JP4976704B2 - 圧縮空気の圧力切替システム - Google Patents

Description

本発明は、圧力の異なる圧縮空気供給ラインに対して、バックアップ用のバックアップ機を含む複数のコンプレッサの圧力設定と配管系統とを切り替えて、複数のコンプレッサのローテーション運転をして運転時間の平準化及び省エネルギー化が可能な圧縮空気の圧力切替システムに関する。

従来、発電所や製造工場などでは、複数の空気圧縮機（コンプレッサと同義）により高圧又は低圧用の圧縮空気を供給する圧縮空気供給ラインが設けられており、供給される圧縮空気は、工業用オイルフリーライン、静電・高級塗装、精密空気圧機器等に利用されている。

空気圧縮機は、最適なローテーション運転による運転時間の平準化でシステム全体としての寿命の向上が図られ、また、空気圧縮機の台数制御により負荷に対応した効率的な運転をすることにより空気圧縮機の動作電力の節電が図られている（例えば、特許文献１及び２）。

この種の圧縮空気を供給する装置として以下の提案がある。
特開昭６１−９９８９２号公報では、計装用圧縮空気系負荷の１００％容量を持つ第１の空気圧縮機と、所内用圧縮空気系の最大負荷の５０％容量を持つ第２の空気圧縮機と、第１の空気圧縮機における計装用圧縮空気系負荷の不足分を補い、かつ、所内用圧縮空気系の最大負荷の５０％以上の容量を持つ第３の空気圧縮機と、これら３つの空気圧縮機と配管を介して接続された空気貯槽と、この空気貯槽と配管を介して並列に接続された除湿装置と、空気貯槽に接続され、この空気貯槽内の圧力が運転時に一定値より低下した場合、第３の空気圧縮機を起動させる圧力スイッチとからなる圧縮空気製造装置が示されており、計装用圧縮空気系と所内用圧縮空気系とを一体化させて、コンパクトな圧縮空気製造装置にしている（特許文献３）。

また、特開平４−２８７８８４号公報に示す例では、プラントの一ユニットに対して所内用空気圧縮機・制御用空気圧縮機が各々複数台で構成される空気圧縮機設備において、所内用及び制御用空気圧縮機を共用化している（特許文献４）。

さらに、特開２００３−６５４９８号公報には、メインコンプレッサと、そのメインコンプレッサと配管で連結されるメインタンクと、そのメインタンクと連結され、途中にエア取り出し用の分岐を有する複数本のエア供給装置と、それらのエア供給配管の端末部に共通管を介して連結されるサブタンクと、そのサブタンクに連結されているサブコンプレッサと、メインコンプレッサおよびサブコンプレッサをそれぞれ単独で、または同時に運転させるコントローラを備える圧縮空気の供給設備が示されている（特許文献５）。

また、特開２００４−３１７１７０号公報に示す例では、計装空気系、サービス空気系、窒素ガス供給系の間で、コンプレッサを共有設備とすると共に、圧縮ガス供給系と共有コンプレッサとの間を合流配管で接続し、この合流配管に設けたバッファタンク内の圧力を測定するか、または合流配管内の圧力を測定することにより負荷の変動に応じたコンプレッサの運転制御を行っている（特許文献６）。

特開２００５−４８７５５号公報 特開２０００−２８３０５３号公報 特開昭６１−９９８９２号公報 特開平４−２８７８８４号公報 特開２００３−６５４９８号公報 特開２００４−３１７１７０号公報

しかしながら、上記特許文献１〜６に示すような従来の装置では、高圧用コンプレッサを設置して高圧系圧縮空気供給ラインに送気し、低圧系圧縮空気供給ラインには高圧系圧縮空気供給ラインから減圧して使用するようにするか、又は高圧用及び低圧用それぞれのコンプレッサを設置して高圧系圧縮空気供給ライン又は低圧系圧縮空気供給ラインに送気している。

前者にあっては、コンプレッサが複数台ある場合、コンプレッサ本体のローテーション運転は可能であり、このローテーション運転により機器の運転時間の平準化を図ることができる。
また相互のバックアップも可能であるが、全部のコンプレッサが高圧運転をするため動力コストが高くなり、省エネルギー性に改善の余地がある。
したがって、高圧系圧縮空気を低圧に減圧して使用するのは、省エネルギー性の点であまり良くない。

