JP7503975B2

JP7503975B2 - 作業機械

Info

Publication number: JP7503975B2
Application number: JP2020149376A
Authority: JP
Inventors: 公内山; 嘉明島田; 渉西山
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2020-09-04
Filing date: 2020-09-04
Publication date: 2024-06-21
Anticipated expiration: 2040-09-04
Also published as: WO2022049992A1; DE112021003395T5; JP2022043881A; CN116096595A; US20240200485A1; KR20230031366A

Description

本開示は、作業機械に関する。

国際公開２０１６／００２９７３号（特許文献１）には、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置と選択触媒還元装置とを有する排気処理ユニットを備える、後方超小旋回型油圧ショベルが開示されている。

国際公開２０１６／００２９７３号

排ガス規制を遵守するために複数の排気処理装置を備える作業機械においては、これら複数の排気処理装置を限られた面積の車体フレーム上に適切に配置することが求められている。

本開示では、複数の排気処理装置を適切に配置できる作業機械が提案される。

本開示に従うと、エンジンと、エンジンから排出された排気を処理する第１排気処理装置と、第１排気処理装置を経た排気を処理する第２排気処理装置とを備える、作業機械が提案される。第１排気処理装置の長手方向は、前後方向および左右方向に対して傾斜しており、かつ、第２排気処理装置の長手方向に対して傾斜している。

本開示に係る作業機械によれば、複数の排気処理装置を適切に配置することができる。

実施形態に基づく油圧ショベルの構成を概略的に示す左側面図である。図１に示される油圧ショベルの、車体右後部を拡大して示す平面図である。図２に示される矢印ＩＩＩ方向から見た、油圧ショベル車体右後部の背面図である。図２に示される矢印ＩＶ方向から見た、油圧ショベル車体右後部の右側面図である。エンジンフードおよび排気処理カバーを取り外した油圧ショベルの車体右後部の平面図である。図５に示される矢印ＶＩ方向から見た、油圧ショベル車体右後部の背面図である。排気処理装置の支持構造の背面図である。排気処理装置の支持構造の右側面図である。支持フレームに搭載された排気処理装置を示す斜視図である。支持フレームの斜視図である。還元剤の経路およびエンジンの排気の経路を模式的に示す機能図である。

以下、実施形態について図面に基づいて説明する。以下の説明では、同一部品には、同一の符号を付している。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

実施形態においては、作業機械の一例として、後方超小旋回型の油圧ショベルについて説明する。後方超小旋回型の油圧ショベルとは、旋回時に車体後方の安全を確保できるよう、旋回体の後端旋回半径が走行体全幅の１２０％以内で全旋回できるが、フロント最小旋回半径の全旋回は走行体全幅の１２０％を越えるものである（日本工業規格による定義（ＪＩＳＡ８３４０－４））。他の種類の作業機械に実施形態の思想を適用することも可能である。

図１は、実施形態に基づく油圧ショベル１の構成を概略的に示す左側面図である。図１に示されるように、本実施形態の油圧ショベル１は、走行体２と、旋回体３と、作業機４とを主に備えている。走行体２と旋回体３とにより、油圧ショベル１の車体が構成されている。

走行体２は、左右一対の履帯を有している。左右一対の履帯が回転駆動することにより、油圧ショベル１が自走可能に構成されている。旋回体３は、走行体２上に搭載されている。旋回体３は、スイングサークル部を介して、走行体２に対して旋回自在に設置されている。

旋回体３は、キャブ１０を有している。キャブ１０は、旋回体３の左前部（車両前部）に配置されている。キャブ１０は、油圧ショベル１の車体に載置されている。キャブ１０の内部に、運転室が形成されている。運転室は、オペレータが油圧ショベル１を操作するための空間である。運転室内には、オペレータが着座するための運転席が配置されている。

作業機４は、土砂の掘削などの作業を行うためのものである。作業機４は、ブーム４Ａ、アーム４Ｂ、バケット４Ｃ、油圧シリンダ４Ｄなどを有している。ブーム４Ａの基端部は、ブームピンを中心として旋回体３に対して両方向に回転可能に、旋回体３に取り付けられている。アーム４Ｂの基端部は、アームピンを中心としてブーム４Ａに対して両方向に回転可能に、ブーム４Ａの先端部に取り付けられている。バケット４Ｃは、バケットピンを中心としてアーム４Ｂに対して両方向に回転可能に、アーム４Ｂの先端部に取り付けられている。ブーム４Ａ、アーム４Ｂおよびバケット４Ｃの各々が油圧シリンダ４Ｄによって駆動されることにより、作業機４は駆動可能である。

本実施形態においては、作業機４を基準として、油圧ショベル１の各部の位置関係について説明する。

作業機４のブーム４Ａは、旋回体３に対して、ブームピンを中心に回転移動する。旋回体３に対して回動するブーム４Ａの特定の部分、たとえばブーム４Ａの先端部が移動する軌跡は円弧状であり、その円弧を含む平面が特定される。油圧ショベル１を平面視した場合に、当該平面は直線として表される。この直線の延びる方向が、車両本体の前後方向、または旋回体３の前後方向であり、以下では単に前後方向ともいう。車両本体の左右方向（車幅方向）、または旋回体３の左右方向とは、平面視において前後方向と直交する方向であり、以下では単に左右方向ともいう。左右方向とは、ブームピンの延びる方向をいう。車両本体の上下方向、または旋回体３の上下方向とは、前後方向および左右方向によって定められる平面に直交する方向であり、以下では単に上下方向ともいう。

