JP6580796B2 - 建設機械の尿素水タンク - Google Patents

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Description

本発明は、例えば、排気ガス後処理装置に供給する尿素水を貯えるために油圧ショベル等に設けられる建設機械の尿素水タンクに関する。
一般に、建設機械の代表例である油圧ショベルは、自走可能な下部走行体と、下部走行体上に旋回可能に搭載された上部旋回体と、上部旋回体の前側に俯仰動可能に設けられたフロント装置とによって構成されている。
上部旋回体は、支持構造体を形成する旋回フレームと、旋回フレームに搭載されたエンジンと、エンジンの排気側に接続されエンジンから排出される排気ガスを清浄化する排気ガス後処理装置と、排気ガス後処理装置に供給する尿素水を貯える尿素水タンクとを含んで構成されている。
尿素水タンクは、尿素水を貯えるタンク本体と、タンク本体内に挿入して設けられ、尿素水の状態を検出するセンサを有するセンサユニットとを含んで構成されている。また、センサユニットには、ヒータ、尿素水の供給管路、戻り管路等が装備されている。ここで、タンク本体の上面部には、センサユニットが挿通するための開口部が設けられている。さらに、センサユニットの周囲には、タンク本体に入り込んだ不純物が排気ガス後処理装置側に供給されないように、尿素水を濾過するフィルタが設けられている。このフィルタは、センサユニットを包む袋状(バッグ状)に形成されている(特許文献1)。
米国特許出願公開第2015/0196862号明細書
ところで、特許文献1によるものでは、センサユニットに対してフィルタを取付ける構成としているため、センサユニットとフィルタとの間に取付用の部品が必要になる。これにより、尿素水タンクを組立てるときの作業性の低下、コストの上昇を招くという問題がある。また、フィルタの交換作業では、袋状のフィルタが各種センサ類に接触する虞がある。このため、フィルタの交換作業時には、センサ類を損傷しないように慎重に作業する必要があり、フィルタの交換作業に時間を要するという問題がある。
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、フィルタを簡単な構成で設けることができる上に、フィルタの交換作業を容易に行うことができるようにした建設機械の尿素水タンクを提供することにある。
本発明は、車体に搭載されたエンジンの排気ガスを清浄化する排気ガス後処理装置に供給される尿素水を貯えるタンク本体と、前記タンク本体内に挿入して設けられ、尿素水の状態を検出するセンサを有するセンサユニットとを含んで構成された建設機械の尿素水タンクにおいて、前記タンク本体の上面部と下面部のうち少なくとも一方の面に設けられ、前記センサユニットの外形寸法よりも大きく開口した開口部と、前記タンク本体の前記一方の面に設けられ、前記開口部を閉塞する閉塞部材と、前記タンク本体の前記開口部に先端側から挿入されて前記センサユニットを取囲む筒状体からなり、基端が前記閉塞部材を用いて前記タンク本体の前記一方の面に取付けられているフィルタとを備え、前記タンク本体の前記上面部に設けられた前記開口部は、前記センサユニットを挿入するためのユニット挿入開口部であり、前記センサユニットは、前記閉塞部材に取付けられており、前記フィルタは、前記基端に径方向の外側に延びたフランジ部を有し、前記フィルタは、先端側から前記ユニット挿入開口部を介して前記タンク本体内に挿入され、前記フィルタの前記フランジ部は、前記ユニット挿入開口部を閉塞するための前記閉塞部材によって前記タンク本体の前記上面部との間に挟持して取付けられ、前記タンク本体の前記下面部には、前記フィルタの内側に位置して尿素水を排出するためのドレンプラグが設けられていることにある。
本発明によれば、フィルタを簡単な構成で設けることができる上に、フィルタの交換作業を容易に行うことができる。
本発明の第1の実施の形態に適用される油圧ショベルを示す正面図である。 油圧ショベルをフロント装置と外装カバーの一部を省略した状態で示す平面図である。 旋回フレームの右前部と尿素水タンクとを示す要部拡大の斜視図である。 尿素水タンクを拡大して示す断面図である。 図4中のフィルタの上部側(挿入側)を拡大して示す要部拡大の断面図である。 図4中のフィルタの下部側(嵌合側)を拡大して示す要部拡大の断面図である。 図5に示すタンク本体の上面部、センサ取付部材、センサユニットおよびフィルタを分解して示す分解断面図である。 フィルタを単体で示す斜視図である。 本発明の第2の実施の形態による尿素水タンクを示す断面図である。 図9中のフィルタの上部側(挿入側)を拡大して示す要部拡大の断面図である。 図9中のフィルタの下部側(閉塞底板側)を拡大して示す要部拡大の断面図である。 図11に示すタンク本体の下面部、閉塞底板およびフィルタを分解して示す分解断面図である。 本発明の第3の実施の形態によるフィルタ一体型取付部材をタンク本体の上面部およびセンサユニットと一緒に示す要部拡大の断面図である。 本発明の第4の実施の形態によるフィルタ一体型閉塞底板をタンク本体の下面部およびセンサユニットと一緒に示す要部拡大の断面図である。
以下、本発明の実施の形態に係る建設機械の尿素水タンクとして、クローラ式の油圧ショベルに設けられた尿素水タンクを例に挙げ、添付図面に従って詳細に説明する。
図1ないし図8は本発明の第1の実施の形態を示している。この第1の実施の形態では、タンク本体の上面部に設けられた開口部は、センサユニットを挿入するためのユニット挿入開口部となっている。センサユニットは、閉塞部材に取付けられている。フィルタは、基端に径方向の外側に延びたフランジ部を有し、フィルタは、先端側からユニット挿入開口部を介してタンク本体内に挿入されている。フィルタのフランジ部は、ユニット挿入開口部を閉塞するための閉塞部材によってタンク本体の上面部との間に挟持して取付けられる構成とした場合を例示している。
図1において、油圧ショベル1は、クローラ式の建設機械を構成している。この油圧ショベル1は、自走可能なクローラ式の下部走行体2と、下部走行体2上に旋回可能に搭載され、下部走行体2と共に車体を形成する上部旋回体3と、上部旋回体3の前,後方向の前側に俯仰動可能に設けられ土砂の掘削作業等を行うフロント装置4とにより構成されている。
