(57)【要約】【課題】スタートアップ動作において尿素供給装置から吐出される尿素水の吐出圧の低下を抑え、かつ尿素水フィルタ内での尿素水の凍結を抑える。【解決手段】排気ガス浄化装置１４は、尿素選択還元触媒２１、尿素水噴射弁２４、尿素水タンク２５、尿素水管路２６、尿素水供給装置３０、尿素水フィルタ３４を備える。尿素水フィルタ３４を構成するフィルタケース３５内の中央部（軸中心位置）には、フィルタケース３５内で凍結した尿素水を解凍するヒータ３７が設けられ、尿素水管路２６は、一端２７Ａが尿素水タンク２５に接続され、他端２７Ｂが濾過前室３５Ｅ内でフィルタケース３５の底面位置に開口したタンク側尿素水管路２７と、一端２８Ａが濾過後室３５Ｆ内でフィルタケース３５の上面位置に開口し、他端２８Ｂが尿素水噴射弁２４に接続された噴射弁側尿素水管路２８とにより構成される。【選択図】図４
2019163733.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気管に接続され排気ガス中の窒素酸化物を除去する尿素選択還元触媒と、
還元剤である尿素水を前記尿素選択還元触媒の上流側に噴射する尿素水噴射弁と、
前記尿素水噴射弁に供給される尿素水を貯える尿素水タンクと、
前記尿素水タンクと前記尿素水噴射弁との間を接続する尿素水管路と、
前記尿素水管路の途中に設けられ前記尿素水タンクから前記尿素水噴射弁に向けて尿素水を供給する尿素水供給装置と、
前記尿素水タンクと前記尿素水供給装置との間に位置して前記尿素水管路の途中に設けられ尿素水に混入した異物を捕集する尿素水フィルタとを備えてなる排気ガス浄化装置において、
前記尿素水フィルタは、上面と底面とを有し内部に尿素水を貯留する容器からなるフィルタケースと、尿素水に混入した異物を捕集するために前記フィルタケース内に設けられ、前記フィルタケース内を異物が濾過される前の尿素水を貯留する濾過前室と異物が濾過された後の尿素水を貯留する濾過後室とに分けるフィルタエレメントとを有し、
前記フィルタケースの前記濾過後室内には、前記フィルタケース内で凍結した尿素水を解凍する解凍装置が設けられ、
前記尿素水管路は、一端が前記尿素水タンクに接続され、他端が前記フィルタケースの前記濾過前室内に位置して前記フィルタケースの底面位置に開口したタンク側尿素水管路と、一端が前記フィルタケースの前記濾過後室内に位置して前記フィルタケースの上面位置に開口し、他端が前記尿素水噴射弁に接続された噴射弁側尿素水管路とにより構成されていることを特徴とする排気ガス浄化装置。
【請求項２】
前記解凍装置は、前記フィルタケースの中央部に上，下方向に延びた状態で設けられていることを特徴とする請求項１に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項３】
前記噴射弁側尿素水管路には、前記尿素水フィルタと前記尿素水供給装置との間に位置して前記噴射弁側尿素水管路の管路面積よりも大きな断面積をもった拡張室を形成する拡張室形成体が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項４】
前記拡張室形成体は、前記フィルタケースの上面に一体に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の排気ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば油圧ショベル等の建設機械に搭載され、エンジンから排出される排気ガス中の有害物質を除去する排気ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、油圧ショベル等の建設機械には、エンジン（内燃機関）から排出される排気ガスに含まれる有害物質を除去するための排気ガス浄化装置が搭載されている。この種の排気ガス浄化装置に用いられる尿素ＳＣＲシステムは、エンジンの排気管に接続され排気ガス中の窒素酸化物を除去する尿素選択還元触媒と、還元剤である尿素水を尿素選択還元触媒の上流側に噴射する尿素水噴射弁と、尿素水噴射弁に供給される尿素水を貯える尿素水タンクと、尿素水タンクと尿素水噴射弁との間を接続する尿素水管路と、尿素水管路の途中に設けられ尿素水タンクから尿素水噴射弁に向けて尿素水を供給する尿素水供給装置（尿素水ポンプ）とを備えている。
【０００３】
尿素水タンク内に蓄えられる尿素水は、定期的に補充する必要がある。尿素水の補充作業は、尿素水タンクのキャップを外した状態で行われるため、尿素水に異物（コンタミネーション）が混入することがある。尿素水に混入した異物は、尿素水供給装置や尿素水噴射弁の内部に侵入することにより、尿素水噴射弁に対する尿素水の供給や、尿素水噴射弁からの適正な尿素水の噴射を阻害する。これに対し、尿素水タンクと尿素水噴射弁との間を接続する尿素水管路の途中に尿素水フィルタを設け、この尿素水フィルタによって尿素水に混入した異物を捕集することが知られている（特許文献１参照）。
【０００４】
また、尿素水は−１１℃以下で凍結するため、尿素ＳＣＲシステムが搭載された油圧ショベルを寒冷地で使用する場合には、尿素水タンク、尿素水噴射弁、尿素水供給装置、尿素水管路等の内部で尿素水が凍結することにより、尿素ＳＣＲシステムが適正に機能しなくなる不具合がある。これに対し、エンジン冷却水が流れる冷却水配管を用いて尿素水タンクおよび尿素水管路を温めることにより、これら尿素水タンクおよび尿素水管路の内部で尿素水が凍結するのを防止することが知られている（特許文献２参照）。
【０００５】
一方、例えばエンジンからの熱によって尿素水噴射弁が高温になると、エンジンが停止した後に尿素水噴射弁に残留した尿素水中の水分が蒸発する。このため、尿素が結晶化して析出して尿素水噴射弁に付着することにより、尿素水噴射弁から尿素水を噴射することができなくなる不具合がある。
【０００６】
このため、尿素水ＳＣＲシステムは、エンジンが停止した後に尿素水噴射弁、尿素水管路、尿素水供給装置等に残留した尿素水が凍結したり、尿素水噴射弁に残留した尿素水が蒸発して結晶化するのを防止するため、尿素水ポンプによって尿素水タンク内に尿素水を戻す動作（以下、アフターラン動作という）を行う。
【０００７】
このように、エンジンを停止した後にはアフターラン動作によって尿素水が尿素水タンク内に戻されている。従って、エンジンの始動時には、尿素ＳＣＲシステムは、尿素水タンク内の尿素水を尿素水噴射弁に供給すると共に、尿素水ポンプの吐出圧を、尿素水噴射弁から尿素水を噴射させるのに適した圧力まで上昇させる制御（以下、スタートアップ動作）を行う。
【０００８】
スタートアップ動作を行うときには、尿素ＳＣＲシステムは、尿素水噴射弁を開弁させた状態で尿素水ポンプを尿素水供給側に作動させ、尿素水管路および尿素水供給装置内に残留した空気を尿素水噴射弁を通じて排気管内に排出する。そして、尿素水が尿素水噴射弁に達し、尿素水ポンプの吐出圧が所定の閾値に達すると、尿素ＳＣＲシステムは、尿素水噴射弁を閉弁させる。この状態で、尿素水ポンプの吐出圧が、尿素水噴射弁から尿素水を噴射させるのに適した規定値に達すると、尿素ＳＣＲシステムは、スタートアップ動作が成功したと判定し、尿素水噴射弁から尿素選択還元触媒の上流側に向けて尿素水を噴射する動作（以下、尿素水供給動作という）に移行する。
