JP5895931B2 - 建設機械 - Google Patents

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Description

本発明はエンジン排ガスの後処理装置としてＮＯｘ還元装置を備えたショベル等の建設機械に関するものである。
ショベルを例にとって背景技術を説明する。
図５は下部走行体上に搭載された上部旋回体の平面図、図６はその後部の背面図である。
上部旋回体の基台としてのアッパーフレーム１の一端部（図の左側端部。以下、この端部側を前方として説明する）にブーム、アーム、バケットを備えた図示しない作業アタッチメントが装着される。
一方、アッパーフレーム１の後部に、左右方向に延びる仕切壁２〜４によってエンジンルーム５が区画形成され、このエンジンルーム５に、エンジン６が設けられるとともに、エンジン６の左側に、冷却設備としての冷却ファン７、及びラジエータ等の熱交換器８が設置される。
一方、エンジン６の右側方に油圧ポンプ９がエンジン出力軸に接続された状態で設けられるとともに、この油圧ポンプ９の上方を横切る状態で排ガス後処理装置(マフラー)１０が設置される。
従来、この排ガス後処理装置１０の支持構造として、図示のように天板１１と複数の支持脚１２から成る架台１３が油圧ポンプ９を跨いで設けられ、この架台１３の天板１１上に排ガス後処理装置１０が設置される(特許文献１参照)。
ここで、排ガス後処理装置１０として、特許文献１にも示されているように、排ガスに含まれる煤等のＰＭ(Particulate Matter：粒子状物質)を除去する排ガス浄化装置（ＤＰＦ：Diesel Particulate Filter）１４に加えて、ＮＯｘを低減するＮＯｘ還元装置(ＳＣＲ：Selective Catalytic Reduction)１５が、排ガス浄化装置１４の下流側に同装置１４と左右に並んで設けられる場合がある。
図５，６中、１６は処理済の排ガスをＮＯｘ還元装置１５から外部に排出するテールパイプ(排気筒)である。
ＮＯｘ還元装置１５は、排ガス中のＮＯｘ量を検出するＮＯｘセンサと、尿素水の噴射量を制御する尿素水噴射制御部(ドージング・コントロール・ユニット：ＤＣＵ)と、ＮＯｘセンサからの信号をＮＯｘ情報として尿素水噴射制御部に送るＮＯｘコントローラ(いずれも図示しない)を有する。
従来、ＮＯｘコントローラは、ＮＯｘセンサに接続されるハーネスの長さを短くしてノイズとコストを抑える観点から、ＮＯｘ還元装置１５の周辺でＮＯｘセンサに近い位置に設置されている。
特開２０１３−２２４５４２号公報
ところが、ＮＯｘ還元装置１５、とくにテールパイプ１６は、エンジン運転中、きわめて高温となるため、ＮＯｘコントローラが高熱による寿命低下や故障、誤作動等の熱害を受ける問題があった。
また、ＮＯｘコントローラは水にも弱く、エンジンルーム５に浸入した雨水や洗浄水による悪影響を受ける可能性もあった。
なお、対策として、ＮＯｘコントローラを断熱材、または断熱材付きのカバーで囲うことが考えられるが、コストアップや組み付け性の悪化を招くため得策でない。
また、ＮＯｘコントローラを、最も高熱を発するテールパイプ１６からできるだけ遠い位置に設置することも考えられるが、ハーネス長の制限やスペースの制約があって位置選択の自由度が低いこと、及びテールパイプ以外でも高温部であることに変わりないことから、実効は低いものとなる。
そこで本発明は、コストアップや組み付け性の悪化等の弊害を招くことなく、ＮＯｘコントローラを熱と水から効果的に防護することができる建設機械を提供するものである。
