JP4925877B2 - 建設車両 - Google Patents

Description

本発明は、建設車両に関する。

ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排気ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）を低減させるために、排気ガス浄化部を備えた建設車両が開発されている。この排気ガス浄化部は、排気ガスに含まれる窒素酸化物を尿素水溶液などの液体還元剤を用いて還元浄化する。
特開２００３−２０９３６号公報

上記の建設車両では、液体還元剤を貯留する液体還元剤タンクが設けられるため、液体還元剤タンクの設置スペースが必要となる。このため、建設車両が大型化する恐れがある。

本発明の課題は、窒素酸化物を低減させる機能を有すると共に大型化を抑えることができる建設車両を提供することにある。

第１発明に係る建設車両は、エンジンと、冷却装置と、排気ガス浄化部と、車両本体と、カウンターウェイト部と、液体還元剤タンクとを備える。排気ガス浄化部は、エンジンの排気ガス中の窒素酸化物を液体還元剤を用いて還元浄化する。車両本体は、外部から取り込まれ冷却装置に送られる空気が通る通風空間を内部に有し、エンジンと排気ガス浄化部とを収容する。カウンターウェイト部は、車両本体に取り付けられており、凹部が形成されている。液体還元剤タンクは、液体還元剤を貯留し、カウンターウェイト部の凹部に配置される。凹部は、カウンターウェイト部のうち車両本体に面する内側表面に形成されており、通風空間に面して設けられている。

この建設車両では、排気ガス浄化部が、液体還元剤タンクに貯留された液体還元剤を用いて、エンジンの排気ガス中の窒素酸化物を還元浄化することができる。また、液体還元剤タンクはカウンターウェイト部の凹部に配置されるため、液体還元剤タンクを設けることによる車両本体内の設置スペースの増大を抑えることができる。このため、この建設車両では、窒素酸化物を低減させる機能を有すると共に大型化を抑えることができる。また、この建設車両では、凹部は、カウンターウェイト部のうち車両本体に面する内側表面に形成されており、外部から見えない又は見え難いカウンターウェイトの内部に設けられている。このため、カウンターウェイトが外部の障害物に衝突した場合であっても、液体還元剤タンクが損傷し難くなっている。さらに、この建設車両では、液体還元剤タンクが、冷却装置の上流側に位置する通風空間に面して配置される。この通風空間は、液体還元剤にとって安定した温度環境であるため、液体還元剤が安定的に貯留される。

第２発明に係る建設車両は、第１発明の建設車両であって、液体還元剤タンクは、車両本体に取り付けられている。

この建設車両では、液体還元剤タンクが、カウンターウェイト部に取り付けられておらず車両本体に取り付けられている。カウンターウェイト部は外部の障害物に衝突する場合があるが、この建設車両では、液体還元剤タンクがカウンターウェイト部に取り付けられていないため、衝撃がカウンターウェイト部から液体還元剤に伝わることを抑えることができる。

第３発明に係る建設車両は、第２発明の建設車両であって、カウンターウェイト部は、車両本体に対して着脱可能である。

この建設車両では、液体還元剤タンクが、車両本体に取り付けられており、カウンターウェイト部に取り付けられていない。このため、カウンターウェイト部を車両本体から取り外す場合や車両本体に取り付ける場合に、液体還元剤タンクに接続される配管等が邪魔にならない。これにより、カウンターウェイトの着脱を容易に行うことができる。

本発明に係る建設車両では、排気ガス浄化部が、液体還元剤タンクに貯留された液体還元剤を用いて、エンジンの排気ガス中の窒素酸化物を還元浄化することができる。また、液体還元剤タンクはカウンターウェイト部の凹部に配置されるため、液体還元剤タンクを設けることによる車両本体内の設置スペースの増大を抑えることができる。このため、この建設車両では、窒素酸化物を低減させる機能を有すると共に大型化を抑えることができる。

＜構成＞
本発明の一実施形態にかかる建設車両１を図１に示す。この建設車両１は、油圧ショベルであり、作業機２と、下部走行体３と、車両本体４と、カウンターウェイト部５と、排気ガス浄化部６（図３参照）と、液体還元剤タンク７（図３参照）と、液体還元剤ポンプ８（図３参照）とを備えている。

〔作業機２および下部走行体３〕
作業機２は、車両本体４の前部に取り付けられており、ブーム２１、ブームシリンダ２２、アーム２３、アームシリンダ２４、バケット２５、バケットシリンダ２６等を有する。作業機２は、油圧によってこれらのシリンダ２２，２４，２６が駆動されることにより作動し、各種の作業を行うことができる。

