(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハブの外周に周方向に間隔をおいて配置された複数枚の動翼と、この動翼と前記ハブとともに気体の流路を形成するケーシングと、このケーシングの一部の円周方向にリング状に突起し前記動翼の先端を取り囲むように整流ベーンを備えたエアーセパレータと、前記整流ベーンを連結するための部材とを備え、前記動翼の回転によって吸込みケーシングから吸込んだ空気を加圧してディフューザに吐き出す軸流ファンにおいて、
前記エアーセパレータの流路の入口となる開口部と、この開口部から連続して前記流路の出口となる開口部とを備え、前記入口側の開口部に位置する前記整流ベーンの内縁の位置が前記ケーシングの内径位置よりも外径側に後退するものであって、この後退幅は前記ハブから前記動翼の先端までの長さをＨ、前記整流ベーンの内縁の最大径位置と前記動翼の先端との距離をｄとしたときに、ｄ／Ｈで表される量が０．０７以上０．１３以下であることを特徴とする軸流ファン。
【請求項２】
ハブの外周に周方向に間隔をおいて配置された複数枚の動翼と、この動翼と前記ハブとともに気体の流路を形成するケーシングと、このケーシングの一部の円周方向にリング状に突起し前記動翼の先端を取り囲むように整流ベーンを備えたエアーセパレータと、前記整流ベーンを連結するための部材とを備え、前記動翼の回転によって吸込みケーシングから吸込んだ空気を加圧してディフューザに吐き出す軸流ファンにおいて、
前記エアーセパレータは、前記動翼の先端側の流れをこの動翼の上流側に導く流路を形成する２つの側壁部材と、この側壁部材間を連結する外壁部材とを有し、この外壁部材は、周方向一部が切り欠かれた複数の管状部材を連結して形成され、この各々の管状部材の周方向一端部は前記流路に延在し、この延在した端部を周方向に連結する部材を備えるとともに、このエアーセパレータの流路の入口となる開口部と、この開口部から連続して前記流路の出口となる開口部とを備え、前記入口側の開口部に位置する前記整流ベーンの内縁の位置が前記ケーシングの内径位置よりも外径側に後退するものであって、この後退幅は前記ハブから前記動翼の先端までの長さをＨ、前記整流ベーンの内縁の最大径位置と前記動翼の先端との距離をｄとしたときに、ｄ／Ｈで表される量が０．０７以上０．１３以下であることを特徴とする軸流ファン。
【請求項３】
前記整流ベーンの内縁は、低流量運転に設定したときの動翼位置に対峙する部分以外が前記ケーシングの内径より半径方向に後退していることを特徴とする請求項１記載の軸流ファン。
【請求項４】
前記整流ベーンの流路入口部は、動翼の回転方向と逆方向の反りを有し、かつ、前記動翼が回転軸の軸方向となす取付角度より、前記整流ベーンが回転軸の軸方向となす角度が大きいことを特徴とする請求項１記載の軸流ファン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低流量特性を改善するためのエアーセパレータを備えた軸流ファンおよびそれに用いられるエアセパレータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
低流量特性改善のためのエアーセパレータを備えた軸流ファンは、例えば実開平３ー８７９００号公報に記載されている。図２６及び図２７は、このような従来のエアーセパレータを備えた軸流ファンを示しており、図２６は、そのエアーセパレータ部の縦断側面図、図２７は図２６のＩ−Ｉ断面図である。図２６において、１は動翼、２はケーシング、３，４はそれぞれエアーセパレータ５の流路６を形成する外壁と側壁である。また、７は前記外壁３と側壁４により構成された前記流路６内に設置された整流ベーンである。
【０００３】
エアーセパレータ５は、前記外壁３と側壁４及び整流ベーン７により構成されており、整流ベーン７の内縁７ａの位置は、ケーシング２の内径位置とほぼ同じ位置である。このエアーセパレータ５は、動翼１の上流側から該動翼１の軸方向翼長の中央付近にかけて前記流路６の入口となる開口部６ａを有し、更に、動翼入口部の上流側に前記流路６の出口となる開口部６ｂを有し、前記整流ベーン７は、前記流路６の入口に設置され、整流ベーンの内縁７ａは前記入口開口部６ａに位置している。この整流ベーン７は、動翼１の先端からエアーセパレータ５の流路６の入口開口へ向かう気流８ａの周方向成分を除去するために、動翼１の回転方向とは逆方向の反りを有している。
