JP6664964B2 - ショベル - Google Patents

Description

本発明は、ショベルに関する。

油圧ショベルのエンジンから排出される排ガス中には、窒素酸化物（ＮＯｘ）等の有害物質が含まれることがある。そこで従来から油圧ショベルには、エンジンからの排ガスを処理するために、接続管を介してエンジンと接続される排ガス処理装置が搭載されている。

この排ガス処理装置は、排ガス中に含まれるパティキュレートマター（ＰＭ）を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）や、窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元除去する選択的還元剤（例えば、尿素等）を用いて還元除去する選択還元型触媒（ＳＣＲ）等が、一般的に利用されている。

上記のような排ガス処理装置を、例えばエンジン以外のファイヤーウォール等を有する支持フレーム体で支持する構成が開示されている（例えば特許文献１）。

特開２０１４−１９３６６４号公報

特許文献１のように排ガス処理装置をエンジン以外の支持フレーム体に支持させると、排ガス処理装置とエンジンとを接続する接続管が長くなってしまう。

接続管が長くなるとエンジンを出た排ガスが排ガス処理装置へ到達するまでの間に、温度が低下してしまう。すると、排ガスの性状が変化して、排ガス処理能力に悪影響を及ぼす虞がある。

本実施形態の一つの目的は、上記課題に鑑み、排ガスの温度低下を防止して安定した排ガス処理を実現可能なショベルを提供することにある。

本発明の一実施形態に係るショベルは、
動力源として搭載したエンジンと、
前記エンジンを支持する旋回フレーム上に立設された支持フレーム体と、
前記支持フレーム体に支持され、前記エンジンからの排ガスを処理する排ガス処理装置と、
前記エンジンと前記排ガス処理装置とを接続する接続管とを備えており、
前記接続管は、
少なくとも一部に収縮可能なベローズ部を有し、前記接続管の本体部の外周及び前記ベローズ部の外周に断熱材を設け、
前記断熱材は、前記接続管の単管で構成される本体部の外周と接触しているとともに、
前記ベローズ部に配置された前記断熱材の内径は、前記接続管の前記本体部に配置された前記断熱材の内径より大きいことを特徴とする。

開示した一実施形態によれば、排ガスの温度低下を防止して安定した排ガス処理を実現可能なショベルを提供できる。

実施形態に係るショベルの側面図である。 実施形態に係るショベルのエンジン室を概略的に示す断面図である。 接続管の構成を説明する断面図である。 図３の一部拡大断面図である。

図１は、本発明の実施形態に係る油圧ショベルを示す側面図である。

油圧ショベルは、自走可能なクローラ式の下部走行体１と、この下部走行体１上に旋回機構２を介して旋回可能に搭載された上部旋回体３を有している。

上部旋回体３には、ブーム４が取り付けられている。ブーム４の先端にはアーム５が取り付けられ、アーム５の先端にはエンドアタッチメントとしてのバケット６が取り付けられている。ブーム４、アーム５及びバケット６により作業アタッチメントが構成される。

ブーム４は、旋回フレーム３１に俯仰動可能に取付けられている。アーム５は、ブーム４の先端側に回動可能に取付けられている。また、バケット６は、アーム５の先端側に回動可能に取付けられている。

ブームシリンダ７は、旋回フレーム３１とブーム４との間に配設されている。このブームシリンダ７により、ブーム４は旋回フレーム３１に対して俯仰動する。アームシリンダ８は、ブーム４とアーム５との間に配設されている。このアームシリンダ８により、アーム５はブーム４に対して回動動作する。更にバケットシリンダ９は、バケット６とアーム５との間に配設されている。このバケットシリンダ９により、バケット６はアーム５に対して回動する。

上部旋回体３は、下部走行体１上に旋回機構２を介して旋回自在に設置されている。この上部旋回体３には、図１に加え図２に示すように、旋回フレーム３１、キャブ１０、カウンタウエイト３２、外装カバー３３、動力源としてのエンジン１１、熱交換装置４０、防塵装置５０、及び排ガス処理装置６０等が配設されている。

