(57)【要約】【課題】排ガス流路を２系統備え、それぞれの流路にフィルタを有するものにあって、装置全体の小型化を実現させることができる建設機械の排ガス後処理装置の提供。【解決手段】エンジン１４からの排ガスが導かれる第１流路２２と第２流路２４を有し、第１流路２２に排ガス中のパティキュレートを捕集する第１フィルタ２３を配置し、第２流路２４に排ガス中のパティキュレートを捕集する第２フィルタ２５を配置したものにあって、第１流路２２を円筒状に形成し、第２流路２４を、第１流路２２を囲む円筒状に形成するとともに、第１流路２２に配置される第１フィルタ２３を円柱状に形成し、第２流路２４に配置される第２フィルタ２５をドーナツ状に形成した構成にしてある。第２フィルタ２５の内部に第１フィルタ２３が収容される形態に、これらの第１フィルタ２３と第２フィルタ２５とをそれぞれ配置してある。【選択図】図３
2013144963.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンからの排ガスが導かれる第１流路と第２流路を有し、前記第１流路に排ガス中のパティキュレートを捕集する第１フィルタを配置し、前記第２流路に排ガス中のパティキュレートを捕集する第２フィルタを配置した建設機械の排ガス後処理装置において、
前記第１流路を円筒状に形成し、前記第２流路を、前記第１流路を囲む円筒状に形成するとともに、
前記第１流路に配置される前記第１フィルタを円柱状に形成し、前記第２流路に配置される前記第２フィルタをドーナツ状に形成したことを特徴とする建設機械の排ガス後処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の建設機械の排ガス後処理装置において、
前記第１フィルタの前方の前記第１流路に円柱状に形成した第１酸化触媒を配置し、前記第２フィルタの前方の前記第２流路にドーナツ状に形成した第２酸化触媒を配置したことを特徴とする建設機械の排ガス後処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載の建設機械の排ガス後処理装置において、
前記エンジンからの排ガスの流路を、前記第１流路と前記第２流路のいずれかに選択的に切り換える切換弁を備えたことを特徴とする建設機械の排ガス後処理装置。
【請求項４】
請求項３に記載の建設機械の排ガス後処理装置において、
所定の切換条件に至ったとき、前記切換弁を切り換える制御信号を出力するコントローラを備えたことを特徴とする建設機械の排ガス後処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ショベル等の建設機械に備えられ、パティキュレートを捕集するフィルタを有する建設機械の排ガス後処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の従来技術として特許文献１に示されるものがある。この従来技術は、排ガス経路、すなわち排ガス流路を２系統設け、それぞれの流路にパティキュレートを捕集するフィルタを備えている。これらのフィルタは排ガスの流れ方向に対して互いに直列に配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−１９５７５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述した従来技術では、フィルタが直列に配置されていることにより、装置全体の長さ寸法が長くなり、装置が大型となる。したがって小型の建設機械では、前述した従来技術の構成を採用できなくなる虞がある。
【０００５】
本発明は、前述した従来技術における実状からなされたもので、その目的は、排ガス流路を２系統備え、それぞれの流路にフィルタを有するものにあって、装置全体の小型化を実現させることができる建設機械の排ガス後処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的を達成するために、本発明は、エンジンからの排ガスが導かれる第１流路と第２流路を有し、前記第１流路に排ガス中のパティキュレートを捕集する第１フィルタを配置し、前記第２流路に排ガス中のパティキュレートを捕集する第２フィルタを配置した建設機械の排ガス後処理装置において、前記第１流路を円筒状に形成し、前記第２流路を、前記第１流路を囲む円筒状に形成するとともに、前記第１流路に配置される前記第１フィルタを円柱状に形成し、前記第２流路に配置される前記第２フィルタをドーナツ状に形成したことを特徴としている。