前後方向において、車両本体から作業機４が突き出している側が前方向であり、前方向と反対方向が後方向である。前方向を視て左右方向の右側、左側がそれぞれ右方向、左方向である。上下方向において地面のある側が下側、空のある側が上側である。

前後方向とは、キャブ１０内の運転席に着座したオペレータの前後方向である。左右方向とは、運転席に着座したオペレータの左右方向である。上下方向とは、運転席に着座したオペレータの上下方向である。運転席に着座したオペレータに正対する方向が前方向であり、運転席に着座したオペレータの背後方向が後方向である。運転席に着座したオペレータが正面に正対したときの右側、左側がそれぞれ右方向、左方向である。運転席に着座したオペレータの足元側が下側、頭上側が上側である。

図１および以下の図においては、前後方向Ｘと、左右方向Ｙと、上下方向Ｚとを、それぞれ両矢印で示している。

作業機４は、旋回体３の前部に取り付けられている。作業機４は、キャブ１０に対し右方に配置されている。キャブ１０と作業機４との配置はこの例に限られるものではなく、旋回体３の右前部に配置されたキャブ１０に対し左方に作業機４が配置されていてもよい。

図２は、図１に示される油圧ショベル１の、車体右後部を拡大して示す平面図である。図３は、図２に示される矢印ＩＩＩ方向から見た、油圧ショベル１の車体右後部の背面図である。図４は、図２に示される矢印ＩＶ方向から見た、油圧ショベル１の車体右後部の右側面図である。

図１および図２～４に示されるように、旋回体３は、車体カバー８を有している。車体カバー８は、旋回体３の上面を構成する天板８Ａを有している。油圧ショベル１の駆動源であるエンジンは、旋回体３に搭載されている。エンジンを収容するエンジン室は、旋回体３上に設けられている。車体カバー８は、エンジン室の少なくとも上方を覆うエンジンフード８Ｂを有している。車体カバー８はまた、メンテナンス作業時に作業者が載る足場８Ｃを有している。

図１および図２～４に示されるように、車体カバー８には、右方カメラ９１と、後方カメラ９２と、左方カメラ９３とが取り付けられている。右方カメラ９１は、右方を向き、油圧ショベル１の右方の地形および障害物などを撮像する。後方カメラ９２は、後方を向き、油圧ショベル１の後方の地形および障害物などを撮像する。左方カメラ９３は、左方を向き、油圧ショベル１の左方の地形および障害物などを撮像する。

車体カバー８の天板８Ａには、排気処理カバー７０が取り付けられている。排気処理カバー７０は、車体カバー８の天板８Ａの上側に配置されている。排気処理カバー７０は、車体カバー８の天板８Ａから上方に突き出ている。排気処理カバー７０は、排ガス規制を遵守するためにエンジンの排気を処理する排気処理装置の、少なくとも上方を覆っている。

排気処理カバー７０には、排気開口７５が形成されている。排気処理装置を経たエンジンの排気が流れる排気管１５は、排気を大気中に排出する排気口１６を有している。排気口１６は、排気開口７５を介して排気処理カバー７０から露出している。排気開口７５は円形の開口であり、排気開口７５の上縁には庇部７６が設けられている。庇部７６によって、排気管１５が保護されるとともに、水分が排気口１６を経由して排気管１５内へ浸入することが抑制されている。排気開口７５は、排気処理カバー７０の後面に形成されている。排気開口７５は、排気処理カバー７０の上面の高さ位置よりも低く配置されている。排気口１６は、排気処理カバー７０の上面の高さ位置よりも低く配置されている。

排気処理カバー７０には、排気開口７５とは別の開口である複数の換気孔７１～７３が形成されている。換気孔７１は右後方に向いて開口している。換気孔７２は後方に向いて開口している。換気孔７３は左後方に向いて開口している。換気孔７１～７３は、旋回体３の縁部に向いて開口している。換気孔７１～７３は、キャブ１０に向く方向には開口していない。換気孔７１～７３は、足場８Ｃに向く方向には開口していない。

図５は、エンジンフード８Ｂおよび排気処理カバー７０を取り外した油圧ショベル１の車体右後部の平面図である。図６は、図５に示される矢印ＶＩ方向から見た、油圧ショベル１の車体右後部の背面図である。

エンジン７は、走行体２および作業機４を駆動するための動力源である。エンジン７は、エンジンフード８Ｂの下方のエンジン室に収容されている。エンジン７は、大きい重量を有しているため、作業機４との重量バランスを考慮して、旋回体３の後部に配置されている。

エンジン７の排気は、第１排気処理装置１２および第２排気処理装置１４によって処理される。第１排気処理装置１２は、エンジン７から排出された排気を処理するよう構成されている。第２排気処理装置１４は、第１排気処理装置１２を経た排気を処理するよう構成されている。

