(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
建設機械のエンジンに接続されたマフラー部の吐出パイプと、該吐出パイプの下流側の開口端面を自身の上流側の開口端面の内側に受け入れるテールパイプとを含む建設機械用排気装置であって、
前記マフラー部は、排気ガス浄化装置を含み、前記建設機械の幅方向で前記エンジンを挟んだラジエタの反対側において前記建設機械に搭載される油圧ポンプの上方に配置され、且つ、前記建設機械の前後方向に沿って延び、
前記テールパイプは上流部、中流部、下流部で構成され、
前記テールパイプの前記下流部の下流側の開口端面内の任意の一点と、前記吐出パイプの下流側の開口端面内の任意の一点とを結ぶ線分の全てが、前記テールパイプの壁面との交点を有し、
前記テールパイプの前記上流部の上流側開口端面は、前記テールパイプの前記上流部が前記吐出パイプと重複するように前記吐出パイプの下流側の開口端面よりも低い位置に配置され、
前記上流部の上流側開口端面の径は、前記中流部の径よりも大きく、
前記上流部の内壁は、前記内壁に衝突した雨滴が、前記内壁により捕捉されることなく前記マフラー部の外側に至るように、下方に向かって開口している
ことを特徴とする建設機械用排気装置。
【請求項２】
前記テールパイプの前記上流部は、下流から上流に向けて前記自身の上流側の開口端面まで拡がる部分を含み、前記自身の上流側の開口端面が前記吐出パイプの下流側の開口端面よりも大きくなるように形成され、前記吐出パイプの下流側の開口端面を前記自身の上流側の開口端面の内側に受け入れる、
請求項１に記載の建設機械用排気装置。
【請求項３】
前記マフラー部の上端はエンジンカバー内にまで突出している、
請求項１又は２に記載の建設機械用排気装置。
【請求項４】
前記エンジンカバーの側面には開口がある、
請求項３に記載の建設機械用排気装置。
【請求項５】
前記テールパイプは、前記下流部、前記中流部、及び前記上流部の３部材を含み、前記中流部でエンジンカバーに固定され、
前記上流部は前記エンジンカバー内で下流から上流に向けて上流側の開口端面まで拡がる、
請求項１に記載の建設機械用排気装置。
【請求項６】
前記排気ガス浄化装置は前記エンジンに搭載される、
請求項１乃至５の何れかに記載の建設機械用排気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設機械用排気装置に関し、特に、エンジンに接続されたマフラーの吐出パイプと、その吐出パイプの下流側の開口端面を自身の上流側の開口端面の内側に受け入れるテールパイプとを含む建設機械用排気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンに接続されたマフラーの吐出パイプと、エンジンカバーに固定したテールパイプとで構成される排気装置を備えた建設機械が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この排気装置は、テールパイプのマフラー側（排気ガスの流れにおける上流側）を拡開形状とし、吐出パイプの下流側の端部をそのテールパイプの拡開形状の中に挿入するように配置することによって、エゼクタ効果を利用したエンジン室内の冷却性能を向上させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３４７４２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の排気装置は、エンジン停止時にテールパイプの下流側の開口から侵入した雨滴が吐出パイプの下流側の開口を通じてマフラー内部に直接侵入するのを許容する構成であり、マフラー内部の腐食を引き起こすおそれがある。
【０００６】
上述の点に鑑み、本発明は、マフラー内部への雨滴の浸入を抑制する建設機械用排気装置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】
【０００７】
