WO1999066210A1

WO1999066210A1 - Dispositif a ventilateur et enveloppe

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Publication number: WO1999066210A1
Application number: PCT/JP1999/003229
Authority: WO
Inventors: Seiichirou Takeshita
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co., Ltd.
Priority date: 1998-06-17
Filing date: 1999-06-17
Publication date: 1999-12-23
Also published as: EP1028258A1; KR20010022976A; EP1028258A4; US6390770B1; CN1143962C; KR100407491B1; CN1266476A

Description

明細書ファン装置及びシュラウド技術分野

本発明は、回転して風を生起するファンを備えたファン装置に係わり、特に、そのファンの回転により発生する騒音を低減できるファン装置及びこれに用いるシュラウドに関する。背景技術

従来、流体機械によって誘起される流体流れの主流に対し、その主流から分岐する小流路を設け、この分岐流路を往復する流れと主流流れとを干渉させることにより主流中を伝播する波形を適正化する従来技術として、例えば、特開平 9一 4 2 5 7 5 6号公報に記載のサイドブランチ型脈動低減装置がある。

この装置は、例えば油圧ショベル等の建設機械に備えられるものであり、ェンジンに駆動される油圧ポンプの吐出配管に分岐して接続する有底枝状のサイドブランチを設けている。油圧ポンプから吐出される圧油の脈動は、吐出配管内に伝播するとともに、サイドブランチ内の通路にも伝播する。この通路に伝播した圧油の脈動は、サイドブランチ終端の壁面で反射し、再度、通路を通って吐出配管に戻る。したがって、低減させるべき特定周波数の脈動波を予め定め、その周波数に応じてサイドブランチ内の通路の長さを適切に調節しておくことで、通路を往復して吐出配管に戻る圧油の脈動波を、吐出配管内を直進する脈動波と、波の山と谷とがぶつかり合うような関係で干渉させ、吐出配管内を直進する圧油の脈動のうち特定周波数の脈動を重点的に低減することができる。このとき、その特定周波数としては、例えば、油圧ショベルの通常掘削作業時におけるエンジン回転数に対応するポンプ脈動周波数（1 5 0〜 1 0 0 0ヘルツ）とする。

一方、例えば、建設機械や自動車等に設けられるエンジン装置は、エンジンと、このエンジンのクランク軸の駆動力が伝達される回転軸と、この回転軸に設けたファンと、このファンの前段（上流側）に配置した熱交換器と、この熱交換器の下流側に固定したシュラウドとを備えている。ファンとしては、通常、軸流ファンが用いられることが多く、また熱交換器は、エンジンの冷却水が循環供給されているラジェ一タを含んでいる。エンジンを駆動すると、クランク軸の回転が回転軸に伝達されてファンが回転し、これにより上流側から熱交換器に空気が導入されて熱交換器を冷却する。そして、この熱交換器を通過した空気は、シュラウドによってファンの吸い込み側に導かれ、ファンに流入する。その後、ファンから流出した空気は、更にエンジンを冷却する。

ここで、上記エンジン装置では、ファンの回転によって騒音を発生すること力従来より知られている。そこで、上記特開平 9— 4 2 5 7 5 6号公報の装置の構造を上記ェンジン装置のファンに適用し、騒音の低減を図ることが考えられる。すなわち、熱交換器からファンに至る閉空間で空気流路を形成するシュラウドの壁面から分岐する所定長さのサイドブランチを設けることにより、サイドブランチ内の通路を往復してシュラウドに戻る音波とシュラウド内を下流側に直進する音波とを干渉させ、シュラウド内を伝播する騒音のうちの特定周波数成分を重点的に低減するようにする。この場合の特定周波数としては、例えば、油圧ショべルの通常掘削作業時におけるエンジン回転数に対応するファン回転軸の周波数となる。発明の開示

しかしながら、本願発明者等の知見によれば、特開平 9— 4 2 5 7 5 6号公報の装置の構造を上記ェンジン装置のファンに対して適用したところ、騒音を十分に低減させることはできなかった。その理由は、以下の通りである。

上記エンジン装置のように、シュラウドによってファンの吸い込み側に空気を導入する構造では、主たる騒音源は 2つに分けられる。 1つは、ファンが回転して羽根が風を切ることにより羽根の端部から発生する風切り音（以下適宜、単に風切り音という）であり、この音はシユラウドの有無に関係なく発生する。残りの 1つは、ファンから流出する空気流がシュラウド壁面に衝突することによりその壁面から発生する衝突音（以下適宜、単に衝突音という）である。シュラウドでファンの吸い込み側に空気を導入する構造では、これら 2つのうち上記衝突音が支配的である。特開平 9一 4 2 5 7 5 6号公報の装置のようなサイドブランチ型の構造では、上記風切り音を低減することを主眼としており衝突音を低減できないため、結果として騒音全体を十分に低減することができない。

