JP5659316B1 - 還元剤タンクおよび作業車両 - Google Patents

Abstract

還元剤タンク（２０）の容器本体（３３）は、還元剤（９０）を貯留するためのものである。吸出配管（７０）は、容器本体（３３）内に位置する吸込口（７０ａ）を有し、かつ吸込口（７０ａ）から還元剤（９０）を容器本体（３３）の外部に導くためのものである。濾過器（１００）は、吸出配管（７０）の吸込口（７０ａ）に設けられている。濾過器（１００）は、包囲部（１１０）と、対向部（１２０）とを含んでいる。包囲部（１１０）は、内部空間（１０５）を取り囲むことにより内部空間（１０５）と濾過器（１００）の外部空間とを仕切り、かつ内部空間（１０５）と外部空間との間で還元剤（９０）を透過させるフィルタ部（１０１ａ）を有している。対向部（１２０）は、包囲部（１１０）の内部空間（１０５）内に延びることにより、内部空間（１０５）内で、吸込口（７０ａ）に連通した隙間空間（１０６）を介在してフィルタ部（１０１ａ）と対向し、かつ隙間空間（１０６）と外部空間とを仕切っている。

Description

本発明は、還元剤タンクおよび作業車両に関するものである。

油圧ショベル、ブルドーザ、ホイールローダなどの作業車両には、排気処理装置が搭載されている。排気処理装置としては、たとえばディーゼル微粒子捕集フィルター装置（ＤＰＦ）、ディーゼル酸化触媒装置（ＤＯＣ）、および選択還元触媒装置（ＳＣＲ）などが存在する。

特に選択還元触媒装置は、尿素を還元剤の前駆体として使用し排気ガス中のＮＯ_x（窒素酸化物）を還元して排気ガスを浄化するものである。この排気処理に利用される還元剤（尿素水）は、還元剤タンクから還元剤噴射装置まで還元剤配管を通じて供給される。エンジンが停止した後に、還元剤配管内に還元剤が残留すると、その配管内部で還元剤が固化し、配管詰まりを生じる可能性がある。

このため、エンジン停止後に還元剤配管内の還元剤を還元剤タンクに回収する処理（パージ処理）が行われる。このパージ処理では、還元剤配管内の残留還元剤とともに、気泡も還元剤タンク内に回収される。

一方、作業車両は塵埃の多い過酷な環境下で使用されるため、還元剤タンク内に不純物が混入する可能性が高く、その不純物を除去する必要がある。この不純物を除去するために還元剤タンク内の還元剤の吸込口には、濾過器が設けられている。このような濾過器としてのフィルタが吸込口に設けられた還元剤タンクは、たとえば特開２０１１−１３７４４１号公報に開示されている。

特開２０１１−１３７４４１号公報

しかし、濾過器を設けた還元剤タンクにおいて上記のパージ処理が行われると、濾過器内に気泡が滞留することになる。このため濾過器の内部空間の容積が大きいと、その内部空間に気泡が多く滞留する。これによりエンジンの再始動時において還元剤を還元剤配管内に吸い込む際に、還元剤配管内に気泡が大量に吸い込まれて、還元剤配管内への還元剤の吸込不良が生じ、還元剤ポンプの作動不良につながる。

一方、濾過器の内部空間の容積を単純に小さくしようとすると、フィルタ部の表面積が小さくなり、還元剤の流量に影響が生じる。

本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、気泡による還元剤の吸込不良を抑制できるとともに、フィルタ部の表面積を大きく確保できる還元剤タンクおよび作業車両を提供することである。

本発明の還元剤タンクは、容器本体と、配管と、濾過器とを備えている。容器本体は、還元剤を貯留するためのものである。配管は、容器本体内に位置する吸込口を有し、吸込口から還元剤を容器本体の外部に導くためのものである。濾過器は、配管の吸込口に設けられている。濾過器は、包囲部と、対向部とを有している。包囲部は、その濾過器の内部空間を取り囲むことにより内部空間と濾過器の外部空間とを仕切り、かつ内部空間と外部空間との間で還元剤を透過させる第１のフィルタ部を有している。対向部は、包囲部の内部空間内に延びることにより、内部空間内で、吸込口に連通した隙間空間を介在して第１のフィルタ部と対向し、かつ隙間空間と外部空間とを仕切っている。

なお、本明細書中では、還元剤および還元剤の前駆体を「還元剤」として総称するものとする。

本発明の還元剤タンクによれば、対向部が包囲部の内部空間内に延びている。これにより、対向部と包囲部との間に挟まれる隙間空間の容積を小さくすることができる。このためパージ処理で濾過器の隙間空間内に滞留する気泡の量を減らすことができる。よって、エンジンの再始動時において還元剤を吸込口に吸い込む際に、吸込口内に気泡が大量に吸い込まれることが抑制されて還元剤の吸込不良を抑制することが可能となる。

また上記隙間空間の容積を減らすために包囲部の内部空間に対向部を延ばせばよく、包囲部の大きさ自体を小さくする必要がない。このため、包囲部に形成される第１のフィルタ部の表面積を大きく確保することができ、還元剤の流量に影響が出ないようにすることができる。

以上より還元剤の吸込不良を抑制できるとともに、フィルタ部の表面積を大きく確保することができる。

上記の還元剤タンクにおいて、対向部は、隙間空間と外部空間との間で還元剤を透過させる第２のフィルタ部を有している。これにより、フィルタ部の面積をさらに大きくすることができる。

上記の還元剤タンクにおいて、包囲部は、吸込口と隙間空間とを繋ぐ貫通孔を有している。対向部は、貫通孔の延在方向に沿って貫通孔に近付くほど包囲部と対向部との間の隙間空間の大きさが大きくなる形状のテーパ部を有している。これにより、吸込口に繋がる貫通孔付近での還元剤の流路抵抗を低減することができ、還元剤をスムーズに吸込口に流すことが可能となる。

