JP6014508B2 - 流体圧縮システム - Google Patents

Description

本発明は、流体圧縮装置に関する。

特許文献１、２、３には、複数の空気圧縮装置（圧縮機本体）を有し、１台の空気圧縮装置をインバータで制御を行う空気圧縮装置とし、残りの空気圧縮装置を定速運転とする空気圧縮機が記載されている。

特許文献４、５には複数の圧縮機本体を有し、一方の圧縮機本体をインバータを介し回転数可変制御により運転し、他方の圧縮機本体を回転数を上限値に固定して運転する空気圧縮機が記載されている。

特開昭６３−２５４５７号公報 特開平２−３７１９１号公報 特開２０００−３２０４６７号公報 特開２００５−３３７２０４号公報 特開２００６−３４８８１９号公報

特許文献１、２、３の空気圧縮機はインバータ制御を行う圧縮機本体が固定されているため、運転時間が偏り、インバータ制御を行う圧縮機本体が他の圧縮機本体よりも故障しやすくなり、装置全体として長寿命化を実現できず、装置のメンテナンスは容易に行うことができなかった。

特許文献４、５の空気圧縮機は、インバータ制御を行う圧縮機本体を切り替えているものの、運転台数を変化させるタイミングで切り替えていないため、 インバータ制御を行う圧縮機本体の出力が急激に増加し、負荷が増大する。これによって、圧縮機本体の長寿命化を実現できなかった。

上記問題点に鑑み、本発明は個々の圧縮機本体を長寿命化させ、装置全体として長寿命化を実現した流体圧縮システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、流体を圧縮する複数台の圧縮装置と、複数台の前記圧縮装置の運転台数を制御する台数制御装置とを備え、複数台の前記圧縮装置のうち少なくとも２台以上は、圧縮流体の使用量に応じてインバータ制御により出力を変更する容量制御運転または圧縮流体の使用量によらず運転時の出力を変更しない固定制御運転を行う前記圧縮装置であり、複数台の前記圧縮装置のうち少なくとも１台は圧縮流体の使用量によらず運転時の出力を変更しない圧力開閉式の前記圧縮装置であり、前記台数制御装置は、複数台の前記圧縮装置が容量制御運転または固定制御運転のいずれを行うかを前記圧縮装置の運転台数を増減させるタイミングで切り替えることを特徴とする流体圧縮システムを提供する。

本発明によれば、本発明は個々の圧縮機本体を長寿命化させ、装置全体として長寿命化を実現した流体圧縮システムを提供することができる。

本発明の実施例１の圧縮機台数制御システムの構成を示すブロック図である 本発明の実施例１の台数制御装置による圧縮装置の起動または停止制御の処理を示す流れ図である 本発明の実施例１の圧縮機本体と圧縮装置の起動と停止の判定タイミング図である 本発明の実施例１と従来技術を比較した結果である 本発明の実施例２の圧縮機台数制御システムの構成を示すブロック図である 本発明の実施例２の台数制御装置による圧縮装置の起動または停止制御の処理を示す流れ図である 本発明の実施例２の圧縮機本体と圧縮装置の起動と停止の判定タイミング図である

以下、本発明の実施例による空気圧縮制御システムとしてタンクに対し個別に圧縮空気を供給する４台の圧縮装置を用いて構成した場合を例に挙げ、添付図面に従って詳細に説明する。

本発明の実施例１を図１ないし図４を用いて説明する。本実施例における空気圧縮システムの構成を図１に示す。図１において、台数制御装置１は圧縮装置２Ａ〜２Ｄの運転台数を制御する装置である。空気タンク１２に貯蓄している空気の圧力P’(t)を測定する手段である圧力センサ１５を備え、測定した圧力を電圧信号として制御回路１６に取り込み、制御回路１６のアナログ／デジタル変換回路を介し、デジタル信号に変換する。そして、圧力測定値P’(t)の変化率を用い、台数制御装置１に接続する圧縮装置（２Ａ〜２Ｄ）の運転台数を制御する。

空気を圧縮する圧縮装置２Ａは主に空気を圧縮する圧縮機本体２０Ａと、圧縮機本体２０Ａを駆動するモータ１９Ａと、モータ１９Ａの回転数を制御できるインバータ１８Ａと、圧縮した空気を貯蓄するタンク５Ａにより大略構成されている。また、他の空気を圧縮する圧縮装置２Ｂ〜２Ｄは圧縮装置２Ａと同様に、空気を圧縮する圧縮機本体２０Ｂ〜２０Ｄ、電動モータ１９Ｂ〜１９Ｄ、インバータ１８Ｂ〜１８Ｄ、空気タンク５Ｂ〜５Ｄにより構成されている。そして、圧縮装置２Ａ〜２Ｄはすべて同じ吐出し容量を有している。