図2、図3に示すように、上部旋回体3は、後述の旋回フレーム5、エンジン6、NOx浄化装置10、尿素水タンク11を含んで構成されている。
旋回フレーム5は、前,後方向に延びる厚肉な板体からなる底板5Aと、底板5A上に立設され、左,右方向に所定の間隔をもって前,後方向に延びた左縦板5B,右縦板5Cと、前記底板5A、各縦板5B,5Cから左,右方向の外向きに延び前,後方向に間隔をもって配置された複数本の張出しビーム5D(右側のみ図示)と、左,右方向の外側に位置して各張出しビーム5Dの先端に取付けられ、前,後方向に延びた左サイドフレーム(図示せず),右サイドフレーム5Eとにより構成されている。左,右の縦板5B,5Cには、その前側位置にフロント装置4が俯仰動可能に取付けられている。
エンジン6は、旋回フレーム5の後側に設けられている。エンジン6は、ディーゼルエンジンとして構成され、例えば旋回フレーム5に横置き状態で搭載されている。このエンジン6には、排気ガスを排出するための排気管6Aが設けられている。
ディーゼルエンジン6は、高効率で耐久性に優れているが、窒素酸化物(NOx)等の有害物質が排気ガスと一緒に排出されてしまう。そこで、排気管6Aに取付けられる後述のNOx浄化装置10は、窒素酸化物(NOx)を除去する尿素選択還元触媒、酸化触媒(いずれも図示せず)を収容筒体10A内に収容している。
熱交換装置7は、エンジン6の左側に設けられている。熱交換装置7は、エンジン冷却水を冷却するラジエータ、作動油を冷却するオイルクーラ、エンジン6が吸込む空気を冷却するインタクーラ等により構成されている。一方、油圧ポンプ8は、エンジン6の右側に取付けられている。この油圧ポンプ8は、エンジン6によって駆動されることにより、作動油タンクからの作動油を圧油として吐出するものである。
キャブ9は、旋回フレーム5の左前側に設けられている。このキャブ9は、油圧ショベル1を運転するためにオペレータが搭乗するものである。キャブ9の内部には、オペレータが着座する運転席、各種操作を行うレバー、ペダル等(いずれも図示せず)が配設されている。
NOx浄化装置10は、エンジン6から排気管6Aを介して排出される排気ガスを清浄化する排気ガス後処理装置を構成している。このNOx浄化装置10は、排気ガス中の窒素酸化物(NOx)を還元剤となる尿素水(尿素水溶液)を用いて浄化するものである。NOx浄化装置10は、排気管6Aに接続された収容筒体10Aと、収容筒体10A内に収容された尿素選択還元触媒、酸化触媒、尿素水噴射弁(いずれも図示せず)とを含んで構成されている。尿素水噴射弁は、ホース、尿素水ポンプ等(いずれも図示せず)を介して後述の尿素水タンク11に接続されている。
ここで、NOx浄化装置10は、尿素水噴射弁により排気ガス中に尿素水を噴射し、尿素選択還元触媒により尿素水から生成されたアンモニアを用いて排気ガス中のNOxを還元反応させ、水と窒素に分解する。そして、酸化触媒によって排気ガス中のアンモニアを低減することにより、排気ガス中のNOxを浄化するものである。
次に、本発明の特徴部分となる尿素水タンク11の構成について、図3ないし図8を参照して説明する。
この実施の形態では、尿素水タンク11の固定方向について、箱型状をなした尿素水タンク11の長手方向が左,右方向となり、尿素水の給水口12Gが前側となるように固定した場合を例示している。これに伴い、尿素水タンク11の各部の名称には、固定された状態での向き、即ち、上部旋回体3の前,後方向および左,右方向に沿った名称を適用している。なお、尿素水タンク11は、長手方向を左,右方向とする固定方向以外にも、給水口12Gが右向きまたは左向きとなるように、長手方向を前,後方向とした固定方向とすることもできる。
図3に示すように、例えば、尿素水タンク11は、旋回フレーム5の右前側に設けられている。尿素水タンク11は、後述するタンク本体12、センサ取付部材16、センサユニット20、フィルタ24を含んで構成されている。なお、尿素水タンク11は、旋回フレーム5の右前側以外にも、キャブ9内、キャブ9の後側の旋回フレーム5上(ユーティリティボックス内)等の他の場所に配設することができる。
図4に示すように、尿素水タンク11のタンク本体12は、NOx浄化装置10に供給する還元剤としての尿素水を貯えるものである。タンク本体12は、内部が閉塞空間となる略直方体状の容器として形成され、旋回フレーム5の左,右方向が長尺方向となるように配置されている。例えば、タンク本体12は、樹脂材料を用いた成型加工によって形成されている。また、タンク本体12は、左,右方向に長尺な長方形状の上面部12Aと、上面部12Aに上,下方向に距離をもって対面する長方形状の下面部12Bと、上面部12Aおよび下面部12Bの短尺方向となる前側に位置して上面部12Aと下面部12Bとを接続した前面部12Cと、この前面部12Cに対面する後側に位置して上面部12Aと下面部12Bを接続した後面部12Dと、上面部12A、下面部12B、前面部12Cおよび後面部12Dの左側を覆う左面部12Eと、上面部12A、下面部12B、前面部12Cおよび後面部12Dの右側を覆う右面部12Fとにより構成されている。
上面部12Aは、左,右方向の中間部を凹ませた平坦な平坦面12A1を有している。この平坦面12A1から前側は、前方に向けて斜め下側に傾斜した傾斜面12A2となっている。傾斜面12A2には、尿素水を給水するためのキャップ12G1付きの給水口12Gが設けられている。
図5に示すように、上面部12Aの平坦面12A1には、ほぼ中央に位置して開口部としての円形状のユニット挿入開口部12Hが上,下方向に貫通して設けられている。このユニット挿入開口部12Hは、後述のセンサユニット20が挿通するもので、センサユニット20の外形寸法D2よりも大きな直径寸法D1をもって開口している。また、ユニット挿入開口部12Hには、後述のフィルタ24が上方から下方に向けて挿入されている。この場合、ユニット挿入開口部12Hは、フィルタ24のフィルタ筒部24Aを近接して取囲むことにより、フィルタ24の上側部分を径方向に位置決めすることができる。
