WO2021065674A1 - ターボファン - Google Patents

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WO2021065674A1
WO2021065674A1 PCT/JP2020/036046 JP2020036046W WO2021065674A1 WO 2021065674 A1 WO2021065674 A1 WO 2021065674A1 JP 2020036046 W JP2020036046 W JP 2020036046W WO 2021065674 A1 WO2021065674 A1 WO 2021065674A1
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turbofan
flow path
cross
section
end plate
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竜佑 太田黒
丸山　要
東田　匡史
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ダイキン工業株式会社
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Definitions

  • This disclosure relates to turbofans.
  • Patent Document 1 discloses a turbofan.
  • This turbofan is installed in the indoor unit of the air conditioner.
  • an air flow path is formed between the end plate and the shroud.
  • This turbofan blows out the air sucked into the air flow path toward the outside in the radial direction. Further, in this turbofan, the cross-sectional area of the air flow path becomes uniform from the upstream end to the downstream end of the air flow path.
  • the air sucked into the turbofan is boosted while passing through the air flow path between the end plate and the shroud.
  • the turbofan of Patent Document 1 since the cross-sectional area of the air flow path is uniform from the upstream end to the downstream end of the air flow path, the air flowing through the air flow path is boosted only by the blade member. Therefore, there is room for improvement in the boosting action of the conventional turbofan.
  • the purpose of this disclosure is to improve the boosting action of the turbofan.
  • a first aspect of the present disclosure is between a circular end plate (31), an annular shroud (32) facing the end plate (31), and between the end plate (31) and the shroud (32).
  • For boosting which is an annular portion in which the wing member (33) is arranged in the space between the end plate (31) and the shroud (32).
  • the target is a turbofan that allows air to flow from the inner peripheral side to the outer peripheral side of the flow path (43). Then, the cross-sectional area of the boosting flow path (43) is gradually increased from the upstream end (43a) to the downstream end (43b) of the boosting flow path (43).
  • the cross-sectional area of the boosting flow path (43) gradually increases from the upstream end (43a) to the downstream end (43b) of the boosting flow path (43). Therefore, in the process in which the air flows through the boosting flow path (43), the flow velocity of the air gradually decreases, and the pressure of the air gradually increases accordingly.
  • the step-up flow path (43) of this embodiment exerts a diffuser action. Therefore, in the turbofan (30) of this embodiment, the air flowing through the boosting flow path (43) is boosted by both the boosting action of the blade member (33) and the diffuser action of the boosting flow path (43). .. As a result, the boosting action of the turbofan (30) is improved.
  • the cross-sectional area SN of the downstream end (43b) of the boosting flow path (43) is changed to the upstream end (43a) of the boosting flow path (43).
  • the area expansion ratio S N / S 1, which is the value divided by the cross-sectional area S 1 is 1.2 or more.
  • the area expansion ratio S N / S 1 of the step-up flow path (43) is set to 1.2 or more.
  • a third aspect of the present disclosure is characterized in that, in the second aspect, the area expansion ratio S N / S 1 of the boosting flow path (43) is 1.55 or less.
  • the area expansion ratio S N / S 1 of the step-up flow path (43) is set to 1.55 or less.
  • the cross section showing the blade shape of the wing member (33) is set as the target cross section (51), and the cross section of the target cross section (51).
  • the circle that passes through the front edge (52) and whose center is located on the central axis (CX) of the end plate (31) is the front circle (FC), and passes through the trailing edge (53) of the target cross section (51).
  • the circle whose center is located on the central axis (CX) of the end plate (31) is the rear circle (RC), and the camber line (51) of the target cross section (51) at the front edge (52) of the target cross section (51).
  • the angle formed by the tangent of 54) and the tangent of the front circle (FC) is defined as the entrance angle ⁇ i, and the tangent of the camber line (54) of the target cross section (51) at the trailing edge (53) of the target cross section (51).
  • the rear yen and mouth corner theta o exits the tangent angle of (RC), when the value of the exit angle theta o divided by the inlet angle theta i and the angle ratio ⁇ o / ⁇ i, the wing members and It is characterized in that the average value of the above-mentioned angle ratio ⁇ o / ⁇ i in the whole of (33) is smaller than 2.5.
  • a fifth aspect of the present disclosure is characterized in that, in the fourth aspect, the average value of the angle ratio ⁇ o / ⁇ i in the entire blade member (33) is 2.1 or less.
