JP2023069463A - 圧縮機システム、圧縮機制御装置、及び圧縮機制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の圧縮機を含んで構成される圧縮機システムの運転において、各圧縮機のフィルタの目詰まり等の状況に応じて、圧縮機システム全体の電力効率の低下を抑制する。
【解決手段】複数の圧縮機と、複数の圧縮機の運転を制御する圧縮機制御装置と、を有する圧縮機システムでは、圧縮機のそれぞれは、空気を濾過するフィルタと、空気を圧縮する圧縮機本体と、圧縮機本体の圧力損失と相関がある物理量を検出する検出手段と、を備える。圧縮機制御装置は、複数の圧縮機のうち、検出手段によって検出された物理量に応じた電力効率が、より高い圧縮機の運転を優先的に行い、より低い圧縮機の運転を制限する。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧縮機システム、圧縮機制御装置、及び圧縮機制御方法に関する。

複数の圧縮機を用いて、圧縮気体を生成する圧縮機システムを構成することが行われている。このような圧縮機システムでは、複数の圧縮機の吐出配管系統を１つに合流して圧縮気体を吐出し、圧縮気体の使用状況に応じて稼働及び停止する圧縮機の台数を変更する台数制御を行う。

圧縮機は、吐出空気の品質確保や機器保守のために、吸気フィルタを備えるのが通常である。例えば、筐体内に圧縮機本体ユニット等が格納されたパッケージ型の圧縮機の場合、筐体に、吸気フィルタを介して埃やゴミを濾過した大気を外部から取込む開口部を有する。また、例えば、パッケージ型圧縮機及び、筐体を有さずに圧縮機ユニットが外部露出するタイプの圧縮機の何れにしても、圧縮機本体ユニットの吸気部には、吸気フィルタが取付けられる。

吸気フィルタの目詰まりは吸込み圧損を招来し、結果として吐出空気量の低下や動力損を招き、圧縮機の電力効率が低下する。よって、吸気フィルタの定期的な清掃や交換が推奨されるが、圧縮機の使用者等がこれを失念することもある。

これに対して、特許文献１は、吸気フィルタの交換時期を使用者等に報知する技術を開示する。すなわち特許文献１には、パッケージ型の圧縮機であって、圧縮機筐体の吸気口に配置されたフィルタと、この吸気口の筐体内部側近傍に配置された圧力検出器と、外部放置機器とを備え、圧力検出器の検出圧力が所定圧力以下のときに、外部放置機器に発砲することでフィルタの目詰まりを報知する（すなわち交換又は清掃を要する旨を報知する）技術が開示されている。

国際公開第２０１９／０８２５５２号

しかしながら、上記従来技術では、吸気フィルタの清掃及び交換の必要性を報知することはできるが、仮に使用者等が報知を受けても交換や清掃を失念してしまう場合には、吸込み圧損増による動力損が継続することになる。また、交換等の報知は、吸込み圧力が所定圧力以下の場合に行われるが、所定圧力以下になる直前までは一定の目詰まりを許容してしまうため、その分の動力損が発生し、圧縮機の電力効率が低下するおそれがある。これを解消するために、報知の契機となる所定圧力値をより低圧に設定すれば、報知の周期が短くなり頻繁に報知が行われる事態になり、支障をきたすおそれもある。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、複数の圧縮機を含んで構成される圧縮機システムの運転において、各圧縮機のフィルタの目詰まり等の状況に応じて、圧縮機システム全体の電力効率の低下を抑制することを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、複数の圧縮機と、前記複数の圧縮機の運転を制御する圧縮機制御装置と、を有する圧縮機システムであって、前記圧縮機のそれぞれは、空気を濾過するフィルタと、空気を圧縮する圧縮機本体と、前記圧縮機本体の圧力損失と相関がある物理量を検出する検出手段と、を備え、前記圧縮機制御装置は、前記複数の圧縮機のうち、前記検出手段によって検出された物理量に応じた電力効率が、より高い圧縮機の運転を優先的に行い、より低い圧縮機の運転を制限することを特徴とする。

本発明によれば、例えば、複数の圧縮機を含んで構成される圧縮機システムの運転において、各圧縮機のフィルタの目詰まり等の状況に応じて、圧縮機システム全体の電力効率の低下を抑制することができる。

実施形態１に係る圧縮機システムの構成図である。 実施形態１に係る圧縮機（一定速機）の構成図である。 実施形態１に係る圧縮機（可変速機）の構成図である。 実施形態１に係る圧縮機制御装置の構成図である。 実施形態１に係る圧損情報テーブルの構成図である。 実施形態１に係る圧損判定テーブルの構成図である。 実施形態１に係る運転期間配分テーブルの構成図である。 実施形態１に係る運転パターンテーブルの構成図である。 実施形態１に係る圧損情報及び運転期間配分情報生成処理を示すフローチャートである。 実施形態１に係る運転パターン情報生成処理を示すフローチャートである。 実施形態１の適用例１に係る運転パターン情報（運転パターンテーブル）生成の説明図である（一定速機を２台、可変速機を２台の合計４台の正常運転時）。 実施形態１の適用例１に係る運転パターン情報（運転パターンテーブル）生成の説明図である（可変速機の圧縮損発生時）。 実施形態１の適用例１に係る運転パターン情報（運転パターンテーブル）生成の説明図である（一定速機の圧縮損発生時）。 実施形態１の適用例２に係る運転パターン情報（運転パターンテーブル）生成の説明図である（一定速機を２台、可変速機を１台の合計３台の正常運転時）。 実施形態１の適用例２に係る運転パターン情報（運転パターンテーブル）生成の説明図である（可変速機の圧縮損発生時）。 実施形態１の適用例２に係る運転パターン情報（運転パターンテーブル）生成の説明図である（一定速機の圧縮損発生時）。 実施形態１係る圧縮機制御装置における表示画面の説明図である。 実施形態２に係る運転パターン情報生成処理を示すフローチャートである。 図１８の運転パターン情報生成処理のステップＳ２４の詳細フローである。 図１８の運転パターン情報生成処理のステップＳ２５の詳細フローである。 図１８の運転パターン情報生成処理のステップＳ２６の詳細フローである。 図１８の運転パターン情報生成処理のステップＳ２７の詳細フローである。 図１８の運転パターン情報生成処理のステップＳ２８の詳細フローである。 図１８の運転パターン情報生成処理のステップＳ２９の詳細フローである。

以下図面に基づき、本発明の実施形態及び実施例を詳述する。本発明の実施形態及び実施例では、一定速制御で圧縮機本体（コンプレッサ）を回転させて圧縮空気を製造する１又は複数の圧縮機（一定速機）と、インバータ等の可変速制御で圧縮機本体を回転させて圧縮空気を製造する１又は複数の圧縮機（可変速機）とを含んで構成される圧縮機システムを開示する。この圧縮機システムでは、一定速機及び可変速機に対して、吸気フィルタやセパレータエレメント等の圧力損失（以下「圧損」という）に応じて、全負荷運転及び容量制御運転を適宜振分け、圧縮機システム全体としてより良い電力効率で、配管網に接続された圧縮空気の消費機器に対して、圧縮空気を製造し供給する。

以下実施形態及び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又は類似の機能を備えた構成又は処理を示し、後出の説明を省略する。また、各実施形態及び各実施例は、本発明の技術思想の範囲内及び整合する範囲内でその一部又は全部を組合せることができる。また、後出の実施形態及び例において、既出の構成及び処理の説明を省略し、差分を中心に説明する。

以下の説明において、「ｘｘｘテーブル」といった表現により、入力に対して出力が得られる情報を説明することがあるが、この情報は、どのような構造のデータでもよい。従って、「ｘｘｘテーブル」を「ｘｘｘ情報」と言うことができる。

また、以下の説明において、各テーブルの構成は一例であり、１つのテーブルは、２以上のテーブルに分割されてもよいし、２以上のテーブルの全部又は一部が１つのテーブルであってもよい。

［実施形態１］
＜実施形態１に係る圧縮機システム１の構成＞
図１は、実施形態に係る圧縮機システム１の構成図である。圧縮機システム１は、Ｍ台の圧縮機（一定速機Ｆ１，Ｆ２，・・・，ＦＭ）と、Ｎ台の圧縮機（可変速機Ｖ１，Ｖ２，・・・，ＶＮ）を含んで構成される。Ｍ、Ｎは０を含む自然数である。Ｍ＝０の場合は一定速機なし、Ｎ＝０の場合は可変速機なしを意味する。なお、一定速機Ｆｉ（ｉ＝１，２，・・・，Ｍ）と可変速機Ｖｊ（ｊ＝１，２，・・・，Ｎ）を総称する場合には、圧縮機４と表記する。

一定速機Ｆｉは、ロード（圧縮空気の製造）とアンロード（カラ運転での待機）で圧縮機本体を制御して圧縮空気を製造する一定速制御を行う。可変速機Ｖｊは、それぞれがインバータとＰＩＤ（Proportional-Integral-Differential）機能を有し、回転数を変化させて圧縮空気を製造する可変速制御を行う。

