(57)【要約】【課題】安全上の問題をクリアしながら、騒音防止効果の高い冷却ファンのファンシュラウド構造を得る。【解決手段】冷却ファン１０の一部または全部を収容するファンシュラウド構造において、前記ファンシュラウド２０に、該ファンシュラウド２０の内側の空間Ｐ１と外側の空間Ｐ２とを連通させる第１〜第５開口３１〜３５を設け、且つ該第１〜第５開口３１〜３５に対応する位置に、第１〜第５吸音材４１〜４５を、前記ファンシュラウド２０の外側から取り付ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却ファンの一部または全部を収容するファンシュラウドの構造において、
前記ファンシュラウドに、該ファンシュラウドの内側の空間と外側の空間とを連通させる開口を設け、且つ
該開口に対応する位置に、吸音材を、前記ファンシュラウドの外側から取り付けた
ことを特徴とする冷却ファンのファンシュラウド構造。
【請求項２】
請求項１において、
前記開口が、複数の小孔によって構成されている
ことを特徴とする冷却ファンのファンシュラウド構造。
【請求項３】
請求項１または２において、
更に、前記吸音材を保持可能な吸音材カバーを備え、
該吸音材カバーを介して、前記吸音材が、前記ファンシュラウドの前記開口に対応する位置に取り付けられている
ことを特徴とする冷却ファンのファンシュラウド構造。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記吸音材カバーが、前記ファンシュラウドに直接触れることなく取り付けられている
ことを特徴とする冷却ファンのファンシュラウド構造。
【請求項５】
請求項４において、
前記吸音材カバーが、前記ファンシュラウドに緩衝材を介して取り付けられている
ことを特徴とする冷却ファンのファンシュラウド構造。
【請求項６】
請求項４または５において、
前記吸音材カバーが、前記ファンシュラウド以外の構造物に取り付けられている
ことを特徴とする冷却ファンのファンシュラウド構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却ファンのファンシュラウド構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
建設機械や作業機械等において、エンジンとラジエータとの間に冷却ファンが配置された構造が広く採用されている。冷却ファンはその一部または全部がファンシュラウドに収容されている。ファンシュラウドは、冷却ファンのブレードの外周付近を囲むことにより、空気の通路を区画し、引き込んだ空気が効率的にラジエータを通過できるように案内している。
【０００３】
冷却ファンの近傍から発生した騒音は、ハウスやエンジンフードの内側に取り付けた吸音材によって（エンジン音等とともに）ある程度減衰させることはできる。しかし、効果は限定的である。
【０００４】
特許文献１では、この冷却ファン近傍の騒音を低減するためにファンシュラウド自体の内側に多孔質の吸音材を配置する構成を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３３２８４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ファンシュラウドの「内側」に吸音材を配置すると、該吸音材を固定するためのボルトが緩んで落下したり、劣化した吸音材が剥がれ落ちたりしたときに、回転している冷却ファンのブレードに衝突したり、或いはブレードによって跳ねられたボルト等がラジエータに再衝突したりする恐れがある。そのため、安全上好ましいとは言えない。
【０００７】
しかるに、ファンシュラウドの「外側」に吸音材を取り付けた場合には、騒音低減効果が殆ど得られないというのが実情であった。
【０００８】
