JP2020180570A - 圧縮空気製造設備、圧縮空気の目標圧調整方法、および圧縮空気の目標圧調整プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】圧空需要の増加に対応して圧縮機を増設する場合に、運転中の圧縮機を停止させることなく、増設コストを低減する圧縮空気製造設備を提供する。【解決手段】空圧システム１Ｓは、複数の圧縮機ユニット１が、それぞれの空気槽２を介して配管網４に接続され、配管網４に接続された圧空消費機器７に対して圧縮空気を供給する。圧縮機ユニット１のそれぞれは、圧縮機本体１３と、自装置が接続されている空気槽２の目標圧を調整する目標圧調整装置１９と、目標圧調整装置１９によって調整された目標圧と空気槽２の圧力とに基づいて圧縮機本体１３の回転数を操作する圧縮機制御装置１７と、を有する。目標圧調整装置１９は、圧縮機本体１３の回転数の操作量または空気槽２の圧力に基づいて目標圧を調整する。【選択図】図１

Description

本発明は、圧縮空気製造設備、圧縮空気の目標圧調整方法、および圧縮空気の目標圧調整プログラムに関する。

例えば、特許文献１には、稼働中の圧縮機群（メインコンプレッサ）に対し、配管網上の別ポイントに新たな圧縮機（サブコンプレッサ）を追加接続して圧空需要の増加に対応する圧縮空気製造設備が開示されている。特許文献１に開示の圧縮空気製造設備には、メインコンプレッサとサブコンプレッサの動作を、通信線を介して制御する集中型のコントローラが設けられており、圧空需要の増減に応じたメインコンプレッサの運転台数、およびサブコンプレッサの運転と停止が、このコントローラにて制御される。

特開２００３−６５４９８号公報

しかしながら、上記従来技術では、集中型のコントローラにより、通信線を介して複数の圧縮機の運転と停止を制御する構成のため、圧空需要の増加に対応して圧縮機を新たに追加する場合に、圧縮機の配管網への接続工事に加えて、コントローラと追加圧縮機の間に通信線の敷設を要し、設備コストおよび作業コストがかかる。特に、配管網の規模が大きい場合、そのコストも大きくなる。さらに、コントローラ側の設定作業が発生するため、コントローラの停止も要する。このように、従来技術では、圧空需要の増加に対応して圧縮機を新たに追加する場合に、運転中の圧縮機を停止させる上、増設コストが発生する問題がある。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、圧空需要の増加に対応して圧縮機を増設する場合に、運転中の圧縮機を停止させることなく、増設コストを低減することを１つの目的とする。

かかる課題を解決するため本発明においては、１つの目的を達成する一手段として、複数の空気圧縮機が、それぞれの空気槽を介して配管網に接続され、前記配管網に接続された圧縮空気を消費する機器に対して圧縮空気を供給する圧縮空気製造設備であって、前記空気圧縮機のそれぞれは、空気を圧縮する圧縮機と、自装置が接続されている自空気槽の目標圧を調整する調整部と、前記調整部によって調整された目標圧と前記自空気槽の圧力とに基づいて前記圧縮機の回転数を操作する制御部と、を有し、前記調整部は、前記圧縮機の回転数の操作量または前記自空気槽の圧力に基づいて前記目標圧を調整し、前記制御部は、前記自空気槽の圧力が前記目標圧を超えた場合には、前記回転数を減少させる或いはゼロとして前記圧縮機の回転を停止させ、前記自空気槽の圧力が前記目標圧を下回った場合には、前記圧縮機の操作量を増加させることで、前記自空気槽を前記目標圧に維持することを特徴とする。

本発明によれば、例えば、圧空需要の増加に対応して圧縮機を増設する場合に、運転中の圧縮機を停止させることなく、増設コストを低減することができる。

実施例１に係る空圧システムの概略全体構成図である。 実施例１に係る圧縮機ユニットの概略構成図である。 実施例１に係る共有メモリの詳細構成図である。 実施例１に係る圧縮機制御装置における制御処理の詳細フローである。 実施例１に係る目標圧調整装置の概略構成図である。 実施例１に係る定数管理テーブルの詳細構成図である。 実施例１に係る目標圧調整装置における調整処理の詳細フローである。 実施例１に係る目標圧調整における圧空需要、圧縮機ユニット目標圧、および圧縮機ユニット吐出空気量の時間経過を表すグラフである。 実施例１に係る空気槽および分岐点における圧力値の状況を示す図である。 実施例２に係る目標圧調整装置における調整処理の詳細フローである。 実施例２に係る入出力装置表示画面図である。 実施例２に係る目標圧調整における圧縮機ユニット目標圧、圧縮機ユニット吐出空気量の時間経過を表すグラフである。 実施例２に係る空気槽および分岐点における圧力値の状況を示す図である。 実施例３に係る目標圧調整装置における調整処理の詳細フローである。 実施例３に係る入出力装置表示画面図である。 実施例３に係る入出力装置表示画面図である。 実施例４に係る目標圧調整装置の概略構成図である。 実施例４に係る定数管理テーブルの詳細構成図である。 実施例４に係る調整処理の詳細フローである。 実施例５に係る目標圧調整装置の概略構成図である。 実施例５に係る空気槽圧ログ管理テーブルの詳細構成図である。 実施例５に係る空気槽圧ログテーブルの詳細構成図である。 実施例５に係る空気槽圧ロギング初期化処理の詳細フローである。 実施例５に係る空気槽圧ロギング・目標圧決定処理の詳細フローである。 実施例６に係る空圧システムの概略全体構成図である。 実施例７として目標圧調整装置を実現するコンピュータの構成例を示す図である。

以下図面に基づき、本発明の実施例を詳述する。本発明の実施例は、配管網に接続された圧縮空気（以下圧空と呼ぶ）の消費機器に対し、回転数を変化させて吐出空気量を調整する圧縮機により配管網を介して圧空を供給する圧縮空気製造設備に係り、圧空消費機器の圧空需要増加に対応して圧縮機を追加接続し、圧空需要増減に追従して圧空供給量を増減させる圧縮空気製造設備に関する。

以下実施例を説明するための各図面において、同一参照番号で同一または類似の機能を備えた構成または処理を示し、後出の説明を省略する。また、各実施例および各変形例は、本発明の技術思想の範囲内および整合する範囲内でその一部または全部を組合せることができる。

本明細書において、例えば「ｘｘｘ１００−１」「ｘｘｘ１００−２」や「ｘｘｘ１００ａ」「ｘｘｘ１００ｂ」のように、同一番号に枝番号が付加された符号が付与されている複数の要素を総称する場合には、同一番号のみを用いて「ｘｘｘ１００」のように表すこととする。

＜実施例１の空圧システムの構成＞
図１は、実施例１に係る空圧システム１Ｓの概略全体構成図である。空圧システム（圧縮空気製造設備）１Ｓは、圧縮機ユニット１ａ、１ｂがそれぞれ吐出配管１４ａ、１４ｂと、空気槽２ａ、２ｂを経由して配管網４に接続されており、配管網４上の分岐点５から支線配管６を介して圧空消費機器７に接続されている。空気槽２ａ、２ｂには、圧力センサ３ａ、３ｂが設置されており、それらの計測値を信号線８ａ、８ｂを介して圧縮機ユニット１ａ、１ｂからそれぞれ読込むことができる。また、圧縮機ユニット１ａ、１ｂには、液晶ディスプレイやタッチパネル等を介して、オペレータに対する情報表示やオペレータからの各種設定データ入力を可能とする入出力装置９ａ、９ｂが接続されている。

以上のような構成において、本実施例では、圧縮機ユニット１ａが既に稼働して圧空消費機器７に対して圧空を供給しており、さらに圧縮機ユニット１ｂと空気槽２ｂが配管網４に接続され、圧空の供給を開始する状況であるとする。

＜実施例１に係る圧縮機ユニットの構成＞
図２は、実施例１に係る圧縮機ユニット１の概略構成図である。圧縮機ユニット１は、大気から吸い込んだ空気１２を圧縮機本体１３によって圧縮し、吐出口から吐出配管１４を経由して空気槽２に吐出する。圧縮機本体１３は、電動機１５により駆動される。電動機１５は、インバータ１６によってその回転数が制御される。

圧縮機制御装置１７は、操作量として電動機１５の回転数をインバータ１６に指示し、圧縮機本体１３からの吐出空気量を調節して空気槽２の圧力を目標圧に維持するための装置である。圧縮機制御装置１７は、圧力センサ３から信号線８を経由して取得される空気槽２の圧力値と、共有メモリ１８に格納されている目標圧の値に応じてインバータを操作する。

目標圧調整装置１９は、圧縮機ユニット１からの圧空供給を開始するにあたって、後述する処理によって空気槽２の目標圧を調製する装置であり、調整した目標圧を共有メモリ１８を介して圧縮機制御装置１７に対して伝える。目標圧調整装置１９には、その調整結果を出力表示するための入出力装置９が接続されている。

