(57)【要約】【課題】エンジン停止後における排気ガス後処理装置の冷却水の空焚き状態を防止できる新規な建設機械の排気ガス後処理装置の冷却構造の提供。【解決手段】尿素水噴射部６１に冷却水配管６１ｂを接続し、この冷却水配管６１ｂであって尿素水噴射部６１よりも高い位置に貯水部６３を設ける。これにより、尿素水噴射部６１の余熱によって冷却水が沸騰して徐々に減少した場合には、その尿素水噴射部６１よりも高い位置にある貯水部６３内の冷却水が重力（水頭圧）により冷却水配管６１ｂを介して尿素水噴射部６１内に自然と流れ込んで補給されるため、冷却水の循環が停止しても余熱による排気ガス後処理装置６０の空焚き状態を防止できる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排ガスに尿素水を噴射する尿素水噴射部を備えた排気ガス後処理装置の冷却構造において、
前記尿素水噴射部に冷却水配管を接続し、当該冷却水配管であって前記尿素水噴射部よりも高い位置に貯水部を設けたことを特徴とする建設機械の排気ガス後処理装置の冷却構造。
【請求項２】
請求項１に記載の建設機械の排気ガス後処理装置の冷却構造において、
前記貯水部の高さの最高位は１箇所であることを特徴とする建設機械の排気ガス後処理装置の冷却構造。
【請求項３】
請求項１または２に記載の建設機械の排気ガス後処理装置の冷却構造において、
前記貯水部は、前記尿素水噴射部の冷却水配管接続部からその冷却水配管の最高位までの範囲の配管内であることを特徴とする排気ガス後処理装置の冷却構造。
【請求項４】
請求項１または２に記載の建設機械の排気ガス後処理装置の冷却構造において、
前記貯水部は、前記尿素水噴射部の冷却水配管接続部からその冷却水配管の最高位までの範囲の配管内と、当該範囲の配管に設けられた冷却水タンクからなることを特徴とする排気ガス後処理装置の冷却構造。
【請求項５】
請求項４に記載の排気ガス後処理装置の冷却構造において、
前記冷却水タンクの最上部と最下部にそれぞれ前記冷却水配管を接続すると共に、前記冷却水タンクの最下部側に接続される冷却水配管を前記尿素水噴射部側に接続したことを特徴とする排気ガス後処理装置の冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジンを搭載した建設機械に係り、特にそのエンジン排ガスを浄化して排出するための排気ガス後処理装置の冷却構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に油圧ショベルなどの建設機械は、ディーゼルエンジンの動力で発生させた油圧によって走行、旋回、掘削などの各種動作を行うようになっている。そのため、従来の油圧ショベルには、環境保全のためにエンジンの排気ガスを可能な限り浄化して排出するための排気ガス後処理装置が備えられている。
【０００３】
排気ガス後処理装置としては、例えば、以下の特許文献１乃至３に示すように、排気ガス中に含まれる粒子状物質ＰＭを除去するためのＤＰＦ（ディーゼルパティキュラーフィルタ）や、排気ガス中に含まれるＮｏｘ（窒素酸化物）を除去するための尿素ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）システムなどが代表的なものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−９５２５号公報
【特許文献２】特開２０１４−３７７８９号公報
【特許文献３】特開２０１４−５５５６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、この排気ガス後処理装置には、エンジンからの排気ガスが直接流れ込むことになるため、稼働中は常に４００℃以上の高温となっている。そして、この排気ガス後処理装置には、各種の電気部品が備えられているため、その温度上昇を抑えるためにエンジンの冷却水が流れる冷却水回路を接続し、その冷却水回路内で冷却水を循環させることでその排気ガス後処理装置を強制的に冷却している。また、この冷却水は、エンジンの駆動力によって作動するウォータポンプによって回路内を循環させているため、エンジンを停止すると、冷却水の循環（供給）も停止することになる。
【０００６】
しかしながら、エンジン停止直後においても排気ガス後処理装置は、かなり高温な状態となっていることから、その余熱によって排気ガス後処理装置内で停滞した冷却水の沸騰現象が始まってしまう。そして、その沸騰現象により、やがて排気ガス後処理装置内の冷却水が蒸発して空焚き状態になってしまい、その近傍の電子部品などが故障に至ることが考えられる。特に、尿素ＳＣＲシステムのように尿素水噴射部を備えた排気ガス後処理装置の場合には、排気ガスが直接流れる尿素水噴射部が最も高温になるため、電子部品などの空焚き状態が起きやすい。
【０００７】
そこで、本発明はこれらの課題を解決するために案出されたものであり、その目的は、エンジン停止後における排気ガス後処理装置の冷却水の空焚き状態を防止できる新規な建設機械の排気ガス後処理装置の冷却構造を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために本発明は、エンジンの排ガスに尿素水を噴射する尿素水噴射部を備えた排気ガス後処理装置の冷却構造において、前記尿素水噴射部に冷却水配管を接続し、当該冷却水配管であって前記尿素水噴射部よりも高い位置に貯水部を設けたことを特徴とする建設機械の排気ガス後処理装置の冷却構造である。