上面部12Aの平坦面12A1の上面側には、ユニット挿入開口部12Hから径方向の外側に向けて延びる円環状の凹陥部12Jが形成されている。この凹陥部12Jは、フィルタ24のフランジ部24Bが配置されるもので、フランジ部24Bの板厚寸法と同等の深さ寸法とフランジ部24Bの直径寸法よりも僅かに大きな直径寸法とに設定されている。
また、平坦面12A1の上面側には、凹陥部12Jの外周側近傍に位置して環状溝12Kが上向きに開口して設けられている。環状溝12Kには、Oリング13が装着されている。後述するセンサ取付部材16がタンク本体12に取付けられたときに、このOリング13は、タンク本体12と取付筒体17との間を液密にシールするものである。
さらに、上面部12Aの平坦面12A1には、環状溝12Kの外周側近傍に位置して複数個のねじ穴12L(2個のみ図示)が設けられている。各ねじ穴12Lは、取付筒体17を固定するためのボルト18が螺合するもので、例えば、樹脂成型時にインサートナットを埋め込むことにより形成されている。
一方、図4に示すように、タンク本体12の下面部12Bには、ユニット挿入開口部12Hの直下に位置して有底状の凹陥穴からなる嵌合部12Mが設けられている。この嵌合部12Mは、フィルタ24のフィルタ筒部24Aの下端24A4(先端)が嵌合する。これにより、嵌合部12Mは、フィルタ筒部24Aの下端24A4を径方向に位置決め状態で保持するものである。そこで、嵌合部12Mは、ユニット挿入開口部12Hの直径寸法D1とほぼ同じ直径寸法(内径寸法)をもって形成されている。嵌合部12Mの内周面12M1には、内径側に開口して環状溝12Nが設けられている。この環状溝12Nには、弾性部材としてのOリング14が装着されている。ここで、Oリング14は、フィルタ24を構成するフィルタ筒部24Aの下端24A4に対して径方向の外側から弾性的に当接する。これにより、Oリング14は、フィルタ24の先端側を保持しつつ、フィルタ24を振動や衝撃から保護するものである。
さらに、下面部12Bには、フィルタ24の内側となる位置、即ち、嵌合部12Mのほぼ中央部に位置してねじ孔12P(インサートナット)が上,下方向に貫通して形成されている。このねじ孔12Pは、タンク本体12のメンテナンス作業時に、内部の尿素水を排出するものである。ねじ孔12Pには、通常はドレンプラグ15が螺着されている。このドレンプラグ15は、例えば、六角ボルトとして形成されている。
このねじ孔12Pとドレンプラグ15は、フィルタ24の内側に位置して設けられている。このため、ドレンプラグ15を取外したときには、フィルタ24内の尿素水を全て排出することができる。
次に、本発明の特徴部分の一部をなす閉塞部材としてのセンサ取付部材16の構成について述べる。
センサ取付部材16は、閉塞部材を構成するもので、タンク本体12を構成する上面部12Aの平坦面12A1上に、ユニット挿入開口部12Hを閉塞するように設けられている。センサ取付部材16は、平坦面12A1に取付けられる取付筒体17と、取付筒体17に嵌合されるキャップ体19とにより構成されている。
取付筒体17は、例えば金属材料からなり、ユニット挿入開口部12Hと同等な直径寸法をもった円筒部17Aと、円筒部17Aの下端から径方向の外側に延びた円板状の拡径部17Bとにより形成されている。拡径部17Bの外周側には、上面部12Aの各ねじ穴12Lに対応して複数個のボルト挿通孔17Cが設けられている。
ここで、取付筒体17は、円筒部17Aがユニット挿入開口部12Hとほぼ同軸に配置され、拡径部17Bが上面部12Aの平坦面12A1に当接される。この状態で、各ボルト挿通孔17Cに挿通したボルト18を上面部12Aの各ねじ穴12Lに螺着する。これにより、取付筒体17は、その拡径部17Bを上面部12Aに取付けることができる。このときに、拡径部17Bは、上面部12A(凹陥部12J)との間で後述するフィルタ24のフランジ部24Bを挟持することができる。
キャップ体19は、弾性を有する樹脂材料から厚肉な円板状に形成されている。このキャップ体19の外周側には、取付筒体17の円筒部17Aが気液密に嵌合する円筒状の深溝からなる環状溝19Aが形成されている。また、キャップ体19の中央側には、上,下方向に貫通して複数の挿着孔19Bが設けられている。各挿着孔19Bには、レベルセンサ21のロッド部21A、ヒータ22の接続管部22A、供給管路23、戻り管路(図示せず)等の上部が弾性を利用して圧入状態で挿着されている。これにより、キャップ体19は、各挿着孔19Bの締め代(弾性力)によってレベルセンサ21のロッド部21A、ヒータ22、供給管路23、戻り管路の上部を固定的に支持することができる。
次に、タンク本体12内に挿入して設けられ、尿素水の状態を検出する各種センサを有するセンサユニット20について述べる。センサユニット20は、主にタンク本体12内の尿素水の状態、例えば尿素水の温度、品質、残量等の情報を検出するものである。センサユニット20は、尿素水の情報の検出以外にも、尿素水を温める機能や尿素水の供給と戻りの経路を備えている。即ち、センサユニット20は、後述のレベルセンサ21、ヒータ22、供給管路23を含んで構成されている。これらのレベルセンサ21、ヒータ22、供給管路23等は、上部側がセンサ取付部材16のキャップ体19に保持されることにより、タンク本体12内の所定位置に配置されている。
レベルセンサ21は、タンク本体12内の尿素水の残量を計測するものである。このレベルセンサ21は、キャップ体19から下向きに延びた直線状のロッド部21Aと、ロッド部21Aに上,下方向に移動可能に取付けられたフロート21Bとにより構成されている。また、レベルセンサ21のロッド部21A内には、フロート21Bの位置信号を出力するためのリード線21C、尿素水の濃度や温度の検出信号を出力するリード線21D等が延びて設けられている。
ヒータ22は、温まったエンジン冷却水を循環することにより尿素水を温めるものである。ヒータ22は、長尺なパイプ材からなり、上,下方向に長円を描くように巻回して形成されている。ヒータ22は、入口側と出口側の接続管部22A(片方のみ図示)が上側に延びている。このヒータ22の接続管部22Aは、キャップ体19の挿着孔19Bを通って外部に延び、エンジン6または熱交換装置7に接続されている。
