(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動源により駆動される翼固定部と該翼固定部の外周面から外方向へ略放射状に延設される翼とを有し、冷却風を流通させる軸流ファンと、
該冷却風によって冷却される冷却対象と、
該軸流ファンよりも該冷却風の下流側における該翼固定部の外周面近傍に配設される整流部材とを備え、
該整流部材は、該軸流ファンから吹き出される冷却風に沿った向きであって、且つ、該軸流ファンの下流回転中心部付近において該軸流ファンのストール時に生じる逆流を阻止する向きに配設される
ことを特徴とする、冷却装置。
【請求項２】
該整流部材は、板面を該軸流ファンの回転面に垂直に配向した状態から該軸流ファンの旋回方向且つ下流方向へ傾斜させるとともに、該回転軸から略放射状に固設される
ことを特徴とする、請求項１記載の作業機械の冷却装置。
【請求項３】
該軸流ファン及び該冷却対象間の空間を覆って該冷却対象における冷却効率を向上させるシュラウドと、
該整流部材と該シュラウドとを連結して固定する固定部材と
を備えたことを特徴とする、請求項１又は２記載の作業機械の冷却装置。
【請求項４】
該整流部材は、
該翼固定部と略同径の中空円筒形状に形成され該翼固定部と同軸に配置された環状部と、
該板面として該環状部の外周面から外方へ延設された整流翼部と、を有する
ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載の作業機械の冷却装置。
【請求項５】
該軸流ファンの翼端部外方に配設された整流板とを備え、
該整流板は、該冷却風の流通方向に沿った向きであって、且つ、該軸流ファンのストール時に生じる該翼端部外方の逆流を阻止する向きに配設される
ことを特徴とする、１〜４の何れか１項に記載の冷却装置。
【請求項６】
該整流板は、板面を該冷却風の流通方向と略平行に配向して該軸流ファンの翼端部外方において該回転軸から略放射状に固設される
ことを特徴とする、請求項５記載の冷却装置。
【請求項７】
該整流板は、該軸流ファンの回転軸を含む任意の平面上に該板面を配置される
ことを特徴とする、請求項５記載の冷却装置。
【請求項８】
該整流板は、該回転軸を含む任意の平面に対して所定傾斜角をなすように該板面を配向して、該軸流ファンの旋回方向に向かって該回転軸へ収束するような渦状に形成される
ことを特徴とする、請求項５記載の冷却装置。
【請求項９】
該整流板は、該板面を、該冷却風の流通方向と平行に配向した状態から該回転軸に垂直に交わる軸に関して該軸流ファンの旋回方向且つ該軸流ファンの下流方向へ傾斜させている
ことを特徴とする、請求項５記載の冷却装置。
【請求項１０】
該軸流ファンは、該冷却対象よりも該冷却風の下流側に設けられるとともに
該整流板が、該シュラウド内に固設される
ことを特徴とする、請求項５〜９の何れか１項に記載の冷却装置。
【請求項１１】
作業機械に搭載された回転駆動源により駆動される翼固定部と該翼固定部の外周面から外方向へ略放射状に延設される翼とを有し、エンジンルーム内に配設されて該作業機械の外部から該エンジンルーム内へ冷却風を流通させる軸流ファンと、
該エンジンルーム内に搭載され該冷却風によって冷却される冷却対象と、
該軸流ファンよりも該冷却風の下流側における該翼固定部の外周面近傍に配設される整流部材とを備え、
該整流部材は、該軸流ファンから吹き出される冷却風に沿った向きであって、且つ、該軸流ファンの下流回転中心部付近において該軸流ファンのストール時に生じる逆流を阻止する向きに配設される
ことを特徴とする、作業機械の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸流ファンを用いた冷却装置及び作業機械の冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、油圧ショベル，ホイールローダ等の走行式の作業機械やクレーン等の定置式の作業機械等、種々の作業機械が、建設現場，港湾，工場内等の様々な分野において用いられている。作業機械は、ダム，トンネル，河川，道路等における岩石の掘削やビル，建築物の取り壊し等、一般に厳しい環境下で使用されるが、このような環境下ではエンジンや油圧ポンプ等の機器類に加わる負荷が高く、エンジン温度の上昇や作動油の油温の上昇を招きやすい。
