JP2017002582A - 建設機械 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンに沿って流れる空気が機械室内で滞留するのを抑えて、ヒートバランスを向上させる。【解決手段】エンジン２５よりも空気流通方向の下流側には、排気ガス後処理装置３０が配設される。排気ガス後処理装置３０は、支持架台４０の台座板４１に載置される。台座板４１には、上下方向に貫通する通気孔４４が形成されている。台座板４１の下方には、導風ダクト５０が配設されている。導風ダクト５０は、エンジン２５に沿って流れる空気を、台座板４１の通気孔４４を通過して排気ガス後処理装置３０に向かうように導く。【選択図】図２

Description

本発明は、建設機械に関するものである。

従来より、エンジンと、エンジンの周囲に空気流を生成する送風ファンと、エンジンからの排気ガスを処理する排気ガス後処理装置とを備えた建設機械が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。

特許文献１には、排気ガス処理装置を下方から支持する第１及び第２支持部と、排気ガス処理装置の下方に距離を隔てて配置されて第１及び第２支持部を連結する連結部とを備え、送風ファンの軸方向に貫通する開口が連結部に設けられた構成が開示されている。これにより、排気ガス後処理装置の周囲に空気を流れ易くして、車体内に侵入した異物が、連結部の周囲に堆積するのを抑えるようにしている。

特許文献２には、冷却風の流れに対してエンジンの下流側に配設されて排気ガス処理装置を支持するハウスフレームを備え、ハウスフレームに冷却風が流れる導風路を形成した構成が開示されている。これにより、冷却風の流路を確保して、ヒートバランスの低下を防止できるようにしている。

特許第５３２０３４８号公報 特開２０１４−１４８８５８号公報

ところで、特許文献１，２の発明では、エンジンに沿って流れる空気を、連結部の開口（特許文献１参照）やハウスフレームの導風路（特許文献２参照）に向かって積極的に案内する構成とはなっていない。そのため、空気の流れによっては、開口や導風路を通過することなく、機械室内で空気が滞留してしまい、ヒートバランスを損なうおそれがあるという問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、エンジンに沿って流れる空気が機械室内で滞留するのを抑えて、ヒートバランスを向上させることにある。

本発明は、下部走行体と、該下部走行体上に搭載された上部旋回体と、該上部旋回体の機械室内に配設されたエンジンと、該機械室内に空気を取り込んで該エンジンを冷却させるファンとを備えた建設機械を対象とし、次のような解決手段を講じた。

すなわち、第１の発明は、前記エンジンよりも空気流通方向の下流側に配設され、上下方向に貫通する通気孔が形成された台座板を有する支持架台と、
前記台座板に載置され、前記エンジンの排気ガスを処理する排気ガス後処理装置と、
前記台座板の下方に配設され、前記エンジンに沿って流れる空気を、該台座板の通気孔を通過して前記排気ガス後処理装置に向かうように導く導風部材とを備えたことを特徴とするものである。

第１の発明では、排気ガス後処理装置を載置させる支持架台の台座板に通気孔が形成される。台座板の下方には、導風部材が配設されており、エンジンに沿って流れる空気が、通気孔を通過して排気ガス後処理装置に向かって導かれる。

このような構成とすれば、エンジンを冷却した後の空気が、導風部材によってスムーズに排気ガス後処理装置に向かうように導かれるため、機械室内に空気が滞留するのを抑えてヒートバランスを向上させることができるとともに、排気ガス後処理装置を冷却することができる。

また、排気ガス後処理装置を冷却した後の空気をそのまま機械室の上方へ排気すれば、機械室の側方へ排気した場合に比べて、建設機械の周囲に伝わる騒音を軽減することができる。

また、支持架台の下方に油圧ポンプが配設されていた場合には、導風部材によって排気ガス後処理装置と油圧ポンプとが仕切られることとなる。そのため、例えば、油圧ポンプから油が漏れ出したとしても、導風部材によって、高温の排気ガス後処理装置に向かって油が吹き出すのを遮断することができる。つまり、導風部材を防火カバーとして兼用することができる。

