JP2014080906A - 排気処理ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の課題は、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置と選択還元触媒装置との間の相対位置及び／または相対姿勢にずれが生じても、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置と選択還元触媒装置とを接続管で接続可能な排気処理ユニットを提供することにある。
【解決手段】排気処理ユニットは、作業車両のエンジンからの排気を処理する排気処理ユニットであって、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置と、選択還元触媒装置と、接続管とを備える。ディーゼル微粒子捕集フィルター装置及び選択還元触媒装置は、排気を処理する。接続管は、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置と前記選択還元触媒装置とを接続する。接続管は、複数の球面ジョイントを含む。接続管は、一端側において第１の管部を有するとともに、他端側において第２の管部を有する。複数の球面ジョイントは、第１の球面ジョイントと、第２の球面ジョイントと、第３の球面ジョイントと、を含む。
【選択図】図４

Description

本発明は、作業車両のエンジンからの排気を処理する排気処理ユニットに関する。

油圧ショベル等の作業車両には、排気処理装置が搭載されている。排気処理装置は、エンジンからの排気を処理するために、接続管（以降、エンジンと接続する接続管を第１の接続管と呼ぶ）を介してエンジンと接続される。排気処理装置は、例えば特許文献１に示すように、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置と選択還元触媒装置とを含む。

ディーゼル微粒子捕集フィルター装置は、第１の接続管と接続され、エンジンからの排気中の粒子状物質を低減する処理を施す。当該処理後の排気は、接続管（以降、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置と選択還元触媒装置とを接続する接続管を第２の接続管と呼ぶ）を介して、選択還元触媒装置に送られる。選択還元触媒装置は、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置により処理された排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減する。これら２つの排気処理装置及び第２の接続管は、メンテナンスの容易性を実現するために１つのユニットとして作業車両に搭載されることがある。このようなユニットのことを排気処理ユニットと呼ぶ。

特開２０１２−０９７４１３号

２つの排気処理装置は、いずれも重量物であるため、排気処理ユニットを支持物に備え付けた場合、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置と選択還元触媒装置との間の相対位置及び／または相対姿勢が一定に保たれないことがある。このように、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置と選択還元触媒装置との間の相対位置及び／または相対姿勢が一定に保たれない場合、各装置を取り付ける際には、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置と選択還元触媒装置とを第２の接続管を用いて接続することが困難になる。

本発明の課題は、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置と選択還元触媒装置との間の相対位置及び／または相対姿勢にずれが生じても、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置と選択還元触媒装置とを第２の接続管で接続可能な技術を提供することにある。

本発明の第１の態様に係る排気処理ユニットは、作業車両のエンジンからの排気を処理する排気処理ユニットであって、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置と、選択還元触媒装置と、接続管とを備える。ディーゼル微粒子捕集フィルター装置及び選択還元触媒装置は、排気を処理する。接続管は、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置と選択還元触媒装置とを接続する。接続管は、複数の球面ジョイントを含む。接続管は、一端側において第１の管部を有するとともに、他端側において第２の管部を有する。複数の球面ジョイントは、第１の球面ジョイントと、第２の球面ジョイントと、第３の球面ジョイントと、を含む。第１の球面ジョイントは、第１の管部とディーゼル微粒子捕集フィルター装置との間に設けられる。第２の球面ジョイントは、第２の管部と選択還元触媒装置との間に設けられる。第３の球面ジョイントは、第１の管部と第２の管部との間に設けられる。

本発明の第２の態様に係る排気処理ユニットは、第１の態様の排気処理ユニットであって、第１の球面ジョイント及び第２の球面ジョイントの各中心軸線は、第３の球面ジョイントの中心軸線と直交する。

本発明の第３の態様に係る排気処理ユニットは、第１又は第２の態様の排気処理ユニットであって、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置と、選択還元触媒装置とは、それぞれの長手方向が同一の方向となるように並んで配置される。接続管は、当該接続管の長手方向がディーゼル微粒子捕集フィルター装置及び選択還元触媒装置の長手方向と同一の方向となるように近接して配置される。接続管は、一端側において、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置と接続され、他端側において、選択還元触媒装置と接続される。

本発明の第４の態様に係る排気処理ユニットは、第１から第３のいずれかの態様の排気処理ユニットであって、第１の支持部品と第２の支持部品とをさらに備える。第１の支持部品は、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置を支持する。第２の支持部品は、選択還元触媒装置と第１の支持部品を支持する。第１の支持部品と第２の支持部品が別体の部品である。

本発明の第５の態様に係る排気処理ユニットは、第４の態様の排気処理ユニットであって、第２の支持部品は、プレス加工によって成形される。

本発明の第１の態様に係る排気処理ユニットでは、接続管は、複数の球面ジョイントを含む。このため、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置と選択還元触媒装置との間の相対位置及び相対姿勢が所定の範囲内でどのように変化しても、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置と選択還元触媒装置とを確実に接続する。さらに、接続管とディーゼル微粒子捕集フィルター装置との間と、接続管と選択還元触媒装置との間とに、球面ジョイントが設けられる。このため、上述した所定の範囲のうち、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置と選択還元触媒装置との間の相対位置のとりうる範囲が大きくなる。

