JP2006132379A - ラジエータ・シュラウド構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 回転ファン１１から排出される遠心流２１の乱れを低減し、ラジエータ１３を通過する風量の低下を抑えることにより、ラジエータ１３の冷却能力を向上するラジエータ・シュラウド構造を提供する。
【解決手段】 ラジエータ１３の空気の排出側に取り付けられたシュラウド１５は、遠心流型の回転ファン１１方向に向かって窄まり円筒形状を成し、回転ファン１１を囲むように囲繞部１７が設けられ、その端部に回転ファン１１の遠心方向に向かうガイド部１９を設ける。ガイド部１９の長さは、回転ファン１１の直径の約６％程度である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両のラジエータとファンの間に設けられた導風用のラジエータ・シュラウド構造に関し、特に、回転ファンによる遠心流の逆流を防ぐことが可能なラジエータ・シュラウド構造に関する。

図５に示すように、キャブオーバ型車両１のような車両では、ラジエータ１３や回転ファン１１を有するエンジン部５をキャブ３下に塔載し、図示していないフロントパネルに設けられた空気取り入れ口から矢印Ｂ方向へ空気（風）を取り込み、ラジエータ１３の冷却能力を高めている。ラジエータ１３と回転ファン１１の間にはシュラウド１５が設けられ、ラジエータ１３から排出される空気を回転ファン１１に導く。
冷却能力を向上させるためには、ラジエータ１３を通過する風量をより多く確保することが重要であり、そのためにシュラウドの形状に工夫を施す提案がなされている（特許文献１参照）。
特開２００２−３８９５２号公報 図６、図７に示すように、通常、シュラウド１５は、ラジエータ１３に取り付けられ、回転ファン１１の外周を囲繞する形状をとる。すなわち、図６に示すように、ラジエータ１３は通常矩形構造であるため、シュラウド１５はラジエータ１３との接続部では矩形である。また、ラジエータ１３は空間を効率的に使用するために傾けて設置されているため、シュラウド１５の下側は、回転ファン１１に向かって窄む形状を成し、回転ファン１１の外周部分に至ると、回転ファン１１を囲繞する円筒形を成す囲繞部１７を有する。一方、回転ファン１１は、キャブオーバ型車両１では、通常、エンジン部５のクランクシャフトの回転が伝達されることにより回転するため、エンジン部５に接続されている。 ラジエータ１３を通過した空気は、シュラウド１５を通って回転ファン１１を通り排出される。車両設計上、ファン先端とシュラウドとの隙間を大きくせざるを得ない場合がある。このとき、軸流となるファンを塔載すると、ファン先端とシュラウドの隙間で気流がリークし、ラジエータ１３を通過する風量が減少する。そこで、遠心流となるファンを塔載すると、風量減少の要因となるリークを防止できる。

しかしながら、遠心流を生じる回転ファン１１を設けた場合、矢印Ａ方向だけではなく、図７の矢印Ａ’や矢印Ａ”方向への空気の流れが生じ、その方向が変化し、シュラウド１５の囲繞部１７の先端で空気の流れに乱れが生じるという問題が起こる。
図８は、従来のシュラウド１５を使用した場合にラジエータ１３からシュラウド１５、回転ファン１１を介し流れる空気の流れの乱れをシミュレーションした結果である。黒く表されている部分が乱れの大きい部分である。回転ファン１１の翼先端から流れ出る空気の流れがＡ’あるいはＡ”方向に変化し、乱れることが分かる。
このように、シュラウド１５の囲繞部１７先端で空気の乱れが起こると、ラジエータ１３から排出された空気は囲繞部１７近辺を通過しにくくなり、その結果、風量が減少するという問題を生じる。これはラジエータの冷却能力の低下を招く。

図８では、回転ファン１１の先端からラジエータ１３方向に逆流する流れがあることも示しており、これも、ラジエータ１３から排出された空気の流れを妨げ、ラジエータの冷却能力を低下させる問題を有するが、この問題については、別の課題とし、本発明では触れない。

本発明は、このような問題を鑑みてなされたもので、その目的は、回転ファン１１から排出される遠心流２１の乱れを低減し、ラジエータ１３を通過する風量の低下を抑えることにより、ラジエータ１３の冷却能力を向上するラジエータ・シュラウドを提供することである。

前述する課題を解決するための本発明は、遠心流を起こす回転ファンと、回転ファンに近接して設けられたラジエータと、ラジエータからファンへ向かう導風路を形成するシュラウドとを備えたラジエータ・シュラウド構造において、シュラウドの一端で回転ファンの外周を囲繞する囲繞部と、囲繞部周縁から外周方向に延びるガイド部と、を有することを特徴とするラジエータ・シュラウド構造である。

シュラウドの囲繞部周縁に、ファンの外周方向に延びるガイド部を設けることにより、回転ファンから排出される遠心流がガイド部に沿って流れるため、囲繞部先端での空気の流れの乱れを低減することが可能になる。これにより、ラジエータを通過する空気の風量が確保され、ラジエータの冷却能力を向上することが可能になる。

また、ガイド部の幅は、回転ファンの直径の約６％にすることが望ましい。すなわち、例えば、回転ファンの直径が５００ｍｍの場合、ガイド部の幅は３０ｍｍ程度である。また、ガイド部は全周にわたり環状に形成されることが望ましいが、例えばラジエータホース等の他の部品との干渉を防ぐために、一部を欠く構成としてもよい。

本発明のラジエータ・シュラウド構造により、シュラウド囲繞部先端での空気の流れの乱れが低減され、ラジエータを通過する風量が向上するので、ラジエータの冷却能力を向上することが可能になる。さらに、囲繞部の剛性が向上するので、ファンと囲繞部の隙間を小さく設計することができ、リークを効果的に防ぐことができるとともに、シュラウドからの放射騒音を低減させる効果もある。

