(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のブレードを有するコンプレッサ回転体の検査を行う検査装置であって、
前記ブレードの径方向の端面又は軸線方向における端面と対面するように配置されたセンサと、該センサの出力に基づいて前記コンプレッサ回転体の状態を検出する検出装置とを具備し、
前記センサは、該センサの前を通過する各ブレードの端面と該センサの検知部との間の距離を検出し、
前記検出装置は、前記コンプレッサ回転体を一定角速度で回転させたときに前記センサによって検出された距離に基づいて前記コンプレッサ回転体の状態を検出し、
前記検出装置は、前記センサの前を各ブレードが通過したときに前記センサによって検出された前記距離の最小値に基づいて前記コンプレッサ回転体の形状誤差を算出し、
前記検出装置は、同一のブレードが前記センサの前を複数回通過したときの前記センサによって検出された前記距離の最小値のバラツキに基づいて前記コンプレッサ回転体の振れを算出する、検査装置。
【請求項２】
前記検出装置は、前記センサの前を各ブレードが通過したことを検出し、前記センサの出力に基づいて前記複数のブレードのうち少なくとも１対のブレードが前記センサの前を通過する間の時間間隔を算出し、該算出された時間間隔に基づいて前記コンプレッサ回転体の形状誤差を算出する、請求項１に記載の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のブレードを有するコンプレッサ回転体の検査を行う検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、コンプレッサのハウジングに渦電流センサ等を配置し、この渦電流センサの出力を用いてコンプレッサに関する何らかのパラメータを算出する装置が知られている。このような装置として代表的なものは、コンプレッサに用いられるコンプレッサ回転体の回転数、例えば内燃機関の排気ターボチャージャのコンプレッサ回転体（インペラ）等の回転数を検出するための装置が挙げられる。
【０００３】
このようなコンプレッサ回転体の回転数を検出するための装置としては、例えば、コンプレッサ回転体を収容するコンプレッサハウジングに、コンプレッサ回転体のブレードの通過による圧力変動に応答して信号を出力する圧力センサを設けたものが提案されている（例えば、特許文献１）。特に、特許文献１に記載の装置では、圧力センサからの信号を周波数解析して信号の基本周波数を測定し、この基本周波数に基づいてコンプレッサ回転体の回転数を算出するようにしている。特許文献１によれば、圧力センサを用いることにより、コンプレッサ回転体のブレードの厚さ等に無関係にコンプレッサ回転体の回転数を検出することができるとされている。
【０００４】
また、コンプレッサ回転体の回転数を検出する他の装置としては、コンプレッサ回転体を収容するコンプレッサハウジングに、コンプレッサ回転体のブレードに渦電流を発生させてブレードの通過を検出する回転数センサを用いたものが提案されている。特に、特許文献２に記載の回転数センサは、通電により磁界を発生するコイルと、このコイルの発生した磁界をブレードが通過する空間に放出するＵ字状のコアとを備えている。特許文献２によれば、斯かる回転数センサを用いることにより、検出対象がブレードのように薄くてもブレードの通過を検出することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２４０７８８号公報
【特許文献２】特開２０１５−３４７８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、コンプレッサの製造にあたっては、コンプレッサ毎に形状誤差（設計された形状に対する誤差）等が生じてしまうことが多い。このため、例えば形状誤差の大きいコンプレッサ回転体を排除するために、コンプレッサの製造段階において、コンプレッサ回転体の形状誤差を検出することが必要である。また、コンプレッサの使用中においても、サージングや、コンプレッサのブレードの欠損や破損等の異常が生じる場合があるが、コンプレッサの適切な使用を行うためにはこれら異常を迅速に検出することが必要である。したがって、コンプレッサの製造時や使用中における上述したような検査を簡単な構成で行う検査装置が必要とされる。
