JP3403968B2 - 圧縮気体供給装置およびコンプレッサの並列運転制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、目標圧力が維持さ
れるように配管内へ圧縮気体を送り込む圧縮気体供給装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、生産ラインなどに圧縮空気を供給
する装置には、複数のコンプレッサを並列運転するもの
があり、通常は、圧縮空気の需要のピークに対応できる
ように運転台数を少し多めに設定してある。このような
装置の多くは、複数のコンプレッサを無制御状態で運転
している。

【０００３】また複数のコンプレッサを並列運転する装
置の中には、圧縮空気の需要量に応じてコンプレッサの
運転台数を制御するものもある。さらに、よりきめこま
かく運転制御を行うために、台数制御に加えて、稼動中
のコンプレッサの中の１台を圧力微調整用コンプレッサ
に設定して配管圧力制御を行うものがある。

【０００４】配管圧力制御は、圧力微調整用コンプレッ
サの運転状態を、実際に配管内に圧縮空気を吐出させる
フルロード運転と、コンプレッサの吸い込み口を閉鎖し
て圧縮空気を配管内に送出しない等を行うアンロード運
転とに交互に切り換えることで圧力微調整用コンプレッ
サからの平均の吐出風量を制御するものである。すなわ
ち、フルロード運転を行う時間とアンロード運転を行う
時間の割合を変更することで、配管内に吐出する平均の
風量をほぼ無段階に制御することが可能になっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】複数のコンプレッサを
無制御状態で並列運転するものでは、圧縮空気の需要の
ピークに対応できるように運転台数を少し多めに設定し
ているので、圧縮空気の需要が少ないときには、必要以
上の台数のコンプレッサが稼働していることになるとと
もに、配管圧力が過度の高圧になってコンプレッサの負
荷が大きくなるので、電力消費が増大してしまうという
問題がある。

【０００６】一方、台数制御やこれに加えて圧力微調整
用コンプレッサによる配管圧力制御を行うものでは、無
制御の場合に比べると消費電力は少なくなる。しかしな
がら、アンロード運転は、圧縮空気を配管内に吐出して
いないにもかかわらず、実際に圧縮空気を配管内に吐出
するフルロード運転で消費される電力の数十パーセント
が消費されるので、圧力微調整用コンプレッサがアンロ
ード運転を行う時間比率の高い状態では、省電力化を十
分に図ることができない。

【０００７】たとえば、フルロード運転時の消費電力を
１００％としたとき、アンロード運転時の消費電力は、
オイルシール型スクリュウコンプレッサで約７０〜７５
％、その省エネ型で約３０％、オイルを使用しないスク
リュウコンプレッサで約３０％、レシプロ型コンプレッ
サで約１０％である。

【０００８】特に、市場で最も多く用いられているオイ
ルシール型スクリュウコンプレッサの場合にはアンロー
ド運転時の消費電力がフルロード運転時の約７０〜７５
％にも達するので、配管圧力制御を行う圧力微調整用コ
ンプレッサのアンロード運転比率の高い状態では、多く
の電力が無駄に消費されてしまう。

【０００９】また、通常、配管圧力制御に用いるコンプ
レッサは、台数制御に用いるコンプレッサと同じ容量の
ものを用いるので、圧力微調整用コンプレッサのアンロ
ード運転率は０〜１００％の範囲で変動することにな
る。このため、圧縮空気の需要との関係で、圧力微調整
用コンプレッサの吐出風量が少なくて済む場合には、ア
ンロード運転の比率が極めて高い状態になり、電力が多
く無駄に消費されるという問題があった。

【００１０】本発明は、このような従来の技術が有する
問題点に着目してなされたもので、配管圧力制御に用い
るコンプレッサのアンロード運転による消費電力を少な
く抑えることができる圧縮気体供給装置および、配管圧
力制御に用いるコンプレッサのアンロード運転による消
費電力を少なく抑えることができるコンプレッサの並列
運転制御方法を提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めの本発明の要旨とするところは、次の各項の発明に存
する。 ［１］目標圧力が維持されるように配管内へ圧縮気体を
送り込む圧縮気体供給装置において、所定の吐出風量が
得られる複数の大容量コンプレッサ（１１〜１３）であ
って互いに最大吐出風量の等しいものと、これらよりも
吐出風量が少なくかつ互いに吐出風量の相違する少なく
とも一台の小容量コンプレッサ（１４）と、これらコン
プレッサ（１１〜１４）の並列運転を制御する集中制御
手段（２０）とを備え、前記集中制御手段（２０）は、
台数制御部（２１）と、選択部（２２）と、交互運転制
御部（２３）とを有し、前記台数制御部（２１）は、前
記大容量コンプレッサ（１１〜１３）のうち実際に圧縮
気体を前記配管内へ吐出するフルロード運転を実行させ
るものの台数を制御することで前記配管内への吐出風量
を段階的に変更して前記配管内の圧力を前記目標圧力に
それ以下の範囲で近づけるものであり、前記選択部（２
２）は、圧縮気体を前記配管内へ吐出しない状態で動作
するアンロード運転と前記フルロード運転とにその運転
状態が交互に切り換えられる圧力微調整用コンプレッサ
として前記大容量コンプレッサ（１１〜１３）と前記小
容量コンプレッサ（１４）の中のいずれか一台を選択す
るものであって、常時フルロード運転させた際に得られ
る吐出風量が圧力微調整用コンプレッサから吐出すべき
風量よりも多いかまたは等しいコンプレッサの中で前記
吐出風量が最小のものを前記圧力微調整用コンプレッサ
として随時選択するものであり、さらに前記選択部（２
２）は、前記圧力微調整用コンプレッサに指定されたコ
ンプレッサの吐出風量と前記圧力微調整用コンプレッサ
に指定されたコンプレッサが前記アンロード運転を行っ
ている時間比率または前記フルロード運転を行っている
時間比率とから当該圧力微調整用コンプレッサの平均の
吐出風量を求め、これを現時点で圧力微調整用コンプレ
ッサから吐出すべき風量と推定し、この推定した風量に
基づき圧力微調整用コンプレッサを現在選択されている
ものよりも吐出風量の少ない小容量コンプレッサ（１
４）に変更すべきか否かを判断するものであり、前記交
互運転制御部（２３）は、前記選択部（２２）によって
選択された前記圧力微調整用コンプレッサの運転状態を
前記配管内が前記目標圧力になるように前記フルロード
運転と前記アンロード運転とに交互に切り換えるもので
あることを特徴とする圧縮気体供給装置。

【００１２】［２］目標圧力が維持されるように配管内
へ圧縮気体を送り込む圧縮気体供給装置において、所定
の吐出風量が得られる複数の大容量コンプレッサ（１１
〜１３）であって互いに最大吐出風量の等しいものと、
これらよりも吐出風量が少ない一台の小容量コンプレッ
サ（１４）と、これらコンプレッサ（１１〜１４）の並
列運転を制御する集中制御手段（２０）とを備え、前記
集中制御手段（２０）は、台数制御部（２１）と、選択
部（２２）と、交互運転制御部（２３）とを有し、前記
台数制御部（２１）は、前記大容量コンプレッサ（１１
〜１３）のうち実際に圧縮気体を前記配管内へ吐出する
フルロード運転を実行させるものの台数を制御すること
で前記配管内への吐出風量を段階的に変更して前記配管
内の圧力を前記目標圧力にそれ以下の範囲で近づけるも
のであり、前記選択部（２２）は、圧縮気体を前記配管
内へ吐出しない状態で動作するアンロード運転と前記フ
ルロード運転とにその運転状態が交互に切り換えられる
圧力微調整用コンプレッサとして前記大容量コンプレッ
サ（１１〜１３）と前記小容量コンプレッサ（１４）の
中のいずれか一台を選択するものであって、前記圧力微
調整用コンプレッサから吐出すべき風量が前記小容量コ
ンプレッサ（１４）を常時フルロード運転させた際に得
られる吐出風量以下の所定の切替基準吐出風量以下のと
きは前記小容量コンプレッサ（１４）を前記圧力微調整
用コンプレッサに選択し、少なくとも前記圧力微調整用
コンプレッサから吐出すべき風量が前記小容量コンプレ
ッサ（１４）の吐出風量を越えるときは前記大容量コン
プレッサ（１１〜１３）を前記圧力微調整用コンプレッ
サに選択するものであり、さらに前記選択部（２２）
は、前記圧力微調整用コンプレッサに指定されたコンプ
レッサの吐出風量と前記圧力微調整用コンプレッサに指
定されたコンプレッサが前記アンロード運転を行ってい
る時間比率または前記フルロード運転を行っている時間
比率とから当該圧力微調整用コンプレッサの平均の吐出
風量を求め、これを現時点で圧力微調整用コンプレッサ
から吐出すべき風量と推定し、この推定した風量に基づ
き圧力微調整用コンプレッサを現在選択されているもの
よりも吐出風量の少ない小容量コンプレッサ（１４）に
変更すべきか否かを判断するものであり、前記交互運転
制御部（２３）は、前記選択部（２２）によって選択さ
れた前記圧力微調整用コンプレッサの運転状態を前記配
管内が前記目標圧力になるように前記フルロード運転と
前記アンロード運転とに交互に切り換えるものであるこ
とを特徴とする圧縮気体供給装置。

