JP2679058B2 - 使用電力ピークカット装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は圧縮空気を使用するために多数のコンプレッ
サなどを設置した作業場における使用電力ピークカット
装置に関する。 （従来の技術） 一般に、大口の電力需要家においては、使用電力が電
力会社と取り決めしている契約電力を超過すると、その
超過分に対して割高な超過料金を支払わなければならな
い。このため、第５図に示すように、一定時間（通常30
分）内での使用電力を検出しこれが所定の使用電力量レ
ベルＡを越えたりあるいは、一定時間後の使用積算電力
量が所定のレベルＢ（最大電力設定値）を越えることが
予測されると、警報信号を発生して一部の負の運転を停
止させ、使用電力のピークをカットして（以下単にピー
クカットという）使用電力が契約電力を超過しないよう
に使用電力値を管理する方法がとられており、例えば特
公昭56−7375号公報等で開示されている。通常この種の
使用電力ピークカット装置は停止してもそれ程支障のな
い負荷から優先順位をつけて使用電力量の状態に応じて
順次前記負荷を停止するよう成されている。 （発明が解決しようとする問題点） 一般的にそれぞれの負荷毎に優先順位をつけることは
難しく、また特に圧縮空気を多量に使用する工場等の作
業場では一日又は時期的に圧縮空気の使用量は変動する
ので、その変動の最大量に基づいてコンプレッサの設置
台数が決定されており、その運転方法は、例えば特開昭
59−49381号公報に示すように消費空気量に応じて、そ
れぞれをロータリー方式で運転する方法が採られてい
る。また、このコンプレッサは大きな電力の使用源であ
り、全体の使用電力量に占める割合は非常に高い。その
ため、電力ピーク時に契約電力を越えさせない手段とし
て一部のコンプレッサを停止させることが最も効果的で
あるが、これにより圧縮空気が不足して作業効果が低下
する問題がある。一方、作業効率を低下させないために
は、使用電力の最大値に合わせて契約電力を設定すれば
良いが、使用電力が最大になる期間がわずかな場合には
これに合わせて年間の契約電力を設定し契約を結ぶこと
となるので年間を通じて電力料金が割高となる上、操業
コストも高くつく。 また、使用電力のピークカット分を別置の発電機で補
うこともできるが、エネルギー効率が悪くランニングコ
ストも高くつき、さらに設置手続及びそのため電気的な
接続作業が大変である。 一方、実開昭61−127381号公報には、エンジンにより
駆動されるエンジン側コンプレッサと、市中電源により
駆動される市中電源側コンプレッサとを適宜切換えるこ
とが開示されており、使用電力量が所定レベルを越えた
ら、市中電源側コンプレッサの運転を止め、代わりにエ
ンジン側コンプレッサによる運転を行なわせることが可
能になる。しかし、使用電力量が少しでも所定レベルよ
りも大きくなると、本来停止させる必要のない市中電源
側コンプレッサも他の市中電源側コンプレッサと共に強
制的に停止してしまうため、常に全数のエンジン側コン
プレッサを無駄に始動させなくてはならない問題を生じ
る。 本発明は前記問題に基づいて成されたものであり、圧
縮空気が不足して作業効率を低下させることなく使用電
力のピークカットを効果的に行い、契約電力値を下げ安
価な電力料金で作業場全体の操業コストの低減を図るこ
とができる電力ピークカット装置を提供することを目的
とする。 ［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は一定時間内での使用電力量を検出し、これが
所定の使用電力量レベルを越えたりあるいは一定時間後
の使用積算電力量が所定のレベルを越えることが予測さ
れるデマンド警報信号を出力するデマンド制御部と、こ
のデマンド制御部の管理下にある複数台のモータコンプ
レッサと、複数台のエンジンコンプレッサと、前記モー
タコンプレッサとエンジンコンプレッサが吐出する圧縮
空気を貯蔵する集合タンクと、前記デマンド警報信号が
出力されたとき、前記モータコンプレッサを選択的にア
ンロード又は停止させ、前記圧縮空気の不足を予測して
前記エンジンコンプレッサを始動させるとともに、その
後もデマンド警報信号の発生が継続しているときには、
別の前記モータコンプレッサを順次選択的にアンロード
又は停止させ、かつ前記集合タンク内の圧力が所定のレ
ベルまで低下したときに、別の前記エンジンコンプレッ
サを順次選択的に始動させる制御部とを備えたことを特
徴とする。 （作 用） デマンド警報信号が発生すると、制御部は使用電力の
ピークをカットするために、モータコンプレッサを選択
的にアンロード又は停止させ、前記圧縮空気の不足を予
測して前記エンジンコンプレッサを始動させるととも
に、その後もデマンド警報信号の発生が継続していると