【０００７】
そこで、上記課題に鑑みて、本発明の目的は、コンプレッサの製造時や使用中におけるコンプレッサの検査を簡単な構成で行うことができる検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、第１の発明では、複数のブレードを有するコンプレッサ回転体の検査を行う検査装置であって、前記ブレードの径方向の端面又は軸線方向における端面と対面するように配置されたセンサと、該センサの出力に基づいて前記コンプレッサ回転体の状態を検出する検出装置とを具備し、前記センサは、該センサの前を通過する各ブレードの端面と該センサの検知部との間の距離又は該センサの前を各ブレードが通過したことを検出し、前記検出装置は、前記コンプレッサ回転体を一定角速度で回転させたときに前記センサによって検出された距離又は各ブレードの通過タイミングに基づいて前記コンプレッサ回転体の状態を検出する、検査装置が提供される。
【０００９】
第２の発明では、第１の発明において、前記検出装置は、前記センサの出力に基づいて前記複数のブレードのうち少なくとも１対のブレードが前記センサの前を通過する間の時間間隔を算出し、該算出された時間間隔に基づいて前記コンプレッサ回転体の形状誤差を算出する。
【００１０】
第３の発明では、第１又は第２の発明において、前記検出装置は、前記センサの前を各ブレードが通過したときに前記センサによって検出された前記距離の最小値に基づいて前記コンプレッサ回転体の形状誤差を算出する。
【００１１】
第４の発明では、第１〜第３のいずれか一つの発明において、前記検出装置は、同一のブレードが前記センサの前を複数回通過したときの前記センサによって検出された前記距離の最小値のバラツキに基づいて前記コンプレッサ回転体の振れを算出する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、コンプレッサの製造時や使用中におけるコンプレッサの検査を簡単な構成で行うことができる検査装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、内燃機関の排気ターボチャージャのコンプレッサを概略的に示す断面図である。
【図２】図２は、図１に示したコンプレッサで用いられるコンプレッサ回転体（インペラ）を概略的に示す平面図である。
【図３】図３は、渦電流センサによる検出原理を概略的に示す図である。
【図４】図４は、コンプレッサ回転体を回転させたときの渦電流センサの出力の推移を示す図である。
【図５】図５は、コンプレッサ回転体を回転させたときの渦電流センサの出力の推移を示す図である。
【図６】図６は、コンプレッサ回転体が１回転する間に検出される角速度の推移を示す図である。
【図７】図７は、コンプレッサ回転体を概略的に示す、図２と同様な平面図である。
【図８】図８は、渦電流センサの出力の推移を示す、図４と同様な図である。
【図９】図９は、コンプレッサ回転体と渦電流センサとを概略的に示す断面図である。
【図１０】図１０は、渦電流センサの出力の推移を示す、図８と同様な図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。
【００１５】
＜コンプレッサの構成＞
まず、図１及び図２を参照して、本発明の検査装置により検査が行われるコンプレッサについて説明する。図１は、内燃機関の排気ターボチャージャのコンプレッサを概略的に示す断面図であり、このコンプレッサにコンプレッサ回転体の検査を行う本発明の検査装置が用いられる。また、図２は、図１に示したコンプレッサで用いられるコンプレッサ回転体（インペラ）を概略的に示す平面図である。
【００１６】
図１に示したように、コンプレッサ１は、気体の圧縮を行うコンプレッサ回転体２と、コンプレッサ回転体２を収容するハウジング３とを具備する。
【００１７】
コンプレッサ回転体２は、排気ターボチャージャのタービン（図示せず）にシャフト４を介して連結される中央本体２１と、中央本体２１の表面上からコンプレッサ回転体２の径方向に又は軸線方向に延びる複数のブレード２２とを具備する。中央本体２１は、その軸線Ｌがシャフト４の軸線と同軸になるように、シャフト４に固定される。
【００１８】
