JP6373291B2

JP6373291B2 - 建設機械

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Publication number: JP6373291B2
Application number: JP2016039972A
Authority: JP
Inventors: 安部　真也; 真也安部; 智士鈴木
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2016-03-02
Filing date: 2016-03-02
Publication date: 2018-08-15
Anticipated expiration: 2036-03-02
Also published as: CN107923284A; EP3425179A4; KR102022489B1; JP2017155659A; US10392983B2; WO2017149809A1; KR20180037262A; EP3425179A1; CN107923284B; US20180245494A1

Description

本発明は、尿素水を貯える尿素水タンクと尿素水タンク内の尿素水を排気ガス浄化装置に供給する尿素水ポンプとを搭載した油圧ショベル等の建設機械に関する。

一般に、建設機械の代表例である油圧ショベルは、自走可能な車体と、前記車体に搭載されたエンジンと、前記エンジンの排気管に設けられ排気ガス中の窒素酸化物を除去する尿素選択還元触媒を備えた排気ガス浄化装置と、前記排気ガス浄化装置に設けられ還元剤である尿素水を前記尿素選択還元触媒の上流側に噴射する尿素水噴射弁と、前記尿素水噴射弁に供給される尿素水を貯える尿素水タンクと、前記尿素水タンクに貯えられた前記尿素水を前記尿素水噴射弁に向けて供給する尿素水ポンプとを備えている。

この場合、尿素水タンクと尿素水ポンプとの間は、尿素水タンクから尿素水ポンプに向けて吸い込まれる尿素水が流通する吸込管路により接続され、尿素水ポンプと尿素水タンクとの間は、尿素水ポンプから尿素水タンクに向けて戻される尿素水が流通する戻り管路により接続されている。そして、尿素水ポンプと尿素水噴射弁との間は、尿素水ポンプにより尿素水噴射弁に向けて供給される尿素水が流通する供給管路により接続されている。

そして、尿素水タンク内には、エンジンにより加温されたエンジン冷却水が流通する加温管路が設けられ、尿素水タンク内に貯えられている尿素水が凍結するのを抑制（解凍）している（例えば、特許文献１参照）。また、吸込管路、戻り管路、供給管路内の尿素水が凍結するのを抑制させるものとして、エンジンで加温されたエンジン冷却水や電熱線等のヒータを用いたものが知られている。

特開２０１２−２２５３０４号公報

ところで、尿素水を解凍させるのにエンジン冷却水を用いる場合には、エンジンを駆動していなければならず、またエンジン冷却水が加温されるのに十分な時間を必要とするので、尿素水を解凍させるのに時間がかかる虞がある。一方、電熱線等のヒータは、エンジン冷却水を用いる場合に比べて解凍性能に優れている。しかし、消費電力が増大するので大容量の発電機が必要となる。さらに、電熱線、コネクタ等が新たに必要となるので、コストが増加する虞がある。

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、尿素水の凍結を効率よく抑制してコストを低減することができる建設機械を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、自走可能な車体と、前記車体に搭載されたエンジンと、前記エンジンの排気管に接続され排気ガス中の窒素酸化物を除去する尿素選択還元触媒を備えた排気ガス浄化装置と、前記排気ガス浄化装置に設けられ還元剤である尿素水を前記尿素選択還元触媒の上流側に噴射する尿素水噴射弁と、前記尿素水噴射弁に供給される尿素水を貯える尿素水タンクと、前記尿素水タンクに貯えられた前記尿素水を前記尿素水噴射弁に向けて供給する尿素水ポンプと、前記尿素水タンクと前記尿素水ポンプとの間を接続して設けられ前記尿素水タンクから前記尿素水ポンプに向けて吸込まれる尿素水が流通する吸込管路と、前記尿素水ポンプと前記尿素水タンクとの間を接続して設けられ前記尿素水ポンプから前記尿素水タンクに向けて戻される尿素水が流通する戻り管路と、前記尿素水ポンプと前記尿素水噴射弁との間を接続して設けられ前記尿素水ポンプにより前記尿素水噴射弁に向けて供給される尿素水が流通する供給管路とを備えてなる建設機械において、前記戻り管路は、内部の尿素水を加熱するためのヒータを備えたヒータ付戻り管路として形成され、前記吸込管路は、前記ヒータを非装備なノーマル吸込管路として形成され、前記ヒータ付戻り管路と前記ノーマル吸込管路とが、接触状態で並列に配置されたことを特徴としている。

