JPH10184355A - 冷却用ファンの駆動装置 - Google Patents

冷却用ファンの駆動装置

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JPH10184355A
JPH10184355A JP8347775A JP34777596A JPH10184355A JP H10184355 A JPH10184355 A JP H10184355A JP 8347775 A JP8347775 A JP 8347775A JP 34777596 A JP34777596 A JP 34777596A JP H10184355 A JPH10184355 A JP H10184355A
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hydraulic
cooling fan
pressure
rotating machine
hydraulic pump
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Nobusane Yoshida
伸実 吉田
Hiroshi Endo
弘 遠藤
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00Controlling of coolant flow
    • F01P7/02Controlling of coolant flow the coolant being cooling-air
    • F01P7/04Controlling of coolant flow the coolant being cooling-air by varying pump speed, e.g. by changing pump-drive gear ratio
    • F01P7/044Controlling of coolant flow the coolant being cooling-air by varying pump speed, e.g. by changing pump-drive gear ratio using hydraulic drives

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  • Component Parts Of Construction Machinery (AREA)
  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジン馬力を無駄に消費させずに送風能力
を大きくする。 【解決手段】 エンジン1で駆動される主油圧ポンプ2
の吐出圧油を操作弁4でアクチュエータ5に供給し、冷
却用ファン7を回転する第1油圧回転機械8をアクチュ
エータ5の戻り圧油で回転し、冷却用ファン7を回転す
る第2油圧回転機械9をエンジン1で駆動する補助油圧
ポンプ3の吐出圧油で回転し、アクチュエータ5の戻り
圧油を利用して冷却用ファンの送風能力を大きくする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、建設機械や産業車
両などのエンジン冷却水用のラジエータ、エンジンオイ
ルクーラ、作動油オイルクーラ、油圧ポンプ等の冷却対
象物に送風する冷却用ファンを駆動する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】建設機械や産業車両などのエンジンを冷
却するには、エンジンの冷却水をラジエータに流通させ
ると共に、冷却用ファンでラジエータに送風することが
行なわれる。
【0003】前述の冷却用ファンはエンジンにより機械
的に駆動したり、エンジンで駆動される油圧ポンプの吐
出圧油で油圧モータを回転し、その油圧モータにより冷
却用ファンを駆動している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の冷却用ファンは
エンジンの馬力を利用して駆動しているから、エンジン
の馬力が冷却用ファンの駆動のために消費されてしま
う。
【0005】そこで、本発明は前述の課題を解決できる
