JP6506679B2

JP6506679B2 - 作業機械

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Publication number: JP6506679B2
Application number: JP2015219525A
Authority: JP
Inventors: 安田　元; 元安田; 武則廣木; 亮高市; 尚多胡; 廣紀伊藤
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2015-11-09
Filing date: 2015-11-09
Publication date: 2019-04-24
Anticipated expiration: 2035-11-09
Also published as: JP2017089198A

Description

本発明は、作業機械に関する。

排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去する排気ガス浄化装置を備えた作業機械が知られている（特許文献１参照）。この種の排気ガス浄化装置として、エンジンの排気系に還元触媒を配置し、この還元触媒よりも上流側の排気通路内に設けた還元剤噴射装置から、還元剤を供給するものがある。排気ガス中のＮＯｘは、還元剤に接触し、還元触媒において還元反応が促進されることによって無害成分に浄化される。

還元反応は、ＮＯｘとアンモニアとの還元反応であり、アンモニアを効率的に発生する還元剤として、たとえば、尿素水溶液（以下、単に尿素水と記す）が使用される。尿素水は、尿素水タンクに貯留され、排気温度やＮＯｘ排出量等に基づいて、必要量が尿素水タンクから尿素水ポンプにより吸い上げられ、尿素水噴射装置に供給される。

排気ガス浄化装置は、エンジンキースイッチ等の停止手段によってエンジンが停止するのに合わせて尿素水の供給を停止する。なお、尿素水噴射装置や尿素水を供給する尿素水配管（ホース）内に尿素水が残ったままであると、周囲の残熱によって水分が蒸発し、尿素が析出することに起因して、尿素水配管や尿素水噴射装置に目詰まりが発生するおそれがある。また、寒冷地では、尿素水が凍結し、膨張することに起因して、尿素水配管や尿素水噴射装置を破損させるおそれがある。そこで、エンジンを停止する際には、尿素水ポンプを逆回転させることで、尿素水配管および尿素水噴射装置内の尿素水を尿素水タンクに回収する回収動作が行われている（特許文献１参照）。

ところで、作業機械には、蓄電装置（バッテリ）と、尿素水ポンプを制御する制御装置等の負荷とを切り離すことができるように、遮断装置（ディスコネクトスイッチ）が設けられている。

特開２０１０−１０１２６２号公報

作業者は、バッテリ上がりを防止するために、遮断装置により蓄電装置と負荷とを切り離すことがある。しかしながら、エンジンを停止させた後、尿素水の回収動作が完了する前に、遮断装置により蓄電装置と制御装置とが切り離されてしまうと、制御装置への電力の供給が断たれ、尿素水の回収動作が中断されることになる。その結果、尿素水配管や尿素水噴射装置内に尿素水が残留してしまうおそれがある。

本発明の一態様による作業機械は、エンジンの排気ガスの排気流路中に還元剤を噴射する噴射装置、前記還元剤を貯蔵する貯蔵部、および前記貯蔵部の還元剤を還元剤配管を介して前記噴射装置に供給する還元剤供給装置を備えた作業機械であって、前記還元剤供給装置を制御する制御装置と、前記エンジンにより駆動される主発電機と、前記制御装置に電気的に接続され、前記主発電機からの電力により充電される蓄電装置と、前記蓄電装置から前記制御装置への電力の供給を遮断する遮断装置と、前記エンジンにより駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出される圧油を蓄えるアキュムレータと、前記アキュムレータの圧力を保持する逆止弁と、前記アキュムレータから供給される圧油により駆動される油圧モータと、前記油圧モータにより駆動され、前記制御装置および前記還元剤供給装置の駆動電力を発生する補助発電機と、を備えている。

本発明によれば、エンジンを停止させた後、遮断装置により蓄電装置からの電力が遮断された場合であっても還元剤噴射装置および還元剤配管内の還元剤を回収することができる。

第１の実施の形態に係る油圧ショベルを示す模式図。第１の実施の形態に係る油圧ショベルの構成を示す図。油圧ショベルに搭載される排気ガス浄化装置の構成を示す図。第２の実施の形態に係る油圧ショベルの構成を示す図。

−第１の実施の形態−
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は第１の実施の形態に係る作業機械の一例である油圧ショベルを示す模式図である。なお、説明の便宜上、図１に示したように前後および上下方向を規定する。

図１に示すように、油圧ショベルは、走行体３と、旋回輪７を介して走行体３上に旋回可能に搭載された旋回体４とを備える。走行体３は、左右一対のクローラ３ｃを走行用の油圧モータ３ｍによって駆動することにより走行する。

旋回体４の前部左側には運転室６が設けられ、運転室６の後部にはエンジン室が設けられている。運転室６の内部には、作業者（オペレータ）が着座する座席や、油圧ショベルの各部を操作する操作部材が設けられている。作業者は、運転室６内の操作部材を操作することで各部を駆動させ、掘削や整地等の作業を行う。運転室６内には、作業者により操作されるエンジンキースイッチ３５（図２参照）が設けられている。エンジンキースイッチ３５は、少なくともＯＦＦ，ＯＮ，ＳＴＡＲＴの操作位置を有している。

エンジン室には、動力源であるエンジン１やメインポンプ２等の機器が収容されている。エンジン室の後部には、作業時の機体のバランスをとるためのカウンタウエイトが取り付けられている。旋回体４の前部右側にはフロント作業装置５が設けられている。