本発明によれば、尿素水の凍結を効率よく抑制することにより、コストを低減することができる。

本発明の実施の形態による油圧ショベルを示す正面図である。フロント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。旋回フレーム、エンジン、熱交換装置、排気ガス処理装置、尿素水タンク、尿素水ポンプ、断熱カバー、供給管路等を示す平面図である。左側面カバーを取り外した状態でキャブ、カウンタウエイト、仕切板、尿素水タンク、尿素水ポンプ、断熱カバー、供給管路等を左後方からみた斜視図である。仕切板、尿素水タンク、尿素水ポンプ、ノーマル吸込管路、ヒータ付戻り管路、供給管路、断熱カバー等を図４中の矢示Ｖ−Ｖ方向からみた断面図である。図５中のノーマル吸込管路、ヒータ付戻り管路、断熱カバーを矢示VI−VI方向からみた断面図である。

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、ホイール式の油圧ショベルを例に挙げ、図１ないし図５に従って詳細に説明する。

図１において、油圧ショベル１は、左，右の前輪２Ａおよび左，右の後輪２Ｂを有する自走可能なホイール式の下部走行体２（車体）を備えたホイール式油圧ショベルである。そして、油圧ショベル１は、下部走行体２上に旋回可能に搭載された上部旋回体３（車体）と、該上部旋回体３に俯仰動可能に設けられたフロント装置４とにより構成されている。

フロント装置４は、ブーム４Ａ、アーム４Ｂ、バケット４Ｃ、ブームシリンダ４Ｄ、アームシリンダ４Ｅ、バケットシリンダ４Ｆ等により構成されている。図２に示すように、ブーム４Ａのフート部４Ｇは、後述する旋回フレーム５の前側で左，右方向の中間部に回動可能に取り付けられている。

旋回フレーム５は、上部旋回体３の支持構造体を構成するもので、前側にフロント装置４のフート部４Ｇが取り付けられ、下部走行体２上に旋回可能に搭載されている。図３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、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。各縦板５Ｂ，５Ｃの前側には、フロント装置４（フート部４Ｇ）が俯仰動可能に取り付けられ、後側には、後述のカウンタウエイト６が取り付けられている。

カウンタウエイト６は、旋回フレーム５を構成する左，右の縦板５Ｂ，５Ｃの後端に設けられている。このカウンタウエイト６は、フロント装置４との重量バランスをとるためのものである。カウンタウエイト６の後面は、上部旋回体３の旋回中心を中心とした略円弧状に形成されている（図２参照）。

エンジン７は、カウンタウエイト６の前側に位置して旋回フレーム５の後部に設けられている。図３に示すように、このエンジン７は、左，右方向に延在する横置き状態に搭載されている。エンジン７の左，右方向の一側となる左側には、外部の空気を冷却風として吸い込む冷却ファン８が配置されている。一方、エンジン７の左，右方向の他側となる右側には、油圧ポンプ（図示せず）が配置されている。油圧ポンプは、エンジン７によって駆動されることにより、上部旋回体３、フロント装置４に設けられた各種油圧アクチュエータに向けて作動用の圧油を吐出するものである。

また、エンジン７の吸気側には、図示しない吸気管が接続され、この吸気管の先端側には、エアクリーナ９が取り付けられている。このエアクリーナ９は、後述の熱交換装置上流室２０に配設され、吸い込んだ空気中のダストを遠心分離し、清浄化した空気のみをエンジン７に流通させる。一方、エンジン７の排気側には、排気管７Ａが接続されている。

