JP5799001B2

JP5799001B2 - 尿素水溶液配管の冷却構造

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Publication number: JP5799001B2
Application number: JP2012235913A
Authority: JP
Inventors: 克弘堤; 博史宮本
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2012-10-25
Filing date: 2012-10-25
Publication date: 2015-10-21
Anticipated expiration: 2032-10-25
Also published as: EP2821608A4; JP2014084832A; CN104204435B; US20150176451A1; US9394817B2; EP2821608B1; EP2821608A1; CN104204435A; WO2014065023A1

Description

本発明は、尿素水溶液配管の冷却構造の改良に関する。

ディーゼルエンジン等の内燃機関からの排気ガス中に含まれる粒子状物質（PM：Particulate Matter；パーティキュレート・マター）を、専用のフィルタ（DPF：Diesel particulate filter；ディーゼル・パーティキュレート・フィルタ）にて捕集することが知られている。また、排気ガスに対する規制がより厳しくなっている昨今では、排気ガスをさらに浄化することが要求される。このため、排気ガス後処理装置としては、ＤＰＦに加えて排気ガス中の窒素酸化物を浄化する還元触媒を備えて構成することが望まれる。

このような還元触媒としては、尿素水溶液から得られるアンモニアを還元剤としたものが用いられる。アンモニアは、尿素水溶液の状態でタンクからインジェクタまで圧送され、インジェクタから還元触媒の上流側の排気管（ミキシング配管）内に噴射される。噴射された尿素水は排気ガスの熱によって熱分解し、熱分解によって得られるアンモニアが還元触媒に供給される。

ところで、タンク内に貯留された尿素水溶液は、尿素水溶液配管を通してインジェクタまで圧送されるが、そのような尿素水溶液配管はエンジン室内を取り回されるため、エンジンからの熱影響によって尿素水溶液が劣化するおれがある。特に作業車両によっては、外装カバー内をエンジン室と、ラジエー等が配置された熱交換器室とに仕切る場合があり、このような場合では、冷却ファンからラジエータ等へ供給される冷却空気がエンジン室へ流入しない。従って、エンジン室の温度上昇がさらに顕著となり、劣化の促進が懸念される。

このため従来では、供給管に冷却装置を設けたり、あるいはインジェクタからタンクへ尿素水溶液を戻す返戻管に冷却装置を設けたりすることが提案されている（例えば、特許文献１の図１、図２参照）。

特開２０１１−２１４５８０号公報

しかしながら、特許文献１のように、供給管や戻し管に冷却装置を設けると、構造が複雑になるうえ、製造コストが嵩むという問題がある。
また、エンジン室に冷却空気を流入させる流入口の開口面積を大きくし、大量の冷却空気をエンジン室に供給して供給管の冷却作用を向上させることも考えられるが、流入口の開口面積を大きくすると、周囲への損音が大きくなって好ましくない。

本発明の目的は、製造コストを抑制できるとともに、尿素水溶液の劣化を確実に抑制でき、かつ周囲への騒音も抑えることができる尿素水溶液配管の冷却構造を提供することにある。

第１発明に係る尿素水溶液配管の冷却構造は、熱交換器に冷却空気を供給する冷却ファンが隣設されたエンジン室に排気ガス後処理装置が設置されるとともに、前記排気ガス後処理装置は、尿素水溶液から得られるアンモニアを還元剤とする選択還元触媒装置を備え、前記選択還元触媒装置には、前記尿素水溶液を供給する尿素水溶液配管が前記エンジン室を通って取り回される尿素水溶液配管の冷却構造において、前記エンジン室には、前記尿素溶液配管を配管する配管路を有した配管路形成部材が設けられ、前記配管路には、前記冷却ファンによって引き込まれた冷却空気が流通することを特徴とする。

第２発明に係る尿素水溶液配管の冷却構造は、熱交換器に冷却空気を供給する冷却ファンが隣設されたエンジン室に排気ガス後処理装置が設置されるとともに、前記排気ガス後処理装置は、尿素水溶液から得られるアンモニアを還元剤とする選択還元触媒装置を備え、前記選択還元触媒装置には、前記尿素水溶液を供給する尿素水溶液配管が前記エンジン室を通って取り回される尿素水溶液配管の冷却構造において、前記エンジン室には、前記尿素溶液配管を配管する配管路を有した配管路形成部材が設けられ、前記配管路形成部材は、前記配管路に並設された断熱空間を備え、前記配管路および前記断熱空間のうちの少なくともいずれか一方には、前記冷却ファンによって引き込まれた冷却空気が流通することを特徴とする。

