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WO2005098213A1 - 冷却装置 - Google Patents

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WO2005098213A1
WO2005098213A1 PCT/JP2005/006262 JP2005006262W WO2005098213A1 WO 2005098213 A1 WO2005098213 A1 WO 2005098213A1 JP 2005006262 W JP2005006262 W JP 2005006262W WO 2005098213 A1 WO2005098213 A1 WO 2005098213A1
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WO
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fan
cooling device
axial
adjustment plate
shroud
Prior art date
Application number
PCT/JP2005/006262
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Haruhiro Tsubota
Original Assignee
Komatsu Ltd.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Komatsu Ltd. filed Critical Komatsu Ltd.
Priority to US11/547,464 priority Critical patent/US20070160468A1/en
Priority to JP2006512049A priority patent/JP4562726B2/ja
Priority to GB0619613A priority patent/GB2427899B/en
Priority to CN2005800097561A priority patent/CN1938502B/zh
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P11/00—Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P9/00
    • F01P11/10—Guiding or ducting cooling-air, to, or from, liquid-to-air heat exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P3/00—Liquid cooling
    • F01P3/18—Arrangements or mounting of liquid-to-air heat-exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P5/00—Pumping cooling-air or liquid coolants
    • F01P5/02—Pumping cooling-air; Arrangements of cooling-air pumps, e.g. fans or blowers
    • F01P5/06—Guiding or ducting air to, or from, ducted fans
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/08—Sealings
    • F04D29/16—Sealings between pressure and suction sides
    • F04D29/161—Sealings between pressure and suction sides especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/164—Sealings between pressure and suction sides especially adapted for elastic fluid pumps of an axial flow wheel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04D29/52—Casings; Connections of working fluid for axial pumps
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04D29/522—Casings; Connections of working fluid for axial pumps especially adapted for elastic fluid pumps
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    • F04D29/54—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/56—Fluid-guiding means, e.g. diffusers adjustable
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    • F04D29/56—Fluid-guiding means, e.g. diffusers adjustable
    • F04D29/563—Fluid-guiding means, e.g. diffusers adjustable specially adapted for elastic fluid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04D29/60—Mounting; Assembling; Disassembling
    • F04D29/64—Mounting; Assembling; Disassembling of axial pumps
    • F04D29/644—Mounting; Assembling; Disassembling of axial pumps especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/646—Mounting or removal of fans

Definitions

  • the present invention relates to a cooling device that cools an object to be cooled using an axial fan.
  • FIG. 10 shows a side cross-sectional view of the first conventional device.
  • a rotating shaft 103 having an axial fan 102 mounted at a tip thereof is rotatably attached to the left side of the engine 101 in FIG.
  • the axial fan 102 is driven to rotate by a power from an output shaft 104 of the engine 101 via a belt 105, and sends cooling air to a radiator 106 at an opposing position to cool the radiator 106.
  • the longitudinal direction of the rotating shaft 103 of the axial fan 102 will be referred to as the axial direction.
  • a cylindrical member called a fan ring 108 is attached to the outer peripheral end of the blade 107 of the axial fan 102.
  • the fan ring 108 has, at both ends in the axial direction, protrusions 108A and 108B that protrude toward the outer periphery over the entire periphery, whereby a substantially U-shaped cross section opens toward the outer periphery. It is in the shape.
  • a shroud 109 for guiding cooling air between the axial fan 102 and the radiator 106 is fixed to the radiator 106 by a bolt (not shown).
  • the shroud 109 has an end portion on the axial flow fan 102 side bent toward the outer peripheral portion of the fan ring 108 and has a circular opening 110 at an end edge thereof.
  • FIG. 11 shows a side cross-sectional view of the second conventional device.
  • a fan ring 108 having a U-shaped cross section is attached to the outer peripheral portion of the blade 107 of the axial fan 102, similarly to the first conventional device shown in FIG. ing.
  • the same reference numerals in FIG. 11 denote the same parts as in FIG.
  • a shroud 109 is attached between the axial fan 102 and the radiator 106, and a cylindrical body 111 is bolted to an end of the shroud 109 on the axial fan 102 side.
  • a reverse drawing piece 112 protrudes from the inside of the cylindrical body 111, and the edge of the reverse drawing piece 112 and the protrusions 108A and 108B of the fan ring 108 form a labyrinth structure. The cooling air is prevented from flowing back outside the axial fan 102.
  • Patent Document 1 JP-A-2002-54441
  • Patent Document 2 JP 2002-106489 A
  • the conventional technique has the following problems.
  • the distance between the end of the shroud 109 on the axial fan 102 side and the fan ring 108 is determined by adjusting the outer peripheral portion 11 of the fan ring 108. It is necessary to make it substantially uniform in the direction along 3 (hereinafter referred to as “circumferential direction”).
  • the engine 101 in order to move the position of the axial fan 102, the engine 101 must be supported and powered by the engine 101, but since the engine 101 is large and heavy, the shroud 109 There is a problem that it is extremely difficult to align the center of the circular opening 110 with the center of the axial fan 102. This is especially true for construction machinery with large engines. Notable.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a cooling device that can be easily assembled, and that can reliably prevent a backflow of cooling air and improve cooling efficiency. It is intended for that purpose.
  • a cooling device comprises:
  • the cross-sectional shape of the adjusting plate may be L-shaped or T-shaped.
