば、遠心圧縮機やタービン等の回転機械には、回転軸、羽根部等の回転体を外周側から覆う車室が設けられている。この車室の内部は作動流体に曝されるため、例えばこの作動流体が二酸化炭素である場合には、車室内面に防食対策としてめっきが施工されている。
ここで、このようなめっき施工は通常、めっき槽内のめっき液に車室を浸漬することによって行われるが、回転機械の車室は寸法に応じた大容量のめっき槽が必要になり、コストアップが避けられないのが現状である。
ところで、特許文献1には、長尺管の内部にめっき液を圧送することで、めっき槽を用いることなく長尺管の内面のめっきを施工するめっき方法が開示されている。
特開平8―319576号公報
しかしながら、特許文献1のめっき方法を用いればめっき槽が不要となり、コスト抑制につながるものの、車室は寸法が非常に大きいものである。このため、特許文献1の方法を回転機械の車室内面のめっき施工に適用しようとした場合には、めっき施工に供される各液体を車室内面に供給排出する際に、車室内面にこれら液体が接触する時間が車室内面全域で不均一となってしまう。例えば、仮に下方から液体を排出しようとする場合、下方の車室内面での液体の接触時間が長くなってしまう。従って、めっき品質が低下するおそれがある。
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、コストを抑制しながら、めっき品質を確保可能な回転機械の製造方法提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明は以下の手段を採用している。
即ち、本発明に係る回転機械の製造方法は、複数の開口部を有して、流体を吸入、排出する回転機械の車室を形成する車室形成工程と、前記車室形成工程の後に、前記開口部を通じて、前記車室内へ前処理液を供給した後に排出して該車室の内面の活性化を行う表面活性化工程と、表面活性化工程の後に、前記開口部を通じて、前記車室内へ予熱液を供給した後に排出して該車室の予熱を行う予熱工程と、予熱工程の後に、前記開口部を通じて、めっき液の前記車室内への供給と前記車室内からの排出を行って循環させ、該車室の内面のめっきを行うめっき工程と、前記めっき工程によってめっきされた前記車室に、内部車室、回転軸及びインペラの組み付けを行う組立工程と、を備え、前記表面活性化工程、前記予熱工程、前記めっき工程では、前記前処理液、前記予熱液、前記めっき液の供給時及び排出時におけるこれらの液面よりも上方の範囲の前記車室の内面に、これら前処理液、予熱液、めっき液のうち各工程に対応する液体を処理液補助供給手段によって供給することを特徴とする。
このような回転機械の製造方法によると、車室に形成された開口部から、前処理液による車室内面の活性化、予熱液による車室の予熱を行い、さらにめっき液の循環によるめっき施工を行う。この際、各液体は、供給時には車室下方から車室内に貯留され、排出時には上方から減少していく。従って、上方の車室内面はこれら液体と接触する時間が短くなり、一方で下方の車室内面はこれら液体と接触する時間が長くなる。ここで、各工程における液体の液面の上下変動に応じて、処理液補助供給手段が、液面よりも上方の車室内面に各液体を供給することで、車室内面全域にわたって、各液体の接触時間を均一にすることができる。よって、車室全体を浸漬するような予熱槽やめっき槽を不要としながら、均一なめっき施工が可能となる。
また、前記表面活性化工程、前記予熱工程、前記めっき工程では、前記処理液補助供給手段によって前記車室の内面に、前記前処理液、前記予熱液、前記めっき液のうち各工程に対応する液体が散布されてもよい。
このように、処理液補助供給手段が液面よりも上方の車室内面に各液体を散布して供給することで、より効率的に液体を車室内面に接触させることができる。さらに、各液体を散布することによって、開口部等の形状が複雑となっている部分へも液体を供給可能となり、均一なめっき施工を可能としてめっき品質の向上が可能となる。
さらに、前記表面活性化工程、前記予熱工程、前記めっき工程では、前記処理液補助供給手段が移動しながら前記前処理液、前記予熱液、前記めっき液が散布されてもよい。