後者にあっては、バックアップ機をそれぞれの圧縮空気供給ラインに設置すると初期コスト高になるため、高圧系圧縮空気供給ラインにバックアップ機を設置し、この高圧系から低圧系圧縮空気供給ラインへ減圧する方式が一般的である。この低圧系圧縮空気供給ラインにバックアップ機を設けない減圧方式の場合、低圧用コンプレッサは、高圧側の負荷をまかなえないためバックアップ機を含むローテーション運転ができず、高圧用と低圧用のコンプレッサに運転時間の差が生じてしまう。
したがって、コンプレッサの運転時間の平準化ができないとき、システム全体としての寿命が短縮するので、初期コスト高を抑え、運転時間の平準化を図るには、改善の余地がある。

さらに、高圧系と低圧系の圧縮空気供給ラインの流量比が変更になった場合は、機器の構成に影響が出る可能性があり、システム構成の柔軟性を図る上で改善の余地がある。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、圧力の異なる圧縮空気供給ラインに対して、バックアップ用のバックアップ機を含む複数のコンプレッサの圧力設定と配管系統とを切り替えて、複数のコンプレッサのローテーション運転をして運転時間の平準化及び省エネルギー化を図ることができる圧縮空気の圧力切替システムを提供することを課題とする。

上記課題を達成するために、本発明の圧縮空気の圧力切替システムのうち請求項１記載の発明は、異なる圧力に切替可能なコンプレッサと、当該異なる圧力の切替に対応して設けられた複数の制御弁とを有する圧縮空気供給ラインを少なくとも３ライン有して、
各々上記複数の制御弁の各制御弁を介して接続された各々上記異なる圧力の圧縮空気を供給する複数の供給ライン系統を備えており、上記供給ライン系統には、上記供給ライン系統間で異なる圧力を供給できるようにするために、それぞれの上記圧縮空気供給ラインに設けられた複数の上記制御弁の開閉が制御され、上記異なる圧力の圧縮空気を供給する複数の供給ライン系統には、それぞれエアータンクが接続され、それぞれの上記エアータンクから圧縮空気利用点に供給されるものとし、上記切替可能なコンプレッサのうち少なくとも１台をバックアップ用とし、上記エアータンクの圧力に基づいて、各々上記異なる圧力に切替可能なコンプレッサの切替を行い、この切替に対応して、各々上記複数の制御弁の開閉制御をして、上記異なる圧力の圧縮空気を供給する複数の供給ライン系統のいずれかへの切り替え、或いは遮断をして、上記切替可能なコンプレッサをローテーション運転制御する構成を有している。

また、請求項２記載の発明は、少なくとも第１の圧力及び第２の圧力の異なる圧力に切替可能なコンプレッサと、少なくとも第１の制御弁及び第２の制御弁とを有する圧縮空気供給ラインを少なくとも３ライン有して、各々上記第１の制御弁を介して接続された第１の圧力の圧縮空気を供給する第１の供給ライン系統と、各々上記第２の制御弁を介して接続された第２の圧力の圧縮空気を供給する第２の供給ライン系統とを少なくとも２系統備えており、第１の供給ライン系統及び第２の供給ライン系統には、それぞれエアータンクが接続され、それぞれの上記エアータンクから圧縮空気利用点に供給されるものとし、上記切替可能なコンプレッサのうちの少なくとも１台をバックアップ用とし、上記エアータンクの圧力に基づいて、各々上記第１の圧力及び第２の圧力に切替可能なコンプレッサの切替を行い、この切替に対応して、各々上記第１の制御弁及び第２の制御弁の開閉制御をして、上記第１の圧力の圧縮空気を供給する第１の供給ライン系統及び上記第２の圧力の圧縮空気を供給する第２の供給ライン系統のいずれかへの切り替え、或いは遮断をして、上記切替可能なコンプレッサのローテーション運転制御する構成を有している。

さらに、請求項３記載の発明は、上記構成に加え、異なる圧力に切替可能なコンプレッサが、流量可変のコンプレッサであり、各圧縮空気供給ラインにおける異なる圧力に切替可能なコンプレッサの容量の組み合わせに基づいて、供給ライン系統を負荷に対して流量を可変に制御可能であることを特徴とするものである。
請求項４記載の発明は、異なる圧力に切替可能なコンプレッサを切り替える圧縮空気供給ラインにおいて、停止対象となる前記異なる圧力に切替可能なコンプレッサに接続される制御弁を全て閉状態にした後、異なる圧力に切替可能なコンプレッサを停止した後に切り替えることを特徴とするものである。
請求項５記載の発明は、圧縮空気供給ラインが、除湿装置と、露点計と、パージラインとを有しており、異なる圧力に切替可能なコンプレッサを切り替えるとき、所定の露点が出るまでパージラインのみを開状態に制御して空気を放出することを特徴とする。

