KR102293769B1 - 건설기계 - Google Patents

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히토시 니시구치
마사하루 이미
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히다치 겡키 가부시키 가이샤
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Abstract

요소수 관로(23)의 도중에 마련되어, 요소수 탱크(22)로부터 요소수 분사 밸브(21)를 향하여 요소수를 공급하는 요소수 공급 장치(25)를 가지고 있다. 상부 선회체(3)의 선회 프레임(5)에는, 요소수 공급 장치(25)를 장착하기 위한 브래킷(24)이 장착되어 있다. 이 브래킷(24)에는, 요소수 공급 장치(25)를 덮는 커버(31)가 장착되어 있다. 게다가, 요소수 관로(23)의 도중에 마련되어 요소수에 혼입된 이물을 포착하는 요소수 필터(33)는, 커버(31)에 장착하는 구성으로 되어 있다.

Description

건설기계
본 발명은, 예를 들면 엔진의 배기 가스를 정화하는 배기 가스 정화 장치를 구비한 유압 셔블 등의 건설기계에 관한 것이다.
일반적으로, 건설기계로서의 유압 셔블은, 자주(自走)가 가능한 차체와, 차체에 마련된 엔진과, 엔진으로부터 배출된 배기 가스를 정화하는 배기 가스 정화 장치를 가지고 있다. 또한, 배기 가스 정화 장치는, 엔진의 배기관에 접속되어 배기 가스 중의 질소산화물을 제거하는 요소 선택 환원 촉매와, 환원제인 요소수를 요소 선택 환원 촉매의 상류측으로 분사하는 요소수 분사 밸브와, 요소수 분사 밸브에 공급되는 요소수를 저장하는 요소수 탱크와, 요소수 탱크와 요소수 분사 밸브의 사이를 접속하는 요소수 관로와, 요소수 관로의 도중에 마련되어 요소수 탱크로부터 요소수 분사 밸브를 향하여 요소수를 공급하는 요소수 공급 장치와, 요소수 관로의 도중에 마련되어 요소수에 혼입된 이물을 포착하는 요소수 필터를 구비하고 있다(특허문헌 1). 특허문헌 1에서는, 요소수 탱크, 요소수 공급 장치 및 요소수 필터가 일체적으로 조립되어 있다.
국제공개 제2007/126366호
그런데, 특허문헌 1에 의한 것에서는, 요소수 탱크, 요소수 공급 장치 및 요소수 필터를 일체적으로 조립하고 있다. 이 경우, 요소수 탱크와 요소수 공급 장치에는, 많은 호스나 전선이 각각 접속되어 있다. 따라서, 요소수 필터는, 각 호스, 전선의 속에 가려진 상태가 되기 때문에, 엘리먼트의 교환 작업, 청소 작업, 점검 작업 등의 메인터넌스에 수고가 필요하게 되어 버린다는 문제가 있다.
본 발명은 상기 서술한 종래 기술의 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은, 요소수 공급 장치와 요소수 필터를 차체에 대하여 용이하게 장착할 수 있는데다가, 요소수 필터의 메인터넌스성을 향상할 수 있게 한 건설기계를 제공하는 것에 있다.
본 발명은, 자주가 가능한 차체와, 상기 차체에 마련된 엔진과, 상기 엔진으로부터 배출된 배기 가스를 정화하는 배기 가스 정화 장치를 가지며, 상기 배기 가스 정화 장치는, 상기 엔진의 배기관에 접속되어 상기 배기 가스 중의 질소산화물을 제거하는 요소 선택 환원 촉매와, 환원제인 요소수를 상기 요소 선택 환원 촉매의 상류측으로 분사하는 요소수 분사 밸브와, 상기 요소수 분사 밸브에 공급되는 요소수를 저장하는 요소수 탱크와, 상기 요소수 탱크와 상기 요소수 분사 밸브의 사이를 접속하는 요소수 관로와, 상기 요소수 관로의 도중에 마련되어 상기 요소수 탱크로부터 상기 요소수 분사 밸브를 향하여 요소수를 공급하는 요소수 공급 장치와, 상기 요소수 관로의 도중에 상기 요소수 탱크와 상기 요소수 공급 장치의 사이에 마련되어 상기 요소수에 혼입된 이물을 포착하는 요소수 필터를 구비하여 이루어지는 건설기계에 있어서, 상기 차체에는, 상기 요소수 공급 장치를 장착하기 위한 브래킷이 장착되고, 상기 브래킷에는, 상기 요소수 공급 장치를 덮는 커버가 장착되고, 상기 요소수 필터는, 상기 커버에 장착되어 있다.
본 발명에 의하면, 요소수 공급 장치와 요소수 필터를 차체에 대하여 용이하게 장착할 수 있는데다가, 요소수 필터의 메인터넌스성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태와 관련되는 유압 셔블을 나타내는 정면도이다.
도 2는 상부 선회체를 캡, 구조물 커버 등을 생략한 상태로 나타내는 평면도이다.
도 3은 브래킷, 커버, 요소수 공급 장치, 요소수 필터 등을 조립한 상태에서 비스듬하게 상측으로부터 확대하여 나타내는 사시도이다.
도 4는 브래킷, 커버, 요소수 공급 장치, 요소수 필터 등을 조립한 상태에서 비스듬하게 하측으로부터 확대하여 나타내는 사시도이다.
도 5는 요소수 필터의 내부 구조를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 6은 배기 가스 정화 장치를 나타내는 회로도이다.
도 7은 제 2 실시형태에 의한 커버를 브래킷, 요소수 필터 등과 함께 도 3과 마찬가지의 위치로부터 본 사시도이다.
도 8은 제 3 실시형태에 의한 커버를 브래킷, 요소수 공급 장치, 요소수 필터 등과 함께 도 3과 마찬가지의 위치로부터 본 사시도이다.
이하, 본 발명의 실시형태와 관련되는 건설기계의 대표예로서, 크롤러식의 유압 셔블을 예로 들어, 첨부된 도면을 따라서 상세하게 설명한다.
