(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
開度の調節によって、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、
前記圧縮機本体で圧縮される圧縮空気を吐出するバルブと、
前記バルブから吐出する圧縮空気の吐出圧力を検出する圧力検出手段と、
前記吐出圧力の設定値を設定する吐出圧力設定手段と、
前記圧力検出手段によって検出される検出圧力が前記吐出圧力の設定値と等しくなるように、エンジン回転速度及び前記吸気調節弁の開度を調節する制御装置と、を備えるエンジン駆動圧縮機であって、
前記検出圧力が前記吐出圧力の設定値より低くなった場合、前記制御装置は、前記吸気調節弁が全開していないときには、エンジン回転速度を上昇することなく前記吸気調節弁の開度を調節し、前記吸気調節弁が全開しているときには、前記吸気調節弁を全開に維持したままエンジン回転速度を上昇するように制御することを特徴とするエンジン駆動圧縮機。
【請求項２】
請求項１に記載のエンジン駆動圧縮機において、
前記検出圧力が前記吐出圧力の設定値より高くなった場合、前記制御装置は、エンジン回転速度がアイドリング回転速度でないときは、前記吸気調節弁の開度を維持したまま、エンジン回転速度を下降するように制御し、エンジン回転速度がアイドリング回転速度のときは、エンジン回転速度をアイドリング回転速度に維持したまま前記吸気調節弁を閉じるように制御することを特徴とするエンジン駆動圧縮機。
【請求項３】
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、
開度の調節によって、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、
前記圧縮機本体で圧縮される圧縮空気を吐出するバルブと、
前記バルブから吐出する圧縮空気の吐出圧力を検出する圧力検出手段と、
前記吐出圧力の設定値を設定する吐出圧力設定手段と、
前記圧力検出手段によって検出される検出圧力が前記吐出圧力の設定値と等しくなるように、エンジン回転速度及び前記吸気調節弁の開度を調節する制御装置と、を備えるエンジン駆動圧縮機であって、
前記制御装置は、
前記検出圧力が前記吐出圧力の設定値より低くなった場合、前記吸気調節弁が全開していないときには、エンジン回転速度を上昇することなく、前記吸気調節弁を開くように制御し、前記吸気調節弁が全開しているときには、前記吸気調節弁を全開に維持したままエンジン回転速度を上昇する第１の制御と、
前記検出圧力が前記吐出圧力の設定値より低くなった場合、前記吸気調節弁を開くとともに、エンジン回転速度を上昇する第２の制御と、のいずれか一方を実行することを特徴とするエンジン駆動圧縮機。
【請求項４】
請求項３に記載のエンジン駆動圧縮機において、
前記制御装置は、
前記第１の制御にあっては、前記検出圧力が前記吐出圧力の設定値より高くなった場合、エンジン回転速度がアイドリング回転速度でなければ、前記吸気調節弁の開度を維持したままエンジン回転速度を下降するように制御し、エンジン回転速度がアイドリング回転速度であれば、エンジン回転速度をアイドリング回転速度に維持したまま前記吸気調節弁を閉じるように制御し、
前記第２の制御にあっては、前記検出圧力が前記吐出圧力の設定値より高くなった場合、前記吸気調節弁を閉じるとともに、エンジン回転速度を下降するように制御することを特徴とするエンジン駆動圧縮機。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載のエンジン駆動圧縮機において、
前記制御装置が、前記第１の制御と前記第２の制御のいずれか一方を実行するように切り換える切換手段を備えることを特徴とするエンジン駆動圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン駆動圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンジン駆動圧縮機が吐出する吐出空気量は、接続される負荷機器類の空気使用量によって変動する。そして、空気使用量が増加して吐出空気量が増加する場合、エンジン駆動圧縮機は、吸入する空気量を増加させるとともにエンジン回転速度を上昇させて、吐出空気量を増加させる。また、負荷機器類の空気使用量が減少して吐出空気量が減少した場合は、吸入する空気量を減少させるとともにエンジン回転速度を下降させ、吐出空気量を減少させる。そして、このように吐出空気量を調節することで、吐出圧力が一定に維持される。
【０００３】
このように、吐出圧力を一定に保つため、吸入する空気量とエンジン回転速度の両方を調節することは、例えば特許文献１に開示されるように広く公知の技術である。