本発明の圧縮空気の圧力切替システムでは、圧力の異なる圧縮空気供給ラインに対して、バックアップ用のバックアップ機を含む複数のコンプレッサの圧力設定と配管系統とを切り替えて、複数のコンプレッサのローテーション運転をすることにより、それぞれのコンプレッサの運転時間の平準化及び省エネルギー化を図ることができ、さらに、異なる負荷に対してシステム全体として流量を可変にして必要とする圧力の空気をそれぞれ供給でき、しかもバックアップ機が１台で済み、設備費が廉価になるという効果をする。

本発明の圧縮空気の圧力切替システム１０は、異なる圧力に切替可能なコンプレッサ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄと、当該異なる圧力の切替に対応して設けられた複数の制御弁１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄとを有する圧縮空気供給ライン２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄを少なくとも３ライン有して（例えば、圧縮空気供給ライン２２ａ、２２ｂ、２２ｄ）、各々複数の制御弁の各制御弁を介して接続された各々異なる圧力の圧縮空気を供給する複数の供給ライン系統３２、３４を備えており、切替可能なコンプレッサのうち少なくとも１台をバックアップ用（例えば、コンプレッサ２ｄ又はコンプレッサ２ｃ）とし、各々異なる圧力に切替可能なコンプレッサの切替に対応して、各々複数の制御弁の開閉制御をして、異なる圧力の圧縮空気を供給する複数の供給ライン系統のいずれかへの切り替え、或いは遮断をして、切替可能なコンプレッサをローテーション運転制御するものである（後述する図２及び図３を参照のこと）。

さらに、本発明では、異なる圧力に切替可能なコンプレッサが、流量可変のコンプレッサ７２ａ、７２ｂ、７２ｃ、７２ｄである場合、システム全体として負荷に対応した流量の供給ライン系統８２、８４を構築可能である（後述する図４を参照のこと）。
なお、符号は後述する図２〜図４に示した符号と同一である。

以下、図１から図４に基づき、実質的に同一又は対応する部材には同一符号を用いて本発明による圧縮空気の圧力切替システムの好適な実施の形態を詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る圧縮空気の圧力切替システムの概略構成図である。
図１を参照して、本実施形態に係る圧縮空気の圧力切替システム１０は、第１の圧縮空気供給ライン２２ａと、第２の圧縮空気供給ライン２２ｂと、第３の圧縮空気供給ライン２２ｃと、第４の圧縮空気供給ライン２２ｄとの４ラインを備える。
この第１〜第４の圧縮空気供給ライン２２ａ〜２２ｄは、供給する圧縮空気の圧力及び流量を変更可能なようになっている。

第１の圧縮空気供給ライン２２ａは、高圧及び低圧に切替可能な第１のコンプレッサ２ａと、除湿装置４と、フィルター６と、露点計８と、温度計１２と、圧力計１４と、流量計１６と、分岐点Aとを直列に配管で接続して構成され、フィルター６には目詰まり監視用の差圧計１７が設けられている。
分岐点Ａでは、第１の制御弁１８ａ及び第２の制御弁２０ａが、その下流に接続されている。
さらに、フィルター６、第１の制御弁１８ａ及び第２の制御弁２０ａの前後には、メンテナンス用のバルブ２４が設けられている。
また、分岐点Aの下流にバルブ２５を介して第３の制御弁２６ａとサイレンサー２８とを有するバージラインが設けられている。

第２の圧縮空気供給ライン２２ｂ、第３の圧縮空気供給ライン２２ｃ及び第４の圧縮空気供給ライン２２ｄは、第１の圧縮空気供給ライン２２ａと同様の構成である。
また、コンプレッサ２ａ〜２ｄと４台の除湿器４には、冷却水が通水され、各機器共用の統合された冷却ライン６０を介して冷却塔（不図示）との間を冷却水が循環するようになっている。

図１で例示した圧縮空気の圧力切替システム１０の圧縮空気を供給する４ラインは、高圧及び低圧に切替可能な第１のコンプレッサ２ａに対応して開閉制御可能な第１の制御弁１８ａ及び第２の制御弁２０ａを有する第１の圧縮空気供給ライン２２ａと、高圧及び低圧に切替可能な第２のコンプレッサ２ｂに対応して開閉制御可能な第１の制御弁１８ｂ及び第２の制御弁２０ｂを有する第２の圧縮空気供給ライン２２ｂと、高圧及び低圧に切替可能な第３のコンプレッサ２ｃに対応して開閉制御可能な第１の制御弁１８ｃ及び第２の制御弁２０ｃを有する第３の圧縮空気供給ライン２２ｃと、高圧及び低圧に切替可能な第４のコンプレッサ２ｄに対応して開閉制御可能な第１の制御弁１８ｄ及び第２の制御弁２０ｄを有する第４の圧縮空気供給ライン２２ｄとであり、適宜増減してもよい。

