(57)【要約】【課題】建設機械の排気管の短縮化を図る。【解決手段】建設機械１の排気管２１は、後処理装置１１から排出される排気ガスＧを導入する導入部２２、排気口２７を有し、導入部２２の延在方向に対して屈曲して導入部２２に接続された導出部２３を有する。導出部２３の上部側の内壁面２３ａに、導出部２３の上部側の内壁面２３ａに沿って流れる排気ガスＧａを、排気管２１の導出部２３の中心方向に偏向するガス流制御部材３０が設けられている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンから排出される排気ガスを処理する後処理装置と、
前記後処理装置のガス排出口から排出された排気ガスを導入して排気口から外部に排出する排気管とを備え、
前記排気管は、前記後処理装置から排出される排気ガスを導入する導入部、および前記排気口を有し、前記導入部の延在方向に対して屈曲して前記導入部に接続された導出部を備え、
前記導出部の上部側の内壁面に、前記導出部の上部側の前記内壁面に沿って流れる排気ガスを、前記排気管の前記導出部の中心方向に偏向するガス流制御部材が設けられていることを特徴とする建設機械の排気装置。
【請求項２】
請求項１に記載の建設機械の排気装置において、
前記ガス流制御部材は、前記導出部の上部側の前記内壁面から排気ガスの流路中に突出し、排気ガスの流れる方向に対して９０度以下の角度偏向するガス流規制板であることを特徴とする建設機械の排気装置。
【請求項３】
請求項１に記載の建設機械の排気装置において、
前記ガス流制御部材は、排気ガスの流れる方向を前記導出部の中心に向けて徐々に偏向させる案内板であることを特徴とする建設機械の排気装置。
【請求項４】
請求項１に記載の建設機械の排気装置において、
前記ガス流制御部材は、排気ガスの流路中に突出され、先端に前記導出部の内奥に向けて折曲された折曲部を有することを特徴とする建設機械の排気装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の建設機械の排気装置において、
前記ガス流制御部材は前記導出部の内壁面に接合された根元部を有し、前記根元部は前記導入部の前記排気口側寄りの側部よりも前記排気口側に配置されていることを特徴とする建設機械の排気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設機械の排気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧ショベル、クレーン、ホイールローダ等の建設機械は、走行体と旋回体とを備えている。旋回体には、エンジンと、エンジンの排気ガスを処理する後処理装置と、排気管とが搭載されている。エンジンの排気ガスは、後処理装置で処理され、排気管に導入され、排気管の排気口から排出される。排気管は、後処理装置からの排気ガスを導入する導入部と、導入部の延在方向に対して屈曲され、端部に排気口が形成された導出部とを有する。排気管の排気口から排出される排気ガスの温度は、安全性の面等から、所定以下の温度となるように排気管の長さや構造が定められている。
【０００３】
後処理装置から排気管内に導入される排気ガスには、水蒸気に炭化水素等の粒子状物質が混在している。排気ガスは、排気管の排気口付近にも付着する。エンジンが停止し、排気管内の温度が低温になると、排気ガスの水蒸気が冷却されて水滴となり、この水滴が排気口から排出される。水滴には、粒子状物質が混在されているため、黒色化して外部に飛散する。これにより、建設機械の車体カバー等が汚れる。
【０００４】
黒色化した水滴が排気管の排気口から排出されるのを防止する構造を有する排気装置が知られている。この排気装置では、排気管の排気口の外側端面に水滴捕捉部材が取り付けられている。水滴捕捉部材は、排気管内に突出するリング部を有する。黒色化した水滴は、リング部に堰き止められ、排気管の排気口から排出されるのが抑制される（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２６１２４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
