特開 2025-18366 ロータの補修方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025018366

(43)【公開日】2025-02-06

(54)【発明の名称】ロータの補修方法

(51)【国際特許分類】

   F01D 25/00 20060101AFI20250130BHJP

   B23K 26/342 20140101ALI20250130BHJP

   C23C 4/12 20160101ALN20250130BHJP

   C23C 4/18 20060101ALN20250130BHJP

【ＦＩ】

F01D25/00 X

B23K26/342

F01D25/00 F

C23C4/12

C23C4/18

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023121995

(22)【出願日】2023-07-26

(71)【出願人】

【識別番号】310010564

【氏名又は名称】三菱重工コンプレッサ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100162868

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 英輔

(74)【代理人】

【識別番号】100161702

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 宏之

(74)【代理人】

【識別番号】100189348

【弁理士】

【氏名又は名称】古都 智

(74)【代理人】

【識別番号】100196689

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 康一郎

(72)【発明者】

【氏名】小川 頌平

(72)【発明者】

【氏名】岡 寛哲

(72)【発明者】

【氏名】中嶋 宏

(72)【発明者】

【氏名】新原 光史郎

【テーマコード（参考）】

4E168

4K031

【Ｆターム（参考）】

4E168BA32

4E168BA64

4E168JB04

4K031AA02

4K031AB06

4K031AB08

(57)【要約】

【課題】補修後のロータに対して形状及び性能を安定して維持させる。
【解決手段】ロータの補修方法は、軸線を中心として軸方向に延びるロータ本体と、前記軸方向に並んで前記ロータ本体に固定された複数のインペラとを備えるロータの補修方法であって、前記ロータ本体の補修領域に溶接を施し、損傷部位を溶接部で埋めるステップと、前記溶接を実施後に、前記ロータにおける前記補修領域のみに熱処理を施すステップと、前記熱処理を実施後に、前記溶接部の一部を削って、外表面と滑らかに接続された加工面を形成するステップとを含む。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸線を中心として軸方向に延びるロータ本体と、前記軸方向に並んで前記ロータ本体に固定された複数のインペラとを備えるロータの補修方法であって、
前記ロータ本体の補修領域に溶接を施し、前記ロータ本体の外表面から窪むように形成された損傷部位を溶接部で埋めるステップと、
前記溶接を実施後に、前記ロータにおける前記補修領域のみに熱処理を施すステップと、
前記熱処理を実施後に、前記溶接部の一部を削って、前記外表面と滑らかに接続された加工面を形成するステップとを含むロータの補修方法。

【請求項2】

前記補修領域は、前記ロータ本体における前記軸方向の端部を含む軸端領域に形成されている請求項１に記載のロータの補修方法。

【請求項3】

前記加工面は、前記ロータ本体の全周にわたって前記軸線から一定の距離となるように形成されている請求項１又は２に記載のロータの補修方法。

【請求項4】

前記溶接部は、レーザ溶接によって形成される請求項１又は２に記載のロータの補修方法。

【請求項5】

前記熱処理は、焼きなましである請求項１又は２に記載のロータの補修方法。

【請求項6】

前記損傷部位を削って、前記補修領域を前記外表面から窪む凹部として形成するステップをさらに含み、
前記溶接部によって前記凹部を埋めるように前記溶接が実施される請求項１又は２に記載のロータの補修方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ロータの補修方法に関する。

【背景技術】

【0002】

一般的に遠心圧縮機は、複数のインペラを有するロータと、インペラを外側から覆うことでインペラとの間で流路を形成するケーシングと、を備えている。遠心圧縮機では、ケーシング内に形成された流路を介して外部から供給された流体が、インペラの回転によって圧縮されている。このような圧縮機のロータに損傷が生じた場合、ロータを新規に作成することなく、補修する場合がある。