우선, 도 1 내지 도 6은 본 발명의 제 1 실시형태를 나타내고 있다. 도 1에 있어서, 유압 셔블(1)은, 자주가 가능한 크롤러식의 하부 주행체(2)와, 하부 주행체(2) 상에 선회가 가능하게 마련되며, 하부 주행체(2)와 함께 차체를 구성하는 상부 선회체(3)와, 상부 선회체(3)의 전측(前側)에 부앙(俯仰)의 동작이 가능하게 마련되며, 토사의 굴삭 작업 등을 행하는 프론트 장치(4)에 의해 구성되어 있다.
상부 선회체(3)는, 지지구조체를 이루는 선회 프레임(5)과, 선회 프레임(5)의 후측에 마련되며, 프론트 장치(4)와의 중량 밸런스를 취하는 카운터 웨이트(6)와, 선회 프레임(5)의 전부(前部) 좌측에 마련되며 오퍼레이터가 탑승하는 캡(7)과, 카운터 웨이트(6)의 전측에 마련되며, 내부에 후술의 엔진(9), 열교환기(11), 배기 가스 정화 장치(15) 등을 수용하는 구조물 커버(8)를 구비하고 있다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 선회 프레임(5)은, 전, 후 방향으로 연장되는 두께가 두꺼운 강판 등으로 이루어지는 바닥판(5A)과, 바닥판(5A) 상에 세워 마련되며, 좌, 우방향으로 소정의 간격을 가지고 전, 후 방향으로 연장된 좌측 세로판(5B), 우측 세로판(5C)과, 각 세로판(5B,5C)의 좌, 우방향으로 간격을 가지고 배치되며, 전, 후 방향으로 연장된 좌측 사이드 프레임(5D), 우측 사이드 프레임(5E)과, 바닥판(5A), 좌측 세로판(5B)으로부터 좌측 방향으로 돌출한 선단부에 좌측 사이드 프레임(5D)을 지지하고, 또한 우측 세로판(5C)으로부터 우측 방향으로 돌출한 선단부에 우측 사이드 프레임(5E)을 지지하는 복수 개의 돌출 빔(5F)과, 엔진(9)의 전측에 위치하며 좌측 세로판(5B)과 우측 세로판(5C)의 사이를 연결하여 바닥판(5A) 상에 세워 마련된 연결판(5G)을 포함하여 구성되어 있다. 연결판(5G)의 후면측에는, 후술하는 정화 장치 조립체(39)가 장착되어 있다.
엔진(9)은, 카운터 웨이트(6)의 전측에 위치하며 선회 프레임(5) 상에 좌, 우방향으로 연장되는 가로 놓기 상태로 마련되어 있다. 이 엔진(9)의 좌측에는, 후술의 열교환기(11)에 냉각풍을 공급하기 위한 냉각 팬(9A)이 마련되어 있다. 한편, 엔진(9)의 우측에는, 후술의 유압 펌프(12)가 마련되어 있다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 엔진(9) 내에는, 가동(稼動) 시의 온도 상승을 억제하기 위한 냉각수가 유통되는 워터 재킷(9B)이 마련되어 있다. 이 워터 재킷(9B)의 유입측에는, 냉각수를 공급하기 위한 냉각수 펌프(9C)가 마련되어 있다. 워터 재킷(9B)은, 후술의 열교환기(11)에 접속되어 있다. 냉각수는, 냉각수 펌프(9C)의 구동에 의해 워터 재킷(9B)과 열교환기(11)의 사이에서 순환 유통하고 있다. 또한, 엔진(9)을 냉각하여 온도 상승한 냉각수(온수)의 일부는, 후술의 냉각수 공급 통로(36)를 통하여 요소수 필터(33)와 요소수 공급 장치(25)에도 공급된다.
또한, 엔진(9)에는, 배기 가스를 배출하기 위한 배기관(10)이 접속되어 있다 (도 2 참조). 이 배기관(10)은, 엔진(9)의 전측 위치를 좌, 우방향으로 연장된 금속제의 관로로 하여 형성되어 있다. 배기관(10)은, 엔진(9)으로부터 배출된 고온의 배기 가스를 후술의 배기 가스 후처리 장치(16)로 유도한다.
열교환기(11)는, 엔진(9)의 좌측에 배치하여 마련되어 있다. 이 열교환기(11)는, 엔진(9)의 냉각 팬(9A)에 대면하여 마련되어 있다. 열교환기(11)는, 예를 들면 엔진(9)의 워터 재킷(9B) 내를 유통하여 가온된 냉각수를 냉각하는 라디에이터(11A), 작동유를 냉각하는 오일쿨러, 엔진(9)이 흡입하는 공기를 냉각하는 인터 쿨러(모두 도시 생략) 등에 의해 구성되어 있다.
유압 펌프(12)는, 엔진(9)의 우측에 위치하여 마련되어 있다. 이 유압 펌프(12)는, 엔진(9)에 의해 구동된다. 이에 의해, 유압 펌프(12)는, 후술의 작동유 탱크(13)로부터 공급되는 작동유를 압유로서, 하부 주행체(2), 프론트 장치(4) 등에 마련된 각종 액추에이터를 제어하는 제어 밸브 장치(도시 생략)를 향해 토출한다.
작동유 탱크(13)는, 유압 펌프(12)의 전측에 위치하며 선회 프레임(5)의 우측에 마련되어 있다. 이 작동유 탱크(13)는, 각 액추에이터를 구동하기 위한 작동유를 저장하고 있다. 한편, 연료 탱크(14)는, 작동유 탱크(13)의 전측에 위치하며 선회 프레임(5)에 마련되어 있다.
다음으로, 본 실시형태의 특징 부분인 배기 가스 정화 장치(15)의 구성에 대하여 상세하게 설명한다.
