JP5914410B2 - 建設機械 - Google Patents

Description

本発明は、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、建設機械としての油圧ショベルは、自走可能な下部走行体と、該下部走行体上に旋回可能に搭載された上部旋回体と、該上部旋回体の前側に俯仰動可能に設けられた作業装置とにより構成されている。上部旋回体には、旋回フレームの前側にキャブ、燃料タンク、作動油タンク等が搭載され、旋回フレームの後側にエンジン、油圧ポンプ等が搭載されている。

油圧ショベルのエンジンには、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とされている。そこで、油圧ショベルは、エンジンの排気ガス通路を形成する排気管に排気ガス後処理装置を設ける構成としている。この排気ガス後処理装置としては、排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集するＰＭ捕集装置（通常、Diesel Particulate Filter、略してＤＰＦとも呼ばれている）、排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化するＮＯｘ浄化装置が知られている。さらに、排気ガス後処理装置としては、排気音量を低減するための消音装置も知られている。

ここで、排気ガス後処理装置を構成するＰＭ捕集装置、ＮＯｘ浄化装置および消音装置を一直線状に配置した場合、エンジンの周囲に長尺な直線状の設置スペースが必要になってしまう。しかし、エンジンの周囲に長尺な直線状の設置スペースを確保するのは困難である。このために、従来技術としては、排気ガス後処理装置を、第１の排気ガス後処理装置と第２の排気ガス後処理装置とに別け、２つの排気ガス後処理装置をほぼ水平方向に並べて配置する構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−１０３０１６号公報

ところで、上述した特許文献１のように、２つの排気ガス後処理装置をほぼ水平方向に並べて配置する場合、エンジンの周囲に水平方向に広い設置スペースが必要になる。しかし、油圧ショベルでは、エンジンの周囲に水平方向に広い設置スペースを確保するのが難しい。特に、昨今の油圧ショベルでは、上部旋回体を旋回動作させたときに、後方のカウンタウエイト等が周囲の障害物と干渉しないように、上部旋回体を小型化しており、２つの排気ガス後処理装置を水平方向に並べて配置することが非常に困難となっている。

本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、エンジンの周囲の限られたスペースに２つの排気ガス後処理装置を効率よく配置できるようにした建設機械を提供することにある。

本発明による建設機械は、自走可能な車体と、該車体に搭載され排気口を有すると共に長さ方向の一側がポンプ取付部となったエンジンと、該エンジンのポンプ取付部に取付けられた油圧ポンプと、前記エンジンの排気口に接続された排気管と、該排気管の出口側に設けられた排気ガス後処理装置とを備え、前記排気ガス後処理装置は、第１の排気ガス後処理装置と、該第１の排気ガス後処理装置の排気口に接続された接続管と、該接続管の出口側に設けられた第２の排気ガス後処理装置とにより構成されている。

そして、上述した課題を解決するために、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、前記エンジンのポンプ取付部には、前記油圧ポンプの上側に位置する取付ベースが設けられ、前記取付ベースは、前記エンジンのポンプ取付部に取付けられる取付部材と、該取付部材上に設けられ水平方向に延びる下板および該下板の端縁から上側に延びる背板からなる台部材とを有し、前記排気ガス後処理装置は、前記第１の排気ガス後処理装置と前記第２の排気ガス後処理装置とが互いに平行となるように上，下方向に重なって水平方向に延設した状態で前記台部材の前記下板側と前記背板側とに固定されており、前記接続管は、前記第１の排気ガス後処理装置の軸線と前記第２の排気ガス後処理装置の軸線の上，下方向の間で、該第１の排気ガス後処理装置および第２の排気ガス後処理装置と平行に延びて配置される構成としたことにある。

請求項２の発明は、前記取付ベースは、更に、前記下板に設けられ前記第１の排気ガス後処理装置を取付ける第１のブラケットと、前記背板に設けられ前記第２の排気ガス後処理装置を取付ける第２のブラケットとにより構成したことにある。

請求項３の発明は、前記第１の排気ガス後処理装置の軸中心と前記第２の排気ガス後処理装置の軸中心とを直線で結んだ状態で、前記接続管は、この直線から外れた位置を軸中心として配置する構成としたことにある。

請求項１の発明によれば、油圧ポンプの上側に位置してエンジンのポンプ取付部に取付けられる取付ベースには、第１の排気ガス後処理装置と第２の排気ガス後処理装置とを接続管によって接続した状態で上，下方向に重ねて配置する。そして、第１の排気ガス後処理装置と第２の排気ガス後処理装置とは、取付ベースの台部材を構成する下板側と背板側とに固定される。これにより、１つの排気ガス後処理装置を設置するためのスペースを確保でき、その上方のスペースを利用して２つ目の排気ガス後処理装置を設置することができる。さらに、取付ベースに、第１、第２の排気ガス後処理装置および接続管を組付けることにより１つの後処理ユニットを形成でき、この後処理ユニットをエンジンのポンプ取付部に取付けることができる。

従って、広い設置スペースを確保するのが難しいエンジンの周囲に排気ガス後処理装置を設置する場合には、１つの排気ガス後処理装置の設置スペースを確保するだけでよく、この小さな設置スペースに２つの排気ガス後処理装置を設置することができる。

この結果、エンジンの周囲の限られたスペースに２つの排気ガス後処理装置を効率よく配置できるから、車体の小型化を図ることができ、建設機械の作業性能を高めることができる。一方、取付ベースに第１、第２の排気ガス後処理装置および接続管を組付けて後処理ユニットを形成することにより、この後処理ユニットをエンジンのポンプ取付部に取付けるだけでよいから、生産性を向上することができる。

