(57)【要約】【課題】簡便な構成でもって、軸心に沿って貫通孔が形成されたタービンロータの疲労強度を高めることのできるタービンロータの製造方法及び製造装置を提供する。【解決手段】軸心に沿って貫通孔が形成されたタービンロータ１の製造方法であって、軸心Ｌ方向を鉛直方向に向けて配されたタービンロータ１の内周面にショット材を噴射する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸心に沿って貫通孔が形成されたタービンロータの製造方法であって、
軸心方向を鉛直方向に向けて配されたタービンロータの内周面にショット材を噴射することを特徴とするタービンロータの製造方法。
【請求項２】
前記タービンロータの内周面に噴射されたショット材を鉛直下方で回収することを特徴とする、請求項１に記載のタービンロータの製造方法。
【請求項３】
回収されたショット材を分級することを特徴とする、請求項２に記載のタービンロータの製造方法。
【請求項４】
分級されたショット材を前記タービンロータの内周面に噴射することを特徴とする、請求項３に記載のタービンロータの製造方法。
【請求項５】
前記タービンロータの内周面の鉛直下方から鉛直上方へ向かってもしくは鉛直上方から鉛直下方に向かって、ショット材を順次噴射することを特徴とする、請求項１に記載のタービンロータの製造方法。
【請求項６】
前記タービンロータの内周面に対して垂直にショット材を噴射することを特徴とする、請求項１に記載のタービンロータの製造方法。
【請求項７】
前記ショット材は、鉄系部材、セラミックス系部材、ドライアイスのうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする、請求項１に記載のタービンロータの製造方法。
【請求項８】
鉄系部材及びセラミックス系部材のうちの少なくとも一方を含むショット材を噴射した後にドライアイスを噴射することを特徴とする、請求項１に記載のタービンロータの製造方法。
【請求項９】
前記タービンロータの内径に応じてショット材の噴射圧を調整することを特徴とする、請求項１に記載のタービンロータの製造方法。
【請求項１０】
軸心に沿って貫通孔が形成されたタービンロータの製造装置であって、
軸心方向を鉛直方向に向けて配されたタービンロータの内周面にショット材を噴射する噴射部と、
前記噴射部を鉛直方向に駆動させる駆動部と、を備えることを特徴とするタービンロータの製造装置。
【請求項１１】
前記タービンロータの内周面に噴射されたショット材を鉛直下方で回収する回収部を更に備えることを特徴とする、請求項１０に記載のタービンロータの製造装置。
【請求項１２】
前記回収部によって回収されたショット材を分級する分級部を更に備えることを特徴とする、請求項１１に記載のタービンロータの製造装置。
【請求項１３】
前記分級部によって分級されたショット材を前記噴射部に供給するようになっていることを特徴とする、請求項１２に記載のタービンロータの製造装置。
【請求項１４】
前記駆動部は、前記噴射部によってショット材を噴射する際に前記噴射部を鉛直下方から鉛直上方へ向かってもしくは鉛直上方から鉛直下方に向かって駆動させるようになっていることを特徴とする、請求項１０に記載のタービンロータの製造装置。
【請求項１５】
前記噴射部は、前記タービンロータの内周面に対して垂直にショット材を噴射するようになっていることを特徴とする、請求項１０に記載のタービンロータの製造装置。
【請求項１６】
前記ショット材は、鉄系部材、セラミックス系部材、ドライアイスのうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする、請求項１０に記載のタービンロータの製造装置。
【請求項１７】
前記噴射部は、鉄系部材及びセラミックス系部材のうちの少なくとも一方を含むショット材を噴射した後にドライアイスを噴射するようになっていることを特徴とする、請求項１０に記載のタービンロータの製造装置。
【請求項１８】
前記噴射部は、ショット材を噴射するための噴射孔が周方向で等間隔に配列されている及び／又は鉛直方向で複数列配列されていることを特徴とする、請求項１０に記載のタービンロータの製造装置。
【請求項１９】
