JP2001173599A - 多翼送風機及び建設機械の冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ファンの回転により発生する騒音を十分に低減
することができる多翼送風機及びこれを用いた建設機械
の冷却装置を提供する。 【解決手段】ケーシング５０内に配置したシロッコファ
ン５１、又はリヤガイダ６１との間に流路６２を形成す
るクロスフローファン６３を回転させて空気流を生起す
る多翼送風機において、ケーシング５０又はリヤガイダ
６１に、開口側がファンの外周側に臨むように配置され
た凹部６０ａ〜ｃ，６８ａ〜ｅを設け、かつ、凹部６０
ａ〜ｃ，６８ａ〜ｅのファン径方向における長さＬを、
ファンの外径からファンの中心軸５１ｂ，６３ｂまでの
距離をＲ［ｍ］、ファンの羽根５１ａ，６３ａの枚数を
Ｎ［枚］、１以上の整数をｍとしたとき、Ｌ＝μ×ｍ×
（π×Ｒ）／Ｎ［ｍ］となるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ケーシング内に配
置したシロッコファン又はリヤガイダとの間に流路を形
成するクロスフローファンを備えた多翼送風機に関し、
さらに詳細には、ファンの回転により発生する騒音を十
分に低減することができる多翼送風機及び建設機械の冷
却装置を提供することにある。

【０００２】

【従来の技術】建設機械を構成するブーム、アーム、バ
ケット、旋回体、及び走行体等の動作部材は、通常、液
圧シリンダ（例えば油圧シリンダ、以下同様）、液圧モ
ータ等の液圧アクチュエータによって駆動される。建設
機械には、この液圧アクチュエータの液圧源として液圧
ポンプが設けられており、この液圧ポンプはエンジン等
の原動機によって駆動される。

【０００３】一般に、前記液圧ポンプ及び前記原動機
は、原動機に接続するラジエータ等の熱交換器、消音器
（マフラ）といった補機とともに、建設機械を構成する
車体本体（例えば旋回体）に載置され、カバーで覆われ
ている。また、このカバー内の空間（いわゆるエンジン
室）において、前記原動機及び前記補機の動作中には、
それらの冷却を行うために、前記カバーの一方側に設け
た吸気孔から導入した空気を、冷却ファンにより前記熱
交換器、前記原動機、及び前記液圧ポンプの周囲に通過
させ、前記カバーの他方側に設けた排気孔から外部に排
出している。

【０００４】ここで、前記の冷却ファンとしては、いわ
ゆる軸流ファン（プロペラファン）を備えた送風機が用
いられることが多かったが、近年、例えば特開平７−８
３０５４号公報に記載のように、容易に高圧大流量化が
図れるシロッコファン等を備えた多翼送風機を用いる構
成が提唱されている。上記従来技術では、建設機械（油
圧ショベル）の車体本体（旋回体）を覆うカバー内に、
シロッコファンをケーシング内に配置した多翼送風機を
設け、この多翼送風機で生起した空気流を用いて、前記
カバー内に配置したラジエータ、オイルクーラ等の熱交
換器及びエンジンを冷却している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述した液
圧ポンプ、原動機、補機、及び冷却ファンは動作時に騒
音を発生し、この音が前記吸気孔及び排気孔から周囲に
流出するため、この騒音の低減を目的として従来より種
々の方策がなされている。この騒音低減の方策は種々の
ものがあるが、各機器からの発生音自体を低減する方策
が最も有効である。

【０００６】近年、作業環境の変化や周辺環境の保全の
要求に基づき、建設機械から周囲への騒音低減が強く要
求されており、国内においては建設省の低騒音型・超低
騒音型建設機械の指定を受けることが営業上の大きなセ
ールスポイントとなり、海外においては、欧州騒音規則
に合格する騒音基準を持った建設機械を開発することが
急務となっている。

【０００７】その基準の一例を挙げると、従来の騒音評
価は、建設機械の車体が静的な状態であるエンジン無負
荷最高回転数での評価（すなわち定置騒音評価）であっ
たが、これに代わって、建設機械の車体が動的な状態に
あるとき、具体的には掘削・走行・旋回動作等を含む模
擬作業負荷時における評価（すなわち作業騒音評価）が
要求される。このとき、従来の騒音測定は、車体側方４
方向において車体から所定距離にある複数箇所で平面的
に行われていたが、これに代わって、車体を囲む半球上
の複数箇所（水平方向４箇所と車体上方２箇所）で３次
元的に行われるようになっている。

【０００８】このような背景のもと、今後の建設機械に
おいては、現行よりさらに進んだ低騒音化が要求されて
おり、その中でも周囲への騒音寄与率の大きい冷却ファ
ンについては、特にさらなる低騒音化が求められてい
る。

【０００９】このような冷却ファンの低騒音化の観点に
立つと、上記従来技術は、以下のような課題が存在す
る。

【００１０】すなわち、一般に、シロッコファンを備え
た多翼送風機においては、前記ケーシングとファン外径
との間の隙間をファン回転方向に沿って周方向に徐々に
大きくすることにより、ファンの羽根によって径方向外
周側に流出する空気の流れをスムーズに周方向に導き、
前記隙間が最大となった位置から最終的に吐出流路を経
て外部へ空気流を吐出するようになっている。このと
き、前記の隙間が比較的小さい位置ではファンから径方
向外周側に流出する空気がケーシングにほぼ垂直に激し
く衝突し、ファン回転時の騒音を増大させる要因となっ
ている。

【００１１】上記従来技術においては、このファンの回
転による衝突音を低減させる方策について何ら配慮され
ていないため、ファン騒音を十分に低減することができ
ない。

