特許 6383806 空気圧縮装置及び制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6383806

(24)【登録日】2018年8月10日

(45)【発行日】2018年8月29日

(54)【発明の名称】空気圧縮装置及び制御方法

(51)【国際特許分類】

   F04B 49/02 20060101AFI20180820BHJP

   F04B 49/06 20060101ALI20180820BHJP

【ＦＩ】

   F04B49/02 331B

   F04B49/06 341A

【請求項の数】9

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2016-564496(P2016-564496)

(86)(22)【出願日】2014年12月17日

(86)【国際出願番号】JP2014083325

(87)【国際公開番号】WO2016098186

(87)【国際公開日】20160623

【審査請求日】2017年2月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】502129933

【氏名又は名称】株式会社日立産機システム

(74)【代理人】

【識別番号】100098660

【弁理士】

【氏名又は名称】戸田 裕二

(72)【発明者】

【氏名】任 之家

(72)【発明者】

【氏名】兼本 喜之

【審査官】 田谷 宗隆

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−３４４６５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−０３８６９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２１７６８２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０４Ｂ ４９／０２

Ｆ０４Ｂ ４９／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

空気を圧縮する圧縮機本体と、
前記圧縮機本体を駆動するモータと、
前記モータの回転速度を制御するインバータと、
前記インバータに接続される制御回路と、
前記圧縮機本体において圧縮された空気の圧力を検出する圧力センサと、
を備えてなる空気圧縮装置であって、
前記制御回路は、前記空気圧縮装置を起動する場合は、前記圧縮機本体を最高回転速度よりも低い低速回転周波数で運転する低速起動モードで運転し、前記圧力センサにおいて検出した圧力値及び起動からの経過時間に基づいて、前記低速起動モードから、最高回転周波数を含めて周波数を可変にして運転する通常運転モードに切り替えて、前記圧縮機本体を運転するように制御し、
前記制御回路は、前記圧力センサにて検出した圧力値により算出した圧力変化率が、所定の値よりも小さい場合に、前記低速起動モードから前記通常運転モードに切り替えることを特徴とする空気圧縮装置。

【請求項2】

空気を圧縮する圧縮機本体と、
前記圧縮機本体を駆動するモータと、
前記モータの回転速度を制御するインバータと、
前記インバータに接続される制御回路と、
前記圧縮機本体において圧縮された空気の圧力を検出する圧力センサと、
を備えてなる空気圧縮装置であって、
前記制御回路は、前記空気圧縮装置を起動する場合は、前記圧縮機本体を最高回転速度よりも低い低速回転周波数で運転する低速起動モードで運転し、前記圧力センサにおいて検出した圧力値及び起動からの経過時間に基づいて、前記低速起動モードから、最高回転周波数を含めて周波数を可変にして運転する通常運転モードに切り替えて、前記圧縮機本体を運転するように制御し、
前記制御回路は、前記圧力センサにて検出した圧力値が、圧力目標値に到達するまでの予想充填時間が、予め設定された目標充填時間より短い場合に、前記低速起動モードから前記通常運転モードに切り替えることを特徴とする空気圧縮装置。

【請求項3】

空気を圧縮する圧縮機本体と、
前記圧縮機本体を駆動するモータと、
前記モータの回転速度を制御するインバータと、
前記インバータに接続される制御回路と、
前記圧縮機本体において圧縮された空気の圧力を検出する圧力センサと、
を備えてなる空気圧縮装置であって、
前記制御回路は、前記空気圧縮装置を起動する場合は、前記圧縮機本体を最高回転速度よりも低い低速回転周波数で運転する低速起動モードで運転し、前記圧力センサにおいて検出した圧力値及び起動からの経過時間に基づいて、前記低速起動モードから、最高回転周波数を含めて周波数を可変にして運転する通常運転モードに切り替えて、前記圧縮機本体を運転するように制御し、
前記制御回路は、前記圧力センサにて検出した圧力値により算出した圧力変化率が、所定の値よりも小さい場合に、圧縮機本体の回転周波数を所定値増速させ、検出した圧力値が圧力目標値に到達した場合に、前記低速起動モードから前記通常運転モードに切り替えることを特徴とする空気圧縮装置。

