JP5915932B2 - 圧縮機台数制御システム - Google Patents

Description

本発明は、複数台の空気圧縮機を備え、圧縮空気の使用負荷に応じて圧縮機の運転台数を変更する圧縮機台数制御システムに関するものである。

従来、下記特許文献１に開示されるように、圧力とその変化率とに基づき、圧縮機の運転台数を増減する圧力閾値を変更することが提案されている。この特許文献１に記載の発明では、すべての圧縮機がオンオフ制御される（段落番号００２９など）。

特開２００７−１２０４９７号公報（特許請求の範囲、段落番号０１４０−０１５５、図１５、図１６）

しかしながら、圧力変化率は考慮されても、運転中の圧縮機の台数は考慮されていない。また、複数台の圧縮機は、単にオンオフ制御されている。これでは、圧縮空気の使用負荷に迅速に追従させて圧縮空気を製造することができない。

本発明が解決しようとする課題は、簡易な構成で運転台数を考慮して制御し、圧縮空気の使用負荷に迅速に追従させて圧縮空気を製造することのできる圧縮機台数制御システムを提供することにある。

本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、複数台の圧縮機と、これら圧縮機から圧縮空気が供給されると共に圧縮空気利用機器へ圧縮空気を送る箇所に設けられ、圧縮空気の圧力を検出する圧力センサと、この圧力センサの検出圧力に基づき前記圧縮機の運転台数を変更する台数制御器とを備え、前記台数制御器により運転台数を減少させるか否かの境界値としての台数減少用圧力は、運転台数が多いほど低くなるよう設定され、前記各圧縮機のそれぞれは、その吐出圧力を上限圧力と下限圧力との間に維持するように容量制御され、前記台数制御器は、前記各圧縮機の上限圧力と下限圧力とがそれぞれ予め設定値として入力されており、運転中の圧縮機の前記設定値に基づいて前記台数減少用圧力を求め、前記圧力センサの検出圧力がこの台数減少用圧力以上になると運転中の圧縮機を１台停止させ、運転中の圧縮機について、前記上限圧力の平均値としての平均上限圧力と、前記下限圧力の平均値としての平均下限圧力とを求め、前記台数減少用圧力は、運転台数に基づき次式により設定されることを特徴とする圧縮機台数制御システムである。
台数減少用圧力＝｛（平均上限圧力−平均下限圧力）／運転台数｝＋平均下限圧力

請求項１に記載の発明によれば、運転台数を減少させるか否かの境界値としての台数減少用圧力は、運転台数が多いほど低くなるよう設定される。圧縮機の運転台数が多いほど、目標圧力に維持するための１台当たりの寄与率は下がり、圧力変動は抑えられるので、運転台数の増加に応じて台数減少用圧力を下げることができる。言い換えれば、通常、台数減少用圧力以上になれば圧縮機を１台停止し、台数増加用圧力以下になれば圧縮機を１台起動するが、運転台数を増すほど台数減少用圧力を下げて、圧力変動幅を抑制することができる。
また、各圧縮機は吐出圧力を上限圧力と下限圧力との間に維持するように容量制御されるが、その上限圧力と下限圧力とが台数制御器に設定され、運転中の圧縮機の設定値に基づいて台数減少用圧力を求めて制御される。従って、各圧縮機の上限圧力を互いに同一にしたり、下限圧力を互いに同一にしたりする必要がなく、また許容範囲内に収めるとしても、その許容範囲を大きくとることができる。さらに、必ずしも、各圧縮機の容量調整範囲を互いに同一または許容範囲内に収まるように調整する必要もなく、個々の圧縮機の実際の上限圧力と下限圧力を台数制御器に設定して、簡易に精度の高い台数制御が可能となる。

請求項１に記載の発明によれば、運転中の圧縮機の平均上限圧力と平均下限圧力の他、運転台数から、台数減少用圧力を求めて、簡易に制御することができる。

請求項２に記載の発明は、吐出容量の異なる圧縮機が含まれる場合、運転中の各圧縮機について、その圧縮機の吐出容量を次停止予定機の吐出容量で除した値としての比台数を求め、運転中の圧縮機について、各圧縮機の上限圧力にその比台数を乗じた値の総和を求めると共に、これを比台数の総和で除した値として前記平均上限圧力を求め、運転中の圧縮機について、各圧縮機の下限圧力にその比台数を乗じた値の総和を求めると共に、これを比台数の総和で除した値として前記平均下限圧力を求め、前記台数減少用圧力は、運転中の圧縮機の比台数の総和に基づき、次式により設定されることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機台数制御システムである。
台数減少用圧力＝｛（平均上限圧力−平均下限圧力）／（運転中の圧縮機の比台数の総和）｝＋平均下限圧力

