JP5404695B2 - Exhaust gas purification device layout structure for engine-driven work machines - Google Patents
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Description
本発明は、エンジン駆動の圧縮機,発電機,溶接機等の作業機本体を筐体内に配置したエンジン駆動作業機において、エンジン排気ガスから粒子状物質を除去するために設けられる排気ガス浄化装置を筐体内に最適に配置するエンジン駆動作業機の排気ガス浄化装置配置構造に関するものである。 The present invention relates to an exhaust gas purifying apparatus provided for removing particulate matter from engine exhaust gas in an engine driven work machine in which a working machine body such as an engine driven compressor, generator, welder or the like is disposed in a casing. The present invention relates to an exhaust gas purifying device arrangement structure for an engine-driven work machine that optimally arranges the inside of the casing.
エンジン駆動作業機のエンジンとしては、ディーゼルエンジンが多く用いられているが、ディーゼルエンジンの排気ガスには、炭素微粒子よりなる粒子状物質が多く含まれていて、環境を悪化させることから問題になっている。そこで、従来からディーゼルエンジンの排気ガスから粒子状物質を除去するための排気ガス浄化装置が用いられている。 Diesel engines are often used as engines for engine-driven work machines, but the exhaust gas of diesel engines contains a lot of particulate matter consisting of carbon particulates, which makes the environment worse. ing. Therefore, an exhaust gas purification device for removing particulate matter from the exhaust gas of a diesel engine has been conventionally used.
排気ガス浄化装置は、排気ガスをパティキュレートフィルタに流して粒子状物質を捕集する。その際、一定量以上の粒子状物質を捕集すると、捕集した粒子状物質によりパティキュレートフィルタが目詰まりを起こしてしまう。排気ガス温度が高温の場合は粒子状物質が燃焼し続けるが、低温の場合は良好に燃焼除去されないので、その対策として、パティキュレートフィルタの前段に酸化触媒を配置し、低温の場合でも、パティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質を燃焼させることによりフィルタの目詰まりを防止するようにしたものがある。 The exhaust gas purifier collects particulate matter by flowing exhaust gas through a particulate filter. At that time, if a certain amount or more of the particulate matter is collected, the particulate filter is clogged by the collected particulate matter. Particulate matter will continue to burn when the exhaust gas temperature is high, but it will not be burned and removed well when the exhaust gas temperature is low.As a countermeasure, an oxidation catalyst is placed in front of the particulate filter. There is one in which filter clogging is prevented by burning particulate matter collected by a curate filter.
しかしながら、そのように酸化触媒を用いても、排気ガスの温度がさらに低い状態では酸化剤として有効に反応させることができない。そこで、従来の排気ガス浄化装置では、例えば特許文献1に示されるように、排気ガスの温度低下を少なくし、酸化活性温度をできるだけ高く保持できるようにするため、排気ガス浄化装置配置構造に関する技術が提案されている。
However, even if such an oxidation catalyst is used, it cannot react effectively as an oxidant when the temperature of the exhaust gas is still lower. Therefore, in the conventional exhaust gas purification device, as disclosed in
図6は、従来の排気ガス浄化装置配置構造を示す図である。この排気ガス浄化装置は、作業車両等のエンジンルーム31に搭載格納したディーゼルエンジン30のためのもので、エンジン30に接続するマフラー32を該エンジン30の本体上方側に近接配置させると共に、該マフラー32に酸化触媒33とパティキュレートフィルタ34を設けている。また、該マフラー32の外周近接位置を、下部側を開放させたマフラーカバー36によって覆うと共に、マフラー32から突出させたテールパイプ35の外周近接位置をも覆うようにしている。
FIG. 6 is a view showing a conventional exhaust gas purification device arrangement structure. This exhaust gas purifying device is for a diesel engine 30 mounted and stored in an
そうすることにより、排気ガスが、高温状態のまま酸化触媒33の中を通るため、酸化反応が効率的に行われ、パティキュレートフィルタ34によって捕集される粒子状物質や未燃焼物質等の燃焼除去を良好に行わせることができる。また、マフラーカバー36それ自体、及び、マフラーカバー36の下側開放部から上方へ流れる空気の層によりマフラー32からの熱を遮蔽・断熱することにより、エンジンルーム31内の温度上昇を抑えることができる。
