JP2011231677A - 建設機械の排気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】排気管の内壁に付着した煤等を含む水滴が排気管の外部へ飛散することを抑えることができると共に、装置の大型化を伴うことなく排気抵抗が大きくなることを抑えることができる建設機械の排気装置の提供。
【解決手段】油圧ショベル１の旋回体３内部に設置され、エンジンの排ガスの後処理装置１２と、この後処理装置１２で処理され、その排気口１２ａから導かれる排気を外部へ排出する排気管１０と、排気によって押し出される水滴を捕集する水滴捕集手段とを備え、この水滴捕集手段は、排気管１０の出口に排気管１０の一部を外方に拡げるように形成された拡開部１０Ａと、拡開部１０Ａの内側に設けられ、水滴の収容空間を形成する水滴捕捉部１１とから成る。
【選択図】図３

Description

本発明は、エンジンの排ガスの後処理装置から送出される排気を外部へ送出する排気管を備えた建設機械の排気装置に関する。

一般的に、油圧ショベル等の建設機械は、履帯等を有して走行する走行体と、この走行体の上方に旋回フレームを介して連結され、左右方向に旋回する旋回体と、この旋回体の前方に設けられ、各アクチュエータを有して掘削等の作業を行うフロント作業機とを備えている。

そして、建設機械の旋回体は、エンジンルームの内部に収納されたエンジンと、触媒を有してエンジンの排ガスを処理する後処理装置と、この後処理装置で処理され、その排気口から導かれる排気を外部へ排出する排気管とを備えている。

このような建設機械に備えられる後処理装置の従来技術の１つとして、ディーゼルエンジンに使用されるものであるが、下流側に設置され、触媒の活性を確保するように排気ガスの温度を上昇させるために用いられる排気絞り弁を備え、この排気絞り弁の開放に伴って発生する騒音を低減することを目的としたディーゼルエンジンの排気ガス後処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

ここで、上述した特許文献１に開示されたディーゼルエンジンの排気ガス後処理装置には、炭化水素等の粒子状物質を取り除くために触媒として酸化触媒が用いられており、粒子状物質が酸化触媒上で酸化反応を起こすことによって水蒸気が生じる。そのため、このような後処理装置を備えた建設機械の排気装置では、後処理装置から導かれる排気と共に水蒸気が排気管の内部に送出されると、排気管の温度が低い場合に水蒸気が排気管で冷却されることにより、排気管の内壁に水滴が付着する。特に、建設機械の作業開始時において排気管はまだ暖気されていないので、排気管の内壁への水滴の付着が顕著となる。

また、上述の後処理装置を備えている場合であっても、排ガス中に含まれる煤等を完全には処理できないので、後処理装置から導かれる排気を外部へ排出する際に排気管の壁面に煤等が付着する。そのため、排気管の壁面には煤等が堆積しているので、排気管の内壁に付着した水滴は多くの煤等を含んで黒色化している。

従って、このような後処理装置を備えた従来の建設機械の排気装置では、排気管の内壁に付着して黒色化した水滴が後処理装置の排気口から導かれる排気で押し出されることにより、水滴が排気管の出口で溜まり、排気管の外部へ飛散して旋回体の車体カバーを汚すことが問題となっている。

これを防止する従来技術の１つとして、車輌のマフラ装置が提案されている。この車輌のマフラ装置は、排気パイプ、すなわち排気管の内側に、水滴捕捉部材を設けたものであり、この水滴捕捉部材は、排気管から環状に内方突出した水滴堰き止め環と、水滴堰き止め環の内端から排気パイプの基部側に向けて環状に突出した突出環とを有している（例えば、特許文献２参照）。

特開２００５−２８２５３３号公報 特開２００８−２６１２４２号公報

しかし、特許文献２に開示された車輌のマフラ装置では、上述したように水滴捕捉手段の水滴堰き止め環及び突出環が、排気管の出口において排気管から環状に内側へ突出しているので、排気管の出口における開口面が排気管内を流通する排気の流路の断面よりも小さくなっている。そのため、水滴堰き止め環及び突出環によって排気の排出が妨げられ、排気管の出口で排気が滞留するので、排気管内における排気抵抗が大きくなる。その結果、エンジンの加速性能や燃費に悪影響を及ぼす可能性がある。

上述のような排気管内における排気抵抗を小さくするためには、排気管の径を大きくすることが考えられる。しかし、このように構成すると、排気管の径が大きくなることに伴って当該装置全体が大型化し、当該装置の組立作業が煩雑になる等の別の不都合が生じてしまう。

