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JP4467409B2 - エンジン駆動型圧縮機の運転制御方法及びエンジン駆動型圧縮機 - Google Patents

エンジン駆動型圧縮機の運転制御方法及びエンジン駆動型圧縮機 Download PDF

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Description

本発明は、エンジン駆動型圧縮機の運転制御方法及び該運転制御方法を実現するエンジン駆動型圧縮機に関し、より詳細には、圧縮機本体の吐出圧力の設定を変更可能とするエンジン駆動型圧縮機の運転制御方法及びエンジン駆動型圧縮機に関する。
エンジン駆動型圧縮機の一例として、油冷式のエンジン駆動型圧縮機を例にとり説明すると、この油冷式のエンジン駆動型圧縮機は空気、その他の被圧縮流体を圧縮して得られた圧縮流体を、作用空間を密封・冷却するための冷却油と共に気液混合流体として吐出する圧縮機本体60と、この圧縮機本体60を駆動するエンジン80を備えると共に、前記圧縮機本体より気液混合流体として吐出された圧縮流体を貯留すると共に、冷却油を分離するレシーバタンク50を備えており、このレシーバタンク50内に貯留され、冷却油の分離された圧縮流体を配管によって取り出し、消費側に供給することができるように構成されている。
そして、このようなエンジン駆動型圧縮機にあっては、消費側に常に一定の圧力の圧縮流体を供給することができるように、圧縮流体の消費等によってレシーバタンク50内の圧力が予め設定された吐出圧力よりも低くなると、圧縮機本体60の吸入口60aを開放して圧縮機本体60内に被圧縮流体を吸い込んで圧縮し、この圧縮機本体60より吐出された圧縮流体をレシーバタンク50内に導入して消費された分の圧縮流体を補充すると共に、レシーバタンク50内の圧力が予め設定された吐出圧力以上になると、圧縮機本体60の吸入口60aを閉じてレシーバタンク50に対する被圧縮流体の導入を停止する吸入制御を行ったり、レシーバタンク50内の圧力が予め設定された吐出圧力よりも低くなると、圧縮機本体60を駆動するエンジン80の回転数を上昇させて圧縮機本体60より吐出される圧縮流体の吐出量を増加する一方、レシーバタンク50内の圧力が予め設定された吐出圧力以上になると、圧縮機本体60を駆動するエンジン80の回転速度を低下させて、圧縮機本体60より吐出される圧縮流体の吐出量を減少させる、速度制御が行われている。
このような吸入制御及び速度制御を行う制御装置を備えたエンジン駆動型圧縮機の一例として、図8に示すように、圧縮機本体60の吸入口60aに該吸入口60aを開閉するバタフライ弁等の吸入弁31とこれを作動させるアンローダレギュレータ32を設けるとともに、このレシーバタンク50とアンローダレギュレータ32間を連通する制御配管90に圧力レギュレータ33’を設けた吸入制御手段30や、同様にこの圧力レギュレータ33’を介してレシーバタンク50の下流の圧縮流体が導入されることにより、エンジン80のガバナレバー85を操作するスピードレギュレータ70からなる速度制御手段を備えたエンジン駆動型圧縮機があり、レシーバタンク50の下流の圧力Pdが前記圧力レギュレータ33’によって予め設定された目標圧力Pt未満に低下すると、レシーバタンク50の下流の圧縮流体Pdが圧力レギュレータ33’を通過せず、アンローダレギュレータ32が吸入弁31を操作して圧縮機本体60の吸入口60aを開くと共に、スピードレギュレータ70がエンジン80のガバナレバー85を高速側に移動させ、一方、レシーバタンク50の下流の圧力Pdが前記圧力レギュレータ33’によって予め設定された目標圧力Pt以上に上昇すると、前記アンローダレギュレータ32に圧縮流体が導入されて、吸入弁31が圧縮機本体60の吸入口60aを閉じると共に、前記スピードレギュレータ70がエンジン80のガバナレバー85を低速側に移動させる操作を行うものがある(特許文献1参照)。
また、前記速度制御手段としては、前述の構成のものの他、前述の圧力レギュレータ33’やスピードレギュレータ70に代え、圧縮機本体60から吐出される圧縮流体の圧力(一例としてエアタンク内の圧力)を圧力スイッチで検出し、この検出信号をコントローラに入力して、この検出信号に基づいてエアタンク内の圧力が圧力スイッチの設定圧力未満のときにエンジンの回転数を定格回転数とし、エアタンク内の圧力が予め設定された圧力以上になると、エンジンの回転数を低下させるようアクチュエータを制御してスローダウン運転に移行するように構成されている(特許文献2参照)。
この発明の先行技術文献情報としては次のものがある。
実公平6−23755号公報(第1−3頁、第1図) 特開昭61−258939号公報(第1−2頁、第1図)
以上のように構成されたエンジン駆動型の圧縮機において、建築,土木現場等で使用されるエンジン駆動型圧縮機を例に考えると、このエンジン駆動型圧縮機が消費側に供給する圧縮空気の圧力は、その用途等に応じて異なる。
例えば、エアブロー作業、塗装作業、コンクリート吹き付け作業等において使用する圧縮空気に比べ、ダウンザホール工法、大口径ボーリング工事等において使用する圧縮空気は、より高い圧力であることが要求され、これらの作業に使用する圧縮空気を供給するエンジン駆動型圧縮機にあっては、一般のエンジン駆動型圧縮機に比較して消費側により高圧の圧縮空気を供給する必要がある。
このように、消費側に設けられる空気作業機の種類に応じて供給する圧縮空気の圧力が異なることから、消費側において要求される圧縮空気の圧力に応じて、圧縮機本体が吐出する圧縮空気の圧力を可変とすることも考えられる。
しかし、このように供給する圧縮空気の圧力を可変とするためには、前述の吸入制御や速度制御の際に基準となる圧力の設定を変更する必要があるが、前述の特許文献2に示す圧縮機の構成にあっては、速度制御の基準となる圧力の検出を圧力スイッチにより行っており、速度制御の際の基準圧力を変更するためには作動圧力の異なる複数の圧力スイッチを設け、吐出圧力の変更に伴ってこのうちのいずれかの圧力スイッチを使用するかを選択することにより吐出圧力を変更可能とすることとなり、部品点数が増加すると共に圧力の切換作業が繁雑となる。
また、このようなエンジン駆動型圧縮機において、前述のように速度制御と共に吸気制御を行って容量制御を行う場合には、同様に、吸気制御装置の作動圧力の設定についても変更する必要があり、より一層操作が繁雑となる。
更に、エンジンの速度制御の基準となる圧力のみを切り換える場合、又は、エンジンの速度制御の基準圧力と、圧縮機本体の吸入制御の基準圧力との調整が適切に行われていない場合には、圧縮機本体の吸入制御とエンジンの速度制御との動作タイミングが一致せず、例えば圧縮機本体を無負荷運転に移行する場合に、エンジンの回転数を低下してから圧縮機本体の吸入口を絞り始めたり、また、逆に無負荷運転から全負荷運転に移行する際に、エンジンの回転数を上昇する前に吸入口を開き始めれば、負荷のかかっている圧縮機本体を出力の低下したエンジンで運転することとなるためにエンジンの出力が不足してエンジンが停止する原因となる。
なお、エンジン駆動型圧縮機は、製造上許容されるエンジンの出力及び圧縮機本体の動力のばらつきや、運転環境の違いによるエンジンの出力及び圧縮機本体の動力の変動を考慮して、圧縮機本体の動力性能に対して所定の余裕(適正余裕)分高い出力曲線のエンジンを選定し、例えば圧縮機本体の定格動力に対して5%高い定格出力のエンジンを組み合わせていることから、前述のように消費側において要求される圧縮空気の圧力に応じて圧縮機本体が吐出する圧縮空気の圧力を変更する場合、エンジンの出力と圧縮機本体の動力との均衡が崩れ、圧縮機本体の吐出圧力の設定を上昇させる場合には圧縮機本体の動力性能に対してエンジンの出力曲線の余裕が過小となって、例えばエンジンの出力が低下する高地で使用した場合にエンジンの出力が不足してストールしたり、または、圧縮機本体を駆動するために必要な動力がエンジンの出力曲線を超えて、エンジンが圧縮機本体を駆動することができない等の問題が生じる。
逆に吐出圧力の設定を低下させる場合、エンジンが圧縮機本体を駆動できなくなることはないものの、圧縮機本体の動力性能に対してエンジンの出力曲線の余裕が過大となった状態で使用していることになり、本来圧縮機本体の動力性能に対して適正余裕を持たせた出力曲線を有するエンジンと組み合わせたエンジン駆動型圧縮機と比べて、エンジンが大型かつ高価であり、製造されるエンジン駆動型圧縮機自体も高価かつ大型となると共に、燃料消費量が増える点において経済的でない。
