JP2012240518A - 建設機械 - Google Patents

Abstract

【課題】 第１，第２の排気ガス後処理装置をエンジンの周囲にコンパクトに配置する。
【解決手段】 ＰＭ捕集装置１６とＮＯｘ浄化装置１９とを、平面視Ｌ字状に配置し、かつＮＯｘ浄化装置１９をＰＭ捕集装置１６よりも上方に配置する。また、ＰＭ捕集装置１６とＮＯｘ浄化装置１９との間を接続する第２の排気管１８を、ＰＭ捕集装置１６の流出口１６Ｃに接続された第１の水平管部１８Ａと、ＮＯｘ浄化装置１９の流入口１９Ｂに接続された第２の水平管部１８Ｃと、これら第１，第２の水平管部１８Ａ，１８Ｃ間を垂直方向に延びる垂直管部１８Ｂとにより構成する。これにより、第２の排気管１８の水平方向における占有スペースを削減することができ、ＰＭ捕集装置１６とＮＯｘ浄化装置１９とをエンジン８の周囲にコンパクトに配置することができる。
【選択図】 図３

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。

上部旋回体は、強固な支持構造体をなす旋回フレームを有し、該旋回フレームの前端側には作業装置が取り付けられ、後端側には作業装置との重量バランスをとるカウンタウエイトが着脱可能に取り付けられている。旋回フレームには、カウンタウエイトの前側に位置して油圧ポンプを駆動するためのエンジンが搭載されている。

一方、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浄化装置等が知られている。

ここで、従来技術によるものでは、カウンタウエイトの一部を切欠いて新たなスペースを形成し、このスペースにＮＯｘ浄化装置を配置する構成としている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

特開２００９−１８４５５８号公報 特開２００８−１５６８３５号公報

ところで、排気ガス後処理装置を構成するＰＭ捕集装置とＮＯｘ浄化装置とを排気管を介して接続した場合、排気管内を流れる排気ガスに尿素水噴射ノズルから噴霧した尿素水を均一に混合させて選択還元触媒による還元反応を充分に行うためには、充分な長さを有する排気管が必要となる。このため、エンジンの周囲に２つの排気ガス後処理装置を水平面上に平行に並べて配置できるようなスペースを確保するのは困難である。そこで、２つの排気ガス後処理装置を効率よく（コンパクトに）配置し、かつ選択還元触媒による還元反応を効率よく行うことが望まれている。

一方、油圧ショベルには、道路工事などで車線を確保するため、または旋回時に後端が人等と接触する心配を低減させるため、後端半径を小さくした機種（後方小旋回型油圧ショベル）が知られている。このような機種においては、車体の後端半径を小さくしつつ、車体安定性を確保するために比重の高い鋳物製のカウンタウエイトを採用している。

上述した各特許文献によるものでは、カウンタウエイトに加工（凹部）を施して、排気ガス後処理装置を搭載するためのスペースを確保しているが、この場合、凹部を設けることによりカウンタウエイトの重量が低下し、車体安定性が低下してしまう虞れがある。また、後方小旋回型の機種はカウンタウエイトの前後方向の厚さが薄く、排気ガス後処理装置を搭載するだけのスペースが確保できない場合がある。

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、２つの排気ガス後処理装置をコンパクトに配置することが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、該車体に左，右方向に延びる横置き状態に設けられたエンジンと、該エンジンの長さ方向の一側に位置して前記車体に設けられた油圧ポンプと、前記エンジンの長さ方向の他側に位置して前記車体に設けられた熱交換装置と、前記エンジンの排気口に接続された第１の排気管と、該第１の排気管の出口側に設けられた第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流出口に接続された第２の排気管と、該第２の排気管の出口側に設けられた第２の排気ガス後処理装置とを備えてなる。

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、前記第１の排気ガス後処理装置は、軸線が前，後方向に延びる筒体からなり、前記エンジンの長さ方向の一側であって前記油圧ポンプの上方に配置し、前記第２の排気ガス後処理装置は、軸線が左，右方向に延びる筒体からなり、前記第１の排気ガス後処理装置よりも上方に配置し、前記第１の排気管は、前記エンジンの排気口から水平方向に延びて前記第１の排気ガス後処理装置の流入口と接続し、前記第２の排気管は、前記第１の排気ガス後処理装置の流出口に接続され水平方向に延びた第１の水平管部と、該第１の水平管部の先端側から上方に立上る垂直管部と、該垂直管部の先端側から水平方向に延び前記第２の排気ガス後処理装置の流入口に接続された第２の水平管部とにより構成したことにある。