そこで、本願発明者等は、上記衝突音を低減するには、ファンから流出する空気流のうち径方向成分を減衰させることが有効であることを見いだした。

本発明の目的は、ファンの回転により発生する騒音を十分に低減することができるファン装置及びこれに用いるシュラウドを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、複数枚の羽根を備え、回転によって空気流を生起するフアンと、このファンの上流側に設けられ前記空気流を前記ファンの吸い込み側に導入する少なくとも 1つのシュラウドとを有するファン装置において、前記ファンから流出する空気流を取り込んでその干渉作用により前記空気流の径方向成分を減衰させる減衰手段を前記ファンの外周側に設ける。

ファンが回転して生起される空気流は、シュラウドによってファンの吸い込み側に導かれてファンに流入した後、ファンの吹き出し側に流出する。このとき発生する騒音の主たる騒音源は 2つに分けられ、ファンが回転して羽根が風を切ることにより羽根端部から発生する風切り音と、ファンから流出する空気流がシュラウド壁面に衝突することによりその壁面から発生する衝突音とがあり、後者のほうが支配的である。通常、シュラウドの下流側部分は、ファンの径方向外周側に若干かぶるように配置されており、ファンから径方向外周側に流出する空気流がその下流側部分に衝突して衝突音を発生して L、る。

そこで、本発明においては、ファンの外周側に減衰手段を設け、ファンから流出する空気流を取り込んでその干渉作用によつて空気流の径方向成分を減衰させることにより、空気流がシュラウド壁面へ衝突するのを弱めることができる。したがって、支配的な騒音源である衝突音を低減することができるので、ファンの回転により発生する騒音を十分に低減することができる。

好ましくは、前記ファン装置において、前記減衰手段は、開口側が前記ファンの外周側に臨むように配置された少なくとも 1つの閉鎖管を備えている。

また上記目的を達成するために、本発明は、複数枚の羽根を備え、回転によつて空気流を生起するファンと、このファンの上流側に設けられ前記空気流を前記ファンの吸い込み側に導入する少なくとも 1つのシュラウドとを有するファン装置において、開口側が前記ファンの外周側に臨むように配置された少なくとも 1 つの閉鎖管を設け、かつ、この閉鎖管の軸方向長さ Lは、前記羽根の外径から前記ファンの中心軸までの距離を R [m] 、前記羽根の枚数を N [枚] 、 1以上の整数を mとしたとき、 L=mx (TT XR) /N [m] となるように構成されている o

羽根外径からファンの中心軸までの距離が R [m] である場合、ファン吹き出し側に流出する速度 V [m/sec] の空気流の径方向成分 V_a [m/sec] は、

=R (2 ττ/Τ)

で表される。但し、 ωは角速度 [radZsec] であり、 Tはファンが 1回転するときの周期 [sec] である。

また、ある 1枚の羽根が通過した後次の羽根が通過するまでの時間を T_N [sec] とすると、ファンの回転数を n [ r pm] として、

で表される。

このとき、上記 Tとこの T_Nの間には、

の関係があることから、

T=6 ΟΖηとなる。

これを用いると、上記 Vaは、

V_a= 27Γ xRx (n/60)

となる。

ここで、本発明においては、開口側がファンの外周側に臨むように配置された閉鎖管を設けることにより、ファン吹き出し側に流出した空気流の径方向成分の少なくとも一部がこの閉鎖管に流入するが、開口側と反対側の閉鎖管端部は閉止されているため、その端部で折り返して再び開口側に戻ってくる。この閉鎖管内の往復に要する時間 T\ [sec] は、流入時の速度は上記 V_aであることから、閉鎖管の軸方向長さを L [m] とすれば、

= 2 L x ( 60 / 27rxRxn)

= 60 L/ (TT xRx n)

となる。

本発明においては、上記 L=mx (TT XR) /Nとなるように閉鎖管を構成することにより、

60 {mx (ττ x R) /N} / (ττ xRx n)

= (60 π xmxR/N) / (7Γ x Rx n)

=60 xm/ (n x N)

となる。

したがって、

の関係となることから、ある羽根により生起した空気流の径方向成分が閉止された閉鎖管端部で折り返して径方向内側の閉鎖管開口側に再び戻ってきたとき、ちようど次の羽根あるいはそれ以降の羽根のどれかが通過することとなり、その羽根で生起され径方向外側に向かってきた新たな空気流と衝突し打ち消し合う。これがファンが回転している間継続的に繰り返されることにより、ファンから流出する空気流の径方向成分を減衰させることができる。

さらに好ましくは、前記ファン装置において、前記シュラウドは、 1個備えられており、前記閉鎖管は、該 1個のシュラウドのファン外周部分に設けられている。

さらに好ましくは、前記ファン装置において、前記閉鎖管は、前記シュラウドの前記ファン外周部分の外側に突出して設けられている。

また好ましくは、前記ファン装置において、前記閉鎖管は、前記シュラウドの前記ファン外周部分の内側に延設されている。

また好ましくは、前記シュラウドは、前記ファンを内包する第 1のシュラウド- 及びこの第 1のシュラウドの上流側に設けられ前記空気流を前記第 1のシュラウドに導入する第 2のシユラウドの 2個が備えられており、前記閉鎖管は、前記第 1のシュラウドのファン外周部分に設けられている。