前記噴射部は、前記タービンロータの内周面と転がり接触するローラを有することを特徴とする、請求項１０に記載のタービンロータの製造装置。
【請求項２０】
前記噴射部は、前記タービンロータの軸心上に配置され、かつ前記タービンロータの軸心周りで回転自在となっていることを特徴とする、請求項１０に記載のタービンロータの製造装置。
【請求項２１】
前記タービンロータの内径に応じて、前記噴射部から噴射されるショット材の噴射圧が調整されるようになっていることを特徴とする、請求項１０に記載のタービンロータの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タービンロータの製造方法及び製造装置に係り、例えば軸心に沿って貫通孔が形成された管状のタービンロータの製造方法及び製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
火力発電プラントや原子力発電プラントで使用される蒸気タービンは、一般に、ボイラ、タービンロータ、動翼、発電機などから構成されている。図９に示すように、蒸気タービンを構成するタービンロータＲには、例えば、高圧タービンＨ、中圧タービンＭ、及び低圧タービンＬａ、Ｌｂが取り付けられており、主蒸気配管Ｔを介してボイラＢから流入する蒸気が高圧タービンＨに流れ、一旦、ボイラ再熱器Ｃで昇温された後、中圧タービンＭ及び低圧タービンＬａ、Ｌｂに流れ、タービンロータＲの端部に取り付けられた発電機Ｇを回転させることで発電されるようになっている。
【０００３】
ところで、一般に大型の部材を製作する際には、鍛造により結晶粒を微細化して強度を確保することが考えられるものの、例えばタービンロータのように部材が過大になると、当該部材の中心部で鍛造の効果を発揮し得ない可能性がある。また、蒸気タービンの高効率化のための蒸気の高温化に対応するために、鋼鉄製のロータに代えて高温で強度を確保し得るＮｉ基超合金製のロータを採用することが考えられるものの、大型の部材をＮｉ基超合金から製作すると、品質保証のための超音波探傷法において超音波が伝播し難いといった問題が生じ得る。そこで、このような問題を解決するために、当該分野では、軸心方向に延びる貫通孔を形成したタービンロータが提案されている。
【０００４】
一方で、軸心方向に延びる貫通孔を形成した管状のタービンロータは、その形状や内周面の表面粗さに起因して疲労強度が低下することが知られている。このような問題に対し、特許文献１、２には、金属系やセラミックス系の球状のショット材を被処理対象物に高速で吹き付け、被処理対象物の表面に圧縮応力を付与することによって疲労強度を向上させるショットピーニングと称される技術が開示されている。
【０００５】
特許文献１に開示されている研磨装置は、管状体内を軸方向に移動する研磨ヘッドに研磨材を送給し、この研磨ヘッドに備えた円周ノズルから前記研磨材を前記管状体の内周面に噴射する研磨材噴射手段と、前記管状体内を軸方向に移動すると共に回収ノズルを備えた回収ヘッドを介して、前記管状体の内周面に噴射された前記研磨材を回収する研磨材回収手段と、前記研磨ヘッドと前記回収ヘッドとを前記管状体の軸方向に移動させる移動手段とを備える装置である。
【０００６】
また、特許文献２に開示されている内面ブラスト装置は、支持体、この支持体に横置き状態で固定されたガイド筒、このガイド筒内に両端部が外方へ突出するように回転可能に挿入されたブラスト管、このブラスト管の後端部を回転可能に前記支持体に支持させる軸受部、前記ブラスト管内と連通するように前記支持体に固定された投射材を圧送状態で供給する投射材供給装置に接続された投射材供給管、前記ブラスト管の先端部に取付けられた、スライド移動してくる鋼管等の内面に投射材を投射することができる少なくとも１個以上のノズル、および前記支持体に取付けられた前記ブラスト管を回転駆動させる回転装置とからなるブラストノズル装置と、このブラストノズル装置の前記ノズルが内部に入り込むように鋼管等を支持して移動する鋼管等の支持台とからなる装置である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−１９３２６５号公報
