(57)【要約】【課題】ターボ機械の空力性能に対する影響を低減し、実現象に近い条件で回転翼の振動を計測することができる回転翼振動計測方法、回転翼振動計測用治具および回転翼振動計測装置を提供する。【解決手段】回転翼振動計測方法は、回転軸線Ｈの径方向における回転翼６ｂの端面６ｄに対し光学式センサ２０のセンサ部２１から光を照射して、端面６ｄで反射した反射光をセンサ部２１で検出する光検出工程と、センサ部２１で検出した反射光に基づいて回転翼６ｂの振動を計測する振動計測工程と、を含む。光検出工程では、端面６ｄの法線Ｎ方向に対してセンサ部２１の光軸Ｌを所定の傾斜角度θで傾斜させて反射光を検出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸線を中心に回転可能な回転翼の振動を計測する回転翼振動計測方法であって、
前記回転軸線の径方向における前記回転翼の端面である照射面に対し光学式センサのセンサ部から光を照射して、前記照射面で反射した反射光を前記センサ部で検出する光検出工程と、
前記センサ部で検出した前記反射光に基づいて前記回転翼の振動を計測する振動計測工程と、を含み、
前記光検出工程では、前記照射面の法線方向に対して前記センサ部の光軸を所定の傾斜角度で傾斜させて前記反射光を検出する、回転翼振動計測方法。
【請求項２】
前記回転翼を収容するハウジングに形成された貫通孔内に前記センサ部を設け、
前記ハウジングの内部に形成されて前記貫通孔に連通する流体の流路に突出しないように、前記センサ部を配置する、請求項１に記載の回転翼振動計測方法。
【請求項３】
前記回転翼はタービンインペラの羽根部であり、前記タービンインペラを収容するタービンハウジングに形成された前記貫通孔内に前記センサ部を設け、前記流路の一部であるスクロール部に前記センサ部を突出させない、請求項２に記載の回転翼振動計測方法。
【請求項４】
前記センサ部の先端と前記照射面との離間距離について、前記法線方向に対する前記光軸の角度を変化させた場合のセンサ出力の変化を予め測定し、
前記離間距離に対して一定以上のセンサ出力が得られる傾斜角度で、前記センサ部の前記光軸を傾斜させる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の回転翼振動計測方法。
【請求項５】
回転軸線を中心に回転可能な回転翼の振動を計測するための回転翼振動計測用治具であって、
前記回転軸線の径方向における前記回転翼の端面である照射面に対して光を照射するとともに前記照射面で反射した反射光を検出する光学式センサのセンサ部が取り付けられる取付部を備え、
前記取付部には、前記センサ部の光軸が前記照射面の法線方向に対して所定の傾斜角度で傾斜するように前記センサ部が取り付けられる、回転翼振動計測用治具。
【請求項６】
前記回転翼を収容するハウジングを備え、
前記ハウジングは、前記取付部としての貫通孔と、前記貫通孔に連通する流体の流路とを含み、
前記貫通孔内には、前記ハウジングの内部に形成された前記流路に突出しないように前記センサ部が取り付けられる、請求項５に記載の回転翼振動計測用治具。
【請求項７】
前記回転翼はタービンインペラの羽根部であり、
前記ハウジングは、前記タービンインペラを収容するタービンハウジングであり、
前記タービンハウジングに形成された前記貫通孔内に前記センサ部が取り付けられ、前記センサ部は、前記流路の一部であるスクロール部に突出しない、請求項６に記載の回転翼振動計測用治具。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれか一項に記載の回転翼振動計測用治具と、
前記回転翼振動計測用治具に取り付けられる前記センサ部を含む前記光学式センサと、
前記センサ部で検出した前記反射光に基づいて前記回転翼の振動を計測する振動計測部と、を備える、回転翼振動計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転翼振動計測方法、回転翼振動計測用治具および回転翼振動計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような技術として、特許文献１に記載された振動計測方法が知られている。この方法は、たとえばガスタービン等の回転機械に適用され、タービンロータの回転翼の振動を検出する方法である。センサ部は、出射部と受光部とを有する光学式センサである。