【請求項4】

空気を圧縮する圧縮機本体と、
前記圧縮機本体を駆動するモータと、
前記モータの回転速度を制御するインバータと、
前記インバータに接続される制御回路と、
前記圧縮機本体において圧縮された空気の圧力を検出する圧力センサと、
を備えてなる空気圧縮装置であって、
前記制御回路は、前記空気圧縮装置を起動する場合は、前記圧縮機本体を最高回転速度よりも低い低速回転周波数で運転する低速起動モードで運転し、前記圧力センサにおいて検出した圧力値及び起動からの経過時間に基づいて、前記低速起動モードから、最高回転周波数を含めて周波数を可変にして運転する通常運転モードに切り替えて、前記圧縮機本体を運転するように制御し、
前記制御回路は、前記圧力センサにて検出した圧力値が圧力目標値に到達するまでの予想充填時間が、予め設定された目標充填時間より短い場合に、圧縮機本体の回転周波数を前記予想充填時間と前記目標充填時間に基づいて算出される回転周波数となるように増速させ、検出した圧力値が圧力目標値に到達した場合に、前記低速起動モードから前記通常運転モードに切り替えることを特徴とする空気圧縮装置。

【請求項5】

空気を圧縮する圧縮機本体と、
前記圧縮機本体を駆動するモータと、
前記モータの回転速度を制御するインバータと、
前記インバータに接続される制御回路と、
前記圧縮機本体において圧縮された空気の圧力を検出する圧力センサと、
を備えてなる空気圧縮装置であって、
前記制御回路は、前記空気圧縮装置を起動する場合は、前記圧縮機本体を最高回転速度よりも低い低速回転周波数で運転する低速起動モードで運転し、前記圧力センサにおいて検出した圧力値及び起動からの経過時間に基づいて、前記低速起動モードから、最高回転周波数を含めて周波数を可変にして運転する通常運転モードに切り替えて、前記圧縮機本体を運転するように制御し、
前記制御回路は、前記圧力センサにて検出した圧力値により算出した圧力変化率が予め設定された圧力変化率の目標値より小さい場合、圧縮機本体の回転周波数を前記算出した圧力変化率と前記圧力変化率の目標値とに基づいて算出される回転周波数となるように増速させ、検出した圧力値が圧力目標値に到達した場合に、前記低速起動モードから前記通常運転モードに切り替えることを特徴とする空気圧縮装置。

【請求項6】

圧縮された空気の圧力を検出し、圧縮機本体を駆動するモータの回転速度を制御可能な空気圧縮装置を制御する制御方法であって、
前記空気圧縮装置を起動する場合は、前記圧縮機本体を最高回転速度よりも低い低速回転周波数で運転する低速起動モードで運転し、前記圧力センサにおいて検出した圧力値及び起動からの経過時間に基づいて、前記低速起動モードから、最高回転周波数を含めて周波数を可変にして運転する通常運転モードに切り替えて、前記圧縮機本体を運転するように制御し、
検出された圧力値により算出した圧力変化率が、所定の値よりも小さい場合に、前記低速起動モードから前記通常運転モードに切り替えることを特徴とする制御方法。

【請求項7】

圧縮された空気の圧力を検出し、圧縮機本体を駆動するモータの回転速度を制御可能な空気圧縮装置を制御する制御方法であって、
前記空気圧縮装置を起動する場合は、前記圧縮機本体を最高回転速度よりも低い低速回転周波数で運転する低速起動モードで運転し、前記圧力センサにおいて検出した圧力値及び起動からの経過時間に基づいて、前記低速起動モードから、最高回転周波数を含めて周波数を可変にして運転する通常運転モードに切り替えて、前記圧縮機本体を運転するように制御し、
検出された圧力値が圧力目標値に到達するまでの予想充填時間が、予め設定された目標充填時間より短い場合に、前記低速起動モードから前記通常運転モードに切り替えることを特徴とする制御方法。

【請求項8】

圧縮された空気の圧力を検出し、圧縮機本体を駆動するモータの回転速度を制御可能な空気圧縮装置を制御する制御方法であって、
前記空気圧縮装置を起動する場合は、前記圧縮機本体を最高回転速度よりも低い低速回転周波数で運転する低速起動モードで運転し、前記圧力センサにおいて検出した圧力値及び起動からの経過時間に基づいて、前記低速起動モードから、最高回転周波数を含めて周波数を可変にして運転する通常運転モードに切り替えて、前記圧縮機本体を運転するように制御し、
検出された圧力値により算出した圧力変化率が、所定の値よりも小さい場合に、圧縮機本体の回転周波数を所定値増速させ、検出した圧力値が圧力目標値に到達した場合に、前記低速起動モードから前記通常運転モードに切り替えることを特徴とする制御方法。

