JP3919496B2 - ラジエータファンおよびこれを用いたエンジン冷却装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数枚のプロペラ形羽根をボスに対して取り付けて空気を強制的に流動させるラジエータファンおよびこれを用いたエンジン冷却装置に関し、詳しくは、気密性の高いエンジンルームに対して空気を効率よく流動させて静圧効率を高めつつ騒音を低減する対策に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このようなラジエータファンは、例えば、特開昭５７−４４７９９号広報に開示されるように、回転軸方向への長さを抑えつつ強度も確保し、空気を効率よく流動させ得るようになされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、エンジンをエンジンルームに収納してラジエータファンによってラジエータを冷却する場合においては、図１１に示すように、従来型ファン特性（図１１中に細破線で表す）と従来のエンジンルームにおける空気流動抵抗（図１１中に太破線で表す）とがマッチングする点▲１▼において、エンジン冷却風の流れ状態が定まる。そして、この状態（図１１のマッチング点▲１▼）でのラジエータファンの比騒音は、図１０に示す従来型ファン特性によって定まる。この場合、図１０の縦軸の比騒音（単位はｄＢ）は、計測したファン騒音ＳＬを規格化した値であり、ラジエータファンによる空気流れにおいて、静圧Ｐ（Ｐａ）、流量Ｑ（ｍ3／ｓ）とすると、ＳＬ−１０×ｌｏｇ(０．６２４×Ｐ2×Ｑ）により、求められ、ファン騒音を比較する際に、流れ状態（静圧、流量）を同等にして比較するための値である。また、図１１の縦軸の圧力係数（単位は無次元）は、静圧を無次元化した値であって、空気密度ρ（ｋｇ／ｍ3）、ファン回転数Ｈ（１／ｓ）、ファンの直径Ｄｆとすると、Ｐ／｛０．５×π×ρ×（Ｈ×Ｄｆ）2｝により、求められる。更に、図１０および図１１の横軸の流量係数（単位は無次元）は、流量を無次元化した値であって、Ｑ／（０．２５×π2×Ｈ×Ｄｆ3）により、求められる。以降の図において、比騒音、圧力係数および流量係数についての定義は同じであり、その説明を省略する。
【０００４】
このような場合において、エンジン騒音が外部に漏れないようにエンジンルームの気密性を高めると、図１１に示すように、エンジンルームの空気流動抵抗が変化し、従来型ファン特性とのマッチング点▲１▼が▲２▼まで移動する。それに伴って、図１０に示す如く、従来型ファン特性のままでは、比騒音が大きくなり、エンジン騒音が外部へもれにくくなる代わりに、エンジンルーム外に対しては、新たにラジエータファンが騒音源となってしまっていた。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、気密性の高いエンジンルームに用いても騒音発生を抑えることができるラジエータファンおよびこれを用いたエンジン冷却装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係わる発明が講じた解決手段は、複数枚のプロペラ形羽根をボスに対して取り付けて空気を強制的に流動させるラジエータファンを前提とする。そして、空気の静圧効率をより高めつつ騒音を低減させ得るものとして、以下の構成が掲げられる。
【００１１】
つまり、プロペラ形羽根の枚数Ｎと、プロペラ形羽根先端部分での翼弦長Ｃｔと、プロペラ形羽根の外周長π×Ｄｆとを、
０．６５＜Ｎ×Ｃｔ／（π×Ｄｆ）＜０．８５
の関係を満たすように設定するとともに、
プロペラ形羽根の先広比を、
プロペラ形羽根先端部分での翼弦長Ｃｔと、プロペラ形羽根根元部分での翼弦長Ｃｂとに基づいて、
Ｃｔ／Ｃｂ＝１．５〜２．１
の範囲内に設定するとともに、
ファンの回転中心軸を通るプロペラ形羽根根元部分での翼弦長Ｃｂの二等分線と、ファンの回転中心軸を通るプロペラ形羽根先端部分での翼弦長Ｃｔの二等分線とでなすファンの回転中心軸方向に対する前進角度θ３を、１５〜２５ｄｅｇの範囲内に設定している。
【００１２】
この特定事項により、プロペラ形羽根の枚数Ｎとプロペラ形羽根先端部分での翼弦長Ｃｔとの積をプロペラ形羽根の外周長π×Ｄｆにより除算した値｛Ｎ×Ｃｔ／（π×Ｄｆ）｝が最適値に設定されることになる。つまり、Ｎ×Ｃｔ／（π×Ｄｆ）が０．６５よりも小さい場合には、プロペラ形羽根の翼面積が小さすぎるために空気流量が低下する。一方、Ｎ×Ｃｔ／（π×Ｄｆ）が０．８５よりも大きい場合には、プロペラ形羽根の翼面積が大きいと、隣接する翼によって生じた空気流れが互いに干渉し、静圧効率が低下する。
【００１３】
従って、Ｎ×Ｃｔ／（π×Ｄｆ）の値を０．６５よりも大きくかつ０．８５よりも小さく設定することで、プロペラ形羽根の翼面積が十分に確保される上、プロペラ形羽根の翼面負荷が小さくなって低騒音化が図れる。
【００１４】
また、プロペラ形羽根の先広比が、プロペラ形羽根先端部分での翼弦長Ｃｔをプロペラ形羽根根元部分での翼弦長Ｃｂで除算した値（Ｃｔ／Ｃｂ）に基づいて、１．５〜２．１の範囲内に設定されているので、プロペラ形羽根根元部分よりもプロペラ形羽根先端部分での翼面積が増大し、空気の流動を効率よく行える。
【００１５】
更に、ファンの回転方向に対する前進角度θ３が１５〜２５ｄｅｇの範囲内に設定されているので、低騒音化を図る上で有利なものとなる。
【００１６】
従って、気密性の高い空間に対して空気がより効率よく流動し、静圧効率をより高めることが可能となる上、プロペラ形羽根の翼面負荷の減少と相まってファンによる低騒音化をより一層図ることが可能となる。
【００１７】
特に、請求項２に記載の発明では、ファンの径変化による性能低下を防止し得るものとして、以下の構成が掲げられる。
【００１８】
つまり、各プロペラ形羽根の翼前縁および翼後縁のうちの少なくとも翼前縁を、プロペラ形羽根根元部分からプロペラ形羽根先端部に亘ってほぼ同一の曲率で湾曲させている。
【００１９】
この特定事項により、ファンを外周カットによって用途に応じた大きさに径変化、つまり大径から小径に径変化させて使用する場合においても、ファンの直径変更によってファン性能が悪化することはなく、気密性の高い空間に対する静圧効率を確保することが可能となる上、ファンによる低騒音化をも実践することが可能となる。
【００２０】
次に、このようなラジエータファンをエンジン冷却装置に用いたものとして、以下の構成が掲げられる。
【００２１】
つまり、請求項３に記載の発明では、ファンを半径方向外方より覆う開口孔を端面に開設してなるファンシュラウド内に収容し、
ファンのプロペラ形羽根先端部分がファンシュラウド端面に対して軸線方向においてかぶさるかぶり位置を、
ファンのプロペラ形羽根先端部分での回転中心軸方向中間部とファンシュラウド端面との間における回転中心軸方向の基準距離ＲＰと、ファンの直径Ｄｆとに基づいて、
−０．０２＜ＲＰ／Ｄｆ＜０．０８
の範囲内に設定するとともに、
ファンシュラウド端面の開口孔とファンのプロペラ形羽根先端部分との間の半径方向の隙間ＴＣと、ファンの直径Ｄｆとを、
０＜ＴＣ／Ｄｆ＜０．１５
の関係を満たすように設定している。
【００２２】
この特定事項により、ファンシュラウド端面に対するファンのプロペラ形羽根先端部分のかぶり位置は、ファンのプロペラ形羽根先端部分での回転中心軸方向中間部とファンシュラウド端面との間の軸線方向の基準距離ＲＰをファンの直径Ｄｆで除算した値（ＲＰ／Ｄｆ）に基づいて最適値に設定されている。つまり、プロペラ形羽根先端部分のかぶり位置（値ＲＰ／Ｄｆ）が−０．０２よりも小さい場合、ファンがファンシュラウドに対して空気の流動方向下流寄りに位置するため、ファンシュラウドに対し空気を流動させ難く、風量が減少することになる。一方、プロペラ形羽根先端部分のかぶり位置（除算値ＲＰ／Ｄｆ）が０．０８よりも大きい場合、ファンがファンシュラウドに対して空気の流動方向上流寄りに位置するため、ファンシュラウド内において空気が干渉し合い、この干渉効果によって騒音が大きくなる。従って、かぶり位置（値ＲＰ／Ｄｆ）を、−０．０２よりも大きくかつ０．０８よりも小さく設定することで、ファンシュラウドに対し空気を流動させ易くして風量を増加させることが可能となる上、ファンシュラウド内での空気の干渉効果を防止して騒音を低減させることが可能となる。
【００２３】
そして、開口孔とプロペラ形羽根先端部分との間の隙間ＴＣをファンの直径Ｄｆで除算した値が０よりも大きくかつ０．１５よりも小さい値とすることで、翼圧力面側から負圧面側への空気の回り込みを防ぎ、空気流量を効果的に高めることが可能となる。更に、互いに直に連結されないファンとファンシュラウドとの振動接触も、効果的に回避されることになる。
【００２４】
また、請求項４に記載の発明では、ファンを半径方向外方より覆う開口孔を端面に開設してなるファンシュラウド内に収容し、上記開口孔を端面より空気の流動方向下流側に向かって略直角に突設させている。
【００２５】
そして、ファンのプロペラ形羽根先端部分での回転中心軸方向中間部を、ファンシュラウド端面に対し回転中心軸線上のほぼ同一位置に位置付けるとともに、ファンシュラウド端面からの開口孔の突出量ＬＳを、ファンの直径Ｄｆに基づいて、
０＜ＬＳ／Ｄｆ＜０．１
の関係を満たすように設定している。
【００２６】
この特定事項により、ファンシュラウド端面からの開口孔の突出量ＬＳがファンの直径Ｄｆに基づいて最適値に設定されることになる。つまり、開口孔の突出量ＬＳが大きすぎると、管内抵抗が増加して静圧効率を効果的に高めることができない上、ファンが開口孔の周縁に干渉しやすく騒音が増大するおそれがある。従って、開口孔の突出量ＬＳをファンの直径Ｄｆに基づいて０よりも大きくかつ０．１よりも小さく設定することで、ファンシュラウド端面に単純な開口孔を開口させたもの（開口孔の突出量ＬＳがないもの）に比べて、静圧効率をさらに効果的に高めることが可能となる上、開口孔周縁に対するファンの干渉による騒音増大を防止することが可能となる。
【００２７】
また、請求項５に記載の発明では、ファンを半径方向外方より覆う開口孔を端面に開設してなるファンシュラウド内に収容し、上記開口孔を端面に対し空気の流動方向下流側に向かって湾曲部を存して略直角に突設させている。
【００２８】
そして、ファンのプロペラ形羽根先端部分での回転中心軸方向中間部を、ファンシュラウド端面に対し回転中心軸線上のほぼ同一位置に位置付けるとともに、
ファンシュラウド端面の湾曲部の半径Ｒを、ファンの直径Ｄｆに基づいて、
０＜Ｒ／Ｄｆ＜０．１
の関係を満たすように設定している。
【００２９】
この特定事項により、空気の流動方向下流側に略直角に突設した開口孔に対して空気は、ファンシュラウド端面の湾曲部によって流入抵抗を低減させた状態で円滑に流入することになり、ファンの風量を増大させることが可能となる。
【００３０】
更に、請求項６に記載の発明では、ファンを半径方向外方より覆う開口孔を端面に開設してなるファンシュラウド内に収容し、上記開口孔を端面に対し空気の流動方向下流側に向かって湾曲部を存して拡径するように突設する。
