JP5996677B2 - 圧縮機台数制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の圧縮機を有する圧縮機設備の既存の圧縮機に対して追加の圧縮機を設置する際に、容易且つ安価に設置できるようにした圧縮機台数制御装置に関するものである。

工場等では、複数の圧縮機（コンプレッサ)を有する圧縮機設備を備えることにより、工場で必要とする圧縮空気の供給を効率的に行っている。即ち、工場では複数の場所において圧縮空気が断続的に使用される場合が多く、断続的な使用を行っても一定圧力の圧縮空気が供給できるようにするために、圧縮機設備では、貯留タンクに複数の圧縮機を接続して設け、貯留タンクの圧縮空気の圧力が所定の圧力を保持するように前記圧縮機の運転台数を制御することが行われている。上記圧縮機設備に関連したコンプレッサの台数制御システムがある(例えば、特許文献１参照)。

図５は、従来の圧縮機設備の一例の概略を示したものであり、複数台の圧縮機１（図５ではＣ１号機、Ｃ２号機、Ｃ３号機、Ｃ４号機の計４台、）が、配管２によって空気レシーバ又は空気ヘッダからなる貯留タンク３に接続されており、該貯留タンク３の圧縮空気は供給主管４によって工場等へ供給されるようになっている。前記圧縮機１には、ターボ圧縮機、スクリュー圧縮機、レシプロ圧縮機等の種々の形式のものが存在しており、更に、各形式において容量が大きいものから小さいものまで存在しており、更に、容量を無段階に変更できるもの、容量を段階的に変更できるもの、容量が一定で変更できないものがある。そして、工場ではこれらの種々の圧縮機の中から、工場の圧縮空気の使用量等に基づいて効率的な組み合わせとなるように、同一種類で同一容量の圧縮機を組み合わせて用いる場合、同一種類で異なる容量の圧縮機を組み合わせて用いる場合、異なる種類の圧縮機を組み合わせて用いる場合等、種々の組み合わせを行っている。

図５中、５は貯留タンク３の圧縮空気の圧力を検出する圧力検出器（圧力検出手段）、６は圧縮機台数制御装置であり、前記圧力検出器５で検出した圧力信号は前記圧縮機台数制御装置６に入力されている。前記圧力検出器５は圧力伝送機５ａであってもよく、圧力伝送機５ａによる圧力信号が共通送気母管５ｂを介して圧縮機台数制御装置６に導かれていてもよい。

又、前記圧縮機台数制御装置６は、前記圧縮機１の各号機Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４とのは間で情報を相互伝達することができる信号伝達手段７（無電圧信号接点）を備えており、前記貯留タンク３の検出圧力に基づいて、前記各号機Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４の起動・停止・負荷・無負荷指令を行って、圧縮機１の運転台数制御を行うようにしている。又、前記圧縮機台数制御装置６は、前記圧縮機１の運転台数制御を行うと共に、ローテーション制御を行うことによって各号機Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４を同等の運転頻度で運転するようにしている。

前記圧縮機１の運転状況は、圧縮空気供給先（工場等）の稼働状態（季節、時間帯、景気動向等）によって変動するものであり、前記圧縮機１の設置台数は、工場等で必要とする圧縮空気の最大容量により決定される。ここで、最大容量が要求されることが希である場合には、図５においては圧縮機１の各号機Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４の４台を作動させた時に最大容量が確保されるようにしてもよい。しかし、一般的には、故障が発生した場合などを想定して１台を予備機として確保しておくことが行われており、この場合には図５の例えば各号機Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３の３台により最大容量に対応させるようにし、Ｃ４の１台は予備機とすることができる。

特開２００３−０３５２７３号公報

工場における圧縮空気の使用量が増加したような場合には、図５に示すような圧縮機設備において、追加圧縮機ＣＸを備えることが要求される場合がある。

従来において、圧縮機台数制御装置の接続可能台数の上限（図５の例では４台）を超えて追加圧縮機ＣＸを設置する場合には、
（１）現在の圧縮機台数制御装置に代えて接続可能台数が多い上位機種の圧縮機台数制御装置を導入する。
（２）現在の圧縮機台数制御装置のハード・ソフトを改造する特殊対応を行って必要台数の組み入れを可能にする。
（３）接続可能台数を超える圧縮機は圧縮機台数制御装置には組み入れず、単独運用とする。
ことが一般に行われてきた。