【0003】

例えば、特許文献１には、補修すべき損傷部に対して、溶射皮膜を形成して損傷部を補修する補修方法が記載されている。具体的には、特許文献１に記載の補修方法では、まず、軸受に支持された箇所に生じたロータの損傷部位を機械加工等によって除去及び整形している。その後、除去及び整形した表面に対して、ブラスト処理で粗面化を施し、高速フレーム溶射によって皮膜を形成している。形成された被膜に加工を施して仕上げ処理を行って検査することで、補修されたロータが得られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００４－２５６９０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、上述したようなロータの補修では、溶接部分に対して熱処理を行わないと、溶接されていない他の部分に比べて、溶接部分に強度の不足や硬度の過大が生じる可能性がある。その結果、補修後のロータが要求性能を満たしていない状態となる場合がある。一方で、熱処理をロータのような大きな部品に対して行うことで、ロータの寸法が補修の前後で変化してしまい、補修前と同等の形状のロータを得ることが難しくなる可能性がある。このようにロータの補修時には、補修の前後でロータに対して形状及び性能を維持させることが要求されている。

【0006】

本開示は、上記課題を解決するためになされたものであって、補修後のロータに対して形状及び性能を安定して維持させることが可能なロータの補修方法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】

【0007】

上記課題を解決するために、本開示に係るロータの補修方法は、軸線を中心として軸方向に延びるロータ本体と、前記軸方向に並んで前記ロータ本体に固定された複数のインペラとを備えるロータの補修方法であって、前記ロータ本体の補修領域に溶接を施し、前記ロータ本体の外表面から窪むように形成された損傷部位を溶接部で埋めるステップと、前記溶接を実施後に、前記ロータにおける前記補修領域のみに熱処理を施すステップと、前記熱処理を実施後に、前記溶接部の一部を削って、前記外表面と滑らかに接続された加工面を形成するステップとを含む。

【発明の効果】

【0008】

本開示のロータの補修方法によれば、補修後のロータに対して形状及び性能を安定して維持させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本実施形態に係る補修対象のロータを示す模式図である。

【図2】本実施形態に係るロータの補修方法を示すフロー図である。

【図3】本実施形態に係る損傷部位を確認するステップを説明するロータ本体の要部拡大図である。

【図4】本実施形態に係る損傷部位を加工するステップを説明するロータ本体の要部拡大図である。

【図5】本実施形態に係る補修領域に溶接するステップを説明するロータ本体の要部拡大図である。

【図6】本実施形態に係る部分的に熱処理を行うステップで、ヒータを取り付ける様子を説明するロータ本体の要部拡大図である。

【図7】本実施形態に係る部分的に熱処理を行うステップで、保温材を取り付ける様子を説明するロータ本体の要部拡大図である。

【図8】本実施形態に係る加工面を形成するステップを説明するロータ本体の要部拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、添付図面を参照して、本開示によるロータの補修方法Ｓ１を実施するための形態を説明する。しかし、本開示はこの実施形態のみに限定されるものではない。

【0011】

ロータの補修方法Ｓ１は、ロータ１の端部を含む軸端領域１００を補修する方法である。補修対象のロータ１は、圧縮機や蒸気タービン等の回転機械の回転部品である。本実施形態のロータ１は、多段遠心圧縮機のロータ１である。

【0012】

（ロータの構成）
図１に示すように、ロータ１は、ケーシング（不図示）内で、軸線Ｏを中心として回転可能とされた部品である。ロータ１は、ロータ本体１０と、インペラ２０と、を備えている。ロータ本体１０は、軸線Ｏを中心として軸方向Ｄａに延びている。

【0013】

なお、以下では、軸線Ｏが延びている方向が軸方向Ｄａとされる。ロータ１が回転機械に生みこまれた状態では、軸線Ｏは水平に延びている。軸方向Ｄａに直交する方向が径方向Ｄｒとされる。つまり、軸線Ｏを基準にしたロータ１の径方向Ｄｒが単に径方向Ｄｒとされる。

【0014】

インペラ２０は、軸方向Ｄａに間隔を空けて複数並んで配置されている。各インペラ２０は、ロータ本体１０に固定されている。各インペラ２０は、ロータ本体１０と一体に軸線Ｏ回りに回転可能とされている。本実施形態において、インペラ２０は、例えば計六個が設けられている。これらのインペラ２０は、軸方向Ｄａにおいて、ロータ本体１０の第一端１１に近い側（第一端側Ｄａ１、一方側）とロータ本体１０の第二端１２に近い側（第二端側Ｄａ２、他方側）との間のロータ本体１０の軸方向Ｄａの中央部に配置されている。