請求項２の発明は、前記第２の排気ガス後処理装置は、少なくとも一部が前記エンジンの上方に重り合う状態に配置する構成としたことにある。

請求項３の発明は、前記第１の排気ガス後処理装置と前記第２の排気ガス後処理装置とを平面視においてＬ字状に配置し、前記第２の排気管は、前記第１の排気ガス後処理装置の後部側に設けられた前記流出口と、前記第２の排気ガス後処理装置の前記油圧ポンプ側に設けられた前記流入口との間を接続する構成とし、前記第２の排気ガス後処理装置は、前記エンジンからの排気ガスに含まれる窒素酸化物を尿素水溶液を用いて浄化するＮＯｘ浄化装置であり、前記第２の排気管の前記垂直管部には、前記尿素水溶液を噴射するための尿素水噴射ノズルを設ける構成としたことにある。

請求項４の発明は、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を平面視においてＬ字状に配置し、前記第２の排気管は、前記第１の排気ガス後処理装置の後部側に設けられた前記流出口と、前記第２の排気ガス後処理装置の前記熱交換装置側に設けられた前記流入口との間を接続することにより、前記第２の水平管部が、前記第２の排気ガス後処理装置に沿って伸長する構成とし、前記第２の排気ガス後処理装置は、前記エンジンからの排気ガスに含まれる窒素酸化物を尿素水溶液を用いて浄化するＮＯｘ浄化装置であり、前記第２の排気管の前記第２の水平管部には、前記尿素水溶液を噴射するための尿素水噴射ノズルを設ける構成としたことにある。

請求項１の発明によれば、第２の排気ガス後処理装置を第１の排気ガス後処理装置よりも上方に配置し、これら第１，第２の排気ガス後処理装置間を接続する第２の排気管を、第１の水平管部と、垂直管部と、第２の水平管部とにより構成している。このように、第１，第２の水平管部間に垂直管部を設けることにより、第２の排気管の長さを確保しつつ、当該第２の排気管の水平方向における占有スペースを削減することができる。この結果、エンジン周囲の狭いスペース内に２つの排気ガス後処理装置を効率よく配置することができる。

請求項２の発明によれば、第２の排気ガス後処理装置を、エンジンの上方に重り合う状態で配置したので、エンジン上方のスペースを利用して、エンジンの周囲に２つの排気ガス後処理装置を一層効率よく配置することができる。このため、例えばエンジンの後方にカウンタウエイトが配置される場合に、このカウンタウエイトに凹部を設ける必要がなく、適正な重量を有するカウンタウエイトによって車体の安定性を確保することができる。

請求項３の発明によれば、第２の排気管を構成する垂直管部の長さ寸法を大きくすることができる。従って、第２の排気管を構成する垂直管部に流れる排気ガス中に、尿素水噴射ノズルから噴射された尿素水を充分に混合させることができる。この結果、第２の排気ガス後処理装置として設けられたＮＯｘ浄化装置は、排気ガスを尿素水溶液から生成されたアンモニアにより選択的に還元反応させることにより、窒素と水に分解することができ、排気ガス中の有害物質を取除いて清浄化することができる。

請求項４の発明によれば、第２の排気管の第２の水平管部を、第２の排気ガス後処理装置に沿って伸長させることにより、この第２の水平管部を可及的に長く構成することができる。この結果、第２の排気管内を流れる排気ガスと噴霧した尿素水とをより効率よく混合することができ、排気ガスの清浄化を促進することができる。

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。 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拡大平面図である。 図２中のエンジン、ＰＭ捕集装置、ＮＯｘ浄化装置等を拡大して示す平面図である。 エンジン、ＰＭ捕集装置、ＮＯｘ浄化装置等を図３中の矢示IV−IV方向からみた断面図である。 エンジン、ＰＭ捕集装置、ＮＯｘ浄化装置等を図３中の矢示V−V方向からみた断面図である。 本発明の第２の実施の形態によるＰＭ捕集装置、ＮＯｘ浄化装置を搭載した上部旋回体を示す図２と同様な拡大平面図である。 図６中のエンジン、ＰＭ捕集装置、ＮＯｘ浄化装置等を拡大して示す平面図である。 エンジン、ＰＭ捕集装置、ＮＯｘ浄化装置等を図７中の矢示VIII−VIII方向からみた断面図である。 エンジン、ＰＭ捕集装置、ＮＯｘ浄化装置等を図７中の矢示IX−IX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として、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５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は建設機械の代表例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とにより大略構成されている。

