JP2015223945A - 作業車 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン等によって生じる熱風等から、排ガス浄化に用いられる浄化液を貯蔵する液タンクを保護する構造を有する作業車を提供する。
【解決手段】エンジン３と、給油口５４を有するとともにエンジン燃料を貯蔵する燃料タンク５と、給液口６４を有するとともにエンジン排気の浄化に用いる浄化液を貯蔵する液タンク６とが備えられ、液タンク６がエンジン３からの熱風を直接受けないように燃料タンク５によって保護されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、排ガスを浄化還元するための液剤を貯蔵するタンクを備えた作業車に関する。

トラクタなどの作業車においても、近年厳しくなってきている、窒素酸化物などの排出ガス規制に対処するため、排気ガスを浄化する排気装置が搭載されている。その際、排ガス中の窒素酸化物を効率よく浄化還元するために、排ガス中に尿素などの還元液を噴射することが提案されており、このためには、そのような還元液を貯蔵するタンクを作業車に備えなければならない。

特許文献１に開示された作業車では、排ガス中の窒素酸化物を浄化するために排ガスに吹き付ける選択性還元窒素酸化物触媒としての尿素水溶液を貯蔵する尿素水溶液タンクが、エンジンのシリンダブロック７とミッションケースからブラケットやマウントブラケット等を介して取り付けられている。この構成では、尿素水溶液タンクは機体と地面との間の空間を利用して配置されるため、スペース利用の観点からは有利であるが、エンジンからの熱風に晒されることになり、このことは、熱されることにより膨張する尿素水溶液にとっては不利となる。また、尿素水溶液タンク内の尿素水溶液の量が少なくなると、補給しなければならないが、この特許文献１では、尿素水溶液タンクの補給構造についての記載はない。

特許文献２による車両では、尿素タンクにつながる尿素水溶液の注入口と、燃料タンクにつながる燃料注入口とが近接して配置され、両方の注入口を覆うことができる共通の蓋が設けられている。尿素水溶液は燃料に比べて消費速度が遅いことから、尿素水溶液を単独で補強するというよりは、何度目かの燃料補給の折りに尿素水溶液も補強する可能性が高い。このため、尿素水溶液の注入口と燃料タンクにつながる燃料注入口とが近接していることは、両者の補給作業性に関して好都合である。しかしながら、互いの間で間違って補給することや、一方の液（燃料または尿素水溶液）の補給時に他方の液の注入口に飛び散らないような方策は必要である。なお、この特許文献２においても、尿素水溶液タンクは少なくともその底面は車体の下方空間に向き出しており、エンジンからの熱風に対する対策は講じられていない。

特開２０１３−１５１１８５号公報 特開２００８−２７３３７２号公報

上記実情に鑑みて、本発明の目的は、エンジン等によって生じる熱風等から、排ガス浄化に用いられる浄化液を貯蔵する液タンクを保護する構造を有する作業車を提供することである。

本発明による作業車は、エンジンと、給油口を有するとともにエンジン燃料を貯蔵する燃料タンクと、給液口を有するとともにエンジン排気の浄化に用いる浄化液を貯蔵する液タンクとが備えられ、前記液タンクが前記エンジンからの熱風を直接受けないように前記燃料タンクによって保護されている。

燃料タンクに対しては厳しい安全上の規則が適用されるので、燃料タンク自体は、熱や異物に対して強靭な材料及び構造を有している。本発明による上記構成によれば、この燃料タンクの強靭性を考慮して、液タンクがエンジンからの熱風を直接受けないように燃料タンクを、いわゆる防波堤として活用している。したがって、本発明によれば、簡単な構造的改変によって、エンジン等によって生じる熱風等から尿素タンクを保護することができる作業車が提供される。

本発明による実施形態の１つでは、前記液タンクは、前記燃料タンクの車体横断方向で外側の側面に密接するように延びるように構成されている。言い換えると、液タンクは、燃料タンクのエンジンに向き合う側面の反対側の側面に密接することになる。これにより、液タンクは、燃料タンクの陰に隠れることになり、燃料タンクによって、エンジン等から生じてエンジン機器周辺に流れ出す熱風を良好に遮ることができる。