  • the amount of "slip" of the air flow can be suppressed to a small value. Further, since the average value of the angle ratios of the blade members (33) as a whole is 2.1 or less, the air flow continues to flow through the blade members (33) even if the flow velocity of the air flowing through the boosting flow path (43) decreases. ) Is less likely to peel off from the surface. Therefore, according to this aspect, the power required for rotationally driving the turbofan (30) can be suppressed to a low level.
  • a sixth aspect of the present disclosure is characterized in that, in the fourth or fifth aspect, the average value of the angle ratio ⁇ o / ⁇ i in the entire blade member (33) is 1.0 or more. To do.
  • the average value of the angle ratio of the entire wing member (33) is made larger than 1.0.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an indoor unit including a turbofan.
  • FIG. 2 is a bottom view of the turbofan provided in the indoor unit shown in FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a cross section including the rotation center axis of the turbofan.
  • FIG. 4 is an explanatory view showing the shape of the cross section of the boosting flow path.
  • FIG. 5 is a graph showing a change in the cross-sectional area from the upstream end to the downstream end of the boosting flow path.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a target cross section of the wing member.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a cross section including the rotation center axis of the turbofan.
  • turbofan (30) of the present embodiment is provided in the indoor unit (10) of the air conditioner.
  • the indoor unit (10) is configured as a so-called ceiling-embedded type.
  • This indoor unit (10) is connected to an outdoor unit (not shown) via a connecting pipe to form an air conditioner.
  • the indoor unit (10) is equipped with a box-shaped casing (11).
  • a suction port (14) and an outlet (15) are formed on the decorative panel (13) forming the lower surface of the casing (11).
  • the suction port (14) is formed in the central portion of the decorative panel (13).
  • the air outlet (15) is formed so as to surround the suction port (14).
  • the casing (11) houses components such as a bell mouth (21), a turbofan (30), and an indoor heat exchanger (22).
  • the bell mouth (21) is located above the suction port (14).
  • the turbofan (30) is located above the bell mouth (21).
  • the turbofan (30) is fixed to the top plate (12) of the casing (11) via the fan motor (23).
  • the indoor heat exchanger (22) is arranged so as to surround the turbofan (30).
  • turbofan (30) When the turbofan (30) is driven by the fan motor (23), air is sucked into the casing (11) through the suction port (14). The air sucked into the casing (11) is sucked into the turbofan (30) through the bell mouth (21). The turbofan (30) blows out the air sucked from below toward the outside in the radial direction. The air blown from the turbofan (30) is cooled or heated while passing through the indoor heat exchanger (22). The air that has passed through the indoor heat exchanger (22) is blown out of the casing (11) through the outlet (15).
  • the turbofan (30) includes one end plate (31), one shroud (32), and five wing members (33).
  • the number of wing members (33) is just an example.
  • the end plate (31) is a disk-shaped member with a recessed central part.
  • the drive shaft of the fan motor (23) is connected to the end plate (31).
  • the end plate (31) is arranged coaxially with the drive shaft of the fan motor (23).
  • the central axis (CX) of the end plate (31) is the central axis of rotation of the turbofan (30).
  • the central axis (CX) of the end plate (31) substantially coincides with the central axis of the drive shaft of the fan motor.
  • the shroud (32) is an annular member.
  • the shroud (32) is placed so as to face the end plate (31) at a distance. Also, the shroud (32) is placed substantially coaxially with the end plate (31).
  • the outer diameter of the shroud (32) is approximately equal to the outer diameter of the end plate (31).
  • the shroud (32) has its inner peripheral edge protruding away from the end plate (31). In the turbofan (30), the inner peripheral edge of the shroud (32) forms the fan suction port (41), and the outer peripheral edge of the end plate (31) and the outer peripheral edge of the shroud (32) form the fan outlet (42). It is formed.
  • the wing member (33) is provided between the end plate (31) and the shroud (32). Further, the wing member (33) is arranged in a region near the outer peripheral edge of the end plate (31). The upper edge of the wing member (33) in FIG. 1 is fixed to the end plate (31), and the lower edge in FIG. 1 is fixed to the shroud (32). As shown in FIG. 2, the five wing members (33) are arranged at predetermined angular intervals in the circumferential direction of the end plate (31) and the shroud (32). The angular spacing of these five wing members (33) is not constant.
