JP7348500B2 - ターボファン - Google Patents

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Description

本開示は、ターボファンに関するものである。
特許文献１には、ターボファンが開示されている。このターボファンは、空気調和機の室内ユニットに設けられる。このターボファンでは、エンドプレートとシュラウドの間に空気流路が形成される。このターボファンは、空気流路へ吸い込んだ空気を、径方向の外側へ向かって吹き出す。また、このターボファンでは、空気流路の断面積が空気流路の上流端から下流端に亘って均一となる。
特開平１０－１５３１９３号公報
ターボファンへ吸い込まれた空気は、エンドプレートとシュラウドの間の空気流路を通過する間に昇圧される。特許文献１のターボファンでは、空気流路の断面積が空気流路の上流端から下流端に亘って均一であるため、空気流路を流れる空気が翼部材だけによって昇圧される。このため、従来のターボファンには、その昇圧作用について改善の余地がある。
本開示の目的は、ターボファンの昇圧作用を向上させることにある。
本開示の第１の態様は、円形のエンドプレート（31）と、上記エンドプレート（31）と対向する円環状のシュラウド（32）と、上記エンドプレート（31）と上記シュラウド（32）の間に配置された複数の翼部材（33）とを備え、上記エンドプレート（31）と上記シュラウド（32）の間の空間のうち上記翼部材（33）が配置された環状の部分である昇圧用流路（43）の内周側から外周側へ向かって空気を流すターボファンを対象とする。そして、 上記昇圧用流路（43）の断面積が、該昇圧用流路（43）の上流端（43a）から下流端（43b）へ向かって次第に増加していることを特徴とする。
第１の態様において、昇圧用流路（43）の断面積は、昇圧用流路（43）の上流端（43a）から下流端（43b）へ向かって次第に増加する。このため、空気が昇圧用流路（43）を流れる過程では、空気の流速が次第に低下し、それに伴って空気の圧力が次第に上昇する。このように、この態様の昇圧用流路（43）は、ディフューザー作用を発揮する。従って、この態様のターボファン（30）では、翼部材（33）の昇圧作用と、昇圧用流路（43）のディフューザー作用の両方によって、昇圧用流路（43）を流れる空気が昇圧される。その結果、ターボファン（30）の昇圧作用が向上する。
本開示の第２の態様は、上記第１の態様において、上記昇圧用流路（43）の下流端（43b）の断面積ＳＮを上記昇圧用流路（43）の上流端（43a）の断面積Ｓ１で除した値である面積拡大比ＳＮ／Ｓ１が１．２以上であることを特徴とする。
昇圧用流路（43）の面積拡大比が小さすぎると、昇圧用流路（43）のディフューザー作用が小さすぎて空気を充分に昇圧できない。そこで、第２の態様では、昇圧用流路（43）の面積拡大比ＳＮ／Ｓ１を１．２以上にしている。
本開示の第３の態様は、上記第２の態様において、上記昇圧用流路（43）の面積拡大比ＳＮ／Ｓ１が１．５５以下であることを特徴とする。
昇圧用流路（43）の面積拡大比が大きすぎると、昇圧用流路（43）を流れる空気の流速が低下しすぎて流れの剥離が生じ、その結果、ターボファン（30）を回転駆動するのに要する動力が上昇してしまう。そこで、第３の態様では、昇圧用流路（43）の面積拡大比ＳＮ／Ｓ１を１．５５以下にしている。