このようにすることで、液面変動に応じて処理液補助供給手段が移動可能となるため、より確実に車室の内面に各液体を接触させることができるため、めっき品質のさらなる向上が可能となる。
本発明の回転機械の製造方法よると、処理液補助供給手段を用いたことで、コストを抑制しながら均一なめっき施工が可能となり、めっき品質を確保できる。
本発明の第一実施形態に係る遠心圧縮機の製造方法で製造される遠心圧縮機を示す概略断面図である。 本発明の第一実施形態に係る遠心圧縮機の製造方法の手順を示すフロー図である。 本発明の第一実施形態に係る遠心圧縮機の製造方法に関し、ノズル部材による各液体の供給の様子を示す斜視図である。 本発明の第二実施形態に係る遠心圧縮機の製造方法に関し、ノズル部材による各液体の供給の様子を示す斜視図である。 本発明の第三実施形態に係る遠心圧縮機の製造方法に関し、ノズル部材による各液体の供給の様子を示す斜視図である。
〔第一実施形態〕
以下、本発明の第一実施形態に係る遠心圧縮機(回転機械)100の製造方法について説明する。
本実施形態で製造される遠心圧縮機100は、流体Fを取り込んで、軸線Oに沿って流通させることで流体Fの昇圧を行う装置である。
図1に示すように、この遠心圧縮機100は、円筒状をなす車室1と、車室1によって外周側から覆われるようにして車室1との間で相対回転不能に設けられた内部車室2と、内部車室2によって外周側から覆われて、内部車室2との間で相対回転可能に設けられた回転軸(回転体)3及びインペラ(回転体)4とを備えている。
回転軸3は、軸線Oを中心とした柱状をなして、軸線O方向に延在している。またインペラ4は軸線O方向に所定の間隔をあけて複数段が回転軸3に外嵌されて、回転軸3とともに軸線Oを中心に回転する。
内部車室2は、回転軸3、及びインペラ4を支持する。またこの内部車室2には、不図示の流路が各インペラ4間に形成されており、この流路を介して最前段のインペラ4から最後段のインペラ4へ、段階的に流体Fを流通させて昇圧を行う。
車室1は、軸線Oを中心として、軸線Oの一方側(図1の紙面に向かって左側)の上流側開口部10及び他方側の下流側開口部11とが形成された円筒状をなし、遠心圧縮機100の外形を形成している。この車室1は、本実施形態では軸線Oの一方側の端部において、軸線Oの径方向内側に向かって環状に突出する形状をなしており、これによって下流側開口部11と比較して上流側開口部10の開口径の方が小さくなっている。
さらに、この車室1は、外周面から軸線Oの径方向外側に向かって突出するように、上流側となる軸線O方向の一方側の端部に設けられた流体の吸入口(開口部)5と、他方側の端部に設けられた流体の排出口(開口部)6とを有している。本実施形態では、この車室1は分割面を有さず、一体の筒状部材となっている。
吸入口5には、車室1の内外を連通するように軸線Oの径方向に車室1を貫通する吸入流路FC1が形成されており、この吸入流路FC1は最前段のインペラ4内に連通して、外部から流体Fを取り込んでこのインペラ4へ流入可能としている。
排出口6にも同様に、車室1の内外を連通するように軸線Oの径方向に貫通する排出流路FC2が形成されており、またこの排出流路FC2は最後段のインペラ4内に連通して、このインペラ4から外部へ流体Fを排出可能としている。
次に、上記遠心圧縮機100の製造方法(めっき方法を含む)について、まず製造工程の概要について説明し、その後、各工程の詳細を説明する。
図2に示すように遠心圧縮機100の製造方法は、車室1を形成する車室形成工程S0と、車室形成工程S0の後に車室1の内面1aのめっき施工の準備を行う準備工程S1と、準備工程S1の後に車室1内に前処理液W1を供給して車室1の内面1aの活性化を行う表面活性化工程S2とを備えている。
さらに、遠心圧縮機100の製造方法は、表面活性化工程S2の後に車室1内を洗浄する洗浄工程S3と、洗浄工程S3の後に車室1内に予熱液W2を供給して車室1の予熱を行う予熱工程S4と、予熱工程S4の後に車室1内にめっき液W3を供給して車室1の内面1aのめっきを行うめっき工程S5と、めっき工程S5の後に車室1の仕上げを行う車室仕上げ工程S6とを備えている。