【００１３】［３］前記小容量コンプレッサ（１４）の
吐出風量が前記大容量コンプレッサ（１１〜１３）の吐
出風量の略半分であることを特徴とする［２］記載の圧
縮気体供給装置。

【００１４】［４］停止予定機の条件を満たすコンプレ
ッサの中から前記圧力微調整用コンプレッサに選択する
ことを特徴とする［１］、［２］または［３］に記載の
圧縮気体供給装置。

【００１５】［５］所定の吐出風量が得られる複数の大
容量コンプレッサ（１１〜１３）であって互いに最大吐
出風量の等しいものとこれらよりも吐出風量が少なくか
つ互いに吐出風量の相違する少なくとも一台の小容量コ
ンプレッサ（１４）との並列運転を制御して所定の配管
内を目標圧力に維持するコンプレッサの並列運転制御方
法において、前記大容量コンプレッサ（１１〜１３）の
うち実際に圧縮気体を前記配管内へ吐出するフルロード
運転を実行すべきものの台数を選択することで前記配管
内への吐出風量を段階的に変更して前記配管内の圧力を
前記目標圧力にそれ以下の範囲で近づけ、前記配管内の
圧力を微調整するための圧力微調整用コンプレッサとし
て、常時フルロード運転させた際に得られる吐出風量が
前記圧力微調整用コンプレッサから吐出すべき風量より
も多いかまたは等しいコンプレッサの中で前記吐出風量
が最小のものを選択し、当該選択したコンプレッサの運
転状態を前記配管内へ圧縮気体を吐出しない状態で動作
するアンロード運転と前記フルロード運転とに交互に切
り換えることで前記配管内の圧力が前記目標圧力になる
ように微調整するとともに、前記選択に際して、前記圧
力微調整用コンプレッサに指定されたコンプレッサの吐
出風量と前記圧力微調整用コンプレッサに指定されたコ
ンプレッサが前記アンロード運転を行っている時間比率
または前記フルロード運転を行っている時間比率とから
当該圧力微調整用コンプレッサの平均の吐出風量を求
め、これを現時点で圧力微調整用コンプレッサから吐出
すべき風量と推定し、この推定した風量に基づき圧力微
調整用コンプレッサを現在のものより吐出風量の少ない
小容量コンプレッサ（１４）に変更すべきか否かを判断
することを特徴とするコンプレッサの並列運転制御方
法。

【００１６】［６］所定の吐出風量が得られる複数の大
容量コンプレッサ（１１〜１３）であって互いに最大吐
出風量の等しいものとこれらよりも吐出風量の少ない一
台の小容量コンプレッサ（１４）との並列運転を制御し
て所定の配管内を目標圧力に維持するコンプレッサの並
列運転制御方法において、前記大容量コンプレッサ（１
１〜１３）のうち実際に圧縮気体を前記配管内へ吐出す
るフルロード運転を実行すべきものの台数を選択するこ
とで前記配管内への吐出風量を段階的に変更して前記配
管内の圧力を前記目標圧力にそれ以下の範囲で近づけ、
前記配管内の圧力を微調整するための圧力微調整用コン
プレッサとして、当該圧力微調整用コンプレッサから吐
出すべき風量が、前記小容量コンプレッサ（１４）を常
時フルロード運転させた際に得られる吐出風量以下の所
定の切替基準吐出風量以下のときは前記小容量コンプレ
ッサ（１４）を選択し、当該選択した小容量コンプレッ
サ（１４）の運転状態を前記配管内へ圧縮気体を吐出し
ない状態で動作するアンロード運転と前記フルロード運
転とに交互に切り換えることで前記配管内の圧力が前記
目標圧力になるように微調整し、前記圧力微調整用コン
プレッサから吐出すべき風量が、少なくとも前記小容量
コンプレッサ（１４）の吐出風量よりも多いときは前記
圧力微調整用コンプレッサとして前記大容量コンプレッ
サ（１１〜１３）を選択し、当該選択した大容量コンプ
レッサ（１１〜１３）の運転状態を前記フルロード運転
と前記アンロード運転とに交互に切り換えることで前記
配管内の圧力が前記目標圧力になるように微調整すると
ともに、前記選択に際して、前記圧力微調整用コンプレ
ッサに指定されたコンプレッサの吐出風量と前記圧力微
調整用コンプレッサに指定されたコンプレッサが前記ア
ンロード運転を行っている時間比率または前記フルロー
ド運転を行っている時間比率とから当該圧力微調整用コ
ンプレッサの平均の吐出風量を求め、これを現時点で圧
力微調整用コンプレッサから吐出すべき風量と推定し、
この推定した風量に基づき圧力微調整用コンプレッサを
現在のものより吐出風量の少ない小容量コンプレッサ
（１４）に変更すべきか否かを判断することを特徴とす
るコンプレッサの並列運転制御方法。

【００１７】［７］前記小容量コンプレッサ（１４）の
吐出風量が前記大容量コンプレッサ（１１〜１３）の吐
出風量の略半分であることを特徴とする［６］記載のコ
ンプレッサの並列運転制御方法。

【００１８】［８］停止予定機の条件を満たすコンプレ
ッサの中から前記圧力微調整用コンプレッサに選択する
ことを特徴とする［５］、［６］または［７］に記載の
コンプレッサの並列運転制御方法。

【００１９】前記本発明は次のように作用する。並列動
作させるコンプレッサとして、所定の吐出風量が得られ
る複数の大容量コンプレッサ（１１〜１３）と、これら
よりも吐出風量が少なくかつ互いに吐出風量の相違する
少なくとも一台の小容量コンプレッサ（１４）とを用意
する。集中制御手段（２０）の台数制御部（２１）は、
大容量コンプレッサ（１１〜１３）のうち実際に圧縮気
体を配管内へ吐出するフルロード運転を実行させるもの
の台数を制御することで配管内への吐出風量を段階的に
変更し、配管内の圧力を目標圧力にそれ以下の範囲内で
近づける。

【００２０】集中制御手段（２０）の交互運転制御部
（２３）は、選択部（２２）によって選択された圧力微
調整用コンプレッサの運転状態を配管内が目標圧力にな
るようにフルロード運転とアンロード運転とに交互に切
り換える。すなわち、フルロード運転とアンロード運転
の実行される時間比率を調整することで、圧力微調整用
コンプレッサから配管内へ吐出される平均の吐出風量を
増減させる。この配管圧力制御と台数制御での段階的な
風量調整とを組み合わせることで、配管内が目標圧力に
なるように制御される。

