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図面 (12)

課題

マフラから排出される排ガスと、マフラから排出される内部からの水と、テールパイプ排ガス出口から進入する外部からの雨水との排出方向を最適化し、これらを効率的に排出することが可能な建設機械排気管構造の提供。

解決手段

排ガスを下方へ排出する構造のマフラを搭載する建設機械の排気管構造において、マフラの下流側にテールパイプ27を備える。テールパイプ27は、マフラの排ガス出口26Aから下方へ向かって液溜り部27Bに接続する上流部27Aと、液溜りの空間が形成された液溜り部27Bと、液溜り部27Bから上方へ向かう下流部27Cとを有する。液溜り部27Bの底部には、液溜り部27Bに溜まった水を排出するためのドレインパイプ29が設けられている。

概要

背景

従来より、触媒スーツフィルタ等の排気後処理装置への浸水を防止するため、排気後処理装置が収容され排ガス出口管が設けられたケース本体において、排気後処理装置に対して排気後処理装置の下流側に配置された壁部との間に排気後処理装置への浸水を防止するき止め部が設けられた排気ガス浄化装置が知られている(特許文献1参照)。

別の例として、エンジン上カバーに平行な平行部配管と曲がり部配管との間に2重管構造の雨水溜め部を設け、平行部配管と曲がり部配管との間に所定長さの間隔を設けることにより、開口部から流入する雨水を雨水溜め部の底部に一時的に溜め、平行部配管に雨水が溜まるのを防ぐ排気管構造も知られている(特許文献2参照)。

概要

マフラから排出される排ガスと、マフラから排出される内部からの水と、テールパイプ排ガス出口から進入する外部からの雨水との排出方向を最適化し、これらを効率的に排出することが可能な建設機械の排気管構造の提供。 排ガスを下方へ排出する構造のマフラを搭載する建設機械の排気管構造において、マフラの下流側にテールパイプ27を備える。テールパイプ27は、マフラの排ガス出口26Aから下方へ向かって液溜り部27Bに接続する上流部27Aと、液溜りの空間が形成された液溜り部27Bと、液溜り部27Bから上方へ向かう下流部27Cとを有する。液溜り部27Bの底部には、液溜り部27Bに溜まった水を排出するためのドレインパイプ29が設けられている。

目的

本発明は、マフラ(排ガス後処理装置でもよい)から排出される排ガスと、マフラから排出される内部からの水と、テールパイプの排ガス出口から進入する外部からの雨水との排出方向を最適化し、これらを効率的に排出することが可能な建設機械の排気管構造を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

排ガスを下方へ排出する構造のマフラを搭載する建設機械排気管構造において、前記マフラの下流側にテールパイプを備え、前記テールパイプは、前記マフラの排ガス出口から下方へ向かって液溜り部に接続する上流部と、液溜りの空間が形成された前記液溜り部と、前記液溜り部から上方へ向かう下流部とを有し、前記液溜り部の底部には、前記液溜り部に溜まった水を排出するためのドレイン手段が設けられていることを特徴とする建設機械の排気管構造。

請求項2

前記液溜り部は、前記マフラよりも低い位置に設けられていることを特徴とする請求項1記載の建設機械の排気管構造。

請求項3

前記上流部の傾斜は、前記下流部の傾斜よりも急峻であることを特徴とする請求項2記載の建設機械の排気管構造。

請求項4

前記マフラは排ガス後処理装置であって、前記排ガス後処理装置の排ガス出口の上面には、排ガス中の物質を検出するためのセンサが設けられていることを特徴とする請求項1から3のうち何れか一記載の建設機械の排気管構造。

技術分野

0001

本発明は、油圧ショベル等の建設機械においてエンジン排気系に用いられる排気管構造に関する。

背景技術

0002

従来より、触媒スーツフィルタ等の排気後処理装置への浸水を防止するため、排気後処理装置が収容され排ガス出口管が設けられたケース本体において、排気後処理装置に対して排気後処理装置の下流側に配置された壁部との間に排気後処理装置への浸水を防止するき止め部が設けられた排気ガス浄化装置が知られている(特許文献1参照)。

