WO2025204331A1

WO2025204331A1 - 建設機械

Info

Publication number: WO2025204331A1
Application number: PCT/JP2025/005816
Authority: WO
Inventors: 隼人久保田
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2024-03-28
Filing date: 2025-02-20
Publication date: 2025-10-02
Anticipated expiration: 2026-09-28

Abstract

エンジン（１０）から排出される排気ガスを処理する排気ガス後処理装置（１４）は、排気管（１１）の排気ガス流出側に接続された第１の処理ユニット（１５）と、第１の処理ユニット（１５）の排気ガス流出側に接続された第２の処理ユニット（１６）と、第２の処理ユニット（１６）の排気ガス流出側に接続された第３の処理ユニット（１７）と、を備え、尾管（２０）は、第３の処理ユニット（１７）の排気ガス流出側に接続され、第１の処理ユニット（１５）と第２の処理ユニット（１６）とは、上下方向に並んだ状態で配置され、第３の処理ユニット（１７）は、第１の処理ユニット（１５）と第２の処理ユニット（１６）との間の高さ位置に配置されている。

Description

建設機械

　本開示は、例えばエンジンの排気管に排気ガス後処理装置を備えた油圧ショベル等の建設機械に関する。

　一般に、建設機械の代表例としての油圧ショベルは、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回動可能に設けられた作業装置と、により構成されている。上部旋回体は、旋回フレームの前側にキャブ、燃料タンク、作動油タンク等を搭載し、旋回フレームの後側にエンジン、熱交換装置、油圧ポンプ等を搭載している。

　油圧ショベルのエンジンは、一般的にディーゼルエンジンが用いられている。このディーゼルエンジンは、粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）、窒素酸化物（ＮＯｘ）等の有害物質を排出する。

　そこで、油圧ショベルには、排気ガスを浄化する排気ガス後処理装置がエンジンの排気口に排気管によって接続されている。この排気ガス後処理装置は、筒状のケース内に、排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集するＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）を有するＰＭ捕集装置、排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化するＮＯｘ浄化装置、排気音量を低減するための消音装置等を収容している。

　また、昨今では、粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）、窒素酸化物（ＮＯｘ）等の排出量の規制（排出ガス規制）が厳しくなっているから、これに伴って排気ガス後処理装置の性能を向上するために大型化している。しかし、油圧ショベルの上部旋回体、特に、エンジンの周囲には、油圧ポンプや多くの配管、ホース等が配置される。従って、上部旋回体には、大型化した排気ガス後処理装置を設置するためのスペースを確保するのが難しい。

　このため、油圧ショベルには、排気ガス後処理装置の設置スペースを上下方向に広げたものがある。即ち、油圧ショベルには、ＰＭ捕集装置、ＮＯｘ浄化装置、消音装置等を２個のケースに分けて収容し、この２個のケースを上下方向に平行に並べて配置したものがある（特許文献１～２）。

特開２０１４－２２４４２８号公報特開２０２２－５３２５２号公報

　ところで、ディーゼルエンジンに対する排出ガス規制は、温暖化と共にさらに厳しくなっており、排気ガスの清浄機能を高めるために排気ガス後処理装置がより一層大型化している。これにより、排気ガス後処理装置の大型化によって車体が大型化してしまうという問題がある。

　本発明の一実施形態の目的は、大型化した排気ガス後処理装置を小さな設置スペースで配置できるようにして、車体が大型化するのを抑制できるようにした建設機械を提供することにある。

　本発明の一実施形態は、エンジンと、前記エンジンの排気口に排気管によって接続され、前記エンジンから排出される排気ガスを処理する複数のユニットからなる排気ガス後処理装置と、前記排気ガス後処理装置の排気ガス流出側に接続された尾管と、を備えた建設機械において、前記排気ガス後処理装置は、前記排気管の排気ガス流出側に接続された第１の処理ユニットと、前記第１の処理ユニットの排気ガス流出側に接続された第２の処理ユニットと、前記第２の処理ユニットの排気ガス流出側に接続された第３の処理ユニットと、を備え、前記尾管は、前記第３の処理ユニットの排気ガス流出側に接続され、前記第１の処理ユニットと前記第２の処理ユニットとは、上下方向に並んだ状態で配置され、前記第３の処理ユニットは、前記第１の処理ユニットと前記第２の処理ユニットとの間の高さ位置に配置されている。

　本発明の一実施形態によれば、大型化した排気ガス後処理装置を小さな設置スペースで配置することができ、車体が大型化するのを抑制することができる。

本発明の第１の実施形態に係る油圧ショベルを示す右側面図である。上部旋回体の後部を図１中の矢示II－II方向から示す断面図である。図２中のエンジンと排気ガス後処理装置を示す斜視図である。図２中の排気ガス後処理装置を示す右側面図である。本発明の第２の実施形態による排気ガス後処理装置を含む上部旋回体の後部を示す断面図である。図５中のエンジンと排気ガス後処理装置を示す斜視図である。図５中の排気ガス後処理装置を示す右側面図である。比較例１による排気ガス後処理装置をエンジンと一緒に示す斜視図である。比較例１による排気ガス後処理装置をエンジンと一緒に後側から示す後面図である。比較例２による排気ガス後処理装置をエンジンと一緒に示す斜視図である。比較例２による排気ガス後処理装置をエンジンと一緒に後側から示す後面図である。

