JP2011214450A - Cooling fan device and working machine - Google Patents
Cooling fan device and working machine Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011214450A JP2011214450A JP2010081313A JP2010081313A JP2011214450A JP 2011214450 A JP2011214450 A JP 2011214450A JP 2010081313 A JP2010081313 A JP 2010081313A JP 2010081313 A JP2010081313 A JP 2010081313A JP 2011214450 A JP2011214450 A JP 2011214450A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fan
- perforated plate
- cooling
- heat exchanger
- shielding
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)
Abstract
Description
本発明は、例えばエンジン或いはモータなどの駆動源に添設される熱交換器を冷却するための冷却ファン装置及びその冷却ファン装置を備えた作業機械(例えば建設機械や特殊車両など)に関する。 The present invention relates to a cooling fan device for cooling a heat exchanger attached to a driving source such as an engine or a motor, and a work machine (for example, a construction machine or a special vehicle) provided with the cooling fan device.
上述した冷却ファン装置は、駆動源との間で冷却水等の冷媒を循環させる熱交換器に対して冷却風を流すファンを備える。 The cooling fan device described above includes a fan that causes cooling air to flow to a heat exchanger that circulates a coolant such as cooling water with a drive source.
ところで、近年、省エネルギー化や低騒音化のニーズが高まり、冷却ファン装置においても冷却効率が高いことや低騒音であることが要求されている。 By the way, in recent years, needs for energy saving and noise reduction have been increased, and the cooling fan device is also required to have high cooling efficiency and low noise.
冷却効率を高くし得る構成の一つとして、図9に示すものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この構成は、ファン100の風上側に熱交換器105を配し、ファン100の風下側に板状の遮蔽壁101を配したものであり、遮蔽壁101は、この例ではファン100を回転駆動するモータ102の外周に取付けられている。この遮蔽壁101によりファン100の下流からファン中心側に向けて逆流する風を防止してファン100の周りの空気流れをスムーズにすることができる。その結果、ファンの回転を変化させることなく、熱交換器を流れる冷却風量を増大させること、つまり冷却効率を高くすることが可能になる。
As one configuration that can increase the cooling efficiency, a configuration shown in FIG. 9 has been proposed (see, for example, Patent Document 1). In this configuration, a
しかしながら、上記特許文献1の技術による場合には、上述のように熱交換器を流れる冷却風量を増加させて冷却効率を高くすることができる反面、図10に示すようにファン羽数と回転数とで決定される特定周波数(横軸)で騒音レベル(縦軸)が高くなる卓越音X1、X2を低減することができず、低騒音化が困難であった。
However, in the case of the technique disclosed in
本発明は、このような従来技術の課題を解決するためになされたものであり、低騒音化を図りつつ高い冷却効率を確保することができる冷却ファン装置および作業機械を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a cooling fan device and a work machine capable of ensuring high cooling efficiency while reducing noise. To do.
ところで、前述した遮蔽壁に吸音機能を持たせることにより、低騒音化を図りつつ高い冷却効率を確保することが考えられる。その1つの構造としては、前記遮蔽壁に多孔質吸音材を取付けた構造が想定される。しかしながら、その構造による場合には、多孔質吸音材の吸音特性が図11に示すように周波数の増大に伴って吸音率(%)が増加する特性が一般的であるため、或る周波数で急峻に高くなる卓越音を効率的に吸収することができない。 By the way, it is conceivable to secure a high cooling efficiency while reducing noise by giving the above-described shielding wall a sound absorbing function. As one of the structures, a structure in which a porous sound absorbing material is attached to the shielding wall is assumed. However, in the case of the structure, the sound absorption characteristic of the porous sound absorbing material is generally a characteristic in which the sound absorption rate (%) increases as the frequency increases as shown in FIG. It is not possible to efficiently absorb the prevailing sound that is very high.
そこで、本発明は、種々検討を行った結果、ファンの風下側に遮蔽壁を配設し、これにより冷却効率を高くした上で、更にその遮蔽壁に特定形状の孔開き板を含む吸音構造を組み込むことで、ファンの周りを複雑にすることなく低騒音化を達成することができるという知見を得た。以下、このことをより詳細に述べる。 Therefore, as a result of various studies, the present invention has a sound absorbing structure in which a shielding wall is disposed on the leeward side of the fan, thereby improving cooling efficiency and further including a perforated plate having a specific shape in the shielding wall. It was found that noise reduction can be achieved without adding complexity to the surroundings of the fan. This will be described in more detail below.
すなわち、ファン騒音には2種類あり、一つは流体流れにより発生する乱流音であり、もう一つは前述したファンの回転に起因して発生する卓越音である。前者の乱流音は、遮蔽壁をファンの風下側に配設してファンの周りの空気流れをスムーズにすることで低減することができるが、後者の卓越音は、一般的に前者の乱流音よりも大きく、また不快な音として認識され易く、更に、ファンを包囲する箱状部の内側で共鳴現象を起こすと、こもり音として問題となる。従来は、上記卓越音を有効に低減することができなかったのであるが、上記のような風量確保のためにファンの風下側に設けられる遮蔽壁のファン側の部分に孔開き板と空気層とからなる吸音手段を設けることで、前記卓越音を吸音して低減化することが可能になる。すなわち、このような吸音構造をもつ遮蔽部材の設置によって、上述したようにファンの周りの流れをスムーズにすることでファンの周りを複雑にすることなく冷却効率を高くし、加えて低騒音化を達成できることとなる。 That is, there are two types of fan noise, one is turbulent sound generated by fluid flow, and the other is dominant sound generated due to the rotation of the fan described above. The former turbulent sound can be reduced by arranging a shielding wall on the leeward side of the fan to smooth the air flow around the fan. When the resonance phenomenon occurs inside the box-shaped part surrounding the fan, it becomes a problem as a booming sound. Conventionally, the above-mentioned prevailing sound could not be effectively reduced. However, in order to ensure the air volume as described above, a perforated plate and an air layer are formed on the fan side portion of the shielding wall provided on the leeward side of the fan. By providing the sound absorbing means consisting of the above, it becomes possible to absorb and reduce the dominant sound. In other words, by installing a shielding member having such a sound absorbing structure, it is possible to increase the cooling efficiency without complicating the periphery of the fan by smoothing the flow around the fan as described above, and in addition to reducing the noise. Can be achieved.
