(57)【要約】【課題】高い吸着圧力を必要とするガス発生装置と低い吸着圧力を必要とするガス発生装置のいずれにも適用可能な圧縮機を提供する。【解決手段】ガス発生機２０に対する供給圧（目標圧力Pt）を低設定目標圧力Ptlと高設定目標圧力Pthで選択的可能と成し，低設定目標圧力Ptlの設定時であって圧縮機本体１１の吐出側圧力Pdが低設定目標圧力Ptl未満では最高回転速度Nmax，低設定目標圧力Ptl以上では吐出側圧力Pdを低設定目標圧力Ptlに維持する回転速度Ntlで，高設定目標圧力Pthの設定時では，吐出側圧力Pdが低設定目標圧力Ptl未満では最高回転速度Nmax，低設定目標圧力Ptl以上で，高設定目標圧力Pth未満では定格回転速度Nr，高設定目標圧力Pth以上では吐出側圧力Pdを高設定目標圧力Pthに維持する回転速度Nthで圧縮機１０のモータ１２を駆動する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力スイング吸着式のガス発生機に対する原料ガスの供給源として使用され，圧縮気体を生成する圧縮機本体と，前記圧縮機本体を駆動するモータと，前記モータに入力する交流電流の周波数を変化させるインバータを備えると共に，前記圧縮機本体の吐出側圧力の変化に応じて前記インバータが出力する交流電流の周波数を変化させて前記モータの回転速度を回転速度の制御域の上限である最高回転速度と，下限であるアンロード回転速度間で変化させて，前記圧縮機本体の吐出側圧力を予め設定された目標圧力に近付ける速度制御を行うガス発生装置用の圧縮機において，
前記目標圧力を，所定の低設定目標圧力と，前記低設定目標圧力よりも高い高設定目標圧力に選択的に設定可能と成すと共に，
前記圧縮機本体の吐出側圧力の変化に対し，前記モータが定格出力を発生する回転速度である定格回転速度の変化の対応関係と，
前記圧縮機本体の吐出側圧力の変化に対し，該吐出側圧力を前記低設定目標圧力と一致させる回転速度である低設定目標回転速度の変化の対応関係と，
前記圧縮機本体の吐出側圧力の変化に対し，該吐出側圧力を前記高設定目標圧力と一致させる回転速度である高設定目標回転速度の変化の対応関係，をそれぞれ求め，
前記低設定目標圧力の設定時であって，前記圧縮機本体の吐出側圧力が，前記低設定目標圧力未満である場合には前記最高回転速度，前記低設定目標圧力以上である場合には前記低設定目標回転速度，
前記高設定目標圧力の設定時であって，前記圧縮機本体の吐出側圧力が，前記低設定目標圧力未満である場合には前記最高回転速度，前記低設定目標圧力以上で，かつ，前記高設定目標圧力未満である場合には前記定格回転速度，前記高設定目標圧力以上である場合には前記高設定目標回転速度，
で前記モータを駆動することを特徴とするガス発生装置用圧縮機の運転制御方法。
【請求項２】
前記圧縮機本体の吸入流路を開閉する吸入弁を設けると共に，
前記低設定目標圧力に対し所定の高い圧力である低圧設定アンロード開始圧力と，前記高設定目標圧力に対し所定の高い圧力である高圧設定アンロード開始圧力をそれぞれ設定し，
前記低設定目標圧力の設定時では前記低設定目標回転速度での前記モータの駆動中に前記圧縮機本体の吐出側圧力が前記低圧設定アンロード開始圧力以上となったとき，前記高設定目標圧力の設定時では前記高設定目標回転速度での前記モータの駆動中に前記圧縮機本体の吐出側圧力が前記高圧設定アンロード開始圧力以上となったときに，前記吸入弁を閉じて前記圧縮機本体の吸気を停止することを特徴とする請求項１記載のガス発生装置用圧縮機の運転制御方法。
【請求項３】
前記圧縮機本体の吐出側に設けた前記圧縮機の構成機器が，前記最高回転速度において前記圧縮機本体が吐出する圧縮気体量に対応した処理能力を有することを特徴とする請求項１又は２記載のガス発生装置用圧縮機の運転制御方法。
【請求項４】
前記構成機器が，圧縮機本体で発生した圧縮気体を除湿する除湿器であり，該除湿器の除湿能力を，前記最高回転速度において前記圧縮機本体が吐出する圧縮気体量に対応させたことを特徴とする請求項３記載のガス発生装置用圧縮機の運転制御方法。
【請求項５】
圧力スイング吸着式のガス発生機に対する原料ガスの供給源として使用され，圧縮気体を生成する圧縮機本体と，前記圧縮機本体を駆動するモータと，前記モータに入力する交流電流の周波数を変化させるインバータを備えると共に，圧力検出手段が検出した前記圧縮機本体の吐出側圧力の変化に応じて前記インバータが出力する交流電流の周波数を変化させて前記モータの回転速度を回転速度の制御域の上限である最高回転速度と，下限であるアンロード回転速度間で変化させて，前記圧縮機本体の吐出側圧力を予め設定された目標圧力に近付ける速度制御を行う制御装置を備えたガス発生装置用の圧縮機において，
前記制御装置に，
前記目標圧力として，所定の低設定目標圧力と，前記低設定目標圧力よりも高い高設定目標圧力を選択的に設定可能と成す目標圧力設定部と，
前記圧縮機本体の吐出側圧力の変化に対し，前記モータが定格出力を発生する回転速度である定格回転速度の変化の対応関係，
前記圧縮機本体の吐出側圧力の変化に対し，該吐出側圧力を前記低設定目標圧力と一致させる回転速度である低設定目標回転速度の変化の対応関係，及び，
前記圧縮機本体の吐出側圧力の変化に対し，該吐出側圧力を前記高設定目標圧力と一致させる回転速度である高設定目標回転速度の変化の対応関係，をそれぞれ記憶した記憶部と，
前記低設定目標圧力の設定時であって，前記圧縮機本体の吐出側圧力が，前記低設定目標圧力未満である場合には前記最高回転速度，前記低設定目標圧力以上である場合には前記低設定目標回転速度，
前記高設定目標圧力の設定時であって，前記圧縮機本体の吐出側圧力が，前記低設定目標圧力未満である場合には前記最高回転速度，前記低設定目標圧力以上で，かつ，前記高設定目標圧力未満である場合には前記定格回転速度，前記高設定目標圧力以上である場合には前記高設定目標回転速度，
に対応する周波数の交流電流を出力させる周波数制御信号を前記インバータに対し出力する周波数制御信号出力部を設けたことを特徴とするガス発生装置用圧縮機。
【請求項６】
前記圧縮機本体の吸入流路を開閉する吸入弁を設けると共に，該吸入弁の受圧室に対する作動圧力の導入及び排出を制御する電磁弁を設け，前記制御装置に更に前記電磁弁を開閉制御する制御信号を出力する電磁弁制御信号出力部を設け，
前記制御装置の前記記憶部が，前記低設定目標圧力に対し所定の高い圧力である低圧設定アンロード開始圧力と，前記高設定目標圧力に対し所定の高い圧力である高圧設定アンロード開始圧力をそれぞれ記憶しており，
