JP2010190197A - 圧縮機台数制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】消費量の変化に追従して圧縮機を自動制御する場合に、駆動及び停止を繰り返すハンチング制御を防止し、圧縮機の駆動台数を安定させることによって、無用な増台、または、減台を防止することによって省エネルギーを図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】共通の空気槽１２に接続される複数台の圧縮機Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５の吐出量と消費量との差を圧力で捉え、圧力変動に伴う圧縮機の増台、または、減台後の単位時間内の圧力変化の増加傾向、または、減少傾向を検出して、圧力変化による圧縮機Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５の自動制御を行う場合の制御条件に応用することにより、消費風量の変動特性に即した適切な自動制御を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、消費空気（ガス）量の変化を圧力で捉え、その圧力変化により圧縮機の駆動台数を増台、または、減台することにより、消費空気（ガス）量の変化に対応した圧縮空気（ガス）を安定供給する圧縮機台数制御システムに関する。

従来、消費空気（ガス）量の変化を圧力で捉え、検出された圧力が設定圧力以下になった場合には、駆動する圧縮機を１台増台し、設定圧力以上になった場合には、駆動する圧縮機を１台減台する圧縮機の台数制御が行われている。

このような台数制御においては、消費空気（ガス）量に見合った圧縮機を駆動させることになるが、流量計測は変動が大きく制御入力として不向きなため、消費量と圧縮機の吐出量との差を圧力で検出して、圧縮機の増台、または、減台を行っている。

また、特許文献１には、空気槽内の圧縮空気の圧力低下の緩急に関わらず、安定した空気供給を行える圧縮機駆動制御方法として、複数の圧縮機のそれぞれの起動／停止を行い、該圧縮機の吐出空気を空気槽にまとめ、所定圧力範囲の圧縮空気源として供給する為の圧縮機駆動制御方法が記載されている。この圧縮機駆動制御方法においては、空気槽内の所定時間当たりの圧力変化を演算し、演算した所定時間当たりの圧力変化により空気槽内の圧力が所定圧力範囲の下限に到達する時間を演算予測し、演算予測した時間が所定時間より短いときは、停止中の圧縮機を起動させるようにしている。

特開平１１−２８７１８８号公報

ところで、前述した従来の制御においては、消費空気（ガス）量の連続的な変化に伴い、連続的に圧力が低下、または、上昇した場合は、設定される順次起動及び停止インターバルの時間後に、さらに１台の増台、または、減台を行うことになる。例えば、工場ラインの圧縮空気（ガス）の消費量は常に変動し、これに追従して圧縮機の駆動及び停止が頻繁に行われることになる。

このとき、設定圧力の点とインターバルの時間軸の点を使ったデジタル制御では、増台、または、減台後の圧力の変化を適切に判断することができない。したがって、圧力が正常な圧力範囲に向かって回復しつつあっても、インターバル後に設定値以下、または、以上であれば、増台、または、減台制御を行うことになり、圧縮機を駆動し過ぎ、または、停止し過ぎになって、無駄な駆動停止を繰り返すことによって無駄な電力を使用することになる。

そこで、本発明は、前記の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、消費量の変化に追従して圧縮機を自動制御する場合に、駆動及び停止を繰り返すハンチング制御を防止し、圧縮機の駆動台数を最小限とし、かつ、安定させることによって、無用な増台、または、減台を防止することによって省エネルギーを図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。

前述の課題を解決し、前記目的を達成するため、本発明に係る圧縮機台数制御システムは、以下の構成を有するものである。

〔構成１〕
予め設定された順次起動インターバル、または、順次停止インターバルの後に圧力が増台設定圧力、または、減台設定圧力を超えた場合になお圧力が低下、または、上昇している場合に駆動する圧縮機を増台、または、減台させる圧縮機台数制御システムにおいて、圧力変化に伴う圧縮機の増台、または、減台後の単位時間内の圧力変化を検出し、この圧力変化が増大傾向に回復している場合には連続する次の増台を一時的に中止し、また、減少傾向に回復している場合には連続する次の減台を一時的に中止し、その後に圧力が反転して減少傾向になった場合、または、その後に圧力が反転して増大傾向になった場合には、一時的な中止処置を解き、次始動予定機の増台、または、次停止予定機の減台を行うことを特徴とするものである。

〔構成２〕
構成１を有する圧縮機台数制御システムにおいて、圧力変化に伴う圧縮機の増台、または、減台制御の開始直後に空気槽の圧力が０である場合には、一定圧力に回復するまであらかじめ設定した一定の台数の圧縮機を駆動させ、この圧力回復待ちの設定時間後になお圧力が不足している場合には、圧力が増大傾向にある場合はさらなる増台を一時的に中止し、その後圧力が反転して減少傾向になった場合に一時的な中止処置を解いて増台させることを特徴とするものである。

