(57)【要約】【課題】腐食部分を除去して減肉した部分に保護被膜を形成する補修において、スクロールとインペラの間のクリアランスの調整を容易に行う手法を提供する。【解決手段】圧縮機１の補修方法は、インペラ１８ａとインペラ１８ａを収容する２段用スクロール２５とを備える圧縮機１において、２段用スクロール２５を圧縮機１の定位置から取り外した後に、腐食部分３６を除去する第１ステップと、腐食部分３６が取り除かれた部位に保護被膜３０を形成する第２ステップと、保護被膜３０が形成された２段用スクロール２５を圧縮機１の定位置に取り付けた後にインペラ１８ａを回転させることで、インペラ１８ａにより保護被膜３０の一部を切削して除去する第３ステップとを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インペラと、前記インペラを収容するスクロールと、を備える圧縮機において、
前記スクロールを前記圧縮機の定位置から取り外した後に、腐食部分を除去する第１ステップと、
前記腐食部分が取り除かれた部位に、保護被膜を形成する第２ステップと、
前記保護被膜が形成された前記スクロールを前記圧縮機の定位置に取り付けた後に、前記インペラを回転させることで、前記インペラにより前記保護被膜の一部を切削して除去する第３ステップと、
を備えることを特徴とする圧縮機の補修方法。
【請求項２】
前記保護被膜は、樹脂、または、樹脂を主体とする、
請求項１に記載の圧縮機の補修方法。
【請求項３】
前記圧縮機は、
前記インペラと前記スクロールを備える圧縮段を複数備え、
前段に位置する前記圧縮段で圧縮されたガスが、冷却されてから後段に位置する前記圧縮段に供給され、
後段に位置する前記圧縮段に属する前記スクロールに対して、前記第１ステップと、前記第２ステップと、前記第３ステップとを実行する、
請求項１又は２に記載の圧縮機の補修方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機のインペラに生じた腐食部位の補修に関する。
【背景技術】
【０００２】
ギアド圧縮機は、例えば特許文献１に記載されるように、スクロールの内部にオープン形式のインペラを備えた構造をしている。インペラを通過した圧縮ガスは、一旦クーラで冷却され、次の段の圧縮部に流入する。なお、本願でいう「ガス」はエア（空気）を含む概念で用いる。
圧縮ガスがクーラで冷やされると、ガス内の湿分が結露して発生するドレンが後段側のインペラにキャリーオーバーされることがあり、この水分がスクロールに錆や腐食（以下、腐食と総称する）を発生させる原因となる。
これに対する補修として、ギアド圧縮機を開放して整備する時に腐食部分を研磨するなどして除去することが考えられるが、研磨した部分はスクロールの肉厚が薄く減肉してしまうために、インペラとの間のクリアランスが所期よりも大きくなる。その結果、整備後のギアド圧縮機は性能が低下するおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１１５２９８号公報
【特許文献２】特開２０００−２４０５７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば特許文献２にも記載されるように、腐食を考慮して、または、腐食した部分に耐食性の被膜を形成することは、容易に想到できる。しかし、スクロールの腐食部分を除去し、そこに耐食性の被膜を形成する場合、被膜を形成しただけでは、インペラとの間に所期のクリアランスを得ることができない。したがって、被膜形成後に、クリアランスを調整するための機械加工が必要となる。通常、圧縮機が設置されている現地プラントに必要な工作機械を備えていないので、この調整は、当該機械を備える例えば圧縮機の製造元にて行うことになる。これでは、現地との間の搬送にも時間を要するので、補修が長期間になってしまう。
【０００５】
そこで本発明は、腐食部分を除去して減肉した部分に耐食性の保護被膜を形成する補修において、スクロールとインペラの間のクリアランスの調整を容易に行う手法を提供することを目的とする。
また、本発明は、そのような補修方法によって得られたスクロール、及び、そのスクロールを備えるギアド圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる目的のもと、本発明の補修方法は、インペラと、インペラを収容するスクロールと、を備える圧縮機において、スクロールを圧縮機の定位置から取り外した後に、腐食部分を除去する第１ステップと、腐食部分が取り除かれた部位に、保護被膜を形成する第２ステップと、保護被膜が形成されたスクロールを圧縮機の定位置に取り付けた後に、インペラを回転させることで、インペラにより保護被膜の一部を切削して除去する第３ステップと、を備えることを特徴とする。