本発明は、このような従来技術の実情からなされたもので、その目的は、排気管の内壁に付着した煤等を含む水滴が排気管の外部へ飛散することを抑えることができると共に、装置の大型化を伴うことなく排気抵抗が大きくなることを抑えることができる建設機械の排気装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明の建設機械の排気装置は、旋回体を有する建設機械の前記旋回体内部に設置され、エンジンの排ガスの後処理装置と、この後処理装置で処理され、その排気口から導かれる排気を外部へ排出する排気管と、排気によって押し出される水滴を捕集する水滴捕集手段とを備えた建設機械の排気装置において、前記水滴捕集手段は、前記排気管の出口に前記排気管の一部を外方に拡げるように形成された拡開部と、前記拡開部の内側に設けられ、前記水滴の収容空間を形成する水滴捕捉部とから成ることを特徴としている。

このように構成した本発明は、排気管の内壁に付着して黒色化した水滴が後処理装置の排気口から導かれる排気で押し出されても、排気管の出口に設けられた拡開部の内側における水滴捕捉部によって水滴が捕集されるので、排気管の内壁に付着した煤等を含む水滴が排気管の外部へ飛散することを抑えることができる。さらに、排気管の出口に設けられた拡開部は、排気管に対して外方へ拡がっていることから、水滴捕集手段によって排気管の出口における開口面の流路面積（断面積）を小さくすることがないため排気抵抗が大きくならない。すなわち、排気管全体の径寸法を大きくすることなく、排気管内を流通する排気の流路の断面積を大きく確保することが可能になり、排気の排出が妨げられないようにすることができる。これにより、排気管の出口に水滴捕集手段を設けても装置の大型化を伴うことなく排気抵抗が大きくなることを抑えることができる。

また、本発明に係る建設機械の排気装置は、前記発明において、前記水滴捕捉部は、前記収容空間の外周壁を形成する前記拡開部と、内径が前記後処理装置の前記排気口の外径以上の寸法に設定され、外径が前記排気管の前記拡開部の内径よりも小さな寸法に設定されて前記排気管の前記拡開部の内側に収容され前記収容空間の内周壁を形成する筒体と、前記拡開部の開口端と前記筒体の一端部とを連結し、それらの間に形成される前記収容空間の一端側を閉塞する連結体と、前記筒体の他端部と前記拡開部との間に形成され、前記収容空間への入口となる開口部とから成ることを特徴としている。

このように構成した本発明は、排気管の出口に設けられた水滴捕捉部が排気管の拡開部と、筒体と、連結体とから形成される収容空間を有していることにより、排気管の内壁に付着して黒色化した水滴が後処理装置の排気口から導かれる排気で押し出されても、水滴が排気管の内壁を伝って水滴捕捉部の開口部から収容空間内へそのまま捕集されるので、水滴が排気管の外部へ飛散することをより抑えることができる。特に、上述したように建設機械の作業開始時において排気管は暖気されていないので、水滴が排気管の内壁に付着し易くなっているが、水滴の量が増えても水滴捕捉部の収容空間内へ水滴を確実に捕集することができる。さらに、水滴捕捉部の収容空間内に捕集された水滴は、排気管が後処理装置から導かれる排気で暖められることによって蒸発するので、水滴が水滴捕捉部の収容空間の中に溜まることを抑えることができる。

また、本発明に係る建設機械の排気装置は、前記発明において、前記排気管は前記後処理装置の前記排気口の周縁部を内挿するように配置されており、前記排気管と前記後処理装置の前記排気口の前記周縁部との間から外気を前記排気管内部へ流入させる通気口を有することを特徴としている。このように構成すると、後処理装置の排気口から導かれる高温の排気が通気口から排気管内へ流入した外気で冷却されることにより、排気の熱で車体カバーが損傷することを軽減することができる。

また、本発明に係る建設機械の排気装置は、前記発明において、前記排気管を前記旋回体の車体カバーに取り付けたことを特徴としている。このように構成すると、排気管が剛性を有する車体カバーに支持固定されるので、作業時における振動等に対しても影響を受けることなく、安定した構造を実現することができる。

また、本発明に係る建設機械の排気装置は、前記発明において、前記排気管を固定部材を介して前記後処理装置の前記排気口に取り付けたことを特徴としている。このように構成すると、排気管の上流側の内径を後処理装置の排気口の外径よりも大きく設定し、排気管を後処理装置の排気口の周縁部を包含するように配置して固定部材を介して取り付けるだけで良いので、排気管の設置作業を容易に行うことができる。また、排気管と後処理装置が固定部材を介して一体型となっているので、後処理装置から導かれる排気を排気管の外部へ確実に排出することができる。