きには、別の前記モータコンプレッサを順次選択的にア
ンロード又は停止させ、かつ前記集合タンク内の圧力が
所定のレベルまで低下したときに、別のエンジンコンプ
レッサを順次選択的に始動させる。 （実施例） 以下、図面に基づいて本発明の一実施例を詳述する。 第１図において、１は種々の電力負荷に電力を供給す
る電力ラインであり、変圧器２を介するして工場又は作
業場内に設置された後述する電力負荷としてのモータコ
ンプレッサに電力を供給する。３は電力量計であり、電
圧検出トランス４と電流検出トランス５との出力を入れ
ることにより工場内の全負荷による使用電力量を知るこ
とができる。６は電力量計３に接続する電力会社側のデ
マンド計である。 ７〜11は工場内に設置され電力により駆動される５台
のモータコンプレッサである。また、12〜16は同じく工
場内に設置されれ、軽油等の燃料により駆動される５台
のエンジンコンプレッサである。これらのモータコンプ
レッサ７〜11及びエンジンコンプレッサ12〜16が吐出す
る圧縮空気は、各々チェックバルブ17を介し集結配管18
により集合タンク19に終結され、サービスバルブ19Aを
介して圧縮空気を使用する消費側の種々の作業機へ供給
される。 20は電力需要家側に設けられ、使用電力量に応じてモ
ータコンプレッサ７〜11及びエンジンコンプレッサ12〜
16の運転を切替制御する主制御装置である。21はパルス
変換器22によりパルス変換された使用電力量を入力する
デマンド制御部であり、第５図で示したように、一定時
間内での使用電力量を検出しこれが所定の使用電力量レ
ベルを越えたりあるいは一定時間後の使用積算電力量が
所定のレベルを越えることが予測されたときにデマンド
警報信号を発生する。23は集合タンク19に貯えられてい
る圧縮空気の圧力を検出する圧力スイッチであり、この
検出圧力は圧力変換器24によりエンジンコンプレッサ始
動圧力ＰLとモータコンプレッサ緊急始動圧力ＰLLと比
較され、これらの圧力ＰL,PLLより低下したときに各々
圧力低下信号を発生する。25はこれらデマンド警報信号
と圧力低下信号とを入力する制御部で、該制御部25はデ
マンド警報信号が発生している間、このデマンド警報信
号を解除させるために、モータコンプレッサ制御選択部
26を介して、前記モータコンプレッサ７〜11を順次ロー
タリー方式にて選択し、モータコンプレッサ７〜11の吸
入口を閉塞し、吸気を停止した状態、即ちアンロード運
転状態（以下、単にアンロードという）にしたり、モー
タコンプレッサ７〜11の運転を停止させると共に、この
モータコンプレッサ７〜11のアンロード又は運転停止に
より集合タンク19の圧力が低下し圧力停止信号が発生し
ている間、この圧力低下信号を解除させるために、エン
ジンコンプレッサ12〜16をエンジンコンプレッサ制御選
択部27を介して、順次ロータリー方式にて選択し、運転
させる機能を有しタイマ回路を有するマイクロコンピュ
ータ等により構成されている。尚、この制御部25は逆に
デマンド警報信号が解除されると所定時間経過後、順次
モータコンプレッサ７〜11を運転させると共に、全モー
タコンプレッサ７〜11が運転した後、エンジンコンプレ
ッサ12〜16の運転を停止させる機能をも有する。また、
前記コンプレッサのロータリー方式の運転制御とは、従
来例で説明したように始動及び停止するコンプレッサが
特定のものに片寄らないようにするため、デマンド警報
信号の解除又は圧力低下信号の発生によって新たにコン
プレッサを始動する必要が生じた場合には最先に停止状
態に入ったコンプレッサ（その時点で最も長く休止して
いるコンプレッサ）を始動させ、逆にデマンド警報信号
の発生又は圧力低下信号の解除によってコンプレッサを
停止する必要が生じた場合には最先に停止状態に入った
コンプレッサ（その時点で最も長く稼動しているコンプ
レッサ）から停止していくようにしたものである。 以上のように構成される本発明の動作を第２図のタイ
ムチャートを参照して説明する。先ず、モータコンプレ
ッサ７〜11及び図示せざる他の負荷等とを同時に駆動
中、始動電力量が増大し、一定時間内での使用電力量が
使用電力量レベルを越えたりあるいは一定時間後の使用
積算電力量が所定のレベル（第５図中Ａのレベル）を越
えることが予測されると、デマンド制御部21によりこれ
を検知しデマンド警報信号を発生する。制御部25はこの
デマンド警報信号の発生により、モータコンプレッサ制
御選択部26でロータリー方式によって一台のモータコン
プレッサ７を選択させ、このモータコンプレッサ７を先
ずフルロード、即ち、空気を吸入し圧縮作用を行なって
いる状態から強制アンロードにしてその分電力を下げ
る。そして、時間T1経過後もデマンド警報信号の発生が
継続していると、このモータコンプレッサ７を係止さ
