KR101172610B1

KR101172610B1 - 가반식 작업기

Info

Publication number: KR101172610B1
Application number: KR1020100102158A
Authority: KR
Inventors: 준 후카노
Original assignee: 혼다 기켄 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2009-10-19
Filing date: 2010-10-19
Publication date: 2012-08-08
Also published as: EP2314843B1; KR20110043486A; EP2314843A1; JP2011085119A; CN102042097B; US8528517B2; TWI410558B; US20110088651A1; CN102042097A; ES2379453T3; JP5279678B2; ATE544942T1; TW201124611A

Abstract

가반식 작업기는 가스 연료 엔진, 가스 연료 엔진에 의해 구동되는 작업 유닛, 가스 연료 엔진과 작업 유닛을 제어하는 제어 유닛, 가반식 작업기에 유도되며, 수직선에 대한 수평 방향의 상호 수직한 2개의 가속도를 검출할 수 있는 가속도 센서를 포함한다. 제어 유닛은, 가속도 센서에 의해 검출된 상기 수평 방향의 가속도를 기초로 가반식 작업기의 경사각을 구하고 이 경사각이 미리 설정된 기준각을 초과하는 것으로 판정된 때에 가스 연료 엔진에 정지 명령을 보내도록 구성된다.

Description

가반식 작업기{PORTABLE WORKING MACHINE}

본 발명은 가스 연료 엔진을 갖춘 가반식 작업기에 관한 것으로, 보다 구체적으로 이러한 가반식 작업기의 전도(falling)를 검출하기 위한 전도 검출 기술에 관한 것이다.

작업기는 사용 장소로 자유롭게 운반될 수 있는 가반식 작업기를 포함하며, 이러한 가반식 작업기 중 일부는 가스 연료 엔진[이하에서는 간단하게 "가스 엔진(gas engine)"으로 지칭함]에 의해 구동되는 작업 유닛을 구비한다. 이러한 작업 유닛의 일례로는, 예컨대 일본 특허 공개 제2006-97584호 공보에 개시된 조합식 가스 엔진 발전기 유닛이 있다.

개시된 상기 조합식 가스 엔진 발전기 유닛은 가스 카트리지로부터 공급된 연료에 의해 구동될 수 있는 가스 엔진과, 가스 엔진에 의해 구동되는 발전기와, 가스 엔진과 발전기를 제어하는 제어기를 구비한다. 가스 카트리지, 가스 엔진, 발전기 및 제어기는 가반식 용기 또는 케이스에 내장되어 있다. 사용 시에, 조합식 가스 엔진 발전기 유닛은 바닥에 배치되어 작동하여, 발전기가 가스 엔진에 의해 구동되어 외부 기기에 공급될 수 있는 전력을 발생시킬 수 있다.

가스 엔진은, 대부분의 경우에, 크랭크케이스에 저류된 윤활용 오일을 엔진의 미끄럼 이동 부품에 분배하는 소위 "오일 섬프 시스템(oil sump system)"을 채용하는 윤활 시스템을 구비한다. 가반식의 조합식 가스 엔진 발전기 유닛은 고정되지 않고 단지 바닥에 놓이므로, 설치 조건에 따라 여러 가지 이유로 조합식 가스 엔진 발전기 유닛이 쓰러질 수도 있다. 조합식 가스 엔진 발전기 유닛의 동작 중에 그러한 쓰러짐이 발생하면, 조합식 가스 엔진 발전기 유닛을 즉시 정지시키는 것이 유리하다. 동일한 상황이 다른 유형의 가반식 작업기에 적용된다.

특허 문헌 : 일본 특허 공개 제2006-97584호 공보

따라서 본 발명의 목적은 가반식 작업기의 전도로 인하여 초래되는 손상을 자체적으로 방지할 수 있는 가반식 작업기를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 가스 연료 엔진, 가스 연료 엔진에 의해 구동되는 작업 유닛, 가스 연료 엔진과 작업 유닛을 제어하는 제어 유닛, 가반식 작업기에 유도되며, 수직선에 대한 수평 방향의 상호 수직한 2개의 가속도를 검출할 수 있는 가속도 센서를 포함하는 가반식 작업기가 제공된다. 제어 유닛은, 가속도 센서에 의해 검출된 상기 수평 방향의 가속도를 기초로 가반식 작업기의 경사각(tip angle)을 구하고 이 경사각이 미리 설정된 기준각을 초과하는 것으로 판정된 때에 가스 연료 엔진에 정지 명령을 보내도록 구성된다.

이러한 배치에 따라, 가속도 센서에 의해 가반식 작업기에 유도되는 수평 방향의 가속도를 검출하고, 상기 제어 유닛은 상기 검출된 수평 방향의 가속도를 기초로 결정된 가반식 작업기의 경사각이 기준각을 초과한 것으로 판정된 때에 엔진을 정지시킨다. 엔진이 정지함에 따라 발전기도 정지한다. 제어 유닛은, 가반식 작업기가 전도하기 전의 시점에 엔진의 정지 여부를 판정할 수 있다. 가반식 작업기의 사용 조건 뿐 아니라 중심(重心), 중량, 사이즈 및 다른 물리적 특성을 고려하여 기준각을 최적의 값으로 설정할 수도 있다. 이에 따라, 가반식 작업기가 작업 중에 쓰러지면, 엔진은 적절한 시점에 적절하게 정지하며, 이로써 가반식 작업기의 손상을 방지할 수 있다.

바람직하게는, 제어 유닛은, 경사각이 기준각을 초과한 상태가 미리 설정된 지속 시간을 넘어서 계속되는 것으로 판정된 때에 상기 정지 명령을 보내도록 구성되고, 상기 지속 시간은 경사각이 증가함에 따라 작아지도록 설정된다. 가반식 작업기는 소정 크기로 한 방향으로 기울어진 후에, 미리 설정된 지속 시간이 경과하기 전에 통상의 기립 자세로 복원될 수도 있다. 이 경우에는, 엔진이 계속해서 작동하여 작업 유닛을 안정적으로 계속 작동시킬 수 있다. 또한, 가반식 작업기의 경사각이 증가함에 따라 지속 시간은 짧게 설정되기 때문에, 제어 유닛은 가반식 작업기의 경사 상태에 따라 엔진을 적절한 시기에 정지시킬 수 있다.

바람직하게는, 제어 유닛은, 상기 경사각이 기준각을 초과한 것으로 판정된 때에, 가스 연료 엔진의 회전 속도가 미리 설정된 기준 속도로 감속되도록 하는 제어를 실행하도록 구성된다. 미리 설정된 기준 속도는 예컨대 아이들 속도(idling speed)이다. 이러한 배치는 가반식 작업기가 약간의 기울어짐 후에 기립 자세로 복원될 때에 특히 유리하다. 가반식 작업기가 기울어졌거나 경사진 상태에서, 엔진은 아이들 속도로 운전된다. 가반식 작업기가 기립 자세로 복원되면, 엔진은 이전의 주행 상태로 돌아간다. 이러한 배치에 의해, 가반식 작업기는 안정적으로 계속 작동할 수 있다.

바람직하게는, 가속도 센서는 3축 가속도 센서이며, 3축 가속도 센서는 상기 수평 방향의 가속도에 더하여, 가반식 작업기에 유도되는 중력 방향의 가속도를 검출할 수 있도록 가반식 작업기에 장착된다. 상기 제어 유닛은, 중력 방향의 가속도에 기초하여, 가반식 작업기의 자세가 통상 자세로부터 상하 반전 자세로 변경되었는가 여부를 판정하고, 가반식 작업기가 상하 반전된 자세로 변경된 것으로 판정되는 즉시 가스 연료 엔진 및 작업 유닛 모두에 정지 명령을 보내도록 구성된다.

3축 가속도 센서에 의해 검출된 중력 방향의 가속도를 기초로 하여, 제어 유닛은 가반식 작업기의 자세가 통상 자세로부터 상하 반전 자세로 변경되었는가 여부를 판정한다. 판정 결과가 긍정이면, 제어 유닛은 엔진 및 작업 유닛을 즉시 정지시키며, 이로써 가반식 작업기를 비상 정지시킬 수 있다.

본 발명에 따르면, 가반식 작업기의 전도로 인하여 초래되는 손상을 자체적으로 방지할 수 있는 가반식 작업기를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 가반식 작업기의 사시도이고,
도 2는 기립 위치로 있는 가반식 작업기의 측면도이고,
도 3은 가반식 작업기를 운반하는 방식을 예시하는 측면도이고,
도 4는 가반식 작업기를 손으로 운반하는 방식을 예시하는 측면도이고,
도 5는 누운 위치로 있는 가반식 작업기의 측면도이고,
도 6은 가스 연료 엔진, 발전기, 가스 연료 공급 유닛 및 제어기를 구비하는 가반식 작업기의 개략적인 구성을 나타내는 개략도이고,
도 7은 가반식 작업기가 좌우로 기울어져 있을 때의 기준각을 예시하는 정면도이고,
도 8은 가반식 작업기가 전후로 기울어져 있을 때의 기준각을 예시하는 측면도이고,
도 9는 제어기의 제어 유닛에 의해 실행되는 메인 프로그램을 나타내는 흐름도이고,
도 10은 제어 유닛에 의해 실행되는 서브루틴을 나타내는 흐름도이고,
도 11은 가반식 작업기의 다양한 자세에 따라 제어 유닛에 의해 실행되는 서브루틴을 도시하는 흐름도이다.