ようにした冷却用ファンの駆動装置を提供することを目
的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】第1の発
明は、エンジン1で駆動される主油圧ポンプ2と、この
主油圧ポンプ2の吐出圧油をアクチュエータ5に供給す
る操作弁4と、冷却対象物に送風する冷却用ファン7
と、この冷却用ファン7を回転する第1油圧回転機械8
と、冷却用ファン7を回転する第2油圧回転機械9と、
前記操作弁4から座り圧油を第1油圧回転機械8に供給
する戻り回路10と、前記第2油圧回転機械9に圧油を
供給する油圧源とで構成した冷却用ファンの駆動装置で
ある。
【0007】第1の発明によれば、アクチュエータ5を
作動しない時には油圧源の圧油によって第2油圧回転機
械9が回転し、それによって冷却用ファン7が回転し、
アクチュエータ5を作動した時には、その戻り圧油を利
用して第1油圧回転機械8が回転するから、冷却用ファ
ン7は第1、第2油圧回転機械8,9によって回転され
る。
【0008】このように、アクチュエータ5の戻り圧油
を利用して冷却用ファン7を回転することができるの
で、冷却ファン7の送風能力を大きくできるし、エンジ
ン馬力の消費が低減する。
【0009】第2の発明は、第1の発明における前記戻
り回路10に背圧弁40を設け、この背圧弁40の上流
側を第1油圧回転機械8に接続した冷却用ファンの駆動
装置である。
【0010】第2の発明によれば、第1油圧回転機械8
に供給される圧油が背圧弁40のセット圧以上となるの
で、戻り圧油の圧力が低い場合でも第1油圧回転機械8
を所定のトルク以上の駆動トルクで回転でき、冷却用フ
ァン7の送風能力を所定の値以上とすることができる。
【0011】第3の発明は、第2の発明における前記背
圧弁40を可変セット圧とし、冷却対象物の温度が高い
時には高圧セット、低い時には低圧セットとする手段を
設けた冷却用ファンの駆動装置である。
【0012】第3の発明によれば、冷却対象物が高温の
時には第1油圧回転機械8に高圧の圧油が流入して冷却
用ファン7の送風能力が大きくなる。冷却対象物が低温
の時には第1油圧回転機械8に低圧の圧油が流入して冷
却用ファン7の送風能力が小さくなる。
【0013】これにより、冷却対象物を効率良く冷却で
きる。
【0014】第4の発明は、第1の発明における前記戻
り回路10の圧油で油圧ポンプモータ45を駆動し、こ
の油圧ポンプモータに可変容量型油圧ポンプ46を機械
的連結して圧力変換器44とし、この可変容量型油圧ポ
ンプ46の吐出圧油を第1油圧回転機械8に供給するよ
うにした冷却用ファンの駆動装置。
【0015】第4の発明によれば、戻り圧油を高圧とし
て第1油圧回転機械8に供給できるので、戻り圧油が低
圧であっても冷却ファン7の送風能力を大きくできる。
【0016】第5の発明は、第1の発明における油圧源
を、前記エンジン1で駆動される補助油圧ポンプ3とし
た冷却用ファンの駆動装置である。
【0017】第5の発明によれば、エンジン1で駆動さ
れる補助油圧ポンプ3の吐出圧油で第2油圧回転機械9
を確実に回転できる。
【0018】第6の発明は、第5の発明において前記補
助圧油ポンプ3から第2油圧回転機械9に供給される圧
力を冷却ファン7で冷却される冷却対象物の温度が高い
時には高圧とし、かつ温度が低い時には低圧とする手段
を設けた冷却用ファンの駆動装置である。
【0019】第6の発明によれば、第2油圧回転機械9
に流入する圧油の圧力は冷却対象物が高温の時には高圧
で、低温の時には低圧であるから、冷却対象物が高温の
時には冷却用ファン7の送風能力が大で、低温の時には
小となる。
【0020】このようであるから、冷却対象物を効率良
く冷却できるし、エンジン1の馬力を無駄に消費するこ
とがない。
【0021】第7の発明は、第1の発明における前記第
1油圧回転機械8の圧油流入側及び第2油圧回転機械9
の圧油流入側を吸込弁11でタンク12に接続した冷却
用ファンの駆動装置。
【0022】第7の発明によれば、第1又は第2油圧回
転機械8,9がポンプ作用した時にタンク12から油を
吸込むので、負圧が発生することがない。
【0023】第8の発明は、第5の発明において、第1
油圧回転機械8をターボ式回転機とし、冷却用ファン7