本発明は、このような問題を解消するためになされたものであって、安全上の問題をクリアしながら、騒音防止効果の高い冷却ファンのファンシュラウド構造を提供することをその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、冷却ファンの一部または全部を収容するファンシュラウドの構造において、前記ファンシュラウドに、該ファンシュラウドの内側の空間と外側の空間とを連通させる開口を設け、且つ該開口に対応する位置に、吸音材を、前記ファンシュラウドの外側から取り付けた構成を採用することにより、上記課題を解決した。
【００１０】
強力な音響エネルギによってファンシュラウドが物理的に振動してしまうと、この振動を、該ファンシュラウドの外側に張りつけた吸音材によって押さえ込むのは困難である。これが、ファンシュラウドの外側に吸音材を配置しても殆ど騒音低減効果が得られなかった原因と考えられる。
【００１１】
本発明では、このメカニズムを逆に利用し、ファンシュラウドに、開口（ファンシュラウドの内側の空間と外側の空間とを連通させる開口）を、敢えて形成するようにしている。これにより、ファンシュラウドに掛かる音響エネルギの一部を、該開口を介してファンシュラウド外に逃がすことができるため、ファンシュラウド自体は高い音圧を受けずに済み、振動が抑制される。一方、ファンシュラウド外に導かれた音響エネルギは、該開口に対応する位置に配置された吸音材によって効果的に吸収（吸音）される。
【００１２】
本発明では、吸音材はファンシュラウドの「外側」に取り付けられているため、万一吸音材を固定しているボルトが緩んで落下したり、吸音材が劣化してその一部剥がれ落ちたとしても冷却ファンのブレードと衝突したりする恐れがなく、極めて安全である。
【００１３】
なお、本発明においては、例えば、前記開口は、複数の小孔によって構成するようにすると良い。これにより、ファンシュラウドの強度を低下させることなく、結果として大きな開口面積を確保することができる。また、ボルト等がファンシュラウド内に落ち込むのを一層確実に防止できる。
【００１４】
また、前記吸音材を保持可能な吸音材カバーを備え、該吸音材カバーを介して、吸音材をファンシュラウドの開口に対応する位置に取り付ける構成とすることもできる。この構成によれば、吸音材を吸音材カバーによって確実に固定することができるだけでなく、該吸音材カバーが存在することによって、吸音材をすり抜けた音響エネルギがエンジンルーム内に発散するのを一層抑制することができる。
【００１５】
なお、このような吸音材を保持可能な吸音材カバーを備えた構成を採用する場合は、該吸音材カバーが、ファンシュラウドに直接触れないような取り付け構成を採用こともできる。このメリットについては後述する。吸音材カバーを、ファンシュラウドに直接触れることなく取り付ける構成としては、吸音材カバーをファンシュラウドに緩衝材（振動吸収材）を介して取り付けたり、ファンシュラウド以外の構造物（例えばラジエータフード等）に取り付けたりする構成が考えられる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、安全上の問題をクリアしながら、騒音防止効果の高い冷却ファンのファンシュラウド構造を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る冷却ファンのファンシュラウド構造を示した一部分解斜視図
【図２】上記実施形態の変形例を示す部分断面図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態の一例に係る建設機械の冷却ファンのファンシュラウド構造を示す一部分解斜視図である。
【００２０】
この冷却ファンのファンシュラウド構造Ａ１は、水冷の冷却システムに適用されている。なお、本発明は空冷の冷却システムにも適用可能である。この冷却システムでは、熱交換を行うラジエータ８に対向して冷却ファン１０が配置されている。冷却ファン１０は、図示せぬエンジンの回転によって駆動される。
【００２１】