フロント作業装置５は、複数のフロント部材、すなわちブーム８、アーム１０、および、バケット１２を備える。ブーム８は、基端部が旋回体４の前部において、軸１４を中心として回動可能に取り付けられている。アーム１０は、その一端がブーム８の先端の軸１５を中心として回動可能に取り付けられている。ブーム８およびアーム１０は、ブームシリンダ９およびアームシリンダ１１によってそれぞれ駆動されて起伏する。バケット１２は、アーム１０の先端の軸１６を中心として、アーム１０に対して上下方向に回動可能に取り付けられ、バケットシリンダ１３によって駆動される。

図２は、第１の実施の形態に係る油圧ショベルの構成を示す図である。図２では、メインポンプ２から吐出される圧油が供給される作業用油圧回路ＨＣ１と、パイロットポンプ３６から吐出される圧油が供給されるパイロット油圧回路ＨＣ２と、各負荷（エンジンコントローラ２８やＳＣＲコントローラ２６）と電源を構成する各機器（主発電機３０や補助発電機４５、蓄電装置３１）とを接続する電気配線を模式的に示している。油圧ポンプであるメインポンプ２およびパイロットポンプ３６は、エンジン１に接続され、エンジン１によって駆動されて圧油（作動油）を吐出する。

作業用油圧回路ＨＣ１には、メインポンプ２から吐出される圧油により駆動する各油圧アクチュエータと、メインポンプ２から各油圧アクチュエータへの圧油の流れを制御する方向制御弁（コントロールバルブユニット）５０が設けられている。油圧アクチュエータとしては、上述したフロント作業装置５を駆動する作業用の油圧シリンダＣ（ブームシリンダ９、アームシリンダ１１、およびバケットシリンダ１３）や、旋回輪７を駆動する旋回用の油圧モータ（不図示）、走行体３を駆動する走行用の油圧モータ３ｍ等がある。メインポンプ２から吐出された圧油は、方向制御弁５０を介して、各油圧シリンダＣや、旋回用の油圧モータ（不図示）、走行用の油圧モータ３ｍに供給され、フロント作業装置５、旋回体４および走行体３のそれぞれが駆動される。

パイロット油圧回路ＨＣ２には、パイロットポンプ３６から吐出される圧油を蓄えるアキュムレータ３９と、運転室６内に配置される操作部材である操作レバー４１によって操作されるパイロット弁４１ａと、パイロット弁４１ａにパイロットポンプ３６からの圧油を供給するか否かを切り換える電磁切換弁４０と、パイロット油圧回路ＨＣ２の最高圧力を規定するリリーフ弁３７が設けられている。

パイロット弁４１ａは、操作レバー４１の操作に基づいて、パイロットポンプ３６やアキュムレータ３９から供給された圧油を減圧してパイロット圧として、方向制御弁５０のパイロットポートに出力する。方向制御弁５０は、パイロットポートに作用したパイロット圧に基づいて切り換えられる。電磁切換弁４０とパイロットポンプ３６との間には、アキュムレータ３９が設けられ、アキュムレータ３９の上流側には逆止弁３８が設けられている。逆止弁３８は、アキュムレータ３９に蓄圧された圧油がパイロットポンプ３６に向かって逆流することを防止して、アキュムレータ３９の圧力を保持する。

なお、図示しないが、パイロット油圧回路ＨＣ２における逆止弁３８の上流側には、作動油を加温する弁装置が設けられた加温油路等の油路が設けられている。しかしながら、本実施の形態では、パイロット弁４１ａの上流側にアキュムレータ３９および逆止弁３８が設けられているので、加温油路等の油路が開いて、圧油が一時的に加温油路等の油路に供給された場合であっても、アキュムレータ３９の圧力は低下することがなく、パイロット弁４１ａにアキュムレータ３９からの圧油が供給されるので、方向制御弁５０の切り換えを行うことができる。

電磁切換弁４０は、エンジンキースイッチ３５がＯＮ位置に切り換えられている場合に、ゲートロックスイッチ４２が閉路されて接続状態になると、ソレノイドが励磁されて開位置に切り換えられる。電磁切換弁４０は、ゲートロックスイッチ４２が開路されて非接続状態になると、ソレノイドが消磁されて閉位置に切り換えられる。また、エンジンキースイッチ３５がＯＦＦ位置に切り換えられている場合にも、電磁切換弁４０は閉位置に切り換えられる。ゲートロックスイッチ４２は、運転室６内に設けられた不図示のゲートロックレバーの操作によって開路／閉路が切り換えられる。

ゲートロックレバーが運転室６の出入口を遮断する「ゲートロック解除位置」にあるときは、ゲートロックスイッチ４２が閉路されて接続状態となる。ゲートロックスイッチ４２が閉路されると、電磁切換弁４０を介して、パイロットポンプ３６およびアキュムレータ３９からの圧油がパイロット弁４１ａに供給される。したがって、ゲートロックスイッチ４２が接続状態のときには、操作レバー４１の操作量に応じてパイロット弁４１ａから出力されるパイロット圧が方向制御弁５０のパイロットポートに作用し、油圧シリンダＣが駆動される。