上記の還元剤タンクにおいて、第１のフィルタ部が隙間空間の周囲を取り囲むように配置されている。これにより、フィルタ部の面積をさらに大きくすることができる。

上記の還元剤タンクにおいて、包囲部は、内部空間の周囲を取り囲む周囲部と、その周囲部の一方端を閉じる底部とを有している。周囲部の他方端には開口部が形成されている。対向部は、他方端に取り付けられた蓋部と、その蓋部から内部空間内へ延びる突出部とを有している。隙間空間は、突出部が蓋部に接続された部分から突出部の先端部に至るまでの突出部の全周と周囲部との間、および先端部と底部との間に位置している。先端部と底部との間の隙間空間の寸法は底部の厚みよりも小さい。これにより、先端部と底部との間の隙間空間の寸法をより小さくすることが可能となる。

上記の還元剤タンクにおいて、突出部の径方向の寸法は周囲部の径方向の寸法の半分以上である。これにより隙間空間を体積をさらに小さくすることが可能となる。

本発明の作業車両は、エンジンと、排気処理装置と、還元剤タンクと、還元剤噴射装置とを備えている。排気処理装置は、エンジンからの排気ガスを還元反応により処理するためのものである。還元剤タンクは、上記のいずれかの還元剤である。還元剤噴射装置は、還元剤タンクから吸い出した還元剤を、排気処理装置に導かれる排気ガスに対して噴射するためのものである。

本発明の作業車両によれば、上記の還元剤タンクを備えているため、還元剤の吸込不良を抑制でき、かつフィルタ部の表面積が小さくなることによる還元剤の流量の影響もない。このため、排気処理装置における排気ガスの還元反応をより適切に行なうことが可能となる。

以上説明したように本発明によれば、気泡による還元剤の吸込不良を抑制できるとともに、フィルタ部の表面積を大きく確保できる還元剤タンクおよび作業車両を実現することができる。

本発明の一実施の形態における作業車両の構成を概略的に示す斜視図である。 図１に示す作業車両において旋回フレーム上における還元剤タンクから排気処理ユニットまでの還元剤配管の経路を示す平面図である。 図１に示す作業車両における還元剤の経路、熱交換用の媒体の経路、およびエンジンからの排気ガスの排気経路を模式的に示す機能図である。 本発明の一実施の形態における還元剤タンクの構成を概略的に示す斜視図である。 図４に示す還元剤タンクの一部を破断して示す一部破断斜視図である。 図５に示された濾過器の構成を概略的に示す斜視図である。 図６に示された濾過器の構成を包囲部と対向部とに分解して示す分解斜視図である。 図７に示された濾過器の対向部の構成を概略的に示す斜視図である。 図６に示された濾過器の構成を概略的に示す正面図である。 図６に示された濾過器の構成を概略的に示す側面図である。 図１０のＸＩ−ＸＩ線に沿う概略断面図である。 図１０のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿う概略断面図である。 図９のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿う概略断面図である。 図９のＸＩＶ−ＸＩＶ線に沿う概略断面図である。 本発明の一実施の形態における還元剤タンクの変形例として対向部の構成を示す概略斜視図である。 比較例の構成を概略的に示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
まず本発明の実施の形態における作業車両の一例として油圧ショベルの構成について図１を用いて説明するが、本発明はホイールローダ、ブルドーザなどの排気処理ユニットを含むエンジンユニットを備えた作業車両に適用可能である。

図１は、本発明の一実施の形態における作業車両の構成を概略的に示す斜視図である。図１を参照して、油圧ショベル１は、下部走行体２と、上部旋回体３と、作業機４とを主に備えている。下部走行体２と上部旋回体３とにより、作業車両本体が構成されている。

下部走行体２は、左右一対の履帯２ａを有している。下部走行体２は、一対の履帯２ａが回転することにより自走可能に構成されている。上部旋回体３は、下部走行体２に対して旋回自在に設置されている。

上部旋回体３は、前方側Ｆ（車両前側）の左側Ｌに、オペレータが油圧ショベル１を操作するための空間を構成するキャブ５を有している。上部旋回体３は、後方側Ｂ（車両後側）に、エンジンを収納するエンジンルーム６、およびカウンタウェイト７を有している。

なお、本実施の形態では、オペレータがキャブ５内に着座した状態で、オペレータの前方側（正面側）を上部旋回体３の前方側Ｆとし、これと反対側、つまりオペレータの後方側（背面側）を上部旋回体３の後方側Ｂとし、着座状態でのオペレータの左側を上部旋回体３の左側Ｌとし、オペレータの右側を上部旋回体３の右側Ｒとする。またオペレータの上下方向を図中矢印Ｚで示している。以降は、上部旋回体３の前後左右上下と作業車両の前後左右上下は一致しているとする。

上部旋回体３は、旋回フレーム９を有している。旋回フレーム９は、作業車両本体に含まれている。旋回フレーム９は、下部走行体２の上方に配置されており、下部走行体２に対して旋回自在に設けられている。作業機４、キャブ５およびカウンタウェイト７は、旋回フレーム９に搭載されており、旋回フレーム９の上面に配置されている。

なお、油圧ショベル１は、上部旋回体３を下部走行体２に対して相対的に旋回させるための、図示しない旋回装置を備えている。旋回装置は、下部走行体２に支持された旋回モータ、旋回フレーム９に支持されたギアなどから構成されている。

土砂の掘削などの作業を行う作業機４は、上下方向Ｚに作動可能に、上部旋回体３により軸支されている。作業機４は、上部旋回体３の前方側Ｆの略中央部に上下方向Ｚに作動可能に取り付けられたブーム４ａと、ブーム４ａの先端部に前後方向Ｆ、Ｂに作動可能に取り付けられたアーム４ｂと、アーム４ｂの先端部に前後方向Ｆ、Ｂに作動可能に取り付けられたバケット４ｃとを有している。ブーム４ａ、アーム４ｂおよびバケット４ｃはそれぞれ、油圧シリンダ４ｄによって、駆動されるように構成されている。

作業機４は、キャブ５に対してたとえば右側Ｒに設けられている。作業機４は、上部旋回体３の前方側Ｆの左側Ｌに配置されたキャブ５に対し、キャブ５の一方の側部側である右側Ｒに設けられている。なお、キャブ５と作業機４との配置は図１に示す例に限られるものではなく、たとえば上部旋回体３の前方右側Ｆ、Ｒに配置されたキャブ５の左側Ｌに作業機４が設けられていてもよい。