後処理装置から排出されて排気管に導入される排気ガスは、導入部の内壁面に案内されて導出部に流れ込む。導出部は導入部の延在方向に対して屈曲して接続されているので、高温の排気ガスが導出部の上方側を流れ、低温の排気ガスが導出部の下方を流れる。換言すれば、導出部の上部側の内壁面に沿って流れる排気ガスの温度が高温となり、導出部の下部側の内壁面に沿って流れる排気ガスの温度は、導出部の上部側の内壁面に沿って流れる排気ガスの温度よりも低い。すなわち、排気管の排気口から排出される温度分布は均一ではない。従来の排気装置は、高温側の排気ガスが所定温度以下となるようにしたうえで排気口から排出する構造であったため、長大化していた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の建設機械の排気装置は、エンジンから排出される排気ガスを処理する後処理装置と、後処理装置のガス排出口から排出された排気ガスを導入して排気口から外部に排出する排気管とを備え、排気管は、後処理装置から排出される排気ガスを導入する導入部、および排気口を有し、導入部の延在方向に対して屈曲して導入部に接続された導出部を備え、導出部の上部側の内壁面に、導出部の上部側の内壁面に沿って流れる排気ガスを、排気管の導出部の中心方向に偏向するガス流制御部材が設けられている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、高温となる上部側の排気ガスが低温の下部側の排気ガスと混合され、上部側の排気ガスの温度が低下するので、排気装置を短縮化することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明を適用する建設機械としての油圧ショベルの外観側面図。
【図２】本発明の排気装置の実施形態１を示す模式的断面図。
【図３】（ａ）は、図２の領域ＩＩＩａの拡大断面図、（ｂ）は、（ａ）に示された排気口の平面図。
【図４】排気管の導出部内におけるガス流制御部材の位置を説明するための模式図。
【図５】本発明の排気装置の実施形態２を示す模式的断面図。
【図６】本発明の排気装置の実施形態３を示す模式的断面図。
【図７】本発明の排気装置の実施形態４を示す模式的断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
−実施形態１−
［建設機械の全体構造］
以下、本発明による建設機械の実施形態１を、図面を参照して説明する。以下では、建設機械を、油圧ショベル１として例示する。
油圧ショベル１は、走行体２と、走行体２の上方に配置され、旋回フレーム３ａを有する旋回体３とを備えている。旋回体３の前方には、運転室７が配置され、後方にはカウンタウエイト６が配置されている。運転室７の側方にはフロント作業機４が、旋回フレーム３ａに上下方向に回動可能に設けられている。旋回フレーム３ａ上に設けられた運転室７とカウンタウエイト６との間には、エンジンルーム５が配置されている。エンジンルーム５内には、不図示のエンジンと、エンジンの排気部に連結された後処理装置１１と、排気装置２０（共に図２参照）とが装着されている。エンジンルーム５の上部には、エンジンカバー８が取り付けられている。排気装置２０の排気管２１が、エンジンカバー８上部よりも高い位置まで延在されており、図１に図示されるように、排気管２１の一部である上部が、エンジンカバー８よりも高く突出している。
【００１１】
［排気装置］
図２は、本発明の排気装置２０の実施形態１を示す模式的断面図であり、図３（ａ）は、図２の領域ＩＩＩａの拡大図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示された排気口２７の平面図である。
エンジンルーム５内には、不図示のエンジンの排気部に接続された後処理装置１１が装着されている。後処理装置１１は、ガス排出口１２を有している。後処理装置１１は、エンジンの排気ガスＧに含まれる炭化水素等の粒子状物質を酸化触媒により酸化して取り除く。粒子状物質が酸化触媒上で酸化反応することにより水蒸気が生じる。後処理装置１１のガス排出口１２から排出される排気ガスＧには、水蒸気と、後処理装置１１内では処理しきれなかった粒子状物質とが含まれている。