このことから、圧縮機本体の吐出圧力の設定変更に対応して、エンジンの出力特性についてもこれを変更することができれば便利である。
そこで本発明の第1の目的は、エンジン駆動型圧縮機において、圧縮機本体の吐出圧力の設定変更を極めて簡単な作業において行うことができる、エンジン駆動型圧縮機の運転制御方法及びこの方法を実施可能なエンジン駆動型圧縮機を提供することを目的とする。
また、本発明の別の目的は、前述のように圧縮機本体の吐出圧力の設定を変更した場合においても、設定変更の前後においてエンジンの定格出力が圧縮機本体の定格動力に対して過大乃至過小となることなく、常に適正な余裕を持った出力特性となるように運転制御を行うことのできるエンジン駆動型圧縮機の運転制御方法及びこの方法を実施可能なエンジン駆動型圧縮機を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明のエンジン駆動型圧縮機の運転制御方法は、
圧縮機本体60の吐出側圧力Pd(実施形態にあっては、レシーバタンク50の下流側圧力)を予め設定された目標圧力Ptと一致するように、圧縮機本体60に対する吸入量を制御すると共に、該圧縮機本体60を駆動するエンジン80の回転数Nを全負荷回転数Nmaxと無負荷回転数Nmin間で制御する、前記目標圧力の設定を変更可能なエンジン駆動型圧縮機の運転制御方法において、
圧縮機本体60の吐出側圧力Pdの導入によって前記圧縮機本体60の吸入口60aを絞り又は閉じる吸入制御手段30と、前記圧縮機本体60の吐出側圧力Pdが前記目標圧力Pt以上になったとき開弁して、前記吸入制御手段30に対して前記圧縮機本体60の吐出側圧力Pdの導入を開始する圧力レギュレータ33,40(33L,33H)と、前記圧力レギュレータの二次側圧力を電気的に検出する圧力検出手段と、受信した電気信号に従ってエンジンへ供給される燃料の供給量を制御してエンジンの回転数を変更する燃料供給手段を設け、
前記目標圧力Ptの設定変更を、前記圧力レギュレータ33,40の作動開始圧力の設定を前記エンジンの出力曲線の範囲内で変更することにより行うと共に、前記圧力レギュレータ33,40(33L,33H)の作動開始圧力の設定を高く変更したときに前記エンジンの前記全負荷回転数Nmaxの設定を低く(NmaxH)変更し、前記圧力レギュレータの作動開始圧力を低く変更したときに前記エンジンの前記全負荷回転数Nmaxの設定を高く(NmaxL)変更し、
前記各設定における前記圧力レギュレータ33,40(33L,33H)の開弁時における該圧力レギュレータ33,40(33L,33H)の二次側圧力の変化と、前記圧縮機本体60の吐出側圧力Pdを前記目標圧力Ptに一致させ又は近付ける前記エンジンの回転数の変化との関係を前記各設定毎にそれぞれ第1の対応関係として予め求めておき、
前記圧力検出手段が検出した前記圧力レギュレータ33,40の二次側圧力Pcが前記圧力レギュレータ33,40の閉弁時における圧力であるとき、前記エンジン80を前記圧力レギュレータ33,40(33L,33H)の作動開始圧力の設定に伴い設定された前記全負荷回転数Nmax(NmaxH又はNmaxL)で運転する電気信号を前記燃料供給手段に出力すると共に、
前記圧力検出手段が検出した前記圧力レギュレータ33,40の二次側圧力Pcが、前記圧力レギュレータ33,40の開弁時の圧力となったとき、前記第1の対応関係に基づいて、前記圧力検出手段が検出した前記圧力レギュレータ33,40(33L,33H)の二次側圧力に対応する回転数を求め、該求めた回転数に従って前記エンジン80の回転数を前記全負荷回転数Nmaxに対して減速する電気信号を前記燃料供給手段に出力することを特徴とする(請求項1:図7参照)。
さらに、前述した全負荷回転数Nmax(NmaxL,NmaxH)の設定に代え、又は前述した全負荷回転数Nmax(NmaxL,NmaxH)の設定と共に、前記圧縮機本体60を略一定の定格動力で運転する前記圧縮機本体の吐出側圧力Pdと前記エンジン80の回転数との関係を第2の対応関係として予め求めておき、
検出された前記圧力レギュレータ33,40の二次側圧力Pcが、該圧力レギュレータ33,40の閉弁時の圧力であるとき、前記圧縮機本体60の吐出側圧力Pdを検出し、前記第2の対応関係に基づいて前記検出された圧縮機本体60の吐出側圧力Pdに対応して前記エンジンの回転数を前記全負荷回転数Nmaxとすることもできる(請求項2,3)。
また、前記運転制御方法を実現する本発明のエンジン駆動型圧縮機は、
圧縮機本体60の吐出側圧力Pdを予め設定された目標圧力Ptと一致するように、圧縮機本体60に対する吸入量を制御する吸入制御装置と、該圧縮機本体60を駆動するエンジン80の回転数Nを全負荷回転数Nmaxと無負荷回転数Nmin間で制御する駆動制御装置1とを備え、前記目標圧力の設定を変更可能なエンジン駆動型圧縮機において、
前記吸入制御装置が、
圧縮機本体60の吐出側圧力Pdの導入によって前記圧縮機本体60の吸入口60aを絞り又は閉じる吸入制御手段30と、前記圧縮機本体60の吐出側圧力Pdが前記目標圧力Pt以上になったときに開弁して、前記吸入制御手段30に対して前記圧縮機本体60の吐出側圧力Pdの導入を開始する圧力レギュレータ33,40を備えると共に、
前記圧力レギュレータ33,40が、作動開始圧力の設定を変更可能であり、
前記駆動制御装置1が、
前記圧力レギュレータ33,40の二次側圧力Pcを電気的に検出する圧力検出手段54と、
受信した電気信号に従ってエンジンへ供給される燃料の供給量を制御してエンジンの回転数を変更する燃料供給手段(燃料供給装置81)と、
前記エンジン80の出力曲線の範囲内で、前記圧力レギュレータ33,40(33L,33H)の作動開始圧力Pr(PrL又はPrH)の設定を高く(PrH)変更したときに前記エンジンの前記全負荷回転数Nmaxの設定を低く(NmaxH)変更し、前記圧力レギュレータ33,40(33L,33H)の作動開始圧力を低く(PrL)変更したときに前記エンジン80の前記全負荷回転数Nmaxの設定を高く(NmaxL)変更する吐出圧力変更手段と、
前記各設定における前記圧力レギュレータ33,40(33L,33H)の開弁時における該圧力レギュレータ33,40(33L,33H)の二次側圧力Pcの変化と、前記圧縮機本体60の吐出側圧力を前記目標圧力に一致させ又は近付ける前記エンジン80の回転数の変化との関係を前記各設定毎にそれぞれ第1の対応関係として予め記憶した記憶手段25と、
前記圧力検出手段54が検出した前記圧力レギュレータ33,40の二次側圧力Pcの検出信号を受信して、該検出された前記圧力レギュレータ33,40の二次側圧力Pcが、前記圧力レギュレータ33,40の閉弁時における圧力であるとき、前記エンジン80を前記圧力レギュレータ33,40(33L,33H)の作動開始圧力の設定に伴い設定された前記全負荷回転数Nmax(NmaxH又はNmaxL)で運転する電気信号を前記燃料供給手段(燃料供給装置81)に出力すると共に、前記検出された前記圧力レギュレータ33,40の二次側圧力Pcが、前記圧力レギュレータ33,40の開弁時の圧力となったとき、前記記憶手段に記憶された前記第1の対応関係に基づいて、前記検出された前記圧力レギュレータ33,40(33L,33H)の二次側圧力に対応する回転数を求め、該求めた回転数に従って前記エンジン80の回転数Nを前記全負荷回転数Nmaxに対して減速する電気信号を前記燃料供給手段(燃料供給装置81)に出力する速度制御手段22を備えることを特徴とする(請求項)。
さらに、前記駆動制御装置1に、圧縮機本体60の吐出側圧力Pdを検出する第2の圧力検出手段52を設ける共に前記第1の対応関係に代え、又は前記第1の対応関係と共に圧縮機本体60の吐出側圧力Pdを略一定の定格動力で運転する前記圧縮機本体60の吐出側圧力Pdと前記エンジン80の回転数との関係を第2の対応関係として記憶する記憶手段25を設け、
検出された前記圧力レギュレータ33,40の二次側圧力Pcが、該圧力レギュレータ33,40の閉弁時の圧力であるとき、前記記憶手段25に記憶された前記第2の対応関係に基づいて前記検出された圧縮機本体60の吐出側圧力Pdに対応する回転数を前記全負荷回転数Nmaxとする全負荷回転数設定手段26を設けても良い(請求項5,6)。
以上説明した本発明の構成により、エンジン駆動型圧縮機に設けられた圧縮機本体の吐出圧力の設定変更を、圧力レギュレータの作動開始圧力の変更という極めて簡単な作業において行うことができた。