上記課題を解決する手段として、本発明においては、エンジン排ガスを処理する排ガス後処理装置として、尿素水を用いて排ガス中のＮＯｘを低減するＮＯｘ還元装置を備え、このＮＯｘ還元装置は、尿素還元作用を行う装置本体と、この装置本体の排ガス出口側の端部に設けられたテールパイプと、尿素水の噴射量を制御する尿素水噴射制御部と、エンジン排ガス中のＮＯｘ量を検出するＮＯｘセンサと、このＮＯｘセンサからの信号をＮＯｘ情報として尿素噴射制御部に送るＮＯｘコントローラを有する建設機械において、油圧ポンプと、上記油圧ポンプを跨いで設けられて上記装置本体を支持する架台とを備え、この架台は天板と、この天板を支える脚部から成り、上記装置本体及び上記テールパイプは上記天板上に設けられ、上記ＮＯｘコントローラは、上から見たときに上記装置本体及び上記油圧ポンプから外れた位置で、上記天板の下面に、天板によって全体が上から覆われる状態で設けられているものである。
この構成によれば、ＮＯｘコントローラを架台の天板下面に、天板によって全体が上から覆われる状態で設置したから、天板が遮熱板兼防水屋根となってＮＯｘコントローラを熱と水から効果的に防護することができる。
しかも、架台の天板を防護体として利用するため、余分な断熱材やカバーが不要となること、及びＮＯｘコントローラをＮＯｘ還元装置とともに天板に予め取付けておき、全体を一体として組み込むこと(所謂サブ組み)が可能となることにより、コスト及び組立性の点で有利となる。
本発明において、上記天板の一部をＮＯｘコントローラ設置部として、このＮＯｘコントローラ設置部を、天板における上記装置本体を支持する基準面から段差を持って低くなる段落ち部として形成し、ＮＯｘコントローラを、上記ＮＯｘコントローラ設置部の下面に設けるのが望ましい(請求項２，３)。
この構成によれば、ＮＯｘコントローラを熱源(装置本体及びテールパイプ)から遠ざけることができるため、熱に対する防護効果が一層高いものとなる。
この構成は、請求項３のようにテールパイプが設けられた側の端部を上記ＮＯｘコントローラ設置部とする場合、とりわけテールパイプを天板に近付けて設ける場合にとくに有効となる。
また、請求項３の構成によれば、ＮＯｘコントローラをテールパイプが設けられた側の天板端部、つまり装置本体から外れた、取付けの障害物が少ない位置で天板下面に設けるため、ＮＯｘコントローラの取付けが容易となる。
いいかえれば、ＮＯｘコントローラを熱害から確実に防護できることから、テールパイプの熱を気にせずに取付け易い位置に設置することが可能となる。
また本発明においては、上記ＮＯｘコントローラを、上記天板下面との間に空気層が形成される状態で設けるのが望ましい(請求項４)。
こうすれば、空気層の断熱効果によって防熱効果をさらに高めることができる。
本発明によると、コストアップや組み付け性の悪化等の弊害を招くことなく、ＮＯｘコントローラを熱と水から効果的に防護することができる。
本発明の実施形態に係る排ガス後処理装置の取付状態を示す斜視図である。 同、側面図である。 図２中の破線丸囲いイ部分を拡大しかつ一部を切り欠いて示す図である。 本発明の別の実施形態を示す側面図である。 従来技術を説明するためのショベルの上部旋回体の概略平面図である。 上部旋回体後部のエンジンルームの背面図である。
本発明の実施形態を図１〜図４によって説明する。
実施形態はショベルを適用対象とし、図５，６に示す従来技術と同様に、上部旋回体の後部に排ガス後処理装置２０が設置される場合を例示している。
排ガス後処理装置２０は、排ガス浄化装置（ＤＰＦ：Diesel Particulate Filter）２１と、ＮＯｘ還元装置(ＳＣＲ：Selective Catalytic Reduction)２２が左右に並設されて構成される。