【００１２】
後処理装置１１のガス排出口１２側には、排気装置２０が配置されている。排気装置２０は、排気管２１と、ガス流制御部材３０とを備えている。
排気管２１は、例えば、丸パイプ材等のような筒状部材により形成されている。排気管２１は、導入部２２と、導入部２２に接続された導出部２３を有している。
【００１３】
排気管２１の導入部２２の外周には、導入部２２の外周側面にほぼ直交する方向に延出する取付部２５が設けられている。エンジンカバー８には、排気管２１の導入部２２を挿通する貫通孔８ａが設けられている。排気管２１は、導入部２２をエンジンカバー８の貫通孔８ａに挿通し、取付部２５およびエンジンカバー８に設けられた取付用孔にボルト等の締結部材４１により固定される。取付部２５とエンジンカバー８との固定は、かしめ、溶接等他の固定手段を用いてもよい。
【００１４】
排気管２１の導入部２２の下端は、ガス導入口２４となっている。ガス導入口２４は、後処理装置１１のガス排出口１２を形成する周壁１３の外周を囲む大きさとなっており、後処理装置１１のガス排出口１２から排出される排気ガスＧを排気管２１内部に導入する。導入部２２のガス導入口２４と後処理装置１１のガス排出口１２との間には、径方向に隙間１６が設けられている。隙間１６からは、外気が流入する。隙間１６から外気が流入することで、排気管２１内部に導入される高い温度の排気ガスＧの温度が低下する。
【００１５】
排気管２１の導出部２３は、上下方向に延在された導入部２２の延在方向に対して斜め上方に屈曲して延在されている。導出部２３には、導入部２２との接続部の反対側に排気口２７が形成されている。排気口２７は導出部２３の端面により形成される排出面である。実施形態１では、排気口２７の水平に対する角度αが、９０度より少し大きい構造として例示されている。しかし、排出面の水平に対する角度αは、ほぼ９０度であっても、９０度より多少小さくてもよい。
【００１６】
［ガス流制御部材］
排気管２１の排気口２７近傍には、ガス流制御部材３０が配置されている。ガス流制御部材３０は、導出部２３の上部側の内壁面２３ａに溶接等により接合されて固定されている。ガス流制御部材３０は、図３（ｂ）に図示されるように、平面視で、円弧状の外周側面を有する半円板状の板材である。ガス流制御部材３０の円弧状の外周側面は、導出部２３の上部側の内壁面２３ａに密着している。ガス流制御部材３０は、排気管２１の導出部２３の内壁面２３ａに対して、ほぼ垂直に設けられている。ガス流制御部材３０の下端面３１は、排気管２１の導出部２３の中心より上方に位置している。つまり、ガス流制御部材３０の下端面３１は、導出部２３の中心に達していない。
【００１７】
後処理装置１１のガス排出口１２から排気管２１の導入部２２に導入された排気ガスＧは、導入部２２の内壁面２２ａに案内されて上方に流れる。導入部２２から屈曲された導出部２３の領域内に達すると、高温の排気ガスＧａが導出部２３の上部側を流れ、低温の排気ガスＧが導出部２３の下部側を流れる。つまり、導出部２３の上部側の内壁面２３ａに沿って流れる排気ガスＧａの温度は高温であり、導出部２３の下部側の内壁面に２３ｂに沿って流れる排気ガスＧの温度は、それよりも低温である。
【００１８】
導出部２３の上部側の内壁面２３ａに沿って流れる高温の排気ガスＧａは、ガス流制御部材３０に堰き止められる。つまり、ガス流制御部材３０は、高温の排気ガスＧａを堰き止めるガス流規制板として機能する。ガス流制御部材３０で堰き止められた高温の排気ガスＧａは、図３に示されるように、排気管２１の導出部２３の中心方向に、排気ガスの流れる方向に対して９０度以下の角度、偏向されて、排気口２７から排出される。
【００１９】
導出部２３の上部側の内壁面２３ａに沿って流れる高温の排気ガスＧａは、流れ方向を下方に偏向されることにより、ガス流制御部材３０よりも下方を流れている低温の排気ガスＧと混合する。そのため、排気管２１の排気口２７近傍では、排気ガスＧの温度は均一化される。つまり、高温の排気ガスＧａの温度は低下する。
