JP2015021398A - Machine body and work machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排ガス浄化装置の冷却構造に特徴を有する機体および作業機械に関する。 The present invention relates to an airframe and a work machine having a feature in a cooling structure of an exhaust gas purification device.
ディーゼルエンジン用の排ガス浄化装置は、還元剤(DEF:Diesel Exhaust Fluid、一般的に尿素水)を噴射するインジェクタおよび窒素酸化物センサ(NOxセンサ)を備えている。 An exhaust gas purifying apparatus for a diesel engine includes an injector for injecting a reducing agent (DEF: Diesel Exhaust Fluid, generally urea water) and a nitrogen oxide sensor (NOx sensor).
一般的に排ガス浄化装置はエキゾースト管路中に設置される。エキゾースト管路は、高温の排ガスが流れるため、エキゾースト管路および排ガス浄化装置は高温になる。 In general, the exhaust gas purifier is installed in the exhaust pipe. Since exhaust gas of high temperature flows through the exhaust pipe line, the exhaust pipe line and the exhaust gas purification device become high temperature.
排ガス浄化装置が高温になると、排ガス浄化装置に設置されたインジェクタおよびNOxセンサも高温に曝され、さらに、インジェクタに還元剤を供給する還元剤供給配管(一般的に尿素水ホース)の一部も高温に曝されることとなる。これらの尿素水ホース、NOxセンサまたはインジェクタはその構造上、長時間高温に曝されると耐久性が損なわれてしまうおそれがあるとともに、尿素水ホース内の尿素水が温度上昇して、その還元作用に支障が生じるおそれもある。 When the exhaust gas purification device becomes high temperature, the injector and NOx sensor installed in the exhaust gas purification device are also exposed to high temperature, and a part of the reducing agent supply pipe (generally urea water hose) for supplying the reducing agent to the injector is also present. You will be exposed to high temperatures. These urea water hoses, NOx sensors, and injectors may be damaged in durability if exposed to a high temperature for a long time, and the urea water in the urea water hose rises in temperature and is reduced. There is also a risk of hindering the action.
自動車などの走行する車両では、インジェクタは走行中の外気に曝されることにより冷却されたり、温度の低い還元剤が流入することで冷却される場合もあるが、それでも冷却性能が不足するものに対して、インジェクタに冷却水等の冷媒を循環供給する技術がある(例えば、特許文献1参照)。 In a traveling vehicle such as an automobile, the injector may be cooled by being exposed to the outside air during traveling, or may be cooled by the flow of a reducing agent having a low temperature, but the cooling performance is still insufficient. On the other hand, there is a technique for circulating and supplying a coolant such as cooling water to the injector (see, for example, Patent Document 1).
また、エンジン排ガスのエジェクタ効果により、排ガス浄化装置の収納室全体に冷却風を導入する技術もある(例えば、特許文献2参照)。 In addition, there is a technique for introducing cooling air into the entire storage chamber of the exhaust gas purifying device due to the ejector effect of the engine exhaust gas (see, for example, Patent Document 2).
特許文献1は、冷却水等の冷媒をインジェクタ周囲に流すための専用の冷却水回路を必要とし、その冷却装置は大掛かりで、かつ高価なものとなってしまう。 Patent Document 1 requires a dedicated cooling water circuit for flowing a coolant such as cooling water around the injector, and the cooling device is large and expensive.
特許文献2は、排ガス浄化装置の収納室全体に冷却風を導入する構造であるため、大掛かりな隔離室が必要となり、設置スペース上の問題がある。
Since
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、低コスト・省スペースで排ガス浄化装置の必要な部分だけを冷却することができる機体および作業機械を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of these points, and an object of the present invention is to provide a machine body and a work machine that can cool only a necessary portion of an exhaust gas purification device at low cost and space saving.
