JP7167075B2 - 作業車両 - Google Patents

Description

本発明は、排出ガスを処理する排ガス処理装置を備えた作業車両に関する。

近年、ホイールローダなどの作業車両においても、エンジンから排出される排出ガスに含まれるＮＯｘ量を低減するために、例えば、還元剤に尿素水を用いた選択触媒還元（ＳＣＲ；Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）技術が採用された排ガス処理が行われている。なお、尿素水は、アンモニア（ＮＨ_３）が発生する温度以下であっても高温になると品質が劣化しやすいため、尿素水を貯留するタンクを冷却してできる限り低温状態にしておく必要がある。

例えば、特許文献１に記載されたホイールローダでは、還元剤を貯留する還元剤タンクが設けられ、その還元剤タンクを収納するタンク収納部に外気を導入する導入部が備えられている。そして、ラジエータファンが動作することにより発生する吸込み圧によって導入部から外気がタンク収納部内に取り込まれ、還元剤タンクが、取り込まれた外気と直接に熱交換が行われて冷却される。

国際公開第２０１６／１０３８８５号

しかしながら、作業車両が用いられる作業現場は塵埃が多いため、特許文献１に記載のホイールローダの場合には、導入部から外気と一緒に塵埃もタンク収納部内に取り込まれる。塵埃がタンク収納部内に取り込まれると、塵埃が還元剤タンクの給水口を塞いでいるキャップやその周囲に堆積する。キャップの周囲に堆積した塵埃は給水の際に還元剤タンク内に取り込まれることがあり、それが原因となって制御不良が発生して排ガス処理が滞ってしまったり、各種機器が故障してしまったりする可能性がある。

そこで、本発明の目的は、還元剤タンクを効率良く冷却しながらも、還元剤タンク内への塵埃の侵入を抑制することが可能な作業車両を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、車体と、前記車体に設けられたエンジンと、前記エンジンから排出される排出ガスを処理する排ガス処理装置と、前記排ガス処理装置の内部に還元剤を噴射する還元剤噴射装置と、前記エンジンの冷却水を冷却するラジエータを含む少なくとも１つの熱交換器と、外気を吸い込んで冷却風を生成して前記熱交換器を冷却する冷却ファンと、前記還元剤を貯留する還元剤タンクと、を備え、前記エンジンと前記排ガス処理装置と前記還元剤噴射装置とを収容するエンジン室と、前記エンジン室の後方において隔壁により前記エンジン室と離隔され、前記熱交換器と前記冷却ファンとを収容する冷却室と、前記冷却室の側方に設けられ前記冷却室に連通する挿通孔を有し、前記還元剤タンクを収容するタンク収容室と、が設けられた作業車両において、前記タンク収容室に回動可能に設けられた開閉カバーと、前記還元剤タンクの給水口の外周を囲む筒形状の囲い部材と、を有し、前記囲い部材は、一端側が前記開閉カバーもしくは前記還元剤タンクに対して固定され、前記開閉カバーが押圧された状態で閉められたときに、他端側が前記還元剤タンクもしくは前記開閉カバーに対して密着する密着部材を備えることを特徴とする。

本発明によれば、還元剤タンクを効率良く冷却しながらも、還元剤タンク内への塵埃の侵入を抑制することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の実施形態に係るホイールローダの一構成例を示す外観側面図である。 ホイールローダの車体後部を左斜め後方から見た斜視図である。 ホイールローダの車体後部の構成を説明する模式図である。 開閉カバーが開けられた状態のタンク収容室を示す斜視図である。 開閉カバーが開けられた状態のタンク収容室の内部を示す図である。 開閉カバーが閉じられた状態のタンク収容室の内部を示す図である。 変形例に係るホイールローダにおいて、開閉カバーが開けられた状態のタンク収容室を示す斜視図である。 変形例に係るホイールローダにおいて、開閉カバーが開けられた状態のタンク収容室の内部を示す図である。 変形例に係るホイールローダにおいて、開閉カバーが閉じられた状態のタンク収容室の内部を示す図である。