  • At least two protruding portions are provided, and the inner peripheral portion of the adjusting plate is arranged so as to be located between any two of the protruding portions in the axial direction of the axial flow fan. It is preferred that
  • the inner peripheral portion of the adjusting plate may be formed in a forked shape, and the adjusting plate may be arranged such that the protruding portion is located at an intermediate portion of the forked portion.
  • the adjustment plate may be configured such that the axial flow fan has a fan-like configuration when viewed from the front. It is preferable to be arranged so as to overlap with the protrusion of the ring.
  • the adjusting plate divided into a plurality of pieces in the circumferential direction is fixed to the shroud, fine adjustment can be performed when adjusting the gap between the shroud and the fan ring, and the adjustment is easy. Can be done. Further, since the adjustment plate is divided, the assembly is easy, and the gap between the adjustment plate and the fan ring can be adjusted for each divided adjustment plate, so that the gap adjustment can be easily performed.
  • the adjustment plate can have a sufficient strength. Further, since the portion of the adjustment plate facing the fan ring is flat, the effect of preventing backflow is increased. In the case of an L-shape, an L-shape can be achieved by bending a flat plate, so that welding is not required and the configuration is simple.
  • FIG. 1 is a side sectional view of a cooling device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a detailed cross-sectional view near the fan ring in the cooling device according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a side sectional view of a cooling device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a detailed cross-sectional view near a fan ring in a cooling device according to a second embodiment.
  • FIG. 6 is a detailed sectional view near a fan ring in a cooling device according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a detailed cross-sectional view near a fan ring in a cooling device according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a detailed cross-sectional view near a fan ring in a cooling device according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a detailed cross-sectional view near a fan ring in a cooling device according to a sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a side sectional view of a second conventional device.
  • FIG. 1 is a side sectional view of a cooling device according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG.
  • FIG. 3 is a detailed sectional view showing the vicinity of the fan ring in the cooling device of the first embodiment.
  • one end of a rotating shaft 19 having an axial fan 12 having a plurality of blades 22 mounted at the tip thereof is rotatably mounted on the left side of the engine 11 in FIG. Wearing.
  • a pulley 14B is attached to a substantially central portion of the rotating shaft 19, and a belt 18 is stretched between the pulley 14B and the pulley 14A attached to the tip of the output shaft 25 of the engine 11. ing.
  • the axial fan 12 is rotationally driven by the power from the output shaft 25 using the engine 11 as a power source, and generates cooling air to the right in FIG.
  • the longitudinal direction (the left-right direction in FIG. 1) of the rotating shaft 19 of the axial fan 12 is referred to as the axial direction
  • the direction along the diameter of the axial fan 12 is referred to as the radial direction. It shall be.
  • a cylindrical member called a fan ring 15 is attached to the outer peripheral end of the blade 22 of the axial flow fan 12 so as to surround the blade 22 over the entire circumference.
  • the fan ring 15 is provided with projections 16A and 16B protruding toward the outer periphery over the entire circumference at both ends in the axial direction, whereby a substantially U-shaped cross section is opened toward the outer periphery. It has been.
  • the material of the axial fan 12 for example, plastic is preferable, and it is preferable that the axial fan 12 is manufactured integrally with the blade 22 and the fan ring 15 by injection molding or the like. Alternatively, aluminum or an alloy thereof can be used.
  • a radiator 13 as an object to be cooled is installed on a mount (not shown) separate from the engine 11.
  • a shroud 17 for guiding cooling air is fixed to the radiator 13 on the side of the axial fan 12.
  • the shroud 17 has, for example, a square rectangular opening 33 on the radiator 13 side, the rectangular opening 33 conforming to the shape of the radiator 13.
  • the end of the shroud 17 on the side of the axial fan 12 is bent toward the outer periphery of the fan ring 15 and has a circular opening 26 at the end.
  • An arc-shaped adjustment plate 23 is fixed to an end of the shroud 17 on the side of the axial fan 12 by a mounting bolt 24 and a washer 30. As described later, the diameter of the inner peripheral portion (inner peripheral edge) 27 of the adjustment plate 23 is smaller than the diameter of the circular opening 26. Further, as shown in FIG. 2, the adjustment plate 23 has a two-piece structure in the circumferential direction, and is detachably attached to the shroud 17 independently of each other.
  • a large hole (a long hole) 28 is formed in the adjustment plate 23 in the circumferential direction.
  • a screw hole 29 is provided at the end of the shroud 17 on the axial flow fan 12 side at a position corresponding to the large hole 28 in the circumferential direction.
  • the adjustment plate 23 When the adjustment plate 23 is fixed in this way, as shown in FIG. 3, the adjustment plate 23 is attached to the fan ring 1 mounted on the outer peripheral portion of the blade 22 of the axial flow fan 12 in the axial direction. 5 is reached between the projections 16A and 16B.
  • the diameter of the inner peripheral portion 27 of the adjustment plate 23 is ⁇ 1 and the diameter of the circular opening 26 of the shroud 17 is ⁇ 2, the diameter is ⁇ 2 as described above.
  • the outer diameter of the protrusion 16A of the fan ring 15 on the radiator 13 side is ⁇ dl
  • the cooling device 10 of the present embodiment is configured as described above.