【0015】

ロータ本体１０は、ロータ本体１０における軸方向Ｄａの端部を含む軸端領域１００を有している。軸端領域１００は、軸方向Ｄａにおいて端部からの一定の範囲の領域である。本実施形態のロータ本体１０は、軸方向Ｄａの一方の端部である第一端１１を含む第一軸端領域１１０と、軸方向Ｄａの他方の端部である第二端１２を含む第二軸端領域１２０とを有している。第一軸端領域１１０及び第二軸端領域１２０は、中央部を挟んで互いに軸方向Ｄａに離れて形成されている。第一軸端領域１１０及び第二軸端領域１２０は、軸方向Ｄａにおいて、インペラ２０と重ならない位置に形成されている。

【0016】

また、ロータ本体１０は、軸受８によってケーシングに回転自在に支持可能とされている。ロータ本体１０は、軸受８に支持される軸受領域１３０を有している。ロータ本体１０を支持する軸受８は、ロータ本体１０のスラスト方向への変位を規制するスラスト軸受８１と、ロータ本体１０を回転可能に支持する一対のジャーナル軸受８２とを有している。つまり、ロータ本体１０は、スラスト軸受８１に支持されるスラスト被支持領域１４０と、ジャーナル軸受８２に支持されるジャーナル被支持領域１５０とを有している。

【0017】

スラスト被支持領域１４０は、第二軸端領域１２０の一部として形成されている。スラスト被支持領域１４０は、軸方向Ｄａにおいて第二端１２から離れた位置に形成されている。ジャーナル被支持領域１５０は、軸方向Ｄａに離れて第一ジャーナル被支持領域１５１と、第二ジャーナル被支持領域１５２とを有している。第一ジャーナル被支持領域１５１は、第一軸端領域１１０の一部として形成されている。第一ジャーナル被支持領域１５１は、軸方向Ｄａにおいて第一端１１から離れた位置に形成されている。第二ジャーナル被支持領域１５２は、第二軸端領域１２０の一部として形成されている。第二ジャーナル被支持領域１５２は、軸方向Ｄａにおいて第二端１２及びスラスト被支持領域１４０から離れた位置に形成されている。

【0018】

また、ロータ本体１０の第一端１１には、カップリング部材９が装着可能とされている。カップリング部材９は、ロータ本体１０の第一端１１だけでなく、ケーシングの外部に配置された他の回転機械（不図示）にも着脱可能とされている。ロータ本体１０は、カップリング部材９を固定可能なカップリング被固定領域１６０を有している。カップリング被固定領域１６０は、第一軸端領域１１０の一部として形成されている。カップリング被固定領域１６０は、軸方向Ｄａにおいて第一端１１から離れた位置に形成されている。カップリング被固定領域１６０は、軸方向Ｄａにおいて、第一ジャーナル被支持領域１５１と第一端１１との間の位置に形成されている。

【0019】

（ロータの補修方法）
図２を参照して、ロータの補修方法Ｓ１について説明する。本実施形態のロータの補修方法Ｓ１は、ケーシングから取り外されたロータ１に対して実施される。ロータの補修方法Ｓ１は、軸端領域１００において、ロータ１の外表面Ｆに形成された傷等を含む損傷部位Ｄを補修する。ロータの補修方法Ｓ１は、損傷部位確認ステップＳ２と、損傷部位加工ステップＳ３と、補修領域溶接ステップＳ４と、部分熱処理ステップＳ５と、加工面形成ステップＳ６とを含んでいる。

【0020】

（損傷部位確認ステップ）
損傷部位確認ステップＳ２では、ロータ１の軸端領域１００に形成された損傷部位Ｄが確認される。例えば、作業員がロータ１を視認し、損傷部位Ｄが軸端領域１００に形成されていないかが確認される。本実施形態では、図３に示すように、第一軸端領域１１０のカップリング被固定領域１６０に損傷部位Ｄが存在する場合を例に挙げて説明する。カップリング被固定領域１６０での損傷領域は、カップリング部材９が油圧嵌めや焼き嵌め等でロータ本体１０に固定されていることで、カップリング部材９をロータ本体１０に対して着脱することで形成される。損傷部位Ｄは、ロータ本体１０の外表面Ｆから窪むように形成されている。また、補修される補修領域Ａは、軸端領域１００に形成されている。補修される補修領域Ａは、ロータ本体１０において、損傷部位Ｄを含む領域である。つまり、本実施形態では、カップリング被固定領域１６０の中で損傷部位Ｄが存在する領域を含む所定の範囲が補修領域Ａとして設定される。