キャブ１０は旋回フレーム３１上に設けられており、その内部には運転席（図示せず）が設けられている。オペレータはキャブ１０内の運転席に着座し、油圧ショベルの運転操作を行う。

カウンタウエイト３２は、作業アタッチメントとの重量バランスをとる機能を奏する。また、外装カバー３３及びエンジンフード３４ａは、エンジン室３４内に配設されたエンジン１１、熱交換装置４０、及び排ガス処理装置６０等を覆う。

次に、エンジン室３４内の構成について説明する。
図２はエンジン室３４の内部構成を示す概略構成図である。エンジン室３４内には、エンジン１１、熱交換装置４０、防塵装置５０、及び排ガス処理装置６０等が配設されている。

エンジン１１は、旋回フレーム３１に配設されたエンジン取付け座３１ａの上部に、マウント３１ｂを介して支持されている。マウント３１ｂは防振マウントであり、エンジン１１で発生する振動が旋回フレーム３１に伝達されるのを防止している。

エンジン１１のＸ１側（図中左側）には、冷却ファン３５が配設されている。また、冷却ファン３５のＸ１側には熱交換装置４０が配設されている。更に、熱交換装置４０のＸ１側には防塵装置５０が配設されている。防塵装置５０は、一対のブラケット５１と、防塵ネット５２とを有している。

冷却ファン３５は、エンジン１１により回転駆動される。冷却ファン３５が回転駆動されることにより、メンテナンスドア３３Ａに設けられた吸気口から外気が冷却風Ｗとしてエンジン室３４内に取り込まれる。熱交換装置４０は、このエンジン室３４に取り込まれた冷却風Ｗにより熱交換処理（冷却処理）を行う。

冷却風Ｗは、図２に矢印で示すように図中右側方向に流れる。よって、図中Ｘ１側が冷却風上流側となり、Ｘ２側が冷却風下流側となる。また、本実施形態では、図中Ｚ１方向が上方向となり、図中Ｚ２方向が下方向となる。

熱交換装置４０は、ラジエータユニット４０Ａ、燃料クーラ４０Ｂ、コンデンサ４０Ｃ、オイルクーラ４０Ｄ、及びインタークーラ４０Ｅ等の各熱交換器を一体的にユニット化した構成とされている。

ラジエータユニット４０Ａは、エンジン１１内を流れる冷却水を冷却する。燃料クーラ４０Ｂは、図示しない燃料タンクに戻る余剰燃料を冷却する。コンデンサ４０Ｃは、キャブ１０に搭載されたエアコンで冷気を発生させるためのものである。オイルクーラ４０Ｄは、各種シリンダ７、８、９等の油圧機器の作動オイルの冷却を行う。インタークーラ４０Ｅは、エンジン１１に供給される過給空気を冷却する。これらの各熱交換器４０Ａ〜４０Ｅに流入する冷却水、作動油等の各種冷媒は、冷却風Ｗにより冷却される。

エンジン１１のＸ２側には、油圧ポンプ１４が一体的に取付けられている。油圧ポンプ１４は、作業アタッチメントを駆動するブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９等の油圧源である。この油圧ポンプ１４もエンジン１１により駆動される。

エンジン１１から排出された排ガスは、排ガス処理装置６０により浄化処理が行われる。エンジン１１から排出される排ガス中には、窒素酸化物（ＮＯｘ）等の有害物質が含まれることがあり、これらを浄化するためにエンジン１１には、排ガス処理装置６０が接続管としての排気管７０を介して接続されている。

この排ガス処理装置６０には、排ガス中の微粒子を燃焼させる酸化触媒が配置された第１処理部６１と、微粒子が取り除かれた排ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を選択的還元剤（例えば、尿素等）を用いて還元除去する第２処理部としての選択還元型触媒６２（ＳＣＲ）とが設けられている。また、第１処理部６１として、排ガス中に含まれるパティキュレートマター（ＰＭ）を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）を用いてもよい。第１処理部６１と選択還元型触媒６２とは、接続部６３により連結されている。

第１処理部６１は、その上流側に前段酸化触媒を備えており、選択還元型触媒６２はその下流側に後段酸化触媒を備えている。この第１処理部６１は、酸化触媒担持型フィルタ（ＣＳＦ）とすることも可能である。

