圧縮機台数制御システム
【課題】圧縮機の吐出量と圧縮空気利用機器の使用量との差を迅速に是正して、圧力変動を抑えることができる圧縮機台数制御システムを提供する。
【解決手段】圧力センサの検出圧力が台数減少用圧力Ａ以上になると圧縮機を１台停止させ、それでも台数減少用圧力Ａ以上を維持する場合、所定時間を経過するごとに圧縮機を１台停止させるが、圧力変化率ΔＰが設定値（＋ΔＰ１）以上の領域では、圧力センサの検出圧力が即時減少用圧力Ｃ以上になれば、所定時間の経過を待つことなく１台停止させる。また圧力センサの検出圧力が台数増加用圧力Ｂ以下になると圧縮機を１台起動させ、それでも台数増加用圧力Ｂ以下を維持する場合、所定時間を経過するごとに圧縮機を１台起動させるが、圧力変化率ΔＰが設定値（−ΔＰ１）以下の領域では、圧力センサの検出圧力が即時増加用圧力Ｄ以下になれば、所定時間の経過を待つことなく１台起動させる。
【解決手段】圧力センサの検出圧力が台数減少用圧力Ａ以上になると圧縮機を１台停止させ、それでも台数減少用圧力Ａ以上を維持する場合、所定時間を経過するごとに圧縮機を１台停止させるが、圧力変化率ΔＰが設定値（＋ΔＰ１）以上の領域では、圧力センサの検出圧力が即時減少用圧力Ｃ以上になれば、所定時間の経過を待つことなく１台停止させる。また圧力センサの検出圧力が台数増加用圧力Ｂ以下になると圧縮機を１台起動させ、それでも台数増加用圧力Ｂ以下を維持する場合、所定時間を経過するごとに圧縮機を１台起動させるが、圧力変化率ΔＰが設定値（−ΔＰ１）以下の領域では、圧力センサの検出圧力が即時増加用圧力Ｄ以下になれば、所定時間の経過を待つことなく１台起動させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数台の空気圧縮機を備え、圧縮空気の使用負荷に応じて圧縮機の運転台数を変更する圧縮機台数制御システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、下記特許文献１に開示されるように、圧力とその変化率とに基づき、圧縮機の運転台数を増減する圧力閾値を変更することが提案されている。
【０００３】
また、下記特許文献２に開示されるように、圧縮機を順次起動または順次停止しようとする際には、所定の猶予時間を空けて行うのが通常である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１２０４９７号公報（特許請求の範囲、段落番号０１４０−０１５５、図１５、図１６）
【特許文献２】特開２０１０−１９０１９７号公報（段落番号０００６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、圧力変化率が大きくしかも目標圧力範囲から大きく離れようとした場合にまで、圧縮機を順次起動または順次停止するのに所定時間の経過まで逐一待機していたのでは、圧縮機の吐出量と圧縮空気利用機器の使用量との差を迅速に是正することができない。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、圧縮機の吐出量と圧縮空気利用機器の使用量との差を迅速に是正して、圧力変動を抑えることができる圧縮機台数制御システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、複数台の圧縮機と、これら圧縮機から圧縮空気が供給されると共に圧縮空気利用機器へ圧縮空気を送る箇所に設けられ、圧縮空気の圧力を検出する圧力センサと、この圧力センサの検出圧力とその圧力変化率とに基づき前記圧縮機の運転台数を変更する台数制御器とを備え、前記台数制御器は、前記圧力センサの検出圧力が台数減少用圧力以上になると前記圧縮機を１台停止させる一方、前記圧力センサの検出圧力が台数増加用圧力以下になると前記圧縮機を１台起動させ、それでも前記圧力センサの検出圧力が前記台数減少用圧力以上または前記台数増加用圧力以下の状態を維持する場合、所定時間を経過するごとに前記圧縮機を１台停止または１台起動させるが、圧力変化率の絶対値が設定値以上の領域では、前記圧力センサの検出圧力が即時減少用圧力以上になるか即時増加用圧力以下になれば、前記所定時間の経過を待つことなくさらに１台停止または１台起動させることを特徴とする圧縮機台数制御システムである。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、圧力センサの検出圧力が台数減少用圧力以上になると圧縮機を１台停止させ、それでも台数減少用圧力以上を維持する場合、所定時間（連続停止防止時間）を経過するごとに圧縮機を１台停止させるが、圧力変化率の絶対値が設定値以上の領域では、圧力センサの検出圧力が即時減少用圧力以上になれば、所定時間の経過を待つことなく１台停止させる。また、圧力センサの検出圧力が台数増加用圧力以下になると圧縮機を１台起動させ、それでも台数増加用圧力以下を維持する場合、所定時間（連続起動防止時間）を経過するごとに圧縮機を１台起動させるが、圧力変化率の絶対値が設定値以上の領域では、圧力センサの検出圧力が即時増加用圧力以下になれば、所定時間の経過を待つことなく１台起動させる。このように、圧力変化率が設定値以上に大きく、しかも目標圧力範囲から大きく離れようとした場合には、所定時間の経過を待つことなく、即時減少用圧力以上で１台停止したり、即時増加用圧力以下で１台起動したりするので、圧縮機の吐出量と圧縮空気利用機器の使用量との差を迅速に是正することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記台数制御器により運転台数を減少させるか否かの境界値としての前記台数減少用圧力は、圧力変化率がプラス側へ大きくなるほど低圧になるよう設定され、前記台数制御器により運転台数を増加させるか否かの境界値としての前記台数増加用圧力は、圧力変化率がマイナス側へ大きくなるほど高圧になるよう設定され、前記圧力センサの検出圧力が前記台数減少用圧力以上になると、前記圧縮機を１台停止させ、それでも台数減少用圧力以上を維持する場合、所定の連続停止防止時間を経過するごとに前記圧縮機を１台停止させるが、圧力変化率の絶対値が設定値以上の領域では、前記台数減少用圧力よりも高圧で設定された前記即時減少用圧力以上になれば、前記連続停止防止時間の経過を待つことなくさらに１台停止させ、前記圧力センサの検出圧力が前記台数増加用圧力以下になると、前記圧縮機を１台起動させ、それでも台数増加用圧力以下を維持する場合、所定の連続起動防止時間を経過するごとに前記圧縮機を１台起動させるが、圧力変化率の絶対値が設定値以上の領域では、前記台数増加用圧力よりも低圧で設定された前記即時増加用圧力以下になれば、前記連続起動防止時間の経過を待つことなくさらに１台起動させることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機台数制御システムである。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、圧縮機による圧縮空気の吐出量と、圧縮空気利用機器による圧縮空気の使用量との差を圧力変化率でとらえ、圧力変化率が大きいときは、圧縮機を起動または停止させる圧力の閾値を変えることで、圧縮空気の吐出量と使用量との差を迅速に解消して、圧力変動を抑えることができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、前記即時減少用圧力は、圧力変化率の絶対値が大きいほど低圧に設定され、前記即時増加用圧力は、圧力変化率の絶対値が大きいほど高圧に設定されることを特徴とする請求項２に記載の圧縮機台数制御システムである。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、即時減少用圧力および即時増加用圧力を圧力変化率に応じて異ならせ、圧縮機を追加で随時停止または随時起動させる圧力の閾値を変えた。