下部走行体３は、車両本体４を支持しており、クローラ式の走行機構を有する。

〔車両本体４〕
車両本体４は、下部走行体３に対して旋回可能に支持されており、フレーム部４０（図２参照）、運転室４１、外装部材４２、燃料油タンク４３、作動油タンク４４などを有する。

図２に示すように、フレーム部４０は、センタフレーム１０と、第１サイドフレーム部１１と、第２サイドフレーム部１２と、複数のクロスフレーム部１３と、後フレーム部１４とを有する。

センタフレーム１０は、フレーム部４０の左右方向における中央に設けられており、上述した作業機２が取り付けられる。

第１サイドフレーム部１１および第２サイドフレーム部１２は、前後方向に延びた細長い形状を有しており、センタフレーム１０を間に挟んで、それぞれセンタフレーム１０から側方に距離を隔てて配置されている。

クロスフレーム部１３は、左右方向に延び、センタフレーム１０と第１サイドフレーム部１１とに亘って、又は、センタフレーム１０と第２サイドフレーム部１２とに亘って設けられている。

後フレーム部１４は、フレーム部４０の後部に設けられており、センタフレーム１０と第１サイドフレーム部１１と第２サイドフレーム部１２との後端を繋いでいる。

図１に示す運転室４１は、フレーム部４０に載置され、内部にシートや各種の操作部材が設けられている。

外装部材４２は、フレーム部４０に取り付けられ、車両本体４の外装面を構成する。外装部材４２は、エンジンルームカバー部材１５と、通風空間カバー部材１６とを有する。エンジンルームカバー部材１５は、エンジン１７が収納されるエンジンルームＳ１（図２参照）の上方を覆う部材である。通風空間カバー部材１６は、外部から取り込まれ後述する冷却装置１８へ送られる通風空間Ｓ２（図２参照）の上方および側方を覆う部材であり、その側面には、外部から空気を取り込むためのスリット状の吸気口１９が形成されている。なお、エンジンルームＳ１及び通風空間Ｓ２は、車両本体４の後部において左右方向に並んで配置されている。

燃料油タンク４３は、エンジン１７に送られる燃料油を貯えるタンクであり、車両本体４の右側部に設けられている。なお、本明細書において左右とは、運転室４１から作業機２を前方に見る運転者にとっての左右を意味するものとする。

作動油タンク４４は、油圧ポンプに送られる作動油を貯えるタンクであり、車両本体４の右側部に設けられている。

また、車両本体４の内部には、エンジン１７、油圧ポンプ（図示せず）、冷却装置１８などが収納されている。

エンジン１７は、ディーゼルエンジンであり、油圧ポンプを駆動する駆動源となる。エンジン１７は、車両本体４の内部のエンジンルームＳ１に配置されている。

冷却装置１８は、エンジン１７との間で水などの冷却液を循環させ、通過する空気との間で熱交換を行うことによりエンジン１７を冷却する装置である。冷却装置１８は、通風空間Ｓ２と、センタフレーム１０と第１サイドフレーム部１１との間の空間とに亘って配置されている。また、冷却装置１８は、エンジンルームＳ１と通風空間Ｓ２とを仕切っている。冷却装置１８は、熱交換部３１と、冷却液タンク３２と、送風部３３とを有する。熱交換部３１は、空気が透過可能に構成されており、冷却液が通る配管が配設されている。冷却液タンク３２は、冷却液を貯留するタンクであり、冷却装置１８の下部に設けられている、冷却液タンク３２は、熱交換部３１の下方に位置しており、センタフレーム１０と第１サイドフレーム部１１との間の空間Ｓ３に配置されている。送風部３３は、外部から通風空間Ｓ２に取り込まれ熱交換部３１を通りエンジンルームＳ１に送られる空気の流れを生成する。従って、通風空間Ｓ２は、冷却装置１８に対して空気流れの上流側に位置しており、エンジンルームＳ１は、冷却装置１８に対して空気流れの下流側に位置している。

〔カウンターウェイト部５〕
カウンターウェイト部５は、作業時の安定性を確保するために車両本体４に装着されるものであり、車両本体４に対して着脱可能となっている。カウンターウェイト部５は、鋳造により形成されているが、板金製の缶体の内部にセメント等の重量物が充填されたものであってもよい。カウンターウェイト部５は、車両本体４の後部に取り付けられることにより、車両本体４の後面を覆う。より詳細には、カウンターウェイト部５は、センタフレーム１０のうち後フレーム部１４の後方に突出した部分に載置され、センタフレーム１０に固定される。これにより、カウンターウェイト部５は、上述した通風空間Ｓ２およびエンジンルームＳ１の後方を閉じる。