【請求項9】

圧縮された空気の圧力を検出し、圧縮機本体を駆動するモータの回転速度を制御可能な空気圧縮装置を制御する制御方法であって、
前記空気圧縮装置を起動する場合は、前記圧縮機本体を最高回転速度よりも低い低速回転周波数で運転する低速起動モードで運転し、前記圧力センサにおいて検出した圧力値及び起動からの経過時間に基づいて、前記低速起動モードから、最高回転周波数を含めて周波数を可変にして運転する通常運転モードに切り替えて、前記圧縮機本体を運転するように制御し、
検出された圧力値が圧力目標値に到達するまでの予想充填時間が予め設定された目標充填時間より短い場合に、圧縮機本体の回転周波数を前記予想充填時間と前記目標充填時間に基づいて算出される回転周波数となるように増速させ、検出した圧力値が圧力目標値に到達した場合に、前記低速起動モードから前記通常運転モードに切り替えることを特徴とする制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、インバータを搭載し、モータ回転速度を制御可能な空気圧縮装置及び制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

空気圧縮装置の制御として、特許文献１には、「モータ制御回路６は、圧力変化ΔＰと判定値ＳＬ ，ＳＨ ，ＳＷ とを比較、判定することにより、判定結果に応じてモータ２の回転数を低回転数ＮＬ と高回転数ＮＨ との間で切換える。これにより、タンク４から消費される圧縮空気の流量に応じてモータ２の回転数を適切に制御でき、低騒音で省エネルギ型の圧縮機を実現することができる。」（要約参照）と記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開2005-214137号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

インバータ搭載の空気圧縮装置において、運転開始時に、モータを最高回転速度で運転させ、外部の空気タンクに空気を充填するのが一般的である。しかし、接続される空気タンクの容量は様々であり、必要以上の回転速度で運転する必要はない。

【0005】

特許文献１においては、運転中の圧力変化を検出し、モータの回転数を低回転と高回転とで切り替えることが開示されているものの、運転開始時から、空気タンクに空気が充填され通常運転に至るまでどのように制御を行うかについては開示されていない。

【0006】

本発明では、運転開始時の騒音を低減しながら、十分な空気充填速度を確保することが可能な空気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】

【0007】

上記の課題を解決するために、本発明では、 空気を圧縮する圧縮機本体と、前記圧縮機本体を駆動するモータと、前記モータの回転速度を制御するインバータと、前記インバータに接続される制御回路と、前記圧縮機本体において圧縮された空気の圧力を検出する圧力センサを備えてなる空気圧縮装置であって、前記制御回路は、前記空気圧縮装置を起動する場合は、前記圧縮機本体を最高回転速度よりも低い低速回転周波数で運転する低速起動モードで運転し、前記圧力センサにおいて検出した圧力値及び起動からの経過時間や圧力の変化率などに基づいて、前記低速起動モードから、最高回転周波数を含めて周波数を可変にして運転する通常運転モードに切り替えて、前記圧縮機本体を運転するように制御する構成とする。

【発明の効果】

【0008】

上記の構成により、運転開始時の騒音を低減しながら適切に通常運転へ移行することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明に係る空気圧縮装置の構成を示すブロック図

【図2】実施形態１における運転モードの切り替えに関するフローチャート

【図3】実施形態１における運転開始時の圧縮機の圧力変化及び運転速度の変化を示す図

【図4】実施形態２における運転モードの切り替えに関するフローチャート

【図5】実施形態２における運転開始時の圧縮機の圧力変化及び運転速度の変化を示す図

【図6】実施形態３における運転モードの切り替えに関するフローチャート

【図7】実施形態３における運転開始時の圧縮機の圧力変化及び運転速度の変化を示す図

【図8】実施形態４における運転モードの切り替えに関するフローチャート

【図9】実施形態４における運転開始時の圧縮機の圧力変化及び運転速度の変化を示す図

【図10】実施形態５における運転モードの切り替えに関するフローチャート

【図11】実施形態５における運転開始時の圧縮機の圧力変化及び運転速度の変化を示す図

【図12】実施形態６における運転モードの切り替えに関するフローチャート

【図13】実施形態６における運転開始時の圧縮機の圧力変化及び運転速度の変化を示す図

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施形態１を説明する。図1及び図２に第１の実施形態を示す。