  • the wing member (33) has an end plate in which the front edge (52) located in front of the turbofan (30) in the rotational direction is larger than the trailing edge (53) located in the rear in the rotational direction of the turbofan (30). It is located near the center of (31).
  • the portion of the space between the end plate (31) and the shroud (32) where the wing member (33) is arranged is a step-up flow path. (43).
  • the boosting flow path (43) is an annular flow path continuous with the fan outlet (42) of the turbofan (30).
  • the air passing through the turbofan (30) flows from the inside to the outside in the radial direction of the boosting flow path (43).
  • the cross-sectional area of the boosting flow path (43) gradually increases from the upstream end (43a) to the downstream end (43b) of the boosting flow path (43).
  • the cross-sectional area of the step-up flow path (43) will be described.
  • the cross-sectional area of the boosting flow path (43) is the area of the cross section intersecting the radial direction of the boosting flow path (43).
  • the inner surface of the shroud (32) to any point on the (upper surface in FIG. 3) and A n, the inner surface of the end plate (31) to the point A n of the (lower surface in FIG. 3) Let the corresponding point be B n.
  • a circle that is in contact with both the inner surface of the shroud (32) and the inner surface of the end plate (31) and passes through the point An is referred to as an inscribed circle IC n .
  • the point B n is the contact point between the inner surface of the end plate (31) and the inscribed circle IC n in the cross section shown in FIG.
  • the distance from the center axis of the end plate (31) (CX) to point A n and RA n, the distance from the central axis of the end plate (31) (CX) to point B n RB Let n . Further, the length of the line segment A n B n, the channel width W n of the boost channel corresponding to the point A n (43).
  • n is an integer from 1 to N.
  • n 1
  • n 2
  • N N
  • the cross-sectional area S n of cross-section corresponding to A n points of the booster channel (43), side radius of the lower base in RB n the upper base of the truncated cone is RA n It is an area and is expressed by the following formula.
  • S n ⁇ (RA n + RB n ) W n
  • Cross section corresponding to point A 1 of the step-up flow path (43) (Specifically, a figure obtained by rotating the line segment A 1 B 1 around the central axis (CX) of the end plate (31) by 360 °). Is the upstream end (43a) of the boosting flow path (43).
  • the line segment A 1 B 1 is the line segment that intersects the front edge (52) of the wing member (33) and is closest to the central axis (CX) of the end plate (31). Further, it is obtained by rotating the cross section (specifically, the line segment A N B N ) corresponding to the point A N of the boosting flow path (43) 360 ° around the central axis (CX) of the end plate (31).
  • the figure) is the downstream end (43b) of the boosting flow path (43).
  • the line segment A N B N is the line segment that intersects the trailing edge (53) of the wing member (33) and is the farthest from the central axis (CX) of the end plate (31).
  • the downstream end (43b) of the boost flow path (43) substantially coincides with the fan outlet (42) of the turbofan (30).
  • the "cross-sectional area S N at the downstream end (43b) of the boosting flow path (43)” is changed to "disconnection at the upstream end (43a) of the boosting flow path (43)".
  • the area expansion ratio S N / S 1 which is the value divided by the area S 1 ”, is 1.2 or more and 1.55 or less.
  • a "step-up channel” cross-sectional area S n of the boost channel corresponding to an arbitrary point A n (43) "upstream end of (43) is the value within the hatched region in FIG.
  • the length of the width center line (44) which is a line connecting the midpoints M 1 to MN extending from the upstream end (43a) to the downstream end (43b) of the boosting flow path (43), is defined as LM.
  • the length of the portion of the width center line (44) from the midpoint M 1 to M n is defined as LM n .
  • the area ratio Sn / S 1 of the boosting flow path (43) of the present embodiment is a value within the hatched region in FIG. In other words, the following relational expression holds in the boosting flow path (43) of the present embodiment. 0.2 (LM n / LM) +1.0 ⁇ S n / S 1 ⁇ 0.55 (LM n / LM) +1.0
  • the shapes of the plurality of blade members (33) provided in the turbofan (30) of the present embodiment match each other. Further, these blade members (33) are provided between the end plate (31) and the shroud (32) in a posture in which the inlet angle ⁇ i and the outlet angle ⁇ o shown in FIG. 6 are in agreement with each other.