かかる知見に基づいた本発明の請求項1に係る冷却ファン装置は、熱交換器を冷却する冷却ファン装置であって、前記熱交換器と対向するように設けられ、回転することによって前記熱交換器の風下側から空気を吸引することで前記熱交換器を通る冷却風を発生させるファンと、前記ファンを挟んで前記熱交換器と反対側に設けられ、前記ファンの風下側から当該ファンに向かう巻込み風を阻止するように配置される遮蔽部材とを備え、前記遮蔽部材は、前記ファンの回転による冷却風の流れ方向に対して略直交するように配置される遮蔽壁と、この遮蔽壁の外周部から前記ファン側に立ち上がる周壁と、この周壁の内側に配置されて前記遮蔽壁との間に空気層を形成する孔開き板とを含み、前記孔開き板には複数の貫通孔が形成され、かつ、当該孔開き板における板厚、貫通孔の大きさおよび開口率並びに当該孔開き板の遮蔽壁側の空気層における厚みが、前記ファンに特有の複数の卓越音のうちの1種の卓越音を吸音するように設定されていることを特徴とする。
A cooling fan device according to
また、本発明の請求項2に係る冷却ファン装置は、熱交換器を冷却する冷却ファン装置であって、前記熱交換器と対向するように設けられ、回転することによって前記熱交換器の風下側から空気を吸引することで前記熱交換器を通る冷却風を発生させるファンと、前記ファンを挟んで前記熱交換器と反対側に設けられ、前記ファンの風下側から当該ファンに向かう巻込み風を阻止するように配置される遮蔽部材とを備え、前記遮蔽部材は、前記ファンの回転による冷却風の流れ方向に対して略直交するように配置される遮蔽壁と、この遮蔽壁の外周部から前記ファン側に立ち上がる周壁と、この周壁の内側において前記周壁の立ち上がり方向に互いに間隔をおいて配置されるN枚(Nは2以上の任意の整数)の孔開き板とを含み、これらの孔開き板のうち最も前記遮蔽壁に近い孔開き板は当該遮蔽壁との間に第1の空気層を形成し、前記遮蔽壁から数えてn番目(nは2以上N以下の任意の整数)の孔開き板は前記遮蔽壁から数えて(n−1)番目の孔開き板との間に第nの空気層を形成し、これらのN個の空気層及びN枚の遮蔽壁のうち、任意の一つの空気層及び当該空気層に最も近くかつ前記遮蔽壁から遠い側の孔開き板を1組とするN組の空気層及び孔開き板がそれぞれ互いに周波数の異なる卓越音を吸音するように、各組における孔開き板の板厚、貫通孔の大きさおよび開口率並びに前記空気層の厚みが設定されていることを特徴とする。
A cooling fan device according to
更に、本発明の請求項3に係る冷却ファン装置は、請求項1に記載の冷却ファン装置において、前記遮蔽部材は、さらに、前記空気層を前記遮蔽壁と前記孔開き板の並び方向と直交する方向に仕切る仕切り部材を含むことを特徴とする。
Furthermore, the cooling fan device according to
更に、本発明の請求項4に係る冷却ファン装置は、請求項2に記載の冷却ファン装置において、前記遮蔽部材は、さらに、少なくとも一つの空気層を前記遮蔽壁と前記孔開き板の並び方向と直交する方向に仕切る仕切り部材を含むことを特徴とする。
Furthermore, the cooling fan device according to claim 4 of the present invention is the cooling fan device according to
更にまた、本発明の請求項5に係る作業機械は、熱交換器と、この熱交換器を冷却するための請求項1乃至4のいずれかに記載の冷却ファン装置とが搭載された作業機械であって、前記冷却ファン装置における遮蔽部材の外周は、前記ファンの回転中心を中心とする円弧状をなす円弧状部分と、当該遮蔽部材の近傍に配置される部材との干渉を回避するように前記円弧状部分よりも径方向の内側に窪む凹状部分とを含むことを特徴とする。
Furthermore, a work machine according to claim 5 of the present invention is equipped with a heat exchanger and the cooling fan device according to any one of
請求項1の本発明による場合には、熱交換器を通る冷却風を発生させるファンよりも風下側に遮蔽壁が配設されていて、その遮蔽壁がファンよりも風下側からファンへ向かうように発生する巻き込み風を防止するので、これに伴って風量を増大させ得、これにより冷却効率を高くできる。また、前記巻き込み風の防止によりファン周りの空気流れをスムーズにし、これにより乱流音を低減する。更に、孔開き板と空気層とが遮蔽部材の内部に組み込まれているので、ファンの周りを複雑な構造にすることがない。更にまた、遮蔽部材の周壁の内側に設けられた孔開き板と空気層とは、孔開き板の板厚、貫通孔の大きさおよび開口率並びに当該孔開き板の遮蔽壁側の空気層における厚みとにより吸音特性を調整することで、ファン回転に起因する卓越音を十分に吸音することができる。そして、この卓越音の低減と上述した乱流音の低減とにより、低騒音化が達成される。 According to the first aspect of the present invention, the shielding wall is disposed on the leeward side of the fan that generates the cooling air passing through the heat exchanger, and the shielding wall faces the fan from the leeward side of the fan. Therefore, it is possible to increase the air volume, thereby increasing the cooling efficiency. Further, the air flow around the fan is made smooth by preventing the entrainment wind, thereby reducing turbulent noise. Furthermore, since the perforated plate and the air layer are incorporated in the shielding member, the structure around the fan is not complicated. Furthermore, the perforated plate and the air layer provided inside the peripheral wall of the shielding member are the thickness of the perforated plate, the size and the opening ratio of the through hole, and the air layer on the shielding wall side of the perforated plate. By adjusting the sound absorption characteristics according to the thickness, it is possible to sufficiently absorb the dominant sound caused by the fan rotation. And the noise reduction is achieved by the reduction of the dominant sound and the above-described reduction of the turbulent sound.
