JP6873618B2 - ショベル - Google Patents

Description

本発明は、ショベルに関する。

燃料タンクからエンジンへの燃料供給経路に、燃料内のゴミ等を除去するフィルタ（メインフィルタ）が設けられるショベルが知られている（例えば、特許文献１）。

かかる構成によれば、エンジンの上流に位置するメインフィルタで、エンジンに供給される燃料のゴミ等の異物を除去することができる。

特開２０１１−９４５５９号公報

しかしながら、メインフィルタの交換時に、メインフィルタが一時的に除去された部分から燃料供給経路にゴミが混入する可能性がある。特に、風埃が比較的多い工事現場等での交換作業の場合、ゴミが混入しやすくなるため、混入したゴミを含む燃料がメインフィルタを通過することなくエンジンに供給される可能性がある。

そこで、上記課題に鑑み、メインフィルタの交換時に燃料供給経路へ混入したゴミ等の異物がエンジンに侵入することを抑制可能なショベルを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、一実施形態において、
燃料タンクからエンジンへの燃料供給経路に設けられるメインフィルタと、
前記燃料供給経路における前記メインフィルタと前記エンジンとの間に燃料供給配管を介することで前記エンジンと離間して設けられる燃料フィルタと、
前記燃料供給経路における前記燃料タンクと前記メインフィルタとの間に設けられ、前記メインフィルタよりも目が粗いプレフィルタと、を備え、
前記メインフィルタ及び前記プレフィルタは、メンテナンスを容易に行うことができる位置に配置され、かつ、前記燃料フィルタは、前記メインフィルタ及び前記プレフィルタをメンテナンスする際に開放するアクセスドアから前記メインフィルタ及び前記プレフィルタの配置位置よりも奥の位置に配置される、
前記燃料フィルタは、前記メインフィルタと同等、又は、前記メインフィルタよりも目が粗い、
ショベルが提供される。

上述の実施形態によれば、メインフィルタの交換時に燃料供給経路へ混入したゴミ等の異物がエンジンに侵入することを抑制可能なショベルを提供することができる。

ショベルの一例を示す側面図である。 ショベルの上部旋回体を概略的に示す平面図である。 ショベルのポンプ室を概略的に示す側面図である。 ショベルの燃料供給系の一例を示す回路図である。 ショベルの燃料供給系の他の例を示す回路図である。 ショベルの燃料供給系の更に他の例を示す回路図である。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。

まず、図１〜図３を参照して、本実施形態に係るショベルの基本構成について説明する。以下、上部旋回体２の中央から見てブーム４が取り付けられている方向、即ち、上部旋回体２に対してブーム４が延在する方向を「前」とし、その反対方向を「後」とする。

図１は、本実施形態に係るショベルの一例を示す側面図である。

本実施形態に係るショベルは、下部走行体１、上部旋回体２、キャブ３、ブーム４、アーム５、及びバケット６を備える。

上部旋回体２は、旋回機構（不図示）を介して下部走行体１上に搭載される。上部旋回体２の左側前部にキャブ３が設けられる。上部旋回体２の前部中央にブーム４の一端が俯仰可能に枢着される。アーム５は、ブーム４の先端部に上下回動可能に取り付けられる。エンドアタッチメントであるバケット６は、アーム５の先端部に上下回動可能に取り付けられる。

尚、掘削アタッチメントであるバケット６の代わりに、ブレーカや破砕機のようなエンドアタッチメントがアーム５の先端部に取り付けられてもよい。

上部旋回体２の後部には、ディーゼルエンジン（以下、単に「エンジン」と称する）８（図２、図３参照）及びエンジン８に付随する構成部品（以下、「付随部品」と称する）が搭載され、エンジン８及び付随部品を上方から覆うようにエンジンフード２００が取り付けられる。