  • the adjusting plate 23 having a two-part structure in the circumferential direction is attached to the shroud 17. Remove from. As a result, a large gap is formed between the axial fan 12 and the shroud 17, so that the axial fan 12 can be easily removed.
  • the same applies to the case of mounting where the axial fan 12 is mounted with a large gap between the axial fan 12 and the shroud 17, and then the upper and lower adjustment plates 23 are respectively mounted on the shroud 17. So that The same applies to the case where the shroud 17 is attached / removed.
  • the adjustment plate 23 is detached from the shroud 17 and the shroud 17 is attached / removed.
  • the circular opening of the shroud 17 is configured so that the arc-shaped adjustment plate 23 is attached to the portion 26. Therefore, by removing the adjustment plate 23, the gap between the axial fan 12 and the shroud 17 is increased. This has the advantage that the axial fan 12 can be easily attached and detached.
  • the adjusting plate 23 is attached, so that the protruding portions 16A and 16B of the fan ring 15 have an inner peripheral portion 27 of the force adjusting plate 23. Can also be arranged on the outer peripheral side.
  • the adjustment plate 23 and the fan ring 15 of the axial fan 12 overlap with each other when viewed from the front, and the ventilation resistance against the wind that tends to flow backward on the outer periphery of the blades 22 of the axial fan 12 (hereinafter referred to as the “backflow The draft resistance in the direction “t ⁇ ⁇ .) Increases. Therefore, the backflow of the cooling air can be reduced, and the amount of the cooling air increases, and the cooling capacity is improved.
  • the radial distance between the adjustment plate 23 and the outer peripheral portion 32 of the fan ring 15 can be easily adjusted.
  • the desired distance can be obtained, and the distance can be made substantially uniform in the circumferential direction.
  • a desired value can be obtained as the ventilation resistance in the backflow direction, and the ventilation resistance becomes substantially uniform in the circumferential direction, so that the amount of cooling air increases and the airflow becomes substantially uniform in the circumferential direction. become.
  • the fan ring 15 has two projecting portions 16A and 16B at both ends in the axial direction. With such a configuration, it is possible to obtain the fan ring 15 which is easy to manufacture and has sufficient strength.
  • the shape of the protrusion is not limited to this. That is, the axial positions of the protruding portions 16A and 16B may be positions other than both ends of the fan ring 15.
  • the number of protrusions is not limited to two, but may be one, or may be three or more.
  • FIG. 4 is a side cross-sectional view of a cooling device according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a detailed cross-sectional view near a fan ring in the cooling device of the second embodiment.
  • the adjustment plate 23 includes a mounting portion 23 A attached to the shroud 17 and a backflow prevention portion 23 B perpendicular to the mounting portion 23 A, and has a cross-sectional force ⁇ shape. It is configured.
  • the inner peripheral portion 27 of the backflow prevention portion 23B is configured to be substantially parallel to the outer peripheral portion 32 of the fan ring 15.
  • the adjustment plate 23 of this embodiment is referred to as an L-shaped adjustment plate 23.
  • the strength of the L-shaped adjustment plate 23 is increased as compared with the flat adjustment plate 23 (hereinafter, referred to as "I-shaped adjustment plate 23") as shown in the first embodiment. As a result, even if the axial fan 12 or the engine 11 vibrates, the adjustment plate 23 is less likely to shake, so that noise due to the vibration of the adjustment plate 23 is reduced.
  • the space 31 between the inner peripheral portion 27 of the backflow prevention portion 23B and the outer peripheral portion 32 of the fan ring 15 is formed after the fluid suddenly contracts in the axial direction. After a while, it becomes a choke shape that expands rapidly.
  • the I-shaped adjustment plate 23 in the first embodiment has an orifice shape that rapidly expands immediately after the fluid suddenly contracts. Since the choke shape has a greater ventilation resistance than the orifice shape, the ventilation resistance in the reverse flow direction increases. Therefore, the amount of cooling air in the L-shaped adjustment plate 23 is further increased as compared with the I-shaped adjustment plate 23.
  • the axial distance between the axially opposite ends of the backflow prevention portion 23B and the protruding portions 16A and 16B of the fan ring 15 can also be reduced. Also, the ventilation resistance in the reverse flow direction is increased, and the amount of cooling air can be increased.
  • the air in the space 31 is dragged by the movement of the fan ring 15, and A directional air flow results.
  • This circumferential air flow obstructs the flow of wind that tends to flow backward on the outer periphery of the blades 22 of the axial flow fan 12 like an air curtain, and the flow resistance in the backward flow direction is further increased.
  • the L-shaped adjustment plate 23 can be formed by bending a flat plate to form the attachment portion 23A and the backflow prevention portion 23B, there is an advantage that it can be manufactured at low cost!
  • FIG. 6 shows a detailed cross-sectional view near the fan ring in the cooling device according to the third embodiment of the present invention.
  • the same L-shaped adjustment plate 23 as in the second embodiment is employed.
  • the direction of the L-shape is made opposite to that of the second embodiment.
  • FIG. 7 shows a detailed cross-sectional view near the fan ring in the cooling device according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the tip of the L-shaped adjustment plate of the second embodiment is bent once again toward the outer peripheral side to form a U-shaped adjustment plate 23.
  • the tip of the adjustment plate of the third embodiment may be bent to have a U-shape.