せ、同様にして選択された次のモータコンプレッサ８を
強制アンロードにする。以下、同様にデマンド警報が発
生している間は、順次一台づつモータコンプレッサ９〜
12を選択して強制アンロード及び停止させ、使用電力量
を下げさせる。 一方、前記動作と並行し制御部25はデマンド警報信号
が発生した時、一台目のモータコンプレッサ７が強制ア
ンロードにされたことにより集合タンク19内の圧縮空気
の不足が予測されるため、先ずエンジンコンプレッサ制
御選択部27で５台のコンプレッサのうちの一台のエンジ
ンコンプレッサ12を選択させ、このエンジンコンプレッ
サ12を始動させる。それと共に該制御部25は集合タンク
19の圧力も監視している。したがって、集合タンク19内
の圧力がエンジンコンプレッサの始動圧力でかつ作業の
支障が予測されるＰLまで低下すると圧力スイッチ23か
らの圧力低下信号が圧力変換器24を介して入力され、次
の一台のエンジンコンプレッサ13を始動させる、以後、
制御部25は集合タンク12の圧力がＰLより低い間、無駄
なエンジンコンプレッサの発停を防止するため所定時間
T2経過後に14〜16のエンジンコンプレッサを一台づつ始
動させる。 また、前記制御部25は、この始動途中又は全数始動完
了後に於て消費側に於て圧縮空気の使用量が急増した場
合、該エンジンコンプレッサの始動が間に合わなかった
り、また集合タンク19の圧力が低下してモータコンプレ
ッサ緊急始動圧力ＰLLまで低下する場合が生ずるが、そ
の場合には一時的な緊急手段として強制アンロード状態
にあるモータコンプレッサをフルロードに復帰させ、そ
れでも間に合わない場合には停止されたモータコンプレ
ッサを再始動させる機能をも有している。そして、圧力
タンク19の圧力がＰLより高くなり、正常に戻ると共に
デマンド警報信号が解除され所定時間T3が経過すると、
再びモータコンプレッサ７〜11を最初に説明した順序で
一台づつ始動させる。ここで前記T3時間の設定は、モー
タコンプレッサが過度に発停を繰り返すことにより種々
のトラブルを誘発することを抑えること及び使用電力の
ピーク状態が確実に解消されたことを確認する為に設け
たものである。そして、モータコンプレッサ７〜11が全
数運転した後、所定時間T4経過後、エンジンコンプレッ
サ12〜16は全数同時に停止し、次のデマンド警報の発生
に備える。 尚、この場合、エンジンコンプレッサ12〜16は一定時
間毎に順次停止させるようにし、次のデマンド警報に備
えるようにしてもよい。 以上説明したように、モータコンプレッサ７〜11は作
業場内の大きな電力の使用源であるから、本発明装置の
採用により、デマンド警報信号が発生すると順次一台づ
つモータコンプレッサ７〜11を停止させて使用電力を下
げ電力のピークカットを効果的に行い、かつモータコン
プレッサ７〜11の停止による集合タンク19の圧力低下を
補うために、デマンド警報信号の出力が継続され、かつ
圧縮空気の不足を予測したときには、順時エンジンコン
プレッサ12〜16を始動させて圧力の低下を防止すること
ができるので、エンジンコンプレッサを無駄に始動され
ることなく、最大電力設定値を低く設定して契約電力を
下げ安価な電力料金で操業コストの低減が図れると共
に、使用電力のピークカットに伴う圧縮空気の不足をエ
ンジンコンプレッサ12〜16で補い作業効果の低下を防止
するようにしたから安心して操業が継続できる。 また、従来は使用電力のピークカットによる電力不足
を発電機により補う方法もとらているが、コンプレッサ
をモータ駆動にて使用したまま単に発電機を追加補充し
前記電力不足を補う場合と本発明装置を用いた場合とで
そのエネルギー効率を比較してみると、第３図（Ａ）で
示すように発電機を用いてもモータコンプレッサを運転
させるとエネルギー効率は18％であり、一方エンジンコ
ンプレッサを運転させるとエネルギー効率は22.5％とな
り、エンジンコンプレッサ12〜16を補償用に使用する方
が約20％燃料代を節約できる。さらに前者の装置は、機
器が多くなる程システムの信頼性は減少し、故障率が増
大するのに対し、本発明装置は発電機が不用のため、こ
れらの欠点は少なくなる。また、発電機を用いる場合に
は商用電源に接続する必要があり、その工事手続き及び
保護機器が必要なため、煩雑で設置コストが高くなるの
に対して本発明はその必要はない。 さらに、本実施例では、デマンド警報信号が発生し、
使用電力のピークカットを行なうために、モータコンプ
レッサ７〜11を選択的にアンロード又は停止させると、
制御部25は圧縮空気が不足することを予測して、園児コ
ンプレッサ12〜16のいずれか一台を始動させるようにし
ている。したがって、モータコンプレッサ７〜11のアン
ロード又は停止直後には、制御部25が予めエンジンコン
プレッサ12〜16のいずれか一台を始動させているので、
