JP5646282B2 - 圧縮装置及びその運転制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数台の圧縮機を用いて圧縮気体を製造し、圧縮気体の消費量に応じて、圧縮機の運転台数を調整しながら、圧縮気体の必要圧力及び必要流量を確保するようにした圧縮装置及びその運転制御方法に関する。

工場等では、圧縮空気等の圧縮気体が必要な部署に圧縮気体を供給するため、気体圧縮装置を備えている。こうした気体圧縮装置では、必要な吐出圧力を確保しながら圧縮気体の流量を確保している。気体圧縮装置として、複数台の圧縮機が並列配置され、各圧縮機の吐出配管が集合配管を介して圧縮空気貯留タンクに接続されたものが知られている。

この気体圧縮装置では、圧縮空気貯留タンク又は吐出集合配管に圧力センサを設けたり、あるいは消費側（負荷側）に圧縮気体を供給する配管に流量センサを設けている。そして、これらセンサの検出値と予め設定された閾値とを比較し、各圧縮機のロード／アンロードや、起動／停止の制御を行なっている。これによって、これら検出値に応じて圧縮機の運転台数を増減させ、圧縮機の吐出量を調整している。こうした気体圧縮装置では、圧縮機をなるべく低い圧力で運転することにより、消費電力の節減と、圧縮機の寿命向上を図っている。

例えば、特許文献１には、並列配置された複数台の空気圧縮機と、各空気圧縮機の吐出配管が集合配管を介して圧縮空気貯留タンクに接続され、圧縮空気貯留タンク内の圧力を検知する圧力センサを備えた圧縮装置が開示されている。複数の圧縮機として、略同一能力の圧縮機を用い、予め定められた圧力の下限値と上限値間を、圧縮機の数と同数の圧力レベルに区分し、吐出圧力の検知信号が目標とする圧力レベルの範囲を外れて、各圧力レベルの境界に到ったときに、運転する圧縮機の台数を変更するようにした運転制御方法が開示されている。

図１２に、特許文献１に開示された運転制御方法を示す。この運転制御方法は、８台の圧縮機を用いた場合であり、吐出圧縮空気の下限圧（例えば、０．６ＭＰａ）と上限圧（例えば、０．７ＭＰａ）間を８段階の圧力レベルに区分している。圧力センサによって検知された圧縮空気貯留タンク内の圧縮空気の検知信号Ｐが、圧力レベル１／８に至るまでは、８台の圧縮機がすべて運転され、以後圧力レベルが１／８から１ランク上がる毎に、稼動する圧縮機を１台ずつ減らしていく。

特許文献２又は特許文献３には、圧縮空気の消費量に応じて空気圧縮装置の吐出容量を制御することにより、消費電力を低減する運転制御方法が開示されている。この運転制御方法は、圧縮空気の吐出流量又は吐出圧力を検知し、圧縮空気の単位時間当たりの吐出流量又は吐出圧力の変化量を求め、この変化量から圧縮機の増減傾向を判定し、この増減傾向に従って、圧縮機の運転台数を制御するものである。

特開２００４−３４００２４号公報 特開２００３−３５２７３号公報 特開２００７−１２０４９７号公報

特許文献１に開示された運転制御方法は、精緻な圧力制御になるほど圧縮機の台数を多くする必要があり、圧縮機の台数が多くなるほど、起動及び停止の切り替え、又はロード（負荷）及びアンロード（無負荷）の切り替えを頻繁に行なう必要が生じる。そのため、圧縮機の故障やモータの焼損が発生し易くなるという問題がある。また、制御系も制御頻度が多くなることで、異常や故障が発生しやすくなる。

また、特許文献２又は特許文献３に開示された運転制御方法は、圧縮空気の吐出流量又は吐出圧力の変化量を単位時間毎に求め、この変化量に応じて圧縮機の運転台数を変更するため、精度の良い圧力制御を行なうほど、単位時間を短くし、圧縮機の起動及び停止の切り替え、又はロード及びアンロードの切り替えが頻繁になり、特許文献１と同様の問題が生じる。

本発明は、かかる従来技術の問題に鑑み、圧縮機の吐出圧縮気体の圧力を抑えた省エネ運転を指向しつつ、圧縮機の制御頻度を少なくして、圧縮機の故障やモータの焼損等を防止することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の圧縮装置の運転制御方法は、複数台の圧縮機から吐出される圧縮気体の圧力を検知しながら使用流量に応じて各圧縮機でアンロードとロードとを切り替えるようにした圧縮装置の運転制御方法において、圧縮機及びその周辺機器の寿命に基づいて制御時間を設定すると共に、圧縮機のロード台数変更時を該制御時間の開始点とし、該制御時間経過後で開始点からの吐出圧縮気体の圧力変化量が設定量以上となったとき、１台の圧縮機をロードからアンロードに切り替えるアンロード切換制御を行なうようにし、さらに、前記吐出圧縮気体の圧力が予め設定された下限圧より高く下限圧に近い圧力域に属する最低ロード圧力を予め設定しておき、該最低ロード圧力以上の圧力領域で前記アンロード切換制御を行なうようにしたものである。