【０００３】
このため、これらの作業機械には、ラジエータやオイルクーラなどの熱交換器及び軸流ファン等からなる冷却装置が備えられており、軸流ファンの作動により取り込まれた冷却風によって、ラジエータを流れるエンジン冷却水やオイルクーラを流れる作動油が冷却される。
例えば、特許文献１には、エンジンルーム内に軸流ファンと熱交換器とを設け、軸流ファンによってエンジンルームの外部から吸い込まれる冷却風の流れを熱交換器の内部に流通させることによって熱交換を行う熱交換装置が記載されている。
【０００４】
この熱交換装置では、エンジンルーム内において、軸流ファンよりも上流側に熱交換器を配置して、軸流ファンへ吸い込まれる冷却風により熱交換器を冷却するとともに、軸流ファンがその冷却風をエンジンルーム外へ排出する。このような構成により、エンジンルーム内において効率よく熱交換が行われるようになっている。
なお、上記のような軸流ファンでは、冷却風が、上流側の正面から略垂直に、軸流ファンの回転軸方向に沿って吸い込まれるとともに、軸流ファンの旋回方向への旋回を伴った軸流として下流側へ吹き出される。つまり、軸流ファンから吹き出される冷却風には、軸流ファンの回転面に対し垂直に下流方向へ流れる速度成分と遠心・旋回方向へ流れる速度成分とが含まれている。
【０００５】
ところで、軸流ファンの送風性能は、一般に、図９に示すような性能曲線で示され、軸流ファンの上流側の圧力損失が小さい場合には冷却風の下流方向へ直進する風量が増大し、圧力損失が増大するに連れてこの風量が減少することが知られている。つまり、圧力損失が小さい状態では、軸流ファンから吹き出される軸流のうち、遠心・旋回方向への速度成分よりも下流方向への速度成分が相対的に大きくなり、図１１（ａ）に示すように、軸流ファンの回転面に対し垂直に吸い込まれた冷却風〔図１１（ａ）中矢印Ｘ〕は、側面視において略直線的に下流方向〔図１１（ａ）中矢印Ｙ〕へ吹き出される。
【０００６】
一方、エンジンルームの通気開口や熱交換器の内部，フィルタ等にゴミや粉塵が付着して冷却風の流路が部分的に塞がれてしまったような場合には、ファン上，下流の圧力差が増大し、軸流ファンの翼面においてストール現象が発生することがある。
ストール現象とは、翼面から空気流が剥離して乱れを生じる現象である。この現象が軸流ファンの翼面で発生すると、図１１（ｂ）に示すように、翼面から剥離した空気流が軸流ファンの旋回方向へ旋回しながら遠心・旋回方向〔図１１（ｂ）中矢印Ｚ1〕へ吹き出され、軸流ファンの回転中心部付近に負圧が生じて、上流側へ旋回しながら吸い込まれる逆流（同図矢印Ｚ2）が発生する。このような吸い込み逆流は、圧力損失が増大するほど顕著に見られ、軸流ファンの送風量が減少するに連れて軸流ファン内側からの吸い込み量が増加して、軸流ファンの吸気性能を大きく低下させる原因となる。
【０００７】
上記の課題に対し、特許文献１に記載の技術には、軸流ファンの下流側の回転中心部付近において、円錐台形状の逆流防止部材を、その小径面を軸流ファン側に配向して設ける構成が記載されている。すなわち、軸流ファンから吹き出された旋回状態の空気の流れを、逆流防止部材の外周面に沿わせて径方向へ導きながらその流速を低下させている。これにより、軸流ファンの下流回転中心部における負圧を発生を抑制して、吸い込み逆流を防止できるようになっている。
【特許文献１】特開２００２−２０１９４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上述の特許文献１に記載の技術では、例えば図１１（ａ）に示すように、軸流ファンの上流側の圧力損失が小さい通常運転時、すなわち、遠心・旋回速度成分の小さい冷却風が軸流ファンから下流方向へ直進するように吹き出された場合であっても、逆流防止部材によって冷却風が軸流ファンの径方向外側へ配向されてしまい、逆流防止部材が流路抵抗として働くことになる。
【０００９】