배기 가스 정화 장치(15)는, 엔진(9)으로부터 배출된 배기 가스를 정화하는 것으로, 예를 들면 유압 펌프(12)의 상측에 배치하여 마련되어 있다. 배기 가스 정화 장치(15)는, 엔진(9)으로부터 배출되는 배기 가스 중의 유해 물질을 제거한다. 또한, 배기 가스 정화 장치(15)는, 배기 가스의 소음을 저감하기 위한 소음 기구를 구비하고 있다. 그리고, 배기 가스 정화 장치(15)는, 후술하는 요소 선택 환원 촉매(19) 및 요소수 분사 밸브(21)를 가지는 배기 가스 후처리 장치(16), 요소수 탱크(22), 요소수 관로(23), 요소수 공급 장치(25), 요소수 필터(33)를 구비하고 있다.
배기 가스 후처리 장치(16)는, 배기관(10)의 출구측에 접속되어 있다. 이 배기 가스 후처리 장치(16)는, 예를 들면 전, 후 방향으로 연장되는 원통상의 통체(17)와, 통체(17) 내에 마련된 제 1 산화 촉매(18), 요소 선택 환원 촉매(19), 제 2 산화 촉매(20) 및 요소수 분사 밸브(21)를 포함하여 구성되어 있다.
통체(17)는, 양단이 폐색된 밀폐 용기로 하여 형성되어 있다. 통체(17)의 상류측이 되는 전측 부위에는 배기관(10)이 접속되어 있다. 한편, 통체(17)에는, 하류측이 되는 후측 부위에 위치하여 미관(尾管)(17A)이 마련되어 있다. 통체(17) 내에는, 제 1 산화 촉매(18), 요소 선택 환원 촉매(19) 및 제 2 산화 촉매(20)가 길이방향으로 간격을 가지고 배치되어 있다. 또한, 통체(17)에는, 제 1 산화 촉매(18)와 요소 선택 환원 촉매(19)의 사이에 위치하여 요소수 분사 밸브(21)가 장착되어 있다.
제 1 산화 촉매(18)는, 예를 들면 세라믹스제의 셀상(狀) 통체로 이루어지며, 그 축방향에는 다수개의 관통 구멍이 형성되고, 내면에 귀금속 등이 코팅되어 있다. 그리고, 제 1 산화 촉매(18)는, 소정의 온도하에서 각 관통 구멍으로 배기 가스를 유통시킴으로써, 이 배기 가스에 포함되는 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC) 등을 산화하여 제거한다. 또한, 필요에 따라 입자상(狀) 물질(PM)도 연소 제거한다.
요소 선택 환원 촉매(19)는, 예를 들면 세라믹스제의 셀상 통체로 이루어지며, 그 축방향에는 다수의 관통 구멍이 형성되고, 내면에 귀금속이 코팅되어 있다. 이 요소 선택 환원 촉매(19)는, 엔진(9)으로부터 배출되는 배기 가스에 포함되는 질소산화물(NOx)을, 요소수 용액으로부터 생성된 암모니아에 의해 선택적으로 환원 반응시켜, 질소와 물로 분해한다.
제 2 산화 촉매(20)는, 상기 서술한 제 1 산화 촉매(18)와 거의 마찬가지로, 세라믹스제의 셀상 통체로 이루어지며, 그 축방향에는 다수의 관통 구멍이 형성되고, 내면에 귀금속이 코팅되어 있다. 이에 의해, 제 2 산화 촉매(20)는, 요소 선택 환원 촉매(19)로 질소산화물을 환원한 후에 남은 잔류 암모니아를 산화하여, 질소와 물로 분리한다.
요소수 분사 밸브(21)는, 제 1 산화 촉매(18)와 요소 선택 환원 촉매(19)의 사이에 위치하며 통체(17)에 장착되어 있다. 이 요소수 분사 밸브(21)는, 통체(17) 내를 유통하는 배기 가스를 향하여 요소수 용액을 분사한다. 즉, 요소수 분사 밸브(21)는, 후술의 요소수 관로(23)를 개재하여 요소수 탱크(22)에 접속되며, 환원제인 요소수를 요소 선택 환원 촉매(19)보다도 상류측에 위치하여 통체(17)에 분사한다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 요소수 탱크(22)는, 설치 장소의 일례로서, 연료 탱크(14)보다도 전측에 위치하며 선회 프레임(5)에 마련되어 있다. 이 요소수 탱크(22)는, 환원제인 요소수를 저장하는 것으로, 후술의 요소수 관로(23)를 개재하여 요소수 분사 밸브(21)에 접속되어 있다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 요소수 탱크(22) 내의 요소수는, 후술하는 요소수 공급 장치(25)의 구동에 의해 요소수 관로(23) 내를 유통하여 요소수 분사 밸브(21)에 공급된다.
요소수 관로(23)는, 요소수 탱크(22)와 요소수 분사 밸브(21)의 사이를 접속한다. 이 요소수 관로(23)는, 예를 들면 수지제의 호스, 금속제의 관체 또는 수지제의 호스와 금속제의 관체의 양방으로 이루어지며, 요소수 탱크(22) 내에 저장된 요소수가 요소수 분사 밸브(21)를 향하여 유통한다.
요소수 관로(23)의 도중에는, 후술의 요소수 공급 장치(25)와 요소수 필터(33)가 마련되어 있다. 이에 의해, 도 3 내지 도 6에 나타내는 바와 같이, 요소수 관로(23)는, 요소수를 공급할 때의 상류측이 되는 일단(一端)이 요소수 탱크(22)에 접속되며, 하류측이 되는 타단이 후술하는 요소수 필터(33)의 필터 케이스(34)의 하부에 접속된 탱크측 관로부(23A)와, 일단이 필터 케이스(34)의 상부에 접속되며, 타단이 요소수 공급 장치(25)에 접속된 공급 장치측 관로부(23B)와, 일단이 요소수 공급 장치(25)에 접속되며, 타단이 요소수 분사 밸브(21)에 접속된 분사 밸브측 관로부(23C)에 의해 구성되어 있다. 이에 의해, 탱크측 관로부(23A)의 타단은, 요소수 저장실(34D)(도 5 참조)의 하부로 개구하고, 공급 장치측 관로부(23B)의 일단은, 요소수 저장실(34D)의 상부로 개구하고 있다. 공급 장치측 관로부(23B)는, 요소수 공급 장치(25)와 요소수 필터(33)를 정화 장치 조립체(39)의 일부로 하여 서로 접근하여 배치하는 것에 의해 짧게 형성할 수 있다.