【０００９】
このような構成によれば、尿素水噴射部の余熱によって冷却水が沸騰して徐々に減少した場合には、その尿素水噴射部よりも高い位置にある貯水部内の冷却水が重力（水頭圧）により冷却水配管を介して尿素水噴射部内に自然と流れ込んで補給されるようになる。これにより、冷却水の循環が停止しても余熱による排気ガス後処理装置の空焚き状態を確実に防止できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、尿素水噴射部の余熱によって冷却水が沸騰して徐々に減少した場合には、その尿素水噴射部よりも高い位置にある貯水部内の冷却水が重力（水頭圧）により冷却水配管を介して尿素水噴射部内に流れ込んで自然補給されるようになる。これにより、冷却水の循環が停止しても余熱による排気ガス後処理装置の空焚き状態を確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る建設機械の１つである油圧ショベル１００の実施の一形態を示した全体図である。
【図２】エンジン室２２付近を斜め前方上方からみた斜視図である。
【図３】図２中Ａ方向部分断面図である。
【図４】エンジン５０と排気ガス後処理装置６０間に配設される冷却水回路Ｓを示す概念図である。
【図５】尿素水噴射部６１に接続される冷却水回路Ｓの配管構造を示す概念図である。
【図６】冷却水タンク６１の一例を示す斜視図である。
【図７】冷却水循環から停止後の冷却水回路Ｓ内の冷却水の状態を示す概念図である。
【図８】従来の冷却水回路の構造およびその冷却水循環から停止後の冷却水回路内の冷却水の状態を示す概念図である。
【図９】本発明に係る排気ガス後処理装置６０に接続される冷却水回路Ｓの他の例を示す概念図である。
【図１０】本発明に係る排気ガス後処理装置６０に接続される冷却水回路Ｓの他の例を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る建設機械の１つである油圧ショベル１００の実施の一形態を示した全体図である。図示するようにこの油圧ショベル１００は、下部走行体１０と、この下部走行体１０上に旋回自在に設けられた上部旋回体２０とから主に構成されている。下部走行体１０は、図示しない走行体フレームに互いに平行に位置する一対のクローラ１１を有しており、このクローラ１１には、それぞれの履帯を駆動して走行するための油圧駆動式の走行モータ１２が設けられている。
【００１３】
一方、上部旋回体２０は、旋回体フレーム２１上に設置されたエンジンや熱交換器、バッテリーなどの各種機器類が収容されるエンジン室２２と、このエンジン室２２の前方左側に設けられた運転室２３と、この運転室２３の右側から前方に延びるフロント作業機３０と、このフロント作業機３０との重量バランスを図るべくエンジン室２２の後方に設けられたカウンターウエイト２４とから主に構成されている。
【００１４】
フロント作業機３０は、旋回体フレーム２１側から前方に延びるブーム３１と、このブーム３１の先端に揺動自在に設けられたアーム３２と、このアーム３２の先端に揺動自在に設けられたバケット３３とから主に構成されており、これらブーム３１、アーム３２、バケット３３は、それぞれ油圧で伸縮するブームシリンダー３４、アームシリンダー３５、バケットシリンダー３６によってそれぞれ動作するようになっている。
【００１５】
図２は、このエンジン室２２付近を斜め前方上方からみた斜視図であり、その上面は開閉自在なエンジンカバー２２ａで覆われ、その側部にはエンジン排ガスの排気管２２ｃが上空に向けて突出して設けられている。
【００１６】
図３は、図２中Ａ方向部分断面図であり、そのエンジン室２２内にはエンジン５０と共に、これに付設される排気ガス後処理装置６０が収容されている。この排気ガス後処理装置６０は、エンジン排ガスを導入し、これを浄化して排出するものであり、粒子状物質を除去するＤＰＦの他に、エンジン排ガスに尿素水を噴射して窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去するための尿素水噴射部６１が備えられている。
【００１７】
この尿素水噴射部６１には、図４に示すように冷却水回路Ｓが接続されている。この冷却水回路Ｓは、エンジン５０を冷却する冷却水（ＬＬＣ）を循環させるための回路であり、エンジン５０の動力で作動するウォータポンプ７０と、高温となった冷却水を空冷するラジエータ７１とを備えている。すなわち、エンジン５０を冷却した冷却水は、ウォータポンプ７０によって排気ガス後処理装置６０側に送られ、その尿素水噴射部６１を冷却した後、ラジエータ７１に流れここで空冷された後、再びエンジン５０側に流れるように冷却水回路Ｓ内を循環している。
【００１８】
