(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原動機と該原動機に接続されたマフラーとを有した建設機械に設けられ、前記マフラーの下部に配設された排出パイプから排出される排出物質を前記建設機械の外部に排出する建設機械の排水装置であって、
一端部に前記排水パイプに接続されることにより前記排出物質が流入する接続部が設けられると共に、他端部に前記排出物質を前記建設機械の外部に排出するドレンホースが接続されたドレン配管と、
該ドレン配管を前記建設機械に固定する固定機構とを有し、
前記接続部を前記排水パイプに対して分離した構成とし、
かつ、前記固定機構により前記ドレン配管を前記建設機械に固定する配管固定位置と、前記マフラーを前記建設機械に固定するマフラー固定位置とが、前記建設機械内の同一振動系内に共に位置するよう構成したことを特徴とする建設機械の排水装置。
【請求項２】
前記ドレン配管の長さを前記マフラーの長手方向の長さの半分以上の長さに設定したことを特徴とする請求項１記載の建設機械の排水装置。
【請求項３】
前記配管固定位置と前記マフラー固定位置を共に前記原動機に設定したことを特徴とする請求項１又は２記載の建設機械の排水装置。
【請求項４】
水平方向に対する前記ドレン配管の延出方向の角度θが０°＜θ≦４５°であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の建設機械の排水装置。
【請求項５】
前記マフラーは、ディーゼル・パティキュレート・フィルターを設けてなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の建設機械の排水装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は建設機械の排水装置に係り、特にテールパイプ（排気口）から入る雨水を建設機械の外部に排出する建設機械の排水装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、油圧ショベルのような建設機械は、走行体上に配置された旋回体にエンジン及びマフラー等の機器が配設されており、このエンジンにより下部走行体を駆動して移動を行う構成とされている。通常、マフラーはエンジンの上部に配設されている。
【０００３】
このマフラーはエンジンで発生する騒音を低減する機能を奏するが、近年ではディーゼル・パティキュレート・フィルター（Diesel Particulate Filter、以下DPFという）を設けたマフラーが多用されるようになってきている。DPFは排気ガス浄化装置の一種であり、マフラー内に配設されることにより、排気ガス中の粒子物質を捕集すると共に、捕集された粒子物質を燃焼し除去する機能を奏するものである。このDPFを設けることにより、排気ガスの浄化を図ることができる。
【０００４】
また、マフラーは排気ガスを排出するためのテールパイプを有しており、このテールパイプは一般に上向き（曲げを有するものもある）に設けられている。このためテールパイプから雨水が浸入するおそれがあるが、この雨水（排出水という）がマフラー本体内部に溜まらないよう、マフラーの下部には排出水をマフラーの外部に排水するための排水パイプが設けられている。
【０００５】
この排水パイプにはドレン配管が接続され、排出水を建設機械の外部に排出する構成とされている。従来、ドレン配管に対する排水パイプの接続は、ねじ固定等を用いて一体的かつ強固に接続される構成とされていた（特許文献１，２参照）。
【０００６】
また、マフラー及びドレン配管の取付け構造としては、マフラーはエンジンに固定されるのに対し、ドレン配管は旋回体の構造体（例えば、ファイアウォール等）に固定された構成とされていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実開平０２−０４０９２６号公報
【特許文献２】実開平０２−１３１０２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら従来の排水装置では、ドレン配管と排水パイプは一体的かつ強固に接続された構成とされていたため、ドレン配管又は排水パイプに詰まりが発生した場合、排出水がマフラー内に残存しマフラー内部に腐食が発生するおそれがある。
【０００９】
これを防止するため、排水パイプに設けた受け皿内に排水パイプを挿入する構成とすることにより、ドレン配管と排水パイプとを分離することが考えられる。この構成した場合、仮にドレン配管又は排水パイプが詰まっても、排出水はドレン配管と排水パイプとの離間部分から外部に流出するため、排出水がマフラー内に残存することを防止することができる。
【００１０】