【００２１】集中制御手段（２０）の選択部（２２）
は、現時点で圧力微調整用コンプレッサから吐出すべき
風量に応じて、大容量コンプレッサ（１１〜１３）と小
容量コンプレッサ（１４）の中のいずれか一方を圧力微
調整用コンプレッサに選択する。その際、常時フルロー
ド運転させた際に得られる吐出風量が、現時点で圧力微
調整用コンプレッサから吐出すべき風量よりも多いかま
たは等しいコンプレッサの中で吐出風量が最小のものを
圧力微調整用コンプレッサとして選択する。

【００２２】たとえば、大容量コンプレッサ（１１〜１
３）と小容量コンプレッサ（１４）の２種類のコンプレ
ッサの中から圧力微調整用コンプレッサを選択するとし
た場合、現時点で圧力微調整用コンプレッサから吐出す
べき風量が小容量コンプレッサ（１４）の吐出風量を越
える場合には、大容量コンプレッサ（１１〜１３）が圧
力微調整用コンプレッサとして選択される。一方、現時
点で圧力微調整用コンプレッサから吐出すべき風量が小
容量コンプレッサ（１４）でカバーできる範囲内の場合
には、圧力微調整用コンプレッサとして小容量コンプレ
ッサ（１４）が選択される。このような選択は圧力微調
整用コンプレッサから吐出すべき風量の変動に応じて随
時行われる。

【００２３】また、大容量、中容量、小容量など圧力微
調整用コンプレッサとして選択し得るコンプレッサが多
種類ある場合には、現時点で圧力微調整用コンプレッサ
から吐出すべき風量の出せるものの中で吐出風量（容
量）が最小のものを圧力微調整用コンプレッサに選択す
る。

【００２４】このような基準で圧力微調整用コンプレッ
サを選択することにより、圧力微調整用コンプレッサか
ら吐出すべき風量が少ない状態では、小容量のコンプレ
ッサが圧力微調整用コンプレッサに選択されるので、そ
のコンプレッサがアンロード運転を行う比率は小さくな
る。したがって、常に、大容量コンプレッサ（１１〜１
３）を圧力微調整用コンプレッサとして用いる場合に比
べて消費電力を節減することができる。

【００２５】なお、１００パーセントフルロード運転で
得られる吐出風量よりもやや余裕を持たせた吐出風量
（たとえばアンロード運転を１０パーセント程度の比率
で行ったときに得られる吐出風量）を基準に圧力微調整
用コンプレッサの切り替え選択を行うようにしてもよ
い。

【００２６】また、大容量コンプレッサ（１１〜１３）
と小容量コンプレッサ（１４）の２種類のコンプレッサ
を並列制御する場合には、小容量コンプレッサ（１４）
の吐出風量を大容量コンプレッサ（１１〜１３）の吐出
風量の略半分に設定することが望ましい。

【００２７】選択部（２２）は、圧力微調整用コンプレ
ッサに指定されたコンプレッサの吐出風量と圧力微調整
用コンプレッサに指定されたコンプレッサがアンロード
運転を行っている時間比率またはフルロード運転を行っ
ている時間比率とから当該圧力微調整用コンプレッサの
平均の吐出風量を求め、これを現時点で圧力微調整用コ
ンプレッサから吐出すべき風量と推定し、この推定した
風量に基づき圧力微調整用コンプレッサを現在選択され
ているものよりも吐出風量の少ない小容量コンプレッサ
（１４）に変更すべきか否かを判断する。

【００２８】目標圧力が得られるように圧力微調整用コ
ンプレッサに対してアンロード運転とフルロード運転の
切り替えを行うので、アンロード運転とフルロード運転
との運転時間の比率にそのコンプレッサのフルロード運
転時の吐出風量を乗じることで、目標圧力を得るために
現時点で圧力微調整用コンプレッサに要求されている吐
出風量を求めることができる。

【００２９】このように、アンロード運転またはフルロ
ード運転を行っている時間比率と現時点で採用している
圧力微調整用コンプレッサのフルロード運転時における
吐出風量とに基づいて、現時点で圧力微調整用コンプレ
ッサから吐出すべき風量を求めるので、圧力微調整用コ
ンプレッサの切り替えを的確かつ容易に行うことができ
る。すなわち、配管やタンクの実容量、全体としての圧
縮空気の需要量、コンプレッサ全体としての吐出風量な
どに関係なく、現時点で圧力微調整用コンプレッサから
吐出すべき風量を的確かつ容易に求めることができる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の一実
施の形態を説明する。図１は、本発明の実施の形態にか
かる圧縮気体供給装置１０の構成を示している。圧縮気
体供給装置１０は、工場の生産ラインに圧縮空気を供給
するための装置である。圧縮気体供給装置１０は、所定
の基準容量（吐出風量）を発揮し得る第１から第３の大
容量コンプレッサ１１〜１３と、これらの約２分の１の
吐出風量が得られる小容量コンプレッサ１４とを有して
いる。これらコンプレッサ１１〜１４は並列に運転され
るものであって、これらから吐出される空気は１つの配
管３０に合流して工場内に供給されている。配管３０に
は、当該配管内の圧力を検知するための圧力センサ３１
が取り付けてある。

【００３１】各コンプレッサ１１〜１４は、集中制御手
段２０によってその運転が制御される。集中制御手段２
０は、第１から第３の大容量コンプレッサ１１〜１３の
稼動台数を切り換える台数制御部２１と、第１から第３
の大容量コンプレッサ１１〜１３と小容量コンプレッサ
１４の中の１台を圧力微調整用コンプレッサとして選択
する選択部２２と、選択部２２によって選択された圧力
微調整用コンプレッサをフルロード運転とアンロード運
転とに交互に切り替える交互運転制御部２３とを有して
いる。

【００３２】台数制御部２１によって台数制御されるコ
ンプレッサは、稼動中においては、圧縮空気を配管３０
の中へ実際に吐出するフルロード運転が常時行われる。
したがって、大容量コンプレッサの運転台数を台数制御
部２１で選択し切り換えることによって、配管３０の中
への吐出風量を大容量コンプレッサ１台分の吐出風量を
単位に段階的に変更できるようになっている。

【００３３】選択部２２によって配管圧力制御用に選択
される圧力微調整用コンプレッサは、台数制御では制御
できない吐出風量の微調整を行うためのものである。す
なわち、「０」から大容量コンプレッサ１台分の吐出風
量までの範囲で吐出風量を複数段階あるいは無段階に調
整するためのコンプレッサである。配管圧力制御用に選
択された圧力微調整用コンプレッサは、配管３０内に圧
縮空気を吐出しない状態で運転されるアンロード運転と
実際に圧縮空気を配管３０内に吐出するフルロード運転
とに交互に切り換えられる。

【００３４】このフルロード運転とアンロード運転との
比率を制御することによって圧力微調整用コンプレッサ
から配管３０内への平均の吐出風量が調整される。実際
には、圧力センサ３１の検出値に基づいて配管３０の中
が目標圧力になるように圧力微調整用コンプレッサの運
転状態が切り換えられる。すなわち、選択した圧力微調
整用コンプレッサにアンロード運転を実行させるときに
はそのコンプレッサに対してアンロード運転指令が発令
され、フルロード運転を実行させる際にはフルロード運
転指令が発令される。

【００３５】次に作用を説明する。上述のように、第１
から第３の大容量コンプレッサ１１〜１３のうち圧力微
調整用コンプレッサに選択されていないコンプレッサ、
すなわち配管圧力制御用に用いられないコンプレッサ
は、台数制御が行われるとともに、稼動対象として選択
されたものはその運転中、常にフルロード運転される。
なお稼動台数は、圧力微調整用コンプレッサからの吐出
風量が「０」の状態で、配管３０の検出する圧力が目標
圧力を越えない範囲で目標圧力に最も近づくように選択
される。圧力微調整用コンプレッサに選択されたコンプ
レッサについてはフルロード運転とアンロード運転とを
交互に実行する配管圧力制御運転が実行される。