第２の発明は、第１の発明において、
前記導風部材は、前記支持架台に取り付けられていることを特徴とするものである。

第２の発明では、導風部材を支持架台に取り付けることで、導風部材を台座板の下方に支持しておくための部材を別途用意する必要が無く、部品点数を削減することができる。

第３の発明は、第１又は第２の発明において、
前記導風部材は、
空気流通方向と直交する方向に間隔をあけて配設された一対の側面パネルと、
前記側面パネルの下端部同士を連結する底面パネルと、
前記側面パネルにおける空気流通方向の下流側の端部同士を連結し且つ前記底面パネルから下流側に向かって斜め上方に傾斜した下流側パネルとを有することを特徴とするものである。

第３の発明では、一対の側面パネル、底面パネル、及び下流側パネルを組み合わせることで、導風部材を構成としている。そして、下流側パネルは、底面パネルから下流側に向かって斜め上方に傾斜しているので、エンジンを冷却した後の空気が導風部材の内部を通過する際に、下流側パネルの傾斜によってスムーズに上方に導くことができる。

第４の発明は、第３の発明において、
前記一対の側面パネルの少なくとも一部は、空気流通方向の下流側に向かって互いの間隔が狭くなる方向に傾斜していることを特徴とするものである。

第４の発明では、一対の側面パネルの少なくとも一部を互いに間隔が狭くなる方向に傾斜させているから、エンジンを冷却した後の空気が導風部材の内部を通過する際に、一対の側面パネルの傾斜と、下流側パネルの傾斜とによって、スムーズに上方に導くことができる。

第５の発明は、第１乃至第４の発明のうち何れか１つにおいて、
前記エンジンにおける空気流通方向の下流側に連結された油圧ポンプを備え、
前記導風部材は、前記機械室内を、前記エンジンが配設されたエンジン室と、前記油圧ポンプが配設されたポンプ室とに仕切っていることを特徴とするものである。

第５の発明では、導風部材によって、機械室がエンジン室とポンプ室とに仕切られる。これにより、例えば、油圧ポンプから油が漏れ出したとしても、導風部材によって、高温のエンジンに向かって油が吹き出すのを遮断することができる。つまり、導風部材を防火カバーとして兼用することができる。

第６の発明は、第１乃至第５の発明のうち何れか１つにおいて、
前記台座板は、枠本体と、該枠本体の枠内を格子状に仕切ることで複数の前記通気孔を区画する複数の仕切板とを有することを特徴とするものである。

第６の発明では、台座板を、枠本体と、枠本体の枠内を格子状に仕切る複数の仕切板とによって、いわゆるグレーチング形状に形成している。これにより、台座板の剛性を確保して排気ガス後処理装置を安定して支持するとともに、複数の通気孔を設けることができる。

本発明によれば、エンジンを冷却した後の空気が、導風部材によってスムーズに排気ガス後処理装置に向かうように導かれるため、機械室内に空気が滞留するのを抑えてヒートバランスを向上させることができるとともに、排気ガス後処理装置を冷却することができる。

本実施形態に係る建設機械の構成を示す斜視図である。 上部旋回体の内部構成を示す背面図である。 支持架台及び導風ダクトを空気流通方向の上流側から見たときの側面図である。 支持架台及び導風ダクトの構成を示す底面図である。 支持架台の構成を示す底面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。各図には、上下や前後左右の方向を矢印で示してある。特に言及しない限り、上下等の方向についてはこれら矢印で示す方向に従って説明する。

図１に示すように、建設機械１０は、クローラ式の下部走行体１１と、下部走行体１１上に旋回自在に搭載された上部旋回体１２とで構成されている。上部旋回体１２には、アタッチメント１３、キャブ１４、機械室１５等が備えられている。

なお、本実施形態の建設機械１０は小旋回型であり、旋回半径が小さくなるように、上部旋回体１２は相対的に小さく構成され、上部旋回体１２の後部の外郭線は、平面視で円弧状に形成されている。

アタッチメント１３は、上部旋回体１２の前部に設置され、ブーム１３ａ、アーム１３ｂ、及びバケット１３ｃ等で構成されている。ブーム１３ａ等のそれぞれは、油圧制御された油圧シリンダ１３ｄの伸縮に連動して動作し、掘削等の作業を行う。これらブーム１３ａ等の操作は、キャブ１４において行われる。