排気ガス浄化装置１０は、エンジン７の排気管７Ａに接続されている。この排気ガス浄化装置１０は、エンジン７の右側に位置して油圧ポンプの上方に配設されている。排気ガス浄化装置１０は、エンジン７から排出される排気ガス中の有害物質を除去するものである。また、排気ガス浄化装置１０は、排気ガスの騒音を低減するための消音機構を備えている。そして、排気ガス浄化装置１０は、第１の排気ガス後処理装置１１、接続管１２、第２の排気ガス後処理装置１３を含んで構成されている。

第１の排気ガス後処理装置１１は、排気管７Ａの出口側に接続されている。この第１の排気ガス後処理装置１１は、前，後方向に延びる円筒体からなり、油圧ポンプより上方で後述の第２の排気ガス後処理装置１３よりも下方に配設されている。第１の排気ガス後処理装置１１の内部には、例えばセラミックス製のセル状筒体からなる酸化触媒（図示せず）が設けられている。

この酸化触媒は、軸方向に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。酸化触媒は、貫通孔に所定の温度下で排気ガスを流通させることにより、排気ガス中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。また、必要に応じて粒子状物質（ＰＭ）を燃焼除去するものである。

接続管１２は、第１の排気ガス後処理装置１１の上方に前，後方向に延びて配設されている。接続管１２は、第１の排気ガス後処理装置１１と第２の排気ガス後処理装置１３との間を接続するものである。具体的には、接続管１２は、第１の排気ガス後処理装置１１の前端側（排気ガスの流れ方向の下流側）と第２の排気ガス後処理装置１３の後端側（排気ガスの流れ方向の上流側）に接続されている。また、接続管１２の前端側（排気ガスの流れ方向の上流側）には、後述の尿素水噴射弁１４が設けられている。

第２の排気ガス後処理装置１３は、第１の排気ガス後処理装置１１の左上方に配置されたものである。この第２の排気ガス後処理装置１３は、接続管１２の出口側に接続され、第１の排気ガス後処理装置１１と平行して前，後方向に延びる円筒体として形成されている。第２の排気ガス後処理装置１３内には、尿素選択還元触媒１３Ａと酸化触媒１３Ｂとが配設されている（図３参照）。

尿素選択還元触媒１３Ａ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。尿素選択還元触媒１３Ａは、通常、エンジン７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。

酸化触媒１３Ｂは、尿素選択還元触媒１３Ａよりも排気ガスの流れ方向の下流側に設けられている。この酸化触媒１３Ｂは、前述した第１の排気ガス後処理装置１１の酸化触媒とほぼ同様に、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１３Ｂは、尿素選択還元触媒１３Ａ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。

尿素水噴射弁１４は、接続管１２の前端側に設けられている。この尿素水噴射弁１４は、尿素水溶液を貯える後述の尿素水タンク２２に尿素水ポンプ２５、ノーマル吸込管路２７、供給管路２８を介して接続されている。尿素水噴射弁１４は、接続管１２内を流通する排気ガスに向けて還元剤である尿素水を尿素選択還元触媒１３Ａよりも上流側に噴射するものである。

熱交換装置１５は、冷却ファン８による冷却風の流れ方向の上流側に位置するように冷却ファン８と対面して配置されている。この熱交換装置１５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、エンジン７が吸い込む空気を冷却するインタクーラ等により構成されている。熱交換装置１５は、エンジン７、油圧ポンプ等と一緒に後述の建屋１９によって覆われている。

キャブ１６は、フロント装置４のフート部４Ｇを挟んで左側に位置して旋回フレーム５上に設けられている。このキャブ１６は、オペレータが搭乗するもので、内部にはオペレータが着座する運転席、走行用のハンドル、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。さらに、運転席の近傍には、油圧ショベル１の電気系統のオン，オフ、エンジン７の始動、停止等を操作するキースイッチ（図示せず）が配設されている。