본 발명의 특정의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참고로 하여 예시적으로만 이하에서 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 가반식 작업기를 예시하는 가스 엔진 구동식의 가반식 발전기(10)를 도시한다. 가반식 발전기(10)는 기립 위치 또는 자세로 도시되어 있다. 가스 엔진 구동식의 가반식 발전기(10)는, 조작자에 의해 운반되어 원하는 작업 위치로 자유로이 운반될 수 있는 작업기의 일종이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 가반식 발전기(10)는 일반적으로 길고 실질적으로 직육면체 형상의 용기 또는 케이스(11)와, 케이스(11)에 내장된 조합식 엔진-발전기 유닛(12)을 포함한다. 케이스(11)는 가반식 발전기(10)의 사용 중에 가반식 발전기(10)의 전방측에 위치하게 되어 있는 전방 패널(11a)과 전방 패널(11a)에 설치되는 제어부(11b)를 갖는다. 가반식 발전기(10)의 부품은, 전방 패널(11a)을 포함한 평면이 가반식 발전기(10)의 정면을 형성하도록 배향되어 있다. 케이스(11)는 좌우 운반 휠(13), 좌우 레그(14), 그립(15) 및 견인 핸들(16)을 구비한다.

좌우 휠(13)은 케이스(11)의 일측(후방측)에서 케이스(11)의 바닥부(11c)에 회전 가능하게 장착된다. 좌우 레그(14)는 케이스(11)의 타측(전방측)에서 케이스(11)의 바닥부(11c)에 장착된다. 상기 휠(13)과 레그(14)에 의해, 가반식 발전기(10)는 자가 지지 구조를 가지며, 통상적으로 도 1에 도시된 기립 위치로 유지될 수 있다.

그립(15)은 케이스(11)의 상단부(11d)에 설치된 바 형태의 부재이다. 그립(15)은 실질적으로 휠(13)의 회전축(CL)의 바로 위에 배치되고, 회전축(CL)에 평행하게 연장된다.

견인 핸들(16)은 바 형태의 그립(15)의 종축을 중심으로 피벗 이동하도록 케이스(11)의 상단부(11d)에 피벗식으로 장착되어 있다. 견인 핸들(16)은 정면에서 보았을 때 대략 U 형상의 구조를 갖고, 측면에서 보았을 때 역 L자 형상의 구조를 갖는다. U형의 견인 핸들(16)은 평행하게 간격을 두고 있는 한 쌍의 아암을 구비하고, 이들 아암은 기단부(16a, 16b)로부터 먼저 케이스(11)의 좌우 상부 에지를 따라 전방 방향으로, 이어서 케이스의 좌우 전방 에지를 따라 하방 방향으로 연장되고, 마지막으로 하단에서 함께 접속된다.

가반식의 가스 엔진 구동식 발전기(이하에서는 간단하게 "엔진 구동식 발전기"로 지칭함)는 다양한 모드로 사용될 수 있으며, 이에 대해서는 이하에서 도 2 내지 도 5를 참고로 하여 설명한다. 도 2는 엔진 구동식 발전기(10)를 바닥(FL)에 수직 방향으로 배치하여 기립 자세를 갖게 한 제1 사용 모드이다. 제1 사용 모드에서, 엔진 구동식 발전기(10)는 휠(13)과 레그(14)에 의해 바닥(FL)에 자가 지지된다. 기립 자세를 유지하면서, 엔진 구동식 발전기(10)는 조합 엔진-발전기 유닛(12; 도 1 참조)을 동작시킬 수 있다. 견인 핸들(16)을 접어서 케이스(11)를 따라 케이스의 내부에 배치하고, 경우에 따라서 도 2의 가상선으로 나타낸 상승 위치로 세팅할 수 있다.

도 3은 엔진 구동식 발전기(10)의 제2 사용 모드를 도시한다. 제2 사용 모드에 있어서, 엔진 구동식 발전기(10)는, 엔진 구동식 발전기(10)를 후방측(11e)으로 기울이고 견인 핸들(16)을 상승 위치로 세팅한 상태로, 조작자가 손(Ha)으로 견인 핸들(16)을 견인함으로써 한 위치로부터 다른 위치로 운반될 수 있다. 제2 사용 모드에서, 조합식 엔진-발전기 유닛(12; 도 1)은 정지된다.

도 4는 엔진 구동식 발전기(10)의 제3 사용 모드를 도시한다. 제3 사용 모드에 있어서, 엔진 구동식 발전기(10)는 손(Ha)으로 그립(15)을 잡은 상태로 조작자에 의해 운반된다. 이러한 제3 사용 모드에서, 조합식 엔진-발전기 유닛(12; 도 1)은 정지된다.

도 5는 엔진 구동식 발전기(10)의 제4 사용 모드를 도시한다. 제4 사용 모드에 있어서, 엔진 구동식 발전기(10)는 바닥(FL)에 배치되어 수평의 누운 자세로 있다. 케이스(11)는 그 후방측(11e)에 좌우의 보조 레그(17)가 설치되어 있다. 엔진 구동식 발전기(10)를 전방측이 위를 향하는 상태로 바닥(FL)에 평평하게 놓으면, 휠(13)과 보조 레그(17)가 바닥(FL)에 접촉하여 엔진 구동식 발전기(10)를 누운 위치로 지지한다. 제4 사용 모드에서, 조합식 엔진 구동식 발전기(10; 도 10)는 정지된다. 제4 사용 모드는 엔진 구동식 발전기(10)에 높은 자세 안정성을 부여할 수 있으므로, 차량의 화물실에 유지된 상태로 엔진 구동식 발전기(10)를 차량에 의해 운반하는 용례에 특히 적합하다.

도 1 및 도 6에 도시된 바와 같이, 조합식 엔진 발전기 유닛(12; 도 1)은 가스 연료 엔진(20; 즉, 가스 엔진)과 가스 엔진(20)에 의해 구동되는 발전기(31)를 구비한다. 가스 엔진(20)은 실질적으로 수평의 크랭크샤프트(21)를 갖는 4사이클 단기통 엔진을 포함하고, 크랭크케이스(22)에 저장된 윤활용 오일(Lu)을 윤활을 위해 엔진의 여러 미끄럼 이동 부품에 분배하는 윤활 시스템을 갖는다. 가스 엔진(20)의 실린더(23)는 기립 위치에서 수직 방향으로 배치되어 있다. 가스 엔진은 소위 범용 엔진으로, 리코일 스타터(24)를 구비한다.

리코일 스타터(24)는 가스 엔진(20)의 수동 기동을 가능하게 하는 기동 장치로서, 크랭크샤프트 또는 플라이휠(25)에 설치되어 있다. 조작 손잡이(24e)를 손으로 당겨 리코일 스타터(24)를 구동하거나 회전시킬 수 있다. 조작 손잡이(24e)는 케이스(11)의 전방 패널(11a)에 배치되어 있다.

발전기(31)는 가스 엔진(20)에 의해 구동될 때에 전력을 발생시키도록 구성되어 있다. 발전기(31)는 크랭크샤프트(21)에 직접 연결된 플라이휠(25)에 설치된 영구 자석(32)과, 플라이휠(25)의 근처에 배치된 코일(33)을 구비한다. 발전기(31)에 의해 발생된 전력은 정류 회로(34), 전력 출력 회로(35), 노이즈 필터(도시 생략) 등의 보조 전기 부품을 통하여 전원 소켓(36)에 공급되고, 이로부터 전력이 외부 기기에 공급될 수 있다. 발전기(31), 정류 회로(34) 및 전력 출력 회로(35)의 조합은 발전 작업부, 즉 작업 유닛(30)을 형성하고, 이는 가스 엔진(20)에 의해 구동되는 일종의 작동 유닛을 구성한다.