　以下、本発明の実施形態に係る建設機械の代表例として、クローラ式の油圧ショベルを例に挙げ、添付図面に従って詳細に説明する。

　図１ないし図４は本発明の第１の実施形態を示している。図１において、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た上部旋回体３と、上部旋回体３の前側に回動可能に設けられ、土砂の掘削作業等を行う作業装置４と、により構成されている。下部走行体２と上部旋回体３とは、本発明の車体を構成している。

　上部旋回体３は、支持構造体をなす旋回フレーム５と、旋回フレーム５の後端に設けられ、作業装置４との重量バランスをとるカウンタウエイト６と、旋回フレーム５の前部左側に設けられ、オペレータが搭乗するキャブ７と、カウンタウエイト６とキャブ７との間に設けられた建屋カバー８と、後述のエンジン１０、熱交換装置１２、油圧ポンプ１３、排気ガス後処理装置１４等と、を含んで構成されている。

　図２に示すように、旋回フレーム５は、前後方向に延びる厚肉な鋼板等からなる底板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、左縦板５Ｂ、右縦板５Ｃの左右方向の外側に間隔をもって配置され、前後方向に延びた左サイドフレーム５Ｄ、右サイドフレーム５Ｅと、底板５Ａおよび左縦板５Ｂから左側に張出し、その先端部に左サイドフレーム５Ｄを支持する複数本の左張出ビーム５Ｆと、底板５Ａおよび右縦板５Ｃから右側に張出し、その先端部に右サイドフレーム５Ｅを支持する複数本の右張出ビーム５Ｇ（いずれも１本のみ図示）と、を含んで構成されている。

　建屋カバー８は、左サイドフレーム５Ｄから上側に延びた左側面パネル８Ａと、右サイドフレーム５Ｅから上側に延びた右側面パネル８Ｂと、左側面パネル８Ａの上部と右側面パネル８Ｂの上部とに亘って左右方向に延びた上面パネル８Ｃと、を備えている。上面パネル８Ｃには、後述する尾管２０の直上に位置して挿通孔８Ｄが設けられている。この挿通孔８Ｄには、後述のディフューザ２１が挿通状態で取り付けられている。

　エンジン室９は、カウンタウエイト６の前側に位置して、建屋カバー８の左側面パネル８Ａ、右側面パネル８Ｂ、上面パネル８Ｃと旋回フレーム５とによって囲まれた空間として形成されている。エンジン室９は、エンジン１０、排気管１１、熱交換装置１２、油圧ポンプ１３、排気ガス後処理装置１４を収容している。また、エンジン室９では、例えば、熱交換装置１２の冷却ファン１２Ｂが発生した冷却風が左側から右側に向け、エンジン１０に沿って流れる。

　エンジン１０は、エンジン室９に位置して上部旋回体３の左右方向に延びる横置き状態で旋回フレーム５に搭載されている。エンジン１０の前側の上部には、エキゾーストマニホールドの下流端からなる排気口１０Ａ（図３参照）が設けられている。この排気口１０Ａには、排気管１１が接続されている。エンジン１０の上部１０Ｂの上側には、排気ガス後処理装置１４の第３の処理ユニット１７が配置されている。

　排気管１１は、エンジン１０と排気ガス後処理装置１４との間を接続している。詳しくは、排気管１１は、上流端がエンジン１０の排気口１０Ａに接続されている。また、排気管１１は、下流側が右斜め上側に延び、その下流端が排気ガス後処理装置１４を構成する第１の処理ユニット１５の流入部１５Ｂに接続されている。

　熱交換装置１２は、エンジン室９の左側に位置して旋回フレーム５上に設けられている。熱交換装置１２は、例えば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等の熱交換器１２Ａと、熱交換器１２Ａの右側に対面して設けられた冷却ファン１２Ｂと、を含んで構成されている。冷却ファン１２Ｂは、エンジン１０の出力軸の回転または電動、油圧等のモータの回転を動力源としている。そして、熱交換装置１２は、冷却ファン１２Ｂが駆動されることにより、エンジン室９の左側から右側に向けて冷却風を流通させることができる。

　油圧ポンプ１３は、エンジン１０の右側に設けられている。油圧ポンプ１３は、エンジン１０によって駆動されることにより、作動油を圧油として制御弁装置（図示せず）に向け吐出する。

　次に、エンジン１０から排出される排気ガスを処理する排気ガス後処理装置１４について説明する。

　排気ガス後処理装置１４は、エンジン１０の右上側に配置され、エンジン１０の排気口１０Ａに排気管１１によって接続されている。排気ガス後処理装置１４は、エンジン１０から排出される排気ガスを処理する。排気ガス後処理装置１４は、後述する第１の処理ユニット１５、第２の処理ユニット１６、第３の処理ユニット１７、第１の接続管１８、第２の接続管１９、尾管２０を含んで構成されている。