前記本発明方法の要旨を図１により図解して説明する。図１は圧縮機が４台のときの運転制御例である。図において、Ｐは圧縮気体の吐出圧力であり、予め、圧縮機及びその周辺機器の寿命に基づいて制御時間Ｔが設定されている。最初の圧縮機のロード台数変更点がＡ_１であり、変更点Ａ_１を開始点ｔ_０とする制御時間Ｔを設定し、この制御時間Ｔが経過した後の吐出圧力Ｐの変化量ΔＰが予め設定された設定増加量以上となったとき、１台の圧縮機をロードからアンロードに切り替えるアンロード切換制御を行なうようにする。

次の変更点Ａ_２でも同様の制御を行ない、変更点Ａ_２を開始点ｔ_０とする制御時間Ｔを設定し、制御時間Ｔの経過後、吐出圧力Ｐの変化量ΔＰが設定増加量以上となった時点で、前記アンロード切換制御を行なう。アンロード切換制御は、制御時間Ｔが経過する前では行なわず、制御時間Ｔを経過した後でも、圧力変化量ΔＰが設定増加量以上にならないと行なわない。

本発明方法では、圧縮機のロード台数変更時を開始点とする制御時間を設定し、この制御時間が経過する前には、アンロード制御を行なわないようにしたので、圧縮機の制御頻度を少なくして、圧縮機の故障やモータの焼損等を防止することができる。
また、制御時間経過後の吐出圧縮気体の圧力変化量が設定増加量以上となったとき、アンロード切換制御を行なうようにしたので、吐出圧縮気体の圧力を全体として低く抑えることができ、これによって、消費電力を節減でき、圧縮機の寿命を向上できる。

なお、本発明において、圧縮機をアンロードの状態にする方法は、圧縮機を駆動するモータを停止する方法、圧縮機の駆動はそのまま続け、圧縮機の吸い込み側を閉鎖する方法、圧縮機の駆動はそのまま続け、圧縮機の吸い込み側を開放する方法、圧縮機の駆動はそのまま続け、吐出側を開放して使用側に出さない方法などが挙げられる。

本発明方法において、吐出圧縮気体の圧力が予め設定された下限圧まで下降したとき、優先的に１台の圧縮機をアンロードからロードに切り替えるようにするとよい。この運転制御方法の要旨を図２により図解して説明する。図において、圧縮気体の吐出圧力Ｐが下限圧Ｐ_Ｌになった時点Ｂで、優先的に圧縮機のロード台数を１台増加させる。これによって、吐出圧縮気体の圧力が下限圧Ｐ_Ｌより下降するのを防ぎ、圧縮機を適正な圧力範囲内で運転させることができる。

本発明方法において、吐出圧縮気体の圧力が予め設定された上限圧まで上昇したとき、優先的に１台の圧縮機をロードからアンロードに切り替えるようにするとよい。この運転制御方法の要旨を図３により図解して説明する。図において、図示省略の第１の変更点から制御時間Ｔが経過した後、吐出圧力Ｐの変化量ΔＰが設定増加量以上となった第２の変更点Ａ_２で、アンロード制御を行なっている。変更点Ａ_２以降、制御時間Ｔが経過していなくても（ｔ＜Ｔ）、吐出圧力Ｐが上限圧Ｐ_Ｈになった時点Ｃで、優先的に圧縮機のロード台数を１台減らしている。これによって、圧縮機が過負荷状態となることを防ぎ、適正な圧力範囲内で圧縮機を運転できる。

また、本発明方法は、吐出圧縮気体の下限圧より高く下限圧に近い圧力域に属する最低ロード圧力を予め設定しておき、該最低ロード圧力以上の圧力領域でアンロード切換制御を行なうようにすることを特徴とする。この運転制御方法の要旨を図４により図解して説明する。図において、吐出圧力Ｐが最低ロード圧力Ｐ_Ｍに達しないとき、制御時間Ｔ及び圧力変化量ΔＰの条件を満足していても、圧縮機のロード台数変更を行なわない。吐出圧力Ｐが最低ロード圧力Ｐ_Ｍに到達し、開始点ｔ_０から制御時間Ｔが経過した時点（Ｄ_１及びＤ_２）で、吐出圧力Ｐの変化量ΔＰが設定増加量以上となった時、アンロード切換制御を行なう。なお、運転開始時においては、運転開始時を圧縮機のロード台数変更時、即ち、開始点ｔ_０とみなす。