本開示の第４の態様は、上記第１～第３のいずれか一つの態様において、上記翼部材（33）の翼型を示す断面を対象断面（51）とし、上記対象断面（51）の前縁（52）を通り且つ上記エンドプレート（31）の中心軸（CX）上に中心が位置する円を前方円（FC）とし、上記対象断面（51）の後縁（53）を通り且つ上記エンドプレート（31）の中心軸（CX）上に中心が位置する円を後方円（RC）とし、上記対象断面（51）の前縁（52）において上記対象断面（51）のキャンバーライン（54）の接線と上記前方円（FC）の接線がなす角を入口角θｉとし、上記対象断面（51）の後縁（53）において上記対象断面（51）のキャンバーライン（54）の接線と上記後方円（RC）の接線がなす角を出口角θｏとし、上記出口角θｏを上記入口角θｉで除した値を角度比θｏ／θｉとしたときに、上記翼部材（33）の全体における上記角度比θｏ／θｉの平均値が２．５よりも小さいことを特徴とする。
翼部材（33）の角度比θｏ／θｉが大きいほど、空気流の“すべり”の量が大きくなって空気の昇圧量が減少する。そして、空気の昇圧量の減少を補うためにターボファン（30）の回転速度を引き上げると、ターボファン（30）を回転駆動するのに要する動力が増加する。また、翼部材（33）の角度比θｏ／θｉが大きすぎると、翼部材（33）に沿った空気流の向きの変化が大きくなり、空気の流れが翼部材（33）の表面から離れて最終的に剥離する可能性が高くなる。空気の流れが翼部材（33）の表面から剥離すると、ターボファン（30）を回転駆動するのに要する動力が増加する。そこで、第４の態様では、翼部材（33）の全体における角度比の平均値を２．５よりも小さくしている。
本開示の第５の態様は、上記第４の態様において、上記翼部材（33）の全体における上記角度比θｏ／θｉの平均値が２．１以下であることを特徴とする。
第５の態様では、翼部材（33）の全体における角度比の平均値が２．１以下であるため、空気流の“すべり”の量が小さく抑えられる。また、翼部材（33）の全体における角度比の平均値が２．１以下であるため、昇圧用流路（43）を流れる空気の流速が低下しても、空気の流れが翼部材（33）の表面から剥離する可能性が低くなる。そのため、この態様によれば、ターボファン（30）を回転駆動するのに要する動力を低く抑えることができる。
本開示の第６の態様は、上記第４又は第５の態様において、上記翼部材（33）の全体における上記角度比θｏ／θｉの平均値が１．０以上であることを特徴とする。
翼部材（33）の全体における角度比の平均値が小さすぎると、翼部材（33）の昇圧作用が小さくなり過ぎ、ターボファン（30）の昇圧作用が不足するおそれがある。そこで、第６の態様では、翼部材（33）の全体における角度比の平均値を１．０よりも大きくしている。
図１は、ターボファンを備えた室内ユニットの概略断面図である。 図２は、図１に示す室内ユニットに設けられたターボファンの下面図である。 図３は、ターボファンの回転中心軸を含む断面を示す断面図である。 図４は、昇圧用流路の断面の形状を示す説明図である。 図５は、昇圧用流路の上流端から下流端に至るまでの断面積の変化を示すグラフである。 図６は、翼部材の対象断面を示す断面図である。 図７は、ターボファンの回転中心軸を含む断面を示す断面図である。
本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。本実施形態のターボファン（30）は、空気調和機の室内ユニット（10）に設けられる。
－室内ユニット－
図１に示すように、室内ユニット（10）は、いわゆる天井埋込型に構成されている。この室内ユニット（10）は、図外の室外ユニットに連絡配管を介して接続され、空気調和機を構成する。
室内ユニット（10）は、箱状のケーシング（11）を備える。ケーシング（11）の下面を構成する化粧パネル（13）には、吸込口（14）と吹出口（15）とが形成される。吸込口（14）は、化粧パネル（13）の中央部に形成される。吹出口（15）は、吸込口（14）を囲うように形成される。
ケーシング（11）には、ベルマウス（21）、ターボファン（30）、及び室内熱交換器（22）等の構成部品が収容される。ベルマウス（21）は、吸込口（14）の上方に配置される。ターボファン（30）は、ベルマウス（21）の上方に配置される。ターボファン（30）は、ファンモータ（23）を介してケーシング（11）の天板（12）に固定される。室内熱交換器（22）は、ターボファン（30）の周囲を囲うように配置される。