前記低設定目標圧力の設定時では前記周波数制御信号出力部が前記低設定目標回転速度での前記モータの駆動中に前記圧力検出手段が検出した前記圧縮機本体の吐出側圧力が前記低圧設定アンロード開始圧力以上となったとき，前記高設定目標圧力の設定時では前記周波数制御信号出力部が前記高設定目標回転速度での前記モータの駆動中に前記圧力検出手段が検出した前記圧縮機本体の吐出側圧力が前記高圧設定アンロード開始圧力以上となったときに，前記電磁弁制御信号出力部が，前記電磁弁に対し前記吸入弁を閉じるように動作させる制御信号を出力するよう構成したことを特徴とする請求項５記載のガス発生装置用圧縮機。
【請求項７】
前記圧縮機本体の吐出側に設けた前記圧縮機の構成機器が，前記最高回転速度において前記圧縮機本体が吐出する圧縮気体量に対応した処理能力を有することを特徴とする請求項５又は６記載のガス発生装置用圧縮機。
【請求項８】
前記構成機器が，圧縮機本体で発生した圧縮気体を除湿する除湿器であり，該除湿器の除湿能力を，前記最高回転速度において前記圧縮機本体が吐出する圧縮気体量に対応させたことを特徴とする請求項７記載のガス発生装置用圧縮機。
【請求項９】
請求項５〜８いずれか１項記載のガス発生装置用圧縮機と，前記ガス発生装置用圧縮機より圧縮気体の供給を受けて製品ガスを製造する圧力スイング吸着式のガス発生機により構成されていることを特徴とするガス発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，圧力スイング吸着（ＰＳＡ：Pressure Swing Adsorption）方式により原料ガスから特定の成分を吸着して除去することで目的とするガスを生成するガス発生機と，このガス発生機に対し原料となる圧縮気体を供給する圧縮機によって構成されるガス発生装置に関する発明であり，より詳細には，前記のガス発生装置に使用する圧縮機の運転制御方法，該運転制御方法を実行する圧縮機，並びに，前記圧縮機を備えた前述のガス発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
前述した圧力スイング方式によりガスを製造するガス発生装置は，加圧された原料ガス中に含まれる特定のガスに対して高い吸着性を発揮する吸着剤を使用して，原料ガスから特定のガスを吸着して除去することで目的のガスを製品ガスとして製造する。
【０００３】
一例として空気を原料ガスとし，この空気に含まれる成分を製品ガスとして製造するガス発生装置として，酸素に対する高い吸着性を示す吸着剤を使用することで圧縮空気中の酸素を吸着・除去して窒素ガスを製造する「窒素ＰＳＡ装置」，窒素に対し高い吸着性を示す吸着剤を使用することにより圧縮空気中の窒素を吸着・除去することで酸素ガスを製造する「酸素ＰＳＡ装置」等がある。
【０００４】
以上で説明したガス発生装置は，加圧された原料ガスに対して高い吸着性を示す吸着剤を使用して製品ガスを製造するものであることから，いずれのガス発生装置でも，ガス発生装置の本体部分となるガス発生機の他に，ガス発生機に対し原料である圧縮気体を供給する圧縮機を構成要素とする（特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００５】
しかし，各吸着剤が特定ガスに対する吸着性を示す圧力（吸着圧力）は，使用する吸着剤の種類毎に異なり，一例として吸着剤として窒素に対する吸着性を示すゼオライトを使用するガス発生機（酸素ＰＳＡ）では吸着圧力が０．２〜０．４MPaと比較的低いのに対し，酸素に対する吸着性を示すＭＳＣ（Molecular Sieving Carbon）を使用したガス発生機（窒素ＰＳＡ）では，これよりも高い０．５〜１MPaの吸着圧力を必要とする。
【０００６】
そのため，これらのガス発生機と組み合わせて使用する圧縮機は，組み合わせの相手方となるガス発生機が要求する吸着圧力に対応した圧力の圧縮気体を供給できるものでなければならない。
【０００７】
ここで，一般に圧縮機では，消費側における圧縮気体の消費量が変化しても，消費側に対し安定した一定圧力の圧縮気体を供給できるようにするために，容量制御と呼ばれる制御が行われ，このような容量制御として，圧縮機本体の吐出側圧力に応じて圧縮機本体の運転速度を変化させる「速度制御」と，圧縮機本体の吸気を制御する「吸気制御」を行うことで，圧縮機本体の吐出側圧力，従って，消費側に供給される圧縮気体の圧力を，予め設定した目標圧力Ptに近付けるように制御する。
【０００８】
従って，ここで設定した目標圧力Ptが，消費側に対して供給される圧縮気体の圧力となる。
【０００９】
ここで，ＰＳＡ方式のガス発生装置では，特許文献１，２に記載のガス発生装置でも採用するように，圧縮機本体１１の駆動源をモータ（三相交流モータ）１２とすると共に，インバータ３１によって該モータ１２に入力する交流電流の周波数を変化させて圧縮機本体１１の回転速度を制御する，インバータ駆動圧縮機１０を圧縮空気の供給源として採用することが多い。
【００１０】
このようなインバータ駆動圧縮機１０では，図４に示すように圧縮機本体１１の吐出側圧力Pdを検出する圧力検知手段３３を設け，この圧力検出手段３３が検出した圧縮機本体１１の吐出側圧力Pdの変化に応じて前記インバータ３１からモータ１２に対し出力される交流電流の周波数を変化させてモータ１２の回転速度を変化させるフィードバック制御によって前述の「速度制御」を行うことで，消費側に供給される圧縮気体の圧力が，予め設定した目標圧力Ptに近付くように制御する。
【００１１】
また，圧縮機本体１１の吸入流路１１ａに，これを開閉する吸入弁１８を設け，圧縮機本体１１の吐出側圧力Pdに応じてこの吸入弁１８を開閉制御することで前述の「吸気制御」を行う。
【００１２】
一例として，消費側（ガス発生機）に供給しようとする圧縮気体の圧力を前述の目標圧力Ptとして設定すると共に，この目標圧力Ptに対して所定の高い圧力であるアンロード開始圧力Puを設定し，実際に消費側（ガス発生機）に供給される圧縮気体の圧力，すなわち圧力検出手段３３が検出した圧縮機本体１１の吐出側圧力Pdを前述の目標圧力Ptと一致させるように，圧力検出手段３３が検出した吐出側圧力Pdが目標圧力Pt以上であると，モータ１２に出力する交流電流の周波数を吐出側圧力Pdの増加に従い減少させてモータ１２を低速運転に移行する一方，圧縮機本体１１の吐出側圧力Pdが前記目標圧力Pt未満に低下すると，モータ１２に出力する交流電流の周波数を増大させ，前記吐出側圧力Pdが前記目標圧力Pt未満を継続するとモータ１２を所定の最高回転速度Nmaxで回転させる高速運転に移行する運転制御が行われている。
