JP2014194171A

JP2014194171A - Construction machine

Info

Publication number: JP2014194171A
Application number: JP2013070461A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Nakamura; 明博中村
Original assignee: Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2013-03-28
Filing date: 2013-03-28
Publication date: 2014-10-09

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a construction machine that can effectively perform heat treatment of a liquid reducing agent.SOLUTION: A construction machine comprises an exhaust gas purifying device 9 for performing purification treatment of exhaust gas by injecting urea water 11 into an exhaust pipe 15 of a diesel engine 8 via a suction pipe 23 and a supply pipe 25. The urea water 11 to be supplied to an injection nozzle 21 from the suction pipe 23 of a urea water injection device 20 is heated by using the heat of exhaust gas flowing through the exhaust pipe 15 of the diesel engine 8.

Description

本発明は、液体還元剤を用いて排気ガスの浄化処理を行う建設機械関する。 The present invention relates to a construction machine that performs exhaust gas purification using a liquid reducing agent.

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、排気系に排ガス浄化装置が設置されている。 In recent years, in a construction machine such as a hydraulic excavator equipped with a diesel engine, an exhaust gas purification device is installed in an exhaust system in order to comply with higher-order exhaust gas regulations.

この排ガス浄化装置としては、尿素水（液体還元剤）を用いた選択還元型の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。 As this exhaust gas purifying apparatus, a selective reduction type NOx treatment apparatus using urea water (liquid reducing agent) is often adopted. This type of NOx treatment device is configured to be detoxified by injecting urea water upstream of a reduction catalyst provided in an exhaust gas passage and reducing NOx in the exhaust gas.

この排気ガス中のＮＯｘを還元するのに用いられる尿素水は、低温になると凍結して噴射を行うことができなくなる。このため、従来から尿素水タンクにヒータ等の加熱装置を設け、これにより尿素水の凍結を防止することが行われていた（特許文献１）。 The urea water used to reduce NOx in the exhaust gas is frozen and cannot be injected when the temperature becomes low. For this reason, conventionally, a urea water tank is provided with a heating device such as a heater, thereby preventing the urea water from freezing (Patent Document 1).

特開２０１２−２４１５４７号公報JP 2012-241547 A

しかしながら従来では、尿素水の凍結を防止するためにのみ、大きな電力を必要とするヒータを配設する必要があり電力の利用効率が悪いという問題点があった。またヒータによる尿素水の加熱では十分な熱量を確保するのが困難で、所定温度まで尿素水を加熱するのに時間が掛かるという問題点もあった。 However, conventionally, there has been a problem that it is necessary to provide a heater that requires a large amount of electric power only to prevent the urea water from freezing, and the power utilization efficiency is poor. Further, it is difficult to secure a sufficient amount of heat by heating the urea water with a heater, and there is a problem that it takes time to heat the urea water to a predetermined temperature.

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、効率よく液体還元剤の加熱処理を行うことができる建設機械を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of said point, and it aims at providing the construction machine which can heat-process a liquid reducing agent efficiently.

上記の課題は、第１の観点からは、
液体還元剤をエンジンの排気管に噴射することにより、排ガスの浄化処理を行う排ガス浄化装置を有する建設機械であって、
前記エンジンの排気ガスの熱を利用して前記液体還元剤を供給する配管を加熱することにより、前記液体還元剤を加熱する加熱手段を設けた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。 From the first point of view, the above problem is
A construction machine having an exhaust gas purification device for purifying exhaust gas by injecting a liquid reducing agent into an exhaust pipe of an engine,
This can be solved by a construction machine provided with heating means for heating the liquid reducing agent by heating a pipe for supplying the liquid reducing agent by using heat of the exhaust gas of the engine. .

開示の発明によれば、液体還元剤の温度が上昇した際、切り替え手段により液体還元剤は液体還元剤用クーラに送られ冷却が行われるため、浄化作用の低下や刺激臭の発生を抑制することができる。 According to the disclosed invention, when the temperature of the liquid reducing agent rises, the liquid reducing agent is sent to the liquid reducing agent cooler by the switching means, and cooling is performed. be able to.

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。FIG. 1 is a side view of a construction machine according to an embodiment of the present invention. 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。FIG. 2 is a schematic configuration diagram in plan view of the upper swing body of the construction machine according to the embodiment of the present invention. 図３は、尿素水噴射装置及び尿素水加熱装置の一例を示す概略構成図である。FIG. 3 is a schematic configuration diagram illustrating an example of the urea water injection device and the urea water heating device. 図４は、尿素水噴射装置及び尿素水加熱装置の他の例を示す概略構成図である。FIG. 4 is a schematic configuration diagram illustrating another example of the urea water injection device and the urea water heating device. 図５は、尿素水噴射装置及び尿素水加熱装置の更に他の例を示す概略構成図である。FIG. 5 is a schematic configuration diagram illustrating still another example of the urea water injection device and the urea water heating device. 図６は、図５に示す尿素水噴射装置及び尿素水加熱装置の変形例を示す概略構成図である。FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing a modification of the urea water injection device and the urea water heating device shown in FIG.

次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

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。 FIG. 1 shows a construction machine according to an embodiment of the present invention. In the present embodiment, a hydraulic excavator will be described as an example of a construction machine.

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。 In the construction machine, an upper swing body 2 is swingably mounted on an upper portion of the lower traveling body 1, and a cab 3 is provided on one front side of the upper swing body 2. A boom 4 is pivotally attached to the front center portion of the upper swing body 2 so as to be able to be raised and lowered. Further, a bucket 6 is attached to the tip of the arm 5 so as to be rotatable up and down.

図２は、上部旋回体の後部を平面視した状態を概略的に示す図である。 FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a state in which the rear portion of the upper swing body is viewed in plan.

