JP7271745B2

JP7271745B2 - 建設機械

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Publication number: JP7271745B2
Application number: JP2022016862A
Authority: JP
Inventors: 喜雄生井
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2018-08-01
Filing date: 2022-02-07
Publication date: 2023-05-11
Anticipated expiration: 2038-08-01
Also published as: JP2022066210A

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。そこで、油圧ショベルには、排気ガスを浄化する排気ガス後処理装置がエンジンの排気管に設けられている。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ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）を有するＰＭ捕集装置、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（例えば、特許文献１参照）。

国際公開第２０１４／１９６３９５号

ところで、上述した特許文献１に記載された排気ガス後処理装置は、第１の排気ガス後処理装置、第２の排気ガス後処理装置、および排気管が水平方向（横方向）に並列して配設されている。また、排気管には、エンジンと排気ガス後処理装置との振動に対する相対的な変位量を吸収するために、ベローズ管が所定の長さ寸法をもって設けられている。従って、排気ガス後処理装置、排気管、およびベローズ管を配設するのに、車体の前，後方向および左，右方向に大きなスペースが必要となる虞がある。

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、排気ガス後処理装置と排気管とをコンパクトに配設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、前記車体に搭載されたエンジンと、前記車体に設けられた後処理装置架台と、前記エンジンの排気口に接続された排気管と、前記排気管の排気ガス流出側に設けられた筒体からなる第１の排気ガス後処理装置と、前記第１の排気ガス後処理装置の排気ガス流出側に接続された接続管と、前記接続管の排気ガス流出側に設けられた筒体からなる第２の排気ガス後処理装置とが備えられ、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は、前記後処理装置架台に取付けられており、前記排気管の前記排気ガス流出側が接続される前記第１の排気ガス後処理装置の流入口は、前記第１の排気ガス後処理装置を形成する前記筒体の軸線を挟んで前記エンジンの反対側に設けられ、前記第２の排気ガス後処理装置は、前記第１の排気ガス後処理装置に上，下方向で重なるように前記第１の排気ガス後処理装置よりも上側に配置されている。

そして、本発明の特徴は、前記排気管は、前記エンジンの前記排気口から前記第１の排気ガス後処理装置を形成する前記筒体の下方を横切る横管路と、前記横管路の先端側から上方に向けて屈曲し前記第１の排気ガス後処理装置の流入口に接続される屈曲管路とにより構成されており、前記屈曲管路の途中部位は、前記後処理装置架台から前記エンジンとは反対側に向けて突出しており、前記横管路には、前記エンジンと前記第１の排気ガス後処理装置との相対的な変位を吸収するベローズ管が設けられており、前記ベローズ管、前記第１の排気ガス後処理装置、および前記第２の排気ガス後処理装置は、上，下方向で下から順に、前記ベローズ管、前記第１の排気ガス後処理装置、前記第２の排気ガス後処理装置の順序で重なって配置されると共に、前記ベローズ管が、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により形成される横幅内に収まって配置されている。

本発明によれば、排気ガス後処理装置と排気管とを配設するスペースを小さくすることができる。

本発明の実施形態に係る油圧ショベルを示す正面図である。上部旋回体をキャブ、建屋カバー等を省略した状態で示す平面図である。図２中のエンジン、排気ガス後処理装置等を拡大して示す平面図である。エンジン、後処理装置架台、排気ガス後処理装置を図３中の矢示IV－IV方向からみた断面図である。旋回フレームに搭載された後処理装置架台と排気ガス後処理装置とを示す斜視図である。後処理装置架台に取付けられた排気ガス後処理装置を示す斜視図である。後処理装置架台からカバー部材を取外した状態を示す分解斜視図である。図４中の排気ガス後処理装置を拡大して示す側面図である。排気ガス後処理装置を図８中の矢示IX－IX方向からみた正面図である。排気ガス後処理装置の内部構造を概略的に示す断面図である。

以下、本発明の実施形態に係る建設機械の代表例として、クローラ式の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。

図１に示す油圧ショベル１は、自走可能なクローラ式の下部走行体２と、下部走行体２上に旋回可能に搭載された上部旋回体３と、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。下部走行体２と上部旋回体３とは、本発明の車体を構成している。

上部旋回体３は、支持構造体をなす旋回フレーム５と、旋回フレーム５の後端側に設けられ、作業装置４との重量バランスをとるカウンタウエイト６と、旋回フレーム５の前部左側に設けられオペレータが搭乗するキャブ７と、カウンタウエイト６の前側に設けられ、内部に後述のエンジン９、排気ガス後処理装置２４等の搭載機器を収容する建屋カバー８とを含んで構成されている。

図５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、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ビーム５Ｆとを含んで構成されている。複数本の張出ビーム５Ｆのうち、右後側に位置する前，後の張出ビーム５Ｆ１，５Ｆ２には、後述の後処理装置架台１５が取付けられている。

