(57)【要約】【課題】温度条件が多少過酷な環境下であっても還元剤を安定して供給することができる作業機械を提供する。【解決手段】ＳＣＲシステムを備えた油圧ショベルである。還元剤を貯留する還元剤タンク２２が設置される複数のタンク設置部５６と、これらに配設され、還元剤タンク２２に接続される複数の接続口３１ａと、これら接続口３１ａと切替バルブ４３とに接続された複数の分岐送液配管４１と、還元剤供給装置２１と切替バルブ４３とに接続された主送液配管４２と、を有している。切替バルブ４３の流路を切り替えることにより、複数の分岐送液配管４１のいずれか１つを選択して還元剤供給装置２１に還元剤の送液が可能になっている。還元剤タンク２２は、タンク設置部５６から取り外し可能で、接続口３１ａに着脱可能である。複数のタンク設置部５６は、雰囲気温度の異なる低温領域と高温領域とに設けられている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気経路内に液状の還元剤を供給する還元剤供給装置と、前記還元剤を貯留する還元剤タンクと、を含む、ＳＣＲシステムを備えた作業機械であって、
前記還元剤タンクが設置される複数のタンク設置部と、
前記複数のタンク設置部のそれぞれに配設され、前記還元剤タンクに接続される複数の接続部と、
前記複数の接続部のそれぞれに一端が接続され、他端が切替装置に接続された複数の分岐送液配管と、
前記還元剤供給装置に一端が接続され、他端が前記切替装置に接続された主送液配管と、
を有し、
前記切替装置の流路を切り替えることにより、前記複数の分岐送液配管のいずれか１つを選択して前記還元剤供給装置に前記還元剤の送液が可能になっている作業機械。
【請求項２】
請求項１に記載の作業機械であって、
前記還元剤タンクが、前記タンク設置部から取り外し可能で、前記接続部に着脱可能である作業機械。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の作業機械であって、
前記複数のタンク設置部のうち、少なくともいずれか１箇所が、吸気室、運転室及び備品室を含む低温領域に設けられ、且つ、少なくともいずれか１箇所が、エンジン室及びポンプ室を含む高温領域に設けられている作業機械。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の作業機械であって、
前記還元剤タンク内の前記還元剤の残量を計測する残量計測装置と、
前記残量計測装置の計測値に基づいて残量情報を処理する情報処理装置と、
前記情報処理装置の指示に基づいて前記残量情報を報知する報知装置と、
を更に有している作業機械。
【請求項５】
請求項４に記載の作業機械であって、
前記情報処理装置が、前記切替装置の流路の切り替えが可能な流路切替手段を有し、
前記流路切替手段が、前記計測値が所定の値に達した場合に、前記還元剤の送液が可能な前記分岐配管を選択して前記流路を切り替える機能を有している作業機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction、選択触媒還元）システムを備えた油圧ショベル等の作業機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＳＣＲシステムでは、還元剤として尿素水が多用されている。ところが、この尿素水は−１０℃を超えるような低温になると凍結し、また、４０℃を超えるような高温になると変質するおそれがあるため、温度条件の厳しい環境での使用に難がある。そこで、多少過酷な温度条件の環境下であっても安定してその機能が発揮できるように様々な提案が行われている（特許文献１、２）。
【０００３】
例えば、特許文献１では、凍結防止のために、還元剤を貯留する還元剤貯留タンクをエンジンルームや運転室など、保温可能な部位に配置する配置構造が提案されている。
【０００４】
一方、特許文献２では、還元剤タンク内に温度検出器を設け、その温度検出器で検出される尿素水の温度に応じて還元剤タンクに空調装置の温冷風が吹き当たるようにした建設機械が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２０９３６号公報
【特許文献２】特開２００８−２９７９８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１の配置構造の場合、還元剤の凍結防止には役立つものの、高温下ではかえって還元剤の温度上昇を招くおそれがあり、使い辛いという問題がある。その点、特許文献２の建設機械の場合、低温、高温のいずれの温度下でも対応できるため汎用性に優れてはいるが、空調装置を常時運転する必要があり、ランニングコストや燃費の面で不利がある。