【０００９】
一方、スタートアップ動作において、尿素水噴射弁が閉弁した後に、一定時間内に尿素水ポンプの吐出圧が上述した規定値に達しない場合には、尿素水ポンプを一時的に尿素水戻し側に作動させて尿素水を尿素水タンク内に戻した後、再び尿素水ポンプを尿素水供給側に作動させることにより、尿素水噴射弁に尿素水を供給する。そして、尿素水ポンプの作動を尿素水供給側と尿素水戻し側とに複数回にわたって繰返す間に、尿素水ポンプの吐出圧が上述の規定値に達しない場合には、スタートアップ動作が失敗したと判定し、尿素ＳＣＲシステムは停止する。
【００１０】
ここで、尿素水に混入した異物を捕集する尿素水フィルタは、尿素水タンクと尿素水ポンプとの間に位置して尿素水管路の途中に設けられ、内部に尿素水を貯留するフィルタケースと、フィルタケース内に設けられたフィルタエレメントとにより構成されている。そして、フィルタケースには、尿素水タンクからの尿素水が流入する尿素水管路の流入口と、尿素水供給に向けて尿素水が流出する尿素水管路の流入口とが接続されている。これら尿素水管路の流入口と流出口とは、通常、フィルタエレメントを交換するときの作業性等を考慮して、フィルタケースの上面側に開口している。
【００１１】
ここで、尿素ＳＣＲシステムのスタートアップ動作時に、尿素水ポンプに供給される尿素水に空気が混入することがあるが、尿素水に混入した空気は、通常、尿素水が尿素水フィルタに流入したときに尿素水から分離される。従って、尿素水フィルタから尿素水が流出するのに先立って、尿素水フィルタ内の空気のみを尿素水噴射弁を通じて排気管内に排出することができるので、尿素水フィルタから尿素水ポンプに向けて空気を含まない尿素水を供給することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０１０−１９６５２２号公報
【特許文献２】特開２０１１−２４１７３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかし、従来技術による尿素水フィルタのように、尿素水管路の流入口と流出口とがフィルタケースの上面側に開口している場合には、尿素ＳＣＲシステムのアフターラン動作が終了した後には、尿素水フィルタ（フィルタケース）内に多量の尿素水が残留する。従って、尿素ＳＣＲシステムがスタートアップ動作を開始すると、尿素水フィルタ内の尿素水は速やかに尿素水ポンプに向けて流出するため、尿素水に混入した空気を尿素水フィルタ内で分離し、尿素水噴射弁を通じて排気管内に排出することができない。
【００１４】
このため、尿素水に混入した空気が尿素水ポンプに流入（エア噛み）し、尿素水ポンプの吐出圧が低下することにより、尿素水ポンプの吐出圧を、尿素水噴射弁から尿素水を噴射させるのに適した規定値まで上昇させることができなくなる。この結果、尿素ＳＣＲシステムによるスタートアップ動作が失敗してしまうという問題がある。
【００１５】
一方、従来技術では、尿素水タンクおよび尿素水管路の内部で尿素水が凍結するのを防止するため、これら尿素水タンクおよび尿素水管路を保温することが提案されている。しかし、尿素ＳＣＲシステムによるアフターラン動作が終了した後には、尿素水フィルタのフィルタケース内に尿素水が残留するため、寒冷地等においては尿素水フィルタ（フィルタケース）内に残留した尿素水が凍結する。これにより、フィルタケース内で凍結した凍結尿素水によって、フィルタエレメントが破損してしまうという問題がある。
【００１６】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、スタートアップ動作において尿素水供給装置から吐出される尿素水の吐出圧が低下するのを抑え、かつ尿素水フィルタ内で尿素水が凍結するのを抑えることができる排気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】
【００１７】
上記課題を解決するために本発明は、エンジンの排気管に接続され排気ガス中の窒素酸化物を除去する尿素選択還元触媒と、還元剤である尿素水を前記尿素選択還元触媒の上流側に噴射する尿素水噴射弁と、前記尿素水噴射弁に供給される尿素水を貯える尿素水タンクと、前記尿素水タンクと前記尿素水噴射弁との間を接続する尿素水管路と、前記尿素水管路の途中に設けられ前記尿素水タンクから前記尿素水噴射弁に向けて尿素水を供給する尿素水供給装置と、前記尿素水タンクと前記尿素水供給装置との間に位置して前記尿素水管路の途中に設けられ尿素水に混入した異物を捕集する尿素水フィルタとを備えてなる排気ガス浄化装置に適用される。
【００１８】
本発明の特徴は、前記尿素水フィルタは、上面と底面とを有し内部に尿素水を貯留する容器からなるフィルタケースと、尿素水に混入した異物を捕集するために前記フィルタケース内に設けられ、前記フィルタケース内を異物が濾過される前の尿素水を貯留する濾過前室と異物が濾過された後の尿素水を貯留する濾過後室とに分けるフィルタエレメントとを有し、前記フィルタケースの前記濾過後室内には、前記フィルタケース内で凍結した尿素水を解凍する解凍装置が設けられ、前記尿素水管路は、一端が前記尿素水タンクに接続され、他端が前記フィルタケースの前記濾過前室内に位置して前記フィルタケースの底面位置に開口したタンク側尿素水管路と、一端が前記フィルタケースの前記濾過後室内に位置して前記フィルタケースの上面位置に開口し、他端が前記尿素水噴射弁に接続された噴射弁側尿素水管路とにより構成されていることにある。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、アフターラン動作によって、フィルタケース内の大部分の尿素水を、タンク側尿素水管路の他端から尿素水タンク内に戻すことができる。従って、スタートアップ動作によってフィルタケース内に尿素水が満たされるまでの間に、尿素水に混入した空気をフィルタケース内で分離し、この空気のみを尿素水よりも先に尿素水フィルタから排出することができる。この結果、尿素水に混入した空気が尿素水供給装置に流入することによる尿素水供給装置の吐出量の低下を抑えることができる。しかも、フィルタケース内には解凍装置が設けられているので、フィルタケース内に残留した尿素水が凍結したとしても、この凍結尿素水を中心部から外側に向けて効率良く解凍することができ、フィルタエレメントを保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施の形態による排気ガス浄化装置が搭載された油圧ショベルを示す正面図である。
【図２】上部旋回体をキャブ、建屋カバー等を省略した状態で示す平面図である。
【図３】尿素ＳＣＲシステムを概略的に示す構成図である。
【図４】図３中の尿素水フィルタ、タンク側尿素水管路、噴射弁側尿素水管路、解凍装置を示す縦断面図である。
【図５】フィルタケース、フィルタエレメント、タンク側尿素水管路、解凍装置を図４中の矢示Ｖ−Ｖ方向からみた横断面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態による尿素ＳＣＲシステムを概略的に示す構成図である。