【0021】

（損傷部位加工ステップ）
損傷部位加工ステップＳ３は、図２に示すように、損傷部位確認ステップＳ２の後に実施される。図４に示すように、損傷部位加工ステップＳ３では、損傷部位Ｄを削って、補修領域Ａが外表面Ｆから窪む凹部Ｃとして形成される。凹部Ｃは、ロータ本体１０に対して全周にわたって形成されている。凹部Ｃは、損傷部位Ｄをロータ本体１０から完全に削り取るように形成する。凹部Ｃは、損傷部位Ｄが形成されている位置よりも大きな範囲で形成される。つまり、凹部Ｃが形成された状態では、ロータ本体１０には損傷部位Ｄは存在しない状態となっている。本実施形態では、凹部Ｃは、カップリング被固定領域１６０に形成されている。

【0022】

（補修領域溶接ステップ）
補修領域溶接ステップＳ４では、補修領域Ａに溶接を施す。図２に示すように、本実施形態の補修領域溶接ステップＳ４は、損傷部位加工ステップＳ３の後に実施される。補修領域溶接ステップＳ４では、図５に示すように、軸端領域１００に対して、補修領域Ａに溶接が施されて、損傷部位Ｄが溶接部Ｍで埋められる。本実施形態では、溶接は、溶接部Ｍによって、カップリング被固定領域１６０に形成された凹部Ｃを埋めるように実施される。つまり、溶接部Ｍは、ロータ本体１０に対して全周にわたって形成されている。溶接部Ｍは、レーザ溶接によって凹部Ｃの全周に肉盛することで形成される。溶接部Ｍは、外表面Ｆから径方向Ｄｒに突出する程度の厚みで形成されている。

【0023】

（部分熱処理ステップ）
部分熱処理ステップＳ５は、図２に示すように、補修領域溶接ステップＳ４の後に実施される。部分熱処理ステップＳ５では、溶接を実施後に、ロータ１における軸端領域１００のみに熱処理を施す。具体的には、図６に示すように、第一軸端領域１１０のみに熱処理を施す。より具体的には、本実施形態では、補修領域Ａであるカップリング被固定領域１６０のみに処理を施す。熱処理は、焼きなましによって実施される。つまり、カップリング被固定領域１６０は、指定された温度まで一定の速度で徐々に加熱した後に、所定の時間にわたって保温され、その後、一定の速度で徐々に冷却される。本実施形態では、熱処理の対象となる領域であるカップリング被固定領域１６０のみに、ニクロム線等で構成されたヒータＨをすき間なく巻き付ける。その後、図７に示すように、カップリング被固定領域１６０をヒータＨと共に覆うように断熱材Ｔが巻き付けられる。このようにヒータＨ及び断熱材Ｔが溶接部Ｍを含むカップリング被固定領域１６０に取り付けられた状態で、ロータ１に対して、カップリング被固定領域１６０のみを全周にわたって焼きなましする。その際、熱処理時の焼鈍条件は、熱処理後のカップリング被固定領域１６０が低温材に要求されるシャルピー値を満足する条件で実施されることが好ましい。

【0024】

なお、部分熱処理ステップＳ５は、溶接による熱の影響がロータ１から完全に除去された後に実施されることが好ましい。部分熱処理ステップＳ５は、軸線Ｏを鉛直方向に延ばすようにロータ１を立てて実施されることが好ましい。

【0025】

（加工面形成ステップ）
加工面形成ステップＳ６は、図２に示すように、部分熱処理ステップＳ５の後に実施される。加工面形成ステップＳ６では、図８に示すように、熱処理を実施後に、溶接部Ｍの一部を削って加工面ＧＦが形成される。加工面ＧＦは、溶接部Ｍに研磨を施すことで形成されている。加工面形成ステップＳ６は、部分熱処理ステップＳ５の前に実施されことはない。

【0026】

加工面ＧＦは、外表面Ｆと滑らかに接続された面である。加工面ＧＦは、軸方向Ｄａにおいて、溶接部Ｍが形成されている位置を重なる位置に形成されている。加工面ＧＦは、軸方向Ｄａにおいて凹部Ｃが形成されていない位置の外表面Ｆと繋がる平滑な面である。加工面ＧＦは、ロータ本体１０の全周にわたって、軸線Ｏから径方向Ｄｒに一定の距離となるように形成されている。