最低ロード圧力を設定しないと、吐出圧力Ｐが下限圧の極近傍の圧力のときにアンロード切換制御を行なった場合、吐出圧力Ｐがすぐ下限圧に到達し、アンロード切換制御と、圧縮機のロード台数を１台増加させるロード切換制御とが非常に短い時間で起こることになる。これによって、圧縮機等の制御機器の故障の原因となる。そこで最低ロード圧力を設定し、吐出圧力Ｐが下限圧と最低ロード圧力との間にあるとき、アンロード切換制御が起きないようにすることで、制御機器の故障をなくすことができる。

また、本発明方法において、上限圧より低く上限圧に近い圧力領域に属するアンロード促進圧力を予め設定しておき、該アンロード促進圧力以上の圧力領域で、制御時間が経過したとき、１台の圧縮機をロードからアンロードに切り替えるようにするとよい。このとき、制御時間開始点からの吐出圧力Ｐの圧力変化量ΔＰの如何を問わない。

この運転制御方法の要旨を、図５により図解して説明する。図において、吐出圧力ＰがＥ点で上限圧となったとき、前述のように、優先的に圧縮機のロード台数を１台減らす。次に、Ｅ点を開始点ｔ_０として制御時間Ｔを設定し、この制御時間Ｔが経過した時点で、圧縮機のロード台数を１台減らすようにする。これによって、アンロード促進圧力以上の高圧域で、吐出圧力Ｐの降下速度を高めることにより、消費電力の低減と圧縮機等の故障を抑制できる。

また、前記本発明方法の実施に直接使用可能な本発明の圧縮装置は、複数台の圧縮機と、該圧縮機から吐出された圧縮気体の圧力を検知する圧力センサと、各圧縮機を個別にアンロード状態にするアンロード手段と、該アンロード手段を制御して各圧縮機のロードとアンロードとを切り替えるコントローラとを備えた圧縮装置において、前記コントローラは、予め設定された制御時間を記憶した記憶部と、前記圧縮機のロード台数変更時を開始点として時間を計測するタイマと、該タイマで計測された時間が前記制御時間を超え、開始点からの吐出圧縮気体の圧力変化量が設定増加量以上となったとき、１台の圧縮機をロードからアンロードに切り替えるアンロード切換制御を行なうように、前記アンロード手段を制御するアンロード制御部と、を備え、さらに、前記吐出圧縮気体の下限圧が予め設定されて前記記憶部に記憶され、該下限圧より高く下限圧に近い圧力域に属する最低ロード圧力が予め設定されて前記記憶部に記憶され、前記コントローラのアンロード制御部は、該最低ロード圧力以上の圧力領域で前記アンロード切換制御を行なうものである。

本発明装置では、圧縮機及びその周辺機器の寿命に基づいて制御時間を設定し、圧縮機のロード台数変更を開始点として制御停止時間を設定し、該制御停止時間が経過するまでは、圧縮機のロード台数の変更を行なわない。これによって、圧縮機の制御頻度が制御時間で規制されるため、圧縮機の故障やモータの焼損等を防止することができる。
また、制御時間の経過後に、吐出圧縮気体の圧力変化量が設定増加量以上となったとき、アンロード切換制御を行なうようにしたので、吐出圧縮気体の圧力を全体として抑えることができ、これによって、消費電力を節減し、圧縮機の寿命を向上できる。

本発明装置において、前記コントローラは、吐出圧縮気体が前記下限圧まで下降したとき、優先的に１台の圧縮機をアンロードからロードに切り替えるように、アンロード手段を制御する下限圧力制御部を備えているとよい。これによって、吐出圧縮気体の圧力が該下限圧より下降するのを防止し、圧縮機を適正な圧力範囲内で運転できる。

また、本発明装置において、吐出圧縮気体の上限圧が予め設定されて記憶部に記憶され、前記コントローラは、吐出圧縮気体が上限圧となったとき、優先的に１台の圧縮機をロードからアンロードに切り替えるように、アンロード手段を制御する上限圧力制御部を備えているとよい。これによって、圧縮機が過負荷状態となることを防止し、適正な圧力範囲内で圧縮機を運転できる。

また、本発明装置は、下限圧より高く下限圧に近い圧力域に属する最低ロード圧力が予め設定されて記憶部に記憶され、コントローラのアンロード制御部は、この最低ロード圧力以上の圧力領域でアンロード切換制御を行なうことを特徴とする。これによって、吐出圧力が下限圧近傍となった辺りで、圧縮機のロード及びアンロードの頻繁なロード台数制御をなくし、圧縮機等の制御機器の故障を防止できる。

また、本発明装置において、上限圧より低く上限圧に近い圧力域に属するアンロード促進圧力が予め設定されて記憶部に記憶され、コントローラのアンロード制御部は、このアンロード促進圧力以上の圧力領域では、制御時間が経過したとき、１台の圧縮機をロードからアンロードに切り替えるようにアンロード手段を制御するものであるとよい。これによって、アンロード促進圧力以上の高圧領域で、吐出圧力Ｐの降下速度を高めることにより、消費電力の低減と圧縮機等の故障を抑制できる。