ファンモータ（23）によってターボファン（30）を駆動すると、空気が吸込口（14）を通ってケーシング（11）内に吸い込まれる。ケーシング（11）に吸い込まれた空気は、ベルマウス（21）を通ってターボファン（30）に吸い込まれる。ターボファン（30）は、下方から吸い込んだ空気を、径方向の外側に向かって吹き出す。ターボファン（30）から吹き出された空気は、室内熱交換器（22）を通過する間に冷却され、または加熱される。室内熱交換器（22）を通過した空気は、吹出口（15）を通ってケーシング（11）の外部へ吹き出される。
－ターボファン－
図１及び図２に示すように、ターボファン（30）は、一つのエンドプレート（31）と、一つのシュラウド（32）と、五つの翼部材（33）とを備える。なお、翼部材（33）の数は、単なる一例である。
エンドプレート（31）は、中央部が窪んだ円板状の部材である。エンドプレート（31）には、ファンモータ（23）の駆動軸が連結される。エンドプレート（31）は、ファンモータ（23）の駆動軸と同軸に配置される。エンドプレート（31）の中心軸（CX）は、ターボファン（30）の回転中心軸である。エンドプレート（31）の中心軸（CX）は、ファンモータの駆動軸の中心軸と実質的に一致する。
シュラウド（32）は、円環状の部材である。シュラウド（32）は、エンドプレート（31）と間隔をおいて向かい合うように配置される。また、シュラウド（32）は、エンドプレートと実質的に同軸に配置される。シュラウド（32）の外径は、エンドプレート（31）の外径と概ね等しい。シュラウド（32）は、その内周縁がエンドプレート（31）から遠ざかる方へ突出する。ターボファン（30）では、シュラウド（32）の内周縁によってファン吸込口（41）が形成され、エンドプレート（31）の外周縁とシュラウド（32）の外周縁とによってファン吹出口（42）が形成される。
翼部材（33）は、エンドプレート（31）とシュラウド（32）の間に設けられる。また、翼部材（33）は、エンドプレート（31）の外周縁寄りの領域に配置される。翼部材（33）は、図１における上側の縁部がエンドプレート（31）に固定され、同図における下方の縁部がシュラウド（32）に固定される。図２に示すように、五つの翼部材（33）は、エンドプレート（31）及びシュラウド（32）の周方向に、所定の角度間隔で配置される。これら五つの翼部材（33）の角度間隔は、一定ではない。翼部材（33）は、ターボファン（30）の回転方向の前方に位置する前縁（52）が、ターボファン（30）の回転方向の後方に位置する後縁（53）よりも、エンドプレート（31）の中央寄りに位置する。
－ターボファンの昇圧用流路－
図３に示すように、本実施形態のターボファン（30）において、エンドプレート（31）とシュラウド（32）の間の空間のうち翼部材（33）が配置された部分は、昇圧用流路（43）である。この昇圧用流路（43）は、ターボファン（30）のファン吹出口（42）に連続する環状の流路である。昇圧用流路（43）において、ターボファン（30）を通過する空気は、昇圧用流路（43）の径方向の内側から外側へ向かって流れる。本実施形態のターボファン（30）において、昇圧用流路（43）の断面積は、昇圧用流路（43）の上流端（43a）から下流端（43b）へ向かって次第に増加する。
〈昇圧用流路の断面積〉
昇圧用流路（43）の断面積について説明する。この昇圧用流路（43）の断面積は、昇圧用流路（43）の径方向と交わる断面の面積である。