第１排気処理装置１２は、たとえばディーゼル微粒子捕集フィルター装置である。ディーゼル微粒子捕集フィルター装置は、フィルターを主に有している。ディーゼル微粒子捕集フィルター装置は、エンジン７の排気中に含まれる粒子状物質をフィルターによって捕集する。フィルターは、たとえばセラミックよりなっている。このディーゼル微粒子捕集フィルター装置により、排気中の粒子状物質の濃度を低下させることができる。

第２排気処理装置１４は、たとえば選択触媒還元装置である。選択触媒還元装置は、たとえば還元剤との反応によって排気中に含まれている窒素酸化物を還元し、窒素酸化物を無害な窒素ガスに化学変化して、排気中の窒素酸化物濃度を低下させる。選択触媒還元装置は、エンジン７からの排気を処理する装置であり、還元剤としての尿素水を加水分解して窒素酸化物ＮＯ_Ｘを還元するためのものである。選択触媒還元装置は、原理的には、アンモニア（ＮＨ_３）が窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ）と化学反応することで窒素（Ｎ_２）と水（Ｈ_２Ｏ）とに還元されることを応用したものである。

ただしアンモニアを油圧ショベル１に積むのではなく、還元剤タンクとして、たとえば尿素水を入れた還元剤タンクが油圧ショベル１に搭載されている。還元剤としては、たとえば尿素水が好適に用いられるが、これに限られるものではなく、窒素酸化物ＮＯ_Ｘを還元できるものであればよい。

なお、本明細書中では、還元剤および還元剤の前駆体を「還元剤」として総称するものとする。また第１排気処理装置１２はディーゼル酸化触媒装置であってもよく、また第１排気処理装置１２および第２排気処理装置１４は、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置、ディーゼル酸化触媒装置、および選択触媒還元装置の任意の組み合わせであってもよい。

第１排気処理装置１２および第２排気処理装置１４は、エンジン７の側方、たとえばエンジン７の右方に配置されている。第１排気処理装置１２は、中継管１３を通じて第２排気処理装置１４と接続されている。中継管１３は、第１排気処理装置１２を経た排気を第２排気処理装置１４に導くよう構成されている。

第２排気処理装置１４には、排気管１５が接続されている。排気管１５は、第２排気処理装置１４の上面に接続されており、第２排気処理装置１４から上方へ延びている。排気管１５は上下方向Ｚに延びている。第２排気処理装置１４を経た排気は、排気管１５内を下から上へ流れる。排気管１５は、排気を大気中に排出する排気口１６を有している。排気口１６は、油圧ショベル１の後方に向いて開口している。このため排気は、排気口１６から油圧ショベル１の後方に向かって排出される。

排気口１６は、排気管１５の上端に形成されている。排気口１６は、第１排気処理装置１２の側方において開口している。上下方向Ｚにおいて、排気口１６は、第１排気処理装置１２と重なる位置に配置されている。排気口１６は、第１排気処理装置１２の上面の高さ位置よりも低い位置に位置している。排気口１６は、第２排気処理装置１４の上面の高さ位置よりも高い位置に位置している。排気口１６は、車体カバー８の天板８Ａの高さ位置よりも高い位置に位置している。

第１排気処理装置１２は、第２排気処理装置１４の上方に配置されている。第１排気処理装置１２は、車体カバー８の天板８Ａよりも上方に配置されている。図２～４を併せて参照して、第１排気処理装置１２は、排気処理カバー７０によって上方および側方を覆われている。第２排気処理装置１４は、車体カバー８の天板８Ａよりも下方に配置されている。

図５において一点鎖線で示す軸線Ｌ１は、第１排気処理装置１２の長手方向を示す。第１排気処理装置１２は略円筒状の外形を有しており、軸線Ｌ１はその円筒の中心線に対応する。

軸線Ｌ１で示される第１排気処理装置１２の長手方向は、油圧ショベル１の前後方向Ｘおよび左右方向Ｙに対して傾斜している。第１排気処理装置１２内における排気の流れ方向は、前から後に向かう方向である。第１排気処理装置１２は、排気流れの上流端が下流端よりも前方にあり、かつ排気流れの上流端が下流端よりも右方にあるように、傾斜して配置されている。

図５において一点鎖線で示す軸線Ｌ２は、第２排気処理装置１４の長手方向を示す。第２排気処理装置１４は略円筒状の外形を有しており、軸線Ｌ２はその円筒の中心線に対応する。

軸線Ｌ２で示される第２排気処理装置１４の長手方向は、油圧ショベル１の前後方向Ｘおよび左右方向Ｙに対して傾斜している。第２排気処理装置１４内における排気の流れ方向は、前から後に向かう方向である。第２排気処理装置１４は、排気流れの上流端が下流端よりも前方にあり、かつ排気流れの上流端が下流端よりも左方にあるように、傾斜して配置されている。

第１排気処理装置１２の長手方向は、第２排気処理装置１４の長手方向に対して傾斜している。第１排気処理装置１２の長手方向と第２排気処理装置１４の長手方向とは非平行である。図５に示される平面視において、第１排気処理装置１２と第２排気処理装置１４とは、交差している。平面視とは、図５に示されるように、上下方向Ｚに沿って上方から下方に向かって見ることを意味する。平面視において、第１排気処理装置１２と第２排気処理装置１４とは重なっている。