２系統の負荷、即ち、二つの異なる圧力を必要とする需要先に対する圧縮空気の圧力切替システムを最低限の設備にする場合には、高圧及び低圧に切替可能なコンプレッサを３台有する３ラインにするのが好ましい。つまり、負荷系統の数プラス１がコンプレッサの必要台数ということになる。本発明では少なくとも一台のコンプレッサをバックアップ用のバックアップ機として用いている。

さらに圧縮空気の圧力切替システム１０の各圧縮空気供給ライン２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄは、バルブ２４を介して、第１の制御弁１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄの開閉により圧縮空気が供給される高圧系供給ライン系統３２と、第２の制御弁２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄの開閉により圧縮空気が供給される低圧系供給ライン系統３４とを備え、二種類の圧力であれば、任意の圧力に調節した圧縮空気を高圧系供給ライン系統３２と、低圧系供給ライン系統３４とに供給可能になっている。

ここで、二種類の圧力は、高圧と、低圧としているが、例えば、高圧、中圧及び低圧として、高圧系供給ライン系統、中圧系供給ライン系統、低圧系供給ライン系統というように、供給ライン系統をさらに増やせば所定数の設定圧力で供給ライン系統を構築することもできる。
また、各設定圧力の供給ライン系統は、任意の圧力に調節した圧縮空気を供給するようにしてもよい。
なお、二種類の圧力設定の場合には、高圧を第１の圧力とし、低圧を第２の圧力というように表現してもよい。

図１で示す高圧系供給ライン系統３２は、エアータンク３６とバルブ３８とを介して、例えば使用圧力が０．８５ＭＰａ、使用空気量が５５Ｎｍ³／ｈの高圧縮空気を供給するようになっており、また低圧系供給ライン系統３４は、エアータンク３７とバルブ３９とを介して、例えば使用圧力が０．６ＭＰａ、使用空気量が１１５Ｎｍ³／ｈの低圧縮空気を供給するようになっている。使用圧力及び使用空気量の設定は、工場等設備利用者の用途によって決定され、それに応じてコンプレッサーが選定される。
ここでは、コンプレッサ２ａ〜２ｄとして、吐出圧力を段階的に切り替え可能なコンプレッサを採用している。

なお、図１で示した例では、除湿装置４とパージラインとを備え、大気圧露点が、−３０℃ＤＰ以下、圧力露点が、−１５℃ＤＰ以下に設定されている。

圧縮空気の圧力切替システム１０は、システム制御装置（図示せず）を有し、このシステム制御装置がコンプレッサの高圧及び低圧への切替、除湿装置の露点設定、制御弁の開閉、露点などの計測した信号の処理を行い、例えば、運転時間を積算して負荷に合わせた台数制御によるコンプレッサのローテーション運転、遠方指令による高圧又は低圧の切替、バックアップ機用のコンプレッサを起動させる時に所定の露点が出るまではパージさせるために第３の制御弁を開状態に制御するといったことが可能なようになっている。

なお、図１中、３及び４５で示した記号は、計測した信号を各システム制御装置に送っていることを示す。また、４０はブロー用のバルブを示し、４２及び４４は、工場内などにおける工業用オイルフリーライン、静電又は高級塗装、精密空気圧機器など圧縮空気利用点への圧縮空気供給ラインを示す。

図１に示すように圧縮空気の圧力切替システム１０は、第１〜第４のコンプレッサ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ及び各除湿装置４を水冷する冷却ライン（冷却水配管）６０を備え、冷却ライン６０は、バルブ５２と、制御弁５４と、制御用温度計５６と、必要に応じてサイトグラス５８と、目視用温度計６１と、目視用圧力計６４とを有して、フレキシブル継手６２により、第１〜第４のコンプレッサ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの発熱部及び各除湿装置４内を流れる空気を水冷可能になっている。もっとも、水冷方式に替えて空冷方式も採用でき、その場合には、冷却ライン６０に替えて送風機を設置する。