また、第１の排気ガス後処理装置と前記第２の排気ガス後処理装置とを平行に配置し、接続管を第１の排気ガス後処理装置の軸線と第２の排気ガス後処理装置の軸線との上，下方向の間に、該第１、第２の排気ガス後処理装置と平行に延設して配置している。これにより、第１、第２の排気ガス後処理装置と接続管とは、無駄なスペースを使うことなく、整然と並べることができるから、これらを設置するためのスペースを縮小することができる。

請求項２の発明によれば、第１の排気ガス後処理装置と第２の排気ガス後処理装置とを接続管で接続した状態で、第１のブラケットに第１の排気ガス後処理装置を取付け、第２のブラケットに第２の排気ガス後処理装置を取付けることにより、後処理ユニットを組立てることができる。後処理ユニットを組立てたら、取付部材をエンジンのポンプ取付部に取付けることにより、後処理ユニットをエンジン側に取付けることができる。

請求項３の発明によれば、接続管の軸中心は、第１の排気ガス後処理装置の軸中心と第２の排気ガス後処理装置の軸中心とを結ぶ直線から外れた位置に配置している。このように配置することにより、接続管を設けた場合でも、第１の排気ガス後処理装置と第２の排気ガス後処理装置とを接近して配置することができる。これにより、後処理ユニットの高さ寸法を低く抑えることができ、後方の視界を良好にすることができる。

本発明の第１の実施の形態に係る油圧ショベルを示す正面図である。 作業装置の一部を省略した油圧ショベルを拡大して示す平面図である。 上部旋回体の後側部分を図２中の矢示III−III方向から見た拡大断面図である。 エンジンに対し油圧ポンプと一緒に後処理ユニットを取付けた状態を右後側から見た外観斜視図である。 エンジンから後処理ユニットを取外した状態を示す分解図である。 第１の実施の形態による後処理ユニットを示す正面図である。 図６に示す後処理ユニットを矢示VII−VII方向から見た右側面図である。 図６に示す後処理ユニットを矢示VIII−VIII方向から見た左側面図である。 後処理ユニットを左後側から見た外観斜視図である。 後処理ユニットを左前側から見た外観斜視図である。 取付ベースを単体で示す外観斜視図である。 後処理ユニットを図６中の矢示XII−XII方向から見た断面図である。 本発明の第２の実施の形態による後処理ユニットを図６と同様位置から見た正面図である。 本発明の参考例による後処理ユニットを図９と同様位置から見た外観斜視図である。 本発明の第３の実施の形態による後処理ユニットを図６と同様位置から見た正面図である。 本発明の第１の変形例による後処理ユニットを図６と同様位置から見た正面図である。 本発明の第２の変形例による後処理ユニットを図６と同様位置から見た正面図である。 本発明の第３の変形例による後処理ユニットを図１２と同様位置から見た断面図である。

以下、本発明の実施の形態に係る建設機械の代表例として、エンジンを搭載した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。

まず、図１ないし図１２は本発明の第１の実施の形態を示している。図１において、１は建設機械としてのクローラ式の油圧ショベルを示している。この油圧ショベル１は、自走可能なクローラ式の下部走行体２と、該下部走行体２上に旋回可能に搭載され、該下部走行体２と共に車体を構成する上部旋回体３と、該上部旋回体３の前，後方向の前側に俯仰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。

５は上部旋回体３の支持構造体を形成する旋回フレームである。この旋回フレーム５は、図２、図３に示すように、前，後方向に延びる厚肉な鋼板等からなる底板５Ａと、該底板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、該各縦板５Ｂ，５Ｃの左，右方向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、前記底板５Ａ、各縦板５Ｂ，５Ｃから左，右方向に張出し、その先端部に左，右のサイドフレーム５Ｄ，５Ｅを支持する複数本の張出しビーム５Ｆとを含んで構成されている。

旋回フレーム５の前側には、左，右の縦板５Ｂ，５Ｃ間に位置して作業装置４が俯仰動可能に取付けられている。旋回フレーム５の後側には、後述のカウンタウエイト７、エンジン８等が設けられている。

６は旋回フレーム５の左前側に搭載されたキャブ（図１参照）で、該キャブ６は、オペレータが搭乗するもので、その内部には、オペレータが着座する運転席、走行用の操作レバー、作業用の操作レバー等（いずれも図示せず）が配設されている。一方、７は旋回フレーム５の後端部に取付けられたカウンタウエイトで、該カウンタウエイト７は、作業装置４との重量バランスをとるものである。

８は旋回フレーム５の後側に設けられたエンジンで、該エンジン８は、左，右方向に延在する横置き状態で搭載されている。エンジン８の左側には、図４に示すように、熱交換器（図示せず）に冷却風を供給するための冷却ファン８Ａが設けられている。一方、エンジン８の右側は、円環状の端面に複数個のめねじ穴（図示せず）が設けられたポンプ取付部８Ｂとなり、このポンプ取付部８Ｂには、後述する油圧ポンプ９の取付フランジ９Ａと取付ベース１６の取付部材１７がボルト止めされる。さらに、エンジン８の前側の上部には、排気ガスを排出するための排気口（図示せず）が設けられ、この排気口には、後述する排気管１４の入口側が連通状態で取付けられている。

９はエンジン８のポンプ取付部８Ｂに取付けられた油圧ポンプである。この油圧ポンプ９は、エンジン８によって駆動されることにより、後述の作動油タンク１１から供給される作動油を、圧油として制御弁装置（図示せず）に向け吐出するものである。油圧ポンプ９には、エンジン８側の端部を円形状に拡開することにより取付フランジ９Ａが設けられている。この取付フランジ９Ａの外周側には、複数個のボルト挿通孔（図示せず）が設けられている。