本発明方法によれば、複数台の圧縮機から吐出される圧縮気体の圧力を検知しながら使用流量に応じて各圧縮機でアンロードとロードとを切り替えるようにした圧縮装置の運転制御方法において、圧縮機及びその周辺機器の寿命に基づいて制御時間を設定すると共に、圧縮機のロード台数を変更した時点を該制御時間の開始点とし、該制御時間経過後で開始点からの吐出圧縮気体の圧力変化量が設定増加量以上となったとき、１台の圧縮機をロードからアンロードに切り替えるアンロード切換制御を行なうようにし、これによって、制御時間内では圧縮機のロード台数の変更を行なわないようにしたので、圧縮機のロード台数の変更頻度を少なくして、圧縮機の故障やモータの焼損等を防止することができる。また、制御時間経過後の吐出圧縮気体の圧力変化量が設定増加量以上となったとき、アンロード切換制御を行なうようにしたので、圧縮装置の吐出圧縮気体の圧力を全体として低く抑えることができ、これによって、消費電力を節減でき、圧縮機の寿命を向上できる。
また、前記吐出圧縮気体の圧力が予め設定された下限圧より高く下限圧に近い圧力域に属する最低ロード圧力を予め設定しておき、該最低ロード圧力以上の圧力領域で前記アンロード切換制御を行なうようにしたので、吐出圧力が下限圧近傍となった辺りで、圧縮機のロード及びアンロードの頻繁なロード台数制御をなくし、圧縮機等の制御機器の故障を防止できる。

本発明装置によれば、複数台の圧縮機と、圧縮機から吐出された圧縮気体の圧力を検知する圧力センサと、各圧縮機を個別にアンロード状態にするアンロード手段と、該アンロード手段を制御して各圧縮機のロードとアンロードとを切り替えるコントローラとを備えた圧縮装置において、前記コントローラは、予め設定された制御時間を記憶した記憶部と、圧縮機のロード台数が変更された時点を開始点として時間を計測するタイマと、該タイマで計測された時間が制御時間を超え、開始点からの吐出圧縮気体の圧力変化量が設定増加量以上となったとき、１台の圧縮機をロードからアンロードに切り替えるアンロード切換制御を行なうように、アンロード手段を制御するアンロード制御部と、を備え、さらに、前記吐出圧縮気体の下限圧が予め設定されて前記記憶部に記憶され、該下限圧より高く下限圧に近い圧力域に属する最低ロード圧力が予め設定されて前記記憶部に記憶され、前記コントローラのアンロード制御部は、該最低ロード圧力以上の圧力領域で前記アンロード切換制御を行なうので、前記本発明方法と同様の作用効果を得ることができる。

本発明方法の要旨を図解した説明図である。 本発明方法の別な要旨を図解した説明図である。 本発明方法のさらに別な要旨を図解した説明図である。 本発明方法のさらに別な要旨を図解した説明図である。 本発明方法のさらに別な要旨を図解した説明図である。 本発明方法及び装置の第１実施形態に係る圧縮装置の全体構成図である。 前記圧縮装置の制御手順を示すフローチャートである。 図７中の第１アンロード制御の制御手順を示すフローチャートである 図７中の第２アンロード制御の制御手順を示すフローチャートである。 前記圧縮装置の運転制御の一例を示す圧力制御図である。 前記圧縮装置の運転制御の別な例を示す圧力制御図である。 従来の圧縮装置の運転制御の一例を示す圧力制御図である。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではない。

（実施形態１）
本発明方法及び装置の第１実施形態を図６〜図１０に基づいて説明する。図６において、圧縮装置１０は４台の空気圧縮機１２ａ〜dを備えている。空気圧縮機１２ａ〜dをアンロードの状態にするアンロード手段として、空気圧縮機１２ａ〜dの各モータ１４ａ〜ｄをオンオフ制御する電磁開閉器１６ａ〜dを備えている。なお、アンロード手段はこれに限定されるものではない。

アンロード手段は他にも、（１）吸気弁を用いた手段や（２）放風弁を用いた手段などが挙げられる。具体的には、（１）吸気弁を用いた手段は、圧縮機の駆動はそのまま続け、吸気弁を可変して圧縮機の吸気量を絞ることにより無負荷運転する。これは、主にスクリュー式圧縮機に適用される。また、吸気弁を用いた別の手段は、圧縮機の駆動はそのまま続け、吸気弁を開放することにより無負荷運転する。これは、主にレシプロ式圧縮機に適用される。（２）放風弁を用いた手段は、圧縮機の駆動はそのまま続け、吐出側に設けられた放風弁を開放して無負荷運転する。