一定速機Ｆｉ及び可変速機Ｖｊのそれぞれの圧縮空気出口は集合されて空気槽（タンク）５に接続されている。一定速機Ｆｉ及び可変速機Ｖｊによって製造された圧縮空気は、空気槽５を介して圧縮空気の使用ラインへと供給される。

空気槽５には圧力センサ６が取付けられており、空気槽５内の圧力を計測した圧力センサ６の計測信号が管理装置２に取り込まれる。管理装置２は、クラウド上の装置であり、圧力センサ６の計測信号を始め、一定速機Ｆｉ及び可変速機Ｖｊの各センサの計測信号といった圧縮機システム１の計測情報を収集し、各種計測情報に基づく表示をユーザに対して提供すると共に、各種のアラートを出力する。管理装置２は、圧縮機システム１の各種計測情報を圧縮機制御装置３に対して出力する。なお、管理装置２は、圧縮機制御装置３と共にオンプレミスの装置であってもよい。

圧縮機制御装置３は、オンプレミスの装置である。圧縮機制御装置３は、管理装置２から通知された圧縮機システム１の各種計測情報を基に、圧縮機システム１で製造する圧縮空気の使用空気量比に応じて、一定速機Ｆｉ及び可変速機Ｖｊの運転及び運転制限を決定する。圧縮機制御装置３は、運転及び運転制限の決定に基づいて後述の運転パターンテーブル３１ｄ（図８、「運転パターン情報」とも呼ぶ）を作成する。なお、圧縮機制御装置３は、管理装置２と共にクラウド上の装置であってもよい。

＜圧縮機（一定速機）Ｆｉの構成＞
図２は、実施形態１に係る圧縮機（一定速機）Ｆｉの構成図である。一定速機Ｆｉの本体等は、筐体４１内に格納されている。筐体４１の周面には、外気を取り入れる外気入口４２と、筐体４１内の空気を外部へ排出する排気口４３がある。ファン４４の回転によって筐体４１の外部から吸込まれた空気は、一部が圧縮機本体４５の吸気部へ流れて圧縮空気となり、一部が圧縮機本体４５やその他の補器を冷却した後、排気口４３から外部へ排出される。

筐体４１の外気入口４２には、集塵部材として外気フィルタ４６が設置されている。また、圧縮機本体４５の吸気部上流にも吸気フィルタ４７が配置されている。外気入口４２から筐体４１内へ流入する空気は、外気フィルタ４６によって塵埃が除去される。圧縮機本体４５の吸気部から圧縮機本体４５内へ吸入される空気は、吸気フィルタ４７によって塵埃が除去される。

外気入口４２の近傍には、圧力センサ４８が配置されている。圧力センサ４８は、空気の吸込みに伴う負圧の程度を検出する。

制御部４９Ｆは、プログラムに基づいて演算処理や制御処理を実行する演算制御部（例えばＣＰＵ（Central Processing Unit））と、プログラムや演算処理の結果を記憶する記憶部（例えばＲＯＭ（read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory））等を有する。制御部４９Ｆは、圧縮機制御装置３から受信した運転指令に基づいて電磁接触器５０Ｆを制御し、モータ５１を駆動及び停止させ、一定速機Ｆｉを容量制御運転又は全負荷運転させる。一定速機Ｆｉの容量制御運転では、一定回転数のロードとアンロードの各期間を調整しながら繰返すことで圧縮空気の製造量を増減する。一定速機Ｆｉの全負荷運転では、一定回転数のロードとアンロードの各期間を一定で繰返すことで圧縮空気の製造量を一定に保つ。

また、制御部４９Ｆは、圧力センサ４８によって検出された吸込み圧力を管理装置２へ送信する。

モータ５１は、電磁接触器５０Ｆを介し商用電源５２に接続されている。制御部４９Ｆは、圧力センサ６で検出された空気槽５内の圧力が作動圧力まで上昇すると、電磁接触器５０Ｆの接点を開いてモータ５１を停止し、圧縮機本体４５から空気槽５への圧縮空気の供給を停止させる（アンロード）。また、制御部４９Ｆは、圧力センサ６で検出された空気槽５内の圧力が復帰圧力まで下降すると、電磁接触器５０Ｆの接点を閉じてモータ５１を駆動し、圧縮機本体４５から空気槽５への圧縮空気の供給を復帰させる（ロード）。

圧縮機本体４５は、例えばレシプロ型コンプレッサであり、シリンダ、ピストン、吸込み弁、及び吐出し弁を有する。モータ５１の回転運動は、プーリ及びベルト等を介し伝達され、更に、クランク軸等を介し往復運動に変換されてピストンに伝達される。これにより、シリンダ内のピストンが往復して、シリンダ内の作動室の容積が変化する。吸込み弁が開き状態、吐出し弁が閉じ状態になり、作動室の容積が増加することにより、作動室に空気を吸込む（吸込み過程）。その後、吸込み弁が閉じ状態、吐出し弁が閉じ状態になり、作動室の容積が減少することにより、作動室内の空気を圧縮する（圧縮過程）。その後、吸込み弁が閉じ状態、吐出し弁が開き状態になり、作動室から圧縮空気を吐出す（吐出し過程）。

一定速機Ｆｉは、一般的に、可変速機Ｖｊと比較して、全負荷運転（１００％負荷の運転）時の電力効率が優れる。

＜圧縮機（可変速機Ｖｊ）の構成＞
図３は、実施形態１に係る圧縮機（可変速機Ｖｊ）の構成図である。可変速機Ｖｊは、一定速機Ｖｉと比較して、制御部４９Ｆに代えて制御部４９Ｖを備え、電磁接触器５０Ｆに代えてインバータ５０Ｖを備える。その他は、可変速機Ｖｊは、一定速機Ｖｉと同一である。

制御部４９Ｖは、プログラムに基づいて演算処理や制御処理を実行する演算制御部（例えばＣＰＵ）と、プログラムや演算処理の結果を記憶する記憶部（例えばＲＯＭ、ＲＡＭ）等を有する。制御部４９Ｖは、圧縮機制御装置３から受信した運転指令に基づいてインバータ５０Ｖを制御してモータ５１を駆動させ、可変速機Ｖｊを容量制御運転又は全負荷運転させる。可変速機Ｖｊの容量制御運転では、空気槽５内の目標圧力に追従するようにモータ５１の回転数を調整しながら圧縮空気の製造量を増減する。可変速機Ｖｊの全負荷運転は、モータ５１の回転数を全負荷として圧縮空気の最大製造量を一定に保つ。

また、制御部４９Ｖは、圧力センサ４８によって検出された吸込み圧力を管理装置２へ送信する。

制御部４９Ｆは、インバータ５０Ｖの回転を制御し、圧力センサ６で検出された空気槽５内の圧力が目標圧力の変動幅内に収まるように、圧縮機本体４５から空気槽５への圧縮空気の供給量を調整する。

可変速機Ｖｊは、一般的に、一定速機Ｖｉと比較して、容量制御運転（負荷を変動する運転）時の電力効率が優れる。

＜実施形態１の圧縮機制御装置３の構成＞
図４は、実施形態１に係る圧縮機制御装置３の構成図である。圧縮機制御装置３は、ストレージ３１、プロセッサ３２、メモリ３３、及び周辺装置３４を含んで構成される。

ストレージ３１は、所定記憶領域を有する記憶装置であり、圧損情報テーブル３１ａ、圧損判定テーブル３１ｂ、運転期間配分テーブル３１ｃ、及び運転パターンテーブル３１ｄを格納する。

プロセッサ３２は、１又は複数のプロセッサを含み、例えばＣＰＵのようなマイクロプロセッサであるが、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）のような他種のプロセッサでもよい。また、プロセッサは、シングルコアでもよいしマルチコアでもよい。また、プロセッサは、処理の一部又は全部を行うハードウェア回路（例えばＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）又はＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit））といった広義のプロセッサでもよい。

プロセッサ３２は、ストレージ３１等の所定記憶領域から読出したプログラムをメモリ３３と協働して実行することで、情報生成部３２ａ、運転パターン情報生成部３２ｂ、及び運転制御部３２ｃを実現する。

情報生成部３２ａは、圧損情報テーブル３１ａ及び運転期間配分テーブル３１ｃを生成する。運転パターン情報生成部３２ｂは、運転パターンテーブル３１ｄを生成する。情報生成部３２ａ及び運転パターン情報生成部３２ｂの処理の説明は、図９を参照して後述する。

運転制御部３２ｃは、運転パターン情報生成部３２ｂによって生成された運転パターンテーブル３１ｄの情報に従って、一定速機Ｆｉ及び可変速機Ｖｊに対して運転及び運転制限（運転期間の減少や回転速度の制限等）の指令を出力する。

