JP2016223198A - 作業機械の建屋構造 - Google Patents

Abstract

【課題】尿素水供給装置をコンパクトな構成となし、尿素水の補給を安全かつ容易に行えるようにする。【解決手段】尿素水タンクから尿素水を排ガス処理部４０に供給するために、尿素水ポンプ４６を設けた尿素水供給配管４５を尿素水タンク３６に接続し、この尿素水タンク３６を上部旋回体３の前方側建屋２０を構成する第３収容部２３内に収容させ、この第３収容部２３には開閉可能なタンクカバー２４を装着し、このタンクカバー２４は水平部と垂直部とからなるステップ状に形成して、燃料タンク１７上に昇るための階段の一部を構成するようになし、また第３収容部２３の前方位置に給油ホース３５を収容する第２収容部２２を設けて、この第２収容部２３の天板部２２ａを足場プレートとして機能させる。【選択図】図３

Description

本発明は、油圧ショベル等の作業機械の建屋において、尿素水供給装置等の設置空間を有効に利用するための建屋構造に関するものである。

土砂の掘削等を行う作業機械として、例えば油圧ショベルは、通常、ディーゼルエンジンを搭載しているが、ディーゼルエンジンの排気ガスは環境汚損物質である窒素酸化物ＮＯｘを含んでおり、このような環境汚染物質を除去して清浄な状態にして排出するために、排ガス処理装置を装備する構成としたものが、例えば特許文献１に開示されている。

特許文献１では、エンジンからの排気ガスの排出経路に排ガス処理部を設けるようにしている。この排ガス処理部には触媒が装着されており、またこの触媒には噴霧ノズルから尿素水をミスト状態にして噴霧する構成としている。排気ガス中に含まれるＮＯｘ成分はこの排ガス処理部内において、触媒の存在下で尿素水と反応することにより無害な窒素ガスＮ２と水とに変換されて、排気ガスからＮＯｘ成分を除去して清浄化された状態で外部に排出される。

従って、排ガス処理装置としては、少なくとも尿素水タンクと、この尿素水タンクから排ガス処理部に尿素水を供給する尿素水供給配管とを有し、尿素水供給配管の途中に尿素水ポンプが装着され、尿素水の噴霧ノズルは尿素水供給配管の排ガス処理部に臨む先端部に設けられる。

特許文献１においては、尿素水タンクに尿素水を供給するに当って、尿素タンクと水タンクとを備え、これら尿素タンクから供給される粉末状の尿素と水タンクからの水とを尿素水タンク内で攪拌・混合する構成としている。ただし、尿素水は予め尿素と水とを所定の混合比となるように混合し、この尿素水を尿素水タンクに供給する構成とすることもできる。

特開２００９−４６９９７号公報

作業機械としての油圧ショベルは、下部走行体に旋回装置を介して上部旋回体を設置する構成とするのが一般的であり、エンジンは上部旋回体に装着される。エンジンからの排気ガスの排出経路を構成する排ガス処理部と、この排ガス処理部に尿素水を供給する尿素水供給装置とは上部旋回体に設けられる。尿素水を上部旋回体側で生成する場合であれ、予め生成した尿素水を供給する場合であれ、尿素水タンクは上部旋回体に設置される。尿素水タンクと排ガス処理部との間には尿素水ポンプを設けた尿素水供給配管が介装されるが、尿素水の供給時における圧力損失をできるだけ小さくして、尿素水ポンプの負荷を軽減するために、尿素水供給配管は、その全長を短くする必要があり、また尿素水タンクとあまり高度差が生じないようにして引き回す必要がある。

エンジンの稼働中には尿素水タンク内の尿素水は消費されることから、適宜尿素水の補給を行わなければならない。この尿素水の補給は、通常、補給用の携帯タンクを用い、人手作業によって直接尿素水タンクに供給するようにして行うことになる。また、尿素タンク内の尿素水の残量検出や清掃等の必要性もある。

油圧ショベル等の作業機械にあっては、上部旋回体に燃料給油装置や給脂装置等の様々な機械器具等が設けられることから、建屋の空間は限られており、尿素水タンクの配置空間には制約がある。しかも、尿素タンクは部分的であれ、作業者が容易にアクセスできる位置に配置する必要がある。このために、建屋を大型化することなく内部空間に各種の機械機器類を配置するのは困難であり、特に小さいサイズの建屋に、他の機械機器類と共に尿素タンクをコンパクトに配置することは極めて重要である。