【００３１】
そして、ファンのプロペラ形羽根先端部分での回転中心軸方向中間部を、ファンシュラウド端面位置に対し回転中心軸線上のほぼ同一位置に位置付けるとともに、
ファンシュラウド端面より湾曲部を介して拡径する開口孔の傾斜面と、ファンの回転中心軸とでなす角度βを、
０＜β＜６０ｄｅｇ
の範囲内に設定している。
【００３２】
この特定事項により、開口孔を端面に対し空気の流動方向下流側に向かって突設させているために空気の流路抵抗が大きくても、この流路が湾曲部を存して拡径しているので、ファンによって遠心方向を向く空気の流れが拡径により半径方向外向き（遠心方向）に傾斜する傾斜面に沿って流れることになり、空気の流路抵抗が低減されて、ファンの風量を増大させることが可能となる。
【００３３】
しかも、開口孔を端面に対し拡径するように突設させていることで、ファンが開口孔の周縁に干渉し難くなり、開口孔周縁に対するファンの干渉による騒音増大を効果的に防止することが可能となる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３５】
＜第１の実施の形態＞
図１は本発明の第１の実施形態に係わるラジエータファンを用いたエンジンの冷却装置の模式図を示し、１はエンジン、２はエンジン１のクランクシャフト１ａに回転一体に連結されたラジエータファン（ファン）、３はエンジン１の出力軸（図示せず）より動力を得て駆動する発電機やポンプなどの作業機である。
【００３６】
上記エンジン１は、エンジンルーム１１内に搭載されている。エンジンルーム１１は、気密性の高い空間とされ、その前部となる上流側端面に空気導入口１１ａが設けられている一方、後部となる下流側端面に空気排出口１１ｂが設けられている。
【００３７】
また、図２に示すように、ラジエータファン２は、このラジエータファン２を半径方向外方より覆う開口孔４１を空気流動方向下流側端面４２（図では右側端）に開設してなるファンシュラウド４内に収容されている。そして、上記ラジエータファン２は、ファンシュラウド４の空気流動方向上流側（図では＋側）にラジエータ５を備えてなり、ラジエータ５を介して空気を吸い込む吸い込みタイプのものが適用されている。
【００３８】
図３に示すように、上記ラジエータファン２は、７枚のプロペラ形羽根２１をボス２２に対して取り付けて空気を強制的にエンジンルーム１１に流動させるものである。
【００３９】
以下、ラジエータファン２およびファンシュラウド４の構成について詳細に説明する。
【００４０】
−ラジエータファン２の構成−
上記各プロペラ形羽根２１列をボス２２に対する取付面と平行な面で投影した場合のプロペラ形羽根根元部分での取付角度θ１、つまり、図４に示すように、プロペラ形羽根根元部分での翼前縁と翼後縁とをつなぐ直線ｍと、回転中心軸ｏと直交するボス２２の端面２２ａとの間の傾斜角度θ１（取付角度θ１）は、３５゜〜４５゜の範囲内に設定されている。これは、プロペラ形羽根根元部分での取付角度θ１（傾斜角度θ１）が４５゜よりも大きな角度に設定されていると、空気を回転中心軸ｏ方向へ流す成分が増加し、空気流に遠心方向成分を発生させることができないからである。一方、取付角度θ１が３５゜よりも小さな角度に設定されていると、空気を回転中心軸ｏ方向へ流す成分が減少し、空気流に大きすぎる遠心方向成分が発生してしまうからである。従って、プロペラ形羽根根元部分での取付角度θ１を３５゜〜４５゜の範囲内に設定することで、空気流に遠心方向成分を発生させることができ、翼根元で受けた空気はプロペラ形羽根根元部分まで円滑に導かれる。
【００４１】
一方、図５に示すように、プロペラ形羽根先端部分での取付角度θ２、つまり、プロペラ形羽根先端部分での翼前縁と翼後縁とをつなぐ直線ｎと、ラジエータファン２の回転中心軸ｏと直交するボス２２の端面２２ａとの間の傾斜角度θ２は、プロペラ形羽根根元部分での取付角度θ１（３５゜〜４５゜）よりも小さな１５゜〜２２゜の範囲内に設定されている。要するに、プロペラ形羽根先端部分での取付角度θ２が２２゜よりも大きな角度に設定されていると、回転中心軸方向へ流す空気流量は、大きくなるものの、流れの剥離が生じやすい。逆に、取付角度θ２が１５゜よりも小さいと、流れの剥離は生じ難いが、回転中心軸方向へ流す空気流量は小さくなる。従って、プロペラ形羽根先端部分での取付角度θ２を１５゜〜２２゜の範囲に設定することで、回転中心軸方向へ流す空気流量が確保され、流れの剥離も生じ難くなる。
【００４２】
また、７枚のプロペラ形羽根２１と、プロペラ形羽根先端部分での翼弦長Ｃｔと、プロペラ形羽根２１の外周長π×Ｄｆとは、
０．６５＜７×Ｃｔ／（π×Ｄｆ）＜０．８５
の関係を満たすように設定されている。これは、プロペラ形羽根２１の枚数７とプロペラ形羽根先端部分での翼弦長Ｃｔとの積（７Ｃｔ）をプロペラ形羽根２１の外周長π×Ｄｆにより除算した値｛７Ｃｔ／（π×Ｄｆ）｝を最適値に設定するためである。つまり、７Ｃｔ／（π×Ｄｆ）が０．６５よりも小さい場合には、プロペラ形羽根２１の翼面積が小さすぎるために空気が効率よく流動せず、静圧効率が低下するからである。一方、７Ｃｔ／（π×Ｄｆ）が０．８５よりも大きい場合には、プロペラ形羽根２１の翼面積が大きすぎるために翼面負荷が増加して騒音が大きくなるからである。
【００４３】
そして、各プロペラ形羽根２１の先広比は、プロペラ形羽根先端部分での翼弦長Ｃｔをプロペラ形羽根根元部分での翼弦長Ｃｂで除算した値（Ｃｔ／Ｃｂ）に基づいて、
Ｃｔ／Ｃｂ＝１．５〜２．１
の範囲内に設定されている。これは、プロペラ形羽根根元部分よりもプロペラ形羽根先端部分での翼面積を増大させることによって、空気の流動を効率よく行えるようにするためである。
【００４４】
更に、図３に示すように、ラジエータファン２の回転中心軸ｏを通る各プロペラ形羽根２１のプロペラ形羽根根元部分での翼弦長Ｃｂの二等分線ｓと、ラジエータファン２の回転中心軸ｏを通る各プロペラ形羽根２１のプロペラ形羽根先端部分での翼弦長Ｃｔの二等分線ｔとでなす、ラジエータファン２の回転方向に対する前進角度θ３は、１５〜２５ｄｅｇの範囲内に設定されている。これは、前進化させることで騒音が低減するからであり、低騒音化を図る上で有利なものとなる。
【００４５】
また、各プロペラ形羽根２１の翼前縁は、プロペラ形羽根根元部分からプロペラ形羽根先端部に亘ってほぼ同一の曲率で湾曲している。一方、翼後縁も、プロペラ形羽根根元部分からプロペラ形羽根先端部に亘ってほぼ同一の曲率で湾曲している。
【００４６】
−ファンシュラウド４の構成−
図２に示すように、ラジエータファン２のプロペラ形羽根先端部分がファンシュラウド４の空気流動方向上流側端面４２（図では右端）に対し回転中心軸ｏ方向においてかぶさるかぶり位置は、ラジエータファン２のプロペラ形羽根先端部分での回転中心軸ｏ方向中間位置とファンシュラウド４の空気流動方向上流側端面４２との間の回転中心軸ｏ方向の距離ＲＰを基準とし、ラジエータファン２の直径Ｄｆに基づいて、
−０．０２＜ＲＰ／Ｄｆ＜０．０８
の範囲内に設定されている。
【００４７】
これは、図６に示すように、ファンシュラウド４の空気流動方向上流側端面４２に対するプロペラ形羽根先端部分のかぶり位置（ＲＰ／Ｄｆ）が−０．０２よりも大きくかつ０．０８よりも小さい範囲内において、図１に示す気密性の高いエンジン１と、従来のようにラジエータファンの上流側に大きな空気導入口を有するエンジンと、ラジエータファンの上流側にラジエータのみを備えたエンジン単体とを比較した場合に、静圧効率はほぼ変わらないものの、図７に示すように、比騒音に差が生じ、かかる点から、かぶり位置（ＲＰ／Ｄｆ）を−０．０２よりも大きくかつ０．０８よりも小さい範囲内に設定するようにしている。この場合、比騒音の観点から、かぶり位置（ＲＰ／Ｄｆ）を、−０．０２＜ＲＰ／Ｄｆ＜０．０８の範囲内に設定することがより好ましい。
【００４８】
この場合、図６の縦軸の静圧効率は、ラジエータファンによる空気流れにおいて、静圧Ｐ（Ｐａ）、流量Ｑ（ｍ3／ｓ）、ファン駆動動力Ｗ（ｗ）とすると、（Ｐ×Ｑ）／Ｗ （単位は無次元）により、求められる。つまり、ファン駆動動力でどれだけの流れ（静圧、流量）を発生させることができるかという尺度である。従って、静圧効率が高い程、同一のファン駆動動力によって高い静圧で、かつ大きな流量の流れを発生させることができる。逆に、同一の流れ（静圧および流量が同じ）を発生させるのに必要なファン駆動動力が少なくて済む。以降の図において、静圧効率についての定義は同じであり、その説明を省略する。
【００４９】
また、ファンシュラウド４の空気流動方向上流側端面４２の開口孔４１とラジエータファン２のプロペラ形羽根先端部分との間の半径方向の隙間ＴＣは、ラジエータファン２の直径Ｄｆに基づいて、
０＜ＴＣ／Ｄｆ＜０．１５
の関係を満たすように設定されている。
【００５０】
これは、図８に示すように、隙間ＴＣをラジエータファン２の直径Ｄｆで除算した値（ＴＣ／Ｄｆ）が、０．０１３、０．０２６、０．０５３、０．０７９であるものと比較した場合に、除算値（ＴＣ／Ｄｆ）を０．０１３としたものが、空気の流量係数に対する流動効率が最も高く、また、図９に示すように、空気の流量係数に対する比騒音が最も低くなるからであり、経験的な許容範囲を考慮して、隙間ＴＣを０＜ＴＣ／Ｄｆ＜０．１５の範囲内に規定するようにしている。
【００５１】
従って、上記第１の実施形態では、各プロペラ形羽根２１は、そのプロペラ形羽根根元部分における取付角度θ１が３５゜〜４５゜の範囲に設定されているので、空気流に遠心方向成分を発生させることができ、翼根元で受けた空気をプロペラ形羽根根元部分まで円滑に導くことができる。また、プロペラ形羽根先端部分での取付角度θ２がプロペラ形羽根根元部分での取付角度θ１（３５゜〜４５゜）よりも小さな１５゜〜２２゜の範囲に設定されているので、回転中心軸方向へ流す空気流量を確保でき、流れの剥離も生じ難くすることができる。加えて、プロペラ形羽根２１の枚数７とプロペラ形羽根先端部分での翼弦長Ｃｔとの積（７Ｃｔ）をプロペラ形羽根２１の外周長π×Ｄｆにより除算した値｛７Ｃｔ／（π×Ｄｆ）｝が、０．６５よりも大きくかつ０．８５よりも小さな値に設定されているので、プロペラ形羽根２１の翼面積を十分に確保することができる上、プロペラ形羽根２１の翼面負荷が小さくなって低騒音化を図る上で有利なものとなる。しかも、プロペラ形羽根２１の先広比が、１．５〜２．１の範囲内に設定されているので、プロペラ形羽根根元部分よりもプロペラ形羽根先端部分での翼面積が増大し、空気の流動を効率よく行うことができる。更に、ラジエータファン２の回転方向に対する前進角度θ３が１５〜２５ｄｅｇの範囲内に設定されているので、低騒音化を図る上で非常に有利なものとなる。要するに、エンジン騒音が外部に漏れないように気密性を高めたエンジンルーム１１において、図１１に示すように、本エンジンルーム１１の空気流動抵抗（図１１に太実線で表す）が変化していても、従来型ファン特性（図１１に細破線で表す）とのマッチング点▲２▼が本実施形態における改善型ファン特性（図１１に細実線で表す）とのマッチング点▲３▼まで移動し、それに伴って、図１０に示す如く、マッチング点▲３▼での比騒音が飛躍的に小さくなり、エンジン騒音およびファン騒音を共に減少させることができることになる。
