JP4417178B2

JP4417178B2 - 圧縮空気製造システム

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Publication number: JP4417178B2
Application number: JP2004160968A
Authority: JP
Inventors: 征和長谷; 洋幸松田
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2004-05-31
Filing date: 2004-05-31
Publication date: 2010-02-17
Anticipated expiration: 2024-05-31
Also published as: JP2005337204A

Description

本発明は、インバータにより回転数が可変制御される電動機によって駆動される複数の圧縮機を備えた圧縮空気製造システムに関する。

一般に、圧縮空気製造システムは、空気を圧縮する複数の圧縮機と、これら圧縮機をそれぞれ駆動する複数の電動機と、これら電動機の回転数をそれぞれ可変制御するインバータと、前記複数の圧縮機から吐出された圧縮空気を合流させて貯留する空気槽と、圧縮機から吐出される圧縮空気の吐出圧力（または空気層内の圧力）を検出する圧力検出手段と、この圧力検出手段で検出した圧力に基づき複数の圧縮機をそれぞれインバータ及び電動機を介し制御する運転制御手段とを備えている。

この圧縮空気製造システムにおいて、例えば、回転数可変制御を行う圧縮機を１つに限定し、その他の圧縮機については回転数を可変範囲の上限値に固定した全負荷運転状態または停止状態に切り換えるような構成が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この従来技術では、圧縮空気供給先の必要風量が減少する際には、回転数可変制御された圧縮機の回転数を低下し、必要風量がその回転数可変制御された圧縮機の吐出空気量を要さない量まで減少したら圧縮機を停止し、その他の圧縮機のうちいずれか１つを回転数可変制御する。一方、圧縮空気供給先の必要風量が増加する際には、回転数可変制御された圧縮機の回転数を上昇し、必要風量が運転中の圧縮機だけでは補えない量まで増加したら、回転数可変制御された圧縮機の回転数を上限値に固定して運転し（全負荷運転）、停止中の圧縮機のうちいずれか１つを起動して回転数可変制御するようになっている。これにより、例えば回転数可変制御を行う複数の圧縮機を並列運転するような場合と比べ、特に必要風量が少ない領域において圧縮機の運転台数を少なくし、消費電力の低減が図れるようになっている。

また、制御装置を別設置しない圧縮空気製造システムとして、回転数可変制御を行う１つの圧縮機（ベースロード機）と、この圧縮機からの指令信号に応じて運転制御される圧縮機（バックアップ機）とを備えた構成が開示されている（例えば、特許文献２参照）。この従来技術では、必要風量の増減に応じて運転制御される圧縮機において、不要なアンロード運転（無負荷運転）を抑制し、消費電力の低減が図られるようになっている。また、バックアップ機の故障が検出された場合には、故障したバックアップ機以外の圧縮機のみで運転制御するようになっている。また、所定の周期毎に運転する圧縮機を入れ替えることで、圧縮機の運転時間の平準化が図られるようになっている。

特開平１１−３４３９８６号公報特開２００３−２１０７３号公報

しかしながら、上記従来技術には以下の課題が存在する。
上記従来の圧縮空気製造システムにおいては、複数の圧縮機から吐出される圧縮空気の制御圧力範囲（詳細には、吐出圧力が所望の目標圧力で一定となるように、複数の圧縮機の運転制御用に設定される圧力範囲）が設定され、この制御圧力範囲と圧力手段で検出した圧縮機の吐出圧力とを比較して、複数の圧縮機の回転数をそれぞれ制御するようになっている。そして、電動機の回転数の上限値は固定され、定格空気量しか吐出することができなかった。そのため、例えば上記制御圧力範囲を仕様設定より高く設定しようとすると、場合によっては電動機が過負荷となって故障する恐れがあった。また、例えば上記制御圧力範囲を仕様設定より低く設定すると、電動機の動力に余裕が生じることとなり、使用空気量が定格空気量を上回るような場合に吐出圧力が低下していた。

一方、圧縮機単体においては、例えば特開平９−２０９９４９号公報に記載のように、回転数可変制御されるスクリュー圧縮機の目標圧力を圧力設定手段（吐出圧力設定装置）で設定入力し、この目標圧力に応じて電動機の回転数の可変制御範囲の上限値を定めるような構成が開示されている。この圧縮機では、圧力設定手段で目標圧力を仕様圧力より低く設定すると、この目標圧力に応じて電動機の回転数の上限値を比較的大きくするので、従来の定格空気量以上の吐出空気量を得ることを可能としている。そこで、このような圧縮機を備えた圧縮空気製造システムを想定すれば、上述した課題が解決するようにも思われる。ところが、回転数可変制御の圧縮機においては、目標圧力の設定入力に応じた吐出空気量が得られるものの、全負荷運転の圧縮機においては、電動機の回転数が固定されたままとなるため、定格空気量以上の吐出空気量が得られないこととなる。

本発明の目的は、システム全体において電動機が過負荷となるのを防止しつつ、吐出空気量を最大限に供給することができる圧縮空気製造システムを提供することにある。

（１）上記目的を達成するために、本発明は、複数の圧縮機と、これら圧縮機をそれぞれ駆動する複数の電動機と、これら電動機の回転数をそれぞれ可変制御する複数のインバータと、圧縮空気供給先の必要風量の増減に応じて、前記複数の圧縮機のうちいずれか１つを、その回転数が上限値を越えないようにしつつ前記インバータを介し回転数可変制御によって運転するとともに、それ以外の他の圧縮機を、その回転数が固定された全負荷運転状態または停止状態に切り換えて運転する運転制御手段とを備えた圧縮空気製造システムにおいて、前記圧縮機から吐出された圧縮空気の吐出圧力を検出する圧力検出手段と、前記した回転数可変制御の圧縮機における回転数の上限値、及び前記した全負荷運転状態の圧縮機における固定回転数を、前記圧力検出手段で検出した圧力に応じて運転中に自動的に変更する上限値補正手段とを備える。

（２）上記（１）において、好ましくは、前記上限値補正手段は、前記した回転数可変制御の圧縮機における回転数の上限値、及び前記した全負荷運転状態の圧縮機における固定回転数を、前記電動機の消費電力が定格電力値以下となる範囲内で、前記圧力検出手段で検出した圧力に応じて運転中に自動的に変更する。

（３）上記目的を達成するために、また本発明は、複数の圧縮機と、これら圧縮機をそれぞれ駆動する複数の電動機と、これら電動機の回転数をそれぞれ可変制御する複数のインバータと、前記圧縮機から吐出される圧縮空気の制御圧力範囲を設定入力するための圧力設定手段と、前記圧縮機から吐出された圧縮空気の吐出圧力を検出する圧力検出手段と、前記複数の電動機の回転数の上限値をそれぞれ前記制御圧力範囲に応じて変更する第１の回転数上限モード、前記複数の電動機の回転数の上限値をそれぞれ前記圧力検出手段で検出した圧力に応じて運転中に自動的に変更する第２の回転数上限モード、前記複数の電動機の回転数の上限値をそれぞれ設定値に固定する第３の回転数上限モードのいずれか１つを選択入力するモード選択手段と、このモード選択手段で選択入力されたモードで前記複数の圧縮機の回転数の上限値をそれぞれ設定する上限値設定手段と、圧縮空気供給先の必要風量の増減に応じて、前記複数の圧縮機のうちいずれか１つを、回転数が前記上限値設定手段で設定された上限値を越えないようにしつつ前記インバータを介し回転数可変制御によって運転するとともに、それ以外の他の圧縮機を、回転数を前記上限値に固定した全負荷運転状態または停止状態に切り換えて運転する運転制御手段とを備える。

本発明によれば、システム全体において電動機が過負荷となるのを防止しつつ、吐出空気量を最大限に供給することができる。

まず、本発明の参考形態を図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の圧縮空気製造システムの参考形態の全体構成を表す概略図である。