【特許文献１】特開２００１−１１６００９号公報（段落００２１〜００２２参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来、吐出空気量を増加させるときには吸気調節弁が全開である場合においても、全開でない場合においてもエンジン回転速度が上昇することになる。このことによって、吐出空気量が微増する場合であってもエンジン回転速度が上昇することになって、エンジン駆動圧縮機に発生する騒音が増大するとともに燃料消費量が多くなり、騒音及び燃費の面から改善の余地がある。
【０００５】
そこで、本発明は、エンジン回転速度が上昇する場合を可及的に抑制できるようにし、騒音の増大と燃費の悪化を抑制できるエンジン駆動圧縮機を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、請求項１にかかる発明は、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、開度の調節によって、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、前記圧縮機本体で圧縮される圧縮空気を吐出するバルブと、前記バルブから吐出する圧縮空気の吐出圧力を検出する圧力検出手段と、前記吐出圧力の設定値を設定する吐出圧力設定手段と、前記圧力検出手段によって検出される検出圧力が前記吐出圧力の設定値と等しくなるように、エンジン回転速度及び前記吸気調節弁の開度を調節する制御装置と、を備えるエンジン駆動圧縮機とした。そして、前記検出圧力が前記吐出圧力の設定値より低くなった場合、前記制御装置は、前記吸気調節弁が全開していないときには、エンジン回転速度を上昇することなく前記吸気調節弁の開度を調節し、前記吸気調節弁が全開しているときには、前記吸気調節弁を全開に維持したままエンジン回転速度を上昇するように制御することを特徴とする。
【０００７】
請求項１にかかる発明によると、検出圧力が吐出圧力の設定値より低くなった場合に、吐出空気量の増加に対応して吐出圧力を一定に保つため、吸気調節弁が全開するまでは、エンジン回転速度を上昇することなく、吸気調節弁を開くことで圧縮機本体に吸気される吸入空気の吸気量を増加することができる。
【０００８】
また、請求項２にかかる発明は、前記検出圧力が前記吐出圧力の設定値より高くなった場合、前記制御装置は、エンジン回転速度がアイドリング回転速度でないときは、前記吸気調節弁の開度を維持したまま、エンジン回転速度を下降するように制御し、エンジン回転速度がアイドリング回転速度のときは、エンジン回転速度をアイドリング回転速度に維持したまま前記吸気調節弁を閉じるように制御することを特徴とする。
【０００９】
請求項２にかかる発明によると、検出圧力が吐出圧力の設定値より高くなった場合に、吐出空気量の減少に対応して吐出圧力を一定に保つため、エンジン回転速度がアイドリング回転速度になるまでは、吸気調節弁を閉じることなく、エンジン回転速度を下降することで圧縮機本体に吸気される吸入空気の吸気量を減少することができる。
【００１０】
また、請求項３にかかる発明は、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、開度の調節によって、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、前記圧縮機本体で圧縮される圧縮空気を吐出するバルブと、前記バルブから吐出する圧縮空気の吐出圧力を検出する圧力検出手段と、前記吐出圧力の設定値を設定する吐出圧力設定手段と、前記圧力検出手段によって検出される検出圧力が前記吐出圧力の設定値と等しくなるように、エンジン回転速度及び前記吸気調節弁の開度を調節する制御装置と、を備えるエンジン駆動圧縮機とした。そして、前記制御装置は、前記検出圧力が前記吐出圧力の設定値より低くなった場合、前記吸気調節弁が全開していないときには、エンジン回転速度を上昇することなく、前記吸気調節弁を開くように制御し、前記吸気調節弁が全開しているときには、前記吸気調節弁を全開に維持したままエンジン回転速度を上昇する第１の制御と、前記検出圧力が前記吐出圧力の設定値より低くなった場合、前記吸気調節弁を開くとともに、エンジン回転速度を上昇する第２の制御と、のいずれか一方を実行することを特徴とする。
【００１１】
請求項３にかかる発明によると、検出圧力が吐出圧力の設定値より低くなった場合に、吐出空気量の増加に対応して吐出圧力を一定に保つ制御装置は、吸気調節弁が全開するまでは、エンジン回転速度を上昇することなく、吸気調節弁を開く第１の制御と、吸気調節弁を開くとともに、エンジン回転速度を上昇する第２の制御と、のいずれか一方を実行することができる。
【００１２】
