(57)【要約】【課題】  エンジンの周囲の限られたスペースに２つの排気ガス後処理装置を効率よく配置することにより、生産性を向上し、また製造コストを低減する。【解決手段】  ＰＭ捕集装置１６は、鉛直方向に延びるように配置し、ＮＯｘ浄化装置１９は、水平方向に延びるように配置している。従って、エンジン８の周囲のように、水平方向だけに大きな設置スペースを確保するのが困難な場合でも、鉛直方向に延びる小さなスペースは確保でき、このスペースには、ＰＭ捕集装置１６を配置することができる。一方、ＰＭ捕集装置１６の近傍には、水平方向に延びる小さなスペースを確保でき、このスペースには、ＮＯｘ浄化装置１９を配置することができる。これにより、ＰＭ捕集装置１６とＮＯｘ浄化装置１９は、エンジン８の周囲に容易に配置することができる。【選択図】        図３
2012219624.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自走可能な車体と、該車体に搭載され排気口を有するエンジンと、該エンジンの排気口に接続された第１の排気管と、該第１の排気管の出口側に設けられた第１の排気ガス後処理装置と、該第１の排気ガス後処理装置の排気口に接続された第２の排気管と、該第２の排気管の出口側に設けられた第２の排気ガス後処理装置とを備えてなる建設機械において、
前記第１の排気ガス後処理装置と第２の排気ガス後処理装置のうち一方の排気ガス後処理装置は、その軸線が鉛直方向に延びるように配置し、前記第１の排気ガス後処理装置と第２の排気ガス後処理装置のうち他方の排気ガス後処理装置は、その軸線が水平方向に延びるように配置する構成としたことを特徴とする建設機械。
【請求項２】
前記第１の排気管と第２の排気管のうち少なくとも一方の排気管には、当該排気管の入口側と出口側との相対的な変位を吸収するためのベローズ管を設ける構成としてなる請求項１に記載の建設機械。
【請求項３】
前記第１の排気ガス後処理装置は前記排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集するＰＭ捕集装置であり、前記第２の排気ガス後処理装置は前記排気ガスに含まれる窒素酸化物を浄化するＮＯｘ浄化装置であり、前記ＰＭ捕集装置と前記ＮＯｘ浄化装置を接続する前記第２の排気管には、尿素水溶液を噴射する尿素水噴射ノズルを設ける構成としてなる請求項１または２に記載の建設機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばエンジンの排気管に排気ガス後処理装置を備えた油圧ショベル等の建設機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、建設機械としての油圧ショベルは、自走可能な下部走行体と、該下部走行体上に旋回可能に搭載された上部旋回体と、該上部旋回体の前側に俯仰動可能に設けられた作業装置とにより構成されている。また、上部旋回体は、旋回フレームの前側にキャブ、燃料タンク、作動油タンク等を搭載し、旋回フレームの後部に油圧ポンプを駆動するためのエンジン、熱交換器等を搭載している。
【０００３】
一方、油圧ショベルのエンジンには、一般的にディーゼルエンジンが用いられている。このディーゼルエンジンは、粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）、窒素酸化物（ＮＯｘ）等の有害物質を排出するとされている。そこで、油圧ショベルは、エンジンの排気ガス通路を形成する排気管に排気ガス後処理装置を設ける構成としている。この排気ガス後処理装置としては、排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集するＰＭ捕集装置（通常、Diesel Particulate Filter、略してＤＰＦとも呼ばれている）、排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化するＮＯｘ浄化装置等が知られている。
【０００４】
ここで、排気ガス後処理装置を構成するＰＭ捕集装置とＮＯｘ浄化装置とを一直線状に配置した場合、エンジンの周囲に長尺な設置スペースが必要になってしまう。そこで、従来技術では、エンジンの周囲のように限られたスペースを有効に利用するために、排気ガス後処理装置を、第１の排気ガス後処理装置と第２の排気ガス後処理装置とに別け、２つの排気ガス後処理装置を水平面上に平行に並べて配置する構成が採用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
しかし、エンジンの周囲に２つの排気ガス後処理装置を水平面上に平行に並べて配置できるようなスペースを確保するのは困難である。そこで、他の従来技術によるものでは、カウンタウエイトの一部を切欠いて新たなスペースを形成し、このスペースにいずれか一方の排気ガス後処理装置を配置する構成としている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−８５０６４号公報
