JP6047479B2 - 建設機械の排気装置 - Google Patents

Description

本発明は、建設機械の排気装置に係り、特に建設機械の輸送時における高さ制限に配慮した排気装置の構造に関する。

一般に、油圧ショベル等の建設機械では、駆動源であるエンジンからの排気をマフラーを介して排気管より排出している。
建設機械の排気は高温である場合が多く、周囲への熱害抑止のために、あるいは、機械の移動速度が遅いことからオペレータや周囲の作業者が排気にまかれることを避けるために、建設機械の排気管は車体上部に立設され、排気を高い位置で空中拡散させるように構成されている。

また、排気管は、エンジンからの排気を外部の狙った方向へ排出する機能を有すると同時に、エンジンから排出された高温の排気を管路内においてある程度まで冷却して外気へ排出混流させる役割も有する。そのため、エンジン出力が大きく排気が高温となり易い大型の建設機械の場合、排気管も大型化する傾向がある。
一方、公道を自走できない種の建設機械は、作業現場間を移動する際、作業装置（作業アタッチメント）等を取り外した上で、トレーラーなどに載せて輸送される。このとき、大型の建設機械では、車体上部に立設された排気管についても高さ制限に対応するために取り外す必要がある。この際、マフラー内への雨水等の浸入を防ぐために、小型の排気管を代用として取り付ける場合が多い。

従って、大型機械の輸送時には、小型の排気管が必要となるだけでなく、取り外した大型の排気管と部品とを別体で輸送する必要があり、部品紛失のおそれもある。
また、エンジンの作動を停止した直後には排気管は高温であり、安全性の観点から、温度が十分に下がるまでは排気管の交換作業を実施することができないという問題もある。
そこで、輸送時の高さ制限に対応し、かつ、マフラー内等に雨水等が浸入するのを防止することが可能な排気管が提案されている（特許文献１参照）。

この排気管は、排気管の車体上への取付部分に回動機構を設け、回動軸を中心に排気管を折り曲げ可能とし、且つ、折り曲げ時に開いた開口部からマフラー内への雨水等の浸入を防ぐための蓋を設けて構成されている。また、この排気管によれば、小型の排気管に交換する必要もないため、部品の紛失も避けられる。

特開２００８−２６７１５６号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示の技術では、建設機械の輸送時に排気管を倒し、開口部に蓋をするという作業が常に必要となり、作業効率が大幅に改善されているとは言い難い。また、排気管の構造が複雑化して部品点数も増えるため、コストの増加に繋がるという問題もある。
また、高温の排気は排気管そのものの劣化を促進させる傾向があり、排気管内で高温の排気が当たる部位の排気管表面は、他の部位よりも錆が発生しやすく、排気管の外観を損ねるという問題もある。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、簡単な構成にして、排気機能と外観を損ねることなく、輸送時の高さ規制に対応可能な建設機械の排気装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１に係る建設機械の排気装置は、車体に搭載されたエンジンから排出される排気を大気に排出するべく前記車体の上部に立設された排気管と、前記車体の上面に所定の高さ寸法を超えない範囲で前記排気管に覆い被せるよう設けられ、一方の側面が開放され、前記排気管の排気口からの排気が上面に当たった後に前記開放側から大気に排出される排気管カバーとを備え、前記排気管カバーの上面は、前記排気管側の排気が当たる内壁と大気側の外壁とで２重構造をなし、前記内壁と前記外壁との間には大気と連通する空気層を有してなり、前記内壁は、前記開放側と対峙する前記排気管カバーの背面側の縁端で前記排気管カバーの背面と連続し、前記開放側の縁端の位置が前記上面の前記開放側の終端の位置と略一致している。

請求項２に係る建設機械の排気装置では、請求項１において、前記排気管の排気口は、先端が前記内壁の前記排気管カバーの前記背面側の縁端よりも前記開放側に位置してなる。
請求項３に係る建設機械の排気装置では、請求項１または２において、前記空気層は、前記開放側と前記排気管カバーの前記背面側において大気と連通する。