しかしながら、マフラーをエンジンに固定すると共にドレン配管を旋回体の構造体に固定する従来の構成では、エンジン（排水パイプ）と旋回体は別個の振動系であるため、マフラーとドレン配管は異なる振動を行うこととなる。このため、ドレン配管と排水パイプとを分離した構成した場合、ドレン配管と排水パイプとの間にクリアランスを大きく設定しないと両者が衝突して損傷するおそれがある。
【００１１】
しかしながら、排水パイプとドレン配管との間に大きなクリアランスを設けた場合、排水装置が大型化してしまう共に、排水パイプから排出水と共に排出される排出ガスが円滑に排水パイプに流入しなくなり、このガスが接続部分から放出されてしまうという問題点があった。
【００１２】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、分離された排水パイプとドレン配管の衝突に伴う損傷を防止できると共に排出水等を確実に排出しうる建設機械の排水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】
【００１３】
上記の課題は、第１の観点からは、
原動機と該原動機に接続されたマフラーとを有した建設機械に設けられ、前記マフラーの下部に配設された排出パイプから排出される排出水を前記建設機械の外部に排出する建設機械の排水装置であって、
一端部に前記排水パイプに接続されることにより前記排出水が流入する接続部が設けられると共に、他端部に前記排出水を前記建設機械の外部に排出するドレンホースが接続されたドレン配管と、
該ドレン配管を前記建設機械に固定する固定機構とを有し、
前記接続部を前記排水パイプに対して分離した構成とし、
かつ、前記固定機構により前記ドレン配管を前記建設機械に固定する配管固定位置と、前記マフラーを前記建設機械に固定するマフラー固定位置とが、前記建設機械内の同一振動系内に共に位置するよう構成したことを特徴とする建設機械の排水装置により解決することができる。
【００１４】
また上記発明において、前記ドレン配管の長さは前記マフラーの長手方向の長さの１／３以上の長さに設定することが望ましい。
【００１５】
また上記発明において、前記配管固定位置と前記マフラー固定位置を共に前記原動機に設定することが望ましい。
【００１６】
また上記発明において、水平方向に対する前記ドレン配管の延出方向の角度θが０°＜θ≦４５°以下であることが望ましい。
【００１７】
また上記発明において、前記マフラーはディーゼル・パティキュレート・フィルターを設けてなることが望ましい。
【発明の効果】
【００１８】
開示の建設機械の排水装置によれば、ドレン配管を建設機械に固定する配管固定位置と、マフラーを建設機械に固定するマフラー固定位置とが、建設機械内の同一振動系内に共に位置するよう構成したため、排出パイプと接続部は略同じ振動を行うため、接続部と排水パイプとを分離した構成としても、両者間のクリアランスを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明の一実施形態である排水装置を設けた建設機械を示す側面図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態である排水装置を設けた建設機械の上部旋回体を拡大して示す平面図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態である建設機械の排水装置を拡大して示す正面図（図２におけるＡ−Ａ矢視図）である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態である建設機械の排水装置を拡大して示す斜視図（図２におけるＢ矢視図）である。
【図５】図５は、本発明の一実施形態である建設機械の排水装置を拡大して示す斜視図（図２におけるＣ矢視図）である。
【図６】図６は、図３に矢印Ｄで示す一点鎖線部分を拡大して示す図である。
【図７】図７は、図３に矢印Ｅで示す一点鎖線部分を拡大して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。
【００２１】
図１は本発明の一実施形態である排水装置１６を適用した建設機械１を示している。なお、同図では建設機械１として油圧ショベルを例示しているが、他の建設機械についても本願発明は適用が可能なものである。
【００２２】
図１に示すように、建設機械１は自走時に駆動する下部走行体２上に旋回機構３を介して上部旋回体４が旋回可能に搭載されている。また、上部旋回体４の前方中央部にはブーム５が俯仰動可能に設けられている。
【００２３】
このブーム５の先端部にはアーム６が上下回動可能に枢着され、且つ、アーム６の先端部にはバケット７が上下回動可能に取り付けられている。更に、上部旋回体４の前方一側部にはキャビン８が搭載されている。
【００２４】