本発明によるさらに好適な実施形態の１つでは、前記燃料タンクは、機体前後方向で前記エンジンの横を延びる主タンク部と、前記主タンク部の前端から前外側に延びる延長タンク部を有し、かつ前記液タンクは柱状のサブタンク室と、前記サブタンク室から横方向に延びる主タンク室とを含み、前記主タンク室のエンジン側側面と底面とを受け入れる窪み部が前記燃料タンクの延長タンク部に形成されている。この構成では、液タンクは、側面だけでなく、その底面も燃料タンクによって保護されることになる。これにより、エンジン等で生じてから一旦地面に当たって車体側に戻ってくるような熱風も燃料タンクによって遮られ、液タンクの保護が強化される。

通常は、何回かの給油の際に液タンクへの液剤の補給も行われることを考慮すれば、その給液作業を簡単化するためには、給油口と液タンクの給油口とを出来る限り寄せておくと便利である。本発明の好適な実施形態の１つでは、前記燃料タンクの延長タンク部の前端領域に前記給油口を有する給油筒が設けられ、前記液タンクの主タンク室の前端領域に前記給液口を有する給液筒が設けられる。その際、前記給油筒と前記給油筒とを隣接させておくと、給油筒と前記給油筒とを隣接させることによる空間利用の効率化が図られ、好都合である。さらに、前記給油口の給油面と前記給液口の給液面は交差する位置関係とすれば、給油口の給油面と給液口の給液面とが相対的に角度をもつことになり、一方の補給中に飛びはねた液が他方に降りかかることが低減するという利点も得られる。

尿素（水溶液）などの排ガスを浄化する浄化液は温度が上昇すると膨張する性質を有する。したがって、液タンクに満杯になるまで給液した場合、わずかな温度上昇によって膨張した液が何らかの不都合を生じさせる可能性がある。このため、本発明の好適な実施形態の１つでは、前記サブタンク室の上壁の高さレベルが前記給液口の給液面と同じかまたはそれより低く、前記主タンク室の上壁の高さレベルが前記サブタンク室の上壁よりは低く、満杯給液時において前記サブタンク室の上壁と液面との間に、貯蔵浄化液の膨張を許す空間が形成されている。この構成では、主タンク室に設けられた給液筒の給液口を通じて液を補充し、主タンク室が満杯になった場合でも、なおサブタンク室の上壁と液面との間に空間が存在するので、この空間が液の膨張代となって、液タンクに支障が生じることは回避される。

主タンク室に貯蔵されている浄化液が空になるまで使用していると、高温となっている戻り液が溜まっている液タンクに、浄化液を補充した際に、補充された浄化液が急速に温度上昇してしまうという不都合が生じる。このため、本発明の好適な実施形態の１つでは、前記サブタンク室の底領域に液溜まりを形成すべく、前記主タンク室の底面は前記サブタンク室の底面より高く形成されている。この構成により、主タンク室が空となっても、なおサブタンク室には浄化液が残留しているので、この残留浄化液が補充された浄化液と一緒になることで、補充された浄化液が急速に温度上昇するという不都合が回避される。

作業環境によっては、特に夏場の作業では作業車自体が予期しない高温にさらされることは少なくないので、液タンクの貯蔵浄化液が強制的に冷却されることが好ましい。このことから、本発明の好適な実施形態の１つでは、前記サブタンク室には、エンジン冷却液を媒体とする熱交換装置が収納されている。これにより、エンジンが稼働している時には、エンジン冷却液によって液タンクの貯蔵浄化液は安定的に冷却される。

本発明による作業車に採用されている燃料タンクと液タンクとの基本的な関係を説明する模式図である。 本発明による作業車の具体的な実施形態の１つ示すトラクタの側面図である。 トラクタのエンジンとトランスミッションと燃料タンクと尿素タンクとを示すための平面図である。 組み付けられた状態での燃料タンクと尿素タンクとを示す斜視図である。 単独の燃料タンクを示す斜視図である。 単独の尿素タンクを示す斜視図である。