作動油タンク１７は、エンジン７の前側で、かつフロント装置４のフート部４Ｇを挟んで右側に位置して旋回フレーム５上に設けられている。この作動油タンク１７は、油圧ショベル１に搭載された各種アクチュエータに供給される作動油を貯えるものである。一方、燃料タンク１８は、作動油タンク１７の右側に隣接して旋回フレーム５上に設けられている。この燃料タンク１８は、エンジン７に供給される燃料を貯えるものである。

建屋１９は、上部旋回体３の後側に位置して旋回フレーム５上に設けられている。この建屋１９は、カウンタウエイト６、キャブ１６、作動油タンク１７および燃料タンク１８との間に位置してエンジン７、熱交換装置１５等を含む搭載機器を覆うものである。建屋１９は、エンジン７、熱交換装置１５等の上方を覆う上面カバー１９Ａと、上面カバー１９Ａの左端から熱交換装置１５に対面するように立下がる左側面カバー１９Ｂと、上面カバー１９Ａの右端から立下がる右側面カバー１９Ｃとにより構成されている。

左側面カバー１９Ｂは、旋回フレーム５の左，右方向の一の面、即ち左サイドフレーム５Ｄ上に配置され、例えば前部を支点にして開閉することができる。即ち、左側面カバー１９Ｂは、後述の仕切板２１にヒンジ（図示せず）を介して取り付けられることにより、後述の熱交換装置上流室２０の左側を開閉可能に閉塞している。

熱交換装置上流室２０は、キャブ１６とカウンタウエイト６との間に設けられたものである。即ち、熱交換装置上流室２０は、熱交換装置１５に供給される冷却風の流れ方向に対して熱交換装置１５よりも上流側に設けられている。この熱交換装置上流室２０は、建屋１９、後述の仕切板２１、およびカウンタウエイト６によって囲まれた空間である。

具体的には、熱交換装置上流室２０は、上方を建屋１９の上面カバー１９Ａによって閉塞され、前方を仕切板２１によって閉塞され、後方をカウンタウエイト６によって閉塞されている。また、熱交換装置上流室２０の左方は、左側面カバー１９Ｂによって開閉可能に閉塞されている。一方、熱交換装置上流室２０の右方には、熱交換装置１５が配設されている。

仕切板２１は、熱交換装置上流室２０とキャブ１６との間を仕切っている。この仕切板２１は、熱交換装置１５の前部とキャブ１６の後面との間に位置して、左，右方向に延びて旋回フレーム５上に立設されたものである。

尿素水タンク２２は、熱交換装置上流室２０内に位置して旋回フレーム５上に設けられている。この尿素水タンク２２は、排気ガス浄化装置１０の接続管１２に設けられた尿素水噴射弁１４に供給される尿素水を貯えるものである。尿素水タンク２２は、タンク受２３内に収容されて熱交換装置上流室２０の前側に配設されている。尿素水タンク２２の下側には、アンダカバー２４が設けられている。

尿素水タンク２２の左板２２Ａの上端側には、尿素水を給水するための給水口２２Ｂが設けられている。これにより、左側面カバー１９Ｂを開放して尿素水タンク２２の給水口２２Ｂから簡単に尿素水を給水することができる。

また、尿素水タンク２２の上板２２Ｃには、蓋体２２Ｄが設けられている。この蓋体２２Ｄには、後述のノーマル吸込管路２７およびヒータ付戻り管路２９が接続される。また、蓋体２２Ｄには、その他に例えば尿素水タンク２２内の尿素水の液量を計測する液面計（図示せず）および尿素水タンク２２内の尿素水を解凍するヒータ（図示せず）等が取り付けられている。

尿素水ポンプ２５は、熱交換装置上流室２０内で尿素水タンク２２よりも右方に配置されている。具体的には、尿素水ポンプ２５は、尿素水タンク２２の右方に配置され、３個のボルト２６により仕切板２１に取り付けられている。

