JP2023156170A - 遠心ファン - Google Patents

Abstract

【課題】翼出口から吹き出される風速分布をより均一に近づけることで、騒音を低減し、送風効率を高める。
【解決手段】翼４の正圧面４７の接線のうち所定の翼４の後縁４５を通る接線を第１接線ＴＬ１という。軸心ＣＬを中心として後縁４５を通る仮想円Ｃ１の接線のうち所定の翼４の後縁４５を通る接線を第２接線ＴＬ２という。第１接線ＴＬ１と第２接線ＴＬ２とのなす角のうち、第２接線ＴＬ２に対し仮想円Ｃ１の外側で第１接線ＴＬ１より回転方向前側の角を出口角という。このとき、後縁４５の軸心方向の各部位で出口角の変化を視たときに、後縁４５の中に出口角の増減が変化する変曲点ＰＯＩが１以上存在する。さらに、後縁４５のうち主板３に隣接した部位の出口角θ３、および、後縁４５のうちシュラウド２に隣接した部位の出口角θ１の少なくとも一方は、後縁４５のうち出口角が最大となる部位の出口角θ２よりも小さい。
【選択図】図１１

Description

本発明は、遠心ファンに関するものである。

従来、送風機に用いられる遠心ファンが知られている。
特許文献１に記載の遠心ファンは、翼のうち前縁側の部位のスキュー角よりも後縁側の部位のスキュー角を小さくしている。この構成により、この遠心ファンは、回転方向に隣り合う複数の翼同士の間に形成される流路（以下、「翼間流路」という）を流れる風に生じる二次流れ渦を抑制することで、騒音低減し、昇圧特性を向上している。なお、スキュー角とは、翼が主板に接続する箇所と翼がシュラウドに接続する箇所とを結ぶ線分と、主板とのなす角のうち、翼の負圧面側に形成される角度をいう。

特許第６９８１０７７号公報

送風機に用いられる遠心ファンは、シュラウド、主板、翼など各構成の形状または体格などにより、翼出口から吹き出される風速分布にばらつきが生じることがある。遠心ファンにおいて、翼出口から吹き出される風速分布のばらつきが大きくなると、騒音が増大し、送風効率が低下する。そのため、上記特許文献１に記載の遠心ファンは、さらなる改善の余地がある。

本発明は上記点に鑑みて、翼出口から吹き出される風速分布をより均一に近づけることで、騒音を低減し、送風効率を高めることの可能な遠心ファンを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に係る発明の遠心ファンは、シュラウド（２）と主板（３）と複数の翼（４）とを備える。シュラウドは、環状に形成され、中央に空気吸込口（２１）を有する。主板は、シュラウドに対向して設けられ、シュラウドと共に回転する。複数の翼は、シュラウドと主板との間に回転方向に所定の間隔で配置され、シュラウドおよび主板に接続される。ここで、翼の正圧面（４７）の接線のうち所定の翼の後縁（４５）を通る接線を第１接線（ＴＬ１）という。回転の軸心（ＣＬ）を中心として後縁を通る仮想円（Ｃ１）の接線のうち所定の翼の後縁を通る接線を第２接線（ＴＬ２）という。第１接線と第２接線とのなす角のうち、第２接線に対し仮想円の外側で第１接線より回転方向前側の角を出口角という。このとき、後縁の軸心方向の各部位で出口角の変化を視たときに、後縁の中に出口角の増減が変化する変曲点（ＰＯＩ）が１以上存在する。さらに、後縁のうち主板に隣接した部位の出口角（θ３）、および、後縁のうちシュラウドに隣接した部位の出口角（θ１）の少なくとも一方は、後縁のうち出口角が最大となる部位の出口角（θ２）よりも小さい。

これによれば、次の３つの形態が含まれる。第１の形態は、後縁のうち主板に隣接した部位の出口角およびシュラウドに隣接した部位の出口角の両方を小さくする形態である。第２の形態は、後縁のうち主板に隣接した部位の出口角を小さくする形態である。第３の形態は、後縁のうちシュラウドに隣接した部位の出口角を小さくする形態である。

上記第１の形態（即ち、後縁のうち主板に隣接した部位の出口角およびシュラウドに隣接した部位の出口角の両方を小さくする形態）は、仮に軸心に対して平行に後縁を設けたときに翼出口のうちシュラウド側の領域の風速と主板側の領域の風速がいずれも遅くなり、翼出口のうち軸心方向の中央部の風速が速くなる場合に有効である。なお、翼出口のうち主板側の領域の風速は、主板と空気との摩擦等による境界層の影響によって遅くなることがある。また、翼出口のうちシュラウド側の領域の風速は、翼間流路においてシュラウド近傍に発生する渦等の影響によって遅くなることがある。そのような場合、後縁のうちシュラウド側の部位の出口角と後縁のうち主板側の部位の出口角の両方を小さくすることで、それらの領域の風速を他の部位と比較して相対的に加速する。それと共に、後縁のうち軸心方向の中央部の出口角を大きくすることで、中央部の風速を他の部位と比較して相対的に減速する。したがって、遠心ファンは、翼出口から吹き出される風速分布を均一に近づけることで、騒音を低減し、送風効率を高めることができる。

上記第２の形態（即ち、後縁のうち主板に隣接した部位の出口角を小さくする形態）は、仮に軸心に対し平行に後縁を設けたときに翼出口のうち主板側の領域の風速が遅くなる場合に有効である。その場合、後縁のうち主板側の部位の出口角を小さくすることで、翼の主板側の部位から空気への仕事量を増やし、主板側の領域の風速を他の部位と比較して相対的に加速する。したがって、遠心ファンは、翼出口から吹き出される風速分布を均一に近づけることで、騒音を低減し、送風効率を高めることができる。

上記第３の形態（即ち、後縁のうちシュラウドに隣接した部位の出口角を小さくする形態）は、仮に軸心に対し平行に後縁を設けたときに翼出口のうちシュラウド側の領域の風速が遅くなる場合に有効である。その場合、後縁のうちシュラウド側の部位の出口角を小さくすることで、翼のシュラウド側の部位から空気への仕事量を増やし、シュラウド側の領域の風速を他の部位と比較して相対的に加速する。したがって、遠心ファンは、翼出口から吹き出される風速分布を均一に近づけることで、騒音を低減し、送風効率を高めることができる。

なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。

第１実施形態に係る遠心ファンの斜視図である。 第１実施形態に係る遠心ファンを回転の軸心と平行に切断した断面図である。 第１実施形態に係る遠心ファンの側面図である。 図３のＩＶ部分の拡大図である。 図４のＶ－Ｖ線の断面においてシュラウドに隣接した部位の正圧面側出口角を説明する図である。 図４のＶＩ－ＶＩ線の断面において軸心方向の中央部の正圧面側出口角を説明する図である。 図４のＶＩＩ－ＶＩＩ線の断面において主板に隣接した部位の正圧面側出口角を説明する図である。 参考例の遠心ファンの翼を回転方向から見た図であり、翼間通路の風速と、翼出口から吹き出される風速を説明するための説明図である。 参考例の遠心ファンの側面図であり、翼間通路の風速と、翼出口から吹き出される風速を説明するための説明図である。 第1実施形態の遠心ファンの翼を回転方向から見た図であり、翼間通路の風速と、翼出口から吹き出される風速を説明するための説明図である。 第1実施形態の遠心ファンの側面図であり、翼間通路の風速と、翼出口から吹き出される風速を説明するための説明図である。 図４のＶ－Ｖ線の断面においてシュラウドに隣接した部位の正圧面側翼面角を説明する図である。 図４のＶＩ－ＶＩ線の断面において軸心方向の中央部の正圧面側翼面角を説明する図である。 図４のＶＩＩ－ＶＩＩ線の断面において主板に隣接した部位の正圧面側翼面角を説明する図である。 図４のＶ－Ｖ線の断面においてシュラウドに隣接した部位の負圧面側出口角を説明する図である。 図４のＶＩ－ＶＩ線の断面において軸心方向の中央部の負圧面側出口角を説明する図である。 図４のＶＩＩ－ＶＩＩ線の断面において主板に隣接した部位の負圧面側出口角を説明する図である。 図４のＶ－Ｖ線の断面においてシュラウドに隣接した部位の負圧面側翼面角を説明する図である。 図４のＶＩ－ＶＩ線の断面において軸心方向の中央部の負圧面側翼面角を説明する図である。 図４のＶＩＩ－ＶＩＩ線の断面において主板に隣接した部位の負圧面側翼面角を説明する図である。 第２実施形態に係る遠心ファンにおいて図４に対応する部位の側面拡大図である。 第３実施形態に係る遠心ファンにおいて図４に対応する部位の側面拡大図である。 第４実施形態に係る遠心ファンにおいて図４に対応する部位の側面拡大図である。 第５実施形態に係る遠心ファンにおいて図４に対応する部位の側面拡大図である。 第６実施形態に係る遠心ファンにおいて図４に対応する部位の側面拡大図である。 第７実施形態に係る遠心ファンにおいて翼を回転方向から見た図である。 第８実施形態に係る遠心ファンにおいて翼を回転方向から見た図である。 第９実施形態に係る遠心ファンにおいて翼を回転方向から見た図である。 第１０実施形態に係る遠心ファンにおいて翼を回転方向から見た図である。 第１１実施形態に係る遠心ファンにおいて翼を回転方向から見た図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付し、その説明を省略する。また、各実施形態で参照する図面に関し、遠心ファンの各構成の形状、大きさ、翼の枚数および厚み等は、説明を分かりやすくするために模式的に記載したものであり、本発明を限定するものではない。

（第１実施形態）
第１実施形態について図面を参照しつつ説明する。第１実施形態の遠心ファンは、空調装置または換気装置などが備える送風機に用いられるものである。

図１～図３に示すように、遠心ファン１は、空気吸込口を有するシュラウド２と、そのシュラウド２に対向して設けられる主板３と、シュラウド２と主板３との間に配置される複数の翼４とを備えている。なお、図２では、遠心ファン１の回転の軸心ＣＬを一点鎖線で示している。以下、その軸心ＣＬの延びる方向を軸心方向という。また、軸心ＣＬに垂直且つ軸心ＣＬを中心とした円における径方向外側を「径方向外側」又は、単に「外側」という。また、軸心方向においてシュラウド２の空気吸込口２１側を軸心方向の一方側といい、その反対側を軸心方向の他方側として説明する。

シュラウド２は、環状に形成され、その中央部に空気を吸い込む空気吸込口２１を有している。シュラウド２は、空気吸込口２１から径方向外側に向かい次第に軸心方向他方側に位置する形状に形成されている。

主板３は、円盤状に形成され、中央部から径方向外側に向かい次第に軸心方向他方側に位置する形状に形成されている。言い換えれば、主板３は、中央部が空気吸込口２１側に突出するように形成されている。主板３の中央部には、不図示の電動モータのシャフトが取り付けられる。

複数の翼４は、主板３とシュラウド２との間に、遠心ファン１の回転方向に所定の間隔で配置されている。複数の翼４は、軸心方向の一方側の部位４１がシュラウド２に接続され、軸心方向の他方側の部位４２が主板３に接続されている。すなわち、複数の翼４とシュラウド２と主板３とは、一体に形成されている。複数の翼４はそれぞれ、軸心ＣＬと前縁４６とを含む仮想平面に対し、後縁４５が回転方向後側に位置するように設けられている。したがって、この遠心ファン１は、ターボファンである。

遠心ファン１（即ち、主板３、シュラウド２、複数の翼４）は、不図示の電動モータの駆動により、図１等に矢印で示した回転方向に回転する。遠心ファン１が回転すると、空気吸込口２１から吸い込まれた空気は、翼４の前縁４６から複数の翼４同士の間に形成される翼間流路４３を流れ、翼４の後縁４５とシュラウド２と主板３との間に形成される翼出口４４から径方向外側に吹き出される。