本発明の建設機械の排気装置は、旋回体を有する建設機械の旋回体内部に設置され、エンジンの排ガスの後処理装置と、この後処理装置で処理され、その排気口から導かれる排気を外部へ排出する排気管と、排気によって押し出される水滴を捕集する水滴捕集手段とを備えている。そして、この水滴捕集手段は、排気管の出口に排気管の一部を外方に拡げるように形成された拡開部と、拡開部の内側に設けられ、水滴の収容空間を形成する水滴捕捉部とから成っている。そのため、排気管の内壁に付着して黒色化した水滴が後処理装置の排気口から導かれる排気で押し出されても、上述した排気管の出口に設けられた拡開部の内側の水滴捕捉部によって水滴が捕集されるので、排気管の内壁に付着した煤等を含む水滴が排気管の外部へ飛散することを抑えることができる。これにより、車体カバーを汚すことがなく、外観の美観を維持することができる。さらに、排気管の出口に設けられた拡開部は、排気管に対して外方へ拡がっているので、排気が排気管の出口で滞留することがなく、排気の排出抵抗が大きくなることがない。これにより、エンジンの加速性能や燃費に悪影響を及ぼすことがない。このように、排気管の出口に水滴捕集手段を設けても装置の大型化を伴うことなく排気抵抗が大きくなることを抑えることができる。

本発明に係る建設機械の排気装置の第１実施形態が適用される建設機械の一例として挙げた油圧ショベルを示す側面図である。 本発明の第１実施形態の構成を示す図である。 図２のＡ部を拡大して示す図である。 本発明の第１実施形態に備えられる排気管の正面図である。 本発明の第２実施形態における要部の構成を示す図である。 本発明の第３実施形態における要部の構成を示す図である。 図６に示すＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

以下、本発明に係る建設機械の排気装置を実施するための形態を図に基づいて説明する。

［第１実施形態］
本発明に係る建設機械の排気装置の第１実施形態は、例えば図１に示すように油圧ショベル１に備えられる。この油圧ショベル１は、走行体２と、この走行体２の上側に配置され、旋回フレーム３ａを有する旋回体３と、この旋回体３の前方に取り付けられて上下方向に回動するフロント作業機４とを備えている。また、旋回体３は、前方に位置するキャブ７と、後方に配置されたカウンタウェイト６と、これらキャブ７とカウンタウェイト６との間に配置されたエンジンルーム５とを備えている。

図２に示すように、本発明の第１実施形態は、エンジンルーム５の上部に蓋をする車体カバー１５と、旋回体３の内部に設置されて図示しないエンジンの排ガスを処理する後処理装置１２と、この後処理装置１２で処理され、排気を外部へ排出する排気管１０とを備えている。なお、本発明の第１実施形態では、後処理装置１２の排気口１２ａと排気管１０とが接続されて一体型となっている。

図３、図４に示すように、排気管１０は、後処理装置１２に接続されて鉛直に配置される鉛直部１０ａと、この鉛直部１０ａから屈曲する屈曲部１０ｂとを有している。そして、本発明の第１実施形態は、排気によって押し出される水滴を捕集する水滴捕集手段を備えている。具体的に本発明の第１実施形態では、水滴捕集手段は、排気管１０の出口に排気管１０の一部を外方に拡げるように形成された拡開部１０Ａと、この拡開部１０Ａの内側に設けられ、水滴の収容空間を形成する水滴捕捉部１１とから成っている。この水滴捕捉部１１は、収容空間の外周壁を形成する拡開部１０Ａと、内径Ｄ１が後処理装置１２の排気口１２ａ、すなわち排気管１０の鉛直部１０ａと後処理装置１２との接続部分の外径Ｄ４以上の寸法に設定され（Ｄ１≧Ｄ４）、外径Ｄ２が排気管１０の拡開部１０Ａの内径Ｄ３よりも小さな寸法に設定され（Ｄ２＜Ｄ３）、排気管１０の拡開部１０Ａの内側に収容され収容空間の内周壁を形成する筒体１１ａと、排気管１０の拡開部１０Ａの開口端と筒体１１ａの一端部とを連結し、それらの間に形成される収容空間の一端側を閉塞する連結体１１ｂと、筒体１１ａの他端部と拡開部１０Ａとの間に形成され、収容空間の入口となる開口部１１ｃとから成っている。