  • FIG. 8 shows a detailed cross-sectional view near the fan ring in the cooling device according to the fifth embodiment of the present invention.
  • adjustment plate 23 is formed in a T-shaped cross section.
  • the adjustment plate 23 of the present embodiment is manufactured by fixing the plate 23C of the attachment portion and the plate 23D of the backflow prevention portion by welding.
  • two L-shaped adjusting plates 23 of the first embodiment shown in FIG. 5 may be tightened together in opposite directions.
  • FIG. 9 shows a detailed cross-sectional view near the fan ring in the cooling device according to the sixth embodiment of the present invention.
  • the flat plate 23E and the plate 23F bent in a crank shape are fastened together with the mounting bolts 24, so that the cross section is H-shaped (bifurcated).
  • the fan ring 15 has only one protruding portion 16C, and has a convex cross section, so that the protruding portion 16C is located in the middle of the forked portion of the adjustment plate 23. Have been.
  • This fan ring 15 The shape of the protrusion is not limited to the shape of the present embodiment. For example, as shown by a two-dot chain line in FIG. 9, a mountain having protrusions 16A and 16B at both ends in the axial direction in addition to the protrusion 16C. It may be shaped like a letter.
  • the adjustment plate 23 is described as being divided into two equal parts in the circumferential direction.
  • the adjustment plate 23 may be divided into three parts, four parts, or the like. It is not limited to equal division.
  • the shape of the fan ring 15 is such that the protrusions 16A,
  • one or more protrusions are provided between protrusions 16A and 16B at both ends. You may do it.
  • the axial flow fan 12 is attached to the engine 11 and the shroud 1 is attached to the radiator 13.
  • the shroud 17 and the axial fan 12 may be fixed to the radiator 13.
  • the axial fan 12 can be driven by, for example, a hydraulic motor.
  • the axial-flow fan 12 sucks cooling air from the radiator 13.
  • the power described in the suction-type cooling device is not limited to this. It may be.
  • the present invention can be applied to an engine cooling device in a large vehicle such as a construction machine.

Landscapes

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Abstract

　簡単に組み立てができ、しかも逆流を確実に防止して冷却効率を向上させることのできる冷却装置を提供することを目的とし、複数の翼を有する軸流ファンと、この軸流ファンを駆動する動力源と、翼の外縁部に設けられた筒状のファンリングと、このファンリングの略全周にわたって外周方向に突き出す突出部と、軸流ファンと被冷却物体との間に配置されるシュラウドと、ファンリングの外周面との距離を可変にしてシュラウドに固定されるとともに、円周方向に複数に分割された調整プレートとを備える構成とする。

Description

明 細 書
冷却装置
技術分野
[0001] 本発明は、軸流ファンを用いて被冷却物体を冷却する冷却装置に関するものであ る。
背景技術
[0002] 従来、軸流ファンを用いて被冷却物体を冷却する冷却装置として、例えば特許文 献 1に開示されたようなエンジン冷却装置 (以下、「第 1従来装置」という。）が知られて いる。