【特許文献２】特開２００８−１５６８３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述した各特許文献によるものでは、２つの排気ガス後処理装置を水平面上で平行に並べて配置したり、Ｌ字状に配置したりしている。この場合、エンジンの周囲には、前述したように２つの排気ガス後処理装置を水平方向に配置するための大きな設置スペースが必要になるという問題がある。
【０００８】
そこで、特許文献２のように、カウンタウエイトに加工を施して、排気ガス後処理装置を配置するためのスペースを確保することが考えられる。しかし、この場合には、カウンタウエイトの加工作業に多くの手間を要してしまうから、生産性の低下や製造コストの上昇を招いてしまうという問題がある。
【０００９】
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、エンジンの周囲の限られたスペースに２つの排気ガス後処理装置を効率よく配置でき、生産性の向上、製造コストの低減を図ることができるようにした建設機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による建設機械は、自走可能な車体と、該車体に搭載され排気口を有するエンジンと、該エンジンの排気口に接続された第１の排気管と、該第１の排気管の出口側に設けられた第１の排気ガス後処理装置と、該第１の排気ガス後処理装置の排気口に接続された第２の排気管と、該第２の排気管の出口側に設けられた第２の排気ガス後処理装置とを備えてなる。
【００１１】
そして、上述した課題を解決するために、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、前記第１の排気ガス後処理装置と第２の排気ガス後処理装置のうち一方の排気ガス後処理装置は、その軸線が鉛直方向に延びるように配置し、前記第１の排気ガス後処理装置と第２の排気ガス後処理装置のうち他方の排気ガス後処理装置は、その軸線が水平方向に延びるように配置する構成としたことにある。
【００１２】
請求項２の発明は、前記第１の排気管と第２の排気管のうち少なくとも一方の排気管には、当該排気管の入口側と出口側との相対的な変位を吸収するためのベローズ管を設ける構成としたことにある。
【００１３】
請求項３の発明は、前記第１の排気ガス後処理装置は前記排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集するＰＭ捕集装置であり、前記第２の排気ガス後処理装置は前記排気ガスに含まれる窒素酸化物を浄化するＮＯｘ浄化装置であり、前記ＰＭ捕集装置と前記ＮＯｘ浄化装置を接続する前記第２の排気管には、尿素水溶液を噴射する尿素水噴射ノズルを設ける構成としたことにある。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明によれば、エンジンの周囲には、例えば水平方向だけに大きな設置スペースを確保するのは困難である。このような場合でも、エンジンの周囲のスペースのうち、鉛直方向に形成されたスペースには、一方の排気ガス後処理装置を鉛直方向に沿って配置することができる。また、水平方向に形成されたスペースには、他方の排気ガス後処理装置を水平方向に沿って配置することができる。従って、２つの排気ガス後処理装置は、鉛直方向や水平方向に形成された僅かなスペースを利用することにより、エンジンの周囲に配置することができる。
【００１５】
この結果、エンジンの周囲のように構造物に囲まれてスペースが限られている場合でも、２つの排気ガス後処理装置は、周囲の構造物に特別な加工を施すことなく、それぞれの排気ガス後処理装置を配置する向きをスペースに合わせて変えることで、効率よく配置することができる。これにより、生産性の向上、製造コストの低減等を図ることができる。
【００１６】
請求項２の発明によれば、エンジンと第１の排気ガス後処理装置との間に相対的な変位（振動）が生じた場合や、第１の排気ガス後処理装置と第２の排気ガス後処理装置との間に相対的な変位が生じた場合には、排気管に設けたベローズ管がこれらの変位を吸収することができる。これにより、各排気ガス後処理装置は、車体側、エンジン側のいずれにも自由に取付けることができる。
【００１７】
請求項３の発明によれば、第１の排気ガス後処理装置として設けられたＰＭ捕集装置は、排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集することができる。また、尿素水噴射ノズルは、第２の排気管に尿素水溶液を噴射することができ、第２の排気ガス後処理装置として設けられたＮＯｘ浄化装置は、排気ガスを尿素水溶液から生成されたアンモニアにより選択的に還元反応させることにより、窒素と水に分解することができ、排気ガス中の有害物質を取除いて清浄化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る油圧ショベルを示す正面図である。