  • the target cross section (51) of the wing member (33) shown in FIG. 6 is a cross section intersecting the front edge (52) and the trailing edge (53) of the wing member (33), and the airfoil of the wing member (33) is formed.
  • the camber line (54) of the target cross section (51) is a line connecting the midpoint of the target cross section (51) in the thickness direction from the front edge (52) to the trailing edge (53) of the target cross section (51).
  • the circle that passes through the front edge (52) of the target cross section (51) and whose center is located on the central axis (CX) of the end plate (31) is defined as the front circle (FC).
  • the circle that passes through the trailing edge (53) of the target cross section (51) and whose center is located on the central axis (CX) of the end plate (31) is defined as the rear circle (RC).
  • the entrance angle ⁇ i of the target cross section (51) is the tangent TL1 of the camber line (54) at the front edge (52) of the target cross section (51) and the front circle (FC) at the front edge (52) of the target cross section (51). ) Is the angle formed by the tangent TL2.
  • the exit angle ⁇ o of the target cross section (51) is the tangent TT1 of the camber line (54) at the trailing edge (53) of the target cross section (51) and the rear circle (RC) at the trailing edge (53) of the target cross section (51). ) Is the angle formed by the tangent TT2.
  • the shape of the target cross section (51) of the wing member (33) (in other words, the airfoil of the wing member (33)) is along the span direction (front edge (52) or trailing edge (53)) of the wing member (33). Change in the direction). Therefore, the inlet angle ⁇ i and the exit angle ⁇ o of the blade member (33) are different for each target cross section (51).
  • the value obtained by dividing the exit angle ⁇ o by the entrance angle ⁇ i is defined as the angle ratio ⁇ o / ⁇ i .
  • the average value of the angle ratio ⁇ o / ⁇ i in the span direction of the blade member (33) is 1.0 or more and 2 Less than .5.
  • the average value of the angle ratio ⁇ o / ⁇ i is preferably 1.0 or more and 2.1 or less.
  • the target cross section (51) of the wing member (33) will be described with reference to FIG. 7.
  • the blade member (33) may be solid or hollow.
  • a plurality of points C are formed by equally dividing the margin (the edge at the lower end in FIG. 7) along the shroud (32) of the meridional shape into a plurality of points C.
  • set n sets the point D n by equally dividing the edge (edge of the upper end in FIG. 7) along the end plate (31) of the meridian plane shape in a plurality.
  • the number of points D n coincides with the number of points C n.
  • the meridian surface shape of the wing member (33) is a shape obtained by rotationally projecting the wing member (33) onto a plane including the central axis (CX) of the end plate (31).
  • n is an integer from 1 to N.
  • n 1 at the front edge (52)
  • n N.
  • the point E n is that the ratio of the line segments C n D segment for n length HD C n E n of length HE (HE / HD) coincide with each other. Smooth the the connected curves each point from the point E 1 to point E N, and the curve IL.
  • the cross section of the wing members in a curved surface obtained by rotating the curve IL to the central axis (CX) around the end plate (31) (33) is a target cross-section (51) corresponding to the point E n.
  • the turbofan (30) of the present embodiment is rotationally driven by a fan motor (23) to boost the air sucked from the fan suction port (41) and then blow it out from the fan outlet (42). Air flows into the fan suction port (41) along the direction of the rotation center axis of the turbofan (30). Inside the turbofan (30), the air flow changes from the direction of the center axis of rotation of the turbofan (30) toward the outside in the radial direction of the turbofan (30).
  • the air flowing inside the turbofan (30) flows into the boosting flow path (43) and flows from the upstream end (43a) to the downstream end (43b) of the boosting flow path (43).
  • the cross-sectional area of the boosting flow path (43) of the present embodiment gradually increases from the upstream end (43a) to the downstream end (43b) of the boosting flow path (43). Therefore, in the process of passing the air through the boosting flow path (43), the velocity of the air gradually decreases, while the pressure of the air gradually increases. Since all heads of air flowing through the boost flow path (43) are substantially constant, when the speed of air decreases and the speed head decreases, the pressure head increases by the decrease of the speed head, and as a result, The pressure of the air rises. As described above, the boosting flow path (43) of the present embodiment exerts a diffuser action.
  • a wing member (33) is arranged in the boost flow path (43) of the turbofan (30).