　また、排気ガス後処理装置１４は、エンジン１０から排出される排気ガスに含まれる粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を捕集するＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）を有するＰＭ捕集装置、尿素水溶液を使用して排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化するＮＯｘ浄化装置、排気音量を低減する消音装置等の処理装置を備えている。これらのＰＭ捕集装置、ＮＯｘ浄化装置、消音装置等は、第１の処理ユニット１５、第２の処理ユニット１６、第３の処理ユニット１７に収納されている。

　第１の処理ユニット１５は、エンジン１０の上部１０Ｂの右側（油圧ポンプ１３の上側）に配置されている。第１の処理ユニット１５は、前後方向に延びた円筒状の容器からなるケース１５Ａを備えている。このケース１５Ａ内には、処理装置の一部が収納されている。

　図３に示すように、ケース１５Ａは、エンジン１０の排気口１０Ａ側となる前側に流入部１５Ｂを有し、後側に流出部１５Ｃを有している。流入部１５Ｂは、排気管１１の排気ガス流出側となる下流端が接続されるもので、ケース１５Ａの左側に配置されている。一方、図４に示すように、流出部１５Ｃは、上下方向に延びる第１の接続管１８の排気ガス流入側となる上流端（下端）が接続されるもので、ケース１５Ａの上側に配置されている。

　第２の処理ユニット１６は、第１の処理ユニット１５の排気ガス流出側に接続されている。第２の処理ユニット１６は、第１の処理ユニット１５と同様に、前後方向に延びた円筒状の容器からなるケース１６Ａを備えている。このケース１６Ａ内には、処理装置の一部が収納されている。

　また、ケース１６Ａは、第１の処理ユニット１５のケース１５Ａの上側に間隔をもって配置されている。別の見方をすると、第２の処理ユニット１６は、第１の処理ユニット１５と建屋カバー８の上面パネル８Ｃとの間に配置されている。これにより、第１の処理ユニット１５と第２の処理ユニット１６とは、上下方向に並んだ状態で配置されている。

　ケース１６Ａは、第１の処理ユニット１５の後側に位置する流出部１５Ｃと上下方向で対向するように、後側に流入部１６Ｂを有している。流入部１６Ｂは、上下方向に延びる第１の接続管１８の排気ガス流出側となる下流端（上端）が接続されるもので、ケース１６Ａの下側に配置されている。

　一方、ケース１６Ａは、流入部１６Ｂと反対側となる前側に流出部１６Ｃを有している。流出部１６Ｃは、下向きに延びる第２の接続管１９の排気ガス流入側が接続されるもので、ケース１６Ａの下側に配置されている。

　さらに、第２の処理ユニット１６のケース１６Ａは、第１の処理ユニット１５のケース１５Ａとの間に、第２の接続管１９の直径寸法よりも僅かに大きな寸法の隙間を有している。この構成では、第２の処理ユニット１６と第１の処理ユニット１５との間で第２の接続管１９を自由に配策できる上に、第２の処理ユニット１６の高さ位置を低く抑えることができる。

　第３の処理ユニット１７は、第２の処理ユニット１６の排気ガス流出側に接続されている。第３の処理ユニット１７は、第１の処理ユニット１５、第２の処理ユニット１６と同様に、前後方向に延びた円筒状の容器からなるケース１７Ａを備えている。このケース１７Ａ内には、処理装置の一部が収納されている。

　また、ケース１７Ａは、第１の処理ユニット１５のケース１５Ａ、第２の処理ユニット１６のケース１６Ａの左側に間隔をもって配置されている。換言すると、第３の処理ユニット１７は、エンジン室９を左側から右側に流れる冷却風に対し、第１の処理ユニット１５および第２の処理ユニット１６よりもエンジン室９を流れる冷却風の上流側に配置されている。この上で、第３の処理ユニット１７は、第１の処理ユニット１５（ケース１５Ａ）と第２の処理ユニット１６（ケース１６Ａ）との間の高さ位置に配置されている。

　これにより、第３の処理ユニット１７は、第１の処理ユニット１５、第２の処理ユニット１６と共に、水平方向（前後方向）に延びた状態で互いに平行になるように配置されている。また、第３の処理ユニット１７のケース１７Ａは、第２の処理ユニット１６のケース１６Ａよりも低い位置に配置されている。換言すると、ケース１７Ａと建屋カバー８の上面パネル８Ｃとの距離寸法は、ケース１６Ａと建屋カバー８の上面パネル８Ｃとの距離寸法よりも大きく確保することができる。これにより、ケース１７Ａと建屋カバー８の上面パネル８Ｃとの間には、大きな距離寸法を利用して冷却風が流れるエンジン室９内に、排気ガスにより高温となる尾管２０やディフューザ２１を配置することができる。

　ケース１７Ａは、後側に流入部１７Ｂを有している。流入部１７Ｂは、前側に延びる第２の接続管１９の下流端（前端）が接続されるもので、ケース１７Ａの後側に配置されている。

　一方、ケース１７Ａは、流入部１７Ｂと反対側となる前側に流出部１７Ｃを有している。流出部１７Ｃは、上向きに延びる尾管２０が接続されるもので、ケース１７Ａの上側に配置されている。