【図２】上部旋回体を建屋カバーを省略した状態で示す拡大平面図である。
【図３】旋回フレーム、エンジン、各排気ガス後処理装置等を示す要部拡大の斜視図である。
【図４】図３中の過給機、各排気管、各排気ガス後処理装置、尿素水噴射ノズル等を拡大して示す斜視図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態による旋回フレーム、エンジン、各排気ガス後処理装置等を示す要部拡大の斜視図である。
【図６】図５中の過給機、各排気管、各排気ガス後処理装置、尿素水噴射ノズル等を拡大して示す斜視図である。
【図７】本発明の変形例による旋回フレーム、エンジン、各排気ガス後処理装置等を示す要部拡大の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態に係る建設機械の代表例として、過給機を備えたエンジンを搭載した油圧ショベルを例に挙げ、添付図面に従って詳細に説明する。
【００２０】
まず、図１ないし図４は本発明の第１の実施の形態を示している。図１において、１は建設機械としてのクローラ式の油圧ショベルを示している。この油圧ショベル１は、自走可能なクローラ式の下部走行体２と、該下部走行体２上に旋回可能に搭載され、該下部走行体２と共に車体を構成する上部旋回体３と、該上部旋回体３の前，後方向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とにより大略構成されている。
【００２１】
５は上部旋回体３の支持構造体を形成する旋回フレームで、該旋回フレーム５は、図２に示すように、前，後方向に延びる厚肉な鋼板等からなる底板５Ａと、該底板５Ａ上に立設され、左，右方向に所定の間隔をもって前，後方向に延びた左縦板５Ｂ，右縦板５Ｃと、該各縦板５Ｂ，５Ｃの左，右方向に間隔をもって配置され、前，後方向に延びた左サイドフレーム５Ｄ，右サイドフレーム５Ｅと、前記底板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しビーム５Ｆとにより大略構成されている。
【００２２】
そして、旋回フレーム５の前側には、左，右の縦板５Ｂ，５Ｃ間に位置して作業装置４が俯仰動可能に取付けられ、旋回フレーム５の後側には、後述のカウンタウエイト７、エンジン８等が設けられている。
【００２３】
６は旋回フレーム５の左前側に搭載されたキャブ（図１参照）で、該キャブ６は、オペレータが搭乗するもので、その内部にはオペレータが着座する運転席、走行用の操作レバー、作業用の操作レバー等（いずれも図示せず）が配設されている。
【００２４】
７は旋回フレーム５の後端部に取付けられたカウンタウエイトで、該カウンタウエイト７は、作業装置４との重量バランスをとるものである。また、カウンタウエイト７は、図２に示すように、前面が平坦に形成され、後面側が湾曲するように突出している。
【００２５】
８は旋回フレーム５の後側に設けられたエンジンで、該エンジン８は、左，右方向に延在する横置き状態で搭載されている。また、エンジン８の左側には、後述の熱交換器１０に冷却風を供給するための冷却ファン８Ａが設けられている。一方、エンジン８の右側には、後述の油圧ポンプ１１が取付けられている。さらに、エンジン８の前側の上部には、エキゾーストマニホールド８Ｂに接続して後述の過給機９が設けられている。そして、エンジン８は、例えば４個の防振マウント８Ｃ（図３中に１個のみ図示）を介して旋回フレーム５に防振状態で支持されている。
【００２６】
９はエンジン８を構成する過給機（ターボチャージャ）で、該過給機９は、例えばエンジン８の前側に位置してエキゾーストマニホールド８Ｂに一体的に取付けられている。これにより、過給機９は、エンジン８と同じ振動系統となっている。過給機９は、左，右方向の右側に向けて排気口９Ａが開口している。この排気口９Ａは、エンジン８からの排気ガスを排出するもので、排気口９Ａには、後述する第１の排気管１５が接続されている。
【００２７】
１０はエンジン８の左側に配設された熱交換器で、該熱交換器１０は、エンジン８の冷却ファン８Ａに対面して設けられている。ここで、熱交換器１０は、例えばエンジン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８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。
【００２８】
１１はエンジン８のポンプ取付部に取付けられた油圧ポンプで、該油圧ポンプ１１は、エンジン８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、圧油として制御弁装置（図示せず）に向けて吐出するものである。
【００２９】
ここで、エンジン８の周囲の環境について述べる。エンジン８は、カウンタウエイト７と作動油タンク１２、ユーティリティ室（図示せず）等との間に挟まれ、該エンジン８の周囲には、熱交換器１０、油圧ポンプ１１等が配置され、これらに接続される多くのホースも配置されている。従って、エンジン８の周囲には、例えば水平方向に大きなスペースを確保することが困難であり、鉛直方向や水平方向に延びる小さなスペースを確保できる程度である。