したがって、通常運転時においては、逆流防止部材がない場合と比較すると、軸流ファンの吸気性能が低下して熱交換器における冷却効果が低下する。このことから、軸流ファンの下流回転中心部付近の吸い込み逆流が生じない運転状態にあるときには、通常の冷却風の流通を妨げないような逆流防止部材が望まれる。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、簡素な構成で軸流ファンの下流回転中心部付近の吸い込み逆流を効果的に防止しながら、通常運転時にも冷却性能を向上できるようにした、冷却装置及び作業機械の冷却装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の冷却装置（請求項１）は、回転駆動源により駆動される翼固定部と該翼固定部の外周面から外方向へ略放射状に延設される翼とを有し、冷却風を流通させる軸流ファンと、該冷却風によって冷却される冷却対象と、該軸流ファンよりも該冷却風の下流側における該翼固定部の外周面近傍に配設される整流部材とを備え、該整流部材は、該軸流ファンから吹き出される冷却風に沿った向きであって、且つ、該軸流ファンの下流回転中心部付近において該軸流ファンのストール時に生じる逆流を阻止する向きに配設されることを特徴としている。
【００１１】
なお、ここでいう冷却対象は、エンジン冷却水や作動油を冷却するラジエータ，オイルクーラ、エアコン室外機の凝縮器等の熱交換器を含み、又は、これらから構成されたクーリングパッケージを含む。また、軸流ファンのストール時に生じる逆流、すなわち、該軸流ファンの下流回転中心部付近における吸い込み逆流には、該軸流ファンの旋回方向と同一旋回方向の速度成分が含まれる。
【００１２】
また、該整流部材は、板面を該軸流ファンの回転面に垂直に配向した状態から該軸流ファンの旋回方向且つ下流方向へ傾斜させるとともに、該回転軸から略放射状に固設されることが好ましい（請求項２）。
また、該軸流ファン及び該冷却対象間の空間を覆って該冷却対象における冷却効率を向上させるシュラウドと、該整流部材と該シュラウドとを連結して固定する固定部材とを備えることが好ましい（請求項３）。
【００１３】
また、該整流部材は、該ボスと略同径の中空円筒形状に形成され該ボスと同軸に配置された環状部と、該板面として該環状部の外周面から外方へ延設された整流翼部と、を有することが好ましい（請求項４）。
なお、該軸流ファンの翼端部外方に配設された整流板とを備え、該整流板は、該冷却風の流通方向に沿った向きであって、且つ、該軸流ファンのストール時に生じる該翼端部外方の逆流を阻止する向きに配設されることが好ましい（請求項５）。
【００１４】
また、該整流板は、板面を該冷却風の流通方向と略平行に配向して該軸流ファンの翼端部外方において該回転軸から略放射状に固設されることが好ましい（請求項６）。
この場合、該整流板は、該軸流ファンの回転軸を含む任意の平面上に該板面を配置されることが好ましく（請求項７）、又は、該整流板は、該回転軸を含む任意の平面に対して所定傾斜角をなすように該板面を配向して、該軸流ファンの旋回方向に向かって該回転軸へ収束するような渦状に形成されることが好ましく（請求項８）、或いは、該整流板は、該板面を、該冷却風の流通方向と平行に配向した状態から該回転軸に垂直に交わる軸に関して該軸流ファンの旋回方向且つ該軸流ファンの下流方向へ傾斜させることが好ましい（請求項９）。
【００１５】
また、該軸流ファンは、該冷却対象よりも該冷却風の下流側に設けられるとともに該整流板が、該シュラウド内に固設されることが好ましい（請求項１０）。
また、本発明の作業機械の冷却装置（請求項１１）は、作業機械に搭載された回転駆動源により駆動されるボスと該ボスの外周面から外方向へ略放射状に延設される翼とを有し、エンジンルーム内に配設されて該作業機械の外部から該エンジンルーム内へ冷却風を流通させる軸流ファンと、該エンジンルーム内に搭載され該冷却風によって冷却される冷却対象と、該軸流ファンよりも該冷却風の下流側における該ボスの外周面近傍に配設される整流部材とを備え、該整流部材は、該軸流ファンから吹き出される冷却風に沿った向きであって、且つ、該軸流ファンの下流回転中心部付近において該軸流ファンのストール時に生じる逆流を阻止する向きに配設されることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の冷却装置（請求項１）によれば、ストール時に該軸流ファンの下流回転中心部付近で発生する吸い込み逆流を防止でき、軸流ファンの送風効果を高められる。また、吸い込み逆流が生じていない状態では、通常の冷却風の流通が妨げられず軸流ファンの送風効果を保てる。これらにより、冷却対象における冷却効率を上昇させることができる。