足場８Ｃは、エンジン７の一部を上方から覆うように配置されている。作業者は、足場８Ｃに載ってエンジン７にアクセスして、エンジン７のメンテナンス作業を行うことができる。足場８Ｃは、第１排気処理装置１２の側方、具体的には第１排気処理装置１２の左方に配置されている。作業者は、足場８Ｃに載って第１排気処理装置１２にアクセスして、たとえばフィルターの清掃または交換などの、第１排気処理装置１２のメンテナンス作業を行うことができる。

図７は、排気処理装置の支持構造の背面図である。図８は、排気処理装置の支持構造の右側面図である。図７には、後方から見た排気処理装置とその支持構造とが図示されている。図８には、右方から見た排気処理装置とその支持構造とが図示されている。

油圧ショベル１は、旋回フレーム３１を備えている。エンジン７および排気処理装置は、旋回フレーム３１の上方に配置されており、旋回フレーム３１により支持されている。平面視した旋回フレーム３１の後縁は、旋回体３の旋回中心を中心とした円弧形状に形成されている。旋回フレーム３１に搭載されるエンジン７および排気処理装置などの各種の装置が、円弧形状の旋回フレーム３１に収まるように配置されていることで、後面の旋回半径を小さくした後方超小旋回型の油圧ショベル１が実現されている。

図２を併せて参照して、エンジン７を覆う車体カバー８もまた、後縁が円弧形状に形成されている。また図５を参照して、第１排気処理装置１２は、その長手方向が旋回フレーム３１の後縁（車体カバー８の後縁）の円弧形状に沿うように配置されている。

旋回フレーム３１は、一対の縦板３４Ｌ，３４Ｒを有している。縦板３４Ｌ，３４Ｒは、旋回フレーム３１の、左右方向Ｙの中央部分に位置している。縦板３４Ｌ，３４Ｒは、前後方向Ｘおよび上下方向Ｚに延び、上方に立ち上がる板材により形成されている。一対の縦板３４Ｌ，３４Ｒは、左右方向Ｙに互いに間隔を空けて配置されている。縦板３４Ｌは、縦板３４Ｒの左方に、縦板３４Ｒから離れて配置されている。縦板３４Ｒは、縦板３４Ｌの右方に、縦板３４Ｌから離れて配置されている。作業機４（図１）は、一対の縦板３４Ｌ，３４Ｒの前端部に、縦板３４Ｌ，３４Ｒに対して相対回転可能に支持されている。

旋回フレーム３１は、左右方向Ｙにおいて一対の縦板３４Ｌ，３４Ｒの間のセンタフレーム３１Ｃと、左右方向Ｙにおいて縦板３４Ｌよりも左方の左サイドフレーム３１Ｌと、左右方向Ｙにおいて縦板３４Ｒよりも右方の右サイドフレーム３１Ｒとを有している。左サイドフレーム３１Ｌは、センタフレーム３１Ｃの左側に配置されている。右サイドフレーム３１Ｒは、センタフレーム３１Ｃの右側に配置されている。センタフレーム３１Ｃ、左サイドフレーム３１Ｌおよび右サイドフレーム３１Ｒは、一体に形成されている。

縦板３４Ｌ，３４Ｒには、複数のエンジンマウント支持部３６が、たとえば溶接などにより一体的に取り付けられている。エンジン７は、エンジンマウント３５を介して、エンジンマウント支持部３６上に搭載されて、旋回フレーム３１に対して支持されている。強度の大きい縦板３４Ｌ，３４Ｒにエンジンマウント支持部３６を設けることにより、重量の大きいエンジン７を旋回フレーム３１上に支持することが可能とされている。エンジン７は、縦板３４Ｌ，３４Ｒの間にほぼ配置されている。

エンジン７に対して右方に、油圧ポンプ９が配置されている。油圧ポンプ９は、縦板３４Ｒの右方に配置されている。油圧ポンプ９は、エンジン７の出力軸に連結されており、エンジン７の動力を受けて作動する。油圧ポンプ９は、作業機４を駆動させるための油圧シリンダ４Ｄ、走行体２を走行させるための走行モータ、および旋回体３を走行体２に対して旋回させる旋回モータなどの、各種のアクチュエータに作動油を供給する。第１排気処理装置１２と第２排気処理装置１４とは、油圧ポンプ９の上方に配置されている。

第１排気処理装置１２および第２排気処理装置１４を旋回フレーム３１上に支持する支持構造は、３本の柱部材６１，６２，６３と、後述する支持フレーム４０とを含んでいる。柱部材６１，６２，６３は、上下方向に延び、その延在方向に圧縮荷重が負荷される柱として機能している。柱部材６１，６２，６３によって、旋回フレーム３１に対して３箇所で、第１排気処理装置１２と第２排気処理装置１４とが支持されている。これにより、重量の大きい第１排気処理装置１２と第２排気処理装置１４とが、旋回フレーム３１上に強固に支持されている。