さらに上記目的を達成するために、本発明は、複数枚の羽根を備え回転によつて空気流を生起するファンの上流側に設けられ、前記空気流を前記ファンの吸い込み側に導入するシュラウドにおいて、前記ファンから流出する空気流を取り込んでその干渉作用により前記空気流の径方向成分を減衰させる減衰手段を備えている。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の第 1の実施例によるファン装置が適用される油圧ショベルの全体外観構造を表す斜視図である。

図 2は、図 1に示したエンジン装置の外観構造を示す図 1の部分拡大斜視図である。

図 3は、本発明の第 1の実施例によるファン装置が設けられるェンジン装置の詳細構造を一部断面にて示す側面図である。

図 4は、図 3に示したェンジン装置の要部構造を表す側断面図である。

図 5は、図 4中 V— V断面による断面図である。

図 6は、図 3〜図 5に示すファン装置の騒音低減効果を示す図である。

図 Ίは、閉塞管を略曲管形状とした本発明の第 1実施例の変形例を備えたェンジン装置の要部構造を表す断面図である。

図 8は、閉塞管を略曲管形状とした本発明の第 1実施例の他の変形例を備えたェンジン装置の要部構造を表す断面図である。

図 9は、本発明の第 2の実施例によるファン装置が設けられるェンジン装置の詳細構造を一部断面にて示す側面図である。

図 1 0は、図 9に示したエンジン装置の要部構造を表す側断面図である。図 1 1は、図 1 0中 XI— XI断面による断面図である。

図 1 2は、閉塞管を略直管形状とした本発明の第 2実施例の変形例を備えたェンジン装置の要部構造を表す断面図である。

図 1 3は、閉塞管を略曲管形状とした本発明の第 2実施例の他の変形例を備えたェンジン装置の要部構造を表す断面図である。

図 1 4は、本発明の第 3の実施例によるファン装置が設けられるェンジン装置の詳細構造を一部断面にて示す側面図である。

図 1 5は、図 1 4中 B部の拡大図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明のファン装置の実施例を図に基づいて説明する。第 1の実施例

本発明の第 1の実施例を図 1〜図 8により説明する。本実施例は、本発明を建設機械の一例として油圧ショベルに適用した場合の実施例である。

図 1は、本実施例によるファン装置が適用される油圧ショベルの全体外観構造を表す斜視図であり、この油圧ショベルは、概略的に言うと、走行体 1と、この走行体 1上に旋回可能に設けた旋回体 2と、この旋回体 2の前方左側に設けた運転室 3と、旋回体 2上に横置きに配置したエンジン装置 4と、旋回体 2の後部に設けたカウンタウェイト 5と、旋回体 2の前部に設けられ、ブーム 6 a、アーム 6 b及びバケツト 6 cからなる多関節型のフロント装置 6とから構成されている。前記の走行体 1は、左右に無限軌道履帯 1 aを備えている。この無限軌道履帯 1 aは、それぞれ走行用のモ一夕 1 bの駆動力によって駆動される。

前記の運転室 3、エンジン装置 4、カウンタウェイト 5、及び多関節型のフロント装置 6等を備えた旋回体 2は、旋回体 2の中心部に設けた旋回用のモータ

(図示せず）により前記走行体 1に対して旋回される。

前記の多関節型のフロント装置 6を構成するブーム 6 a、アーム 6 b、及びバケット 6 cは、それらにそれぞれ設けたブ一ムシリンダ 7 a、アームシリンダ 7 b、及びバケツトシリンダ 7 cによって、駆動動作される。

前述したシリンダ 7 a， 7 b , 7 c、旋回モータ、走行用のモータ 1 b等の駆動機器は、液圧ァクチユエ一タ（例えば油圧ァクチユエ一夕、以下同様）であり、運転室 3内の操作者によつて操作される操作レバーからの操作に応動して、ェンジン装置 4内のエンジン 8 (図示せず、後述の図 3参照）によって駆動される液圧ポンプ（同）からの圧油を制御する制御弁装置（図示せず）からの圧油により駆動される。

図 2は、本実施例によるファン装置が適用されるェンジン装置 4の外観構造を示す拡大斜視図であり、図 3は、本実施例によるファン装置が設けられるェンジン装置 4の詳細構造を一部断面にて示す側面図である。なおこれら図 2及び図 3 において、図 1と同符号のものは同一部分である。