尿素水ポンプ２５の上面には、左，右方向に離間して左側から吸込口２５Ａ、戻り口２５Ｂ、供給口２５Ｃが設けられている。吸込口２５Ａには、後述のノーマル吸込管路２７が接続され、戻り口２５Ｂには、後述のヒータ付戻り管路２９が接続される。また、供給口２５Ｃには、後述の供給管路２８が接続される。尿素水ポンプ２５には、その他にも電線、信号線等のケーブル（図示せず）が接続されている。尿素水ポンプ２５は、尿素水タンク２２に貯えられた尿素水を尿素水噴射弁１４に向けて供給するものである。

ノーマル吸込管路２７は、尿素水タンク２２と尿素水ポンプ２５との間を接続して設けられている。このノーマル吸込管路２７は、後述の電熱線２９Ｂを非装備な樹脂製の管体として形成され、尿素水タンク２２から尿素水ポンプ２５に向けて吸い込まれる尿素水が流通するものである。図５に示すように、ノーマル吸込管路２７は、全体的に左，右方向に延びている。そして、ノーマル吸込管路２７の左端側は、尿素水タンク２２の蓋体２２Ｄに接続され、尿素水タンク２２内を下方（底部）に向けて延びている。一方、ノーマル吸込管路２７の右端側は、尿素水ポンプ２５の吸込口２５Ａに接続されている。

供給管路２８は、尿素水ポンプ２５と尿素水噴射弁１４との間を接続して設けられている。この供給管路２８は、尿素水ポンプ２５により尿素水噴射弁１４に向けて供給される尿素水が流通するものである。図３、図５に示すように、供給管路２８は、例えば樹脂製の管体からなり、一端側が尿素水ポンプ２５の供給口２５Ｃに接続され、他端側が尿素水噴射弁１４に接続されている。

供給管路２８の外周には、例えば図示しない供給管路用電熱線が巻回され、後述のコントローラ３２の指令により発熱する。これにより、供給管路２８内を流通する尿素水は、供給管路用電熱線の熱により凍結が抑制される。なお、供給管路２８には、供給管路用電熱線に代えてエンジン７で加温されたエンジン冷却水を用いてもよい。

ヒータ付戻り管路２９は、尿素水ポンプ２５と尿素水タンク２２との間を接続して設けられている。このヒータ付戻り管路２９は、例えば樹脂製の管体からなり、尿素水ポンプ２５から尿素水タンク２２に向けて戻される尿素水が流通する戻り管路２９Ａと、戻り管路２９Ａの外周に巻回されたヒータとしての電熱線２９Ｂとにより構成されている。

図５に示すように、ヒータ付戻り管路２９は、全体的に左，右方向に延びている。ヒータ付戻り管路２９の左端側は、尿素水タンク２２の蓋体２２Ｄに接続され、尿素水タンク２２内に突出している。一方、ヒータ付戻り管路２９の右端側は、尿素水ポンプ２５の戻り口２５Ｂに接続されている。

電熱線２９Ｂは、例えばニクロム線、鉄クロム線等からなり、戻り管路２９Ａの右端側（尿素水ポンプ２５の戻り口２５Ｂ側）から左端側（尿素水タンク２２の蓋体２２Ｄ側）に向けて戻り管路２９Ａの外周を螺旋状に巻回するプラス側電熱線２９Ｂ１と、戻り管路２９Ａの左端側で折り返され右端側に向けて戻り管路２９Ａの外周を螺旋状に巻回するマイナス側電熱線２９Ｂ２とにより構成されている。即ち、電熱線２９Ｂは、プラス側電熱線２９Ｂ１とマイナス側電熱線２９Ｂ２とが交互に巻回されている（図５、図６参照）。