そして、油圧ポンプ９は、取付フランジ９Ａをエンジン８のポンプ取付部８Ｂに対面させ、各ボルト挿通孔にボルト１０を挿入し、該各ボルト１０をポンプ取付部８Ｂの各めねじ穴に螺着することにより、該ポンプ取付部８Ｂに取付けられている。一方、油圧ポンプ９をエンジン８に取付ける各ボルト１０のうち、上側に位置する複数本のボルト１０は、後述の後処理ユニット１５を構成する取付ベース１６の取付部材１７をエンジン８に対して取付ける場合にも用いられている。

ここで、エンジン８の周囲の環境について述べる。エンジン８は、カウンタウエイト７と作動油タンク１１等との間に挟まれ、該エンジン８の周囲には、熱交換器、油圧ポンプ９等が配置され、これらには、多くのホースが接続されている。従って、エンジン８の周囲には、例えば従来の特許文献１のように、２つの排気ガス後処理装置を水平方向に並べることができる広い設置スペースを確保することは困難であり、２つの排気ガス後処理装置のうち、一方の排気ガス後処理装置を配置するための小さなスペースを確保できる程度である。

１１は油圧ポンプ９の前側に位置して旋回フレーム５の右側に設けられた作動油タンク（図２参照）で、該作動油タンク１１は、下部走行体２、作業装置４等に設けられたアクチュエータを駆動するための作動油を貯えるものである。一方、１２は作動油タンク１１の前側に位置して旋回フレーム５に設けられた燃料タンクを示している。

１３はエンジン８、熱交換器、後述の後処理ユニット１５を含む機器を側方および上方から覆う建屋カバーである。この建屋カバー１３は、キャブ６とカウンタウエイト７との間に位置して旋回フレーム５上に設けられている。建屋カバー１３は、図２、図３に示すように、熱交換器等の左側を覆う左面カバー部１３Ａと、油圧ポンプ９等の右側を覆う右面カバー部１３Ｂと、各カバー部１３Ａ，１３Ｂの上側に位置してエンジン８、後処理ユニット１５等の上側を覆う上面カバー部１３Ｃとを含んで構成されている。

上面カバー部１３Ｃには、左，右方向の右側寄り、具体的には後処理ユニット１５の上側に位置して後処理用カバー部１３Ｄが設けられている。この後処理用カバー部１３Ｄは、後処理ユニット１５の一部をなす後述する第２の排気ガス後処理装置２６を覆うもので、上面カバー部１３Ｃから突出した第２の排気ガス後処理装置２６を囲むように、下向きに開口した箱状体として形成されている。この後処理用カバー部１３Ｄには、後述の尾管３０を上側に突出させるための開口１３Ｄ１が設けられている。なお、後処理用カバー部に尾管を一体的に取付け、この尾管に第２の排気ガス後処理装置から延びる排出管を接続する構成としてもよい。

１４はエンジン８と後述する第１の排気ガス後処理装置２１との間に設けられた排気管（図３、図５参照）である。この排気管１４は、入口側となる一端がエンジン８の排気口に接続され、出口側となる他端が第１の排気ガス後処理装置２１を構成する筒状ケース２２の給気口２２Ａに接続されている。

次に、エンジン８から排出される排気ガスを処理するために、該エンジン８の排気側に接続して設けられた後処理ユニット１５の構成について、図４ないし図１２を参照しつつ述べる。

１５はエンジン８の右側に位置して油圧ポンプ９の上側に設けられた第１の実施の形態による後処理ユニットを示している。この後処理ユニット１５は、エンジン８から排出される排気ガスに含まれる一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）等を酸化して除去し、排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化し、さらに、排気ガスの騒音を低減するものである。後処理ユニット１５は、後述の取付ベース１６、第１の排気ガス後処理装置２１、接続管２４、第２の排気ガス後処理装置２６により構成されている。後処理ユニット１５は、図４、図５に示すように、取付ベース１６に第１の排気ガス後処理装置２１、接続管２４、第２の排気ガス後処理装置２６を組付けた状態で、この取付ベース１６をエンジン８に取付ける構成となっている。

１６は後処理ユニット１５の取付台をなす取付ベースである。この取付ベース１６は、油圧ポンプ９の上側に位置してエンジン８のポンプ取付部８Ｂに取付けられている。取付ベース１６は、第１の排気ガス後処理装置２１と第２の排気ガス後処理装置２６とをエンジン８側に固定的に取付けるものである。取付ベース１６は、図１１に示すように、油圧ポンプ９の取付フランジ９Ａを挟んでエンジン８のポンプ取付部８Ｂと対面する取付部材１７と、該取付部材１７上に設けられた台部材１８と、該台部材１８に設けられた第１，第２のブラケット１９，２０とにより構成されている。

取付部材１７は、油圧ポンプ９の取付フランジ９Ａと当接するもので、上部旋回体３の前，後方向に延びる長方形状の板体として形成されている。取付部材１７の下側部位には、油圧ポンプ９を避けるための円弧状の切欠１７Ａが形成され、該切欠１７Ａの周囲に位置して複数個、例えば６個のボルト挿通孔１７Ｂが形成されている。これらのボルト挿通孔１７Ｂは、エンジン８のポンプ取付部８Ｂに設けられためねじ穴、油圧ポンプ９の取付フランジ９Ａに設けられたボルト挿通孔に対応するもので、５個以下、または７個以上設ける構成としてもよい。