これにより、圧縮空気の吐出量と使用量との差を迅速に解消して、圧力変動を抑えることができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、前記各圧縮機は、同時に複数台が運転される場合、１台が容量制御され、他は全負荷運転され、前記各圧縮機からの圧縮空気は、共通のレシーバタンクへ供給された後、一または複数の圧縮空気利用機器へ送られ、前記圧力センサは、前記レシーバタンクに設置され、圧力変化率ΔＰの絶対値が第一設定値ΔＰ１未満である場合には、前記圧力センサの検出圧力Ｐが、前記台数減少用圧力としての第二上限圧力ＰＨ２以上になると１台停止させる一方、前記台数増加用圧力としての第二下限圧力ＰＬ２以下になると１台起動させ、圧力変化率ΔＰの絶対値が第一設定値ΔＰ１以上であるが第二設定値ΔＰ２未満である場合には、前記圧力センサの検出圧力Ｐが前記台数減少用圧力としての第一上限圧力ＰＨ１以上になると１台停止させ、それでも第一上限圧力ＰＨ１以上を維持する場合、所定の連続停止防止時間を経過するごとに１台停止させるが、前記第一上限圧力ＰＨ１よりも高圧の前記即時減少用圧力としての第二上限圧力ＰＨ２以上になれば、前記連続停止防止時間の経過を待つことなくさらにもう１台停止させる一方、前記圧力センサの検出圧力Ｐが前記台数増加用圧力としての第一下限圧力ＰＬ１以下になると１台起動させ、それでも第一下限圧力ＰＬ１以下を維持する場合、所定の連続起動防止時間を経過するごとに１台起動させるが、前記第一下限圧力ＰＬ１よりも低圧の前記即時増加用圧力としての第二下限圧力ＰＬ２以下になれば、前記連続起動防止時間の経過を待つことなくさらに１台起動させ、圧力変化率ΔＰの絶対値が第二設定値ΔＰ２以上である場合には、前記レシーバタンク内の圧力上昇時には、前記圧力センサの検出圧力Ｐが前記台数減少用圧力としての第一下限圧力ＰＬ１以上であると１台停止させ、それでも第一下限圧力ＰＬ１以上を維持する場合、所定の連続停止防止時間を経過するごとに１台停止させるが、前記第一下限圧力ＰＬ１よりも高圧の前記即時減少用圧力としての第一上限圧力ＰＨ１以上になれば、前記連続停止防止時間の経過を待つことなくさらにもう１台停止させる一方、前記レシーバタンク内の圧力下降時には、前記圧力センサの検出圧力Ｐが前記台数増加用圧力としての第一上限圧力ＰＨ１以下であると１台起動させ、それでも第一上限圧力ＰＨ１以下を維持する場合、所定の連続起動防止時間を経過するごとに１台起動させるが、前記第一上限圧力ＰＨ１よりも低圧の前記即時増加用圧力としての第一下限圧力ＰＬ１以下になれば、前記連続起動防止時間の経過を待つことなくさらにもう１台起動させることを特徴とする請求項３に記載の圧縮機台数制御システムである。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、１台は容量制御することで、圧縮空気の使用量に追従した圧縮空気の製造が容易となる。また、圧力変化率ΔＰの大きさに応じて、圧縮機を起動または停止させる閾値を変えることで、圧縮空気の吐出量と使用量との差を迅速に解消して、圧力変動を抑えることができる。
【００１５】
さらに、請求項５に記載の発明は、圧力変化率ΔＰの絶対値が第二設定値ΔＰ２以上である場合には、前記レシーバタンク内の圧力上昇時には、前記圧力センサの検出圧力Ｐが前記第一下限圧力ＰＬ１以上であると１台停止させ、それでも第一下限圧力ＰＬ１以上を維持する場合、所定の連続停止防止時間を経過するごとに１台停止させるが、前記第一下限圧力ＰＬ１よりも高圧の前記第一上限圧力ＰＨ１以上になれば、前記連続停止防止時間の経過を待つことなくさらにもう１台停止させ、前記第一上限圧力ＰＨ１よりも高圧の前記第二上限圧力ＰＨ２以上になれば、さらにもう１台の全負荷運転のロック状態を解除することを特徴とする請求項４に記載の圧縮機台数制御システムである。
【００１６】
請求項５に記載の発明によれば、圧力変化率が大きく、しかも圧力が所定以上に高くなった場合には、容量制御する圧縮機の台数を増やすことで、圧縮空気の吐出量と使用量との差を迅速に解消して、圧力変動を抑えることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、圧縮機の吐出量と圧縮空気利用機器の使用量との差を迅速に是正して、圧力変動を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の圧縮機台数制御システムの一実施例を示す概略図である。
【図２】図１の圧縮機台数制御システムによる台数制御方法の一例を示す図であり、運転中の各圧縮機の吐出圧力、レシーバタンク内の圧力、運転台数増減表を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の圧縮機台数制御システムの一実施例を示す概略図である。本実施例の圧縮機台数制御システム１は、複数台の圧縮機２，２，…と、これら圧縮機２から圧縮空気が供給されるレシーバタンク３と、このレシーバタンク３内の圧力を検出する圧力センサ４と、この圧力センサ４の検出圧力などに基づき前記各圧縮機２を制御する台数制御器５とを備える。
【００２０】
各圧縮機２は、電動式の空気圧縮機であり、圧縮機本体がモータで駆動され、外気を吸入し圧縮して吐出する。各圧縮機２からの圧縮空気は、共通のレシーバタンク３を介して、一または複数の各種の圧縮空気利用機器（図示省略）へ送られる。
【００２１】
各圧縮機２は、スクリュー式、ターボ式またはレシプロ式など、その構成を特に問わないが、典型的には互いに同一の構成とされる。また、各圧縮機２は、典型的には、同一の吐出容量とされる。
【００２２】
本実施例の各圧縮機２は、容量制御可能に構成される。ここでは、機械的に自力で容量制御可能とされる。容量制御の具体的構成は特に問わないが、本実施例では、圧縮機２の吸込側に設けた容量調整弁（図示省略）の開度を調整することでなされる。
【００２３】
容量調整弁は、圧縮機２の吐出側の圧力を所望に維持するように、自力で開度を調整する。つまり、圧縮機２の吐出側の圧力が上昇するのに伴い、容量調整弁は開度を絞って吸入量を減少させ、これにより圧縮機２は吐出量を減少させる一方、圧縮機２の吐出側の圧力が低下するのに伴い、容量調整弁は開度を拡げて吸入量を増加させ、これにより圧縮機２は吐出量を増加させる。
【００２４】
より具体的には、容量調整弁は、図２において、圧縮機２の吐出側の圧力を、下限圧力ＰＬと上限圧力ＰＨとの間に維持するように開度を調整する。この場合、容量調整弁は、圧縮機２の吐出側の圧力が下限圧力ＰＬ以下になると全開される一方、上限圧力ＰＨ以上になると全閉される。また、下限圧力ＰＬと上限圧力ＰＨとの間では、下限圧力ＰＬから上限圧力ＰＨへ行くに従って比例的に開度が絞られる。このように、下限圧力ＰＬと上限圧力ＰＨとの圧力範囲が、容量調整弁の制御範囲とされる。なお、万一、圧縮機２の吐出側の圧力が所定の停止圧力ＰＳを超えると、圧縮機２は強制停止される。
【００２５】
本実施例の各圧縮機２は、全負荷（フルロード）運転に保持するためのフルロードロック機能を備える。フルロードロックされると、容量調整弁は全開に保持され、圧縮機２は全負荷運転する。従って、本実施例では、各圧縮機２は、フルロードロックされた状態では、全負荷運転する一方、フルロードロックを解除された状態では、容量調整弁により容量制御される。各圧縮機２の運転の有無、フルロードロックの有無は、台数制御器５により圧縮機２ごとに個別に設定できる。
【００２６】
レシーバタンク３は、各圧縮機２から圧縮空気が供給される一方、一または複数の圧縮空気利用機器へ圧縮空気を供給する中空容器である。レシーバタンク３内の圧力を検出可能に、圧力センサ４が設けられる。
【００２７】
台数制御器５は、各圧縮機２および圧力センサ４に接続され、圧力センサ４による検出圧力などに基づき、各圧縮機２を制御する。本実施例では、各圧縮機２の運転の有無（つまり運転台数の変更）と、運転中の圧縮機２のフルロードロックの有無とを切り替える。具体的な制御方法は、以下のとおりである。
【００２８】
図２は、本実施例の圧縮機台数制御システム１による台数制御方法の一例を示す図であり、運転中の各圧縮機２の吐出圧力と、レシーバタンク３内の圧力（つまり圧力センサ４の検出圧力）と、運転台数増減表とを示している。運転台数増減表では、レシーバタンク３内の圧力Ｐとその変化率ΔＰとに基づき、圧縮機２を如何に発停させるか、言い換えれば運転台数を如何に増減させるかを示している。この制御は、圧力センサ４の検出圧力Ｐと圧力変化率ΔＰとをそれぞれ所定周期で求め、それに基づき行われる。本実施例では、検出圧力Ｐとして、台数制御器５のＣＰＵの演算周期の所定回数分（たとえば２０回分）の平均値が用いられ、圧力変化率ΔＰとして、直近の所定時間（たとえば直近２０秒）の平均値が用いられる。
【００２９】
