(57)【要約】【課題】インバータモータのトルク変動周波数と軸系のねじり固有値の共振を回避しながら、インバータモータの回転数の選択範囲を広くできる圧縮機を提供する。【解決手段】モータ２０から取得する実回転数Ｒにおいて、モータ２０（インバータ）のトルク変動周波数特性と、圧縮機本体１０と回転ディスク３０とがクラッチ４０を介して連結されていない状態の固有振動数（第２の固有振動数）又は圧縮機本体１０と回転ディスク３０とがクラッチ４０を介して連結されている状態の固有振動数（第１の固有振動数）と、が一致するのを回避するように、圧縮機本体１０と回転ディスク３０とを連結から非連結にスイッチし、または、圧縮機本体１０と回転ディスク３０とを非連結から連結にスイッチするようにクラッチ４０に制御部５０が指令する。【選択図】図１
2012211623.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インバータにより回転数が制御されるモータと、
前記モータにより回転駆動される出力軸を備える圧縮機本体と、
前記圧縮機本体の前記出力軸と接続されると回転する慣性体と、
前記圧縮機本体と前記慣性体との連結及び非連結を選択的に実行するクラッチと、
前記クラッチによる前記圧縮機本体と前記慣性体との前記連結及び前記非連結を制御する制御部と、を備え、
前記圧縮機本体と前記慣性体とが連結されていない非連結の状態で第１の固有振動数を、また、前記圧縮機本体と前記慣性体とが連結されている状態で第２の固有振動数を呈する圧縮機であって、
前記制御部は、
前記モータから取得する前記モータの実回転数において、
前記圧縮機本体と前記慣性体とを連結から非連結にスイッチし、または、前記圧縮機本体と前記慣性体とを非連結から連結にスイッチするように前記クラッチに第１指令を与える、ことで、
前記インバータから前記モータに与えられるトルク変動周波数と、前記第１の固有振動数又は前記第２の固有振動数と、が一致するのを回避する、
ことを特徴とする圧縮機。
【請求項２】
前記制御部は、
前記圧縮機本体に生ずるねじり振動により前記モータと前記圧縮機本体とを繋ぐカップリングに発生する応力が、前記カップリングの強度を超えると判定した場合には、
前記慣性体を前記圧縮機本体に連結するように前記クラッチに第２指令を与える、
請求項１に記載の圧縮機。
【請求項３】
前記制御部は、
前記第１指令と前記第２指令が競合する場合には、前記第２指令を優先させる、
請求項２に記載の圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータによって回転数が制御されるモータ（インバータモータ）によって駆動される圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラント設備などに適用される圧縮機の駆動は、従来は蒸気タービンによるものが主流であったが、負荷変動に対する追従性、高効率の観点からインバータモータを用いて可変速化することが増えてきた。
インバータモータを駆動源にすると、蒸気タービンでは発生しないトルク変動が避けられないため、軸系のねじり固有値と共振する可能性がある。その場合には、機器同士を繋ぐカップリングが破壊する恐れがある。
そこで、設計段階で軸系に生ずるねじり固有値を予め計算により求めておき、実際に圧縮機を運転する際には、インバータのトルク変動周波数と軸系のねじり固有値の共振を回避するようにインバータモータの回転数を制限する。
【０００３】