＜実施例１に係る共有メモリの構成＞
図３は、実施例１に係る共有メモリ１８の詳細構成図である。共有メモリ１８は、圧縮機制御装置１７と目標圧調整装置１９の間のデータ共有を目的としたものであり、目標圧調整装置１９が空気槽２の目標圧（ＳＶ）を格納するフィールド１８１と、圧縮機制御装置１７がその出力値である操作量すなわち電動機１５の回転数（ｆ）を格納するフィールド１８２から構成される。

＜実施例１に係る圧縮機制御装置における制御処理＞
図４は、実施例１に係る圧縮機制御装置１７における制御処理の詳細フローである。本処理フローは、一定周期、例えば２０ｍｓｅｃ周期で起動実行される処理である。

まず、圧縮機制御装置１７は、共有メモリ１８を参照し、目標圧（ＳＶ）をフィールド１８１から読込む（ステップＳ１）。次に、圧縮機制御装置１７は、空気槽２の圧力センサ３より信号線８を介して空気槽圧力（Ｐ_ＲＴ）を読込み、目標圧（ＳＶ）との偏差に応じて比例微分積分制御（ＰＩＤ制御）演算を行うことにより、操作量すなわち電動機１５の回転数（ｆ）を算出する（ステップＳ３）。ステップＳ３では、空気槽圧力（Ｐ_ＲＴ）が目標圧（ＳＶ）を超えた場合には、回転数（ｆ）を減少させる或いはゼロとし、空気槽圧力（Ｐ_ＲＴ）の圧力が目標圧（ＳＶ）を下回った場合には、回転数（ｆ）を増加させることになる。

次に、圧縮機制御装置１７は、共有メモリ１８のフィールド１８２に、ステップＳ３で算出された電動機１５の回転数（ｆ）を上書きする（ステップＳ４）。次に、圧縮機制御装置１７は、算出された電動機１５の回転数（ｆ）の値の正負をチェックする（ステップＳ５）。圧縮機制御装置１７は、算出された電動機１５の回転数（ｆ）の値が正の場合（ステップＳ５ＹＥＳ）にはステップＳ７へ処理を移し、負の場合（ステップＳ５ＮＯ）にはステップＳ６へ処理を移す。

ステップＳ６では、圧縮機制御装置１７は、圧縮機本体１３の動作を停止させるために、操作量をゼロとする（ステップＳ６）。ステップＳ７では、圧縮機制御装置１７は、ステップＳ５に続く場合には正と判定された回転数（ｆ）をそのままインバータ１６に出力し、ステップＳ６に続く場合には操作量ゼロをインバータ１６に出力する。

以上の圧縮機制御装置１７の処理により、空気槽２の圧力が目標圧よりも小さければ操作量が増加され、圧縮機ユニット１からの吐出空気量が増加するため、空気槽２の圧力が上昇し目標圧に近づく。また、空気槽２の圧力が目標圧よりも大きければ操作量が減少あるいはゼロとされ、電動機１５の回転数が減少あるいはストップするため、圧縮機本体１３からの吐出空気量が減少し空気槽２の圧力も減少する。以上の処理が一定周期で繰返されることにより、圧空消費機器７による圧空の需要が変動し、その結果として空気槽２の圧力が変動した場合でも、空気槽２の圧力値が目標圧に維持されることになる。

＜実施例１に係る目標圧調整装置の構成＞
図５は、実施例１に係る目標圧調整装置１９の概略構成図である。図６は、実施例１に係る定数管理テーブル１９１の詳細構成図である。目標圧調整装置１９は、目標圧調整のために必要となる定数を記憶する定数管理テーブル１９１と調整処理部１９２から構成される。

定数管理テーブル１９１は、図６に示すように、目標圧初期値（Ｐ_０）を格納するフィールド１９１１、目標圧調整装置１９の起動後、目標圧調整を開始するまでの調整前待ち時間（ΔＴ_１）を格納するフィールド１９１２、目標圧調整中の更新幅（ΔＳＶ）を格納するフィールド１９１３、および目標圧調整中に必要となる待ち時間（ΔＴ_２）を格納するフィールド１９１４から構成される。これらのフィールドの値は、圧縮機ユニット１の設置時あるいは出荷時に入出力装置９から入力され設定されるものである。なお、本実施例では、フィールド１９１１の目標圧初期値（Ｐ_０）は、既に稼働中の圧縮機ユニット１ａの空気槽圧目標値よりも十分小さな値であり、例えば大気圧（約０．１Ｍｐａ）であるものとする。

＜実施例１に係る調整処理＞
図７は、実施例１に係る目標圧調整装置１９における調整処理の詳細フローである。本調整処理は、圧縮機ユニット１からの圧空吐出を開始する際の事前処理であり、入出力装置９により起動され調整処理部１９２により実行される処理である。

まず、調整処理部１９２は、処理内で使用する定数として、目標圧初期値（Ｐ_０）、調整前待ち時間（ΔＴ_１）、目標圧更新幅（ΔＳＶ）、および調整中待ち時間（ΔＴ_２）を定数管理テーブル１９１のフィールド１９１１〜１９１４から読込む（ステップＳ１１）。

次に、調整処理部１９２は、作業変数であり、圧縮機制御装置１７の最新の操作量を記憶する変数（ｆ^ｎｏｗ）と前回の操作量を記憶する変数（ｆ^ｂｅｆ）をゼロクリアし初期化する（ステップＳ１２）。次に、調整処理部１９２は、共有メモリ１８のフィールド１８１に、この読込んだ目標圧初期値（Ｐ_０）を設定する（ステップＳ１３）。この時点で設定された目標圧が圧縮機制御装置１７に読込まれるが、その動作により空気槽圧が定常値に達するまで待つため、調整処理部１９２は、調整前待ち時間（ΔＴ１）だけ処理を中断する（ステップＳ１４）。

次に、調整処理部１９２は、共有メモリ１８内の目標圧ＳＶを、読込んだ目標圧更新幅（ΔＳＶ）分だけ増加した値で更新し（ステップＳ１５）、その効果を待つため、調整中待ち時間（ΔＴ２）分だけ処理を中断する（ステップＳ１６）。次に、調整処理部１９２は、最新操作量（ｆ^ｎｏｗ）を前回操作量（ｆ^ｂｅｆ）にコピーし（ステップＳ１７）、圧縮機制御装置１７が出力した操作量を共有メモリ１８内のフィールド１８２から作業変数の最新操作量（ｆ^ｎｏｗ）に読込み（ステップＳ１８）、その値がゼロ以上か否かをチェックする（ステップＳ１９）。最新操作量（ｆ^ｎｏｗ）が負の場合、すなわち圧縮機ユニット１の吐出空気量がゼロの場合（ステップＳ１９ＮＯ）は、調整処理部１９２は、ステップＳ１５に処理を戻して目標圧を調整幅（ΔＳＶ）分だけ増加させてステップＳ１６〜Ｓ１８を実行し、再度最新操作量のチェック（ステップＳ１９）を行う。

このように、調整処理部１９２は、最新操作量（ｆ^ｎｏｗ）が負の間は目標圧を増加させる。そして、調整処理部１９２は、ステップＳ１９で最新操作量（ｆ^ｎｏｗ）がゼロ以上となった場合（ステップＳ１９ＹＥＳ）、すなわち圧縮機ユニット１が圧空の吐出を開始した場合、目標圧を以下の式（１）に基づき最新操作量（ｆ^ｎｏｗ）がゼロになる時の値に微調整する（ステップＳ２０）。

次に、調整処理部１９２は、ステップＳ２０で調整した目標圧の値を以って、共有メモリ１８内のフィールド１８１を更新する（ステップＳ２１）とともに、入出力装置９にも表示する（ステップＳ２２）。

＜実施例１に係る目標圧調整における圧空需要、圧縮機ユニット目標圧、および圧縮機ユニット吐出空気量の時間経過＞
次に、以上で示した目標圧調整装置１９の動作および目標圧調整後の空圧システム１Ｓ全体の動作を、図８および図９を用いて説明する。図８は、実施例１に係る目標圧調整における圧空需要ｑ_ｄ、圧縮機ユニット１ａ、１ｂそれぞれの目標圧ＳＶ_１、ＳＶ_２、および圧縮機ユニット吐出空気量ｑ_１、ｑ_２の時間経過を表すグラフである。図９は、実施例１に係る空気槽２ａ、２ｂおよび分岐点５における圧力値の状況を示す図である。