【００１２】本発明の目的は、ファンの回転により発生
する騒音を十分に低減することができる多翼送風機及び
これを用いた建設機械の冷却装置を提供することにあ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】（１）上記目的を達成す
るために、本発明は、ケーシング内に配置したシロッコ
ファン、又はリヤガイダとの間に流路を形成するクロス
フローファンを回転させて空気流を生起する多翼送風機
において、前記ケーシング又は前記リヤガイダに、開口
側が前記ファンの外周側に臨むように配置された少なく
とも１つの凹部を設け、かつ、この凹部の前記ファン径
方向における長さＬは、前記ファンの外径から該ファン
の中心軸までの距離をＲ［ｍ］、前記ファンの羽根の枚
数をＮ［枚］、１以上の整数をｍ、０．８〜１．２の数
をμとしたとき、Ｌ＝μ×ｍ×（π×Ｒ）／Ｎ［ｍ］と
なるように構成されている。シロッコファンをケーシン
グ内に配置した多翼送風機では、通常、ケーシングとフ
ァン外径との間の隙間をファン回転方向に沿って周方向
に徐々に大きくすることにより、ファンの羽根によって
径方向外周側に流出する空気の流れをスムーズに周方向
に導き、前記隙間が最大となった位置から最終的に吐出
流路を経て外部へ空気流を吐出している。このとき、前
記の隙間が比較的小さい位置ではファンから径方向外周
側に流出する空気がケーシング内周面にほぼ垂直に激し
く衝突し、多翼送風機における騒音を増大させる要因と
なっている。

【００１４】またクロスフローファンとリヤガイダとの
間に流路を形成した多翼送風機では、通常、リヤガイダ
とファン外径との間の隙間を空気流導入方向（ファン回
転方向）に沿って徐々に小さくしていき、空気流を最小
部に通過させた後、隙間を空気流導出方向に徐々に大き
くすることにより、最終的に吐出流路を経て空気流を外
部に吐出している。このとき、前記の隙間最小部近傍で
はファンによって周方向に送られる空気がリヤガイダ内
周面にほぼ垂直に激しく衝突し、多翼送風機における騒
音を増大させる要因となっている。

【００１５】ところで、このような多翼送風機におい
て、ファン外径からファンの中心軸までの距離がＲ
［ｍ］である場合、空気流のファン径方向成分Ｖ_a［ｍ
／sec］は、μが０．８〜１．２の値をとると仮定する
と、 Ｖ_a＝μＲω ＝μＲ（２π／Ｔ） で表される。但し、ωは角速度［rad／sec］であり、Ｔ
はファンが１回転するときの周期［sec］である。

【００１６】また、ファンのある１枚の羽根が通過した
後次の羽根が通過するまでの時間をＴ_N［sec］とする
と、ファンの回転数をｎ［ｒｐｍ］として、 Ｔ_N＝６０／（ｎ×Ｎ） で表される。

【００１７】このとき、上記ＴとこのＴ_Nの間には、 Ｔ＝Ｎ×Ｔ_N の関係があることから、Ｔ＝６０／ｎとなる。

【００１８】これを用いると、上記Ｖ_aは、 Ｖ_a＝μ×２π×Ｒ×（ｎ／６０） ＝μ（２π×Ｒ×ｎ）／６０ となる。

【００１９】ここで、本発明においては、開口側がファ
ンの外周側に臨むように配置された凹部を設けることに
より、シロッコファンから径方向外周側に流出する空気
流成分又はクロスフローファンの外周側でリヤガイダに
向かって垂直に流れる空気流成分の少なくとも一部がこ
の凹部に流入するが、開口側と反対側の端部で折り返し
て再び開口側に戻ってくる。この凹部内の往復に要する
時間Ｔ_L［sec］は、流入時の速度は上記Ｖ_aであること
から、凹部のファン径方向長さをＬ［ｍ］とすれば、 Ｔ_L＝２Ｌ／Ｖ_a ＝２Ｌ／｛μ（２π×Ｒ×ｎ）／６０｝ ＝２Ｌ×｛６０／（μ×２π×Ｒ×ｎ）｝ ＝６０Ｌ／（μ×π×Ｒ×ｎ） となる。

【００２０】本発明においては、上記Ｌ＝μ×ｍ×（π
×Ｒ）／Ｎとなるように凹部を構成することにより、 Ｔ_L＝６０｛μ×ｍ×（π×Ｒ）／Ｎ｝／（μ×π×Ｒ×ｎ） ＝（６０π×ｍ×Ｒ／Ｎ）／（π×Ｒ×ｎ） ＝６０×ｍ／（ｎ×Ｎ） となる。

【００２１】したがって、 Ｔ_L＝ｍ×Ｔ_N の関係となることから、ある羽根により生起した空気流
成分が凹部の端部で折り返して径方向内側の凹部開口側
に再び戻ってきたとき、ちょうど次の羽根あるいはそれ
以降の羽根のどれかが通過することとなり、その羽根で
生起され凹部に向かってきた新たな空気流と衝突し打ち
消し合う。これがファンが回転している間継続的に繰り
返されることにより、ケーシング又はリヤガイダの内周
面へ衝突する向きに流出する空気流成分を減衰させるこ
とができる。したがって、シロッコファンから流出した
空気流のケーシングへの衝突、又はクロスフローファン
とリヤガイダとの間を通過する空気流のリヤガイダへの
衝突を弱めることができ、そのときの衝突音を低減する
ことができるので、ファンの回転により発生する騒音を
十分に低減することができる。

【００２２】（２）上記（１）において、好ましくは、
前記凹部は、前記Ｌの深さを備えた溝又は前記Ｌの軸方
向長さを備えた閉塞管である。

【００２３】（３）上記（１）において、また好ましく
は、前記凹部は、前記ファンから流出する空気流を取り
込んでその干渉作用により前記空気流のファン径方向成
分を減衰させる。