여기에서, 요소수 필터(33)는, 요소수의 공급 방향에서 요소수 공급 장치(25)보다도 상류측에 배치되어 있다. 요소수 필터(33)는, 엔진(9)이 정지 상태가 되면, 요소수 관로(23), 요소수 필터(33) 등의 내부에 남은 요소수를 역류시켜서 요소수 탱크(22)로 되돌리는 동작을 행한다. 따라서, 요소수 공급 장치(25)로부터 요소수 탱크(22)의 사이의 공급 장치측 관로부(23B)와 요소수 필터(33)에는, 에어와 요소수가 혼재한 상태가 된다. 이 때문에, 엔진(9)을 재시동하였을 경우에는, 요소수 공급 장치(25)가 요소수 탱크(22)로부터 요소수를 빨아 올리지만, 그 때에 요소수와 에어를 동시에 빨아 올려버린다. 이처럼 요소수와 에어를 동시에 빨아 올리면, 요소수 펌프(27)에서 에어의 맞물려 들어감에 의한 문제(예를 들면, 요소수의 공급 압력의 불안정화 등)가 발생할 우려가 있다.
이 경우, 요소수 필터(33)에서는, 후술하는 바와 같이 탱크측 관로부(23A)와 공급 장치측 관로부(23B)의 접속 위치를 연구함으로써 요소수와 에어를 분리할 수 있다. 한편, 공급 장치측 관로부(23B)에서는, 요소수 필터(33)에 있어서의 요소수와 에어의 분리 효과가 미칠 일은 없다.
그래서, 본 실시형태에서는, 상기 서술한 바와 같이, 공급 장치측 관로부(23B)를 짧게 형성함으로써, 공급 장치측 관로부(23B)에서의 에어와 요소수의 혼재 상태를 최대한 억제할 수 있다. 이에 의해, 요소수 펌프(27)는, 에어의 맞물려 들어감에 의한 문제를 방지할 수 있다.
다음으로, 본 실시형태의 특징 부분이 되는 브래킷(24), 요소수 공급 장치(25) 및 요소수 필터(33)의 구성과, 브래킷(24)을 이용하여 요소수 공급 장치(25)와 요소수 필터(33)를 선회 프레임(5)에 장착하는 구조에 관하여 설명한다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 브래킷(24)은, 선회 프레임(5)의 연결판(5G)의 후면에 장착되어 있다. 브래킷(24)은, 연결판(5G)에 요소수 공급 장치(25)를 장착하고 있다. 브래킷(24)은, 가로로 긴 직사각형상의 공급 장치 장착판(24A)과, 공급 장치 장착판(24A)의 상변에 크랭크상(狀)으로 굴곡하여 마련된 상측 장착판(24B)과, 공급 장치 장착판(24A)의 하변의 길이 방향의 양단에 크랭크상으로 굴곡하여 각각 마련된 하측 장착판(24C)에 의해 구성되어 있다. 브래킷(24)의 공급 장치 장착판(24A)에는, 요소수 공급 장치(25)와 커버(31)가 장착되어 있다. 또한, 브래킷(24) 상측 장착판(24B)과 각 하측 장착판(24C)은, 연결판(5G)의 후면에 볼트(도시 생략)를 이용하여 장착되어 있다.
요소수 공급 장치(25)는, 요소수 관로(23)의 도중, 즉, 공급 장치측 관로부(23B)와 분사 밸브측 관로부(23C)의 사이에 마련되며 있다. 요소수 공급 장치(25)는, 요소수 탱크(22)로부터 요소수 분사 밸브(21)를 향하여 요소수를 공급하는 것이다. 요소수 공급 장치(25)는, 케이싱(26)과, 케이싱(26)에 내장된 요소수 펌프(27)(도 6 참조)와, 요소수 펌프(27)보다도 요소수를 공급할 때의 하류측에 위치하며 케이싱(26)에 내장된 내장 필터(28)와, 내장 필터(28)보다도 하류측에 위치하며 케이싱(26)에 마련된 압력센서(29)에 의해 구성되어 있다.
케이싱(26)은, 브래킷(24)의 공급 장치 장착판(24A)에 볼트(도시 생략)를 이용하여 착탈 가능하게 장착되어 있다. 케이싱(26)에는, 요소수 펌프(27)와 내장 필터(28)를 경유하고, 요소수 관로(23)의 공급 장치측 관로부(23B)와 분사 밸브측 관로부(23C)를 연통(連通)하는 주(主)통로(26A)와, 내장 필터(28)보다도 요소수를 공급할 때의 하류측에 위치하며 주통로(26A)로부터 분기된 되돌아감 통로(26B)가 마련되어 있다. 또한, 케이싱(26)에는, 예를 들면 요소수 펌프(27)와 내장 필터(28)의 근방을 지나도록 히터 통로(26C)가 마련되어 있다.
또한, 케이싱(26)의 상면에는, 주통로(26A)의 입구가 되는 요소수 입구 이음매(26D)와, 주통로(26A)의 출구가 되는 요소수 출구 이음매(26E)와, 되돌아감 통로(26B)의 출구가 되는 요소수 되돌아감 이음매(26F)와, 히터 통로(26C)의 입구가 되는 냉각수 입구 이음매(26G)와, 히터 통로(26C)의 출구가 되는 냉각수 출구 이음매(26H)가 마련되어 있다.
그리고, 요소수 입구 이음매(26D)에는, 요소수 관로(23)를 형성하는 공급 장치측 관로부(23B)의 타단이 접속되어 있다. 요소수 출구 이음매(26E)에는, 분사 밸브측 관로부(23C)의 일단이 접속되어 있다. 요소수 되돌아감 이음매(26F)에는, 요소수 탱크(22)에 요소수를 되돌리기 위한 요소수 되돌아감 통로(30)의 일단이 접속되어 있다. 또한, 냉각수 입구 이음매(26G)에는, 후술하는 냉각수 공급 통로(36)의 제 2 통로(36B)의 타단이 접속되어 있다. 냉각수 출구 이음매(26H)에는, 후술하는 냉각수 되돌아감 통로(38)의 일단이 접속되어 있다.