尿素水の供給管路23は、タンク本体12内の尿素水をNOx浄化装置10に向けて供給するものである。また、尿素水の供給管路23と並行して尿素水の戻り管路(図示せず)が設けられている。供給管路23は、吸込側となる下端部がタンク本体12の下面部12B(嵌合部12M)の近傍に位置している。供給管路23の上端側は、キャップ体19の挿着孔19Bを通って外部に延びている。
ここで、センサユニット20の外形寸法について述べる。センサユニット20は、レベルセンサ21、ヒータ22、供給管路23および戻り管路がタンク本体12内に挿入されている。この状態で、レベルセンサ21、ヒータ22、供給管路23および戻り管路は、タンク本体12内で束ねるように配置されている。束ねたレベルセンサ21、ヒータ22、供給管路23および戻り管路を取囲むことができる最も小さな仮想円を描く。この最小仮想円の直径寸法、即ち、図4、図6中に示す寸法D2がタンク本体12内におけるセンサユニット20の外形寸法となっている。そして、センサユニット20の外形寸法D2は、タンク本体12のユニット挿入開口部12Hの直径寸法D1よりも小さな値となっている。
次に、本発明の特徴部分の一部をなすフィルタ24の構成およびタンク本体12に対するフィルタ24の取付手順について述べる。ここで、第1の実施の形態では、フィルタ24は、タンク本体12に対して上側から挿入する構成となっている。このため、第1の実施の形態では、フィルタ24は、その上端が基端となり、下端が先端となっている。
フィルタ24は、レベルセンサ21、ヒータ22、供給管路23および戻り管路を取囲むようにタンク本体12内に設けられている。フィルタ24は、例えば樹脂材料を用いて円筒状に形成されている。また、フィルタ24は、タンク本体12のユニット挿入開口部12Hに先端側から挿入される構成となっている。図8に示すように、フィルタ24は、上,下方向に長尺な円筒状のフィルタ筒部24Aと、フィルタ筒部24Aの上端(基端)から径方向の外側に延びたフランジ部24Bとにより構成されている。
フィルタ筒部24Aは、格子体を筒状に巻回して形成されたフレーム筒24A1と、フレーム筒24A1の格子内の各開口を閉塞するメッシュ、フェルト等からなる複数枚の濾過シート24A2とにより構成されている。また、図5に示すように、フィルタ筒部24Aの基端となる上端24A3は、タンク本体12を構成する上面部12Aのユニット挿入開口部12Hに嵌合状態で挿通されている。一方、図6に示すように、フィルタ筒部24Aの先端となる下端24A4は、タンク本体12を構成する下面部12Bの嵌合部12Mに嵌合されている。
従って、フィルタ筒部24Aは、ユニット挿入開口部12Hよりも僅かに小さな筒体として形成されており、その内径寸法D3(図7参照)は、前述したセンサユニット20の外形寸法D2(図4、図6参照)よりも大きな寸法に形成されている。即ち、ユニット挿入開口部12Hの直径寸法D1とセンサユニット20の外形寸法D2とフィルタ筒部24Aの内径寸法D3との関係は、下記数1のように設定されている。
Figure 0006580796
これにより、センサユニット20の着脱作業時には、レベルセンサ21、ヒータ22、供給管路23、戻り管路等は、フィルタ筒部24Aに接触しないように抜き差しすることができる。
フランジ部24Bは、タンク本体12を構成する上面部12Aの凹陥部12Jの内径寸法よりも小さな外径寸法に設定されている。また、フランジ部24Bは、凹陥部12Jの上,下方向の深さ寸法と同等の板厚寸法に設定されている。これにより、フランジ部24Bは、凹陥部12Jに収めることができる。
フィルタ24をタンク本体12に取付ける場合の手順の一例について説明する。タンク本体12のユニット挿入開口部12Hに、フィルタ24のフィルタ筒部24Aの下端24A4から下向きに挿入する。この挿入状態では、フィルタ筒部24Aの上端24A3は、ユニット挿入開口部12Hに支持されているから、フィルタ筒部24Aの上側をユニット挿入開口部12Hによって径方向に位置決めすることができる。一方、フィルタ筒部24Aの下端24A4は、嵌合部12Mに嵌合されているから、フィルタ筒部24Aの下側を嵌合部12Mによって径方向に位置決めすることができる。しかも、フィルタ筒部24Aの下端24A4を嵌合部12Mに嵌合した状態では、フィルタ筒部24Aは、下端24A4側を弾性を有するOリング14によって保持できるから、振動や衝撃からフィルタ筒部24Aの下端24A4側を保護することができる。
第1の実施の形態による尿素水タンク11は、上述の如き構成を有するもので、次に、尿素水タンク11を組立てる場合の作業手順の一例について説明する。
まず、センサ取付部材16にセンサユニット20を取付ける場合について述べる。キャップ体19の各挿着孔19Bに、レベルセンサ21、ヒータ22、供給管路23、戻り管路等の上端側を挿通し、弾性力で保持した状態とする。この状態で取付筒体17の円筒部17Aを、キャップ体19の環状溝19Aに嵌合する。これにより、センサ取付部材16とセンサユニット20とは、1個のサブ組立体として形成することができる。
一方、タンク本体12側では、フィルタ24のフィルタ筒部24Aを、下端24A4側からタンク本体12のユニット挿入開口部12Hに挿入する。これにより、フィルタ筒部24Aの下端24A4を嵌合部12MにOリング14を介して嵌合する。また、フランジ部24Bをタンク本体12の凹陥部12Jに配置する。これにより、タンク本体12に対してフィルタ24を位置決め状態で挿着することができる。
タンク本体12に対してフィルタ24を挿着したら、センサ取付部材16とセンサユニット20とからなるサブ組立体をタンク本体12に組付ける。この場合には、タンク本体12のユニット挿入開口部12H、即ち、フィルタ24内にセンサ取付部材16に取付けられたセンサユニット20のレベルセンサ21、ヒータ22、供給管路23、戻り管路等を下端側から挿入する。このときに、フィルタ24のフィルタ筒部24Aの内径寸法D3は、センサユニット20の外形寸法D2よりも大きな寸法に形成している。これにより、レベルセンサ21、ヒータ22、供給管路23、戻り管路等は、フィルタ筒部24Aに接触することなくフィルタ筒部24A内に円滑に挿入することができる。