台部材１８は、例えば長方形状の板体をＬ字状に折り曲げることにより、水平方向に延びる下板１８Ａと、該下板１８Ａの左側（エンジン８側）の端縁から上側に延びる背板１８Ｂとを有している。台部材１８は、背板１８Ｂが上部旋回体３の前，後方向に延びるように下板１８Ａの下面を取付部材１７の上端縁に溶接手段等を用いて固着している。さらに、下板１８Ａの下面側には、取付部材１７との間に複数枚の補強板１８Ｃが設けられている。

第１のブラケット１９は、台部材１８の下板１８Ａの上面に前，後方向に間隔をもって２枚立設されている。この２枚の第１のブラケット１９の上端縁は、第１の排気ガス後処理装置２１の筒状ケース２２を安定的に取付けることができるように、凹円弧の取付凹部１９Ａとなっている。

さらに、第２のブラケット２０は、台部材１８の背板１８Ｂの上側に位置して、その表面（エンジン８と反対側の面）に前，後方向に間隔をもって２枚立設されている。この２枚の第２のブラケット２０の先端縁は、第２の排気ガス後処理装置２６の筒状ケース２７を安定的に取付けることができるように、凹円弧の取付凹部２０Ａとなっている。

ここで、第１のブラケット１９は、第１の排気ガス後処理装置２１の筒状ケース２２を前，後方向に延設するように配置し、第２のブラケット２０は、第２の排気ガス後処理装置２６の筒状ケース２７を前，後方向に延設するように配置するものである。従って、図７に示すように、各ブラケット１９，２０は、各排気ガス後処理装置２１，２６の筒状ケース２２，２７を、中心軸線Ｏ１−Ｏ１，Ｏ３−Ｏ３を前，後方向として、上，下位置に平行に配置することができる。

このように形成された取付ベース１６は、図５に示すように、例えばエンジン８に油圧ポンプ９を取付けるときに、取付部材１７を油圧ポンプ９の取付フランジ９Ａにあてがい、この状態で各ボルト挿通孔１７Ｂに挿通した各ボルト１０をエンジン８のポンプ取付部８Ｂに設けた各めねじ穴に螺着することにより、取付フランジ９Ａと一緒に（共締め状態で）ポンプ取付部８Ｂに取付けることができる。

２１は後処理ユニット１５の一部を構成する第１の排気ガス後処理装置である。この第１の排気ガス後処理装置２１は、排気管１４の出口側に設けられている。第１の排気ガス後処理装置２１は、図１２に示すように、上部旋回体３の前，後方向に延設された円筒状の筒状ケース２２と、該筒状ケース２２内に配置された酸化触媒２３とにより構成されている。酸化触媒２３は、排気ガスを浄化する処理部材の１つを構成するもので、例えばセラミックス製のセル状筒体からなり、その軸方向には多数個の貫通孔が形成され、内面に貴金属等がコーティングされている。そして、酸化触媒２３は、所定の温度下で各貫通孔に排気ガスを流通させることにより、この排気ガスに含まれる一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）等を酸化して除去するものである。

筒状ケース２２は、軸線Ｏ１−Ｏ１をもった円筒体の両端を閉塞することにより密閉容器として形成されている。筒状ケース２２の上流側となる前側部位には、筒状ケース２２の径方向に延びる管体からなる給気口２２Ａが設けられている。この給気口２２Ａは、長さ方向の一端が筒状ケース２２内に挿入され、他端が径方向外向きに突出している。さらに、給気口２２Ａには、後述する第２の排気ガス後処理装置２６の尾管３０とほぼ同様に、筒状ケース２２内に位置して多数個の貫通孔（図示せず）が設けられ、この各貫通孔を排気ガスが通過することにより、排気音が低減（消音）される。一方、給気口２２Ａの突出端側には、排気管１４の出口側が接続されるようになっている。

さらに、筒状ケース２２の下流側となる後側部位には、径方向に開口して排気口２２Ｂが設けられ、この排気口２２Ｂには、接続管２４の入口側が接続されている。排気口２２Ｂは、給気口２２Ａをエンジン８側に向けて配置したときに、筒状ケース２２の真上位置からエンジン８側に所望の角度（例えば約１０〜６０度の範囲）だけ回動した位置に開口している。

第１の排気ガス後処理装置２１は、筒状ケース２２が取付ベース１６の各第１のブラケット１９上に載置され、この状態で締結バンド、ボルト等（いずれも図示せず）を用いて取付ベース１６に固定されている。これにより、筒状ケース２２の軸線Ｏ１−Ｏ１は、上部旋回体３の前，後方向となっている。

２４は第１の排気ガス後処理装置２１をなす筒状ケース２２の排気口２２Ｂに接続された接続管である。この接続管２４は、第１の排気ガス後処理装置２１と後述する第２の排気ガス後処理装置２６との間に配置されている。接続管２４は、軸線Ｏ２−Ｏ２をもった円筒体からなる筒部２４Ａと、該筒部２４Ａの上流側となる入口側の端縁を閉塞する上流蓋板２４Ｂと、前記筒部２４Ａの下流側となる出口側の端縁を閉塞する下流蓋板２４Ｃとにより構成されている。

接続管２４は、入口側（後側）が第１の排気ガス後処理装置２１をなす筒状ケース２２の排気口２２Ｂに接続され、出口側（前側）が後述する第２の排気ガス後処理装置２６をなす筒状ケース２７の給気口２７Ａに接続されている。これにより、接続管２４は、第１の排気ガス後処理装置２１から排出される排気ガスを第２の排気ガス後処理装置２６に導くことができる。