エンジンルーム６は、カウンタウェイト７の前方側Ｆに隣接するように、旋回フレーム９の上方に設けられている。旋回フレーム９は、エンジンルーム６の床部分を形成している。エンジンルーム６は、エンジンフード８によって上側から覆われている。エンジンフード８は、エンジンルーム６の天井部分を形成している。カウンタウェイト７は、エンジンルーム６の後方側Ｂに配置されており、エンジンルーム６の後方側Ｂの壁を形成している。

カウンタウェイト７は、掘削作業などにおいて油圧ショベル１の車体バランスを保持するために、旋回フレーム９の後端部に設けられている。カウンタウェイト７は、旋回フレーム９上におけるエンジンルーム６の後方側Ｂに設けられている。カウンタウェイト７は、たとえば、鋼板を組み立てて形成した箱の中に屑鉄およびコンクリートなどを入れて固めることにより形成されている。カウンタウェイト７の後面は、油圧ショベル１の後方側Ｂの表面を構成しており、滑らかに湾曲した形状を有している。

次に、本実施の形態の作業車両における還元剤タンクから排気処理ユニットまでの還元剤配管の経路について図２を用いて説明する。

図２は、図１に示す作業車両（油圧ショベル）１において旋回フレーム９上における還元剤タンクから排気処理ユニットまでの還元剤配管の経路を示す平面図である。図２を参照して、油圧ショベル１は、下部走行体２および作業機４を駆動するための動力源であるエンジン１０を有している。エンジン１０は、旋回フレーム９上に搭載されている。エンジン１０は、エンジンルーム６内に収容されている。

油圧ショベル１は、エンジンルーム６内に、エンジン１０から排出される排気ガスを処理するための排気処理ユニットを有している。排気処理ユニットは、エンジン１０の上方に配置されており、排気処理装置１２、１４と、中継接続管１３と、排気筒１５と、還元剤の噴射装置２８とを主に有している。

排気処理装置１２は、後述する排気管１１（図３）によりエンジン１０と接続されている。排気処理装置１４は、中継接続管１３により排気処理装置１２と接続されている。つまりエンジン１０から排出された排気ガスの流れに対して排気処理装置１２はエンジン１０の下流側に配置されており、排気処理装置１４は排気処理装置１２の下流側に配置されている。

本実施の形態においては、排気処理装置１２はたとえばディーゼル微粒子捕集フィルター装置であり、排気処理装置１４はたとえば選択還元触媒装置である。また中継接続管１３はたとえばミキシング配管である。

ディーゼル微粒子捕集フィルター装置１２は、エンジン１０からの排気を処理する装置であり、フィルター（図示せず）と、そのフィルターに付設されたヒータ（図示せず）とを主に有している。ディーゼル微粒子捕集フィルター装置１２は、エンジン１０の排気中に含まれる粒子状物質をフィルターによって捕集し、捕集した粒子状物質を焼却するよう構成されている。フィルターは、たとえばセラミックよりなっている。

選択還元触媒装置１４は、エンジン１０からの排気を処理する装置であり、たとえば尿素水を加水分解して得られるアンモニアを還元剤として用い、窒素酸化物ＮＯ_xを還元するためのものである。選択還元触媒装置１４は、原理的には、アンモニア（ＮＨ₃）が窒素酸化物（ＮＯ_x）と化学反応することで窒素（Ｎ₂）と水（Ｈ₂Ｏ）とに還元されることを応用したものである。

ミキシング配管１３は、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置１２と選択還元触媒装置１４との間を接続している。つまり、ミキシング配管１３によりディーゼル微粒子捕集フィルター装置１２と選択還元触媒装置１４とが接続されている。このミキシング配管１３は、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置１２から選択還元触媒装置１４へ向かう排気に、還元剤（たとえば尿素水）を噴射し、排気に尿素を混合するための部分である。

噴射装置２８は、還元剤をミキシング配管５内に噴射するためにミキシング配管１３に設けられている。噴射装置２８は、ミキシング配管１３内の経路の比較的上流側、つまりミキシング配管１３と排気処理装置１２との接続部付近においてミキシング配管１３に接続されている。

排気筒１５は、選択還元触媒装置１４に接続されており、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置１２と選択還元触媒装置１４とを通過した後の排気を大気中に排出するためのものである。この排気筒１５は図１に示すようにエンジンフード８から上方へ突き出している。これにより排気処理ユニットは、エンジン１０から排出された排気ガスが排気処理装置１２、１４を順に通過して油圧ショベル１の車外に排出されるように構成されている。

油圧ショベル１は、排気処理ユニット（たとえば噴射装置２８）へ還元剤を供給するための還元剤供給部を有している。還元剤供給部は、還元剤タンク２０と、還元剤ポンプ２２と、還元剤を通すための還元剤配管２１、２３、２５とを主に有している。

還元剤タンク２０および還元剤ポンプ２２は、旋回フレーム９のうち、たとえば右側Ｒのサイドフレーム上に搭載されている。還元剤ポンプ２２はエンジンルーム６よりも前方側Ｆに配置されており、還元剤タンク２０は還元剤ポンプ２２よりも前方側Ｆに配置されている。

還元剤タンク２０は、噴射装置２８で噴射する還元剤を貯留するためのものである。還元剤としてアンモニアを還元剤タンク２０に貯留することもできるが、還元剤タンク２０には、アンモニアに代えて、たとえば尿素水が貯留されている。ただし還元剤は、尿素水に限定されるものではなく、窒素酸化物ＮＯ_xを還元できるものであればよい。

還元剤配管２１、２３、２５は、送り配管２１、戻し配管２３および圧送配管２５からなっている。還元剤タンク２０と還元剤ポンプ２２とは、送り配管２１および戻し配管２３によって互いに接続されている。送り配管２１は、還元剤タンク２０から還元剤ポンプ２２へ還元剤を送出するための配管である。戻し配管２３は、還元剤ポンプ２２から還元剤タンク２０へ還元剤を戻すための配管である。還元剤ポンプ２２と噴射装置２８とは、圧送配管２５によって互いに接続されている。圧送配管２５は、還元剤ポンプ２２から噴射装置２８に還元剤を移送するための配管である。