図３および図４に示すように、第１実施形態の遠心ファン１は、翼４の後縁４５のうちシュラウド２に接続する部位４５１、および、翼４の後縁４５のうち主板３に接続する部位４５２に対して、翼４の後縁４５のうち軸心方向の中央部４５３が、回転方向後側に位置している。

一方、図１および図２に示したように、翼４の前縁４６は、その前縁４６のうちシュラウド２に接続する部位４６１から主板３に接続する部位４６２に亘り、軸心ＣＬに対して略平行に形成されている。したがって、第１実施形態の遠心ファン１は、翼４のうちシュラウド２に接続する部位４１、および、翼４のうち主板３に接続する部位４２に対して、翼４のうち軸心方向の中央部が、前縁４６と後縁４５の途中の所定の位置から後縁４５にかけて次第に回転方向後側に位置する形状となっている。

ここで、図５～図７を参照して、翼４の後縁４５の出口角について説明する。なお、図５は、図４のＶ－Ｖ線の断面、すなわち、翼４のうちシュラウド２に隣接した部位の断面図である。図６は、図４のＶＩ－ＶＩ線の断面、すなわち、翼４のうち軸心方向の中央部の断面図である。また、図７は、図４のＶＩＩ－ＶＩＩ線の断面、すなわち、翼４のうち主板３に隣接した部位の断面図である。

図５～図７に示すように、以下の説明では、翼４の正圧面４７の接線のうち所定の翼４の後縁４５を通る接線を第１接線ＴＬ１という。また、軸心ＣＬを中心として後縁４５を通る仮想円（以下、「第１仮想円Ｃ１」という）の接線のうち所定の翼４の後縁４５を通る接線を第２接線ＴＬ２という。そして、第１接線ＴＬ１と第２接線ＴＬ２とのなす角のうち、第２接線ＴＬ２に対し第１仮想円Ｃ１の外側で第１接線ＴＬ１より回転方向前側の角を正圧面側出口角という。なお、以下の説明では、正圧面側出口角を、単に「出口角」ということがある。

図５では、後縁４５のうちシュラウド２に隣接した部位の出口角をθ１として示している。図６では、後縁４５のうち軸心方向の中央部４５３の出口角をθ２として示している。図７では、後縁４５のうち主板３に隣接した部位の出口角をθ３として示している。このように、第１実施形態の遠心ファン１は、後縁４５のうち主板３に隣接した部位の出口角θ３、および、後縁４５のうちシュラウド２に隣接した部位の出口角θ１はいずれも、後縁４５のうち軸心方向の中央部４５３の出口角θ２よりも小さい。なお、後縁４５のうち軸心方向の中央部４５３は、後縁４５のうち出口角が最大となる部位と言える。また、図４に示したように、第１実施形態の遠心ファン１は、後縁４５の軸心方向の各部位で出口角の変化を視たときに、後縁４５の中に出口角の増減が変化する変曲点ＰＯＩが１以上存在する形状である。第１実施形態では、その変曲点ＰＯＩは、後縁４５のうち軸心方向の中央部４５３に存在する。

以下、本実施形態の遠心ファン１において、後縁４５の中に変曲点ＰＯＩが１以上存在し、且つ、後縁４５のうち主板３に隣接した部位の出口角θ３、および、後縁４５のうちシュラウド２に隣接した部位の出口角θ１を、後縁４５のうち軸心方向の中央部４５３の出口角θ２よりも小さくした意義について説明する。

図８および図９は、第１実施形態とは異なる参考例の遠心ファンを示している。

図９に示すように、参考例の遠心ファンの備える翼４は、その後縁４５が、シュラウド２に接続する部位４５１から主板３に接続する部位４５２に亘り、軸心ＣＬに対して平行に形成されている。そのため、翼４の後縁４５の出口角は、シュラウド２側から主板３側に亘り同一となっている。

図８および図９では、翼間流路４３を流れる風速、および、翼出口４４から吹き出される風速の大きさを、それぞれ矢印の長さで示している。

図８および図９の矢印ＦＬ１、ＦＬ２、ＦＬ３に示したように、参考例の遠心ファンは、シュラウド２の空気吸込口２１から軸心方向に吸い込まれた空気が主板３に沿ってその向きを変え、翼４の前縁４６側から翼間流路４３を流れる。また、翼間流路４３においては、風流れがシュラウド２側の領域で剥離し、主流が主板３側に偏る。それらの要因により、翼間流路４３においては、シュラウド２の近傍の領域の風速に比べて、軸心方向中央の領域および軸心方向中央より主板３側の領域の風速が速くなる。但し、矢印ＦＬ３に示したように、主板３の近傍の領域では空気と主板３との摩擦で生じる境界層の影響によって風速が低下している。

そのため、矢印ＦＬ４～ＦＬ８に示したように、参考例の遠心ファンは、翼出口４４から吹き出される風速分布にばらつきが生じるため、騒音が増加し、昇圧特性が悪化することが懸念される。

それに対し、図１０および図１１は、第１実施形態の遠心ファン１を示している。なお、図１０および図１１でも、翼間流路４３を流れる風速、および、翼出口４４から吹き出される風速の大きさを、それぞれ矢印の長さで示している。

第１実施形態の遠心ファン１の備える翼４は、上述したように、後縁４５の中に変曲点ＰＯＩが１以上存在し、且つ、後縁４５のうち主板３に隣接した部位の出口角θ３、および、後縁４５のうちシュラウド２に隣接した部位の出口角θ１が、後縁４５のうち軸心方向の中央部４５３の出口角θ２よりも小さい。言い換えれば、後縁４５のうち軸心方向の中央部４５３の出口角θ２は、後縁４５のうち主板３に隣接した部位の出口角θ３、および、後縁４５のうちシュラウド２に隣接した部位の出口角θ１よりも大きい。出口角を大きくすることで、翼４から翼間流路４３を流れる空気に力が加わりにくくなるので、翼４から空気への仕事量を減らし、他の部位と比較して相対的に風速を下げることが可能である。そのため、第１実施形態の遠心ファン１は、後縁４５のうち軸心方向の中央部４５３の出口角θ２を大きくしたことで、矢印ＦＬ１０に示したように、翼間流路４３において軸心方向中央の領域における速い風速を他の部位と比較して相対的に減速し、翼出口４４から吹き出される風速分布を均一化することができる。