以上のことから、この作業を安全かつ容易に行うために、尿素水タンクを合理的に配置する必要がある。しかしながら、前述した特許文献１には尿素水タンクの具体的な配設位置は開示されていない。そもそも、特許文献１を含めて、従来においては、尿素水の補給作業の便宜について格別の配慮は行われておらず、その不便を解消することが望まれていた。

本発明は以上の点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、コンパクトな構成によって、尿素水の補給を安全かつ容易に行えるように配置した作業機械の建屋構造を提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明は、下部走行体に、駆動源としてエンジンが搭載され、作業手段を装着した上部旋回体を旋回可能に設置した作業機械に設けられ、少なくとも燃料供給装置及び給脂装置を内蔵させた建屋において、前記建屋の内部には、さらに前記エンジンからの排気ガスから有害成分を除去するために、前記エンジンからの排気経路に、触媒を装着した排ガス処理部に向けて尿素水を噴霧するために、尿素水タンクを含む尿素水供給装置が設けられ、前記尿素水タンクは前記上部旋回体に設けた前方側建屋空間を覆うタンクカバー内に設けることをその特徴とするものである。

上部旋回体には各種の機器類を収容するために、複数区画を有する建屋が設けられる。最も大きい建屋はエンジンルームであり、エンジンルームは上部旋回体の後部側位置に形成される。上部旋回体の前方位置には作業手段が装着されており、作業手段は油圧ショベルの場合には、土砂等の掘削作業を行うフロント作業機から構成される。フロント作業機は上部旋回体の前方部中央に配置され、このフロント作業機の一方側の側部、通常は左側に運転室が位置している。また、他方側の側部、つまり右側の前方位置は前方側建屋となっている。そして、前方側建屋の後部位置にタンク類が配置されている。タンク類の構成としては、燃料タンク，オイルクーラ及びラジエータを含むものである。

前方側建屋は、主にメインテナンス用の機器や道具類が設置されるメインテナンス空間となっている。メインテナンスに関連する機器としては、給脂装置がある。給脂装置は、グリースタンクと、ホース及びグリースガンとから構成され、給脂作業の便宜のために、これらの機器は前方側建屋に設けられる。また、前方側建屋には工具類を収容した工具箱が設置される。さらに、燃料タンクに燃料を補給する際に使用される燃料供給ホースも前方側建屋に収容することになる。そして、燃料タンクの給油口はタンク上面に配置されており、給油作業者は給油口にアクセスするために、前方側建屋には昇降用ステップが設けられる。

尿素水供給装置は少なくとも尿素水タンクと尿素水供給配管とを有し、尿素水供給配管には尿素水ポンプが装着される。尿素水タンクは前方側建屋内に設けられる。排気ガスの排出経路の途中位置には、所定の容積を有するチャンバから構成され、このチャンバの内部に三元触媒等から成る触媒が充填された排ガス処理部が設けられる。尿素水はこの排ガス処理部の触媒に向けて噴射することになる。従って、エンジンの稼働中には尿素水タンク内の尿素水は消費されることから、適宜の時期に尿素水を補給しなければならない。

尿素水タンクは、尿素水をエンジンの排ガス処理部に供給するためのものであるから、尿素水供給配管の長さをできるだけ短くし、かつ経路は高低差をできるだけ小さくする必要がある。また、尿素水タンクへの尿素水の補給を人手作業で容易に行えるようにするために、広い作業スペースを確保する必要がある。さらに、尿素水の補給には重量のある携帯タンクを用いて行うことから、しかも上部旋回体という高所での作業となるので、作業スペースへのアクセスを容易なものとすることも必要である。