【００５２】
また、各プロペラ形羽根２１の翼前縁および翼後縁が、プロペラ形羽根根元部分からプロペラ形羽根先端部に亘ってそれぞれほぼ同一の曲率で湾曲しているので、ラジエータファンをエンジンの大きさなどの用途に応じた大きさに径変化させて使用する場合においても、ラジエータファン２を外周カットすることによって直径変更しても、ファン性能が悪化することはなく、気密性の高いエンジンルーム１１に対する静圧効率を確保することができる上、ラジエータファン２による低騒音化をも実践することができる。
【００５３】
そして、ファンシュラウド４の空気流動方向上流側端面に対するラジエータファン２のプロペラ形羽根先端部分のかぶり位置は、ラジエータファン４のプロペラ形羽根先端部分での回転中心軸ｏ方向の中間部とファンシュラウド４の空気流動方向上流側端面との間の回転中心軸ｏ方向の基準距離ＲＰをラジエータファン２の直径Ｄｆで除算した値（ＴＣ／Ｄｆ）に基づいて、−０．０２よりも大きくかつ０．０８よりも小さい最適値に設定されているので、ファンシュラウド４に対し空気を流動させ易くして風量を増加させることができる上、ファンシュラウド４内での空気の干渉効果を防止して騒音を低減させることができる。
【００５４】
しかも、開口孔４２とプロペラ形羽根先端部分との間の隙間ＴＣをラジエータファン２の直径Ｄｆで除算した値が、０よりも大きくかつ０．１５よりも小さい非常に小さな値に設定されているので、静圧効率を効果的に高めることができる上、ラジエータファン２による低騒音化をも図ることができる。更に、エンジンルーム１１内において防振ゴムなどを介してボディに取り付けられたエンジン１に対し連結されるラジエータファン２と、ボディに直に取り付けられるファンシュラウド４との互いの非直連結による振動接触も、効果的に回避することができる。
【００５５】
なお、上記第１の実施形態では、ラジエータファン２として、ラジエータ５を介して空気をエンジンルーム１１内に吸い込む吸い込みタイプのものを適用したが、図１２に示すように、ラジエータファン６として、ファンシュラウド４の空気流動方向下流側（図では右側）にラジエータ５を備えてなり、空気をラジエータ５を介してエンジンルーム１１内に吐き出す吐き出しタイプのものが適用されていてもよい。この場合、ラジエータファン６は、７枚のプロペラ形羽根６１をボス６２に対して取り付けて空気を強制的にエンジンルーム１１に流動させるものである。
【００５６】
＜第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施形態を図１３ないし図１６に基づいて説明する。
【００５７】
この実施形態では、ファンシュラウドの開口孔の構造を変更している。なお、開口孔を除くその他の構成は、上記第１の実施形態の場合と同じであり、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５８】
すなわち、本例では、図１３に示すように、開口孔４３は、ファンシュラウド４の空気流動方向上流側端面４２より空気の流動方向下流側（図では右側）に向かって略直角に突設されている。また、ラジエータファン２のプロペラ形羽根先端部分での回転中心軸ｏ方向の中間位置は、空気流動方向上流側端面４２に対し回転中心軸ｏ上のほぼ同一位置に位置付けられている。このラジエータファン２としては、ファンシュラウド４の空気流動方向上流側（図では左側）にラジエータ５を備え、ラジエータ５を介して空気を吸い込む吸い込みタイプのものが適用されている。
【００５９】
そして、ファンシュラウド４の空気流動方向上流側端面４２からの開口孔４３の突出量ＬＳは、ラジエータファン２の直径Ｄｆに基づいて、
０＜ＬＳ／Ｄｆ＜０．１
の関係を満たすように設定されている。
【００６０】
これは、図１４に示すように、開口孔４３の突出量ＬＳをラジエータファン２の直径Ｄｆで除算した値（ＬＳ／Ｄｆ）が、０．００８、０．０２６、０．０３９、０．０５３、０．０７９であるものと比較した場合に、除算値（ＬＳ／Ｄｆ）を０．０５３としたものが、空気の流量係数に対する流動効率が低くなる傾向を示し、また、図１５に示すように、空気の流量係数に対する比騒音が高くなる傾向を示しているからであり、経験的な許容範囲を考慮して、開口孔４３の突出量ＬＳを０＜ＬＳ／Ｄｆ＜０．１の範囲内に規定するようにしている。
【００６１】
これにより、本実施形態では、ファンシュラウド４の空気流動方向上流側端面４２からの開口孔４３の突出量ＬＳがラジエータファン２の直径Ｄｆに基づいて最適値に設定されることになる。つまり、開口孔４３の突出量ＬＳが大きすぎると、管内抵抗が増加して静圧効率を効果的に高めることができない上、ラジエータファン２が開口孔４３の周縁に干渉しやすく騒音が増大するおそれがある。従って、開口孔４３の突出量ＬＳをラジエータファン２の直径Ｄｆに基づいて０よりも大きくかつ０．１よりも小さく設定することで、ファンシュラウドの空気流動方向上流側端面に単純な開口孔を開口させたもの（開口孔の突出量ＬＳがないもの）に比べて、静圧効率をさらに効果的に高めることができる上、開口孔４３周縁に対するラジエータファン２の干渉による騒音増大を防止することができる。
【００６２】
なお、上記第２の実施形態では、ラジエータファン２として、ラジエータ５を介して空気をエンジンルーム１１内に吸い込む吸い込みタイプのものを適用したが、図１６に示すように、ラジエータファン６よりもファンシュラウド４の空気流動方向下流側（図では右側）にラジエータ５を備え、空気をラジエータ５を介してエンジンルーム１１内に吐き出す吐き出しタイプのラジエータファン６が適用されていてもよい。
【００６３】
＜第３の実施の形態＞
次に、本発明の第３の実施形態を図１７ないし図２０に基づいて説明する。
【００６４】
この実施形態では、ファンシュラウドの開口孔の構造を変更している。なお、開口孔を除くその他の構成は、上記第１の実施形態の場合と同じであり、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６５】
すなわち、本例では、図１７に示すように、開口孔４４は、ファンシュラウド４の空気流動方向上流側端面４２に対し空気の流動方向下流側に向かって湾曲部４５を存して略直角に突設されている。また、ラジエータファン２のプロペラ形羽根先端部分での回転中心軸ｏ方向の中間位置は、空気流動方向上流側端面４２に対し回転中心軸ｏ上のほぼ同一位置に位置付けられている。このラジエータファン２としては、ファンシュラウド４の空気流動方向上流側（図では左側）にラジエータ５を備え、ラジエータ５を介して空気を吸い込む吸い込みタイプのものが適用されている。
【００６６】
そして、ファンシュラウド４の空気流動方向上流側端面の湾曲部４５の半径Ｒは、ラジエータファン２の直径Ｄｆに基づいて、
０＜Ｒ／Ｄｆ＜０．１
の関係を満たすように設定されている。
【００６７】
これは、図１８に示すように、湾曲部４５の半径Ｒをラジエータファン２の直径Ｄｆで除算した値（Ｒ／Ｄｆ）が、０、０．０３４、０．０４７、０．０６１であるものと比較した場合に、除算値（Ｒ／Ｄｆ）を０．０６１としたものが、空気の流量係数に対する流動効率が悪くなる傾向を示し、また、図１９に示すように、空気の流量係数に対する比騒音も高くなる傾向を示しているからであり、経験的な許容範囲を考慮して、湾曲部４５の半径Ｒを０＜Ｒ／Ｄｆ＜０．１の範囲内に規定するようにしている。
【００６８】
これにより、本実施形態では、空気の流動方向下流側に略直角に突設した開口孔４４に対して空気は、ファンシュラウド４の空気流動方向上流側端面４２の湾曲部４５によって流入抵抗を低減させた状態で円滑に流入することになり、ラジエータファン２の風量を増大させることができる。
【００６９】
なお、上記第３の実施形態では、ラジエータファン２として、ラジエータ５を介して空気をエンジンルーム１１内に吸い込む吸い込みタイプのものを適用したが、図２０に示すように、ラジエータファン６よりもファンシュラウド４の空気流動方向下流側（図では右側）にラジエータ５を備え、空気をラジエータ５を介してエンジンルーム１１内に吐き出す吐き出しタイプのラジエータファン６が適用されていてもよい。
【００７０】
＜第４の実施の形態＞
次に、本発明の第４の実施形態を図２１に基づいて説明する。
【００７１】
この実施形態では、ファンシュラウドの開口孔の構造を変更している。なお、開口孔を除くその他の構成は、上記第３の実施形態の場合と同じであり、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７２】
すなわち、本例では、図２１に示すように、開口孔４６は、ファンシュラウド４の空気流動方向上流側端面に対し空気の流動方向下流側に向かって湾曲部４５を存して拡径するように突設されている。また、ラジエータファン２のプロペラ形羽根先端部分での回転中心軸ｏ方向の中間位置は、空気流動方向上流側端面４２に対し回転中心軸ｏ上のほぼ同一位置に位置付けられている。このラジエータファン２としては、ファンシュラウド４の空気流動方向上流側（図では左側）にラジエータ５を備え、ラジエータ５を介して空気を吸い込む吸い込みタイプのものが適用されている。
【００７３】
そして、ファンシュラウド４の空気流動方向上流側端面４２より湾曲部４５を介して拡径する開口孔４６の傾斜面４６ａと、ラジエータファン２の回転中心軸ｏとでなす角度βは、
０＜β＜６０ｄｅｇ
の範囲内に設定されている。
【００７４】
これにより、本実施形態では、開口孔４６を空気流動方向上流側端面に対し空気の流動方向下流側に向かって突設させているために空気の流路抵抗が大きくても、この流路が湾曲部４５を存して拡径しているので、ラジエータファン２によって遠心方向を向く空気の流れが拡径により半径方向外向き（遠心方向）に傾斜する傾斜面４６ａに沿って流れることになり、空気の流路抵抗が低減されて、ラジエータファン２の風量を増大させることができる。
【００７５】
しかも、開口孔４６をファンシュラウド４の空気流動方向上流側端面４２より拡径するように突設させていることで、ラジエータファン２が開口孔４６の周縁に干渉し難くなり、開口孔４６周縁に対するラジエータファン２の干渉による騒音増大を効果的に防止することができる。
【００７６】
なお、上記第４の実施形態では、ラジエータファン２として、ラジエータ５を介して空気をエンジンルーム１１内に吸い込む吸い込みタイプのものを適用したが、図２２に示すように、ラジエータファン６よりもファンシュラウド４の空気流動方向下流側（図では右側）にラジエータ５を備え、空気をラジエータ５を介してエンジンルーム１１内に吐き出す吐き出しタイプのラジエータファン６が適用されていてもよい。