この図１において、圧縮空気製造システムは、例えば２つの圧縮機ユニット１，２と、これら圧縮機ユニット１，２に圧縮空気管３，４を介し接続され、圧縮機ユニット１，２から吐出された圧縮空気を合流させて貯留する空気槽５とを備えており、空気槽５内の圧縮空気が圧縮空気使用ラインへ供給されるようになっている。

圧縮機ユニット１は、圧縮機本体（圧縮機）６と、この圧縮機本体６を駆動するモータ（電動機）７と、このモータ７の回転数を可変制御するインバータ８と、圧縮機本体７の吐出側に接続された吐出空気管９と、この吐出空気管９に介装された逆止弁１０と、吐出空気管９における逆止弁１０の下流側に設けられ、圧縮機本体６から吐出された圧縮空気の吐出圧力を検出する圧力センサ１１と、この圧力センサ１１で検出された吐出圧力が検出信号として入力される制御装置１２とを備えている。

同様に、圧縮機ユニット２は、圧縮機本体（圧縮機）１３と、この圧縮機本体１３を駆動するモータ（電動機）１４と、このモータ１４の回転数を可変制御するインバータ１５と、圧縮機本体１３の吐出側に接続された吐出空気管１６と、この吐出空気管１６に介装された逆止弁１７と、吐出空気管１６における逆止弁１７の下流側に設けられ、圧縮機本体１３から吐出された圧縮空気の吐出圧力を検出する圧力センサ１８と、この圧力センサ１８で検出された吐出圧力が検出信号として入力される制御装置１９とを備えている。

制御装置１２，１９は、操作信号線２０及び故障信号線２１を介し互いに配線接続されている。圧縮機ユニット１の制御装置１２は、圧縮空気使用ラインの必要風量の増減に応じて、インバータ８及びモータ７を介し圧縮機本体６を駆動制御するとともに、操作信号線２０を介し圧縮機ユニット２の制御装置１９に指令信号を出力するようになっている。圧縮機ユニット２の制御装置１９は、入力された指令信号に応じて、インバータ１５及びモータ１４を介し圧縮機本体１３を駆動制御するようになっている。

そして、圧縮機本体６，１３のうちいずれか一方を回転数可変制御によって運転するとともに、圧縮機本体６，１３のうちの他方を、一方の圧縮機本体の吐出空気量だけで補えない場合は全負荷運転状態に切り換え、一方の圧縮機本体の吐出空気量だけで補える場合は停止状態に切り換えて運転するようになっている。また、圧縮機本体６，１３は、回転数可変制御で運転する圧縮機本体と全負荷運転状態／停止状態に切り換え運転する圧縮機本体とが、所定の周期毎（例えば１日毎）に交替されている。その結果、例えば一方の圧縮機本体が頻繁に運転されるような場合でも、圧縮機ユニット１，２の運転時間が平準化されるようになっている。

また、圧縮機ユニット２が万一故障した（但し、制御装置１９が故障していない）場合、圧縮機ユニット２の制御装置１９からの故障検出信号が故障信号線２１を介し圧縮機ユニット１の制御装置１２に入力される。これに応じて、圧縮機ユニット１の制御装置１２は、圧縮機本体６の単独運転に切り換えるようになっている。

次に、圧縮空気使用ラインでの必要風量の増減に応じて、圧縮機ユニット１の圧縮機本体６が回転数可変制御で運転され、圧縮機ユニット２の圧縮機本体１３が全負荷運転状態／停止状態に切り換え運転される場合を例にとり、上記制御装置１２，１９の機能詳細を説明する。

制御装置１２，１９は、図示しないが、各種設定値を入力するための設定入力部（例えば制御装置１２，１９の盤面に設けた入力端末、または外部に設けた外部端末）を有する。この設定入力部は、圧縮機ユニット１，２の制御圧力範囲として、圧縮機ユニット１の目標圧力Ｐ_１（本参考形態では、圧縮機ユニット２の目標圧力も同じＰ_１とする）、圧縮機ユニット１，２の両方運転時における圧縮機ユニット１のＩ式アンロード開始圧力Ｐ_２（但しＰ_２＞Ｐ_１）、圧縮機ユニット１，２の両方運転時における圧縮機ユニット２のＩ式アンロード開始圧力Ｐ_３（但しＰ_３＞Ｐ_２、本参考形態では、圧縮機ユニット１のみ運転時の圧縮機ユニット１のＩ式アンロード開始圧力も同じＰ_３とする）、圧縮機ユニット１のアンロード状態からのロード復帰圧力Ｐ_４（但しＰ_４＜Ｐ_２）、圧縮機ユニット２のアンロード状態からのロード復帰圧力Ｐ_５（但しＰ_５＜Ｐ_３）、圧縮機ユニット１の停止状態からの運転復帰圧力Ｐ_６（但しＰ_６＜Ｐ_２）、圧縮機ユニット２の停止状態からの運転復帰圧力Ｐ_７（但しＰ_７＜Ｐ_３）が適宜設定入力されるようになっている。

圧縮機ユニット１の制御装置１２は、圧力センサ１１で検出した吐出圧力Ｐ（空気槽５内の圧力と同等とみなす）を検出信号として入力し、吐出圧力Ｐと予め設定入力された目標圧力Ｐ_１との偏差に基づきＰＩＤ演算を行い、その演算値Ｓをインバータ８に出力するようになっている。インバータ８は、演算値Ｓに応じた周波数Ｆをモータ７に出力し、モータ７の回転数を可変制御する。すなわち、インバータ８は、制御装置１２から最大演算値Ｓmaxが入力されると、これに対応する最高周波数Ｆmax（例えばモータ８において構造的に定まる機械保護用の上限回転数に対応した上限値）をモータ７に出力し、モータ７の回転数が最大回転数に制御される。また、インバータ８は、例えば制御装置１２から最小演算値Ｓminが入力されると、これに対応する最低周波数Ｆmin（例えばインバータ８が省電力効果を得ることができる範囲の下限値）をモータ７に出力し、モータ７の回転数が最小回転数に制御される。このようにして、モータ７の回転数が可変制御され、圧縮機本体６の吐出圧力Ｐは目標圧力Ｐ_１にほぼ一定に制御されるようになっている。

また、圧縮機ユニット１の制御装置１２は、圧縮機ユニット２の運転時（言い換えれば、圧縮機ユニット１，２の両方運転時）、圧力センサ１１からの検出信号に対し所定の演算処理を行い、吐出圧力Ｐが圧縮機ユニット２のアンロード開始圧力Ｐ_３以上であるかどうかを判定する。吐出圧力Ｐがアンロード開始圧力Ｐ_３以上である場合、制御装置１２はアンロード指令信号を操作信号線２０を介し圧縮機ユニット２の制御装置１９に出力するようになっている。これに応じて、制御装置１９は、インバータ１５を介しモータ１４の回転数が最小回転数、圧縮機本体１３に配設された吸込絞り弁（図示せず）が閉じ状態、圧縮機本体１３に配設された吐出側放気弁（図示せず）が開き状態となるように制御し、これによって圧縮機本体１３をほぼ無負荷で運転させるようになっている（Ｉ式アンロード）。この圧縮機ユニット２のアンロード状態において、吐出圧力Ｐがロード復帰圧力Ｐ_５まで降圧すると、制御装置１２はロード指令信号を操作信号線２０を介し圧縮機ユニット２の制御装置１９に出力する。これに応じて、制御装置１９は、モータ１４の回転数が最小回転数のまま、圧縮機本体１３の吸込絞り弁を開き状態、圧縮機本体１３の吐出側放気弁を閉じ状態に復帰させるようになっている（ロード）。