【０００７】
上記第１〜３ステップを実行することにより、格別な切削工具を用意することなく、インペラとスクロールの間のクリアランスの調整を容易に行うことができる。しかも、調整されたクリアランスは、インペラの回転に必要な最小限となるため、圧縮効率を向上させることができる。
【０００８】
本発明の補修方法において、保護被膜は、樹脂、または、樹脂を主体とすることが好ましい。
保護被膜を樹脂等とすることで、切削性を確保することができ、インペラによるクリアランスの調整を容易にすることができる。
【０００９】
本発明の補修方法は、インペラとスクロールを備える圧縮段を複数備え、前段に位置する圧縮段で圧縮されたガスが、冷却されてから後段に位置する圧縮段に供給され、後段に位置する圧縮段に属するスクロールに対して、第１ステップと、第２ステップと、第３ステップとを実行することが好ましい。
圧縮されたガスが冷却されてから後段の圧縮段に供給されることが、腐食の原因となるからである。
本発明の補修方法は、典型的にはギアド圧縮機に適用される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、腐食部分を除去して減肉した部分に耐食性の保護被膜を形成する補修において、スクロールとインペラの間のクリアランスの調整を容易に行うことができる。さらに、そのような補修方法によって得られたスクロール、及び、そのスクロールを備えるギアド圧縮機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態にかかるギアド圧縮機を示す分解斜視図である。
【図２】図１のギアド圧縮機を示す分解斜視図である。
【図３】スクロールの補修方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態をギアド圧縮機（以下、単に圧縮機）１について、図面を参照しながら説明する。
［圧縮機の構成］
圧縮機１は、ガスを高圧縮する高圧系圧縮部と、ガスをそれよりも低圧力で圧縮する低圧系圧縮部の２系統の圧縮系を備えている３軸６段のコンバインド型の圧縮機である。
圧縮機１は、図１及び図２に示すように、外部構造として、上部歯車室２と、図では一部のみを示す中部歯車室３と、下部歯車室４と、に３分割され、上部歯車室２には、低圧系圧縮部が配設され、中部歯車室３及び下部歯車室４との間に高圧系圧縮部が配設されている。中部歯車室３と下部歯車室４との間には、その分割水平面に３組の軸受け(図示を省略)を設け、駆動ホイール８を取付けている駆動軸９、高圧系圧縮部の低圧段ピニオン軸１０及び高圧段ピニオン軸１１を支持している。また、上部歯車室２と中部歯車室３との間には、その分割水平面に軸受け(図示を省略)を設け低圧系圧縮部のピニオン軸１２を支持している。
【００１３】
図２に示すように、各ピニオン軸１０，１１，１２は、それらの軸方向の中央にピニオン１４，１５，１６を支持し、ピニオン１４，１５，１６は各々駆動ホイール８に噛み合っている。
ピニオン軸１０は、その軸方向の両端部の各々に、高圧系圧縮部の第１段部１７のインペラ１７ａと第２段部１８のインペラ１８ａを備えている。また、ピニオン軸１１は、その軸方向の両端部の各々に、高圧系圧縮部の第３段部１９のインペラ１９ａと第４段部２０のインペラ２０ａを備えている。さらに、駆動ホイール８の頂き部に配置されているピニオン軸１２は、その軸方向の両端部の各々に、低圧系圧縮部の第１段部２１のインペラ２１ａと第２段部２２のインペラ２２ａが設けられている。
インペラ１７ａ〜２２ａは、例えば、ＪＩＳ  ＳＵＳ６３０（0.05% C-4% Ni-16% Cr-3% Cu-0.3% Nb -bal.Fe）に代表される析出硬化型ステンレス鋼から構成される。インペラ１７ａ〜２２ａに用いられる析出硬化型ステンレス鋼は、４５ＨＲＣ程度の硬さを有している。
各インペラ１７ａ〜２２ａは、複数枚の羽根を備え、羽根の先端縁は比較的鋭利に形成されている。
高圧系圧縮部の各インペラ１７ａ〜２０ａは、その順に１段用スクロール２４、２段用スクロール２５、３段用スクロール２６、４段用スクロール２７で覆われている。また、低圧系圧縮部の各インペラ２１ａ，２２ａは、１段用スクロール２８、２段用スクロール２９で覆われている。
スクロール２４〜スクロール２９は、例えば、ＪＩＳ  ＦＣ２００やＪＩＳ  ＦＣＤ４５０などの鋳鉄から構成される。
【００１４】
また、図２に示すように、高圧系圧縮部の第１段部１７と第２段部１８の間には第１クーラ３１が、第２段部１８と第３段部１９の間に第２クーラ３２が、また、第３段部１９と第４段部２０の間には第３クーラ３３が設けられており、各々のクーラは前段で圧縮されたガスを冷却する。同様に、低圧系圧縮部の第１段部２１と第２段部２２の間には、第４クーラ３４が設けられている。