【０００７】
また、ＳＣＲシステムでは、通常、還元剤の供給が途切れるとエンジンの駆動が自動停止するように設定されている。従って、不用意に作業機械が停止しないよう、還元剤をできるだけ多く貯留しておきたいという要望がある。しかし、還元剤タンクの容量を大きくすると、凍った還元剤を溶かしたり高温になった還元剤を冷やしたりするのに時間がかかり、作業性が悪くなってしまう。
【０００８】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、比較的簡単な構造でありながら、温度条件が多少過酷な環境下であっても還元剤を安定して供給することができる作業機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明では、還元剤タンクを複数の箇所に分散して配置できるようにした。
【００１０】
具体的には、本発明は、排気経路内に液状の還元剤を供給する還元剤供給装置と、前記還元剤を貯留する還元剤タンクと、を含む、ＳＣＲシステムを備えた作業機械であって、前記還元剤タンクが設置される複数のタンク設置部と、前記複数のタンク設置部のそれぞれに配設され、前記還元剤タンクに接続される複数の接続部と、前記複数の接続部のそれぞれに一端が接続され、他端が切替装置に接続された複数の分岐送液配管と、前記還元剤供給装置に一端が接続され、他端が前記切替装置に接続された主送液配管と、を有し、前記切替装置の流路を切り替えることにより、前記複数の分岐送液配管のいずれか１つを選択して前記還元剤供給装置に前記還元剤の送液が可能になっている作業機械である。
【００１１】
このような構成の作業機械によれば、還元剤タンクを設置できるタンク設置部が複数あるので、還元剤タンクを複数備え置くことができる。従って、１つの還元剤タンクの容量を小さくしても、全体として多くの還元剤を貯留しておくことできるので、還元剤不足で作業機械が不用意に停止するのを抑制できる。全体の容量を確保したまま、個々の還元剤タンクを小さくすることができるので、還元剤の解凍や冷却に要する時間を短縮させることができ、作業性に優れる。
【００１２】
各タンク設置部には、そこから還元剤供給装置に送液できるように、接続部や分岐送液配管、切替装置、主送液配管が設けられているので、還元剤タンクを任意のタンク設置部に設置して接続部に接続し、切替装置の流路を切り替えるだけで、いずれのタンク設置部からでも還元剤を還元剤供給装置に供給することができる。従って、環境温度に応じて適切なタンク設置部を選択し、そこに還元剤タンクを備え置くことで、複雑な装置を設けなくとも還元剤の凍結や変質を防止することができる。また、還元剤タンクを複数備え置けば、使用中の還元剤タンクで還元剤切れが起きても、切り替え操作するだけで他の還元剤タンクから直ぐに還元剤の供給ができるので、作業機械を無駄に停止させずに済む。
【００１３】
特に、前記還元剤タンクは、前記タンク設置部から取り外し可能で、前記接続部に着脱可能であるのが好ましい。
【００１４】
そうすれば、運転時以外は還元剤タンクを取り外して、作業機械とは別の適切な温度環境下に置いておき、運転時に作業機械に取り付けることができる。従って、運転開始時から直ぐに適切な状態でＳＣＲシステムを作動させることができ、運転開始時に還元剤を解凍したり冷却したりせずに済む。
【００１５】
更に、作業機械の温度の異なる領域を活用して、前記複数のタンク設置部のうち、少なくともいずれか１箇所が、吸気室、運転室及び備品室を含む低温領域に設けられ、且つ、少なくともいずれか１箇所が、エンジン室及びポンプ室を含む高温領域に設けられているようにしておくとよい。
【００１６】
そうすれば、高温環境下で使用する場合には、還元剤タンクを低温領域に設置することができるし、低温環境下で使用する場合には、還元剤タンクを高温領域に設置することができる。従って、作業機械の運転時にも、別途装置を組み込むこともなく、還元剤を適切な温度に保つことができる。
【００１７】
また、前記還元剤タンク内の前記還元剤の残量を計測する残量計測装置と、前記残量計測装置の計測値に基づいて残量情報を処理する情報処理装置と、前記情報処理装置の指示に基づいて前記残量情報を報知する報知装置と、を更に有するものにしてあってもよい。
【００１８】
そうしておけば、還元剤の残量が減った場合に報知装置等によりオペレータに注意を促すことができ、不用意な還元剤切れを防止することができる。
【００１９】
その場合、前記情報処理装置が、前記切替装置の流路の切り替えが可能な流路切替手段を有し、前記流路切替手段が、前記計測値が所定の値に達した場合に、前記還元剤の送液が可能な前記分岐配管を選択して前記流路を切り替える機能を有しているようにしておくとよい。