【図７】図６中の尿素水フィルタ、拡張室形成体、タンク側尿素水管路、噴射弁側尿素水管路、解凍装置を示す縦断面図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態による尿素水フィルタ、拡張室形成体、タンク側尿素水管路、噴射弁側尿素水管路、解凍装置を示す図７と同様な縦断面図である。
【図９】本発明の第１の変形例を示す図４と同様な縦断面図である。
【図１０】本発明の第２の変形例を示す図４と同様な縦断面図である。
【図１１】本発明の第３の変形例を示す図３と同様な尿素ＳＣＲシステムの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態に係る排気ガス浄化装置を、クローラ式の油圧ショベルに適用した場合を例に挙げ、添付図面に従って詳細に説明する。
【００２２】
図１ないし図５は本発明の第１の実施の形態を示している。油圧ショベル１は、自走可能な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の前側に俯仰動可能に設けられ土砂の掘削作業等を行う作業装置４とにより構成されている。
【００２３】
上部旋回体３は、支持構造体をなす旋回フレーム５と、該旋回フレーム５の後側に設けられ、作業装置４との重量バランスをとるカウンタウエイト６と、旋回フレーム５の前部左側に設けられオペレータが搭乗するキャブ７と、カウンタウエイト６の前側に設けられ、内部に後述のエンジン９、排気ガス浄化装置１４等を収容する建屋カバー８とを含んで構成されている。ここで、旋回フレーム５は、前，後方向に延びる底板５Ａと、底板５Ａ上に立設され前，後方向に延びた左縦板５Ｂ，右縦板５Ｃと、左縦板５Ｂの左側に配置され前，後方向に延びた左サイドフレーム５Ｄと、右縦板５Ｃの右側に配置され前，後方向に延びた右サイドフレーム５Ｅと、底板５Ａ、各縦板５Ｂ，５Ｃから左，右方向に張出し、その先端部に左，右のサイドフレーム５Ｄ，５Ｅを支持する複数本の張出ビーム５Ｆと、エンジン９の前側に位置して各縦板５Ｂ，５Ｃ間を連結して底板５Ａ上に立設された連結板５Ｇとを含んで構成されている。連結板５Ｇの後面側には、後述する尿素水供給装置３０と尿素水フィルタ３４が取付けられている。
【００２４】
エンジン９は、カウンタウエイト６の前側に位置して旋回フレーム５上に左，右方向に延びる横置き状態で設けられている。このエンジン９の左側には、後述する熱交換器１１に冷却風を供給するための冷却ファン９Ａが設けられている。一方、エンジン９の右側には油圧ポンプ（図示せず）が設けられ、この油圧ポンプは、エンジン９によって駆動されることにより、後述の作動油タンク１２から供給される作動油を圧油として、油圧ショベル１に搭載された油圧アクチュエータに吐出するものである。
【００２５】
ここで、エンジン９には、排気ガスを外部に排出するための排気管１０が接続されている。この排気管１０は、エンジン９の前側を左，右方向に延びる金属製の管路として形成され、エンジン９から排出された高温の排気ガスを後述する第１の排気ガス後処理装置１５へと導くものである。
【００２６】
熱交換器１１は、エンジン９の左側に配設されている。この熱交換器１１は、エンジン９の冷却ファン９Ａに対面して設けられている。熱交換器１１は、例えばエンジン９のウォータジャケット内を流通して加温された冷却水を冷却するラジエータ、作動油を冷却するオイルクーラ、エンジン９が吸込む空気を冷却するインタクーラ等により構成されている。
【００２７】
作動油タンク１２は、油圧ポンプの前側に位置して旋回フレーム５の右側に設けられている。この作動油タンク１２は、下部走行体２、作業装置４等に設けられたアクチュエータを駆動するための作動油を貯えるものである。一方、燃料タンク１３は、作動油タンク１２の前側に位置して旋回フレーム５に設けられている。燃料タンク１３は、エンジン９の供給される燃料を貯えるものである。
【００２８】
排気ガス浄化装置１４は、エンジン９の右側に配置された浄化装置取付架台（図示せず）に取付けられている。排気ガス浄化装置１４は、エンジン９の排気管１０に接続され、エンジン９から排出される排気ガス中の有害物質を除去するものである。また、排気ガス浄化装置１４は、排気ガスの騒音を低減するための消音機構を備えている。図３に示すように、排気ガス浄化装置１４は、後述する第１の排気ガス後処理装置１５、接続管１８、第２の排気ガス後処理装置１９を含んで構成されている。
【００２９】
第１の排気ガス後処理装置１５は、排気管１０の出口側に接続されている。第１の排気ガス後処理装置１５は、前，後方向に延びる円筒状の筒体１６と、筒体１６内に設けられた酸化触媒１７とを含んで構成されている。ここで、筒体１６は、両端が閉塞された密閉容器として形成され、排気ガスの流れ方向の上流側となる前側部位には、排気管１０が接続されている。
【００３０】
筒体１６内に配置された酸化触媒１７は、例えばセラミックス製のセル状筒体からなり、その軸方向に多数の貫通孔が形成され、内面に貴金属がコーティングされている。酸化触媒１７は、所定の温度下で各貫通孔に排気ガスを流通させることにより、排気ガス中に含まれる一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）等を酸化して除去するものである。また、酸化触媒１７は、必要に応じて粒子状物質（ＰＭ）を燃焼除去するものである。
【００３１】
接続管１８は、第１の排気ガス後処理装置１５と第２の排気ガス後処理装置１９との間を接続するものである。接続管１８は、第１の排気ガス後処理装置１５を構成する筒体１６と平行して前，後方向に延びる円筒状の筒部１８Ａと、筒部１８Ａの上流側となる入口側の端縁を閉塞する上流蓋部１８Ｂと、筒部１８Ａの下流側となる出口側の端縁を閉塞する下流蓋部１８Ｃとにより構成されている。上流蓋部１８Ｂには、後述の尿素水噴射弁２４が取付けられている。
【００３２】
第２の排気ガス後処理装置１９は、第１の排気ガス後処理装置１５の右上方に配置されている。第２の排気ガス後処理装置１９は、接続管１８の出口側に接続され、第１の排気ガス後処理装置１５と平行して前，後方向に延びる円筒状の筒体２０と、筒体２０内に設けられた尿素選択還元触媒２１と、尿素選択還元触媒２１の下流側に配置された酸化触媒２２とにより構成されている。
【００３３】
尿素選択還元触媒２１は、後述する尿素ＳＣＲシステム２３の一部を構成するもので、排気ガス中の窒素酸化物を除去するものである。尿素選択還元触媒２１は、例えばセラミックス製のセル状筒体からなり、軸方向に多数の貫通孔が形成され、内面に貴金属がコーティングされている。尿素選択還元触媒２１は、エンジン９から排出された排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を、尿素水溶液（尿素水）から生成されたアンモニアによって選択的に還元反応させ、窒素と水に分解する。
【００３４】
酸化触媒２２は、尿素選択還元触媒２１よりも排気ガスの流れ方向の下流側に設けられている。この酸化触媒２２は、前述した第１の排気ガス後処理装置１５の酸化触媒１７とほぼ同様に、セラミックス製のセル状筒体からなり、その軸方向には多数の貫通孔が形成され、内面に貴金属がコーティングされている。第２の排気ガス後処理装置１９の酸化触媒２２は、尿素選択還元触媒２１で窒素酸化物を還元した後に残った残留アンモニアを酸化し、窒素と水に分離するものである。