圧力変化率ΔＰとは、所定時間当たりの変動圧力である。圧力変化率ΔＰがマイナスの場合、レシーバタンク３内の圧力は減少傾向にあり、圧力変化率ΔＰがプラスの場合、レシーバタンク３内の圧力は増加傾向にある。圧縮空気利用機器による圧縮空気の使用量が、圧縮機２による圧縮空気の吐出量よりも多い場合、レシーバタンク３内の圧力は減少し、逆に、圧縮機２による圧縮空気の吐出量が、圧縮空気利用機器による圧縮空気の使用量よりも多い場合、レシーバタンク３内の圧力は増加する。
【００３０】
圧縮機２からレシーバタンク３への配管の圧力損失により、レシーバタンク３内の圧力は、圧縮機２の吐出圧力よりも若干低圧になる。そのため、図２において若干傾きのある破線で結んで示すように、レシーバタンク３内の圧力ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＨ１，ＰＨ２は、それぞれ、圧縮機２の吐出圧力ＰＬ１´，ＰＬ２´，ＰＨ１´，ＰＨ２´と対応する。
【００３１】
台数制御器５は、圧力センサ４の検出圧力Ｐと、予め設定した圧力値とを比較して、圧縮機２の運転台数を増減する。この際、運転台数を変更する圧力値は、圧力センサ４の検出圧力の圧力変化率ΔＰに基づき異なるよう設定されるのがよい。
【００３２】
つまり、まず、台数制御器５は、圧力センサ４の検出圧力Ｐが台数減少用圧力Ａ以上になると圧縮機２を１台停止させる一方、圧力センサ４の検出圧力Ｐが台数増加用圧力Ｂ以下になると圧縮機２を１台起動させる。そして、好ましくは、台数制御器５により運転台数を減少させるか否かの境界値としての台数減少用圧力Ａは、圧力変化率ΔＰがプラス側へ大きくなるほど段階的に低圧になるよう設定される。また、台数制御器５により運転台数を増加させるか否かの境界値としての台数増加用圧力Ｂは、圧力変化率ΔＰがマイナス側へ大きくなるほど段階的に高圧になるよう設定される。
【００３３】
そして、台数制御器５は、圧力センサ４の検出圧力Ｐが台数減少用圧力Ａ以上または台数増加用圧力Ｂ以下の状態を維持する場合、所定時間（連続停止防止時間，連続起動防止時間）を経過するごとに前記圧縮機２を１台停止または１台起動させるが、圧力変化率ΔＰの絶対値｜ΔＰ｜が設定値（ΔＰ１）以上の領域では、圧力センサ４の検出圧力Ｐが即時減少用圧力Ｃ以上になるか即時増加用圧力Ｄ以下になれば、前記所定時間の経過を待つことなくさらに１台停止または１台起動させる。なお、即時減少用圧力Ｃは、圧力変化率ΔＰの絶対値が大きいほど低圧に設定され、即時増加用圧力Ｄは、圧力変化率ΔＰの絶対値が大きいほど高圧に設定されるのがよい。また、連続停止防止時間と連続起動防止時間とは、互いに異なってもよいし同じでもよい。
【００３４】
本実施例では、台数制御器５は、１台の圧縮機２のみを運転する場合には、その１台は容量制御する一方、同時に複数台の圧縮機２を運転する場合には、１台を容量制御し、他を全負荷運転する。この際、最先に起動された圧縮機２を容量制御し、後続の圧縮機２は全負荷運転する。そのため、既に運転中の圧縮機２がある場合において、運転台数を増加させる際には、全負荷運転の圧縮機２を追加することになる。逆に、複数台の圧縮機２を運転中に、運転台数を減少させる際には、それまで容量制御していた先発機（最先に起動された圧縮機２）を停止させ、その代わりに次発機（２番目に起動された圧縮機２）を容量制御に切り替える。そして、以後は、この次発機が先発機として容量制御され、停止させる際の優先度が最も高くなる。
【００３５】
以下、レシーバタンク３内の圧力Ｐとその変化率ΔＰとを用いた具体的制御について、図２に基づき説明する。なお、第一下限圧力ＰＬ１よりも低圧で第二下限圧力ＰＬ２が設定され、第一上限圧力ＰＨ１よりも高圧で第二上限圧力ＰＨ２が設定され、第一下限圧力ＰＬ１および第二下限圧力ＰＬ２は、第一上限圧力ＰＨ１および第二上限圧力ＰＨ２よりも低圧に設定される。さらに、第一下限圧力ＰＬ１と第一上限圧力ＰＨ１との間の圧力は、各圧縮機２の容量調整弁の制御範囲ＰＬ〜ＰＨと対応するか、この制御範囲を含む形で設定される。また、各設定値ΔＰ１，ΔＰ２は、圧縮機１台分の全負荷運転時の吐出容量を考慮して設定される。
【００３６】
（１）圧力変化率ΔＰの絶対値が第一設定値ΔＰ１未満である場合（｜ΔＰ｜＜ΔＰ１）。具体的には、−ΔＰ１＜ΔＰ＜＋ΔＰ１である場合。
圧力センサ４の検出圧力Ｐが台数減少用圧力Ａとしての第二上限圧力ＰＨ２以上になると１台停止させる。これにより通常は圧力が第二上限圧力ＰＨ２を下回るが、この間も圧縮空気の使用負荷が減少し続けると、圧力が第二上限圧力ＰＨ２以上を維持する場合がある。その場合、所定の連続停止防止時間を経過するごとに圧縮機２を１台停止させる。つまり、圧力センサ４の検出圧力Ｐが図２における「１台停止」領域に留まる場合には、運転中の圧縮機２がある限り、連続停止防止時間を経過するごとに１台ずつ停止させる。
【００３７】
逆に、圧力センサ４の検出圧力Ｐが台数増加用圧力Ｂとしての第二下限圧力ＰＬ２以下になると１台起動させる。これにより通常は圧力が第二下限圧力ＰＬ２を上回るが、この間も圧縮空気の使用負荷が増加し続けると、圧力が第二下限圧力ＰＬ２以下を維持する場合がある。その場合、所定の連続起動防止時間を経過するごとに圧縮機２を１台起動させる。つまり、圧力センサ４の検出圧力Ｐが図２における「１台起動」領域に留まる場合には、停止中の圧縮機２がある限り、連続起動防止時間を経過するごとに１台ずつ起動させる。
【００３８】
（２）圧力変化率ΔＰの絶対値が第一設定値ΔＰ１以上であるが第二設定値ΔＰ２未満である場合（ΔＰ１≦｜ΔＰ｜＜ΔＰ２）。具体的には、＋ΔＰ１≦ΔＰ＜＋ΔＰ２、または−ΔＰ２＜ΔＰ≦−ΔＰ１である場合。
圧力センサ４の検出圧力Ｐが台数減少用圧力Ａとしての第一上限圧力ＰＨ１以上になると１台停止させる。この場合も、１台停止させても第一上限圧力ＰＨ１以上を維持する場合、所定の連続停止防止時間を経過するごとに１台停止させるが、即時減少用圧力Ｃとしての第二上限圧力ＰＨ２以上になれば、連続停止防止時間の経過を待つことなくさらにもう１台停止させる。
【００３９】
つまり、図２において、「１台停止」領域に入ることで１台を停止させても、なおその領域に留まる場合には、運転中の圧縮機２がある限り、連続停止防止時間ごとに１台ずつ圧縮機２を停止させる。また、その間、「さらに１台停止」領域に入れば、連続停止防止時間を経過しないでも、さらに１台を停止させる。
【００４０】
逆に、圧力センサ４の検出圧力Ｐが台数増加用圧力Ｂとしての第一下限圧力ＰＬ１以下になると１台起動させる。この場合も、１台起動させても第一下限圧力ＰＬ１以下を維持する場合、所定の連続起動防止時間を経過するごとに１台起動させるが、即時増加用圧力Ｄとしての第二下限圧力ＰＬ２以下になれば、連続起動防止時間の経過を待つことなくさらにもう１台起動させる。
【００４１】
つまり、図２において、「１台起動」領域に入ることで１台を起動させても、なおその領域に留まる場合には、停止中の圧縮機２がある限り、連続起動防止時間ごとに１台ずつ圧縮機２を起動させる。また、その間、「さらに１台起動」領域に入れば、連続起動防止時間を経過しないでも、さらに１台を起動させる。
【００４２】
（３）圧力変化率ΔＰの絶対値が第二設定値ΔＰ２以上である場合（｜ΔＰ｜≧ΔＰ２）。具体的には、ΔＰ≧＋ΔＰ２、またはΔＰ≦−ΔＰ２である場合。
レシーバタンク３内の圧力上昇時（圧力変化率ΔＰがプラスの場合つまりΔＰ≧＋ΔＰ２の場合）には、圧力センサ４の検出圧力Ｐが台数減少用圧力Ａとしての第一下限圧力ＰＬ１以上であると１台停止させる。この場合も、１台停止させても第一下限圧力ＰＬ１以上を維持する場合、所定の連続停止防止時間を経過するごとに１台停止させるが、即時減少用圧力Ｃとしての第一上限圧力ＰＨ１以上になれば、連続停止防止時間の経過を待つことなくさらにもう１台停止させる。そして、それでも第二上限圧力ＰＨ２以上になれば、さらにもう１台のフルロードロック状態を解除する。
【００４３】
つまり、図２において「１台停止」領域に入ることで１台を停止させても、なおその領域に留まる場合には、運転中の圧縮機２がある限り、連続停止防止時間ごとに１台ずつ圧縮機２を停止させる。また、その間、「さらに１台停止」領域に入れば、連続停止防止時間を経過しないでも、さらに１台を停止させる。さらに、「フルロードロック解除」領域に入れば、全負荷運転中の圧縮機２があれば、さらに１台のフルロードロック状態を解除する。
【００４４】
なお、「フルロードロック解除」領域では合計２台の圧縮機２が容量制御中になるが（それ以前に１台は容量制御中であるので）、圧力センサ４の検出圧力Ｐが第二上限圧力ＰＨ２未満になるか、圧力変化率ΔＰが＋ΔＰ２未満になると、その内の１台がフルロードロック状態つまり全負荷運転に戻される。
【００４５】
