JP5273933B2

JP5273933B2 - 建設車両

Info

Publication number: JP5273933B2
Application number: JP2007083844A
Authority: JP
Inventors: 英一小林; 誠一渕田
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2007-03-28
Filing date: 2007-03-28
Publication date: 2013-08-28
Anticipated expiration: 2027-03-28
Also published as: JP2008240678A

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が、液体還元剤は温度の影響を受け易いため、液体還元剤タンクは、適切な温度環境に配置されることが望ましい。例えば、液体還元剤として尿素水溶液が用いられる場合、液体還元剤タンクは、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。

本発明の課題は、液体還元剤を安定的に貯留す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、排気ガス浄化部と、液体還元剤タンクと、車両本体とを備える。冷却装置は、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を冷却する。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。液体還元剤タンクは、液体還元剤を貯留する。車両本体は、エンジンと冷却装置と排気ガス浄化部と液体還元剤タンクとを収納しており、通風空間を内部に有する。通風空間は、外部から取り込まれ車体左右方向に流れて冷却装置へ送られる空気が通る空間である。また、車両本体は、冷却装置の上流に配置され車体前後方向に延びた第１フレーム部材と、第１フレーム部材の下流において第１フレーム部材に対して車体左右方向に距離を隔てて配置され車体前後方向に延びた第２フレーム部材とを有する。そして、第１フレーム部材と第２フレーム部材との間の空間は、通風空間の下方に位置している。液体還元剤タンクは、冷却装置の上流において第１フレーム部材と第２フレーム部材との間の空間に配置され、車体側面視において第１フレーム部材と第２フレーム部材に重なるように配置される。

この建設車両では、液体還元剤タンクは、第１フレーム部材と第２フレーム部材との間の空間に配置される。第１フレーム部材は、通風空間の下方において通風空間に面して配置されるため、第１フレーム部材と第２フレーム部材との間の空間は、通風空間と同様に、液体還元剤にとって適切な温度環境となっている。これにより、この建設機械では、液体還元剤を安定的に貯留することができる。また、液体還元剤タンクが通風空間に配置される場合と比べて、液体還元剤タンクが冷却装置への空気の流れを阻害してしまう恐れが少ない。

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、第１フレーム部材の底面より上方に位置している。

この建設車両では、液体還元剤タンクが、第１フレーム部材の底面より上方に位置しているため、第１フレーム部材の底面より下に突出していない。このため、液体還元剤タンクが第１フレーム部材の下方に配置される他の部品の邪魔にな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１発明または第２発明の建設車両であって、冷却装置は、第１フレーム部材と第２フレーム部材との間の空間と、通風空間とに亘って設けられている。また、冷却装置は、空気が透過可能に構成され冷却液が流れる配管が配設された熱交換部と、冷却液を貯える冷却液タンクとを有する。冷却液タンクは、液体還元剤タンクに対向する位置に設けられる。

この建設車両では、液体還元剤タンクが、第１フレーム部材と第２フレーム部材との間であって、冷却装置の冷却液タンクと対向する位置に配置される。冷却液タンクは、空気が通過する部分ではないため、液体還元剤タンクが冷却液タンクに対向して設けられることにより、冷却装置の熱交換部を通る空気の流れを阻害してしまう恐れを低減することができる。

第４発明に係る建設車両は、第１発明から第３発明のいずれかの建設車両であって、車両本体は、エンジンが配置されるエンジンルームをさらに有する。エンジンルームは、冷却装置の下流側に位置している。通風空間は、冷却装置の上流側に位置する。

本発明に係る建設車両では、液体還元剤タンクは、第１フレーム部材と第２フレーム部材との間の空間に配置される。第１フレーム部材は、通風空間の下方において通風空間に面して配置されるため、第１フレーム部材と第２フレーム部材との間の空間は、通風空間と同様に、液体還元剤にとって適切な温度環境となっている。これにより、この建設機械では、液体還元剤を安定的に貯留することができる。また、液体還元剤タンクが通風空間に配置される場合と比べて、液体還元剤タンクが冷却装置への空気の流れを阻害してしまう恐れが少ない。

＜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４参照）と、液体還元剤タンク７（図４参照）と、液体還元剤ポンプ８（図４参照）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、履帯３０を駆動することによって走行する。

〔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。なお、図２において、破線矢印Ａ２およびＡ３が示す方向のうち、「Ｆ」は車両本体４の前方、「Ｂ」は後方、「Ｒ」は右側方、「Ｌ」は左側方をそれぞれ示している。

図２に示すように、フレーム部４０は、センタフレーム１０（第２フレーム部材）と、第１サイドフレーム部１１（第１フレーム部材）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。センタフレーム１０は、右メインビーム４５、左メインビーム４６、底板４７、前板４８などを有している。右メインビーム４５および左メインビーム４６は、車両本体４の前後方向に沿って延びた部材であり、左右方向に距離を隔てて互いに平行に配置されている。底板４７は、右メインビーム４５と左メインビーム４６との間に亘って設けられており、右メインビーム４５と左メインビーム４６との底面に取り付けられている。前板４８は、右メインビーム４５および左メインビーム４６の前面において、右メインビーム４５および左メインビーム４６の間に亘って取り付けられており、上端側が下端側より後方に位置するように傾斜して配置されている。