センサ部は、センサ光の光軸がタービンロータの回転軸方向に対して直交する位置となるように設けられる。センサ部によって、回転翼の通過パルスデータが取得され、このパルスデータに基づいて、回転翼の振動量が算出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１３７０１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された方法において、センサ光が照射される回転翼の端面は、回転軸方向に平行である。したがって、センサ光の光軸は、回転翼の端面に直交している。このように、従来の回転翼の振動計測方法においては、回転翼の通過パルスデータを取得するため、回転翼の端面に直交する方向に光軸を位置させている。
【０００５】
ところで、ターボ機械は、回転軸のまわりに、等間隔に配置された翼（回転翼）を有する。回転翼の端面に直交する方向に光軸を位置させると、センサ部の存在が空力性能に影響を及ぼし得る。ターボ機械の空力性能がセンサ部の影響を受けた場合、実現象とは異なる条件で振動を計測することとなる。本発明は、ターボ機械の空力性能に対する影響を低減し、実現象に近い条件で回転翼の振動を計測することができる回転翼振動計測方法、回転翼振動計測用治具および回転翼振動計測装置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】
本発明の一態様は、回転軸線を中心に回転可能な回転翼の振動を計測する回転翼振動計測方法であって、回転軸線の径方向における回転翼の端面である照射面に対し光学式センサのセンサ部から光を照射して、照射面で反射した反射光をセンサ部で検出する光検出工程と、センサ部で検出した反射光に基づいて回転翼の振動を計測する振動計測工程と、を含み、光検出工程では、照射面の法線方向に対してセンサ部の光軸を所定の傾斜角度で傾斜させて反射光を検出する。
【０００７】
この回転翼振動計測方法によれば、センサ部の光軸は、照射面の法線方向に対して所定の傾斜角度で傾斜する。よって、光軸が法線方向に配置される場合に比して、センサ部の配置の自由度が高い。ターボ機械の空力性能に影響を及ぼさないように、センサ部を配置できる。したがって、ターボ機械の空力性能に対する影響を低減し、実現象に近い条件で回転翼の振動を計測することができる。
【０００８】
いくつかの態様において、回転翼を収容するハウジングに形成された貫通孔内にセンサ部を設け、ハウジングの内部に形成されて貫通孔に連通する流体の流路に突出しないように、センサ部を配置する。この場合、ハウジングを利用してセンサ部を設けることができる。センサ部は流体の流路に突出しないため、ターボ機械の空力性能に対する影響が低減される。
【０００９】
いくつかの態様において、回転翼はタービンインペラの羽根部であり、タービンインペラを収容するタービンハウジングに形成された貫通孔内にセンサ部を設け、センサ部は、流路の一部であるスクロール部にセンサ部を突出させない。この場合、スクロール部にセンサ部が突出しないため、タービンの空力性能に対する影響が低減される。その結果として、タービン効率を下げることなく、回転翼の振動を計測することが可能となる。
【００１０】
いくつかの態様において、センサ部の先端と照射面との離間距離について、法線方向に対する光軸の角度を変化させた場合のセンサ出力の変化を予め測定し、離間距離に対して一定以上のセンサ出力が得られる傾斜角度で、センサ部の光軸を傾斜させる。この場合、一定以上のセンサ出力が得られる最大の傾斜角度を得ることができる。センサ部の光軸を傾斜させても、精度良く回転翼の振動を計測することができる。
【００１１】
本発明の一態様は、回転軸線を中心に回転可能な回転翼の振動を計測するための回転翼振動計測用治具であって、回転軸線の径方向における回転翼の端面である照射面に対して光を照射するとともに照射面で反射した反射光を検出する光学式センサのセンサ部が取り付けられる取付部を備え、取付部には、センサ部の光軸が照射面の法線方向に対して所定の傾斜角度で傾斜するようにセンサ部が取り付けられる。
【００１２】
この回転翼振動計測用治具によれば、取付部に取り付けられるセンサ部の光軸は、照射面の法線方向に対して所定の傾斜角度で傾斜する。よって、光軸が法線方向に配置される場合に比して、センサ部の配置の自由度が高い。ターボ機械の空力性能に影響を及ぼさないように、センサ部を配置できる。したがって、ターボ機械の空力性能に対する影響を低減し、実現象に近い条件で回転翼の振動を計測することができる。