【０００７】
このように構成した本発明は、第２フィルタの内部に第１フィルタを配置することができる。このように配置することで、第１フィルタと第２フィルタを併せた排ガスの流れ方向に沿う長さ寸法を、第１フィルタの長さ寸法または第２フィルタの長さ寸法と同程度とすることが可能になり、装置全体の長さ寸法を抑え、小型化を実現させることができる。
【０００８】
また本発明は、前記発明において、前記第１フィルタの前方の前記第１流路に円柱状に形成した第１酸化触媒を配置し、前記第２フィルタの前方の前記第２流路にドーナツ状に形成した第２酸化触媒を配置したことを特徴としている。このように構成した本発明は、触媒を用い排ガスの温度を上昇させることで、排ガスが通過していない流路の参加触媒やフィルタにもその熱が伝わり、酸化触媒やフィルタに吸着した硫黄酸化物を脱離させやすくなる。また、第２酸化触媒の内部に第１酸化触媒を配置することで、第１酸化触媒と第２酸化触媒の設置に要する排ガスの流れ方向に沿う長さ寸法を最小限に抑えることができる。
【０００９】
また本発明は、前記発明において、前記エンジンからの排ガスの流路を、前記第１流路と前記第２流路のいずれかに選択的に切り換える切換弁を備えたことを特徴としている。このように構成した本発明は、切換弁により排ガスの流路を第１流路か第２流路のいずれか一方に切り換えることにより、他方における堆積したパティキュレートの燃焼除去や、吸着した硫黄酸化物の脱離を促進させることができる。
【００１０】
また本発明は、前記発明において、所定の切換条件に至ったとき、前記切換弁を切り換える制御信号を出力するコントローラを備えたことを特徴としている。このように構成した本発明は、例えばコントローラにおいてエンジン稼働時間をカウントし、所定の時間稼働した際にコントローラから切換弁を切り換える制御信号を出力させるようにすれば、排ガスの流路がそれまでの流路から切り換えられる。したがって、定期的にパティキュレート等の除去を行うことができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、排ガスが導かれる第１流路と第２流路を有し、これらの流路のそれぞれにフィルタを備えたものにあって、第１流路を円筒状に形成し、第２流路を、第１流路を囲む円筒状に形成するとともに、第１フィルタを円柱状に形成し、第２フィルタをドーナツ状に形成した構成にしてある。この構成に伴って、第２フィルタ内に第１フィルタを収容させることが可能になり、このように配置すれば第１フィルタと第２フィルタを併せた排ガスの流れ方向に沿う長さ寸法を、第１フィルタあるいは第２フィルタの長さ寸法程度に抑えることができる。すなわち本発明は、排ガス流路を２系統備え、それぞれの流路にフィルタを有するものにあって、従来に比べて装置全体の小型化を実現させることができ、従来は備えることが懸念されていた小型機械であっても本発明に係る排ガス後処理装置を適用させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る排ガス後処理装置の第１実施形態が備えられる油圧ショベルの側面図である。
【図２】図１に示す油圧ショベルに備えられるエンジンに対する給排気系統を示す図である。
【図３】図２に示す給排気系統に含まれる本発明の第１実施形態に係る排ガス後処理装置の構成を示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る排ガス後処理装置の構成を示す図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る排ガス後処理装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る建設機械の排ガス後処理装置の実施の形態を図に基づいて説明する。
【００１４】