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Ｓ３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、後述する液体還元剤タンク７に対向して配置されている。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（二点鎖線矢印Ａ１参照）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。また、上述した第１サイドフレーム部１１は、通風空間Ｓ２の下方において通風空間Ｓ２に面して配置されており、センタフレーム１０は、第１サイドフレーム部１１に対して通風空間Ｓ２を通る空気の流れ方向に距離を隔てて配置されている。

〔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、センターフレーム１０に固定され、これにより、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。

〔排気ガス浄化部６〕
図４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、第１サイドフレーム部１１とセンタフレーム１０との間の空間Ｓ３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、図３に示すように、側面視において第１サイドフレーム部１１と重なって設けられており、第１サイドフレーム部１１と概ね同じ高さ方向寸法を有している。また、液体還元剤タンク７は、第１サイドフレーム部１１の底面より上方に位置しており、第１サイドフレーム部１１より下方に突出しないように配置されている。なお、図３では、理解の容易のために、図２に示した部材の一部を省略すると共に、通風空間カバー部材１６を２点鎖線で記載している。

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４参照）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、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ことが少ない。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、第１サイドフレーム部１１とセンタフレーム１０との間の空間Ｓ３に配置されており、この空間Ｓ３は、通風空間Ｓ２と繋がっており、通風空間Ｓ２の下方に位置している。このため、液体還元剤タンク７が、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。さらに、液体還元剤タンク７は、冷却装置１８の冷却液タンク３２に対向して配置されている。冷却液タンク３２は、通気が通過する部分ではないため、液体還元剤タンク７が冷却装置１８を通過する空気の流れを妨げる恐れがより低減している。

なお、液体還元剤タンク７の全体が第１サイドフレーム部１１とセンタフレーム１０との間の空間Ｓ３に収容されるのではなく、液体還元剤タンク７の一部が空間Ｓ３から通風空間Ｓ２に突出していてもよい。この場合も、液体還元剤タンク７の他の部分が空間Ｓ３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。

（２）
この建設車両１では、液体還元剤タンク７が、第１サイドフレーム部１１とセンタフレーム１０との間の空間Ｓ３に配置されており、フレーム部４０の隙間の空間を液体還元剤タンク７の設置スペースとして有効に利用している。このため、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おり、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。

（３）
この建設車両１では、液体還元剤タンク７は、第１サイドフレーム部１１の底面よりも上方に設けられている。このため、第１サイドフレーム部１１￥および液体還元剤タンク７の下方に位置する履帯３０（図１参照）の動作を妨げることが防止されている。

＜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。

本発明は、液体還元剤を安定的に貯留す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。図２における側面図。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
６排気ガス浄化部
７液体還元剤タンク
１１第１サイドフレーム部（第１フレーム部材）
１０センタフレーム（第２フレーム部材）
１７エンジン
１８冷却装置
３１熱交換部
３２冷却液タンク
Ｓ２通風空間
Ｓ３第１フレーム部材と第２フレーム部材との間の空間

Claims

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、
前記液体還元剤を貯留する液体還元剤タンクと、
前記エンジンと前記冷却装置と前記排気ガス浄化部と前記液体還元剤タンクとを収納する車両本体と、
を備え、
前記車両本体は、外部から取り込まれ車体左右方向に流れて前記冷却装置へ送られる空気が通る通風空間を内部に有し、
前記車両本体は、前記冷却装置の上流に配置され車体前後方向に延びた第１フレーム部材と、前記第１フレーム部材の下流において前記第１フレーム部材に対して車体左右方向に距離を隔てて配置され車体前後方向に延びた第２フレーム部材とを有し、
前記第１フレーム部材と前記第２フレーム部材との間の空間は前記通風空間の下方に位置しており、前記液体還元剤タンクは、前記冷却装置の上流において前記第１フレーム部材と前記第２フレーム部材との間の空間に配置され、車体側面視において前記第１フレーム部材と前記第２フレーム部材に重なるように配置される、
建設車両。
前記液体還元剤タンクは、前記第１フレーム部材の底面より上方に位置している、
請求項１に記載の建設車両。
前記冷却装置は、前記第１フレーム部材と前記第２フレーム部材との間の空間と、前記通風空間とに亘って設けられており、空気が透過可能に構成され冷却液が流れる配管が配設された熱交換部と、前記液体還元剤タンクに対向する位置に設けられ前記冷却液を貯える冷却液タンクとを有する、
請求項１または２に記載の建設車両。
前記車両本体は、前記エンジンが配置されるエンジンルームをさらに有し、
前記エンジンルームは、前記冷却装置の下流側に位置しており、
前記通風空間は、前記冷却装置の上流側に位置する
請求項１から３のいずれかに記載の建設車両。