キャブ１４は、矩形箱形の運転室であり、アタッチメント１３に隣接して上部旋回体１２の左前部に設置されている。機械室１５は、上部旋回体１２の後部に設けられている。機械室１５の内部には、エンジン２５（図２参照）や油圧ポンプ２６等が密集した状態で収容されている。

機械室１５の周囲は、機械室カバー１６やカウンタウエイト１７で覆われている。カウンタウエイト１７は、アタッチメント１３との間で前後のバランスを確保するためのものであり、上部旋回体１２の後部に搭載されている。カウンタウエイト１７は、上部旋回体１２の後部の円弧状の外郭線に沿って湾曲して延び、機械室１５を車両後側から左右両側に亘って覆っている。機械室カバー１６は、カウンタウエイト１７とともにエンジン２５等の周囲を覆うことで、機械室１５を区画している。

図２に示すように、上部旋回体１２の下部には、底板２０が配設されている。機械室１５は、底板２０上に設けられている。機械室カバー１６の左側上部には、機械室１５内に外気を取り込むための吸気口１６ａが形成されている。機械室カバー１６の右側上部には、取り込まれた外気を排気する排気口１６ｂが形成されている。

機械室カバー１６の上面の右後隅部には、エンジン２５の排気ガスを外部に排気する排気筒１８が設けられている。排気筒１８は、開口部を後方に向けた状態で、機械室カバー１６から上方に突出している（図１参照）。

機械室１５の内部には、エンジン２５の他にも、ラジエータ２１、ファン２２、油圧ポンプ２６、及び排気ガス後処理装置３０が収容されている。この建設機械１０では、空気流通方向の上流側から順に、ラジエータ２１、ファン２２、エンジン２５、及び油圧ポンプ２６が横並びに配設されている。排気ガス後処理装置３０は、油圧ポンプ２６の上方に配設されている。

エンジン２５は、底板２０に設けられた台座２７の上に、エンジンマウント２８を介して設置されている。エンジン２５は、その駆動軸が底板２０の左右方向を向くように機械室１５の内部に収容されている。

ラジエータ２１は、縦長の長方形状に形成され、コア面が左右方向を向くように配設されている。ラジエータ２１には、エンジン冷却用の冷却水が流通して、吸気口１６ａから取り込まれた外気と熱交換される。

ファン２２は、エンジン２５の駆動軸の左端部に接続され、エンジン２５とラジエータ２１との間に配設されている。油圧ポンプ２６は、エンジン２５の駆動軸の右端部に接続され、機械室１５の右側部分に位置している。

図２に矢印線で示すように、この建設機械１０では、エンジン２５の駆動時に、機械室１５の内部に左側から右側ヘ向かう空気の流れが形成され、ラジエータ２１でその空気と熱交換する冷媒によってエンジン２５等が冷却される。具体的には、ファン２２の回転によって吸気口１６ａから空気が機械室１５の内部に取り入れられる。取り入れられた空気は、ラジエータ２１を通り抜け、ラジエータ２１を流れる冷却水の熱を吸熱して熱気となり、排気口１６ｂから機械室１５の外に排出される。

油圧ポンプ２６は、油圧制御に用いられる作動油の循環経路の途中に接続されている。油圧ポンプ２６は、エンジン２５によって駆動され、作動油を高圧にして循環経路に送り出す。

排気ガス後処理装置３０は、エンジン２５の排気ガスを処理するものであり、支持架台４０に支持されて油圧ポンプ２６の上方に配設されている。なお、支持架台４０の具体的な構成については後述する。

排気ガス後処理装置３０は、フィルタ装置としてのＤＰＦ装置３１（Diesel particulate filter：ディーゼル・パーティキュレート・フィルタ）と、ＳＣＲ装置３２（Selective Catalytic Reduction：選択還元触媒）とを備えている。ＤＰＦ装置３１及びＳＣＲ装置３２は、エンジン２５から排気筒１８に至る排気経路の途中に直列に接続されている。ＤＰＦ装置３１及びＳＣＲ装置３２は、左右方向に並列された状態で、油圧ポンプ２６の上方に配置されている。

ＤＰＦ装置３１は、排気ガス中の粒子状物質を捕集するためのものであり、円筒状のケーシングの内部には、酸化触媒が設けられている。ＤＰＦ装置３１で捕集された粒子状物質は、高温の排気ガスによって自己燃焼されることで、ＤＰＦ装置３１が再生されるようになっている。