圧縮装置１０は、主に、電源１８に接続され空気圧縮機１２ａ〜dを夫々駆動するモータ１４ａ〜dと、モータ１４ａ〜dをオンオフ制御する電磁開閉器１６ａ〜dと、空気圧縮機１２ａ〜dの各吐出配管を集合した集合吐出配管２０と、該集合吐出配管２０に接続された空気タンク２２と、集合吐出配管２０を流れる吐出空気の圧力を検知する圧力センサ２４と、空気圧縮機１２ａ〜dのロードとアンロードとを切り替えるコントローラ３０とを備えている。

ロード運転では、コントローラ３０により電磁開閉器１６ａ〜dをオンとし、モータ１４ａ〜ｄを回転させて空気圧縮機１２ａ〜dを駆動する。空気圧縮機１２ａ〜dの吸気ポートから吸い込まれた空気は、モータ１４ａ〜ｄの回転により圧縮されて吐出ポートから吐出される。吐出圧縮空気は集合吐出配管２０を介して空気タンク２２に貯留され、所定の圧力まで昇圧される。空気タンク２２に一旦貯留された圧縮空気は、圧縮空気供給配管２６を介して適宜図示省略の使用先に供給される。

なお、図６では、吸気量を調整する吸気弁等の吸気側弁装置、吐出量を調整する吐出弁や吐出空気の逆流を防ぐ逆止弁等の吐出側弁装置、異常圧力上昇を防止する安全弁、及びフィルタやドライヤーやアフタークーラ等の周辺機器を省略している。
空気圧縮機１２ａ〜dは、圧縮室に作動流体を吸い込み、モータ１４ａ〜ｄによって駆動される圧縮手段により作動流体を圧縮し、圧縮空気を発生する。圧縮機の種類は限定されないが、スクリュー式や往復式（レシプロ）式やスクロール式等の容積形圧縮機、または遠心式や軸流式等のターボ形圧縮機のいずれであってもよい。

コントローラ３０は、時間を計測するタイマ３２と、各種演算を行なう演算部３４と、各種設定値が格納されている記憶部３６とを有する。タイマ３２は、圧縮機１２ａ〜dのロード台数を変更した時点を開始点ｔ_０として時間ｔを計測する。なお、運転開始時は、運転開始時を開始点ｔ_０とみなして時間ｔを計測する。演算部３４は、アンロード制御部３８と、下限圧力制御部４０と、上限圧力制御部４２とを備えている。

記憶部３６には、予め設定された制御時間Ｔと、圧縮機としての最低必要圧力である下限圧Ｐ_Ｌと、安全上許容できる最高圧である上限圧Ｐ_Ｈとが格納されている。制御時間Ｔは、圧縮機及びその周辺機器の寿命に基づいて設定される。また、記憶部３６には、下限圧Ｐ_Ｌより高圧で、かつ下限圧近傍の圧力域に設定された最低ロード圧力Ｐ_Ｍ、及び上限圧Ｐ_Ｈより低圧で、かつ上限圧近傍の圧力域に設定されたアンロード促進圧力Ｐ_Ｐが格納されている。

アンロード制御部３８は、吐出空気圧Ｐが最低ロード圧力Ｐ_Ｍ以上の圧力領域にあって、圧縮機のロード台数変更時を開始点ｔ_０とした制御時間Ｔが経過した後、開始点ｔ_０からの圧力変化量ΔＰが設定増加量ΔP_Ｓ（＞０）以上であるとき、電磁開閉器１６ａ〜dを制御して、圧縮機のロード台数を１台減ずる制御を行なう（以下、これを「第１アンロード切換制御」という。）。
また、アンロード制御部３８は、開始点ｔ_０から制御時間Ｔが経過した後、吐出空気圧Ｐがアンロード促進圧力Ｐ_Ｐ以上の圧力領域にあるとき、電磁開閉器１６ａ〜dを制御して、圧縮機のロード台数を１台だけ減ずる制御を行なう（以下、これを「第２アンロード切換制御」という。）。

下限圧力制御部４０は、圧力センサ２４で検知される吐出圧力Ｐが、下限圧Ｐ_Ｌまで降下したとき、優先的に１台の圧縮機をアンロードからロードに切り替えるように、電磁開閉器１６ａ〜dを制御する。上限圧力制御部４２は、吐出空気圧Ｐが上限圧Ｐ_Ｈに達したとき、優先的に１台の圧縮機をロードからアンロードに切り替えるように、電磁開閉器１６ａ〜dを制御する。制御時間Ｔは、例えば、６０〜２４０秒等の時間帯が選択される。
下限圧Ｐ_Ｌ又は上限圧力Ｐ_Ｈは、圧縮機自体に設定されている上限圧力、または圧縮流体の消費率等に基づいて設定され、その設定方法は特にこれらの方法に限定されない。