本発明の第２の態様に係る排気処理ユニットでは、第１の球面ジョイント及び第２の球面ジョイントの各中心軸線は、第３の球面ジョイントの中心軸線と直交する。このため、接続管は、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置と選択還元触媒装置とに対し、柔軟に位置及び姿勢を変更することができる。すなわち、接続管によって、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置と選択還元触媒装置とを確実に接続することが可能となる。

本発明の第３の態様に係る排気処理ユニットは、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置と、選択還元触媒装置と、接続管とは、それぞれの長手方向が同一の方向となるように互いに近接して配置される。このため、排気処理ユニットをコンパクトに構成することができる。

本発明の第４の態様に係る排気処理ユニットでは、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置を支持する支持部品と、選択還元触媒装置を支持する支持部品とは異なる。したがって、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置と選択還元触媒装置との間の相対位置及び／または相対姿勢が大きく変化する可能性があるが、複数の球面ジョイントによってディーゼル微粒子捕集フィルター装置と選択還元触媒装置とを確実に接続する。

本発明の第５の態様に係る排気処理ユニットでは、選択還元触媒装置を支持する第２の支持部品は、プレス加工によって成形される。第２の支持部品の変形により、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置と選択還元触媒装置との間の相対位置及び／または相対姿勢が大きく変化する可能性があるが、複数の球面ジョイントによってディーゼル微粒子捕集フィルター装置と選択還元触媒装置とを確実に接続する。

本発明の一実施形態に係る作業車両の斜視図。 エンジン室の内部構造を後方から見た図。 エンジン室の内部構造を上方から見た図。 排気処理ユニットの平面図。 図２の排気処理ユニット付近の拡大図。 排気処理ユニットを前方から見た図。 排気処理ユニットの底面図。 排気処理装置の固定部品の斜視図。 第２の接続管が１つの球面ジョイントのみを含む場合の選択還元触媒装置に対するディーゼル微粒子捕集フィルター装置の相対位置及び相対姿勢の変化を表す説明図。 第２の接続管が２つの球面ジョイントを含む場合の選択還元触媒装置に対するディーゼル微粒子捕集フィルター装置の相対位置の変化を表す説明図。 第２の接続管が３つの球面ジョイントを含む場合の選択還元触媒装置に対するディーゼル微粒子捕集フィルター装置の相対位置の変化を表す説明図。

本発明の一実施形態に係る作業車両１００を図１に示す。本実施形態では、作業車両として、油圧ショベルを例に挙げて説明する。作業車両１００は、車両本体１と作業機４とを備えている。

車両本体１は、走行体２と旋回体３とを有している。走行体２は、一対の走行装置２ａ，２ｂを有する。各走行装置２ａ，２ｂは、履帯２ｄ，２ｅを有している。走行装置２ａ，２ｂは、後述するエンジン２１（図２参照）からの駆動力によって履帯２ｄ，２ｅが駆動されることによって、作業車両１００を走行させる。なお、以下の説明において、前後方向とは、車両本体１の前後方向を意味する。言い換えれば、前後方向とは、運転室５に着座した操作者から見た前後方向を意味する。また、左右方向、或いは、側方とは、車両本体１の車幅方向を意味する。言い換えれば、左右方向、車幅方向、或いは、側方とは、上述の操作者から見た左右の方向である。また、図面においては、前後方向をＸ軸、左右方向をＹ軸、上下方向をＺ軸で示している。

旋回体３は、走行体２上に載置されている。旋回体３は、走行体２に対して旋回可能に設けられている。また、旋回体３には運転室５が設けられている。旋回体３は、燃料タンク１４と作動油タンク１５とエンジン室１６とカウンタウェイト１８とを有している。燃料タンク１４は、後述するエンジン２１を駆動するための燃料を貯留する。燃料タンク１４は、作動油タンク１５の前方に配置されている。作動油タンク１５は、後述する油圧ポンプ２３（図２参照）から吐出される作動油を貯留する。作動油タンク１５は、燃料タンク１４と前後方向に並んで配置されている。

エンジン室１６は、後述するようにエンジン２１及び油圧ポンプ２３などの機器を収納する。エンジン室１６は、運転室５、燃料タンク１４および作動油タンク１５の後方に配置されている。エンジン室１６の上方は、エンジンフード１７によって覆われている。カウンタウェイト１８は、エンジン室１６の後方に配置されている。

作業機４は、旋回体３の前部中央位置に取り付けられている。作業機４は、ブーム７、アーム８、バケット９、ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１およびバケットシリンダ１２を有する。ブーム７の基端部は、旋回体３に回転可能に連結されている。また、ブーム７の先端部はアーム８の基端部に回転可能に連結されている。アーム８の先端部は、バケット９に回転可能に連結されている。ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１およびバケットシリンダ１２は、油圧シリンダであり、後述する油圧ポンプ２３から吐出された作動油によって駆動される。ブームシリンダ１０は、ブーム７を動作させる。アームシリンダ１１は、アーム８を動作させる。バケットシリンダ１２は、バケット９を動作させる。これらのシリンダ１０，１１，１２が駆動されることによって作業機４が駆動される。

