JP3394050B2 - エンジンの冷却装置 - Google Patents
エンジンの冷却装置Info
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- JP3394050B2 JP3394050B2 JP05038291A JP5038291A JP3394050B2 JP 3394050 B2 JP3394050 B2 JP 3394050B2 JP 05038291 A JP05038291 A JP 05038291A JP 5038291 A JP5038291 A JP 5038291A JP 3394050 B2 JP3394050 B2 JP 3394050B2
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- JP
- Japan
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- fan
- shroud
- radiator
- inner diameter
- engine
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- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ディーゼルエンジン等
に用いるラジエータの冷却ファン用シュラウドに関す
る。
に用いるラジエータの冷却ファン用シュラウドに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】一般にディーゼルエンジン等に用いるラ
ジエータの冷却ファンのシュラウドは、ラジエータを構
成するコアの冷却空気導入側全域を覆う箱形のハウジン
グと、このハウジングの背面壁中央に一体的に形成した
リング状の冷却空気導入部とから構成され、従来から種
々改良されている、例えば、実開昭５８−１８０２３号
や実開昭５８−４６８９７号がある。前者は、図４に示
すように、シュラウド１１が、ストレートの筒状冷却空
気導入開口部１２と、この空気導入開口部１２のコア側
開口縁に一体的に連接したベルマウス状のハウジング部
１３と、このハウジング部１３のコア側開口縁に一体的
に連接したストレート部１４とから構成される。空気導
入開口部１２内には、軸流ファン１５が配置される。こ
れにより冷却空気の流れはホーン状に徐々に拡大される
ため乱流の発生が少なくなり、ハウジング部１３内にお
ける空気流の速度分がほぼ均一となるようにしてある。
図中、１６はラジエータである。後者は、ラジエータ２
１側に、ベルマウス状の第１シュラウド２３を取付け、
軸流ファン２２側に、このファン外周から間隔をおい
て、ラジエータ２１側から見て順にストレートの筒状か
らベルマウス状の筒状へと拡開して開口する第２シュラ
ウド２４で囲み、第１、第２シュラウド２３、２４間を
バンド２５及び密封部材２６を設けて連接してある。こ
れにより、風量の増加を図っている。
ジエータの冷却ファンのシュラウドは、ラジエータを構
成するコアの冷却空気導入側全域を覆う箱形のハウジン
グと、このハウジングの背面壁中央に一体的に形成した
リング状の冷却空気導入部とから構成され、従来から種
々改良されている、例えば、実開昭５８−１８０２３号
や実開昭５８−４６８９７号がある。前者は、図４に示
すように、シュラウド１１が、ストレートの筒状冷却空
気導入開口部１２と、この空気導入開口部１２のコア側
開口縁に一体的に連接したベルマウス状のハウジング部
１３と、このハウジング部１３のコア側開口縁に一体的
に連接したストレート部１４とから構成される。空気導
入開口部１２内には、軸流ファン１５が配置される。こ
れにより冷却空気の流れはホーン状に徐々に拡大される
ため乱流の発生が少なくなり、ハウジング部１３内にお
ける空気流の速度分がほぼ均一となるようにしてある。
図中、１６はラジエータである。後者は、ラジエータ２
１側に、ベルマウス状の第１シュラウド２３を取付け、
軸流ファン２２側に、このファン外周から間隔をおい
て、ラジエータ２１側から見て順にストレートの筒状か
