建設機械
【課題】 既存のエンジンに加工を施すことなく、尿素水タンク内の尿素水を加熱する尿素水加熱部に対しエンジンの冷却水を容易に供給できるようにする。
【解決手段】 尿素水タンク２５内には、温められたエンジン８の冷却水を熱源として尿素水を加熱する尿素水加熱部３０を設け、暖房用室内機２８にエンジン８の冷却水を循環供給する暖房用循環路２９と尿素水加熱部３０との間には、暖房用循環路２９から分岐した分岐循環路３１を設ける構成としている。従って、分岐循環路３１は、暖房用循環路２９から分岐して設けているから、尿素水加熱部３０をエンジン８に直接的に接続する場合に比較して、分岐循環路３１の長さ寸法を大幅に短く形成することができる。しかも、エンジン８には、新たに配管を接続するための加工を施す必要がないから、尿素水加熱部３０を容易に設けることができる。
【解決手段】 尿素水タンク２５内には、温められたエンジン８の冷却水を熱源として尿素水を加熱する尿素水加熱部３０を設け、暖房用室内機２８にエンジン８の冷却水を循環供給する暖房用循環路２９と尿素水加熱部３０との間には、暖房用循環路２９から分岐した分岐循環路３１を設ける構成としている。従って、分岐循環路３１は、暖房用循環路２９から分岐して設けているから、尿素水加熱部３０をエンジン８に直接的に接続する場合に比較して、分岐循環路３１の長さ寸法を大幅に短く形成することができる。しかも、エンジン８には、新たに配管を接続するための加工を施す必要がないから、尿素水加熱部３０を容易に設けることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガス中の窒素酸化物を除去するためのＮＯｘ浄化装置と尿素水タンクを搭載し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、建設機械の代表例である油圧ショベルは、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って構成されている。
【０００３】
上部旋回体は、支持構造体を形成する旋回フレームと、該旋回フレームの後側に搭載されたエンジンと、前記旋回フレームの左前側に設けられたキャブとを備え、該キャブ内には、オペレータが着座する運転席等が設けられている。
【０００４】
油圧ショベルのエンジンには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、窒素酸化物（以下、ＮＯｘという）等を多く排出するとされている。そこで、ディーゼルエンジンの排気ガスの後処理装置として、ＮＯｘを浄化するためのＮＯｘ浄化装置がある。このＮＯｘ浄化装置は、例えばエンジンの排気管に設けられ排気ガス中の窒素酸化物を除去する尿素選択還元触媒等から構成されている。また、ＮＯｘ浄化装置に付随して尿素水タンクが設けられ、該尿素水タンク内には、還元剤としての尿素水（尿素水溶液）が貯えられている。この尿素水タンクは、尿素選択還元触媒よりも上流側位置に設けた尿素水噴射弁に対し接続配管を介して接続されている。
【０００５】
ここで、油圧ショベルを寒冷地で使用した場合には、尿素水が−１１℃以下で凍結してしまう。このために、ＮＯｘ浄化装置を備えた油圧ショベルでは、尿素水タンクに尿素水加熱部を設け、尿素水加熱部とエンジンとを管路で接続することにより、この尿素水加熱部は、温められたエンジンの冷却水を尿素水タンク内で流通させることにより、尿素水を加熱する構成としている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１３８４４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、特許文献１によるものでは、尿素水加熱部にエンジンの冷却水を供給するために、該尿素水加熱部とエンジンとの間を接続するように管路を設けている。この場合、エンジンと尿素水加熱部との間で冷却水を循環して流通させる必要があるから、管路は往路と復路の２本となっている。従って、エンジンには、２本の管路を接続するための接続口が新たに２個必要になる。
【０００８】
然るに、エンジンに対しウォータジャケットに連通する新たな接続口を設けるためには、該エンジンの大幅な設計変更が必要になる。このため、既存のエンジンに接続口を設けるのは困難であり、尿素水加熱部を設けるのに多大な費用や手間を要し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、既存のエンジンに手を加えることなく、エンジンの冷却水を尿素水加熱部に供給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、該車体の前側に設けられオペレータが搭乗するキャブと、前記車体の後側に搭載されたエンジンと、該エンジンを冷やして温度上昇した冷却水の熱を下げるために該エンジンのウォータジャケットとラジエータ循環路を介して接続されたラジエータと、前記エンジンの排気管に設けられ排気ガス中の窒素酸化物を除去する尿素選択還元触媒を備えたＮＯｘ浄化装置と、前記エンジンの排気管の途中であって該ＮＯｘ浄化装置の上流側に設けられた尿素水噴射弁と、還元剤である尿素水を貯えるために中空な容器からなる尿素水タンクと、該尿素水タンクと前記尿素水噴射弁との間を接続する接続配管と、前記キャブ内に設けられ前記エンジンの冷却水の熱を利用してキャブ内に温風を吹出す暖房用室内機と、前記エンジンの冷却水を該暖房用室内機との間で循環流通させる暖房用循環路とを備えている。
【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、前記尿素水タンクには、前記エンジンの冷却水を流通させることにより尿素水を加熱する尿素水加熱部を設け、前記暖房用循環路と前記尿素水加熱部との間には、前記暖房用循環路から分岐した分岐循環路を設ける構成としたことにある。
【００１２】
請求項２の発明は、前記分岐循環路には、前記尿素水加熱部に供給する冷却水の流量を制御する流量制御弁を設ける構成としたことにある。
【００１３】
請求項３の発明は、前記分岐循環路には、前記暖房用循環路から分かれて該分岐循環路を流れる冷却水を前記尿素水加熱部に向けて供給するための補助ポンプ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、暖房用循環路と尿素水加熱部との間は、暖房用循環路から分岐した分岐循環路によって接続する構成としているから、エンジンのウォータジャケットから流出する冷却水は、暖房用循環路から分岐循環路を介して尿素水加熱部に供給することができる。
【００１５】
ここで、分岐循環路は、暖房用循環路から分岐して設けているから、エンジンに直接的に接続する場合に比較し、その長さ寸法を短く形成することができ、組立作業時には容易に取回すことができる。しかも、分岐循環路は、一般的に金属配管、可撓性のホース等を用いて形成することができるから、一部の長さを変更することで、途中部位に分岐循環路を簡単に接続することができる。
【００１６】
この結果、エンジンの設計変更、追加工等を行うことなく、該エンジンで温められた冷却水を尿素水加熱部に供給することができるから、該尿素水加熱部は、簡単な構成でエンジンの冷却水を熱源として尿素水タンク内の尿素水を効果的に加熱することができる。
【００１７】
請求項２の発明によれば、分岐循環路に設けた流量制御弁は、尿素水加熱部に供給する冷却水の流量を制御することができる。即ち、流量制御弁は、エンジンの冷却水が冷えているときには、尿素水加熱部への冷却水の流れを遮断または流量を最小限とすることができる。また、尿素水の温度が低下して凍結の虞があるときには、冷却水の流量を増大することができる。さらに、尿素水の温度が高くなってきたときには、遮断または流量を最小限に調整することができる。
【００１８】
請求項３の発明によれば、分岐循環路に設けた補助ポンプは、暖房用循環路から分かれて分岐循環路を流れる冷却水を尿素水加熱部に向けて積極的に供給することができる。これにより、分岐循環路で冷却水を流通させるときの負荷が、エンジンの冷却水を循環させるためのポンプに作用するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施の形態が適用される油圧ショベルの正面図である。
【図２】上部旋回体をキャブの天井部の一部と建屋カバーとを省略した状態で示す平面図である。
【図３】排気ガス後処理装置と尿素水加熱部の構成をエンジン、暖房用室内機等と共に示す構成図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態による尿素水加熱部、分岐循環路が設けられた上部旋回体を図２と同様位置から見た平面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態による尿素水加熱部、分岐循環路が設けられた上部旋回体を図２と同様位置から見た平面図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態による尿素水加熱部、分岐循環路が設けられた上部旋回体を図２と同様位置から見た平面図である。
【図７】本発明の変形例による暖房用循環路を排気ガス後処理装置、尿素水加熱部等と一緒に示す図３と同様位置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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、クローラ式の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。
【００２１】
図１ないし図３は本発明の第１の実施の形態を示している。この第１の実施の形態では、尿素水タンクは、キャブと左，右方向の反対側に配置された物品収容箱内に設ける構成とした場合を例示している。また、第１の実施の形態では、暖房用循環路をエンジンに設けられた接続口を介してウォータジャケットから分岐させる場合を例示している。
【００２２】
図１において、１は土砂の掘削作業等に用いられる建設機械としての油圧ショベルである。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の前側に俯仰動可能に設けられた作業装置４とにより大略構成されている。
【００２３】
作業装置４は、後述の旋回フレーム５を構成する左，右の縦板５Ｂ，５Ｃの前側位置に俯仰動可能に取付けられたブーム４Ａと、該ブーム４Ａの先端部に俯仰動可能に取付けられたアームと、該アームの先端部に回動可能に取付けられたバケット等の作業具（いずれも図示せず）とにより大略構成されている。
【００２４】
さらに、作業装置４には、ブーム４Ａを俯仰動するためのブームシリンダ４Ｂが設けられ、該ブームシリンダ４Ｂは、基端側が左，右の縦板５Ｂ，５Ｃの最前部に回動可能に取付けられ、先端側がブーム４Ａの中間位置に取付けられている。同様に、ブーム４Ａとアームとの間にはアームシリンダが設けられ、アームと作業具との間には作業具シリンダ（いずれも図示せず）が設けられている。
【００２５】
上部旋回体３は、図２に示すように、後述の旋回フレーム５、キャブ６、エンジン８、熱交換装置１０、ラジエータ循環路１４、物品収容箱１８、排気ガス後処理装置２１、尿素水噴射弁２４、尿素水タンク２５、接続配管２６、暖房用室内機２８、暖房用循環路２９、尿素水加熱部３０、分岐循環路３１等により大略構成されている。
【００２６】