また、本発明の冷却装置（請求項２）によれば、整流部材の板面が軸流ファンの回転面に垂直に配向した状態から軸流ファンの旋回方向且つ下流方向へ傾斜して回転軸から略放射状に固設されるため、軸流ファンから吹き出す冷却風を妨げることなく吸い込み逆流を防止でき、軸流ファンの送風効果及び冷却対象の冷却効果を高めることができる。
【００１７】
また、本発明の冷却装置（請求項３）によれば、シュラウドを利用して、整流部材を容易に軸流ファンの下流回転中心部付近に固定できる。
また、本発明の冷却装置（請求項４）によれば、軸流ファンの下流回転中心部付近に生じうる吸い込み逆流の流通位置に対応した位置に整流部材を配置することが容易となる。また、構成が簡素であり整流部材の形成が容易となる。
【００１８】
また、本発明の冷却装置（請求項５）によれば、軸流ファンによって流通させられる冷却風の流れを妨げることなく、ストール時に翼端部で生じる旋回逆流を防止でき、軸流ファンの送風効果及び冷却対象の冷却効果を高めることができる。
また、本発明の冷却装置（請求項６）によれば、整流板が冷却風の流通方向に略平行且つ略放射状に固設されるため、軸流ファン上流からの冷却風の流れを阻止することなく旋回逆流を防止でき、軸流ファンの送風効果及び冷却対象の冷却効率を上昇させることができる。
【００１９】
また、本発明の冷却装置（請求項７）によれば、構成が簡素であり、整流板の配置が容易となる。
また、本発明の冷却装置（請求項８）によれば、軸流ファンの正面視において、旋回方向外側へ吹き出す旋回逆流に対して板面を略鉛直に配向でき、旋回逆流の阻止効果を高めることができる。
【００２０】
また、本発明の冷却装置（請求項９）によれば、軸流ファンの側面視において、上流側へ吹き出す旋回逆流に対して板面を略鉛直に配向でき、旋回逆流の阻止効果をさらに高めることができる。
また、本発明の冷却装置（請求項１０）によれば、整流板を容易に配置でき、確実に固定できる。シュラウドを利用することによって、ファン翼端部への整流板の配置が容易となる。また、シュラウドによって整流板を保護できる。
【００２１】
また、本発明の作業機械の冷却装置（請求項１１）によれば、ストール時に該軸流ファンの下流回転中心部付近で発生する吸い込み逆流を防止でき、軸流ファンの送風効果を高められる。また、吸い込み逆流が生じていない状態では、軸流ファンによって機体外部からエンジンルーム内へ導入される冷却風の流れを妨げることなく、通常の冷却風の流通が妨げられず軸流ファンの送風効果を保てる。これらにより、冷却対象としてのクーリングパッケージにおける冷却効果を上昇させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面により、本発明の実施形態について説明する。
図１〜図５及び図１０は本発明の一実施形態としての作業機械の冷却装置を説明する図であり、図１は本装置の分解斜視図、図２は本装置の正面図であって図１のＡ矢視図、図３は気流を示す斜視図であり、（ａ）は本装置の通常運転時の気流、（ｂ）はストール時の気流を示し、図４は図１の本装置を組み立てた状態のＢ−Ｂ断面図、図５は整流部材の勾配を説明する模式図、図１０は本装置を搭載した作業機械の斜視図である。
【００２３】
［構成］
図１０に示すように、本発明が適用された作業機械９は、無限軌道の走行装置を有する下部走行体７と、下部走行体７の上部に旋回可能に載せられた上部旋回体８とを備えて構成される。上部旋回体８における機体前方部分には、油圧駆動の作業装置及びキャブが設けられ、機体後方部分には、機体の重量バランスをとるカウンタウェイト及びエンジンルーム１１が設けられる。エンジンルーム１１の内部には、エンジン１１ａ及び本発明にかかる冷却装置１０が設置される。