本発明に係る排ガス後処理装置の第１実施形態が備えられる油圧ショベルは、図１に示すように、走行体１と、この走行体１上に配置される旋回体２と、この旋回体２に上下方向の回動可能に取り付けられる作業装置３とを備えている。旋回体２上にはエンジン室４が配置されている。この油圧ショベルでは、作業装置３を上下方向に駆動させることにより土砂の掘削作業等が行われる。
【００１５】
エンジン室４内に備えられる給排気系統は、図２に示すように、エンジン室４内に導かれる吸気を清浄化するエアクリーナ１１と、このエアクリーナ１１を通過した吸気を圧縮するターボ過給機１２のコンプレッサ１２ａと、このコンプレッサ１２ａで圧縮された吸気を冷却してエンジン１４に供給するインタクーラ１３と、エンジン１４の駆動に伴って生じた排気を排出させるターボ過給機１２のタービン１２ｂと、このタービン１２ｂから排出された排気、すなわち排ガスの清浄化処理を行う本発明の第１実施形態に係る排ガス後処理装置１５と、エンジン１４の制御及び排ガス後処理装置１５を制御するコントローラ１７とを含んでいる。
【００１６】
第１実施形態に係る排ガス後処理装置１５は、図３に示すように、エンジン１４からの排ガスが導かれる第１流路２２と第２流路２４とを有し、第１流路２２に排ガス中のパティキュレートを捕集する第１フィルタ２３を配置し、第２流路２４に排ガス中のパティキュレートを捕集する第２フィルタ２５を配置してある。第１流路２２は円筒状に形成してあり、第２流路２４は第１流路２２を囲む円筒状に形成してある。また、第１流路２２内に配置される第１フィルタ２３を円柱状に形成してあり、第２流路２４内に配置される第２フィルタ２５をドーナツ状に形成してある。例えば、排ガスの流れ方向に沿う第１フィルタ２３の長さ寸法と、第２フィルタ２５の長さ寸法を同等に設定してあり、第２フィルタ２５の内部に第１フィルタ２３が収容される形態に、これらの第１フィルタ２３と第２フィルタ２５とをそれぞれ配置してある。
【００１７】
また、第１フィルタ２３の内部には、コントローラ１７から出力される信号に応じて第１フィルタ２３に堆積したパティキュレートを燃焼させる第１電熱ヒータ２８を配置してあり、第２フィルタ２５の内部には、コントローラ１７から出力される信号に応じて第２フィルタ２５に堆積したパティキュレートを燃焼させる第２電熱ヒータ２９を配置してある。また、第１流路２２と第２流路２４の前方位置に、コントローラ１７から出力される信号に応じて排ガスの排気路を第１流路２２か第２流路２４かのいずれかに切り換える切換弁２１を配置してある。また、第１実施形態に係る排ガス後処理装置１５の後方位置には、マフラ２６と尾管２７を配置してある。
【００１８】
このように構成した第１実施形態は、切換弁２１の切り換えに応じて、エンジン１４からの排ガスが切換弁２１を介して第１流路２２に、または第２流路２４に導かれる。第１流路２２に導かれた排ガス中のパティキュレートは第１フィルタ２３で捕捉され、清浄化された排気がマフラ２６に導かれ、尾管２７を介して当該油圧ショベルの外部へ放出される。同様に、第２流路２４に導かれた排ガス中のパティキュレートは第２フィルタ２５で捕捉され、清浄化された排気がマフラ２６に導かれ、尾管２７を介して当該油圧ショベルの外部へ放出される。第１フィルタ２３に堆積したパティキュレート、及び第２フィルタ２５に堆積したパティキュレートは、コントローラ１７から出力される信号によって作動する第１電熱ヒータ２８、あるいは第２電熱ヒータ２９によって燃焼除去される。
【００１９】
このように構成した第１実施形態によれば、第２フィルタ２５の内部に第１フィルタ２３を配置することができる。このように配置することで、第１フィルタ２３と第２フィルタ２５を併せた長さ寸法を、第１フィルタ２３の長さ寸法または第２フィルタ２５の長さ寸法と同程度とすることが可能になり、当該排ガス後処理装置１５の全体の長さ寸法を抑え、小型化を実現させることができる。したがって、当該油圧ショベルが小型機械から成るものであっても適用することができる。
【００２０】
図４は本発明の第２実施形態に係る排ガス後処理装置１５の構成を示す図である。この第２実施形態は、第１フィルタ２３の前方の第１流路２２に円柱状に形成した第１酸化触媒３０を配置し、第２フィルタ２５の前方の第２流路２４にドーナツ状に形成した第２酸化触媒３１を配置してある。例えば、排ガスの流れ方向に沿う第１酸化触媒３０の長さ寸法と、第２酸化触媒３１の長さ寸法を同等に設定してあり、第２酸化触媒３１の内部に第１酸化触媒３０が収容される形態に、これらの第１酸化触媒３０と第２酸化触媒３１とをそれぞれ配置してある。その他の構成は第１実施形態と同等である。