本発明の請求項１に係る建設機械の排気装置によれば、排気管カバーを車体の上面に所定の高さ寸法を超えない範囲で排気管に覆い被せるようにするので、建設機械の輸送時の高さ規制に対応することが可能でありながら、排気管カバーを排気管の排気口からの排気が上面に当たった後に開放側から大気に排出され、且つ、当該上面を排気管側の排気が当たる内壁と大気側の外壁とで２重構造をなして内壁と外壁との間に大気と連通する空気層を有するようにし、さらに内壁を開放側と対峙する排気管カバーの背面側の縁端で排気管カバーの背面と連続させ、開放側の縁端の位置を上面の開放側の終端の位置と略一致させるようにしたので、空気層の断熱効果により内壁から外壁への熱伝達を抑え、簡単な構成にして、周囲への熱害、オペレータや周囲の作業者が排気にまかれるという問題を解消しながら、外壁の劣化による錆の発生や、排気管内への雨水等の浸入を良好に防止することができる。

即ち、本発明に係る建設機械の排気装置によれば、排気装置の排気機能や外観を損ねることなく、建設機械を輸送する際の高さ規制に良好に対応することが可能である。
この場合、排気管カバーの上面の開放側までの寸法を十分確保することで、排気管カバー内での排気の熱拡散を促進でき、排気管カバーから放出される排気の温度を良好に低下させることが可能となる。

請求項２に係る建設機械の排気装置によれば、排気管の排気口は、先端が内壁の排気管カバーの背面側の縁端よりも開放側に位置してなるので、空気層の断熱効果により内壁から外壁への熱伝達を抑え、外壁の劣化による錆の発生を良好に防止することができる。
請求項３に係る建設機械の排気装置によれば、空気層は開放側と開放側と対峙する排気管カバーの背面側とにおいて大気と連通しているので、排気管カバーの上面の内壁と外壁間の空気層において空気が高速の排気に引き込まれることで気流が生まれ、内壁から外壁への熱伝達を低減でき、外壁の表面温度を良好に抑制することができる。

本発明の実施形態に係る建設機械の全体構成を示す側面図である。 本発明の第１実施例に係る排気装置を排気口側から見た斜視図である。 本発明の第１実施例に係る排気装置を排気口とは反対側から見た斜視図である。 図３のＡ−Ａ線に沿う本発明に係る排気装置の縦断面図である。 本発明の第２実施例に係る排気装置を排気口とは反対側から見た斜視図である。 本発明の第３実施例に係る排気装置の縦断面図である。

以下、本発明に係る建設機械の排気装置の一実施形態について図面に基づき説明する。
［第１実施例］
まず、本発明の第１実施例について説明する。
図１は、本発明に係る排気装置を備えた建設機械を示している。本実施形態では、建設機械として大型油圧ショベルを例に挙げて説明する。
図１に示すように、大型油圧ショベルは、走行体１と、この走行体１上に配置され、車体を構成する旋回体２と、この旋回体２に取り付けられ、土砂の掘削作業等を行う作業装置３とを備えて構成されている。

作業装置３は、旋回体２に上下方向で回動可能に取り付けられるブーム４と、このブーム４の先端に上下方向で回動可能に取り付けられるアーム５と、さらにこのアーム５の先端に上下方向で回動可能に取り付けられるバケット６とを含んで構成されている。この作業装置３には、ブーム４を駆動するブームシリンダ４ａ、アーム５を駆動するアームシリンダ５ａ、およびバケット６を駆動するバケットシリンダ６ａが含まれている。

旋回体２上には、前側位置にオペレータが大型油圧ショベルの運転操作を行うための運転室７が設けられており、後側位置には重量バランスを確保するカウンタウエイト９が設けられている。また、運転室７とカウンタウエイト９の間には、エンジン１０が収容された機械室８が設けられている。

機械室８内には、エンジン１０により駆動される油圧ポンプ１１が設置されており、この油圧ポンプ１１より吐出された圧油は、走行体１に設けられた走行モータや旋回体２内に設けられた旋回モータ（ともに図示せず）へ供給され、これにより走行体１による油圧ショベルの自走が可能であり、旋回体２が作業装置３とともに旋回軸周りで旋回可能である。また、圧油の一部は作業装置３に設けられたブームシリンダ４ａ、アームシリンダ５ａ、バケットシリンダ６ａへも供給され、これにより圧油の供給度合い、即ち油圧に応じてブーム４、アーム５、バケット６がそれぞれ駆動される。

エンジン１０は、例えばディーゼルエンジンであり、エンジン１０には排気後処理装置（図示せず）やマフラー１２を介して排気を大気中に排出するための排気管１４が接続されている。エンジン１０と排気後処理装置、マフラー１２とはエンジンカバー１６によって覆われており、排気管１４は、エンジンカバー１６を貫通するようにして上方に向け突出するようにして、旋回体２の上部に立設されている。
そして、エンジンカバー１６の上面には、排気管１４の先端部１５を覆うようにして、本発明に係る排気装置を構成する排気管カバー２０が配設されている。