図３に示す断面において、シュラウド（32）の内側面（図３における上面）上の任意の点をＡｎとし、エンドプレート（31）の内側面（図３における下面）上の点Ａｎに対応する点をＢｎとする。ここで、シュラウド（32）の内側面とエンドプレート（31）の内側面の両方に接し、且つ点Ａｎを通る円を、内接円ＩＣｎとする。点Ｂｎは、図３に示す断面におけるエンドプレート（31）の内側面と内接円ＩＣｎの接点である。
図４に示すように、エンドプレート（31）の中心軸（CX）から点Ａｎまでの距離をＲＡｎとし、エンドプレート（31）の中心軸（CX）から点Ｂｎまでの距離をＲＢｎとする。また、線分ＡｎＢｎの長さを、点Ａｎに対応する昇圧用流路（43）の流路幅Ｗｎとする。
なお、添字ｎは、１からＮまでの整数である。昇圧用流路（43）の上流端（43a）ではｎ＝１であり、昇圧用流路（43）の下流端（43b）ではｎ＝Ｎである。図３は、Ｎ＝５の場合を示す。
昇圧用流路（43）の点Ａｎに対応する断面の断面積Ｓｎは、線分ＡｎＢｎをエンドプレート（31）の中心軸（CX）周りに３６０°回転させて得られる図形の面積である。図４に示すように、昇圧用流路（43）の点Ａｎに対応する断面の断面積Ｓｎは、上底の半径がＲＢｎで下底の半径がＲＡｎである円錐台の側面積であり、下記の数式で表される。
Ｓｎ＝π（ＲＡｎ＋ＲＢｎ）Ｗｎ
昇圧用流路（43）の点Ａ１に対応する断面（具体的には、線分Ａ１Ｂ１をエンドプレート（31）の中心軸（CX）周りに３６０°回転させて得られる図形）が、昇圧用流路（43）の上流端（43a）である。線分Ａ１Ｂ１は、翼部材（33）の前縁（52）と交わり且つエンドプレート（31）の中心軸（CX）に最も近い線分である。また、昇圧用流路（43）の点ＡＮに対応する断面（具体的には、線分ＡＮＢＮをエンドプレート（31）の中心軸（CX）周りに３６０°回転させて得られる図形）が、昇圧用流路（43）の下流端（43b）である。線分ＡＮＢＮは、翼部材（33）の後縁（53）と交わり且つエンドプレート（31）の中心軸（CX）から最も遠い線分である。昇圧用流路（43）の下流端（43b）は、ターボファン（30）のファン吹出口（42）と実質的に一致する。
〈昇圧用流路の流路断面積の変化〉
上述したように、昇圧用流路（43）の断面積は、昇圧用流路（43）の上流端（43a）から下流端（43b）へ向かって次第に増加する。従って、図３に示すＡ１～Ａ５のそれぞれに対応する断面積Ｓ１～Ｓ５については、Ｓ１＜Ｓ２＜Ｓ３＜Ｓ４＜Ｓ５の関係が成立する。
本実施形態の昇圧用流路（43）において、“昇圧用流路（43）の下流端（43b）における断面積ＳＮ”を“昇圧用流路（43）の上流端（43a）における断面積Ｓ１”で除した値である面積拡大比ＳＮ／Ｓ１は、１．２以上１．５５以下である。
また、本実施形態の昇圧用流路（43）において、“任意の点Ａｎに対応する昇圧用流路（43）の断面積Ｓｎ”を“昇圧用流路（43）の上流端（43a）における断面積Ｓ１”で除した値である面積比Ｓｎ／Ｓ１は、図５においてハッチングを付した領域内の値となる。
ここで、図３に示す断面における点Ａｎに対応した流路幅Ｗｎの中点をＭｎとする。また、昇圧用流路（43）の上流端（43a）から下流端（43b）に亘る各中点Ｍ１～ＭＮを結んだ線である幅中央線（44）の長さをＬＭとし、この幅中央線（44）のうち中点Ｍ１からＭｎまでの部分の長さをＬＭｎとする。上述したように、本実施形態の昇圧用流路（43）の面積比Ｓｎ／Ｓ１は、図５においてハッチングを付した領域内の値となる。言い換えると、本実施形態の昇圧用流路（43）では、下記の関係式が成立する。
０.２（ＬＭｎ／ＬＭ）＋１.０≦Ｓｎ／Ｓ１≦０.５５（ＬＭｎ／ＬＭ）＋１.０
－翼部材の入口角と出口角－
翼部材（33）の入口角θｉと出口角θｏとについて、図６を参照しながら説明する。
本実施形態のターボファン（30）に設けられた複数（本実施形態では五つ）の翼部材（33）は、それぞれの形状が互いに一致する。また、これらの翼部材（33）は、それぞれの図６に示す入口角θｉと出口角θｏとが互いに一致する姿勢で、エンドプレート（31）とシュラウド（32）の間に設けられる。