【００１３】
いくつかの態様において、回転翼振動計測用治具は、回転翼を収容するハウジングを備え、ハウジングは、取付部としての貫通孔と、貫通孔に連通する流体の流路とを含み、貫通孔内には、ハウジングの内部に形成された流路に突出しないようにセンサ部が取り付けられる。この場合、ハウジングを利用してセンサ部を取り付けることができる。センサ部は流体の流路に突出しないため、ターボ機械の空力性能に対する影響が低減される。
【００１４】
いくつかの態様において、回転翼はタービンインペラの羽根部であり、ハウジングは、タービンインペラを収容するタービンハウジングであり、タービンハウジングに形成された貫通孔内にセンサ部が取り付けられ、センサ部は、流路の一部であるスクロール部に突出しない。この場合、スクロール部にセンサ部が突出しないため、タービンの空力性能に対する影響が低減される。その結果として、タービン効率を下げることなく、回転翼の振動を計測することが可能となる。
【００１５】
本発明の一態様に係る回転翼振動計測装置は、上記のいずれかの回転翼振動計測用治具と、回転翼振動計測用治具に取り付けられるセンサ部を含む光学式センサと、センサ部で検出した反射光に基づいて回転翼の振動を計測する振動計測部と、を備える。この回転翼振動計測装置によれば、回転翼振動計測用治具には、光学式センサのセンサ部が、照射面の法線方向に対して傾斜して取り付けられる。よって、ターボ機械の空力性能に影響を及ぼさないように、センサ部を配置できる。したがって、ターボ機械の空力性能に対する影響を低減し、振動計測部において、実現象に近い条件で回転翼の振動を計測することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のいくつかの態様によれば、ターボ機械の空力性能に対する影響を低減し、実現象に近い条件で回転翼の振動を計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る回転翼振動計測用治具および回転翼振動計測装置が適用された過給機を示す断面図である。
【図２】振動計測対象の過給機を示す断面図である。
【図３】光学式センサのセンサ部の取付部を示す断面図である。
【図４】図２のセンサ部の先端部を拡大して示す断面図である。
【図５】照射面に対するセンサ部の傾斜角度を模式的に示す図である。
【図６】照射面に対するセンサ部の距離および傾斜角度を模式的に示す図である。
【図７】センサ部の傾斜角度とセンサ出力との関係を離間距離ごとに示す図である。
【図８】センサ部がスクロール部を通る場合と通らない場合とにおけるタービン効率を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る回転翼振動計測用治具に取り付けられたセンサ部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１９】
図１および図２を参照して、一実施形態に係る回転翼振動計測装置３０について説明する。回転翼振動計測装置３０は、過給機１のタービンインペラ６の振動を計測する装置である。より具体的には、回転翼振動計測装置３０は、光学式センサ２０によって、タービンインペラ６の羽根部（回転翼）６ｂの振動を計測する。回転翼振動計測装置３０は、軸受ハウジング１３内に回転体１２が取り付けられた状態で、羽根部６ｂの振動を計測する。
【００２０】
図２を参照して、振動計測の対象となる過給機１について説明する。図２に示されるように、過給機１は、例えば、車両や船舶の内燃機関に適用されるものである。過給機１は、タービン２とコンプレッサ３とを備えている。タービン２は、タービンハウジング４と、タービンハウジング４に収納されたタービンインペラ６と、を備えている。タービンハウジング４は、内側の周縁部で周方向に延びるスクロール部４ａを有している。コンプレッサ３は、コンプレッサハウジング５と、コンプレッサハウジング５に収納されたコンプレッサインペラ７と、を備えている。コンプレッサハウジング５は、内側の周縁部で周方向に延びるスクロール部５ａを有している。
【００２１】
