(57)【要約】【課題】動翼の回転軸の軸線方向とは異なる吸込方向で流体が流れて来ても、増速翼列から流出する流体の流れ角における回転軸の周方向での不均一が改善される空気機械を提供する。【解決手段】空気機械は、メインケーシングの内部に配置され、軸線を中心として回転するように構成された動翼と、軸線の方向とは異なる吸込方向にて流れて来る流体を入口に流入させるように構成された吸込ケーシングと、動翼よりも上流にて流体の流れを旋回流へと整流するように構成された少なくとも１つの増速翼列とを備える。少なくとも１つの増速翼列は、流体の流れ方向にて最上流に位置するように構成された上流増速翼列を含み、上流増速翼列は、軸線の周方向に配列された複数の上流増速翼からなり、複数の上流増速翼のスタッガ角及びキャンバ角は、軸線の周方向にて非一様に設定されている。【選択図】図５
2015075034.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入口及び出口を有するメインケーシングと、
前記メインケーシングの内部に配置され、前記入口を通る軸線を中心として回転するように構成された動翼と、
前記メインケーシングに接続される吸込ケーシングであって、前記軸線の方向とは異なる吸込方向にて流れて来る流体を受け入れるように構成された吸込口を有し、受け入れた流体を前記入口に流入させるように構成された吸込ケーシングと、
前記動翼よりも上流にて前記流体の流れを旋回流へと整流するように構成された少なくとも１つの増速翼列とを備え、
前記少なくとも１つの増速翼列は、前記流体の流れ方向にて最上流に位置するように構成された上流増速翼列を含み、
前記上流増速翼列は、前記軸線の周方向に配列された複数の上流増速翼からなり、
前記複数の上流増速翼のスタッガ角及びキャンバ角は、前記軸線の周方向にて非一様に設定されている
ことを特徴とする空気機械。
【請求項２】
前記複数の上流増速翼の周方向位置を回転角で表すときに、前記回転角が０°の基準位置として、前記軸線と直交する面に前記吸込口が投影される位置を選択し、且つ、前記回転角の増加方向として前記旋回流の旋回方向を選択したときに、
前記複数の上流増速翼のうち少なくとも前記回転角が１８０°超３６０°未満の範囲に入る周方向位置に配置された上流増速翼のスタッガ角は、前記回転角の増加に従って第１の正弦波に沿って増減し、
前記複数の上流増速翼のうち少なくとも前記回転角が１８０°超３６０°未満の範囲に入る周方向位置に配置された上流増速翼のキャンバ角は、前記回転角の増加に従って前記第１の正弦波と１８０°の位相差を持つ第２の正弦波に沿って増減する
ように構成されていることを特徴とする請求項１記載の空気機械。
【請求項３】
前記第１の正弦波及び前記第２の正弦波の振幅の中央値はそれぞれ零よりも大である
ことを特徴とする請求項２記載の空気機械。
【請求項４】
前記複数の上流増速翼の周方向位置を回転角で表すときに、前記回転角が０°の基準位置として、前記軸線と直交する面に前記吸込口が投影される位置を選択し、且つ、前記回転角の増加方向として前記旋回流の旋回方向を選択したときに、
前記複数の上流増速翼のスタッガ角は、前記回転角が２５０°以上２９０°以下の範囲内で最小になり、
前記複数の上流増速翼のキャンバ角は、前記回転角が２５０°以上２９０°以下の範囲内で最大になる
ように構成されていることを特徴とする請求項１記載の空気機械。
【請求項５】
前記複数の上流増速翼のうち前記回転角が７０°以上１１０°以下の範囲に入る周方向位置に配置された上流増速翼のスタッガ角は、前記回転角が−２０°以上２０°以下の範囲及び１６０°以上２００°以下の範囲に入る周方向位置に配置された上流増速翼のスタッガ角よりも大であり、
前記複数の上流増速翼のうち前記回転角が７０°以上１１０°以下の範囲に入る周方向位置に配置された上流増速翼のキャンバ角は、前記回転角が−２０°以上２０°以下の範囲及び１６０°以上２００°以下の範囲に入る周方向位置に配置された上流増速翼のキャンバ角よりも小であり、
前記複数の上流増速翼のうち前記回転角が２５０°以上２９０°以下の範囲に入る周方向位置に配置された上流増速翼のスタッガ角は、前記回転角が−２０°以上２０°以下の範囲及び１６０°以上２００°以下の範囲に入る周方向位置に配置された上流増速翼のスタッガ角よりも小であり、
前記複数の上流増速翼のうち前記回転角が２５０°以上２９０°以下の範囲に入る周方向位置に配置された上流増速翼のキャンバ角は、前記回転角が−２０°以上２０°以下の範囲及び１６０°以上２００°以下の範囲に入る周方向位置に配置された上流増速翼翼のキャンバ角よりも大である
ように構成されていることを特徴とする請求項４記載の空気機械。
【請求項６】
前記複数の上流増速翼の周方向位置を回転角で表すときに、前記回転角が０°の基準位置として、前記軸線と直交する面に前記吸込口が投影される位置を選択し、且つ、前記回転角の増加方向として前記旋回流の旋回方向を選択したときに、
前記上流増速翼のキャンバ角は、前記回転角が１８０°以上２７０°未満の範囲では前記回転角の増加に従って増大するとともに、前記回転角が２７０°以上３６０°以下の範囲では前記回転角の増加に従って減少し、
前記上流増速翼のスタッガ角は、前記回転角が１８０°以上２７０°以下の範囲では前記回転角の増加に従って減少するとともに、前記回転角が２７０°以上３６０°以下の範囲では前記回転角の増加に従って増大する
ように構成されていることを特徴とする請求項１記載の空気機械。
【請求項７】
前記上流増速翼のキャンバ角は、前記回転角が０°以上９０°未満の範囲では前記回転角の増加に従って減少するとともに、前記回転角が９０°以上２７０°未満の範囲では前記回転角の増加に従って増大し、
前記上流増速翼のスタッガ角は、前記回転角が９０°以上２７０°未満の範囲では前記回転角の増加に従って減少するとともに、前記回転角が０°以上９０°未満の範囲では前記回転角の増加に従って増大する
ように構成されていることを特徴とする請求項６記載の空気機械。
【請求項８】
前記複数の上流増速翼の周方向位置を回転角で表すときに、前記回転角が０°の基準位置として、前記軸線と直交する面に前記吸込口が投影される位置を選択し、且つ、前記回転角の増加方向として前記旋回流の旋回方向を選択したときに、
前記複数の上流増速翼のうち前記回転角が０°超１８０°未満の範囲に入る周方向位置に配置される上流増速翼のスタッガ角は、前記回転角が１８０°超３６０°未満の範囲に入る周方向位置に配置される上流増速翼のスタッガ角よりも小であり、