ゲートロックレバーが運転室６の出入口を開放する「ゲートロック位置」にあるときは、ゲートロックスイッチ４２が開路されて非接続状態となる。ゲートロックスイッチ４２が開路されると、閉位置に切り換えられた電磁切換弁４０により、パイロットポンプ３６およびアキュムレータ３９からパイロット弁４１ａへの圧油の供給が遮断される。したがって、この場合、操作レバー４１が操作されても油圧シリンダＣ等の油圧アクチュエータが駆動されることはない。

図１に示すように、旋回体４には、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去する排気ガス浄化装置１００が設けられている。図３は、油圧ショベルに搭載される排気ガス浄化装置１００の構成を示す図である。排気ガス浄化装置１００は、エンジン１の排気ガスの排気流路中に設置されたＮＯｘ浄化装置１９と、尿素水タンク２２と、尿素水ポンプ２３と、尿素水噴射装置２７と、ＳＣＲコントローラ２６とを備えている。

ＮＯｘ浄化装置１９は、尿素水を利用して、エンジン１の排気口１７から排出された排気ガス１８に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元浄化する還元触媒を備えた装置である。ＮＯｘ浄化装置１９は、たとえば、筒体内の上流側に選択式還元触媒である尿素ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）が設けられ、尿素ＳＣＲの下流側に酸化触媒が設けられた構成とされる。ＮＯｘ浄化装置１９には、ＮＯｘの濃度を検出するＮＯｘセンサ４８が配設されている。

尿素水噴射装置２７は、尿素ＳＣＲの上流側に配置され、尿素ＳＣＲに向けて尿素水を噴射する噴射弁（インジェクタ）２７ａを備えている。噴射弁２７ａは、尿素水が流れる流路を形成する尿素水配管（ホース）２９を介して、尿素水タンク２２に接続されている。尿素水タンク２２は、還元剤である尿素水２０を貯蔵する容器（貯蔵部）である。尿素水配管２９には、尿素水ポンプ２３が介装されている。尿素水ポンプ２３の吐出側における尿素水配管２９には、尿素水ポンプ２３の吐出圧Ｐｐを検出する圧力センサ２４が配設されている。ＳＣＲコントローラ２６は、圧力センサ２４で検出された圧力が、所定圧で一定になるように尿素水ポンプ２３の回転速度を制御する。

尿素水ポンプ２３は、電動式のポンプであり、エンジン１の始動に伴って、ＳＣＲコントローラ２６を介して電力が供給され、駆動される。尿素水ポンプ２３が正方向に回転駆動されると、尿素水タンク２２内の尿素水２０が、尿素水タンク２２内に配置された尿素水配管２９の尿素水吸込み口２５から吸い上げられ、尿素水配管２９を介して尿素水噴射装置２７に供給され、加圧される。尿素水配管２９内の尿素水は、噴射弁２７ａが開くことにより、エンジン１の排気流路中に噴射供給される。

噴射弁２７ａは、コイルに電流を流すことにより可動子とコアとを含む磁気回路に磁束を発生させ、可動子をコア側に引き付ける磁気吸引力を作用させることにより、弁体の開閉を行うものである。噴射弁２７ａは、周知の電磁駆動式の燃料噴射弁と同様の構成を有しているものである。

噴射弁２７ａは、ＳＣＲコントローラ２６からの制御信号に応じて、排気流路中に尿素水を噴射する。ＳＣＲコントローラ２６は、ＮＯｘセンサ４８からの検出信号に基づいて、噴射弁２７ａの開閉を制御するための信号を生成する。尿素水が噴射されると、ＮＯｘ浄化装置１９の尿素ＳＣＲにより尿素水からアンモニアが生成され、アンモニアにより排気ガス中のＮＯｘが還元反応して、水と窒素に分解される。なお、ＮＯｘ浄化装置１９の尿素ＳＣＲの下流側に設けられた酸化触媒により、排気ガス中のアンモニアが低減される。

図示しないが、尿素水ポンプ２３と尿素水タンク２２には、絞りが設けられた戻り配管が接続されており、尿素水の余剰分が戻り配管を介して尿素水タンク２２に戻される。

圧力センサ２４で検出された尿素水ポンプ２３の吐出圧Ｐｐは、噴射弁２７ａから必要な流量の尿素水を噴射できるか否かを判定するために用いられ、少なくとも吐出圧Ｐｐが所定値以上である条件が満たされた場合に噴射弁２７ａが開弁される。

ＳＣＲコントローラ２６には、エンジン１の制御を行うエンジンコントローラ２８が接続されている。ＳＣＲコントローラ２６およびエンジンコントローラ２８は、ＣＰＵや記憶装置であるＲＯＭおよびＲＡＭ、その他の周辺回路などを有する演算処理装置を含んで構成されている。

尿素水タンク２２内には、尿素水の濃度を検出する濃度センサ２１の検知部２１ａが配設され、検知部２１ａで検出された尿素水の濃度に相当する信号がＳＣＲコントローラ２６に入力される。ＳＣＲコントローラ２６は、尿素水の濃度を濃度センサ２１で監視している。油圧ショベルなどの作業機械では、尿素水の濃度に異常があった場合、運転室６内の表示装置(不図示）の表示画面上に警告画像を表示したり、エンジンコントローラ２８へ制御信号を送信して、エンジンコントローラ２８によりエンジン１の出力を制限したりする等の対策がなされる。