ＤＰＦ装置３１を通過した排気ガスには、図示しないインジェクタによって還元剤水溶液である尿素水溶液が噴射される。尿素水溶液は、高温の排気ガスによって熱分解されてアンモニアとなり、還元剤として排気ガスとともに下流側のＳＣＲ装置３２へ供給される。

ＳＣＲ装置３２は、アンモニアを還元剤として排気ガス中の窒素酸化物を還元浄化するものであり、円筒状のケーシングの内部には、アンモニア低減触媒が設けられている。このアンモニア低減触媒によってアンモニアが酸化処理されて無害化されるようになっている。ＳＣＲ装置３２で還元浄化された排気ガスは、排気筒１８から外部に排気される。

ところで、排気ガス後処理装置３０及び支持架台４０は、機械室１５内においてエンジン２５よりも空気流通方向の下流側に配設されている。そのため、エンジン２５に沿って流れる空気が排気口１６ｂに向かう際に、支持架台４０の台座板４１に衝突して、排気口１６ｂから十分に排気されないおそれがある。この場合には、機械室１５内で空気が滞留してしまい、ヒートバランスを損なってしまう。

そこで、本実施形態では、支持架台４０の構成を工夫することで、機械室１５内に空気が滞留するのを抑えて、スムーズに排気できるようにしている。

具体的に、図２〜図５に示すように、支持架台４０は、ＤＰＦ装置３１及びＳＣＲ装置３２が載置される台座板４１と、台座板４１の角部から下方に延びる３本の支持脚４５とを有する。

台座板４１は、枠本体４２と、枠本体４２の枠内を格子状に仕切る複数の仕切板４３とを有する。台座板４１には、複数の仕切板４３によって上下方向に貫通する複数の通気孔４４が区画されている。これにより、台座板４１は、いわゆるグレーチング形状に形成されている。

ＤＰＦ装置３１及びＳＣＲ装置３２の下部には、支持ブラケット３３が設けられている。支持ブラケット３３と台座板４１との間には、マウント部材３４が挟持されてＤＰＦ装置３１及びＳＣＲ装置３２が台座板４１に載置されて固定されている。

支持脚４５は、台座板４１の角部から下方に延びることで台座２７や底板２０に固定されている。支持脚４５は、油圧ポンプ２６の近傍の前後左右の３箇所に立設している。

台座板４１の下方には、導風部材としての導風ダクト５０が配設されている。導風ダクト５０は、エンジン２５に沿って流れる空気を、台座板４１の通気孔４４を通過して排気ガス後処理装置３０に向かうように導くものである。

導風ダクト５０は、一対の側面パネル５１、底面パネル５２、及び下流側パネル５３を組み合わせることで形成されている。一対の側面パネル５１は、空気流通方向と直交する方向（車両前後方向）に間隔をあけて配設されている。側面パネル５１の右端部は、空気流通方向の下流側に向かって互いの間隔が狭くなる方向に傾斜している。一対の側面パネル５１は、支持架台４０の台座板４１に、例えば溶接によって取り付けられている。

底面パネル５２は、一対の側面パネル５１の下端部同士を連結している。下流側パネル５３は、一対の側面パネル５１の右端部同士を連結している。さらに、下流側パネル５３は、底面パネル５２の右端部から右方に向かって斜め上方に傾斜している。

ここで、導風ダクト５０の左端側は開口しているので、エンジン２５を冷却した後の空気は、この開口から導風ダクト５０の内部に流入する。導風ダクト５０の内部を通過する空気は、一対の側面パネル５１の右端部の傾斜と、下流側パネル５３の傾斜とによって、スムーズに上方に導かれ、台座板４１の通気孔４４を通過して排気ガス後処理装置３０に向かって流れる。

このように、エンジン２５を冷却した後の空気が、導風ダクト５０によってスムーズに排気ガス後処理装置３０に向かうように導かれるため、機械室１５内に空気が滞留するのを抑えてヒートバランスを向上させることができるとともに、排気ガス後処理装置３０を冷却することができる。

また、排気ガス後処理装置３０を冷却した後の空気は、そのまま機械室１５の上方へ流れて排気口１６ｂから排気されるので、機械室１５の側方へ排気した場合に比べて、建設機械１０の周囲に伝わる騒音を軽減することができる。