【００３０】
１２は油圧ポンプ１１の前側に位置して旋回フレーム５の右側に設けられた作動油タンク（図２参照）で、該作動油タンク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。また、１３は作動油タンク１２の前側に位置して旋回フレーム５に設けられた燃料タンクを示している。
【００３１】
１４はエンジン８、熱交換器１０、後述の排気ガス後処理装置２２等を上方から閉塞する建屋カバーで、該建屋カバー１４は、キャブ６とカウンタウエイト７との間に位置して旋回フレーム５上に設けられている。そして、建屋カバー１４は、熱交換器１０等の左側を覆う左側面カバー部（図示せず）と、油圧ポンプ１１等の右側を覆う右側面カバー部１４Ａと、各側面カバー部１４Ａの上側に位置してエンジン８等の上側を覆う上面カバー部１４Ｂとにより大略構成されている。また、上面カバー部１４Ｂ上には、エンジン８等のメンテナンス作業を行うときに開閉されるエンジンカバー部１４Ｃが設けられている。
【００３２】
次に、エンジン８が排出する排気ガスを上部旋回体３の外部に排出するための構成について説明する。
【００３３】
１５はエンジン８を構成する過給機９の排気口９Ａに接続された第１の排気管を示している。この第１の排気管１５は、高温の排気ガスが流通するものであり、金属製の配管として形成されている。第１の排気管１５は、図３、図４に示すように、過給機９側に位置してエンジン８に沿うように水平方向に延びた上流管部１５Ａと、該上流管部１５Ａの下流側端部から屈曲して下側に延びた中間管部１５Ｂと、該中間管部１５Ｂの下流側端部となる下端部から屈曲して前記上流管部１５Ａと反対側に延びた下流管部１５Ｃとからクランク状に形成されている。そして、第１の排気管１５は、上流管部１５Ａの上流側端部が過給機９の排気口９Ａに接続され、下流管部１５Ｃの下流側端部が後述するＰＭ捕集装置１６の給気口１６Ｂに接続されている。
【００３４】
一方、鉛直方向（上，下方向）に延びた中間管部１５Ｂの途中部分は、蛇腹形状のベローズ管１５Ｄとなっている。このベローズ管１５Ｄは、前，後方向、左，右方向に曲げ変形することにより、上流管部１５Ａと下流管部１５Ｃとの間、即ち、過給機９とＰＭ捕集装置１６との間の前，後方向、左，右方向の相対的な変位（振動）を吸収することができる。これにより、エンジン８と振動系統が異なる旋回フレーム５側にＰＭ捕集装置１６を取付けることができる。
【００３５】
１６は第１の排気管１５の出口側となる下流管部１５Ｃに設けられた第１の排気ガス後処理装置としてのＰＭ捕集装置（粒子状物質除去装置）である。このＰＭ捕集装置１６は、油圧ポンプ１１の前側に配置され、上，下方向に延びるように旋回フレーム５の右縦板５Ｃに取付けられた取付台１７にＵ字状の固定具１７Ａを用いて、軸線Ｏ1−Ｏ1が鉛直方向になるように固定されている。ここで、ＰＭ捕集装置１６は、排気ガスに含まれる粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を捕集して除去するものである。
【００３６】
ＰＭ捕集装置１６は、円筒状容器として形成された筒状ケース１６Ａと、該筒状ケース１６Ａの上流側から径方向外向きに突出した筒状の給気口１６Ｂと、筒状ケース１６Ａの下流側から径方向外向きに突出した筒状の排気口１６Ｃと、前記筒状ケース１６Ａ内に収容されたＰＭ捕集フィルタ１６Ｄとにより大略構成されている。このＰＭ捕集フィルタ１６Ｄは、排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集し、捕集した粒子状物質を燃焼させて除去するものである。
【００３７】
ここで、ＰＭ捕集装置１６の取付構造について述べる。まず、エンジン８の右側で油圧ポンプ１１の前側には、鉛直方向に延びるスペースを確保することができる。そこで、ＰＭ捕集装置１６は、この鉛直方向のスペースを利用して配置することができる。即ち、ＰＭ捕集装置１６は、上流側の給気口１６Ｂを下側位置に第１の排気管１５に向けて配置し、下流側の排気口１６Ｃを上側位置に後述の第２の排気管１８に向けて配置すると共に、円筒状容器からなる筒状ケース１６Ａの軸線Ｏ1−Ｏ1が鉛直方向、即ち、上，下方向となるように、該筒状ケース１６Ａを取付台１７に沿って配置し、固定具１７Ａを用いて固定している。
【００３８】
そして、下側の給気口１６Ｂには、第１の排気管１５の下流管部１５Ｃの出口側が接続され、上側の排気口１６Ｃには、後述する第２の排気管１８を構成する上流管部１８Ａの入口側が接続されている。
【００３９】