また、請求項４にかかる発明は、前記制御装置は、前記第１の制御にあっては、前記検出圧力が前記吐出圧力の設定値より高くなった場合、エンジン回転速度がアイドリング回転速度でなければ、前記吸気調節弁の開度を維持したままエンジン回転速度を下降するように制御し、エンジン回転速度がアイドリング回転速度であれば、エンジン回転速度をアイドリング回転速度に維持したまま前記吸気調節弁を閉じるように制御し、前記第２の制御にあっては、前記検出圧力が前記吐出圧力の設定値より高くなった場合、前記吸気調節弁を閉じるとともに、エンジン回転速度を下降するように制御することを特徴とする。
【００１３】
請求項４にかかる発明によると、検出圧力が吐出圧力の設定値より高くなった場合に、吐出空気量の減少に対応して吐出圧力を一定に保つため、第１の制御にあっては、エンジン回転速度がアイドリング回転速度になるまでは、吸気調節弁を閉じることなくエンジン回転速度を下降し、第２の制御にあっては、吸気調節弁を閉じるとともに、エンジン回転速度を下降することができる。
【００１４】
また、請求項５にかかる発明は、前記制御装置が、前記第１の制御と前記第２の制御のいずれか一方を実行するように切り換える切換手段を備えることを特徴とする。
【００１５】
請求項５にかかる発明によると、前記制御装置が、第１の制御と第２の制御のいずれか一方を実行するように切り換えることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、吐出空気量の増減に対応して吐出圧力を一定に保つため、優先的にエンジン回転速度をアイドリング回転速度に設定できるため、吐出空気量が小さいときには、エンジン回転速度をアイドリング回転速度に維持できることから、騒音の増大と燃費の悪化を抑制できるという優れた効果を奏する。
また、制御装置は、吐出空気量の増減に対応して吐出圧力を一定に保つためにエンジン回転速度と吸気調節弁の開度を同時に調節するように制御できることから、急激に吐出空気量を増減する場合に速やかに追従できるという優れた効果を奏する。
さらに、使用環境や状況に応じて、優先的にエンジン回転速度をアイドリング回転速度に設定する制御と、エンジン回転速度と吸気調節弁の開度を同時に調節する制御とを切り換えて実行できるという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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。
【００１８】
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４と、を含んで構成される。
【００１９】
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。
【００２０】
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（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、図示しない負荷機器類に供給される。
【００２１】
そして、エンジン駆動圧縮機１は、サービスバルブ４ａから吐出する圧縮空気の圧力（以下、吐出圧力と称する）の設定値を任意に設定する機能と、サービスバルブ４ａから吐出する圧縮空気の吐出圧力が、吐出圧力の設定値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及びエンジン３のエンジン回転速度を制御する制御ユニット（制御装置）５を備える。
【００２２】
制御ユニット５は、後記する吐出圧力設定部（吐出圧力設定手段）５２によって設定される吐出圧力の設定値と、サービスバルブ４ａから吐出され、後記する第１圧力センサ４ｃによって検出される圧縮空気の吐出圧力（以下、検出圧力と称する）とを比較して、吐出圧力の設定値と検出圧力が等しくない場合は、吐出圧力の設定値と検出圧力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上下して調節する。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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を全開から閉鎖（全閉）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。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。
【００２６】