図２を参照して、油圧ショベルの電源構成について説明する。エンジン１には、主発電機（オルタネータ）３０が接続されている。主発電機３０は、エンジン１によって駆動され、発電する。主発電機３０は、主電源ライン３４に接続されており、ライトや表示装置等の種々の補機に電力を供給する。主発電機３０は、リレー３２を介して蓄電装置３１に接続されている。リレー３２は、エンジンキースイッチ３５がＯＮ位置にあるときは閉路され、接続状態となり、エンジンキースイッチ３５がＯＦＦ位置にあるときは開路され、非接続状態となる。エンジンキースイッチ３５がＯＮ位置にあるときは、主発電機３０と蓄電装置３１とがリレー３２を介して電気的に接続されるので、主発電機３０で発生した電力によって蓄電装置３１が充電される。蓄電装置３１は、複数のリチウムイオン電池などの二次電池を蓄電素子として備えている。

ＳＣＲコントローラ２６およびエンジンコントローラ２８は、それぞれ蓄電装置３１のプラス側ラインを介して蓄電装置３１と電気的に接続されている。蓄電装置３１のマイナス側ラインには、遮断スイッチ（ディスコネクトスイッチ）３３が設けられている。遮断スイッチ３３は、主に蓄電装置３１の保守、点検の時に電力を遮断することを目的に設けられている。遮断スイッチ３３は、たとえば、蓄電装置３１が収容されるバッテリボックス内に配設され、油圧ショベルの外側から操作可能とされている。

エンジンキースイッチ３５がＯＦＦ位置にある場合、遮断スイッチ３３が接続状態（閉路状態）となるように操作されていれば、蓄電装置３１からの電力がＳＣＲコントローラ２６およびエンジンコントローラ２８に供給される。一方、遮断スイッチ３３が非接続状態（開路状態）となるように操作されていれば、蓄電装置３１からＳＣＲコントローラ２６やエンジンコントローラ２８への電力の供給は遮断される。

エンジンコントローラ２８はエンジンキースイッチ３５の操作位置に基づいて、エンジン１がクランキング中であるのか否か、および、エンジン１の運転が要求されているか否か、エンジン１の停止が要求されているか否かの判定を行う。

エンジンコントローラ２８は、エンジンキースイッチ３５がＳＴＡＲＴ位置にあることを表す信号が入力されると、エンジン１がクランキング中であると判定する。エンジンコントローラ２８は、エンジンキースイッチ３５がＯＮ位置にあることを表す信号が入力されると、エンジン１の運転が要求されていると判定し、その判定結果に基づいて、エンジン１の駆動制御を実行する。エンジンコントローラ２８は、図示しないエンジン１の回転速度センサから検出される実回転速度が、図示しないエンジンコントロールダイヤルで指令される目標回転速度となるように、燃料噴射装置を制御する。

エンジンコントローラ２８は、エンジンキースイッチ３５がＯＮ位置からＯＦＦ位置に操作されたことを表す信号が入力されると、エンジン１の停止が要求されていると判定し、その判定結果に基づいて、エンジン１の停止制御を実行する。

ＳＣＲコントローラ２６は、エンジンキースイッチ３５の操作位置に基づいて、エンジン１の運転が要求されているか否か、および、エンジン１の停止が要求されているか否かの判定を行う。ＳＣＲコントローラ２６は、エンジンキースイッチ３５がＯＮ位置にあることを表す信号が入力されると、エンジン１の運転が要求されていると判定し、その判定結果に基づいて、尿素水ポンプ２３および尿素水噴射装置２７の制御を行う。

ＳＣＲコントローラ２６は、尿素水ポンプ２３の吐出圧が所定圧において一定となるように正方向に回転する尿素水ポンプ２３の回転速度を制御する。ＳＣＲコントローラ２６は、ＮＯｘセンサ４８で検出されたＮＯｘの濃度に基づいて、尿素水噴射装置２７の噴射弁２７ａの開／閉の制御を行う。

ＳＣＲコントローラ２６は、エンジンキースイッチ３５がＯＮ位置からＯＦＦ位置に操作されたことを表す信号が入力されると、エンジン１の停止が要求されていると判定し、その判定結果に基づいて、尿素水噴射装置２７の噴射弁２７ａを閉じるとともに、尿素水ポンプ２３を逆方向に回転させる逆回転制御を予め設定された時間ｔ１だけ実行する。尿素水ポンプ２３を所定時間ｔ１、逆回転させることで尿素水が流れる方向を逆向き、すなわち尿素水タンク２２に向かう流れとし、尿素水噴射装置２７および尿素水配管２９内の尿素水を尿素水タンク２２に回収する。本明細書では、このように、尿素水の流れを逆向きにして、尿素水噴射装置２７や尿素水配管２９内の尿素水を尿素水タンク２２に回収する動作を回収動作と記す。時間ｔ１は、尿素水の回収動作を開始してから完了するまでの時間を予め実験等により計測しておき、この計測結果に基づいて決定され、ＳＣＲコントローラ２６の記憶装置に記憶されている。なお、尿素水の回収動作の完了とは、尿素水噴射装置２７や尿素水配管２９内における全ての尿素水を尿素水タンク２２に回収することを意味するのではなく、尿素水の凍結による破損や、尿素の析出による目詰まりが発生しない程度の量の尿素水が、尿素水噴射装置２７や尿素水配管２９内に残留する場合も含む。