【００３６】まず、このような動作環境のもとで、配管
風量が不足した場合の動作について説明する。配管風量
が不足して配管圧力が下降するときには、小容量コンプ
レッサ１４をまず圧力微調整用コンプレッサに選択し、
この小容量コンプレッサ１４を用いて配管圧力制御を実
行する。すなわち、圧力センサ３１の検出する圧力が目
標圧力になるように、小容量コンプレッサ１４のアンロ
ード運転時間あるいはフルロード運転時間を制御する。
風量不足の場合には、アンロード運転時間の比率を下げ
て平均の吐出風量を増加させる。

【００３７】小容量コンプレッサ１４によって圧力制御
を行っているにもかかわらず、さらに配管風量が不足す
る場合、すなわち、小容量コンプレッサ１４を１００パ
ーセント、フルロード運転させても吐出風量が不足する
場合には、圧力微調整用コンプレッサを小容量コンプレ
ッサ１４からいずれかの大容量コンプレッサに切り替え
る。そして、この選択した大容量コンプレッサによって
圧力制御を実行し、小容量コンプレッサ１４の運転を停
止させる。

【００３８】つまり、目標圧力を維持するために圧力微
調整用コンプレッサから吐出すべき風量が小容量コンプ
レッサ１４から吐出できる風量よりも少ないか等しい場
合は、圧力微調整用コンプレッサとして小容量コンプレ
ッサ１４を選択し、これによって配管圧力制御を実行す
る。一方、目標圧力を維持するために圧力微調整用コン
プレッサから吐出すべき必要風量が小容量コンプレッサ
１４から吐出し得る範囲を越える場合には、圧力微調整
用コンプレッサを小容量コンプレッサ１４から大容量コ
ンプレッサに切り替える。

【００３９】もちろん、圧力微調整用コンプレッサに選
択した大容量コンプレッサを１００パーセント、フルロ
ード運転させても風量が不足する場合には、台数制御に
よって大容量コンプレッサの稼動台数を増やし、それと
同時に圧力微調整用コンプレッサを小容量コンプレッサ
１４に切り換えることが行われる。

【００４０】次に、配管風量が過剰な場合について説明
する。圧力微調整用コンプレッサとして小容量コンプレ
ッサ１４を選択している状態の下で配管風量が過剰にな
った場合には、小容量コンプレッサ１４のアンロード運
転の時間比率を増加させる。小容量コンプレッサ１４を
１００パーセント、アンロード運転させても配管風量が
過剰な場合には、小容量コンプレッサ１４を停止させる
とともに、圧力微調整用コンプレッサを小容量コンプレ
ッサ１４から大容量コンプレッサに切り換える。

【００４１】そして、新しく圧力微調整用コンプレッサ
に選択した大容量コンプレッサによって配管圧力制御を
実行する。より具体的には、圧力センサ３１の検出する
圧力が目標圧力になるように圧力微調整用コンプレッサ
に選択した大容量コンプレッサでアンロード運転とフル
ロード運転とを交互に実行する。

【００４２】圧力微調整用コンプレッサから吐出すべき
風量が大容量コンプレッサを１００パーセントフルロー
ド運転させたときの吐出風量の２分の１以下になると、
圧力微調整用コンプレッサを大容量コンプレッサから小
容量コンプレッサ１４に切り換え、これによって圧力制
御を行う。また、それまで圧力微調整用コンプレッサに
選択されていた大容量コンプレッサの運転を停止させ
る。

【００４３】なお、実際には、圧力微調整用コンプレッ
サに選択した大容量コンプレッサのアンロード運転時間
比率が５０パーセント以上になったときに、圧力微調整
用コンプレッサを小容量コンプレッサ１４に切り換える
ようになっている。

【００４４】図２は、大容量コンプレッサを圧力微調整
用コンプレッサに固定的に設定した場合における配管３
０内への吐出風量と消費電力との関係を示している。横
軸は、圧力微調整用コンプレッサがフルロード運転とア
ンロード運転とを交互に繰り返したときの平均の吐出風
量であり、縦軸の消費電力は、圧力微調整用コンプレッ
サがフルロード運転とアンロード運転とを交互に繰り返
したときの平均の消費電力である。

【００４５】ここでは、大容量コンプレッサ１台当りの
最大吐出風量をＱ_Ｌｍ^３／ｍｉｎとしている。したがっ
て、吐出風量がＱ_Ｌ増えるごとに、大容量コンプレッサ
の稼動台数が１台増加する。たとえば吐出風量をＦとし
たとき、Ｑ_Ｌ＝＜Ｆ＜２Ｑ_Ｌの範囲では１台の大容量コ
ンプレッサがフルロード運転され１台の大容量コンプレ
ッサが圧力微調整用コンプレッサに用いられる。２Ｑ_Ｌ
＝＜Ｆ＜３Ｑ_Ｌの範囲では、２台がフルロード運転され
１台が圧力微調整用コンプレッサとして動作する。

【００４６】吐出風量が増加してＱ_Ｌ、２Ｑ_Ｌ、３Ｑ_Ｌ
ｍ^３／ｍｉｎ等になってコンプレッサの稼動台数が１台
増加された直後の状態では、圧力微調整用コンプレッサ
に選択された大容量コンプレッサは、１００パーセント
アンロード運転され、コンプレッサの運転台数が増加す
る直前に比べて、消費電力が急激に増加している。ここ
では大容量コンプレッサとして、オイルシール型スクリ
ュウコンプレッサを用いているので、アンロード運転時
の消費電力はフルロード運転時の約７５パーセントにな
る。

【００４７】したがって、吐出風量が増加してＱ_Ｌ、２
Ｑ_Ｌ、３Ｑ_Ｌｍ^３／ｍｉｎ等の状態になった段階では、
圧力微調整用コンプレッサとして選ばれている大容量コ
ンプレッサが１００パーセントアンロード運転されるの
で、当該コンプレッサをフルロード運転させた場合の約
７５パーセント分の電力が急に増加し（図中の２０
１）、無駄に消費されることになる。その後、圧力微調
整用コンプレッサからの吐出風量が増加するにしたがっ
て、７５パーセント〜１００パーセントの範囲で消費電
力が次第に増加する（図中の２０２）。

【００４８】図３は、圧力微調整用コンプレッサを大容
量コンプレッサと小容量コンプレッサとに切り換える本
実施の形態にかかる圧縮気体供給装置１０での吐出風量
と消費電力との関係を示している。吐出風量は、圧力微
調整用コンプレッサがフルロード運転とアンロード運転
とを交互に繰り返したときの平均の吐出風量であり、消
費電力は、圧力微調整用コンプレッサがフルロード運転
とアンロード運転とを交互に繰り返したときの平均の消
費電力である。

【００４９】ここでは、大容量コンプレッサ１台当りの
最大吐出風量をＱ_Ｌｍ^３／ｍｉｎとし、小容量コンプレ
ッサ１４の最大吐出風量Ｑ_ＳはＱ_Ｌ／２ｍ^３／ｍｉｎで
ある。したがって、吐出風量がＮＱ_Ｌ＝＜Ｆ＜（ＮＱ_Ｌ
＋Ｑ_Ｌ／２）の範囲（但し、Ｎは０または正整数）にあ
るときには、圧力微調整用コンプレッサに小容量コンプ
レッサ１４が選択され、吐出風量がＮＱ_Ｌ＋Ｑ_Ｌ／２＝
＜Ｆ＜（Ｎ＋１）Ｑ_Ｌの範囲にあるときは圧力微調整用
コンプレッサとして大容量コンプレッサが選択される。

【００５０】このように吐出風量がＮＱ_Ｌ＝＜Ｆ＜ＮＱ
_Ｌ＋２／Ｑ_Ｌの範囲にあるとき圧力微調整用コンプレッ
サとして小容量コンプレッサを選択するので、アンロー
ド運転の比率が低下し、消費電力が少なくなる。図中、
斜めの格子の描かれている部分３０１が、圧力微調整用
コンプレッサを小容量コンプレッサ１４に切り換えたこ
とによって節約された消費電力に相当している。

