JP5965892B2

JP5965892B2 - ストレーナを有するタンク及び該タンクを備えた建設機械

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Publication number: JP5965892B2
Application number: JP2013263792A
Authority: JP
Inventors: 怜手原; 宏行東
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2013-12-20
Filing date: 2013-12-20
Publication date: 2016-08-10
Anticipated expiration: 2033-12-20
Also published as: JP2015121102A

Description

本発明は建設機械等に備えられるタンク及び該タンクを備えた建設機械に係り、特に排ガス処理に用いる尿素水のタンクに用いて好適なストレーナを有するタンク及び該タンクを備えた建設機械に関する。

ディーゼルエンジンを搭載した建設機械では、エンジンの排気ガス規制に対応して排気ガスを還元処理するいくつかの方法が提案されている。例えば特許文献１では、ディーゼルエンジンの排気系に排ガス処理装置を設け、ディーゼルエンジンの排気ガスを排気管の下流側に設けたＮＯｘ還元触媒に導いている。そして、排ガス処理装置として、尿素水溶液(液体還元剤)を用いた尿素選択還元型のＮＯｘ処理装置を使用している。液体還元剤用タンクは、液体還元剤供給パイプを用いて排気管に接続され、ポンプで液体還元剤用タンク内の尿素水溶液を排気管に供給している。

その際、液体還元剤用タンクの給水性、メンテナンス性および保温性を向上させるために、上部旋回体に上面開口部を有する工具箱を設置し、この工具箱内に液体還元剤を貯留する合成樹脂製の液体還元剤用タンクを設置している。

特開２０１１−０１２６６１号公報

上記特許文献１に記載の建設機械では、低温環境下でも建設機械を使用できるようにするため、凍結し易く、かつ凍結時は体積膨張がはなはだしい尿素水を使用する場合であっても、支障なく排ガス処理ができるように工具箱内に保温性が向上する合成樹脂製のタンクを配置している。しかしながらこの公報に記載の建設機械では、建設機械の蓋付きの工具箱内に合成樹脂製のタンクを配置しているので、建設機械のそばから尿素水タンクにアクセスするのは容易になるものの、尿素水が充填された市販の容器から尿素水タンクに直接尿素水溶液を供給することについては、十分には考慮されていない。

すなわち、排ガス処理に用いられる尿素水溶液の容器は、通常、上面に供給ノズルがついた容器であって容量が２０リットル程度のものである。そのため作業の簡便化や現地作業をも可能とするため、この市販の尿素水溶液容器から直接建設機械の尿素水タンクに、尿素水を建設機械の作業者(オペレータ)が供給している。その結果、尿素水溶液供給時には、工具室の蓋が邪魔になりながら尿素水溶液容器を手で持ち上げての作業になり、尿素水溶液の一部がタンク外にこぼれてしまうという不具合が発生し易い。このこぼれを防止するために慎重にタンクへ少量づつ供給すると、タンクへの供給時間が長くなる。タンク外へのこぼれを防止する他の方法として、ロートを使用してタンクへ供給する方法があるが、ロートを工具室内等に備える必要があり工具室が狭くなると共に、長期の建設機械の作業や移動においてはどうしても紛失の恐れが生じる。また、ロートによる作業ではロートを安定して保持する必要があるが、建設機械の空間効率の点から工具室をできるだけ小さくする必要があり、種々の機器を格納する工具室ではロートを安定させる空間を確保しにくい。

本発明は上記従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は、簡単な構成で確実にかつ素早く市販の尿素水溶液容器から建設機械の尿素水タンクへ尿素水を供給できるようにすることにある。本発明の他の目的は、尿素水溶液を尿素水タンクへ、作業者が無理なくかつ容易に供給できるようにすることにある。

上記目的を達成する本発明の特徴は、ディーゼルエンジンの排気ガスを浄化する排ガス浄化装置が備えられた建設機械に設けられ、前記排ガス浄化装置に尿素水を供給する尿素水のタンクがストレーナを有しており、かつ、前記ディーゼルエンジンの燃料タンクの前方に位置する工具室に収容されており、前記ストレーナは不使用時には前記タンクに退避して前記工具室内に保持され、尿素水を前記タンクに供給するときは先端部が前記工具室外まで進展可能となる進退機構を有することにある。