エンジン９は、カウンタウエイト６の前側に位置して上部旋回体３の左，右方向に延びる横置き状態で旋回フレーム５に搭載されている。図２から図４に示すように、エンジン９の左側には、後述する熱交換器１１に冷却風を供給するための冷却ファン９Ａが設けられている。一方、エンジン９の右側には、後述する油圧ポンプ１２が設けられている。さらに、エンジン９の前側の上部には、エキゾーストマニホールド９Ｂに接続する後述の過給機１０が設けられている。そして、エンジン９は、例えば４個の防振マウント９Ｃ（図４中に２個のみ図示）を介して旋回フレーム５に防振状態で支持されている。

過給機１０（ターボチャージャ）は、例えばエンジン９の前側に位置してエキゾーストマニホールド９Ｂに接続され、上部旋回体３の左，右方向の右側に向けて排気口１０Ａが開口している。ここで、過給機１０の排気口１０Ａは、エンジン９からの排気ガスを排出するもので、後述する第１の排気ガス後処理装置２５の筒体２６の下端よりも上，下方向の上方位置に設けられている。この排気口１０Ａには、排気ガス後処理装置２４（第１の排気ガス後処理装置２５）に排気ガスを導く排気管３５が接続されている。

熱交換器１１は、エンジン９の左側に配設されている。この熱交換器１１は、エンジン９の冷却ファン９Ａに対面して設けられている。熱交換器１１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９が吸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。

油圧ポンプ１２は、エンジン９の右側に設けられている。この油圧ポンプ１２は、エンジン９によって駆動されることにより、後述の作動油タンク１３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。

作動油タンク１３は、油圧ポンプ１２の前側に位置して旋回フレーム５の右側に設けられている。作動油タンク１３は、下部走行体２および作業装置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、燃料タンク１４は、作動油タンク１３の前側に位置して旋回フレーム５に設けられている。

後処理装置架台１５は、油圧ポンプ１２を前，後方向に跨いだ状態で旋回フレーム５の前，後の張出ビーム５Ｆ１，５Ｆ２に設けられている。この後処理装置架台１５は、後述の排気ガス後処理装置２４を取付けるためのものである。そして、後処理装置架台１５は、前脚部１６、後脚部１７、補助脚部１８、後処理装置取付枠１９を含んで構成されている。

前脚部１６は、油圧ポンプ１２の前側に位置して旋回フレーム５から立上っている。この前脚部１６は、旋回フレーム５の右後側で前，後方向の前側に設けられた張出ビーム５Ｆ１上に取付けられている。前脚部１６の高さ寸法は、油圧ポンプ１２の高さ寸法よりも大きくなっている。そして、前脚部１６は、張出ビーム５Ｆ１から立上る下前脚部１６Ａと、下前脚部１６Ａ上から立上る上前脚部１６Ｂとを含んで構成されている。

後脚部１７は、油圧ポンプ１２の後側に位置して旋回フレーム５から立上っている。即ち、後脚部１７は、前脚部１６と油圧ポンプ１２を挟んで前，後方向に対面している。この後脚部１７は、旋回フレーム５の右後側で前，後方向の後側に設けられた張出ビーム５Ｆ２に取付けられている。後脚部１７の高さ寸法は、油圧ポンプ１２の高さ寸法よりも大きくなっている。そして、後脚部１７は、張出ビーム５Ｆ２から立上る下後脚部１７Ａと、下後脚部１７Ａ上から立上る上後脚部１７Ｂとにより構成されている。

補助脚部１８は、下前脚部１６Ａと右縦板５Ｃとの間に位置して旋回フレーム５から立上っている。この補助脚部１８は、下端側が下前脚部１６Ａの左側で張出ビーム５Ｆ１に取付けられ、上端側が後処理装置取付枠１９に取付けられている。前脚部１６、後脚部１７、および補助脚部１８は、後述の後処理装置取付枠１９に取付けられた排気ガス後処理装置２４を支持している。

後処理装置取付枠１９は、油圧ポンプ１２の上方に位置して上前脚部１６Ｂと上後脚部１７Ｂとの上端位置を接続している。この後処理装置取付枠１９は、左側板１９Ａ、上板１９Ｂ、右側板１９Ｃ、および下板１９Ｄからなる箱状体として形成され、後述の第１の排気ガス後処理装置２５と第２の排気ガス後処理装置３０とが取付けられる。

後処理装置取付枠１９の左側板１９Ａは、エンジン９側に位置して上前脚部１６Ｂと上後脚部１７Ｂとの間で垂直方向に延びている。左側板１９Ａには、後述する第１の排気ガス後処理装置２５が複数本のボルト２０（図５～図７に２個のみ図示）を用いて取付けられている。左側板１９Ａの前側（上前脚部１６Ｂ側）には、板厚方向（左，右方向）に貫通する流入口挿通孔１９Ａ１が設けられている。この流入口挿通孔１９Ａ１は、後述する第１の排気ガス後処理装置２５の流入口２６Ａに対応する位置に形成され、第１の排気ガス後処理装置２５の筒体２６から突出する流入口２６Ａが挿通する。