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ある。この旋回フレーム５は、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，右方向の外側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，右方向の外側に張出し、その先端部に前記左，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、前記底板５Ａ、各縦板５Ｂ，５Ｃと各サイドフレーム５Ｄ，５Ｅとの間を覆うアンダカバー５Ｇとにより大略構成されている。
【００２７】
６は左縦板５Ｂの左側に位置して旋回フレーム５上に搭載されたキャブである。このキャブ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６Ａ、作業用レバー６Ｂ、走行用レバー６Ｃ等（いずれも図示せず）が配設されている。キャブ６内には、例えば運転席６Ａの後側に位置して後述の暖房用室内機２８が設けられている。
【００２８】
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。カウンタウエイト７は、前面が平坦面となり、後面が湾曲するように突出した中空容器として形成され、その内部には、鉄スクラップ、コンクリート等の重量物が充填されている。また、カウンタウエイト７の前側には、後述のエンジン８等が配設されている。
【００２９】
８は旋回フレーム５の後側に設けられたエンジンである。このエンジン８は、ディーゼルエンジンとして構成され、旋回フレーム５上に横置き状態で搭載されている。このエンジン８には、外気を吸込んで後述の熱交換装置１０に供給するための冷却ファン８Ａが設けられている。エンジン８内には、図３に示すように、稼動時の温度上昇を抑えるための冷却水が流通するウォータジャケット８Ｂが設けられ、該ウォータジャケット８Ｂの流入側には、冷却水を圧送供給するための冷却水ポンプ８Ｃが設けられている。さらに、エンジン８の外面には、ウォータジャケット８Ｂに接続するための４個の接続口８Ｄ，８Ｅ，８Ｆ，８Ｇが設けられている。
【００３０】
流出側に位置する主接続口８Ｄは、ウォータジャケット８Ｂを通って温度上昇した冷却水をラジエータ１１に向けて流出させるもので、後述するラジエータ循環路１４の往路１４Ａが接続される。流入側に位置する主接続口８Ｅは、ラジエータ１１によって冷却された冷却水が流入するもので、ラジエータ循環路１４の復路１４Ｂが接続される。次に、流出側に位置する副接続口８Ｆは、温度上昇した冷却水を暖房用室内機２８に設けられたヒータコア２８Ｂに向けて流出させるもので、後述する暖房用循環路２９の往路２９Ａが接続される。流入側に位置する副接続口８Ｇは、ヒータコア２８Ｂから戻される冷却水が流入するもので、暖房用循環路２９の復路２９Ｂが接続される。なお、冷却水は、エンジン８を冷却するものであり、大部分はラジエータ１１に送って冷却する必要がある。従って、流出側に位置する副接続口８Ｆに対応する通路には、冷却水の流出量を制限するための絞り部８Ｈが設けられている。
【００３１】
ここで、ディーゼルエンジン８は、高効率で耐久性に優れているが、粒子状物質（ＰＭ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）等の有害物質が排気ガスと一緒に排気管９から排出されてしまう。そこで、排気管９に取付けられる後述の排気ガス後処理装置２１は、粒子状物質を除去するＰＭ捕集装置２２と、窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去するＮＯｘ浄化装置２３とを備えている。
【００３２】
１０はエンジン８の冷却ファン８Ａに対面して設けられた熱交換装置（図２参照）で、該熱交換装置１０は、エンジン８の冷却水を冷却するためのラジエータ１１と、作動油を冷却するためのオイルクーラ１２と、エンジン８が吸込む空気を冷却するインタクーラ１３等とにより構成されている。ラジエータ１１には、図３に示すように、温度上昇した冷却水が流入する流入口１１Ａと、冷却後の冷却水が流出する流出口１１Ｂとが設けられている。
【００３３】
１４はエンジン８とラジエータ１１との間を接続して設けられたラジエータ循環路で、該ラジエータ循環路１４は、冷却水をエンジン８のウォータジャケット８Ｂとラジエータ１１との間で循環流通させるものである。ラジエータ循環路１４は、エンジン８の主接続口８Ｄとラジエータ１１の流入口１１Ａとの間を接続する往路１４Ａと、エンジン８の主接続口８Ｅとラジエータ１１の流出口１１Ｂとの間を接続する復路１４Ｂとによって構成されている。
【００３４】
１５はエンジン８を挟んで熱交換装置１０と反対側に取付けられた油圧ポンプで、該油圧ポンプ１５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１６からの作動油を圧油として各種アクチュエータに向けて吐出するものである。
【００３５】
１６はエンジン８（油圧ポンプ１５）の前側に位置して旋回フレーム５上に設けられた作動油タンクで、この作動油タンク１６は、油圧ポンプ１５に供給する作動油を貯えるものである。１７は作動油タンク１６の前側に隣接するように旋回フレーム５上に設けられた燃料タンクで、この燃料タンク１７は、エンジン８に供給する燃料を貯えるものである。
【００３６】
１８はキャブ６と左，右方向の反対側となる燃料タンク１７の前側に位置して旋回フレーム５上に設けられた物品収容箱である（図１参照）。この物品収容箱１８は、内部が空洞となるボックス構造をなし、その内部には、後述の尿素水タンク２５等が収容されている。
【００３７】
１９はキャブ６の後側に位置して旋回フレーム５上に設けられたユーティリティ室を示している。このユーティリティ室１９内には、メンテナンス用の工具、グリースガン、消耗部品、油圧機器等を収容することができる。ユーティリティ室１９は、キャブ６の後面に対面するように左，右方向に延びて立設された前仕切板１９Ａと、熱交換装置１０の前側に位置して左，右方向に延びて立設された後仕切板１９Ｂと、後述する建屋カバー２０の上面カバー部２０Ｂ等によって画成されている。
【００３８】
２０はエンジン８、熱交換装置１０等を覆う建屋カバーで、該建屋カバー２０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２０は、熱交換装置１０、ユーティリティ室１９等の側方を覆うキャブ側カバー部（図示せず）と、油圧ポンプ１５等の側方を覆うポンプ側カバー部２０Ａと、側面の両カバー部２０Ａの上側に位置してエンジン８、ユーティリティ室１９等の上側を覆う上面カバー部２０Ｂとにより大略構成されている。また、上面カバー部２０Ｂ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２０Ｃが設けられている。
【００３９】
次に、粒子状物質を除去するＰＭ捕集装置２２と窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去するＮＯｘ浄化装置２３とを備えた排気ガス後処理装置２１の構成について、図２、図３を参照しつつ述べる。
【００４０】
２１はエンジン８の排気管９に接続して設けられた排気ガス後処理装置である。この排気ガス後処理装置２１は、排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を捕集して除去するＰＭ捕集装置２２と、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元剤となる尿素水（尿素水溶液）を用いて浄化する後述のＮＯｘ浄化装置２３とを備えるものである。そして、排気ガス後処理装置２１は、ＰＭ捕集装置２２とＮＯｘ浄化装置２３とにより大略構成されている。
【００４１】
２２はエンジン８の排気管９の出口側に接続して設けられたＰＭ捕集装置（粒子状物質除去装置）である。このＰＭ捕集装置２２は、排気ガスに含まれる粒子状物質（ＰＭ）を捕集して除去するものである。ＰＭ捕集装置２２は、円筒状容器として形成された筒状ケース２２Ａと、該筒状ケース２２Ａ内に収容されたＰＭ捕集フィルタ２２Ｂとにより大略構成されている。このＰＭ捕集フィルタ２２Ｂ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。
【００４２】
２３はＰＭ捕集装置２２の下流側に接続して設けられたＮＯｘ浄化装置である。このＮＯｘ浄化装置２３は、尿素水を利用して排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化するものである。ＮＯｘ浄化装置２３は、筒状容器として形成された筒状ケース２３Ａと、該筒状ケース２３Ａの入口側をＰＭ捕集装置２２の出口側に接続する中間配管２３Ｂと、前記筒状ケース２３Ａの出口側から上側に延びた尾管２３Ｃと、前記筒状ケース２３Ａ内に収容された尿素選択還元触媒２３Ｄと、該尿素選択還元触媒２３Ｄの下流側に設けられた酸化触媒２３Ｅとにより大略構成されている。
【００４３】
ここで、ＮＯｘ浄化装置２３は、中間配管２３Ｂに設けられた後述の尿素水噴射弁２４により排気ガス中に尿素水を噴射し、尿素選択還元触媒２３Ｄにより尿素水から生成されたアンモニアを用いて排気ガス中のＮＯｘを還元反応させ、水と窒素に分解し、さらに、酸化触媒２３Ｅでは、ＮＯｘを還元した後に残った残留アンモニアを酸化することにより、水と窒素に分離することができる。
【００４４】
２４はＮＯｘ浄化装置２３の中間配管２３Ｂに設けられた尿素水噴射弁で、該尿素水噴射弁２４は、尿素選択還元触媒２３Ｄの上流側となる中間配管２３Ｂ内に尿素水を噴射するものである。尿素水噴射弁２４は、後述の接続配管２６、供給ポンプ２７を介して尿素水タンク２５に接続されている。
【００４５】
次に、還元剤である尿素水を貯え、この貯えた尿素水をＮＯｘ浄化装置２３に対して供給するための構成について説明する。
【００４６】
２５はＮＯｘ浄化装置２３と接続して設けられた尿素水タンクを示している。この尿素水タンク２５は、尿素水噴射弁２４からＮＯｘ浄化装置２３に噴射するための尿素水を貯えるもので、物品収容箱１８内に収容されている。尿素水タンク２５は、ボックス状の密閉容器として形成され、上部には給水用の給水口２５Ａが設けられている。一方、尿素水タンク２５の下部には、後述の接続配管２６が接続されている。
【００４７】
ここで、尿素水は、−１１℃以下で凍結するから、寒冷地で作業する場合には、尿素水が凍結しないように熱を加える必要がある。そこで、尿素水タンク２５には、温度上昇したエンジン８の冷却水を利用して尿素水に熱を加える後述の尿素水加熱部３０が設けられている。
【００４８】
２６は尿素水タンク２５と尿素水噴射弁２４とを接続して設けられた接続配管である。この接続配管２６には、尿素水タンク２５側寄りに位置して供給ポンプ２７が設けられている。これにより、尿素水タンク２５内の尿素水は、接続配管２６を介して尿素水噴射弁２４に加圧状態で供給することができる。
【００４９】
２８はキャブ６内に設けられた暖房用室内機である。この暖房用室内機２８は、暖房専用機または冷房装置も備えた空調装置の室内機の一部として設けられている。暖房用室内機２８は、ダクト状のケーシング２８Ａ内にヒータコア２８Ｂを有し、このヒータコア２８Ｂに向けて送風ファン（図示せず）から送風することにより、温められた温風をキャブ６内に吹き出し、キャブ６内をオペレータが好ましい温度環境に調整するものである。
【００５０】
暖房用室内機２８のケーシング２８Ａには、ヒータコア２８Ｂの端部に位置して流入口２８Ｃと流出口２８Ｄが設けられている。この流入口２８Ｃには後述する暖房用循環路２９の往路２９Ａが接続され、流出口２８Ｄには暖房用循環路２９の復路２９Ｂが接続されている。
【００５１】