逆に、レシーバタンク３内の圧力下降時（圧力変化率ΔＰがマイナスの場合つまりΔＰ≦−ΔＰ２の場合）には、圧力センサ４の検出圧力Ｐが台数増加用圧力Ｂとしての第一上限圧力ＰＨ１以下であると１台起動させる。この場合も、１台起動させても第一上限圧力ＰＨ１以下を維持する場合、所定の連続起動防止時間を経過するごとに１台起動させるが、即時増加用圧力Ｄとしての第一下限圧力ＰＬ１以下になれば、連続起動防止時間の経過を待つことなくさらにもう１台起動させる。
【００４６】
つまり、図２において「１台起動」領域に入ることで１台を起動させても、なおその領域に留まる場合には、停止中の圧縮機２がある限り、連続起動防止時間ごとに１台ずつ圧縮機２を起動させる。また、その間、「さらに１台起動」領域に入れば、連続起動防止時間を経過しないでも、さらに１台を起動させる。
【００４７】
本実施例の圧縮機台数制御システム１によれば、圧縮機２による圧縮空気の吐出量と、圧縮空気利用機器による圧縮空気の使用量との差を圧力変化率でとらえ、圧力変化率ΔＰが大きいときは、圧縮機２を起動または停止させる圧力の閾値を変える。しかも、圧縮機２の連続的な起動または停止については所定の猶予時間を空けて行いつつも、圧力変化率ΔＰが大きな領域では、即時減少用圧力Ｃ以上になるか即時増加用圧力Ｄ以下になれば所定時間の経過を待つことなく１台停止または１台起動させる。これにより、圧縮空気の吐出量と使用量との差を迅速に解消して、圧力変動を抑えることができる。
【００４８】
本発明の圧縮機台数制御システム１は、前記実施例の構成に限らず適宜変更可能である。たとえば、各圧縮機２は、アンローダ機能を有していてもよい。その場合、前記実施例において、圧縮機２の起動と停止は、圧縮機２のロードとアンロードとすればよい。
【００４９】
また、前記実施例では、同時に複数台の圧縮機２を運転する場合には、１台を容量制御し他を全負荷運転したが、その容量制御の方法は、前記実施例のように圧縮機２の吸込側に設けた容量調整弁に限らず、従来公知の他の構成を採用することもできる。さらに、容量制御せずに、すべての圧縮機２を単にオンオフ制御やロード・アンロード制御するだけでもよい。
【００５０】
また、前記実施例では、各圧縮機２からの圧縮空気はレシーバタンク３を介して圧縮空気利用機器へ送り、そのレシーバタンク３に圧力センサ４を設けたが、レシーバタンク３以外に、各圧縮機２から圧縮空気が供給される箇所、あるいは圧縮空気利用機器へ圧縮空気を送る箇所に、圧力センサ４を設けてもよい。
【００５１】
さらに、前記実施例では、各圧縮機２は互いに同一の構成および吐出容量としたが、場合によりこれらは異ならせてもよい。また、図２の台数増減表において、横軸の圧力変化率は五つの領域に分けたが、この領域数は適宜に増減可能である。同様に、縦軸の圧力は第一下限圧力ＰＬ１、第一上限圧力ＰＨ１、第二下限圧力ＰＬ２、第二上限圧力ＰＨ２で分けたが、これも適宜に増減できる。
【符号の説明】
【００５２】
１ 圧縮機台数制御システム
２ 圧縮機
３ レシーバタンク
４ 圧力センサ
５ 台数制御器
Ａ 台数減少用圧力
Ｂ 台数増加用圧力
Ｃ 即時減少用圧力
Ｄ 即時増加用圧力
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数台の空気圧縮機を備え、圧縮空気の使用負荷に応じて圧縮機の運転台数を変更する圧縮機台数制御システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、下記特許文献１に開示されるように、圧力とその変化率とに基づき、圧縮機の運転台数を増減する圧力閾値を変更することが提案されている。
【０００３】
また、下記特許文献２に開示されるように、圧縮機を順次起動または順次停止しようとする際には、所定の猶予時間を空けて行うのが通常である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１２０４９７号公報（特許請求の範囲、段落番号０１４０−０１５５、図１５、図１６）
【特許文献２】特開２０１０−１９０１９７号公報（段落番号０００６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、圧力変化率が大きくしかも目標圧力範囲から大きく離れようとした場合にまで、圧縮機を順次起動または順次停止するのに所定時間の経過まで逐一待機していたのでは、圧縮機の吐出量と圧縮空気利用機器の使用量との差を迅速に是正することができない。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、圧縮機の吐出量と圧縮空気利用機器の使用量との差を迅速に是正して、圧力変動を抑えることができる圧縮機台数制御システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、複数台の圧縮機と、これら圧縮機から圧縮空気が供給されると共に圧縮空気利用機器へ圧縮空気を送る箇所に設けられ、圧縮空気の圧力を検出する圧力センサと、この圧力センサの検出圧力とその圧力変化率とに基づき前記圧縮機の運転台数を変更する台数制御器とを備え、前記台数制御器は、前記圧力センサの検出圧力が台数減少用圧力以上になると前記圧縮機を１台停止させる一方、前記圧力センサの検出圧力が台数増加用圧力以下になると前記圧縮機を１台起動させ、それでも前記圧力センサの検出圧力が前記台数減少用圧力以上または前記台数増加用圧力以下の状態を維持する場合、所定時間を経過するごとに前記圧縮機を１台停止または１台起動させるが、圧力変化率の絶対値が設定値以上の領域では、前記圧力センサの検出圧力が即時減少用圧力以上になるか即時増加用圧力以下になれば、前記所定時間の経過を待つことなくさらに１台停止または１台起動させることを特徴とする圧縮機台数制御システムである。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、圧力センサの検出圧力が台数減少用圧力以上になると圧縮機を１台停止させ、それでも台数減少用圧力以上を維持する場合、所定時間（連続停止防止時間）を経過するごとに圧縮機を１台停止させるが、圧力変化率の絶対値が設定値以上の領域では、圧力センサの検出圧力が即時減少用圧力以上になれば、所定時間の経過を待つことなく１台停止させる。また、圧力センサの検出圧力が台数増加用圧力以下になると圧縮機を１台起動させ、それでも台数増加用圧力以下を維持する場合、所定時間（連続起動防止時間）を経過するごとに圧縮機を１台起動させるが、圧力変化率の絶対値が設定値以上の領域では、圧力センサの検出圧力が即時増加用圧力以下になれば、所定時間の経過を待つことなく１台起動させる。このように、圧力変化率が設定値以上に大きく、しかも目標圧力範囲から大きく離れようとした場合には、所定時間の経過を待つことなく、即時減少用圧力以上で１台停止したり、即時増加用圧力以下で１台起動したりするので、圧縮機の吐出量と圧縮空気利用機器の使用量との差を迅速に是正することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記台数制御器により運転台数を減少させるか否かの境界値としての前記台数減少用圧力は、圧力変化率がプラス側へ大きくなるほど低圧になるよう設定され、前記台数制御器により運転台数を増加させるか否かの境界値としての前記台数増加用圧力は、圧力変化率がマイナス側へ大きくなるほど高圧になるよう設定され、前記圧力センサの検出圧力が前記台数減少用圧力以上になると、前記圧縮機を１台停止させ、それでも台数減少用圧力以上を維持する場合、所定の連続停止防止時間を経過するごとに前記圧縮機を１台停止させるが、圧力変化率の絶対値が設定値以上の領域では、前記台数減少用圧力よりも高圧で設定された前記即時減少用圧力以上になれば、前記連続停止防止時間の経過を待つことなくさらに１台停止させ、前記圧力センサの検出圧力が前記台数増加用圧力以下になると、前記圧縮機を１台起動させ、それでも台数増加用圧力以下を維持する場合、所定の連続起動防止時間を経過するごとに前記圧縮機を１台起動させるが、圧力変化率の絶対値が設定値以上の領域では、前記台数増加用圧力よりも低圧で設定された前記即時増加用圧力以下になれば、前記連続起動防止時間の経過を待つことなくさらに１台起動させることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機台数制御システムである。