JP4909027B2 - エンジン駆動圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、エンジン駆動圧縮機に関して、詳しくは吐出圧力を適宜設定可能なエンジン駆動圧縮機に関するものである。

任意の吐出圧力を持つ圧縮空気を供給する装置として、例えばエンジンによって駆動されるエンジン駆動圧縮機が知られている。エンジン駆動圧縮機は吸入した空気を圧縮して、必要とされる吐出圧力まで加圧して供給する装置で、エンジン駆動圧縮機が供給する吐出圧力は、エンジン駆動圧縮機に備えられる圧力調整弁の設定圧力値によって決定される。

しかしながら、エンジン駆動圧縮機には作業内容によって異なる吐出圧力が要求される。例えば、通常の塗装・コンクリート吹き付け作業、エアブロー作業では０．６９ＭＰａ程度の低圧でよいが、ダウンザホール工法、大口径ボーリング工事等では、０．７８ＭＰａ〜２．４０ＭＰａの高圧が必要になる。

また、ダウンザホール工法においても岩盤層、転石層の掘削時は高圧が必要となるが、それ以外の場合は低圧でもよい。

このように、作業内容で異なる吐出圧力を供給するためには、供給する吐出圧力に対応する圧力調整弁を備えるエンジン駆動圧縮機を揃えるか、作業内容に応じて圧力調整弁の設定圧力値を調整し直すことが必要になり、コスト的にも作業効率の観点からも問題となっていた。

そこで、前記のような異なる吐出圧力を供給するために、従来、エンジン駆動圧縮機が、異なる設定圧力値を有する２つの圧力調整弁を並列に接続して、一方の圧力調整弁に開閉自在のバルブを設け、前記のバルブの開閉操作によって供給する吐出圧力を切り替える技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−１１６００９号公報（段落００１０〜００１１、図１）

しかしながら、特許文献１で開示されるエンジン駆動圧縮機においては、２つの圧力調整弁にそれぞれ配管が必要となるため、配管が煩雑で、製造コストが高くなり、エンジン駆動圧縮機本体が大きくなるという問題がある。

また、エンジン駆動圧縮機に要求される吐出圧力は、例えば０．６９ＭＰａ、０．７８ＭＰａ、０．８３ＭＰａ、１．０３ＭＰａ、１．２７ＭＰａ、２．０７ＭＰａ、２．４０ＭＰａなどが一般的であるが、特許文献１で開示されるエンジン駆動圧縮機においては、前記のうち２種類の吐出圧力しか選択できないという問題もある。

そこで、本発明は、任意の吐出圧力を設定でき、設定された吐出圧力の圧縮空気を供給可能なエンジン駆動圧縮機を供給することを課題とする。

前記課題を解決するため、請求項１にかかる発明は、回転速度を検出する機能と、検出した前記回転速度を所定の電気信号に変換して出力する機能と、を有する回転速度検出手段を備えるエンジンと、前記エンジンにより駆動される圧縮機本体と、前記圧縮機本体で圧縮された圧縮空気を貯留する貯留手段と、前記貯留手段に貯留される前記圧縮空気の圧力を検出する第１圧力検出手段と、任意の吐出圧力を設定できる圧力設定手段と、前記圧縮機本体に吸気される吸入空気の吸気量を調節する吸気調節弁と、を含んで構成されるエンジン駆動圧縮機とした。そして、前記貯留手段内の圧力が前記設定圧力に等しくなるように、前記吸気調節弁を制御して、前記圧縮機本体への前記吸入空気の吸気量を調節する制御手段を備え、前記制御手段は、前記回転速度検出手段が出力する前記電気信号を入力する第１の電気信号入力手段と、前記吐出圧力に対応した前記エンジンの回転速度を設定するのに使用する、エンジン回転速度設定用データを記憶する記憶部と、前記第１の電気信号入力手段に入力された前記電気信号に基づいて算出する前記エンジンの回転速度が、設定された前記吐出圧力と前記エンジン回転速度設定用データとに基づいて設定される回転速度に等しくなるように、前記エンジンに指令を与えるエンジン回転速度制御部と、を備えることを特徴とする。

請求項１にかかる発明によると、貯留手段に貯留する圧縮空気の圧力を、圧力設定手段によって任意に設定できる。そして、貯留手段に貯留する圧縮空気の圧力と、設定した圧力とを同等に維持することができる。
さらに、制御手段はエンジンの回転速度を算出することができ、設定された吐出圧力と記憶部に記憶されているエンジン回転速度設定用データとに基づいたエンジン回転速度になるようにエンジンを制御することができる。

また、請求項２にかかる発明の、前記吸気調節弁は、開度調節用に入力される制御用空気の圧力によって開度が制御され、前記制御用空気の圧力を出力して前記吸気調節弁の開度を制御する弁制御手段と、前記制御用空気の圧力を検出する第２圧力検出手段と、をさらに有する前記エンジン駆動圧縮機とした。そして、前記第２圧力検出手段が検出する圧力を、前記弁制御手段を介して調節することで前記吸気調節弁の開度を制御して、前記貯留手段内の圧力が前記吐出圧力に等しくなるように、前記圧縮機本体への前記吸入空気の吸気量を調節する制御手段を有することを特徴とする。