そして、車室仕上げ工程S6の後に車室1に内部車室2、回転軸3、インペラ4を組み込む組立工程S7を備え、これらの工程を経て最終的な遠心圧縮機100が製造される。
まず、車室形成工程S0を実行する。即ち、鋳造等、機械加工を用いて筒状の車室1を形成する。
次に、準備工程S1を実行する。即ち、車室1のめっき不要部分等にマスキングを行う。その後、軸線O方向が鉛直方向に一致するように、また吸入口5が下方に配されるように車室1を載置する。この時点で、下流側開口部11が上方を向いて載置されるため、車室1における全ての開口部である吸入口5、排出口6、上流側開口部10、下流側開口部11のうちで、最大の開口部が上方を向いた状態となる。
そして、準備工程S1では、さらに、上流側開口部10に蓋をして、上流側開口部10からの液体の漏洩を防止する。さらに、ポンプ15及びタンク16(図3を参照)を設置して配管16aを吸入口5及び排出口6に接続する。
ここで、タンク16の詳細は図示しないが、前処理液W1、予熱液W2、めっき液W3の三種の液体を各々分離して貯留可能となっており、各工程で使用される液体を別々に上記配管16aを通じて車室1内に供給し、また車室1内から排出された液体を回収するようになっている。また、各液体のpH値、濃度、温度は常時所定値となるように適宜調整される。
また、この準備工程S1では、車室1の内面1aへアルカリ性溶液などの脱脂液を吹きつけて、内面1aの脱脂等の処理を行う。この脱脂液としては、例えば水酸化ナトリウム、ケイ酸塩,界面活性剤などの混合物が用いられる。そして内面1aの処理を行った後に、内面1aに水を吹きつけて水洗する。
次に、表面活性化工程S2を実行する。即ち、タンク16からポンプ15によって吸入口5へ前処理液W1を供給して車室1内を前処理液W1で満たす。その後、前処理液W1を車室1の排出口6より排出してタンク16に回収し、車室1の内面1aの酸化皮膜を除去して内面1aの活性化を行う。
前処理液W1としては例えば、室温に調整された塩酸等の酸液が用いられる。
さらに、図3に示すように表面活性化工程S2では、処理液補助供給手段としてノズル部材18が、下流側開口部11から挿入された状態で工程が実行される。
ここで、このノズル部材18は、軸線O方向に延在して車室1の外部に配された筒状の本体部18aと、本体部18aに連通するとともに本体部18aの先端から車室1の内面1aにむかって延びて、軸線Oの周方向に間隔をあけて複数設けられた分岐管18bとを有している。そして、本体部18aはタンク16に配管17、ポンプ19を介して接続されており、表面活性化工程S2の実行中に前処理液W1が分岐管18bから車室1の内面1aに向かって供給される。なお、ノズル部材18は車室1内に挿入されていなくともよく、少なくとも分岐管18bが車室1の内面1aに向かって開口していればよい。
そして、表面活性化工程S2の後に、洗浄工程S3を実行する。即ち、前処理液W1によって活性化を行った車室1の内面1aに対してスプレーを用いて水洗を行う。
次に、予熱工程S4を実行する。即ち、洗浄工程S3によって水洗された車室1に対して、タンク16からポンプ15によって吸入口5へ予熱液W2を供給して車室1内を予熱液W2で満たす。その後、予熱液W2を車室1の排出口6より排出してタンク16に回収し、めっき施工前に車室1の温度を上昇させる。
予熱液W2としては例えば、90℃程度の温度に調整された還元剤を含む水溶液が用いられ、還元剤としては例えば、次亜リン酸ナトリウム等が用いられるが、その他一般的に用いられる還元剤であってもよい。
ここで、予熱工程S4の実行後に水洗を行ってもよい。
さらに、図3に示すように予熱工程S4では、表面活性化工程S2と同様に、ノズル部材18が、下流側開口部11から挿入された状態で工程が実行され、予熱工程S4の実行中に予熱液W2が分岐管18bから車室1の内面1aに向かって供給される。