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、圧縮機による圧縮空気の吐出量と、圧縮空気利用機器による圧縮空気の使用量との差を圧力変化率でとらえ、圧力変化率が大きいときは、圧縮機を起動または停止させる圧力の閾値を変えることで、圧縮空気の吐出量と使用量との差を迅速に解消して、圧力変動を抑えることができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、前記即時減少用圧力は、圧力変化率の絶対値が大きいほど低圧に設定され、前記即時増加用圧力は、圧力変化率の絶対値が大きいほど高圧に設定されることを特徴とする請求項２に記載の圧縮機台数制御システムである。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、即時減少用圧力および即時増加用圧力を圧力変化率に応じて異ならせ、圧縮機を追加で随時停止または随時起動させる圧力の閾値を変えた。これにより、圧縮空気の吐出量と使用量との差を迅速に解消して、圧力変動を抑えることができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、前記各圧縮機は、同時に複数台が運転される場合、１台が容量制御され、他は全負荷運転され、前記各圧縮機からの圧縮空気は、共通のレシーバタンクへ供給された後、一または複数の圧縮空気利用機器へ送られ、前記圧力センサは、前記レシーバタンクに設置され、圧力変化率ΔＰの絶対値が第一設定値ΔＰ１未満である場合には、前記圧力センサの検出圧力Ｐが、前記台数減少用圧力としての第二上限圧力ＰＨ２以上になると１台停止させる一方、前記台数増加用圧力としての第二下限圧力ＰＬ２以下になると１台起動させ、圧力変化率ΔＰの絶対値が第一設定値ΔＰ１以上であるが第二設定値ΔＰ２未満である場合には、前記圧力センサの検出圧力Ｐが前記台数減少用圧力としての第一上限圧力ＰＨ１以上になると１台停止させ、それでも第一上限圧力ＰＨ１以上を維持する場合、所定の連続停止防止時間を経過するごとに１台停止させるが、前記第一上限圧力ＰＨ１よりも高圧の前記即時減少用圧力としての第二上限圧力ＰＨ２以上になれば、前記連続停止防止時間の経過を待つことなくさらにもう１台停止させる一方、前記圧力センサの検出圧力Ｐが前記台数増加用圧力としての第一下限圧力ＰＬ１以下になると１台起動させ、それでも第一下限圧力ＰＬ１以下を維持する場合、所定の連続起動防止時間を経過するごとに１台起動させるが、前記第一下限圧力ＰＬ１よりも低圧の前記即時増加用圧力としての第二下限圧力ＰＬ２以下になれば、前記連続起動防止時間の経過を待つことなくさらに１台起動させ、圧力変化率ΔＰの絶対値が第二設定値ΔＰ２以上である場合には、前記レシーバタンク内の圧力上昇時には、前記圧力センサの検出圧力Ｐが前記台数減少用圧力としての第一下限圧力ＰＬ１以上であると１台停止させ、それでも第一下限圧力ＰＬ１以上を維持する場合、所定の連続停止防止時間を経過するごとに１台停止させるが、前記第一下限圧力ＰＬ１よりも高圧の前記即時減少用圧力としての第一上限圧力ＰＨ１以上になれば、前記連続停止防止時間の経過を待つことなくさらにもう１台停止させる一方、前記レシーバタンク内の圧力下降時には、前記圧力センサの検出圧力Ｐが前記台数増加用圧力としての第一上限圧力ＰＨ１以下であると１台起動させ、それでも第一上限圧力ＰＨ１以下を維持する場合、所定の連続起動防止時間を経過するごとに１台起動させるが、前記第一上限圧力ＰＨ１よりも低圧の前記即時増加用圧力としての第一下限圧力ＰＬ１以下になれば、前記連続起動防止時間の経過を待つことなくさらにもう１台起動させることを特徴とする請求項３に記載の圧縮機台数制御システムである。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、１台は容量制御することで、圧縮空気の使用量に追従した圧縮空気の製造が容易となる。また、圧力変化率ΔＰの大きさに応じて、圧縮機を起動または停止させる閾値を変えることで、圧縮空気の吐出量と使用量との差を迅速に解消して、圧力変動を抑えることができる。
【００１５】
さらに、請求項５に記載の発明は、圧力変化率ΔＰの絶対値が第二設定値ΔＰ２以上である場合には、前記レシーバタンク内の圧力上昇時には、前記圧力センサの検出圧力Ｐが前記第一下限圧力ＰＬ１以上であると１台停止させ、それでも第一下限圧力ＰＬ１以上を維持する場合、所定の連続停止防止時間を経過するごとに１台停止させるが、前記第一下限圧力ＰＬ１よりも高圧の前記第一上限圧力ＰＨ１以上になれば、前記連続停止防止時間の経過を待つことなくさらにもう１台停止させ、前記第一上限圧力ＰＨ１よりも高圧の前記第二上限圧力ＰＨ２以上になれば、さらにもう１台の全負荷運転のロック状態を解除することを特徴とする請求項４に記載の圧縮機台数制御システムである。
【００１６】
請求項５に記載の発明によれば、圧力変化率が大きく、しかも圧力が所定以上に高くなった場合には、容量制御する圧縮機の台数を増やすことで、圧縮空気の吐出量と使用量との差を迅速に解消して、圧力変動を抑えることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、圧縮機の吐出量と圧縮空気利用機器の使用量との差を迅速に是正して、圧力変動を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の圧縮機台数制御システムの一実施例を示す概略図である。
【図２】図１の圧縮機台数制御システムによる台数制御方法の一例を示す図であり、運転中の各圧縮機の吐出圧力、レシーバタンク内の圧力、運転台数増減表を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の圧縮機台数制御システムの一実施例を示す概略図である。本実施例の圧縮機台数制御システム１は、複数台の圧縮機２，２，…と、これら圧縮機２から圧縮空気が供給されるレシーバタンク３と、このレシーバタンク３内の圧力を検出する圧力センサ４と、この圧力センサ４の検出圧力などに基づき前記各圧縮機２を制御する台数制御器５とを備える。
【００２０】
各圧縮機２は、電動式の空気圧縮機であり、圧縮機本体がモータで駆動され、外気を吸入し圧縮して吐出する。各圧縮機２からの圧縮空気は、共通のレシーバタンク３を介して、一または複数の各種の圧縮空気利用機器（図示省略）へ送られる。
【００２１】
各圧縮機２は、スクリュー式、ターボ式またはレシプロ式など、その構成を特に問わないが、典型的には互いに同一の構成とされる。また、各圧縮機２は、典型的には、同一の吐出容量とされる。
【００２２】
本実施例の各圧縮機２は、容量制御可能に構成される。ここでは、機械的に自力で容量制御可能とされる。容量制御の具体的構成は特に問わないが、本実施例では、圧縮機２の吸込側に設けた容量調整弁（図示省略）の開度を調整することでなされる。
【００２３】
容量調整弁は、圧縮機２の吐出側の圧力を所望に維持するように、自力で開度を調整する。つまり、圧縮機２の吐出側の圧力が上昇するのに伴い、容量調整弁は開度を絞って吸入量を減少させ、これにより圧縮機２は吐出量を減少させる一方、圧縮機２の吐出側の圧力が低下するのに伴い、容量調整弁は開度を拡げて吸入量を増加させ、これにより圧縮機２は吐出量を増加させる。
【００２４】
より具体的には、容量調整弁は、図２において、圧縮機２の吐出側の圧力を、下限圧力ＰＬと上限圧力ＰＨとの間に維持するように開度を調整する。この場合、容量調整弁は、圧縮機２の吐出側の圧力が下限圧力ＰＬ以下になると全開される一方、上限圧力ＰＨ以上になると全閉される。また、下限圧力ＰＬと上限圧力ＰＨとの間では、下限圧力ＰＬから上限圧力ＰＨへ行くに従って比例的に開度が絞られる。このように、下限圧力ＰＬと上限圧力ＰＨとの圧力範囲が、容量調整弁の制御範囲とされる。なお、万一、圧縮機２の吐出側の圧力が所定の停止圧力ＰＳを超えると、圧縮機２は強制停止される。
【００２５】
本実施例の各圧縮機２は、全負荷（フルロード）運転に保持するためのフルロードロック機能を備える。フルロードロックされると、容量調整弁は全開に保持され、圧縮機２は全負荷運転する。従って、本実施例では、各圧縮機２は、フルロードロックされた状態では、全負荷運転する一方、フルロードロックを解除された状態では、容量調整弁により容量制御される。各圧縮機２の運転の有無、フルロードロックの有無は、台数制御器５により圧縮機２ごとに個別に設定できる。
【００２６】