【特許文献２】特開２０００−２１８５４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１、２に開示されている装置においては、管状体や鋼管が横置き、すなわちその軸心方向を水平方向へ向けて配置されており、管状体や鋼管の内周面に噴射された研磨材や投射材がその内部に残留する可能性がある。例えば、管状のタービンロータの内周面をショットピーニングにより表面処理し、その内部（貫通孔）に研磨材や投射材が残留した状態で当該タービンロータを使用すると、タービンロータの回転時に内部に残存する研磨材や投射材が内周面と衝突し、タービンロータの疲労強度が低下するといった問題が生じ得る。
【０００９】
本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、簡便な構成でもって、軸心に沿って貫通孔が形成されたタービンロータの疲労強度を高めることのできるタービンロータの製造方法及び製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記する課題を解決するために、本発明に係るタービンロータの製造方法は、軸心に沿って貫通孔が形成されたタービンロータの製造方法であって、軸心方向を鉛直方向に向けて配されたタービンロータの内周面にショット材を噴射することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係るタービンロータの製造装置は、軸心に沿って貫通孔が形成されたタービンロータの製造装置であって、軸心方向を鉛直方向に向けて配されたタービンロータの内周面にショット材を噴射する噴射部と、前記噴射部を鉛直方向に駆動させる駆動部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
以上の説明から理解できるように、本発明によれば、その軸心方向を鉛直方向に向けて配されたタービンロータの内周面にショット材を噴射するという簡便な構成によって、軸心に沿って貫通孔が形成されたタービンロータの内部へのショット材の残留を抑制することができ、当該タービンロータの疲労強度を効果的に高めることができるため、タービンロータの信頼性を向上させることができる。
【００１３】
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係るタービンロータの製造装置の実施形態１の全体構成を模式的に示す全体構成図。
【図２】図１に示す製造装置のノズルの一例を拡大して示す一部拡大図。
【図３】図１に示す製造装置によるタービンロータの製造方法の一例を説明するフロー図。
【図４】図１に示す製造装置によるタービンロータの製造方法の他例を説明するフロー図。
【図５】図１に示す製造装置のノズルの他例を拡大して示す一部拡大図。
【図６】図１に示す製造装置のノズルの更に他例を拡大して示す一部拡大図。
【図７】本発明に係るタービンロータの製造装置の実施形態２の全体構成を模式的に示す全体構成図。
【図８】本発明に係るタービンロータの製造装置の実施形態３の全体構成を模式的に示す全体構成図。
【図９】蒸気タービンの基本構成を模式的に示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係るタービンロータの製造方法及び製造装置の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１６】
［タービンロータの製造装置の実施形態１］
図１は、本発明に係るタービンロータの製造装置の実施形態１の全体構成を模式的に示したものであり、特に軸心に沿って貫通孔が形成された管状のタービンロータの内周面（貫通孔の表面）にショットピーニングを実施するための装置の全体構成を模式的に示したものである。
【００１７】
なお、タービンロータの母材は、例えば、Ｎｉ基超合金や鉄系材料（１２％Ｃｒ鋼、Ｃｒ−Ｍｏ−Ｖ鋼、３．５％Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｖ鋼や、１２％Ｃｒ鋼、Ｃｒ−Ｍｏ−Ｖ鋼、３．５％Ｎｉ鋼、２．２５％Ｃｒ鋼等）等から形成され、蒸気タービンの高効率化のための蒸気の高温化に対応するためにはＮｉ基超合金から形成されることが好ましい。
【００１８】