ＮＯｘ還元装置２２は、ＮＯｘ還元作用を行う装置本体２３と、排ガス中のＮＯｘ量を検出するＮＯｘセンサ２４と、尿素水の噴射量を制御する尿素水噴射制御部(ドージング・コントロール・ユニット：ＤＣＵ)２５と、ＮＯｘセンサ２４からの信号をＮＯｘ情報として尿素水噴射制御部２５に送るＮＯｘコントローラ２６を有し、排ガス中の尿素含有量に応じて装置本体２３内への尿素噴射量が制御される。
装置本体２３は、尿素ＳＣＲ触媒と酸化触媒が内蔵されたケーシング２３ａの両側に入口側及び出口側両カバー２３ｂ，２３ｃが設けられて成り、出口側カバー２３ｃの端面中央部にテールパイプ２７が設けられている。
このテールパイプ２７は、実施形態では出口側カバー２３ｃから一旦先下がりに延びた後、先上がりに転じる逆への字形に形成されている。つまり、テールパイプ２７全体が、後述する架台の天板に近く、とくに中間部が天板に近づく状態で設けられている。
この排ガス後処理装置２０の支持構造として、天板２８と、この天板２８を支える複数本(図例では計四本)の脚部２９からなる架台３０が油圧ポンプ９(図１参照)を跨いで設けられ、天板２８上に排ガス浄化装置２１及びＮＯｘ還元装置２２が並んで設置される。
天板２８及び脚部２９は、鋼板等の一般的な金属製としてもよいし、とくに天板２８について耐熱性と遮熱性の一方または双方を備えた素材で形成してもよい。
架台天板２８の、テールパイプ２７が設けられた出口側の端部(後側端部)２８ａは、ＮＯｘコントローラ設置部として、排ガス浄化、ＮＯｘ還元両装置２１，２２(装置本体２３)を支持する基準面Ａから段差Ｂ(図２，３参照)を持って低くなる段落ち部として形成され、この端部(以下、ＮＯｘコントローラ設置部という)２８ａの下面にＮＯｘコントローラ２６が設置されている。
ここでＮＯｘコントローラ２６は、全体が天板２８(ＮＯｘコントローラ設置部２８ａ)によって上から覆われ、かつ、天板下面との間に空気層Ｓが形成される状態で取付けられている。
具体的には、ＮＯｘコントローラ設置部２８ａの下面に一対の長ナット３１，３１が突設され、ＮＯｘコントローラ２６に下から貫挿されたボルト３２，３２が長ナット３１，３１にねじ込まれることによって、ＮＯｘコントローラ２６が上記状態で取付けられる。
このように、ＮＯｘコントローラ２６を天板２８(ＮＯｘコントローラ設置部２８ａ)の下面に、全体がＮＯｘコントローラ設置部２８ａによって上から覆われる状態で設けたから、ＮＯｘコントローラ設置部２８ａが遮熱板兼防水屋根となってＮＯｘコントローラ２６を熱と水から防護することができる。
しかも、架台３０の天板２８を防護体として利用するため、余分な断熱材やカバーが不要となること、及びＮＯｘコントローラ２６をＮＯｘ還元装置２２とともに天板２８に予め取付けておき、全体を一体として組み込むこと(所謂サブ組み)が可能となることにより、コスト及び組立性の点で有利となる。
すなわち、コストアップや組み付け性の悪化等の弊害を招くことなく、ＮＯｘコントローラ２６を熱と水から効果的に防護することができる
ここで、ＮＯｘコントローラ設置部２８ａを天板２８の基準面Ａから段差Ｂを持って低くなる段落ち部として形成したことから、ＮＯｘコントローラ２６を熱源(装置本体及びテールパイプ)から遠ざけることができる。これにより、熱に対する防護効果が一層高いものとなる。
この点の効果は、とくにこの実施形態のように熱源であるテールパイプ２７を装置本体２３の出口側端面の中央部から逆への字形、つまり天板２８に近づけて設ける場合に有効となる。
また、ＮＯｘコントローラ設置部２８ａは、装置本体２３から外れた部分であってＮＯｘコントローラ２６の取付けの邪魔になる構造物が少ない部分であるため、ＮＯｘコントローラ２６の取付けが容易となる。
いいかえれば、ＮＯｘコントローラ設置部２８ａによってＮＯｘコントローラ２６を熱害から確実に防護できることから、テールパイプ２７の熱を気にせずに取付け易い位置に設置することが可能となる。