排気管７０は、排ガス処理装置６０を構成する第１処理部６１と、エンジン１１とを接続している。

上記構成とされた排ガス処理装置６０は、支持体３７、ファイヤーウォール４２等を有する支持フレーム体３６に支持され、その位置関係は油圧ポンプ１４の上方位置であってエンジン１１と離間した位置に配置されている。支持フレーム体３６は旋回フレーム３１上に立設されている。

熱交換装置４０及び防塵ネット５２を搭載した防塵装置５０は、図２に示すようにエンジン室３４内の冷却風Ｗの流れ方向に関し冷却ファン３５の上流側に固定される。

旋回フレーム３１における熱交換装置４０及び防塵装置５０の配設位置には、固定台３８が形成されている。この固定台３８は、旋回フレーム３１の床面に対して突出形成されている。熱交換装置４０は、この固定台３８上に固定される。熱交換装置４０がエンジン室３４に固定された状態において、防塵装置５０の上部はエンジンフード３４ａにより覆われる。エンジンフード３４ａは、外装カバー３３に関して開閉可能な構成とされている。

防塵装置５０は、冷却風Ｗの流れ方向に対して熱交換装置４０の上流側に配設されている。防塵装置５０は熱交換装置４０を構成する各熱交換器４０Ａ〜４０Ｅに対して防塵処理を行うため、全ての熱交換器４０Ａ〜４０Ｅで目詰まりが発生することを防止できる。

次に、エンジン１１と排ガス処理装置６０とを接続する排気管７０について、図３、図４に基づいて更に詳細に説明する。図３は、排気管７０の構成を説明する断面図である。図４は、図３の一部拡大断面図である。

本実施形態の排気管７０は、第１排気管７１と、第２排気管７２と、第３排気管７３とを有する分割構造とされている。勿論、分割されない１本管であって良い。第１排気管７１は、一側端部がエンジン１１と連結される。第２排気管７２は、第１排気管７１の他側端部と連結される。第３排気管７３は、一側端部が第２排気管７２と連結され他側端部が第１処理部６１と連結される。

第１排気管７１は、本体部７１ａを有し、その両端部にはフランジ部７１ｂが設けられている。第２排気管７２は、本体部７２ａを有し、その両端部にはフランジ部７２ｂが設けられている。第３排気管７３は、本体部７３ａを有し、その両端部にはフランジ部７３ｂが設けられている。第２排気管７２、第３排気管７３は、本体部７２ａ、７３ａに図示されているように屈曲部を有して良い。第１排気管７１は、排ガス処理装置６０が搭載されている支持フレーム体３６に、Ｕボルト６７により固定されている。このため、第１排気管７１は特別な固定手段を備えていない。

第１排気管７１と第２排気管７２とは、フランジ部７１ｂと７２ｂをボルト接合して連結される。第２排気管７２と第３排気管７３とは、フランジ部７２ｂと７３ｂとをボルト接合して連結される。つまり、排気管７０の各排気管７１〜７３は、フランジ部７１ｂ〜７３ｂを介して一体的に連結される。

第１排気管７１のＸ１側のフランジ部７１ｂは、エンジン１１の接続部材と連結され、第３排気管７３のＸ１側のフランジ部７３ｂは排ガス処理装置６０の第１処理部６１の接続部材と連結される。したがって、排気管７０は、エンジン１１から排出される排ガスを排ガス処理装置６０の第１処理部６１へ排出できる。

排気管７０のうち、振動の大きいエンジン１１側（Ｘ１側）の第１排気管７１には、伸縮可能なべローズ部８０が複数設けられている。したがって、第１排気管７１は本体部７１ａとべローズ部８０とフランジ部７１ｂを有する構成である。べローズ部８０は、例えばべローズ型伸縮管継手により構成されて良い。べローズ部８０は略水平に配置され、ショベルの車幅方向（Ｘ１−Ｘ２方向）に延在する。べローズ部８０は油圧ポンプ１４よりも上側に配置されて良い（図２参照）。べローズ部８０の個数はこの限りではなく、排気管７０の構成やべローズ部８０の構成により適宜決定される。また、図示例では第１排気管７１にのみべローズ部８０が設けられているが、第２排気管７２や第３排気管７３に設けられていても良い。また、べローズ部８０は、その長さに応じて１つでもよい。また排気管７０の向きと長さは、エンジン１１の排気口と第１処理部６１の吸込口の配置に対応して、適宜、変更される。