図２は、上部旋回体２を概略的に示す平面図である。

上部旋回体２の後部には、エンジン８及び付随部品等が収容されるエンジンルーム７が形成される。

尚、エンジンルーム７の上方は、上述の如く、エンジンフード２００により覆われているが、図２では、エンジンルーム７の内部を図示するため、エンジンフード２００が取り外された状態が示されている。

エンジンルーム７の中央（即ち、上部旋回体２の後部中央）には、エンジン８が搭載される。また、エンジン８の近傍、例えば、エンジンルーム７の右側の上部には、消音器（マフラ）、排気ガス処理装置であるＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction：選択触媒還元）システム（不図示）等が配置される。具体的には、エンジン８には、排気ガスを外部に放出するための排気管９が接続され、排気管９の下流側の端部には、当該排気ガス処理装置等が接続される。

上部旋回体２の旋回フレーム１４（図３参照）には、前後に縦断する一対の中央フレーム１７（１７Ｌ，１７Ｒ）が設けられ、エンジン８は、中央フレーム１７Ｌ，１７Ｒに取り付けられたブラケット（不図示）上にマウントラバー等を介して搭載される。また、上部旋回体２におけるエンジン８の下方、即ち、エンジン８の下方の旋回フレーム１４（フロア部）には、メンテナンス開口７ａ（開口部の一例）が設けられる。作業者は、メンテナンス開口７ａを通じて、エンジン８のオイル交換作業等を行うことができる。

尚、図２は、排気ガス処理装置（ＳＣＲシステム及び／又はＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）等）の下方に設けられるポンプ室４０の内部を図示するため、排気ガス処理装置が取り外された状態が示されている。また、図２に示すように、中央フレーム１７Ｌ，１７Ｒは、その前端部において、ブーム４を支持する。具体的には、ブーム４は、中央フレーム１７Ｒの前端部及び中央フレーム１７Ｌの前端部との間に挟まれた状態で、中央フレーム１７Ｒ、ブーム４、中央フレーム１７Ｌを貫通するブームフートピン１００により上下回動可能に支持される。

エンジンルーム７の左側（即ち、上部旋回体２の左側後部）には、冷却ファン１２と、ラジエータ等を含む熱交換器ユニット１３が搭載される。具体的には、エンジンルーム７内におけるエンジン８の左端部には、エンジン８の動力で駆動される冷却ファン１２が設けられると共に、冷却ファン１２の左方には、熱交換器ユニット１３が搭載されている。

また、エンジン８と熱交換器ユニット１３の間には、エンジン８の冷却水（以下、「エンジン冷却水」と称する）が流れる冷却水配管１５が設けられる。

また、冷却水配管１５には、水温センサ１６が設けられる。水温センサ１６は、冷却水配管１５を流れる冷却水の温度を検出し、検出信号を後述するコントローラ３０に供給する。

エンジンルーム７の右側（即ち、上部旋回体２の右側後部）には、ポンプ室４０が設けられる。以下、更に図３を参照しつつ、ポンプ室４０について説明を行う。

図３は、ポンプ室４０を概略的に示す側面図であり、具体的には、図２におけるＡ矢視図である。

尚、図３は、ポンプ室４０の内部を図示するため、上部旋回体２（ハウス部）の右側面後部に設けられるポンプ室４０への図示しないアクセスドア（カバー部の一例）を開放した状態が示されている。

図２及び図３に示すように、ポンプ室４０には、ショベルの油圧システムにおける作動油を循環させるための油圧ポンプ６６がエンジン８の動力で駆動可能な態様で配置される。具体的には、油圧ポンプ６６は、その駆動軸がエンジン８のクランク軸と同軸の状態で、エンジン８の右端部に接続されると共に、後述する仕切り板４０ｂに設けられる切欠き部４０Ｈに挿通されることにより、ポンプ室４０内にその大部分が配置される。