  • the wing member (33) has a change in the rotational velocity of the air flow between the front edge (52) and the trailing edge (53) of the wing member (33) and the front edge (52) of the wing member (33).
  • the difference in peripheral velocity at the trailing edge (53) increases the pressure of the air.
  • the wing member (33) exerts a pressurizing action that raises the pressure of air.
  • the rotational velocity of the air flow is a tangential component of a circle whose center is located on the central axis (CX) of the absolute velocity vector of the air flowing between the adjacent blade members (33).
  • the turbofan (30) of the present embodiment raises the air pressure by utilizing the boosting action of the blade member (33) and the diffuser action of the boosting flow path (43). Therefore, the average value of the angle ratio ⁇ o / ⁇ i of the blade member (33) should be set to a relatively small value compared to the conventional value while keeping the amount of air boosted by the turbofan (30) at the same level as the conventional value. Can be done. As a result, the amount of "slip" of the air flow can be kept low, and the possibility that the air flow separates from the surface of the blade member (33) and finally separates can be reduced. Therefore, according to the turbofan (30) of the present embodiment, the power consumption of the fan motor (23) for driving the turbofan (30) is maintained while maintaining the same level of air boost in the turbofan (30) as before. Can be reduced.
  • the turbofan (30) of the present embodiment has a circular end plate (31), an annular shroud (32) facing the end plate (31), and between the end plate (31) and the shroud (32). It is provided with a plurality of arranged wing members (33). In the space between the end plate (31) and the shroud (32), the annular portion in which the wing member (33) is arranged constitutes the boosting flow path (43).
  • the turbofan (30) allows air to flow from the inner peripheral side to the outer peripheral side of the boosting flow path (43).
  • the cross-sectional area of the boosting flow path (43) gradually increases from the upstream end (43a) to the downstream end (43b) of the boosting flow path (43).
  • the cross-sectional area of the boosting flow path (43) gradually increases from the upstream end (43a) to the downstream end (43b) of the boosting flow path (43). Therefore, in the process in which the air flows through the boosting flow path (43), the flow velocity of the air gradually decreases, and the pressure of the air gradually increases accordingly.
  • the boosting flow path (43) of the turbofan (30) of the present embodiment exerts a diffuser action. Therefore, in the turbofan (30) of the present embodiment, the air flowing through the boosting flow path (43) is boosted by both the boosting action of the blade member (33) and the diffuser action of the boosting flow path (43). To. As a result, the boosting action of the turbofan (30) is improved.
  • the area expansion ratio S N / S 1 of the boosting flow path (43) is set to 1.2 or more. I have to.
  • the area expansion ratio S N / S 1 of the step-up flow path (43) is 1.55 or less.
  • the area expansion ratio of the booster flow path (43) is S N / S 1. Is set to 1.55 or less.
  • the cross section showing the airfoil of the wing member (33) is defined as the target cross section (51).
  • the circle that passes through the front edge (52) of the target cross section (51) and whose center is located on the central axis (CX) of the end plate (31) is defined as the front circle (FC).
  • the circle that passes through the trailing edge (53) of the target cross section (51) and whose center is located on the central axis (CX) of the end plate (31) is defined as the rear circle (RC).
  • the angle formed by the tangent of the camber line (54) of the target cross section (51) and the tangent of the front circle (FC) at the front edge (52) of the target cross section (51) is defined as the entrance angle ⁇ i .
  • the angle formed by the tangent of the camber line (54) of the target cross section (51) and the tangent of the rear circle (RC) at the trailing edge (53) of the target cross section (51) is defined as the exit angle ⁇ o .
  • the value obtained by dividing the exit angle ⁇ o by the entrance angle ⁇ i is defined as the angle ratio ⁇ o / ⁇ i .
  • the average value of the angle ratio ⁇ o / ⁇ i in the entire blade member (33) is smaller than 2.5.
  • the angle ratio ⁇ o / ⁇ i of the blade member (33) is too large, the change in the direction of the air flow along the blade member (33) becomes large, and the air flow from the surface of the blade member (33). It is more likely to separate and eventually peel off.
  • the power required to rotationally drive the turbofan (30) increases.
  • the average value of the angle ratios of the entire blade members (33) is set to 2. It is smaller than 5.
  • the average value of the angle ratio ⁇ o / ⁇ i in the entire blade member (33) is 2.1 or less.