そしてこの特徴において、前記ストレーナの進退機構は、このストレーナを前記タンクに保持するフィラーネックと、前記フィラーネックに対し相対的に移動可能であり前記タンク側にフィルターを保持可能な進退部材と、前記フィラーネックに係合するキャップとを有し、前記進退部材を前記フィラーネックに対して相対的に移動可能とするガイド溝を前記進退部材に設けるとともにこのガイド溝に係合する突起を前記フィラーネックの内面側に設け、前記ガイド溝は前記フィルター保持側の端部でＬ字状に形成されているのがよい。

また上記特徴において、前記進退部材のフィルター保持側とは反対側の端部に嵌合用突起及びスリットを形成し、前記フィラーネックの外周に貫通孔を形成し、前記嵌合用突起を前記貫通孔に嵌合させて前記進退部材が前記タンクへ没入するのを防止するのがよい。

上記目的を達成する本発明の他の特徴は、ディーゼルエンジンと、このディーゼルエンジンの排気ガスを浄化する排ガス浄化装置が備えられた建設機械において、前記排ガス浄化装置に尿素水を供給しサイドフレーム上に配置されたタンクと、このタンクに取り付けられ進退機構を有するストレーナとを有し、前記タンクは、前記ディーゼルエンジンの燃料タンクの前方に位置する工具室に収容されており、前記ストレーナは不使用時には前記タンクに退避して前記工具室内に保持され、尿素水を前記タンクに供給するときは先端部が前記工具室外まで進展可能であり、前記工具室の前面側であって前記サイドフレームにこの建設機械の上面に搭乗するためのステップを設け、前記タンクに尿素水を供給するときに尿素水が充満されたバック・イン・ボックスを前記ステップに載置可能としたことにある。

本発明によれば、建設機械の工具箱に搭載する尿素水タンクの尿素水供給口に、この尿素水タンクに進退自在のストレーナを取り付け可能とし、かつ尿素水の供給時に尿素水溶液容器を建設機械への搭乗ステップに置けるようにしたので、簡単な構成で確実にかつ素早く市販の尿素水溶液容器から建設機械の尿素水タンクへ尿素水を供給できる。また、尿素水溶液を尿素水タンクへ、作業者が無理なくかつ容易に供給できる。

本発明に係る建設機械の一実施例の右側面図である。図１に示した建設機械の上面図である。図１に示した建設機械が備える工具室周りの斜視図である。図３に示した工具室内に収容する尿素水タンクの一実施例の横断面図である。図４に示した尿素水タンクに取り付けたストレーナの各部詳細図である。ストレーナを使用して尿素水溶液を尿素水タンクに供給する様子を説明する図である。

以下、本発明の一実施例を、図面を用いて説明する。図１は、本発明に係る建設機械としての油圧ショベル２０の側面図である。油圧ショベル２０は、履帯１０が巻装された下部走行体１と、この下部走行体の上部に搭載され、前部側に作業者が搭載するキャブ３が後部側にカウンターウエイト８が配置された上部旋回体２と、上部旋回体２の前端部に取り付けられたフロント４とを有している。

フロント４は、一端部が上部旋回体２に取り付けられ、俯仰動可能なブーム４ａと、ブーム４ａの他端部に一端側が取り付けられ俯仰動可能なアーム４ｂと、アーム４ｂの先端側に取り付けたアタッチメント４ｃとを有している。なお、本実施例ではアタッチメント４ｃとしてバケットを示しているが、アタッチメント４ｃはバケットに限るものではない。

これらブーム４ａ及びアーム４ｂ、バケット４ｃを駆動するために、ブームシリンダ５ａ及びアームシリンダ５ｂ、バケットシリンダ５ｃが設けられており、ブームシリンダ５ａの両端部は上部旋回体２とブーム４ａに、アームシリンダ５ｂの両端部はブーム４ａとアーム５ｂに、バケットシリンダ５ｃの両端部はアーム５ｂとバケット５ｃにそれぞれ取り付けられている。

