JP4512332B2

JP4512332B2 - 圧縮空気製造設備

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Publication number: JP4512332B2
Application number: JP2003274531A
Authority: JP
Inventors: 征和長谷; 洋幸松田; 優和青木
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2003-07-15
Filing date: 2003-07-15
Publication date: 2010-07-28
Anticipated expiration: 2023-07-15
Also published as: JP2005036723A

Description

本発明は、複数の空気圧縮機と、これらの空気圧縮機で生成した圧縮空気の除湿を行なうエアドライヤとを備えた圧縮空気製造設備に関する。

一般に、圧縮空気製造設備は、複数の空気圧縮機と、これら複数の空気圧縮機から吐出された圧縮空気を貯留する空気槽と、この空気槽内の圧力を検出する圧力検出手段と、この圧力検出手段の検出した圧力に基づき上記複数の空気圧縮機の吐出空気量及び運転台数を制御する制御手段とを有している。

このような構成の圧縮空気製造設備において、省エネルギ化を図るために、従来より、回転数制御を行う空気圧縮機を１台のみに限定し、その他の空気圧縮機については全負荷運転又は停止とする制御が行なわれている（例えば、特許文献１参照。）。ここでは、例えば供給先における使用空気量が減少する際には、その使用空気量の減少に合わせて回転数制御を行っている空気圧縮機の回転数を低下させ、使用空気量がその回転数制御された空気圧縮機分を要さない量まで減少したらその空気圧縮機を停止して、残りの空気圧縮機のうちのいずれか１台を回転数制御する。一方、供給先における使用空気量が増加する際には、その使用空気量の増加に合わせて回転数制御を行っている空気圧縮機の回転数を上昇させ、使用空気量が運転中の空気圧縮機のみでは足りない量まで増加したら、その空気圧縮機を全負荷運転とし、停止中の空気圧縮機のいずれか１台を起動して回転数制御する。このように空気圧縮機の運転台数制御を行なうことで、例えば複数の空気圧縮機の回転数を使用空気量に応じて同時に可変制御するような場合に比べて空気圧縮機の運転台数を少なくすることができるので、特に使用空気量が少ない領域において消費動力を小さくでき、省エネルギ化を図ることができる。

特開平１１−３４３９８６号公報

しかしながら、上記従来技術では以下のような課題が存在する。
すなわち、一般に圧縮空気製造設備は、複数の空気圧縮機で生成した圧縮空気の除湿を行なうエアドライヤを空気圧縮機と空気槽との間に有している。このエアドライヤは、通常、停止直後には凝縮器内の冷媒が泡状となっており、この状態で再起動をかけると凝縮器モータが過負荷となって停止してしまうことから、一旦停止してしまうと所定の時間経過した後でなければ再運転することができない。このため、上記従来技術の圧縮空気製造設備では、特許文献１には明確には記載されていないが、制御手段により空気圧縮機については運転台数の制御を行なっているがエアドライヤについては行っておらず、空気圧縮機が自動停止してもその空気圧縮機に係るエアドライヤについては運転状態のままとなっていた。したがって、更なる省エネルギ化を図る余地があった。

本発明は、上記従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、省エネルギ効果を向上することができる圧縮空気製造設備を提供することにある。

（１）上記目的を達成するために、本発明の圧縮空気製造設備は、圧縮機本体、この圧縮機本体を駆動する電動機、及びこの電動機の回転数を制御するインバータを有する複数の空気圧縮機と、これら複数の空気圧縮機から吐出された圧縮空気を貯留する空気槽と、この空気槽内の圧力を検出する圧力検出手段と、前記複数の空気圧縮機にそれぞれ設けられ、少なくとも前記圧縮機本体、前記電動機、及び前記インバータ以外の機器である第１の補機と、
前記複数の空気圧縮機と前記空気槽との間に設けられ、前記空気圧縮機から吐出された圧縮空気に所定の処理を行う第２の補機と、前記圧力検出手段で検出した圧力に基づき、前記複数の空気圧縮機の吐出空気量及び運転台数を制御すると共に、前記複数の空気圧縮機のうちの運転台数の制御で停止した空気圧縮機に設けられた前記第１の補機を停止することで、前記第１の補機の運転台数を制御する第１の制御手段とを備えるものとする。

本発明の圧縮空気製造設備においては、複数の空気圧縮機から吐出された圧縮空気を空気槽で貯留しつつ、この空気槽内の圧力を圧力検出手段で検出し、この検出圧に基づいて第１の制御手段で複数の空気圧縮機の吐出空気量及び運転台数を制御する。

このとき、本発明においては、複数の空気圧縮機にそれぞれ設けられ、少なくとも圧縮機本体、電動機、及びインバータ以外の機器である第１の補機と、複数の空気圧縮機と空気槽との間に設けられ、空気圧縮機から吐出された圧縮空気に所定の処理を行う第２の補機とのうち少なくともどちらかの補機についても第１の制御手段でその運転台数を制御する。すなわち、例えば圧縮空気の供給先における使用空気量が減少して空気圧縮機を停止した場合にはその空気圧縮機に係る第１及び第２の補機のうち少なくともどちらかを停止し、使用空気量が増加して停止中の空気圧縮機を起動した場合にはその空気圧縮機に係る第１及び第２の補機のうち停止した補機を起動するようにすることが可能である。