【0027】

（作用効果）
上記構成のロータの補修方法Ｓ１では、損傷部位Ｄに対して溶接が実施されて溶接部Ｍが形成されている。これにより、損傷部位Ｄが溶接部Ｍによって埋められて補修された状態となる。しかしながら、溶接を施しただけでは、溶接部Ｍ及びその周辺である熱影響部の強度が要求している強度に比べて不足していたり、熱影響部の硬度が要求している硬度を超過していたりする場合がある。これに対して、熱処理を施すことで、要求されている値を満たすように熱影響部の強度を引き上げるとともに、硬度を低下させることができる。その際、ロータ１の全体やロータ本体１０の全体に対して熱処理を施すことなく、溶接部Ｍが形成された補修領域Ａを含む第一軸端領域１１０のみに熱処理が施されている。ロータ１の全体やロータ本体１０の全体が加熱されないことで、熱処理による熱伸び、熱収縮、及びひずみ等の影響を補修領域Ａ近傍に限定することができる。つまり、熱処理の影響による寸法や表面粗さの変化が生じる範囲を補修領域Ａ近傍のみに抑えることができる。さらに、補修領域Ａを含む第一軸端領域１１０のみに部分的に熱処理を行った後に、溶接部Ｍの一部を削って、加工面ＧＦが形成されている。そのため、第一軸端領域１１０に限定的に生じた寸法や表面粗さの変化を削り取って修正できる。また、加工面ＧＦを形成した後に、熱処理が行われていないことで、一度形成した加工面ＧＦに寸法や表面粗さの変化が生じることが抑えられる。これらによって、補修前と同等の品質や形状のロータ１を安定して得ることができる。したがって、補修後のロータ１に対して形状及び性能を安定して維持させることができる。

【0028】

特に本実施形態では第一軸端領域１１０のみに熱処理が施されている。これにより、熱処理による熱伸び、熱収縮、及びひずみ等の影響を第一軸端領域１１０に限定することができる。つまり、熱処理の影響による寸法や表面粗さの変化が生じる範囲を第一軸端領域１１０のみに抑えることができる。

【0029】

また、加工面ＧＦは、ロータ本体１０の全周にわたって、軸線Ｏから径方向Ｄｒに一定の距離となるように形成されている。そのため、溶接部Ｍが形成された補修領域Ａ（損傷部位Ｄが元々存在していた領域）を全周にわたって高い精度で元の形状に合わせるように加工することができる。したがって、補修前と同等の形状のロータ１をより安定して得ることができる。

【0030】

また、溶接部Ｍはレーザ溶接によって形成されている。特に、レーザ溶接がロータ本体１０に対して全周にわたって実施されている。そのため、ロータ本体１０には、一部を溶接する場合に比べて溶接による熱影響が大きくなる。さらに、ＴＩＧ溶接のように入熱量の大きな溶接方法では、ロータ本体１０に生じる熱影響はより大きくなる。しかしながら、レーザ溶接を採用することで、溶接時に入熱量を抑えることができ、ロータ本体１０に生じる熱影響を抑えることができる。これにより、溶接に伴うロータ本体１０の変形を抑えることができる。

【0031】

また、カップリング被固定領域１６０のみを部分的に熱処理する際に、焼きなましが実施されている。したがって、溶接部Ｍを形成したことでカップリング被固定領域１６０に生じた残留応力等を除去することができる。その結果、溶接部Ｍが形成された補修領域Ａに対して、結晶組織を均一にして柔らかくし、加工性や靭性を向上させることができる。

【0032】

また、焼きなましは、カップリング被固定領域１６０にヒータＨ及び断熱材Ｔを巻き付けて実施される。ヒータＨによって加熱した後に、断熱材Ｔによって、カップリング被固定領域１６０は保温された状態となる。そのため、断熱材Ｔがまかれていないカップリング被固定領域１６０以外の領域へ熱が伝わりづらくなり、熱処理による影響がカップリング被固定領域１６０以外の領域に生じにくくなる。そのため、ロータ本体１０全体への影響を抑えてカップリング被固定領域１６０を効果的に焼きなましできる。