【００３５】
ここで、第２の排気ガス後処理装置１９に設けられた尿素選択還元触媒２１は、尿素ＳＣＲシステム２３の一部を構成するもので、以下、この尿素ＳＣＲシステム２３について説明する。
【００３６】
尿素ＳＣＲシステム２３は、排気管１０内を流れる排気ガスに向けて尿素水を噴射し、排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）をアンモニアによって選択的に還元反応させて窒素と水に分解することにより、排気ガスを浄化するものである。尿素ＳＣＲシステム２３は、図３に示すように、尿素選択還元触媒２１と、後述の尿素水噴射弁２４と、尿素水タンク２５と、尿素水管路２６と、尿素水供給装置３０と、尿素水フィルタ３４とを含んで構成されている。
【００３７】
尿素水噴射弁２４は、例えば接続管１８の上流蓋部１８Ｂに取付けられている、尿素水噴射弁２４は、接続管１８内を流通する排気ガスに向けて還元剤である尿素水（尿素水溶液）を、尿素選択還元触媒２１よりも上流側に噴射するものである。尿素水噴射弁２４は、尿素水管路２６を介して尿素水タンク２５に接続されている。
【００３８】
尿素水タンク２５は、例えば旋回フレーム５に設けられている。尿素水タンク２５は、尿素水噴射弁２４に供給される尿素水を貯えるものである。尿素水タンク２５には、尿素水を給水するための給水口（図示せず）が設けられており、この給水口を通じて尿素水タンク２５内に尿素水が給水される構成となっている。
【００３９】
尿素水管路２６は、尿素水タンク２５と尿素水噴射弁２４との間を接続している。尿素水管路２６の途中には尿素水供給装置３０が設けられ、尿素水供給装置３０を作動させることにより、尿素水タンク２５内に貯えられた尿素水は、尿素水管路２６を通じて尿素水噴射弁２４に供給される。ここで、尿素水管路２６は、尿素水タンク２５と尿素水フィルタ３４との間を接続するタンク側尿素水管路２７と、尿素水フィルタ３４と尿素水噴射弁２４との間を接続する噴射弁側尿素水管路２８とにより構成されている。
【００４０】
タンク側尿素水管路２７は、尿素水タンク２５と尿素水フィルタ３４との間を接続している。即ち、タンク側尿素水管路２７は、一端２７Ａが尿素水タンク２５に接続され、他端２７Ｂが尿素水フィルタ３４に接続されている。この場合、図４に示すように、タンク側尿素水管路２７の他端２７Ｂは、後述するフィルタケース３５の濾過前室３５Ｅ内に位置してフィルタケース３５の底面位置に開口している。
【００４１】
噴射弁側尿素水管路２８は、尿素水フィルタ３４と尿素水噴射弁２４との間を接続している。即ち、噴射弁側尿素水管路２８は、一端２８Ａが尿素水フィルタ３４に接続され、他端２８Ｂが尿素水噴射弁２４に接続されている。この場合、噴射弁側尿素水管路２８の一端２８Ａは、フィルタケース３５の濾過後室３５Ｆ内に位置してフィルタケース３５の上面位置に開口している。また、噴射弁側尿素水管路２８の途中部位には、尿素水戻り管路２９の一端２９Ａが接続され、尿素水戻り管路２９の他端２９Ｂは尿素水タンク２５に接続されている。尿素水戻り管路２９は、尿素水噴射弁２４に向けて供給される尿素水のうちの余剰分を尿素水タンク２５に戻すものである。
【００４２】
尿素水供給装置３０は、尿素水管路２６を構成する噴射弁側尿素水管路２８の途中に設けられている。尿素水供給装置３０は、尿素水タンク２５から尿素水噴射弁２４に向けて尿素水を供給するものである。尿素水供給装置３０は、尿素水ポンプ３１と、尿素水ポンプ３１と尿素水噴射弁２４との間に位置して噴射弁側尿素水管路２８の途中に設けられ、噴射弁側尿素水管路２８内の圧力を検出する圧力センサ３２と、尿素水戻り管路２９の途中に設けられ噴射弁側尿素水管路２８内の圧力を調整する絞り３３とを有している。尿素水戻り管路２９の一端２９Ａは、尿素水ポンプ３１と圧力センサ３２との間の部位で噴射弁側尿素水管路２８に接続されている。ここで、尿素水供給装置３０は、旋回フレーム５を構成する連結板５Ｇの後面側（エンジン９側）に、ブラケット５Ｈを介して取付けられている。ブラケット５ＨにはＵ字状に屈曲したカバー５Ｊが固定され、尿素水供給装置３０の周囲はカバー５Ｊによって覆われている。
【００４３】
尿素水ポンプ３１は、例えば尿素水を尿素水噴射弁２４に供給する尿素水供給側と、尿素水を尿素水タンク２５に戻す尿素水戻し側との二方向に作動可能なポンプを用いて構成されている。油圧ショベル１の運転時にエンジン９から排出される排気ガスを浄化するため、尿素ＳＣＲシステム２３が尿素水供給動作を行うときには、尿素水ポンプ３１が尿素水供給側に作動することにより、尿素水タンク２５内の尿素水は、尿素水管路２６を通じて尿素水噴射弁２４に供給される。一方、エンジン９が停止した後に尿素水噴射弁２４、尿素水管路２６、尿素水供給装置３０等に残留した尿素水が凍結するのを防止するため、尿素ＳＣＲシステム２３がアフターラン動作を行うときには、尿素水ポンプ３１が尿素水戻し側に作動することにより、尿素水噴射弁２４、尿素水管路２６、尿素水供給装置３０等に残留した尿素水が、尿素水タンク２５内に戻される構成となっている。
【００４４】
次に、第１の実施の形態に用いられる尿素水フィルタ３４、およびヒータ３７について説明する。
【００４５】
尿素水フィルタ３４は、尿素水供給装置３０の尿素水ポンプ３１と尿素水タンク２５との間に位置して尿素水管路２６の途中に設けられている。即ち、尿素水フィルタ３４には、タンク側尿素水管路２７の他端２７Ｂと噴射弁側尿素水管路２８の一端２８Ａとが接続されている。尿素水フィルタ３４は、尿素水タンク２５内の尿素水が尿素水管路２６を通じて尿素水噴射弁２４に供給されるときに、尿素水に混入した異物を捕集するものである。ここで、尿素水フィルタ３４は、尿素水供給装置３０の周囲を覆うカバー５Ｊにボルト（図示せず）を用いて着脱可能に取付けられ、ボルトを緩めることにより迅速に交換することができるようになっている。
【００４６】
尿素水フィルタ３４は、例えば図４および図５に示すように、内部に尿素水を貯留する円筒状の容器からなるフィルタケース３５と、フィルタケース３５内に設けられた筒状のフィルタエレメント（濾材）３６とを備えている。フィルタケース３５は、円筒状の周壁板３５Ａと、周壁板３５Ａの上端を閉塞する上面板３５Ｂと、周壁板３５Ａの下端を閉塞する底面板３５Ｃとによって囲まれた円筒体として形成されている。フィルタケース３５の底面板３５Ｃの中央部にはヒータ取付孔３５Ｄが設けられ、このヒータ取付孔３５Ｄには後述のヒータ３７が取付けられている。
【００４７】
フィルタエレメント３６の上端３６Ａおよび下端３６Ｂは、それぞれフィルタケース３５内に固定されている。フィルタエレメント３６は、尿素水のみが通過し、尿素水に混入した異物（コンタミネーション）は通過することができない微細な網目を有している。さらに、フィルタエレメント３６の外周側には、鋸歯状の凹凸部が全周に亘って形成され、表面積（濾過面積）を増大させることによって多くの異物を捕集することができるようになっている。これにより、フィルタケース３５内は、フィルタエレメント３６の外側に位置し異物が濾過される前の尿素水を貯留する濾過前室３５Ｅと、フィルタエレメント３６の内側に位置し異物が濾過された後の尿素水を貯留する濾過後室３５Ｆとに分けられている。