タービンインペラ６は回転軸１４の一端に設けられており、コンプレッサインペラ７は回転軸１４の他端に設けられている。コンプレッサインペラ７は、回転軸１４の他端に設けられたナット１６によって回転軸１４に固定されている。タービンハウジング４とコンプレッサハウジング５との間には、軸受ハウジング１３が設けられている。回転軸１４は、軸受ハウジング１３内に設けられた軸受１５を介して軸受ハウジング１３に回転可能に支持されている。回転軸１４、タービンインペラ６およびコンプレッサインペラ７は、一体の回転体１２として回転軸線Ｈ周りに回転可能になっている。
【００２２】
タービンハウジング４には、排気ガス流入口（図示せず）および排気ガス流出口１０が設けられている。内燃機関（図示せず）から排出された排気ガス（流体）が、排気ガス流入口を通じてタービンハウジング４内に流入し、スクロール部４ａを通じてタービンインペラ６に流入し、タービンインペラ６を回転させる。その後、排気ガスは、排気ガス流出口１０を通じてタービンハウジング４外に流出する。
【００２３】
コンプレッサハウジング５には、吸入口９および吐出口（図示せず）が設けられている。上記のようにタービンインペラ６が回転すると、回転軸１４を介してコンプレッサインペラ７が回転する。回転するコンプレッサインペラ７は、吸入口９を通じて外部の空気を吸入し、圧縮して、スクロール部５ａを通じて吐出口から吐出する。吐出口から吐出された圧縮空気は、前述の内燃機関に供給される。
【００２４】
図３に示されるように、タービンインペラ６は、回転軸１４に固定され回転軸線Ｈ周りに回転するハブ部６ａと、ハブ部６ａの外周面に周方向に沿って配設された複数の羽根部６ｂとを備えている。なお、上記したタービンインペラ６の形態は一例に過ぎない。羽根部を含むタービンインペラ６であれば、上記とは異なる形態であってもよい。
【００２５】
続いて、図１を参照して、回転翼振動計測装置３０について説明する。回転翼振動計測装置３０は、軸受ハウジング１３の回転軸線Ｈ方向の一方（図示左側）に取り付けられた回転翼振動計測用治具Ｊを備える。回転翼振動計測用治具Ｊは、過給機１のタービンハウジング４と略同様の大きさおよび形状を有するタービンハウジング４０を備える。回転翼振動計測用治具Ｊのタービンハウジング４０は、タービンインペラ６を収納する。回転翼振動計測用治具Ｊのタービンハウジング４０は、製品検査時の駆動用の気体の流路となるスクロール部４０ａを備えている。スクロール部４０ａは、タービン２のスクロール部４ａに対応している。
【００２６】
回転翼振動計測装置３０は、さらに、タービンハウジング４０に取り付けられた光学式センサ２０と、光学式センサ２０で検出した反射光に基づいて羽根部６ｂの振動を計測する振動計測部２６とを備えている。光学式センサ２０は、タービンハウジング４０に取り付けられたセンサ本体２０ａを備える。センサ本体２０ａは、光を出射させる照射部と、反射光を入射させる受光部とを含むセンサ部２１を備える。センサ部２１は、振動計測部２６に接続されており、振動計測部２６によって制御される。振動計測部２６は、センサ部２１の照射部から光を出射させ、受光部に入射した反射光のセンサ出力を取得する。振動計測部２６は、タービンインペラ６の回転に伴って通過する羽根部６ｂの通過時間を計測することにより、羽根部６ｂの振動を計測する。光学式センサ２０およびセンサ部２１としては、公知のセンサが採用され得る。
【００２７】
光学式センサ２０は、回転軸線Ｈの周方向の１箇所に取り付けられてもよいが、複数箇所に取り付けられてもよい。複数の光学式センサ２０が設けられる場合、それらの光学式センサ２０は、周方向において等間隔に配置されてもよいが、異なる間隔で配置されてもよい。タービンハウジング４０に対して、たとえば４個の光学式センサ２０が設けられてもよいし、たとえば５個以上（６個〜１２個）の光学式センサ２０が設けられてもよい。
【００２８】
図３および図４を参照して、センサ部２１の取付構造について、より詳細に説明する。図３に示されるように、センサ本体２０ａは、タービンハウジング４０に形成された円筒状の貫通孔（取付部）４１に取り付けられている。貫通孔４１は、タービンハウジング４０の内外を連通している。貫通孔４１は、タービンハウジング４０の外部と、タービンハウジング４０に形成されたタービンインペラ６の収容空間Ｓとを連通している。タービンインペラ６の収容空間Ｓと、スクロール部４０ａとは、タービンハウジング４０における気体の流路を構成している。タービンハウジング４０は、量産用のタービンハウジング４を加工することにより、製造され得る。
【００２９】