上部旋回体２の左前方にはキャブ３が配置されており、間にフロント４を挟んで右前方には工具箱２５が配置されている。工具箱２５の後方には、カバー３４や建屋カバー３６が配置されており、これら工具箱２５やカバー３４、建屋カバー３６は、旋回フレーム２６上に設けられている。そして油圧ショベル２０のメンテナンス時等には、工具箱２５やカバー３４、建屋カバー３６の上面に、作業員が立ち入ることが可能になっている。また、工具箱２５の内部には、詳細を後述する尿素水のタンク６０が収納されている。

図２に、油圧ショベル２０の上部旋回体２部分を上面図で示す。上述したように、旋回フレーム２６の右側前部には工具箱２５が配置されており、旋回フレーム２６の後部には、エンジンルーム１７が配置されている。エンジンルーム１７内には、ディーゼルエンジン１８が配置されており、図示しない油圧ポンプやこの油圧ショベル２０を駆動する駆動源となっている。

エンジン１８の軸端には、オイルクーラやラジエータ等で構成されるクーラー１４に送風するための冷却ファン１５が取り付けられている。一方、エンジン１８の排気管１９の先端部には、尿素水を排ガスに噴射して窒素酸化物ＮＯｘを低減するための排ガス処理装置１６が配置されており、ディーゼルエンジン１８の排気を浄化している。

ここで、ディーゼルエンジンを使用すると、エンジンの排気ガス中には窒素酸化物ＮＯｘが多く含まれる。近年、ディーゼルエンジン車の排ガス規制が強化され、ＮＯｘの低減が求められている。ＮＯｘ低減方法の一つとして、ＳＣＲ（selective catalytic reduction；選択還元型触媒法）が唱導されている。この方法は、取り扱いが容易でないアンモニアに代わり、無害で安全な尿素水をエンジン排気中に噴射して触媒の化学反応でＮＯｘを削減する方法である。排ガス中に噴射する尿素水については、ＪＩＳＫ２２４７−１またはＩＳＯ２２４１−１により規定されている。

上述したように、ディーゼルエンジン１８の排ガス対策に尿素水を用いると排ガスは浄化されるが、特許文献１に記載のように尿素水は低温(−１１℃以下)では凍結する恐れがあり、エンジンに近い場所に保持する必要がある。そのため通常、フロント４の端部を挟んでキャブ３とは反対側の前側の工具箱２５内に設けた尿素水タンク６０内に貯蔵されている。

なお浄化に必要な尿素水量は、燃料のほぼ３％程度であるので、尿素水タンク６０の容量は燃料タンクの容量に応じて約２０〜８０Ｌ程度に設定されている。このように多量の尿素水を油圧ショベル２０に搭載するために、例えば三井物産のカタログ（http://mitsui-adblue.jp/product/lineup_backin.html）に記載のバック・イン・ボックス（ＢＩＢ）の２０Ｌ容器から、付設のノズルを用いて尿素水タンク６０に供給する。

以下、ＢＩＢから尿素水タンク６０への尿素水の供給の詳細を、図３ないし図７を用いて説明する。図３は、工具箱２５周りの斜視図である。工具箱２５は、ブーム取付孔２ｂ及びブームシリンダ取付孔２ａが形成されたセンターフレーム２ｃに隣り合って配置されている。

油圧ショベル２０の右側面部の旋回フレーム２６上には、燃料タンクやオイルタンクが配置されており、これらのタンクの上面は建屋カバー３６で覆われている。建屋カバー３６の前方の旋回フレーム２６上面は階段状に形成されており、階段内部は尿素水タンク６０が格納可能になっている。図３では２段の階段となっている。

上段側の階段は、カバー３４と、カバー３４の上面側を開放できるようにカバー３４の前面と上面の一部にわたって設けられた開閉扉３５とを有している。下段側の階段は、前面部３２ａ及び上面部３２ｂの一部を切り取った形状のカバー３２と、この切り取部を開閉する折れ曲がり形状の開閉扉３３とを有している。開閉扉３３の前面部であって端部近傍には、開閉のため取っ手部３３ｂが形成されている。開閉扉３３の後端部には、ヒンジ３３ａが取り付けられており、開閉扉３３を開閉可能にしている。旋回フレーム２６の前端には多数の泥落とし用の孔３１ａが形成されたステップ３１が取り付けられている。ステップ３１と上記カバー３２、３４は、油圧ショベルの建屋カバー３６に作業員が立ち入る際の階段として設けられている。