케이싱(26)에는, 내장 필터(28)를 장착하기 위한 필터 장착 공간(26J)(도 4 참조)이 마련되어 있다. 이 필터 장착 공간(26J)은, 하측으로 개구하여 형성되어 있다. 이에 의해, 필터 장착 공간(26J)에는, 내장 필터(28)를 하방으로부터 장착할 수 있고, 또한, 하방을 향하여 떼어낼 수 있다.
요소수 펌프(27)는, 요소수를 공급할 때의 주통로(26A)의 상류측에 배치되어 있다. 요소수 펌프(27)는, 예를 들면 전동 모터(도시 생략)에 의해 구동됨으로써, 요소수 탱크(22)의 요소수를 요소수 관로(23)를 통하여 요소수 분사 밸브(21)에 압송한다.
내장 필터(28)는, 요소수 펌프(27)와 되돌아감 통로(26B)의 분기점의 사이에 위치하며 주통로(26A)에 배치되어 있다. 내장 필터(28)는, 요소수 분사 밸브(21)를 향하여 공급되는 요소수에 혼입된 이물을 포착할 수 있다. 여기에서, 내장 필터(28)를 케이싱(26)에 장착하는 경우에는, 필터 장착 공간(26J)에 개구한 하측으로부터 장착할 수 있다. 마찬가지로, 내장 필터(28)를 케이싱(26)으로부터 떼어낼 경우에는, 필터 장착 공간(26J)으로부터 하측으로 뽑는 것에 의해 떼어낼 수 있다. 이 때에, 요소수 공급 장치(25)를 덮는 커버(31)는, 하방을 향하여 개구한 개구부(31C)를 가지고 있기 때문에, 내장 필터(28)는, 개구부(31C)를 통하여 용이하게 착탈할 수 있다.
커버(31)는, 요소수 공급 장치(25)를 덮도록 브래킷(24)에 장착되어 있다. 커버(31)는, 요소수 공급 장치(25)를 가로방향에서 사이에 두는 위치에 각각 배치되며 브래킷(24)의 공급 장치 장착판(24A)에 볼트(32)를 이용하여 장착된 한 쌍의 측면판(31A)과, 요소수 공급 장치(25)를 사이에 두어서 브래킷(24)의 반대측에 위치하며, 각 측면판(31A)의 선단에 걸쳐서 마련된 필터 장착판(31B)에 의해 구성되어 있다.
따라서, 커버(31)는, 요소수 공급 장치(25)의 주위를 덮으면서, 상측과 하측이 각각 개구하고 있다. 이 구성에 의해, 도 4에 나타내는 바와 같이, 커버(31)의 하방에는, 요소수 공급 장치(25)에 대하여 내장 필터(28)를 착탈할 때에, 이 내장 필터(28)를 통과시키기 위한 개구부(31C)가 마련되어 있다. 이에 의해, 내장 필터(28)는, 개구부(31C)를 통하여 용이하게 착탈할 수 있다.
요소수 필터(33)는, 커버(31)의 필터 장착판(31B)에 장착되어 있다. 요소수 필터(33)는, 요소수 관로(23)의 도중에 요소수 탱크(22)와 요소수 공급 장치(25)의 사이에 마련되어, 요소수에 혼입된 이물을 포착한다. 여기에서, 배기 가스 정화 장치(15)에서는, 상기 서술한 내장 필터(28)와 요소수 필터(33)의 2개의 필터를 마련함으로써, 요소수에 혼입된 이물을 확실하게 포착할 수 있다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 요소수 필터(33)는, 예를 들면, 원통상의 용기로 이루어지는 필터 케이스(34)와, 필터 케이스(34) 내에 마련되어, 요소수에 혼입된 이물을 포착하는 필터 엘리먼트(35)로 구성되어 있다. 여기에서, 필터 케이스(34)는, 원형상의 통체(34A), 상면판(34B) 및 하면판(34C)을 구비하고 있다.
도 3, 도 4에 나타내는 바와 같이, 필터 케이스(34)는, 볼트(40)를 이용하여 커버(31)의 필터 장착판(31B)에 착탈 가능하게 장착되어 있다. 이에 의해, 요소수 필터(33)는, 볼트(40)를 느슨하게 함으로써, 교환할 수 있다.
여기에서, 도 5에 나타내는 바와 같이, 필터 케이스(34)의 하면판(34C)에는, 요소수 저장실(34D)의 하부로 개구하여 요소수 입구 이음매(34E)가 마련되어 있다. 또한, 필터 케이스(34)의 상면판(34B)에는, 요소수 저장실(34D)의 상부로 개구하여 요소수 출구 이음매(34F)가 마련되어 있다. 요소수 입구 이음매(34E)에는, 요소수 관로(23)를 구성하는 탱크측 관로부(23A)의 타단이 접속되어 있다. 이에 의해, 탱크측 관로부(23A)의 타단은, 필터 케이스(34)의 요소수 저장실(34D)의 하부로 개구하고 있다. 또한, 요소수 출구 이음매(34F)에는, 요소수 관로(23)를 구성하는 공급 장치측 관로부(23B)의 일단이 접속되어 있다. 이에 의해, 공급 장치측 관로부(23B)의 일단은, 요소수 저장실(34D)의 상부로 개구하고 있다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 필터 케이스(34)에는, 예를 들면 필터 엘리먼트(35)의 근방을 지나도록 히터 통로(34G)가 마련되어 있다. 필터 케이스(34)의 하면판(34C)에는, 냉각수 입구 이음매(34H)가 마련되어 있다. 필터 케이스(34)의 상면판(34B)에는, 냉각수 출구 이음매(34J)가 마련되어 있다. 냉각수 입구 이음매(34H)에는, 후술하는 냉각수 공급 통로(36)의 제 1 통로(36A)의 타단이 접속되고, 냉각수 출구 이음매(34J)에는, 제 2 통로(36B)의 일단이 접속되어 있다.