[0003] 図 10には、第 1従来装置の側面断面図が示されている。この第 1従来装置におい て、エンジン 101の図 10中左側面には、先端に軸流ファン 102が装着された回転軸 103が回転自在に取着されている。この軸流ファン 102は、エンジン 101の出力軸 1 04からの動力によってベルト 105を介して回転駆動され、対向位置にあるラジェータ 106に冷却風を送ってそのラジェータ 106を冷却する。なお、以下の説明において、 軸流ファン 102の回転軸 103の長手方向を軸方向と称することとする。
[0004] 前記軸流ファン 102の翼 107の外周端には、ファンリング 108と呼ばれる筒状の部 材が取着されている。このファンリング 108は、軸方向両端部に、全周にわたって外 周側に向けて突出する突出部 108A, 108Bを備えており、これにより断面形状が外 周側に向けて開いた略 Uの字状とされている。
[0005] 一方、ラジェータ 106には、軸流ファン 102とラジェータ 106との間の冷却風を導く シュラウド 109が、図示されないボルトにより固定されている。このシュラウド 109は、 軸流ファン 102側の端部がファンリング 108の外周部に向けて折曲され、その端縁に 円形開口部 110を有している。
[0006] 前記円形開口部 110の縁部は、ファンリング 108の突出部 108A, 108B間に入り 込んでおり、これによつてその縁部とファンリング 108の突出部 108A, 108Bとがラビ リンス構造を形成している。こうして、軸流ファン 102の外側を冷却風が軸方向に逆 流するのを防ぎ、冷却風の風量を増加させている。 [0007] 一方、他の従来技術として特許文献 2に開示された冷却装置 (以下、「第 2従来装 置」という。）がある。
[0008] 図 11には、この第 2従来装置の側面断面図が示されている。この第 2従来装置に おいて、軸流ファン 102の翼 107の外周部には、図 10に示される第 1従来装置と同 様の、断面が Uの字状のファンリング 108が取着されている。なお、図 11において図 10と共通する部分には同一符号が付されて 、る。
[0009] また、軸流ファン 102とラジェータ 106との間にはシユラウド 109が取着されており、 シュラウド 109の軸流ファン 102側の端部には筒状体 111がボルト結合されている。 この筒状体 111の内側には逆絞り片 112が突設されており、この逆絞り片 112の縁 部とファンリング 108の突出部 108A, 108Bとがラビリンス構造を形成し、これによつ て軸流ファン 102の外側を冷却風が逆流するのを防ぐようにされて 、る。
[0010] 特許文献 1 :特開 2002— 54441号公報
特許文献 2 :特開 2002— 106489号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0011] し力しながら、前記従来技術には、次に述べるような問題点がある。まず、第 1従来 装置においては、シュラウド 109の軸流ファン 102側の端部力 ファンリング 108の突 出部 108A, 108Bの間に入り込んでいるため、糸且み立て時には、まず、軸流ファン 1 02をラジェータ 106に対して位置決めし、その後、分割式のシュラウド 109を、図示さ れないボルトによってラジェータ 106に固定し、シュラウド 109の軸流ファン 102側の 端部とファンリング 108との間の距離を調整することになる。
[0012] このとき、軸流ファン 102の風量分布を均一化するためには、シュラウド 109の軸流 ファン 102側の端部とファンリング 108との間の距離を、ファンリング 108の外周部 11 3に沿う方向（以下、「円周方向」という。）に略均一にする必要がある。ここで、軸流フ アン 102の位置を動かすためには、この軸流ファン 102を支持して!/、るエンジン 101 を動力さなければならないが、エンジン 101が大きくて重いために、シュラウド 109の 円形開口部 110の中心と軸流ファン 102の中心とを合わせることが極めて困難であ るという問題点がある。このことは、大きなエンジンを有する建設機械等において特に 顕著である。
[0013] 一方、前記第 2従来装置においては、筒状体 111の逆絞り片 112がファンリング 10 8の突出部 108A, 108B間に入り込んでいるために、特許文献 2に記載されていると おり組み立て作業が極めて困難である。この点に鑑み、特許文献 2に係る発明では、 ファンリング 108の突出部 108A, 108Bの突出高さを変えて組み立てを容易にして いるが、その結果として、冷却風の逆流を防止するという効果が薄れるという問題点 が生じている。
[0014] 本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、簡単に組み立てができ、し力も 冷却風の逆流を確実に防止して冷却効率を向上させることのできる冷却装置を提供 することを目的とするものである。
課題を解決するための手段
[0015] 前記目的を達成するために、本発明による冷却装置は、
(a)複数の翼を有する軸流ファンと、
(b)この軸流ファンを駆動する動力源と、
(c)前記翼の外縁部に設けられる筒状のファンリングと、
(d)このファンリングの略全周にわたつて外周方向に突き出す突出部と、
(e)前記軸流ファンと被冷却物体との間に配置されるシユラウドと、
(f)前記ファンリングの外周面との距離を可変にして前記シュラウドに固定されるとと もに、円周方向に複数に分割された調整プレートと
を備えることを特徴とするものである。
[0016] 本発明において、前記調整プレートの断面形状は Lの字状または Tの字状にするこ とがでさる。
[0017] また、前記突出部は少なくとも 2つ設けられ、前記調整プレートの内周部が、軸流フ アンの軸方向で、前記突出部のうちのいずれ力 2つの間に位置するように配されるの が好ましい。