ここで、卓越音の吸音に寄与するパラメータとしては、上述した孔開き板の板厚、貫通孔の大きさおよび開口率並びに当該孔開き板の遮蔽壁側の空気層における厚みが該当する。これらの各パラメータの値を低減させたい卓越音の周波数に合わせて設計することで、その周波数を有する卓越音を上述のように十分に吸音することができる。 Here, the parameters contributing to the sound absorption of the dominant sound correspond to the plate thickness of the perforated plate, the size and opening ratio of the through hole, and the thickness of the air layer on the shielding wall side of the perforated plate. By designing according to the frequency of the dominant sound for which the values of these parameters are to be reduced, the dominant sound having that frequency can be sufficiently absorbed as described above.
本発明の請求項2に係る冷却ファン装置にあっては、請求項1の冷却ファン装置と同様の効果を奏することに加えて、以下の効果を有する。すなわち、周波数が異なる複数のものであって吸収すべき卓越音に対応させた数で、孔開き板および空気層が遮蔽部材に設けられるとともに、その対応する数の孔開き板および空気層における前記4つのパラメータが前記吸収すべき卓越音の周波数に関連させて設定されるので、吸収すべき卓越音の全て(遮蔽部材に設けた孔開き板および空気層の組数を上限)を1つの遮蔽部材により吸収することができる。このとき、遮蔽部材に組み込まれたN組の孔開き板および空気層により低減される卓越音は、各組において周波数が全て異なるものであるとともに、ファンの回転により発生する卓越音の総数と同一かまたは少ない数に相当する。
The cooling fan device according to
また、本発明の請求項3および4に係る冷却ファン装置にあっては、仕切り部材により空気層が、遮蔽壁と孔開き板の並び方向と直交する方向に仕切られるため、仕切られた各空気層において球面波を平面波に近づけることが可能になり、吸音性能を十分に発揮させ得る。
In the cooling fan device according to
更に、本発明の作業機械にあっては、本発明の冷却ファン装置を構成する遮蔽部材を配置する箇所の近傍に、遮蔽部材と干渉する部材が配置されていても、遮蔽部材の外周がファンの回転中心を中心とする円弧状の部分と、これよりも径方向の内側に窪む凹状部分とを有するので、その凹状部分を前記干渉する部材に対応させて配置することで、干渉を回避することが可能となり、作業機械の構成を変更することなく冷却ファン装置を設置することが可能になる。 Furthermore, in the work machine of the present invention, even if a member that interferes with the shielding member is disposed near the position where the shielding member constituting the cooling fan device of the present invention is disposed, the outer periphery of the shielding member is the fan. Since there is an arc-shaped part centered on the rotation center of the lens and a concave part recessed inward in the radial direction, interference is avoided by arranging the concave part corresponding to the interfering member. It becomes possible to install the cooling fan device without changing the configuration of the work machine.
以下に、本発明の実施形態を具体的に説明する。 Embodiments of the present invention will be specifically described below.
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る冷却ファン装置を組み込んだ作業機械としての油圧ショベルのエンジン近傍を示す模式図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic view showing the vicinity of an engine of a hydraulic excavator as a work machine incorporating a cooling fan device according to a first embodiment of the present invention.
この油圧ショベルは、上部旋回体のアッパーフレーム2の上に設けられたエンジン9を備える。アッパーフレーム2の上には、左右方向中央部の左右両側に前後方向の全長近くに亘って強度部材である縦板が設けられており、左側の縦板3と右側の図示しない縦板との間にエンジン9が設けられている。このエンジン9はターボチャージャー14を有し、エアクリーナー15から導入された吸気Y1が吸気管16を通してターボチャージャー14のコンプレッサ14aに送られ、ここで加圧され、熱交換器12で冷却された後、吸気マニホールド17を介して各気筒に分配される。
The hydraulic excavator includes an
また、各気筒から排出される排気ガスY2は、排気マニホールド18を介してターボチャージャー14のタービン14bに送られ、同タービン14bを駆動した後、排気管19を介して車外に排出される。
Further, the exhaust gas Y2 discharged from each cylinder is sent to the
一方、排気マニホールド18から出た排気ガスY2の一部がEGR管路20に抜き出され、空冷式EGRクーラー21で空冷された後、さらに水冷式EGRクーラー22によって水冷され、低温化した後、EGRバルブ(再循環ガス量を調節するためのバルブ)23を介して、熱交換器12で冷却された吸気と合流して吸気マニホールド17に送られることによって再循環するように構成されている。熱交換器12は、図示しないオイルクーラーおよびインタークーラーの一方または両方を含む場合がある。
On the other hand, after a part of the exhaust gas Y2 exiting from the
また、エンジン9と熱交換器12との間には、第1実施形態に係る冷却ファン装置1が設けられている。
Further, the cooling
冷却ファン装置1は、エンジン9に備わった回転軸9aに取付けられた冷却用のファン11と、このファン11とエンジン9との間に設けられた遮蔽部材10とを備える。ファン11は、回転軸9aにより回転駆動されて、熱交換器12の風下側から空気を吸引することで熱交換器12を通る冷却風を発生させるものである。
The cooling
図2(a)は遮蔽部材10を示す側面図で、同(b)は遮蔽部材10を示す正面図である。
FIG. 2A is a side view showing the shielding
遮蔽部材10は、ファン11の回転による冷却風の流れ方向Z(図1及び図2(a)参照)に対して略直交するように配置される円環状の板材からなる遮蔽壁30と、この遮蔽壁30の外周部30aからファン11側に立ち上がる円筒状の周壁31と、この周壁31の内側に遮蔽壁30と対向する状態に配置されて遮蔽壁30との間に空気層32を形成する円環状の孔開き板33と、内側に前記回転軸9aが挿通する円筒部材34とを有する。円筒部材34の一端部34aは遮蔽壁30の中心部に設けた挿通孔30bに、円筒部材34の他端部34bは孔開き板33の中心部に設けた挿通孔33bにそれぞれ連結されている。
The shielding