１８はＰＭ捕集装置１６の排気口１６Ｃに接続された第２の排気管である。この第２の排気管１８は、前述した第１の排気管１５と同様に、高温の排気ガスが流通するものであり、金属製の配管として形成されている。第２の排気管１８は、ＰＭ捕集装置１６の上部において、筒状ケース１６Ａの径方向の外側（本実施の形態では左側に向け後側に傾斜）に延びた上流管部１８Ａと、該上流管部１８Ａの下流側端部から屈曲して後方に向けて延びた中間管部１８Ｂと、該中間管部１８Ｂの下流側端部から屈曲して右方に向けて延びた下流管部１８Ｃとから形成されている。そして、第２の排気管１８は、上流管部１８Ａの上流側端部がＰＭ捕集装置１６の排気口１６Ｃに接続され、下流管部１８Ｃの下流側端部が後述するＮＯｘ浄化装置１９の給気口１９Ｂに接続されている。
【００４０】
一方、水平方向に延びた中間管部１８Ｂの途中部分は、蛇腹形状のベローズ管１８Ｄとなっている。このベローズ管１８Ｄは、上，下方向、左，右方向に曲げ変形することにより、上流管部１８Ａと下流管部１８Ｃとの間、即ち、ＰＭ捕集装置１６とＮＯｘ浄化装置１９との間の上，下方向、左，右方向の相対的な変位を吸収することができる。これにより、旋回フレーム５と振動系統が異なるエンジン８側にＮＯｘ浄化装置１９を取付けることができる。
【００４１】
さらに、第２の排気管１８は、後述するＮＯｘ浄化装置１９の給気口１９Ｂを、ＰＭ捕集装置１６の排気口１６Ｃから後方に離れた位置に配置することにより、中間管部１８Ｂの管路長を長尺に形成することができる。このように、中間管部１８Ｂを長尺な直線状管体として形成することで、後述の尿素水噴射ノズル２１から第２の排気管１８内に噴射される尿素水を該中間管部１８Ｂ内で十分に拡散させることができる。
【００４２】
１９は第２の排気管１８の出口側となる下流管部１８Ｃに設けられた第２の排気ガス後処理装置としてのＮＯｘ浄化装置である。このＮＯｘ浄化装置１９は、油圧ポンプ１１の上側に配置され、エンジン８の右側部分に取付けられた取付台２０にＵ字状の固定具２０Ａを用いて、軸線Ｏ2−Ｏ2が水平方向となるように固定されている。ここで、ＮＯｘ浄化装置１９は、排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を窒素と水に分解して浄化するものである。
【００４３】
ＮＯｘ浄化装置１９は、円筒状容器として形成された筒状ケース１９Ａと、該筒状ケース１９Ａの上流側から径方向外向きに突出した筒状の給気口１９Ｂと、筒状ケース１９Ａの下流側から径方向外向きに突出した筒状の尾管１９Ｃと、前記筒状ケース１９Ａ内に収容された浄化装置本体１９Ｄとにより大略構成されている。
【００４４】
筒状ケース１９Ａに収容される浄化装置本体１９Ｄは、選択還元触媒等（図示せず）により構成されている。この選択還元触媒は、筒状ケース１９Ａ内に導入された排気ガスに含まれる窒素酸化物を、尿素水溶液から生成されたアンモニアにより選択的に還元反応させることにより、窒素と水に分解するものである。
【００４５】
ここで、ＮＯｘ浄化装置１９の取付構造について述べる。まず、ＰＭ捕集装置１６の近傍でエンジン８の周囲、例えばエンジン８の右側で油圧ポンプ１１の上側には、水平方向に延びるスペースを確保することができる。そこで、ＮＯｘ浄化装置１９は、この水平方向のスペースを利用して配置することができる。これにより、ＮＯｘ浄化装置１９は、上流側の給気口１９ＢをＰＭ捕集装置１６から離れた位置で横向きに配置し、下流側の尾管１９ＣをＰＭ捕集装置１６に近い位置で上向きに配置すると共に、円筒状容器からなる筒状ケース１９Ａの軸線Ｏ2−Ｏ2が水平方向となるように、該筒状ケース１９Ａを取付台２０に沿って配置し、固定具２０Ａを用いて固定している。そして、給気口１９Ｂには、第２の排気管１８の下流管部１８Ｃの出口側が接続されている。
【００４６】
ＮＯｘ浄化装置１９は、その上流側の給気口１９Ｂを、ＰＭ捕集装置１６の排気口１６Ｃと反対側に配置することにより、この給気口１９ＢをＰＭ捕集装置１６の排気口１６Ｃから離れた位置に配置することができる。これにより、第２の排気管１８の長さ寸法を、ＰＭ捕集装置１６の軸方向寸法と同等以上とすることができる。
【００４７】
２１は第２の排気管１８の上流側に設けられた尿素水噴射ノズルで、該尿素水噴射ノズル２１は、尿素水溶液タンク（図示せず）に貯溜された尿素水溶液を第２の排気管１８内を流通する排気ガスに向けて噴射するものである。この場合、尿素水噴射ノズル２１は、第２の排気管１８のうち、長尺な直線状に形成された中間管部１８Ｂの上流側位置、即ち、上流管部１８Ａと中間管部１８Ｂとの角隅位置に設けている。これにより、尿素水噴射ノズル２１を排気の流れ方向に向けて設けることができ、尿素水噴射ノズル２１から噴射した尿素水は、長尺な直線状の中間管部１８Ｂ内で十分に拡散させることができ、選択還元触媒による還元反応を効率よく行うことができる。
【００４８】
第１の実施の形態による油圧ショベル１は上述の如き構成を有するもので、次に、その動作について説明する。
【００４９】
まず、オペレータは、上部旋回体３のキャブ６に搭乗し、エンジン８を始動して油圧ポンプ１１を駆動する。これにより、油圧ポンプ１１からの圧油は、制御弁装置を介して各種アクチュエータに供給される。そして、キャブ６に搭乗したオペレータが走行用の操作レバー（図示せず）を操作したときには、下部走行体２を前進または後退させることができる。一方、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等を動作させて土砂の掘削作業等を行うことができる。