上述の目的を達成するために、本発明の実施例に係る建設機械用排気装置は、建設機械のエンジンに接続されたマフラー部の吐出パイプと、該吐出パイプの下流側の開口端面を自身の上流側の開口端面の内側に受け入れるテールパイプとを含む建設機械用排気装置であって、前記マフラー部は、排気ガス浄化装置を含み、前記建設機械の幅方向で前記エンジンを挟んだラジエタの反対側において前記建設機械に搭載される油圧ポンプの上方に配置され、且つ、前記建設機械の前後方向に沿って延び、前記テールパイプは上流部、中流部、下流部で構成され、前記テールパイプの前記下流部の下流側の開口端面内の任意の一点と、前記吐出パイプの下流側の開口端面内の任意の一点とを結ぶ線分の全てが、前記テールパイプの壁面との交点を有し、前記テールパイプの前記上流部の上流側開口端面は、前記テールパイプの前記上流部が前記吐出パイプと重複するように前記吐出パイプの下流側の開口端面よりも低い位置に配置され、前記上流部の上流側開口端面の径は、前記中流部の径よりも大きく、前記上流部の内壁は、前記内壁に衝突した雨滴が、前記内壁により捕捉されることなく前記マフラー部の外側に至るように、下方に向かって開口していることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
上述の手段により、本発明は、マフラー内部への雨滴の浸入を抑制する建設機械用排気装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例に係る排気装置を搭載するショベルの側面図である。
【図２】図１の矢印ＩＩで示す方向から見た上部旋回体の斜視図である。
【図３】図２の矢印ＩＩＩで示す方向から見た上部旋回体の背面透過図である。
【図４】図２の矢印ＩＶで示す方向から見た上部旋回体の側面透過図である。
【図５】図４の点線円Ｖの部分を拡大した、吐出パイプとテールパイプとの間の位置関係を示す図（その１）である。
【図６】吐出パイプとテールパイプとの間の位置関係を示す図（その２）である。
【図７】テールパイプの製造方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施例について説明する。
【実施例】
【００１１】
図１は、本発明の実施例に係る建設機械用排気装置を搭載するショベルの側面図である。図１のショベルは、クローラ式の下部走行体１の上に、旋回機構２を介して、上部旋回体３を旋回自在に搭載する。
【００１２】
上部旋回体３は、前方中央部に、ブーム４、アーム５、及びバケット６と、それらのそれぞれを駆動するブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９とから構成される掘削アタッチメントを搭載する。また、上部旋回体３は、操作者が乗り込むためのキャビン１０を前部に搭載し、駆動源としてのエンジン３１（図３参照。）を後部に搭載する。なお、以下では、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９、走行用油圧モータ（図示せず。）、旋回用油圧モータ（図示せず。）等を集合的に「油圧アクチュエータ」と称するものとする。
【００１３】
図２は、図１の矢印ＩＩで示す方向から見た上部旋回体３の斜視図であり、図３は、図２の矢印ＩＩＩで示す方向から見た上部旋回体３の背面透過図であり、図４は、図２の矢印ＩＶで示す方向から見た上部旋回体３の側面透過図である。
【００１４】
上部旋回体３は、取り外し可能なエンジンカバー３０でその上面の一部が覆われ、エンジン３１、ラジエタ３２、油圧ポンプ３３、排気装置４０等をその内部に収容する。
【００１５】
エンジン３１は、ショベルに搭載される駆動源であり、例えば、所定の回転速度で回転するディーゼルエンジンであって、油圧ポンプ３３を回転駆動するための力を発生させる。
【００１６】
ラジエタ３２は、エンジン３１を冷却するための装置であり、例えば、冷却水を循環させてエンジン３１を冷却する。
【００１７】
油圧ポンプ３３は、油圧アクチュエータに圧油を供給するための装置であり、例えば、操作レバー（図示せず。）に対する操作量に応じた圧油をブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９に供給してブーム４、アーム５、及びバケット６を動作させる。
【００１８】
排気装置４０は、エンジン３１の排気ガスを外部に排出するための装置であり、本実施例では、主に、マフラー部４１とテールパイプ４２とを含む。