特に、圧力レギュレータの作動開始圧力の変更に伴って、エンジンの全負荷回転数の設定を変更することにより、又は、検出した圧縮機本体の吐出側圧力に基づいてエンジンの全負荷回転数を設定することにより、全負荷運転時における圧縮機本体を定格動力によって運転することができることから、圧力の設定変更の前後においてエンジンの定格出力が圧縮機本体の定格動力に対して過大乃至過小となることなく、常に適正な余裕を持った出力特性となるように効率的かつ経済的な運転制御を行うことができた。
参考例
本発明の実施形態と基本構成を共通とするエンジン駆動型圧縮機について参考例として説明する。
図1に示すように、参考例のエンジン駆動型圧縮機が、吸入した空気(被圧縮流体)を圧縮して圧縮空気(圧縮流体)を吐出する圧縮機本体60と、この圧縮機本体60を駆動するためのエンジン80、及び前記圧縮機本体60より吐出された圧縮空気を貯留するレシーバタンク50を備えていると共に、圧縮機本体60から吐出される圧縮空気の圧力が、予め設定された吐出圧力以上に上昇したとき、制御配管90を開く圧力レギュレータ33と、この圧力レギュレータ33を通過した圧縮空気の導入により、前記圧縮機本体60の吸入口60aを絞り、又は塞ぎ、該圧縮機本体60に対する圧縮空気の導入を減少乃至停止する吸入制御手段30を備えている点については図8を参照して説明した前述の従来技術におけるエンジン駆動型圧縮機と同様であるが、前述の図8を参照して説明した従来技術におけるエンジン駆動型圧縮機が、エンジン80の駆動制御装置としてエンジン80に対する燃料の供給量を制御する機械式のガバナと、このガバナのガバナレバー85を操作するスピードレギュレータ70から成る機械式のエンジン駆動制御手段を備えると共に、前記スピードレギュレータ70に対する圧縮空気の導入を、前記制御配管90に設けられた圧力レギュレータ33’を通過した圧縮空気の導入により作動させていたのに対し、本発明のエンジン駆動型圧縮機は、エンジン80又は圧縮機本体60の回転数を検出する回転数検出手段(回転数センサ53)、前記圧力レギュレータ33の二次側における前記制御配管90b内の圧力を検出する圧力検出手段(圧力センサ54)を設け、これらの検出手段53,54からの検出信号に応じて、燃料の供給量を制御する制御信号を発信する電子制御装置20、及びこの電子制御装置20からの制御信号を受信して、エンジン80に対する燃料の供給量を制御する燃料供給装置81を設け、これらによりエンジンの速度制御及び調速を行う電気式の駆動制御装置1が構成されている点において異なっている。
なお、前述の圧力レギュレータ33には該圧力レギュレータ33の作動開始圧力を調節可能な圧力調整用ボルト35が設けられ、この圧力調整用ボルト35によって調整された圧力レギュレータ33の作動開始圧力によって決まる目標圧力Ptを変更可能に構成しており、前記吸入制御手段30及び駆動制御装置1によって前記圧縮機本体60の吐出側圧力Pdがこの目標圧力Ptと一致するように制御される。なお、本発明において、圧縮機本体60の吐出側圧力Pdを目標圧力と一致するように行う制御には、両者を完全に一致させる場合だけでなく、両圧力が近付くように行う制御を含み、目標圧力Ptと圧縮機本体60の吐出側圧力Pdとが厳密に一致することは必ずしも必要ではない。
また、前記圧力レギュレータ33の二次側における制御配管90bより分岐した、オリフィスを備えた逃がし配管93を圧縮機本体60の吸入口60aに連通し、圧力レギュレータ33の二次側における制御配管90b内の圧縮空気が一部圧縮機本体60の吸入口60aより吸入されるように構成している。
以下、圧縮機の運転制御を行う制御装置の各構成について、それぞれ説明する。
1.駆動制御装置
図1において、エンジンの速度制御及び調速を行う駆動制御装置1は、電子制御装置20、回転数検出手段(回転数センサ)53、圧力検出手段(圧力センサ)54、及び燃料供給装置81によって実現されている。
1−1.圧力検出手段
前述の圧力検出手段54としては、一例として既知の圧力センサを使用することができ、この圧力検出手段54を圧力レギュレータ33の二次側であって、前記逃がし配管93の分岐点における上流の制御配管90bに取り付けてこの位置における前記制御配管90b内の圧力を検出可能としている。
この圧力検出手段54は、後述する電子制御装置20の入力端子にその出力端子が接続されており、該圧力検出手段54が検出した圧力レギュレータ33の二次側における制御配管90b内の圧力Pcが、電気信号として後述の電子制御装置20に入力されるように構成されている。
圧力検出手段54からの検出信号を受信した電子制御装置20は、受信した検出信号に従った制御信号を、エンジン80に対する燃料の供給量を制御する燃料供給装置81に対して出力し、エンジン80の回転数を制御する速度制御を行う。
1−2.回転数検出手段
また、前述の回転数検出手段53は、圧縮機本体60の回転数(本実施形態にあっては、圧縮機本体60を駆動するエンジン80の回転数)を検出する回転数センサであり、この回転数検出手段53を後述の電子制御装置20に設けられた入力端子に接続して、エンジン80の出力軸乃至圧縮機本体60の入力軸の回転数を検出した検出信号を電子制御装置20に出力する。
回転数検出手段53からの検出信号を受信した電子制御装置20は、一例として全負荷運転時において検出されたエンジンの回転数Nが、設定された全負荷回転数Nmaxと一致するように前述の燃料供給装置81に対して出力する制御信号を調整して、全負荷運転時においてエンジン80の回転数Nが前述の全負荷回転数Nmaxで安定して運転されるよう調整する調速制御を行う。
1−3.燃料供給装置
後述の電子制御装置20からの制御信号により制御される燃料供給装置81は、例えば燃料タンクからエンジン80の燃焼室に至る燃料の供給通路に設けられ、燃料タンクよりエンジン80に供給される単位時間当たりの燃料の供給量を、受信した制御信号に従って制御するもので、従来技術として図8を参照して説明した速度制御装置におけるエンジンガバナに相当する動作を行うものである。
この燃料供給装置81は、後述する電子制御装置20に設けられた出力端子に接続され、電子制御装置20が出力した制御信号を受信して、該電子制御装置からの制御信号に従った供給量の燃料をエンジン80に対して供給し、電子制御装置からの制御信号に従ってエンジンを無負荷回転数Nminと、全負荷回転数Nmax間で、運転速度を変更する。
1−4.電子制御装置
前述の圧力検出手段54、回転数検出手段53からの検出信号に従って、燃料供給装置81の動作を制御する制御信号を出力する前述の電子制御装置20は、図2の機能ブロック図に示すように、圧力検出手段54及び回転数検出手段53からの検出信号と燃料供給装置81に対して出力する制御信号との対応関係等を記憶した、例えばROM等から成る記憶手段25と、前記記憶手段25内に記憶された対応関係に従い、各検出手段53,54からの検出信号に基づいて前述の燃料供給装置81に出力する制御信号を演算処理する、中央処理部(CPU)等から成る演算処理部を備え、受信した検出信号に従い、対応する供給量の燃料をエンジン80に供給させる制御信号を前記燃料供給装置81に発信することにより、エンジン80、従ってこのエンジン80によって駆動される圧縮機本体60の速度制御及び調速を行う。
この電子制御装置20には、制御の際の基準となる各種検出データ等を入力するための入力端子(図示せず)と、該電子制御装置20が発信する制御信号によって制御される各種機器等が接続される出力端子が設けられており、本実施形態にあっては、このうちの入力端子に、前述の圧力レギュレータ33の二次側において制御配管90b内の圧力を検出する前述の圧力検出手段(圧力センサ54)、エンジン80又は圧縮機本体60の回転数を検出する回転数検出手段(回転数センサ53)を接続し、また、前述の出力端子に、該電子制御装置20が発信した制御信号に応じてエンジン80に対する燃料の供給量を制御する前述の燃料供給装置81を接続している。
そして、このように構成された電子制御装置20において、圧力レギュレータ33の二次側の圧力Pcに応じてエンジン80の回転数を高速(全負荷回転数Nmax)、低速(無負荷回転数Nmin)間で速度制御する制御信号を前述の燃料供給装置81に対して出力する「速度制御手段」が実現されていると共に、回転数検出手段53からの検出信号に基づいて、全負荷運転時において検出されたエンジン80の回転数Nが設定された全負荷回転数Nmaxで安定して運転されるようにエンジン80の回転数を調整する制御信号を前述の燃料供給装置に対して出力する「調速手段」が実現されている。
(1)速度制御手段