【００２０】
そうすれば、還元剤の供給が途切れそうになった場合に、還元剤の供給が可能な他の還元剤タンクに自動的に切り替えることができるので、手間をかけずに作業機械を連続運転することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、比較的簡単な構造でありながら、温度条件が多少過酷な環境下でも、還元剤の安定供給ができる作業機械を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本実施形態の油圧ショベルの内部構造を示す概略平面図である。
【図２】還元剤タンクの概念図である。（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。
【図３】タンク収容器の概念図である。
【図４】本実施形態のＳＣＲシステムの構成を示す概念図である。
【図５】本実施形態の変形例を示す図１相当図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。ただし、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物あるいはその用途を制限するものではない。
【００２４】
図１に、本発明を適用した油圧ショベル（作業機械）を示す。ＳＣＲシステムが装備されている点を除けば、この油圧ショベルの基本的な構成は従来の油圧ショベルと同様である。すなわち、クローラ型の下部走行体１の上に上部旋回体２が搭載されており、その上部旋回体２にアタッチメント３や運転室４、機械室５、コントロールバルブ６などが配設されている。
【００２５】
具体的には、上部旋回体２の前部中央には、バケットやアーム等で構成されたアタッチメント３が起伏自在に配設されている。上部旋回体２の前部左側には、運転座席４ａや各種操作装置、計器類が装備された運転室４が配設されている。なお、運転室４の内部温度は、空調装置によって自動制御可能となっている。上部旋回体２の略中央部にはコントロールバルブ６が配設されている。
【００２６】
機械室５は、側部機械室５ａと後部機械室５ｂとで構成されていて、上部旋回体２の前部右側に側部機械室５ａが配設され、上部旋回体２の後部の左右両側間にわたって後部機械室５ｂが配設されている。
【００２７】
側部機械室５ａには、備品等の収容が可能な備品室８と、エンジン駆動用の燃料を貯留する燃料タンク９と、油圧制御用の作動油を貯留する作動油タンク１０とが前方から順に設置されている。
【００２８】
後部機械室５ｂは、吸気室５０と、通気室５１と、エンジン室５２と、ポンプ室５３とに左から順に区画されていて、後部機械室５ｂには、エンジン１１やラジエータ１２、油圧ポンプ１３などが設置されている。吸気室５０の上部には吸気口５４が開口し、ポンプ室５３の上部には排気口５５が開口している。吸気室５０と通気室５１との間の区画壁には防塵用のフィルタ１４が取り付けられ、通気室５１とエンジン室５２との間の区画壁にはラジエータ１２が取り付けられている。
【００２９】
エンジン室５２にはエンジン１１が設置され、ポンプ室５３には油圧ポンプ１３が設置されている。エンジン室５２からポンプ室５３に渡る範囲にエンジン１１から延びる排気配管１６やマフラー１７が配設されている（排気経路）。エンジン１１から排出される排気ガスは、これら排気配管１６等を経て機械室５の外に放出される。エンジン室５２内におけるラジエータ１２の近傍には、エンジン１１によって回転駆動される冷却用のファン１５が配設されている。エンジン室１１とポンプ室５３との間には、図示しないが通風経路が設けられている。
【００３０】
エンジン１１が駆動されてファン１５が回転すると、吸気口５４から冷却用の外気が吸気室５０内に取り込まれる。取り込まれた外気は、フィルタ１４、通気室５１を経て、ラジエータ１２やエンジン室５２でエンジン１１や油圧ポンプ１３等の熱源から吸熱した後、排気口５５から排出される。従って、油圧ショベルの運転中には、冷却用の外気が流れる吸気室５０や通気室５１は相対的に温度が低く、熱気が流れるエンジン室５２やポンプ室５３は相対的に温度が高くなる。
【００３１】
この油圧ショベルには、排気ガスに含まれるＮＯｘ等を低減するために、還元剤に尿素水を用いたＳＣＲシステムが備えられている。
【００３２】
ＳＣＲシステムは、尿素水を貯留する還元剤タンク２２や、還元剤タンク２２から供給される尿素水を排気経路内に噴射する還元剤供給装置２１などで構成されている。運転中に還元剤供給装置２１への尿素水の供給が途切れると、エンジン１１は自動停止するように設定されている。