前記複数の上流増速翼のうち前記回転角が０°超１８０°未満の範囲に入る周方向位置に配置される上流増速翼のキャンバ角は、前記回転角が１８０°超３６０°未満の範囲に入る周方向位置に配置される上流増速翼のキャンバ角よりも大である
ように構成されていることを特徴とする請求項１記載の空気機械。
【請求項９】
前記複数の上流増速翼のうち、前記回転角が０°以上１８０°以下の範囲に入る周方向位置に配置される上流増速翼のスタッガ角及びキャンバ角はそれぞれ一定である
ことを特徴とする請求項１、２、３、４、６及び８のうち何れか一項に記載の空気機械。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの増速翼列は、
前記上流増速翼列と、
前記流体の流れ方向にて前記上流増速翼列よりも下流に位置するように構成された下流増速翼列とを含み、
前記複数の上流増速翼を展開してみたとき、前記複数の上流増速翼のスタッガ角及びキャンバ角は、前記回転角にて１８０°の周方向位置を中心として対称になるよう構成されていることを特徴とする請求項１、２、３、４、６及び８のうち何れか一項に記載の空気機械。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの増速翼列は、
前記上流増速翼列と、
前記流体の流れ方向にて前記上流増速翼列よりも下流に位置するように構成された下流増速翼列とを含み、
前記第１の正弦波及び前記第２の正弦波の振幅の中央値はそれぞれ零である
ことを特徴とする請求項２記載の空気機械。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの増速翼列は、
前記上流増速翼列と、
前記流体の流れ方向にて前記上流増速翼列よりも下流に位置するように構成された下流増速翼列とを含み、
前記複数の上流増速翼は、前記回転角が１８０°以上３６０°以下の範囲に入る周方向位置にのみ配置されている
ことを特徴とする請求項１、２、３、６及び１０のうち何れか一項に記載の空気機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は空気機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
送風機（軸流送風機、遠心送風機等）やタービン等の空気機械には、動翼の回転軸とは異なる吸込方向で流れてきた流体が、吸込ケーシングで回転軸に沿うように曲げられた後、動翼が収容されたメインケーシングを通過するものがある。そして、この種の空気機械には、動翼の上流に増速翼列を有するものがある。増速翼列は、送風機の場合には入口案内翼列であり、タービンの場合には静翼列である。増速翼列は、回転軸の周方向に配列された複数の増速翼（入口案内翼又は静翼）からなり、流体の流れに予旋回を与えるように構成されている。
【０００３】
この種の空気機械では、流体の流れが回転軸の軸線方向に沿うように曲げられるため、増速翼列に流入する際、回転軸の周方向で流量が不均一になる。かかる流量の不均一を改善するために、特許文献１が開示する軸流送風機では、吸込ケーシング内に、動翼に近い側の流れと遠い側の流れとを隔離する隔壁が設けられている。また、特許文献２が開示する軸流送風機では、吸込ケーシングと並列に分岐管が設けられている。
【０００４】
また、この種の空気機械では、流体の流れが軸線方向に沿うように曲げられるため、増速翼列に流入する際、回転軸の周方向で流体の流れ角が不均一になる。特許文献１及び２が開示する上記技術は、流量の不均一解消には有効であるが、流れ角の不均一解消には有効ではない。
【０００５】
かかる流れ角の不均一を改善するために、特許文献３が開示するターボ圧縮機では、吸込ケーシング内に可動な仕切り板が設けられている。可動の仕切り板によれば、仕切り板により特定の流れに対し抵抗を生じさせ、入口案内翼列に適正な流入角で流入する流れを増やすことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２６６７９８号公報
【特許文献２】特開２００６−３２８９９１号公報
【特許文献３】特開平６−１９３５９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
増速翼列に流入する際の流体の流れ角の周方向での不均一は、増速翼列から流出する流体の流れ角の周方向での不均一につながり、空気機械の性能低下や、サージや旋回失速等の異常流動現象を引き起こす原因になる。このため、増速翼列から流出する際の流体の流れ角の不均一は可及的に改善されるのが望ましい。しかしながら、特許文献３が開示する上述の技術では、流れ角の不均一を満足なレベルまで改善することはできず、新たに流量の不均一を引き起こす可能性もある。
【０００８】
そこで本発明の少なくとも一実施形態の目的は、動翼の回転軸の軸線方向とは異なる吸込方向で流体が流れて来ても、増速翼列から流出する流体の流れ角における回転軸の周方向での不均一が改善される空気機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、入口及び出口を有するメインケーシングと、前記メインケーシングの内部に配置され、前記入口を通る軸線を中心として回転するように構成された動翼と、前記メインケーシングに接続される吸込ケーシングであって、前記軸線の方向とは異なる吸込方向にて流れて来る流体を受け入れるように構成された吸込口を有し、受け入れた流体を前記入口に流入させるように構成された吸込ケーシングと、前記動翼よりも上流にて前記流体の流れを旋回流へと整流するように構成された少なくとも１つの増速翼列とを備え、前記少なくとも１つの増速翼列は、前記流体の流れ方向にて最上流に位置するように構成された上流増速翼列を含み、前記上流増速翼列は、前記軸線の周方向に配列された複数の上流増速翼からなり、前記複数の上流増速翼のスタッガ角及びキャンバ角は、前記軸線の周方向にて非一様に設定されていることを特徴とする空気機械が提供される。
【００１０】
軸線の方向とは異なる吸込方向で流れて来た流体を軸線に沿うように曲げた場合、上流増速翼列に流体が流入する際、流体の流れ角が軸線の周方向にて不均一になる。この点、この構成によれば、複数の上流増速翼のスタッガ角及びキャンバ角を周方向にて非一様に設定することで、流れ角に応じて、スタッガ角及びキャンバ角を設定することができる。これにより、上流増速翼列から流出した流体の流れ角を、軸線の周方向で均一にすることができ、結果として、送風機の性能が向上し、サージや旋回失速等の異常流動現象の発生が抑制される。