図４に、工具箱２５部の前後方向での断面図を示す。開閉扉３３は閉じた状態である。工具箱２５の内部には、尿素水タンク６０が収容されている。尿素水タンク６０は、角部が丸く形成された直方体状の箱の前面側上部を切り落とした断面５角形状であり、切り落とし部の斜面に詳細を後述するストレーナ４０が取り付けられており、ストレーナ４０の先端部にはキャップ５８が取り付けられている。尿素水タンク６０を断面５角形状にするのは、万一尿素水タンク６０に収容された尿素水６５が凍結して体積が増大しても、尿素水タンク６０の破損等を生じないように上部に隙間を形成するためである。

つまり、尿素水タンク６０の斜面部から尿素水を供給することにより、尿素水６５の液面６６は、尿素水タンク６０内部の天井面との間に隙間がある位置で留まる。従って尿素水タンク６０の内部で尿素水６５が膨張しても、隙間が狭くなるだけである。なお凍結を防止する目的では尿素水タンク６０を合成樹脂製とするのが良く、凍結が生じても尿素水タンク６０に過大な応力が加わらないようにするためには、尿素水タンク６０をステンレス製とするのがよい。

尿素水タンク６０の上面には、尿素水６５を排ガス処理装置１６へ導く配管６４を取り付けるための取付け具６１が設けられている。また、取付け具６１に接続して、尿素水タンク６０内へ延びる吸込み管６３が設けられている。排ガス処理装置１６へ導く配管６４の途中には、ポンプ６２が設けられており、尿素水タンク６０内の尿素水６５を吸込んで排ガス処理装置１６に導くことを可能にしている。

省スペースのために、尿素水タンク６０を収容する階段状のカバー３２及びこのカバー３２の開口部を覆う開閉扉３３は、尿素水タンク６０に近接して設けられている。そのため、尿素水タンク６０に上述した市販のＢＩＢのノズルから尿素水６５を供給しようとしても、開閉扉３３やカバー３２の前面部３２ａが邪魔になり、尿素水タンク６０の斜面部に形成した供給孔に取り付けたストレーナ４０から尿素水６５を供給する際、尿素水６５がこぼれおちて油圧ショベル２０を汚す恐れがある。その場合、鉄、銅、砲金、アルミ等の部品では腐食が発生する恐れがあるので、拭き取りが必要となる。

そこで本発明に係るストレーナ４０は尿素水タンク６０に進退自在であり、尿素水６５の供給時には、先端部が工具箱２５部から外に出るようにして、尿素水のＢＩＢのノズルとの接続を容易にするとともに、接続部からの漏れを防止している。また、尿素水の供給時以外には、ストレーナ４０の大部分が尿素水タンク６０内に退避して、先端部が尿素水タンク６０の切り落とし部から余りはみ出ない状態で保持される。これにより、カバー３２と尿素水タンク６０とを近接でき、省スペースを実現できる。

本発明に係るストレーナ４０の詳細を、図５に示す。図５(ａ)は、ストレーナ４０の斜視図であり、尿素水６５を尿素水タンク６０に供給する際の状態を示す図である。図５(ｂ)は、ストレーナ４０の斜視図であり、ストレーナ４０の不使用時の状態を示す図である。これらの図ではストレーナ４０の先端に取り付けるキャップ５８を省略している。図５(ｃ)は、ストレーナ４０の先端部を構成するフィラーネック５０の斜視図であり、図５(ｄ)はストレーナ４０を構成する筒部４１の先端部の縦断面形状、図５(ｅ)はフィラーネック５０の縦断面形状である。

ストレーナ４０は、円筒形状の進退部材４５と、この進退部材４５に係合するフィラーネック５０と、この図５では図示しないキャップ５８とを主要部品として構成されている。円筒形状の進退部材４５の一端側は、フィルター４３を収納し、粗い骨組状であって骨組の端部がドーム状に形成された吐出部４２を構成している。吐出部４２には長尺の円筒状に形成された筒部４１が接続している。