前述の電子制御装置20において実現される前述の速度制御手段22は、圧力センサ54が検出した圧力レギュレータ33の二次側における制御配管90b内の圧力Pcと、記憶手段25に予め記憶している前記圧力Pcに対応したエンジン80の回転数Nとの対応関係に基づいて、エンジン80の回転数Nをこの対応関係に従った所定の回転数とする制御信号を前述の燃料供給装置81に対して出力して、圧縮機本体60の速度制御を行い、レシーバタンク50の下流側の圧力Pdを、目標圧力Ptに近付けるように制御するもので、前記記憶手段25には、前記対応関係の一例として、前記圧力レギュレータ33の二次側における制御配管90b内の圧力Pc変化に基づく検出信号の変化と、この検出信号の変化に対応して前記燃料供給装置81に対して出力すべき制御信号の変化との対応関係が記憶されている。
なお、この対応関係は、前述のように圧縮機本体60の吐出側圧力Pdを、前記目標圧力Ptと一致させるものであっても良いが、吐出側圧力Pdと目標圧力Ptとは必ずしも一致することを必要とせず、圧縮機本体60の吐出側圧力Pdが目標圧力Ptに近付くものとなるように、例えば圧力レギュレータ33の二次側圧力Pcの上昇に伴って回転数を減少させるものであっても良い。
この対応関係に従い、前述の速度制御手段22は、圧力レギュレータ33が閉じているとき(一例として、制御配管90b内の圧力Pcが、Pc≦0のとき)、エンジン80を全負荷回転数Nmaxとする制御信号を燃料供給装置81に対して出力し、レシーバタンク50の下流側圧力Pdが、圧力レギュレータ33の作動開始圧力Prを越えて圧力レギュレータ33の二次側における制御配管90b内に圧縮空気の導入が開始されて制御配管90b内の圧力Pcが上昇を開始すると、この圧力Pcの上昇に応じてエンジン80の回転数を全負荷回転数Nmaxから徐々に無負荷回転数Nminに減速させる制御信号を燃料供給装置81に対して出力する。
これにより、レシーバタンク50の下流側の圧力Pd、従って消費側に供給される圧縮空気の圧力が、圧力レギュレータ33の作動開始圧力Prによって決定される目標圧力Ptと一致するようにエンジン80の回転数が制御される。
(2)調速手段
前述の電子制御装置20では、さらに前述した調速を行う調速手段23が実現されている。この調速手段23は、エンジン80の回転速度を略一定に保持するよう、エンジンの回転数を制御するものであり、従来技術における調速機(ガバナ)により行われていた調速に相当する制御を行う。
本実施形態の調速は主として前述の電子制御装置20で実現される速度制御手段22によってエンジン80が全負荷回転数Nmaxとなるように燃料供給装置81に対する制御信号が出力されているときのエンジン80の回転数Nが、全負荷回転数Nmaxを維持するように行われ、エンジン80乃至は圧縮機本体60の回転数を検出した回転数検出手段53からの検出信号に基づいて、検出されたエンジン80又は圧縮機本体60の回転数Nと、予め記憶手段に記憶されている前記エンジン80の全負荷回転数Nmaxとを比較し、検出された回転数Nが、この全負荷回転数Nmax以上のときに速度制御手段22が燃料供給装置81に対して出力する制御信号を補正して前記エンジン80に対する単位時間当たりの燃料の供給量を減少して前記エンジン80の回転数を減少させ、また、検出された回転数Nが全負荷回転数Nmax未満となると、前記エンジン80に対する燃料の供給量を増加するように制御信号を補正して前記エンジン80の回転数Nを上昇させ、この動作を繰り返すことにより、前記エンジンの回転数Nが、全負荷回転数Nmaxに保持されるように制御を行う。
2.吸入制御装置
なお、圧縮機本体60に対する吸気量を制御する前述の吸入制御装置の構成については、前述の図8を参照して説明した従来技術における圧縮機における運転制御装置の構成と同様であり、圧縮機本体60の吸入口60aに連通する吸入通路を開閉する吸入弁31と、該吸入弁31を開閉するアンローダレギュレータ32により構成されている。
そして、このアンローダレギュレータ32を制御配管90に連通し、レシーバタンク50の下流側の圧力が圧力レギュレータ33の作動開始圧力Pr以上になると、アンローダレギュレータ32に対する圧縮空気の導入が開始されて吸入弁を絞り又は閉じ、一方、レシーバタンク50の下流側の圧力が圧力レギュレータ33の作動圧力未満のとき、圧力レギュレータ33が制御配管90(90a,90b)を閉じて、アンローダレギュレータ32に対する圧縮空気の導入が停止すると共に制御配管90b内の圧縮空気が逃がし配管93を介して圧縮機本体60の吸入口60aを介して排出されて制御配管90b内の圧力がゼロ乃至は負圧となって吸入弁31が開くよう構成されている。
このように圧縮機本体60の吸入口60aを開閉制御することにより、前記圧縮機本体60より吐出される圧縮空気の吐出量を制御することにより、前述の速度制御と相俟って、前記レシーバタンク50の下流の圧力Pdが圧力レギュレータ33の作動開始圧力Prと一致するように制御されている。
3.動作説明
以上のように構成された駆動制御装置1を備えたエンジン駆動型圧縮機において、エンジン80を始動して圧縮機本体60による空気の圧縮を開始すると、圧縮機本体60は吸入口60aを介して空気の吸入を開始すると共に、この吸入された空気が圧縮機本体60のシリンダ内におけるロータの回転によって圧縮されて、シリンダ内に導入されたオイルと共に、圧縮空気がレシーバタンク50に吐出される。
圧縮機本体60による空気の圧縮が継続されることにより、レシーバタンク50の下流側の圧力Pdが上昇するが、レシーバタンク50の下流側圧力Pdが圧力レギュレータ33の作動開始圧力Pr未満のときには、圧力レギュレータ33は制御配管90を完全に閉じた状態にあり、圧力レギュレータ33の二次側における制御配管90b内の圧力は、逃がし配管93を介した圧縮機本体60による吸引によってゼロ乃至は負圧となっており、この制御配管90b内の圧力を検出した後圧力検出手段54の検出信号に従い、電子制御装置20はエンジン80の回転数を全負荷回転数Nmaxとする制御信号を燃料供給装置81に対して出力する。
また、このとき、アンローダレギュレータ32に対する圧縮空気の導入も行われておらず、アンローダレギュレータ32は吸入弁31を全開とした状態にある。
圧縮機本体60による吸入空気の圧縮を継続し、レシーバタンク50の下流側圧力Pdが上昇して圧力レギュレータ33の一次側における制御配管90a内の圧力が圧力レギュレータ33の作動開始圧力Pr以上に上昇すると、圧力レギュレータ33が徐々に制御配管90を開き、さらにレシーバタンク50の下流側圧力Pdが上昇することにより圧力レギュレータ33が完全に開き、このような圧力レギュレータ33の動作によって圧力レギュレータ33の二次側における制御配管90b内に圧縮空気の導入が開始される。
この圧縮空気の導入により、圧力レギュレータ33の二次側における制御配管90b内の圧力Pcが上昇して、圧力検出手段54がこの圧力上昇を検出すると共に、この圧力検出手段54の検出信号が前述の電子制御装置20に入力される。
この圧力検出手段54からの圧力検出信号の受信により、電子制御装置20は記憶手段25に記憶された圧力レギュレータ33の二次側における制御配管90b内の圧力Pcとエンジン80の回転数との対応関係に従って、一例としてエンジン80の回転数Nが無負荷回転数Nminに減少するように、エンジン80に対する単位時間当たりの燃料供給量を減少させる制御信号を前記燃料供給装置81に対して出力する。
また、圧力レギュレータ33を通過した圧縮空気は、制御配管90に連通されたアンローダレギュレータ32に導入されてアンローダレギュレータ32を作動させ、このアンローダレギュレータ32に連結された吸入弁31が作動して、制御配管90b内の圧力に応じて吸入通路を絞り又は閉じる。
一方、消費側における圧縮空気の消費量が増える等してレシーバタンク50の下流側の圧力Pdが低下すると、圧力レギュレータ33が閉じ始めて圧力レギュレータ33の二次側における制御配管90bに対する圧縮空気の導入量が減少し、制御配管90b内の圧力Pcが低下する。
この制御配管90b内の圧力Pcの低下により、アンローダレギュレータ32が吸入弁31を開き、また、この圧力Pcの低下を検出した圧力検出手段54の検出信号を受信した電子制御装置20はエンジン80の回転数Nを、受信した検出信号に応じて上昇する制御信号を燃料供給装置81に対して出力する。
そして、レシーバタンク50の下流側の圧力Pdがさらに低下して圧力レギュレータ33が完全に閉じると、圧力レギュレータ33の二次側における制御配管90bに対する圧縮空気の導入が完全に停止すると共に、逃がし配管93を開いて制御配管90b内の圧力が圧縮機本体60によって吸引されて、制御配管90b内の圧力はゼロ乃至負圧になる。
この制御配管90内の圧力低下によって、アンローダレギュレータ32は吸入弁31を完全に解放すると共に、この圧力低下を検出した圧力検出手段54の検出信号を受信した電子制御装置20は、エンジン80の回転数を全負荷回転数Nmaxとする制御信号を燃料供給装置81に対して出力する。