後処理装置取付枠１９の上板１９Ｂは、左側板１９Ａの上端から水平方向に延びている。この上板１９Ｂは、左側板１９Ａの上端からエンジン９とは離れる方向に折曲げられている。上板１９Ｂには、取付板２１を介して後述する第２の排気ガス後処理装置３０が複数本（例えば、２本）のボルト２２を用いて取付けられている。

後処理装置取付枠１９の右側板１９Ｃは、上板１９Ｂの右端から下方に向けて延びている。即ち、右側板１９Ｃは、左側板１９Ａと左，右方向で対面している。右側板１９Ｃは、左側板１９Ａの流入口挿通孔１９Ａ１に対応する位置に、排気管挿通孔１９Ｃ１が形成されている。この排気管挿通孔１９Ｃ１には、後述する排気管３５の屈曲管路３７が挿通する。また、排気管挿通孔１９Ｃ１は、屈曲管路３７の排気ガス流出側を第１の排気ガス後処理装置２５の流入口２６Ａに接続するときに工具等を挿通させることができる。

右側板１９Ｃには、排気管挿通孔１９Ｃ１に対応する位置に後述のカバー部材３９が取付けられる。また、右側板１９Ｃには、複数（例えば、２個）の作業用開口１９Ｃ２が形成されている。この作業用開口１９Ｃ２は、例えば第１の排気ガス後処理装置２５と第２の排気ガス後処理装置３０とを後処理装置取付枠１９に取付けるためのボルト２０，２２を締結するための工具等が挿通されるものである。

後処理装置取付枠１９の下板１９Ｄは、左側板１９Ａの下端と右側板１９Ｃの下端との間を連結している。即ち、下板１９Ｄは、上板１９Ｂと上，下方向で対面している。下板１９Ｄには、下方に向けて延びるファイヤウォール２３が取付けられている（図７参照）。このファイヤウォール２３は、エンジン９、排気ガス後処理装置２４等が配設されているエンジン側の空間と油圧ポンプ１２が配設されているポンプ側の空間とを仕切る仕切部材となっている。ファイヤウォール２３は、例えば油圧ポンプ１２の周囲で作動油の漏れが生じた場合でも、その漏れた作動油がエンジン９側に飛散するのを防止している。

次に、エンジン９から排出される排気ガスを浄化する排気ガス後処理装置２４について説明する。

排気ガス後処理装置２４は、エンジン９の排気口１０Ａに接続された後述する排気管３５の排気ガス流出側（出口側）に接続され、後処理装置架台１５に取付けられている。そして、排気ガス後処理装置２４は、第１の排気ガス後処理装置２５、接続管２８、および第２の排気ガス後処理装置３０により構成されている。

第１の排気ガス後処理装置２５は、後処理装置取付枠１９の左側板１９Ａに取付けられた状態で、油圧ポンプ１２の上側に配置されている。この第１の排気ガス後処理装置２５は、後述する排気管３５の排気ガス流出側に設けられている。そして、第１の排気ガス後処理装置２５は、前，後方向に延びる長尺な円筒状の筒体２６と、筒体２６内に配置された酸化触媒２７とを含んで構成されている。

第１の排気ガス後処理装置２５の筒体２６は、両端が閉塞された密閉容器として形成されている。図４、図８に示すように、筒体２６の上流側となる前側部位には、筒体２６の軸線Ｏ１－Ｏ１を挟んでエンジン９の反対側から筒体２６の径方向外側に向けて突出する管状の流入口２６Ａが設けられている。この流入口２６Ａは、第１の排気ガス後処理装置２５の排気ガス流入側を構成するもので、後述する排気管３５の屈曲管路３７に接続されている。一方、筒体２６の外周側には、第１の排気ガス後処理装置２５を後処理装置取付枠１９に取付けるためのブラケット２６Ｂが設けられている。

図１０に示すように、酸化触媒２７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２７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。また、必要に応じて粒子状物質（ＰＭ）も燃焼除去するものである。

接続管２８は、第１の排気ガス後処理装置２５と後述する第２の排気ガス後処理装置３０との間を接続している。図８、図９に示すように、接続管２８は、排気ガス流入側が第１の排気ガス後処理装置２５の筒体２６の後端（排気ガス流出側）に接続され、Ｕ字状に湾曲する湾曲部２８Ａと、湾曲部２８Ａから筒体２６の上側を筒体２６と平行して前，後方向に延び、排気ガス流出側が第２の排気ガス後処理装置３０の筒体３１の前側に接続される延出部２８Ｂとにより構成されている。