[0018] また、前記調整プレートの内周部を二股状に形成し、この二股部分の中間部に前 記突出部が位置するように配することもできる。
[0019] 本発明にお 、て、前記調整プレートは、前記軸流ファンの正面視で、前記ファンリ ングの突出部に重なるように配されるのが好まし 、。
発明の効果
[0020] 本発明によれば、円周方向に複数に分割された調整プレートがシュラウドに固定さ れているので、シュラウドとファンリングとの隙間を調整する際に微調整ができ、調整 を容易に行うことができる。また、調整プレートが分割されているので、組み立てが容 易であり、し力も分割された調整プレートごとにファンリングとの隙間を調整できるので 、隙間調整も容易に行うことができる。
[0021] また、調整プレートの断面形状を Lの字状もしくは Tの字状とすることで、この調整プ レートを充分な強度のものとすることができる。さらに、調整プレートのファンリングに 面する部位が平面になるので、逆流を防止する効果が増大する。また、 Lの字状のも のでは、平坦なプレートを折り曲げることによって L字形状を達成できるので、溶接を 必要とせず、構成が簡単である。
[0022] また、調整プレートをファンリングの突出部と重なるように配すれば、調整プレートと ファンリングとの間を、冷却風の逆流がより発生しに《なる。
図面の簡単な説明
[0023] [図 1]本発明の第 1実施形態に係る冷却装置の側面断面図
[図 2]図 1の A— A断面図
[図 3]第 1実施形態の冷却装置におけるファンリング近傍の詳細断面図
[図 4]本発明の第 2実施形態に係る冷却装置の側面断面図
[図 5]第 2実施形態の冷却装置におけるファンリング近傍の詳細断面図
[図 6]本発明の第 3実施形態に係る冷却装置におけるファンリング近傍の詳細断面図
[図 7]本発明の第 4実施形態に係る冷却装置におけるファンリング近傍の詳細断面図
[図 8]本発明の第 5実施形態に係る冷却装置におけるファンリング近傍の詳細断面図
[図 9]本発明の第 6実施形態に係る冷却装置におけるファンリング近傍の詳細断面図
[図 10]第 1従来装置の側面断面図
[図 11]第 2従来装置の側面断面図
符号の説明
[0024] 11 エンジン 12 軸流ファン
13 ラジェータ
14A, 14B プー
15 ファンリング
16 A, 16B, 16C
17 シュラウド
18 ベノレト
19 回転軸
20 筒状体
22 翼
23 調整プレート
24 取付ボルト
25 出力軸
26 円形開口部
27 内周部
28 大孔
29 ネジ孔
30 ヮッシャ
31 空間
32 外周部
33 矩形開口部
発明を実施するための最良の形態
[0025] 次に、本発明による冷却装置の具体的な実施の形態につ!/、て、図面を参照しつつ 説明する。
[0026] <第 1実施形態 >
図 1には、本発明の第 1実施形態に係る冷却装置の側面断面図が示され、図 2に は、図 1の A— A断面図が示されている。また、図 3には、第 1実施形態の冷却装置に おけるファンリング近傍の詳細断面図が示されている。 [0027] 本実施形態の冷却装置 10において、エンジン 11の図 1中左側面には、複数の翼 2 2を有する軸流ファン 12を先端に装着した回転軸 19の一端部が回転自在に取着さ れている。回転軸 19の略中央部にはプーリ 14Bが取着され、このプーリ 14Bと、ェン ジン 11の出力軸 25の先端部に取着されたプーリ 14Aとの間にはベルト 18が掛け渡 されている。こうして、エンジン 11を動力源としてその出力軸 25からの動力によって 軸流ファン 12が回転駆動され、図 1中右向きに冷却風を発生する。なお、以下の説 明にお 、て、軸流ファン 12の回転軸 19の長手方向（図 1における左右方向）を軸方 向と称し、軸流ファン 12の直径に沿う方向を径方向と称することとする。
[0028] 前記軸流ファン 12の翼 22の外周端には、この翼 22を全周にわたつて囲むように、 ファンリング 15と称される筒状の部材が取着されている。このファンリング 15は、軸方 向両端部に、全周にわたって外周側に向けて突出する突出部 16A, 16Bを備えて おり、これにより断面形状が外周側に向けて開いた略 Uの字状とされている。
[0029] ここで、軸流ファン 12の材質としては、例えばプラスチックが好適であり、射出成形 等によって、翼 22およびファンリング 15と共に一体に製造するのが好ましい。あるい は、アルミニウムやその合金等を用いることもできる。
[0030] 軸流ファン 12を挟んでエンジン 11と対向する位置には、被冷却物体としてのラジェ ータ 13が、エンジン 11とは別の図示されないマウントに設置されている。このラジェ ータ 13には、軸流ファン 12側に、冷却風を導くシュラウド 17が固定されている。
[0031] 図 1、図 2に示されるように、前記シュラウド 17は、ラジェータ 13側に、ラジェータ 13 の形状に合わせた例えば四角形の矩形開口部 33を有している。また、前記シュラウ ド 17は、軸流ファン 12側の端部がファンリング 15の外周部に向けて折曲され、その 端縁に円形開口部 26を有して 、る。
[0032] また、前記シュラウド 17の軸流ファン 12側の端部には、円弧状の調整プレート 23が 、取付ボルト 24およびヮッシャ 30によって固定されている。後述するように、調整プレ ート 23の内周部（内周縁） 27の直径は、円形開口部 26の直径よりも小さくされている 。また、前記調整プレート 23は、図 2に示されるように、円周方向に 2分割構造となつ ており、シュラウド 17に対して、互いに独立して着脱自在となっている。
[0033] 図 2、図 3に示されるように、前記調整プレート 23には、大孔 (長孔） 28が円周方向 に略等間隔に設けられている。一方、シュラウド 17の軸流ファン 12側の端部には、円 周方向にお 、て大孔 28に対応する位置に、ネジ孔 29 (図 3参照）が設けられて 、る 。こうして、ヮッシャ 30に通した取付ボルト 24を、大孔 28を通してネジ孔 29にねじ込 むことにより、調整プレート 23がシユラウド 17に固定される。