図６に示す翼部材（33）の対象断面（51）は、翼部材（33）の前縁（52）及び後縁（53）と交わる断面であって、翼部材（33）の翼型を示す。対象断面（51）のキャンバーライン（54）は、対象断面（51）の厚さ方向の中点を、対象断面（51）の前縁（52）から後縁（53）に亘って結んだ線である。対象断面（51）の前縁（52）を通り且つエンドプレート（31）の中心軸（CX）上に中心が位置する円を、前方円（FC）とする。対象断面（51）の後縁（53）を通り且つエンドプレート（31）の中心軸（CX）上に中心が位置する円を、後方円（RC）とする。
対象断面（51）の入口角θｉは、対象断面（51）の前縁（52）におけるキャンバーライン（54）の接線ＴＬ１と、対象断面（51）の前縁（52）における前方円（FC）の接線ＴＬ２がなす角である。対象断面（51）の出口角θｏは、対象断面（51）の後縁（53）におけるキャンバーライン（54）の接線ＴＴ１と、対象断面（51）の後縁（53）における後方円（RC）の接線ＴＴ２がなす角である。
翼部材（33）の対象断面（51）の形状（言い換えると、翼部材（33）の翼型）は、翼部材（33）のスパン方向（前縁（52）又は後縁（53）に沿った方向）に変化する。従って、翼部材（33）の入口角θｉおよび出口角θｏは、対象断面（51）毎に異なる。出口角θｏを入口角θｉで除した値を角度比θｏ／θｉとする。本実施形態のターボファン（30）に設けられた各翼部材（33）は、翼部材（33）のスパン方向における角度比θｏ／θｉの平均値が、１．０以上であり且つ２．５未満である。この角度比θｏ／θｉの平均値は、１．０以上２．１以下であるのが望ましい。
－翼部材の対象断面－
翼部材（33）の対象断面（51）について、図７を参照しながら説明する。なお、翼部材（33）は、中実であってもよいし中空であってもよい。
図７に示す翼部材（33）の子午面形状において、その子午面形状のシュラウド（32）に沿った辺縁（図７における下端の辺縁）を複数に等分割することによって複数の点Ｃｎを設定し、その子午面形状のエンドプレート（31）に沿った辺縁（図７における上端の辺縁）を複数に等分割することによって点Ｄｎを設定する。点Ｄｎの数は、点Ｃｎの数と一致する。なお、翼部材（33）の子午面形状は、エンドプレート（31）の中心軸（CX）を含む平面に翼部材（33）を回転投影した図形の形状である。
添字ｎは、１からＮまでの整数である。図７に示す翼部材（33）の子午面形状のシュラウド（32）に沿った辺縁とエンドプレート（31）に沿った辺縁のそれぞれにおいて、前縁（52）ではｎ＝１であり、後縁（53）ではｎ＝Ｎである。図７は、Ｎ＝５の場合（具体的には、翼部材（33）の子午面形状の上側の辺縁と下側の辺縁のそれぞれを四等分した場合）を示す。
各線分ＣｎＤｎの上に、点Ｅｎを設定する。各線分ＣｎＤｎにおいて、点Ｅｎは、各線分ＣｎＤｎの長さＨＤに対する線分ＣｎＥｎの長さＨＥの比（ＨＥ／ＨＤ）が互いに一致する点である。点Ｅ１から点ＥＮまでの各点を滑らかにつないだ曲線を、曲線ＩＬとする。そして、この曲線ＩＬをエンドプレート（31）の中心軸（CX）周りに回転させて得られた曲面における翼部材（33）の断面が、点Ｅｎに対応する対象断面（51）である。
－ターボファンにおける空気の流れ－
本実施形態のターボファン（30）は、ファンモータ（23）によって回転駆動されることによって、ファン吸込口（41）から吸い込んだ空気を、昇圧した後にファン吹出口（42）から吹き出す。ファン吸込口（41）には、ターボファン（30）の回転中心軸方向に沿って空気が流入する。ターボファン（30）の内部において、空気の流れは、ターボファン（30）の回転中心軸方向からターボファン（30）の径方向の外側に向かって変化する。
