(57)【要約】  【課題】  起動時における圧縮機本体の急激な温度上昇、破損防止や、これに伴う非常停止等を防止すると共に、圧縮機本体の吸入側の急激な圧力降下を防止する。  【解決手段】  圧縮機本体１０の吐出側圧力Ｐｄと予め設定した目標圧力Ｐｆとに基づいて、前記吐出側圧力Ｐｄが前記目標圧力Ｐｆと一致するように、インバータ３１が電動機１５に出力する周波数を変化する。  前記目標圧力Ｐｆとしては、定常時目標圧力Ｐｆ２と、該定常時目標圧力Ｐｆ２に対して相対的に低く設定された起動時目標圧力Ｐｆ１が予め設定されており、電動機１５の起動から予め設定された設定時間ｔ１の経過迄、前記起動時目標圧力Ｐｆ１を前記目標圧力Ｐｆとし適用し、その後は、定常時目標圧力Ｐｆ２を前記目標圧力Ｐｆとして適用する。  【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出された圧縮機本体の吐出側圧力と予め設定された目標圧力とに基づいて、前記吐出側圧力が前記目標圧力と一致するように、前記圧縮機本体を駆動する電動機に入力する周波数を変化させて前記圧縮機本体の運転速度を制御する速度制御を含み、
前記目標圧力として、定常時目標圧力と、該定常時目標圧力に対して相対的に低く設定された起動時目標圧力を予め設定し、
前記電動機の起動から予め設定された設定時間の経過迄、前記起動時目標圧力を前記目標圧力として前記速度制御を行うと共に、該設定時間の経過後、前記定常時目標圧力を前記目標圧力として前記速度制御を行うことを特徴とする流体圧縮機の容量制御方法。
【請求項２】
検出された圧縮機本体の吐出側圧力と予め設定された目標圧力とに基づいて、前記吐出側圧力が前記目標圧力と一致するように、前記圧縮機本体を駆動する電動機に入力する周波数を変化させて前記圧縮機本体の運転速度を制御する速度制御を含み、
前記電動機の起動から予め設定された設定時間の経過迄、前記速度制御を行わずに前記電動機の定格回転数に対して相対的に低く設定された一定の回転数と成す周波数を前記電動機に入力すると共に、該設定時間の経過後、前記速度制御を行うことを特徴とする流体圧縮機の容量制御方法。
【請求項３】
検出された圧縮機本体の吐出側圧力と予め設定された目標圧力とに基づいて、前記吐出側圧力が前記目標圧力と一致するように、前記圧縮機本体を駆動する電動機に入力する周波数を徐々に変化させて前記圧縮機本体の運転速度を制御する速度制御を含み、
前記周波数の変化速度として、定常時の変化速度と、該定常時の変化速度に対して相対的に変化の速度が緩やかな起動時の変化速度を予め設定し、
前記電動機の起動から予め設定された設定時間の経過迄、前記起動時の変化速度で前記周波数を変化させると共に、該設定時間の経過後、前記定常時の変化速度で前記周波数を変化させることを特徴とする流体圧縮機の容量制御方法。
【請求項４】
検出された圧縮機本体の吐出側圧力を、予め設定された基準圧力と比較し、前記検出された圧縮機本体の吐出側圧力が、前記基準圧力以下のとき、前記圧縮機本体の吸入口を開くと共に、圧縮機本体の吐出側圧力が前記基準圧力を超えたとき、前記圧縮機本体の吸入口を閉じる吸入制御を含み、
前記基準圧力として、定常時基準圧力と、該定常時基準圧力に対して相対的に低く設定された起動時基準圧力を設定し、
前記電動機の起動から予め設定された設定時間の経過迄、前記起動時基準圧力を前記基準圧力として前記吸入制御を行うと共に、該設定時間の経過後、前記定常時基準圧力を前記基準圧力として前記吸入制御を行うことを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の流体圧縮機の容量制御方法。
【請求項５】
圧力検出手段により検出された圧縮機本体の吐出側圧力と予め設定された目標圧力とに基づいて、前記吐出側圧力が前記目標圧力と一致するように、前記圧縮機本体を駆動する電動機に入力する周波数を変化させて前記圧縮機本体の運転速度を制御する速度制御手段を含み、
前記速度制御手段が、前記目標圧力として、定常時目標圧力と、該定常時目標圧力に対して相対的に低く設定された起動時目標圧力を記憶する記憶手段を有すると共に、
前記電動機の起動から予め設定された設定時間の経過迄、前記記憶手段に記憶された前記起動時目標圧力を前記目標圧力として適用すると共に、該設定時間の経過後、前記定常時目標圧力を前記目標圧力として適用する切換手段を有することを特徴とする流体圧縮機の容量制御装置。
【請求項６】
圧力検出手段により検出された圧縮機本体の吐出側圧力と予め設定された目標圧力とに基づいて、前記吐出側圧力が予め設定された目標圧力と一致するように、前記圧縮機本体を駆動する電動機に入力する周波数を変化させて前記圧縮機本体の運転速度を制御する速度制御手段を含み、
前記速度制御手段が、前記電動機の起動から予め設定された設定時間の経過迄、前記電動機の定格回転数に対して相対的に低く設定された一定の回転数と成す周波数を前記電動機に入力すると共に、該設定時間の経過後、前記検出された圧縮機本体の吐出側圧力を前記目標圧力に近付ける駆動信号を前記電動機に入力する切換手段を有することを特徴とする流体圧縮機の容量制御装置。
【請求項７】
圧力検出手段により検出された圧縮機本体の吐出側圧力と予め設定された目標圧力とに基づいて、前記吐出側圧力が予め設定された目標圧力と一致するように、前記圧縮機本体を駆動する電動機に入力する周波数を徐々に変化させて前記圧縮機本体の運転速度を制御する速度制御手段を含み、
前記速度制御手段は、前記周波数の変化速度として、定常時の変化速度と、該定常時の変化速度に対して相対的に変化の速度が緩やかな起動時の変化速度を記憶した記憶手段を有すると共に、
前記電動機の起動から予め設定された設定時間の経過迄、前記周波数の変化速度として前記記憶手段に記憶された起動時の変化速度を適用すると共に、前記設定時間の経過後、前記定常時の変化速度を適用する切換手段を備えることを特徴とする流体圧縮機の容量制御装置。
【請求項８】
前記圧力検出手段により検出された圧縮機本体の吐出側圧力を予め設定された基準圧力と比較し、前記検出された圧縮機本体の吐出側圧力が、前記基準圧力以下のとき、前記圧縮機本体の吸入口を開くと共に、圧縮機本体の吐出側圧力が前記基準圧力を超えたとき、前記圧縮機本体の吸入口を閉じる吸入制御手段を含み、
前記吸入制御手段が、前記基準圧力として、定常時基準圧力と、該定常時基準圧力に対して相対的に低く設定された起動時基準圧力を記憶する記憶手段を有すると共に、
前記電動機の起動から予め設定された設定時間の経過迄、前記起動時基準圧力を前記基準圧力として適用すると共に、前記設定時間の経過後、前記定常時基準圧力を前記基準圧力として適用する切換手段を有することを特徴とする請求項５〜７いずれか１項記載の流体圧縮機の容量制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体圧縮機の容量制御方法及び容量制御装置に関し、一例として、都市ガス等の燃料ガスを圧縮する流体圧縮機の容量制御に適した容量制御方法及び容量制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気、燃料ガス、その他の各種流体、主として気体を圧縮し、所定の圧力に圧縮された圧縮流体を得る流体圧縮機は、各種の用途で使用されている。