【００１５】
［錆の発生、腐食過程］
例えば、第１段部１７を通過した圧縮ガスは、第１クーラ３１で冷却された後、第２段部１８に流入する。第１クーラ３１で圧縮ガスが冷却されると、水分が結露してドレンを発生する。したがって、第１段部１７よりも下流の第２段部１８には圧縮ガスとともにドレンが流入する。このドレンは、インペラ１８ａの回転駆動に伴って、２段用スクロール２５の表面（インペラ１８ａに対向する面のこと。以下、同じ。）の広い領域にわたって付着する。これが原因で、２段用スクロール２５の表面が腐食される。なお、本実施形態では、第２段部１８を例に説明するが、前段に対して後段となる第３段部１９、第４段部２０、第２段部２２についても同様の腐食の問題がある。
腐食部分は定期的に研磨することによって除去できるが、研磨を繰り返すと、スクロール表面の減肉が大きくなるのが避けられない。そうすると、インペラとスクロール間のクリアランスが大きくなりすぎて、圧縮機１の性能低下につながる。
本実施形態は、この腐食の問題に対して、減肉した部分に耐食性被膜を形成する補修において、スクロールとインペラの間のクリアランスの調整を容易に行う手法を提供する。
【００１６】
［スクロールの補修方法］
本実施形態では、圧縮機１の２段用スクロール２５の表面に発生する腐食部分を取り除き（第１ステップ）、そこにシリコン系樹脂からなる被膜を形成し（第２ステップ）、さらに、２段用スクロール２５を圧縮機１の定位置に組み付けてインペラ１８ａを回転し、被膜の余分な部分を除去する（第３ステップ）。なお、定位置とは、圧縮機１を運転させる際に２段用スクロール２５が組み付けられる位置をいう。
【００１７】
＜第１ステップ：図３（ａ）＞
始めに、２段用スクロール２５の表面に発生した腐食部分３６を除去する。
そのために、圧縮機１から２段用スクロール２５を取り外す。この際、２段用スクロール２５で覆われていた部分を保護するために、養生する。
次に、取り外した２段用スクロール２５に発生した腐食部分３６を除去する（図３（ａ）の点線部）。除去は、サンドブラスト、ショットブラスト等のブラスト処理により行うことができる。もちろん、砥石を用いて研磨により腐食部分３６を除去することもできるし、エッチング液を用いて腐食部分３６を除去することもできる。ただし、作業効率の観点から、ブラスト処理が好ましい。また、ブラスト処理を用いると処理面に微細な凹凸を形成できるが、この凹凸が後に形成される保護被膜３０にアンカー効果として働き、保護被膜３０の密着力を大きくし、スクロールから剥がれにくくする。
【００１８】
＜第２ステップ：図３（ｂ）＞
次に、腐食を除去した部分に、シリコン系樹脂からなる保護被膜３０を、以下の手順で形成する。
図３（ｂ）に示すように、未硬化状態のシリコン系樹脂を例えば刷毛を用いてブラスト処理した２段用スクロール２５の表面に塗布する。塗布後、硬化するまで放置する。ここで、２段用スクロール２５を圧縮機１の定位置に組み付けたとして、硬化後の保護被膜３０がインペラ１８ａと干渉するのに足りる厚さとなるように、未硬化のシリコン系樹脂を２段用スクロール２５の表面に塗布する。
シリコン系樹脂はあくまで一例であり、圧縮機１を運転したときに、２段用スクロール２５が晒される環境に対する耐性を備え、かつ次の第３ステップにおいて回転するインペラ１８ａにより切削ができるものであれば、限定されるものではない。
【００１９】
＜第３ステップ：図３（ｃ）＞
次に、回転するインペラ１８ａにより、保護被膜３０の干渉する部分を切削して除去する。
そのために、保護被膜３０が形成された２段用スクロール２５を圧縮機１の定位置に組み付ける。インペラ１８ａはその先端が保護被膜３０と干渉する。したがって、定位置に設けられたインペラ１８ａを、例えば圧縮機１の運転時と同じ速度で回転させると、インペラ１８ａがあたかも切削工具として働き、保護被膜３０はインペラ１８ａと干渉する部分を除去することができる（図３（ｃ））。インペラ１８ａは析出硬化型のステンレス鋼から構成されているため、硬化したシリコン系樹脂を切削する十分な能力を備えている。
【００２０】
以上のように、インペラ１８ａと２段用スクロール２５をともに定位置において干渉させる以外に、インペラ１８ａと２段用スクロール２５の間隔を定位置よりも狭くすることもできる。狭くする量を適宜調整することにより、インペラ１８ａと２段用スクロール２５の間のクリアランスを調整することができる。
なお、圧縮効率の観点だけを考えれば、インペラ１８ａと２段用スクロール２５の間のクリアランスをゼロにしたいが、それでは、圧縮機１を運転するとインペラ１８ａが２段用スクロール２５に接触してしまう。したがって、インペラ１８ａと２段用スクロール２５の間には、所定のクリアランスが設けられている。
【００２１】