請求項1に記載された発明は、機械室と、機械室内に設置されたエンジンと、エンジンの排ガスを排出するエキゾースト管路と、エキゾースト管路中に設けられて排ガス中の窒素酸化物を還元処理する排ガス浄化装置と、排ガス浄化装置に還元剤供給配管により液状還元剤を供給する還元剤供給装置とを具備した機体において、排ガス浄化装置は、還元剤供給装置から還元剤供給配管により供給された液状還元剤を噴射するインジェクタと、排ガス中の窒素酸化物の濃度を検出する窒素酸化物センサと、還元剤供給配管の一部、窒素酸化物センサの一部およびインジェクタの一部の少なくとも一つを囲むように設置され、機械室の外部から取り入れた冷却風により還元剤供給配管内の液状還元剤、窒素酸化物センサおよびインジェクタの少なくとも一つを冷却する入口側開口および出口側開口を有する風路体と、風路体の入口側開口に連通した機械室の外部に開口した外気吸込口と、エキゾースト管路中に設けられ排ガス流の周囲に形成される負圧を利用して風路体の出口側開口から風路体内の空気を強制的に排出するエジェクタとを具備した機体である。 The invention described in claim 1 is a machine room, an engine installed in the machine room, an exhaust pipe for exhausting exhaust gas from the engine, and a nitrogen oxide provided in the exhaust pipe for reducing nitrogen oxides in the exhaust gas. In an airframe comprising an exhaust gas purification device to be processed and a reducing agent supply device that supplies a liquid reducing agent to the exhaust gas purification device through a reducing agent supply pipe, the exhaust gas purification device is supplied from the reducing agent supply device through the reducing agent supply pipe. At least one of the injector for injecting the liquid reducing agent, the nitrogen oxide sensor for detecting the concentration of nitrogen oxide in the exhaust gas, a part of the reducing agent supply pipe, a part of the nitrogen oxide sensor, and a part of the injector. There are few liquid reducing agents, nitrogen oxide sensors, and injectors in the reducing agent supply pipe by cooling air taken from outside the machine room. An air passage body having an inlet-side opening and an outlet-side opening for cooling both, an outside air inlet opening outside the machine room communicating with the inlet-side opening of the air passage body, and exhaust gas provided in the exhaust pipe An airframe including an ejector that forcibly discharges air in the air passage body from an outlet side opening of the air passage body using a negative pressure formed around the flow.
請求項2に記載された発明は、請求項1記載の機体と、機体に搭載された作業装置とを具備した作業機械である。
The invention described in
請求項1記載の発明によれば、風路体の入口側開口は機械室外部の外気吸込口に連通され、エキゾースト管路中に設けられたエジェクタにより排ガス流の周囲に形成される負圧を利用して風路体の出口側開口から風路体内の空気をエキゾースト管路中の排ガス流に吸引して強制的に外部へ排出するようにした構造であるため、エンジンが駆動し排ガスが排出されている間は、常に風路体に外気が導入され、還元剤供給配管内の液状還元剤、窒素酸化物センサおよびインジェクタの少なくとも一つを効率よく冷却することが可能であり、特別な冷却水管路やポンプを必要とせず、低コストのダクト構造で冷却効果を得ることができるとともに、冷却対象箇所を局所的に囲む風路体を設置すればよいので、省スペースで済む。 According to the first aspect of the present invention, the opening on the inlet side of the air passage body communicates with the outside air suction port outside the machine room, and the negative pressure formed around the exhaust gas flow by the ejector provided in the exhaust pipe is reduced. Since the structure is designed to draw air from the outlet side of the air passage body into the exhaust gas flow in the exhaust pipe and forcibly discharge it to the outside, the engine is driven and exhaust gas is discharged. During this time, outside air is always introduced into the air passage body, and at least one of the liquid reducing agent, the nitrogen oxide sensor and the injector in the reducing agent supply pipe can be efficiently cooled. A water pipe and a pump are not required, a cooling effect can be obtained with a low-cost duct structure, and space can be saved because an air passage body that locally surrounds a portion to be cooled may be installed.
請求項2記載の発明によれば、定位置で作業する作業機械において、排ガス浄化装置の還元剤供給配管内の液状還元剤、窒素酸化物センサおよびインジェクタの少なくとも一つを効率よく冷却できる安価な冷却手段を提供できる。 According to the second aspect of the present invention, in a working machine that operates at a fixed position, it is possible to efficiently cool at least one of the liquid reducing agent, the nitrogen oxide sensor, and the injector in the reducing agent supply pipe of the exhaust gas purification device. A cooling means can be provided.
以下、本発明を、図1乃至図4に示された一実施の形態に基いて詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail based on one embodiment shown in FIGS.