２９はエンジン８のウォータジャケット８Ｂと暖房用室内機２８のヒータコア２８Ｂとの間を接続して設けられた暖房用循環路である。この暖房用循環路２９は、エンジン８のウォータジャケット８Ｂと暖房用室内機２８のヒータコア２８Ｂとの間でエンジン８の冷却水（温水）を循環流通させるものである。
【００５２】
暖房用循環路２９は、エンジン８を冷却して温度上昇した冷却水を暖房用室内機２８に供給するために、エンジン８の流出側の副接続口８Ｆと暖房用室内機２８の流入口２８Ｃとの間を接続した往路２９Ａと、ヒータコア２８Ｂからの冷却水をウォータジャケット８Ｂに戻すために、エンジン８の流入側の副接続口８Ｇと暖房用室内機２８の流出口２８Ｄとの間を接続した復路２９Ｂとにより構成されている。
【００５３】
次に、本実施の形態の特徴部分である尿素水タンク２５内の尿素水を加熱するための構成、具体的には、尿素水加熱部３０、分岐循環路３１、補助ポンプ３２、流量制御弁３３の構成について述べる。
【００５４】
３０は尿素水タンク２５に設けられた尿素水加熱部で、該尿素水加熱部３０は、エンジン８で温度上昇した冷却水を熱源として利用し、尿素水タンク２５内に貯留された尿素水が凍結しないように加熱するものである。尿素水加熱部３０は、尿素水タンク２５内を延びる伝熱管３０Ａを有し、該伝熱管３０Ａ内には温度上昇した冷却水が流通する。伝熱管３０Ａの流入口３０Ｂには、後述する分岐循環路３１の往路３１Ａが接続され、流出口３０Ｃには、分岐循環路３１の復路３１Ｂが接続されている。
【００５５】
３１は暖房用循環路２９と尿素水加熱部３０との間に設けられた分岐循環路を示している。この分岐循環路３１は、暖房用循環路２９と尿素水加熱部３０との間で、暖房用に供給されるエンジン８の冷却水（温水）を循環流通させるものである。分岐循環路３１は、暖房用循環路２９のうち、キャブ６（暖房用室内機２８）寄りの途中部位から分岐し、その先端部が尿素水加熱部３０に接続されている。分岐循環路３１は、供給側の往路３１Ａと戻し側の復路３１Ｂとにより構成されている。
【００５６】
分岐循環路３１の往路３１Ａは、熱源となるエンジン８の冷却水を尿素水加熱部３０に供給するもので、基端側が暖房用循環路２９の往路２９Ａの途中部位にＴ字継手３１Ｃを用いて接続され、先端側は尿素水加熱部３０の流入口３０Ｂに接続されている。一方、分岐循環路３１の復路３１Ｂは、尿素水加熱部３０を通過した冷却水を暖房用循環路２９に戻すもので、基端側が暖房用循環路２９の復路２９Ｂの途中部位にＴ字継手３１Ｃを用いて接続され、先端側は尿素水加熱部３０の流出口３０Ｃに接続されている。
【００５７】
ここで、分岐循環路３１は、暖房用循環路２９から分岐して設けているから、その分岐位置を尿素水加熱部３０に近い位置とすることにより、エンジン８に直接的に接続する場合に比較して、長さ寸法を大幅に短く形成することができる。この場合には、製造コストを低減できる上に、組立作業時の取回しも容易となる。しかも、暖房用循環路２９を、金属配管、可撓性のホースのいずれで形成した場合でも、金属配管やホースの長さを一部変更することで、それぞれの途中部位に容易にＴ字継手３１Ｃを接続することができる。
【００５８】
３２は分岐循環路３１の往路３１Ａに設けられた補助ポンプで、該補助ポンプ３２は、暖房用循環路２９の往路２９Ａから分かれて分岐循環路３１の往路３１Ａを流れる冷却水を、尿素水加熱部３０に向けて積極的に供給するものである。この補助ポンプ３２は、例えばギヤポンプ、ロータリポンプ等の容積形ポンプや遠心ポンプ、軸流ポンプ等のターボ形ポンプにより構成されている。補助ポンプ３２は、暖房用循環路２９の往路２９Ａから分流した冷却水を、尿素水加熱部３０で流通させた後に復路２９Ｂに合流できればよいから、出力の小さなポンプ装置を用いることができる。さらに、分岐循環路３１の往路３１Ａに補助ポンプ３２を設けたことにより、エンジン８の冷却水ポンプ８Ｃの負担を軽減することができる。
【００５９】
３３は補助ポンプ３２よりも下流側に位置して分岐循環路３１の往路３１Ａに設けられた流量制御弁で、該流量制御弁３３は、尿素水加熱部３０に供給する冷却水の流量を制御するものである。この流量制御弁３３は、コントローラ（図示せず）から制御信号が出力されると、この制御信号に基いて冷却水の流量を調整している。流量制御弁３３の具体例としては、開閉する２ポート２位置の切換弁、固定式の絞り通路と全開通路とを切換える２ポート３位置の切換弁、可変式の絞り弁からなる流量調整弁等により構成されている。流量制御弁３３の制御の一例としては、エンジン８の冷却水が冷えているときには尿素水加熱部３０への冷却水の流れを遮断または流量を最小限としている。また、尿素水タンク２５内の尿素水の温度が低下して凍結の虞があるときには冷却水の流量を増大させる。さらに、尿素水の温度が高くなって結晶化する虞があるときには遮断または流量を最小限とする調整を行っている。
【００６０】
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。
【００６１】
オペレータは、キャブ６に搭乗し、エンジン８を始動して油圧ポンプ１５を駆動する。そして、運転席６Ａに着座した状態で走行用レバー６Ｃを操作することにより、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、作業用レバー６Ｂを操作することにより、作業装置４を俯仰動させて土砂の掘削作業等を行うことができる。
【００６２】
エンジン８の稼動時には、排気管９から有害物質である粒子状物質（ＰＭ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）等が排気ガスの一部として排出される。このときに、ＰＭ捕集装置２２は、排気ガスに含まれる粒子状物質（ＰＭ）をＰＭ捕集フィルタ２２Ｂによって捕集し、捕集した粒子状物質を燃焼させて除去することができる。
【００６３】
一方、ＮＯｘ浄化装置２３は、尿素水タンク２５内の尿素水を、供給ポンプ２７を用いて接続配管２６から尿素水噴射弁２４に圧送供給する。これにより、ＮＯｘ浄化装置２３は、中間配管２３Ｂを通る排気ガス中に尿素水噴射弁２４から尿素水を噴射してアンモニアを生成する。これにより、尿素選択還元触媒２３Ｄでは、窒素酸化物を水と窒素に還元し、酸化触媒２３Ｅでは、ＮＯｘを還元した後に残った残留アンモニアを酸化して水と窒素に分離すことにより、窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量を低減することができる。
【００６４】
ここで、寒冷地で作業を行うことで、尿素水タンク２５内に貯留した尿素水が凍結する虞がある場合について述べる。この場合には、流量制御弁３３を開弁状態とし、補助ポンプ３２を駆動する。これにより、エンジン８のウォータジャケット８Ｂから流出して暖房用循環路２９の往路２９Ａを暖房用室内機２８に向けて流れる冷却水は、その一部が分岐循環路３１の往路３１Ａに流れ込み、補助ポンプ３２によって尿素水加熱部３０に供給される。この尿素水加熱部３０は、温度上昇した冷却水（温水）を伝熱管３０Ａ内で流通させることにより、尿素水タンク２５内の尿素水を内部から加熱して凍結を阻止することができる。尿素水加熱部３０の伝熱管３０Ａを通過した冷却水は、分岐循環路３１の復路３１Ｂを通って暖房用循環路２９の復路２９Ｂに流入し、エンジン８のウォータジャケット８Ｂに戻される。
【００６５】
かくして、第１の実施の形態によれば、尿素水タンク２５内には、温められたエンジン８の冷却水を熱源として流通させることにより、貯留された尿素水を加熱する尿素水加熱部３０を設ける。この上で、暖房用室内機２８にエンジン８の冷却水を循環供給する暖房用循環路２９と尿素水加熱部３０との間には、暖房用循環路２９から分岐した分岐循環路３１を設ける構成としている。従って、エンジン８のウォータジャケット８Ｂから流出する冷却水は、暖房用循環路２９から分岐循環路３１を介して尿素水加熱部３０に供給することができる。
【００６６】
ここで、分岐循環路３１は、暖房用循環路２９から分岐して設けているから、その分岐位置を尿素水加熱部３０に近い位置とすることにより、エンジン８に直接的に接続する場合に比較して、長さ寸法を大幅に短く形成することができる。この場合には、尿素水加熱部３０を設置する場合の製造コストを低減できる上に、分岐循環路３１の取回し作業を容易にして組立作業性を向上することができる。
【００６７】
しかも、暖房用循環路２９は、金属配管、可撓性のホース等により形成することができ、これらの金属配管やホースの長さ寸法を一部変更することで、それぞれの途中部位に分岐循環路３１のＴ字継手３１Ｃを容易に接続することができる。
【００６８】
この結果、エンジン８の接続口８Ｄ〜８Ｇの数を増やすための設計変更、追加工等を行うことなく、該エンジン８の冷却水を熱源として尿素水加熱部３０に供給することができるから、仕様変更に伴う費用や手間を最小限に抑えることができ、簡単な構成で尿素水タンク２５内の尿素水の凍結を防止することができる。
【００６９】
また、分岐循環路３１の往路３１Ａには流量制御弁３３を設けているから、尿素水加熱部３０に供給する冷却水の流量を制御することができる。即ち、流量制御弁３３は、エンジン８の冷却水が冷えているときには、尿素水加熱部３０への冷却水の流れを遮断または流量を最小限とすることができる。また、尿素水タンク２５内の尿素水の温度が低下して凍結の虞があるときには冷却水の流量を増大させることができる。さらに、尿素水の温度が高くなって結晶化する虞があるときには遮断または流量を最小限とすることができる。これにより、流量制御弁３３は、エンジン８の冷却水の温度、キャブ６内の温度、尿素水の温度等の条件に応じて最適な制御を行うことができる。
【００７０】
さらに、分岐循環路３１の往路３１Ａには補助ポンプ３２を設けているから、暖房用循環路２９から分かれて分岐循環路３１を流れる冷却水を、尿素水加熱部３０に向けて積極的に供給することができる。これにより、分岐循環路３１で冷却水を流通させるときの負荷が、エンジン８の冷却水ポンプ８Ｃに作用するのを防止することができ、既存の冷却水ポンプ８Ｃをそのまま使用することができる。
【００７１】
次に、図４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、尿素水タンク、尿素水加熱部をキャブの後側のユーティリティ室に設ける構成としたことにある。なお、第２の実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００７２】
４１は第２の実施の形態による尿素水タンクで、該尿素水タンク４１は、キャブ６の後側に位置するユーティリティ室１９内に配置されている。この尿素水タンク４１は、第１の実施の形態による尿素水タンク２５とほぼ同様に、内部に尿素水を貯えるもので、ボックス状の密閉容器として形成され、その上部には給水用の給水口４１Ａが設けられている。尿素水タンク４１は、接続配管４２を介して尿素水噴射弁２４に接続されている。
【００７３】
４３は尿素水タンク４１に設けられた第２の実施の形態による尿素水加熱部で、該尿素水加熱部４３は、第１の実施の形態による尿素水加熱部３０と同様に、エンジン８の冷却水を熱源として尿素水タンク４１内の尿素水を加熱するものである。
【００７４】
４４は暖房用循環路２９と尿素水加熱部４３との間に設けられた第２の実施の形態による分岐循環路で、該分岐循環路４４は、第１の実施の形態による分岐循環路３１とほぼ同様に、暖房用循環路２９の途中部位から分岐し、その先端部が尿素水加熱部４３に接続されている。また、分岐循環路４４は、供給側の往路４４Ａと戻し側の復路４４Ｂとにより構成され、往路４４Ａには補助ポンプ３２と流量制御弁３３が設けられている。
【００７５】