図２は上部旋回体４の平面図である。同図では、説明の都合上、ブーム５等の作業アタッチメントを取り外した状態を示している。同図に示すように、上部旋回体４の後方部（図中、下方）には原動機であるエンジン１０と、このエンジン１０の排気ラインに接続された略円筒形のマフラー１１と、このマフラー１１の右側に設置されたポンプ室１２等が搭載されている。
【００２５】
また、エンジン１０の前方には旋回機構３が設けられていると共に、この旋回機構３の図中右側には燃料タンク１３が設置されている。更に、燃料タンク１３とポンプ室１２との間には作動油タンク１４が設けられている。これら作動油タンク１４、燃料タンク１３、ポンプ室１２及びエンジン１０等はハウスカバー１５により被蔽保護されている。
【００２６】
マフラー１１は、エンジン１０に対して直交する方向（図中、矢印Ｘ１，Ｘ２方向）に略水平に設置されている。このマフラー１１の上部に形成された排気口１８には、排気ガスを排出するためのアウトレットパイプ１９が取り付けられている（このアウトレットパイプ１９は、必ずしも必要ではない）。またマフラー１１には、排ガス４次規制に対応可能なＤＰＦ(Diesel Particulate Filter）が内蔵されている。
【００２７】
ＤＰＦ付のマフラー１１は、マフラー１１にエンジン１０から導入される排気ガス中の粒子物質を捕集すると共に、この捕集された粒子物質を燃焼し除去する機能を奏するものである。このＤＰＦ付のマフラー１１は、上記のように粒子物質を燃焼し除去するため、アウトレットパイプ１９からマフラー内部に雨水が浸入し溜まった場合、適正にＤＰＦが機能しないおそれがある。
【００２８】
このため、雨水（排出水という）がマフラー本体内部に溜まらないよう、マフラー１１の下部には排出水をマフラー外部に排水するための排水パイプ２０が設けられている（図３，図６参照）。この排水パイプ２０からは、マフラー内部に侵入した排出水と、エンジン１０からマフラー１１に進行した排気ガスの一部が排出される。なお、以下において、排水パイプ２０から排出される排出水と排気ガスを総称する場合、排出物質というものとする。
【００２９】
本実施形態に係るマフラー１１は、上記のように粒子物質を燃焼し除去するＤＰＦを有しているため高熱となる。このため、マフラー１１に設けられる排水パイプ２０から排出される排出物質の温度も高温となる。具体的には、排水パイプ２０からは約５００〜６００℃程度の排出物質が排出される。
【００３０】
次に、図３乃至図７を用いて排水装置１６について説明する。排水装置１６は、排水パイプ２０から排出された排出水を建設機械１の外部に排出するものである。この排水装置１６は、大略するとドレン配管３０と固定機構５０とにより構成されている。
【００３１】
ドレン配管３０は金属製の配管であり、パイプ本体部３０ａ，上端部３０ｂ，及び下端部３０ｃを一体的に形成した構成とされている。このドレン配管３０は、後述する固定機構５０によりエンジン１０に固定される。
【００３２】
パイプ本体部３０ａは、マフラー１１の延在方向に対して斜めに傾いて配設されている。具体的には、水平方向に対するパイプ本体部３０ａの延出方向の角度をθ（傾き角度θという）とすると、この傾き角度θは０°＜θ≦４５°の範囲で設定されている。本実施形態では、傾き角度θは４°に設定されている。
【００３３】
また、ドレン配管３０の長さに注目すると、本実施形態ではパイプ本体部３０ａを上記のように水平方向に対して所定角度だけ傾けた構成としているため、鉛直方向にパイプ本体部を配設する構成に比べてドレン配管３０の長さは長くなっている。
【００３４】
本実施形態では、このドレン配管３０の長さＬ２を、マフラー１１の長手方向の長さＬ１の１／３以上でマフラー１１の長さ以下の長さに設定している（（Ｌ１／３）≦Ｌ２≦Ｌ１）。上記したパイプ本体部３０ａの傾き角度θは、この長さ条件を満たすように設定されている（Ｌ１及びＬ２を図３に矢印で示す。なお、図では便宜上Ｌ２としてパイプ本体部３０ａの長さを示しているが、このＬ２はドレン配管３０全体の長さを指すものとする）。
【００３５】
パイプドレン３２（請求項に記載の接続部に相当する）は、パイプ本体部３０ａの上端部３０ｂ（図中矢印Ｘ１方向側に位置する部位）に配設されている。このパイプドレン３２は、マフラー１１の下部に配設された排水パイプ２０に接続される。この際、パイプドレン３２は排水パイプ２０に強固に固定接続されるのではなく、分離した状態で接続される。
【００３６】
具体的には、図６に拡大して示すように、パイプドレン３２は上部が開口した有底筒状の形状（コップのような形状）を有しており、その内部に排水パイプ２０が挿入された状態で位置するよう構成されている。パイプドレン３２の内径は排水パイプ２０の外径よりも大きいため、排水パイプ２０とパイプドレン３２との間にはクリアランスが形成されている。
【００３７】