これにより、空気圧縮機の吐出空気量及び運転台数制御のみ行なっていた前述した従来技術の圧縮空気製造設備に比べ、停止した補機の分だけ消費動力を低減することができる。したがって、本発明によれば省エネルギ効果を向上することができる。

（２）上記目的を達成するために、また本発明の圧縮空気製造設備は、圧縮機本体、この圧縮機本体を駆動する電動機、及びこの電動機の回転数を制御するインバータを有する複数の空気圧縮機と、これら複数の空気圧縮機から吐出された圧縮空気を貯留する空気槽と、この空気槽内の圧力を検出する圧力検出手段と、前記複数の空気圧縮機と前記空気槽との間にそれぞれ設けられ、前記空気圧縮機から吐出された圧縮空気の除湿を行うエアドライヤと、前記圧力検出手段で検出した圧力に基づき、前記複数の空気圧縮機の吐出空気量及び運転台数を制御すると共に、前記運転台数制御で停止した空気圧縮機からの圧縮空気の除湿を行う前記エアドライヤを停止することで、前記エアドライヤの運転台数を制御する第２の制御手段とを備えるものとする。

（３）上記目的を達成するために、更に、本発明の圧縮空気製造設備は、圧縮機本体、この圧縮機本体を駆動する電動機、及びこの電動機の回転数を制御するインバータを有する複数の空気圧縮機と、これら複数の空気圧縮機から吐出された圧縮空気を貯留する空気槽と、この空気槽内の圧力を検出する圧力検出手段と、前記複数の空気圧縮機と前記空気槽との間にそれぞれ設けられ、前記空気圧縮機から吐出された圧縮空気の除湿を行うエアドライヤと、前記圧力検出手段で検出した圧力に基づき、前記複数の空気圧縮機の吐出空気量及び運転台数を制御すると共に、前記運転台数制御で停止した空気圧縮機からの圧縮空気の除湿を行う前記エアドライヤを停止することで、前記エアドライヤの運転台数を制御する第２の制御手段とを備え、前記第２の制御手段は、前記圧力検出手段で検出した圧力が予め設定した第１の圧力以上である場合に前記複数の空気圧縮機のうちの１台を停止し、この際に停止状態である前記空気圧縮機の台数が予め設定した所定の台数以上である場合には前記停止した空気圧縮機に係る前記エアドライヤを停止するものとする。

一般に、エアドライヤは停止直後には凝縮器内の冷媒が泡状となっており、この状態で再運転をかけると凝縮器モータが過負荷となって停止してしまうことから、一旦停止すると所定の時間経過した後でなければ再運転することができない。

本発明によれば、例えば圧縮空気の使用量が空気圧縮機１台分増減するのに要する時間が上記エアドライヤの再起動時間より短い場合等、使用空気量が急激に変化する場合に、エアドライヤを停止するための設定値（空気圧縮機の停止台数）を予め大きく設定しておくことで、エアドライヤを停止せずに空気圧縮機のみ運転・停止を行って運転台数を制御するようにすることができる。これにより、エアドライヤが停止状態のまま空気圧縮機が起動し、ドレンが供給先に流入してしまうといった事態を防止することができる。

（４）上記（３）において、さらに好ましくは、前記第２の制御手段は、前記圧力検出手段で検出した圧力が予め設定した第２の圧力以下であり、且つ最も停止状態の長い前記エアドライヤの停止時間が予め設定した第１の時間以上である場合に、前記最も停止状態の長いエアドライヤ及びこのエアドライヤに係る前記空気圧縮機を起動するものとする。

上記（３）で述べたように、一般にエアドライヤは停止後所定の再起動時間（ここでは第１の時間）が経過した後でなければ再運転することができない。
本発明によれば、最も停止状態の長いエアドライヤの停止時間が第１の時間以上である場合に、そのエアドライヤ及びこのエアドライヤに係る空気圧縮機を起動するようにするので、エアドライヤの凝縮機モータが過負荷となって停止してしまうといったような事態を防止することができる。

（５）上記（３）において、また好ましくは、前記第２の制御手段は、前記圧力検出手段で検出した圧力が予め設定した第２の圧力以下であり、且つ最も停止状態の長い前記エアドライヤの停止時間が予め設定した第１の時間以上である場合に前記最も停止状態の長いエアドライヤを起動し、且つ最も停止状態の長い前記空気圧縮機の停止時間が予め設定した第２の時間以上である場合に前記最も停止状態の長い空気圧縮機を起動するものとする。

（６）上記（３）において、また好ましくは、前記前記第２の制御手段は、前記圧力検出手段で検出した圧力が予め設定した第２の圧力以下であり、且つ、最も停止状態の長い前記エアドライヤの停止時間が予め設定した第１の時間以上及び最も停止状態の長い前記空気圧縮機の停止時間が予め設定した第２の時間以上である場合に、最も停止状態の長い前記エアドライヤ及びこのエアドライヤに係る前記空気圧縮機を起動するものとする。