By doing so, since the exhaust gas passes through the
しかしながら、通常、エンジンルーム31内には、エンジン,ラジエータ,インタークーラ等を冷却するため、冷却ファンにより冷却風を流しているが、上記従来の排気ガス浄化装置配置構造では、排気ガス浄化装置を内蔵しているマフラー32が、エンジンルーム31内に配置されているため、冷却風がマフラー32に当たって、マフラー32内の排気ガス浄化装置を冷却してしまう。また、エンジン30の停止後にエンジンルーム31内の冷却風の流れがなくなると、マフラー32の余熱でエンジンルーム31内の温度が高くなるという問題点があった。
However, in order to cool an engine, a radiator, an intercooler, etc. in the
さらに、ディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置には、通常、制御用の温度センサや圧力センサ等の制御部品が設けられるが、上記従来の排気ガス浄化装置配置構造では、排気ガス浄化装置を内蔵しているマフラー32の外周をマフラーカバー36で覆っているため、マフラー32の熱で制御部品が高温になって損傷したり、制御部品の交換やメンテナンス等の作業が困難になったりするという問題点もあった。
Further, the exhaust gas purification device of a diesel engine is usually provided with control parts such as a temperature sensor and a pressure sensor for control, but the conventional exhaust gas purification device arrangement structure includes an exhaust gas purification device. Since the outer periphery of the
本発明は、そのような問題点に鑑み、排気ガス浄化装置をエンジンルームから分離すること、冷却風が排気ガス浄化装置全体には当たらないようにしながら、排風の一部を排気ガス浄化装置の周囲を一方向に流して逆流しないようにし、排気ガス浄化装置の外周に取り付けられた制御部品に適度に排風が当たって制御部品が高温にならないようにすること、及び、制御部品の交換やメンテナンスが簡単にできるようにすることを目的とするものである。 In view of such problems, the present invention separates the exhaust gas purification device from the engine room, and prevents a portion of the exhaust air from being exhausted while preventing the cooling air from hitting the entire exhaust gas purification device. The control part installed in the outer periphery of the exhaust gas purifier is prevented from flowing backward, and the control part attached to the outer periphery of the exhaust gas purifier is appropriately exhausted so that the control part does not become hot, and the control part is replaced. It is intended to make maintenance easy.
前記課題を解決するため、本願の請求項1にかかる発明は、作業機本体,該作業機本体を駆動するエンジン及び冷却用のファンがエンジンルーム内に収納され、前記ファンの排風を、排風出口を有する仕切壁によりエンジンルームと分離された排風ダクトと該排風ダクトの上方開口部を覆う上面板に形成された排風口とを介して外部に排出するとともに、前記エンジンの排気ガスは、排気ガス浄化装置を通して排気するようにしたエンジン駆動作業機の排気ガス浄化装置配置構造であって、前記排気ガス浄化装置は、酸化触媒とパティキュレートフィルタを内蔵し、その外周部に制御部品が取り付けられていて、前記排風ダクト内に、最下端部外面が、前記排風出口の上端縁と前記排風口のエンジンルーム側の端縁とを結ぶ線より上側となるように配置されていることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
また、本願の請求項2にかかる発明は、請求項1にかかる発明において、前記排気ガス浄化装置は、全体が円筒形をしていて、排風の流れ方向に対して横向に、かつ、一部外周面が前記線より下側に出るように配置されていることを特徴とする。
Further, the invention according to claim 2 of the present application is the invention according to
また、本願の請求項3にかかる発明は、請求項1又は2にかかる発明において、前記排気ガス浄化装置は、消音部を備えたものであることを特徴とする。
The invention according to
また、本願の請求項4にかかる発明は、請求項1,2又は3にかかる発明において、前記排風口は、前記上面板の内、前記エンジンルームとは反対側の部分に設けられ、前記制御部品は、前記上面板の内の排風口が設けられていない部分の下に配置することを特徴とする。
The invention according to
また、本願の請求項5にかかる発明は、請求項1,2,3又は4にかかる発明において、前記上面板が取り外し可能であることを特徴とする。
The invention according to
また、本願の請求項6にかかる発明は、請求項1,2,3,4又は5にかかる発明において、前記排風口のエンジンルーム側の端縁部から下方に延びる垂下板を、排風口の幅全体にわたって設けることを特徴とする。
The invention according to
本発明は、次のような効果を奏する。
すなわち、請求項1にかかる発明においては、排気ガス浄化装置が、エンジンルームと分離された排風ダクト内に、最下端部外面が、前記排風出口の上端縁と前記排風口のエンジンルーム側の端縁とを結ぶ線より上側となるように配置されるので、排気ガス浄化装置がエンジンルームから分離されるとともに、冷却風が排気ガス浄化装置全体には当たらなくなる上、排風の一部が排気ガス浄化装置の周囲を一方向に流れて逆流しなくなって、排気ガス浄化装置の外周に取り付けられた制御部品に適度に排風が当たり制御部品が高温にならないようにすることができる。
The present invention has the following effects.
