(57)【要約】【課題】油圧式作業機械の排気浄化装置に関し、還元剤の凍結を良好に防止することができるようにする。【解決手段】油圧式作業機械を作動させるための作動油を貯留する作動油タンク４と、エンジン２の排気浄化のための還元剤を貯留する還元剤タンク１３とを有する油圧式作業機械の排気浄化装置１において、エンジン２のマフラ６に内蔵された還元触媒７と、還元触媒７の排気流路上流側に向かって還元剤を噴射する噴射ノズル１１と、還元剤タンク１３から噴射ノズル１１へ還元剤を供給する還元剤供給通路１４と、還元剤供給通路１４に介装され、作動油タンク４へと戻る作動油を利用して還元剤を暖める作動油ヒータ３１とを備えるとともに、還元剤タンク１３を作動油タンク４に内蔵する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧式作業機械を作動させるための作動油を貯留する作動油タンクと、エンジンの排気浄化のための還元剤を貯留する還元剤タンクとを有する油圧式作業機械の排気浄化装置であって、
該エンジンのマフラに内蔵された還元触媒と、
該還元触媒の排気流路上流側に向かって該還元剤を噴射する噴射ノズルと、
該還元剤タンクから該噴射ノズルへ該還元剤を供給する還元剤供給通路と、
該還元剤供給通路に介装され、該作動油タンクへと戻る該作動油を利用して該還元剤を暖める作動油ヒータとを備えるとともに、
該還元剤タンクが該作動油タンクに内蔵されている
ことを特徴とする、油圧式作業機械の排気浄化装置。
【請求項２】
該還元剤タンクが断熱材で囲繞されている
ことを特徴とする、請求項１記載の油圧式作業機械の排気浄化装置。
【請求項３】
該還元剤供給通路中の該還元剤の温度を検出する温度検出手段と、
該作動油ヒータへと供給される該作動油の流量を制御する制御手段とをさらに備え、
該制御手段が、該温度検出手段で検出された該還元剤の温度に基づき、該作動油ヒータへと供給される該作動油の流量を制御する
ことを特徴とする、請求項１又は２記載の油圧式作業機械の排気浄化装置。
【請求項４】
該還元剤供給通路に介装された電気ヒータをさらに備え、
該制御手段が、該温度検出手段で検出された該還元剤の温度に基づき該電気ヒータを作動させる
ことを特徴とする、請求項３記載の油圧式作業機械の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧式作業機械に搭載される排気浄化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンの排気浄化に用いる還元剤の凍結を防止する技術が開発されており、例えば特許文献１には、エンジンにより加温される冷却水の通路の一部を還元剤タンクに導き、還元剤タンク内に貯蔵された還元剤の凍結を防止する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００６−１２５３３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に開示された技術では、寒冷地に長時間車両を放置した場合には、冷却水が冷えて還元剤タンク内の還元剤が凍結してしまうという課題がある。また、油圧ショベル等の油圧式作業機械においては、エンジンの負荷によって冷却水の温度変化が著しいので、還元剤の温度を制御することが難しいという課題がある。
本発明はこのような課題に鑑みて案出されたもので、還元剤の凍結を良好に防止することができるようにした、油圧式作業機械の排気浄化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】
【０００４】
上記目的を達成するために、請求項１記載の本発明の油圧式作業機械の排気浄化装置は、油圧式作業機械を作動させるための作動油を貯留する作動油タンクと、エンジンの排気浄化のための還元剤を貯留する還元剤タンクとを有する油圧式作業機械の排気浄化装置であって、該エンジンのマフラに内蔵された還元触媒と、該還元触媒の排気流路上流側に向かって該還元剤を噴射する噴射ノズルと、該還元剤タンクから該噴射ノズルへ該還元剤を供給する還元剤供給通路と、該還元剤供給通路に介装され、該作動油タンクへと戻る該作動油を利用して該還元剤を暖める作動油ヒータとを備えるとともに、該還元剤タンクが該作動油タンクに内蔵されていることを特徴としている。
【０００５】
請求項２記載の本発明の油圧式作業機械の排気浄化装置は、請求項１記載の油圧式作業機械の排気浄化装置において、該還元剤タンクが断熱材で囲繞されていることを特徴としている。
請求項３記載の本発明の油圧式作業機械の排気浄化装置は、請求項１又は２記載の油圧式作業機械の排気浄化装置において、該還元剤供給通路中の該還元剤の温度を検出する温度検出手段と、該作動油ヒータへと供給される該作動油の流量を制御する制御手段とをさらに備え、該制御手段が、該温度検出手段で検出された該還元剤の温度に基づき、該作動油ヒータへと供給される該作動油の流量を制御することを特徴としている。
【０００６】