【００２４】（４）上記目的を達成するために、また本
発明は、建設機械の車体本体を覆うカバー内に、ケーシ
ング内に配置したシロッコファン、又はリヤガイダとの
間に流路を形成するクロスフローファンを設け、前記フ
ァンを回転させ生起した空気流を用いて前記カバー内に
配置したラジエータ、オイルクーラ等の熱交換器及びエ
ンジンを冷却する建設機械の冷却装置において、前記ケ
ーシング又は前記リヤガイダに、開口側が前記ファンの
外周側に臨むように配置された少なくとも１つの凹部を
設け、かつ、この凹部の前記ファン径方向における長さ
Ｌは、前記ファンの外径から該ファンの中心軸までの距
離をＲ［ｍ］、前記ファンの羽根の枚数をＮ［枚］、１
以上の整数をｍ、０．８〜１．２の数をμとしたとき、
Ｌ＝μ×ｍ×（π×Ｒ）／Ｎ［ｍ］となるように構成さ
れている。

【００２５】（５）上記（４）において、好ましくは、
前記凹部は、前記Ｌの深さを備えた溝又は前記Ｌの軸方
向長さを備えた閉塞管である。

【００２６】（６）上記（４）において、また好ましく
は、前記凹部は、前記ファンから流出する空気流を取り
込んでその干渉作用により前記空気流のファン径方向成
分を減衰させる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を油圧ショベルに適
用した場合の一実施の形態を図面を用いて説明する。な
お、以下の説明において、「左側・右側・前方・後方」
等の方向は、図１や図２に示す油圧ショベルの通常の状
態で操作者が運転席７（後述）の座席２６（同）に着座
したときにおける操作者に対する左側・右側・前方・後
方で表している。

【００２８】図１は、本発明を適用する油圧ショベルの
全体構造を示す側面図であり、図２は、図１に示した油
圧ショベルの上面図であり、図３は、図１に示した油圧
ショベルの正面図（但し煩雑防止のため後述のフロント
装置５は図示省略）である。

【００２９】これら図１〜図３において、油圧ショベル
は、例えば全重量３ｔ程度のものであり、左右の無限軌
道履帯１Ｌ，１Ｒを備えた走行体２と、この走行体２の
上部に旋回可能に搭載される車体本体としての旋回体３
と、この旋回体３の基礎下部構造をなすメインフレーム
３ａに垂直ピン４ａを中心にして水平方向に回動可能に
取り付けられたスイングポスト４と、このスイングポス
ト４に上下方向に回動可能に取り付けられた多関節型の
フロント装置５と、前記メインフレーム３ａの後端部に
取り付けられたカウンタウェイト６と、前記メインフレ
ーム３ａ上に設けられた運転席７と、前記メインフレー
ム３ａ上の運転席７以外の大部分を覆うカバー（上部カ
バー）８とを備えている。

【００３０】前記の走行体２は、略Ｈ字形状のトラック
フレーム９と、このトラックフレーム９の左・右両側の
後端近傍に回転自在に支持された駆動輪１０Ｌ及び１０
Ｒ（図示せず）と、これら駆動輪１０Ｌ，１０Ｒをそれ
ぞれ駆動する左・右走行モータ１１Ｌ及び１１Ｒ（図示
せず）と、前記トラックフレーム９の左・右両側の前端
近傍に回転自在に支持され、前記無限軌道履帯１Ｌ，１
Ｒを介し前記駆動輪１０の駆動力でそれぞれ回転される
回転輪（アイドラ）１２Ｌ及び１２Ｒ（図示せず）と、
前記トラックフレーム９の前方側に上下動可能に設けら
れ、ブレードシリンダ１３により上下動する排土用のブ
レード１４とを備えている。また前記走行体２の中央部
には旋回台軸受１５が配置されている。

【００３１】前記の多関節型のフロント装置５は、ブー
ム１６と、このブーム１６に回動可能に結合されたアー
ム１７と、このアーム１７に回動可能に結合されたバケ
ット１８とを備えている。そして、前記ブーム１６、ア
ーム１７、及びバケット１８は、それぞれブームシリン
ダ１９、アームシリンダ２０、及びバケットシリンダ２
１により駆動動作される。

【００３２】前記のスイングポスト４は、前記メインフ
レーム３ａに設けられたスイングシリンダ２２に、連結
ピン２３を介して連結されており、スイングシリンダ２
２の伸縮でスイングポスト４全体が回動することによっ
て、前記多関節型のフロント装置５が左・右にスイング
（首振り動作）するようになっている。

【００３３】前記のメインフレーム３ａは、その中心近
傍に、前記走行体２に対しメインフレーム３ａを旋回さ
せる旋回モータ（図示せず）が配置されている。このと
き、前記メインフレーム３ａは、特に明確には図示しな
いが、前記走行体２の車幅内に近い直径（＝車幅よりも
若干大きい直径）内で旋回可能な寸法に構成されている
（いわゆる後方小旋回型）。

【００３４】なお、ここまでに述べてきた駆動機器、す
なわち、前述したブレードシリンダ１３、旋回モータ、
ブームシリンダ１９、アームシリンダ２０、バケットシ
リンダ２１、スイングシリンダ２３、及び左・右走行モ
ータ１１Ｌ，１１Ｒといった油圧アクチュエータは、特
に詳細な説明を行わないが、公知の油圧駆動装置（例え
ば特開平７−１８９２９８号公報や特開平７−２６５９
２号公報に記載のもの）により駆動される。すなわち、
これら駆動機器は、運転席７内の操作者によって操作さ
れる操作手段（後述する左・右走行レバー２４Ｌ，２４
Ｒ、スイングペダル（図示せず）、左・右作業レバー２
５Ｌ，２５Ｒ、ブレードレバー等）の操作に応動し、エ
ンジン２９（後述の図４等参照）で駆動される油圧ポン
プ３１（同）からの圧油を制御する制御弁装置（図示せ
ず）からの圧油により駆動される。