図２は、エンジン室１６の内部構造を後方から見た図である。図３は、エンジン室１６の内部構造を上方から見た図である。図２に示すように、エンジン室１６には、エンジン２１と、フライホイールハウジング２２と、油圧ポンプ２３と、排気処理ユニット２４とが配置されている。また、エンジン室１６には、ラジエータやオイルクーラーを含む冷却装置２５が配置されている。冷却装置２５と、エンジン２１と、フライホイールハウジング２２と、油圧ポンプ２３とは、車幅方向に並んで配置されている。

図２に示すように、作業車両１００は、旋回フレーム２６と車体フレーム２７とを有している。旋回フレーム２６は、前後方向に延びる一対のセンターフレーム２６ａ，２６ｂを含む。旋回フレーム２６は、ゴムダンパーを介してエンジン２１を支持している。

車体フレーム２７は、旋回フレーム２６上に立設されている。車体フレーム２７は、エンジン２１及び油圧ポンプ２３などの機器の周囲に配置されている。車体フレーム２７には、外装カバー２８が取り付けられている。なお、図２では、外装カバー２８の一部のみを図示している。図１に示すエンジンフード１７も、車体フレーム２７に取り付けられている。

図２及び図３に示すように、車体フレーム２７は、複数の柱部材３１−３５と複数の梁部材３６，３７とを含む。柱部材３１−３５は、旋回フレーム２６から上方に延びるように配置されている。梁部材３６，３７は、柱部材３１−３５によって支持されている。具体的には、図３に示すように、複数の梁部材３６，３７は、第１の梁部材３６と第２の梁部材３７とを含む。第１の梁部材３６と第２の梁部材３７とは、互いに前後方向に離れて配置されている。第１の梁部材３６は、エンジン２１よりも前方に配置されている。第２の梁部材３７は、エンジン２１よりも後方に配置されている。

油圧ポンプ２３は、エンジン２１によって駆動される。図２に示すように、油圧ポンプ２３は、エンジン２１の側方に配置されている。すなわち、油圧ポンプ２３は、車幅方向にエンジン２１と並んで配置されている。油圧ポンプ２３は、エンジン２１の上面より低い位置に配置されている。

フライホイールハウジング２２は、エンジン２１と油圧ポンプ２３との間に配置されている。フライホイールハウジング２２は、エンジン２１の側面に取り付けられている。また、油圧ポンプ２３は、フライホイールハウジング２２の側面に取り付けられている。

図２に示すように、排気処理ユニット２４は、油圧ポンプ２３の上方に配置されている。図４は、図３の排気処理ユニット２４に関する箇所を拡大した図である。すなわち、図４は、排気処理ユニット２４の平面図である。図４では、排気処理ユニット２４に属さないが、排気処理ユニット２４に接続される一部の部品が、二点鎖線で表示されている。図３及び図４に示すように、排気処理ユニット２４は、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１と選択還元触媒装置４２とブラケット４３と第２の接続管５２とを有する。図３及び図４に示すように、排気処理ユニット２４は、第１の梁部材３６と第２の梁部材３７との間に渡って配置されている。排気処理ユニット２４は、梁部材３６，３７に支持されている。すなわち、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１と選択還元触媒装置４２とは、車体フレーム２７に支持されている。図２〜図４に示すように、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１と選択還元触媒装置４２とは車幅方向に並んで配置されている。

ディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１は、エンジン２１からの排気を処理する。ディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１は、排気中に含まれる粒子状物質をフィルターによって捕集する。ディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１は、捕集した粒子状物質をフィルターに付設されたヒータによって焼却する。

ディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１は、概ね円筒状の外形を有する。図３に示すように、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１は、その中心軸線Ａｘ１が前後方向に沿うように配置されている。従って、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１は、その中心軸線Ａｘ１がエンジン２１と油圧ポンプ２３とが並んでいる方向（以下、この方向を第１の方向と呼ぶ）に対して垂直となるように配置されている。言い換えれば、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１は、その長手方向が第１の方向と直交した状態で配置されている。

選択還元触媒装置４２は、エンジン２１からの排気を処理する。選択還元触媒装置４２は、尿素を加水分解して選択的に窒素酸化物ＮＯｘを還元する。選択還元触媒装置４２は、概ね円筒状の外形を有する。選択還元触媒装置４２は、その中心軸線Ａｘ２が前後方向に沿うように配置されている。したがって、選択還元触媒装置４２は、その中心軸線Ａｘ２が第１の方向に対して垂直となるように配置されている。言い換えれば、選択還元触媒装置４２は、その長手方向が第１の方向と直交した状態で配置されている。また、選択還元触媒装置４２は、その中心軸線Ａｘ２がディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１の中心軸線Ａｘ１と平行となるように配置されている。言い換えれば、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１と選択還元触媒装置４２とは、それぞれの長手方向が同一の方向となるように並んで配置されている。

図５は、図２の排気処理ユニット２４付近の拡大図である。なお、図５では理解の容易のために、車体フレーム２７などの一部の構成を省略し、後述する第２の支持部品６０の外形を二点鎖線で示している。図６は、図５の排気処理ユニット２４を前方から見た図である。図７は、排気処理ユニット２４の底面図である。図６、７では、排気処理ユニット２４に属さないが、排気処理ユニット２４に接続される部品は、二点鎖線で表示されている。