さらに、第１実施形態の遠心ファン１では、上述したように、後縁４５のうち主板３に隣接した部位の出口角θ３を小さくしている。これにより、翼４から翼間流路４３を流れる空気に力が加わりやすくなるので、翼４から翼間流路４３を流れる空気への仕事量を増やし、他の部位と比較して相対的に風速を上げることが可能である。したがって、第１実施形態の遠心ファン１は、後縁４５のうち主板３に隣接した部位の出口角θ３を小さくしたことで、矢印ＦＬ１２に示したように、翼間流路４３において主板３の近傍の領域における遅い風速を他の部位と比較して相対的に加速し、翼出口４４から吹き出される風速分布を、より均一化することができる。

続いて、図１２～図１４を参照して、翼４の正圧面側翼面角について説明する。なお、図１２は図５と同一の部位（即ち、翼４のうちシュラウド２に隣接した部位）の断面を示し、図１３は図６と同一の部位（即ち、翼４のうち軸心方向の中央部）の断面を示し、図１４は図７と同一の部位（即ち、翼４のうち主板３に隣接した部位）の断面を示している。

図１２～図１４に示すように、以下の説明では、翼４の正圧面４７の接線のうち所定の翼４において前縁４６と後縁４５との間の所定の位置Ｐ１（以下、「第１の所定の位置Ｐ１」という）を通る接線を第３接線ＴＬ３という。また、軸心ＣＬを中心として第１の所定の位置Ｐ１を通る仮想円（以下、「第２仮想円Ｃ２」という）の接線のうち第１の所定の位置Ｐ１を通る接線を第４接線ＴＬ４という。そして、第３接線ＴＬ３と第４接線ＴＬ４とのなす角のうち、第４接線ＴＬ４に対し第２仮想円Ｃ２の外側で第３接線ＴＬ３より回転方向前側の角を正圧面側翼面角という。

図１２では、翼４の第１の所定の位置Ｐ１においてシュラウド２に隣接した部位の正圧面側翼面角をθ４として示している。図１３では、翼４の第１の所定の位置Ｐ１において軸心方向の中央部の正圧面側翼面角をθ５として示している。図１４では、翼４の第１の所定の位置Ｐ１において主板３に隣接した部位の正圧面側翼面角をθ６として示している。このように、第１実施形態の遠心ファン１は、翼４の第１の所定の位置Ｐ１において主板３に隣接した部位の正圧面側翼面角θ６、および、翼４の第１の所定の位置Ｐ１においてシュラウド２に隣接した部位の正圧面側翼面角θ４はいずれも、翼４の第１の所定の位置Ｐ１において軸心方向の中央部の正圧面側翼面角θ５よりも小さい。なお、翼４の第１の所定の位置Ｐ１において軸心方向の中央部は、翼４の第１の所定の位置Ｐ１において正圧面側翼面角が最大となる部位と言える。

次に、図１５～図１７を参照して、翼４の負圧面側出口角について説明する。なお、図１５は図５と同一の部位（即ち、翼４のうちシュラウド２に隣接した部位）の断面を示し、図１６は図６と同一の部位（即ち、翼４のうち軸心方向の中央部）の断面を示し、図１７は図７と同一の部位（即ち、翼４のうち主板３に隣接した部位）の断面を示している。

図１５～図１７に示すように、以下の説明では、翼４の負圧面４８の接線のうち所定の翼４の後縁４５を通る接線を第５接線ＴＬ５という。また、前記第１仮想円Ｃ１の接線のうち所定の翼４の後縁４５を通る接線を第６接線ＴＬ６という。そして、第５接線ＴＬ５と第６接線ＴＬ６とのなす角のうち、第６接線ＴＬ６に対し第１仮想円Ｃ１の外側で第５接線ＴＬ５より回転方向前側の角を負圧面側出口角という。

図１５では、後縁４５のうちシュラウド２に隣接した部位の負圧面出口角をθ７として示している。図１６では、後縁４５のうち軸心方向の中央部４５３の負圧面出口角をθ８として示している。図１７では、後縁４５のうち主板３に隣接した部位の負圧面出口角をθ９として示している。このように、第１実施形態の遠心ファン１は、後縁４５のうち主板３に隣接した部位の負圧面出口角θ９、および、後縁４５のうちシュラウド２に隣接した部位の負圧面出口角θ７はいずれも、後縁４５のうち軸心方向の中央部４５３の負圧面側出口角θ８よりも小さい。なお、後縁４５のうち軸心方向の中央部４５３は、後縁４５のうち負圧面側出口角が最大となる部位と言える。

続いて、図１８～図２０を参照して、翼４の負圧面側翼面角について説明する。なお、図１８は図５と同一の部位（即ち、翼４のうちシュラウド２に隣接した部位）の断面を示し、図１９は図６と同一の部位（即ち、翼４のうち軸心方向の中央部）の断面を示し、図２０は図７と同一の部位（即ち、翼４のうち主板３に隣接した部位）の断面を示している。

図１８～図２０に示すように、以下の説明では、翼４の負圧面４８の接線のうち所定の翼４において前縁４６と後縁４５との間の所定の位置Ｐ２（以下、「第２の所定の位置Ｐ２」という）を通る接線を第７接線ＴＬ７という。また、軸心ＣＬを中心として第２の所定の位置Ｐ２を通る仮想円（以下、「第３仮想円Ｃ３」という）の接線のうち第２の所定の位置Ｐ２を通る接線を第８接線ＴＬ８という。そして、第７接線ＴＬ７と第８接線ＴＬ８とのなす角のうち、第８接線ＴＬ８に対し第３仮想円Ｃ３の外側で第７接線ＴＬ７より回転方向前側の角を負圧面側翼面角という。