【００３５】一方、前記の運転席７は、前記メインフレ
ーム３ａ上の左側に設けられている。この運転席７内に
は、前記走行体２の左・右走行モータ１１Ｌ，１１Ｒを
それぞれ駆動するための左・右走行レバー２４Ｌ，２４
Ｒと、前記スイングシリンダ２３を駆動し前記多関節型
のフロント装置５をスイングさせるためのスイングペダ
ル（図示せず）と、前記ブームシリンダ１９、アームシ
リンダ２０、及びバケットシリンダ２１を駆動して前記
ブーム１６、アーム１７、及びバケット１８をそれぞれ
動作させるための左・右作業レバー２５Ｌ，２５Ｒと、
前記ブレードシリンダ１３を駆動しブレード１４を上下
動させるためのブレードレバー（図示せず）とが設けら
れている。また、運転席７はいわゆるキャノピータイプ
であり、座席２６と、この座席２６の上方に設けられた
ルーフ２７と、前記カバー８上に立設されたルーフ支持
部材２８とを備えている。

【００３６】図４は、前記の運転席７の後方に位置する
前記カバー８内部の構造を表す水平断面図であり、図５
は、図４に示した構造を図４中Ａ方向から（図１中では
Ｂ方向からすなわちショベル後方側から）見た鉛直断面
図である。図１〜図３と同符号のものは同一部分を示
す。

【００３７】これら図４及び図５において、カバー８内
部には、エンジン２９、このエンジン２９のクランク軸
（図示せず）にカップリング３０を介し連結されその駆
動力によって駆動される油圧ポンプ３１、前記エンジン
２９への吸入空気を清浄化するエアクリーナ３２、この
エアクリーナ３２に接続された吸気パイプ３３、前記エ
ンジン２９からの排気ガスが導かれてその消音を行うマ
フラ３４、このマフラ３４の吐出側に一端が連結され他
端が前記カウンタウェイト６の貫通孔６ａ（図１参照）
を貫通して外部に露出した排気ガス管３５等の機器を収
納するエンジン室３６が形成されている。なおこのと
き、カバー８内の空間は、隔壁３７によって、後方側領
域としての前記エンジン室３６とそれ以外の前方側領域
３８とに仕切られており、この前方側領域の右側部分に
前記油圧ポンプ３１の圧油源となる作動油タンク３９が
設けられ、左側部分には前記エンジン２９の燃料を貯留
する燃料タンク（図１にその給油口４０のみを示す）が
設けられている。

【００３８】前記のエンジン２９は、下カバーを兼用す
る前記メインフレーム３ａ上に振動減衰装置（エンジン
マウントともいう、図示せず）を介して設置されてお
り、このとき、図４及び図５に示すように、前記エンジ
ン室３６の中央部よりやや一方側（この例では左側）の
領域に、いわゆる横置きに配置されている。また前記の
作動油タンク３９は、前記油圧ポンプ３１やオイルクー
ラ４３（後述）と図示しない配管により接続されてい
る。

【００３９】このようなエンジン室３６に、本実施の形
態による多翼送風機を備えた建設機械の冷却装置が設け
られている。図４及び図５において、この建設機械の冷
却装置は、エンジン室３６の他方側（この例では右側）
の領域に設けられたファン装置４１と、このファン装置
４１の上方に配置した熱交換器（この例ではラジエータ
４２及びオイルクーラ４３）と、前記ファン装置４１を
駆動するための駆動力を発生する油圧モータ（又は電動
モータでもよい、以下同様）４４と、前記カバー８のう
ち左側方部分に設けられた吸気孔４５と、前記メインフ
レーム３ａのうち前記エンジン２９下部のオイルパン２
９ａの直下部分に設けられたに設けられた吸気孔４６
と、前記ファン装置４１から流出する空気流を外部に排
出するために前記カバー８の右側方に設けられた排気孔
４７とを備えている。

【００４０】前記のラジエータ４２は、ラジエータ支持
部材（図示せず）を介し前記メインフレーム３ａに固定
されている。このとき、前記エンジン２９のクランク軸
の前記油圧ポンプ３１と反対側には、水ポンプ（図示せ
ず）が連結されており、この水ポンプによってホース４
８ａ，４８ｂを介しラジエータ４２に前記エンジン２９
の冷却水が循環供給され、これを冷却している。

【００４１】前記のオイルクーラ４３は、ブラケット４
９ａ，４９ｂを介し前記ラジエータ４２に取り付けられ
ており、上流側で図示しない配管を介し前記の各種油圧
アクチュエータへ連通する一方、下流側も図示しない配
管を介し前記作動油タンク３９へ連通している。これに
より、前記油圧ポンプ３１から前記アクチュエータに供
給される作動油を冷却するようになっている。

【００４２】前記のファン装置４１は多翼型の遠心送風
機となっており、ケーシング５０と、このケーシング５
０内に配置されたシロッコファン（多翼羽根車）５１と
を備えている。

【００４３】前記の油圧モータ４４は、前記油圧ポンプ
３１から吐出される圧油が（例えばコントロールバルブ
を介して）供給されることによって駆動されるようにな
っている。

【００４４】前記のシロッコファン５１は、円周上に多
数の羽根５１ａ（後述の図６参照）が設けられた多翼羽
根車であり、軸方向中央部にしきりを設けた公知のいわ
ゆる両吸込みタイプとなっている。