ここで、第２の実施の形態による分岐循環路４４は、尿素水タンク４１を暖房用室内機２８の近傍に配置したことにより、暖房用循環路２９と尿素水加熱部４３とを近付けることができる。これにより、暖房用循環路２９と尿素水加熱部４３とを接続する分岐循環路４４をより一層短く形成することができる。
【００７６】
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の実施の形態では、暖房用室内機２８に対し尿素水タンク４１を近傍に配置することで、該暖房用循環路２９と尿素水加熱部４３とを接続する分岐循環路４４をより一層短く形成することができる。これにより、分岐循環路４４を設ける場合の製造コストを低減できる上に、分岐循環路４４の取回し作業を容易にして組立作業性を向上することができる。
【００７７】
次に、図５は本発明の第３の実施の形態を示している。本実施の形態の特徴は、尿素水タンク、尿素水加熱部を熱交換装置の上流側のスペースに設ける構成としたことにある。なお、第３の実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００７８】
５１は第３の実施の形態による尿素水タンクで、該尿素水タンク５１は、熱交換装置１０の上流側のスペースに位置して旋回フレーム５上に配置されている。この尿素水タンク５１は、第１の実施の形態による尿素水タンク２５とほぼ同様に、内部に尿素水を貯えるもので、ボックス状の密閉容器として形成され、その上部には給水用の給水口５１Ａが設けられている。尿素水タンク５１は、接続配管５２を介して尿素水噴射弁２４に接続されている。
【００７９】
５３は尿素水タンク５１に設けられた第３の実施の形態による尿素水加熱部で、該尿素水加熱部５３は、第１の実施の形態による尿素水加熱部３０と同様に、エンジン８の冷却水を熱源として尿素水タンク５１内の尿素水を加熱するものである。
【００８０】
５４は暖房用循環路２９と尿素水加熱部５３との間に設けられた第３の実施の形態による分岐循環路で、該分岐循環路５４は、第１の実施の形態による分岐循環路３１とほぼ同様に、暖房用循環路２９の途中部位から分岐し、その先端部が尿素水加熱部５３に接続されている。また、分岐循環路５４は、供給側の往路５４Ａと戻し側の復路５４Ｂとにより構成されている。
【００８１】
ここで、第３の実施の形態による分岐循環路５４は、尿素水タンク５１をエンジン８の近傍に配置したことにより、暖房用循環路２９と尿素水加熱部５３とを近付けることができる。これにより、暖房用循環路２９と尿素水加熱部５３とを接続する分岐循環路５４を短く形成することができる。また、第３の実施の形態では、尿素水タンク５１をエンジン８の近傍に配置しているから、エンジン８から冷却水を吐出させるときの吐出力だけで、この冷却水を尿素水加熱部５３に供給することができる。従って、分岐循環路５４の往路５４Ａには流量制御弁３３だけを設ける構成としている。
【００８２】
かくして、このように構成された第３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３の実施の形態では、エンジン８の近傍に尿素水タンク５１を配置することで、暖房用循環路２９と尿素水加熱部５３とを接続する分岐循環路５４を短く形成することができる。これにより、分岐循環路５４を安価に設けることができる上に、分岐循環路５４を容易に取回すことができる。しかも、分岐循環路５４の往路５４Ａから補助ポンプ３２を省略できるから、構成を簡略化することができる。
【００８３】
次に、図６は本発明の第４の実施の形態を示している。本実施の形態の特徴は、尿素水タンク、尿素水加熱部をカウンタウエイトに設ける構成としたことにある。なお、第４の実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００８４】
６１は旋回フレーム５の後端部に取付けられた第４の実施の形態によるカウンタウエイトである。このカウンタウエイト６１は、第１の実施の形態によるカウンタウエイト７とほぼ同様に、作業装置４との重量バランスをとるもので、前面が平坦面となり、後面が湾曲するように突出した中空容器として形成され、その内部には、鉄スクラップ、コンクリート等の重量物が充填されている。
【００８５】
しかし、第４の実施の形態によるカウンタウエイト６１は、前側に位置して凹陥部６１Ａが設けられている点で、第１の実施の形態によるカウンタウエイト７と相違している。この凹陥部６１Ａは、カウンタウエイト６１の上面部および前面部を切欠いてステップ状に窪ませることにより、左，右方向に長尺な直方体状の収容空間を備えている。
【００８６】
ここで、カウンタウエイト６１に凹陥部６１Ａを形成した場合、この凹陥部６１Ａの分だけカウンタウエイト６１の容積が小さくなる。しかし、カウンタウエイト６１に充填する重量物の比重を高める（例えば鉄スクラップの比率を高める）ことにより、適正な重量を得ることができる。
【００８７】
６２は第４の実施の形態による尿素水タンクで、該尿素水タンク６２は、カウンタウエイト６１の凹陥部６１Ａ内に配置されている。この尿素水タンク６２は、第１の実施の形態による尿素水タンク２５とほぼ同様に、内部に尿素水を貯えるもので、ボックス状の密閉容器として形成され、その上部には給水用の給水口６２Ａが設けられている。尿素水タンク６２は、接続配管６３を介して尿素水噴射弁２４に接続されている。
【００８８】
６４は尿素水タンク６２に設けられた第４の実施の形態による尿素水加熱部で、該尿素水加熱部６４は、第１の実施の形態による尿素水加熱部３０と同様に、エンジン８の冷却水を熱源として尿素水タンク６２内の尿素水を加熱するものである。
【００８９】
６５は暖房用循環路２９と尿素水加熱部６４との間に設けられた第４の実施の形態による分岐循環路で、該分岐循環路６５は、第１の実施の形態による分岐循環路３１とほぼ同様に、暖房用循環路２９の途中部位から分岐し、その先端部が尿素水加熱部６４に接続されている。また、分岐循環路６５は、供給側の往路６５Ａと戻し側の復路６５Ｂとにより構成されている。
【００９０】
ここで、第４の実施の形態による分岐循環路６５は、尿素水タンク６２をエンジン８の近傍に配置したことにより、暖房用循環路２９と尿素水加熱部６４とを近付けることができるから、分岐循環路６５を短く形成することができる。また、第４の実施の形態では、尿素水タンク６２をエンジン８の近傍に配置しているから、エンジン８から冷却水を吐出させるときの吐出力だけで、この冷却水を尿素水加熱部６４に供給することができる。従って、分岐循環路６５の往路６５Ａには流量制御弁３３だけを設ける構成としている。
【００９１】
かくして、このように構成された第４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４の実施の形態では、エンジン８の近傍に尿素水タンク６２を配置することで、暖房用循環路２９と尿素水加熱部６４とを接続する分岐循環路６５を短く形成することができる。これにより、分岐循環路６５を安価に設けることができる上に、分岐循環路６５を容易に取回すことができる。しかも、分岐循環路６５の往路６５Ａから補助ポンプ３２を省略できるから、構成を簡略化することができる。さらに、尿素水タンク６２は、尿素水噴射弁２４に対しても近傍に位置しているから、接続配管６３を短く形成することができる。
【００９２】
なお、第１の実施の形態では、暖房用循環路２９の往路２９Ａ，復路２９Ｂを、エンジン８の外面に設けた副接続口８Ｆ，８Ｇを介してウォータジャケット８Ｂから分岐させた場合を例示している。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば図７に示す変形例のように構成してもよい。即ち、暖房用循環路７１の往路７１Ａ，復路７１Ｂは、ラジエータ循環路１４の往路１４Ａ，復路１４Ｂから分岐して設けることで、暖房用循環路７１をラジエータ循環路１４を介してエンジン８′のウォータジャケット８Ｂに接続する構成としてもよい。さらに、暖房用循環路の往路と復路は、ラジエータ１１の流入口１１Ａと流出口１１Ｂから分岐して接続する構成としてもよい。これらの構成は、他の実施の形態にも同様に適用できるものである。
【００９３】
また、第１の実施の形態では、分岐循環路３１の往路３１Ａに流量制御弁３３を設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、図３中に二点鎖線で示すように、流量制御弁３３′を分岐循環路３１の復路３１Ｂに設ける構成としてもよい。また、分岐循環路３１の往路３１Ａに設けた補助ポンプ３２が容積形ポンプからなり、冷却水の流量を調整することができる場合には、流量制御弁３３を省略する構成としてもよい。この構成は、他の実施の形態にも同様に適用できるものである。
【００９４】
また、第１の実施の形態では、分岐循環路３１の往路３１Ａに補助ポンプ３２と流量制御弁３３とを別個に設けた場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば補助ポンプ３２と流量制御弁３３とを１つの部品として構成してもよい。この構成は、第２の実施の形態にも同様に適用できるものである。
【００９５】
さらに、各実施の形態では、建設機械として、クローラ式の油圧ショベル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、ホイール式の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、油圧クレーン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】
【００９６】
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
６ キャブ
８，８′ エンジン
８Ｂ ウォータジャケット
９ 排気管
１０ 熱交換装置
１１ ラジエータ
１４ ラジエータ循環路
１４Ａ，２９Ａ，３１Ａ，４４Ａ，５４Ａ，６５Ａ，７１Ａ 往路
１４Ｂ，２９Ｂ，３１Ｂ，４４Ｂ，５４Ｂ，６５Ｂ，７１Ｂ 復路
２３ ＮＯｘ浄化装置
２３Ｄ 尿素選択還元触媒
２４ 尿素水噴射弁
２５，４１，５１，６２ 尿素水タンク
２６，４２，５２，６３ 接続配管
２８ 暖房用室内機
２９，７１ 暖房用循環路
３０，４３，５３，６４ 尿素水加熱部
３１，４４，５４，６５ 分岐循環路
３２ 補助ポンプ
３３，３３′ 流量制御弁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガス中の窒素酸化物を除去するためのＮＯｘ浄化装置と尿素水タンクを搭載し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、建設機械の代表例である油圧ショベルは、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って構成されている。
【０００３】
上部旋回体は、支持構造体を形成する旋回フレームと、該旋回フレームの後側に搭載されたエンジンと、前記旋回フレームの左前側に設けられたキャブとを備え、該キャブ内には、オペレータが着座する運転席等が設けられている。
【０００４】
油圧ショベルのエンジンには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、窒素酸化物（以下、ＮＯｘという）等を多く排出するとされている。そこで、ディーゼルエンジンの排気ガスの後処理装置として、ＮＯｘを浄化するためのＮＯｘ浄化装置がある。このＮＯｘ浄化装置は、例えばエンジンの排気管に設けられ排気ガス中の窒素酸化物を除去する尿素選択還元触媒等から構成されている。また、ＮＯｘ浄化装置に付随して尿素水タンクが設けられ、該尿素水タンク内には、還元剤としての尿素水（尿素水溶液）が貯えられている。この尿素水タンクは、尿素選択還元触媒よりも上流側位置に設けた尿素水噴射弁に対し接続配管を介して接続されている。