【００４８】
フィルタケース３５の上面板３５Ｂには、噴射弁側尿素水管路２８の一端２８Ａが下向きに挿通されている。これにより、噴射弁側尿素水管路２８の一端２８Ａは、フィルタケース３５の濾過後室３５Ｆ内に位置してフィルタケース３５の上面位置、例えばフィルタケース３５の上面板３５Ｂとフィルタエレメント３６の上端３６Ａとの間に開口している。
【００４９】
フィルタケース３５の底面板３５Ｃには、ヒータ取付孔３５Ｄから離間した位置、例えばフィルタケース３５の周壁板３５Ａとフィルタエレメント３６との間の位置にタンク側尿素水管路２７の他端２７Ｂが上向きに挿通されている。これにより、タンク側尿素水管路２７の他端２７Ｂは、フィルタケース３５の濾過前室３５Ｅ内に位置してフィルタケース３５の底面位置、例えばフィルタケース３５の底面板３５Ｃとフィルタエレメント３６の下端３６Ｂとの間に開口している。
【００５０】
このように、タンク側尿素水管路２７の他端２７Ｂが、フィルタケース３５の底面位置に開口することにより、尿素ＳＣＲシステム２３のアフターラン動作によって、フィルタケース３５内の大部分の尿素水を、タンク側尿素水管路２７を通じて尿素水タンク２５に戻すことができる。従って、アフターラン動作が終了した後には、フィルタケース３５内の尿素水の液面Ｌは、図４中の二点鎖線で示す位置まで低下し、フィルタケース３５内の尿素水の殆どを排出することができる。
【００５１】
これにより、尿素ＳＣＲシステム２３がスタートアップ動作を行うときに、空気が混入した尿素水が尿素水フィルタ３４（フィルタケース３５）に流入したとしても、フィルタケース３５内に尿素水が満たされるまでの間に、尿素水と空気とをフィルタケース３５内で分離することができ、尿素水よりも先に空気のみを尿素水フィルタ３４から排出することができる。この結果、尿素水が尿素水噴射弁２４に達する前に、尿素水管路２６を流れる尿素水に混入した空気を排出することができるので、尿素水に混入した空気が尿素水ポンプ３１に流入するのを抑えることができる構成となっている。
【００５２】
解凍装置としてのヒータ３７は、尿素水フィルタ３４のフィルタケース３５の濾過後室３５Ｆ内に設けられている。具体的には、ヒータ３７は、濾過後室３５Ｆ内に位置してフィルタケース３５の中央部に上，下方向に延びた状態で設けられている。ヒータ３７は、フィルタケース３５（底面板３５Ｃ）のヒータ取付孔３５Ｄに挿通され、円筒状をなすフィルタケース３５の軸中心位置に沿って上，下方向に延びた筒体３７Ａと、筒体３７Ａ内に設けられた電熱線３７Ｂとにより構成されている。ヒータ３７は、電源３８から電熱線３７Ｂに電力が供給されることに発熱し、フィルタケース３５内に残留した尿素水が凍結して生じた凍結尿素水を解凍する。この場合、ヒータ３７は、フィルタエレメント３６の内側に位置してフィルタケース３５の中央部である軸中心位置に上，下方向に延びて配置されている。これにより、ヒータ３７が発生した熱を、フィルタケース３５で凍結した凍結尿素水に均等に伝達することができ、この凍結尿素水を効率良く解凍することができる構成となっている。
【００５３】
第１の実施の形態による排気ガス浄化装置１４は上述の如き構成を有するもので、この排気ガス浄化装置１４を搭載した油圧ショベル１を用いて作業を行うときには、オペレータは、キャブ７に搭乗してエンジン９を作動させる。そして、オペレータは、キャブ７内に配置された走行用の操作レバー（図示せず）を操作することにより、油圧ショベル１を走行させることができ、作業用の操作レバー（図示せず）を操作することにより、作業装置４を用いて土砂の掘削作業等を行うことができる。
【００５４】
油圧ショベル１の作業時に、エンジン９から排出される排気ガスは、排気管１０を介して排気ガス浄化装置１４の第１の排気ガス後処理装置１５内に導入される。そして、図３に矢印で示すように、排気ガスは、第１の排気ガス後処理装置１５から接続管１８、第２の排気ガス後処理装置１９を通過した後、大気中に排出される。
【００５５】
この場合、第１の排気ガス後処理装置１５は、酸化触媒１７によって排気ガスに含まれる一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）等を酸化して除去し、必要に応じて粒子状物質（ＰＭ）を燃焼して除去する。一方、接続管１８内では、尿素水噴射弁２４から排気ガスに向けて尿素水が噴射され、第２の排気ガス後処理装置１９は、尿素選択還元触媒２１によって窒素酸化物を窒素と水に分解する。さらに、酸化触媒２２が残留アンモニアを酸化し、窒素と水に分離する。このようにして、エンジン９からの排気ガスは、排気ガス浄化装置１４によって十分に浄化された後、大気中に排出される。
【００５６】
次に、排気ガス浄化装置１４を構成する尿素ＳＣＲシステム２３の動作について説明する。
【００５７】
まず、尿素ＳＣＲシステム２３は、尿素水噴射弁２４、尿素水管路２６、尿素水供給装置３０に残留した尿素水が凍結するのを防止するため、油圧ショベル１のエンジン９が停止した後にアフターラン動作を行う。これにより、尿素水噴射弁２４、尿素水管路２６、尿素水供給装置３０に残留した尿素水は、尿素水タンク２５内に戻されている。このため、エンジン９を始動した後には、尿素ＳＣＲシステム２３は、尿素水タンク２５内の尿素水を尿素水噴射弁２４に供給すると共に、尿素水ポンプ３１の吐出圧を、尿素水噴射弁２４から尿素水を噴射させるのに適した圧力まで上昇させるスタートアップ動作を行う。
【００５８】
スタートアップ動作を行うときには、例えば第２の排気ガス後処理装置１９の筒体２０内を流れる排気ガスの温度が、尿素選択還元触媒２１が活性化する温度以上に達すると、尿素ＳＣＲシステム２３は、尿素水噴射弁２４を開弁（開放）させた状態で、尿素水ポンプ３１を尿素水供給側に作動させる。これにより、尿素水管路２６内および尿素水供給装置３０内の空気は、尿素水噴射弁２４を通じて排気ガス浄化装置１４内に排出されると共に、尿素水戻り管路２９を通じて尿素水タンク２５の気層部に排出される。
【００５９】
そして、尿素水タンク２５内の尿素水が、尿素水供給装置３０の絞り３３および尿素水噴射弁２４に達すると、絞り３３を通過するときの圧損等によって尿素水ポンプ３１の吐出圧が上昇する。この尿素水ポンプ３１の吐出圧が所定の閾値に達すると、尿素ＳＣＲシステム２３は尿素水噴射弁２４を閉弁させる。これにより、尿素水ポンプ３１の吐出圧がさらに上昇し、この尿素水ポンプ３１の吐出圧が、尿素水噴射弁２４から尿素水を噴射させるのに適した規定値（第２の閾値）に達すると、スタートアップ動作が成功したと判定する。これにより、尿素ＳＣＲシステム２３は、尿素水ポンプ３１の吐出圧を一定に保つ制御を開始し、尿素水噴射弁２４から尿素選択還元触媒２１の上流側に向けて尿素水を噴射する尿素水供給動作が行われる。
【００６０】