【０００４】
図２６において、エアーセパレータを持たない軸流ファンは、低流量状態での運転では、動翼１の先端側の翼間流路の小さな逆流領域に逆流気流８ｂが発生する。これが次第に成長すると動翼１が失速状態となるので、軸流ファンの作動範囲が制限される。しかし、エアーセパレータ５を備えた軸流ファンでは、動翼１の先端側に発生する逆流気流が遠心力により気流８ａで示すようにエアーセパレータ５の入口開口部６ａから流路６に流入する。エアーセパレータ５の流路６に流入した気流８ａは、流路内の整流ベーン７により、周方向成分を持たない気流８ｃとなり、動翼１の上流の出口開口部６ｂから気流８ｄのように流出して主流９と合流する。
【０００５】
このようにして動翼１の先端部での逆流８ｂを除去すれば、軸流ファンの低流量領域での作動範囲を拡大することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来のエアーセパレータ付き軸流ファンでは、整流ベーンの内縁の位置がケーシングの内径位置とほぼ同じ位置まで伸びているために、動翼からエアーセパレータへ流入する流れと整流ベーンとの干渉及び動翼の周囲に形成された圧力場と整流ベーンとの干渉が発生し、騒音の発生原因となる恐れがあった。◆
また、整流ベーンがエアーセパレータの入口部のみまたは出口部のみにしか設置されていなかったため、エアーセパレータ内を通過する気流のもつ周方向成分を除去する効果が小さく、エアーセパレータの有する作動範囲を拡大する機能の低下および圧力を上昇させる機能の低下という不具合があった。
【０００７】
さらに、エアーセパレータの外壁と気流の周方向成分を除去するための整流ベーンを別個の部材で製作しているために、溶接等を用いて組み立てる必要があり、組み立て作業が面倒であった。◆
また、エアーセパレータの外壁とケーシングが平行であるために、エアーセパレータ内を通過する気流に強い乱れが発生し、エアーセパレータの有する作動範囲を拡大する機能の低下および圧力を上昇させる機能の低下という不具合があった。
【０００８】
本発明は、このような従来の軸流ファンの課題を解決するためになされたもので、高性能でかつ広い作動範囲を有し低騒音であるエアーセパレータ付きの軸流ファンおよびそれに用いられるエアセパレータを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、ハブの外周に周方向に間隔をおいて配置された複数枚の動翼と、この動翼と前記ハブとともに気体の流路を形成するケーシングと、このケーシングの一部の円周方向にリング状突起し前記動翼の先端を取り囲むようり設けられたエアーセパレータと、このエアーセパレータの流路に設けられた整流ベーンと、この整流ベーンを連結するための部材とを備え、前記動翼の回転によって吸込みケーシングから吸込んだ空気を加圧してディフューザに吐き出す軸流ファンにおいて、前記エアーセパレータの流路の入口となる開口部と、この開口部から連続して前記流路の出口となる開口部とを備え、前記入口側の開口部に位置する前記整流ベーンの内縁の位置が前記ケーシングの内径位置よりも外径側に後退するものであって、この後退幅は前記ハブから前記動翼の先端までの長さをＨ、前記整流ベーンの内縁の最小径位置と前記動翼の先端との距離をｄとしたときに、ｄ／Ｈで表される量が０．０７以上０．１３以下であることを特徴とする軸流ファンことにより達成される。
【００１０】
また、上記目的は、ハブの外周に周方向に間隔をおいて配置された複数枚の動翼と、この動翼と前記ハブとともに気体の流路を形成するケーシングと、このケーシングの一部の円周方向にリング状に突起し前記動翼の先端を取り囲むように整流ベーンを備えたエアーセパレータと、前記整流ベーンを連結するための部材とを備え、前記動翼の回転によって吸込みケーシングから吸込んだ空気を加圧してディフューザに吐き出す軸流ファンにおいて、前記エアーセパレータは、前記動翼の先端側の流れをこの動翼の上流側に導く流路を形成する２つの側壁部材と、この側壁部材間を連結する外壁部材とを有し、この外壁部材は、周方向一部が切り欠かれた複数の管状部材を連結して形成され、この各々の管状部材の周方向一端部は前記流路に延在し、この延在した端部を周方向に連結する部材を備えるとともに、このエアーセパレータの流路の入口となる開口部と、この開口部から連続して前記流路の出口となる開口部とを備え、前記入口側の開口部に位置する前記整流ベーンの内縁の位置が前記ケーシングの内径位置よりも外径側に後退するものであって、この後退幅は前記ハブから前記動翼の先端までの長さをＨ、前記整流ベーンの内縁の最大径位置と前記動翼の先端との距離をｄとしたときに、ｄ／Ｈで表される量が０．０７以上０．１３以下であることにより達成される。