【００５０】
また、エンジン８の運転時に、エンジン８から排出される排気ガスは、第１の排気管１５、ＰＭ捕集装置１６、第２の排気管１８、ＮＯｘ浄化装置１９を通じて大気中に排出される。このとき、排気ガスは、ＰＭ捕集装置１６のＰＭ捕集フィルタ１６Ｄにより粒子状物質が除去されると共に、ＮＯｘ浄化装置１９の浄化装置本体１９Ｄにより窒素酸化物が窒素と水に分解して浄化されてから、大気中に排出される。
【００５１】
さらに、油圧ショベル１の走行時、作業時には、振動系統が異なる旋回フレーム５とエンジン８との間で相対的な変位（振動）が発生する。この場合、エンジン８と旋回フレーム５側のＰＭ捕集装置１６との間の振動は、第１の排気管１５に設けたベローズ管１５Ｄにより吸収することができる。一方、旋回フレーム５側のＰＭ捕集装置１６とエンジン８側のＮＯｘ浄化装置１９との間の振動は、第２の排気管１８に設けたベローズ管１８Ｄにより吸収することができる。
【００５２】
かくして、第１の実施の形態によれば、ＰＭ捕集装置１６は、筒状ケース１６Ａの軸線Ｏ1−Ｏ1が鉛直方向に延びるように配置し、ＮＯｘ浄化装置１９は、筒状ケース１９Ａの軸線Ｏ2−Ｏ2が水平方向に延びるように配置する構成としている。
【００５３】
従って、エンジン８の周囲のように、水平方向だけに大きな設置スペースを確保するのが困難な場合でも、例えばエンジン８の右側で油圧ポンプ１１の前側には、鉛直方向に延びる小さなスペースを確保することができる。そこで、この鉛直方向のスペースには、ＰＭ捕集装置１６を配置することができる。一方、ＰＭ捕集装置１６の近傍となるエンジン８の右側で油圧ポンプ１１の上側には、水平方向に延びる小さなスペースを確保することができる。そこで、この水平方向のスペースには、ＮＯｘ浄化装置１９を配置することができる。
【００５４】
これにより、２つの排気ガス後処理装置を構成するＰＭ捕集装置１６とＮＯｘ浄化装置１９は、鉛直方向や水平方向に形成された僅かなスペースを利用することにより、エンジン８の周囲に配置することができる。
【００５５】
この結果、エンジン８の周囲のようにカウンタウエイト７、作動油タンク１２等の構造物に囲まれてスペースが限られている場合でも、ＰＭ捕集装置１６とＮＯｘ浄化装置１９は、周囲の構造物に特別な加工を施すことなく、取付ける向きをスペースに合わせて変えることで、効率よく配置することができる。これにより、生産性の向上、製造コストの低減等を図ることができる。
【００５６】
また、第１の排気管１５にはベローズ管１５Ｄを設けているから、エンジン８と旋回フレーム５側のＰＭ捕集装置１６との間の振動を吸収することができる。一方、第２の排気管１８にはベローズ管１８Ｄを設けているから、旋回フレーム５側のＰＭ捕集装置１６とエンジン８側のＮＯｘ浄化装置１９との間の振動を吸収することができる。これにより、ＰＭ捕集装置１６とＮＯｘ浄化装置１９は、旋回フレーム５側（車体側）、エンジン８側のいずれにも自由に取付けることができる。
【００５７】
第１の排気ガス後処理装置としてＰＭ捕集装置１６を設けているから、排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集することができる。また、第２の排気ガス後処理装置としてＮＯｘ浄化装置１９を設けているから、排気ガスに含まれる窒素酸化物を浄化することができる。従って、有害物質を取除いて排気ガスを清浄化することができる。
【００５８】
さらに、ＮＯｘ浄化装置１９の給気口１９Ｂを、ＰＭ捕集装置１６の排気口１６Ｃから離れた位置に配置しているから、第２の排気管１８の中間管部１８Ｂを長尺な直線状管体として形成することができる。そして、尿素水噴射ノズル２１を、長尺な直線状に形成された中間管部１８Ｂの上流側位置に設けることにより、尿素水噴射ノズル２１から噴射した尿素水は、中間管部１８Ｂ内の直線部分で十分に拡散させることができ、選択還元触媒による還元反応を効率よく行うことができる。
【００５９】
次に、図５および図６は本発明の第２の実施の形態を示している。本実施の形態の特徴は、第１の排気ガス後処理装置を水平方向に延びるように配置し、第２の排気ガス後処理装置を鉛直方向に延びるように配置する構成としたことにある。なお、本実施の形態では、前述した第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。
【００６０】
図５において、３１は過給機９の排気口９Ａに接続された第１の排気管を示している。この第１の排気管３１は、図６に示すように、水平方向となる左，右方向に延びた直線状の金属管として形成されている。第１の排気管３１は、その入口側が過給機９の排気口９Ａに接続され、出口側が後述するＰＭ捕集装置３２の給気口３２Ｂに接続されている。また、第１の排気管３１の途中部分は、蛇腹形状のベローズ管３１Ａとなっている。このベローズ管３１Ａは、過給機９とＰＭ捕集装置３２との間の相対的な変位（振動）を吸収することができる。