以下、本発明の実施形態に係る作業車両の一態様として、例えば土砂や鉱物を掘削してダンプトラックなどへ積み込む荷役作業を行うホイールローダについて説明する。

＜ホイールローダ１の全体構成＞
まず、本発明の実施形態に係るホイールローダ１の全体構成について、図１～３を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るホイールローダ１の一構成例を示す外観側面図である。図２は、ホイールローダ１の車体後部を左斜め後方から見た斜視図である。図３は、ホイールローダ１の車体後部の構成を説明する模式図である。

ホイールローダ１は、車体が中心付近で中折れすることにより操舵されるアーティキュレート式の作業車両である。具体的には、図１に示すように、車体の前部となる前フレーム１Ａと車体の後部となる後フレーム１Ｂとが、センタジョイント１０によって左右方向に回動自在に連結されており、前フレーム１Ａが後フレーム１Ｂに対して左右方向に屈曲する。なお、以下の説明において、車体の左右方向のうち、進行方向の前側を向いた状態での左手側を「左方向」とし、その反対となる右手側を「右方向」とする。

車体には４つの車輪１１が設けられており、２つの車輪１１が前輪１１Ａとして前フレーム１Ａの左右両側に、残り２つの車輪１１が後輪１１Ｂとして後フレーム１Ｂの左右両側に、それぞれ設けられている。なお、図１では、左右一対の前輪１１Ａおよび後輪１１Ｂのうち、左側の前輪１１Ａおよび後輪１１Ｂのみを示している。

前フレーム１Ａの前部には、荷役作業に用いる油圧駆動式の荷役作業装置２が取り付けられている。荷役作業装置２は、前フレーム１Ａに基端部が取り付けられたリフトアーム２１と、ロッドが伸縮することによりリフトアーム２１を駆動する２つのリフトアームシリンダ（不図示）と、リフトアーム２１の先端部に取り付けられたバケット２２と、ロッド２２０Ａが伸縮することによりバケット２２を駆動するバケットシリンダ２２Ａと、リフトアーム２１に回動可能に連結されてバケット２２とバケットシリンダ２２Ａとのリンク機構を構成するベルクランク２３と、を有している。

リフトアーム２１は、油圧ポンプから吐出された作動油が２つのリフトアームシリンダのそれぞれに供給されて、各ロッドが伸びることにより前フレーム１Ａに対して上方向に回動し、各ロッドが縮むことにより前フレーム１Ａに対して下方向に回動する。

バケット２２は、土砂などを掬って放土したり、地面を均したりするための作業具であり、油圧ポンプから吐出された作動油がバケットシリンダ２２Ａに供給されて、ロッド２２０Ａが伸びることによりリフトアーム２１に対して上方向に回動（チルト）し、ロッド２２０Ａが縮むことによりリフトアーム２１に対して下方向に回動（ダンプ）する。なお、バケット２２は、例えばブレード等の各種アタッチメントに交換することが可能であり、ホイールローダ１は、バケット２２を用いた掘削作業や押土作業の他に、除雪作業などの作業を行うこともできる。

後フレーム１Ｂには、オペレータが搭乗する運転室１２と、運転室１２の後方に配置されたエンジン室１３と、エンジン室１３のさらに後方に配置された冷却室１４と、後フレーム１Ｂの後端部において車体が傾倒しないように荷役作業装置２とのバランスを保つカウンタウェイト１５と、が設けられている。

エンジン室１３および冷却室１４はいずれも、後フレーム１Ｂを上方からカバー１０１で覆うことによって内部に形成された空間である。カバー１０１は、図２に示すように、上カバー部１０１Ａと、左カバー部１０１Ｂと、右カバー部１０１Ｃと、を含み、後端は開放されてリアグリル１６が取り付けられている。

図３に示すように、エンジン室１３と冷却室１４との間には、両室を隔離するための隔壁１０２が左カバー部１０１Ｂ側から右カバー部１０１Ｃ側に亘って設けられており、エンジン室１３で発生した熱が冷却室１４に伝達されにくい構造となっている。