以上のことから、前方側建屋にタンクカバーを設け、このタンクカバーの内側の位置に尿素水タンクを設けることにより尿素水の補給を可能とする。タンクカバーの部位は燃料タンク等に昇る際のステップが形成される。このために、タンクカバーは水平板部と垂直板部とを交互に連結した階段状となし、ステップは２段以上とする。そして、前方側建屋を高所部と低所部とからなる段差構造となし、タンクカバーはこの段差間の部位に設けられる。そして、タンクカバーを固定式のものであっても良いが、開閉可能な構成としても良い。前方側建屋の低所部にタンクカバー内に収容させた尿素水タンクの補給時等のための作業を行うためのスペースを確保することもできる。

タンクカバーを開放することによって、前方側建屋に広い空間が確保され、この空間内に尿素水タンクを収容させる。この空間の前方位置に、尿素水タンクの設置や尿素水の補給等を行うための足場部を形成する。このために、足場プレートを設けるようになし、この足場プレートの下部位置には上部旋回体の旋回フレームとの間に扁平なスペースを形成して、例えば燃料供給用のホースを収容する空間を設けることができる。

ステップ状としたタンクカバーは第１垂直部と水平部及び第２垂直部とを連設する構成とすることとなる。第１垂直部の奥側の空間が尿素水タンクの収容場所とするが、第１垂直部の手前側の水平部の下部位置には張り出した空間が得られることから、この空間は、例えば工具箱等というように、容易に取り出すことができる部材を装着するユーティリティ空間として機能させることができる。

第１垂直部は前方側建屋の高所部における天板部に蝶番により上方に向けて開閉可能に連結するようになし、また第２垂直部は足場のプレートにキャッチにより着脱可能に係合させる構成とすることができる。ステップはさらに多数の段数とすることもでき、この場合は水平部と垂直部とを繰り返し設けることになる。このように、前方側建屋の高所部の位置からタンクカバーを上方に開くように構成することによって、尿素水タンクの設置部を大きく開放することができる。ここで、必ずしもタンクカバー全体を開放できる構成とする必要はない。ただし、尿素水タンクの供給口には尿素水補給装置を着脱可能に接続でき、かつ尿素水タンクには尿素水の液面レベルを確認するためのレベルゲージを装着されるが、このレベルゲージの読取等を行う必要がある。このために、第１垂直部に開閉可能な小窓を設けるのが望ましい。また、給液用のノズルを用いて尿素水を供給する場合にも、この小窓を利用することができる。さらに、タンクカバー全体を開閉できる構成としたものであっても、前述した小窓を設けるようにするのが好ましい。

タンクカバー全体を開放した状態に保持するために、ステーを設けて、このステーによりタンクカバーを支持させることができる。ステーは、例えば前方側建屋を構成する鉛直壁に傾動可能に軸支させると共にタンクカバーの側部にガイド溝を形成し、ステーにはガイド溝に係合する連結ピンを設け、タンクカバーの開放時には、ステーは上死点位置を越えて回動して、タンクカバーを開放する方向に荷重が作用するように構成する。また、このようにタンクカバーに側壁を設けると、その強度が向上する。

尿素水タンクを前方建屋において、コンパクトに収容させるようになし、この尿素水タンクへの尿素水の補給を安全かつ容易に行えることになる。

作業機械の一例としての油圧ショベルの正面図である。 油圧ショベルの外観斜視図である。 図２の前方側建屋の構成を示す外観図である。 前方側建屋に装着される各種の機器類を示す外観図である。 給脂装置の構成を示す説明図である。 タンクカバーを開放した状態を示す図３と同様の外観図である。 尿素水供給装置の構成説明図である。 足場プレートを開放した状態を示す図３と同様の外観図である。 携帯タンクを用いて尿素水を尿素水タンクに供給している状態を示す作用説明図である。 給液ノズルを用いて尿素水を尿素水タンクに供給している状態を示す作用説明図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。図１に尿素水タンクが設置される作業機械の一例としての油圧ショベルの全体構成を示す。

図中において、１は油圧ショベルであって、油圧ショベル１は下部走行体２と上部旋回体３とから大略構成され、上部旋回体３は旋回装置４を介して下部走行体２と連結されており、この旋回装置４により上部旋回体３は下部走行体２に対して旋回可能となっている。ここで、下部走行体２はクローラ式の走行手段を有するものであるが、ホイール式の走行手段を備えるものであっても良い。