【０００３】
このような流体圧縮機１として、シリンダ内に２本のスクリュロータを噛み合い回転可能に配置すると共に、該シリンダ内に潤滑油を供給して、スクリュロータ間及びスクリュロータとシリンダ間の密封や冷却、潤滑を可能とした油冷式のスクリュ圧縮機本体１０を備えた流体圧縮機１を一例として説明すると、この流体圧縮機１は、前述の油冷式のスクリュ圧縮機本体１０と、該圧縮機本体１０を駆動するエンジンや電動機１５等の駆動源、前記圧縮機本体１０より潤滑油と共に吐出された圧縮流体を導入すると共に、圧縮流体と潤滑油とを分離するレシーバタンク１２を備えると共に、前記圧縮機本体１０の吸入口１０ａを開放又は閉塞する吸入制御弁３３を備えている。
【０００４】
そして、前記圧縮機本体１０のシリンダ内に配置されたスクリュロータを回転させると、吸入口１０ａより吸入された被圧縮流体が、冷却、密封、潤滑等に使用された潤滑油と共に圧縮機本体１０の吐出口１０ｂより吐出され、該圧縮機本体１０の吐出口１０ｂに連通された吐出通路６１を介してレシーバタンク１２内に導入される。
【０００５】
このレシーバタンク１２内に潤滑油と共に導入された圧縮流体は、該レシーバタンク１２において例えばセパレータ１４等により潤滑油と分離され、潤滑油の除去された圧縮流体が供給通路６３を介して該圧縮流体の消費機器１６等を連結した消費側に供給される。
【０００６】
一方、レシーバタンク１２内に回収された潤滑油は、レシーバタンク１２内の圧力により給油通路６２を介して圧縮機本体１０の給油口１０ｃに導入され、再び圧縮機本体１０内のシリンダ内でスクリュロータ間及びスクリュロータとシリンダ間の密封、冷却、潤滑に使用されると共に、圧縮流体と共にレシーバタンク１２内に吐出、回収されて、レシーバタンク１２と圧縮機本体１０間を循環する。
【０００７】
なお、給油通路６２には図示しないオイルクーラが設けられ、圧縮機本体１０に導入される潤滑油を冷却する。
【０００８】
このような流体圧縮機１にあっては、前記流体圧縮機１の消費側に接続された消費機器１６による圧縮流体の消費量に応じて、前記吸気制御弁３３を制御して圧縮機本体１０に導入される被圧縮流体の吸入量を調整する吸入制御と、前記圧縮機本体を駆動する駆動源の回転数を制御して圧縮機本体の運転速度を制御する速度制御とを行う容量制御が行われており、圧縮流体の消費量に応じて効率的な運転を行うことができるように構成されている。
【０００９】
このような容量制御（速度制御）の一例として、圧縮機本体の駆動源として電動機を使用すると共に、この電動機による圧縮機本体の運転速度制御をインバータにより制御するものとして、オイルセパレータの出口配管（図４における供給通路に相当６３）に圧力センサを設け、使用空気量（消費量）の変動を圧力によって検出し、ＰＩ制御装置により圧力一定制御を行い、インバータによる電動機の回転数制御で容量制御（速度制御）を行うものや（特許文献１参照）、
スクリュ圧縮機から吐出される圧縮空気の圧力を検出する圧力センサと、設定値に対する該圧力センサの検出圧力の変化が最小になるように、インバータへの出力回転数を求めるＰＩＤ制御回路とを設け、使用空気量（消費量）が変化しても、常に一定圧力の圧縮空気の供給を可能とし、かつ、上記インバータからの回転信号によってスクリュ圧縮機をその吸い込み側が閉じた状態で起動させ、該スクリュ圧縮機の起動トルクをインバータの起動トルクを上回らないようにした油冷式のスクリュ圧縮機がある（特許文献２参照）。
【００１０】
この発明の先行技術文献情報としては次のものがある。
【特許文献１】特開平６−１０８７６号公報
【特許文献２】特開平６−８１７８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
前述のように、油冷式のスクリュ圧縮機本体１０を備えた流体圧縮機１において、圧縮機本体１０は前述のようにシリンダ内に潤滑油を注入して被圧縮流体を圧縮するものであるが、圧縮機本体１０の起動前は圧縮機本体１０のシリンダ内とレシーバタンク１２内とに圧力差が存在しない。
【００１２】
そのため、前述のようにレシーバタンク１２内の圧力によってレシーバタンク１２内に貯留する潤滑油を圧縮機本体１０のシリンダ内に供給する構成の流体圧縮機１にあっては、レシーバタンク１２内の圧力が十分に上昇していない起動直後にあっては、ロータ同士の潤滑をシリンダ内に溜まっている潤滑油のみで行うこととなる。そのため、ロータ同士の摩擦熱や被圧縮流体の圧縮熱などにより圧縮機本体１０の温度が上昇し易い。
【００１３】
しかも前述のように、スクリュ圧縮機から吐出される圧縮空気の圧力を検出して、設定値に対する検出圧力の変化が最小となるようにインバータへの出力回転数を演算してスクリュ圧縮機の回転数を制御する前記特許文献１及び特許文献２に記載のスクリュ圧縮機にあっては、圧縮機本体の起動時、圧縮機本体から吐出される圧縮空気の圧力は設定値と比較して極めて低い圧力となっていることから、前述のＰＩ制御装置やＰＩＤ制御回路が演算するインバータ出力周波数は最高回転数となり、電動機１５は急速に高速回転し、その結果、これにより駆動される圧縮機本体１０も起動直後より急激に高速で運転されることになる。そのために、極めて短時間に前述のような圧縮機本体の温度上昇が生じる。
【００１４】
特に、このような流体圧縮機１を、例えば寒冷地などの低温下で使用する場合には、周囲の気温により冷却されて粘度が高くなり、流動性が低下している潤滑油は、レシーバタンク１２から圧縮機本体１０のシリンダ内に給油され難くなっており、圧縮機本体１０は、起動後、比較的長時間に亘って無給油の状態で高速運転されることとなる。
【００１５】
その結果、このような無給油状態での高速運転により圧縮機本体１０の温度が異常に上昇し、スクリュロータ同士が焼き付いて破損したり、または流体圧縮機１に設けられた非常停止装置がこの温度上昇を検出して作動して運転を停止させてしまい、流体圧縮機の運転ができなくなるという問題がある。
【００１６】
なお、圧縮機本体１０として、シリンダ内に潤滑油の導入を不要とした、所謂「オイルフリーのスクリュ圧縮機本体」を使用する場合には、このオイルフリーのスクリュ圧縮機本体にあっては、元々シリンダ内に潤滑油を注入せずに被圧縮流体を圧縮するのであるために、前述の油冷式のスクリュ圧縮機本体のように、起動時に圧縮機本体のシリンダ内に給油が行われないという問題は生じ得ない。
【００１７】
しかし、このようなオイルフリーの圧縮機本体の場合、スクリュロータ同士が接触しておらず、潤滑油でロータ同士やシリンダとロータ同士の密封も行わずに被圧縮流体の圧縮を行うものであるために、油冷式の圧縮機に比較してロータを高速回転させる必要がある（一例として、油冷式約5,000min-1に対してオイルフリー約20,000min-1）。
【００１８】