らベルマウス状の筒状へと拡開して開口する第２シュラ
ウド２４で囲み、第１、第２シュラウド２３、２４間を
バンド２５及び密封部材２６を設けて連接してある。こ
れにより、風量の増加を図っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら近年、建
設車両の低騒音化のニーズから車両寄与量の高いファン
騒音及びエンジン本体騒音の低減が求められ、エンジン
ルーム遮音が対策として実施されている。この騒音対策
のための遮音は、ラジエータとファンとの間に設けられ
ているシュラウドのファン側開口部面積を減少させるこ
とから通気抵抗を増加させる結果となり、従来のファン
を前記公知技術のように従来と同様に回転させたのでは
風量が低減し、車両はヒートバランスすることが出来な
くなる欠点があった。
設車両の低騒音化のニーズから車両寄与量の高いファン
騒音及びエンジン本体騒音の低減が求められ、エンジン
ルーム遮音が対策として実施されている。この騒音対策
のための遮音は、ラジエータとファンとの間に設けられ
ているシュラウドのファン側開口部面積を減少させるこ
とから通気抵抗を増加させる結果となり、従来のファン
を前記公知技術のように従来と同様に回転させたのでは
風量が低減し、車両はヒートバランスすることが出来な
くなる欠点があった。
【０００４】本発明はこれに鑑み、従来のファンよりも
高圧・高風量となるテーパハブを持つ斜軸流ファンを選
定し、このファン特性を最大限に引き出すようにしたラ
ジエータの冷却ファン用シュラウドを提供することを目
的とする。
高圧・高風量となるテーパハブを持つ斜軸流ファンを選
定し、このファン特性を最大限に引き出すようにしたラ
ジエータの冷却ファン用シュラウドを提供することを目
的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係るエンジンの冷却装置は、第１に、ラジ
エータ、ファン、エンジンの順に配置し、前記ファン
を、ラジエータから遠くなるほど外径が漸拡するハブ
と、前記ハブから円周方向へ外周廻りに複数植設したブ
レードとを有して構成した斜軸流ファンとすると共に、
シュラウドを、前記ラジエータの外周から前記ファン外
周におけるファン軸方向のファン幅の範囲に向けてベル
マウス状に内径が漸縮し、最小径部が前記ファン幅の範
囲に位置する第１シュラウドと、前記第１シュラウドの
最小内径部から引き続き反ラジエータ側に向けてベルマ
ウス状に内径が漸拡する第２シュラウドとを有して構成
したことを特徴としている。第２に、上記第１の構成に
おいて、ブレードのファン軸平行幅に対するブレードの
ラジエータ側端から第１シュラウドの最小内径部までの
ファン軸平行幅の割合を２０％〜５０％としたことを特
徴としている。ところで、本発明で言うベルマウス状と
は、最小径部の位置から軸方向に行くに従って、初めは
徐々に径が大きくなっていき、最小径部の位置から軸方
向距離が増加するに従って径を大きくする割合も大きく
する形状である。
め、本発明に係るエンジンの冷却装置は、第１に、ラジ
エータ、ファン、エンジンの順に配置し、前記ファン
を、ラジエータから遠くなるほど外径が漸拡するハブ
と、前記ハブから円周方向へ外周廻りに複数植設したブ
レードとを有して構成した斜軸流ファンとすると共に、
シュラウドを、前記ラジエータの外周から前記ファン外
周におけるファン軸方向のファン幅の範囲に向けてベル
マウス状に内径が漸縮し、最小径部が前記ファン幅の範
囲に位置する第１シュラウドと、前記第１シュラウドの
最小内径部から引き続き反ラジエータ側に向けてベルマ
ウス状に内径が漸拡する第２シュラウドとを有して構成
したことを特徴としている。第２に、上記第１の構成に
おいて、ブレードのファン軸平行幅に対するブレードの
ラジエータ側端から第１シュラウドの最小内径部までの
ファン軸平行幅の割合を２０％〜５０％としたことを特
徴としている。ところで、本発明で言うベルマウス状と
は、最小径部の位置から軸方向に行くに従って、初めは
徐々に径が大きくなっていき、最小径部の位置から軸方