構成１を有する本発明に係る圧縮機台数制御システムにおいては、圧力変化に伴う圧縮機の増台、または、減台後の単位時間内の圧力変化を検出し、この圧力変化が増大傾向に回復している場合には連続する次の増台を一時的に中止し、また、減少傾向に回復している場合には連続する次の減台を一時的に中止し、その後に圧力が反転して減少傾向になった場合、または、その後に圧力が反転して増大傾向になった場合には、一時的な中止処置を解き、次始動予定機の増台、または、次停止予定機の減台を行うので、駆動及び停止を繰り返すハンチング制御が防止され、圧縮機の駆動台数が安定し、無用な増台、または、減台を防止することができる。

すなわち、本発明に係る圧縮機台数制御システムにおいては、アナログ的に圧力の変化傾向を検出することにより、圧力変動に伴う圧縮機の増台、または、減台のハンチング制御を防止し、必要最小限の圧縮機で圧力の安定を図り、より安定した駆動状態を保つことが可能になる。

構成２を有する本発明に係る圧縮機台数制御システムにおいては、圧力変化に伴う圧縮機の増台、または、減台制御の開始直後に空気槽の圧力が０である場合には、一定圧力に回復するまであらかじめ設定した一定の台数の圧縮機を駆動させ、この圧力回復待ちの設定時間後になお圧力が不足している場合には、圧力が増大傾向にある場合はさらなる増台を一時的に中止し、その後圧力が反転して減少傾向になった場合に一時的な中止処置を解いて増台させるので、制御開始直後においても、駆動及び停止を繰り返すハンチング制御が防止され、圧縮機の駆動台数が安定し、無用な増台、または、減台を防止することができる。

すなわち、本発明は、消費量の変化に追従して圧縮機を自動制御する場合に、駆動及び停止を繰り返すハンチング制御を防止し、圧縮機の駆動台数を最小限とし、かつ、安定させることによって、無用な増台、または、減台を防止することにより、省エネルギーを図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ができるものである。

本発明に係る圧縮機台数制御システムの構成を示すブロック図である。 本発明に係る圧縮機台数制御システムにおける圧力の制御状況を示すグラフである。 本発明に係る圧縮機台数制御システムにおける初期充気時間中の圧力の変化を示すグラフである。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明に係る圧縮機台数制御システムの構成を示すブロック図である。

本発明に係る圧縮機台数制御システムは、図１に示すように、複数の圧縮機容量の異なる、または、圧縮機構造の異なる圧縮機群について、圧縮機個々の駆動及び停止を制御するシステムである。

この圧縮機台数制御システムにおいて、各圧縮機Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５からの吐出空気（ガス）は、空気槽１２に貯められ、工場ライン１３に供給される。空気槽１２内の圧力は、圧力計１４により計測される。圧力計１４により計測される圧力は、各圧縮機Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５からの吐出量と工場ライン１３における消費量との差を捉えたものとなる。圧力計１４による計測結果は、自動制御装置１１に送られる。

自動制御装置１１は、圧力計１４による計測結果に基づいて、各圧縮機Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５の駆動及び停止を制御する。自動制御装置１１は、空気槽１２内の圧力が低下した場合には、吐出空気（ガス）の供給量の不足であると判断して、圧縮機を順次駆動し、圧力が上昇した場合には、供給量が過大になったと判断して、圧縮機を順次停止させる。

より具体的には、自動制御装置１１は、予め設定された順次起動インターバルの後に圧力が増台設定圧力を超えた場合に、なお圧力が低下している場合に、駆動する圧縮機を増台させる。また、自動制御装置１１は、予め設定された順次停止インターバルの後に圧力が減台設定圧力を超えた（下回った）場合に、なお圧力が上昇している場合に、駆動する圧縮機を減台させる。

なお、本発明は、消費風量の変化が緩やかで、かつ、変化量が少ない場合の圧縮機の制御に特に好適である。

図２は、本発明に係る圧縮機台数制御システムにおける圧力の制御状況を示すグラフである。

この圧縮機台数制御システムにおいては、図２に示すように、圧力変化に伴う圧縮機の増台後の単位時間内の圧力変化を検出し、この圧力変化が増大傾向に回復している場合には、連続する次の増台を一時的に中止し、その後に圧力が反転して減少傾向になった場合には、一時的な中止処置を解き、次始動予定機の増台を行う。また、この圧縮機台数制御システムにおいては、圧力変化に伴う圧縮機の減台後の単位時間内の圧力変化を検出し、この圧力変化が減少傾向に回復している場合には連続する次の減台を一時的に中止し、その後に圧力が反転して増大傾向になった場合には、一時的な中止処置を解き、次停止予定機の減台を行う。

すなわち、この圧縮機台数制御システムにおいては、圧力が増台設定圧力Ｌになって圧力低下が検出されると、圧縮機を１台増台し、まず、その無負荷起動時間後の圧力の傾きを検出する。次に、圧縮機が起動してからの連続起動インターバル設定時間後に、圧力が増台設定圧力Ｌ以下か否かとともに、圧力変化の傾きを検出し、この検出結果に基づいて、以下のように制御を行う。

