JPH11117745A - ファンシュラウド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 風切り音の特性を考慮しつつ、通気抵抗を増
やすことなく、騒音を低減するに好適なファンシュラウ
ドの提供。 【解決手段】 回転駆動されるファン(12)の周辺に設け
られるファンシュラウド(18)において、ファンシュラウ
ド(18)の表面に孔(18a) を複数有すると共に、ファンシ
ュラウド(18)の外周に吸音材(21)を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ファンの回転によ
る風切り音の特性を考慮しつつ、通気抵抗を増やすこと
なく、騒音を低減するに好適なファンシュラウドに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば自走車両のエンジンルームは内部
にラジエータ、ファン及びエンジンをこの順で有する。
そしてエンジンルームの壁に、ラジエータ前面空間と外
気とを連通させる第１通気孔と、ファン後面空間及びエ
ンジン外壁空間と外気とを連通させる第２通気孔とを有
する。エンジンによってファンが回転すると、ファンが
吸込み式であるならば、外気は第１通気孔から吸い込ま
れ、ラジエータでの通過時にエンジン発熱を吸熱し、フ
ァンを経て第２通気孔から外部に放出される。逆にファ
ンが吐出し式であるならば、外気は第２通気孔から吸い
込まれ、ファンを経てラジエータでの通過時にエンジン
発熱を吸熱し、第１通気孔から外部に放出される。以
下、吸込み式を例として述べる。

【０００３】上記構成において、図６に示すように、フ
ァン１の周辺にファンシュラウド２を有するものがあ
る。ファンシュラウド２は知られる通り方形のラジエー
タ３の外周と、円形のファン１の外周との間に延設され
た筒体である。このように構成すると、ファン１が吸い
込む空気が少ない通気抵抗でラジエータ３を通過するよ
うになり、ファン効率が高まる。

【０００４】さらにまた、同じく図６に示すように、フ
ァンシュラウド２のファン側開口にベルマウス４を有す
るものがある。ベルマウス４は知られる通り筒体の開口
部に設けられ、外方となるほど開口面積が拡大するラッ
パ状の筒体である。従ってベルマウス４は通過空気に方
向性を持たせ、これにより乱流の発生を阻止する。即ち
ファン１による吸入空気の後方への吐出抵抗（即ち、通
気抵抗）を少なくし、ファン効率が高まる。

【０００５】即ち、ファンシュラウド２やベルマウス４
付きのファンシュラウド２を用いると、ヒートバランス
が向上する。言い換えれば、ファン１やラジエータ３を
小型化でき、またファン１の回転速度を遅くできる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが上記従来技術
には、次のような問題がある。ファン１が回転すると、
ファン１のブレードが空気を切るために生ずる回転音
と、ファン１の前後差圧によって生じた渦流による渦音
とが生ずる（以下、これらを単に「風切り音」とす
る）。風切り音はファン１の回転速度を遅くしたりファ
ンの外径を小さくすることで低減できる。従って上記フ
ァンシュラウド２やベルマウス４は風切り音の低減に寄
与する。ところがこのようにしてファン１の回転速度を
遅くしたりファンの外径を小さくするとヒートバランス
温度を低くできるのであるが、このファン１の回転速度
を遅くしたりファンの外径を小さくするとそのヒートバ
ランス温度におけるヒートバランスが再び問題となる。
即ち風切り音と通気抵抗との低減は背反事象となる。
尚、特開平７−１１９５６号公報には、図７に示す技術
が開示されている。即ち、ファンシュラウド２の内側表
面に吸音材５を設けてある。ところがこの技術は、騒音
源（ここではファン１）近傍に吸音材５を設けたという
当然な技術を示しただけであり、ファン特性との特別な
相関関係を考慮した構成であると言い難い。具体的には
次の通り。