図５に示すように、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１及び選択還元触媒装置４２は、油圧ポンプ２３の上方に配置されている。選択還元触媒装置４２の底部は、エンジン２１の上面よりも下方に位置している。図５〜７に示されるように、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１は、第１接続口４４を有する。

図５に示すように、作業車両１００は、第１の接続管５１を備える。第１の接続管５１は、エンジン２１とディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１とを連結している。第１の接続管５１は、伸縮可能なベローズ部５４を有する。例えばベローズ部５４は、複数のベローズ形伸縮管継手が連結されて構成されている。ベローズ部５４は水平に配置されている。具体的には、ベローズ部５４は、車幅方向に延びている。ベローズ部５４は、油圧ポンプ２３の上方に配置されている。ベローズ部５４の一部は、選択還元触媒装置４２の下方に位置している。すなわち、第１の接続管５１は、選択還元触媒装置４２の下方を通っている。

第１の接続管５１は、第１屈曲部５５と第２屈曲部５６と球面ジョイント９１，９２とを有する。図３に示すように、第１屈曲部５５は、ベローズ部５４とエンジン２１とを連結している。すなわち、第１の接続管５１の一端は、過給器２９を介してエンジン２１の排気ポートに接続されている。図５に示すように、第１屈曲部５５は、球面ジョイント９２を介してベローズ部５４に接続されている。つまり、球面ジョイント９２は、第１屈曲部とベローズ部５４との間に設けられる。図５に示すように、第２屈曲部５６は、ベローズ部５４と第１接続口４４とを連結している。すなわち、第１の接続管５１の他端は、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１の第１接続口４４に接続されている。図５〜図７に示すように、第２屈曲部５６は、球面ジョイント９１を介して第１接続口４４に接続されている。つまり、球面ジョイント９１は、第２屈曲部５６と第１接続口４４との間に設けられる。なお、球面ジョイント９１，９２としては、例えばＵＳ２０１１／００７４１５０Ａ１に開示されている公知の技術が利用されてもよい。

図５〜図７に示すように、第１接続口４４は、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１の最下部に配置される。したがって、第１の接続管５１とディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１との接続部は、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１の真下に位置する。

図４及び図６に示すように、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１は、第２接続口４５を有する。第２接続口４５は、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１の中心軸線Ａｘ１よりも選択還元触媒装置４２側に位置している。また、第２接続口４５は、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１の中心軸線Ａｘ１よりも上方に位置している。第２接続口４５は、車幅方向かつ上方に向かって斜めに突出している。選択還元触媒装置４２は、第３接続口４６を有する。図６に示すように、第３接続口４６は、選択還元触媒装置４２の頂上部に位置している。

図４及び図６に示すように、第２の接続管５２の一端は、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１の第２接続口４５に接続されている。第２の接続管５２の他端は、選択還元触媒装置４２の第３接続口４６に接続されている。すなわち、第２の接続管５２は、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１と選択還元触媒装置４２とを接続している。第２の接続管５２は、選択還元触媒装置４２の上方において、選択還元触媒装置４２に近接して配置されている。

図４に示すように、第２の接続管５２は、直線部５７と第３屈曲部５８と第４屈曲部５９とを有する。直線部５７は、選択還元触媒装置４２の上方に位置している。直線部５７は、選択還元触媒装置４２の中心軸線Ａｘ２と平行な方向に延びている。すなわち、第２の接続管５２は、第２の接続管５２の長手方向がディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１及び選択還元触媒装置４２の長手方向と同一の方向となるように、配置されている。第３屈曲部５８は、直線部５７と第２接続口４５とを連結している。第３屈曲部５８は、球面ジョイント９３を介して第２接続口４５に接続されている。つまり、球面ジョイント９３は、第３屈曲部５８と第２接続口４５との間に設けられる。第３屈曲部５８には、尿素水噴射装置４９が取り付けられている。尿素水噴射装置４９は、第２の接続管５２内に尿素水を噴射する。第４屈曲部５９は、直線部５７と第３接続口４６とを連結している。第４屈曲部５９は、球面ジョイント９４を介して直線部５７に接続されている。つまり、球面ジョイント９４は、第４屈曲部５９と直線部５７との間に設けられる。第４屈曲部５９は、球面ジョイント９５を介して第３接続口４６に接続されている。つまり、球面ジョイント９５は、第４屈曲部５９と第３接続口４６との間に設けられる。本実施形態では、直線部５７と第３屈曲部５８とを総称して、第１の管部と呼ぶ。そして、第４屈曲部５９を第２の管部とも呼ぶ。つまり、第２の接続管５２は、一端側において第１の管部を有するとともに、他端側において第２の管部を有する。球面ジョイント９３は、第１の管部とディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１との間に設けられる。球面ジョイント９５は、第２の管部と選択還元触媒装置４２との間に設けられる。球面ジョイント９４は、第１の管部と第２の管部との間に設けられる。なお、球面ジョイント９３〜９５としては、例えばＵＳ２０１１／００７４１５０Ａ１に開示されている公知の技術が利用されてもよい。

