(57)【要約】【課題】  シール特性の変化に伴うハウジングの漏洩検査が可能な流体機械の漏れ検査方法、当該方法に用いられる装置、及び当該方法を介して製造された流体機械を提供する。【解決手段】  回転軸及び軸封止ユニットを備えた流体機械のハウジング内にトレースガスを封入し、ガスの漏れ量を出力値として検出する方法であって、ハウジング内にガスを封入して漏れ量を検出し、漏れ量に基づいてハウジングの可否を判定する１次加圧判定工程(S304)と、ハウジング内に封入されたガスをハウジングの外部に放出し、ハウジング内の圧力を大気圧近傍に至らせる減圧工程(S305)と、ハウジング内にガスを改めて封入して漏れ量を検出し、漏れ量に基づいてハウジングの可否を判定する２次加圧判定工程(S304、S306)とを具備する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受を介して回転自在に支持された回転軸と、該回転軸を気密にシールする軸封止ユニットとを備えた流体機械のハウジング内にトレースガスを封入し、該ガスの漏れ量を出力値として検出する方法であって、
前記ハウジング内に前記ガスを封入して漏れ量を検出し、該漏れ量に基づいて前記ハウジングの可否を判定する１次加圧判定工程と、
前記ハウジング内に封入された前記ガスを該ハウジングの外部に放出し、該ハウジング内の圧力を大気圧近傍に至らせる減圧工程と、
前記ハウジング内に前記ガスを改めて封入して漏れ量を検出し、該漏れ量に基づいて前記ハウジングの可否を判定する２次加圧判定工程と
を具備することを特徴とする流体機械の漏れ検査方法。
【請求項２】
軸受を介して回転自在に支持された回転軸と、該回転軸を気密にシールする軸封止ユニットとを備えた流体機械のハウジング内にトレースガスを封入し、該ガスの漏れ量を出力値として検出する装置であって、
前記ハウジング内に封入された前記ガスを該ハウジングの外部に放出し、該ハウジング内の圧力を大気圧近傍に至らせる減圧部と、
該ガスの放出の前後にて、前記ハウジング内に前記ガスを封入して漏れ量をそれぞれ検出し、該漏れ量に基づいて前記ハウジングの可否を判定する加圧判定部と
を具備することを特徴とする流体機械の漏れ検査装置。
【請求項３】
駆動ケーシング及び圧縮ケーシングを有するハウジングと、
前記駆動ケーシング内に収容され、一の軸受を介して回転自在に支持された一の軸部及び前記圧縮ケーシング側にて他の軸受を介して回転自在に支持された他の軸部を有する回転軸と、
前記一の軸受と前記他の軸受との間に配置され、前記駆動ケーシングに対して前記一の軸部を気密にシールする軸封止ユニットと、
前記圧縮ケーシング内に収容され、前記回転軸により駆動されて潤滑油を含む冷媒の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを行うスクロールユニットとを具備し、
前記ハウジングは、該ハウジング内に封入されたトレースガスの漏れ量が検出されており、該ハウジング内に封入した前記ガスが該ハウジングの外部に放出され、該ハウジング内の圧力を大気圧近傍に至らせるとともに、前記ガスの放出の前後にて、該ハウジング内に前記ガスが封入されて漏れ量をそれぞれ検出し、該漏れ量に基づいて可否の判定がなされている
ことを特徴とする流体機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体機械の漏れ検査方法、当該方法に用いられる装置、及び当該方法を介して製造された流体機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の流体機械、例えば圧縮機のハウジング内には冷媒の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを実施する圧縮ユニットが備えられている。この圧縮ユニットは回転軸によって駆動され、この回転軸はその両端部分が軸受を介してハウジングに回転自在に支持されている。
ここで、冷媒には通常、潤滑油が含まれている。この冷媒中の潤滑油は圧縮ユニットの摺動面や軸受等の潤滑のみならず、摺動面のシールとしての機能を有する。更に、潤滑が要求される部位としては軸封止ユニットがある。この軸封止ユニットは、上記軸受の間にてハウジングに対して回転軸を気密にシールしており、圧縮ユニット側からの冷媒の漏れを防止する。そのため、ハウジングには気密性が要求され、このハウジングの検査としてはトレーサガス（検査用ガス）を利用することが知られている（例えば、特許文献１参照）。軸封止ユニットを備えたハウジングを例に挙げると、このハウジング内にトレーサガスを封入し、ハウジング外部へのトレーサガスの微細な漏れ量を検出してハウジングの可否を判定している。