【０００７】（１）エンジンルーム内でのエンジン音
は、燃焼ガス圧の変化に基づくエンジンブロック等の振
動が主体である。そしてその周波数ｆは、４サイクルエ
ンジンならば、「ｆ＝ｎ・Ｎ／１２０」が基準となる
（ｎは気筒数、Ｎ＝エンジン回転速度）。これに対し、
風切り音はブレード数、回転速度、ブレード形状等によ
って広周波数域で生ずる。ところがこの技術での吸音材
５の明記が無く、そこで図７によれば、グラスウールや
発泡ウレタン等のいわゆる多孔質吸音材であると言わざ
るを得ない。またその厚さについても何ら記載が無い。
ここで「多孔質吸音材が中高周波数の音に対する吸音率
は良いが、低周波数の音に対する吸音率は悪い」ことが
知られる。即ちこの技術は、風切り音の低周波域の吸音
効率の向上等を考慮したものでなく、ともかく吸音のた
めに吸音材５を設けたという技術である。

【０００８】（２）この技術は、図７に示す通り、薄い
吸音材５を方形のファンシュラウド２の内壁に貼付して
ある。尚、方形のファンシュラウド２の外観は前記図６
に示す通りである。このためファンシュラウド２は方形
がそのまま方形として残り、ファンシュラウド２の内壁
近傍、特に四隅に渦流が生じてしまう。そして渦流は新
たな騒音源でもある。即ち、この技術は通気抵抗のさら
なる低減も、音源についての考慮も伺えない。

【０００９】（３）この技術は、図７に示す通り、ファ
ンシュラウド２の後面（即ち、エンジン６側の面）にも
吸音材５を貼付してある。ところが後面はベルマウス形
状とされておらず、通気抵抗の低減を考慮しているとは
言えない。即ち、ファン１から吐出された半径方向成分
の空気流が例えばエンジンルーム壁に衝突し、乱流や渦
流を生起する。即ちこの技術は、上記（２）同様、通気
抵抗のさらなる低減も、音源についての考慮も伺えな
い。

【００１０】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、
風切り音の特性を考慮しつつ、通気抵抗を増やすことな
く、騒音を低減するに好適なファンシュラウドを提供す
ることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段及び効果】上記目的を達成
するため、本発明に係るファンシュラウドは、例えば図
３を参照して説明すれば、回転駆動されるファン１２の
周辺に設けられるファンシュラウド１８において、ファ
ンシュラウド１８の表面に孔１８ａを複数有すると共
に、ファンシュラウド１８の外周に吸音材２１を有する
ことを特徴としている。

【００１２】上記第１構成によれば、次のような作用効
果を奏する。 （１）孔１８ａがリンプル効果を奏し、これによりファ
ンシュラウド１８での通気抵抗がさらに低減される。 （２）孔１８ａによってファンシュラウド１８が板共振
し、風切り音の低周波数成分を吸音するようになる。 （３）ファンシュラウド１８が吸音材２１の抑え部材と
なり、吸音材２１がファン１２後方へ飛散することを阻
止する。 （４）吸音材２１が孔１８ａから音を受けて風切り音の
中高周波成分を吸音するようになる。 （５）吸音材２１をファンシュラウド１８の外周に設け
たため、吸音材２１を多量に配置できる。即ち、吸音材
２１が厚くなり、風切り音の低周波成分も吸音するよう
になる。即ち、風切り音の特性を考慮しつつ、通気抵抗
を増やすことなく、騒音を低減することができる。

【００１３】第２に、回転駆動されるファン１２の周辺
に設けられるベルマウス付きファンシュラウド１８にお
いて、ベルマウス１９の表面に孔１９ａを複数有し、か
つファンシュラウド１８の表面に孔１８ａを複数有する
と共に、ベルマウス１９及びファンシュラウド１８の外
周に吸音材２１を有することを特徴としている。