That is, in the invention according to
また、請求項2にかかる発明においては、請求項1にかかるエンジン駆動作業機の排気ガス浄化装置配置構造において、前記排気ガス浄化装置は、全体が円筒形をしていて、排風の流れ方向に対して横向に、かつ、一部外周面が前記線より下側に出るように配置されているので、排風の一部が排気ガス浄化装置の周囲全体に回り込み易くなり、排気ガス浄化装置の外周に取り付けられた制御部品に、排風が有効に当たって制御部品が高温にならないようにすることができる。 According to a second aspect of the present invention, in the exhaust gas purifying device arrangement structure for an engine-driven working machine according to the first aspect, the exhaust gas purifying device is entirely cylindrical, and the flow direction of the exhaust air Is disposed so that a part of the outer peripheral surface protrudes below the line, so that a part of the exhaust air easily flows around the entire periphery of the exhaust gas purification device. It is possible to prevent the control component from being heated to a high temperature by effectively applying exhaust air to the control component attached to the outer periphery of the control component.
また、請求項3にかかる発明においては、請求項1又は2にかかるエンジン駆動作業機の排気ガス浄化装置配置構造において、排気ガス浄化装置に消音部を設けるようにしたので、排気ガス浄化装置とマフラーとが一体化されて、設置スペースの効率化が図れる。
In the invention according to
また、請求項4にかかる発明においては、請求項1,2又は3にかかるエンジン駆動作業機の排気ガス浄化装置配置構造において、排風口が、上面板の内、エンジンルームとは反対側の部分に設けられ、制御部品は、上面板の内の排風口が設けられていない部分の下に配置するようにしたので、雨が降ってきても、制御部品に雨がかからず、制御部品の劣化を防止できる。 According to a fourth aspect of the present invention, in the exhaust gas purification device arrangement structure of the engine-driven work machine according to the first, second, or third aspect, the exhaust port is a portion of the upper surface plate on the side opposite to the engine room. The control component is placed under the portion of the top plate where the air exhaust port is not provided. Therefore, even if it rains, the control component does not rain and the control component Deterioration can be prevented.
また、請求項5にかかる発明においては、請求項1,2,3又は4にかかるエンジン駆動作業機の排気ガス浄化装置配置構造において、上面板を取り外し可能にしたので、制御部品の交換やメンテナンスが簡単にできるようになる。
Further, in the invention according to
また、請求項6にかかる発明においては、請求項1,2,3,4又は5にかかるエンジン駆動作業機の排気ガス浄化装置配置構造において、排風口のエンジンルーム側の端縁部から下方に延びる垂下板を、排風口の幅全体にわたって設けるようにしたので、雨水がかからない範囲を広くできるとともに、制御部品に当たる排風の量を増やすことができる。
In the invention according to
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施例に係るエンジン駆動作業機の内部構造を示す図であり、図2は、図1のエンジン駆動作業機の上面を示す図である。図1,図2において、1はディーゼルエンジン、2は発電機、3はエンジンルーム、4,6は排気管、5は排気ガス浄化装置、7は仕切壁、8はファン、9はインタークーラ、10はラジエータ、11は排風出口、12は排風ダクト、13は上面板、14は排風口、15は止めネジである。
FIG. 1 is a view showing an internal structure of an engine-driven work machine according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view showing an upper surface of the engine-driven work machine shown in FIG. 1 and 2, 1 is a diesel engine, 2 is a generator, 3 is an engine room, 4 and 6 are exhaust pipes, 5 is an exhaust gas purification device, 7 is a partition wall, 8 is a fan, 9 is an intercooler,