このように、本実施形態における排気装置２０では、ガス流制御部材３０近傍の下流側における高温の排気ガスＧａの温度が所定温度より高温であっても、排気管２１の排気口２７から排出される排気ガスＧを所定温度以下とすることができる。このため、排気管２１を短縮化することができる。
【００２０】
図４は、排気管２１の導出部２３内におけるガス流制御部材３０の位置を説明するための模式図である。
【００２１】
ガス流制御部材３０は、排気管２１の導出部２３の上部側の内壁面２３ａに接合され、導出部２３の内壁面２３ａにほぼ垂直に設けられている。ガス流制御部材３０の下端面３１は、排気管２１の排気口２７よりも、導出部２３の内奥に位置している。つまり、図４において、ガス流制御部材３０の下端面３１を通る、重力方向である鉛直線は、排気口２７よりも導出部２３の内側に位置している。換言すれば、ガス流制御部材３０の下端面３１は、排気口２７よりも、排気ガスＧの流路の上流側に位置している。このため、ガス流制御部材３０に付着した排気ガスＧが冷却され、水滴となって垂れた場合でも、この水滴が排気口２７の外側に流れ出ることを防ぐことができる。排気ガスＧには、粒子状物質が混在されており、黒色化している。黒色化した水滴が外部に飛散すると、建設機械の車体カバー等が汚れる。本実施形態によれば、黒色化した水滴による車体カバー等の汚れを抑制することができる。
【００２２】
排気管２１の導出部２３の上部側の内壁面２３ａに接合されるガス流制御部材３０の根元部３２は、ガス流制御部材３０の裏面側に形成される背圧領域を短くするため、導入部２２の排気口２７側寄りの側部２２ｂよりも排気口２７側に配置することが好ましい。
【００２３】
本発明の実施形態１によれば、下記の効果を奏する。
（１）排気管２１の導出部２３の上部側の内壁面２３ａに高温の排気ガスＧａを、導出部２３の中心方向に９０度以下の角度、偏向するガス流制御部材３０を設けた。これにより、導出部２３の上部側の内壁面２３ａに沿って流れる高温の排気ガスＧａが、ガス流制御部材３０の下方を流れる低温の排気ガスＧと混合され、その温度が低下する。このため、排気管２１を短縮化することができる。
【００２４】
（２）ガス流制御部材３０の下端面３１は、排気管２１の排気口２７よりも、排気ガスＧの流路の上流側に配置されている。このため、ガス流制御部材３０に付着した排気ガスＧが冷却されて黒色化した水滴となった場合でも、この水滴が外部に飛散することに起因して生じる車体カバー等の汚れを抑制することができる。
【００２５】
−実施形態２−
図５は、発明の排気装置２０の実施形態２を示す模式的断面図である。
実施形態２の排気装置２０では、ガス流制御部材３０Ａが、高温の排気ガスＧａの流れ方向に沿う湾曲面を有するガス流制御部３３を有する点で、実施形態１のガス流制御部材３０と相違する。
ガス流制御部材３０Ａは、ガス流制御部３３と、脚部３４とを有する。ガス流制御部３３は、高温の排気ガスＧａの流れ方向に沿って凹状に湾曲した湾曲面を有している。ガス流制御部３３は、導出部２３の上部側の内壁面２３ａに接合された裾部３３ａと、導出部２３の上部側の内壁面２３ａから離間する頂部３３ｂとを有し、裾部３３ａから頂部３３ｂにかけて、円弧形状に形成されている。脚部３４は、一端側が頂部３３ｂに接続され、他端側が導出部２３の上部側の内壁面２３ａに接合されている。
【００２６】
ガス流制御部３３は、脚部３４と平行な面への射影図が、円弧状の外周を有する半円形状となる板材である。ガス流制御部材３０Ａのガス流制御部３３の頂部３３ｂは、排気口２７よりも、排気ガスＧの流路の上流側に配置されている。このため、実施形態１と同様、ガス流制御部材３０Ａに付着した排気ガスＧが冷却され、黒色化した水滴が外部に飛散することに起因して生じる車体カバー等の汚れを抑制することができる。
【００２７】