（７）上記（３）において、また好ましくは、前記第２の制御手段は、前記圧力検出手段で検出した圧力が予め設定した第２の圧力以下であり、且つ最も停止状態の長い前記エアドライヤの停止時間が予め設定した第１の時間以上である場合に前記最も停止状態の長いエアドライヤを起動し、このエアドライヤの起動後予め設定した第３の時間が経過した場合に前記起動したエアドライヤに係る空気圧縮機を起動するものとする。

通常、エアドライヤは起動してから除湿機能を発揮するまでに例えば３分程度の所定の時間を要する。
本発明によれば、エアドライヤを再起動した後第３の時間（例えば３分程度）経過した後に空気圧縮機を再起動することによって、エアドライヤが除湿機能を発揮し始めた後に空気圧縮機を起動することが可能である。したがって、空気圧縮機の起動と同時に除湿した圧縮空気を供給することができる。

本発明によれば、第１の制御手段で複数の空気圧縮機の吐出空気量及び運転台数を制御すると共に、第１の補機及び第２の補機のうち少なくともどちらかについても運転台数を制御する。これにより、使用空気量が減少した際に停止した補機の分だけ消費動力を低減することができ、省エネルギ効果を向上することができる。

以下、本発明の圧縮空気製造設備の一実施の形態を図１乃至図５を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の圧縮空気製造設備の一実施の形態の全体構成を表す全体構成図である。なお、この図１において、実線の矢印は電気信号の流れ、破線の矢印は圧縮空気の流れ、１点鎖線の矢印はドレンの流れを示している。

この図１において、本実施の形態の圧縮空気製造設備は、５台の空気圧縮機ユニット１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅと、これら空気圧縮機ユニット１Ａ乃至１Ｅから吐出された圧縮空気を貯留する空気槽２と、この空気槽２内の圧力を検出する圧力センサ３と、各空気圧縮機ユニット１Ａ乃至１Ｅと空気槽２との間にそれぞれ設けられ、各空気圧縮機ユニット１Ａ乃至１Ｅから吐出された圧縮空気の除湿をそれぞれ行うエアドライヤユニット４Ａ乃至４Ｅと、上記圧力センサ３で検出した圧力に基づき、空気圧縮機ユニット１Ａ乃至１Ｅの吐出空気量及び運転台数を制御すると共に、エアドライヤユニット４Ａ乃至４Ｅの運転台数を制御する制御装置５とを備えている。このように、本圧縮空気製造設備は空気圧縮機ユニット及びエアドライヤユニットからなる圧縮空気製造系統をＡ乃至Ｅの５系統有しているが、これら５系統は同様な構成であるため、以下、説明を簡単にするために、空気圧縮機ユニット１Ａ乃至１Ｅを単に圧縮空気ユニット１、エアドライヤユニット４Ａ乃至４Ｅを単にエアドライヤユニット４といったように適宜簡略化して説明する。

各空気圧縮機ユニット１は、空気を圧縮する圧縮機本体６（６Ａ乃至６Ｅ）と、これら圧縮機本体６を駆動する電動機７（７Ａ乃至７Ｅ）と、これら電動機７の回転数を制御するインバータを含む制御装置８（８Ａ乃至８Ｅ）と、上記圧縮機本体６の吐出側に設けた逆止弁９（９Ａ乃至９Ｅ）と、これら逆止弁９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圧力を検出してその検出圧を上記インバータを含む制御装置８にそれぞれ出力する圧力センサ（圧力スイッチでもよい）１０（１０Ａ乃至１０Ｅ）とをそれぞれ備えている。

各エアドライヤユニット４は、空気圧縮機ユニット１から吐出される圧縮空気の除湿を行うエアクーラ１３（１３Ａ乃至１３Ｅ）と、これらエアクーラ１３の運転・停止を行う制御装置１４（１４Ａ乃至１４Ｅ）とをそれぞれ備えている。上記エアクーラ１３から摘出したドレンは、エアドライヤユニット４の外部へ排出されるようになっている。

各エアドライヤユニット４で除湿された圧縮空気は合流した後に空気槽２で貯留され、この空気槽２から圧縮空気使用ラインへと供給されるようになっている。また、空気槽２内の圧縮空気の圧力は圧力センサ３で検出され、その検出圧は制御装置５に出力されるようになっている。なお、この圧力センサ３を設けずに、各空気圧縮機ユニット１内に設けた圧力センサ１０で検出した検出圧を制御装置５に入力するようにしてもよい。

制御装置５と各空気圧縮機ユニット１のインバータを含む制御装置８及び各エアドライヤユニット４の制御装置１４とは、外部操作信号配線１５，１６（１５ａ乃至１５ｅ，１６ａ乃至１６ｅ）及び運転アンサー信号配線１７，１８（１７ａ乃至１７ｅ，１８ａ乃至１８ｅ）によって接続されている。すなわち、上記外部操作信号配線１５を介して制御装置５から各空気圧縮機ユニット１のインバータを含む制御装置８に対し運転・停止及び回転数を制御するための操作信号がそれぞれ入出力されるようになっており、外部操作信号配線１６を介して制御装置５から各エアドライヤユニット４の制御装置１４に対し運転・停止するための操作信号がそれぞれ入出力されるようになっている。また、運転アンサー信号配線１７を介して各空気圧縮機ユニット１のインバータを含む制御装置８から制御装置５に対しアンサーバック信号（すなわち運転したという電気信号）がそれぞれ入出力されるようになっており、運転アンサー信号配線１８を介して各エアドライヤユニット４の制御装置１４から制御装置５に対しアンサーバック信号がそれぞれ入出力されるようになっている。