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、該旋回フレーム５は、図２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とにより大略構成されている。

そして、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が俯仰動可能に取り付けられ、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。また、図４に示すように、左、右の縦板５Ｂ，５Ｃのうちカウンタウエイト７よりも前側となる部位には、前，後方向で対面する複数のエンジン支持脚部５Ｇが一体に固着して設けられ、これら各エンジン支持脚部５Ｇには、後述のエンジン８が支持される構成となっている。

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。

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。ここで、カウンタウエイト７は、図２、図４に示すように、前面７Ａが平坦面となり、後面７Ｂが後方に突出する湾曲面となり、例えば鋳造手段を用いて一体形成されている。また、上部旋回体３の旋回半径が小さくなるように、カウンタウエイト７は、前面７Ａと後面７Ｂとの距離が小さく、即ち、前，後方向の厚さが薄く形成されている。

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。また、エンジン８の左側には、後述の熱交換装置１０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の右側には、後述の油圧ポンプ１１が取り付けられている。さらに、エンジン８の前側の上部には、エキゾーストマニホールド８Ｂに接続して後述の過給機９が設けられている。そして、エンジン８は、例えば４個の防振マウント８Ｃを介して旋回フレーム５に防振状態で支持されている。

９はエンジン８を構成する過給機（ターボチャージャ）で、該過給機９は、例えばエンジン８の前側に位置してエキゾーストマニホールド８Ｂに一体的に取り付けられている。この過給機９は、左，右方向の右側に向けて排気口９Ａが開口している。この排気口９Ａは、エンジン８からの排気ガスを排出するもので、排気口９Ａには、後述する第１の排気管１５が接続されている。

１０はエンジン８の左側に配設された熱交換装置で、該熱交換装置１０は、エンジン８の冷却ファン８Ａに対面して設けられている。ここで、熱交換装置１０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８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。

１１はエンジン８のポンプ取付部に取り付けられた油圧ポンプで、該油圧ポンプ１１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１２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）に向けて吐出するものである。

ここで、エンジン８の周囲には、熱交換装置１０、油圧ポンプ１１等が配置され、これらに接続される多くのホースも配置されている。従って、エンジン８の周囲には、例えば水平方向に大きなスペースを確保することが困難である。

１２は油圧ポンプ１１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１２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。また、１３は作動油タンク１２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。

１４はエンジン８、熱交換装置１０、後述のＰＭ捕集装置１６、ＮＯｘ浄化装置１９等を上方から閉塞する建屋カバーで、該建屋カバー１４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。そして、建屋カバー１４は、熱交換装置１０等の左側を覆う左側面カバー部１４Ａと、油圧ポンプ１１等の右側を覆う右側面カバー部１４Ｂと、各側面カバー部１４Ａ、１４Ｂの上側に位置してエンジン８等の上側を覆う上面カバー部１４Ｃとにより大略構成されている。

次に、エンジン８が排出する排気ガスを浄化して上部旋回体３の外部に排出するための構成について説明する。

１５はエンジン８を構成する過給機９の排気口９Ａに接続された第１の排気管を示している。この第１の排気管１５は、高温の排気ガスが流通するものであり、金属製の配管として形成され、エンジン８の排気口９ＡとＰＭ捕集装置１６との間を接続するものである。ここで、第１の排気管１５の途中部位には、蛇腹形状の金属筒体として形成されたベローズ管１５Ａが設けられている。このベローズ管１５Ａは、エンジン８とＰＭ捕集装置１６との間で両者間の相対的な変位（両者間の位置ずれ）を吸収するものである。

１６は第１の排気管１５の出口側に設けられた第１の排気ガス後処理装置としてのＰＭ捕集装置（粒子状物質除去装置）である。このＰＭ捕集装置１６は、排気ガスに含まれる粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を捕集して除去するものである。

ＰＭ捕集装置１６は、円筒状容器として形成された筒体１６Ａと、該筒体１６Ａの上流側から径方向外向きに突出した筒状の流入口１６Ｂと、筒体１６Ａの下流側から軸方向外向きに突出した筒状の流出口１６Ｃと、前記筒体１６Ａ内に収容されたＰＭ捕集フィルタ（図示せず）とにより大略構成されている。このＰＭ捕集装置１６の筒体１６Ａは、軸線Ｘ１−Ｘ１が前，後方向に延びた状態で、後述する支持部材１７上に取り付けられ、エンジン８、油圧ポンプ１１等と共に建屋カバー１４内に収容されている。そして、上流側の流入口１６Ｂには、第１の排気管１５が接続され、下流側の流出口１６Ｃには、後述する第２の排気管１８を構成する第１の水平管部１８Ａの入口側が接続されている。