図１８では、翼４の第２の所定の位置Ｐ２においてシュラウド２に隣接した部位の負圧面側翼面角をθ１０として示している。図１９では、翼４の第２の所定の位置Ｐ２において軸心方向の中央部の負圧面側翼面角をθ１１として示している。図２０では、翼４の第２の所定の位置Ｐ２において主板３に隣接した部位の負圧面側翼面角をθ１２として示している。このように、第１実施形態の遠心ファン１は、翼４の第２の所定の位置Ｐ２において主板３に隣接した部位の負圧面側翼面角θ１２、および、翼４の第２の所定の位置Ｐ２においてシュラウド２に隣接した部位の負圧面側翼面角θ１０はいずれも、翼４の第２の所定の位置Ｐ２において軸心方向の中央部の負圧面側翼面角θ１１よりも小さい。なお、翼４の第２の所定の位置Ｐ２において軸心方向の中央部は、翼４の第２の所定の位置Ｐ２において負圧面側翼面角が最大となる部位と言える。

本実施形態の遠心ファン１の備える複数の翼４は、負圧面側出口角と正圧面側出口角とが異なり、且つ、負圧面側翼面角と正圧面側翼面角とが異なる形状となっている。これによれば、負圧面４８における風の剥離を抑制することが可能となり、さらに、正圧面４７における翼４から空気への仕事量の調整をすることが可能となるので、翼間流路４３を流れる空気の風速分布を均一に近づけることができる。

以上説明した第１実施形態の遠心ファン１は、次の作用効果を奏するものである。
（１）第１実施形態の遠心ファン１は、翼４の後縁４５の中に出口角の増減が変化する変曲点ＰＯＩが１以上存在する。さらに、後縁４５のうち主板３に隣接した部位の出口角θ３、および、後縁４５のうちシュラウド２に隣接した部位の出口角θ１はいずれも、後縁４５のうち出口角が最大となる部位の出口角θ２よりも小さい。
これによれば、第１実施形態の遠心ファン１は、上述した参考例の遠心ファンのように軸心ＣＬに対して平行に後縁４５を設けたときに翼出口４４のうちシュラウド２側の領域の風速と主板３側の領域の風速がいずれも遅くなり、翼出口４４のうち軸心方向の中央部の風速が速くなる場合に有効である。
その場合、第１実施形態の遠心ファン１は、後縁４５のうちシュラウド２側の部位の出口角θ１と後縁４５のうち主板３側の部位の出口角θ３の両方を小さくすることで、それらの領域の風速を他の部位と比較して相対的に加速する。それと共に、後縁４５のうち軸心方向の中央部４５３の出口角θ２を大きくすることで、中央部４５３の領域の風速を他の部位と比較して相対的に減速する。したがって、第１実施形態の遠心ファン１は、翼出口４４から吹き出される風速分布を均一に近づけることで、騒音を低減し、送風効率を高めることができる。

（２）第１実施形態の遠心ファン１は、翼４の所定の位置Ｐ１において、主板３に隣接した部位の翼面角θ６、および、シュラウド２に隣接した部位の翼面角θ４は、翼４の所定の位置Ｐ１において翼面角が最大となる部位の翼面角θ５よりも小さい。
これによれば、翼間流路４３における空気流れに対しても、翼４面から空気に対する仕事量を変化させることで翼４面での剥離を抑制するとともに、翼出口４４よりも上流側から次第に風速分布を均一化させてゆくことができる。
なお、このように、翼４のうち前縁４６と後縁４５の途中から翼面角を変化させるという構成およびその作用効果は、後述する第２～第１１実施形態でも同じである。

（３）第１実施形態の遠心ファン１の備える複数の翼４は、負圧面側出口角と正圧面側出口角とが異なり、且つ、負圧面側翼面角と正圧面側翼面角とが異なる形状となっている。
これによれば、負圧面４８における風の剥離を抑制でき、さらに、正圧面４７における翼４から空気への仕事量の調整できるので、翼出口４４から吹き出される風速分布を、より均一に近づけることができる。なお、このような構成および作用効果も、後述する第２～第１１実施形態でも同じである。

（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。第２実施形態は、第１実施形態に対して翼４の後縁４５の形状を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図２１に示すように、第２実施形態では、翼４の後縁４５のうちシュラウド２に接続する部位４５１から軸心方向の中央部４５３に亘る部位が、軸心ＣＬに対して略平行に形成されている。そして、翼４の後縁４５のうち軸心方向の中央部４５３から主板３に接続する部位４５２にかけて、次第に回転方向前側に位置するように形成されている。したがって、第２実施形態では、翼４の後縁４５のうちシュラウド２に接続する部位４５１から軸心方向の中央部４５３に亘る部位の出口角よりも、後縁４５のうち主板３に接続する部位４５２から軸心方向の中央部４５３に亘る部位の出口角が小さい。なお、翼４の後縁４５のうちシュラウド２に接続する部位４５１から軸心方向の中央部４５３に亘る部位は、後縁４５のうち出口角が最大となる部位と言える。

また、第２実施形態の遠心ファン１も、後縁４５の軸心方向の各部位で出口角の変化を視たときに、後縁４５の中に出口角の増減が変化する変曲点ＰＯＩが１以上存在する形状である。第２実施形態では、その変曲点ＰＯＩは、後縁４５のうち軸心方向の中央部４５３に存在する。

以上説明した第２実施形態の遠心ファン１は、翼４の後縁４５のうちシュラウド２に接続する部位４５１から軸心方向の中央部４５３に亘る部位の出口角を大きくしたことで、翼間流路４３においてシュラウド２から軸心方向の中央の領域における速い風速を他の部位と比較して相対的に減速する。それと共に、第２実施形態の遠心ファン１は、後縁４５のうち主板３側の部位の出口角を小さくしたことで、翼間流路４３において主板３の近傍の領域における遅い風速を他の部位と比較して相対的に加速する。したがって、遠心ファン１は、翼出口４４から吹き出される風速分布を均一に近づけることで、騒音を低減し、送風効率を高めることができる。

（第３実施形態）
第３実施形態について説明する。第３実施形態も、第１実施形態等に対して翼４の後縁４５の形状を変更したものであり、その他については第１実施形態等と同様であるため、第１実施形態等と異なる部分についてのみ説明する。