なお、本実施形態では露点計を備えているが、供給する空気に露点条件がなければ露点計は不要で、所定の露点が出るまでエアを放出するパージラインも不要である。

次に、圧縮空気の圧力切替システムの作用について説明する。
図２は圧縮空気の圧力切替システムの高圧及び低圧の切替並びに制御弁の開閉を示すフロー図である。なお、白の制御弁は開状態、黒の制御弁は閉状態を示す。
本発明の圧縮空気の圧力切替システムにおいて、第１のコンプレッサ２ａを高圧運転から低圧運転に切り替え、第３のコンプレッサ２ｃを停止し、第４のコンプレッサ２ｄを高圧運転にする場合について説明する。

図２（ａ）を参照して、先ず、第１のコンプレッサ２ａが高圧運転、第２のコンプレッサ２ｂが低圧運転、第３のコンプレッサ２ｃが低圧運転をしており、バックアップ用のバックアップ機として第４のコンプレッサ２ｄが停止している初期状態のとき、第１の圧縮空気供給ライン２２ａは、第１の制御弁１８ａが開状態、第２制御弁２０ａが閉状態であり、第２の圧縮空気供給ライン２２ｂは、第１の制御弁１８ｂが閉状態、第２の制御弁２０ｂが開状態であり、第３の圧縮空気供給ライン２２ｃは、第１の制御弁１８ｃが閉状態、第２の制御弁２０ｃが開状態であり、第４の圧縮空気供給ライン２２ｄは、第１の制御弁１８ｄが閉状態、第２の制御弁２０ｄも閉状態であるように、システム制御装置（図示せず）が制御し、圧縮空気を高圧系供給ライン系統３２及び低圧系供給ライン系統３４から供給している。

このとき、使用圧力に対応した設定圧力になるように圧力計１４で計測した信号と、使用空気量になるように流量計１６で計測した信号とに基づいて各コンプレッサをインバータ制御しており、露点条件があれば露点計８及び温度計１２で計測した信号に基づいて除湿装置４を制御している。

次に、図２（ｂ）に示すように、第４のコンプレッサ２ｄを高圧運転に起動して設定圧力になった後、第１の制御弁１８ｄを開く。このとき、露点条件があれば、所定の露点が出るまで第３の制御弁２６ｄを開き、パージラインにエアを放出する。
この第４のコンプレッサ２ｄを高圧運転に起動したとき、新たな圧力設定の台数制御に組み込んでいる。

次いで、図２（ｃ）に示すように、第１の圧縮空気供給ライン２２ａにおいて、第２制御弁２０ａを閉状態のまま第１の制御弁１８ａを閉じた後、第１のコンプレッサ２ａ停止する。

そして、図２（ｄ）に示すように、第１の圧縮空気供給ライン２２ａにおいて、第１のコンプレッサ２ａを低圧運転に起動して所定の圧力になった後、第２制御弁２０ａを開く。 このとき、露点条件があれば、所定の露点が出るまで第３の制御弁２６ａを開き、パージラインにエアを放出する。
コンプレッサの発停と制御弁の開閉は同時ではなく、上記のようなタイミングで行うが、そのためにはタイマーで、弁の閉止やコンプレッサ起動後に、他方のコンプレッサを停止したり、他方の弁を開放にしたりする方法が採用できる。

最後に、図２（ｅ）に示すように、第３の圧縮空気供給ライン２２ｃにおいて、第１の制御弁１８ｃを閉状態のまま第２の制御弁２０ｃを閉じた後、第３のコンプレッサ２ｃを停止する。

このようにして、本実施形態に係る圧縮空気の圧力切替システム１０では、第１のコンプレッサ２ａを高圧運転から低圧運転に切り替え、第３のコンプレッサ２ｃを停止してバックアップ用のバックアップ機に変え、第４のコンプレッサ２ｄを停止から高圧運転に切り替えて、ローテーション運転をすることができる。
ここで、バックアップ機は運転待機をするコンプレッサで、複数のコンプレッサで交互に割り当てられる。

次に、本発明の圧縮空気の圧力切替システムにおいて、第１のコンプレッサ２ａを高圧運転から停止し、第２のコンプレッサ２ｂを低圧運転から高圧運転に切り替え、第４のコンプレッサ２ｄを停止から低圧運転にする場合について説明する。

図３は圧縮空気の圧力切替システムの高圧及び低圧の切替並びに制御弁の開閉を示す他のフロー図である。なお、白の制御弁は開状態、黒の制御弁は閉状態を示す。
図３（ａ）を参照して、先ず、初期状態は、第１のコンプレッサ２ａを高圧運転し、第２のコンプレッサ２ｂを低圧運転し、第３のコンプレッサ２ｃを低圧運転しており、バックアップ用のバックアップ機として第４のコンプレッサ２ｄが停止して、図２（ａ）で示した初期状態と同じである。