特許文献１には、回転軸のねじり振動抑制ダンパを、クラッチを介して回転軸の共振回転時および非共振回転時において、それぞれ回転軸と"オン"または"オフ"接続することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開昭６１−４０５４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の提案によると、その第２図にも示されているように、共振回転時に回転軸にダンパを接続することにより振動振幅のレベルを低減できる。ところが、特許文献１の提案では、共振が回避されないため、ダンパのねじり振動抑制が不十分な場合、過大なねじり振動を避けられない。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、インバータモータのトルク変動周波数と軸系のねじり固有値の共振を回避しながら、インバータモータの回転数の選択範囲を広くできる圧縮機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】
【０００６】
かかる目的のもとになされた本発明の圧縮機は、インバータにより回転数が制御されるモータと、このモータにより回転駆動される出力軸を備える圧縮機本体と、圧縮機本体の出力軸と接続されると回転する慣性体と、圧縮機本体と慣性体との連結及び非連結を選択的に実行するクラッチと、を備える。そして本発明の圧縮機は、圧縮機本体と慣性体とが連結されていない非連結の状態で第１の固有振動数、または、圧縮機本体と慣性体とが連結されている状態で第２の固有振動数を呈する。
そして、本発明の圧縮機は、クラッチによる圧縮機本体と慣性体との連結及び非連結を以下のように制御する制御部を備えている。
制御部は、モータの実回転数を取得する。取得した実回転数において、圧縮機本体と慣性体とを連結から非連結にスイッチし、または、圧縮機本体と慣性体とを非連結から連結にスイッチするようにクラッチの動作を指令（第１指令）することで、モータに与えられるトルク変動周波数特性と、第１の固有振動数又は第２の固有振動数と、が一致するのを回避する。ここで、トルク変動周波数特性とは、よく知られているように、モータの回転数とモータに入力される交流電力の周波数により特定されるものであり、インバータからモータに与えられるものであるが、以下では、単に「モータのトルク変動周波数特性」ということがある。
【０００７】
本発明によると、モータのトルクが変動しても、共振を回避することができる。また、本発明によると、圧縮機本体と慣性体とが連結していれば共振が生じるモータの回転数であっても、圧縮機本体と慣性体とを非連結にすることで共振を回避できるから、当該回転数を使用回転数の範囲から除外する必要がない。また、同様に、圧縮機本体と慣性体とが非連結であれば共振が生じるモータの回転数であっても、圧縮機本体と慣性体とを連結させることで共振を回避できる。したがって、本発明によると、インバータモータの回転数の選択範囲を広くできる。
【０００８】
プラントのトリップにより圧縮機の緊急遮断等が発生した場合、ねじり振動の発生は避けられず、場合によってはモータと圧縮機本体とを繋ぐカップリングが破断する恐れがある。このカップリングの破断を回避するために、本発明の制御部は、圧縮機本体に生ずるねじり振動により当該カップリングに発生するか応力がカップリングの強度を超えると判定した場合には、制御部は、慣性体を圧縮機本体に連結するように、クラッチに指令（第２指令）する。
カップリングの強度を超える応力が発生するか否かを判定する方法は少なくとも二つある。
一つ目は、カップリングの平均応力と変動応力に基づいて、判定するものである。二つ目は、ねじり振動の変化率に基づいて、判定するものである。本発明はいずれの判定方法も採用することができる。
【０００９】