図２２に示すように、第３実施形態では、翼４の後縁４５のうち主板３に接続する部位４５２から軸心方向の中央部４５３に亘る部位が、軸心ＣＬに対して略平行に形成されている。そして、翼４の後縁４５のうち軸心方向の中央部４５３からシュラウド２に接続する部位４５１にかけて、次第に回転方向前側に位置するように形成されている。したがって、第３実施形態では、翼４の後縁４５のうち主板３に接続する部位４５２から軸心方向の中央部４５３に亘る部位の出口角よりも、後縁４５のうちシュラウド２に接続する部位４５１から軸心方向の中央部４５３に亘る部位の出口角が小さい。なお、翼４の後縁４５のうち主板３に接続する部位４５２から軸心方向の中央部４５３に亘る部位は、後縁４５のうち出口角が最大となる部位と言える。

また、第３実施形態の遠心ファン１も、後縁４５の軸心方向の各部位で出口角の変化を視たときに、後縁４５の中に出口角の増減が変化する変曲点ＰＯＩが１以上存在する形状である。第３実施形態では、その変曲点ＰＯＩは、後縁４５のうち軸心方向の中央部４５３に存在する。

以上説明した第３実施形態の遠心ファン１は、翼４の後縁４５のうち主板３に接続する部位４５２から軸心方向の中央部４５３に亘る部位の出口角を大きくしたことで、翼間流路４３において主板３から軸心方向の中央の領域における速い風速を他の部位と比較して相対的に減速する。それと共に、第３実施形態の遠心ファン１は、後縁４５のうちシュラウド２に隣接した部位４５１の出口角を小さくしたことで、翼間流路４３においてシュラウド２の近傍の領域における遅い風速を他の部位と比較して相対的に加速する。したがって、遠心ファン１は、翼出口４４から吹き出される風速分布を均一に近づけることで、騒音を低減し、送風効率を高めることができる。

（第４実施形態）
第４実施形態について説明する。第４実施形態も、第１実施形態等に対して翼４の後縁４５の形状を変更したものであり、その他については第１実施形態等と同様であるため、第１実施形態等と異なる部分についてのみ説明する。

図２３に示すように、第４実施形態では、後縁４５の軸心方向の各部位で出口角の変化を視たときに、後縁４５の中に出口角の増減が変化する変曲点ＰＯＩが２個以上存在する形状である。具体的に、第４実施形態では、後縁４５に４個の変曲点ＰＯＩ＿１、ＰＯＩ＿２、ＰＯＩ＿３、ＰＯＩ＿４がある。そして、後縁４５において、その４個の変曲点ＰＯＩ＿１、ＰＯＩ＿２、ＰＯＩ＿３、ＰＯＩ＿４をそれぞれ結ぶ部位は直線状になっている。

第４実施形態の構成は、遠心ファン１の上流側に配置される圧損体や、遠心ファン１の各構成の形状または体格などにより、仮に軸心ＣＬに対して平行に後縁４５を設けたときに翼出口４４の各領域の風速分布にばらつきが生じる場合に有効である。なお、圧損体とは、遠心ファン１が設置される送風機のケース、又は、遠心ファン１の上流側に設置されるフィルタなど、空気流れの圧力損失を生じさせる物体をいう。その場合、第４実施形態においても、後縁４５のうち風速の遅い領域に対応する部位の出口角を小さくし、後縁４５のうち風速の速い領域に対応する部位の出口角を大きくする。上述したように、出口角を小さくすることで、翼４から空気への仕事量を増やし、他の部位と比較して相対的に風速を上げることが可能である。一方、出口角を大きくすることで、翼４から空気への仕事量を減らし、他の部位と比較して相対的に風速を下げることが可能である。これにより、仮に軸心ＣＬに対して平行に後縁４５を設けたときに翼出口４４の各領域の風速分布にばらつきが生じる場合でも、翼出口４４から吹き出される風速分布を均一に近づけることが可能となる。したがって、第４実施形態の遠心ファン１も、騒音を低減し、送風効率を高めることができる。

（第５実施形態）
第５実施形態について説明する。第５実施形態は、第４実施形態の変形例である。

図２４に示すように、第５実施形態も、後縁４５の軸心方向の各部位で出口角の変化を視たときに、後縁４５の中に出口角の増減が変化する変曲点ＰＯＩが２個以上存在する形状である。具体的には、第５実施形態では、後縁４５に３個の変曲点ＰＯＩ＿１、ＰＯＩ＿２、ＰＯＩ＿３がある。そして、後縁４５において、その３個の変曲点ＰＯＩ＿１、ＰＯＩ＿２、ＰＯＩ＿３をそれぞれ結ぶ部位は曲線状になっている。

第５実施形態の構成も、仮に軸心ＣＬに対して平行に後縁４５を設けたときに翼出口４４の各領域の風速分布にばらつきが生じる場合に、翼出口４４から吹き出される風速分布を均一に近づけることが可能である。したがって、第５実施形態の遠心ファン１も、騒音を低減し、送風効率を高めることができる。

（第６実施形態）
第６実施形態について説明する。第６実施形態も、第４、第５実施形態の変形例である。

図２５に示すように、第６実施形態も、後縁４５の軸心方向の各部位で出口角の変化を視たときに、後縁４５の中に出口角の増減が変化する変曲点ＰＯＩが２個以上存在する形状である。具体的には、第６実施形態では、後縁４５に４個の変曲点ＰＯＩ＿１、ＰＯＩ＿２、ＰＯＩ＿３、ＰＯＩ＿４がある。そして、後縁４５において、その４個の変曲点ＰＯＩ＿１、ＰＯＩ＿２、ＰＯＩ＿３、ＰＯＩ＿４をそれぞれ結ぶ部位は曲線状になっている。

第６実施形態の構成も、仮に軸心ＣＬに対して平行に後縁４５を設けたときに翼出口４４の各領域の風速分布にばらつきが生じる場合に、翼出口４４から吹き出される風速分布を均一に近づけることが可能である。したがって、第６実施形態の遠心ファン１も、騒音を低減し、送風効率を高めることができる。