【００６１】
３２は第１の排気管３１の出口側に設けられた第１の排気ガス後処理装置としてのＰＭ捕集装置（粒子状物質除去装置）である。このＰＭ捕集装置３２は、油圧ポンプ１１の上側に配置され、前，後方向に延びるようにエンジン８の右側部分に取付けられた取付台３３上にＵ字状の固定具３３Ａを用いて、軸線Ｏ3−Ｏ3が水平方向となるように固定されている。
【００６２】
ＰＭ捕集装置３２は、円筒状容器として形成された筒状ケース３２Ａと、該筒状ケース３２Ａの上流側から径方向外向きに突出した筒状の給気口３２Ｂと、筒状ケース３２Ａの下流側から軸方向外向きに突出した筒状の排気口３２Ｃと、前記筒状ケース３２Ａ内に収容されたＰＭ捕集フィルタ３２Ｄとにより大略構成されている。
【００６３】
ここで、ＰＭ捕集装置３２の取付構造について述べる。まず、エンジン８の右側で油圧ポンプ１１の上側には、水平方向に延びるスペースを確保することができる。そこで、ＰＭ捕集装置３２は、この水平方向のスペースを利用して配置することができる。即ち、ＰＭ捕集装置３２は、上流側の給気口３２Ｂを第１の排気管３１に向けて配置し、下流側の排気口１６Ｃを後述の第２の排気管３４に向けて配置すると共に、円筒状容器からなる筒状ケース３２Ａの軸線Ｏ3−Ｏ3が水平方向となるように、該筒状ケース３２Ａを取付台３３に沿って配置し、固定具３３Ａを用いて固定している。
【００６４】
そして、給気口３２Ｂには、第１の排気管３１の出口側が接続され、排気口３２Ｃには、後述する第２の排気管３４を構成する上流管部３４Ａの入口側が接続されている。
【００６５】
３４はＰＭ捕集装置３２の排気口３２Ｃに接続された金属製の第２の排気管である。この第２の排気管３４は、ＰＭ捕集装置３２の下流側から後方に延びた上流管部３４Ａと、該上流管部３４Ａの下流側端部から屈曲して下側に延びた中間管部３４Ｂと、該中間管部３４Ｂの下端部から屈曲して右方に延びた下流管部３４Ｃとから形成されている。そして、第２の排気管３４は、上流管部３４Ａの上流側端部がＰＭ捕集装置３２の排気口３２Ｃに接続され、下流管部３４Ｃの下流側端部が後述するＮＯｘ浄化装置３５の給気口３５Ｂに接続されている。
【００６６】
一方、鉛直方向に延びた中間管部３４Ｂの途中部分は、蛇腹形状のベローズ管３４Ｄとなっている。このベローズ管３４Ｄは、ＰＭ捕集装置３２とＮＯｘ浄化装置３５との間の相対的な変位を吸収することができる。
【００６７】
さらに、第２の排気管３４は、後述するＮＯｘ浄化装置３５の給気口３５Ｂを、ＰＭ捕集装置３２の排気口３２Ｃと上，下方向の反対側に位置する下側位置に配置することにより、中間管部３４Ｂの管路長を長尺に形成することができる。このように、中間管部３４Ｂを長尺な直線状管体として形成することで、尿素水噴射ノズル３７から第２の排気管３４内に噴射される尿素水を該中間管部３４Ｂ内で十分に拡散させることができる。
【００６８】
３５は第２の排気管３４の出口側となる下流管部３４Ｃに設けられた第２の排気ガス後処理装置としてのＮＯｘ浄化装置である。このＮＯｘ浄化装置３５は、油圧ポンプ１１の後側に位置して上，下方向に延びるように旋回フレーム５の右縦板５Ｃに取付けられた取付台３３にＵ字状の固定具３３Ａを用いて、軸線Ｏ4−Ｏ4が鉛直方向となるように取付けられている。
【００６９】
ＮＯｘ浄化装置３５は、円筒状容器として形成された筒状ケース３５Ａと、該筒状ケース３５Ａの上流側から径方向外向きに突出した筒状の給気口３５Ｂと、筒状ケース３５Ａの下流側から軸方向外向きに突出した筒状の尾管３５Ｃと、前記筒状ケース３５Ａ内に収容された浄化装置本体３５Ｄとにより大略構成されている。
【００７０】
ここで、ＮＯｘ浄化装置３５の取付構造について述べる。まず、ＰＭ捕集装置３２の近傍でエンジン８の周囲、例えばエンジン８の右側で油圧ポンプ１１の後側には、鉛直方向に延びるスペースを確保することができる。そこで、ＮＯｘ浄化装置３５は、この鉛直方向のスペースを利用して配置することができる。即ち、ＮＯｘ浄化装置３５は、上流側の給気口３５Ｂを下側位置に横向きに配置し、下流側の尾管３５Ｃを上側位置に上向きに配置すると共に、円筒状容器からなる筒状ケース３５Ａの軸線Ｏ4−Ｏ4が鉛直方向、即ち、上，下方向となるように、該筒状ケース３５Ａを取付台３６に沿って配置し、固定具３６Ａを用いて固定している。そして、下側の給気口３５Ｂには、第２の排気管３４の下流管部３４Ｃの出口側が接続されている。
【００７１】
ＮＯｘ浄化装置３５は、その上流側の給気口３５Ｂを、ＰＭ捕集装置３２の排気口３２Ｃと反対側となる下側位置に配置することにより、この給気口３５ＢをＰＭ捕集装置３２の排気口３２Ｃから離れた位置に配置することができる。これにより、第２の排気管３４の管路長を長尺に形成することができる。
【００７２】