【００１３】
そして，圧力検出手段３３が検出した圧縮機本体１１の吐出側圧力Pdが前述のアンロード開始圧力Pu以上になると，前記吸入弁１８を作動させて圧縮機本体１１の吸入流路１１ａを閉じて無負荷運転に移行し，前記吐出側圧力Pdが前記目標圧力Pt未満に低下したことを圧力検出手段３３が検出すると，前記吸入弁１８を開いて圧縮機本体１１が空気を吸い込んで圧縮を行う負荷運転に移行する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開平６−３１１２９号公報
【特許文献２】特開２００２−４５６３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
以上のように構成されたインバータ駆動圧縮機１０において，圧縮機本体１１はモータ１２に対し負荷として作用するものであることから，消費側に供給する圧縮気体の圧力設定である目標圧力Ptを低下させて圧縮機本体１１の背圧を低下させると，圧縮機本体１１を駆動するために必要な動力も減少するため，モータ１２にかかる負荷が減少する。
【００１６】
そのため，０．５〜１MPaの吸着圧力が必要とされるガス発生機（窒素ＰＳＡ）で使用されている圧縮機を，０．２〜０．４MPaの吸着圧力を必要とするガス発生機（酸素ＰＳＡ）に圧縮空気を供給する圧縮機に転用しようとした場合，前述した目標圧力Ptを低下させて圧縮機本体１１の吐出側圧力Pdを低下させることとなることから，この圧力の低下分，モータの出力には余裕が生じる。
【００１７】
しかし，一般的なインバータ駆動圧縮機は，目標圧力Ptの設定を低下させた場合であっても，モータの最高回転速度Nmax（従ってこの回転速度をモータに発生させる交流電流の最大周波数fmax）は，これを変化させることなく一定に固定されているため，目標圧力Ptの設定を低下させることによってモータ１２の出力に余裕が生じても，モータ１２はその余裕を維持したまま運転されるため，モータ１２の能力を十分に発揮させることができず，効率的な圧縮空気の生成，従って，効率的な製品ガスの製造が行えなくなる。
【００１８】
このような問題を解消してモータ１２の能力が最大限発揮された状態で運転を行うことができるようにするためには，モータ１２の最高回転数Nmaxを可変とし，ガス発生機に供給する圧縮気体の圧力（目標圧力Pt）を低下させた場合には，目標圧力Ptの低下によって出力に生じた余裕分，モータの最高回転数Nmaxを高く設定して，ガス発生機に供給する圧縮気体の量を増加させることで製品ガスの製造効率を向上させることが考えられる。
【００１９】
しかし，本発明の発明者らが試みに軸動力３７kW，吐出側圧力０．７MPaのインバータ駆動圧縮機の目標圧力Ptの設定を変更して吐出側圧力を０．６MPaに低下させると共に，モータの出力が３７kWで一定となるように，この目標圧力の低下によって生じた出力の余裕分，モータの回転速度を増速させて吐出空気量を増大させることを試みたところ，この方法で得られた圧縮気体の増分は，理論値に対し半分以下となり，上記のような圧縮機の転用では，結局，圧縮機を効率的に運転することができなかった。
【００２０】
具体的には，前述した軸動力３７kWの圧縮機を，最高回転速度Nmaxを変化させることなく，吐出側圧力を０．７MPaから０．６MPaに低下させた際の軸動力（理論値）は３３．８kWであり，この圧縮機では，前述した吐出側圧力の低下により，３．２kW（約９％）の軸動力（理論値）が低下している。従って，理論上，この分を，回転速度の増加，従って，圧縮空気の増量に回すことができることになる。
【００２１】
しかし，実験により吐出側圧力を０．７MPaから０．６MPaに低下させた状態で，モータの出力が３７kWとなるように回転速度を増加させてみたところ，この回転速度の増加によって得られる圧縮空気量の増加は約４％に止まり，上記理論値（約９％）に対し半分以下の増量しか得られず，圧縮機を効率的に運転することができないことがわかった。
【００２２】
酸素ＰＳＡ装置も，窒素ＰＳＡ装置も，吸着塔内に収容する吸着剤の種類が相違するのみで，ガス発生機装置の構造は共通であるものの，酸素ＰＳＡ装置や窒素ＰＳＡ装置を，それぞれ最も効率的に運転しようとすれば，圧縮空気の供給源として使用するインバータ駆動圧縮機を，酸素ＰＳＡ装置用，窒素ＰＳＡ装置用でそれぞれ専用設計とすることが必要となる。
【００２３】
このように，ガス発生機の種類毎にインバータ駆動圧縮機を専用設計とすれば，使用する圧縮機の共通化によるコスト減等の恩恵を受けることができない。
【００２４】
また，圧縮機をそれぞれ専用設計とすることなく共用することができれば，同一のガス発生装置を使用して，吸着剤を変更するだけで，これを酸素ＰＳＡ装置としても，窒素ＰＳＡ装置としても効率的に使用することができることになる。
【００２５】
そこで本発明は，共通の圧縮機によって相対的に高い吸着圧力を必要とするガス発生装置と，相対的に低い吸着圧力を必要とするガス発生装置のいずれに対しても適用可能でありながら，いずれの用途で使用した場合であっても効率的に圧縮気体を発生させることができる，ガス発生装置用圧縮機の運転制御方法，及びこの制御方法を実行するガス発生装置用圧縮機を提供することにより，複数種類の製品ガスの製造に転用可能なガス発生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
以下に，課題を解決するための手段を，発明を実施するための形態で使用する符号と共に記載する。この符号は，特許請求の範囲の記載と，発明を実施するための形態の記載との対応を明らかにするためのものであり，言うまでもなく，本発明の技術的範囲の解釈に制限的に用いられるものではない。
【００２７】
上記目的を達成するために，本発明のガス発生装置用圧縮機１０の運転制御方法は，
圧力スイング吸着式のガス発生機２０に対する原料ガスの供給源として使用され，圧縮気体を生成する圧縮機本体１１と，前記圧縮機本体１１を駆動するモータ１２と，前記モータ１２に入力する交流電流の周波数を変化させるインバータ３１を備えると共に，前記圧縮機本体１１の吐出側圧力Pdの変化に応じて前記インバータ３１が出力する交流電流の周波数を変化させて前記モータ１２の回転速度を回転速度の制御域の上限である最高回転速度Nmaxと，下限であるアンロード回転速度Nmin間で変化させて，前記圧縮機本体１１の吐出側圧力Pdを予め設定された目標圧力Ptに近付ける速度制御を行うガス発生装置用の圧縮機１０において，
