JPH08303241A

JPH08303241A - エンジン冷却装置及び建設機械

Info

Publication number: JPH08303241A
Application number: JP10948395A
Authority: JP
Inventors: Shigehisa Funabashi; 茂久船橋; Yoshihiro Takada; 芳廣高田; Sotaro Tanaka; 壮太郎田中; Shinichi Mihara; 新一三原
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1995-05-08
Filing date: 1995-05-08
Publication date: 1996-11-19

Abstract

(57)【要約】【目的】ファン効率を低下させることなく、かつ騒音を
大きくすることなく、大風量化・高圧力化を図ることが
できるエンジン冷却装置及びこれを用いた建設機械を提
供する。【構成】エンジン室１外部からの冷却風は、冷却風取入
口７を通ってエンジン室１に入り、インタークーラー６
ａ・オイルクーラー６ｂ・ラジエーター６ｃを過ぎた後
に吸い込み管８によって絞られ、遠心ファン４に入る。
その後、遠心ファン４の回転シュラウド４ａから外周方
向に吹き出した冷却風は、エンジン５、オイルパン１０
の周囲を流れながらそれらを冷却し、冷却風排気口９か
らエンジン室１の外部に排気される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジンの冷却装置に
係わり、例えば、自動車や建設機械に搭載されるエンジ
ンの冷却装置及びこれを用いた建設機械に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のエンジン冷却装置に関する公知
技術として、例えば、以下のものがある。特開平５-２８８０５３号公報この公知技術は、建設機械のエンジン冷却部において、
エンジンのクランク軸にファンベルトを介し連結された
軸流ファンにより冷却風を熱交換器に供給するものであ
る。

【０００３】特開平４-２６９３２６号公報この公知技術は、車両用ディーゼルエンジン冷却部にお
いて、冷却風を供給するファンとして斜軸流ファンを使
用し、また同時に冷却風を導入する固定シュラウドを吸
い込み管形状にすることにより、軸流ファンより高圧・
高風量化を図るものである。

【０００４】内燃機関Ｖｏｌ．３１，ＮＯ．３８
８，Ｐ．９−２７（１９９２）この公知技術は、建設機械のエンジン冷却部において、
冷却風を供給するファンとして遠心ファンを使用するこ
とにより冷却性能の向上を図るとともに、エンジンルー
ムと冷却装置部とを切り離すことによりエンジン音によ
る騒音を低減するものである。

【０００５】特開平５-２４８２３９号公報この公知技術は、トラクタ等作業車のエンジン冷却部に
おいて、冷却風を供給するファンとして遠心ファンを使
用することにより冷却性能の向上を図るものである。

【０００６】実開平２-６４７９９号公報この公知技術は、自動車のエンジン冷却部において、冷
却風を供給するファンとして遠心ファンを使用すること
により、軸流ファン使用時に必要であった排気ダクトを
なくすものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】近年、エンジン冷却用
ファンは、インタークーラーの採用や、騒音低減のため
のエンジン室密閉度向上・コンパクト化等の要求によ
り、大風量・高圧力化の必要が生じている。しかしなが
ら、公知技術及びにおいては、軸流ファンや斜軸流
ファンを使用していることから、ファンの特性上、十分
な大風量化・高圧力化が困難であり、ラジエーター・オ
イルクーラーなどの熱交換器や、その他冷却風の流路が
同一寸法のまま、強いて大風量化・高圧力化を行おうと
すると、回転数が非常に高くなって騒音が大きくなると
いう課題があった。また公知技術においては、軸流フ
ァンを過ぎた流れがエンジンに衝突するような形で流れ
るので圧力損失が大きく、場合によってはエンジン・オ
イルパンの周囲で冷却風の逆流が生じる等、冷却に有効
な流路を構成する上でも課題があった。

【０００８】さらに、公知技術〜においては、遠心
ファンに設けられファンと共に回転する回転シュラウド
が備えられていないことから、ファン効率が悪くなり、
また騒音も大きくなるという課題があった。また公知技
術においては、騒音発生の主因となる熱交換器からフ
ァン吸い込み口に至る流路が、本質的に流れの剥離を引
き起こしやすくかつ騒音を高くする形状となっており、
また、遠心ファンの吸い込み口径が熱交換器高さより非
常に小さく、熱交換器からファン吸い込み部での圧力損
失が増加するという課題もあった。

【０００９】本発明の目的は、ファン効率を低下させる
ことなく、かつ騒音を大きくすることなく、大風量化・
高圧力化を図ることができるエンジン冷却装置及びこれ
を用いた建設機械を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、エンジンが内設されたエンジン室
内に設けられ；前記エンジンの冷却水を冷却するラジエ
ーターを含む少なくとも１つの熱交換器と、この熱交換
器を冷却する冷却風を導くファンと、このファンの上流
側でかつ前記熱交換器の下流側に設けられ前記冷却風を
前記ファンの吸い込み側へ導入する吸い込み管とを有す
るエンジン冷却装置において、前記ファンは、斜流ファ
ン及び遠心ファンのうちいずれか一方であり、かつ、複
数枚の羽根を備えた羽根車と、この羽根車に固定され該
羽根車とともに回転する回転シュラウドとを備えている
ことを特徴とするエンジン冷却装置が提供される。

【００１１】好ましくは、前記エンジン冷却装置におい
て、前記回転シュラウドの吸い込み口径Ｄ₁は、前記少
なくとも１つの熱交換器のうち最も下流側にあるものの
短辺をａとしたとき、Ｄ₁≧０.６ａとなっていることを特徴とするエンジン冷却装置が提供
される。

【００１２】また好ましくは、前記エンジン冷却装置に
おいて、前記吸い込み管は、下流側端部の口径が前記回
転シュラウドの吸い込み口径より大きく、前記下流側端
部が回転シュラウドの吸い込み側端部近傍を覆うように
配置されており、かつ、前記回転シュラウドは、前記吸
い込み管の下流側端部との隙間を通過する流れを防止す
る隙間流れ防止機構を備えていることを特徴とするエン
ジン冷却装置が提供される。