本発明による作業車の具体的な実施形態を説明する前に、図１を用いて本発明を特徴付けている燃料タンクと液タンクとの基本的な関係を説明する。図１で図示されている燃料タンク５はエンジン３の駆動のために用いられる燃料を貯蔵するタンクであり、液タンク６は、エンジン３の排ガスを浄化するための尿素などの還元液を貯蔵するタンクである。燃料タンク５は、エンジン３またはエンジン出力を変速するトランスミッション４あるいはその両方の側方に沿って延びるように配置されている。燃料タンク５は、エンジン３またはトランスミッション４あるいはその両方に向かい合った第１側面５ａと、この第１側面５ａの反対側（作業車の横断方向で外側）となる第２側面５ｂを少なくとも有する。液タンク６のタンク本体６０は、燃料タンク５の第２側面５ｂと同じ大きさか、それ以下の投影面積を有する側面を有する。これにより、燃料タンク５の第２側面５ｂに密接して配置された（ここでは密着ないしはわずかに隙間をあけて配置されることを意味する）場合、エンジン３からの熱気つまり熱風は、燃料タンク５によって遮られることになり、液タンク６のエンジン３側の側面には直接あたらなくなる。

図１で例示された燃料タンク５のタンク本体５０は、少なくとも主タンク部５１とこの主タンク部５１からエンジン３側（前方側）にさらに延びた延長タンク部５２とを有し、液タンク６のタンク本体６０は、直方体形状の主タンク室６１と、主タンク室６１の端部と連通している筒状のサブタンク室６２とを有する。サブタンク室６２の上部６２ａは主タンク室６１の上面よりも上方に突き出しており、上部空間を作り出している。サブタンク室６２の下部６２ｂは主タンク室６１の底面よりも下方に突き出しており、そこに下部空間を作り出している。

図１から明らかなように、燃料タンク５の延長タンク部５２は、エンジン３側に位置する垂直部５２ａとこの垂直部５２ａの下部からエンジン３から遠ざかる方向（作業車の横断方向で外側方向）に延びる水平部５２ｂとからなる。つまり、延長タンク部５２は、Ｌ字状の横断面を有しており、第２側面５ｂ側に垂直部５２ａの垂直壁と水平部５２ｂの水平壁とによって境界付けられた窪み部５ｃが形成されている。この窪み部５ｃに液タンク６の主タンク室６１が入り込むように、窪み部５ｃの形状は、液タンク６の主タンク室６１の形状に適応している。これにより、液タンク６の主タンク室６１の底面側も燃料タンク５の延長タンク部５２によって覆われ保護される構造となっている。さらに図１で示された例では、燃料タンク５の第２側面５ｂに、液タンク６のサブタンク室６２の少なくとも一部を受け入れ可能な凹部が垂直方向に延設されている。

延長タンク部５２の前端の上面に給油筒５３が形成されており、給油口５４として機能する給油筒５３の開口（給油面）を塞ぐために給油蓋５５が備えられている。液タンク６の主タンク室６１の前端の上面に給液筒６３が形成されており、給液口６４として機能する給液筒６３の開口（給液面）を塞ぐために給液蓋６５が備えられている。図１では、二点鎖線で模式的に示されているだけであるが、燃料タンク５に液タンク６が組み付けられた状態で、給油筒５３と給液筒６３とが隣接している。給油筒５３はほぼ垂直に立設されているのに対して、給液筒６３はその給液口６４が給油筒５３から離れるように、傾斜しながら立設されており、給油口５４の給油面の法線と給液口６４の給液面の法線とは互いの間隔を広げる方向に延びている。

液タンク６のサブタンク室６２の内部には、エンジン冷却液を媒体とする熱交換装置９が収納されており、エンジン冷却流路に接続される熱交換用パイプ９０がサブタンク室６２の上部６２ａの天井壁から突き出ている。この天井壁には、図１では図示されていないが、さらに、液タンク６に貯蔵されている還元液を排ガス流路に設けられた、図示されていない液噴射装置に送り出すリザーブ機器９１が設けられ、液噴射装置とリザーブ機器９１との間には往復流路が設けられる。