請求項２に記載の発明によれば、吐出容量の異なる圧縮機が含まれる場合でも、次停止予定機を基準の吐出容量として、運転中の各圧縮機の吐出容量を除した値である比台数という概念を用いて、台数減少用圧力を求めて制御することができる。

さらに、請求項３に記載の発明は、前記圧力センサによる検出圧力が前記台数減少用圧力以上の状態を設定時間継続後に、前記圧縮機の運転台数を減少させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の圧縮機台数制御システムである。

請求項３に記載の発明によれば、圧力センサによる検出圧力が台数減少用圧力以上の状態を設定時間継続後に圧縮機の運転台数を減少させるので、圧縮機が次々と過剰に停止されるのを防止できる。

本発明によれば、簡易な構成で運転台数を考慮して制御し、圧縮空気の使用負荷に迅速に追従させて圧縮空気を製造することができる。

本発明の圧縮機台数制御システムの一実施例を示す概略図である。 図１の圧縮機台数制御システムによる台数制御方法の一例を示す図であり、運転中の各圧縮機の吐出圧力、レシーバタンク内の圧力、運転台数増減表を示している。 図１の圧縮機台数制御システムにおいて、台数制御器のタッチスクリーンの設定画面の一例を示す図である。 図１の圧縮機台数制御システムにおいて、台数制御器のタッチスクリーンの設定画面の他の例を示す図である。

以下、本発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の圧縮機台数制御システムの一実施例を示す概略図である。本実施例の圧縮機台数制御システム１は、複数台の圧縮機２，２，…と、これら圧縮機２から圧縮空気が供給されるレシーバタンク３と、このレシーバタンク３内の圧力を検出する圧力センサ４と、この圧力センサ４の検出圧力などに基づき前記各圧縮機２を制御する台数制御器５とを備える。

各圧縮機２は、電動式の空気圧縮機であり、圧縮機本体がモータで駆動され、外気を吸入し圧縮して吐出する。各圧縮機２からの圧縮空気は、共通のレシーバタンク３を介して、一または複数の各種の圧縮空気利用機器（図示省略）へ送られる。

各圧縮機２は、スクリュー式、ターボ式またはレシプロ式など、その構成を特に問わないが、典型的には互いに同一の構成とされる。また、各圧縮機２は、典型的には、同一の吐出容量とされる。

本実施例の各圧縮機２は、容量制御可能に構成される。ここでは、機械的に自力で容量制御可能とされる。容量制御の具体的構成は特に問わないが、本実施例では、圧縮機２の吸込側に設けた容量調整弁（図示省略）の開度を調整することでなされる。

容量調整弁は、圧縮機２の吐出側の圧力を所望に維持するように、自力で開度を調整する。つまり、圧縮機２の吐出側の圧力が上昇するのに伴い、容量調整弁は開度を絞って吸入量を減少させ、これにより圧縮機２は吐出量を減少させる一方、圧縮機２の吐出側の圧力が低下するのに伴い、容量調整弁は開度を拡げて吸入量を増加させ、これにより圧縮機２は吐出量を増加させる。

より具体的には、容量調整弁は、図２において、圧縮機２の吐出側の圧力を、下限圧力ＰＬと上限圧力ＰＨとの間に維持するように開度を調整する。この場合、容量調整弁は、圧縮機２の吐出側の圧力が下限圧力ＰＬ以下になると全開される一方、上限圧力ＰＨ以上になると全閉される。また、下限圧力ＰＬと上限圧力ＰＨとの間では、下限圧力ＰＬから上限圧力ＰＨへ行くに従って比例的に開度が絞られる。このように、下限圧力ＰＬと上限圧力ＰＨとの圧力範囲が、容量調整弁の制御範囲とされる。つまり、各圧縮機２は、容量調整弁により、規定の調整範囲ＰＬ〜ＰＨで、吐出圧力と吐出流量とが逆比例のリニアな特性を有する。言い換えれば、吐出圧力と圧縮機２の負荷率とは一次関数になっている。なお、万一、圧縮機２の吐出側の圧力が所定の停止圧力ＰＳを超えると、圧縮機２は強制停止される。