【0011】

図１の圧縮装置１は主に圧縮機本体４と、圧縮機本体４を駆動するモータ３と、モータ３の回転数を制御するインバータ２と、圧縮した空気を貯める空気タンク５により構成されている。空気タンク５には、空気タンク５内部の圧力（吐出圧力）を検出する圧力センサ６が取り付けられている。また、モータ３の運転、停止、または回転数を制御するために、インバータ２には制御回路７が接続されている。圧縮機本体４で圧縮された圧縮空気は、空気タンク５を経由して、配管１１を通って使用者の設備に供給される。

【0012】

圧縮空気を貯蓄するために、使用者の設備として外部空気タンク１２が設けられる場合がある。外部空気タンク１２は圧縮装置１の空気タンク５と配管１１で接続されており、空気タンク５と外部空気タンク１２は圧力が同じである。圧縮された空気はバルブ９と配管１０を通って、機械設備に出力される。

【0013】

尚、空気タンク５または１２は省略可能である。空気タンク５を省略する場合は、圧力センサ６は配管１１またはタンク１２における圧力（吐出圧力）の検出を行う。

【0014】

インバータ２は制御回路７から与えられる周波数目標値を受け、商用電源（例えば６０Ｈｚ）を周波数目標値に変換し、モータ３へ供給することで、モータ３の回転数を制御する。これにより、モータ３により駆動される圧縮機本体４の吐出し空気量の調整が可能になる。ただし、圧縮機本体の特性により、回転速度は一定範囲内でのみ（例えば商用電源周波数の60%〜100%）制御可能である。

【0015】

操作パネル８は制御回路７に接続されており、使用者は操作パネル８上のボタンやスイッチで圧縮装置の運転、停止、または各種の設定を行うことができる。制御回路７は操作パネル８からの信号を受け取り、使用者の指令を実行する。

【0016】

制御回路７は圧力センサ６によって所定時間毎に測定した圧力値及び使用者により設定された空気タンク５の目標圧力Prefを記憶しており、これらの値に基づいてモータ３の回転速度を制御する。通常運転モードでの運転においては、制御回路７は、空気タンク５の圧力を予め決められた圧力目標値Prefに保持できるように、モータ回転速度の目標値を演算し、インバータ２を通じて、モータ３の回転速度を制御する。検出された圧力が圧力目標値Prefに対し所定の範囲内であれば（例えば：Pref±0.05MPa以内）、圧力目標値Prefに保持できるようにモータ３の回転速度を調整する。一方、検出された圧力が上記所定の範囲の上限を超えた場合（例えば：Pref+0.05MPa以上）は、最低回転速度で運転するようにする。また、検出された圧力が所定の範囲の下限に満たない場合は、最高回転速度で運転するように制御する。

【0017】

実施形態１による圧縮装置１は上述の如き構成を有するもので、次に、図２〜図３を参照して、圧縮装置１の圧力測定値P (t)を用いた制御について説明する。

【0018】

図２は、圧縮装置１の起動時において低速起動モードから通常運転モードに切替える制御フローを示す。図３は、圧縮装置１を起動してから通常運転モードへ移行するまでの、圧力目標値Prefに対する圧力変化及び圧縮機の運転速度（運転モード）の変化を示す。

【0019】

ステップ１では、使用者が運転SWを押下し、圧縮装置１を起動させる。ステップ２では、起動後低速起動モードに移行し、圧縮機本体４は低い回転周波数で起動する（例えば最低回転周波数35Hz）。低速起動モードは、目標圧力値Prefや現在の圧力値に関わらず、圧縮機として運転可能である低速の回転周波数（騒音と圧縮効率のバランスを考慮した回転周波数、例えば35Hz）にて運転するモードである。高速の回転周波数の運転に比べ、騒音を低減することができる。インバータの性能上、起動してから目標周波数に達するまでに一定時間（例えば4秒）が必要となるため、ステップ３では起動から一定時間（例えば、４秒間）経過するまでは、次のステップに行かないようにする。一定時間（例えば、４秒）経過後には圧力の上昇勾配が安定するため、ステップ４に移る。ステップ４では、制御回路７が、圧力センサ６から得られる値を用いて、（式１）により圧力の上昇率Kを算出する。