また、図２からわかるように、本実施形態のコンプレッサ回転体２は等間隔に配置された同一形状の１２枚のブレード２２を有する。図２には、本明細書における説明を分かりやすくするために、ブレードに番号を付してある（Ｂ１〜Ｂ１２）。なお、ブレード２２の枚数は１２枚に限定されるものではなく、１２枚より多くても１２枚より少なくてもよい。また、本実施形態のコンプレッサ回転体２では、複数のブレード２２は、コンプレッサ回転体２の径方向又は軸線方向に延びるように構成されている。しかしながら、複数のブレード２２は、コンプレッサ１に流入した流体を圧縮することができれば、湾曲した形状等、如何なる形状を有していてもよい。また、ブレード２２は、必ずしも等間隔に配置されていなくてもよく、またブレード２２の一部又は全てが他のブレードと異なる形状を有するように構成されてもよい。
【００１９】
図１を参照すると、ハウジング３は、ハウジング３の中央を通って延びる中央通路３１と、中央通路３１の周囲に延びる環状通路３２とを有する。中央通路３１の一方の端部は開いており、流体が流入する入口３３を構成する。また、中央通路３１の他方の端部の周りに環状通路３２が配置され、この環状通路３２の内側において中央通路３１内にコンプレッサ回転体２が配置される。したがって、入口３３から流入した流体は中央通路３１を通ってコンプレッサ回転体２を介して環状通路３２に流出する。
【００２０】
コンプレッサ回転体２は、ハウジング３内においてその軸線Ｌ周りで回転可能である。また、コンプレッサ回転体２は、回転すると、ブレード２２の径方向端部がハウジング３の内周面と僅かな隙間を開けた状態でこの内周面に沿って周方向に移動するように構成される。
【００２１】
＜渦電流センサ＞
また、本実施形態では、渦電流センサ５がハウジング３に設けられる。渦電流センサは、センサ検知部と計測対象の金属物質との間の距離に応じた出力を発生させるセンサである。以下、図３を参照して、渦電流センサの検出原理について簡単に説明する。
【００２２】
渦電流センサ５は、その検知部に、交流励磁電流により磁界を発生させるコイル２５を有する。コイル２５が発生させる磁界Ｘをブレード２２が通過すると、コイル２５の発生させる磁界を打ち消すようにブレード２２に渦電流Ｙが発生する。ブレード２２に発生する渦電流により磁界Ｘの強さが変化し、この結果、コイル２５に流れる電流値が変化することになる。したがって、渦電流センサ５では、ブレード２２が磁界を通過することによりコイル２５に流れる電流値が変化することから、コイル２５に流れる電流値（出力値）を検出することによってブレード２２の通過を検出するようにしている。具体的には、渦電流センサ５の出力がピークになったときを、ブレード２２が渦電流センサ５の検知部の前を（すなわち、所定の角度位置を）通過したときであると判定するようにしている。したがって、渦電流センサ５では、渦電流センサ５の検知部の前をブレード２２が通過したこと、すなわちブレード２２の通過タイミングを検出することができる。
【００２３】
また、渦電流センサ５では、コイル２５が発生させる磁界Ｘをブレード２２が通過したときに、ブレード２２に発生する渦電流Ｙの大きさは、渦電流センサ５の検知部とブレード２２との距離に応じて変化し、距離が小さくなるほど大きな渦電流Ｙが発生する。このように、ブレード２２に発生する渦電流Ｙが大きくなると、磁界Ｘの強さも大きく変化し、この結果、コイル２５に流れる電流値も大きく変化する。したがって、渦電流センサ５は、渦電流センサ５の検知部の前をブレード２２が通過したときにおける、渦電流センサ５に対面するブレード２２の端面と渦電流センサ５の検知部との距離を検出することもできる。
【００２４】
本実施形態では、渦電流センサ５は、コンプレッサ回転体２のブレード２２の径方向端面２２ａに対面するように且つブレード２２の径方向端面２２ａの法線方向に延びるように配置される。また、渦電流センサ５は、コンプレッサ回転体２の入口側においてハウジング３に配置される。図１に示した例では、渦電流センサ５は、コンプレッサ回転体２のブレード２２の入口側端面２２ｂに隣接してハウジング３に配置される。また、渦電流センサ５は、コンプレッサ回転体２の状態を検出する検出装置としても機能する電子制御ユニット（ＥＣＵ）６に接続され、渦電流センサ５の出力信号はＥＣＵ６に入力される。
【００２５】