【００５１】次に、本発明のように圧力微調整用コンプ
レッサを切り換えることで消費電力がどの程度節減され
るか数値で示す。まず、大容量コンプレッサの容量に相
当する風量（Ｑ_Ｌ）が一定時間（Ｔ）内に一定の割合で
減少した場合について計算してみる。風量の減少は、図
４に示すようにある程度の増減を繰り返しながら、全体
として減少するが、以下の計算では、直線的に減少する
ものとする。

【００５２】また、ここでは、大容量コンプレッサの容
量Ｑ_Ｌに対して小容量コンプレッサの容量Ｑ_ＳをＱ_Ｌの
２分の１とする。またコンプレッサは大小を問わず、電
力変換効率は同一とする。さらにコンプレッサ内で消費
する電力のうち、アンロード運転分を７０パーセント、
吐出エア分を３０パーセントとし、１００パーセントア
ンロード運転から１００パーセントフルロード運転に至
る途中の中間負荷時における吐出風量と消費電力の増加
量とが比例するものとする。

【００５３】本実施の形態にかかる圧縮気体供給装置と
の比較の対象として、まず、大容量コンプレッサだけを
固定的に圧力微調整用コンプレッサに設定する場合の消
費電力を求める。大容量コンプレッサ１台が圧力制御す
る範囲は、大容量コンプレッサの吐出風量（Ｑ_Ｌ）であ
り、その制御対象時間は、アンロード運転の運転比率が
０〜１００パーセントの総ての範囲である。

【００５４】図５は、図４の特定の時間Ｔの部分を抜粋
し、吐出風量の微少な増減を無視して直線的に減少する
ものと近似したものである。図５において吐出風量線５
０１よりも下側の部分Ａ（横線を引いた部分）がフルロ
ード運転（吐出風量１００パーセントでの運転）の運転
量に対応し、吐出風量線５０１よりも上側の部分Ｂ（斜
線を施した部分）がアンロード運転（吐出風量０パーセ
ントでの運転）の運転量に対応している。たとえば、Ｔ
時間の４分の１が経過した時点５０２での吐出風量であ
るＱ_Ｌ×３／４を得るためには、単位運転時間中の４分
の１でアンロード運転がなされ、残る３／４の期間にフ
ルロード運転が行われる。

【００５５】図中、時間Ｔが０から１（単位時間）まで
経過する間に消費された電力の合計（Ｐ_ＯＬ）は、この
期間中に行われたフルロード運転とアンロード運転の合
計の消費電力であり、次式で求められる。

【００５６】

【数１】 ここでＰ_Ｌは、大容量コンプレッサをフルロード運転し
た場合の消費電力である。つまりフルロード運転での消
費電力は、図５のＡ部分の面積として求まり、アンロー
ド運転での消費電力は図５のＢ部分の面積に、フルロー
ド運転時に対するアンロード運転時の消費電力の比
（０．７）を乗じることで得られる。

【００５７】また、時刻Ｔが０から１まで経過する間に
行われたアンロード運転での消費電力（Ｐ_ＬＵ）は次式
のように求まる。

【００５８】

【数２】 次に、本発明のように、圧力微調整用コンプレッサとし
て用いるものを、必要な吐出風量に応じて大容量コンプ
レッサと小容量コンプレッサとに切り換える場合におけ
る消費電力を求める。

【００５９】ここで、制御時間（Ｔ）において、大容量
コンプレッサと小容量コンプレッサとの容量比（吐出風
量の比）が２対１であり、また必要風量が均一に減少す
るものとし、大容量コンプレッサと小容量コンプレッサ
とが配管圧力制御時間（Ｔ）のうちの２分の１ずつを圧
力微調整用コンプレッサとして担当するものとする。

【００６０】図６は、上述の状態で時間Ｔが経過する間
の吐出風量と運転状態との関係を示している。図中の時
刻Ｆ（Ｔ時間の２分の１が経過した時点）において、圧
力微調整用コンプレッサが大容量コンプレッサから小容
量コンプレッサに切り換えられる。

【００６１】横線の施されたＡの部分は、大容量コンプ
レッサが行ったフルロード運転の運転量に対応し、斜線
の施されたＢの部分は大容量コンプレッサが行ったアン
ロード運転の運転量に対応している。時刻Ｔが０から１
／２までの期間中における吐出風量の平均はＱ_Ｌの４分
の３になっている。

【００６２】図６で斜線を施したＣの部分は、小容量コ
ンプレッサ１４が行ったフルロード運転の運転量に対応
し、斜線を施したＤの部分は、小容量コンプレッサ１４
が行ったアンロード運転の運転量に対応している。時刻
Ｔが１／２から１までの期間中における吐出風量の平均
は、小容量コンプレッサの容量（Ｑ_Ｓ）の２分の１にな
る。

【００６３】図中、斜線の施されたＥの部分は、圧力微
調整用コンプレッサを大容量コンプレッサから小容量コ
ンプレッサ１４に切り換えたことによって節約されたエ
ネルギ量に対応している。大容量コンプレッサは、その
運転時間中の３／４がフルロード運転で、残りの１／４
がアンロード運転となる。大容量コンプレッサの運転時
間は全体の２分の１（０〜Ｔ／２まで）である。また小
容量コンプレッサは、運転時間中の１／２がフルロード
運転であり、運転時間中の１／２がアンロード運転であ
る。また小容量コンプレッサの運転時間も全体の２分の
１（Ｔ／２〜Ｔまで）である。

【００６４】したがって、時刻Ｔが０から１までの期間
中における消費電力Ｐ_ＯＬＳは次式で求まる。

【００６５】

【数３】 ここでＰ_Ｓは小容量コンプレッサが１００パーセントフ
ルロード運転を行うときの消費電力である。

【００６６】またＰ_Ｌ＝２Ｐ_Ｓであるので、全体の消費
電力Ｐ_ＯＬＳは次式となる。

【００６７】

【数４】 また、アンロード運転による消費電力（Ｐ_ＯＬＳＵ）だ
けを求めると次式になる。

【００６８】

【数５】 ここでＰ_Ｌ＝２Ｐ_Ｓであるからアンロード運転のみの消
費電力（Ｐ_ＯＬＳＵ）は次式になる。

【００６９】

【数６】 以上のことから圧力微調整用コンプレッサを大容量コン
プレッサに固定する場合と大容量コンプレッサと小容量
コンプレッサとを組み合わせる場合での消費電力を比較
すると、大容量コンプレッサのみの場合が０．８５Ｐ_Ｌ
Ｔで、大容量コンプレッサと小容量コンプレッサとを組
合せた場合が０．６７５Ｐ_ＬＴとなる。つまり、圧力微
調整用コンプレッサとして大容量コンプレッサと小容量
コンプレッサとを組合せて使用した場合の消費電力は、
大容量コンプレッサを単独で使用する場合における消費
電力の７９．４１パーセントになり、約２１パーセント
の消費電力が節減されている。

【００７０】またアンロード運転による消費電力に着目
すると、大容量コンプレッサのみの場合が０．３５Ｐ_Ｌ
Ｔで、大容量コンプレッサと小容量コンプレッサとを組
み合わせた場合が０．１７５Ｐ_ＬＴになる。すなわち、
アンロード運転時のみに着目すると約５０パーセントも
の消費電力が節減されたことになる。

【００７１】次に、圧力微調整用コンプレッサの切り替
え基準について説明する。先にも説明したように、必要
風量が増大する場合には、現時点で採用している圧力微
調整用コンプレッサを１００パーセントフルロード運転
させても風量が足りなくなったことを持って、圧力微調
整用コンプレッサの切り替えや台数の増加を行えばよ
い。しかしながら、風量が減少する過程で、圧力微調整
用コンプレッサを大容量コンプレッサから待機中の小容
量コンプレッサ１４への切り換えるは、大容量コンプレ
ッサの吐出風量が０になるよりも前に行うので、そのタ
イミングを定めるための別途の基準が必要になる。

【００７２】既存技術では、実風量、実電力、コンプレ
ッサの吸い込み口の真空度などを測定し、切り替えのタ
イミングを判定することになるが、本発明では、より簡
単な方法で切り替えタイミングを定めている。