図 2及び図 3において、エンジン装置 4内には、エンジン 8の冷却水が循環供給されこれを冷却する熱交換器、例えばラジェ一夕 9と、熱交換器 9の下流側に固定されたシユラウド 1 0と、このシュラウド 1 0に 7本設けられた閉塞管 4 0 Aと、熱交換器 9を冷却する冷却風（空気流） Pを生起するファン 1 1と、熱交換器 9の上部及び下部を含む外周部にそれぞれ設けられたシール用の仕切部材 1 2とが設けられている。

エンジン装置 4の外郭はエンジンカバー 1 3によって構成されており、このェンジンカバ一 1 3によって、エンジン 8、ファン 1 1、熱交換器 9、液圧ポンプ (後述する）、マフラ（同）等の機器が覆われている。またこのエンジンカバー 1 3は、下カバ一 1 3 aと、吸込み側（左側）横カバー 1 3 bと、吐出側（右側）横カバ一 1 3 cと、上カバ一 1 3 dと、前カバー 1 3 eと、後カバ一 1 3 f とで構成されている。

上カバ一 1 3 は、その一方端がヒンジ 1 4によって開閉可能に吐出側横カバ一 1 3 cに取り付けられ、他方端には、その開閉側を吸込側横カバ一 1 3 bに掛け止めするための係止具 1 5が設けられている。そしてこの上カバー 1 3 dの熱交換器 9側領域及び吸込側横カバー 1 3 bには、外部から前記の空気流 Pを取り入れファン 1 1に導入する吸込口 1 6が設けられている。また、上カバー 1 3 d のその他の領域及び吐出側横カバ一 1 3 cには、ファン 1 1から流出する空気流 Pを外部に排出する吐出口 1 7 , 1 8がそれぞれ設けられている。さらに、下力バー 1 3 aの液圧ポンプ（後述する）側にも、吐出口 1 9が設けられている。エンジン 8は、旋回体 2下部に設けられ旋回体 2の基礎下部構造をなすフレーム 2 0上に振動減衰装置 2 1を介して設置されている。また、エンジン 8のクランク軸 8 aには、プーリ 2 2が固定されている。さらにエンジン 8のクランク軸 8 aより上方には補助回転軸 2 3が前記ファン 1 1の軸と共通してエンジン 8内に臨むように設けられる。この補助回転軸 2 3のエンジン 8内の端部には、熱交換器 9に図示しない配管を介してエンジン冷却水を循環させる水ポンプ 2 4が連結されている。

熱交換器 9は、ファン 1 1の前段（上流側）に配置されている。またこの熱交換器 9の周囲部に設けた前記の仕切部材 1 2は、熱交換器 9と前記上カバー 1 3 d、下カバ一 1 3 a、前カバー 1 3 e、及び後カバー 1 3 f との間をそれぞれシールするものである。またこの熱交換器 9の例として前述したラジェ一夕は、空気流 Pにより冷却する熱交換器の最小限の一例であり、これのみに限られない。すなわち、その他の熱交換器、例えば、前記の液圧ァクチユエ一夕 7 a〜7 c等を駆動する圧油（作動油）を冷却するオイルクーラや、エンジン 8の燃焼用吸入空気を予冷するィンタークーラ、あるいは必要に応じエアコンのコンデンサが設けられる場合には、それらと熱交換器 9とを併せて配置し、空気流 Pで冷却する。ファン 1 1はいわゆる軸流ファンであり、前記の補助回転軸 2 3に取り付けられている。このとき、補助回転軸 2 3には、前記のプーリ 2 2に対応する位置となるようにプーリ 2 5が固定されている。そして、プーリ 2 2とプーリ 2 5との間にはベルト 2 6が掛け渡されている。

なお、エンジン 8の吐出側横カバ一 1 3 c側には前述した液圧ポンプ 3 3が設けられており、この液圧ポンプ 3 3は図示しない連結機構（カップリング）を介しエンジン 8に連結され、エンジン 8の駆動力によって駆動される。また、ェンジン 8からの排気ガスはマフラ 3 4で消音された後排気ガス管 3 5を介してェンジン装置 4の外部に放出されるようになっている。このとき、エンジン 8の上部にはマフラカバー 3 6が固定されており、液圧ポンプ 3 3からエンジン 8側への油の飛散を防止するようになっている。また、エンジン装置 4内の熱交換器 9より上流側（図 3中左側）には、エンジン 8の起動電流供給用のバッテリ 3 7が配置されている。

以上のようなエンジン装置 4内の構成において、最も大きな特徴である本実施例によるファン装置の詳細構造を図 4及び図 5に示す。図 4は、本実施例のファン装置の構造を表す図 3中要部拡^:図であり、図 5は、図 4中 V— V断面による断面図である。なおこれら図 4及び図 5において、図 1〜図 3と同符号のものは同一部分である。

これら図 4及び図 5において、前記のファン 1 1は、エンジンクランク軸 8 a からの駆動力が伝達される補助回転軸 2 3に固定されたボス 1 1 aと、このボス 1 1 aまわりに固定された N枚（この実施例では N = 7 ) の羽根 1 1 bとを備えており、補助回転軸 2 3の回転によって回転し、これによつて図 3及び図 4中右方向への空気流 P (矢印参照）を生起するようになっている。