本実施の形態では、ＳＣＲコントローラ２６から尿素水ポンプ２３に電力が供給される構成であり、ＳＣＲコントローラ２６には上述したように主発電機３０や蓄電装置３１が接続されている。さらに、本実施の形態では、ＳＣＲコントローラ２６に補助発電機４５が接続されており、補助発電機４５で発生した電力がＳＣＲコントローラ２６および尿素水ポンプ２３に供給される構成とされている。これにより、エンジンキースイッチ３５がＯＦＦ位置に操作され、その後、尿素水ポンプ２３の逆回転制御が完了する前、すなわち回収動作が完了する前に遮断スイッチ３３が操作され、遮断スイッチ３３が非接続状態（開路状態）になったとしても補助発電機４５で発生した電力をＳＣＲコントローラ２６および尿素水ポンプ２３に供給できる。以下、具体的に説明する。

本実施の形態に係るパイロット油圧回路ＨＣ２は、パイロットポンプ３６の吐出側の油路が、アキュムレータ３９の下流側で第１油路５１と第２油路５２とに分岐され、第２油路５２に上述した電磁切換弁４０およびパイロット弁４１ａが設けられ、第１油路５１に油圧モータ４４が介装されている。油圧モータ４４には、補助発電機４５が接続されており、補助発電機４５は油圧モータ４４の回転によって駆動され、電力を発生する。

第１油路５１における油圧モータ４４の上流側には流量制御弁４３が設けられている。流量制御弁４３は、ＳＣＲコントローラ２６からの制御信号に基づいて、圧油が流れる開口の面積（流路断面積）が制御される。ＳＣＲコントローラ２６は、たとえば、油圧モータ４４の回転速度を検出し、油圧モータ４４の回転速度が一定となるように流量制御弁４３を制御する。換言すれば、ＳＣＲコントローラ２６は、補助発電機４５による発電量が一定となるように、流量制御弁４３の開口面積を制御する。

油圧モータ４４は、エンジンキースイッチ３５がＯＮ位置からＯＦＦ位置に切り換えられ、パイロットポンプ３６が停止した場合、アキュムレータ３９から供給される圧油により回転駆動され、ＳＣＲコントローラ２６および尿素水ポンプ２３の駆動電力を発生する。

アキュムレータ３９の容量は、エンジンキースイッチ３５がＯＮ位置からＯＦＦ位置に切り換えられ、パイロットポンプ３６が停止した場合に、少なくとも尿素水ポンプ２３が逆回転を開始してから回収動作が完了するまでの時間ｔ１（たとえば、数分程度）、油圧モータ４４を回転させて補助発電機４５により電力を発生し続けることのできる容量が確保されている。

本実施の形態では、主発電機３０、蓄電装置３１、エンジンコントローラ２８、ＳＣＲコントローラ２６および補助発電機４５が、並列に接続されている。なお、エンジンコントローラ２８とＳＣＲコントローラ２６との間にはダイオード４６が設けられており、補助発電機４５からエンジンコントローラ２８に電流が流れることが防止されている。

本実施の形態の動作についてまとめると次のようになる。
作業者がエンジンキースイッチ３５をＯＦＦ位置からＳＴＡＲＴ位置に切り換えると、スタータモータ１ａによるクランキングが行われ、エンジン１が始動する。エンジン１が始動すると、作業者がエンジンキースイッチ３５をＯＮ位置に切り換える。エンジン１が運転状態にあるときには、エンジンコントローラ２８およびＳＣＲコントローラ２６のそれぞれに、主発電機３０で発生した電力が供給される。エンジン１が運転状態になると、尿素水ポンプ２３が正回転駆動され、尿素水配管２９や尿素水噴射装置２７に尿素水が送給される。

エンジン１が運転状態にあるときには、尿素水ポンプ２３の吐出圧が一定となるように、尿素水ポンプ２３の回転が制御され、尿素水配管２９に送給、加圧された尿素水が、尿素水噴射装置２７の噴射弁２７ａから噴射される。尿素水が噴射されると、ＮＯｘ浄化装置１９により、排気ガス中のＮＯｘが処理されて無害化される。

作業者は、掘削作業等を行う際、予めゲートロックレバー（不図示）を「ゲートロック解除位置」に操作している。ゲートロックスイッチ４２が接続状態とされているので、操作レバー４１の操作量に応じてパイロット弁４１ａから出力されるパイロット圧が、方向制御弁５０のパイロットポートに作用する。したがって、作業者が操作レバー４１を操作すると、操作量に応じて、油圧シリンダＣ等の油圧アクチュエータが駆動し、掘削等の作業が行われる。

作業者が作業を終了し、エンジンキースイッチ３５をＯＮ位置からＯＦＦ位置に切り換えると、エンジン１が停止し、主発電機３０による発電動作が終了し、リレー３２が開路される。エンジン１が運転状態から停止状態に移行すると、エンジンコントローラ２８およびＳＣＲコントローラ２６には、蓄電装置３１から電力が供給されることになる。エンジン１が停止状態に移行すると、エンジンコントローラ２８は、データの更新処理などの停止制御処理を実行し、処理が完了すると電圧供給を自己遮断する。エンジン１が停止状態に移行すると、ＳＣＲコントローラ２６は、尿素水ポンプ２３の逆回転制御処理を実行し、処理が完了すると電圧供給を自己遮断する。なお、エンジンキースイッチ３５がＯＦＦ位置にあるときには、電磁切換弁４０のソレノイドは消磁されるので、電磁切換弁４０はバネ力により閉位置に切り換えられる。