（第７～第１１実施形態）
第７～第１１実施形態は、第１実施形態等に対して、回転方向から視た翼４の後縁４５の形状を変更したものであり、その他については第１実施形態等と同様であるため、第１実施形態等と異なる部分についてのみ説明する。なお、第７～第１１実施形態の構成と、上記第１～第６実施形態で説明した構成とは、任意に組み合わせることが可能である。

（第７実施形態）
図２６に示すように、第７実施形態では、後縁４５のうち主板３に接続する部位４５２と軸心ＣＬとの距離Ｄｂ２は、後縁４５のうちシュラウド２に接続する部位４５１と軸心ＣＬとの距離Ｄｂ１よりも遠い。そして、後縁４５は、主板３に接続する部位４５２からシュラウド２に接続する部位４５１に向かって軸心ＣＬとの距離が次第に近くなるように直線状に形成されている。以下、回転方向から視た後縁４５の形状を上記のように構成した意義について説明する。

図２６の矢印ＦＬ２１に示すように、翼間流路４３での空気流れは、前縁４６付近でシュラウド２から剥離して一旦主板３側に偏るが、その後、矢印ＦＬ２２に示すように、翼間流路４３の途中でシュラウド２に再付着するように流れる。そのため、翼出口４４では、空気流れがシュラウド２側に偏って流れ、軸心方向で偏った空気流れの速度分布が生じることがある。

それに対し、第７実施形態の遠心ファン１は、翼４の主板３側の部位から空気への仕事量を増やすことで、矢印ＦＬ２３に示すように、翼間流路４３のうち翼出口４４付近での空気流れを主板３側に再度引き寄せることができる。その結果、仮に軸心ＣＬに対して平行に後縁４５を設けた場合と比較して、翼出口４４から吹き出される風速分布を均一に近づけることで、騒音を低減し、送風効率を高めることができる。

なお、第７実施形態の遠心ファン１の構成は、シュラウド２の内径をＤｓｉとし、シュラウド２の外径をＤｓｏとしたとき、０．５＜Ｄｓｉ／Ｄｓｏ＜０．７ の関係を満たす場合に、より有効である。それは次の理由による。

仮に、Ｄｓｉ／Ｄｓｏが０．５以下である場合、空気流れがシュラウド２側に偏った後に空気が流れる翼間流路４３の長さが十分に長く確保される。その場合、回転方向から視た後縁４５の形状が軸心ＣＬに平行であっても、空気流れがシュラウド２側に偏った後、後縁４５に到達するまでに、その空気流れの偏りが緩和される。一方、仮に、Ｄｓｉ／Ｄｓｏが０．７以上である場合、翼間流路４３における空気流れは、シュラウド２側に再付着するように偏る前に、後縁４５に到達する。すなわち、矢印ＦＬ２１、ＦＬ２２で示した空気流れが途中で切れる。したがって、第７実施形態の遠心ファン１の構成をより有効に役立てるためには、０．５＜Ｄｓｉ／Ｄｓｏ＜０．７ という関係を満たすことが好ましい。

以上説明した第７実施形態の遠心ファン１は、後縁４５のうち主板３に接続する部位４５２と軸心ＣＬとの距離Ｄｂ２が、後縁４５のうちシュラウド２に接続する部位４５１と軸心ＣＬとの距離Ｄｂ１よりも遠くなるように構成されている。
これにより、翼４の主板３側の部位から空気への仕事量を増やし、翼間流路４３のうち翼出口４４付近での空気流れを主板３側に再度引き寄せることができる。その結果、仮に軸心ＣＬに対して平行に後縁４５を設けた場合と比較して、翼出口４４から吹き出される風速分布を均一に近づけることで、騒音を低減し、送風効率を高めることができる。

なお、以下に説明する第８～第１１実施形態の遠心ファン１も、上述した第７実施形態と同様に、後縁４５のうち主板３に接続する部位４５２と軸心ＣＬとの距離Ｄｂ２が、後縁４５のうちシュラウド２に接続する部位４５１と軸心ＣＬとの距離Ｄｂ１よりも遠くなるように構成されている。したがって、第８～第１１実施形態の遠心ファン１も、第７実施形態の遠心ファン１と同様の作用効果を奏することが可能である。

（第８実施形態）
図２７に示すように、第８実施形態では、後縁４５は、主板３に接続する部位４５２からシュラウド２に接続する部位４５１に向かい、軸心ＣＬとの距離が段階的に近くなる段差形状となっている。具体的に、後縁４５は、主板３から軸心方向に沿ってシュラウド２側に延びる第１後縁部４５ａと、その第１後縁部４５ａのうちシュラウド２側の端部から軸心ＣＬ側へ延びる第２後縁部４５ｂと、その第２後縁部４５ｂのうち軸心ＣＬ側の端部から軸心方向に沿ってシュラウド２側に延びる第３後縁部４５ｃとを有している。したがって、第８実施形態では、２個の角部４５ｓ、４５ｔと、３個の直線部（即ち、第１～第３後縁部４５ａ～４５ｃ）とを有する段差形状となっている。

以上説明した第８実施形態の遠心ファン１も、第７実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

（第９実施形態）
図２８に示すように、第９実施形態も、後縁４５は、主板３に接続する部位４５２からシュラウド２に接続する部位４５１に向かい、軸心ＣＬとの距離が段階的に近くなる段差形状となっている。具体的に、後縁４５は、主板３から軸心方向に沿ってシュラウド２側に延びる第１後縁部４５ａと、第１後縁部４５ａのうちシュラウド２側の端部から軸心ＣＬ側へ延びる第２後縁部４５ｂと、第２後縁部４５ｂのうち軸心ＣＬ側の端部から軸心方向に沿ってシュラウド２側に延びる第３後縁部４５ｃと、第３後縁部４５ｃのうちシュラウド２側の端部から軸心ＣＬ側へ延びる第４後縁部４５ｄと、第４後縁部４５ｄのうち軸心ＣＬ側の端部から軸心方向に沿ってシュラウド２側に延びる第５後縁部４５ｅとを有している。したがって、第９実施形態では、４個の角部４５ｓ～４５ｖと、５個の直線部（即ち、第１～第５後縁部４５ａ～４５ｅ）とを有する段差形状となっている。