また、各空気タンク５Ａ〜５Ｄには、内部の圧力を検出する圧力センサ６Ａ〜６Ｄが取り付けられている。さらに、各圧縮装置２Ａ〜２Ｄには、電動モータ１９Ａ〜１９Ｄの運転、停止、または回転数を制御する制御回路４Ａ〜４Ｄがそれぞれ設けられている。

次に、インバータ１８Ａ〜１８Ｄは制御回路４Ａ〜４Ｄからの周波数目標値を受け、商用電源（例えば６０Ｈｚ）を周波数目標値に変換し、電動モータへ供給することで、電動モータの回転数を制御する。上記インバータ制御により、電動モータにより駆動される圧縮機本体２０Ａ〜２０Ｄの吐出し空気量の調整が可能になる。ただし、圧縮機本体の特性により、回転数は一定範囲内のみ（例えば商用電源周波数の４０%〜１００%）制御可能である。

そして、制御回路４Ａは測定した圧力値を記録する機能と、圧縮機本体２０Ａの累積運転時間を記録する機能と、電動モータ１９Ａを運転，停止させる機能を有する。また、使用者により設定されたタンク５Ａの下限圧力Pminと上限圧力Pmaxは制御回路４Ａに記録されている。また、制御回路４Ａは空気使用量に応じ、空気タンク５Ａの圧力を予め決められた圧力目標値Pref（例えばPmin+０.０３MPa）になるように、モータ回転数の目標値を計算し、インバータ１８Ａを通じて、電動モータ１９Ａの回転数を制御する。そして、圧縮装置２Ｂ〜２Ｄに内蔵する制御回路４Ｂ〜４Ｄの機能は制御回路４Ａと同様で、各自の空気吐出し量を制御することが可能である。

次に、圧縮装置２Ａ〜２Ｄは配線７Ａ〜７Ｄ，８Ａ〜８Ｄ，９Ａ〜９Ｄ，１７Ａ〜１７Ｄを通じて、台数制御装置１と接続し、各配線の機能について後ほど述べる。また、各空気を貯蓄するタンク５Ａ〜５Ｄは空気を輸送する配管１０Ａ〜１０Ｄを介し、空気タンク１２に圧縮した空気を送り込む。そして、タンク１２には、取り出し弁１３を備えた出力配管１４が取り付けられている。これにより、タンク１２は、出力配管１４を介して外部の空圧機器（図示せず）に接続されると共に、取り出し弁１３を開閉することによって該空圧機器に向けて圧縮空気を供給するものである。また、空気タンク１２から配管２５を通じて、台数制御装置１に内蔵される圧力センサ１５と接続する。

圧縮装置２Ａ〜２Ｄはそれぞれ独立な圧縮装置であり、単独の運転も可能である。台数制御装置１は配線７Ａ〜７Ｄを通じて、圧縮装置２Ａ〜２Ｄを単独運転させるか、それとも台数制御装置１により制御されるかの切替えが可能である。また、台数制御装置１は信号線８Ａ〜８Ｄを通じて運転指令を圧縮装置２Ａ〜２Ｄに伝える。その運転指令を受け、圧縮装置２Ａ〜２Ｄは運転、停止を行う。そして、台数制御装置１は信号線９Ａ〜９Ｄを通じて圧縮装置２Ａ〜２Ｄに対し、どの制御方式で運転するかの指令を送る。圧縮装置２Ａ〜２Ｄは上記の命令を受け、圧縮装置２Ａ〜２Ｄの運転台数を増減させるタイミングで、圧縮空気の使用量に応じてインバータ制御によりモータ回転数を制御し、吐出し空気量（出力）を調整する容量制御方式で運転するか、それとも圧縮空気の使用量によらず吐出し空気量（出力）が一定となる固定制御方式で運転するかへの切替えが可能になる。また、圧縮装置２Ａ〜２Ｄが異常発生し停止せざる得ない時に、信号線１７Ａ〜１７Ｄを通じて台数制御装置１に異常状況を送り、台数制御装置１はその信号を受け、該圧縮装置を制御対象から外し、代替の圧縮装置を起動することが可能である。

そして、空気タンク１２と空気タンク５Ａ〜５Ｄは配管により接続したため、空気タンク１２の圧力測定値P’(t)と空気タンク５Ａ〜５Ｄの圧力測定値P(t)は同じ値である。そして、空気タンク１２の上限圧力値Pmaxと下限圧力値Pminは空気タンク５Ａ〜５Ｄの上限圧力値Pmaxと下限圧力値Pminも同じ値で設定する。