このように構成した本発明の第１実施形態によれば、水滴捕集手段に含まれる水滴捕捉部１１が、排気管１０の拡開部１０Ａと、筒体１１ａと、連結体１１ｂとから形成されることによって排気管１０が拡開部１０Ａの内側に水滴の収容空間を有しているので、排気管１０の内壁に付着して黒色化した水滴が後処理装置１２から導かれる排気で押し出されても、水滴が排気管１０の鉛直部１０ａ、屈曲部１０ｂ、及び拡開部１０Ａの内壁を伝って水滴捕捉部の収容空間内にそのまま捕集される。これにより、排気管１０の内壁に付着した煤等を含む水滴が排気管１０の拡開部１０Ａから外部へ飛散することを抑えることができる。

特に、油圧ショベル１の作業開始時において排気管１０は暖気されていないので、水滴が排気管１０の内壁に付着し易くなっているが、排気管１０の内壁に付着した水滴の量が増えても水滴捕捉部１１によって水滴を排気管１０の外側へ漏らすことなく確実に収容空間内に捕集することができる。さらに、水滴捕捉部１１の収容空間内に捕集された水滴は、排気管１０が後処理装置１２から導かれる排気で暖められることによって蒸発するので、水滴が水滴捕捉部１１の収容空間内に溜まることを抑えることができる。このように、油圧ショベル１の車体カバー１５を汚すことがなく、油圧ショベル１の外観の美観を維持することができる。

また、排気管１０の出口に設けられた拡開部１０Ａは、排気管１０に対して外方へ拡がっていることから、水滴捕捉部１１の内周面、すなわち筒体１１ａの内周面の径寸法（Ｄ１）を比較的大きく設定することができる。従って、排気管１０全体の径寸法を大きくすることなく、排気管１０内を流通する排気の流路の断面積を大きく確保することが可能になり、排気の排出が妨げられないようにして排気の排出効率を高めることができる。これにより、排気管１０の出口に水滴捕集手段に含まれる水滴捕捉部１１を設けても装置の大型化を伴うことなく排気抵抗が大きくなることを抑えることができ、エンジンの加速性能や燃費に悪影響を及ぼすことがない。

なお、本発明の第１実施形態では、図３に示す排気管１０の拡開部１０Ａと排気管１０の屈曲部１０ｂとの接続部分に角部１０ｃ，１０ｄが形成されているが、この接続部分が角部１０ｃ，１０ｄの代わりに曲面を形成するように設定しても良い。この場合、水滴が表面張力によって当該接続部分の角部１０ｃ，１０ｄで堆積しないので、排気によって押し出される水滴を排気管１０の屈曲部１０ｂ及び拡開部１０Ａを伝って水滴捕捉部１１の収容空間内に滑らかに入り込ませることができる。

［第２実施形態］
図５は本発明の第２実施形態における要部の構成を示す図である。

図５に示すように、本発明の第２実施形態が前述した第１実施形態と異なるのは、第１実施形態では、後処理装置１２の排気口１２ａと排気管１０とが接続されて一体型となった構成にしてあるのに対して、第２実施形態では、後処理装置１２の排気口１２ａと排気管２０とが接続されておらず、排気管２０は後処理装置１２の排気口１２ａの周縁部を内挿するように配置され、排気管２０と後処理装置１２の排気口１２ａの周縁部との間から外気を排気管２０内部へ流入させる通気口１６を有する構成にしてある。また、第２実施形態では、排気管２０は鉛直部２０ａの上流側に取付部２０ｃを有しており、排気管２０の取付部２０ｃをボルト１７を介して旋回体３の車体カバー１５に取り付けている。なお、排気管２０は、内径Ｄ５が後処理装置１２の排気口１２ａの外径Ｄ４よりも大きい寸法に設定されている（Ｄ４＜Ｄ５）。その他の構成は第１実施形態と同様である。

このように構成した本発明の第２実施形態は、内径Ｄ５が後処理装置１２の排気口１２ａの外径Ｄ４よりも大きい排気管２０を、後処理装置１２の排気口１２ａの周縁部を内挿するように配置することにより、排気管２０の鉛直部２０ａと後処理装置１２の排気口１２ａの周縁部との間に通気口１６が形成されているので、後処理装置１２から導かれる高温の排気が通気口１６から排気管２０内へ流入した外気で冷却することができる。これにより、排気の熱で車体カバー１５が損傷することを軽減することができる。

また、本発明の第２実施形態では、水滴捕捉部１１の筒体１１ａの内径Ｄ１が後処理装置１２の排気口１２ａの外径Ｄ４よりも大きい寸法に設定されているので（Ｄ４＜Ｄ１）、排気管２０内を流通する排気の背圧を抑えることができる。これにより、外気が通気口１６から排気管２０内へ流入しなくなることを防止することができる。

［第３実施形態］
図６は本発明の第３実施形態における要部の構成を示す図、図７は図６に示すＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