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の圧縮空気の圧力は、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、入力される圧縮空気の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２参照）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。
【００２７】
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。
【００２８】
また、図１に示すように、エンジン３は、エンジン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。
【００２９】
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。
【００３０】
さらに、制御ユニット５は、サービスバルブ４ａからの吐出圧力と吐出圧力の設定値とを比較するため、オイルチャンバ４に貯留される圧縮空気の圧力を吐出圧力として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４ｃが備えられる。本実施形態に係るエンジン駆動圧縮機１は、オイルチャンバ４に貯留される圧縮空気がサービスバルブ４ａから吐出される構造であることから、オイルチャンバ４に貯留される圧縮空気の圧力はサービスバルブ４ａからの吐出圧力と同等になる。したがって、第１圧力センサ４ｃは、サービスバルブ４ａから吐出する圧縮空気の吐出圧力を検出圧力として検出する圧力検出手段となる。
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が検出する検出圧力を吐出圧力として算出する。
【００３１】
図２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の設定値を設定する吐出圧力設定部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。
【００３２】
演算部５０は、吐出圧力の設定値に対応して、容量レギュレータ２ａ（図１参照）の開度とエンジン回転速度を調節して、要求される吐出空気量を吐出する。具体的には、第１圧力センサ４ｃが検出する検出圧力が、吐出圧力の設定値と等しくなるように、容量レギュレータ２ａの開度とエンジン回転速度を調節する。そこで、例えば容量レギュレータ２ａの開度とエンジン回転速度の好適な関係をあらかじめ求めて、目標値Ｄ１として記憶部５１に記憶しておけばよい。
【００３３】
吐出空気量が増加すると、吐出圧力が低下し、演算部５０は低下する吐出圧力を補充するように容量レギュレータ２ａ（図１参照）の開度を増加するとともに、エンジン回転速度を上昇する。このとき演算部５０は、目標値Ｄ１に基づいて、容量レギュレータ２ａの開度とエンジン回転速度を設定することができる。すなわち、第１圧力センサ４ｃが検出する検出圧力が、吐出圧力の設定値と等しくなるように、容量レギュレータ２ａの開度とエンジン回転速度を調節することで、吐出空気量を調節することになる。
なお、容量レギュレータ２ａの開度とエンジン回転速度の好適な関係とは、エンジン３（図１参照）の燃費やエンジン回転速度の応答性などに基づいて決定されればよく、例えばあらかじめ実験などで求めておけばよい。
【００３４】
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、吐出圧力の設定値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。
【００３５】
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。
【００３６】
図３は吐出圧力設定部の態様の一例を示す正面図である。図３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吐出圧力の設定値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、制御ユニット５（図２参照）の制御方法を選択する制御方法選択部５２ｃ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、および吐出圧力の設定値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。
【００３７】
図３の態様を有する吐出圧力設定部５２において吐出圧力の設定値を設定するには、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に希望する吐出圧力の設定値を表示して、決定ボタンＥをタッチするという容易な操作で吐出圧力の設定値を設定できる。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。