本実施形態のべローズ部８０が設けられる理由として、例えば以下のような点がある。図２に示すように排ガス処理装置６０がエンジン以外の支持フレーム体３６で支持されていると、排ガス処理装置６０は支持フレーム体３６からの振動の影響を大きく受ける。これに対して排ガス処理装置６０とエンジン１１とを接続する排気管７０は、エンジン１１からの振動の影響を大きく受ける。このため排気管７０にはエンジン１１と支持フレーム体３６との振動差が作用する。この振動差は、排気管７０に設けたべローズ部８０で吸収できる。

排気管７０は、エンジン１１と、排ガス処理装置６０（第１処理部６１）とを繋ぐ接続管である。排ガス処理装置６０は、当該エンジン１１と距離を隔てた位置に設けられた支持フレーム体３６に支持されている。したがって、排気管７０は、エンジン１１から排出された排ガスを第１処理部６１に供給する間に、冷却風Ｗなどを受けて排ガスの温度を低下させてしまう虞がある。

そこで本実施形態の排気管７０は、その外周位置に断熱材９０を設けている。具体的に断熱材９０は、第１〜第３排気管７１〜７３の本体部７１ａ〜７３ａの外周位置及びべローズ部８０の外周位置に設けられている。

本実施形態の排気管７０は、第１〜第３排気管７１〜７３に分割されているため、本実施形態の断熱材９０は、複数に分割される構成とした。分割箇所は第１排気管７１のフランジ部７１ｂ、第２排気管７２のフランジ部７２ｂ、及び第３排気管７３のフランジ部７３ｂである。つまり、断熱材９０は、第１排気管７１の両端に位置するフランジ部７１ｂの間、第２排気管７２の両端に位置するフランジ部７２ｂの間、及び第３排気管７３の両端に位置するフランジ部７３ｂの間に配置される。勿論、分割せずに配置することも可能である。

本実施形態の断熱材９０は、べローズ部８０の外周位置に配置される断熱材９１と、第１〜第３排気管７１〜７３の本体部７１ａ〜７３ａの外周位置に配置される断熱材９２とを有している。したがって、図示例では第１排気管７１に配置される断熱材９０においてのみ、断熱材９１と断熱材９２が存在するが、この限りではない。

べローズ部８０の外周位置に配置される断熱材９１の内径Ｄ１は、第１〜第３排気管７１〜７３の本体部７１ａ〜７３ａの外周位置に配置される断熱材９２の内径Ｄ２より大きい（Ｄ１＞Ｄ２）。つまりべローズ部８０に配置された断熱材９１の厚さｔ１が、本体部７１ａ〜７３ａに配置された断熱材９２の厚さｔ２より薄く（ｔ１＜ｔ２）形成されている（図４参照）。

したがって、エンジン１１の振動などによりべローズ部８０の振幅が大きくなっても、べローズ部８０と断熱材９１の内周面との摩擦を最小限に抑制して、断熱材９０の耐久性を向上できる。特に断熱材９１の内径Ｄ１を、ベローズ部８０の鉛直下方側に位置する断熱材９１の内周面と、べローズ部８０の鉛直下側の外周面とが非接触状態となるような内径に設定すると、べローズ部８０と断熱材９０との摩擦を低減できる。

本実施形態の断熱材９０は、材料としてウレタン、ガラスウール、ガラスクロス等を使用して良い。またべローズ部８０の外周に配置される断熱材９１と本体部７１ａの外周に配置される断熱材９２とは異なる材料で形成されても良い。

べローズ部８０の外周に配置される断熱材９１と、本体部７１ａの外周に配置される断熱材９２とは、別々の部材により構成されている。そして、断熱材９１と断熱材９２とは、組立て時に、例えば縫製、溶着、ホッチキス、ボタンなどにより一体的に形成される。第２排気管７２の本体部７２ａの外周に配置される断熱材９０は、断熱材９２のみで構成される。第３排気管７３の本体部７３ａについても同様である。