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。この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８ａが設けられている。更に、この冷却ファン８ａの前方には、ラジエータ１４、インタークーラ、燃料クーラ等を含む熱交換機ユニット１３が設置されている。 As shown in FIG. 2, an engine room 7 is formed at the rear of the upper swing body 2, and a diesel engine 8 is installed in the engine room 7. A cooling fan 8 a is provided on the front side (front side in FIG. 2) of the diesel engine 8. Further, a heat exchanger unit 13 including a radiator 14, an intercooler, a fuel cooler, and the like is installed in front of the cooling fan 8a.

ディーゼルエンジン８とラジエータ１４は、ラジエータ配管８ｂにより接続されている。ディーゼルエンジン８を冷却した冷却水はラジエータ１４において冷却される。 The diesel engine 8 and the radiator 14 are connected by a radiator pipe 8b. The cooling water that has cooled the diesel engine 8 is cooled by the radiator 14.

キャブ３には、暖房を行うための暖房装置１２が設けられている。この暖房装置１２には第１ヒータ部１２ａが設けられており、この第１ヒータ部１２ａにはヒータ配管８ｃを介してディーゼルエンジン８により加熱した冷却水が送られる構成とされている。この加熱した冷却水を利用して、暖房装置１２はキャブ３の暖房を行う構成とされている。 The cab 3 is provided with a heating device 12 for heating. The heating device 12 is provided with a first heater portion 12a, and cooling water heated by the diesel engine 8 is sent to the first heater portion 12a through a heater pipe 8c. The heating device 12 is configured to heat the cab 3 using the heated cooling water.

なお、ヒータ配管８ｃには図示しない開閉バルブが設けられており、暖房が不要な場合には冷却水の第１ヒータ部１２ａへの供給が停止される構成とされている。 The heater pipe 8c is provided with an open / close valve (not shown), and when heating is unnecessary, the supply of cooling water to the first heater section 12a is stopped.

一方、ディーゼルエンジン８の排気管１５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。）を浄化する排ガス浄化装置９が設けられている。 On the other hand, the exhaust pipe 15 of the diesel engine 8 is provided with an exhaust gas purification device 9 that purifies nitrogen oxides (hereinafter referred to as NOx) in the engine exhaust gas in order to comply with higher-order exhaust gas regulations.

排ガス浄化装置９は、図３に示すように、排気ガス中に含まれるパティキュレートマター（ＰＭ）を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ１６（ＤＰＦ）と、窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元除去する選択的還元剤（本実施形態では尿素水）を用いて還元除去する選択還元型触媒１７（ＳＣＲ）と、排気管１５のＳＣＲ１７に対して上流側に配設され、排気管１５内の排気ガスに向けて尿素水１１を噴射する噴射ノズル２１等を有している。 As shown in FIG. 3, the exhaust gas purifying device 9 selects the diesel particulate filter 16 (DPF) that collects particulate matter (PM) contained in the exhaust gas and the reduction and removal of nitrogen oxides (NOx). The selective reduction catalyst 17 (SCR) that reduces and removes using a reducing agent (in this embodiment, urea water) and the SCR 17 of the exhaust pipe 15 are disposed upstream of the exhaust gas in the exhaust pipe 15. It has the injection nozzle 21 etc. which inject the urea water 11 toward.

なお、また、ＤＰＦ１６はその上流側に図示しない前段酸化触媒を備えており、ＳＣＲ１７はその下流側に図示しない後段酸化触媒を備えている。また、ＤＰＦ１６は酸化触媒担持型フィルタ（ＣＳＦ）としてもよい。 The DPF 16 includes a front-stage oxidation catalyst (not shown) on the upstream side, and the SCR 17 includes a rear-stage oxidation catalyst (not shown) on the downstream side. Further, the DPF 16 may be an oxidation catalyst-carrying filter (CSF).

上記構成とされた排ガス浄化装置９によれば、排気管１５内を流れる排気ガスに含まれるＮＯｘは噴射ノズル２１から噴射される尿素水１１により還元される。このＮＯｘに対する還元反応はＳＣＲ１７において促進され、よって排ガス浄化装置９において排気ガスに含まれるＮＯｘを無害化をすることができる。 According to the exhaust gas purifying apparatus 9 having the above configuration, NOx contained in the exhaust gas flowing in the exhaust pipe 15 is reduced by the urea water 11 injected from the injection nozzle 21. This reduction reaction with respect to NOx is promoted in the SCR 17, so that NOx contained in the exhaust gas can be rendered harmless in the exhaust gas purification device 9.

従って、この種の排ガス浄化装置９を備えた建設機械には、液体還元剤用タンク１０（以下、尿素水タンクという）内に貯留された尿素水１１を噴射ノズル２１に供給し噴射させる尿素水噴射装置２０が設けられている。 Therefore, in construction machines equipped with this type of exhaust gas purification device 9, urea water 11 stored in a liquid reducing agent tank 10 (hereinafter referred to as urea water tank) is supplied to the injection nozzle 21 to be injected. An injection device 20 is provided.

尿素水噴射装置２０は、図３に示されるように尿素水タンク１０、噴射ノズル２１、尿素水ポンプ２２、及び尿素水加熱装置３０Ａ等を有している。 As shown in FIG. 3, the urea water injection device 20 includes a urea water tank 10, an injection nozzle 21, a urea water pump 22, a urea water heating device 30A, and the like.

尿素水タンク１０は、尿素水１１を貯留するものである。尿素水ポンプ２２は、尿素水タンク１０に貯留されている尿素水１１を吸引し、噴射ノズル２１に向けて圧送するものである。また、噴射ノズル２１は、尿素水ポンプ２２により圧送された尿素水１１を排気管１５内の排ガスに向けて噴射するものである。 The urea water tank 10 stores urea water 11. The urea water pump 22 sucks the urea water 11 stored in the urea water tank 10 and pumps it toward the injection nozzle 21. The injection nozzle 21 injects the urea water 11 pumped by the urea water pump 22 toward the exhaust gas in the exhaust pipe 15.