図９に示すように、接続管２８の湾曲部２８Ａは、第２の排気ガス後処理装置３０の筒体３１の後端よりも前側（流入口２６Ａ側）に位置している。即ち、湾曲部２８Ａは、第２の排気ガス後処理装置３０の筒体３１の後端から突出しないように湾曲している。また、図８に示すように、接続管２８の延出部２８Ｂは、排気ガス後処理装置２４の横方向（左，右方向）の幅寸法および高さ寸法を可及的に小さくするべく、第１の排気ガス後処理装置２５の上側、かつ第２の排気ガス後処理装置３０の左下側に配設されている。

尿素水噴射ノズル２９は、接続管２８の排気ガス流れ方向の上流側に取付けられている。この尿素水噴射ノズル２９は、接続管２８の延出部２８Ｂの後端側に取付けられ、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２９は、接続管２８内を流通する排気ガスに向けて尿素水溶液を噴射する。

第２の排気ガス後処理装置３０は、後処理装置取付枠１９の上板１９Ｂに取付けられた状態で油圧ポンプ１２の上側に配置されている。即ち、第２の排気ガス後処理装置３０は、第１の排気ガス後処理装置２５の右斜め上側に配置されている。そして、第２の排気ガス後処理装置３０は、接続管２８の排気ガス流出側に接続され、第１の排気ガス後処理装置２５の筒体２６と平行して前，後方向に延びる長尺な円筒状の筒体３１と、筒体３１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３２と、選択還元触媒３２の下流側に配置され、選択還元触媒３２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３３と、酸化触媒３３の下流側に配置され、筒体３１から上側に向けて突出した尾管３４とを含んで構成されている。

第２の排気ガス後処理装置３０の筒体３１は、両端が閉塞された密閉容器として形成され、第１の排気ガス後処理装置２５の筒体２６よりも若干長い円筒体となっている。筒体３１の上流側となる前側部位には、エンジン９側の側面に接続管２８の延出部２８Ｂが接続されている。一方、筒体３１の外周側には、第２の排気ガス後処理装置３０を取付板２１を介して後処理装置取付枠１９に取付けるためのブラケット３１Ａが設けられている。

図９に示すように、第２の排気ガス後処理装置３０の筒体３１の軸線Ｏ２－Ｏ２は、第１の排気ガス後処理装置２５の筒体２６の軸線Ｏ１－Ｏ１と平行になっている。また、図８に示すように、第２の排気ガス後処理装置３０の筒体３１の軸線Ｏ２－Ｏ２は、筒体２６の軸線Ｏ１－Ｏ１までの距離Ｌ１を可及的に小さくした状態で、筒体２６の軸線Ｏ１－Ｏ１を通る鉛直線Ａ－Ａに対して角度αだけ右側にずれている。この角度αは、第１の排気ガス後処理装置２５の筒体２６と第２の排気ガス後処理装置３０の筒体３１とにより形成される横幅Ｌ２を可及的に小さく、かつ接続管２８がエンジン９側に大きく突出しないように設定されている。

即ち、第２の排気ガス後処理装置３０の筒体３１は、第１の排気ガス後処理装置２５の筒体２６に対し、上方でかつ右サイドフレーム５Ｅ側（右側）にずらして配置されている。また、第１の排気ガス後処理装置２５と第２の排気ガス後処理装置３０とは、上方からみてその一部が上，下方向に重なるように配置されている。その結果、第１の排気ガス後処理装置２５と第２の排気ガス後処理装置３０とは、その横幅Ｌ２を可及的に小さくしているので、ひいては後処理装置架台１５の横幅寸法を小さくコンパクトにすることができる。これにより、排気ガス後処理装置２４および油圧ポンプ１２が配設されているポンプ側の空間に空きスペースを確保することができるので、この空きスペースを有効活用することができる。

図１０に示すように、選択還元触媒３２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３２は、エンジン９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。

酸化触媒３３は、前述した酸化触媒２７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３３は、選択還元触媒３２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。

尾管３４は、筒体３１の下流側（酸化触媒３３の下流側）となる後側部位に位置し、長さ方向の一端（下端）が筒体３１内に挿入され、他端が筒体３１から径方向上向きに突出している。筒体３１内に入り込んだ尾管３４の下端側には、多数個の貫通孔が設けられ、これら各貫通孔を排気ガスが通過することにより、排気音を低減（消音）させることができる。

次に、エンジン９から排出される排気ガスを排気ガス後処理装置２４に導く排気管３５について説明する。

排気管３５は、排気ガス流入側（上流側）がエンジン９を構成する過給機１０の排気口１０Ａに接続され、排気ガス流出側（下流側）が排気ガス後処理装置２４に接続されている。この排気管３５は、金属製の管路として形成され、エンジン９から排出された高温の排気ガスを第１の排気ガス後処理装置２５へと導くものである。そして、排気管３５は、横管路３６と屈曲管路３７とを含んで構成されている。