また、圧縮機ユニット１の制御装置１２は、圧縮機ユニット１の運転時、圧力センサ１１からの検出信号に対し所定の演算処理を行い、吐出圧力Ｐが圧縮機ユニット１のアンロード開始圧力（圧縮機ユニット１，２の両方運転時はＰ_２、圧縮機ユニット１のみ運転時はＰ_３）以上であるかどうかを判定する。吐出圧力Ｐがアンロード開始圧力Ｐ_２（又はＰ_３）以上である場合、制御装置１２は、インバータ８を介しモータ７の回転数が最小回転数、圧縮機本体６に配設された吸込絞り弁（図示せず）が閉じ状態、圧縮機本体６に配設された吐出側放気弁（図示せず）が開き状態となるように制御し、これによって圧縮機本体６をほぼ無負荷で運転させるようになっている（Ｉ式アンロード）。この圧縮機ユニット１のアンロード状態において、吐出圧力Ｐがロード復帰圧力Ｐ_４まで降圧すると、制御装置１２は、モータ８の回転数が最小回転数のまま、圧縮機本体６の吸込絞り弁を開き状態、圧縮機本体６の吐出側放気弁を閉じ状態に復帰させるようになっている（ロード）。

また、圧縮機ユニット１の制御装置１２は、圧縮機ユニット１のアンロード状態において、吐出圧力Ｐがアンロード開始圧力Ｐ_２（又はＰ_３）からロード復帰圧力Ｐ_４に降圧する前に所定時間（例えば３分間）が経過するかどうかを判定する。圧縮機ユニット１，２の両方運転時、圧縮機ユニット１のアンロード状態において所定時間が経過した場合、制御装置１２は停止指令信号を操作信号線２０を介し圧縮機ユニット２の制御装置１９に出力し、これに応じて制御装置１９はインバータ１５及びモータ１４を介し圧縮機本体１３を停止させるようになっている。また、圧縮機ユニット１のみ運転時、圧縮機ユニット１のアンロード状態において所定時間が経過した場合、制御装置１２はインバータ８及びモータ７を介し圧縮機本体６を停止させるようになっている。

また、圧縮機ユニット１の制御装置１２は、圧縮機ユニット１の停止時、圧力センサ１１からの検出信号に対し所定の演算処理を行い、吐出圧力Ｐが圧縮機ユニット１の運転復帰圧力Ｐ_６以下であるかどうかを判定する。吐出圧力Ｐが運転復帰圧力Ｐ_６以下である場合、制御装置１２はインバータ８及びモータ７を介し圧縮機本体６を駆動するようになっている。また、制御装置１２は、圧縮機ユニット２の停止時（但し、圧縮機ユニット１のみ運転時）、圧力センサ１１からの検出信号に対し所定の演算処理を行い、吐出圧力Ｐが運転復帰圧力Ｐ_７以下であるかどうかを判定する。吐出圧力Ｐが運転復帰圧力Ｐ_７以下である場合、制御装置１２は運転指令信号を操作信号線２０を介し圧縮機ユニット２の制御装置１９に出力する。これに応じて、制御装置１９はインバータ１５及びモータ１４を介し圧縮機本体１３を全負荷運転で駆動するようになっている。

ここで、本参考形態の大きな特徴として、圧縮機ユニット１の制御装置１２は、上述した制御圧力範囲の上限値（本参考形態ではＰ_３）に応じて、モータ７の回転数の可変制御範囲の上限値を変更するようになっている。詳細には、設定入力された制御圧力範囲の上限値Ｐ_３に応じて、制御装置１２の上記演算値Ｓの可変制御範囲が上限値Ｓlimit（但し、Ｓmin＜Ｓlimit≦Ｓmax）以下に制限され、これに応じてインバータ８の上記周波数Ｆの可変制御範囲が上限値Ｆlimit以下に制限され、モータ７の回転数が対応する上限値に制限されるようになっている。
また、圧縮機ユニット２の制御装置１９は、制御圧力範囲の上限値（本実施形態ではＰ_３）に応じて、全負荷運転時のモータ１４の固定回転数（回転数上限値）を変更するようになっている。詳細には、設定入力された制御圧力範囲の上限値Ｐ_３に応じて、制御装置１９がインバータ１５に出力する演算値を設定し、この演算値に対応するインバータ１５の周波数により、モータ１４の回転数が対応する上限値に固定されて全負荷運転するようになっている。

また、圧縮機ユニット２の制御装置１９は、制御圧力範囲の上限値（本参考形態ではＰ_３）に応じて、全負荷運転時のモータ１４の固定回転数（回転数上限値）を変更するようになっている。詳細には、設定入力された制御圧力範囲の上限値Ｐ_３に応じて、制御装置１９がインバータ１５に出力する演算値を設定し、この演算値に対応するインバータ１５の周波数により、モータ１４の回転数が対応する上限値に固定されて全負荷運転するようになっている。

なお、制御装置１２（又は１９、以降かっこ内対応同じ）は、モータ７（又は１４）の消費電力が定格電力値以下となるように、モータ７（又は１４）の回転数上限値を変更するようになっている。その詳細を図２により説明する。図２は、圧縮機本体６，１３の吐出圧力及びインバータ８，１５の出力周波数に対応するモータ７，１４の消費電力を表す特性図である。

この図２において、横軸はインバータ８，１５の出力周波数をとって表し、横軸はモータ７，１４の消費電力をとって表している。圧縮機本体６，１３の吐出圧力が一定の場合、インバータ８，１５の出力周波数の増加（すなわちモータ７，１４の回転数の増加）に応じてモータ７，１４の消費電力が増加する。また、インバータ８，１５の出力周波数が一定の場合、圧縮機本体６，１３の吐出圧力（すなわち負荷）に応じてモータ７，１４の消費電力が大きくなる。

そして、制御装置１２，１９は、モータ８，１５の消費電力が定格電力値以下となるように、例えば制御圧力範囲の上限値Ｐ_３＝０．６９ＭＰａの場合、インバータ８，１５の出力周波数の上限値を６０Ｈｚとし、例えば制御圧力範囲の上限値Ｐ_３＝０．８３ＭＰａの場合、インバータ８，１５の出力周波数の上限値を５４Ｈｚとし、例えば制御圧力範囲の上限値Ｐ_３＝０．５９ＭＰａの場合、インバータ８，１５の出力周波数の上限値を６２Ｈｚとしている。

次に、本参考形態における圧縮空気製造システムの運転動作を図３により説明する。図３は、圧縮空気使用ラインの使用空気量変化に伴う圧縮機ユニット１，２の運転状態の変化を表す図である。

この図３において、空気槽５の容量は１．２４ｍ^３、圧縮機ユニット１，２の出力は３７ｋＷとしている。また、圧縮機ユニット１，２の目標圧力Ｐ_１＝０．７９ＭＰａ、圧縮機ユニット１，２の両方運転時における圧縮機ユニット１のＩ式アンロード開始圧力Ｐ_２＝０．８１ＭＰａ、圧縮機ユニット１のみ運転時の圧縮機ユニット１のＩ式アンロード開始圧力Ｐ_３＝０．８３ＭＰａ、圧縮機ユニット１のロード復帰圧力Ｐ_４＝０．７９ＭＰａ、圧縮機ユニット１の復帰圧力Ｐ_６＝０．７９ＭＰａ、圧縮機ユニット２の復帰圧力Ｐ_７＝０．７７ＭＰａに設定している。したがって、圧縮機ユニット１，２の制御圧力範囲の上限値は０．８３ＭＰａであり、制御装置１２，１９は、モータ７，１４の消費電力が定格電力値以下となるように、インバータ８，１５の出力周波数の上限値を５４．０Ｈｚとする（前述の図２参照）。

圧縮機ユニット１，２の吐出空気量比は、それぞれインバータ８，１５の出力周波数６０Ｈｚにおける最大吐出空気量を基準（１００％）として表し、インバータ８，１５の出力周波数が上限値５４．０Ｈｚであるとき最大８７．５％となる（すなわち、圧縮機本体１，２の総吐出空気量比の最大は１７５％である）。なお、圧縮空気使用ラインの使用空気量比も、同様の基準で表している。また、モータ７，１４の消費電力比は、定格電力を基準（１００％）として表している。