また、ポンプ室４０には、燃料をエンジン８に供給するための燃料供給系の各種構成部品が配置される。具体的には、プレフィルタ４３、燃料ポンプ４４、メインフィルタ４５、及びそれらを接続する燃料供給配管４１等がポンプ室４０内に配置される。より具体的には、燃料タンク１９からエンジン８まで延在する燃料供給配管４１がポンプ室４０内を通過し、ポンプ室４０内の燃料供給配管４１の途中に、プレフィルタ４３、燃料ポンプ４４、メインフィルタ４５等が設けられる。また、ポンプ室４０から延出し、エンジン８に接続される部分の燃料供給配管４１には、燃料フィルタ５６が設けられる。

また、ポンプ室４０の四隅には、上部旋回体２の旋回フレーム１４（フロア部）から立設された支柱４０ａが配置される。また、ポンプ室４０には、４つの支柱４０ａのうちのエンジン８と隣接する側（エンジンルーム７の中央側）の２本の間を接続する仕切り板４０ｂが設けられる。仕切り板４０ｂには、上述の如く、油圧ポンプ６６が貫通する切欠き部４０Ｈが設けられる。

プレフィルタ４３、燃料ポンプ４４、及びメインフィルタ４５は、図３に示すように、ポンプ室４０において、アクセスドアを開放することにより、視認可能な位置に配置される。これにより、作業者は、プレフィルタ４３、メインフィルタ４５の交換作業等のメンテナンスを容易に行うことができる。また、プレフィルタ４３、燃料ポンプ４４、及びメインフィルタ４５は、例えば、ポンプ室４０の後側の２本の支柱４０ａに架設される支持フレーム４０ｃに取り付けられてよい。

また、燃料フィルタ５６は、エンジンルーム７におけるポンプ室４０の左方（図３の仕切り板４０ｂの奥側）において、エンジン８の下方、即ち、エンジン８のクランク軸よりも下方に配置される。燃料フィルタ５６は、ポンプ室４０の奥、即ち、仕切り板４０ｂの切欠き部４０Ｈの奥に配置される。通常、作業者の視点は、油圧ポンプ６６が配置される高さ付近にあるため、ポンプ室４０へのアクセスドアを開放しても、比較的高い位置にある作業者の視点からは、仕切り板４０ｂが遮って、燃料フィルタ５６を視認することができない。一方、燃料フィルタ５６は、メンテナンス開口７ａを通じて、上部旋回体２（旋回フレーム１４）の下方から作業者がアクセス可能な位置に配置される。燃料フィルタ５６は、例えば、中央フレーム１７Ｌ等の上部旋回体２の構造物に直接或いはブラケット等を介して間接的に取り付けられてよい。これにより、上部旋回体２への各種部品の搭載作業を行う際、燃料フィルタ５６を含む燃料供給系と、エンジン８とを別々に搭載することができる。

図２に戻り、エンジンルーム７の前方、具体的には、エンジンルーム７の左側に配置される熱交換器ユニット１３の前方には、エアクリーナ６３（エアフィルタ）が配置される。エアクリーナ６３は、吸気管６４を介してエンジン８に接続されている。これにより、エアクリーナ６３で濾過された空気が吸気管６４を通じてエンジン８に供給される。

キャブ３は、エアクリーナ６３の前方、即ち、上部旋回体２の左側前部に配置されている。キャブ３には、運転席（不図示）が設けられ、キャブ３内の運転席の前方には、例えば、液晶ディスプレイ等で構成されるモニタ３ａが設けられる。

モニタ３ａは、コントローラ３０からの表示信号に応じて、例えば、ショベルの運転状況や各部の動作状態などを表す各種情報を表示する。オペレータは、モニタ３ａに表示される各種情報を確認しながら、ショベルを操作する。

コントローラ３０は、ショベルの全体及び各部の動作を制御する制御装置であり、例えば、キャブ３内に搭載される。コントローラ３０は、例えば、演算装置としてのＣＰＵ及びＲＯＭ，ＲＡＭ等の内部メモリを含むコンピュータ等を中心に構成される。

エンジンルーム７の前方、具体的には、エンジンルーム７の左側に設けられるポンプ室４０の前方に、油圧システムで用いられる作動油を貯蔵する作動油タンク１２０が配置される。