【００１９】
ここで、図５は図４の点線円Ｖの部分の拡大図であり、矢印ＡＲ１は排気ガスの流れを示す。
【００２０】
マフラー部４１は、エンジン３１の排気ポート（図示せず。）に接続される部材であり、主に、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。ＤＰＦは、ディーゼルエンジンが排出する排気ガス中の粒子状物質(ＰＭ:Particulate Material）を浄化するための排気ガス浄化装置の一種である。
【００２１】
テールパイプ４２は、エンジンカバー３０に固定される部材であり、本実施例では、下流部４２０、中流部４２１、及び上流部４２２の３部材で構成される。
【００２２】
また、テールパイプ４２は、マフラー部４１の下流側（排気ガスの流れにおける下流側）に設置される吐出パイプ４１０の下流側の開口端面４１０Ａを、自身の上流側（排気ガスの流れにおける上流側）の開口端面４２Ｂの内側に非接触で受け入れるように設置される。本実施例では、テールパイプ４２の上流部４２２は下流から上流に向けて拡がり、テールパイプ４２の上流側の開口端面４２Ｂが吐出パイプ４１０の下流側の開口端面４１０Ａよりも大きくなるように形成している。
【００２３】
次に、図６を参照しながら、吐出パイプ４１０とテールパイプ４２との間の位置関係の詳細について説明する。
【００２４】
図６で示すように、テールパイプ４２の下流側の開口端面４２Ａ上の点Ｐ１（例えば、開口端面４２Ａの図中上端である。）と、吐出パイプ４１０の下流側の開口端面４１０Ａ上の点Ｐ２（例えば、開口端面４１０Ａの図中右端である。）とを結ぶ線分Ｐ１−Ｐ２は、交点Ｐ３でテールパイプ４２の壁面を通過する。
【００２５】
また、テールパイプ４２の下流側の開口端面４２Ａ上の点Ｐ４（例えば、開口端面４２Ａの図中下端である。）と、吐出パイプ４１０の下流側の開口端面４１０Ａ上の点Ｐ５（例えば、開口端面４１０Ａの図中左端である。）とを結ぶ線分Ｐ４−Ｐ５は、交点Ｐ６でテールパイプ４２の壁面を通過する。
【００２６】
これら２つの線分から分かるように、本実施例では、テールパイプ４２の下流側の開口端面４２Ａ上の任意の一点と、吐出パイプ４１０の下流側の開口端面４１０Ａ上の任意の一点とを結ぶ線分の全てがテールパイプ４２の壁面との交点を有する。
【００２７】
これは、テールパイプ４２の下流側の開口端面４２Ａを通ってテールパイプ４２の内部に浸入する雨滴の全てがテールパイプ４２の内壁に衝突することを意味する。すなわち、テールパイプ４２の下流側の開口端面４２Ａから浸入した雨滴が直接的に（テールパイプ４２の内壁に衝突することなく）吐出パイプ４１０の下流側の開口端面４１０Ａを通って吐出パイプ４１０の内部に浸入し得ないことを意味する。なお、テールパイプ４２の内壁に衝突した雨滴は、テールパイプ４２の上流部４２２の内壁を伝ってマフラー部４１の外側に至りドレン配管（図示せず。）を通じて外部に排出される。
【００２８】
以上の構成により、本発明の実施例に係る排気装置４０は、テールパイプ４２の下流側の開口端面４２Ａから吐出パイプ４１０の下流側の開口端面４１０Ａ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４１の内部への雨滴の浸入を抑制し、マフラー部４１の内部の腐食を抑制することができる。
【００２９】
また、排気装置４０は、上述の構成により、マフラー部４１の内部への雨滴の浸入を抑制し、ＤＰＦの耐久性を向上させることができる。
【００３０】
なお、本実施例では、吐出パイプ４１０及びテールパイプ４２は何れも円形断面を有するが、楕円形、矩形等の他の断面形状を有していてもよい。
【００３１】
また、本実施例では、テールパイプ４２の下流部４２０及び中流部４２１の径が、吐出パイプ４１０の径とほぼ同じになるように形成されるが、それぞれ異なるように形成されてもよい。
【００３２】
また、本実施例では、マフラー部４１がＤＰＦを含むものとして説明されたが、ＤＰＦを含まないものであってもよい。
【００３３】