このカウンターウェイト部５のうち車両本体４に面する内側表面、すなわち、カウンターウェイト部５の前面には、凹部５１が形成されている。凹部５１は、カウンターウェイト部５の前面から後方に向けて窪んだ形状を有しており、通風空間Ｓ２に面して設けられている。なお、凹部５１の内側の底面は、上述した後フレーム部１４の上面と同じ高さに位置しており、概ね面一となっている。

〔排気ガス浄化部６〕
図３に示す排気ガス浄化部６は、エンジン１７の排気ガス中の窒素酸化物を液体還元剤を用いて還元浄化する装置であり、エンジン１７の上部近傍に配置されている。ここで、液体還元剤としては、尿素水溶液が用いられる。排気ガス浄化部６は、第１処理部６１と第２処理部６２と第１補助処理部６３と第２補助処理部６４とを有する。

第１処理部６１は、酸化触媒がコーティングされたディーゼルパーティキュレートフィルタ（以下「ＤＰＦ」）を有しており、排気ガス中のパーティキュレート（粒子状物質）を捕集すると共に、排気ガス中の一酸化窒素を酸化して二酸化窒素を生成する。二酸化窒素は、排気ガスのような高温雰囲気中では不安定であり、酸素を放出して一酸化窒素に戻る。そして、放出された酸素の酸化力により、ＤＰＦに捕集されたパーティキュレートが燃焼する。一酸化窒素、および、一酸化窒素に戻りきれなかった二酸化窒素は、第１補助処理部６３に送られる。なお、ＤＰＦの材質としては、コージュライト、炭化珪素などのセラミックス、又は、ステンレス、アルミニウム等の金属が用いられる。

第１補助処理部６３は、加水分解触媒を有しており、液体還元剤ポンプ８から供給される液体還元剤中の尿素を分解してアンモニアを生成する。第１処理部６１と第１補助処理部６３とは、連絡管６５によって接続されており、連絡管６５を通る排気ガスに液体還元剤ポンプ８（後述）から液体還元剤が供給される。

第２処理部６２は、SCR（Selective Catalytic Reduction：選択還元触媒）方式の触媒コンバーターであり、ゼオライト、バナジウム等の卑金属からなる尿素脱硝触媒（ＤｅＮＯｘ触媒）を有する。尿素脱硝触媒は、尿素から得られたアンモニアと排気ガス中のＮＯｘとを反応させ、ＮＯｘを窒素と酸素に分解して浄化する。

第２補助処理部６４は、酸化触媒を有しており、第２処理部６２において残ったアンモニアを酸化し、窒素と水とに分解して無害化する。第２補助処理部６４において処理された排気ガスは、エンジンルームカバー部材１５から上方へ突出した排気管３４（図１参照）を介して外部に排出される。

〔液体還元剤タンク７および液体還元剤ポンプ８〕
図２に示す液体還元剤タンク７は、排気ガス浄化部６において用いられる液体還元剤を貯留するタンクである。液体還元剤タンク７は、カウンターウェイト部５の凹部５１に配置されており、通風空間Ｓ２に面して配置されている。液体還元剤タンク７は、カウンターウェイト部５に取り付けられておらず、車両本体４に取り付けられている。より詳細には、液体還元剤タンク７は、後フレーム部１４に固定されている。

液体還元剤ポンプ８は、液体還元剤タンク７および排気ガス浄化部６と配管６６（図３参照）によって接続されており、液体還元剤タンク７に貯えられた液体還元剤を排気ガス浄化部６の連絡管６５に供給する。液体還元剤ポンプ８は、排気ガス浄化部６の近傍に配置されている。

＜特徴＞
（１）
この建設車両１では、排気ガス浄化部６が、液体還元剤タンク７に貯留された液体還元剤を用いて、エンジン１７の排気ガス中の窒素酸化物を還元浄化することができる。また、液体還元剤タンク７はカウンターウェイト部５の凹部５１に配置されており、車両本体４内部の設置空間を拡大させることなく、液体還元剤タンク７を設ける空間が形成されている。このため、液体還元剤タンク７を設けることによる設置スペースの増大が抑えられている。これにより、この建設車両１では、窒素酸化物を低減させる機能を有すると共に大型化を抑制することができる。

（２）
この建設車両１では、液体還元剤タンク７が、カウンターウェイト部５に取り付けられておらず車両本体４に取り付けられている。カウンターウェイト部５は、車両本体４が旋回したときに外部の障害物に衝突する場合があるが、この建設車両１では、液体還元剤タンク７がカウンターウェイト部５に取り付けられていないため、衝撃がカウンターウェイト部５から液体還元剤に伝わることを抑えることができる。