をターボファンとし、第2油圧回転機械9を歯車式油圧
モータとし、前記ターボ式回転機の一側部にターボファ
ンを連結し、ターボ式回転機の他側部に歯車式油圧モー
タを連結した請求項5記載の冷却用ファンの駆動装置。
【0024】第8の発明によれば、冷却用ファン7と第
1油圧回転機械8と第2油圧回転機械9が一体的に連結
されているから、コンパクトになる。
【0025】また、冷却用ファン7がターボファンで第
1油圧回転機械8がターボ式回転機であるから、コンパ
クトでありながら冷却用ファン7の送風量が多くなる。
【0026】第9の発明は、第1の発明における油圧源
を、主油圧ポンプ2の吐出路2aに接続した分岐回路6
0とした冷却用ファンの駆動装置である。
【0027】第9の発明によれば、主油圧ポンプ2の吐
出圧油を利用して第2油圧回転機械9を確実に回転でき
る。
【0028】第10の発明は、第9の発明における前記
分岐回路60に可変減圧弁65を設け、この可変減圧弁
65のセット圧を、冷却用ファン7で冷却される冷却対
象物の温度が高い時には高圧とし、かつ温度が低い時に
は低圧とする手段を設けた冷却用ファンの駆動装置。
【0029】第10の発明によれば、主油圧ポンプ2の
吐出圧油を減圧して第2油圧回転機械9に供給するの
で、アクチュエータ5に高圧油を供給しながら、第2油
圧回転機械9に低圧油を供給して所定の駆動トルクで回
転できる。
【0030】これによって、冷却用ファン7の送風能力
を主油圧ポンプ2の吐出圧力に関係なく所定の大きさに
できる。
【0031】また、第2油圧回転機械9に供給される油
圧の圧力は冷却対象物の高温の時には高圧で、低温の時
には低圧となる。
【0032】これにより、冷却用ファン7の送風能力は
冷却対象物の温度に対応した大きさとなるので、冷却対
象物を効率良く冷却できるし、エンジン馬力を無駄に消
費することがない。
【0033】
【発明の実施の形態】図1に示すように、エンジン1で
主油圧ポンプ2と補助油圧ポンプ3を駆動する。主油圧
ポンプ2の吐出圧油は複数の操作弁4で複数のアクチュ
エータ5に供給される。
【0034】ラジエータ6に送風する冷却用ファン7は
圧油が流入することで回転する第1油圧回転機械8と第
2油圧回転機械9で回転される。第1油圧回転機械8は
操作弁4の戻り回路10を流れるアクチュエータ5の戻
り圧油で回転される。第2油圧回転機械9は補助油圧ポ
ンプ3の吐出圧油で回転される。第1、第2油圧回転機
械8,9の圧油流入側は吸込弁11を経てタンク12に
接続している。
【0035】次に作動を説明する。操作弁4を中立位置
Aから第1又は第2位置B,C切換えて主油圧ポンプ2
の吐出圧油をアクチュエータ5に供給している時には操
作弁4の戻り回路10を流れるアクチュエータ5の戻り
圧油で第1油圧回転機械8が回転するので、冷却用ファ
ン7は第1、第2油圧回転機械8,9で回転駆動され
る。
【0036】これによって、冷却用ファン7でラジエー
タ6に送風してエンジン1の冷却水を冷却する。
【0037】操作弁4が中立位置Aの時には冷却用ファ
ン7は第2油圧回転機械9で回転されるので、冷却用フ
ァン7でラジエータ6に送風してエンジン1の冷却水を
冷却する。
【0038】以上の動作の時に、第1油圧回転機械8が
第2油圧回転機械9よりも高速回転すると第2油圧回転
機械9はポンプ作用するので、吸込弁11からタンク1
2内の油を吸込みして負圧とならないよいうにする。
【0039】第2油圧回転機械9が高速回転して第1油
圧回転機械8あがポンプ作用した時には吸込弁11から
タンク12内の油を吸込みして負圧とならないようにす
る。
【0040】以上の様に、アクチュエータ5を作動する
時には主油圧ポンプ2の駆動トルクが大となり、それだ
けエンジン1の負荷が大きいので冷却水温が高い。一
方、冷却用ファンは第1、第2油圧回転機械8,9で回
転されるから送風能力が大であり、エンジンの冷却水を
十分に冷却できる。
【0041】また、アクチュエータ5を作動しない時に
は主油圧ポンプ2の駆動トルクが小となり、エンジン1
の負荷が小さく、冷却水温が低い。このために、冷却用
ファン7を第2油圧回転機械9のみで回転して送風能力
が小であってもエンジンの冷却水を充分に冷却できる。