【００４５】前記のケーシング５０のラジエータ側端部
５０ａ（図６参照）は前記ラジエータ４２に向かって開
口されており、そのケーシング開口部５０ａとラジエー
タ４２との間がダクト５２で連結されている。またケー
シング５０の両側側方部には略円形の開口部５３があ
り、これらを介してケーシング５０内部のシロッコファ
ン５１はエンジン室３６内の空間と連通している。そし
て、前記略円形の２つの開口部５３のうち一方側（図５
中手前側、図４中下側）の開口部５３の外周側４ヶ所に
は、ねじ穴加工が施されたパッチ５４が設けられてい
る。

【００４６】これら４ヶ所のパッチ５４は、そのねじ穴
部においてボルト締めによりアーム状のブラケット５５
が互いに先端部（パッチ５４と反対側の端部）が密集す
るような向きにそれぞれ取り付けられており、それら４
つのブラケット５５の前記先端部には略ドーナツ状のフ
ランジ５６が取り付けられている。これにより、このフ
ランジ５６は、前記ケーシング開口部５３と径方向にも
軸方向にも所定の距離を保つようになっている（図４参
照）。

【００４７】そして、前記のフランジ５６には前記油圧
モータ４４がボルト締めにて取り付けられている。この
とき、前記油圧モータ４４の回転軸（図示せず）が、前
記ケーシング５０の開口部５３の外側でカップリング７
０を介して前記シロッコファン５１のボス部（図示せ
ず）に結合されており、これによってボス部に固定され
たファン回転軸５１ｂ（後述の図６参照）に駆動力を伝
達するようになっている。

【００４８】なお、前記ケーシング上端開口部５０ａ
は、シロッコファン５１の前後方向（図４中上下方向）
寸法に合わせてその前後方向寸法が比較的小さくなって
いるが、ダクト５２はラジエータ４２の前後方向寸法に
合わせてその前後方向寸法が比較的大きくなっている
（図４参照）。そのため、それらケーシング上端開口部
５０ａとダクト下端部５２ａとの接続部は段付形状（図
４参照）となっている。本実施形態の要部は、前記ケー
シング５０の構造にある。図６は、このケーシング５０
の詳細構造を表す拡大鉛直断面図である。

【００４９】図６において、前記のようにして前記油圧
モータ４４からファン回転軸５１ｂに回転力が与えられ
シロッコファン（多翼羽根車）５１が図６中矢印方向に
回転させられると、シロッコファン５１の内部流路５１
ｃの空気が羽根５１ａにより遠心力で径方向外周側の流
路５７ａ，５７ｂ，５７ｃに送られる。このとき、前記
ケーシング５０と前記シロッコファン５１とは、ファン
外径とケーシング５０内周面との間の隙間により形成さ
れる前記流路５７ａ〜ｃの広さがファン回転方向（図６
矢印方向）に沿って周方向に徐々に大きくなるように配
置されている。これにより、シロッコファン５１の前記
羽根５１ａによって径方向外周側に流出する空気の流れ
をスムーズに周方向に導き、前記隙間が最大となる流路
５７ｃから最終的に吐出流路５８を経て前記ダクト５２
の内部へ空気流を吐出するようになっている。

【００５０】そしてこのとき、ケーシング５０の内周面
のうち、前記隙間が最も小さくなる舌部（ノーズ）５９
近傍の部分に、開口側がシロッコファン５１の外周側に
臨むように配置された３つの凹部（この例ではファン回
転軸５１ｂの軸線方向に延設された溝）６０ａ，６０
ｂ，６０ｃを設けている。これら凹部６０ａ〜ｃのファ
ン径方向における長さＬは、シロッコファン５１の外径
からファン中心軸（回転軸５１ｂの軸心位置）までの距
離をＲ［ｍ］、シロッコファン５１の羽根５１ａの枚数
をＮ［枚］、１以上の整数をｍ、０．８〜１．２の数を
μとしたとき、 Ｌ＝μ×ｍ×（π×Ｒ）／Ｎ［ｍ］ となるように構成されている。

【００５１】上記構成の冷却装置において、エンジン２
９を駆動すると、エンジン２９のクランク軸の駆動力で
油圧ポンプ３１が駆動され、吐出された圧油が油圧モー
タ４４に供給されて油圧モータ４４が駆動力を発生し、
これがシロッコファン回転軸５１ｂに伝達されることに
よりシロッコファン（多翼羽根車）５１が回転する。こ
のシロッコファン５１の回転により、吸気孔４５，４６
から空気流Ｐ1，Ｐ2が吸入されて、エンジン２９や油圧
ポンプ３１の周囲を流れながらそれらを冷却し、前記ケ
ーシング５０の側方部両側に設けられた開口部５３，５
３からケーシング５０内に流入し、さらにシロッコファ
ン５１の内部流路５１ｃへ流入する。この流入した空気
流は、内部流路５１ｃで昇圧されて径方向外側へ流出し
た後、流路５７ａ，５７ｂ，５７ｃ，５８、及びダクト
５２を介しラジエータ４２の前面側（図５中左側）へ導
入され、ラジエータ４２を冷却後、大部分はさらに下流
側のオイルクーラ４３を冷却する。そして、それらラジ
エータ４２、オイルクーラ４３を冷却した空気流Ｐは、
前記排気孔４７から旋回体３の外部に放出される。なお
このとき、ラジエータ４２、オイルクーラ４３を冷却し
た空気流Ｐが前記ケーシング５０の両側側方の開口部５
３へと再び還流しないように、回り込み防止用の略三角
形の仕切板６９が設けられている（図４、図５参照）。

【００５２】次に、上記構成及び動作である本実施形態
の作用を以下に説明する。

【００５３】上記のような空気流の流れにおいて、ファ
ン外径とケーシング５０内周面との間の隙間が比較的小
さい舌部５９近傍の流路５７ａではシロッコファン５１
から径方向外周側に流出する空気流（以下、衝突空気流
という）がケーシング５０内周面にほぼ垂直に激しく衝
突するため、送風機騒音を増大させる要因となる。