【００７７】
＜その他の実施の形態＞
なお、上記各実施形態では、各プロペラ形羽根２１の翼前縁および翼後縁を、プロペラ形羽根根元部分からプロペラ形羽根先端部に亘ってほぼ同一の曲率で湾曲させるようにしたが、各プロペラ形羽根の翼前縁のみが、プロペラ形羽根根元部分からプロペラ形羽根先端部に亘ってほぼ同一の曲率で湾曲するようにしてもよい。この場合においても、ファンを外周カットすることで、ラジエータファンの直径を変更してもファン性能がさほど悪化することはなく、気密性の高いエンジンルームに対する静圧効率を確保することができる上、ラジエータファンによる低騒音化も実践することができる。
【００７８】
【発明の効果】
以上のように、本発明の請求項１におけるラジエータファンによれば、プロペラ形羽根の枚数Ｎとプロペラ形羽根先端部分での翼弦長Ｃｔとの積をプロペラ形羽根の外周長π×Ｄｆにより除算した値｛Ｎ×Ｃｔ／（π×Ｄｆ）｝を０．６５よりも大きくかつ０．８５よりも小さく設定することで、プロペラ形羽根の翼面積を十分に確保することができる上、プロペラ形羽根の翼面負荷を小さくして低騒音化を図ることができる。また、プロペラ形羽根の先広比を、プロペラ形羽根先端部分での翼弦長Ｃｔをプロペラ形羽根根元部分での翼弦長Ｃｂで除算した値（Ｃｔ／Ｃｂ）に基づいて、１．５〜２．１の範囲内に設定することで、プロペラ形羽根根元部分よりもプロペラ形羽根先端部分での翼面積を増大させ、空気の流動を効率よく行うことができる。更に、ファンの回転方向に対する前進角度θ３を１５〜２５ｄｅｇの範囲内に設定することで、低騒音化を図る上で有利なものとなる。従って、気密性の高い空間に対して空気をより効率よく流動させて、静圧効率をより高めることができる上、プロペラ形羽根の翼面負荷の減少と相まってファンによる低騒音化をより一層図ることができる。
【００８１】
本発明の請求項２におけるラジエータファンによれば、各プロペラ形羽根の翼前縁および翼後縁のうちの少なくとも翼前縁を、プロペラ形羽根根元部分からプロペラ形羽根先端部に亘ってほぼ同一の曲率で湾曲させることで、ファンを外周カットすることによって直径を変更してもファン性能を悪化させずに、気密性の高い空間に対する静圧効率を確保することができる上、ファンによる低騒音化も実践することができる。
【００８２】
本発明の請求項３におけるラジエータファンを用いたエンジンの冷却装置によれば、ファンシュラウド端面に対するプロペラ形羽根先端部分のかぶり位置を、プロペラ形羽根先端部分での回転中心軸方向中間部とファンシュラウド端面との間の軸線方向の基準距離ＲＰをファンの直径Ｄｆで除算した値（ＴＣ／Ｄｆ）に基づいて、−０．０２よりも大きくかつ０．０８よりも小さく設定することで、ファンシュラウドに対し空気を流動させ易くして風量を増加させることができる上、ファンシュラウド内での空気の干渉効果を防止して騒音を低減させることができる。しかも、隙間ＴＣをファンの直径Ｄｆで除算した値を０よりも大きくかつ０．１５よりも小さい非常に小さな値とすることで、静圧効率を効果的に高めることができる上、ファンによる低騒音化をも図ることができる。更に、互いに非直連結のファンとファンシュラウドとの振動接触も効果的に回避することができる。
【００８３】
本発明の請求項４におけるラジエータファンを用いたエンジンの冷却装置によれば、ファンのプロペラ形羽根先端部分での回転中心軸方向中間部をファンシュラウド端面に対し回転中心軸線上のほぼ同一位置に位置付け、ファンシュラウド端面からの開口孔の突出量ＬＳを、ファンの直径Ｄｆに基づいて、０＜ＬＳ／Ｄｆ＜０．１の関係を満たすように設定することで、静圧効率をさらに効果的に高めることができる上、開口孔周縁に対するファンの干渉による騒音増大を防止することができる。
【００８４】
本発明の請求項５におけるラジエータファンを用いたエンジンの冷却装置によれば、開口孔をファンシュラウド端面に対し空気の流動方向下流側に向かって湾曲部を存して略直角に突設させ、その湾曲部の半径Ｒを、ファンの直径Ｄｆに基づいて、０＜Ｒ／Ｄｆ＜０．１の関係を満たすように設定することで、開口孔に対して空気を、ファンシュラウド端面の湾曲部によって流入抵抗を低減させた状態で円滑に流入させることができ、ファンの風量を増大させることができる。
【００８５】
更に、本発明の請求項６におけるラジエータファンを用いたエンジンの冷却装置によれば、開口孔をファンシュラウド端面に対し空気の流動方向下流側に向かって湾曲部を存して拡径するように突設させ、その開口孔の傾斜面とファンの回転中心軸とでなす角度βを、０＜β＜６０ｄｅｇの範囲内に設定することで、ファンによって遠心方向を向く空気の流れを傾斜面に沿って流せることになり、空気の流路抵抗を低減させてファンの風量を増大させることができる。しかも、開口孔の周縁に対しファンを干渉し難くし、開口孔周縁に対するファンの干渉による騒音増大を効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係わるラジエータファンを用いたエンジンの冷却装置の模式図である。
【図２】同じく回転中心軸付近で切断した吸い込みタイプのラジエータファンおよびファンシュラウドの断面図である。
【図３】同じくラジエータファンの正面図である。
【図４】同じくプロペラ形羽根根元部分での取付角度θ１を示す断面図である。
【図５】同じくプロペラ形羽根先端部分での取付角度θ２を示す断面図である。
【図６】同じく密閉型エンジンルームの場合、従来型エンジンルームの場合、エンジン単体にエンジンを取り付けただけの場合において、ラジエータファンのかぶり位置を変化させた状態での静圧効率の特性を表す図である。
【図７】同じく密閉型エンジンルームの場合、従来型エンジンルームの場合、エンジン単体にエンジンを取り付けただけの場合において、ラジエータファンのかぶり位置を変化させた状態での比騒音の特性を表す図である。
【図８】同じくラジエータファンと開口孔との隙間を変化させた状態での静圧効率の特性を表す図である。
【図９】同じくラジエータファンと開口孔との隙間を変化させた状態での比騒音の特性を表す図である。
【図１０】同じく本実施形態のラジエータファンの場合と従来型のラジエータファンの場合とにおいて、ラジエータファンの流量係数と比騒音との関係を表す図である。
【図１１】同じく本実施形態のラジエータファンの場合と従来型のラジエータファンの場合の流れ特性、および密閉型エンジンルーム内と従来型エンジンルーム内との流路抵抗の特性を表す図である。
【図１２】第１の実施形態の変形例に係わる回転中心軸付近で切断した吐き出しタイプのラジエータファンおよびファンシュラウドの断面図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態に係わる回転中心軸付近で切断した吸い込みタイプのラジエータファンおよびファンシュラウドの断面図である。
【図１４】同じくファンシュラウドの突出量を変化させた場合の静圧効率の特性を表す図である。
【図１５】同じくファンシュラウドの突出量を変化させた場合の比騒音の特性を表す図である。
【図１６】第２の実施形態の変形例に係わる回転中心軸付近で切断した吐き出しタイプのラジエータファンおよびファンシュラウドの断面図である。
【図１７】本発明の第３の実施形態に係わる回転中心軸付近で切断した吸い込みタイプのラジエータファンおよびファンシュラウドの断面図である。
【図１８】同じくファンシュラウドの湾曲部の半径を異ならせた場合の静圧効率の特性を表す図である。
【図１９】同じくファンシュラウドの湾曲部の半径を異ならせた場合の比騒音の特性を表す図である。
【図２０】第３の実施形態の変形例に係わる回転中心軸付近で切断した吐き出しタイプのラジエータファンおよびファンシュラウドの断面図である。
【図２１】本発明の第４の実施形態に係わる回転中心軸付近で切断した吸い込みタイプのラジエータファンおよびファンシュラウドの断面図である。
【図２２】第４の実施形態の変形例に係わる回転中心軸付近で切断した吐き出しタイプのラジエータファンおよびファンシュラウドの断面図である。
【符号の説明】
２，６ ラジエータファン（ファン）
２１，６１ プロペラ形羽根
２２，６２ ボス
θ１ プロペラ形羽根根元部分の取付角度
θ２ プロペラ形羽根先端部分の取付角度
Ｎ プロペラ形羽根の枚数
Ｃｔ プロペラ形羽根先端部分の翼弦長
Ｃｂ プロペラ形羽根根元部分の翼弦長
ｏ 回転中心軸
ｍ プロペラ形羽根根元部分での翼弦長の二等分線
ｎ プロペラ形羽根先端部分での翼弦長の二等分線
θ３ 前進角度
４１，１３，４４，４６
開口孔
４２ 空気流動方向上流側端面（端面）
４ ファンシュラウド
ＲＰ プロペラ形羽根先端部分の回転中心軸方向の基準距離
Ｄｆ ファンの直径
ＴＣ 開口孔とラジエータファンとの間の隙間
ＬＳ 開口孔の突出量
４５ 湾曲部
Ｒ 湾曲部の半径
４６ａ 開口孔の傾斜面
β 傾斜面とファンの回転中心軸とでなす角度
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数枚のプロペラ形羽根をボスに対して取り付けて空気を強制的に流動させるラジエータファンおよびこれを用いたエンジン冷却装置に関し、詳しくは、気密性の高いエンジンルームに対して空気を効率よく流動させて静圧効率を高めつつ騒音を低減する対策に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このようなラジエータファンは、例えば、特開昭５７−４４７９９号広報に開示されるように、回転軸方向への長さを抑えつつ強度も確保し、空気を効率よく流動させ得るようになされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、エンジンをエンジンルームに収納してラジエータファンによってラジエータを冷却する場合においては、図１１に示すように、従来型ファン特性（図１１中に細破線で表す）と従来のエンジンルームにおける空気流動抵抗（図１１中に太破線で表す）とがマッチングする点▲１▼において、エンジン冷却風の流れ状態が定まる。そして、この状態（図１１のマッチング点▲１▼）でのラジエータファンの比騒音は、図１０に示す従来型ファン特性によって定まる。この場合、図１０の縦軸の比騒音（単位はｄＢ）は、計測したファン騒音ＳＬを規格化した値であり、ラジエータファンによる空気流れにおいて、静圧Ｐ（Ｐａ）、流量Ｑ（ｍ3／ｓ）とすると、ＳＬ−１０×ｌｏｇ(０．６２４×Ｐ2×Ｑ）により、求められ、ファン騒音を比較する際に、流れ状態（静圧、流量）を同等にして比較するための値である。また、図１１の縦軸の圧力係数（単位は無次元）は、静圧を無次元化した値であって、空気密度ρ（ｋｇ／ｍ3）、ファン回転数Ｈ（１／ｓ）、ファンの直径Ｄｆとすると、Ｐ／｛０．５×π×ρ×（Ｈ×Ｄｆ）2｝により、求められる。更に、図１０および図１１の横軸の流量係数（単位は無次元）は、流量を無次元化した値であって、Ｑ／（０．２５×π2×Ｈ×Ｄｆ3）により、求められる。以降の図において、比騒音、圧力係数および流量係数についての定義は同じであり、その説明を省略する。