圧空需要ｑ_ｄは、時刻ｔ_０からｔ_６まで一定値Ｑ_１であり、その後増加して一定値Ｑ_２を保った後にＱ_３まで減少し、以降は一定値を保つものとする。このような圧空需要ｑ_ｄに対し、圧縮機ユニット１ａは、時刻ｔ_０時点で既に稼働しており、目標圧ＳＶ_１は一定値Ｐ_１に設定され、吐出空気量ｑ_１は、圧空需要ｑ_ｄと同量のＱ_１である。また、圧縮機ユニット１ｂは空気槽２ｂを介して配管網４に接続されているが、未だ稼働していない状態であるとする。このときの時刻ｔ_０における空気槽２ａ、２ｂ、配管網４上の分岐点５における圧力（それぞれＰ_ＲＴ１、Ｐ_ＲＴ２、Ｐ_ｄと表す）、および圧縮機ユニット１ａの目標圧ＳＶ_１の状況を図９（Ａ）に示す。

図９（Ａ）に示すように、空気槽２ａの圧力は、目標圧ＳＶ_１に設定されたＰ_１に維持されており、圧空消費機器７に向けて圧空が吐出されている。この時、空気槽２ａからの流量に応じた圧力損失が空気槽２ａから分岐点５に向けて発生しており、図９（Ａ）に示すように、分岐点５の圧力Ｐ_ｄは、空気槽２ａの圧力Ｐ_ＲＴ１より小さな値となっている。

一方、圧縮機ユニット１ｂおよび空気槽２ｂからの吐出空気量はゼロであり、逆に配管網４側から空気槽２ｂに圧空が流れて空気槽２ｂに蓄積され、結果としてその圧力は分岐点５の圧力と等しくなり、図９（Ａ）に示す状態となる。また、分岐点５と空気槽２ｂの間の圧空の流量もゼロとなる。

このような初期状態において、時刻ｔ_１に圧縮機ユニット１ｂの目標圧調整装置１９が起動されると、図７に示す調整処理フローに従い、ΔＴ_１待ち時間の間は目標圧ＳＶ_２がその初期値Ｐ_０に設定されるが、空気槽２ｂの圧力値に対してその目標圧ＳＶ_２が十分小さな値（例えば大気圧）となっている。このため、圧縮機ユニット１ｂからの吐出空気量ｑ_１はゼロとなり、初期状態と同じ圧力値が維持される。従って、この待ち時間の時刻ｔ_２におけるＰ_ＲＴ１、Ｐ_ＲＴ２、およびＰ_ｄは、図９（Ｂ）に示す状態となる。

次に、時刻ｔ_３から目標圧ＳＶ_２が段階的に増加され、時刻ｔ_５で圧縮機ユニット１ｂの操作量がゼロを越えたものとする。時刻ｔ_５に至る前の時刻ｔ_４における空気槽２ａ、２ｂと分岐点５における圧力値の状態を図９（Ｃ）に示す。図９（Ｃ）に示すように、圧縮機ユニット１ｂの目標圧ＳＶ_２は上昇したものの、依然として分岐点５の圧力Ｐ_ｄよりも小さいため、圧縮機ユニット１ｂの操作量はゼロであり圧空も吐出されないため、Ｐ_ＲＴ１、Ｐ_ＲＴ２、およびＰ_ｄは、図９（Ｂ）と同じ状態となっている。

次に、時刻ｔ_５の時点での空気槽２ａ、２ｂと分岐点５の圧力Ｐ_ＲＴ１、Ｐ_ＲＴ２、およびＰ_ｄを図９（Ｄ）に示す。このタイミングでは、目標圧ＳＶ_２が空気槽２ｂの圧力Ｐ_ＲＴ２を超えたため、圧縮機ユニット１ｂの圧縮機制御装置１７の操作量が正となり圧空の吐出が開始される。そして、図８のグラフに示すように、空気槽２ｂから分岐点５に向けて圧空の流れが発生する分だけ、圧縮機ユニット１ａの吐出空気量が減少する。

しかし、図７のステップＳ２０およびＳ２１に示す目標圧調整装置１９の処理により、操作量がゼロとなるように目標圧ＳＶ_２が微調整されてわずかに減少するため、空気槽２ｂから分岐点５に向けての流量はゼロとなる。よって、Ｐ_ＲＴ１、Ｐ_ＲＴ２、およびＰ_ｄは、図９（Ｅ）に示す状態となり、圧縮機ユニット１ａの吐出空気量は、図８のようにＱ_１に復帰する。この状態が圧縮機ユニット１ｂでの目標圧調整装置が完了した時点での状態である。

以上では、目標圧調整装置の動作時における圧空システムの状態変化を説明した。次に、その後の圧空需要ｑ_ｄの変動時における各圧縮機ユニット１ａ、１ｂの動作を、同じく図８を用いて説明する。

図８の時刻ｔ_６から圧空需要ｑ_ｄがＱ_１から増加すると、それに対応するため空気槽２ａから分岐点５に流れる圧空の空気量が増加する分だけ、各空気槽２ａ、２ｂからの圧力損失が増加し分岐点５の圧力が減少する。その結果、分岐点５の圧力Ｐ_ｄは、空気槽２ｂの圧力Ｐ_ＲＴ２より小さくなり、空気槽２ｂからも圧空が分岐点５に向かって流れ始める。それを補いつつ空気槽２ｂの圧力を目標圧ＳＶ_２に維持するために圧縮機制御装置１７の操作量が正となるため、圧縮機ユニット１ｂは、圧空の吐出を開始する。この時、圧縮機ユニット１ｂは、空気槽２ｂの圧力Ｐ_ＲＴ２と目標圧ＳＶ_２のみに基づいて圧空の吐出を開始するものであり、他からの指示は必要ない。

圧縮機ユニット１ｂが吐出を開始した後、時刻ｔ_７における空気槽２ａ、２ｂ、および分岐点５の圧力の状況を図９（Ｆ）に示す。この時点では、圧空需要ｑ_ｄの増加に対応するため、圧縮機ユニット１ａ、１ｂからの吐出空気量が増加する分だけ、それぞれの空気槽２ａ、２ｂからの圧力損失も増加し、図９（Ｆ）に示すように、分岐点５の圧力が減少する。

次に、時刻ｔ_８になると、圧縮機ユニット１ａの吐出空気量がその最大値Ｑ_１ ^ｍａｘに達し、負荷が１００％となる。そしてさらに、圧空需要ｑ_ｄが増加すると、圧縮機ユニット１ａの吐出空気量は一定となり、圧空需要ｑ_ｄの増加分は圧縮機ユニット１ｂが対応する。この状況で、時刻ｔ_９における空気槽２ａ、２ｂ、および分岐点５のそれぞれの圧力Ｐ_ＲＴ１、Ｐ_ＲＴ２、およびＰ_ｄの状態を図９（Ｇ）に示す。

図９（Ｇ）に示すように、分岐点５に流入する圧空の量が増加したため、各空気槽２ａ、２ｂの圧力損失がさらに増加する。しかし、圧縮機ユニット１ａは、既に負荷が１００％に達しているため、吐出空気量ｑ_１を増加できず空気槽２ａの圧力が維持されないため、目標圧ＳＶ_１として指定された値Ｐ_１より低い値となる。一方、圧縮機ユニット１ｂは、まだ吐出空気量を増加できるため、空気槽２ｂの圧量を目標圧ＳＶ_２に維持できている。

次に、時刻ｔ_９と時刻ｔ_１０の間に、圧空需要ｑ_ｄが減少に転ずると、まず、圧縮機ユニット１ａの吐出空気量ｑ_２が減少し始め、時刻ｔ_１０以降は、圧縮機ユニット１ｂの吐出空気量ｑ_１も減少し始める。この時の空気槽２ａ、２ｂ、および分岐点５の圧力Ｐ_ＲＴ１、Ｐ_ＲＴ２、およびＰ_ｄを図９（Ｈ）に示す。圧空需要ｑ_ｄが減少し、各空気槽２ａ、２ｂの圧力損失も減少するため、分岐点５の圧力Ｐ_ｄも上昇している。また、圧縮機ユニット１ａの吐出空気量が最大値Ｑ_１ ^ｍａｘ以下になり、空気槽２ａの圧力値を目標圧ＳＶ_１に維持することができるようになる。

さらに圧空需要ｑ_ｄが減少すると、分岐点５の圧力値も上昇し、圧縮機ユニット１ｂの目標圧ＳＶ_２と等しくなる時刻ｔ_１２で圧縮機ユニット１ｂの吐出空気量ｑ２がゼロとなり、圧縮機ユニット１ａのみが圧空を吐出する状態となる。この時の空気槽２ａ、２ｂ、および分岐点５の圧力Ｐ_ＲＴ１、Ｐ_ＲＴ２、およびＰ_ｄの状態を図９（Ｉ）に示す。