【０００５】
ここで、油圧ショベルを寒冷地で使用した場合には、尿素水が−１１℃以下で凍結してしまう。このために、ＮＯｘ浄化装置を備えた油圧ショベルでは、尿素水タンクに尿素水加熱部を設け、尿素水加熱部とエンジンとを管路で接続することにより、この尿素水加熱部は、温められたエンジンの冷却水を尿素水タンク内で流通させることにより、尿素水を加熱する構成としている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１３８４４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、特許文献１によるものでは、尿素水加熱部にエンジンの冷却水を供給するために、該尿素水加熱部とエンジンとの間を接続するように管路を設けている。この場合、エンジンと尿素水加熱部との間で冷却水を循環して流通させる必要があるから、管路は往路と復路の２本となっている。従って、エンジンには、２本の管路を接続するための接続口が新たに２個必要になる。
【０００８】
然るに、エンジンに対しウォータジャケットに連通する新たな接続口を設けるためには、該エンジンの大幅な設計変更が必要になる。このため、既存のエンジンに接続口を設けるのは困難であり、尿素水加熱部を設けるのに多大な費用や手間を要し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、既存のエンジンに手を加えることなく、エンジンの冷却水を尿素水加熱部に供給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、該車体の前側に設けられオペレータが搭乗するキャブと、前記車体の後側に搭載されたエンジンと、該エンジンを冷やして温度上昇した冷却水の熱を下げるために該エンジンのウォータジャケットとラジエータ循環路を介して接続されたラジエータと、前記エンジンの排気管に設けられ排気ガス中の窒素酸化物を除去する尿素選択還元触媒を備えたＮＯｘ浄化装置と、前記エンジンの排気管の途中であって該ＮＯｘ浄化装置の上流側に設けられた尿素水噴射弁と、還元剤である尿素水を貯えるために中空な容器からなる尿素水タンクと、該尿素水タンクと前記尿素水噴射弁との間を接続する接続配管と、前記キャブ内に設けられ前記エンジンの冷却水の熱を利用してキャブ内に温風を吹出す暖房用室内機と、前記エンジンの冷却水を該暖房用室内機との間で循環流通させる暖房用循環路とを備えている。
【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、前記尿素水タンクには、前記エンジンの冷却水を流通させることにより尿素水を加熱する尿素水加熱部を設け、前記暖房用循環路と前記尿素水加熱部との間には、前記暖房用循環路から分岐した分岐循環路を設ける構成としたことにある。
【００１２】
請求項２の発明は、前記分岐循環路には、前記尿素水加熱部に供給する冷却水の流量を制御する流量制御弁を設ける構成としたことにある。
【００１３】
請求項３の発明は、前記分岐循環路には、前記暖房用循環路から分かれて該分岐循環路を流れる冷却水を前記尿素水加熱部に向けて供給するための補助ポンプ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、暖房用循環路と尿素水加熱部との間は、暖房用循環路から分岐した分岐循環路によって接続する構成としているから、エンジンのウォータジャケットから流出する冷却水は、暖房用循環路から分岐循環路を介して尿素水加熱部に供給することができる。
【００１５】
ここで、分岐循環路は、暖房用循環路から分岐して設けているから、エンジンに直接的に接続する場合に比較し、その長さ寸法を短く形成することができ、組立作業時には容易に取回すことができる。しかも、分岐循環路は、一般的に金属配管、可撓性のホース等を用いて形成することができるから、一部の長さを変更することで、途中部位に分岐循環路を簡単に接続することができる。
【００１６】
この結果、エンジンの設計変更、追加工等を行うことなく、該エンジンで温められた冷却水を尿素水加熱部に供給することができるから、該尿素水加熱部は、簡単な構成でエンジンの冷却水を熱源として尿素水タンク内の尿素水を効果的に加熱することができる。
【００１７】
請求項２の発明によれば、分岐循環路に設けた流量制御弁は、尿素水加熱部に供給する冷却水の流量を制御することができる。即ち、流量制御弁は、エンジンの冷却水が冷えているときには、尿素水加熱部への冷却水の流れを遮断または流量を最小限とすることができる。また、尿素水の温度が低下して凍結の虞があるときには、冷却水の流量を増大することができる。さらに、尿素水の温度が高くなってきたときには、遮断または流量を最小限に調整することができる。
【００１８】
請求項３の発明によれば、分岐循環路に設けた補助ポンプは、暖房用循環路から分かれて分岐循環路を流れる冷却水を尿素水加熱部に向けて積極的に供給することができる。これにより、分岐循環路で冷却水を流通させるときの負荷が、エンジンの冷却水を循環させるためのポンプに作用するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施の形態が適用される油圧ショベルの正面図である。
【図２】上部旋回体をキャブの天井部の一部と建屋カバーとを省略した状態で示す平面図である。
【図３】排気ガス後処理装置と尿素水加熱部の構成をエンジン、暖房用室内機等と共に示す構成図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態による尿素水加熱部、分岐循環路が設けられた上部旋回体を図２と同様位置から見た平面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態による尿素水加熱部、分岐循環路が設けられた上部旋回体を図２と同様位置から見た平面図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態による尿素水加熱部、分岐循環路が設けられた上部旋回体を図２と同様位置から見た平面図である。
【図７】本発明の変形例による暖房用循環路を排気ガス後処理装置、尿素水加熱部等と一緒に示す図３と同様位置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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、クローラ式の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。
【００２１】
図１ないし図３は本発明の第１の実施の形態を示している。この第１の実施の形態では、尿素水タンクは、キャブと左，右方向の反対側に配置された物品収容箱内に設ける構成とした場合を例示している。また、第１の実施の形態では、暖房用循環路をエンジンに設けられた接続口を介してウォータジャケットから分岐させる場合を例示している。
【００２２】
図１において、１は土砂の掘削作業等に用いられる建設機械としての油圧ショベルである。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の前側に俯仰動可能に設けられた作業装置４とにより大略構成されている。
【００２３】
作業装置４は、後述の旋回フレーム５を構成する左，右の縦板５Ｂ，５Ｃの前側位置に俯仰動可能に取付けられたブーム４Ａと、該ブーム４Ａの先端部に俯仰動可能に取付けられたアームと、該アームの先端部に回動可能に取付けられたバケット等の作業具（いずれも図示せず）とにより大略構成されている。
【００２４】
さらに、作業装置４には、ブーム４Ａを俯仰動するためのブームシリンダ４Ｂが設けられ、該ブームシリンダ４Ｂは、基端側が左，右の縦板５Ｂ，５Ｃの最前部に回動可能に取付けられ、先端側がブーム４Ａの中間位置に取付けられている。同様に、ブーム４Ａとアームとの間にはアームシリンダが設けられ、アームと作業具との間には作業具シリンダ（いずれも図示せず）が設けられている。
【００２５】
上部旋回体３は、図２に示すように、後述の旋回フレーム５、キャブ６、エンジン８、熱交換装置１０、ラジエータ循環路１４、物品収容箱１８、排気ガス後処理装置２１、尿素水噴射弁２４、尿素水タンク２５、接続配管２６、暖房用室内機２８、暖房用循環路２９、尿素水加熱部３０、分岐循環路３１等により大略構成されている。
【００２６】
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ある。この旋回フレーム５は、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，右方向の外側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，右方向の外側に張出し、その先端部に前記左，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、前記底板５Ａ、各縦板５Ｂ，５Ｃと各サイドフレーム５Ｄ，５Ｅとの間を覆うアンダカバー５Ｇとにより大略構成されている。
【００２７】
６は左縦板５Ｂの左側に位置して旋回フレーム５上に搭載されたキャブである。このキャブ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６Ａ、作業用レバー６Ｂ、走行用レバー６Ｃ等（いずれも図示せず）が配設されている。キャブ６内には、例えば運転席６Ａの後側に位置して後述の暖房用室内機２８が設けられている。
【００２８】
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。カウンタウエイト７は、前面が平坦面となり、後面が湾曲するように突出した中空容器として形成され、その内部には、鉄スクラップ、コンクリート等の重量物が充填されている。また、カウンタウエイト７の前側には、後述のエンジン８等が配設されている。
【００２９】
８は旋回フレーム５の後側に設けられたエンジンである。このエンジン８は、ディーゼルエンジンとして構成され、旋回フレーム５上に横置き状態で搭載されている。このエンジン８には、外気を吸込んで後述の熱交換装置１０に供給するための冷却ファン８Ａが設けられている。エンジン８内には、図３に示すように、稼動時の温度上昇を抑えるための冷却水が流通するウォータジャケット８Ｂが設けられ、該ウォータジャケット８Ｂの流入側には、冷却水を圧送供給するための冷却水ポンプ８Ｃが設けられている。さらに、エンジン８の外面には、ウォータジャケット８Ｂに接続するための４個の接続口８Ｄ，８Ｅ，８Ｆ，８Ｇが設けられている。
【００３０】
流出側に位置する主接続口８Ｄは、ウォータジャケット８Ｂを通って温度上昇した冷却水をラジエータ１１に向けて流出させるもので、後述するラジエータ循環路１４の往路１４Ａが接続される。流入側に位置する主接続口８Ｅは、ラジエータ１１によって冷却された冷却水が流入するもので、ラジエータ循環路１４の復路１４Ｂが接続される。次に、流出側に位置する副接続口８Ｆは、温度上昇した冷却水を暖房用室内機２８に設けられたヒータコア２８Ｂに向けて流出させるもので、後述する暖房用循環路２９の往路２９Ａが接続される。流入側に位置する副接続口８Ｇは、ヒータコア２８Ｂから戻される冷却水が流入するもので、暖房用循環路２９の復路２９Ｂが接続される。なお、冷却水は、エンジン８を冷却するものであり、大部分はラジエータ１１に送って冷却する必要がある。従って、流出側に位置する副接続口８Ｆに対応する通路には、冷却水の流出量を制限するための絞り部８Ｈが設けられている。