図4に示されるように、油圧ショベル形の作業機械10は、機体11が、下部走行体12と、この下部走行体12に旋回可能に設けられた上部旋回体13とを備え、この機体11の上部旋回体13にバケット形の作業装置14が搭載されている。
As shown in FIG. 4, the excavator-type work machine 10 includes a machine body 11 including a
上部旋回体13上には、作業装置14の取付部を挟んで、オペレータの運転席が設けられたキャブ15と、工具などを収納するストレージボックス16とが設けられている。このストレージボックス16の後方には、燃料タンク17および作動油タンク18が設けられている。上部旋回体13の旋回軸受部より後部には機械室(エンジンルーム)19が設置され、さらにその後部にはカウンタウエイト20が設置されている。
On the
図1に示されるように、機械室19内には、エンジン21が設置され、このエンジン21の一側部には、ラジエータおよびオイルクーラなどのクーリングパッケージ(図示せず)に外部から吸引した冷却風を当てて冷却する冷却ファン21fが配置され、エンジン21の他側部には、エンジン21の排気系に対して排ガスを浄化処理する排ガス浄化装置22が配置されている。
As shown in FIG. 1, an
図4に戻って、機械室19の上部には、エンジンフード23が開閉可能に設けられ、このエンジンフード23より、エンジン21の排ガスを排出するエキゾースト管路24の先端が突出されている。また、機械室19の外側面部にはサイドドア25が開閉可能に設けられ、このサイドドア25の上部には、機械室19の外部に開口された外気吸込口としての換気口26が設けられている。
Returning to FIG. 4, an
図1および図2に示されるように、排ガス浄化装置22は、エンジン21の排気口に、エキゾースト管路24の起点となる接続手段21eにより、エンジン21から排出された排ガス中の黒煙を除去する黒煙除去装置(Diesel Particulate Filter)27の一端部27aが接続され、この黒煙除去装置27の反対側の端部に設けられた配管接続部27bに、配管28aにより、排ガス中の窒素酸化物を還元処理する窒素酸化物還元装置(Selective Catalytic Reduction)28の反対側の端部28bが接続され、この窒素酸化物還元装置28の逆側の端部に設けられた配管接続部28cにエキゾースト管路24の残りの部分が接続されたものである。
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the exhaust
黒煙除去装置27の配管接続部27bには、黒煙除去装置27と窒素酸化物還元装置28とを連通する配管28a内に向けて、尿素水などの液状還元剤を噴射するインジェクタ29が取り付けられ、このインジェクタ29の近傍には、排ガス中の窒素酸化物(NOx)の濃度を検出する窒素酸化物センサとしてのNOxセンサ30が配置されている。
An
このNOxセンサ30は、黒煙除去装置27の配管接続部27bに設けられた上流側NOxセンサ本体30aと、窒素酸化物還元装置28の配管接続部28cに設けられた下流側NOxセンサ本体30bと、上流側NOxセンサ本体30aに接続された制御ボックス30Aと、下流側NOxセンサ本体30bに接続された制御ボックス30Bとを備えている。
The NOx sensor 30 includes an upstream NOx sensor
インジェクタ29に対して、図4に示されるようにエンジン21の熱影響を受けない位置にあるストレージボックス16内から窒素酸化物還元装置28に尿素水などの液状還元剤を供給する還元剤供給装置31が設けられている。
As shown in FIG. 4, a reducing agent supply device that supplies a liquid reducing agent such as urea water to the nitrogen
この還元剤供給装置31は、図4に示されるように、ストレージボックス16内に設置された液状還元剤貯留用の液状還元剤タンク32およびこの液状還元剤タンク32内の液状還元剤を汲み上げ吐出する液状還元剤供給源としての液状還元剤ポンプ33と、この液状還元剤ポンプ33から機体11内の配管経路を経て液状還元剤噴射用のインジェクタ29にわたり配設された還元剤供給配管としての尿素水ホース34とを備え、この尿素水ホース34の先端側の一部を囲むように、風路体35が設けられている。
As shown in FIG. 4, the reducing agent supply device 31 pumps up and discharges the liquid reducing agent tank 32 for storing the liquid reducing agent installed in the storage box 16 and the liquid reducing agent in the liquid reducing agent tank 32. A liquid reducing
図1に示されるように、この風路体35の内部に、インジェクタ29の一部と、NOxセンサ30の一部と、尿素水ホース34内の液状還元剤としての尿素水が排ガス浄化装置22から熱影響を受け易い尿素水ホース34の一部とがそれぞれ収納されている。
As shown in FIG. 1, a part of the
図2および図3に示されるように、風路体35は、プレート41上に固定設置された箱状体であり、この風路体35の下部の側面には入口側開口42が設けられ、この入口側開口42に吸込ダクト43が接続連通され、この吸込ダクト43は、上下2枚のプレート44,45間に形成されたコ字形断面の角部通路46を経て、プレート41とプレート44との間に形成されたコ字形断面の開口部47に連通され、この開口部47は、前記サイドドア25の換気口26に臨むように設けられ、この換気口26が、機械室19の外部から風路体35内に冷却風を取り入れる際の入口となっている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
角部通路46は、外側に開放面を有するが、機体カバーまたはそれに付随する部材などにより、その開放面が閉じられ、ダクトとなる。吸込ダクト43および角部通路46によって、ダクト状風路43,46を形成する。排ガス浄化装置22は、プレート44上に取付板48によって固定設置されている。