本発明において、取得した実回転数において、圧縮機本体と慣性体とを連結から非連結にスイッチすべきと判定すると同時に、圧縮機本体に生ずるねじり振動により当該カップリングに発生するか応力がカップリングの強度を超えると判定することがありえる。つまり、本発明において制御部は、第１指令と第２指令が競合する場合がある。この場合には、制御部は第２指令を優先させて、慣性体を圧縮機本体に連結するように、クラッチに指令する。カップリングの破断を阻止することの方が高い緊急性を有しているからである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、モータのトルクが変動しても、共振を回避することができる。また、例えば圧縮機本体と慣性体とが連結していれば共振が生じるモータの回転数であっても、圧縮機本体と慣性体とを非連結にすることで共振を回避できるから、当該回転数を使用回転数の範囲から除外する必要がない。したがって、本発明によると、インバータモータの回転数の選択範囲を広くできる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態における圧縮機の構成を示すブロック図である。
【図２】（ａ）は共振周波数を避けた回転数の範囲でモータを運転する従来の例を示す図であり、（ｂ）は第１実施形態における圧縮機の制御部の制御要旨を説明する。
【図３】第１実施形態における圧縮機の制御部の制御パターンを示し、（ａ）はトルク変動周波数がＶ字状の場合を示し、（ｂ）はトルク変動周波数が逆Ｖ字状の場合を示す。
【図４】第１実施形態における圧縮機の制御部の制御の具体的内容を示し、（ａ）は図３（ａ）に対応する制御詳細であり、（ｂ）は図３（ｂ）に対応する制御詳細である。
【図５】（ａ）は第２実施形態における圧縮機の構成を示すブロック図であり、（ｂ）はその制御の要旨を示す図である。
【図６】第２実施形態における圧縮機の制御の内容を示す図である。
【図７】（ａ）は第２実施形態の変更例における圧縮機の構成を示すブロック図であり、（ｂ）はその制御の要旨を示す図である。
【図８】トルク変動周波数が比例的に減少する場合に本発明を適用した例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
［第１実施形態］
第１実施形態に係る圧縮機１は、圧縮機本体１０と、圧縮機本体１０を駆動するモータ２０と、を備えている。
圧縮機本体１０は、例えば、水平分割型遠心圧縮機、垂直分割型遠心圧縮機等の公知の圧縮機からなり、モータ２０の出力軸２１により回転・駆動されることにより、気体が圧縮されて圧縮機本体１０から吐出される。この部分は公知であるとともに、本発明を構成するものでないことから、ここでの説明は省略する。圧縮機本体１０はその回転軸１１がモータ２０の出力軸２１とカップリングＣ１を介して接続されている。
モータ２０は、インバータ回路を介して電力が供給されるものであり、周波数を変動させることにより、出力軸２１の回転数が増・減される。出力軸２１の回転数の増減に伴って、モータ２０の出力トルクが変動する。
【００１３】
圧縮機１は、圧縮機本体１０と接続される回転ディスク３０（慣性体）を備えている。この回転ディスク３０は回転軸３１を中心に回転可能に設置される。圧縮機本体１０と回転ディスク３０の間にはクラッチ４０が配置されている。このクラッチ４０は、「連結（又は「ＯＮ」）」と「非連結（又は「ＯＦＦ」）」の２つの状態が選択される。クラッチ４０は、カップリングＣ２を介して圧縮機本体１０と連結されている。
クラッチ４０が連結（ＯＮ）の状態になると、回転ディスク３０の回転軸３１が圧縮機本体１０の回転軸１１とクラッチ４０を介して連結される。そうすることで、回転ディスク３０は圧縮機本体１０に対する慣性体として機能する。
クラッチ４０が非連結（ＯＦＦ）の状態になると、回転ディスク３０と圧縮機本体１０の連結が解かれ、回転ディスク３０は圧縮機本体１０に対する慣性体としての機能を失う。
クラッチ４０は、圧縮機１の運転を司る制御部５０の指令に基づいて、連結又は非連結が選択される。
【００１４】
圧縮機１は、制御部５０を備えている。