一方、尿素水ポンプ３１の吐出圧が所定の閾値に達した後、一定時間内に尿素水ポンプ３１の吐出圧が規定値（第２の閾値）に達しない場合には、尿素ＳＣＲシステム２３は、尿素水ポンプ３１を尿素水戻し側に作動させる。そして、尿素水管路２６および尿素水供給装置３０内の尿素水が、尿素水管路２６を通じて尿素水タンク２５内に排出された後に、再度、尿素水ポンプ３１を尿素水供給側に作動させることにより、尿素水を尿素水噴射弁２４に供給する。この尿素水供給側の作動と尿素水戻し側の作動を複数回繰返す間に、尿素水ポンプ３１の吐出圧が規定値（第２の閾値）に達しない場合には、スタートアップ動作が失敗したと判定し、尿素ＳＣＲシステム２３は停止される。
【００６１】
尿素ＳＣＲシステム２３は、スタートアップ動作が成功した後には、油圧ショベル１の運転時にエンジン９から排出される排気ガスを浄化するため、尿素水供給動作に移行する。この尿素水供給動作においては、尿素水ポンプ３１が尿素水供給側に作動することにより、尿素水タンク２５内の尿素水は、タンク側尿素水管路２７、尿素水フィルタ３４、噴射弁側尿素水管路２８等を通じて尿素水噴射弁２４に供給され、尿素水噴射弁２４から尿素選択還元触媒２１の上流側（接続管１８内）に尿素水が噴射される。
【００６２】
ここで、第１の実施の形態では、タンク側尿素水管路２７の他端２７Ｂが、フィルタケース３５の底面位置に開口しているので、尿素ＳＣＲシステム２３がアフターラン動作を終了した後には、フィルタケース３５内の尿素水の液面Ｌは、図４中の二点鎖線で示す位置まで低下し、フィルタケース３５内の尿素水の殆どを排出することができる。このため、尿素ＳＣＲシステム２３がスタートアップ動作を行うときには、尿素水タンク２５からの尿素水が、尿素水フィルタ３４のフィルタケース３５内に満たされるまで、即ち、フィルタケース３５内に流入した尿素水の液面が、噴射弁側尿素水管路２８の一端２８Ａに達するまでの間は、フィルタケース３５内の空気は、噴射弁側尿素水管路２８から尿素水噴射弁２４を通じて排気ガス浄化装置１４内に排出されると共に、尿素水戻り管路２９を通じて尿素水タンク２５の気層部に排出される。
【００６３】
従って、タンク側尿素水管路２７を通じてフィルタケース３５内に流入する尿素水に空気が混入していたとしても、これら尿素水と空気とをフィルタケース３５内で分離することができ、噴射弁側尿素水管路２８等を通じて排出尿素水よりも先に空気のみを排出することができる。
【００６４】
これにより、スタートアップ動作において、尿素水が尿素水噴射弁２４もしくは尿素水供給装置３０の絞り３３に達する前に、尿素水管路２６内に残留した空気を排出することができる。この結果、尿素水ポンプ３１に空気が流入することによる尿素水ポンプ３１の吐出圧の低下を抑えることができ、尿素水ポンプ３１の吐出圧を、尿素水噴射弁２４から尿素水を噴射させるのに適した規定値まで上昇させることにより、スタートアップ動作を迅速に成功させることができる。
【００６５】
一方、油圧ショベル１を寒冷地で用いる場合には、アフターラン動作の終了後に、尿素水フィルタ３４のフィルタケース３５内に残留した尿素水が凍結することにより、フィルタケース３５内に設けられたフィルタエレメント３６が、凍結尿素水によって損傷することがある。
【００６６】
これに対し、第１の実施の形態では、例えば尿素水が凍結する−１１℃以下まで外気温が低下したときに、ヒータ３７の電熱線３７Ｂに対して電源３８からの電力が供給される。これにより、フィルタケース３５内でヒータ３７が発熱し、フィルタケース３５内で凍結した凍結尿素水が解凍される。この場合、ヒータ３７は、フィルタエレメント３６の内側に位置してフィルタケース３５の中央部に配置されているので、ヒータ３７が発生した熱を、フィルタケース３５内の凍結尿素水に均等に伝達することができる。この結果、ヒータ３７によって凍結尿素水を効率良く解凍することができ、凍結尿素水によるフィルタエレメント３６の破損を防止することができるので、尿素水フィルタ３４の信頼性を高めることができる。
【００６７】
かくして、第１の実施の形態による排気ガス浄化装置１４は、排気ガス中の窒素酸化物を除去する尿素選択還元触媒２１と、還元剤である尿素水を尿素選択還元触媒２１の上流側に噴射する尿素水噴射弁２４と、尿素水噴射弁２４に供給される尿素水を貯える尿素水タンク２５と、尿素水タンク２５と尿素水噴射弁２４との間を接続する尿素水管路２６と、尿素水管路２６の途中に設けられ尿素水タンク２５から尿素水噴射弁２４に向けて尿素水を供給する尿素水供給装置３０と、尿素水タンク２５と尿素水供給装置３０との間に位置して尿素水管路２６の途中に設けられ尿素水に混入した異物を捕集する尿素水フィルタ３４とを備えている。
【００６８】
そして、尿素水フィルタ３４は、上面板３５Ｂと底面板３５Ｃとを有し内部に尿素水を貯留する容器からなるフィルタケース３５と、尿素水に混入した異物を捕集するためにフィルタケース３５内に設けられ、フィルタケース３５内を異物が濾過される前の尿素水を貯留する濾過前室３５Ｅと異物が濾過された後の尿素水を貯留する濾過後室３５Ｆとに分けるフィルタエレメント３６とを有し、フィルタケース３５内の中央部（濾過後室３５Ｆ内）には、フィルタケース３５内で凍結した尿素水を解凍するヒータ３７が設けられ、尿素水管路２６は、一端２７Ａが尿素水タンク２５に接続され、他端２７Ｂが濾過前室３５Ｅ内に位置してフィルタケース３５の底面位置に開口したタンク側尿素水管路２７と、一端２８Ａが濾過後室３５Ｆ内に位置してフィルタケース３５の上面位置に開口し、他端２８Ｂが尿素水噴射弁２４に接続された噴射弁側尿素水管路２８とにより構成されている。
【００６９】
従って、尿素ＳＣＲシステム２３がアフターラン動作を終了した後には、フィルタケース３５内の尿素水の殆どを、タンク側尿素水管路２７を通じて尿素水タンク２５に排出することができる。このため、尿素ＳＣＲシステム２３がスタートアップ動作を行うときには、尿素水フィルタ３４のフィルタケース３５内に尿素水が満たされるまでの間は、フィルタケース３５内の空気を排出することができる。これにより、タンク側尿素水管路２７を通じてフィルタケース３５内に流入する尿素水に空気が混入していたとしても、これら尿素水と空気とをフィルタケース３５内で分離することができ、噴射弁側尿素水管路２８等を通じて排出尿素水よりも先に空気のみを排出することができる。
【００７０】
これにより、スタートアップ動作において、尿素水が尿素水噴射弁２４もしくは尿素水供給装置３０の絞り３３に達する前に、尿素水管路２６内に残留した空気を排出することができる。この結果、尿素水ポンプ３１に空気が流入することによる尿素水ポンプ３１の吐出圧の低下を抑え、尿素水ポンプ３１の吐出圧を、尿素水噴射弁２４から尿素水を噴射させるのに適した規定値へと上昇させることにより、スタートアップ動作を迅速に成功させることができる。
【００７１】
一方、アフターラン動作の終了後に、フィルタケース３５内に残留した尿素水が凍結したとしても、フィルタケース３５の中央部（軸中心位置）に上，下方向に延びた状態で配置されたヒータ３７を発熱させることにより、このヒータ３７からの熱を、フィルタケース３５内の凍結尿素水に均等に伝達することができる。この結果、ヒータ３７によって凍結尿素水を効率良く解凍することができ、凍結尿素水によるフィルタエレメント３６の破損を防止することができる。
【００７２】