柱部材６１は、エンジンマウント支持部３６を介して、縦板３４Ｒに支持されている。縦板３４Ｒから左方に突き出るエンジンマウント支持部３６が縦板３４Ｒに一体的に形成されており、柱部材６１の下端部はそのエンジンマウント支持部３６に取り付けられている。柱部材６２の下端部は、右サイドフレーム３１Ｒに取り付けられている。柱部材６２は、縦板３４Ｒから右方に離れて配置されている。柱部材６３の下端部は、縦板３４Ｒの直ぐ左の位置で、センタフレーム３１Ｃに取り付けられている。柱部材６３は、一対の縦板３４Ｌ，３４Ｒの間に配置されており、旋回フレーム３１の後縁の近傍に配置されている。

前後方向Ｘにおいて前から後へ、柱部材６１、柱部材６２および柱部材６３が、この順に配置されている。左右方向Ｙにおいて右から左へ、柱部材６２，柱部材６１および柱部材６３が、この順に配置されている。柱部材６１，６２，６３は、たとえばボルトに代表される締結部材を用いて、旋回フレーム３１に固定されている。

図９は、支持フレーム４０に搭載された第１排気処理装置１２および第２排気処理装置１４を示す斜視図である。図１０は、支持フレーム４０の斜視図である。なお図１０には、図９から、図９に示される第１排気処理装置１２、第２排気処理装置１４、導入管１１、中継管１３および排気管１５の図示を省略した状態が図示されている。

図７，８および図８，９を参照して、第１排気処理装置１２は、導入管１１を通じてエンジン７と接続されている。導入管１１は、エンジン７から排出された排気を第１排気処理装置１２に導くように構成されている。導入管１１は、第２排気処理装置１４の側方を通り上下方向に延び、第１排気処理装置１２の下面に接続されている。エンジン７の排気は、導入管１１内を下から上へ流れて、下方から第１排気処理装置１２へ流入する。図８に示されるように、導入管１１は、第２排気処理装置１４よりも旋回フレーム３１の右側縁に近く配置されている。

導入管１１は、第１排気処理装置１２の長手方向の一端部に接続されている。導入管１１は、排気の流れ方向における第１排気処理装置１２の上流端部に接続されている。第１排気処理装置１２の長手方向は前後方向Ｘおよび左右方向Ｙに対して傾斜しているので、導入管１１は、前後方向Ｘにおける第１排気処理装置１２の前端部に接続されており、左右方向Ｙにおける第１排気処理装置１２の右端部に接続されている。

第１排気処理装置１２を経た排気を第２排気処理装置１４に導く中継管１３は、第１排気処理装置１２の下面に接続され、第２排気処理装置１４の側面に接続されている。

中継管１３は、第１排気処理装置１２の長手方向の他端部に接続されている。中継管１３は、排気の流れ方向における第１排気処理装置１２の下流端部に接続されている。第１排気処理装置１２の長手方向は前後方向Ｘおよび左右方向Ｙに対して傾斜しているので、中継管１３は、前後方向Ｘにおける第１排気処理装置１２の後端部に接続されており、左右方向Ｙにおける第１排気処理装置１２の左端部に接続されている。

中継管１３は、第１排気処理装置１２から下方に延びる縦管部と、縦管部の下端から折れ曲がり第２排気処理装置１４に沿って延びる横管部とを有している。横管部の長手方向は、第２排気処理装置１４の長手方向と略同一の方向である。図５を併せて参照して、中継管１３は、第２排気処理装置１４の左方に配置されている。中継管１３は、第２排気処理装置１４よりもエンジン７に近く配置されている。中継管１３は、第２排気処理装置１４よりも旋回フレーム３１の右側縁から離れて配置されている。

横管部は、排気流れの上流端の近傍に、中継管１３の径が拡大した大径部１３Ａを有している。大径部１３Ａには、インジェクタ２７が取り付けられている。インジェクタ２７は、中継管１３内に還元剤を噴射する。中継管１３は、排気中に還元剤を噴射して混合するミキシング配管としての機能を有している。インジェクタ２７が中継管１３の上流側に接続されているので、中継管１３内に供給された還元剤は、第２排気処理装置１４に到達するまでに排気と混合される。

中継管１３は、第２排気処理装置１４の長手方向の一端部に接続されている。中継管１３は、排気の流れ方向における第２排気処理装置１４の上流端部に接続されている。第２排気処理装置１４の長手方向は前後方向Ｘおよび左右方向Ｙに対して傾斜しているので、中継管１３は、前後方向Ｘにおける第２排気処理装置１４の前端部に接続されており、左右方向Ｙにおける第２排気処理装置１４の左端部に接続されている。中継管１３は、第２排気処理装置１４の左面に接続されている。

第２排気処理装置１４の長手方向の他端部に、排気管１５が接続されている。排気管１５は、排気の流れ方向における第２排気処理装置１４の下流端部に接続されている。第２排気処理装置１４の長手方向は前後方向Ｘおよび左右方向Ｙに対して傾斜しているので、排気管１５は、前後方向Ｘにおける第２排気処理装置１４の後端部に接続されており、左右方向Ｙにおける第２排気処理装置１４の右端部に接続されている。図５，６を併せて参照して、排気管１５は、第１排気処理装置１２の右方に配置されており、第１排気処理装置１２の後方に配置されている。排気管１５は、第１排気処理装置１２よりも旋回フレーム３１の縁部に近く配置されている。