ターボファン（30）の内部を流れる空気は、昇圧用流路（43）へ流入し、昇圧用流路（43）の上流端（43a）から下流端（43b）へ向かって流れる。本実施形態の昇圧用流路（43）の断面積は、昇圧用流路（43）の上流端（43a）から下流端（43b）へ向かって次第に増加する。このため、空気が昇圧用流路（43）を通過する過程において、空気の速度は次第に低下する一方、空気の圧力は次第に上昇する。昇圧用流路（43）を流れる空気の全ヘッドは実質的に一定であるため、空気の速度が低下して速度ヘッドが減少すると、速度ヘッドの減少分だけ圧力ヘッドが増加し、その結果、空気の圧力が上昇する。このように、本実施形態の昇圧用流路（43）は、ディフューザー作用を発揮する。
また、ターボファン（30）の昇圧用流路（43）には、翼部材（33）が配置されている。翼部材（33）は、翼部材（33）の前縁（52）から後縁（53）までの間における空気流の回転方向速度の変化と、翼部材（33）の前縁（52）と後縁（53）における周速度の差とによって、空気の圧力を上昇させる。このように、翼部材（33）は、空気の圧力を上昇させる昇圧作用を発揮する。なお、空気流の回転方向速度は、隣り合った翼部材（33）の間を流れる空気の絶対速度ベクトルの、中心軸（CX）上に中心が位置する円の接線方向成分である。
本実施形態のターボファン（30）は、翼部材（33）の昇圧作用と、昇圧用流路（43）のディフューザー作用とを利用して、空気の圧力を上昇させる。そのため、ターボファン（30）における空気の昇圧量を従来と同程度に保ちつつ、翼部材（33）の角度比θｏ／θｉの平均値を従来に比べて比較的小さい値に設定することができる。その結果、空気流の“すべり”の量を低く抑えることができると共に、空気の流れが翼部材（33）の表面から離れて最終的に剥離する可能性を小さくできる。従って、本実施形態のターボファン（30）によれば、ターボファン（30）における空気の昇圧量を従来と同程度に保ちつつ、ターボファン（30）を駆動するファンモータ（23）の消費電力を削減できる。
－実施形態の特徴（１）－
本実施形態のターボファン（30）は、円形のエンドプレート（31）と、エンドプレート（31）と対向する円環状のシュラウド（32）と、エンドプレート（31）とシュラウド（32）の間に配置された複数の翼部材（33）とを備える。エンドプレート（31）とシュラウド（32）の間の空間において、翼部材（33）が配置された環状の部分は昇圧用流路（43）を構成する。ターボファン（30）は、昇圧用流路（43）の内周側から外周側へ向かって空気を流す。このターボファン（30）では、昇圧用流路（43）の断面積が、昇圧用流路（43）の上流端（43a）から下流端（43b）へ向かって次第に増加している。
本実施形態のターボファン（30）において、昇圧用流路（43）の断面積は、昇圧用流路（43）の上流端（43a）から下流端（43b）へ向かって次第に増加する。このため、空気が昇圧用流路（43）を流れる過程では、空気の流速が次第に低下し、それに伴って空気の圧力が次第に上昇する。このように、本実施形態のターボファン（30）の昇圧用流路（43）は、ディフューザー作用を発揮する。従って、本実施形態のターボファン（30）では、翼部材（33）の昇圧作用と、昇圧用流路（43）のディフューザー作用の両方によって、昇圧用流路（43）を流れる空気が昇圧される。その結果、ターボファン（30）の昇圧作用が向上する。
－実施形態の特徴（２）－
本実施形態のターボファン（30）では、昇圧用流路（43）の下流端（43b）の断面積ＳＮを昇圧用流路（43）の上流端（43a）の断面積Ｓ１で除した値である面積拡大比ＳＮ／Ｓ１が１．２以上である。
昇圧用流路（43）の面積拡大比が小さすぎると、昇圧用流路（43）のディフューザー作用が小さすぎて空気を充分に昇圧できない。そこで、本実施形態のターボファン（30）では、昇圧用流路（43）のディフューザー作用を確保するために、昇圧用流路（43）の面積拡大比ＳＮ／Ｓ１を１．２以上にしている。