作業者がエンジンキースイッチ３５をＯＦＦ位置に切り換えた後、遮断スイッチ３３を接続状態（閉路状態）から非接続状態（開路状態）に切り換えた場合、蓄電装置３１からＳＣＲコントローラ２６への電力の供給が遮断される。しかしながら、エンジンキースイッチ３５がＯＦＦ位置に切り換えられた後、所定時間は、アキュムレータ３９から供給される圧油により油圧モータ４４が回転駆動されている。このため、補助発電機４５により発生した電力が、ＳＣＲコントローラ２６に供給され、さらにＳＣＲコントローラ２６を介して尿素水ポンプ２３にも供給される。なお、アキュムレータ３９の上流側には逆止弁３８が設けられているので、パイロットポンプ３６が回転を停止してもアキュムレータ３９からの圧油がパイロットポンプ３６側に逆流することはない。

このように、エンジンキースイッチ３５をＯＦＦ位置に切り換えた後、遮断スイッチ３３を非接続状態に切り換えたとしてもＳＣＲコントローラ２６に補助発電機４５からの電力が供給されるので、尿素水ポンプ２３による尿素水の回収動作が中断されることが防止される。その結果、尿素水噴射装置２７や尿素水配管２９内の尿素水を尿素水タンク２２に回収することができる。

これに対して、補助発電機４５を備えていない場合、尿素水の回収動作が完了する前に、遮断スイッチ３３が非接続状態に切り換えられてしまうと、蓄電装置３１からの電力がＳＣＲコントローラ２６や尿素水ポンプ２３に供給されなくなってしまうので、尿素水ポンプ２３が停止し、回収動作が中断してしまう。

上述した実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）油圧ショベルは、尿素水ポンプ２３を制御するＳＣＲコントローラ２６と、エンジン１により駆動される主発電機３０と、ＳＣＲコントローラ２６に電気的に接続され、主発電機３０からの電力により充電される蓄電装置３１と、蓄電装置３１からＳＣＲコントローラ２６への電力の供給を遮断する遮断スイッチ３３と、エンジン１により駆動されるパイロットポンプ３６と、パイロットポンプ３６から吐出される圧油を蓄えるアキュムレータ３９と、アキュムレータ３９の圧力を保持する逆止弁３８と、アキュムレータ３９から供給される圧油により駆動される油圧モータ４４と、油圧モータ４４により駆動され、ＳＣＲコントローラ２６および尿素水ポンプ２３の駆動電力を発生する補助発電機４５と、を備えている。

このような構成とすることで、エンジン１が運転状態から停止状態に移行した場合であって、遮断スイッチ３３により蓄電装置３１の電力が遮断されているときであっても、アキュムレータ３９から供給される圧油により油圧モータ４４が駆動され、補助発電機４５で発生した電力がＳＣＲコントローラ２６や尿素水ポンプ２３に供給されることになる。このため、エンジン１を停止させた後、遮断スイッチ３３により蓄電装置３１からの電力が遮断された場合であっても、尿素水噴射装置２７および尿素水配管２９内の尿素水を回収する回収動作を完了することができる。尿素水配管２９や尿素水噴射装置２７に尿素水が残留してしまうことを防止できるので、凍結に起因した機器の破損や、尿素の析出に起因した目詰まり等の不具合の発生を防止できる。

（２）油圧ショベルは、操作レバー４１の操作に基づいて、アキュムレータ３９から供給される圧油を減圧してパイロット圧として出力するパイロット弁４１ａと、パイロット弁４１ａから出力されるパイロット圧に基づいて、メインポンプ２から作業用の油圧アクチュエータ（油圧シリンダＣ等）への圧油の流れを制御する方向制御弁５０と、を備えている。このように、本実施の形態では、パイロット油圧回路ＨＣ２に設けられたアキュムレータ３９を利用して、エンジン１の停止後に油圧モータ４４を回転させ、補助発電機４５を発電させる構成としたので、補助発電機４５を駆動させるための専用のアキュムレータや油圧ポンプを設ける必要がない。その結果、部品点数の増加やコストの増加を抑制することができる。

（３）電磁切換弁４０により、エンジン１が運転状態にあるときには、アキュムレータ３９とパイロット弁４１ａとを接続する第２油路５２を連通し、エンジン１が停止状態にあるときには、アキュムレータ３９とパイロット弁４１ａとを接続する第２油路５２を遮断するようにした。エンジン１が停止状態にあるときには、電磁切換弁４０が閉位置に切り換えられているので、アキュムレータ３９からの圧油はパイロット弁４１ａには供給されず、油圧モータ４４のみに供給されることになる。これにより、アキュムレータ３９に蓄えられた圧油のエネルギーを補助発電機４５による発電のみに有効に使うことができる。

（４）補助発電機４５からエンジンコントローラ２８に電流が流れないようにするダイオード４６を設けた。補助発電機４５で発生した電力の供給範囲を、ＳＣＲコントローラ２６を含む排気ガス浄化装置１００に限定するようにしたので、補助発電機４５で発生した電力を効率よく利用することができる。