次に、フィルタ24内にセンサユニット20を挿入したら、センサ取付部材16を構成する取付筒体17の拡径部17Bを、タンク本体12の上面部12Aの平坦面12A1に当接する。この状態で、拡径部17Bに設けられた各ボルト挿通孔17Cにボルト18を挿通し、このボルト18を上面部12Aの各ねじ穴12Lに螺着する。
これにより、センサ取付部材16は、各ボルト18を用いてタンク本体12に取付けることができる。このセンサ取付部材16の取付構造を利用することで、フィルタ24は、そのフランジ部24Bをタンク本体12の上面部12Aと取付筒体17の拡径部17Bとの間に挟持して取付けることができる。また、センサ取付部材16に取付けられたセンサユニット20は、フィルタ24の内側に配置することができる。
一方、設定した油圧ショベル1の稼働時間が経過し、フィルタ24の交換を行う場合には、各ボルト18を取外し、センサ取付部材16を上側に引き上げてタンク本体12からセンサユニット20を取外す。これにより、フィルタ24は、ユニット挿入開口部12Hから容易に引き抜くことができる。これと逆の手順によって、新しいフィルタ24をタンク本体12に簡単に取付けることができる。
なお、図1、図2に示すように、外装カバー25は、エンジン6、熱交換装置7、油圧ポンプ8、NOx浄化装置10を含む機器を側方および上方から覆うものである。
かくして、第1の実施の形態によれば、尿素水タンク11は、タンク本体12の上面部12Aに設けられ、センサユニット20の外形寸法D2よりも大きく開口した(大きな直径寸法D1をもった)ユニット挿入開口部12Hと、タンク本体12の上面部12Aに設けられ、ユニット挿入開口部12Hを閉塞するセンサ取付部材16と、タンク本体12のユニット挿入開口部12Hに下端24A4側から挿入されてセンサユニット20を取囲む筒状体からなり、上端24A3がセンサ取付部材16を用いてタンク本体12の上面部12Aに取付けられているフィルタ24とを備える構成としている。
従って、フィルタ24をタンク本体12に取付けるのに、ボルトやブラケットの専用の取付部品を必要としない。この結果、尿素水タンク11を組立てるときの作業性を向上することができる。また、フィルタ24の交換作業を容易に行うことができる。しかも、フィルタ24は、フィルタ筒部24Aの内径寸法D3をセンサユニット20の外形寸法D2よりも大きく形成している。これにより、センサユニット20は、フィルタ24に接触することなく安全に、かつ容易に抜き差しすることができる。
フィルタ24は、フィルタ筒部24Aの基端となる上端24A3に径方向の外側に延びたフランジ部24Bを有している。この上で、フィルタ24は、下端24A4側からユニット挿入開口部12Hを介してタンク本体12内に挿入される。これにより、フランジ部24Bは、センサ取付部材16によってタンク本体12の上面部12Aとの間に挟持して取付けることができる。この結果、フランジ部24Bをセンサ取付部材16とタンク本体12の上面部12Aとの間に挟持するという簡単な構成でフィルタ24をタンク本体12内に取付けることができる。
タンク本体12の下面部12Bには、フィルタ24の内側に位置して尿素水を排出するためのねじ孔12Pとドレンプラグ15が設けられている。これにより、ドレンプラグ15を取外すことにより、フィルタ24内の尿素水を全て排出することができる。
タンク本体12の下面部12Bには、フィルタ24のフィルタ筒部24Aの下端24A4が嵌合する嵌合部12Mが設けられている。これにより、フィルタ筒部24Aの下端24A4側を径方向に位置決めすることができる。
しかも、嵌合部12Mの内周面12M1には、弾性を有するOリング14を設けている。これにより、フィルタ筒部24Aの下端24A4側は、走行時や作業時の振動や衝撃から保護することができる。
次に、図9ないし図12は本発明の第2の実施の形態を示している。本実施の形態の特徴は、タンク本体の下面部に設けられた開口部は、センサユニットと上,下方向で対向する位置でフィルタを挿入するためのフィルタ挿入開口部となっている。フィルタは、基端に径方向の外側に延びたフランジ部を有し、フィルタは、先端側からフィルタ挿入開口部を介してタンク本体内に挿入されている。フィルタのフランジ部は、フィルタ挿入開口部を閉塞するための閉塞部材によってタンク本体の下面部との間に挟持して取付けられる構成としている。なお、第2の実施の形態では、前述した第1の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
図9において、第2の実施の形態による尿素水タンク31は、前述したセンサ取付部材16、センサユニット20と、後述するタンク本体32、閉塞底板36、フィルタ38とを含んで構成されている。
第2の実施の形態によるタンク本体32は、第1の実施の形態によるタンク本体12とほぼ同様に、平坦面32A1と傾斜面32A2を有する上面部32A、下面部32B、前面部32C、後面部32D、左面部32E、右面部(図示せず)により構成されている。上面部32Aの傾斜面32A2には、キャップ32F1付きの給水口32Fが設けられている。
図10に示すように、上面部32Aの平坦面32A1には、ユニット挿入開口部32Gが設けられている。このユニット挿入開口部32Gは、センサユニット20が挿通する開口部であり、後述するフィルタ38のフィルタ筒部38Aの上端38A4が嵌合される嵌合部も兼ねている。従って、ユニット挿入開口部32Gの内周面32G1には、環状溝32Hが全周に亘って設けられている。環状溝32Hには、弾性部材としてのOリング33が装着されている。また、平坦面32A1上には、ユニット挿入開口部32Gを取囲むように環状溝32Jが設けられている。この環状溝32Jには、Oリング34が装着されている。さらに、上面部32Aの平坦面32A1には、環状溝32Jの外周側にボルト18が螺着される複数個のねじ穴32K(2個のみ図示)が設けられている。