干渉する部分を除去する際のインペラ１８ａの回転速度は任意に調整することができる。回転速度の調整は、干渉する部分を除去する一つの工程で行うこともできる。例えば、除去の前半は低速とし、後半は高速とする、または、その逆などである。
また、インペラ１８ａと２段用スクロール２５の間隔を定位置よりも狭くする具体的な手段としては、インペラ１８ａを支持するピニオン軸１０を定位置より第２段部１８に向けて軸方向に位置をずらすことで実現できる。
また、切削の際、インペラ１８ａを定位置より後退させた位置から回転を開始し、定位置まで送りを遅くすることが好ましい。そうすることによって、精度よく切削できるのに加えて、被削面を滑らかにできる。
【００２２】
［作用・効果］
本実施形態は、圧縮機１のインペラ１８ａを切削工具として用いることで、２段用スクロール２５の表面に形成した保護被膜３０の干渉した部分を除去する。このとき、インペラ１８ａと２段用スクロール２５が圧縮機１の定位置に配置されている。よって、干渉した部分を除去すれば、圧縮機１の運転の際にインペラ１８ａを回転させるのに必要な、インペラ１８ａと２段用スクロール２５の間のクリアランスが自動的に調整される。つまり、本実施形態によると、格別な切削工具を用意することなく、インペラ１８ａと２段用スクロール２５の間のクリアランスの調整を容易に行うことができる。しかも、自動的に調整されたクリアランスは、インペラ１８ａの回転に必要な最小限となるため、圧縮効率の向上につながる。
【００２３】
［保護被膜３０の他の例］
本発明は、保護被膜３０としてシリコン系樹脂の他に種々の材料を用いることができる。
例えば、樹脂と軟質金属の複合材が該当する。この複合材は、例えば、プラズマ溶射法により腐食を除去した部分に塗膜することができる。具体的な複合材としては、軟質金属としてＳｉ及びＡｌ、および、樹脂としてポリエステルを用いるものが掲げられる。
【００２４】
ここで、プラズマ溶射法とは、プラズマジェット中に粉末状の溶射材を導入して、プラズマ溶射ガンから噴出させ、溶融またはそれに近い状態の溶射材を基材に吹き付ける方法である。溶射材は微粒子状でプラズマ流に乗り、基材表面に衝突する。粒子の一部は、基材表面で反発して飛散するが、多くは基材表面に圧着されて保護被膜３０を形成する。
プラズマ溶射法によって形成される保護被膜３０は、生じる気孔が少ないため、基材となる２段用スクロール２５との密着力が強い。したがって、形成されるＳi/Ａｌポリエステル膜は、２段用スクロール２５の表面に強固に接着される。
【００２５】
また、保護被膜３０として、樹脂製のシートを積層（ラミネート）したものを用いることができる。
ラミネートは、例えばシートを加熱して、２段用スクロール２５の表面から順次貼り合わせる手法である。具体的には、樹脂製シートをブラスト処理した部分に被覆して、加熱された治具を樹脂製シートの上から押し当て、シートの２段用スクロール２５に接する面を溶融させて、２段用スクロール２５に接着させる。接着したシートの上に次のシートを積層していくことで、保護被膜３０を形成する。また、加熱の方法は問わず、用いる治具を加熱する他に、高周波の電波や超音波をシートに照射することによって、シートを自己発熱させる方法を採用することもできる。また、シートの加熱方法として、熱伝道性が悪い比較的厚めのフィルムに対して有効である。
シートを構成する樹脂の種類に制限はなく、加熱、溶融によるラミネートが可能であり、前述した耐性、及び、インペラ１８ａにより切削が可能であるという要件を備えていればよい。
【００２６】
以上、本発明を好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択し、あるいは、他の構成に適宜変更することが可能である。
例えば、圧縮機１は、３軸６段のコンバインド型のギアド圧縮機を例にしたが、インペラ、スクロールを備える遠心式の圧縮機に広くて適用することができる。
【符号の説明】
【００２７】
１      圧縮機
２      上部歯車室
３      中部歯車室
４      下部歯車室
８      駆動ホイール
９      駆動軸
１０，１１，１２  ピニオン軸
１４，１５，１６  ピニオン
１７，２１  第１段部
１８，２２  第２段部
１９    第３段部
２０    第４段部
１７ａ〜２２ａ  インペラ
２４，２８  １段用スクロール
２５，２９  ２段用スクロール
２６    ３段用スクロール
２７    ４段用スクロール
３０    被膜
３１    第１クーラ
３２    第２クーラ
３３    第３クーラ
３４    第４クーラ
３６    腐食部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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