しかし、前記追加圧縮機ＣＸを追加するために、（１）のように上位機種の圧縮機台数制御装置を導入する場合には大幅なコストアップの問題があり、又、（２）のようにハード・ソフトを改造する特殊対応の場合にも特注仕様、設計検証工数が増加することになるためコストアップになる問題がある。又、（３）の場合には追加圧縮機ＣＸが圧縮機台数制御装置から切り離されて単独運用となるため、総合的な省エネ効果が得られ難く、オペレータの適切な判断による操作が頻繁に必要となり、作業が非能率的になるという問題を有していた。

本発明は、上記従来の問題に鑑みてなしたもので、複数の圧縮機を有する圧縮機設備の既存の圧縮機に対して追加の圧縮機を設置する際に、既存の装置の変更を殆ど生じることなく容易且つ安価に設置できるようにした圧縮機台数制御装置を提供しようとするものである。

請求項１に係る発明は、複数の圧縮機と、各圧縮機に配管を介し接続して圧縮流体を貯留する貯留タンクと、該貯留タンクによる圧縮流体の圧力を検出する圧力検出手段と、該圧力検出手段による検出圧力が入力され且つ信号伝達手段により前記各圧縮機との間で情報の相互伝達を行って前記圧力検出手段による検出圧力に基づいた前記圧縮機の駆動台数制御と圧縮機の運転頻度を同等にするローテーション制御を行う圧縮機台数制御装置とを備えた圧縮機設備における既存の前記圧縮機に追加圧縮機を設置する場合の圧縮機台数制御装置であって、
前記既存の圧縮機から選択した選択圧縮機と前記追加圧縮機を下位信号伝達手段により切替盤に接続した下位圧縮機グループを形成し、該下位圧縮機グループの前記切替盤を前記圧縮機台数制御装置に信号伝達手段を介して接続し、前記圧縮機台数制御装置から前記下位圧縮機グループに運転指令が発せられると、前記切替盤は選択圧縮機と追加圧縮機の一方を運転するよう制御し、一定時間経過後、切替盤は選択圧縮機と追加圧縮機の他方を運転するよう制御し、前記下位圧縮機グループに停止指令が発せられると、切替盤は選択圧縮機と追加圧縮機の前記一方の運転を停止するよう制御し、一定時間経過後、切替盤は選択圧縮機と追加圧縮機の前記他方の運転を停止するよう制御し、再び前記下位圧縮機グループに運転指令が発せられると、切替盤は選択圧縮機と追加圧縮機の前記他方を運転するよう制御し、一定時間経過後、切替盤は選択圧縮機と追加圧縮機の前記一方を運転するよう制御し、前記下位圧縮機グループに停止指令が発せられると、切替盤は選択圧縮機と追加圧縮機の前記他方の運転を停止するよう制御し、一定時間経過後、切替盤は選択圧縮機と追加圧縮機の前記一方の運転を停止することにより２台１セット制御を行うことを特徴とする圧縮機台数制御装置である。

請求項２に係る発明は、前記信号伝達手段及び下位信号伝達手段が無電圧信号接点であることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機台数制御装置である。

本発明の圧縮機台数制御装置によれば、圧縮機設備における既存の圧縮機に追加の圧縮機を設置する際に、既存の圧縮機の少なくとも１台から選択した選択圧縮機と追加する追加圧縮機を下位信号伝達手段により切替盤に接続して下位圧縮機グループを形成し、該下位圧縮機グループの切替盤を前記圧縮機台数制御装置に信号伝達手段を介して接続したので、下位圧縮機グループを１台の圧縮機に看做して２台１セット制御することができ、よって、既存の装置の変更を殆ど生じることなく容易且つ安価に追加圧縮機を設置できるという優れた効果を奏し得る。

本発明に係る圧縮機台数制御装置の一実施例を示すブロック図である。 本発明の圧縮機台数制御装置における２台１セット制御のフローチャートである。 図２の２台１セット制御のタイミングチャートである。 本発明に係る圧縮機台数制御装置の他の一実施例を示すブロック図である。 従来の圧縮機台数制御装置の一例を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。