【００１３】さらに好ましくは、前記エンジン冷却装置
において、前記隙間流れ防止機構は、前記回転シュラウ
ド外周部の吸い込み側端部近傍に立設された複数のベー
ンであることを特徴とするエンジン冷却装置が提供され
る。

【００１４】また好ましくは、前記エンジン冷却装置に
おいて、前記ファンは、前記羽根車のエンジン側に固定
され該冷却風を略半径方向及び略周方向へ導く心板をさ
らに有し、かつ、前記心板の外径は前記回転シュラウド
の吸い込み口径より小さく、前記羽根車の心板側内径は
前記心板外径より小さくなっていることを特徴とするエ
ンジン冷却装置が提供される。

【００１５】さらに好ましくは、前記エンジン冷却装置
において、前記ファンは遠心ファンであり、かつ、前記
羽根車の冷却風流出方向端面の形状は、前記心板側外径
が前記回転シュラウド側外径よりも小さくなっているこ
とを特徴とするエンジン冷却装置が提供される。

【００１６】また好ましくは、前記エンジン冷却装置に
おいて、前記ファンの出口部分近傍に設けられ、前記フ
ァンから流出した冷却風を減速し静圧を回復させる少な
くとも１つのスパイラルケースをさらに有することを特
徴とするエンジン冷却装置が提供される。

【００１７】さらに好ましくは、前記エンジン冷却装置
において、前記スパイラルケースは、前記ファンの出口
部分近傍に周方向に複数個設けられていることを特徴と
するエンジン冷却装置が提供される。

【００１８】また好ましくは、前記エンジン冷却装置に
おいて、前記少なくとも１つのスパイラルケース内面の
少なくとも一部分に、吸音材を設置したことを特徴とす
るエンジン冷却装置が提供される。さらに好ましくは、
前記エンジン冷却装置において、前記少なくとも１つの
熱交換器のうち、少なくとも１つは、前記ファンの回転
軸に対して傾斜して配置されていることを特徴とするエ
ンジン冷却装置が提供される。

【００１９】また好ましくは、前記エンジン冷却装置に
おいて、前記少なくとも１つの熱交換器のうち、少なく
とも１つは、側断面形状が曲率を持った弧状となってい
ることを特徴とするエンジン冷却装置が提供される。

【００２０】さらに好ましくは、前記エンジン冷却装置
において、前記少なくとも１つの熱交換器は、油を冷却
するオイルクーラー、エンジンへの空気を予冷するイン
タークーラー、及びエアコンコンデンサのうち少なくと
も１つをさらに備えていることを特徴とするエンジン冷
却装置が提供される。

【００２１】また上記目的を達成するために、本発明に
よれば、エンジン室内に設けられたエンジンと；このエ
ンジンによって駆動される油圧ポンプと；この油圧ポン
プから吐出される圧油によって駆動されるアクチュエー
タと；前記エンジンの冷却水を冷却するラジエーターを
含む少なくとも１つの熱交換器、前記１つの熱交換器を
冷却する冷却風を導くファン、及びこのファンの上流側
でかつ前記１つの熱交換器の下流側に設けられ前記冷却
風を前記ファンの吸い込み側へ導入する吸い込み管を備
えたエンジン冷却装置と；を有する建設機械において、
前記エンジン冷却装置のファンは、斜流ファン及び遠心
ファンのうちいずれか一方であり、かつ、複数枚の羽根
を備えた羽根車と、この羽根車に固定され前記羽根車と
ともに回転する回転シュラウドとを備えていることを特
徴とする建設機械が提供される。

【００２２】

【作用】以上のように構成した本発明においては、ファ
ンとして斜流ファン又は遠心ファンを用いることによ
り、その遠心力作用によって、同一外径・同一抵抗では
従来の軸流ファン・斜軸流ファンに比べて容易に大風量
化・高圧力化を図ることができる。よって、軸流ファン
・斜軸流ファンで大風量化・高圧力化を図る場合のよう
に回転数を増大させる必要がないので、騒音を低下させ
ることができる。またこのとき、羽根車とともに回転す
る回転シュラウドが羽根車に固定されていることによ
り、ファン効率を向上することができ、またその分さら
に騒音を低下させることができる。

【００２３】また、回転シュラウドの吸い込み口径Ｄ₁
は、少なくとも１つの熱交換器のうち最も下流側にある
ものの短辺をａとしたとき、Ｄ₁≧０.６ａとなっている
ことにより、吸い込み管上流側で抵抗体をなす熱交換器
から吸い込み管最小口径までの流路における縮流によっ
て、圧力損失が急激に増加するのを防止でき、風量の低
下を防止することができる。また、縮流で熱交換面積が
過度に限定され熱交換性能が悪化するのを防止すること
ができる。

【００２４】さらに、吸い込み管が下流側端部の口径が
回転シュラウドの吸い込み口径より大きく、すなわち回
転シュラウドよりも後に装着される吸い込み管のほうが
口径が大きいことにより、組立時の隙間管理が容易とな
り、組立時に吸い込み管・回転シュラウドの接触事故等
が発生するのを防止できる。またこのような構造とする
と、ファンから出た冷却風の一部が、回転シュラウドの
外周から吸い込み管下流側端部・回転シュラウド吸い込
み側端部間の隙間を介して吸い込み管内に逆流し、これ
によって騒音が増大する恐れがある。そこで、回転シュ
ラウドが、吸い込み管の下流側端部との隙間を通過する
流れを防止する隙間流れ防止機構を備えることにより、
この騒音増大を防止することができる。よってすなわ
ち、騒音を増大させることなく、組立性を向上させるこ
とができる。