制御部５０は、モータ２０に設けられているインバータに指令することで、モータ２０の回転を制御する。制御部５０は、モータ２０の回転を制御するために、モータ２０が駆動しているときの回転数（実回転数）Ｒをリアルタイムで取得する。また、制御部５０は、クラッチ４０に対して連結（ＯＮ）又は非連結（ＯＦＦ）を指令する。制御部５０は、クラッチ４０の動作、つまり連結又は非連結を、取得した実回転数を監視しながら制御する。
【００１５】
制御部５０は、クラッチ４０の動作を制御するために、インバータからモータ２０に与えられる特性の一つであるトルク変動周波数に関する情報を保持する。このトルク変動周波数特性は、モータ２０の回転数［ｒｐｍ］と周波数［Ｈｚ］により特定される。このトルク変動周波数特性は、モータ２０に固有のものであり、モータ２０が異なればトルク変動周波数特性も異なる。その一例が図２（（ａ）、（ｂ）共通）に実線で示されている。この例は、３０００ｒｐｍで特性の傾きが反転するＶ字状の線図により特定されるものである。
また、制御部５０は、圧縮機本体１０の固有振動数に関する情報を保持する。この固有振動数は、圧縮機本体１０に対して一つだけ特定されるものであり、図２（ａ）には約２２Ｈｚの固有振動数（図中、従来の固有振動数）が示されている。
【００１６】
ここで、図２（ａ）のトルク変動周波数特性及び固有振動数の圧縮機１を運転したとすると、トルク変動周波数特性と固有振動数とが重なる回転数（約２８００ｒｐｍ）において共振（図中、共振点）が発生する。したがって、従来はこの共振点を避けるために、例えば回転数を２８３０〜３０００ｒｐｍの範囲に限定して圧縮機１（モータ２０、圧縮機本体１０）を運転していた。しかし、このように運転の選択範囲が狭くなると、所望する気体の圧縮を効率よく行えなくなることがある。
【００１７】
そこで、圧縮機１では、圧縮機本体１０に回転ディスク３０が接続された状態を選択的に作り出すことで、圧縮機本体１０としての固有振動数（クラッチＯＦＦの固有振動数、第１の固有振動数）に加えて、圧縮機本体１０に慣性体としての回転ディスク３０を加えた機構の固有振動数（クラッチＯＮの固有振動数、第２の固有振動数）を持つことを実現した。この２つの固有振動数の選択は、クラッチ４０のＯＮ、ＯＦＦによりなされる。つまり、図２（ｂ）に示すように、クラッチ４０がＯＦＦのときの固有振動数は例えば約２２Ｈｚであり、クラッチ４０がＯＮのときの固有振動数は例えば約１８Ｈｚとなる。なお、図２（ｂ）のクラッチ４０がＯＦＦのときの固有振動数は、図２（ａ）の固有振動数と同じである。
【００１８】
さて、図２（ｂ）において、クラッチ４０がＯＦＦのままだとすると、２７８５ｒｐｍ及び３２１５ｒｐｍの回転数において共振が生じる。一方、クラッチ４０がＯＮのままだとすると、２８１５ｒｐｍ及び３２３０ｒｐｍの回転数において共振が生じる。しかし、本実施形態では、共振が生じる回転数に近づくと、共振が生じない固有振動数となるようにクラッチ４０のＯＮ、ＯＦＦをスイッチする。つまり、仮にクラッチ４０がＯＮの状態で圧縮機１の運転を開始したとすると、モータ２０の回転数が２８００ｒｐｍに達するとクラッチ４０をＯＦＦにスイッチすると、クラッチ４０がＯＦＦの固有振動数では共振が生じる回転数（２７８５ｒｐｍ）を過ぎているので、共振を回避することができる。このように、本発明は、圧縮機１が二つの異なる固有振動数を実現することが可能であり、モータ２０の回転数を検知しながら、共振が生じない固有振動数の状態を選択することを要旨とするものである。
【００１９】
次に、第１実施形態における、制御部５０によるクラッチ４０のより具体的な制御の内容を、図３及び図４をも参照して説明する。
制御の具体的な内容の例として、図２に示したトルク変動周波数特性（以下、Ｖ字特性、という）を有する場合（図３（ａ））と、図３（ａ）とは逆に３０００ｒｐｍ近傍にピークを有するトルク変動周波数特性（以下、逆Ｖ字特性、という）を有する場合について説明する。この二つのパターンはあくまで例であり、本発明は他のトルク変動周波数特性のパターンを有する場合について適用できることは言うまでもない。