【特許文献１】特開２００３−４２８８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記軸封止ユニットにはメカニカルシールを用いるものがある。詳しくは、当該シールは、Ｏリングを介してハウジングとの気密を保持する固定側シール部材と、この固定側シール部材に気密に摺接されたシール面を有する回転側シール部材と、回転側シール部材に係合され、且つ、座金で支持されたスプリングの押圧力によって回転軸に気密に当接されるＯリングとを有している。そして、この場合におけるハウジングの漏洩検査は、上記各Ｏリングが圧縮ユニット側から離間した方向の位置に押圧されたまま行われている。これら各Ｏリングが内圧シール状態となるからである。
【０００４】
しかしながら、圧縮機を始めとする流体機械はいずれも起動及び起動停止を繰り返して使用されるものである。つまり、上記各Ｏリングもハウジング内の圧力の変化に伴って微少な移動を繰り返して使用されるのである。このように実際の使用状況を鑑みれば、ハウジングの漏洩検査はシール特性の変化をも考慮すべきであるにも拘わらず、上述した検査ではこの点に関しては格別な配慮がなされていない。これでは、万一、ハウジングがシール特性の変化に伴う漏れを生じさせる場合であったとしても、このハウジングを排除できないとの問題がある。
【０００５】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、シール特性の変化に伴うハウジングの漏洩検査が可能な流体機械の漏れ検査方法、当該方法に用いられる装置、及び当該方法を介して製造された流体機械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】
上記の目的を達成するべく、請求項１記載の流体機械の漏れ検査方法は、軸受を介して回転自在に支持された回転軸と、回転軸を気密にシールする軸封止ユニットとを備えた流体機械のハウジング内にトレースガスを封入し、ガスの漏れ量を出力値として検出する方法であって、ハウジング内にガスを封入して漏れ量を検出し、漏れ量に基づいてハウジングの可否を判定する１次加圧判定工程と、ハウジング内に封入されたガスをハウジングの外部に放出し、ハウジング内の圧力を大気圧近傍に至らせる減圧工程と、ハウジング内にガスを改めて封入して漏れ量を検出し、漏れ量に基づいてハウジングの可否を判定する２次加圧判定工程とを具備することを特徴としている。
【０００７】
また、請求項２記載における流体機械の漏れ検査方法に用いられる装置は、軸受を介して回転自在に支持された回転軸と、回転軸を気密にシールする軸封止ユニットとを備えた流体機械のハウジング内にトレースガスを封入し、ガスの漏れ量を出力値として検出する装置であって、ハウジング内に封入されたガスを該ハウジングの外部に放出し、ハウジング内の圧力を大気圧近傍に至らせる減圧部と、ガスの放出の前後にて、ハウジング内にガスを封入して漏れ量をそれぞれ検出し、漏れ量に基づいてハウジングの可否を判定する加圧判定部とを具備することを特徴としている。
【０００８】
更に、請求項３記載における漏れ検査方法を介して製造された流体機械は、駆動ケーシング及び圧縮ケーシングを有するハウジングと、駆動ケーシング内に収容され、一の軸受を介して回転自在に支持された一の軸部及び圧縮ケーシング側にて他の軸受を介して回転自在に支持された他の軸部を有する回転軸と、一の軸受と他の軸受との間に配置され、駆動ケーシングに対して一の軸部を気密にシールする軸封止ユニットと、圧縮ケーシング内に収容され、回転軸により駆動されて潤滑油を含む冷媒の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを行うスクロールユニットとを具備し、ハウジングは、ハウジング内に封入されたトレースガスの漏れ量が検出されており、ハウジング内に封入したガスがハウジングの外部に放出され、ハウジング内の圧力を大気圧近傍に至らせるとともに、ガスの放出の前後にて、ハウジング内にガスが封入されて漏れ量をそれぞれ検出し、漏れ量に基づいて可否の判定がなされていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