【００１１】
幾つかの実施形態では、前記複数の上流増速翼の周方向位置を回転角で表すときに、前記回転角が０°の基準位置として、前記軸線と直交する面に前記吸込口が投影される位置を選択し、且つ、前記回転角の増加方向として前記旋回流の旋回方向を選択したときに、前記複数の上流増速翼のうち少なくとも前記回転角が１８０°超３６０°未満の範囲に入る周方向位置に配置された上流増速翼のスタッガ角は、前記回転角の増加に従って第１の正弦波に沿って増減し、前記複数の上流増速翼のうち少なくとも前記回転角が１８０°超３６０°未満の範囲に入る周方向位置に配置された上流増速翼のキャンバ角は、前記回転角の増加に従って前記第１の正弦波と１８０°の位相差を持つ第２の正弦波に沿って増減するように構成されている。
【００１２】
上流増速翼列に流入する際の流体の流れ角は、吸込方向と軸線の周りでの上流増速翼の周方向位置によって変化する。この構成によれば、吸込方向と上流増速翼の周方向位置に応じて、上流増速翼のキャンバ角及びスタッガ角を所定の大きさにすることによって、流れ角に応じて、キャンバ角及びスタッガ角を的確に設定することができる。
【００１３】
幾つかの実施形態では、前記第１の正弦波及び前記第２の正弦波の振幅の中央値はそれぞれ零よりも大である。
【００１４】
この構成によれば、特に、１つの増速翼列のみが動翼の上流に配置されている場合に、流れ角に応じて、スタッガ角及びキャンバ角を的確に設定することができる。
【００１５】
幾つかの実施形態では、前記複数の上流増速翼の周方向位置を回転角で表すときに、前記回転角が０°の基準位置として、前記軸線と直交する面に前記吸込口が投影される位置を選択し、且つ、前記回転角の増加方向として前記旋回流の旋回方向を選択したときに、前記複数の上流増速翼のスタッガ角は、前記回転角が２５０°以上２９０°以下の範囲内で最小になり、前記複数の上流増速翼のキャンバ角は、前記回転角が２５０°以上２９０°以下の範囲内で最大になるように構成されている。
【００１６】
この構成によれば、吸込方向と上流増速翼の周方向位置に応じて、上流増速翼のキャンバ角及びスタッガ角を所定の大きさにすることによって、流れ角に応じて、キャンバ角及びスタッガ角を的確に設定することができる。
【００１７】
幾つかの実施形態では、前記複数の上流増速翼のうち前記回転角が７０°以上１１０°以下の範囲に入る周方向位置に配置された上流増速翼のスタッガ角は、前記回転角が−２０°以上２０°以下の範囲及び１６０°以上２００°以下の範囲に入る周方向位置に配置された上流増速翼のスタッガ角よりも大であり、前記複数の上流増速翼のうち前記回転角が７０°以上１１０°以下の範囲に入る周方向位置に配置された上流増速翼のキャンバ角は、前記回転角が−２０°以上２０°以下の範囲及び１６０°以上２００°以下の範囲に入る周方向位置に配置された上流増速翼のキャンバ角よりも小であり、前記複数の上流増速翼のうち前記回転角が２５０°以上２９０°以下の範囲に入る周方向位置に配置された上流増速翼のスタッガ角は、前記回転角が−２０°以上２０°以下の範囲及び１６０°以上２００°以下の範囲に入る周方向位置に配置された上流増速翼のスタッガ角よりも小であり、前記複数の上流増速翼のうち前記回転角が２５０°以上２９０°以下の範囲に入る周方向位置に配置された上流増速翼のキャンバ角は、前記回転角が−２０°以上２０°以下の範囲及び１６０°以上２００°以下の範囲に入る周方向位置に配置された上流増速翼のキャンバ角よりも大であるように構成されている。
【００１８】
この構成によれば、吸込方向と上流増速翼の周方向位置に応じて、上流増速翼のキャンバ角及びスタッガ角を所定の大きさにすることによって、流れ角に応じて、キャンバ角及びスタッガ角を的確に設定することができる。
【００１９】
幾つかの実施形態では、前記複数の上流増速翼の周方向位置を回転角で表すときに、前記回転角が０°の基準位置として、前記軸線と直交する面に前記吸込口が投影される位置を選択し、且つ、前記回転角の増加方向として前記旋回流の旋回方向を選択したときに、前記上流増速翼のキャンバ角は、前記回転角が１８０°以上２７０°未満の範囲では前記回転角の増加に従って増大するとともに、前記回転角が２７０°以上３６０°以下の範囲では前記回転角の増加に従って減少し、前記上流増速翼のスタッガ角は、前記回転角が１８０°以上２７０°以下の範囲では前記回転角の増加に従って減少するとともに、前記回転角が２７０°以上３６０°以下の範囲では前記回転角の増加に従って増大するように構成されている。
【００２０】
この構成によれば、吸込方向と上流増速翼の周方向位置に応じて、上流増速翼のキャンバ角及びスタッガ角を所定の大きさにすることによって、流れ角に応じて、キャンバ角及びスタッガ角を的確に設定することができる。
【００２１】
幾つかの実施形態では、前記上流増速翼のキャンバ角は、前記回転角が０°以上９０°未満の範囲では前記回転角の増加に従って減少するとともに、前記回転角が９０°以上２７０°未満の範囲では前記回転角の増加に従って増大し、前記上流増速翼のスタッガ角は、前記回転角が９０°以上２７０°未満の範囲では前記回転角の増加に従って減少するとともに、前記回転角が０°以上９０°未満の範囲では前記回転角の増加に従って増大するように構成されている。
【００２２】
この構成によれば、吸込方向と上流増速翼の周方向位置に応じて、上流増速翼のキャンバ角及びスタッガ角を所定の大きさにすることによって、流れ角に応じて、キャンバ角及びスタッガ角を的確に設定することができる。
【００２３】
幾つかの実施形態では、前記複数の上流増速翼の周方向位置を回転角で表すときに、前記回転角が０°の基準位置として、前記軸線と直交する面に前記吸込口が投影される位置を選択し、且つ、前記回転角の増加方向として前記旋回流の旋回方向を選択したときに、前記複数の上流増速翼のうち前記回転角が０°超１８０°未満の範囲に入る周方向位置に配置される上流増速翼のスタッガ角は、前記回転角が１８０°超３６０°未満の範囲に入る周方向位置に配置される上流増速翼のスタッガ角よりも小であり、前記複数の上流増速翼のうち前記回転角が０°超１８０°未満の範囲に入る周方向位置に配置される上流増速翼のキャンバ角は、前記回転角が１８０°超３６０°未満の範囲に入る周方向位置に配置される上流増速翼のキャンバ角よりも大であるように構成されている。
【００２４】
この構成によれば、吸込方向と増速翼の周方向位置に応じて、上流増速翼のキャンバ角及びスタッガ角を所定の大きさにすることによって、流れ角に応じて、キャンバ角及びスタッガ角を的確に設定することができる。