還元剤タンク２０から送り配管２１を経由して還元剤ポンプ２２へ移送されてきた還元剤は、還元剤ポンプ２２において二分岐する。排気処理に使用されない還元剤は、還元剤ポンプ２２から戻し配管２３を経由して、還元剤タンク２０へ戻される。排気処理に使用される還元剤は、還元剤ポンプ２２から圧送配管２５を経由して、噴射装置２８へ到達し、噴射装置２８から排気管１３内へ噴霧される。

次に、本実施の形態の作業車両における熱交換用の媒体の経路と還元剤の経路とについて図３を用いて説明する。

図３は、本実施の形態の作業車両における還元剤の経路、熱交換用の媒体の経路、およびエンジンからの排気ガスの排気経路を模式的に示す機能図である。図３を参照して、エンジン１０から排出された排気ガスは、排気管１１、排気処理装置１２、中継接続管１３、排気処理装置１４を順に流れて排気筒１５から車外に排気される。中継接続管１３には噴射装置２８が設けられている。

還元剤タンク２０は、還元剤９０を貯留するための容器本体３３を有している。容器本体３３の内部には吸出配管７０が配置されている。この吸出配管７０は、容器本体３３内に位置する吸込口７０ａを有し、かつその吸込口７０ａから還元剤９０を容器本体３３の外部へ導くためのものである。この吸出配管７０の吸込口７０ａには濾過器１００が設けられている。吸出配管７０は、送り配管２１に接続されている。

容器本体３３内の還元剤９０は、還元剤ポンプ２２の吸引力によって、濾過器１００を透過して吸出配管７０の吸込口７０ａに吸い込まれる。吸込口７０ａに吸い込まれた還元剤９０は、吸出配管７０を通じて還元剤タンク２０から吸い出され、その後、送り配管２１および圧送配管２５を順に経由して噴射装置２８へ到達する。排気処理に使用されない還元剤９０は、還元剤ポンプ２２から戻し配管２３を経由して、還元剤タンク２０の容器本体３３へ戻される。

噴射装置２８は、還元剤タンク２０から吸い出した還元剤９０を中継接続管１３内に噴射する。これにより中継接続管１３内を流れる排気ガス中に還元剤９０が供給され、排気処理装置１４において排気ガス中に含有される窒素酸化物が還元剤９０と反応する。これにより、排気ガス中の窒素酸化物の濃度が減少する。

還元剤９０が尿素水である場合、中継接続管１３内において尿素水は分解してアンモニアへと変化し、窒素酸化物とアンモニアとの反応によって窒素酸化物は無害な窒素および酸素に分解される。窒素酸化物の量が適正値に低下した排気ガスは、排気筒１５から排出される。

還元剤タンク２０の容器本体３３の内部には熱交換器４０が配置されている。この熱交換器４０内には、還元剤９０との間で熱交換する媒体（熱交換媒体）が流れている。この媒体には、たとえばエンジン１０の冷却水が用いられている。熱交換器４０の一方端は冷却水配管１７に接続されており、熱交換器４０の他方端は冷却水配管１８に接続されている。冷却水配管１８とエンジン１０との間には、ラジエータ１６と、冷却水ポンプ１９とが接続されている。

冷却水ポンプ１９の駆動によって、エンジン１０の冷却水は、エンジン１０、熱交換器４０、ラジエータ１６、および冷却水ポンプ１９を順に流れることで循環する。エンジン１０で加熱された冷却水は、熱交換器４０において還元剤９０と熱交換することにより冷却される。他方、還元剤９０は、冷却水から熱を受けることにより加熱される。ラジエータ１６は、冷却水と空気との熱交換を行い、冷却水を冷却するための熱交換器である。ラジエータ１６において冷却された冷却水がエンジン１０のウォータジャケットに流れることにより、エンジン１０は適切に冷却される。

次に、還元剤タンク２０の構成について図４および図５を用いて詳細に説明する。
図４は、本発明の一実施の形態における還元剤タンクの構成を概略的に示す斜視図である。図５は、図４に示す還元剤タンクの一部を破断して示す一部破断斜視図である。図４および図５を参照して、還元剤タンク２０は、天蓋３０と、中空の容器本体３３と、熱交換器４０と、吸出配管７０と、センサユニット８０と、伝熱プレート９５と、濾過器１００とを主に有している。

容器本体３３は、たとえば略矩形箱状の外形を有している。容器本体３３は、内部に中空の空間を有しており、上面３４にその中空空間に通じる開口（図示せず）および補充口３７を有している。容器本体３３は、たとえばポリエチレンなどの耐食性に優れた樹脂材料により形成されている。

容器本体３３の上面３４に形成された開口（図示せず）は、円板状の天蓋３０によって閉塞されている。天蓋３０は、締結部材３２（たとえば複数個のボルト）により、容器本体３３に着脱可能に取り付けられている。上面３４と天蓋３０との間にはＯリングなどのシール部材が設けられており、これにより、天蓋３０を上面３４に固定した状態で開口は液密に封止されている。天蓋３０は、たとえば、剛性に優れる金属材料によって形成されている。

熱交換器４０は容器本体３３の中空空間内に位置している。この熱交換器４０は、互いに接続された第１管路５０（往き配管部）と第２管路６０（戻り配管部）とを有している。熱交換器４０は、天蓋３０に取り付けられている。つまり熱交換器４０の一方端（第１管路５０の端部）および他方端（第２管路６０の端部）のそれぞれに繋がる配管５１、６１の各々が天蓋３０を貫通することにより、熱交換器４０が天蓋３０に固定されている。配管５１、６１の各々は容器本体３３の中空空間の外部に突き出している。なお配管５１は容器本体３３内に流入する媒体を通し、かつ配管６１は容器本体３３から外部へ流出する媒体を通すものである。

センサユニット８０は容器本体３３の中空空間内に位置している。センサユニット８０は、ハーネス８２と、水位計８３と、濃度および温度計８５とを有している。ハーネス８２および水位計８３は天蓋３０の下面から容器本体３３の底面２６に向かって延びている。濃度および温度計８５は、ハーネス８２および水位計８３の下端に取り付けられている。

