JP2014163191A - 建設機械 - Google Patents

Abstract

【課題】液体還元剤の補給時に液体還元剤用タンク内における液体還元剤の残量を確実に確認することができる建設機械を提供する。
【解決手段】給液口２０から尿素水１１が給液される尿素水タンク１０と、この尿素水タンク１０内の尿素水１１の液量を検出するレベルセンサ３２と、給液口２０の近傍位置に配置されレベルセンサ３２の出力に基づき尿素水１１の液量を表示する表示装置３４とを有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、給液口から液体還元剤が給液される液体還元剤用タンクを有する建設機械に関する。

近年、ディーゼルエンジンを搭載した油圧ショベル等の建設機械では、高次の排ガス規制に対応すべく、排気系に排ガス処理装置が設置されている。この排ガス処理装置としては、尿素水溶液（液体還元剤）を用いた尿素選択還元型のＮＯｘ処理装置が多く採択されている。

この種のＮＯｘ処理装置は、排気ガス通路に設けられた還元触媒の上流側に尿素水を噴射し、排気ガス中のＮＯｘを還元することにより無害化する構成とされている。よって、尿素選択還元型のＮＯｘ処理装置を設けた建設機械は、尿素水が貯留される液体還元剤用タンク（尿素水タンク）を有している。

この尿素水タンクには給液口が設けられており、尿素水の残量が少なくなった場合には、この吸水口から尿素水が補給される。この際、尿素水タンク内における尿素水の液面レベル（尿素水の量）が分からないと、尿素水が尿素水タンクから溢れるおそれがある。

このため尿素水タンクには、タンク内における尿素水の液面レベルを知るためのレベルゲージが設けられている。このレベルゲージは尿素水タンクと連通した透明管材よりなり、よってこのレベルゲージを見ることにより尿素水タンク内の尿素水の液面レベルを知ることができる。従来、このレベルゲージは、この構造上尿素水タンクの側壁に設けられていた（特許文献１）。

特開２０１２−１５４１５０号公報

上記のように、従来ではレベルゲージを尿素水タンクの側壁にしか配置することができなかったため、給液口とレベルゲージの位置が離間することがある。この場合は、尿素水の補給時に尿素水タンク内の尿素水量が確認し難く、尿素水の補給処理が面倒であるという問題点があった。

また、尿素水タンクは建設機械の旋回体内に配設されるが、旋回体にエンジンを含め多数の装置が配設されるため、この他の装置のレイアウトによっては尿素水タンクの側壁にレベルゲージを配設するのが困難な場合も生じる。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、液体還元剤の補給時に液体還元剤用タンク内における液体還元剤の残量を確実に確認することができる建設機械を提供することを目的とする。

上記の課題は、第１の観点からは、
給液口から液体還元剤が給液される液体還元剤用タンクと、
該液体還元剤貯留用タンク内の前記液体還元剤の液量を検出する液量検出センサと、
前記給液口の近傍位置に配置され、前記液量検出センサの出力に基づき前記液体還元剤の液量を表示する表示装置とを有することを特徴とする建設機械により解決することができる。

開示の発明によれば、給液口の近傍位置で液体還元剤用タンク内の液体還元剤の液量を確認することができるため、液体還元剤の給液処理を容易に行うことが可能となる。

図１は、本発明の一実施形態である建設機械の側面図である。 図２は、本発明の一実施形態である建設機械の上部旋回体を平面視した概略構成図である。 図３は、尿素タンク近傍を概略的に示す斜視図である。 図４は、尿素タンクを拡大して示す斜視図である。 図５は、尿素量表示装置の回路図である。

次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。

図１は、本発明の一実施形態である建設機械を示している。本実施形態では、建設機械の一例として油圧ショベルを例に挙げて説明する。しかしながら、本発明は液体還元剤用タンクを有するものであれば、他の建設機械についても適用が可能なものである。

建設機械は、下部走行体１の上部に上部旋回体２が旋回可能に装架され、上部旋回体２の前方一側部にキャブ３が設けられている。また、上部旋回体２の前方中央部にブーム４が俯仰可能に枢着され、このブーム４の先端部にはアーム５が上下回動可能に連結されている。更に、アーム５の先端部には、バケット６が上下回動可能に取り付けられている。

図２は、上部旋回体の後部を平面視で概略的に示す図である。

図２に示すように、上部旋回体２の後部にはエンジンルーム７が形成され、このエンジンルーム７内にはディーゼルエンジン８が設置されている。また、ディーゼルエンジン８の前方側（図２における手前側）には冷却ファン８ｂが設けられると共に、この冷却ファン８ｂの前方にはラジエータ等を含む熱交換機ユニット１３が設置されている。