周辺装置３４は、圧縮機制御装置３が管理装置２、一定速機Ｆｉ及び可変速機Ｖｊと通信を行うための通信インターフェース、情報を出力するディスプレイ等の出力装置、及び情報入力を受付ける入力装置等のデバイスを含む。

なお、圧縮機制御装置３の圧損情報テーブル３１ａ、圧損判定テーブル３１ｂ、運転期間配分テーブル３１ｃ、運転パターンテーブル３１ｄ、情報生成部３２ａ、及び、運転パターン情報生成部３２ｂは、クラウドサーバ上に設けられてもよい。この場合、圧縮機制御装置３の運転制御部３２ｃは、クラウドサーバ上で作成された運転パターンテーブル３１ｄに基づく運転指示を受けて各圧縮機４を運転制御する。

＜実施形態１の圧損情報テーブル３１ａの構成＞
図５は、実施形態１に係る圧損情報テーブル３１ａの構成図である。圧損情報テーブル３１ａは、一定速機Ｆｉと可変速機Ｆｊの圧縮機４毎に、「圧損の有無」を記録している。「圧損の有無」は、定期的に収集される各圧縮機の圧力センサ４８によって検出された吸込み圧力と、圧損判定テーブル３１ｂを基に判定される。

例えば「圧損の有無」が「０」であれば、該当の圧縮機４には、圧損が発生していない。「圧損の有無」が「１」であれば、該当の圧縮機４には、圧損が発生している。

＜実施形態１の圧損判定テーブル３１ｂの構成＞
図６は、実施形態１に係る圧損判定テーブル３１ｂの構成図である。圧損判定テーブル３１ｂは、各圧縮機４の圧力センサ４８によって検出された吸込み圧力が、「正常」「圧損あり」の何れであるかを判断するための基準情報を記録している。例えば「吸込み圧力Ｐ」が「Ｐ１≦Ｐ」（Ｐ１は所定値）を満たす場合に、該当の圧縮機４には「Ｑ１≦Ｑ」（Ｑ１は所定値）の「圧損Ｑ」が発生していると判断される。

圧損がある場合に、該当の圧縮機４の運転を制限する。例えば「吸込み圧力Ｐ」が「Ｐ１≦Ｐ」の場合、後述の運転期間配分テーブル３１ｃの該当の圧縮機の運転期間を「縮退」に示すように、デフォルト情報から「２／３だけマスを減ら」し（運転期間の減少）、減らしたマスを他の圧縮機に割振る。「マス」とは、運転パターンテーブル３１ｄにおいて圧縮機システム１全体の電力消費特性を、圧縮機システム１を構成する圧縮機４毎に分解した各圧縮機４の消費電力特性を表す領域をいう。デフォルト情報とは、何れの圧縮機４にも圧損が発生していない場合に、運転期間配分テーブル３１ｃにおいて各圧縮機４に対してマスが均等に割当てられた情報をいう。

圧縮損失による縮退によってある圧縮機４から減らしたマスは、省エネルギーの観点から、マスを減らした圧縮機４と同一性能（一定速機又は可変速機）である、圧縮損失が発生していない圧縮機４へ割振ることが望ましい。

しかし、必ずしも、圧縮損失による縮退によってマスを減らした圧縮機４と同一性能である、圧縮損失が発生していない圧縮機４へ全ての減らしたマスを割振ることができるとは限らない。この場合、異なる性能の圧縮機４へ減らしたマスを割振ったり、圧縮損失ありの圧縮機４を運転させたりする必要があることもある。よって、マスの割振りは、各圧縮機４の圧縮損失分を差引いた電力効率を考慮した上で圧縮機システム１全体の電力効率がより良くなる又は最良となる方法が選択されるとする。

なお、圧損判定テーブル３１ｂでは、各圧縮機４の圧力センサ４８によって検出された吸込み圧力の異常を「圧損あり」の１段階としてレベル分けを行っていないが、これに限らず、吸込み圧力の異常の程度に応じて２段階以上のレベル分けを行ってもよい。２段階以上のレベル分けでは、圧損の異常の程度（レベル）が高いほど該当の圧縮機４の運転を大きく制限する。

また、圧縮機４の運転制限は、運転停止及び縮退を含む。縮退は、上述の「運転期間の減少」に限らず、電力効率が低下しない回転速度の範囲内（例えば低速域）での運転でもよい。

本実施形態では、圧損は外気入口４２の外気フィルタ４６の目詰まりによる吸込み圧損とし、この圧縮損失の発生を外気フィルタ４６の吸込み圧力に基づいて検出する。しかしこれに限らず、例えば、圧縮機本体４５の吸気部の吸気フィルタ４７の目詰まりによる吸込み圧損とし、この圧損の発生を圧縮機本体４５の吸気フィルタ４７又は吸気部周辺の温度に基づいて検出してもよい。あるいは、圧縮損失を圧縮機本体４５から吐出される圧縮空気を濾過して圧縮機本体４５の潤滑油を除去するセパレータエレメントの目詰まりによる圧損とし、この圧損の発生を圧力センサ６によって検知された空気槽５内の圧力から圧縮機本体４５の圧縮空気の吐出圧力を差引いた値に基づいて検出してもよい。すなわち、圧縮機４の圧縮損失の発生を、圧縮損失と相関があるフィルタの吸込み圧力や温度等の何れか少なくとも１つの物理量に基づいて検出してもよい。

＜運転期間配分テーブル３１ｃの構成＞
図７は、実施形態１に係る運転期間配分テーブル３１ｃの構成図である。運転期間配分テーブル３１ｃは、後述の運転パターンテーブル３１ｄ（図８）において、各圧縮機４を運転する運転期間を表すマスを圧縮機４毎に確保する数を記録している。例えば「圧縮機」がＦ１の「一定速機」には、「運転期間（マスの数）」が「ａ１」だけ割当てられている。何れの圧縮機にも圧縮損失が発生していなければ、各圧縮機４には同一の数「｛（Ｍ＋Ｎ）^２＋（Ｍ＋Ｎ）｝／（Ｍ＋Ｎ）」＝「Ｍ＋Ｎ＋１」が割当てられている。圧縮機４毎の「運転期間（マスの数）」は、該当の圧縮機４に圧縮損失が発生しているならば減じられ、他の圧縮機４の「運転期間（マスの数）」に割振られる。

＜運転パターンテーブル３１ｄの構成＞
図８は、実施形態１に係る運転パターンテーブル３１ｄの構成図である。運転パターンテーブル３１ｄは、目的の使用空気圧縮比を導出するために、運転する圧縮機４の指定、並びに、一定速機及び可変速機の各圧縮機４の電力消費特性を積上げて作成される。

運転パターンテーブル３１ｄでは、横軸を使用空気量比（％）、縦軸を消費電力比（％）とする。図８では、一定速機Ｍ台かつ可変速機Ｎ台の合計（Ｍ＋Ｎ）台の場合を示し、横軸が０～１００～２００～３００～・・・～（Ｍ＋Ｎ）×１００～・・・～３００～２００～１００、縦軸が０～１００～２００～３００～・・・～（Ｍ＋Ｎ）×１００の値を取る。

図８のグラフにおいて、概ねマスの対角線で電力消費特性が表される領域を容量調整領域という。容量調整領域では、圧縮機４は容量制御運転が行われる。また、図８のグラフにおいて、マスの全領域が塗りつぶされた領域を全負荷領域という。全負荷領域では、圧縮機４は全負荷運転が行われる。一般的に、容量調整領域での容量制御運転では一定速機よりも可変速機が電力消費特性に優れ、全負荷領域での全負荷運転では可変速機よりも一定速機が電力消費特性に優れる。

図８では、何れの圧縮機にも圧縮損失が発生していないので、各圧縮機４には同一の数「｛（Ｍ＋Ｎ）^２＋（Ｍ＋Ｎ）｝／（Ｍ＋Ｎ）」のマス目が均等に割当てられることで、各圧縮機４が均等の期間に亘って運転されるようにする。

例えば圧縮機システム１全体の使用空気量比が１００～２００の場合、一定速機である一定速機Ｆ１を全負荷の一定速運転し、可変速機である可変速機Ｖ１を可変速運転することで、目的の使用空気量比が実現される。使用空気量比が１００～２００から２００～３００へ移行すると、一定速機である一定速機Ｆ１の全負荷の一定速運転に加えて一定速機である一定速機Ｆ２を全負荷運転し、可変速機である可変速機Ｖ１を可変速運転することで、目的の使用空気量比が実現される。

また、使用空気量比が３００～２００の場合、一定速機である一定速機Ｆ１，Ｆ２を全負荷の一定速運転し、可変速機である可変速機ＶＮを可変速運転することで、目的の使用空気量比が実現される。使用空気量比が３００～２００から２００～１００へ移行すると、一定速機である一定速機Ｆ１の運転を停止し、一定速機である一定速機Ｆ２を全負荷の一定速運転し、可変速機である可変速機ＶＮを可変速運転することで、目的の使用空気量比が実現される。