まず、使用空気量比が１７５％から０％まで減少する場合について説明する。
初期の使用空気量比は１７５％で、空気槽５内の圧力は０．７９ＭＰａである。そして、圧縮機ユニット１，２はインバータ８，１５の出力周波数が上限値５４．０Ｈｚで運転され、それぞれ吐出空気量比が８７．５％となっている。すなわち、圧縮機ユニット１，２の総吐出空気量比は１７５％であり、空気槽５内の圧力は０．７９ＭＰａに維持されている。このとき、圧縮機ユニット１，２の消費電力比はそれぞれ９８％である。

使用空気量比が１７５％から１１８．５％に変化すると（図３中ブロックＡ）、圧縮機ユニット１，２の総吐出空気量比が１７５％であるから、空気槽５内の圧力は０．７９ＭＰａ以上に昇圧しようとする。圧縮機ユニット１の制御装置１２は、圧力センサ１１で検出した吐出圧力Ｐと予め設定入力された目標圧力Ｐ_１との偏差に基づきＰＩＤ演算を行い、その演算値がインバータ８に出力され、インバータ８の出力周波数が上限値５４．０Ｈｚから下限値１９．０Ｈｚまで変化する。これにより、圧縮機ユニット１の吐出空気量比が８７．５％から３１％に減少し、圧縮機ユニット１，２の総吐出空気量比が１１８．５％に減少して、空気槽５内の圧力が０．７９ＭＰａに維持される。このとき、圧縮機ユニット１の消費電力比は９８％から３７％に減少する。

使用空気量比が１１８．５％から８７．５％に変化すると（図３中ブロックＢ）、圧縮機ユニット１のインバータ８の出力周波数は下限値１９．０Ｈｚに達しており、圧縮機ユニット１，２の総吐出空気量比が１１８．５％であるから、空気槽５内の圧力が０．７９ＭＰａから０．８１ＭＰａまで昇圧する。圧縮機ユニット１の制御装置１２は、圧力センサ１１からの検出信号により吐出圧力Ｐ≧Ｐ_２（＝０．８１ＭＰａ）であると判定し、圧縮機ユニット１をＩ式アンロードに切り換える。これにより、圧縮機ユニット１の吐出空気量比が０％に減少し、消費電力比は１１％に減少する。

使用空気量比が８７．５％で継続されると（図３中ブロックＣ）、圧縮機ユニット１，２の総吐出空気量比は８７．５％であるから、空気槽５内の圧力は０．８１ＭＰａに維持される。そして、圧縮機ユニット１の制御装置１２は、吐出圧力ＰがＰ_４（＝０．７９ＭＰａ）まで降圧する前に３分間経過すると、停止指令信号を圧縮機ユニット２の制御装置１９に出力する。これに応じて、制御装置１９はインバータ１５の出力周波数を０Ｈｚとし、圧縮機本体１３を停止する。このとき、圧縮機ユニット２の吐出空気量比は０％、消費電力比は０％である。

使用空気量比が８７．５％で継続されると（図３中ブロックＤ）、圧縮機ユニット１，２の総吐出空気量比は０％であるから、空気槽５内の圧力は０．８１ＭＰａから０．７９ＭＰａまで降圧する。圧縮機ユニット１の制御装置１２は、圧力センサ１１からの検出信号により吐出圧力Ｐ≦Ｐ_４（＝０．７９ＭＰａ）であると判定し、圧縮機ユニット１をロードに切り換える。これにより、圧縮機ユニット１の吐出空気量比が３１％に増加し、消費電力比は３７％に増加する。

使用空気量比が８７．５％で継続されると（図３中ブロックＥ）、圧縮機ユニット１，２の総吐出空気量比は３１％であるから、空気槽５内の圧力が０．７９ＭＰａ以下に降圧しようとする。圧縮機ユニット１の制御装置１２は、吐出圧力Ｐと目標圧力Ｐ_１との偏差に基づきＰＩＤ演算を行い、その演算値Ｓをインバータ８に出力し、インバータ８の出力周波数が下限値１９．０Ｈｚから上限値５４．０Ｈｚまで変化する。これにより、圧縮機ユニット１の吐出空気量比が３１％から８７．５％に増加し、空気槽５内の圧力が０．７９ＭＰａに維持される。このとき、圧縮機ユニット１の消費電力比は３７％から９８％に増加する。

使用空気量比が８７．５％から３１％に変化すると（図３中ブロックＦ）、圧縮機ユニット１，２の総吐出空気量比が８７．５％であるから、空気槽５内の圧力が０．７９ＭＰａ以上に昇圧しようとする。圧縮機ユニット１の制御装置１２は、吐出圧力Ｐと目標圧力Ｐ_１との偏差に基づきＰＩＤ演算を行い、その演算値Ｓをインバータ８に出力し、インバータ８の出力周波数が上限値５４．０Ｈｚから下限値１９．０Ｈｚまで変化する。これにより、圧縮機ユニット１の吐出空気量比が８７．５％から３１％に減少し、空気槽５内の圧力が０．７９ＭＰａに維持される。このとき、圧縮機ユニット１の消費電力比は９８％から３７％に減少する。

使用空気量比が３１％から０％に変化すると（図３中ブロックＧ）、圧縮機ユニット１のインバータ８の出力周波数は下限値１９．０Ｈｚに達しており、圧縮機ユニット１，２の総吐出空気量比が３１％であるから、空気槽５内の圧力が０．７９ＭＰａから０．８３ＭＰａまで昇圧する。圧縮機ユニット１の制御装置１２は、圧力センサ１１からの検出信号により吐出圧力Ｐ≧Ｐ_３（＝０．８３ＭＰａ）であると判定し、圧縮機ユニット１をＩ式アンロードに切り換える。これにより、圧縮機ユニット１の吐出空気量比が０％に減少し、消費電力比は１１％に減少する。

使用空気量比が０％で維持されると（図３中ブロックＨ）、圧縮機ユニット１，２の総吐出空気量比が０％であるから、空気槽５内の圧力が０．８３ＭＰａに維持される。圧縮機ユニット１の制御装置１２は、吐出圧力ＰがＰ_４（＝０．７９ＭＰａ）まで降圧する前に３分間が経過すると、インバータ８の出力周波数を０Ｈｚとし、圧縮機本体６を停止する。このとき、圧縮機ユニット１の吐出空気量比は０％、消費電力比は０％である。

次に、使用空気量比が０％から１７５％まで増加する場合について説明する。
使用空気量比が０％から３１％に変化すると（図３中ブロックI）、圧縮機ユニット１，２の総吐出空気量比が０％であるから、空気槽５内の圧力が０．８３ＭＰａから０．７９ＭＰａまで降圧する。圧縮機ユニット１の制御装置１２は、吐出圧力Ｐ≦Ｐ_６（＝０．７９ＭＰａ）であると判定し、インバータ８の出力周波数を上限値５４．０Ｈｚとし、圧縮機本体６を駆動する。これにより、圧縮機ユニット１の吐出空気量比が８７．５％に増加し、消費電力比は９８％に増加する。

使用空気量比が３１％で継続されると（図３中ブロックＪ）、圧縮機ユニット１，２の総吐出空気量比が８７．５％であるから、空気槽５内の圧力が０．７９ＭＰａ以上に昇圧しようとする。圧縮機ユニット１の制御装置１２は、吐出圧力Ｐと目標圧力Ｐ_１との偏差に基づきＰＩＤ演算を行い、その演算値Ｓをインバータ８に出力し、インバータ８の出力周波数が上限値５４．０Ｈｚから下限値１９．０Ｈｚまで変化する。これにより、圧縮機ユニット１の吐出空気量比が８７．５％から３１％に減少し、空気槽５内の圧力が０．７９ＭＰａに維持される。このとき、圧縮機ユニット１の消費電力比は９８％から３７％に減少する。