センサ本体２０ａは、上記した照射部および受光部を含むセンサ部２１と、センサ部２１の外周側に設けられた金属製の導入管２２とを含む。センサ本体２０ａの基端側には円錐状のゴム製のフィッティング２４が設けられている。フィッティング２４は、導入管２２の基端側に形成された円錐状の凹部に嵌め込まれている。導入管２２は、貫通孔４１内に固定されている。導入管２２にセンサ部２１が挿入された状態で、フィッティング２４を介してキャップ２３が締め付けられることにより、貫通孔４１内の所定位置で、センサ部２１が固定される。なお、フィッティング２４の材料はゴム製に限られない。フィッティング２４の材料としては、軟質の材料であればゴム以外のあらゆる材料を用いることができる。
【００３０】
図４に示されるように、貫通孔４１の先端には、先細とされた先端部４１ｂが設けられており、センサ部２１の先端２１ａは、先端部４１ｂ内に配置される。貫通孔４１の先端部４１ｂは、タービンインペラ６の収容空間Ｓに開口する開口４１ｃを含む。開口４１ｃは、タービンインペラ６の前縁部６ｃに対向している。言い換えれば、タービンインペラ６の前縁部６ｃは、シュラウド部４２のシュラウド面４２ａに対して、僅かなクリアランスをもって対向している。回転軸線Ｈの径方向における前縁部６ｃの端面６ｄは、センサ部２１による光の照射面である。端面６ｄは、回転軸線Ｈに略平行に、かつ平坦に形成されている。
【００３１】
センサ部２１の先端２１ａは、開口４１ｃよりも回転軸線Ｈの外周側に配置されている。すなわち、センサ部２１は、タービンハウジング４０内の気体の流路には突出していない。センサ部２１の先端２１ａにおける光軸Ｌが通る点とタービンインペラ６の端面６ｄとは、離間距離ｄだけ離間している。離間距離ｄは、上記したシュラウド部のクリアランスよりも大きくなっている。センサ部２１の先端２１ａの位置は、上記したキャップ２３を緩めた状態で、センサ部２１を進退させることにより調整可能である。
【００３２】
図３に示されるように、貫通孔４１は、スクロール部４０ａを避けた位置に形成されているため、センサ部２１は、スクロール部４０ａにも突出していない。このような配置により、センサ部２１は、タービンハウジング４０の流路には干渉しておらず、センサ部２１がタービン２の空力性能に与える影響は、小さくなっている。
【００３３】
図４に示されるように、センサ部２１の光軸Ｌは、羽根部６ｂの端面６ｄに垂直な方向に対して傾斜している。図５および図６は、照射面である端面６ｄに対するセンサ部２１の傾斜角度を模式的に示す図である。図５および図６では、実際の羽根部６ｂに代えて、回転翼５０およびその照射面５０ａが示されている。本実施形態では、センサ部２１は、センサ部２１の光軸Ｌが照射面５０ａの法線Ｎの方向に対して傾斜角度θだけ傾斜するように取り付けられている。
【００３４】
図４に示されるセンサ部２１も同様である。センサ部２１は、センサ部２１の光軸Ｌが端面６ｄの法線Ｎの方向に対して傾斜角度θだけ傾斜するように取り付けられている。上記した貫通孔４１の中心軸線は、センサ部２１の光軸Ｌに略一致している。センサ部２１の取付部である貫通孔４１の中心軸線は、端面６ｄの法線Ｎの方向に対して傾斜角度θだけ傾斜している。羽根部６ｂの前縁部６ｃの端面６ｄは、回転軸線Ｈに略平行に形成されているため、センサ部２１の光軸Ｌおよび貫通孔４１の中心軸線は、回転軸線Ｈの径方向に対して、傾斜角度θだけ傾斜している。センサ部２１の光軸Ｌおよび貫通孔４１の中心軸線は、回転軸線Ｈに交差する位置に設けられてもよいし、回転軸線Ｈに対してねじれの位置に設けられてもよい。
【００３５】
ここで、センサ部２１の先端２１ａと照射面である端面６ｄとの離間距離ｄについて、傾斜角度θを変化させた場合のセンサ出力（具体的には出力電圧）の変化が予め測定されている。図７は、センサ部２１の傾斜角度θとセンサ出力との関係を離間距離ｄごとに示す図である。図７に示されるように、離間距離ｄは、１．０ｍｍから３．０ｍｍの間において、０．５ｍｍ刻みで変化させられている。傾斜角度θは、センサ入射角度として上記関係が求められており、０度〜３０度まで変化させられている。
【００３６】
図７に示されるように、離間距離ｄを一定とした場合には、傾斜角度θがある値となるまでは、センサ出力は最大値を保つ。傾斜角度θがある値よりも大きくなると、傾斜角度θが大きくなるにつれて、センサ出力は徐々に低下する。離間距離ｄが大きい方が、センサ出力が低下傾向に転じる傾斜角度θの値が小さくなる。このようにして、ある離間距離ｄに対して、一定以上のセンサ出力が得られる傾斜角度θの最大値（いわば限界の偏角θｍａｘ）が、予め求められている。センサ部２１は、センサ部２１の光軸Ｌが、端面６ｄに法線Ｎ方向に対してその最大値以下の傾斜角度θとなるように設けられている。