次に、めっき工程S5を実行する。即ち、予熱工程S4で予熱された車室1に対して、タンク16からポンプ15によって吸入口5へめっき液W3を供給して車室1内をめっき液W3で満たす。この状態で排出口6からめっき液W3を排出してタンク16に回収し、車室1内にめっき液W3が満たされた状態でめっき液W3を循環させ、車室1の内面1aのめっきを行う。
めっき液W3としては例えば、90℃程度の温度に調整された無電解ニッケルめっき液が用いられる。
さらに、図3に示すようにめっき工程S5では、予熱工程S4、表面活性化工程S2と同様に、ノズル部材18が、下流側開口部11から挿入された状態で工程が実行され、めっき工程S5の実行中にめっき液W3が分岐管18bから車室1の内面1aに向かって供給される。
次に、車室仕上げ工程S6を実行する。即ち、まず、めっきが施された車室1の内面1aに対してスプレーを用いて水洗を行った後に乾燥させ、車室1が完成される。また場合によっては、ベーキング処理(水素脆性除去)を施してもよい。
最後に、組立工程S7を実行する。即ち、車室1に、内部車室2、回転軸3、インペラ4の組み付けを行い、遠心圧縮機100が製造される。
このような遠心圧縮機100の製造方法においては、車室1に形成された吸入口5から前処理液W1を供給し、また排出口6から排出することで、前処理液W1を車室1の内面1aの活性化を行い、同様に予熱液W2、めっき液W3の供給、排出をこれら吸入口5及び排出口6から行うことで、車室1の内面1aへのめっき施工を行うことができる。
即ち、表面活性化工程S2、予熱工程S4、めっき工程S5では、車室1全体を浸漬するような予熱槽やめっき槽を不要としながら、車室1の内面1aのめっき施工が可能である。
ところで、前処理液W1、予熱液W2、めっき液W3の各液体は、供給時には車室1の下方から車室1内に貯留され、排出時には上方から減少していくこととなる。従って、上方の車室1の内面1aではこれら液体と接触する時間が短くなり、一方で下方の車室1内面1aではこれら液体と接触する時間が長くなる。特に、大型の車室1においてはこのような状況は顕著に生じる。
ここで、本実施形態ではノズル部材18によって、表面活性化工程S2、予熱工程S4、めっき工程S5の各工程に用いられる各液体をノズル部材18によって、別途、車室1内面1aの上方から供給することができる。従って、各工程における液体の供給排出時の車室1の内面1aの液面SFの上下変動に応じて、ノズル部材18が、液面SFよりも上方の車室1の内面1aに各液体を供給することが可能となり、車室1の内面1a全域にわたって、各液体の接触時間を均一にすることができる。よって、車室1全体を浸漬するような予熱槽やめっき槽を不要としながら、均一なめっき施工が可能となる。
本実施形態の遠心圧縮機100の製造方法によると、車室1に形成された吸入口5、排出口6を利用して前処理液W1、予熱液W2、めっき液W3を供給、排出することでコストを抑制し、さらに、ノズル部材18による各液体の供給によってめっき品質を確保可能である。
ここで、本実施形態では、前処理液W1、予熱液W2、めっき液W3は、車室1の吸入口5から供給し、排出口6から排出するようにしているが、これに限定されず、逆に排出口6から供給し、吸入口5から排出してもよい。また、供給、排出に利用する吸入口5、排出口6が複数存在する場合には、各液体の供給、排出にこれら複数の吸入口5、排出口6を用いてもよいし、このような場合であっても、一つの開口部のみを液体の供給排出に用いてもよい。さらに、上流側開口部10、下流側開口部11等を各液体の供給、排出に利用してもよい。また、吸入口5、排出口6、上流側開口部10、下流側開口部11以外であっても、車室1に形成された他の開口部を通じて各液体の供給排出を行うことも可能である。
さらに、吸入口5、排出口6の中で、特に高い耐食性が要求される開口部については、ステンレス材を用いて肉盛りを行う場合もある。このような開口部に対しては、めっき施工を行う必要はないため、複数の開口部のうちでめっきが必要な開口部から前処理液W1、予熱液W2、めっき液W3を供給し、排出することによって、車室1の内面1aのめっきとともに、これら開口部のめっきが可能となる。よって、より効率的に車室1のめっきが可能となる。