一方、図11に示すように、タンク本体32の下面部32Bには、センサユニット20と上,下方向で対向する位置、即ち、ユニット挿入開口部32Gの直下に位置して開口部としてのフィルタ挿入開口部32Lが設けられている。このフィルタ挿入開口部32Lは、フィルタ38のフィルタ筒部38Aが挿通するもので、センサユニット20の外形寸法D2よりも大きな直径寸法(内径寸法)D4をもって開口している。これにより、フィルタ挿入開口部32Lに挿通されるフィルタ38のフィルタ筒部38Aの内径寸法D5を、センサユニット20の外形寸法D2よりも大きくすることができる。
タンク本体32の下面部32Bの下面側には、フィルタ挿入開口部32Lから径方向の外側に向けて延びる円環状の凹陥部32Mが形成されている。この凹陥部32Mは、フィルタ38のフランジ部38Bが配置されるものである。また、タンク本体32の下面部32Bには、凹陥部32Mを取囲むように環状溝32Nが設けられている。この環状溝32Nには、Oリング35が装着されている。さらに、下面部32Bには、環状溝32Nの外周側に位置してボルト18が螺着される複数個のねじ穴32P(2個のみ図示)が設けられている。
次に、本発明の特徴部分の一部をなす閉塞底板36の構成およびタンク本体32に対する取付構造について述べる。
閉塞底板36は、閉塞部材を構成するもので、例えば円形状の金属板として形成されている。図12に示すように、閉塞底板36の外周側には、下面部32Bの各ねじ穴32Pに対応して複数個のボルト挿通孔36Aが設けられている。また、閉塞底板36には、フィルタ38の内側となる位置、即ち、ほぼ中央部に位置してねじ孔36Bが上,下方向に貫通して形成されている。このねじ孔36Bは、タンク本体32のメンテナンス作業時に、内部の尿素水を排出するものである。ねじ孔36Bには、通常はボルトからなるドレンプラグ37が螺着されている。
ここで、閉塞底板36は、フィルタ挿入開口部32Lを覆うように下面部32Bの下面に当接される。この状態で、各ボルト挿通孔36Aに挿通したボルト18を下面部32Bの各ねじ穴32Pに螺着する。これにより、閉塞底板36は、下面部32Bに取付けることができる。このときに、閉塞底板36は、下面部32Bとの間でフィルタ38のフランジ部38Bを挟持することができる。
次に、本発明の特徴部分の一部をなすフィルタ38の構成やタンク本体32に対する取付手順について述べる。ここで、第2の実施の形態では、フィルタ8は、タンク本体32に対して下側から挿入する構成となっている。これにより、フィルタ8は、その下端が基端となり、上端が先端となっている。
フィルタ38は、レベルセンサ21、ヒータ22、供給管路23および戻り管路を取囲むようにタンク本体32内に設けられている。フィルタ38は、第1の実施の形態によるフィルタ24を上,下方向で反転したものとなっている。即ち、フィルタ38は、フレーム筒38A1および濾過シート38A2からなるフィルタ筒部38Aと、フィルタ筒部38Aの下端38A3から径方向の外側に延びたフランジ部38Bとにより構成されている。
従って、フィルタ筒部38Aは、フィルタ挿入開口部32Lよりも僅かに小さな筒体として形成されている。その内径寸法D5は、センサユニット20の外形寸法D2よりも大きな寸法に形成されている。即ち、フィルタ挿入開口部32Lの直径寸法D4とセンサユニット20の外形寸法D2とフィルタ筒部38Aの内径寸法D5との関係は、下記数2のように設定されている。
Figure 0006580796
これにより、センサユニット20とフィルタ38とは、互いに接触することなくタンク本体32に抜き差しすることができる。
フィルタ38をタンク本体32に取付ける場合の手順の一例について説明する。タンク本体32のフィルタ挿入開口部32Lに、フィルタ38のフィルタ筒部38Aは、その上端38A4から上向きに挿入される。このときは、フィルタ筒部38Aの下端38A3は、フィルタ挿入開口部32Lに支持されている。これにより、フィルタ筒部38Aの下側は、フィルタ挿入開口部32Lによって径方向に位置決めすることができる。一方、フィルタ筒部38Aの上端38A4は、ユニット挿入開口部32Gに嵌合されている。これにより、フィルタ筒部38Aの上側は、ユニット挿入開口部32Gによって径方向に位置決めすることができる。しかも、フィルタ筒部38Aの上端38A4をユニット挿入開口部32Gに嵌合した状態では、この上端38A4側を弾性を有するOリング33によって保持できるから、振動や衝撃からフィルタ筒部38Aの上端38A4側を保護することができる。
第2の実施の形態による尿素水タンク31は、上述の如き構成を有するもので、次に、尿素水タンク31を組立てる場合の作業手順のうち、特徴をなす一部の作業手順の一例について説明する。
フィルタ38のフィルタ筒部38Aを、上端38A4側からタンク本体32のフィルタ挿入開口部32Lに挿入する。これにより、フィルタ筒部38Aの上端38A4をユニット挿入開口部32GにOリング33を介して嵌合する。また、フランジ部38Bをタンク本体32の凹陥部32Mに配置する。これにより、タンク本体32に対してフィルタ38を位置決め状態で挿着することができる。
タンク本体32に対してフィルタ38を挿着したら、閉塞底板36をタンク本体32の下面部32Bに当接する。この状態で、閉塞底板36に設けられた各ボルト挿通孔36Aにボルト18を挿通し、このボルト18を下面部32Bの各ねじ穴32Pに螺着する。
これにより、閉塞底板36は、各ボルト18を用いてタンク本体32に取付けることができる。この閉塞底板36の取付構造を利用することで、フィルタ38は、そのフランジ部38Bをタンク本体32の下面部32Bと閉塞底板36との間に挟持して取付けることができる。
かくして、このように構成された第2の実施の形態においても、前述した第1の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。特に、第2の実施の形態によれば、フィルタ38は、タンク本体32の下面部32B側から上向きに挿入することができる。また、タンク本体32に挿入したフィルタ38は、閉塞底板36によって下面部32Bとの間に挟持することができる。