なお、これら外部操作信号配線１５，１６と運転アンサー信号配線１７，１８の通信手段としては、例えばリレー等のＯＮ・ＯＦＦ信号や、電圧や電流の変化で判断するアナログ信号、又はＲＳ２３２ＣやＲＳ４８５のようなデジタル信号等、どの手段を用いても構わない。また、上記では外部操作信号及びアンサーバック信号について入出力するようにしたが、これに限らず、例えば故障信号を入出力するための故障信号配線を設け、各空気圧縮機ユニット１及び各エアドライヤユニット４が故障した場合に制御装置５の盤面に故障表示をしたり、エアドライヤユニット４のうちいずれかが故障した場合にその故障したエアドライヤユニットに係る空気圧縮機ユニット１を停止するように制御し、ドレンが圧縮空気使用ラインに流れ込むのを防止できるようにしてもよい。またさらに、上記では制御装置５と、各空気圧縮機ユニット１のインバータを含む制御装置８と、各エアドライヤユニット４の制御装置１４とを別体として設けているが、これらをまとめて１つの制御装置とし、上記電気信号の入出力を制御装置内で演算するようにしてもよい。

次に、制御装置５の制御内容について説明する。図２は制御装置５の制御機能のうちエアドライヤユニット４の運転台数の制御に係る制御内容を表すフローチャートである。なお、以下、制御内容を説明するにあたり、空気圧縮機ユニット１Ａ乃至１Ｅを空気圧縮機１号機乃至５号機、エアドライヤユニット４Ａ乃至４Ｅをエアドライヤ１号機乃至５号機と適宜記載する。

この図２において、まずステップ１０では変数ｎ１，ｎ２の変更順の設定を行う。この変数ｎ１，ｎ２は、空気圧縮機ユニット１及びエアドライヤユニット４の自動停止を行う順番を号機で示すものであり、本実施の形態ではどちらも１号機から５号機の順となるように設定されている。

次のステップ２０では、上記変数ｎ１，ｎ２の初期値、エアドライヤユニット４の停止時間Ｔ１、自動停止中の空気圧縮機ユニット１の台数Ｎ、及びエアドライヤユニット４の再起動後、空気圧縮機ユニット１を再起動するまでの時間Ｔ２の設定を行う。なお、上記Ｔ１はエアドライヤユニット４を一旦停止した後問題なく再起動するために必要な時間である。すなわち、通常、エアドライヤユニット４は停止直後には凝縮器（図示せず）内の冷媒が泡状となっており、この状態で再起動をかけると凝縮器モータ（図示せず）が過負荷となって停止してしまうことから、停止後Ｔ１経過した後に再起動するようにしたものである。また、Ｎはエアドライヤユニット４の自動停止を行うための条件として使用する設定値（自動停止状態の空気圧縮機ユニット１の台数）であり、Ｔ２はエアドライヤユニット４が再起動した後除湿機能を発揮するために必要な時間である。本実施の形態では、ｎ１＝１（空気圧縮機１号機）、ｎ２＝１（エアドライヤ１号機）、Ｔ１＝５（分）、Ｎ＝１（台）、Ｔ２＝３（分）に設定されている。

なお、先のステップ１０及びこのステップ２０における設定項目（ｎ１，ｎ２，Ｔ１，Ｎ，Ｔ２）は、通常、圧縮空気製造設備起動前に予め操作者によって例えば制御装置５の盤面等から入力して行われるものであり、任意に変更することが可能である（運転中に変更できるようにしてもよい）。

次のステップ３０では、空気圧縮機ユニット１が１台停止する条件が確立したかどうかを判定する。すなわち、供給先における圧縮空気使用量が減少して空気圧縮機ユニット１のうちの１台分の吐出量が必要なくなったかどうか、具体的には圧力センサ３で検出した空気槽２内の検出圧が予め設定したしきい値Ｐ_０以上であるかどうかを判定する。停止条件が確立した場合には次のステップ４０に移り、確立しなければ後述のステップ１４０に移る。

ステップ４０では、空気圧縮機ｎ１号機のインバータを含む制御装置８に停止信号を出力し、空気圧縮機ｎ１号機を自動停止して次のステップ５０に移る。

ステップ５０では、ｎ１＝ｎ１＋１として次のステップ６０に移る。

ステップ６０では、上記ステップ５０で演算したｎ１の値が台数制御されている空気圧縮機ユニット１の全台数（本実施の形態では５）より大きいかどうかを判定する。ｎ１＞５であれば判定が満たされて次のステップ７０に移る。ｎ１≦５であれば判定が満たされずに後述のステップ８０に移る。