【００２５】また、隙間流れ防止機構は、回転シュラウ
ド外周部の吸い込み側端部近傍に立設された複数のベー
ンであることにより、回転シュラウドが羽根車とともに
回転すると、各ベーンの内外径差に基づく遠心力によ
り、各ベーン間において、吸い込み管下流側端部・回転
シュラウド吸い込み側端部間の隙間近傍から回転シュラ
ウドの外周側へ向かう圧力障壁が発生する。よって、回
転シュラウドの外周から吸い込み管下流側端部・回転シ
ュラウド吸い込み側端部間の隙間を介して吸い込み管内
に逆流する隙間流れをブロックすることができる。

【００２６】さらに、ファンが、羽根車のエンジン側に
固定され冷却風を略半径方向及び略周方向へ導く心板を
さらに有することにより、エンジン側からの逆流を防止
できる。また心板の外径を回転シュラウドの吸い込み口
径より小さくすることにより、空力特性・騒音特性が通
常の斜流・遠心ファンとほぼ同等である羽根車を、心板
・回転シュラウドとともに可塑性材料の一体成形によっ
て製作することができる。すなわち、心板のエンジン側
端面、羽根車のうち心板外径より大きい部分、及び回転
シュラウドのエンジン側端面を、心板側からの抜き型で
押圧成形することができ、心板の熱交換器側端面、羽根
車のうち心板外径より小さい部分、羽根車のうち心板外
径より大きな部分の前縁部、及び回転シュラウドの熱交
換器側端面を、回転シュラウド側からの抜き型で押圧成
形することができる。よって、製作コストを低減すると
もに、軽量化を図れる。また心板外径が比較的小さくな
ることから、エンジンの少なくとも一部に直接冷却風を
当てることができる。さらに羽根車の心板側内径は心板
の外径より小さくなっていることにより、羽根車の強度
を充分に確保することができる。

【００２７】また、ファンは遠心ファンであり、かつ、
羽根車の冷却風流出方向端面の形状は、心板側外径が回
転シュラウド側外径よりも小さくなっていることによ
り、ファン出口における冷却風流れが心板側に寄るとと
もに回転シュラウド側の流れが閉塞され有効に活用でき
なくなるのを防止し、回転シュラウド側でのファン圧力
上昇を相対的に強くして回転シュラウド側から心板側ま
で任意に流れを制御できるので、ファン出口幅全体を有
効に活用できる。また、羽根車の心板側外径を同一寸法
とすれば羽根車の回転シュラウド側外径を相対的に大き
くすることができるので、結果として吸い込み管の下流
側端部の口径も大きくすることができ、よって、熱交換
器から吸い込み管までの絞りの程度が緩やかになって流
路圧力損失の低減を図ることができる。

【００２８】さらに、ファンの出口部分近傍に設けら
れ、ファンから流出した冷却風を減速し静圧を回復させ
る少なくとも１つのスパイラルケースをさらに有するこ
とにより、ファン出口からの流れに含まれる旋回成分が
すべて圧力損失として無駄になっていたのを、圧力とし
て回復させて高圧流れとすることができ、またその分高
風量化を実現することができる。

【００２９】また、スパイラルケースは、ファンの出口
部分近傍に周方向に複数個設けられていることにより、
配置箇所を調整し、エンジン室内の特に冷却を重要とす
る部分に冷却風を導流することができる。

【００３０】さらに、少なくとも１つのスパイラルケー
ス内面の少なくとも一部分に、吸音材を設置したことに
より、ファンで発生する騒音を吸音材で吸音できるとと
もに、エンジンで発生する騒音を上流側に伝播するのを
防ぐこともできるので、エンジン室全体の低騒音化を図
ることができる。

【００３１】また、少なくとも１つの熱交換器のうち、
少なくとも１つは、ファンの回転軸に対して傾斜して配
置されているか、若しくは、少なくとも１つの熱交換器
のうち、少なくとも１つは、側断面形状が曲率を持った
弧状となっていることにより、エンジン室壁に設けられ
た冷却風の取り入れ口から、熱交換器を介した吸い込み
管入口までの流路を、直角に曲がる流路でなく曲率をも
って緩やかに曲がる流路にすることができるので、この
流路における圧力損失を低減できる。また、冷却風の流
速分布を均一化できるので、冷却のための熱伝達率を向
上させることができる。さらに、各熱交換器の前面実装
面積を大幅に増やすことができるので、その分各熱交換
器の奥行き寸法を小さくすることができ、結果的にこれ
ら熱交換器内における流路損失をさらに低減できる。ま
た、熱交換器の下流側における風速分布を調整し、ファ
ンにとって低騒音・高風量に適したようにすることもで
きる。

【００３２】

【実施例】以下、本発明の実施例を、図面を参照しつつ
説明する。本発明の第１の実施例を図１〜図４により説
明する。本実施例は、油圧ショベルのエンジン室に設け
られるエンジン冷却装置の実施例である。本実施例が適
用される油圧ショベルのエンジン室の概略構造を表す側
断面図を図１に示す。図１において、本実施例によるエ
ンジン冷却装置は、エンジン５が内設されたエンジン室
１内に設けられており、エンジン５への燃焼用空気を予
冷するインタークーラー６ａと、油圧ショベルの作動油
を冷却するオイルクーラー６ｂと、エンジン５の冷却水
を冷却するラジエーター６ｃと、エンジン５のクランク
軸２からの動力が伝達されるファンベルト３により駆動
される遠心ファン４と、ラジエーター６ｃと遠心ファン
４との間に設けられ冷却風を遠心ファン４の吸い込み側
へ導入する吸い込み管８とから構成されている。また遠
心ファン４は、複数枚の羽根を備えた羽根車４ｃと、こ
の羽根車４ｃに固定されて回転し冷却風を吸い込む回転
シュラウド４ａと、羽根車４ｃのエンジン５側に固定さ
れ冷却風を略半径方向及び略周方向へ導く心板４ｂとを
備えている。また吸い込み管８は、遮蔽板１１を介して
エンジン室１に支持されている。エンジン室１外部から
の冷却風は、冷却風取入口７を通ってエンジン室１に入
り、インタークーラー６ａ・オイルクーラー６ｂ・ラジ
エーター６ｃを過ぎた後に吸い込み管８によって絞ら
れ、遠心ファン４に入る。その後、遠心ファン４の外周
方向に吹き出した冷却風は、エンジン５、オイルパン１
０の周囲を流れながらそれらを冷却し、冷却風排気口９
からエンジン室１の外部に排気される。