0003

別の例として、エンジン上カバーに平行な平行部配管と曲がり部配管との間に2重管構造の雨水溜め部を設け、平行部配管と曲がり部配管との間に所定長さの間隔を設けることにより、開口部から流入する雨水を雨水溜め部の底部に一時的に溜め、平行部配管に雨水が溜まるのを防ぐ排気管構造も知られている(特許文献2参照)。

先行技術

0004

特開2010−7556号公報
特開平10−317957号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、特許文献1の装置では、真上から出口管に入ってきた水については堰き板によって排気後処理装置への浸水を防ぐことができるが、斜め上方向から出口管に入ってきた水が堰き板を越えてしまう場合には、排気後処理装置への浸水を必ずしも防ぐことができなくなる。また、堰き板又は堰き止め部をマフラ本体に設ける構成であるため、マフラ本体の構造を変更しなければならず、現実的に加工が大変である。

0006

一方、特許文献2では、外部から入ってきた雨水を一時的に溜め、これを熱伝導等により蒸発させて雨水を処理する構造をとっている。このため、エンジン稼働中は浸水を防ぐことができるが、エンジン稼働していない場合は排気の熱伝導を得ることができず、雨水溜め部の空間の許容量を超えると雨水が内部に侵入してしまう可能性がある。

0007

そこで本発明は、マフラ(排ガス後処理装置でもよい)から排出される排ガスと、マフラから排出される内部からの水と、テールパイプ排ガス出口から進入する外部からの雨水との排出方向を最適化し、これらを効率的に排出することが可能な建設機械の排気管構造を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0008

上記目的を達成するために、本発明は、排ガスを下方へ排出する構造のマフラを搭載する建設機械の排気管構造において、マフラの下流側にテールパイプを備え、テールパイプは、マフラの排ガス出口から下方へ向かって液溜り部に接続する上流部と、液溜りの空間が形成された液溜り部と、液溜り部から上方へ向かう下流部とを有し、液溜り部の底部には、液溜り部に溜まった水を排出するためのドレイン手段が設けられている建設機械の排気管構造を提供している。なお、上記マフラは、排ガス後処理装置であってもよい。

0009

ここで、液溜り部は、マフラよりも低い位置に設けられているのが好ましい。

0010

更に、上流部の傾斜は、下流部の傾斜よりも急峻であるのが好ましい。

0011

また、マフラは排ガス後処理装置であって、排ガス後処理装置の排ガス出口の上面には、排ガス中の物質を検出するためのセンサが設けられているのが好ましい。

発明の効果

0012

請求項1記載の建設機械の排気管構造によれば、テールパイプは、マフラの排ガス出口から下方へ向かって液溜り部に接続する上流部と、液溜り部と、液溜り部から上方へ向かう下流部とを有し、液溜り部の底部にはドレイン手段が設けられているため、テールパイプの排ガス出口から進入する雨水、及び、マフラから排出される水を液溜り部に集約してドレイン手段から排出することができる。また、排ガスを下方へ排出する構造のマフラを建設機械に搭載することが可能となる。

0013

請求項2記載の建設機械の排気管構造によれば、液溜り部はマフラよりも低い位置に設けられているため、液溜り部に溜まった水がマフラに浸入することを抑制することができる。

0014

請求項3記載の建設機械の排気管構造によれば、上流部(つまり、テールパイプのうちマフラに接続する部分)の傾斜が下流部の傾斜よりも急峻であるため、斜面上等で建設機械が多少傾いたとしても、液溜り部に溜まった水がマフラに浸入することを一層抑制することができる。

0015

請求項4記載の建設機械の排気管構造によれば、マフラは排ガス後処理装置であって、排ガス後処理装置の排ガス出口の上面には排ガス中の物質を検出するためのセンサ(例えば窒素酸化物を検出するNOxセンサ)が設けられている。即ち、排ガス後処理装置の劣化故障検知に用いられるセンサ(例えばNOxセンサ)を、物質を検出しやすい位置であって且つマフラから排出される水を被らない位置に配置することができる。