サブタンク室６２の上部６２ａは主タンク室６１の上面よりも上方に突き出しているので、サブタンク室６２を構成する上部６２ａの上面（つまりサブタンク室６２の天壁の内面）は、主タンク室６１の上面（つまり主タンク室６１の天壁の内面）よりも高い位置にある。つまり、サブタンク室６２の上部６２ａは主タンク室６１より高い高さレベルを有する上部空間を作り出している。このため、給液口６４から液を補充し、主タンク室６１が満杯になって、液が給液口６４からあふれ出しそうになった状態においても、サブタンク室の上部６２ａにおける上壁の内面と液面との間に空間が存在する。この空間が液の膨張代となることで、何らかの要因で、液が高温となって膨張しても、液タンクに支障が生じることが回避される。

また、サブタンク室６２の下部６２ｂによって作り出される空間は、主タンク室６１が空になってもなおわずかな還元液が残留するように液溜まり６７として機能する。このため主タンク室６１の底面は、還元液が液溜まり６７に流下するようにわずかな傾斜が設けられている。

次に、図面を用いて、本発明による作業車の具体的な実施形態の１つを説明する。図２は、作業車の一例であるトラクタの側面図である。
図２に示すように、前輪１ａと後輪１ｂとによって支持されているトラクタの機体１の前部にエンジン３が配置され、エンジン３の後方にトランスミッション４が配置されている。機体１の後端には、作業装置（非図示）を昇降自在に支持するリンク機構１０が装備されている。このトラクタは四輪駆動型であり、エンジン３の動力は、トランスミッション４を構成する走行用変速装置を介して前輪１ａ及び後輪１ｂに伝達される。またエンジン３の動力は、同様にトランスミッション４を構成するＰＴＯ用変速装置を介してＰＴＯ軸１１に伝達される。

エンジン３の後方で運転部を形成するキャビン１２が機体１に搭載されている。運転部の前部には、前輪１ａの操向操作を行う操縦ハンドル１３が配置され、運転部の後部には運転席１４が配置されている。キャビン１２の後部の横断方向で左右の外側に後輪フェンダ１５が設けられている。キャビン１２の下方で、トランスミッション４のほぼ同じ高さで位置に、燃料タンク５と還元液としての尿素（尿素水溶液）を貯蔵する液タンク（以下尿素タンクと称する）６が配置されている。燃料タンク５及び尿素タンク６は、固定金具１７を用いて、機体１やトランスミッション４に連結された支持部材に取り付けられている。なお、この実施形態における燃料タンク５及び尿素タンク６も、図１を用いて説明した燃料タンク５と液タンク６との基本的な関係を採用しており、その際述べられた、構造的特徴及びそれらの作用効果は全て以下の実施形態における燃料タンク５及び尿素タンク６に適用可能である。

図３は、エンジン３とトランスミッション４と燃料タンク５と尿素タンク６とを示すための平面図である。図３から理解できるように、エンジン３とトランスミッション４とは、トラクタの前後方向に延びた中心線ＣＬ上に配置されており、トランスミッション４の後部領域で、後車軸ケース４０が横断方向に延びている。この実施形態での燃料タンク５は、タンク本体５０として、トラクタの前進方向に向かって中心線ＣＬの左側に位置する主タンク部５１とこの主タンク部５１から前方に外方に傾斜しながら延びている延長タンク部５２とに加えて、中心線ＣＬの左側に位置する補助タンク部５８を備えている。補助タンク部５８は、トランスミッション４の下側を横断している連通管５９を介して主タンク部５１と連通している。主タンク部５１と補助タンク部５８とは、後車軸ケース４０のすぐ前方からトランスミッション４と後輪１ｂとの間との間を延びている。補助タンク部５８の前端は後輪１ｂの前端よりさらに前方に突き出ている。主タンク部５１も後輪１ｂの前端よりさらに前方に延びており、そこから延長タンク部５２に移行する。

図３と図４とから明らかなように、尿素タンク６は、燃料タンク５の延長タンク部５２の外側側面に抱き込まれるように配置されている。尿素タンク６は、平面視において、後輪１ｂの前方で、後輪１ｂとトランスミッション４との間となる横断方向位置から、後輪１ｂの幅中心付近まで斜めに延びている。これにより、トラクタの中心線ＣＬに最も近い尿素タンク６の内端は、後輪１ｂの内端より中心線ＣＬ寄りであるが、トラクタの中心線ＣＬより最も尿素タンク６の遠い外端は、後輪１ｂの外端を超えていない。