冷却ファン１０の外周にはファンシュラウド２０が配置されている。ファンシュラウド２０は、冷却ファン１０の回転軸Ｒ１とほぼ平行に形成された４つの側面２２（第１、第２水平面２２Ａ、２２Ｂと第１、第２鉛直面２２Ｃ、２２Ｄ）と、該４つの側面２２と接して回転軸Ｒ１と垂直に形成された立面２４とで主に構成されている。
【００２２】
ファンシュラウド２０の４つの側面２２には、それぞれ取付用のフランジ部２６が曲折・延在されており（第１鉛直面２２Ｃのフランジ部２６のみ図示）、これらのフランジ部２６に形成したボルト孔２８を使用してファンシュラウド２０全体がラジエータ８のフード８Ａに固定されている。
【００２３】
ファンシュラウド２０の立面２４には、空気を冷却ファン１０側に流入させるための大きな円径の通風口２４Ａが形成されている。なお、ラジエータ８を介して空気を冷却ファン側に引き込む冷却システムの場合には、この通風口２４Ａは空気の流出口となる。
【００２４】
この種のファンシュラウド２０では、該ファンシュラウド２０の通風口２４Ａと冷却ファン１０のブレード１０Ａの外周端との間の隙間δを小さく設定すると、ラジエータ８の空気の通過効率をより高めることができる。しかし、この場合、ファンシュラウド２０の内側と冷却ファン１０の外周との間の空間が実質的に閉ざされたような状態となるため、（ブレード１０Ａの回転に伴う当該空間の空気圧の変動が大きくなって）発生する音響エネルギも大きくなり易い。
【００２５】
そこで、この実施形態では、以下のような構成を採用している。
【００２６】
描写の都合上、図１には必ずしも全ては図示されていないが、この実施形態では、ファンシュラウド２０の４つの側面２２（第１、第２水平面２２Ａ、２２Ｂと第１、第２鉛直面２２Ｃ、２２Ｄ）に、計５個所の第１〜第５開口３１〜３５（第２、第４開口３２、３４のみ図示）が形成されており、各「開口３１〜３５に対応する位置」に、第１〜第５吸音材４１〜４５（第１〜第４吸音材４１〜４４のみ図示）がそれぞれファンシュラウド２０の外側から取り付けられている。この実施形態では、第１〜第５吸音材４１〜４５の取り付けは、該第１〜第５吸音材４１〜４５をそれぞれ保持可能な第１〜第５吸音材カバー５１〜５５を介して行われている。なお、図１では、第２吸音材カバー５２のみが、取り付け前の構成の理解を容易にするために、分解した状態（宙に浮かせた状態）で描写してある。
【００２７】
前記第１〜第５開口３１〜３５は、それぞれ複数の小孔３１Ａ〜３５Ａによって構成され（第２、第４開口３２、３４を構成する小孔３２Ａ、３４Ａのみ図示）、ファンシュラウド２０の冷却ファン１０の内側の空間（冷却ファン１０がある側の空間）Ｐ１と外側の空間Ｐ２とを連通している。第１〜第５開口３１〜３５をこのような多数の小孔３１Ａ〜３５Ａによって構成するようにしたのは、ファンシュラウド２０の強度を低下させることなく、できるだけ大きな開口面積を確保するためである。これにより、ファンシュラウド２０の内側の音圧を効果的に低減して該ファンシュラウド２０の振動を抑制し、ファンシュラウド２０の外側に配置した第１〜第５吸音材４１〜４５にてより多くの音響エネルギを吸収することができる。また、１つ１つの小孔３１Ａ〜３５Ａの面積が小さく抑えられていることにより、（ボルト類は勿論）たとえ第１〜第５吸音材４１〜４５が経時変化等によって劣化したとしても、ファンシュラウド２０の内側に剥がれ落ちたりしないという効果も得られる。
【００２８】
前記第１〜第５吸音材４１〜４５としては、例えば、グラスウールやウレタンフォームなどの多孔質材料が採用できる。本発明では第１〜第５吸音材４１〜４５の素材自体は特に限定されない。
【００２９】
前記第１〜第５吸音材カバー５１〜５５は、それぞれボックス部５１Ｂ〜５５Ｂ（第１〜第４吸音材カバーのボックス部５１Ｂ〜５４Ｂのみ図示）と、該ボックス部５１Ｂ〜５５Ｂから一体的に延在された取付部５１Ｅ〜５５Ｅから主に構成されている。
【００３０】