　さらに、第３の処理ユニット１７は、前述したように、第１の処理ユニット１５および第２の処理ユニット１６よりもエンジン室９を流れる冷却風の上流側に配置されている。従って、エンジン室９を左側から右側に流れる冷却風は、第３の処理ユニット１７に当たった後に、上下に分かれて第１の処理ユニット１５と第２の処理ユニット１６とに当たる。この構成では、第１の処理ユニット１５、第２の処理ユニット１６および第３の処理ユニット１７の全部を冷却風で冷却することができる。

　しかも、第３の処理ユニット１７は、上下方向の半分以上の部分、具体的には、全部がエンジン１０の上部１０Ｂよりも上側に位置している。従って、第３の処理ユニット１７には、その全体にエンジン室９を流れる冷却風を積極的に当てることができる。この構成では、第３の処理ユニット１７から排気される排気ガス、外部に突出したディフューザ２１の温度を下げることができる。

　また、第１の処理ユニット１５、第２の処理ユニット１６よりも左側に配置された第３の処理ユニット１７は、高温の排気ガスを排出すると共に自体も高温になる尾管２０、ディフューザ２１と一緒に、建屋カバー８の右側面パネル８Ｂから離れて配置されている。この構成では、高温になるディフューザ２１に対する干渉を抑制することができ、尾管２０、ディフューザ２１に施された高温対策を簡素化することができる。

　ここで、第１の処理ユニット１５、第２の処理ユニット１６および第３の処理ユニット１７は、それぞれ円筒状のケース１５Ａ，１６Ａ，１７Ａを備えている。従って、第１の処理ユニット１５のケース１５Ａと第２の処理ユニット１６のケース１６Ａとを上下方向に並べ、第３の処理ユニット１７のケース１７Ａを第１の処理ユニット１５（ケース１５Ａ）と第２の処理ユニット１６（ケース１６Ａ）との間の高さ位置に配置した構成では、ケース１５Ａとケース１６Ａとケース１７Ａとの間に空間が形成される。本実施形態では、この空間を、第３の処理ユニット１７のケース１７Ａの周囲に設けられるセンサ、配線等の設置スペース、これらを着脱するための作業スペースとして利用することができる。

　第１の接続管１８は、第１の処理ユニット１５と第２の処理ユニット１６とを接続している。第１の接続管１８は、排気管１１と前後方向の反対側となる後側に配置されている。第１の接続管１８は、第１の処理ユニット１５内を流れた排気ガスを次段となる第２の処理ユニット１６に供給するための通路である。

　第１の接続管１８は、上下方向に延びた短尺なパイプ（筒体）からなり、上流側となる下部が第１の処理ユニット１５の流出部１５Ｃに接続されている。また、第１の接続管１８は、下流側となる上部が第２の処理ユニット１６の流入部１６Ｂに接続されている。

　第２の接続管１９は、第２の処理ユニット１６と第３の処理ユニット１７とを接続している。第２の接続管１９は、第２の処理ユニット１６の前側に配置された流出部１６Ｃと第３の処理ユニット１７の後側に配置された流入部１７Ｂとを接続するために、左右方向に僅かに傾斜しつつ前後方向に延びている。第２の接続管１９は、第２の処理ユニット１６内を流れた排気ガスを次段となる第３の処理ユニット１７に供給するための通路である。また、傾斜した第２の接続管１９は、第１の接続管１８を左側に避けることができる。

　第２の接続管１９は、前後方向に延びた長尺なパイプ（筒体）からなり、上流側となる前部が上側に屈曲して第２の処理ユニット１６の流出部１６Ｃに接続されている。また、第２の接続管１９は、下流側となる後部が前側に屈曲して第３の処理ユニット１７の流入部１７Ｂに接続されている。

　第２の接続管１９は、下流側を第３の処理ユニット１７の後側まで延ばしたことにより、尾管２０を第３の処理ユニット１７の前側に配置することができる。これにより、尾管２０は、上部旋回体３の中央側に配置できるから、高温になるディフューザ２１に対する干渉を抑制することができる。

　尾管２０は、排気ガス後処理装置１４の排気ガス流出側に接続されている。具体的には、尾管２０は、上下方向に延びた短尺なパイプ（筒体）からなり、第３の処理ユニット１７の排気ガス流出側に位置する流出部１７Ｃに接続されている。また、尾管２０は、全体がエンジン室９に配置されているから、エンジン室９を流れる冷却風によって尾管２０に流れる排気ガスを冷却することができる。

　図２に示すように、ディフューザ２１は、建屋カバー８の上面パネル８Ｃに設けられている。ディフューザ２１は、尾管２０から排出された排気ガスをエンジン室９の外部に導くものである。ディフューザ２１は、建屋カバー８の挿通孔８Ｄに挿通され、上面パネル８Ｃよりも上側部分が斜め後側に屈曲して開口した管部２１Ａと、管部２１Ａの上下方向の中間部に拡径して設けられ、上面パネル８Ｃに取り付けられたフランジ部２１Ｂと、により構成されている。