図１は本発明の圧縮機台数制御装置の一実施例を示すブロック図であり、前記図５と同一の符合を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図５について説明した通りである。図１に示す本発明の実施例では、圧縮機１として備えている既存の４台（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４）に対して追加の１台の圧縮機を設置する場合を示しており、前記図５の既存の圧縮機１から選択した１台の選択圧縮機Ｃ1Aと追加する追加圧縮機Ｃ1Bとを下位信号伝達手段８（無電圧信号接点）によって切替盤９に接続することにより下位圧縮機グループＣ１'を形成し、該下位圧縮機グループＣ１'の切替盤９を前記圧縮機台数制御装置６に対して信号伝達手段７（無電圧信号接点）により接続している。

前記既存の圧縮機１から選択する選択圧縮機は、既存の圧縮機１の中に他の圧縮機に比して容量が小さいものが存在している場合には、その容量が小さい圧縮機を選択圧縮機Ｃ1Aとして選択し、その選択圧縮機Ｃ1Aと同程度の容量を有する圧縮機を選定して追加圧縮機Ｃ1Bとする。又、既存の圧縮機１が全て同等の容量を有している場合には、その１台を選択圧縮機Ｃ1Aとして選択し、それと同程度の容量を有する圧縮機を選定して追加圧縮機Ｃ1Bとする。

前記圧縮機台数制御装置６には、前記圧力検出器５で検出した圧力信号が入力されており、前記圧縮機台数制御装置６は前記圧力信号に基づいて、下位圧縮機グループＣ１'、Ｃ２号機、Ｃ３号機、Ｃ４号機の圧縮機との間で無電圧信号接点７により情報を相互伝達して各機圧縮機（Ｃ１'、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４）の運転台数制御と、ローテーション制御を行うようにしている。

次に、上記実施例の作動を説明する。

貯留タンク３に備えた圧力検出器５で検出される検出圧力は常に圧縮機台数制御装置６に入力されており、圧縮機台数制御装置６は、前記検出圧力に基づいて下位圧縮機グループＣ１'、Ｃ２号機、Ｃ３号機、Ｃ４号機の１台を予備機として運転台数制御を行うと共に、ローテーション制御によって各圧縮機（Ｃ１'、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４）が同等の運転頻度で運転されるようにしている。ローテーション制御としては、前回の運転から最も長い時間を経過した圧縮機が優先して起動されるように制御することができる。

本発明では、図２に示す２台１セット制御のフローチャートにより、図３に示す２台１セット制御のタイミングチャートのように制御することができる。

即ち、前記圧縮機台数制御装置６によって各圧縮機（Ｃ１'、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４）によるローテーションによる台数制御が行われていて、図２に示すように前記下位圧縮機グループＣ１'に運転指令が発せられると、切替盤９は選択圧縮機Ｃ1Aを運転するよう制御し、一定時間経過後、切替盤９は追加圧縮機Ｃ1Bを運転するよう制御し、前記下位圧縮機グループＣ１'に停止指令が発せられると、切替盤９は選択圧縮機Ｃ1Aの運転を停止するよう制御し、一定時間経過後、切替盤９は追加圧縮機Ｃ1Bの運転を停止するよう制御し、再び前記下位圧縮機グループＣ１'に運転指令が発せられると、切替盤９は追加圧縮機Ｃ1Bを運転するよう制御し、一定時間経過後、切替盤９は選択圧縮機Ｃ1Aを運転するよう制御し、前記下位圧縮機グループＣ１'に停止指令が発せられると、追加圧縮機Ｃ1Bの運転を停止するよう制御し、一定時間経過後、切替盤９は選択圧縮機Ｃ1Aの運転を停止するようにしている。図２、図３の例では、選択圧縮機Ｃ1Aと追加圧縮機Ｃ1Bによる２台１セット制御を行うことにより、下位圧縮機グループＣ１'による圧縮機容量を大幅に高めることができる。