レシーバタンク３は、各圧縮機２から圧縮空気が供給される一方、一または複数の圧縮空気利用機器へ圧縮空気を供給する中空容器である。レシーバタンク３内の圧力を検出可能に、圧力センサ４が設けられる。
【００２７】
台数制御器５は、各圧縮機２および圧力センサ４に接続され、圧力センサ４による検出圧力などに基づき、各圧縮機２を制御する。本実施例では、各圧縮機２の運転の有無（つまり運転台数の変更）と、運転中の圧縮機２のフルロードロックの有無とを切り替える。具体的な制御方法は、以下のとおりである。
【００２８】
図２は、本実施例の圧縮機台数制御システム１による台数制御方法の一例を示す図であり、運転中の各圧縮機２の吐出圧力と、レシーバタンク３内の圧力（つまり圧力センサ４の検出圧力）と、運転台数増減表とを示している。運転台数増減表では、レシーバタンク３内の圧力Ｐとその変化率ΔＰとに基づき、圧縮機２を如何に発停させるか、言い換えれば運転台数を如何に増減させるかを示している。この制御は、圧力センサ４の検出圧力Ｐと圧力変化率ΔＰとをそれぞれ所定周期で求め、それに基づき行われる。本実施例では、検出圧力Ｐとして、台数制御器５のＣＰＵの演算周期の所定回数分（たとえば２０回分）の平均値が用いられ、圧力変化率ΔＰとして、直近の所定時間（たとえば直近２０秒）の平均値が用いられる。
【００２９】
圧力変化率ΔＰとは、所定時間当たりの変動圧力である。圧力変化率ΔＰがマイナスの場合、レシーバタンク３内の圧力は減少傾向にあり、圧力変化率ΔＰがプラスの場合、レシーバタンク３内の圧力は増加傾向にある。圧縮空気利用機器による圧縮空気の使用量が、圧縮機２による圧縮空気の吐出量よりも多い場合、レシーバタンク３内の圧力は減少し、逆に、圧縮機２による圧縮空気の吐出量が、圧縮空気利用機器による圧縮空気の使用量よりも多い場合、レシーバタンク３内の圧力は増加する。
【００３０】
圧縮機２からレシーバタンク３への配管の圧力損失により、レシーバタンク３内の圧力は、圧縮機２の吐出圧力よりも若干低圧になる。そのため、図２において若干傾きのある破線で結んで示すように、レシーバタンク３内の圧力ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＨ１，ＰＨ２は、それぞれ、圧縮機２の吐出圧力ＰＬ１´，ＰＬ２´，ＰＨ１´，ＰＨ２´と対応する。
【００３１】
台数制御器５は、圧力センサ４の検出圧力Ｐと、予め設定した圧力値とを比較して、圧縮機２の運転台数を増減する。この際、運転台数を変更する圧力値は、圧力センサ４の検出圧力の圧力変化率ΔＰに基づき異なるよう設定されるのがよい。
【００３２】
つまり、まず、台数制御器５は、圧力センサ４の検出圧力Ｐが台数減少用圧力Ａ以上になると圧縮機２を１台停止させる一方、圧力センサ４の検出圧力Ｐが台数増加用圧力Ｂ以下になると圧縮機２を１台起動させる。そして、好ましくは、台数制御器５により運転台数を減少させるか否かの境界値としての台数減少用圧力Ａは、圧力変化率ΔＰがプラス側へ大きくなるほど段階的に低圧になるよう設定される。また、台数制御器５により運転台数を増加させるか否かの境界値としての台数増加用圧力Ｂは、圧力変化率ΔＰがマイナス側へ大きくなるほど段階的に高圧になるよう設定される。
【００３３】
そして、台数制御器５は、圧力センサ４の検出圧力Ｐが台数減少用圧力Ａ以上または台数増加用圧力Ｂ以下の状態を維持する場合、所定時間（連続停止防止時間，連続起動防止時間）を経過するごとに前記圧縮機２を１台停止または１台起動させるが、圧力変化率ΔＰの絶対値｜ΔＰ｜が設定値（ΔＰ１）以上の領域では、圧力センサ４の検出圧力Ｐが即時減少用圧力Ｃ以上になるか即時増加用圧力Ｄ以下になれば、前記所定時間の経過を待つことなくさらに１台停止または１台起動させる。なお、即時減少用圧力Ｃは、圧力変化率ΔＰの絶対値が大きいほど低圧に設定され、即時増加用圧力Ｄは、圧力変化率ΔＰの絶対値が大きいほど高圧に設定されるのがよい。また、連続停止防止時間と連続起動防止時間とは、互いに異なってもよいし同じでもよい。
【００３４】
本実施例では、台数制御器５は、１台の圧縮機２のみを運転する場合には、その１台は容量制御する一方、同時に複数台の圧縮機２を運転する場合には、１台を容量制御し、他を全負荷運転する。この際、最先に起動された圧縮機２を容量制御し、後続の圧縮機２は全負荷運転する。そのため、既に運転中の圧縮機２がある場合において、運転台数を増加させる際には、全負荷運転の圧縮機２を追加することになる。逆に、複数台の圧縮機２を運転中に、運転台数を減少させる際には、それまで容量制御していた先発機（最先に起動された圧縮機２）を停止させ、その代わりに次発機（２番目に起動された圧縮機２）を容量制御に切り替える。そして、以後は、この次発機が先発機として容量制御され、停止させる際の優先度が最も高くなる。
【００３５】
以下、レシーバタンク３内の圧力Ｐとその変化率ΔＰとを用いた具体的制御について、図２に基づき説明する。なお、第一下限圧力ＰＬ１よりも低圧で第二下限圧力ＰＬ２が設定され、第一上限圧力ＰＨ１よりも高圧で第二上限圧力ＰＨ２が設定され、第一下限圧力ＰＬ１および第二下限圧力ＰＬ２は、第一上限圧力ＰＨ１および第二上限圧力ＰＨ２よりも低圧に設定される。さらに、第一下限圧力ＰＬ１と第一上限圧力ＰＨ１との間の圧力は、各圧縮機２の容量調整弁の制御範囲ＰＬ〜ＰＨと対応するか、この制御範囲を含む形で設定される。また、各設定値ΔＰ１，ΔＰ２は、圧縮機１台分の全負荷運転時の吐出容量を考慮して設定される。
【００３６】
（１）圧力変化率ΔＰの絶対値が第一設定値ΔＰ１未満である場合（｜ΔＰ｜＜ΔＰ１）。具体的には、−ΔＰ１＜ΔＰ＜＋ΔＰ１である場合。
圧力センサ４の検出圧力Ｐが台数減少用圧力Ａとしての第二上限圧力ＰＨ２以上になると１台停止させる。これにより通常は圧力が第二上限圧力ＰＨ２を下回るが、この間も圧縮空気の使用負荷が減少し続けると、圧力が第二上限圧力ＰＨ２以上を維持する場合がある。その場合、所定の連続停止防止時間を経過するごとに圧縮機２を１台停止させる。つまり、圧力センサ４の検出圧力Ｐが図２における「１台停止」領域に留まる場合には、運転中の圧縮機２がある限り、連続停止防止時間を経過するごとに１台ずつ停止させる。
【００３７】
逆に、圧力センサ４の検出圧力Ｐが台数増加用圧力Ｂとしての第二下限圧力ＰＬ２以下になると１台起動させる。これにより通常は圧力が第二下限圧力ＰＬ２を上回るが、この間も圧縮空気の使用負荷が増加し続けると、圧力が第二下限圧力ＰＬ２以下を維持する場合がある。その場合、所定の連続起動防止時間を経過するごとに圧縮機２を１台起動させる。つまり、圧力センサ４の検出圧力Ｐが図２における「１台起動」領域に留まる場合には、停止中の圧縮機２がある限り、連続起動防止時間を経過するごとに１台ずつ起動させる。
【００３８】
（２）圧力変化率ΔＰの絶対値が第一設定値ΔＰ１以上であるが第二設定値ΔＰ２未満である場合（ΔＰ１≦｜ΔＰ｜＜ΔＰ２）。具体的には、＋ΔＰ１≦ΔＰ＜＋ΔＰ２、または−ΔＰ２＜ΔＰ≦−ΔＰ１である場合。
圧力センサ４の検出圧力Ｐが台数減少用圧力Ａとしての第一上限圧力ＰＨ１以上になると１台停止させる。この場合も、１台停止させても第一上限圧力ＰＨ１以上を維持する場合、所定の連続停止防止時間を経過するごとに１台停止させるが、即時減少用圧力Ｃとしての第二上限圧力ＰＨ２以上になれば、連続停止防止時間の経過を待つことなくさらにもう１台停止させる。
【００３９】
つまり、図２において、「１台停止」領域に入ることで１台を停止させても、なおその領域に留まる場合には、運転中の圧縮機２がある限り、連続停止防止時間ごとに１台ずつ圧縮機２を停止させる。また、その間、「さらに１台停止」領域に入れば、連続停止防止時間を経過しないでも、さらに１台を停止させる。
【００４０】
逆に、圧力センサ４の検出圧力Ｐが台数増加用圧力Ｂとしての第一下限圧力ＰＬ１以下になると１台起動させる。この場合も、１台起動させても第一下限圧力ＰＬ１以下を維持する場合、所定の連続起動防止時間を経過するごとに１台起動させるが、即時増加用圧力Ｄとしての第二下限圧力ＰＬ２以下になれば、連続起動防止時間の経過を待つことなくさらにもう１台起動させる。
【００４１】
つまり、図２において、「１台起動」領域に入ることで１台を起動させても、なおその領域に留まる場合には、停止中の圧縮機２がある限り、連続起動防止時間ごとに１台ずつ圧縮機２を起動させる。また、その間、「さらに１台起動」領域に入れば、連続起動防止時間を経過しないでも、さらに１台を起動させる。
【００４２】