円筒部材34の内径、挿通孔30b、33bの各内径は、回転軸9aの外径に接近させた値に設定されていて、円筒部材34と回転軸9aとの間の隙間を狭くしている。また、この遮蔽部材10の内部には、4枚の仕切り部材35が放射状に設けられている。具体的には、周壁31と円筒部材34との間であって、これらの間の円環状の空気層32を4等分する位置に各仕切り部材35が配設されている。各仕切り部材35は、遮蔽壁30と孔開き板33とが並ぶ方向と直交する方向(回転軸9aの周方向)に空気層32を仕切ることになる。更に、この遮蔽部材10は、図示しない支持具を介してエンジン9に支持されている。
The inner diameter of the
前記孔開き板33には複数の貫通孔33aが形成されている。貫通孔33aは、形状として例えば円形の孔に形成され、全て同じ直径となっている。
A plurality of through
孔開き板33の板厚A、孔開き板33の貫通孔33aの直径(大きさ)B及び孔開き板33の開口率C並びに当該孔開き板33の遮蔽壁30側の空気層32における厚みDは、卓越音の吸音に寄与するパラメータであり、これらのパラメータA〜Dの値は、ファン11の回転に特有の複数の卓越音のうちの1種の卓越音を吸音するように設定される。
The thickness A of the
ところで、各パラメータA〜Dの適切な範囲は以下の通りである。孔開き板の板厚Aは、強度も考慮して0.5〜3mm程度が好ましい。貫通孔の大きさBは、例えば貫通孔が円形である場合に直径が0.1〜5mm程度が好ましく、貫通孔が他の形状の場合には同様な開口面積になるような値に選定される。孔開き板の開口率Cは0.1〜5%程度が好ましい。孔開き板の遮蔽壁側の空気層における厚みDは、10〜50mm程度が好ましい。なお、上記貫通孔の大きさBとしては、その貫通孔を通る風により貫通孔の内周面に熱が発生し、かつ貫通孔より出側(孔開き板よりも内側)に渦流が発生して消音するような現象を起こさせる寸法が望ましい。 By the way, the appropriate ranges of the parameters A to D are as follows. The thickness A of the perforated plate is preferably about 0.5 to 3 mm in consideration of strength. The size B of the through hole is preferably selected such that the diameter is about 0.1 to 5 mm when the through hole is circular, and has a similar opening area when the through hole has another shape. The The aperture ratio C of the perforated plate is preferably about 0.1 to 5%. The thickness D in the air layer on the shielding wall side of the perforated plate is preferably about 10 to 50 mm. As for the size B of the through hole, heat is generated on the inner peripheral surface of the through hole by the wind passing through the through hole, and vortex is generated on the exit side (inside the perforated plate) from the through hole. It is desirable to have dimensions that cause a phenomenon such as noise reduction.
また、これら4つのパラメータA〜Dは、以下のような特性を有するとともに、相互に関係し合うものである。 These four parameters A to D have the following characteristics and are related to each other.
孔開き板の板厚Aに関しては、他のパラメータB、C、Dを同一とする条件下で、板厚Aを厚くすると、吸音率が高くなる周波数が低くなり、板厚Aを薄くすると、吸音率が高くなる周波数が高くなる。孔開き板の開口率Cに関しては、他のパラメータA、B、Dを同一とする条件下で、孔開き板の開口率Cを大きくすると吸音率が高くなる周波数が高くなり、孔開き板の開口率Cを小さくすると、吸音率が高くなる周波数が低くなる。貫通孔の大きさBに関しては、他のパラメータA、C、Dを同一とする条件下で、貫通孔の大きさBを大きくすると、吸音率が高くなる周波数が低くなるとともに吸音率も小さくなる。逆に、貫通孔の大きさBを小さくすると、吸音率が高くなる周波数が高くなる。孔開き板の遮蔽壁側の空気層における厚みDに関しては、他のパラメータA、B、Cを同一とする条件下で、当該空気層の厚みDを厚くすると、吸音率が高くなる周波数が低くなり、空気層の厚みDを薄くすると、吸音率が高くなる周波数が高くなる。 Regarding the plate thickness A of the perforated plate, when the plate thickness A is increased under the condition that the other parameters B, C, and D are the same, the frequency at which the sound absorption rate increases is decreased, and when the plate thickness A is decreased, The frequency at which the sound absorption coefficient increases becomes higher. With respect to the aperture ratio C of the perforated plate, when the aperture ratio C of the perforated plate is increased under the condition that the other parameters A, B, and D are the same, the frequency at which the sound absorption coefficient increases is increased. When the aperture ratio C is decreased, the frequency at which the sound absorption coefficient is increased is decreased. Regarding the size B of the through hole, if the size B of the through hole is increased under the condition that the other parameters A, C, and D are the same, the frequency at which the sound absorption rate is increased is decreased and the sound absorption rate is also decreased. . On the other hand, when the size B of the through hole is reduced, the frequency at which the sound absorption coefficient is increased is increased. Regarding the thickness D of the air layer on the shielding wall side of the perforated plate, when the thickness D of the air layer is increased under the condition that the other parameters A, B, and C are the same, the frequency at which the sound absorption coefficient increases becomes lower. Thus, when the thickness D of the air layer is reduced, the frequency at which the sound absorption rate increases is increased.