ここで、コンプレッサ回転体２のブレード２２は、入口側から出口側に向かって徐々に温度が高くなる。これは、コンプレッサ回転体２を介して流れる流体が入口側から出口側に向かって加圧されるためである。本実施形態では、渦電流センサ５はコンプレッサ回転体２の入口側においてハウジング３に配置されるため、比較的低温の領域に配置される。このため、渦電流センサ５への熱の影響を低減することができる。
【００２６】
また、本実施形態では、センサとして渦電流センサ５が用いられている。しかしながら、センサの前を通過する各ブレードの端面とセンサの検知部との間の距離又はセンサの前を各ブレードが通過したことを検出することができれば、渦電流センサの代わりに他のセンサを用いてもよい。このようなセンサとしては、例えば、電磁ピックアップ（ＭＰＵ）センサが挙げられる。ＭＰＵセンサは、その検知部内にマグネットと検出コイルとを有するセンサである。斯かるＭＰＵセンサでは、磁性体であるブレードがＭＰＵセンサに近づいたり離れたりすると、検出コイルを貫通する磁束が変化し、これに伴って検出コイルの誘導起電力が変化する。これにより、ＭＰＵセンサの検知部の前におけるブレード２２の通過を検出することができる。
【００２７】
図４は、上述したような構成で渦電流センサ５を用いた場合における、渦電流センサ５の出力の推移を示す図である。図４（Ａ）は、コンプレッサ回転体２の回転速度が比較的遅い場合における推移を、図４（Ｂ）は、コンプレッサ回転体２の回転速度が比較的遅い場合における推移をそれぞれ示している。
【００２８】
上述したように、渦電流センサ５では、渦電流センサ５の検知部とその前を通過する物体（例えば、ブレード２２）との間の距離が短くなるほど出力値が大きくなる。したがって、渦電流センサ５の検知部の前をブレード２２が通過すると、渦電流センサ５の出力が急激に増大する。よって、図４における凸状に変化した出力はブレード２２が通過したことを意味している。また、図４における凸状に変化した出力の最大値は、各ブレード２２が通過したときの渦電流センサ５の検知部とブレード２２の径方向端面２２ａとの間の距離の最小値を意味する。換言すると、図４における凸状に変化した出力の最大値は、渦電流センサ５の検知部が対面する領域における、ブレード２２の径方向における幅を意味している。なお、図４中の番号は、渦電流センサ５の検知部の前を通過したブレード２２の番号（Ｂ１〜Ｂ１２）を示している。
【００２９】
図４（Ａ）に示したように、コンプレッサ回転体２の回転速度が比較的遅い場合には、ブレード２２の通過に伴って渦電流センサ５の出力値が急激に上昇及び下降すると共に、二つの隣り合うブレード２２が通過する間の期間は低い値で一定に維持される。
【００３０】
一方、図４（Ｂ）に示したように、コンプレッサ回転体２の回転速度が比較的速い場合には、一つのブレード２２の通過に伴って上昇した渦電流センサ５の出力値が下がりきる前に、次のブレード２２の通過に伴って出力値が上昇し始める。したがって、図４（Ｂ）に示したように、二つの隣り合うブレード２２が通過する間の期間においても渦電流センサ５の出力値は一定に維持されない。しかしながら、この場合であっても、渦電流センサ５の出力値が最大になった時期がブレード２２の通過を示していることから、渦電流センサ５の検知部の前をブレード２２が通過したことを正確に検出することができる。
【００３１】
＜瞬間的な角速度の検出＞
また、本実施形態では、ＥＣＵ６により、渦電流センサ５の出力に基づいて、コンプレッサ回転体２の瞬間的な角速度を算出するようにしている。以下では、図４を用いて、コンプレッサ回転体２の瞬間的な角速度の算出方法について説明する。図４に示した例では、第１ブレードＢ１が渦電流センサ５の前を通過することによって渦電流センサ５の出力がピークを示すときを時刻ｔ１とする。同様に、第２ブレードＢ２、第３ブレードＢ３、第４ブレードＢ４が渦電流センサ５の前を通過することによって渦電流センサ５の出力がピークを示すときをそれぞれ時刻ｔ２、ｔ３、ｔ４とする。
【００３２】
この場合、渦電流センサ５の前を第１ブレードＢ１が通過してから第２ブレードＢ２が通過するまでの時間間隔Δｔ１は、ｔ２−ｔ１として表せる。一方、本実施形態では、１２枚のブレードが等間隔に設けられているため、第１ブレードＢ１と第２ブレードＢ２との間の角度間隔は基本的に２π／１２（ｒａｄ）となっている。したがって、渦電流センサ５の前を第１ブレードＢ１が通過してから第２ブレードＢ２が通過するまでのコンプレッサ回転体２の瞬間的な角速度（以下、「第１ブレード通過後の瞬間的な角速度」という）ω１は、２π／（１２×Δｔ１）として算出される。