【0033】

また、補修領域Ａは、ロータ本体１０の外表面Ｆから窪むように形成された損傷部位Ｄを含む領域である。そのため、ロータ本体１０に形成された傷のような損傷部位Ｄを完全に除去した後に、補修することができる。

【0034】

さらに、損傷部位Ｄを削って凹部Ｃが形成されている。加えて、凹部Ｃを埋めるように溶接部Ｍが形成されている。そのため、損傷部位Ｄがどのような形状で形成されていても、損傷部位Ｄを確実に除去して補修することができる。さらに、凹部Ｃが外表面Ｆから削るように形成されていることで、損傷部位Ｄ上に溶接部Ｍを直接形成する場合に比べて、溶接部Ｍが補修領域Ａに密着しやすくなり、溶接部Ｍを安定して形成することができる。

【0035】

（その他の実施形態）
以上、本開示の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

【0036】

例えば、補修対象のロータ１は、上述した構造のロータ１に限定されるものではない。ロータ１は、異なる形状であっても、回転機械のロータ１であればよい。したがって、ロータ本体１０に設けられるインペラ２０の数、インペラ２０の向きは、上記に例示したものに限られず、適宜変更可能である。

【0037】

また、ロータの補修方法Ｓ１は、損傷部位Ｄがカップリング被固定領域１６０に形成されている場合のみに実施されることに限定されるものではない。損傷部位Ｄは、軸端領域１００に形成されていれば、軸受領域１３０や第二軸端領域１２０に形成されていてもよい。

【0038】

また、ロータの補修方法Ｓ１において、損傷部位加工ステップＳ３は、必ず実行されることに限定されるものではない。例えば、損傷部位加工ステップＳ３は実施されてなくてもよい。その場合、補修領域溶接ステップＳ４では、損傷部位Ｄに対して直接溶接が実施され、溶接部Ｍが損傷部位Ｄを直接覆うように形成される。

【0039】

また、ロータの補修方法Ｓ１において、本実施形態のように一回のみの部分熱処理ステップＳ５が実施されることに限定されるものではない。部分熱処理ステップＳ５は、加工面形成ステップＳ６の前であれば、複数回実施されてもよい。

【0040】

＜付記＞
実施形態に記載のロータの補修方法Ｓ１は、例えば以下のように把握される。

【0041】

（１）第１の態様に係るロータの補修方法Ｓ１は、軸線Ｏを中心として軸方向Ｄａに延びるロータ本体１０と、前記軸方向Ｄａに並んで前記ロータ本体１０に固定された複数のインペラ２０とを備えるロータの補修方法Ｓ１であって、前記ロータ本体１０の補修領域Ａに溶接を施し、前記ロータ本体１０の外表面Ｆから窪むように形成された前記損傷部位Ｄを溶接部Ｍで埋めるステップと、前記溶接を実施後に、前記ロータ１における前記補修領域Ａのみに熱処理を施すステップと、前記熱処理を実施後に、前記溶接部Ｍの一部を削って、前記外表面Ｆと滑らかに接続された加工面ＧＦを形成するステップとを含む。

【0042】

このようなロータの補修方法Ｓ１では、損傷部位Ｄに対して溶接が実施されて溶接部Ｍが形成されている。これにより、損傷部位Ｄが溶接部Ｍによって埋められて補修された状態となる。しかしながら、溶接を施しただけでは、溶接部Ｍ及びその周辺である熱影響部の強度が要求している強度に比べて不足していたり、熱影響部の硬度が要求している硬度を超過していたりする場合がある。これに対して、熱処理を施すことで、要求されている値を満たすように熱影響部の強度を引き上げるとともに、硬度を低下させることができる。その際、ロータ１全体やロータ本体１０全体に対して熱処理を施すことなく、溶接部Ｍが形成された補修領域Ａのみに熱処理が施されている。ロータ１全体やロータ本体１０全体が加熱されないことで、熱処理による熱伸び、熱収縮、及びひずみ等の影響を補修領域Ａに限定することができる。つまり、熱処理の影響による寸法や表面粗さの変化が生じる範囲を補修領域Ａのみに抑えることができる。さらに、補修領域Ａのみに部分的に熱処理を行った後に、溶接部Ｍの一部を削って、加工面ＧＦが形成されている。そのため、補修領域Ａに限定的に生じた寸法や表面粗さの変化を削り取って修正できる。また、加工面ＧＦを形成した後に、熱処理が行われていないことで、一度形成した加工面ＧＦに寸法や表面粗さの変化が生じることが抑えられる。これらによって、補修前と同等の品質や形状のロータ１を安定して得ることができる。したがって、補修後のロータ１に対して形状及び性能を安定して維持させることができる。