１７は油圧ポンプ１１の上方に位置してエンジン８の右側に設けられた支持部材で、該支持部材１７は、ＰＭ捕集装置１６をエンジン８に対して支持するものである。ここで、支持部材１７は、油圧ポンプ１１のフランジ部１１Ａと一緒にエンジン８に取り付けられた板状の取付部１７Ａと、該取付部１７Ａから水平に伸びた板状の支持部１７Ｂとにより構成されている。そして、支持部材１７の支持部１７Ｂ上には、ＰＭ捕集装置１６がボルト等（図示せず）を用いて取り付けられている。

１８はＰＭ捕集装置１６の流出口１６Ｃに接続された第２の排気管である。この第２の排気管１８は、ＰＭ捕集装置１６を通過した高温の排気ガスを後述するＮＯｘ浄化装置１９に導入するものであり、金属製の配管として形成されている。

ここで、第２の排気管１８は、上流側端部がＰＭ捕集装置１６の流出口１６Ｃに接続され、該流出口１６Ｃから筒体１６Ａの軸線Ｘ１−Ｘ１に沿って後方へと水平方向に延びた第１の水平管部１８Ａと、当該第１の水平管部１８Ａの先端側となる下流側端部から略Ｌ字状に屈曲して垂直方向（軸線Ｚ１−Ｚ１方向）に沿って上方に立上った垂直管部１８Ｂと、該垂直管部１８Ｂの先端側となる下流側端部から略Ｌ字状に屈曲し、ＮＯｘ浄化装置１９に向かって水平方向に延びた第２の水平管部１８Ｃとから形成されている。そして、第２の水平管部１８Ｃの下流側端部は、ＮＯｘ浄化装置１９の流入口１９Ｂに接続されている。

１９は第２の排気管１８の出口側となる第２の水平管部１８Ｃに接続された第２の排気ガス後処理装置としてのＮＯｘ浄化装置である。このＮＯｘ浄化装置１９は、ＰＭ捕集装置１６を通過した排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を窒素と水に分解して浄化するものである。

ここでＮＯｘ浄化装置１９は、円筒状容器として形成され、熱交換装置１０と油圧ポンプ１１との間に左，右方向に延びて配置された筒体１９Ａと、該筒体１９Ａの油圧ポンプ１１側となる上流側に設けられ、軸方向外向きに突出した筒状の流入口１９Ｂと、筒体１９Ａの熱交換装置１０側となる下流側から径方向外向きに突出した筒状の尾管１９Ｃとにより大略構成されている。このＮＯｘ浄化装置１９の筒体１９Ａは、軸線Ｙ１−Ｙ１が左，右方向に延びた状態で後述する支持部材２０の支持部２０Ｂ上に取り付けられ、エンジン８、油圧ポンプ１１等と共に建屋カバー１４内に収容されている。

この場合、図３に示すように、ＰＭ捕集装置１６とＮＯｘ浄化装置１９とは、平面視においてＬ字状に配置されている。即ち、ＰＭ捕集装置１６の軸線Ｘ１−Ｘ１とＮＯｘ浄化装置１９の軸線Ｙ１−Ｙ１とは、平面視でほぼ直交するように交差している。また、図４に示すように、ＰＭ捕集装置１６とＮＯｘ浄化装置１９とは、高低差をもって配置され、ＮＯｘ浄化装置１９は、ＰＭ捕集装置１６よりも上方に配置されている。さらに、図３ないし図５に示すように、ＮＯｘ浄化装置１９は、少なくとも一部がエンジン８の上方に当該エンジン８と重り合う状態で配置されている。

このように、ＮＯｘ浄化装置１９を、エンジン８の上方に形成された大きなスペース内に配置することにより、ＰＭ捕集装置１６とＮＯｘ浄化装置１９とを、エンジンの周囲にコンパクトに配置することができる。また、エンジン８の上方にＮＯｘ浄化装置１９を配置しているので、カウンタウエイト７の前面７Ａ側にＮＯｘ浄化装置１９を配置するための凹部を設ける必要がなく、カウンタウエイト７の重量を十分に確保できる構成となっている。