請求項４記載の本発明の油圧式作業機械の排気浄化装置は、請求項３記載の油圧式作業機械の排気浄化装置において、該還元剤供給通路に介装された電気ヒータをさらに備え、該制御手段が、該温度検出手段で検出された該還元剤の温度に基づき該電気ヒータを作動させることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１記載の本発明の油圧式作業機械の排気浄化装置によれば、還元剤タンクが作動油タンクに内蔵されているので、還元剤タンクは外気温度の影響を受け難くなり、寒冷地であっても還元剤の凍結を良好に防止することができる。また、作動油ヒータが還元剤を暖めることができるので、還元剤の温度が低い場合にもその温度をすばやく高めることができ、排気浄化効率を向上させることができる。
【０００８】
請求項２記載の本発明の油圧式作業機械の排気浄化装置によれば、還元剤タンクが断熱材で囲繞されているので、還元剤タンクは外気温度の影響をより受け難くなり、還元剤の凍結をより良好に防止することができる。また、作動油タンク内の作動油の温度（油温）から受ける影響も低減することができて、特に作動油タンク内の油温が高温になり過ぎた場合に還元剤を過剰に暖めるおそれがなく有効である。
【０００９】
請求項３記載の本発明の油圧式作業機械の排気浄化装置によれば、制御手段が検出された還元剤の温度に基づき作動油ヒータへ供給される作動油の流量を制御するので、還元剤の温度を安定して良好に制御することができる。
請求項４記載の本発明の油圧式作業機械の排気浄化装置によれば、電気ヒータがさらに備えられるので、還元剤の温度をよりすばやく高めることができ、排気浄化効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
［一実施形態］
本発明の一実施形態について説明する。図１は本発明の一実施形態に係る油圧式作業機械の排気浄化装置の模式的な構成図である。
【００１１】
＜構成＞
図１に示すように、排気浄化装置１は、油圧ショベル（油圧式作業機械）の駆動源としてのエンジン２と、エンジン２により駆動され作動油を吐出する油圧ポンプ３Ａ，３Ｂと、作動油を貯留する作動油タンク４と、エンジン２の排気管５と、排気管５に介装されたマフラ６と、マフラ６に内蔵された還元触媒７とを有して構成されている。
【００１２】
また、排気浄化装置１は、マフラ６内に貫通されて還元触媒７の排気流路上流側に向かって還元剤を噴射する噴射ノズル１１と、還元剤の噴射量を調整する電磁式の還元剤噴射量制御弁（以下、還元剤用バルブという）１２と、還元剤を貯留する還元剤タンク１３と、還元剤タンク１３に貯留された還元剤を噴射ノズル１１へ供給する還元剤供給通路１４とを有して構成されている。
【００１３】
ここで、還元剤は例えば尿素水溶液であり、還元触媒７は例えば尿素添加型ＮＯx選択還元触媒（いわゆるＳＣＲ触媒）であって、尿素の加水分解で得られたＮＨ3（アンモニア）を利用してＮＯxを無害なＮ2（窒素）に変化させるものである。
そして、還元剤タンク１３は、断熱材１５で囲繞され作動油タンク４に内蔵されている。なお、断熱材１５は、図１中において識別しやすいようにハッチを付している。
【００１４】
また、排気浄化装置１は、還元剤タンク１３内の還元剤を圧縮空気で圧して還元剤供給通路１４へと押し出すエアコンプレッサ２１と、エアコンプレッサ２１を駆動する電動モータ２２と、空気を貯留するエアタンク２３と、圧縮空気の水分を取り除くエアドライヤ２４とを有して構成されている。
また、排気浄化装置１は、作動油を利用して還元剤を暖める作動油ヒータ３１と、作動油ヒータ３１に流れる作動油の流量を制御する電磁式の作動油流量制御弁（以下、作動油用バルブという）３２と、電気を利用して還元剤を暖める電気ヒータ３３とを有して構成されている。
【００１５】
作動油ヒータ３１は、油圧ポンプ３Ａ，３Ｂから吐出されて各種の油圧アクチュエータ（例えばブーム用油圧シリンダや旋回用油圧モータや走行用油圧モータ）に供給された後であって且つ作動油タンク４に戻ってくる前の、加温された作動油を利用して還元剤を暖めるヒータである。つまり、作動油ヒータ３１は、作動油を熱源とし、その作動油の熱を還元剤へ移動させ還元剤を暖める熱交換器としての加熱器である。
電気ヒータ３３は、電気エネルギーにより得た熱を利用して還元剤を暖める周知のヒータである。つまり、電気ヒータ３３は、電気を熱源とし、その電気エネルギーにより得た熱で還元剤を暖める電熱器としての加熱器であって、例えば、電気を導体（発熱体）に流して導体を加熱させ、その導体が発する熱によって還元剤を暖めるようになっている。
【００１６】
作動油ヒータ３１と電気ヒータ３３とは、還元剤供給通路１４上に介装されて、還元剤供給通路１４を流れる還元剤を暖めることができるようになっている。
また、排気浄化装置１は、還元剤の温度を検出する温度センサ４１と、コントローラ（制御手段）４２とを有して構成されている。温度センサ４１は、還元剤供給通路１４の電気ヒータ３３の下流側の還元剤の温度Ｔを検出するようになっている。
【００１７】