本実施例の各圧縮機２は、典型的には、同時に複数台が運転される場合でもすべてが容量制御される。そのため、各圧縮機２は、全負荷運転に保持するためのフルロードロック機能を備える必要はない。

レシーバタンク３は、各圧縮機２から圧縮空気が供給される一方、一または複数の圧縮空気利用機器へ圧縮空気を供給する中空容器である。レシーバタンク３内の圧力を検出可能に、圧力センサ４が設けられる。

台数制御器５は、各圧縮機２および圧力センサ４に接続され、圧力センサ４による検出圧力などに基づき、各圧縮機２を制御する。本実施例では、各圧縮機２の運転の有無（つまり運転台数の変更）を切り替える。具体的な制御方法は、以下のとおりである。

図２は、本実施例の圧縮機台数制御システム１による台数制御方法の一例を示す図であり、運転中の各圧縮機２の吐出圧力と、レシーバタンク３内の圧力（つまり圧力センサ４の検出圧力）と、運転台数増減表とを示している。

運転台数増減表は、図２の中央に表形式で示すように、運転台数を増やすための起動表と、図２の右側に棒グラフ状に示すように、運転台数を減らすための停止表とに分けられる。起動表は、レシーバタンク３内の圧力Ｐとその変化率ΔＰとに基づき、圧縮機２を如何に起動するか、言い換えれば運転台数を如何に増加させるかを示している。一方、停止表は、レシーバタンク３内の圧力Ｐと、現在実際に運転中の台数とに基づき、圧縮機２を如何に停止するか、言い換えれば運転台数を如何に減少させるかを示している。これらの制御は、圧力センサ４の検出圧力Ｐと圧力変化率ΔＰとをそれぞれ所定周期で求め、それに基づき行われる。本実施例では、検出圧力Ｐとして、台数制御器５のＣＰＵの演算周期の所定回数分（たとえば２０回分）の平均値が用いられ、圧力変化率ΔＰとして、直近の所定時間（たとえば直近２０秒）の平均値が用いられる。

圧力変化率ΔＰとは、所定時間当たりの変動圧力である。圧力変化率ΔＰがマイナスの場合、レシーバタンク３内の圧力は減少傾向にあり、圧力変化率ΔＰがプラスの場合、レシーバタンク３内の圧力は増加傾向にある。圧縮空気利用機器による圧縮空気の使用量が、圧縮機２による圧縮空気の吐出量よりも多い場合、レシーバタンク３内の圧力は減少し、逆に、圧縮機２による圧縮空気の吐出量が、圧縮空気利用機器による圧縮空気の使用量よりも多い場合、レシーバタンク３内の圧力は増加する。

圧縮機２からレシーバタンク３への配管の圧力損失により、レシーバタンク３内の圧力は、圧縮機２の吐出圧力よりも若干低圧になる。そのため、図２において若干傾きのある破線で結んで示すように、レシーバタンク３内の圧力ＰＬ１，ＰＬ２は、それぞれ、圧縮機２の吐出圧力ＰＬ１´，ＰＬ２´と対応する。なお、本実施例の圧縮機台数制御システム１の場合、停止表から明らかなとおり、レシーバタンク３内の圧力が容量調整弁の制御範囲の上限圧力ＰＨになるときは、すべての圧縮機２が停止され、空気流量は０になるので、上限圧力ＰＨに関しては、圧縮機吐出圧力とレシーバタンク圧力とは同一になる。

台数制御器５は、圧力センサ４の検出圧力と、予め設定した圧力値とを比較して、圧縮機２の運転台数を増減する。この際、運転台数を増加させる圧力値は、前記起動表に示すように、圧力センサ４の検出圧力Ｐの圧力変化率ΔＰに基づき異なるよう設定される。つまり、台数制御器５は、圧力センサ４の検出圧力Ｐが台数増加用圧力Ａ以下になると圧縮機２を１台起動させるが、運転台数を増加させるか否かの境界値としての台数増加用圧力Ａは、圧力変化率ΔＰがマイナス側へ大きくなるほど段階的に高圧になるよう設定される。

運転台数を増加させる場合、台数制御器５は、圧力センサ４の検出圧力Ｐが台数増加用圧力Ａ以下の状態を維持する場合、所定時間（連続起動防止時間）を経過するごとに前記圧縮機２を１台起動させるが、圧力変化率ΔＰが設定値（−ΔＰ１）以下の領域（つまりΔＰ≦−ΔＰ１）では、圧力センサ４の検出圧力Ｐが即時増加用圧力Ｂ以下になれば、前記所定時間の経過を待つことなくさらに１台起動させる。なお、即時増加用圧力Ｂは、圧力変化率ΔＰの絶対値が大きいほど高圧に設定されるのがよい。