　ここで、尾管２０から排出された排気ガスは、尾管２０を流れる際にエンジン室９を流れる冷却風によって冷却されている。これにより、ディフューザ２１を流れる排気ガスによる、ディフューザ２１の温度上昇を抑えることができる。また、第３の処理ユニット１７が第２の処理ユニット１６よりも低い位置に配置されていることにより、ディフューザ２１は、管部２１Ａの多くの部分（下側の半分）がエンジン室９に配置されている。従って、ディフューザ２１の管部２１Ａには、エンジン室９を流れる冷却風を広範囲に当てることができる。これにより、ディフューザ２１の温度を下げることができる。

　このように構成された排気管１１、排気ガス後処理装置１４、尾管２０、ディフューザ２１の排気ガスの流れについて、図４を参照して説明する。

　エンジン１０から排出された排気ガスは、矢示Ａで示すように、排気管１１を通じて第１の処理ユニット１５の流入部１５Ｂに流入し、矢示Ｂで示すように、第１の処理ユニット１５のケース１５Ａ内を後側に流れる。ケース１５Ａ内を後側の流出部１５Ｃに流れた排気ガスは、矢示Ｃで示すように、第１の接続管１８内を上側に流れ、第２の処理ユニット１６の流入部１６Ｂに流入する。

　流入部１６Ｂに流入した排気ガスは、矢示Ｄで示すように、第２の処理ユニット１６のケース１６Ａ内を前側に流れ、矢示Ｅで示すように、流出部１６Ｃで第２の接続管１９に流出する。第２の接続管１９に流出した排気ガスは、第２の接続管１９内を後側に流れ、第３の処理ユニット１７の流入部１７Ｂに流入する。

　流入部１７Ｂに流入した排気ガスは、矢示Ｆで示すように、第３の処理ユニット１７のケース１７Ａ内を前側に流れる。ケース１７Ａ内を前側に流れて流出部１７Ｃに達した排気ガスは、矢示Ｇで示すように、尾管２０内を上側に流れ、ディフューザ２１から外部に排出される。

　本実施形態による油圧ショベル１は、上述の如き構成を有するもので、次にその動作について説明する。

　まず、オペレータは、キャブ７に搭乗してエンジン１０を駆動させる。そして、オペレータは、キャブ７内に配置された走行用の操作レバー（図示せず）を操作することにより、油圧ショベル１を走行させることができる。また、オペレータは、作業用の操作レバー（図示せず）を操作することにより、作業装置４を用いて土砂の掘削作業等を行うことができる。

　ここで、エンジン１０の運転時に、エンジン１０から排出される排気ガスは、排気口１０Ａから排気管１１を介して排気ガス後処理装置１４に導入される。そして、排気ガス後処理装置１４に導入された排気ガスは、尾管２０、ディフューザ２１を通じて大気中に排出される。

　この場合、排気ガス後処理装置１４に設けられた酸化触媒によって、排気ガスに含まれる一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）等が酸化して除去される。また、必要に応じて粒子状物質（ＰＭ）が燃焼して除去される。また、排気ガス後処理装置１４では、尿素水噴射ノズルから排気ガスに向けて尿素水が噴射され、選択還元触媒（いずれも図示せず）によって窒素酸化物が窒素と水に分解される。さらに、排気ガス後処理装置１４は、酸化触媒が残留アンモニアを酸化し、窒素と水に分離することにより、十分に浄化された排気ガスを大気中に排出することができる。

　ところで、ディーゼルエンジンに対する排出ガス規制は、温暖化と共にさらに厳しくなっている。このため、排気ガスの清浄機能を高めるために排気ガス後処理装置がより一層大型化している。このように、排気ガス後処理装置が大型化すると、油圧ショベルの車体が大型化してしまう。

　そこで、本実施形態では、エンジン１０から排出される排気ガスを処理する排気ガス後処理装置１４は、排気管１１の排気ガス流出側に接続された第１の処理ユニット１５と、第１の処理ユニット１５の排気ガス流出側に接続された第２の処理ユニット１６と、第２の処理ユニット１６の排気ガス流出側に接続された第３の処理ユニット１７と、を備え、尾管２０は、第３の処理ユニット１７の排気ガス流出側に接続され、第１の処理ユニット１５と第２の処理ユニット１６とは、上下方向に並んだ状態で配置され、第３の処理ユニット１７は、第１の処理ユニット１５と第２の処理ユニット１６との間の高さ位置に配置されている。

　従って、排気ガス後処理装置１４は、第１の処理ユニット１５、第２の処理ユニット１６および第３の処理ユニット１７の３個のユニットを備えているから、酸化触媒、選択還元触媒等を収容するスペースを多く確保することができる。この上で、第３の処理ユニット１７は、第２の処理ユニット１６よりも低い位置に配置することができるから、上下方向の設置スペースも小さくできる。

　この結果、排気ガス後処理装置１４は、酸化触媒、選択還元触媒等が大型化した場合でも、小さな設置スペースで配置することができるから、車体（上部旋回体３）が大型化するのを抑制することができる。

　ここで、図８および図９に比較例１による排気ガス後処理装置４１を示し、図１０および図１１に比較例２による排気ガス後処理装置５１を示している。

　図８および図９において、比較例１による排気ガス後処理装置４１は、第１の処理ユニット４２、第２の処理ユニット４３、第３の処理ユニット４４を備えている。排気ガス後処理装置４１は、第２の処理ユニット４３を上側に配置し、第３の処理ユニット４４を下側に配置することで、第２の処理ユニット４３と第３の処理ユニット４４とを上下方向に並んだ状態で配置している。そして、第１の処理ユニット４２は、第２の処理ユニット４３と第３の処理ユニット４４との間の高さ位置に配置されている。