筒部４１の先端部には、フィラーネック５０を係止保持するために、周方向の複数個所(図５(ａ)ではほぼ対称位置に２か所)に、突起４６が設けられている。突起４６は、図５(ｄ)にその断面を示すように、進退部材４５の進退方向の両端側で進退方向に傾斜した上側傾斜部４６ｂおよび下側傾斜部４６ｃを形成している。両傾斜部４６ｂ、４６ｃ間は突出部４６ａであり、後述するフィラーネック５０に設けた係止穴５４ａに嵌合する。フィラーネック５０との嵌合を容易にするため、複数の突起４６のそれぞれの円周方向両側であって筒部４１の先端側には、突起長よりも長いスリット４７が形成されている。筒部４１にスリット４７を形成したので、作業者が突起４６を筒部４１の内側に押し込むことにより、進退部材４５とフィラーネック５０との嵌合を解除することが可能になる。逆に、フィラーネック５０に進退部材４５を嵌合させることも可能になる。

筒部４１には、筒部４１の先端部近傍からこの筒部４１の軸方向(進退方向)に延びるガイド溝４４が形成されている。ガイド溝４４は、軸方向に直線状に延びる進退案内溝４４ａと、この進退案内溝４４ａの吐出部４２側端部に設けられ、進退案内溝４４ａにほぼ直角方向に延びる固定用溝４４ｂとから構成されている。

フィラーネック５０は、軸方向の中間部に設けたフランジ部５１とこのフランジ部５１の両側に位置するキャップ受け部５２およびロック部５３とから構成されている。フランジ部５１では、尿素水タンク６０に固定するためのねじ止め用孔５５が、周方向に複数個所形成されている。キャップ受け部５２は円筒状であって、フランジ部５１の上側(反尿素水タンク６０側)に形成されており、外周部にキャップ５８が係合するねじまたはロック機構が形成されている。ロック部５３も円筒状であり、周方向複数個所に係止穴５４ａが形成されている。この係止穴５４ａの周方向位置は、進退部材４５に形成した突起４６の位置に対応している。

円筒形のロック部５３の内周側端部には、案内用突起５４ｂが設けられている。案内用突起５４ｂの周方向幅及び突起高さは、進退部材４５に形成したガイド溝４４の幅及び深さに対応している。したがって、進退部材４５は、ガイド溝４４において案内用突起５４ｂに係止しながら軸方向に移動可能である。またガイド溝４４の吐出部４２側端部まで進退部材４５を移動させたときには、案内用突起５４ｂに係止しながら固定用溝４４ｂに沿って進退部材４５を周方向に回動させて、進退部材４５のそれ以上の移動を制限して固定(ロック)できる。

つまり、図５(ａ)に示すように、進退部材４５を反尿素水タンク６０側に位置させるときには、進退部材４５をガイド溝４４に沿って軸方向に移動させ、最後に周方向に回動させてロックする。また、ストレーナ４０を不使用時には図５(ｂ)に示すように、進退部材４５をガイド溝４４の固定用溝４４ｂに沿って回動させてロックを解除し、その後進退部材４５を軸方向に移動させる。進退部材４５が先端まで移動すると、フィラーネック５０の係止穴５４ａに進退部材４５の先端部に形成した突起４６が係止し、進退部材４５の尿素水タンク６０内への没入を防止する。

上述のストレーナ４０を用いて尿素水タンク６０へバック・イン・ボックス（ＢＩＢ）７０から尿素水６５を供給する様子を図６に示す。ＢＩＢ７０は不純物の混入を避けるため、専用のノズル７１が付設されている。このＢＩＢ７０を、油圧ショベル２０のステップ３１に載置することにより、作業者への荷重の負担を軽減する。ＢＩＢ７０内の尿素水容量が減少したら、ＢＩＢ７０を持ち上げて尿素水タンク６０に供給する。また、進退部材４５の筒部４１は、工具室２５のカバー３２よりも外側まで延びているので、尿素水供給作業が開閉扉３３等で邪魔されることなく、作業効率が向上する。万が一尿素水６５がこぼれても油圧ショベル２０の外面側の拭き取りになり、作業が容易である。なお、ＢＩＢ７０の容量は、２０Ｌ(市販のポリタンクと同程度)の大きさである。

以上説明したように本実施例のストレーナを用いることにより、ＢＩＢから工具室内に収容した尿素水タンクへの尿素水の供給時に、尿素水が外部へこぼれおちるのを防止できる。また、不使用時には進退部材を尿素水タンク側に退避するので、尿素水タンクを収容する工具室の容積を小さくできる、もしくは他の部品を収容する容積を拡大できる。