図１０に示される支持フレーム４０は、図７，８を参照して説明した３本の柱部材６１，６２，６３上に搭載されており、柱部材６１，６２，６３の上端に固定されている。支持フレーム４０は、柱部材６１，６２，６３によって支持されている。第１排気処理装置１２および第２排気処理装置１４は、支持フレーム４０により支持されている。第１排気処理装置１２および第２排気処理装置１４は、支持フレーム４０を介して柱部材６１，６２，６３に支持されている。支持フレーム４０は、柱部材６１，６２，６３を介して、旋回フレーム３１に支持されている。第１排気処理装置１２および第２排気処理装置１４は、支持フレーム４０と柱部材６１，６２，６３とを含む支持構造によって、旋回フレーム３１上に支持されている。

支持フレーム４０は、第１床部４１と、梁部４６，４７と、第２床部５１と、壁部材５７，５８と、中継管支持部６６とを主に有している。

第１床部４１は、支持フレーム４０の１階部分をなす。第１床部４１は、油圧ポンプ９の上方に配置されている。第１排気処理装置１２と第２排気処理装置１４とのうち、下方に配置される第２排気処理装置１４が、第１床部４１に搭載される。第１床部４１は、平板状の概略形状を有しており、略水平に延びている。図６を参照して、第１床部４１は、車体カバー８の天板８Ａよりも低い位置に配置されている。

第１床部４１の上面に、一対の支持ブラケット４２，４３が取り付けられている。支持ブラケット４２，４３は、第２排気処理装置１４の長手方向に並び、間隔を空けて配置されている。支持ブラケット４２には取付具４４が取り付けられ、支持ブラケット４３には取付具４５が取り付けられる。取付具４４，４５は、たとえばＵ字ボルトである。

図９に示されるように、第２排気処理装置１４は一対の支持ブラケット４２，４３上に搭載される。この状態で、略Ｕ字状の取付具４４が円筒状の第２排気処理装置１４の上面および側面を取り囲んで、取付具４４の両端が支持ブラケット４２に固定され、略Ｕ字状の取付具４５が第２排気処理装置１４の上面および側面を取り囲んで、取付具４４の両端が支持ブラケット４３に固定される。このようにして、第２排気処理装置１４が、第１床部４１上に載置され、第１床部４１によって下方から支持される。

第２床部５１は、支持フレーム４０の２階部分をなす。第２床部５１は、第１床部４１の上方に配置されている。第２床部５１は、第１床部４１に搭載される第２排気処理装置１４の上方に配置されている。第１排気処理装置１２と第２排気処理装置１４とのうち、上方に配置される第１排気処理装置１２が、第２床部５１に搭載される。第２床部５１は、平板状の概略形状を有しており、略水平に延びている。第１床部４１と第２床部５１とは、略平行に延びている。図６を参照して、第２床部５１は、車体カバー８の天板８Ａよりも高い位置に配置されている。

第２床部５１の上面に、一対の支持ブラケット５２，５３が取り付けられている。支持ブラケット５２，５３は、第１排気処理装置１２の長手方向に並び、間隔を空けて配置されている。支持ブラケット５２には取付具５４が取り付けられ、支持ブラケット５３には取付具５５が取り付けられる。取付具５４，５５は、たとえばＵ字ボルトである。

図９に示されるように、第１排気処理装置１２は一対の支持ブラケット５２，５３上に搭載される。この状態で、略Ｕ字状の取付具５４が円筒状の第１排気処理装置１２の上面および側面を取り囲んで、取付具５４の両端が支持ブラケット５２に固定され、略Ｕ字状の取付具５５が第１排気処理装置１２の上面および側面を取り囲んで、取付具５５の両端が支持ブラケット５３に固定される。このようにして、第１排気処理装置１２が、第２床部５１上に載置され、第２床部５１によって下方から支持される。

壁部材５７，５８は、略上下方向に延び、第１床部４１と第２床部５１とを連結して、第２床部５１を第１床部４１の上方に支持する。第１床部４１に第２排気処理装置１４が搭載された状態で、壁部材５７と壁部材５８との間に第２排気処理装置１４が配置され、壁部材５７と壁部材５８とは第２排気処理装置１４の両側に配置される。左右方向Ｙにおいて、壁部材５７は第２排気処理装置１４よりも右方に配置され、壁部材５８は第２排気処理装置１４よりも左方に配置される。第２床部５１と壁部材５７，５８とを含む第１排気処理装置１２の支持構造体は、第２排気処理装置１４を跨いで配置される。

壁部材５８は、壁部材５７に向く対向面と、対向面と反対側の反対面とを有している。壁部材５８の反対面に、中継管支持部６６が取り付けられている。中継管支持部６６には取付具６７が取り付けられる。取付具６７は、たとえばＵ字ボルトである。