より具体的には、第１〜第５吸音材カバー５１〜５５の各ボックス部５１Ｂ〜５５Ｂは、それぞれ第１〜第５吸音材４１〜４５を収容可能な形状（実施形態の例ではほぼ直方体）とされている。また、各取付部５１Ｅ〜５５Ｅは、ボックス部５１Ｂ〜５５Ｂから耳片状に突出されており、第１〜第５吸音材カバー５１〜５５をファンシュラウド２０に固定する際の複数のボルト孔５１Ｈ〜５５Ｈがそれぞれ形成されている（第４吸音材カバー５４のボルト孔５４Ｈは図示されていない）。
【００３１】
なお、ファンシュラウド２０側には、該第１〜第５吸音材カバー５１〜５５の取付部５１Ｅ〜５５Ｅのボルト孔５１Ｈ〜５５Ｈに対応する位置に、雌ねじの形成されたナット部６０が設けられている（第２吸音材カバー５２のボルト孔５２Ｈに対応するナット部６０のみ図示）。
【００３２】
第１〜第５吸音材カバー５１〜５５は、ボックス部５１Ｂ〜５５Ｂに第１〜第５吸音材４１〜４５をそれぞれ収容した状態で図示せぬボルトを（取付部５１Ｅ〜５５Ｅのボルト孔５１Ｈ〜５５Ｈを介して）前記ナット部６０にねじ込むことによりファンシュラウド２０に取り付けられる。この結果、ファンシュラウド２０の第１〜第５開口３１〜３５に対応する位置に、第１〜第５吸音材４１〜４５がそれぞれ取り付けられる。
【００３３】
次に、この冷却ファン１０のファンシュラウド構造の作用を説明する。
【００３４】
エンジンの回転によって冷却ファン１０が回転すると、冷却ファン１０の後方（図１の右側）からラジエータ８側へ空気が送り込まれ、ラジエータ８にて熱交換が行われる。この冷却システム自体の基本作用については、特に従来と異なるところはない。
【００３５】
冷却ファン１０が回転すると、冷却ファン１０自体の回転音に加え、１枚１枚のブレード１０Ａの回転による空気の気流音等が、音響エネルギ（音圧：空気の圧力変動エネルギ）としてファンシュラウド２０の内側面に掛かる。
【００３６】
ファンシュラウド２０の特に防音対策が取られていないと、この音響エネルギがファンシュラウド２０を振動させ、騒音増大の原因となってしまう。しかしながら、本実施形態によれば、ファンシュラウド２０に形成した第１〜第５開口３１〜３５を介して音圧をファンシュラウド２０外に逃がすことができるため、ファンシュラウド２０の内側での音圧を低減でき、ファンシュラウド自体が振動するのを有効に抑制することができる。
【００３７】
一方、第１〜第５開口３１〜３５に対応する位置には、第１〜第５吸音材４１〜４５がそれぞれ配置されている。このため、冷却ファン１０による音響エネルギは、これら第１〜第５吸音材４１〜４５に伝わることになる。第１〜第５吸音材４１〜４５に音響エネルギが伝わると、該第１〜第５吸音材４１〜４５の内部の隙間や気泡部分を空気が移動することで粘性摩擦が生じ、該音響エネルギの一部が熱エネルギに変換され、「吸音」が行われる。
【００３８】
この実施形態では、第１〜第５吸音材４１〜４５を第１〜第５開口３１〜３５を介して冷却ファン１０による空気の振動を直接受け得る状態下に置いているため、（単にファンシュラウド２０の外側に置くのと異なり）第１〜第５吸音材４１〜４５の本来の高い吸音作用を十分に発揮させることができる。
【００３９】
しかも、第１〜第５吸音材４１〜４５自体は、第１〜第５吸音材カバー５１〜５５によって覆われているため、該第１〜第５吸音材カバー５１〜５５によっても（第１〜第５吸音材４１〜４５で吸音し切れなかった）音響エネルギを再度遮断することができ、結果としてエンジンルーム内に発散する冷却ファン１０周りの騒音レベルを大きく低減することができる。
【００４０】
そして、何よりも、本実施形態では、第１〜第５吸音材４１〜４５はファンシュラウド２０の「外側」に取り付けられている。このため、万一第１〜第５吸音材４１〜４５を固定しているボルトが緩んで抜け落ちたり、第１〜第５吸音材４１〜４５の一部が劣化して剥がれ落ちたりするような事態が発生したとしても、該ボルトや、第１〜第５吸音材４１〜４５の一部が冷却ファン１０のブレード１０Ａと衝突したりする恐れがなく、極めて安全である。特に、本実施形態においては、ファンシュラウド２０の第１〜第５開口３１〜３５が、多数の小孔３１Ａ〜３５Ａによって構成されているため、この「安全面での効果」を一層確実に得ることができる。