第３発明に係る尿素水溶液配管の冷却構造では、前記配管路形成部材は、前記エンジン室を覆う外装カバーの内側に近接または当接する位置に設けられ、前記外装カバーには、前記配管路と前記エンジン室の外部とを連通させる空気取入口が設けられることを特徴とする。

第４発明に係る尿素水溶液配管の冷却構造では、前記外装カバーの前記配管路形成部材が位置する部分は、他の部分に対して着脱自在に設けられ、前記配管路形成部材は前記他の部分側に取り付けられていることを特徴とする。

第１発明によれば、エンジン室内に配管路形成部材を設け、この部材の配管路に尿素水溶液配管を配管するとともに、配管路内に冷却空気を流通させるため、従来のような複雑な装置や構造を採用しなくとも、尿素水溶液配管を効果的に冷却でき、安価な製造コストで尿素水溶液の劣化確実に抑制できる。また、エンジン室と外部とを連通させる大きな開口面積の空気取入口などは不要であるから、周囲への損音も低減できる。

第２発明によれば、第１発明の構成に加えて、配管路形成部材が断熱空間を有しているため、この断熱空間または配管路、あるいはそれらの両方に冷却空気を流通させることで、第１発明と同様な作用効果を得ることができ、本発明の目的を達成できる。

第３発明によれば、配管路形成部材に対しては外装カバーに設けられた空気取入口を介して、外気を冷却空気として確実に流入させることができる。この際、空気取入口が外部（エンジン室の外部）と配管路形成部材とを連通することになり、エンジン室の内部と外部とは当該空気取入口を介して連通することはないため、損音が大きくなる心配もない。

第４発明によれば、外装カバーのうち、配管路形成部材が設けられる一部分を開閉自在に設けるうえ、配管路形成部材自身はそのような一部分を除く部分に取り付けておくため、外装カバーの一部分を開けても、尿素水溶液配管が配管路形成部材ごとエンジン室から引き出されることがなく、エンジン室側に残されることになる配管路形成部材や、そこに配管される尿素水溶液配管のメンテナンスを容易にできる。

本発明の一実施形態に係る尿素水溶液配管の冷却構造を備えた作業車両の一部を示す分解斜視図。前記エンジン室の換気構造を示す斜視図。前記エンジン室の換気構造の要部を斜め下方から示す斜視図。前記エンジン室の換気構造の要部を示す斜視図。前記作業車両の尿素水溶液配管の冷却構造を示す斜視図。前記尿素水溶液配管の冷却構造の要部を示す断面斜視図。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係るエンジン室４の冷却構造を備えた作業車両１の一部を示す分解斜視図である。

［車両全体の説明］
図１において、作業車両１は、図示しないフロントフレームと、フロントフレームに対してアーティキュレート可能に連結されたリアフレーム２とを備えるホイールローダとして構成される。このため、作業車両１のフロントフレームには、ブーム、ベルクランク、バケット、およびこれらを駆動する油圧アクチュエータで構成される作業機が設けられる。なお、作業機については、本発明に直接関係する構成ではないため、ここでのそれらの図示および説明を省略する。

作業車両１のリアフレーム２上には、図示しないキャブの後方側において、外装カバー３で覆われたエンジン室４および熱交換器室５が前後をなして並設されている。エンジン室４および熱交換器室５の前後間は、第１仕切壁６によって仕切られている。第１仕切壁６は、エンジン室４および熱交換器室５をその上下にわたって仕切っており、第１仕切壁６の外周は外装カバー３の内面と近接または接触している。

外装カバー３は、リアフレーム２に立設された支柱フレーム等を介して取り付けられる。具体的に外装カバー３は、エンジン室４および熱交換器室５にわたってそれらの側壁を形成する左右のサイドカバー３１，３１と、エンジン室４の前側の側壁を形成するフロントカバー３２と、熱交換器室５後部の枠状フレーム５６（図４参照）に開閉自在に取り付けられる図示略のリアグリルと、エンジン室４および熱交換器室５にわたってそれらの天井部分を形成するボンネット３３とを備える。

サイドカバー３１はさらに、第１仕切壁６を境にして前側の第１サイドカバー３４、後側の第２サイドカバー３５を有する。
ボンネット３３は、エンジン室４の前部上方を覆う第１アッパーカバー３６、後部上方を覆う第２アッパーカバー３７、熱交換器室５全体の上方を覆う第３アッパーカバー３８を有する。これらの第１〜第３アッパーカバー３６〜３８は、サイドカバー３１、フロントカバー３２などに対してボルト等の適宜な締結手段によって着脱自在に取り付けられる。