이처럼 구성된 요소수 필터(33)는, 요소수 탱크(22)로부터의 요소수를, 요소수 저장실(34D)에 대하여, 당해 요소수 저장실(34D)의 하부로부터 유입시키고 있다. 이 요소수의 유입 구조에서는, 요소수 저장실(34D)에는, 내부의 에어를 말려들게 하지 않도록 요소수가 유입되고, 요소수 저장실(34D) 내의 에어의 대부분을 공급 장치측 관로부(23B)측으로 유출시킨다. 이 후, 요소수 필터(33)는, 에어가 혼재되어 있지 않는 요소수를 공급 장치측 관로부(23B)측으로 유출시킬 수 있다. 그리고, 요소수 저장실(34D)에 유입한 요소수는, 필터 엘리먼트(35)를 통과함으로써, 이물이 제거되어서 청정화된다. 이에 의해, 요소수 필터(33)는, 청정한 요소수를 공급 장치측 관로부(23B)측으로 유출할 수 있다.
냉각수 공급 통로(36)는, 엔진(9)의 워터 재킷(9B)의 출구측과 요소수 공급 장치(25)와 요소수 필터(33)에 걸쳐서 마련되어 있다. 냉각수 공급 통로(36)는, 워터 재킷(9B)의 출구측과 필터 케이스(34)의 냉각수 입구 이음매(34H)를 접속하는 제 1 통로(36A)와, 냉각수 출구 이음매(34J)와 요소수 공급 장치(25)의 케이싱(26)에 마련된 냉각수 입구 이음매(26G)를 접속하는 제 2 통로(36B)에 의해 구성되어 있다.
냉각수 제어 밸브(37)는, 냉각수 공급 통로(36)의 제 1 통로(36A)의 도중에 위치하며 커버(31)에 장착되어 있다. 냉각수 제어 밸브(37)는, 요소수 공급 장치(25), 요소수 필터(33) 내의 요소수가 동결 또는 동결의 우려가 있는 경우에 밸브 개방한다. 이에 의해 냉각수 제어 밸브(37)는, 엔진(9)을 냉각하여 따뜻해진 냉각수를 요소수 공급 장치(25)와 요소수 필터(33)에 공급한다.
냉각수 되돌아감 통로(38)는, 요소수 공급 장치(25)와 요소수 필터(33)를 따뜻하게 한 냉각수를 워터 재킷(9B)으로 되돌릴 수 있다. 냉각수 되돌아감 통로(38)는, 케이싱(26)의 냉각수 출구 이음매(26H)와 워터 재킷(9B)의 입구측을 접속하고 있다.
여기에서, 도 3, 도 4에 나타내는 바와 같이, 상기 서술한 브래킷(24), 요소수 공급 장치(25), 커버(31), 요소수 필터(33), 냉각수 제어 밸브(37)를 조립함으로써 정화 장치 조립체(39)가 구성되어 있다. 이 정화 장치 조립체(39)는, 메인의 조립 라인과는 다른 장소에서 조립할 수 있기 때문에, 조립 시의 작업성을 향상시킬 수 있다.
본 실시형태에 의한 유압 셔블(1)은, 상기 서술와 같은 구성을 가지는 것으로, 다음으로, 그 동작에 대하여 설명한다.
우선, 오퍼레이터는, 캡(7)에 탑승하여 엔진(9)을 작동시킨다. 그리고, 오퍼레이터는, 캡(7) 내에 배치된 주행용의 조작 레버·페달(도시 생략)을 조작함으로써, 유압 셔블(1)을 주행시킬 수 있다. 또한, 오퍼레이터는, 작업용의 조작 레버(도시 생략)를 조작함으로써, 프론트 장치(4)를 이용하여 토사의 굴삭 작업을 행할 수 있다.
여기에서, 엔진(9)의 운전 시에, 엔진(9)으로부터 배출되는 배기 가스는, 배기관(10) 및 배기 가스 후처리 장치(16)를 통과하여 대기 중에 배출된다.
이 경우, 배기 가스 후처리 장치(16)에 마련된 제 1 산화 촉매(18)에 의해, 배기 가스에 포함되는 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC) 등이 산화하여 제거된다. 또한, 필요에 따라 입자상 물질(PM)이 연소되어 제거된다. 한편, 제 1 산화 촉매(18)의 하류측에서는, 요소수 분사 밸브(21)로부터 배기 가스를 향하여 요소수가 분사되어, 요소 선택 환원 촉매(19)에 의해 질소산화물이 질소와 물로 분해된다. 또한, 제 2 산화 촉매(20)가 잔류 암모니아를 산화하여, 질소와 물로 분리함으로써, 충분하게 정화된 배기 가스를 대기 중에 배출할 수 있다.
다음으로, 요소수 탱크(22) 내의 요소수를 요소수 분사 밸브(21)에 공급하는 경우에 대하여 설명한다. 요소수 공급 장치(25)의 요소수 펌프(27)를 구동하고, 요소수 관로(23)를 개재하여 요소수 탱크(22) 내의 요소수를 빨아 올린다. 요소수 관로(23)의 탱크측 관로부(23A)를 흐르는 요소수는, 요소수 필터(33)를 통과함으로써, 필터 엘리먼트(35)에 의해 이물이 제거되어서 청정화된 상태로 공급 장치측 관로부(23B)로 유출된다.
여기에서, 요소수 필터(33)에서는, 탱크측 관로부(23A)로부터의 요소수가 요소수 저장실(34D)의 하부로부터 유입한다. 이에 의해, 요소수 저장실(34D)에는, 내부의 에어를 말려들게 하지 않도록 요소수를 유입시킬 수 있고, 요소수와 에어를 상, 하방향의 2층으로 분리할 수 있다. 그리고, 요소수 저장실(34D)에 유입한 요소수는, 필터 엘리먼트(35)를 통과하여 청정화된 후, 공급 장치측 관로부(23B)로 유출된다.