図２には、本発明に係る排気装置を大型油圧ショベルの斜め後方から視た図、即ち排気口側から見た斜視図が示され、図３には、本発明に係る排気装置を大型油圧ショベルの斜め前方から見た図、即ち排気口と反対側から見た斜視図が示され、図４には、図３のＡ−Ａ線に沿う本発明に係る排気装置の縦断面図が示されている。
図２及び図４に示すように、排気管１４の先端部１５は、大型油圧ショベルをトレーラーなどに載せて輸送する際の高さ規制に合わせるよう、大型油圧ショベルの後方に向け斜め上方に屈曲するとともに当該後方に望んで排気口１８が開口している。

このように、輸送する際の高さ規制に合わせて排気管１４の先端部１５を斜め上方に屈曲させると、排気を高い位置で空中拡散させることができなくなり、従来存在した周囲への熱害や、オペレータや周囲の作業者が排気にまかれるという問題が発生するおそれがある。
そこで、排気管１４の先端部１５を上記排気管カバー２０によって覆うようにしており、これにより上記問題を解決している。以下、図２〜図４に基づいて、排気管カバー２０の構成を説明する。

排気管カバー２０は、例えば鋼板を加工して塗装してなり、排気管１４の先端部１５を大型油圧ショベルの前方と上方と側方とから所定の空隙を有して覆う一方、先端部１５の排気口１８が開口する大型油圧ショベルの後方の面（一方の側面）を開放するよう構成され、エンジンカバー１６の上面に設置されている。即ち、排気管カバー２０は、排気管１４の先端部１５を大型油圧ショベルの前方、つまり開放側と対峙する背面側から覆う背面部２１と、先端部１５を大型油圧ショベルの上方から覆う上面部２２と、先端部１５を大型油圧ショベルの側方から覆う一対の側面部２５、２５とから構成され、例えば一対の側面部２５、２５の下端部が締結具により締結されてエンジンカバー１６の上面に固定されている。

先端部１５の上方を覆う排気管カバー２０の上面部２２は、図４に示すように、先端部１５の排気口１８の開口位置までは背面部２１から連続して排気管１４に沿って斜め上方に延びて上面傾斜部２３を形成するとともに、先端部１５の排気口１８の開口位置からは大型油圧ショベルの後方に向けて所定寸法だけ水平に延びて上面水平部（上面）２４を形成している。
詳しくは、上面水平部２４は、上面傾斜部２３から連続して一対の側面部２５、２５に挟持される内壁２４ａと、内壁２４ａと所定の空隙を有して平行に延びて一対の側面部２５、２５に支持される外壁２４ｂとで構成されている。即ち、上面水平部２４は、内壁２４ａと外壁２４ｂとによって、大型油圧ショベルの前後方向、即ち排気管カバー２０の開放側とこの開放側と対峙する排気管カバー２０の背面側において大気と連通する空気層２６を形成した２重構造をなして構成されている。

なお、ここでは、排気管カバー２０の開放側において内壁２４ａの先端を上方に向けて曲げているが、必ずしも曲げなくてもよい。
そして、エンジンカバー１６から上面水平部２４の外壁２４ｂまでの寸法、即ち排気管カバー２０の高さは、大型油圧ショベルをトレーラーなどに載せて輸送する際の高さ規制に合わせるよう、所定の高さ寸法を超えない範囲で設定されている。
以下、このように構成された本発明に係る排気装置の作用効果について説明する。

図４に排気の流れを矢線で示すように、排気管１４の先端部１５では、排気管１４内の排気は排気管１４の形状に倣い屈曲されて流れ、排気口１８から排出される。そして、排気口１８から排出された排気は、排気管カバー２０の上面水平部２４の内壁面、即ち上面水平部２４のうち内壁２４ａに衝突した後、大気に放出され空中拡散される。
このように、排気管１４からの排気が内壁２４ａに衝突すると、排気の熱が内壁２４ａに伝達され、大気に放出される排気は排気管カバー２０内での熱拡散と相俟って温度が低下し、一方で内壁２４ａが加熱されて昇温する。そして、内壁２４ａに伝達された排気の熱は、上面水平部２４の内壁２４ａと外壁２４ｂとの間に空気層２６が形成されていることで、２重構造が生み出す断熱効果により、外壁２４ｂにまで伝達されることが防止される。