請求項２にかかる発明によると、吸気調節弁を制御する空気の圧力を調節して圧縮機本体への吸入空気の吸気量を調節することで、貯留手段に貯留する圧縮空気の圧力と、設定した圧力とを同等に維持することができる。

また、請求項３にかかる発明は、前記第１圧力検出手段と前記第２圧力検出手段は、検出した圧力を所定の電気信号に変換して出力する機能を有し、前記制御手段は、前記第１圧力検出手段が出力する前記電気信号を入力する第２の電気信号入力手段と、前記第２圧力検出手段が出力する前記電気信号を入力する第３の電気信号入力手段と、前記第２の電気信号入力手段に入力される前記電気信号に基づいて、前記第１圧力検出手段が検出する圧力を算出し、前記第３の電気信号入力手段に入力される前記電気信号に基づいて、前記第２圧力検出手段が検出する圧力を算出する演算部と、を備えることを特徴とする。

請求項３にかかる発明によると、制御手段は第１圧力検出手段と第２圧力検出手段とが検出する圧力を、電気信号として検出することができる。

また、請求項４にかかる発明の、前記圧力設定手段は、前記吐出圧力の値を複数の数値で表示する表示部と、前記表示部に表示される前記数値を１ずつ上昇させる方向に操作することができるアップボタン、及び前記数値を１ずつ下降させる方向に操作することができるダウンボタンを有する操作部と、を備えることを特徴とする。

請求項４にかかる発明によると、圧力設定手段は設定する吐出圧力の値を複数の数値で表示することができ、アップボタン、ダウンボタンによって数値を１ずつ上下することができる。

また、請求項５にかかる発明は、前記弁制御手段は電空比例弁で構成されることを特徴とする。

請求項５にかかる発明によると、弁制御手段として電空比例弁を使用することができる。

本発明によれば、３つ以上の異なる吐出圧力のうちから、任意に吐出圧力を設定でき、設定された吐出圧力を、一台のエンジン駆動圧縮機だけで供給可能なエンジン駆動圧縮機を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、適宜、図を用いて詳細に説明する。

図１は、本実施形態に係るエンジン駆動圧縮機の概略構成を示すブロック図である。エンジン駆動圧縮機１は、圧縮機本体２と、圧縮機本体２を駆動するエンジン３と、圧縮機本体２で圧縮される圧縮空気に混合する油分を分離し、かつ、圧縮空気を貯留するオイルチャンバ（貯留手段）４と、を含んで構成される。

圧縮機本体２には、一端が大気側に開口した吸気管２ｂが備わっていて、エンジン駆動圧縮機１の動作時に、圧縮機本体２の外部の空気を吸気して、吸気管２ｂを介して圧縮機本体２に取り込むことができる（以下、吸入空気と称する）。なお、吸気管２ｂの大気側に開口した側には、エアクリーナ２ｃを備えていてもよい。エアクリーナ２ｃを備え、吸入空気をエアクリーナ２ｃを介して圧縮機本体２に吸入することによって、吸入空気の異物を除去することができる。

そして、圧縮機本体２とオイルチャンバ４とは、ディスチャージパイプ４ｂで接続されていて、圧縮機本体２で圧縮された圧縮空気は、ディスチャージパイプ４ｂを介してオイルチャンバ４に送られる。また、オイルチャンバ４にはサービスバルブ４ａが備わっていて、サービスバルブ４ａの操作によってオイルチャンバ４に貯留される圧縮空気が負荷に供給される。

そして、本実施形態においては、オイルチャンバ４に貯留される圧縮空気の圧力（以下、貯留圧力と称する）を設定する機能と、貯留圧力が設定された圧力と同等になるように、圧縮機本体２への吸入空気の吸気量を制御する制御ユニット（制御手段）５を備えることを特徴とする。

制御ユニット５は、圧力設定手段によって、貯留圧力として設定される圧力（以下、設定圧力と称する）と貯留圧力とを比較して、貯留圧力と設定圧力とが等しくない場合は、貯留圧力と設定圧力とが等しくなるように、圧縮機本体２への吸入空気の吸気量を調節し、さらに、エンジン３のエンジン回転速度を増減させて調節する。

前記のように、制御ユニット５で圧縮機本体２への吸入空気の吸気量を調節するため、圧縮機本体２には容量レギュレータ（吸気調節弁）２ａが備わっており、配管途中に設けられる電空比例弁（弁制御手段）５ａから出力される空気（以下、本発明では制御用空気と称する）の圧力によって制御される。