【００３３】
同様に、第２ブレードＢ２と第３ブレードＢ３との時間間隔Δｔ２はｔ２−ｔ３として表すことができ、第３ブレードＢ３と第４ブレードＢ４との時間間隔Δｔ３はｔ３−ｔ４として表すことができる。したがって、渦電流センサ５の前を第２ブレードＢ２が通過してから第３ブレードＢ３が通過するまでのコンプレッサ回転体２の瞬間的な角速度ω２、すなわち第２ブレードＢ２通過後の瞬間的な角速度ω２は、２π／（１２×Δｔ２）として算出される。同様に、渦電流センサ５の前を第３ブレードＢ３が通過してから第４ブレードＢ４が通過するまでのコンプレッサ回転体２の瞬間的な角速度ω３、すなわち第３ブレードＢ３通過後の瞬間的な角速度ω３は、２π／（１２×Δｔ３）として算出される。
【００３４】
したがって、本実施形態によれば、ブレード２２の番号をｉで表すと、渦電流センサ５の出力に基づいて隣り合う対のブレード（すなわち、第ｉブレードＢｉと第（ｉ＋１）ブレードＢ（ｉ＋１））が渦電流センサ５の前を通過する間の時間間隔Δｔｉが算出される。そして、このように算出された時間間隔Δｔｉと、隣り合う対のブレード間の角度間隔とに基づいて、第ｉブレードＢｉ通過後の瞬間的な角速度ωｉ、すなわちコンプレッサ回転体２の瞬間的な角速度ωｉが算出される。具体的には、下記式（１）のように隣り合う対のブレード（第ｉブレードＢｉと第（ｉ＋１）ブレードＢ（ｉ＋１））間の角度間隔αｉを、算出されたこれらブレード間の時間間隔Δｔｉで除算することによって第ｉブレード通過後の瞬間的な角速度ωｉが算出される。また、Ｎ枚のブレードが周方向に等間隔に設けられたコンプレッサ回転体２では、瞬間的な角速度ωｉは下記式（２）により算出される。
ωｉ＝αｉ／Δｔｉ      …（１）
ωｉ＝２π／（Ｎ×Δｔｉ）      …（２）
【００３５】
なお、上記実施形態では、瞬間的な角速度ωは、隣り合う１対の二つのブレード２２がハウジング３内の所定の角度位置（渦電流センサ５の検知部の前）を通過する時間間隔に基づいて、両ブレードが所定の角度位置を通過する間の瞬間的な角速度として算出される。しかしながら、瞬間的な角速度ωを算出するための１対のブレードは、必ずしも隣り合う二つのブレード２２でなくてもよい。例えば、図５に示したように、第１ブレードＢ１が通過してから第３ブレードＢ３が通過するまでの時間間隔Δｔ１や、第１ブレードＢ１が通過してから第４ブレードＢ４が通過するまでの時間間隔Δｔ１’等、周方向に２つ以上離れたブレード間の時間間隔に基づいて瞬間的な角速度を算出してもよい。
【００３６】
＜角速度に関するコンプレッサ回転体の形状誤差＞
ここで、コンプレッサ回転体２を一定の角速度で回転させた状態で、ＥＣＵ６によってコンプレッサ回転体２の瞬間的な角速度を算出した場合の例を図６に示す。図６は、横軸がブレードの番号であり、縦軸は、対応するブレード番号のブレード通過後の瞬間的な角速度を表している。
【００３７】
図６に示した例では、コンプレッサ回転体２は一定の角速度で回転させられている。したがって、このとき、算出される瞬間的な角速度ωは一定の値になるはずである。しかしながら、実際には、図６に示したように、算出される瞬間的な角速度ωは必ずしも各ブレード２２通過後において一定にならない。例えば、図６に示した例では、１番ブレード通過後の瞬間的な角速度に対して２番ブレード通過後の瞬間的な角速度は遅くなっている。
【００３８】
これについて、本願の発明者らが鋭意研究を行ったところ、算出される瞬間的な角速度ωが一定の値にならない理由は、コンプレッサ回転体２のブレード２２の形状誤差（形状公差範囲内での誤差）に主な原因があることを突き止めた。すなわち、コンプレッサ回転体２には各固体毎に形状誤差が存在し、この形状誤差によって、ＥＣＵ６により算出される瞬間的な角速度に誤差が生じることを突き止めた。以下、図７を参照して、算出される瞬間的な角速度ωとブレード２２の形状誤差との関係について説明する。
【００３９】