３７は第２の排気管３４の上流側に設けられた尿素水噴射ノズルで、該尿素水噴射ノズル３７は、前述した第１の実施の形態による尿素水噴射ノズル２１とほぼ同様に構成されている。尿素水噴射ノズル３７は、第２の排気管３４のうち、長尺な直線状に形成された中間管部３４Ｂの上流側位置、即ち、上流管部３４Ａと中間管部３４Ｂとの角隅位置に設けられている。これにより、尿素水噴射ノズル３７から噴射した尿素水は、長尺な直線状の中間管部３４Ｂ内で十分に拡散させることができ、選択還元触媒による還元反応を効率よく行うことができる。
【００７３】
かくして、このように構成された第２の実施の形態においても、前述した第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。特に、第２の実施の形態によれば、水平方向のスペースには、ＰＭ捕集装置３２を配置することができる。一方、ＰＭ捕集装置３２の近傍となるエンジン８の右側で油圧ポンプ１１の後側には、鉛直方向に延びる小さなスペースを確保することができる。そこで、この鉛直方向のスペースには、ＮＯｘ浄化装置３５を配置することができる。
【００７４】
この結果、横置きのＰＭ捕集装置３２と縦置きのＮＯｘ浄化装置３５は、周囲の構造物に特別な加工を施すことなく、取付ける向きをスペースに合わせて変えることで、効率よく配置することができる。
【００７５】
なお、第１の実施の形態では、取付台１７を介して旋回フレーム５側に取付けられたＰＭ捕集装置１６と、取付台２０を介してエンジン８側に取付けられたＮＯｘ浄化装置１９とは、振動系統が異なるから、このＰＭ捕集装置１６とＮＯｘ浄化装置１９とを接続する第２の排気管１８には、ベローズ管１８Ｄを設けて相対的な変位を吸収する構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図７に示す変形例のように構成してもよい。
【００７６】
この図７に示す変形例では、軸線Ｏ5−Ｏ5が鉛直方向となるように旋回フレーム５側に取付台１７を介してＰＭ捕集装置１６を取付ける。この上で、例えば取付台１７に取付台２０′を固定し、この取付台２０′に軸線Ｏ6−Ｏ6が水平方向となるようにＮＯｘ浄化装置１９を取付ける構成としてもよい。この構成では、ＰＭ捕集装置１６とＮＯｘ浄化装置１９の両方が旋回フレーム５側に取付けられているから、ＰＭ捕集装置１６とＮＯｘ浄化装置１９との間は、ベローズ管が廃止された第２の排気管１８′によって接続することができる。この構成は第２の実施の形態にも同様に適用することができるものである。
【００７７】
また、第１の実施の形態では、第１の排気ガス後処理装置としてＰＭ捕集装置１６を適用し、第２の排気ガス後処理装置としてＮＯｘ浄化装置１９を適用した場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば、第１、第２の排気ガス後処理装置として酸化触媒装置、消音装置等を適用する構成としてもよい。この構成は第２の実施の形態にも同様に適用することができるものである。
【００７８】
また、第１の実施の形態では、ＰＭ捕集装置１６をＵ字状の固定具１７Ａを用いて取付台１７に取付けた場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えばＰＭ捕集装置１６の筒状ケース１６Ａに脚部を設け、この脚部をボルト等を用いて取付台に固定する構成としてもよい。この構成は、第１の実施の形態によるＮＯｘ浄化装置１９の取付構造や第２の実施の形態にも同様に適用することができるものである。
【００７９】
さらに、各実施の形態では、建設機械として、クローラ式の下部走行体２を備えた油圧ショベル１を例に挙げて説明した。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下部走行体を備えた油圧ショベルに適用してもよい。それ以外にも、ホイールローダ、ダンプトラック、リフトトラック等の他の建設機械にも広く適用することができる。
【符号の説明】
【００８０】
１  油圧ショベル（建設機械）
２  下部走行体（車体）
３  上部旋回体（車体）
５  旋回フレーム
８  エンジン
９  過給機
９Ａ  排気口
１５，３１  第１の排気管
１５Ａ，１８Ａ，３４Ａ  上流管部
１５Ｂ，１８Ｂ，３４Ｂ  中間管部
１５Ｃ，１８Ｃ，３４Ｃ  下流管部
１５Ｄ，１８Ｄ，３１Ａ，３４Ｄ  ベローズ管
１６，３２  ＰＭ捕集装置（第１の排気ガス後処理装置）
１６Ａ，１９Ａ，３２Ａ，３５Ａ  筒状ケース
１６Ｂ，１９Ｂ，３２Ｂ，３５Ｂ  給気口
１６Ｃ，３２Ｃ  排気口
１６Ｄ，３２Ｄ  ＰＭ捕集フィルタ
１８，３４，１８′  第２の排気管
１９，３５  ＮＯｘ浄化装置（第２の排気ガス後処理装置）
１９Ｃ，３５Ｃ  尾管
１９Ｄ，３５Ｄ  浄化装置本体
２１，３７  尿素水噴射ノズル
Ｏ1−Ｏ1，Ｏ3−Ｏ3，Ｏ5−Ｏ5  ＰＭ捕集装置の軸線
Ｏ2−Ｏ2，Ｏ4−Ｏ4，Ｏ6−Ｏ6  ＮＯｘ浄化装置の軸線
【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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