ステップ７０では、ｎ１＝１として次のステップ８０に移る。
なお、上記のステップ５０，６０，７０では、次に自動停止する空気圧縮機の号機を、前回自動停止させた空気圧縮機が１号機であれば２号機に、２号機であれば３号機に、３号機であれば４号機に、４号機であれば５号機に、また５号機であれば１号機に戻す演算を行うようになっている。

ステップ８０では、自動停止中の空気圧縮機ユニット１の台数がＮ以上であるかどうかを判定する。Ｎ以上であれば判定が満たされて次のステップ９０に移る。Ｎ未満であれば判定が満たされずに後述のステップ１４０に移る。

ステップ９０では、エアドライヤｎ２号機の制御装置１４に停止信号を出力し、エアドライヤｎ２号機を自動停止して次のステップ１００に移る。

ステップ１００では、上記ステップ９０で自動停止したエアドライヤｎ２号機の停止時間のカウントを開始して次のステップ１１０に移る。

ステップ１１０では、ｎ２＝ｎ２＋１として次のステップ１２０に移る。

ステップ１２０では、上記ステップ１１０で演算したｎ２の値が台数制御されているエアドライヤユニット４の全台数（本実施の形態では５）より大きいかどうかを判定する。ｎ２＞５であれば判定が満たされて次のステップ１３０に移る。ｎ２≦５であれば判定が満たされずに後述のステップ１４０に移る。

ステップ１３０では、ｎ２＝１として次のステップ１４０に移る。
なお、上記のステップ１１０，１２０，１３０では、次に自動停止するエアドライヤの号機を、前回自動停止させたエアドライヤが１号機であれば２号機に、２号機であれば３号機に、３号機であれば４号機に、４号機であれば５号機に、また５号機であれば１号機に戻す演算を行うようになっている。

ステップ１４０では、空気圧縮機ユニット１が１台運転（再起動）する条件が確立したかどうかを判定する。すなわち、供給先における圧縮空気使用量が増加して運転中の空気圧縮機ユニット１のみでは吐出量が足りなくなったかどうか、具体的には圧力センサ３で検出した空気槽２内の圧力が予め設定したしきい値Ｐ_１以下であるかどうかを判定する。運転条件が確立した場合には次のステップ１５０に移り、確立しなければ先のステップ３０に戻る。

ステップ１５０では、自動停止中の空気圧縮機ユニット１のうち最も停止状態の長い空気圧縮機ユニット１に係る（すなわち、対となる、言い換えると同号機（同系統）である）エアードライヤユニット４が停止中であるかどうかを判定する。停止中であれば判定が満たされて後述のステップ１７０に移り、運転中であれば判定が満たされずに次のステップ１６０に移る。

ステップ１６０では、最も停止状態の長い空気圧縮機ユニット１のインバータを含む制御装置８に運転信号を出力し、その空気圧縮機ユニット１を自動再起動して先のステップ３０に戻る。

ステップ１７０では、自動停止中のエアドライヤユニット４のうち最も停止状態の長いエアドライヤユニット４の停止時間がＴ１（ここでは５分）以上であるかどうかを判定する。なお、Ｔ１は先のステップ２０で設定したエアドライヤユニット４を問題なく再起動するために必要な停止時間である。Ｔ１以上である場合は判定が満たされて次のステップ１８０に移る。Ｔ１未満である場合は判定が満たされずに先のステップ３０に戻る。

ステップ１８０では、自動停止中のエアドライヤユニット４のうち最も停止状態の長いエアドライヤユニット４の制御装置１４に運転信号を出力し、そのエアドライヤユニット４を自動再起動して次のステップ１９０に移る。

ステップ１９０では、上記ステップ１８０でエアドライヤユニット４を再起動してからの経過時間がＴ２（ここでは３分）以上であるかどうかを判定する。なお、Ｔ２は先のステップ２０で設定したエアドライヤユニット４が再起動後除湿機能を発揮するために必要な時間である。Ｔ２以上である場合は判定が満たされて次のステップ２００に移る。Ｔ２未満である場合はＴ２を経過するまでこのステップ１９０を繰り返す。

ステップ２００では、先のステップ１８０で再起動したエアドライヤユニット４に係る空気圧縮機ユニット１のインバータを含む制御装置８に運転信号を出力し、その空気圧縮機ユニット１を自動再起動して先のステップ３０に戻る。

なお、上記では空気圧縮機ユニット１の停止時間についての条件を設けていないが、例えば空気圧縮機の停止時間Ｔ３をステップ２０で設定するようにしておき、エアドライヤ再起動後Ｔ２以上経過しており、且つ最も停止状態の長い空気圧縮機の停止時間がこのＴ３以上である場合に、その空気圧縮機を再起動するように制御してもよい（通常、空気圧縮機ユニット１は自動停止後１分程度経過すれば再起動可能である）。

以上において、空気圧縮機ユニット１Ａ乃至１Ｅは特許請求の範囲各項記載の空気圧縮機を構成し、圧力センサ３は空気槽内の圧力を検出する圧力検出手段を構成し、エアドライヤユニット４Ａ乃至４Ｅは空気圧縮機から吐出された圧縮空気に所定の処理を行う第２の補機を構成すると共に、請求項２記載の空気圧縮機から吐出された圧縮空気の除湿を行うエアドライヤをも構成し、制御装置５は第１の補機及び第２の補機のうち少なくともどちらかの運転台数を制御する第１の制御手段を構成すると共に、請求項２記載のエアドライヤの運転台数を制御する第２の制御手段を構成する。