尿素水タンク１０と尿素水ポンプ２２との間には、尿素水タンク１０内の尿素水１１を吸引するためのサクション配管２３が設けられている。このサクション配管２３には温度センサ３５が設けられており、尿素水１１の温度を検出できる構成とされている。なお、サクション配管２３の内、流路切り替え弁３８Ａに対して上流側の配管をタンク接続配管２３ａといい、流路切り替え弁３８Ａと尿素水ポンプ２２との間の配管をポンプ接続配管２３ｂというものとする。 A suction pipe 23 is provided between the urea water tank 10 and the urea water pump 22 for sucking the urea water 11 in the urea water tank 10. The suction pipe 23 is provided with a temperature sensor 35 so that the temperature of the urea water 11 can be detected. Of the suction pipe 23, a pipe upstream of the flow path switching valve 38A is referred to as a tank connection pipe 23a, and a pipe between the flow path switching valve 38A and the urea water pump 22 is referred to as a pump connection pipe 23b. And

温度センサ３５は、制御装置３６Ａに接続されている。よって尿素水１１の温度は、温度センサ３５から制御装置３６Ａに送られる。 The temperature sensor 35 is connected to the control device 36A. Therefore, the temperature of the urea water 11 is sent from the temperature sensor 35 to the control device 36A.

更に、尿素水ポンプ２２と噴射ノズル２１との間には、尿素水ポンプ２２で高圧化された尿素水１１を噴射ノズル２１に送る供給配管２５が設けられている。 Further, a supply pipe 25 is provided between the urea water pump 22 and the injection nozzle 21 to send the urea water 11 whose pressure has been increased by the urea water pump 22 to the injection nozzle 21.

ところで、冬場のような建設機械を使用する環境温度が低い場合には、尿素水１１が凍結するおそれがある。尿素水１１が凍結した場合には、排ガス浄化装置９において排気ガスに対する適正なＮＯｘの浄化作用が行えなくなるおそれがある。このため、本実施形態に係る建設機械には、尿素水１１を加熱することにより凍結が発生することを抑制する尿素水加熱装置３０Ａが設けられている。 By the way, when the environmental temperature which uses a construction machine like winter is low, there exists a possibility that the urea water 11 may freeze. When the urea water 11 is frozen, there is a risk that the exhaust gas purification device 9 cannot perform an appropriate NOx purification action on the exhaust gas. For this reason, the construction machine according to the present embodiment is provided with a urea water heater 30 A that suppresses freezing caused by heating the urea water 11.

以下、図３を用いて加熱手段となる尿素水加熱装置３０Ａについて説明する。 Hereinafter, the urea water heating device 30A serving as a heating unit will be described with reference to FIG.

図３に示す尿素水加熱装置３０Ａは、流路切り替え弁３８Ａ、バイパス流路３９、及び熱交換器４０等を有した構成とされている。 The urea water heating device 30A shown in FIG. 3 is configured to include a flow path switching valve 38A, a bypass flow path 39, a heat exchanger 40, and the like.

バイパス流路３９は、尿素水タンク１０から噴射ノズル２１に至るサクション配管２３をバイパスして尿素水１１を流す構成とされている。また、このバイパス流路３９の所定位置には、尿素水加熱配管３１Ａが形成されている。 The bypass passage 39 is configured to flow the urea water 11 by bypassing the suction pipe 23 extending from the urea water tank 10 to the injection nozzle 21. A urea water heating pipe 31 A is formed at a predetermined position of the bypass passage 39.

なお以下の説明において、必要に応じて尿素水加熱配管３１Ａより上流側のバイパス流路３９を上流側バイパス流路３９ａといい、尿素水加熱配管３１Ａよりも下流側のバイパス流路３９を下流側バイパス流路３９ｂというものとする。 In the following description, the bypass flow path 39 upstream from the urea water heating pipe 31A is referred to as an upstream bypass flow path 39a, and the bypass flow path 39 downstream from the urea water heating pipe 31A is downstream as necessary. The bypass channel 39b is assumed.

サクション配管２３とバイパス流路３９との分岐位置には、流路切り替え弁３８Ａが設けられている。この流路切り替え弁３８Ａは例えばスプールバルブであり、接続された制御装置３６Ａにより駆動制御される。なお、同様の流路切り替えができるものであればスプールバルブ以外の切り替え弁を用いてもよい。 A flow path switching valve 38 A is provided at a branch position between the suction pipe 23 and the bypass flow path 39. The flow path switching valve 38A is, for example, a spool valve, and is driven and controlled by a connected control device 36A. Note that a switching valve other than the spool valve may be used as long as the same flow path switching is possible.

この流路切り替え弁３８Ａは、サクション配管２３ａとポンプ接続配管２３ｂを接続することにより尿素水タンク１０から流れてくる尿素水１１を直接尿素水ポンプ２２に向け流す第１の位置（図３に示す位置。以下、通常位置という）と、タンク接続配管２３ａと上流側バイパス流路３９ａを接続すると共に下流側バイパス流路３９ｂをポンプ接続配管２３ｂに接続することにより尿素水タンク１０から流れてくる尿素水１１をバイパス流路３９に流す第２の位置（以下、加熱位置という）とで切り替え処理を行う。 The flow path switching valve 38A is connected to the suction pipe 23a and the pump connection pipe 23b, thereby allowing the urea water 11 flowing from the urea water tank 10 to flow directly to the urea water pump 22 (shown in FIG. 3). Position, hereinafter referred to as a normal position), and the urea flowing from the urea water tank 10 by connecting the tank connecting pipe 23a and the upstream bypass passage 39a and connecting the downstream bypass passage 39b to the pump connecting pipe 23b. A switching process is performed at a second position (hereinafter referred to as a heating position) in which the water 11 flows through the bypass channel 39.