【００５４】ところで、本実施形態では、ファン外径か
らシロッコファン５１の中心軸までの距離がＲ［ｍ］で
あることから、衝突空気流の流速Ｖ_a［ｍ／sec］は、 Ｖ_a＝μＲω ＝μＲ（２π／Ｔ） で表される。但し、ωは角速度［rad／sec］であり、Ｔ
はシロッコファン５１が１回転するときの周期［sec］
である。

【００５５】また、シロッコファン５１のある１枚の羽
根５１ａが通過した後次の羽根５１ａが通過するまでの
時間をＴ_N［sec］とすると、シロッコファン５１の回転
数をｎ［ｒｐｍ］として、 Ｔ_N＝６０／（ｎ×Ｎ） で表される。

【００５６】このとき、上記ＴとこのＴ_Nの間には、 Ｔ＝Ｎ×Ｔ_N の関係があることから、Ｔ＝６０／ｎとなる。

【００５７】これを用いると、上記Ｖ_aは、 Ｖ_a＝μ×２π×Ｒ×（ｎ／６０） ＝μ×（２π×Ｒ×ｎ）／６０ となる。

【００５８】ここで、本実施の形態においては、開口側
がシロッコファン５１の外周側に臨むように配置された
３つの凹部６０ａ〜ｃを設けることにより、シロッコフ
ァン５１から径方向外周側に流出する衝突空気流の少な
くとも一部がこれら凹部６０ａ〜ｃに流入するが、それ
らは凹部６０ａ〜ｃ開口側と反対側の端部６０ａ1，６
０ｂ1，６０ｃ1で折り返して再び開口側に戻ってくる。
この凹部６０ａ〜ｃ内の往復に要する時間Ｔ_L［sec］
は、流入時の速度は上記Ｖ_aであることから、凹部のフ
ァン径方向長さＬ［ｍ］を用いて、 Ｔ_L＝２Ｌ／Ｖ_a ＝２Ｌ／｛（μ×２π×Ｒ×ｎ）／６０｝ ＝２Ｌ×｛６０／（μ×２π×Ｒ×ｎ）｝ ＝６０Ｌ／（μ×π×Ｒ×ｎ） となる。

【００５９】本実施形態においては、上記Ｌ＝μ×ｍ×
（π×Ｒ）／Ｎとなるように凹部６０ａ〜ｃを構成する
ことにより、 Ｔ_L＝６０｛μ×ｍ×（π×Ｒ）／Ｎ｝／（μ×π×Ｒ×ｎ） ＝（６０π×ｍ×Ｒ／Ｎ）／（π×Ｒ×ｎ） ＝６０×ｍ／（ｎ×Ｎ） となる。

【００６０】したがって、 Ｔ_L＝ｍ×Ｔ_N の関係となることから、ある羽根５１ａにより生起した
衝突空気流が凹部６０ａ〜ｃに取り込まれその端部６０
ａ1〜ｃ1で折り返して径方向内側の凹部６０ａ〜ｃの開
口側に再び戻ってきたとき、ちょうど次の羽根５１ａあ
るいはそれ以降の羽根５１ａのどれかが通過することと
なり、その羽根５１ａで生起され凹部６０ａ〜ｃに向か
ってきた新たな衝突空気流と衝突干渉し打ち消し合う。
これがシロッコファン５１が回転している間継続的に繰
り返されることにより、ケーシング５０の内周面へ衝突
する向きに流出する衝突空気流を減衰させることができ
る。したがって、シロッコファン５１から流出した衝突
空気流のケーシング５０への衝突を弱めることができ、
そのときの衝突音を低減することができるので、シロッ
コファン５１の回転により発生する騒音をその回転数の
いかんに関係なく十分に低減することができる。

【００６１】また、凹部６０ａ〜ｃを設けることによ
り、ケーシング５０の剛性強度が向上するという効果も
ある。

【００６２】なお、上記本発明の一実施の形態において
は、凹部６０ａ〜ｃとしてファン回転軸５１ｂ方向に延
設された溝を用いたが、これに限られず、縦断面形状が
図６のように表される閉塞管を用いてもよい。このと
き、閉塞管はテフロンホースで構成しても、鋼管等で構
成しても良い。これらの場合も同様の効果を得る。

【００６３】また、上記本発明の一実施の形態において
は、凹部６０ａ〜ｃの個数を３つとしたが、これにも限
られない。すなわち、少なくとも１つの凹部６０ａ〜ｃ
を設ければ上記騒音低減効果を得ることができ、その数
を増やすほどその効果は増大する。またこのとき、凹部
６０の間隔は図６に示すように不等間隔でもよいし、等
間隔でもよい。さらに、上記本発明の一実施の形態にお
いては、ファン装置４１としてケーシング５０内に配置
されシロッコファン（多翼羽根車）５１を設けたが、こ
れに限られず、他のタイプの多翼送風機、例えばリヤガ
イダとの間に流路を形成するクロスフローファンを設け
ても良い。以下、その変形例を図７及び図８により説明
する。上記本発明の一実施形態と同等の部分には同一の
符号を付し、適宜説明を省略する。

【００６４】図７は、この変形例によるエンジン室３６
の全体構造を表す拡大鉛直断面図であり、前述の図５に
相当する図である。図８は、図７中上方に示すリヤガイ
ダ６１（後述）の詳細構造を表す鉛直断面図であり、前
述の図６に相当する図である。