従って、請求項１記載における本発明の流体機械の漏れ検査方法や、請求項２記載の装置によれば、１次判定として、第１回目の加圧によって検出されたトレースガスの漏れ量からハウジングの可否を判定する。次いで、ハウジング内を減圧した後、２次判定として、第２回目の加圧によるトレースガスの漏れ量からハウジングの可否を改めて判定している。よって、軸封止ユニットは圧力変動を受けることになり、流体機械の実使用状態に沿ったハウジングの検査が行われ、シール特性の変化を含めたハウジングの漏洩検査が可能となる。この結果、ハウジングの検査精度が大幅に向上する。
【００１０】
また、請求項３記載の流体機械によれば、ハウジングは、ガスの放出前に検出されたトレースガスの漏れ量に基づく判定の他、このガスの放出後の再封入によって検出された漏れ量に基づく判定もなされている。よって、当該ハウジングは、軸封止ユニットによるシール特性の変化時に生ずる不良も適切に排除され、流体機械の信頼性向上が達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面により本発明の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る漏れ検査装置を示す。当該漏れ検査装置２は真空容器法（ベルジャー法）によるものであり、試験体を配置させるチャンバ４を備えている。
チャンバ４にはヘリウムガス（トレーサガス）の検出ライン６が接続されている。この検出ライン６の途中にはバルブ８を介して真空ポンプ１０が連結されており、チャンバ４内の真空状態を形成可能に構成されている。また、この検出ライン６の端部にはディテクタ１２が連結され、試験体からチャンバ４内に漏れた微量のヘリウムガスを電圧に変換し、出力値として検出する。
【００１２】
一方、本実施形態の試験体は圧縮機（流体機械）２８である。この圧縮機２８はハウジング３０を備え、このハウジング３０はフロントハウジング（駆動ケーシング）３２とリアハウジング（圧縮ケーシング）３４とを気密に嵌合させて形成されている。そして、フロントハウジング３２内には、回転軸やスクロールユニット等が配設されている。
具体的には、図２に示されるように、フロントハウジング３２はリアハウジング３４側に向けて大径となる段付きの筒形状をなし、開口した両端をそれぞれ有している。フロントハウジング３２内には回転軸３６が配置され、この回転軸３６はフロントハウジング３２の小径端側に位置する小径軸部（一の軸部）３８と、リアハウジング３４側に位置する大径軸部（他の軸部）４０とを有する。小径軸部３８はボール軸受（一の軸受）４２を介し、大径軸部４０はニードル軸受（他の軸受）４４を介してフロントハウジング３２にそれぞれ回転自在に支持されている。また、これらボール軸受４２とニードル軸受４４との間にはメカニカルシール（軸封止ユニット）４６が回転軸３６を囲繞して配置され、フロントハウジング３２内を気密に区画する。
【００１３】
メカニカルシール４６は固定側シール部材４８を備え、その外周側に配設されたＯリング５０と協働してフロントハウジング３２との気密が保持されている。また、回転側シール部材５２を備えており、この回転側シール部材５２は回転軸３６とともに回転可能に構成され、環状のシール面５３を介して固定側シール部材４８に気密に摺接されている。このシール面５３は回転軸３６の軸線に対して垂直方向に形成されている。更に、回転側シール部材５２の内周側にはＯリング５４が配設されている。このＯリング５４は、大径軸部４０側からの座金５６で支持されたスプリング５８の押圧力によって回転軸３６との気密を保持している。
【００１４】
一方、上記リアハウジング３４内にはスクロールユニット６０が収容されており、図示しない可動スクロールに旋回運動を付与すべく、大径軸部４０から偏心して突出したクランクピン６２に連結されている。
再び図１に戻ると、圧縮機２８のハウジング３０の適宜位置にはヘリウムガスの供給ライン１６が接続され、供給ライン１６の端部にはバルブ１８を介してガスボンベ２０が連結されており、ヘリウムガスが設定された封入圧力にてハウジング３０の内部に供給されている。また、チャンバ４には校正ライン２２が接続され、この校正ライン２２の端部にはバルブ２４を介して校正リーク２６が連結されており、ディテクタ１２の出力値が校正されている。