図１に示すように、タービンロータ１の製造装置１００は、主に、タービンロータ１の軸心Ｌ方向を鉛直方向に向けて設置する設置部を構成するタービンロータ回転装置１５と、軸心Ｌに沿って貫通孔２が形成された管状のタービンロータ１の内周面にショット材を噴射する噴射部を構成するノズル１１と、ノズル１１を鉛直方向（タービンロータ１の軸心Ｌ方向）に駆動させる駆動部を構成する駆動装置５及びノズル移動機構６と、駆動装置５及びノズル移動機構６との信号の送受信や駆動装置５及びノズル移動機構６から送信されるデータの記録等を行う制御評価装置１０と、を備えている。
【００１９】
タービンロータ回転装置１５は、回転信号線１９を介して制御評価装置１０と接続されており、例えばタービンロータ１が複数の部材から構成され、その部材同士を溶接接合する際に、制御評価装置１０から送信される制御信号を受信して回転速度及び回転方向が制御されるようになっている。
【００２０】
駆動装置５は、例えばマニピュレータから構成され、制御評価装置１０から送信される制御信号を受信して当該駆動装置５の先端に取り付けられたノズル移動機構６をタービンロータ１に対して適正な位置に配置するようになっている。また、ノズル移動機構６は、ノズル１１を支持する支持棒７を有し、制御評価装置１０から送信される制御信号を受信して支持棒７を伸縮させるあるいは支持棒７を鉛直方向に移動させることで、ノズル１１を鉛直方向に移動させるようになっている。なお、駆動装置５と制御評価装置１０との間で信号やデータを送受信するための信号線及びノズル移動機構６と制御評価装置１０との間で信号やデータを送受信するための信号線は集合ケーブル９に収容されている。
【００２１】
ノズル１１には、コンプレッサ１４から供給される圧縮空気を通すためのガスホース１８が取り付けられると共に、当該ノズル１１にショット材を供給するための供給装置（不図示）が接続されている。なお、ガスホース１８や供給装置は、制御評価装置１０や集合ケーブル９、ノズル移動機構６の支持棒７等の内部を通ってノズル１１に接続されている。
【００２２】
また、ノズル１１は、図２に示すように、略円筒体から形成されており、その上部の略中心部がタービンロータ１の軸心Ｌに沿って配置されたノズル移動機構６の支持棒７に回転自在に支持されている。すなわち、ノズル１１は、支持棒７（タービンロータ１の軸心Ｌ）周りで回転自在となっている。また、ノズル１１の外径は、タービンロータ１の内径よりも小さく、タービンロータ１の内部に投入された際にその外周面がタービンロータ１の内周面から離間して配されるようになっている。また、ノズル１１には、ショット材１３の噴射時に周方向で略均一に力が掛かるように周方向に略等間隔で配列された複数（例えば３個以上）の噴射孔１２が形成されている。これにより、制御評価装置１０から表面処理を開始する指示信号が出力され、タービンロータ１の内部にノズル１１が投入された際、ノズル１１は、タービンロータ１の軸心Ｌ周りで回転しながら、ガスホース１８から供給される圧縮空気を利用して噴射孔１２を介してタービンロータ１の内周面に略均一にショット材１３を噴射し得るようになっている。なお、ノズル１１の外形、噴射孔１２の数や配置等は、当該ノズル１１から周方向に略均一にショット材を噴射できれば、適宜に変更することができる。
【００２３】
ここで、ノズル１１の噴射孔１２から噴射されるショット材１３は、例えば、鉄系部材（スチールショットともいう）や、ジルコン（ＺｒＳｉＯ４）を含むジルコニア系のセラミックス系部材から形成することができる。また、略球状のショット材１３の真球度は適宜に選択することができ、一般にビーズと称されるショット材であってもよいことは勿論である。なお、ジルコン（ＺｒＳｉＯ４）からなるショット材１３は、硬度及び靭性が高いために粉砕し難く、流動性に優れ、タービンロータ１の内部（貫通孔２）に残留し難いことから好ましい。
【００２４】
図３は、図１に示す製造装置によるタービンロータの製造方法の一例を説明したものであり、特に図１に示す製造装置１００によってタービンロータ１の内周面（貫通孔２の表面）にショットピーニングを実施する工程を説明したものである。
【００２５】