エンジン室１３には、エンジン３１と、エンジン３１から排出される排出ガスを処理する排ガス処理装置３２と、排ガス処理装置３２の内部に還元剤を噴射する還元剤噴射装置３３と、が収容されている。なお、図３に示す模式図では、排ガス処理装置３２と還元剤噴射装置３３とが別々の装置としてエンジン室１３内に設けられているが、これに限らず、排ガス処理装置３２内に還元剤噴射装置３３が組み込まれていてもよい。

還元剤は、例えば、水にアンモニアを溶解させた尿素水が用いられ、還元剤タンク７０に貯留されている。還元剤タンク７０は、冷却室１４の左側方において後フレーム１Ｂにより冷却室１４と隔離されて設けられたタンク収容室１７に収容されている。なお、本実施形態では、タンク収容室１７は、冷却室１４の左側方に設けられているが、これに限らず、ホイールローダ１の仕様によっては冷却室１４の右側方に設けられていてもよい。

図３に示すように、還元剤噴射装置３３と還元剤タンク７０とは、一対の還元剤給排用配管７０１Ａ，７０１Ｂによって接続されており、これら一対の還元剤給排用配管７０１Ａ，７０１Ｂを介して、還元剤噴射装置３３と還元剤タンク７０との間で還元剤が給排される。なお、図３では、一対の還元剤給排用配管７０１Ａ，７０１Ｂを１本の線で模式的に示している。

具体的には、還元剤タンク７０に貯留された還元剤は、一方の還元剤給排用配管７０１Ａを通って還元剤噴射装置３３に供給され、還元剤噴射装置３３から排出された還元剤は、他方の還元剤給排用配管７０１Ｂを通って還元剤タンク７０に戻される。なお、図３では図示を省略しているが、一方の還元剤給排用配管７０１Ａ上には還元剤ポンプが設けられており、還元剤タンク７０に貯留された還元剤は、還元剤ポンプによって吸い上げられて還元剤噴射装置３３に供給される。

本実施形態では、一対の還元剤給排用配管７０１Ａ，７０１Ｂは、タンク収容室１７の右側部１７Ｒに形成された第１挿通孔１７１、および後フレーム１Ｂの左側面部（冷却室１４の左下側を覆う部分）に形成されたフレーム孔１０３を介して冷却室１４内に導かれ、さらに、還元剤ポンプを経由して隔壁１０２に形成された壁孔１０２Ａを介してエンジン室１３内に導かれている。

タンク収容室１７は、第１挿通孔１７１の位置がフレーム孔１０３の位置に合うように後フレーム１Ｂに取り付けられており、これら第１挿通孔１７１およびフレーム孔１０３によって冷却室１４の内部とタンク収容室１７の内部とがつながっている。

また、エンジン３１と還元剤タンク７０とは、一対の冷却水給排用配管７０２Ａ，７０２Ｂによって接続されており、これら一対の冷却水給排用配管７０２Ａ，７０２Ｂを介して、エンジン３１と還元剤タンク７０との間でエンジン冷却水が給排される。還元剤である尿素水は、高温になると品質が劣化しやすい一方で、例えば寒冷地などの低温環境下では凍結しやすい。そのため、エンジン３１を冷却した後の比較的高温のエンジン冷却水を還元剤タンク７０に導いて尿素水に熱を供給することで、尿素水の凍結を防止している。なお、図３では、一対の冷却水給排用配管７０２Ａ，７０２Ｂを１本の線で模式的に示している。

冷却室１４には、エンジン３１の冷却水を冷却するラジエータ４１と、外気を吸い込んで冷却風を生成してラジエータ４１を冷却する冷却ファン４２と、が収容されている。なお、図３では、冷却室１４には、熱交換器としてラジエータ４１のみが図示されているが、これに限らず、ラジエータ４１以外の熱交換器が収容されている場合もある。すなわち、冷却室１４には、ラジエータ４１を含む少なくとも１つの熱交換器が収容される。

冷却ファン４２は、作動することによって冷却室１４内にホイールローダ１の周辺の大気圧よりも低い圧力（吸込み圧）を発生させ、後フレーム１Ｂやカバー１０１、タンク収容室１７に形成された孔やスリットなどから外気を冷却室１４内に取り込んで冷却風を生成する。