　この比較例１による第１の処理ユニット４２、第２の処理ユニット４３、第３の処理ユニット４４の配置では、第３の処理ユニット４４から延びる尾管４５が長くなってしまう。このため、第３の処理ユニット４４や尾管４５の強度を高めるために、板厚寸法を大きくしたり、尾管４５の支持構造を追加したりする必要があり、構造が複雑になってしまう。また、尾管４５は、上側の第２の処理ユニット４３を避けるために、Ｌ字状に折り曲げなくてはならず、この点でも構造が複雑になってしまう。

　図１０および図１１において、比較例２による排気ガス後処理装置５１は、第１の処理ユニット５２、第２の処理ユニット５３、第３の処理ユニット５４を備えている。排気ガス後処理装置５１は、第３の処理ユニット５４を上側に配置し、第２の処理ユニット５３を下側に配置することで、第２の処理ユニット５３と第３の処理ユニット５４とを上下方向に並んだ状態で配置している。そして、第１の処理ユニット５２は、第２の処理ユニット５３と第３の処理ユニット５４との間の高さ位置に配置されている。

　この比較例２による第１の処理ユニット５２、第２の処理ユニット５３、第３の処理ユニット５４の配置では、高さ寸法を低く抑えるために、尾管５５をＬ字状に折り曲げて第３の処理ユニット５４の横位置に接続する必要があり、尾管５５の構成および取り付けるための構造が複雑になってしまう。

　以上のように、比較例１、比較例２では、尾管４５，５５の構成および取付構造が複雑になるため、小さな設置スペースで配置することが難しく、車体の大型化を抑制することができない。

　また、第３の処理ユニット１７を低くしたことにより、尾管２０は、全体がエンジン室９に配置されているから、エンジン室９を流れる冷却風によって尾管２０に流れる排気ガスを冷却することができる。尾管２０で冷却された排気ガスは、ディフューザ２１に流入するため、ディフューザ２１を流れる排気ガスによる、ディフューザ２１の温度上昇を抑えることができる。また、ディフューザ２１の管部２１Ａは、多くの部分をエンジン室９に配置できるから、ディフューザ２１の管部２１Ａは、エンジン室９を流れる冷却風によって冷却することができる。この結果、例えば、ディフューザ２１に接触することを防止するカバーなどの高温対策を簡素化することができ、組立作業性の向上や、コストの低減を図ることができる。

　具体的には、第１の処理ユニット１５を構成する円筒状のケース１５Ａと第２の処理ユニット１６を構成する円筒状のケース１６Ａとを上下方向に並べ、第３の処理ユニット１７を構成する円筒状のケース１７Ａを第１の処理ユニット１５（ケース１５Ａ）と第２の処理ユニット１６（ケース１６Ａ）との間の高さ位置に配置した構成では、ケース１５Ａとケース１６Ａとケース１７Ａとの間に空間が形成される。この空間は、第３の処理ユニット１７のケース１７Ａの周囲に設けられるセンサ、配線等の設置スペース、これらを着脱するための作業スペースとして利用している。これにより、３個の処理ユニット１５，１６，１７は、エンジン１０、油圧ポンプ１３と建屋カバー８の上面パネル８Ｃとの間の小さな空間に配置することができる。

　また、排気管１１が接続される第１の処理ユニット１５は、エンジン１０に近い下側に配置しているから、排気管１１を短くすることができる。これにより、組立作業性の向上、製造コストの低減を図ることができる。

　上部旋回体３は、エンジン１０および排気ガス後処理装置１４を収容すると共に、エンジン１０に沿って冷却風が流れるエンジン室９を備え、第３の処理ユニット１７は、第１の処理ユニット１５および第２の処理ユニット１６よりもエンジン室９を流れる冷却風の上流側となる左側に配置されている。

　従って、冷却風は、１個の第３の処理ユニット１７に当たって上下方向に分離することにより、第１の処理ユニット１５と第２の処理ユニット１６にも当たることができる。これにより、排気ガス後処理装置１４の全体を効率よく冷却することができる。また、最初に冷却風が当たる第３の処理ユニット１７には、外部に排気ガスを排出する尾管２０、ディフューザ２１が接続されているから、尾管２０、ディフューザ２１も冷却風で積極的に冷却することができる。この結果、例えば、排気ガス後処理装置１４の周辺部品の防熱材やディフューザ２１に接触することを防止するカバーなどの高温対策を簡素化することができ、組立作業性の向上やコストの低減を図ることができる。

　また、第３の処理ユニット１７は、高温になる尾管２０、ディフューザ２１と一緒に、建屋カバー８の右側面パネル８Ｂから離れて配置できるから、ディフューザ２１に対する干渉を抑制することができる。この結果、例えば、ディフューザ２１に接触することを防止するカバーなどの高温対策を簡素化することができ、組立作業性の向上やコストの低減を図ることができる。