１…下部走行体、２…上部旋回体、２ａ…ブームシリンダ取付孔、２ｂ…ブーム取付孔、２ｃ…センターフレーム、３…キャブ、４…フロント、４ａ…ブーム、４ｂ…アーム、４ｃ…アタッチメント(バケット)、５ａ…ブームシリンダ、５ｂ…アームシリンダ、５ｃ…バケットシリンダ、８…カウンターウエイト、１０…履体、１１…駆動輪、１２…従動輪、１４…クーラー、１５…冷却ファン、１６…排ガス処理装置、１７…エンジンルーム、１８…(ディーゼル)エンジン、１９…排気管、２０…建設機械(油圧ショベル)、２５…工具箱、２６…旋回フレーム、３１…ステップ、３１ａ…泥落とし孔、３２…カバー、３２ａ…前面部、３２ｂ…上面部、３３…開閉扉、３３ａ…ヒンジ、３３ｂ…取っ手部、３３ｃ…前面部、３３ｄ…上面部、３４…カバー、３５…開閉扉、３６…建屋カバー、４０…ストレーナ、４１…筒部、４２…吐出部、４３…フィルター、４４…ガイド溝、４４ａ…進退案内溝、４４ｂ…固定用溝、４５…進退部材、４６…突起、４６ａ…突出部、４６ｂ…(上側)傾斜部、４６ｃ…(下側)傾斜部、４７…スリット、５０…フィラーネック、５１…フランジ部、５２…キャップ受け部、５３…ロック部、５４ａ…係止孔、５４ｂ…案内用突起、５５…ねじ止め用穴、５８…キャップ、６０…（尿素水）タンク、６１…取付け具、６２…ポンプ、６３…吸込み管、６４…配管、６５…尿素水、６６…液面、７０…バック・イン・ボックス、７１…ノズル。

Claims

ディーゼルエンジンの排気ガスを浄化する排ガス浄化装置が備えられた建設機械に設けられ、前記排ガス浄化装置に尿素水を供給するための尿素水のタンクであって、
前記タンクはストレーナを有しており、かつ、前記ディーゼルエンジンの燃料タンクの前方に位置する工具室に収容されており、前記ストレーナは不使用時には前記タンクに退避して前記工具室内に保持され、尿素水を前記タンクに供給するときは先端部が前記工具室外まで進展可能となる進退機構を有することを特徴とするストレーナを有するタンク。
前記ストレーナの進退機構は、このストレーナを前記タンクに保持するフィラーネックと、前記フィラーネックに対し相対的に移動可能であり前記タンク側にフィルターを保持可能な進退部材と、前記フィラーネックに係合するキャップとを有し、前記進退部材を前記フィラーネックに対して相対的に移動可能とするガイド溝を前記進退部材に設けるとともにこのガイド溝に係合する突起を前記フィラーネックの内面側に設け、前記ガイド溝は前記フィルター保持側の端部でＬ字状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のストレーナを有するタンク。
前記進退部材のフィルター保持側とは反対側の端部に嵌合用突起及びスリットを形成し、前記フィラーネックの外周に貫通孔を形成し、前記嵌合用突起を前記貫通孔に嵌合させて前記進退部材が前記タンクへ没入するのを防止したことを特徴とする請求項１または２に記載のストレーナを有するタンク。
ディーゼルエンジンと、このディーゼルエンジンの排気ガスを浄化する排ガス浄化装置が備えられた建設機械において、
前記排ガス浄化装置に尿素水を供給するためにサイドフレーム上に配置されたタンクと、このタンクに取り付けられ進退機構を有するストレーナとを有し、前記タンクは、前記ディーゼルエンジンの燃料タンクの前方に位置する工具室に収容されており、前記ストレーナは不使用時には前記タンクに退避して前記工具室内に保持され、尿素水を前記タンクに供給するときは先端部が前記工具室外まで進展可能であり、前記工具室の前面側であって前記サイドフレームにこの建設機械の上面に搭乗するためのステップを設け、前記タンクに尿素水を供給するときに尿素水が充満されたバック・イン・ボックスを前記ステップに載置可能としたことを特徴とするストレーナを有するタンクを備えた建設機械。