水位計８３は、その内部にフロートを有している。フロートは、還元剤の液面に位置している。当該フロートの高さ位置情報に基づいて、容器本体３３の中空空間内の還元剤の水位が検出可能である。濃度および温度計８５は、還元剤の濃度および温度を計測するためのものである。計測された還元剤の水位、濃度および温度の値に係る信号は、ハーネス８２を経由して、基部８６に伝達され、さらにハーネス８７およびコネクタ８８を経由して、図示しないコントローラへ出力可能である。

伝熱プレート９５は、熱交換器４０の第１管路５０と第２管路６０との両方に亘って設けられている。この伝熱プレート９５は、平板形状の第１の平板部９５ａと、平板形状の第２の平板部９５ｂと、第１の平板部９５ａおよび第２の平板部９５ｂを繋ぐ屈曲部９５ｃとを有している。伝熱プレート９５は、一枚の平板が屈曲加工されて形成されている。第１の平板部９５ａはたとえば溶接により第１管路５０に固定されている。第２の平板部９５ｂはたとえば溶接により第２管路６０に固定されている。

第１の平板部９５ａの下端部には、クランプ部９６が取り付けられている。クランプ部９６は、センサユニット８０のうち、ハーネス８２および水位計８３の周囲を囲い、センサユニット８０を伝熱プレート９５に支持している。熱交換器４０、伝熱プレート９５およびセンサユニット８０によって、立体的な支持構造が形成されており、これにより、熱交換器４０およびセンサユニット８０の剛性が向上している。

吸出配管７０は、天蓋３０を貫通して容器本体３３の中空空間内から外部へ延びるとともに、天蓋３０に支持されている。吸出配管７０の下端には吸込口（図示せず）が設けられている。濾過器１００は、この吸込口に濾過器１００の内部空間が連通するように吸出配管７０に取り付けられている。この濾過器１００は、板状支持部７８を介在して支持板７７に取り付けられている。この支持板７７は容器本体３３の底面２６に固定されている。

天蓋３０には、この天蓋３０を貫通する戻り口７９が設けられている。この戻り口７９は上記の戻し配管２３（図３）が接続される部分である。

天蓋３０には、空気抜き穴９１と、ブリーザ９２とが取り付けられている。補充口３７から容器本体３３に還元剤が補充されるとき、容器本体３３内に存在していた空気は、空気抜き穴９１を経由して、容器本体３３の外へ流出する。ブリーザ９２は、容器本体３３内の空気圧を自動的に一定に保つために設けられている。気温の変化のために容器本体３３内の空気が膨張または収縮するとき、ブリーザ９２を経由して空気が排出または吸入され、これにより容器本体３３内の圧力が一定に保持される。

次に、本実施の形態の濾過器１００を構成する包囲部と対向部とのそれぞれの構成について図６〜図８を用いて説明する。

図６および図７は、図５に示された本実施の形態の濾過器１００の構成を概略的に示す斜視図および分解斜視図である。図８は、図７に示された濾過器の対向部の構成を概略的に示す斜視図である。

まず図６および図７を参照して、濾過器１００は、包囲部１１０と、対向部１２０とを有している。

主に図７を参照して、包囲部１１０は、内部空間１０５を取り囲むことによりその内部空間１０５と濾過器１００の外部空間とを仕切るような形状を有しており、たとえば有底筒形状を有している。有底筒形状の包囲部１１０は、内部空間１０５の周囲を取り囲む周囲部１０１と、周囲部１０１の一方端側を閉じる底部１０２とを有している。周囲部１０１の他方端側には開口部１０３が形成されている。包囲部１１０に対向部１２０を未装着の状態では、開口部１０３を通じて包囲部１１０の内部空間１０５は包囲部１１０の外部と繋がっている。

周囲部１０１は、複数のフィルタ部（第１のフィルタ部）１０１ａと、フレーム部１０１ｂとを有している。フレーム部１０１ｂは、たとえば複数の矩形の開口部を構成するように格子形状を有しながら内部空間１０５の周囲を取り囲んでいる。複数のフィルタ部１０１ａの各々は、フレーム部１０１ｂにより形成された複数の矩形の開口部の各々に配置されている。

この複数のフィルタ部１０１ａの各々は、内部空間１０５と濾過器１００の外部空間との間で還元剤を透過させることができるように構成されている。この複数のフィルタ部１０１ａの各々は、たとえば複数本の線材を網目状に編んだ構成を有していてもよく、また不織布のような構成を有していてもよい。

周囲部１０１がフィルタ部１０１ａだけでなくフレーム部１０１ｂを有していることにより周囲部１０１の強度を確保することが容易となる。また周囲部１０１はフレーム部１０１ｂを有さずに、フィルタ部１０１ａのみからなっていてもよい。これにより周囲部１０１をフィルタ部１０１ａのみの簡易な構成とすることができる。

また還元剤の流量確保を考慮するとフィルタ部１０１ａは周囲部１０１の全体に位置していることが好ましいが、周囲部１０１の強度を考慮すると周囲部１０１はフィルタ部１０１ａとフレーム部１０１ｂとの組合せの構成からなっていることが好ましい。また包囲部１１０の底部１０２にフィルタ部をさらに設けた場合、フィルタ部の表面積をさらに大きく確保することができる。

また複数のフィルタ部１０１ａの各々の網目の形状または寸法は、各フレーム部１０１ｂの各開口部に位置するフィルタ部１０１ａ毎に異なっていてもよく、また同じであってもよい。フィルタ部１０１ａの網目の形状は三角形、四角形、六角形、不定形などのいずれの形状であってもよい。

包囲部１１０の底部１０２は、吸出配管７０の吸込口７０ａ（図３）に接続するための接続部１０４を有している。この接続部１０４は底部１０２から外部空間側へ突出している。接続部１０４には、この接続部１０４を貫通して包囲部１１０の内部空間１０５と外部空間とを繋ぐ貫通孔１０４ａが形成されている。この貫通孔１０４ａを吸出配管７０の吸込口７０ａに接続することにより、内部空間１０５を吸込口７０ａに連通させることが可能である。この接続部１０４は、底部１０２の長手方向（図７の矢印Ａ方向）の一方端側に偏って位置していることが好ましい。

主に図７および図８を参照して、対向部１２０は、突出部１１１と、蓋部１１２と、支持部１１３とを有している。突出部１１１は、蓋部１１２の表面から突き出すように形成されている。この突出部１１１は、内部に中空空間１１５を有しており中空となっている。なお突出部１１１は、内部に中空空間１１５を有さない密実構造を有していてもよい。