ここで、接続管２４は、その軸線Ｏ２−Ｏ２が第１の排気ガス後処理装置２１の軸線Ｏ１−Ｏ１、第２の排気ガス後処理装置２６の軸線Ｏ３−Ｏ３と平行となるように前，後方向に延びて配置されている。さらに、接続管２４は、図６に示すように、第１の排気ガス後処理装置２１の軸中心Ｏ１と第２の排気ガス後処理装置２６の軸中心Ｏ３とを結ぶ直線Ｏ１−Ｏ３に対し、この直線Ｏ１−Ｏ３から外れた位置を軸中心Ｏ２として配置されている。

即ち、接続管２４は、直線Ｏ１−Ｏ３からエンジン８側に長さ寸法Ｌ１だけ離間した位置に配置されている。これにより、第１の排気ガス後処理装置２１と第２の排気ガス後処理装置２６との間に接続管２４を設けた場合でも、第１の排気ガス後処理装置２１と第２の排気ガス後処理装置２６とを接近して配置することができ、第２の排気ガス後処理装置２６の高さ寸法を低く抑えることができる。

２５は接続管２４に設けられた尿素水噴射ノズルを示し、該尿素水噴射ノズル２５は、ＮＯｘ浄化装置の一部を構成するものである。尿素水噴射ノズル２５は、接続管２４の上流蓋板２４Ｂに取付けられ、尿素水溶液を貯える尿素水タンクにポンプ（いずれも図示せず）を介して接続されている。尿素水噴射ノズル２５は、筒部２４Ａ内を流通する排気ガスに向けて尿素水溶液を噴射するものである。

２６は後処理ユニット１５の一部を構成する第２の排気ガス後処理装置である。この第２の排気ガス後処理装置２６は、接続管２４の出口側に設けられると共に、第１の排気ガス後処理装置２１の上側に重なる位置に配置されている。第２の排気ガス後処理装置２６は、前述した第１の排気ガス後処理装置２１とほぼ同様に、上部旋回体３の前，後方向に延びる円筒状の筒状ケース２７と、該筒状ケース２７内に配置され、窒素酸化物（ＮＯｘ）をアンモニアによって選択的に還元反応させて水と窒素に分解する選択還元触媒２８と、該選択還元触媒２８の下流側に配置され、該選択還元触媒２８で窒素酸化物を還元した後に残った残留アンモニアを酸化し、窒素と水に分離する酸化触媒２９と、該酸化触媒２９の下流側に位置して筒状ケース２７から上側に向けて突出した尾管３０とにより構成されている。

第２の排気ガス後処理装置２６の筒状ケース２７は、図７に示すように、第１の排気ガス後処理装置２１の筒状ケース２２とほぼ同様に、軸線Ｏ３−Ｏ３をもった円筒体の両端を閉塞することにより密閉容器として形成されている。筒状ケース２７の上流側となる前側部位には、径方向に開口して給気口２７Ａが設けられ、この給気口２７Ａには、接続管２４の出口側が接続されている。

なお、筒状ケース２７の給気口２７Ａは、筒状ケース２７の真下位置からエンジン８側に所望の角度（例えば約１０〜６０度の範囲）だけ回動した位置に開口している。これにより、筒状ケース２２の排気口２２Ｂと筒状ケース２７の給気口２７Ａに接続される接続管２４を、第１の排気ガス後処理装置２１と第２の排気ガス後処理装置２６の間から避けた位置に配置することができる。

選択還元触媒２８は、例えばセラミックス製のセル状筒体からなり、その軸方向には多数の貫通孔が形成され、内面に貴金属がコーティングされている。この選択還元触媒２８は、通常、エンジン８から排出される排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を、尿素水溶液から生成されたアンモニアによって選択的に還元反応させ、窒素と水に分解するものである。

一方、酸化触媒２９は、前述した酸化触媒２３とほぼ同様に、セラミックス製のセル状筒体からなり、その軸方向には多数の貫通孔が形成され、内面に貴金属がコーティングされている。これにより、酸化触媒２９は、選択還元触媒２８で窒素酸化物を還元した後に残った残留アンモニアを酸化し、窒素と水に分離するものである。

さらに、尾管３０は、筒状ケース２７の下流側（酸化触媒２９の下流側）となる後側部位に位置し、長さ方向の一端が筒状ケース２７内に挿入され、他端が径方向の上向きに突出している。筒状ケース２７内に入り込んだ尾管３０の下側部分には、多数個の貫通孔３０Ａが設けられ、この各貫通孔３０Ａを排気ガスが通過することにより、排気音が低減（消音）される。一方、筒状ケース２７から突出した尾管３０の上側部分は、後側に屈曲して排気ガスの出口となっている。

第２の排気ガス後処理装置２６は、筒状ケース２７が取付ベース１６の各第２のブラケット２０に締結バンド、ボルト等（いずれも図示せず）を用いて固定されている。これにより、第２の排気ガス後処理装置２６は、第１の排気ガス後処理装置２１の上側に重なる位置に配置され、その軸線Ｏ３−Ｏ３は、第１の排気ガス後処理装置２１の軸線Ｏ１−Ｏ１と平行となっている。

この場合の平行とは、完全な平行に限るものではなく、軸線Ｏ１−Ｏ１と軸線Ｏ３−Ｏ３とが僅かに傾斜して並んでいる状態を含み、目視で概ね平行に見える範囲のものを平行として述べている。一方、第１の排気ガス後処理装置２１と第２の排気ガス後処理装置２６とは、上，下方向で完全に重なる位置に配置されている（両者が１００％重なっている）。しかし、上，下方向で重なる位置とは、両者の大部分、例えば７０％以上が重なっていればよいものである。