【0020】

K = (P (t) - P (t-1))／Ts （式１）
ここで、Ｋ：圧力の上昇率、Ｐ（ｔ）：現在圧力値、Ｐ（ｔ−１）：１秒前の圧力値、Ｔｓ：１秒
ステップ５では、制御回路７において、計算された圧力の上昇率Ｋを予め決められた上昇率閾値Ｋｈより小さいか否かを判定する。「Yes」と判定した場合、ステップ６に移り、「Ｎｏ」と判定した場合は、空気タンク５に対する充填速度が十分であると判断されるため、低速運転を継続する。この場合は、一定時間後にステップ４に戻り、再度（式１）で圧力の上昇率Ｋを求め、再度ステップ５にて判定を行う。

【0021】

ステップ５では「Yes」と判定した場合は、圧力の上昇率Kは上昇率閾値Ｋｈより小さく、充填速度が十分ではないことを示すので、ステップ６では低速起動モードを解除し、通常運転モードに移る。最後に、ステップ７に移行し、リターンする。

【0022】

通常運転モード移行後すぐは、図３に示すように、目標圧力値Prefに対し、所定の圧力範囲に満たさないため、一旦最高回転周波数で運転し、目標値Prefに近づくにつれ、圧力を目標値Prefに追従するようにモータ回転速度の調整を行う。

【0023】

実施形態１では、起動時に低速起動モードで運転することで、騒音が低減することが可能となる。使用者の設備のタンク容積が小さく、高速運転の必要性がない場合は、タンクへの充填完了まで始終低速起動モードで運転可能となる。一方、タンク容積が大きく、低速運転では空気充填が遅いと判断される場合は、自動的に通常運転モードに切替わるため、充填速度の点でも支障を生ずることは無い。

【0024】

なお、圧力上昇率Kの計算は一定周期（例えば１秒）で演算を行うことで、常に圧力上昇率を監視可能である。そのため、例えば、起動時のタンクへの空気充填途中において使用者が空気の使用を開始することで圧力の上昇が緩やかになったり、圧力下降した場合であっても、直ちに自動的に通常運転モードに切替えられる。

【0025】

以上のように、使用者設備の外部空気タンク１２の容積によって、予め使用者側での設定を行わなくとも、低速運転するか通常運転するかを自動的に選択するため、タンクへの充填速度を確保しつつ、低騒音化を最大限行うことが可能となる。

【0026】

本実施形態では、例として、起動時の回転速度（周波数）を最低回転速度（周波数）としたが、圧縮機の特性によっては、最低回転速度での運転時の騒音が最も低いとは限らないため、騒音振動などの特性を考慮の上、起動時の回転速度（周波数）を設定すれば良い。

【0027】

また、操作パネル８で低速起動モードを有効または無効に設定することが可能である。低速起動モードを必要としない使用者は、ボタン操作で当該機能を無効にすれば、圧縮機起動時から通常運転モードにて運転を行うことができる。

【0028】

次に、本発明の実施形態２を示す。実施形態２では、前述した実施形態１と同様の構成の圧縮装置１を前提とするため、同一の構成要素に同一の符号を付し、同様の部分についてはその説明を省略するものとする。

【0029】

図４は、圧縮装置１の起動時において低速起動モードから通常運転モードに切替る制御フローを示す。図５は、圧縮装置１を起動してから通常運転モードへ移行するまでの、圧力目標値Prefに対する圧力変化及び圧縮機の運転速度（運転モード）の変化を示す。

【0030】

ステップ１では、運転SWを押下し、圧縮装置１を起動させる。ステップ２では、低速起動モードに移行し、圧縮機本体４は低い回転周波数で起動する（例えば最低回転周波数35Hz）。インバータの性能上、起動してから目標周波数に達すのに一定時間（例えば4秒）が必要となるため、ステップ３では起動から一定時間（例えば、４秒）は次の処理に行かないようにする。一定時間（例えば、４秒）経過後、圧力の上昇勾配が安定するため、ステップ４に移る。ステップ４では、圧力の上昇率Kを前述の（式１）を用いて計算する。

【0031】

ステップ５では、制御回路７において、ステップ４で計算した上昇率Kを用いて、タンク圧力が０MPaから目標値Prefまで達するのに必要な予想充填時間Txを計算する。計算式は（式２）に示す。