【０００４】
このような場合において、エンジン騒音が外部に漏れないようにエンジンルームの気密性を高めると、図１１に示すように、エンジンルームの空気流動抵抗が変化し、従来型ファン特性とのマッチング点▲１▼が▲２▼まで移動する。それに伴って、図１０に示す如く、従来型ファン特性のままでは、比騒音が大きくなり、エンジン騒音が外部へもれにくくなる代わりに、エンジンルーム外に対しては、新たにラジエータファンが騒音源となってしまっていた。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、気密性の高いエンジンルームに用いても騒音発生を抑えることができるラジエータファンおよびこれを用いたエンジン冷却装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係わる発明が講じた解決手段は、複数枚のプロペラ形羽根をボスに対して取り付けて空気を強制的に流動させるラジエータファンを前提とする。そして、空気の静圧効率をより高めつつ騒音を低減させ得るものとして、以下の構成が掲げられる。
【００１１】
つまり、プロペラ形羽根の枚数Ｎと、プロペラ形羽根先端部分での翼弦長Ｃｔと、プロペラ形羽根の外周長π×Ｄｆとを、
０．６５＜Ｎ×Ｃｔ／（π×Ｄｆ）＜０．８５
の関係を満たすように設定するとともに、
プロペラ形羽根の先広比を、
プロペラ形羽根先端部分での翼弦長Ｃｔと、プロペラ形羽根根元部分での翼弦長Ｃｂとに基づいて、
Ｃｔ／Ｃｂ＝１．５〜２．１
の範囲内に設定するとともに、
ファンの回転中心軸を通るプロペラ形羽根根元部分での翼弦長Ｃｂの二等分線と、ファンの回転中心軸を通るプロペラ形羽根先端部分での翼弦長Ｃｔの二等分線とでなすファンの回転中心軸方向に対する前進角度θ３を、１５〜２５ｄｅｇの範囲内に設定している。
【００１２】
この特定事項により、プロペラ形羽根の枚数Ｎとプロペラ形羽根先端部分での翼弦長Ｃｔとの積をプロペラ形羽根の外周長π×Ｄｆにより除算した値｛Ｎ×Ｃｔ／（π×Ｄｆ）｝が最適値に設定されることになる。つまり、Ｎ×Ｃｔ／（π×Ｄｆ）が０．６５よりも小さい場合には、プロペラ形羽根の翼面積が小さすぎるために空気流量が低下する。一方、Ｎ×Ｃｔ／（π×Ｄｆ）が０．８５よりも大きい場合には、プロペラ形羽根の翼面積が大きいと、隣接する翼によって生じた空気流れが互いに干渉し、静圧効率が低下する。
【００１３】
従って、Ｎ×Ｃｔ／（π×Ｄｆ）の値を０．６５よりも大きくかつ０．８５よりも小さく設定することで、プロペラ形羽根の翼面積が十分に確保される上、プロペラ形羽根の翼面負荷が小さくなって低騒音化が図れる。
【００１４】
また、プロペラ形羽根の先広比が、プロペラ形羽根先端部分での翼弦長Ｃｔをプロペラ形羽根根元部分での翼弦長Ｃｂで除算した値（Ｃｔ／Ｃｂ）に基づいて、１．５〜２．１の範囲内に設定されているので、プロペラ形羽根根元部分よりもプロペラ形羽根先端部分での翼面積が増大し、空気の流動を効率よく行える。
【００１５】
更に、ファンの回転方向に対する前進角度θ３が１５〜２５ｄｅｇの範囲内に設定されているので、低騒音化を図る上で有利なものとなる。
【００１６】
従って、気密性の高い空間に対して空気がより効率よく流動し、静圧効率をより高めることが可能となる上、プロペラ形羽根の翼面負荷の減少と相まってファンによる低騒音化をより一層図ることが可能となる。
【００１７】
特に、請求項２に記載の発明では、ファンの径変化による性能低下を防止し得るものとして、以下の構成が掲げられる。
【００１８】
つまり、各プロペラ形羽根の翼前縁および翼後縁のうちの少なくとも翼前縁を、プロペラ形羽根根元部分からプロペラ形羽根先端部に亘ってほぼ同一の曲率で湾曲させている。
【００１９】
この特定事項により、ファンを外周カットによって用途に応じた大きさに径変化、つまり大径から小径に径変化させて使用する場合においても、ファンの直径変更によってファン性能が悪化することはなく、気密性の高い空間に対する静圧効率を確保することが可能となる上、ファンによる低騒音化をも実践することが可能となる。
【００２０】
次に、このようなラジエータファンをエンジン冷却装置に用いたものとして、以下の構成が掲げられる。
【００２１】
つまり、請求項３に記載の発明では、ファンを半径方向外方より覆う開口孔を端面に開設してなるファンシュラウド内に収容し、
ファンのプロペラ形羽根先端部分がファンシュラウド端面に対して軸線方向においてかぶさるかぶり位置を、
ファンのプロペラ形羽根先端部分での回転中心軸方向中間部とファンシュラウド端面との間における回転中心軸方向の基準距離ＲＰと、ファンの直径Ｄｆとに基づいて、
−０．０２＜ＲＰ／Ｄｆ＜０．０８
の範囲内に設定するとともに、
ファンシュラウド端面の開口孔とファンのプロペラ形羽根先端部分との間の半径方向の隙間ＴＣと、ファンの直径Ｄｆとを、
０＜ＴＣ／Ｄｆ＜０．１５
の関係を満たすように設定している。
【００２２】
この特定事項により、ファンシュラウド端面に対するファンのプロペラ形羽根先端部分のかぶり位置は、ファンのプロペラ形羽根先端部分での回転中心軸方向中間部とファンシュラウド端面との間の軸線方向の基準距離ＲＰをファンの直径Ｄｆで除算した値（ＲＰ／Ｄｆ）に基づいて最適値に設定されている。つまり、プロペラ形羽根先端部分のかぶり位置（値ＲＰ／Ｄｆ）が−０．０２よりも小さい場合、ファンがファンシュラウドに対して空気の流動方向下流寄りに位置するため、ファンシュラウドに対し空気を流動させ難く、風量が減少することになる。一方、プロペラ形羽根先端部分のかぶり位置（除算値ＲＰ／Ｄｆ）が０．０８よりも大きい場合、ファンがファンシュラウドに対して空気の流動方向上流寄りに位置するため、ファンシュラウド内において空気が干渉し合い、この干渉効果によって騒音が大きくなる。従って、かぶり位置（値ＲＰ／Ｄｆ）を、−０．０２よりも大きくかつ０．０８よりも小さく設定することで、ファンシュラウドに対し空気を流動させ易くして風量を増加させることが可能となる上、ファンシュラウド内での空気の干渉効果を防止して騒音を低減させることが可能となる。
【００２３】
そして、開口孔とプロペラ形羽根先端部分との間の隙間ＴＣをファンの直径Ｄｆで除算した値が０よりも大きくかつ０．１５よりも小さい値とすることで、翼圧力面側から負圧面側への空気の回り込みを防ぎ、空気流量を効果的に高めることが可能となる。更に、互いに直に連結されないファンとファンシュラウドとの振動接触も、効果的に回避されることになる。
【００２４】
また、請求項４に記載の発明では、ファンを半径方向外方より覆う開口孔を端面に開設してなるファンシュラウド内に収容し、上記開口孔を端面より空気の流動方向下流側に向かって略直角に突設させている。
【００２５】
そして、ファンのプロペラ形羽根先端部分での回転中心軸方向中間部を、ファンシュラウド端面に対し回転中心軸線上のほぼ同一位置に位置付けるとともに、ファンシュラウド端面からの開口孔の突出量ＬＳを、ファンの直径Ｄｆに基づいて、
０＜ＬＳ／Ｄｆ＜０．１
の関係を満たすように設定している。
【００２６】
この特定事項により、ファンシュラウド端面からの開口孔の突出量ＬＳがファンの直径Ｄｆに基づいて最適値に設定されることになる。つまり、開口孔の突出量ＬＳが大きすぎると、管内抵抗が増加して静圧効率を効果的に高めることができない上、ファンが開口孔の周縁に干渉しやすく騒音が増大するおそれがある。従って、開口孔の突出量ＬＳをファンの直径Ｄｆに基づいて０よりも大きくかつ０．１よりも小さく設定することで、ファンシュラウド端面に単純な開口孔を開口させたもの（開口孔の突出量ＬＳがないもの）に比べて、静圧効率をさらに効果的に高めることが可能となる上、開口孔周縁に対するファンの干渉による騒音増大を防止することが可能となる。
【００２７】
また、請求項５に記載の発明では、ファンを半径方向外方より覆う開口孔を端面に開設してなるファンシュラウド内に収容し、上記開口孔を端面に対し空気の流動方向下流側に向かって湾曲部を存して略直角に突設させている。
【００２８】
そして、ファンのプロペラ形羽根先端部分での回転中心軸方向中間部を、ファンシュラウド端面に対し回転中心軸線上のほぼ同一位置に位置付けるとともに、
ファンシュラウド端面の湾曲部の半径Ｒを、ファンの直径Ｄｆに基づいて、
０＜Ｒ／Ｄｆ＜０．１
の関係を満たすように設定している。
【００２９】
この特定事項により、空気の流動方向下流側に略直角に突設した開口孔に対して空気は、ファンシュラウド端面の湾曲部によって流入抵抗を低減させた状態で円滑に流入することになり、ファンの風量を増大させることが可能となる。
【００３０】
更に、請求項６に記載の発明では、ファンを半径方向外方より覆う開口孔を端面に開設してなるファンシュラウド内に収容し、上記開口孔を端面に対し空気の流動方向下流側に向かって湾曲部を存して拡径するように突設する。
【００３１】
そして、ファンのプロペラ形羽根先端部分での回転中心軸方向中間部を、ファンシュラウド端面位置に対し回転中心軸線上のほぼ同一位置に位置付けるとともに、
ファンシュラウド端面より湾曲部を介して拡径する開口孔の傾斜面と、ファンの回転中心軸とでなす角度βを、
０＜β＜６０ｄｅｇ
の範囲内に設定している。
【００３２】
この特定事項により、開口孔を端面に対し空気の流動方向下流側に向かって突設させているために空気の流路抵抗が大きくても、この流路が湾曲部を存して拡径しているので、ファンによって遠心方向を向く空気の流れが拡径により半径方向外向き（遠心方向）に傾斜する傾斜面に沿って流れることになり、空気の流路抵抗が低減されて、ファンの風量を増大させることが可能となる。
【００３３】
しかも、開口孔を端面に対し拡径するように突設させていることで、ファンが開口孔の周縁に干渉し難くなり、開口孔周縁に対するファンの干渉による騒音増大を効果的に防止することが可能となる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３５】
＜第１の実施の形態＞
図１は本発明の第１の実施形態に係わるラジエータファンを用いたエンジンの冷却装置の模式図を示し、１はエンジン、２はエンジン１のクランクシャフト１ａに回転一体に連結されたラジエータファン（ファン）、３はエンジン１の出力軸（図示せず）より動力を得て駆動する発電機やポンプなどの作業機である。
【００３６】
上記エンジン１は、エンジンルーム１１内に搭載されている。エンジンルーム１１は、気密性の高い空間とされ、その前部となる上流側端面に空気導入口１１ａが設けられている一方、後部となる下流側端面に空気排出口１１ｂが設けられている。
【００３７】
また、図２に示すように、ラジエータファン２は、このラジエータファン２を半径方向外方より覆う開口孔４１を空気流動方向下流側端面４２（図では右側端）に開設してなるファンシュラウド４内に収容されている。そして、上記ラジエータファン２は、ファンシュラウド４の空気流動方向上流側（図では＋側）にラジエータ５を備えてなり、ラジエータ５を介して空気を吸い込む吸い込みタイプのものが適用されている。