よって、排水パイプ２０とパイプドレン３２との間に相対的な変位が生じても、このクリアランスの範囲内において、両者２０，３２は変位可能な構成となっている。また、排水パイプ２０から排出物質が排出された際、排出物質は先ず有底筒状形状のパイプドレン３で受けられ、その後にドレン配管３０（上端部３０ｂ）内に流入してゆく。
【００３８】
また、仮にドレン配管３０及び後述するドレンホース３３に詰まりが発生しても、排水パイプ２０から排出された排出物質は排水パイプ２０とパイプドレン３２との分離部分（クリアランス部分）から外部に排出される。このため、マフラー１１内に排出物質が溜まることを防止でき、マフラー１１の機能を保持できると共にマフラー１１の損傷を防止することができる。
【００３９】
ドレンホース３３は、パイプ本体部３０ａの下端部３０ｃ（図中矢印Ｘ２方向側に位置する部位）に取り付けられている。本実施形態では、ドレンホース３３としてゴム製のホースを用いている。
【００４０】
このドレンホース３３の上端部はバンド部材３４を用いて下端部３０ｃに固定され、下端部は建設機械１の排出物質の排出に問題が生じない箇所に開口するよう構成されている。排水パイプ２０から排出された排出物質は、パイプドレン３２、上端部３０ｂ、パイプ本体部３０ａ、下端部３０ｃを介し、ドレンホース３３の下端部から建設機械１の外部に排出される。
【００４１】
上記構成とされたドレン配管３０は、固定機構５０を用いてエンジン１０に固定されている。以下、固定機構５０について説明する。
【００４２】
固定機構５０は、図３乃至図５に示されるように、第１エンジン装着用ブラケット５１,第２エンジン装着用ブラケット５２，第１マフラー固定用ブラケット５３，第２マフラー固定用ブラケット５４，第１パイプ固定用ブラケット５５ａ，５５ｂ，及び第２パイプ固定用ブラケット５６ａ，５６ｂ等により構成されている。
【００４３】
第１エンジン装着用ブラケット５１は、略Ｌ字状に折曲された金属板状部材である。この第１エンジン装着用ブラケット５１は、図５に示すように、ボルト５８Ａを用いてエンジン１０に固定されている。
【００４４】
また、第２エンジン装着用ブラケット５２も略Ｌ字状に折曲された金属板状部材である。この第２エンジン装着用ブラケット５２は、図４に示されるように、ボルト５８Ｂを用いてエンジン１０に固定されている。
【００４５】
この第１及び第２エンジン装着用ブラケット５１，５２は、互いの水平部分が重なるよう構成されている。また、第１及び第２エンジン装着用ブラケット５１，５２は、この重なった水平部分が上部（図中矢印Ｚ１方向側）に位置するようエンジン１０に固定される。
【００４６】
第１及び第２マフラー固定用ブラケット５３，５４は、マフラー１１を固定するためのブラケットである。第１マフラー固定用ブラケット５３は、ボルト５８Ｄにより第１及び第２エンジン装着用ブラケット５１，５２の水平部分に立設されるよう固定されている。同様に、第２マフラー固定用ブラケット５４は、ボルト５８Ｅにより第１及び第２エンジン装着用ブラケット５１，５２の水平部分に立設されるよう固定されている。
【００４７】
マフラー１１は、この第１及び第２マフラー固定用ブラケット５３，５４の上部に固定される。従って、マフラー１１は、第１及び第２マフラー固定用ブラケット５３，５４及び第１及び第２エンジン装着用ブラケット５１，５２により、エンジン１０に固定された構成とされている。
【００４８】
また、第２エンジン装着用ブラケット５２には第１パイプ固定用ブラケット５５ａがボルト５８Ｈを用いて固定されている（図４に詳しい）。この第１パイプ固定用ブラケット５５ａには、ボルト５８Ｆ及び第１パイプ固定用ブラケット５５ｂを用いて前記したドレン配管３０の上端部３０ｂが固定されている。
【００４９】
更に、第１エンジン装着用ブラケット５１には第２パイプ固定用ブラケット５６ａがボルト５８Ｃを用いて固定されている（図７に詳しい）。この第２パイプ固定用ブラケット５６は下方に向けて（矢印Ｚ２方向に向けて）延出しており、その下端部にはボルト５８Ｇ及び第２パイプ固定用ブラケット５６ｂを用いてドレン配管３０のパイプ本体部３０ａが固定されている。
【００５０】
よってドレン配管３０は、第１及び第２パイプ固定用ブラケット５５ａ，５５ｂ，５６ａ，５６ｂを介して第１及び第２エンジン装着用ブラケット５１，５２に固定される。また、前記のように第１及び第２エンジン装着用ブラケット５１，５２は、エンジン１０に固定されている。従って、ドレン配管３０は、第１及び第２パイプ固定用ブラケット５５ａ，５５ｂ，５６ａ，５６ｂ及び第１及び第２エンジン装着用ブラケット５１，５２を介してエンジン１０に固定された構成となっている。
【００５１】
上記のように、本実施形態に係る排水装置１６では、ドレン配管３０を固定する配管固定位置とマフラー１１が固定されるマフラー固定位置を共にエンジン１０に設定した構成としている。即ち、本実施形態に係る排水装置１６では、上記の配管固定位置とマフラー固定位置を建設機械１内の同一振動系内に共に位置するよう構成している。