−第２の実施の形態−
図４を参照して第２の実施の形態に係る作業機械を説明する。なお、図中、第１の実施の形態と同一もしくは相当部分には同一の参照番号を付し、相違点を主に説明する。図４は、第２の実施の形態に係る油圧ショベルの構成を示す図である。図４に示すように、第２の実施の形態に係る油圧ショベルは、第１の実施の形態に係る油圧ショベルの構成（図２参照）に加え、電磁切換弁４７を備えている。電磁切換弁４７は、第１油路５１における流量制御弁４３の上流側に設けられている。

電磁切換弁４７は、エンジンキースイッチ３５がＯＮ位置に切り換えられているときには、ソレノイドが励磁されて閉位置に切り換えられる。電磁切換弁４７は、エンジンキースイッチ３５がＯＦＦ位置に切り換えられているときには、ソレノイドが消磁されて開位置に切り換えられる。

第２の実施の形態では、エンジン１が運転状態にある場合であって、ゲートロックスイッチ４２が接続状態であるときには、電磁切換弁４０が開位置に切り換えられ、電磁切換弁４７が閉位置に切り換えられているので、アキュムレータ３９からの圧油は油圧モータ４４には供給されず、パイロット弁４１ａのみに供給されることになる。また、エンジン１が停止状態にあるときには、電磁切換弁４７が開位置に切り換えられ、電磁切換弁４０が閉位置に切り換えられているので、アキュムレータ３９からの圧油はパイロット弁４１ａには供給されず、油圧モータ４４のみに供給されることになる。

このような第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の作用効果に加え、次の作用効果を得ることができる。
（５）電磁切換弁４７により、エンジン１が運転状態にあるときには、アキュムレータ３９と油圧モータ４４とを接続する第１油路５１を遮断し、エンジン１が停止状態にあるときには、アキュムレータ３９と油圧モータ４４とを接続する第１油路５１を連通するようにした。つまり、エンジン１が運転状態にあるときには、油圧モータ４４に圧油は供給されず、油圧モータ４４は駆動されない。このため、エンジン１が運転状態にあるときに、圧油を不要に消費することがない。また、第２の実施の形態によれば、パイロットポンプ３６から吐出される圧油およびアキュムレータ３９から供給されるを圧油を有効に使うことができるので、第１の実施の形態に比べて、アキュムレータ３９の容量を小さくすることができる。

次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。
（変形例１）
上述した実施の形態では、ＳＣＲコントローラ２６が、エンジンキースイッチ３５の操作位置を直接検出し、その検出結果に基づいて、尿素水ポンプ２３の逆回転制御（すなわち尿素水の回収動作）を行う例について説明したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、以下で説明するように、ＳＣＲコントローラ２６は、エンジンコントローラ２８から出力される制御信号に基づいて、尿素水ポンプ２３および尿素水噴射装置２７の制御を行うようにしてもよい。

エンジンキースイッチ３５がＯＮ位置に操作されると、エンジンコントローラ２８はエンジン運転要求があることを表す信号（運転要求信号）をＳＣＲコントローラ２６に出力する。エンジンキースイッチ３５がＯＦＦ位置に操作されると、エンジンコントローラ２８からＳＣＲコントローラ２６への運転要求信号の出力がなくなる。

ＳＣＲコントローラ２６は、エンジンコントローラ２８から運転要求信号が入力されると、尿素水ポンプ２３を正回転させ、尿素水噴射装置２７に尿素水を供給し、噴射弁２７ａより尿素水を噴射する制御を実行する。ＳＣＲコントローラ２６は、エンジンコントローラ２８からの運転要求信号の出力がなくなると、尿素水噴射装置２７の噴射弁２７ａを閉じるとともに、尿素水ポンプ２３を逆回転させる制御を実行し、尿素水噴射装置２７や尿素水配管２９内の尿素水を回収する。

なお、本変形例では、エンジンコントローラ２８からの運転要求信号の出力がなくなったときに、尿素水ポンプ２３の逆回転制御を行うので、補助発電機４５からエンジンコントローラ２８に電流が流れないようにダイオード４６などの電流防止装置を設ける必要がある。ダイオード４６を設けることにより、エンジンキースイッチ３５がＯＦＦ位置に操作されたときに、エンジンコントローラ２８からの運転要求信号が出力されなくなるので、尿素水ポンプ２３の逆回転制御を実行させることができる。

（変形例２）
排気ガス浄化装置１００は、ＮＯｘ浄化装置１９の他に、排気ガスに含まれる一酸化窒素（ＮＯ）、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）等を酸化して除去する酸化触媒（ＤＯＣ：Diesel Oxidation Catalyst）を備えてもよい。排気ガス浄化装置１００は、パーティキュレート（粒子状物質）を捕集するフィルタを備えてもよい。

（変形例３）
上述した実施の形態では、主発電機３０、蓄電装置３１および補助発電機４５は、それぞれＳＣＲコントローラ２６に接続され、ＳＣＲコントローラ２６を介して尿素水ポンプ２３に電力が供給される例について説明したが、本発明はこれに限定されない。主発電機３０、蓄電装置３１および補助発電機４５のそれぞれに尿素水ポンプ２３を直接接続し、電力を供給する構成としてもよい。