次に、図３（ｂ）に示すように、第４の圧縮空気供給ライン２２ｄにおいて、第４のコンプレッサ２ｄを低圧運転に起動して設定圧力になった後、第２の制御弁２０ｄを開く。このとき、露点条件があれば、所定の露点が出るまで第３の制御弁２６ｄを開き、パージラインにエアを放出する。
この第４のコンプレッサ２ｄを低圧運転に起動したとき、新たな圧力設定の台数制御に組み込んでいる。

次いで、図３（ｃ）に示すように、第２の圧縮空気供給ライン２２ｂにおいて、第１制御弁１８ｂを閉状態のまま第２の制御弁２０ｂを閉じた後、第２のコンプレッサ２ｂ停止する。

そして、図３（ｄ）に示すように、第２の圧縮空気供給ライン２２ｂにおいて、第２のコンプレッサ２ｂを高圧運転に起動して設定圧力になった後、第１の制御弁１８ｂを開く。 このとき、露点条件があれば、所定の露点が出るまで第３の制御弁２６ｂを開き、パージラインにエアを放出する。

最後に、図３（ｅ）に示すように、第１の圧縮空気供給ライン２２ａにおいて、第２の制御弁２０ａを閉状態のまま、第１の制御弁１８ａを閉じた後、第１のコンプレッサ２ａを停止する。
なお、コンプレッサは運転状態から停止状態又はその逆に運転されるが、これは圧縮空気供給ライン系内の圧力変動を確実に防止するためである。

このようにして、本実施形態に係る圧縮空気の圧力切替システム１０では、第１のコンプレッサ２ａを高圧運転から停止してバックアップ用に変え、第２のコンプレッサ２ｂを低圧運転から高圧運転に切り替え、第４のコンプレッサ２ｄを停止から低圧運転に切り替えて、ローテーション運転をすることができる。

なお、図２及び図３に示した例では、コンプレッサが４台の場合であるが、適宜増減可能であり、負荷系統プラス１台、ここでは負荷系統が２系統のため、最低限３台の高圧及び低圧に切替可能なコンプレッサがあれば、本発明に係る圧縮空気の圧力切替システムを構成することができる。

このような構成の本実施形態に係る圧縮空気の圧力切替システム１０では、どのコンプレッサも高圧系供給ライン系統３２及び低圧系供給ライン系統３４に圧縮空気を供給できるため、機器の相互バックアップができる。
また、本実施形態では、各圧縮空気供給ラインを、高圧系供給ライン系統３２又は低圧系供給ライン系統３４に任意に切り替えることができるため、コンプレッサの運転時間の平準化を図ることができ、システム全体の寿命が延びて、省エネルギー性が向上する。
さらに、本実施形態では、高圧系供給ライン系統３２及び低圧系供給ライン系統３４の流量比が変更になっても容易に対応可能である。
いずれにしても、負荷側では常時所望の圧力仕様（ここでは、低圧側が０．６ＭＰa、高圧側が０．８５ＭＰa）の圧縮空気が連続して供給される。
したがって、２４時間連続運転の工場等であっても所定の仕様の圧縮空気を機器の休止の影響を与えずに安定して享受させうる。

次に、負荷に対して流量可変の高圧及び低圧切替可能なコンプレッサの場合について説明する。
図４は圧縮空気供給ラインが５ラインの他の実施形態に係る圧縮空気の圧力切替システムの概略構成図である。なお、白の制御弁は開状態、黒の制御弁は閉状態を示す。

図４を参照して、他の実施形態に係る圧縮空気の圧力切替システム７０は、負荷に対して５０％の容量に設定された高圧及び低圧に切替可能な第１のコンプレッサ７２ａに対応して開閉制御可能な第１の制御弁７６ａ及び第２の制御弁７８ａを有する第１の圧縮空気供給ライン７４ａと、負荷に対して５０％の容量に設定された高圧及び低圧に切替可能な第２のコンプレッサ７２ｂに対応して開閉制御可能な第１の制御弁７６ｂ及び第２の制御弁７８ｂを有する第２の圧縮空気供給ライン７４ｂと、負荷に対して５０％の容量に設定された高圧及び低圧に切替可能な第３のコンプレッサ７２ｃに対応して開閉制御可能な第１の制御弁７６ｃ及び第２の制御弁７８ｃを有する第３の圧縮空気供給ライン７４ｃと、負荷に対して５０％の容量に設定された高圧及び低圧に切替可能な第４のコンプレッサ７２ｄに対応して開閉制御可能な第１の制御弁７６ｄ及び第２の制御弁７８ｄを有する第４の圧縮空気供給ライン７４ｄとを備え、システム制御装置（図示せず）により制御されている。
なお、例えば、負荷に対して５０％の容量における容量は、コンプレッサ又はシステムとしての負荷に対する能力を示すものであり、具体的には流量であるが、特に、容量と記載している場合には、能力を意味する。