  • the turbofan (30) of the present embodiment the power consumption of the fan motor (23) that rotationally drives the turbofan (30) can be suppressed to a low level.
  • the average value of the angle ratio ⁇ o / ⁇ i in the entire blade member (33) is 1.0 or more.
  • the average value of the angle ratio of the entire wing member (33) is made larger than 1.0. ..
  • turbofan (30) of the present embodiment may be provided in a device other than the indoor unit (10) of the air conditioner.
  • the use of the turbofan (30) described herein is merely an example.

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Abstract

ターボファン（30）は、エンドプレート（31）と、シュラウド（32）と、翼部材（33）とを備える。ターボファン（30）では、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）が配置された環状の部分が昇圧用流路（43）となり、この昇圧用流路（43）の内周側から外周側へ向かって空気が流れる。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。

Description

ターボファン
　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（31）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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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10153193A (ja) 1996-11-22 1998-06-09 Daikin Ind Ltd ターボファン
US20040244403A1 (en) * 2003-06-03 2004-12-09 Samsung Electronics Co., Ltd. Turbofan and air conditioner having the turbofan
EP1790264A2 (en) * 2005-11-28 2007-05-30 Samsung Gwangju Electronics Co., Ltd. Fan assembly for vacuum cleaner

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1598616A (en) * 1977-06-29 1981-09-23 Kawasaki Heavy Ind Ltd Diagonal-flow fan wheel with blades of developable surface shape
GB2225814B (en) 1988-12-06 1993-03-24 Johnston Eng Ltd Fan impellers for road sweeping vehicles
US6217285B1 (en) 1996-08-08 2001-04-17 Sanyo Electric Co., Ltd. Impeller for a centrifugal blower
WO2001005652A1 (en) * 1999-07-16 2001-01-25 Robert Bosch Corporation Centrifugal impeller with high blade camber
EP1166018B1 (en) * 2000-01-28 2004-11-10 Toshiba Carrier Corporation Cassette type air conditioner for mounting in the ceiling
JP5145188B2 (ja) * 2008-10-09 2013-02-13 三菱重工業株式会社 多翼遠心ファンおよびそれを用いた空気調和機
FR2971540B1 (fr) * 2011-02-10 2013-03-08 Snecma Ensemble pale-plateforme pour ecoulement supersonique
DE102013005430A1 (de) * 2013-03-28 2014-10-02 Sew-Eurodrive Gmbh & Co Kg Getriebe mit einer Welle
JP5783214B2 (ja) * 2013-09-30 2015-09-24 ダイキン工業株式会社 遠心送風機及びこれを備えた空気調和機
DE102013114609A1 (de) * 2013-12-20 2015-06-25 Ebm-Papst Mulfingen Gmbh & Co. Kg Radial-Laufrad für einen Trommellüfter und Lüftereinheit mit einem derartigen Radial-Laufrad
KR101577875B1 (ko) * 2013-12-30 2015-12-28 동부대우전자 주식회사 냉장고용 원심팬
CN106457964B (zh) * 2014-06-11 2019-04-02 松下知识产权经营株式会社 温度调节单元、温度调节***和具备温度调节单元的车辆
US9557070B2 (en) * 2015-05-07 2017-01-31 Samsung Electronics Co., Ltd. Air conditioner and method for controlling the same
KR101881907B1 (ko) * 2015-10-23 2018-07-27 삼성전자주식회사 공기 조화기 및 그 제어 방법
KR102508221B1 (ko) * 2015-11-20 2023-03-10 삼성전자주식회사 공기 조화기의 실내기
US11408439B2 (en) * 2017-03-28 2022-08-09 Mitsubishi Heavy Industries Engine & Turbocharger, Ltd. Centrifugal compressor and turbocharger
JP7016507B2 (ja) * 2017-04-21 2022-02-07 株式会社不二製作所 ブラスト加工装置の研磨材加速用インペラ，及びブラスト加工装置，並びに前記インペラの製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10153193A (ja) 1996-11-22 1998-06-09 Daikin Ind Ltd ターボファン
US20040244403A1 (en) * 2003-06-03 2004-12-09 Samsung Electronics Co., Ltd. Turbofan and air conditioner having the turbofan
EP1790264A2 (en) * 2005-11-28 2007-05-30 Samsung Gwangju Electronics Co., Ltd. Fan assembly for vacuum cleaner

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