排気管３５の横管路３６は、エンジン９の排気口１０Ａからエンジン９の長さ方向（左，右方向）に沿って延び第１の排気ガス後処理装置２５を形成する筒体２６の下方を筒体２６の軸線Ｏ１－Ｏ１と直交する方向（左，右方向）に横切っている。この場合、横管路３６は、第１の排気ガス後処理装置２５の筒体２６に形成された流入口２６Ａの下方を旋回フレーム５の左，右方向に延びている。

横管路３６は、排気口１０Ａから水平方向に延びる上水平管路部３６Ａと、上水平管路部３６Ａの先端側から第１の排気ガス後処理装置２５の下方に向けて下向きに傾斜する傾斜管路部３６Ｂと、第１の排気ガス後処理装置２５の下方に位置して傾斜管路部３６Ｂの先端側から屈曲管路３７に向けて延びる下水平管路部３６Ｃとにより構成されている。即ち、横管路３６は、上水平管路部３６Ａ、傾斜管路部３６Ｂ、および下水平管路部３６Ｃによりクランク状に形成されている。この場合、図４に示すように、下水平管路部３６Ｃは、後処理装置架台１５の前脚部１６の後側で油圧ポンプ１２と第１の排気ガス後処理装置２５との間に位置している。

排気管３５の屈曲管路３７は、横管路３６の下水平管路部３６Ｃの先端側から上方に向けて屈曲し、第１の排気ガス後処理装置２５の流入口２６Ａ（排気ガス流入側）に接続されている。即ち、屈曲管路３７は、下水平管路部３６Ｃから筒体２６の流入口２６Ａに向けてＵ字状に屈曲している。

図４、図７に示すように、屈曲管路３７は、下水平管路部３６Ｃから上方に向けて屈曲し、後処理装置取付枠１９の右側板１９Ｃに形成された排気管挿通孔１９Ｃ１を挿通して筒体２６の流入口２６Ａに接続されている。この場合、屈曲管路３７の途中部位は、後処理装置架台１５の後処理装置取付枠１９の右側板１９Ｃからエンジン９とは反対側（右側）に向けて突出する突出部位３７Ａとなっている。

ベローズ管３８は、横管路３６の下水平管路部３６Ｃに設けられている。このベローズ管３８は、例えば下水平管路部３６Ｃよりも孔径が大きい蛇腹形状の金属筒体として形成され、エンジン９と第１の排気ガス後処理装置２５との相対的な変位（振動）を吸収する。即ち、旋回フレーム５に設けられた後処理装置架台１５に取付けられた排気ガス後処理装置２４とエンジン９とは、その振動系統が異なるので、その異なる振動系統により発生する両者の相対的な変位をベローズ管３８の曲げ変形で吸収している。

ここで、第１の排気ガス後処理装置２５の筒体２６の流入口２６Ａは、筒体２６の軸線Ｏ１－Ｏ１を挟んでエンジン９とは反対側に設けられている。これにより、排気管３５は、下水平管路部３６Ｃを長尺に形成することができる。そして、この下水平管路部３６Ｃに長尺なベローズ管３８を設けることで、エンジン９と第１の排気ガス後処理装置２５との相対的な変位（振動）を効率よく吸収させることができる。

また、図８に示すように、ベローズ管３８は、第１の排気ガス後処理装置２５と第２の排気ガス後処理装置３０とにより形成される横幅Ｌ２内に収まっている。即ち、第１の排気ガス後処理装置２５、第２の排気ガス後処理装置３０、およびベローズ管３８は、上，下方向で下から順に、ベローズ管３８、第１の排気ガス後処理装置２５、第２の排気ガス後処理装置３０の順序で重畳している。

また、図９に示すように、ベローズ管３８は、第１の排気ガス後処理装置２５と第２の排気ガス後処理装置３０とにより形成される縦寸法Ｌ３内に収まっている。これにより、第１の排気ガス後処理装置２５、第２の排気ガス後処理装置３０、およびベローズ管３８の横方向（エンジン９の長さ方向）の寸法と縦方向の寸法とを抑制させて、これらを旋回フレーム５上にコンパクトに配設させることができる。

カバー部材３９は、後処理装置取付枠１９の右側板１９Ｃに形成された排気管挿通孔１９Ｃ１に対応する位置に設けられている。このカバー部材３９は、後処理装置取付枠１９の右側板１９Ｃに形成された排気管挿通孔１９Ｃ１とファイヤウォール２３との間で屈曲管路３７および下水平管路部３６Ｃに沿って延び、油圧ポンプ１２と屈曲管路３７との間および油圧ポンプ１２と下水平管路部３６Ｃとの間を仕切る仕切部材となっている。