図３に示すように、まず、ステップ１０１では、タービンロータ１の軸心Ｌ方向を鉛直方向に向けてタービンロータ回転装置１５に設置する（設置工程）。次いで、ステップ１０２で、制御評価装置１０から駆動装置５やノズル移動機構６等へタービンロータ１の内周面にショットピーニング処理を開始する指示信号を出力すると、ステップ１０３では、タービンロータ１の鉛直上方から内部にノズル１１が投入され、ステップ１０４で、ノズル１１に形成された噴射孔１２からタービンロータ１の内周面にショット材１３が噴射される（噴射工程）。ここで、ショット材１３は、タービンロータ１の内周面に対して略垂直に噴射される。ステップ１０５では、ノズル１１を支持棒７（タービンロータ１の軸心Ｌ）の周りで回転させ、噴射孔１２から噴射されるショット材１３をタービンロータ１の内周面に周方向で略均一に衝突させる（図２参照）。ステップ１０６では、ノズル１１を支持棒７の周りで回転させて噴射孔１２からタービンロータ１の内周面にショット材１３を噴射しながら、ノズル移動機構６を介してノズル１１を鉛直方向（タービンロータ１の軸心Ｌ方向）、特に鉛直上方から鉛直下方に向かって移動し、ステップ１０７で、ノズル１１が所定量だけ移動したか否かを判定し、ノズル１１が所定量だけ移動するまで、ステップ１０６とステップ１０７の工程を繰り返す。そして、ステップ１０７でノズル１１が所定量だけ移動したと判断された場合には、ステップ１０８でノズル１１の回転を停止し、ステップ１０９でノズル１１によるショット材１３の噴射を停止し、ステップ１１０で駆動装置５やノズル移動機構６等を介してタービンロータ１の内部からノズル１１を撤去し、ステップ１１１で圧縮空気の吹き付け等によってタービンロータ１の内部を洗浄して処理を終了する。
【００２６】
このように、本実施形態１のタービンロータ１の製造装置１００によれば、その軸心Ｌ方向を鉛直方向に向けて設置した管状のタービンロータ１の内周面にショット材１３を噴射することによって、タービンロータ１の内周面に衝突したショット材１３が重力により鉛直下方に落下するため、例えばショットピーニングを実施した後にタービンロータ１の内部を精緻に洗浄しなくても、軸心Ｌに沿って貫通孔２が形成されたタービンロータ１の内部へのショット材１３の残留を抑制することができ、タービンロータ１の疲労強度を効果的に高めることができ、タービンロータ１の信頼性を向上させることができる。
【００２７】
また、本実施形態１のタービンロータ１の製造装置１００によれば、ノズル１１の噴射孔１２からタービンロータ１の内周面に対して略垂直にショット材１３を噴射しながらノズル１１を鉛直方向に移動することによって、噴射孔１２から噴射されるショット材１３とタービンロータ１の内周面で反射したショット材１３との衝接を抑制することができるため、噴射孔１２からタービンロータ１の内周面に対して略垂直にショット材１３を噴射する場合であっても、タービンロータ１の内周面に効果的に圧縮応力を付与することができる。
【００２８】
なお、本発明者等は、ノズル１１の噴射孔１２から噴射されるショット材１３の噴射圧、ノズル１１の回転速度や移動速度等を適宜に調整することによって、例えば所定の形状を有するノズル１１を用いてφ５０〜２５０ｍｍの内径を有する管状のタービンロータ１をショットピーニング処理した際に、タービンロータ１の内周面（貫通孔の表面）の表面粗さ最大高さRmaxが１２．５μｍ以下、特に６．３μｍ以下となることを実験により確認している。
【００２９】
なお、上記する実施形態１では、タービンロータ１の内周面をショットピーニング処理する際に、噴射孔１２からタービンロータ１の内周面にショット材１３を噴射しながら、ノズル１１を鉛直上方から鉛直下方に向かって移動する形態について説明したが、ノズル１１を鉛直下方から鉛直上方に向かって移動してもよい。上記したようにタービンロータ１の軸心Ｌ方向を鉛直方向に向けて設置した場合であっても、ノズル１１に形成された噴射孔１２から噴射されてタービンロータ１の内周面に衝突したショット材１３の一部がその内周面に付着し、そのショット材１３の一部が鉛直下方に向かって移動してきたノズル１１と接触する可能性があることが本発明者等により確認されている。そこで、タービンロータ１の内周面をショットピーニング処理する際に、噴射孔１２からタービンロータ１の内周面にショット材１３を噴射しながら、ノズル１１を鉛直下方から鉛直上方に向かって移動することによって、タービンロータ１の内周面に付着したショット材１３とノズル１１との接触を回避することができ、ノズル１１の移動を円滑化しながらタービンロータ１の内周面を精緻に表面処理することができ、タービンロータ１の疲労強度を効果的に高めることができ、タービンロータ１の信頼性を向上させることができる。
