(57)【要約】【課題】液体還元剤の解凍に際し、既に解凍している液体還元剤に対する加熱を少なく抑えながら、液体還元剤の解凍を行うことができる建設機械の排ガス浄化装置の提供。【解決手段】本発明に係る排ガス浄化装置は、供給される尿素水溶液に応じてエンジン１１からの排気ガスを浄化する排ガス後処理装置１２と、尿素水溶液が収容される尿素水タンク１３と、尿素水溶液を排ガス後処理装置１２に供給する供給配管２０と、尿素水タンク１３の内部に配置され、エンジン１１を熱源とするエンジン冷却水を循環させて尿素水タンク１３に収容される尿素水溶液との間で熱交換を行う解凍配管２１及び保持体２２を含む熱交換器１４と、尿素水タンク１３内に配置された熱交換器１４を、尿素水タンク１３内で移動させる熱交換器移動装置、例えばモータ３３及びギヤ３２，３１を含み、仮想的回転軸３０を軸心として熱交換器１４を回転させる熱交換器回転装置を備えている。【選択図】図３
2014190316.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンを有する建設機械に設けられ、
供給される液体還元剤に応じて上記エンジンからの排気ガスを浄化する排ガス後処理装置と、上記液体還元剤が収容される液体還元剤タンクと、この液体還元剤タンクに収容された上記液体還元剤を上記排ガス後処理装置に供給する供給配管と、上記液体還元剤タンクの内部に配置され、上記エンジンを熱源とする熱媒体を循環させて上記液体還元剤タンクに収容された上記液体還元剤との間で熱交換を行う熱交換器とを備えた建設機械の排ガス浄化装置において、
上記液体還元剤タンク内に配置された上記熱交換器を、上記液体還元剤タンク内で移動させる熱交換器移動装置を備えたことを特徴とする建設機械の排ガス浄化装置。
【請求項２】
請求項１に記載の建設機械の排ガス浄化装置において、
上記熱交換器は、上記熱媒体となるエンジン冷却水が導かれる解凍配管と、この解凍配管を保持する保持体とを含むことを特徴とする建設機械の排ガス浄化装置。
【請求項３】
請求項２に記載の建設機械の排ガス浄化装置において、
上記保持体は、解凍された液体還元剤の溜め部を有し、上記供給配管の下端に形成される上記液体還元剤の吸い込み口、及び上記解凍配管の下方部分を上記溜め部に配置したことを特徴とする建設機械の排ガス浄化装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の建設機械の排ガス浄化装置において、
上記熱交換器移動装置は、仮想的鉛直軸を軸心として上記熱交換器を回転させる熱交換器回転装置から成ることを特徴とする建設機械の排ガス浄化装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の建設機械の排ガス浄化装置において、
上記熱交換器移動装置は、上記熱交換器を直線的に移動させるものから成ることを特徴とする建設機械の排ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体還元剤を解凍する熱交換器を備えた油圧ショベル等の建設機械の排ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の従来技術として特許文献１に示されるものがある。この従来技術は、供給される液体還元剤、例えば尿素水溶液に応じてエンジンからの排気ガスを浄化する排ガス後処理装置すなわちＮＯｘ還元触媒と、液体還元剤タンクすなわち尿素水溶液が収容される還元剤容器とを備えている。また、この従来技術は、尿素水溶液をＮＯｘ還元触媒の上流側に供給する供給配管と、還元剤容器の内部に配置され、エンジンを熱源とする熱媒体、例えばエンジン冷却水を循環させて還元剤容器に収容した尿素水溶液との間で熱交換を行う熱交換器とを備えている。
【０００３】
この従来技術は、寒冷地において、液体還元剤すなわち尿素水溶液が凍結した際に、エンジンの駆動によって昇温したエンジン冷却水を熱交換器に導き、これによって熱交換器の周囲の尿素水溶液を解凍させ、エンジン始動後比較的短時間のうちに排ガス浄化装置の機能を発揮させるようにしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３５１２５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来技術は、熱交換器が還元剤容器内において固定保持されることから、熱交換器から離れた位置で凍結している液体還元剤を解凍させるために、加熱を強くする必要があった。すなわち、熱交換器の周囲の既に解凍していてそれ以上の加熱を要しない液体還元剤に対しても不要な加熱が与えられ、液体還元剤の解凍に多大の熱エネルギを要し、加熱効率の点で問題があった。また、解凍に要する時間が長くなりやすく、これに伴ってエンジンの始動後、排ガス浄化機能を発揮させるまでの時間が長くなる懸念があった。