【００３１】
ここで、ディーゼルエンジン８は、高効率で耐久性に優れているが、粒子状物質（ＰＭ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）等の有害物質が排気ガスと一緒に排気管９から排出されてしまう。そこで、排気管９に取付けられる後述の排気ガス後処理装置２１は、粒子状物質を除去するＰＭ捕集装置２２と、窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去するＮＯｘ浄化装置２３とを備えている。
【００３２】
１０はエンジン８の冷却ファン８Ａに対面して設けられた熱交換装置（図２参照）で、該熱交換装置１０は、エンジン８の冷却水を冷却するためのラジエータ１１と、作動油を冷却するためのオイルクーラ１２と、エンジン８が吸込む空気を冷却するインタクーラ１３等とにより構成されている。ラジエータ１１には、図３に示すように、温度上昇した冷却水が流入する流入口１１Ａと、冷却後の冷却水が流出する流出口１１Ｂとが設けられている。
【００３３】
１４はエンジン８とラジエータ１１との間を接続して設けられたラジエータ循環路で、該ラジエータ循環路１４は、冷却水をエンジン８のウォータジャケット８Ｂとラジエータ１１との間で循環流通させるものである。ラジエータ循環路１４は、エンジン８の主接続口８Ｄとラジエータ１１の流入口１１Ａとの間を接続する往路１４Ａと、エンジン８の主接続口８Ｅとラジエータ１１の流出口１１Ｂとの間を接続する復路１４Ｂとによって構成されている。
【００３４】
１５はエンジン８を挟んで熱交換装置１０と反対側に取付けられた油圧ポンプで、該油圧ポンプ１５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１６からの作動油を圧油として各種アクチュエータに向けて吐出するものである。
【００３５】
１６はエンジン８（油圧ポンプ１５）の前側に位置して旋回フレーム５上に設けられた作動油タンクで、この作動油タンク１６は、油圧ポンプ１５に供給する作動油を貯えるものである。１７は作動油タンク１６の前側に隣接するように旋回フレーム５上に設けられた燃料タンクで、この燃料タンク１７は、エンジン８に供給する燃料を貯えるものである。
【００３６】
１８はキャブ６と左，右方向の反対側となる燃料タンク１７の前側に位置して旋回フレーム５上に設けられた物品収容箱である（図１参照）。この物品収容箱１８は、内部が空洞となるボックス構造をなし、その内部には、後述の尿素水タンク２５等が収容されている。
【００３７】
１９はキャブ６の後側に位置して旋回フレーム５上に設けられたユーティリティ室を示している。このユーティリティ室１９内には、メンテナンス用の工具、グリースガン、消耗部品、油圧機器等を収容することができる。ユーティリティ室１９は、キャブ６の後面に対面するように左，右方向に延びて立設された前仕切板１９Ａと、熱交換装置１０の前側に位置して左，右方向に延びて立設された後仕切板１９Ｂと、後述する建屋カバー２０の上面カバー部２０Ｂ等によって画成されている。
【００３８】
２０はエンジン８、熱交換装置１０等を覆う建屋カバーで、該建屋カバー２０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２０は、熱交換装置１０、ユーティリティ室１９等の側方を覆うキャブ側カバー部（図示せず）と、油圧ポンプ１５等の側方を覆うポンプ側カバー部２０Ａと、側面の両カバー部２０Ａの上側に位置してエンジン８、ユーティリティ室１９等の上側を覆う上面カバー部２０Ｂとにより大略構成されている。また、上面カバー部２０Ｂ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２０Ｃが設けられている。
【００３９】
次に、粒子状物質を除去するＰＭ捕集装置２２と窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去するＮＯｘ浄化装置２３とを備えた排気ガス後処理装置２１の構成について、図２、図３を参照しつつ述べる。
【００４０】
２１はエンジン８の排気管９に接続して設けられた排気ガス後処理装置である。この排気ガス後処理装置２１は、排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を捕集して除去するＰＭ捕集装置２２と、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元剤となる尿素水（尿素水溶液）を用いて浄化する後述のＮＯｘ浄化装置２３とを備えるものである。そして、排気ガス後処理装置２１は、ＰＭ捕集装置２２とＮＯｘ浄化装置２３とにより大略構成されている。
【００４１】
２２はエンジン８の排気管９の出口側に接続して設けられたＰＭ捕集装置（粒子状物質除去装置）である。このＰＭ捕集装置２２は、排気ガスに含まれる粒子状物質（ＰＭ）を捕集して除去するものである。ＰＭ捕集装置２２は、円筒状容器として形成された筒状ケース２２Ａと、該筒状ケース２２Ａ内に収容されたＰＭ捕集フィルタ２２Ｂとにより大略構成されている。このＰＭ捕集フィルタ２２Ｂ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。
【００４２】
２３はＰＭ捕集装置２２の下流側に接続して設けられたＮＯｘ浄化装置である。このＮＯｘ浄化装置２３は、尿素水を利用して排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化するものである。ＮＯｘ浄化装置２３は、筒状容器として形成された筒状ケース２３Ａと、該筒状ケース２３Ａの入口側をＰＭ捕集装置２２の出口側に接続する中間配管２３Ｂと、前記筒状ケース２３Ａの出口側から上側に延びた尾管２３Ｃと、前記筒状ケース２３Ａ内に収容された尿素選択還元触媒２３Ｄと、該尿素選択還元触媒２３Ｄの下流側に設けられた酸化触媒２３Ｅとにより大略構成されている。
【００４３】
ここで、ＮＯｘ浄化装置２３は、中間配管２３Ｂに設けられた後述の尿素水噴射弁２４により排気ガス中に尿素水を噴射し、尿素選択還元触媒２３Ｄにより尿素水から生成されたアンモニアを用いて排気ガス中のＮＯｘを還元反応させ、水と窒素に分解し、さらに、酸化触媒２３Ｅでは、ＮＯｘを還元した後に残った残留アンモニアを酸化することにより、水と窒素に分離することができる。
【００４４】
２４はＮＯｘ浄化装置２３の中間配管２３Ｂに設けられた尿素水噴射弁で、該尿素水噴射弁２４は、尿素選択還元触媒２３Ｄの上流側となる中間配管２３Ｂ内に尿素水を噴射するものである。尿素水噴射弁２４は、後述の接続配管２６、供給ポンプ２７を介して尿素水タンク２５に接続されている。
【００４５】
次に、還元剤である尿素水を貯え、この貯えた尿素水をＮＯｘ浄化装置２３に対して供給するための構成について説明する。
【００４６】
２５はＮＯｘ浄化装置２３と接続して設けられた尿素水タンクを示している。この尿素水タンク２５は、尿素水噴射弁２４からＮＯｘ浄化装置２３に噴射するための尿素水を貯えるもので、物品収容箱１８内に収容されている。尿素水タンク２５は、ボックス状の密閉容器として形成され、上部には給水用の給水口２５Ａが設けられている。一方、尿素水タンク２５の下部には、後述の接続配管２６が接続されている。
【００４７】
ここで、尿素水は、−１１℃以下で凍結するから、寒冷地で作業する場合には、尿素水が凍結しないように熱を加える必要がある。そこで、尿素水タンク２５には、温度上昇したエンジン８の冷却水を利用して尿素水に熱を加える後述の尿素水加熱部３０が設けられている。
【００４８】
２６は尿素水タンク２５と尿素水噴射弁２４とを接続して設けられた接続配管である。この接続配管２６には、尿素水タンク２５側寄りに位置して供給ポンプ２７が設けられている。これにより、尿素水タンク２５内の尿素水は、接続配管２６を介して尿素水噴射弁２４に加圧状態で供給することができる。
【００４９】
２８はキャブ６内に設けられた暖房用室内機である。この暖房用室内機２８は、暖房専用機または冷房装置も備えた空調装置の室内機の一部として設けられている。暖房用室内機２８は、ダクト状のケーシング２８Ａ内にヒータコア２８Ｂを有し、このヒータコア２８Ｂに向けて送風ファン（図示せず）から送風することにより、温められた温風をキャブ６内に吹き出し、キャブ６内をオペレータが好ましい温度環境に調整するものである。
【００５０】
暖房用室内機２８のケーシング２８Ａには、ヒータコア２８Ｂの端部に位置して流入口２８Ｃと流出口２８Ｄが設けられている。この流入口２８Ｃには後述する暖房用循環路２９の往路２９Ａが接続され、流出口２８Ｄには暖房用循環路２９の復路２９Ｂが接続されている。
【００５１】
２９はエンジン８のウォータジャケット８Ｂと暖房用室内機２８のヒータコア２８Ｂとの間を接続して設けられた暖房用循環路である。この暖房用循環路２９は、エンジン８のウォータジャケット８Ｂと暖房用室内機２８のヒータコア２８Ｂとの間でエンジン８の冷却水（温水）を循環流通させるものである。
【００５２】
暖房用循環路２９は、エンジン８を冷却して温度上昇した冷却水を暖房用室内機２８に供給するために、エンジン８の流出側の副接続口８Ｆと暖房用室内機２８の流入口２８Ｃとの間を接続した往路２９Ａと、ヒータコア２８Ｂからの冷却水をウォータジャケット８Ｂに戻すために、エンジン８の流入側の副接続口８Ｇと暖房用室内機２８の流出口２８Ｄとの間を接続した復路２９Ｂとにより構成されている。
【００５３】
次に、本実施の形態の特徴部分である尿素水タンク２５内の尿素水を加熱するための構成、具体的には、尿素水加熱部３０、分岐循環路３１、補助ポンプ３２、流量制御弁３３の構成について述べる。
【００５４】
３０は尿素水タンク２５に設けられた尿素水加熱部で、該尿素水加熱部３０は、エンジン８で温度上昇した冷却水を熱源として利用し、尿素水タンク２５内に貯留された尿素水が凍結しないように加熱するものである。尿素水加熱部３０は、尿素水タンク２５内を延びる伝熱管３０Ａを有し、該伝熱管３０Ａ内には温度上昇した冷却水が流通する。伝熱管３０Ａの流入口３０Ｂには、後述する分岐循環路３１の往路３１Ａが接続され、流出口３０Ｃには、分岐循環路３１の復路３１Ｂが接続されている。
【００５５】
３１は暖房用循環路２９と尿素水加熱部３０との間に設けられた分岐循環路を示している。この分岐循環路３１は、暖房用循環路２９と尿素水加熱部３０との間で、暖房用に供給されるエンジン８の冷却水（温水）を循環流通させるものである。分岐循環路３１は、暖房用循環路２９のうち、キャブ６（暖房用室内機２８）寄りの途中部位から分岐し、その先端部が尿素水加熱部３０に接続されている。分岐循環路３１は、供給側の往路３１Ａと戻し側の復路３１Ｂとにより構成されている。
【００５６】
分岐循環路３１の往路３１Ａは、熱源となるエンジン８の冷却水を尿素水加熱部３０に供給するもので、基端側が暖房用循環路２９の往路２９Ａの途中部位にＴ字継手３１Ｃを用いて接続され、先端側は尿素水加熱部３０の流入口３０Ｂに接続されている。一方、分岐循環路３１の復路３１Ｂは、尿素水加熱部３０を通過した冷却水を暖房用循環路２９に戻すもので、基端側が暖房用循環路２９の復路２９Ｂの途中部位にＴ字継手３１Ｃを用いて接続され、先端側は尿素水加熱部３０の流出口３０Ｃに接続されている。
【００５７】
ここで、分岐循環路３１は、暖房用循環路２９から分岐して設けているから、その分岐位置を尿素水加熱部３０に近い位置とすることにより、エンジン８に直接的に接続する場合に比較して、長さ寸法を大幅に短く形成することができる。この場合には、製造コストを低減できる上に、組立作業時の取回しも容易となる。しかも、暖房用循環路２９を、金属配管、可撓性のホースのいずれで形成した場合でも、金属配管やホースの長さを一部変更することで、それぞれの途中部位に容易にＴ字継手３１Ｃを接続することができる。