そのため、前述の油冷式のスクリュ圧縮機本体に比較してオイルフリーのスクリュ圧縮機本体は、吐出する圧縮流体の温度が高く（一例として、油冷式はMAX105℃に対してオイルフリーはMAX250℃）、また、前述のように油冷式のスクリュ圧縮機本体と比較してロータを高速で回転させる必要があることから、このようなオイルフリースクリュ圧縮機に対して前記特許文献１及び特許文献２に示す容量制御（速度制御）を行う場合には、油冷式のスクリュ圧縮機本体以上に、起動直後における回転数の上昇は急速に行われ、これに伴い急速な温度上昇が生じることから、軸受や軸封装置に対して大きな負担がかかるという問題がある。
【００１９】
なお、以上のような容量制御が行われている流体圧縮機で、例えば都市ガスを圧縮する場合には、圧縮機本体の吸入口は、ガスの供給事業者が設置した課金用のガスメータ（所謂「マイコンメータ」）を介して都市ガスの供給源に連通されることとなる。
【００２０】
ところで、このように課金用に設置されているガスメータ（マイコンメータ）は、近年にあっては単に課金用にガスの流量を計測するのみならず、地震やガス漏れ（圧力の異常低下）を検出してガス流通管を遮断する安全装置を備えているが、前述のように圧縮機本体が起動直後に高速運転を開始して、都市ガスを急激に吸い込むと、マイコンメータの下流側の圧力が急激かつ大幅に低下してしまうために、マイコンメータはこの圧力の急激な低下をガス漏れと判断して都市ガスの供給を停止するという誤作動を起こす。
【００２１】
また、マイコンメータに設けられたガス流通路内の圧力が大気圧よりも低くなると、マイコンメータが破損するおそれがあることから、前述のような急激かつ大幅な圧力低下を生じさせる流体圧縮機を前述のガスメータ（マイコンメータ）に接続することができないという問題がある。
【００２２】
なお、前述の特許文献２に記載の容量制御方法にあっては、圧縮機本体の始動時、圧縮機本体の吸入口を閉じた無負荷の状態とすることから、これを前述のマイコンメータの下流に配置しても、圧縮機本体の起動直後にマイコンメータの下流側の圧力が低下することはない。
【００２３】
しかし、このようにして行われる無負荷運転での始動は、圧縮機本体の起動トルクを低減させるために行われるもので、始動後、圧縮機本体の回転数が徐々に上昇し、通常の負荷起動の際のピーク値を通過し、低い起動トルクの回転数に達したときには、インバータからの回転数信号によって制御される吸い込み側開閉手段により圧縮機本体の吸込側を開いて圧縮機本体が負荷運転を開始することから（特許文献１の「００１１」欄）、この負荷運転の開始と同時に圧縮機本体の吸入側の圧力、すなわちマイコンメータの下流側の圧力が急激に低下することとなり、同様にマイコンメータの誤作動や破損を生じさせるおそれがある。
【００２４】
そこで本発明は、上記従来技術における欠点を解消するためになされたもので、圧縮機本体の起動時、すなわちこれを駆動する電動機の起動時において、圧縮機本体の温度（例えば、ロータやシリンダの温度及び圧縮流体の温度）が急激に上昇することを防止して、圧縮機本体の破損防止や、圧縮流体の温度上昇に伴う非常停止装置の作動による停止を生じさせることなく、安全かつ円滑に起動させることができる流体圧縮機の容量制御方法及び容量制御装置を提供することを目的とする。
【００２５】
また、本発明の別の目的は、起動時において圧縮機本体の吸入側の圧力が急激に降下することを防止できる流体圧縮機の容量制御方法及び容量制御装置を提供することで、前記流体圧縮機に設けられた圧縮機本体の吸入側に取り付けられた前記マイコンメータ等の機器が誤作動をしたり、又は破損したりすることを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
上記目的を達成するために、本発明の流体圧縮機の容量制御方法及び容量制御装置は、圧力検出手段５０により検出された圧縮機本体１０の吐出側圧力Ｐｄと予め設定された目標圧力Ｐｆとに基づいて、前記吐出側圧力Ｐｄが前記目標圧力Ｐｆと一致するように、前記圧縮機本体１０を駆動する電動機１５に入力する周波数を変化させる例えばインバータ３１と、該インバータ３１のＰＩ演算回路又はＰＩＤ演算回路に対して前記検出された吐出側圧力Ｐｄを示す信号（以下「圧力信号」という。）と前記目標圧力を示す信号（以下、「目標圧力信号」という。）とから成る指令信号を出力する信号出力手段４０等から成る速度制御手段による速度制御を含み、
前記速度制御手段に設けた記憶手段（実施形態では信号発生手段４０の記憶部４３）に、前記目標圧力Ｐｆとして、定常時目標圧力Ｐｆ２と、該定常時目標圧力Ｐｆ２に対して相対的に低く設定された起動時目標圧力Ｐｆ１を予め記憶しておき、
前記電動機１５の起動から予め設定された設定時間ｔ１の経過が例えば、タイマ４４によりカウントされる迄、前記記憶手段４３に記憶された前記起動時目標圧力Ｐｆ１を前記目標圧力Ｐｆとして適用すると共に、該設定時間ｔ１の経過後、前記定常時目標圧力Ｐｆ２を前記目標圧力Ｐｆとして適用するよう、例えば電子制御装置等により実現される切換手段により切り替えを行うように構成する（請求項１，請求項５）。
【００２７】
また、前記同様の構成において、前記切換手段により、前記起動時目標圧力Ｐｆ１と定常時目標圧力Ｐｆ２間の切換に代えて、前記電動機１５の起動から予め設定された設定時間ｔ１の経過迄、前記圧縮機本体１０の吐出側圧力Ｐｄに拘わらず前記電動機１５に、前記電動機１５の定格回転数と比較して相対的に低速に設定された一定の回転数（例えばアンロード回転数Ｎ１）を発生させる周波数を入力すると共に、該設定時間ｔ１の経過後、前記吐出側圧力Ｐｄを前記目標圧力Ｐｆ（定常時目標圧力Ｐｆ２）と一致させる周波数を前記電動機に入力するようにしても良い（請求項２，請求項６）。
【００２８】
又は、切換手段により、電動機１５の起動から設定時間ｔ１において、定常時の変化速度に対して相対的に変化の速度が緩やかな変化速度で前記周波数を変化させて電動機の回転を制御するように構成しても良い（請求項３，請求項７）。
【００２９】
なお、上記容量制御は、前記速度制御手段と共に、圧力検出手段５０により検出された圧縮機本体１０の吐出側圧力Ｐｄを予め設定された基準圧力Ｐｖと比較し、前記検出された圧縮機本体１０の吐出側圧力Ｐｄが、前記基準圧力Ｐｖ以下のとき、前記圧縮機本体１０の吸入口１０ａを開くと共に、圧縮機本体１０の吐出側圧力Ｐｄが前記基準圧力Ｐｖを超えたとき、前記圧縮機本体１０の吸入口１０ａを閉じる吸入制御手段（吸入制御弁３３，電磁弁３４，制御配管３５、電子制御装置等）による吸入制御を行うことができ、
前記吸入制御手段の例えば電子制御装置等に設けた記憶手段（実施形態において、電子制御装置等により実現される電磁弁制御手段４５の記憶部４７）に、前記基準圧力Ｐｖとして、定常時基準圧力Ｐｖ２と、該定常時基準圧力Ｐｖ２に対して相対的に低く設定された起動時基準圧力Ｐｖ１を予め記憶させておくと共に、
例えば前記電磁弁制御手段４５において実現される切換手段により、前記電動機１５の起動から予め設定された設定時間ｔ２の経過迄、前記起動時基準圧力Ｐｖ１を前記基準圧力Ｐｖとして適用すると共に、前記設定時間ｔ２の経過後、前記定常時基準圧力Ｐｖ２を前記基準圧力Ｐｖとして適用するものとしても良い（請求項４，請求項８）。