図７は、コンプレッサ回転体を概略的に示す、図２と同様な平面図である。図７内の破線は、コンプレッサ回転体２のブレード２２が設計通りに形成されていた場合のブレード２２の形状を示している。図７に示した例では、複数のブレード２２は等間隔に互いに同一形状となるように設計されている。また、図７に示した例では、第２ブレードＢ２と第１０ブレードＢ１０は、設計上のブレード形状に対して形状誤差を有している。具体的には、第２ブレードＢ２が、その設計上の形状に対して周方向において第１ブレード側にシフトした形状になっている。また、第１０ブレードＢ１０が、その設計上の形状に対して径方向外側にシフトした形状になっている。
【００４０】
このようにブレード形状に誤差が生じると、ブレード間の角度間隔αが変化する。図７に示した例では、第２ブレードＢ２の形状が設計上の形状に対して周方向にシフトした形状となっている。この結果、渦電流センサ５と対面する領域において、第１ブレードＢ１と第２ブレードＢ２との間の実際の角度間隔が設計値β１よりも小さいα１となっている。逆に、第２ブレードＢ２と第３ブレードＢ３との間の実際の角度間隔が設計値β２よりも大きいα２となっている。したがって、第１ブレードＢ１と第２ブレードＢ２との間の実際の角度間隔α１は、第２ブレードＢ２と第３ブレードＢ３との間の実際の角度間隔α２よりも小さい。一方、角速度を算出するにあたっては、ブレード間の実際の角度間隔ではなく、設計値が用いられる。このため、コンプレッサ回転体２が一定の回転角度で回転していても、第１ブレードＢ１から第２ブレードＢ２までの時間間隔Δｔ１に基づく瞬間的な角速度ω１は、第２ブレードＢ２から第３ブレードＢ３までの時間間隔Δｔ２に基づく瞬間的な角速度ω２よりも速いものとして算出される。この結果、図６に示したように、第１ブレードＢ１通過後の瞬間的な角速度が第２ブレードＢ２通過後の瞬間的な角速度よりも速いものとして算出される。
【００４１】
また、図７に示した例では、第１０ブレードＢ１０が設計上の形状に対して周方向外側にシフトした形状となっている。この結果、第９ブレードＢ９と第１０ブレードＢ１０との間の実際の角度間隔が設計値β９よりも小さいα９となっている。また、第１０ブレードＢ１０と第１１ブレードＢ１１との間の実際の角度間隔が設計値β１０よりも大きいα１０となっている。この結果、コンプレッサ回転体２が一定の回転角度で回転していても、第９ブレードＢ９通過後の瞬間的な角速度が第１０ブレードＢ１０通過後の瞬間的な角速度よりも速いものとして算出される。
【００４２】
したがって、コンプレッサ回転体２のブレード２２に形状誤差が生じた結果、渦電流センサ５の検知部に対面する領域において、ブレード２２間の周方向の間隔に設計上の間隔に対して誤差が生じると、コンプレッサ回転体２を一定の角速度で回転させた状態でコンプレッサ回転体２が１回転する間にＥＣＵ６によって算出される瞬間的な角速度が一定にならずに変化する。そこで、本実施形態では、上述したようにして算出される角速度に基づいてコンプレッサ回転体２のブレード２２の形状誤差を算出するようにしている。換言すると、本実施形態では、渦電流センサ５の出力に基づいて複数のブレード２２のうちの少なくとも１対のブレードが渦電流センサ５の検知部の前を通過する間の時間間隔が算出されると共に、算出された時間間隔に基づいてコンプレッサ回転体の形状誤差が算出されるといえる。
【００４３】
具体的には、排気ターボチャージャのタービンに一定の流速の流体（定常流）を流入させること等によって、コンプレッサ回転体２を一定の角速度で回転させる。このとき渦電流センサ５の出力に基づいて、上述したように、ＥＣＵ６によりコンプレッサ回転体２が１回転する間のコンプレッサ回転体２の角速度を算出する。そして、例えば、このようにして算出されたコンプレッサ回転体２が１回転する間のコンプレッサ回転体２の角速度の最大値と最小値との間の差又は比が、予め定められた一定値以上である場合には、コンプレッサ回転体２のブレード２２には大きな形状誤差が生じていると判定される。逆に、この差又は比が、予め定められた一定値未満である場合には、コンプレッサ回転体２のブレード２２には大きな形状誤差は生じていないと判定される。これにより、コンプレッサ回転体２のブレード２２に生じている形状誤差を正確に検出することができる。
【００４４】