ディーゼルエンジン1,発電機2は、エンジンルーム3内に格納されており、発電機2は、ディーゼルエンジン1により駆動され、各種の外部負荷に給電する。ディーゼルエンジン1の排気ガスは、排気管4,排気ガス浄化装置5,排気管6を介して外部に排出される。エンジンルーム3は仕切壁7により仕切られている。仕切壁7にはインタークーラ9,ラジエータ10等が設置された排風出口11が設けられており、ファン8による冷却風が、エンジンルーム3内からインタークーラ9,ラジエータ10を冷却した後、排風出口11,排風ダクト12,排風口14を通って外部に排出される。なお、エンジンルーム3内の風を「冷却風」、排風ダクト12内の風を「排風」と呼ぶこととする。
The
排風ダクト12の上部開口部には、上面板13が、止めネジ15により取り外し可能な状態で設けられており、上面板13のエンジンルーム3と反対側には、多数の透孔よりなる排風口14が形成されている。なお、図2に示す排風口14において、長辺を幅方向とし、短辺を長さ方向とする。
An
排気ガス浄化装置5は、概略、図3に示すような構造になっている。図3において、符号4〜6は図1のものに対応しており、16は酸化触媒、17はパティキュレートフィルタ、18は消音部、19は圧力チューブ、20は圧力センサ、22は温度センサ、23は接続線、24は温度センサ接続器、21,25はコネクタである。
The exhaust
この排気ガス浄化装置5は円筒形をしている。内部には、酸化触媒16,パティキュレートフィルタ17及び消音部18が収納されていて、排ガス浄化機能だけでなくマフラーとしての消音機能も持たせている。そのような円筒形の排気ガス浄化装置5の両端面に、入口側の排気管4と出口側の排気管6が取り付けられている。
The exhaust
そして、ディーゼルエンジン1から排気管4を通って送られてきた排気ガスは、酸化触媒16,パティキュレートフィルタ17,消音部18を通り、出口側の排気管6から外部に排出される。その際、排気ガス中の粒子状物質の多くは、パティキュレートフィルタ17により捕捉され、外部への飛散が防止される。そのようにして捕捉された粒子状物質はパティキュレートフィルタ17に堆積するが、酸化触媒16により酸化反応が促進されて着火温度が低下し、パティキュレートフィルタ17が目詰まりしない内に燃焼除去される。
The exhaust gas sent from the
ところで、そのような酸化触媒16及びパティキュレートフィルタ17を採用した場合であっても、酸化触媒16には下限が300℃程度の活性温度領域があり、その下限温度を下まわるような排気温度での運転状態が続くと、酸化触媒16が活性化しないために粒子状物質が良好に燃焼除去されないという不具合が起こりうる。そのため、酸化触媒16,パティキュレートフィルタ17を含む排気ガス浄化装置5の温度が、常に所定以上の高温度に維持されるようにすることが望ましい。
By the way, even when such an
一方、パティキュレートフィルタ17の前後の排気ガス圧力や各部の温度を監視して、パティキュレートフィルタ17が目詰まりを起こす前に、ヒータ(図示せず)で加熱したり、助燃剤を噴射して、酸化触媒16を昇温活性化させ、粒子状物質の酸化を促したりすることも行われる。圧力チューブ19,圧力センサ20や温度センサ22,接続線23,温度センサ接続器24等はそのための制御部品である。なお、コネクタ21,25は、圧
力センサ20や温度センサ22の出力を制御回路(図示せず)に導出する配線を接続するためのものである。
On the other hand, the exhaust gas pressure before and after the
圧力センサ20は、パティキュレートフィルタ17の前後位置に設けた孔からゴム製の圧力チューブ19,19を介して内部圧力を導出し、前後の圧力差に基づいてパティキュレートフィルタ17の目詰まりの度合いを判定するためのものである。温度センサ22,22,22は、酸化触媒16の前部やパティキュレートフィルタ17の前後部の温度を監視するためのものである。これらの制御部品は、図4に示すように、円筒形をした排気ガス浄化装置5の外周部に取り付けられている。
The
これら制御部品の内、コネクタ21,25には例えば樹脂が、コネクタ21,25に接続される配線、及び温度センサ22の接続線23には、例えば塩化ビニル絶縁電線等が使われているため、125℃を超えるような高温の雰囲気には曝せない。また、圧力チューブ19は例えばゴム製であり、水に濡れると劣化するので、それらに雨水がかからないようにする必要もある。
Among these control components, for example, resin is used for the
このように、エンジン駆動作業機の排気ガス浄化装置5は、高温度に維持されることが望まれる一方で、その外周に取り付けられた制御部品は高温に曝されないようにする必要があり、また、雨が降っても制御部品に雨水がかからないようにする必要がある。そのような観点から、本発明では、排気ガス浄化装置配置構造を図4に示すようにして、それらの条件を満たせるようにした。以下、図4を使って、本発明のエンジン駆動作業機の排気ガス浄化装置配置構造を説明する。図4において、符号は、図1〜3のものに対応している。
As described above, the exhaust
排気ガス浄化装置5は、ディーゼルエンジン1から排出されパティキュレートフィルタ17に捕集された粒子状物質を、高温度の排気ガスで燃焼させて高温度になるため、その高温度がエンジンルーム3内に影響を与えないように、仕切壁7によりエンジンルーム3と分離された排風ダクト12内に排気ガス浄化装置5を配置する。さらに、排気ガス浄化装置5に排風があまり当たらず、高温度に維持されてパティキュレートフィルタ17に捕集された粒子状物質が良好に燃焼除去されるように、排風ダクト12内の排風出口11の上側に配置する。
The exhaust