【発明の効果】
【００３０】
以上説明した本発明の構成により、圧縮機本体の運転速度の制御を、電動機の起動から設定時間ｔ１の経過迄、定常時目標圧力に対して相対的に低く設定された起動時目標圧力を目標圧力として行うことにより、圧縮機本体が起動時において急激に高速運転されることによる発熱、圧縮流体の急激な温度上昇、圧縮機本体の吸入側圧力の急激な低下等を防止することができ、これに伴う圧縮機本体の破損や安全装置等の誤作動、圧縮機本体の吸入側に設けられた機器（例えばガスメータ）の誤作動や破損等を防止することができた。
【００３１】
また、前記構成に代え、前記電動機の起動から予め設定された設定時間の経過迄、電動機の定格回転数に対して相対的に低く設定された一定の回転数（例えばアンロード回転数Ｎ１）で電動機を駆動することにより、又は、該定常時の変化速度に対して相対的に変化の速度が緩やかな起動時の変化速度で周波数を変化させて電動機の回転を増速することにより、同様に圧縮機本体が起動時に急激の高速運転されることによる発熱、圧縮流体の急激な温度上昇、圧縮機本体の吸入側圧力の急激な低下等を防止することがでた。
【００３２】
さらに、前記構成に加え、前記電動機の起動から予め設定された設定時間ｔ２の経過迄、圧縮機本体に対する吸入制御を、定常運転時に適用される定常時基準圧力に比較して低圧に設定された起動時基準圧力を基準として行うことで、圧縮機本体は起動後、比較的短時間でアンロード運転に移行することとなり、前述した効果に加えて、起動時、圧縮機本体に対する被圧縮流体の導入を比較的早期に停止して、圧縮機本体の吸入側の圧力降下を防止することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
次に、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら以下説明する。
【００３４】
なお、以下に示す実施形態にあっては、本発明の容量制御装置を、都市ガス等のガスメータ（マイコンメータ）を介して供給される燃料ガスの圧縮を行う流体圧縮機に適用する例を説明するが、本発明の容量制御装置は、以下に示す実施形態に限定されず、各種流体の圧縮に使用される流体圧縮機の容量制御に使用することができる。
【００３５】
１．流体圧縮機（燃料ガス圧縮機）の全体構成
図１において、１は流体圧縮機（本実施形態にあっては「燃料ガス圧縮機」）であり、図示の実施形態においてこの燃料ガス圧縮機１は、油冷式のスクリュ圧縮機である圧縮機本体１０と、前記圧縮機本体１０より潤滑油と共に吐出された燃料ガスを導入するレシーバタンク１２、該レシーバタンク１２内に導入された燃料ガスから潤滑油を分離して除去し、該油分の除去された燃料ガスを消費側に供給するセパレータ１４を備える点、及び圧縮機本体１０を駆動する電動機１５を備える点においては、図４を参照して説明した従来技術における流体圧縮機１と同様の構成である。
【００３６】
なお、本実施形態にあっては、前述のように圧縮機本体１０として油冷式のスクリュ圧縮機本体を使用する例を説明するが、この油冷式のスクリュ圧縮機本体に代え、前述のオイルフリーのスクリュ圧縮機本体を使用しても良い。このようなオイルフリーのスクリュ圧縮機本体１０を使用する場合には、前述のレシーバタンク１２やセパレータ１４は必ずしも必要ではない。
【００３７】
前述の圧縮機本体１０の吐出口１０ｂは、吐出通路６１を介して前記レシーバタンク１２に連通されていると共に、該レシーバタンク１２と圧縮機本体１０の給油口１０ｃ間には、給油通路６２が連通され、レシーバタンク１２内に回収された潤滑油が、該レシーバタンク１２内の圧力により圧縮機本体１０の給油口１０ｃに供給されて、シリンダ内のスクリュロータの潤滑、密封、冷却を行うように構成されており、前記圧縮機本体１０、吐出通路６１、レシーバタンク１２、給油通路６２で、潤滑油の循環系が形成されている。
【００３８】
なお、給油通路６２には図示しないオイルクーラが設けられ、圧縮機本体１０に導入される潤滑油を冷却する。
【００３９】
レシーバタンク１２に設けられた前述のセパレータ１４には、該セパレータ１４により油分の除去された燃料ガスを燃料消費機器１６（本実施形態にあってはガスタービン）に供給するための供給通路６３が連通されており、セパレータ１４により潤滑油の除去され、加圧された燃料ガスが燃料消費機器１６に供給されている。
【００４０】
２．容量制御装置
以上のように構成された流体圧縮機１には、前記圧縮機本体１０の吐出側圧力（本実施形態にあっては、前述の供給通路６３内）の圧力を検出する圧力センサ等の圧力検出手段５０、前記圧力検出手段５０により検出された圧縮機本体１０の吐出側圧力を、予め設定された目標圧力と一致させるように圧縮機本体１０を駆動する電動機１５の回転数を制御する速度制御手段、及び、前記圧力検出手段５０により検出された圧縮機本体１０の吐出側圧力を、予め設定された基準圧力と比較して、該比較結果に基づいて圧縮機本体１０の吸入口１０ａを開閉して、圧縮機本体１０に対する被圧縮流体の吸入量を制御する吸入制御手段から成る、容量制御装置を備えており、この容量制御装置により本発明の容量制御が行われる。
【００４１】
２−１．速度制御手段
前述の容量制御装置を構成する速度制御手段は、圧縮機本体１０の吐出側圧力（本実施形態にあっては供給通路６３内の圧力）Ｐｄを検出する後述の圧力検出手段５０と、この圧力検出手段５０からの検出信号を受信して、この検出信号を圧力信号に変換すると共に予め目標圧力Ｐｆを記憶し、前記インバータ３１に対して前記圧力信号と目標圧力信号とから成る指令信号を出力する後述の信号発生手段４０、前記指令信号を受信して、この指令信号に基づいて交流電源から入力される電力の電源周波数を所望の出力周波数に変化させて、電動機に出力周波数の電力を出力するインバータ３１から成り、前記インバータ３１により電動機１５に入力する周波数を変化させることで電動機１５の回転数、従って圧縮機本体１０の運転速度を変化させることで、圧縮機本体の運転速度を制御している。
【００４２】
（１）インバータ
前述のインバータ３１には、受信した圧力信号と目標圧力信号の指令信号に従って、これに対応する出力周波数を演算する図示せざるＰＩ演算回路乃至はＰＩＤ演算回路が設けられており、インバータ３１は、この演算回路による演算結果に従った出力周波数を電動機１５に出力することで、圧縮機本体の運転速度の制御を行っている。
【００４３】
このＰＩ演算回路乃至はＰＩＤ演算回路により算出される出力周波数は、前記電動機１５の回転数を、圧縮機本体の吐出側の圧力（本実施形態にあっては供給通路６３内の圧力）と、予め設定された目標圧力Ｐｆとを一致させるように変化させるもので、後述する信号発生手段４０より受信した圧力信号と目標圧力信号の指令信号に従って、前記出力周波数を算出して、該算出された出力周波数が電動機１５に入力される。
【００４４】