電熱線２９Ｂのプラス側電熱線２９Ｂ１は、導線３０Ａを介して図示しない電源に接続され、マイナス側電熱線２９Ｂ２は、導線３０Ｂを介して図示しないボディアースに接続されている。電熱線２９Ｂは、後述のコントローラ３２の指令によって、電源から電力が供給されることにより発熱する。電熱線２９Ｂの発熱は、戻り管路２９Ａ内の尿素水に伝達することにより、凍結した尿素水を解凍することができる。即ち、ヒータ付戻り管路２９は、凍結した尿素水を解凍可能とする解凍性能を有している。

図５、図６に示すように、ヒータ付戻り管路２９は、ノーマル吸込管路２７に沿って配設されている。即ち、ヒータ付戻り管路２９とノーマル吸込管路２７とは、接触状態で並列に配置している。これにより、電熱線２９Ｂの発熱は、ノーマル吸込管路２７内の尿素水に伝達することにより、尿素水の凍結を抑制することができる。即ち、ノーマル吸込管路２７は、ノーマル吸込管路２７内を流通する尿素水を保温可能とする保温性能を有している。

断熱カバー３１は、尿素水タンク２２と尿素水ポンプ２５との間に設けられている。この断熱カバー３１は、例えばポリエチレン、ポリプロピレン等により管体として形成されている。断熱カバー３１は、ヒータ付戻り管路２９とノーマル吸込管路２７とを一緒に取囲むものである。

断熱カバー３１は、電熱線２９Ｂと外気との間を遮断して電熱線２９Ｂの発熱を効率よく保温するものである。電熱線２９Ｂの発熱は、断熱カバー３１により発散するのを抑制されるので、断熱カバー３１を用いていない場合に比べて、電熱線２９Ｂの温度を低くしたり、電熱線２９Ｂの巻付長さを短くしたりすることができる。これにより、ヒータ付戻り管路２９の解凍およびノーマル吸込管路２７の保温を効率よく行うことができるので、コストを低減することができる。

コントローラ３２は、尿素水タンク２２と尿素水ポンプ２５との上方に位置して仕切板２１に取り付けられている。このコントローラ３２は、例えば図示しないケーブルにより排気ガス浄化装置１０、尿素水噴射弁１４、尿素水タンク２２、尿素水ポンプ２５等に接続され、油圧ショベル１の運転状況（例えば、排気ガスの排気量等）に応じて、尿素水噴射弁１４の開閉弁制御および尿素水ポンプ２５の駆動制御等を行うものである。また、コントローラ３２は、例えば外気温、尿素水の水温等により供給管路用電熱線および／または電熱線２９Ｂの発熱を制御する。

本実施の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、この油圧ショベル１の動作について説明する。

オペレータは、キャブ１６に搭乗して運転席に着座する。この状態でキースイッチを操作することによりエンジン７を始動して油圧ポンプを駆動させる。油圧ポンプを駆動して動力源となる圧油を確保したら、オペレータは、走行用のアクセルペダルおよびハンドルを操作することにより、下部走行体２を駆動して油圧ショベル１を前進または後退させることができる。一方、運転席に着座したオペレータは、作業用の操作レバーを操作することにより、フロント装置４を俯仰動させて土砂の掘削作業等を行うことができる。

この場合、エンジン７から排出される排気ガスは、排気ガス浄化装置１０により浄化処理されて大気中に排出される。具体的には、エンジン７から排出される排気ガスは、第１の排気ガス後処理装置１１により排気ガス中に含まれる一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）等が除去される。次に、排気ガスは、接続管１２内で尿素水噴射弁１４から噴射された尿素水により加水分解されてアンモニアが生成される。その後、排気ガスは、第２の排気ガス後処理装置１３により窒素酸化物（ＮＯｘ）を尿素水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て窒素と水に分解した後に大気中に排出される。