【００３７】
振動計測部２６は、図７に示されるような、センサ部２１の傾斜角度θとセンサ出力との関係を、異なる離間距離ｄに応じて予め記憶していてもよい。
【００３８】
続いて、回転翼振動計測装置３０を用いた過給機１の回転翼振動計測方法について説明する。まず、過給機１のタービンハウジング４に代えて、タービンハウジング４０およびセンサ部２１等の各機器を取り付ける。センサ部２１には、振動計測部２６を接続する。回転翼振動計測装置３０が取り付けられた過給機１（図１参照）は、図示しない架台上で保持される。
【００３９】
次に、タービンハウジング４０のスクロール部４０ａに対して駆動用の空気または高温の排気ガスを供給する。これにより、回転軸１４、タービンインペラ６およびコンプレッサインペラ７は、一体の回転体１２として回転軸線Ｈ周りに回転する。
【００４０】
次に、振動計測部２６は複数のセンサ部２１を制御して、回転するタービンインペラ６に対してセンサ部２１から光を照射させる。各センサ部２１を複数の羽根部６ｂが通過する際、羽根部６ｂの端面６ｄで反射した反射光が、センサ部２１に入射する。センサ部２１に入射した反射光は、所定の出力（電圧）に変換されて、振動計測部２６に送られる（光検出工程）。
【００４１】
この光検出工程では、端面６ｄの法線Ｎ方向に対してセンサ部２１の光軸Ｌを傾斜角度θだけ傾斜させて、反射光を検出する。センサ部２１は、タービンハウジング４０に設けられた流体の流路には突出しない状態で、この光検出工程が実施される。センサ部２１の光軸Ｌは、端面６ｄに法線Ｎ方向に対して、上記の最大値以下の傾斜角度θで設けられているため、一定以上のセンサ出力が得られる。
【００４２】
振動計測部２６は、センサ部２１から送られたセンサ出力に基づいて、各羽根部６ｂの通過時間を算出する。振動計測部２６は、各羽根部６ｂの通過時間から、羽根部６ｂの振動を計測する（振動計測工程）。より具体的には、振動計測部２６は、羽根部６ｂの振動量を算出し、算出した振動量が許容値を超えるか許容値未満であるかを判断する。振動計測部２６は、羽根部６ｂの振動量の算出結果と、許容値に対する判断結果とを、図示しないモニタ等に出力する。
【００４３】
以上説明した本実施形態の回転翼振動計測用治具Ｊ、回転翼振動計測装置３０および回転翼振動計測方法によれば、貫通孔４１に取り付けられるセンサ部２１の光軸Ｌは、端面６ｄの法線Ｎ方向に対して所定の傾斜角度θで傾斜する。よって、光軸Ｌが法線Ｎ方向に配置される場合に比して、センサ部２１の配置の自由度が高い。過給機１の空力性能に影響を及ぼさないように、センサ部２１が配置されている。したがって、過給機１の空力性能に対する影響を低減し、実現象に近い条件で、羽根部６ｂの振動を計測することができる。さらには、構造上の問題でセンサ部２１を設置できないような狭隘な箇所であっても、空力性能に悪影響を及ぼすことなく、センサ部２１を設置しやすくなっている。この点は、車両に搭載される小型の過給機に対して、特に有効である。
【００４４】
従来のように、平坦に加工された照射面に対して、光学式センサの光軸が直交するように照射を行った場合、回転翼の通過に伴うセンサ出力電圧は最も大きくなる。センサの投光が照射面に対して角度をつけて入射する場合は，その偏角に応じて、出力電圧が変化する。センサの偏角θとセンサ出力電圧の関係は、図７のような試験で得られる。得られた結果から，十分なセンサ出力が得られる限界の偏角θｍａｘを決めることができる。この時、センサの離間距離ｄごとに試験を実施することで、回転翼の通過時間計測時に外乱などで離間距離ｄが変化する場合のセンサ出力変化を事前に把握することができる。
【００４５】
たとえば、図７に示される関係を予め得ておくことにより、センサ部２１の設置前において、適切な傾斜角度θを決定することができる。さらに、回転翼の振動計測時においては、センサ出力が想定される出力よりも弱い場合に、センサ部２１が予定された位置まで挿入されていないことを検知できる。
【００４６】