【００３８】
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、吐出圧力の設定値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３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、設定する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。
【００３９】
また、吐出圧力設定部５２で設定された吐出圧力の設定値は、例えば制御ユニット５の記憶部５１（図２参照）に記憶されることが好ましい。このように、吐出圧力の設定値を記憶部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２参照）は、記憶部５１に記憶された吐出圧力の設定値を読み出して、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。
なお、制御方法選択部５２ｃの詳細は後記する。
【００４０】
以上のように構成されるエンジン駆動圧縮機１において、図１に示すサービスバルブ４ａから吐出される吐出空気量は、エンジン３のエンジン回転速度と容量レギュレータ２ａの開度によって決定される。
【００４１】
すなわち、サービスバルブ４ａ（図１参照）に接続される図示しない負荷機器類の空気使用量が増加するなどして、サービスバルブ４ａから吐出する吐出空気量が増加すると、吐出圧力が低下することに伴って、第１圧力センサ４ｃが検出する検出圧力が低下することから、制御ユニット５の演算部５０（図２参照）は、電空比例弁５ａに電空比例弁制御信号出力部５４ｂ（図２参照）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、容量レギュレータ２ａ（図１参照）の開度を増加するように制御する。
【００４２】
さらに、制御ユニット５の演算部５０（図２参照）は吐出圧力の設定値に基づいたエンジン３（図１参照）の要求回転速度を算出してエンジン回転速度制御部５５（図２参照）に通知する。そして、エンジン回転速度制御信号出力部５４ａ（図２参照）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。
【００４３】
このとき、演算部５０（図２参照）は、記憶部５１（図２参照）に記憶されている目標値Ｄ１を参照して、エンジン回転速度と容量レギュレータ２ａの開度を設定する。
このように、エンジン回転速度を上昇させるとともに、容量レギュレータ２ａの開度を増加し、圧縮機本体２からの吐出空気量を増加する。
なお、吐出空気量が増加すると、第１圧力センサ４ｃが検出する検出圧力が低下することから、本実施形態に係る制御ユニット５の演算部５０は、第１圧力センサ４ｃが検出する検出圧力の低下から、吐出空気量が増加したことを検出する。そして、検出圧力が、あらかじめ設定される吐出圧力の設定値と等しくなるように制御することで、要求される吐出空気量を得る。
【００４４】
図４は、吐出空気量とエンジン回転速度の関係の一例を示す図である。図４におけるＡ点は、エンジン３がエンジン回転速度ｒ１で示されるアイドリング回転速度で駆動し、サービスバルブ４ａ（図１参照）からの吐出空気量が０の状態を示す。すなわち、容量レギュレータ２ａ（図１参照）の開度は０（全閉）の状態である。
この状態から、サービスバルブ４ａからの吐出空気量を増加する場合、従来、図４に一点鎖線で示すように、容量レギュレータ２ａの開度を増加するとともに、エンジン３のエンジン回転速度を上昇させて、吐出空気量を増加する。このような制御方法を、以下、ＶＰＣ制御（可変圧制御）と称する。そして、ＶＰＣ制御が請求項に記載の第２の制御に相当する。
【００４５】
ＶＰＣ制御によると、図４に点Ａで示される、エンジン３（図１参照）がアイドリング回転速度で駆動し、サービスバルブ４ａ（図１参照）からの吐出空気量が０の状態から、少量の吐出空気を使用する場合であっても、一点鎖線に示すようにエンジン３のエンジン回転速度が上昇することから、燃料消費量が増え燃費が悪化する。さらに、エンジン３のエンジン回転速度の上昇にともなって騒音も増大することから、環境にも負荷を与える。
【００４６】
そこで、本実施形態においては、吐出空気量が小さい場合は、エンジン３（図１参照）のエンジン回転速度をアイドリング回転速度（図４においては、ｒ１）に固定し、容量レギュレータ２ａの開度を増加する。すなわち、容量レギュレータ２ａを開く。そして、容量レギュレータ２ａが全開した状態における吐出空気量よりも大きな吐出空気量に設定する場合に、容量レギュレータ２は全開に固定し、エンジン３のエンジン回転速度を上昇するように制御する。