【００５８】
３２は分岐循環路３１の往路３１Ａに設けられた補助ポンプで、該補助ポンプ３２は、暖房用循環路２９の往路２９Ａから分かれて分岐循環路３１の往路３１Ａを流れる冷却水を、尿素水加熱部３０に向けて積極的に供給するものである。この補助ポンプ３２は、例えばギヤポンプ、ロータリポンプ等の容積形ポンプや遠心ポンプ、軸流ポンプ等のターボ形ポンプにより構成されている。補助ポンプ３２は、暖房用循環路２９の往路２９Ａから分流した冷却水を、尿素水加熱部３０で流通させた後に復路２９Ｂに合流できればよいから、出力の小さなポンプ装置を用いることができる。さらに、分岐循環路３１の往路３１Ａに補助ポンプ３２を設けたことにより、エンジン８の冷却水ポンプ８Ｃの負担を軽減することができる。
【００５９】
３３は補助ポンプ３２よりも下流側に位置して分岐循環路３１の往路３１Ａに設けられた流量制御弁で、該流量制御弁３３は、尿素水加熱部３０に供給する冷却水の流量を制御するものである。この流量制御弁３３は、コントローラ（図示せず）から制御信号が出力されると、この制御信号に基いて冷却水の流量を調整している。流量制御弁３３の具体例としては、開閉する２ポート２位置の切換弁、固定式の絞り通路と全開通路とを切換える２ポート３位置の切換弁、可変式の絞り弁からなる流量調整弁等により構成されている。流量制御弁３３の制御の一例としては、エンジン８の冷却水が冷えているときには尿素水加熱部３０への冷却水の流れを遮断または流量を最小限としている。また、尿素水タンク２５内の尿素水の温度が低下して凍結の虞があるときには冷却水の流量を増大させる。さらに、尿素水の温度が高くなって結晶化する虞があるときには遮断または流量を最小限とする調整を行っている。
【００６０】
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。
【００６１】
オペレータは、キャブ６に搭乗し、エンジン８を始動して油圧ポンプ１５を駆動する。そして、運転席６Ａに着座した状態で走行用レバー６Ｃを操作することにより、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、作業用レバー６Ｂを操作することにより、作業装置４を俯仰動させて土砂の掘削作業等を行うことができる。
【００６２】
エンジン８の稼動時には、排気管９から有害物質である粒子状物質（ＰＭ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）等が排気ガスの一部として排出される。このときに、ＰＭ捕集装置２２は、排気ガスに含まれる粒子状物質（ＰＭ）をＰＭ捕集フィルタ２２Ｂによって捕集し、捕集した粒子状物質を燃焼させて除去することができる。
【００６３】
一方、ＮＯｘ浄化装置２３は、尿素水タンク２５内の尿素水を、供給ポンプ２７を用いて接続配管２６から尿素水噴射弁２４に圧送供給する。これにより、ＮＯｘ浄化装置２３は、中間配管２３Ｂを通る排気ガス中に尿素水噴射弁２４から尿素水を噴射してアンモニアを生成する。これにより、尿素選択還元触媒２３Ｄでは、窒素酸化物を水と窒素に還元し、酸化触媒２３Ｅでは、ＮＯｘを還元した後に残った残留アンモニアを酸化して水と窒素に分離すことにより、窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量を低減することができる。
【００６４】
ここで、寒冷地で作業を行うことで、尿素水タンク２５内に貯留した尿素水が凍結する虞がある場合について述べる。この場合には、流量制御弁３３を開弁状態とし、補助ポンプ３２を駆動する。これにより、エンジン８のウォータジャケット８Ｂから流出して暖房用循環路２９の往路２９Ａを暖房用室内機２８に向けて流れる冷却水は、その一部が分岐循環路３１の往路３１Ａに流れ込み、補助ポンプ３２によって尿素水加熱部３０に供給される。この尿素水加熱部３０は、温度上昇した冷却水（温水）を伝熱管３０Ａ内で流通させることにより、尿素水タンク２５内の尿素水を内部から加熱して凍結を阻止することができる。尿素水加熱部３０の伝熱管３０Ａを通過した冷却水は、分岐循環路３１の復路３１Ｂを通って暖房用循環路２９の復路２９Ｂに流入し、エンジン８のウォータジャケット８Ｂに戻される。
【００６５】
かくして、第１の実施の形態によれば、尿素水タンク２５内には、温められたエンジン８の冷却水を熱源として流通させることにより、貯留された尿素水を加熱する尿素水加熱部３０を設ける。この上で、暖房用室内機２８にエンジン８の冷却水を循環供給する暖房用循環路２９と尿素水加熱部３０との間には、暖房用循環路２９から分岐した分岐循環路３１を設ける構成としている。従って、エンジン８のウォータジャケット８Ｂから流出する冷却水は、暖房用循環路２９から分岐循環路３１を介して尿素水加熱部３０に供給することができる。
【００６６】
ここで、分岐循環路３１は、暖房用循環路２９から分岐して設けているから、その分岐位置を尿素水加熱部３０に近い位置とすることにより、エンジン８に直接的に接続する場合に比較して、長さ寸法を大幅に短く形成することができる。この場合には、尿素水加熱部３０を設置する場合の製造コストを低減できる上に、分岐循環路３１の取回し作業を容易にして組立作業性を向上することができる。
【００６７】
しかも、暖房用循環路２９は、金属配管、可撓性のホース等により形成することができ、これらの金属配管やホースの長さ寸法を一部変更することで、それぞれの途中部位に分岐循環路３１のＴ字継手３１Ｃを容易に接続することができる。
【００６８】
この結果、エンジン８の接続口８Ｄ〜８Ｇの数を増やすための設計変更、追加工等を行うことなく、該エンジン８の冷却水を熱源として尿素水加熱部３０に供給することができるから、仕様変更に伴う費用や手間を最小限に抑えることができ、簡単な構成で尿素水タンク２５内の尿素水の凍結を防止することができる。
【００６９】
また、分岐循環路３１の往路３１Ａには流量制御弁３３を設けているから、尿素水加熱部３０に供給する冷却水の流量を制御することができる。即ち、流量制御弁３３は、エンジン８の冷却水が冷えているときには、尿素水加熱部３０への冷却水の流れを遮断または流量を最小限とすることができる。また、尿素水タンク２５内の尿素水の温度が低下して凍結の虞があるときには冷却水の流量を増大させることができる。さらに、尿素水の温度が高くなって結晶化する虞があるときには遮断または流量を最小限とすることができる。これにより、流量制御弁３３は、エンジン８の冷却水の温度、キャブ６内の温度、尿素水の温度等の条件に応じて最適な制御を行うことができる。
【００７０】
さらに、分岐循環路３１の往路３１Ａには補助ポンプ３２を設けているから、暖房用循環路２９から分かれて分岐循環路３１を流れる冷却水を、尿素水加熱部３０に向けて積極的に供給することができる。これにより、分岐循環路３１で冷却水を流通させるときの負荷が、エンジン８の冷却水ポンプ８Ｃに作用するのを防止することができ、既存の冷却水ポンプ８Ｃをそのまま使用することができる。
【００７１】
次に、図４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、尿素水タンク、尿素水加熱部をキャブの後側のユーティリティ室に設ける構成としたことにある。なお、第２の実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００７２】
４１は第２の実施の形態による尿素水タンクで、該尿素水タンク４１は、キャブ６の後側に位置するユーティリティ室１９内に配置されている。この尿素水タンク４１は、第１の実施の形態による尿素水タンク２５とほぼ同様に、内部に尿素水を貯えるもので、ボックス状の密閉容器として形成され、その上部には給水用の給水口４１Ａが設けられている。尿素水タンク４１は、接続配管４２を介して尿素水噴射弁２４に接続されている。
【００７３】
４３は尿素水タンク４１に設けられた第２の実施の形態による尿素水加熱部で、該尿素水加熱部４３は、第１の実施の形態による尿素水加熱部３０と同様に、エンジン８の冷却水を熱源として尿素水タンク４１内の尿素水を加熱するものである。
【００７４】
４４は暖房用循環路２９と尿素水加熱部４３との間に設けられた第２の実施の形態による分岐循環路で、該分岐循環路４４は、第１の実施の形態による分岐循環路３１とほぼ同様に、暖房用循環路２９の途中部位から分岐し、その先端部が尿素水加熱部４３に接続されている。また、分岐循環路４４は、供給側の往路４４Ａと戻し側の復路４４Ｂとにより構成され、往路４４Ａには補助ポンプ３２と流量制御弁３３が設けられている。
【００７５】
ここで、第２の実施の形態による分岐循環路４４は、尿素水タンク４１を暖房用室内機２８の近傍に配置したことにより、暖房用循環路２９と尿素水加熱部４３とを近付けることができる。これにより、暖房用循環路２９と尿素水加熱部４３とを接続する分岐循環路４４をより一層短く形成することができる。
【００７６】
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の実施の形態では、暖房用室内機２８に対し尿素水タンク４１を近傍に配置することで、該暖房用循環路２９と尿素水加熱部４３とを接続する分岐循環路４４をより一層短く形成することができる。これにより、分岐循環路４４を設ける場合の製造コストを低減できる上に、分岐循環路４４の取回し作業を容易にして組立作業性を向上することができる。
【００７７】
次に、図５は本発明の第３の実施の形態を示している。本実施の形態の特徴は、尿素水タンク、尿素水加熱部を熱交換装置の上流側のスペースに設ける構成としたことにある。なお、第３の実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００７８】
５１は第３の実施の形態による尿素水タンクで、該尿素水タンク５１は、熱交換装置１０の上流側のスペースに位置して旋回フレーム５上に配置されている。この尿素水タンク５１は、第１の実施の形態による尿素水タンク２５とほぼ同様に、内部に尿素水を貯えるもので、ボックス状の密閉容器として形成され、その上部には給水用の給水口５１Ａが設けられている。尿素水タンク５１は、接続配管５２を介して尿素水噴射弁２４に接続されている。
【００７９】
５３は尿素水タンク５１に設けられた第３の実施の形態による尿素水加熱部で、該尿素水加熱部５３は、第１の実施の形態による尿素水加熱部３０と同様に、エンジン８の冷却水を熱源として尿素水タンク５１内の尿素水を加熱するものである。
【００８０】
５４は暖房用循環路２９と尿素水加熱部５３との間に設けられた第３の実施の形態による分岐循環路で、該分岐循環路５４は、第１の実施の形態による分岐循環路３１とほぼ同様に、暖房用循環路２９の途中部位から分岐し、その先端部が尿素水加熱部５３に接続されている。また、分岐循環路５４は、供給側の往路５４Ａと戻し側の復路５４Ｂとにより構成されている。
【００８１】
ここで、第３の実施の形態による分岐循環路５４は、尿素水タンク５１をエンジン８の近傍に配置したことにより、暖房用循環路２９と尿素水加熱部５３とを近付けることができる。これにより、暖房用循環路２９と尿素水加熱部５３とを接続する分岐循環路５４を短く形成することができる。また、第３の実施の形態では、尿素水タンク５１をエンジン８の近傍に配置しているから、エンジン８から冷却水を吐出させるときの吐出力だけで、この冷却水を尿素水加熱部５３に供給することができる。従って、分岐循環路５４の往路５４Ａには流量制御弁３３だけを設ける構成としている。
【００８２】