図７に示すように、カバー部材３９は、後処理装置取付枠１９の右側板１９Ｃに取付けられる取付板部３９Ａと、取付板部３９Ａから右側（エンジン９とは反対側）に向けて突出して屈曲管路３７に沿って延びる屈曲管路被覆板部３９Ｂと、屈曲管路被覆板部３９Ｂから下水平管路部３６Ｃに沿ってファイヤウォール２３まで延びる下水平管路被覆板部３９Ｃとを含んで形成されている。

カバー部材３９は、取付板部３９Ａを排気管挿通孔１９Ｃ１に対応する位置で右側板１９Ｃに当接させた状態で、ボルト４０により後処理装置取付枠１９に取付けられている。また、カバー部材３９には、下水平管路被覆板部３９Ｃの先端および上端にファイヤウォール２３に沿ったファイヤウォール当接板部３９Ｄが形成されている。カバー部材３９は、ファイヤウォール当接板部３９Ｄをファイヤウォールに当接させた状態で、図示しない他のボルトによりファイヤウォール２３に取付けられている。

図４、図６に示すように、カバー部材３９の屈曲管路被覆板部３９Ｂは、屈曲管路３７の突出部位３７Ａの外周側を覆っている。一方、カバー部材３９の下水平管路被覆板部３９Ｃは、下水平管路部３６Ｃおよび下水平管路部３６Ｃに設けられたベローズ管３８の外周側を覆っている。これにより、カバー部材３９は、油圧ポンプ１２と下水平管路部３６Ｃおよび屈曲管路３７との間を遮蔽しているので、例えば油圧ポンプ１２の周囲で作動油の漏れが生じた場合でも、その漏れた作動油が排気管３５の下水平管路部３６Ｃと屈曲管路３７とに飛散するのを防止している。

本実施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、次にその動作について説明する。

まず、オペレータはキャブ７に搭乗してエンジン９を作動させる。そして、オペレータが、キャブ７内に配置された走行用の操作レバー（図示せず）を操作することにより、油圧ショベル１を走行させることができ、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を用いて土砂の掘削作業を行うことができる。

ここで、エンジン９の運転時に、エンジン９から排出される排気ガスは、排気口１０Ａから排気管３５を介して第１の排気ガス後処理装置２５内に導入される。そして、図１０に矢印で示すように、排気ガスは、第１の排気ガス後処理装置２５から接続管２８を介して第２の排気ガス後処理装置３０を通過し、尾管３４を通じて大気中に排出される。

この場合、第１の排気ガス後処理装置２５に設けられた酸化触媒２７によって、排気ガスに含まれる一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）等が酸化して除去される。また、必要に応じて粒子状物質（ＰＭ）が燃焼して除去される。一方、接続管２８内では、尿素水噴射ノズル２９から排気ガスに向けて尿素水が噴射され、第２の排気ガス後処理装置３０では、選択還元触媒３２によって窒素酸化物が窒素と水に分解される。さらに、酸化触媒３３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、十分に浄化された排気ガスを大気中に排出することができる。

ところで、上述した従来技術では、第１の排気ガス後処理装置、第２の排気ガス後処理装置、および排気管が水平方向（横方向）に並列して配設されている。また、排気管には、エンジンと排気ガス後処理装置との振動に対する相対的な変位量を吸収するために、ベローズ管が所定の長さ寸法をもって設けられている。従って、排気ガス後処理装置、排気管、およびベローズ管を配設するのに、車体の前，後方向および左，右方向に大きなスペースが必要となる虞がある。

そこで、本実施形態では、第１の排気ガス後処理装置２５、第２の排気ガス後処理装置３０、および排気管３５を上，下方向に重畳するように配設している。具体的には、図８に示すように、上側に位置する第２の排気ガス後処理装置３０は、第１の排気ガス後処理装置２５の筒体２６の軸線Ｏ１－Ｏ１と第２の排気ガス後処理装置３０の筒体３１の軸線Ｏ２－Ｏ２との間の距離Ｌ１を可及的に小さくした状態で、筒体２６の軸線Ｏ１－Ｏ１を通る鉛直線Ａ－Ａに対して角度αだけずらした位置に配設されている。第１の排気ガス後処理装置２５と第２の排気ガス後処理装置３０とを水平方向にずらしたことにより、第１の排気ガス後処理装置２５と第２の排気ガス後処理装置３０との間に接続管２８を効率よく配設している。

そして、図８、図９に示すように、排気管３５の横管路３６を構成する下水平管路部３６Ｃは、第１の排気ガス後処理装置２５の下方に配設されている。即ち、排気管３５は、第１の排気ガス後処理装置２５と第２の排気ガス後処理装置３０とにより形成された排気ガス後処理装置２４の縦寸法Ｌ３（軸方向の長さ寸法）内にコンパクトに収められている。これにより、排気ガス後処理装置２４と排気管３５とを配設するスペースを小さくすることができる。