向距離が増加するに従って径を大きくする割合も大きく
する形状である。
【０００６】
【作用及び効果】上記第１構成は、従来例の図４または
図５に示されるようにシュラウドとファン外径の隙間は
小さく設定されねばならない。そこで、本発明では図１
または図２に示すように、ファン軸方向幅の１個所で最
小隙間をつくり、最小径部の前後部にベルマウス状のシ
ュラウドを構成したことである。尚、ここで、前部と
は、上記「第１シュラウド」を指し、後部とは、上記
「第２シュラウド」を指す。ところで、かかる組み合わ
せ構成は、前記従来技術（実開昭５８−１８０２３号、
実開昭５８−４６８９７号）は元より、他にも先行技術
が見当たらない。そして、上記第１の組み合わせ構成に
よれば、この構成だけでも、次のような作用効果（第１
〜第３効果）を独立して得られる。即ち、第１効果は、
先ず、大きい面積のラジエータから小さなファン外径ま
でを短く、且つ、ラジエータとファン入口間の流れを滑
らかに導くことができると共に、また、図１または図２
に見られるようにファンとラジエータを近づけて配置で
きるようになり、コンパクトなエンジン冷却系を実現で
きる。 第２の効果は、斜軸流ファンの単体性能なる前記
「高圧・高風量」を確実に得られるということである。
詳しくは次の通り。先ず説明に先立ち、第１構成での斜
軸流ファンについて述べる。このファンは、「ラジエー
タから遠くなるほど外径が漸拡するハブ」を有してい
る。かかるファンでは、ラジエータを経て冷却用外気を
吸い込むのがよい。そこで、この吸い込み式を例にして
述べる。仮に上記第２シュラウドが、例えば前記各従来
技術のように、ストレートの円筒部を有して構成されて
いるとする。すると、上記斜軸流ファンとの組み合わせ
において、第１シュラウドからの冷却風が第２シュラウ
ド内でもさらに絞られ、通気抵抗が激増する。つまり、
この通気抵抗の激増によって前記「高圧・高風量」が得
にくくなる（又は得られない）。ところが、上記第１構
成の第２シュラウドは、ストレートの円筒部を有するこ
と無く、ラジエータの外周から冷却ファンの外周に向け
てベルマウス状に内径が漸縮する第１シュラウドの最小
内径部から引き続き反ラジエータ側に向けてベルマウス
状に内径が漸拡する構成である。従って、「第１シュラ
ウドからの冷却風が第２シュラウド内でもさらに絞られ
て通気抵抗が激増すること」がなく、このために斜軸流
ファンの単体性能なる前記「高圧・高風量」を確実に確
保できる。つまり、上記第１構成なる「斜軸流ファン
と、連続した前後部が共にベルマウス状であるシュラウ
ドとの組み合わせ構成」における組み合わせ効果が生ず
る。さらに、上記第１構成によれば、例えば、次に説明
する顕著な効果を有する上記第２構成を構成することが
できる基礎を提供できる（第３効果）。即ち、第２構成
は、第１構成を「ブレードのファン軸平行幅に対するブ
レードのラジエータ側端から第１シュラウドの最小内径
部までのファン軸平行幅の割合を２０％〜５０％とす
る」と限定したものであるが、かかる限定によれば、詳
細を後述する図３の実験成績が得られ、そしてこの実験
成績から風量の多い範囲を特定することができる（図３
参照）。尚、ファンの回転数やブレード長さを一定とし
た場合において、風量が多いということは、通気抵抗が
小さいということであり、そして、通気抵抗が小さいと
いうことは渦流音が小さいということである（尚、いわ
ゆる「ファン騒音」は、「風切り音」と「渦流音」とか
ら構成される。ここで、「風切り音」とは、ファンの回
転数やブレード長さにほぼ比例した大きさである。一
方、「渦流音」とは、前述の通り、通気抵抗にほぼ比例
した大きさである。従って、仮に上記第２シュラウド
が、上記第１構成での仮定構成と同様に例えば前記各従
来技術のようにストレートの円筒部を有して構成されて
いるとすると、上記斜軸流ファンとの組み合わせ構成に
おいて、第１シュラウドからの冷却風が第２シュラウド
内でさらに絞られ、通気抵抗が激増し、風量が低下す
る。従って、仮に風量を一定化しようとすると、ファン
の回転数を高める必要がある。すると、ファンの回転数
を高め分（換言すれば、風量を増やした分、又は、通気