また突出部１１１は、蓋部１１２からの立ち上り部１１１ａと、先端部１１１ｂとを有している。立ち上り部１１１ａの先端部側には、蓋部１１２との接続部側から先端部にかけて立ち上り部１１１ａの寸法Ｗが小さくなるようなテーパ部１１１ａ₁が設けられている。

支持部１１３は蓋部１１２の側方に張り出すように形成されている。この支持部１１３には、貫通孔１１４が形成されている。この貫通孔１１４にボルトなどを挿通して、板状支持部７８（図５）と支持部１１３とをボルトおよびナットで締め上げることにより支持部１１３を板状支持部７８に支持させることができる。

次に、包囲部１１０に対向部１２０を嵌め合わせた構成について図６および図９〜図１４を用いて説明する。

図９および図１０のそれぞれは、本実施の形態の濾過器の構成を概略的に示す正面図および側面図である。図１１および図１２のそれぞれは、図１０のＸＩ−ＸＩ線およびＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿う概略断面図である。図１３および図１４のそれぞれは、図９のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線およびＸＩＶ−ＸＩＶ線に沿う概略断面図である。

図６および図９を参照して、包囲部１１０に対向部１２０を嵌め合わせた状態において、対向部１２０の蓋部１１２は、包囲部１１０の他方端に取り付けられ、包囲部１１０の開口部１０３（図７）を閉じている。対向部１２０の突出部１１１は、蓋部１１２に接続され、その蓋部１１２から包囲部１１０の内部空間１０５内に延びている。

図１１〜図１４を参照して、突出部１１１が包囲部１１０の内部空間１０５内に延びることにより、突出部１１１は、内部空間１０５内で隙間空間１０６を介在して周囲部１０１（フィルタ部１０１ａおよびフレーム部１０１ｂ）および底部１０２の各々と対向している。隙間空間１０６は、突出部１１１が蓋部１１２に接続された部分から突出部１１１の先端部１１１ｂに至るまでの突出部１１１の全周と周囲部１０１との間、および先端部１１１ｂと底部１０２との間に位置している。また突出部１１１は、隙間空間１０６と濾過器１００の外部空間とを仕切っている。

図１１および図１２を参照して、突出部１１１の先端部１１１ｂは底部１０２の近くまで延びている。具体的には突出部１１１の先端部１１１ｂと底部１０２との間の隙間空間１０６の寸法ＤＡは、たとえば底部１０２の厚みＴよりも小さくなっている。

また突出部１１１の立ち上り部１１１ａと周囲部１０１（フィルタ部１０１ａおよびフレーム部１０１ｂ）との間の隙間空間１０６の寸法ＤＢは、突出部１１１と蓋部１１２との接続部側から先端部１１１ｂに至るまで徐々に大きくなっている。

また立ち上り部１１１ａのテーパ部１１１ａ₁と周囲部１０１との間の隙間空間１０６の寸法ＤＣも、先端部１１１ｂ側に向かうほど大きくなっている。つまり対向部１２０は、貫通孔１０４ａの延在方向（一点鎖線Ｃに沿う方向）に沿って貫通孔１０４ａに近付くほど包囲部１１０の周囲部１０１と対向部１２０との間の隙間空間１０６の寸法ＤＣが大きくなる形状のテーパ部１１１ａ₁を有している。

このテーパ部１１１ａ₁と周囲部１０１との間における隙間空間１０６の寸法ＤＣの増加の割合は、テーパ部１１１ａ₁以外の立ち上り部１１１ａと周囲部１０１との間における隙間空間１０６の寸法ＤＢの増加の割合よりも大きくなっている。また貫通孔１０４ａと対向する部分におけるテーパ部１１１ａ₁と周囲部１０１との間（つまり先端部１１１ｂ付近）における隙間空間１０６の寸法ＤＣ１は貫通孔１０４ａの直径ＤＤ以上の寸法を有している。

また図１１に示すように隙間空間１０６に貫通孔１０４ａが連通しているため、この貫通孔１０４ａを吸出配管７０の吸込口７０ａ（図３）に接続することにより、吸込口７０ａに隙間空間１０６を連通させることができる。

図１３および図１４を参照して、突出部１１１の立ち上り部１１１ａと周囲部１０１（フィルタ部１０１ａおよびフレーム部１０１ｂ）との間にも隙間空間１０６が形成されている。この隙間空間１０６は、立ち上り部１１１ａの全周上に位置している。

図１４を参照して、周囲部１０１のフィルタ部１０１ａが隙間空間１０６の周囲を取り囲むように配置されている。フレーム部１０１ｂがある場合には、フィルタ部１０１ａとフレーム部１０１ｂとが交互に配置されることによりフィルタ部１０１ａは隙間空間１０６の周囲を取り囲んでいる。またフレーム部１０１ｂが省略された場合には、フィルタ部１０１ａが全周にわたって隙間空間１０６の周囲を取り囲むことになる。

突出部１１１の径方向の寸法は周囲部１０１の径方向の寸法の半分以上であることが好ましい。ここで径方向の寸法とは、図１３に示すように蓋部１１２から突出部１１１が延びる方向に対して垂直な面で切った濾過器１００の断面において、重心ＣＥを中心とする放射方向の寸法を意味する。この重心ＣＥは、内部空間１０５の上記断面形状における質量分布が均一であると想定したときの上記断面形状の重心を意味する。また径方向は、重心ＣＥを通る全ての方向を意味する。

具体的には図１３を参照して、上記径方向がたとえば内部空間１０５の上記断面形状における長手方向である場合、突出部１１１の径方向の寸法ＷＡ１は周囲部１０１の径方向の寸法ＷＢ１ａの半分以上であることが好ましい。また上記径方向がたとえば内部空間１０５の上記断面形状における短手方向である場合、突出部１１１の径方向の寸法ＷＡ２は周囲部１０１の径方向の寸法ＷＢ２ａの半分以上であることが好ましい。