しかも、ＰＭ捕集装置１６とＮＯｘ浄化装置１９とは、高低差を設けて配置しているので、第２の排気管１８の垂直管部１８Ｂは、ＰＭ捕集装置１６の流出口１６Ｃに接続された第１の水平管部１８ＡとＮＯｘ浄化装置１９の流入口１９Ｂに接続された第２の水平管部１８Ｃとの間に、軸線Ｚ１−Ｚ１に沿って垂直方向に延びる直線状管体として管路長を長尺に形成することができる。このように、垂直管部１８Ｂを長尺な直線状管体として形成することで、後述の尿素水噴射ノズル２１から第２の排気管１８内に噴射される尿素水を該垂直管部１８Ｂ内で充分に拡散させることができる。

２０はエンジン８の上側に位置してエンジン８に重なるように設けられた支持部材で、該支持部材２０は、ＮＯｘ浄化装置１９をエンジン８に対して支持するものである。ここで、支持部材２０は、エンジン８の後部側に取り付けられた取付部２０Ａと、該取付部２０Ａからエンジン８の上方に向けほぼ水平に伸びた板状の支持部２０Ｂとにより構成されている。そして、支持部材２０の支持部２０Ｂ上には、ＮＯｘ浄化装置１９がボルト等（図示せず）を用いて取り付けられている。

２１は第２の排気管１８に設けられた尿素水噴射ノズルで、該尿素水噴射ノズル２１は、尿素水溶液タンク（図示せず）に貯溜された尿素水溶液を、第２の排気管１８内を流通する排気ガスに向けて噴射するものである。この場合、尿素水噴射ノズル２１は、第２の排気管１８のうち、長尺な直線状管体として形成された垂直管部１８Ｂの上流側位置、即ち、第１の水平管部１８Ａと垂直管部１８Ｂとが交わる角隅位置に垂直方向で上向き（軸線Ｚ１−Ｚ１上）に設けられている。これにより、尿素水噴射ノズル２１を排気ガスの流れ方向に向けて設けることができ、尿素水噴射ノズル２１から噴射した尿素水を、長尺な直線状管体の垂直管部１８Ｂ内で充分に拡散させることができ、選択還元触媒による還元反応を効率よく行うことができる。

第１の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、その動作について説明する。

まず、オペレータは、上部旋回体３のキャブ６に搭乗し、エンジン８を始動して油圧ポンプ１１を駆動する。これにより、油圧ポンプ１１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。そして、キャブ６に搭乗した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。

また、エンジン８の運転時に、エンジン８から排出される排気ガスは、第１の排気管１５、ＰＭ捕集装置１６、第２の排気管１８、ＮＯｘ浄化装置１９を通じて大気中に排出される。このとき、排気ガスは、ＰＭ捕集装置１６のＰＭ捕集フィルタ（図示せず）により粒子状物質が除去されると共に、ＮＯｘ浄化装置１９の浄化装置本体（図示せず）により窒素酸化物が窒素と水に分解して浄化されてから大気中に排出される。

このように、第１の実施の形態によれば、第１の排気ガス後処理装置としてＰＭ捕集装置１６を設けているから、排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集することができる。また、第２の排気ガス後処理装置としてＮＯｘ浄化装置１９を設けているから、排気ガスに含まれる窒素酸化物を浄化することができる。従って、有害物質を取除いて排気ガスを清浄化することができる。

この場合、図３に示すように、ＰＭ捕集装置１６とＮＯｘ浄化装置１９とは、平面視においてＬ字状に配置されている。即ち、ＰＭ捕集装置１６の軸線Ｘ１−Ｘ１とＮＯｘ浄化装置１９の軸線Ｙ１−Ｙ１とは、平面視でほぼ直交するように交差している。また、図４に示すように、ＰＭ捕集装置１６とＮＯｘ浄化装置１９とは、高低差をもって配置され、ＮＯｘ浄化装置１９は、ＰＭ捕集装置１６よりも上方に配置されている。さらに、図３ないし図５に示すように、ＮＯｘ浄化装置１９は、エンジン８の上方に当該エンジン８と重なり合う状態で配置されている。

このため、ＮＯｘ浄化装置１９を、エンジン８の上方に形成された大きなスペース内に配置することができ、ＰＭ捕集装置１６とＮＯｘ浄化装置１９とをエンジン８の周囲にコンパクトに配置することができる。従って、カウンタウエイト７の前面７Ａ側にＮＯｘ浄化装置１９を配置するための凹部を設ける必要がなく、カウンタウエイト７の重量を十分に確保することができる。また、後方小旋回型油圧ショベルのように、カウンタウエイト７の前，後方向の厚さが薄く、カウンタウエイト７にＮＯｘ浄化装置１９を配置する凹部を設けることが困難な場合でも、ＮＯｘ浄化装置１９をカウンタウエイト７の上方に配置することができる。