エンジン室４内には、リアフレーム２にマウントされた図示略のエンジン、エンジンに搭載された排気ターボ過給機４１、ＥＧＲ装置、排気ガス後処理装置４２、およびそれらの配管類やその他の補機類が収容される。このようなエンジン室４は、エンジンの上方において、第２仕切壁７にて前後に仕切られている。つまり第２仕切壁７の左右の側縁は、後述する換気ダクト８の鉛直面と近接または接触し、上縁は第２アッパーカバー３７の下面に近接または接触し、これによりエンジン室４が前後に仕切られる。

ただし、エンジンの左右側方まででは第２仕切壁７の下端が及んでおらず、エンジン室４が第２仕切壁７の下方で前後に連通している。そして、第２仕切壁７の前側の空間には、排気ガス後処理装置４２が配置され、第２仕切壁７の後側の空間には、排気ターボ過給機４１を含むその他の機器類が配置されている。

熱交換器室５内には、エンジン冷却水を冷却するラジエータ５１、排気ターボ過給機４１で過給された吸気（給気）を冷却するアフタークーラ５２、ラジエータ５１の後方側に配置されるファンシュラウド５３（図３）、ファンシュラウド５３内から一部がはみ出した状態で回転駆動される電動または油圧駆動の冷却ファン５４（図３）、およびそれらの配管類が収容される。また、キャブ内に設置される空調装置用のコンデンサを熱交換器室５に設けることもできる。

このような熱交換器室５の上方には、平面視で矩形の枠状プレート５５が設けられ、この枠状プレート５５の上方に第３アッパーカバー３８が取り付けられる。また、ラジエータ５１およびアフタークーラ５２の配管などは、第１仕切壁６を貫通してエンジン室４との間で取り回される。冷却ファン５４は、リアグリルと同様、これを支持するフレームごと後方側に回動させることが可能である。冷却ファン５４を回動させてラジエータ５１の放熱面から離間させることにより、ラジエータ５１の目詰まり等に対するメンテナンスを行うことができる。

冷却ファン５４が回転駆動されると、サイドカバー３１および第３アッパーカバー３８に設けられた流入口３９や、下方のリアフレーム２に設けられた空隙を通し、外気が冷却空気として熱交換器室５内に流入する。流入した冷却空気は、アフタークーラ５２およびラジエータ５１を通過することで、吸気およびエンジン冷却水を冷却し、この後、冷却ファン５４を通ってリアグリルから吐き出される。

一方、冷却ファン５４の駆動によりエンジン室４の空気は、本発明の換気構造を構成する換気ダクト８を通して冷却ファン５４側に積極的に吸引され、冷却ファン５４を通ってリアグリルから吐き出される。エンジン室４の空気が吸引され続けている間は、下方のリアフレーム２の空隙を通して、外気が換気用の新鮮空気としてエンジン室４に流入し、また換気ダクト８を通して吸引される。このことが繰り返されて、エンジン室４の換気が行われる。

図２は、エンジン室４の換気構造を示す斜視図であり、この図２には併せて、排気ガス後処理装置４２に接続された尿素水溶液配管４７の冷却構造も示されている。

ここで、排気ガス後処理装置４２は、エンジン室４の前側において、左右両側に配置された一対のＤＰＦ（ディーゼル・パーティキュレート・フィルタ）装置４３，４３と、一対のＤＰＦ装置４３，４３間に左右に並設されたＳＣＲ（選択還元触媒）装置４４，４４とを備える。

排気ターボ過給機４１のタービン出口に接続された排気管は、エンジン室４内の側方に回り込んでおり、その先端がエンジンの前方付近まで延びて二股に分岐される。分岐された一方の排気管は、エンジン室４の左側に配置されたＤＰＦ装置４３の前部に接続され、ここから排気ガスがＤＰＦ装置４３内に流入する。流入した排気ガスは、車両の前後方向に沿った筒状のＤＰＦ装置４３内を後方側に流れ、内部のフィルタにて粒子状物質が捕集され、この後、後部に接続されたミキシング配管４５内に流入する。

ミキシング配管４５は前方側に延設されており、その先端が左側のＳＣＲ装置４４の前部に接続されている。すなわち排気ガスは、ミキシング配管４５内を前方に流れる。この際、ミキシング配管４５の基端側（ＤＰＦ装置４３側）には、尿素水溶液を噴射するためのインジェクタが取り付けられている。インジェクタからミキシング配管４５内に噴射された尿素水溶液は、排気ガスの熱によってアンモニアに熱分解され、このアンモニアが排気ガスと共にＳＣＲ装置４４内に流入する。