＜圧損情報及び動作期間配分情報生成処理＞
図９は、実施形態１に係る圧損情報及び運転期間配分情報生成処理を示すフローチャートである。圧損情報及び運転期間配分情報生成処理は、圧縮機制御装置３の情報生成部３２ａによって、所定周期で繰返し実行される、又はユーザ指示を契機に実行される。圧損情報は、圧損情報テーブル３１ａに記録されている情報である。運転期間配分情報は、運転期間配分テーブル３１ｃに記録されている情報である。

先ずステップＳ１１では、情報生成部３２ａは、各圧縮機４の圧損の発生有無を判定する。次にステップＳ１２では、情報生成部３２ａは、ステップＳ１１の圧損の発生有無の判定結果から圧損情報を生成する。具体的には、情報生成部３２ａは、圧力センサ４８によって計測された圧力を基に圧損判定テーブル３１ｂを参照し、外気入口４２の外気フィルタ４６による吸込み圧損の有無を判定し、圧損が発生していると判定された圧縮機４の「圧損の有無」のカラムに、圧損のフラグをセットする。

次にステップＳ１３では、情報生成部３２ａは、ステップＳ１２で生成した圧損情報に基づいて、運転期間配分情報を生成する。具体的には、情報生成部３２ａは、圧損情報を参照し、圧損が発生している圧縮機４の運転について圧損に応じた縮退（圧損判定テーブル３１ｂの「縮退」の「２／３だけマスを減らす」）を、運転期間配分テーブル３１ｃの該当の圧縮機４の「運転期間」に対して実施する。すなわち圧損に応じて圧縮機４の運転期間を短くする縮退運転を実施する。情報生成部３２ａは、運転期間配分テーブル３１ｃから縮退によって該当の圧縮機４から減らした運転期間を、他の圧縮機４の運転期間へ割当てる。

＜運転パターン情報生成処理＞
図１０は、実施形態１に係る運転パターン情報生成処理を示すフローチャートである。運転パターン情報生成処理は、圧縮機制御装置３の運転パターン情報生成部３２ｂによって、所定周期で繰返し実行される、又はユーザ指示を契機に実行される。運転パターン情報は、運転パターンテーブル３１ｄに記録されている情報である。

先ずステップＳ２０では、運転パターン情報生成部３２ｂは、圧損情報（圧損情報テーブル３１ａ）が運転パターン情報生成処理の前回実行時から変化しているか否かを判定する。圧損情報は、運転パターン情報生成処理の都度、所定の記録領域に保存されている。運転パターン情報生成部３２ｂは、圧損情報が変化している場合（ステップＳ２０ＹＥＳ）にステップＳ２１へ処理を移し、圧損情報が変化していない場合（ステップＳ２０ＮＯ）に運転パターン情報生成処理を終了する。

ステップＳ２１では、運転パターン情報生成部３２ｂは、圧縮機４毎の「運転期間（マスの数）」を、該当の圧縮機４に圧縮損失が発生しているならば、圧縮損失に応じて減らし、減らしたマスを他の圧縮機４の「運転期間（マスの数）」に割振る。

次にステップＳ３３では、運転パターン情報生成部３２ｂは、ステップＳ２１の処理で新たに作成された変更後の運転パターン情報が、変更前の運転パターン情報よりも、省エネルギーならば、変更後の運転パターン情報で圧損情報テーブル３１ａを更新する。変更前後の運転パターン情報のエネルギーは、運転パターンに従って各圧縮機４（一定速機Ｆｉ及び可変速機Ｖｊ）を全負荷運転及び容量制御運転した場合の電力消費特性の積算で求められる。このとき、各圧縮機４の圧縮損失による定格電力効率の低下分が考慮される。一方、運転パターン情報生成部３２ｂは、変更後の運転パターン情報が変更前の運転パターン情報と比較して、増エネルギーならば、変更後の運転パターンを破棄して、変更前の運転パターン情報を維持する。

＜適用例１＞
以下、一定速機が２台、可変速機が２台の合計４台（Ｍ＝Ｎ＝２）で圧縮機システム１を構成した例を実施形態１の適用例１として説明する。

図１１は、実施形態１の適用例１に係る運転パターン情報（運転パターンテーブル３１ｄ）生成の説明図である（一定速機を２台、可変速機を２台の合計４台の正常運転時）。図１１の（ａ）に示すように、圧縮機システム１を構成する４台の圧縮機４には、何れも圧縮損失が発生していない。

よって、運転期間（セルの数）は、２台の一定速機の合計と、２台の可変速機の合計とに、２０／２＝１０と均等に割当てられ、かつ一定速機内及び可変速機内のそれぞれでも１０／２＝５と均等に割当てられるため、運転期間配分テーブル３１ｃは、図１１の（ｂ）に示すようになる。そして図１１の（ｂ）に示す運転期間配分テーブル３１ｃに基づくと、運転パターンテーブル３１ｄは、例えば図１１の（ｃ）に示すようになる。図１１の（ｃ）の運転パターンテーブル３１ｄは、デフォルト情報として、圧縮機システム１の運用に先立ち予め作成される。

次に、適用例１において、可変速機Ｖ１に圧損が発生した場合を説明する。図１２は、実施形態１の適用例１に係る運転パターン情報（運転パターンテーブル３１ｄ）生成の説明図である（可変速機の圧縮損発生時）。

図１２の（ａ）に示すように、圧縮機システム１を構成する４台の圧縮機４のうちの可変速機Ｖ１に圧縮損失が発生したとする。このとき、可変速機Ｖ１の運転期間が「２／３だけマスを減らす」へ縮退される。そして、可変速機Ｖ１以外の各圧縮機４への運転期間の配分のリバランスが実施され、可変速機Ｖ１の縮退分「５×（２／３）＝３マス」が他の可変速機Ｖ２へ割当てられてられる。よって、運転期間配分テーブル３１ｃは、図１２の（ｂ）に示すようなる。また、図１２の（ｂ）に示す運転期間配分テーブル３１ｃに基づくと、運転パターンテーブル３１ｄは、使用空気量比が０～１００、１００～２００、２００～３００（％）の容量調整領域の可変速機Ｖ２が可変速機Ｖ２へ置換えられ、例えば図１２の（ｃ）に示すように更新される。

なお、図１１と図１２のそれぞれの（ｃ）に示す運転パターンテーブル３１ｄでは、使用空気量比が３００～４００、４００～３００（％）における消費電力比２００～３００、３００～４００（％）の可変速機Ｖ１と可変速機Ｖ２が入替っている。これは可変速機Ｖ１の圧縮損失に応じた定格電力効率の低下を考慮して、圧縮機システム１全体の電力効率が最善となるように運転パターンテーブル３１ｄを更新する場合である。しかし、図１２の（ｃ）において可変速機Ｖ１と可変速機Ｖ２を入替えず、図１１の（ｃ）と同様としても、可変速機Ｖ１の圧縮損失に応じた定格電力効率の低下を考慮して、圧縮機システム１全体の電力効率を改善するという目的は達成することができる。

次に、適用例１において、一定速機Ｆ２に圧損が発生した場合を説明する。図１３は、実施形態１の適用例１に係る運転パターン情報（運転パターンテーブル３１ｄ）生成の説明図である（一定速機の圧縮損発生時）。

図１３の（ａ）に示すように、圧縮機システム１を構成する４台の圧縮機４のうちの一定速機Ｆ２に圧縮損失が発生したとする。このとき、一定速機Ｆ２の運転期間が「２／３だけマスを減らす」へ縮退される。そして、一定速機Ｆ２以外の各圧縮機４の運転期間の配分のリバランスが実施され、一定速機Ｆ１の縮退分「５×（２／３）＝３マス」が他の一定速機及び可変速機へ均等に割当てられてられる。よって、運転期間配分テーブル３１ｃは、図１９の（ｂ）に示すようになる。また、図１９の（ｂ）に示す運転期間配分テーブル３１ｃに基づくと、運転パターンテーブル３１ｄは、使用空気量比が２００～３００（％）の全負荷領域の一定速機Ｆ２が可変速機Ｖ１へ、容量調整領域の可変速機Ｖ１が可変速機Ｖ２へ置換えられ、また、使用空気量比が３００～２００（％）の全負荷領域の一定速機Ｆ２が可変速機Ｖ１へ、２００～１００（％）の全負荷領域の一定速機Ｆ２が一定速機Ｆ１へ置換えられる。よって、例えば図１３の（ｃ）に示すようになる。

＜適用例２＞
次に、一定速機が２台、可変速機が１台の合計３台（Ｍ＝２、Ｎ＝１）で圧縮機システム１を構成した例を実施形態１の適用例２として説明する。

図１４は、実施形態１の適用例２に係る運転パターン情報（運転パターンテーブル３１ｄ）生成の説明図である（一定速機を２台、可変速機を１台の合計３台の正常運転時）。図１４の（ａ）に示すように、圧縮機システム１を構成する３台の圧縮機４には、何れも圧縮損失が発生していない。