前記目標圧力Ptを，所定の低設定目標圧力Ptlと，前記低設定目標圧力Ptlよりも高い高設定目標圧力Pthに選択的に設定可能と成すと共に，
前記圧縮機本体１１の吐出側圧力Pdの変化に対し，前記モータ１２が定格出力を発生する回転速度である定格回転速度Nrの変化の対応関係と，
前記圧縮機本体１１の吐出側圧力Pdの変化に対し，該吐出側圧力Pdを前記低設定目標圧力Ptlと一致させる回転速度である低設定目標回転速度Ntlの変化の対応関係と，
前記圧縮機本体１１の吐出側圧力Pdの変化に対し，該吐出側圧力Pdを前記高設定目標圧力Pthと一致させる回転速度である高設定目標回転速度Nthの変化の対応関係，をそれぞれ求め，
前記低設定目標圧力Ptlの設定時であって，前記圧縮機本体１１の吐出側圧力Pdが，前記低設定目標圧力Ptl未満である場合には前記最高回転速度Nmax，前記低設定目標圧力Ptl以上である場合には前記低設定目標回転速度Ntl，
前記高設定目標圧力Pthの設定時であって，前記圧縮機本体１１の吐出側圧力Pdが，前記低設定目標圧力Ptl未満である場合には前記最高回転速度Nmax，前記低設定目標圧力Ptl以上で，かつ，前記高設定目標圧力Pth未満である場合には前記定格回転速度Nr，前記高設定目標圧力Pth以上である場合には前記高設定目標回転速度Nth，
で前記モータ１２を駆動することを特徴とする（請求項１）。
【００２８】
前記圧縮機本体１１の吸入流路１１ａを開閉する吸入弁１８を設けると共に，
前記低設定目標圧力Ptlに対し所定の高い圧力である低圧設定アンロード開始圧力Pulと，前記高設定目標圧力Pthに対し所定の高い圧力である高圧設定アンロード開始圧力Puhをそれぞれ設定し，
前記低設定目標圧力Ptlの設定時では前記低設定目標回転速度Ntlでの前記モータ１２の駆動中に前記圧縮機本体１１の吐出側圧力Pdが前記低圧設定アンロード開始圧力Pul以上となったとき，前記高設定目標圧力Pthの設定時では前記高設定目標回転速度Nthでの前記モータ１２の駆動中に前記圧縮機本体１１の吐出側圧力Pdが前記高圧設定アンロード開始圧力Puh以上となったときに，前記吸入弁１８を閉じて前記圧縮機本体１１の吸気を停止する（請求項２）。
【００２９】
前記圧縮機本体１１の吐出側に設けたレシーバタンク１３，オイルセパレータ１３ａ，アフタクーラ１７，ドライヤ１９等（図４参照）の前記圧縮機の構成機器は，前記最高回転速度Nmaxにおいて前記圧縮機本体１１が吐出する圧縮気体量に対応した処理能力を有するものとすることが好ましい（請求項３）。
【００３０】
前記構成機器は，これを圧縮機本体１１で発生した圧縮気体を除湿する除湿器とすることができ，この除湿器の除湿能力を，前記最高回転速度Nmaxにおいて前記圧縮機本体が吐出する圧縮気体量に対応させる（請求項４）。
【００３１】
また，本発明のガス発生装置用圧縮機１０は，
圧力スイング吸着式のガス発生機２０に対する原料ガスの供給源として使用され，圧縮気体を生成する圧縮機本体１１と，前記圧縮機本体１１を駆動するモータ１２と，前記モータ１２に入力する交流電流の周波数を変化させるインバータ３１を備えると共に，圧力検出手段３３が検出した前記圧縮機本体１１の吐出側圧力Pdの変化に応じて前記インバータ３１が出力する交流電流の周波数を変化させて前記モータ１２の回転速度を回転速度の制御域の上限である最高回転速度Nmaxと，下限であるアンロード回転速度Nmin間で変化させて，前記圧縮機本体の吐出側圧力Pdを予め設定された目標圧力Ptに近付ける速度制御を行う制御装置５０を備えたガス発生装置用の圧縮機１０において，
前記制御装置５０に，
前記目標圧力Ptとして，所定の低設定目標圧力Ptlと，前記低設定目標圧力Ptlよりも高い高設定目標圧力Pthを選択的に設定可能と成す目標圧力設定部５１と，
前記圧縮機本体１１の吐出側圧力Pdの変化に対し，前記モータ１２が定格出力を発生する回転速度である定格回転速度Nrの変化の対応関係，
前記圧縮機本体１１の吐出側圧力Pdの変化に対し，該吐出側圧力Pdを前記低設定目標圧力Ptlと一致させる回転速度である低設定目標回転速度Ntlの変化の対応関係，及び，
前記圧縮機本体１１の吐出側圧力Pdの変化に対し，該吐出側圧力Pdを前記高設定目標圧力Pthと一致させる回転速度である高設定目標回転速度Nthの変化の対応関係，をそれぞれ記憶した記憶部５５と，
前記低設定目標圧力Ptlの設定時であって，前記圧縮機本体１１の吐出側圧力Pdが，前記低設定目標圧力Ptl未満である場合には前記最高回転速度Nmax，前記低設定目標圧力Ptl以上である場合には前記低設定目標回転速度Ntl，
前記高設定目標圧力Pthの設定時であって，前記圧縮機本体１１の吐出側圧力Pdが，前記低設定目標圧力Ptl未満である場合には前記最高回転速度Nmax，前記低設定目標圧力Ptl以上で，かつ，前記高設定目標圧力Pth未満である場合には前記定格回転速度Nr，前記高設定目標圧力Pth以上である場合には前記高設定目標回転速度Nth，
に対応する周波数の交流電流を出力させる周波数制御信号を前記インバータ３１に対し出力する周波数制御信号出力部５３を設けたことを特徴とする（請求項５）。
【００３２】
上記構成の圧縮機１０において，更に，前記圧縮機本体１１の吸入流路１１ａを開閉する吸入弁１８を設けると共に，該吸入弁１８の受圧室に対する作動圧力の導入及び排出を制御する電磁弁３４を設け，前記制御装置５０に更に前記電磁弁３４を開閉制御する制御信号を出力する電磁弁制御信号出力部５４を設け，
前記制御装置５０の前記記憶部５５が，前記低設定目標圧力Ptlに対し所定の高い圧力である低圧設定アンロード開始圧力Pulと，前記高設定目標圧力Pthに対し所定の高い圧力である高圧設定アンロード開始圧力Puhをそれぞれ記憶しており，
前記低設定目標圧力Ptlの設定時では前記周波数制御信号出力部５３が前記低設定目標回転速度Ntlでの前記モータ１２の駆動中に前記圧力検出手段３３が検出した前記圧縮機本体１１の吐出側圧力Pdが前記低圧設定アンロード開始圧力Pul以上となったとき，前記高設定目標圧力Pthの設定時では前記周波数制御信号出力部５３が前記高設定目標回転速度Nthでの前記モータ１２の駆動中に前記圧力検出手段３３が検出した前記圧縮機本体１１の吐出側圧力Pdが前記高圧設定アンロード開始圧力Puh以上となったときに，前記電磁弁制御信号出力部５４が，前記電磁弁３４に対し前記吸入弁１８を閉じるように動作させる制御信号を出力するよう構成することができる（請求項６）。