【００１４】上記第２構成によれば、上記第１構成の作
用効果に加え、次のような作用効果を奏する。 （１）孔１９ａがリンプル効果を奏し、これによりベル
マウス１９での通気抵抗がさらに低減される。 （２）孔１９ａによってベルマウス１９が板共振し、風
切り音及び外部音の低周波数成分を吸音するようにな
る。 （３）ベルマウス１９が吸音材２１の抑え部材となり、
吸音材２１がファン１２後方へ飛散することを阻止す
る。 （４）吸音材２１が孔１９ａから音を受けて風切り音及
び外部音の中高周波成分を吸音するようになる。 （５）吸音材２１をファンシュラウド１８の外周に設け
たため（つまり、ベルマウス１９の背面に設けたた
め）、吸音材２１を多量に配置できる。即ち、吸音材２
１が厚くなり、風切り音及び外部音の低周波成分を吸音
するようになる。

【００１５】

【発明の実施の形態及び実施例】図１〜図５を参照し実
施例を説明する。実施例は例えば油圧式パワーショベル
（以下、単に「例機」とする）に搭載される。例機は、
図１、図２に示すように、基台１０上にラジエータ１
１、吸込み式ファン１２及びエンジン１３をこの順に配
置している。ラジエータ１１の前面（図示左側）の基台
１０上にはカウンタウエイト１４が配置してある。カウ
ンタウエイト１４の内部及び上部には通気孔１４ａを設
けてある。そしてラジエータ１１、ファン１２、エンジ
ン１３及びカウンタウエイト１４を上方から覆うよう
に、フード１５を設けてある。そして基台１０、カウン
タウエイト１４及びフード１５の夫々の端部を側壁１６
によって連接し、これによりエンジンルーム１７を構成
している。エンジンルーム１７は、エンジン１３側の壁
（即ち、基台１０、フード１５、側壁１６）に通気孔
（図示せず）を有する。従ってファン１２がエンジン１
３によって回転駆動される、外気は通気孔１４ａから吸
い込まれ、ラジエータ１１を通過してエンジン発熱を吸
熱し、その後、ファン１２とエンジン１３周囲とを経て
エンジン１３側の通気孔から外部へと放出される。この
ような構成において、例機はさらにラジエータ１１とフ
ァン１２との間にファンシュラウド１８を有する。詳し
くは図３〜図５を参照し説明する。

【００１６】図３は、ラジエータ１１と、ファンシュラ
ウド１８と、ベルマウス１９と、外板２０との組立体に
ファン１２を納めた図である。ファンシュラウド１８
は、前記の通り、ラジエータ１１の外周とフード１５の
外周との間に延設された筒体である。そしてファンシュ
ラウド１８の開口に、ファン１２の後方に向けて漸次開
口が拡大するベルマウス１９を固設してある。そしてフ
ァンシュラウド１８とベルマウス１９との最外縁を外板
２０で連接し、箱体としてある。

【００１７】尚、図４は、図３の説明を容易にするため
の図３の部分図である。図４はラジエータ１１と、ファ
ンシュラウド１８との組立体にファン１２を納めた図で
ある。この図４に示す通り、ファンシュラウド１８は方
形のラジエータ１１に合わせてラジエータ１１側は方形
とし、円形のファン１２外周に併せてファン１２側を円
形としてある。そして方形から円形へとの変化の連続化
を図るためにファンシュラウド１８の４隅角部に斜板で
連接してある。

【００１８】説明を図３に戻す。図３の組立体におい
て、ファンシュラウド１８はその表面に孔１８ａを複数
有する。またベルマウス１９もその表面に孔１９ａを複
数有する。そしてファンシュラウド１８と、ベルマウス
１９と、外板２０とで囲まれる容積内には、図５の破断
図に示すように、吸音材２１を充填してある。吸音材２
１はグラスウール、ロックウール、フエルト、発泡材
料、織物等の多孔質材が安価かつ簡便である。

【００１９】上記実施例の作用効果を説明する。

【００２０】（１）方形のファンシュラウド１８の４隅
角部を斜板で接続し、これによりファンシュラウド１８
を、内部断面がファン１２からラジエータ１１方向に漸
次拡大し、かつほぼ滑らかなラッパ状にとしてある。こ
のためラジエータ１１からファン１２への吸気流が層流
となり、吸気抵抗（即ち、通気抵抗）が低減される。し
かも、斜板とした分だけ、その後面での吸音材２１の充
填量を増やすことができる。