更に、ディーゼルエンジン８には排気管８ａが接続され、この排気管８ａの下流側には、高次の排ガス規制に対応すべく、エンジン排ガス中の窒素酸化物（以下、ＮＯｘという。）を浄化する排ガス処理装置９が設置されている。

排ガス処理装置９としては、液体還元剤として尿素水を用いた尿素選択還元型のＮＯｘ処理装置が採択されている。この排ガス処理装置９は、排気管８ａに備えられた還元触媒（図示せず）の上流側に尿素水１１を噴射して排ガス中のＮＯｘを還元し、この還元反応を還元触媒により促進してＮＯｘを無害化する構成とされている。

従って、この種の排ガス処理装置９を備えた建設機械には、尿素水１１（図５参照）を蓄えるための液体還元剤用タンク１０（以下、尿素水タンクという）が備えられる。

図３は、尿素水タンク１０の設置状態を概略的に示す斜視図である。

図３に示すように、上部旋回体２の旋回フレーム１４の前部には左右一対のブーム取り付け用の支持ブラケット１７Ｌ，１７Ｒが立設されている。また、支持ブラケット１７Ｌの外側であって、後方には燃料タンク１８及びサンプタンク１９が直列に配置されている。また、燃料タンク１８の前側には、尿素水タンク１０が配置される。そして、これらのタンク１０，１８，１９は、上部旋回体２の外装カバー（図示せず）で囲われている。

従って図示の例では、前から尿素水タンク１０、燃料タンク１８、及びサンプタンク１９が順に隣接して配置されている。なお、燃料タンク１８及びサンプタンク１９の順序は任意である。燃料タンク１８及びサンプタンク１９は、幅方向に横並びに配置されてもよい。

尿素水タンク１０は、樹脂材料から形成される。尿素水タンク１０内には尿素水１１が貯留されている。

この尿素水タンク１０は、上部に給液口２０が設けられており（図４参照）、この給液口２０は給液キャップ２８により閉塞される構成とされている。尿素水１１の給液時（補給時）には、給液キャップ２８を開けて給液口２０から尿素水タンク１０内に尿素水１１が給液される。

更に、尿素水タンク１０は、尿素水供給パイプ及びインジェクタ（図示せず）等を介して排気管８ａに接続されている。よって、尿素水タンク１０内の尿素水１１は、尿素水供給パイプを介しインジェクタから排気管８ａに噴射される。

上記の尿素水タンク１０は、前側の側面がブーム支持ブラケット１７Ｌ，１７Ｒの穴１７２Ｌ，１７２Ｒよりも後方に位置するように配置される。なお、図３では、尿素水タンク１０は、非常に概略的に示されている。

図４は、尿素水タンク１０の具体的な構成例を示す斜視図である。

図７は、尿素水タンク１０の一例を示す斜視図である。図７におけるＸ１，Ｘ２方向は、図３のＸ１，Ｘ２方向に対応する。

尿素水タンク１０は、箱部材１２内に収容される。箱部材１２は底面に補強部材１５を備え、この補強部材１５は図示しないボルトにより旋回フレーム１４に固定される。これにより、箱部材１２は旋回フレーム１４に固定される。

尿素水タンク１０は、略直方体の形態を有する。尿素水タンク１０の前方側面の上部には、傾斜面１０ｂが形成されている。この傾斜面１０ｂは、上方に向かうにつれて後方側に倒れる態様で傾斜する。

この傾斜面１０ｂは、尿素水タンク１０の前方側面をブーム支持ブラケット１７Ｌ，１７Ｒの穴１７２Ｌ，１７２Ｒよりも後方に位置させるために形成される。これにより、ブームフートピンの抜き差し作業時におけるブームフートピン（図示せず）と尿素水タンク１０との間の干渉が防止され、ブームフートピンの抜き差し作業の作業性の向上が図られている。

また傾斜面１０ｂは、尿素水タンク１０の液体還元剤供給モジュール（液体還元剤供給パイプ等）を配置するためのスペースを確保するためにも形成される。更に、この傾斜面１０ｂは、凹部１０ｃを備える。この凹部１０ｃは、尿素水タンク１０を箱部材１２に対して着脱する際の把持部（持ち手）として機能する。

箱部材１２は、尿素水タンク１０の側面における鉛直側面部１０ａの全体をカバーする態様の側壁１６を有する。この側壁１６の高さは、尿素水タンク１０の平面状の鉛直側面部１０ａの高さと同一又はそれよりも高く設定されている。

図４に示す例では、箱部材１２は、尿素水タンク１０の鉛直側面部１０ａの略全体を完全にカバーしている。これにより、箱部材１２により尿素水タンク１０を確実に保持することができ、尿素水タンク１０の破損や周辺部品との干渉を防止することができる。