【００２４】
この冷却装置１０は、図１に示すように、軸流ファン１，冷却対象としての熱交換器２，シュラウド４及び整流部材５を備えて構成されている。
軸流ファン１は、エンジン１１ａによって駆動されるファンモータ（図示せず）により回転駆動されるボス（翼固定部）１ａと、その周囲の翼１ｂとから構成される。翼１ｂは、ボス１ａの外周面から外方向へ略放射状に延設されており、ボス１ａと共に回転駆動されて作業機械９の外部から外気を吸い込み、それを冷却風としてエンジンルーム１１内へ流通させる。なお、本実施形態では、ボス１ａの周囲に翼１ｂが固定される軸流ファン１を用いて以下説明を行うが、このボス１ａとは、翼１ｂとファンモータ等の回転軸との締結部材一般の一例として挙げたものである。
【００２５】
また、冷却風は、回転軸Ｃと略平行に軸流ファン１へ吸い込まれるとともに、軸流ファン１の旋回方向への旋回を伴った軸流として下流側へ吹き出される。また、この軸流ファン１の送風性能は、前述の図９に示す性能曲線で示される。
熱交換器２は、冷却風と熱媒（例えば、エンジン冷却水や作動油等）との熱交換を行う装置であり、軸流ファン１よりも冷却風の上流側に配置される。以下、冷却風の上流側，下流側のことを、単に上流側，下流側という。なお、熱交換器２はエンジン冷却水を冷却するラジエータや、作業機械の作動油を冷却するオイルクーラ等からなるクーリングパッケージである。
【００２６】
シュラウド４は、熱交換器２と軸流ファン１との間の空間を覆っており、図１，図４に示すように、熱交換器２の外周端部から軸流ファン１の翼端部外方へかけて延設されて、軸流ファン１の上流側の空間全体を覆うように形成される。これにより、シュラウド４の内部、すなわち、熱交換器２の内部を通過した空気のみが冷却風として軸流ファン１の上流側から吸い込まれることになり、シュラウド４の外部から空気が吸い込まれることがない。したがって、軸流ファン１の吸気効率が上昇する。
【００２７】
整流部材５は、図１に示すように、環状部５ａとその周囲に整流翼部５ｂとを備えている。環状部５ａは、ボス１ａと略同径の中空円筒形状に形成されており、その中心軸を軸流ファン１の回転軸Ｃと一致させて、軸流ファン１よりも下流側に固設される。また、整流翼部５ｂは、環状部５ａの外周面から外方へ延設された複数の板から構成されている。
この整流翼部５ｂは、各板面を軸流ファン１の回転面に垂直な配向状態から軸流ファン１の旋回方向且つ下流方向へ傾斜させている。図５に示すように、一般に軸流ファン１からの冷却風の吹き出し方向は、軸流ファン１の回転面に垂直な下流方向への速度成分Ｖ1と、軸流ファン１の回転に伴う遠心方向への速度成分Ｖ2と、旋回方向への速度成分Ｖ3とを合成した速度ベクトルの方向ＶAで表現される。そこで本実施形態では、整流翼部５ｂの傾斜勾配をベクトルＶ1とベクトルＶ3とを合成したベクトルの方向に一致させている。これにより、整流翼部５ｂの板面は、軸流ファン１から吹き出される冷却風の吹出し方向ＶAに対して略平行となる。
【００２８】
なお、各ベクトルＶ1，Ｖ2及びＶ3は、軸流ファン１の送風性能や上流側の圧力損失等により変化するため、ここでは、実験や試験によって得られた、通常運転時における各ベクトルＶ1，Ｖ2及びＶ3の大きさに基づき、整流翼部５ｂの傾斜勾配が設定されている。
また、整流翼部５ｂはこのような板面を複数備えており、図１，図２に示すように、軸流ファン１よりも冷却風の下流側におけるボス１ａの外周面近傍で、環状部５ａの周方向に略等間隔、且つ、回転軸Ｃから略放射状に固設されている。なお、軸流ファン１は回転軸Ｃを中心として回転駆動されるが、図２，図４に示すように、整流部材５は固定部材６によってシュラウド４に連結されて固定されているため、回転しない。
【００２９】
［作用・効果］
以上のような構成により、本実施形態の作業機械の冷却装置は、以下のような作用・効果を奏する。