電空比例弁５ａは、圧縮空気源から入力される圧縮空気が流れる空気流路に、例えば電気式の開閉弁を有し、入力される制御信号（例えば、電流値や電圧値）に対応して開閉弁の開度を調節し、開閉弁の上流に入力される圧縮空気源の圧縮空気の空気圧力を調節して、開閉弁の下流側に任意の空気圧力を出力する装置である。そして、本実施形態において、電空比例弁５ａは、逆止弁５ｂおよびオリフィス５ｃを介して、圧縮機本体２に備わる容量レギュレータ２ａに接続される。なお、電空比例弁５ａは、特に限定されるものではなく、汎用のものを使用すればよい。

容量レギュレータ２ａは、例えば電空比例弁５ａが出力する制御用空気の圧力に対応して、吸気管２ｂを開放から閉鎖までの範囲で調節して、吸気管２ｂを流れる空気の流量を調節することで、圧縮機本体２に取り込まれる吸入空気の吸気量を調節する装置である。

図２は容量レギュレータの断面図である。図２に示すように、容量レギュレータ２ａは吸気口２ａ１と空気流路２ａ２とを有していて、吸気口２ａ１は空気流路２ａ２の側面に、容量レギュレータ２ａの外部に向けて開口している。そして、吸気口２ａ１には、吸気管２ｂが接続され、吸気管２ｂを介して吸入される吸入空気が、吸気口２ａ１から空気流路２ａ２を経由して圧縮機本体２（図１参照）に吸入される。

空気流路２ａ２には、吸気口２ａ１に近接・離反する方向に移動可能な開閉バルブ２ａ４が備わっていて、吸気口２ａ１の開度を調節することができる。そして、通常は開閉バネ２ａ５の付勢力によって、吸気口２ａ１から離反する方向に移動した状態に保持され、吸気口２ａ１は開いた状態になる。このように、吸気口２ａ１の開度を調節することで、吸気管２ｂを開放から閉鎖までの範囲で調節することができる。開閉バルブ２ａ４の、吸気口２ａ１と反対の側は、ノズル２ａ６を有するＬ室２ａ３に収納されていて、Ｌ室２ａ３には、電空比例弁５ａから制御用空気が入力される。Ｌ室２ａ３に電空比例弁５ａから制御用空気が入力されると、制御用空気は、ノズル２ａ６を介して、漏れ空気として圧縮機本体２（図１参照）に流入する構造である。しかし、電空比例弁５ａからＬ室２ａ３に入力される空気量が多くなり、開閉バルブ２ａ４にかかる圧力が、開閉バネ２ａ５の付勢力に抗して上回ると、開閉バルブ２ａ４は、制御用空気の圧力によって吸気口２ａ１に近接する方向に移動され、吸気口２ａ１の開度が小さくなり、開閉バルブ２ａ４が吸気口２ａ１の周囲に圧接されると、吸気口２ａ１は閉じる。なお、図２において、２点鎖線（想像線）は吸気口２ａ１が閉じた状態を示している。容量レギュレータ２ａは特に限定されるものではなく、汎用のものを使用すればよい。

ここで、本実施形態において、図１に示すように、電空比例弁５ａには、圧縮空気源としてオイルチャンバ４に貯留される圧縮空気が入力される。しかしながら、オイルチャンバ４の貯留圧力は、例えばサービスバルブ４ａを介して外部に供給される空気の使用量の変動に伴って変動するため、電空比例弁５ａから出力される制御用空気の圧力が、入力されるオイルチャンバ４の貯留圧力の変動に伴って変動して、容量レギュレータ２ａが適切に制御されない場合がある。このため、制御用空気の圧力を検出して制御ユニット５の演算部５０（図３参照）に入力し、演算部５０が算出する電空比例弁５ａの制御量に補正をかけることが好ましい。

このため、電空比例弁５ａの下流に、制御用空気の圧力を検出するための第２圧力センサ（第２圧力検出手段）５ｄが備わる。第２圧力センサ５ｄは特に限定されるものではなく、例えば汎用の感圧素子を用いて空気圧の変化を電気信号（電圧等）として出力する形態のものを使用すればよい。さらに、信号線で制御ユニット５と第２圧力センサ５ｄとを接続して、第２圧力センサ５ｄから出力される電気信号を制御用空気の圧力信号として制御ユニット５に入力するように構成すればよい。制御ユニット５は、入力された電気信号に基づいて、第２圧力センサ５ｄが検出した圧力を算出することができる。

また、図１に示すように、エンジン３は、回転速度等を制御するエンジン制御ユニット（Engine Control Unit：以下、ＥＣＵと称する）３ａを有する。そして、制御ユニット５はＥＣＵ３ａと信号線で接続され、制御ユニット５は、エンジン回転速度制御信号でＥＣＵ３ａを制御して、エンジン３のエンジン回転速度等を制御する。