【００４７】
すなわち、図４において点Ａで示されるように、エンジン３（図１参照）のエンジン回転速度がｒ１で示されるアイドリング回転速度にある場合、吐出空気量を増加するときは、破線で示すように、エンジン３のエンジン回転速度をアイドリング回転速度ｒ１に固定した状態で、容量レギュレータ２ａを開く。容量レギュレータ２ａが開くと圧縮機本体２（図１参照）への吸入空気量が増加することから、図４に破線で示すように吐出空気量は増加する。そして、容量レギュレータ２ａが全開すると点Ｂに達する。さらに、点Ｂにおける吐出空気量より大きな吐出空気量を吐出する場合、エンジン３のエンジン回転速度を上昇し、破線で示すように吐出空気量を増加する。
【００４８】
このように、吐出空気量が小さい場合は、容量レギュレータ２ａ（図１参照）の開度のみを調節して、エンジン３（図１参照）のエンジン回転速度はアイドリング回転速度に固定するように制御すると、所定の吐出空気量（図４に点Ｂで示す吐出空気量）までは、エンジン３のエンジン回転速度はアイドリング回転速度であることから、燃料消費量の増大を抑制できるとともに、エンジン音による騒音の増大を抑えることができるという優れた効果を奏する。また、所定の吐出空気量以上の場合においては、容量レギュレータ２ａが全開の状態であることから、容量レギュレータ２ａの部分における空気の圧力損失が小さく、効率よく吐出空気量を得ることができるという優れた効果を奏する。このような制御方法を、以下、ＣＰＣ制御（定圧力制御）と称する。そして、ＣＰＣ制御が請求項に記載の第１の制御に相当する。
【００４９】
ここで、所定の吐出空気量（図４に点Ｂで示す吐出空気量）は、エンジン３のエンジン回転速度がアイドリング回転速度の場合に、容量レギュレータ２ａを全開して、エンジン駆動圧縮機１（図１参照）が吐出しうる最大の吐出空気量である。エンジン駆動圧縮機１の吐出空気量はエンジン３のエンジン回転速度とほぼ比例するので、例えば定格回転速度が２４００ｒｐｍで、アイドリング回転速度が１２００ｒｐｍのエンジン駆動圧縮機１の場合、エンジン３のエンジン回転速度がアイドリング回転速度のときの最大の吐出空気量は次式（１）で示される。
アイドリング回転速度のときの最大の吐出空気量≒
定格吐出空気量×１２００ｒｐｍ／２４００ｒｐｍ    （１）
このことから、前記のようなエンジン駆動圧縮機１の場合は、定格吐出空気量の約５０％の吐出空気量までは、エンジン３のエンジン回転速度をアイドリング回転速度のまま、吐出空気量を出力できることになり、燃料消費量が低減でき、燃費のよい運転が可能になる。また、騒音の増大も抑制できる。
【００５０】
図５は、ＶＰＣ制御とＣＰＣ制御との燃費効率の測定結果を示すグラフである。図５は、吐出圧力を０．７ＭＰａに設定した状態で、単位燃料当たりで得られる吐出空気量、すなわち、燃料（軽油）１リットルで得られる吐出空気量を測定した結果を示すグラフである。
【００５１】
図５に一点鎖線で示すように、ＶＰＣ制御は３０．９７（Ｖ１）〜４３．１９ｍ３／Ｌ（Ｖ３）の値をとるのに対して、破線で示すように、ＣＰＣ制御は３９．４５（Ｃ１）〜４４．４８ｍ３／Ｌ（Ｃ２）の値をとる。前記のように図５は、燃料（軽油）１リットルで得られる吐出空気量を測定した値であるから、燃料１リットルで得られる吐出空気量の大きいＣＰＣ制御のほうが、効率がよいことになる。特に吐出空気量の小さい領域では、ＣＰＣ制御はＶＰＣ制御に比べ、２７．３％の燃費効率向上が認められることがわかった。
【００５２】
図６は、制御ユニットの演算部がＣＰＣ制御を実行するフローチャートである。図６を参照して、制御ユニット５の演算部５０（図２参照）がＣＰＣ制御を実行するステップを説明する（以下、適宜図１〜図５参照）。
【００５３】
エンジン駆動圧縮機１が始動してオイルチャンバ４に貯留される圧縮空気の圧力が、吐出圧力の設定値に達した状態のとき、エンジン３はアイドリング回転速度で駆動し、容量レギュレータ２ａの開度は０、すなわち全閉の状態である。この状態で、サービスバルブ４ａが開放され、サービスバルブ４ａに接続される図示しない負荷機器類によって、圧縮空気が消費されると、吐出空気量が増加して第１圧力センサ４ｃが検出する検出圧力が低下する。そこで、演算部５０は、第１圧力センサ４ｃが検出する検出圧力と、吐出圧力の設定値を比較し（ステップＳ１）、検出圧力と吐出圧力の設定値とが等しい場合（ステップＳ１→Ｙｅｓ）は比較を継続するが、検出圧力と吐出圧力の設定値とが等しくない場合（ステップＳ１→Ｎｏ）は、演算部５０はステップＳ２に制御を進める。
【００５４】
そして、第１圧力センサ４ｃが検出する検出圧力が、吐出圧力の設定値より低い場合は（ステップＳ２→Ｙｅｓ）、演算部５０は容量レギュレータ２ａが全開か否かを判定する（ステップＳ３）。