（３）圧力変化率ΔＰの絶対値が第二設定値ΔＰ２以上である場合（｜ΔＰ｜≧ΔＰ２）。具体的には、ΔＰ≧＋ΔＰ２、またはΔＰ≦−ΔＰ２である場合。
レシーバタンク３内の圧力上昇時（圧力変化率ΔＰがプラスの場合つまりΔＰ≧＋ΔＰ２の場合）には、圧力センサ４の検出圧力Ｐが台数減少用圧力Ａとしての第一下限圧力ＰＬ１以上であると１台停止させる。この場合も、１台停止させても第一下限圧力ＰＬ１以上を維持する場合、所定の連続停止防止時間を経過するごとに１台停止させるが、即時減少用圧力Ｃとしての第一上限圧力ＰＨ１以上になれば、連続停止防止時間の経過を待つことなくさらにもう１台停止させる。そして、それでも第二上限圧力ＰＨ２以上になれば、さらにもう１台のフルロードロック状態を解除する。
【００４３】
つまり、図２において「１台停止」領域に入ることで１台を停止させても、なおその領域に留まる場合には、運転中の圧縮機２がある限り、連続停止防止時間ごとに１台ずつ圧縮機２を停止させる。また、その間、「さらに１台停止」領域に入れば、連続停止防止時間を経過しないでも、さらに１台を停止させる。さらに、「フルロードロック解除」領域に入れば、全負荷運転中の圧縮機２があれば、さらに１台のフルロードロック状態を解除する。
【００４４】
なお、「フルロードロック解除」領域では合計２台の圧縮機２が容量制御中になるが（それ以前に１台は容量制御中であるので）、圧力センサ４の検出圧力Ｐが第二上限圧力ＰＨ２未満になるか、圧力変化率ΔＰが＋ΔＰ２未満になると、その内の１台がフルロードロック状態つまり全負荷運転に戻される。
【００４５】
逆に、レシーバタンク３内の圧力下降時（圧力変化率ΔＰがマイナスの場合つまりΔＰ≦−ΔＰ２の場合）には、圧力センサ４の検出圧力Ｐが台数増加用圧力Ｂとしての第一上限圧力ＰＨ１以下であると１台起動させる。この場合も、１台起動させても第一上限圧力ＰＨ１以下を維持する場合、所定の連続起動防止時間を経過するごとに１台起動させるが、即時増加用圧力Ｄとしての第一下限圧力ＰＬ１以下になれば、連続起動防止時間の経過を待つことなくさらにもう１台起動させる。
【００４６】
つまり、図２において「１台起動」領域に入ることで１台を起動させても、なおその領域に留まる場合には、停止中の圧縮機２がある限り、連続起動防止時間ごとに１台ずつ圧縮機２を起動させる。また、その間、「さらに１台起動」領域に入れば、連続起動防止時間を経過しないでも、さらに１台を起動させる。
【００４７】
本実施例の圧縮機台数制御システム１によれば、圧縮機２による圧縮空気の吐出量と、圧縮空気利用機器による圧縮空気の使用量との差を圧力変化率でとらえ、圧力変化率ΔＰが大きいときは、圧縮機２を起動または停止させる圧力の閾値を変える。しかも、圧縮機２の連続的な起動または停止については所定の猶予時間を空けて行いつつも、圧力変化率ΔＰが大きな領域では、即時減少用圧力Ｃ以上になるか即時増加用圧力Ｄ以下になれば所定時間の経過を待つことなく１台停止または１台起動させる。これにより、圧縮空気の吐出量と使用量との差を迅速に解消して、圧力変動を抑えることができる。
【００４８】
本発明の圧縮機台数制御システム１は、前記実施例の構成に限らず適宜変更可能である。たとえば、各圧縮機２は、アンローダ機能を有していてもよい。その場合、前記実施例において、圧縮機２の起動と停止は、圧縮機２のロードとアンロードとすればよい。
【００４９】
また、前記実施例では、同時に複数台の圧縮機２を運転する場合には、１台を容量制御し他を全負荷運転したが、その容量制御の方法は、前記実施例のように圧縮機２の吸込側に設けた容量調整弁に限らず、従来公知の他の構成を採用することもできる。さらに、容量制御せずに、すべての圧縮機２を単にオンオフ制御やロード・アンロード制御するだけでもよい。
【００５０】
また、前記実施例では、各圧縮機２からの圧縮空気はレシーバタンク３を介して圧縮空気利用機器へ送り、そのレシーバタンク３に圧力センサ４を設けたが、レシーバタンク３以外に、各圧縮機２から圧縮空気が供給される箇所、あるいは圧縮空気利用機器へ圧縮空気を送る箇所に、圧力センサ４を設けてもよい。
【００５１】
さらに、前記実施例では、各圧縮機２は互いに同一の構成および吐出容量としたが、場合によりこれらは異ならせてもよい。また、図２の台数増減表において、横軸の圧力変化率は五つの領域に分けたが、この領域数は適宜に増減可能である。同様に、縦軸の圧力は第一下限圧力ＰＬ１、第一上限圧力ＰＨ１、第二下限圧力ＰＬ２、第二上限圧力ＰＨ２で分けたが、これも適宜に増減できる。
【符号の説明】
【００５２】
１ 圧縮機台数制御システム
２ 圧縮機
３ レシーバタンク
４ 圧力センサ
５ 台数制御器
Ａ 台数減少用圧力
Ｂ 台数増加用圧力
Ｃ 即時減少用圧力
Ｄ 即時増加用圧力
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数台の圧縮機と、
これら圧縮機から圧縮空気が供給されると共に圧縮空気利用機器へ圧縮空気を送る箇所に設けられ、圧縮空気の圧力を検出する圧力センサと、
この圧力センサの検出圧力とその圧力変化率とに基づき前記圧縮機の運転台数を変更する台数制御器とを備え、
前記台数制御器は、前記圧力センサの検出圧力が台数減少用圧力以上になると前記圧縮機を１台停止させる一方、前記圧力センサの検出圧力が台数増加用圧力以下になると前記圧縮機を１台起動させ、
それでも前記圧力センサの検出圧力が前記台数減少用圧力以上または前記台数増加用圧力以下の状態を維持する場合、所定時間を経過するごとに前記圧縮機を１台停止または１台起動させるが、圧力変化率の絶対値が設定値以上の領域では、前記圧力センサの検出圧力が即時減少用圧力以上になるか即時増加用圧力以下になれば、前記所定時間の経過を待つことなくさらに１台停止または１台起動させる
ことを特徴とする圧縮機台数制御システム。
【請求項２】
前記台数制御器により運転台数を減少させるか否かの境界値としての前記台数減少用圧力は、圧力変化率がプラス側へ大きくなるほど低圧になるよう設定され、
前記台数制御器により運転台数を増加させるか否かの境界値としての前記台数増加用圧力は、圧力変化率がマイナス側へ大きくなるほど高圧になるよう設定され、
前記圧力センサの検出圧力が前記台数減少用圧力以上になると、前記圧縮機を１台停止させ、それでも台数減少用圧力以上を維持する場合、所定の連続停止防止時間を経過するごとに前記圧縮機を１台停止させるが、圧力変化率の絶対値が設定値以上の領域では、前記台数減少用圧力よりも高圧で設定された前記即時減少用圧力以上になれば、前記連続停止防止時間の経過を待つことなくさらに１台停止させ、
前記圧力センサの検出圧力が前記台数増加用圧力以下になると、前記圧縮機を１台起動させ、それでも台数増加用圧力以下を維持する場合、所定の連続起動防止時間を経過するごとに前記圧縮機を１台起動させるが、圧力変化率の絶対値が設定値以上の領域では、前記台数増加用圧力よりも低圧で設定された前記即時増加用圧力以下になれば、前記連続起動防止時間の経過を待つことなくさらに１台起動させる
ことを特徴とする請求項１に記載の圧縮機台数制御システム。
【請求項３】
前記即時減少用圧力は、圧力変化率の絶対値が大きいほど低圧に設定され、
前記即時増加用圧力は、圧力変化率の絶対値が大きいほど高圧に設定される
ことを特徴とする請求項２に記載の圧縮機台数制御システム。
【請求項４】
前記各圧縮機は、同時に複数台が運転される場合、１台が容量制御され、他は全負荷運転され、
前記各圧縮機からの圧縮空気は、共通のレシーバタンクへ供給された後、一または複数の圧縮空気利用機器へ送られ、
前記圧力センサは、前記レシーバタンクに設置され、
圧力変化率ΔＰの絶対値が第一設定値ΔＰ１未満である場合には、前記圧力センサの検出圧力Ｐが、前記台数減少用圧力としての第二上限圧力ＰＨ２以上になると１台停止させる一方、前記台数増加用圧力としての第二下限圧力ＰＬ２以下になると１台起動させ、
圧力変化率ΔＰの絶対値が第一設定値ΔＰ１以上であるが第二設定値ΔＰ２未満である場合には、
前記圧力センサの検出圧力Ｐが前記台数減少用圧力としての第一上限圧力ＰＨ１以上になると１台停止させ、それでも第一上限圧力ＰＨ１以上を維持する場合、所定の連続停止防止時間を経過するごとに１台停止させるが、前記第一上限圧力ＰＨ１よりも高圧の前記即時減少用圧力としての第二上限圧力ＰＨ２以上になれば、前記連続停止防止時間の経過を待つことなくさらにもう１台停止させる一方、