上部旋回体３には作業手段としてのフロント作業機５が装着されている。フロント作業機５は主に掘削作業を行うものであって、それぞれ油圧シリンダにより駆動されるブーム６．アーム７及びバケット８から構成される。ブーム６は上部旋回体３に俯仰動作可能に連結されており、アーム７はブーム６の先端に、バケット８はリンク機構９を介してアーム７の先端にそれぞれ上下方向に回動可能に連結されている。上部旋回体３には、エンジンが搭載されており、このエンジンにより油圧ポンプを駆動する。油圧ポンプにより作動油を加圧して、圧油をフロント作業機５駆動用の油圧シリンダや走行用及び旋回用の油圧モータからなる油圧アクチュエータに供給することによって、油圧ショベルが稼働することになる。ただし、エンジン及び油圧ポンプ等は周知の構成であるので、図示は省略する。

図２に上部旋回体３の全体構成を示す。同図において、１０は旋回フレームを示し、この旋回フレーム１０には、フロント作業機５の取付部１１が設けられており、またこの取付部１１に隣接する位置に運転室１２が設置されている。運転室１２の後方側は主建屋１３となっており、この主建屋１３は内部にエンジンを配置したエンジンルーム１４を含むものであり、さらに油圧ポンプやコントロールバルブ等の機器類がこの主建屋１３内に設置されている。

旋回フレーム１０のフロント作業機５の取付部１１に対して運転室１２の配置側と反対側の位置にはタンク類が設置されている。タンク類は、ラジエータ１５，オイルクーラ１６及び燃料タンク１７を含むものである。燃料タンク１７の前方側（上部旋回体３において、フロント作業機５が延在されている方向を前方側という）には、前方側建屋２０が設けられている。

図３に前方側建屋２０を拡大して示し、また図４に前方側建屋２０の内部構造を示す。前方側建屋２０の内部には各種の機器や部材が収容されており、第１収容部２１，第２収容部２２及び第３収容部２３に区画形成されている。第１収容部２１は所定の高さを有する概略ボックス形状となっており、この第１収容部２１の側部における前方側が第２収容部２２であり、この第２収容部２２は丈の低いものである。第２収容部２２の後方側に位置するのが第３収容部２３である。第３収容部２３の前面部は２段の段差構造となっている。さらに、燃料タンク１７の壁面にはステップ１８が設けられており、第２収容部２２の上面、第３収容部２３の段差部及び第２収容部２２の上面によって、作業者等が燃料タンク１７の上面に昇るための昇降用階段を構成している。

図４には前方側建屋２０内に設けられている各種の機器や部材が示されている。同図において、３０は第１収容部２１内に収容されるグリースを充填したグリースタンクであって、このグリースタンク３０には、リール３１に巻回した給脂ホース３２が接続されており、この給脂ホース３２の先端にはグリースガン３３が接続されている。

以上により給脂装置が構成されるが、図５に示したように、リール３１に巻回して設けた給脂ホース３２の先端に設けたグリースガン３３は給脂部カバー３４に設けたホース導出用開口３４ａを介して外部に導出できるようになっている。そして、この給脂ホース３２をリール３１から引き出して、各給脂箇所にグリースガン３３を接続することによって、給脂作業が行われる。

次に、図６に示したように、第２収容部２２には燃料タンク１７に給油するための給油ホース３５が巻回状態にして収容されている。燃料タンク１７の給油口１７ａはタンク上面に設けられており、タンクローリ等から給油を行う際には、タンクローリと給油口１７ａとの間にこの給油ホース３５が接続されることになる。前方側建屋２０の前部側に昇降階段が設けられているので、給油作業者は給油ホース３５を安全かつ容易に給油口１７ａに給油ホース３５を接続することができる。従って、第２収容部２２は開閉可能な天板部２２ａを有するものであり、この天板部２２ａの先端側を上方に開くことによって、給油ホース３５の収容部を開放できるようにしている。