ＳＣＲ装置４４内に流入した排気ガスおよびアンモニアは、車両の前後方向に沿った筒状のＳＣＲ装置４４内を後方側に流れ、ＳＣＲ装置４４内の還元触媒に供給され、排気ガス中の窒素酸化物を浄化する。窒素酸化物が浄化された排気ガスは、ＳＣＲ装置４４の後部に接続されたテール管４６から外部に排気される。

なお、分岐された他方の排気管は、エンジンの前側を通ってエンジンの右側まで取り回され、右側に配置されたＤＰＦ装置４３の前部に接続されている。このＤＰＦ装置４３に流入する排気ガスのその後の流れや後処理については、左側の場合と同じであり、上述したことで理解できるため、ここでの説明は省略する。

また、本実施形態の排気ガス後処理装置４２では、一対のＳＣＲ装置４４，４４がエンジンの上部中央に配置され、一対のＤＰＦ装置４３，４３がエンジンの左右両肩部分において、ＳＣＲ装置４４，４４よりも一段低い位置に配置されている。このため、図１で示したサイドカバー３１には、ＤＰＦ装置４３およびＳＣＲ装置４４の配置位置に合わせて、車両の中央側から左右の外方に向かうに従って下方に傾斜した傾斜面３１Ａが設けられている。傾斜面３１Ａが設けられることで、キャブ内からの車両後部の左右両側に対する視界性を向上させている。

［エンジン室の換気構造の説明］
図１、図２において、左右のサイドカバー３１の内部には、エンジン室４の中ほどから熱交換器室５の後部にかけて換気ダクト８が設けられている。サイドカバー３１の上部には、前述した傾斜面３１Ａが前後にわたって設けられており、傾斜面３１Ａに略対応して、サイドカバー３１の内面に補強部材８１が取り付けられている。なお、図２では、補強部材８１を実線にて図示するため、便宜上サイドカバー３１から外した状態で描いてある。

補強部材８１は、サイドカバー３１の剛性を向上させる目的で取り付けられており、第１サイドカバー３４に設けられてエンジン室４内に位置する第１補強部材８２と、第２サイドカバー３５に設けられて熱交換器室５内に位置する後方側の第２補強部材８３とで構成される。第１、第２補強部材８２，８３はそれぞれ、断面Ｌ字形状とされている。このような補強部材８１の内面（サイドカバー３１側に臨む面）とサイドカバー３１の内面とを利用して換気ダクト８が形成され、その内部空間が換気ダクト８の空気通路として機能する。

第１、第２補強部材８２，８３の間は、左右の第２サイドカバー３１（第２補強部材８３）間に架設された架設フレーム６１（図３、図４をも参照）により仕切られる。従って、換気ダクト８は、前後方向の途中において、架設フレーム６１の端部により仕切られるが、この仕切部分には、連通部６２が設けられており、第１、第２補強部材８２，８３間の空気の流通が確保される。そのような架設フレーム６１は、第１仕切壁６の上部に対応して設けられ、その上面により枠状プレート５５の前方側の枠部分が支持されている。

換気ダクト８の前端は、エンジン室４の第２仕切壁７近傍に位置し、第２仕切壁７の前側に配置された排気ガス後処理装置４２に向けて開口している。このような換気ダクト８には、エンジンの熱によって加熱された空気に加えて、排気ガス後処理装置４２の熱によって加熱された空気が積極的に吸引される。また、換気ダクト８には、第２仕切壁７の後側の空間からも、エンジンや排気ターボ過給機４１によって加熱された空気が第２仕切壁７の下方を通して吸引される。

この際、換気ダクト８は、前端から後端に向かうに従って空気通路の断面積が徐々に小さくなっており、所謂先細りの形状をなしている。このため、断面積が絞られた後端では、冷却ファン５４の回転によって生じる負圧を良好に作用させることができるうえ、換気ダクト８の前後方向にわたる長い領域で圧力勾配を形成でき、エンジン室４の空気を後方に確実に吸引することが可能である。

図３は、本発明の換気構造が設けられた外装カバー３を下方から見た斜視図である。図４は、該換気構造の要部を後方から見た斜視図である。なお、図３においては、第１仕切壁６および第２仕切壁７の図示が省略されており、図４においては、第２仕切壁７の図示が省略されている。