以上の特性及び適切な範囲を考慮し、ファンの回転により発生する複数種のうちの1種の卓越音を吸収する吸音特性を遮蔽部材10が有するように、4つのパラメータA〜Dを決定することになる。
In consideration of the above characteristics and an appropriate range, the four parameters A to D are determined so that the shielding
図3は、上記遮蔽部材10の吸音特性(実線で示す)を示す図であり、横軸に周波数、縦軸に吸音率(%)をとっている。なお、この図3には、前述した多孔質吸音材を遮蔽壁30に貼着した場合の吸音特性を一点鎖線で示している。
FIG. 3 is a diagram showing a sound absorption characteristic (shown by a solid line) of the shielding
この図3より理解されるように、第1実施形態における遮蔽部材10の吸音特性は、周波数Fの近傍で吸音率が急峻に変化し、周波数Fをピーク吸音率(100%)とするものとなっている。この周波数Fは、ファン11の回転に伴って発生する特有の複数の卓越音のうちの1種の卓越音の周波数に一致しており、この周波数の卓越音を遮蔽部材10が吸収することになる。よって、多孔質吸音材を遮蔽壁30に貼着した場合における、周波数が大きくなるに伴って吸音率が一次関数的に高くなる吸音特性では、卓越音を十分に吸音することはできないが、第1実施形態における遮蔽部材10では卓越音を十分に吸音することが可能である。
As understood from FIG. 3, the sound absorption characteristic of the shielding
よって、第1実施形態にあっては、上述したようにファン11の回転に起因する卓越音に対して十分な吸音性能を得ることができることに加えて、以下の効果を奏する。すなわち、熱交換器12を通る冷却風を発生させるファン11よりも風下側に遮蔽部材10が配設されていて、その遮蔽部材10がファン11よりも風下側からファン11へ向かうように発生する巻き込み風を防止するので、これに伴って風量を増大させ得、これにより冷却効率を高くできる。また、前記巻き込み風の防止によりファン11の周りの空気流れをスムーズにし、これにより乱流音を低減する。更にまた、卓越音を効率的に吸音する孔開き板33と空気層32とが遮蔽部材10の内部に組み込まれているので、ファン11の周りを複雑な構造にすることがない。更に、各仕切り部材35が、遮蔽壁30と孔開き板33との並ぶ方向と直交する方向に空気層32を仕切るので、仕切られて小さくなった各空気層32a、32b、32c、32d(図2(b)参照)において球面波を平面波に近づけることが可能になり、吸音性能を十分に発揮させ得る。
Therefore, in 1st Embodiment, in addition to being able to obtain sufficient sound absorption performance with respect to the prevailing sound resulting from rotation of the
なお、仕切り部材35は、円環状の空気層32を4等分する位置に配設しているが、本発明はこれに限らず、円環状の空気層32を、2つまたは3つまたは5つ以上に等分、或いは不等分に分けるように配設してもよい。
In addition, although the
(第2実施形態)
図4(a)は第2実施形態に係る冷却ファン装置における遮蔽部材10Aを示す側面図で、同(b)は遮蔽部材10Aを示す正面図である。なお、図4においては、図2と同一部分には、同一の番号を付して示す。
(Second Embodiment)
FIG. 4A is a side view showing the shielding
遮蔽部材10Aは、周壁31と円筒部材34との間に、遮蔽壁30と平行に第1孔開き板331と第2孔開き板332が設けられており、第1孔開き板331と第2孔開き板332は、同一外径のものである。ここで、遮蔽壁30に近い側の第1孔開き板331を1番目の孔開き板、遮蔽壁30に遠い側の第2孔開き板332を2番目の孔開き板と呼び、また1番目の孔開き板331と遮蔽壁30との間の空気層を第1の空気層321、1番目の孔開き板331と2番目の孔開き板332との間の空気層を第2の空気層322と呼ぶ。
In the shielding
また、この遮蔽部材10Aの内部には、合計8枚の仕切り部材が設けられている。具体的には、遮蔽壁30と1番目の孔開き板331との間であって、これらの間の第1の空気層321を4等分する位置に各仕切り部材351が配設され、各仕切り部材351は、遮蔽壁30と1番目の孔開き板331とが並ぶ方向と直交する方向(回転軸9aの周方向)に第1の空気層321を仕切ることになる。また、1番目の孔開き板331と2番目の孔開き板332との間であって、これらの間の第2の空気層322を4等分する位置に各仕切り部材352が配設され、各仕切り部材352は、1番目の孔開き板35と2番目の孔開き板33とが並ぶ方向と直交する方向(回転軸9aの周方向)に第2の空気層322を仕切ることになる。
In addition, a total of eight partition members are provided inside the shielding
前記1番目の孔開き板331には複数の貫通孔331aが形成されていて、各貫通孔331aは形状として、例えば円形の孔に形成され、全て同じ直径となっている。そして、当該1番目の孔開き板331における板厚A1、貫通孔331aの大きさB1および開口率C1並びに当該1番目の孔開き板331の遮蔽壁30側の第1の空気層321における厚みD1が、ファン11に特有の複数の卓越音のうちの1種(例えば1次)の卓越音を吸音するように設定されている。更に加えて、2番目の孔開き板332にも複数の貫通孔332aが形成されていて、各貫通孔332aは形状として、例えば円形の孔に形成され、全て同じ直径となっている。そして、当該2番目の孔開き板332における板厚A2、貫通孔332aの大きさB2および開口率C2並びに当該2番目の孔開き板332の遮蔽壁30側の第2の空気層322における厚みD2が、ファン11に特有の複数の卓越音のうち、前記1次の卓越音とは異なる周波数の別の1種(例えば2次)の卓越音を吸音するように設定されている。
A plurality of through
上述したパラメータA1〜D1及びパラメータA2〜D2は、前述したパラメータA〜Dと同一の適切な範囲内で、かつ同様に変化する特性を考慮して選定される。 The parameters A1 to D1 and the parameters A2 to D2 described above are selected in consideration of characteristics that change in the same appropriate range as the parameters A to D described above and change in the same manner.