これにより、圧縮機本体１０の吐出側圧力Ｐｄが速度制御のために予め設定された目標圧力Ｐｆ（Ｐｆ１，Ｐｆ２）以下のとき、インバータ３１は、電動機１５の回転数を定格回転数まで上昇させるように電動機に出力する出力周波数を徐々に上昇して圧縮機本体１０の運転速度を増加させる一方、圧縮機本体１０の吐出側圧力Ｐｄが設定された前記目標圧力Ｐｆ（Ｐｆ１，Ｐｆ２）を越える場合には、電動機１５の回転数を予め設定されたアンロード回転数Ｎ１まで減少させるように前記電動機１５に出力する出力周波数を徐々に減少させて圧縮機本体の運転速度を減少させる速度制御を行う。また、圧縮機本体１０の吐出側圧力Ｐｄが予め設定された目標圧力Ｐｆと一致した場合には、前記圧力が一致したときの電動機１５の回転数を維持するように出力周波数を増減せずに同じ出力周波数を電動機に出力する。
【００４５】
（２）信号発生手段
前記インバータ３１に対して前述の圧力信号と目標圧力信号とを含む指令信号を出力する前述の信号発生手段４０は、圧縮機本体１０の吐出側圧力Ｐｄ（本実施形態にあっては供給通路６３内の圧力）を検出する、後述する圧力検出手段５０からの検出信号に対応する前述の圧力信号と、予め設定された目標圧力に対応する目標圧力信号とから成る指令信号を前記インバータ３１に対して出力する。
【００４６】
この信号発生手段４０は、前記速度制御の際の動作の基準となる圧力として、予め設定された目標圧力を記憶する記憶部４３と、前述のインバータ３１に対して前述の圧力信号と目標圧力信号の指令信号を出力する指令信号出力部４１と、電動機１５の起動からの経過時間をカウントするタイマ４４を備えている。
【００４７】
この信号発生手段４０の前記記憶部４３には、速度制御の基準とする目標圧力Ｐｆとして、電動機１５の起動時、従って圧縮機本体１０の始動時から予め設定された設定時間ｔ１迄に基準とする起動時目標圧力Ｐｆ１と、電動機１５の起動から設定時間ｔ１が経過した後に基準とする定常時目標圧力Ｐｆ２を記憶する。
【００４８】
また、前記起動時目標圧力Ｐｆ１と定常時目標圧力Ｐｆ２間の切換タイミングを規定する前述の設定時間ｔ１を記憶している。
【００４９】
なお、起動時目標圧力Ｐｆ１は定常時目標圧力Ｐｆ２に対し相対的に低い値に設定されている。
【００５０】
前述の指令信号出力部４１は、圧力検出手段５０により検出された供給通路６３内の吐出側圧力Ｐｄと、目標圧力Ｐｆとを、インバータ３１の前記演算回路が利用可能な指令信号に変換して出力するもので、前記タイマ４４によりカウントされた電動機１５の起動時からの経過時間が、前記設定時間ｔ１に達する迄、前記起動時目標圧力Ｐｆ１に対応した目標圧力信号と吐出側圧力Ｐｄに対応した圧力信号を前記インバータ３１に出力し、タイマ４４によりカウントされた電動機１５の起動時からの経過時間が設定時間ｔ１を越えると、定常時目標圧力Ｐｆ２に対応した目標圧力信号と吐出側圧力Ｐｄに対応した圧力信号を、前記インバータ３１に出力する切換手段を備えている。
【００５１】
この圧力信号と目標圧力信号とを含む指令信号により、インバータ３１の演算回路は、受信した圧力信号が示す吐出側圧力Ｐｄを、設定時間ｔ１内にあっては起動時目標圧力Ｐｆ１と一致させ、設定時間ｔ２の経過後にあっては、定常時目標圧力Ｐｆ２と一致させる、圧縮機本体１０の運転速度を発生させる出力周波数を演算し、インバータ３１は、この演算により求められた出力周波数を電動機１５に対して出力する。
【００５２】
２−２．吸入制御手段
前述の圧縮機本体１０の吸入口１０ａには、該吸入口１０ａを開閉制御する吸入制御弁３３が設けられ、この吸入制御弁３３を開閉制御することにより圧縮機本体１０に対する燃料ガスの吸入量を制御することができるように構成されている。
【００５３】
一例として、前述の吸入制御弁３３として圧縮機本体１０の吐出側圧力（供給通路６３内の圧力）を作動圧力として開閉するものを使用し、供給通路６３より分岐した制御配管３５を前記吸入制御弁３３に連通すると共に、この制御配管３５を開閉する電磁弁３４を設け、この電磁弁により制御配管３５を開閉して、圧縮機本体１０の吸入口１０ａを開閉可能としている。
【００５４】
本実施形態にあっては、前記吸入制御弁３３として、圧縮流体の導入により閉弁する常時開放型のものを使用し、該吸入制御弁３３の閉弁受圧室に前記制御配管３５を連通し、電磁弁３４により制御配管３５を開いて供給通路６３内の圧縮流体を導入すると圧縮機本体の吸入口１０ａが閉じ又は絞られ、電磁弁３４により制御配管３５を閉じると、圧縮機本体１０の吸入口１０ａが開くように構成している。
【００５５】
この電磁弁３４は、制御信号がＯＮのときに閉弁する常時開放型のものを使用し、電磁弁制御手段４５からの制御信号により、前記制御配管３５を開閉するもので、圧縮機本体１０の吐出側圧力（本実施形態にあっては供給通路６３内の圧力）が、予め設定された基準圧力Ｐｖ（Ｐｖ１，Ｐｖ２）以下のとき、前記電磁弁を閉じ圧縮機本体の吸入口を開くと共に、この基準圧力を超えたとき、前記電磁弁を開き、圧縮機本体の吸入口を閉ざし、又は絞ることで、圧縮機本体に対する吸入制御を行う。
【００５６】
従って、図１に示す実施形態にあっては、吸入制御弁３３、電磁弁３４、制御配管３５、圧力検出手段５０及び前記電磁弁制御手段４５により、前述の吸入制御手段が構成されている。
【００５７】
この電磁弁制御手段４５は吸入制御の際の動作の基準となる圧力として予め設定された圧力を記憶する記憶部４７と、前記電磁弁３４を開閉する制御信号を出力する制御信号出力部４６、電動機１５の起動から経過時間をカウントするタイマ４８を備えている。
【００５８】
前記電磁弁制御手段４５の前記記憶部４７には、吸入制御の基準とする基準圧力Ｐｖとして、電動機１５の起動時から予め設定された設定時間ｔ２迄に基準とする起動時基準圧力Ｐｖ１、圧縮機本体の起動から設定時間ｔ２が経過した後に基準とする定常時基準圧力Ｐｖ２をそれぞれ記憶する。また、前記記憶部には起動時基準圧力Ｐｖ１と定常時基準圧力Ｐｖ２の切換タイミングを規定する前述の設定時間ｔ２をそれぞれ記憶している。
【００５９】
なお、起動時基準圧力Ｐｖ１は、定常時基準圧力Ｐｖ２に対し相対的に低い値に設定されている。
【００６０】
本実施形態にあっては、前述の信号発生手段４０の記憶部４３に記憶した目標圧力Ｐｆ（Ｐｆ１，Ｐｆ２）と、電磁弁制御手段４５の記憶部４７に記憶した基準圧力Ｐｖ（Ｐｖ１，Ｐｖ２）とを、前述のようにそれぞれ別個の概念として説明しているが、両設定圧力はこれを同一の値としても良く、図２に示すタイムチャートを参照して説明する実施形態にあっては、両者（Ｐｆ１とＰｖ１、及びＰｆ２とＰｖ２）とを同一の値として設定した例である。もっとも、基準圧力Ｐｖ（Ｐｖ１，Ｐｖ２）は、目標圧力Ｐｆ（Ｐｆ１，Ｐｆ２）に対して若干高めに設定することが好ましい。
【００６１】
また、前述の設定時間ｔ１とｔ２についても、別個の概念として説明するが、これを同一に設定しても良く、図２に示すタイムチャート中にあっては、設定時間ｔ１とｔ２は、同一時間として設定している。
【００６２】