次に、図７〜図９より本実施形態における圧縮装置１０の操作手順を説明する。まず、図７において、運転開始時には全空気圧縮機１２ａ〜dをロードにすると共に、同時にタイマ３２がこの運転開始時点を開始点ｔ_０として時間ｔを計測する（ステップ１１）。これによって、空気タンク２２に圧縮空気が貯留され始め、圧力センサ２４の検知圧力が上昇する。吐出空気圧Ｐが下限圧Ｐ_Ｌを超え、最低ロード圧力Ｐ_Ｍに達すると（ステップ１２）、第１アンロード切換制御を開始すると共に、この時点でタイマー計測を再スタートさせる（ステップ１３）。第１アンロード切換制御の制御手順を図８により説明する。

図８において、第１アンロード切換制御では、タイマ３２が計測している時間ｔが記憶部３６に記憶された制御時間と比較され、計測時間ｔが制御時間Ｔを経過すると（ステップ３１）、演算部３４で開始点ｔ_０からの吐出空気圧Ｐの変化量ΔＰを演算する（ステップ３２）。変化量ΔＰが設定増加量ΔＰ_Ｓ以上であるとき、圧縮機が全台数アンロード状態でないことを確認した後（ステップ３３）、１台の圧縮機をロードからアンロードに切り替える（ステップ３４）。この切替時を開始点ｔ_０としてタイマ３２による時間ｔの計測を再スタートさせ、ここで第１アンロード切換制御を終了する。なお、設定値ΔＰ_Ｓは、圧縮装置１０の圧縮性能等を考慮して、正数の中から適宜選択される。

ステップ３１若しくはステップ３２でＮＯであり、又はステップ３３でＹＥＳのとき、アンロード切換制御を行なわない。

図７に戻り、第１アンロード切換制御が終わった後、吐出空気圧Ｐがアンロード促進圧力Ｐ_Ｐに達し（ステップ１４）、さらに上限圧Ｐ_Ｈに達していたら（ステップ１５）、優先的かつ自動的に１台の圧縮機をロードからアンロードに切り替え、同時にここからタイマー計測を再スタートさせる（ステップ１６）。ステップ１５で、上限圧Ｐ_Ｈに達していなかったら、第２アンロード切換制御を行なう（ステップ１７）。

ステップ１４で、吐出空気圧Ｐがアンロード促進圧力Ｐ_Ｐに達しないとき、最低ロード圧力Ｐ_Ｍと比較し（ステップ１８）、吐出空気圧Ｐが最低ロード圧力Ｐ_Ｍ以上であれば、ステップ１３に戻り、再度第１アンロード切換制御を繰り返す。ステップ１８で、吐出空気圧Ｐが最低ロード圧力Ｐ_Ｍ以上でないとき、吐出空気圧Ｐを下限圧Ｐ_Ｌと比較する（ステップ１９）。吐出圧力Ｐが下限圧Ｐ_Ｌを下回ったら、圧縮機が全台数ロード状態でないことを確認した後（ステップ２０）、圧縮機１台をアンロードからロードに切り替える（ステップ２１）。下限圧Ｐ_Ｌを下回っていないときは、ステップ１２に戻る。

圧縮空気の吐出圧力Ｐが下限圧Ｐ_Ｌに達した時点を開始点（図１０中の点ｔ_１に相当）として、タイマ３２による時間ｔの計測をスタートさせる。タイマ３２の計測時間ｔが記憶部３６に記憶された再ロード制限時間Ｔ_１と比較され（ステップ２２）、該計測時間が再ロード制限時間Ｔ_１を経過した後、吐出空気圧Ｐが依然として下限圧Ｐ_Ｌを下回っているとき（ステップ２３）、さらに圧縮機１台をアンロードからロードに切り替え、同時にタイマ３２が時間計測を再スタートさせる（ステップ２１）。吐出圧力Ｐが下限圧Ｐ_Ｌを下回っているとき、ステップ２１→ステップ２４の制御を繰り返し行ない、吐出圧力Ｐが下限圧Ｐ_Ｌ以上に復帰したときは、ステップ１２に戻る。

次に、図９により第２アンロード切換制御の制御手順を説明する。図９において、圧縮機のロード台数変更時を開始点ｔ_０とした時間ｔが制御停止時間Ｔを経過し（ステップ４１）、かつ経過後吐出圧力Ｐがアンロード促進圧力Ｐ_Ｐ以上であるとき（ステップ４２）、圧縮機が全数アンロード状態でないことを確認する（ステップ４３）。ステップ４２で、吐出圧力Ｐがアンロード促進圧力Ｐ_Ｐ以上でないとき、ステップ１２に戻る。ステップ４１でＮＯであり、又はステップ４３で、圧縮機が全数アンロード状態であるとき、アンロード切換制御を行なわない。

圧縮機が全数アンロード状態でないとき、アンロード制御部３８で電磁開閉器１６ａ〜dを制御して、１台の圧縮機をロードからアンロードに切り替え、同時にタイマ３２で時間ｔを計測する（ステップ４４）。ここで第２アンロード制御を終了する。次に、図７のステップ１４に戻り、そこで吐出空気圧Ｐがアンロード促進圧力Ｐ_Ｐ以上であれば、再度第２アンロード切換制御を繰り返す。

