JP2012219625A - 建設機械 - Google Patents

Abstract

【課題】ＮＯｘ浄化装置に均一なアンモニア混合排気を送ることができ、浄化効率を向上することができる建設機械を提供する。
【解決手段】ＰＭ捕集装置２３とＮＯｘ浄化装置２８との間をＬ字状に屈曲する屈曲管２４により接続する。この屈曲管２４は、ＰＭ捕集装置２３に接続される上流側管部２５と、該上流側管部２５に接続され該上流側管部２５よりも小径の縮管部２６と、該縮管部２６とＮＯｘ浄化装置２８との間を接続し縮管部２６よりも大径の下流側管部２７とにより構成する。そして、屈曲管２４のうちの縮管部２６に、排気ガスに尿素水溶液を噴射する尿素水噴射弁２９を設ける。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば油圧ショベル等の建設機械に関し、特にエンジンから排出される排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化するＮＯｘ浄化装置を搭載した建設機械に関する。

一般に、建設機械の代表例としての油圧ショベルは、自走可能な下部走行体と、該下部走行体上に旋回可能に搭載された上部旋回体とにより車体が構成され、上部旋回体の前部側には、掘削作業等を行う作業装置が俯仰動可能に設けられている。

上部旋回体は、強固な支持構造体をなす旋回フレームを有し、該旋回フレームの前端側には作業装置が取付けられ、後端側には作業装置との重量バランスをとるカウンタウエイトが着脱可能に取付けられている。旋回フレームには、カウンタウエイトの前側に位置して油圧ポンプを駆動するためのエンジンが搭載されている。

ここで、油圧ショベルのエンジンは、一般的にディーゼルエンジンが用いられている。このディーゼルエンジンは、粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）、窒素酸化物（ＮＯｘ）等の有害物質を排出するとされている。そこで、油圧ショベルは、エンジンから排出される排気ガスを外部に排出する排気管の途中に、排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集して除去するＰＭ捕集装置、窒素酸化物（ＮＯｘ）を尿素水溶液や選択還元触媒を用いて浄化するＮＯｘ浄化装置、一酸化窒素（ＮＯ）や一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）を酸化除去する酸化触媒装置等を設ける構成としている。

ところで、例えば市街地での掘削作業等に好適に用いられる後方小旋回型の油圧ショベルは、上部旋回体の旋回半径を小さく抑えるため、カウンタウエイトを旋回中心に接近させて配置している。このため、カウンタウエイトの前側に形成される機器収容スペースが狭くなり、この狭隘な機器収容スペース内にエンジン、熱交換装置等の機器類の他に、ＰＭ捕集装置、ＮＯｘ浄化装置等の排気ガス後処理装置をそのまま収容することは難しい。

そこで、カウンタウエイトの前側に配設されたエンジンにＰＭ捕集装置を固定すると共に、カウンタウエイトの上面側にＮＯｘ浄化装置を固定し、これらＰＭ捕集装置とＮＯｘ浄化装置とを上から見て（平面視で）Ｌ字状に配置する構成とした油圧ショベルが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

この従来技術による油圧ショベルでは、エンジンから順に、ＰＭ捕集装置、ＮＯｘ浄化装置がそれぞれ配管を介して接続され、ＰＭ捕集装置とＮＯｘ浄化装置との間の配管には、排気ガスに向けて還元剤である尿素水溶液（尿素水）を噴射（噴霧）する尿素水噴射弁が設けられている。これにより、エンジンからの排気ガス中に含まれる粒子状物質は、ＰＭ捕集装置によって捕集され、排気ガス中の窒素酸化物は、尿素水溶液を用いて（尿素水溶液から加水分解により生成されるアンモニアを用いて）ＮＯｘ浄化装置によって浄化される構成となっている。

特開２００９−１８４５５８号公報

上述した従来技術では、ＰＭ捕集装置とＮＯｘ浄化装置との間の配管に設けられる尿素水噴射弁のノズル部（噴射口）が排気ガスの流れに対して直交するように設けられているため、尿素水噴射弁の周囲で排気ガスの流れが均一にならず、尿素水噴射弁から噴射された尿素水溶液が排気ガス中に均一に混ざらない虞がある。また、尿素水噴射弁とＮＯｘ浄化装置との間の距離が短いため、アンモニアへの分解作用が不十分となる虞もある。これにより、ＮＯｘ浄化装置に均一なアンモニア混合排気を送ることができず、ＮＯｘ浄化装置の効率（浄化効率）が低下したり、触媒（フィルタ）が目詰まりする等の問題がある。

本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、ＮＯｘ浄化装置に均一なアンモニア混合排気を送ることができ、浄化効率を向上することができる建設機械を提供することを目的としている。

本発明による建設機械は、自走可能な車体と、該車体に搭載されたエンジンと、該エンジンから排出される排気ガスを外部に排出する排気管と、該排気管の途中に設けられ排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集するＰＭ捕集装置と、該ＰＭ捕集装置よりも前記排気ガスの流れ方向の下流側に位置して前記排気管の途中に設けられ前記排気ガスに含まれる窒素酸化物を浄化するＮＯｘ浄化装置と、前記排気管内を流れる前記排気ガスに尿素水溶液を噴射する尿素水噴射弁とを備えてなる。

そして、上述した課題を解決するために、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、前記排気管は、前記ＰＭ捕集装置とＮＯｘ浄化装置との間をＬ字状に屈曲する屈曲管により形成し、該屈曲管は、前記ＰＭ捕集装置に接続される上流側管部と、該上流側管部に接続され該上流側管部よりも小径の縮管部と、該縮管部と前記ＮＯｘ浄化装置との間を接続し前記縮管部よりも大径の下流側管部とにより構成し、前記尿素水噴射弁は、前記屈曲管のうちの縮管部に設ける構成としたことにある。