【0032】

Tx =Pref／K （式２）
ステップ６では、制御回路７は、予想充填時間Tｘは予め設けられた閾値Thを越えるか否かを判定する。閾値Thは目標充填時間であり、使用者が予め操作パネル８で設定可能である。「No」と判定した場合は、低速運転モードを継続し、ステップ４に戻り、再度圧力の変化率を確認する。ステップ６で「Yes」と判定した場合、ステップ７に移行し、低速起動モードを解除し、通常運転モードに移行する。

【0033】

つまり、TxがThより大きい場合は、目標充填時間Th以内に充填完了できないことを示すので、通常運転モードに移行し、一旦最高回転周波数で運転し、目標値Prefに近づくにつれ、圧力を目標値Prefに追従するようにモータ回転速度の調整を行う。

【0034】

ステップ８でリターンする。圧縮装置１は上記のフローに従い、起動時に低速運転モードで運転し、途中から通常運転モードへの移行を行う。

【0035】

実施形態２では実施形態１と同様に起動時の低騒音と、タンクへの十分な空気充填速度の確保を両立させることができる。さらに、使用者が設定した目標充填時間を低速運転モードと通常運転モードとの切替えの閾値とするため、使用者の意思を圧縮装置１の制御に反映させることができる。

【0036】

次に、本発明の実施形態３を示す。実施形態３では、実施形態１と同様の構成の圧縮装置１を前提とするため、同一の構成要素に同一の符号を付し、同様の部分についてはその説明を省略するものとする。図６は、圧縮装置１の起動時において低速起動モードから通常運転モードに切替る制御フローを示す。図７は、圧縮装置１を起動してから通常運転モードへ移行するまでの、圧力目標値Prefに対する圧力変化及び圧縮機の運転速度（運転モード）の変化を示す。

【0037】

ステップ１では、運転SWを押下し、圧縮装置１を起動させる。次のステップ２では、低速起動モードに移行し、圧縮機本体４は低い回転周波数で起動する（例えば最低回転周波数35Hz）。ステップ３では起動から一定時間（例えば３０秒）経過かまたは圧力目標値Pref以上になったかを判定する。「Yes」と判定した場合は、ステップ４に移り、低速起動モードを解除し、通常運転モードに戻る。「No」と判定した場合は、一定時間後（例えば１秒）に再度ステップ３に戻り、圧力と時間を確認する。

【0038】

圧縮装置１は図６のフローに従い、起動時に低速運転モードで運転し、途中から通常運転モードへの移行を行う。

【0039】

実施形態３では圧縮機の起動から圧力目標値Prefに達しない限り、一定時間は、低速運転モードで運転を行うことが可能となる。他の実施形態と比較すると、運転モードの切替えを判断する方法がシンプルであり、実装が容易にできるというメリットもある。

【0040】

尚、ここでの圧力目標値は、所定の範囲（例えば：Pref±5％以内）に圧力が到達した場合においても圧力目標値Prefに到達したとしても良い。

【0041】

次に、本発明の実施形態４を示す。実施形態４では、実施形態１と同様の構成の圧縮装置１を前提とするため、同一の構成要素に同一の符号を付し、同様の部分についてはその説明を省略するものとする。図８は、圧縮装置１の起動時において低速起動モードから通常運転モードに切替る制御フローを示す。図９は、圧縮装置１を起動してから通常運転モードへ移行するまでの、圧力目標値Prefに対する圧力変化及び圧縮機の運転速度（運転モード）の変化を示す。

【0042】

ステップ１では、運転SWを押下し、圧縮装置１を起動させる。ステップ２では、低速起動モードに移行し、圧縮機本体４は低い回転周波数で起動する（例えば最低回転周波数35Hz）。インバータの性能上、起動してから目標周波数に達すのに一定時間（例えば4秒）が必要となるため、ステップ３では起動から一定時間（例えば４秒）以内に次の処理に行かないようにする。一定時間（例えば４秒）経過後には圧力の上昇勾配が安定するため、ステップ４に移る。ステップ４では、圧力の上昇率Kを前述の（式１）を用いて計算する。ステップ５では計算された圧力の上昇率Ｋを予め決められた上昇率閾値Ｋｈより小さいか否かを判定する。「No」と判定した場合、ステップ７に移り、「Yes」と判定した場合はステップ６に移る。ステップ６では、インバータ２に対する指令回転周波数Frefを下記の（式３）で計算し、変更する。
Fref = F(t) + Fn (Hz) （式３）
ここで、Fref：指令回転周波数、F(t)：現在回転周波数、Fn：任意値（例えば５）
ステップ７では圧力センサ６で検出される現在圧力P(ｔ)が目標圧力Pref以上であるかどうかを判定する。「No」と判定した場合は、一定時間後（例えば１秒後）にステップ４に戻り、再度圧力上昇率Kを計算する。「Yes」と判定した場合は、ステップ８に移り、通常運転モードに切替えた後、ステップ９でリターンする。