また、しきい値Ｐ_０は請求項３記載の予め設定した第１の圧力に相当し、しきい値Ｐ_１は請求項４記載の予め設定した第２の圧力に相当する。また、停止時間Ｔ１は請求項４乃至６記載の予め設定した第１の時間に相当し、停止時間Ｔ３は請求項５及び６記載の予め設定した第２の時間に相当し、時間Ｔ２は請求項７記載第３の時間に相当する。

次に、上記構成の本発明の圧縮空気製造設備の一実施の形態の動作及び作用を以下に説明する。なお、以下においては、供給先における圧縮空気の使用量を、空気圧縮機ユニット１台分の吐出量を１００％として０％〜５００％（空気圧縮機ユニット１Ａ乃至１Ｅの５台分の吐出量）の使用空気量比で記載する。

圧縮空気の使用量が５００％である場合、制御装置５による制御は図２中ステップ１０〜ステップ３０に進み、ステップ３０及びステップ１４０の判定が満たされないため、その後はステップ３０→ステップ１４０→ステップ３０を繰り返す。

圧縮空気の使用量が４００％に減少すると、ステップ３０の判定が満たされてステップ４０に移り、空気圧縮機１号機（空気圧縮機ユニット１Ａ）が自動停止する。その後、ステップ５０〜ステップ８０に進み、空気圧縮機１号機が停止中であるのでステップ８０の判定が満たされてステップ９０に移り、エアドライヤ１号機（エアドライヤユニット４Ａ）が自動停止する。その後、ステップ１００〜ステップ１４０に進み、ステップ１４０の判定は満たされないのでステップ３０に戻る。このようにして、空気圧縮機ユニット１Ａ及びエアドライヤユニット４Ａが停止した後、ステップ３０→ステップ１４０→ステップ３０を繰り返す。

その後、圧縮空気の使用量が３００％から０％まで減少すると、上記と同様の動作により順次、空気圧縮機ユニット１及びエアドライヤユニット４が自動停止し、５系統全ての空気圧縮機ユニット１及びエアドライヤユニット４が停止状態となる。

次に、圧縮空気の使用量が０％から１００％に増加すると、ステップ１４０の判定が満たされてステップ１５０に移る。このとき、最も長く停止している空気圧縮機１号機（空気圧縮機ユニット１Ａ）と対となるエアドライヤ１号機（エアドライヤユニット４Ａ）は自動停止中であるので、ステップ１５０の判定は満たされてステップ１７０に移る。エアドライヤ１号機が停止してから５分以上経過している場合にはステップ１７０の判定が満たされてステップ１８０でエアドライヤ１号機（エアドライヤユニット４Ａ）が自動再起動する。この再起動後、３分経過するとステップ１９０の判定が満たされてステップ２００に移り、空気圧縮機１号機（空気圧縮機ユニット１Ａ）が自動再起動する。このようにして空気圧縮機ユニット１Ａ及びエアドライヤユニット４Ａが再起動した後、ステップ３０に戻り、ステップ３０→ステップ１４０→ステップ３０を繰り返す。

その後、圧縮空気の使用量が１００％から５００％まで増加すると、上記と同様の動作により順次、エアドライヤユニット４及び空気圧縮機ユニット１が自動再起動し、５系統全ての空気圧縮機ユニット１及びエアドライヤユニット４が運転状態となる。

以上のような動作を行う本実施の形態の圧縮空気製造設備の消費電力低減効果を、エアドライヤユニット４については運転台数の制御を行わず、空気圧縮機ユニット１についてのみ吐出空気量及び運転台数の制御を行う前述した従来技術のような構造である比較例を用いて以下に説明する。図３はこの比較例における使用空気量と消費電力との関係を示した動力特性図であり、図４は本実施の形態の圧縮空気製造設備の動力特性図であり、図５はこれらを比較した動力特性図である。なお、これら図３乃至図５は、空気圧縮機及びエアドライヤの消費電力にのみ着目したものであり、その他の機器についての消費電力については考慮していない。

この図３に示すように、比較例ではエアドライヤユニット４については運転を継続した状態であるので、例えば圧縮空気の使用量が５００％から４００％に減少して空気圧縮機１号機が停止しても、消費電力は２〜５号機までの空気圧縮機及びエアドライヤの電力にエアドライヤ１号機分を足した電力となる。したがって、使用空気量が４００％から０％まで減少して空気圧縮機２，３，４，５号機が順次停止し、全ての空気圧縮機が停止状態となっても、エアドライヤ１〜５号機は運転状態であるためエアドライヤ５台分の電力を消費することとなる。

これに対し、本実施の形態によれば、圧縮空気の使用量が例えば５００％から４００％に減少した場合には空気圧縮機１号機及びエアドライヤ１号機を共に自動停止するので、図４に示すように消費電力は２〜５号機までの空気圧縮機及びエアドライヤの電力のみとなる。したがって、使用空気量が４００％から０％まで減少した場合には、空気圧縮機２，３，４，５号機及びエアドライヤ２，３，４，５号機が順次停止し、５系統全ての空気圧縮機及びエアドライヤを停止状態として消費電力を０にすることが可能である。