また、作動油タンク１２０の前方には、軽油等のエンジン８の燃料（以下、単に「燃料」と称する）を貯蔵する燃料タンク１９が配置される。燃料タンク１９に貯蔵された燃料は、燃料供給配管４１を介してエンジン８に供給される。

燃料タンク１９の前方には、上述した排気ガス処理装置が使用する処理剤（例えば、液体還元剤としての尿素水溶液等）を貯蔵する貯蔵タンク２０が配置される場合がある。貯蔵タンク２０に貯蔵された処理剤は、処理剤供給配管（不図示）により排気ガス処理装置（不図示）に供給される。

ここで、例えば、メインフィルタ４５の交換時に、メインフィルタ４５が一時的に除去された部分から燃料供給配管４１にゴミ等の異物が混入する可能性がある。特に、風埃が比較的多い工事現場等での交換作業の場合、ゴミ等が混入しやすくなるため、混入したゴミ等を含む燃料がプレフィルタ４３及びメインフィルタ４５を通過することなくエンジン８に供給される可能性がある。そのため、本実施形態では、燃料タンク１９からエンジン８への燃料供給経路（燃料供給配管４１）にメインフィルタ４５及びプレフィルタ４３に加えて、更に、燃料フィルタ５６を設けることにより、メインフィルタ４５の交換時におけるエンジン８へのゴミ等の侵入を抑制する。以下、図４、図５を参照して、燃料フィルタ５６を含む燃料供給系の具体的な構成について説明をする。

最初に、図４は、燃料供給系の一例を示す回路図である。

本実施形態に係るショベルの燃料供給系は、燃料ポンプ４４が、例えば、電気駆動されることにより、燃料タンク１９に貯留されている燃料をエンジン８に供給する。

具体的には、燃料ポンプ４４が駆動されると、燃料タンク１９内の燃料が燃料供給配管４１を流れて、プレフィルタ４３に流入する。

尚、燃料タンク１９とプレフィルタ４３との間の燃料供給配管４１には、閉止弁４２が設けられている。閉止弁４２は、通常、開放されており、燃料は、閉止弁４２を通過することができる。

プレフィルタ４３に流入した燃料は、濾過され、比較的大きいゴミ等の異物が取り除かれる。また、プレフィルタ４３には、水位検出装置５２を含む水分離装置５０が設けられ、水分離装置５０により燃料に含まれる水分が分離され、分離された水分の量は、水位検出装置５２により水位として検出される。

プレフィルタ４３を通過した燃料は、燃料供給配管４１を流れて、燃料ポンプ４４に吸い込まれ、燃料ポンプ４４から吐出される。燃料ポンプ４４から吐出された燃料は、燃料供給配管４１を流れて、メインフィルタ４５に流入する。

メインフィルタ４５に流入した燃料は、濾過され、比較的細かいゴミ等の異物が更に取り除かれる。メインフィルタ４５を通過した燃料は、燃料供給配管４１を流れて、燃料フィルタ５６に流入する。

燃料フィルタ５６は、プレフィルタ４３、メインフィルタ４５と同様、燃料に含まれるゴミ等の異物を取り除く（濾過）する機能を有する。燃料フィルタ５６は、例えば、メインフィルタ４５と同等、或いは、メインフィルタ４５よりも目の粗い濾過器である。上述の如く、プレフィルタ４３により比較的大きなゴミ等が取り除かれると共に、メインフィルタ４５により比較的細かいゴミ等が取り除かれるため、燃料フィルタ５６に流入する燃料内には、通常、燃料フィルタ５６が濾過すべきゴミ等の異物は殆ど含まれない。一方、メインフィルタ４５の交換時には、メインフィルタ４５が取り外された部分から燃料供給系（燃料供給配管４１）にゴミ等の異物が侵入する可能性がある。そのため、燃料フィルタ５６が燃料供給系におけるメインフィルタ４５の下流に配置されることにより、メインフィルタ４５が取り外された部分から燃料供給配管４１に侵入したゴミ等をエンジン８に侵入する前に除去（濾過）することができる。