一方、運転台数を減少させる圧力値は、前記停止表に示すように、現在実際に運転中の圧縮機２の運転台数に基づき異なるよう設定される。つまり、台数制御器５は、圧力センサ４の検出圧力Ｐが台数減少用圧力Ｃ以上になると圧縮機２を１台停止させるが、運転台数を減少させるか否かの境界値としての台数減少用圧力Ｃは、運転台数が増すほど段階的に低圧になるよう設定される。

台数減少用圧力Ｃは、各圧縮機２の負荷率を考慮して決定するのがよい。すなわち、停止時（上限圧力ＰＨ以上）を負荷率０％、全負荷時（下限圧力ＰＬ以下）を負荷率１００％とした場合に、運転中の圧縮機２の１台当たりの負荷率が次式により求められる停止負荷率以下になると、運転中の１台を停止させる。

台数制御器５は、運転中の台数に応じた停止負荷率で１台を停止させるために、運転中の台数に基づき台数減少用圧力Ｃを次式により求め、これに基づき運転台数を適宜減少させる。

この数式２は、前記数式１を用いて、次のように書き換えることができる。

このように、運転台数に応じて台数減少用圧力Ｃを規定することができる。なお、数式２および数式３にいう上限圧力ＰＨおよび下限圧力ＰＬは、前述したように容量調整弁の制御範囲を規定する圧縮機吐出圧力であるが、実際の停止制御は本実施例ではレシーバタンク３に設けた圧力センサ４の検出圧力に基づきなされるので、圧縮機２とレシーバタンク３との間の圧力損失を考慮して補正した値を用いるのが好ましい。但し、上限圧力ＰＨについては、前述したように、圧縮機吐出圧力とレシーバタンク圧力とは同一になる。従って、下限圧力ＰＬについて、レシーバタンク圧力に換算した値を用いるのが好ましい。あるいは、数式２および数式３で導出される台数減少用圧力Ｃは厳密には圧縮機吐出圧力であるので、これをレシーバタンク圧力に換算して制御するのが好ましい。

以下、具体的制御について、図２に基づき説明する。なお、第一下限圧力ＰＬ１よりも低圧で第二下限圧力ＰＬ２が設定され、第一下限圧力ＰＬ１および第二下限圧力ＰＬ２は、容量調整弁の制御範囲下限値ＰＬよりも低圧に設定される。また、第一設定値ΔＰ１，第二設定値ΔＰ２は、圧縮機１台分の全負荷運転時の吐出容量を考慮して設定される。

（１）圧縮機２の運転台数の増加制御
（１−１）圧力変化率ΔＰの絶対値が第一設定値ΔＰ１未満である場合。具体的には、−ΔＰ１＜ΔＰ＜＋ΔＰ１である場合。
圧力センサ４の検出圧力Ｐが台数増加用圧力Ａとしての第二下限圧力ＰＬ２以下になると１台起動させる。これにより通常は圧力が第二下限圧力ＰＬ２を上回るが、この間も圧縮空気の使用負荷が増加し続けると、圧力が第二下限圧力ＰＬ２以下を維持する場合がある。その場合、所定の連続起動防止時間を経過するごとに圧縮機２を１台起動させる。つまり、圧力センサ４の検出圧力Ｐが図２における「１台起動」領域に留まる場合には、停止中の圧縮機２がある限り、連続起動防止時間を経過するごとに１台ずつ起動させる。

（１−２）圧力変化率ΔＰの絶対値が第一設定値ΔＰ１以上であるが第二設定値ΔＰ２未満である場合。具体的には、−ΔＰ２＜ΔＰ≦−ΔＰ１である場合。
圧力センサ４の検出圧力Ｐが台数増加用圧力Ａとしての第一下限圧力ＰＬ１以下になると１台起動させる。この場合も、１台起動させても第一下限圧力ＰＬ１以下を維持する場合、所定の連続起動防止時間を経過するごとに１台起動させるが、即時増加用圧力Ｂとしての第二下限圧力ＰＬ２以下になれば、連続起動防止時間の経過を待つことなくさらにもう１台起動させる。

つまり、図２において、「１台起動」領域に入ることで１台を起動させても、なおその領域に留まる場合には、停止中の圧縮機２がある限り、連続起動防止時間ごとに１台ずつ圧縮機２を起動させる。また、その間、「さらに１台起動」領域に入れば、連続起動防止時間を経過しないでも、さらに１台を起動させる。