熱交換器４０は、排気管１５と、バイパス流路３９に形成された尿素水加熱配管３１Ａとにより構成されている。尿素水加熱配管３１Ａは、排気管１５の外周に巻回された（螺旋状に巻き付けられた）構成とされている。従って、排気管１５と尿素水加熱配管３１Ａとの接触面積は広くなっている。 The heat exchanger 40 is configured by the exhaust pipe 15 and the urea water heating pipe 31 A formed in the bypass channel 39. The urea water heating pipe 31 A is configured to be wound around the outer periphery of the exhaust pipe 15 (wound spirally). Therefore, the contact area between the exhaust pipe 15 and the urea water heating pipe 31A is widened.

制御装置３６Ａが温度センサ３５からの信号により、尿素水１１の温度が凍結するおそれがある温度であると判断すると、制御装置３６Ａは流路切り替え弁３８Ａを通常位置から加熱位置に切り替える。これにより、タンク接続配管２３ａを流れる尿素水１１は、上流側バイパス流路３９ａ（バイパス流路３９）に流入する。 When the control device 36A determines that the temperature of the urea water 11 is a temperature at which the temperature of the urea water 11 may be frozen based on a signal from the temperature sensor 35, the control device 36A switches the flow path switching valve 38A from the normal position to the heating position. As a result, the urea water 11 flowing through the tank connection pipe 23a flows into the upstream bypass flow path 39a (bypass flow path 39).

尿素水１１がバイパス流路３９に流入することにより、尿素水１１は尿素水加熱配管３１Ａを流れ、これにより尿素水１１は排気管１５を流れる排気ガスの熱により加熱される。この際、上記のように排気管１５と尿素水加熱配管３１Ａとの接触面積は広いため、短時間で尿素水１１を凍結が発生しない所定の温度まで加熱させることができる。 As the urea water 11 flows into the bypass passage 39, the urea water 11 flows through the urea water heating pipe 31 A, whereby the urea water 11 is heated by the heat of the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 15. At this time, since the contact area between the exhaust pipe 15 and the urea water heating pipe 31A is large as described above, the urea water 11 can be heated to a predetermined temperature where freezing does not occur.

熱交換器４０で加熱された尿素水１１は、尿素水ポンプ２２の上流側においてサクション配管２３に流入し、尿素水ポンプ２２を介して噴射ノズル２１から排気管１５に噴射される。 The urea water 11 heated by the heat exchanger 40 flows into the suction pipe 23 on the upstream side of the urea water pump 22 and is injected from the injection nozzle 21 to the exhaust pipe 15 via the urea water pump 22.

一方、制御装置３６Ａが温度センサ３５からの信号により、尿素水１１の温度が凍結するおそれがない温度であると判断すると、制御装置３６Ａは流路切り替え弁３８Ａを加熱位置から通常位置に切り替える。これにより、タンク接続配管２３ａとポンプ接続配管２３ｂは接続され、尿素水タンク１０内の尿素水１１は尿素水ポンプ２２、供給配管２５を介して噴射ノズル２１から排気管１５内に噴射される。 On the other hand, when the control device 36A determines from the signal from the temperature sensor 35 that the temperature of the urea aqueous solution 11 is not likely to freeze, the control device 36A switches the flow path switching valve 38A from the heating position to the normal position. Thereby, the tank connection pipe 23a and the pump connection pipe 23b are connected, and the urea water 11 in the urea water tank 10 is injected into the exhaust pipe 15 from the injection nozzle 21 via the urea water pump 22 and the supply pipe 25.

また、流路切り替え弁３８Ａが通常位置に切り替わることにより、上流側バイパス流路３９ａと下流側バイパス流路３９ｂは閉塞される。このように、流路切り替え弁３８Ａが通常位置に切り替わった状態では、バイパス流路３９とサクション配管２３は遮断されるため、加熱された尿素水１１が尿素水ポンプ２２及び噴射ノズル２１に流入するようなことはない。これにより、尿素水１１が必要以上に加熱されることを防止できる。 Further, when the flow path switching valve 38A is switched to the normal position, the upstream bypass flow path 39a and the downstream bypass flow path 39b are closed. In this way, in the state where the flow path switching valve 38A is switched to the normal position, the bypass flow path 39 and the suction pipe 23 are shut off, so the heated urea water 11 flows into the urea water pump 22 and the injection nozzle 21. There is no such thing. Thereby, it can prevent that the urea water 11 is heated more than necessary.

本実施形態によれば、廃棄のみしていた排気ガスの熱を利用して尿素水１１を加熱するため、効率の高い加熱処理を行うことができる。また、ヒータ等を用いて加熱する構成に比べ、短時間で尿素水１１を所定温度まで加熱処理することができると共に電力消費の低減を図ることができる。 According to this embodiment, since the urea water 11 is heated using the heat of the exhaust gas that has only been discarded, a highly efficient heat treatment can be performed. Moreover, compared with the structure heated using a heater etc., the urea water 11 can be heat-processed to predetermined temperature in a short time, and reduction of electric power consumption can be aimed at.

更に、尿素水加熱装置３０Ａでは熱交換器４０において、尿素水１１を排気ガスの熱で直接加熱するため熱交換効率が高く、短時間で尿素水１１を所定温度まで加熱することができる。 Further, in the urea water heating device 30A, since the urea water 11 is directly heated by the heat of the exhaust gas in the heat exchanger 40, the heat exchange efficiency is high, and the urea water 11 can be heated to a predetermined temperature in a short time.