図３、図４において、外装カバー３の後端には、リアフレーム２（図１、図２）上に立設される門形フレーム５６が取り付けられている。門形フレーム５６は、第２サイドカバー３５の鉛直な後縁部分に取り付けられる左右一対の縦フレーム５７，５７と、縦フレーム５７，５７の上端間に架け渡される横フレーム５８と、横フレーム５８の下方において、縦フレーム５７，５７間に架け渡される中間フレーム５９とを有する。

縦フレーム５７は、断面Ｌ字形状とされ、コーナー部分が車両の内方側に向くように立設されている。縦フレーム５７の上部側において、Ｌ字形状を形成している各片には、連通開口５７Ａが設けられている。連通開口５７Ａが設けられた部分は、上下のリブや、側方から溶接等されるカバー５７Ｂによって覆われる。

横フレーム５８は断面凹状のチャンネル材からなり、開口部分を上方にして設置されている。横フレーム５８は、その上方の開口部分が第３アッパーカバー３８で覆われることで、左右方向の空気通路として機能する。横フレーム５８の底面には、その長手方向に沿って複数の連通開口５８Ａが設けられている。また、横フレーム５８の長手方向の両側には、前側のウェブ部分を切り欠いた切欠部５８Ｂが設けられている。この切欠部５８Ｂには、補強部材８１を構成する第２補強部材８３の後端が接続され、換気ダクト８が横フレーム５８内部の空気通路と連通している。

中間フレーム５９は、長尺なプレートで形成されている。中間フレーム５９の長手方向の両側は、下方に折曲して縦フレーム５７に接合されている。このような中間フレーム５９にも、横フレーム５８の各連通開口５８Ａに略対応した位置に同様な連通開口５９Ａが
設けられている。

縦フレーム５７の上部、横フレーム５８、および中間フレーム５９で囲まれた空間は、前後のプレート５６Ａにて塞がれている。プレート５６Ａによって塞がれた空間は、横フレーム５８の連通開口５８Ａを通して上方の空気通路と連通し、中間フレーム５９の連通開口５９Ａを通して門形フレーム５６で囲われた内側の空間と連通する。従って、換気ダクト８は、各フレーム５７〜５９によって囲われた空間を通して、門形フレーム５６の内側の空間と連通する。

また、中間フレーム５９の両側が傾斜していることで形成される略三角形状の空間と、縦フレーム５７の上部にてカバー５７Ｂによって塞がれた空間とは、縦フレーム５７に設けられた一方の連通開口５７Ａを通して連通する。さらに、第２補強部材８３の底面には、連通開口８３Ａが設けられている。縦フレーム５７と第２補強部材８３とで形成される角部には、他方の連通開口５７Ａおよび連通開口８３Ａを覆うコーナー部材８４が設けられている。従って、換気ダクト８は、コーナー部材８４、縦フレーム５７の上部、および各フレーム５７〜５９で囲われた空間を通しても、門形フレーム５６の内側の空間と連通する。

このような門形フレーム５６の内側の空間には、略８角形状の枠体として構成されるファンシュラウド５３が収容される。ファンシュラウド５３の内部では、冷却ファン５４が回転する。ファンシュラウド５３の上部側は、中間フレーム５９と近接している。ファンシュラウド５３の上部には、中間フレーム５９の連通開口５９Ａに対応した位置に連通開口５３Ａが設けられている。つまり連通開口５３Ａは、冷却ファン５４の外周側、より具体的には最外周の回転軌跡に近接した位置であって、冷却ファン５４の回転によって負圧が生じる位置に向けて開口している。

以上のことから、本実施形態のエンジン室の換気構造としては、ファンシュラウド５３内で負圧が生じる部分とエンジン室４とが、ファンシュラウド５３、これを囲う門形フレーム５６の内部、および外装カバー３と一体の換気ダクト８を介して連通する構造である。なお、図４では、右側のサイドカバー３１に開閉自在に設けられた点検ハッチ３１Ｂが開けられた状態として示されている。補強部材８１（第１補強部材８２）のうち、この点検ハッチ３１に対応した部分は該点検ハッチ３１と共に開閉される開閉部８１Ａとなっている。

本実施形態によれば、冷却ファン５４が駆動されると、それによって生じる負圧により、門形フレーム５６内の空気など、負圧が生じる位置に近い側から吸引され始め、徐々にエンジン室４内の空気がダクト８内に吸い込まれる。吸い込まれた空気は、換気ダクト８内を通ることで熱交換器室５を通り越して後方側に流れる。換気ダクト８が熱交換器室５に対して遮蔽されていることから、熱交換器室５から空気が入り込むことはなく、エンジン室４の空気を確実に吸引する。