なお、図６に示すように、球面ジョイント９３の中心軸線は、Ｙ軸と鋭角をなしている。図４に示すように、球面ジョイント９４の中心軸線はＸ軸とほぼ平行である。図６に示すように、球面ジョイント９５の中心軸線はＺ軸とほぼ平行である。すなわち、球面ジョイント９３，９５の中心軸線は、球面ジョイント９４にほぼ直交する関係となる。したがって、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸周りの回転による相対姿勢の変化、もしくは、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸方向への相対位置の変化に対しても、第２の接続管５２は、第２接続口４５と第３接続口４６に対し、柔軟に位置及び姿勢を変更することができる。すなわち、第２の接続管５２によって、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１と選択還元触媒装置４２とを確実に接続することが可能になる。

図５及び図６に示すように、選択還元触媒装置４２は、第４接続口４７を有する。第４接続口４７は、斜め上方に突出している。具体的には、第４接続口４７は、上方且つエンジン２１側へ向かって斜めに突出している。上述した尿素水噴射装置４９は、第４接続口４７の上方に位置しており、第４接続口４７が斜めに配置されることによって、尿素水噴射装置４９との干渉が回避されている。作業車両１００は、排気管５３を備えている。排気管５３は、第４接続口４７に接続される。具体的には、第３の排気管５３は、球面ジョイント９６を介して第４接続口４７に接続される。つまり、球面ジョイント９６は、第３の排気管５３と第４接続口４７との間に設けられる。球面ジョイント９６としては、例えばＵＳ２０１１／００７４１５０Ａ１に開示されている公知の技術が利用されてもよい。排気管５３の上部は、エンジンフード１７から上方へ突出している。

エンジン２１と、第１の接続管５１と、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１と、第２の接続管５２と、選択還元触媒装置４２と、排気管５３とは、順に直列に接続されている。したがって、エンジン２１からの排気は、第１の接続管５１を通り、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１に送られる。ディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１では、主に粒子状物質が排気中から低減される。次に、排気は、第２の接続管５２を通り、選択還元触媒装置４２に送られる。選択還元触媒装置４２では、主にＮＯｘが低減される。その後、清浄化された排気は排気管５３を通って外部へ排出される。

ブラケット４３には、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１と選択還元触媒装置４２とが取り付けられる。図８は、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１と選択還元触媒装置４２とを固定する固定部品の斜視図である。図８に示されるように、固定部品は、ブラケット４３、第１の係止部品８０ａ，８０ｂ、及び、第２の係止部品８１ａ，８１ｂを有する。ブラケット４３は、第１の支持部品７０と第２の支持部品６０とを有する。第１の支持部品７０は、底部７１と、第１の支持部７２ａ，７２ｂと、第１の取付部７３とを含む。第２の支持部品６０は、第２の取付部６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄ，６２ｅと、第３の取付部６３ａ，６３ｂと、第２の支持部６５ａ，６５ｂと、挿通孔６６と、第４の取付部６７ａ，６７ｂ，６７ｃ，６７ｄと、第５の取付部６８ａ，６８ｂ，６８ｃ，６８ｄとを含む。

第１の支持部品７０は、第２の支持部品６０と別体の部品であって、第２の支持部品６０に取り付けられる。底部７１は、第２の支持部品６０の一部（特に、第５の取付部６８ａ〜６８ｄ周辺の部分）と接する。底部７１には、後述する第５の取付部６８ａ〜６８ｄに対応する孔が空けられている。

第１の支持部７２ａ，７２ｂは、底部７１よりも上方に位置している。第１の支持部７２ａ，７２ｂは、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１を支持する。すなわち、第１の支持部品７０は、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１を支持する。ディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１は、概ね円筒形状の外形を有しており、第１の支持部７２ａ，７２ｂは、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１の外周面に対応した接触面を有する。より具体的には、第１の支持部７２ａ，７２ｂは、下方に向かって凹んだ形状の接触面を有する。

第１の係止部品８０ａ，８０ｂは、第１の支持部品７０の第１の支持部７２ａ，７２ｂ（詳細は後述）によって支持されたディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１の周りに装着される。第１の係止部品８０ａ，８０ｂと第１の支持部７２ａ，７２ｂとによって、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１は、第１の支持部品７０上に固定される。

第１の取付部７３は、第３の取付部６３ａ，６３ｂと共に、排気処理ユニット２４の車両への取り付け及び取り外しに利用される。第１の取付部７３に関する詳細な説明は後述する。

第２の支持部品６０は、１つの部材をプレス加工によって成形されたものである。第２の支持部品６０は、下方に向かって凹んだ形状を有する。

第２の取付部６２ａ〜６２ｅは、作業車両１００の車体フレーム２７に取り付けられる。より詳細には、図４及び図７に示すように、第２の取付部６２ａ，６２ｂ，６２ｃは、第１の梁部材３６に取り付けられ、第２の取付部６２ｄ，６２ｅは、第２の梁部材３７に取り付けられる。第２の取付部６２ａ〜６２ｅは、同一平面上に位置する。図４、図６及び図７に示すように、本実施形態では、ボルト等を利用して、第２の支持部品６０が梁部材３６，３７に取り付けられる。したがって、第２の取付部６２ａ〜６２ｅは孔を含んでいる。しかし、掛止などの別の固定手段を採用する場合、第２の取付部６２ａ〜６２ｅは、別の形状もしくはフックなどの部材を含んでいてもよい。