The
前記エキゾースト管路24は、図2に示されるように窒素酸化物還元装置28の配管接続部28cからいったん水平方向に引き出されてから斜め上方へ配管されているが、その途中部にエジェクタ51が設けられ、このエジェクタ51の外側面に設けられた吸込口52と、上記風路体35の上端面部に形成された出口側開口53とが、吸込管54により連通されている。このエジェクタ51は、排ガス流の周囲に形成される負圧を利用して風路体35の出口側開口53から風路体35内の空気を強制的に吸引するものである。
As shown in FIG. 2, the
図2および図3に示されるように、前記プレート44上には、排ガス浄化装置22の外側を囲むようにL字形に配置された壁体55が設けられ、この壁体55の外側面に設けられたフック56およびプレート44上に設置された金具57によって、前記尿素水ホース34が壁体55に沿って配設され、さらに、プレート44の一部から切り起された配管導入口部58より角部通路46内に引き込まれた尿素水ホース34は、吸込ダクト43内を経て風路体35内に挿入され、さらにインジェクタ29に接続されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, a
NOxセンサ30の各制御ボックス30A,30Bに接続された風路体35内の配線は、吸込ダクト43内などを経て、機体11内に設置された、液状還元剤ポンプ33を制御するコントローラ(図示せず)に接続されている。
The wiring in the
次に、この図1乃至図4に示された実施の形態の作用効果を説明する。 Next, the function and effect of the embodiment shown in FIGS. 1 to 4 will be described.
還元剤供給装置31は、ストレージボックス16内の液状還元剤タンク32内にある尿素水を液状還元剤ポンプ33により汲み上げ、尿素水ホース34を通して機械室19内の排ガス浄化装置22に供給し、インジェクタ29により窒素酸化物還元装置28の上流側に接続された配管28a内に噴射する。
The reducing agent supply device 31 pumps the urea water in the liquid reducing agent tank 32 in the storage box 16 by the liquid reducing
その際、壁体55、角部通路46、吸込ダクト43および風路体35は、排ガス浄化装置22から放射される熱を遮断して尿素水ホース34を熱から防護する遮熱構造物として機能し、また、エキゾースト管路24中に設けられたエジェクタ51により排ガス流の周囲に形成される負圧により風路体35の出口側開口53から風路体35内の空気をエキゾースト管路24中の排ガス流に吸引して強制的に外部へ排出するので、機体11の外部の低温外気をサイドドア25の外気吸込口としての換気口26から開口部47、角部通路46および吸込ダクト43を経て風路体35内に吸い込むことができる。
At that time, the
これにより、エンジン21が稼働している間は、風路体35内は低温外気により冷却され、この風路体35内に嵌合された尿素水ホース34内の尿素水、NOxセンサ30およびインジェクタ29を冷却することができる。
Thus, while the
このように、風路体35の入口側開口42は機械室外部の換気口26に連通され、エキゾースト管路24中に設けられたエジェクタ51により排ガス流の周囲に形成される負圧を利用して風路体35の出口側開口53から風路体35内の空気をエキゾースト管路24中の排ガス流に吸引して強制的に外部へ排出するようにした構造であるため、エンジン21が駆動し排ガスが排出されている間は、常に風路体35に外気が導入され、排ガス浄化装置22の高温に曝される尿素水ホース34内の尿素水、NOxセンサ30およびインジェクタ29を効率よく冷却することが可能であり、特別な冷却水管路やポンプを必要とせず、低コストのダクト構造で冷却効果を得ることができるとともに、尿素水ホース34の一部、NOxセンサ30の一部およびインジェクタ29の一部すなわち冷却対象箇所を局所的に囲む風路体35を設置すればよいので、省スペースで済む。
In this way, the inlet side opening 42 of the
また、定位置で作業する作業機械10において、排ガス浄化装置22の高温に曝される尿素水ホース34内の尿素水、NOxセンサ30およびインジェクタ29を効率よく冷却できる安価な冷却手段を提供できる。
Further, in the work machine 10 working at a fixed position, it is possible to provide an inexpensive cooling means capable of efficiently cooling the urea water in the
なお、風路体35は、図2および図3に示される箱状体の形状に限定されるものではなく、入口側開口42から出口側開口53までをダクト状とし、そのダクト内に尿素水ホース34の高温に曝される箇所、NOxセンサ30およびインジェクタ29の一部を配置する構造としてもよく、同様の効果が得られる。
The
また、風路体35は、尿素水ホース34内の尿素水、NOxセンサ30およびインジェクタ29を冷却するようにしているが、必要に応じて、尿素水ホース34の一部、NOxセンサ30の一部およびインジェクタ29の一部の一つまたは二つを囲むように設置し、これらの一つまたは二つを外部から取り入れた冷却風により冷却するようにしてもよい。
The
本発明は、排ガス浄化装置の冷却構造に特徴を有する機体および作業機械の製造業などに関わる事業者にとって利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used by business operators involved in the manufacturing industry of machine bodies and work machines having a feature in the cooling structure of an exhaust gas purification device.