以上のように、上述の目標圧調整方法で決定された目標圧を空気槽２ｂの目標圧ＳＶ_２に設定することにより、目標圧調整時の圧空需要を基準として、基準を超える場合は圧縮機ユニット１ｂが圧空を吐出し、基準を下回る場合は圧縮機ユニット１ｂが圧空吐出を停止することになり、圧空需要の変動に応じた圧縮機ユニット１ａ、１ｂからの圧空の吐出および停止が実現されることになる。

また、上述の目標圧調整方法を、圧縮機ユニット１ａの負荷が１００％の時、すなわちその吐出空気量ｑ１が最大の時に実施して、圧縮機ユニット１ｂの目標圧ＳＶ_１を設定すれば、圧空需要ｑ_ｄが圧縮機ユニット１ａの最大吐出空気量Ｑ_１ ^ｍａｘを超える間のみ、圧縮機ユニット１ｂが圧空を吐出することになり、より効率的な圧縮機の運転が可能となる。

本実施例によれば、集中型のコントローラを設けず、代わりに各圧縮機ユニット１にコントローラを分散配置し、各コントローラが通信を行わずにそれぞれの圧縮機ユニット１を自律的に制御することで、圧空需要の増減に応じた圧縮機の運転および停止が実現できる。また、圧縮機ユニット１の増設に際し、通信線の敷設に係るコストを削減するとともに、運転中の圧縮機を停止する必要がないので、新たな圧縮機を容易に追加できる。

実施例２について図１０〜図１３を用いて説明する。なお、基本的な装置の構成、動作は実施例１と同様であり、同図面において既出図面と同符号を付して説明を省略する。

本実施例では、目標圧調整装置１９の調整処理部１９２の処理において、目標圧を初期値から段階的に増加して圧縮機制御装置１７の操作量がゼロから正に転ずる時の目標圧を求める代わりに、目標圧を初期値から減少させて、圧縮機制御装置１７の操作量が正からゼロ以下に転ずる時の目標圧を求めるものである。

＜実施例２に係る調整処理＞
図１０は、実施例２に係る目標圧調整装置１９における調整処理の詳細フローである。図１０に示す本実施例に係る調整処理の詳細フローの説明において、図７の実施例１に係る調整処理の詳細フローと同一処理には同一ステップ番号を付与し、説明を省略する。本処理は、入出力装置９により起動される。

まず、調整処理部１９２は、処理内で使用する定数として、調整前待ち時間（ΔＴ_１）、目標圧更新幅（ΔＳＶ）、および調整中待ち時間（ΔＴ_２）を定数管理テーブル１９１のフィールド１９１２〜１９１４から読込む（ステップＳ３１）。調整処理部１９２は、ステップＳ３１に続きステップＳ１２を実行する。

ステップＳ１２に続き、調整処理部１９２は、圧縮機ユニット１ｂの目標圧ＳＶ_２の初期値として、既設の圧縮機ユニット１ａの目標圧ＳＶ_１を取込む。これは、図１１に示すように、入出力装置９を用いてオペレータに入力を促し、入力画面のフィールド９１に入力された値をＳＶ_１として取込む処理であり、その値を共有メモリ１８のフィールド１８１に設定する（ステップＳ３３）。この時点で設定された目標圧が圧縮機制御装置１７に読込まれる。

調整処理部１９２は、ステップＳ３３に続きステップＳ１４を実行する。この時、圧縮機ユニット１ｂの圧縮機制御装置１７は、空気槽２ｂの圧力を目標圧ＳＶ_１に高めつつ圧空需要に対応するため、操作量を正にして圧縮機から圧空を吐出するが、その吐出空気量は、圧空需要を、既に圧空を吐出している圧縮機ユニット１ａとある割合で配分した値になる。具体的には、配管網４における空気槽２ａ、２ｂと分岐点５の位置関係によってこの割合が決まる。

ステップＳ１４に続き、調整処理部１９２は、共有メモリ１８内の目標圧を格納するフィールド１８１を、読込んだ目標圧更新幅（ΔＳＶ）分だけ減少した値で更新する（ステップＳ３５）。調整処理部１９２は、ステップＳ３５に続き、ステップＳ１６〜Ｓ１８を実行する。

そして、調整処理部１９２は、ステップＳ１８で読込んだ最新操作量（ｆ^ｎｏｗ）の値がゼロ以下か否かをチェックする（ステップＳ３９）。最新操作量（ｆ^ｎｏｗ）が正の場合、すなわち圧縮機ユニット１ｂが圧空を吐出している場合（ステップＳ３９ＮＯ）、すなわち圧縮機ユニット１ｂが圧空を吐出している場合は、調整処理部１９２は、ステップＳ３５に処理を戻して目標圧を調整幅（ΔＳＶ）分だけ減少させてステップＳ１６〜Ｓ１８を実行し、再度最新操作量のチェック（ステップＳ３９）を行う。

このように、調整処理部１９２は、最新操作量（ｆ^ｎｏｗ）が正の間は目標圧を減少させる。そして、調整処理部１９２は、ステップＳ３９で最新操作量（ｆ^ｎｏｗ）がゼロ以下となった場合（ステップＳ３９ＹＥＳ）、すなわち圧縮機ユニット１が圧空の吐出を停止した場合、目標圧を以下の式（２）に基づき最新操作量（ｆ^ｎｏｗ）がゼロになる時の値に微調整する（ステップＳ４０）。

そして、調整処理部１９２は、ステップＳ４０に続き、ステップＳ２１〜Ｓ２２を実行する。

＜実施例２に係る目標圧調整における圧縮機ユニット目標圧、および圧縮機ユニット吐出空気量の時間経過＞
次に、以上で示した目標圧調整装置１９の動作および目標圧調整後の空圧システム１Ｓ全体の動作を、図１２および図１３を用いて説明する。図１２は、実施例２に係る目標圧調整において、圧空消費機器７の圧空需要が一定値Ｑ_１である場合について、圧縮機ユニット１ａ、１ｂそれぞれの目標圧ＳＶ_１、ＳＶ_２、および圧縮機ユニット吐出空気量Ｑ_１、ｑ_２の時間経過を表すグラフである。図１３は、実施例２に係る空気槽２ａ、２ｂおよび分岐点５における圧力値の状況を示す図である。

図１２に示すように、圧縮機ユニット１ａは、時刻ｔ_０の時点で既に稼働しており、目標圧ＳＶ_１は一定値Ｐ_１に設定され、吐出空気量ｑ_１は圧空需要Ｑ_ｄと同量のＱ_１である。

この時、時刻ｔ_１において圧縮機ユニット１ｂの目標圧調整装置１９が起動されると、実施例２に係る調整処理に従い、待ち時間ΔＴ_１の間において目標圧ＳＶ_２は圧縮機ユニット１ａの目標圧ＳＶ_１と同じ値Ｐ_１に維持される。この待ち時間ΔＴ_１の時刻ｔ_２における空気槽２ａ、２ｂ、および配管網４上の分岐点５における圧力（図９と同様に、それぞれＰ_ＲＴ１、Ｐ_ＲＴ２、Ｐ_ｄと表す）、そして各圧縮機ユニット１ａ、１ｂの目標圧ＳＶ_１、ＳＶ_２の状況を図１３（Ａ）に示す。

図１３（Ａ）に示すように、空気槽２ａ、２ｂの目標圧ＳＶ_１、ＳＶ_２は、同じ値Ｐ_１に設定されており、空気槽２ａ、２ｂの圧力もその値に維持され、圧空消費機器７に向けて圧空が吐出されている。この時の圧縮機ユニット１ａ、１ｂの各吐出空気量ｑ_１、ｑ_２は、上述のように、圧空需要Ｑ_ｄを一定の割合で配分した値になっている。

次に、時刻ｔ_３から目標圧ＳＶ_２が段階的に減少し、時刻ｔ_５で圧縮機ユニット１ｂの圧縮機制御装置１７の操作量がゼロ以下になったものとする。この時、途中の時刻ｔ_４における空気槽２ａ、２ｂと分岐点５における圧力値の状態を図１３（Ｂ）に示す。図１３（Ｂ）に示すように、圧縮機ユニット１ｂの目標圧ＳＶ_２は減少したものの、依然として分岐点５の圧力Ｐ_ｄよりも大きいため、圧縮機ユニット１ｂの圧縮機制御装置１７の操作量は正であり圧空は吐出されている。

次に、時刻ｔ_５の時点での空気槽２ａ、２ｂと分岐点５の圧力Ｐ_ＲＴ１、Ｐ_ＲＴ２、Ｐ_ｄを図１３（Ｃ）に示す。このタイミングでは、目標圧ＳＶ_２が空気槽２ｂの圧力Ｐ_ＲＴ２を下回ったため、圧縮機ユニット１ｂの圧縮機制御装置１７の操作量が負となり圧空の吐出が停止される。しかしながら、図１０のステップＳ４０およびＳ２１に示す目標圧調整装置１９の処理により、操作量がゼロとなるように目標圧ＳＶ_２が微調整され、わずかに上昇するが、空気槽２ｂから分岐点５に向けての流量はゼロであり、圧力Ｐ_ＲＴ１、Ｐ_ＲＴ２、およびＰ_ｄは、図１３（Ｄ）に示す状態となる。また、圧縮機ユニット１ａの吐出空気量ｑ_１は、図１２のようにＱ_１に復帰する。この状態が圧縮機ユニット１ｂでの目標圧調整処理が完了した時点における状態である。