図１０は、圧縮装置１０の運転制御の一例を示す。図１０において、運転開始時に圧縮機の全台数をロード状態とする。この運転開始時を圧縮機のロード台数変更時とみなし、制御停止時間Ｔの開始点ｔ_０とする。吐出空気圧Ｐが上昇し始め、下限圧Ｐ_Ｌを超え、最低ロード圧力Ｐ_Ｍに達し、最低ロード圧力Ｐ_Ｍとアンロード促進圧力Ｐ_Ｐとの間の中圧域にあるときは、このような第１アンロード切換制御を行なう。

吐出空気圧Ｐが下限圧Ｐ_Ｌと最低ロード圧力Ｐ_Ｍとの間の低圧域にあるとき、第１アンロード切換制御は行なわない。吐出空気圧Ｐが下限圧Ｐ_Ｌまで低下したときには、自動的かつ優先的に圧縮機１台をアンロードからロードに切り替えるロード切換制御を行なう。
吐出空気圧Ｐが下限圧Ｐ_Ｌより低下したとき、吐出空気圧Ｐが下限圧Ｐ_Ｌまで低下した時点を開始点ｔ_１とし、開始点ｔ_１から再ロード制限時間Ｔ_１が経過しても下限圧Ｐ_Ｌ以下であるとき、さらに圧縮機１台をロードからアンロードに切り替える。再ロード制限時間Ｔ_１が経過するまではロードへの切り替えを行なわない。再ロード制限時間Ｔ_１は、例えば、１〜５秒等の時間帯が選択される。

本実施形態によれば、圧縮機及びその周辺機器の寿命に基づいて制御時間Ｔを設定し、圧縮機の運転台数変更後、この制御時間Ｔ内では圧縮機の運転台数の変更を行なわないようにしたので、圧縮機の制御頻度を少なくして、圧縮機の故障やモータの焼損等を防止することができる。また、該制御時間経過後の吐出圧縮気体の圧力変化量ΔＰが設定増加量ΔＰ_Ｓ以上であるとき、圧縮機１台をロードからアンロードに切り替えるようにしたので、圧縮装置１０の吐出圧縮気体の圧力を全体として低く抑えることができる。これによって、消費電力の節減と、圧縮機の寿命向上を可能とする。

また、吐出空気圧Ｐが下限圧Ｐ_Ｌまで下降したとき、自動的かつ優先的に１台の圧縮機をアンロードからロードに切り替えるロード切換制御を行なう。これによって、吐出空気圧Ｐが下限圧Ｐ_Ｌより下降するのを防止し、圧縮機を適正な圧力範囲内で運転できる。

また、吐出空気圧Ｐが下限圧Ｐ_Ｌを下回ったとき、１度目のロード制御の後、再ロード制限時間Ｔ_１が経過しないと、２度目のロード制御を行わないようにしている。これによって、圧縮機の頻繁なロード又はアンロードの切り替えを防止でき、圧縮機の故障やモータの焼損等を防止できる。

（実施形態２）
次に、第２実施形態として、圧縮装置１０の運転制御の別な圧力制御例を図１１により説明する。図１１は運転途中からの圧力制御例である。図において、低圧域で吐出空気圧Ｐが下限圧Ｐ_Ｌまで下降するたびに、ロード切換制御を行なっている。中圧域では、圧縮機の運転台数変更時点を開始点ｔ_０とした制御時間Ｔが経過した後、開始点ｔ_０からの圧力変化量ΔＰが設定増加量ΔＰ_Ｓ以上であるとき、アンロード切換制御を行なっている。

アンロード促進圧力Ｐ_Ｐと上限圧Ｐ_Ｈとの間の高圧域では、圧縮機の運転台数変更時点を開始点ｔ_０とした制御時間Ｔが経過した後、吐出圧力Ｐがアンロード促進圧力Ｐ_Ｐ以上のとき、１台の圧縮機をロードからアンロードに切り替えるアンロード切換制御を行なっている。また、吐出空気圧Ｐが上限圧Ｐ_Ｈに達した時、制御時間Ｔの経過前であっても、自動的かつ優先的に１台の圧縮機をロードからアンロードに切り替えるアンロード切換制御を行なっている。

本実施形態によれば、吐出空気圧Ｐが高圧域にあるとき、圧縮機の運転台数変更時点を開始点ｔ_０とした制御時間Ｔが経過した後、吐出圧力Ｐがアンロード促進圧力Ｐ_Ｐ以上であれば、アンロード切換制御を行なうようにしているので、高圧域での吐出空気圧Ｐの降下速度を高めるようにしている。これによって、消費電力の低減と圧縮機等の故障を防止可能にしている。

また、吐出空気圧Ｐが上限圧Ｐ_Ｈに達したときには、自動的かつ優先的にアンロード切換制御をおこなっているので、圧縮機が過負荷状態となるのを防止し、適正な圧力範囲で圧縮機を運転できる。