【００３３】
更に，前記圧縮機本体１１の吐出側に設けた前記圧縮機１０の構成機器は，前記最高回転速度Nmaxにおいて前記圧縮機本体１１が吐出する圧縮気体量に対応した処理能力を有するものとすることが好ましい（請求項７）。
【００３４】
この場合，前記構成機器を，圧縮機本体１１で発生した圧縮気体を除湿する除湿器とすることができ，この除湿器の除湿能力を，前記最高回転速度Nmaxにおいて前記圧縮機本体１１が吐出する圧縮気体量に対応させるものとしても良い（請求項８）。
【００３５】
更に，本発明のガス発生装置１は，前述したいずれかのガス発生装置用圧縮機１０と，前記ガス発生装置用圧縮機１０より圧縮気体の供給を受けて製品ガスを製造する圧力スイング吸着式のガス発生機２０により構成されることを特徴とする（請求項９）。
【発明の効果】
【００３６】
以上で説明した本発明の構成により，本発明の制御方法を実行する圧縮機１０を備えたガス発生装置１では，目標圧力Ptを低設定目標圧力Ptlと高設定目標圧力Pthのいずれに設定しても，モータ１２の出力に必要以上の余裕を生じさせることなく効率的に圧縮気体の生成，従って，製品ガスの製造を行うことができた。
【００３７】
特に，圧縮機本体１１の吐出側に設けた構成機器を，モータ１２が最高回転速度Nmaxで回転しているときの圧縮機本体１１が発生する圧縮気体量に対応した処理能力を有するものとしたことで，圧縮機本体１１が発生する最大量の圧縮気体を滞りなくガス発生機２０に導入することができ，ガス発生機２０に至るまでの間に圧縮気体に生じる圧力損失を最小化することができた。
【００３８】
また，このように構成することで，低圧設定時に対し圧縮機本体１１が吐出する圧縮気体量が減少する高圧設定時には，これらの機器の処理能力は圧縮機本体１１が生成する圧縮気体量を上回ることで性能が向上し，高圧設定時における圧力損失が高圧設定用に設計された圧縮機を使用する場合に比較して小さくなることで，低圧設定時，高圧設定時のいずれにおいても，大きな圧力損失を生じさせることなく，各目標圧力の設定時における理論値に近い量の圧縮気体をガス発生機２０に供給することができた。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明のガス発生装置の説明図。
【図２】制御装置の機能ブロック図。
【図３】本発明のガス発生装置用圧縮機の動作説明図。
【図４】インバータ駆動圧縮機の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下に，添付図面を参照しながら本発明のガス発生装置について説明する。
【００４１】
なお，以下の説明において，従来技術として説明した構成と共通する構成については，同一の符号を使用して説明する。
【００４２】
また，以下の説明では，本発明のガス発生装置を，低圧設定では圧縮空気から酸素ガスを製造する酸素ＰＳＡ装置として，高圧設定では圧縮空気から窒素ガスを製造する窒素ＰＳＡ装置として構成する場合を例に挙げて説明するが，本発明のガス発生装置は，酸素ＰＳＡ装置及び窒素ＰＳＡ装置としての使用に限定されず，使用する吸着剤の変更や，原料ガスの変更によって，既知の各種のガス発生装置として構成可能である。
【００４３】
〔ガス発生装置の全体構成〕
図１中の符号１は，本発明のガス発生装置であり，このガス発生装置１は，圧縮空気中に含まれる所定の成分を吸着剤による吸着によって分離して目的とする製品ガスを製造するガス発生機２０と，このガス発生機２０に製品ガスの原料となる圧縮空気を供給する圧縮機１０によって構成されている。
【００４４】
〔ガス発生機〕
本発明のガス発生装置１の主要構成機器の一方である前述のガス発生機２０は，後述する圧縮機１０より供給される圧縮空気を原料とし，この圧縮空気中の成分を分離して目的とする製品ガスを製造する。
【００４５】
圧縮機１０の圧縮機本体１１として，後述する油冷式のスクリュ圧縮機を採用した本実施形態では，ガス発生機２０に活性炭塔２２を設け，ガス発生機２０に導入された圧縮空気を，先ず，活性炭塔２２に導入することで，圧縮空気中に含まれる油分や有機物を吸着させて除去することができるようにしている。
【００４６】
本発明のガス発生装置１に搭載するガス発生機２０は，圧力スイング吸着法（ＰＳＡ法）により圧縮空気から窒素又は酸素を除去して製品ガスを製造するもので，後述する吸着塔内に収容する吸着剤の種類に応じて，酸素ＰＳＡ装置，又は窒素ＰＳＡ装置のいずれにも構成することができる。
【００４７】
一例として，ガス発生機２０の吸着塔Ｔ１，Ｔ２内に窒素に対する吸着性を示すゼオライトを収容することで，製品ガスとして酸素ガスを製造する酸素ＰＳＡ装置が構成され，また，酸素に対する吸着性を示すＭＳＣ（Molecular Sieving Carbon）を吸着塔Ｔ１，Ｔ２内に収容することで製品ガスとして窒素ガスを製造する窒素ＰＳＡ装置が構成される。
【００４８】
このガス発生機２０は，吸着剤が充填される複数の吸着塔（Ｔ１，Ｔ２）を備え，この吸着塔Ｔ１とＴ２を数十秒単位で交互に加圧と減圧（圧力スイング）を繰り返し行うことで，一方の吸着塔（例えばＴ２）において吸着剤の再生を行っているときに，他方の吸着塔（例えばＴ１）を使用して目的とするガスを製造することで，製品ガスを連続して製造することができるように構成されている。
【００４９】
このような圧力スイングによる吸着と再生を可能とするために，ガス発生機２０は前述の吸着塔Ｔ１，Ｔ２を並列に接続する空気回路を備え，該空気回路に設けた電磁弁ＳＶ１〜ＳＶ８を所定のシーケンスに従い開閉制御することで，各吸着塔Ｔ１，Ｔ２に対し圧縮空気を還流させて吸着塔Ｔ１，Ｔ２内の吸着剤に所定の成分を吸着させる還流・吸着工程，所定の成分を吸着除去して生成された製品ガスを吸着塔Ｔ１，Ｔ２より取り出す取出工程，圧縮機１０からの圧縮空気の導入を停止すると共に両吸着塔Ｔ１，Ｔ２を連通して均圧にする均圧工程，放気口２１を介して前記吸着塔Ｔ１，Ｔ２を大気開放することにより吸着剤に吸着されたガスを排出ガスとして放気することで吸着剤を再生する再生工程，及び，圧縮機１０からの圧縮空気の導入を停止すると共に両吸着塔Ｔ１，Ｔ２を連通して均圧にする均圧工程を各吸着塔Ｔ１，Ｔ２に交互に行わせるように構成されている。