[0034] このように調整プレート 23が固定された際、この調整プレート 23は、図 3に示される ように、軸方向において、軸流ファン 12の翼 22の外周部に装着されたファンリング 1 5の突出部 16A, 16Bの間にまで達する状態となる。
[0035] また、図 3において、調整プレート 23の内周部 27の直径を φ ϋ1、シュラウド 17の 円形開口部 26の直径を φ ϋ2とすると、前述したように φ ϋΐく φ ϋ2である。そして、 ファンリング 15のラジェータ 13側の突出部 16Aの外径を φ dl、ファンリング 15のェ ンジン i: 則の突出咅 の外径を φ (12とすると、 φ ϋ1< φ (11, φ (12< φ ϋ2となる 。なお、 φ (11 = φ (12であること力多い力 Dl < φ (11, φ (12< φ ϋ2でありさえすれ ば、 φ (11≠ φ (12であっても良い。
[0036] 本実施形態の冷却装置 10は以上のように構成されており、軸流ファン 12を取り外 す際には、まず円周方向に 2分割構造となっている調整プレート 23をシユラウド 17か ら外す。これにより、軸流ファン 12とシユラウド 17との間に大きな隙間が生じるため、 軸流ファン 12を容易に取り外すことができる。一方、取り付ける場合も同様であり、軸 流ファン 12とシユラウド 17との間に大きな隙間がある状態で、軸流ファン 12を取り付 け、その後で、上下の調整プレート 23をそれぞれシュラウド 17に取り付けるようにする 。また、シュラウド 17を取り付け Ζ取り外しする場合についても同様であり、調整プレ ート 23をシユラウド 17から外した状態で、シュラウド 17を取り付け Ζ取り外しする。
[0037] 以上説明したように第 1実施形態によれば、翼 22の外周部に、 2つの突出部 16A, 16Bを有するファンリング 15を設けた軸流ファン 12において、シュラウド 17の円形開 口部 26に、内周部 27が円弧状の調整プレート 23を取り付けるように構成されて!、る ので、調整プレート 23を取り外すことにより、軸流ファン 12とシユラウド 17との間の隙 間が大きくなり、軸流ファン 12の脱着が容易になるという利点がある。
[0038] また、軸流ファン 12とシユラウド 17とを組み付けた後に、調整プレート 23を取り付け ることにより、ファンリング 15の突出部 16A, 16B力 調整プレート 23の内周部 27より も外周側となるように配置することが可能となる。これにより、調整プレート 23と軸流フ アン 12のファンリング 15と力 正面視で重なった状態となり、軸流ファン 12の翼 22の 外周部を逆流しょうとする風に対する通風抵抗 (以下、「逆流方向の通風抵抗」 t ヽぅ 。）が増加する。従って、冷却風が逆流するのを低減することができ、冷却風の風量 が増加して冷却能力が向上するという効果がある。
[0039] また、調整プレート 23に大孔 28を設けているので、調整プレート 23とファンリング 1 5の外周部 32との間の径方向の距離を容易に調整することができ、この距離を所望 の距離にすることができて円周方向に対して略均一にすることができる。この結果、 逆流方向の通風抵抗として所望の値を得ることができ、かつ通風抵抗が円周方向に 対して略均一になるので、冷却風の風量が増え、かつ円周方向に対して略均一にな る。
[0040] また、図 3に示されるように、シュラウド 17としてボックスタイプのシュラウド 17が用い られているので、ラジェータ 13と軸流ファン 12との間の距離を大きくとることができ、ラ ジエータ 13を通過する冷却風の分布が均一化するという効果もある。
[0041] 本実施形態においては、ファンリング 15が、軸方向両端部に突出部 16A, 16Bを 2 つ有している場合について説明した。このような構成にすることにより、製造が容易で 、し力も充分な強度のファンリング 15を得ることができる。し力しながら、突出部の形 態としては、これに限られるものではない。即ち、突出部 16A, 16Bの軸方向位置は 、ファンリング 15の両端部以外の部位でも良い。また、突出部は 2つと限られるもので はなぐ 1つであっても、あるいは 3つ以上であっても良い。
[0042] <第 2実施形態 >
図 4には、本発明の第 2実施形態に係る冷却装置の側面断面図が示され、図 5に は、第 2実施形態の冷却装置におけるファンリング近傍の詳細断面図が示されている
[0043] 本実施形態の冷却装置 10Aにおいて、第 1実施形態と共通もしくは対応する部分 には図に同一符号を付すに留め、その詳細な説明を省略することとし、以下に、本実 施形態に特有の点のみについて説明することとする（以下の各実施形態についても 同様)。 [0044] 本実施形態において、調整プレート 23は、シュラウド 17に取着される取付部位 23 Aと、この取付部位 23Aに対して垂直な逆流防止部位 23Bとからなり、断面力^の字 状に構成されている。そして、逆流防止部位 23Bの内周部 27が、ファンリング 15の 外周部 32と略平行になるようにされている。以下、本実施形態の調整プレート 23を、 L型調整プレート 23と!、う。
[0045] この L型調整プレート 23は、第 1実施形態に示されるような平板状の調整プレート 2 3 (以下、「I型調整プレート 23」という。）に比べてその強度が増加する。この結果、軸 流ファン 12またはエンジン 11が振動しても、調整プレート 23がブレにくくなるので、 調整プレート 23の振動による騒音が小さくなる。
[0046] また、 L型調整プレート 23においては、逆流防止部位 23Bの内周部 27とファンリン グ 15の外周部 32との間の空間 31が、軸方向において、流体が急収縮した後、しば らく後に急拡大するというチョーク形状となる。
[0047] これに対して、第 1実施形態における I型調整プレート 23では、流体が急収縮した 直後に急拡大するオリフィス形状になって 、る。このオリフィス形状に比べてチョーク 形状は通風抵抗が大きいので、逆流方向の通風抵抗が増える。したがって、 L型調 整プレート 23においては I型調整プレート 23よりもさらに冷却風の風量が増加するこ とになる。