単体での燃料タンク５は図５に示されており、単体での尿素タンク６は図６に示されている。尿素タンク６のタンク本体６０は、図３と図４と図６とに示されているように、細長い長方形断面を有する主タンク室６１と、主タンク室６１より高さが高い四角形断面のサブタンク室６２とからなる。サブタンク室６２の側面の中央領域に主タンク室６１の端部が接続されており、主タンク室６１の内部空間とサブタンク室６２の内部空間と連通している。サブタンク室６２の、主タンク室６１との接続箇所より上方に延びている上部６２ａは、熱交換装置９や尿素リザーブ機器９１を取り付けるために機器装着部６６のために基台として機能する。サブタンク室６２の、主タンク室６１との接続箇所より下方に延びている下部６２ｂは、そこに液溜まり６７として機能する下部空間を作り出すために、主タンク室６１の底面よりも下方に位置する底面を有している。なお、下部６２ｂの横断面は、上部６２ａの横断面より大きく設定されており、液溜まり６７の容積を大きくするとともに、尿素タンク６の安定性に貢献している。主タンク室６１のサブタンク室６２とは反対側の端部領域の上面には給液筒６３が設けられており、その先端に給液蓋６５が装着されている。図２と図３から理解できるように、給液筒６３は前方外方に向いて傾斜しながら情報に延びている。

燃料タンク５の補助タンク部５８を除くタンク本体５０は、図３と図４と図５に示されており、主タンク部５１はほぼ直方体形状であり、延長タンク部５２は、トラクタの構成部材との干渉を避けるため、トラクタの中心線ＣＬ側の側面は凹凸形状となっている。延長タンク部５２の外側端面には、垂直壁と水平壁によって境界付けられている窪み部５ｃが形成されている。この窪み部５ｃが作り出している窪み形状は、尿素タンク６の主タンク室６１の形状に適応しており、窪み部５ｃに主タンク室６１がはめ込まれ、延長タンク部５２によって主タンク室６１が抱きかかえ支持される。また、主タンク部５１の延長タンク部５２との接続領域の外側側面が、内側に凹んだ湾曲面５６として形成されている。さらに尿素タンク６のサブタンク室６２の燃料タンク５に向かい合う側の側面も、湾曲面５６に対応する凸状の湾曲面６８として形成されている。この尿素タンク６の湾曲面６８が燃料タンク５の湾曲面５６に嵌め込まれることで、燃料タンク５と尿素タンク６との相互に位置規制された結合が実現する。

燃料タンク５と尿素タンク６とをしっかりと連結するために、尿素タンク６の両端に、詳しくは主タンク室６１の前端側とサブタンク室６２の後端側とサブタンク室６２の下端側に、複数の貫通孔が形成された取付舌片６１ｆと６２ｒと６１ｕが形成されている（図６参照）。さらに、燃料タンク５と尿素タンク６とが組み合わされた状態において、取付舌片６１ｆと６２ｒとの貫通孔に対応する位置にアンカーねじ孔が設けられており、固定ねじなどを用いて燃料タンク５と尿素タンク６とがねじ固定可能である。

なお、延長タンク部５２の前外側コーナ部は上方に突き出して、ほぼ直立した給油筒５３を作り出している。図２から明らかなように、燃料タンク５と尿素タンク６とが組み合わされた状態において、給油筒５３の頂点高さは、給液筒６３の頂点高さより高くなっている。

図２と図３と図４とに示されているように、燃料タンク５及び尿素タンク６を機体１に固定するために、固定金具１７が備えられている。固定金具１７は、機体１を構成するフレームやトランスミッション４に固定された固定部材１７Ａとこの固定部材１７Ａに取り付けられるとともに燃料タンク５または尿素タンク６あるいはその両方を巻き付け保持する保持部材１７Ｂとからなる。つまり、固定金具１７は、燃料タンク５のみを固定する燃料タンク固定金具１７ａと、尿素タンク６のみを固定する尿素タンク固定金具１７ｂと、燃料タンク５及び尿素タンク６を同時に固定する共通固定金具１７ｃとを備えている。

図２において、マフラー３０だけが図示されているだけであるが、エンジン３からマフラー３０まで延びる排気管には、図示されていない尿素インジェクタが配置されている。この尿素インジェクタに尿素タンク６に装着された尿素リザーブ機器９１から尿素が供給される。さらに、排気管には、図示されていないＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）も配置されており、排気ガスの浄化に貢献している。