（１−３）圧力変化率ΔＰの絶対値が第二設定値ΔＰ２以上である場合。具体的には、ΔＰ≦−ΔＰ２である場合。
レシーバタンク３内の圧力下降時（圧力変化率ΔＰがマイナスの場合つまりΔＰ≦−ΔＰ２の場合）には、圧力センサ４の検出圧力Ｐが台数増加用圧力Ａとしての容量調整弁の制御範囲上限値ＰＨ以下、言い換えれば容量調整弁の制御範囲ＰＬ〜ＰＨであっても、１台起動させる。この場合も、１台起動させても容量調整弁の制御範囲ＰＬ〜ＰＨを維持する場合、所定の連続起動防止時間を経過するごとに１台起動させるが、即時増加用圧力Ｂとしての第一下限圧力ＰＬ１以下になれば、連続起動防止時間の経過を待つことなくさらにもう１台起動させる。

つまり、図２において「１台起動」領域に入ることで１台を起動させても、なおその領域に留まる場合には、停止中の圧縮機２がある限り、連続起動防止時間ごとに１台ずつ圧縮機２を起動させる。また、その間、「さらに１台起動」領域に入れば、連続起動防止時間を経過しないでも、さらに１台を起動させる。

（２）圧縮機２の運転台数の減少制御
圧力センサ４により空気圧力を監視して、たとえば、２台運転している場合には、１台当たりの負荷率が５０％以下になると１台停止させ、３台運転している場合には、１台当たりの負荷率が６７％以下になると１台停止させ、４台運転している場合には、１台あたりの負荷率が７５％以下になると１台停止させるというように、前述した数式１による停止負荷率を考慮して、圧縮機２の運転台数を減少させる。

これにより、１台だけ運転している場合には、負荷率が０〜１００％で運転され、２台運転している場合には、１台当たりの負荷率が５０〜１００％で運転され、３台運転している場合には、１台当たりの負荷率が６７〜１００％で運転されるというように、台数が増すほど高負荷で運転される。

圧力に基づく制御を行うには、前述した数式３（または数式２）により求められる運転台数に応じた台数減少用圧力Ｃ以上になれば、１台停止させればよい。たとえば、２台運転している場合には、「｛（上限圧力ＰＨ−下限圧力ＰＬ）／２）｝＋下限圧力ＰＬ」以上になると、圧縮機２を１台停止させる。また、３台運転している場合には、「｛（上限圧力ＰＨ−下限圧力ＰＬ）／３｝＋下限圧力ＰＬ」以上になると、圧縮機２を１台停止させるというように、運転中の台数に基づき数式３により台数減少用圧力Ｃが設定される。

ここで、圧力センサ４による検出圧力Ｐが台数減少用圧力Ｃ以上の状態を設定時間継続後に、圧縮機２の運転台数を減少させるのが好ましい。これにより、１台を停止させた後に次の１台を停止させるまでに規定の時間を要し、次々と過剰に停止させるおそれがない。

複数台を同時に運転する場合において、仮に１台だけを容量制御し他を全負荷運転させる場合、容量調整を１台のみで行っているので、空気使用量が急激に減少した場合に、レシーバタンク３内の圧力が過上昇するおそれがある。ところが、本実施例の構成によれば、複数台の圧縮機２を運転する場合でも、すべてを容量制御するので、空気使用量が急激に減少した場合でも、複数台の圧縮機２の容量制御機能が並行して作用することで、レシーバタンク３内の圧力が過上昇するのを防止することができる。たとえ空気使用量が突然に全くなくなったとしても、空気圧力が過上昇することはない。

複数台を同時に運転する場合において、仮に１台だけを容量制御し他を全負荷運転させる場合、各圧縮機２には全負荷運転に保持するためのフルロードロック機能が必要となる。ところが、この機能は圧縮機２に標準的に装備されている訳ではなく圧縮機２を改造する必要がある。しかしながら、本実施例のシステム１によれば、各圧縮機２にフルロードロック機能は不要であるから、各圧縮機２を改造する必要がない。

また、運転台数の増加に応じて台数減少用圧力Ｃを下げると、運転中の各圧縮機２の負荷率は前述したように上がり、言い換えれば、各圧縮機２は吐出圧力が低い側で運転することになる。そして、一般に、圧縮機２は吐出圧力が低い側で運転するほど高効率なので、台数減少用圧力Ｃを下げることで、運転効率を向上することができる。