また、制御ユニット５はエンジン３のエンジン回転速度をフィードバックして取り込むため、エンジン３には回転速度検出手段３ｂが備えられる。回転速度検出手段３ｂは特に限定されるものではなく、例えば汎用の電磁ピックアップ式のセンサを用いればよい。電磁ピックアップ式のセンサは、エンジン回転速度を交流電圧の周波数として出力でき、この交流電圧の周波数はエンジン回転速度に比例するので、この交流電圧（電気信号）をエンジン回転速度信号として、信号線を介して制御ユニット５に入力するように構成すればよい。このような構成によって、制御ユニット５は入力された交流電圧の周波数からエンジン３のエンジン回転速度を算出することができる。

さらに、制御ユニット５は、設定圧力と貯留圧力とを比較するため、貯留圧力を検出する構成とする。そのため、オイルチャンバ４には第１圧力センサ（第１圧力検出手段）４ｃが備えられる。第１圧力センサ４ｃは特に限定されるものではなく、例えば第２圧力センサ５ｄと同等のものを使用すればよい。なお、第１圧力センサ４ｃはオイルチャンバ４に備わることは限定されず、オイルチャンバ４とサービスバルブ４ａとの間の配管に備わっていてもよい。また、第１圧力センサ４ｃは検出した圧力を所定の電気信号に変換して、制御ユニット５に入力するように構成すればよい。制御ユニット５は、入力された電気信号に基づいて、第１圧力センサ４ｃが検出した圧力を算出する。

図３は、制御ユニットの構成を示すブロック図である。制御ユニット５は、各種演算処理を実行し、制御ユニット５を駆動するための図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）や周辺回路等からなる演算部５０、演算部５０を動作するためのプログラムや各種データ等が記憶されている記憶部５１、圧力値を入力操作して吐出圧力を設定する吐出圧力設定部（圧力設定手段）５２、第１圧力センサ４ｃが出力する電気信号を入力する第１圧力信号入力部（第２の電気信号入力手段）５３ａと第２圧力センサ５ｄが出力する電気信号を入力する第２圧力信号入力部（第３の電気信号入力手段）５３ｂとエンジン３（図１参照）のエンジン回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段３ｂが出力するエンジン回転速度信号を入力するエンジン回転速度入力部（第１の電気信号入力手段）５３ｃを有する信号入力部５３、エンジン回転速度制御信号を出力することで、エンジン３のＥＣＵ３ａに指令を与えるエンジン回転速度制御信号出力部５４ａおよび電空比例弁制御信号を出力する電空比例弁制御信号出力部５４ｂを有する制御信号出力部５４、エンジン回転速度を制御するエンジン回転速度制御部５５と、から構成される。

エンジン回転速度制御部５５は、エンジン回転速度入力部５３ｃを介してエンジン回転速度信号を入力し、入力されたエンジン回転速度信号からエンジン３（図１参照）のエンジン回転速度を算出する。また、エンジン回転速度制御部５５は演算部５０と信号線で接続され、演算部５０が算出する、設定圧力に対応したエンジン回転速度（以下、要求回転速度と称する）が入力される。

そして、エンジン回転速度制御部５５が算出したエンジン３（図１参照）のエンジン回転速度と演算部５０から入力された要求回転速度とに偏差が生じた場合、エンジン回転速度制御信号出力部５４ａを介して、ＥＣＵ３ａに対してエンジン回転速度制御信号を出力し、エンジン３（図１参照）のエンジン回転速度と要求回転速度とが同等になるように、エンジン回転速度を制御する。エンジン回転速度制御信号は、特に限定するものではなく、電圧値や電流値等による電気信号でもよいし、シリアルコマンドのようなデジタル形式の信号でもよく、ＥＣＵ３ａの仕様に対応した信号を用いればよい。

サービスバルブ４ａ（図１参照）を介して外部に供給される空気の使用量が増加するなどして、貯留圧力が設定圧力より低くなると、貯留圧力を上昇させるため、制御ユニット５の演算部５０は、電空比例弁５ａに電空比例弁制御信号出力部５４ｂを介して電空比例弁制御信号を出力して制御用空気の圧力を調節して、吸気管２ｂの開度を大きく開けるように容量レギュレータ２ａを制御する。なお、電空比例弁制御信号は、特に限定するものではなく、例えば電流値の大きさによる電気信号など、使用する電空比例弁５ａの仕様に対応する信号であればよい。

さらに、制御ユニット５の演算部５０は設定圧力に基づいたエンジン３（図１参照）の要求回転数を算出してエンジン回転速度制御部５５に通知する。そして、エンジン回転速度制御信号出力部５４ａを介して、ＥＣＵ３ａ（図１参照）に対してエンジン回転速度制御信号を出力し、エンジン３（図１参照）のエンジン回転速度を上昇させるようにエンジン回転速度を制御する。このように、エンジン回転速度を上昇させることで圧縮機本体２からの吐出空気量を増加する。

また、サービスバルブ４ａが閉じられたり、サービスバルブ４ａを介して外部に供給される空気の使用量が減少したりして貯留圧力が上昇し、設定圧力以上になると、制御ユニット５の演算部５０は、電空比例弁５ａに電空比例弁制御信号出力部５４ｂを介して電空比例弁制御信号を出力して制御用空気の圧力を調節して、吸気管２ｂの開度を小さく閉じるように容量レギュレータ２ａを制御する。