[0048] また、 L型調整プレート 23によれば、逆流防止部位 23Bの軸方向の両端部と、ファ ンリング 15の突出部 16A, 16Bとの間の軸方向の距離も小さくすることができるので 、やはり逆流方向の通風抵抗が増え、冷却風の風量を増加させることができる。
[0049] さらに、ファンリング 15の外周部 32が、逆流防止部位 23Bの内周部 27に対して平 行に回転することにより、空間 31の空気がファンリング 15の動きに引きずられ、円周 方向の空気の流れが生じる。この円周方向の空気の流れが、軸流ファン 12の翼 22 の外周部を逆流しょうとする風の流れを、エアカーテンのように妨げ、逆流方向の通 風抵抗がより増加する。また、 L型調整プレート 23は、平板を折り曲げて取付部位 23 Aと逆流防止部位 23Bとを形成することができるので、安価に製作できると!、う利点も ある。
[0050] <第 3実施形態 > 図 6には、本発明の第 3実施形態に係る冷却装置におけるファンリング近傍の詳細 断面図が示されている。
[0051] 本実施形態の冷却装置 10Bにおいては、第 2実施形態と同様の L字型の調整プレ ート 23が採用されている。ただし、この実施形態のものでは、 L字の向きを第 2実施形 態のものと反対の向きになるようにされて!、る。
[0052] <第 4実施形態 >
図 7には、本発明の第 4実施形態に係る冷却装置におけるファンリング近傍の詳細 断面図が示されている。
[0053] 本実施形態の冷却装置 10Cにおいては、第 2実施形態における L型調整プレート の先端を外周側に向けてもう一度折り曲げて、コの字状の調整プレート 23としたもの である。勿論、第 3実施形態の調整プレートの先端を折り曲げてコの字状にしても良 い。
[0054] <第 5実施形態 >
図 8には、本発明の第 5実施形態に係る冷却装置におけるファンリング近傍の詳細 断面図が示されている。
[0055] 本実施形態の冷却装置 10Dにおいては、調整プレート 23を断面 Tの字状に形成し たものである。本実施形態の調整プレート 23は、取付部位のプレート 23Cと逆流防 止部位のプレート 23Dとを溶接によって固着して製作される。あるいは、図 5に示され る第 1実施形態の L型調整プレート 23を、互いに反対の向きに 2枚共締めして製作し ても良い。
[0056] <第 6実施形態 >
図 9には、本発明の第 6実施形態に係る冷却装置におけるファンリング近傍の詳細 断面図が示されている。
[0057] 本実施形態の冷却装置 10Eにおいては、平板状のプレート 23Eと、クランク状に折 り曲げられたプレート 23Fとを取付ボルト 24で共締めして、断面が hの字状（二股状） の調整プレート 23を構成するようにしたものである。このとき、ファンリング 15は、その 突出部 16Cを 1個のみを有し、断面が凸の字状にされ、この突出部 16Cが調整プレ ート 23の二股部分の中間部に位置するようにされている。なお、このファンリング 15 の形状としては、本実施形態の形状に限られるものではなぐ例えば図 9で二点鎖線 にて示されるように、突出部 16Cに加えて軸方向両端部に突出部 16A, 16Bを備え た山の字状としても良い。
[0058] 前記各実施形態においては、調整プレート 23が円周方向に 2等分割されるものに ついて説明したが、これに限られるものではなぐ 3分割や 4分割等であってもよぐま た等分割に限られるものではな 、。
[0059] また、前記各実施形態において、ファンリング 15の形状を、両端部に突出部 16A,
16Bを有する Uの字状のものについて説明した力 これに限られるものではなぐ図 9 に示されるように、両端部の突出部 16A, 16Bの間に、 1本又は複数本の突出部を 設けるようにしても良い。
[0060] 前記各実施形態では、エンジン 11に軸流ファン 12が、ラジェータ 13にシユラウド 1
7力 それぞれ固定されているものについて説明した力 これに限られるものではなく
、例えばラジェータ 13にシユラウド 17および軸流ファン 12が固定されて ヽても良 、。 この場合には、軸流ファン 12を、例えば油圧モータによって駆動することもできる。
[0061] また、前記各実施形態では、軸流ファン 12がラジェータ 13から冷却風を吸い込む、 吸込タイプの冷却装置について説明した力 これに限られるものではなぐこの軸流 ファン 12は吐き出しタイプのものであっても良い。
産業上の利用可能性
[0062] 建設機械のような大型車両等におけるエンジンの冷却装置に適用することができる

Claims

請求の範囲
[1] (a)複数の翼を有する軸流ファンと、
(b)この軸流ファンを駆動する動力源と、
(c)前記翼の外縁部に設けられる筒状のファンリングと、
(d)このファンリングの略全周にわたつて外周方向に突き出す突出部と、
(e)前記軸流ファンと被冷却物体との間に配置されるシユラウドと、
(f)前記ファンリングの外周面との距離を可変にして前記シュラウドに固定されるとと もに、円周方向に複数に分割された調整プレートと
を備えることを特徴とする冷却装置。
[2] 前記調整プレートの断面形状が Lの字状である請求項 1に記載の冷却装置。
[3] 前記調整プレートの断面形状が Tの字状である請求項 1に記載の冷却装置。
[4] 前記突出部は少なくとも 2つ設けられ、前記調整プレートの内周部が、軸流ファンの 軸方向で、前記突出部のうちのいずれか 2つの間に位置するように配される請求項 1
〜3の 、ずれかに記載の冷却装置。
[5] 前記調整プレートは、前記軸流ファンの正面視で、前記ファンリングの突出部に重 なるように配される請求項 4に記載の冷却装置。
[6] 前記調整プレートの内周部が二股状に形成され、この二股部分の中間部に前記突 出部が位置するように配される請求項 1に記載の冷却装置。
[7] 前記調整プレートは、前記軸流ファンの正面視で、前記ファンリングの突出部に重 なるように配される請求項 6に記載の冷却装置。
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