【００３０】
また、上記する実施形態１では、タービンロータ１の内周面に対して略垂直にショット材１３を噴射する形態について説明したが、タービンロータ１の内周面に対するショット材１３の噴射方向は適宜に変更することができる。例えば、噴射孔１２からタービンロータ１の内周面にショット材１３を噴射しながら、ノズル１１を鉛直下方から鉛直上方に向かって移動する場合には、タービンロータ１の内周面に対するショット材１３の噴射方向を下方に傾けることによって、タービンロータ１の内周面に付着したショット材１３とノズル１１との接触を確実に回避することができ、ノズル１１の移動をより円滑化しながらタービンロータ１の内周面をより精緻に表面処理することができる。
【００３１】
また、上記する実施形態１では、主に鉄系部材やセラミックス系部材から形成される略球状のショット材１３を噴射孔１２から噴射する形態について説明したが、例えばショット材１３として粒状に形成したドライアイスを使用してもよい。ショット材１３としてドライアイスを使用すると、ノズル１１の噴射孔１２から噴射されてタービンロータ１の内周面に衝突したドライアイスが、その衝突エネルギにより気化するため、タービンロータ１の内部へのショット材１３の残留を確実に抑制することができ、タービンロータ１の疲労強度をより効果的に高めることができ、タービンロータ１の信頼性をより向上させることができる。なお、ショット材１３としてドライアイスを使用する際には、例えば鉄系部材からなるショット材１３と同等のショットピーニング効果を得るために、ドライアイスの硬度を鉄系部材と同等、具体的には、例えば３４〜４６ＨＲＣとする必要があることが本発明者等により確認されている。
【００３２】
また、上記する実施形態１では、タービンロータ１の内部に付着した僅かなショット材１３を圧縮空気の吹き付けにより洗浄する形態について説明したが、例えば、ショットピーニング処理に使用するノズル１１の噴射孔１２から粒状のドライアイスを噴射してタービンロータ１の内部を洗浄してもよい。具体的には、図４に示すように、ステップ１０１〜１０９で例えば鉄系部材やセラミックス系部材を含むショット材１３を用いてタービンロータ１の内周面をショットピーニング処理した後、ステップ２０１でノズル１１を所定の位置（例えばタービンロータ１の貫通孔２の上端部や下端部）に移動する。次いで、ステップ２０２で、ノズル１１の噴射孔１２からタービンロータ１の内周面にショット材としてのドライアイスを噴射し、ステップ２０３で、ノズル１１を支持棒７（タービンロータ１の軸心Ｌ）の周りで回転させ、ステップ２０４で、噴射孔１２からタービンロータ１の内周面にショット材１３を噴射しながら、ノズル移動機構６を介してノズル１１を鉛直方向に（鉛直上方から鉛直下方に向かってあるいは鉛直下方から鉛直上方に向かって）移動する。ステップ２０５で、ノズル１１が所定量だけ移動したか否かを判定し、ノズル１１が所定量だけ移動したと判断された場合には、ステップ２０６でノズル１１の回転を停止し、ステップ２０７でノズル１１によるドライアイスの噴射を停止し、ステップ２０８で駆動装置５やノズル移動機構６を介してタービンロータ１の内部（貫通孔２）からノズル１１を撤去して処理を終了する。これにより、圧縮空気よりも比重の大きなドライアイスを用いてタービンロータ１の内部を洗浄し、その内周面に付着したショット材１３を回収できるため、タービンロータ１の内部へのショット材１３の残留を更に抑制することができる。
【００３３】
また、上記する実施形態１では、ショット材１３を噴射するための噴射孔１２がノズル１１の高さ方向（鉛直方向）で一列に形成され、その噴射孔１２が周方向に略等間隔で配列される形態について説明したが、前記噴射孔１２は、図５に示すように、ノズル１１の高さ方向（鉛直方向）で複数列形成してもよい。このように複数列で形成された噴射孔１２の重心をノズル１１の重心に略一致させることによって、ショット材１３の噴射時にノズル１１に生じ得る振動（例えば水平軸を回転中心とする振動）を確実に抑止することができ、タービンロータ１の内周面を精緻に表面処理することができる。なお、ノズル１１に形成される各噴射孔１２は、同一の形状であってもよいし、それぞれが異なる形状であってよい。