請求項２の発明は、前記上流側管部と下流側管部は、それぞれ直線状の直管として形成し、前記縮管部は、Ｌ字状に屈曲したＬ字管として形成してなる構成としたことにある。

請求項３の発明は、前記上流側管部と下流側管部には、前記縮管部に向けて内径が小さくなるテーパ部を設ける構成としたことにある。

請求項１の発明によれば、ＰＭ捕集装置とＮＯｘ浄化装置との間を接続する屈曲管に小径の縮管部を設けると共に、該縮管部に尿素水噴射弁を設ける構成としているので、尿素水噴射弁は、縮管部で流速が速くなった排気ガスに向けて還元剤としての尿素水溶液（尿素水）を噴射（噴霧）することができる。そして、尿素水溶液が噴射された排気ガスは、縮管部の下流側に接続された大径の下流側管部でその流れが広がり、このとき、排気ガス中に尿素水溶液（ないし尿素水溶液から加水分解されたアンモニア）が拡散（均一に混合）する。これにより、ＮＯｘ浄化装置に均一なアンモニア混合排気を送ることができ、ＮＯｘ浄化装置の効率（浄化効率）を向上することができると共に、触媒（フィルタ）の目詰まり等を防止することもできる。この結果、ＮＯｘ浄化装置の性能、信頼性を高めることができる。

請求項２の発明によれば、Ｌ字状（Ｌ字管）の縮管部で流速が速くなった排気ガスに尿素水溶液を噴射することができると共に、直線状（直管）の下流側管部で尿素水溶液を排気ガス中に拡散させることができる。これにより、ＮＯｘ浄化装置に均一なアンモニア混合排気を送ることができる。

しかも、縮管部をＬ字状としているので、この縮管部の曲率半径を小さくすることができ（曲率を大きくすることができ）、屈曲管を小型に形成することができる。これにより、ＰＭ捕集装置とＮＯｘ浄化装置とを互いに近付けて配置することができ、ＰＭ捕集装置とＮＯｘ浄化装置とを含む排気管全体の大きさを小さく（小型、コンパクトに）構成することができる。

請求項３の発明によれば、上流側管部と下流側管部にテーパ部を設ける構成としているので、縮管部の上流側と下流側とで排気ガスの流れを円滑化（層流に）することができる。これにより、ＮＯｘ浄化装置により均一なアンモニア混合排気を送ることができる。

本発明の第１の実施の形態による油圧ショベルを示す正面図である。 旋回フレーム、カウンタウエイト、エンジン、排気管等を示す平面図である。 図２中のエンジン、ＰＭ捕集装置、ＮＯｘ浄化装置等を拡大して示す平面図である。 エンジン、ＰＭ捕集装置、ＮＯｘ浄化装置等を図３中の矢示IV−IV方向からみた断面図である。 ＰＭ捕集装置、ＮＯｘ浄化装置、屈曲管、尿素水噴射弁等を示す図３中の（Ｖ）部の拡大図である。 本発明の第２の実施の形態による屈曲管等を示す図５と同様な位置の拡大図である。 本発明の第３の実施の形態による屈曲管等を示す図５と同様な位置の拡大図である。 本発明の第４の実施の形態によるエンジン、ＰＭ捕集装置、ＮＯｘ浄化装置等を示す図３と同様な位置の平面図である。 エンジン、ＰＭ捕集装置、ＮＯｘ浄化装置等を図８中の矢示IX−IX方向からみた断面図である。 本発明の第５の実施の形態によるエンジン、ＰＭ捕集装置、ＮＯｘ浄化装置等を示す図３と同様な位置の平面図である。 エンジン、ＰＭ捕集装置、ＮＯｘ浄化装置等を図１０中の矢示XI−XI方向からみた断面図である。

以下、本発明に係る建設機械の実施の形態を、油圧ショベルに適用した場合を例に挙げ、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

まず、図１ないし図５は本発明の第１の実施の形態を示している。図中、１は建設機械の代表例としての油圧ショベルで、この油圧ショベル１は、自走可能なクローラ式の下部走行体２と、該下部走行体２上に旋回可能に搭載された上部旋回体３とによって車体が構成されている。また、上部旋回体３の前部側には作業装置４が俯仰動可能に設けられており、油圧ショベル１は、作業装置４を用いて土砂の掘削作業等を行うものである。そして、上部旋回体３は、後述の旋回フレーム５、エンジン８、排気管２１、ＰＭ捕集装置２３、ＮＯｘ浄化装置２８、尿素水噴射弁２９等により構成されている。

５は上部旋回体３のベースとなる旋回フレームで、該旋回フレーム５は、強固な支持構造体をなし、旋回装置を介して下部走行体２上に旋回可能に取付けられている。ここで、旋回フレーム５は、図２に示すように、前，後方向に延びる厚肉な底板５Ａと、該底板５Ａ上に立設され、左，右方向に所定の間隔をもって前，後方向に延びた左縦板５Ｂ，右縦板５Ｃと、左縦板５Ｂから左方向に張出した複数本の左張出しビーム５Ｄと、右縦板５Ｃから右方向に張出した複数本の右張出しビーム５Ｅと、各左張出しビーム５Ｄの先端に固着され前，後方向に延びた左サイドフレーム５Ｆと、各右張出しビーム５Ｅの先端に固着され前，後方向に延びた右サイドフレーム５Ｇとにより大略構成されている。

そして、旋回フレーム５を構成する左，右の縦板５Ｂ，５Ｃの前端部には、作業装置４のフート部が俯仰動可能に取付けられ、左，右の縦板５Ｂ，５Ｃの後端部には、後述のカウンタウエイト７が取付けられている。また、図４に示すように、左，右の縦板５Ｂ，５Ｃのうちカウンタウエイト７よりも前側となる部位には、前，後方向で対面する複数のエンジン支持脚部５Ｈが一体に固着して設けられ、これら各エンジン支持脚部５Ｈには、後述のエンジン８が支持される構成となっている。

６は旋回フレーム５の左前側（作業装置４のフート部左側）に搭載されたキャブ（図１参照）で、該キャブ６は、オペレータの運転室を画成するものである。また、キャブ６の内部には、オペレータが着座する運転席、走行用の操作レバー、作業用の操作レバー等（いずれも図示せず）が配設されている。