第２の取付部６２ａ〜６２ｅによって、ブラケット４３は車体フレーム２７に固定される。つまり、排気処理ユニット２４が車体フレーム２７に固定される。第２の取付部６２ａ〜６２ｅは梁部材３６，３７に着脱可能に取り付けられている。すなわち、排気処理ユニット２４は、車体フレーム２７に着脱可能に取り付けられている。

第２の支持部６５ａ，６５ｂは、選択還元触媒装置４２を支持する。これにより、第２の支持部品６０は選択還元触媒装置４２を支持する。選択還元触媒装置４２は、概ね円筒形状の外形を有しており、第２の支持部６５ａ，６５ｂは、選択還元触媒装置４２の外周面に対応した接触面を有する。より具体的には、第２の支持部６５ａ，６５ｂは、下方に向かって凹んだ形状の接触面を有する。

第２の係止部品８１ａ，８１ｂは、第２の支持部６５ａ，６５ｂによって支持された選択還元触媒装置４２の周りに装着される。第２の係止部品８１ａ，８１ｂと第２の支持部６５ａ，６５ｂとによって、選択還元触媒装置４２は、第２の支持部品６０上に固定される。

第４の取付部６７ａ〜６７ｄは、選択還元触媒装置４２を係止する第２の係止部品８１ａ，８１ｂを挿通させる孔を含む。第２の係止部品８１ａ，８１ｂはその両端にネジ溝を含んでいる。図６〜８に示すように、第４の取付部６７ａ〜６７ｄでは、選択還元触媒装置４２が支持される側と反対側の第２の支持部品６０の底面において、第２の係止部品８１ａ，８１ｂがナットで固定される。

第３の取付部６３ａ，６３ｂは、第１の取付部７３と共に、排気処理ユニット２４の車両への取り付け及び取り外しに利用される。具体的には、第３の取付部６３ａ，６３ｂ及び第１の取付部７３に荷吊り用具のフックを取り付け、排気処理ユニット２４を吊り上げて、排気処理ユニット２４の取り付け、取り外し作業を行う。さらに、第３の取付部６３ａ，６３ｂ及び／又は第１の取付部７３に荷吊り用具のフックを取り付けられていない間、作業車両１００の他の部材が取り付けられてもよい。このような部材として、例えば、排気処理ユニットの少なくとも一部を覆うカバーなどがある。図６に示されるように、荷吊り用具のフックの取り付け、取り外しの便宜のため、第３の取付部６３ａ，６３ｂは、第２の取付部６２ａ，６２ｂ，６２ｃよりも上方に位置している。

第５の取付部６８ａ〜６８ｄは、第１の支持部品７０を第２の支持部品６０に固定するためのボルトを通す孔を含む。図６〜図８に示すように、第１の支持部品７０と第２の支持部品６０とは、ボルトとナットとを利用して固定される。すなわち、第１の支持部品７０は、第２の支持部品６０に着脱可能に取り付けられている。また、第５の取付部６８ａ〜６８ｄにより、第２の支持部品６０は、第１の支持部品７０を支持する。

挿通孔６６は、図６及び図７に示すように、第１接続口４４を挿通する。図６に示すように、第１接続口４４の最下部は、第２の支持部品６０の底面より上側に位置する。これにより、排気処理ユニット２４を作業車両１００から取り外して、排気処理ユニット２４を地面に置いたとしても、第１接続口４４が地面と接することはない。さらに、図示していないが、第１接続口４４の最下部は、底部７１より上側に位置する。したがって、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１を支持する第１の支持部品７０を第２の支持部品６０から取り外して、第１の支持部品７０を地面に置いたとしても、第１接続口４４が地面と接することはない。以上により、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１のメンテナンス性をさらに向上させることができる。

本実施形態に係る排気処理ユニット２４は、以下の特徴を備える。第２の接続管５２は、３つの球面ジョイント９３，９４，９５を含む。これによって、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１と選択還元触媒装置４２との間の相対位置及び／または相対姿勢が所定の範囲内でどのように変化しても、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１と選択還元触媒装置４２とは、第２の接続管５２を用いて確実に接続することができる。以下、この理由を、図面を参照しながら詳細に説明する。

図８に示すブラケット４３の構造を鑑みると、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１と選択還元触媒装置４２との間の相対位置及び／または相対姿勢のずれの要因は、以下の３つが考えられる。まず、（１）ディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１と選択還元触媒装置４２との取り付け誤差である。つぎに、（２）振動による第１の係止部品８０ａ，８０ｂ及び第２の係止部品８１ａ，８１ｂの緩みである。最後に、（３）ブラケット４３、特に、第２の支持部品６０の変形である。（１）（２）の要因によって、Ｘ軸周りの回転による姿勢のずれ、もしくはＸ軸方向の位置ずれを生じる。（３）の要因によって、Ｙ軸、Ｚ軸周りの回転による姿勢のずれ、もしくはＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の各位置ずれが生じる。（３）の要因に比べて、（１）（２）の要因によるずれのほうが大きいと思われるので、ここでは、Ｘ軸方向の位置ずれに対し、３つの球面ジョイントが必要である理由を説明する。他の軸方向の位置ずれ、もしくは回転による姿勢のずれについても、同様に考えればよい。