【００３３】図１から遠心ファン４及び熱交換器（＝イ
ンタークーラー６ａ・オイルクーラー６ｂ・ラジエータ
ー６ｃ）を取り出した図を図２に示す。図２において、
回転シュラウド４ａの吸い込み口径Ｄ₁を、熱交換器の
うち最も下流側にあるラジエーター６ｃの短辺ａの０.
６倍以上となっている。

【００３４】次に、本実施例の作用を説明する。本実施
例の比較例として、従来技術によるエンジン冷却装置を
内設したエンジンルームの概略構成を表す側断面図を図
３に示す。本実施例と同等の部材には同一の符号を付
す。図３において、図１に示した第１の実施例のエンジ
ン冷却装置と異なる主要な点は、ファンとして軸流ファ
ン１４が採用されていること、これに伴い吸い込み管８
の形状が若干変わっていること、及びインタークーラー
６ａが設けられていないことである。

【００３５】上記エンジン冷却装置においては、軸流フ
ァン１４の性質上、大風量・高圧力化を図るためには回
転数を上げなければならず、この場合結果として騒音が
高くならざるを得なかった。よって、今後の排ガス規制
のために有効であるインタークーラー６ａの採用や、シ
ステム全体のコンパクト化によるエンジン室１の密閉度
向上などに対応する形で、大風量・高圧力化の要請が高
まっている今後の建設機械等のエンジン室に適用するの
は難しいという問題があった。また、軸流ファン１４を
過ぎた流れは、エンジン５に衝突するような形で流れる
ことから圧力損失が大きく、場合によってはエンジン５
・オイルパン１０の周囲で冷却風の逆流が生じる等、冷
却に有効な流路を構成する上でも難点があった。

【００３６】これに対して、本実施例によるエンジン冷
却装置においては、ファンとして遠心ファン４を用いる
ことにより、その遠心力作用によって、同一外径・同一
抵抗・同一回転数では軸流ファン１４よりも２倍以上の
高圧化が容易に可能であり、かつこのとき高風量化も達
成される。すなわち、軸流ファン１４で大風量化・高圧
力化を図る場合のように回転数を増大させる必要がない
ので、騒音を低下させることができる。したがって、イ
ンタークーラー６ａが新たに加わった場合等において
も、騒音を増大させることなくその分の風量を確保する
とともにその圧力損失に打ち勝って冷却風を供給するこ
とができ、またエンジン室１の密閉度が増加した場合や
コンパクト化が進んだ場合等においても、上流側抵抗体
・エンジン室流路の圧力損失増大に打ち勝って冷却風を
供給することができる。また、冷却風の吹き出す方向が
遠心ファン４の半径方向及び周方向になって直接エンジ
ン５に衝突することがないので、例えばエンジン５表面
やエンジン下方のオイルパン１０表面に沿って流れる良
好な冷却風を得ることができる効果もある。また、羽根
車４ｃとともに回転する回転シュラウド４ａが設けられ
ているので、回転シュラウド４ａのない遠心ファンを用
いる場合よりもファン効率を向上することができ、また
その分さらに騒音を低下させることができる。

【００３７】さらに、一般に、斜流・遠心ファンの回転
シュラウドの吸い込み口径は、ファン外径よりも小さく
なる。しかし、上流側の熱交換器の寸法に比べて回転シ
ュラウドの吸い込み口径をあまり小さくしすぎると、冷
却風流れを絞りすぎることとなって圧力損失が急激に増
大する。また、流れが絞られると実質熱交換面積を限定
してしまうことになり、熱交換性能が悪化するという問
題もある。これに対し、本実施例のエンジン冷却装置に
おいては、Ｄ₁≧０.６ａとすることにより、圧力損失が
急激に増加するのを防止でき、風量の低下を防止するこ
とができる。また、熱交換性能の悪化を防止することが
できる。

【００３８】なお、上記第１の実施例においては、吸い
込み管８の下流側端部８Ａの口径が回転シュラウド４ａ
の吸い込み口径Ｄ₁より小さく、吸い込み管８が回転シ
ュラウド４ａと重なりあう構造であるが、これに限られ
ず、両者が同一口径であったり、重なることがなくとも
よく、この場合も同様の効果を得る。

【００３９】また上記第１の実施例では、従来の軸流フ
ァンにかわり遠心ファン４を用いたが、これに限られ
ず、斜流ファンを搭載してもよい。この変形例を図４に
示す。第１の実施例の遠心ファン４が、回転シュラウド
２４ａ・心板２４ｂ・羽根車２４ｃを備えた斜流ファン
２４に変わっている点以外は、構造はほぼ同様である。
本変形例によれば、第１の実施例と同様の効果の他に、
特にエンジン回りに空気を集中的に当てることができる
という効果がある。

【００４０】本発明の第２の実施例を図５により説明す
る。本実施例は、第１の実施例と吸い込み管及び遠心フ
ァンの構造が異なる実施例である。本実施例によるエン
ジン冷却装置に備えられた吸い込み管２０８及び遠心フ
ァン２０４の概略構造を図５（ａ）（ｂ）に示す。図５
（ａ）は側断面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）中Ａ
方向からの矢視図である。

【００４１】図５（ａ）（ｂ）において、第１の実施例
の吸い込み管８及び遠心ファン４と異なる点は、吸い込
み管２０８の下流側端部２０８Ａの口径が遠心ファン２
０４の回転シュラウド２０４ａの吸い込み口径より大き
くなっており、下流側端部２０８Ａが回転シュラウド２
０４ａの吸い込み側端部近傍を覆うように配置されてい
ることと；回転シュラウド２０４ａと吸い込み管２０８
下流側端部２０８Ａとの隙間を通過する流れを防止する
機構として、回転シュラウド２０４ａにベーン２１３が
装着されていることである。その他の構成は、第１の実
施例のエンジン冷却装置と同様である。