【００３４】
また、上記する実施形態１では、ノズル１１がノズル移動機構６の支持棒７により支持されてタービンロータ１の内部に投入される形態について説明したが、図６に示すように、ノズル１１の周囲にタービンロータ１の内周面と転がり接触する複数のローラ１６を配設し、ノズル移動機構６の支持棒７と共にローラ１６を介してノズル１１を支持してもよい。このようにローラ１６を介してノズル１１の周囲を支持することによって、ノズル１１の移動時や回転時やショット材１３の噴射時に生じ得るノズル１１の振動を確実に抑止することができ、ノズル１１の移動時や回転時やショット材１３の噴射時のノズル１１の位置を安定させることができ、タービンロータ１の内周面を精緻に表面処理することができる。なお、前記ローラ１６としては、例えば球状のローラや、ノズル１１の回転及び鉛直方向への移動を阻害しないように鉛直方向に対して傾斜して取り付けられた車輪等からなるローラ、鉛直方向に向けて取り付けられた車輪であって内部に配されるノズル１１がその車輪に対して回転自在となっているローラ等が挙げられる。
【００３５】
［タービンロータの製造装置の実施形態２］
図７は、本発明に係るタービンロータの製造装置の実施形態２の全体構成を模式的に示したものである。図７に示す実施形態２の製造装置は、上記する実施形態１の製造装置に対し、主に適用されるタービンロータの構成が相違しており、その他の構成は実施形態１の製造装置と同様である。したがって、実施形態１の製造装置と同様の構成には同様の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００３６】
蒸気タービンの高効率化の手法としては、上記した蒸気の高温化の他、最終翼長の増大が知られており、蒸気タービンは、その最終翼長の増大に対応するために、低圧側では高強度と高靭性が要求され、高圧側では高温クリープ破断強度が要求される。そのため、蒸気タービンを構成するタービンロータは、高圧側ロータを高温クリープ破断強度に優れた材料で形成し、低圧側ロータを引張強度と靭性に優れた材料で形成し、これらを溶接により一体とすると共に、溶接性向上や起動時の熱応力低減を目的として部材同士の溶接部の内側に中空部を形成することが要望されている。
【００３７】
すなわち、上記したようにタービンロータ回転装置１５Ａを利用することにより材質の異なる複数の部材同士を溶接部４Ａを介して接合したタービンロータ１Ａは、図７に示すように、溶接部４Ａの内側に貫通孔２Ａと繋がる中空部３Ａを有しており、タービンロータ１Ａの内径（タービンロータ１Ａの軸心ＬＡに沿って形成された貫通孔２Ａの外径）が軸心ＬＡ方向で変化している。そのため、タービンロータ１Ａの内周面をショットピーニング処理する際に、タービンロータ１Ａの内部に投入されたノズル１１Ａの位置に応じて、ノズル１１Ａの噴射孔とタービンロータ１Ａの内周面との距離が変化する。
【００３８】
本実施形態２のタービンロータ１Ａの製造装置１００Ａでは、このようなタービンロータ１Ａの内径の変化に起因するノズル１１Ａの噴射孔とタービンロータ１Ａの内周面との距離の変化に対応するため、例えば制御評価装置１０Ａによりノズル１１Ａの噴射孔から噴射されるショット材の噴射圧が調整されるようになっている。具体的には、タービンロータ１Ａの内周面をショットピーニング処理する際、ノズル１１Ａが中空部３Ａに到達したときにタービンロータ１Ａの内径の増加に起因するノズル１１Ａの噴射孔とタービンロータ１Ａの内周面との距離の増加に応じて、ノズル１１Ａの噴射孔から噴射されるショット材の噴射圧が高くなるように調整される。
【００３９】
このように、本実施形態２のタービンロータ１Ａの製造装置１００Ａによれば、タービンロータ１Ａの内径に応じてノズル１１Ａの噴射孔から噴射されるショット材の噴射圧を調整することによって、例えばタービンロータ１Ａが材質の異なる複数の部材から構成される場合であっても、タービンロータ１Ａの内部へのショット材の残留を抑制しながら、タービンロータ１Ａの内周面を精緻に表面処理することができ、タービンロータ１Ａの疲労強度を効果的に高めることができ、タービンロータ１Ａの信頼性を向上させることができる。