また、箱部材１２は、補強リブ２１を有している。補強リブ２１は、箱部材１２に溶接等により固定することができる。この補強リブ２１は、箱部材１２の側壁１６の前側及び後側の任意の位置に設けることができる。これにより、箱部材１２の強度を高めることができ、尿素水タンク１０をより確実に保護することができる。

尿素水タンク１０の上部には、ブラケット２６が配設される。このブラケット２６は、箱部材１２にボルト２７を用いて固定される。ブラケット２６が箱部材１２に固定された状態で、ブラケット２６は尿素水タンク１０の上方への移動を抑制する。

またブラケット２６は、尿素水タンク１０の傾斜面１０ｂに沿った傾斜面２６ａを備えている。この傾斜面２６ａは、尿素水タンク１０の傾斜面１０ｂを上方から押えることにより保持する。

これにより、尿素水タンク１０はブラケット２６と箱部材１２の側壁１６及び底面によって保持される。よって、箱部材１２と尿素水タンク１０は、ボルト等によって互いに結合されなくても箱部材１２内に収容された状態に保持される。なお、尿素水タンク１０と箱部材１２との間の所定位置には、緩衝材２２が設けられる。

更に、尿素水タンク１０には、尿素量表示装置３０を構成するレベルセンサ３２及び表示装置３４等が配設される。

以下、図４に加えて図５を用い、尿素量表示装置３０について説明する。

図５は、尿素量表示装置３０の回路構成図を示している。尿素量表示装置３０は尿素水タンク１０内の尿素水１１の液量を検出し表示するものである。この尿素量表示装置３０は、レベルセンサ３２、表示装置３４、及びサブ電源３７等を有している。

液量検出センサとなるレベルセンサ３２は、尿素水タンク１０内の尿素水１１の液量を検出するセンサである。このレベルセンサ３２で検出された尿素水１１の液量（液面レベル）は、電気信号として出力される。

本実施形態で用いているレベルセンサ３２は、尿素水タンク１０内に設けられたフロート３３により尿素水１１の液面検出を行い、これにより尿素水１１の液量を検出する構成とされている。尿素水タンク１０内の尿素水１１の液量によりフロート３３は変位し、この変位を電気信号に変換することにより尿素水タンク１０内の液量を検出することができる。

表示装置３４は、液晶表示装置である。この表示装置３４とレベルセンサ３２は、センサ配線３６により電気的に接続されている。そして表示装置３４は、レベルセンサ３２から出力される液量信号に基づき、尿素水タンク１０内における尿素水１１の液量をデジタル表示する。

サブ電源３７は、レベルセンサ３２及び表示装置３４の電源となるものである。建設機械は、ディーゼルエンジン８の駆動によりオルタネータ等を用いて発電を行うメイン電源４０を有している。よって、このメイン電源４０はディーゼルエンジン８を停止すると電源供給が停止されてしまう。

これに対し、サブ電源３７はディーゼルエンジン８の駆動に拘らず、常時電源供給を行いうる電源である。このサブ電源３７としては、例えば建設機械に搭載されているバッテリーを用いることができる。

また、このバッテリーとは別の第２のバッテリーを表示装置３４の近傍に設けて電源供給するようにしてもよい。この場合、第２のバッテリーを表示装置３４に一体的に組み込んでも良い。第２のバッテリーの充電はメイン電源４０によるものであってもよいし、第２のバッテリーの近傍に設けた小型の太陽電池パネルや振動により発電する発電素子によって充電するようにしてもよい。

これにより、尿素量表示装置３０による尿素水タンク１０内の尿素水１１の液量検出は、ディーゼルエンジン８の駆動状態に拘らず行うことができる。

なお、尿素量表示装置３０には表示装置３４の表示をＯＮ（起動）／ＯＦＦ（停止）するスイッチ３８が設けられている。よって、尿素水タンク１０内の液量検出が不要な場合には、スイッチ３８により表示装置３４の表示をＯＦＦとすることができる。

ここで、表示装置３４の配設位置に注目する。

図４に示されるように、表示装置３４は給液口２０の近傍位置に配置されている。このように、表示装置３４を給液口２０の近傍位置に配置することにより、後述する尿素水１１の補給処理時において、作業者は表示装置３４を容易に確認することができる。

ここで、表示装置３４を配置する給液口２０の近傍位置とは、具体的には表示装置３４が尿素水タンク１０の近傍に配置される他の構成物（例えば、燃料タンク１８等。図３参照）により隠れない位置であり、かつ尿素水１１の補給時に作業者が容易に確認を行うことができる。

本実施形態では、表示装置３４をブラケット２６の傾斜面２６ａに配置している。給液口２０は尿素水タンク１０の傾斜面１０ｂに設けられており、傾斜面２６ａはこの傾斜面１０ｂを覆うように設けられている。よって、傾斜面２６ａに表示装置３４を配置することにより、表示装置３４は給液口２０の近接位置に配置された状態となる。