また、導風ダクト５０は、台座板４１の下方に配設されることで、排気ガス後処理装置３０と油圧ポンプ２６とを仕切っている。さらに、導風ダクト５０は、機械室１５内を、エンジン２５が配設されたエンジン室と、油圧ポンプ２６が配設されたポンプ室とに仕切るように配設されている。

これにより、例えば、油圧ポンプ２６から油が漏れ出したとしても、導風ダクト５０によって、高温の排気ガス後処理装置３０やエンジン２５に向かって油が吹き出すのを遮断することができる。つまり、導風ダクト５０を防火カバーとして兼用することができる。

《その他の実施形態》
前記実施形態については、以下のような構成としてもよい。

本実施形態では、エンジン２５に沿って流れる空気を排気ガス後処理装置３０に向かって導く導風部材として、一対の側面パネル５１、底面パネル５２、及び下流側パネル５３を組み合わせた導風ダクト５０を用いた構成について説明したが、この形態に限定するものではない。例えば、台座板４１の下方に、空気流通方向の下流側に向かって斜め上方に傾斜した傾斜板を配設することで、この傾斜板に沿って空気を排気ガス後処理装置３０に向かって導くようにしてもよい。

また、本実施形態では、導風ダクト５０を支持架台４０の台座板４１に取り付けるようにしたが、この形態に限定するものではない。例えば、導風ダクト５０の形状を工夫して、油圧ポンプ２６をエンジン２５に連結させるポンプブラケット（図示省略）と導風ダクト５０とを共締め可能な構成としてもよい。

以上説明したように、本発明は、エンジンに沿って流れる空気が機械室内で滞留するのを抑えて、ヒートバランスを向上させることができるという実用性の高い効果が得られることから、きわめて有用で産業上の利用可能性は高い。

１０ 建設機械
１１ 下部走行体
１２ 上部旋回体
１５ 機械室
２２ ファン
２５ エンジン
２６ 油圧ポンプ
３０ 排気ガス後処理装置
４０ 支持架台
４１ 台座板
４２ 枠本体
４３ 仕切板
４４ 通気孔
５０ 導風ダクト（導風部材）
５１ 側面パネル
５２ 底面パネル
５３ 下流側パネル

Claims (6)

1. 下部走行体と、該下部走行体上に搭載された上部旋回体と、該上部旋回体の機械室内に配設されたエンジンと、該機械室内に空気を取り込んで該エンジンを冷却させるファンとを備えた建設機械であって、
   前記エンジンよりも空気流通方向の下流側に配設され、上下方向に貫通する通気孔が形成された台座板を有する支持架台と、
   前記台座板に載置され、前記エンジンの排気ガスを処理する排気ガス後処理装置と、
   前記台座板の下方に配設され、前記エンジンに沿って流れる空気を、該台座板の通気孔を通過して前記排気ガス後処理装置に向かうように導く導風部材とを備えたことを特徴とする建設機械。
2. 請求項１において、
   前記導風部材は、前記支持架台に取り付けられていることを特徴とする建設機械。
3. 請求項１又は２において、
   前記導風部材は、
   空気流通方向と直交する方向に間隔をあけて配設された一対の側面パネルと、
   前記側面パネルの下端部同士を連結する底面パネルと、
   前記側面パネルにおける空気流通方向の下流側の端部同士を連結し且つ前記底面パネルから下流側に向かって斜め上方に傾斜した下流側パネルとを有することを特徴とする建設機械。
4. 請求項３において、
   前記一対の側面パネルの少なくとも一部は、空気流通方向の下流側に向かって互いの間隔が狭くなる方向に傾斜していることを特徴とする建設機械。
5. 請求項１乃至４のうち何れか１つにおいて、
   前記エンジンにおける空気流通方向の下流側に連結された油圧ポンプを備え、
   前記導風部材は、前記機械室内を、前記エンジンが配設されたエンジン室と、前記油圧ポンプが配設されたポンプ室とに仕切っていることを特徴とする建設機械。
6. 請求項１乃至５のうち何れか１つにおいて、
   前記台座板は、枠本体と、該枠本体の枠内を格子状に仕切ることで複数の前記通気孔を区画する複数の仕切板とを有することを特徴とする建設機械。

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