次に、他の実施形態である尿素水加熱装置について説明する。 Next, a urea water heating apparatus according to another embodiment will be described.

図４は他の実施形態である尿素水加熱装置３０Ｂを示しており、図５は更に他の実施形態である尿素水加熱装置３０Ｃを示している。なお、図４及び図５において、図１乃至図３に示した構成と対応する構成については同一符号を付してその説明を省略する。 FIG. 4 shows a urea water heating device 30B according to another embodiment, and FIG. 5 shows a urea water heating device 30C according to still another embodiment. 4 and 5, the same reference numerals are given to the components corresponding to those shown in FIGS. 1 to 3, and the description thereof is omitted.

次に、図４に示す尿素水加熱装置３０Ｂについて説明する。 Next, the urea water heating device 30B shown in FIG. 4 will be described.

尿素水加熱装置３０Ｂは、熱交換器５０及び配管移動装置５２を有した構成とされている。熱交換器５０は、排気管１５と尿素水加熱配管３１Ｂとを有している。この尿素水加熱配管３１Ｂはサクション配管２３の一部を構成するものであり、排気管１５と略平行に配置された構成とされている。 The urea water heating device 30B is configured to include a heat exchanger 50 and a pipe moving device 52. The heat exchanger 50 includes an exhaust pipe 15 and a urea water heating pipe 31B. This urea water heating pipe 31 B constitutes a part of the suction pipe 23, and is configured to be disposed substantially parallel to the exhaust pipe 15.

配管移動装置５２は、この尿素水加熱配管３１Ｂを図４に矢印Ａで示す方向に移動させる機能を奏する。配管移動装置５２により尿素水加熱配管３１ＢがＡ方向に移動する際、尿素水加熱配管３１Ｂはサクション配管２３との接続を維持する構成とされている。即ち、尿素水加熱配管３１Ｂの移動に拘わらず、尿素水１１は尿素水加熱配管３１Ｂの内部を尿素水ポンプ２２に向けて流れる構成となっている。 The pipe moving device 52 has a function of moving the urea water heating pipe 31B in the direction indicated by the arrow A in FIG. When the urea water heating pipe 31 B moves in the A direction by the pipe moving device 52, the urea water heating pipe 31 B is configured to maintain the connection with the suction pipe 23. In other words, the urea water 11 flows in the urea water heating pipe 31B toward the urea water pump 22 regardless of the movement of the urea water heating pipe 31B.

配管移動装置５２は、尿素水加熱配管３１Ｂを排気管１５に近接した位置と、離間した位置との間で移動させる。 The pipe moving device 52 moves the urea water heating pipe 31 B between a position close to the exhaust pipe 15 and a position separated from the exhaust pipe 15.

尿素水加熱配管３１Ｂの排気管１５への近接位置は、排気管１５内を流れる排気ガスにより、尿素水加熱配管３１Ｂ内を流れる尿素水１１が凍結が発生しない所定温度まで加熱できる位置に設定されている。一方、尿素水加熱配管３１Ｂが排気管１５から離間した位置は、排気ガスと尿素水１１との間で熱的な接続が行われない位置に設定されている。 The proximity position of the urea water heating pipe 31B to the exhaust pipe 15 is set to a position where the urea water 11 flowing in the urea water heating pipe 31B can be heated to a predetermined temperature at which freezing does not occur by the exhaust gas flowing in the exhaust pipe 15. ing. On the other hand, the position where the urea water heating pipe 31B is separated from the exhaust pipe 15 is set to a position where thermal connection is not performed between the exhaust gas and the urea water 11.

上記の構成において、制御装置３６Ｂが温度センサ３５からの信号により、尿素水１１の温度が凍結するおそれがある温度であると判断すると、制御装置３６Ｂは配管移動装置５２を駆動し、尿素水加熱配管３１Ｂを上記した排気管１５に近接した位置に移動させる。これにより尿素水１１は排気管１５を流れる排気ガスの熱により加熱される。 In the above configuration, when the control device 36B determines that the temperature of the urea water 11 is a temperature that may be frozen by the signal from the temperature sensor 35, the control device 36B drives the pipe moving device 52 to heat the urea water. The pipe 31B is moved to a position close to the exhaust pipe 15 described above. As a result, the urea water 11 is heated by the heat of the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 15.

一方、制御装置３６Ｂが温度センサ３５からの信号により、尿素水１１の温度が凍結するおそれがない温度であると判断すると、制御装置３６Ｂは配管移動装置５２を駆動し、尿素水加熱配管３１Ｂを上記した排気管１５から離間した位置に移動させる。これにより、尿素水１１が必要以上に加熱されることを防止できる。 On the other hand, when the control device 36B determines that the temperature of the urea water 11 is a temperature at which the temperature of the urea water 11 is not frozen based on a signal from the temperature sensor 35, the control device 36B drives the pipe moving device 52 to connect the urea water heating pipe 31B. It is moved to a position away from the exhaust pipe 15 described above. Thereby, it can prevent that the urea water 11 is heated more than necessary.

本実施形態においても、廃棄のみしていた排気ガスの熱を利用して尿素水１１を加熱するため、効率の高い加熱処理を行うことができと共に、消費電力の低減を図ることができる。また本実施形態では、バイパス通路を設ける必要がないため、尿素水加熱装置３０Ｂの構造の簡単化を図ることができる。 Also in the present embodiment, since the urea water 11 is heated using the heat of the exhaust gas that has only been discarded, highly efficient heat treatment can be performed and power consumption can be reduced. Moreover, in this embodiment, since it is not necessary to provide a bypass passage, the structure of the urea water heating device 30B can be simplified.