７は旋回フレーム５の後端部に取付けられたカウンタウエイトで、該カウンタウエイト７は、作業装置４との重量バランスをとるものである。ここで、カウンタウエイト７は、図３ないし図４に示すように、前面７Ａが平坦に形成され、後面７Ｂ側が湾曲するように突出している。また、カウンタウエイト７の前面７Ａと上面７Ｃとの角隅部のうち、後述のエンジン８と対向する部位には、凹状に切欠かれた凹窪部７Ｄが設けられている。この凹窪部７Ｄは、図４に示すように、後述のＮＯｘ浄化装置２８の一部を収容するための空間（逃げ部）となるものである。

８はカウンタウエイト７の前側に位置して旋回フレーム５の後部側に搭載されたエンジンを示し、このエンジン８は、例えばディーゼルエンジンによって構成されている。ここで、エンジン８は、図４等に示すように、旋回フレーム５の後部側に設けられたエンジン支持脚部５Ｈに、防振マウント部材８Ａを介して弾性的に支持され、全体として左，右方向に延びる横置き状態に配置されている。

そして、エンジン８は、後述の油圧ポンプ９を駆動するもので、エンジン８から排出される排気ガスは、後述の排気管２１を通じて外部に排出される構成となっている。また、エンジン８の左側には、後述の熱交換器１０に冷却風を供給するための冷却ファン８Ｂが設けられている。

９はエンジン８の右側に取付けられた油圧ポンプで、該油圧ポンプ９は、エンジン８によって駆動されることにより、後述の作動油タンク１１から供給される作動油を、圧油として制御弁（図示せず）に向けて吐出するものである。

１０はエンジン８の左側に配設された熱交換器で、該熱交換器１０は、エンジン８の冷却ファン８Ｂに対面して設けられている。ここで、熱交換器１０は、例えばエンジン冷却水を冷却するラジエータ、作動油を冷却するオイルクーラ、エンジン８が吸込む空気を冷却するインタクーラ等により構成されている。

１１は油圧ポンプ９の前側に位置して旋回フレーム５の右側に設けられた作動油タンクで、該作動油タンク１１は、下部走行体２、作業装置４等を駆動するための作動油を貯えるものである。また、１２は作動油タンク１１の前側に設けられた燃料タンクを示している。

１３はキャブ６とカウンタウエイト７との間に位置して旋回フレーム５上に設けられた建屋カバーで、該建屋カバー１３は、エンジン８、油圧ポンプ９、熱交換器１０、後述のＰＭ捕集装置２３、ＮＯｘ浄化装置２８等を上方から閉塞するものである。

１４はエンジン８の右側に位置して旋回フレーム５上に設けられた支持ブラケットで、該支持ブラケット１４は、旋回フレーム５に対して後述のＰＭ捕集装置２３、ＮＯｘ浄化装置２８を支持するものである。ここで、支持ブラケット１４は、図３および図４に示すように、油圧ポンプ９の前側に立設された前脚部１４Ａと、油圧ポンプ９を前，後方向で挟んだ状態で対面して立設された後脚部１４Ｂと、前脚部１４Ａの上部と後脚部１４Ｂの上部とを連結すると共にＰＭ捕集装置２３およびＮＯｘ浄化装置２８を載置する載置板１４Ｃとにより大略構成されている。

そして、前脚部１４Ａは、例えば作動油タンク１１の後面に対面するように配置され、その下部が旋回フレーム５に取付けられている。一方、後脚部１４Ｂは、カウンタウエイト７の前面７Ａに対面するように配置され、その下部が旋回フレーム５に取付けられている。また、載置板１４Ｃは、上方から見て略Ｌ字状に形成され、その上面には、前，後方向に延びるようにＰＭ捕集装置２３が載置されると共に、左，右方向に延びるようにＮＯｘ浄化装置２８が載置されている。さらに、載置板１４Ｃの下面側で前縦板１４Ａと後縦板１４Ｂとの間には、エンジン８と油圧ポンプ９との間を遮る遮蔽カバー１４Ｄが設けられている。

次に、エンジン８が排出する排気ガスを上部旋回体３の外部に排出するための構成について説明する。

２１はエンジン８から排出される排気ガスを外部に排出する排気管で、該排気管２１は、後述のエンジン側配管２２と、ＰＭ捕集装置２３と、屈曲管２４と、ＮＯｘ浄化装置２８とにより大略構成されている。

２２はエンジン８の排気口（過給機の排気口）に接続されたエンジン側配管で、該エンジン側配管２２は、金属製の配管として形成され、エンジン８の排気口とＰＭ捕集装置２３との間を接続するものである。ここで、エンジン側配管２２の途中部位には、蛇腹形状の金属筒体として形成されたベローズ管２２Ａが設けられている。このベローズ管２２Ａは、エンジン８とＰＭ捕集装置２３との間で両者間の相対的な変位（両者間の位置ずれ）を吸収するものである。

２３は排気管２１の途中、より具体的には、エンジン側配管２２の出口側に設けられたＰＭ捕集装置（粒子状物質除去装置）で、該ＰＭ捕集装置２３は、旋回フレーム５に設けられた支持ブラケット１４の載置板１４Ｃ上に取付けられている。ここで、ＰＭ捕集装置２３は、排気ガスに含まれる粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を捕集して除去するものである。

このために、ＰＭ捕集装置２３は、前，後方向に延びる円管状容器として形成された筒状ケース２３Ａと、該筒状ケース２３Ａの前側（上流側）からエンジン８側に突出しエンジン側配管２２と接続された入口側接続部２３Ｂと、筒状ケース２３Ａの後側（下流側）から後述のＮＯｘ浄化装置２８側に突出した出口側接続部２３Ｃと、筒状ケース２３Ａ内に収容された酸化触媒およびＰＭ捕集フィルタ（いずれも図示せず）と、筒状ケース２３Ａを載置板１４Ｃ上に取付ける固定具２３Ｄ（図４参照）とにより大略構成されている。