【００３８】
図３に示すように、上記ラジエータファン２は、７枚のプロペラ形羽根２１をボス２２に対して取り付けて空気を強制的にエンジンルーム１１に流動させるものである。
【００３９】
以下、ラジエータファン２およびファンシュラウド４の構成について詳細に説明する。
【００４０】
−ラジエータファン２の構成−
上記各プロペラ形羽根２１列をボス２２に対する取付面と平行な面で投影した場合のプロペラ形羽根根元部分での取付角度θ１、つまり、図４に示すように、プロペラ形羽根根元部分での翼前縁と翼後縁とをつなぐ直線ｍと、回転中心軸ｏと直交するボス２２の端面２２ａとの間の傾斜角度θ１（取付角度θ１）は、３５゜〜４５゜の範囲内に設定されている。これは、プロペラ形羽根根元部分での取付角度θ１（傾斜角度θ１）が４５゜よりも大きな角度に設定されていると、空気を回転中心軸ｏ方向へ流す成分が増加し、空気流に遠心方向成分を発生させることができないからである。一方、取付角度θ１が３５゜よりも小さな角度に設定されていると、空気を回転中心軸ｏ方向へ流す成分が減少し、空気流に大きすぎる遠心方向成分が発生してしまうからである。従って、プロペラ形羽根根元部分での取付角度θ１を３５゜〜４５゜の範囲内に設定することで、空気流に遠心方向成分を発生させることができ、翼根元で受けた空気はプロペラ形羽根根元部分まで円滑に導かれる。
【００４１】
一方、図５に示すように、プロペラ形羽根先端部分での取付角度θ２、つまり、プロペラ形羽根先端部分での翼前縁と翼後縁とをつなぐ直線ｎと、ラジエータファン２の回転中心軸ｏと直交するボス２２の端面２２ａとの間の傾斜角度θ２は、プロペラ形羽根根元部分での取付角度θ１（３５゜〜４５゜）よりも小さな１５゜〜２２゜の範囲内に設定されている。要するに、プロペラ形羽根先端部分での取付角度θ２が２２゜よりも大きな角度に設定されていると、回転中心軸方向へ流す空気流量は、大きくなるものの、流れの剥離が生じやすい。逆に、取付角度θ２が１５゜よりも小さいと、流れの剥離は生じ難いが、回転中心軸方向へ流す空気流量は小さくなる。従って、プロペラ形羽根先端部分での取付角度θ２を１５゜〜２２゜の範囲に設定することで、回転中心軸方向へ流す空気流量が確保され、流れの剥離も生じ難くなる。
【００４２】
また、７枚のプロペラ形羽根２１と、プロペラ形羽根先端部分での翼弦長Ｃｔと、プロペラ形羽根２１の外周長π×Ｄｆとは、
０．６５＜７×Ｃｔ／（π×Ｄｆ）＜０．８５
の関係を満たすように設定されている。これは、プロペラ形羽根２１の枚数７とプロペラ形羽根先端部分での翼弦長Ｃｔとの積（７Ｃｔ）をプロペラ形羽根２１の外周長π×Ｄｆにより除算した値｛７Ｃｔ／（π×Ｄｆ）｝を最適値に設定するためである。つまり、７Ｃｔ／（π×Ｄｆ）が０．６５よりも小さい場合には、プロペラ形羽根２１の翼面積が小さすぎるために空気が効率よく流動せず、静圧効率が低下するからである。一方、７Ｃｔ／（π×Ｄｆ）が０．８５よりも大きい場合には、プロペラ形羽根２１の翼面積が大きすぎるために翼面負荷が増加して騒音が大きくなるからである。
【００４３】
そして、各プロペラ形羽根２１の先広比は、プロペラ形羽根先端部分での翼弦長Ｃｔをプロペラ形羽根根元部分での翼弦長Ｃｂで除算した値（Ｃｔ／Ｃｂ）に基づいて、
Ｃｔ／Ｃｂ＝１．５〜２．１
の範囲内に設定されている。これは、プロペラ形羽根根元部分よりもプロペラ形羽根先端部分での翼面積を増大させることによって、空気の流動を効率よく行えるようにするためである。
【００４４】
更に、図３に示すように、ラジエータファン２の回転中心軸ｏを通る各プロペラ形羽根２１のプロペラ形羽根根元部分での翼弦長Ｃｂの二等分線ｓと、ラジエータファン２の回転中心軸ｏを通る各プロペラ形羽根２１のプロペラ形羽根先端部分での翼弦長Ｃｔの二等分線ｔとでなす、ラジエータファン２の回転方向に対する前進角度θ３は、１５〜２５ｄｅｇの範囲内に設定されている。これは、前進化させることで騒音が低減するからであり、低騒音化を図る上で有利なものとなる。
【００４５】
また、各プロペラ形羽根２１の翼前縁は、プロペラ形羽根根元部分からプロペラ形羽根先端部に亘ってほぼ同一の曲率で湾曲している。一方、翼後縁も、プロペラ形羽根根元部分からプロペラ形羽根先端部に亘ってほぼ同一の曲率で湾曲している。
【００４６】
−ファンシュラウド４の構成−
図２に示すように、ラジエータファン２のプロペラ形羽根先端部分がファンシュラウド４の空気流動方向上流側端面４２（図では右端）に対し回転中心軸ｏ方向においてかぶさるかぶり位置は、ラジエータファン２のプロペラ形羽根先端部分での回転中心軸ｏ方向中間位置とファンシュラウド４の空気流動方向上流側端面４２との間の回転中心軸ｏ方向の距離ＲＰを基準とし、ラジエータファン２の直径Ｄｆに基づいて、
−０．０２＜ＲＰ／Ｄｆ＜０．０８
の範囲内に設定されている。
【００４７】
これは、図６に示すように、ファンシュラウド４の空気流動方向上流側端面４２に対するプロペラ形羽根先端部分のかぶり位置（ＲＰ／Ｄｆ）が−０．０２よりも大きくかつ０．０８よりも小さい範囲内において、図１に示す気密性の高いエンジン１と、従来のようにラジエータファンの上流側に大きな空気導入口を有するエンジンと、ラジエータファンの上流側にラジエータのみを備えたエンジン単体とを比較した場合に、静圧効率はほぼ変わらないものの、図７に示すように、比騒音に差が生じ、かかる点から、かぶり位置（ＲＰ／Ｄｆ）を−０．０２よりも大きくかつ０．０８よりも小さい範囲内に設定するようにしている。この場合、比騒音の観点から、かぶり位置（ＲＰ／Ｄｆ）を、−０．０２＜ＲＰ／Ｄｆ＜０．０８の範囲内に設定することがより好ましい。
【００４８】
この場合、図６の縦軸の静圧効率は、ラジエータファンによる空気流れにおいて、静圧Ｐ（Ｐａ）、流量Ｑ（ｍ3／ｓ）、ファン駆動動力Ｗ（ｗ）とすると、（Ｐ×Ｑ）／Ｗ （単位は無次元）により、求められる。つまり、ファン駆動動力でどれだけの流れ（静圧、流量）を発生させることができるかという尺度である。従って、静圧効率が高い程、同一のファン駆動動力によって高い静圧で、かつ大きな流量の流れを発生させることができる。逆に、同一の流れ（静圧および流量が同じ）を発生させるのに必要なファン駆動動力が少なくて済む。以降の図において、静圧効率についての定義は同じであり、その説明を省略する。
【００４９】
また、ファンシュラウド４の空気流動方向上流側端面４２の開口孔４１とラジエータファン２のプロペラ形羽根先端部分との間の半径方向の隙間ＴＣは、ラジエータファン２の直径Ｄｆに基づいて、
０＜ＴＣ／Ｄｆ＜０．１５
の関係を満たすように設定されている。
【００５０】
これは、図８に示すように、隙間ＴＣをラジエータファン２の直径Ｄｆで除算した値（ＴＣ／Ｄｆ）が、０．０１３、０．０２６、０．０５３、０．０７９であるものと比較した場合に、除算値（ＴＣ／Ｄｆ）を０．０１３としたものが、空気の流量係数に対する流動効率が最も高く、また、図９に示すように、空気の流量係数に対する比騒音が最も低くなるからであり、経験的な許容範囲を考慮して、隙間ＴＣを０＜ＴＣ／Ｄｆ＜０．１５の範囲内に規定するようにしている。
【００５１】
従って、上記第１の実施形態では、各プロペラ形羽根２１は、そのプロペラ形羽根根元部分における取付角度θ１が３５゜〜４５゜の範囲に設定されているので、空気流に遠心方向成分を発生させることができ、翼根元で受けた空気をプロペラ形羽根根元部分まで円滑に導くことができる。また、プロペラ形羽根先端部分での取付角度θ２がプロペラ形羽根根元部分での取付角度θ１（３５゜〜４５゜）よりも小さな１５゜〜２２゜の範囲に設定されているので、回転中心軸方向へ流す空気流量を確保でき、流れの剥離も生じ難くすることができる。加えて、プロペラ形羽根２１の枚数７とプロペラ形羽根先端部分での翼弦長Ｃｔとの積（７Ｃｔ）をプロペラ形羽根２１の外周長π×Ｄｆにより除算した値｛７Ｃｔ／（π×Ｄｆ）｝が、０．６５よりも大きくかつ０．８５よりも小さな値に設定されているので、プロペラ形羽根２１の翼面積を十分に確保することができる上、プロペラ形羽根２１の翼面負荷が小さくなって低騒音化を図る上で有利なものとなる。しかも、プロペラ形羽根２１の先広比が、１．５〜２．１の範囲内に設定されているので、プロペラ形羽根根元部分よりもプロペラ形羽根先端部分での翼面積が増大し、空気の流動を効率よく行うことができる。更に、ラジエータファン２の回転方向に対する前進角度θ３が１５〜２５ｄｅｇの範囲内に設定されているので、低騒音化を図る上で非常に有利なものとなる。要するに、エンジン騒音が外部に漏れないように気密性を高めたエンジンルーム１１において、図１１に示すように、本エンジンルーム１１の空気流動抵抗（図１１に太実線で表す）が変化していても、従来型ファン特性（図１１に細破線で表す）とのマッチング点▲２▼が本実施形態における改善型ファン特性（図１１に細実線で表す）とのマッチング点▲３▼まで移動し、それに伴って、図１０に示す如く、マッチング点▲３▼での比騒音が飛躍的に小さくなり、エンジン騒音およびファン騒音を共に減少させることができることになる。
【００５２】
また、各プロペラ形羽根２１の翼前縁および翼後縁が、プロペラ形羽根根元部分からプロペラ形羽根先端部に亘ってそれぞれほぼ同一の曲率で湾曲しているので、ラジエータファンをエンジンの大きさなどの用途に応じた大きさに径変化させて使用する場合においても、ラジエータファン２を外周カットすることによって直径変更しても、ファン性能が悪化することはなく、気密性の高いエンジンルーム１１に対する静圧効率を確保することができる上、ラジエータファン２による低騒音化をも実践することができる。
【００５３】
そして、ファンシュラウド４の空気流動方向上流側端面に対するラジエータファン２のプロペラ形羽根先端部分のかぶり位置は、ラジエータファン４のプロペラ形羽根先端部分での回転中心軸ｏ方向の中間部とファンシュラウド４の空気流動方向上流側端面との間の回転中心軸ｏ方向の基準距離ＲＰをラジエータファン２の直径Ｄｆで除算した値（ＴＣ／Ｄｆ）に基づいて、−０．０２よりも大きくかつ０．０８よりも小さい最適値に設定されているので、ファンシュラウド４に対し空気を流動させ易くして風量を増加させることができる上、ファンシュラウド４内での空気の干渉効果を防止して騒音を低減させることができる。
【００５４】
しかも、開口孔４２とプロペラ形羽根先端部分との間の隙間ＴＣをラジエータファン２の直径Ｄｆで除算した値が、０よりも大きくかつ０．１５よりも小さい非常に小さな値に設定されているので、静圧効率を効果的に高めることができる上、ラジエータファン２による低騒音化をも図ることができる。更に、エンジンルーム１１内において防振ゴムなどを介してボディに取り付けられたエンジン１に対し連結されるラジエータファン２と、ボディに直に取り付けられるファンシュラウド４との互いの非直連結による振動接触も、効果的に回避することができる。