抵抗の増加分）、渦流音が大きくなる（勿論、ファンの
回転数を高め分、風切り音も大きくなる）。
図５に示されるようにシュラウドとファン外径の隙間は
小さく設定されねばならない。そこで、本発明では図１
または図２に示すように、ファン軸方向幅の１個所で最
小隙間をつくり、最小径部の前後部にベルマウス状のシ
ュラウドを構成したことである。尚、ここで、前部と
は、上記「第１シュラウド」を指し、後部とは、上記
「第２シュラウド」を指す。ところで、かかる組み合わ
せ構成は、前記従来技術（実開昭５８−１８０２３号、
実開昭５８−４６８９７号）は元より、他にも先行技術
が見当たらない。そして、上記第１の組み合わせ構成に
よれば、この構成だけでも、次のような作用効果（第１
〜第３効果）を独立して得られる。即ち、第１効果は、
先ず、大きい面積のラジエータから小さなファン外径ま
でを短く、且つ、ラジエータとファン入口間の流れを滑
らかに導くことができると共に、また、図１または図２
に見られるようにファンとラジエータを近づけて配置で
きるようになり、コンパクトなエンジン冷却系を実現で
きる。 第２の効果は、斜軸流ファンの単体性能なる前記
「高圧・高風量」を確実に得られるということである。
詳しくは次の通り。先ず説明に先立ち、第１構成での斜
軸流ファンについて述べる。このファンは、「ラジエー
タから遠くなるほど外径が漸拡するハブ」を有してい
る。かかるファンでは、ラジエータを経て冷却用外気を
吸い込むのがよい。そこで、この吸い込み式を例にして
述べる。仮に上記第２シュラウドが、例えば前記各従来
技術のように、ストレートの円筒部を有して構成されて
いるとする。すると、上記斜軸流ファンとの組み合わせ
において、第１シュラウドからの冷却風が第２シュラウ
ド内でもさらに絞られ、通気抵抗が激増する。つまり、
この通気抵抗の激増によって前記「高圧・高風量」が得
にくくなる（又は得られない）。ところが、上記第１構
成の第２シュラウドは、ストレートの円筒部を有するこ
と無く、ラジエータの外周から冷却ファンの外周に向け
てベルマウス状に内径が漸縮する第１シュラウドの最小
内径部から引き続き反ラジエータ側に向けてベルマウス
状に内径が漸拡する構成である。従って、「第１シュラ
ウドからの冷却風が第２シュラウド内でもさらに絞られ
て通気抵抗が激増すること」がなく、このために斜軸流
ファンの単体性能なる前記「高圧・高風量」を確実に確
保できる。つまり、上記第１構成なる「斜軸流ファン
と、連続した前後部が共にベルマウス状であるシュラウ
ドとの組み合わせ構成」における組み合わせ効果が生ず
る。さらに、上記第１構成によれば、例えば、次に説明
する顕著な効果を有する上記第２構成を構成することが
できる基礎を提供できる（第３効果）。即ち、第２構成
は、第１構成を「ブレードのファン軸平行幅に対するブ
レードのラジエータ側端から第１シュラウドの最小内径
部までのファン軸平行幅の割合を２０％〜５０％とす
る」と限定したものであるが、かかる限定によれば、詳
細を後述する図３の実験成績が得られ、そしてこの実験
成績から風量の多い範囲を特定することができる（図３
参照）。尚、ファンの回転数やブレード長さを一定とし
た場合において、風量が多いということは、通気抵抗が
小さいということであり、そして、通気抵抗が小さいと
いうことは渦流音が小さいということである（尚、いわ
ゆる「ファン騒音」は、「風切り音」と「渦流音」とか
ら構成される。ここで、「風切り音」とは、ファンの回
転数やブレード長さにほぼ比例した大きさである。一
方、「渦流音」とは、前述の通り、通気抵抗にほぼ比例
した大きさである。従って、仮に上記第２シュラウド
が、上記第１構成での仮定構成と同様に例えば前記各従
来技術のようにストレートの円筒部を有して構成されて
いるとすると、上記斜軸流ファンとの組み合わせ構成に
おいて、第１シュラウドからの冷却風が第２シュラウド
内でさらに絞られ、通気抵抗が激増し、風量が低下す
る。従って、仮に風量を一定化しようとすると、ファン
の回転数を高める必要がある。すると、ファンの回転数
を高め分（換言すれば、風量を増やした分、又は、通気