次に、更に他の実施形態である尿素加熱装置について説明する。 Next, a urea heating apparatus that is still another embodiment will be described.

図５は、更に他の実施形態である尿素加熱装置３０Ｃを示している。尿素水加熱装置３０Ｃは、ポンプ３２、第１の熱交換器３３、第２の熱交換器３４、加熱用配管３７、及び流路切り替え弁３８Ｂ等を有している。 FIG. 5 shows a urea heating apparatus 30C which is still another embodiment. The urea water heating device 30C includes a pump 32, a first heat exchanger 33, a second heat exchanger 34, a heating pipe 37, a flow path switching valve 38B, and the like.

加熱用配管３７は、内部に熱媒体が装填されている。本実施形態では、熱媒体として冷却水（クーラント）を用いている。この加熱用配管３７はループをなし、被加熱配管３７Ａ、第１配管３７Ｂ、尿素水加熱配管３７Ｃ、第２配管３７Ｄ、及び第３配管３７Ｅ等を一体的に形成している。更に、加熱用配管３７の途中位置には、ポンプ３２及び流路切り替え弁３８Ｂが設けられている。 The heating pipe 37 is loaded with a heat medium. In the present embodiment, cooling water (coolant) is used as the heat medium. The heating pipe 37 forms a loop, and a heated pipe 37A, a first pipe 37B, a urea water heating pipe 37C, a second pipe 37D, a third pipe 37E, and the like are integrally formed. Further, a pump 32 and a flow path switching valve 38B are provided in the middle of the heating pipe 37.

ポンプ３２は、ループ状の加熱用配管３７内で熱媒体を循環させる。ポンプ３２が駆動した際、加熱用配管３７内の熱媒体は図５に破線で示す矢印の方向に流れる構成とされている。このポンプ３２は後述する制御装置３６Ｃに接続されており、この制御装置３６Ｃにより駆動制御される構成とされている。 The pump 32 circulates the heat medium in the loop-shaped heating pipe 37. When the pump 32 is driven, the heat medium in the heating pipe 37 is configured to flow in the direction of the arrow indicated by the broken line in FIG. The pump 32 is connected to a control device 36C described later, and is configured to be driven and controlled by the control device 36C.

被加熱配管３７Ａは、排気管１５と略平行に近接配置されている。被加熱配管３７Ａは排気管１５と共に第１の熱交換器３３を構成する。 The heated pipe 37 A is disposed in close proximity to the exhaust pipe 15. The heated pipe 37 A constitutes the first heat exchanger 33 together with the exhaust pipe 15.

この第１の熱交換器３３では、高温の排気管１５と被加熱配管３７Ａとの間で熱交換が行われる。具体的には、排気管１５を流れる排気ガスの熱により、被加熱配管３７Ａ（加熱用配管３７）内を流れる熱媒体は加熱される。 In the first heat exchanger 33, heat exchange is performed between the high-temperature exhaust pipe 15 and the heated pipe 37A. Specifically, the heat medium flowing in the heated pipe 37 A (heating pipe 37) is heated by the heat of the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 15.

一方、被加熱配管３７Ａ以外の各配管３７Ｂ〜３７Ｅは排気管１５から離間し、排気管１５と熱的に接続されない位置に配置されている。よって、被加熱配管３７Ａ以外の各配管３７Ｂ〜３７Ｅを流れる熱媒体は、排気管１５を流れる排気ガスにより加熱されることはない。 On the other hand, the pipes 37B to 37E other than the heated pipe 37A are separated from the exhaust pipe 15 and are arranged at positions where they are not thermally connected to the exhaust pipe 15. Therefore, the heat medium flowing through the pipes 37B to 37E other than the heated pipe 37A is not heated by the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 15.

流路切り替え弁３８Ｂは例えばスプールバルブであり、接続された制御装置３６Ａにより駆動制御される。なお、同様の流路切り替えができるものであればスプールバルブ以外の切り替え弁を用いてもよい。 The flow path switching valve 38B is a spool valve, for example, and is driven and controlled by a connected control device 36A. Note that a switching valve other than the spool valve may be used as long as the same flow path switching is possible.

この流路切り替え弁３８Ｂは、第１配管３７Ｂ及び第３配管３７Ｅと被加熱配管３７Ａとを接続することにより、ポンプ３２で付勢された尿素水１１を被加熱配管３７Ａに流す第１の位置（図５に示す位置。以下、加熱位置という）と、第１配管３７Ｂと第３配管３７Ｅを接続することにより尿素水１１を被加熱配管３７Ａに流入させず第３配管３７Ｅから第１配管３７Ｂに流す第２の位置（以下、通常位置という）とで切り替え処理を行う。 The flow path switching valve 38B is connected to the first pipe 37B and the third pipe 37E and the heated pipe 37A, so that the urea water 11 urged by the pump 32 flows through the heated pipe 37A. (Position shown in FIG. 5; hereinafter referred to as a heating position) and the first pipe 37B and the third pipe 37E are connected so that the urea water 11 does not flow into the heated pipe 37A and the first pipe 37B from the third pipe 37E. A switching process is performed at a second position (hereinafter referred to as a normal position).

一方、第２の熱交換器３４は、加熱用配管３７の一部を構成する尿素水加熱配管３７Ｃと、サクション配管２３とにより構成されている。この第２の熱交換器３４は、尿素水加熱配管３７Ｃを流れる熱媒体により、サクション配管２３を流れる尿素水１１を加熱する機能を奏するものである。 On the other hand, the second heat exchanger 34 is constituted by a urea water heating pipe 37 C constituting a part of the heating pipe 37 and the suction pipe 23. The second heat exchanger 34 has a function of heating the urea water 11 flowing through the suction pipe 23 with a heat medium flowing through the urea water heating pipe 37C.