【００５５】
なお、上記第１の実施形態では、ラジエータファン２として、ラジエータ５を介して空気をエンジンルーム１１内に吸い込む吸い込みタイプのものを適用したが、図１２に示すように、ラジエータファン６として、ファンシュラウド４の空気流動方向下流側（図では右側）にラジエータ５を備えてなり、空気をラジエータ５を介してエンジンルーム１１内に吐き出す吐き出しタイプのものが適用されていてもよい。この場合、ラジエータファン６は、７枚のプロペラ形羽根６１をボス６２に対して取り付けて空気を強制的にエンジンルーム１１に流動させるものである。
【００５６】
＜第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施形態を図１３ないし図１６に基づいて説明する。
【００５７】
この実施形態では、ファンシュラウドの開口孔の構造を変更している。なお、開口孔を除くその他の構成は、上記第１の実施形態の場合と同じであり、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５８】
すなわち、本例では、図１３に示すように、開口孔４３は、ファンシュラウド４の空気流動方向上流側端面４２より空気の流動方向下流側（図では右側）に向かって略直角に突設されている。また、ラジエータファン２のプロペラ形羽根先端部分での回転中心軸ｏ方向の中間位置は、空気流動方向上流側端面４２に対し回転中心軸ｏ上のほぼ同一位置に位置付けられている。このラジエータファン２としては、ファンシュラウド４の空気流動方向上流側（図では左側）にラジエータ５を備え、ラジエータ５を介して空気を吸い込む吸い込みタイプのものが適用されている。
【００５９】
そして、ファンシュラウド４の空気流動方向上流側端面４２からの開口孔４３の突出量ＬＳは、ラジエータファン２の直径Ｄｆに基づいて、
０＜ＬＳ／Ｄｆ＜０．１
の関係を満たすように設定されている。
【００６０】
これは、図１４に示すように、開口孔４３の突出量ＬＳをラジエータファン２の直径Ｄｆで除算した値（ＬＳ／Ｄｆ）が、０．００８、０．０２６、０．０３９、０．０５３、０．０７９であるものと比較した場合に、除算値（ＬＳ／Ｄｆ）を０．０５３としたものが、空気の流量係数に対する流動効率が低くなる傾向を示し、また、図１５に示すように、空気の流量係数に対する比騒音が高くなる傾向を示しているからであり、経験的な許容範囲を考慮して、開口孔４３の突出量ＬＳを０＜ＬＳ／Ｄｆ＜０．１の範囲内に規定するようにしている。
【００６１】
これにより、本実施形態では、ファンシュラウド４の空気流動方向上流側端面４２からの開口孔４３の突出量ＬＳがラジエータファン２の直径Ｄｆに基づいて最適値に設定されることになる。つまり、開口孔４３の突出量ＬＳが大きすぎると、管内抵抗が増加して静圧効率を効果的に高めることができない上、ラジエータファン２が開口孔４３の周縁に干渉しやすく騒音が増大するおそれがある。従って、開口孔４３の突出量ＬＳをラジエータファン２の直径Ｄｆに基づいて０よりも大きくかつ０．１よりも小さく設定することで、ファンシュラウドの空気流動方向上流側端面に単純な開口孔を開口させたもの（開口孔の突出量ＬＳがないもの）に比べて、静圧効率をさらに効果的に高めることができる上、開口孔４３周縁に対するラジエータファン２の干渉による騒音増大を防止することができる。
【００６２】
なお、上記第２の実施形態では、ラジエータファン２として、ラジエータ５を介して空気をエンジンルーム１１内に吸い込む吸い込みタイプのものを適用したが、図１６に示すように、ラジエータファン６よりもファンシュラウド４の空気流動方向下流側（図では右側）にラジエータ５を備え、空気をラジエータ５を介してエンジンルーム１１内に吐き出す吐き出しタイプのラジエータファン６が適用されていてもよい。
【００６３】
＜第３の実施の形態＞
次に、本発明の第３の実施形態を図１７ないし図２０に基づいて説明する。
【００６４】
この実施形態では、ファンシュラウドの開口孔の構造を変更している。なお、開口孔を除くその他の構成は、上記第１の実施形態の場合と同じであり、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６５】
すなわち、本例では、図１７に示すように、開口孔４４は、ファンシュラウド４の空気流動方向上流側端面４２に対し空気の流動方向下流側に向かって湾曲部４５を存して略直角に突設されている。また、ラジエータファン２のプロペラ形羽根先端部分での回転中心軸ｏ方向の中間位置は、空気流動方向上流側端面４２に対し回転中心軸ｏ上のほぼ同一位置に位置付けられている。このラジエータファン２としては、ファンシュラウド４の空気流動方向上流側（図では左側）にラジエータ５を備え、ラジエータ５を介して空気を吸い込む吸い込みタイプのものが適用されている。
【００６６】
そして、ファンシュラウド４の空気流動方向上流側端面の湾曲部４５の半径Ｒは、ラジエータファン２の直径Ｄｆに基づいて、
０＜Ｒ／Ｄｆ＜０．１
の関係を満たすように設定されている。
【００６７】
これは、図１８に示すように、湾曲部４５の半径Ｒをラジエータファン２の直径Ｄｆで除算した値（Ｒ／Ｄｆ）が、０、０．０３４、０．０４７、０．０６１であるものと比較した場合に、除算値（Ｒ／Ｄｆ）を０．０６１としたものが、空気の流量係数に対する流動効率が悪くなる傾向を示し、また、図１９に示すように、空気の流量係数に対する比騒音も高くなる傾向を示しているからであり、経験的な許容範囲を考慮して、湾曲部４５の半径Ｒを０＜Ｒ／Ｄｆ＜０．１の範囲内に規定するようにしている。
【００６８】
これにより、本実施形態では、空気の流動方向下流側に略直角に突設した開口孔４４に対して空気は、ファンシュラウド４の空気流動方向上流側端面４２の湾曲部４５によって流入抵抗を低減させた状態で円滑に流入することになり、ラジエータファン２の風量を増大させることができる。
【００６９】
なお、上記第３の実施形態では、ラジエータファン２として、ラジエータ５を介して空気をエンジンルーム１１内に吸い込む吸い込みタイプのものを適用したが、図２０に示すように、ラジエータファン６よりもファンシュラウド４の空気流動方向下流側（図では右側）にラジエータ５を備え、空気をラジエータ５を介してエンジンルーム１１内に吐き出す吐き出しタイプのラジエータファン６が適用されていてもよい。
【００７０】
＜第４の実施の形態＞
次に、本発明の第４の実施形態を図２１に基づいて説明する。
【００７１】
この実施形態では、ファンシュラウドの開口孔の構造を変更している。なお、開口孔を除くその他の構成は、上記第３の実施形態の場合と同じであり、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７２】
すなわち、本例では、図２１に示すように、開口孔４６は、ファンシュラウド４の空気流動方向上流側端面に対し空気の流動方向下流側に向かって湾曲部４５を存して拡径するように突設されている。また、ラジエータファン２のプロペラ形羽根先端部分での回転中心軸ｏ方向の中間位置は、空気流動方向上流側端面４２に対し回転中心軸ｏ上のほぼ同一位置に位置付けられている。このラジエータファン２としては、ファンシュラウド４の空気流動方向上流側（図では左側）にラジエータ５を備え、ラジエータ５を介して空気を吸い込む吸い込みタイプのものが適用されている。
【００７３】
そして、ファンシュラウド４の空気流動方向上流側端面４２より湾曲部４５を介して拡径する開口孔４６の傾斜面４６ａと、ラジエータファン２の回転中心軸ｏとでなす角度βは、
０＜β＜６０ｄｅｇ
の範囲内に設定されている。
【００７４】
これにより、本実施形態では、開口孔４６を空気流動方向上流側端面に対し空気の流動方向下流側に向かって突設させているために空気の流路抵抗が大きくても、この流路が湾曲部４５を存して拡径しているので、ラジエータファン２によって遠心方向を向く空気の流れが拡径により半径方向外向き（遠心方向）に傾斜する傾斜面４６ａに沿って流れることになり、空気の流路抵抗が低減されて、ラジエータファン２の風量を増大させることができる。
【００７５】
しかも、開口孔４６をファンシュラウド４の空気流動方向上流側端面４２より拡径するように突設させていることで、ラジエータファン２が開口孔４６の周縁に干渉し難くなり、開口孔４６周縁に対するラジエータファン２の干渉による騒音増大を効果的に防止することができる。
【００７６】
なお、上記第４の実施形態では、ラジエータファン２として、ラジエータ５を介して空気をエンジンルーム１１内に吸い込む吸い込みタイプのものを適用したが、図２２に示すように、ラジエータファン６よりもファンシュラウド４の空気流動方向下流側（図では右側）にラジエータ５を備え、空気をラジエータ５を介してエンジンルーム１１内に吐き出す吐き出しタイプのラジエータファン６が適用されていてもよい。
【００７７】
＜その他の実施の形態＞
なお、上記各実施形態では、各プロペラ形羽根２１の翼前縁および翼後縁を、プロペラ形羽根根元部分からプロペラ形羽根先端部に亘ってほぼ同一の曲率で湾曲させるようにしたが、各プロペラ形羽根の翼前縁のみが、プロペラ形羽根根元部分からプロペラ形羽根先端部に亘ってほぼ同一の曲率で湾曲するようにしてもよい。この場合においても、ファンを外周カットすることで、ラジエータファンの直径を変更してもファン性能がさほど悪化することはなく、気密性の高いエンジンルームに対する静圧効率を確保することができる上、ラジエータファンによる低騒音化も実践することができる。
【００７８】
【発明の効果】
以上のように、本発明の請求項１におけるラジエータファンによれば、プロペラ形羽根の枚数Ｎとプロペラ形羽根先端部分での翼弦長Ｃｔとの積をプロペラ形羽根の外周長π×Ｄｆにより除算した値｛Ｎ×Ｃｔ／（π×Ｄｆ）｝を０．６５よりも大きくかつ０．８５よりも小さく設定することで、プロペラ形羽根の翼面積を十分に確保することができる上、プロペラ形羽根の翼面負荷を小さくして低騒音化を図ることができる。また、プロペラ形羽根の先広比を、プロペラ形羽根先端部分での翼弦長Ｃｔをプロペラ形羽根根元部分での翼弦長Ｃｂで除算した値（Ｃｔ／Ｃｂ）に基づいて、１．５〜２．１の範囲内に設定することで、プロペラ形羽根根元部分よりもプロペラ形羽根先端部分での翼面積を増大させ、空気の流動を効率よく行うことができる。更に、ファンの回転方向に対する前進角度θ３を１５〜２５ｄｅｇの範囲内に設定することで、低騒音化を図る上で有利なものとなる。従って、気密性の高い空間に対して空気をより効率よく流動させて、静圧効率をより高めることができる上、プロペラ形羽根の翼面負荷の減少と相まってファンによる低騒音化をより一層図ることができる。
【００８１】
本発明の請求項２におけるラジエータファンによれば、各プロペラ形羽根の翼前縁および翼後縁のうちの少なくとも翼前縁を、プロペラ形羽根根元部分からプロペラ形羽根先端部に亘ってほぼ同一の曲率で湾曲させることで、ファンを外周カットすることによって直径を変更してもファン性能を悪化させずに、気密性の高い空間に対する静圧効率を確保することができる上、ファンによる低騒音化も実践することができる。