これにより、図５に示すように比較例よりも停止したエアドライヤの分だけ消費電力を低減することができる。したがって、本実施の形態によれば省エネルギ効果を向上することができ、特に圧縮空気の使用量が小さい領域においてその省エネルギ効果は大きくなる。

なお、供給先における圧縮空気の使用量が空気圧縮機１台分増減するのに要する時間が例えば１．５分程度といったように、エアドライヤの再起動時間（本実施の形態では５分）より短くなるような場合も考えられる。このように使用空気量が急激に変化する場合、使用空気量が減少後に増加するとエアドライヤが再起動できず、エアドライヤが停止状態のまま空気圧縮機が起動して、ドレンが圧縮空気使用ラインに流入してしまうといった事態が生じうる。このような場合には、Ｎの設定を大きくすることで対応することが可能である。

すなわち、例えば使用空気量が５００％から３００％の範囲内を急激に増減する場合でエアドライヤを停止したくないときには、Ｎを３以上に設定する。このときの制御装置５による制御内容は、次のようになる。使用空気量が５００％から４００％に減少すると、ステップ３０の判定が満たされてステップ４０で空気圧縮機１号機が自動停止し、ステップ５０〜ステップ８０に進む。このとき、自動停止中の空気圧縮機は１台であるのでステップ８０の判定が満たされずにステップ１４０へ移り、ステップ３０に戻る。その後、使用空気量が４００％から３００％に減少すると、再度ステップ３０の判定が満たされてステップ４０で空気圧縮機２号機が自動停止し、ステップ５０〜ステップ８０へと進むが、自動停止中の空気圧縮機が２台であるのでステップ８０の判定は満たされずにステップ１４０に移り、ステップ１４０→ステップ３０→ステップ１４０を繰り返す。このようにして、エアドライヤが停止せずに空気圧縮機についてのみ１，２号機が停止する。

そして、使用空気量が３００％から４００％に増加すると、ステップ１４０の判定が満たされてステップ１５０に移る。ここで、空気圧縮機１号機に係る（対となる）エアドライヤ１号機は運転中であるので、ステップ１５０の判定が満たされずにステップ１６０に移り、空気圧縮機１号機を再起動してステップ３０に戻る。使用空気量が４００％から５００％に増加すると、同様にして空気圧縮機２号機が再起動する。

このように、本実施の形態によれば、Ｎを大きく設定しておくことで、エアドライヤユニット４の台数制御を行わずに空気圧縮機ユニット１のみ台数制御を行うようにすることができる。このようにすることで、上述したようなエアドライヤユニット４が停止状態のまま空気圧縮機ユニット１が起動してドレンが圧縮空気使用ラインに流入するといった事態を防止することができる。

さらに、本実施の形態によれば、エアドライヤユニット４が再起動してから時間Ｔ２（本実施の形態では３分）が経過した後に空気圧縮機ユニット１を再起動する。これは、通常、エアドライヤユニット４は起動してから除湿機能を発揮するまでに所定の時間を要するためであり、このように制御することで、エアドライヤユニット４が性能を発揮し始めた後に空気圧縮機ユニット１を起動することができる。したがって、空気圧縮機ユニット１の起動と同時に除湿した圧縮空気を供給先に供給することができる。

なお、上記本発明の圧縮空気製造設備の一実施の形態においては、補機としてエアドライヤユニット４の運転台数の制御を行うようにしたが、これに限らない。すなわち、空気圧縮機ユニット１の外部の補機としては、例えば低温の圧縮空気を供給する必要がある場合に、各空気圧縮機ユニット１から吐出された圧縮空気を冷却するために各空気圧縮機ユニット１と空気槽２との間にそれぞれ設けた冷却ユニット等の運転台数を制御するようにしてもよい。また、空気圧縮機ユニット１の内部の補機としては、例えば各空気圧縮機ユニット１内（電動機７等）を冷却するために設けた冷却ファン等の運転台数を制御するようにしてもよい。なお、この場合の冷却ファンは、請求項１記載の第１の補機を構成するものである。

本発明の圧縮空気製造設備の一実施の形態の全体構成を表す全体構成図である。本発明の圧縮空気製造設備の一実施の形態を構成する制御装置の制御機能のうち、エアドライヤユニットの運転台数の制御に係る制御内容を表すフローチャートである。エアドライヤユニットについては運転台数の制御を行わず、空気圧縮機ユニットについてのみ吐出空気量及び運転台数の制御を行う構造の比較例における、使用空気量と消費電力との関係を示した動力特性図である。本発明の圧縮空気製造設備の一実施の形態の動力特性図である。本発明の圧縮空気製造設備の一実施の形態と比較例との動力特性を比較した図である。

符号の説明

１Ａ〜１Ｅ空気圧縮機ユニット（空気圧縮機）
２空気槽
３圧力センサ（圧力検出手段）
４Ａ〜４Ｅエアドライヤユニット（第２の補機；エアドライヤ）
５制御装置（第１の制御手段；第２の制御手段）
６Ａ〜６Ｅ圧縮機本体
７Ａ〜７Ｅ電動機
８Ａ〜８Ｅインバータを含む制御装置