また、前記制御信号出力部４６は、圧力検出手段５０により検出された供給通路６３内の吐出側圧力Ｐｄと、基準圧力Ｐｖとを比較し、吐出側圧力Ｐｄが基準圧力Ｐｖ以下のとき、前記電磁弁３４を閉じるようＯＮの制御信号を出力すると共に、吐出側圧力Ｐｄが基準圧力Ｐｖを越えると、前記電磁弁３４を開くようＯＦＦの制御信号を出力し、前記タイマ４８によりカウントされた電動機１５の起動後の経過時間が、前記設定時間ｔ２に達する迄、前記吐出側圧力Ｐｄと比較する基準圧力Ｐｖとして起動時基準圧力Ｐｖ１を適用し、また、電動機１５の起動後の経過時間が設定時間ｔ２を越えると、前記吐出側圧力Ｐｄと比較する基準圧力Ｐｖとして、前記定常時基準圧力Ｐｖ２を適用する、図示せざる切換手段を備えている。
【００６３】
なお、本実施形態にあっては、前記吸入制御手段の電磁弁制御手段４５と前記速度制御手段の信号発生手段４０とは、それぞれが別体であるものとして説明しているが、前記電磁弁制御手段４５と信号発生手段４０とを単体の制御手段としてもよく、このように両者の機能を合わせ持つ制御手段を設ける場合には、基準圧力Ｐｖ（Ｐｖ１，Ｐｖ２）、目標圧力Ｐｆ（Ｐｆ１，Ｐｆ２）を記憶する記憶部と、電動機の起動からの経過時間をカウントするタイマと、電磁弁３４に対して制御信号を出力する制御信号出力部４６と、インバータ３１に対して指令信号を出力する指令信号出力部をこの制御手段に設ける。
【００６４】
２−３．圧力検出手段
前述の速度制御手段及び吸入制御手段の双方に共通の構成手段である前述の圧力検出手段は、一例として圧力センサであり、図示の実施形態にあってはセパレータ１４と燃料消費機器１６間を連通する供給通路６３中に設けられ、該供給通路６３内の燃料ガスの圧力Ｐｄを検出するように構成されている。
【００６５】
もっとも、圧力検出手段５０は、圧縮機本体１０の吐出側の圧力を検出することができるものであれば、圧縮機本体１０の吐出口１０ｂから燃料消費機器１６迄の間のいずれの箇所において燃料ガスの圧力を検出するものであっても良く、その配置は図示の実施形態に限定されない。
【００６６】
また、圧力検出手段５０は、前述の速度制御のために圧縮機本体１０の吐出側圧力を検出する圧力検出手段と、吸入制御のために圧縮機本体１０の吐出側圧力を検出する圧力検出手段とをそれぞれ別個に設けても良い。
【００６７】
このようにして、圧力検出手段５０により検出された供給通路６３内の燃料ガスの圧力（測定圧力Ｐｄ）は、電気信号として前述の信号発生手段４０及び電磁弁制御手段４５に入力される。
【００６８】
３．作用
以上のように構成された容量制御装置を備えた流体圧縮機１は、一例として前記吸入制御弁３３に連通されたガス流通路６４を、ガスメータ７０（マイコンメータ）等を介して都市ガス等の燃料ガスの供給源に接続する。
【００６９】
また、前述の供給通路６３を、燃料消費機器１６、例えば、コ・ジェネレーションシステムに設けられた発電用ガスタービンに連通し、この流体圧縮機１の作動により、燃料ガスの供給源より供給された燃料ガスを圧縮した後に燃料消費機器１６に供給可能に配置する。
【００７０】
このように配置された流体圧縮機１の各部の動作を、図２に示すタイムチャートを参照して説明すれば、下記の通りである。
【００７１】
３−１．圧縮機本体の起動前；待機状態（Ｔ０〜Ｔ１）
図２に示すタイムチャート中、Ｔ０は、例えば、電源とインバータ３１との間に設けている図示しない流体圧縮機１の主電源をＯＮにした待機状態であるが、流体圧縮機１の始動スイッチはＯＮになっていないことから、電動機１５に対して電源からの電力が供給されてなく、従って圧縮機本体１０も停止した状態である。
【００７２】
このように電動機１５の起動前において、信号出力手段４０のタイマ４４による設定時間ｔ１，電磁弁制御手段４５のタイマ４８による設定時間ｔ２のカウントは行われておらず、信号発生手段４０の切換手段により目標圧力Ｐｆを定常時目標圧力Ｐｆ２として適用され、電磁弁制御手段４５の切換手段により基準圧力Ｐｖを定常時基準Ｐｖ２として適用された状態にある。
【００７３】
このことから、電動機１５、圧縮機本体１０の起動前においては、圧力検出手段５０により検出された供給通路６３内の圧力Ｐｄは、前述の起動時目標圧力Ｐｆ１及び起動時基準圧力Ｐｖ１のいずれに対しても低圧となっているが、電磁弁制御手段４５は、制御信号を出力しておらず、または、ＯＦＦの制御信号を出力しており、制御配管３５に設けられた電磁弁３４を開いている。しかし、供給通路６３内の測定圧力Ｐｄは低いことから、吸入制御弁３３は圧縮機本体１０の吸入口１０ａを開いている。
【００７４】
また、信号出力手段４０は、インバータ３１に対して圧力検出手段５０により検出された吐出側圧力Ｐｄに対応する圧力信号と、定常時目標圧力Ｐｆ２の指令信号を出力した状態となっている。
【００７５】
３−２．圧縮機本体の始動時（Ｔ１〜Ｔ３）
このように起動前の状態から、始動スイッチをＯＮにして電動機１５対して電源からの電力を供給し、電動機１５を起動すると（Ｔ１）、同時に圧縮機本体１０も作動して被圧縮流体の圧縮が開始される。このとき、信号出力手段４０のタイマ４４及び電磁弁制御手段４５のタイマ４８は、この電動機１５の起動からの経過時間のカウントを開始する。そして電動機１５の起動と同時に電磁弁制御手段４５は基準圧力Ｐｖを定常時基準圧力Ｐｖ２から起動時基準圧力Ｐｖ１に切り換えると共に、信号発生手段４０は目標圧力Ｐｆを定常時目標圧力Ｐｆ２から起動時目標圧力Ｐｆ１に切り換える。
【００７６】
これにより、電磁弁制御手段４５は、供給通路６３内の測定圧力Ｐｄと起動時基準圧力Ｐｖ１とを比較して、測定圧力Ｐｄは起動時基準圧力Ｐｖ１以下であることから、制御配管３５に設けられた電磁弁３４を閉じるＯＮの制御信号を出力する。従って、吸入制御弁３３の閉弁受圧室に対する圧縮流体の導入はなく、吸入制御弁３３は圧縮機本体１０の吸入口１０ａを開いている。
【００７７】
なお、電磁弁制御手段４５は、電動機１５の始動性を改善するために、起動直後に吸入口１０ａを吸入制御弁３５で閉じて圧縮機本体の起動動力を軽減する場合、電動機１５の起動から設定時間ｔ２よりも短い間、電磁弁３４への制御信号を出力しないようにしてもよい。
【００７８】
信号出力手段４０の指令信号出力部４１は、設定時間ｔ１の経過を前記タイマ４４がカウントする迄の間、前述の起動時目標圧力Ｐｆ１と、圧力検出手段が検出した供給通路６３内の測定圧力Ｐｄに対応する圧力信号の指令信号をインバータ３１に出力する。
【００７９】
電動機１５の起動直後、従って圧縮機本体１０の作動直後において、供給通路６３内の測定圧力Ｐｄは、起動時目標圧力Ｐｆ１に対して低いことから、インバータ３１の演算手段により求められる出力周波数は、測定圧力Ｐｄを起動時目標圧力Ｐｆ１と一致させるように、電動機１５の回転を増速するものとなる。
【００８０】
この電動機１５の回転に伴い、圧縮機本体１０は燃料ガスの吸入を行うと共にこれを圧縮して吐出し、供給通路６３内の圧力が徐々に上昇する。
【００８１】
そして、供給通路６３内の測定圧力Ｐｄが、起動時目標圧力Ｐｆ１を越えると（Ｔ２）、インバータ３１の演算手段により求められる出力周波数は、測定圧力Ｐｄを起動時目標圧力Ｐｆ１と一致させるように、電動機１５の回転を減速し、電動機１５はアンロード運転時における回転数（Ｎ１）へと移行する出力周波数を電動機１５に対して出力する。