【００１５】
また、上記ディテクタ１２はコントローラ１４を備えており、このコントローラ１４にはタイマの他、加圧判定部及び減圧部を有している。
具体的には、当該加圧判定部は１次加圧判定と２次加圧判定とを行い、いずれも定点測定検査によってハウジング３０の可否を判定している。より詳しくは、正常製品内にてヘリウムガスの封入開始から安定に要するまでの期間が経過した時点におけるハウジング３０からのヘリウムガスの漏れ量を検出し、この漏れ量と閾値（マスターリークの基準出力値）との比較に基づいてハウジング３０の合格或いは不合格を判定している。正常製品内に封入されたヘリウムガスは、所定期間（例えば、封入開始から約６秒後）が経過すると、正常製品のハウジング内で安定すると擬制できるからである。そこで、このヘリウムガスの安定に要する上記所定期間が経過した時点を定点とし、ヘリウムガスの漏れ量がディテクタ１２で検出されている。
【００１６】
１次加圧としてハウジング３０内にヘリウムガスが封入されると、Ｏリング５０，５４は小径軸部３８側に向けて移動し、シール面５３には回転側シール部材５２から固定側シール部材４８に向けて押圧力が生ずる。従って、圧縮機２８の起動時に近い状態にて定点測定検査による１次加圧判定が行われる。
この１次加圧判定が行われた後は、上記減圧部がハウジング３０内に封入されたヘリウムガスをチャンバ４内に放出し、ハウジング３０内の圧力を大気圧近傍に至らせる。これにより、Ｏリング５０，５４はスクロールユニット６０側に向けて移動して元の位置に戻り、圧縮機２８の起動停止時に近い状態になる。その後、改めてヘリウムガスが封入されると、上記圧縮機２８の起動時に近い状態にて定点測定検査による２次加圧判定が行われることになる。
【００１７】
図３を参照すると、コントローラ１４による漏れ検査のフローチャートが示されており、以下、上記のように構成された漏れ検査装置２の本発明に係る作用について説明する。
まず、ハウジング３０をチャンバ４内に設置する工程、このチャンバ４及びハウジング３０の各内部を真空状態にする工程を経た後、同図のステップＳ３０１の如く、供給ライン１６を介してハウジング３０内にヘリウムガスを封入する工程が行われる。
【００１８】
そして、ステップＳ３０２に進み、タイマのカウンタに１を加算してステップＳ３０３に進む。このステップＳ３０３では、ハウジング３０からチャンバ４内に漏れるヘリウムガスの検出がディテクタ１２で開始される。
次に、ステップＳ３０４ではヘリウムガスの封入開始から６秒が経過した時点にて、ヘリウムガスの漏れ量と閾値との比較が行われる。つまり、上記加圧判定部にて、定点におけるヘリウムガスの出力値がマスターリークによる基準出力値Ａよりも小さいか否かが判別され（１次加圧判定工程）、この基準出力値Ａよりも漏れ量が少ないと判定された場合、すなわち、ＹＥＳのときにはハウジング３０は１次検査を合格し、ステップＳ３０５に進む。
【００１９】
当該ステップＳ３０５では、上記減圧部にて、ハウジング３０内の圧力を大気圧近傍に至らせ（減圧工程）、ステップＳ３０６に進み、上記タイマのカウンタが２よりも大きいか否かが判別される。そして、このカウンタが未だ２に満たないと判定された場合、すなわち、ＮＯのときには２次加圧を行うべくステップＳ３０１に戻り、ハウジング３０内にヘリウムガスを封入する工程が改めて行われる。
【００２０】
続いて、ステップＳ３０２にてタイマのカウンタに更に１を加算し、ステップＳ３０３にてヘリウムガスの検出が開始され、ステップＳ３０４にて定点におけるヘリウムガスの出力値がマスターリークによる基準出力値Ａよりも小さいか否かが改めて判別される（２次加圧判定工程）。そして、この基準出力値Ａよりも漏れ量が少ないと判定された場合、すなわち、ＹＥＳのときにはハウジング３０は２次検査を合格し、ステップＳ３０５に進み、ハウジング３０内の圧力が大気圧近傍まで減圧されてステップＳ３０６に進む。
【００２１】
この場合のステップＳ３０６ではカウンタが２よりも大きいと判定されることから、ステップＳ３０７に進んでハウジング３０は最終合格となる。そして、ハウジング３０を洗浄する工程を経た後、一連のルーチンを抜ける。