【００５０】
このようにして，吸着塔Ｔ１，Ｔ２において生成された製品ガスは，バッファタンク２３に送られて脈動が取り除かれた後，製品ガス取出口２４を介して提供することができるように構成されている。
【００５１】
一方，吸着塔Ｔ１，Ｔ２内に充填された吸着剤に吸着されたガスは，吸着塔Ｔ１，Ｔ２を大気開放して行う前述の再生工程時に，サイレンサを備えた放気口２１を介して排出ガスとして放気される。
【００５２】
〔圧縮機〕
前述したガス発生機２０に対し圧縮空気を供給する圧縮機１０は，図１に示すように圧縮機本体１１と，この圧縮機本体１１を駆動するモータ１２を備えている。
【００５３】
この圧縮機本体１１は，本実施形態では吸入した空気をシリンダ内に注入された潤滑油と共に圧縮して吐出する油冷式のスクリュ圧縮機であり，圧縮機本体１１の吐出口には，圧縮機本体１１が潤滑油と共に吐出した圧縮気体を導入するレシーバタンク１３が連通されており，このレシーバタンク１３内に潤滑油との気液混合流体として吐出された圧縮空気を導入することで，圧縮空気と潤滑油に分離することができるように構成されている。
【００５４】
このレシーバタンク１３内で潤滑油が分離された圧縮空気は，レシーバタンク１３に設けたオイルセパレータ１３ａによって圧縮気体中にミストの状態で残る油分が除去された後，必要に応じて圧縮空気を冷却して圧縮空気中の水分を除去するアフタクーラ１７や，アフタクーラ１７を通過した後の圧縮空気をさらに冷却して圧縮空気中の水分を除去し，水分が除去された圧縮空気を加熱乾燥させて除湿するドライヤ１９を介して供給流路１４より後述するガス発生機２０に供給され（図４参照），レシーバタンク１３内に回収された潤滑油は，オイルクーラ１５やオイルフィルタ（図示せず）を通過した後，給油流路１６を介して再度，圧縮機本体１１の給油口に供給できるように構成されている。
【００５５】
圧縮機本体１１の吐出口からガス発生機に至る圧縮空気の流路に設けられている前述のレシーバタンク１３，オイルセパレータ１３ａ，アフタクーラ１７，ドライヤ１９等の圧縮機１０を構成する機器（図４参照）は，後述する最高回転速度Nmaxでモータ１２を回転させた際に圧縮機本体１１が吐出する圧縮気体量に対し，十分な油分離能力や除湿能力等の処理能力を発揮するように設計されている。
【００５６】
本発明では，圧縮機１０を構成する機器のうち，圧縮空気を冷却して圧縮空気中の水分を除去する機器であるアフタクーラ１７とドライヤ１９は，圧縮空気を除湿する除湿器である。
【００５７】
前述のモータ１２と電源との間には，電源からの交流電流の周波数を変換して前記モータ１２に出力するインバータ３１が設けられており，後述する制御装置５０によってインバータ３１が出力する交流電流の周波数を制御することで，モータ１２の回転速度を制御することができるように構成されている。
【００５８】
また，圧縮機本体１１の吸入流路１１ａには，吸入弁１８が設けられており，該吸入弁１８の開閉によって圧縮機本体１１の吸入流路１１ａを開閉することができるように構成されていると共に，この吸入弁１８の受圧室とレシーバタンク１３間を連通する制御流路３５，及び該制御流路３５を開閉制御する電磁弁３４が設けられており，後述する制御装置５０によって電磁弁３４の開閉を制御することで吸入弁１８を開閉制御することができるように構成されている。
【００５９】
〔制御装置〕
インバータ３１が出力する交流電流の周波数と，電磁弁３４の開閉動作を制御する前述の制御装置５０は，所定のプログラムを記憶した電子制御装置によって構成され，該電子制御装置の中央処理部（図示せず）が，予め記憶された前記プログラムを起動して該プログラムに従い各部を制御することで，以下に説明する目標圧力設定部５１，ＰＩＤ演算処理部５２，周波数制御信号出力部５３，及び電磁弁制御信号出力部５４の各手段が実現される。
【００６０】
なお，以下の説明で使用する用語の解説を表１に示す。
【００６１】
【表１】
2020033956.tif 000003
【００６２】
〔目標圧力設定部〕
目標圧力設定部５１は，入力部を介して行われた選択に従い，高設定目標圧力Pth又は低設定目標圧力Ptlのいずれかを目標圧力Ptとして設定する。
【００６３】
〔ＰＩＤ演算処理部〕
ＰＩＤ演算処理部５２は，圧力検出手段３３が検出した圧縮機本体１１の吐出側圧力Pdに基づき，圧縮機本体の吐出側圧力Pdを目標圧力設定部５１で設定された目標圧力（低設定目標圧力Ptl又は高設定目標圧力Pth）と一致させる回転速度である目標回転速度（低設定目標回転速度Ntl又は高設定目標回転速度Nth）を演算，本実施形態ではＰＩＤ（Proportional-Integral-Differential）演算により求める。
【００６４】
〔周波数制御信号出力部〕
周波数制御信号出力部５３は，目標圧力設定部５１が設定した目標圧力（高設定目標圧力Pth又は低設定目標圧力Ptl）と，圧力検出手段３３が検出した圧縮機本体１１の吐出側圧力Pdに基づいて，インバータ３１に対し，以下の表２に示す周波数の交流電流を出力させる制御信号を出力する。
【００６５】
【表２】
2020033956.tif 000004
【００６６】
〔電磁弁制御信号出力部〕
電磁弁制御信号出力部５４は，目標圧力設定部５１が設定した目標圧力（低設定目標圧力Ptl又は高設定目標圧力Pth）に応じて，設定された目標圧力が低設定目標圧力Ptlである場合，圧縮機本体１１の吐出側圧力Pdが低圧設定アンロード開始圧力Pulとなったことを圧力検出手段３３が検出したときに電磁弁３４を開く制御信号を出力し，設定された目標圧力が高設定目標圧力Pthである場合には，圧縮機本体１１の吐出側圧力Pdが高圧設定アンロード開始圧力Puhとなっていることを圧力検出手段３３が検出したときに電磁弁３４を開く制御信号を出力する。
【００６７】
〔作用等〕
以上のように構成された本発明のガス発生装置１において，吸着塔Ｔ１，Ｔ２に収容する吸着剤を，窒素に対する吸着性を示すゼオライトとしてガス発生機２０を酸素ＰＳＡとして構成した場合には，圧縮機１０に設けた制御装置５０の目標圧力設定部５１に低設定目標圧力Ptlを目標圧力Ptとして設定させ，吸着塔Ｔ１，Ｔ２に収容する吸着剤を，酸素に対する吸着性を示すＭＳＣ（Molecular Sieving Carbon）としてガス発生機２０を窒素ＰＳＡとして構成した場合には，目標圧力設定部５１に，高設定目標圧力Pthを目標圧力Ptとして設定させる。