정류 회로(34)는 AC(교류) 전력을 정류하여 DC(직류) 전력으로 변환시킨다. 정류 회로(34)와 각 전원 소켓(36) 사이에 배치된 전력 출력 회로(35)는, 예컨대 FET(전계 효과 트랜지스터) 브릿지에 의해 형성된다. 정류 회로(34)에 의한 정류에 의해 발생된 DC 전력은 전력 출력 회로(35)가 온 작동 상태로 있을 때에만 외부에 공급될 수 있다. 또한, 정류된 DC 전력은 점화 장치(62) 및 제어 유닛(65)과 같은 전기 부품에도 공급될 수 있다. 전원 소켓(36)은 케이스(11)의 우측 패널(11f)에 설치되어 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 가스 엔진(20)에 가스 연료를 공급하는 가스 연료 공급 유닛(40)은, 한 쌍의 연료 공급원(G1, G2)으로부터 유출된 액체 연료를 증발시키고 증발된 연료를 가스 엔진(20)의 연소실(26)에 공급하도록 구성된다. 가스 연료 공급 유닛(40)은 칼라형 리테이너 유닛(41; collar retainer unit), 연료 공급로(42), 수동 밸브(43), 증발기(44), 차단 밸브(45), 1차 레귤레이터(46), 2차 레귤레이터(47) 및 혼합 수단(48)을 구비한다.

연료 공급원(G1, G2)은 상업적으로 입수 가능한 가반식의 콤팩트한 가스 카트리지를 포함한다. 가스 카트리지(G1, G2)는 주로 부탄으로 구성되는 액화 부탄과 같은 액화 연료로 채워져 있다.

칼라형 리테이너 유닛(41)은 원터치 동작으로 가스 카트리지(G1, G2)의 각 연결 칼라(가스 노즐을 포함)를 한번에 부착할 수 있도록 구성되어 있다. 칼라형 리테이너 유닛(41)은 2개의 체크 밸브(51, 52)와 하나의 압력 검출 밸브(53)를 구비한다. 체크 밸브(51, 52)는 가스 카트리지(G1, G2)를 향한 액화 연료의 역류를 방지하도록 설치되어 있다. 2차측의 압력이 미리 정해진 값으로 강하된 때에 압력 검출 밸브(53)가 폐쇄된다.

연료 공급로(42)는 칼러형 리테이너 유닛(41)으로부터 혼합 수단(48)으로 연료를 공급하는 통로이다. 수동 밸브(43)는 예컨대 가스 카트리지(G1, G2)로부터의 연료를 공급하고 차단하는 것을 수동으로 전환하기 위한 코크(cock)로 형성된 메인 밸브이다. 증발기(44)는 액화 연료(가스 연료)를 증발 연료로 변환시킨다. 차단 밸브(45)는, 예컨대 크랭크케이스(22) 내의 압력이 음압인 것으로 검출된 때에 연료 공급로(42)를 차단하도록 설치된다. 1차 레귤레이터(46)는 가스 연료의 압력을 미리 정해진 압력까지 강하(또는 조절)하기 위한 압력 조절 수단이다. 2차 레귤레이터[47; 제로 가버너(zero governer)]는, 1차 레귤레이터(46)에 의한 압력 강하 후에, 가스 연료의 압력을 대기압과 거의 동일한 값으로 더욱 강하시키기 위한 압력 조절 수단이다.

혼합 수단(48)은 2차 레귤레이터(47)에 의해 압력이 강하된 가스 연료를 연소 공기와 혼합하여 연료-공기 혼합물을 생성하고, 이 연료-공기 혼합물을 가스 엔진(20)의 연소실(26)에 공급한다. 혼합 수단(48)은 스로틀 밸브(55), 제어 모터(56) 및 연료 노즐(57)을 구비한다. 스로틀 밸브(55)는 엔진 흡기계(58)의 흡기 통로(59)를 개폐한다. 스로틀 밸브(55)는 제어 모터(56)에 의해 작동된다. 제어 모터(56)는 스테핑 모터를 포함한다. 연료 노즐(57)은 가스 연료를 스로틀 밸브(55)의 상류측에 공급한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 엔진 구동식 발전기(10)는 제어기(60)를 구비한다. 제어기(60)는 주로 메인 스위치(61), 점화 장치(62)의 점화 회로(62a), 엔진 회전 센서(63), 가속도 센서(64), 제어 유닛(65) 및 알람 유닛(66)을 포함한다.

메인 스위치(61)는 가스 엔진(20)의 전원 시스템을 온/오프시키는(또는 작덩/정지시키는) 로터리 스위치를 포함한다. 메인 스위치(61)는 도 1에 도시된 케이스(11)의 제어부(11b)에 설치되어 있다. 메인 스위치(61)가 동작하여 오프 위치로부터 온 위치로 변경되면, 제어기(60)는 가스 엔진(20)의 기동을 위한 준비 상태로 된다. 대안으로, 메인 스위치(61)가 온 위치로부터 오프 위치로 복귀되면, 제어기(60)는 가스 엔진(20)의 동작을 정지시킬 수 있다.

점화 회로(62a)는 점화 장치(62)의 점화 플러그(62b)를 점화하고, 이 목적을 위하여 점화 코일을 구비한다. 점화 플러그(62b)는 연소실(26)에 배치된다. 점화 장치(62)는 예컨대 플라이휠 자기 점화 장치에 의해 형성되고, 이는 배터리에 전력을 저장하지 않고 점화 코일의 1차 전력으로서 발전기(31)에 의해 직접적으로 발생한 전력을 사용한다.

엔진 회전 센서(63)는 가스 엔진(20)의 회전 속도(Ne)를 검출하고, 가스 엔진(20)의 검출된 회전 속도를 나타내는 검출 신호를 보낸다.

가속도 센서(64)는 3개의 상호 수직한 방향(즉, X축, Y축 및 Z축 방향)의 가속도(α1, α2, α3; 도시 생략)를 검출할 수 있는 3성분 또는 3축 가속도 센서를 포함한다. 3축 가속도 센서는 소위 "반도체 가속도 센서"와 같은 일반적인 센서일 수도 있다. 반도체 가속도 센서는 압저항형, 용량형 및 열검출형을 포함한 다양한 방식을 포함한다.

가속도 센서(64)는, 엔진 구동식 발전기(10)에 유도되는 3개의 상호 수직한 방향의 가속도(α1, α2, α3)를 동시에 검출할 수 있도록 엔진 구동식 발전기(10)에 장착되어 있다. 예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, X축 방향의 가속도 α1은 수직선(SL) 방향의 가속도(즉, 중력 방향의 중력 가속도)를 나타내고, 이는 가반식 작업기(10) 자체에서 유도되는 것이다. 마찬가지로, Y축 방향의 가속도 α2는 가반식 작업기(10) 자체에서 유도되는 좌우 수평 방향의 가속도를, Z축 방향의 가속도 α3는 가반식 작업기(10) 자체에서 유도되는 전후 수평 방향의 가속도를 각각 나타낸다. Y축 방향의 가속도(α2)와 Z축 방향의 가속도(α3)는 수직선(SL)에 대한 서로 수직한 2개의 수평 방향의 가속도를 나타낸다. X축 방향의 가속도(α1), Y축 방향의 가속도(α2) 및 Z축 방향의 가속도(α3)는 편의를 위하여 각각 "종가속도(α1)", "제1 횡가속도(α2)" 및 "제2 횡가속도(α3)"로 지칭되는 경우도 있다.

제어 회로(65)는 가스 엔진(20) 및 발전 작업 유닛(30)을 제어하도록 설치되고, 예컨대 마이크로컴퓨터에 의해 형성된다. 보다 구체적으로, 제어 유닛(65)은, 메인 스위치(61)와, 엔진 회전 센서(63), 가속도 센서(64)를 포함한 각종 센서로부터 신호를 수신하고, 미리 정해진 제어 모드에 따라 점화 회로(62a), 스로틀 밸브(55)용의 제어 모터(56), 전력 출력 회로(55) 및 알람 유닛(66)을 제어한다.

예컨대, 제어 유닛(65)은, 가스 엔진(20)의 회전 속도(Ne)가 목표 회전 속도에 대응하도록, 가스 엔진(20)의 회전 속도(Ne)에 관련한 데이터 및 스로틀 밸브(55)의 개방에 관련한 데이터를 기초로 제어 모터(56)를 통하여 스로틀 밸브(55)의 개방을 미리 정해진 제어 모드로 제어한다. 또한, 제어 유닛(65)은 정류 회로(34)와 전력 출력 회로(35)를 또한 제어한다.

제어 유닛(65)은 가속도 센서(64)로부터 검출 신호를 수신한 때에, 미리 정해진 제어 모드를 실행하여 전력 출력 회로(35)를 오프 상태로 되게 하여 가반식 작업기(10)의 외부로의 전력 공급을 정지시키고, 이와 동시에, 점화 회로(62a)를 정지시켜 가스 엔진(20)을 정지시킨다.

알람 유닛(66)은 도 1에 도시된 케이스(11)의 제어부(11b)에 설치된 표시기를 포함한다.

정류 회로(34), 전력 출력 회로(35), 가속도 센서(64) 및 제어 유닛(65)은 하나의 회로 기판(68)에 장착되거나 패키징되므로, 싱글 유닛(68)으로 통합된다. 싱글 유닛(68)은 전자 유닛(69)으로 지칭된다. 전자 유닛(69)은 도 1에 도시된 바와 같이 케이스(11)에 내장되어 있다. 케이스(11)는 그 내부 공간에 배치된 유닛 장착부(도시 생략)를 구비할 수 있고, 전자 유닛(69)은 유닛 장착부에 장착되어 있다. 대안으로, 전자 유닛(69)은 가스 엔진(20) 또는 발전기(31)에 장착될 수도 있다.