【0042】以上の実施例では冷却用ファン7でラジエ
ータ6に送風してエンジンの冷却水を冷却するようにし
たが、エンジンオイルクーラに送風してエンジンの潤滑
油を冷却したり、作動油オイルクーラに送風して油圧ポ
ンプの作動油を冷却したり、あるいは主油圧ポンプ2、
補助油圧ポンプ3に送風して冷却しても良いことは勿論
である。すなわち、冷却用ファン7は冷却対象物に送風
して冷却するものである。
【0043】前記第1油圧回転機械8は図2に示すよう
に、ターボハウジング20内にターボ翼21を軸22と
ともに回転自在に設け、ターボハウジング20の入口2
3を形成すると共に、ターボケース24に出口25を形
成したターボ式回転機としてある。
【0044】前記冷却用ファン7は図2に示すように、
ターボハウジング20に連結したファンハウジング26
内にファン翼27を軸28とともに回転自在に設けたタ
ーボ式ファンであり、空気が矢印方向に流れる。
【0045】前記軸28はターボ式回転機の軸22と一
体であり、ファン翼27の軸孔29を挿通して外部に突
出し、ネジ部30にナット31を螺合してファン翼27
を段差部32に押しつけて固定している。33はキャッ
プである。
【0046】前記第2油圧回転機械9は歯車式油圧モー
タであり、そのモータケース34がターボケース24に
ボルト35で連結してある。軸36は軸22のスプライ
ン孔37に嵌合している。
【0047】このようであるから、冷却用ファン7と第
1油圧回転機械8と第2油圧回転機械9が一体的に連結
されてコンパクトになる。
【0048】また、第1油圧回転機械8はターボ式回転
機であるから、流入する圧油に比べて高速回転するし、
冷却用ファン7はターボ式ファンであるから一回転当た
りの送風量が多いので、全体がコンパクトでありながら
冷却用ファン7の送風量が多くなる。
【0049】次に他の実施の形態を説明する。図3に示
すように戻り回路10に背圧弁40を設け、その背圧弁
40の上流の圧油を第1油圧回転機械8に導入する。
【0050】このようにすれば、第1油圧回転機械8に
背圧弁40のセット圧の圧力の圧油が導入されるから、
第1油圧回転機械8の駆動トルクを設定トルクとするこ
とができる。
【0051】図4に示すように、背圧弁40をソレノイ
ド41の通電量でセット圧可変とする。このソレノイド
41に通電コントロールするコントローラ42に温度セ
ンサ43の検出温度を入力し、その検出温度に応じてソ
レノイド41の通電量をコントロールして背圧弁40の
セット圧を検出温度に比例した圧力とする。
【0052】前記温度センサ43はエンジン冷却水温を
検出するものであるが、冷却用ファン7がエンジンオイ
ルクーラ、作動油オイルクーラを冷却する場合にはオイ
ルクーラ水温を検出し、主油圧ポンプ2、補助油圧ポン
プ3を冷却する場合には油圧回路油温又はタンク油温を
検出する。
【0053】このようにすれば、冷却用ファン7の送風
能力が冷却対象物の温度に応じた値となり、効率良く冷
却できるし、エンジン出力を無駄に消費しない。
【0054】図5に示すように、補助油圧ポンプ3の吐
出路3aに可変リリーフ弁50を設ける。この可変リリ
ーフ弁50はソレノイド51の通電量に応じたリリーフ
セット圧となる。そのソレノイド51にはコントローラ
52で通電コントロールされ、コントローラ52には温
度センサ53の検出温度が入力される。
【0055】前記温度センサ53は前述の温度センサ4
3と同様であり、冷却対象物の検出温度が設定温度以上
の時にはコントローラ52がソレノイド51に大電流を
通して可変リリーフ弁50を高圧リリーフセットとして
リリーフ作動しないようにし、それ以下の温度の時には
ソレノイド51への通電量を少なくして低圧リリーフセ
ットとしてリリーフ作動するようにする。
【0056】このようにすれば、冷却対象物が高温の時
には第2油圧回転機械9に高圧を送って高トルクで回転
して送風能力を大にできるし、冷却対象物が低温の時に
は第2油圧回転機械9に低圧を送って低トルクで回転し
てエンジン出力を無駄に消費しないようにできる。
【0057】図6に示すように補助油圧ポンプ3を可変
容量式とし、その容量制御部材54を前記コントローラ
52の指令にてコントロールして容量を増減するように
してある。