換気ダクト８を流れる空気の一部は、換気ダクト８の後端から門形フレーム５６の横フレーム５８に流入し、各フレーム５７〜５９で囲まれた空間を通してファンシュラウド５３の内側に吸い出される。また、換気ダクト８を流れる残りの空気は、換気ダクト８の後端からコーナー部材８４を介して門形フレーム５６の縦フレーム５７の上部に流入し、同様に各フレーム５７〜５９で囲まれた空間を通してファンシュラウド５３の内側に吸い出される。

吸い出された空気は、冷却ファン５４の回転によって外部に吐き出される。エンジン室４から吐き出された分は、エンジン室４の下方を通して外部からの新鮮な空気として取り込まれ、再び換気ダクト８から吸引される。これを繰り返すことで、エンジン室４の換気が行われる。このことにより、エンジン室４内に排気ガス後処理装置４２が配置されている場合でも、エンジン室の過度の温度上昇を確実に抑制できる。

［尿素水溶液配管の冷却構造］
図２に示すように、排気ガス後処理装置４２のミキシング配管４５の後部には、図示略のインジェクタが取り付けられ、このインジェクタには尿素水溶液配管４７が接続されている。尿素水溶液配管４７は、熱交換器室５の下方に設置された尿素水溶液タンクから、熱交換器室５を通ってエンジン室４内に入り込み、インジェクタに接続されている。熱交換器室５内では、尿素水溶液配管４７の途中にサプライモジュールが設けられ、このサプライモジュールにより尿素水溶液が尿素水溶液配管４７を通して尿素水溶液タンクからインジェクタへ圧送される。

図５は、本実施形態の冷却構造を示す斜視図であり、図６は、該冷却構造の要部を示す断面斜視図である。

図５、図６において、エンジン室４内の第２仕切壁７の背面側には、尿素水溶液配管４７が配管される配管路形成部材１０が配置されている。配管路形成部材１０はまた、ボンネット３３の第２アッパーカバー３７の直下に位置し、第２アッパーカバーの下面に当接されている。配管路形成部材１０は、前後方向に延びた杯管路としての第１配管路１１と、左右方向に延びた杯管路としての第２配管路１２とを有した平面視にてＴ状形状である。第１、第２配管路１１，１２は共に、断面凹状の隔壁からなる溝として設けられ、上方側が開口している。また、第１配管路１１の後端は、第１仕切壁６を貫通しているとともに、ロート状に拡開しており、熱交換器室５に開口部１１Ａとして開口している。

ミキシング配管４５が左右に２本配置される本実施形態では、用いられる尿素水溶液配管４７も、配管路形成部材１０にて配管される段階では２本である。熱交換器室５内を通った２本の尿素水溶液配管４７は、開口部１１Ａから第１配管路１１を通って配管され、第２配管路１２にて左右１本ずつに分かれる。各尿素水溶液配管４７は、第２配管路１２の端部から第２仕切壁７を貫通して前方に配管され、インジェクタに接続される。

さらに、配管路形成部材１０は、第１、第２配管路１１，１２に隣接して、平面視にてＴ字形状とされた断熱空間としての空気流通路１３を備える。空気流通路１３は、第１配管路１１の側方に並設された第１流通路１４と、第２配管路１２の後側に並設された第２流通路１５とを有する。これらの第１、第２流通路１４，１５も上方に開口している。

第１流通路１４は、第１配管路１１の隔壁とこれを覆う外側の隔壁とにより形成され、後述するように、内外の隔壁間の空間を冷却空気が流通する。第１流通路１４は、その断面視において、第１配管路１１の下方まで達している。すなわち第１配管路１１は、断面視において、その側方から下方にかけて各第１流通路１４で覆われている。

第１流通路１４の後端は、第１仕切壁６を貫通して熱交換器室５に開口している。この開口部分は熱交換器室５内での配管類を支持するブラケット６３と対向している。ブラケット６３は第１仕切壁６に取り付けられ、下方に開口している。なお、第２流通路１５は、断面凹状の隔壁からなる溝として設けられ、第２配管路１２の側面に取り付けられている。

以上に説明した配管路形成部材１０は、その後端側が第１仕切壁６に支持され、前端側が適宜なブラケットを介して左右のサイドカバー３１に支持される。また、配管路形成部材１０の上方の開口は、第２アッパーカバー３７で塞がれる。上方の開口が塞がれることで、第１、第２配管路１１，１２および第１、第２流通路１４，１５はトンネル状に形成される。