【００１１】
また、上記目的は、前記整流ベーンの内縁は、底流量運転に設定したときの動翼位置に対峙する部分以外が前記カーシングの内径より半径方向に後退していることにより達成される。
【００１２】
また、上記目的は、前記整流ベーンの流路入口部は、動翼の回転方向と逆方向の反りを有し、かつ、前記動翼が回転軸の軸方向となす取付角度より、前記整流ベーンが回転軸の軸方向となす角度が大きいことにより達成される。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の様々な実施例を図面を参照して説明する。◆
（第１の実施例）◆
図１は、本発明になる軸流ファンの全体を示した概略図であり、図２は本発明の第１の実施例に係る該軸流ファンにおけるエアーセパレータ部分の断面斜視図である。また、図３はこの実施例における軸流ファンの要部縦断側面図、図４は図３のＩＶ−ＩＶ断面図、図５は図３のＶーＶ断面図である。前述した従来の軸流ファンと共通する構成部品には同一の参照符号を付す。
【００２５】
図１において、ハブ２５の外周に周方向に間隔をおいて配置された複数枚の動翼１は、ハブ２５または内ケース１２内、もしくは外部に設けられた電動機（図示せず）により駆動されて回転し、吸込みケーシング１３から吸い込んだ空気を加圧してディフューザ１４に吐き出す。動翼２の外周部にはこの動翼２とハブ２５とともに気体の流路を形成するケーシング２が設けられている。ケーシング２の一部は円周方向にリング状に突起しており、エアーセパレータを形成している。このエアーセパレータ５は、動翼１の先端側に発生する逆流を防止する。動翼１の下流側には、動翼において気体に与えられた運動エネルギを圧力エネルギに変換するため円周方向に間隔をおいて配置された複数枚の静翼１１が設けられている。このように構成された軸流ファンを支持するために、取付け脚１５ａ〜１５ｅが軸流ファンのケーシング２の下部に複数個取り付けられている。
【００２６】
図２において、動翼１を取り囲むケーシング２の外側に外壁３と側壁４によつて形成されたエアーセパレータ５の流路６には整流ベーン１６が設置されており、前記整流ベーン１６は、動翼１の先端付近に設置された部材１９により、連結されている。このエアーセパレータ５は、図３に示すように、動翼１の上流側から該動翼１の軸方向翼長の中央付近にかけて、該エアーセパレータ５の流路６の入口となる開口部６ａを有し、更に、該動翼１の入口部の上流側に出口となる開口部６ｂを有している。そして、前記整流ベーン１６は、図３に示すように、入口となる開口部６ａから出口となる６ｂにかけて設置されている。また、該整流ベーン１６は、図４及び図５に示すように、エアーセパレータ５の流路６の入口部６ａで動翼１の回転方向とは逆方向の反りを有しているとともに、該整流ベーン１６は、図５に示すように、適当なピッチで周方向に設けられており、エアーセパレータ５の流路６に流れ込む気流８ａと出口に向かう気流８ｃから周方向成分を除去して軸方向へ整流する。
【００２７】
騒音発生の１つの原因となる動翼１からエアーセパレータ５へ向かう気流８ａの流速変動は、図３に示した点ａから点ｂの間で図６のように変化する。また、騒音発生の他の原因となる動翼１の周囲に形成された圧力場により発生する圧力変動も図６と同様な変化特性である。
【００２８】
本発明のこの第１の実施例では、流路６の入口開口部６ａから出口開口部６ｂにかけて整流ベーン１６を設置するとともに、流路６の入口開口６ａの部分に位置する整流ベーン１６の内縁１６ａの位置をケーシング２の内径位置よりも外径側に後退させている。これにより、流れ８ｃのもつ周方向成分の除去効果を大きくでき、エアーセパレータの作動範囲拡大効果と圧力上昇の低下が防止される。また、流速変動と圧力変動を減衰させるための動翼１と整流ベーン１６の内縁１６ａとの距離を大きくすることができ、該整流ベーン１６の内縁１６ａに発生する圧力変動を小さくでき、図７に示したように使用流量範囲（流量係数が０．３〜０．７）で発生騒音を低減できる。なお、図７の騒音増加量の基準値として、従来型エアーセパレータを有する軸流ファンの設計点流量における騒音値を用いた。