Claims

圧縮機本体、この圧縮機本体を駆動する電動機、及びこの電動機の回転数を制御するインバータを有する複数の空気圧縮機と、
これら複数の空気圧縮機から吐出された圧縮空気を貯留する空気槽と、
この空気槽内の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記複数の空気圧縮機にそれぞれ設けられ、少なくとも前記圧縮機本体、前記電動機、及び前記インバータ以外の機器である第１の補機と、
前記複数の空気圧縮機と前記空気槽との間に設けられ、前記空気圧縮機から吐出された圧縮空気に所定の処理を行う第２の補機と、
前記圧力検出手段で検出した圧力に基づき、前記複数の空気圧縮機の吐出空気量及び運転台数を制御すると共に、前記複数の空気圧縮機のうちの運転台数の制御で停止した空気圧縮機に設けられた前記第１の補機を停止することで、前記第１の補機の運転台数を制御する第１の制御手段とを備えた
ことを特徴とする圧縮空気製造設備。
圧縮機本体、この圧縮機本体を駆動する電動機、及びこの電動機の回転数を制御するインバータを有する複数の空気圧縮機と、
これら複数の空気圧縮機から吐出された圧縮空気を貯留する空気槽と、
この空気槽内の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記複数の空気圧縮機と前記空気槽との間にそれぞれ設けられ、前記空気圧縮機から吐出された圧縮空気の除湿を行うエアドライヤと、
前記圧力検出手段で検出した圧力に基づき、前記複数の空気圧縮機の吐出空気量及び運転台数を制御すると共に、前記運転台数制御で停止した空気圧縮機からの圧縮空気の除湿を行う前記エアドライヤを停止することで、前記エアドライヤの運転台数を制御する第２の制御手段とを備えた
ことを特徴とする圧縮空気製造設備。
圧縮機本体、この圧縮機本体を駆動する電動機、及びこの電動機の回転数を制御するインバータを有する複数の空気圧縮機と、
これら複数の空気圧縮機から吐出された圧縮空気を貯留する空気槽と、
この空気槽内の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記複数の空気圧縮機と前記空気槽との間にそれぞれ設けられ、前記空気圧縮機から吐出された圧縮空気の除湿を行うエアドライヤと、
前記圧力検出手段で検出した圧力に基づき、前記複数の空気圧縮機の吐出空気量及び運転台数を制御すると共に、前記運転台数制御で停止した空気圧縮機からの圧縮空気の除湿を行う前記エアドライヤを停止することで、前記エアドライヤの運転台数を制御する第２の制御手段とを備え、
前記第２の制御手段は、前記圧力検出手段で検出した圧力が予め設定した第１の圧力以上である場合に前記複数の空気圧縮機のうちの１台を停止し、この際に停止状態である前記空気圧縮機の台数が予め設定した所定の台数以上である場合には前記停止した空気圧縮機に係る前記エアドライヤを停止する
ことを特徴とする圧縮空気製造設備。
請求項３記載の圧縮空気製造設備において、
前記第２の制御手段は、前記圧力検出手段で検出した圧力が予め設定した第２の圧力以下であり、且つ最も停止状態の長い前記エアドライヤの停止時間が予め設定した第１の時間以上である場合に、前記最も停止状態の長いエアドライヤ及びこのエアドライヤに係る前記空気圧縮機を起動する
ことを特徴とする圧縮空気製造設備。
請求項３記載の圧縮空気製造設備において、
前記第２の制御手段は、前記圧力検出手段で検出した圧力が予め設定した第２の圧力以下であり、且つ最も停止状態の長い前記エアドライヤの停止時間が予め設定した第１の時間以上である場合に前記最も停止状態の長いエアドライヤを起動し、且つ最も停止状態の長い前記空気圧縮機の停止時間が予め設定した第２の時間以上である場合に前記最も停止状態の長い空気圧縮機を起動する
ことを特徴とする圧縮空気製造設備。
請求項３記載の圧縮空気製造設備において、
前記第２の制御手段は、前記圧力検出手段で検出した圧力が予め設定した第２の圧力以下であり、且つ、最も停止状態の長い前記エアドライヤの停止時間が予め設定した第１の時間以上及び最も停止状態の長い前記空気圧縮機の停止時間が予め設定した第２の時間以上である場合に、最も停止状態の長い前記エアドライヤ及びこのエアドライヤに係る前記空気圧縮機を起動する
ことを特徴とする圧縮空気製造設備。
請求項３記載の圧縮空気製造設備において、
前記第２の制御手段は、前記圧力検出手段で検出した圧力が予め設定した第２の圧力以下であり、且つ最も停止状態の長い前記エアドライヤの停止時間が予め設定した第１の時間以上である場合に前記最も停止状態の長いエアドライヤを起動し、このエアドライヤの起動後予め設定した第３の時間が経過した場合に前記起動したエアドライヤに係る空気圧縮機を起動する
ことを特徴とする圧縮空気製造設備。