図１３（Ｄ）の状態は、実施例１における目標圧微調整後の状態（図９（Ｅ））と同じであり、目標圧調整時の圧空需要Ｑ_ｄを基準として、それを超える場合は圧縮機ユニット１ｂが圧空を吐出し、基準を下回る場合は圧縮機ユニット１ｂが圧空吐出を停止することになり、圧空需要の変動に応じた圧縮機ユニットからの圧空の吐出および停止が実現されることになる。

実施例３について図１４〜図１６を用いて説明する。なお、基本的な装置の構成、動作は実施例２と同様であり、同図面において既出図面と同符号を付して説明を省略する。

実施例２では、目標圧調整時の圧空需要が圧縮機ユニット１ｂの圧空吐出開始および停止の基準となっていた。しかしながら、圧空需要が基準より上昇しても、既設の圧縮機ユニット１ａの吐出空気量がその最大吐出空気量に達していなければ、引続き、圧縮機ユニット１ａの１台のみで圧空需要に対応することができる。そこで、本実施例では、圧縮機ユニット１ａの吐出空気量が最大吐出空気量の時、すなわち負荷が１００％になり、さらに圧空需要が超えた時点で圧縮機ユニット１ｂが圧空吐出を開始するような、より無駄の無い効率的な圧縮機の稼働を可能とする目標圧の設定方法を示す。

本実施例では、実施例２と同様に、まず、追加する圧縮機ユニット１ｂの目標圧ＳＶ_２を既設の圧縮機ユニット１ａの目標圧ＳＶ_１と同じ値に設定する。この時、実施例２でも示したように、圧縮機ユニット１ｂも圧空の吐出を開始し、圧空需要を二台の圧縮機ユニットにて分担することになる。ここで、空気槽２ａから分岐点５に圧空が流れるため（この時の２つの圧縮機ユニット１ａ、１ｂの吐出空気量をそれぞれＱ_１、Ｑ_２とする）、圧力損失が発生するが、その大きさは空気量Ｑ_１の二乗に比例することが知られている（ダルシー・ワイズバッハの法則）。

そこで、本実施例では、この比例定数を圧損係数と呼ぶこととし、空気槽２ａ、２ｂから分岐点５までの圧損係数をそれぞれＫ_１、Ｋ_２とする。この圧損係数は、配管の形状（内径、配管長等）と材質に応じて決まるものであり、本実施例では、配管網４の構成から、システム運用者が事前に算出しておくものとする。

ここで、空気槽２ａの圧力は、その目標圧ＳＶ_１に制御されている。従って、分岐点５の圧力Ｐ_ｄは、空気槽２ａの目標圧ＳＶ_１から分岐点５までの圧力損失を差引いたものであり、次の式（３）が成り立つ。

同様に、空気槽２ｂの圧力は、その目標圧ＳＶ_２に制御されている。従って、分岐点５の圧力Ｐ_ｄは、空気槽２ｂの目標圧ＳＶ_２から分岐点５までの圧力損失を差引いたものであり、次の式（４）が成り立つ。

ここで、二つの圧縮機ユニット１ａ、１ｂの目標圧は等しく設定されていることから、次の式（５）が成り立つ。

上記式（３）、式（４）、および式（５）より、以下の式（６）が成り立つ。

圧空需要Ｑ_ｄは、圧縮機ユニット１ａ、１ｂからの吐出空気量Ｑ_１、Ｑ_２の総和であり、式（６）より以下の式（７）で表せる。

次に、目標圧調整が完了した時点での状態は、図１２の時刻ｔ_５に示す状態であり、圧縮機ユニット１ａのみが圧空需要に対応しており、従って、その吐出空気量Ｑ_１は、圧空需要Ｑ_ｄと等しくなっている。また、図１３（Ｄ）に示すように、圧縮機ユニット１ｂの目標圧ＳＶ_２は分岐点５の圧力と等しくなっている。従って、求められた圧縮機ユニット１ｂの目標圧ＳＶ_２と圧縮機ユニット１ａの目標圧の差が、空気槽２ａと分岐点５の間の圧力損失（ΔＰとする）となっており、圧損係数を用いて以下の式（８）が成り立つ。

次に、圧空需要に対して、圧縮機ユニット１ａが最大吐出空気量Ｑ_１ ^ｍａｘを吐出している時の空気槽２ａから分岐点５までの圧力損失ΔＰ_ｍａｘは、以下の式（９）で表すことができる。

圧縮機ユニット１ｂの目標圧ＳＶ_２を、圧縮機ユニット１ａの目標圧ＳＶ_１からこのΔＰ_ｍａｘを差引いた値に設定すれば、圧空需要が圧縮機ユニット１ａの最大吐出空気量を越えるタイミングで圧縮機ユニット１ｂが圧空吐出を開始することになる。ここで、式（７）、式（８）、式（９）より、以下の式（１０）が成り立つ。

ここで、Ｑ_２は、２台の圧縮機ユニット１ａ、１ｂの目標圧が等しい時の圧縮機ユニット１ｂの吐出空気量であるが、その量は、圧縮機制御装置１７からインバータに出力された操作量、すなわち回転数ｆ２と、最大吐出空気量Ｑ_２ ^ｍａｘを吐出している時の回転数（最大回転数ｆ_２ ^ｍａｘとする）とから、以下の式（１１）のように比例計算で求めることができる。

式（１０）、式（１１）より、以下の式（１２）が導出される。

従って、図１２に示した目標圧調整において、圧縮機ユニットの目標圧が等しい時刻ｔ_１〜ｔ_３の間の適当なタイミングで圧縮機ユニット１ｂにおける操作量ｆ_２を記憶しておき、次に時刻ｔ_３〜ｔ_５間の調整によって求められた圧縮機ユニット１ｂの目標圧ＳＶ_２と圧縮機ユニット１ａの目標圧ＳＶ_１の差分より、その時の空気槽２ａから分岐点５間の圧力損失ΔＰを求め、式（１２）よりΔＰ_ｍａｘを求め、最終的な目標圧を以下の式（１３）により求めて設定すればよい。

なお、同一配管の圧損係数は配管の長さに比例する。従って、式（１２）において圧損係数の比Ｋ_２／Ｋ_１は空気槽２ａ、２ｂと分岐点５間の距離（それぞれＬ_１、Ｌ_２とする）の比Ｌ_２／Ｌ_１で置き換えることが可能となる。

＜実施例３に係る調整処理＞
図１４は、実施例３に係る目標圧調整装置１９における調整処理の詳細フローである。図１４に示す本実施例に係る調整処理の詳細フローの説明において、図７の実施例１に係る調整処理の詳細フロー、または、図１０の実施例２に係る調整処理の詳細フローと同一処理には同一ステップ番号を付与し、説明を省略する。本処理は、入出力装置９により起動される。

まず、調整処理部１９２は、圧縮機ユニット１ａ、１ｂのそれぞれの最大吐出空気量Ｑ_１ ^ｍａｘ、Ｑ_２ ^ｍａｘ、圧縮機ユニット１ｂにおける最大回転数ｆ_２ ^ｍａｘを入出力装置９より読込む（ステップＳ５１）。これらは圧縮機ユニットの定格値であり、マニュアル等より入手できる情報であり、図１５に示すように、入出力装置９を用いてオペレータに入力を促し、入力画面のフィールド９２、９３、９４に入力された値をＱ_１ ^ｍａｘ、Ｑ_２ ^ｍａｘとして読込む。

次に、調整処理部１９２は、圧損係数を読込むために、図１６に示すように、同じく入出力装置９を用いてオペレータに入力を促し、入力画面のフィールド９５に入力された値を圧損係数の比Ｋ_２／Ｋ_１として読込む（ステップＳ５２）。調整処理部１９２は、ステップＳ５２に続き、ステップＳ３１、Ｓ１２、Ｓ３３、Ｓ１４を順次実行する。

次に、ステップＳ１４に続き、調整処理部１９２は、圧縮機ユニット１ｂの共有メモリ１８内のフィールド１８２よりその時点での圧縮機制御装置１７の操作量、すなわちインバータ１６の回転数ｆ_２を読込む（ステップＳ５７）。調整処理部１９２は、ステップＳ５７に続き、ステップＳ３５、Ｓ１６、Ｓ１７、Ｓ１８、Ｓ３９、Ｓ４０を順次実行する。