次に、第１の実施の形態による後処理ユニット１５の組立手順とエンジン８への取付手順の一例について説明する。

後処理ユニット１５の組立作業では、第１の排気ガス後処理装置２１の筒状ケース２２と第２の排気ガス後処理装置２６の筒状ケース２７とを接続管２４によって接続する。この状態で、取付ベース１６の各第１のブラケット１９上に第１の排気ガス後処理装置２１の筒状ケース２２を載置し、締結バンド、ボルト等を用いて筒状ケース２２を台部材１８の下板１８Ａに固定する。同様に、取付ベース１６の各第２のブラケット２０（台部材１８の背板１８Ｂ）に第２の排気ガス後処理装置２６の筒状ケース２７を固定する。これにより、第１の排気ガス後処理装置２１と第２の排気ガス後処理装置２６とを上，下方向で重なる位置に配置することができる。

取付ベース１６に第１，第２の排気ガス後処理装置２１，２６を組付けたら、後処理ユニット１５をエンジン８に取付ける。この取付作業では、図４、図５に示すように、取付部材１７を油圧ポンプ９の取付フランジ９Ａに当接させ、この状態で各ボルト挿通孔１７Ｂに挿通した各ボルト１０をエンジン８のポンプ取付部８Ｂに設けた各めねじ穴に螺着することにより、取付フランジ９Ａと一緒にポンプ取付部８Ｂに取付ける。さらに、第１の排気ガス後処理装置２１の筒状ケース２２の給気口２２Ａを排気管１４の出口側に接続する。これにより、後処理ユニット１５をエンジン８に取付けることができる。

次に、第１の実施の形態が適用された油圧ショベル１の動作（操作）について説明する。

キャブ６に搭乗したオペレータは、エンジン８を始動して油圧ポンプ９を駆動する。これにより、油圧ポンプ９からの圧油は、制御弁装置を介して各種アクチュエータに供給される。これにより、オペレータが走行用の操作レバー（図示せず）を操作したときには、下部走行体２を前進または後退させることができる。一方、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等を動作させ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８の運転時に、該エンジン８から排出される排気ガスは、排気管１４、第１の排気ガス後処理装置２１、接続管２４、第２の排気ガス後処理装置２６を通じて大気中に排出される。このときには、第１の排気ガス後処理装置２１に設けられた酸化触媒２３が排気ガスに含まれる一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）等を酸化して除去する。一方、接続管２４では、尿素水噴射ノズル２５から排気ガスに向けて尿素水を噴射し、第２の排気ガス後処理装置２６では、選択還元触媒２８によって窒素酸化物を窒素と水に分解する。さらに、酸化触媒２９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、浄化した排気ガスを大気中に排出する。

かくして、第１の実施の形態によれば、油圧ポンプ９の上側に位置してエンジン８のポンプ取付部８Ｂに取付けられる取付ベース１６を有し、この取付ベース１６には、第１の排気ガス後処理装置２１と第２の排気ガス後処理装置２６とを接続管２４によって接続した状態で上，下方向に重ねて配置する。これらの取付ベース１６、第１、第２の排気ガス後処理装置２１，２６および接続管２４を１つの後処理ユニット１５としてエンジン８のポンプ取付部８Ｂに取付ける構成としている。

従って、広い設置スペースを確保するのが難しいエンジン８の周囲でも、第１の排気ガス後処理装置２１と第２の排気ガス後処理装置２６とを上，下方向に重ねて配置したことにより、例えば第１の排気ガス後処理装置２１を設置するためのスペースを確保するだけで、この小さな設置スペースに２つの排気ガス後処理装置２１，２６を設けることができる。

この結果、エンジン８の周囲の限られたスペースに２つの排気ガス後処理装置２１，２６を効率よく配置できるから、上部旋回体３の小型化を図ることができ、狭い作業現場での作業を可能にして油圧ショベル１の作業性能を高めることができる。

一方、取付ベース１６に第１、第２の排気ガス後処理装置２１，２６および接続管２４を組付けて後処理ユニット１５を形成する構成としている。これにより、生産ラインでは、予め組立てられた後処理ユニット１５をエンジン８のポンプ取付部８Ｂに取付けるだけでよいから、生産性を向上することができる。

第１の排気ガス後処理装置２１と第２の排気ガス後処理装置２６とを平行に配置した上で、接続管２４を、第１の排気ガス後処理装置２１と第２の排気ガス後処理装置２６との間に、該第１、第２の排気ガス後処理装置２１，２６と平行に延設して配置する構成としている。これにより、第１，第２の排気ガス後処理装置２１，２６と接続管２４とは、無駄なスペースを形成することなく、整然と並べることができるから、これらを設置するためのスペースを縮小することができる。この結果、上部旋回体３のさらなる小型化を図ることができる。

一方、取付ベース１６は、エンジン８のポンプ取付部８Ｂに取付けられる取付部材１７と、該取付部材１７上に設けられ水平方向に延びる下板１８Ａおよび該下板１８Ａの端縁から上側に延びる背板１８Ｂからなる台部材１８と、前記下板１８Ａに設けられ第１の排気ガス後処理装置２１を取付ける第１のブラケット１９と、前記背板１８Ｂに設けられ第２の排気ガス後処理装置２６を取付ける第２のブラケット２０とにより構成している。

従って、第１の排気ガス後処理装置２１と第２の排気ガス後処理装置２６とを接続管２４で接続した状態で、第１のブラケット１９に第１の排気ガス後処理装置２１を取付け、第２のブラケット２０に第２の排気ガス後処理装置２６を取付けることにより、後処理ユニット１５を組立てることができる。後処理ユニット１５を組立てたら、取付部材１７をエンジン８のポンプ取付部８Ｂに取付けることにより、後処理ユニット１５をエンジン８側に取付けることができる。この取付状態では、第１の排気ガス後処理装置２１と第２の排気ガス後処理装置２６とを上，下方向に重ねて配置することができる。