尚、上述の如く、通常、プレフィルタ４３及びメインフィルタ４５により燃料内のゴミ等が殆ど除去されるため、燃料フィルタ５６は、交換する必要がない、或いは、プレフィルタ４３及びメインフィルタ４５に比べて交換頻度が非常に低い。

燃料フィルタ５６を通過した燃料は、エンジン８に供給される。

エンジン８に供給された燃料は、燃料噴射装置（不図示）により、エンジン８の気筒内に噴射される。エンジン８の気筒内に噴射されなかった燃料は、燃料戻り配管４８を流れて、燃料タンク１９に戻される。

燃料戻り配管４８には、燃料クーラ４９が設けられ、燃料クーラ４９は、燃料タンク１９への戻り燃料の温度を下げる。

このように、本例では、燃料供給経路（燃料供給配管４１）におけるメインフィルタ４５とエンジン８との間に、燃料フィルタ５６が設けられる。これにより、メインフィルタ４５の交換時に、メインフィルタ４５が取り外された部分から混入するゴミ等のエンジン８への侵入を抑制することができる。

また、上述の如く、燃料フィルタ５６は、ポンプ室４０へのアクセスドアを開放しても視認不可な位置に配置される。そのため、ポンプ室４０内のメインフィルタ４５の交換時に、作業者が、誤って、燃料フィルタ５６も交換してしまうような事態の発生を抑制することができる。

また、上述の如く、燃料フィルタ５６は、エンジン８の下方のメンテナンス開口７ａからアクセス可能であるため、交換がどうしても必要な場合、作業者は、メンテナンス開口７ａを通じて、交換作業を行うことができる。

尚、本例では、燃料ポンプ４４は、電気駆動されるが、図５（燃料供給系の他の例を示す回路図）に示すように、例えば、エンジン８に対して一体的に取り付けられて、エンジン８の動力で駆動する構成であってもよい。

続いて、図６は、燃料供給系の更に他の例を示す回路図である。以下、図４に示す一例と同様の構成には、同一の符号を付し、図４に示す一例と異なる部分を中心に説明する。

本例では、燃料フィルタ５６とメインフィルタ４５との間の燃料供給配管４１に三方弁４６が設けられている。また、三方弁４６は、フラッシング配管４７を介して燃料タンク１９に繋がれている。即ち、三方弁４６は、メインフィルタ４５を通過した燃料を燃料フィルタ５６を通じてエンジン８に供給する状態（第１の状態）と、フラッシング配管４７を介して燃料タンク１９に戻す状態（第２の状態）とを切り替えることができる。

三方弁４６は、通常、第１の状態に設定され、メインフィルタ４５を通過した燃料は、三方弁４６及び燃料フィルタ５６を介して、エンジン８に供給される。一方、三方弁４６は、第２の状態に設定されると、メインフィルタ４５を通過した燃料をエンジン８に供給することなく、フラッシング配管４７を通じて、燃料タンク１９、プレフィルタ４３、燃料ポンプ４４、及びメインフィルタ４５の間で循環させる。そのため、例えば、メインフィルタ４５の交換時に、三方弁４６を手動で第２の状態に切り替えることにより、メインフィルタ４５が取り外された部分から侵入したゴミ等の異物がエンジン８に侵入しないようにすることができる。また、交換作業が終了した後、しばらくの間、三方弁４６を第２の状態にしたまま、燃料ポンプ４４が駆動されることにより、交換後のプレフィルタ４３及びメインフィルタ４５で混入したゴミ等の異物を除去できる。

三方弁４６は、例えば、プレフィルタ４３、燃料ポンプ４４、及びメインフィルタ４５等と同様、ポンプ室４０の視認可能な位置に配置され、作業者は、手動で、三方弁４６の切り替え操作を行うことができる。