【００５２】
このように、配管固定位置とマフラー固定位置を建設機械１内の同一振動系（即ち、エンジン１０）に設けられることにより、建設機械１の駆動時にマフラー１１とドレン配管３０は略同一の振動を行うことになる。従って、本実施形態のように排水パイプ２０とパイプドレン３２とを分離させた構成としても、両者３０，３２間のクリアランスを小さくすることができ、排水装置１６（特にパイプドレン３２）の小型化を図ることができる。
【００５３】
一方、前記したように本実施形態に係るマフラー１１はＤＰＦを有し高熱となるため、排水パイプ２０からは約５００〜６００℃程度の高温の排出物質が排出される。よって、排水パイプ２０に直接ゴム製のドレンホース３３を接続することはできない。そこで、本実施形態ではドレン配管３０を放熱管として用い、ここで排水パイプ２０から排出された高温の排出物質を冷却した上でドレンホース３３に流出させる構成としている。
【００５４】
ドレン配管３０を放熱管として用いる場合、放熱効率を高める点からはドレン配管３０は長いほうが望ましい。そこで本実施形態では、前記のようにドレン配管３０のパイプ本体部３０ａは鉛直下方に延出するのではなく、マフラー１１の延在方向に対して斜めに傾いて配設させる構成としている。
【００５５】
この構成とすることにより、ドレン配管を鉛直下方に延出させた構成に比べ、ドレン配管３０の長さを長くすることができ、よって排水パイプ２０から排出される排出物質を効率良く冷却することができる。ここでドレン配管３０の長さＬ２は、前記のように、マフラー１１の長手方向の長さの１／３（Ｌ１／３）以上でマフラー１１の長さ（Ｌ１）以下の長さに設定している（（Ｌ１／３）≦Ｌ２≦Ｌ１）。
【００５６】
ドレン配管３０の長さＬ２をマフラー１１の長手方向の長さＬ１以下としたのは、マフラー１１の長さＬ１を超える長さに設定した場合には、放熱効率は高まるものの排水装置１６が大型してしまいエンジン１０への実装が困難になってしまうからである。
【００５７】
また、ドレン配管３０の長さＬ２をマフラー１１の長手方向の長さの１／３（Ｌ１／３）以上としたのは、マフラー１１の長手方向の長さＬ１の１／３未満とした場合には、ドレン配管３０における排出物質の冷却効率が低下してしまうからである。
【００５８】
なお、ドレン配管３０の長さは、排水パイプ２０から排出される排出物質の温度や、ドレン配管３０の材質の放熱特性等により適宜設定することが可能である。また、ドレン配管３０の長さは、前記のようにパイプ本体部３０ａの傾き角度θによっても調整することが可能である。
【００５９】
上記のように本実施形態に係る排水装置１６では、ドレン配管３０において排出物質の冷却を確実に行うことができるため、パイプドレン３２に流入する際の排出物質の温度が５００〜６００℃であっても、下端部３０ｂから排出される排出物質の温度は１００℃程度となる。よって、下端部３０ｂにゴム製のドレンホース３３を接続することが可能となり、排出物質の排出経路を全て金属管により構成する構成に比べ、排水装置１６の低コスト化を図ることができる。
【００６０】
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は上記した特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能なものである。
【００６１】
例えば、本実施形態ではマフラー１１及びドレン配管３０をいずれもエンジン１０に固定することにより、同一振動系にそれぞれが固定される構成とした。しかしながら、同一の振動系であれば、マフラー１１及びドレン配管３０の固定位置はエンジン１０に限定されるものでなく、他の振動系（例えば、ハウスカバー１５の一部）に固定する構成とすることも可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１  建設機械
２  下部走行体
３  旋回機構
４  上部旋回体
１０  エンジン
１１  マフラー
１２  ポンプ室
１６  排水装置
１７  マフラー本体
１８  排気口
１９  アウトレットパイプ
２０  排水パイプ
３０  ドレン配管
３２  パイプドレン
３３  ドレンホース
５０  固定機構
５１  第１エンジン装着用ブラケット
５２  第２エンジン装着用ブラケット
５３  第１マフラー固定用ブラケット
５４  第２マフラー固定用ブラケット
５５ａ，５５ｂ  第１パイプ固定用ブラケット
５６ａ，５６ｂ  第２パイプ固定用ブラケット
【図１】
0005226098.tif 000002
【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】
0005226098.tif 000008