集合タンク19内の急激な圧力低下に即応することが可能
となる。 尚、本発明では使用電力ピークカットの補償のため
に、エンジンコンプレッサ12〜16を特別に設置するた
め、その分設備コストがアップするように見受けられる
が、使用電力が最大となる期間が短い場合には、むしろ
最大電力の設定値を下げて契約電力の規準を低下させる
ことの方が年間を通じて大幅に電気料金を削減でき、前
記設備コストのアップ分は充分に償却可能で、全体とし
て大巾なコスト低減が可能となるものである。 以上、本発明の一実施例について詳述したが、本発明
の要旨の範囲内で適宜変形できる。例えば、前記実施例
はモータコンプレッサ７〜11とエンジンコンプレッサ12
〜16の設置台数多びコンプレッサ容量も適宜変更でき
る。また、エンジンコンプレッサ12〜16の始動は集合タ
ンク19の圧力低下に基づいて行ったが、モータコンプレ
ッサ７〜11の運転制御に対応して行っても良い。 また、本発明装置では集合タンク19を用いる旨説明し
ているが、該集合タンクを省略し、該集合配管途中に圧
力スイッチを設けるようにしたものも本発明に含むもの
とする。さらに、例えば第４図に示すように１日におけ
る使用電力量がほぼ同一で電力ピークが時刻的に一定の
場合には24時間タイマを用い、コンプレッサ７〜16の切
替をスケジュール運転させるようプログラムすることも
可能である。 ［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明は一定時間内での使用電
力量を検出し、これが所定の使用電力量レベルを越えた
りあるいは一定時間後の使用積算電力量が所定のレベル
を越えることが予測されるとデマンド警報信号を出力す
るデマンド制御部と、このデマンド制御部の管理下にあ
る複数台のモータコンプレッサと、複数のエンジンコン
プレッサと、前記モータコンプレッサとエンジンコンプ
レッサが吐出する圧縮空気を貯蔵する集合タンクと、前
記デマンド警報信号が出力されたときに、前記モータコ
ンプレッサを選択的にアンロード又は停止させ、前記圧
縮空気の不足を予測して前記エンジンコンプレッサを始
動させるとともに、その後もデマンド警報信号の発生が
継続しているときには、別の前記モータコンプレッサを
順次選択的にアンロード又は停止させ、かつ前記集合タ
ンク内の圧力が所定のレベルまで低下したときに、別の
前記エンジンコンプレッサを順次選択的に始動させる制
御部とを備えたものであるから、圧縮空気が不足して作
業効率を低下させることなく使用電力のピークカットを
効果的に行い、契約電力値を下げ安価な電力料金で作業
場全体の操業コストの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
動作を示すタイムチャート、第３図（Ａ）（Ｂ）はエネ
ルギ効率を示す説明図、第４図は他の実施例を示すピー
クカット動作の説明図、第５図は一般的なピークカット
動作の説明図である。 ７〜11……モータコンプレッサ 12〜16……エンジンコンプレッサ 19……集合タンク 21……デマンド制御部 25……制御部

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．一定時間内での使用電力量を検出し、これが所定の
   使用電力量レベルを越えたりあるいは一定時間後の使用
   積算電力量が所定のレベルを越えることが予測されると
   デマンド警報信号を出力するデマンド制御部と、このデ
   マンド制御部の管理下にある複数台のモータコンプレッ
   サと、複数台のエンジンコンプレッサと、前記モータコ
   ンプレッサとエンジンコンプレッサが吐出する圧縮空気
   が貯蔵する集合タンクと、前記デマンド警報信号が出力
   されたときに、前記モータコンプレッサを選択的にアン
   ロード又は停止させ、前記圧縮空気の不足を予測して前
   記エンジンコンプレッサを始動させるとともに、その後
   もデマンド警報信号の発生が継続しているときには、別
   の前記モータコンプレッサを順次選択的にアンロード又
   は停止させ、かつ前記集合タンク内の圧力が所定のレベ
   ルまで低下したときに、別の前記エンジンコンプレッサ
   を順次選択的に始動させる制御部とを備えることを特徴
   とする使用電力ピークカット装置。 ２．前記集合タンクには圧力スイッチを有すると共に、
   前記制御部にはデマンド警報信号が発生している間に集
   合タンク内の圧力が所定の圧力より低下したときに前記
   圧力スイッチからの信号を受けてアンロード又は停止中
   のモータコンプレッサをフルロード又は緊急始動させる
   緊急手段を有することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の使用電力ピークカット装置。