－実施形態の特徴（３）－
本実施形態のターボファン（30）では、昇圧用流路（43）の面積拡大比ＳＮ／Ｓ１が１．５５以下である。
昇圧用流路（43）の面積拡大比が大きすぎると、昇圧用流路（43）を流れる空気の流速が低下しすぎ、空気の流れがエンドプレート（31）、シュラウド（32）、及び翼部材（33）の表面から剥離する可能性が高まる。そして、このような空気流の剥離が生じると、ターボファン（30）を回転駆動するのに要する動力が上昇してしまう。そこで、本実施形態のターボファン（30）では、ターボファン（30）を駆動するファンモータ（23）の消費電力を低減するため、昇圧用流路（43）の面積拡大比ＳＮ／Ｓ１を１．５５以下にしている。
－実施形態の特徴（４）－
翼部材（33）の翼型を示す断面を、対象断面（51）とする。対象断面（51）の前縁（52）を通り且つエンドプレート（31）の中心軸（CX）上に中心が位置する円を、前方円（FC）とする。対象断面（51）の後縁（53）を通り且つエンドプレート（31）の中心軸（CX）上に中心が位置する円を、後方円（RC）とする。対象断面（51）の前縁（52）において対象断面（51）のキャンバーライン（54）の接線と前方円（FC）の接線がなす角を、入口角θｉとする。対象断面（51）の後縁（53）において対象断面（51）のキャンバーライン（54）の接線と後方円（RC）の接線がなす角を、出口角θｏとする。出口角θｏを入口角θｉで除した値を、角度比θｏ／θｉとする。本実施形態のターボファン（30）では、翼部材（33）の全体における角度比θｏ／θｉの平均値が２．５よりも小さい。
翼部材（33）の角度比θｏ／θｉが大きいほど、空気流の“すべり”が生じやすくなる。この“すべり”は、翼部材（33）から流出する空気流の向きが、翼部材（33）の表面に沿った向きに対して、翼部材（33）の旋回方向とは逆側にずれる現象である。この“すべり”の量が大きいほど、翼部材（33）の後縁（53）から流出する空気流の向きと、翼部材（33）の後縁（53）の向きとのなす角度が大きくなり、その結果、混合損失が増加し、空気の昇圧量が減少する。そして、空気の昇圧量の減少を補うためにターボファン（30）の回転速度を引き上げると、ターボファン（30）を回転駆動するのに要する動力が増加する。
また、翼部材（33）の角度比θｏ／θｉが大きすぎると、翼部材（33）に沿った空気流の向きの変化が大きくなり、空気の流れが翼部材（33）の表面から離れて最終的に剥離する可能性が高くなる。空気の流れが翼部材（33）の表面から剥離すると、ターボファン（30）を回転駆動するのに要する動力が増加する。
このように、翼部材（33）の角度比θｏ／θｉが大きすぎると、ターボファン（30）を回転駆動するのに要する動力が増加する。そこで、本実施形態のターボファン（30）では、ターボファン（30）を駆動するファンモータ（23）の消費電力を低減するため、翼部材（33）の全体における角度比の平均値を２．５よりも小さくしている。
－実施形態の特徴（５）－
本実施形態のターボファン（30）では、翼部材（33）の全体における角度比θｏ／θｉの平均値が２．１以下である。
そのため、空気流の“すべり”の量が小さく抑えられる。また、昇圧用流路（43）を流れる空気の流速が低下しても、空気の流れが翼部材（33）の表面からから離れて最終的に剥離する可能性が低くなる。従って、本実施形態のターボファン（30）によれば、ターボファン（30）を回転駆動するファンモータ（23）の消費電力を低く抑えることができる。
－実施形態の特徴（６）－
本実施形態のターボファン（30）では、翼部材（33）の全体における角度比θｏ／θｉの平均値が１．０以上である。