次に、コントローラ３２が行う尿素水ポンプ２５の駆動制御について説明する。

まず、オペレータがキースイッチをオン操作してエンジン７を始動させると、コントローラ３２は、尿素水タンク２２内の尿素水の状態（凍結、充填量等）を判定する。そして、コントローラ３２は、この判定で尿素水の状態に問題がないと判定すると、尿素水ポンプ２５の駆動を開始させる。

尿素水ポンプ２５の駆動が開始されると、尿素水タンク２２内の尿素水は、ノーマル吸込管路２７、尿素水ポンプ２５、ヒータ付戻り管路２９を循環流通する。この場合、一部の尿素水は、尿素水ポンプ２５から供給管路２８内に向けて流通する。

そして、コントローラ３２は、供給管路２８内に尿素水が充填されて供給管路２８内の圧力が所定の値になっているか否かを判定する。コントローラ３２は、供給管路２８内の圧力が所定の値に到達していると判定すると、排気ガスの排気量等に応じて尿素水噴射弁１４の開閉弁制御を行う。これにより、尿素水は、排気ガス浄化装置１０の接続管１２内を流れる排気ガス中に噴射される。

そして、オペレータがキースイッチをオフ操作してエンジン７の駆動を停止させると、コントローラ３２は、尿素水ポンプ２５の駆動を停止する。次に、コントローラ３２は、尿素水ポンプ２５内のヒータ付戻り管路２９の弁（図示せず）を閉じて、尿素水ポンプ２５の逆送駆動を開始する。

これにより、ノーマル吸込管路２７内と供給管路２８内とに残留している尿素水は、尿素水タンク２２に戻されることになる。従って、車体の停止時にノーマル吸込管路２７内と供給管路２８内とに尿素水が残留するのを抑制することができる。その後、コントローラ３２は、尿素水ポンプ２５の逆送駆動を停止させる。

ところで、前述した従来技術では、車体の停止時に戻り管路内の尿素水を尿素水タンクに戻すことができない虞がある。この場合、例えば気温が尿素水凝固点以下（例えば、−１１℃）となると尿素水は凍結してしまう。特に、戻り管路内の尿素水は、尿素水タンク内の尿素水の貯留量に比べて少ない残留量であるので短時間で凍結してしまう虞がある。

戻り管路内に残留した尿素水が凍結した状態で尿素水ポンプを駆動すると、尿素水を円滑に循環（流通）させることができず、排気ガスの浄化処理制御を適切に行うことができない虞がある。

従って、戻り管路には、凍結した尿素水を解凍する解凍性能が必要となる。一方、車体の稼動時には、各管路内に尿素水が流れているので、各管路は、尿素水が凍結するのを抑制するための保温性能が必要となる。即ち、吸込管路は、流通している尿素水の凍結を抑制するための保温機能を有していればよい。

そこで、本実施の形態では、戻り管路２９Ａの外周に電熱線２９Ｂを巻付けて戻り管路２９Ａをヒータ付戻り管路２９としている。一方、吸込管路は、電熱線（ヒータ）を非装備としたノーマル吸込管路２７としている。そして、ヒータ付戻り管路２９とノーマル吸込管路２７とは、接触状態で並列に配置している。

これにより、ヒータ付戻り管路２９は、電熱線２９Ｂにより十分な解凍性能を有すると共に、ノーマル吸込管路２７は、十分な保温性能を有することができる。即ち、例えば外気温が−１１℃以下となる作業現場で車体を停止したときに、戻り管路２９Ａ内に残留した尿素水が凍結したとしても、戻り管路２９Ａの外周に巻回された電熱線２９Ｂの発熱により凍結した尿素水を解凍することができる。

また、車体の稼動時に外気温が−１１℃に近付いたときに、電熱線２９Ｂが発熱することにより、戻り管路２９Ａを保温することができると共に、ヒータ付戻り管路２９に接触状態で並列しているノーマル吸込管路２７も保温することができる。これにより、戻り管路２９Ａおよびノーマル吸込管路２７内を流通する尿素水が凍結するのを抑制することができる。