また、本実施例は、テールパイプ４２の下流側の開口端面４２Ａ上の任意の一点と、吐出パイプ４１０の下流側の開口端面４１０Ａ上の任意の一点とを結ぶ線分の全てがテールパイプ４２の壁面との交点を有するという条件を満たす。その上で、本実施例は、テールパイプ４２の下流側の開口端面４２Ａの上端Ｐ１（図６参照。）と吐出パイプ４１０の下流側の開口端面４１０Ａの右端Ｐ２（図６参照。）との間の距離が最短となるテールパイプ４２の形状を採用する。すなわち、線分Ｐ１−Ｐ２が、テールパイプ４２の下流部４２０と中流部４２１との間の接合面上の点Ｐ３でテールパイプ４２の壁と接するように構成されたテールパイプ４２の形状を採用する。しかしながら、本発明に係る排気装置は、テールパイプ４２の重量、材料費、振動強度等の諸条件を満たす限り、上記距離がより長いものとなる（すなわち、線分Ｐ１−Ｐ２がテールパイプ４２の下流部４２０の内壁と交わる）テールパイプ４２の形状を採用するようにしてもよい。
【００３４】
次に、図７を参照しながら、テールパイプ４２の製造方法について説明する。
【００３５】
最初に、図７（Ａ）で示すように、丸パイプＭを用意する。丸パイプＭは、金属（例えば、ステンレス鋼である。）で形成される。なお、本実施例では、１つのテールパイプ４２を構成する１セットの部品群（図５の下流部４２０及び中流部４２１である。）が１つの丸パイプＭから製造されるが、複数セットの部品群が１つの丸パイプＭから製造されてもよい。
【００３６】
その後、図７（Ｂ）の点線Ｃ１、Ｃ２で示す位置で丸パイプＭを切断する。切断位置Ｃ１における切断は、下流部４２０の上流側の開口端面４２０Ｂと、中流部４２１の下流側の開口端面４２１Ａとをもたらす（図７（Ｃ）参照。）。また、切断位置Ｃ２における切断は、下流部４２０の下流側の開口端面、すなわち、テールパイプ４２の下流側の開口端面４２Ａをもたらす（図７（Ｃ）参照。）。なお、開口端面４２０Ｂ、４２１Ａ、及び４２Ａは何れも楕円形状を有し、少なくとも、開口端面４２０Ｂと開口端面４２１Ａとは同じ楕円形状を有する。
【００３７】
また、切断位置Ｃ１における切断角度γ（図７（Ａ）参照。）は、テールパイプ４２の下流部４２０と中流部４２１との間の折れ角ε（図７（Ｄ）参照。）を決定付ける。折れ角εは、切断角度γの２倍（２γ）となる（図７（Ｄ）参照。）。
【００３８】
その後、図７（Ｄ）で示すように、下流部４２０の上流側の開口端面４２０Ｂの向きを１８０度反転させた上で、下流部４２０の上流側の開口端面４２０Ｂと、中流部４２１の下流側の開口端面４２１Ａとを突き合わせて溶接する。
【００３９】
その後、図７（Ｅ）で示すように、別途用意された上流部４２２の下流側の開口端面４２２Ａと、中流部４２１の上流側の開口端面４２１Ｂとを突き合わせて溶接する。
【００４０】
このように、テールパイプ４２の下流部４２０及び中流部４２１は、１つの丸パイプＭに単純な加工のみを施すことによって容易に製造され得ることとなる。
【００４１】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００４２】
例えば、上述の実施例において、テールパイプ４２は、下流部４２０、中流部４２１、及び上流部４２２の３部材で構成されるが、１部材、２部材、又は４部材以上で構成されてもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１・・・下部走行体  ２・・・旋回機構  ３・・・上部旋回体  ４・・・ブーム  ５・・・アーム  ６・・・バケット  ７・・・ブームシリンダ  ８・・・アームシリンダ  ９・・・バケットシリンダ  １０・・・キャビン  ３０・・・エンジンカバー  ３１・・・エンジン  ３２・・・ラジエタ  ３３・・・油圧ポンプ  ４０・・・排気装置  ４１・・・マフラー部  ４２・・・テールパイプ  ４２Ａ・・・テールパイプの下流側の開口端面  ４２Ｂ・・・テールパイプの上流側の開口端面  ４１０・・・吐出パイプ  ４１０Ａ・・・吐出パイプの下流側の開口端面  ４２０・・・テールパイプの下流部  ４２１・・・テールパイプの中流部  ４２２・・・テールパイプの上流部
【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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