【００４２】上記構成の本実施例によれば、吸い込み管
２０８の下流側端部２０８Ａの口径が回転シュラウド２
０４ａの吸い込み口径より大きく、すなわち回転シュラ
ウド２０４ａよりも後に装着される吸い込み管２０８の
ほうが口径が大きいので、組立時の隙間管理が容易とな
り、組立時に吸い込み管２０８・回転シュラウド２０４
ａの接触事故等が発生するのを防止できる。またこのよ
うな構造とすると、遠心ファン２０４から出た冷却風の
一部が、回転シュラウド２０４ａの外周から吸い込み管
２０８の下流側端部２０８Ａ・回転シュラウド２０４ａ
吸い込み側端部間の隙間２０１を介して吸い込み管２０
８内に逆流し、これによって騒音が増大する恐れがある
が、回転シュラウド２０４ａにベーン１３を備えるの
で、この騒音増大を防止することができる。すなわち、
遠心ファン２０４が回転すると、ベーン２１３も回転
し、ベーン２１３の内外径差による遠心力によって、各
ベーン２１３間において下流側端部２０８Ａ・回転シュ
ラウド２０４ａ間の隙間２０１近傍から回転シュラウド
２０４ａの外周側へ向かう圧力障壁が発生する。よっ
て、回転シュラウド２０４ａの外周から隙間２０１を介
して吸い込み管２０８内に逆流する隙間流れをブロック
し、騒音の発生を防止することができる。よって、騒音
を増大させることなく、組立性を向上させることができ
る。

【００４３】なお、上記第２の実施例においては、ベー
ン２１３の吸い込み側端面２１３ａの形状が単一曲線と
なっているが、吸い込み管２０８の口径より大きい部分
においては、吸い込み側（図示左側）により張り出した
形状とし、漏れを一層少なくすることも可能である。

【００４４】本発明の第３の実施例を図６により説明す
る。本実施例も、第１の実施例と吸い込み管及び遠心フ
ァンの構造が異なる実施例である。本実施例によるエン
ジン冷却装置に備えられた吸い込み管３０８及び遠心フ
ァン３０４の概略構造を表す側断面図を図６に示す。

【００４５】図６において、第１の実施例の吸い込み管
８及び遠心ファン４と異なる点は、吸い込み管３０８の
下流側端部３０８Ａの口径が遠心ファン３０４の回転シ
ュラウド３０４ａの吸い込み口径より大きくなってお
り、下流側端部３０８Ａが回転シュラウド３０４ａの吸
い込み側端部近傍を覆うように配置されていること；心
板３０４ｂの外径Ｄ１_hが回転シュラウド３０４ａの吸
い込み口径Ｄ１_iよりも小さくなっていること；羽根車
３０４ｃの心板側内径Ｄ１_jは心板３０４ｂの外径Ｄ１_h
より小さくなっていることとである。その他の構成は、
第１の実施例のエンジン冷却装置と同様である。

【００４６】上記構成の本実施例によれば、心板３０４
ｂの外径Ｄ１_hが回転シュラウド３０４ａの吸い込み口
径Ｄ１_iより小さいので、空力特性・騒音特性が通常の
斜流・遠心ファンとほぼ同等である羽根車３０４ｃを、
心板３０４ｂ・回転シュラウド３０４ａとともに可塑性
材料の一体成形によって製作することができる。すなわ
ち、心板３０４ｂのエンジン側端面３０４ｂ_R、羽根車
３０４ｃのうち心板外径Ｄ１_hより大きい部分、及び回
転シュラウド３０４ａのエンジン側端面３０４ａ_Rを、
心板側（図示右側）からの抜き型で押圧成形することが
でき、心板３０４ｂの熱交換器側（図示左側）端面３０
４ｂ_L、羽根車３０４ｃのうち心板外径Ｄ１_hより小さい
部分、羽根車３０４ｃのうち心板外径Ｄ１_hより大きな
部分の前縁部、及び回転シュラウド３０４ａの熱交換器
側端面３０４ａ_Lを、回転シュラウド側（図示左側）か
らの抜き型で押圧成形することができる。よって、従来
一般に製造法が難しくコストが高いとされていた回転シ
ュラウドつきの斜流・遠心ファンの製作コストを低減す
るともに、軽量化・燃費向上を図ることができる。また
心板外径Ｄ１_hが比較的小さくなることから、エンジン
（図示せず）の少なくとも一部に直接冷却風を当てるこ
とができる。さらに軸流ファン・斜軸流ファンではボス
部からの逆流があるのに対し、心板３０４ｂによって逆
流を防止できる効果もある。また、羽根車３０４ｃの心
板側内径Ｄ１_jは心板３０４ｂの外径Ｄ１_hより小さくな
っているので、羽根車３０４ｃの強度を充分に確保する
ことができる。

【００４７】なお、上記第２及び第３の実施例において
も、第１の実施例の変形例同様、斜流ポンプを適用する
ことができ、これらの場合も、同様の効果を得ることが
できる。

【００４８】本発明の第４の実施例を図７により説明す
る。本実施例は、第３の実施例と遠心ファンの構造が異
なる実施例である。本実施例によるエンジン冷却装置に
備えられた吸い込み管３０８及び遠心ファン４０４の概
略構造を表す側断面図を図７に示す。第３の実施例と同
等の部材には同一の符号を付す。図７において、本実施
例の遠心ファン４０４が第３の実施例の遠心ファン３０
４と異なる点は、羽根車４０４ｃの冷却空気流出方向端
面の形状が、心板４０４ｂ側外径Ｄ２_hが回転シュラウ
ド４０４ａ側外径Ｄ２_sよりも小さくなっていることで
ある。