まず、軸流ファン１の上流側の圧力損失が小さい状態（通常運転の状態）時には、図１１（ａ）に示すように、軸流ファン１の上流側においては、冷却風が回転軸Ｃと略平行に吸い込まれる。熱交換器２を通過して熱媒との熱交換を行った冷却風は、軸流ファン１の旋回方向への旋回を伴った軸流として下流側へ吹き出される。ここで、図４に示すように、整流翼部５ｂの板面は、軸流ファン１から吹き出される冷却風の吹出し方向に対して略平行となっているため、冷却風は整流翼部５ｂの板面に沿って抵抗なく流通する。したがって、図３（ａ）に示すように、冷却風の流通が妨げられることがない。
【００３０】
またこの状態では、軸流ファン１の下流側の冷却風について、遠心・旋回方向への速度成分よりも下流方向への速度成分が相対的に大きくなるため、ストール現象が発生することなく冷却風の流通状態が保たれる。
一方、エンジンルーム６の通気開口や熱交換器２の内部，フィルタ等にゴミや粉塵が付着して冷却風の流路が狭くなり、軸流ファン１の上流側の圧力損失が大きい状態となると、軸流ファン１の下流側の冷却風について下流方向への速度成分が減少し、冷却風が遠心・旋回方向へ広がるように吹き出されるようになる。ここで、ストール現象が発生し、図１１（ｂ）に示すように、回転中心部付近の吸い込み逆流が生じたとしても、図４に示すように、吸い込み逆流が整流翼板５ｂの板面によって遮られる。
【００３１】
つまり、整流翼板５ｂの板面は、図５に示すように、下流方向への速度成分Ｖ1と旋回方向への速度成分Ｖ3とを合成した速度ベクトルの方向に平行に形成されており、一方、軸流ファン１の回転中心部付近の吸い込み逆流は、上流方向への速度成分−Ｖ1（Ｖ1の逆方向）と軸流ファン１の旋回方向への速度成分Ｖ3とを有しているため、整流翼板５ｂの板面が吸い込み逆流を阻止するように働くことになる。したがって、図３（ｂ）に破線枠の矢印で示すように、吸い込み逆流を整流翼板５ｂよりも上流側へ流通し難くすることができる。
【００３２】
なお、整流翼部５ｂの傾斜勾配がベクトルＶ1とベクトルＶ3とを合成したベクトルの方向に一致するように整流部材５が配置されているため、図３（ｂ）に示すストール時においても、軸流ファン１から吹き出される冷却風の流れが整流翼板５によって阻止されることがない。
【００３３】
また、整流部材５は、固定部材６によってシュラウド４に連結固定されるため、容易に軸流ファン１の下流側の回転中心部付近に固定させておくことができる。
このように、本冷却装置によれば、簡素な構成で吸い込み逆流を防止でき、冷却風の送風効果を向上させて熱交換器２での熱交換効率を高めることができる。
【００３４】
［変形例］
次に、図６を用いて本発明の第１変形例を説明する。本第１変形例では、上述の実施形態の構成に加えて、シュラウド４内に固定される整流板３が設けられる。なお以下、上記実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００３５】
整流板３は、冷却風を整流する複数の翼板から構成されており、図６に示すように、各板面を冷却風の流通方向と平行に配向されて、翼１ｂの端部外方における上流側に設けられる。また整流板３は、軸流ファン１の回転軸Ｃを含む任意の平面上において、軸流ファン１の周方向に略等間隔に各板面が配置されて、軸流ファン１に対し放射状に配置される。つまり、整流板３の各板面の延長面が全て回転軸Ｃを共有するように交差する配置となっている。また、整流板３は、軸流ファン１の翼端部外方からシュラウド端面４ａにかけて延設されている。
【００３６】
整流板３がこのように配置されるのは以下の理由による。すなわち、ストール現象が軸流ファン１の翼面で発生すると、図１１（ｂ）に示す通り、前述の吸い込み逆流が生じるだけでなく、翼端部外方においては上流側への旋回逆流〔図１１（ｂ）中矢印Ｚ3〕が発生する。このような旋回逆流は圧力損失が増大するほど顕著に見られ、軸流ファン１の送風量が減少するに連れて翼端部からの逆流量が増加する。
【００３７】
ここで逆流した空気流は、軸流ファン１の上流側へ再び吸い込まれるため、これにより軸流ファン１の上流側から略垂直に吸い込まれる吸気量、すなわち、吸入される外気が減少することになる。したがって、軸流ファンの吸気能力がさらに低下し、熱交換器の冷却効率も低下してしまう。そこで本変形例では、翼端部からの旋回逆流をも防止するべく、整流板３を設けているのである。