전자 유닛(69)은 가반식 작업기(10) 자체에서 유도된 3개의 서로 수직인 방향의 가속도(α1, α2, α3)를 가속도 센서(64)에 의해 동시에 정확하게 검출할 수 있도록 배치된다. 이를 위하여, 수직선(SL)을 따라 연장되는 기준면이 엔진 구동식 발전기(10)의 미리 정해진 부분에 세팅되고, 전자 유닛(69)은 기준면에 장착된다. 이에 따라, 도 1에 도시된 바와 같이, 엔진 구동식 발전기(10)는 수직선(SL)을 따라 서 있는 기립 위치로 배치되어 있고, 가속도 센서(64)는 수직선(SL)을 따라 연장되게 배치되어 있다. 이러한 배치에 의해, 엔진 구동식 발전기(10)가 수직선(SL)을 따라 기립되어 있을 때에, 가속도 센서(64)에 의해 검출된 X축 방향의 가속도(α1)가 수직선(SL) 방향의 가속도를 나타내고, 가속도 센서(64)에 의해 검출된 Y축 방향의 가속도(α2) 및 Z축 방향의 가속도(α3)가 각각 수직선(SL)에 대한[또한 엔진 구동식 발전기(10)의 수직축에 대한] 상호 수직인 2개의 수평 방향의 가속도를 나타낸다고 말할 수 있다.

가속도 센서(64)와 기타 전기 부품이 하나의 회로 기판(68)에 콤팩트하게 집약적으로 함께 장착되어 있기 때문에, 이러한 배치에 의해, 케이스(11) 내의 작은 공간에 많은 전기 부품을 효율적으로 수용할 수 있다. 또한, 정류 회로(34), 전력 출력 회로(35), 가속도 센서(64) 및 제어 유닛(65)을 서로 연결하는 전선이 필요하지 않게 된다.

다음으로, 도 7 및 도 8을 참고로 하여, 엔진 구동식 발전기(10)가 기립 자세로부터 쓰러질 때에 확립되는 기준 경사각의 개념을 설명한다. 도 7은 엔진 구동식 발전기(10)가 좌우로 기울어진 때에 발생하는 기준각의 개념을 나타내고, 도 8은 엔진 구동식 발전기(10)가 전후로 기울어진 때에 발생하는 기준각의 개념을 나타낸다. 수평한 바닥(FL)에 수직한 수직선(SL)을 이하에서는 "중립 기준선(SL)"으로 지칭하기로 한다. 수평한 바닥(FL)과 중립 기준선(SL)의 교차점이 중심(Os)이며, 중심(Os)에 대한 중립 기준선(SL)의 위치는 각도 0°의 위치로 나타낸다.

도 7에 도시된 바와 같이, 기립 자세를 갖는 엔진 구동식 발전기(10)를 전방에서 보았을 때, 엔진 구동식 발전기(10)의 폭방향의 중심은 중립 기준선(SL) 상에 위치되어 있다. 또한, 엔진 구동식 발전기(10)를 측면에서 보았을 때, 엔진 구동식 발전기(10)의 전후 방향의 중심은 중립 기준선(SL) 상에 위치되어 있다. 여기서, 엔진 구동식 발전기(10)는 중심(重心)이 중립 기준선(SL) 상에 위치되는 것으로 전제한다.

엔진 구동식 발전기(10)가 도 7에 도시된 바와 같이 좌측 또는 우측으로 기울어진 것을 고려하면, 중립 기준선(SL)으로부터 좌우로 약간 기울어진 2개의 직선(Ls11)을 좌우 제1 경사 기준선(Ls11)으로 지칭한다. 좌우 제1 경사 기준선(Ls11) 각각은 중립 기준선(SL)에 대하여 경사각(제1 기준각) θs11을 갖고, 제1 기준각(θs11)은 예컨대 30°로 설정된다.

마찬가지로, 엔진 구동식 발전기(10)가 직선(Ls12)으로 나타낸 위치까지 좌측 또는 우측으로 더 기울어진 때에, 직선(Ls12)은 좌측 또는 우측의 제2 경사 기준선(Ls12)으로 지칭된다. 중립 기준선(SL)에 대한 좌우 제2 경사 기준선(Ls12)의 경사각(제2 기준각; θs12)은 예컨대 60°와 같이 제1 기준각(θs11)보다 큰 값으로 설정된다.

엔진 구동식 발전기(10)가 직선(Ls13)으로 나타낸 위치까지 좌측 또는 우측으로 더 기울어진 때에, 직선(Ls13)은 좌측 또는 우측 제3 경사 기준선(Ls13)으로 지칭된다. 중립 기준선(SL)에 대한 좌우 제3 경사 기준선(Ls13)의 경사각(제3 기준각; θs13)은 90°로 설정되고, 이는 제2 기준각(θs12)보다 크다.

엔진 구동식 발전기(10)의 좌우 방향의 경사각(θ1)이 0° 내지 제1 기준각(θs11)의 범위에 있으면, 엔진 구동식 발전기(10)는 "기립 자세"를 갖는 것으로 분류된다. 마찬가지로, 엔진 구동식 발전기(10)의 경사각(θ1)이 제1 기준각(θs11) 초과 제2 기준각(θs12) 이하의 범위에 있으면, 엔진 구동식 발전기(10)는 "약간 기울어진 자세"로서 분류된다. 엔진 구동식 발전기(10)의 경사각(θ1)이 제2 기준각(θs12) 초과 제3 기준각(θs13) 이하의 범위에 있으면, 엔진 구동식 발전기(10)는 "많이 기울어진 자세"로서 분류된다. 엔진 구동식 발전기(10)의 경사각(θ1)이 제3 기준각(θs13)과 동일한 경우, 이것은 엔진 구동식 발전기(10)가 바닥(FL)에서 옆으로 기울어져 이제 전도 상태로 있다는 것을 의미한다.

엔진 구동식 발전기(10)가 도 8에 도시된 바와 같이 전방 또는 후방으로 기울어진 것을 고려하면, 중립 기준선(SL)으로부터 전후 측부로 약간 기울어져 있는 2개의 직선(Ls21)은 전후 제1 경사 기준선(Ls21)으로서 지칭된다. 전후 제1 경사 기준선(Ls21) 각각은 중립 기준선(SL)에 대하여 경사각(제1 기준각; θs21)을 갖고, 제1 기준각(θs21)은 예컨대 30°로 설정된다.

마찬가지로, 엔진 구동식 발전기(10)가 직선 Ls22로 표시된 위치까지 전방 또는 후방으로 더 기울어진 때에, 직선 Ls22는 전방 또는 후방 제2 경사 기준선(Ls22)으로 지칭된다. 중립 기준선(SL)에 대한 전후 제2 경사 기준선(Ls22)의 경사각(제2 기준각; θs22)은 제1 기준각(θs21)보다 큰 값으로 설정되고, 예컨대 60°이다.

엔진 구동식 발전기(10)가 직선 Ls23으로 나타낸 위치까지 전방 또는 후방으로 더 기울어진 때에, 직선 Ls23은 전후 제3 경사 기준선(Ls23)으로 지칭된다. 중립 기준선(SL)에 대한 전후 제3 경사 기준선(Ls23)의 경사각(θs23)은 90°로 설정되고, 이는 제2 기준각(θs22)보다 크다.

엔진 구동식 발전기(10)의 경사각(θ2)이 0° 내지 제1 기준각(θs21)의 범위에 있으면, 엔진 구동식 발전기(10)는 "기립 자세"를 갖는 것으로 분류된다. 마찬가지로, 엔진 구동식 발전기(10)의 경사각(θ2)이 제1 기준각(θs21) 초과 제2 기준각(θs22) 이하의 범위에 있으면, 엔진 구동식 발전기(10)는 "약간 경사진 자세"를 갖는 것으로 분류된다. 엔진 구동식 발전기(10)의 경사각(θ2)이 제2 기준각(θs22) 초과 제3 기준각(θ23) 이하의 범위에 있으면, 엔진 구동식 발전기(10)는 "많이 기울어진 자세"를 갖는 것으로 분류된다. 엔진 구동식 발전기(10)의 경사각(θ2)이 제3 기준각(θ23)과 동일한 경우, 이것은 엔진 구동식 발전기(10)가 바닥(FL)에서 전방 또는 후방으로 기울어져 있고, 이제는 전도 상태로 있는 것을 의미한다.

다음으로, 도 9 내지 도 11에 도시된 흐름도를 참고로 하여, 마이크로컴퓨터로 구성된 제어 유닛(65; 도 6)에 의해 실행되는 제어 흐름 또는 루틴을 설명하기로 한다.