【００４９】その他の構成は、第３の実施例のエンジン
冷却装置と同様である。

【００５０】上記構成において、一般的な遠心ファンで
は、ファン内部の流れが心板側に寄り回転シュラウド側
の流れはこの流れに閉塞されてエンジン室内で単に旋回
するのみなのに対し、本実施例によれば心板４０４ｂ側
外径Ｄ２_hがシュラウド４０４ａ側外径Ｄ２_sよりも小さ
くなっており、回転シュラウド４０４ａ側でのファン圧
力上昇を相対的に強くして回転シュラウド側４０４ａか
ら心板４０４ｂ側まで任意に流れを制御できるので、遠
心ファン４０４出口幅全体を有効に活用できる。また、
羽根車４０４ｃの心板４０４ｂ側外径Ｄ２_hを同一寸法
とすれば回転シュラウド４０４ａ側外径Ｄ２_sを相対的
に大きくすることができるので、結果として吸い込み管
３０８の下流側端部３０８Ａの口径も大きくすることが
でき、よって、熱交換器から吸い込み管３０８までの絞
りの程度が緩やかになって流路圧力損失の低減を図るこ
とができる。

【００５１】本発明の第５の実施例を図８により説明す
る。本実施例は、図４に示した第１の実施例の変形例に
スパイラルケースを設けた実施例である。本実施例によ
るエンジン冷却装置を内設したエンジン室１の概略構造
を表す側断面図を図８に示す。図４と同等の部材には同
一の符号を付す。図８において、本実施例が図４と異な
る点は、斜流ファン２４を覆うようにスパイラルケース
５１４が装着されていることである。スパイラルケース
５１４部分の詳細構造を表す斜視図を図９に示す。

【００５２】図８及び図９において、斜流ファン２４上
流のインタークーラー６ａ・オイルクーラー６ｂ・ラジ
エーター６ｃ等の抵抗体を通過した空気は、斜流ファン
２４で昇圧された後、スパイラルケース５１４で風速を
減速されることによって圧力回復されエンジン５の回り
を流れて行く。その他の構造は図４とほぼ同様である。

【００５３】一般に、斜流・遠心ファンにおける圧力上
昇は、軸流・斜軸流ファンに比べると圧倒的に高いもの
の、スパイラルケースがないときには、ファン出口の高
速の旋回成分速度がほとんどすべて損失となっている。
しかしながら本実施例においては、スパイラルケース５
１４が装着されることにより、ファン出口の旋回成分が
圧力に回復されてより高圧となるので、その分さらなる
高風量化が実現できる。また高風量化を必要とせず低騒
音化が必要な時には、ファン回転数またはファン外径を
下げて騒音低減を図ることができる。

【００５４】なお、上記第５の実施例は、斜流ファン２
４にスパイラルケース５１４を装着した場合について説
明したが、ファンとして遠心ファンを用いてもよい。ま
た、ファン出口を覆うようにケースが装着されている
が、ファン出口を覆う代わりに静圧回復のための複数の
部材を設けてもよい。これらの場合も、同様の効果を得
る。また、スパイラルケース５１４は一方向への吹き出
しであるが、出口部分を複数方向に分割するか、ケース
自体を周方向に複数個分割して設けてもよい。これらの
場合、吹き出し方向・配置箇所を調整し、エンジン室内
の特に冷却を重要とする部分に冷却空気を導流すること
ができる。

【００５５】本発明の第６の実施例を図１０により説明
する。本実施例は、第５の実施例に吸音材を設けた実施
例である。本実施例によるエンジン冷却装置を内設した
エンジン室１の概略構造を表す側断面図を図１０に示
す。第５の実施例と同等の部材には同一の符号を付す。

【００５６】図１０において、本実施例によるエンジン
冷却装置が第５の実施例と異なる点は、スパイラルケー
ス５１４の内面に吸音材６１５が装着されていることで
ある。その他の構造は第５の実施例とほぼ同様である。

【００５７】本実施例によれば、斜流ファン２４の発生
する騒音を吸音材６１５で吸音できるとともに、エンジ
ン５で発生する騒音をも上流側に伝えることを防ぐの
で、エンジン室１全体の低騒音化を図ることができる。

【００５８】なお、上記第６の実施例では、斜流ファン
２４を用いたが、遠心ファンを用いてもよく、この場合
も同様の効果を得る。

【００５９】本発明の第７の実施例を図１１により説明
する。本実施例は、第１の実施例と熱交換器の配置が異
なる実施例である。本実施例によるエンジン冷却装置を
内設したエンジン室１の概略構造を表す側断面図を図１
１に示す。第１の実施例と同等の部材には同一の符号を
付す。

【００６０】図１１において、本実施例によるエンジン
冷却装置が第１の実施例と異なる点は、抵抗体であるイ
ンタークーラー７０６ａ・オイルクーラー７０６ｂ・ラ
ジエーター７０６ｃが遠心ファン４の回転軸（図中左右
方向）に対して傾いて装着されており、結果として冷却
風取り入れ口７に対しても傾いていることである。その
他の構造は第１の実施例とほぼ同様である。

【００６１】本実施例によれば、インタークーラ７０６
ａ、オイルクーラ７０６ｂ、ラジエーター７０６ｃをフ
ァン回転軸に対して傾けるので、これら抵抗体と下流に
ある吸い込み管８との距離が広く取れ、かつ空気取り入
れ口７からの流れがスムースにインタークーラー７０６
ａ等に流入する。したがって、空気取り入れ口７から吸
い込み管８までの流路損失を低減することができ、高風
量化または低騒音化が可能となる。また、冷却風の流速
分布を均一化できるので、冷却のための熱伝達率を向上
させることができる。さらに、回転軸に対してインター
クーラー７０６ａ等を傾けることでインタークーラー７
０６ａ等の前面実装面積を大幅に増やせる効果もあり、
その分インタークーラー７０６ａ等の奥行き寸法を小さ
くすることができ、結果的にこれらインタークーラー７
０６ａ等の抵抗体の流路損失を低減することができる。
また、インタークーラー７０６ａ等の下流側における風
速分布を調整し、遠心ファン４にとって低騒音・高風量
に適したようにすることもできる。