【００４１】
本発明では、さまざまな変形例が考えられる。
【００４２】
例えば、上記実施形態においては、第１〜第５吸音材カバー５１〜５５を直接ファンシュラウド２０に固定するようにしていたが、例えば図２に示されるように、吸音材カバー８０は、ファンシュラウド８２に直接触れることなく取り付けるようにした方がより低騒音化が実現できる場合がある。即ち、図１の実施形態では、（ファンシュラウド２０の内側の音圧を大きく低減することはできるものの）それでもファンシュラウド２０の振動を必ずしも完全に抑制できるわけではない。この場合、図１の例のようにファンシュラウド２０に第１〜第５吸音材カバー５１〜５５が直接取付けられていると、このファンシュラウド２０の振動が第１〜第５吸音材カバー５１〜５５にそのまま伝達されてしまい、該第１〜第５吸音材カバー５１〜５５が、ファンシュラウド２０と一緒に振動することで「大面積の騒音源」を形成してしまう恐れがある。
【００４３】
図２に示された実施形態では、吸音材カバー８０をファンシュラウド８２以外の構造物（例えばラジエータフード８Ａ）に固定するようにし、かつ、ファンシュラウド８２に対しては（振動を吸収可能な）緩衝材８４を介して当接・固定するようにしている。即ち、吸音材カバー８０はファンシュラウド８２に直接触れることがないように取り付けられている。
【００４４】
この結果、吸音材カバー８０はファンシュラウド８２の振動の影響を受けずに済み（吸音材８８によって減衰された音圧を受けるだけで済むようになるため）、たとえファンシュラウド８２が振動したとしても、連動して振動しない状態を維持することができるようになる。この結果、エンジンフードＰ３内に漏れてくる騒音を一層低減することができる。
【００４５】
なお、図２の符号８６Ａは、開口８６を構成する小孔、９０は吸音材カバー８０の補強部である。
【００４６】
なお、図示はしないが、図２の実施形態の更なる変形例として、例えば、吸音材カバーを（ファンシュラウドには一切固定せず）ファンシュラウド以外の構造物「のみ」に、例えば片持ち状態で固定するようにしても、ファンシュラウドに直接触れることなく取り付けることができる。また、例えば緩衝材を介して吸音材カバーを取り付けるならば、ファンシュラウドにのみ固定するような構造であっても、結果として吸音材カバーをファンシュラウドに直接触れることなく取り付けることができる。
【００４７】
なお、上記実施形態においては、第１〜第５開口３１〜３５を、複数の小孔３１Ａ〜３５Ａによって構成するようにしていたが、本発明においては、開口の形成の仕方は、特にこの例に限定されない。また、開口を形成する位置や開口の大きさや数も特に限定されない。
【００４８】
更に、上記実施形態においては、第１〜第５吸音材４１〜４５を第１〜第５吸音材カバー５１〜５５を介して取り付けるようにしていたが、本発明においては、吸音材をどのようにして取り付けるかについては、特に限定されない。例えば、比較的硬質の吸音材を使用する場合には、（吸音材カバーを使用せずに）ボルト及び大型のワッシャに類似する留め具等を介して取り付けるような構成を採用してもよい。
【００４９】
また、上記実施形態では、平面に近い４つの側面２２（第１、第２水平面２２Ａ、２２Ｂと第１、第２鉛直面２２Ｃ、２２Ｄ）を有するファンシュラウド２０の例が示されていたが、本発明においては、ファンシュラウドの形状についても特にこのような形状に限定されない。例えば、ほぼ円筒状の側面を有するような形状であってもよい。この場合は、吸音材の形状も該円筒状の側面に沿うような内側面を有していることが好ましい。
【符号の説明】
【００５０】
１０…冷却ファン
２０…ファンシュラウド
２２…側面
２４…立面
２６…フランジ部
３１〜３５…第１〜第５開口
４１〜４５…第１〜第５吸音材
５１〜５５…第１〜第５吸音材カバー
【図１】
2012097682.tif 000003
【図２】
2012097682.tif 000004