上記においては周囲部１０１のフレーム部１０１ｂにより規定される上記断面形状の径方向の寸法について説明したが、周囲部１０１のフィルタ部１０１ａにより規定される上記断面形状の径方向の寸法についても同様である。具体的には図１４を参照して、上記径方向がたとえば内部空間１０５の上記断面形状における短手方向である場合、突出部１１１の径方向の寸法ＷＡ２は周囲部１０１のフィルタ部１０１ａにより規定される径方向の寸法ＷＢ２ｂの半分以上であることが好ましい。

また図１１に示すように、突出部１１１のテーパ部１１１ａ₁が設けられた部分についても突出部１１１の径方向の寸法は周囲部１０１の径方向の寸法の半分以上であることが好ましい。具体的には上記径方向がたとえば内部空間１０５の上記断面形状における長手方向である場合、テーパ部１１１ａ₁が設けられた先端部１１１ｂの径方向の寸法ＷＡ１は周囲部１０１の径方向の寸法ＷＢ１ａの半分以上であることが好ましい。

上記においては上記径方向の寸法が内部空間１０５の上記断面形状における長手方向または短手方向の寸法である場合について説明したが、上記径方向の寸法は長手方向および短手方向以外の方向であっても上記重心ＣＥを通る寸法であればよい。

また隙間空間１０６が可能な限り小さくなるように突出部１１１は周囲部１０１および底部１０２に近接していることが好ましい。立ち上り部１１１ａの外周面が周囲部１０１の内周面に近接しており、かつ先端部１１１ｂの表面が底部１０２の表面に近接していることが好ましい。

なお図１５に示すように対向部１２０は、隙間空間１０６と濾過器１００の外部空間との間で還元剤９０を透過させるフィルタ部（第２のフィルタ部）１１１ａａを有していてもよい。具体的には、立ち上り部１１１ａは、複数のフィルタ部１１１ａａと、フレーム部１１１ａｂとを有している。

フレーム部１１１ａｂは、たとえば複数の矩形の開口部を構成するように格子形状を有しながら中空空間１１５の周囲を取り囲んでいる。複数のフィルタ部１１１ａａの各々は、フレーム部１１１ａｂにより形成された複数の矩形の開口部の各々に配置されている。この複数のフィルタ部１１１ａａの各々は、隙間空間１０６と濾過器１００の外部空間との間で還元剤を透過させることができるように構成されている。

立ち上り部１１１ａは、フレーム部１１１ａｂを有さずに、フィルタ部１１１ａａのみからなっていてもよい。また突出部１１１の先端部１１１ｂがフィルタ部を有していてもよい。

なお図１５に示す対向部１２０の上記以外の構成は、図７、図８に示した対向部の構成とほぼ同じであるため同一の要素については同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。

次に、本実施の形態の作用効果について、図１６に示す比較例の構成と対比して説明する。

図１６を参照して、比較例の濾過器１００の構成は、図６および図７に示した本実施の形態の構成と比較して、対向部１２０が突出部１１１を有しておらず、平板状の蓋部１１２と、その蓋部１１２の側方に張り出した支持部１１３とからなる点において異なっている。なお、これ以外の比較例の構成は、図６および図７に示した本実施の形態の構成とほぼ同じであるため同一の要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。

比較例の構成においては、本実施の形態のように突出部１１１が設けられていないため、濾過器１００の内部空間１０５は本実施の形態の隙間空間１０６よりも広くなっている。このため、図３に示すように濾過器１００を設けた還元剤タンク２０においてパージ処理が行われると、濾過器１００内に大量の気泡が滞留することになる。このためエンジン１０の再始動時において還元剤９０を吸出配管７０内に吸い込む際に、吸出配管７０内に気泡が大量に吸い込まれて、吸出配管７０内への還元剤９０の吸込不良が生じ、還元剤ポンプ２２の作動不良につながる。

上記の吸込不良を抑制するために、比較例の濾過器１００の内部空間１０５の容積を単純に小さくしようとすると、フィルタ部１０１ａの表面積が小さくなり、還元剤９０の流量に影響が生じる。

これに対して本実施の形態の濾過器１００によれば、図１１〜図１４に示すように、対向部１２０が包囲部１１０の内部空間１０５内に延びている。これにより、対向部１２０と包囲部１１０との間に挟まれる隙間空間１０６の容積を比較例よりも小さくすることができる。このためパージ処理で濾過器１００の隙間空間１０６内に滞留する気泡の量を減らすことができる。よって、エンジンの再始動時において還元剤９０を吸込口７０ａに吸い込む際に、吸込口７０ａ内に気泡が大量に吸い込まれることが抑制されて還元剤９０の吸込不良を抑制することが可能となる。

また吸込不良を抑制するためには上記隙間空間１０６の容積を減らすべく包囲部１１０の内部空間１０５に対向部１２０を延ばせばよく、包囲部１１０の大きさ自体を小さくする必要がない。このため、包囲部１１０に形成されるフィルタ部１０１ａの表面積を大きく確保することができ、還元剤９０の流量に影響が出ないようにすることができる。

また上記のとおり現状のサイズを維持できるためコンパクトなサイズで、吸込不良を抑制しながらもフィルタ部の表面積を大きく確保することが可能である。

またフィルタ部の表面積を大きく確保することによれば、フィルタを長寿命化させることができる。

また図１４に示すようにフィルタ部１０１ａが隙間空間１０６の周囲を取り囲むように配置されている。これにより、フィルタ部１０１ａの面積をさらに大きくすることができる。

また図１１に示すように先端部１１１ｂと底部１０２との間の隙間空間の寸法ＤＡが底部１０２の厚みＴよりも小さいため、先端部１１１ｂと底部１０２との間の隙間空間の寸法ＤＡをより小さくすることが可能となる。

また図１３および図１４に示すように突出部１１１ａの径方向の寸法は周囲部の径方向の寸法の半分以上である。これにより隙間空間を体積をさらに小さくすることが可能となる。

また図１１に示すように対向部１２０は、貫通孔１０４ａの延在方向（一点鎖線Ｃに沿う方向）に沿って貫通孔１０４ａに近付くほど包囲部１１０と対向部１２０との間の隙間空間１０６の大きさＤＣが大きくなる形状のテーパ部１１１ａ₁を有している。これにより、吸込口７０ａに繋がる貫通孔１０４ａ付近での還元剤９０の流路抵抗を低減することができ、還元剤９０をスムーズに吸込口７０ａに流すことが可能となる。