【0043】

尚、ここでの圧力目標値は、所定の範囲（例えば：Pref±5％以内）に圧力が到達した場合においても圧力目標値Prefに到達したとしても良い。

【0044】

圧縮装置１は上記の制御フローに従い、起動時に低速で運転し、途中から通常運転への移行を行う。

【0045】

実施形態４では実施形態１と同様に起動時の低騒音とタンクへの十分な空気充填速度を確保させることができる。実施形態１と比較し、実施形態４では圧力の上昇率Kを閾値Kｈ以上になるよう、少しずつ増速することが特徴である。これにより、低速起動モードから通常運転モードに移行する際に、徐々に最高回転に移行するため、必要以上の速さで充填することを防止することができ、また、最低回転速度から最高回転速度に急激に回転速度が上昇する際の騒音の変化による使用者の不快感を低減する効果がある。

【0046】

実施形態４では、必要以上に回転速度を上げないため、低騒音の運転時間が比較的長くなる。また、圧力目標値Prefで通常運転に切替えるため、最高回転速度で運転する必要も無く、よりスムーズな音で空気充填を完了することができる。

【0047】

次に、本発明の実施形態５を示す。実施形態５では、前述した実施形態１と同様の構成の圧縮装置１を前提とするため、同一の構成要素に同一の符号を付し、同様の部分についてはその説明を省略するものとする。

【0048】

図１０は、圧縮装置１の起動時において低速起動モードから通常運転モードに切替る制御フローを示す。図１１は、圧縮装置１を起動してから通常運転モードへ移行するまでの、圧力目標値Prefに対する圧力変化及び圧縮機の運転速度（運転モード）の変化を示す。

【0049】

ステップ１では、運転SWを押下し、圧縮装置１を起動させる。ステップ２では、低速起動モードに移行し、圧縮機本体４は低い回転周波数で起動する（例えば35Hz）。インバータの性能上、起動してから目標周波数に達すのに一定時間（例えば4秒）が必要となるため、ステップ３では起動から一定時間（例えば、４秒）は次の処理に行かないようにする。一定時間（例えば、４秒）経過後、圧力の上昇勾配が安定するため、ステップ４に移る。ステップ４では、圧力の上昇率Kを前述の（式１）を用いて計算する。

【0050】

ステップ５では、制御回路７において、ステップ４で計算した上昇率Kを用いて、タンク圧力が０MPaから目標値Prefまで達するのに必要な予想充填時間Txを前述の（式２）を用いて計算する。

【0051】

ステップ６では、制御回路７は、予想充填時間Tｘは予め設けられた閾値Thを越えるか否かを判定する。閾値Thは目標充填時間であり、使用者が予め操作パネル８で設定可能である。「No」と判定した場合は、低速運転モードを継続し、低速運転モードを継続し、ステップ１０に移行する。ステップ６で「Yes」と判定した場合、ステップ７に移行する。ステップ７では、指令回転周波数は（式４）で求められる。

【0052】

指令回転周波数Fref＝F(t)×Tx／Th （式４）
ここで、F(t)：現在の回転周波数、Tx：予想充填時間、Th：目標充填時間
次に、ステップ８では、計算した指令回転周波数Frefが最高回転周波数（Fmax）を超えるかどうかを判定する。「Yes」の場合は、ステップ９で指令周波数を最高回転周波数になるよう補正し、ステップ１０に移行する。「No」の場合は、そのままステップ１０に移行する。

【0053】

ステップ１０で圧力は圧力目標値Pref以上であるか否かを判定する。「No」の場合は、一定時間後ステップ４に戻り、再度圧力の上昇を確認する。「Yes」の場合はステップ１１に移り、圧力一定制御を行う。最後ステップ１２でリターンする。