よって、運転期間（セルの数）は、２台の一定速機の合計と、１台の可変速機とに、１２／２＝６と均等に割当てられ、かつ一定速機内及び可変速機内のそれぞれでも均等に割当てられるため、運転期間配分テーブル３１ｃは、図１４の（ｂ）に示すようになる。そして図１４の（ｂ）に示す運転期間配分テーブル３１ｃに基づくと、運転パターンテーブル３１ｄは、例えば図１４の（ｃ）に示すようになる。図１４の（ｃ）の運転パターンテーブル３１ｄは、デフォルト情報として、圧縮機システム１の運用に先立ち予め作成される。

次に、実施形態１の適用例２において、可変速機Ｖ１に圧損が発生した場合を説明する。図１５は、実施形態１の適用例２に係る運転パターン情報（運転パターンテーブル３１ｄ）生成の説明図である（可変速機の圧縮損発生時）。

図１５の（ａ）に示すように、圧縮機システム１を構成する３台の圧縮機４のうちの可変速機Ｖ１に圧縮損失が発生したとする。このとき、可変速機Ｖ１の運転期間が「２／３だけマスを減らす」へ縮退される。そして、可変速機Ｖ１以外の各圧縮機４への運転期間の配分のリバランスが実施され、可変速機Ｖ１の縮退分「６×（２／３）＝４マス」が他の全ての一定速機へ均等に割当てられてられる。よって、運転期間配分テーブル３１ｃは、図１５の（ｂ）に示すようになる。

また、図１５の（ｂ）に示す運転期間配分テーブル３１ｃに基づくと、運転パターンテーブル３１ｄは、使用空気量比が０～１００、１００～２００（％）の容量調整領域の可変速機Ｖ１が一定速機Ｆ１、Ｆ２のそれぞれへ置換えられ、また、２００～１００、１００～０（％）の容量調整領域の可変速機Ｖ１が一定速機Ｆ１、Ｆ２のそれぞれへ置換えられる。よって、例えば図１５の（ｃ）に示すようになる。

次に、適用例２において、一定速機Ｆ２に圧損が発生した場合を説明する。図１６は、適用例２に係る運転パターン情報（運転パターンテーブル３１ｄ）生成の説明図である（一定速機の圧縮損発生時）。

図１６の（ａ）に示すように、圧縮機システム１を構成する３台の圧縮機４のうちの一定速機Ｆ２に圧縮損失が発生したとする。このとき、一定速機Ｆ２の運転期間が「２／３だけマスを減らす」へ縮退される。そして、一定速機Ｆ２以外の各圧縮機４の運転期間の配分のリバランスが実施され、一定速機Ｆ１の縮退分「３×（２／３）＝２マス」が他の一定速機へ均等に割当てられてられる。よって、運転期間配分テーブル３１ｃは、図１６の（ｂ）に示すようになる。

また、図１６の（ｂ）に示す運転期間配分テーブル３１ｃに基づくと、運転パターンテーブル３１ｄは、使用空気量比が２００～１００（％）の全負荷領域の一定速機Ｆ２が一定速機Ｆ１へ置換えられ、例えば図１６の（ｃ）に示すようになる。

＜運転パターン情報等のユーザに対する画面表示＞
図１７は、実施形態１係る圧縮機制御装置３における表示画面３４ａの説明図である。圧縮機制御装置３は、図１７に示すように、図１１～図１６に示すような運転パターンテーブル３１ｄ（運転パターン情報）を、デフォルト情報からの変更箇所を明示した表示画面３４ａを出力装置から出力することで、ユーザに対して、どの圧縮機４に圧損が発生したためどの圧縮機４によって代替されるかを直感的に把握させることができる。また、圧縮機制御装置３は、図１７に示すように、ユーザに対して、運転を停止中の圧縮機４の圧損の原因となっているフィルタを明示して保守を促す通知を行うこともできる。

なお、表示画面３４ａは、圧縮機制御装置３ではなく、管理装置２の出力装置から出力してもよい。

［実施形態２］
実施形態２では、圧縮機制御装置３は、運転パターン情報生成部３２ｂが実行する運転パターン情報生成処理が異なり、その他は同様である。

＜実施形態２の運転パターン生成処理＞
図１８は、実施形態２に係る運転パターン情報生成処理を示すフローチャートである。実施形態２の運転パターン情報生成処理は、圧縮機制御装置３の運転パターン情報生成部３２ｂによって、所定周期で繰返し実行される、又はユーザ指示を契機に実行される。運転パターン情報は、運転パターンテーブル３１ｄに記録される情報である。

先ずステップＳ２０では、運転パターン情報生成部３２ｂは、圧損情報（圧損情報テーブル３１ａ）が運転パターン情報生成処理の前回実行時から変化しているか否か、又は、運転パターン情報生成処理の初回実行時か否かを判定する。運転パターン情報生成部３２ｂは、圧損情報が変化又は初回実行時の場合（ステップＳ２１ＹＥＳ）にステップＳ２２へ処理を移し、圧損情報が変化していない場合（ステップＳ２１ＮＯ）に運転パターン情報生成処理を終了する。

ステップＳ２２では、運転パターン情報生成部３２ｂは、カウンタ変数ＤをＤ＝０と初期化する。

次にステップＳ２３では、運転パターン情報生成部３２ｂは、カウンタ変数ｄをｄ＝０と初期化すると共に、カウンタ変数Ｄに１を加算する。

次にステップＳ２４では、運転パターン情報生成部３２ｂは、「全ての一定速機のうちから全負荷運転する圧縮機を選択」処理を実行する。「全ての一定速機のうちから全負荷運転する圧縮機を選択」処理の詳細は、図１９を参照して後述する。

次にステップＳ２５では、運転パターン情報生成部３２ｂは、「圧損なしの可変速機のうちから全負荷運転する圧縮機を選択」処理を実行する。「圧損なしの可変速機のうちから全負荷運転する圧縮機を選択」処理の詳細は、図２０を参照して後述する。

次にステップＳ２６では、運転パターン情報生成部３２ｂは、「圧損なしの可変速機のうちから容量制御運転する圧縮機を選択」処理を実行する。「圧損なしの可変速機のうちから容量制御運転する圧縮機を選択」処理の詳細は、図２１を参照して後述する。

次にステップＳ２７では、運転パターン情報生成部３２ｂは、「圧損なしの一定速機のうちから容量制御運転する圧縮機を選択」処理を実行する。「圧損なしの一定速機のうちから容量制御運転する圧縮機を選択」処理の詳細は、図２２を参照して後述する。

次にステップＳ２８では、運転パターン情報生成部３２ｂは、「圧損ありの可変速機のうちから容量制御運転する圧縮機を選択」処理を実行する。「圧損ありの可変速機のうちから容量制御運転する圧縮機を選択」処理の詳細は、図２３を参照して後述する。

次にステップＳ２９では、運転パターン情報生成部３２ｂは、「圧損ありの一定速機のうちから容量制御運転する圧縮機を選択」処理を実行する。「圧損ありの一定速機のうちから容量制御運転する圧縮機を選択」処理の詳細は、図２４を参照して後述する。

次にステップＳ３０では、運転パターン情報生成部３２ｂは、カウンタ変数Ｄ＝Ｍ＋Ｎ（Ｍは一定速機の全数、Ｎは可変速機の全数）か否かを判定する。運転パターン情報生成部３２ｂは、カウンタ変数Ｄ＝Ｍ＋Ｎの場合（ステップＳ３０ＹＥＳ）にステップＳ３１へ処理を移し、カウンタ変数Ｄ≠Ｍ＋Ｎの場合（ステップＳ３０ＮＯ）にステップＳ３１へ処理を戻す。

ステップＳ３１では、運転パターン情報生成部３２ｂは、ステップＳ２３～Ｓ３０を繰返すことで生成されたｄ＝１～（Ｍ＋Ｎ）の運転パターン情報を、ｄの逆順でコピーする。図８の例で具体的に説明すると、使用空気量比０～１００（ｄ＝１）、１００～２００（ｄ＝２）、２００～３００（ｄ＝３）、・・・、（Ｍ＋Ｎ－１）×１００～（Ｍ＋Ｎ）×１００（ｄ＝Ｍ＋Ｎ）（％）の運転パターン情報を、使用空気量比＝（Ｍ＋Ｎ）×１００（％）を対称軸としてｄの逆順で対称軸の右側へコピーする。