【００７３】すなわち、本発明では、圧力センサ３１に
よって配管内の圧力を検出し、それの値が目標圧力にな
るように圧力微調整用コンプレッサをフルロード運転と
アンロード運転とに切り換え運転するので、目標圧力を
維持するために圧力微調整用コンプレッサから配管３０
内へ吐出すべき風量を、圧力微調整用コンプレッサのフ
ルロード運転時の吐出風量とアンロード運転時間の比率
あるいはフルロード運転時間の比率とから求めることが
できる。そこで、圧力微調整用コンプレッサのフルロー
ド運転時間またはアンロード運転時間を計測すること
で、目標圧力を維持するために圧力微調整用コンプレッ
サから現時点で吐出すべき風量（仮想風量）を推定して
いる。

【００７４】つまり、コンプレッサの風量の単位が、大
気圧換算での容積／時間（Ｎｍ^３／ｍｉｎ）の単位が使
用されることからも分かるように、コンプレッサのフル
ロード運転の時間の経過が供給風量を意味し、供給停止
時間が需要風量の状態を示すことになる。

【００７５】したがって、仮想風量は、単位運転時間中
の全期間に大容量コンプレッサをフルロード運転させた
場合の吐出風量に、大容量コンプレッサを単位運転時間
中にフルロード運転させた時間の比率を乗じて得ること
ができる。

【００７６】このようにして求めた仮想風量に基づく圧
力微調整用コンプレッサの切り替えは、実際の配管３０
の容量や現在の全使用風量（需要量）に関係がないの
で、汎用性があり、かつ特別な測定装置を要しないので
算出が容易である。

【００７７】数式を用いてより具体的に説明する。圧力
微調整用コンプレッサとして大容量コンプレッサを選択
している状態の下で、当該大容量コンプレッサがフルロ
ード運転を行っている時間ｔ_ｆとアンロード運転ｔ_ｕと
を計測する。圧力微調整用コンプレッサ以外のコンプレ
ッサの吐出風量をＱ_ｘ、圧力微調整用コンプレッサがフ
ルロード運転した場合における吐出風量をＱ_Ｌとしたと
き、圧縮気体供給装置１０の全体としての吐出風量Ｑ_ｚ
は次式で求まる。

【００７８】

【数７】 小容量コンプレッサをフルロード運転させた際の吐出容
量をＱ_ｓとすると、圧力微調整用コンプレッサを大容量
コンプレッサから小容量コンプレッサへ切り換える時点
は、次式が成立したときになる。

【００７９】

【数８】 これからｔ_ｆおよびｔ_ｕを求めると次式になる。

【００８０】

【数９】 特に（９）式から、圧力微調整用コンプレッサを大容量
コンプレッサから小容量コンプレッサへ切り換えるタイ
ミングは、全体の運転時間に占めるフルロード運転時間
の比率と、大容量コンプレッサと小容量コンプレッサと
の容量比との比較から定めることができることがわか
る。

【００８１】実際には、圧力制御幅Ｐｈがあって、圧力
が下がれば使用可能風量は増大し若干、計測時間が変わ
ることになるが、実用的には、それらを含めて、現場で
のｔ _ｆあるいはｔ_ｕの計測に基づいて、適正なタイミン
グで圧力微調整用コンプレッサを大容量コンプレッサか
ら小容量コンプレッサに切り換えることができる。

【００８２】なお、大容量コンプレッサと小容量コンプ
レッサ１４との容量比は２：１に限定されず、たとえ
ば、７５Ｋｗの大容量コンプレッサに対して５５Ｋｗの
小容量コンプレッサあるいは２７Ｋｗの小容量コンプレ
ッサへの切り替えであっても、上述の方法により適正な
切り替えタイミングを求めることができる。

【００８３】また図６のＦ点が理想的な切り替え時点に
なるが、実際の切り替え点は、ある程度の余裕を見越し
て、それよりもやや吐出風量の少ないＧ点に定めてあ
る。

【００８４】このように、圧力微調整用コンプレッサが
フルロード運転あるいはアンロード運転を行っている時
間と、切り換え対象になるコンプレッサの容量比とか
ら、大容量側からそれよりも小さい容量のコンプレッサ
に圧力微調整用コンプレッサを切り換えるべきタイミン
グを求めるので、容易かつ的確に圧力微調整用コンプレ
ッサの切り替えを行うことができる。すなわち、タンク
や配管の実容積、常時変化をしている全体使用実風量、
コンプレッサの全体吐出風量などを考慮する必要がなく
アンロード運転時間またはフルロード運転時間の測定だ
けで適正な切り替えタイミングを取得できる。

【００８５】次に、大容量コンプレッサとして３７Ｋｗ
のものを３台、小容量コンプレッサとして１８Ｋｗのも
のを１台用いた場合における消費電力の節減効果の一例
を具体的に示す。

【００８６】装置の運転は次のような手順で行われる。

【００８７】（１）集中制御手段２０は、圧力微調整用
コンプレッサとして大容量コンプレッサと小容量コンプ
レッサを切り替え制御する。 （２）配管３０に圧力センサ３１を取付け、その出力信
号を集中制御手段２０に入力する。 （３）１８Ｋｗコンプレッサ１台は、組合せ運転での小
容量コンプレッサとする。 （４）１８Ｋｗコンプレッサは１号機とする。 （５）１８Ｋｗコンプレッサは、準備が出来しだい起動
順序を優先させる。 （６）１８Ｋｗコンプレッサは、自動停止の準備ができ
ないときは停止予定機にはなれない。 （７）１８Ｋｗコンプレッサは運転を始めたら１０分間
は自動停止できない。

【００８８】（８）３７Ｋｗコンプレッサ３台は、いず
れも圧力微調整用コンプレッサの大容量コンプレッサに
なり得る。 （９）３７Ｋｗコンプレッサの運転および停止の順序は
ローテーション（輪番）とする。 （１０）３７Ｋｗコンプレッサは、２号機から４号機と
する。 （１１）３７Ｋｗコンプレッサは、先に運転を始めたコ
ンプレッサが圧力微調整用コンプレッサの大容量コンプ
レッサとなる。 （１２）３７Ｋｗコンプレッサは運転を始めたら１５分
間は自動停止できない。 （１３）３７Ｋｗコンプレッサから１８Ｋｗコンプレッ
サへの切り替えタイマの設定は以下とする。 実際の運転計測から、１号機が運転可能なとき、３７Ｋ
ｗコンプレッサがアンロード運転を３０秒間継続したら
圧力微調整用コンプレッサの切り替えタイミングが到来
したと判断し、圧力微調整用コンプレッサを１号機に切
り替え運転させる。

【００８９】（１４）初期運転は２台のコンプレッサを
５分間運転する。その間、他のコンプレッサは起動しな
い。 （１５）初期運転は５分間経過あるいは所定の圧力に達
したら完了し、配管圧力制御に移行する。 （１６）圧力制御を受け持つコンプレッサに対し、アン
ロード運転信号が３分間継続した時点で自動停止の信号
を発する。

【００９０】（１７）停止予定のコンプレッサが配管圧
力制御を担当する。 （１８）コンプレッサは停止後３分間は起動できない。 （１９）操業時間は１日１２時間とし、年間２５０日間
操業する。

【００９１】以上のような条件下での動作を説明する。
まず、集中制御手段２０の運転スイッチがオンにされる
と初期運転が開始し、初期運転用の２台のコンプレッサ
が運転を始める。このとき、起動するのは、１８Ｋｗコ
ンプレッサ（１号機）と３７Ｋｗコンプレッサ（２号
機）である。

【００９２】その後、配管及びタンクに圧縮空気が充填
され、配管内が所定圧力になるか、または運転開始から
予定の５分間が経過したとき、初期運転を終了し、通常
の圧力制御運転に移行する。このとき、まだ運転開始後
５分間なので、上述の（７）の制限から、自ずと圧力微
調整用コンプレッサとして３７Ｋｗコンプレッサ（２号
機）が選択される。

