(57)【要約】【課題】水滴の影響によるＮＯｘセンサの故障を防止することができる排気浄化装置を搭載した作業車両の提供。【解決手段】排気浄化装置を搭載した作業車両は、排気管接続ポート１０５の排気下流側に設けられた第１の曲管部１０６と、第１の曲管部１０６のガス排出側端部に隙間Ｇを介して外挿される第２の曲管部１１１、および、第２の曲管部１１１のガス排出側端部から作業車両上方に伸延する直管部１１２を有する排気管１１と、を備え、直管部１１２の配管断面Ｓ２の直管部軸芯方向かつ排気上流側への投影像は第２の曲管部１１１の内壁に投影される。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気浄化装置を搭載し、前記排気浄化装置の排気管接続ポートに前記排気浄化装置で浄化された排気の成分を検出するセンサを備えるとともに、浄化された排気ガスを車両外方に導く排気管構造を備える作業車両であって、
前記排気管構造は、
前記排気管接続ポートの排気下流側に設けられた第１の曲管部と、
前記第１の曲管部のガス排出側端部に隙間を介して外挿される第２の曲管部、および、前記第２の曲管部のガス排出側端部から作業車両上方に伸延する直管部を有する排気管と、を備え、
前記直管部の配管断面の直管部軸芯方向かつ排気上流側への投影像が前記第２の曲管部の内壁に投影され、前記排気管接続ポートには投影されないように、前記排気管接続ポート、第１の曲管部、前記直管部、前記第２の曲管部の形状および配置が定められている作業車両。
【請求項２】
請求項１に記載の作業車両において、
前記排気浄化装置は尿素選択触媒還元装置であり、前記センサはＮＯｘセンサである、作業車両。
【請求項３】
請求項１または２に記載の作業車両において、
前記排気管は、前記直管部のガス排出側端部に設けられた第３の曲管部をさらに有する、作業車両。
【請求項４】
請求項３に記載の作業車両において、
前記第３の曲管部の排出側開口は開口断面の法線が水平、または、水平より鉛直下側を向いている、作業車両。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の作業車両において、
前記直管部は、作業車両に設けられた運転室の後方ピラーに固定されている、作業車両。
【請求項６】
請求項５に記載の作業車両において、
運転者のアイポイントと前記後方ピラーとを結ぶ線分の延長線が、少なくとも前記直管部の一部領域内を通過するように、前記直管部が前記後方ピラーに固定されている、作業車両。
【請求項７】
エンジンの排気を浄化する尿素選択触媒還元装置を搭載し、尿素選択触媒還元装置の排気管接続ポートにＮＯｘセンサを備える作業車両の排気浄化装置であって、
前記排気管接続ポートの排気下流側に設けられた第１の曲管部と、
前記第１の曲管部のガス排出側端部に隙間を介して外挿される第２の曲管部、および、前記第２の曲管部のガス排出側端部から作業車両上方に伸延する直管部を有する排気管と、を備え、
前記直管部の配管断面の直管部軸芯方向かつ排気上流側への投影像は前記第２の曲管部の内壁に投影される、作業車両の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業車両および作業車両の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アンモニア（ＮＨ３）を還元剤としてエンジンの排気中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化する排気浄化装置が知られている。この排気浄化装置は、エンジンの排気系に設けられた選択還元触媒（以下「ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）触媒」ともいう）よりも上流側の排気系に尿素水を噴射し、尿素水が加水分解されることによって生成されるアンモニアとＮＯｘとをＳＣＲ触媒で選択還元反応させて無害成分へと浄化処理する。
【０００３】
このような排気浄化装置で浄化された排気は、排気管を通して外気に排出される。例えば、特許文献１に記載の発明では、消音器と、ディーゼル・パティキュレート・フィルタ（ＤＰＦ:Diesel Particulate Filter）と酸化触媒とを含むマフラー部の排出部に、排気管としてのテールパイプが接続されている。