かくして、このように構成された第３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３の実施の形態では、エンジン８の近傍に尿素水タンク５１を配置することで、暖房用循環路２９と尿素水加熱部５３とを接続する分岐循環路５４を短く形成することができる。これにより、分岐循環路５４を安価に設けることができる上に、分岐循環路５４を容易に取回すことができる。しかも、分岐循環路５４の往路５４Ａから補助ポンプ３２を省略できるから、構成を簡略化することができる。
【００８３】
次に、図６は本発明の第４の実施の形態を示している。本実施の形態の特徴は、尿素水タンク、尿素水加熱部をカウンタウエイトに設ける構成としたことにある。なお、第４の実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００８４】
６１は旋回フレーム５の後端部に取付けられた第４の実施の形態によるカウンタウエイトである。このカウンタウエイト６１は、第１の実施の形態によるカウンタウエイト７とほぼ同様に、作業装置４との重量バランスをとるもので、前面が平坦面となり、後面が湾曲するように突出した中空容器として形成され、その内部には、鉄スクラップ、コンクリート等の重量物が充填されている。
【００８５】
しかし、第４の実施の形態によるカウンタウエイト６１は、前側に位置して凹陥部６１Ａが設けられている点で、第１の実施の形態によるカウンタウエイト７と相違している。この凹陥部６１Ａは、カウンタウエイト６１の上面部および前面部を切欠いてステップ状に窪ませることにより、左，右方向に長尺な直方体状の収容空間を備えている。
【００８６】
ここで、カウンタウエイト６１に凹陥部６１Ａを形成した場合、この凹陥部６１Ａの分だけカウンタウエイト６１の容積が小さくなる。しかし、カウンタウエイト６１に充填する重量物の比重を高める（例えば鉄スクラップの比率を高める）ことにより、適正な重量を得ることができる。
【００８７】
６２は第４の実施の形態による尿素水タンクで、該尿素水タンク６２は、カウンタウエイト６１の凹陥部６１Ａ内に配置されている。この尿素水タンク６２は、第１の実施の形態による尿素水タンク２５とほぼ同様に、内部に尿素水を貯えるもので、ボックス状の密閉容器として形成され、その上部には給水用の給水口６２Ａが設けられている。尿素水タンク６２は、接続配管６３を介して尿素水噴射弁２４に接続されている。
【００８８】
６４は尿素水タンク６２に設けられた第４の実施の形態による尿素水加熱部で、該尿素水加熱部６４は、第１の実施の形態による尿素水加熱部３０と同様に、エンジン８の冷却水を熱源として尿素水タンク６２内の尿素水を加熱するものである。
【００８９】
６５は暖房用循環路２９と尿素水加熱部６４との間に設けられた第４の実施の形態による分岐循環路で、該分岐循環路６５は、第１の実施の形態による分岐循環路３１とほぼ同様に、暖房用循環路２９の途中部位から分岐し、その先端部が尿素水加熱部６４に接続されている。また、分岐循環路６５は、供給側の往路６５Ａと戻し側の復路６５Ｂとにより構成されている。
【００９０】
ここで、第４の実施の形態による分岐循環路６５は、尿素水タンク６２をエンジン８の近傍に配置したことにより、暖房用循環路２９と尿素水加熱部６４とを近付けることができるから、分岐循環路６５を短く形成することができる。また、第４の実施の形態では、尿素水タンク６２をエンジン８の近傍に配置しているから、エンジン８から冷却水を吐出させるときの吐出力だけで、この冷却水を尿素水加熱部６４に供給することができる。従って、分岐循環路６５の往路６５Ａには流量制御弁３３だけを設ける構成としている。
【００９１】
かくして、このように構成された第４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４の実施の形態では、エンジン８の近傍に尿素水タンク６２を配置することで、暖房用循環路２９と尿素水加熱部６４とを接続する分岐循環路６５を短く形成することができる。これにより、分岐循環路６５を安価に設けることができる上に、分岐循環路６５を容易に取回すことができる。しかも、分岐循環路６５の往路６５Ａから補助ポンプ３２を省略できるから、構成を簡略化することができる。さらに、尿素水タンク６２は、尿素水噴射弁２４に対しても近傍に位置しているから、接続配管６３を短く形成することができる。
【００９２】
なお、第１の実施の形態では、暖房用循環路２９の往路２９Ａ，復路２９Ｂを、エンジン８の外面に設けた副接続口８Ｆ，８Ｇを介してウォータジャケット８Ｂから分岐させた場合を例示している。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば図７に示す変形例のように構成してもよい。即ち、暖房用循環路７１の往路７１Ａ，復路７１Ｂは、ラジエータ循環路１４の往路１４Ａ，復路１４Ｂから分岐して設けることで、暖房用循環路７１をラジエータ循環路１４を介してエンジン８′のウォータジャケット８Ｂに接続する構成としてもよい。さらに、暖房用循環路の往路と復路は、ラジエータ１１の流入口１１Ａと流出口１１Ｂから分岐して接続する構成としてもよい。これらの構成は、他の実施の形態にも同様に適用できるものである。
【００９３】
また、第１の実施の形態では、分岐循環路３１の往路３１Ａに流量制御弁３３を設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、図３中に二点鎖線で示すように、流量制御弁３３′を分岐循環路３１の復路３１Ｂに設ける構成としてもよい。また、分岐循環路３１の往路３１Ａに設けた補助ポンプ３２が容積形ポンプからなり、冷却水の流量を調整することができる場合には、流量制御弁３３を省略する構成としてもよい。この構成は、他の実施の形態にも同様に適用できるものである。
【００９４】
また、第１の実施の形態では、分岐循環路３１の往路３１Ａに補助ポンプ３２と流量制御弁３３とを別個に設けた場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば補助ポンプ３２と流量制御弁３３とを１つの部品として構成してもよい。この構成は、第２の実施の形態にも同様に適用できるものである。
【００９５】
さらに、各実施の形態では、建設機械として、クローラ式の油圧ショベル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、ホイール式の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、油圧クレーン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】
【００９６】
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
６ キャブ
８，８′ エンジン
８Ｂ ウォータジャケット
９ 排気管
１０ 熱交換装置
１１ ラジエータ
１４ ラジエータ循環路
１４Ａ，２９Ａ，３１Ａ，４４Ａ，５４Ａ，６５Ａ，７１Ａ 往路
１４Ｂ，２９Ｂ，３１Ｂ，４４Ｂ，５４Ｂ，６５Ｂ，７１Ｂ 復路
２３ ＮＯｘ浄化装置
２３Ｄ 尿素選択還元触媒
２４ 尿素水噴射弁
２５，４１，５１，６２ 尿素水タンク
２６，４２，５２，６３ 接続配管
２８ 暖房用室内機
２９，７１ 暖房用循環路
３０，４３，５３，６４ 尿素水加熱部
３１，４４，５４，６５ 分岐循環路
３２ 補助ポンプ
３３，３３′ 流量制御弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自走可能な車体と、該車体の前側に設けられオペレータが搭乗するキャブと、前記車体の後側に搭載されたエンジンと、該エンジンを冷やして温度上昇した冷却水の熱を下げるために該エンジンのウォータジャケットとラジエータ循環路を介して接続されたラジエータと、前記エンジンの排気管に設けられ排気ガス中の窒素酸化物を除去する尿素選択還元触媒を備えたＮＯｘ浄化装置と、前記エンジンの排気管の途中であって該ＮＯｘ浄化装置の上流側に設けられた尿素水噴射弁と、還元剤である尿素水を貯えるために中空な容器からなる尿素水タンクと、該尿素水タンクと前記尿素水噴射弁との間を接続する接続配管と、前記キャブ内に設けられ前記エンジンの冷却水の熱を利用してキャブ内に温風を吹出す暖房用室内機と、前記エンジンの冷却水を該暖房用室内機との間で循環流通させる暖房用循環路とを備えてなる建設機械において、
前記尿素水タンクには、前記エンジンの冷却水を流通させることにより尿素水を加熱する尿素水加熱部を設け、
前記暖房用循環路と前記尿素水加熱部との間には、前記暖房用循環路から分岐した分岐循環路を設ける構成としたことを特徴とする建設機械。
【請求項２】
前記分岐循環路には、前記尿素水加熱部に供給する冷却水の流量を制御する流量制御弁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】
前記分岐循環路には、前記暖房用循環路から分かれて該分岐循環路を流れる冷却水を前記尿素水加熱部に向けて供給するための補助ポンプ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。
【請求項１】
自走可能な車体と、該車体の前側に設けられオペレータが搭乗するキャブと、前記車体の後側に搭載されたエンジンと、該エンジンを冷やして温度上昇した冷却水の熱を下げるために該エンジンのウォータジャケットとラジエータ循環路を介して接続されたラジエータと、前記エンジンの排気管に設けられ排気ガス中の窒素酸化物を除去する尿素選択還元触媒を備えたＮＯｘ浄化装置と、前記エンジンの排気管の途中であって該ＮＯｘ浄化装置の上流側に設けられた尿素水噴射弁と、還元剤である尿素水を貯えるために中空な容器からなる尿素水タンクと、該尿素水タンクと前記尿素水噴射弁との間を接続する接続配管と、前記キャブ内に設けられ前記エンジンの冷却水の熱を利用してキャブ内に温風を吹出す暖房用室内機と、前記エンジンの冷却水を該暖房用室内機との間で循環流通させる暖房用循環路とを備えてなる建設機械において、
前記尿素水タンクには、前記エンジンの冷却水を流通させることにより尿素水を加熱する尿素水加熱部を設け、
前記暖房用循環路と前記尿素水加熱部との間には、前記暖房用循環路から分岐した分岐循環路を設ける構成としたことを特徴とする建設機械。
【請求項２】
前記分岐循環路には、前記尿素水加熱部に供給する冷却水の流量を制御する流量制御弁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】
前記分岐循環路には、前記暖房用循環路から分かれて該分岐循環路を流れる冷却水を前記尿素水加熱部に向けて供給するための補助ポンプ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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２３７２３２（Ｐ２０１２−２３７２３２Ａ）
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０６２８８（Ｐ２０１１−１０６２８８）
【出願日】平成２３年５月１１日（２０１１．５．１１）
【出願人】（０００００５５２２）日立建機株式会社 (2,611)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月１１日（２０１１．５．１１）
【出願人】（０００００５５２２）日立建機株式会社 (2,611)
【Ｆターム（参考）】
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