【０００６】
本発明は、上述した従来技術における実情からなされたもので、その目的は、液体還元剤の解凍に際し、既に解凍している液体還元剤に対する加熱を少なく抑えながら、液体還元剤の解凍を行うことができる建設機械の排ガス浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的を達成するために、本発明は、エンジンを有する建設機械に設けられ、供給される液体還元剤に応じて上記エンジンからの排気ガスを浄化する排ガス後処理装置と、上記液体還元剤が収容される液体還元剤タンクと、この液体還元剤タンクに収容された上記液体還元剤を上記排ガス後処理装置に供給する供給配管と、上記液体還元剤タンクの内部に配置され、上記エンジンを熱源とする熱媒体を循環させて上記液体還元剤タンクに収容された上記液体還元剤との間で熱交換を行う熱交換器とを備えた建設機械の排ガス浄化装置において、上記液体還元剤タンク内に配置された上記熱交換器を、上記液体還元剤タンク内で移動させる熱交換器移動装置を備えたことを特徴としている。
【０００８】
このように構成した本発明は、液体還元剤タンクの内部に収容された液体還元剤が凍結した際には、エンジンの駆動によって昇温した熱媒体から伝えられる熱交換器の熱で液体還元剤を加熱することが行われる。この際に、熱交換器移動装置によって熱交換器を液体還元剤タンク内で凍結した液体還元剤に向けて移動させることにより、熱交換器に接触した液体還元剤を解凍することができる。すなわち本発明は、熱交換器移動装置によって熱交換器を、凍結した液体還元剤に接触するように移動させることにより、既に解凍している液体還元剤に対する加熱を少なく抑えながら、液体還元剤の解凍を行うことができる。また本発明は、熱交換器移動装置によって、凍結した液体還元剤に熱交換器を直接に押し当てながら、熱交換器を介して熱媒体の熱を凍結した液体還元剤に伝えて解凍を行うことができ、これによって解凍に要する時間を短くすることができる。
【０００９】
また、本発明は、上記発明において、上記熱交換器は、上記熱媒体となるエンジン冷却水が導かれる解凍配管と、この解凍配管を保持する保持体とを含むことを特徴としている。
【００１０】
このように構成した本発明は、解凍配管に伝えられたエンジン冷却水の熱が保持体に伝えられる。したがって、解凍配管及び保持体を移動させて凍結した液体還元剤に接触させることにより、これらの解凍配管と保持体の双方によって液体還元剤を加熱し、解凍することができる。
【００１１】
また、本発明は、上記発明において、上記保持体は、解凍された液体還元剤の溜め部を有し、上記供給配管の下端に形成される上記液体還元剤の吸い込み口、及び上記解凍配管の下方部分を上記溜め部に配置したことを特徴としている。
【００１２】
このように構成した本発明は、解凍した液体還元剤を保持体の溜め部に溜めることにより、この溜め部に溜まった液体還元剤を供給配管の吸い込み口から吸い込ませ、供給配管を介して排ガス後処理装置に確実に供給することができる。
【００１３】
また、本発明は、上記発明において、上記熱交換器移動装置は、仮想的鉛直軸を軸心として上記熱交換器を回転させる熱交換器回転装置から成ることを特徴としている。
【００１４】
このように構成した本発明は、熱交換器回転装置による回転に相応する熱交換器による押し付け力を凍結した液体還元剤に与えることができ、液体還元剤の短時間の解凍に貢献する。また、液体還元剤が解凍された後にも、この熱交換器回転装置を駆動することにより、解凍された液体還元剤を熱交換器によって撹拌し、再び凍結しないように保つことができる。
【００１５】
また、本発明は、上記発明において、上記熱交換器移動装置は、上記熱交換器を直線的に移動させるものから成ることを特徴としている。
【００１６】
このように構成した本発明は、熱交換器移動装置による直線的な移動に相応する熱交換器による押し付け力を凍結した液体還元剤に与えることができ、液体還元剤の短時間の解凍に貢献する。また、液体還元剤が解凍された後にも、この熱交換器移動装置を駆動することにより、解凍された液体還元剤を熱交換器によって撹拌し、再び凍結しないように保つことができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、液体還元剤タンク内に配置された熱交換器を、液体還元剤タンク内で移動させる熱交換器移動装置を備えた構成にしてあることから、液体還元剤の解凍に際し、熱交換器移動装置を、凍結している液体還元剤に熱交換器が接触するように移動させることにより、既に解凍している液体還元剤に対する不必要な加熱を少なく抑えながら、液体還元剤の解凍を行うことができる。これにより、液体還元剤の解凍に要する熱エネルギを従来に比べて少なく抑えることができて加熱効率を高めることができ、余剰の熱エネルギを運転室の暖房等の他の用途に有効に活用することができる。また本発明は、凍結した液体還元剤に熱交換器を直接に押し当てながら解凍を行うので、液体還元剤の解凍に要する時間を短くすることができ、これに伴ってエンジンの始動後、排ガス浄化機能を発揮させるまでの時間を従来に比べて短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る排ガス浄化装置の一実施形態が設けられる建設機械の一例として挙げた油圧ショベルを示す側面図である。