ガス流制御部３３の裾部３３ａと頂部３３ｂとの中間部が、導入部２２の排気口２７側寄りの側部２２ｂを通る鉛直線上に配置されている。すなわち、ガス流制御部３３の、裾部３３ａと頂部３３ｂとの中間部から頂部３３ｂまでの部分は、導入部２２の排気口２７側寄りの側部２２ｂよりも、排気ガスＧの流路の下流側に配置されている。ガス流制御部３３は、凹状に湾曲した形状を有している。このため、導出部２３の上部側の内壁面２３ａに沿って流れる高温の排気ガスＧａは、ガス流制御部３３により、導出部２３の中心に向けて、高温の排気ガスＧａが流れる方向に対する角度θが、徐々に増大するように偏向される。これにより、ガス流制御部３３は、高温の排気ガスＧａを導出部２３の中心に向けて徐々に偏向する案内板として機能する。従って、高温の排気ガスＧａは、ガス流制御部３３により案内されて排気管２１の導出部２３の中心方向に、排気ガスの流れる方向に対して９０度以下の角度、偏向されて、排気口２７から排出される。
実施形態２における他の構成は実施形態１と同様であり、対応する部材に同一の符号を付して説明を省略する。
【００２８】
実施形態２においても、実施形態１と同様な効果を奏する。
さらに、実施形態２では、高温の排気ガスＧａが、ガス流制御部材３０Ａに堰き止められることなく、順次、排気口２７側に向けて流れる。このため、実施形態１に比し、後処理装置１１から排出される排気ガスＧの背圧が低減され、排気音を抑制することができる。
なお、実施形態２において、ガス流制御部材３０Ａのガス流制御部３３全体が、導入部２２の排気口２７側寄りの側部２２ｂよりも、排気ガスＧの流路の下流側に配置される構造としてもよい。
また、ガス流制御部３３を、湾曲面でなく、平坦面としてもよい。
【００２９】
−実施形態３−
図６は、本発明の排気装置２０の実施形態３を示す模式的断面図である。
実施形態３は、ガス流制御部材３０Ｂの形状および導出部２３の内壁面２３ａに対する傾斜角度が、実施形態１のガス流制御部材３０と相違する。
ガス流制御部材３０Ｂは、導出部２３の上部側の内壁面２３ａに、重力方向である鉛直方向に向けて延在して設けられている。つまり、導出部２３の内壁面２３ａと、ガス流制御部材３０Ｂとの角度βは、鋭角である。ガス流制御部材３０Ｂの下端側には、導出部２３の内奥に向けて折曲された折曲部３５が形成されている。折曲部３５は、導出部２３とほぼ平行に延在されている。導出部２３の上部側の内壁面２３ａに沿って流れる高温の排気ガスＧａは、ガス流制御部材３０Ｂに堰き止められ、折曲部３５の内面に沿って蛇行して流れる。そして、ガス流の流れにより押されて、高温の排気ガスＧａは、排気管２１の導出部２３の中心方向に９０度以下の角度、偏向されて、排気口２７から排出される。
なお、この実施形態３の構造では、高温の排気ガスＧａが折曲部３５の内面に沿って蛇行して流れるため、実施形態１および２に比して、高温の排気ガスＧａが排気口２７から排出されるまでの時間を遅らせることができる。
【００３０】
導出部２３の内壁面２３ａに接合されたガス流制御部材３０Ｂの折曲部３５の先端３５ａは、排気口２７よりも、排気ガスＧの流路の上流側に位置している。また、ガス流制御部材３０Ｂの導出部２３の内壁面２３ａに接合された根元部３６は、導入部２２の排気口２７寄りの側部２２ｂよりも、排気ガスＧの流路の下流側に配置することが好ましい。
実施形態３における他の構成は実施形態１と同様であり、対応する部材に同一の符号を付して説明を省略する。
【００３１】
実施形態３においても、実施形態１と同様な効果を奏する。
なお、実施形態３において、ガス流制御部材３０Ｂを、導出部２３の上部側の内壁面２３ａに対してほぼ垂直に設けてもよい。
【００３２】
−実施形態４−
図７は、本発明の排気装置２０の実施形態４を示す模式的断面図である。
実施形態４は、ガス流制御部材３０Ｃが、黒色化した水滴を導出部２３内に溜めておく機能を有している点で他の実施形態と相違する。
ガス流制御部材３０Ｃは、ガス流制御部３７および水滴溜め部３８を有している。ガス流制御部材３０Ｃには、ガス流制御部３７および水滴溜め部３８を含む全体にマトリクス状に配列された微細な凹凸が形成されている。ガス流制御部材３０Ｃは、例えば、金網等のメッシュパネルで形成することができる。また、サンドブラスト等により、微細な凹凸が形成された板状部材として形成することもできる。ガス流制御部３７と水滴溜め部３８とは、Ｌ字形状を形成するようにほぼ垂直に折曲して形成されている。