翼部材（33）の全体における角度比の平均値が小さすぎると、翼部材（33）の昇圧作用が小さくなり過ぎ、ターボファン（30）の昇圧作用が不足するおそれがある。そこで、本実施形態のターボファン（30）では、ターボファン（30）の昇圧作用を確保するために、翼部材（33）の全体における角度比の平均値を１．０よりも大きくしている。
－実施形態の変形例－
本実施形態のターボファン（30）は、空気調和機の室内ユニット（10）以外の機器に設けられてもよい。この明細書に記載したターボファン（30）の用途は、単なる一例である。
以上、実施形態および変形例を説明したが、特許請求の範囲の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。また、以上の実施形態および変形例は、本開示の対象の機能を損なわない限り、適宜組み合わせたり、置換したりしてもよい。
以上説明したように、本開示は、ターボファンについて有用である。
30 ターボファン
31 エンドプレート
32 シュラウド
33 翼部材
43 昇圧用流路
43a 上流端
43b 下流端
51 対象断面
52 前縁
53 後縁
54 キャンバーライン
CX （エンドプレートの）中心軸
FC 前方円
RC 後方円

Claims (6)

  1. 円形のエンドプレート（31）と、上記エンドプレート（31）と対向する円環状のシュラウド（32）と、上記エンドプレート（31）と上記シュラウド（32）の間に配置された複数の翼部材（33）とを備え、
    上記エンドプレート（31）と上記シュラウド（32）の間の空間のうち上記翼部材（33）が配置された環状の部分が昇圧用流路（43）であり、
    回転することによって上記昇圧用流路（43）の内周側から外周側へ向かって空気を流すターボファンであって、
    上記昇圧用流路（43）の断面積が、該昇圧用流路（43）の上流端（43a）から下流端（43b）へ向かって次第に増加している
    ことを特徴とするターボファン。
  2. 請求項１において、
    上記昇圧用流路（43）の下流端（43b）の断面積ＳＮを上記昇圧用流路（43）の上流端（43a）の断面積Ｓ１で除した値である面積拡大比ＳＮ／Ｓ１が１．２以上である
    ことを特徴とするターボファン。
  3. 請求項２において、
    上記昇圧用流路（43）の面積拡大比ＳＮ／Ｓ１が１．５５以下である
    ことを特徴とするターボファン。
  4. 請求項１乃至３のいずれか一つにおいて、
    上記翼部材（33）の翼型を示す断面を対象断面（51）とし、
    上記対象断面（51）の前縁（52）を通り且つ上記エンドプレート（31）の中心軸（CX）上に中心が位置する円を前方円（FC）とし、
    上記対象断面（51）の後縁（53）を通り且つ上記エンドプレート（31）の中心軸（CX）上に中心が位置する円を後方円（RC）とし、
    上記対象断面（51）の前縁（52）において上記対象断面（51）のキャンバーライン（54）の接線と上記前方円（FC）の接線がなす角を入口角θｉとし、
    上記対象断面（51）の後縁（53）において上記対象断面（51）のキャンバーライン（54）の接線と上記後方円（RC）の接線がなす角を出口角θｏとし、
    上記出口角θｏを上記入口角θｉで除した値を角度比θｏ／θｉとしたときに、
    上記翼部材（33）の全体における上記角度比θｏ／θｉの平均値が２．５よりも小さい
    ことを特徴とするターボファン。
  5. 請求項４において、
    上記翼部材（33）の全体における上記角度比θｏ／θｉの平均値が２．１以下である
    ことを特徴とするターボファン。
  6. 請求項４又は５において、
    上記翼部材（33）の全体における上記角度比θｏ／θｉの平均値が１．０以上である
    ことを特徴とするターボファン。
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