【００２９】
（第２の実施例）◆
図８は、本発明の第２の実施例に係る軸流ファンにおける要部縦断側面図を示す。この第２の実施例では、エアーセパレータ５内の入口部６ａ部のみに整流ベーン７を設け、整流ベーン７の内縁７ａをケーシング２の内径位置よりも外径側に後退させている。第１の実施例に比べ、気流８ｃのもつ周方向成分の除去効果は低下するが、第１の実施例と同様の騒音低減効果がある。
【００３０】
図９は、図３に示した整流ベーン１６の内縁１６ａと動翼１の先端間の距離ｄと動翼１の高さＨとの比ｄ／Ｈが、発生騒音に及ぼす影響を示したものである。発生騒音は、従来型のエアーセパレータでの発生騒音を基に無次元化した。図９より、ｄ／Ｈが０．０７以上では、発生騒音が緩やかに低減していることが分かる。ｄ／Ｈを０．０７から０．１３の値に選んで実験したときの軸流ファンの性能を図１０に示す。図中、黒丸印が本実施例による実験結果であり、白丸印が従来型のエアーセパレータを有する軸流ファン（ｄ／Ｈは約０．０１）の実験結果である。この図から分かるように、ｄ／Ｈが０．１３以下の範囲では作動範囲と圧力上昇のいずれも従来型の場合と同じである。しかし、ｄ／Ｈを０．１３以上とすると、動翼先端の隙間が大きくなりすぎ、整流ベーン１６の効果がなくなり、図１０中で波線で示したように、作動範囲は狭まり、圧力も低下する。
【００３１】
（第３の実施例）◆
第３の実施例では、図９と図１０に示した関係を用い、図３に示した整流ベーン１６の内縁１６ａと動翼１の先端間の距離ｄと動翼１の高さＨとの比ｄ／Ｈを０．０７以上０．１３以下としている。第１の実施例と同様に、作動範囲はエアーセパレータにより拡大し、発生騒音も低減できるとともに、圧力上昇の低下を防止することができる。
【００３２】
第３の実施例と同様、図８に示した第２の実施例において整流ベーン７の内縁７ａと動翼１の先端間の距離ｄと動翼１の高さＨとの比ｄ／Ｈを、０．０７以上０．１３以下とすれば、第２の実施例と同様の騒音低減効果を得ることができるとともに、エアーセパレータ５により作動範囲の拡大と圧力上昇の低下防止を実現できる。
【００３３】
（第４の実施例）◆
図１１に、本発明の第４の実施例に係る軸流ファンにおける要部縦断側面図を、図１２に、その動翼の翼面の圧力分布を示す。気流８ａと整流ベーン１６の内縁１６ｂとの干渉及び該動翼１の周囲に形成された圧力場と該整流ベーン１６の内縁１６ｂとの干渉により発生する騒音は、図１２に示した動翼の圧力面と負圧面の圧力差ΔＰに依存する。
【００３４】
この第４の実施例では、図１１に示すように、動翼１と整流ベーン１６の内縁１６ｂとの距離（内縁の後退量）ｄを圧力差ΔＰに比例させて変化させている。これにより、動翼１の回転に伴って発生する流速変動や圧力変動を有効に緩和することができ、整流ベーン１６の内縁１６ｂとの干渉により発生する騒音を低減することができる。
【００３５】
図１３は、機械学会編「機械の騒音発生機構と低騒音設計手法研究分科会成果報告書」（平成４年刊）に示されている騒音と動静翼間の距離との関係を示したものである。図１３に示す特性によれば、動静翼間の距離が動翼１の弦長Ｃの数分の１もあれば、発生騒音は動静翼間の距離が短い場合の半分以下に減少することが分かる。気流と整流ベーンとの干渉及び動翼周囲に形成される圧力場と整流ベーンとの干渉による騒音の発生メカニズムも、動翼流出気流と静翼との干渉による騒音の発生メカニズムと同様であると考えられる。このため、図１１に示した動翼１の先端と整流ベーン１６の内縁１６ｂの最大内径位置との距離ｄを図１３に示した騒音と動静翼間の距離の関係を用いて決定しても、この第４の実施例と同様の騒音低減効果を得ることができる。
【００３６】
動静翼間の距離が動翼１の弦長Ｃの数分の１もあれば、発生騒音は半分以下に減少するため、動翼１の先端と整流ベーン１６の内縁１６ｂとの距離ｄはそれほど大きくはならず、整流ベーン１６が気流８ａの周方向成分を除去する効果を損なうことなく、発生騒音を低減することができる。
【００３７】