このとき、エンジン80の回転数を検出する回転数検出手段53からの検出信号を受信した電子制御装置20は、検出されたエンジン80の回転数Nを、記憶手段25に記憶された全負荷回転数Nmaxと比較して、回転数検出手段53により検出されたエンジンの回転数Nが全負荷回転数Nmaxと一致するように、燃料供給装置81に対して出力する制御信号を補正する。
なお、参考例のエンジン駆動型圧縮機において、消費側に供給する圧縮空気の圧力変更を行う場合には、圧力レギュレータ33に設けられた圧力調整用ボルト35を調節して、圧力レギュレータ33の作動開始圧力Prを変化させることにより行うことができる。
このように、圧力レギュレータ33の作動開始圧力Prを変化させた場合であっても、本発明の運転制御装置にあっては、圧力センサ54を圧力レギュレータ33の下流側の制御配管90bに設け、記憶手段25に記憶された制御配管90b内の圧力Pcとエンジン80の回転数Nとの対応関係に従ってエンジン80の速度制御を行うことから、圧縮機の設定圧力Ptを変更するときには、圧力レギュレータ33の圧力調整用ボルト35を回転することで、圧力レギュレータ33の作動開始圧力Prを変更し、圧縮機本体60の吸入口60aを絞り又は閉じる動作を開始する圧力と前記エンジン80の回転数を無負荷回転数Nminに減少する圧力とを同時に変更することができる。
そのため、例えばエンジン80の速度制御をレシーバタンク50の下流側圧力Pdに基づいて制御する場合には、電子制御装置20の記憶手段に圧力Pdとエンジンの回転数Nとの対応関係を複数記憶させておき、圧力レギュレータ33の作動開始圧力Prの変更と共に、記憶手段に記憶させた対応関係中、変更後の圧力レギュレータ33の作動圧力に対応した対応関係を適用してエンジンの速度制御を行う必要があり、圧力レギュレータ33の作動圧力のみを変更する場合には、エンジン80の回転数Nを全負荷回転数Nmaxから無負荷回転数Nminに低下させる場合に、回転数Nを低下してから吸入弁31を絞り始めたり、回転数Nを無負荷回転数Nminにしてから吸入弁31を全閉したり、回転数Nを無負荷回転数Nminから全負荷回転数Nmaxに上昇させる場合に、回転数Nを上昇する前に吸入弁31を開き始めたり、回転数Nを全負荷回転数Nminにする前に吸入弁31を全開にする等、速度制御と吸入制御のタイミングが同期せず、圧縮機本体60の動力に対してエンジン80の出力が少なくなり、エンジン80が停止する場合があるが、図1を参照して説明した本実施形態の運転制御方法によれば、圧力検出手段54を圧力レギュレータ33の下流側の制御配管90bに設けたことで、アンローダレギュレータ32を作動させる制御配管90b内の圧力Pcと同じ圧力Pcによってエンジン80の回転数Nが制御され、エンジン80の回転数Nの制御と吸入弁31が吸入口60aを開閉する制御タイミングの調整が容易である。
また、前述のように圧力レギュレータ33の作動開始圧力Prを変更したときに、記憶手段に記憶している制御配管90b内の圧力Pcと、エンジンの回転数Nとの対応関係を変更する必要がなく、1種類の対応関係のみを記憶すればよいことから、速度制御のプログラムの簡素化と共通化が図れる。
〔実施形態
次に、本発明の実施形態につき図3及び図4を参照して説明する。
1.全体構成(参考例との相違点)
図3に示すように本発明のエンジン駆動型圧縮機は、その基本構成において図1を参照して説明した前述の圧縮機と同様であるが、図1を参照して説明した前述のエンジン駆動型圧縮機が、制御配管90に単一の圧力レギュレータ33のみを設け、この圧力レギュレータ33に設けられた圧力調整用ボルト35を調整することにより容量制御の際の基準圧力を変更可能としていたのに対し、本実施形態にあってはこの圧力レギュレータ33に代えて、二種類の作動圧力が異なる圧力レギュレータ33L,33Hを備えた複合圧力レギュレータ40を制御配管90中に設け、この複合圧力レギュレータ40を構成する2つの圧力レギュレータ33L,33Hのうち選択されたいずれか一方を介して制御配管90b内に圧縮空気の導入を行うことができるよう構成すると共に、この複合圧力レギュレータ40における作動圧力の切換を行う圧力設定手段11として例えば切換スイッチ11aを設け、この切換スイッチ11aの操作によって複合圧力レギュレータ40による設定圧力を変更可能に構成している点において異なる。
また、図1に示す構成にあっては、圧力レギュレータ33の作動開始圧力Prの変更前後においても、エンジン80の全負荷回転数Nmaxを変更せずに速度制御を行うものであったことから、圧縮機本体60の吐出圧力の設定を低く設定する場合には、圧縮機本体60の動力性能に対してエンジン80の出力余裕が適正余裕に対して過剰になるものとなっていたが、本実施形態のエンジン駆動型圧縮機にあっては、電子制御装置20の記憶手段が、エンジン80の出力曲線の範囲内で予め圧縮機本体60の動力がエンジン80の出力曲線に対して所定の余裕分低くなる、圧縮機本体60の吐出圧力とエンジン80の全負荷回転数Nmaxとの組み合わせを、設定変更可能な圧縮機本体60の吐出圧力毎に記憶しており、この記憶された対応関係に基づいて、切替スイッチ11a等から成る圧力設定手段11による圧縮機本体60の吐出圧力の設定に対応して、エンジン80の全負荷回転数Nmaxの設定が変更可能に構成されている。
すなわち、圧縮機本体60の吐出圧力を高圧に設定した場合にはエンジン80の全負荷回転数Nmaxを低い回転数(NmaxH)に、圧縮機本体60の吐出圧力を低圧に設定した場合には、エンジン80の全負荷回転数Nmaxを前記高圧設定時における全負荷回転数NmaxHに対して高い回転数(NmaxL)に設定することで、全負荷運転時におけるエンジン80をいずれの場合においても定格出力で運転できるよう構成している。
2.複合圧力レギュレータ
図3に示す実施形態において、前述の図1を参照して説明したエンジン駆動型圧縮機との相違点の1つである前述の複合圧力レギュレータ40は、この複合圧力レギュレータ40の下流側における制御配管90bに対して圧縮空気の導入を開始する圧力の設定を変更するもので、制御配管90a,90b間に設けられた高圧作動型圧力レギュレータ33Hと、前記高圧作動型圧力レギュレータ33Hに比較して低圧で作動する低圧作動型圧力レギュレータ33Lを備え、前記高圧作動型圧力レギュレータ33Hをバイパスして制御配管90a,90b間を連通する分岐配管91中に前述の低圧作動型圧力レギュレータ33Lを設けると共に、前記低圧作動型圧力レギュレータ33Lの一次側において前記分岐配管91を開閉する電磁弁34を備えている。
なお、図3に示す実施形態にあっては、低圧作動型圧力レギュレータ33Lの一次側における分岐配管91にこれを開閉する電磁弁34を設けた構成としているが、この構成に代えて例えば制御配管90a,90bと分岐配管91の分岐点のいずれかの位置に三方電磁弁を設け、この三方電磁弁により圧縮空気の流路を変更することにより圧縮機本体の吐出圧力を変更可能としても良い。
また、高圧・低圧作動型の圧力レギュレータ33H,33Lのそれぞれは、図1を参照して説明した実施形態1の圧力レギュレータ同様、圧力調整用ボルトを備えたものを使用しても良い。
3.電子制御装置
前述の電子制御装置20の入力端子には、圧力設定手段40の下流側において制御配管90b内の圧力を検出する圧力検出手段54、及びエンジン乃至圧縮機本体の回転数を検出する回転数検出手段53を接続し、また、出力端子にエンジンの燃焼室に対する燃料の供給量を調整する燃料供給装置81が接続されており、電子制御装置20において圧力検出手段54からの検出信号及び回転数検出手段53からの回転数検出信号に基づいて、予め記憶手段内に記憶された対応関係に従って、受信した検出信号に対応する制御信号を燃料供給装置81に対して出力する「速度制御手段」及び「調速手段」が実現されている点においては、前述の図1を参照して説明した電子制御装置と同様であるが、本実施形態のエンジン駆動型圧縮機に設けられた電子制御装置20にあっては、更に、入力端子に設定圧力の変更を指令する例えば切替スイッチ11a等の圧力設定手段11を接続し、また、複合圧力レギュレータ40に設けた電磁弁34を電子制御装置20の出力端子に接続して、圧力設定手段11の操作に対応して、前述の電磁弁34を開閉する制御信号を出力する「作動圧力変更信号発生手段」と、記憶手段に記憶された制御配管90b内の圧力Pcとエンジン80の回転数Nとの関係である第1の対応関係のうち、該切換スイッチ11aの切換位置に対応するものを速度制御の際の基準として設定すると共に、この設定された対応関係に基づいて決定されるエンジンの全負荷回転数Nmax(NmaxL又はNmaxH)を、調速制御の際の基準となる全負荷回転数として設定する「吐出圧力変更手段」が実現されている。