【０００４】
一般的に、ＳＣＲ触媒を用いる排気浄化装置では、ＳＣＲ触媒よりも上流側の排気中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）の量を検出するＮＯｘセンサと、ＳＣＲ触媒よりも下流側の排気中に含まれるＮＯｘの量を検出するＮＯｘセンサとを備えている。下流側のＮＯｘセンサは、例えば、上述したマフラー部の排出部に設けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１９１９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１に記載のテールパイプにおいては、テールパイプの下流側の開口端面からマフラー部に設けられた吐出パイプの下流側の開口端面を直接覗き見ることができない構成とすることで、マフラー部の内部への雨滴の浸入を抑制するようにしている。
【０００７】
しかしながら、上述のテールパイプは、上方に突出する吐出パイプの軸芯とテールパイプの中流部の軸芯とが同心となっているので、テールパイプの下流部から浸入して中流部に衝突した雨滴が下方に落下して、吐出パイプ内に浸入するおそれがある。また、排気等の影響によって下流部から浸入した雨滴の進行が非直進的となる可能性もあり、雨滴が中流部の軸芯に沿って移動して吐出パイプ内に直接落下する場合も考えられる。
【０００８】
そのため、尿素選択触媒還元装置を搭載し、その尿素選択触媒還元装置の排出部に排気管が接続される作業車両に上記構成を適用した場合、排出部に設けられたＮＯｘセンサに雨滴が付着するおそれがあった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明の一態様によれば、作業車両は、エンジンの排気浄化装置を搭載し、前記排気浄化装置の排気管接続ポートに前記排気浄化装置で浄化された排気の成分を検出するセンサを備えるとともに、浄化された排気ガスを車両外方に導く排気管構造を備える作業車両であって、前記排気管構造は、前記排気管接続ポートの排気下流側に設けられた第１の曲管部と、前記第１の曲管部のガス排出側端部に隙間を介して外挿される第２の曲管部、および、前記第２の曲管部のガス排出側端部から作業車両上方に伸延する直管部を有する排気管と、を備え、前記直管部の配管断面の直管部軸芯方向かつ排気上流側への投影像が前記第２の曲管部の内壁に投影され、前記排気管接続ポートには投影されないように、前記排気管接続ポート、第１の曲管部、前記直管部、前記第２の曲管部の形状および配置が定められている。
（２）本発明の他の態様によれば、作業車両の排気浄化装置は、エンジンの排気を浄化する尿素選択触媒還元装置を搭載し、尿素選択触媒還元装置の排気管接続ポートにＮＯｘセンサを備える排気浄化装置であって、前記排気管接続ポートの排気下流側に設けられた第１の曲管部と、前記第１の曲管部のガス排出側端部に隙間を介して外挿される第２の曲管部、および、前記第２の曲管部のガス排出側端部から作業車両上方に伸延する直管部を有する排気管と、を備え、前記直管部の配管断面の直管部軸芯方向かつ排気上流側への投影像は前記第２の曲管部の内壁に投影される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、排気管に浸入した水滴がＮＯｘセンサなどの排気成分を検出するセンサに付着することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、作業車両を左側方から見た外観図である。
【図２】図２は、作業車両を上方から見た外観図である。
【図３】図３は、作業車両を後方から見た外観図である。
【図４】図４は、ＳＣＲ筐体および排気管の配置を示す図であり、車両右側方から見た場合を示す。
【図５】図５は、ＳＣＲ筐体および排気管の配置を示す図であり、車両後方から見た場合を示す。
【図６】図６は、排気管の形状を示す図である。
【図７】図７は、排気管の機能を説明する図である。