【００２０】
図３（ａ）のＶ字特性の場合の制御部５０による制御内容を、図４（ａ）を参照しながら説明する。
制御部５０の判定部５１は、Ｖ字特性とクラッチ４０がＯＦＦの状態のときの固有振動数とが一致するモータ２０の回転数Ｒ１、Ｒ２（Ｒ１＜Ｒ２）を保持している。
また、制御部５０は、クラッチ４０に対してＯＮ、ＯＦＦを指令するものであり、クラッチ４０がＯＮなのか、それともＯＦＦなのかの情報をも判定部５１が保持している。そして、ＯＮ、ＯＦＦにより制御が区分される。また、モータ２０の回転数が上昇しているのか（昇速）、モータ２０の回転数が下降しているのか（降速）によって、制御が区分される。
さらに、制御部５０は、モータ２０の実回転数Ｒを逐次取得しその時間微分（ｄＲ／ｄｔ）を演算する演算部５２を備えている。演算部５２における実回転数Ｒの時間微分（ｄＲ／ｄｔ）は判定部５１に送られる。判定部５１は、時間微分（ｄＲ／ｄｔ）が正の値であればモータ２０が昇速しているものと判定し、時間微分（ｄＲ／ｄｔ）が負の値であればモータ２０が降速しているものと判定する。
【００２１】
＜クラッチ４０  ＯＮ＞
制御部５０は、クラッチ４０がＯＮであり、モータ２０が昇速である場合には、図４（ａ）に示すように、モータ２０の実回転数ＲがＲ１に達する（Ｒ≧Ｒ１）と、クラッチ４０にＯＦＦを指令する。そうすることで、共振が発生するのを回避する。なお、モータ２０の回転数が図３（ａ）に矢印Ａで示されるように昇速しているときに、この制御がなされる。
また、制御部５０は、クラッチ４０がＯＮであり、モータ２０が降速である場合には、図４（ａ）に示すように、モータ２０の実回転数ＲがＲ２に達する（Ｒ≦Ｒ２）と、クラッチ４０にＯＮを指令する。そうすることで、共振が発生するのを回避する。なお、モータ２０の回転数が図３（ａ）に矢印Ｂで示されるように降速しているときに、この制御がなされる。
【００２２】
＜クラッチ４０  ＯＦＦ＞
制御部５０は、クラッチ４０がＯＦＦであり、モータ２０が昇速である場合には、図４（ａ）に示すように、モータ２０の実回転数ＲがＲ２を超えると（Ｒ＞Ｒ２）と、クラッチ４０にＯＮを指令する。そうすることで、共振が発生するのを回避する。なお、モータ２０の回転数が図３（ａ）に矢印Ｃで示されるように昇速しているときに、この制御がなされる。
また、制御部５０は、クラッチ４０がＯＦＦの状態のときに、モータ２０が降速である場合には、図４（ａ）に示すように、モータ２０の実回転数ＲがＲ１未満になる（Ｒ＜Ｒ１）と、クラッチ４０にＯＮを指令する。そうすることで、共振が発生するのを回避する。なお、モータ２０の回転数が図３（ａ）に矢印Ｄで示されるように降速しているときに、この制御がなされる。
【００２３】
次に、図３（ｂ）の逆Ｖ字特性の場合の制御部５０による制御内容を図４（ｂ）に基づいて説明する。
＜クラッチ４０  ＯＮ＞
制御部５０は、クラッチ４０がＯＮであり、モータ２０が昇速である場合には、図４（ｂ）に示すように、モータ２０の実回転数ＲがＲ２以上になると（Ｒ≧Ｒ２）と、クラッチ４０にＯＦＦを指令する。そうすることで、共振が発生するのを回避する。なお、モータ２０の回転数が図３（ｂ）に矢印Ｅで示されるように昇速しているときに、この制御がなされる。
また、制御部５０は、クラッチ４０がＯＮであり、モータ２０が降速である場合には、図４（ｂ）に示すように、モータ２０の実回転数ＲがＲ１以下になる（Ｒ≦Ｒ１）と、クラッチ４０にＯＮを指令する。そうすることで、共振が発生するのを回避する。なお、モータ２０の回転数が図３（ｂ）に矢印Ｆで示されるように降速しているときに、この制御がなされる。
【００２４】
＜クラッチ４０  ＯＦＦ＞