【００６５】図７及び図８においては、上記本発明の一
実施の形態におけるケーシング５０内に配置されシロッ
コファン（多翼羽根車）５１を備えたファン装置４１の
代わりに、リヤガイダ６１との間に流路６２を形成する
２つのクロスフローファン（多翼羽根車）６３を設けて
いる。なお、６４はスタビライザである。油圧ポンプ３
１からの圧油で駆動される１つの油圧モータ（図示せ
ず）からプーリ６６，６６に回転力が与えられると（な
お油圧モータで直接駆動されるのは一方のプーリ６６の
みであり他方のプーリ６６は図示しない歯車機構を介し
て駆動力が与えられる）、さらにファンベルト６７，６
７を介して前記クロスフローファン６３，６３が図７中
矢印方向に回転させられる。これにより、図８に示すよ
うに、上流側の流路６２ａの空気が羽根６３ａによりか
き出され、流路６２ｂを介し流路６２ｃへ送られる。こ
のとき、前記リヤガイダ６１と前記クロスフローファン
６３とは、リヤガイダ６１内周面とファン外径との間の
隙間により形成される前記流路６２の大きさを空気流導
入方向（ファン回転方向）に沿って徐々に小さくしてい
って最小部である流路６２ｂに通過させた後、逆に流路
の大きさを空気流導出方向に徐々に大きくすることによ
り、最終的に流路６２ｃを経て空気流をラジエータ４２
に流入させている。

【００６６】そしてこのとき、リヤガイダ６１の内周面
うち、前記隙間が最も小さくなる流路６２ｂ近傍の部分
に、開口側がクロスフローファン６３の外周側に臨むよ
うに配置された４つの凹部（この例ではファン回転軸６
３ｂ方向に延設された溝）６８ａ，６８ｂ，６８ｃ，６
８ｄを設けている。またスタビライザ６４にも、同様の
凹部（溝）６８ｅを設けている。そしてこれら凹部６８
ａ〜ｅのファン径方向における長さＬは、上記本発明の
一実施の形態同様、クロスフローファン６３の外径から
ファン中心軸（回転軸６３ｂの軸心位置）までの距離を
Ｒ［ｍ］、クロスフローファン６３の羽根６３ａの枚数
をＮ［枚］、１以上の整数をｍ、０．８〜１．２の数を
μとしたとき、Ｌ＝μ×ｍ×（π×Ｒ）／Ｎ［ｍ］とな
るように構成されている。

【００６７】なお、図８は、図７中上方に示すリヤガイ
ダ６１の詳細構造を表すものであったが、図７中下方に
示すリヤガイダ６１についても水平面に対して面対称の
ほぼ同一の構造となっている。

【００６８】上記構成の冷却装置において、エンジン２
９を駆動すると、エンジン２９のクランク軸の駆動力で
油圧ポンプ３１が駆動され、吐出された圧油が油圧モー
タに供給されて駆動力を発生し、これがクロスフローフ
ァン回転軸６３ｂに伝達されることによりクロスフロー
ファン（多翼羽根車）６３が回転する。このクロスフロ
ーファン６３の回転により、吸気孔４５，４６から空気
流Ｐ1，Ｐ2が吸入されて、エンジン２９や油圧ポンプ３
１の周囲を流れながらそれらを冷却して、リヤガイダ６
１に案内されつつ前記流路６２ａ〜ｃにおいてクロスフ
ローファン６３で昇圧されて流出する。その後、空気流
は、ラジエータ４２の前面側（図７中左側）へ導入さ
れ、ラジエータ４２を冷却後、大部分はさらに下流側の
オイルクーラ４３を冷却する。そして、それらラジエー
タ４２、オイルクーラ４３を冷却した空気流Ｐは、前記
排気孔４７から旋回体３の外部に放出される。

【００６９】上記のような空気流の流れにおいて、ファ
ン外径とリヤガイダ６１内周面との間の隙間が比較的小
さい流路６２ｂ近傍ではクロスフローファン６３から径
方向外周側に流出する空気流（衝突空気流）がリヤガイ
ダ６１内周面にほぼ垂直に激しく衝突するため、送風機
騒音を増大させる要因となる。また同様の現象はスタビ
ライザ６４に対しても発生する。

【００７０】本変形例においては、凹部６８ａ〜ｅのフ
ァン径方向における長さＬがＬ＝ｍ×（π×Ｒ）／Ｎと
なっていることにより、前述した本発明の一実施の形態
と同様、ある羽根６３ａにより生起した衝突空気流が凹
部端部６８ａ1〜ｅ1で折り返して径方向内側の凹部６８
ａ〜ｅの開口側に再び戻ってきたとき、ちょうど次の羽
根６３ａあるいはそれ以降の羽根６３ａのどれかが通過
することとなり、その羽根６３ａで生起され凹部６８ａ
〜ｅに向かってきた新たな衝突空気流と衝突し打ち消し
合う。これがクロスフローファン６３が回転している間
継続的に繰り返されることにより、リヤガイダ６１の内
周面やスタビライザ６４へ衝突する向きに流出する衝突
空気流を減衰させることができる。したがって、クロス
フローファン６３から流出した衝突空気流のリヤガイダ
６１及びスタビライザ６４への衝突を弱めることがで
き、そのときの衝突音を低減することができるので、ク
ロスフローファン６３の回転により発生する騒音をその
回転数のいかんに関係なく十分に低減することができ
る。

【００７１】また、凹部６８ａ〜ｅを設けることによ
り、リヤガイダ６１やスタビライザ６４の剛性強度が向
上するという効果もある。

【００７２】なお、上記変形例においては、スタビライ
ザ６４にも凹部６８ｅを設けたが、これに限られず、こ
の凹部を省略しても良い。この場合も、主たる騒音源で
ある衝突空気流のリヤガイダ６１への衝突を弱めること
ができるので、クロスフローファン６３の回転により発
生する騒音をその回転数のいかんに関係なく十分に低減
することができる。