その一方、排気ガス浄化装置5の外周に取り付けられた、圧力センサ20,温度センサ接続器24等の制御部品が高温にならないようにするため、制御部品の取り付け部分には排風が適度に当たるようにする。その際、ファン8による排風の一部が排気ガス浄化装置の周囲を一方向に流れて逆流せず、排気ガス浄化装置5の外周部をスムースに回り込んで行くように、排風出口11の上部で、排風の流れ方向に対して横向にし、最下端部の外面、すなわち、排気ガス浄化装置5の中心から下方に延びる垂線(図中の2点鎖線)が排気ガス浄化装置5の外周面と交差する部分Pが、排風出口11の上端縁Qと排風口14のエンジンルーム側の端縁Rとを結ぶ線Q−R(図中の1点鎖線)より上側となるように、かつ、排気ガス浄化装置5の一部外周面が上記線Q−Rより下側に突出して排風と接するように配置する。
On the other hand, in order to prevent the control parts such as the
また、制御部品、特にゴム製の圧力チューブ19は、雨に濡れると劣化するおそれがあるので、雨がかからないように、上面板13のエンジンルーム3側部分で排風口14が形成されていない部分の下側に制御部品が位置するように排気ガス浄化装置5を配置する。あるいは、そうなるように排風口14を形成する。その際、より確実に制御部品に雨がかからないようにするため、制御部品を、排風口14から一定以上奥に、例えば、制御部品を、鉛直線から15°の線(図中の破線)よりエンジンルーム3側に位置するように配置するのが望ましい。
Further, since the control part, particularly the
なお、制御部品の交換やメンテナンスが必要になったら、上面板13を止めている、止めネジ15を外して、上面板13を排風ダクト12から取り外せば、排気ガス浄化装置5がむき出しになるので、その上に設けられている制御部品の交換やメンテナンスの作業が容易にできる。
If replacement or maintenance of the control parts is necessary, the exhaust
この実施例では、図5に示すように、排風口14のエンジンルーム3側の端縁部から下方に延びる垂下板26を、排風口の幅全体にわたって設ける。このようにすると、垂下板26により、雨水から制御部品を防御する範囲が広くなり、また、排風の一部が垂下板26に当たって排気ガス浄化装置5側により多く流れ、制御部品への排風の回り込みがよくなる。
In this embodiment, as shown in FIG. 5, a hanging
1 ディーゼルエンジン
2 発電機
3 エンジンルーム
4,6 排気管
5 排気ガス浄化装置
7 仕切壁
8 ファン
9 インタークーラ
10 ラジエータ
11 排風出口
12 排風ダクト
13 上面板
14 排風口
15 止めネジ
16 酸化触媒
17 パティキュレートフィルタ
18 消音部
19 圧力チューブ
20 圧力センサ
21,25 コネクタ
22 温度センサ
23 接続線
24 温度センサ接続器
26 垂下板
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記排気ガス浄化装置は、酸化触媒とパティキュレートフィルタを内蔵し、その外周部に制御部品が取り付けられていて、前記排風ダクト内に、最下端部外面が、前記排風出口の上端縁と前記排風口のエンジンルーム側の端縁とを結ぶ線より上側となるように配置されていることを特徴とするエンジン駆動作業機の排気ガス浄化装置配置構造。 A work machine main body, an engine that drives the work machine main body, and a cooling fan are housed in an engine room, and the exhaust air of the fan is separated from the engine room by a partition wall having a wind outlet, An engine-driven work machine that exhausts to the outside through an exhaust port formed in a top plate that covers an upper opening of the exhaust duct and exhausts the engine exhaust gas through an exhaust gas purification device. An exhaust gas purification device arrangement structure,
The exhaust gas purification device includes an oxidation catalyst and a particulate filter, and a control component is attached to the outer periphery of the exhaust gas purification device. The outermost surface of the lowermost end portion of the exhaust gas duct is connected to the upper edge of the exhaust air outlet. An exhaust gas purification device arrangement structure for an engine-driven working machine, wherein the exhaust gas purification apparatus is arranged so as to be above a line connecting an edge of the exhaust port on the engine room side.
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