【００９３】次に、圧力制御運転中に、圧縮空気の需要
が増大し圧力センサによって配管内の圧力低下が検知さ
れると、３７Ｋｗコンプレッサが追加運転される。運転
開始１０分経過で配管圧力制御（圧力微調整用コンプレ
ッサ）は１号機に切り替わる。これにより、目標圧力が
維持されるように１号機がアンロード運転とフルロード
運転とに交互に切り換えられる。

【００９４】工場の１０時休憩時間などによって圧縮空
気の需要が減少すると、配管内の圧縮空気が余剰になっ
て１号機がアンロード運転を継続するようになる。そし
て、所定の時間（３分間）が経過すると、１号機は停止
される。その後、２号機が圧力微調整用コンプレッサに
選択され、配管圧力制御を担当する。

【００９５】１号機が停止した直後に休憩が終わって圧
縮空気の需要が増大して配管圧力が下降すると、３号機
が運転を始める。その後１号機が停止してから３分間が
経過する。２号機の配管圧力制御の過程で、集中制御手
段２０の切り替え運転タイマが、２号機のアンロード運
転時間が３０秒を経過したことを検出し、１号機が運転
を始める。

【００９６】起動した１号機は、起動後１０分間は停止
予定機になれないので、引き続き２号機が配管圧力制御
を担当する。このとき１号機の起動により、配管には多
くの余剰圧縮空気があって、２号機はアンロード運転を
続け、３分間経過して停止に至る。

【００９７】すると３号機が配管圧力制御を担当し始め
る。１号機が運転開始して１０分間経過すると、今度は
１号機が配管圧力制御を担当する。事業所の終業時間が
きたので、圧縮気体供給装置１０のスイッチをオフにし
て、全てのコンプレッサを停止させる。

【００９８】さて、以上のような過程で２５０日間操業
を行うと消費電力の節約分は、大容量コンプレッサのフ
ルロード運転時の消費電力×組合せ運転を行った場合に
おけるアンロード運転で消費される電力の比率×一日の
操業時間×２５０日として求まる。すなわち、３７（Ｋ
ｗ）×０．１７５×１２時間×２５０日＝１９，４２５
Ｋｗｈ／年となる。システム運用効率を９０パーセント
とすると、実質の節約分は年間で１７，４８２Ｋｗｈに
なる。

【００９９】なお、実際の現場における消費電力の比較
は、日々の生産内容、気象条件などの変化によって同一
条件での比較が困難であるが、理論値に近い省エネの実
績が得られている。

【０１００】以上説明した実施の形態では、大容量コン
プレッサと小容量コンプレッサの２種類のコンプレッサ
が圧力微調整用コンプレッサとして組み合わされ切り替
わるように構成したが、大容量、中容量、小容量のよう
に３種類あるいはそれ以上の種類のコンプレッサを圧力
微調整用コンプレッサの切り替え対象に設定してもよ
い。また実施の形態では、大容量コンプレッサの２分の
１の容量の小容量コンプレッサを用いたが、大容量コン
プレッサと小容量コンプレッサとの容量比はこれに限定
されない。

【０１０１】このほか、実施の形態ではオイルシール型
スクリュウコンプレッサを用いたが、他の種類のコンプ
レッサであっても構わない。たとえば、オイルシール型
スクリュウコンプレッサの省エネ型、オイルを使用しな
いスクリュウコンプレッサ、レシプロ型コンプレッサな
どアンロード運転時での消費電力が比較的すくないもの
であっても、本発明を適用しその効果を得ることができ
る。

【０１０２】

【発明の効果】本発明にかかる圧縮気体供給装置によれ
ば、圧力微調整用コンプレッサとして容量の異なる複数
種類のものを用意しておき、目標圧力の得られる範囲内
でできるだけ小容量のコンプレッサを圧力微調整用コン
プレッサに選択して切り換えるように構成したので、圧
力微調整用コンプレッサがアンロード運転を行う比率が
小さくなり、常に、大容量コンプレッサを圧力微調整用
コンプレッサに用いる場合と比べて消費電力を削減する
ことができる。

【０１０３】また、アンロード運転あるいはフルロード
運転を行っている時間比率と現時点で採用している圧力
微調整用コンプレッサの最大吐出風量とに基づいて現時
点で圧力微調整用コンプレッサが吐出すべき風量を求
め、これを基準に大容量コンプレッサから小容量コンプ
レッサへの切り替えタイミングを定めるので、的確かつ
容易に切替タイミングを検索することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る圧縮気体供給装置
の構成を示すブロック図である。

【図２】大容量コンプレッサを圧力微調整用コンプレッ
サとして固定的に設定した場合における風量と消費電力
との関係を示す説明図である。

【図３】本発明の一実施の形態に係る圧縮気体供給装置
が圧力微調整用コンプレッサを必要な吐出風量に応じて
大容量コンプレッサと小容量コンプレッサとに切り換え
た場合における吐出風量と消費電力との関係を示す説明
図である。

【図４】吐出風量が減少する際の状況の一例を示す説明
図である。

【図５】図４の一部を拡大した図であって吐出風量が直
線的に減少するように近似した様子を示す説明図であ
る。

【図６】図４の一部を拡大した図であって吐出風量が直
線的に減少するように近似した様子であって圧力微調整
用コンプレッサを大容量コンプレッサから小容量コンプ
レッサに切り換えた場合の一例を示す説明図である。

【符号の説明】

１０…圧縮気体供給装置 １１〜１３…第１から第３の大容量コンプレッサ １４…小容量コンプレッサ ２０…集中制御手段 ２１…台数制御部 ２２…選択部 ２３…交互運転制御部 ３０…配管 ３１…圧力センサ

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−60084（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−72281（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−53479（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−147586（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−55008（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−243474（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−134802（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−77185（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04B 49/06 341 F04C 18/16 F04C 25/02 F04C 29/10 311