ここで、筒状ケース２３Ａ内に収容される酸化触媒（ＤＯＣ：Diesel Oxidation Catalyst）は、排気ガスに含まれる一酸化窒素（ＮＯ）、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）等を酸化除去するものである。また、ＰＭ捕集フィルタ（ＤＰＦ：Diesel Particulate Filter）は、排気ガスに含まれる粒子状物質（ＰＭ）を捕集し、捕集した粒子状物質を燃焼させて除去するものである。

また、出口側接続部２３Ｃには、外径側に向けて突出する取付フランジ部２３Ｃ１が全周にわたって設けられており、該取付フランジ部２３Ｃ1には、周方向に離間して複数のボルト挿通孔（図示せず）が設けられている。これら各ボルト挿通孔には、ボルト・ナット２３Ｃ2が挿通され、該ボルト・ナット２３Ｃ2を用いて、ＰＭ捕集装置２３の出口側接続部２３Ｃに後述する屈曲管２４の上流側管部２５を固定できるように構成している。

２４はＰＭ捕集装置２３の出口側接続部２３Ｃに接続された屈曲管で、該屈曲管２４は、金属製の配管として形成され、ＰＭ捕集装置２３と後述のＮＯｘ浄化装置２８との間を接続するものである。ここで、屈曲管２４は、全体としてＬ字状に屈曲する接続配管として形成されたもので、後述の上流側管部２５と、縮管部２６と、下流側管部２７とにより構成されている。

２５はＰＭ捕集装置２３の出口側接続部２３Ｃに接続された上流側管部で、該上流側管部２５は、直線状の直管として前，後方向に延び、出口側接続部２３Ｃと後述の縮管部２６との間を接続するものである。ここで、上流側管部２５は、全周にわたって径方向外側に突出する取付フランジ部２５Ａと、外径Ｙ1（および内径）が縮管部２６に向けて小さくなるテーパ部２５Ｂとにより構成されている。

取付フランジ部２５Ａには、周方向に離間して複数のボルト挿通孔（図示せず）が設けられており、該ボルト挿通孔に挿通されるボルト・ナット２３Ｃ2を用いて、屈曲管２４の上流側管部２５をＰＭ捕集装置２３の出口側接続部２３Ｃに固定できるように構成している。また、テーパ部２５Ｂは、その内周面および外周面が縮管部２６に向かうほど小さくなる方向に傾斜したテーパ管として形成されており、その下流端の外径Ｙ1（および内径）は、縮管部２６の外径Ｘ1（および内径）と同じ大きさになっている。これにより、上流側管部２５と縮管部２６とを滑らかに連続させている。

２６は上流側管部２５の下流端に接続された縮管部で、該縮管部２６は、Ｌ字状に屈曲したＬ字管として形成され、上流側管部２５と後述の下流側管部２７との間を接続するものである。ここで、縮管部２６の外径Ｘ１（および内径）は、上流側管部２５の下流端との接続部分と下流側管部２７の上流端との接続部分を除いて、上流側管部２５の外径Ｙ１（および内径）と下流側管部２７の外径Ｙ2（および内径）よりも小さくなっている。

換言すれば、上流側管部２５と下流側管部２７は、縮管部２６との接続部分を除いて、該縮管部２６よりも大径となっている。そして、縮管部２６には、後述の尿素水噴射弁２９が設けられており、縮管部２６を通過する排気ガスに向けて尿素水噴射弁２９から尿素水溶液を噴射できるように構成している。

２７は縮管部２６の下流端に接続された下流側管部で、該下流側管部２７は、直線状の直管として左，右方向に延び、縮管部２６と後述のＮＯｘ浄化装置２８の入口側接続部２８Ｂとの間を接続するものである。ここで、下流側管部２７は、全周にわたって径方向外側に突出する取付フランジ部２７Ａと、外径Ｙ2（および内径）が縮管部２６に向けて小さくなる（縮管部２６から離れるに従って大きくなる）テーパ部２７Ｂとにより構成されている。

取付フランジ部２７Ａには、周方向に離間して複数のボルト挿通孔（図示せず）が設けられており、該ボルト挿通孔に挿通される後述のボルト・ナット２８Ｂ2を用いて、屈曲管２４の下流側管部２７をＮＯｘ浄化装置２８の入口側接続部２８Ｂに固定できるように構成している。また、テーパ部２７Ｂは、その内周面および外周面が縮管部２６から離れるほど大きくなる方向に傾斜したテーパ管として形成されており、その上流端の外径Ｙ2（および内径）は、縮管部２６の外径Ｘ1（および内径）と同じ大きさになっている。これにより、下流側管部２７と縮管部２６とを滑らかに連続させている。

２８は排気管２１の途中、より具体的には、ＰＭ捕集装置２３よりも排気ガスの流れ方向の下流側となる位置（屈曲管２４の出口側）に設けられたＮＯｘ浄化装置で、該ＮＯｘ浄化装置２８は、ＰＭ捕集装置２３と同様に、旋回フレーム５に設けられた支持ブラケット１４の載置板１４Ｃ上に取付けられている。ここで、ＮＯｘ浄化装置２８は、排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を窒素と水に分解して浄化するものである。

このために、ＮＯｘ浄化装置２８は、左，右方向に延びる円管状容器として形成された筒状ケース２８Ａと、該筒状ケース２８Ａの右側（上流側）からＰＭ捕集装置２３側に突出した入口側接続部２８Ｂと、筒状ケース２８Ａの後側（下流側）から上向きに延びた排気口となる尾管２８Ｃと、筒状ケース２８Ａ内に収容された選択還元触媒および酸化触媒（いずれも図示せず）と、筒状ケース２８Ａを載置板１４Ｃ上に取付ける固定具２８Ｄ（図４参照）とにより大略構成されている。