【図２】図１に示す油圧ショベルの旋回体部分を示す斜視図である。
【図３】本発明に係る排ガス浄化装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図４】本実施形態の要部を示す正面図である。
【図５】本実施形態の要部を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る建設機械の排ガス浄化装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１に示すように、本実施形態に係る排ガス浄化装置が設けられる建設機械は、例えば油圧ショベルであり、この油圧ショベルは、走行体１と、この走行体１上に設けられる旋回体２と、この旋回体２に上下方向の回動可能に取り付けられ、土砂の掘削作業等を行う作業装置３とを備えている。作業装置３は、旋回体２に取り付けられるブーム４と、このブーム４の先端に取り付けられるアーム５と、このアーム５の先端に取り付けられるバケット６とを含んでいる。旋回体２の前側位置には運転室７が配置され、後側位置には重量バランスを確保するカウンタウェイト８が配置されている。運転室７とカウンタウェイト８との間には、エンジン室９が配置されている。
【００２１】
図２に示すように、エンジン室９の内部には、エンジン１１と、供給される液体還元剤、例えば尿素水溶液に応じてエンジン１１からの排気ガスを浄化する排ガス後処理装置１２とを配置してある。旋回体２の例えば右前側位置には、液体還元剤タンク、すなわち尿素水溶液が収容される尿素水タンク１３を配置してある。尿素水溶液は注入口１３ａから尿素水タンク１３に注入される。
【００２２】
図３〜５に示すように、尿素水タンク１３の内部には、尿素水タンク１３に収容された尿素水溶液を上述した排ガス後処理装置１２に供給する供給配管２０を配置してある。また、この尿素水タンク１３に、エンジン１１を熱源とする熱媒体、例えばエンジン冷却水を循環させて尿素水タンク１３に収容された尿素水溶液との間で熱交換を行う熱交換器１４を配置してある。この熱交換器１４は、エンジン冷却水が導かれる解凍配管２１と、この解凍配管２１及び上述した供給配管２０を保持する例えば板状体から成る保持体２２とを含んでいる。
【００２３】
図５に示すように、保持体２２は、解凍された尿素水溶液の溜め部２２ａを有し、供給管路２０の下端２０ａに形成される尿素水溶液の吸い込み口２０ｂ、及び解凍配管２１に折り曲げ形成した下方部分２１ａを溜め部２２ａに配置してある。例えば、溜め部２２ａの底部が尿素水タンク１３の底面１３ｂに接地されるように、保持体２２を配置してある。
【００２４】
また、本実施形態に係る排ガス浄化装置は、尿素水タンク１３内に配置された上述の解凍配管２１及び保持体２２を含む熱交換器１４を、尿素水タンク１３内で移動させる熱交換器移動装置を備えている。この熱交換器移動装置は例えば、図３，４に示すように、仮想的鉛直軸３０を軸心として熱交換器１４を回転させる熱交換器回転装置から成っている。
【００２５】
同図３，４に示すように、熱交換器回転装置は、供給配管２０及び解凍配管２１が挿通される貫通穴が内部に形成され、これらの供給配管２０、解凍配管２１、及び解凍配管２１を保持する保持体２２と一体的に回転可能なギヤ３１と、このギヤ３１と噛み合うギヤ３２と、このギヤ３２を回転させるモータ３３とを含んでいる。これらのギヤ３１，３２、及びモータ３３のそれぞれは、例えば尿素水タンク１３の上面１３ｃに保持させてある。
【００２６】
上述したギヤ３１の上部には、ギヤ３１に形成した貫通穴を介して供給配管２０及び解凍配管２１のそれぞれの端部が挿入されるスイベルジョイント部３４を配置してあり、このスイベルジョイント部３４も例えば尿素水タンク１３の上面１３ｃに保持させてある。このスイベルジョイント部３４は、仮想的鉛直軸３０を軸心として回転する供給配管２０と、当該スイベルジョイント部３４の外部に固定保持され排ガス後処理装置１２に接続される図示しない別の供給配管とを、供給配管２０の回転に拘わらず接続するとともに、仮想的鉛直軸３０を軸心として回転する解凍配管２１と、当該スイベルジョイント部３４の外部に固定保持された図示しないエンジン冷却水配管とを、解凍配管２１の回転に拘わらず接続するものである。