【0043】

（２）第２の態様に係るロータの補修方法Ｓ１は、（１）のロータの補修方法Ｓ１であって、前記補修領域Ａは、前記ロータ本体１０における前記軸方向Ｄａの端部を含む軸端領域１００に形成されている。

【0044】

これにより、熱処理による熱伸び、熱収縮、及びひずみ等の影響を軸端領域１００に限定することができる。つまり、熱処理の影響による寸法や表面粗さの変化が生じる範囲を軸端領域１００のみに抑えることができる。

【0045】

（３）第２の態様に係るロータの補修方法Ｓ１は、（１）又は（２）のロータの補修方法Ｓ１であって、前記加工面ＧＦは、前記ロータ本体１０の全周にわたって前記軸線Ｏから一定の距離となるように形成されている。

【0046】

これにより、溶接部Ｍが形成された補修領域Ａを全周にわたって高い精度で元の形状に合わせるように加工することができる。したがって、補修前と同等の形状のロータ１をより安定して得ることができる。

【0047】

（４）第３の態様に係るロータの補修方法Ｓ１は、（１）から（３）の何れか一つのロータの補修方法Ｓ１であって、前記溶接部Ｍは、レーザ溶接によって形成される。

【0048】

このようにレーザ溶接を採用することで、溶接時に入熱量を抑えることができ、ロータ本体１０に生じる熱影響を抑えることができる。これにより、溶接に伴うロータ本体１０の変形を抑えることができる。

【0049】

（５）第４の態様に係るロータの補修方法Ｓ１は、（１）から（４）の何れか一つのロータの補修方法Ｓ１であって、前記熱処理は、焼きなましである。

【0050】

これにより、溶接部Ｍを形成したことで補修領域Ａに生じた残留応力等を除去することができる。その結果、溶接部Ｍが形成された補修領域Ａに対して、結晶組織を均一にして柔らかくし、加工性や靭性を向上させることができる。

【0051】

（６）第５の態様に係るロータの補修方法Ｓ１は、（１）から（５）の何れか一つのロータの補修方法Ｓ１であって、前記損傷部位Ｄを削って、前記補修領域Ａを前記外表面Ｆから窪む凹部Ｃとして形成するステップをさらに含み、前記溶接部Ｍによって前記凹部Ｃを埋めるように前記溶接が実施される。

【0052】

これにより、損傷部位Ｄがどのような形状で形成されていても、損傷部位Ｄを確実に除去して補修することができる。さらに、凹部Ｃが外表面Ｆから削るように形成されていることで、損傷部位Ｄ上に溶接部Ｍを直接形成する場合に比べて、溶接部Ｍが補修領域Ａに密着しやすくなり、溶接部Ｍを安定して形成することができる。

【符号の説明】

【0053】

１…ロータ
Ｏ…軸線
２０…インペラ
１０…ロータ本体
１１…第一端
１２…第二端
１００…軸端領域
１１０…第一軸端領域
１２０…第二軸端領域
１３０…軸受領域
１４０…スラスト被支持領域
１５０…ジャーナル被支持領域
１５１…第一ジャーナル被支持領域
１５２…第二ジャーナル被支持領域
１６０…カップリング被固定領域
Ｆ…外表面
８…軸受
８１…スラスト軸受
８２…ジャーナル軸受
９…カップリング部材
Ｄ…損傷部位
Ｄａ…軸方向
Ｄａ１…第一端側
Ｄａ２…第二端側
Ｄｒ…径方向
Ｓ１…ロータの補修方法
Ｓ２…損傷部位確認ステップ
Ｓ３…損傷部位加工ステップ
Ｓ４…補修領域溶接ステップ
Ｓ５…部分熱処理ステップ
Ｓ６…加工面形成ステップ
Ａ…補修領域
Ｃ…凹部
Ｍ…溶接部
Ｈ…ヒータ
Ｔ…断熱材
ＧＦ…加工面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】