次に、図13は本発明の第3の実施の形態を示している。本実施の形態の特徴は、フィルタは、基端がユニット挿入開口部を閉塞するための閉塞部材に一体的に設けられ、フィルタは、先端側からユニット挿入開口部を介してタンク本体内に挿入されたことにある。なお、第3の実施の形態では、前述した第1の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
図13において、第3の実施の形態によるフィルタ一体型取付部材41は、閉塞部材をなす取付筒体42およびキャップ体43と、取付筒体42と一体形成されたフィルタ44とにより構成されている。取付筒体42とキャップ体43は、取付筒体42が樹脂材料によって形成されている点を除いては、前述した第1の実施の形態による取付筒体17とキャップ体19と同様の構成となっている。このため、構成の説明は省略するものとする。
フィルタ44は、第1の実施の形態によるフィルタ24のフィルタ筒部24Aと同様に、フレーム筒44Aと濾過シート44Bとにより形成されている。フレーム筒44Aの上端は取付筒体17に一体的に取付けられている。
かくして、このように構成された第3の実施の形態においても、前述した第1の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。特に、第3の実施の形態によれば、フィルタ44を取付筒体17に一体的に取付けている。これにより、部品点数を削減することができ、組立作業時、フィルタ44の交換作業時の作業性を向上することができる。
次に、図14は本発明の第4の実施の形態を示している。本実施の形態の特徴は、フィルタは、基端がユニット挿入開口部を閉塞するための閉塞部材に一体的に設けられ、フィルタは、先端側からユニット挿入開口部を介してタンク本体内に挿入されたことにある。なお、第4の実施の形態では、前述した第2の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
図14において、第4の実施の形態によるフィルタ一体型閉塞底板51は、閉塞部材をなす底板本体52と、底板本体52と一体形成されたフィルタ53とにより構成されている。底板本体52は、樹脂材料によって形成されている点を除いては、前述した第2の実施の形態による閉塞底板36と同様の構成となっている。このため、構成の説明は省略するものとする。
フィルタ53は、第2の実施の形態によるフィルタ38のフィルタ筒部38Aと同様に、フレーム筒53Aと濾過シート53Bとにより形成されている。フレーム筒53Aの下端は底板本体52に一体的に取付けられている。
かくして、このように構成された第4の実施の形態においても、前述した第2の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。特に、第4の実施の形態によれば、フィルタ53を底板本体52に一体的に取付けている。これにより、部品点数を削減することができ、組立作業時、フィルタ53の交換作業時の作業性を向上することができる。
なお、第1の実施の形態では、センサ取付部材16の取付筒体17とキャップ体19とを別部材として設けた場合を例示している。しかし、本発明はこれに限らず、例えば、取付筒体17とキャップ体19とを一体形成する構成としてもよい。この構成は、他の実施の形態にも同様に適用することができるものである。
第1の実施の形態では、タンク本体12の嵌合部12Mの内周面12M1に環状溝12Nを設け、この環状溝12Nに弾性部材としてのOリング14を装着する。これにより、タンク本体12側のOリング14でフィルタ24のフィルタ筒部24Aの下端24A4弾性的に保持する構成とした場合を例示している。しかし、本発明はこれに限らず、フィルタ24のフィルタ筒部24Aの下端24A4の外周に環状溝を設け、この環状溝にOリングを装着する構成としてもよい。この構成は、他の実施の形態にも同様に適用することができるものである。
第1の実施の形態では、開口部としてのユニット挿入開口部12Hは、タンク本体12の上面部12Aのみに設けられ、センサユニット20とフィルタ24の両方をユニット挿入開口部12Hから下向きに挿入した場合を例示している。また、第2の実施の形態では、開口部としてのユニット挿入開口部32Gは、タンク本体32の上面部32Aに設けられている。この上で、センサユニット20をユニット挿入開口部32Gから下向きに挿入している。一方で、開口部としてのフィルタ挿入開口部32Lは、タンク本体32の下面部32Bに設けられている。この上で、フィルタ38をフィルタ挿入開口部32Lから上向きに挿入した場合を例示している。
しかし、本発明はこれらの構成に限定されるものではない。即ち、開口部としてのユニット挿入開口部は、タンク本体の下面部のみに設けられ、センサユニットとフィルタの両方をユニット挿入開口部から上向きに挿入する構成としてもよい。さらに、この構成は、第3の実施の形態にも同様に適用することができる。この場合、タンク本体の下面部のみに設けられた開口部としてのユニット挿入開口部からフィルタ一体型取付部材41とセンサユニット20を上向きに挿入する構成とすればよい。
各実施の形態では、建設機械の尿素水タンクとして、クローラ式の油圧ショベル1の尿素水タンク11,31を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、ホイール式の油圧ショベル、油圧クレーン、ホイールローダ等の他の建設機械に設けられた尿素水タンクにも広く適用することができる。
1 油圧ショベル(建設機械)
2 下部走行体(車体)
3 上部旋回体(車体)
6 エンジン
10 NOx浄化装置(排気ガス後処理装置)
11,31 尿素水タンク
12,32 タンク本体
12A,32A 上面部
12B,32B 下面部
12H ユニット挿入開口部(開口部)
12M 嵌合部
12P,36B ねじ孔
14,33 Oリング(弾性部材)
15,37 ドレンプラグ
16 センサ取付部材(閉塞部材)
20 センサユニット
21 レベルセンサ
24,38,44,53 フィルタ
24A,38A フィルタ筒部
24A3 上端(基端)
24A4 下端(先端)