図１の実施例では、選択圧縮機Ｃ1Aと追加圧縮機Ｃ1Bを有する切替盤９によって下位圧縮機グループＣ１'を形成した場合について説明したが、図４に示すように、前記下位圧縮機グループＣ１'に加えて、選択圧縮機Ｃ2Aと追加圧縮機Ｃ2Bを有する切替盤９による下位圧縮機グループＣ２'を備えることができる。このように下位圧縮機グループＣ１'，Ｃ２'を設置する数は、上位機種の圧縮機台数制御装置６を導入する費用、現在の圧縮機台数制御装置６のハード・ソフトを改造する費用との兼ね合いからコストが低い方を選定することができる。

上記したように、本発明によれば、２台の圧縮機Ｃ1A，Ｃ1Bを１台と看做して運用ができるため、従来における単独運用の追加圧縮機を備える場合に比して、需要側の圧縮空気消費量に対応してきめ細かな制御が容易に可能になり、需要側への圧力変動をより小さく抑えることができる。更に、圧縮機台数制御装置６に変更を加えることなく、圧縮機台数制御装置６の機能を用いて追加する圧縮機を制御できるので、圧縮機の台数追加に伴う設備初期投資を最小とすることができる。圧縮機台数制御装置６は標準ハード・ソフトで対応ができるため、特殊設計対応による不適合発生の要因も無くすることができる。追加した圧縮機の単独運用が無くなるため、総合的な省エネ運転、計画的なメンテナンス、オペレータの介在頻度の減少等により、設備運転費用の削減効果が得られる。

尚、本発明の台数制御装置及び圧縮機台数制御方法は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、既存の圧縮機の数には限定されないこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

１ 圧縮機
２ 配管
３ 貯留タンク
５ 圧力検出器
６ 圧縮機台数制御装置
７ 信号伝達手段（無電圧信号接点）
８ 下位信号伝達手段（無電圧信号接点）
９ 切替盤
Ｃ1A 選択圧縮機
Ｃ1B 追加圧縮機
Ｃ2A 選択圧縮機
Ｃ2B 追加圧縮機
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４ 圧縮機
Ｃ１' 下位圧縮機グループ
Ｃ２' 下位圧縮機グループ

Claims (2)

1. 複数の圧縮機と、各圧縮機に配管を介し接続して圧縮流体を貯留する貯留タンクと、該貯留タンクによる圧縮流体の圧力を検出する圧力検出手段と、該圧力検出手段による検出圧力が入力され且つ信号伝達手段により前記各圧縮機との間で情報の相互伝達を行って前記圧力検出手段による検出圧力に基づいた前記圧縮機の駆動台数制御と圧縮機の運転頻度を同等にするローテーション制御を行う圧縮機台数制御装置とを備えた圧縮機設備における既存の前記圧縮機に追加圧縮機を設置する場合の圧縮機台数制御装置であって、
   前記既存の圧縮機から選択した選択圧縮機と前記追加圧縮機を下位信号伝達手段により切替盤に接続した下位圧縮機グループを形成し、該下位圧縮機グループの前記切替盤を前記圧縮機台数制御装置に信号伝達手段を介して接続し、前記圧縮機台数制御装置から前記下位圧縮機グループに運転指令が発せられると、前記切替盤は選択圧縮機と追加圧縮機の一方を運転するよう制御し、一定時間経過後、切替盤は選択圧縮機と追加圧縮機の他方を運転するよう制御し、前記下位圧縮機グループに停止指令が発せられると、切替盤は選択圧縮機と追加圧縮機の前記一方の運転を停止するよう制御し、一定時間経過後、切替盤は選択圧縮機と追加圧縮機の前記他方の運転を停止するよう制御し、再び前記下位圧縮機グループに運転指令が発せられると、切替盤は選択圧縮機と追加圧縮機の前記他方を運転するよう制御し、一定時間経過後、切替盤は選択圧縮機と追加圧縮機の前記一方を運転するよう制御し、前記下位圧縮機グループに停止指令が発せられると、切替盤は選択圧縮機と追加圧縮機の前記他方の運転を停止するよう制御し、一定時間経過後、切替盤は選択圧縮機と追加圧縮機の前記一方の運転を停止することにより２台１セット制御を行うことを特徴とする圧縮機台数制御装置。
2. 前記信号伝達手段及び下位信号伝達手段が無電圧信号接点であることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機台数制御装置。

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