【００２１】（２）ファンシュラウド１８は表面に孔１
８ａを複数有する。そしてファンシュラウド１８の外周
に吸音材２１を充填してある。従って第１に、孔１８ａ
がリンプル効果を奏し、これにより通気抵抗が低減す
る。尚、リンプル効果とは通常次のように言われる。ゴ
ルフボールの表面が滑らかであると、飛翔時にゴルフボ
ールの背面に真空が生じ、この真空が飛距離を減らす方
向に作用し、また飛翔方向を狂わすように作用する。と
ころがゴルフボールは表面に凹凸を有する。このため飛
翔時のゴルフボールの背面には凹凸による乱流が生じて
真空発生を阻止する。これによりゴルフボールは飛距離
を伸ばし、かつ方向性の制御も可能とされる。これがリ
ンプル効果であり、凹凸が孔１８ａに相当する。第２
に、孔１８ａによってファンシュラウド１８がいわゆる
孔明き吸音板となる。孔明き吸音板は知られる通り低周
波数の音を減衰させる。具体的にはファンシュラウド１
８が低周波数の音で共振し（いわゆる「板共振」であ
る）、低周波数の音を吸音する。尚、ファンシュラウド
１８をポリプロピレン等の板成形品とすれば、さらに大
きい板共振が得られ、吸音率が増大する。第３に、ファ
ンシュラウド１８が吸音材２１の抑え部材となってい
る。従って吸音材２１が仮に繊維質であっても、これが
ファン１２後方へ飛散して派生問題が生ずることがな
い。第４に、音（即ち、風切り音）が孔１８ａを経て吸
音材２１に入り吸音される。この場合、前記の通り、風
切り音の中高周波数成分が吸音される。第５に、吸音材
２１を多量に充填できる。即ち、吸音材２１が厚くな
る。ここで多孔質吸音材２１は、低周波数の音に対する
吸音は悪いが、これは厚さが薄い場合であり、厚さが増
すほど低周波音も吸音するようになる。即ち、ファンシ
ュラウド１８による風切り音の低周波数成分の吸音に、
吸音材２１自体による風切り音の中高周波数成分の吸音
と、吸音材２１の厚さによる風切り音の低周波数成分の
吸音とが重畳される。即ち、通気抵抗を低下させること
なく、広周波数の吸音を達成できる。

【００２２】（３）ベルマウス１９も表面に孔１９ａを
複数有する。従って上記ファンシュラウド１８の表面の
孔１８ａとほぼ同じ作用効果を奏する。勿論、ベルマウ
ス１９の作用効果も向上する。尚、ベルマウス１９で
は、単に風切り音だけでなく、エンジン１３からの音も
吸音する。

【００２３】以下、他の実施例を項目列記する。

【００２４】（１）上記実施例では孔１８ａ、１９ａの
サイズ、形、数に触れなかったが、出来るだけ多く、ま
た大きくすることが望ましい。このようにすると、吸音
材２１の音源側の露出面積が広くなり、そして広いほ
ど、高周波数の音の吸音率が高くなるからである。

【００２５】（２）上記実施例ではファンシュラウド１
８をベルマウス１９付きとしたが、ベルマウス１９は無
くても構わない。この場合、ベルマウス１９に変えて吸
音材２１を所定の充填位置に支持する部材を設置するの
が望ましい。また吸音材２１を石膏ボードのような固形
物とし、ベルマウス１９のように成形すると、ベルマウ
ス１９同様の作用効果と、吸音効果とが得られる。

【００２６】（３）上記実施例ではファンシュラウド１
８及びベルマウス１９に孔１８ａ、１９ａを設けたが、
いずれか一方でも構わない。この場合、吸音材２１によ
る吸音効果は孔１８ａ（又は１９ａ）を有する側の音に
適用される。