前記圧力センサの検出圧力Ｐが前記台数増加用圧力としての第一下限圧力ＰＬ１以下になると１台起動させ、それでも第一下限圧力ＰＬ１以下を維持する場合、所定の連続起動防止時間を経過するごとに１台起動させるが、前記第一下限圧力ＰＬ１よりも低圧の前記即時増加用圧力としての第二下限圧力ＰＬ２以下になれば、前記連続起動防止時間の経過を待つことなくさらに１台起動させ、
圧力変化率ΔＰの絶対値が第二設定値ΔＰ２以上である場合には、
前記レシーバタンク内の圧力上昇時には、前記圧力センサの検出圧力Ｐが前記台数減少用圧力としての第一下限圧力ＰＬ１以上であると１台停止させ、それでも第一下限圧力ＰＬ１以上を維持する場合、所定の連続停止防止時間を経過するごとに１台停止させるが、前記第一下限圧力ＰＬ１よりも高圧の前記即時減少用圧力としての第一上限圧力ＰＨ１以上になれば、前記連続停止防止時間の経過を待つことなくさらにもう１台停止させる一方、
前記レシーバタンク内の圧力下降時には、前記圧力センサの検出圧力Ｐが前記台数増加用圧力としての第一上限圧力ＰＨ１以下であると１台起動させ、それでも第一上限圧力ＰＨ１以下を維持する場合、所定の連続起動防止時間を経過するごとに１台起動させるが、前記第一上限圧力ＰＨ１よりも低圧の前記即時増加用圧力としての第一下限圧力ＰＬ１以下になれば、前記連続起動防止時間の経過を待つことなくさらにもう１台起動させる
ことを特徴とする請求項３に記載の圧縮機台数制御システム。
【請求項５】
圧力変化率ΔＰの絶対値が第二設定値ΔＰ２以上である場合には、前記レシーバタンク内の圧力上昇時には、前記圧力センサの検出圧力Ｐが前記第一下限圧力ＰＬ１以上であると１台停止させ、それでも第一下限圧力ＰＬ１以上を維持する場合、所定の連続停止防止時間を経過するごとに１台停止させるが、前記第一下限圧力ＰＬ１よりも高圧の前記第一上限圧力ＰＨ１以上になれば、前記連続停止防止時間の経過を待つことなくさらにもう１台停止させ、前記第一上限圧力ＰＨ１よりも高圧の前記第二上限圧力ＰＨ２以上になれば、さらにもう１台の全負荷運転のロック状態を解除する
ことを特徴とする請求項４に記載の圧縮機台数制御システム。
【請求項１】
複数台の圧縮機と、
これら圧縮機から圧縮空気が供給されると共に圧縮空気利用機器へ圧縮空気を送る箇所に設けられ、圧縮空気の圧力を検出する圧力センサと、
この圧力センサの検出圧力とその圧力変化率とに基づき前記圧縮機の運転台数を変更する台数制御器とを備え、
前記台数制御器は、前記圧力センサの検出圧力が台数減少用圧力以上になると前記圧縮機を１台停止させる一方、前記圧力センサの検出圧力が台数増加用圧力以下になると前記圧縮機を１台起動させ、
それでも前記圧力センサの検出圧力が前記台数減少用圧力以上または前記台数増加用圧力以下の状態を維持する場合、所定時間を経過するごとに前記圧縮機を１台停止または１台起動させるが、圧力変化率の絶対値が設定値以上の領域では、前記圧力センサの検出圧力が即時減少用圧力以上になるか即時増加用圧力以下になれば、前記所定時間の経過を待つことなくさらに１台停止または１台起動させる
ことを特徴とする圧縮機台数制御システム。
【請求項２】
前記台数制御器により運転台数を減少させるか否かの境界値としての前記台数減少用圧力は、圧力変化率がプラス側へ大きくなるほど低圧になるよう設定され、
前記台数制御器により運転台数を増加させるか否かの境界値としての前記台数増加用圧力は、圧力変化率がマイナス側へ大きくなるほど高圧になるよう設定され、
前記圧力センサの検出圧力が前記台数減少用圧力以上になると、前記圧縮機を１台停止させ、それでも台数減少用圧力以上を維持する場合、所定の連続停止防止時間を経過するごとに前記圧縮機を１台停止させるが、圧力変化率の絶対値が設定値以上の領域では、前記台数減少用圧力よりも高圧で設定された前記即時減少用圧力以上になれば、前記連続停止防止時間の経過を待つことなくさらに１台停止させ、
前記圧力センサの検出圧力が前記台数増加用圧力以下になると、前記圧縮機を１台起動させ、それでも台数増加用圧力以下を維持する場合、所定の連続起動防止時間を経過するごとに前記圧縮機を１台起動させるが、圧力変化率の絶対値が設定値以上の領域では、前記台数増加用圧力よりも低圧で設定された前記即時増加用圧力以下になれば、前記連続起動防止時間の経過を待つことなくさらに１台起動させる
ことを特徴とする請求項１に記載の圧縮機台数制御システム。
【請求項３】
前記即時減少用圧力は、圧力変化率の絶対値が大きいほど低圧に設定され、
前記即時増加用圧力は、圧力変化率の絶対値が大きいほど高圧に設定される
ことを特徴とする請求項２に記載の圧縮機台数制御システム。
【請求項４】
前記各圧縮機は、同時に複数台が運転される場合、１台が容量制御され、他は全負荷運転され、
前記各圧縮機からの圧縮空気は、共通のレシーバタンクへ供給された後、一または複数の圧縮空気利用機器へ送られ、
前記圧力センサは、前記レシーバタンクに設置され、
圧力変化率ΔＰの絶対値が第一設定値ΔＰ１未満である場合には、前記圧力センサの検出圧力Ｐが、前記台数減少用圧力としての第二上限圧力ＰＨ２以上になると１台停止させる一方、前記台数増加用圧力としての第二下限圧力ＰＬ２以下になると１台起動させ、
圧力変化率ΔＰの絶対値が第一設定値ΔＰ１以上であるが第二設定値ΔＰ２未満である場合には、
前記圧力センサの検出圧力Ｐが前記台数減少用圧力としての第一上限圧力ＰＨ１以上になると１台停止させ、それでも第一上限圧力ＰＨ１以上を維持する場合、所定の連続停止防止時間を経過するごとに１台停止させるが、前記第一上限圧力ＰＨ１よりも高圧の前記即時減少用圧力としての第二上限圧力ＰＨ２以上になれば、前記連続停止防止時間の経過を待つことなくさらにもう１台停止させる一方、
前記圧力センサの検出圧力Ｐが前記台数増加用圧力としての第一下限圧力ＰＬ１以下になると１台起動させ、それでも第一下限圧力ＰＬ１以下を維持する場合、所定の連続起動防止時間を経過するごとに１台起動させるが、前記第一下限圧力ＰＬ１よりも低圧の前記即時増加用圧力としての第二下限圧力ＰＬ２以下になれば、前記連続起動防止時間の経過を待つことなくさらに１台起動させ、
圧力変化率ΔＰの絶対値が第二設定値ΔＰ２以上である場合には、
前記レシーバタンク内の圧力上昇時には、前記圧力センサの検出圧力Ｐが前記台数減少用圧力としての第一下限圧力ＰＬ１以上であると１台停止させ、それでも第一下限圧力ＰＬ１以上を維持する場合、所定の連続停止防止時間を経過するごとに１台停止させるが、前記第一下限圧力ＰＬ１よりも高圧の前記即時減少用圧力としての第一上限圧力ＰＨ１以上になれば、前記連続停止防止時間の経過を待つことなくさらにもう１台停止させる一方、
前記レシーバタンク内の圧力下降時には、前記圧力センサの検出圧力Ｐが前記台数増加用圧力としての第一上限圧力ＰＨ１以下であると１台起動させ、それでも第一上限圧力ＰＨ１以下を維持する場合、所定の連続起動防止時間を経過するごとに１台起動させるが、前記第一上限圧力ＰＨ１よりも低圧の前記即時増加用圧力としての第一下限圧力ＰＬ１以下になれば、前記連続起動防止時間の経過を待つことなくさらにもう１台起動させる
ことを特徴とする請求項３に記載の圧縮機台数制御システム。
【請求項５】
圧力変化率ΔＰの絶対値が第二設定値ΔＰ２以上である場合には、前記レシーバタンク内の圧力上昇時には、前記圧力センサの検出圧力Ｐが前記第一下限圧力ＰＬ１以上であると１台停止させ、それでも第一下限圧力ＰＬ１以上を維持する場合、所定の連続停止防止時間を経過するごとに１台停止させるが、前記第一下限圧力ＰＬ１よりも高圧の前記第一上限圧力ＰＨ１以上になれば、前記連続停止防止時間の経過を待つことなくさらにもう１台停止させ、前記第一上限圧力ＰＨ１よりも高圧の前記第二上限圧力ＰＨ２以上になれば、さらにもう１台の全負荷運転のロック状態を解除する
ことを特徴とする請求項４に記載の圧縮機台数制御システム。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１３−２４１６２（Ｐ２０１３−２４１６２Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６０７６１（Ｐ２０１１−１６０７６１）
【出願日】平成２３年７月２２日（２０１１．７．２２）
【出願人】（０００１７５２７２）三浦工業株式会社 (1,055)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２２日（２０１１．７．２２）
【出願人】（０００１７５２７２）三浦工業株式会社 (1,055)
【Ｆターム（参考）】
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