ここで、筒状ケース２８Ａよりも上流側、即ち、屈曲管２４の縮管部２６には、後述する尿素水噴射弁２９が設けられており、該尿素水噴射弁２９は、縮管部２６を通過する排気ガスに向けて尿素水溶液を噴射する。そして、筒状ケース２８Ａ内に収容された選択還元触媒は、筒状ケース２８Ａ内に導入された排気ガスに含まれる窒素酸化物を、尿素水溶液から加水分解されたアンモニアにより選択的に還元反応させ、窒素と水に分解する。なお、筒状ケース２８Ａ内に収容された酸化触媒は、例えば窒素酸化物と反応しきれずに余ったアンモニアを酸化・分解するものである。

また、入口側接続部２８Ｂには、外径側に向けて突出する取付フランジ部２８Ｂ１が全周にわたって設けられており、該取付フランジ部２８Ｂ1には、周方向に離間して複数のボルト挿通孔（図示せず）が設けられている。これら各ボルト挿通孔には、ボルト・ナット２８Ｂ2が挿通され、該ボルト・ナット２８Ｂ2を用いて、ＮＯｘ浄化装置２８の入口側接続部２８Ｂに屈曲管２４の下流側管部２７を固定できるように構成している。

２９は屈曲管２４のうち縮管部２６に設けられた尿素水噴射弁（尿素水噴射ノズル）で、該尿素水噴射弁２９は、尿素水溶液タンク（図示せず）に貯溜された尿素水溶液（尿素水）を、縮管部２６内を流れる排気ガスに向けて噴射（噴霧）するものである。ここで、尿素水噴射弁２９は、その噴射口２９Ａが縮管部２６の下流端側開口に対向（対面）するように、縮管部２６に取付けられている。即ち、図５に示すように、尿素水噴射弁２９（（噴射口２９Ａ）は、Ｌ字状の縮管部２６内を下流側管部２７に向けて流れる排気ガスの流れ方向Ｆに対して平行（同方向）に、かつ、該下流側管部２７の取付フランジ部２７Ａの開口面に対して直交するように設けられている。

この場合、尿素水噴射弁２９は、縮管部２６で流速が速くなった排気ガスの流れ方向Ｆに向けて尿素水溶液を噴射することができる。そして、尿素水溶液が噴射された排気ガスは、縮管部２６の下流側に接続された大径の下流側管部２７でその流れが広がり、このとき、排気ガス中に還元剤である尿素水溶液（ないし尿素水溶液から加水分解されたアンモニア）が拡散（均一に混合）する。これにより、ＮＯｘ浄化装置２８には、均一なアンモニア混合排気を送ることができ、選択還元触媒による還元反応を効率よく行うことができる。

第１の実施の形態による油圧ショベル１は上述の如き構成を有するもので、次に、その動作について説明する。

まず、オペレータは、上部旋回体３のキャブ６に搭乗し、エンジン８を始動して油圧ポンプ９を駆動する。これにより、油圧ポンプ９からの圧油は、制御弁を介して各種アクチュエータに供給される。そして、キャブ６に搭乗したオペレータが走行用の操作レバー（図示せず）を操作したときには、下部走行体２を前進または後退させることができる。一方、オペレータは、作業用の操作レバー（図示せず）を操作することにより、作業装置４を俯仰動させて土砂の掘削作業等を行うことができる。

また、エンジン８の運転時に、エンジン８から排出される排気ガスは、排気管２１を通じて大気中に排出される。このとき、排気ガスが、エンジン側配管２２を通じてＰＭ捕集装置２３に導入されると、酸化触媒は、排気ガス中の一酸化窒素（ＮＯ）や一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）等を酸化除去し、ＰＭ捕集フィルタは、排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集して除去する。

そして、ＰＭ捕集装置２３で粒子状物質等が除去された排気ガスは、屈曲管２４内を通過するときに、縮管部２６に設けられた尿素水噴射弁２９から尿素水溶液（尿素水）が噴射（噴霧）される。このとき、還元剤である尿素水溶液は、縮管部２６で流速が速くなった排気ガスに向けて噴射される。そして、尿素水溶液が噴射された排気ガスは、縮管部２６の下流側の下流側管部２７でその流れが広がり、このとき、排気ガス中に尿素水溶液（ないし尿素水溶液から加水分解されたアンモニア）が拡散（均一に混合）する。これにより、均一なアンモニア混合排気をＮＯｘ浄化装置２８に送ることができる。

さらに、アンモニア混合排気がＮＯｘ浄化装置２８に導入されると、選択還元触媒は、排気ガスに含まれる窒素酸化物を、尿素水溶液から加水分解されるアンモニアにより選択的に還元反応させ、窒素と水に分解する。このとき、選択還元触媒には、均一なアンモニア混合排気が送られるので、選択還元触媒による還元反応を効率よく行うことができる。そして、選択還元触媒により窒素酸化物が分解・浄化された排気ガスは、酸化触媒により余ったアンモニアが酸化・分解された後、尾管２８Ｃを通じて大気中に排出される。

本実施の形態によれば、ＰＭ捕集装置２３とＮＯｘ浄化装置２８との間を接続する屈曲管２４に小径の縮管部２６を設けると共に、該縮管部２６に尿素水噴射弁２９を設ける構成としていので、尿素水噴射弁２９は、縮管部２６で流速が速くなった排気ガスに向けて尿素水溶液を噴射することができる。そして、尿素水溶液が噴射された排気ガスは、縮管部２６の下流側に接続された大径の下流側管部２７でその流れが広がり、このとき、排気ガス中に尿素水溶液（ないし尿素水溶液から加水分解されたアンモニア）が拡散（均一に混合）する。これにより、ＮＯｘ浄化装置２８に均一なアンモニア混合排気を送ることができ、ＮＯｘ浄化装置２８の効率（浄化効率）を向上することができると共に、触媒（フィルタ）の目詰まり等を防止することもできる。この結果、ＮＯｘ浄化装置２８の性能、信頼性を高めることができる。