さらに、第１の排気ガス後処理装置２１の軸中心Ｏ１と第２の排気ガス後処理装置２６の軸中心Ｏ３とを結んだ直線を直線Ｏ１−Ｏ３とし、接続管２４は、この直線Ｏ１−Ｏ３から外れた位置を軸中心Ｏ２として配置する構成としている。これにより、第１の排気ガス後処理装置２１と第２の排気ガス後処理装置２６との間に接続管２４を設けた場合でも、第１の排気ガス後処理装置２１と第２の排気ガス後処理装置２６とを接近して配置することができる。この結果、後処理ユニット１５（第２の排気ガス後処理装置２６）の高さ寸法を低く抑えることができ、後方の視界を良好にすることができる。

次に、図１３は本発明の第２の実施の形態を示している。本実施の形態の特徴は、第１の排気ガス後処理装置の軸中心と第２の排気ガス後処理装置の軸中心とを結ぶ直線に対し、接続管の軸中心をエンジンと反対側に外れた位置に配置する構成としたことにある。なお、本実施の形態では、前述した第１の実施の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１３において、４１は第２の実施の形態による後処理ユニットを示している。この後処理ユニット４１は、前述した第１の実施の形態による後処理ユニット１５とほぼ同様に、取付ベース４２、第１の排気ガス後処理装置４３、接続管４４、第２の排気ガス後処理装置４５により構成されている。しかし、第２の実施の形態による後処理ユニット４１は、各排気ガス後処理装置４３，４５に対して接続管４４がエンジン８と反対側に位置をずらして配置されている点で、第１の実施の形態による後処理ユニット１５と相違している。

即ち、第２の実施の形態による接続管４４は、第１の排気ガス後処理装置４３の軸中心Ｏ４と第２の排気ガス後処理装置４５の軸中心Ｏ６とを結ぶ直線Ｏ４−Ｏ６からエンジン８と反対側に長さ寸法Ｌ２だけ離間した位置を軸中心Ｏ５として配置されている。

かくして、このように構成された第２の実施の形態においても、前述した第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。特に、第２の実施の形態では、第１の排気ガス後処理装置４３と第２の排気ガス後処理装置４５との間に接続管４４を設けた場合でも、接続管４４をずらして配置できるから、第１の排気ガス後処理装置４３と第２の排気ガス後処理装置４５とを接近して配置することができ、後処理ユニット４１の高さ寸法を低く抑えることができる。

次に、図１４は本発明の参考例を示している。本発明の参考例は、第１の排気ガス後処理装置と第２の排気ガス後処理装置とを短尺な接続管によって接続する構成としたことにある。なお、本参考例では、前述した第１の実施の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１４において、５１は参考例による後処理ユニットを示している。５２は後処理ユニット５１の取付ベースで、該取付ベース５２は、前述した第１の実施の形態による取付ベース１６とほぼ同様に、取付部材５３、台部材５４、第１のブラケット５５、第２のブラケット５６により構成されている。しかし、参考例による取付ベース５２は、台部材５４の背板５４Ｂの高さ寸法が低く形成されている点で、第１の実施の形態による取付ベース１６と相違している。

５７は取付ベース５２の台部材５４の下板５４Ａ上に設けられた第１の排気ガス後処理装置である。５８は第１の排気ガス後処理装置５７の下流側に上向きに突出して設けられた接続管である。さらに、５９は上流側が接続管５８の上側部分に接続された第２の排気ガス後処理装置である。接続管５８は、第１の排気ガス後処理装置５７の後部と第２の排気ガス後処理装置５９の後部との間を短い距離で接続している。この接続管５８には尿素水噴射ノズル２５が設けられ、第２の排気ガス後処理装置５９の下流側となる前側部位には、尾管３０が設けられている。

かくして、このように構成された参考例では、接続管５８は、第１の実施の形態による接続管２４のように各排気ガス後処理装置２１，２６と平行に延びて形成することなく、短尺に形成しているから、第１の排気ガス後処理装置５７と第２の排気ガス後処理装置５９とは、互いに接近させた状態で上，下方向に重ねて配置することができる。この結果、後処理ユニット５１の高さ寸法を低く抑えることができ、後方の視界を良好にすることができる。

次に、図１５は本発明の第３の実施の形態を示している。本実施の形態の特徴は、後処理ユニットを、排気管、取付ベース、第１の排気ガス後処理装置、接続管、第２の排気ガス後処理装置により構成したことにある。なお、本実施の形態では、前述した第１の実施の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１５において、６１は第３の実施の形態による後処理ユニットを示している。この後処理ユニット６１は、前述した第１の実施の形態による後処理ユニット１５とほぼ同様に、取付ベース１６、第１の排気ガス後処理装置２１、接続管２４、第２の排気ガス後処理装置２６により構成されている。しかし、第３の実施の形態による後処理ユニット６１は、排気管１４を含んで構成されている点で、第１の実施の形態による後処理ユニット１５と相違している。

即ち、第３の実施の形態による後処理ユニット６１では、第１の排気ガス後処理装置２１を構成する筒状ケース２２の給気口２２Ａに対し、排気管１４が取付けられており、この排気管１４を含めてユニット化されている。この後処理ユニット６１をエンジン８側に組付ける場合には、排気管１４の入口側をエンジン８の排気口に接続すればよい。

かくして、このように構成された第３の実施の形態においても、前述した第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。特に、第３の実施の形態では、後処理ユニット６１に排気管１４を加えているから、配管、配線が入り組んで作業がし難いエンジン８側で組付けられる部品の数を削減でき、組立作業性を向上することができる。