도 9는 가스 엔진(20)의 기동 후부터 제어 유닛(65)이 제어 공정을 실행하기까지 실행되는 일련의 동작을 나타내는 흐름도이다. 조작자는 수동 밸브(43)를 조작하여 개방한 후에, 메인 스위치(61)를 온 상태로 되게 한다(단계 S01). 이어서, 조작자는 리코일 스타터(24)의 시동 손잡이(24a)를 당겨서, 리코일 스타터(24)를 기동시킨다(단계 S02). 이러한 기동 동작에 의해, 가스 엔진(20)의 크랭크샤프트(21)가 회전하기 시작하여 크랭크케이스(22) 내에 음압을 발생시킨다. 이와 같이 발생한 음압을 차단 밸브(45)에 의해 검출하고, 음압의 검출 시에, 연료 공급로(42)를 개방한다. 그 결과, 가스화 연료가 가스 엔진(20)의 연소실(26)에 공급된다. 다른 한편으로, 발전기(31)를 크랭크샤프트(21)에 의해 구동하여, 발전을 개시한다(단계 S03).

발전기(31)로부터 전력을 받으면, 제어 유닛(65)과 점화 회로(62a)는 자동으로 기동된다(단계 S04). 이에 따라, 제어 유닛(65)이 미리 정해진 엔진 기동 공정을 자동으로 실행한다(단계 S05). 이것은, 제어 유닛(65)이 점화 개시 명령을 점화 회로(62a)에 보내고, 이에 따라 고압 전기가 점화 회로(62a)의 점화 코일로부터 점화 플러그(62b)에 인가되어, 연소실(26)에 공급된 가스화 연료를 점화시키는 것을 의미한다. 이에 따라, 가스 엔진(20)은 운전하기 시작한다.

그 후, 가스 엔진(20)의 회전 속도가 목표 회전 속도에 대응하도록 미리 정해진 제어 모드를 실행하여 엔진 속도를 전기적으로 제어한다. 가스 엔진의 회전 속도가 안정적인 상태로 있을 때, 제어 유닛(65)은 출력 작업 유닛(30)에 출력 개시 명령을 보낸다(단계 S06). 이것은, 전력 출력 회로(35)가 온 상태로 되었다는 것, 즉 동작되었다는 것을 의미한다. 이와 같이 동작된 전력 출력 회로(35)는 발전기(31)로부터 발생된 전력을 공급하기 시작한다. 이어서, 제어 유닛(65)은 미리 정해진 엔진 운전 지속 공정을 실행한다(단계 S07). 다음으로, 도 10 및 도 11에 도시된 흐름도를 참고로 하여, 엔진 운전 지속 공정을 실행하기 위한 제어 흐름을 설명한다.

도 10 및 도 11은, 제어 유닛(65)으로 하여금 도 9에 도시된 단계 S07의 엔진 운전 지속 공정을 실행하게 하기 위한 서브루틴을 나타낸다. 도 10에 도시된 바와 같이, 제어 유닛(65)은 먼저 단계 S101에서 초기화를 실시한다. 보다 구체적으로, 제1 타이머의 기동/정지 결정을 위한 제1 플래그(F1)가 "0"으로 설정되고(제1 타이머가 정지되고), 제2 타이머의 기동/정지 결정을 위한 제2 플래그(F2)가 "0"으로 설정되며(제2 타이머가 정지되며), 제1 타이머의 카운트 시간(T1)과 제2 타이머의 카운트 시간(T2)이 "0"으로 설정된다.

이어서, 제어 유닛(65)은 가속도 센서(64)에 의해 검출된 X축, Y축 및 Z축을 따른 가속도(α1, α2, α3)를 동시에 판독한다(단계 S102). 다음으로, 3축 가속도(α1, α2, α3)에 기초하여, 엔진 구동식 발전기(10)의 경사각(θ1, θ2, θ3)을 결정한다(단계 S103). 보다 구체적으로, 종가속도(α1)에 기초하여, 중력 방향의 엔진 구동식 발전기(10)의 경사각(θ1)을 결정한다. 마찬가지로, 제1 횡가속도(α2)를 이용하여 엔진 구동식 발전기(10)의 좌우 수평 방향의 경사각(θ2)을 결정한다. 제2 횡가속도(α3)를 기초로 하여, 엔진 구동식 발전기(10)의 전후 수평 방향의 경사각(θ3)을 결정한다.

이 경우에, 가속도(α1~α3)에 기초하여 경사각(θ1~θ3)을 구하기 위하여 일반적인 연산식 또는 맵(map)을 이용한다. 맵을 사용할 때에는, 경사각(θ1~θ3) 및 가속도(α1~α3)에 대한 상관 데이터를 미리 설정하고, 제어 유닛(65)의 메모리에 저장한다.

이어서, 제어 유닛(65)은 엔진 구동식 발전기(10)의 자세가 도 7에 도시된 통상의 자세(기립 자세)로부터 상하 반전 자세로 변경되었지는지 여부를 결정한다(단계 S104). 이 경우에, 중력 방향의 경사각(θ1)이 대략 -180°이면, 엔진 구동식 발전기(10)의 자세가 상하 반전 자세로 변경된 것으로 판단한다. 판단이 긍정인 경우(즉, 상하 반전이 일어난 경우), 제어 유닛(65)은 가스 엔진(20)과 발전 작업 유닛(30) 모두에 즉시 정지 명령을 보낸다(단계 S105~S106).

보다 구체적으로, 단계 S105에서, 제어 유닛(65)은 전력 출력 회로(35)에 전력 출력 정지 명령(오프 명령)을 보낸다. 그 결과, 전력 출력 회로(35)가 오프 상태로 되어, 발전기(31)에 의해 발생된 전력의 공급을 정지시킨다.

또한, 단계 S106에서, 제어 유닛(65)은 예컨대 점화 회로(62a)에 정지 명령을 보냄으로써 가스 엔진(20)을 정지시킨다. 이와 같이 정지 명령을 보냄으로써, 점화 회로(62a)의 점화 코일로부터 점화 플러그(62b)에 인가된 고압 전기가 소멸되고, 가스 엔진(20)이 동작을 정지한다. 이로 인하여, 크랭크샤프트(21)가 회전을 정지하고, 크랭크케이스(22)의 내부 압력이 통상 압력으로 복귀한다. 차단 밸브(45)가 크랭크케이스(22) 내의 통상 압력을 검출하고, 연료 공급로(42)를 차단한다.

이어서, 단계 S107에서, 제어 유닛(65)은 알람 유닛(66)을 작동시킨 후에, 제어 공정을 종료시킨다. 알람 유닛(66)은 엔진 구동식 발전기(10)의 상하 반전으로 인하여 초래된 엔진 구동식 발전기(10)의 정지를 보고하기 위하여 깜빡거릴 수 있는 점멸 표시기(flashlight indicator)를 포함할 수 있다.

단계 S104에서의 판정이 엔진 구동식 발전기(10)가 통상 자세(기립 자세)를 유지하는 것을 나타내는 경우에, 제어 공정은 도 11에 도시된 단계 S108로 진행된다. 단계 S108은, 엔진 구동식 발전기(10)의 현재 자세가 기립 자세, 약간 기울어진 자세, 많이 기울어진 자세 중 어느 것에 해당하는가를 결정한다.

이 경우에, 제1 및 제2 조건이 만족되면, 엔진 구동식 발전기(10)가 현재에 "기립 자세"로 있는 것으로 판정한다. 제1 조건은, 엔진 구동식 발전기(10)의 좌우 방향의 경사각(θ1)이 도 7에 도시된 바와 같이 0° 내지 제1 기준각(θs11)의 범위(0≤θ1≤θs11)에 있는 것이고, 제2 조건은, 엔진 구동식 발전기(10)의 전후 방향의 경사각(θ2)이 도 8에 도시된 바와 같이 0° 내지 제1 기준각(θs21)의 범위(0≤θ2≤θs21)에 있는 것이다.

대안으로, 제3 및 제4 조건이 만족되면, 엔진 구동식 발전기(10)가 현재에 "약간 기울어진 자세"로 있는 것으로 판정한다.

제3 조건은, 엔진 구동식 발전기(10)의 좌우 방향의 경사각(θ1)이 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 기준각(θs11) 초과 제2 기준각(θs12) 이하의 범위(θs11<θ1≤θs12)에 있는 것이고, 제4 조건은. 엔진 구동식 발전기(10)의 전후 방향의 경사각(θ2)이 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 기준각(θs21) 초과 제2 기준각(θs22) 이하의 범위(θs21<θ2≤θs22)에 있는 것이다.

대안으로, 제5 및 제6 조건이 만족되면, 엔진 구동식 발전기(10)가 현재에 "많이 기울어진 자세"로 있는 것으로 판정한다. 제5 조건은, 엔진 구동식 발전기(10)의 좌우 방향의 경사각(θ1)이 도 7에 도시된 바와 같이, 제2 기준각(θs12) 초과 제3 기준각(θs13) 이하의 범위(θs12<θ1≤θs13)에 있는 것이고, 제6 조건은, 엔진 구동식 발전기(10)의 전후 방향의 경사각(θ2)이 도 8에 도시된 바와 같이, 제2 기준각(θs22) 초과 제3 기준각(θs23) 이하의 범위(θs22<θ2≤θs23)에 있는 것이다.