図９は、第２の接続管５２が１つの球面ジョイントのみを含む場合の選択還元触媒装置４２に対するディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１の相対位置及び相対姿勢の変化を表す。なお、説明の便宜上、図９は、１つの球面ジョイントが球面ジョイント９３である場合の選択還元触媒装置４２に対するディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１の相対位置及び相対姿勢の変化を表す。１つの球面ジョイントが球面ジョイント９３以外である場合については後述する。

図９は、代表的な例として、選択還元触媒装置４２に対してディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１をＺ軸周りに回転させた場合のディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１４１の姿勢の変化を示す。図９では、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１の正しい位置を二点鎖線、球面ジョイント９３に取り付けられる場合のディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１のずれた位置・姿勢を実線で表している。なお、中心軸線Ａｘ１０は、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１が正しい位置にある場合の中心軸線を表す。

図９を参照すれば分かるように、球面ジョイント９３だけでは、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸周りの回転による姿勢変化には対応できるが、Ｘ軸方向（中心軸線Ａｘ１０，Ａｘ２の向かう方向）の位置ずれが生じた場合、第２の接続管５２は、１つの球面ジョイント９３によって、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１と選択還元触媒装置４２とを連結することができない。これは、球面ジョイントの中心軸線の方向がどこに向いても変わらない。つまり、第２の接続管５２が含む球面ジョイントの中心軸線の方向がどこに向いていても、第２の接続管５２が１つの球面ジョイントを含むだけでは、第２の接続管５２がディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１と選択還元触媒装置４２とを接続することができない場合がある。

図１０は、第２の接続管５２が２つの球面ジョイントを含む場合の選択還元触媒装置４２に対するディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１の相対位置の変化を表す。図１０は、２つの球面ジョイントが球面ジョイント９３及び９５である場合の選択還元触媒装置４２に対するディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１の相対位置の変化を表す。１つの球面ジョイントが球面ジョイント９３及び９５以外である場合については後述する。

図１０は、球面ジョイント９５において、選択還元触媒装置４２に対してディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１をＺ軸周りに回転させた場合のディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１の位置の変化を示す。図６に示すように、球面ジョイント９５の中心軸線は、Ｚ軸から少し傾いているに過ぎない。したがって、ここでは、球面ジョイント９５の中心軸線がＺ軸であるものとして説明する。球面ジョイント９３においては、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１の姿勢を変えないように、Ｚ軸周りにディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１が回転されている。なお、図１０でも、球面ジョイント９３の中心軸線がＹ軸であるものとする。また、中心軸線Ａｘ１０の意味、及び、二点鎖線で表されたものは、図９と同じである。

図１０では、球面ジョイント９３におけるＸ軸周りの回転を全く行わない場合を想定している。すると、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１と選択還元触媒装置４２との距離Ｄｏを変えずに、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１をＸ軸方向に移動させるとすれば、Ｘ軸方向の相対的な位置の変化量Ｄｘは、図１０に示された０と２Ｌ（Ｌは、第２の接続管５２のＸ軸方向の長さ）の２つの値となる。

したがって、第２の接続管５２が２つの球面ジョイントを含むだけでは、第２の接続管５２が含む２つの球面ジョイントの中心軸線の方向がどこに向いていても、第２の接続管５２がディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１と選択還元触媒装置４２とを接続することができない場合がある。

図１１は、第２の接続管５２が３つの球面ジョイントを含む場合の選択還元触媒装置４２に対するディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１の相対位置の変化を表す。図１１は、３つの球面ジョイントが球面ジョイント９３，９４，９５である場合の選択還元触媒装置４２に対するディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１の相対位置の変化を表す。３つの球面ジョイントが球面ジョイント９３〜９５以外である場合については後述する。

図１１に示すように、球面ジョイント９３，９４，９５がＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に少しずつ回転することによって、選択還元触媒装置４２に対してディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１をＸ軸方向に並進移動させることが可能である。ただし、Ｘ軸方向の相対位置の変化Ｄｘは、０から２Ｌ（Ｌは、第２の接続管５２のＸ軸方向の長さ）程度の範囲に限られる。しかし、この範囲は、上述した（１）〜（３）の要因によるＸ軸方向の相対的な位置のずれに対応するには十分である。つまり、（１）〜（３）の要因によるＸ軸方向の相対的な位置のずれがあっても、第２の接続管５２がディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１と選択還元触媒装置４２とを接続することができる。以上により、第２の接続管５２が３つの球面ジョイント９３，９４，９５を含むことによって、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１と選択還元触媒装置４２との間の相対位置及び／または相対姿勢が所定の範囲内でどのように変化しても、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１と選択還元触媒装置４２とは、第２の接続管５２を用いて確実に接続することができる。