〔別実施の形態〕
（１）上述した実施形態では、液タンク６に貯蔵される還元液は尿素であったが、排気ガス中のＮＯxを還元浄化する還元液であれば、尿素以外でもよい。また、尿素を含む複数の還元液を使用してもよい。
（２）上述した実施形態では、液タンク６は、燃料タンク５によって、底面と、エンジン側の側面が覆われていたが、燃料タンク５にポケット状の窪みを形成して、液タンク６を装着する開口面以外は液タンク６が燃料タンク５に覆われるような形態を採用してもよい。また、エンジン３等から流れてくる熱風に向き合う一側面だけを燃料タンク５によって覆うような形態を採用してもよい。
（３）上述した実施形態では、液タンク６は作業車の前進方向に向かって左側に配置されていたが右側でもよいし、両側に配置してもよい。
（４）上述した具体的な実施形態では、作業車としてトラクタを取り上げたが、これに限らず、コンバイン、建設機械などの作業車にも、同様な形態で燃料タンク５と液タンク６を配置することができる。

本発明は、燃料タンクと、排ガス浄化に用いられる浄化液を貯蔵する液タンクとを備えた作業車に適用できる。

１ ：機体
１ａ ：前輪
１ｂ ：後輪
３ ：エンジン
４ ：トランスミッション
５ ：燃料タンク
５ａ ：第1側面
５ｂ ：第２側面
５ｃ ：窪み部
５０ ：タンク本体
５１ ：主タンク部
５２ ：延長タンク部
５２ａ ：垂直部
５２ｂ ：水平部
５３ ：給油筒
５４ ：給油口
５６ ：湾曲面
５８ ：補助タンク部
５９ ：連通管
６ ：尿素タンク（液タンク）
６０ ：タンク本体
６１ ：主タンク室
６２ ：サブタンク室
６２ａ ：上部
６２ｂ ：下部
６３ ：給液筒
６４ ：給液口
６６ ：機器装着部
６７ ：液溜まり
９ ：熱交換装置
１２ ：キャビン
１７ ：固定金具
ＣＬ ：中心線

Claims (8)

1. エンジンと、
   給油口を有するとともにエンジン燃料を貯蔵する燃料タンクと、
   給液口を有するとともにエンジン排気の浄化に用いる浄化液を貯蔵する液タンクと、
   が備えられ、
   前記液タンクが前記エンジンからの熱風を直接受けないように前記燃料タンクによって保護されている作業車。
2. 前記液タンクは、前記燃料タンクの外側の側面に密接するように延びている請求項１に記載の作業車。
3. 前記燃料タンクは、機体前後方向で前記エンジンの横を延びる主タンク部と、前記主タンク部の前端から前外側に延びる延長タンク部を有し、かつ
   前記液タンクは柱状のサブタンク室と、前記サブタンク室から横方向に延びる主タンク室とを含み、前記主タンク室のエンジン側側面と底面とを受け入れる窪み部が前記燃料タンクの延長タンク部に形成されている請求項１または２に記載の作業車。
4. 前記延長タンク部の前端領域に前記給油口を有する給油筒が設けられ、前記サブタンク室の前端領域に前記給液口を有する給液筒が設けられている請求項３に記載の作業車。
5. 前記給油筒と前記給油筒が隣接しており、前記給油口の給油面と前記給液口の給液面は交差する位置関係である請求項４に記載の作業車。
6. 前記サブタンク室の上壁の高さレベルが前記給液口の給液面と同じかまたはそれより高く、前記主タンク室の上壁の高さレベルが前記サブタンク室の上壁よりは低く、満杯給液時において前記サブタンク室の上壁と液面との間に、貯蔵浄化液の膨張を許す空間が形成される請求項４または５に記載の作業車。
7. 前記サブタンク室の底領域液溜まりを形成すべく、前記主タンク室の底面は前記サブタンク室の底面より高く形成されている請求項３から６のいずれか一項に記載の作業車。
8. 前記サブタンク室には、エンジン冷却液を媒体とする熱交換装置が収納されている請求項３から７のいずれか一項に記載の作業車。

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