なお、エンジン８と建屋カバー１４の上面カバー部１４Ｃとの間に十分なスペースが確保できない場合には、上面カバー部１４Ｃの上方にエンジンカバー（図示せず）を設け、このエンジンカバーとエンジン８との間にＮＯｘ浄化装置１９を配置する構成としてもよい。

かくして、本実施の形態によれば、第２の排気ガス後処理装置（ＮＯｘ浄化装置１９）を第１の排気ガス後処理装置（ＰＭ捕集装置１６）よりも上方に配置し、これら第１，第２の排気ガス後処理装置間を接続する第２の排気管１８を、第１の水平管部１８Ａと、垂直管部１８Ｂと、第２の水平管部１８Ｃとにより構成している。このように、第１，第２の水平管部１８Ａ，１８Ｃ間に垂直管部１８Ｂを設けることにより、第２の排気管１８の長さを確保しつつ、当該第２の排気管１８の水平方向における占有スペースを削減することができる。この結果、カウンタウエイト７に特別な加工を施すことなくＰＭ捕集装置１６とＮＯｘ浄化装置１９とをエンジン８の周囲に効率よく配置することができる。これにより、生産性の向上、製造コストの低減等を図ることができる。

さらに、ＰＭ捕集装置１６とＮＯｘ浄化装置１９とは、高低差を設けて配置しているので、第２の排気管１８の垂直管部１８Ｂは、ＰＭ捕集装置１６の流出口１６Ｃに接続された第１の水平管部１８ＡとＮＯｘ浄化装置１９の流入口１９Ｂに接続された第２の水平管部１８Ｃとの間に、軸線Ｚ１−Ｚ１に沿って垂直方向に延びる直線状管体として管路長を長尺に形成することができる。このように、垂直管部１８Ｂを長尺な直線状管体として形成することで、尿素水噴射ノズル２１から第２の排気管１８内に噴射される尿素水を当該垂直管部１８Ｂ内で充分に拡散させることができ、選択還元触媒による還元反応を効率よく行うことができる。

次に、図６ないし図９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２の排気管が、第１の排気ガス後処理装置の後部側に設けられた流出口と第２の排気ガス後処理装置の熱交換装置側に設けられた流入口との間を接続し、第２の排気管を構成する第２の水平管部が、第２の排気ガス後処理装置に沿って伸長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。

図中、３１はＰＭ捕集装置１６の流出口１６Ｃに接続された第２の排気管を示し、該第２の排気管３１は、第１の実施の形態による第２の排気管１８に代えて本実施の形態に用いたものである。この第２の排気管３１は、ＰＭ捕集装置１６を通過した高温の排気ガスを後述のＮＯｘ浄化装置３２に導入するものであり、金属製の配管として形成されている。

ここで、第２の排気管３１は、上流側端部がＰＭ捕集装置１６の流出口１６Ｃに接続され、該流出口１６Ｃから筒体１６Ａの軸線Ｘ２−Ｘ２に沿って後方へと水平方向に延びた第１の水平管部３１Ａと、当該第１の水平管部３１Ａの先端側となる下流側端部から略Ｌ字状に屈曲し、垂直方向（軸線Ｚ２−Ｚ２方向）に沿って上方に立上った垂直管部３１Ｂと、該垂直管部３１Ｂの先端側となる下流側端部から略Ｌ字状に屈曲し、ＮＯｘ浄化装置３２に沿って水平方向に伸長した第２の水平管部３１Ｃとから形成されている。そして、第２の水平管部３１Ｃの下流側端部は、ＮＯｘ浄化装置３２の流入口３２Ｂに接続されている。

３２は第２の排気管３１の出口側となる第２の水平管部３１Ｃに接続された第２の排気ガス後処理装置としてのＮＯｘ浄化装置を示し、該ＮＯｘ浄化装置３２は、第１の実施の形態によるＮＯｘ浄化装置１９に代えて本実施の形態に用いたものである。このＮＯｘ浄化装置３２は、ＰＭ捕集装置１６を通過した排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を窒素と水に分解して浄化するものである。