図5は、上記遮蔽部材10Aの吸音特性(実線で示す)を示す図であり、横軸に周波数、縦軸に吸音率(%)をとっている。
FIG. 5 is a diagram showing a sound absorption characteristic (shown by a solid line) of the shielding
この図5より理解されるように、第2実施形態における遮蔽部材10Aの吸音特性は、周波数Gの近傍で吸音率が急峻に変化するとともに周波数Gをピーク吸音率(96%)とし、また、周波数Hの近傍で吸音率が急峻に変化するとともに周波数Hをピーク吸音率(98%)とするものとなっている。
As can be understood from FIG. 5, the sound absorption characteristics of the shielding
上記周波数Gは、ファン11の回転に伴って発生する特有の複数の卓越音のうちの1種(1次)の卓越音の周波数に一致しており、この周波数の1次の卓越音を1番目の孔開き板331と第1の空気層321で構成される部分が吸収する。また、上記周波数Hは、ファン11の回転に伴って発生する特有の複数の卓越音のうちの1種(2次)の卓越音の周波数に一致しており、この周波数の2次の卓越音を2番目の孔開き板332と第2の空気層322で構成される部分が吸収する。
The frequency G coincides with the frequency of one type (primary) of the dominant sound generated as the
よって、第2実施形態における遮蔽部材10Aにあっては、1次と2次の2種の卓越音のそれぞれを十分に吸音することが可能である。更に、この第2実施形態においては、熱交換器12を通る冷却風を発生させるファン11よりも風下側に遮蔽部材10Aが配設されていて、その遮蔽部材10Aがファン11よりも風下側からファン11へ向かうように発生する巻き込み風を防止するので、これに伴って風量を増大させ得、これにより冷却効率を高くできる。また、前記巻き込み風の防止によりファン11の周りの空気流れをスムーズにし、これにより乱流音を低減する。更にまた、卓越音を効率的に吸音する孔開き板331、332と空気層321、322とが遮蔽部材10Aの内部に組み込まれているので、ファン11の周りを複雑な構造にすることがない。更に、各仕切り部材351、352が、遮蔽壁30と孔開き板331(332)との並ぶ方向と直交する方向(回転軸9aの周方向)に空気層321、322を仕切るので、仕切られて小さくなった空気層321の各空気層321a、321b、321c、321d(図4(b)参照)において球面波を平面波に近づけることが可能になるとともに、仕切られて小さくなった空気層322の各空気層322a、322b、322c、322d(図4(b)参照)において球面波を平面波に近づけることが可能になり、吸音性能を十分に発揮させ得る。
Therefore, in the shielding
なお、仕切り部材351、352は、円環状の空気層321、322を4等分する位置に配設しているが、本発明はこれに限らず、円環状の空気層321、322を、2つまたは3つまたは5つ以上に等分、或いは不等分に分けるように配設してもよい。また、仕切り部材351を用いる数と仕切り部材352を用いる数は異なっていてもよく、更には、仕切り部材351を配設する位置(回転軸9aの周方向の位置)と仕切り部材352を配設する位置(回転軸9aの周方向の位置)とは異なっていてもよい。更に、仕切り部材351、352は、放射状に配置する必要はなく、例えば図6に示すように放射状に配置した仕切り部材351、352に対して更に平行となる仕切り部材351A、352Aを増設したり、或いは、図6に示す配置状態から放射状に配置した仕切り部材351、352を省略したり、或いは図示を省略するが、1つ1つを任意の方向に向けるように配してもよい。このような仕切り部材の配置に関しては、第1実施形態の仕切り部材においても、同様に適用される。以上のような仕切り部材の配置において、空気層を仕切る数を変化させることにより、仕切り部材により仕切られる空気層の大きさを調整することができるので、大きさを調整された空気層において球面波を平面波に近づけることが可能になり、吸音性能を十分に発揮させ得る。
The
また、上述した第2実施形態では、1番目の孔開き板331と第1の空気層321とで1次の卓越音を吸収し、2番目の孔開き板332と第2の空気層322とで2次の卓越音を吸収する構成にしているが、本発明はこれに限らず、1番目の孔開き板331と第1の空気層321とで1次以外の他の卓越音を吸収し、2番目の孔開き板332と第2の空気層322とで、別の卓越音であって2次以外の他の卓越音を吸収する構成にしてもよい。
In the second embodiment described above, the primary perforated sound is absorbed by the first
更に、上述した第2実施形態では、周壁31の内側に2つの孔開き板331、332と2つの空気層321、322を設ける構成にしているが、本発明はこれに限らず、周壁31の内側に3以上の孔開き板と、孔開き板と同数の空気層を設ける構成にすることも可能である。
Furthermore, in 2nd Embodiment mentioned above, although it is set as the structure which provides the two
この構成の場合、周壁31の内側において周壁31の立ち上がり方向に互いに間隔をおいて配置されるN枚(Nは3以上の任意の整数)の孔開き板とを含み、これらの孔開き板のうち最も遮蔽壁30に近い孔開き板は当該遮蔽壁30との間に第1の空気層を形成し、遮蔽壁30から数えてn番目(nは3以上N以下の任意の整数)の孔開き板は遮蔽壁30から数えて(n−1)番目の孔開き板との間に第nの空気層を形成し、これらのN個の空気層及びN枚の遮蔽壁のうち、任意の一つの空気層及び当該空気層に最も近くかつ遮蔽壁30から遠い側の孔開き板を1組とするN組の空気層及び孔開き板がそれぞれ互いに周波数の異なる卓越音を吸音するように、各組における孔開き板の板厚、貫通孔の大きさおよび開口率並びに前記空気層の厚みが設定される。
In the case of this configuration, it includes N perforated plates (N is an arbitrary integer equal to or greater than 3) perforated plates that are spaced apart from each other in the rising direction of the
更に、上述した第1、第2実施形態では遮蔽部材10、10Aの中心部に円筒部材34を設け、その円筒部材34の内側を回転軸9aが挿通するように構成しているが、本発明はこれに限らない。ファン11の回転駆動に回転軸9aを用いない場合、例えばファン11の回転をベルト駆動する場合などには、図7に示すように円筒部材34は不要である。そして、この場合には、遮蔽部材10Aの中心部まで仕切り板321、322を配置させることができる。なお、図7は、第2実施形態の遮蔽部材10Aを例に挙げて説明しているが、このことは、第1実施形態の遮蔽部材10においても同様である。
Furthermore, in the first and second embodiments described above, the
図8は、本発明の作業機械に適用される遮蔽部材を示す斜視図である。この遮蔽部材10Bは、外周部に凹状部分30B1を有する円板状の遮蔽壁30Bと、この遮蔽壁30Bと同じ形状に形成され、外周部に凹状部分33B1を有する円板状の孔開き板33Bと、これら遮蔽壁30Bおよび孔開き板33Bの外周に繋がる一定幅の周壁31Bとを備える。遮蔽壁30Bの凹状部分30B1と孔開き板33Bの凹状部分33B1とは、同じ方向に揃っていて、周壁31Bは凹状部分30B1及び凹状部分30B1に繋がった部分31B1が凹状となり、他の部分31B2が円弧状になっている。その円弧状の他の部分31B2は、その中心がファン11の回転中心に一致する状態に配されていて、遮蔽部材10Bの外周が、ファンの回転中心を中心とする円弧状をなす円弧状部分10B2と、その円弧状部分10B2よりも径方向の内側に窪む凹状部分10B1とを含んで構成される。
FIG. 8 is a perspective view showing a shielding member applied to the work machine of the present invention. The shielding
この遮蔽部材10Bによる場合には、例えばEGR管路20が遮蔽部材10Bを配置する箇所の近傍を通っていても(図1参照)、凹状部分10B1の内部にEGR管路20を通すことで、EGR管路20との干渉を回避して遮蔽部材10Bを設置することができる。これにより作業機械としての油圧ショベルのエンジン周りを変更することなく、冷却ファン装置を設置することが可能になる。
In the case of this shielding
なお、上述した実施形態では油圧ショベルの熱交換器12に対して冷却ファン装置を設置する例を挙げているが、油圧ショベルの他の建設機械や、建設機械以外の他の作業機械(例えば特殊車両など)にも同様に適用することができる。また、作業機械の他に、自動車や空調室外機などに備わった熱交換器を対象として本発明の冷却ファン装置を設置することも可能である。