例えば、サイドストリームタイプの圧縮機では、吸入口5が二つ、排出口6が一つ設けられているため、これら吸入口5、排出口6のうちで液体の供給排出を行う開口部を適宜選択することが可能である。
また、予熱工程S4で用いる予熱液W2には還元剤を必ずしも含有させなくともよい。
さらに、予熱液W2の排出が完全に完了する前に、めっき液W3の供給を開始しても構わない。
また、車室1は下流側開口部11が上方を向いた状態で載置されて、各液体の供給排出が行われているが、例えば軸線O方向が水平方向となるように、即ち上流側開口部10、下流側開口部11の開口方向が水平方向となるように、車室1を載置して各液体の供給排出を実行してもよい。この場合には、ノズル部材18は、上流側開口部10、下流側開口部11、吸入口5、排出口6のいずれの開口部から挿入して設置してもよいが、分岐管18bが車室1の内面1aのうちの最も上部に向かって開口するように設置する必要がある。
また、準備工程S1、洗浄工程S3、車室仕上げ工程S6で、車室1内をスプレーで水洗するが、これに代えて、表面活性化工程S2、予熱工程S4、めっき工程S3と同様に、吸入口5、排出口6、上流側開口部10、下流側開口部11を利用して水の供給、排出を行い、車室1の内面1aの水洗を行ってもよい。予熱工程S4後に水洗を行う場合も同様である。
〔第二実施形態〕
次に、本発明の第二実施形態に係る遠心圧縮機100の製造方法について説明する。
なお、第一実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
本実施形態では、表面活性化工程S2、予熱工程S4、めっき工程S5で用いられるノズル部材(処理液補助供給手段)21が、第一実施形態とは異なっている。
図4に示すように、ノズル部材21は、軸線Oの方向に延在する筒状の本体部21aと、本体部21aの先端で軸線Oの径方向外側に延びて車室1の内面1aに向かって開口する複数の分岐管21bとを有している。
そして、ノズル部材21は、前処理液W1、予熱液W2、めっき液W3の各液体の液面SFよりも上部に配されて、分岐管21bの開口が車室1の内面1aと径方向に対向するように車室1内に挿入され、各工程に対応する液体を車室1の内面1aに噴射して散布するスプレーノズルとなっている。このノズル部材21は詳細は図示しないが、例えば、ポンプ等によって各液体に圧力を付与することで、液体の散布を可能としている。
本実施形態の遠心圧縮機100の製造方法によると、ノズル部材21としてスプレーノズルを用いることで、液面SFよりも上方の車室1の内面1aに各液体を散布して供給できるため、各工程での液面SFの上下変動に対応して、より効率的に液体を車室1の内面1aに接触させることが可能である。さらに、吸入流路FC1、排出流路FC2の内部等、形状が特異となっている部分にも確実に液体を散布して供給可能であるため、めっき品質の向上を図ることができる。
なお、例えば、ノズル部材21は液面SFの上部に配されるように、好ましくは分岐管21bの開口が車室1の最上部の内面に対向して配されるように、手動で操作されてもよいし、センサ等によって液面SFを検知して制御装置によって自動で上下動されてもよい。
〔第三実施形態〕
次に、本発明の第三実施形態に係る遠心圧縮機100の製造方法について説明する。
なお、第一実施形態及び第二実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
本実施形態では、表面活性化工程S2、予熱工程S4、めっき工程S5で用いられるノズル部材(処理液補助供給手段)31が、第一実施形態及び第二実施形態とは異なっている。
図5に示すように、ノズル部材31は、軸線O方向に延在する筒状の本体部31aと、本体部31a外周面上に周方向、軸線O方向に間隔をあけて設けられ、径方向外側に延びるとともに車室1の内面1aに向かって開口する複数の分岐管31bとを有している。