さらに、演算部５０は、設定圧力に基づいたエンジン３（図１参照）の要求回転数を算出してエンジン回転速度制御部５５に通知する。エンジン回転速度制御部５５は、エンジン回転速度制御信号出力部５４ａを介して、ＥＣＵ３ａ（図１参照）に対してエンジン回転速度制御信号を出力し、エンジン３（図１参照）のエンジン回転速度を低減させるようにエンジン回転速度を制御する。

図４は吐出圧力設定部の態様の一例を示す正面図である。図４に示すように、吐出圧力設定部５２は、圧力値を入力操作して設定圧力を設定するための操作部５２ａと、入力操作された圧力値を表示する表示部５２ｂと、から構成される。表示部５２ｂは入力操作された圧力値を、複数の数値で必要な桁数（例えば４桁）の数値として表示する機能を有する。なお、数値の表示は、例えば７セグメントのデジタル表示で行えばよい。吐出圧力設定部５２の態様は限定するものではないが、吐出圧力設定部５２が操作部５２ａと表示部５２ｂとを備えるタッチパネルＴからなる態様が考えられる。そして、操作部５２ａには、表示部５２ｂが表示する圧力値を上昇させるアップボタンＵと下降させるダウンボタンＤ、および設定圧力を決定する決定ボタンＥとが備わる。アップボタンＵは、表示部に表示される数値を１ずつ上昇させる方向に操作することができ、ダウンボタンＤは、数値を１ずつ下降させる方向に操作することができる。

図４の態様を有する吐出圧力設定部５２において設定圧力を設定するには、アップボタンＵもしくはダウンボタンＤに指先等でタッチして、表示部５２ｂに表示される圧力値を上昇もしくは下降させる。そして、表示部５２ｂに希望する設定圧力の値を表示して、決定ボタンＥをタッチするという容易な操作で設定圧力を設定できる。なお、アップボタンＵへのタッチを続けると、表示される圧力値が上昇する方向に早送りされ、ダウンボタンＤへのタッチを続けると、表示される圧力値が下降する方向に早送りされる機能を有し、さらに設定を容易にする構成であってもよい。

このように吐出圧力設定部５２にタッチパネルＴを使用することによって、吐出圧力の設定操作および確認が容易になり、誤操作を防止できるという優れた効果を奏する。なお、図４に示す吐出圧力設定部５２の態様は一例であって、例えばテンキー状に配列された操作ボタンによって、設定圧力値を直接入力する態様であってもよく、吐出圧力設定部５２の態様は問わない。

また、吐出圧力設定部５２で設定された設定圧力は、例えば制御ユニット５の記憶部５１（図３参照）に記憶されることが好ましい。このように設定圧力を記憶部５１に記憶しておくと、エンジン駆動圧縮機１（図１参照）を再始動したときに、制御ユニット５の演算部５０（図３参照）は、記憶部５１に記憶された設定圧力を読み出して設定圧力を吐出圧力として供給できるため、エンジン駆動圧縮機１を停止したときと同じ吐出圧力に設定することができる。

このような構成のエンジン駆動圧縮機１を駆動すると、以下のように任意の吐出圧力を供給することができる（以下、適宜図１〜図４参照）。

図５は、制御ユニットの演算部による吐出圧力制御の流れを示すフローチャートである。図５に示すように、エンジン駆動圧縮機１を始動すると、演算部５０は、記憶部５１に記憶された設定圧力を記憶部５１から読み出す（Ｓ１）。そして、演算部５０は、設定圧力に対応するエンジン３のエンジン回転速度を設定して、エンジン回転速度制御部５５に通知する（Ｓ２）。エンジン回転速度を通知されたエンジン回転速度制御部５５は、エンジン回転速度制御信号出力部５４ａを介してＥＣＵ３ａにエンジン回転速度制御信号を入力して、演算部５０から通知される要求回転速度と、エンジン回転速度入力部５３ｃを介して入力されるエンジン３の回転速度と、を同等の回転速度に保つ。

設定圧力に対応するエンジン３のエンジン回転速度は、例えばエンジン回転速度設定用データＤ１として、あらかじめ記憶部５１に記憶しておけばよい。あるいは、設定圧力からエンジン回転速度を算出する計算式を、演算部５０を駆動するプログラムに組み込んでおけばよい。演算部５０はエンジン回転速度設定用データＤ１を記憶部５１から読み出したり、プログラムに組み込まれた計算式に基づいて設定圧力からエンジン回転速度を算出したりすることによって、設定圧力に対応したエンジン回転速度を設定することができる。