次に、ステップＳ４０に続き、調整処理部１９２は、ステップＳ４０で補正した目標圧ＳＶと圧縮機ユニット１ａの目標圧ＳＶ_１の差分である圧力損失ΔＰを求め、上述の式（１２）より既設の圧縮機ユニット１ａが最大吐出空気量を吐出する時の圧力損失ΔＰ_ｍａｘを算出する（ステップＳ６４）。

次に、ステップＳ６４に続き、調整処理部１９２は、式（１３）から、圧縮機ユニット１ｂの目標圧ＳＶ_２を算出して共有メモリ１８を更新するとともに（ステップＳ６５）、入出力装置９にその値を表示し（ステップＳ６６）、処理を終了する。

以上の目標圧調整により、圧空需要の増加に対して、圧縮機ユニット１ａの最大吐出空気量以内であれば圧縮機ユニット１ａのみで需要に対応し、圧縮機ユニット１ａの最大吐出空気量を超える場合のみ、圧縮機ユニット１ｂも圧空の吐出を行うという動作が、他装置からの指示なしで実現されることになる。

実施例４について図１７〜図１９を用いて説明する。なお、基本的な装置の構成、動作は実施例１と同様であり、同図面において既出図面と同符号を付して説明を省略する。

実施例１では、圧縮機ユニット１ｂの目標圧を初期値から段階的に増加させ、圧縮機制御装置１７の操作量がゼロから正に転ずる時の目標圧を設定値とした。この時、分岐点５の圧力は、図９（Ｅ）に示すように、空気槽２ａの圧力から分岐点５への圧力損失を差引いた値となる。一方、圧縮機ユニット１ｂおよび空気槽２ｂからの圧空吐出量はゼロであり、分岐点５と空気槽２ｂの間には圧空の流れが無いため、圧力損失が発生せず、空気槽２ｂの圧力は分岐点５の圧力と等しくなり、圧力の状態は図９（Ａ）と同じ状態となっている。そこで、本実施例では、目標圧を増加または減少して調整する代わりに、圧縮機ユニット１ｂが圧空を吐出していない状態で、空気槽２ｂの圧力値を計測し、その値を圧縮機ユニット１ｂの目標圧として設定する。

＜実施例４に係る目標圧調整装置の構成＞
図１７は、実施例４に係る目標圧調整装置１９Ｄの概略構成図である。図１８は、実施例４に係る定数管理テーブル１９３の詳細構成図である。目標圧調整装置１９Ｄは、定数管理テーブル１９３と調整処理部１９４から構成される。さらに、目標圧調整装置１９Ｄは、空気槽２に設置されている圧力センサ３からの信号線８が、圧縮機制御装置１７に加えて目標圧調整装置１９Ｄにも接続されており、調整処理部１９４にて空気槽２の圧力値が計測できるようになっている。

定数管理テーブル１９３は、図１８に示すように、目標圧初期値（Ｐ_０）を格納するフィールド１９３１、目標圧調整装置１９Ｄの起動後、目標圧調整を開始するまでの調整前待ち時間（ΔＴ_１）を格納するフィールド１９３２、空気槽２の圧力センサ３の値を計測する時の空気槽圧サンプリング回数（Ｎ_Ｓ）を格納するフィールド１９３３、および空気槽圧サンプリング間隔（ΔＴ_ｓ）を格納するフィールド１９３４から構成される。これらのフィールドの値は、圧縮機ユニット１の設置時あるいは出荷時に入出力装置９から入力され設定されるものである。なお、本実施例では、フィールド１９３１の目標圧初期値（Ｐ_０）は、既に稼働中の圧縮機ユニット１ａの空気槽圧目標値よりも十分小さな値であり、例えば大気圧（約０．１Ｍｐａ）であるものとする。

＜実施例４に係る調整処理＞
図１９は、実施例４に係る目標圧調整装置１９Ｄにおける調整処理の詳細フローである。図１９に示す本実施例に係る調整処理の詳細フローの説明において、図７の実施例１に係る調整処理の詳細フローと同一処理には同一ステップ番号を付与し、説明を省略する。本処理は、入出力装置９により起動される。

まず、調整処理部１９４は、処理内で使用する定数として、目標圧初期値（Ｐ_０）、調整前待ち時間（ΔＴ_１）、空気槽圧サンプリング回数（Ｎ_Ｓ）、および空気槽圧サンプリング間隔（ΔＴ_ｓ）を定数管理テーブル１９３のフィールド１９３１〜１９３４から読込む（ステップＳ７１）。

次に、調整処理部１９４は、作業変数（カウンター変数ｉ）およびサンプリング毎の空気槽圧の累積値を記憶する変数（Ｐ_ＲＴ）をゼロクリアし初期化する（ステップＳ７２）。調整処理部１９４は、ステップＳ７２に続きステップＳ１３、Ｓ１４を実行する。

次に、ステップＳ１４に続き、調整処理部１９４は、圧力センサ３の計測値を作業変数Ｐ_{ＲＴ_Ｗ}に読込み（ステップＳ７５）、空気槽圧累積値Ｐ_ＲＴに加算する（ステップＳ７６）。次に、調整処理部１９４は、カウンター変数ｉの値をサンプリング回数（Ｎ_Ｓ）と比較することで、空気槽圧サンプリングが所定のサンプリング回数（Ｎ_Ｓ）分だけ実施された否かをチェックする（ステップＳ７７）。カウンター変数ｉ＜Ｎ_ｓの場合（ステップＳ７７ＮＯ）、調整処理部１９４は、カウンター変数ｉをカウントアップし（ステップＳ７８）、空気槽圧サンプリング間隔（ΔＴ_Ｓ）だけ処理を中断し（ステップＳ７９）、次のサンプリング処理のためステップＳ７５に処理を戻す。

一方、カウンター変数ｉ≧Ｎ_ｓの場合（ステップＳ７７ＹＥＳ）、調整処理部１９４は、空気槽圧サンプリングがサンプリング回数（Ｎ_Ｓ）分だけ実施されたので、これまで計測した空気槽圧の累積値Ｐ_ＲＴをサンプリング回数Ｎ_Ｓで除算して平均値を算出する。そして、調整処理部１９４は、算出した平均値を目標圧として共有メモリ１８のフィールド１８１に書込んで更新する（ステップＳ８０）。そして、調整処理部１９４は、ステップＳ８０で算出した目標値を入出力装置９に表示し（ステップＳ８１）、処理を終了する。

以上の処理において、圧力センサ３の計測値の平均値を算出して目標圧とするのは、空気槽圧の微小変動の影響を取り除くことを考慮したものである。以上のように、空気槽２ｂの目標圧を上記調整方法で決定された目標圧ＳＶ_２に設定することにより、目標圧調整時の圧空需要を基準として、それを超える場合は圧縮機ユニット１ｂが圧空を吐出し、基準を下回る場合は圧縮機ユニット１ｂが圧空吐出を停止することになり、圧空需要の変動に応じた圧縮機ユニットからの圧空の吐出および停止が実現されることになる。

実施例５について図２０〜図２４を用いて説明する。なお、基本的な装置の構成、動作は実施例１および４と同様であり、同図面において既出図面と同符号を付して説明を省略する。

実施例４では、圧縮機ユニット１ｂが圧空を吐出していない状態で、空気槽２ｂの圧力値を圧力センサ３から複数回サンプリングし、その平均値を計算して圧縮機ユニット１ｂの目標圧として設定していた。この目標値は、圧空消費機器７の圧空需要が微小変動を除いて一定の場合について、その値を基準として圧縮機ユニット１ｂの圧空吐出の開始および停止を実現するための目標圧である。

これに対し、圧空需要が時間とともに変動する状況では、なるべく圧縮機ユニット１ａの１台で需要に対応し、圧空需要が過去一定期間において最大となった時に圧縮機ユニット１ｂも圧空吐出を開始し負荷を分担させることで、圧縮機ユニット１ｂの無駄な稼働を減らし、省エネルギー化を実現すことができる。

そこで本実施例では、実施例４で示した空気圧層のサンプリングを、例えば２４時間、ある時間間隔で繰り返し、その都度、サンプリングした空気槽２ｂの圧力値をロギングし、その後、ロギングした圧力の中から最小の圧力値を選択し圧縮機ユニット１ｂの目標圧とするものである。これは、圧空需要が最大の時、空気槽２ａから分岐点５への圧空流量が最大となり、圧力損失も最大となり、分岐点５の圧力値が最小となり、分岐点５と同じ圧力となる空気槽２ｂの圧力も最小となるからである。以下図を用いて詳細を示す。

＜実施例５に係る目標圧調整装置の構成＞
図２０は、実施例５に係る目標圧調整装置１９Ｅの概略構成図である。目標圧調整装置１９Ｅは、実施例４と同様の定数管理テーブル１９３に加えて、空気槽圧のサンプリング値をロギングするための空気槽圧ログ管理テーブル１９５と空気槽圧ログテーブル１９６、空気槽圧ロギング初期化処理部１９７、空気槽圧ロギング・目標圧決定処理部１９８から構成される。