以下、図面に基づいて本発明の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態にかかるラジエータ・シュラウド構造の断面図、図２は、ラジエータ・シュラウド構造の斜視図、図３は、ガイド部付きシュラウドにおける空気の流れのシミュレーション結果、図４は、ガイド部の長さと風量変化率の関係を示す図、である。

図１において、ラジエータ１３は、キャブオーバ型車両１のキャブ３下に伸びているフレームに取り付けられている。図中、ラジエータ１３の左側が車両１の前方向である。ラジエータ１３は、多くの場合、面効率を高めるため、図のように斜めに設置される。

一方、回転ファン１１は、貨物車両の場合、エンジンのクランクシャフトに備えられたプーリーから、回転ファン１１の回転軸に備えられたプーリーにベルトで回転を伝える方式をとるため、図中、回転ファン１１の右側に存在するエンジン部５に取り付けられている。
回転ファン１１には軸流型と遠心流型があるが、軸流型の場合、ファン先端とシュラウドの隙間で気流がリークし、ラジエータ１３を通過する風量が減少するため、遠心流型の回転ファン１１を用いる。ラジエータ１３の網目の粗さ、回転ファン１１のファンの形状を考慮することにより、遠心流型の回転ファン１１を得ることが可能である。
遠心流型の回転ファン１１では、ラジエータ１３から回転ファン１１を介して流れ出る空気の多くは、回転ファン１１の遠心方向に出るため、エンジン部５を避けてエンジン後部に排出することが可能である。

ラジエータ１３を通って出てくる空気流を回転ファン１１に導くためにシュラウド１５が設けられる。
シュラウド１５は、例えば、金属製、または樹脂製であり、ラジエータ１３に取り付けられる。図２に示すように、ラジエータ１３の形状から、ラジエータ１３への取り付け部では、矩形形状であり、回転ファン１１方向に向かうに従いすぼまり、回転ファン１１を囲い込むように、回転ファン１１付近では円筒状に成型される。また、回転ファン１１へ効率よく導風するために、筒状の囲繞部１７が設けられ、さらに、遠心流の空気の乱れを無くすために、囲繞部１７の端部にガイド部１９が好ましくは環状に設けられる。シュラウド１５の囲繞部１７およびガイド部１９は、一体型として成型してもよいし、別に成型してリベット等で止めてもよい。

シュラウド１５と回転ファン１１間の間隙は、導風の効率を考えると理想的にはない方が良いが、シュラウド１５はラジエータ１３に、回転ファン１１はエンジン部５に取り付けられているため、走行時の振動や変形を考慮してある程度の空間を設けるように設計、配置される。

図１、図２に示すようなガイド部１９をシュラウド１５に設けることにより、回転ファン１１から出た空気の流れは、ガイド部１９に沿って遠心方向に流出し、流れの乱れを防ぐことが可能である。
図３は、ガイド部１９を設けた場合の乱流のシミュレーション結果である。図８と比較して、乱れは小さくなることが分かる。

図４は、ガイド部１９の長さと、ラジエータ１３を通過する風量の変化率を示したものである。ガイド部１９の長さをα以上にすると風量が増加しはじめ、β以上では風量の増加は飽和することが分かる。よって、ガイド部１９の長さは、β付近の値にすることが望ましい。
この実験の結果、ガイド部１９の長さは、例えば、回転ファン１１の直径の６％程度にすると良いことが分かった。直径500ｍｍの回転ファン１１の場合、ガイド部１９の長さは約３０ｍｍにするとよい。

尚、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の改変が可能であり、それらも、本発明の技術範囲に含まれる。例えば、本実施の形態では、ガイド部１９の長さを回転ファン１１の直径の約６％としたが、ガイド部１９の長さは、これに限ることはなく、回転ファン１１の種類や、シュラウド１５の形状等により変わり得る。また、シュラウドの固定先をラジエータではなくエンジンないしフレームにしてもよい。また、キャブオーバ型車両に限らず、ボンネット型の車両にも本発明を適用することができる。

本発明のラジエータ・シュラウド構造により、回転ファン１１からの遠心方向の気流の乱れを低減することが可能になり、ラジエータ１３を通過する空気の風量を増加し、ラジエータ１３の冷却能力を向上することが可能になる。

本発明の実施の形態にかかるラジエータ・シュラウド構造の断面図 ラジエータ・シュラウド構造の斜視図 流れのシミュレーション結果 ガイド部の長さと風量変化率の関係を示す図 キャブオーバ型車両の構造の説明図 従来のラジエータ・シュラウド構造の斜視図 従来のラジエータ・シュラウド構造の断面図 従来のラジエータ・シュラウド構造の場合の乱流のシミュレーション結果

符号の説明

１………キャブオーバ型車両
３………キャブ
５………エンジン部
１１………回転ファン
１３………ラジエータ
１５………シュラウド
１７………囲繞部
１９………ガイド部
２１………遠心流

Claims (2)

1. 遠心流を起こす回転ファンと、
   前記回転ファンに近接して設けられたラジエータと、
   前記ラジエータから前記回転ファンへ向かう導風路を形成するシュラウドとを備えたラジエータ・シュラウド構造において、
   前記シュラウドの一端で前記回転ファンの外周を囲繞する囲繞部と、
   前記囲繞部周縁から外周方向に延びるガイド部と、
   を有することを特徴とするラジエータ・シュラウド構造。
2. 前記ガイド部の幅は、前記回転ファンの直径の約６％とすることを特徴とする請求項１に記載のラジエータ・シュラウド構造。

Images