【図８】図８は、排気管の排気側に設けられた曲管部を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図を参照して本発明を実施するための形態について説明する。図１〜３は作業車両１の外観を示す図であり、図１は車両左側方から見た図、図２は車両上方から見た図、図３は車両後方から見た図である。本実施の形態における作業車両１は、エンジン式フォークリフトである。エンジンは一般的なディーゼルエンジンであるが、ガソリンエンジンであってもよい。
【００１３】
作業車両１は、車体２の前部に荷役マスト３を備える。荷役マスト３には昇降可能にフォーク８が設けられている。荷役マスト３は、車体２に備えられたチルトシリンダ４により図示左右方向に傾けられる。車体２は、運転席５を含む運転室６と、車体２を移動させる前輪７Ａおよび後輪７Ｂと、原動機や油圧回路等が設けられた格納部９とを備える。運転室６の後方には排気管１１が設けられている。
【００１４】
図３に示すように、排気管１１は、運転室６の後方右側のピラー６０に、支持部材６１，６２によって固定されている。排気管１１は、ピラー６０に対して車両外側方向にずれた位置となるように固定されている。排気管１１をこのように配置することで、図２に示すように、運転席５のオペレータから見て排気管１１はピラー６０に重なるような配置となる。その結果、排気管１１が後方視認性の低下を招くのを防止することができる。
【００１５】
図４，５は、作業車両１の車体フレーム上に搭載されたＳＣＲ（選択触媒還元）筐体１０および排気管１１の配置を示す図である。図４は車両右側方から見た図であり、図５は車両後方から見た図である。なお、図５では、ＳＣＲ筐体１０および排気管１１が設けられている車両右側部分について示し、車両左側部分の図示を省略した。
【００１６】
図４では、二点鎖線で示すようにＤＰＦ筐体１２が搭載され、ＤＰＦ筐体１２の後段にＳＣＲ筐体１０が接続されている。ＤＰＦ筐体１２はディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）装置とディーゼル微粒子除去（ＤＰＦ）装置とを備えている。ＤＯＣ装置はＤＰＦ装置の前段に置かれ、排気ガス中のハイドロカーボンおよび一酸化炭素を酸化し、その際に発生する熱により排気ガスを昇温することで、後段のＤＰＦ装置内の燃焼を促進する。ＤＰＦ装置は、排気ガス中の粒子状物質(ＰＭ)を捕捉して燃焼させる装置である。
【００１７】
ＳＣＲ筐体１０はＳＣＲ触媒を備え、排気中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を選択還元浄化する装置である。ＳＣＲ筐体１０にはインジェクタ１０２が設けられ、不図示の尿素水タンクから供給された尿素水がＳＣＲ触媒の上流の配管１０１内に噴射される。噴射された尿素水は加水分解され、アンモニアが生成される。排気中のＮＯｘはＳＣＲ触媒によってアンモニアとの還元反応を起こし、窒素と水になって排出される。
【００１８】
インジェクタ１０２よりも上流側のＳＣＲ入口にはＮＯｘセンサ１０３が設けられ、ＳＣＲ筐体１０の出口側にもＮＯｘセンサ１０４が設けられている。ＮＯｘセンサ１０４は、ＳＣＲ筐体１０の筐体上部に設けられた排気管接続ポート１０５に取り付けられている。ＮＯｘセンサ１０３，１０４で検出されたＮＯｘ濃度に応じて、還元反応が効率よく行われるように尿素水供給量が制御される。排気管接続ポート１０５の排気下流側には曲管部１０６が設けられている。本実施の形態では、曲管部１０６は排気管接続ポート１０５にボルト接続されているが、排気管接続ポート１０５と一体に設けられていても良い。
【００１９】
図５に示すように、排気管１１は、排気上流側から順に曲管部１１１、直管部１１２および曲管部１１３を備えている。詳細は後述するが、曲管部１１１は、曲管部１０６に対して隙間を介して外挿されている。排気管１１は、支持部材６１，６２によって運転室６の後方右側のピラー６０に固定されている。曲管部１０６は車両右側の方向に曲がっているので、排気管１１はピラー６０よりも車両右側方の方向に位置ズレしている。直管部１１２のガス排出側端部に設けられた曲管部１１３は、車両後方に曲がっている。運転時に高温になる排気管１１には、保護ガード１１４が取り付けられている。図４のＡ部拡大図や図５のＢ部拡大図に示すように、保護ガード１１４には多数の孔が形成されている。
【００２０】