また、ＥＣＵ６により算出された各ブレードの通過後の瞬間的な角速度に基づいて、形状誤差が生じているブレード２２を特定することもできる。例えば、図６に示したように、第１ブレードＢ１通過後の角速度が速く且つ第２ブレードＢ２通過後の角速度が遅いような場合には、図７に示したように第２ブレードＢ２に大きな形状誤差が生じていると判定することができる。特に、ＥＣＵ６によって算出された各ブレードの通過後の瞬間的な角速度のうち、一つのブレードの通過後の瞬間的な角速度のみが他のブレードの通過後の瞬間的な角速度と大きく異なる場合には、そのブレード２２に破損や欠損等の異常が生じていると判定することができる。
【００４５】
＜最小距離に関するコンプレッサ回転体の形状誤差＞
ところで、渦電流センサ５の検知部の前を各ブレード２２が通過するときの渦電流センサ５の出力の最大値は、図８に示したように必ずしも同一ではない。図８は、渦電流センサ５の出力の推移を示す、図４と同様な図である。図８に示した例では、渦電流センサ５の検知部の前を第１ブレードＢ１が通過したときの出力の最大値Ｖ１は、全てのブレードについての平均最大値Ｖａよりも小さな値となっている。
【００４６】
ここで、上述したように、渦電流センサ５は、渦電流センサ５の検知部の前をブレード２２が通過したときにおけるブレード２２の径方向端面２２ａと渦電流センサ５の検知部との距離を検出することもできる。したがって、渦電流センサ５の出力の最大値が同一でないということは、各ブレード２２の径方向端面２２ａと渦電流センサ５の検知部との距離の最小値が一定ではないことを意味している。図８に示した例では、第１ブレードＢ１の径方向端面２２ａが他のブレードＢ２〜Ｂ１２の径方向端面２２ａよりも平均的に径方向内側に位置することを意味する。
【００４７】
この様子を図９に示す。図９は、コンプレッサ回転体２と渦電流センサ５とを概略的に示す断面図である。図中の破線は、コンプレッサ回転体２のブレード２２の設計上の形状を示している。これに対して、図中の実線は、コンプレッサ回転体２のブレード２２の実際の形状を示している。したがって、図９の右側に示したブレード２２は、径方向端面２２ａが設計上の形状よりも径方向内側にずれている場合を示している。この場合、図９の右側に示したブレード２２が渦電流センサ５の検知部の前を通過すると、このときの渦電流センサ５の出力の最大値は本来出力されるべき値よりも小さい値となる。すなわち、ブレード２２が通過したときに渦電流センサ５によって検出されるブレード２２の径方向端面２２ａと渦電流センサ５との距離の最小値が、本来検出されるべき距離よりも大きな値となる。
【００４８】
そこで、本実施形態では、渦電流センサ５の前を各ブレードが通過したときに渦電流センサ５によって検出されたブレード２２の径方向端面２２ａと検知部との距離の最小値に基づいてコンプレッサ回転体の形状誤差を算出するようにしている。具体的には、全てのブレード２２について、渦電流センサ５によって検出された距離の最小値が予め定められた所定の範囲（例えば、設計値から所定距離の範囲内）内の値であればブレード２２には大きな形状誤差が生じていないと判定する。逆に、渦電流センサ５によって検出された距離の最小値が予め定められた所定の範囲内にないブレード２２が存在するときにはそのブレード２２に大きな形状誤差が存在していると判定する。
【００４９】
或いは、全てのブレード２２について渦電流センサ５によって検出された距離の最小値の平均値を算出する。そして、各ブレード２２について渦電流センサ５によって検出された距離の最小値が、算出された平均値から所定距離の範囲内にある場合には、そのブレード２２には大きな形状誤差が生じていないと判定するようにしてもよい。この場合、渦電流センサ５によって検出された距離の最小値が平均値から所定距離の範囲内にないブレード２２が存在するときには、そのブレード２２に大きな形状誤差が存在していると判定することになる。
【００５０】
このように、本実施形態によれば、渦電流センサ５の検知部の前を各ブレード２２が通過するときにブレード２２の径方向端面２２ａと渦電流センサ５の検知部との距離を渦電流センサ５によって検出すると共に、検出した距離に基づいてブレード２２の形状誤差を算出することにより、ブレード２２の径方向端面２２ａにおける形状誤差を算出することができる。
【００５１】
＜コンプレッサ回転体の振れ＞
ところで、渦電流センサ５の検知部の前を各ブレード２２が通過するときの渦電流センサ５の出力の最大値は、図１０に示すように同一のブレードであっても必ずしも一定ではなく、或る程度のバラツキが生じる。図１０は、渦電流センサ５の出力の推移を示す、図８と同様な図である。図１０に示した例では、例えば、渦電流センサ５の検知部の前を第１ブレードＢ１が通過したときの出力の最大値には、複数回の計測においてΔＶ１のバラツキが生じている。