次に、演算部５０は、設定圧力ごとに設定される、貯留圧力の上限値を設定する（Ｓ３）。この貯留圧力の上限値は、設定圧力に対する許容幅として設定される圧力であって、貯留圧力は、設定圧力から前記の上限値までの範囲にあればよいとされる圧力である。そして、設定圧力と貯留圧力の上限値との対応は、例えば上限値データＤ２としてあらかじめ記憶部５１に記憶しておけばよい。あるいは、設定圧力から上限値を算出する計算式を、演算部５０を駆動するプログラムに組み込んでおけばよい。演算部５０は上限値データＤ２を記憶部５１から読み出したり、プログラムに組み込まれた計算式に基づいて設定圧力から上限値を算出したりすることによって、貯留圧力の上限値を設定することができる。

次に、演算部５０は、貯留圧力と設定圧力とを比較して（Ｓ４）、貯留圧力が設定圧力以下のときには（Ｓ４→Ｙｅｓ）、電空比例弁５ａに電空比例弁制御信号出力部５４ｂを介して電空比例弁制御信号を出力して、吸気管２ｂを開放するように、容量レギュレータ２ａを制御する（Ｓ５）。

また、貯留圧力が設定圧力より大きいときは（Ｓ４→Ｎｏ）、演算部５０は、設定圧力ごとの貯留圧力の上限値と、貯留圧力との関係に基づいて、容量レギュレータ２ａを制御して、吸気管２ｂの開度を調節する（Ｓ６）。吸気管２ｂの開度は容量レギュレータ２ａによって調節され、容量レギュレータ２ａは、電空比例弁５ａが出力する制御用空気の圧力によって制御されるため、演算部５０は電空比例弁制御信号出力部５４ｂを介して電空比例弁５ａに電空比例弁制御信号を入力して、制御用空気の圧力を調節する。

吸気管２ｂの開度と、制御用空気の圧力との関係は、容量レギュレータ２ａの特性によって決定される。そして、貯留圧力と吸気管２ｂの開度との最適な関係は、エンジン駆動圧縮機１全体の系の設計値として、あらかじめ設定しておけばよい。このように容量レギュレータ２ａの特性に基づいた、エンジン駆動圧縮機１全体の系の設計値として、貯留圧力と制御用空気の圧力との関係を設定する。

また、図６は、貯留圧力と制御用空気の圧力との関係を示すグラフである。なお、図６に示す関係は説明のための一例に過ぎず、エンジン駆動圧縮機１を構成する各要素の特性に基づいて最適な関係を決定すればよい。図６は縦軸に貯留圧力の上限値に対する上昇幅、横軸に制御用空気の圧力の、前記上限値に対する上昇幅を記載して、貯留圧力の上昇と制御用空気の圧力の上昇との関係を示した図である。

図６における縦軸は、貯留圧力の設定圧力からの上昇幅を、貯留圧力の上限値に対する割合（％）で示したものであって、０のときは貯留圧力と設定圧力とが等しいことを示し、１００のときは、貯留圧力が貯留圧力の上限値であることを示す。また、図６における横軸は、制御用空気の圧力の上昇幅を、貯留圧力の上限値に対する割合（％）で示したものであって、０のときは貯留圧力と設定圧力とが等しいときの制御用空気の圧力を示し、１００のときは貯留圧力が上限値にあるときの制御用空気の圧力を示す。

そして、図６は、貯留圧力の上昇にしたがって、制御用空気の圧力も上昇させることが好ましいことを示している。一例として図６におけるＰ１点は、貯留圧力が設定圧力から上昇して、上限値の８０％に到達した点を示す。このとき、制御用空気の圧力の上昇幅は６０％を示していることから、制御用空気の圧力は、貯留圧力が上限値の６０％に上昇したときと同等の圧力に設定することが好ましいことを示している。

以上のような、貯留圧力と制御用空気の圧力との関係を示すデータを、例えば制御用空気の圧力データＤ３として、あらかじめ記憶部５１に記憶しておけばよい。あるいは、貯留圧力から制御用空気の圧力を算出する計算式を、演算部５０を駆動するプログラムに組み込んでおけばよい。演算部５０は制御用空気の圧力データＤ３を記憶部５１から読み出したり、プログラムに組み込まれた計算式に基づいて貯留圧力から制御用空気の圧力を算出したりすることによって、貯留圧力に対応した制御用空気の圧力を設定することができる。

また、制御用空気の圧力は、第２圧力センサ５ｄで検出されて、例えば電気信号に変換され、第２圧力信号入力部５３ｂを介して、演算部５０に入力される。したがって、演算部５０は、第２圧力センサ５ｄで検出される実際の制御用空気の圧力が、設定された制御用空気の圧力と同等になるように、電空比例弁制御信号出力部５４ｂを介して電空比例弁５ａに電空比例弁制御信号を入力して、電空比例弁５ａの図示しない開閉弁の開度を制御すればよい。