【００３３】
尿素水は水に所定量の尿素を添加した水溶液である。通常の温度であれば問題はないが、尿素水の特性上、低温になると凍結し、高温になると変質するおそれがある。そのため、気温の低い地域や気温の高い地域で油圧ショベルを使用すると、尿素水の凍結や変質が問題となる場合がある。例えば、そのような環境下で長時間放置した後は、運転開始時に尿素水の解凍や交換等の作業を要する場合がある。
【００３４】
そこで、そのような作業負担を軽減すべく、この油圧ショベルでは、雰囲気温度の異なる複数箇所に還元剤タンク２２，２２，…を分散して配置できるように構成されている。
【００３５】
具体的には、上部旋回体２の４箇所にタンク設置部５６ａ，５６ｂ，５６ｃ，５６ｄを設け、これらタンク設置部５６ａ〜５６ｄのそれぞれに還元剤タンク２２が設置できるようになっている。タンク設置部５６ａ〜５６ｄのうち、２箇所５６ａ，５６ｂは、雰囲気温度が比較的高温になり難い領域（低温領域）である運転室４と、吸気室５０とに設けられ、２箇所５６ｃ，５６ｄは、雰囲気温度が比較的高温になり易い領域（高温領域）であるエンジン室５２とポンプ室５３とに設けられている。
【００３６】
還元剤タンク２２は、図２に示すように、例えば、一人で持ち運びできるポータブルな小型タンクである。還元剤タンク２２の上部には把手２２ａや蓋付きの注水口２２ｂが設けられている。還元剤タンク２２は、タンク設置部５６に取り付け、取り外しのできる構造となっており、その下部に、通常は閉じ位置にある開閉可能な送液口２２ｃと、その一端に、尿素水の残量を計測する残量計測装置２４とを有している。
【００３７】
タンク設置部５６ａ〜５６ｄのそれぞれには、例えば図３に示すように、還元剤タンク２２の取り付け、取り外しを容易にするタンク収容器３１が設置されている。タンク収容器３１は、その下部に接続口（接続部）３１ａと、その側部にプラグ３１ｂとを有し、還元剤タンク２２をタンク収容器３１に収容すると、送液口２２ｃは接続口３１ａと接続して開口し、残量計測装置２４はプラグ３１ｂに接続される。
【００３８】
図４に、この油圧ショベルにおけるＳＣＲシステムの構成を示す。ＳＣＲシステムには、上述した還元剤供給装置２１や還元剤タンク２２、タンク収容器３１の他、複数の分岐送液配管４１，４１，…や主送液配管４２、切替バルブ４３（切替え装置）、情報処理装置４４、残量表示ランプ４５（報知装置）などが備えられている。
【００３９】
具体的には、４箇所のタンク設置部５６ａ〜５６ｄのそれぞれに設置されているタンク収容器３１は、それぞれ分岐送液配管４１によって切替バルブ４３と接続されている。すなわち、各分岐送液配管４１は、その一端が各タンク収容器３１の接続口３１ａに接続され、その他端が切替バルブ４３に接続されている。切替バルブ４３には、また、還元剤供給装置２１に一端が接続された主送液配管４２の他端が接続されている。切替バルブ４３は、例えば、電気制御によって流路の切替が可能な電気制御バルブ等であり、その流路を切り替えることにより、これら各分岐送液配管４１のいずれか１つが選択されて主送液配管４２と連通する。
【００４０】
情報処理装置４４は、ＣＰＵやＲＯＭ等のハードウエアと、これらハードウエアに実装されるソフトウエアとで構成され、運転室４に装備されている。情報処理装置４４には、尿素水の残量に関する情報（残量情報）を処理して各種制御を行う機能が備えられている。
【００４１】
具体的には、情報処理装置４４は各残量計測装置２４とプラグ３１ｂを介して接続され、各還元剤タンク２２の尿素水の残量を示す計測値（残量計測値）が情報処理装置４４に連続的に入力するように設定されている。その残量計測値の入力により情報処理装置４４は使用可能な還元剤タンク２２を識別する。
【００４２】
情報処理装置４４は、これら各残量計測装置２４から入力される残量計測値に基づいて残量表示ランプ４５を点灯させる機能を有している。すなわち、残量計測値が所定の下限値に達すると、オペレータに注意を促すために、運転室４に設けられた残量表示ランプ４５を点灯させる。残量表示ランプ４５に限らずブザーを鳴らしてもよいし、モニター等の表示装置に残量をリアルタイムで表示してもよい。
【００４３】
また、情報処理装置４４は、残量計測値が所定の下限値に達すると、還元剤の送液が可能な分岐送液配管４１を選択して切替バルブ４３の流路を切り替える機能を有している（流路切替手段）。すなわち、還元剤供給装置２１に送液している還元剤タンク２２の尿素水量が減って尿素水の送液ができなくなる前に、情報処理装置４４は、残量計測値に基づいて尿素水の送液が可能な還元剤タンク２２に接続されている他の分岐送液配管４１を選択し、その分岐送液配管４１に切り替える。