【0058】このようにしても前述と同様となる。
【0059】図7に示すように第2油圧回転機械9を可
変容量型油圧モータとし、その容量制御部材55を前記
コントローラ52の指令にてコントロールして容量を増
減するようにしてある。
【0060】このようにしても前述同様となる。
【0061】以上の様に、可変式の背圧弁40、可変リ
リーフ弁50、補助油圧ポンプ3の容量を制御するこ
と、第2油圧回転機械9を可変容量型油圧モータとする
ことは、冷却対象物の温度により冷却用ファン7の送風
能力を制御する手段となる。
【0062】図8に示すように、戻り回路10に圧力変
換器44を設ける。この圧力変換器44は第1可変油圧
ポンプ・モータ45と第2可変油圧ポンプ・モータ46
を機械的に連結して同一回転速度で回転するようにした
ものである。戻り回路10が第1可変油圧ポンプ・モー
タ45に接続してモータ作用させる。第2可変油圧ポン
プ・モータ46はポンプ作用して第1油圧回転機械8に
圧油を吐出する。
【0063】このようにすることで、第2可変油圧ポン
プ・モータ46の容量を制御することによって吐出圧を
任意に変更できるから、第1油圧回転機械8に供給する
圧力を冷却ファン7を駆動するのに最適な圧力とするこ
とができる。
【0064】図9に示すように、主油圧ポンプ2の吐出
路2aに分岐回路60を接続し、この分岐回路60を第
2油圧回転機械9に接続する。
【0065】このようにすれば、主油圧ポンプ2の吐出
圧油の一部で第2油圧回転機械9を回転して冷却用ファ
ン7を駆動できる。
【0066】図10に示すように、分岐回路60に切換
弁61を設ける。この切換弁61はスプリング62で閉
位置Dに保持され、ソレノイド63に通電されると開位
置Eとなる。このソレノイド63には操作弁4を第1位
置B又は第2位置Cに切換えた時に通電する。
【0067】このようにすれば、アクチュエータ5を作
動しない時には第2油圧回転機械9に圧油が供給されず
に回転しないし、アクチュエータ5を作動した時には第
2油圧回転機械9に圧油が供給されて回転するので、冷
却用ファン7の送風能力を増大してエンジンを十分に冷
却できる。
【0068】図11に示すように、分岐回路60に減圧
弁64を設ける。このようにすれば主油圧ポンプ2の吐
出圧力に関係なく設定の圧力の圧油を第2油圧回転機械
9に供給して回転できるので、アクチュエータ5を高圧
で作動しながら第2油圧回転機械9を回転できる。
【0069】図12に示すように、分岐回路60に可変
減圧弁65を設ける。この可変減圧弁65はソレノイド
66の通電量に比例したセット圧となる。このソレノイ
ド66には前述と同様にコントローラ52で検出温度に
応じて通電される。
【0070】このようにすれば、冷却対象物の温度が高
い時には可変減圧弁65のセット圧が高くなり、第2油
圧回転機械9に高圧の圧油が供給されて冷却用ファン7
の送風能力が大となるので、効率良く冷却できる。
【0071】図13に示すように、主油圧ポンプ2の吐
出路2aに分岐回路60を接続し、この分岐回路60を
第2油圧回転機械9に接続する。
【0072】複数のアクチュエータ5の負荷圧における
最も高い負荷圧を複数のシャトル弁67で検出する。主
油圧ポンプ2を可変容量型とし、その容量制御部材68
を最も高い負荷圧に応じた値とする。
【0073】このようにすれば、アクチュエータ5を作
動しない時には負荷圧がほぼゼロであるから、主油圧ポ
ンプ2の容量は最小となり、吐出路2aの圧力が低い。
アクチュエータ5を作動した時には、その負荷圧に応じ
た容量となって吐出路2aの圧力が高くなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を示す説明図であ
る。
【図2】冷却用ファンと第1油圧回転機械と第2油圧回
転機械の具体構造の断面図である。
【図3】本発明の第2の実施の形態を示す説明図であ
る。
【図4】本発明の第3の実施の形態を示す説明図であ
る。
【図5】本発明の第4の実施の形態を示す説明図であ
る。
【図6】本発明の第5の実施の形態を示す説明図であ
る。
【図7】本発明の第6の実施の形態を示す説明図であ
る。
【図8】本発明の第7の実施の形態を示す説明図であ
る。
【図9】本発明の第8の実施の形態を示す説明図であ