また、本実施の形態によれば、屈曲管２４を構成する縮管部２６をＬ字状に屈曲したＬ字管として形成すると共に、上流側管部２５と下流側管部２７とを直線状の直管として形成している。このため、Ｌ字状の縮管部２６の曲率半径を小さくすることができ（曲率を大きくすることができ）、屈曲管２６を小型に形成する（コンパクトに曲げる）ことができる。これにより、ＰＭ捕集装置２３とＮＯｘ浄化装置２８とを互いに近付けて配置することができ、ＰＭ捕集装置２３とＮＯｘ浄化装置２８とを含む排気管２１全体の大きさを小さく（小型、コンパクトに）構成することができる。

さらに、本実施の形態によれば、上流側管部２５と下流側管部２７にテーパ部２５Ｂ，２７Ｂを設ける構成としているので、縮管部２６の上流側と下流側とで排気ガスの流れを円滑化（層流に）することができる。このため、この面からも、ＮＯｘ浄化装置２８に均一なアンモニア混合排気を送ることができる。

次に、図６は本発明の第２の実施の形態を示している。本実施の形態の特徴は、上流側管部と下流側管部とを円筒管により構成としたことにある。なお、本実施の形態では、上述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。

図中、３１はＰＭ捕集装置２３とＮＯｘ浄化装置２８との間を接続する屈曲管で、該屈曲管３１は、上流側管部３２と、縮管部３３と、下流側管部３４とにより構成されている。

３２はＰＭ捕集装置２３の出口側接続部２３Ｃに接続された上流側管部で、該上流側管部３２は、直線状の直管として前，後方向に延び、出口側接続部２３Ｃと後述の縮管部３３との間を接続するものである。ここで、上流側管部３２は、全周にわたって径方向外側に突出する取付フランジ部３２Ａと、外径Ｙ3（および内径）が長さ方向にわたって同一の円筒部３２Ｂと、該円筒部３２Ｂの下流端と縮管部３３の上流端とを接続する段差部３２Ｃとにより構成されている。

取付フランジ部３２Ａには、周方向に離間して複数のボルト挿通孔（図示せず）が設けられており、該ボルト挿通孔に挿通されるボルト・ナット２３Ｃ2を用いて、屈曲管３１の上流側管部３２をＰＭ捕集装置２３の出口側接続部２３Ｃに固定できるように構成している。また、円筒部３２Ｂは、外径Ｙ3（および内径）が長さ方向にわたって変化しない円筒管として形成され、段差部３２Ｃは、上流側管部３２の中心軸線に対して直交する方向に延びるように円輪状に形成されている。

３３は上流側管部３２の下流端に接続された縮管部で、該縮管部３３は、Ｌ字状に屈曲したＬ字管として形成され、上流側管部３２と後述の下流側管部３４との間を接続するものである。ここで、縮管部３３の外径Ｘ2（および内径）は、上流側管部３２の外径Ｙ3（および内径）と後述の下流側管部３４の外径Ｙ4（および内径）よりも小さくなっている。換言すれば、上流側管部３２と下流側管部３４は、縮管部３３よりも大径となっている。そして、縮管部３３には、尿素水噴射弁２９が設けられ、該尿素水噴射弁２９から縮管部３３を通過する排気ガスに尿素水溶液を噴射できるように構成している。

３４は縮管部３３の下流端に接続された下流側管部で、該下流側管部３４は、直線状の直管として左，右方向に延び、縮管部３３とＮＯｘ浄化装置２８の入口側接続部２８Ｂとの間を接続するものである。ここで、下流側管部３４は、全周にわたって径方向外側に突出する取付フランジ部３４Ａと、外径Ｙ4（および内径）が長さ方向にわたって同一の円筒部３４Ｂと、該円筒部３４Ｂの上流端と縮管部３３の下流端とを接続する段差部３４Ｃとにより構成されている。

取付フランジ部３４Ａには、周方向に離間して複数のボルト挿通孔（図示せず）が設けられており、該ボルト挿通孔に挿通されるボルト・ナット２８Ｂ2を用いて、屈曲管３１の下流側管部３４をＮＯｘ浄化装置２８の入口側接続部２８Ｂに固定できるように構成している。また、円筒部３４Ｂは、外径Ｙ4（および内径）が長さ方向にわたって変化しない円筒管として形成され、段差部３４Ｃは、下流側管部３４の中心軸線に対して直交する方向に延びるように円輪状に形成されている。

本実施の形態による油圧ショベル１は、上述の如き屈曲管３１を用いてＰＭ捕集装置２３とＮＯｘ浄化装置２８との間を接続するもので、その基本的作用については、上述した第１の実施の形態によるものと格別差異はない。

即ち、本実施の形態の場合も、上述した第１の実施の形態と同様に、尿素水噴射弁２９は、縮管部３３で流速が速くなった排気ガスに向けて尿素水溶液を噴射することができる。そして、尿素水溶液が噴射された排気ガスは、縮管部３３の下流側に接続された大径の下流側管部３４でその流れが広がり、このとき、排気ガス中に尿素水溶液（ないし尿素水溶液から加水分解されたアンモニア）が拡散（均一に混合）する。これにより、ＮＯｘ浄化装置２８に均一なアンモニア混合排気を送ることができ、ＮＯｘ浄化装置２８の効率（浄化効率）を向上することができる。

また、屈曲管３１を構成する縮管部３３をＬ字状に屈曲したＬ字管として形成すると共に、上流側管部３２と下流側管部３４とを直線状の直管として形成しているので、屈曲管３１を小型に形成する（コンパクトに曲げる）ことができる。

次に、図７は本発明の第３の実施の形態を示している。本実施の形態の特徴は、上流側管部と下流側管部とをそれぞれテーパ部および円筒部により構成としたことにある。なお、本実施の形態では、上述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。

図中、４１はＰＭ捕集装置２３とＮＯｘ浄化装置２８との間を接続する屈曲管で、該屈曲管４１は、上流側管部４２と、縮管部４３と、下流側管部４４とにより構成されている。

４２はＰＭ捕集装置２３の出口側接続部２３Ｃに接続された上流側管部で、該上流側管部４２は、直線状の直管として前，後方向に延び、出口側接続部２３Ｃと後述の縮管部４３との間を接続するものである。ここで、上流側管部４２は、全周にわたって径方向外側に突出する取付フランジ部４２Ａと、外径（および内径）が長さ方向にわたって変化しない円筒部４２Ｂと、外径（および内径）が縮管部４３に向けて小さくなるテーパ部４２Ｃとにより構成されている。