本実施形態の断熱材９０には、断熱材９２を本体部７１ａ〜７３ａに固定する固定手段９４が一体的に形成されている。固定手段９４は、リング形状のベルト材、面ファスナー、紐体などであって良い。固定手段９４は、本体部７１ａ〜７３ａの両側端部に設けられている。更に云うと第１排気管７１においては、固定手段９４がべローズ部８０には設けられていない。したがって、断熱材９０を固定手段９４により固定しても、べローズ部８０の外周に位置する断熱材９１の内径Ｄ１を確実に保持できる。また、固定手段９４により、断熱材９０の着脱作業を容易にしてメンテナンス作業の効率化を実現できる。

本実施形態のショベルは、エンジン１１と排ガス処理装置６０とを繋ぐ排気管７０の外周に断熱材９０を設ける構成とした。したがって、図２に示すように、冷却ファン３５により、メンテナンスドア３３Ａに設けられた吸気口から外気が冷却風Ｗとしてエンジン室３４内に取り込まれた際に、冷却風Ｗは排ガス処理装置６０を適度に冷却するが、排気管７０は断熱材９０により温度低下を防止できる。また、排ガス処理装置６０の排ガス処理能力を良好に維持することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は上記した特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更等が可能である。

１ 下部走行体
２ 旋回機構
３ 上部旋回体
３１ 旋回フレーム
３２ カウンタウエイト
３３ 外装カバー
３３Ａ メンテナンスドア
３４ エンジン室
３４ａ エンジンフード
３５ 冷却ファン
３６ 支持フレーム体
３７ 支持体
３８ 固定台
４ ブーム
５ アーム
７ ブームシリンダ
８ アームシリンダ
９ バケットシリンダ
１１ エンジン
４０ 熱交換装置
５０ 防塵装置
６０ 排ガス処理装置
６１ 第１処理部
６２ 選択還元型触媒
７０ 排気管（接続管）
７１ 第１排気管
７１ａ 本体部
７１ｂ フランジ部
７２ 第２排気管
７２ａ 本体部
７２ｂ フランジ部
７３ 第３排気管
７３ａ 本体部
７３ｂ フランジ部
８０ べローズ部
９０ 断熱材
９１ 断熱材（べローズ部に配置）
９２ 断熱材（排気管の本体部に配置）
９４ 固定手段
Ｗ 冷却風
Ｄ１、Ｄ２ 内径
ｔ１、ｔ２ 厚さ

Claims (6)

1. 動力源として搭載したエンジンと、
   前記エンジンを支持する旋回フレーム上に立設された支持フレーム体と、
   前記支持フレーム体に支持され、前記エンジンからの排ガスを処理する排ガス処理装置と、
   前記エンジンと前記排ガス処理装置とを接続する接続管とを備えており、
   前記接続管は、
   少なくとも一部に収縮可能なベローズ部を有し、前記接続管の本体部の外周及び前記ベローズ部の外周に断熱材を設け、
   前記断熱材は、前記接続管の単管で構成される本体部の外周と接触しているとともに、
   前記ベローズ部に配置された前記断熱材の内径は、前記接続管の前記本体部に配置された前記断熱材の内径より大きいことを特徴とするショベル。
2. 前記ベローズ部の外径は、前記接続管の前記本体部に配置された前記断熱材の内径より大きいことを特徴とする請求項１に記載のショベル。
3. 前記ベローズ部に配置される前記断熱材と、前記接続管の前記本体部に配置される前記断熱材とは、一体的に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のショベル。
4. 前記断熱材には、当該断熱材を前記接続管に固定する固定手段が一体的に形成されていることを特徴する請求項３に記載のショベル。
5. 前記断熱材が配置される前記接続管は、
   複数に分割されており、該複数に分割された各接続管は両端部に設けられたフランジ部により連結されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のショベル。
6. 前記断熱材は、
   複数に分割されており、分割箇所は前記接続管の前記フランジ部であることを特徴とする請求項５に記載のショベル。

Images