コントローラ４２は、入力側に温度センサ４１が接続され、出力側に作動油用バルブ３２と電気ヒータ３３と還元剤用バルブ１２とが接続されている。そして、温度センサ４１から入力される還元剤の温度Ｔに基づいて、作動油用バルブ３２を制御して作動油の流量を制御したり、電気ヒータ３３を作動させたり、または、還元剤用バルブ１２を制御したりするようになっている。
【００１８】
詳しくは、コントローラ４２は、還元剤の温度Ｔが予め定められた所定の温度以下であれば還元剤は冷えていると判断して、作動油用バルブ３２に電気信号を送り作動油ヒータ３１に供給される作動油の流量を最大にするとともに、電気ヒータ３３に電気信号を送り電気ヒータ３３を作動させるようになっている。一方、還元剤の温度Ｔが所定の温度以上であれば還元剤は温まっていると判断して、還元剤の温度Ｔが高いほど作動油の流量を減らすというように、還元剤の温度Ｔに応じて作動油の流量を調整するようになっている。
また、コントローラ４２は、エンジン２の状態に基づく適宜の条件により還元剤用バルブ１２を適宜制御して、噴射ノズル１１から噴射される還元剤の噴射量を調整するようになっている。
【００１９】
＜作用・効果＞
本発明の一実施形態にかかる油圧式作業機械の排気浄化装置は上述のように構成されているので、以下のような作用・効果がある。
【００２０】
還元剤タンク１３内の還元剤は、エアコンプレッサ２１によって供給される圧縮空気で圧されて還元剤供給通路１４へと押し出される。
このとき、コントローラ４２は、温度センサ４１で検出された還元剤の温度Ｔが所定温度以下であって還元剤が冷えている判断した場合には、作動油用バルブ３２に電気信号を送り作動油ヒータ３１に供給される作動油の流量を最大にするとともに、電気ヒータ３３を作動させて還元剤を暖める。暖められた還元剤は、還元剤用バルブ１２によって噴射流量を制御されてマフラ６に設けられた噴射ノズル１１から噴射される。
【００２１】
また、コントローラ４２は、還元剤の温度Ｔが所定温度以上であって還元剤が温まっていると判断した場合には、電気ヒータ３３の作動を停止させるともに、還元剤の温度Ｔに応じて作動油用バルブ３２を制御して作動油ヒータ３１に供給される作動油の流量を調整し、還元剤の温度Ｔを制御する。
したがって、還元剤供給通路１４に作動油ヒータ３１や電気ヒータ３３を設け、それらヒータ３１，３３をコントローラ４２で制御するので、還元剤の温度Ｔを安定して制御することができる。そして、還元剤は安定して暖められた状態で還元触媒７の上流に噴射されるので、排気浄化効率を向上させることができる。
【００２２】
また、還元剤タンク１３は作動油タンク４に内蔵されているので、還元剤は外気温度の影響を受け難くなり、寒冷地であっても還元剤が凍結することを防止することができる。
また、還元剤タンク１３は断熱材１５で囲繞されているので、還元剤の外気温度から受ける影響をより低減することができ、且つ、作動油タンク４内の作動油の温度（油温）から受ける影響を低減することができる。還元剤１３を断熱材１５で囲繞すれば、作動油タンク４内の油温が高温になり過ぎた場合に還元剤を過剰に暖めるおそれがなく、特に有効である。
【００２３】
［その他］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
例えば、上記実施形態において、還元剤は尿素水溶液であるとしたが、排気を浄化するためのものであればこれに限らず、例えばアンモニア水であっても良い。
【００２４】
また、上記実施形態において、排気浄化装置１は電気ヒータ３３を備えているが、必ずしも電気ヒータ３３を備えていなくても良い。
また、上記実施形態において、還元剤タンク１３は断熱材１５で囲繞されているが、特に断熱材１５で囲繞されていなくても良い。
また、上記実施形態において、作動油ヒータ３１はコントローラ４２によって作動油用バルブ３２を介して供給される作動油の流量を制御されているが、コントローラ４２によって流量を制御されることなく、常時一定の流量が供給されるようになっていても良い。
【００２５】
また、上記実施形態において、油圧ショベルに搭載された排気浄化装置について説明したが、排気浄化装置は例えばクレーンやブルドーザ等の他の油圧式作業機械に搭載されたものであってももちろん良い。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に係る油圧式作業機械の排気浄化装置を示す模式的な構成図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  排気浄化装置
２  エンジン
３Ａ，３Ｂ  油圧ポンプ
４  作動油タンク
５  排気管
６  マフラ
７  還元触媒
１１  噴射ノズル
１２  還元剤噴射量制御弁（還元剤用バルブ）
１３  還元剤タンク
１４  還元剤供給通路
１５  断熱材
２１  エアコンプレッサ
２２  電動モータ
２３  エアタンク
２４  エアドライヤ
３１  作動油ヒータ
３２  作動油流量制御弁（作動油用バルブ）
３３  電気ヒータ
４１  温度センサ
４２  コントローラ（制御手段）
【図１】
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