抵抗の増加分）、渦流音が大きくなる（勿論、ファンの
回転数を高め分、風切り音も大きくなる）。
【０００７】
【実施例】図１は、本発明にかかるラジエータの冷却フ
ァン用シュラウドの１実施例であって、図２は図１のＰ
部におけるシュラウドのベルマウス形状の詳細である。
ァン用シュラウドの１実施例であって、図２は図１のＰ
部におけるシュラウドのベルマウス形状の詳細である。
【０００８】実施例は、図１に示す通り、大略、ラジエ
ータ１と冷却ファン２の間に設けられるシュラウド３に
おいて、ファン２を斜軸流ファンとすると共に、前後部
をベルマウス状としたシュラウド３をファン２のブレー
ド２１の幅Ｌ1に対する最適かぶせ率を４０％（＋１０
％〜−２０％）として構成してある。詳しくは、次の通
り。
ータ１と冷却ファン２の間に設けられるシュラウド３に
おいて、ファン２を斜軸流ファンとすると共に、前後部
をベルマウス状としたシュラウド３をファン２のブレー
ド２１の幅Ｌ1に対する最適かぶせ率を４０％（＋１０
％〜−２０％）として構成してある。詳しくは、次の通
り。
【０００９】エンジン４に設けられたファン２は、軸流
ファンよりも高圧高風量となるテーパハブ２２を有する
吸い込み式の斜軸流ファンとしたもので、従来よりも約
２０％回転数を下げることができる。より具体的には、
この斜軸流ファン２は、ラジエータ１から遠くなるほど
外径がテーパ状に漸拡するハブ２２と、このハブ２２の
外周回りに均等配置されてハブ２２から円周方向へと植
設された複数のブレード２１とを有して構成してある。
このハブ２２はエンジン４により回転駆動される。ま
た、シュラウド３は、図２に示すように、２つの異なる
円弧Ｒ１，Ｒ２からなるものである。より具体的には、
ラジエータ１の外周からファン２の外周に向けてベルマ
ウス状に内径が漸縮する第１シュラウド３１（円弧Ｒ１
の部分）と、第１シュラウド３１の最小内径部から引き
続き反ラジエータ側に向けてベルマウス状に内径が漸拡
して開口する第２シュラウド３２（円弧Ｒ２の部分）と
を有して構成される。尚、「引き続き」の文言から明ら
かな通り、かつ同図２に示す通り、第１シュラウド３１
の最小内径部は、第２シュラウド３２の最小内径部でも
あって幅はない。かぶせ率は、ファン２のブレード２１
の幅をＬ１とし、第１シュラウド３１におけるブレード
２１との重なり幅をＬ２とした場合の比であり、Ｌ２／
Ｌ１で示す。このような組合せにより実車相当のシュミ
レータ試験の結果、最適かぶせ率＝４０％が得られた。
即ち、かぶせ率が４０％以下では風量はサチュレート
し、ファン騒音結果からも４０％が最良とする結論であ
る。その試験結果を図３に示す。尚、この試験ではファ
ン特性を最大限に引き出すためにファン２とシュラウド
３との隙間、即ち、ファンチップクリァランスを減少さ
せてある。
ファンよりも高圧高風量となるテーパハブ２２を有する
吸い込み式の斜軸流ファンとしたもので、従来よりも約
２０％回転数を下げることができる。より具体的には、
この斜軸流ファン２は、ラジエータ１から遠くなるほど
外径がテーパ状に漸拡するハブ２２と、このハブ２２の
外周回りに均等配置されてハブ２２から円周方向へと植
設された複数のブレード２１とを有して構成してある。
このハブ２２はエンジン４により回転駆動される。ま
た、シュラウド３は、図２に示すように、２つの異なる
円弧Ｒ１，Ｒ２からなるものである。より具体的には、
ラジエータ１の外周からファン２の外周に向けてベルマ
ウス状に内径が漸縮する第１シュラウド３１（円弧Ｒ１
の部分）と、第１シュラウド３１の最小内径部から引き
続き反ラジエータ側に向けてベルマウス状に内径が漸拡
して開口する第２シュラウド３２（円弧Ｒ２の部分）と
を有して構成される。尚、「引き続き」の文言から明ら
かな通り、かつ同図２に示す通り、第１シュラウド３１
の最小内径部は、第２シュラウド３２の最小内径部でも
あって幅はない。かぶせ率は、ファン２のブレード２１
の幅をＬ１とし、第１シュラウド３１におけるブレード
２１との重なり幅をＬ２とした場合の比であり、Ｌ２／
Ｌ１で示す。このような組合せにより実車相当のシュミ