４３は上流側管部４２の下流端に接続された縮管部で、該縮管部４３は、Ｌ字状に屈曲したＬ字管として形成され、上流側管部４２と後述の下流側管部４４との間を接続するものである。ここで、縮管部４３の外径（および内径）は、上流側管部４２の下流端との接続部分と下流側管部４４の上流端との接続部分を除いて、上流側管部４２の外径（および内径）と下流側管部４４の外径（および内径）よりも小さくなっている。換言すれば、上流側管部４２と下流側管部４４は、縮管部４３との接続部分を除いて、該縮管部４３よりも大径となっている。そして、縮管部４３には、尿素水噴射弁２９が設けられている。

４４は縮管部４３の下流端に接続された下流側管部で、該下流側管部４４は、直線状の直管として左，右方向に延び、縮管部４３とＮＯｘ浄化装置２８の入口側接続部２８Ｂとの間を接続するものである。ここで、下流側管部４４は、全周にわたって径方向外側に突出する取付フランジ部４４Ａと、外径（および内径）が長さ方向にわたって変化しない円筒部４４Ｂと、外径（および内径）が縮管部４３に向けて小さくなるテーパ部４４Ｃとにより構成されている。

本実施の形態による油圧ショベル１は、上述の如き屈曲管４１を用いてＰＭ捕集装置２３とＮＯｘ浄化装置２８との間を接続するもので、その基本的作用については、上述した第１の実施の形態によるものと格別差異はない。

即ち、本実施の形態の場合も、上述した第１の実施の形態と同様に、尿素水噴射弁２９は、縮管部４３で流速が速くなった排気ガスに向けて尿素水溶液を噴射することができる。そして、尿素水溶液が噴射された排気ガスは、縮管部４３の下流側に接続された大径の下流側管部４４でその流れが広がり、このとき、排気ガス中に尿素水溶液（ないし尿素水溶液から加水分解されたアンモニア）が拡散（均一に混合）する。これにより、ＮＯｘ浄化装置２８に均一なアンモニア混合排気を送ることができ、ＮＯｘ浄化装置２８の効率（浄化効率）を向上することができる。

また、屈曲管４１を構成する縮管部４３をＬ字状に屈曲したＬ字管として形成すると共に、上流側管部４２と下流側管部４４とを直線状の直管として形成しているので、屈曲管４１を小型に形成する（コンパクトに曲げる）ことができる。さらに、上流側管部４２と下流側管部４４にテーパ部４２Ｃ，４４Ｃを設ける構成としているので、縮管部４３の上流側と下流側とで排気ガスの流れを円滑化（層流に）することができ、この面からも、ＮＯｘ浄化装置２８に均一なアンモニア混合排気を送ることができる。

次に、図８ないし図９は本発明の第４の実施の形態を示している。本実施の形態の特徴は、ＰＭ捕集装置をエンジンに支持部材を介して支持すると共にＮＯｘ浄化装置をカウンタウエイトに支持する構成としたことにある。なお、本実施の形態では、上述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。

図中、５１は旋回フレーム５の後端部に取付けられたカウンタウエイトで、該カウンタウエイト５１は、上述した第１の実施の形態のカウンタウエイト７と同様に、前面５１Ａが平坦に形成され、後面５１Ｂ側が湾曲するように突出している。また、カウンタウエイト５１の前面５１Ａと上面５１Ｃとの角隅部のうち、エンジン８と対向する部位には、凹状に切欠かれた凹窪部５１Ｄが設けられている。そして、この凹窪部５１Ｄには、ＮＯｘ浄化装置２８が左，右方向に延びるように取付けられている。

５２は油圧ポンプ９の上側に位置してエンジン８の右側に設けられた支持台状の支持部材で、該支持部材５２は、ＰＭ捕集装置２３をエンジン８に対して支持するものである。ここで、支持部材５２は、油圧ポンプ９の基端側に位置してほぼ垂直な板状の取付部５２Ａと、該取付部５２Ａから油圧ポンプ９の先端側に向けほぼ水平に延びた板状の支持部５２Ｂとにより構成されている。そして、支持部材５２は、その取付部５２Ａを油圧ポンプ９のフランジ部９Ａに当接させ、この状態で該フランジ部９Ａと一緒にボルトを用いてエンジン８のポンプ取付部に取付けられている。また、支持部５２Ｂには、ＰＭ捕集装置２３が前，後方向に延びるように取付けられている。

５３はＰＭ捕集装置２３とＮＯｘ浄化装置２８との間を接続する屈曲管で、該屈曲管５３は、後述の上流側管部５４と、縮管部５５と、下流側管部５６とにより構成されている。

５４はＰＭ捕集装置２３の出口側接続部２３Ｃに接続された上流側管部で、該上流側管部５４は、直線状の直管として前，後方向に延び、出口側接続部２３Ｃと後述の縮管部５５との間を接続するものである。ここで、上流側管部５４は、全周にわたって径方向外側に突出する取付フランジ部５４Ａと、蛇腹形状の金属筒体として形成されたベローズ管５４Ｂと、外径（および内径）が縮管部５５に向けて小さくなるテーパ部５４Ｃとを含んで構成されている。そして、ベローズ管５４Ｂは、振動モードが異なるＰＭ捕集装置２３とＮＯｘ浄化装置２８との間で両者間の相対的な変位（両者間の位置ずれ）を吸収するものである。

５５は上流側管部５４の下流端に接続された縮管部で、該縮管部５５は、Ｌ字状に屈曲したＬ字管として形成され、上流側管部５４と後述の下流側管部５６との間を接続するものである。ここで、縮管部５５の外径（および内径）は、上流側管部５４の下流端との接続部分と下流側管部５６の上流端との接続部分を除いて、上流側管部５４の外径（および内径）と下流側管部５６の外径（および内径）よりも小さくなっている。換言すれば、上流側管部５４と下流側管部５６は、縮管部５５との接続部分を除いて、該縮管部５５よりも大径となっている。そして、縮管部５５には、尿素水噴射弁２９が設けられている。