次にステップＳ３２では、運転パターン情報生成部３２ｂは、各圧縮機４の運転期間を、運転期間配分テーブル３１ｃの情報を基に平準化する。図８の例で具体的に説明すると、運転パターン情報を、使用空気量比＝（Ｍ＋Ｎ）×１００（％）を対称軸としてｄの逆順で対称軸の右側へコピーしただけでは、運転パターンテーブル３１ｄにおける一定速機Ｆｉ及び可変速機Ｖｊの各運転期間と、運転期間配分テーブル３１ｃに示される各運転期間とに違いが生じる。運転パターン情報生成部３２ｂは、一定速機Ｆｉ及び可変速機Ｖｊの各運転期間を入れ替えることで、運転パターンテーブル３１ｄと運転期間配分テーブル３１ｃとで運転期間を同一にする。

次にステップＳ３３では、運転パターン情報生成部３２ｂは、ステップＳ３２の処理で新たに作成された変更後の運転パターン情報が、変更前の運転パターン情報よりも、省エネルギーならば、変更後の運転パターン情報で圧損情報テーブル３１ａを更新する。一方、運転パターン情報生成部３２ｂは、変更後の運転パターン情報が変更前の運転パターン情報と比較して、増エネルギーならば、変更後の運転パターンを破棄して、変更前の運転パターン情報を維持する。

図１９は、図１８の運転パターン情報生成処理のステップＳ２４の詳細フローである。先ずステップＳ２４ａでは、運転パターン情報生成部３２ｂは、カウンタ変数ｉ＝１とする。次にステップＳ２４ｂでは、運転パターン情報生成部３２ｂは、カウンタ変数Ｄ≠１かつｄ＜Ｄ－１か否かを判定する。運転パターン情報生成部３２ｂは、カウンタ変数Ｄ≠１かつｄ＜Ｄ－１の場合（ステップＳ２４ｂＹＥＳ）にステップＳ２４ｃへ処理を移し、カウンタ変数Ｄ＝１又はｄ≧Ｄの場合（ステップＳ２４ｂＮＯ）にステップＳ２５（図１８）へ処理を移す。

ステップＳ２４ｃでは、運転パターン情報生成部３２ｂは、圧損情報テーブル３１ａを参照し、一定速機Ｆｉは圧損なしか否かを判定する。運転パターン情報生成部３２ｂは、一定速機Ｆｉは圧損なしの場合（ステップＳ２４ｃＹＥＳ）にステップＳ２４ｄへ処理を移し、一定速機Ｆｉは圧損ありの場合（ステップＳ２４ｃＮＯ）にステップＳ２４ｆへ処理を移す。

ステップＳ２４ｄでは、運転パターン情報生成部３２ｂは、運転パターンテーブル３１ｄにおいて一定速機Ｆｉへ全負荷運転をセットする。

一方ステップＳ２４ｆでは、運転パターン情報生成部３２ｂは、カウンタ変数ｉに１を加算する。次にステップＳ２４ｇでは、運転パターン情報生成部３２ｂは、ｉ＞Ｍ（Ｍは一定速機Ｆｉの全数）か否かを判定する。運転パターン情報生成部３２ｂは、ｉ＞Ｍの場合（ステップＳ２４ｇＹＥＳ）にステップＳ２４ｈへ処理を移し、ｉ≦Ｍの場合（ステップＳ２４ｇＮＯ）にステップＳ２４ｂへ処理を移す。

ステップＳ２４ｈでは、運転パターン情報生成部３２ｂは、ｄ＜Ｄ－Ｎか否かを判定する。運転パターン情報生成部３２ｂは、ｄ＜Ｄ－Ｎの場合（ステップＳ２４ｈＹＥＳ）にステップＳ２４ｉへ処理を移し、ｄ≧Ｄ－Ｎの場合（ステップＳ２４ｈＮＯ）にステップＳ２５（図１８）へ処理を移す。

ステップＳ２４ｉでは、運転パターン情報生成部３２ｂは、カウンタ変数ｉ＝１とする。次にステップＳ２４ｊでは、運転パターン情報生成部３２ｂは、カウンタ変数Ｄ≠１かつｄ＜Ｄ－１か否かを判定する。運転パターン情報生成部３２ｂは、カウンタ変数Ｄ≠１かつｄ＜Ｄ－１の場合（ステップＳ２４ｊＹＥＳ）にステップＳ２４ｋへ処理を移し、カウンタ変数Ｄ＝１又はｄ≧Ｄの場合（ステップＳ２４ｊＮＯ）にステップＳ２５（図１８）へ処理を移す。

ステップＳ２４ｋでは、運転パターン情報生成部３２ｂは、圧損情報テーブル３１ａを参照し、一定速機Ｆｉは圧損ありか否かを判定する。運転パターン情報生成部３２ｂは、一定速機Ｆｉは圧損ありの場合（ステップＳ２４ｋＹＥＳ）にステップＳ２４ｌへ処理を移し、一定速機Ｆｉは圧損なしの場合（ステップＳ２４ｋＮＯ）にステップＳ２４ｎへ処理を移す。

ステップＳ２４ｌでは、運転パターン情報生成部３２ｂは、運転パターンテーブル３１ｄにおいて一定速機Ｆｉへ全負荷運転をセットする。

一方ステップＳ２４ｎでは、運転パターン情報生成部３２ｂは、カウンタ変数ｉに１を加算する。次にステップＳ２４ｏでは、運転パターン情報生成部３２ｂは、ｉ＞Ｍ（Ｍは一定速機Ｆｉの全数）か否かを判定する。運転パターン情報生成部３２ｂは、ｉ＞Ｍの場合（ステップＳ２４ｏＹＥＳ）にステップＳ２５（図１８）へ処理を移し、ｉ≦Ｍの場合（ステップＳ２４ｏＮＯ）にステップＳ２４ｊへ処理を移す。

図２０は、図１８の運転パターン情報生成処理のステップＳ２５の詳細フローである。先ずステップＳ２５ａでは、運転パターン情報生成部３２ｂは、カウンタ変数ｊ＝１とする。次にステップＳ２５ｂでは、運転パターン情報生成部３２ｂは、カウンタ変数Ｄ≠１かつｄ＜Ｄ－１か否かを判定する。運転パターン情報生成部３２ｂは、カウンタ変数Ｄ≠１かつｄ＜Ｄ－１の場合（ステップＳ２５ｂＹＥＳ）にステップＳ２５ｃへ処理を移し、カウンタ変数Ｄ＝１又はｄ≧Ｄの場合（ステップＳ２５ｂＮＯ）にステップＳ２６（図１８）へ処理を移す。

ステップＳ２５ｃでは、運転パターン情報生成部３２ｂは、圧損情報テーブル３１ａを参照し、可変速機Ｖｊは圧損なしか否かを判定する。運転パターン情報生成部３２ｂは、可変速機Ｖｊは圧損なしの場合（ステップＳ２５ｃＹＥＳ）にステップＳ２５ｄへ処理を移し、可変速機Ｖｊは圧損ありの場合（ステップＳ２５ｃＮＯ）にステップＳ２５ｆへ処理を移す。

ステップＳ２５ｄでは、運転パターン情報生成部３２ｂは、運転パターンテーブル３１ｄにおいて可変速機Ｖｊへ全負荷運転をセットする。

一方ステップＳ２５ｆでは、運転パターン情報生成部３２ｂは、カウンタ変数ｊに１を加算する。次にステップＳ２５ｇでは、運転パターン情報生成部３２ｂは、ｊ＞Ｎ（Ｎは可変速機Ｖｊの全数）か否かを判定する。運転パターン情報生成部３２ｂは、ｊ＞Ｎの場合（ステップＳ２５ｇＹＥＳ）にステップＳ２６（図１８）へ処理を移し、ｊ≦Ｎの場合（ステップＳ２５ｇＮＯ）にステップＳ２５ｂへ処理を移す。

図２１は、図１８の運転パターン情報生成処理のステップＳ２６の詳細フローである。先ずステップＳ２６ａでは、運転パターン情報生成部３２ｂは、カウンタ変数ｊ＝１とする。次にステップＳ２６ｂでは、運転パターン情報生成部３２ｂは、カウンタ変数ｄ＝Ｄか否かを判定する。運転パターン情報生成部３２ｂは、カウンタ変数ｄ＝Ｄの場合（ステップＳ２６ｂＹＥＳ）にステップＳ２６ｃへ処理を移し、カウンタ変数ｄ≠Ｄの場合（ステップＳ２６ｂＮＯ）にステップＳ２６ｆへ処理を移す。

ステップＳ２６ｃでは、運転パターン情報生成部３２ｂは、可変速機Ｖｊは圧損なし、かつ、ｄ＜Ｄ－１において既に運転をセット済み（図２０のステップＳ２５ｄを実行済み）でないか否かを判定する。運転パターン情報生成部３２ｂは、可変速機Ｖｊは圧損なし、かつ、既に運転をセット済みでない場合（ステップＳ２６ｃＹＥＳ）にステップＳ２６ｄへ処理を移し、可変速機Ｖｊは圧損あり、又は、既に運転をセット済みの場合（ステップＳ２６ｃＮＯ）にステップＳ２６ｆへ処理を移す。