レータ試験の結果、最適かぶせ率＝４０％が得られた。
即ち、かぶせ率が４０％以下では風量はサチュレート
し、ファン騒音結果からも４０％が最良とする結論であ
る。その試験結果を図３に示す。尚、この試験ではファ
ン特性を最大限に引き出すためにファン２とシュラウド
３との隙間、即ち、ファンチップクリァランスを減少さ
せてある。
【図１】実施例の説明図である。
【図２】図１のシュラウドの部分拡大図である。
【図３】実施例の試験成績グラフである。
【図４】第１従来例の説明図である。
【図５】第２従来例の説明図である。
１：ラジエータ、２：ファン、３：シュラウド
Claims (2)
- 【請求項１】 エンジンの冷却装置において、ラジエータ、ファン、エンジンの順に配置し、 前記 ファンを、ラジエータから遠くなるほど外径が漸拡
するハブと、前記 ハブから円周方向へ外周廻りに複数植設したブレー
ドとを有して構成した斜軸流ファンとすると共に、シュラウド を、前記ラジエータの外周から前記ファン外
周におけるファン軸方向のファン幅の範囲に向けてベル
マウス状に内径が漸縮し、最小径部が前記ファン幅の範
囲に位置する第１シュラウドと、前記 第１シュラウドの最小内径部から引き続き反ラジエ
ータ側に向けてベルマウス状に内径が漸拡する第２シュ
ラウドとを有して構成したことを特徴とするエンジンの
冷却装置。 - 【請求項２】 前記ブレードのファン軸平行幅(L1)に対
するブレードのラジエータ側端から前記第１シュラウド
の最小内径部までのファン軸平行幅(L2)の割合を２０％
〜５０％としたことを特徴とする請求項１記載のエンジ
ンの冷却装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05038291A JP3394050B2 (ja) | 1991-02-22 | 1991-02-22 | エンジンの冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05038291A JP3394050B2 (ja) | 1991-02-22 | 1991-02-22 | エンジンの冷却装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04269326A JPH04269326A (ja) | 1992-09-25 |
| JP3394050B2 true JP3394050B2 (ja) | 2003-04-07 |
Family
ID=12857325
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05038291A Expired - Fee Related JP3394050B2 (ja) | 1991-02-22 | 1991-02-22 | エンジンの冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3394050B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3023433B2 (ja) * | 1995-04-10 | 2000-03-21 | 日立建機株式会社 | 熱交換器の冷却装置 |
| JPH10115222A (ja) | 1996-10-11 | 1998-05-06 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | エンジン冷却装置 |
| US9551356B2 (en) | 2013-10-04 | 2017-01-24 | Caterpillar Inc. | Double bell mouth shroud |
-
1991
- 1991-02-22 JP JP05038291A patent/JP3394050B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04269326A (ja) | 1992-09-25 |
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