すなわち、図２中の（１）に示すように、圧力が増台設定圧力Ｌ以上に回復していれば、現状を維持する。

また、図２中の（２）に示すように、圧力が増台設定圧力Ｌ以上に回復していないが、傾きが増大傾向ならば、現状を維持する。

そして、図２中の（３）に示すように、前記（２）の状態から圧力が低下し、傾きが減少傾向になれば、次始動予定機を増台する。

さらに、図２中の（４）に示すように、圧力がさらに低下し、傾きが減少傾向ならば、次停止予定機を増台する。

そして、この圧縮機台数制御システムにおいては、圧力変動に伴う圧縮機の増台、または、減台制御の駆動開始直後に、空気槽１２内の圧力が「０」の場合には、各圧縮機Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５からの吐出量より工場ライン１３における消費量が増加して圧力が低下したものと判断して、圧力が回復するまで、連続して各圧縮機Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５を順次駆動し、実際の消費量以上の吐出量が確保できるように、圧縮機を駆動させる。

図３は、本発明に係る圧縮機台数制御システムにおける初期充気時間中の圧力の変化を示すグラフである。

なお、図３は、あらかじめ設定した一定台数（初期充気台数）が２台の場合を示し、初期充気台数を起動した後の圧力変化を示している。なお、初期充気台数は、任意に設定することが可能である。

この圧縮機台数制御システムにおいては、図３に示すように、圧力変化に伴う圧縮機の増台、または、減台制御の開始直後に空気槽１２内の圧力が０である場合には、一定圧力に回復するまであらかじめ設定した一定の台数の圧縮機を駆動させる。そして、この圧力回復待ちの設定時間（初期充気時間）後になお圧力が不足している場合には、圧力が増大傾向にある場合は、さらなる増台を一時的に中止し、その後圧力が反転して減少傾向になった場合に、一時的な中止処置を解いて、駆動する圧縮機を増台させる。

このように、この圧縮機台数制御システムにおいては、空気槽１２内の圧力が一定圧力に回復するまでは一時的に駆動台数を制眼するが、この圧力回復待ちの設定時間後になお圧力が低下している場合は、駆動台数が不足していると見なし、その時点で増台を行う。

しかしながら、工場ライン１３における消費量が増加しておらず、空気槽１２内の圧力が増大傾向にある場合には、無用な圧縮機の駆動を防止するため、圧力回復待ちの設定時間後に、圧力変化の傾きを検出し、この検出結果に基づいて、以下の制御を行う。

すなわち、図３中の（１）に示すように、圧力が増台設定圧力Ｌ以上に回復していれば、現状を維持する。

また、図３中の（２）に示すように、圧力が増台設定圧力Ｌ以上に回復していないが、傾きが増加傾向ならば、現状を維持する。

そして、図３中の（３）に示すように、前記（２）の状態から圧力が低下し、傾きが減少傾向ならば、さらに１台を増台する。

このようにして、この圧縮機台数制御システムにおいては、無用な圧縮機の駆動を防止しつつ、迅速に所定の圧力へ回復させることができる。

本発明は、消費空気（ガス）量の変化を圧力で捉え、その圧力変化により圧縮機の駆動台数を増台、または、減台することにより、消費空気（ガス）量の変化に対応した圧縮空気（ガス）を安定供給する圧縮機台数制御システムに適用される。

Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５ 圧縮機
１１ 自動制御装置
１２ 空気槽
１３ 工場ライン
１４ 圧力計

Claims (2)

1. 予め設定された順次起動インターバル、または、順次停止インターバルの後に、圧力が増台設定圧力、または、減台設定圧力を超えた場合に、なお圧力が低下、または、上昇している場合に、駆動する圧縮機を増台、または、減台させる圧縮機台数制御システムにおいて、
   圧力変化に伴う圧縮機の増台、または、減台後の、単位時間内の圧力変化を検出し、この圧力変化が増大傾向に回復している場合には、連続する次の増台を一時的に中止し、また、減少傾向に回復している場合には、連続する次の減台を一時的に中止し、その後に圧力が反転して減少傾向になった場合、または、その後に圧力が反転して増大傾向になった場合には、一時的な中止処置を解き、次始動予定機の増台、または、次停止予定機の減台を行う
   ことを特徴とする圧縮機台数制御システム。
2. 圧力変化に伴う圧縮機の増台、または、減台制御の開始直後に、空気槽の圧力が０である場合には、一定圧力に回復するまで、あらかじめ設定した一定の台数の圧縮機を駆動させ、この圧力回復待ちの設定時間後になお圧力が不足している場合には、圧力が増大傾向にある場合は、さらなる増台を一時的に中止し、その後圧力が反転して減少傾向になった場合に、一時的な中止処置を解いて増台させる
   ことを特徴とする請求項１記載の圧縮機台数制御システム。

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