요소수 관로(23)의 공급 장치측 관로부(23B)는, 요소수 공급 장치(25)와 요소수 필터(33)를 정화 장치 조립체(39)의 일부로 하여 접근하여 배치함으로써 짧게 형성되어 있다. 이에 의해, 공급 장치측 관로부(23B)에서의 에어와 요소수의 혼재 상태를 최대한 억제할 수 있다.
공급 장치측 관로부(23B)를 통하여 요소수 공급 장치(25)에 공급된 요소수는, 주통로(26A)에 유입하고, 요소수 펌프(27)로부터 압송된다. 이 경우, 주통로(26A)에 유입한 요소수는, 에어의 혼재가 억제되어 있기 때문에, 에어의 맞물려 들어감에 의한 문제를 발생하는 일 없이, 안정적으로 요소수를 공급할 수 있다.
요소수 펌프(27)로부터 압송되는 요소수는, 내장 필터(28)를 통과함으로써, 이물이 제거되어서 추가로 정화된다. 그리고, 정화된 요소수는, 분사 밸브측 관로부(23C)를 통하여 요소수 분사 밸브(21)에 공급된다. 또한, 요소수 분사 밸브(21)에 공급되지 않은 요소수는, 되돌아감 통로(26B), 요소수 되돌아감 통로(30)를 통하여 요소수 탱크(22)로 되돌아간다.
이리 하여, 본 실시형태에 의하면, 요소수 관로(23)의 도중에 마련되어, 요소수 탱크(22)로부터 요소수 분사 밸브(21)를 향하여 요소수를 공급하는 요소수 공급 장치(25)를 가지고 있다. 상부 선회체(3)의 선회 프레임(5)에는, 요소수 공급 장치(25)를 장착하기 위한 브래킷(24)이 장착되어 있다. 이 브래킷(24)에는, 요소수 공급 장치(25)를 덮는 커버(31)가 장착되어 있다. 게다가, 요소수 관로(23)의 도중에 마련되어 요소수에 혼입된 이물을 포착하는 요소수 필터(33)는, 커버(31)에 장착하는 구성으로 되어 있다.
따라서, 브래킷(24), 요소수 공급 장치(25), 커버(31), 요소수 필터(33) 등을 1개의 정화 장치 조립체(39)로 하여 형성할 수 있다. 이에 의해, 요소수 공급 장치(25)와 요소수 필터(33)를 정화 장치 조립체(39)로 하여 선회 프레임(5)에 장착할 수 있다. 이 결과, 요소수 공급 장치(25)와 요소수 필터(33)를 선회 프레임(5)에 대하여 용이하게 장착할 수 있는데다가, 요소수 필터(33)의 메인터넌스성을 향상시킬 수 있다.
요소수 필터(33)는, 내부가 요소수를 저류하는 요소수 저장실(34D)이 된 필터 케이스(34)와, 필터 케이스(34)의 요소수 저장실(34D)에 마련되어 요소수에 혼입된 이물을 포착하는 필터 엘리먼트(35)를 구비하고 있다. 요소수 관로(23)는, 일단이 요소수 탱크(22)에 접속되며, 타단이 필터 케이스(34)의 하부에 접속된 탱크측 관로부(23A)와, 일단이 필터 케이스(34)의 상부에 접속되며, 타단이 요소수 공급 장치(25)에 접속된 공급 장치측 관로부(23B)를 포함하고 있다.
따라서, 요소수 탱크(22)로부터의 요소수는, 요소수 저장실(34D)에 대하여, 당해 요소수 저장실(34D)의 하부로부터 유입할 수 있다. 즉, 요소수 저장실(34D)에는, 내부의 에어를 말려들게 하지 않도록 하측으로부터 요소수가 유입하기 때문에, 요소수 저장실(34D) 내의 에어는, 유입하는 요소수에 의해 밀어 올려져 공급 장치측 관로부(23B)측으로 유출된다. 이에 의해, 요소수 필터(33)는, 에어를 유출시킨 후에, 에어가 혼재되어 있지 않는 요소수를 공급 장치측 관로부(23B)측에 공급할 수 있다.
이 결과, 공급 장치측 관로부(23B)에서의 에어와 요소수의 혼재 상태를 최대한 억제할 수 있기 때문에, 에어의 맞물려 들어감에 의한 문제를 억제할 수 있어, 요소수 분사 밸브(21)를 향하여 요소수를 안정적으로 공급할 수 있다.
요소수 공급 장치(25)에는, 요소수에 혼입된 이물을 포착하는 내장 필터(28)가 착탈 가능하게 마련되어 있다. 게다가, 커버(31)의 하방에는, 요소수 공급 장치(25)에 대하여 내장 필터(28)를 착탈할 때에, 내장 필터(28)를 통과시키기 위한 개구부(31C)가 마련되어 있다. 이에 의해, 내장 필터(28)는, 개구부(31C)를 통하여 용이하게 착탈할 수 있다.
다음으로, 도 7은 본 발명의 제 2 실시형태를 나타내고 있다. 본 실시형태의 특징은, 커버는, 브래킷에 장착한 상태에서 개구부가 마련된 하측으로만 개구하는 구성으로 한 것에 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 상기 서술한 제 1 실시형태와 동일한 구성 요소에 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 생략하는 것으로 한다.
도 7에 있어서, 커버(41)는, 요소수 공급 장치(25)를 덮도록 브래킷(24)에 장착되어 있다. 커버(41)는, 요소수 공급 장치(25)를 가로방향으로부터 사이에 두는 위치에 각각 배치되며 브래킷(24)의 공급 장치 장착판(24A)에 볼트(32)를 이용하여 장착된 한 쌍의 측면판(41A)과, 요소수 공급 장치(25)를 사이에 두고 브래킷(24)의 반대측에 위치하며, 각 측면판(41A)의 선단에 걸쳐서 마련된 필터 장착판(41B)과, 요소수 공급 장치(25)의 상측을 덮도록 각 측면판(41A) 및 필터 장착판(41B)의 상부에 마련된 상면판(41C)에 의해 구성되어 있다. 이에 의해, 커버(41)는, 브래킷(24)에 장착한 상태에서, 개구부(41D)가 마련된 하측만이 개구하고 있다.