次に、演算部５０は、貯留圧力に対応するエンジン３のエンジン回転速度を設定して、エンジン回転速度制御部５５に通知する（Ｓ７）。

図７は、貯留圧力とエンジン回転速度との関係を示すグラフである。なお、図７に示す関係は説明のための一例に過ぎず、エンジン駆動圧縮機１を構成する各要素の特性に基づいて最適な関係を決定すればよい。図７は縦軸に貯留圧力の上限値に対する上昇幅、横軸にエンジン回転速度の定格運転時のエンジン回転速度に対する低減幅を記載して、貯留圧力の上昇とエンジン回転速度の低減との関係を示した図である。

図７における縦軸は、貯留圧力の設定圧力からの上昇幅を、貯留圧力の上限値に対する割合（％）で示したものであって、０のときは貯留圧力と設定圧力とが等しいことを示し、１００のときは貯留圧力が上限値であることを示す。また、図７における横軸は、エンジン回転速度の低減の割合を、定格回転速度に対する割合（％）で示したものである。ここで、定格回転速度とは、圧縮空気の吐出量が最大で貯留圧力が設定圧力と同等のときのエンジン回転速度であって、１００のときは定格回転速度で運転されていることを示し、０のときはエンジンが無負荷低速アイドル回転で運転していることを示す。

そして、図７は、貯留圧力が上昇するにしたがって、エンジン回転速度を低減させることが好ましいことを示している。一例として図７におけるＰ２点は、貯留圧力が設定圧力から上昇して、上限値の８０％に到達した点を示す。このとき、エンジン回転速度は１０％を示していることから、エンジン回転速度は、無負荷低速アイドル回転から１０％上昇した点で運転させることが好ましいことを示している。

以上のような、貯留圧力の上昇幅とエンジン回転速度との関係を示すデータを、例えばエンジン回転速度低減データＤ４として、あらかじめ記憶部５１に記憶しておけばよい。あるいは、貯留圧力の上昇幅からエンジン回転速度を算出する計算式を、演算部５０を駆動するプログラムに組み込んでおけばよい。演算部５０はエンジン回転速度低減データＤ４を記憶部５１から読み出したり、プログラムに組み込まれた計算式に基づいて貯留圧力の上昇幅からエンジン回転速度を算出したりすることによって、貯留圧力の上昇幅に対応したエンジン回転速度を設定することができる。そして、設定したエンジン回転速度をエンジン回転速度制御部５５に通知すればよい。

ここで、図３に示すように、エンジン３のエンジン回転速度は、回転速度検出手段３ｂによって検出され、エンジン回転速度入力部５３ｃを介して、エンジン回転速度制御部５５に入力される。したがって、エンジン回転速度制御部５５は、演算部５０から通知されるエンジン回転速度と、実際のエンジン回転速度とが同等になるように、エンジン回転速度制御信号出力部５４ａを介してＥＣＵ３ａに、エンジン回転速度制御信号を出力すればよい。

以上のように、容量レギュレータ２ａの開度と、エンジン３のエンジン回転速度とを制御すると、貯留圧力が設定圧力以下のときは、吸気管２ｂを開放して、且つエンジン３を設定圧力に対応した回転速度で運転して貯留圧力を上昇させ、貯留圧力と設定圧力とが同等になるように運転する。

また、貯留圧力が設定圧力を超える場合は、設定圧力を超える上昇幅に対応してエンジン３のエンジン回転速度を低減し、且つ制御用空気の圧力を調節する。そして、貯留圧力が上昇して上限値に達すると（図６および図７において、貯留圧力の上昇幅が１００％に達した点）、制御用空気の圧力と貯留圧力とがあらかじめ設定された比率になるように電空比例弁が制御され、且つエンジン３は低速アイドル回転で運転する（図７において、エンジン回転速度が０％となる）。このため、貯留圧力は、上限値以上には上昇しない。

そして、吐出圧力設定部５２の操作部５２ａ（図３参照）の操作によって設定圧力が変更されて新たな設定圧力が設定されると（Ｓ８→Ｙｅｓ）、演算部５０は、記憶部５１に記憶されている設定圧力を更新する（Ｓ９）。そしてＳ２に戻って、演算部５０は、新たな設定圧力に対応するエンジン回転数速度を設定して、エンジン回転速度制御部５５に通知する。また、設定圧力が変更されないときは（Ｓ８→Ｎｏ）、演算部５０は、貯留圧力を常に監視して、設定圧力との偏差が生じた場合には前記のように、容量レギュレータ２ａの開度とエンジン３のエンジン回転速度を調節する。

以上のように、本発明にかかるエンジン駆動圧縮機は、吐出圧力設定部５２の操作で容易に設定圧力を変更し、新たな吐出圧力として設定することができるため、吐出圧力を容易に変更できるという優れた効果を奏する。

また、本発明にかかるエンジン駆動圧縮機は、連続する任意の圧力を吐出圧力として設定できるため、低圧から高圧まで連続的に任意の吐出圧力を供給できるという優れた効果を奏する。

さらに、制御ユニット５と第１圧力センサ４ｃとによって常に吐出圧力となる貯留圧力を監視して、貯留圧力が変動した場合は所定の貯留圧力に戻すようなフィードバック制御が可能であり、吐出圧力となる貯留圧力が常に安定するため、安定した吐出圧力を供給できるという優れた効果を奏する。