このとき、タンク収容室１７内にも外気が取り込まれるため、還元剤タンク７０は、取り込まれた外気と直接に熱交換が行われ、貯留された尿素水が高温になり過ぎないように効率的に冷却される。他方で、ホイールローダ１が用いられる作業現場は塵埃が多いため、冷却ファン４２の作動により、外気と一緒に塵埃も車体の内部に取り込まれる。

＜タンク収容室１７の内部構成＞
次に、タンク収容室１７の内部の構成について、図４～６を参照して説明する。

図４は、開閉カバー１７０が開けられた状態のタンク収容室１７を示す斜視図である。図５は、開閉カバー１７０が開けられた状態のタンク収容室１７の内部を示す図である。図６は、開閉カバー１７０が閉じられた状態のタンク収容室１７の内部を示す図である。

タンク収容室１７は、天井となる上部１７Ｕと、底となる下部１７Ｄと、後フレーム１Ｂに対向する右側部１７Ｒと、右側部１７Ｒに対向する左側部１７Ｌと、カウンタウェイト１５に対向する後部１７Ｂと、後部１７Ｂに対向する前部１７Ｆと、によって囲まれた箱体である。なお、本実施形態では、上部１７Ｕは、前側が下方に向かって傾斜する傾斜部１７Ｓを含んでいる。

タンク収容室１７内に載置された還元剤タンク７０の天井部７０Ａには、還元剤を給水するための給水口７１が設けられている。なお、給水口７１は、必ずしも還元剤タンク７０の天井部７０Ａに設けられている必要はない。図４に示すように、タンク収容室１７には、傾斜部１７Ｓを含む上部１７Ｕの前側部分から左側部１７Ｌの上側部分に亘って切り欠かれた切り欠き部１７Ｎが形成されている。これにより、作業員は、この切り欠き部１７Ｎから給水口７１にアクセスしたり、還元剤タンク７０内の尿素水の貯留量を確認したりすることができる。

切り欠き部１７Ｎには、切り欠き部１７Ｎを塞いで給水口７１を覆う開閉カバー１７０が取り付けられている。開閉カバー１７０は、前部１７Ｆにヒンジ１７０Ａを介して回動可能に固定されており、ヒンジ１７０Ａを中心として前方に回動させることにより開き、ヒンジ１７０Ａを中心として後方に回動させることにより閉じる。さらに、開閉カバー１７０は、ストッパ部材１７０Ｂによってヒンジ１７０Ａを中心とした前方への回動が規制されている。なお、開閉カバー１７０は、少なくともタンク収容室１７に回動可能に取り付けられていればよく、取付場所については特に制限はない。

タンク収容室１７内には、給水口７１の外周を囲む筒形状（本実施形態では、四隅が丸みを帯びた角筒形状）の囲い部材８が設けられている。この囲い部材８は、図４および図５に示すように、上端が開閉カバー１７０に固定されて一体となっており、下端には密着部材としての環状のパッキン８０が備えられている。図６に示すように、囲い部材８は、開閉カバー１７０が押圧された状態で閉められたとき、パッキン８０が還元剤タンク７０の天井部７０Ａに密着する。

したがって、開閉カバー１７０が押圧された状態で閉められたとき、囲い部材８は、上端が開閉カバー１７０のうちタンク収容室１７の上部１７Ｕに位置する部分に、下端が還元剤タンク７０の天井部７０Ａに、それぞれ接触する。これにより、給水口７１は密閉された空間内に配置された状態となるため、冷却ファン４２の作動に伴ってタンク収容室１７内に外気と共に塵埃が取り込まれてしまった場合であっても、給水口７１からの還元剤タンク７０内への塵埃の侵入を抑制することができる。