ここでＮＯｘ浄化装置３２は、円筒状容器として形成され、熱交換装置１０と油圧ポンプ１１との間に左，右方向に延びて配置された筒体３２Ａと、該筒体３２Ａの熱交換装置１０側となる上流側に設けられ、径方向外向きに突出した筒状の流入口３２Ｂと、当該筒体３２Ａの油圧ポンプ側となる下流側から径方向外向きに突出した筒状の尾管３２Ｃとにより大略構成されている。このＮＯｘ浄化装置３２の筒体３２Ａは、軸線Ｙ２−Ｙ２が左，右方向に延びた状態で後述する支持部材３３の支持部３３Ｂ上に取り付けられ、エンジン８、油圧ポンプ１１等と共に建屋カバー１４内に収容されている。

この場合、図７に示すように、ＰＭ捕集装置１６とＮＯｘ浄化装置３２とは、平面視においてＬ字状に配置されている。即ち、ＰＭ捕集装置１６の軸線Ｘ２−Ｘ２とＮＯｘ浄化装置３２の軸線Ｙ２−Ｙ２とが、平面視でほぼ直交するように交差している。また、図８に示すように、ＰＭ捕集装置１６とＮＯｘ浄化装置３２とは、高低差をもって配置され、ＮＯｘ浄化装置３２は、ＰＭ捕集装置１６よりも上方に配置されている。さらに、図６ないし図９に示すように、ＮＯｘ浄化装置３２は、エンジン８の上方に当該エンジン８と重り合う状態で配置されている。

そして、ＰＭ捕集装置１６の後部側に設けた流出口１６ＣとＮＯｘ浄化装置３２の熱交換装置１０側に設けた流入口３２Ｂとの間を第２の排気管３１によって接続することにより、第２の排気管３１を構成する第２の水平管部３１Ｃを、ＮＯｘ浄化装置３２の軸線Ｙ２−Ｙ２に沿って水平方向に延びる直線状管体として、長尺な管路長をもって形成することができる。

３３はエンジン８の上方に位置してエンジン８に重なるように設けられた支持部材で、該支持部材３３は、ＮＯｘ浄化装置３２をエンジン８に対して支持するものである。ここで、支持部材３３は、エンジン８の後部側に取り付けられた取付部３３Ａと、該取付部３３Ａからエンジン８の上方に向けほぼ水平に伸びた板状の支持部３３Ｂとにより構成されている。そして、支持部材３３の支持部３３Ｂ上には、ＮＯｘ浄化装置３２がボルト等（図示せず）を用いて取り付けられている。

３４は第２の排気管３１の第２の水平管部３１Ｂに設けられた尿素水噴射ノズルで、該尿素水噴射ノズル３４は、前述した第１の実施の形態による尿素水噴射ノズル２１とほぼ同様に構成されている。尿素水噴射ノズル３４は、第２の排気管３１のうち、長尺な直線状管体として形成された第２の水平管部３１Ｃの上流側位置、即ち、垂直管部３１Ｂと第２の水平管部３１Ｃとの角隅位置に水平方向に設けられている。これにより、尿素水噴射ノズル３４を排気の流れ方向に向けて設けることができ、尿素水噴射ノズル３４から噴射した尿素水は、長尺な直線状管体の第２の水平管部３１Ｃ内で充分に拡散させることができる。

第２の実施の形態による油圧ショベルは、上述の如き第２の排気管３１、ＮＯｘ浄化装置３２を有するもので、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の実施の形態によれば、ＰＭ捕集装置１６の後部側に設けた流出口１６ＣとＮＯｘ浄化装置３２の熱交換装置１０側に設けた流入口３２Ｂとの間を第２の排気管３１によって接続することにより、第２の排気管３１を構成する第２の水平管部３１Ｃを、ＮＯｘ浄化装置３２の軸線Ｙ２−Ｙ２に沿って水平方向に延びる直線状管体として、長尺な管路長をもって形成することができる。これにより、第２の排気管３１の第２の水平管部３１Ｃが排気の流れ方向に長尺な直線状管体となっているので、尿素水噴射ノズル３４から第２の排気管３１内に噴射される尿素水を、当該第２の水平管部３１Ｃ内で充分に拡散させることができ、選択還元触媒による還元反応を一層効率よく行うことができる。

なお、第１の実施の形態では、第１の排気ガス後処理装置としてＰＭ捕集装置１６を適用し、第２の排気ガス後処理装置としてＮＯｘ浄化装置１９を適用した場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば、第１、第２の排気ガス後処理装置として酸化触媒装置、消音装置等を適用する構成としてもよい。この構成は第２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。