次に、図６および図７は本発明の第２の実施の形態を示し、第２の実施の形態の特徴は、噴射弁側尿素水管路には、尿素水フィルタと尿素水供給装置との間に位置して噴射弁側尿素水管路の管路面積よりも大きな断面積をもった拡張室を形成する拡張室形成体が設けられていることにある。なお、第２の実施の形態では、第１の実施の形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００７３】
図中、噴射弁側尿素水管路４１は、第１の実施の形態による噴射弁側尿素水管路２８に代えて第２の実施の形態に用いられるものである。噴射弁側尿素水管路４１は、尿素水フィルタ３４と尿素水噴射弁２４との間を接続するもので、噴射弁側尿素水管路４１の途中には、後述の拡張室形成体４２が設けられている。噴射弁側尿素水管路４１の一端４１Ａは、フィルタケース３５の上面位置（フィルタケース３５の上面板３５Ｂとフィルタエレメント３６の上端３６Ａとの間）に開口し、噴射弁側尿素水管路４１の他端４１Ｂは、尿素水噴射弁２４に接続されている。
【００７４】
拡張室形成体４２は、尿素水供給装置３０の尿素水ポンプ３１と尿素水フィルタ３４との間に位置して噴射弁側尿素水管路４１の途中に設けられている。拡張室形成体４２は、例えば円筒状の周壁板４２Ａと、周壁板４２Ａの上端を閉塞する上面板４２Ｂと、周壁板４２Ａの下端を閉塞する底面板４２Ｃとによって囲まれた円筒体として形成されている。拡張室形成体４２の内部には拡張室４３が形成され、この拡張室４３の断面積は、噴射弁側尿素水管路４１の管路面積よりも大きく設定されている。従って、スタートアップ動作において噴射弁側尿素水管路４１から尿素水フィルタ３４に逆流する尿素水の圧力エネルギは、例えば拡張型消音器による消音作用と同様に、断面積が大きい拡張室形成体４２の拡張室４３内で発散され、断面積が小さい噴射弁側尿素水管路４１内で収束される。これにより、尿素水の圧力エネルギは、尿素水フィルタ３４に流入する前に拡張室形成体４２の拡張室４３によって減衰される構成となっている。
【００７５】
ここで、尿素ＳＣＲシステム２３がスタートアップ動作を行うときに、尿素水ポンプ３１の吐出圧が、一定時間内に尿素水噴射弁２４から尿素水を噴射させるのに適した規定値に達しない場合には、尿素水ポンプ３１を尿素水戻し側に作動させることにより、尿素水供給装置３０および尿素水管路２６内の尿素水が尿素水タンク２５に戻される。このとき、噴射弁側尿素水管路４１のうち尿素水ポンプ３１と尿素水噴射弁２４との間の圧力が開放されることにより、大きな圧力エネルギを有する尿素水が噴射弁側尿素水管路４１を通じて尿素水フィルタ３４側へと逆流し、尿素水供給装置３０内の空気と尿素水とが、過剰に尿素水フィルタ３４およびタンク側尿素水管路２７に流れ込むようになる。
【００７６】
これに対し、第２の実施の形態では、噴射弁側尿素水管路４１の途中に拡張室形成体４２を設けることにより、大きな圧力エネルギを有する尿素水が、噴射弁側尿素水管路４１から尿素水フィルタ３４へと逆流した場合でも、この尿素水の圧力エネルギは、断面積が大きい拡張室形成体４２の拡張室４３内で発散されると共に断面積が小さい噴射弁側尿素水管路４１内で収束されることにより減衰される。これにより、尿素水供給装置３０内の空気と尿素水とが、過剰に尿素水フィルタ３４およびタンク側尿素水管路２７に流れ込むのを抑え、尿素水に混入した空気が尿素水ポンプ３１に流入するのを抑えることができる構成となっている。
【００７７】
第２の実施の形態による排気ガス浄化装置は、上述の如き構成を有するもので、噴射弁側尿素水管路４１の一端４１Ａが、フィルタケース３５の上面位置に開口すると共に、タンク側尿素水管路２７の他端２７Ｂが、フィルタケース３５の底面位置に開口している。これにより、尿素ＳＣＲシステム２３がアフターラン動作を終了した後には、フィルタケース３５内の尿素水の液面Ｌは、図７中の二点鎖線で示す位置まで低下し、フィルタケース３５内の尿素水の殆どを排出することができる。このため、尿素ＳＣＲシステム２３のスタートアップ動作において、尿素水タンク２５からの尿素水が、尿素水フィルタ３４のフィルタケース３５内に満たされるまでの間は、フィルタケース３５内の空気は、噴射弁側尿素水管路４１から尿素水噴射弁２４を通じて排気ガス浄化装置１４（排気管１０）内に排出されると共に、尿素水戻り管路２９を通じて尿素水タンク２５の気層部に排出される。
【００７８】
従って、タンク側尿素水管路２７を通じてフィルタケース３５内に流入する尿素水に空気が混入していたとしても、これら尿素水と空気とをフィルタケース３５内で分離することができ、噴射弁側尿素水管路４１等を通じて排出尿素水よりも先に空気のみを排出することができる。これにより、スタートアップ動作において、尿素水が尿素水噴射弁２４もしくは尿素水供給装置３０の絞り３３に達する前に、尿素水管路２６内に残留した空気を排出することができる。この結果、尿素水ポンプ３１に空気が流入することによる尿素水ポンプ３１の吐出圧の低下を抑えることができ、尿素水ポンプ３１の吐出圧を、尿素水噴射弁２４から尿素水を噴射させるのに適した規定値に上昇させることにより、スタートアップ動作を迅速に成功させることができる。
【００７９】
ここで、尿素ＳＣＲシステム２３がスタートアップ動作を行うときに、尿素水ポンプ３１の吐出圧が、尿素水噴射弁２４から尿素水を噴射させるのに適した規定値に達しない場合には、尿素水ポンプ３１を尿素水戻し側に作動させることにより、尿素水供給装置３０および尿素水管路２６内の尿素水が尿素水タンク２５に戻される。このとき、噴射弁側尿素水管路４１のうち尿素水ポンプ３１と尿素水噴射弁２４との間の圧力が開放されることにより、大きな圧力エネルギを有する尿素水が噴射弁側尿素水管路４１を通じて尿素水フィルタ３４側へと逆流し、尿素水供給装置３０内の空気と尿素水とが、過剰に尿素水フィルタ３４およびタンク側尿素水管路２７に流れ込むようになる。
【００８０】
これに対し、第２の実施の形態では、噴射弁側尿素水管路４１の途中に拡張室形成体４２を設けることにより、大きな圧力エネルギを有する尿素水が噴射弁側尿素水管路４１から尿素水フィルタ３４へと逆流した場合でも、この尿素水の圧力エネルギを、断面積が大きい拡張室形成体４２の拡張室４３内で発散させると共に断面積が小さい噴射弁側尿素水管路４１内で収束させることにより、減衰させることができる。これにより、尿素水供給装置３０内の空気と尿素水とが、過剰に尿素水フィルタ３４およびタンク側尿素水管路２７に流れ込むのを抑えることができる。この結果、尿素水に混入した空気が尿素水ポンプ３１に流入（エア噛み）することにより、尿素水ポンプ３１の吐出圧が低下するのを防止できるので、尿素水ポンプ３１の吐出圧を、尿素水噴射弁２４から尿素水を噴射するのに適した規定値まで速やかに上昇させることができる。
【００８１】
次に、図８は本発明の第３の実施の形態を示し、第３の実施の形態の特徴は、拡張室形成体が、フィルタケースの上面に一体に設けられていることにある。なお、第３の実施の形態では、第１の実施の形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００８２】