ところで、前記実施例では、各圧縮機２の容量調整弁は、上限圧力ＰＨが互いに同一に設定されると共に、下限圧力ＰＬが互いに同一に設定された例について説明した。しかしながら、各圧縮機２の容量調整弁の上限圧力ＰＨ同士および下限圧力ＰＬ同士を互いに同一に設定するのは困難であり、許容範囲内（たとえば１０ｋＰａ以内）に収めるとしても、作業には熟練と時間を要する。そして、すべての圧縮機２を同一の容量調整範囲に設定できない場合、個々の圧縮機２の負荷率にバラツキを生じることになる。

そこで、台数制御器５は、各圧縮機２の容量調整弁の上限圧力ＰＨｉと下限圧力ＰＬｉとがそれぞれ予め設定値として入力され、運転中の圧縮機２の前記設定値に基づいて台数減少用圧力Ｃを求め、圧力センサ４の検出圧力がこの台数減少用圧力Ｃ以上になると圧縮機２の運転台数を減少させるのがよい。つまり、各圧縮機２の容量調整弁の上限圧力ＰＨｉと下限圧力ＰＬｉを台数制御器５に設定し、この設定値を用いて、台数制御器５は、圧縮機２の運転台数を減少させる停止負荷率になる台数減少用圧力Ｃを演算し、この台数減少用圧力Ｃ以上になると圧縮機２を１台停止させるのがよい。ここで、上限圧力ＰＨｉとは、複数台の圧縮機２の内、ｉ号機の容量調整弁の上限圧力を示し、下限圧力ＰＬｉとは、ｉ号機の容量調整弁の下限圧力を示している。

より具体的に説明すると、まず事前に、各圧縮機２の容量調整弁の上限圧力ＰＨｉと下限圧力ＰＬｉとを試験により求めておく。たとえば、各圧縮機２を一台ずつ運転して、圧縮機２の吐出側の圧力と圧縮機２の負荷電流との関係から、各圧縮機２の容量調整弁の上限圧力ＰＨｉと下限圧力ＰＬｉとを求めることができる。

そして、このようにして求めた各圧縮機２の容量調整弁の上限圧力ＰＨｉと下限圧力ＰＬｉとを、台数制御器５に入力して設定しておく。たとえば、図３は、台数制御器５のタッチスクリーンの設定画面の一例を示す図であるが、この図に示すように、各圧縮機２の容量調整弁の上限圧力ＰＨｉと下限圧力ＰＬｉとを台数制御器５に設定する。なお、この例では、圧縮機台数制御システム１は、１号機から５号機まで、５台の圧縮機２を備えた例を示しているが、圧縮機２の台数は適宜変更可能なことは言うまでもない。

いま、各圧縮機２の吐出容量（定格時の吐出空気量）が同じであるとする。また、ｎ号機からｍ台の圧縮機２が運転しているとする。つまり、ｎ号機から（ｎ＋ｍ−１）号機までが運転しているとする。なお、ｎおよびｍは、正の整数（１，２，３，…のいずれかの数値）である。

この場合、台数制御器５は、運転中の圧縮機２の前記設定値（ＰＨｉ，ＰＬｉ）に基づいて、台数減少用圧力Ｃを求め、圧力センサ４の検出圧力が台数減少用圧力Ｃ以上になると、運転中の圧縮機２を１台停止させる。つまり、運転中の圧縮機２について、上限圧力の平均値としての平均上限圧力と、下限圧力の平均値としての平均下限圧力とを求め、これら平均上限圧力と平均下限圧力とを用いて前記数式３により台数減少用圧力Ｃを求め、圧力センサ４の検出圧力が台数減少用圧力Ｃ以上になると、運転中の圧縮機２を１台停止させる。

より詳細には、台数制御器５は、運転中の圧縮機２について、下記数式４により平均上限圧力を求めると共に、下記数式５により平均下限圧力を求める。さらに、台数制御器５は、下記数式６により台数減少用圧力Ｃを求め、圧力センサ４の検出圧力がこの台数減少用圧力Ｃ以上になると、運転中の圧縮機２を１台停止させる。

このような構成の場合、各圧縮機２の容量調整弁の上限圧力ＰＨｉを互いに同一にしたり、下限圧力ＰＬｉを互いに同一にしたりする必要がなく、また許容範囲内に収めるとしても、その許容範囲を大きくとることができる。さらに、必ずしも、各圧縮機２の容量調整範囲を互いに同一または許容範囲内に収まるように調整する必要もない。つまり、個々の圧縮機２の容量調整弁の実際の上限圧力ＰＨｉと下限圧力ＰＬｉを台数制御器５に設定すればよく、それにより簡易に精度の高い台数制御が可能となる。