【００２７】（４）上記実施例ではファンシュラウド１
８の外周の総てに吸音材２１を充填したが、吸音材２１
は無くて構わない。この場合、ファンシュラウド１８
と、ベルマウス１９と、外板２０とで囲まれる容積と、
孔１８ａ、１９ａとでヘルムホルツ共鳴が構成される。
従って吸音効果が生ずる。尚、ヘルムホルツ共鳴器は、
低周波数の音の吸音率が良い。従って低速回転するファ
ン１２に対するファンシュラウド１８やベルマウス１９
付きファンシュラウド１８に適用するのが良い。しかも
ヘルムホルツ共鳴器は、ファンシュラウド１８、ベルマ
ウス１９及び外板２０で囲まれる容積と、孔１８ａ、１
９ａの面積とによって吸音周波数を選択できる。このた
め、例えば風切り音やエンジン音の周波数をほぼ特定で
きるような場合に適用するのが望ましい。尚、ファンシ
ュラウド１８、ベルマウス１９及び外板２０で囲まれる
容積は、ファン１２近傍が最も厚く、ラジエータ１１及
びベルマウス１９の先端に向かうほど薄くなる。従って
広い範囲に渡った低周波数の音を吸音できる。

【００２８】（５）上記実施例ではファンシュラウド１
８の外周の総てに吸音材２１を充填したが、雨風が孔１
８ａ、１９ｂから入り吸音材２１を汚損させたりするよ
うな位置（例えば、ファンシュラウド１８の下部）で
は、その部位だけ吸音材２１を無くしても構わない。こ
の場合、その部位が上記（４）のホルムヘルツ共鳴器と
して作用する。

【００２９】（６）上記実施例では外板２０を設けた
が、例機の側壁１６を外板２０として代用できるとき
は、それでも構わない。この場合も上記作用効果を奏す
る。

【００３０】（７）上記実施例のファン１２は吸込み式
としたが、吐出し式でも上記作用効果を奏する。

【００３１】（８）上記実施例の例機は基台１０上にラ
ジエータ１１、ファン１２及びエンジン１３をこの順に
配置したが、ファン１２、ラジエータ１１及びエンジン
１３の順に配置しても上記作用効果を奏する。

【００３２】（９）上記実施例の例機はパワーショベル
としたが、他の車両でも構わない。また車両以外のもの
でも構わない。要するに、ファンシュラウド１８を用い
ることができるものであれば、総てに適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】エンジンルームの部分断面図である。

【図２】図１の平面図である。

【図３】ファンシュラウドの組立図である。

【図４】ファンシュラウドの斜視図である。

【図５】図３の部分断面図である。

【図６】従来のファンシュラウドの斜視図である。

【図７】従来のファンシュラウドの組立図である。

【符号の説明】

３、１１ ラジエータ １、１２ ファン １３ エンジン １４ カウンタウエイト １４ａ 通気孔 １５ フード １６ 側壁 １７ エンジンルーム ２、１８ ファンシュラウド １８ａ 孔 ４、１９ ベルマウス １９ａ 孔 ２０ 外板 ２１ 吸音材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原河 修 東京都渋谷区代々木三丁目25番３号 東洋 ラジエーター株式会社内 (72)発明者 秋沢 宏一 東京都渋谷区代々木三丁目25番３号 東洋 ラジエーター株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転駆動されるファン１２の周辺に設け
   られるファンシュラウド１８において、ファンシュラウ
   ド１８の表面に孔１８ａを複数有すると共に、ファンシ
   ュラウド１８の外周に吸音材２１を有することを特徴と
   するファンシュラウド。
2. 【請求項２】 回転駆動されるファン１２の周辺に設け
   られるベルマウス付きファンシュラウド１８において、
   ベルマウス１９の表面に孔１９ａを複数有し、かつファ
   ンシュラウド１８の表面に孔１８ａを複数有すると共
   に、ベルマウス１９及びファンシュラウド１８の外周に
   吸音材２１を有することを特徴とするファンシュラウ
   ド。