また、下水平管路部３６Ｃには、エンジン９と第１の排気ガス後処理装置２５との相対的な変位を吸収するベローズ管３８が設けられている。図８に示すように、このベローズ管３８は、第１の排気ガス後処理装置２５と第２の排気ガス後処理装置３０とにより形成された横幅Ｌ２内にコンパクトに収められている。これにより、排気ガス後処理装置２４と排気管３５に設けられたベローズ管３８とを配設するスペースを小さくすることができる。

また、排気管３５の屈曲管路３７は、その一部が突出部位３７Ａとして後処理装置架台１５の後処理装置取付枠１９を構成する右側板１９Ｃから突出している。そして、屈曲管路３７の突出部位３７Ａは、油圧ポンプ１２との間を遮蔽するカバー部材３９の屈曲管路被覆板部３９Ｂにより覆われている。これにより、例えば油圧ポンプ１２の周囲で作動油の漏れが生じた場合でも、その漏れた作動油が屈曲管路３７に飛散するのを防止することができる。一方、カバー部材３９の下水平管路被覆板部３９Ｃは、排気管３５の下水平管路部３６Ｃとベローズ管３８とを覆っている。これにより、例えば油圧ポンプ１２の周囲で作動油の漏れが生じた場合でも、その漏れた作動油が下水平管路部３６Ｃとベローズ管３８とに飛散するのを防止することができる。

また、第１の排気ガス後処理装置２５と第２の排気ガス後処理装置３０とにより形成された横幅Ｌ２を可及的に小さくすることで、後処理装置取付枠１９の横幅を小さくすることができる。その結果、屈曲管路３７は、一部（突出部位３７Ａ）が後処理装置取付枠１９から突出するが、この突出部位３７Ａをカバー部材３９で覆うことで、カバー部材３９と後脚部１７との間に形成されたスペースを有効に活用することができる。即ち、後処理装置取付枠１９は、屈曲管路３７の突出部位３７Ａに合わせると横幅が大きくなるが、後処理装置取付枠１９の横幅を可及的に小さくして、屈曲管路３７の突出部位３７Ａのみをカバー部材３９で覆うことで、カバー部材３９の後方にスペースを確保することができる。

かくして、本実施形態による建設機械は自走可能な車体（下部走行体２、上部旋回体３）と、前記車体に搭載されたエンジン９と、前記エンジン９の排気口１０Ａに接続された排気管３５と、前記排気管３５の排気ガス流出側に設けられた筒体２６からなる第１の排気ガス後処理装置２５と、前記第１の排気ガス後処理装置２５の排気ガス流出側に接続された接続管２８と、前記接続管２８の排気ガス流出側に設けられた筒体３１からなる第２の排気ガス後処理装置３０とが備えられ、前記第１の排気ガス後処理装置２５の排気ガス流入側（流入口２６Ａ）は、前記第１の排気ガス後処理装置２５を形成する前記筒体２６の軸線Ｏ１－Ｏ１を挟んで前記エンジン９の反対側に設けられ、前記第２の排気ガス後処理装置３０は、前記第１の排気ガス後処理装置２５に上，下方向で重なるように前記第１の排気ガス後処理装置２５よりも上側に配置されている。

そして、本実施形態による特徴は、前記排気管３５は、前記エンジン９の前記排気口１０Ａから前記エンジン９の長さ方向に沿って延び前記第１の排気ガス後処理装置２５を形成する前記筒体２６の下方を前記筒体２６の軸線Ｏ１－Ｏ１と直交する方向に横切る横管路３６と、前記横管路３６の先端側から上方に向けて屈曲し前記第１の排気ガス後処理装置２５の排気ガス流入側（流入口２６Ａ）に接続される屈曲管路３７とにより構成されている。

また、前記排気管３５の前記横管路３６は、前記排気口１０Ａから水平方向に延びる上水平管路部３６Ａと、前記上水平管路部３６Ａの先端側から前記第１の排気ガス後処理装置２５の下方に向けて下向きに傾斜する傾斜管路部３６Ｂと、前記第１の排気ガス後処理装置２５の下方に位置して前記傾斜管路部３６Ｂの先端側から前記屈曲管路３７に向けて延びる下水平管路部３６Ｃとにより構成されている。

また、前記横管路３６の前記下水平管路部３６Ｃには、前記エンジン９と前記第１の排気ガス後処理装置２５との相対的な変位を吸収するベローズ管３８が設けられている。また、前記ベローズ管３８は、前記第１の排気ガス後処理装置２５と前記第２の排気ガス後処理装置３０とにより形成される横幅Ｌ２内に収まっている。