前記のシュラウド 1 0は、ファン 1 1の上流側に位置しファン 1 1で生起される空気流 Pをファン 1 1の吸い込み側に導入するようになっており、熱交換器 9 の下流側に固定された略箱形形状の前部 1 0 aと、この前部 1 0 aのさらに下流側に位置しファン 1 1の径方向外周側に配置される略円筒形状の後部 1 O bと力、ら構成される。また、後部 1 O bの外側には、前記の 7本の閉塞管 4 O Aをそれぞれ接続するために、内部に通路を備えた 7つの突起部 1 O b iが突出して設けられており、さらにそれら突起部 1 O b iの根元部はファン 1 1の外周側に臨むように配置されている。

前記の閉塞管 4 O Aは、例えば先端が閉止されたテフロンホースで構成されており、シュラウド後部 1 0 bの前記突起部 1 0 b lを挿入した後、図示しない把持手段でその挿入部を把持されることによってシュラウド 1 0に固定され、シユラゥド 1 0の内部空間に連通するようになっている。またこの閉塞管 4 O A及び突起部 1 0 b lの結合体の軸方向長さ L [m] は、前記した羽根 1 1 bの枚数 Nを用いて、

L =m x ( x R) /Ν … （式 1 )

となるように構成されている。但し、 Rは羽根 1 1 bの外径からファン 1 1の中心軸 kまでの距離 [m] (図 4参照）であり、 mは 1以上の整数である。

なお、上記構成において、閉塞管 4 O A及び突起部 1 0 b lの結合体が、請求の範囲各項記載の、開口側がファンの外周側に臨むように配置された少なくとも 1 つの閉鎖管を構成し、更に、ファンから流出する空気流を取り込んでその干渉作用により空気流の径方向成分を減衰させる減衰手段をも構成する。また、シユラゥド 1 0の後部 1 0 bが、請求の範囲第 4項記載のシュラウドのファン外周部分を構成する。

前述した本実施例のファン装置の動作を説明する。

エンジン 8を駆動すると、クランク軸 8 aの回転がプーリ 22、ベルト 26、及びプーリ 25を介して補助回転軸 23に伝達される。これによつて、水ポンプ 24が駆動されてラジェ一タ 9の冷却水が循環されるとともに、ファン 1 1が駆動されて回転する。このファン 1 1の回転によってカバー 13外の空気が吸込口 16からエンジン装置 4内に導入され、空気流 Pとなって上流側から流入して熱交換器 9を冷却した後、熱交換器 9の下流側にあるシュラウド 10の内部を通過して絞られ、ファン 1 1の吸い込み側（図 3中左側）に導入される。その後、フアン 1 1の吹き出し側に速度 V [m/sec] (図 4参照）の斜流流れとして流出する。さらにファン 1 1から吹き出された冷却風 Pは、ファン 1 1の下流側にあるエンジン 8及び液圧ポンプ 33等を冷却した後、吐出口 17， 18， 19からェンジン装置 4の外部に放出される。

このような動作時において、ファン 1 1近傍から騒音が発生するが、その騒音の主たる騒音源は 2つに分けられる。すなわち、ファン 1 1が回転して羽根 1 1 bが風を切ることにより羽根 1 1 b端部から発生する風切り音と、ファン 1 1から流出する空気流 Pがシユラウド 10壁面に衝突することによりその壁面から発生する衝突音とがあり、後者のほうが支配的である。

本実施例においては、シュラウド 10の後部 10 bに突起部 10 blを設け、更にこの突起部 10 blに閉塞管 4 OAを設け、かつ、それら突起部 10 bl及び閉塞管 40 Aの結合体の軸方向長さ Lを L=mx (TT XR) ZNに設定することにより、ファン 1 1から流出する空気流 Pの径方向成分を減衰させ、これによつて空気流 Pがシユラウド 10壁面へ衝突するのを弱める。この原理を以下、詳細に説明する。

図 4において、ファン 1 1吹き出し側に流出する空気流 Pの上記速度 Vの径方向成分 V_a [m/sec] は、

ν, = ω

=R (2 ττ/Τ) … （式 2)

で表される。但し、 ωは角速度 [rad/sec] であり、 Tはファン 1 1が 1回転するのに必要な時間（=周期） [sec] である。

一方、ある 1枚の羽根 1 1 bが通過した後、次の羽根 1 1 bが同じ場所を通過するまでの時間を T_N [sec] とすると、ファン 1 1の回転数を n [rpm] として、

60/ (n xN) … （式 3)

で表される。

このとき、上記 Tとこの T_Nの間には、

T=NxT_N

の関係があることから、

T = 60/η … （式 4)

となる。

これを用いると、上記 Vaは、

= (27Γ xRxn) /60 … （式 5)