さらに、第３収容部２３には、尿素水タンク３６が装着されている。この尿素水タンク３６は、図７に示したように、エンジンからの排気経路に設けた排ガス処理部４０に尿素水を供給するためのものである。ここで、排ガス処理部４０は所定の容積を有するチャンバから構成され、その両端には排気経路を構成する排気ガスの流入部４１と排ガス流出部４２とが接続されている。また、この排ガス処理部４０の内部には触媒４３が装着されている。この触媒４３には尿素水噴射ノズル４４が対向配設されており、この尿素水噴射ノズル４４から霧化した尿素水が吹き付けられる。尿素水タンク３６からは尿素水が所定の圧力をもって供給されるものであり、尿素水タンク３６から尿素水噴射ノズル４４に至る尿素水供給配管４５の途中には尿素水ポンプ４６が装着されている。

尿素水タンク３６に尿素水が貯留されているが、エンジンが稼働中には尿素水噴射ノズル４４により排ガス処理部４０に尿素水が間欠的に噴霧される。このために、尿素水が消費されることになり、尿素水タンク３６にはレベルゲージ４７が設けられており、このレベルゲージ４７を目視することによって、尿素水タンク３６の尿素水残量が検出されることになる。

尿素水タンク３６内の尿素水レベルが所定の位置まで減少すると、尿素水の補給が行われる。尿素水タンク３６の上部前方側の位置には供給口３６ａが設けられており、この供給口３４ａから尿素水を補給する。尿素水の補給は携帯タンク５０から行われる。尿素水補給作業は作業者４８が手作業で行うことになる。このために、第３収容部２３の前方部位にはタンクカバー２４が設けられている。このタンクカバー２４は、図８に示したように、第２収容部２２を開閉するものであり、また昇降階段として機能するものでもある。このために、タンクカバー２４は第３収容部２３の上面部と蝶番２５で連結されている。タンクカバー２４はこの状端部を中心として上下方向に回動可能なものであり、第１水平部２４ａと、この第１水平部２４ａに連設した第１垂直部２４ｂと、この第１垂直部２４ｂに連設した第２水平部２４ｃと、この第２水平部２４ｃに連設した第２垂直部２４ｄとから構成される。第２垂直部２４ｄと第２収容部２２の天板部２２ａとの間にはキャッチ２６が設けられ、タンクカバー２４は閉鎖状態に保持できる構成としている。昇降階段としては、さらに燃料タンク１７の側面に形成したステップ１８を含んでいる。

以上のように、前方側建屋２０においては、第２収容部２２の天板部２２ａと、タンクカバー２４の第２水平部２４ｃ及び第１水平部２４ａとによって、３段のステップが形成される。ここで、ステップとしては、第２水平部２４ｃ及び第１水平部２４ａでは、作業者の足を掛るのに必要なサイズとする。一方、天板部２２ａは広いスペースを有するものである。これは、この天板部２２ａ上で作業者４８が尿素水の補給を行う際の足場となるものであり、天板部２２ａはこの種の作業を容易に行える広さの足場プレートとして機能する。

ここで、尿素水タンク３６が収容されているタンクカバー２４は第２水平部２４ｃと第２垂直部２４ｄとにより比較的狭い空間が形成されており、この空間をユーティリティスペースとして、取り出し可能な部材、例えば工具箱４９を収容させるために使用される。また、タンクカバー２４は昇降階段のステップとして機能するものであり、ある程度の重量を持たせるようにしている。

尿素水の補給は作業者４８が行うが、この尿素水の補給時には開閉扉を構成するタンクカバー２４を全開するようにする。この尿素水補給作業を行っている状態を図９に示す。尿素水の供給は携帯タンク５０を用いて行われる。この携帯タンク５０を用いてこの尿素水補給作業時には、タンクカバー２４は全開状態で安定的に保持できるようにする。このために、第３収容部２３の内面壁にはステー５１が取り付けられている。ステー５１は長尺の板体から構成されるものであって、一端部が第３収容部２３の内面壁に軸支されている。また、タンクカバー２４には側板部２４ｄが連結されており、この側板部２４ｅにはガイド溝５２が形成されている。そして、ステー５１の他端部はこのガイド溝５２に係合するピン（図示せず）が設けられている。

タンクカバー２４を開放する際には、ステー５１がガイド溝５２に沿って回動することになり、このステー５１は上死点位置（鉛直状態となる位置）を越えると、タンクカバー２４が開く方向に荷重が作用することになる結果、タンクカバー２４は全開状態で安定的に保持される。従って、尿素水タンク３６への尿素水の補給を行っている間にタンクカバー２４が突然閉鎖されるようなことはない。