前記のように、本実施形態に係る容量レギュレータ２ａは、電空比例弁５ａが出力する制御用空気の圧力に対応して駆動し、電空比例弁５ａは演算部５０が算出する制御量に基づいて制御されることから、演算部５０は算出する電空比例弁５ａの制御量を参照することで、容量レギュレータ２ａの開度を知ることができる。
【００５５】
そして、容量レギュレータ２ａが全開でなければ（ステップＳ３→Ｎｏ）、演算部５０は、容量レギュレータ２ａを開くように（ステップＳ４）、電空比例弁５ａを制御する制御量を演算する。そして、制御をステップＳ１に戻す。
一方、容量レギュレータ２ａがすでに全開の場合（ステップＳ３→Ｙｅｓ）、演算部５０は、検出圧力が吐出圧力の設定値と等しくなるように、エンジン３の要求回転速度を算出してエンジン回転速度制御部５５に通知する。すなわち、エンジン３のエンジン回転速度を上昇する（ステップＳ５）。そして、制御をステップＳ１に戻す。
【００５６】
ステップＳ２に戻って、第１圧力センサ４ｃが検出する検出圧力が、吐出圧力の設定値より低くない場合は（ステップＳ２→Ｎｏ）、演算部５０はエンジン３のエンジン回転速度がアイドリング回転速度か否かを判定する（ステップＳ６）。
そして、エンジン３のエンジン回転速度がアイドリング回転速度でなければ（ステップＳ６→Ｎｏ）、演算部５０は、検出圧力が吐出圧力の設定値と等しくなるように、エンジン３の要求回転速度を算出してエンジン回転速度制御部５５に通知する。すなわち、エンジン３のエンジン回転速度を下降する（ステップＳ７）。そして、制御をステップＳ１に戻す。
一方、エンジン３のエンジン回転速度がすでにアイドリング回転速度の場合（ステップＳ６→Ｙｅｓ）、演算部５０は、容量レギュレータ２ａを閉じるように（ステップＳ８）、電空比例弁５ａを制御する制御量を演算する。そして、制御をステップＳ１に戻す。
【００５７】
なお、ステップＳ２は、第１圧力センサ４ｃが検出する検出圧力が、吐出圧力の設定値と等しくない状態における判定であることから、ステップＳ２において検出圧力が吐出圧力の設定値より低くない場合は、検出圧力が吐出圧力の設定値より高いことを示す。したがって、ステップＳ６からステップＳ８のステップは、吐出空気量が減少する場合のステップを示している。
【００５８】
このように、ＣＰＣ制御においては、吐出空気量を増加するとき、エンジン３のエンジン回転速度がアイドリング回転速度の場合、エンジン３のエンジン回転速度はそのまま維持し、先に容量レギュレータ２ａを開いて開度を増加するように制御することになる。そして、容量レギュレータ２ａが全開した後、エンジン３のエンジン回転速度を上昇する。
一方、吐出空気量を減少するとき、エンジン３のエンジン回転速度がアイドリング回転速度ではない場合、容量レギュレータ２ａは全開を維持し、先にエンジン３のエンジン回転速度を下げるように制御することになる。そして、エンジン３のエンジン回転速度がアイドリング回転速度になった後、容量レギュレータ２ａを閉じて開度を減少する。
【００５９】
例えば、製品などの生産ラインに圧縮空気を供給するエンジン駆動圧縮機１（図１参照）の場合、サービスバルブ４ａ（図１参照）の先には多数の負荷機器類（エアツール）が接続されるが、個々のエアツールに供給される圧縮空気の量は少ないことから、エンジン駆動圧縮機１が供給する吐出空気量の変動は微小である。
このような場合、ＣＰＣ制御によって、吐出空気量が小さい領域では、エンジン３のエンジン回転速度をアイドリング回転速度に固定することで、騒音の増大と燃費の悪化を抑制できるという優れた効果を奏する。
【００６０】
これに対して、ＶＰＣ制御は、図４に一点鎖線で示すように、吐出空気量が０の状態から微増した場合であっても、エンジン３（図１参照）のエンジン回転速度が上昇することから、吐出空気量の変動が大きい場合に、吐出空気量の変動に速やかに追従できる。
例えば、図４に示すように、吐出空気量がｖ１からｖ２に増加する場合、ＣＰＣ制御では、エンジン３のエンジン回転速度は、アイドリング回転速度であるｒ１からｒ３まで上昇する必要がある。これに対して、ＶＰＣ制御では、エンジン３はｒ１より高いエンジン回転速度ｒ２からｒ３までの上昇でよいことから、吐出空気量の変動に速やかに追従できる。
【００６１】
このような、吐出圧力の大きな変動を伴う状況として、例えばダウンザホール工法にエンジン駆動圧縮機１（図１参照）を使用する場合が考えられる。ダウンザホール工法においては、エンジン駆動圧縮機１が供給する圧縮空気で、掘削からスライムの除去まで行うが、掘削の工程において、岩盤層、転石層及び軟質層では必要とされる吐出空気量が大きく異なる。また、地層によっては掘削の進行に伴って、硬質の地層と軟質の地層が交互に出現するなど、必要とされる吐出空気量が大きく変動する場合がある。