【００４４】
従って、還元剤タンク２２を多数設置することで、小型のタンクであっても全体として多量の尿素水を貯留しておくことができ、還元剤供給装置２１へ途絶えることなく尿素水を供給できる。一部の還元剤タンク２２を予備的に使用すれば、尿素水切れによる不用意な運転停止を避けることができるため、よりいっそう効果的である。
【００４５】
更に、これら複数の還元剤タンク２２，２２，…は、雰囲気温度の異なる低温領域と高温領域とにそれぞれ２箇所ずつ設けられた各々のタンク設置部５６ａ〜５６ｄに設置することができるので、環境温度による尿素水への影響を軽減することができる。
【００４６】
例えば、油圧ショベルを低温環境下で使用する場合には尿素水が凍結するおそれがあるため、図４に示すように、エンジン室５２のタンク設置部５６ｃとポンプ室５３のタンク設置部５６ｄとにそれぞれ還元剤タンク２２を設置しておけばよい。その際、還元剤タンク２２は、タンク収容器３１から取り外して持ち運ぶことができるため、運転時以外は油圧ショベルとは別の屋内等に置いておくことができる。従って、適切な温度条件下に保管しておいた還元剤タンク２２を運転開始時に油圧ショベルに設置することで、運転開始直後から適切な状態でＳＣＲシステムを作動させることができる。運転中は、エンジン１１等からの放熱によって尿素水が温められるため、効率的に凍結を防止することができる。
【００４７】
また、油圧ショベルを高温環境下で使用する場合には、尿素水が変質するおそれがあるため、運転室４のタンク設置部５６ａと吸気室５０のタンク設置部５６ｂとにそれぞれ還元剤タンク２２を設置しておけばよい。そうすれば、油圧ショベルの運転中は、これら還元剤タンク２２が空調や冷却用の外気などによってそれぞれ適切な温度に保持されるため、尿素水が異常な高温に曝されるのを防止できる。
【００４８】
図５は、本実施形態の変形例を示している。この油圧ショベルでは、更に、備品室８にもタンク設置部５６ｅが設けられている。備品室８は、熱源から離れた場所に位置しているため（低温領域）、高温環境下での還元剤タンクの設置場所として有効である。しかも、還元剤タンク２２の出し入れが簡単で作業性に優れる利点がある。
【００４９】
このように、タンク設置部５６の数や設置場所、還元剤タンク２２の数は必要に応じて適宜設定することができる。還元剤タンク２２を小型化して分散配置することで、空きスペースが利用でき、複数であっても効率よく設置することができる。
【００５０】
なお、本発明にかかる作業機械は、前記の実施の形態に限定されず、それ以外の種々の構成をも包含する。
【００５１】
例えば、上記実施形態では、還元剤として尿素水を例に説明したが、還元剤は液状であれば尿素水以外であってもよい。還元剤タンク２２は必ずしも同じ容量である必要はなく、容量の大きいメインタンクと容量の小さい予備タンクとを設けてあってもよい。一部の還元剤タンク２２は、油圧ショベルと一体に固定してあってもよい。分岐送液配管４１等、還元剤の送液経路には、必要に応じて還元剤送液用のポンプを設けてあってもよい。
【００５２】
また、各還元剤タンク２２のそれぞれに、貯留している還元剤の温度を計測する温度計測装置を設け、その温度情報が情報処理装置４４に入力するようにしておくとよい。そうすれば、情報処理装置４４に、所定のソフトウエアを組み込むだけで、その温度情報に基づいて切替バルブ４３を切り替えることができ、更に適切な温度の尿素水を選択して還元剤供給装置２１に供給することができるようになる。モニター等の表示装置に各還元剤タンク２２の温度を表示させることも可能になるため、よりいっそう還元剤を適切に温度管理することができる。
【符号の説明】
【００５３】
４  運転室
５  機械室
５ａ  側部機械室
５ｂ  後部機械室
８  備品室
１１  エンジン
１２  ラジエータ
１６  排気配管（排気経路）
１７  マフラー（排気経路）
２１  還元剤供給装置
２２  還元剤タンク
２４  残量計測装置
３１  タンク収容器
３１ａ  接続口（接続部）
４１  分岐送液配管
４２  主送液配管
４３  切替バルブ（切替装置）
４４  情報処理装置
４５  残量表示ランプ（報知装置）
５０  吸気室
５２  エンジン室
５３  ポンプ室
５６ａ〜５６ｄ  タンク設置部
【図１】
2010261373.tif 000003
【図２】
2010261373.tif 000004
【図３】
2010261373.tif 000005
【図４】
2010261373.tif 000006
【図５】
2010261373.tif 000007