【００２５】
幾つかの実施形態では、前記複数の上流増速翼のうち、前記回転角が０°以上１８０°以下の範囲に入る周方向位置に配置される上流増速翼のスタッガ角及びキャンバ角はそれぞれ一定である。
【００２６】
回転角が１８０°の周方向位置を境界として、上流増速翼列に対する流体の流入角の向きが逆転する。具体的には、回転角が０°超１８０°未満の範囲では、流入角が上流増速翼の背側に傾き、回転角が１８０°超３６０°未満の範囲では、上流増速翼の腹側に傾く。流入角が腹側に傾いている場合、上流増速翼による流れの転向量が大きく、上流増速翼周辺で後流が大きくなり圧力損失が大きくなる。これに対し、流入角が背側に傾いている場合、後流はそれほど大きくならない。そこでこの構成では、回転角が１８０°超３６０°未満の範囲では、回転角に応じてスタッガ角及びキャンバ角を設定することによって圧力損失を低減している。そしてこの一方、回転角が０°以上１８０°以下の範囲ではスタッガ角及びキャンバ角を一定にすることによって増速翼の加工を容易にし、コスト低減を図っている。
【００２７】
幾つかの実施形態では、前記少なくとも１つの増速翼列は、前記上流増速翼列と、前記流体の流れ方向にて前記上流増速翼列よりも下流に位置するように構成された下流増速翼列とを含み、前記複数の上流増速翼を展開してみたとき、前記複数の上流増速翼のスタッガ角及びキャンバ角は、前記回転角にて１８０°の周方向位置を中心として対称になるよう構成されている。
【００２８】
この構成によれば、特に、２つ以上の増速翼列が動翼の上流に配置されている場合に、流れ角に応じて、スタッガ角及びキャンバ角を的確に設定することができる。
【００２９】
幾つかの実施形態では、前記少なくとも１つの増速翼列は、前記上流増速翼列と、前記流体の流れ方向にて前記上流増速翼列よりも下流に位置するように構成された下流増速翼とを含み、前記第１の正弦波及び前記第２の正弦波の振幅の中央値はそれぞれ零である。
【００３０】
この構成によれば、特に、２つ以上の増速翼列が動翼の上流に配置されている場合に、流れ角に応じて、スタッガ角及びキャンバ角を的確に設定することができる。
【００３１】
幾つかの実施形態では、前記少なくとも１つの増速翼列は、前記上流増速翼列と、前記流体の流れ方向にて前記上流増速翼列よりも下流に位置するように構成された下流増速翼列とを含み、前記複数の上流増速翼は、前記回転角が１８０°以上３６０°以下の範囲に入る周方向位置にのみ配置されている。
【００３２】
この構成によれば、特に、２つ以上の増速翼列が動翼の上流に配置されている場合に、流れ角に応じて、スタッガ角及びキャンバ角を的確に設定することができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、動翼の回転軸の軸線方向とは異なる吸込方向で流体が流れて来ても、増速翼列から流出する流体の流れ角における回転軸の周方向での不均一が改善される空気機械が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】幾つかの実施形態に係る送風機の概略的な構成を示す断面図である。
【図２】入口案内翼列によって整流された流体の流れを説明するための図である。
【図３】吐出側から吸込側に向かって軸線に沿う方向で入口案内翼列をみたときの旋回流の旋回方向と、入口案内翼の周方向位置（回転角）ＴＨとの関係を示す図である。
【図４】入口案内翼の断面形状（翼形状）を規定するパラメータを説明するための図である。
【図５】（ａ）は、上流入口案内翼列を平面上に展開して示しており、（ｂ）は、軸線の周りの各周方向位置での上流入口案内翼のキャンバ角及びスタッガ角を示すグラフである。
【図６】（ａ）は、上流入口案内翼の形状の基準となるパラメータを示す表であり、（ｂ）は、軸線の周りの各周方向位置での上流入口案内翼のキャンバ角、スタッガ角、入口メタル角及び出口メタル角を示す表である。
【図７】流体の吸込方向及び回転軸の軸線方向と直交する方向から上流入口案内翼列をみたときの、吸込口から上流入口案内翼列に向かう流体の流れを説明するための図であり、（ａ）は、吸込側から吐出側に向かって左側からみたとき、（ｂ）は、吸込側から吐出側に向かって右側からみたときの流体の流れを説明するための図である。
【図８】入口案内翼列への流体の流入角のＣＦＤ解析による計算値と、計算値のフィッティング結果を示すグラフである。
【図９】幾つかの実施形態に係る上流入口案内翼列の一部を平面上に展開して示す図である。
【図１０】（ａ）は、軸線の周りの各周方向位置での図９の上流入口案内翼のキャンバ角及びスタッガ角を示すグラフであり、（ｂ）は、軸線の周りの各周方向位置での上流入口案内翼のキャンバ角、スタッガ角、入口メタル角及び出口メタル角を示す表である。
【図１１】幾つかの実施形態に係る上流入口案内翼列の一部を平面上に展開して示す図である。
【図１２】流入角と圧力損失との関係を示すグラフである。
【図１３】流入角と後流の関係を説明するための図である。
【図１４】幾つかの実施形態に係る入口案内翼列の一部を展開して概略的に示す図である。
【図１５】（ａ）は、軸線の周りの各周方向位置での図１４の上流入口案内翼のキャンバ角及びスタッガ角を示すグラフであり、（ｂ）は、軸線の周りの各周方向位置での上流入口案内翼のキャンバ角、スタッガ角、入口メタル角及び出口メタル角を示す表である。
【図１６】幾つかの実施形態に係る入口案内翼列の一部を展開して概略的に示す図である。
【図１７】幾つかの実施形態に係る入口案内翼列の一部を展開して概略的に示す図である。
【図１８】幾つかの実施形態に係る入口案内翼の形状を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。ただし、この実施形態に記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状及びその相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００３６】
図１は、幾つかの実施形態に係る送風機の概略的な構成を示す断面図である。
図１の送風機は多段軸流ブロワであって、例えば高炉用送風機として用いることができる。送風機は、メインケーシング１０、吸込ケーシング１２、吐出ケーシング１４、回転軸１６、駆動装置１８、動翼２０、及び、少なくとも１つの入口案内翼列（増速翼列）２２を有する。
【００３７】