また、カウンターウェイト部５が車両本体４から取り外される場合に、液体還元剤タンク７が車両本体４に取り付けられた状態のままカウンターウェイト部５を車両本体４から取り外すことが可能である。このため、液体還元剤タンク７に接続された配管や配線等を取り外す必要が無く、これらの配管や配線がカウンターウェイト部５の取り外しの障害とならない。カウンターウェイト部５が車両本体４に取り付けられる場合も同様である。これにより、カウンターウェイト部５の車両本体４への取り付けおよび車両本体４からの取り外しを容易に行うことができる。

（３）
尿素水溶液のような液体還元剤は、温度の影響を受け易いため、液体還元剤タンク７は、適切な温度環境に配置されることが望ましい。具体的には、液体還元剤タンク７は、４℃〜６０℃の温度環境に配置されることが望ましく、これ以上または以下の温度では尿素水溶液が凍結又は結晶化する恐れがある。

そこで、この建設車両１では、液体還元剤タンク７が、冷却装置１８の上流側に位置する通風空間Ｓ２に面して配置される。通風空間Ｓ２は、エンジンルームＳ１より上流側に位置するためエンジンルームＳ１ほど高温にならない。また、通風空間Ｓ２は、エンジンルームＳ１に近接しているため過度に低温となる恐れが少ない。このため、液体還元剤タンク７が通風空間Ｓ２に面して配置されることにより、液体還元剤を安定的に貯留することができる。

また、液体還元剤タンク７は、カウンターウェイト部５の前面から後方へ凹んだ凹部５１に配置されており、通風空間Ｓ２に突き出ていない。このため、通風空間Ｓ２に取り込まれる空気の流れを妨げる恐れが少ない。

なお、液体還元剤タンク７の全体が凹部５１の内部に収容されることに限らず、液体還元剤タンク７が凹部５１から突出し、液体還元剤タンク７の一部が通風空間Ｓ２に突き出ていてもよい。この場合も、液体還元剤タンク７の一部が凹部５１の内部に配置されることにより、液体還元剤タンク７のうち通風空間Ｓ２内に配置される部分が小さくなる。これにより、液体還元剤タンク７が通風空間Ｓ２を通る空気の流れに与える影響を低減することができる。

＜他の実施形態＞
（ａ）
上記の実施形態では、油圧ショベルに対して本発明が適用されているが、他の建設車両にも適用可能である。

（ｂ）
上記の実施形態では、液体還元剤として尿素水溶液が用いられているが、他の還元剤が用いられてもよい。

（ｃ）
上記の実施形態では、カウンターウェイト部５の前面に凹部５１が設けられているが、他の部分に設けられてもよい。この場合、液体還元剤タンク７を外部からの衝撃から保護する観点からは、カウンターウェイト部５のうち車両本体４に面する内側表面に凹部５１が設けられ、この凹部内に液体還元剤タンク７が配置されることが望ましい。

また、上記の実施形態では、カウンターウェイト部５の前面が車両本体４に面しているが、カウンターウェイト部５の上面や下面が車両本体４に面する場合には、これらの部分に凹部５１が設けられてもよい。

さらに、上記の実施形態において、凹部５１がカウンターウェイト部５の前面と上面との両方に亘って形成されてもよい。これは、特に、カウンターウェイト部５を上方に移動させて車両本体４から取り外す場合や、カウンターウェイト部５を上方から車両本体４に取り付ける場合に有効である。

本発明は、窒素酸化物を低減させる機能を有すると共に大型化を抑えることができる効果を有し、建設車両として有用である。

建設車両の外観斜視図。 建設車両の内部の構成を示す斜視図。 排気ガス浄化部の構成を示すブロック図。

１ 建設車両
４ 車両本体
５ カウンターウェイト部
６ 排気ガス浄化部
７ 液体還元剤タンク
１７ エンジン
１８ 冷却装置
５１ 凹部
Ｓ２ 通風空間

Claims (3)

1. エンジンと、
   通過する空気との間で熱交換を行うことにより前記エンジンを冷却する冷却装置と、
   前記エンジンの排気ガス中の窒素酸化物を液体還元剤を用いて還元浄化する排気ガス浄化部と、
   外部から取り込まれ前記冷却装置に送られる空気が通る通風空間を内部に有し、前記エンジンと前記排気ガス浄化部とを収容する車両本体と、
   前記車両本体に取り付けられ、凹部が形成されたカウンターウェイト部と、
   前記液体還元剤を貯留し、前記カウンターウェイト部の凹部に配置される液体還元剤タンクと、
   を備え、
   前記凹部は、前記カウンターウェイト部のうち前記車両本体に面する内側表面に形成されており、前記通風空間に面して設けられている、
   建設車両。
2. 前記液体還元剤タンクは、前記車両本体に取り付けられている、
   請求項１に記載の建設車両。
3. 前記カウンターウェイト部は、前記車両本体に対して着脱可能である、
   請求項２に記載の建設車両。

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