10 作業機械
11 機体
14 作業装置
19 機械室
21 エンジン
22 排ガス浄化装置
24 エキゾースト管路
26 外気吸込口としての換気口
29 インジェクタ
30 窒素酸化物センサとしてのNOxセンサ
31 還元剤供給装置
34 還元剤供給配管としての尿素水ホース
35 風路体
42 入口側開口
51 エジェクタ
53 出口側開口
10 work machines
11 Aircraft
14 Working equipment
19 Machine room
21 engine
22 Exhaust gas purification equipment
24 Exhaust pipeline
26 Ventilation port as an outside air intake port
29 Injector
30 NOx sensor as nitrogen oxide sensor
31 Reducing agent supply device
34 Urea water hose as reducing agent supply piping
35 Airway body
42 Entrance side opening
51 Ejector
53 Exit opening
Claims (2)
機械室内に設置されたエンジンと、
エンジンの排ガスを排出するエキゾースト管路と、
エキゾースト管路中に設けられて排ガス中の窒素酸化物を還元処理する排ガス浄化装置と、
排ガス浄化装置に還元剤供給配管により液状還元剤を供給する還元剤供給装置とを具備した機体において、
排ガス浄化装置は、
還元剤供給装置から還元剤供給配管により供給された液状還元剤を噴射するインジェクタと、
排ガス中の窒素酸化物の濃度を検出する窒素酸化物センサと、
還元剤供給配管の一部、窒素酸化物センサの一部およびインジェクタの一部の少なくとも一つを囲むように設置され、機械室の外部から取り入れた冷却風により還元剤供給配管内の液状還元剤、窒素酸化物センサおよびインジェクタの少なくとも一つを冷却する入口側開口および出口側開口を有する風路体と、
風路体の入口側開口に連通した機械室の外部に開口した外気吸込口と、
エキゾースト管路中に設けられ排ガス流の周囲に形成される負圧を利用して風路体の出口側開口から風路体内の空気を強制的に排出するエジェクタと
を具備したことを特徴とする機体。 A machine room,
An engine installed in the machine room,
An exhaust line for exhausting the exhaust gas from the engine;
An exhaust gas purifying device provided in the exhaust pipe for reducing nitrogen oxides in the exhaust gas;
In an airframe equipped with a reducing agent supply device for supplying a liquid reducing agent to an exhaust gas purification device through a reducing agent supply pipe,
The exhaust gas purification device
An injector for injecting a liquid reducing agent supplied from a reducing agent supply device through a reducing agent supply pipe;
A nitrogen oxide sensor for detecting the concentration of nitrogen oxide in the exhaust gas;
Liquid reductant in the reductant supply pipe that is installed to surround at least one part of the reductant supply pipe, part of the nitrogen oxide sensor, and part of the injector. An air passage body having an inlet side opening and an outlet side opening for cooling at least one of the nitrogen oxide sensor and the injector;
An outside air inlet opening to the outside of the machine room communicating with the inlet side opening of the air passage body;
And an ejector forcibly discharging air in the air passage body from the opening on the outlet side of the air passage body using a negative pressure formed in the exhaust pipe and formed around the exhaust gas flow. Aircraft.
機体に搭載された作業装置と
を具備したことを特徴とする作業機械。 An airframe according to claim 1;
A work machine comprising: a work device mounted on a machine body.
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