５６は縮管部５５の下流端に接続された下流側管部で、該下流側管部５６は、直線状の直管として左，右方向に延び、縮管部５５とＮＯｘ浄化装置２８の入口側接続部２８Ｂとの間を接続するものである。ここで、下流側管部５６は、全周にわたって径方向外側に突出する取付フランジ部５６Ａと、外径（および内径）が縮管部５５に向けて小さくなるテーパ部５６Ｂとにより構成されている。

このように構成される第４の実施の形態でも、上述した第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。特に、本実施の形態では、屈曲管５３の上流側管部５４にベローズ管５４Ｂを設ける構成としているので、ＰＭ捕集装置２３とＮＯｘ浄化装置２８との間で振動モードが異なっても、両者間の相対的な変位（両者間の位置ずれ）を吸収することができる。

次に、図１０ないし図１１は本発明の第５の実施の形態を示している。本実施の形態の特徴は、ＰＭ捕集装置とＮＯｘ浄化装置をエンジンに支持部材を介して支持する構成としたことにある。なお、本実施の形態では、上述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。

図中、６１はエンジン８の右側から後側にわたって設けられた支持台状の支持部材で、該支持部材６１は、ＰＭ捕集装置２３およびＮＯｘ浄化装置２８をエンジン８に対して支持するものである。ここで、支持部材６１は、油圧ポンプ９の基端側に位置してほぼ垂直に延びる板状の第１の取付部６１Ａと、エンジン８の後面側に位置する第２の取付部６１Ｂと、これら取付部６１Ａ，６１Ｂの上端側を連結するように設けられ上方から見て略Ｌ字状の板体として形成された支持部６１Ｃとにより構成されている。

そして、支持部材６１は、第１の取付部６１Ａを油圧ポンプ９のフランジ部９Ａに当接させ、この状態で該フランジ部９Ａと一緒にボルトを用いてエンジン８のポンプ取付部に取付けると共に、第２の取付部６１Ｂをエンジン８の後面にボルトを用いて取付けられている。また、支持部６１Ｃには、前，後方向に延びるようにＰＭ捕集装置２３が載置されると共に、左，右方向に延びるようにＮＯｘ浄化装置２８が載置されている。

このように構成される第５の実施の形態でも、上述した第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。特に、本実施の形態では、上述の如き支持部材６１を用いてＰＭ捕集装置２３およびＮＯｘ浄化装置２８をエンジン８に対して支持する構成としているので、これらＰＭ捕集装置２３およびＮＯｘ浄化装置２８を簡素な構成で支持することができる。

なお、上述した各実施の形態では、屈曲管２４，３１，４１，５３は、ＰＭ捕集装置２３の出口側接続部２３ＣとＮＯｘ浄化装置２８の入口側接続部２８Ｂに、取付フランジ部２３Ｃ1，２８Ｂ1，２５Ａ，３２Ａ，４２Ａ，５４Ａ，２７Ａ，３４Ａ，４４Ａ，５６Ａを突き合わせてボルト・ナット２３Ｃ2，２８Ｂ2を螺合することにより固定する場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば屈曲管の上流側管部と下流側管部は、ＰＭ捕集装置の出口側接続部とＮＯｘ浄化装置の入口側接続部に、嵌合により固定したり、溶接を用いて固着する構成としてもより。

また、上述した各実施の形態では、建設機械として、クローラ式の下部走行体２を備えた油圧ショベル１を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えばホイール式の下部走行体を備えた油圧ショベルに適用してもよい。それ以外にも、ホイールローダ、ダンプトラック、リフトトラック等の他の建設機械にも広く適用することができる。

１ 油圧ショベル（建設機械）
２ 下部走行体（車体）
３ 上部旋回体（車体）
８ エンジン
２１ 排気管
２３ ＰＭ捕集装置
２４，３１，４１，５３ 屈曲管
２５，３２，４２，５４ 上流側管部
２５Ｂ，４２Ｃ，５４Ｃ テーパ部
２６，３３，４３，５５ 縮管部
２７，３４，４４，５６ 下流側管部
２７Ｂ，４４Ｃ，５６Ｂ テーパ部
２８ ＮＯｘ浄化装置
２９ 尿素水噴射弁

Claims (3)

1. 自走可能な車体と、該車体に搭載されたエンジンと、該エンジンから排出される排気ガスを外部に排出する排気管と、該排気管の途中に設けられ排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集するＰＭ捕集装置と、該ＰＭ捕集装置よりも前記排気ガスの流れ方向の下流側に位置して前記排気管の途中に設けられ前記排気ガスに含まれる窒素酸化物を浄化するＮＯｘ浄化装置と、前記排気管内を流れる前記排気ガスに尿素水溶液を噴射する尿素水噴射弁とを備えてなる建設機械において、
   前記排気管は、前記ＰＭ捕集装置とＮＯｘ浄化装置との間をＬ字状に屈曲する屈曲管により形成し、
   該屈曲管は、前記ＰＭ捕集装置に接続される上流側管部と、該上流側管部に接続され該上流側管部よりも小径の縮管部と、該縮管部と前記ＮＯｘ浄化装置との間を接続し前記縮管部よりも大径の下流側管部とにより構成し、
   前記尿素水噴射弁は、前記屈曲管のうちの縮管部に設ける構成としたことを特徴とする建設機械。
2. 前記上流側管部と下流側管部は、それぞれ直線状の直管として形成し、
   前記縮管部は、Ｌ字状に屈曲したＬ字管として形成してなる請求項１に記載の建設機械。
3. 前記上流側管部と下流側管部には、前記縮管部に向けて内径が小さくなるテーパ部を設ける構成としてなる請求項１または２に記載の建設機械。

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