【００８２】
また、前記供給通路６３内の圧力上昇により、測定圧力Ｐｄが起動時基準圧力Ｐｖ１を越える圧力に迄上昇すると（Ｔ２）、電磁弁制御手段４５は、制御信号をＯＮとして電磁弁３４を開き、吸入制御弁３３の閉弁受圧室内に供給通路６３内の圧縮流体を導入して、圧縮機本体１０の吸入口１０ａを閉じてアンロード運転に移行する。
【００８３】
前述のように、起動時目標圧力Ｐｆ１は、定常時目標圧力Ｐｆ２に対して相対的に低圧に設定されており、また、起動時基準圧力Ｐｖ１は、定常時基準圧力Ｐｖ２に対して相対的に低圧に設定されていることから、破線で示す従来の容量制御にあっては、起動時急激に回転速度が上昇することに伴い、ガス流通路内の圧力Ｐｓが急激に低下し負圧になっているのに対して、本願の容量制御を行う場合には、負圧となっていない。
【００８４】
これは、供給通路６３内の測定圧力Ｐｄは、圧縮機本体の起動後、比較的短時間で起動時目標圧力Ｐｆ１及び起動時基準圧力Ｐｖ１に達してアンロード運転に移行すること、及び、インバータ３１は、定常時目標圧力Ｐｆ２に対して相対的に低圧に設定された起動時目標圧力Ｐｆ１に測定圧力Ｐｄを一致させるように電動機１５を増速することから、電動機１５の速度上昇、従って圧縮機本体１０の運転速度の上昇は比較的緩やかに行われるためである。
【００８５】
その結果、電動機１５の起動時、従って、圧縮機本体１０がその作動直後に急激に温度上昇したり、吐出される圧縮流体の温度が急激に高温となるという問題を解消することができる。
【００８６】
また、電動機１５の起動直後における容量制御が前述のようにして行われることから、圧縮機本体１０の吸入側（図示の例では、ガス流通路６４内）の圧力を比較的緩やかに降下させることができると共に、圧縮機本体１０の吐出側圧力Ｐｄは比較的短時間で起動時目標圧力Ｐｆ１及び起動時基準圧力Ｐｖ１に達してアンロード運転に移行するので、圧縮機本体１０の吸入口１０ａが閉塞されて圧縮機本体１０に対する燃料ガスの導入が停止する。
【００８７】
そのため、圧縮機本体１０の吸入口１０ａが閉じられることにより、ガス流通路６４内の圧力が降下を停止すると共に、圧縮機本体１０の始動前の圧力に復帰し、例えばガスメータ７０（マイコンメータ）の下流側に流体圧縮機１を配置した場合であっても、圧縮機本体１０の吸入側が圧縮機本体の起動時に急激に圧力降下することにより生じるガスメータ７０の誤作動や、該ガスメータ７０の破損等を好適に防止することができるものとなっている。
【００８８】
このようにして、供給通路６３内の測定圧力Ｐｄが、起動時目標圧力Ｐｆ１、起動時基準圧力Ｐｖ１に達した後、前記タイマ４４により設定時間ｔ１，ｔ２の経過がカウントされる迄、前述の起動時目標圧力Ｐｆ１、起動時基準圧力Ｐｖ１を基準とした容量制御が行われ、前述のアンロード運転の状態が維持される。
【００８９】
３−３．定常運転（Ｔ３以降）
信号発生手段４０に設けられたタイマ４４によりカウントされた電動機１５の起動からの経過時間が、設定時間ｔ１を経過すると（Ｔ３）、指令信号出力部４１の切換手段は、目標圧力Ｐｆとして、前述の起動時目標圧力Ｐｆ１に代え、定常時目標圧力Ｐｆ２を適用し、前記指令信号として測定圧力Ｐｄに対する圧力信号と共に定常時目標圧力Ｐｆ２に対応した目標圧力信号をインバータ３１に出力する。
【００９０】
また、前記タイマ４８によりカウントされた経過時間が、設定時間ｔ２を経過すると、前記制御信号出力部４６の切換手段が、前記測定圧力Ｐｄとの比較を行う基準圧力Ｐｖとして、前述の起動時基準圧力Ｐｖ１に代えて定常時基準圧力Ｐｖ２を適用する（Ｔ３）。
【００９１】
この基準圧力Ｐｆ，Ｐｖの切換により、供給通路６３内の測定圧力Ｐｄは、定常時目標圧力Ｐｆ２及び定常時基準圧力Ｐｖ２のいずれに対しても低圧となることから、信号発生手段４０の指令信号出力部４１からの圧力信号と目標圧力信号の指令信号を受信したインバータ３１は、測定圧力Ｐｄを定常時目標圧力Ｐｆ２に一致させるように、電動機１５に対して出力する出力周波数を変化させ、電動機１５の回転数を定格回転数迄上昇させる（Ｔ４）。
【００９２】
なお、所定時間ｔ２の経過により圧縮機本体１０の吸入口１０ａが開き、再び圧縮機本体１０内へ燃料ガスの導入が開始されることから、ガス流通路６４内の圧力Ｐｓが低下するが、圧縮機本体１０の吐出側圧力Ｐｄは、既に起動時目標圧力Ｐｖ１に上昇しているので、インバータ３１による電動機１５の回転速度の上昇は、圧縮機本体１０の吐出側圧力をＰ０から一度にＰｆ２に迄上昇させる場合に比較して緩やかに行われる。そのため、圧縮機本体の吸入側の圧力降下も緩やかとなり、定常運転の開始によりガスメータ（マイコンメータ）が誤作動等を生じることをも防止できるものとなっている。
【００９３】
また、電磁弁制御手段４５の制御信号出力部４６は、制御配管３５に設けられた前記電磁弁３４を閉じる制御信号を出力して、吸入制御弁３３の閉弁受圧室に対する供給通路内の圧縮流体の導入を停止して、圧縮機本体１０の吸入口１０ａを開き、燃料ガスの圧縮を開始する（Ｔ３）。
【００９４】
このようにして、供給通路６３内の測定圧力Ｐｄが、定常時目標圧力Ｐｆ２、定常時基準圧力Ｐｖ２を越えると（Ｔ５）、この圧力上昇した吐出側圧力Ｐｄに対する圧力信号を指令信号として受信したインバータ３１は、演算回路により測定圧力Ｐｄを起動時目標圧力Ｐｆ１と一致させるように、電動機１５の回転を減速する出力周波数を電動機１５に出力し、電動機の回転をアンロード運転時の回転数Ｎ１迄低下させる。
【００９５】
また、電磁弁制御手段４５は、制御信号のＯＦＦにより制御配管３５に設けられた電磁弁３４を開き、吸入制御弁３３の閉弁受圧室に対して供給通路６３からの圧縮流体を導入して圧縮機本体１０の吸入口１０ａを閉じ、アンロード運転に移行する。
【００９６】
その後、燃料消費機器１６であるガスタービンにより、供給通路６３を介して供給された燃料ガスの消費が開始される迄、このアンロード運転が継続すると共に、燃料消費機器１６による燃料ガスの消費が開始されると、この燃料ガスの消費に応じて供給通路内の測定圧力Ｐｄが変化し、これに伴い前記信号発生手段４０の指令信号発生部４１からの圧力信号と目標圧力信号の指令信号を受信したインバータ３１は、供給通路６３内の測定圧力Ｐｄを、定常時目標圧力Ｐｆ２と一致させるように電動機１５の回転数を制御し、また、電磁弁制御手段４５の制御信号出力部４６は、供給通路６３内の測定圧力Ｐｄと定常時基準圧力Ｐｖ２を比較して電磁弁３４の開閉制御を行う制御信号を出力して、圧縮機本体１０の吸入口１０ａを開閉制御する、容量制御が行われる。
【００９７】
４．変更例
以上のように構成された容量制御において、前記電動機１５の起動から予め設定された設定時間ｔ１の経過迄、前記圧縮機本体１０の吐出側圧力Ｐｄに拘わらず前記電動機１５を、該電動機１５の定格回転数に対して相対的に低い回転数、例えばアンロード回転数Ｎ１で駆動し、該設定時間ｔ１の経過後、検出された圧縮機本体の吐出側圧力（供給通路６３内の圧力Ｐｄ）を目標圧力Ｐｆ（例えば、図２におけるＰｆ２）と一致するように制御しても良い。