制御部５０は、クラッチ４０がＯＦＦであり、モータ２０が昇速である場合には、図４（ｂ）に示すように、モータ２０の実回転数ＲがＲ１を超えると（Ｒ＞Ｒ１）と、クラッチ４０にＯＮを指令する。そうすることで、共振が発生するのを回避する。なお、モータ２０の回転数が図３（ｂ）に矢印Ｇで示されるように昇速しているときに、この制御がなされる。
また、制御部５０は、クラッチ４０がＯＦＦの状態のときに、モータ２０が降速である場合には、図４（ｂ）に示すように、モータ２０の実回転数ＲがＲ２を超える（Ｒ＞Ｒ２）と、クラッチ４０にＯＮを指令する。そうすることで、共振が発生するのを回避する。なお、モータ２０の回転数が図３（ｂ）に矢印Ｈで示されるように降速しているときに、この制御がなされる。
【００２５】
以上説明したように、第１実施形態によると、制御部５０がクラッチ４０のＯＮ、ＯＦＦを制御することで共振を回避しながら圧縮機１の運転を行うことができるので、モータ２０の回転数の選択範囲を広くできる。
【００２６】
［第２実施形態］
第２実施形態は、第１実施形態に付加される機能について説明する。この機能は、制御部５０が、モータ２０と圧縮機本体１０とを繋ぐカップリングＣ１の強度を超える応力が発生するか否かを判定し、カップリングＣ１の強度を超える応力が発生すると判定した場合には、制御部５０は、慣性体を圧縮機本体１０に連結するように、クラッチ４０に指令する、というものである。
この機能を実現する圧縮機１００は、カップリングＣ１の平均応力と変動応力が必要である。変動応力を求めるには、Ｆ／Ｖ（周波数／電圧）変換が必要である。そのために、圧縮機１００は、図５（ａ）に示すように、制御部１５０がＦ／Ｖ（周波数／電圧）変換器５３を備えている。その他の構成は圧縮機１と同様であるので、図１と同じ符号を付して説明を省略する。ただし、圧縮機１００は、制御部１５０のＦ／Ｖ変換器５３がモータ２０から回転パルス列を取得し、また、演算部５２がモータ２０の消費電力を取得する。以下、以上の構成を有する圧縮機１００における平均応力と変動応力の求め方を説明する。
平均応力σｓｔは、以下の式（１）より求めることができる。ただし、式（１）において、Ｐ、ω、Ｚｐは以下のように定義される。
Ｐ：モータの消費電力（Ｗ）
ω：モータの角回転速度（ｒａｄ／ｓ）
Ｚｐ：極断面係数（カップリングの断面形状で決まる係数（(ｍ３)）
【００２７】
【数１】
2012211623.tif 000003
【００２８】
次に、変動応力は、ねじり振動角変位の計測し、その結果より算出することができる。
＜ねじり振動角変位の計測＞
Ｆ／Ｖ変換器５３はモータ２０から出される１回転あたりｎ個のパルスを入力し、単位時間当たりのパルス数に比例した電圧を出力する。
図６に示すように，モータ２０の１回転あたりのパルス数ｎが６０パルス／ｒｅｖ．の信号を、感度ＫＦＶが１０Ｖ／５ｋＨｚのＦ／Ｖ変換器５３にて電圧に変換した場合、ねじり振動が発生していればＦ／Ｖ変換器５３の出力はねじり振動に応じて変動することになる。このＦ／Ｖ変換器５３の出力信号を演算部５２において周波数分析（ＦＦＴ）することで、回転パルスが検出されている部位でどれだけのねじり振動が発生しているかが計算できる。つまり、ねじり振動角変位Δθ(ｒａｄ)は、式（２）より求めることができる。ここで、式（２）において、ΔＶＲ、ＫＦＶ、ｆ及びｎは以下のように定義される。
ΔＶＲ：Ｆ／Ｖ変換器５３出力の電圧変動成分(Ｖ)
ＫＦＶ：Ｆ／Ｖ変換器５３の感度(Ｖ／ｋＨｚ)
f：ねじり振動周波数(Ｈｚ)
ｎ：1回転あたりのパルス数（−）
【００２９】
【数２】
2012211623.tif 000004
【００３０】
＜評価点のねじり振動角変位の算出＞
式（２）より計測されたねじり振動角変位から、次に、式（３）により、カップリングＣ１の相対ねじれ角度θｃｐｌ（ｒａｄ）を求める。ここで、式（３）において、θｍ、φｃｐｌ_1、φｃｐｌ_2及びφｍは以下のように定義される。
θｍ：計測点のねじり振動角変位（ｒａｄ）