なお、流量可変のコンプレッサは、適宜の流量に設定可能であり、ここで示した値に限られず、また、圧縮空気供給ラインの増減と合わせてコンプレッサの増減段も可能であり、少なくとも一台のコンプレッサをバックアップ用のバックアップ機とするのが望ましい。

図４に示した例では、第１のコンプレッサ７２ａ及び第２のコンプレッサ７２が低圧運転、第３のコンプレッサ７２ｃ及び第４のコンプレッサ７２ｄが高圧運転をして、第５のコンプレッサ７２ｅをバックアップ用のバックアップ機として使用しており、高圧系供給ライン系統８２が高圧系の負荷に対して、システムとして１００％の流量に対応し、また低圧系供給ライン系統８４が低圧系の負荷に対して、システムとして１００％の流量に対応するようになっている。
この場合のコンプレッサは、例えばインバータ付きのものを採用できる。

さらに、図４に示した他の実施形態では、図示の状態から、例えば第１のコンプレッサ７２ａを停止し、第５のコンプレッサ７２ｅを高圧運転することにより、システムとして、高圧系供給ライン系統８２を負荷に対して１５０％の流量に対応可能とし、また低圧系供給ライン系統８４を負荷に対して５０％の流量に対応するように、システム全体として対応流量を可変にして、各圧縮空気供給ライン系の稼働状況に応じて必要とされる量の設定圧力の空気を供給することも可能である。

さらに例えば、第４のコンプレッサ７２ｄを停止し、第５のコンプレッサ７２ｅを低圧運転することにより、システムとして、高圧系供給ライン系統８２を負荷に対して５０％の流量とし、また低圧系供給ライン系統８４を低圧系の負荷に対して１５０％の流量に対応可能とすることもできる。

なお、他の実施形態における高圧及び低圧のコンプレッサの切替は、図２及び図３とその説明に示した方法により切替可能である。
また、露点条件があれば、図１に示したように露点計及びパージラインを設けてもよく、適宜温度計、圧力計、流量計を設置して計測された信号に基づいてシステム制御装置により制御可能にしてもよい。

このような構成により、他の実施形態に係る圧縮空気の圧力切替システムでは、負荷に対して流量を可変にしたシステムを構築可能であり、コンプレッサの運転時間の平準化を図ることができ、さらにシステム全体としての寿命が延びることから省エネルギー性が向上し、省コストなシステムを構築可能である。

以上説明した圧縮空気の圧力切替システムでは、負荷が増減したとき、システム制御装置がコンプレッサの台数制御をしている。即ち、各系統の圧力、通常はエアータンク３６又は３７の圧力が設定圧まで落ちれば、増段処理をし、設定圧が所定値まで超えれば減段処理をするようになっている。

以上のように、本発明に係る圧縮空気の圧力切替システムは、コンプレッサの運転時間を平準化して、省エネルギー及び省コストで圧縮空気を供給するシステムとして極めて有用である。

本発明の実施形態に係る圧縮空気の圧力切替システムの概略構成図である。 圧縮空気の圧力切替システムの高圧及び低圧の切替並びに制御弁の開閉を示すフロー図である。 圧縮空気の圧力切替システムの高圧及び低圧の切替並びに制御弁の開閉を示す他のフロー図である。 他の実施形態に係る圧縮空気の圧力切替システムの概略構成図である。