【００６２】本発明の第８の実施例を図１２により説明
する。本実施例は、第１の実施例と熱交換器の配置が異
なる実施例である。本実施例によるエンジン冷却装置を
内設したエンジン室１の概略構造を表す側断面図を図１
２に示す。第１の実施例と同等の部材には同一の符号を
付す。

【００６３】図１２において、本実施例によるエンジン
冷却装置が第１の実施例と異なる点は、抵抗体であるイ
ンタークーラー８０６ａ・オイルクーラー８０６ｂ・ラ
ジエーター８０６ｃの側断面形状が直線でなく、曲率を
持った弧状となっていることである。その他の構造は第
１の実施例とほぼ同様である。

【００６４】本実施例によっても、第７の実施例と同様
の効果を得る。

【００６５】なお、以上第１〜第８の実施例は、建設機
械に備えられたエンジンの冷却装置を例に取って説明し
たが、これに限られず、自動車・農機その他の機械に搭
載されるエンジンの冷却装置にも適用することができ
る。これらの場合も同様の効果を得る。本発明の第９の
実施例を図１３により説明する。本実施例は、自動車の
エンジンの冷却に適用した場合の実施例である。本実施
例が適用される自動車のエンジン室部分の概略構造を表
す側断面図を図１３に示す。第１の実施例と同等の部材
には同一の符号を付す。

【００６６】図１３において、エンジン室１外部からの
冷却風は、冷却風取入口７を通ってエンジン室１に入
り、インタークーラー６ａ・ラジエーター６ｃを過ぎた
後に吸い込み管８によって絞られ、遠心ファン４に入
る。その後、遠心ファン４の外周方向に吹き出した冷却
風は、エンジン５、オイルパン１０の周囲を流れながら
それらを冷却し、図示しない冷却風排気口から外部に排
気される。

【００６７】本実施例によっても、第１の実施例と同
様、エンジン室１の密閉度が増加した場合やコンパクト
化が進んだ場合等においても、上流側抵抗体・エンジン
室流路の圧力損失増大に打ち勝って冷却風を供給するこ
とができる。また、羽根車４ｃに固定される回転シュラ
ウド４ａが設けられているので、ファン効率を向上する
ことができ、その分さらに騒音を低下させることができ
る。

【００６８】なお、上記第１〜第９の実施例において
は、熱交換器として、インタークーラー・オイルクーラ
ー・ラジエーターを例にとって示したが、これに限られ
ず、エアコンのコンデンサー等、他の熱交換器が設けら
れていてもよく、これらの場合も同様の効果を得る。

【００６９】

【発明の効果】本発明によれば、ファンとして斜流ファ
ン又は遠心ファンを用いるので、その遠心力作用によっ
て容易に大風量化・高圧力化を図ることができ、軸流フ
ァン・斜軸流ファンで大風量化・高圧力化を図る場合の
ように回転数を増大させる必要がないので、騒音を低下
させることができる。したがって、冷却対象である熱交
換器として例えばインタークーラーが新たに加わった場
合等においても、騒音を増大させることなくその分の風
量を確保するとともにその圧力損失に打ち勝って冷却風
を供給することができ、またエンジン室の密閉度が増加
した場合やコンパクト化が進んだ場合等においても、上
流側抵抗体・エンジン室流路の圧力損失増大に打ち勝っ
て冷却風を供給することができる。また、従来の軸流フ
ァン・斜軸流ファンのように、ファンを過ぎた流れが直
接エンジンに衝突することがないので、例えばエンジン
表面やエンジン下方のオイルパン表面に沿って流れる良
好な冷却風を得ることができる効果もある。また、羽根
車とともに回転する回転シュラウドが羽根車に固定され
ているので、ファン効率を向上することができ、またそ
の分さらに騒音を低下させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例が適用される油圧ショベ
ルのエンジン室の概略構造を表す側断面図である。