そして、ノズル部材31は、前処理液W1、予熱液W2、めっき液W3の各液体の液面SFよりも上部に配されて、分岐管31bの開口が車室1の内面1aと径方向に対向するように車室1内に挿入され、各工程に対応する液体を車室1の内面1aに噴射して散布するスプレーノズルとなっている。このノズル部材31については詳細は図示しないが、第二実施形態と同様に例えば、ポンプ等によって各液体に圧力を付与することで、液体の散布を可能としている。
また、このノズル部材31は、不図示の電動機等によって上下移動、軸線O回りの回転移動が可能となっている。
本実施形態の遠心圧縮機100の製造方法によると、ノズル部材31が上下移動、回転移動しながら各工程での各液体の散布による供給が可能となる。即ち、液体の噴射範囲、噴射方向を様々に選択できるため、確実に車室1の内面1aに各液体を接触させることが可能となる。よって、めっき品質のさらなる向上を図ることができる。
以上、本発明の実施形態について詳細を説明したが、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内において、多少の設計変更も可能である。
上述の実施形態では、第一実施形態から第三実施形態については、円筒型の車室1についての説明を行ったが、これらの遠心圧縮機100の製造方法を水平分割型の車室1に対して適用してもよい。この場合、車室1は反割れの状態で、かつ分割側の開口部が上方を向くように載置されることが好ましい。
また、上述の実施形態では、遠心圧縮機100について説明を行ったが、軸流式圧縮機や、タービン等の他の回転機械にも上述の製造方法を適用可能である。
1…車室 1a…内面 2…内部車室 3…回転軸(回転体) 4…インペラ(回転体) 5…吸入口(開口部) 6…排出口(開口部) 10…上流側開口部 11…下流側開口部 11a…開口縁部 15…ポンプ 16…タンク 16a…配管 17…配管 18…ノズル部材(処理液補助供給手段) 19…ポンプ 18a…本体部 18b…分岐管 100…遠心圧縮機 O…軸線 FC1…吸入流路 FC2…排出流路 S0…車室形成工程 S1…準備工程 S2…表面活性化工程 S3…洗浄工程 S4…予熱工程 S5…めっき工程 S6…車室仕上げ工程 S7…組立工程 SF…液面 W1…前処理液 W2…予熱液 W3…めっき液 21…ノズル部材(処理液補助供給手段) 21a…本体部 21b…分岐管 31…ノズル部材(処理液補助供給手段) 31a…本体部 31b…分岐管

Claims (3)

  1. 複数の開口部を有して、流体を吸入、排出する回転機械の車室を形成する車室形成工程と、
    前記車室形成工程の後に、前記開口部を通じて、前記車室内へ前処理液を供給した後に排出して該車室の内面の活性化を行う表面活性化工程と、
    表面活性化工程の後に、前記開口部を通じて、前記車室内へ予熱液を供給した後に排出して該車室の予熱を行う予熱工程と、
    予熱工程の後に、前記開口部を通じて、めっき液の前記車室内への供給と前記車室内からの排出を行って循環させ、該車室の内面のめっきを行うめっき工程と、
    前記めっき工程によってめっきされた前記車室に、内部車室、回転軸及びインペラの組み付けを行う組立工程と、
    を備え、
    前記表面活性化工程、前記予熱工程、前記めっき工程では、前記前処理液、前記予熱液、前記めっき液の供給時及び排出時におけるこれらの液面よりも上方の範囲の前記車室の内面に、これら前処理液、予熱液、めっき液のうち各工程に対応する液体を処理液補助供給手段によって供給することを特徴とする回転機械の製造方法。
  2. 前記表面活性化工程、前記予熱工程、前記めっき工程では、前記処理液補助供給手段によって前記車室の内面に、前記前処理液、前記予熱液、前記めっき液のうち各工程に対応する液体を散布することを特徴とする請求項1に記載の回転機械の製造方法。
  3. 前記表面活性化工程、前記予熱工程、前記めっき工程では、前記処理液補助供給手段が移動しながら前記前処理液、前記予熱液、前記めっき液を散布することを特徴とする請求項2に記載の回転機械の製造方法。
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