また、図９と図１０に示した関係を用いて、動翼１の先端と整流ベーン１６の内縁１６ｂの最大内径位置との距離ｄと、動翼１の高さＨとの比ｄ／Ｈを０．０７以上０．１３以下とすれば、圧力上昇を維持したまま、発生騒音を低減することができる。
【００３８】
図１１に示した第４の実施例では、整流ベーン内縁形状を円弧状に形成しているが、最大内縁位置を頂点とする三角形状に切欠いた形状にしても発生騒音を低減することができる。また、最大内縁位置を頂点として、階段状に形成しても同様の効果が得られる。
【００３９】
（第５の実施例）◆
図１４は、本発明の第５の実施例に係る軸流ファンにおけるエアーセパレータ部分の縦断側面図である。この第５の実施例では、エアーセパレータ５の流路６の入口部分に位置する整流ベーン１６の内縁１６ｃの位置の後退量を下流側で大きくしている。これにより、気流８ａと整流ベーン１６との干渉及び動翼１の周囲に形成された圧力場と該整流ベーン１６との干渉を緩和するための動翼１と整流ベーン１６の内縁１６ｃとの距離を下流側で大きくすることができると共に第４の実施例よりも整流ベーン１６の加工を簡略化できる。また、この第５の実施例では、動翼１の前縁付近での該動翼１の先端と整流ベーン１６の内縁１６ｃとの距離が接近しているため、動翼１の前縁付近での騒音低減効果はやや低下するが、前記第１から第３の実施例よりも気流８ａの周方向成分を除去する効果が大きく、エアーセパレータ５の作動範囲拡大効果の低下を更に軽減することができる。
【００４０】
（第６の実施例）◆
第４の実施例と同様に、図１４において動翼１の先端と整流ベーン１６の内縁１６ｂの最大内径位置との距離ｄと、動翼１の高さＨとの比ｄ／Ｈを０．０７以上０．１３以下とした本発明の第６の実施例では、圧力上昇を維持したまま、発生騒音を低減することができる。
【００４１】
図１４に示した第５の実施例では、整流ベーンの内縁形状を直線としているが、円弧または、下流方向へ高くなる階段形状にしても同様の発生騒音の低減効果が得られる。
【００４２】
（第７の実施例）
図１５は、本発明の第７の実施例に係る動翼可変の軸流ファンにおける動翼とエアーセパレータ部分の縦断側面図を示したものである。動翼可変の軸流ファンでは、低流量状態での運転時には、動翼角度を図１６中の破線から実線のように変化させ、相対流れが１７から１７’に変化したのに対応して、動翼１の角度を修正し、効率の低下を防止している。このとき、動翼１の軸方向長さは、図１６の破線から実線のように短くなる。
【００４３】
この第７の実施例は、低流量状態での運転時の動翼１と対峙する部分以外の整流ベーン１６の内縁１６ｄの位置をケーシング２の内径位置よりも外径側に後退させている。これにより、大流量状態では動翼１（破線１ａ）の上流側部分と対峙する整流ベーン１６の内縁１６ｄの位置がケーシング２の内径位置よりも外側に後退しているので、気流８ａと整流ベーン１６との干渉及び動翼１の周囲に形成された圧力場と該整流ベーン１６との干渉を緩和することができ、発生騒音が低減する。また、低流量状態では動翼１（実線表示状態）の上流側部分と整流ベーン１６の内縁１６ｄとが接近しているため、整流ベーン１６が気流８ａの周方向成分を除去する効果が大であり、エアーセパレータ５の作動範囲を拡大する効果を維持できる。
【００４４】
（第８の実施例）◆
本発明の第８の実施例では、図１５において動翼１の先端と整流ベーン１６の内縁１６ｂの最大内径位置間の距離ｄと、動翼１の高さＨとの比ｄ／Ｈを０．０７以上０．１３以下としている。これにより、大流量の運転範囲においても圧力上昇を維持したまま、発生騒音を低減できる。
【００４５】
（第９の実施例）◆
図１７は、本発明の第９の実施例に係る動翼可変の軸流ファンにおける要部縦断側面図である。この第９の実施例では、エアーセパレータ５の流路６の入口部分６ａにおける整流ベーン１６の内縁１６ｅの位置の後退量を下流側で徐々に小さくしている。これにより、この第９の実施例における軸流ファンは、大流量運転状態（図中１ａで示した動翼角度）では騒音低減量が減少し、低流量運転状態（図中１ｂで示した動翼角度）では周方向成分を除去する効果がやや低下するが、図１７に実線で示した大流量と低流量との中間流量での運転時には、動翼１に対する気流８ａと整流ベーン１６との干渉及び動翼１の周囲に形成された圧力場と該整流ベーン１６との干渉を緩和でき、発生騒音を低減できる。また、中間流量での運転時には、動翼１の先端と整流ベーン１６の内縁１６ｅとの距離が、前述した第７の実施例よりも接近しており、整流ベーン１６が気流８ａの周方向成分を除去する効果が維持され、エアーセパレータ５の作動範囲を拡大する効果が十分に発揮される。