使用空気量比が３１％から８７．５％に変化すると（図３中ブロックＫ）、圧縮機ユニット１，２の総吐出空気量比が３１％であるから、空気槽５内の圧力が０．７９ＭＰａ以下に降圧しようとする。圧縮機ユニット１の制御装置１２は、吐出圧力Ｐと目標圧力Ｐ_１との偏差に基づきＰＩＤ演算を行い、その演算値Ｓをインバータ８に出力し、インバータ８の出力周波数が下限値１９．０Ｈｚから上限値５４．０Ｈｚまで変化する。これにより、圧縮機ユニット１の吐出空気量比が３１％から８７．５％に増加し、空気槽５内の圧力が０．７９ＭＰａに維持される。このとき、圧縮機ユニット１の消費電力比は３７％から９８％に増加する。

使用空気量比が８７．５％から９０％に変化すると（図３中ブロックＬ）、圧縮機ユニット１のインバータ８の出力周波数は上限値５４．０Ｈｚに達しており、圧縮機ユニット１，２の総吐出空気量比が８７．５％であるから、空気槽５内の圧力が０．７９ＭＰａから０．７７ＭＰａまで降圧する。圧縮機ユニット１の制御装置１２は、吐出圧力Ｐ≦Ｐ_７（＝０．７７ＭＰａ）であると判定し、運転指令信号を圧縮機ユニット２の制御装置１９に出力する。これに応じて、制御装置１９は、インバータ１５の出力周波数を上限値５４．０Ｈｚとし、圧縮機本体１３を全負荷運転する。このとき、圧縮機ユニット２の吐出空気量比が８７．５％に増加し、消費電力比は９８％に増加する。

使用空気量比が９０％で継続されると（図３中ブロックＭ）、圧縮機ユニット１，２の吐出空気量比が１７５％であるから、空気槽５内の圧力が０．７７ＭＰａから０．７９ＭＰａに昇圧する。そして、空気槽５内の圧力がさらに０．７９ＭＰａ以上に昇圧しようとすると（図３中ブロックＮ）、圧縮機ユニット１の制御装置１２は、吐出圧力Ｐと目標圧力Ｐ_１との偏差に基づきＰＩＤ演算を行い、その演算値Ｓをインバータ８に出力し、インバータ８の出力周波数が上限値５４．０Ｈｚから下限値１９．０Ｈｚまで変化する。これにより、圧縮機ユニット１の吐出空気量比が８７．５％から３１％に減少し、消費電力比は９８％から３７％に減少する。

使用空気量比が９０％で継続されると（図３中ブロックＯ）、圧縮機ユニット１，２の吐出空気量比が１１８．５％であるから、空気槽５内の圧力が０．７９ＭＰａから０．８１ＭＰａに昇圧する。圧縮機ユニット１の制御装置１２は、圧力センサ１１からの検出信号により吐出圧力Ｐ≧Ｐ_２（＝０．８１ＭＰａ）であると判定し、圧縮機ユニット１をＩ式アンロードに切り換える。これにより、圧縮機ユニット１の吐出空気量比が０％に減少し、消費電力比は１１％に減少する。

使用空気量比が９０％で継続されると（図３中ブロックＰ）、圧縮機ユニット１，２の吐出空気量比が８７．５％であるから、空気槽５内の圧力が０．８１ＭＰａから０．７９ＭＰａに降圧する。そして、圧縮機ユニット１の制御装置１２は、３分間経過する前に吐出圧力Ｐ≦Ｐ_４（＝０．７９ＭＰａ）であると判定し、圧縮機ユニット１をロードに切り換える。これにより、圧縮機ユニット１の吐出空気量比が３１％に増加し、消費電力比は３７％に増加する。

使用空気量比が９０％から１１８．５％に変化すると（図３中ブロックＱ）、圧縮機ユニット１，２の吐出空気量比が１１８．５％であるから、空気槽５内の圧力が０．７９ＭＰａに維持される。

使用空気量比が１１８．５％から１７５％に変化すると（図３中ブロックＲ）、圧縮機ユニット１，２の吐出空気量比が１１８．５％であるから、空気槽５内の圧力が０．７９ＭＰａから降圧しようとする。圧縮機ユニット１の制御装置１２は、吐出圧力Ｐと目標圧力Ｐ_１との偏差に基づきＰＩＤ演算を行い、その演算値Ｓをインバータ８に出力し、インバータ８の出力周波数が下限値１９．０Ｈｚから上限値５４．０Ｈｚまで変化する。これにより、圧縮機ユニット１の吐出空気量比が３１％から８７．５％に増加し、消費電力比は３７％から９８％に増加する。

以上のように本参考形態においては、設定入力部で制御圧力範囲を０．７７ＭＰａ〜０．８３ＭＰａと比較的高く設定した場合、制御装置１２，１９は、モータ８，１５の消費電力がそれぞれ定格電力値以下となるように、制御圧力範囲の上限値０．８３ＭＰａに応じてインバータ８，１５の出力周波数の上限値を５４Ｈｚとし、対応するモータ７，１４の回転数の上限値を比較的小さくなるようにする。これにより、回転数可変制御の圧縮機ユニット１及び全負荷運転の圧縮機ユニット２の両方において、モータ７，１４が過負荷となるのを防止しつつ、吐出空気量をほぼ最大限に供給することができる。

また、設定入力部で制御圧力範囲を例えば０．５３ＭＰａ〜０．５９ＭＰａ（Ｐ_１＝０．５５ＭＰａ、Ｐ_２＝０．５７ＭＰａ、Ｐ_３＝０．５９ＭＰａ、Ｐ_４＝０．５５ＭＰａ、Ｐ_６＝０．５５ＭＰａ、Ｐ_７＝０．５３ＭＰａ）と比較的低く設定した場合には、制御装置１２，１９は、モータ８，１５の消費電力がそれぞれ定格電力値以下となるように、制御圧力範囲の上限値０．５９ＭＰａに応じてインバータ８，１５の出力周波数の上限値を６２Ｈｚとし（前述の図２参照）、対応するモータ７，１４の回転数の上限値を比較的大きくなるようにする。これにより、回転数可変制御の圧縮機ユニット１及び全負荷運転の圧縮機ユニット２の両方において、モータ７，１４が過負荷となるのを防止しつつ、吐出空気量をほぼ最大限に供給することができる。その結果、使用空気量が従来の定格空気量（出力周波数６０Ｈｚにおける最大吐出空気量）を上回るような場合でも、吐出圧力Ｐの低下を抑制することができる。

次に、本発明の一実施形態を図４及び５により説明する。本実施形態は、上記圧力センサ１１，１８の検出圧力に応じてモータ７，１４の回転数の上限値を変更した実施形態である。

本実施形態における制御装置１２’（又は１９’、以降かっこ内対応同じ）は、モータ７（又は１４）の消費電力が定格電力値以下となるように、圧力センサ１１（又は１８）の検出圧力Ｐに応じて、モータ７（又は１４）の回転数の上限値を変更する。詳細には、図４に示すように、モータ７，１４の消費電力が定格電力値以下となるように、例えば検出圧力Ｐ＝０．８３ＭＰａの場合、インバータ８，１５の出力周波数の上限値を５４．０Ｈｚとし、例えば検出圧力Ｐ＝０．８１ＭＰａの場合、インバータ８，１５の出力周波数の上限値を５４．６Ｈｚとし、例えば検出圧力Ｐ＝０．７９ＭＰａの場合、インバータ８，１５の出力周波数の上限値を５５．３Ｈｚとし、例えば検出圧力Ｐ＝０．７７ＭＰａの場合、インバータ８，１５の出力周波数の上限値を５５．９Ｈｚとする。