即ち、ノーマル吸込管路２７は、ヒータ付戻り管路２９の電熱線２９Ｂにより加温されるので、ノーマル吸込管路２７内を流通する尿素水の凍結を抑制することができる。従って、ノーマル吸込管路２７は、専用の電熱線（ヒータ）を用いることなく、ヒータ付戻り管路２９の電熱線２９Ｂを用いて効率よく保温性能を確保することができる。その結果、消費電力を低減することができ、ひいてはコストを低減することができる。

さらに、ヒータ付戻り管路２９とノーマル吸込管路２７とは、断熱カバー３１により一緒に取囲まれている。これにより、断熱カバー３１内では、電熱線２９Ｂの発熱の保温状態が向上するので、断熱カバー３１を用いない場合に比べて電熱線２９Ｂの温度を下げたり、電熱線２９Ｂの長さを短くしたりすることができ、さらにコストを低減することができる。

なお、上述した実施の形態では、尿素水タンク２２と尿素水ポンプ２５とを熱交換装置上流室２０内に配設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、例えば熱交換装置上流室２０以外で旋回フレーム５上に尿素水ポンプ２５と尿素水タンク２２とを設けてもよい。

また、上述した実施の形態では、尿素水タンク２２と尿素水ポンプ２５とを仕切板２１に取り付けた場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば尿素水タンク２２と尿素水ポンプ２５をカウンタウエイト６側に配置してもよい。

また、上述した実施の形態では、建設機械として小旋回型のホイール式油圧ショベル１を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えばクローラ式油圧ショベル、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。さらに、油圧ポンプを電動モータで駆動する電動式の建設機械やエンジンと電動モータとを搭載したハイブリッド式の建設機械にも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）
７エンジン
７Ａ排気管
１０排気ガス浄化装置
１３Ａ尿素選択還元触媒
１４尿素水噴射弁
２２尿素水タンク
２５尿素水ポンプ
２７ノーマル吸込管路（吸込管路）
２８供給管路
２９ヒータ付戻り管路
２９Ａ戻り管路
２９Ｂ電熱線（ヒータ）
３１断熱カバー

Claims

自走可能な車体と、前記車体に搭載されたエンジンと、前記エンジンの排気管に接続され排気ガス中の窒素酸化物を除去する尿素選択還元触媒を備えた排気ガス浄化装置と、前記排気ガス浄化装置に設けられ還元剤である尿素水を前記尿素選択還元触媒の上流側に噴射する尿素水噴射弁と、前記尿素水噴射弁に供給される尿素水を貯える尿素水タンクと、前記尿素水タンクに貯えられた前記尿素水を前記尿素水噴射弁に向けて供給する尿素水ポンプと、前記尿素水タンクと前記尿素水ポンプとの間を接続して設けられ前記尿素水タンクから前記尿素水ポンプに向けて吸込まれる尿素水が流通する吸込管路と、前記尿素水ポンプと前記尿素水タンクとの間を接続して設けられ前記尿素水ポンプから前記尿素水タンクに向けて戻される尿素水が流通する戻り管路と、前記尿素水ポンプと前記尿素水噴射弁との間を接続して設けられ前記尿素水ポンプにより前記尿素水噴射弁に向けて供給される尿素水が流通する供給管路とを備えてなる建設機械において、
前記戻り管路は、内部の尿素水を加熱するためのヒータを備えたヒータ付戻り管路として形成され、
前記吸込管路は、前記ヒータを非装備なノーマル吸込管路として形成され、
前記ヒータ付戻り管路と前記ノーマル吸込管路とが、接触状態で並列に配置されたことを特徴とする建設機械。
前記尿素水タンクと前記尿素水ポンプとの間には、前記ヒータ付戻り管路と前記ノーマル吸込管路とを一緒に取囲む断熱カバーが設けられてなる請求項１に記載の建設機械。
前記ヒータは、前記戻り管路の外周に巻回された電熱線としてなる請求項１に記載の建設機械。