また、センサ部２１の先端２１ａと端面６ｄとの離間距離ｄについて、法線Ｎ方向に対する光軸Ｌの角度θを変化させた場合のセンサ出力の変化を予め測定し、離間距離ｄに対して一定以上のセンサ出力が得られる最大の傾斜角度が求められる。よって、センサ部２１の光軸Ｌを傾斜させても、精度良く羽根部６ｂの振動を計測することができる。
【００４７】
タービンハウジング４０の貫通孔４１にセンサ部２１が取り付けられるので、タービンハウジング４０の厚みを利用してセンサ部２１を取り付けることができる。センサ部２１は流体の流路に突出しないため、過給機１の空力性能に対する影響が低減されている。
【００４８】
センサ部２１は、流路の一部であるスクロール部４０ａに突出しないため、タービン２の空力性能に対する影響が低減されている。その結果として、タービン効率を下げることなく、回転翼の振動を計測することが可能となる。図８に、センサ部２１がスクロール部４０ａを通る場合と通らない場合とにおけるタービン効率の実験結果を示す。図８に示されるように、センサ部２１がスクロール部４０ａに干渉しない実施例１と、センサ部２１がスクロール部４０ａを貫通する実施例２とでは、２割程度のタービン効率の差が確認された。
【００４９】
回転翼振動計測装置３０によれば、回転翼振動計測用治具Ｊには、光学式センサ２０のセンサ部２１が、端面６ｄの法線Ｎ方向に対して傾斜して取り付けられる。よって、過給機１の空力性能に影響を及ぼさないように、センサ部２１を配置できる。したがって、過給機１の空力性能に対する影響を低減し、振動計測部２６において、実現象に近い条件で、羽根部６ｂの振動を計測することができる。すなわち、実際の使用状態における羽根部６ｂの振動と同じ振動を計測することができる。
【００５０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られない。たとえば、回転翼振動計測装置３０による振動測定の対象は、過給機１以外のターボ機械であってもよい。ターボ機械は、過給機１のように、圧縮機と、タービンの両方の要素を含み得る。ターボ機械は、圧縮機とタービンのいずれか一方のみを有する場合もある。本発明は、そのようなターボ機械に適用されてもよい。
【００５１】
図９に示されるように、ジェットエンジン等の軸流圧縮機に本発明を適用することも可能である。図９に示される例では、回転軸線Ｈ周りに回転可能な回転軸６１に外周に動翼６２が固定されており、動翼６２に対向する可変静翼６３が、ハウジング６０に取り付けられている。可変静翼６３は、可変機構６６によって角度を変更可能になっている。動翼６２の端面６２ａに先端２１ａが対向するように、センサ部２１が設けられている。センサ部２１は、ハウジング６０の貫通孔６０ａに挿入されており、その先端２１ａは、軸流圧縮機の流路には突出していない。センサ部２１は、可変機構６６を避けるように設けられており、センサ部２１の光軸Ｌは、端面６２ａの法線Ｎ方向に対して傾斜している。このような構成によっても、上記した実施形態と同様の作用・効果が奏される。
【００５２】
また、過給機１が振動測定の対象とされる場合でも、タービンインペラ６に限られず、コンプレッサインペラ７に対して本発明が適用され、振動計測が行われてもよい。ガスタービン等を含む発電機が振動測定の対象とされてもよい。
【００５３】
また、本発明は、製品出荷時の品質確認時のみならず、製品に組み込まれて、実際の使用時における回転翼の振動計測のモニタリング装置として適用されてもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１  過給機（ターボ機械）
２  タービン
３  コンプレッサ
４  タービンハウジング
５  コンプレッサハウジング
６  タービンインペラ
６ｂ  羽根部（回転翼）
６ｄ  端面（照射面）
７  コンプレッサインペラ
１２  回転体
１３  軸受ハウジング
１４  回転軸
１６  ナット
２０  光学式センサ
２１  センサ部
２１ａ  先端
２６  振動計測部
３０  回転翼振動計測装置
４０  タービンハウジング（ハウジング）
４０ａ  スクロール部
４１  貫通孔
６０  ハウジング
６０ａ  貫通孔
６２  動翼（回転翼）
６２ａ  端面（照射面）
Ｈ  回転軸線
Ｊ  回転翼振動計測用治具
Ｌ  光軸
Ｎ  法線
θ  傾斜角度
【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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