符号の説明

２ａ、７２ａ 第１のコンプレッサ
２ｂ、７２ｂ 第２のコンプレッサ
２ｃ、７２ｃ 第３のコンプレッサ
２ｄ、７２ｄ 第４のコンプレッサ
３、４５ 計測信号
４ 除湿装置
６ フィルター
８ 露点計
１０、７０ 圧縮空気の圧力切替システム
１２、５６ 温度計
１４ 圧力計
１６ 流量計
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ 第１の制御弁
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ 第２の制御弁
２２ａ、７４ａ 第１の圧縮空気供給ライン
２２ｂ、７４ｂ 第２の圧縮空気供給ライン
２２ｃ、７４ｃ 第３の圧縮空気供給ライン
２２ｄ、７４ｄ 第４の圧縮空気供給ライン
２４、３８、３９、４０、５２ バルブ
２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ 第３の制御弁
２８ サイレンサー
３２、８２ 高圧系供給ライン系統
３４、８４ 低圧系供給ライン系統
３６、３７ エアータンク
４２、４４ 圧縮空気供給ライン
５４ 制御弁
５８ サイトグラス
６０ 冷却ライン
６１ 目視用温度計
６２ フレキシブル継手
６４ 目視用圧力計
７２ｅ 第５のコンプレッサ
７４ｅ 第５の圧縮空気供給ライン
７６ａ、７６ｂ、７６ｃ、７６ｄ、７６ｅ 第１の制御弁
７８ａ、７８ｂ、７８ｃ、７８ｄ、７８ｅ 第２の制御弁

Claims (5)

1. 異なる圧力に切替可能なコンプレッサと、当該異なる圧力の切替に対応して設けられた複数の制御弁とを有する圧縮空気供給ラインを少なくとも３ライン有して、
   各々上記複数の制御弁の各制御弁を介して接続された各々上記異なる圧力の圧縮空気を供給する複数の供給ライン系統を備えており、
   上記供給ライン系統には、上記供給ライン系統間で異なる圧力を供給できるようにするために、それぞれの上記圧縮空気供給ラインに設けられた複数の上記制御弁の開閉が制御され、
   上記異なる圧力の圧縮空気を供給する複数の供給ライン系統には、それぞれエアータンクが接続され、それぞれの上記エアータンクから圧縮空気利用点に供給されるものとし、
   上記切替可能なコンプレッサのうち少なくとも１台をバックアップ用とし、
   上記エアータンクの圧力に基づいて、各々上記異なる圧力に切替可能なコンプレッサの切替を行い、この切替に対応して、各々上記複数の制御弁の開閉制御をして、上記異なる圧力の圧縮空気を供給する複数の供給ライン系統のいずれかへの切り替え、或いは遮断をして、上記切替可能なコンプレッサをローテーション運転制御する圧縮空気の圧力切替システム。
2. 少なくとも第１の圧力及び第２の圧力の異なる圧力に切替可能なコンプレッサと、少なくとも第１の制御弁及び第２の制御弁とを有する圧縮空気供給ラインを少なくとも３ライン有して、
   各々上記第１の制御弁を介して接続された第１の圧力の圧縮空気を供給する第１の供給ライン系統と、各々上記第２の制御弁を介して接続された第２の圧力の圧縮空気を供給する第２の供給ライン系統とを少なくとも２系統備えており、
   第１の供給ライン系統及び第２の供給ライン系統には、それぞれエアータンクが接続され、それぞれの上記エアータンクから圧縮空気利用点に供給されるものとし、
   上記切替可能なコンプレッサのうちの少なくとも１台をバックアップ用とし、
   上記エアータンクの圧力に基づいて、各々上記第１の圧力及び第２の圧力に切替可能なコンプレッサの切替を行い、この切替に対応して、各々上記第１の制御弁及び第２の制御弁の開閉制御をして、上記第１の圧力の圧縮空気を供給する第１の供給ライン系統及び上記第２の圧力の圧縮空気を供給する第２の供給ライン系統のいずれかへの切り替え、或いは遮断をして、上記切替可能なコンプレッサのローテーション運転制御する圧縮空気の圧力切替システム。
3. 前記異なる圧力に切替可能なコンプレッサが、流量可変のコンプレッサであり、前記各圧縮空気供給ラインにおける当該異なる圧力に切替可能なコンプレッサの容量の組み合わせに基づいて、前記供給ライン系統を負荷に対して流量を可変に制御可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧縮空気の圧力切替システム。
4. 前記異なる圧力に切替可能なコンプレッサを切り替える前記圧縮空気供給ラインにおいて、停止対象となる前記異なる圧力に切替可能なコンプレッサに接続される前記制御弁を全て閉状態にした後、当該異なる圧力に切替可能なコンプレッサを停止した後に切り替えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の圧縮空気の圧力切替システム。
5. 前記圧縮空気供給ラインが、除湿装置と、露点計と、パージラインとを有しており、前記異なる圧力に切替可能なコンプレッサを切り替えるとき、所定の露点が出るまでパージラインのみを開状態に制御して空気を放出することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の圧縮空気の圧力切替システム。