【００６８】
周波数制御信号出力部５３は，目標圧力設定部５１で設定された目標圧力を参照し，目標圧力として低設定目標圧力Ptlが設定されている場合，圧力検出手段３３が検出した圧縮機本体の吐出側圧力Pdに応じ，以下の制御信号を出力する。
【００６９】
圧力検出手段３３が検出した圧縮機本体１１の吐出側圧力Pdが，低設定目標圧力Ptl未満の場合には，周波数制御信号出力部５３はインバータ３１に対し最大周波数fmaxを発生させる周波数制御信号を出力する。
【００７０】
これにより，インバータ３１より最大周波数fmaxの交流電流が入力されたモータ１２は，最高回転速度Nmaxで圧縮機本体１１を駆動する。
【００７１】
最高回転速度Nmaxで回転するモータ１２によって圧縮機本体１１の駆動を継続し，圧力検出手段３３によって検出される圧縮機本体１１の吐出側圧力Pdが上昇して低設定目標圧力Ptl以上になると，周波数制御信号出力部５３は，圧力検出手段３３が検出した圧縮機本体の吐出側圧力Pdに基づいてＰＩＤ演算処理部５２が算出した低設定目標回転速度Ntlに対応する周波数ftlを出力させる周波数信号をインバータ３１に対し出力する。
【００７２】
これにより，モータ１２の回転速度は，圧縮機本体１１の吐出側圧力Pdの上昇に伴い低下し，吐出側圧力Pdの下降に伴い上昇する。
【００７３】
そして，ガス発生機２０が均圧工程に入り圧縮空気の消費が停止する等して圧縮機本体１１の吐出側圧力Pdが更に上昇すると，周波数制御信号出力部５３は，アンロード周波数fminを出力させる制御信号をインバータ３１に対し出力し，モータ１２の回転速度を速度制御域における下限値の回転速度であるアンロード回転速度Nminに低下させる。
【００７４】
モータ１２の回転速度がアンロード回転速度Nminになっても，圧縮機本体１１が吸気を行っている状態では更に圧縮機本体１１の吐出側圧力Pdが上昇し，圧力検出手段３３が圧縮機本体１１の吐出側圧力Pdが低圧設定アンロード運転開始圧力Pulに上昇したことを検出すると，制御装置５０の電磁弁制御信号出力部５４が電磁弁３４に対し開弁を指令する制御信号を出力し，電磁弁３４の開弁によって制御流路３５を介してレシーバタンク１３内の圧縮空気が吸入弁１８の受圧室に導入されて吸入弁１８が閉じることで，圧縮機本体１１に対する吸気が停止してアンロード運転に移行する。
【００７５】
この状態から，ガス発生機２０が均圧工程から吸着工程に入り，圧縮空気の消費が再開される等して圧縮機本体１１の吐出側圧力Pdが低設定目標圧力Ptl以下（又は低設定目標圧力Ptl以上と低圧設定アンロード開始圧力Pul未満の間で予め設定した低圧設定復帰圧力未満）に低下すると，この圧力変化を検出した圧力検出手段３３の検出信号に基づいて，電磁弁制御信号出力部５４は，電磁弁３４に対する閉弁指令信号の出力を停止して電磁弁３４を閉じる。
【００７６】
これにより，制御流路３５を介した吸入弁１８の受圧室に対する圧縮空気の導入が停止して，吸入弁１８が開いて圧縮機本体１１は吸気を再開して圧縮空気の生成を開始すると共に，制御装置５０の周波数制御信号出力部５３は，ＰＩＤ演算処理部５２が求めた低設定目標回転速度Ntlに対応する周波数ftlを発生させる周波数信号をインバータ３１に対して出力する。
【００７７】
その後，更に，ガス発生機２０側の圧縮空気の消費が増加する等して圧縮機本体１１の吐出側圧力Pdが低設定目標圧力Ptl未満に低下し，この状態を継続すると，周波数制御信号出力部５３は最大周波数fmaxを発生させる制御信号をインバータ３１に出力し，モータ１２の回転速度を最高回転数Nmaxとする。
【００７８】
一方，吸着塔にＭＳＣ（Molecular Sieving Carbon）を収容してガス発生機２０を窒素ＰＳＡとして構成すると共に，制御装置５０の目標圧力設定部５１に目標圧力として高設定目標圧力Pthを設定させた場合には，制御装置５０の周波数制御信号出力部５３は，圧縮機本体１１の吐出側圧力Pdが低設定目標圧力Ptl未満の場合（Pd＜Ptl）には，インバータに対し最大周波数fmaxを発生させる周波数制御信号を出力する。
【００７９】
これにより，インバータ３１より最大周波数fmaxの交流電流が入力されたモータ１２は，最高回転速度Nmaxで圧縮機本体１１を駆動する点は，低設定目標圧力Ptlを設定した場合と同様である。
【００８０】
最高回転速度Nmaxで回転するモータ１２により圧縮機本体１１の駆動を継続することによって圧力検出手段３３が検出する圧縮機本体１１の吐出側圧力Pdが上昇して低設定目標圧力Ptl以上になると，吐出側圧力Pdが高設定目標圧力Pth未満の範囲（Ptl≦Pd＜Pth）では，制御装置５０の周波数制御信号出力部５３は，圧力検出手段３３が検出した圧縮機本体１１の吐出側圧力Pdに基づいて記憶部５５に予め記憶されている対応関係に基づいてこの吐出側圧力Pdに対応する定格回転速度Nrを求め，この定格回転速度Nrに対応する周波数frの交流電流を出力させる周波数制御信号をインバータ３１に対し出力する。
【００８１】
これにより，モータ１２は，圧力検出手段３３が検出した圧縮機本体１１の吐出側圧力Pdに応じて，モータ１２を定格回転速度Nrで運転する。その結果，モータ１２は，目標圧力Ptの設定の変更によってもその能力を最大限に発揮した状態で効率的に運転される。
【００８２】
定格回転速度Nrでの運転を継続することにより，圧力検出手段３３が検出する圧縮機本体１１の吐出側圧力Pdが更に上昇して高設定目標圧力Pth以上（Pd≦Pth）になると，制御装置５０の周波数制御信号出力部５３は，圧力検出手段３３が検出した吐出側圧力Pdに基づいてＰＩＤ演算処理部５２が算出した高設定目標回転速度Nthに対応する周波数fthを出力させる周波数制御信号をインバータ３１に対し出力し，これによりモータ１２の回転速度は，圧縮機本体１１の吐出側圧力Pdを，高設定目標圧力Pthに維持するように吐出側圧力Pdの変化に応じて制御される。
【００８３】
そして，ガス発生機２０が均圧工程に入り圧縮空気の消費が停止する等して，圧力検出手段３３が検出する圧縮機本体１１の吐出側圧力Pdが更に上昇すると，周波数制御信号出力部５３は，アンロード周波数fminを出力させる制御信号をインバータ３１に対し出力し，これによりモータ１２の回転速度は速度制御域における下限の回転速度であるアンロード回転速度Nminにまで低下する。
【００８４】