この際、第２アッパーカバー３７には、第２配管路１２の上方に対応して、左右一対の長孔状の空気取入口３７Ａ，３７Ａが設けられ、第２流通路１５の上方に対応して、一対の同様な空気取入口３７Ｂ，３７Ｂが設けられ、第１流通路１４の上方に対応して、複数の同様な空気取入口３７Ｃが前後方向に沿って設けられている。

後端が熱交換器室５と連通している配管路形成部材１０では、熱交換器室５内の冷却ファン５４が回転駆動されると、外気が冷却空気として第２アッパーカバー３７の各空気取入口３７Ａ，３７Ｂ，３７Ｃから内部に流入する。

空気取入口３７Ｂから流入した冷却空気は、第２配管路１２から第１配管路１１を通って後方側に流れることになり、この流れによって尿素水溶液配管４７およびこれを収容する第１、第２配管路１１，１２を冷却する。この時の冷却空気の流れは、尿素水溶液配管４７を流れる尿素水溶液とは逆向きとなる。その後に冷却空気は、拡開した開口部１１Ａから熱交換器室５に流入する。

空気取入口３７Ｂ，３７Ｃから流入した冷却空気は、第１、第２流通路１４，１５を後方側に流れ、エンジン室４のエンジンなどからの熱を、第１、第２配管路１１，１２および尿素水溶液配管４７に対して遮断する。その後に冷却空気は、第１仕切壁６に設けられた図示略の開口部から熱交換器室５に流入し、ブラケット６３にて下方側への流れに整流され、第１仕切壁６に沿って流れる。

そして、熱交換器室５内に流入した冷却空気は、冷却ファン５４で引き込まれる他の冷却空気と一緒になってアフタークーラ５２およびラジエータ５１側に送られた後、冷却ファン５４を通ってリアグリルから吐き出される。

このような本実施形態の冷却構造によれば、エンジン室４に配管された尿素水溶液配管４７は、配管路形成部材１０内を通ることで、その配管路形成部材１０内を流れる冷却空気によって積極的に冷却されるため、エンジン室４での熱影響を受け難くでき、尿素水溶液の劣化を抑制できる。しかも、尿素水溶液配管４７は、第１、第２配管路１１，１２の隔壁によって熱を遮断できるうえ、さらにその外側の第１、第２流通路１４，１５を流れる冷却空気やその隔壁によっても熱を遮断でき、熱影響を一層受け難くできる。

なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、配管路形成部材１０がボンネット３３の第２アッパーカバー３７の直下に設けられていたが、サイドカバー等の内側に設けられていてもよい。この際、サイドカバーのうち、配管路形成部材が設けられる部分を、その周囲の他の部分に対して開閉自在なハッチなどとして設けるとともに、当該他の部分に対して配管路形成部材を取り付けることが望ましい。こうすることで、ハッチを開けても尿素水溶液配管がハッチ側に引っ張られて引き出されることがなく、配管路形成部材をエンジン室に残した状態で尿素水溶液配管のメンテナンスを実施できる。

前記実施形態では、配管路形成部材１０が第２アッパーカバー３７の下面と当接しており、溝状とされた第１、第２配管路１１，１２および第１、第２流通路１４，１５と、エンジン室４の外部とが、第２アッパーカバー３７に設けられた空気取入口３７Ａ，３７Ｂ，３７Ｃを介して連通していた。しかしながら、本発明において、配管路形成部材は、第２アッパーカバー３７のような外装カバーに対して必ずしも当接されている必要はなく、所定間隔を空けて近接されていてもよい。

ただし、このような場合には、外装カバーに空気取入口を設けただけでは、冷却ファンを回転駆動させても、配管路や流通路に外気を効率よく引き込むことができない可能性がある。このため、それら配管路や流通路を溝状ではなく筒状に設けるとともに、配管路や流通路と空気取入口とを連通させる連通部を設けることが好ましい。また、外装カバーが着脱されることを勘案し、そのような連通部は、外装カバー側か配管路形成部材かのいずれかに対して着脱可能に構成することがよい。

前記実施形態では、配管路形成部材１０の第１、第２配管路１１，１２および第１、第２流通路１４，１５に対して冷却空気を流通させる構成になっていたが、そのような流通路にのみ冷却空気を流しても、エンジや排気ガス後処理装置からの熱を配管路内の尿素水溶液配管に対して遮断できる効果があるため、そうしてもよい。また逆に、配管路にのみ冷却空気を流通させることで、流通路を断熱空間として機能させてもよく、このような場合でも、略同様な効果を得ることができる。