たとえば、５台運転中に、５台分の総合負荷率が４／５（すなわち８０％）以下になると、運転台数を４台に減少させるが、運転している圧縮機２の容量調整弁の実際の上限圧力ＰＨｉと下限圧力ＰＬｉとを用いて、総合負荷率８０％相当の台数減少用圧力Ｃを算出するので、精度のよい台数制御が可能となる。ここで、総合負荷率とは、運転中の各圧縮機２の上限圧力ＰＨｉ同士および下限圧力ＰＬｉ同士が互いに異なり、言い換えれば各圧縮機２の負荷率が互いに異なるので、それを考慮して、運転中のすべての圧縮機２全体でみた場合の負荷率という意である。

なお、前記実施例と同様に、圧力センサ４による検出圧力が台数減少用圧力Ｃ以上の状態を設定時間継続後に、予め設定された次停止予定機の圧縮機２の運転を停止するのがよい。また、ここでは、圧縮機２の運転台数を減少させる制御について説明したが、運転台数を増加させる制御については、前記実施例と同様であるため説明を省略する。

さらに、ここでは、各圧縮機２は、容量調整弁により上限圧力ＰＨｉと下限圧力ＰＬｉとの間で容量制御され、各圧縮機２の上限圧力ＰＨｉと下限圧力ＰＬｉとを台数制御器５に設定する例について説明したが、各圧縮機２は、上限圧力ＰＨｉと下限圧力ＰＬｉとが設定されて運転されるのであれば、必ずしも容量調整弁で容量制御される必要はない。その場合でも、各圧縮機２の上限圧力ＰＨｉと下限圧力ＰＬｉとを台数制御器５に設定して、上述と同様に台数制御することができる。

さて、上述の説明では、各圧縮機２の吐出容量は同じであるとしたが、吐出容量の異なる圧縮機２が含まれる場合、次のように制御すればよい。

この場合も、まず事前に、各圧縮機２の容量調整弁の上限圧力ＰＨｉと下限圧力ＰＬｉとを調べておく。そして、各圧縮機２の容量調整弁の上限圧力ＰＨｉと下限圧力ＰＬｉとを、台数制御器５に入力して設定しておく。さらに、各圧縮機２の吐出容量についても、台数制御器５に入力して設定しておく。

たとえば、図４は、台数制御器５のタッチスクリーンの設定画面の他の例を示す図であるが、この図に示すように、各圧縮機２の容量調整弁の上限圧力ＰＨｉと下限圧力ＰＬｉの他、吐出容量を台数制御器５に設定する。なお、この例では、圧縮機台数制御システム１は、１号機から５号機まで、５台の圧縮機２を備えた例を示しているが、圧縮機２の台数は適宜変更可能なことは言うまでもない。また、この例では、１号機および２号機は、３号機〜５号機の２倍の吐出容量とされている。たとえば、１号機および２号機は、７５ｋＷの圧縮機であり、３号機〜５号機は、３７ｋＷの圧縮機である。

いま、ｎ号機からｍ台の圧縮機２が運転しているとする。つまり、ｎ号機から（ｎ＋ｍ−１）号機までが運転しているとする。この場合、台数制御器５は、下記数式７を用いて、運転中の各圧縮機２について、その圧縮機２の吐出容量を次停止予定機の吐出容量で除した値としての比台数Ｎｉを求める。この比台数Ｎｉの総和は実質的な運転台数に相当するので、前記数式１を用いて、停止負荷率を求めることができる。

たとえば、２号機（７５ｋＷ機）と３号機（３７ｋＷ機）とを運転中、次に停止させる圧縮機（次停止予定機）が３号機である場合、３号機の比台数は１となり、２号機の比台数は２となり、比台数の総和は３となる。よって、次停止予定機の３号機は、その負荷が前記数式１（式中、運転台数とは比台数の総和に相当）に基づき、２／３（負荷率６７％）以下になれば停止される。

また、２号機（７５ｋＷ機）と３号機（３７ｋＷ機）とを運転中、次に停止させる圧縮機（次停止予定機）が２号機である場合、２号機の比台数は１となり、３号機の比台数は０．５となり、比台数の総和は１．５となる。よって、次停止予定機の２号機は、その負荷が前記数式１（式中、運転台数とは比台数の総和に相当）に基づき、１／３（負荷率３３％）以下になれば停止される。