なお、囲い部材８は、上端が開閉カバー１７０に対して固定されていることにより、囲い部材８の上端と開閉カバー１７０との間に隙間が形成されないため、還元剤タンク７０内への塵埃の侵入をより抑制している。また、還元剤タンク７０に尿素水を給水する際において、作業員が開閉カバー１７０を開けると、開閉カバー１７０と一緒に囲い部材８も移動することから、給水口７１にアクセスしやすい。

図４に示すように、タンク収容室１７の上部１７Ｕには、第１挿通孔１７１（図５および図６参照）とは異なる挿通孔であって、一対の冷却水給排用配管７０２Ａ，７０２Ｂが挿通される第２挿通孔１７２が形成されている。この第２挿通孔１７２は、タンク収容室１７の上部１７Ｕに形成された挿通孔と、冷却室１４の左側方を覆う左カバー部１０１Ｂと後フレーム１Ｂとの間に形成された隙間と、によって形成されている。したがって、一対の冷却水給排用配管７０２Ａ，７０２Ｂはそれぞれ、タンク収容室１７から上方に向かって立ち上がった後に冷却室１４内に導かれる。

なお、第１挿通孔１７１の位置および第２挿通孔１７２の位置については、これに限らず、一対の還元剤給排用配管７０１Ａ，７０１Ｂや一対の冷却水給排用配管７０２Ａ，７０２Ｂの配索がしやすい位置であれば特に制限はない。

このように、タンク収容室１７において、一対の還元剤給排用配管７０１Ａ，７０１Ｂが挿通される第１挿通孔７１１と、一対の冷却水給排用配管７０２Ａ，７０２Ｂが挿通される第２挿通孔７１２と、を異なる位置に形成することにより、一対の還元剤給排用配管７０１Ａ，７０１Ｂおよび一対の冷却水給排用配管７０２Ａ，７０２Ｂの全てが１つの挿通孔に挿通されるよりも個々の挿通孔のサイズを小さくすることができ、タンク収容室１７内への塵埃の侵入を減らし、かつ分散させることが可能となる。

＜変形例＞
次に、本発明の変形例に係るホイールローダ１について、図７～９を参照して説明する。なお、図７～９において、実施形態に係るホイールローダ１について説明したものと共通する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。

図７は、変形例に係るホイールローダ１において、開閉カバー１７０が開けられた状態のタンク収容室１７Ａを示す斜視図である。図８は、変形例に係るホイールローダ１において、開閉カバー１７０が開けられた状態のタンク収容室１７Ａの内部を示す図である。図９は、変形例に係るホイールローダ１において、開閉カバー１７０が閉じられた状態のタンク収容室１７Ａの内部を示す図である。

本変形例では、囲い部材８Ａの構成が、実施形態における囲い部材８の構成と異なる。具体的には、図７および図８に示すように、囲い部材８Ａは、下端が還元剤タンク７０の天井部７０Ａに固定されて一体となっており、上端に環状のパッキン８０Ａが取り付けられている。

図９に示すように、開閉カバー１７０が閉じられた状態では、上端が開閉カバー１７０のうちタンク収容室１７の上部１７Ｕに位置する部分に密着するため、実施形態と同様に、給水口７１は密閉された空間内に配置された状態となり、還元剤タンク７０内への塵埃の侵入を抑制することが可能である。

本変形例では、囲い部材８Ａは還元剤タンク７０側に固定されて一体となっているため、還元剤タンク７０に尿素水を給水する際において、作業員が開閉カバー１７０を開けると、囲い部材８Ａで外周を囲われた状態の給水口７１が現れる。この状態で作業員は給水口７１から尿素水の給水を行うことになることから、囲い部材８Ａは、作業員が給水口７１にアクセス可能な程度の大きさに設定されており、実施形態における囲い部材８よりも大きく形成されている。

以上、本発明の実施形態及び変形例について説明した。なお、本発明は上記した実施形態や変形例に限定されるものではなく、様々な他の変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態及び変形例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、本実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、本実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。またさらに、本実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

例えば、上記実施形態では囲い部材８の下端にパッキン８０が、上記変形例では囲い部材８Ａの上端にパッキン８０Ａが、それぞれ取り付けられていたが、必ずしも囲い部材８，８Ａにパッキン８０，８０Ａが取り付けられている必要はなく、囲い部材８，８Ａは、少なくとも上端がタンク収容室１７，１７Ａの上部１７Ｕに、下端が還元剤タンク７０の天井部７０Ａに、それぞれ接触していればよい。