In the above-described embodiment, an example in which a cooling fan device is installed in the
1 冷却ファン装置
10、10A、10B 遮蔽部材
11 ファン
12 熱交換器
30 遮蔽壁
31 周壁
32 空気層
33 孔開き板
33a 貫通孔
35 仕切り部材
321 第1の空気層
322 第2の空気層
331 第1孔開き板
332 第2孔開き板
331a、332a 貫通孔
351、352、351A、352A 仕切り部材
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記熱交換器と対向するように設けられ、回転することによって前記熱交換器の風下側から空気を吸引することで前記熱交換器を通る冷却風を発生させるファンと、
前記ファンを挟んで前記熱交換器と反対側に設けられ、前記ファンの風下側から当該ファンに向かう巻込み風を阻止するように配置される遮蔽部材とを備え、
前記遮蔽部材は、前記ファンの回転による冷却風の流れ方向に対して略直交するように配置される遮蔽壁と、この遮蔽壁の外周部から前記ファン側に立ち上がる周壁と、この周壁の内側に配置されて前記遮蔽壁との間に空気層を形成する孔開き板とを含み、
前記孔開き板には複数の貫通孔が形成され、かつ、当該孔開き板における板厚、貫通孔の大きさおよび開口率並びに当該孔開き板の遮蔽壁側の空気層における厚みが、前記ファンに特有の複数の卓越音のうちの1種の卓越音を吸音するように設定されていることを特徴とする冷却ファン装置。 A cooling fan device for cooling the heat exchanger,
A fan that is provided to face the heat exchanger and generates cooling air that passes through the heat exchanger by sucking air from the leeward side of the heat exchanger by rotating;
A shielding member that is provided on the opposite side of the heat exchanger across the fan, and is arranged so as to prevent the wind from the leeward side of the fan toward the fan,
The shielding member includes a shielding wall that is arranged so as to be substantially orthogonal to the flow direction of the cooling air generated by the rotation of the fan, a peripheral wall that rises from the outer periphery of the shielding wall toward the fan, and an inner side of the peripheral wall. A perforated plate disposed to form an air layer with the shielding wall,
The perforated plate is formed with a plurality of through holes, and the thickness of the perforated plate, the size and the opening ratio of the through holes, and the thickness of the air layer on the shielding wall side of the perforated plate are determined by the fan. A cooling fan device, which is set to absorb one type of prevailing sound among a plurality of prevailing sounds unique to.
前記熱交換器と対向するように設けられ、回転することによって前記熱交換器の風下側から空気を吸引することで前記熱交換器を通る冷却風を発生させるファンと、
前記ファンを挟んで前記熱交換器と反対側に設けられ、前記ファンの風下側から当該ファンに向かう巻込み風を阻止するように配置される遮蔽部材とを備え、
前記遮蔽部材は、前記ファンの回転による冷却風の流れ方向に対して略直交するように配置される遮蔽壁と、この遮蔽壁の外周部から前記ファン側に立ち上がる周壁と、この周壁の内側において前記周壁の立ち上がり方向に互いに間隔をおいて配置されるN枚(Nは2以上の任意の整数)の孔開き板とを含み、これらの孔開き板のうち最も前記遮蔽壁に近い孔開き板は当該遮蔽壁との間に第1の空気層を形成し、前記遮蔽壁から数えてn番目(nは2以上N以下の任意の整数)の孔開き板は前記遮蔽壁から数えて(n−1)番目の孔開き板との間に第nの空気層を形成し、これらのN個の空気層及びN枚の遮蔽壁のうち、任意の一つの空気層及び当該空気層に最も近くかつ前記遮蔽壁から遠い側の孔開き板を1組とするN組の空気層及び孔開き板がそれぞれ互いに周波数の異なる卓越音を吸音するように、各組における孔開き板の板厚、貫通孔の大きさおよび開口率並びに前記空気層の厚みが設定されていることを特徴とする冷却ファン装置。 A cooling fan device for cooling the heat exchanger,
A fan that is provided to face the heat exchanger and generates cooling air that passes through the heat exchanger by sucking air from the leeward side of the heat exchanger by rotating;
A shielding member that is provided on the opposite side of the heat exchanger across the fan, and is arranged so as to prevent the wind from the leeward side of the fan toward the fan,
The shielding member includes a shielding wall that is arranged so as to be substantially orthogonal to the flow direction of the cooling air by the rotation of the fan, a peripheral wall that rises from the outer periphery of the shielding wall toward the fan, and an inner side of the peripheral wall. N perforated plates (N is an arbitrary integer greater than or equal to 2) perforated plates arranged at intervals in the rising direction of the peripheral wall, and among these perforated plates, the perforated plate closest to the shielding wall Forms a first air layer between itself and the shielding wall, and the nth perforated plate (n is an arbitrary integer of 2 or more and N or less) counted from the shielding wall is counted from the shielding wall (n -1) An nth air layer is formed between the first perforated plate and any one of these N air layers and N shielding walls is closest to the air layer and the air layer. In addition, N sets of air layers and perforations with a perforated plate on the side far from the shielding wall as one set Cooling characterized in that the plate thickness of the perforated plate, the size and opening ratio of the perforated holes, and the thickness of the air layer in each set are set so that the plates absorb the dominant sounds having different frequencies. Fan device.