具体的には、メインケーシング１０は入口１０ａ及び出口１０ｂを有し、回転軸１６は、入口１０ａを貫通している。回転軸１６は、軸受２４によって回転可能に支持されるとともに、駆動装置１８に連結されており、駆動装置１８は、回転軸１６を回転させることができる。
【００３８】
動翼２０は、メインケーシング１０の内部に配置され、回転軸１６に固定されている。従って、動翼２０は、入口１０ａを通る回転軸１６の軸線１６ａを中心として回転するように構成されている。
【００３９】
多段軸流ブロワでは、回転軸１６の一の軸線方向位置にて周方向に配列された複数の動翼２０が１つの動翼列を構成し、複数の動翼列が、回転軸１６の軸線方向に沿って配列される。そして、多段軸流ブロワでは、メインケーシング１０の内部に静翼２６が固定して配置されている。回転軸１６の一の軸線方向位置にて周方向に配列された複数の静翼２６が１つの静翼列を構成し、回転軸１６の軸線方向にて動翼列と静翼列が交互に配列される。
【００４０】
つまり、多段軸流ブロワでは、回転軸１６とメインケーシング１０との間に、軸線１６ａに沿って延びる円筒状の流路（円筒状流路）２８が形成され、円筒状流路２８に動翼列と静翼列が交互に配置される。回転軸１６の回転により動翼２０が回転すると、入口１０ａから流入した流体が圧縮され、圧縮された流体が出口１０ｂから流出する。
【００４１】
吸込ケーシング１２は、メインケーシング１０の入口１０ａ側（吸込側）に接続され、軸線１６ａの方向とは異なる吸込方向にて流れて来る流体を入口１０ａに流入させるように構成されている。吸込ケーシング１２は、例えば片吸込タイプである。
【００４２】
具体的には、吸込ケーシング１２は、軸線１６ａ上に配置される円筒状のハブ３０と、ハブ３０とともに環状若しくはドーナツ状の流路（環状流路）３２を形成するケーシング本体３４とを有する。環状流路３２は、ハブ３０を囲むように軸線１６ａの周りに略同心上に配置されている。
【００４３】
ケーシング本体３４は、軸線１６ａの方向とは異なる方向にて流れて来た流体を受け入れるように構成された吸込口３４ａと、メインケーシング１０の入口１０ａに接続される接続口３４ｂとを有する。吸込口３４ａは、軸線１６ａの径方向外側、例えば下方に向けられており、吸込口３４ａにはダクト３６が接続される。吸込口３４ａと接続口３４ｂは、環状流路３２を通じて連通している。なおこの場合、吸込方向と軸線１６ａの方向は直交している。
【００４４】
一方、吐出ケーシング１４は、メインケーシング１０の出口１０ｂ側（吐出側）に接続され、圧縮された流体を外部に吐出するように構成されている。多段軸流ブロワでは、回転軸１６は出口１０ｂを貫通している。
【００４５】
少なくとも１つの入口案内翼列２２は、動翼２０よりも上流にて流体の流れを旋回流へと整流するように構成されている。各入口案内翼列２２は、軸線１６ａの周方向に配列された複数の入口案内翼（増速翼）３８からなる。
【００４６】
ここで、入口案内翼列２２のうち、流体の流れ方向にて最上流に配置されるものを上流入口案内翼列２２ａと称し、入口案内翼３８のうち、上流入口案内翼列２２ａを構成するものを上流入口案内翼３８ａと称するものとする。そして、入口案内翼列２２のうち、上流入口案内翼列２２ａよりも下流に配置されるものを下流入口案内翼列２２ｂと称し、入口案内翼３８のうち、下流入口案内翼列２２ｂを構成するものを下流入口案内翼３８ｂと称するものとする。
【００４７】
なお、図１の送風機のように、入口案内翼列２２が１つの場合、該入口案内翼列２２を上流入口案内翼列２２ａと称するものとする。
【００４８】
図２は、入口案内翼列２２によって整流された流体の流れＳ、つまり旋回流を説明するための図であり、図２では、左旋回の旋回流を示している。
【００４９】
図３は、吐出側から吸込側に向かって軸線１６ａに沿う方向で入口案内翼列２２をみたときの旋回流の旋回方向と、入口案内翼３８の周方向位置（回転角）ＴＨとの関係を示している。周方向位置ＴＨの基準位置である０°として、軸線１６ａと直交する面に吸込口３４ａが投影される位置が選択され、周方向位置ＴＨの増加方向として、入口案内翼列２２によって形成されるべき旋回流の旋回方向が選択される。例えば、左旋回の旋回流の旋回方向は、吐出側から吸込側に向かって入口案内翼列２２をみたときに時計回りである。
【００５０】
図４は、入口案内翼３８の断面形状（翼形状）を規定するパラメータを説明するための図である。入口案内翼３８の断面形状は、入口メタル角ＢＬＥ、出口メタル角ＢＴＥ、キャンバ角Ａ、及び、スタッガ角ＫＳによって規定される。
【００５１】
具体的には、入口メタル角ＢＬＥは、軸線１６ａの方向に対する、入口案内翼３８の前縁部ＬＥの二等分線の角度であり、出口メタル角ＢＴＥは、軸線１６ａの方向に対する、入口案内翼３８の後縁部ＴＥの二等分線の角度であり、キャンバ角Ａは、前縁部ＬＥの二等分線と後縁部ＴＥの二等分線がなす角であり、スタッガ角ＫＳは、軸線１６ａの方向に対する、前縁部ＬＥと後縁部ＴＥを結ぶ翼弦Ｃの角度である。なお、各角度に付した矢印は正の方向を示している。
【００５２】
一方、入口流入角ＴＨＬＥは、軸線１６ａの方向に対する、上流入口案内翼列２２ａに流入する流体の流れＳの角度であり、出口流出角ＴＨＴＥは、軸線１６ａの方向に対する、上流入口案内翼列２２ａから流出した流体の流れＳの角度である。
【００５３】
図５（ａ）は、流体の流れＳとともに、上流入口案内翼列２２ａを平面上に展開して示しており、図５（ｂ）は、軸線１６ａの周りの各周方向位置での上流入口案内翼３８ａのキャンバ角Ａ及びスタッガ角ＫＳを示すグラフであり、図６（ａ）は、上流入口案内翼３８ａの形状の基準となるパラメータを示す表であり、図６（ｂ）は、軸線１６ａの周りの各周方向位置での上流入口案内翼３８ａのキャンバ角Ａ、スタッガ角ＫＳ、入口メタル角ＢＬＥ及び出口メタル角ＢＴＥを示す表である。図６（ａ）中のパラメータは適当に設定された任意の値であり、図６（ｂ）中の値は、図６（ａ）中のパラメータに基づいて算出された値である。図６（a），（ｂ）に示した数値は一例にすぎない。
【００５４】
これら周方向位置ＴＨ、キャンバ角Ａ、スタッガ角ＫＳ、入口メタル角ＢＬＥ、出口メタル角ＢＴＥ、基準入口流入角振幅ＴＨＬＥ０、基準出口流出角ＴＨＴＥ０、基準翼のキャンバ角Ａ０、基準翼のスタッガ角ＫＳ０、及び、基準翼の入口メタル角ＢＬＥ０には、以下の計算式で示される関係がある。
ＢＬＥ＝ＴＨＬＥ０×（−ｓｉｎＴＨ）
ＢＴＥ＝ＴＨＴＥ０
Ａ＝ＢＬＥ＋ＢＴＥ
ＫＳ＝（ＫＳ０+ＢＬＥ０）×Ａ／Ａ０−ＢＬＥ
なお、上記の計算式は、以下の仮定の上で成立する関係を表す概略式である。