前記実施形態では、配管路形成部材１０が第１、第２流通路１４，１５からなる空気流通部を有していたが、そのような空気流通部はエンジン室の温度上昇の度合を考慮して適宜設けられればよく、尿素水溶液配管が配管される配管路のみに冷却空気を流通するだけで十分な場合には、空気流通部を設けなくともよい。

本発明は、ホイールローダに搭載された排気ガス後処理装置の尿素水溶液配管に利用できる他、ブルドーザや油圧ショベルといった他の建設機械やトラクター等の農業機械など、様々な作業車両での尿素水溶液配管に利用でき、さらには、可搬型エンジン発電機での尿素水溶液配管にも利用できる。

１…作業車両、３…外装カバー、４…エンジン室、１１…配管路である第１配管路、１２…配管路である第２配管路、１３…断熱空間である空気流通路、３７…第２アッパーカバー、３７Ａ，３７Ｂ３７Ｃ…空気取入口、４２…排気ガス後処理装置、４３…触媒装置であるＳＣＲ装置、４７…尿素水溶液配管、５１…熱交換器であるラジエータ、５２…熱交換器であるアフタークーラ、５４…冷却ファン。

Claims

熱交換器に冷却空気を供給する冷却ファンが隣設されたエンジン室に排気ガス後処理装置が設置されるとともに、前記熱交換器が熱交換器室に配置されて、前記熱交換器室および前記エンジン室の空気が前記冷却ファンによって吐き出され、前記排気ガス後処理装置は、尿素水溶液から得られるアンモニアを還元剤とする選択還元触媒装置を備え、前記選択還元触媒装置には、前記尿素水溶液を供給する尿素水溶液配管が前記エンジン室を通って取り回される尿素水溶液配管の冷却構造において、
前記選択還元触媒装置はエンジンの上部に配置され、
前記エンジン室には、前記尿素水溶液配管を配管する配管路を有した配管路形成部材が設けられ、
前記配管路形成部材は、前記エンジン室の天井部分を形成するボンネットの内側に近接または当接する位置に設けられ、
前記ボンネットには、前記配管路と前記エンジン室の外部とを連通させる空気取入口が設けられ
前記配管路の一端は前記熱交換器室と連通し、
前記尿素水溶液配管は、前記熱交換器室の下方に配置された尿素水タンクから当該熱交換器室および前記配管路形成部材の一端を通して前記配管路内に配置され、
前記配管路に前記冷却ファンによって前記空気取入口から引き込まれた外気が冷却空気として前記熱交換器室に流通することによって前記尿素水溶液配管が冷却される
ことを特徴とする尿素水溶液配管の冷却構造。
熱交換器に冷却空気を供給する冷却ファンが隣設されたエンジン室に排気ガス後処理装置が設置されるとともに、前記熱交換器が熱交換器室に配置されて、前記熱交換器室および前記エンジン室の空気が前記冷却ファンによって吐き出され、前記排気ガス後処理装置は、尿素水溶液から得られるアンモニアを還元剤とする選択還元触媒装置を備え、前記選択還元触媒装置には、前記尿素水溶液を供給する尿素水溶液配管が前記エンジン室を通って取り回される尿素水溶液配管の冷却構造において、
前記選択還元触媒装置はエンジンの上部に配置され、
前記エンジン室には、前記尿素水溶液配管を配管する配管路を有した配管路形成部材が設けられ、
前記配管路形成部材は、前記配管路に並設された断熱空間を備えるとともに、前記エンジン室の天井部分を形成するボンネットの内側に近接または当接する位置に設けられ、
前記ボンネットには、前記配管路と前記エンジン室の外部とを連通させる空気取入口が設けられ
前記配管路の一端は前記熱交換器室と連通し、
前記尿素水溶液配管は、前記熱交換器室の下方に配置された尿素水タンクから当該熱交換器室および前記配管路形成部材の一端を通して前記配管路内に配置され、
前記配管路および前記断熱空間のうちの少なくともいずれか一方には、前記冷却ファンによって前記空気取入口から引き込まれた外気が冷却空気として流通する
ことを特徴とする尿素水溶液配管の冷却構造。
請求項１または請求項２に記載の尿素水溶液配管の冷却構造において、
前記ボンネットの前記配管路形成部材が位置する部分は、他の部分に対して着脱自在に設けられ、
前記配管路形成部材は前記他の部分側に取り付けられている
ことを特徴とする尿素水溶液配管の冷却構造。