次に、本実施形態における圧縮空気製造システムの運転動作を図５により説明する。図５は、圧縮空気使用ラインの使用空気量変化に伴う圧縮機ユニット１，２の運転状態の変化を表す図である。この図５において、上記参考形態の図３同様、空気槽５の容量は１．２４ｍ^３、圧縮機ユニット１，２の出力は３７ｋＷとし、上記同様の制御圧力範囲（Ｐ_１＝０．７９ＭＰａ、Ｐ_２＝０．８１ＭＰａ、Ｐ_３＝０．８３ＭＰａ、Ｐ_４＝０．７９ＭＰａ、Ｐ_６＝０．７９ＭＰａ、Ｐ_７＝０．７７ＭＰａ）を設定している。また、前述の図３同様、圧縮機ユニット１，２の吐出空気量比は、それぞれインバータ８，１５の出力周波数６０Ｈｚにおける最大吐出空気量を基準（１００％）として表し、圧縮空気使用ラインの使用空気量比も、同様の基準で表している。また、モータ７，１４の消費電力比は、定格電力を基準（１００％）として表している。

まず、使用空気量比が１８２％から０％まで減少する場合について説明する。
初期の使用空気量比は１８２％で、空気槽５内の圧力は０．７９ＭＰａである。そして、制御装置１２’，１９’はインバータ８，１５の出力周波数の上限値を圧力センサ１１，１８の検出圧力Ｐ（＝０．７９ＭＰａ）に対応する５５．３Ｈｚとし、圧縮機ユニット１，２の吐出空気量比が９１％となっている。すなわち、圧縮機ユニット１，２の総吐出空気量比は１８２％であり、空気槽５内の圧力は０．７９ＭＰａに維持されている。このとき、圧縮機ユニット１，２の消費電力比はそれぞれ１００％である。

使用空気量比が１８２％から１２２％に変化すると（図５中ブロックＡ）、圧縮機ユニット１，２の総吐出空気量比が１８２％であるから、空気槽５内の圧力は０．７９ＭＰａ以上に昇圧しようとする。圧縮機ユニット１の制御装置１２’は、圧力センサ１１の検出圧力Ｐと目標圧力Ｐ_１との偏差に基づきＰＩＤ演算を行い、その演算値がインバータ８に出力され、インバータ８の出力周波数が上限値５５．３Ｈｚから下限値１９．０Ｈｚまで変化する。これにより、圧縮機ユニット１の吐出空気量比が９１％から３１％に減少し、圧縮機ユニット１，２の総吐出空気量比が１２２％に減少して、空気槽５内の圧力が０．７９ＭＰａに維持される。このとき、圧縮機ユニット１の消費電力比は１００％から３７％に減少する。

使用空気量比が１２２％から８９％に変化すると（図５中ブロックＢ）、圧縮機ユニット１のインバータ８の出力周波数は下限値１９．０Ｈｚに達しており、圧縮機ユニット１，２の総吐出空気量比が１２２％であるから、空気槽５内の圧力が０．７９ＭＰａから０．８１ＭＰａまで昇圧する。圧縮機ユニット１の制御装置１２’は、圧力センサ１１の検出圧力Ｐ≧Ｐ_２（＝０．８１ＭＰａ）であると判定し、圧縮機ユニット１をＩ式アンロードに切り換える。これにより、圧縮機ユニット１の吐出空気量比が０％に減少し、消費電力比は１１％に減少する。また、圧縮機ユニット２の制御装置１９’は、インバータ１５の出力周波数の上限値を５５．３Ｈｚから圧力センサ１８の検出圧力Ｐ（＝０．８１ＭＰａ）に対応する５４．６Ｈｚまで低下させる。これにより、圧縮機ユニット２の吐出空気量比が９１％から８９％に減少し、消費電力比は１００％を維持する。

使用空気量比が８９％で継続されると（図５中ブロックＣ）、圧縮機ユニット１，２の総吐出空気量比は８９％であるから、空気槽５内の圧力は０．８１ＭＰａに維持される。そして、圧縮機ユニット１の制御装置１２’は、圧力センサ１１の検出圧力ＰがＰ_４（＝０．７９ＭＰａ）まで降圧する前に３分間経過すると、停止指令信号を圧縮機ユニット２の制御装置１９’に出力する。これに応じて、制御装置１９’はインバータ１５の出力周波数を０Ｈｚとし、圧縮機本体１３を停止する。このとき、圧縮機ユニット２の吐出空気量比は０％、消費電力比は０％である。

使用空気量比が８９％で継続されると（図５中ブロックＤ）、圧縮機ユニット１，２の総吐出空気量比は０％であるから、空気槽５内の圧力は０．８１ＭＰａから０．７９ＭＰａまで降圧する。圧縮機ユニット１の制御装置１２’は、圧力センサ１１の検出圧力Ｐ≦Ｐ_４（＝０．７９ＭＰａ）であると判定し、圧縮機ユニット１をロードに切り換える。これにより、圧縮機ユニット１の吐出空気量比が３１％に増加し、消費電力比は３７％に増加する。

使用空気量比が８９％で継続されると（図５中ブロックＥ）、圧縮機ユニット１，２の総吐出空気量比は３１％であるから、空気槽５内の圧力が０．７９ＭＰａ以下に降圧しようとする。圧縮機ユニット１の制御装置１２’は、圧力センサ１１の検出圧力Ｐと目標圧力Ｐ_１との偏差に基づきＰＩＤ演算を行い、その演算値Ｓをインバータ８に出力し、インバータ８の出力周波数が下限値１９．０Ｈｚから検出圧力Ｐ（＝０．７９ＭＰａ）に対応する上限値５５．３Ｈｚまで変化する。これにより、圧縮機ユニット１の吐出空気量比が３１％から９１％に増加し、空気槽５内の圧力が０．７９ＭＰａに維持される。このとき、圧縮機ユニット１の消費電力比は３７％から１００％に増加する。

使用空気量比が８９％から３１％に変化すると（図５中ブロックＦ）、圧縮機ユニット１，２の総吐出空気量比が９１％であるから、空気槽５内の圧力が０．７９ＭＰａ以上に昇圧しようとする。圧縮機ユニット１の制御装置１２’は、圧力センサ１１の検出圧力Ｐと目標圧力Ｐ_１との偏差に基づきＰＩＤ演算を行い、その演算値Ｓをインバータ８に出力し、インバータ８の出力周波数が上限値５５．３Ｈｚから下限値１９．０Ｈｚまで変化する。これにより、圧縮機ユニット１の吐出空気量比が９１％から３１％に減少し、空気槽５内の圧力が０．７９ＭＰａに維持される。このとき、圧縮機ユニット１の消費電力比は１００％から３７％に減少する。

使用空気量比が３１％から０％に変化すると（図５中ブロックＧ）、圧縮機ユニット１のインバータ８の出力周波数は下限値１９．０Ｈｚに達しており、圧縮機ユニット１，２の総吐出空気量比が３１％であるから、空気槽５内の圧力が０．７９ＭＰａから０．８３ＭＰａまで昇圧する。圧縮機ユニット１の制御装置１２’は、圧力センサ１１の検出圧力Ｐ≧Ｐ_３（＝０．８３ＭＰａ）であると判定し、圧縮機ユニット１をＩ式アンロードに切り換える。これにより、圧縮機ユニット１の吐出空気量比が０％に減少し、消費電力比は１１％に減少する。

使用空気量比が０％で維持されると（図５中ブロックＨ）、圧縮機ユニット１，２の総吐出空気量比が０％であるから、空気槽５内の圧力が０．８３ＭＰａに維持される。圧縮機ユニット１の制御装置１２’は、吐出圧力ＰがＰ_４（＝０．７９ＭＰａ）まで降圧する前に３分間が経過すると、インバータ８の出力周波数を０Ｈｚとし、圧縮機本体６を停止する。このとき、圧縮機ユニット１の吐出空気量比は０％、消費電力比は０％である。