以上説明した第９実施形態の遠心ファン１も、第７、第８実施形態と同様の作用効果を奏することができる。なお、後縁４５に形成される段差形状の有する角部の数および直線部の数は、任意に設定することが可能である。

（第１０実施形態）
図２９に示すように、第１０実施形態では、後縁４５は、主板３に接続する部位４５２から軸心方向の中央部４５３に向かい、軸心ＣＬとの距離が次第に近くなるように直線状に形成された部位４５ｆと、軸心方向の中央部４５３からシュラウド２に接続する部位４５１にかけて軸心ＣＬと平行に形成された部位４５ｇとを有している。

以上説明した第１０実施形態の遠心ファン１も、第７～第９実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

（第１１実施形態）
図３０に示すように、第１１実施形態では、後縁４５は、主板３に接続する部位４５２からシュラウド２に接続する部位４５１に向かい、軸心ＣＬとの距離が次第に近くなるように曲線状に形成されている。その曲線の形状は、任意に設定することができる。
以上説明した第１１実施形態の遠心ファン１も、第７～第１０実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

（他の実施形態）
上記各実施形態では、遠心ファン１をターボファンとして説明したが、それに限らず、例えば、ラジアルファンなど、他の形式のものとしてもよい。

本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。

１ 遠心ファン、２ シュラウド、３ 主板、４ 翼、４５ 後縁、４７ 正圧面、ＣＬ 軸心、Ｃ１ 仮想円、ＴＬ１ 第１接線、ＴＬ２ 第２接線、ＰＯＩ 変曲点、θ１～θ３ 正圧面側出口角（出口角）。

Claims (6)

1. 環状に形成され、中央に空気吸込口（２１）を有するシュラウド（２）と、
   前記シュラウドに対向して設けられ、前記シュラウドと共に回転する主板（３）と、
   前記シュラウドと前記主板との間に回転方向に所定の間隔で配置され、前記シュラウドおよび前記主板に接続される複数の翼（４）と、を備える遠心ファンであって、
   前記翼の正圧面（４７）の接線のうち所定の前記翼の後縁（４５）を通る接線を第１接線（ＴＬ１）といい、
   回転の軸心（ＣＬ）を中心として前記後縁を通る仮想円（Ｃ１）の接線のうち所定の前記翼の前記後縁を通る接線を第２接線（ＴＬ２）といい、
   前記第１接線と前記第２接線とのなす角のうち、前記第２接線に対し仮想円の外側で前記第１接線より回転方向前側の角を出口角というとき、
   前記後縁の軸心方向の各部位で前記出口角の変化を視たときに、前記後縁の中に前記出口角の増減が変化する変曲点（ＰＯＩ）が１以上存在し、
   前記後縁のうち前記主板に隣接した部位の前記出口角（θ３）、および、前記後縁のうち前記シュラウドに隣接した部位の前記出口角（θ１）の少なくとも一方は、前記後縁のうち前記出口角が最大となる部位の前記出口角（θ２）よりも小さい、遠心ファン。
2. 前記変曲点が２以上存在し、前記後縁において２個以上の前記変曲点を結ぶ部位は曲線または直線となっている、請求項１に記載の遠心ファン。
3. 前記正圧面の接線のうち所定の前記翼において前縁（４６）と前記後縁との間の所定の位置（Ｐ１）を通る接線を第３接線（ＴＬ３）といい、
   前記軸心を中心として前記所定の位置を通る第２仮想円（Ｃ２）の接線のうち前記所定の位置を通る接線を第４接線（ＴＬ４）といい、
   前記第３接線と前記第４接線とのなす角のうち、前記第４接線に対し前記第２仮想円の外側で前記第３接線より回転方向前側の角を翼面角というとき、
   所定の前記翼の前記第２仮想円上の各部位において前記主板に隣接した部位の前記翼面角（θ６）、および、前記シュラウドに隣接した部位の前記翼面角（θ４）の少なくとも一方は、所定の前記翼の前記第２仮想円上の各部位の中で前記翼面角が最大となる部位の前記翼面角（θ５）よりも小さい、請求項１または２に記載の遠心ファン。
4. 前記出口角を正圧面側出口角といい、
   前記翼面角を正圧面側翼面角といい、
   前記翼の負圧面（４８）の接線のうち所定の前記翼の前記後縁を通る接線を第５接線（ＴＬ５）といい、
   前記仮想円の接線のうち所定の前記翼の前記後縁を通る接線を第６接線（ＴＬ６）といい、
   前記第５接線と前記第６接線とのなす角のうち、前記第６接線に対し前記仮想円の外側で前記第５接線より回転方向前側の角を負圧面側出口角といい、
   前記負圧面の接線のうち所定の前記翼において前記前縁と前記後縁との間の第２の所定の位置（Ｐ２）を通る接線を第７接線（ＴＬ７）といい、
   前記軸心を中心として前記第２の所定の位置を通る第３仮想円（Ｃ３）の接線のうち前記第２の所定の位置を通る接線を第８接線（ＴＬ８）といい、
   前記第７接線と前記第８接線とのなす角のうち、前記第８接線に対し前記第３仮想円の外側で前記第７接線より回転方向前側の角を負圧面側翼面角というとき、
   複数の前記翼はそれぞれ、前記負圧面側出口角と前記正圧面側出口角とが異なり、且つ、前記負圧面側翼面角と前記正圧面側翼面角とが異なる形状である、請求項３に記載の遠心ファン。
5. 前記後縁のうち前記主板に接続する部位（４５２）と前記軸心との距離（Ｄｂ２）は、前記後縁のうち前記シュラウドに接続する部位（４５１）と前記軸心との距離（Ｄｂ１）よりも遠い、請求項１または２に記載の遠心ファン。
6. 複数の前記翼はそれぞれ前記軸心と前縁とを含む仮想平面に対し、回転方向後側に前記後縁が位置しているターボファンとして構成されている、請求項１または２に記載の遠心ファン。

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