なお、以下の説明において前述の実施形態1の電子制御装置20において実現されている手段と共通する手段の説明は省略する。
(1) 吐出圧力変更手段
前述の電子制御装置20において実現される各手段のうち、前述の吐出圧力変更手段21は、前述のように前記圧縮機本体60の吐出圧力を設定する切換スイッチ11a等の圧力設定手段11によって圧力の設定をしたときに、記憶手段25に複数の組合せが記憶されている制御配管90b内の圧力Pcとエンジン80の回転数Nとの対応関係(第1の対応関係)のうち、選択された圧力に対応するものを速度制御の際の基準として選択すると共に、この選択された対応関係に基づいて決定されるエンジン80の全負荷回転数Nmax(NmaxL又はNmaxH)を、調速の基準となる全負荷回転数に設定する。
一例として、前記圧縮機本体60の動力がエンジン80の出力曲線に対して所定の余裕分低くなる前記圧縮機本体60の吐出圧力と前記エンジン80の全負荷回転数Nmax(NmaxL又はNmaxH)との組み合わせ、すなわち、圧縮機本体60の吐出圧力を高く設定した場合には全負荷回転数を低く、吐出圧力を低く設定した場合には圧力の低下分に相当する回転数分、全負荷回転数を高くして、圧縮機本体60の吐出圧力を高圧、低圧のいずれに設定した場合にも全負荷運転時におけるエンジン80を定格出力で運転することとなる組合せを複数パターン前述の電子制御装置20の前記記憶手段25に例えば演算式として記憶すると共に、前記対応関係に従って導き出される、低圧設定時に対応した全負荷回転数NmaxLと、高圧設定時に対応した全負荷回転数NmaxHとをそれぞれ記憶しておき、切替スイッチ11aによって設定された吐出圧力に対応した前記第1の対応関係及び全負荷回転数を適用するように構成することができる。
(2)作動圧力変更信号発生手段
前述の電子制御装置20には、更に複合圧力レギュレータ40の分岐配管91に設けられた電磁弁34に対し、これを開閉する制御信号を発信する作動圧力変更信号発生手段24が実現されている。
この作動圧力変更信号発生手段24は、圧力設定手段11である切替スイッチ11aによって設定された吐出圧力に基づいて、複合圧力レギュレータ40に吸入制御手段30を作動させる吐出圧力の設定を変更する作動圧力変更信号を発信するもので、図3に示す実施形態にあっては、前記複合圧力レギュレータ40の作動圧力の切り替えを行う前述の電磁弁34に対してこの電磁弁34を開閉する制御信号(例えばON,OFF信号)を出力する。
従って作動圧力変更信号発生手段24が、圧力設定手段11による設定に従って、前記電磁弁34を開閉する制御信号を出力することで、分岐配管91が閉じて高圧作動型圧力レギュレータ33Hにより制御配管の開閉制御を行う高圧設定状態と、電磁弁34が開き、低圧作動型の圧力レギュレータ33Lにより制御配管の開閉制御が行われる低圧設定状態とで、作動圧力の設定を変更可能に構成されている。
〔動作説明〕
以上のように構成されたエンジン駆動型圧縮機において、圧力設定手段11である切換スイッチ11aを高圧/低圧のいずれかの位置に設定して圧縮機を始動すると、電子制御装置20において実現される前述の作動圧力変更信号発生手段24が切換スイッチ11aの切換位置に対応する制御信号を、複合圧力レギュレータ40の分岐配管91に設けられた電磁弁34に対して出力し、分岐配管91を閉じ、又は開く。
また、吐出圧力変更手段21が、切換スイッチ11aによって選択された高/低いずれかの圧力に従って、記憶手段25に記憶された全負荷回転数(NmaxL又はNmaxH)を調速手段23における調速の基準回転数として設定すると共に、同様に記憶手段25に記憶されている、制御配管90b内の圧力Pcとエンジン80の回転数Nとの関係に関する第1の対応関係のうち、対応するものを速度制御手段22における速度制御の際の基準として設定する。
一例として、切換スイッチ11aにより「低圧」が選択された状態で圧縮機を始動すると、レシーバタンク50の下流側圧力Pdが低圧作動型圧力レギュレータ33Lの作動開始圧力PrL以上のときに分岐配管91が開いて圧力レギュレータ33Lを介して制御配管90bにレシーバタンク50の下流の圧縮空気が導入され、記憶手段25に記憶された圧力Pcと回転数Nの第1の対応関係(演算式)のうち、「低圧」を選択したときに適用される関係に基づいて、エンジン80に対する単位時間当たりの燃料の供給量を減少または最小にさせる制御信号を燃料供給装置81に発信して、前記エンジン80の回転数Nを減少または無負荷回転数Nminにする。すなわち前記記憶手段25は、前記各設定(本実施形態において「高圧」又は「低圧」)における前記圧力レギュレータの開弁時における該圧力レギュレータの二次側圧力の変化と、前記圧縮機本体の吐出側圧力を前記目標圧力に一致させ又は近付ける前記エンジンの回転数の変化との関係を前記各設定毎にそれぞれ前記第1の対応関係として記憶している。
レシーバタンク50の下流側圧力Pdが低圧作動型圧力レギュレータ33Lの作動開始圧力PrL未満の場合には、レシーバタンク50の下流の圧縮空気が制御配管90bへ導入されず、制御配管90b内の圧力Pcが逃がし配管93を介して圧縮機本体60に吸引されてゼロ乃至は負圧となり、記憶手段25に記憶された設定圧力PtLと全負荷回転数NmaxLの対応関係に基づいて、前記エンジン80に対する単位時間当たりの燃料の供給量を増加または最大にさせる制御信号を前記燃料供給装置81に発信して、前記エンジン80の回転数Nを全負荷回転数NmaxLにする。
このとき、電子制御装置40の調速手段23は、回転数検出手段53によって検出されたエンジン80の回転数と、前記対応関係に基づいて設定された全負荷回転数NmaxLとを比較して、エンジン80の回転数Nが設定された「低圧」に対応した全負荷回転数NmaxLとなるように調速する。
このようにして、「低圧」に設定されている状態から、切換スイッチ11aの位置を切り換えることにより、圧縮機本体の吐出圧力の設定を「高圧」に変更すると、電子制御装置20の作動圧力変更信号発生手段24が出力する作動圧力変更信号によって、複合圧力レギュレータ40に設けられた電磁弁34が閉じて分岐配管91を閉じ、また、速度制御手段22による制御の基準となる制御配管90b内の圧力Pcとエンジン80の回転数Nの対応関係が高圧用のものに変更される。
また、エンジンの全負荷回転数Nmaxも、前述の対応関係の変更に従って、低圧設定時に比較して低回転数である高圧時の全負荷回転数NmaxHに変更され、これらを基準とした速度制御及び調速が行われる。
前述の速度制御は、圧力検出手段54によって検出された複合圧力レギュレータ40の下流側における制御配管90b内の圧力に対応して行われ、切換スイッチ11aの切換により、複合圧力レギュレータ40が作動圧力を変更することにより、速度制御の基準圧力と、容量制御における基準圧力の設定変更を同時に行うことが可能となっている。
このことから、回転数Nを全負荷回転数Nmax(NmaxL,NmaxH)から無負荷回転数Nminに低下させる場合に、回転数Nを低下してから吸入口60aを絞り始めたり、回転数Nを無負荷回転数Nminにしてから吸入弁31を全閉したり、回転数Nを無負荷回転数Nminから全負荷回転数Nmax(NmaxL,NmaxH)に上昇させる場合に、回転数Nを上昇する前に吸入弁31を開き始めたり、回転数Nを全負荷回転数Nmax(NmaxL,NmaxH)にする前に吸入弁31を全開することがなく、圧縮機本体60の動力に対してエンジン80の出力が不足することによる、エンジン80の停止を防止することができる。
また、本実施形態の運転制御方法による場合には、圧縮機本体60の吐出圧力を変化させた前後において、全負荷運転時におけるエンジン80の出力を一定(定格出力)にすることができることから、吐出圧力の変更前後のいずれにおいても圧縮機を効率的かつ経済的に運転をすることができる。
〔実施形態
さらに、本発明の別の実施形態を図5を参照して説明する。