図６は、排気管１１の形状を示す図である。図６（ａ）は、図５の場合と同様に、排気管１１を作業車両の後方から見た図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）のＥ矢視図である。排気管１１は、排気上流側から排気下流側に向けて順に曲管部１１１，直管部１１２および曲管部１１３を備えている。排気ガスは曲管部１１１の開口部から流入し、直管部１１２を通って曲管部１１３の開口から外気へと排出される。
【００２１】
図７は、排気管１１の機能を説明する図であり、ＳＣＲ筐体１０の排気管接続ポート１０５から排気管１１の直管部１１２までの詳細構造を示す。なお、図７は、車両後方から排気管１１を見た場合を示す。上述したように、ＳＣＲ筐体１０の筐体上部には、ＮＯｘセンサ１０４が配置される排気管接続ポート１０５が設けられている。
【００２２】
排気管接続ポート１０５は、車両右側方に曲がった曲管部１０６を備えている。曲管部１０６のガス排出側端部には、排気管１１の曲管部１１１が隙間Ｇを介して外挿される。直管部１１２は、曲管部１１１のガス排出側端部から作業車両上方に伸延するように設けられている。
【００２３】
排気管接続ポート１０５から排出された排気ガスＥＧは、曲管部１０６および曲管部１１１を通って直管部１１２に流入する。そして、直管部１１２により上方に導かれた排気ガスＥＧは、排気管１１の曲管部１１３（図６参照）から大気中へ排出される。曲管部１１１に対して曲管部１０６が挿入されている部分には、隙間Ｇが一周にわたって形成されている。そのため、曲管部１０６から曲管部１１１への排気ガスＥＧの流れに伴って発生するエゼクタ効果により、破線で示すように外気が隙間Ｇを通って曲管部１１１に流入する。この外気の流入により排気ガスの温度が低下する。
【００２４】
また、ＮＯｘセンサ１０４を有する排気管接続ポート１０５と直管部１１２との間に曲管部１０６および曲管部１１１が設けられているので、排気管接続ポート１０５の軸芯に対して直管部１１２の軸芯は車両右側方に位置ズレしている。排気管接続ポート１０５の配管断面（内径に関する断面）Ｓ１は、直管部１１２の配管断面Ｓ２を軸心方向へ投影したときの、配管断面Ｓ１と同一平面上への投影像Ｓ２１と、全く重なることがない。
【００２５】
ところで、図６に示す曲管部１１３から雨等の水滴が排気管１１に浸入した場合、水滴は曲管部１１３の内壁に衝突したり、直管部１１２の内部を落下したりする。図７に示す構成の場合、直管部１１２の排気上流側（図示下側）に曲管部１１１が設けられているので、直管部１１２の軸芯に沿って落下する水滴ＷＤは、曲管部１１１の内壁の二点差線で示す領域２０に衝突することになる。なお、二点差線で示す領域Ｓ２０は、直管部１１２の配管断面Ｓ２を軸心方向へ投影したときの投影領域を示している。
【００２６】
以上説明した実施の形態の排気浄化装置を搭載した作業車両の作用効果について説明する。
（Ｃ１）排気浄化装置を搭載した作業車両は、エンジンの排気を浄化する尿素選択触媒還元装置であるＳＣＲ筐体１０を搭載し、ＳＣＲ筐体１０の排気管接続ポート１０５にＮＯｘセンサ１０４を備える。排気浄化装置で浄化された排気ガスは排気管構造を介して車両外部に排出される。排気管構造は、排気管接続ポート１０５の排気下流側に設けられた第１の曲管部１０６と、第１の曲管部１０６のガス排出側端部に隙間Ｇを介して外挿される第２の曲管部１１１、および、第２の曲管部１１１のガス排出側端部から作業車両上方に伸延する直管部１１２を有する排気管１１と、を備え、直管部１１２の配管断面Ｓ２の直管部軸芯方向かつ排気上流側への投影像は第２の曲管部１１１の内壁の領域Ｓ２０に投影される。
【００２７】
そのため、排気管１１に浸入して直管部１１２を落下する雨等の水滴ＷＤは、曲管部１１１の内壁の領域Ｓ２０に衝突し、曲管部１１１の内壁に沿って流れ落ち、曲管部１１１と曲管部１０６との隙間Ｇを通って排気管１１の外部に排出される。その結果、曲管部１１３の開口１１３ａから流入した水滴が曲管部１０６に浸入するのを、防止することができる。すなわち、排気管接続ポート１０５に設けられたＮＯｘセンサ１０４に雨滴が付着してＮＯｘセンサ１０４が故障するのを、防止することができる。
【００２８】