また、内壁２４ａと外壁２４ｂとの間の空気層２６は、大型油圧ショベルの前後方向で大気と連通していることから、排気が図４に示すように排気口１８から排出され内壁２４ａに沿い流れて排気管カバー２０から放出されると、併せて図４に内壁２４ａと外壁２４ｂとの間の空気の流れを矢線で示すように、内壁２４ａと外壁２４ｂとの間の空気層２６の空気は、この放出される高速の排気の流れに吸引され引き込まれながら大型油圧ショベルの前方から後方に向けて流れる。

従って、排気の熱は、排気が排気管１４の形状に倣い流れて内壁２４ａに衝突することで内壁２４ａに伝達されることになるが、この内壁２４ａに伝達された排気の熱は、内壁２４ａと外壁２４ｂとの間の空気層２６内の空気が大型油圧ショベルの後方に向けて流通していることで、この流通する空気によって良好に持ち去られて大気に拡散される。これにより、排気管１４から排出される排気の熱は、２重構造による断熱効果と相俟って外壁２４ｂにまで伝達されることが好適に防止される。
なお、先端部１５の排気口１８の開口位置から大型油圧ショベルの後方に向けて延びる上面水平部２４の所定寸法を十分確保することで、排気管カバー２０内での排気の熱拡散を促進でき、排気管カバー２０から放出される排気の温度を良好に低下させることができる。

このように、排気の熱が上面水平部２４のうちの外壁２４ｂを加熱し昇温させることが良好に防止されるので、上面水平部２４が周囲へ熱害を及ぼすことが抑止される。なお、排気の熱の殆どは内壁２４ａにだけ伝達されることになるので、背面部２１や上面傾斜部２３や一対の側面部２５、２５が加熱して周囲へ熱害を及ぼすこともない。
即ち、排気管カバー２０により、周囲へ熱害を及ぼすことなく、排気を大型油圧ショベルの後方斜め上方に向け放出してオペレータや周囲の作業者が排気にまかれないようにしつつ、排気の熱を良好に大気に拡散させることが可能である。

また、高温の排気により排気管１４や内壁２４ａについては劣化して錆が発生しやすいものの、外壁２４ｂについては高温の排気に曝されることがないために錆は発生し難く、背面部２１や上面傾斜部２３や一対の側面部２５、２５を含め、排気管カバー２０の外観が損なわれないようにできる。
また、排気管１４の先端部１５は、排気管カバー２０の上面水平部２４によって完全に覆われているので、排気管１４内への雨水等の浸入も良好に防ぐことができる。

従って、本発明に係る排気装置によれば、大型油圧ショベルをトレーラーなどに載せて輸送する際の高さ規制に合わせるべく排気管等の高さを制限する場合において、排気管カバー２０を用いることにより、簡単な構成にして、周囲への熱害、オペレータや周囲の作業者が排気にまかれるという問題を解消しながら、排気装置の排気機能や外観を損ねることなく、輸送する際の高さ規制に良好に対応することができる。
［第２実施例］
次に、本発明の第２実施例について説明する。

第２実施例に係る建設機械の排気装置では、上記第１実施例との共通部分については説明を省略し、第１実施例と異なる部分についてのみ説明する。
図５には、第２実施例に係る排気装置を大型油圧ショベルの斜め前方から見た図、即ち排気口と反対側から見た斜視図が示されている。
同図に示すように、第２実施例では、排気管カバー１２０の背面部１２１の下端には、スリット状にして通気孔３０が形成されており、さらに、背面部１２１と上面傾斜部１２３との連続屈曲部のうち一対の側面部２５、２５側の部分及び上面傾斜部１２３と内壁１２４ａとの連続屈曲部のうち一対の側面部２５、２５側の両端部には、それぞれスリット状にして通気孔３２、３２及び通気孔３４、３４が形成されている。

このように、通気孔３０、３２、３４が形成されていると、排気管１４の先端部１５から放出される排気により負圧となる排気管カバー１２０内へ通気孔３０、３２、３４を介して外気が取り込まれる。これにより、排気管カバー１２０内において排気と外気とが混流されて熱拡散が活発となり、排気管カバー１２０から空中拡散される排気の温度をより一層低下させることができる。