【００４６】
（第１０の実施例）◆
第１０の実施例では、図１７において動翼１の先端と整流ベーン１６の内縁１６ｂの最大内径位置との間の距離ｄと、動翼１の高さＨとの比ｄ／Ｈを第８の実施例と同様０．０７以上０．１３以下としている。これにより、大流量の運転範囲においても圧力上昇を維持したまま、発生騒音を低減できる。
【００４７】
（第１１の実施例）◆
図１８は、本発明の第１１の実施例に係る軸流ファンにおけるエアーセパレータ部分の横断平面図である。この第１１の実施例では、エアーセパレータ５の入口部分の整流ベーン１６を動翼１の回転方向とは逆方向に反らせ、且つ回転軸とのなす角度αを動翼取り付け角度βよりも大きくしている。
【００４８】
整流ベーン１６の角度を動翼１の取り付け角度よりも大きくすると、エアーセパレータ５の流路６の入口部分６ａにおける整流ベーン１６と動翼１との重なりが軸方向に少なくなる。さらに、エアーセパレータ５の流路６への気流８ａと整流ベーン１６との干渉及び動翼１の周囲に形成された圧力場と該整流ベーン１６との干渉により該整流ベーン１６にかかる圧力変動の位相を周方向にずらすことができ、整流ベーン１６の内縁の位置をケーシング２の内径位置よりも外径側へ後退させることなく、発生騒音を低減することができる。
【００４９】
この第１１の実施例を動翼可変軸流ファンに適用する場合には、エアーセパレータ５の入口部分の整流ベーン１６を動翼１の回転方向とは逆方向に反らせ、且つ回転軸とのなす角度αを設計点での動翼取り付け角度βよりも大きくする。これにより、発生騒音が最も問題となる大流量から設計点流量の範囲で騒音を低減できる。
【００５０】
（第１２の実施例）◆
図１９は、本発明の第１２の実施例に係る軸流ファンの要部縦断側面図である。図１８において、第１の実施例における整流ベーン１６と同様に、エアーセパレータ５の流路６の入口部分６ａにおける整流ベーン１６の内縁１６ａの位置をケーシング２の内径位置よりも外径側に後退させている。これにより、気流８ａと整流ベーン１６との干渉及び動翼１の周囲に形成された圧力場と整流ベーン１６との干渉を緩和することができると共に該整流ベーン１６にかかる圧力変動の位相を周方向にずらすことができ、更なる騒音低減効果が得られる。
【００５１】
なお、上述した第２ないし第１０実施例において、エアーセパレータ５の入口部分における整流ベーン１６を、図１８に示すように、回転方向とは逆方向に反らせ、回転軸とのなす角度を動翼取り付け角度よりも大きくすれば、第１２の実施例と同様に、更に騒音が低減する。
【００５２】
（第１３の実施例）◆
図２０は、本発明の第１３の実施例に係る軸流ファンにおけるエアーセパレータ部分の断面斜視図を示している。また、図２１は図２０に示したエアーセパレータの入口部の縦（半径方向）断面を上流側から見た図である。この第１３の実施例では、第１の実施例におけるエアーセパレータ５の外壁３と整流ベーン５を金属管１８の周壁の一部を切り欠いて形成したセパレータブロックで構成し、該セパレータブロックをケーシング２の外周上の側壁４の間に環状に複数個配置し、動翼１の先端付近に配置した部材１９により、一体に連結してエアーセパレータを構成したものである。流路入口部分に位置する内縁１８ａは、前述した実施例と同様に後退している。
【００５３】
このようにエアーセパレータ５を構成する外壁３と整流ベーン１６を同一部材（金属管１８）により製作すると、整流ベーン１６が不要となり、第１の実施例よりもエアーセパレータ５の製作作業を簡略化することができる。また、金属管１８の周壁の一部が整流ベーンとなるため、気流８ａ，８ｃの周方向成分を除去するための整流ベーンの反りを与えることができるとともに、エアーセパレータ５の入口部に位置する内縁１８ａを外径側へ後退させているため、第１の実施例と同様に、エアーセパレータ５の作動範囲拡大効果を維持したまま、発生騒音を低減できる。
【００５４】