（変形例４）
上述した実施の形態では、アキュムレータ３９の下流側の油路を分岐してパイロット弁４１ａと油圧モータ４４に接続しており、パイロットポンプ３６およびアキュムレータ３９からの圧油がパイロット弁４１ａおよび油圧モータ４４のそれぞれに供給可能な構成とされている例について説明したが、本発明はこれに限定されない。パイロット弁４１ａに圧油を供給する第１パイロットポンプおよび第１アキュムレータを設けるとともに、油圧モータ４４に圧油を供給する第２パイロットポンプおよび第２アキュムレータを設けるようにしてもよい。

（変形例５）
上述した実施の形態では、還元剤を供給する装置として、尿素水ポンプ２３について例示したが、本発明はこれに限定されない。尿素水ポンプ２３と切換弁により、還元剤供給装置を構成し、尿素水ポンプ２３は正回転のままで切換弁の切り換えにより、尿素水の流れを逆方向にして尿素水を尿素水タンク２２に回収する回収動作を実行できるようにしてもよい。

（変形例６）
蓄電装置３１を構成する蓄電素子として、リチウムイオン電池を一例に説明したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、ニッケル水素電池などの他の二次電池や、リチウムイオンキャパシタや電解二重層コンデンサなど、種々の蓄電素子を採用してもよい。

（変形例７）
還元剤として、尿素水を採用した例について説明したが、アンモニアを効率的に発生する還元剤として、アンモニア水溶液やその他の還元剤を採用することができる。

（変形例８）
上述した実施の形態では、本発明を油圧ショベルに適用する例について説明したが、その他、ホイールショベルなどの移動式ショベルや、固定式ショベルにも適用することができる。さらに、クレーンやホイールローダ等、種々の作業機械にも本発明を同様に適用することができる。

上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

１エンジン、２メインポンプ、２２尿素水タンク（貯蔵部）、２３尿素水ポンプ（還元剤供給装置）、２６ＳＣＲコントローラ（制御装置）、２７尿素水噴射装置（噴射装置）、２８エンジンコントローラ（エンジン制御装置）、２９尿素水配管（還元剤配管）、３０主発電機、３１蓄電装置、３３遮断スイッチ（遮断装置）、３６パイロットポンプ（油圧ポンプ）、３８逆止弁、３９アキュムレータ、４０電磁切換弁（第１の油路遮断装置）、４１操作レバー（操作部材）、４１ａパイロット弁、４４油圧モータ、４５補助発電機、４６ダイオード、４７電磁切換弁（第２の油路遮断装置）、５０方向制御弁、１００排気ガス浄化装置、Ｃ油圧シリンダ（作業用アクチュエータ）、ＨＣ１作業用油圧回路、ＨＣ２パイロット油圧回路

Claims

エンジンの排気ガスの排気流路中に還元剤を噴射する噴射装置、前記還元剤を貯蔵する貯蔵部、および前記貯蔵部の還元剤を還元剤配管を介して前記噴射装置に供給する還元剤供給装置を備えた作業機械であって、
前記還元剤供給装置を制御する制御装置と、
前記エンジンにより駆動される主発電機と、
前記制御装置に電気的に接続され、前記主発電機からの電力により充電される蓄電装置と、
前記蓄電装置から前記制御装置への電力の供給を遮断する遮断装置と、
前記エンジンにより駆動される油圧ポンプと、
前記油圧ポンプから吐出される圧油を蓄えるアキュムレータと、
前記アキュムレータの圧力を保持する逆止弁と、
前記アキュムレータから供給される圧油により駆動される油圧モータと、
前記油圧モータにより駆動され、前記制御装置および前記還元剤供給装置の駆動電力を発生する補助発電機と、を備えていることを特徴とする作業機械。
請求項１に記載の作業機械において、
前記油圧ポンプは、前記アキュムレータが設けられたパイロット油圧回路に圧油を供給するパイロットポンプであり、
前記エンジンにより駆動されるメインポンプと、
前記メインポンプから吐出される圧油により駆動される作業用アクチュエータと、
前記パイロット油圧回路に設けられ、操作部材の操作に基づいて、前記アキュムレータから供給される圧油を減圧してパイロット圧として出力するパイロット弁と、
前記パイロット弁から出力されるパイロット圧に基づいて、前記メインポンプから前記作業用アクチュエータへの圧油の流れを制御する方向制御弁と、を備えていることを特徴とする作業機械。
請求項２に記載の作業機械において、
前記エンジンが運転状態にあるときには、前記アキュムレータと前記パイロット弁とを接続する油路を連通し、前記エンジンが停止状態にあるときには、前記アキュムレータと前記パイロット弁とを接続する油路を遮断する第１の油路遮断装置を備えていることを特徴とする作業機械。
請求項１に記載の作業機械において、
前記エンジンが運転状態にあるときには、前記アキュムレータと前記油圧モータとを接続する油路を遮断し、前記エンジンが停止状態にあるときには、前記アキュムレータと前記油圧モータとを接続する油路を連通する第２の油路遮断装置を備えていることを特徴とする作業機械。
請求項１に記載の作業機械において、
前記エンジンを制御するエンジン制御装置と、
前記補助発電機から前記エンジン制御装置に電流が流れないようにするダイオードと、を備えていることを特徴とする作業機械。