ステップＳ２６ｄでは、運転パターン情報生成部３２ｂは、可変速機Ｖｊに容量制御運転をセットする。次にステップＳ２６ｅでは、運転パターン情報生成部３２ｂは、カウンタ変数ｄに１を加算する。

一方、ステップＳ２６ｆでは、運転パターン情報生成部３２ｂは、カウンタ変数ｊに１を加算する。次にステップＳ２６ｇでは、運転パターン情報生成部３２ｂは、ｊ＞Ｎ（Ｎは可変速機Ｖｊの全数）か否かを判定する。運転パターン情報生成部３２ｂは、ｊ＞Ｎの場合（ステップＳ２６ｇＹＥＳ）にステップＳ２７（図１８）へ処理を移し、ｊ≦Ｎの場合（ステップＳ２６ｇＮＯ）にステップＳ２６ｂへ処理を移す。

図２２は、図１８の運転パターン情報生成処理のステップＳ２７の詳細フローである。先ずステップＳ２７ａでは、運転パターン情報生成部３２ｂは、カウンタ変数ｉ＝１とする。次にステップＳ２７ｂでは、運転パターン情報生成部３２ｂは、カウンタ変数ｄ＝Ｄ－１か否かを判定する。運転パターン情報生成部３２ｂは、カウンタ変数ｄ＝Ｄ－１の場合（ステップＳ２７ｂＹＥＳ）にステップＳ２７ｃへ処理を移し、カウンタ変数ｄ≠Ｄ－１の場合（ステップＳ２７ｂＮＯ）にステップＳ２８（図１０）へ処理を移す。

ステップＳ２７ｃでは、運転パターン情報生成部３２ｂは、一定速機Ｆｉは圧損なし、かつ、既に運転をセット済み（図１９のステップＳ２４ｄ，Ｓ２４ｌを実行済み）でないか否かを判定する。運転パターン情報生成部３２ｂは、一定速機Ｆｉは圧損なし、かつ、既に運転をセット済みでない場合（ステップＳ２７ｃＹＥＳ）にステップＳ２７ｄへ処理を移し、可変速機Ｖｊは圧損あり、又は、既に運転をセット済みの場合（ステップＳ２７ｃＮＯ）にステップＳ２７ｆへ処理を移す。

ステップＳ２７ｄでは、運転パターン情報生成部３２ｂは、一定速機Ｆｉに容量制御運転をセットする。次にステップＳ２７ｅでは、運転パターン情報生成部３２ｂは、カウンタ変数ｄに１を加算する。

一方、ステップＳ２７ｆでは、運転パターン情報生成部３２ｂは、カウンタ変数ｉに１を加算する。次にステップＳ２７ｇでは、運転パターン情報生成部３２ｂは、ｉ＞Ｍ（Ｍは一定速機Ｆｉの全数）か否かを判定する。運転パターン情報生成部３２ｂは、ｉ＞Ｍの場合（ステップＳ２７ｇＹＥＳ）にステップＳ２８（図１８）へ処理を移し、ｉ≦Ｍの場合（ステップＳ２７ｇＮＯ）にステップＳ２７ｂへ処理を移す。

図２３は、図１８の運転パターン情報生成処理のステップＳ２８の詳細フローである。先ずステップＳ２８ａでは、運転パターン情報生成部３２ｂは、カウンタ変数ｊ＝１とする。次にステップＳ２８ｂでは、運転パターン情報生成部３２ｂは、カウンタ変数ｄ＝Ｄ－１か否かを判定する。運転パターン情報生成部３２ｂは、カウンタ変数ｄ＝Ｄ－１の場合（ステップＳ２８ｂＹＥＳ）にステップＳ２８ｃへ処理を移し、カウンタ変数ｄ≠Ｄ－１の場合（ステップＳ２８ｂＮＯ）にステップＳ２９（図１８）へ処理を移す。

ステップＳ２８ｃでは、運転パターン情報生成部３２ｂは、可変速機Ｖｊは圧損ありか否かを判定する。運転パターン情報生成部３２ｂは、可変速機Ｖｊは圧損ありの場合（ステップＳ２８ｃＹＥＳ）にステップＳ２８ｄへ処理を移し、可変速機Ｖｊは圧損なしの場合（ステップＳ２８ｃＮＯ）にステップＳ２８ｆへ処理を移す。

ステップＳ２８ｄでは、運転パターン情報生成部３２ｂは、可変速機Ｖｊに容量制御運転をセットする。次にステップＳ２８ｅでは、運転パターン情報生成部３２ｂは、カウンタ変数ｄに１を加算する。

一方、ステップＳ２８ｆでは、運転パターン情報生成部３２ｂは、カウンタ変数ｊに１を加算する。次にステップＳ２８ｇでは、運転パターン情報生成部３２ｂは、ｊ＞Ｎ（Ｎは可変速機Ｖｊの全数）か否かを判定する。運転パターン情報生成部３２ｂは、ｊ＞Ｎの場合（ステップＳ２８ｇＹＥＳ）にステップＳ２９（図１０）へ処理を移し、ｊ≦Ｎの場合（ステップＳ２８ｇＮＯ）にステップＳ２８ｂへ処理を移す。

図２４は、図１８の運転パターン情報生成処理のステップＳ２９の詳細フローである。先ずステップＳ２９ａでは、運転パターン情報生成部３２ｂは、カウンタ変数ｉ＝１とする。次にステップＳ２９ｂでは、運転パターン情報生成部３２ｂは、カウンタ変数ｄ＝Ｄ－１か否かを判定する。運転パターン情報生成部３２ｂは、カウンタ変数ｄ＝Ｄ－１の場合（ステップＳ２８ｂＹＥＳ）にステップＳ２９ｃへ処理を移し、カウンタ変数ｄ≠Ｄ－１の場合（ステップＳ２９ｂＮＯ）にステップＳ３０（図１８）へ処理を移す。

ステップＳ２９ｃでは、運転パターン情報生成部３２ｂは、一定速機Ｆｉは圧損あり、かつ、既に運転をセット済み（図１９のステップＳ２４ｄ，Ｓ２４ｌ、図２２のステップＳ２７ｄを実行済み）でないか否かを判定する。運転パターン情報生成部３２ｂは、一定速機Ｆｉは圧損あり、かつ、既に運転をセット済みでない場合（ステップＳ２９ｃＹＥＳ）にステップＳ２９ｄへ処理を移し、一定速機Ｆｉは圧損なし、又は、既に運転をセット済みの場合（ステップＳ２９ｃＮＯ）にステップＳ２９ｆへ処理を移す。

ステップＳ２９ｄでは、運転パターン情報生成部３２ｂは、一定速機Ｆｉに容量制御運転をセットする。次にステップＳ２９ｅでは、運転パターン情報生成部３２ｂは、カウンタ変数ｄに１を加算する。

一方、ステップＳ２９ｆでは、運転パターン情報生成部３２ｂは、カウンタ変数ｉに１を加算する。次にステップＳ２９ｇでは、運転パターン情報生成部３２ｂは、ｉ＞Ｍ（Ｍは一定速機Ｆｉの全数）か否かを判定する。運転パターン情報生成部３２ｂは、ｉ＞Ｍの場合（ステップＳ２９ｇＹＥＳ）にステップＳ３０（図１０）へ処理を移し、ｉ≦Ｍの場合（ステップＳ２９ｇＮＯ）にステップＳ２９ｂへ処理を移す。

本実施形態では、図１８のステップＳ２４～Ｓ２９の実行順序は、圧損なしの一定速機の全負荷運転、圧損なしの一定速機の容量制御運転、圧損ありの一定速機の全負荷運転、圧損ありの一定速機の容量制御運転、圧損なしの可変速機の全負荷運転、圧損なしの可変速機の容量制御運転、圧損ありの可変速機の全負荷運転、圧損ありの可変速機の容量制御運転、の各パターンの電力効率を比較し、電力効率がより良い圧縮機４を優先的に運転し、より低い圧縮機４の運転を制限するように、適宜入替えが可能である。

＜実施形態の効果＞
上述の実施形態では、複数の圧縮機４のうち、検出された物理量に応じた電力効率が、より高い圧縮機の運転を優先的に行い、より低い圧縮機の運転を制限する。よって、複数の圧縮機４を負荷に応じて交代で稼働させる圧縮機システム１において、圧損が発生している圧縮機４の運転期間を短くしたり、低回転運転したりすることで、圧縮機システム１全体の電力効率の低下を抑制できる。

また、上述の実施形態では、圧縮機システム１全体の電力効率が最善となるように、複数の圧縮機４の運転を制御することで、一部の圧縮機４で圧損が発生している状況下で、圧縮機システム１全体の電力効率の低下を極力抑制できる。

また、上述の実施形態では、複数の圧縮機４は、圧縮機本体４５を可変速制御可能な可変速機Ｖｊと、圧縮機本体４５を一定速制御する一定速機Ｆｉとを含むので、可変速機Ｖｊと一定速機Ｆｉが混在の圧縮機システム１でも圧損に対して圧縮機システム１全体の電力効率の低下を抑制できる。