【００８２】
本発明の請求項３におけるラジエータファンを用いたエンジンの冷却装置によれば、ファンシュラウド端面に対するプロペラ形羽根先端部分のかぶり位置を、プロペラ形羽根先端部分での回転中心軸方向中間部とファンシュラウド端面との間の軸線方向の基準距離ＲＰをファンの直径Ｄｆで除算した値（ＴＣ／Ｄｆ）に基づいて、−０．０２よりも大きくかつ０．０８よりも小さく設定することで、ファンシュラウドに対し空気を流動させ易くして風量を増加させることができる上、ファンシュラウド内での空気の干渉効果を防止して騒音を低減させることができる。しかも、隙間ＴＣをファンの直径Ｄｆで除算した値を０よりも大きくかつ０．１５よりも小さい非常に小さな値とすることで、静圧効率を効果的に高めることができる上、ファンによる低騒音化をも図ることができる。更に、互いに非直連結のファンとファンシュラウドとの振動接触も効果的に回避することができる。
【００８３】
本発明の請求項４におけるラジエータファンを用いたエンジンの冷却装置によれば、ファンのプロペラ形羽根先端部分での回転中心軸方向中間部をファンシュラウド端面に対し回転中心軸線上のほぼ同一位置に位置付け、ファンシュラウド端面からの開口孔の突出量ＬＳを、ファンの直径Ｄｆに基づいて、０＜ＬＳ／Ｄｆ＜０．１の関係を満たすように設定することで、静圧効率をさらに効果的に高めることができる上、開口孔周縁に対するファンの干渉による騒音増大を防止することができる。
【００８４】
本発明の請求項５におけるラジエータファンを用いたエンジンの冷却装置によれば、開口孔をファンシュラウド端面に対し空気の流動方向下流側に向かって湾曲部を存して略直角に突設させ、その湾曲部の半径Ｒを、ファンの直径Ｄｆに基づいて、０＜Ｒ／Ｄｆ＜０．１の関係を満たすように設定することで、開口孔に対して空気を、ファンシュラウド端面の湾曲部によって流入抵抗を低減させた状態で円滑に流入させることができ、ファンの風量を増大させることができる。
【００８５】
更に、本発明の請求項６におけるラジエータファンを用いたエンジンの冷却装置によれば、開口孔をファンシュラウド端面に対し空気の流動方向下流側に向かって湾曲部を存して拡径するように突設させ、その開口孔の傾斜面とファンの回転中心軸とでなす角度βを、０＜β＜６０ｄｅｇの範囲内に設定することで、ファンによって遠心方向を向く空気の流れを傾斜面に沿って流せることになり、空気の流路抵抗を低減させてファンの風量を増大させることができる。しかも、開口孔の周縁に対しファンを干渉し難くし、開口孔周縁に対するファンの干渉による騒音増大を効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係わるラジエータファンを用いたエンジンの冷却装置の模式図である。
【図２】同じく回転中心軸付近で切断した吸い込みタイプのラジエータファンおよびファンシュラウドの断面図である。
【図３】同じくラジエータファンの正面図である。
【図４】同じくプロペラ形羽根根元部分での取付角度θ１を示す断面図である。
【図５】同じくプロペラ形羽根先端部分での取付角度θ２を示す断面図である。
【図６】同じく密閉型エンジンルームの場合、従来型エンジンルームの場合、エンジン単体にエンジンを取り付けただけの場合において、ラジエータファンのかぶり位置を変化させた状態での静圧効率の特性を表す図である。
【図７】同じく密閉型エンジンルームの場合、従来型エンジンルームの場合、エンジン単体にエンジンを取り付けただけの場合において、ラジエータファンのかぶり位置を変化させた状態での比騒音の特性を表す図である。
【図８】同じくラジエータファンと開口孔との隙間を変化させた状態での静圧効率の特性を表す図である。
【図９】同じくラジエータファンと開口孔との隙間を変化させた状態での比騒音の特性を表す図である。
【図１０】同じく本実施形態のラジエータファンの場合と従来型のラジエータファンの場合とにおいて、ラジエータファンの流量係数と比騒音との関係を表す図である。
【図１１】同じく本実施形態のラジエータファンの場合と従来型のラジエータファンの場合の流れ特性、および密閉型エンジンルーム内と従来型エンジンルーム内との流路抵抗の特性を表す図である。
【図１２】第１の実施形態の変形例に係わる回転中心軸付近で切断した吐き出しタイプのラジエータファンおよびファンシュラウドの断面図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態に係わる回転中心軸付近で切断した吸い込みタイプのラジエータファンおよびファンシュラウドの断面図である。
【図１４】同じくファンシュラウドの突出量を変化させた場合の静圧効率の特性を表す図である。
【図１５】同じくファンシュラウドの突出量を変化させた場合の比騒音の特性を表す図である。
【図１６】第２の実施形態の変形例に係わる回転中心軸付近で切断した吐き出しタイプのラジエータファンおよびファンシュラウドの断面図である。
【図１７】本発明の第３の実施形態に係わる回転中心軸付近で切断した吸い込みタイプのラジエータファンおよびファンシュラウドの断面図である。
【図１８】同じくファンシュラウドの湾曲部の半径を異ならせた場合の静圧効率の特性を表す図である。
【図１９】同じくファンシュラウドの湾曲部の半径を異ならせた場合の比騒音の特性を表す図である。
【図２０】第３の実施形態の変形例に係わる回転中心軸付近で切断した吐き出しタイプのラジエータファンおよびファンシュラウドの断面図である。
【図２１】本発明の第４の実施形態に係わる回転中心軸付近で切断した吸い込みタイプのラジエータファンおよびファンシュラウドの断面図である。
【図２２】第４の実施形態の変形例に係わる回転中心軸付近で切断した吐き出しタイプのラジエータファンおよびファンシュラウドの断面図である。
【符号の説明】
２，６ ラジエータファン（ファン）
２１，６１ プロペラ形羽根
２２，６２ ボス
θ１ プロペラ形羽根根元部分の取付角度
θ２ プロペラ形羽根先端部分の取付角度
Ｎ プロペラ形羽根の枚数
Ｃｔ プロペラ形羽根先端部分の翼弦長
Ｃｂ プロペラ形羽根根元部分の翼弦長
ｏ 回転中心軸
ｍ プロペラ形羽根根元部分での翼弦長の二等分線
ｎ プロペラ形羽根先端部分での翼弦長の二等分線
θ３ 前進角度
４１，１３，４４，４６
開口孔
４２ 空気流動方向上流側端面（端面）
４ ファンシュラウド
ＲＰ プロペラ形羽根先端部分の回転中心軸方向の基準距離
Ｄｆ ファンの直径
ＴＣ 開口孔とラジエータファンとの間の隙間
ＬＳ 開口孔の突出量
４５ 湾曲部
Ｒ 湾曲部の半径
４６ａ 開口孔の傾斜面
β 傾斜面とファンの回転中心軸とでなす角度
Claims (6)
- 複数枚のプロペラ形羽根をボスに対して取り付けて空気を強制的に流動させるラジエータファンであって、
上記各プロペラ形羽根の枚数Ｎと、
プロペラ形羽根先端部分での翼弦長Ｃｔと、
プロペラ形羽根の外周長π×Ｄｆとは、
０．６５＜Ｎ×Ｃｔ／（π×Ｄｆ）＜０．８５
の関係を満たすように設定されており、
プロペラ形羽根の先広比は、
プロペラ形羽根先端部分での翼弦長Ｃｔと、プロペラ形羽根根元部分での翼弦長Ｃｂとに基づいて、
Ｃｔ／Ｃｂ＝１．５〜２．１
の範囲内に設定されており、
ファンの回転中心軸を通るプロペラ形羽根根元部分での翼弦長Ｃｂの二等分線と、
ファンの回転中心軸を通るプロペラ形羽根先端部分での翼弦長Ｃｔの二等分線とでなすファンの回転方向に対する前進角度θ３は、１５〜２５ｄｅｇの範囲内に設定されていることを特徴とするラジエータファン。 - 上記請求項１に記載のラジエータファンにおいて、
各プロペラ形羽根の翼前縁および翼後縁のうちの少なくとも翼前縁は、プロペラ形羽根根元部分からプロペラ形羽根先端部に亘ってほぼ同一の曲率で湾曲していることを特徴とするラジエータファン。 - 上記請求項１または請求項２に記載のラジエータファンを用いたエンジン冷却装置において、
ファンは、このファンを半径方向外方より覆う開口孔を端面に開設してなるファンシュラウド内に収容されており、
ファンのプロペラ形羽根先端部分がファンシュラウド端面に対し回転中心軸方向においてかぶさるかぶり位置は、
ファンのプロペラ形羽根先端部分での回転中心軸方向中間部とファンシュラウド端面との間における回転中心軸方向の基準距離ＲＰと、
ファンの直径Ｄｆとに基づいて、
−０．０２＜ＲＰ／Ｄｆ＜０．０８
の範囲内に設定されているとともに、
ファンシュラウド端面の開口孔とファンのプロペラ形羽根先端部分との間の半径方向の隙間ＴＣは、
ファンの直径Ｄｆに基づいて、
０＜ＴＣ／Ｄｆ＜０．１５
の関係を満たすように設定されていることを特徴とするラジエータファンを用いたエンジン冷却装置。 - 上記請求項１または請求項２に記載のラジエータファンを用いたエンジン冷却装置において、
ファンは、このファンを半径方向外方より覆う開口孔を端面に開設してなるファンシュラウド内に収容され、上記開口孔は端面より空気の流動方向下流側に向かって略直角に突設されてなり、
ファンのプロペラ形羽根先端部分での回転中心軸方向中間部は、ファンシュラウド端面に対し回転中心軸上のほぼ同一位置に位置付けられているとともに、
ファンシュラウド端面からの開口孔の突出量ＬＳは、
ファンの直径Ｄｆに基づいて、
０＜ＬＳ／Ｄｆ＜０．１
の関係を満たすように設定されていることを特徴とするラジエータファンを用いたエンジン冷却装置。 - 上記請求項１または請求項２に記載のラジエータファンを用いたエンジン冷却装置において、
ファンは、このファンを半径方向外方より覆う開口孔を端面に開設してなるファンシュラウド内に収容され、上記開口孔は端面に対し空気の流動方向下流側に向かって湾曲部を存して略直角に突設されてなり、
ファンのプロペラ形羽根先端部分での回転中心軸方向中間部は、ファンシュラウド端面に対し回転軸線上のほぼ同一位置に位置付けられているとともに、
ファンシュラウド端面の湾曲部の半径Ｒは、
ファンの直径Ｄｆに基づいて、
０＜Ｒ／Ｄｆ＜０．１
の関係を満たすように設定されていることを特徴とするラジエータファンを用いたエンジン冷却装置。 - 上記請求項１または請求項２に記載のラジエータファンを用いたエンジン冷却装置において、
ファンは、このファンを半径方向外方より覆う開口孔を端面に開設してなるファンシュラウド内に収容され、上記開口孔は端面に対し空気の流動方向下流側に向かって湾曲部を存して拡径するように突設されてなり、
ファンのプロペラ形羽根先端部分での回転中心軸方向中間部は、ファンシュラウド端面位置に対し回転中心軸上のほぼ同一位置に位置付けられているとともに、
ファンシュラウド端面より湾曲部を介して拡径する開口孔の傾斜面とファンの回転中心軸とでなす角度βは、
０＜β＜６０ｄｅｇ
の範囲内に設定されていることを特徴とするラジエータファンを用いたエンジン冷却装置。
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