【００２１】
このように構成した第２実施形態は、第１実施形態と同等の作用効果が得られる他、第１酸化触媒３０あるいは第２酸化触媒３１を通過した排ガスは、これらの酸化触媒３０，３１によって昇温する。したがって、このように昇温した排ガスによって第１フィルタ２３あるいは第２フィルタ２５に堆積したパティキュレートを燃焼除去することができる。さらに、パティキュレートを燃焼除去する際に、排ガスが流入しない側の流路にも熱を伝えることができるので、酸化触媒３０，３１、及びフィルタ２３，２５に吸着した硫黄酸化物の脱離を促進させることができる。また、第２酸化触媒３１の内部に第１酸化触媒３０を配置することで、第１酸化触媒３０と第２酸化触媒３１の設置に要する排ガスの流れ方向に沿う長さ寸法を最小限に抑えることができる。
【００２２】
図５は本発明の第３実施形態に係る排ガス後処理装置の構成を示す図である。この第３実施形態は、第２実施形態の構成に加えて、第１酸化触媒３０の前方に第１流路２２を流れ第１酸化触媒３０に流入する排ガスの温度を検出する排気温度センサ４１を配置し、第１酸化触媒３０の後方に第１酸化触媒３０を通過した排ガスの温度を検出する排気温度センサ４３を配置してある。また、第２酸化触媒３１の前方に第２流路２４を流れ第２酸化触媒３１に流入する排ガスの温度を検出する排気温度センサ４２を配置し、第２酸化触媒３１の後方に第２酸化触媒３１を通過した排ガスの温度を検出する排気温度センサ４４を配置してある。また、第１フィルタ２３の前後の差圧を検出する第１差圧センサ４５と、第２フィルタ２５の前後の差圧を検出する第２差圧センサ４６とを配置してある。
【００２３】
上述した排気温度センサ４１，４２，４３，４４、及び第１差圧センサ４５、第２差圧センサ４６の信号は、コントローラ１７に入力される。コントローラ１７では、例えばエンジン稼働時間をカウントし、所定の時間稼働した際に切換弁２１を切り換える制御信号を出力するようになっている。これにより、排ガスの流路がそれまでの流路から切り換えられる。したがって、定期的にパティキュレート等の除去を行うことができる。
【００２４】
また、この第３実施形態では、コントローラ１７に入力された排気温度センサ４１，４３の信号に基づいて、コントローラ１７で第１酸化触媒３０の前後の温度差が演算され、また、排気温度センサ４２，４４の信号に基づいて、第２酸化触媒３１の前後の温度差が演算される。これらの演算値が所定値以上となったときに、コントローラ１７は、切換弁２１を切り換える制御信号を出力する。これにより、排ガスの流路がそれまでの流路から切り換えられる。また、コントローラ１７に入力された第１差圧センサ４５の信号に基づいて、第１フィルタ２３の前後の差圧が演算され、また、第２差圧センサ４６の信号に基づいて、第２フィルタ２５の前後の差圧が演算される。これらの演算値が所定値以上となったときに、コントローラ１７は、切換弁を切り換える制御信号を出力する。これによっても、排ガスの流路がそれまでの流路から切り換えられる。
【００２５】
このように構成した第３実施形態によれば、第２実施形態と同等の作用効果が得られる他、より精度の高い排ガスの清浄化処理を実現させることができる。
【符号の説明】
【００２６】
１    走行体
２    旋回体
３    作業装置
１２    ターボ過給機
１４    エンジン
１５    排ガス後処理装置
１７    コントローラ
２１    切換弁
２２    第１流路
２３    第１フィルタ
２４    第２流路
２５    第２フィルタ
２６    マフラ
３０    第１酸化触媒
３１    第２酸化触媒
４１    排気温度センサ
４２    排気温度センサ
４３    排気温度センサ
４４    排気温度センサ
４５    第１差圧センサ
４６    第２差圧センサ    
【図１】
2013144963.tif 000003
【図２】
2013144963.tif 000004
【図３】
2013144963.tif 000005
【図４】
2013144963.tif 000006
【図５】
2013144963.tif 000007