第１３の実施例と同様に、第２の実施例から第１０の実施例におけるエアーセパレータ５の外壁３と整流ベーン１６を金属管の外周の一部を切り欠いて作成したセパレータブロックで構成し、該セパレータブロックをケーシング２の外周上の側壁４間に環状に複数個配置し、一体に連結して該エアーセパレータ５を構成するようにしても、この第１３の実施例と同様の発生騒音の低減効果を得ることができると共に該エアーセパレータ５の作動範囲拡大効果を維持することができる。なお、この図２０においては部材２１を翼型を近似するようにパイプ２１ａと板２１ｂとで構成したが、図２に示す平板状の部材１９で形成しても本実施例と同様な作用・効果を奏する。
【００５５】
（第１４の実施例）◆
図２２に本発明の第１４の実施例に係る軸流ファンの要部縦断側面図である。この第１４の実施例では、図４に示した整流ベーン１６を連結する部材２０の断面形状を翼形としている。流路入口部分に位置する内縁１６ａは、上述の実施例と同様に後退している。部材２０の断面形状を翼形とすることにより、エアーセパレータ５の出口部からの流出流れ８ｄを滑らかに導くことができ、主流９と流れ８ｄとが混合する際の損失を低減でき、エアーセパレータによる作動範囲の拡大効果が得られれとともに、圧力上昇の低下を防止することができる。また、内縁１６ａがケーシング内径よりも外径側へ後退しており、発生騒音を低減できる。
【００５６】
第２ないし第１３の実施例において、第１４の実施例と同様整流ベーンを連結する部材１９の断面形状を翼形とすれば、エアーセパレータ５の出口部からの流出流れ８ｄを滑らかに導くことができ、上述の第１４の実施例と同様の作用・効果を奏する。
【００５７】
（第１５の実施例）◆
図２３に本発明の第１５の実施例に係る軸流ファンの要部縦断側面図である。整流ベーン１６を連結する翼形断面の部材２１を円管２１ａと板材２１ｂから構成するとともに、整流ベーン１６の内縁１６ａをケーシング外径位置よりも後退させている。これにより、翼形断面を有する連結部材２１の製作を容易にすることができる。また、第１４の実施例と同様、エアーセパレータ５の出口部からの流出流れ８ｄを滑らかに導くことができ、第１４に実施例と同様の作用・効果を奏する。さらに、整流ベーン１６の内縁１６ａをケーシング外径位置よりも後退させており、発生騒音を低減できる。
【００５８】
第１ないし第１２の実施例において、整流ベーン１６またはセパレータブロック１８の連結部材２０を、図２３のように円管２１ａと板材２１ｂから構成すれば、エアーセパレータを容易に製作できる。
【００５９】
（第１６の実施例）◆
図２４は、本発明の第１６の実施例に係る軸流ファンの要部縦断側面図を示している。エアーセパレータ５の流路６内における気流８ａ〜８ｃは、セパレータ５の入口部分６ａから出口部分６ｂへ向かう際に整流ベーン１６により周方向成分が除去される。その際にエアーセパレータ５の流路６内に損失の原因となる乱れが発生すると、該エアーセパレータ５の作動範囲拡大効果が低下する。
【００６０】
この発明の第１５の実施例では、このエアーセパレータ５の外径を下流側で徐々に大きくし、該エアーセパレータ５の流路６の断面積を上流方向に向けて徐々に小さくしている。このようにすると、エアーセパレータ５の流路６内では、入口部分６ａから出口部分６ｂに向かう気流８ｃを加速することができ、該エアーセパレータ５の流路６内で発生する乱れを抑制し、上述したエアーセパレータ５の作動範囲拡大効果の低下を防止することができる。
【００６１】
（第１７の実施例）◆
図２５は、本発明の第１７の実施例に係る軸流ファンの要部縦断側面図を示している。この第１７の実施例は、前述した第１６の実施例に第１の実施例を組み合わせ、エアーセパレータ５の流路６の入口部分６ａに位置する整流ベーン１６の内縁１６ａの位置をケーシング２の内径位置よりも外側に後退させたものである。これにより、動翼１からの気流８ａと整流ベーン１６との干渉及び動翼の周囲に形成される圧力場と整流ベーン１６との干渉を緩和できると共に該エアーセパレータ５内に発生する気流８ｃの乱れを抑制することができる。従って、この第１７の実施例におけるエアーセパレータ５の作動範囲拡大効果の低下を防止できるのに加え、発生騒音も低減することができる。
【００６２】
第１７の実施例と同様に、第２の実施例ないし第１０の実施例とこの第１６の実施例を組み合わせれば、発生騒音の低減及びエアーセパレータ５の作動範囲拡大効果の低下を防止することができる。
【００６３】
以上、本発明の第１から第１７の実施例では、軸流ファンまたは動翼可変軸流ファンについて説明したが、本発明のエアーセパレータを遠心形または斜流形のターボ形流体機械に適用しても、作動範囲の拡大効果と圧力上昇の低下を防止することができるとともに、発生騒音を低減できる。