【００４０】
［タービンロータの製造装置の実施形態２］
図８は、本発明に係るタービンロータの製造装置の実施形態３の全体構成を模式的に示したものである。図８に示す実施形態３の製造装置は、上記する実施形態２の製造装置に対し、主にタービンロータの内周面に噴射されたショット材を再利用する構成が相違しており、その他の構成は実施形態２の製造装置と同様である。したがって、実施形態２の製造装置と同様の構成には同様の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００４１】
図８に示すように、本実施形態３のタービンロータ１Ｂの製造装置１００Ｂは、タービンロータ回転装置（設置部）１５Ｂやノズル（噴射部）１１Ｂ等に加えて、タービンロータ１Ｂの内周面に噴射されたショット材を回収する回収部を構成する回収装置２１Ｂと、回収装置２１Ｂによって回収されたショット材を分級する分級部を構成する分級装置２３Ｂと、を備えている。
【００４２】
回収装置２１Ｂは、タービンロータ１Ｂの鉛直下方、特にタービンロータ１Ｂの貫通孔２Ｂの鉛直下方に配置され、タービンロータ１Ｂの内周面に衝突して落下したショット材やタービンロータ１Ｂの内部を洗浄した際に落下したショット材を鉛直下方で回収し（回収工程）、回収されたショット材を供給ホース２２Ｂを介して分級装置２３Ｂに供給する。
【００４３】
分級装置２３Ｂは、例えばサイクロン型の分級装置であって、回収装置２１Ｂによって回収されたショット材を重量に基づいて再利用し得るものと再利用し得ないものとに分級し（分級工程）、再利用し得るショット材をノズル１１Ｂにショット材を供給する供給装置（不図示）へ供給する。分級装置２３Ｂから供給装置に供給されたショット材は、タービンロータ１Ｂの内部に投入されたノズル１１Ｂの噴射孔からタービンロータ１Ｂの内周面に再び噴射されてショットピーニング処理に利用される。
【００４４】
このように、本実施形態３のタービンロータ１Ｂの製造装置１００Ｂによれば、タービンロータ１Ｂの鉛直上方から内部に投入されたノズル１１Ｂの噴射孔からタービンロータ１Ｂの内周面にショット材を噴射すると共に、タービンロータ１Ｂの内周面に噴射されたショット材を鉛直下方で回収してショットピーニング処理に再利用することによって、タービンロータ１Ｂの製造コストの高騰を抑制することができる。
【００４５】
なお、回収装置２１Ｂによって回収されたショット材や分級装置２３Ｂによって分級されたショット材の全てをノズル１１Ｂに形成された噴射孔から噴射する必要はなく、回収装置２１Ｂによって回収されたショット材や分級装置２３Ｂによって分級されたショット材の一部もしくは全てを別途の用途に再利用してもよい。
【００４６】
なお、本発明は上記した実施形態１〜３に限定されるものではなく、様々な変形形態が含まれる。例えば、上記した実施形態１〜３は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【００４７】
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１      タービンロータ
２      貫通孔
３Ａ    中空部
４Ａ    溶接部
５      駆動装置（駆動部）
６      ノズル移動機構（駆動部）
７      支持棒
９      集合ケーブル
１０    制御評価装置
１１    ノズル（噴射部）
１２    噴射孔
１３    ショット材
１４    コンプレッサ
１５    タービンロータ回転装置
１６    ローラ
１８    ガスホース
１９    回転信号線
２１Ｂ  回収装置（回収部）
２２Ｂ  供給ホース
２３Ｂ  分級装置（分級部）
１００  製造装置
Ｌ      タービンロータの軸心
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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