【0054】

ステップ１０で圧力は圧力目標値Pref以上であるか否かを判定する。「No」の場合は、一定時間後ステップ４に戻り、再度圧力の上昇を確認する。「Yes」の場合はステップ１１に移り、圧力一定制御を行う。最後ステップ１２でリターンする。

【0055】

実施形態５では実施形態２と同様に起動時の低騒音とタンクへの十分な空気充填速度を確保することができる。実施形態２と比較し、実施形態５では目標充填時間に満たすように低速運転時の回転周波数を調整することが特徴である。これにより、低速起動モードから通常運転モードに移行する際に、最高回転速度以下の回転速度で運転するため、必要以上の速さで充填することを防止することができ、また、最低回転速度から最高回転速度に急激に回転速度が上昇する際の騒音の変化による使用者の不快感を低減する効果がある。また実施形態４と比べ、短時間で回転速度を最適に調整できる効果もある。

【0056】

実施形態５では、必要以上に回転速度を上げないため、低騒音の運転時間が比較的長くなる。また、圧力目標値Prefで通常運転に切替えるため、最高回転速度で運転する必要も無く、よりスムーズな音で空気充填を完了することができる。
次に、本発明の実施形態６を示す。実施形態６では、前述した実施形態１と同様の構成の圧縮装置１を前提とするため、同一の構成要素に同一の符号を付し、同様の部分についてはその説明を省略するものとする。

【0057】

図１２は、圧縮装置１の起動時において低速起動モードから通常運転モードに切り替える制御フローを示す。図１３は、圧縮装置１を起動してから通常運転モードへ移行するまでの、圧力目標値Prefに対する圧力変化及び圧縮機の運転速度（運転モード）の変化を示す。

【0058】

ステップ１では、運転SWを押下し、圧縮装置１を起動させる。ステップ２では、低速起動モードに移行し、圧縮機本体４は低い回転周波数で起動する（例えば35Hz）。インバータの性能上、起動してから目標周波数に達すのに一定時間（例えば4秒）が必要となるため、ステップ３では起動から一定時間（例えば、４秒）は次の処理に行かないようにする。一定時間（例えば、４秒）経過後、圧力の上昇勾配が安定するため、ステップ４に移る。ステップ４では、圧力の上昇率Kを前述の（式１）を用いて計算する。

【0059】

ステップ５では、制御回路７は、圧力上昇率Kは予め設けられた目標値Kh未満であるか否かを判定する。「No」と判定した場合は、低速運転モードを継続し、ステップ９に移行する。ステップ５で「Yes」と判定した場合、ステップ６に移行する。ステップ６では、圧力上昇率が目標圧力上昇率になるように、モータへの指令回転周波数Frefを式５で求められる。
指令回転周波数Fref = F(t)×Kh／K （式５）
ここで、F(t)：現在の回転周波数、Kh：圧力上昇率目標値
次に、ステップ７では、計算した指令回転周波数Frefが最高回転周波数（Fmax）を超えるかどうかを判定する。「Yes」の場合は、ステップ８で指令周波数を最高回転周波数になるよう補正し、ステップ９に移行する。「No」の場合は、そのままステップ９に移行する。

【0060】

ステップ９で圧力は圧力目標値Pref以上であるか否かを判定する。「No」の場合は、一定時間後ステップ４に戻り、再度圧力の上昇を確認する。「Yes」の場合はステップ１０に移り、圧力一定制御を行う。最後ステップ１１でリターンする。

【0061】

実施形態６では実施形態１と同様に起動時の低騒音とタンクへの十分な空気充填速度を確保することができる。実施形態１と比較し、実施形態６では圧力上昇率目標値に満たすように低速運転時の回転周波数を調整することが特徴である。これにより、低速起動モードから通常運転モードに移行する際に、最高回転速度以下の回転速度で運転するため、必要以上の速さで充填することを防止することができ、また、最低回転速度から最高回転速度に急激に回転速度が上昇する際の騒音の変化による使用者の不快感を低減する効果がある。また、実施形態５と比べ、計算がしやすいので、実装が簡単であるというメリットもある。

【0062】

また、実施形態６では、必要以上に回転速度を上げないため、低騒音の運転時間が比較的長くなる。また、圧力目標値Prefで通常運転に切り替えるため、最高回転速度で運転する必要も無く、よりスムーズな音で空気充填を完了することができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】