・入口流入角が周方向位置に対して図８に示す正弦波で変化している。
・入口流入角の振幅の中心値（平均値）はゼロである（すなわち、０゜及び１８０゜位置における入口流入角はゼロである）。
・入口メタル角は入口流入角に一致するよう設定する。
・出口流出角度は出口メタル角と一致する（流出偏差角がない）。
なお、基準翼とは、周方向位置が０°の上流入口案内翼３８ａである。スタッガ角ＫＳは上流入口案内翼３８ａの入口メタル角ＢＬＥ及び出口メタル角ＢＴＥの値に加え、上流入口案内翼３８ａの最大矢高位置に応じて決定される。通常、最大矢高位置は周方向に全て同じ（翼プロファイルが同じ）に設定されるので、周方向位置のどこか一箇所（基準位置）のスタッガ角ＫＳを決定すれば、全ての上流入口案内翼３８ａのスタッガ角ＫＳが定まる。
【００５５】
幾つかの実施形態では、図５（ａ），（ｂ）及び図６（ｂ）に示したように、複数の上流入口案内翼３８ａのスタッガ角ＫＳ及びキャンバ角Ａは、軸線１６ａの周方向にて非一様に設定されている。
【００５６】
ここで、図７（ａ），（ｂ）は、流体の吸込方向及び回転軸１６の軸線方向と直交する方向から上流入口案内翼列２２ａをみたときの、吸込口３４ａから上流入口案内翼列２２ａに向かう流体の流れＳを説明するための図であり、図７（ａ）は、吸込側から吐出側に向かって左側からみたとき（若しくは吐出側から吸込側に向かって右側からみたとき）、図７（ｂ）は、吸込側から吐出側に向かって右側からみたとき（若しくは吐出側から吸込側に向かって左側からみたとき）の流体の流れＳを説明するための図である。
【００５７】
図５（ａ）及び図７（ａ），（ｂ）に示したように、軸線１６ａの方向とは異なる吸込方向で流れて来た流体を軸線１６ａに沿うように曲げた場合、軸線１６ａの周方向に配列された上流入口案内翼列２２ａに流体が流入する際、流体の流れ角が軸線１６ａの周方向にて不均一になる。この点、この構成によれば、複数の上流入口案内翼３８ａのスタッガ角ＫＳ及びキャンバ角Ａを周方向にて非一様に設定することで、流れ角に応じて、スタッガ角ＫＳ及びキャンバ角Ａを設定することができる。これにより、上流入口案内翼列２２ａから流出した流体の流れ角を、軸線１６ａの周方向で均一にすることができ、結果として、送風機の性能が向上し、サージや旋回失速等の異常流動現象の発生が抑制される。
【００５８】
幾つかの実施形態では、図５（ａ），（ｂ）及び図６（ｂ）に示したように、複数の上流入口案内翼３８ａのうち少なくとも回転角が１８０°超３６０°未満の範囲に入る周方向位置ＴＨに配置された上流入口案内翼のスタッガ角ＫＳは、回転角の増加に従って第１の正弦波ＳＣ１に沿って増減し、複数の上流入口案内翼３８ａのうち少なくとも回転角が１８０°超３６０°未満の範囲に入る周方向位置ＴＨに配置された上流入口案内翼３８ａのキャンバ角Ａは、回転角の増加に従って第１の正弦波ＳＣ１と１８０°の位相差を持つ第２の正弦波ＳＣ２に沿って増減するように構成されている。
【００５９】
ここで、図８は、入口案内翼列２２への流体の流入角（入口流入角）ＴＨＬＥのＣＦＤ（数値流体力学）解析による計算値と、計算値のフィッティング結果を示すグラフである。図８のフィッティング結果は正弦波によって表されており、入口案内翼列２２への流体の入口流入角ＴＨＬＥは、回転角ＴＨの増加に従って、正弦波に沿って変化することがわかる。
【００６０】
そこで、回転角ＴＨの増加に従ってスタッガ角ＫＳが第１の正弦波ＳＣ１に沿って増減し、キャンバ角Ａが第１の正弦波と１８０°の位相差を持つ第２の正弦波ＳＣ２に沿って増減するように構成すれば、回転角ＴＨの増加に従って正弦波に沿って変化する流体の入口流入角ＴＨＬＥに対応して、上流入口案内翼３８ａのキャンバ角Ａ及びスタッガ角ＫＳを的確に設定することができる。
【００６１】
幾つかの実施形態では、入口流入角ＴＨＬＥの振幅に対し入口メタル角ＢＬＥの振幅を対応させ、好ましくは一致させる。例えば図８の場合、フィッティング結果の正弦波の振幅は２０°であり、この振幅に対応して入口メタル角ＢＬＥの振幅は１５°以上２５°以下の範囲内に設定され、好ましくは２０°に設定される。
幾つかの実施形態では、流体の入口流入角ＴＨＬＥの位相と入口メタル角ＢＬＥの位相を一致させているが位相差を設けてもよい。
【００６２】
幾つかの実施形態では、第１の正弦波ＳＣ１及び第２の正弦波ＳＣ２の振幅の中央値はそれぞれ零よりも大である。この構成によれば、特に、１つの入口案内翼列２２のみが動翼２０の上流に配置されている場合に、流れ角に応じて、スタッガ角ＫＳ及びキャンバ角Ａを的確に設定することができる。
【００６３】
幾つかの実施形態では、図５（ａ），（ｂ）及び図６（ｂ）に示したように、複数の上流入口案内翼３８ａのスタッガ角ＫＳは、回転角ＴＨが２５０°以上２９０°以下の範囲内で最小になり、複数の上流入口案内翼３８ａのキャンバ角Ａは、回転角ＴＨが２５０°以上２９０°以下の範囲内で最大になるように構成されている。
【００６４】
この構成によれば、吸込方向と上流入口案内翼３８ａの周方向位置に応じて、上流入口案内翼３８ａのキャンバ角Ａ及びスタッガ角ＫＳを所定の大きさにすることによって、流れ角に応じて、キャンバ角Ａ及びスタッガ角ＫＳを的確に設定することができる。
なおこの構成では、スタッガ角ＫＳ及びキャンバ角Ａは、回転角ＴＨの増加に従って正弦波に沿って増減していなくてもよい。
【００６５】
幾つかの実施形態では、図５（ａ），（ｂ）及び図６（ｂ）に示したように、複数の上流入口案内翼３８ａのうち回転角ＴＨが７０°以上１１０°以下の範囲に入る周方向位置に配置された上流入口案内翼３８ａのスタッガ角ＫＳは、回転角ＴＨが−２０°以上２０°以下の範囲及び１６０°以上２００°以下の範囲に入る周方向位置に配置された上流入口案内翼３８ａのスタッガ角ＫＳよりも大であり、複数の上流入口案内翼３８ａのうち回転角ＴＨが７０°以上１１０°以下の範囲に入る周方向位置に配置された上流入口案内翼３８ａのキャンバ角Ａは、回転角ＴＨが−２０°以上２０°以下の範囲及び１６０°以上２００°以下の範囲に入る周方向位置に配置された上流入口案内翼３８ａのキャンバ角Ａよりも小であり、複数の上流入口案内翼３８ａのうち回転角ＴＨが２５０°以上２９０°以下の範囲に入る周方向位置に配置された上流入口案内翼３８ａのスタッガ角ＫＳは、回転角ＴＨが−２０°以上２０°以下の範囲及び１６０°以上２００°以下の範囲に入る周方向位置に配置された上流入口案内翼３８ａのスタッガ角ＫＳよりも小であり、複数の上流入口案内翼３８ａのうち回転角ＴＨが２５０°以上２９０°以下の範囲に入る周方向位置に配置された上流入口案内翼３８ａのキャンバ角Ａは、回転角ＴＨが−２０°以上２０°以下の範囲及び１６０°以上２００°以下の範囲に入る周方向位置に配置された上流入口案内翼３８ａのキャンバ角Ａよりも大であるように構成されている。