φｃｐｌ_1・φｃｐｌ_2：カップリングＣ１両端のねじり振動モード比（−）
φｍ：計測点のねじり振動モード比（−）
【００３１】
【数３】
2012211623.tif 000005
【００３２】
＜トルクの計算＞
カップリングＣ１のねじり剛性から、ねじり振動によりカップリングＣ１にかかるトルク変動Ｔｃｐｌ（Ｎｍ）の推定値を式（４）により求める。ここで、式（４）において、Ｋｃｐｌ、θｃｐｌは以下のように定義される。
Ｋｃｐｌ：カップリングのねじり剛性（Ｎｍ／ｒａｄ）
θｃｐｌ：カップリングのねじり振動角変位(ｒａｄ)
【００３３】
【数４】
2012211623.tif 000006
【００３４】
＜変動応力への換算＞
式（４）で求められたトルクＴ（Ｔｃｐｌ（推定値））を式（５）に代入して変動応力σ（Ｎ／ｍ２）を求める。ここで、式（５）のＺｐは式（１）のところで定義した通りである。
【００３５】
【数５】
2012211623.tif 000007
【００３６】
制御部５０は、以上のようにして求められた応力（平均応力及び変動応力）が、カップリングＣ１の強度（疲労限度）を超える前に、クラッチ４０を操作して、回転ディスク３０を圧縮機本体１０に連結する。この判定の概念は、図５（ｂ）に示している通りである。回転ディスク３０を圧縮機本体１０に連結すると、単位力に対するねじり振動の応答速度が低下するため、ねじり振動を抑制できる。通常、ねじり振動の減衰はほとんど無いため，慣性マスに減衰を与える機構を設ければ、減衰によるねじり振動の抑制も可能となる。
【００３７】
クラッチ４０を動作させるには、ねじり振動の変化量に対して動作判定ラインを設定する方法が考えられる。つまり、図７（ａ）、（ｂ）に示すようにＦ／Ｖ変換器５３がモータ２０から取得した回転パルス列に基づいて、上述した式（３）により求められるカップリングの相対ねじれ角度(ｒａｄ)の変化率、すなわち時間微分（ｄθcpl／ｄｔ）が閾値に達すると、クラッチ４０を連結するように制御部１５０が指令する。
【００３８】
なお、第１実施形態におけるクラッチ４０のＯＮ・ＯＦＦの指令（第１指令）と第２実施形態におけるクラッチ４０のＯＮ・ＯＦＦの指令（第２指令）とが競合する場合には、第２実施形態の判定を優先させる。例えば、第１実施形態においてクラッチ４０をＯＦＦにすると判定され、第２実施形態においてクラッチ４０をＯＮにすると判定された場合には、クラッチ４０をＯＮにする判定が採用される。
【００３９】
なお、以上の第１実施形態では、モータ２０のトルク変動周波数がＶ字又は逆Ｖ字の例を示した。しかし、これは一例であり、例えば、図８に示すように、回転数に比例して周波数が増加（又は減少）するトルク変動周波数を有する場合にも適用できる。この場合、モータ２０が昇速又は降速であることを判定することなく、モータ２０の回転速度のみでクラッチ４０のＯＮ・ＯＦＦを制御することができる。例えば、回転数がＲ１以下ではクラッチ４０はＯＮであるが、回転数がＲ１を超えるとクラッチ４０をＯＦＦとなる機構を備えたクラッチ４０を採用すればよい。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１，１００…圧縮機
１０…圧縮機本体、１１…回転軸
２０…モータ、２１…出力軸
３０…回転ディスク、３１…回転軸
４０…クラッチ、５０，１５０…制御部
Ｃ１，Ｃ２…カップリング
【図１】
2012211623.tif 000008
【図２】
2012211623.tif 000009
【図３】
2012211623.tif 000010
【図４】
2012211623.tif 000011
【図５】
2012211623.tif 000012
【図６】
2012211623.tif 000013
【図７】
2012211623.tif 000014
【図８】
2012211623.tif 000015