となる。

ここで、本実施例では、シュラウド 10の突起部 10 blに閉塞管 4 OAを設けることにより、ファン 1 1吹き出し側に流出した空気流 Pの径方向成分の一部が突起部 1 O biから閉塞管 4 OA内に流入する力"?、閉塞管 4 OAの終端が閉止されているため、その流入した流れは前記終端で折り返して再びファン 1 1側に戻つてくる。この往復に要する時間 T [sec] は、流入時の速度は上記 V _aであることから、上記 Lを用いて、

= 2 L/ { (2 TrxRxn) /60}

= 2 L x (60/2 TrxRxn)

= 60 LZ (TrxRxn) … （式 6)

となる。

ここで L=mx (ττ xR) /Νであるから、これを式 6に代入すると、

60 {mx (ττ x R) /N} / (ττ xRx n)

= (6 07Γ xmx R/N) Z (ττ x Rx n)

=60 xm/ (n x N) … （式 7) となる。

したがって、式 3と式 7とを比較すると、

T_L = mx TN ·■· (式 8)

の関係となる。

これにより、ある羽根 11 bにより生起した空気流 Pの径方向成分が閉塞管 4 OA終端で折り返して径方向内側のシュラウド後部 10 bに再び戻ってきたとき、 m= 1の場合には次の羽根 11 bが（m> 1の場合にはそれ以降の羽根 11 のどれかが）ちょうど通過することとなり、その羽根 11 bで生起され径方向外側に向かってきた空気流と衝突し打ち消し合う。この現象が、ファン 11が回転している間継続的に繰り返されることにより、ファン 11から流出する空気流の径方向成分を減衰させることができる。

以上説明したように、本実施例のファン装置によれば、ファン 11から流出する空気流 Pの径方向成分を減衰させ、これによつて空気流 Pがシユラウド 10壁面へ衝突するのを弱める。したがって、支配的な騷音源である衝突音を低減することができるので、ファン 11の回転により発生する騒音を十分に低減することができる。この効果の一例を図 6に示す。

図 6は、上記構成の本実施例のファン装置と、シュラウド突起部 10 b 1及び閉塞管 4 OAを設けない従来構造に相当するファン装置とにおける、騒音測定値 [dB] を比較して示したものである。このとき測定する騒音としては、ファン 11の回転数 nの 1次成分に対応する周波数 f _N (=nxN/60 [Hz] ) を測定している。横軸には、測定時のファン回転数 n [rpin] をとつている。

図 6に示されるように、本実施例によれば、衝突音を低減できる結果、全ての回転数の広い範囲でフアン 11の 1次成分の騒音を従来構造に比べて低減できていることがわかる。

また、本実施例においては、式 1からわかるように、騒音低減効果を得るための突起部 10 bl及び閉塞管 4 OAの軸方向長さ L [m]が、ファン 11の羽根 1 l b外径からファン 11の中心軸 kまでの距離 R [m]及び羽根 1 l bの枚数 N のみで決まる。したがって、本実施例によれば、特開平 9一 425756号公報に記載のいわゆるサイドブランチ型の構造を適用した場合と異なり、ファン 11 の回転数 nの大小に関係なく、衝突音を低減し、これによつて全体の騒音を低減することができる。

なお、上記第 1の実施例においては、突起部 1 O b i及び閉塞管 4 O Aの個数をファン 1 1の羽根 1 1 bの枚数と同数としたが、これに限られない。すなわち、少なくとも 1組の突起部 1 0 b 1及び閉塞管 4 0 Aを設ければ上記騒音低減効果を得ることができ、その数を増やすほどその効果は増大する。またこのとき、突起部 1 0 b 1及び閉塞管 4 0 Aは図 5に示すように必ずしも等間隔に設ける必要はなく、不等間隔でもよい。

また、上記第 1の実施例においては、閉塞管 4 O Aをテフロンホースで構成したが、これに限られず、例えば鋼管等で構成しても良い。また突起部 1 O b iと閉塞管 4 O Aとを接続する構造にも限られず、シュラウド後部 1 0 bから直接鋼管の閉塞管 4 O Aを分岐して溶接固定する等の構造でも良い。これらの場合も同様の効果を得る。

更に、上記第 1の実施例においては、シュラウド 1 0の後部 1 O bは略円筒形状であつたが、これに限られず、例えば、下流側に向かって縮径する略ベルマウス形状のものであってもよい。この場合も同様の効果を得る。

また、上記第 1の実施例においては、閉塞管 4 O Aは略直管形状であつたが、これに限られず、閉塞管 4 O Aを、図 7に示すように周方向に曲がった略曲管形状としてもよいし、図 8に示すように軸方向に曲がった略曲管形状としてもよい。これらの場合、軸方向長さ L [m] が式 1を満たしてさえいれば、上記第 1の実施例と同様の騒音低減効果を得ることができる。またこれに加え、装置全体の構成をコンパクト化できるという効果もある。第 2の実施例