また、背面部１２１から上面傾斜部１２３を介して内壁１２４ａまでは一枚の鋼板で一連の部材として形成され、この一枚の鋼板の両側には一対の側面部２５、２５との接合用の立ちフランジが折曲加工され、当該一枚の鋼板を背面部１２１と上面傾斜部１２３との連続屈曲部及び上面傾斜部１２３と内壁１２４ａとの連続屈曲部で曲げ加工する際に障害となる立ちフランジを切り欠く必要があるのであるが、背面部１２１と上面傾斜部１２３との連続部及び上面傾斜部１２３と内壁１２４ａとの連続屈曲部に通気孔３２、３２及び通気孔３４、３４をそれぞれ形成することで、これら連続屈曲部における鋼板の曲げ加工が容易となるとともに、立ちフランジを切り欠くだけの作業を廃して排気管カバー１２０の製作工数を減らすことができる。

なお、ここでは、通気孔３０とともに通気孔３２、３２及び通気孔３４、３４を設けるようにしているが、通気孔３０だけを設けるようにしてもよく、また、通気孔３２、３２及び通気孔３４、３４のいずれか一方だけを設けるようにしてもよい。
［第３実施例］
次に、本発明の第３実施例について説明する。
第３実施例に係る建設機械の排気装置では、上記第１実施例との共通部分については説明を省略し、第１実施例と異なる部分についてのみ説明する。

図６には、図４と同様に図３のＡ−Ａ線に沿う断面で視た第３実施例に係る排気装置の縦断面図が示されている。
同図に示すように、第３実施例では、排気管カバー２２０の一対の側面部２２５、２２５の排気管１４の先端部１５の排気口１８の開口付近に位置して、それぞれ上下方向に延びるスリット状の通気孔３６が形成されている。

このように、通気孔３６が形成されていると、上記第２実施例の場合と同様に、排気管１４の先端部１５から放出される排気により負圧となる排気管カバー２２０内へ通気孔３６を介して外気が取り込まれる。これにより、排気管カバー２２０内において排気と外気とが混流されて熱拡散が活発となり、排気管カバー２２０から空中拡散される排気の温度をより一層低下させることができる。
なお、第３実施例と上記第２実施例とを併せて実施するようにしてもよく、このようにすれば、排気管カバー２２０から空中拡散される排気の温度をさらに良好に低下させることができる。

以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様は上記実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、排気管１４の先端部１５を大型油圧ショベルの後方に向け斜め上方に屈曲させ、当該後方に望んで排気口１８を開口させるようにしているが、排気管カバー２０、１２０、２２０の内壁２４ａ、１２４ａに排気を当てることができれば、先端部１５の構成や排気口１８の向きは上記に限られるものではない。
また、上記実施形態では、本発明に係る排気装置を大型油圧ショベルに適用した場合を例に説明したが、本発明はエンジンを備えた如何なる建設機械にも適用可能である。

１ 走行体
２ 旋回体（車体）
３ 作業装置
８ 機械室
１０ エンジン
１２ マフラー
１４ 排気管
１６ エンジンカバー
１８ 排気口
２０、１２０、２２０ 排気管カバー
２１、１２１ 背面部
２２、１２２ 上面部
２３、１２３ 上面傾斜部
２４、１２４ 上面水平部
２４ａ、１２４ａ 内壁
２４ｂ、１２４ｂ 外壁
２５、２２５ 側面部
２６ 空気層
３０、３２、３４、３６ 通気孔

Claims (3)

1. 車体に搭載されたエンジンから排出される排気を大気に排出するべく前記車体の上部に立設された排気管と、
   前記車体の上面に所定の高さ寸法を超えない範囲で前記排気管に覆い被せるよう設けられ、一方の側面が開放され、前記排気管の排気口からの排気が上面に当たった後に前記開放側から大気に排出される排気管カバーと、を備え、
   前記排気管カバーの上面は、前記排気管側の排気が当たる内壁と大気側の外壁とで２重構造をなし、前記内壁と前記外壁との間には大気と連通する空気層を有してなり、
   前記内壁は、前記開放側と対峙する前記排気管カバーの背面側の縁端で前記排気管カバーの背面と連続し、前記開放側の縁端の位置が前記上面の前記開放側の終端の位置と略一致していることを特徴とする建設機械の排気装置。
2. 前記排気管の排気口は、先端が前記内壁の前記排気管カバーの前記背面側の縁端よりも前記開放側に位置してなることを特徴とする、請求項１記載の建設機械の排気装置。
3. 前記空気層は、前記開放側と前記排気管カバーの前記背面側において大気と連通することを特徴とする、請求項１または２記載の建設機械の排気装置。

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