図９に示されるように、略Ｕ字状の取付具６７が中継管の上面、下面および一方の側面を取り囲んで、取付具６７の両端が中継管支持部６６に固定されることにより、中継管１３が中継管支持部６６によって支持される。

梁部４６は、第１床部４１の上面に固定されている。梁部４７は、第１床部４１の下面に固定されている。梁部４６は、前後方向Ｘに沿って延びている。梁部４６の前端は、柱部材６１の上部に固定される。梁部４６の後端は、柱部材６３の上端に固定される。梁部４７は、左右方向Ｙに沿って延びている。梁部４７は、梁部４６から右方に延びるように配置されており、梁部４７の左端は梁部４６の下方にある。梁部４７の右端が柱部材６２によって支持されている。

このような構成を備えている支持フレーム４０と、支持フレーム４０に搭載される第１排気処理装置１２および第２排気処理装置１４とが、図７，８に示される３本の柱部材６１，６２，６３によって下方から支持され、柱部材６１，６２，６３を介して旋回フレーム３１上に支持されている。

図１１は、還元剤９０の経路およびエンジン７の排気の経路を模式的に示す機能図である。図１１に示されるように、エンジン７から排出された排気は、導入管１１、第１排気処理装置１２、中継管１３、第２排気処理装置１４、排気管１５を順に経て、大気中に排出される。第２排気処理装置１４に対して排気の流れの上流側の中継管１３に、インジェクタ２７が設けられている。インジェクタ２７は、噴射ノズル２８を有している。

還元剤タンク２０の内部には、還元剤９０が貯留されている。還元剤タンク２０の内部には、還元剤タンク２０から還元剤９０を流出する吸出管２４が配置されている。吸出管２４の先端には、ストレーナ２６が接続されている。吸出管２４は、送り配管２１に連結されている。還元剤タンク２０から吸い出された還元剤９０は、還元剤ポンプ２２によって移送され、送り配管２１および圧送配管２５を順に経由して、インジェクタ２７へ到達する。排気処理に使用されない還元剤９０は、還元剤ポンプ２２から戻し配管２３を経由して、還元剤タンク２０へ戻される。

インジェクタ２７は、還元剤タンク２０から吸い出した還元剤９０を第２排気処理装置１４に対し排気の上流側の中継管１３に供給する。噴射ノズル２８により、中継管１３内を流れる排気中に還元剤９０が噴射される。第２排気処理装置１４において、排気中に含有される窒素酸化物が還元剤９０と反応することにより、排気中の窒素酸化物の濃度が減少する。還元剤９０が尿素水である場合、中継管１３内において尿素水は分解してアンモニアへと変化し、窒素酸化物とアンモニアとの反応によって窒素酸化物は無害な窒素および酸素に分解される。窒素酸化物の量が適正値に低下した排気が、排気口１６から排出される。

上述した説明と一部重複する記載もあるが、本実施形態の特徴的な構成および作用効果についてまとめて記載すると、以下の通りである。

図５に示されるように、軸線Ｌ１で示される第１排気処理装置１２の長手方向は、油圧ショベル１の前後方向Ｘおよび左右方向Ｙに対して傾斜している。かつ、第１排気処理装置１２の長手方向は、軸線Ｌ２で示される第２排気処理装置１４の長手方向に対して傾斜している。

このように第１排気処理装置１２と第２排気処理装置１４とを配置することで、限られた面積の旋回フレーム３１上に、複数の排気処理装置を適切に配置することができる。かつ、第１排気処理装置１２および第２排気処理装置１４に接続される配管の経路を適切に設定することができる。排気処理装置および配管を適切に配置することで、エンジン７および第１排気処理装置１２のメンテナンス作業用のスペースとなる足場８Ｃの必要な面積を確保することができ、メンテナンス作業の作業性の低下を回避することができる。

図５に示されるように、第１排気処理装置１２は第２排気処理装置１４の上方に配置されており、平面視において第１排気処理装置１２と第２排気処理装置１４とが交差している。第１排気処理装置１２と第２排気処理装置１４とを上下方向Ｚに積み重ねて配置することで、第１排気処理装置１２と第２排気処理装置１４との占める面積が小さくなるので、限られた面積の旋回フレーム３１上に、複数の排気処理装置を適切に配置することができる。

図８に示されるように、エンジン７から排出された排気を第１排気処理装置１２に導く導入管１１は、第２排気処理装置１４の側方を通り上下方向に延び、第１排気処理装置１２の下面に接続されている。第２排気処理装置１４の上方に配置されている第１排気処理装置１２が、第２排気処理装置１４に対して傾斜して配置され、長手方向が交差していることにより、上下方向に延びる導入管１１の上端を第１排気処理装置１２の下面に接続することが可能になる。導入管１１の経路が適切に設定されるので、導入管１１の長さを短くできるとともに、導入管１１内を流れる排気の流れの圧力損失を低減することができる。