一方、三方弁４６を第１の状態から第２の状態に切り替える操作を行うことなく、メインフィルタ４５等の交換作業を開始してしまう場合も想定し得る。そのため、本例では、図４に示す一例と同様、三方弁４６とエンジン８との間の燃料供給配管４１上に燃料フィルタ５６が設けられる。これにより、三方弁４６の切り替え操作のし忘れがあっても、メインフィルタ４５が取り外された部分から混入するゴミ等の異物のエンジン８への侵入を抑制することができる。

尚、燃料フィルタ５６は、三方弁４６とメインフィルタ４５の間の燃料供給配管４１上に設けられてもよい。

以上、本発明を実施するための形態について詳述したが、本発明はかかる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・変更が可能である。

例えば、上述した実施形態では、燃料タンク１９からエンジン８への燃料供給経路における燃料タンク１９とメインフィルタ４５との間にプレフィルタ４３が設けられるが、プレフィルタ４３が設けられない回路構成であってもよい。かかる場合も、上述した実施形態と同様、燃料フィルタ５６の作用により、メインフィルタ４５の交換時に、メインフィルタ４５が取り外された部分から混入するゴミ等のエンジン８への侵入を抑制することができる。

１ 下部走行体
２ 上部旋回体
３ キャブ
３ａ モニタ
４ ブーム
５ アーム
６ バケット
７ エンジンルーム
７ａ メンテナンス開口
８ ディーゼルエンジン
９ 排気管
１２ 冷却ファン
１３ 熱交換器ユニット
１４ 旋回フレーム
１５ 冷却水配管
１６ 水温センサ
１７，１７Ｌ，１７Ｒ 中央フレーム
１９ 燃料タンク
２０ 貯蔵タンク
３０ コントローラ
４０ ポンプ室
４０ａ 支柱
４０ｂ 仕切り板
４０ｃ 支持フレーム
４０Ｈ 切欠き部
４１ 燃料供給配管
４２ 閉止弁
４３ プレフィルタ
４４ 燃料ポンプ
４５ メインフィルタ
４６ 三方弁
４７ フラッシング配管
４８ 燃料戻り配管
４９ 燃料クーラ
５０ 水分離装置
５２ 水位検出装置
５６ 燃料フィルタ
６３ エアクリーナ
６４ 吸気管
６６ 油圧ポンプ
１００ ブームフートピン
１２０ 作動油タンク
２００ エンジンフード

Claims (4)

1. 燃料タンクからエンジンへの燃料供給経路に設けられるメインフィルタと、
   前記燃料供給経路における前記メインフィルタと前記エンジンとの間に燃料供給配管を介することで前記エンジンと離間して設けられる燃料フィルタと、
   前記燃料供給経路における前記燃料タンクと前記メインフィルタとの間に設けられ、前記メインフィルタよりも目が粗いプレフィルタと、を備え、
   前記メインフィルタ及び前記プレフィルタは、メンテナンスを容易に行うことができる位置に配置され、かつ、前記燃料フィルタは、前記メインフィルタ及び前記プレフィルタをメンテナンスする際に開放するアクセスドアから前記メインフィルタ及び前記プレフィルタの配置位置よりも奥の位置に配置される、
   前記燃料フィルタは、前記メインフィルタと同等、又は、前記メインフィルタよりも目が粗い、
   ショベル。
2. 前記メインフィルタ及び前記プレフィルタは、上部旋回体に設けられるカバーを開放することにより、視認可能な位置に配置され、
   前記燃料フィルタは、前記カバーを開放しても視認不可な位置に配置される、
   請求項１に記載のショベル。
3. 前記燃料フィルタは、前記エンジンのクランク軸よりも下方に配置される、
   請求項１又は２に記載のショベル。
4. 上部旋回体における前記エンジンの搭載位置の下方には、開口部が設けられ、
   前記燃料フィルタは、前記開口部を通じて、前記上部旋回体の下からアクセス可能な位置に配置される、
   請求項１乃至３の何れか一項に記載のショベル。

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