このように構成することによって、上部旋回体３の前方から開放された空間で、しかもこの上部旋回体３における高さの低い位置で尿素水タンク３６への尿素水の補給を行うことができるようになる。第２収容部２２の天板部２２ａは、作業者４８が尿素水の補給を行う足場スペースとして利用できるものであり、この天板部２２ａは広いスペースで作業を行うことができる。このために、高所作業となる尿素水タンク３６への尿素水の補給作業を安全かつ容易に行うことができる。尿素水タンク３６の前方位置には工具箱４９が配置されているが、工具箱４９は小型で可搬性のある箱であるから、尿素水タンク３６への尿素水の補給作業を行う際には、工具箱４９は作業の邪魔にならないように移動させることによって、尿素水タンク３６の前方位置を開放することになる。

ここで、尿素水タンク３６から排ガス処理部４０への尿素水供給配管４５の引き回しは、燃料タンク１７の位置を迂回するようにして行うが、この尿素水供給配管４５は排ガス処理部４０と同じく上部旋回体３の旋回フレーム１０上に位置しており、この尿素水供給配管４５の引き回しは、一部に曲折部が形成されるが、全体として複雑化することがなく、しかもその間の高さの差があまり大きくならないので、尿素水の供給のための尿素水ポンプ４６に対する負荷も低く抑制できるので、尿素水ポンプ４６の小型化が図られる。

さらに、尿素水の補給は、図１０に示したように、ノズル式尿素水供給部材６０を用いても行うことができる。このノズル式尿素水供給部材６０を用いる場合には、尿素水タンク３６の全面を開口させる必要はないことから、タンクカバー２４には、さらに小窓５３を開閉可能に形成し、この小窓５３を開くことによって、ノズル式尿素水供給部材６０の接続部を尿素水タンク３６の供給口３６ａに接続して尿素水の補給が行われる。また、レベルゲージ４７による尿素水タンク３６内の尿素水の残量レベルを確認する際にも、小窓５３を開くことにより行うことができる。

１ 油圧ショベル
２ 下部走行体
３ 上部旋回体
１０ 旋回フレーム
１３ 主建屋
１４ エンジンルーム
１７ 燃料タンク
１７ａ 給油口
２０ 前方側建屋
２１ 第１収容部
２２ 第２収容部
２２ａ 天板部
２３ 第３収容部
２４ タンクカバー
２４ａ 第１水平部
２４ｂ 第１垂直部
２４ｃ 第２水平部
２４ｄ 第２垂直部
３０ グリースタンク
３５ 給油ホース
３６ 尿素水タンク
４０ 排ガス処理部
４３ 触媒
４４ 尿素水噴射ノズル
４５ 尿素水供給配管
４６ 尿素水ポンプ
４９ 工具箱
５０ 携帯タンク
５１ ステー
５２ ガイド溝
６０ ノズル式尿素水供給部材

Claims (3)

1. 駆動源としてエンジンが搭載された下部走行体と、この下部走行体に旋回可能に設置され、作業手段を装着した上部旋回体と、この上部旋回体に設けられ、少なくとも燃料供給装置及び給脂装置を内蔵させた建屋と、を備えた作業機械の建屋構造において、
   前記建屋の内部には、さらに前記エンジンからの排気ガスから有害成分を除去するために、前記エンジンからの排気経路に、触媒を装着した排ガス処理部に向けて尿素水を噴霧するために、尿素水タンクを含む尿素水供給装置が設けられ、
   前記尿素水タンクは前記上部旋回体に設けた前方側建屋空間を覆うタンクカバー内に設ける、
   ことを特徴とする作業機械の建屋構造。
2. 前記前方側建屋空間を構成するタンクカバーは開閉可能となし、またその前面部はステップ状となし、このタンクカバーの前方位置に足場プレートを設ける構成としたことを特徴とする請求項１記載の作業機械の建屋構造。
3. 前記尿素水タンクには尿素水を供給する供給口を有するものであり、前記タンクカバーには、前記供給口に尿素水の補給装置を接続可能となし、かつ尿素水の残量レベルを点検するために、開閉可能な小窓を設けることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の作業機械の建屋構造。