　また、第１の処理ユニット１５、第２の処理ユニット１６および第３の処理ユニット１７は、水平方向に延びた状態で互いに平行になるように配置されている。これにより、３個の処理ユニット１５，１６，１７は、設置するのに必要なスペースを小さくすることができる。または、組立作業やメンテナンスするための作業スペースを確保することができる。

　また、第３の処理ユニット１７は、上下方向の半分以上の部分、本実施形態では、全部がエンジン１０の上部１０Ｂよりも上側に位置している。これにより、第３の処理ユニット１７には、エンジン室９を流れる冷却風を積極的に当てて冷却することができる。

　さらに、第２の接続管１９は、下流側を第３の処理ユニット１７の後側まで延ばしたことにより、尾管２０を第３の処理ユニット１７の前側に配置することができる。これにより、尾管２０を上部旋回体３の中央側に配置できるから、高温になるディフューザ２１に対する干渉を抑制することができる。

　次に、図５ないし図７は本発明の第２の実施形態を示している。本実施形態の特徴は、第１の処理ユニットが上側、第２の処理ユニットが下側となるように、第１の処理ユニットと第２の処理ユニットとを上下方向に並んだ状態で配置したことにある。なお、第２の実施形態では、上述した第１の実施形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。

　図５、図６において、第２の実施形態による排気管３１は、第１の実施形態による排気管１１と同様に、エンジン１０と後述の排気ガス後処理装置３２との間を接続している。しかし、第２の実施形態による排気管３１は、第１の実施形態による排気管１１の長さ寸法よりも長く、傾斜角度が立ち上がっている点で、第１の実施形態による排気管１１と相違している。即ち、排気管３１は、上流端がエンジン１０の排気口１０Ａに接続され、下流端が高い位置に配置された第１の処理ユニット３３の流入部３３Ｂに接続されている。

　第２の実施形態による排気ガス後処理装置３２は、エンジン１０から排出される排気ガスを処理するために、エンジン１０の右上側に配置され、エンジン１０の排気口１０Ａに排気管３１によって接続されている。第２の実施形態による排気ガス後処理装置３２は、第１の実施形態による排気ガス後処理装置１４と同様に、後述する第１の処理ユニット３３、第２の処理ユニット３４、第３の処理ユニット３５、第１の接続管３６、第２の接続管３７、尾管３８を含んで構成されている。

　しかし、第２の実施形態による排気ガス後処理装置３２は、第１の処理ユニット３３の位置と第２の処理ユニット３４の位置が上下方向で反対になっている点で、第１の実施形態による排気ガス後処理装置１４と相違している。

　第２の実施形態による第１の処理ユニット３３は、エンジン１０の右側に位置して建屋カバー８の上面パネル８Ｃの下側に配置されている。第１の処理ユニット３３は、第１の実施形態による第１の処理ユニット１５と同様に、ケース３３Ａ、流入部３３Ｂ、流出部３３Ｃを有している。しかし、第２の実施形態による第１の処理ユニット３３は、後述する第２の処理ユニット３４の上側に配置されている点で、第１の実施形態による第１の処理ユニット１５と相違している。

　第２の実施形態による第２の処理ユニット３４は、第１の処理ユニット３３の排気ガス流出側に接続されている。第２の処理ユニット３４は、第１の実施形態による第２の処理ユニット１６と同様に、ケース３４Ａ、流入部３４Ｂ、流出部３４Ｃを有している。しかし、第２の実施形態による第２の処理ユニット３４は、第１の処理ユニット３３の下側に配置されている点で、第１の実施形態による第２の処理ユニット１６と相違している。

　第１の処理ユニット３３と第２の処理ユニット３４とは、第１の処理ユニット３３が上側となり、第２の処理ユニット３４が下側となるように、上下方向に並んだ状態で配置されている。

　第２の実施形態による第３の処理ユニット３５は、第２の処理ユニット３４の排気ガス流出側に接続されている。第３の処理ユニット３５は、第１の実施形態による第３の処理ユニット１７と同様に、ケース３５Ａ、流入部３５Ｂ、流出部３５Ｃを有している。

　また、ケース３５Ａは、第１の処理ユニット３３のケース３３Ａと第２の処理ユニット３４のケース３４Ａとの間の高さ位置に配置されている。この上で、ケース３５Ａは、ケース３３Ａ，３４Ａの左側に間隔をもって配置されている。

　図７に示すように、第１の接続管３６は、後側に位置して第１の処理ユニット３３と第２の処理ユニット３４とを接続している。第１の接続管３６は、上下方向に延びた短尺なパイプ（筒体）からなり、上流側となる上部が第１の処理ユニット３３の流出部３３Ｃに接続されている。また、第１の接続管３６は、下流側となる下部が第２の処理ユニット３４の流入部３４Ｂに接続されている。

　第２の接続管３７は、第２の処理ユニット３４と第３の処理ユニット３５とを接続している。第２の接続管３７は、前後方向に延びた長尺なパイプ（筒体）からなり、上流側となる前部が下側に屈曲して第２の処理ユニット３４の流出部３４Ｃに接続されている。また、第２の接続管３７は、下流側となる後部が前側に屈曲して第３の処理ユニット３５の流入部３５Ｂに接続されている。