る。
【図10】本発明の第9の実施の形態を示す説明図であ
る。
【図11】本発明の第10の実施の形態を示す説明図で
ある。
【図12】本発明の第11の実施の形態を示す説明図で
ある。
【図13】本発明の第12の実施の形態を示す説明図で
ある。
【符号の説明】
1…エンジン 2…主油圧ポンプ 3…補助油圧ポンプ 4…操作弁 5…アクチュエータ 6…ラジエータ 7…冷却用ファン 8…第1油圧回転機械 9…第2油圧回転機械 10…戻り回路 11…吸込弁 12…タンク 20…ターボハウジング 21…ターボ翼 22…回転軸 24…ターボケース 26…ファンハウジング 27…ファン翼 28…回転軸 40…背圧弁 41…ソレノイド 42…コントローラ 43…温度センサ 44…圧力変換器 50…可変リリーフ弁 51…ソレノイド 52…コントローラ 53…温度センサ 54…容量制御部材 55…容量制御部材 60…分岐回路 61…切換弁 64…減圧弁 65…可変減圧弁 66…ソレノイド 67…シャトル弁 68…容量制御部材

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジン1で駆動される主油圧ポンプ2
    と、この主油圧ポンプ2の吐出圧油をアクチュエータ5
    に供給する操作弁4と、冷却対象物に送風する冷却用フ
    ァン7と、この冷却用ファン7を回転する第1油圧回転
    機械8と、冷却用ファン7を回転する第2油圧回転機械
    9と、前記操作弁4から戻り圧油を第1油圧回転機械8
    に供給する戻り回路10と、前記第2油圧回転機械9に
    圧油を供給する油圧源とで構成した冷却用ファンの駆動
    装置。
  2. 【請求項2】 前記戻り回路10に背圧弁40を設け、
    この背圧弁40の上流側を第1油圧回転機械8に接続し
    た請求項1記載の冷却用ファンの駆動装置。
  3. 【請求項3】 前記背圧弁40を可変セット圧とし、冷
    却対象物の温度が高い時には高圧セット、低い時には低
    圧セットとする手段を設けた請求項2記載の冷却用ファ
    ンの駆動装置。
  4. 【請求項4】 前記戻り回路10の圧油で油圧ポンプモ
    ータ45を駆動し、この油圧ポンプモータに可変容量型
    油圧ポンプ46を機械的連結して圧力変換器44とし、
    この可変容量型油圧ポンプ46の吐出圧油を第1油圧回
    転機械8に供給するようにした請求項1記載の冷却ファ
    ンの駆動装置。
  5. 【請求項5】 請求項1における油圧源を、前記エンジ
    ン1で駆動される補助油圧ポンプ3とした請求項1記載
    の冷却用ファンの駆動装置。
  6. 【請求項6】 前記補助油圧ポンプ3から第2油圧回転
    機械9に供給される圧力を、冷却用ファン7で冷却され
    る冷却対象物の温度が高い時には高圧とし、かつ温度が
    低い時には低圧とする手段を設けた請求項5記載の冷却
    用ファンの駆動装置。
  7. 【請求項7】 前記第1油圧回転機械8の圧油流入側及
    び第2油圧回転機械9の圧油流入側を吸込弁11でタン
    ク12に接続した請求項1記載の冷却用ファンの駆動装
    置。
  8. 【請求項8】 第1油圧回転機械8をターボ式回転機と
    し、冷却用ファンをターボファンとし、第2油圧回転機
    械9を歯車式油圧モータとし、前記ターボ式回転機の一
    側部にターボファンを連結し、ターボ式回転機の他側部
    に歯車式油圧モータを連結した請求項5記載の冷却用フ
    ァンの駆動装置。
  9. 【請求項9】 請求項1における油圧源を、主油圧ポン
    プ2の吐出路2aに接続した分岐回路60とした請求項
    1記載の冷却用ファンの駆動装置。
  10. 【請求項10】 前記分岐回路60に可変減圧弁65を
    設け、この可変減圧弁65のセット圧を、冷却用ファン
    7で冷却される冷却対象物の温度が高い時には高圧と
    し、かつ温度が低い時には低圧とする手段を設けた請求
    項9記載の冷却用ファンの駆動装置。
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