図９に示されるように、第１排気処理装置１２を経た排気を第２排気処理装置１４に導く中継管１３は、第１排気処理装置１２の下面に接続され、第２排気処理装置１４の側面に接続されている。第２排気処理装置１４の上方に配置されている第１排気処理装置１２が、第２排気処理装置１４に対して傾斜して配置され、長手方向が交差していることにより、中継管１３の上流端を第１排気処理装置１２の下面に接続することが可能になる。中継管１３を、第１排気処理装置１２と接続される位置の下方から第２排気処理装置１４に沿わせて配置することが可能になり、中継管１３の経路を適切に設定できるので、中継管１３の長さを短くすることができる。

図６に示されるように、第２排気処理装置１４を経た排気が流れる排気管１５は、排気を大気中に排出する排気口１６を有している。排気口１６は、第１排気処理装置１２の側方で、油圧ショベル１の後方に向いて開口している。排気管１５の上端の排気口１６の高さ位置を第１排気処理装置１２の上面よりも低くすることで、排気管１５がキャブ１０に搭乗したオペレータの視界の妨げとなることを回避でき、油圧ショベル１の右後方の視界性を確保することができる。

図２～４に示されるように、第１排気処理装置１２は、排気処理カバー７０に覆われている。排気処理カバー７０を取り外すことで第１排気処理装置１２に容易にアクセスが可能であるため、第１排気処理装置１２の定期的なメンテナンス作業が容易になる。排気処理カバー７０に、複数の換気孔７１～７３が形成されている。第１排気処理装置１２がディーゼル微粒子捕集フィルター装置である場合、フィルターで捕捉された粒子状物質を燃焼再生させるため、熱を発生する。第１排気処理装置１２を覆う排気処理カバー７０に複数の換気孔７１～７３が形成されていることで、第１排気処理装置１２の収容空間を容易に換気することができ、第１排気処理装置１２の収容空間内の温度の上昇を抑制することができる。

図５に示されるように、エンジン７を支持する旋回フレーム３１の後縁は、平面視において円弧形状に形成されている。第１排気処理装置１２は、その長手方向が旋回フレーム３１の後縁に沿うように配置されている。複数の排気処理装置および配管を適切に配置することで、旋回フレーム３１の面積の小さい後方超小旋回型の油圧ショベル１に、複数の排気処理装置を容易に搭載することができる。

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１油圧ショベル、２走行体、３旋回体、４作業機、７エンジン、８車体カバー、８Ａ天板、８Ｂエンジンフード、８Ｃ足場、１０キャブ、１１導入管、１２第１排気処理装置、１３中継管、１３Ａ大径部、１４第２排気処理装置、１５排気管、１６排気口、２７インジェクタ、３１旋回フレーム、３１Ｃセンタフレーム、３１Ｌ左サイドフレーム、３１Ｒ右サイドフレーム、３４Ｌ，３４Ｒ縦板、３５エンジンマウント、４０支持フレーム、４１第１床部、４２，４３，５２，５３支持ブラケット、４４，４５，５４，５５，６７取付具、４６，４７梁部、５１第２床部、５７，５８壁部材、６１，６２，６３柱部材、６６中継管支持部、７０排気処理カバー、７１～７３換気孔、７５排気開口、７６庇部、Ｌ１，Ｌ２軸線。

Claims

エンジンと、
前記エンジンから排出された排気中の、粒子状物質、窒素酸化物、一酸化炭素および炭化水素の少なくともいずれか１つの濃度を低下させる処理をする第１排気処理装置と、
前記第１排気処理装置を経た排気中の、粒子状物質、窒素酸化物、一酸化炭素および炭化水素の少なくともいずれか１つの濃度を低下させる処理をする第２排気処理装置とを備え、
前記第１排気処理装置の長手方向は、前後方向および左右方向に対して傾斜しており、かつ、前記第２排気処理装置の長手方向に対して傾斜している、作業機械。
前記第１排気処理装置は前記第２排気処理装置の上方に配置され、
平面視において、前記第１排気処理装置と前記第２排気処理装置とが交差している、請求項１に記載の作業機械。
前記エンジンから排出された排気を前記第１排気処理装置に導く導入管をさらに備え、
前記導入管は、前記第２排気処理装置の側方を通り上下方向に延び、前記第１排気処理装置の下面に接続されている、請求項２に記載の作業機械。
前記第１排気処理装置を経た排気を前記第２排気処理装置に導く中継管をさらに備え、
前記中継管は、前記第１排気処理装置の下面に接続され、前記第２排気処理装置の側面に接続されている、請求項２または請求項３に記載の作業機械。
前記第２排気処理装置を経た排気が流れる排気管をさらに備え、
前記排気管は、排気を大気中に排出する排気口を有し、
前記排気口は、前記第１排気処理装置の側方で、前記作業機械の後方に向いて開口している、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の作業機械。
前記エンジンを収容するエンジン室と、
前記エンジン室を覆う車体カバーとをさらに備え、
前記第１排気処理装置は、前記車体カバーの天板よりも上方に配置されており、
前記天板に取り付けられ、前記第１排気処理装置を覆う排気処理カバーをさらに備え、
前記排気処理カバーに複数の換気孔が形成されている、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の作業機械。
前記エンジンを支持する旋回フレームをさらに備え、
前記旋回フレームの後縁は、平面視において円弧形状に形成されており、
前記第１排気処理装置は、その長手方向が前記後縁に沿うように配置されている、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の作業機械。