図６、図７に示すように、本発明の第３実施形態が前述した第１実施形態と異なるのは、第１実施形態では、後処理装置１２の排気口１２ａと排気管１０とが接続されて一体型となった構成にしてあるのに対して、第３実施形態では、第２実施形態と同様に後処理装置１２の排気口１２ａと排気管３０とが接続されておらず、排気管３０は後処理装置１２の排気口１２ａの周縁部を内挿するように配置され、排気管３０と後処理装置１２の排気口１２ａの周縁部との間から外気を排気管３０内部へ流入させる通気口１６を有する構成にしてある。また、第３実施形態では、排気管３０の鉛直部３０ａを固定部材１４を介して後処理装置１２の排気口１２ａに例えば溶接で直接取り付けている。なお、排気管３０は、第２実施形態の排気管２０と同様に、内径Ｄ５が後処理装置１２の排気口１２ａの外径Ｄ４よりも大きい寸法に設定されている（Ｄ４＜Ｄ５）。その他の構成は第１実施形態と同様である。

このように構成した本発明の第３実施形態は、排気管３０の鉛直部３０ａの内径Ｄ５を後処理装置１２の排気口１２ａの外径Ｄ４よりも大きく設定し、排気管３０の鉛直部３０ａを後処理装置１２の排気口１２ａの周縁部を内挿するように配置して固定部材１４を介して溶接で直接取り付けることにより、排気管３０の鉛直部３０ａと後処理装置１２の排気口１２ａの周縁部との間に通気口１６を容易に設けることができる。また、排気管３０を後処理装置１２の排気口１２ａの周縁部に固定部材１４を介して溶接等で簡単に取り付けることができるので、排気管３０の設置作業における作業者の負担を軽減することができる。さらに、排気管３０と後処理装置１２が固定部材１４を介して一体型となっているので、後処理装置１２から導かれる排気を排気管３０の外部へ確実に排出することができる。

１ 油圧ショベル
２ 走行体
３ 旋回体
３ａ 旋回フレーム
４ フロント作業機
５ エンジンルーム
６ カウンタウェイト
７ キャブ
１０，２０，３０ 排気管
１０Ａ，２０Ａ，３０Ａ 拡開部
１０ａ，２０ａ，３０ａ 鉛直部
１０ｂ，２０ｂ，３０ｂ 屈曲部
１０ｃ，１０ｄ 角部
１１ 水滴捕捉部
１１ａ 筒体
１１ｂ 連結体
１１ｃ 開口部
１２ 後処理装置
１２ａ 排気口
１４ 固定部材
１５ 車体カバー
１６ 通気口
１７ ボルト
２０ｃ，３０ｃ 取付部

Claims (5)

1. 旋回体を有する建設機械の前記旋回体内部に設置され、エンジンの排ガスの後処理装置と、この後処理装置で処理され、その排気口から導かれる排気を外部へ排出する排気管と、排気によって押し出される水滴を捕集する水滴捕集手段とを備えた建設機械の排気装置において、
   前記水滴捕集手段は、前記排気管の出口に前記排気管の一部を外方に拡げるように形成された拡開部と、前記拡開部の内側に設けられ、前記水滴の収容空間を形成する水滴捕捉部とから成ることを特徴とする建設機械の排気装置。
2. 請求項１に記載の建設機械の排気装置において、
   前記水滴捕捉部は、前記収容空間の外周壁を形成する前記拡開部と、内径が前記後処理装置の前記排気口の外径以上の寸法に設定され、外径が前記排気管の前記拡開部の内径よりも小さな寸法に設定されて前記排気管の前記拡開部の内側に収容され前記収容空間の内周壁を形成する筒体と、前記拡開部の開口端と前記筒体の一端部とを連結し、それらの間に形成される前記収容空間の一端側を閉塞する連結体と、前記筒体の他端部と前記拡開部との間に形成され、前記収容空間への入口となる開口部とから成ることを特徴とする建設機械の排気装置。
3. 請求項１又は２に記載の建設機械の排気装置において、
   前記排気管は前記後処理装置の前記排気口の周縁部を内挿するように配置されており、前記排気管と前記後処理装置の前記排気口の前記周縁部との間から外気を前記排気管内部へ流入させる通気口を有することを特徴とする建設機械の排気装置。
4. 請求項３に記載の建設機械の排気装置において、
   前記排気管を前記旋回体の車体カバーに取り付けたことを特徴とする建設機械の排気装置。
5. 請求項３に記載の建設機械の排気装置において、
   前記排気管を固定部材を介して前記後処理装置の前記排気口に取り付けたことを特徴とする建設機械の排気装置。

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