本発明の第 2の実施例を図 9〜図 1 3により説明する。本実施例も、上記第 1 の実施例同様、本発明を油圧ショベルに適用した場合の実施例である。

図 9は、本実施例によるファン装置が設けられるェンジン装置 4の詳細構造を一部断面にて示す側面図であり、図 1 0は、本実施例のファン装置の構造を表す図 9中要部拡大図であり、図 1 1は、図 1 0中 XI— XI断面による断面図である。これらの図において図 1乃至図 8に示す符号と同符号のものは同一部分または相当する部分を示す。

この実施例におけるファン装置は、前述した略円筒形状や略ベルマウス形状の後部 1 O bがなく前部 1 0 aの下流側端部に設けた開口部 1 0 a 1の内側にファン 1 1を配置する、いわゆるボックス型シュラウド 1 0を有している。また、ファン 1 1から流出する空気流 Pを取り込み干渉作用によつてその径方向成分を減衰させる手段として、略曲管形状の閉塞管 4 0 Bがシュラウド 1 0の前部 1 0 aの内壁面に沿うように前部 1 0 aの内側に延設されており、その軸方向長さ Lは、前述した式 1によって設定されている。

なお、この実施例においては、シュラウド 1 0のうち前部 1 0 aが、請求の範囲第 6項記載のシュラウドのファン外周部分を構成する。

この実施例によれば、前述した本発明の第 1の実施例と同様に、ファン 1 1から流出する空気流 Pの径方向成分を減衰させ、衝突音を低減することができるので、ファン 1 1の回転により発生する騒音を十分に低減することができる。

なお、上記実施例においては、閉塞管 4 0 Bをシュラウド前部 1 0 aの内壁面に沿う略曲管形状としたが、これに限られず、閉塞管 4 0 Bを、図 1 2に示すようにシュラウド前部 1 0 aを貫通する略直管形状としてもよいし、図 1 3に示すようにシュラウド前部 1 0 aを貫通後に外壁面に沿うような略曲管形状としてもよい。いずれの場合も、軸方向長さ L [m ] が前述の式 1を満たしてさえいれば、上記第 2の実施例と同様の効果を得ることができる。

第 3の実施例

本発明の第 3の実施例を図 1 4及び図 1 5により説明する。本実施例も、上記第 1及び第 2の実施例同様、本発明を油圧ショベルに適用した場合の実施例である

図 1 4は、本実施例によるファン装置が設けられるェンジン装置 4の詳細構造を一部断面にて示す側面図であり、図 1 5は図 1 4中 B部の詳細構造を表す要部拡大図である。これらの図において図 1乃至図 1 3に示す符号と同符号のものは同一部分または相当する部分を示す。これら図 1 4及び図 1 5において、この実施例におけるファン装置は、前部 1 0 aと略ベルマウス形状の後部（ファンリングともいう） 1 O bと力分離した形状の 2ピース型シュラウド 1 0を有している。すなわち、前部 1 0 aは熱交換器 9の空気流れ P下流側（図 1 4中右側）に固定される一方、後部 1 O bはェンジン 8に設けられたブラケット 4 1に取付け具 4 2を介し固定されている。そして、前部 1 0 aの下流側端部近傍及び後部 1 0 bの上流側端部近傍にそれぞれ設けた止め具部 1 0 a 2， 1 0 b 2に対して例えばゴム等の弾性材料で構成されたリング状部材 4 3を引っかけるようにして取付けた後、このリング状部材 4 3の上流側端部近傍をバンド 4 4で締め、リング状部材 4 3がずれたり外れたりするのを防止するようになっている。このような構造により、熱交換器 9側の振動系に属するシュラウド前部 1 0 aと、エンジン 8側の振動系に属するシュラウド後部 1 0 との相対変位を許容しつつ、それら前部 1 0 aと後部 1 0 bとの間のシールを行うようになっている。

また、ファン 1 1から流出する空気流 Pを取り込み干渉作用によってその径方向成分減衰させる手段として、第 1の実施例において図 3及び図 4に示したのと同様、突起部 1 0 b lがシュラウド後部 1 0 bに設けられると共にこの突起部 1 0 b lに略直管形状の閉塞管 4 0 Cが取り付けられ、それらの結合体の軸方向長さ L は、前述した式 1によって設定されている。

なお、この実施例においては、シュラウド 1 0のうち後部 1 O b力、'、請求の範囲第 7項記載のファンを内包する第 1のシユラウドを構成し、前部 1 0 aが、この第 1のシュラウドの上流側に設けられ空気流を第 1のシュラウドに導入する第 2のシュラウドを構成する。

この実施例によっても、前述した本発明の第 1及び第 2の実施例と同様に、フアン 1 1から流出する空気流 Pの径方向成分を減衰させ、衝突音を低減することができるので、ファン 1 1の回転により発生する騒音を十分に低減することができる。