モータ１２の回転速度がアンロード回転速度Nminになっても，圧縮機本体１１が吸気を行っている状態では更に圧縮機本体１１の吐出側圧力Pdが上昇し，圧力検出手段３３が圧縮機本体１１の吐出側圧力Pdが高圧設定アンロード開始圧力Puhに上昇したことを検出すると，制御装置５０の電磁弁制御信号出力部５４が電磁弁３４に対し開弁信号を出力し，これにより電磁弁３４が開弁すると，制御流路３５を介してレシーバタンク１３内の圧縮空気が吸入弁１８の受圧室に導入されて吸入弁１８が閉じ，圧縮機本体１１の吸気が停止することで，圧縮機１０はアンロード運転に移行する。
【００８５】
この状態からガス発生機２０が均圧工程から吸着工程に入り，圧縮空気の消費が再開される等して圧縮機本体１１の吐出側圧力Pdが高設定目標圧力Pth以下（又は高設定目標圧力Pth以上と高圧設定アンロード開始圧力Puh未満の間で予め設定した高圧設定復帰圧力未満）に低下すると，この圧力の低下を検出した圧力検出手段３３の検出信号に基づいて，電磁弁制御信号出力部５４は，電磁弁３４に対し出力していた開弁指令信号の出力を停止して電磁弁３４を閉じ，これにより吸入弁１８の受圧室に対する圧縮空気の導入が停止して吸入弁１８が開いて圧縮機本体１１の吸気が再開する。
【００８６】
また，制御装置５０の周波数制御信号出力部５３は，ＰＩＤ演算処理部５２が算出した高設定目標回転速度Nthに対応する周波数fthを発生させる周波数制御信号をインバータ３１に対し出力して，圧縮機本体１１の吐出側圧力Pdが高設定目標圧力Pthに維持されるように制御される。
【００８７】
その後，更に，ガス発生機２０側の圧縮空気の消費が増える等して圧縮機本体１１の吐出側圧力Pdが高設定目標圧力Pth未満に低下し，この状態を継続すると，周波数制御信号出力部５３は，定格回転速度Nrに対応する周波数frを発生させる制御信号をインバータ３１に対し出力し，更に吐出側圧力Pdが低下して低設定目標圧力Ptl未満に低下すると，最大周波数fmaxを発生させる制御信号をインバータ３１に対し出力し，モータ１２の回転速度を最高回転速度Nmaxに上昇させる。
【００８８】
このように，本発明のガス発生装置用の圧縮機１０では，目標圧力Ptとして低設定目標圧力Ptlと高設定目標圧力Pthとを選択可能に構成すると共に，圧縮機本体１１の吐出側圧力Pdが低設定目標圧力Ptl未満の場合のみ，モータ１２を最高回転速度Nmaxで運転し，高設定目標圧力Pthの選択時には，圧縮機本体１１の吐出側圧力が低設定目標圧力Ptl以上，高設定目標圧力Pth未満の範囲で定格回転速度Nrで運転するようにしたことで，モータ１２の出力（kW）を定格出力（一例として37kW）に維持したまま，吐出側圧力Pdの上昇に応じて回転速度を低下させることでモータの性能を最大限に引き出して効率的に圧縮空気をガス発生装置に供給することができるように構成している。
【００８９】
しかも，圧縮機本体１１の吐出側に設けた圧縮機１０の構成機器，例えばレシーバタンク１３やレシーバタンクに設けたオイルセパレータ１３ａ，アフタクーラ１７，ドライヤ１９等の除湿器を，モータ１２が最高回転速度Nmaxで運転されているときに圧縮機本体１１が吐出する圧縮空気量に基づいて，この量の圧縮空気を処理し得る油分離能力，冷却能力，除湿能力を有するものとして設計したことで，圧縮機本体１１で生じた最大量の圧縮空気を滞りなくガス発生機２０に導入することができることで，ガス発生機２０に導入されるまでの間に生じる圧力損失の発生を抑制することができ，低設定目標圧力Ptl，高設定目標圧力Pthのいずれを目標圧力として設定した場合であっても，理論値に近い量の圧縮空気をガス発生機２０に対して導入することができるものとなっている。
【００９０】
具体的には，本発明のガス発生装置用圧縮機において吐出側圧力を０．７MPaから０．６MPaに低下させた状態で，モータの出力が定格出力である３７kWとなるように回転速度を増加させてみたところ，「発明が解決しようとする課題」欄で紹介した従来のインバータ駆動圧縮機では，同様の回転速度の増加によって得られる圧縮空気量の増加は約４％に止まっていたが，本実施形態では回転速度の増加によって得られる圧縮空気量の増加は約６．８％になり，「発明が解決しようとする課題」欄で説明した理論値である約９％に近づき圧縮機を効率的に運転することができた。
【００９１】
その結果，本発明の圧縮機１０を備えたガス発生装置１では，全く同一構造のガス発生装置１を，吸着塔Ｔ１，Ｔ２に収容する吸着剤を変更することで，酸素ＰＳＡ装置としても窒素ＰＳＡ装置としても使用することができ，しかも，いずれの用途で使用した場合であっても，圧縮機１０に不要な余力を生じさせることなく，また，生成された圧縮空気を，圧力損失を生じさせることなくガス発生機２０に導入することで，酸素ＰＳＡ装置，又は窒素ＰＳＡ装置として専用に設計されたガス発生装置と同等以上に製品ガスの製造を効率的に行うことができた。
【符号の説明】
【００９２】
１ ガス発生装置
１０  圧縮機（インバータ駆動圧縮機）
１１  圧縮機本体
１１ａ  吸入流路（圧縮機本体の）
１２  モータ
１３  レシーバタンク
１３ａ  オイルセパレータ
１４  供給流路
１５  オイルクーラ
１６  給油流路
１７  アフタクーラ
１８  吸入弁
１９  ドライヤ
２０  ガス発生機
２１  放気口
２２  活性炭塔
２３  バッファタンク
２４  製品ガス取出口
３１  インバータ
３３  圧力検出手段（圧力センサ）
３４  電磁弁
３５  制御流路
５０  制御装置
５１  目標圧力設定部
５２  ＰＩＤ演算処理部
５３  周波数制御信号出力部
５４  電磁弁制御信号出力部
５５  記憶部
Ｔ１，Ｔ２  吸着塔
ＳＶ１〜ＳＶ８  電磁弁
Nmax  最高回転速度
Nmin  アンロード回転速度
fmax  最大周波数
fmin  アンロード周波数
Pt  目標圧力
Ptl  低設定目標圧力
Pth  高設定目標圧力
Ntl  低設定目標回転速度
Nth  高設定目標回転速度
Nr  定格回転速度
fr  定格回転速度に対応する周波数
ftl  低設定目標回転速度に対応する周波数
fth  高設定目標回転速度に対応する周波数
Pu  アンロード開始圧力
Pul  低圧設定アンロード開始圧力
Puh  高圧設定アンロード開始圧力
Pd  圧縮機本体の吐出側圧力
【図１】
2020033956.tif 000005
【図２】
2020033956.tif 000006
【図３】
2020033956.tif 000007
【図４】
2020033956.tif 000008