本実施形態の圧縮機にあっては、図3を参照して説明した実施形態の圧縮機に対してさらに、レシーバタンク50の下流側の圧力(図示の例では、制御配管90a内の圧力)を検出する第2の圧力検出手段52が設けられており、複合圧力レギュレータ40の下流側における制御配管90b内の圧力Pcが、複合圧力レギュレータ40が閉じていることを示す圧力(Pc≦0)であるとき、すなわち、複合圧力レギュレータ40の下流側における制御配管90bに対して圧縮空気の導入が行われておらず、エンジン80を全負荷回転数Nmaxで運転するとき、第2の圧力検出手段52によって検出された制御配管90a内の圧力(レシーバタンク50の下流側圧力)に基づいて、エンジン80を定格出力で運転することとなる回転数を全負荷回転数Nmaxとして算出し、この算出された全負荷回転数Nmaxとなるようにエンジン80の速度制御を行うと共に、レシーバタンク50の下流側圧力Pdが上昇して、圧力レギュレータ33L,33Hのうち選択されたいずれか一方の圧力レギュレータの作動開始圧力以上となり、制御配管90b内に圧縮空気の導入が開始されると、この制御配管90b内の圧力Pcを検出した圧力検出手段54の検出信号により、エンジン80の速度制御を行うように構成している。
このように、本発明の圧縮機にあっては、複合圧力レギュレータ40の下流側の制御配管90b内に圧縮空気が導入される前の状態、すなわちエンジン80を全負荷回転数Nmaxで運転する際には、第2圧力検出手段52によって検出されたレシーバタンク50の下流側圧力Pdに基づいて、この検出圧力Pdにおいて前記エンジン80を定格出力で運転することとなる回転数を算出してこれを全負荷回転数Nmaxとすることから、本実施形態の駆動制御装置1に設けられた電子制御装置20の記憶手段には、予め、このような条件を満たすレシーバタンク50の下流側圧力Pdとエンジン80の回転数Nとの関係を第2の対応関係として記憶しておくと共に、電子制御装置20の演算処理部において、このような第2の対応関係に従い、検出されたレシーバタンク50の下流側圧力Pdに従って対応するエンジンの回転数Nを算出すると共に、該算出された回転数を全負荷回転数Nmaxとして設定する全負荷回転数設定手段26が実現されている(図6参照)。
なお、その他の構成については図3及び図4を参照して説明した、前述の実施形態2と同様である。
以上のように構成された圧縮機において、切換スイッチ11aの操作により、高圧又は低圧いずれかの設定が選択されると、電子制御装置20が作動圧力変更信号を電磁弁34に出力し、該電磁弁34を操作して分岐配管91を閉じ、又は開く。
この分岐配管91の開閉により、複合圧力レギュレータ40の下流側における制御配管90bに対して圧縮空気の導入が開始されるレシーバタンク50の下流側圧力Pdの設定が変更されて、吸入制御手段30による吸入制御の開始圧力の設定が変更されると共に、切換スイッチ11aによる切換により、電子制御装置20は圧力の設定に対応して記憶手段に記憶されている、制御配管90(90a,90b)内の圧力Pd,Pcとエンジン80の回転数Nとの対応関係を速度制御の際の基準として適用する。
そして、圧縮機本体60が吐出する圧縮流体により、レシーバタンク50の下流側の圧力Pdが上昇するが、このレシーバタンク50の下流側の圧力Pdが圧力レギュレータ(33L又は33H)の作動開始圧力(PrL又はPrH)未満のときには、電子制御装置20の速度制御手段22は、第2圧力検出手段52が検出したレシーバタンク50の下流側の圧力Pdに従い、この圧力Pdに対応するエンジン80の回転数Nを全負荷回転数Nmaxとし、この回転数を発生させる燃料の供給を行わせる制御信号を燃料供給装置81に出力する。
このようにして、圧縮機本体60の運転が継続されて、レシーバタンク50の下流側圧力Pdが、圧縮機の設定に対応した高圧・低圧いずれかの圧力レギュレータ(33L又は33H)の作動開始圧力(PrL又はPrH)以上に高まると、圧力レギュレータ(33L又は33H)が作動して、複合圧力レギュレータ40の下流側における制御配管90b内に圧縮空気が導入されて第1の圧力検出手段54が制御配管90b内の圧力Pcの上昇を検出する。
この圧力Pcの上昇の検出により、速度制御手段22は、第2の圧力検出手段52が検出したレシーバタンク50の下流側圧力Pdに基づく速度制御を、第1圧力検出手段54が検出した制御配管90b内の圧力Pcに基づく速度制御に切り換える。
制御配管90b内の圧力Pcに従った速度制御は、前述の実施形態2で説明した場合と同様に予め記憶手段に記憶されている対応関係のうち、切換スイッチ11aによって設定された高圧又は低圧いずれかの圧縮機の設定に従った対応関係に基づいて行われる。
また、逆に、制御配管90b内の圧力Pcに従った速度制御が行われている状態から、レシーバタンク50の下流側の圧力Pdが圧力レギュレータ(33L又は33H)の作動開始圧力未満に低下して、制御配管90bに対する圧縮空気の導入が停止すると、制御配管90b内の圧力に応じて行われていた速度制御が、レシーバタンク50の下流側圧力Pdに従った速度制御に切り替わる。
以上のように構成された本実施形態の運転制御方法によれば、実施形態で説明した場合と同様の効果が得られる他、第2圧力検出手段52が検出したレシーバタンクの下流側圧力Pdに応じて算出していることから、全負荷運転時、エンジン80は常に定格動力で運転されることとなり、圧縮作業をより効率的に行うことができるものとなっている。
転制御装置(参考例)を備えたエンジン駆動型圧縮機の概略説明図。 図1の運転制御装置における電子制御装置の機能ブロック図。 本発明の運転制御装置を備えたエンジン駆動型圧縮機の概略説明図。 図3の運転制御装置における電子制御装置の機能ブロック図。 本発明の別の運転制御装置を備えたエンジン駆動型圧縮機の概略説明図。 図5の運転制御装置における電子制御装置の機能ブロック図。 エンジンの出力曲線と圧縮機本体の動力性能を示すグラフ。 従来の運転制御装置を備えたエンジン駆動型圧縮機の概略説明図。
1 駆動制御装置
11 圧力設定手段
11a 切替スイッチ
20 電子制御装置
21 吐出圧力変更手段
22 速度制御手段
23 調速手段
24 作動圧力変更信号発生手段
25 記憶手段
26 全負荷回転数設定手段
30 吸入制御手段
31 吸入弁
32 アンローダレギュレータ
33,33’ 圧力レギュレータ
33H 高圧作動型圧力レギュレータ
33L 低圧作動型圧力レギュレータ
34 電磁弁
35 圧力調整用ボルト
40 複合圧力レギュレータ
50 レシーバタンク
52 圧力センサ(第2の)
53 回転数センサ
54 圧力センサ(第1の)
58 オイルクーラ
60 圧縮機本体
60a 吸入口
60b 吐出口
70 スピードレギュレータ
80 エンジン
81 燃料供給装置
85 ガバナレバー
90 制御配管
90a 制御配管(上流側)
90b 制御配管(下流側)
91 分岐配管
93 逃がし配管

Claims (6)

  1. 圧縮機本体の吐出側圧力を予め設定された目標圧力と一致するように、圧縮機本体に対する吸入量を制御すると共に、該圧縮機本体を駆動するエンジンの回転数を全負荷回転数と無負荷回転数間で制御する、前記目標圧力の設定を変更可能なエンジン駆動型圧縮機の運転制御方法において、
    圧縮機本体の吐出側圧力の導入によって前記圧縮機本体の吸入口を絞り又は閉じる吸入制御手段と、前記圧縮機本体の吐出側圧力が前記目標圧力以上になったとき開弁して、前記吸入制御手段に対して前記圧縮機本体の吐出側圧力の導入を開始する圧力レギュレータと、前記圧力レギュレータの二次側圧力を電気的に検出する圧力検出手段と、受信した電気信号に従ってエンジンへ供給される燃料の供給量を制御してエンジンの回転数を変更する燃料供給手段を設け、
    前記目標圧力の設定変更を、前記圧力レギュレータの作動開始圧力の設定を前記エンジンの出力曲線の範囲内で変更することにより行うと共に、前記圧力レギュレータの作動開始圧力の設定を高く変更したときに前記エンジンの前記全負荷回転数の設定を低く変更し、前記圧力レギュレータの作動開始圧力を低く変更したときに前記エンジンの前記全負荷回転数の設定を高く変更し、
    前記各設定における前記圧力レギュレータの開弁時における該圧力レギュレータの二次側圧力の変化と、前記圧縮機本体の吐出側圧力を前記目標圧力に一致させ又は近付ける前記エンジンの回転数の変化との関係を前記各設定毎にそれぞれ第1の対応関係として予め求めておき、
    前記圧力検出手段が検出した前記圧力レギュレータの二次側圧力が、前記圧力レギュレータの閉弁時における圧力であるとき、前記エンジンを前記圧力レギュレータの作動開始圧力の設定に伴い設定された前記全負荷回転数で運転する電気信号を前記燃料供給手段に出力すると共に、
    前記圧力検出手段が検出した前記圧力レギュレータの二次側圧力が、前記圧力レギュレータの開弁時における圧力となったとき、前記第1の対応関係に基づいて、前記圧力検出手段が検出した前記圧力レギュレータの二次側圧力に対応する回転数を求め、該求めた回転数に従って前記エンジンの回転数を前記全負荷回転数に対して減速する電気信号を前記燃料供給手段に出力することを特徴とするエンジン駆動型圧縮機の運転制御方法。