また、第１の実施の形態では、ＰＭ捕集装置１６、ＮＯｘ浄化装置１９をエンジンに固定した支持部材１７，２０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、例えば旋回フレーム５上に設けられた支持ブラケットに、ＰＭ捕集装置１６を取り付ける構成としてもよい。この構成は、第１の実施の形態によるＮＯｘ浄化装置１９の取り付け構造や第２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、リフトトラック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 過給機
９Ａ 排気口
１０ 熱交換装置
１１ 油圧ポンプ
１５ 第１の排気管
１６ ＰＭ捕集装置（第１の排気ガス後処理装置）
１６Ａ，１９Ａ，３２Ａ 筒体
１６Ｂ，１９Ｂ，３２Ｂ 流入口
１６Ｃ 流出口
１８，３１ 第２の排気管
１８Ａ，３１Ａ 第１の水平管部
１８Ｂ，３１Ｂ 垂直管部
１８Ｃ，３１Ｃ 第２の水平管部
１９，３２ ＮＯｘ浄化装置（第２の排気ガス後処理装置）
２１，３４ 尿素水噴射ノズル
Ｘ１−Ｘ１，Ｘ２−Ｘ２ ＰＭ捕集装置の軸線
Ｙ１−Ｙ１，Ｙ２−Ｙ２ ＮＯｘ浄化装置の軸線
Ｚ１−Ｚ１，Ｚ２−Ｚ２ 垂直管部の軸線

Claims (4)

1. 自走可能な車体と、該車体に左，右方向に延びる横置き状態に設けられたエンジンと、該エンジンの長さ方向の一側に位置して前記車体に設けられた油圧ポンプと、前記エンジンの長さ方向の他側に位置して前記車体に設けられた熱交換装置と、前記エンジンの排気口に接続された第１の排気管と、該第１の排気管の出口側に設けられた第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流出口に接続された第２の排気管と、該第２の排気管の出口側に設けられた第２の排気ガス後処理装置とを備えてなる建設機械において、
   前記第１の排気ガス後処理装置は、軸線が前，後方向に延びる筒体からなり、前記エンジンの長さ方向の一側であって前記油圧ポンプの上方に配置し、
   前記第２の排気ガス後処理装置は、軸線が左，右方向に延びる筒体からなり、前記第１の排気ガス後処理装置よりも上方に配置し、
   前記第１の排気管は、前記エンジンの排気口から水平方向に延びて前記第１の排気ガス後処理装置の流入口と接続し、
   前記第２の排気管は、前記第１の排気ガス後処理装置の流出口に接続され水平方向に延びた第１の水平管部と、該第１の水平管部の先端側から上方に立上る垂直管部と、該垂直管部の先端側から水平方向に延び前記第２の排気ガス後処理装置の流入口に接続された第２の水平管部とにより構成したことを特徴とする建設機械。
2. 前記第２の排気ガス後処理装置は、少なくとも一部が前記エンジンの上方に重り合う状態に配置する構成としてなる請求項１に記載の建設機械。
3. 前記第１の排気ガス後処理装置と前記第２の排気ガス後処理装置とを平面視においてＬ字状に配置し、
   前記第２の排気管は、前記第１の排気ガス後処理装置の後部側に設けられた前記流出口と、前記第２の排気ガス後処理装置の前記油圧ポンプ側に設けられた前記流入口との間を接続する構成とし、
   前記第２の排気ガス後処理装置は、前記エンジンからの排気ガスに含まれる窒素酸化物を尿素水溶液を用いて浄化するＮＯｘ浄化装置であり、
   前記第２の排気管の前記垂直管部には、前記尿素水溶液を噴射するための尿素水噴射ノズルを設ける構成としてなる請求項１または２に記載の建設機械。
4. 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を平面視においてＬ字状に配置し、
   前記第２の排気管は、前記第１の排気ガス後処理装置の後部側に設けられた前記流出口と、前記第２の排気ガス後処理装置の前記熱交換装置側に設けられた前記流入口との間を接続することにより、前記第２の水平管部が、前記第２の排気ガス後処理装置に沿って伸長する構成とし、
   前記第２の排気ガス後処理装置は、前記エンジンからの排気ガスに含まれる窒素酸化物を尿素水溶液を用いて浄化するＮＯｘ浄化装置であり、
   前記第２の排気管の前記第２の水平管部には、前記尿素水溶液を噴射するための尿素水噴射ノズルを設け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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