図面の簡単な説明

0016

本発明の実施形態による建設機械の各部を概念的に示す概略側面図。
本発明の実施形態による建設機械の各部を概念的に示す概略平面図。
本発明の第一実施形態による建設機械の排気管構造を含む上部旋回体の後部を示す側面図。
図3に示した部分を上から見た平面図。
第一実施形態による建設機械の排気管構造における排ガス後処理装置を後方から見た後面図。
図3の領域VIを拡大して示す拡大側面図。
本発明の第二実施形態による建設機械の排気管構造を含む上部旋回体の後部を示す側面図。
図7に示した部分を上から見た平面図。
第二実施形態による建設機械の排気管構造を後方から見た後面図。
図9の排気管構造を下方から見た下面図(図9のX−X線断面図)。
第二実施形態によるテールパイプをドレイン穴を通る平面で切った断面図(図9のXI−XI線断面図)。

実施例

0017

<第一実施形態>
本発明の第一実施形態による建設機械の排気管構造について図1から図6に基づき説明する。なお、本実施形態では、建設機械の一例として油圧ショベルに本発明を適用した例について説明する。

0018

図1及び図2に示すように、油圧ショベル1は、クローラ式下部走行体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に対して起伏可能に支持された作業アタッチメント(図示せず)とを備えている。

0019

上部旋回体3は、下部走行体2上に設けられたベースフレーム4と、ベースフレーム4上に設けられたキャビン5と、エンジン6と、カウンタウェイト10と、マフラ11とを備えている。なお、キャビン5内の運転席(図示せず)に着座する乗員から見た前後及び左右方向を上部旋回体3の前後及び左右方向として以下説明する。

0020

エンジン6は、その長手方向を左右方向に向けた横向きの姿勢でベースフレーム4の後部に設けられている。また、エンジン6には、エンジン6の動力により作動可能となる油圧ポンプ(図示せず)が連結されている。

0021

図3に示すように、ベースフレーム4上には、脚部及び台部を有して側面視略門型に構成されたマフラ架台21が固定されている。マフラ11は、取付具を介してマフラ架台21上に取り付けられている。マフラ架台21下の空間には、上記油圧ポンプが配置されている。

0022

図3から図5に示すように、マフラ11は、排ガス後処理装置として、エンジン6の排気通路に接続された第一処理部25と、第一処理部25から排出されたガス受け入れるとともに後述するテールパイプ27を通して排出する第二処理部26と、排気音を低減するための消音器(図示せず)とを備えている。

0023

第一処理部25は、エンジン6の排気ガス中におけるミストを除去するためのフィルタ(Diesel Particulate Filter:以下DPFと称す。図示せず)を有している。このDPFは、内部に流通した排気ガス中の煤等を捕集する能力を有する一方、捕集された粉塵高温焼却することにより、前記捕集能力を再生することが可能となっている。

0024

第二処理部26は、エンジン6の排気ガス中におけるNOxを除去するための触媒層を有する、いわゆる尿素SCR(Selective Catalytic Reduction)システムである。この触媒層は、尿素水噴霧された状態にある排気ガスを内部に通過させることにより、いわゆる脱硝反応を生じさせて、排気ガス中の窒素酸化物(NOx)を窒素酸素と水に分解するようになっている。つまり、触媒層は、尿素を還元剤とするものである。

0025

図3図5図6に示すように、第二処理部26は排ガス出口26Aを有しており、排ガス出口26Aのテールパイプ接続面26Sにて後述のテールパイプ27と接続される。図5に示すように、テールパイプ接続面26Sは、その開口部が下方(やや斜め後方)に向いている。即ち、本実施形態のマフラ11は、排ガスを下方へ排出する構造を有する。これはトラック等の車両用のマフラ(又は排ガス後処理装置)に一般的な構造である。

0026

マフラ11の下流側には、テールパイプ27が設けられている。図6に示すように、テールパイプ27は、マフラ11(第二処理部26)の排ガス出口26Aから下方へ向かって傾斜し液溜り部27Bに接続する上流部27Aと、液溜りの空間が形成された液溜り部27Bと、液溜り部27Bから上方へ向かって傾斜する下流部27Cと、下流部27Cの出口から鉛直上方に延びる鉛直部27Dとを有する。それぞれ管状の部材である上流部27A、液溜り部27B、下流部27C及び鉛直部27Dが互いに接合され、これが第二処理部26の排ガス出口26Aに取り付けられる。

0027

更に、鉛直部27Dは、取付具22を介してカウンタウェイト10に取り付けられたエンドパイプ27Eに接続されている。エンドパイプ27Eは、全体的に上流部27A、液溜り部27B、下流部27C及び鉛直部27Dよりも大きな径を有している。エンドパイプ27Eは、鉛直に延びる下部と、この下部から後方斜めに曲げられた方向に延びる上部とから構成されており、排ガス出口は後方に向いている。