次に、上記構成とされた尿素水加熱装置３０Ｃによる尿素水１１の加熱処理について説明する。 Next, the heating process of the urea water 11 by the urea water heating apparatus 30C having the above-described configuration will be described.

制御装置３６Ｃは、温度センサ３５からの信号に基づき、尿素水１１の温度が凍結するおそれがある温度であると判断すると、ポンプ３２を駆動して加熱用配管３７内で熱媒体を循環させると共に、流路切り替え弁３８Ｂを加熱位置に切り替える。これにより、ポンプ３２により流れ付勢された熱媒体は、被加熱配管３７Ａに流入する。 When the control device 36C determines that the temperature of the urea water 11 is a temperature that may freeze based on the signal from the temperature sensor 35, the control device 36C drives the pump 32 to circulate the heat medium in the heating pipe 37. Then, the flow path switching valve 38B is switched to the heating position. Thereby, the heat medium urged by the pump 32 flows into the heated pipe 37A.

前記のように、被加熱配管３７Ａは第１の熱交換器３３を構成するものであり、高熱の排気ガスが流れる排気管１５に近接して配置されている。よって、第１の熱交換器３３において、被加熱配管３７Ａ内を流れる熱媒体は、排気管１５を流れる排気ガスにより加熱される。 As described above, the heated pipe 37A constitutes the first heat exchanger 33, and is disposed in the vicinity of the exhaust pipe 15 through which high-temperature exhaust gas flows. Therefore, in the first heat exchanger 33, the heat medium flowing through the heated pipe 37 A is heated by the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 15.

第１の熱交換器３３で加熱された熱媒体は、流路切り替え弁３８Ｂを介して第１配管３７Ｂに流入し、そして第２の熱交換器３４を構成する尿素水加熱配管３７Ｃに至る。 The heat medium heated by the first heat exchanger 33 flows into the first pipe 37B via the flow path switching valve 38B, and reaches the urea water heating pipe 37C constituting the second heat exchanger 34.

第２の熱交換器３４では、尿素水加熱配管３７Ｃを流れる熱媒体と、サクション配管２３を流れる尿素水１１との間で熱交換が行われる。よって、第２の熱交換器３４において、尿素水１１は第１の熱交換器３３で加熱された熱媒体により加熱される。 In the second heat exchanger 34, heat exchange is performed between the heat medium flowing through the urea water heating pipe 37 C and the urea water 11 flowing through the suction pipe 23. Therefore, in the second heat exchanger 34, the urea water 11 is heated by the heat medium heated by the first heat exchanger 33.

第２の熱交換器３４においてサクション配管２３を流れる尿素水１１が加熱されることにより、尿素水１１が凍結することを確実に防止することができる。また、本実施形態でも尿素水１１を加熱する熱源を別箇に設けるのではなく、ディーゼルエンジン８から排出され排気管１５を流れる排気ガスの熱を熱源として尿素水１１の加熱を行っている。 By heating the urea water 11 flowing through the suction pipe 23 in the second heat exchanger 34, it is possible to reliably prevent the urea water 11 from freezing. Also in this embodiment, a separate heat source for heating the urea water 11 is not provided, but the urea water 11 is heated using the heat of the exhaust gas discharged from the diesel engine 8 and flowing through the exhaust pipe 15 as a heat source.

よって本実施形態においても、従来では単に廃棄のみしていた排気ガスの熱を利用して尿素水１１を加熱するため、効率の高い加熱処理を行うことができる。また排気ガスの熱量は、ヒータ等による熱量に比べて大きいため、短時間で尿素水１１を所定温度まで加熱処理することができる。更に、排気ガスの熱を利用した尿素水１１を加熱するため、ヒータを用いるときに必要となる電力を不要とすることができる。 Therefore, also in the present embodiment, since the urea water 11 is heated using the heat of the exhaust gas that has been simply discarded, the heat treatment with high efficiency can be performed. Further, since the heat quantity of the exhaust gas is larger than the heat quantity by the heater or the like, the urea water 11 can be heat-treated to a predetermined temperature in a short time. Furthermore, since the urea water 11 using the heat of the exhaust gas is heated, the electric power required when using the heater can be made unnecessary.

第２の熱交換器３４を通過した熱媒体は、第２配管３７Ｄを通り再びポンプ３２に戻る。以下、この流れを繰り返すことにより、尿素水１１の凍結を確実に防止することができる。 The heat medium that has passed through the second heat exchanger 34 returns to the pump 32 again through the second pipe 37D. Hereinafter, the urea water 11 can be reliably prevented from freezing by repeating this flow.

一方、尿素水１１は温度が所定温度以上となっても、ＮＯｘに対する浄化能力が低下する等の不都合が発生することが知られている。そこで制御装置３６Ｃは、温度センサ３５から送られる尿素水１１の温度が所定温度以上になったと判断した場合には、ポンプ３２を停止させると共に流路切り替え弁３８Ｂを通常位置に切り替える。 On the other hand, it is known that even if the temperature of the urea water 11 is equal to or higher than a predetermined temperature, inconveniences such as a decrease in the purification capacity for NOx occur. Therefore, when the control device 36C determines that the temperature of the urea water 11 sent from the temperature sensor 35 has become equal to or higher than the predetermined temperature, the control device 36C stops the pump 32 and switches the flow path switching valve 38B to the normal position.

前記のように、被加熱配管３７Ａ以外の各配管３７Ｂ〜３７Ｅは排気管１５から離間し、排気管１５と熱的に接続されない位置に配置されている。また、流路切り替え弁３８Ｂを通常位置に切り替わることにより被加熱配管３７Ａは第１〜第３配管３７Ｂ〜３７Ｅから遮断された構成となる。 As described above, the pipes 37 B to 37 E other than the heated pipe 37 A are separated from the exhaust pipe 15 and are disposed at positions that are not thermally connected to the exhaust pipe 15. In addition, the heated pipe 37A is cut off from the first to third pipes 37B to 37E by switching the flow path switching valve 38B to the normal position.