  2. 前記圧縮機本体を略一定の定格動力で運転する前記圧縮機本体の吐出側圧力と前記エンジンの回転数との関係を第2の対応関係として予め求めておき、
    検出された前記圧力レギュレータの二次側圧力が、該圧力レギュレータの閉弁時の圧力であるとき、前記圧縮機本体の吐出側圧力を検出し、前記第2の対応関係に基づいて前記検出された圧縮機本体の吐出側圧力に対応して前記エンジンの回転数を前記全負荷回転数とすることを特徴とする請求項1記載のエンジン駆動型圧縮機の運転制御方法。
  3. 圧縮機本体の吐出側圧力を予め設定された目標圧力と一致するように、圧縮機本体に対する吸入量を制御すると共に、該圧縮機本体を駆動するエンジンの回転数を全負荷回転数と無負荷回転数間で制御する、前記目標圧力の設定を変更可能なエンジン駆動型圧縮機の運転制御方法において、
    圧縮機本体の吐出側圧力の導入によって前記圧縮機本体の吸入口を絞り又は閉じる吸入制御手段と、前記圧縮機本体の吐出側圧力が前記目標圧力以上になったとき開弁して、前記吸入制御手段に対して前記圧縮機本体の吐出側圧力の導入を開始する圧力レギュレータと、前記圧力レギュレータの二次側圧力を電気的に検出する圧力検出手段と、受信した電気信号に従ってエンジンへ供給される燃料の供給量を制御してエンジンの回転数を変更する燃料供給手段を設け、
    前記目標圧力の設定変更を、前記圧力レギュレータの作動開始圧力の設定を変更することにより行うと共に、
    前記各設定における前記圧力レギュレータの開弁時における該圧力レギュレータの二次側圧力の変化と、前記圧縮機本体の吐出側圧力を前記目標圧力に一致させ又は近付ける前記エンジンの回転数の変化との関係を前記各設定毎にそれぞれ第1の対応関係として予め求めておくと共に、
    前記圧縮機本体を略一定の定格動力で運転する前記圧縮機本体の吐出側圧力と前記エンジンの回転数との関係を第2の対応関係として予め求めておき、
    前記圧力検出手段が検出した前記圧力レギュレータの二次側圧力が、前記圧力レギュレータの閉弁時における圧力であるとき、前記圧縮機本体の吐出側圧力を検出すると共に、前記第2の対応関係に基づいて前記検出された圧縮機本体の吐出側圧力に対応して前記エンジンの回転数を前記全負荷回転数として前記エンジンを運転する電気信号を前記燃料供給手段に出力すると共に、
    前記圧力検出手段が検出した前記圧力レギュレータの二次側圧力が、前記圧力レギュレータの開弁時における圧力となったとき、前記第1の対応関係に基づいて、前記圧力検出手段が検出した前記圧力レギュレータの二次側圧力に対応する回転数を求め、該求めた回転数に従って前記エンジンの回転数を前記全負荷回転数に対して減速する電気信号を前記燃料供給手段に出力することを特徴とするエンジン駆動型圧縮機の運転制御方法。
  4. 圧縮機本体の吐出側圧力を予め設定された目標圧力と一致するように、圧縮機本体に対する吸入量を制御する吸入制御装置と、該圧縮機本体を駆動するエンジンの回転数を全負荷回転数と無負荷回転数間で制御する駆動制御装置とを備え、前記目標圧力の設定を変更可能なエンジン駆動型圧縮機において、
    前記吸入制御装置が、
    圧縮機本体の吐出側圧力の導入によって前記圧縮機本体の吸入口を絞り又は閉じる吸入制御手段と、前記圧縮機本体の吐出側圧力が前記目標圧力以上になったとき開弁して、前記吸入制御手段に対して前記圧縮機本体の吐出側圧力の導入を開始する圧力レギュレータを備えると共に、
    前記圧力レギュレータが、作動開始圧力の設定を変更可能であり、
    前記駆動制御装置が、
    前記圧力レギュレータの二次側圧力を電気的に検出する圧力検出手段と、
    受信した電気信号に従ってエンジンへ供給される燃料の供給量を制御してエンジンの回転数を変更する燃料供給手段と、
    前記エンジンの出力曲線の範囲内で、前記圧力レギュレータの作動開始圧力の設定を高く変更したときに前記エンジンの前記全負荷回転数の設定を低く変更し、前記圧力レギュレータの作動開始圧力を低く変更したときに前記エンジンの前記全負荷回転数の設定を高く変更する吐出圧力変更手段と、
    前記各設定における前記圧力レギュレータの開弁時における該圧力レギュレータの二次側圧力の変化と、前記圧縮機本体の吐出側圧力を前記目標圧力に一致させ又は近付ける前記エンジンの回転数の変化との関係を前記各設定毎にそれぞれ第1の対応関係として予め記憶した記憶手段と、
    前記圧力検出手段が検出した前記圧力レギュレータの二次側圧力の検出信号を受信して、該検出された前記圧力レギュレータの二次側圧力が、前記圧力レギュレータの閉弁時における圧力であるとき、前記エンジンを前記圧力レギュレータの作動開始圧力の設定に伴い設定された前記全負荷回転数で運転する電気信号を前記燃料供給手段に出力すると共に、前記検出された前記圧力レギュレータの二次側圧力が、前記圧力レギュレータ開弁時における圧力となったとき、前記記憶手段に記憶された前記第1の対応関係に基づいて、前記検出された前記圧力レギュレータの二次側圧力に対応する回転数を求め、該求めた回転数に従って前記エンジンの回転数を前記全負荷回転数に対して減速する電気信号を前記燃料供給手段に出力する速度制御手段を備えることを特徴とするエンジン駆動型圧縮機。
  5. 前記駆動制御装置に、圧縮機本体の吐出側圧力を検出する第2の圧力検出手段と、前記圧縮機本体を略一定の定格動力で運転する前記圧縮機本体の吐出側圧力と前記エンジンの回転数との関係を第2の対応関係として記憶する記憶手段を設けると共に、
    検出された前記圧力レギュレータの二次側圧力が、該圧力レギュレータの閉弁時の圧力であるとき、前記記憶手段に記憶された前記第2の対応関係に基づいて前記検出された圧縮機本体の吐出側圧力に対応する回転数を前記全負荷回転数とする全負荷回転数設定手段を設けたことを特徴とする請求項記載のエンジン駆動型圧縮機。
  6. 圧縮機本体の吐出側圧力を予め設定された目標圧力と一致するように、圧縮機本体に対する吸入量を制御する吸入制御装置と、該圧縮機本体を駆動するエンジンの回転数を全負荷回転数と無負荷回転数間で制御する駆動制御装置とを備え、前記目標圧力の設定を変更可能なエンジン駆動型圧縮機において、
    前記吸入制御装置が、
    圧縮機本体の吐出側圧力の導入によって前記圧縮機本体の吸入口を絞り又は閉じる吸入制御手段と、前記圧縮機本体の吐出側圧力が前記目標圧力以上になったとき開弁して、前記吸入制御手段に対して前記圧縮機本体の吐出側圧力の導入を開始する圧力レギュレータを備えると共に、
    前記圧力レギュレータが、作動開始圧力の設定を変更可能であり、
    前記駆動制御装置が、
    前記圧力レギュレータの二次側圧力を電気的に検出する圧力検出手段と、
    受信した電気信号に従ってエンジンへ供給される燃料の供給量を制御してエンジンの回転数を変更する燃料供給手段と、
    前記各設定における前記圧力レギュレータの開弁時における該圧力レギュレータの二次側圧力の変化と、前記圧縮機本体の吐出側圧力を前記目標圧力に一致させ又は近付ける前記エンジンの回転数の変化との関係を前記各設定毎にそれぞれ第1の対応関係として予め記憶した記憶手段と、
    圧縮機本体の吐出側圧力を検出する第2の圧力検出手段と、前記圧縮機本体を略一定の定格動力で運転する前記圧縮機本体の吐出側圧力と前記エンジンの回転数との対応関係を第2の対応関係として記憶する記憶手段と,
    検出された前記圧力レギュレータの二次側圧力が、該圧力レギュレータの閉弁時の圧力であるとき、前記記憶手段に記憶された前記第2の対応関係に基づいて前記検出された圧縮機本体の吐出側圧力に対応する回転数を前記全負荷回転数とする全負荷回転数設定手段、及び
    前記圧力検出手段が検出した前記圧力レギュレータの二次側圧力の検出信号を受信して、該検出された前記圧力レギュレータの二次側圧力が、前記圧力レギュレータの閉弁時における圧力であるとき、前記エンジンを前記全負荷回転数で運転する電気信号を前記燃料供給手段に出力すると共に、前記検出された前記圧力レギュレータの二次側圧力が、前記圧力レギュレータ開弁時における圧力となったとき、前記記憶手段に記憶された前記第1の対応関係に基づいて、前記検出された前記圧力レギュレータの二次側圧力に対応する回転数を求め、該求めた回転数に従って前記エンジンの回転数を前記全負荷回転数に対して減速する電気信号を前記燃料供給手段に出力する速度制御手段とを備えたことを特徴とするエンジン駆動型圧縮機。
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