【００２７】
このように構成した本実施形態に係る排ガス浄化装置は、例えば図１に示す油圧ショベルが寒冷地に配置され、尿素水タンク１３の内部に収容された尿素水溶液が凍結した際には、エンジン１１の駆動によって昇温したエンジン冷却水が図示しないエンジン冷却水配管を介して解凍配管２１に導かれ、エンジン冷却水から伝えられる熱交換器１４の熱で、尿素水タンク１３内の凍結した尿素水溶液を加熱することが行われる。この際に、モータ３３を駆動させてギヤ３２を回転させ、このギヤ３２に噛み合うギヤ３１を回転させることにより、熱交換器１４が仮想的鉛直軸３０を軸心として回転する。
【００２８】
すなわち、尿素水タンク１３内で熱交換器１４を凍結した尿素水溶液に向けて回転させることにより、熱交換器１４に接触した尿素水溶液を解凍することができる。すなわち本実施形態は、モータ３３、及びギヤ３２，３１を含む熱交換器回転装置によって熱交換器１４を、凍結した尿素水溶液に接触するように移動させることにより、既に凍結している尿素水溶液に対する不必要な加熱を少なく抑え、尿素水溶液に対する解凍を行うことができる。これにより、尿素水溶液の解凍に要する熱エネルギを少なく抑えることができて加熱効率を高めることができ、余剰の熱エネルギを運転室７の暖房等の他の用途に有効に活用することができる。
【００２９】
また、本実施形態は、熱交換器回転装置によって、凍結した尿素水溶液に熱交換器１４を直接に押し当てながら、熱交換器１４を介してエンジン１１の駆動によって昇温したエンジン冷却水の熱を凍結した尿素水溶液に伝えて解凍を行うので、解凍に要する時間を短くすることができる。これに伴って本発明は、エンジン１１の始動後、排ガス浄化機能を発揮させるまでの時間を短くすることができる。
【００３０】
また、本実施形態は、解凍配管２１に伝えられたエンジン冷却水の熱が保持体２２に伝えられる。したがって、解凍配管２１及び保持体２２を回転させて凍結した尿素水溶液に接触させることにより、これらの解凍配管２１と保持体２２の双方によって尿素水溶液を加熱し、解凍することができる。
【００３１】
また、本実施形態は、解凍した尿素水溶液を保持体２２の溜め部２２ａに溜めることにより、この溜め部２２ａに溜まった尿素水溶液を供給配管２０の吸い込み口２０ｂから吸い込ませ、供給配管２０を介して排ガス後処理装置１２に確実に供給することができる。
【００３２】
また、熱交換器回転装置による回転に相応する熱交換器１４の押し付け力を凍結した尿素水溶液に与えることができ、尿素水溶液の短時間の解凍に貢献する。また、尿素水溶液が解凍された後にも、熱交換器回転装置を駆動することにより、解凍された尿素水溶液を熱交換器１４によって撹拌し、再び凍結しないように保つことができる。
【００３３】
また、本実施形態は、ギヤ３１に保持され、剛性を有する解凍配管２１の下方部分２１ａを、保持体２２の溜め部２２ａに配置し、図５に示すように、供給配管２０と、解凍配管２１と、保持体２２とを含む側面視の形状を略Ｌ字状として、保持体２２の溜め部２２ａの底部を尿素水タンク１３の底面１３ｂに接地させるようにしたことから、供給配管２０及び熱交換器１４を、尿素水溶液が収容される尿素水タンク１３内において安定した姿勢形態で配置することができる。
【００３４】
なお、上記実施形態は、熱交換器移動装置を、モータ３３、及びギヤ３２，３１を含む熱交換器回転装置によって構成したが、熱交換器移動装置は、熱交換器１４を直線的に移動させるものにより構成にしてもよい。
【００３５】
このように熱交換器移動装置を構成したものも、熱交換器移動装置による直線的な移動に相応する熱交換器１４による押し付け力を凍結した尿素水溶液に与えることができ、尿素水溶液の短時間の解凍に貢献する。また、尿素水溶液が解凍された後にも、熱交換器移動装置を駆動することにより、解凍された尿素水溶液を熱交換器１４によって撹拌し、再び凍結しないように保つことができる。
【符号の説明】
【００３６】
２    旋回体
３    作業装置
９    エンジン室
１１    エンジン
１２    排ガス後処理装置
１３    尿素水タンク（液体還元剤タンク）
１３ｂ  底面
１３ｃ  上面
１４    熱交換器
２０    供給配管
２０ａ  下端
２０ｂ  吸い込み口
２１    解凍配管
２１ａ  下方部分
２２    保持体
２２ａ  溜め部
３０    仮想的鉛直軸
３１    ギヤ
３２    ギヤ
３３    モータ
３４    スイベルジョイント部
【図１】
2014190316.tif 000003
【図２】
2014190316.tif 000004
【図３】
2014190316.tif 000005
【図４】
2014190316.tif 000006
【図５】
2014190316.tif 000007