なお、３つの球面ジョイントが、本実施形態における各球面ジョイント９３，９４，９５の位置以外の場所に設けられた場合でも、（１）〜（３）の要因によるＸ軸方向の相対的な位置のずれが生じたときには、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１と選択還元触媒装置４２とは、第２の接続管５２によって接続することができる。しかし、本実施形態では、球面ジョイント９３，９５は、第２の接続管５２とディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１との間と、第２の接続管５２と選択還元触媒装置４２との間とに設けられているという特徴がある。このため、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１と選択還元触媒装置４２との間の相対位置のとりうる範囲が大きくなる。

＜変形例＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

上述の実施形態では、排気処理ユニット２４を油圧ショベルに適用する例について説明したが、ブルドーザなどの他の作業車両に適用してもよい。

ディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１は、梁部材３６，３７よりも下方に配置されてもよい。ただし、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１は、選択還元触媒装置４２よりも上方に配置されることが望ましい。

ディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１及び選択還元触媒装置４２は、円筒状等に限らず、楕円状や直方体状など他の形状であってもよい。

第１の方向は車幅方向に限らず他の方向であってもよい。すなわち、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１及び選択還元触媒装置４２は車幅方向と異なる方向に並んで配置されてもよい。例えば、第１の方向は車両前後方向であってもよい。すなわち、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１と選択還元触媒装置４２とは車両前後方向に並んで配置されてもよい。

ディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１は、柱部材３１−３５のいずれかに支持されてもよい。選択還元触媒装置４２は、柱部材３１−３５のいずれかに支持されてもよい。ディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１及び選択還元触媒装置４２を支持する車体フレーム２７は、外装カバー２８を支持するものに限られない。例えば、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置４１及び選択還元触媒装置４２を支持するための専用の車体フレームが設けられてもよい。

第１の支持部７２ａ，７２ｂ、第２の支持部６５ａ，６５ｂ、第１の係止部品８０ａ，８０ｂ、第２の係止部品８１ａ，８１ｂの数はそれぞれ２つとは限らず、１つもしくは３つ以上であってもよい。これに対応して、第４の取付部６７ａ〜６７ｄの個数が変更されてもよい。同様に、第２の取付部６２ａ〜６２ｅ、第３の取付部６３ａ，６３ｂ、第５の取付部６８ａ〜６８ｄの個数等は適宜変更可能である。

本発明によれば、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置と選択還元触媒装置との間の相対位置及び／または相対姿勢にずれが生じても、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置と選択還元触媒装置とを確実に接続する第２の接続管を含む排気処理ユニットを提供することができる。

２４ 排気処理ユニット
４１ ディーゼル微粒子捕集フィルター装置
４１ａ，４１ｂ 取付部
４２ 選択還元触媒装置
５２ 第２の接続管
５７ 直線部（第１の管部）
５８ 第３屈曲部（第１の管部）
５９ 第４屈曲部（第２の管部）
９３，９４，９５ 球面ジョイント
６０ 第２の支持部品
７０ 第１の支持部品

Claims (5)

1. 作業車両のエンジンからの排気を処理する排気処理ユニットであって、
   前記排気を処理するディーゼル微粒子捕集フィルター装置と、
   前記排気を処理する選択還元触媒装置と、
   前記ディーゼル微粒子捕集フィルター装置と前記選択還元触媒装置とを接続する接続管と、
   を備え、
   前記接続管は、複数の球面ジョイントを含み、
   前記接続管は、一端側において第１の管部を有するとともに、他端側において第２の管部を有し、
   前記複数の球面ジョイントは、
   前記第１の管部と前記ディーゼル微粒子捕集フィルター装置との間に設けられる第１の球面ジョイントと、
   前記第２の管部と前記選択還元触媒装置との間に設けられる第２の球面ジョイントと、
   前記第１の管部と前記第２の管部との間に設けられる第３の球面ジョイントと、
   を含む、排気処理ユニット。
2. 前記第１の球面ジョイント及び前記第２の球面ジョイントの各中心軸線は、前記第３の球面ジョイントの中心軸線と直交する、請求項１に記載の排気処理ユニット。
3. 前記ディーゼル微粒子捕集フィルター装置と、前記選択還元触媒装置とは、それぞれの長手方向が同一の方向となるように並んで配置されており、
   前記接続管は、前記接続管の長手方向が前記ディーゼル微粒子捕集フィルター装置及び前記選択還元触媒装置の長手方向と同一の方向となるように近接して配置され、
   前記接続管は、前記一端側において、前記ディーゼル微粒子捕集フィルター装置と接続され、前記他端側において、前記選択還元触媒装置と接続される、
   請求項１又は２に記載の排気処理ユニット。
4. 前記ディーゼル微粒子捕集フィルター装置を支持する第１の支持部品と、
   前記選択還元触媒装置と前記第１の支持部品を支持する第２の支持部品と、
   をさらに備え、
   前記第１の支持部品と前記第２の支持部品が別体の部品である、請求項１から３のいずれかに記載の排気処理ユニット。
5. 前記第２の支持部品は、プレス加工によって成形される、請求項４に記載の排気処理ユニット。

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