【００６６】
この構成によれば、吸込方向と上流入口案内翼３８ａの周方向位置に応じて、上流入口案内翼３８ａのキャンバ角Ａ及びスタッガ角ＫＳを所定の大きさにすることによって、流れ角に応じて、キャンバ角Ａ及びスタッガ角ＫＳを的確に設定することができる。
【００６７】
幾つかの実施形態では、図５（ａ），（ｂ）及び図６（ｂ）に示したように、上流入口案内翼３８ａのキャンバ角Ａは、回転角ＴＨが１８０°以上２７０°未満の範囲では回転角ＴＨの増加に従って増大するとともに、回転角ＴＨが２７０°以上３６０°以下の範囲では回転角ＴＨの増加に従って減少し、上流入口案内翼３８ａのスタッガ角ＫＳは、回転角ＴＨが１８０°以上２７０°以下の範囲では回転角ＴＨの増加に従って減少するとともに、回転角ＴＨが２７０°以上３６０°以下の範囲では回転角ＴＨの増加に従って増大するように構成されている。
【００６８】
この構成によれば、吸込方向と上流入口案内翼３８ａの周方向位置に応じて、上流入口案内翼３８ａのキャンバ角Ａ及びスタッガ角ＫＳを所定の大きさにすることによって、流れ角に応じて、キャンバ角Ａ及びスタッガ角ＫＳを的確に設定することができる。
なおこの構成では、スタッガ角ＫＳ及びキャンバ角Ａは、回転角ＴＨの増加に従って正弦波に沿って増減していなくてもよい。
【００６９】
幾つかの実施形態では、図５（ａ），（ｂ）及び図６（ｂ）に示したように、入口案内翼のキャンバ角Ａは、回転角ＴＨが０°以上９０°未満の範囲では回転角ＴＨの増加に従って減少するとともに、回転角ＴＨが９０°以上２７０°未満の範囲では回転角ＴＨの増加に従って増大し、入口案内翼のスタッガ角ＫＳは、回転角ＴＨが９０°以上２７０°未満の範囲では回転角ＴＨの増加に従って減少するとともに、回転角ＴＨが０°以上９０°未満の範囲では回転角ＴＨの増加に従って増大するように構成されている。
【００７０】
この構成によれば、吸込方向と上流入口案内翼３８ａの周方向位置に応じて、上流入口案内翼３８ａのキャンバ角Ａ及びスタッガ角ＫＳを所定の大きさにすることによって、流れ角に応じて、キャンバ角Ａ及びスタッガ角ＫＳを的確に設定することができる。
【００７１】
幾つかの実施形態では、図５（ａ），（ｂ）及び図６（ｂ）に示したように、複数の上流入口案内翼３８ａのうち回転角ＴＨが０°超１８０°未満の範囲に入る周方向位置に配置される上流入口案内翼３８ａのスタッガ角ＫＳは、回転角ＴＨが１８０°超３６０°未満の範囲に入る周方向位置に配置される上流入口案内翼３８ａのスタッガ角ＫＳよりも小であり、複数の上流入口案内翼３８ａのうち回転角ＴＨが０°超１８０°未満の範囲に入る周方向位置に配置される上流入口案内翼３８ａのキャンバ角Ａは、回転角ＴＨが１８０°超３６０°未満の範囲に入る周方向位置に配置される上流入口案内翼３８ａのキャンバ角Ａよりも大であるように構成されている。
【００７２】
回転角ＴＨが０°超１８０°未満の範囲に入る周方向位置と１８０°超３６０°未満の周方向位置では、上流入口案内翼列２２ａに対する流体の流入角ＴＨＬＥの向きが変わる。そこでこの構成によれば、回転角ＴＨに応じてスタッガ角ＫＳ及びキャンバ角Ａを設定することによって、流体の流入角ＴＨＬＥに応じてスタッガ角ＫＳ及びキャンバ角Ａを的確に設定することができる。
なおこの構成では、スタッガ角ＫＳ及びキャンバ角Ａは、回転角ＴＨの増加に従って正弦波に沿って増減していなくてもよい。
【００７３】
図９は、幾つかの実施形態に係る上流入口案内翼列２２ａの一部を平面上に展開して概略的に示す図であり、図１０（ａ）は、軸線１６ａの周りの各周方向位置での図９中の上流入口案内翼３８ａのキャンバ角Ａ及びスタッガ角ＫＳを示すグラフであり、図１０（ｂ）は、軸線１６ａの周りの各周方向位置での図９中の上流入口案内翼３８ａのキャンバ角Ａ、スタッガ角ＫＳ、入口メタル角ＢＬＥ、及び、出口メタル角ＢＴＥを示す表である。ただし、図１０（ｂ）に示した数値は一例にすぎない。
図５（ａ），（ｂ）及び図６と図９及び図１０（ａ），（ｂ）とを比較すれば明らかなように、基準入口メタル角ＢＬＥ０等のパラメータは特に限定されることはなく、適宜選択可能である。
【００７４】
図１１は、幾つかの実施形態に係る上流入口案内翼列２２ａの一部を平面上に展開して概略的に示す図である。図１１に示したように、幾つかの実施形態では、複数の上流入口案内翼３８ａのうち、回転角ＴＨが０°以上１８０°以下の範囲に入る周方向位置に配置される上流入口案内翼３８ａのスタッガ角ＫＳ及びキャンバ角Ａはそれぞれ一定である。
【００７５】
図５（ａ）及び図８に示したように、回転角ＴＨが１８０°の周方向位置を境界として、上流入口案内翼列２２ａに対する流体の流入角ＴＨＬＥの向きが逆転する。具体的には、回転角ＴＨが０°超１８０°未満の範囲では、流入角ＴＨＬＥが上流入口案内翼３８ａの背側に傾き、回転角ＴＨが１８０°超３６０°未満の範囲では、上流入口案内翼３８ａの腹側に傾く。
ここで、図１２は、流入角ＴＨＬＥと圧力損失との関係を示すグラフであり、図１３は、流入角ＴＨＬＥと後流の関係を説明するための図である。図１２に示したように、入口流入角ＴＨＬＥが１０°を超えるとソリディティＬｃ／Ｐ（Ｌｃ：翼弦長Ｌｃ，Ｐ：翼配列ピッチ）にかかわらずに圧力損失が急激に大きくなる。これは、図１３に示したように、流入角ＴＨＬＥが腹側に傾いている腹打ち状態の場合、上流入口案内翼３８ａによる流れの転向量が大きく、上流入口案内翼３８ａ周辺で後流が大きくなるからである。これに対し流入角ＴＨＬＥが背側に傾いている背打ち状態の場合、後流はそれほど大きくならない。
【００７６】
そこでこの構成では、回転角ＴＨが１８０°超３６０°未満の範囲では、上述した幾つかの実施形態のように回転角ＴＨに応じてスタッガ角ＫＳ及びキャンバ角Ａを設定することによって圧力損失を低減している。そしてこの一方、回転角ＴＨが０°以上１８０°以下の範囲ではスタッガ角ＫＳ及びキャンバ角Ａを一定にすることによって入口案内翼の加工を容易にし、コスト低減を図っている。
【００７７】
図１４は、幾つかの実施形態に係る入口案内翼列２２の一部を展開して概略的に示す図であり、図１５（ａ）は、軸線１６ａの周りの各周方向位置での図１４中の上流入口案内翼３８ａのキャンバ角Ａ及びスタッガ角ＫＳを示すグラフであり、図１５（ｂ）は、軸線１６ａの周りの各周方向位置での図１４中の上流入口案内翼３８ａのキャンバ角Ａ、スタッガ角ＫＳ、入口メタル角ＢＬＥ、及び、出口メタル角ＢＴＥを示す表である。ただし、図１５（ｂ）に示した数値は一例にすぎない。