図８は、排気管１１の排気側に設けられた曲管部１１３を説明する図である。図８（ａ）に示す例では、曲管部１１３は図示右側に曲がっていて、曲管部１１３の開口１１３ａの法線ベクトルｎは水平方向を向いている。そのため、曲管部１１３の開口１１３ａから浸入可能な水滴ＷＤは、図８に破線矢印で示すように開口１１３ａに対して斜めに浸入するものに限られる。さらに、斜めに浸入した水滴ＷＤは、殆どが曲管部１１３の内壁や直管部１１２の内壁に衝突することになる。
【００２９】
（Ｃ２）すなわち、直管部１１２のガス排出側端部に曲管部１１３を設けることにより、直管部１１２の軸芯方向に落下する水滴は僅かに抑えることができるので、図７に示した曲管部１０６，１１１の隙間Ｇから排水すべき水の量を少なく抑えることができる。
【００３０】
（Ｃ３）また、図８（ｂ）に示すように、開口１１３ａの法線ベクトルｎの方向が水平より鉛直下側を向くように構成することで、排気管１１への水滴の浸入をさらに抑えることができる。
【００３１】
（Ｃ４）また、図２，３および図５に示したように、排気管１１を作業車両１に設けられた運転室６の後方のピラー６０に固定する構成とすることで、図３に示すように、排気管１１を、ピラー６０に対して車両外側方向にずれた位置に配置することが容易となる。
実施の形態の排気管１１は、運転者のアイポイントＥＰ（図２参照）と後方ピラー６０とを結ぶ線分の延長線（図示せず）が、少なくとも直管部１１２の一部領域内を通過するように、直管部１１２が後方ピラー６０に固定されている。すなわち、図２のように運転席５のオペレータから見て排気管１１がピラー６０に重なるような配置とすることができる。その結果、排気管１１が後方視認性の低下を招くのを防止することができる。
【００３２】
以上説明した実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されない。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができ、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。例えば、上記実施形態では排気浄化システムとしてＳＣＲ装置（選択触媒還元装置）およびＤＰＦ装置の両方を備える作業車両を例に説明したが、以下のような変形例での実施の可能である。
【００３３】
（１）ＳＣＲ装置だけを備える作業車両にも同様に適用することができる。
（２）エンジン式フォークリフトの排気管を例に説明したが、これに限らず、尿素選択触媒還元装置を搭載する種々の作業車両（ホイールローダなど）に適用することができる。
（３）排気浄化として尿素選択触媒還元装置を一例として説明したが、必ずしも尿素選択触媒還元装置に限定されない。
【００３４】
（４）排気管構造の排気口から浸入する雨滴が付着することで劣化するセンサとしてＮＯｘセンサを示したが、これ以外の排気ガス成分を検出するセンサであって水分による劣化が進行するようなセンサを搭載した排気浄化装置にも本発明を適用できる。
このような排気浄化装置を搭載した車両は、排気浄化装置の排気管接続ポートに排気浄化装置で浄化された排気の成分を検出するセンサを備えるとともに、浄化された排気ガスを車両外方に導く排気管構造を備える。排気管構造は、排気管接続ポートの排気下流側に設けられた第１の曲管部と、第１の曲管部のガス排出側端部に隙間を介して外挿される第２の曲管部、および、第２の曲管部のガス排出側端部から作業車両上方に伸延する直管部を有する排気管とを備えている。排気管構造は、直管部の配管断面の直管部軸芯方向かつ排気上流側への投影像が第２の曲管部の内壁に投影され、排気管接続ポートには投影されないように、排気管接続ポート、第１の曲管部、直管部、第２曲管部の形状および配置が定められている。
【符号の説明】
【００３５】
１…作業車両、１０…ＳＣＲ筐体、６…運転室、１１…排気管、１２…ＤＰＦ筐体、６０…ピラー、１０３，１０４…ＮＯｘセンサ、１０５…排気管接続ポート、１０６，１１１，１１３…曲管部、１１２…直管部、Ｓ１，Ｓ２…配管断面、Ｓ２０…領域、Ｓ２１…投影像
【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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