【００６４】
【発明の効果】
本発明になるエアーセパレータ付き軸流ファンは、エアーセパレータにおける整流ベーンをエアーセパレータの入口部から出口部にかけて設置しているため、エアーセパレータの作動範囲拡大効果と圧力上昇の低下を防止できる。さらに入口部の整流ベーンの内縁位置をケーシングの内径位置よりも外径側に後退させているので、動翼の流出気流とエアーセパレータ内の整流ベーンとの干渉及び動翼の周囲の圧力場と整流ベーンとの干渉を緩和することができ、発生騒音を低減することができる。
【００６５】
また、本発明のエアーセパレータ付き軸流ファンでは、エアーセパレータの外壁と整流ベーンを金属管の周壁の一部を切り欠いて作成したセパレータブロックで構成し、このセパレータブロックを一体に連結してケーシングの外周上に環状に配置している。これにより、気流の周方向成分を除去する動翼の回転方向とは逆方向の反りを整流ベーンに与えることができると共にエアーセパレータの製作を簡略化できる。
【００６６】
さらに、本発明のエアーセパレータ付き軸流ファンは、エアーセパレータの外壁を下流側で徐々に大きくしているので、エアーセパレータ内に発生する気流の乱れを抑制することができ、エアーセパレータの作動範囲拡大効果の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明になる軸流ファンの全体を示す縦断側面図である。
【図２】本発明の第１の実施例に係る軸流ファンにおけるエアーセパレータ部分の断面斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施例に係る軸流ファンの要部縦断側面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ断面図である。
【図５】図３のＶ−Ｖ断面図である。
【図６】動翼流出流れの流速変動の半径方向への変化特性図である。
【図７】本発明の第１の実施例による騒音の流量変化。
【図８】本発明の第２の実施例に係る軸流ファンの要部縦断側面図である。
【図９】整流ベーン内縁と動翼先端間の距離と、動翼高さとの比の変化による、騒音の変化の特性図である。
【図１０】本発明の第３の実施例による圧力上昇の変化。
【図１１】本発明の第４の実施例に係る軸流ファンの要部縦断側面図である。
【図１２】動翼翼面の圧力分布特性図である。
【図１３】騒音と動静翼間距離の関係を示す特性図である。
【図１４】本発明の第５の実施例に係る軸流ファンの要部縦断側面図である。
【図１５】本発明の第７の実施例に係る軸流ファンの要部縦断側面図である。
【図１６】図１５に示す第７の軸流ファンにおける低流量側運転時の動翼角度の変化特性説明図である。
【図１７】本発明の第９の実施例に係る軸流ファンの要部縦断側面図である。
【図１８】本発明の第１１の実施例に係る軸流ファンにおけるエアーセパレータ部分の横断平面図である。
【図１９】本発明の第１２の実施例に係る軸流ファンの要部縦断側面図である。
【図２０】本発明の第１３の実施例に係る軸流ファンにおけるエアーセパレータ部分の断面斜視図である。
【図２１】図２０に示した本発明の第１３の実施例に係る軸流ファンにおけるエアーセパレータの縦断面を上流側から見た図面である。
【図２２】本発明の第１４の実施例に係る軸流ファンの要部縦断側面図である。
【図２３】本発明の第１５の実施例に係る軸流ファンの要部縦断側面図である。
【図２４】本発明の第１６の実施例に係る軸流ファンの要部縦断側面図である。
【図２５】本発明の第１７の実施例に係る軸流ファンの要部縦断側面図である。
【図２６】従来のエアーセパレータ付き軸流ファンの要部縦断側面図である。
【図２７】図２７のＩ−Ｉ断面図である。
【符号の説明】
１…動翼、２…ケーシング、３…エアーセパレータの外壁、
４…エアーセパレータの側壁、５…エアーセパレータ、６…流路、
６ａ…流路入口部分、８ａ〜８ｄ…気流、９…主流、１２…内ケース、
１６…整流ベーン、１６ａ…整流ベーンの内縁、１９…部材。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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