0028

このように、テールパイプ27(特に、上流部27A、液溜り部27B、下流部27C及び鉛直部27D)は全体として略U字状をなしている。液溜り部27Bは、そのU字の底部に相当する部分であり、従ってマフラ11よりも低い位置にある。より具体的に言うと、液溜り部27Bのうち高さが最も低い部分(底部)27B1(図6)は、マフラ11(第二処理部26)の下面26B(図3)よりも低い位置にある。

0029

また、上流部27Aの傾斜は、下流部27Cの傾斜よりも急峻である。言い換えると、鉛直方向に対して上流部27Aの軸線がなす角度は、鉛直方向に対して下流部27Cの軸線がなす角度よりも小さい。

0030

液溜り部27Bの底部27B1には、液溜り部27Bに溜まった水を排出するためのドレインパイプ29が設けられている。ドレインパイプ29は所定の方向に向かって曲げられた形状をしており、テールパイプ27直下の部品への直接被水を防止する。

0031

また、マフラ11(第二処理部26)の排ガス出口26Aの上面には、第二処理部26(SCR触媒)の劣化故障検知に用いられるNOxセンサ30が設けられている。

0032

次に、テールパイプ27における排ガス及び水の流れについて説明する。エンジン6から出た排ガスは、第一処理部25及び第二処理部26を通過して浄化された後、図6の矢印F1で示すように、排ガス出口26Aから、テールパイプ27の上流部27A、液溜り部27B、下流部27C、鉛直部27D及びエンドパイプ27Eを順に通って大気へ排出される。

0033

第二処理部26では、上述のように排気ガス中の窒素酸化物(NOx)を窒素と酸素と水に分解する結果として水が排出され、この水が、矢印F2で示すように、テールパイプ27の上流部27Aを伝って液溜り部27Bの底部に到達して液溜りWとなる。加えて、矢印F3で示すように、雨水などエンドパイプ27Eの出口から浸入する外部からの水が、エンドパイプ27E及び鉛直部27Dを通り、下流部27Cを伝って、液溜り部27Bの底部に到達して液溜りWとなる。このようにして液溜り部27Bの底部に集約された水(液溜りW)は、ドレインパイプ29を通って排出される。

0034

本実施形態による建設機械の排気管構造によれば、テールパイプ27の排ガス出口から進入する雨水、及び、マフラ11(第二処理部26)から排出される水を液溜り部27Bに集約してドレインパイプ29から排出することができる。

0035

また、上述したように、トラック等の車両では、マフラ(排ガス後処理装置)が車体下側に設置されるため、排ガスを下方へ排出する構造が一般的である。一方、油圧ショベル等の建設機械では、マフラ(排ガス後処理装置)が機体上側に設置されるため、隣接物作業者等への配慮から排ガスを機体上方へ排出する構造が一般的である。このため、車両用のマフラでは、本実施形態の排ガス出口26Aのように排ガス出口が下方へ向いている。本実施形態による建設機械の排気管構造によれば、このように排ガスを下方へ排出する構造のマフラ(排ガス後処理装置)を建設機械に搭載することが可能となる。

0036

また、本実施形態による建設機械の排気管構造によれば、液溜り部27Bは、マフラ11よりも低い位置に設けられているため、液溜り部27Bに溜まった水がマフラ11に浸入することを抑制できる。

0037

更に、上流部27Aの傾斜は、下流部27Cの傾斜よりも急峻であるため、油圧ショベル1が振動したり、斜面上で油圧ショベル1が傾いたりしたとしても、液溜り部27Bに溜まった水がマフラ11に浸入することを一層抑制することができる。

0038

また、マフラ11(第二処理部26)の排ガス出口26Aの上面にNOxセンサ30が配置されているため、適切に窒素酸化物を検出でき、且つ、NOxセンサ30が第二処理部26から排出される水を被ることを防止することができる。

0039

また、背景技術で説明した、排ガス後処理装置への浸水を防ぐ堰き止め部をマフラ本体に設ける構成と比較して、本実施形態ではパイプを加工することによって、マフラ(排ガス後処理装置)への浸水防止機能を有するテールパイプを構成することができるため、加工の点で有利である。