次に、使用空気量比が０％から１７５％まで増加する場合について説明する。
使用空気量比が０％から３１％に変化すると（図５中ブロックI）、圧縮機ユニット１，２の総吐出空気量比が０％であるから、空気槽５内の圧力が０．８３ＭＰａから０．７９ＭＰａまで降圧する。圧縮機ユニット１の制御装置１２’は、圧力センサ１１の検出圧力Ｐ≦Ｐ_６（＝０．７９ＭＰａ）であると判定し、インバータ８の出力周波数を検出圧力Ｐ（＝０．７９ＭＰａ）に対応する上限値５５．３Ｈｚとし、圧縮機本体６を駆動する。これにより、圧縮機ユニット１の吐出空気量比が９１％に増加し、消費電力比は１００％に増加する。

使用空気量比が３１％で継続されると（図５中ブロックＪ）、圧縮機ユニット１，２の総吐出空気量比が９１％であるから、空気槽５内の圧力が０．７９ＭＰａ以上に昇圧しようとする。圧縮機ユニット１の制御装置１２’は、圧力センサ１１の検出圧力Ｐと目標圧力Ｐ_１との偏差に基づきＰＩＤ演算を行い、その演算値Ｓをインバータ８に出力し、インバータ８の出力周波数が上限値５５．３Ｈｚから下限値１９．０Ｈｚまで変化する。これにより、圧縮機ユニット１の吐出空気量比が９１％から３１％に減少し、空気槽５内の圧力が０．７９ＭＰａに維持される。このとき、圧縮機ユニット１の消費電力比は１００％から３７％に減少する。

使用空気量比が３１％から９１％に変化すると（図５中ブロックＫ）、圧縮機ユニット１，２の総吐出空気量比が３１％であるから、空気槽５内の圧力が０．７９ＭＰａ以下に降圧しようとする。圧縮機ユニット１の制御装置１２’は、圧力センサ１１の検出圧力Ｐと目標圧力Ｐ_１との偏差に基づきＰＩＤ演算を行い、その演算値Ｓをインバータ８に出力し、インバータ８の出力周波数が下限値１９．０Ｈｚから検出圧力Ｐ（＝０．７９ＭＰａ）に対応する上限値５５．３Ｈｚまで変化する。これにより、圧縮機ユニット１の吐出空気量比が３１％から９１％に増加し、空気槽５内の圧力が０．７９ＭＰａに維持される。このとき、圧縮機ユニット１の消費電力比は３７％から１００％に増加する。

使用空気量比が９１％から９３％に変化すると（図５中ブロックＬ）、圧縮機ユニット１，２の総吐出空気量比が９１％であるから、空気槽５内の圧力が０．７９ＭＰａから０．７７ＭＰａまで降圧する。圧縮機ユニット１の制御装置１２’は、インバータ８の出力周波数の上限値を５５．３Ｈｚから圧力センサ１１の検出圧力Ｐ（＝０．７７ＭＰａ）に対応する５５．９Ｈｚまで上昇させる。これにより、圧縮機ユニット１の吐出空気量比が９１％から９３％に増加し、空気槽５内の圧力が０．７７ＭＰａに維持される。このとき、圧縮機ユニット１の消費電力比は１００％を維持する。また、圧縮機ユニット１の制御装置１２’は、圧力センサ１１の検出圧力Ｐ≦Ｐ_７（＝０．７７ＭＰａ）であると判定し、運転指令信号を圧縮機ユニット２の制御装置１９’に出力する。これに応じて、制御装置１９’は、インバータ１５の出力周波数を圧力センサ１８の検出圧力Ｐ（＝０．７７ＭＰａ）に対応する上限値５５．９Ｈｚとし、圧縮機本体１３を全負荷運転する。このとき、圧縮機ユニット２の吐出空気量比が９３％に増加し、消費電力比は１００％に増加する。

使用空気量比が９３％で継続されると（図５中ブロックＭ）、圧縮機ユニット１，２の吐出空気量比が１８６％であるから、空気槽５内の圧力が０．７７ＭＰａから０．７９ＭＰａに昇圧する。圧縮機ユニット１の制御装置１２’は、インバータ８の出力周波数の上限値を５５．９Ｈｚから圧力センサ１１の検出圧力Ｐ（＝０．７９ＭＰａ）に対応する５５．３Ｈｚまで低下させる。これにより、圧縮機ユニット１の吐出空気量比が９３％から９１％に減少し、消費電力比は１００％を維持する。また、圧縮機ユニット２の制御装置１９’は、インバータ８の出力周波数の上限値を５５．９Ｈｚから圧力センサ１８の検出圧力Ｐ（＝０．７９ＭＰａ）に対応する５５．３Ｈｚまで低下させる。これにより、圧縮機ユニット２の吐出空気量比が９３％から９１％に減少し、消費電力比は１００％を維持する。

使用空気量比が９３％で継続されると（図５中ブロックＮ）、圧縮機ユニット１，２の吐出空気量比が１８２％であるから、空気槽５内の圧力が０．７９ＭＰａ以上に昇圧しようとする。圧縮機ユニット１の制御装置１２’は、圧力センサ１１の検出圧力Ｐと目標圧力Ｐ_１との偏差に基づきＰＩＤ演算を行い、その演算値Ｓをインバータ８に出力し、インバータ８の出力周波数が上限値５５．３Ｈｚから下限値１９．０Ｈｚまで変化する。これにより、圧縮機ユニット１の吐出空気量比が９１％から３１％に減少し、消費電力比は１００％から３７％に減少する。

使用空気量比が９３％で継続されると（図５中ブロックＯ）、圧縮機ユニット１のインバータ８の出力周波数は下限値１９．０Ｈｚに達しており、圧縮機ユニット１，２の吐出空気量比が１２２％であるから、空気槽５内の圧力が０．７９ＭＰａから０．８１ＭＰａに昇圧する。圧縮機ユニット１の制御装置１２’は、圧力センサ１１からの検出圧力Ｐ≧Ｐ_２（＝０．８１ＭＰａ）であると判定し、圧縮機ユニット１をＩ式アンロードに切り換える。これにより、圧縮機ユニット１の吐出空気量比が０％に減少し、消費電力比は１１％に減少する。また、圧縮機ユニット２の制御装置１９’は、インバータ１５の出力周波数の上限値を５５．３Ｈｚから圧力センサ１８の検出圧力Ｐ（＝０．８１ＭＰａ）に対応する５４．６Ｈｚまで低下させる。これにより、圧縮機ユニット２の吐出空気量比が９１％から８９％に減少し、消費電力比は１００％を維持する。

使用空気量比が９３％で継続されると（図５中ブロックＰ）、圧縮機ユニット１，２の吐出空気量比が８９％であるから、空気槽５内の圧力が０．８１ＭＰａから０．７９ＭＰａに降圧する。そして、圧縮機ユニット１の制御装置１２’は、３分間経過する前に圧力センサ１１の検出圧力Ｐ≦Ｐ_４（＝０．７９ＭＰａ）であると判定し、圧縮機ユニット１をロードに切り換える。これにより、圧縮機ユニット１の吐出空気量比が３１％に増加し、消費電力比は３７％に増加する。また、圧縮機ユニット２の制御装置１９’は、インバータ８の出力周波数の上限値を５４．６Ｈｚから圧力センサ１８の検出圧力Ｐ（＝０．７９ＭＰａ）に対応する５５．３Ｈｚまで上昇させる。これにより、圧縮機ユニット２の吐出空気量比が８９％から９１％に増加し、消費電力比は１００％を維持する。

使用空気量比が９３％から１２２％に変化すると（図５中ブロックＱ）、圧縮機ユニット１，２の吐出空気量比が１２２％であるから、空気槽５内の圧力が０．７９ＭＰａに維持される。