24B,38B フランジ部
32G ユニット挿入開口部(嵌合部を兼ねた開口部)
32L フィルタ挿入開口部(開口部)
36 閉塞底板(閉塞部材)
38A3 下端(基端)
38A4 上端(先端)
41 フィルタ一体型取付部材
42 取付筒体(閉塞部材)
43 キャップ体(閉塞部材)
51 フィルタ一体型閉塞底板
52 底板本体(閉塞部材)
D1 ユニット挿入開口部の直径寸法
D2 センサユニットの外形寸法
D3,D5 フィルタのフィルタ筒部の内径寸法
D4 フィルタ挿入開口部の直径寸法

Claims (6)

  1. 車体に搭載されたエンジンの排気ガスを清浄化する排気ガス後処理装置に供給される尿素水を貯えるタンク本体と、
    前記タンク本体内に挿入して設けられ、尿素水の状態を検出するセンサを有するセンサユニットとを含んで構成された建設機械の尿素水タンクにおいて、
    前記タンク本体の上面部と下面部のうち少なくとも一方の面に設けられ、前記センサユニットの外形寸法よりも大きく開口した開口部と、
    前記タンク本体の前記一方の面に設けられ、前記開口部を閉塞する閉塞部材と、
    前記タンク本体の前記開口部に先端側から挿入されて前記センサユニットを取囲む筒状体からなり、基端が前記閉塞部材を用いて前記タンク本体の前記一方の面に取付けられているフィルタとを備え
    前記タンク本体の前記上面部に設けられた前記開口部は、前記センサユニットを挿入するためのユニット挿入開口部であり、
    前記センサユニットは、前記閉塞部材に取付けられており、
    前記フィルタは、前記基端に径方向の外側に延びたフランジ部を有し、
    前記フィルタは、先端側から前記ユニット挿入開口部を介して前記タンク本体内に挿入され、
    前記フィルタの前記フランジ部は、前記ユニット挿入開口部を閉塞するための前記閉塞部材によって前記タンク本体の前記上面部との間に挟持して取付けられ、
    前記タンク本体の前記下面部には、前記フィルタの内側に位置して尿素水を排出するためのドレンプラグが設けられていることを特徴とする建設機械の尿素水タンク。
  2. 車体に搭載されたエンジンの排気ガスを清浄化する排気ガス後処理装置に供給される尿素水を貯えるタンク本体と、
    前記タンク本体内に挿入して設けられ、尿素水の状態を検出するセンサを有するセンサユニットとを含んで構成された建設機械の尿素水タンクにおいて、
    前記タンク本体の上面部と下面部のうち少なくとも一方の面に設けられ、前記センサユニットの外形寸法よりも大きく開口した開口部と、
    前記タンク本体の前記一方の面に設けられ、前記開口部を閉塞する閉塞部材と、
    前記タンク本体の前記開口部に先端側から挿入されて前記センサユニットを取囲む筒状体からなり、基端が前記閉塞部材を用いて前記タンク本体の前記一方の面に取付けられているフィルタとを備え、
    前記タンク本体の前記下面部に設けられた前記開口部は、前記センサユニットと上,下方向で対向する位置で前記フィルタを挿入するためのフィルタ挿入開口部であり、
    前記フィルタは、前記基端に径方向の外側に延びたフランジ部を有し、
    前記フィルタは、先端側から前記フィルタ挿入開口部を介して前記タンク本体内に挿入され、
    前記フィルタの前記フランジ部は、前記フィルタ挿入開口部を閉塞するための前記閉塞部材によって前記タンク本体の前記下面部との間に挟持して取付けられる構成としたことを特徴とする建設機械の尿素水タンク。
  3. 前記タンク本体の前記下面部に設けられた前記閉塞部材には、前記フィルタの内側に位置して尿素水を排出するためのドレンプラグが設けられていることを特徴とする請求項に記載の建設機械の尿素水タンク。
  4. 車体に搭載されたエンジンの排気ガスを清浄化する排気ガス後処理装置に供給される尿素水を貯えるタンク本体と、
    前記タンク本体内に挿入して設けられ、尿素水の状態を検出するセンサを有するセンサユニットとを含んで構成された建設機械の尿素水タンクにおいて、
    前記タンク本体の上面部と下面部のうち少なくとも一方の面に設けられ、前記センサユニットの外形寸法よりも大きく開口した開口部と、
    前記タンク本体の前記一方の面に設けられ、前記開口部を閉塞する閉塞部材と、
    前記タンク本体の前記開口部に先端側から挿入されて前記センサユニットを取囲む筒状体からなり、基端が前記閉塞部材を用いて前記タンク本体の前記一方の面に取付けられているフィルタとを備え
    前記タンク本体の前記下面部に設けられた前記開口部は、前記センサユニットと上,下方向で対向する位置で前記フィルタを挿入するためのフィルタ挿入開口部であり、
    前記フィルタは、前記基端が前記フィルタ挿入開口部を閉塞するための前記閉塞部材と一体的に設けられ、
    前記フィルタは、先端側から前記フィルタ挿入開口部を介して前記タンク本体内に挿入されることを特徴とする建設機械の尿素水タンク。
  5. 車体に搭載されたエンジンの排気ガスを清浄化する排気ガス後処理装置に供給される尿素水を貯えるタンク本体と、
    前記タンク本体内に挿入して設けられ、尿素水の状態を検出するセンサを有するセンサユニットとを含んで構成された建設機械の尿素水タンクにおいて、
    前記タンク本体の上面部と下面部のうち少なくとも一方の面に設けられ、前記センサユニットの外形寸法よりも大きく開口した開口部と、
    前記タンク本体の前記一方の面に設けられ、前記開口部を閉塞する閉塞部材と、
    前記タンク本体の前記開口部に先端側から挿入されて前記センサユニットを取囲む筒状体からなり、基端が前記閉塞部材を用いて前記タンク本体の前記一方の面に取付けられているフィルタとを備え
    前記タンク本体の他方の面には、前記フィルタの先端が嵌合する嵌合部が設けられていることを特徴とする建設機械の尿素水タンク。
  6. 前記フィルタの先端と前記嵌合部との間には、前記フィルタの先端を弾性的に保持する弾性部材が設けられていることを特徴とする請求項に記載の建設機械の尿素水タンク。
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