전술한 바와 같이, 기준각을 규정하는데 사용된 제1 내지 제6 조건은 각각의 각도 범위를 포함한다.

단계 S108에서의 판단이 엔진 구동식 발전기(10)가 "기립 자세"로 있는 것을 나타내는 경우에, 이것은, 제1 조건(0≤θ1≤θs11) 및 제2 조건(0≤θ2≤θs21)이 만족되어 제어 공정이 단계 S109로 진행되는 것을 의미한다. 단계 S109에서, 제1 및 제2 타이머는 정지되거나 정지 상태로 유지된다. 이어서, 제1 타이머의 카운트 시간(T1)과 제2 타이머의 카운트 시간은 "0"으로 리셋된다(단계 S110). 다음으로, 제1 및 제2 플래그(F1, F2)가 "0"으로 리셋된다(단계 S111).

이어서, 엔진 구동식 발전기(10)가 "기립 자세"를 갖는 경우에, 통상의 엔진 출력 제어를 실행한다(단계 S112). 보다 구체적으로 말하면, 미리 정해진 제어 모드에서, 가스 엔진(20)의 회전 속도(Ne)가 제1 목표 회전 속도(Ns1)에 대응하도록 제어를 실행한다. 제1 목표 회전 속도(Ns1)는 약 5000 rpm 내지 약 6000 rpm으로 설정된다. 구체적으로, 제어 모터(56)는 스로틀 밸브(55)의 개방을 조절하도록 제어되어, 가스 엔진(20)의 회전 속도(Ne)를 제어한다.

다음으로, "기립 자세"를 갖는 엔진 구동식 발전기(10)에 대한 통상의 전력 출력 제어를 실행한다(단계 S113). 보다 구체적으로 말하면, 전력 출력 회로(35)에 온 동작 명령을 보내어 그 회로를 온 상태로 되게, 즉 동작시킨다. 이에 따라, 엔진 구동식 발전기(10)가 "기립 자세"로 있을 때에, 발전기(31)에 의해 발생된 전력은 전원 소켓(36)으로부터 엔진 구동식 발전기(10)의 외부로 공급될 수 있다.

이어서, 메인 스위치(61)의 스위치 신호를 판독한다(단계 S114). 다음으로, 메인 스위치(61)의 스위치 신호가 오프(OFF)로 있는가를 판정한다(단계 S115). 단계 S115에서의 판정이 메인 스위치(61)의 스위치 신호가 여전히 온 상태로 있는 것을 나타내는 경우에, 제어 공정은 도 10에 도시된 단계 S102로 복귀하고, 엔진 구동식 발전기(10)의 작동은 계속된다.

대안으로, 단계 S115에서의 판정이 긍정이면, 이것은, 메인 스위치(61)의 스위치 신호가 오프 상태로 있는 것으로 판정되어 전력 출력 회로(35)에 오프 명령이 보내지는 것을 의미한다(단계 S116). 그 결과, 전력 출력 회로(35)는 오프 상태로, 즉 정지되어, 발전기(31)에 의해 발생된 전력이 외부로 더 이상 공급되지 않는다.

이어서, 가스 엔진(20)은 단계 S117에서 정지하고, 제어 공정이 종료된다. 단계 S117에서, 제어 유닛(65)은 예컨대 점화 회로(62a)에 정지 명령을 보내고, 이에 따라 점화 회로(62a)의 점화 코일로부터 점화 플러그(62b)에 인가된 고압 전기가 소멸되고 가스 엔진(20)은 정지한다. 이로 인하여, 크랭크샤프트(21)의 회전이 정지하고, 크랭크케이스(22)의 내부 압력이 통상 압력으로 복귀한다. 차단 밸브(45)는 크랭크케이스(22) 내에서 발생된 통상 압력을 검출하고, 연료 공급로(42)를 차단한다.

단계 S108에서의 판정이 엔진 구동식 발전기(10)가 "약간 기울어진 자세"를 갖는 것을 나타내면, 이것은, 제3 조건(θs11<θ1≤θs12)과 제4 조건(θs21<θ2≤θs22) 중 적어도 하나가 만족되어 제어 공정이 단계 S118로 진행하는 것을 의미한다.

단계 S118에서, 제2 타이머는 정지하거나 정지 상태로 유지된다. 이어서, 제2 타이머의 카운트 시간(T2)은 "0"으로 리셋된다(단계 S119). 그 후, 제2 플래그(F2)가 "0"으로 리셋된다(단계 S120).

다음으로, 제1 타이머의 기동/정지 판단을 위한 제1 플래그(F1)가 "0"인지 아닌지를 판정한다(단계 S121). 여기서의 판단이 긍정이면(F1=0), 제1 타이머의 카운트 시간(T1)이 "0"으로 리셋된 후에, 제1 타이머가 기동된다(단계 S122). 그 후, 제1 플래그(F1)가 "1"으로 반전 설정되고(단계 S123), 제어 공정은 단계 S124로 진행한다. 대안으로, 단계 S121에서의 판정이 부정인 경우(F1=1), 이것은, 제1 타이머가 이미 기동되었으며, 제어 공정이 단계 S124로 점프하였음을 의미한다.

단계 S124에서 제1 타이머의 카운트 시간(T1)이 미리 정해진 제1 기준 시간(Ts11)을 경과했는지 여부를 판정한다. 판정이 부정이면(T1<Ts11), 제어 공정은 단계 S102로 복귀하고, 엔진 구동식 발전기(10)의 동작은 계속된다.

대안으로, 단계 S124에서의 판정이 긍정이면(T1≥Ts11), 전력 출력 회로(35)에 오프 명령이 보내진다(단계 S125). 그 결과, 전력 출력 회로(35)가 오프 상태로, 즉 정지되어, 발전기(31)에 의해 발생된 전력은 더 이상 외부로 공급되지 않는다.

이어서, 가스 엔진(20)을 가스 엔진(20)의 회전 속도(Ne)가 제2 목표 회전 속도(제2 기준 속도; Ns2)까지 감속되도록 제어한다(단계 S126). 제2 목표 회전 속도(Ns2)는 바람직하게는 무부하 상태에서의 속도, 즉 아이들 속도(약 2000 rpm 내지 4000 rpm)와 동일하게 설정되는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로, 스로틀 밸브(55)의 개방을 줄이도록 제어 모터(56)를 제어하여, 가스 엔진(20)의 회전 속도(Ne)를 감속시킨다.

다음으로, 제1 타이머의 카운트 시간(T1)이 미리 설정된 기준 시간(Ts12)을 경과했는가 여부를 판정한다(단계 S127). 제2 기준 시간(Ts12)은 제1 기준 시간(Ts11)의 값보다 큰 값으로 설정된다. 단계 S127에서의 판정이 부정인 경우(T1<Ts12), 제어 공정은 단계 S102로 복귀하고, 엔진 구동식 발전기(10)의 동작은 계속된다.

대안으로, 단계 S127에서의 판정이 긍정인 경우(T1≥Ts12), 가스 엔진(20)은 정지한다(단계 S128). 보다 구체적으로, 점화 회로(62a)에 정지 명령을 보내고, 이에 따라 점화 회로(62a)의 점화 코일로부터 점화 플러그(62b)에 인가되는 고압 전기가 소멸되고, 가스 엔진(20)은 정지한다. 이로 인하여, 크랭크샤프트(21)의 회전이 정지하고, 크랭크케이스(22)의 내부 압력이 통상 압력으로 복귀한다. 차단 밸브(45)는 크랭크케이스(22) 내에서 발생한 통상 압력을 검출하여, 연료 공급로(42)를 차단한다. 이어서, 알람 유닛(66)을 동작시킨 후에(단계 S129), 제어 공정을 종료한다. 알람 유닛(66)은, 약간 기울어진 자세로 인하여 초래되는 엔진 구동식 발전기(10)의 정지를 보고하기 위하여 깜빡거릴 수 있는 다른 점멸 표시기를 구비할 수도 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 단계 S108~S128에 따르면, 제어 유닛(65)은, 경사각(θ1 또는 θ2)이 기준각(θ11 또는 θ21)을 초과한 상태[제3 조건(θs11<θ1≤θs12) 및 제4 조건(θs21<θ2≤θs22) 중 적어도 하나가 만족된 때에 실현되는 상태]가 제1 기준 시간(제1 지속 시간; Ts11) 이상 계속되는 것으로 판정한 때에 전력 출력 회로(35)에 오프 명령을 보내고, 또한 동일한 상태가 제2 기준 시간(제2 지속 시간; Ts12) 이상 계속되는 것으로 판정한 때에 가스 엔진(20)에 정지 명령을 보낸다.