　尾管３８は、排気ガス後処理装置３２の排気ガス流出側に接続されている。尾管３８は、上下方向に延びた短尺なパイプ（筒体）からなり、第３の処理ユニット３５の流出部３５Ｃに接続されている。尾管３８の上部は、ディフューザ２１内に挿入されている。

　このように構成された排気管３１、排気ガス後処理装置３２、尾管２０の排気ガスの流れについて、図７を参照して説明する。

　エンジン１０から排出された排気ガスは、矢示Ｈで示すように、排気管３１を通じて第１の処理ユニット３３の流入部３３Ｂに流入し、矢示Ｊで示すように、第１の処理ユニット３３のケース３３Ａ内を後側に流れる。ケース３３Ａ内を後側の流出部３３Ｃに流れた排気ガスは、矢示Ｋで示すように、第１の接続管３６内を下側に流れ、第２の処理ユニット３４の流入部３４Ｂに流入する。

　流入部３４Ｂに流入した排気ガスは、矢示Ｌで示すように、第２の処理ユニット３４のケース３４Ａ内を前側に流れ、矢示Ｍで示すように、流出部３４Ｃで第２の接続管３７に流出する。第２の接続管３７に流出した排気ガスは、第２の接続管３７内を後側に流れ、第３の処理ユニット３５の流入部３５Ｂに流入する。

　流入部３５Ｂに流入した排気ガスは、矢示Ｎで示すように、第３の処理ユニット３５のケース３５Ａ内を前側に流れる。ケース３５Ａ内を前側に流れて流出部３５Ｃに達した排気ガスは、矢示Ｐで示すように、尾管３８内を上側に流れ、ディフューザ２１から外部に排出される。

　かくして、このように構成された第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様の作用、効果を得ることができる。特に、第２の実施形態では、排気管３１が接続される第１の処理ユニット３３は、エンジン１０から離れた上側に配置しているから、排気管３１を長くすることができる。これにより、長尺な排気管３１は、エンジン１０の揺動を吸収することができる。

　なお、第１の実施形態では、エンジン１０を上部旋回体３の左右方向に延びる横置き状態で旋回フレーム５に搭載し、エンジン１０の右側に排気ガス後処理装置１４を配置した場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば、エンジンの左側に排気ガス後処理装置を配置する構成としてもよい。また、エンジンを上部旋回体の前後方向に延びる縦置き状態で旋回フレームに搭載し、エンジンの前側または後側に排気ガス後処理装置を配置する構成としてもよい。この構成は、第２の実施形態にも同様に適用することができる。

　また、第１の実施形態では、エンジン１０の前側に排気管１１、尾管２０、ディフューザ２１を配置した場合を例示している。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば、エンジンの後側に排気管、尾管、ディフューザを配置する構成としてもよい。この構成は、第２の実施形態にも同様に適用することができる。

　さらに、各実施形態では、建設機械として、クローラ式の下部走行体２を備えた油圧ショベル１を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば、ホイール式の下部走行体を備えた油圧ショベルに適用してもよい。それ以外にも、ホイールローダ、ダンプトラック、油圧クレーン等の他の建設機械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）
　９　エンジン室
　１０　エンジン
　１０Ａ　排気口
　１０Ｂ　上部
　１１，３１　排気管
　１４，３２　排気ガス後処理装置
　１５，３３　第１の処理ユニット
　１６，３４　第２の処理ユニット
　１７，３５　第３の処理ユニット
　２０，３８　尾管

Claims

　エンジンと、
　前記エンジンの排気口に排気管によって接続され、前記エンジンから排出される排気ガスを処理する複数のユニットからなる排気ガス後処理装置と、
　前記排気ガス後処理装置の排気ガス流出側に接続された尾管と、
を備えた建設機械において、
　前記排気ガス後処理装置は、
　前記排気管の排気ガス流出側に接続された第１の処理ユニットと、
　前記第１の処理ユニットの排気ガス流出側に接続された第２の処理ユニットと、
　前記第２の処理ユニットの排気ガス流出側に接続された第３の処理ユニットと、
を備え、
　前記尾管は、前記第３の処理ユニットの排気ガス流出側に接続され、
　前記第１の処理ユニットと前記第２の処理ユニットとは、上下方向に並んだ状態で配置され、
　前記第３の処理ユニットは、前記第１の処理ユニットと前記第２の処理ユニットとの間の高さ位置に配置されていることを特徴とする建設機械。
　請求項１に記載の建設機械において、
　前記エンジンおよび前記排気ガス後処理装置を収容すると共に、前記エンジンに沿って冷却風が流れるエンジン室を備え、
　前記第３の処理ユニットは、前記第１の処理ユニットおよび前記第２の処理ユニットよりもエンジン室を流れる冷却風の上流側に配置されていることを特徴とする建設機械。
　請求項１に記載の建設機械において、
　前記第１の処理ユニット、前記第２の処理ユニットおよび前記第３の処理ユニットは、水平方向に延びた状態で互いに平行になるように配置されていることを特徴とする建設機械。
　請求項２に記載の建設機械において、
　前記第３の処理ユニットは、上下方向の半分以上の部分が前記エンジンの上部よりも上側に位置していることを特徴とする建設機械。