加えて、ＮＯｘコントローラ２６を、天板下面との間に空気層Ｓが形成される状態で設けたから、空気層Ｓの断熱効果によって防熱効果をさらに高めることができる。
他の実施形態
(１) 図４に示すように、架台天板２８のＮＯｘコントローラ設置部２８ａを段落ち状とせずに他の部分と面一とし、その下面にＮＯｘコントローラ２６を取付けてもよい。
この構成をとれば、天板２８の段落ち加工が不要となるため、製作コストが安くてすむ。
また、こうした場合でも、基本的効果として、天板２８(ＮＯｘコントローラ設置部２８ａ)の遮熱・防水作用によってＮＯｘコントローラ２６を熱と水から防護することができる。
とくに、図示のようにテールパイプ２７が先端上向きのＬ字形に形成される場合(テールパイプ２７とＮＯｘコントローラ２６の距離が前記実施形態よりも大きい場合)に、この構成が好適となる。
(２) ＮＯｘコントローラ２６の天板下面への取付構造として、実施形態以外の構造、たとえばＮＯｘコントローラ２６の上面に長ナットを突設し、上から天板２８に貫挿したボルトで取付ける構造をとってもよい。
また、ＮＯｘコントローラ２６を天板下面に直接(空気層Ｓを形成せずに)取付けてもよい。
(３) 上記実施形態ではＮＯｘコントローラ２６を一つだけ天板下面に取付けたが、複数のＮＯｘコントローラが設けられる場合は、全ＮＯｘコントローラを天板下面に取付ければよい。
(４) 本発明はショベルに限らず、ＮＯｘコントローラ付きのＮＯｘ還元装置が設けられる建設機械に広く適用することができる。
２０ 排ガス後処理装置
２２ ＮＯｘ還元装置
２３ ＮＯｘ還元装置の装置本体
２３ａ ケーシング
２４ ＮＯｘセンサ
２５ 尿素噴射制御部
２６ ＮＯｘコントローラ
２７ テールパイプ
２８ 架台の天板
２８ａ 天板のコントローラ設置部
Ａ 基準面
Ｂ 段差
Ｓ 空気層
２９ 脚部
３０ 架台
３１ ＮＯｘコントローラ取付用の長ナット
３２ 同ボルト

Claims (4)

  1. エンジン排ガスを処理する排ガス後処理装置として、尿素水を用いて排ガス中のＮＯｘを低減するＮＯｘ還元装置を備え、このＮＯｘ還元装置は、尿素還元作用を行う装置本体と、この装置本体の排ガス出口側の端部に設けられたテールパイプと、尿素水の噴射量を制御する尿素水噴射制御部と、エンジン排ガス中のＮＯｘ量を検出するＮＯｘセンサと、このＮＯｘセンサからの信号をＮＯｘ情報として尿素噴射制御部に送るＮＯｘコントローラを有する建設機械において、油圧ポンプと、上記油圧ポンプを跨いで設けられて上記装置本体を支持する架台とを備え、この架台は天板と、この天板を支える脚部から成り、上記装置本体及び上記テールパイプは上記天板上に設けられ、上記ＮＯｘコントローラは、上から見たときに上記装置本体及び上記油圧ポンプから外れた位置で、上記天板の下面に、天板によって全体が上から覆われる状態で設けられていることを特徴とする建設機械。
  2. 上記天板の一部をＮＯｘコントローラ設置部として、このＮＯｘコントローラ設置部を、天板における上記装置本体を支持する基準面から段差を持って低くなる段落ち部として形成し、ＮＯｘコントローラを、上記ＮＯｘコントローラ設置部の下面に設けたことを特徴とする請求項１記載の建設機械。
  3. 上記架台の天板における上記テールパイプが設けられた側の端部を上記ＮＯｘコントローラ設置部としたことを特徴とする請求項２記載の建設機械。
  4. 上記ＮＯｘコントローラを、上記天板下面との間に空気層が形成される状態で設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の建設機械。
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