前記遮蔽部材は、さらに、前記空気層を前記遮蔽壁と前記孔開き板の並び方向と直交する方向に仕切る仕切り部材を含むことを特徴とする冷却ファン装置。 The cooling fan device according to claim 1,
The cooling fan device according to claim 1, wherein the shielding member further includes a partition member that partitions the air layer in a direction orthogonal to an arrangement direction of the shielding wall and the perforated plate.
前記遮蔽部材は、さらに、少なくとも一つの空気層を前記遮蔽壁と前記孔開き板の並び方向と直交する方向に仕切る仕切り部材を含むことを特徴とする冷却ファン装置。 The cooling fan device according to claim 2,
The cooling member device further includes a partition member that partitions at least one air layer in a direction orthogonal to an arrangement direction of the shielding wall and the perforated plate.
前記冷却ファン装置における遮蔽部材の外周は、前記ファンの回転中心を中心とする円弧状をなす円弧状部分と、当該遮蔽部材の近傍に配置される部材との干渉を回避するように前記円弧状部分よりも径方向の内側に窪む凹状部分とを含むことを特徴とする作業機械。 A work machine equipped with a heat exchanger and the cooling fan device according to any one of claims 1 to 4 for cooling the heat exchanger,
The outer periphery of the shielding member in the cooling fan device has the arc shape so as to avoid interference between an arcuate portion having an arc shape centered on the rotation center of the fan and a member disposed in the vicinity of the shielding member. A work machine comprising: a concave portion that is recessed inward in the radial direction from the portion.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010081313A JP2011214450A (en) | 2010-03-31 | 2010-03-31 | Cooling fan device and working machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010081313A JP2011214450A (en) | 2010-03-31 | 2010-03-31 | Cooling fan device and working machine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011214450A true JP2011214450A (en) | 2011-10-27 |
Family
ID=44944450
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010081313A Pending JP2011214450A (en) | 2010-03-31 | 2010-03-31 | Cooling fan device and working machine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2011214450A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2014020778A1 (en) * | 2012-07-31 | 2016-07-11 | 日揮株式会社 | Weather reproduction method, weather reproduction device, and air utilization device |
WO2018021481A1 (en) * | 2016-07-27 | 2018-02-01 | マツダ株式会社 | Exhaust system device of vehicle |
CN110397631A (en) * | 2019-06-21 | 2019-11-01 | 上海德惠特种风机有限公司 | A kind of inhibition noise structure for blower |
-
2010
- 2010-03-31 JP JP2010081313A patent/JP2011214450A/en active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2014020778A1 (en) * | 2012-07-31 | 2016-07-11 | 日揮株式会社 | Weather reproduction method, weather reproduction device, and air utilization device |
WO2018021481A1 (en) * | 2016-07-27 | 2018-02-01 | マツダ株式会社 | Exhaust system device of vehicle |
JPWO2018021481A1 (en) * | 2016-07-27 | 2019-01-17 | マツダ株式会社 | Vehicle exhaust system |
CN109477444A (en) * | 2016-07-27 | 2019-03-15 | 马自达汽车株式会社 | The exhaust system device of vehicle |
US10746080B2 (en) | 2016-07-27 | 2020-08-18 | Mazda Motor Corporation | Exhaust system device for vehicle |
US10995649B2 (en) | 2016-07-27 | 2021-05-04 | Mazda Motor Corporation | Vehicle engine |
CN110397631A (en) * | 2019-06-21 | 2019-11-01 | 上海德惠特种风机有限公司 | A kind of inhibition noise structure for blower |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20100329871A1 (en) | Hybrid flow fan apparatus | |
CN1938502A (en) | Cooling device | |
KR19990064148A (en) | Engine cooling system | |
JP5308381B2 (en) | Sound absorber for electronic equipment | |
JPH1193670A (en) | Fan shroud | |
JP2011214450A (en) | Cooling fan device and working machine | |
CN107994734A (en) | A kind of high power density fire-proof motor | |
CN105765184A (en) | Muffler and muffling apparatus with same | |
JP3918207B2 (en) | Air conditioner | |
JP2007085356A (en) | Air conditioner | |
JP2012207819A (en) | Silencer and silencing method | |
US9581162B2 (en) | Compressor | |
JP2005139952A (en) | Construction machine equipped with air cooled intercooler | |
CN112253285B (en) | Vehicle silencing device, vehicle comprising same and vehicle waste heat utilization method | |
JP7208064B2 (en) | Package type compressor | |
JP5308234B2 (en) | Cooling fan device for construction machinery | |
CN219529387U (en) | Axial flow fan and casing and new energy equipment thereof | |
CN114704480B (en) | Multi-wing centrifugal fan based on multiple noise reduction and noise reduction method thereof | |
CN113982946B (en) | Compressor and refrigeration equipment | |
CN211692909U (en) | Centrifugal fan with silencer | |
JP2004011491A (en) | Power generating device | |
CN212717285U (en) | Integrated device for noise elimination and sound absorption of fan | |
KR20130111744A (en) | Noise for reduction fan shroud | |
CN219452438U (en) | Air suspension high-speed centrifugal blower | |
CN113847810B (en) | Low-noise air-cooled heat dissipation device |