단계 S108에서의 판정이 엔진 구동식 발전기(10)가 "많이 기울어진 자세"를 갖는 것을 나타내는 경우에, 이것은, 엔진 구동식 발전기(10)의 경사각(θ1 또는 θ2)이 제2 기준각(θs12 또는 θs22)을 초과하여[제5 조건(θs12<θ1≤θs13)과 제6 조건(θs22<θ2≤θs23) 중 적어도 하나가 만족되어], 제어 공정이 단계 S130으로 진행되는 것을 의미한다.

단계 S130에서, 제1 타이머가 정지하거나 정지 상태로 유지된다. 이어서, 제1 타이머의 카운트 시간(T1)이 "0"으로 리셋된다(단계 S131). 다음으로, 제1 플래그(F1)가 "0"으로 리셋된다(단계 S132).

이어서, 제2 타이머의 기동/정지 판정을 위한 제2 플래그(F2)가 "0"으로 리셋되어 있는지 여부를 판정한다(단계 S133). 판정 결과가 긍정이면(F2=0), 제2 타이머의 카운트 시간(T2)이 "0"으로 리셋되고, 이어서 제2 타이머가 기동된다(단계 S134). 다음으로, 제2 플래그(F2)가 "1"로 반전 설정되어(단계 S135), 제어 공정이 단계 S136으로 진행한다. 대안으로, 단계 S133에서의 판정이 부정인 경우(F2=1), 이것은, 제2 타이머가 이미 기동되었으며, 제어 공정이 단계 S136으로 점프하였음을 의미하는 것이다.

단계 S136은 제2 타이머의 카운트 시간(T2)이 미리 설정된 제1 기준 시간(Ts21)을 경과했는지 여부를 판정한다. 판정 결과가 부정이면(T2<Ts21), 제어 공정은 단계 S102로 복귀하고, 엔진 구동식 발전기(10)의 동작은 계속된다. 엔진 구동식 발전기(10)가 "많이 기울어진 자세"를 갖는 때에 채용되는 제1 기준 시간(Ts21)은, 엔진 구동식 발전기(10)가 "약간 기울어진 자세"를 갖는 때에 채용되는 제1 기준 시간(Ts11)의 값보다 작게 설정된다(Ts21<Ts11).

대안으로, 단계 S136에서의 판정이 긍정이면(T2≥Ts21), 전력 출력 회로(35)에 오프 명령을 보낸다(단계 S137). 그 결과, 전력 출력 회로(35)가 오프 상태로, 즉 정지 상태로 되어, 발전기(31)에 의해 발생된 전력은 더 이상 외부에 공급되지 않는다.

이어서, 가스 엔진(20)을 가스 엔진(20)의 회전 속도(Ne)가 제3 목표 회전 속도(제3 기준 속도; Ns3)까지 감속되도록 제어한다(단계 S138). 제3 목표 회전 속도(Ns3)는 아이들 속도(약 2000 rpm 내지 약 4000 rpm)와 동일하게 설정되는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로, 스로틀 밸브(55)의 개방을 줄이도록 제어 모터(56)를 제어하여, 가스 엔진(20)의 회전 속도(Ne)를 감속시킨다.

그 후, 제2 타이머의 카운트 시간(T2)이 미리 설정된 제2 기준 시간(Ts22)을 경과했는지 여부를 판정한다(단계 S139). 판정 결과가 부정이면(T2<Ts22), 제어 공정은 단계 S102로 복귀하고, 엔진 구동식 발전기(10)의 동작은 계속된다. 제2 기준 시간(Ts22)은 제1 기준 시간(Ts21)의 값보다 크게 설정된다. 엔진 구동식 발전기(10)가 "많이 기울어진 자세"를 가질 때에 채용되는 제2 기준 시간(Ts22)의 값은, 엔진 구동식 발전기(10)가 "약간 기울어진 자세"를 가질 때에 단계 S124에서 사용되는 제1 기준 시간(Ts11)의 값보다 크게 설정된다(Ts21<Ts22<Ts11<Ts12).

대안으로, 단계 S139에서의 판정이 긍정이면(T2≥Ts22), 제어 공정은 단계 S128로 진행하고, 여기서 가스 엔진(20)이 정지된다. 이어서, 알람 유닛(66)이 동작하고(단계 S129), 그 후 제어 공정이 종료된다. 알람 유닛(66)은, 많이 기울어진 위치로 기울어짐으로 인하여 초래되는 엔진 구동식 발전기(10)의 정지를 보고하기 위하여 깜빡거릴 수 있는 또 다른 점멸 표시기를 포함할 수도 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 단계 S108, S130~S139, S128 및 S129에 따르면, 제어 유닛(65)은, 경사각(θ1 또는 θ2)이 기준각(θs12 또는 θs22)을 초과하는 상태[제5 조건(θs12<θ1≤θs13)과 제6 조건(θs22<θ2≤θs23) 중 적어도 하나가 만족된 때에 실현되는 상태]가 제1 기준 시간(제1 지속 시간; Ts21)을 넘어서 계속되는 것으로 판정한 때에 전력 출력 회로(35)에 오프 명령을 보내고, 또한 동일한 상태가 제2 기준 시간(제2 지속 시간; Ts22)을 넘어서 계속되는 것으로 판정한 때에 가스 엔진(20)에 정지 명령을 보낸다.

이상의 설명으로부터, 예시된 실시예에 있어서, 가반식 엔진 구동 발전기(가반식 작업기; 10)에 유도되는 상호 수직인 수평 방향의 가속도(α2, α3)가 가속도 센서(64)에 의해 검출되는 것을 쉽게 이해할 수 있다(도 10에 도시된 단계 S102 참조). 제어 유닛(65)은, 검출된 정보(α2, α3)에 기초하여 결정된 엔진 구동식 발전기(10)의 경사각(θ1 또는 θ2)이 제1 기준각(θs11 또는 θs12)[도 11에 도시된 단계 S108에서 "약간 기울어짐"으로 판정된 경우] 또는 제2 기준각(θs21 또는 θs22)[단계 S108에서 "많이 기울어짐"으로 판정된 경우]을 초과한 것으로 판정한 때에 가스 엔진(20)의 동작을 정지시킨다.

그 결과, 가스 엔진(20)에 의해 구동되는 발전기(31)[발전 작업 유닛(30)]가 정지한다. 이에 따라, 엔진 구동식 발전기(10)가 전도되기 전에, 제어 유닛(65)은 가스 엔진(20)의 정지되어 있는가 여부를 결정할 수 있다. 기준각은 엔진 구동식 발전기(10)의 서비스 조건 뿐 아니라, 중심, 중량, 사이즈 및 다른 물리적 특성을 고려하여 최적의 값으로 설정될 수도 있다. 엔진 구동식 발전기(10)가 작동 중에 전도되는 때에, 가스 엔진(20)은 즉시 적절하게 정지되고, 이로써 엔진 구동식 발전기(10)를 손상으로부터 충분히 보호할 수 있다.

또한, 제어 유닛(65)은, 경사각(θ1 또는 θ2)이 미리 설정된 기준각[단계 S108에서 "약간 기울어진" 것으로 또는 "많이 기울어진" 것으로 판정된 경우]을 초과하는 상태가 지속 시간(Ts12, Ts22)을 넘어서 계속되는 것으로 판정된 때에(단계 S127 또는 단계 S139), 가스 엔진(20)을 정지시키도록 구성되어 있다(단계 S128). 엔진 구동식 발전기(10)가 소정 크기로 기울어지고 지속 시간(Ts12, Ts22)이 경과하기 전에 통상의 기립 자세로 복원될 수도 있다. 이 경우에, 가스 엔진(20)의 동작은 계속되고(단계 S112, S113), 이로써 발전기(31)[발전 작업 유닛(30)]는 계속해서 안정적으로 구동된다.

지속 시간(Ts12, Ts22)은 엔진 구동식 발전기(10)의 경사각(θ1 또는 θ2)이 커질수록 작아지게 설정된다. 보다 구체적으로, 단계 S108에서의 판정이, 엔진 구동식 발전기(10)가 "약간 기울어진 자세"를 갖는 것을 나타내면, 단계 S139가 실행된다. 대안으로, 단계 S108에서의 판정이 엔진 구동식 발전기(10)가 "많이 기울어진 자세"를 갖는 것을 나타내면, 단계 S139가 실행된다. 이러한 제어 공정에 의해, 엔진 구동식 발전기(10)의 현재 경사 상태에 따라 즉시 가스 엔진(20)을 정지시킬 수 있다.