図中、噴射弁側尿素水管路５１は、第１の実施の形態による噴射弁側尿素水管路２８に代えて第３の実施の形態に用いられるものである。噴射弁側尿素水管路５１は、尿素水フィルタ３４と尿素水噴射弁２４との間を接続するもので、噴射弁側尿素水管路５１の途中には、後述の拡張室形成体５２が設けられている。噴射弁側尿素水管路５１の一端５１Ａは、フィルタケース３５の上面位置（フィルタケース３５の上面板３５Ｂとフィルタエレメント３６の上端３６Ａとの間）に開口し、噴射弁側尿素水管路５１の他端（図示せず）は尿素水噴射弁２４に接続されている。
【００８３】
拡張室形成体５２は、尿素水フィルタ３４を構成するフィルタケース３５の上面板３５Ｂに一体に設けられている。拡張室形成体５２は、フィルタケース３５よりも外径寸法が小さい円筒状の周壁板５２Ａと、周壁板５２Ａの上端を閉塞する上面板５２Ｂと、周壁板５２Ａの下端を閉塞する底面板５２Ｃとによって囲まれた円筒体として形成されている。拡張室形成体５２はフィルタケース３５と同心上に配置され、拡張室形成体５２の底面板５２Ｃは、フィルタケース３５の上面板３５Ｂに溶接、接着等の手段を用いて固定されている。
【００８４】
拡張室形成体５２の内部には拡張室５３が形成され、この拡張室５３の断面積は、噴射弁側尿素水管路５１の管路面積よりも大きく設定されている。従って、スタートアップ動作において噴射弁側尿素水管路５１から尿素水フィルタ３４に逆流する尿素水の圧力エネルギは、断面積が大きい拡張室形成体５２の拡張室５３内で発散され、断面積が小さい噴射弁側尿素水管路５１内で収束される。これにより、尿素水の圧力エネルギは、尿素水フィルタ３４に流入する前に拡張室形成体５２の拡張室５３によって減衰される構成となっている。
【００８５】
第３の実施の形態による排気ガス浄化装置は、上述の如き構成を有するもので、その基本的作用については、上述した第２の実施の形態によるものと格別差異はない。
【００８６】
然るに、第３の実施の形態によれば、拡張室５３を形成する拡張室形成体５２が、尿素水フィルタ３４を構成するフィルタケース３５の上面板３５Ｂに一体に設けられている。これにより、例えばフィルタケース３５と同程度の断面積を有する大きな拡張室を設けることができ、スタートアップ動作において噴射弁側尿素水管路５１から尿素水フィルタ３４に逆流する尿素水の圧力エネルギを効率良く減衰することができる。
【００８７】
なお、第１の実施の形態では、タンク側尿素水管路２７の他端２７Ｂが、尿素水フィルタ３４を構成するフィルタケース３５の底面板３５Ｃに上向きに挿通されることにより、フィルタケース３５の底面位置に開口した場合を例示している。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば図９に示す第１の変形例、あるいは図１０に示す第２の変形例のように構成してもよい。
【００８８】
即ち、図９に示す第１の変形例のように、タンク側尿素水管路２７′の他端２７Ｂ′が、尿素水フィルタ３４を構成するフィルタケース３５の周壁板３５Ａの下側（底面板３５Ｃの近く）に横向き（水平方向）に挿通されることにより、フィルタケース３５の底面位置に開口する構成としてもよい。また、噴射弁側尿素水管路２８′の一端２８Ａ′がＬ字型に折曲げられ、この一端２８Ａ′が、フィルタケース３５の上面板３５Ｂに下向きに挿通されることにより、フィルタケース３５の上面位置に開口する構成としてもよい。このように構成することにより、タンク側尿素水管路２７′の他端２７Ｂ′側と、噴射弁側尿素水管路２８′の一端２８Ａ′側とを、尿素水フィルタ３４に対して水平方向に延びるように配置することができる。
【００８９】
一方、図１０に示す第２の変形例のように、タンク側尿素水管路２７″の他端２７Ｂ″側が、尿素水フィルタ３４を構成するフィルタケース３５の上面板３５Ｂから底面板３５Ｃに向けて下向きに挿通されることにより、フィルタケース３５の底面位置に開口する構成としてもよい。
【００９０】
実施の形態では、尿素水を尿素水噴射弁２４に供給する尿素水供給側と、尿素水を尿素水タンク２５に戻す尿素水戻し側との二方向に作動可能な尿素水ポンプ３１を用いて尿素水供給装置３０を構成した場合を例示している。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば図１１に示す第３の変形例のような尿素水供給装置６１を構成してもよい。
【００９１】
即ち、図１１に示す尿素水供給装置６１は、噴射弁側尿素水管路２８の途中に設けられ尿素水を一方向にのみ吐出させる尿素水ポンプ６２と、方向制御弁６３と、第１のチェック弁６４と、第２のチェック弁６５とにより構成されている。方向制御弁６３は、例えば４ポート２位置の電磁弁からなり、弁位置（ａ）と弁位置（ｂ）とに切換えられる。従って、尿素水を一方向にのみ吐出させる尿素水ポンプ６２を用いた場合でも、方向制御弁６３を弁位置（ａ）に切換えることにより、噴射弁側尿素水管路２８内の尿素水を尿素水フィルタ３４から尿素水噴射弁２４に向けて流通させることができる。また、方向制御弁６３を弁位置（ｂ）に切換えることにより、噴射弁側尿素水管路２８内の尿素水を尿素水噴射弁２４から尿素水フィルタ３４に向けて流通させることができる。
【００９２】
実施の形態では、筒体３７Ａ内に発熱用の電熱線３７Ｂが設けられたヒータ３７を、解凍装置として用いた場合を例示している。しかし、本発明はこれに限らず、例えばフィルタケース３５の中央部に筒体を配置し、この筒体内にエンジン冷却水の一部を導入する構成としてもよい。また、ヒータ３７は、フィルタケース３５の中央部（軸中心位置）から僅かにずれた位置に配置されてもよいものである。
【００９３】
実施の形態では、排気ガス浄化装置１４が搭載される建設機械としてクローラ式の油圧ショベル１を例示している。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えばホイール式の油圧ショベル、ホイールローダ等のエンジンを搭載した建設機械に広く適用することができる。
【符号の説明】
【００９４】
９  エンジン
１０  排気管
１４  排気ガス浄化装置
２１  尿素選択還元触媒
２４  尿素水噴射弁
２５  尿素水タンク
２６  尿素水管路
２７，２７′，２７″  タンク側尿素水管路
２７Ａ，２８Ａ，４１Ａ，５１Ａ，２８Ａ′  一端
２７Ｂ，２８Ｂ，４１Ｂ，２７Ｂ′，２７Ｂ″  他端
２８，４１，５１  噴射弁側尿素水管路
３０，６１  尿素水供給装置
３４  尿素水フィルタ
３５  フィルタケース
３５Ｂ  上面板
３５Ｃ  底面板
３５Ｅ  濾過前室
３５Ｆ  濾過後室
３６  フィルタエレメント
３７  ヒータ（解凍装置）
４２，５２  拡張室形成体
４３，５３  拡張室
【図１】
2019163733.tif 000003
【図２】
2019163733.tif 000004
【図３】
2019163733.tif 000005
【図４】
2019163733.tif 000006
【図５】
2019163733.tif 000007
【図６】
2019163733.tif 000008
【図７】
2019163733.tif 000009
【図８】
2019163733.tif 000010
【図９】
2019163733.tif 000011
【図１０】
2019163733.tif 000012
【図１１】
2019163733.tif 000013