【００３３】
実施形態４のガス流制御部材３０Ｃでは、ガス流制御部３７が実施形態１のガス流制御部材３０に対応する。
ガス流制御部３７は、実施形態１のガス流制御部材３０と同様、排気管２１の導出部２３の内壁面２３ａに対して、ほぼ垂直に設けられている。ガス流制御部３７の下端面３７ａは、排気口２７よりも、高温の排気ガスＧａの流路の上流側に配置されている。ガス流制御部３７の根元部３７ｂは、導入部２２の排気口２７側寄りの側部２２ｂよりも、高温の排気ガスＧａの流路の下流側に配置されている。
【００３４】
水滴溜め部３８は、導出部２３の上部側の内壁面２３ａに密着した状態で、溶接等より、導出部２３に接合されている。水滴溜め部３８は、ガス流制御部３７との接続部から導出部２３の上部側の内壁面２３ａに沿って、導出部２３の中間位置まで延在されている。
【００３５】
上述した通り、排気ガスＧは冷却されると黒色化した水滴となる。黒色化した水滴が外部に飛散すると、車体カバー等が汚れる。ガス流制御部３７および水滴溜め部３８には、微細な凹凸が形成されているため、黒色化した水滴が凹部に保留される。これにより、黒色化した水滴の外部への飛散を確実に防止することができる。
実施形態４における他の構成は実施形態１と同様であり、対応する部材に同一の符号を付して説明を省略する。
【００３６】
実施形態４においても、実施形態１と同様な効果を奏する。
実施形態４によれば、特に、ガス流制御部材３０Ｃは、排気ガスＧが冷却されて黒色化した水滴を溜めておく機構を有しているので、黒色化した水滴が外部に拡散されるのをより確実に防止することができる。
【００３７】
なお、実施形態４において、ガス流制御部３７および水滴溜め部３８に微細な凹凸が形成されている構造として例示した。しかし、水滴溜め部３８のみに微細な凹凸を形成し、ガス流制御部３７には、微細な凹凸を形成しない構造としてもよい。
【００３８】
上記各実施形態では、ガス流制御部材３０、３０Ａ〜３０Ｃ（以下、すべてを代表して「ガス流制御部３０」という）の形状を、導出部２３の排気口２７側から観た平面視で、半円形状として例示した。しかし、ガス流制御部３０は、半円形状に類似する多角形形状等の他の形状としてもよい。特に、排気管２１が角パイプ材等、丸パイプ材以外の筒状部材により形成されている場合には、ガス流制御部３０は、下端面を除く外周側面が、排気管２１の内壁面に接触する形状とすることが好ましい。
【００３９】
上記実施形態では、排気装置２０を、油圧ショベル１に適用した場合で説明した。しかし、本発明の排気装置２０は、クレーン、ホイールローダ、ダンプ、トラック、ブルドーザ等他の建設機械に適用することが可能である。
【００４０】
上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００４１】
１      油圧ショベル（建設機械）
１１      後処理装置
１２      ガス排出口
２０      排気装置
２１      排気管
２２      導入部
２３      導出部
２３ａ    内壁面
２７      排気口
３０      ガス流制御部材（ガス流制御部、ガス流規制板）
３０Ａ    ガス流制御部材
３０Ｂ    ガス流制御部材（ガス流制御部）
３０Ｃ    ガス流制御部材
３３      ガス流制御部（案内板）
３５      折曲部
３７      ガス流制御部
Ｇ      排気ガス
Ｇａ    排気ガス（高温側）
【図１】
2017053255.tif 000003
【図２】
2017053255.tif 000004
【図３】
2017053255.tif 000005
【図４】
2017053255.tif 000006
【図５】
2017053255.tif 000007
【図６】
2017053255.tif 000008
【図７】
2017053255.tif 000009