またスイッチ３８は、表示装置３４に一体的に組み込まれた構成とされている。よって尿素量表示装置３０のＯＮ／ＯＦ処理は、給液口２０に近接して配置された表示装置３４に設けられたスイッチ３８により行うことができる。

図４に示す例では、レベルセンサ３２は尿素水タンク１０の上部に設けられており、センサ配線３６も尿素水タンク１０の上部から引き出される構成とされている。なお、センサ配線３６の内、配線３６ａは表示装置３４と接続を行うものであり、配線３６ｂはサブ電源３７と接続を行うものである。

次に、上記構成とされた尿素量表示装置３０を有した建設機械において、尿素水タンク１０に対して尿素水１１を補給する処理について説明する。

作業者は、尿素水タンク１０に対して尿素水１１の補給をする際、上部旋回体２に設けられたメンテナンス用ドアを開ける。図４に示す尿素水タンク１０はメンテナンス用ドアの近傍に配置されており、尿素水１１の給液処理の作業性の向上が図られている。

よって、作業者はメンテナンス用ドアを開きくことにより、表示装置３４を見ることができ、また表示装置３４に設けられたスイッチ３８を操作することができる。

尿素水１１の給液処理（補給処理）を行う際、まず作業者はスイッチ３８を操作し、尿素量表示装置３０を起動する。これにより表示装置３４には、レベルセンサ３２からの出力に基づき、尿素水タンク１０内の尿素水１１の液量がデジタル表示される。作業者は、この表示装置３４に表示された尿素水１１の液量に基づき、補給すべき尿素水１１の液量を知ることができる。

なお、キャブ３内にも尿素水１１の残量を示すレベルメータが設置されているが、このレベルメータは一般にゲージタイプの表示であり、尿素水１１の具体的な補給量までは分からない。

続いて作業者は、給液キャップ２８を開き給液口２０から尿素水タンク１０内に尿素水１１の給液処理を開始する。この尿素水１１の給液に伴い、尿素水タンク１０内における尿素水１１の液面は上昇し、これに伴いフロート３３は上昇する。レベルセンサ３２は、このフロート３３の変位を検出して表示装置３４に送る。

このレベルセンサ３２による尿素水タンク１０内の尿素水１１の液量の検出は、尿素水１１の尿素水タンク１０内への給液処理と同時に行われる。このため表示装置３４には、尿素水タンク１０内で尿素水１１が増量される様子がリアルタイムで表示される。また、前記のように表示装置３４は、給液作業時においても容易に見ることができる位置に配置されている。

よって、尿素量表示装置３０を設けた建設機械によれば、給液処理時において尿素水タンク１０に対する尿素水１１の補給量が既定量より少なくなったり、また過剰給液を行うことを防止することができる。これにより、給液時において尿素水１１が尿素水タンク１０から溢れることを確実に防止でき、作業性よく適量の尿素水１１を尿素水タンク１０に給液することができる。

なお、上記した実施形態ではレベルセンサ３２としてフロート３３を用いたフロートタイプのセンサを用いたが、レベルセンサ３２は尿素水タンク１０内の尿素水１１の液量が検出できるものであれば、他の構成のものを用いることも可能である。

また、上記した実施形態では表示装置３４としてデジタル式の液晶装置を用いた例を示したが、表示装置３４もこれに限定されるものではなくＬＥＤを用いレベル表示装置等の他の構成の表示装置を用いることも可能である。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は上記した特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能なものである。

１ 下部走行体
２ 上部旋回体
７ エンジンルーム
８ ディーゼルエンジン
８ｂ 冷却ファン
８ａ 排気管
９ 排ガス処理装置
１０ 尿素水タンク
１１ 尿素水
１２ 箱部材
１３ 熱交換機ユニット
１４ 旋回フレーム
１５ 底面補強部材
１６ 側壁
１７Ｌ，１７Ｒ 支持ブラケット
１８ 燃料タンク
１９ サンプタンク
２０ 給液口
２６ ブラケット
２８ 給液キャップ
３０ 尿素量表示装置
３２ レベルセンサ
３３ フロート
３４ 表示装置
３６ センサ配線
３７ サブ電源
４０ メイン電源

Claims (3)

1. 給液口から液体還元剤が給液される液体還元剤用タンクと、
   該液体還元剤用タンク内の前記液体還元剤の液量を検出する液量検出センサと、
   前記給液口の近傍位置に配置され、前記液量検出センサの出力に基づき前記液体還元剤の液量を表示する表示装置と
   を有することを特徴とする建設機械。
2. 前記液量検出センサ及び前記表示装置は、エンジンの状態に拘らず常時電源供給を行いうる電源により駆動することを特徴とする請求項１記載の建設機械。
3. 前記表示装置の起動及び停止を行うスイッチを設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の建設機械。

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