また、上記実施形態および変形例では、タンク収容室１７，１７Ａは、上部１７Ｕに対して上下方向に回動可能に取り付けられ、給水口７１を覆う開閉カバー１７０を有していたが、開閉カバー１７０の構成については、給水口７１にアクセス可能であれば特に制限はない。

また、上記実施形態および変形例では、タンク収容室１７，１７Ａには、一対の還元剤給排用配管７０１Ａ，７０１Ｂが挿通される第１挿通孔１７１、および一対の冷却水給排用配管７０２Ａ，７０２Ｂが挿通される第２挿通孔１７２の２つの挿通孔が形成されていたが、これに限らず、一対の還元剤給排用配管７０１Ａ，７０１Ｂおよび一対の冷却水給排用配管７０２Ａ，７０２Ｂを一括して挿通可能な１つの挿通孔が形成されていてもよい。

また、上記実施形態および変形例では、作業車両の一態様としてホイールローダを例に挙げて説明したが、これに限らず、タンク収容室１７，１７Ａが冷却室１４の側方に設けられた作業車両であれば、例えば油圧ショベルなどの他の作業車両であってもよい。

１：ホイールローダ（作業車両）
１Ｂ：後フレーム（車体フレーム）
８：囲い部材
１３：エンジン室
１４：冷却室
１７：タンク収容室
３１：エンジン
３２：排ガス処理装置
３３：還元剤噴射装置
４１：ラジエータ（熱交換器）
４２：冷却ファン
７０：還元剤タンク
７１：給水口
８０，８０Ａ：パッキン（密着部材）
１０２：隔壁
１７０：開閉カバー
１７１：第１挿通孔
１７２：第２挿通孔
７０１Ａ，７０１Ｂ：一対の還元剤給排用配管
７０２Ａ，７０２Ｂ：一対の冷却水給排用配管

Claims (2)

1. 車体と、前記車体に設けられたエンジンと、前記エンジンから排出される排出ガスを処理する排ガス処理装置と、前記排ガス処理装置の内部に還元剤を噴射する還元剤噴射装置と、前記エンジンの冷却水を冷却するラジエータを含む少なくとも１つの熱交換器と、外気を吸い込んで冷却風を生成して前記熱交換器を冷却する冷却ファンと、前記還元剤を貯留する還元剤タンクと、を備え、前記エンジンと前記排ガス処理装置と前記還元剤噴射装置とを収容するエンジン室と、前記エンジン室の後方において隔壁により前記エンジン室と離隔され、前記熱交換器と前記冷却ファンとを収容する冷却室と、前記冷却室の側方に設けられ前記冷却室に連通する挿通孔を有し、前記還元剤タンクを収容するタンク収容室と、が設けられた作業車両において、
   前記タンク収容室に回動可能に設けられた開閉カバーと、
   前記還元剤タンクの給水口の外周を囲む筒形状の囲い部材と、を有し、
   前記囲い部材は、
   一端側が前記開閉カバーもしくは前記還元剤タンクに対して固定され、前記開閉カバーが押圧された状態で閉められたときに、他端側が前記還元剤タンクもしくは前記開閉カバーに対して密着する密着部材を備える
   ことを特徴とする作業車両。
2. 請求項１に記載の作業車両において、
   前記還元剤噴射装置と前記還元剤タンクとの間で前記還元剤を給排するための一対の還元剤給排用配管と、
   前記エンジンと前記還元剤タンクとの間で前記エンジンの冷却水を給排するための一対の冷却水給排用配管と、を有し、
   前記タンク収容室には、
   前記一対の還元剤給排用配管が挿通される第１挿通孔と、
   前記第１挿通孔とは異なる挿通孔であって、前記一対の冷却水給排用配管が挿通される第２挿通孔と、がそれぞれ形成されている
   ことを特徴とする作業車両。

Images