이리 하여, 이렇게 구성된 제 2 실시형태에 있어서도, 상기 서술한 제 1 실시형태와 거의 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수 있다. 특히, 제 2 실시형태에 의하면, 커버(41)는, 상면판(41C)에 의해 요소수 공급 장치(25)의 상측을 덮고 있기 때문에, 요소수 공급 장치(25) 및 이 요소수 공급 장치(25)에 접속되는 호스류를 보호할 수 있다.
다음으로, 도 8은 본 발명의 제 3 실시형태를 나타내고 있다. 본 실시형태의 특징은, 커버는, 측방과 하방으로 개구하는 구성으로 한 것에 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 상기 서술한 제 1 실시형태와 동일한 구성 요소에 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 생략하는 것으로 한다.
도 8에 있어서, 커버(51)는, 요소수 공급 장치(25)를 덮도록 브래킷(24)에 장착되어 있다. 커버(51)는, 요소수 공급 장치(25)의 가로방향의 일방에 대면하는 측면판(51A)과, 요소수 공급 장치(25)를 사이에 두고 브래킷(24)의 반대측에 위치하며, 측면판(51A)의 선단에 마련된 필터 장착판(51B)과, 요소수 공급 장치(25)의 상측을 덮도록 측면판(51A) 및 필터 장착판(51B)의 상부에 마련된 상면판(51C)에 의해 구성되어 있다. 이에 의해, 커버(51)는, 브래킷(24)에 장착한 상태에서, 가로방향의 타방측과, 개구부(51D)가 마련된 하측이 개구하고 있다.
이리 하여, 이처럼 구성된 제 3 실시형태에 있어서도, 상기 서술한 제 1 실시형태와 거의 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수 있다.
또한, 실시형태에서는, 배기 가스 후처리 장치(16)의 통체(17) 내에 제 1 산화 촉매(18), 요소 선택 환원 촉매(19) 및 제 2 산화 촉매(20)를 마련하였을 경우를 예로 들어서 설명했다. 그러나, 본 발명은 이에 한정하지 않으며, 예를 들면 배기 가스 후처리 장치의 통체 내에, 제 1 산화 촉매의 하류측에 위치하여 입자상 물질 제거 필터(DPF)가 마련되어 있어도 된다. 이 입자상 물질 제거 필터는, 엔진으로부터 배출되는 배기 가스 중의 입자상 물질(PM)을 포집하고, 연소하여 제거함으로써, 배기 가스를 정화하는 것이다.
실시형태에서는, 건설기계로서, 크롤러식의 하부 주행체(2)를 구비한 유압 셔블(1)을 예로 들어서 설명했다. 그러나, 본 발명은 이에 한정하지 않고, 예를 들면 휠식의 하부 주행체를 구비한 유압 셔블에 적용하여도 된다. 그 이외에도, 유압 크레인 등의 다른 건설기계에도 널리 적용할 수 있다.
1 유압 셔블(건설기계)
2 하부 주행체(차체)
3 상부 선회체(차체)
9 엔진
10 배기관
15 배기 가스 정화 장치
19 요소 선택 환원 촉매
21 요소수 분사 밸브
22 요소수 탱크
23 요소수 관로
23A 탱크측 관로부
23B 공급 장치측 관로부
24 브래킷
25 요소수 공급 장치
27 요소수 펌프
28 내장 필터
31,41,51 커버
31C,41D,51D 개구부
33 요소수 필터
34 필터 케이스
34D 요소수 저장실
35 필터 엘리먼트

Claims (3)

  1. 자주가 가능한 차체와, 상기 차체에 마련된 엔진과, 상기 엔진으로부터 배출된 배기 가스를 정화하는 배기 가스 정화 장치를 가지며,
    상기 배기 가스 정화 장치는,
    상기 엔진의 배기관에 접속되어 상기 배기 가스 중의 질소산화물을 제거하는 요소 선택 환원 촉매와,
    환원제인 요소수를 상기 요소 선택 환원 촉매의 상류측으로 분사하는 요소수 분사 밸브와,
    상기 요소수 분사 밸브에 공급되는 요소수를 저장하는 요소수 탱크와,
    상기 요소수 탱크와 상기 요소수 분사 밸브의 사이를 접속하는 요소수 관로와,
    상기 요소수 관로의 도중에 마련되어 상기 요소수 탱크로부터 상기 요소수 분사 밸브를 향하여 요소수를 공급하는 요소수 공급 장치와,
    상기 요소수 관로의 도중에 상기 요소수 탱크와 상기 요소수 공급 장치의 사이에 마련되어 상기 요소수에 혼입된 이물을 포착하는 요소수 필터를 구비하여 이루어지는 건설기계에 있어서,
    상기 차체에는, 상기 요소수 공급 장치를 장착하기 위한 브래킷이 장착되고,
    상기 브래킷에는, 상기 요소수 공급 장치를 덮는 커버가 장착되고,
    상기 요소수 필터는, 상기 커버에 장착되며,
    상기 요소수 공급 장치에는, 상기 요소수에 혼입된 이물을 포착하는 내장 필터가 착탈 가능하게 마련되고,
    상기 커버의 하방에는, 상기 요소수 공급 장치에 대하여 상기 내장 필터를 착탈할 때에 상기 내장 필터를 통과시키기 위한 개구부가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 건설기계.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 요소수 필터는, 내부가 상기 요소수를 저류하는 요소수 저장실로 된 필터 케이스와, 상기 필터 케이스 내에 마련되어 상기 요소수에 혼입된 이물을 포착하는 필터 엘리먼트를 구비하고 있으며,
    상기 요소수 관로는, 일단이 상기 요소수 탱크에 접속되며, 타단이 상기 필터 케이스의 하부에 접속된 탱크측 관로부와, 일단이 상기 필터 케이스의 상부에 접속되며, 타단이 상기 요소수 공급 장치에 접속된 공급 장치측 관로부를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 건설기계.
  3. 삭제
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