＜実施例５に係る空気槽圧ログ管理テーブル＞
図２１は、実施例５に係る空気槽圧ログ管理テーブル１９５の詳細構成図である。空気槽圧ログ管理テーブル１９５は、ロギングした回数を記憶するログカウンター（ｉ_ｌｏｇ）を格納するフィールド１９５１、ロギングの時間間隔（ΔＴ_ｌｏｇ）を格納するフィールド１９５２、最大ロギング回数（Ｎ_{ｌｏｇ_ｍａｘ}）を格納するフィールド１９５３から構成される。なお、これらのフィールド１９５１〜１９５３のうち、ロギング時間間隔（ΔＴ_ｌｏｇ）と最大ロギング回数（Ｎ_{ｌｏｇ＿ｍａｘ}）は、入出力装置９から設定されるものとする。

＜実施例５に係る空気槽圧ログテーブル＞
図２２は、実施例５に係る空気槽圧ログテーブル１９６の詳細構成図である。空気槽圧ログテーブル１９６は、最大ロギング回数（Ｎ_{ｌｏｇ＿ｍａｘ}）分のケース１９６−１、１９６−２、・・・、１９６−Ｎから構成され、各ケースは何番目のロギングかを示すフィールド１９６４、ロギングした時刻を格納するフィールド１９６５、およびサンプリングした空気槽圧値を格納するフィールド１９６６から構成されている。

＜実施例５に係る空気槽圧ロギング初期化処理＞
図２３は、実施例５に係る空気槽圧ロギング初期化処理の詳細フローである。本処理は圧縮機ユニット１ｂにより起動される。まず、空気槽圧ロギング初期化処理部１９７は、空気槽圧ログ管理テーブル１９５内のフィールド１９５１のログカウンター（ｉ_ｌｏｇ）を１に初期化し、さらに空気槽圧ログテーブル１９６の全ケース（ケース１９６−１〜１９６−Ｎ）をゼロクリアして初期化する（ステップＳ９１）。

次に、空気槽圧ロギング初期化処理部１９７は、目標圧初期値（Ｐ_０）および調整前待ち時間（ΔＴ_１）を定数管理テーブル１９３のフィールド１９３１、１９３２から読込む（ステップＳ９２）。

次に、空気槽圧ロギング初期化処理部１９７は、共有メモリ１８のフィールド１８１に、読込んだ目標圧初期値（Ｐ_０）を設定する（ステップＳ９３）。この時点で設定された目標圧が圧縮機制御装置１７に読込まれるが、その動作により空気槽圧が定常値に達するまで待つため、調整前待ち時間（ΔＴ_１）だけ処理を中断した後（ステップＳ９４）、空気槽圧ロギング・目標圧決定処理部１９８による空気槽圧ロギング・目標圧決定処理を起動して（ステップＳ９５）、処理を終了する。

＜実施例５に係る空気槽圧ロギング・目標圧決定処理＞
図２４は、実施例５に係る空気槽圧ロギング・目標圧決定処理の詳細フローである。図２４に示す本実施例に係る空気槽圧ロギング・目標圧決定処理の詳細フローの説明において、図１９の実施例４に係る調整処理の詳細フローと同一処理には同一ステップ番号を付与し、説明を省略する。本処理は、空気槽圧ロギング初期化処理部１９７により起動される。

まず、空気槽圧ロギング・目標圧決定処理部１９８は、処理内で使用する定数として、空気槽圧サンプリング回数（Ｎ_Ｓ）および空気槽圧サンプリング間隔（ΔＴ_ｓ）を定数管理テーブル１９３のフィールド１９３３〜１９３４から読込む（ステップＳ１０１）。

次に、空気槽圧ロギング・目標圧決定処理部１９８は、ステップＳ７２、Ｓ７５、Ｓ７６、Ｓ７７を順次実行し、ステップＳ７７ＮＯの場合にステップＳ７８、Ｓ７９を実行し、ステップＳ７９に続いて、次のサンプリング処理のためステップＳ７５へ処理を移す。また、空気槽圧ロギング・目標圧決定処理部１９８は、ステップＳ７７ＹＥＳの場合にステップＳ１１０へ処理を移す。

ステップＳ１１０では、空気槽圧ロギング・目標圧決定処理部１９８は、空気槽圧サンプリングがサンプリング回数（Ｎ_Ｓ）分だけ実施されたので（ステップＳ７７ＹＥＳ）、これまで計測した空気槽圧の累積値Ｐ_ＲＴをサンプリング回数（Ｎ_Ｓ）で除算して平均値を算出する。

次に、空気槽圧ロギング・目標圧決定処理部１９８は、空気槽圧ログ管理テーブル１９５内のフィールド１９５１のログカウンター（ｉ_ｌｏｇ）を読出し、その値がポインターとして指し示す空気槽圧ログテーブル１９６のケースについて、フィールド１９６４、フィールド１９６５、およびフィールド１９６６に、それぞれログカウンター値、現時刻、および算出した空気槽圧の平均値を格納する（ステップＳ１１１）。

次に、空気槽圧ロギング・目標圧決定処理部１９８は、フィールド１９５１のログカウンター（ｉ_ｌｏｇ）が空気槽圧ログ管理テーブル１９５内のフィールド１９５２の最大ロギング回数（Ｎ_{ｌｏｇ＿ｍａｘ}）以上か否かをチェックする（ステップＳ１１２）。フィールド１９５１のログカウンター（ｉ_ｌｏｇ）が最大ロギング回数（Ｎ_{ｌｏｇ＿ｍａｘ}）未満の場合（ステップＳ１１２ＮＯ）、空気槽圧ロギング・目標圧決定処理部１９８は、ログカウンターをカウントアップし（ステップＳ１１３）、空気槽圧ログ管理テーブル１９５内のフィールド１９５３のログ間隔（ΔＴ_ｌｏｇ）だけ処理を中断し（ステップＳ１１４）、次のロギング処理を実行するためステップＳ７２へ処理を移す。

一方、フィールド１９５１のログカウンター（ｉ_ｌｏｇ）が最大ロギング回数（Ｎ_{ｌｏｇ＿ｍａｘ}）以上の場合（ステップＳ１１２ＹＥＳ）、空気槽圧ロギング・目標圧決定処理部１９８は、空気槽圧ログテーブル１９６の全ケース１９６−１〜１９６−Ｎ_{ｌｏｇ＿ｍａｘ}を参照し、その中からフィールド１９６６の空気槽圧が最小のケースを選択する（ステップＳ１１５）。そして、空気槽圧ロギング・目標圧決定処理部１９８は、ステップＳ１１５で選択した最小の空気槽圧を目標圧として共有メモリ１８のフィールド１８１に書込み更新するとともに（ステップＳ１１６）、入出力装置９にも表示し（ステップＳ１１７）、処理を終了する。

以上の処理により、過去一定時間内における圧空需要の最大値が基準となり、それを超える需要が発生した場合のみ圧縮機ユニット１ｂが圧空を吐出することになり、より無駄の少ない圧縮機の運用が可能となる。

実施例６について図２５を用いて説明する。なお、基本的な装置の構成、動作は実施例１〜５と同様であり、同図面において既出図面と同符号を付して説明を省略する。

以上の実施例１、４、５では、既設の１台の圧縮機ユニット１ａが圧空吐出中に、圧縮機ユニット１ｂを追加するときの目標圧を調整する方法を示した。この調整方法においては、既設の圧縮機ユニット１ａに関する情報は不要であった。従って、既設の圧縮機ユニットが２台以上の場合でも、実施例１、４、５と同様に、追加する圧縮機ユニットにおいて目標圧の調整を行うことが可能である。

図２５は、実施例６に係る空圧システム６Ｓの概略全体構成図である。図２５は、まず、圧縮機ユニット１ａが圧空の吐出を開始し、その後、圧縮機ユニット１ｂが実施例１、４、或いは５に示した方法にしたがって目標圧の調整を行い、圧空の吐出を開始する状況を示している。さらに、図２５は、更なる圧空需要の増加に対応するため、３台目の圧縮機ユニット１ｃが吐出配管１４ｃ、空気槽２ｃ、および配管１１を介して、分岐点１０にて配管網４に接続された状況を示している。

図２５に示す状況において、圧縮機ユニット１ｃ内の目標圧調整装置１９が、図７、あるいは図１９、あるいは図２３と図２４の処理を実行することにより、空気槽２ｃの目標圧が決定され、調整時点での圧空需要が基準となって、圧空需要が基準を超える場合のみ圧縮機ユニット１ａ、１ｂに加えて圧縮機ユニット１ｃが圧空を吐出することになる。この時、実施例１、４、５と同様に、集中的なコントローラや既設の圧縮機ユニットからの圧空吐出開始やの停止に関する指示は不要である。