【００７８】
幾つかの実施形態では、図１４及び図１５（ａ），（ｂ）に示したように、少なくとも１つの入口案内翼列２２は、上流入口案内翼列２２ａと、流体の流れ方向にて上流入口案内翼列２２ａよりも下流に位置するように構成された下流入口案内翼列２２ｂとを含み、複数の上流入口案内翼３８ａを展開してみたとき、複数の上流入口案内翼３８ａのスタッガ角ＫＳ及びキャンバ角Ａは、回転角ＴＨにて１８０°の周方向位置を中心として対称になるよう構成されている。
【００７９】
この構成によれば、特に、２つ以上の入口案内翼列２２が動翼２０の上流に配置されている場合に、流れ角に応じて、スタッガ角ＫＳ及びキャンバ角Ａを的確に設定することができる。
なお、複数の上流入口案内翼３８ａのスタッガ角ＫＳ及びキャンバ角Ａは、回転角ＴＨにて１８０°の周方向位置を中心として対称になるよう構成されているとは、１８０°の周方向位置から旋回方向及び反旋回方向にて等距離にある２つの上流入口案内翼３８ａのスタッガ角ＫＳ及びキャンバ角Ａについて、絶対値が同じで符号が逆転していることをいう。
【００８０】
幾つかの実施形態では、図１４及び図１５（ａ），（ｂ）に示したように、少なくとも１つの入口案内翼列２２は、上流入口案内翼列２２ａと、流体の流れ方向にて上流入口案内翼列２２ａよりも下流に位置するように構成された下流入口案内翼列２２ｂとを含み、第１の正弦波ＳＣ１及び第２の正弦波ＳＣ２の振幅の中央値はそれぞれ零である。
【００８１】
この構成によれば、特に、２つ以上の入口案内翼列２２が動翼２０の上流に配置されている場合に、流れ角に応じて、スタッガ角ＫＳ及びキャンバ角Ａを的確に設定することができる。
【００８２】
図１６は、幾つかの実施形態に係る入口案内翼列２２の一部を展開して概略的に示す図である。幾つかの実施形態では、図１６に示したように、少なくとも１つの入口案内翼列２２は、上流入口案内翼列２２ａと、流体の流れ方向にて上流入口案内翼列２２ａよりも下流に位置するように構成された下流入口案内翼列２２ｂとを含み、複数の上流入口案内翼３８ａは、回転角ＴＨが１８０°以上３６０°以下の範囲に入る周方向位置にのみ配置されている。
【００８３】
この構成によれば、特に、２つ以上の入口案内翼列２２が動翼２０の上流に配置されている場合に、流れ角に応じて、スタッガ角ＫＳ及びキャンバ角Ａを的確に設定することができる。
【００８４】
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変更を加えた形態や、上述した実施形態を適宜組みあせた形態も含む。
例えば、幾つかの実施形態では、出口メタル角ＢＴＥを基準出口流出角ＢＴＥ０に一致させていたが、基準出口流出角ＢＴＥ０と出口メタル角ＢＴＥの間に流出偏差角Ｄｂを設けても良い。流出偏差角Ｄｂは例えば、一般にＣａｒｔｅｒの式として知られる関係式：Ｄｂ＝ｍｃ・Ａ・ｓｇ（ｓｇはソリディティ、Ａはキャンバ角、ｍｃはスタッガ角の関数）等を用いて求めることができる。
【００８５】
また、幾つかの実施形態では、上流入口案内翼列２２ａはメインケーシング１０内に設けられていたが、吸込ケーシング１２内に設けられていてもよく、支柱としての機能を兼ね備えていてもよい。
【００８６】
幾つかの実施形態では、上流入口案内翼３８ａは、前縁部ＬＥから後縁部ＴＥに向かって厚さが変化するプロファイル翼であったが、図１７に示すように、一定厚さの板をキャンバラインに沿って曲げることにより形成された板曲げ翼であってもよく、図１８に示すように、キャンバラインＣＬが曲率一定の円弧状であってもよい。板曲げ翼は、特に、２つ以上の入口案内翼列２２があるときに、上流入口案内翼列３８ａに好適である。
【００８７】
幾つかの実施形態では、入口案内翼３８の各々は変形不能な固定翼であり、キャンバ角Ａ及びスタッガ角ＫＳが周方向位置に応じて固定されていたが、各入口案内翼３８は、キャンバ角Ａ及びスタッガ角ＫＳを調整可能な可変翼であってもよい。キャンバ角Ａ及びスタッガ角ＫＳを機械的に調整可能であれば、上述した幾つかの実施形態のようにキャンバ角Ａ及びスタッガ角ＫＳを調整することによって、入口案内翼列から流出する流体の流れ角における回転軸の周方向での不均一を改善することができる。
最後に、本発明は、軸流ブロワのみならず軸流ファンにも適用可能であり、更に、遠心式の送風機にも適用可能である。更には、本発明は、動翼よりも上流に配置される増速翼列として静翼列を有するタービンにも適用可能であり、増速翼列を有する空気機械に適用可能である。なお、空気機械の作動流体は空気に限定されることはない。
【符号の説明】
【００８８】
１０    メインケーシング
１０ａ  入口
１０ｂ  出口
１２    吸込ケーシング
１４    吐出ケーシング
１６    回転軸
１６ａ  軸線
１８    駆動装置
２０    動翼
２２    入口案内翼列（増速翼列）
２２ａ  上流入口案内翼列（上流増速翼列）
２２ｂ  下流入口案内翼列（下流増速翼列）
２４    軸受
２６    静翼
２８    円筒状流路
３０    ハブ
３２    環状流路
３４    ケーシング本体
３４ａ  吸込口
３４ｂ  接続口
３６    ダクト
３８    入口案内翼（増速翼）
３８ａ  上流入口案内翼（上流増速翼）
ＢＬＥ  入口メタル角
ＢＴＥ  出口メタル角
Ａ      キャンバ角
ＫＳ    スタッガ角
ＴＨＬＥ  入口流入角
ＴＨＴＥ  出口流出角
ＴＨＬＥ０  基準入口流入角振幅
ＴＨＴＥ０  基準出口流出角
Ａ０        基準キャンバ角
ＢＬＥ０  基準入口メタル角
ＢＴＥ０  基準出口メタル角
【図１】
2015075034.tif 000003
【図２】
2015075034.tif 000004
【図３】
2015075034.tif 000005
【図４】
2015075034.tif 000006
【図５】
2015075034.tif 000007
【図６】
2015075034.tif 000008
【図７】
2015075034.tif 000009
【図８】
2015075034.tif 000010
【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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