【００５２】
このような同一ブレード２２に関する渦電流センサ５の出力の最大値のバラツキ、すなわち渦電流センサ５の検知部とブレード２２の径方向端面２２ａとの間の距離の最小値のバラツキは、例えばシャフト４とシャフト４を支持する軸受(図示せず）との間に生じる隙間に基づいて生じるものであると考えられる。すなわち、軸受との間の隙間が大きくなると、シャフト４が回転している間のシャフト４の振れが大きくなり、これに伴ってコンプレッサ回転体２の振れが大きくなることを意味する。
【００５３】
したがって、本実施形態では、同一のブレード２２が渦電流センサ５の前を複数回通過したときの渦電流センサ５の検知部とブレード２２の径方向端面２２ａとの間の距離の最小値のバラツキに基づいてコンプレッサ回転体の振れを算出するようにしている。そして、特定のブレード２２の通過により渦電流センサ５によって複数回検出された距離の最小値のバラツキの大きさが予め定められた所定の上限値以下であれば軸受における隙間はそれほど大きくないと判定するようにしている。逆に、特定のブレード２２の通過により渦電流センサ５によって複数回検出された距離の最小値のバラツキの大きさが予め定められた所定の上限値よりも大きいときには軸受における隙間は比較的大きくないと判定するようにしている。
【００５４】
＜他の実施形態＞
以上より、上記実施形態によれば、渦電流センサ５の出力に基づいて、コンプレッサ回転体２の様々な形状誤差やコンプレッサ回転体の振れ等を算出することができる。したがって、これらをまとめて表現すると、上記実施形態によれば、コンプレッサ回転体２を一定角速度で回転させたときに、センサの前を通過する各ブレードの端面とセンサ検知部との間の距離又はセンサの前を各ブレードが通過したことを検出するセンサによって検出された距離又は各ブレードの通過タイミングに基づいてコンプレッサ回転体の状態を検出しているといえる。
【００５５】
なお、本実施形態では渦電流センサ５は、ハウジング３に配置されている。しかしながら、コンプレッサ回転体２の製造時に形状誤差等の検出を行う場合には、必ずしも渦電流センサ５をハウジング３に配置する必要はない。したがって、例えば、図９に破線で示したように、渦電流センサ５’をブレード２２の入口側端面２２ｂに対面するように配置してもよい。或いは、図１及び図９に示したコンプレッサ回転体２とは異なり、コンプレッサ回転体２が入口側とは反対側の軸線方向の端面を有する場合には、渦電流センサ５をこの端面に対面するように配置してもよい。なお、渦電流センサ５を図９に破線で示したように配置した場合、ブレード２２の径方向端面２２ａではなく、ブレード２２の入口側端面２２ｂにおける形状誤差を検出することができる。
【００５６】
また、上記実施形態では、渦電流センサは、内燃機関の排気ターボチャージャのコンプレッサについてコンプレッサ回転体の状態を検出している。しかしながら、検査装置は、複数のブレードを有するコンプレッサ回転体を有するコンプレッサであれば、如何なるコンプレッサにも適用可能である。したがって、例えば、軸流式圧縮機等にも適用可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１    コンプレッサ
２    コンプレッサ回転体
３    ハウジング
４    シャフト
５    渦電流センサ（通過検出センサ）
６    ＥＣＵ
２１    中央本体
２２    ブレード
２５    コイル
３１    中央通路
３２    環状通路
３３    入口
【図１】
0006587406.tif 000002
【図２】
0006587406.tif 000003
【図３】
0006587406.tif 000004
【図４】
0006587406.tif 000005
【図５】
0006587406.tif 000006
【図６】
0006587406.tif 000007
【図７】
0006587406.tif 000008
【図８】
0006587406.tif 000009
【図９】
0006587406.tif 000010
【図１０】
0006587406.tif 000011