また、圧空需要が圧縮機ユニット１ｂの目標圧調整時の基準より小さい値から圧縮機ユニット１ｃの目標圧調整時の基準より大きな値に段階的に増加して行く場合は、圧縮機ユニット１ａのみが圧空を吐出している状況から、圧縮機ユニット１ｂが圧空の吐出を開始し、次に圧縮機ユニット１ｃが吐出を開始するという順序となる動作が実現される。

＜目標圧調整装置を実現するコンピュータの構成＞
上述の実施例１〜６では、目標圧調整装置１９、１９Ｄ、１９Ｅは、圧縮機ユニット１に含まれ、共有メモリ１８を介して圧縮機制御装置１７との間で情報を授受する構成とした。しかし、これに限らず、目標圧調整装置１９、１９Ｄ、１９Ｅは、圧縮機ユニット１に含まれず独立したコンピュータ等としてもよく、所定のインターフェースを介して圧縮機制御装置１７との間で情報を授受する構成としてもよい。

図７は、実施例７として目標圧調整装置を実現するコンピュータの構成例を示す図である。目標圧調整装置１９、１９Ｄ、１９Ｅを実現するコンピュータ５０００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）に代表される演算装置５３００、ＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリ５４００、入力装置５６００（例えばキーボード、マウス、タッチパネル等）、および出力装置５７００（例えば外部ディスプレイモニタに接続されたビデオグラフィックカード）が、メモリコントローラ５５００を通して相互接続される。

コンピュータ５０００において、目標圧調整装置１９、１９Ｄ、１９Ｅを実現するための各プログラムがＩ／Ｏ（Input／Output）コントローラ５２００を介してＳＳＤやＨＤＤ等の外部記憶装置５８００から読み出されて、演算装置５３００およびメモリ５４００の協働により実行されることにより、目標圧調整装置１９、１９Ｄ、１９Ｅが実現される。あるいは、目標圧調整装置１９、１９Ｄ、１９Ｅを実現するための各プログラムは、ネットワークインターフェース５１００を介した通信により外部のコンピュータから取得されてもよい。

なお、目標圧調整装置１９、１９Ｄ、１９Ｅは、入出力装置９と一体であってもよい。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例を含む。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換・統合・分散をすることが可能である。また実施例で示した各処理は、処理効率または実装効率に基づいて適宜分散または統合してもよい。

１Ｓ，６Ｓ：空圧システム、１，１ａ，１ｂ：圧縮機ユニット、２，２ａ，２ｂ：空気槽、３，３ａ，３ｂ：圧力センサ、４：配管網、７：圧空消費機器、９，９ａ，９ｂ：入出力装置、１３：圧縮機本体、１６：インバータ、１５：電動機、１７：圧縮機制御装置、１９：目標圧調整装置、１９８：空気槽圧ロギング・目標圧決定処理部

Claims (13)

1. 複数の空気圧縮機が、それぞれの空気槽を介して配管網に接続され、前記配管網に接続された圧縮空気を消費する機器に対して圧縮空気を供給する圧縮空気製造設備であって、
   前記空気圧縮機のそれぞれは、
   空気を圧縮する圧縮機と、
   自装置が接続されている自空気槽の目標圧を調整する調整部と、
   前記調整部によって調整された目標圧と前記自空気槽の圧力とに基づいて前記圧縮機の回転数を操作する制御部と、を有し、
   前記調整部は、前記圧縮機の回転数の操作量または前記自空気槽の圧力に基づいて前記目標圧を調整し、
   前記制御部は、前記自空気槽の圧力が前記目標圧を超えた場合には、前記回転数を減少させる或いはゼロとして前記圧縮機の回転を停止させ、前記自空気槽の圧力が前記目標圧を下回った場合には、前記圧縮機の操作量を増加させることで、前記自空気槽を前記目標圧に維持する
   ことを特徴とする圧縮空気製造設備。
2. 前記調整部は、自装置が前記圧縮空気製造設備への追加の空気圧縮機に対する既設の空気圧縮機である場合に、前記目標圧を予め定められた一定値とする
   ことを特徴とする請求項１に記載の圧縮空気製造設備。
3. 前記空気圧縮機のそれぞれが有する前記調整部は、それぞれが独立して前記自空気槽の目標圧を調整する
   ことを特徴とする請求項１に記載の圧縮空気製造設備。
4. 前記調整部は、所定圧力から段階的に上げてゆき、前記制御部による前記圧縮機の操作量がゼロから正になり前記空気圧縮機が圧縮空気の吐出を開始した時の値を、前記目標圧とする
   ことを特徴とする請求項１に記載の圧縮空気製造設備。
5. 前記調整部は、初期圧力から段階的に下げてゆき、前記制御部による前記圧縮機の操作量が正からゼロになり前記空気圧縮機が圧縮空気の吐出を停止した時の値を、前記目標圧とする
   ことを特徴とする請求項１に記載の圧縮空気製造設備。
6. 入力画面を介して前記初期圧力の入力を受付ける
   ことを特徴とする請求項５に記載の圧縮空気製造設備。
7. 前記調整部は、自装置が前記圧縮空気製造設備への追加の空気圧縮機である場合に、既設の空気圧縮機の目標圧を自装置の目標圧の前記初期圧力とし、前記初期圧力のときの前記制御部の操作量を記憶し、前記初期圧力から段階的に下げてゆき、前記制御部による前記圧縮機の操作量が正からゼロになった時の値と、前記記憶した操作量と、自装置および前記既設の空気圧縮機のそれぞれの定格値と、前記圧縮空気製造設備における空気圧縮機の配置箇所および前記配管網の形状とに基づいて、自装置の前記目標圧を決定する
   ことを特徴とする請求項５に記載の圧縮空気製造設備。
8. 入力画面を介して前記定格値の入力を受付ける
   ことを特徴とする請求項７に記載の圧縮空気製造設備。
9. 前記調整部は、自装置が前記圧縮空気製造設備の既設の空気圧縮機に対する追加の空気圧縮機である場合に、自装置が圧縮空気を吐出していない時の、自装置に接続される空気槽の圧力値に基づいて、自装置の前記目標圧を決定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の圧縮空気製造設備。
10. 前記調整部は、自装置が前記圧縮空気製造設備の既設の空気圧縮機に対する追加の空気圧縮機である場合に、自装置に接続される空気槽の圧力値を一定時間計測して記憶し、記憶された圧力値の中の最小値に基づいて、自装置の前記目標圧を決定する
    ことを特徴とする請求項１に記載の圧縮空気製造設備。
11. 前記既設の空気圧縮機が２台以上である
    ことを特徴とする請求項２、９または１０に記載の圧縮空気製造設備。
12. 複数の空気圧縮機が、それぞれの空気槽を介して配管網に接続され、前記配管網に接続された圧縮空気を消費する機器に対して圧縮空気を供給する圧縮空気製造設備において実行される圧縮空気の目標圧調整方法であって、
    前記空気圧縮機のそれぞれは、
    空気を圧縮する圧縮機と、
    自装置が接続されている自空気槽の目標圧を調整する調整部と、
    前記調整部によって調整された目標圧と前記自空気槽の圧力とに基づいて前記圧縮機の回転数を操作する制御部と、を有し、
    前記調整部が、前記圧縮機の回転数の操作量または前記自空気槽の圧力に基づいて前記目標圧を調整し、
    前記制御部が、前記自空気槽の圧力が前記目標圧を超えた場合には、前記回転数を減少させる或いはゼロとして前記圧縮機の回転を停止させ、前記自空気槽の圧力が前記目標圧を下回った場合には、前記圧縮機の操作量を増加させることで、前記自空気槽を前記目標圧に維持する
    ことを特徴とする圧縮空気の目標圧調整方法。
13. コンピュータを、
    複数の空気圧縮機が、それぞれの空気槽を介して配管網に接続され、前記配管網に接続された圧縮空気を消費する機器に対して圧縮空気を供給する圧縮空気製造設備において、空気を圧縮する圧縮機と、自装置が接続されている自空気槽の目標圧と前記自空気槽の圧力とに基づいて前記圧縮機の回転数を操作する制御部とを有する前記複数の空気圧縮機のそれぞれと接続される、前記目標圧を調整する調整部として機能させ、
    前記調整部は、前記圧縮機の回転数の操作量または前記自空気槽の圧力に基づいて前記目標圧を調整し、
    前記制御部は、前記自空気槽の圧力が前記目標圧を超えた場合には、前記回転数を減少させる或いはゼロとして前記圧縮機の回転を停止させ、前記自空気槽の圧力が前記目標圧を下回った場合には、前記圧縮機の操作量を増加させることで、前記自空気槽を前記目標圧に維持する
    ことを特徴とする圧縮空気の目標圧調整プログラム。

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