(57)【要約】【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。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【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の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。
【発明の詳細な説明】
【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、触媒や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堰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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−７５５６号公報
【特許文献２】特開平１０−３１７９５７号公報
【発明の概要】
【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、エンジンが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】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】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４】図３に示した部分を上から見た平面図。
【図５】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６】図３の領域ＶＩを拡大して示す拡大側面図。
【図７】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８】図７に示した部分を上から見た平面図。
【図９】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１０】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）。
【図１１】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）。
【発明を実施するための形態】
【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、クローラ式の下部走行体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を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煤や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、捕集された粉塵を高温で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、尿素水が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）を窒素と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。
【産業上の利用可能性】
【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。
【符号の説明】
【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、  ３０  ＮＯｘ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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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