本発明によれば、圧縮機の吐出圧縮気体の圧力を抑えた省エネ運転を指向しつつ、圧縮機の制御頻度を少なくして、圧縮機の故障やモータの焼損等を効果的に防止できる。

１０ 圧縮装置
１２ａ〜d 空気圧縮機
１４ａ〜d モータ
１６ａ〜d 電磁開閉器
１８ 電源
２０ 集合吐出配管
２２ 空気タンク
２４ 圧力センサ
２６ 圧縮空気供給配管
３０ コントローラ
３２ タイマ
３４ 演算部
３６ 記憶部
３８ アンロード制御部
４０ 下限圧力制御部
４２ 上限圧力制御部
Ｐ 吐出圧力
Ｐ_Ｈ 上限圧
Ｐ_Ｌ 下限圧
Ｐ_Ｍ 最低ロード圧力
Ｐ_Ｐ アンロード促進圧力
Ｔ 制御時間
Ｔ_１ 再ロード制限時間
ΔＰ 圧力変化量
ΔＰ_Ｓ 設定増加量
ｔ 計測時間
ｔ_０、ｔ_１ 開始点

Claims (8)

1. 複数台の圧縮機から吐出される圧縮気体の圧力を検知しながら使用流量に応じて各圧縮機でアンロードとロードとを切り替えるようにした圧縮装置の運転制御方法において、
   圧縮機及びその周辺機器の寿命に基づいて制御時間を設定すると共に、圧縮機のロード台数変更時を該制御時間の開始点とし、該制御時間経過後で開始点からの吐出圧縮気体の圧力変化量が設定量以上となったとき、１台の圧縮機をロードからアンロードに切り替えるアンロード切換制御を行なうようにし、
   さらに、前記吐出圧縮気体の圧力が予め設定された下限圧より高く下限圧に近い圧力域に属する最低ロード圧力を予め設定しておき、該最低ロード圧力以上の圧力領域で前記アンロード切換制御を行なうようにしたことを特徴とする圧縮装置の運転制御方法。
2. 前記下限圧まで降下したとき、優先的に１台の圧縮機をアンロードからロードに切り替えるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の圧縮装置の運転制御方法。
3. 前記吐出圧縮気体の圧力が予め設定された上限圧まで上昇したとき、優先的に１台の圧縮機をロードからアンロードに優先的に切り替えるようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の圧縮装置の運転制御方法。
4. 前記上限圧より低く上限圧に近い圧力域に属するアンロード促進圧力を予め設定しておき、該アンロード促進圧力以上の圧力領域で、前記制御時間が経過したとき、１台の圧縮機をロードからアンロードに切り替えるようにしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧縮装置の運転制御方法。
5. 複数台の圧縮機と、
   該圧縮機から吐出された圧縮気体の圧力を検知する圧力センサと、
   各圧縮機を個別にアンロード状態にするアンロード手段と、
   該アンロード手段を制御して各圧縮機のロードとアンロードとを切り替えるコントローラとを備えた圧縮装置において、
   前記コントローラは、
   予め設定された制御時間を記憶した記憶部と、前記圧縮機のロード台数変更時を開始点として時間を計測するタイマと、該タイマで計測された時間が前記制御時間を超え、開始点からの吐出圧縮気体の圧力変化量が設定増加量以上となったとき、１台の圧縮機をロードからアンロードに切り替えるアンロード切換制御を行なうように、前記アンロード手段を制御するアンロード制御部と、を備え、
   さらに、前記吐出圧縮気体の下限圧が予め設定されて前記記憶部に記憶され、該下限圧より高く下限圧に近い圧力域に属する最低ロード圧力が予め設定されて前記記憶部に記憶され、前記コントローラのアンロード制御部は、該最低ロード圧力以上の圧力領域で前記アンロード切換制御を行なうことを特徴とする圧縮装置。
6. 前記コントローラは、吐出圧縮気体が前記下限圧まで下降したとき、優先的に１台の圧縮機をアンロードからロードに切り替えるように、前記アンロード手段を制御する下限圧力制御部を備えていることを特徴とする請求項５に記載の圧縮装置。
7. 前記吐出圧縮気体の上限圧が予め設定されて前記記憶部に記憶され、前記コントローラは、吐出圧縮気体が上限圧まで上昇したとき、優先的に１台の圧縮機をロードからアンロードに切り替えるように、前記アンロード手段を制御する上限圧力制御部を備えていることを特徴とする請求項５又は６に記載の圧縮装置。
8. 前記上限圧より低く上限圧に近い圧力域に属するアンロード促進圧力が予め設定されて記憶部に記憶され、前記コントローラのアンロード制御部は、該アンロード促進圧力以上の圧力領域で前記制御時間が経過したとき、１台の圧縮機をロードからアンロードに切り替えるように、前記アンロード手段を制御するものであることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の圧縮装置。
   

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