また、前記エンジン９の長さ方向のうち前記第１の排気ガス後処理装置２５と前記第２の排気ガス後処理装置３０とが設けられている一側には、前記エンジン９によって駆動される油圧ポンプ１２が設けられ、前記第１の排気ガス後処理装置２５と前記第２の排気ガス後処理装置３０とは、前記油圧ポンプ１２を前記車体の前，後方向に跨いだ状態で前記車体に設けられた後処理装置架台１５に取付けられ、前記屈曲管路３７は、前記後処理装置架台１５から前記エンジン９とは反対側に向けて突出しており、その突出部位３７Ａはカバー部材３９で覆われている。

なお、上述した実施形態では、エンジン９の排気口１０Ａが第１の排気ガス後処理装置２５の下端よりも上方に位置して、排気管３５の横管路３６を上水平管路部３６Ａ、傾斜管路部３６Ｂ、および下水平管路部３６Ｃにより構成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、例えばエンジン９の排気口１０Ａが第１の排気ガス後処理装置２５の下端よりも下方に位置している場合には、横管路３６をエンジンの排気口から屈曲管路３７に向けて一直線状に形成してもよい。

また、上述した実施形態では、横管路３６の上水平管路部３６Ａと下水平管路部３６Ｃとの間を傾斜した傾斜管路部３６Ｂにより構成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、例えば上水平管路部３６Ａと下水平管路部３６Ｃとの間を鉛直方向（上，下方向）に延びる管路部により接続してもよい。

また、上述した実施形態では、第１の排気ガス後処理装置２５の筒体２６内に酸化触媒２７だけを設けた場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば第１の排気ガス後処理装置２５の筒体２６内に、酸化触媒２７の下流側に粒子状物質除去フィルタ（ＤＰＦ）が設けられていてもよい。この粒子状物質除去フィルタは、エンジン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。

また、上述した実施形態では、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、本発明はこれに限らず、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）
９エンジン
１０過給機
１０Ａ排気口
１２油圧ポンプ
１５後処理装置架台
２５第１の排気ガス後処理装置
２６筒体
２６Ａ流入口
２８接続管
３０第２の排気ガス後処理装置
３１筒体
３５排気管
３６横管路
３６Ａ上水平管路部
３６Ｂ傾斜管路部
３６Ｃ下水平管路部
３７屈曲管路
３８ベローズ管
３９カバー部材
Ｏ１－Ｏ１筒体２６の軸線
Ｌ２横幅

Claims

自走可能な車体と、前記車体に搭載されたエンジンと、前記車体に設けられた後処理装置架台と、前記エンジンの排気口に接続された排気管と、前記排気管の排気ガス流出側に設けられた筒体からなる第１の排気ガス後処理装置と、前記第１の排気ガス後処理装置の排気ガス流出側に接続された接続管と、前記接続管の排気ガス流出側に設けられた筒体からなる第２の排気ガス後処理装置とが備えられ、
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は、前記後処理装置架台に取付けられており、
前記排気管の前記排気ガス流出側が接続される前記第１の排気ガス後処理装置の流入口は、前記第１の排気ガス後処理装置を形成する前記筒体の軸線を挟んで前記エンジンの反対側に設けられ、
前記第２の排気ガス後処理装置は、前記第１の排気ガス後処理装置に上，下方向で重なるように前記第１の排気ガス後処理装置よりも上側に配置されている建設機械において、
前記排気管は、前記エンジンの前記排気口から前記第１の排気ガス後処理装置を形成する前記筒体の下方を横切る横管路と、前記横管路の先端側から上方に向けて屈曲し前記第１の排気ガス後処理装置の流入口に接続される屈曲管路とにより構成されており、
前記屈曲管路の途中部位は、前記後処理装置架台から前記エンジンとは反対側に向けて突出しており、
前記横管路には、前記エンジンと前記第１の排気ガス後処理装置との相対的な変位を吸収するベローズ管が設けられており、
前記ベローズ管、前記第１の排気ガス後処理装置、および前記第２の排気ガス後処理装置は、上，下方向で下から順に、前記ベローズ管、前記第１の排気ガス後処理装置、前記第２の排気ガス後処理装置の順序で重なって配置されると共に、前記ベローズ管が、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により形成される横幅内に収まって配置されていることを特徴とする建設機械。
前記排気管の前記横管路は、前記排気口から水平方向に延びる上水平管路部と、前記上水平管路部の先端側から前記第１の排気ガス後処理装置の下方に向けて下向きに傾斜する傾斜管路部と、前記第１の排気ガス後処理装置の下方に位置して前記傾斜管路部の先端側から前記屈曲管路に向けて延びる下水平管路部とにより構成されていることを特徴とする請求項１に記載の建設機械。
前記ベローズ管は、前記横管路の前記下水平管路部に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の建設機械。
前記屈曲管路の前記後処理装置架台から前記エンジンとは反対側に向けて突出した突出部位はカバー部材で覆われていることを特徴とする請求項１に記載の建設機械。