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】目標圧力が維持されるように配管内へ圧縮
   気体を送り込む圧縮気体供給装置において、 所定の吐出風量が得られる複数の大容量コンプレッサで
   あって互いに最大吐出風量の等しいものと、これらより
   も吐出風量が少なくかつ互いに吐出風量の相違する少な
   くとも一台の小容量コンプレッサと、これらコンプレッ
   サの並列運転を制御する集中制御手段とを備え、 前記集中制御手段は、台数制御部と、選択部と、交互運
   転制御部とを有し、 前記台数制御部は、前記大容量コンプレッサのうち実際
   に圧縮気体を前記配管内へ吐出するフルロード運転を実
   行させるものの台数を制御することで前記配管内への吐
   出風量を段階的に変更して前記配管内の圧力を前記目標
   圧力にそれ以下の範囲で近づけるものであり、 前記選択部は、圧縮気体を前記配管内へ吐出しない状態
   で動作するアンロード運転と前記フルロード運転とにそ
   の運転状態が交互に切り換えられる圧力微調整用コンプ
   レッサとして前記大容量コンプレッサと前記小容量コン
   プレッサの中のいずれか一台を選択するものであって、
   常時フルロード運転させた際に得られる吐出風量が圧力
   微調整用コンプレッサから吐出すべき風量よりも多いか
   または等しいコンプレッサの中で前記吐出風量が最小の
   ものを前記圧力微調整用コンプレッサとして随時選択す
   るものであり、 さらに前記選択部は、前記圧力微調整用コンプレッサに
   指定されたコンプレッサの吐出風量と前記圧力微調整用
   コンプレッサに指定されたコンプレッサが前記アンロー
   ド運転を行っている時間比率または前記フルロード運転
   を行っている時間比率とから当該圧力微調整用コンプレ
   ッサの平均の吐出風量を求め、これを現時点で圧力微調
   整用コンプレッサから吐出すべき風量と推定し、この推
   定した風量に基づき圧力微調整用コンプレッサを現在選
   択されているものよりも吐出風量の少ない小容量コンプ
   レッサに変更すべきか否かを判断するものであり、 前記交互運転制御部は、前記選択部によって選択された
   前記圧力微調整用コンプレッサの運転状態を前記配管内
   が前記目標圧力になるように前記フルロード運転と前記
   アンロード運転とに交互に切り換えるものであることを
   特徴とする圧縮気体供給装置。
2. 【請求項２】目標圧力が維持されるように配管内へ圧縮
   気体を送り込む圧縮気体供給装置において、 所定の吐出風量が得られる複数の大容量コンプレッサで
   あって互いに最大吐出風量の等しいものと、これらより
   も吐出風量が少ない一台の小容量コンプレッサと、これ
   らコンプレッサの並列運転を制御する集中制御手段とを
   備え、 前記集中制御手段は、台数制御部と、選択部と、交互運
   転制御部とを有し、 前記台数制御部は、前記大容量コンプレッサのうち実際
   に圧縮気体を前記配管内へ吐出するフルロード運転を実
   行させるものの台数を制御することで前記配管内への吐
   出風量を段階的に変更して前記配管内の圧力を前記目標
   圧力にそれ以下の範囲で近づけるものであり、 前記選択部は、圧縮気体を前記配管内へ吐出しない状態
   で動作するアンロード運転と前記フルロード運転とにそ
   の運転状態が交互に切り換えられる圧力微調整用コンプ
   レッサとして前記大容量コンプレッサと前記小容量コン
   プレッサの中のいずれか一台を選択するものであって、
   前記圧力微調整用コンプレッサから吐出すべき風量が前
   記小容量コンプレッサを常時フルロード運転させた際に
   得られる吐出風量以下の所定の切替基準吐出風量以下の
   ときは前記小容量コンプレッサを前記圧力微調整用コン
   プレッサに選択し、少なくとも前記圧力微調整用コンプ
   レッサから吐出すべき風量が前記小容量コンプレッサの
   吐出風量を越えるときは前記大容量コンプレッサを前記
   圧力微調整用コンプレッサに選択するものであり、 さらに前記選択部は、前記圧力微調整用コンプレッサに
   指定されたコンプレッサの吐出風量と前記圧力微調整用
   コンプレッサに指定されたコンプレッサが前記アンロー
   ド運転を行っている時間比率または前記フルロード運転
   を行っている時間比率とから当該圧力微調整用コンプレ
   ッサの平均の吐出風量を求め、これを現時点で圧力微調
   整用コンプレッサから吐出すべき風量と推定し、この推
   定した風量に基づき圧力微調整用コンプレッサを現在選
   択されているものよりも吐出風量の少ない小容量コンプ
   レッサに変更すべきか否かを判断するものであり、 前記交互運転制御部は、前記選択部によって選択された
   前記圧力微調整用コンプレッサの運転状態を前記配管内
   が前記目標圧力になるように前記フルロード運転と前記
   アンロード運転とに交互に切り換えるものであることを
   特徴とする圧縮気体供給装置。
3. 【請求項３】前記小容量コンプレッサの吐出風量が前記
   大容量コンプレッサの吐出風量の略半分であることを特
   徴とする請求項２記載の圧縮気体供給装置。
4. 【請求項４】停止予定機の条件を満たすコンプレッサの
   中から前記圧力微調整用コンプレッサに選択することを
   特徴とする請求項１、２または３に記載の圧縮気体供給
   装置。
5. 【請求項５】所定の吐出風量が得られる複数の大容量コ
   ンプレッサであって互いに最大吐出風量の等しいものと
   これらよりも吐出風量が少なくかつ互いに吐出風量の相
   違する少なくとも一台の小容量コンプレッサとの並列運
   転を制御して所定の配管内を目標圧力に維持するコンプ
   レッサの並列運転制御方法において、 前記大容量コンプレッサのうち実際に圧縮気体を前記配
   管内へ吐出するフルロード運転を実行すべきものの台数
   を選択することで前記配管内への吐出風量を段階的に変
   更して前記配管内の圧力を前記目標圧力にそれ以下の範
   囲で近づけ、 前記配管内の圧力を微調整するための圧力微調整用コン
   プレッサとして、常時フルロード運転させた際に得られ
   る吐出風量が前記圧力微調整用コンプレッサから吐出す
   べき風量よりも多いかまたは等しいコンプレッサの中で
   前記吐出風量が最小のものを選択し、 当該選択したコンプレッサの運転状態を前記配管内へ圧
   縮気体を吐出しない状態で動作するアンロード運転と前
   記フルロード運転とに交互に切り換えることで前記配管
   内の圧力が前記目標圧力になるように微調整するととも
   に、 前記選択に際して、前記圧力微調整用コンプレッサに指
   定されたコンプレッサの吐出風量と前記圧力微調整用コ
   ンプレッサに指定されたコンプレッサが前記アンロード
   運転を行っている時間比率または前記フルロード運転を
   行っている時間比率とから当該圧力微調整用コンプレッ
   サの平均の吐出風量を求め、これを現時点で圧力微調整
   用コンプレッサから吐出すべき風量と推定し、この推定
   した風量に基づき圧力微調整用コンプレッサを現在のも
   のより吐出風量の少ない小容量コンプレッサに変更すべ
   きか否かを判断することを特徴とするコンプレッサの並
   列運転制御方法。
6. 【請求項６】所定の吐出風量が得られる複数の大容量コ
   ンプレッサであって互いに最大吐出風量の等しいものと
   これらよりも吐出風量の少ない一台の小容量コンプレッ
   サとの並列運転を制御して所定の配管内を目標圧力に維
   持するコンプレッサの並列運転制御方法において、 前記大容量コンプレッサのうち実際に圧縮気体を前記配
   管内へ吐出するフルロード運転を実行すべきものの台数
   を選択することで前記配管内への吐出風量を段階的に変
   更して前記配管内の圧力を前記目標圧力にそれ以下の範
   囲で近づけ、 前記配管内の圧力を微調整するための圧力微調整用コン
   プレッサとして、当該圧力微調整用コンプレッサから吐
   出すべき風量が、前記小容量コンプレッサを常時フルロ
   ード運転させた際に得られる吐出風量以下の所定の切替
   基準吐出風量以下のときは前記小容量コンプレッサを選
   択し、当該選択した小容量コンプレッサの運転状態を前
   記配管内へ圧縮気体を吐出しない状態で動作するアンロ
   ード運転と前記フルロード運転とに交互に切り換えるこ
   とで前記配管内の圧力が前記目標圧力になるように微調
   整し、 前記圧力微調整用コンプレッサから吐出すべき風量が、
   少なくとも前記小容量コンプレッサの吐出風量よりも多
   いときは前記圧力微調整用コンプレッサとして前記大容
   量コンプレッサを選択し、当該選択した大容量コンプレ
   ッサの運転状態を前記フルロード運転と前記アンロード
   運転とに交互に切り換えることで前記配管内の圧力が前
   記目標圧力になるように微調整するとともに、 前記選択に際して、前記圧力微調整用コンプレッサに指
   定されたコンプレッサの吐出風量と前記圧力微調整用コ
   ンプレッサに指定されたコンプレッサが前記アンロード
   運転を行っている時間比率または前記フルロード運転を
   行っている時間比率とから当該圧力微調整用コンプレッ
   サの平均の吐出風量を求め、これを現時点で圧力微調整
   用コンプレッサから吐出すべき風量と推定し、この推定
   した風量に基づき圧力微調整用コンプレッサを現在のも
   のより吐出風量の少ない小容量コンプレッサに変更すべ
   きか否かを判断することを特徴とするコンプレッサの並
   列運転制御方法。
7. 【請求項７】前記小容量コンプレッサの吐出風量が前記
   大容量コンプレッサの吐出風量の略半分であることを特
   徴とする請求項６記載のコンプレッサの並列運転制御方
   法。
8. 【請求項８】停止予定機の条件を満たすコンプレッサの
   中から前記圧力微調整用コンプレッサに選択することを
   特徴とする請求項５、６または７に記載のコンプレッサ
   の並列運転制御方法。