図５は、この尿素水噴射部６１に接続される冷却水回路Ｓの配管構造を示したものである。図示するようにこの尿素水噴射部６１には、冷却水入口６１ａと冷却水出口６１ｂとが上下位置に設けられており、下方に位置する冷却水入口６１ａには、冷却水供給配管６２ａが接続されると共に、上方に位置する冷却水出口６１ｂには、冷却水排出配管６２ａが接続されている。
【００１９】
冷却水供給配管６２ａは、尿素水噴射部６１の下側から延びてその冷却水入口６１ａに接続されているのに対し、冷却水排出配管６２ａは、冷却水出口６１ｂからそのまま数十ｃｍ程度略垂直上方に延びてから水平状態を経て略垂直下方に延びるように配設されている。そして、この冷却水排出配管６２ａの垂直状態から水平状態に変化する角部には、冷却水タンク６３が設けられている。
【００２０】
この冷却水タンク６３は、図６に示すように、両端が塞がれた円筒体を横向きにした状態で配置され、その周面下部６３ａと端面上部６３ｂにそれぞれ冷却水排出配管６２ａが内部と連通するように接続されている。従って、図５および図６に示すようにエンジン稼働時には、冷却水が冷却水供給配管６２ａ側から尿素水噴射部６１内に流れ込んで尿素水噴射部６１を冷却した後、冷却水排出配管６２ｂ側に流れ出て、冷却水タンク６３内を通過してからその下流側の冷却水排出配管６２ｂを介してエンジン側に戻るようになっている。
【００２１】
そして、このような構成をした本発明の排気ガス後処理装置６０にあっては、図７（Ａ）に示すように、エンジン稼働時には、常にその冷却水回路Ｓ内を冷却水が循環することにより、尿素水噴射部６１も効果的に冷却されてその温度上昇が抑制される。この状態からエンジンを停止すると、これと連動するウォータポンプも停止することから、図７（Ｂ）に示すように冷却水回路Ｓ内の冷却水の流れが停止する。
【００２２】
エンジン停止直後は、この尿素水噴射部６１は未だかなりの熱を持っていることから、その余熱により尿素水噴射部６１内の冷却水の温度が上昇し、やがて沸騰を起こして水蒸気が発生すると同時に冷却水が徐々に減少する。図８は、他の尿素水噴射部６１近傍の配管構造を示したものである。この構造では、冷却水排出配管６２ａは、冷却水出口６１ｂに対して略同じ高さ位置で接続されているため、尿素水噴射部６１内の冷却水が沸騰して減少すると、尿素水噴射部６１内の冷却水が一気に枯渇し、空焚き状態になってしまう可能性がある。
【００２３】
これに対し、本発明では、図７（Ｃ）に示すように尿素水噴射部６１内の冷却水が沸騰して減少した場合でも冷却水タンク６３内に溜まっている冷却水がその水頭圧により、尿素水噴射部６１内で発生した水蒸気（ガス）と入れ替わるようにして尿素水噴射部６１内に自然と流れ込んで補給されるため、尿素水噴射部６１内の冷却水が枯渇して空焚き状態になることはない。そして、このような現象は尿素水噴射部６１内での沸騰が収まるまで継続するが、やがて尿素水噴射部６１内の温度が下がって沸騰が収まると、同図（Ｄ）に示すように冷却水の減少も止まることになる。
【００２４】
このように本発明では、尿素水噴射部６１よりも高い位置に貯水部となる冷却水タンク６３を配置し、尿素水噴射部６１の余熱によって冷却水が沸騰して徐々に減少した場合には、その冷却水タンク６３内の冷却水が重力（水頭圧）により冷却水排出配管６２ｂを介して尿素水噴射部６１内に自然と流れ込んで補給されるようになる。これにより、エンジン停止後の予熱による排気ガス後処理装置の空焚き状態を確実に防止することができる。
【００２５】
なお、冷却水排出配管６２ｂに溜まった水蒸気（ガス）は、エンジンを稼働して冷却水の循環が再開されると、冷却水と共にラジエータ７１側に流れ、ここで分離して回路Ｓ外へ排出される。しかも、この冷却水タンク６３は、その側面下部６３ａと端面上部６３ｂにそれぞれ冷却水排出配管６２ｂが接続された状態となっているため、冷却水の循環が再開されると冷却水タンク６３内に溜まった水蒸気（ガス）は、冷却水タンク６３内に留まることなくスムーズに排出される。これにより、循環時には冷却水タンク６３内は常に冷却水で満たされ、次にエンジン停止したときには十分な冷却水を尿素水噴射部６１側に補給することができる。
【００２６】
本実施の形態では、冷却水排出配管６２ｂに貯水部となる冷却水タンク６３を設けた例で示したが、図９に示すように冷却水排出配管６２ｂの高さｈを十分にとることができれば、その内部に溜められる冷却水の量も増やすことができる。このため、冷却水タンク６３を設けることなく、この垂直部分からその頂部までを貯水部として活用することができる。また、図１０に示すように、冷却水排出配管６２ｂを垂直方向上下に蛇行させるように配置しても良いが、この場合は、尿素水噴射部６１側に最も近い最初の部分の高さで貯水量が決定されるため、この部分の高さを十分にとることが重要である。
【符号の説明】
【００２７】
１００…油圧ショベル（建設機械）
５０…エンジン
６０…排気ガス後処理装置
６１…尿素水噴射部
６１ａ…冷却水供給配管
６１ｂ…冷却水排出配管（貯水部）
６３…冷却水タンク（貯水部）
７０…ウォータポンプ
７１…ラジエータ
Ｓ…冷却水回路
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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