また図１５に示すように対向部１２０が、隙間空間１０６と濾過器１００の外部空間との間で還元剤９０を透過させるフィルタ部１１１ａａを有している場合には、フィルタ部の全体の面積をフィルタ部１１１ａａの分だけさらに大きくすることができる。

図１および図２に示す本実施の形態の作業車両１によれば、図４〜図１４に示す本実施の形態の還元剤タンク２０を備えているため、還元剤９０の吸込不良を抑制でき、かつフィルタ部１０１ａの表面積が小さくなることによる還元剤９０の流量の影響もない。このため、排気処理装置１４における排気ガスの還元反応をより適切に行なうことが可能となる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 作業車両（油圧ショベル）、２ 下部走行体、２ａ 履帯、３ 上部旋回体、４ 作業機、４ａ ブーム、４ｂ アーム、４ｃ バケット、４ｄ 油圧シリンダ、５ キャブ、６ エンジンルーム、７ カウンタウェイト、８ エンジンフード、９ 旋回フレーム、１０ エンジン、１１，１３ 排気管、１２ 排気処理装置（ディーゼル微粒子捕集フィルター装置）、１３ 中継接続管（ミキシング配管）、１４ 排気処理装置（選択還元触媒装置）、１５ 排気筒、１６ ラジエータ、１７，１８ 冷却水配管、１９ 冷却水ポンプ、２０ 還元剤タンク、２１ 送り配管、２２ 還元剤ポンプ、２５ 圧送配管、２６ 底面、２８ 噴射装置、３０ 天蓋、３１ 開口、３２ 締結部材、３３ 容器本体、３４ 上面、３７ 補充口、４０ 熱交換器、５０ 第１管路、６０ 第２管路、７０ 吸出配管、７０ａ 吸込口、７７ 支持板、７８ 板状支持部、７９ 戻り口、８０ センサユニット、８２，８７ ハーネス、８３ 水位計、８５ 温度計、８６ 基部、８８ コネクタ、９０ 還元剤、９１ 空気抜き穴、９２ ブリーザ、９５ 伝熱プレート、９５ａ 第１の平板部、９５ｂ 第２の平板部、９５ｃ 屈曲部、９６ クランプ部、１００ 濾過器、１０１ 周囲部、１０１ａ，１１１ａａ フィルタ部、１０１ｂ，１１１ａｂ フレーム部、１０２ 底部、１０３ 開口部、１０４ 接続部、１０４ａ，１１４ 貫通孔、１０５ 内部空間、１０６ 隙間空間、１１０ 包囲部、１１１ 突出部、１１１ａ 立ち上り部、１１１ａ₁ テーパ部、１１１ｂ 先端部、１１２ 蓋部、１１３ 支持部、１１５ 中空空間、１２０ 対向部。

Claims (7)

1. 還元剤を貯留する容器本体と、
   前記容器本体内に位置する吸込口を有し、前記吸込口から前記還元剤を前記容器本体の外部に導く配管と、
   前記配管の前記吸込口に設けられた濾過器と、
   を備え、
   前記濾過器は、
   前記濾過器の内部空間を取り囲むことにより前記内部空間と前記濾過器の外部空間とを仕切り、かつ前記内部空間と前記外部空間との間で前記還元剤を透過させる第１のフィルタ部を有する包囲部と、
   前記包囲部の前記内部空間内に延びることにより、前記内部空間内で、前記吸込口に連通した隙間空間を介在して前記第１のフィルタ部と対向し、かつ前記隙間空間と前記外部空間とを仕切る、還元剤不透過性の対向部とを有する、還元剤タンク。
2. 還元剤を貯留する容器本体と、
   前記容器本体内に位置する吸込口を有し、前記吸込口から前記還元剤を前記容器本体の外部に導く配管と、
   前記配管の前記吸込口に設けられた濾過器と、
   を備え、
   前記濾過器は、
   前記濾過器の内部空間を取り囲むことにより前記内部空間と前記濾過器の外部空間とを仕切り、かつ前記内部空間と前記外部空間との間で前記還元剤を透過させる第１のフィルタ部を有する包囲部と、
   前記包囲部の前記内部空間内に延びることにより、前記内部空間内で、前記吸込口に連通した隙間空間を介在して前記第１のフィルタ部と対向し、かつ前記隙間空間と前記外部空間とを仕切る対向部とを有し、
   前記包囲部は、前記吸込口と前記隙間空間とを繋ぐ貫通孔を有し、
   前記対向部は、前記貫通孔の延在方向に沿って前記貫通孔に近付くほど前記包囲部と前記対向部との間の前記隙間空間の大きさが大きくなる形状のテーパ部を有している、還元剤タンク。
3. 前記対向部は、前記隙間空間と前記外部空間との間で前記還元剤を透過させる第２のフィルタ部を有する、請求項２に記載の還元剤タンク。
4. 前記第１のフィルタ部が前記隙間空間の周囲を取り囲むように配置されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の還元剤タンク。
5. 前記包囲部は、前記内部空間の周囲を取り囲む周囲部と、前記周囲部の一方端を閉じる底部とを有し、
   前記周囲部の他方端には開口部が形成されており、
   前記対向部は、前記他方端に取り付けられた蓋部と、前記蓋部から前記内部空間内へ延びる突出部とを有しており、
   前記隙間空間は、前記突出部が前記蓋部に接続された部分から前記突出部の先端部に至るまでの前記突出部の全周と前記周囲部との間、および前記先端部と前記底部との間に位置し、
   前記先端部と前記底部との間の前記隙間空間の寸法は前記底部の厚みよりも小さい、請求項１〜４のいずれか１項に記載の還元剤タンク。
6. 前記突出部の径方向の寸法は前記周囲部の径方向の寸法の半分以上である、請求項５に記載の還元剤タンク。
7. エンジンと、
   前記エンジンからの排気ガスを還元反応により処理する排気処理装置と、
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の前記還元剤タンクと、
   前記還元剤タンクから吸い出した前記還元剤を、前記排気処理装置に導かれる排気ガスに対して噴射する還元剤噴射装置とを備える、作業車両。

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