より簡易に圧力制御するには、下記数式８により、運転中の圧縮機２について、その上限圧力ＰＨｉに比台数Ｎｉを乗じた値の総和を求めると共に、これを比台数Ｎｉの総和で除した値として平均上限圧力を求める。また、下記数式９により、運転中の圧縮機２について、その下限圧力ＰＬｉに比台数Ｎｉを乗じた値の総和を求めると共に、これを比台数Ｎｉの総和で除した値として平均下限圧力を求める。そして、このようにして求められた平均上限圧力と平均下限圧力の他、運転中の圧縮機２の比台数の総和に基づき、下記数式１０により、台数減少用圧力Ｃを求めることができる。そして、台数制御器５は、圧力センサ４の検出圧力が台数減少用圧力Ｃ以上になれば、次停止予定機の運転を停止すればよい。

本発明の圧縮機台数制御システム１は、前記実施例（変形例を含む）の構成に限らず適宜変更可能である。特に、各圧縮機２の容量制御の方法は、前記実施例のように圧縮機２の吸込側に設けた容量調整弁に限らず、従来公知の他の構成を採用することもできる。また、特に、圧縮機２の運転台数を増加させる制御については、前記実施例の構成に限らず、従来公知の各種のものを用いることもできる。

さらに、前記実施例では、各圧縮機２からの圧縮空気はレシーバタンク３を介して圧縮空気利用機器へ送り、そのレシーバタンク３に圧力センサ４を設けたが、レシーバタンク３以外に、各圧縮機２から圧縮空気が供給される箇所、あるいは圧縮空気利用機器へ圧縮空気を送る箇所に、圧力センサ４を設けてもよい。

１ 圧縮機台数制御システム
２ 圧縮機
３ レシーバタンク
４ 圧力センサ
５ 台数制御器
Ａ 台数増加用圧力
Ｂ 即時増加用圧力
Ｃ 台数減少用圧力

Claims (3)

1. 複数台の圧縮機と、
   これら圧縮機から圧縮空気が供給されると共に圧縮空気利用機器へ圧縮空気を送る箇所に設けられ、圧縮空気の圧力を検出する圧力センサと、
   この圧力センサの検出圧力に基づき前記圧縮機の運転台数を変更する台数制御器とを備え、
   前記台数制御器により運転台数を減少させるか否かの境界値としての台数減少用圧力は、運転台数が多いほど低くなるよう設定され、
   前記各圧縮機のそれぞれは、その吐出圧力を上限圧力と下限圧力との間に維持するように容量制御され、
   前記台数制御器は、前記各圧縮機の上限圧力と下限圧力とがそれぞれ予め設定値として入力されており、運転中の圧縮機の前記設定値に基づいて前記台数減少用圧力を求め、前記圧力センサの検出圧力がこの台数減少用圧力以上になると運転中の圧縮機を１台停止させ、
   運転中の圧縮機について、前記上限圧力の平均値としての平均上限圧力と、前記下限圧力の平均値としての平均下限圧力とを求め、
   前記台数減少用圧力は、運転台数に基づき次式により設定される
   ことを特徴とする圧縮機台数制御システム。
   台数減少用圧力＝｛（平均上限圧力−平均下限圧力）／運転台数｝＋平均下限圧力
2. 吐出容量の異なる圧縮機が含まれる場合、運転中の各圧縮機について、その圧縮機の吐出容量を次停止予定機の吐出容量で除した値としての比台数を求め、
   運転中の圧縮機について、各圧縮機の上限圧力にその比台数を乗じた値の総和を求めると共に、これを比台数の総和で除した値として前記平均上限圧力を求め、
   運転中の圧縮機について、各圧縮機の下限圧力にその比台数を乗じた値の総和を求めると共に、これを比台数の総和で除した値として前記平均下限圧力を求め、
   前記台数減少用圧力は、運転中の圧縮機の比台数の総和に基づき、次式により設定される
   ことを特徴とする請求項１に記載の圧縮機台数制御システム。
   台数減少用圧力＝｛（平均上限圧力−平均下限圧力）／（運転中の圧縮機の比台数の総和）｝＋平均下限圧力
3. 前記圧力センサによる検出圧力が前記台数減少用圧力以上の状態を設定時間継続後に、前記圧縮機の運転台数を減少させる
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の圧縮機台数制御システム。

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