なお、上記第 3の実施例においては、閉塞管 4 0 Cを直管形状としたが、これに限られず、前述した図 7や図 8に示したような略曲管形状としてもよいことはいうまでもない。いずれの場合も、軸方向長さ L [m] が前述の式 1を満たしてさえし、れば、上記第 3の実施例と同様の効果を得ることができる。

また、上記第 1〜第 3の実施例においては、閉塞管 4 0 A, 4 0 B , 4 0 Cを略円管形状としたが、これに限られず、例えば横断面形状が四角形等であっても良い。

また、上記第 1〜第 3の実施例では、本発明を油圧ショベルのエンジン装置に適用した場合を例にとって説明したが、これに限られず、クレーン、自走式破砕機、ホイールローダ等、他の建設機械のエンジン装置に適用してもよい。さらに、エンジン装置への適用にも限られず、シュラウドによってファンの吸い込み側に空気を導入する構造を備えていれば、他の装置に対しても本発明を適用することができ、同様の効果を得ることができる。産業上の利用可能性

本発明によれば、減衰手段をファンの外周側に設け、ファンから流出する空気流を取り込んでその干渉作用により空気流の径方向成分を減衰させるので、支配的な騒音源である衝突音を低減でき、ファンの回転により発生する騒音を十分に低減することができる。

Claims

請求の範囲

1. 複数枚の羽根（l i b) を備え、回転によって空気流（P) を生起するフアン（11) と、このファン（11) の上流側に設けられ前記空気流（P) を前記ファン（11) の吸い込み側に導入する少なくとも 1つのシュラウド（10 ; 10 a, 10 b) とを有するファン装置において、

前記ファン（11)から流出する空気流（P)を取り込んでその干渉作用により前記空気流 (P)の径方向成分 (V_a) を減衰させる減衰手段 (1 Obi, 40 A, 40C； 40B) を前記ファン（11)の外周側に設けたことを特徴とするファン装置。

2. 請求項 1記載のファン装置において、前記減衰手段は、開口側が前記ファンの外周側に臨むように配置された少なくとも 1つの閉鎖管（10 bl, 4 OA, 40C； 40B) を備えていることを特徴とするファン装置。

3. 複数枚の羽根 (l i b)を備え、回転によって空気流（P) を生起するフアン（11) と、このファン（11) の上流側に設けられ前記空気流（P) を前記ファン（11) の吸い込み側に導入する少なくとも 1つのシュラウド（10 ; 10 a, 10 b) とを有するファン装置において、

開口側が前記ファン（11)の外周側に臨むように配置された少なくとも 1つの閉鎖管（10b 1, 40 A, 40 C； 40 B) を設け、かつ、この閉鎖管（ 10 bl, 4 OA, 40C； 40B) の軸方向長さ Lは、

前記羽根（l i b) の外径から前記ファン（11) の中心軸までの距離を R [m]、前記羽根（l i b) の枚数を N [枚] 、 1以上の整数を mとしたとき、

L =mx (ττ X R) /N [m]

となるように構成されていることを特徴とするファン装置。

4. 請求項 2又は 3記載のファン装置において、前記シュラウド（10) は、

1個備えられており、前記閉鎖管（1 Obi, 4 OA； 40B) は、該 1個のシュラウド（ 10) のファン外周部分（ 10 b ； 10 a) に設けられていることを特徵とするファン装置。

5. 請求項 4記載のファン装置において、前記閉鎖管（10 bl, 4 OA ; 40 B) は、前記シュラウド（10) の前記ファン外周部分（10 b ； 10 a) の外側に突出して設けられていることを特徴とするファン装置。

6. 請求項 4記載のファン装置において、前記閉鎖管（40B) は、前記シュラウド（10) の前記ファン外周部分（10a) の内側に延設されていることを特徴とするファン装置。

7. 請求項 2又は 3記載のファン装置において、前記シュラウド（10 a, 1 Ob) は、前記ファン（11)を内包する第 1のシュラウド（10 b)、及びこの第 1のシユラウド（1 Ob)の上流側に設けられ前記空気流（P) を前記第 1 のシユラウド（10b) に導入する第 2のシュラウド（ 10 a) の 2個が備えられており、前記閉鎖管（1 Obi, 40 C) は、前記第 1のシュラウド（10) のファン外周部分（10b) に設けられていることを特徴とするファン装置。

8. 複数枚の羽根（l i b)を備え回耘によって空気流（P) を生起するファン（11)の上流側に設けられ、前記空気流（P) を前記ファン（11)の吸い込み側に導入するシユラウド（10) において、

前記ファン（11)から流出する空気流（P) を取り込んでその干渉作用により前記空気流（P)の径方向成分（V_a) を減衰させる減衰手段 (10 bl, 40 A, 40 C； 40 B) を備えたことを特徴とするシュラウド（10 ； 10 a ； 1 0 b)