エンジン駆動圧縮機の概略構成を示すブロック図である。 容量レギュレータの構造を示す断面図である。 制御ユニットの構成を示すブロック図である。 吐出圧力設定部の態様の一例を示す正面図である。 制御ユニットの演算部による吐出圧力制御の流れを示すフローチャートである。 貯留圧力と制御用空気の圧力との関係を示すグラフである。 貯留圧力とエンジン回転速度との関係を示すグラフである。

符号の説明

１ エンジン駆動圧縮機
２ 圧縮機本体
２ａ 容量レギュレータ（吸気調節弁）
２ｂ 吸気管
３ エンジン
３ａ ＥＣＵ
４ オイルチャンバ（貯留手段）
４ｃ 第１圧力センサ（第１圧力検出手段）
５ 制御ユニット（制御装置）
５０ 演算部
５１ 記憶部
５２ 吐出圧力設定部（圧力設定手段）
５２ａ 操作部
５２ｂ 表示部
５３ 信号入力部
５３ａ 第１圧力信号入力部（第２の電気信号入力手段）
５３ｂ 第２圧力信号入力部（第３の電気信号入力手段）
５３ｃ エンジン回転速度入力部（第１の電気信号入力手段）
５５ エンジン回転速度制御部
５ａ 電空比例弁（弁制御手段）
５ｂ 第２圧力センサ（第２圧力検出手段）
Ｕ アップボタン
Ｄ ダウンボタン
Ｄ１ エンジン回転速度設定用データ

Claims (5)

1. 回転速度を検出する機能と、検出した前記回転速度を所定の電気信号に変換して出力する機能と、を有する回転速度検出手段を備えるエンジンと、
   前記エンジンにより駆動される圧縮機本体と、
   前記圧縮機本体で圧縮された圧縮空気を貯留する貯留手段と、
   前記貯留手段に貯留される前記圧縮空気の圧力を検出する第１圧力検出手段と、
   任意の吐出圧力を設定できる圧力設定手段と、
   前記圧縮機本体に吸気される吸入空気の吸気量を調節する吸気調節弁と、を含んで構成されるエンジン駆動圧縮機であって、
   前記貯留手段内の圧力が前記吐出圧力に等しくなるように、前記吸気調節弁を制御して、前記圧縮機本体への前記吸入空気の吸気量を調節する制御手段を備え、
   前記制御手段は、
   前記回転速度検出手段が出力する前記電気信号を入力する第１の電気信号入力手段と、
   前記吐出圧力に対応した前記エンジンの回転速度を設定するのに使用する、エンジン回転速度設定用データを記憶する記憶部と、
   前記第１の電気信号入力手段に入力された前記電気信号に基づいて算出する前記エンジンの回転速度が、設定された前記吐出圧力と前記エンジン回転速度設定用データとに基づいて設定される回転速度に等しくなるように、前記エンジンに指令を与えるエンジン回転速度制御部と、
   を備えることを特徴とするエンジン駆動圧縮機。
2. 前記吸気調節弁は、開度調節用に入力される制御用空気の圧力によって開度が制御され、
   前記制御用空気の圧力を出力して前記吸気調節弁の開度を制御する弁制御手段と、
   前記制御用空気の圧力を検出する第２圧力検出手段と、をさらに有する前記エンジン駆動圧縮機であって、
   前記第２圧力検出手段が検出する圧力を、前記弁制御手段を介して調節することで前記吸気調節弁の開度を制御して、前記貯留手段内の圧力が前記吐出圧力に等しくなるように、前記圧縮機本体への前記吸入空気の吸気量を調節する制御手段を有することを特徴とする請求項１に記載のエンジン駆動圧縮機。
3. 前記第１圧力検出手段と前記第２圧力検出手段は、検出した圧力を所定の電気信号に変換して出力する機能を有し、
   前記制御手段は、
   前記第１圧力検出手段が出力する前記電気信号を入力する第２の電気信号入力手段と、
   前記第２圧力検出手段が出力する前記電気信号を入力する第３の電気信号入力手段と、
   前記第２の電気信号入力手段に入力される前記電気信号に基づいて、前記第１圧力検出手段が検出する圧力を算出し、前記第３の電気信号入力手段に入力される前記電気信号に基づいて、前記第２圧力検出手段が検出する圧力を算出する演算部と、
   を備えることを特徴とする請求項２に記載のエンジン駆動圧縮機。
4. 前記圧力設定手段は、
   前記吐出圧力の値を複数の数値で表示する表示部と、
   前記表示部に表示される前記数値を１ずつ上昇させる方向に操作することができるアップボタン、及び前記数値を１ずつ下降させる方向に操作することができるダウンボタンを有する操作部と、
   を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のエンジン駆動圧縮機。
5. 前記弁制御手段は電空比例弁で構成されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のエンジン駆動圧縮機。

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