【００３８】
この場合、ストール現象が発生し、翼面から剥離して乱れた空気流が軸流ファン１の旋回方向へ旋回しながら、翼端部外方において逆流しようとしても、翼端部外方に配置された整流板３がこの旋回逆流を阻止するように働く。
つまり、整流板３の板面が軸流ファン１に対し放射状に配置されているため、軸流ファン１の旋回方向と同方向への旋回成分を含んだ翼端部外方の旋回逆流は、板面に衝突することになる。したがって、旋回逆流は板面で遮られ、軸流ファン１の上流側へ再び吸い込まれることがない。
【００３９】
なお、整流板３は軸流ファン１の翼端部外方に配置されているため、ストール状態においても、軸流ファン１の上流側の正面から略垂直に吸い込まれる冷却風の流れは、シュラウド４内に固定された整流板３によって阻止されることがない。また、整流板３はシュラウド４の内部に固設されているため、翼端部外方に整流板３を固定することが容易である。また、シュラウド４によって整流板３を保護できるとともに、確実に整流板３を固定しておける。
【００４０】
このように、本第１変形例によれば、簡素な構成で翼端部からの旋回逆流を防止でき、冷却風の流通効率を向上させて熱交換器２での熱交換効率を高めることができる。
次に、図７を用いて本発明の第２変形例を説明する。ここでは、第１変形例の整流板３の代わりに、異なる配置構成の第２整流板３ａが設けられる。
図７に示すように、第２整流板３ａは、軸流ファン１の旋回方向（図７中黒矢印）に向かって回転軸Ｃへ収束するような渦状（すなわち、軸流ファン１の回転軸を中心として、軸流ファン１の旋回方向とは逆の旋回方向へ拡散する渦状）に配置されている。つまり、上述の実施形態における整流板３の内側端部を軸流ファン１の旋回方向へ傾斜させた配置となっており、第２整流板３ａの各板面は、軸流ファン１の回転軸を含む任意の平面に対して所定傾斜角θをなす配向角度に設定されている。
【００４１】
このような構成によれば、図７に示すように、ストール現象により軸流ファン１の翼端部外方における旋回逆流（図７中白矢印）が生じた場合に、軸流ファン１の正面視において、第２整流板３ａの板面が旋回逆流に対して略垂直に配置されることになる。つまり、旋回逆流が板面に略垂直に衝突するため、上記実施形態と比較してより効果的に旋回逆流を遮ることができる。
【００４２】
このように、本変形例によれば、簡素な構成で旋回逆流の阻止効果を高めることができる。
なお、図７に示すように、軸流ファン１の翼端部近傍から吹き出される冷却風の速度成分に着目すると、旋回方向への速度成分と遠心方向への速度成分とを合成した方向に対して、第２整流板３ａの板面が垂直となるように、所定傾斜角θを設定することが好ましい。
【００４３】
［その他］
以上、本発明の実施形態及びその変形例について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、上述の第１変形例では、整流板３が軸流ファン１の翼端部外方からシュラウド端面４ａにかけて延設されているが、整流板３の延設長さを短くしてもよい。つまり、ストール現象に伴って生じる旋回逆流は、軸流ファン１の翼端部のごく近傍の外方に生じるため、整流板３はこの旋回逆流を遮る板面の長さがあればよい。具体的には、図８に示すように、整流板３ｂが、軸流ファン１の回転軸から所定距離Ｒ（ただし、Ｒ＞軸流ファン１の半径）の範囲内において放射状に配置される構成とすることが考えられる。所定距離Ｒを適宜設定することにより、上述の実施形態と略同等の作用効果を得ることが可能である。
【００４４】
また、上述の第１，第２変形例では、整流板３が冷却風の流通方向と平行に配向されているが、板面を冷却風の流通方向に対してやや傾斜させてもよい。例えば、整流板３を、軸流ファン１の回転軸Ｃと平行に配向した状態から、回転軸Ｃに垂直に交わる任意の軸に関して軸流ファン１の旋回方向且つ軸流ファンの下流方向へ傾斜させることが考えられる。
【００４５】
つまり、ストール現象に伴って生じる旋回逆流は、上流側へ逆流しながら軸流ファン１の旋回方向へ旋回する三次元的な配向特性を持っているため、軸流ファン１の正面視及び側面視において整流板３が旋回逆流に対して略垂直に配向させる（つまり、旋回逆流に対して三次元的に垂直に形成する）ことで、旋回逆流の阻止効果をさらに高めることができる。