なお、第１の実施の形態では、後処理ユニット１５は、第１の排気ガス後処理装置２１の軸中心Ｏ１と第２の排気ガス後処理装置２６の軸中心Ｏ３とを直線で結んだ状態で、接続管２４を、この直線Ｏ１−Ｏ３からエンジン８側に外れた位置を軸中心Ｏ２として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、例えば図１６に示す第１の変形例のように構成してもよい。

即ち、図１６に示す第１の変形例による後処理ユニット７１のように構成してもよい。この後処理ユニット７１は、取付ベース７２に第１の排気ガス後処理装置７３、接続管７４、第２の排気ガス後処理装置７５を上，下方向に重なるように配置する構成としている。このように構成したことにより、後処理ユニット７１を設置するために必要となるスペースをより一層小さくすることができる。

一方、図１７に示す第２の変形例による後処理ユニット８１のように構成してもよい。この後処理ユニット８１は、取付ベース８２、第１の排気ガス後処理装置８３、接続管８４、第２の排気ガス後処理装置８５により構成されている。第１の排気ガス後処理装置８３と接続管８４と第２の排気ガス後処理装置８５とは、互いに平行に配置されているものの、第２の排気ガス後処理装置８５は、第１の排気ガス後処理装置８３に対してエンジン８と反対側にずれた位置に配置されている。この構成は、他の実施の形態にも同様に適用することができるものである。

第１の実施の形態では、第１の排気ガス後処理装置２１の筒状ケース２２内に酸化触媒２３だけを設けた場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば図１８に示す第３の変形例のように構成してもよい。この第３の変形例では、第１の排気ガス後処理装置２１の筒状ケース２２内に、酸化触媒２３の下流側に位置して粒子状物質除去フィルタ９１（Diesel Particulate Filter、略してＤＰＦとも呼ばれている）が設けられている。この粒子状物質除去フィルタ９１は、エンジン８から排出される排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集し、燃焼して除去することにより、排気ガスを浄化するものである。この構成は、他の実施の形態にも同様に適用することができるものである。

さらに、各実施の形態では、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、本発明はこれに限るものではなく、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）
５ 旋回フレーム
８ エンジン
９ 油圧ポンプ
９Ａ 取付フランジ
１０ ボルト
１４ 排気管
１５，４１，５１，６１，７１，８１ 後処理ユニット
１６，４２，５２，７２，８２ 取付ベース
１７，５３ 取付部材
１８，５４ 台部材
１８Ａ，５４Ａ 下板
１８Ｂ，５４Ｂ 背板
１９，５５ 第１のブラケット
２０，５６ 第２のブラケット
２１，４３，５７，７３，８３ 第１の排気ガス後処理装置
２２，２７ 筒状ケース
２２Ａ，２７Ａ 給気口
２２Ｂ 排気口
２３，２９ 酸化触媒
２４，４４，５８，７４，８４ 接続管
２５ 尿素水噴射ノズル
２６，４５，５９，７５，８５ 第２の排気ガス後処理装置
２８ 選択還元触媒
９１ 粒子状物質除去フィルタ
Ｏ１−Ｏ１ 第１の排気ガス後処理装置の軸線（軸中心）
Ｏ２−Ｏ２ 接続管の軸線（軸中心）
Ｏ３−Ｏ３ 第２の排気ガス後処理装置の軸線（軸中心）
Ｏ４ 第１の排気ガス後処理装置の軸中心
Ｏ５ 接続管の軸中心
Ｏ６ 第２の排気ガス後処理装置の軸中心
Ｌ１，Ｌ２ 接続管の離間寸法

Claims (3)

1. 自走可能な車体と、該車体に搭載され排気口を有すると共に長さ方向の一側がポンプ取付部となったエンジンと、該エンジンのポンプ取付部に取付けられた油圧ポンプと、前記エンジンの排気口に接続された排気管と、該排気管の出口側に設けられた排気ガス後処理装置とを備え、
   前記排気ガス後処理装置は、第１の排気ガス後処理装置と、該第１の排気ガス後処理装置の排気口に接続された接続管と、該接続管の出口側に設けられた第２の排気ガス後処理装置とにより構成された建設機械において、
   前記エンジンのポンプ取付部には、前記油圧ポンプの上側に位置する取付ベースが設けられ、
   前記取付ベースは、前記エンジンのポンプ取付部に取付けられる取付部材と、該取付部材上に設けられ水平方向に延びる下板および該下板の端縁から上側に延びる背板からなる台部材とを有し、
   前記排気ガス後処理装置は、前記第１の排気ガス後処理装置と前記第２の排気ガス後処理装置とが互いに平行となるように上，下方向に重なって水平方向に延設した状態で前記台部材の前記下板側と前記背板側とに固定されており、
   前記接続管は、前記第１の排気ガス後処理装置の軸線と前記第２の排気ガス後処理装置の軸線の上，下方向の間で、該第１の排気ガス後処理装置および第２の排気ガス後処理装置と平行に延びて配置される構成としたことを特徴とする建設機械。
2. 前記取付ベースは、更に、前記下板に設けられ前記第１の排気ガス後処理装置を取付ける第１のブラケットと、前記背板に設けられ前記第２の排気ガス後処理装置を取付ける第２のブラケットとにより構成してなる請求項１に記載の建設機械。
3. 前記第１の排気ガス後処理装置の軸中心と前記第２の排気ガス後処理装置の軸中心とを直線で結んだ状態で、前記接続管は、この直線から外れた位置を軸中心として配置する構成としてなる請求項１または２に記載の建設機械。

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