また、上述の実施形態では、フィルタは、複数の箇所のそれぞれに備えられる各種フィルタの少なくとも何れかを含む。また、各種フィルタは、外気入口を通過する空気を濾過する外気フィルタ４６と、圧縮機本体４５の吸気部から取込まれる空気を濾過する吸気フィルタ４７と、各圧縮機４が吐出する圧縮空気を濾過するセパレータエレメントと、を含む。フィルタによる吸込み圧力損失は、外気フィルタ４６による圧力損失、吸気フィルタ４７による圧力損失、又は、セパレータエレメントによる圧力損失である。よって、あらゆるフィルタの目詰まりを起因とする圧損に対して、圧縮機システム１全体の電力効率の低下を抑制できる。

また、上述の実施形態では、検出された物理量に応じた電力効率は、各圧縮機４の定格電力効率からフィルタによる吸込み圧力損失に起因する効率低下を減じた電力効率である。よって、圧損を考慮した上での電力効率が良い圧縮機４を優先的に運転するので、圧損による圧縮機システム１全体の電力効率の低下を抑制できる。

また、上述の実施形態では、外気フィルタ４６による圧力損失は、外気フィルタ４６及び外気入口４２を通過後の空気の圧力に基づいて判断され、吸気フィルタ４７による圧力損失は、圧縮機本体４５の吸気部から取込まれる空気の温度に基づいて判断され、セパレータエレメントによる圧力損失は、各圧縮機４によって圧縮された空気の吐出圧力及び空気が合流する空気槽５内の圧力に基づいて判断される。よって、各フィルタに対応するセンサの検出値を用いて適切に判断された各フィルタの圧損に対して、圧縮機システム１全体の電力効率の低下を適切に抑制できる。

また、上述の実施形態では、フィルタによる吸込み圧力損失に起因する効率低下が大きいほど、検出された物理量に応じた電力効率がより低い圧縮機の運転を大きく制限する。よって、効率低下がより大きい圧縮機４を運転からできるだけ除外するので、圧損による圧縮機システム１全体の電力効率の低下をさらに抑制できる。

また、上述の実施形態では、圧縮機４の運転制限は、圧縮機４の運転の停止及び運転の縮退を含む。よって、効率低下が大きい圧縮機４を、停止可能であれば停止し、稼動せざるを得ない場合に限り運転するようにするので、所望の使用空気量比の達成と、圧損による圧縮機システム１全体の電力効率の低下の抑制と、を高度に両立できる。

また、上述の実施形態では、圧縮機システム１のユーザに対して、運転を停止中の圧縮機４のフィルタの保守を促す通知を行うことで、ユーザに対して最適なタイミングで効率的にフィルタ保守を確実に行わせることができる。

また、上述の実施形態では、複数の圧縮機４のうち、検出された圧力に応じた電力効率が、より高い圧縮機４の運転を優先的に行い、より低い圧縮機４の運転を制限することで、圧縮機システム１全体の電力効率が低下する場合には、より高い圧縮機４の運転及びより低い圧縮機４の運転制限を行わない。よって、圧縮機４の運転及び運転制限を行うことで、圧縮機システム１全体の電力効率が低下してしまうという不都合を防止できる。

なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例を含む。例えば、上記した実施形態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、ある実施形態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、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態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。また実施形態で示した各処理は、処理効率又は実装効率に基づいて適宜分散又は統合してもよい。

１：圧縮機システム、２：管理装置、３：圧縮機制御装置、４：圧縮機、Ｆｉ：一定速機、Ｆｊ：可変速機

Claims (14)

1. 複数の圧縮機と、前記複数の圧縮機の運転を制御する圧縮機制御装置と、を有する圧縮機システムであって、
   前記圧縮機のそれぞれは、
   空気を濾過するフィルタと、
   空気を圧縮する圧縮機本体と、
   前記圧縮機本体の圧力損失と相関がある物理量を検出する検出手段と、を備え、
   前記圧縮機制御装置は、
   前記複数の圧縮機のうち、前記検出手段によって検出された物理量に応じた電力効率が、より高い圧縮機の運転を優先的に行い、より低い圧縮機の運転を制限する
   ことを特徴とする圧縮機システム。
2. 請求項１に記載の圧縮機システムであって、
   前記圧縮機制御装置は、
   前記圧縮機システム全体の電力効率が最善となるように、前記複数の圧縮機の運転を制御する
   ことを特徴とする圧縮機システム。
3. 請求項１に記載の圧縮機システムであって、
   前記複数の圧縮機は、前記圧縮機本体を可変速制御可能な可変速機と、前記圧縮機本体を一定速制御する一定速機とを含む
   ことを特徴とする圧縮機システム。
4. 請求項１に記載の圧縮機システムであって、
   前記圧縮機のそれぞれにおいて、
   前記フィルタは、複数の箇所のそれぞれに備えられる各種フィルタの少なくとも何れかを含む
   ことを特徴とする圧縮機システム。
5. 請求項４に記載の圧縮機システムであって、
   前記フィルタは、外気入口を通過する空気を濾過する外気フィルタと、前記圧縮機本体の吸気部から取込まれる空気を濾過する吸気フィルタと、各圧縮機が吐出する圧縮空気を濾過するセパレータエレメントと、を含む
   ことを特徴とする圧縮機システム。
6. 請求項５に記載の圧縮機システムであって、
   前記検出手段によって検出された物理量に応じた電力効率は、各圧縮機の定格電力効率から前記フィルタによる吸込み圧力損失に起因する効率低下を減じた電力効率である
   ことを特徴とする圧縮機システム。
7. 請求項６に記載の圧縮機システムであって、
   前記フィルタによる吸込み圧力損失は、前記外気フィルタによる圧力損失、前記吸気フィルタによる圧力損失、又は、前記セパレータエレメントによる圧力損失である
   ことを特徴とする圧縮機システム。
8. 請求項７に記載の圧縮機システムであって、
   前記外気フィルタによる圧力損失は、前記外気フィルタ及び前記外気入口を通過後の空気の圧力に基づいて判断され、
   前記吸気フィルタによる圧力損失は、前記圧縮機本体の吸気部から取込まれる空気の温度に基づいて判断され、
   前記セパレータエレメントによる圧力損失は、各圧縮機によって圧縮された空気の吐出圧力及び該空気が合流する空気槽内の圧力に基づいて判断される
   ことを特徴とする圧縮機システム。
9. 請求項６に記載の圧縮機システムであって、
   前記フィルタによる吸込み圧力損失に起因する効率低下が大きいほど、前記検出手段によって検出された物理量に応じた電力効率がより低い圧縮機の運転を大きく制限する
   ことを特徴とする圧縮機システム。
10. 請求項１に記載の圧縮機システムであって、
    前記圧縮機の運転の制限は、該圧縮機の運転の停止及び運転の縮退を含む
    ことを特徴とする圧縮機システム。
11. 請求項１に記載の圧縮機システムであって、
    前記圧縮機システムのユーザに対して、運転を停止中の前記圧縮機の前記フィルタの保守を促す通知を行う
    ことを特徴とする圧縮機システム。
12. 請求項１に記載の圧縮機システムであって、
    前記圧縮機制御装置は、
    前記複数の圧縮機のうち、前記検出手段によって検出された圧力に応じた電力効率が、より高い圧縮機の運転を優先的に行い、より低い圧縮機の運転を制限することで、前記圧縮機システム全体の電力効率が低下する場合には、該より高い圧縮機の運転及び該より低い圧縮機の運転の制限を行わない
    ことを特徴とする圧縮機システム。
13. 圧縮機システムにおける複数の圧縮機の運転を制御する圧縮機制御装置であって、
    前記圧縮機のそれぞれは、
    空気を濾過するフィルタと、
    空気を圧縮する圧縮機本体と、
    前記圧縮機本体の圧力損失と相関がある物理量を検出する検出手段と、を備え、
    前記複数の圧縮機のうち、前記検出手段によって検出された物理量に応じた電力効率が、より高い圧縮機の運転を優先的に行い、より低い圧縮機の運転を制限する
    ことを特徴とする圧縮機制御装置。
14. 複数の圧縮機と、前記複数の圧縮機の運転を制御する圧縮機制御装置とを有する圧縮機システムにおいて前記圧縮機制御装置が行う圧縮機制御方法であって、
    前記圧縮機のそれぞれは、
    空気を濾過するフィルタと、
    前記空気を圧縮する圧縮機本体と、
    前記圧縮機本体の圧力損失と相関がある物理量を検出する検出手段と、を備え、
    前記圧縮機制御装置が、
    前記複数の圧縮機のうち、前記検出手段によって検出された物理量に応じた電力効率が、より高い圧縮機の運転を優先的に行い、より低い圧縮機の運転を制限する
    ことを特徴とする圧縮機制御方法。
    

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