0040

<第二実施形態>
本発明の第二実施形態による建設機械の排気管構造について図7から図11に基づき説明する。

0041

第二実施形態による建設機械の排気管構造の構成は、マフラ(排ガス後処理装置)の排ガス出口の向き、テールパイプの形状、及び、ドレイン手段の構成を除き、第一実施形態による建設機械の排気管構造と同様である。よって、ここでは上記の異なる構成についてのみ説明し、他の構成についてはその説明を省略する。

0042

第二実施形態では、図9及び図10に示すように、第二処理部26の排ガス出口26Aの開口は、斜め後方に傾斜しているのみならず、右側にも傾斜している(これに対して、第一実施形態では、図5に示すように、排ガス出口26Aの開口は、斜め後方に傾斜しているが、左右方向には殆ど傾斜していない。)。

0043

第二実施形態によるテールパイプ127は、マフラ11(第二処理部26)の排ガス出口26Aから下方(右斜めやや後方)へ向かって傾斜し液溜り部127Bに接続する上流部127Aと、液溜りの空間が形成された液溜り部127Bと、液溜り部127Bから上方(右斜め前方)へ向かって傾斜する下流部127Cとを有する。

0044

下流部127Cには開口127Dが形成されており、この開口127Dは、図8から図10に示すように右方を向いている。従って、本実施形態では、テールパイプ127を通過した排ガスは、上部旋回体3の右側方に排出される。

0045

第二実施形態によるテールパイプ127は、第一実施形態と異なり、上流部127A、液溜り部127B及び下流部127Cが、全体として滑らかなカーブを描くように形成されている。従って、テールパイプ127は全体として滑らかな略U字状をなしている。本実施形態においても、液溜り部127Bは、マフラ11よりも低い位置に設けられている。

0046

図10及び図11に示すように、液溜り部127Bのうち高さが最も低い部分(底部又は最下部)には、液溜り部127Bに溜まった水を排出するためのドレイン穴129が形成されている。このように、液溜り部127Bの直下に部品がない場合等、被水を防止する必要がない場合には、ドレインパイプではなくドレイン穴を設定すれば足りる。

0047

第二実施形態による建設機械の排気管構造によれば、テールパイプ127の排ガス出口から進入する雨水、及び、マフラ11(第二処理部26)から排出される水を液溜り部127Bに集約してドレイン穴129から排出することができる。また、第一実施形態と同様に、排ガスを下方へ排出する構造の排ガス後処理装置を建設機械に搭載することが可能である。

0048

更に、第二実施形態によるテールパイプ127は全体として滑らかな略U字状をなしているため、排ガスや水の流れがスムーズである。また、ドレインパイプではなくドレイン穴129を採用したため、構造が簡素化され部品点数も減少する。

0049

<変形例>
本発明による建設機械の排気管構造は上述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。

0050

例えば、テールパイプの形状は、上述した略U字状の形状に限られない。排ガス出口から下方へ向かって液溜り空間が確保された液溜り部を設け、液溜り部から上方へ向かう形の形状であれば、略V字状、略J字状等であってもよい。

0051

また、テールパイプの製造方法としては、上述した第一実施形態のように複数の管(パイプ)を接合することによって構成されたものであってもよいし、或いは、一体成形されたものであってもよい。

0052

また、上述した実施形態では、マフラ11は、排ガス後処理装置である第一処理部25及び第二処理部26を備えていた。しかし、マフラは排ガス後処理装置を備えていなくてもよい。

0053

以上のように本発明にかかる建設機械の排気管構造は、油圧ショベル等の建設機械においてエンジン排気系に用いる排気管構造として有用である。

0054

1油圧ショベル、 2下部走行体、 3上部旋回体、
4ベースフレーム、 5キャビン、 6エンジン、
10カウンタウェイト、 11マフラ、
21 マフラ架台、 25 第一処理部、 26 第二処理部、
26A排ガス出口、 26Sテールパイプ接続面、
27 テールパイプ、 27A上流部、 27B液溜り部、
27C 下流部、 27D 鉛直部、 27Eエンドパイプ、
29ドレインパイプ、 30NOxセンサ、
127 テールパイプ、 127A 上流部、 127B 液溜り部、
127C 下流部、 127D 開口、 129ドレイン穴。

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