【図２】図１に示された遠心ファン及び熱交換器の詳細
構造を示す側断面図である。

【図３】従来技術によるエンジン冷却装置を内設したエ
ンジンルームの概略構成を表す側断面図である。

【図４】第１の実施例の変形例によるエンジン冷却装置
を内設したエンジンルームの概略構成を表す側断面図で
ある。

【図５】本発明の第２の実施例によるエンジン冷却装置
に備えられた吸い込み管及び遠心ファンの概略構造を表
す側断面図及び矢視図である。

【図６】本発明の第３の実施例によるエンジン冷却装置
に備えられた吸い込み管及び遠心ファンの概略構造を表
す側断面図である。

【図７】本発明の第４の実施例によるエンジン冷却装置
に備えられた吸い込み管及び遠心ファンの概略構造を表
す側断面図である。

【図８】本発明の第５の実施例によるエンジン冷却装置
を内設したエンジン室の概略構造を表す側断面図であ
る。

【図９】図８に示されたスパイラルケースの詳細構造を
表す斜視図である。

【図１０】本発明の第６の実施例によるエンジン冷却装
置を内設したエンジン室の概略構造を表す側断面図であ
る。

【図１１】本発明の第７の実施例によるエンジン冷却装
置を内設したエンジン室の概略構造を表す側断面図であ
る。

【図１２】本発明の第８の実施例によるエンジン冷却装
置を内設したエンジン室の概略構造を表す側断面図であ
る。

【図１３】本発明の第９の実施例が適用される自動車の
エンジン室部分の概略構造を表す側断面図である。

【符号の説明】

１エンジン室４遠心ファン４ａ回転シュラウド４ｂ心板４ｃ羽根車５エンジン６ａインタークーラー６ｂオイルクーラー６ｃラジエーター７冷却風取入口８吸い込み管８Ａ下流側端部９冷却風排気口１０オイルパン２４斜流ファン２４ａ回転シュラウド２４ｂ心板２４ｃ羽根車２０４遠心ファン２０４ａ回転シュラウド２０４ｂ心板２０４ｃ羽根車２０８吸い込み管２０８Ａ下流側端部２１３ベーン２１３ａ吸い込み側端面３０４遠心ファン３０４ａ回転シュラウド３０４ａ_L 熱交換器側端面３０４ａ_R エンジン側端面３０４ｂ心板３０４ｂ_L 熱交換器側端面３０４ｂ_R エンジン側端面３０４ｃ羽根車３０８吸い込み管３０８Ａ下流側端部４０４遠心ファン４０４ａ回転シュラウド４０４ｂ心板４０４ｃ羽根車５１４スパイラルケース６１５吸音材７０６ａインタークーラー７０６ｂオイルクーラー７０６ｃラジエーター８０６ａインタークーラー８０６ｂオイルクーラー８０６ｃラジエーターａ熱交換器の短辺Ｄ₁ 回転シュラウドの吸い込み口径

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者三原新一茨城県土浦市神立町650番地日立建機株式会社土浦工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンが内設されたエンジン室内に設
けられ；前記エンジンの冷却水を冷却するラジエーター
を含む少なくとも１つの熱交換器と、この熱交換器を冷
却する冷却風を導くファンと、このファンの上流側でか
つ前記熱交換器の下流側に設けられ前記冷却風を前記フ
ァンの吸い込み側へ導入する吸い込み管とを有するエン
ジン冷却装置において、前記ファンは、斜流ファン及び遠心ファンのうちいずれ
か一方であり、かつ、複数枚の羽根を備えた羽根車と、
この羽根車に固定され該羽根車とともに回転する回転シ
ュラウドとを備えていることを特徴とするエンジン冷却
装置。
【請求項２】請求項１記載のエンジン冷却装置におい
て、前記回転シュラウドの吸い込み口径Ｄ₁は、前記少
なくとも１つの熱交換器のうち最も下流側にあるものの
短辺をａとしたとき、Ｄ₁≧０.６ａとなっていることを特徴とするエンジン冷却装置。
【請求項３】請求項１記載のエンジン冷却装置におい
て、前記吸い込み管は、下流側端部の口径が前記回転シ
ュラウドの吸い込み口径より大きく、前記下流側端部が
回転シュラウドの吸い込み側端部近傍を覆うように配置
されており、かつ、前記回転シュラウドは、前記吸い込
み管の下流側端部との隙間を通過する流れを防止する隙
間流れ防止機構を備えていることを特徴とするエンジン
冷却装置。
【請求項４】請求項３記載のエンジン冷却装置におい
て、前記隙間流れ防止機構は、前記回転シュラウド外周
部の吸い込み側端部近傍に立設された複数のベーンであ
ることを特徴とするエンジン冷却装置。
【請求項５】請求項１記載のエンジン冷却装置におい
て、前記ファンは、前記羽根車のエンジン側に固定され
該冷却風を略半径方向及び略周方向へ導く心板をさらに
有し、かつ、前記心板の外径は前記回転シュラウドの吸
い込み口径より小さく、前記羽根車の心板側内径は前記
心板外径より小さくなっていることを特徴とするエンジ
ン冷却装置。
【請求項６】請求項１記載のエンジン冷却装置におい
て、前記ファンは遠心ファンであり、かつ、前記羽根車
の冷却風流出方向端面の形状は、前記心板側外径が前記
回転シュラウド側外径よりも小さくなっていることを特
徴とするエンジン冷却装置。
【請求項７】請求項１記載のエンジン冷却装置におい
て、前記ファンの出口部分近傍に設けられ、前記ファン
から流出した冷却風を減速し静圧を回復させる少なくと
も１つのスパイラルケースをさらに有することを特徴と
するエンジン冷却装置。
【請求項８】請求項７記載のエンジン冷却装置におい
て、前記スパイラルケースは、前記ファンの出口部分近
傍に周方向に複数個設けられていることを特徴とするエ
ンジン冷却装置。
【請求項９】請求項７記載のエンジン冷却装置におい
て、前記少なくとも１つのスパイラルケース内面の少な
くとも一部分に、吸音材を設置したことを特徴とするエ
ンジン冷却装置。
【請求項１０】請求項１記載のエンジン冷却装置にお
いて、前記少なくとも１つの熱交換器のうち、少なくと
も１つは、前記ファンの回転軸に対して傾斜して配置さ
れていることを特徴とするエンジン冷却装置。
【請求項１１】請求項１記載のエンジン冷却装置にお
いて、前記少なくとも１つの熱交換器のうち、少なくと
も１つは、側断面形状が曲率を持った弧状となっている
ことを特徴とするエンジン冷却装置。
【請求項１２】請求項１記載のエンジン冷却装置にお
いて、前記少なくとも１つの熱交換器は、油を冷却する
オイルクーラー、エンジンへの空気を予冷するインター
クーラー、及びエアコンコンデンサのうち少なくとも１
つをさらに備えていることを特徴とするエンジン冷却装
置。
【請求項１３】エンジン室内に設けられたエンジン
と；このエンジンによって駆動される油圧ポンプと；こ
の油圧ポンプから吐出される圧油によって駆動されるア
クチュエータと；前記エンジンの冷却水を冷却するラジ
エーターを含む少なくとも１つの熱交換器、前記１つの
熱交換器を冷却する冷却風を導くファン、及びこのファ
ンの上流側でかつ前記１つの熱交換器の下流側に設けら
れ前記冷却風を前記ファンの吸い込み側へ導入する吸い
込み管を備えたエンジン冷却装置と；を有する建設機械
において、前記エンジン冷却装置のファンは、斜流ファン及び遠心
ファンのうちいずれか一方であり、かつ、複数枚の羽根
を備えた羽根車と、この羽根車に固定され前記羽根車と
ともに回転する回転シュラウドとを備えていることを特
徴とする建設機械。