よって、第１〜第３配管３７Ｂ〜３７Ｅ内の熱媒体の温度は低下し、これに伴い、第２の熱交換器３４におけるサクション配管２３を流れる尿素水１１の加熱も停止される。従って、尿素水１１が必要以上に加熱されることはなく、ＮＯｘに対する高い浄化能力を維持することができる。 Therefore, the temperature of the heat medium in the first to third pipes 37B to 37E decreases, and accordingly, the heating of the urea water 11 flowing through the suction pipe 23 in the second heat exchanger 34 is also stopped. Therefore, the urea water 11 is not heated more than necessary, and a high purification capacity for NOx can be maintained.

図６は、図５に示した尿素加熱装置３０Ｃの変形例を示している。 FIG. 6 shows a modification of the urea heating device 30C shown in FIG.

図６において、図５に示した構成と対応する構成については同一符号を付して、その説明は省略する。 6, components corresponding to those shown in FIG. 5 are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.

本変形例では、加熱用配管３７の一部に第２ヒータ部１２ｂを設けたことを特徴としている。よって、第２の熱交換器３４を通過した熱媒体は、第２ヒータ部１２ｂに流入しキャブ３の暖房を行った後にポンプ３２に戻る。 The present modification is characterized in that the second heater portion 12 b is provided in a part of the heating pipe 37. Therefore, the heat medium that has passed through the second heat exchanger 34 flows into the second heater portion 12b, and after heating the cab 3, returns to the pump 32.

このため本変形例では、暖房装置１２はディーゼルエンジン８の冷却水を利用して暖房を行う第１ヒータ部１２ａと、加熱用配管３７内を流れる熱媒体を利用して暖房を行う第２ヒータ部１２ｂの夫々において暖房が行われるため、キャブ３の暖房を効率よく短時間で行うことができる。 For this reason, in this modification, the heating device 12 uses the cooling water of the diesel engine 8 to heat the first heater portion 12a and the second heater performs heating using the heat medium flowing in the heating pipe 37. Since heating is performed in each of the sections 12b, the cab 3 can be efficiently heated in a short time.

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。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and various modifications are possible within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be modified and changed.

１下部走行体
２上部旋回体
３キャブ
７エンジンルーム
８ディーゼルエンジン
８ａ冷却ファン
８ｂラジエータ配管
８ｃヒータ配管
９排ガス浄化装置
１０尿素水タンク
１１尿素水
１２暖房装置
１２ａ第１ヒータ部
１２ｂ第２ヒータ部
１３熱交換機ユニット
１４ラジエータ
１５排気管
１６ＤＰＦ
１７ＳＣＲ
２０尿素水噴射装置
２１噴射ノズル
２２尿素水ポンプ
２３サクション配管
２３ａタンク接続配管
２３ｂポンプ接続配管
２５供給配管
３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ尿素加熱装置（加熱手段）
３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ尿素水加熱配管
３２ポンプ
３３第１の熱交換器
３４第２の熱交換器
３５温度センサ
３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃ制御装置
３７加熱用配管
３７Ａ被加熱用配管
３７Ｂバイパス配管
３８Ａ，３８Ｂ流路切り替え弁
３９バイパス流路
３９ａ上流側バイパス流路
３９ｂ下流側バイパス流路
４０，５０熱交換器
５２配管移動装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lower traveling body 2 Upper revolving body 3 Cab 7 Engine room 8 Diesel engine 8a Cooling fan 8b Radiator piping 8c Heater piping 9 Exhaust gas purification device 10 Urea water tank 11 Urea water 12 Heating device 12a 1st heater part 12b 2nd heater part 13 Heat exchanger unit 14 Radiator 15 Exhaust pipe 16 DPF
17 SCR
20 Urea water injection device 21 Injection nozzle 22 Urea water pump 23 Suction piping 23a Tank connection piping 23b Pump connection piping 25 Supply piping 30A, 30B, 30C, 30D Urea heating device (heating means)
31A, 31B, 31C Urea water heating pipe 32 Pump 33 First heat exchanger 34 Second heat exchanger 35 Temperature sensors 36A, 36B, 36C Controller 37 Heating pipe 37A Heated pipe 37B Bypass pipes 38A, 38B Channel switching valve 39 Bypass channel 39a Upstream bypass channel 39b Downstream bypass channel 40, 50 Heat exchanger 52 Pipe moving device

Claims

A construction machine having an exhaust gas purification device for purifying exhaust gas by injecting a liquid reducing agent into an exhaust pipe of an engine,
A construction machine comprising heating means for heating the liquid reducing agent by heating a pipe for supplying the liquid reducing agent using heat of exhaust gas of the engine.

The heating means includes
A first heating pipe wound around the exhaust pipe;
The construction machine according to claim 1, further comprising: a flow path switching valve that causes the liquid reducing agent to flow through the first heating pipe in accordance with the temperature of the liquid reducing agent.

The heating means includes
The construction machine according to claim 1, further comprising a moving mechanism that moves the pipe to a position where it is thermally connected to the exhaust pipe in accordance with the temperature of the liquid reducing agent.

The heating means includes
A heat medium flow path through which the heat medium flows;
A first heat exchanging section that exchanges heat between the heat medium and the exhaust pipe;
A second heat exchanging section for exchanging heat between the heat medium and the liquid reducing agent;
The construction machine according to claim 1, further comprising a pump that circulates the heat medium in the heat medium flow path according to a temperature of the liquid reducing agent.