このように、吐出空気量を大きく増減する場合は、ＶＰＣ制御によって、エンジン３（図１参照）のエンジン回転速度を速やかに制御することが適している。
【００６２】
以上のように、エンジン駆動圧縮機１（図１参照）は、使用する環境に対応して、ＣＰＣ制御とＶＰＣ制御を切り換えて使用することが好ましい。そこで、制御ユニット５（図２参照）は、第１の制御であるＣＰＣ制御と、第２の制御であるＶＰＣ制御のいずれか一方を実行する構成とする。
そして、本実施形態に係るエンジン駆動圧縮機１は、図３に示すように、吐出圧力を設定する吐出圧力設定部５２に、制御ユニット５が、第１の制御と第２の制御のいずれか一方を選択して実行するように切り換える、制御方法選択部（切換手段）５２ｃが備わることを特徴とする。
【００６３】
制御方法選択部５２ｃは、制御方法選択ボタンＣと、２つの表示ランプＬ１、Ｌ２を含んでなる。表示ランプＬ１は、制御方法としてＣＰＣ制御が選択されていることを示すインジケータで、表示ランプＬ１が点灯しているときは、ＣＰＣ制御が選択されていることを示す。表示ランプＬ２は、制御方法としてＶＰＣ制御が選択されていることを示すインジケータで、表示ランプＬ２が点灯しているときは、ＶＰＣ制御が選択されていることを示す。
制御方法選択ボタンＣは、ＶＰＣ制御とＣＰＣ制御のどちらかを選択するボタンで、制御方法選択ボタンＣが操作されるごとに、ＶＰＣ制御とＣＰＣ制御が交互に選択される。すなわち、第１の制御であるＣＰＣ制御と第２の制御の制御であるＶＰＣ制御のいずれか一方を選択し、制御ユニット５（図２参照）が、選択された制御を実行するように切り換える機能を有する。そして、ＶＰＣ制御が選択されているとき、すなわち制御ユニット５が第２の制御を実行するときは、表示ランプＬ２が点灯し、ＣＰＣ制御が選択されているとき、すなわち制御ユニット５が第１の制御を実行するときは、表示ランプＬ１が点灯する。
【００６４】
また、制御方法選択ボタンＣの操作によって選択された制御は、例えば制御ユニット５の記憶部５１（図２参照）に記憶されることが好ましい。このように、選択された制御を記憶部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２参照）は、記憶部５１に記憶された制御を読み出し、読み出した制御を実行して、駆動圧縮機１を駆動することができる。
【００６５】
以上のように、ＣＰＣ制御は、エンジン駆動圧縮機１（図１参照）が吐出する吐出空気量の変動が小さい場合、エンジン３（図１参照）のエンジン回転速度をアイドリング回転速度に固定した状態で吐出空気量を増減する制御であることから、吐出空気量の変動があっても、エンジン３のエンジン回転速度が上昇しない。したがって、騒音の増大と燃費の悪化を抑制できるという優れた効果を奏する。
そして、本実施形態に係るエンジン駆動圧縮機１は、ＣＰＣ制御を実行することによって吐出空気量の増減を調節することから、燃費に優れ、騒音の小さなエンジン駆動圧縮機１を提供することができるという優れた効果を奏する。
【００６６】
また、従来のＶＰＣ制御は、吐出空気量が大きく変動する場合、吐出空気量の変動に速やかに追従できる利点がある。そして、本実施形態に係るエンジン駆動圧縮機１（図１参照）は、ＣＰＣ制御とＶＰＣ制御を切り換えることが可能であることから、１台のエンジン駆動圧縮機１で、使用環境に応じてＣＰＣ制御とＶＰＣ制御を適宜選択して使用できるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】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。
【図２】制御ユニットの構成を示すブロック図である。
【図３】吐出圧力設定部の態様の一例を示す正面図である。
【図４】吐出空気量とエンジン回転速度の関係の一例を示す図である。
【図５】ＶＰＣ制御とＣＰＣ制御との燃費効率の測定結果を示すグラフである。
【図６】制御ユニットの演算部がＣＰＣ制御を実行するフローチャートである。
【符号の説明】
【００６８】
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）
３      エンジン
４      オイルチャンバ
４ａ    サービスバルブ（バルブ）
４ｃ    第１圧力センサ（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（吐出圧力設定手段）
５２ｃ  制御方法選択部（切換手段）
５３    信号入力部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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