【００４６】
なお、上述の第１変形例では、整流板３の板面が略平面形状に形成されているが、旋回逆流の配向特性に応じて曲面に形成してもよいし、平面と曲面とを組み合わせた板面としてもよい。
また、上述の実施形態では、熱交換器２が軸流ファン１の上流側に配置されたものを示したが、熱交換器２を軸流ファン１の下流側へ配設してもよい。本発明の冷却装置はこれらの配置順序に関わらず軸流ファン１の送風効果を向上させることができ、熱交換器２における熱交換効率を高めることができる。
【００４７】
また、上述の実施形態では、シュラウド４の内部に整流板３が固定されているが、整流板３は軸流ファン１の翼端部外方に設けられていればよい。
また、上述の第１変形例では、整流板３が翼端部１ａの外方に固設されているが、この整流板３は、冷却風の流通方向に沿った向きであって、且つ、旋回逆流を阻止する向きに配設されていれば、固設されなくてもよい。つまり、整流板３は可動板として設けられてもよく、例えば、旋回逆流の配向特性は軸流ファン１の回転速度や送風量等の諸条件によって変動するため、整流板３の配向角度をこれらの諸条件に応じた角度に制御する構成とすることで、それぞれの条件に応じて旋回逆流の阻止効果を高めることができるようになる。
【００４８】
同様に、上述の実施形態では、整流部材５が軸流ファン１の下流側に固設されているが、この整流部材５は、軸流ファン１から吹き出される冷却風に沿った向きであって、且つ、軸流ファン１の下流回転中心部付近においてストール時に生じる吸い込み逆流を阻止する向きに配設されていれば、固設されていなくてもよい。つまり、整流部材５を可動部材として設けてもよい。例えば、軸流ファン１から吹き出される冷却風の流れのうち、下流方向への速度ベクトルＶ1と旋回方向への速度ベクトルＶ3とを算出し、これらの値に応じて整流部材５の配向角度を制御する構成にすることが考えられる。
【００４９】
なお、上述の実施形態は、本発明を作業機械のエンジンルーム内に設けられる冷却装置に適用したものであるが、本発明の適用対象はこれに限定されない。例えば、住宅用のエアコン装置に対して本発明を適用する場合、コンプレッサによって凝縮した冷媒から熱を奪うための軸流ファンを備えて室外に設置されたエアコン室外機等にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施形態としての作業機械の冷却装置の分解斜視図である。
【図２】図１の本装置の正面図であって図１のＡ矢視図である。
【図３】気流を示す斜視図であり、（ａ）は本装置の通常運転時の気流、（ｂ）はストール時の気流を示す。
【図４】図１の本装置を組み立てた状態のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】整流部材の勾配を説明する模式図である。
【図６】本発明の第１変形例としての作業機械の冷却装置の分解斜視図である。
【図７】本発明の第２変形例としての作業機械の冷却装置の断面図である。
【図８】本発明の変形例としての作業機械の冷却装置の断面図である。
【図９】一般的な軸流ファンの性能曲線を示すグラフである。
【図１０】本発明が適用された作業機械の斜視図である。
【図１１】従来の冷却装置における気流を示す断面図であり、（ａ）は通常運転時の気流、（ｂ）はストール時の気流を示す。
【符号の説明】
【００５１】
１  軸流ファン
１ａ  ボス（翼固定部）
１ｂ  翼
２  熱交換器
３，３ｂ  整流板
３ａ  第２整流板
４  シュラウド
４ａ  シュラウド端面
５  整流部材
５ａ  環状部
５ｂ  整流翼部
６  固定部材
７  下部走行体
８  上部旋回体
９  作業機械
１０  冷却装置
１１  エンジンルーム
１１ａ  エンジン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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