使用空気量比が１２２％から１８２％に変化すると（図５中ブロックＲ）、圧縮機ユニット１，２の吐出空気量比が１２２％であるから、空気槽５内の圧力が０．７９ＭＰａから降圧しようとする。圧縮機ユニット１の制御装置１２’は、圧力センサ１１の検出圧力Ｐと目標圧力Ｐ_１との偏差に基づきＰＩＤ演算を行い、その演算値Ｓをインバータ８に出力し、インバータ８の出力周波数が下限値１９．０Ｈｚから検出圧力Ｐ（＝０．７９ＭＰａ）に対応する上限値５５．３Ｈｚまで変化する。これにより、圧縮機ユニット１の吐出空気量比が３１％から９１％に増加し、消費電力比は３７％から１００％に増加する。

以上のように本実施形態においては、制御装置１２’，１９’は、モータ８，１５の消費電力がそれぞれ定格電力値以下となるように、圧力センサ１１，１８で検出した吐出圧力Ｐに追従して、インバータ８，１５の出力周波数の上限値を変更し、対応するモータ７，１４の回転数の上限値を変更する。これにより、システム全体においてモータ８，１５が過負荷となるのを防止しつつ、吐出空気量を最大限に供給することができる。

また、使用空気量が一時的に定格空気量（上記総吐出空気量比１８２％）を上回るような場合でも、吐出圧力Ｐの低下に追従して吐出空気量を増大することができ（例えば吐出圧力がＰ＝０．６９ＭＰａに低下した場合、インバータ８，１５の出力周波数の上限値を６０Ｈｚとして総吐出空気量比を２００％とすることが可能、例えば吐出圧力がＰ＝０．５９ＭＰａに低下した場合、インバータ８，１５の出力周波数の上限値を６２Ｈｚとして総吐出空気量比を２１３％とすることが可能）、吐出圧力の低下を抑制することができる。また、初期充気時においても、吐出圧力Ｐの過度状態に応じて吐出空気量を最大限に供給することができ、初期充気時間を短縮することができる。

なお、上記参考形態及び上記一実施形態においては、圧力検出手段として圧縮機本体６，１３の吐出圧力をそれぞれ検出する圧力センサ１１，１８を設けた構成を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば空気槽５内の圧力を検出する圧力センサを空気槽５に設け、この圧力センサからの検出信号が制御装置１２，１９（又は１２’，１９’）に入力されるような構成としてもよい。この場合も、上記同様の効果を得ることができる。

また、上記参考形態及び上記一実施形態においては、使用空気量の増減に応じて、圧縮機ユニット１の制御装置１２（又は１２’）からの指令信号（例えば運転指令信号、停止指令信号、アンロード信号、ロード信号等）が操作信号線２０を介し圧縮機ユニット２の制御装置１９（又は１９’）に入力されるような構成を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば制御装置を別途設置し、この制御装置が圧力センサからの検出信号に応じて所定の演算処理を行って、指令信号を制御装置１２，１９（又は１２’，１９’）に出力するような構成としてもよい。この場合も、上記同様の効果を得ることができる。

また、上記参考実施形態における制御装置１２，１９は、設定入力部で設定入力された制御圧力範囲に応じてモータ７，１４の回転数の上限値を変更する制御機能を有し、上記一実施形態における制御装置１２’，１９’は、圧力センサ１１，１８の検出圧力に応じてモータ７，１４の回転数の上限値を変更する制御機能を有する構成を説明してきたが、これら両方の制御機能を備えた制御装置としてもよい。このような変形例において、制御装置１２’’，１９’’は、例えば設定入力部で設定入力された制御圧力範囲に応じてモータ７，１４の回転数の上限値を変更する制御機能（第１の回転数上限モード）、圧力センサ１１，１８の検出圧力に応じてモータ７，１４の回転数の上限値を変更する制御機能（第２の回転数上限モード）、モータ７，１４の回転数の上限値を予め設定入力された設定値に固定する制御機能（第３の回転数上限モード）を有し、こられ３つのモードのいずれか１つを上記設定入力部（モード選択手段）で選択入力する。本変形例においては、上記実施形態同様の効果を得ることができるとともに、ユーザの多種多様なニーズに柔軟に対応することができる。

本発明の圧縮空気製造システムの参考施形態の全体構成を表す概略図である。本発明の圧縮空気製造システムの参考形態において圧縮機本体の吐出圧力及びインバータの出力周波数に対応する消費電力を表す特性図である。本発明の圧縮空気製造システムの参考形態の運転動作を表す図である。本発明の圧縮空気製造システムの一実施形態の運転動作を表す図である。本発明の圧縮空気製造システムの一実施形態において圧縮機本体の吐出圧力及びインバータの出力周波数に対応する消費電力を表す特性図である。

符号の説明

６圧縮機本体（圧縮機）
７モータ（電動機）
８インバータ
１１圧力センサ（圧力検出手段）
１２制御装置（圧力設定手段、運転制御手段）
１２’ 制御装置（運転制御手段、上限値補正手段）
１２’’ 制御装置（圧力設定手段、上限値設定手段、運転制御手段）
１３圧縮機本体（圧縮機）
１４モータ（電動機）
１５インバータ
１８圧力センサ（圧力検出手段）
１９制御装置（圧力設定手段、運転制御手段）
１９’ 制御装置（運転制御手段、上限値補正手段）
１９’’ 制御装置（圧力設定手段、上限値設定手段、運転制御手段）

Claims

複数の圧縮機と、
これら圧縮機をそれぞれ駆動する複数の電動機と、
これら電動機の回転数をそれぞれ可変制御する複数のインバータと、
圧縮空気供給先の必要風量の増減に応じて、前記複数の圧縮機のうちいずれか１つを、その回転数が上限値を越えないようにしつつ前記インバータを介し回転数可変制御によって運転するとともに、それ以外の他の圧縮機を、その回転数が固定された全負荷運転状態または停止状態に切り換えて運転する運転制御手段とを備えた圧縮空気製造システムにおいて、
前記圧縮機から吐出された圧縮空気の吐出圧力を検出する圧力検出手段と、
前記した回転数可変制御の圧縮機における回転数の上限値、及び前記した全負荷運転状態の圧縮機における固定回転数を、前記圧力検出手段で検出した圧力に応じて運転中に自動的に変更する上限値補正手段とを備えたことを特徴とする圧縮空気製造システム。
請求項１記載の圧縮空気製造システムにおいて、前記上限値補正手段は、前記した回転数可変制御の圧縮機における回転数の上限値、及び前記した全負荷運転状態の圧縮機における固定回転数を、前記電動機の消費電力が定格電力値以下となる範囲内で、前記圧力検出手段で検出した圧力に応じて運転中に自動的に変更することを特徴とする圧縮空気製造システム。
複数の圧縮機と、
これら圧縮機をそれぞれ駆動する複数の電動機と、
これら電動機の回転数をそれぞれ可変制御する複数のインバータと、
前記圧縮機から吐出される圧縮空気の制御圧力範囲を設定入力するための圧力設定手段と、
前記圧縮機から吐出された圧縮空気の吐出圧力を検出する圧力検出手段と、
前記複数の電動機の回転数の上限値をそれぞれ前記制御圧力範囲に応じて変更する第１の回転数上限モード、前記複数の電動機の回転数の上限値をそれぞれ前記圧力検出手段で検出した圧力に応じて運転中に自動的に変更する第２の回転数上限モード、前記複数の電動機の回転数の上限値をそれぞれ設定値に固定する第３の回転数上限モードのいずれか１つを選択入力するモード選択手段と、
このモード選択手段で選択入力されたモードで前記複数の圧縮機の回転数の上限値をそれぞれ設定する上限値設定手段と、
圧縮空気供給先の必要風量の増減に応じて、前記複数の圧縮機のうちいずれか１つを、回転数が前記上限値設定手段で設定された上限値を越えないようにしつつ前記インバータを介し回転数可変制御によって運転するとともに、それ以外の他の圧縮機を、回転数を前記上限値に固定した全負荷運転状態または停止状態に切り換えて運転する運転制御手段とを備えたことを特徴とする圧縮空気製造システム。