一方、上述したステップＳ３０４にて上述した１次加圧判定工程、或いは２次加圧判定工程のいずれかにおいて、定点におけるヘリウムガスの出力値がマスターリークによる基準出力値Ａよりも大きいと判定された場合には、ハウジング３０は不合格となる。このときにはステップＳ３０８に進んでハウジング３０は最終的に不合格とされ、ハウジング３０内のヘリウムガスを排気し、チャンバ４及びハウジング３０を大気圧状態にする工程を経た後、一連のルーチンを抜ける。
【００２２】
以上のように、本実施形態の加圧判定部では、１次判定として、第１回目の加圧によって定点で検出されたヘリウムガスの漏れ量からハウジング３０の可否を判定する。次いで、ハウジング３０内が減圧された後、２次判定として、第２回目の加圧による定点でのヘリウムガスの漏れ量からハウジング３０の可否を改めて判定している。
より具体的には、図４に示されるように、ヘリウムガスの封入開始に伴い、ハウジング３０内の圧力は上昇する（同図（ａ））。ここで、マスターリークの出力値は封入開始から約６秒後に基準出力値Ａに到達しているものとし、ハウジング３０から漏れたヘリウムガスの出力値がこの基準出力値Ａを超えているか否かで判定される（同図（ｂ））。
【００２３】
まず、試験体Ｉ（同図（ｂ）中、一点鎖線で示す）や試験体ＩＩ（同図（ｂ）中、実線で示す）は、いずれも第１回目の加圧では約６秒の到達時点にて基準出力値Ａよりも小さな値になっているので（●印）、上記１次加圧判定工程では合格と判定される。
次いで、ハウジング３０内のヘリウムガスは放出され、ハウジング３０内の圧力は大気圧近傍にまで下降し、その後、ヘリウムガスの封入開始に伴い、ハウジング３０内の圧力は再び上昇する（同図（ａ））。
【００２４】
ここで、試験体Ｉの出力値は、第２回目の加圧では約６秒の到達時点にて基準出力値Ａよりも既に大きな値になっているため（●印）、当該試験体Ｉは上記２次加圧判定工程では不合格と判定される。そして、基準出力値Ａよりも小さな値になっている上記試験体ＩＩのみが最終合格と判定されることになる。
このように、ハウジング３０内ではヘリウムガスが放出を挟んで少なくとも２回封入されると、メカニカルシールユニット４６は、設定された封入圧力と大気圧近傍とによる圧力変動を受けることになり、圧縮機２８の実使用状態に沿ったハウジング３０の検査が行われ、シール特性の変化を含めたハウジング３０の漏洩検査が可能となる。この結果、ハウジング３０の検査精度が大幅に向上する。
【００２５】
また、上記試験体Ｉのようなシール特性の変化時に生ずる漏れ状態にあるハウジングが確実に排除可能となり、圧縮機２８の信頼性向上に寄与する。
以上で本発明の一実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
例えば、上記実施形態では、ヘリウムガスの封入開始から約６秒後にハウジング３０の判定を行っているが、必ずしもこの時間に限定されるものではなく、この時間は流体機械の生産ラインに合わせて適宜決定可能である。また、ヘリウムガスをトレースガスとして用いているが、他の単体ガスや混合ガスをトレースガスとして用いても良く、これらの場合にも、上記と同様に、シール特性の変化に伴うハウジングの漏洩検査が可能になるとの作用効果を奏する。
【００２６】
更に、本発明は、圧縮機の他、膨張機にも適用可能であり、また、Ｏリングによるメカニカルシールを用いる場合の他、リップシールを用いる場合にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態に係る漏れ検査装置の概略構成図である。
【図２】図１の軸封止ユニットの概略構成図である。
【図３】図１のコントローラによる漏れ検査のフローチャートである。
【図４】図１のコントローラによる漏れ量を検出した図であって、本発明の効果を説明する図である。
【符号の説明】
【００２８】
２  漏れ検査装置
４  チャンバ
１０  真空ポンプ
１２  ディテクタ
１４  コントローラ
２０  ガスボンベ
２８  圧縮機（流体機械）
３０  ハウジング
３２  フロントハウジング（駆動ケーシング）
３４  リアハウジング（圧縮ケーシング）
３６  回転軸
３８  小径軸部（一の軸部）
４０  大径軸部（他の軸部）
４２  ボール軸受（一の軸受）
４４  ニードル軸受（他の軸受）
４６  メカニカルシール（軸封止ユニット）
６０  スクロールユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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