【００９８】
この場合には、図１に示す実施形態において信号発生手段４０にタイマ４４を設けていた構成に代え、図３に示すようにインバータ３１にタイマ４４を設け、始動スイッチのＯＮによりインバータ３１に対して電動機１５の起動が指令されると、インバータ３１に設けられたタイマ４４がカウントを開始し、インバータ３１はこのタイマ４４により設定時間ｔ１の経過がカウントされる迄、信号発生手段４０より受信した信号に拘わらず、電動機１５の定格回転数に対して相対的に低い回転数として予め設定された回転数、例えば前述のアンロード回転数Ｎ１となるように電動機１５に出力する周波数を制御する。
【００９９】
そして、前記タイマ４４により設定時間ｔ１の経過がカウントされると、インバータ３１は、信号発生手段４０より受信した指令信号に従って、電動機１５に対して出力する周波数を変更する。
【０１００】
このように、上記の変更例にあっては、インバータ３１に設けられたタイマ４４が設定時間ｔ１をカウントするまで、インバータ３１において設定された回転数（例えば前述のアンロード回転数Ｎ１）となるように電動機１５に出力する周波数を制御するものであることから、信号発生手段４０の記憶部４３は、図１及び図２を参照して説明した実施形態における定常時目標圧力Ｐｆ２に相当する単一の目標圧力のみを記憶すれば良く、また、指令信号出力部４１は、圧力信号と、前記単一の目標圧力に対応した目標圧力信号を出力すれば良く、複数の目標圧力を記憶する場合のように、出力する目標圧力信号を切り替える切換手段等を備えることを要しない。
【０１０１】
さらに、別の変更例としては、前記電動機１５の起動から予め設定された設定時間ｔ１の経過迄、インバータ３１が電動機１５に出力する周波数の変化の速度を、該設定時間ｔ１の経過後に電動機１５に出力する周波数の変化の速度に対して相対的に緩やか（図２における周波数曲線のＴ１−Ｔ２間の傾きを、Ｔ３−Ｔ４間の傾きに比べてなだらか）となるようにしても良い。
【０１０２】
この場合においても、図３に示すように、図１に示す実施形態において信号発生手段４０にタイマ４４を設けていた構成に代え、図３に示すようにインバータ３１にタイマ４４を設け、始動スイッチのＯＮによりインバータ３１に対して電動機１５の起動が指令されると、インバータ３１に設けられたタイマ４４がカウントを開始し、インバータ３１はこのタイマ４４により設定時間ｔ１の経過がカウントされる迄、前述の相対的に緩やかな周波数の変化速度で電動機１５の速度制御を行い、前記タイマ４４により設定時間ｔ１の経過がカウントされると、相対的に急激な周波数変化速度によって、電動機１５の速度制御を行うことができるように構成する。
【０１０３】
従って、上記変更例においても、信号発生手段４０の記憶部４３は、図１及び図２を参照して説明した実施形態における定常時目標圧力Ｐｆ２に相当する単一の目標圧力のみを記憶すれば良く、また、指令信号出力部４１は、圧力信号と、前記目標圧力に対応した目標圧力信号を出力すれば良く、目標圧力信号の切換手段等を備えることを要しない。
【０１０４】
なお、以上説明した実施形態にあっては、本発明の容量制御装置を備えた流体圧縮機を、燃料ガスの圧縮に使用するものとして説明したが、本発明の容量制御装置は、空気の圧縮に使用する空気圧縮機、その他の流体圧縮機の容量制御に使用することも可能である。
【０１０５】
特に、本発明の容量制御装置を前述の空気圧縮機の容量制御に使用する場合には、空気圧縮機の停止時にレシーバタンク内の圧縮空気がパージされることにより、圧縮機本体の始動前において圧縮機本体のシリンダ内の圧力と、レシーバタンク内の圧力との差が存在しないことから、レシーバタンク内の潤滑油は圧縮機本体内の導入されないが、圧縮機本体の起動時に、速度制御の際の目標圧力、及び吸入制御の際の基準圧力として、定常時に使用される目標乃至基準圧力よりも相対的に低い圧力を適用することから、従来の流体圧縮機に比較して、始動時の圧縮機本体の始動を低い回転数で行うことができると共に、比較的短時間でアンロード回転数Ｎ１に移行することができ、ロータ同士の摩擦熱や被圧縮流体の圧縮熱を低く抑えることができ、ロータの破損や、圧縮流体の急激な温度上昇に伴う流体圧縮機の非常停止を好適に防止することができるものとなっている。
【０１０６】
また、上記実施形態にあっては、圧縮機本体として油冷式のものを使用したが、本発明の容量制御装置が適用される流体圧縮機は、圧縮機本体として前述のオイルフリー圧縮機を使用するものであっても良い。このようなオイルフリー圧縮機は、前述のように油冷式の圧縮機に比較してロータを高速で回転するものであるために、始動時の急激な回転数の上昇は油冷式の圧縮機以上にロータや圧縮流体の急激な温度上昇をもたらすものであることから、本発明の容量制御装置により起動制御を行うことにより、圧縮機本体の急激な回転数の上昇を抑制することは、圧縮機本体の破損防止、その他の弊害を防止する上で有効である。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
本発明の流体圧縮機の起動制御方法、及び該起動制御方法を実施する本発明の容量制御装置は、起動時に圧縮機本体が高速運転をすることにより弊害を生じ得る各種流体圧縮機に適用することができる。
【０１０８】
特に、圧縮機本体の起動時、圧縮機本体の吸入側が急速かつ過度に圧力降下することを防止でき、圧縮機本体の吸入側に設けられた機器の誤作動や破損等を防止することができることから、例えばガスメータ（マイコンメータ）を介して供給される都市ガス等を燃料として作動する機器、一例としてコ・ジェネレーションシステム等に組み込むのに適したものである。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】本発明の容量制御装置を備えた流体圧縮機の概略説明図。
【図２】本発明の容量制御装置を備えた流体圧縮機の動作を示すタイムチャート。
【図３】本発明の別の容量制御装置を備えた流体圧縮機の概略説明図。
【図４】従来の流体圧縮機の基本構成を示す概略説明図。
【符号の説明】
【０１１０】
１  流体圧縮機（燃料圧縮機）
１０  圧縮機本体
１０ａ  吸入口
１０ｂ  吐出口
１０ｃ  給油口
１２  レシーバタンク
１４  セパレータ
１５  電動機
１６  燃料消費機器（ガスタービン）
２０  容量制御装置
３１  インバータ
３３  吸入制御弁
３４  電磁弁
３５  制御配管
４０  信号発生手段
４１  指令信号出力部
４３  記憶部
４４  タイマ
４５  電磁弁制御手段
４６  制御信号出力部
４７  記憶部
４８  タイマ
５０  圧力検出手段（圧力センサ）
６１  吐出通路
６２  給油通路
６３  供給通路
６４  ガス流通路
７０  ガスメータ（マイコンメータ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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