엔진 구동식 발전기(10)의 경사각(θ1 또는 θ2)이 기준값을 초과한 것으로 판정된 때에(단계 S108에서 "약간 기울어진" 것으로 또는 "많이 기울어진" 것으로 판정된 때에), 제어 유닛(65)은 가스 엔진(20)의 회전 속도(Ne)가 기준 속도(Ns1, Ns2)까지 감속되도록 제어를 실행한다(단계 S126, S138). 엔진 구동식 발전기(10)는 먼저 소정 크기로 기울어진 후에, 지속 시간(Ts12, Ts22)이 경과하기 전에 통상의 기립 자세로 복원될 수도 있다. 엔진 구동식 발전기(10)이 이와 같이 기울어진 경우에(단계 S108에서 "약간 기울어진" 것으로 또는 "많이 기울어진" 것으로 판정된 경우에), 가스 엔진(20)은 감속된 회전 속도로 작동하도록 제어된다. 그 후에, 제어 유닛(65)은 엔진 구동식 발전기(10)가 통상의 기립 자세로 복원되었는가를 판정하고(단계 S108에서 "기립"으로 판정), 그에 따라 가스 엔진(20)은 이전의 작동 상태로 돌아가게 된다(단계 S109 내지 S112). 이러한 배치에 의해, 엔진 구동식 발전기(10)는 안정적으로 계속해서 작동할 수 있다.

또한, 3축 또는 3성분 가속도 센서로 구성되는 가속도 센서(64)에 의해 검출된 중력 방향의 가속도(α1)에 기초하여(단계 S102), 제어 유닛(65)은 엔진 구동식 발전기(10)의 자세가 기립 자세로부터 상하 반전된 자세로 변경되었는가를 판정한다(단계 S103, S104). 사용 시에, 엔진 구동식 발전기(10)는 바닥(FL)에 고정되어 있지 않기 때문에, 엔진 구동식 발전기(10)는 설치 상태 및 주변 환경에 따른 여러 가지 이유로 기울어지거나 상하 반전될 수도 있다. 이러한 문제가 발생하는 것을 피하기 위하여, 제어 유닛(65)은, 엔진 구동식 발전기(10)의 자세가 상하 반전 자세로 변경된 것으로 판정한 직후에(단계 S104), 가스 엔진(20)과 발전 작업 유닛(30) 모두에 정지 명령을 보낸다(단계 S105, S106). 이에 따라 엔진 구동식 발전기(10)의 비상 정지를 실행할 수 있다.

또한, 가속도 센서(64)는 3축 또는 3성분 가속도 센서에 의해 형성되기 때문에, 이와 같은 하나의 3축 가속도 센서를 이용함으로써 엔진 구동식 발전기(10)의 모든 방향의 경사각을 검출할 수 있다. 또한, 하나의 가속도 센서(64)와 다른 전기 부품(34, 35, 65)을 조합하여 이용함으로써, 가스 엔진(20)의 정지 및 엔진 회전 속도(Ne)의 제어 등과 같은 복수의 공정을 동시에 실행할 수 있다.

기준각을 규정하도록 제공된 전술한 제1 내지 제6 조건은 각각 기준각이 변경될 수 있는 특정의 각도 범위를 포함한다. 작은 경사각(θ1 또는 θ2)의 엔진 구동식 발전기(10)의 경우에, 엔진 정지 전의 지속 시간은 큰 경사각(θ1 또는 θ2)의 엔진 구동식 발전기(10)에 대하여 설정된 비교적 짧은 지속 시간에 비교하여 비교적 길게 설정된다. 가스 엔진(20)의 회전 속도(Ne)를 설정하는 데에도 동일하게 적용된다. 가반식 작업기(10)는 작업기(10)의 종류, 용도 및 서비스 조건 등에 따라 다양하게 사용되고 있다. 본 발명은, 대부분의 경우에 작은 경사각으로 가용되는 이러한 가반식 작업기로 구현될 때에 높은 상업성을 부여할 수 있다.

본 발명에 따르면, 가반식 작업기는 예시된 실시예에서와 같은 엔진 구동식 발전기로 절대 한정되지 않으며, 경운기, 예초기, 가반식 펌프, 가반식 송풍기 등의 다양한 가반식 작업기를 포함할 수도 있다.

3축 가속도 센서에 의해 형성된 가속도 센서(64)는, 수직선(SL)에 대하여 수직인 상호 수직의 수평 방향의 가속도(α2, α3)를 검출할 수 있도록 엔진 구동식 발전기(10)에 장착되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, Y축 및 Z축은 소정 각도(β)로 수평 방향으로 변위될 수 있으므로, Y축 및 Z축은 각각 Ya 및 Za로 표시된 위치를 갖는다.

검출된 수평 방향 가속도(α2, α3) 중 하나가 가속도 센서(64)의 고장으로 인하여 에러를 포함하는 경우를 생각하면, 제어 유닛(65)은, 어떠한 가속도(α2 또는 α3)가 에러를 포함하는가를 먼저 결정한 후에, 에러가 없는 것으로 판정된 가속도(α2 또는 α3)만을 이용한 계산에 의해 엔진 구동식 발전기(10)의 경사각(θ1 또는 θ2)을 판정하도록 변형된다. 이러한 변형에 의해, 가속도 센서(64)의 고장에 관계없이 항상 정확한 경사각(θ1, θ2)을 신속하게 구할 수 있다.

기준 시간(지속 시간; Ts11, Ts12, Ts21, Ts22), 기준각(θs11~θs13, θs21~θs23), 목표 회전 속도(기준 속도; Ns1~Ns3)를 포함한 각각의 파라미터를 가반식 작업기의 종류, 용도 및 서비스 조건 등에 따라 최적의 값으로 설정하는 것이 바람직하다. 최적의 값을 결정할 때에, 가반식 작업기(10)에 적절한 수동식 조정 수단을 설치할 수도 있다.

가스 엔진(20)의 동작을 정지시키는데 사용된 배치는 점화 장치(62)를 정지시키는 배치로 한정되지 않고, 차단 밸브(45)가 폐쇄되어 있는 다른 배치를 포함할 수도 있다. 후자의 경우에, 차단 밸브(45)는, 제어 유닛(65)으로부터 나온 신호에 의해 개폐될 수 있는 전자기 밸브와 같은 전기 밸브로 치환된다.

이상에서 설명한 배치에 의해, 본 발명은 범용의 가스 엔진에 의해 구동되는 발전기를 구비하는 가반식 엔진 구동 발전기와 같은 가반식 작업기로서 유리하게 사용될 수 있다.

10 : 가반식 작업기, 20 : 가스 엔진, 30 : 작업 유닛, 31 : 발전기, 64 : 가속도 센서, 65 : 제어 유닛, Ne : 회전 속도, Ns1, Ns2 : 기준 속도(목표 회전 속도), T1, T2 : 지속 시간, α1 : 중력 방향의 가속도, α2, α3 : 수평 방향의 가속도, θ1, θ2, θ3 : 경사각, θs11~θs13, θs21~θs23 : 기준각

Claims

가반식 작업기로서,
가스 연료 엔진(20);
상기 가스 연료 엔진(20)에 의해 구동되는 작업 유닛(30);
상기 가스 연료 엔진(20)과 작업 유닛(30)을 제어하는 제어 유닛(65);
상기 가반식 작업기(10)에 유도되며, 수직선에 대한 수평 방향의 상호 수직한 2개의 가속도를 검출할 수 있는 가속도 센서(64)
를 포함하며,
상기 제어 유닛(65)은, 상기 가속도 센서에 의해 검출된 상기 수평 방향의 가속도를 기초로 가반식 작업기의 경사각(tip angle)을 구하고 이 경사각이 미리 설정된 기준각을 초과하는 것으로 판정된 때에 가스 연료 엔진(20)에 정지 명령을 보내도록 구성된 것인 가반식 작업기.
제1항에 있어서, 상기 제어 유닛(65)은, 경사각이 기준각을 초과한 상태가 미리 설정된 지속 시간을 넘어서 계속되는 것으로 판정된 때에 상기 정지 명령을 보내도록 구성되고, 상기 지속 시간은 경사각이 증가함에 따라 작아지도록 설정되는 것인 가반식 작업기.
제2항에 있어서, 상기 제어 유닛(65)은, 상기 경사각이 기준각을 초과한 것으로 판정된 때에, 가스 연료 엔진(20)의 회전 속도가 미리 설정된 기준 속도로 감속되도록 하는 제어를 실행하도록 구성되는 것인 가반식 작업기.
제1항에 있어서, 상기 가속도 센서(64)는 3축 가속도 센서이며, 3축 가속도 센서(64)는 상기 수평 방향의 가속도에 더하여, 가반식 작업기에 유도되는 중력 방향의 가속도를 검출할 수 있도록 가반식 작업기(10)에 장착되고, 상기 제어 유닛은, 중력 방향의 가속도에 기초하여, 가반식 작업기(10)의 자세가 통상 자세로부터 상하 반전 자세로 변경되었는가 여부를 판정하고, 가반식 작업기가 상하 반전된 자세로 변경된 것으로 판정되는 즉시 가스 연료 엔진(20) 및 작업 유닛(30) 모두에 정지 명령을 보내도록 구성되는 것인 가반식 작업기.