【００７３】また、以上において、溝としての凹部６０
ａ〜ｃ及び６８ａ〜ｅはファン回転軸５１ｂ，６３ｂと
平行にケーシング５０、リヤガイダ６１、及びスタビラ
イザ６４上に形成されていたが、これに限られず、ファ
ン回転軸５１ｂ，６３ｂに対し斜めとなる方向に形成さ
れても良い。

【００７４】また、凹部６０ａ〜ｃ及び６８ａ〜ｅは、
別途形成した後溶接や接着剤でケーシング５０、リヤガ
イダ６１、及びスタビライザ６４に接続しても良いし、
プレス等によりケーシング５０、リヤガイダ６１、及び
スタビライザ６４に一体的に形成しても良い。

【００７５】また、以上の説明では、本発明を油圧ショ
ベルに適用した場合を例にとって説明したが、クローラ
クレーン、ブルドーザ等の他の建設機械に適用すること
もできることは言うまでもなく、その場合も、同様の効
果を得る。

【００７６】

【発明の効果】本発明によれば、多翼送風機のケーシン
グ又はリヤガイダに配置する凹部のファン径方向におけ
る長さＬを、Ｌ＝μ×ｍ×（π×Ｒ）／Ｎ［ｍ］とする
ので、ケーシング又はリヤガイダの内周面へ衝突する向
きに流出する空気流成分を減衰させることができる。し
たがって、シロッコファンから流出した空気流のケーシ
ングへの衝突音、又はクロスフローファンとリヤガイダ
との間を通過する空気流のリヤガイダへの衝突音を低減
することができるので、ファンの回転により発生する騒
音を十分に低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用する油圧ショベルの全体構造を示
す側面図である。

【図２】図１に示した油圧ショベルの上面図である。

【図３】図１に示した油圧ショベルの正面図である。

【図４】図１に示した運転席の後方に位置するカバー内
部の構造を表す水平断面図である。

【図５】図４に示した構造を図４中Ａ方向から見た鉛直
断面図である。

【図６】図５に示したケーシングの詳細構造を表す鉛直
断面図である。

【図７】クロスフローファンを用いた変形例によるエン
ジン室の全体構造を表す鉛直断面図である。

【図８】図７中上方に示すリヤガイダの詳細構造を表す
鉛直断面図である。

【符号の説明】

３ 旋回体（車体本体） ８ カバー ２９ エンジン ４２ ラジエータ（熱交換器） ４３ オイルクーラ（熱交換器） ５０ ケーシング ５１ シロッコファン ５１ａ 羽根 ５１ｂ 回転軸 ６０ａ〜ｃ 凹部 ６１ リヤガイダ ６２ 流路 ６３ クロスフローファン ６３ａ 羽根 ６３ｂ 回転軸 ６８ａ〜ｅ 凹部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2D015 CA02 3H034 AA02 BB06 BB19 CC04 DD05 DD25 EE06 EE08 3L044 AA04 CA12 DA01 FA03 KA04

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ケーシング内に配置したシロッコファン、
   又はリヤガイダとの間に流路を形成するクロスフローフ
   ァンを回転させて空気流を生起する多翼送風機におい
   て、 前記ケーシング又は前記リヤガイダに、開口側が前記フ
   ァンの外周側に臨むように配置された少なくとも１つの
   凹部を設け、かつ、この凹部の前記ファン径方向におけ
   る長さＬは、 前記ファンの外径から該ファンの中心軸までの距離をＲ
   ［ｍ］、前記ファンの羽根の枚数をＮ［枚］、１以上の
   整数をｍ、０．８〜１．２の数をμとしたとき、 Ｌ＝μ×ｍ×（π×Ｒ）／Ｎ［ｍ］ となるように構成されていることを特徴とする多翼送風
   機。
2. 【請求項２】請求項１記載の多翼送風機において、前記
   凹部は、前記Ｌの深さを備えた溝又は前記Ｌの軸方向長
   さを備えた閉塞管であることを特徴とする多翼送風機。
3. 【請求項３】請求項１記載の多翼送風機において、前記
   凹部は、前記ファンから流出する空気流を取り込んでそ
   の干渉作用により前記空気流のファン径方向成分を減衰
   させることを特徴とする多翼送風機。
4. 【請求項４】建設機械の車体本体を覆うカバー内に、ケ
   ーシング内に配置したシロッコファン、又はリヤガイダ
   との間に流路を形成するクロスフローファンを設け、前
   記ファンを回転させ生起した空気流を用いて前記カバー
   内に配置したラジエータ、オイルクーラ等の熱交換器及
   びエンジンを冷却する建設機械の冷却装置において、 前記ケーシング又は前記リヤガイダに、開口側が前記フ
   ァンの外周側に臨むように配置された少なくとも１つの
   凹部を設け、かつ、この凹部の前記ファン径方向におけ
   る長さＬは、 前記ファンの外径から該ファンの中心軸までの距離をＲ
   ［ｍ］、前記ファンの羽根の枚数をＮ［枚］、１以上の
   整数をｍ、０．８〜１．２の数をμとしたとき、 Ｌ＝μ×ｍ×（π×Ｒ）／Ｎ［ｍ］ となるように構成されていることを特徴とする建設機械
   の冷却装置。
5. 【請求項５】請求項４記載の建設機械の冷却装置におい
   て、前記凹部は、前記Ｌの深さを備えた溝又は前記Ｌの
   軸方向長さを備えた閉塞管であることを特徴とする建設
   機械の冷却装置。
6. 【請求項６】請求項４記載の建設機械の冷却装置におい
   て、前記凹部は、前記ファンから流出する空気流を取り
   込んでその干渉作用により前記空気流のファン径方向成
   分を減衰させることを特徴とする建設機械の冷却装置。