本実施例による圧縮装置１は上述の如き構成を有するもので、次に、図１〜図３を参照しつつ、台数制御装置と圧縮装置の各々の圧力測定値P’(t)とP(t)を用いて制御処理を説明する。

まず、図２を参照し、タンク１２の圧力P’(t)の変化により、台数制御装置が圧縮装置の運転台数を増減し、容量制御で運転する圧縮装置の選定方法について説明する。図２に示す運転制御処理は、予め決められたサンプリング周期Ts（例えば２００ｍｓ）毎に行うものである。

ステップ１では、一定のサンプリング周期Tsで現在の空気タンク１２内の圧力P’(t)を計測する。

次に、ステップ２では、現在タンク圧力値P’(t)は予め設定された空気タンク１２の下限圧力値Pminより小さいか否かを判定する、もし「Yes」と判定した場合、次のステップ３で圧縮装置（２Ａ〜２Ｄ）を全台起動させ、ステップ１９に移りリターンする。「No」と判定した場合、次のステップ４で現在圧力値P’(t)は予め設定された空気タンク１２の上限圧力値Pmax以上か否かを判定する。もし「Yes」と判定した場合、次のステップ５で圧縮装置（２Ａ〜２Ｄ）を全台停止させ、ステップ１９に移りリターンする。ステップ４で「No」と判定した場合、ステップ６で現在測定した圧力P’(t)と前回測定した圧力値P’(t-１)を用い、数式１でタンク圧力変化率K’を計算する。
（数式１）
K’ = (P’(t) - P’(t-１))／Ts
ステップ７で上記計算されたK’はマイナスの値か否かを判定する。もし「Yes」と判定した場合、圧力が下降中と示すので、ステップ８に移る。「No」と判定した場合、圧力が上昇中と示すなので、ステップ１３に移る。ステップ８では、数式２を用いて、下限圧力Pminと現在の圧力P’(t)との差を圧力変化率K’で割ることによって、現在の状態からあと何秒後に下限圧力Pminまで達すかを計算する。計算した値をTd’値とする
（数式２）
Td’=(Pmin-P’(t))／K’
次のステップ９ではTd’値が予め決められたTd’閾値（例えば２秒）より小さいか否かを判定する。もし「No」と判定した場合、ステップ１９に移り、リターンする。もし「Yes」と判定した場合、ステップ１０で圧縮装置（２Ａ〜２Ｄ）の運転台数を１台の増加を判定する。次のステップ１１で累積運転時間最短かつ停止中の圧縮装置（２Ａ〜２Ｄ）を優先的にを起動させ、新しく起動した圧縮装置（２Ａ〜２Ｄ）を容量制御に切替える。そして、ステップ１２ではその他の運転中の圧縮装置を空気吐出し量一定となる固定制御で運転させる。最後、ステップ１９に移りリターンする。

ステップ７で「No」と判定した場合は、ステップ１３に移り、圧力変化率K’がプラスか否かを判定する。もし「No」と判定した場合が、圧力の変化が無いということで、ステップ１９に移り、リターンする。もし「Yes」と判定した場合、ステップ１４に移る。ステップ１４では、上限圧力Pmaxと現在の圧力P’(t)との差を圧力変化率K’で割ることによって、現在の状態からあと何秒後に上限圧力Pmaxまで達すかを計算する。計算した値をTu’値とする
（数式３）
Tu’=(Pmax-P’(t))／K’
次のステップ１５でTu’値が予め決めたTu’閾値（例えば５秒）未満か否かを判定する。もし「No」と判定した場合、ステップ１９に移り、リターンする。「Yes」と判定した場合、ステップ１６で圧縮装置（２Ａ〜２Ｄ）の運転台数を１台の減少を判定する。次のステップ１７では容量制御で運転中の圧縮装置を停止させる。そして、ステップ１８で運転中の圧縮装置（２Ａ〜２Ｄ）の中で累積運転時間最長のものを優先的に容量制御に切替え、最後、ステップ１９に移りリターンする。

台数制御装置１は圧縮装置（２Ａ〜２Ｄ）の運転台数を以上のように制御する処理によって、空気使用量に応じ、空気タンクの上限圧Pmaxを超える前に圧縮装置の運転台数を減少することができ、無駄な消費電力を省ける。また、タンクの下限圧力Pminを下回る前に、圧縮装置（２Ａ〜２Ｄ）の運転台数を増加することができ、必要な空気量を確実に供給できる。そして、運転中に必ず１台の容量制御で運転する圧縮装置を保持することによって、空気使用量と同等な空気量を吐出し、無駄な消費電力を抑えられる。そして、累積運転時間の短い圧縮装置を優先的に起動させ、累積運転時間の長い圧縮装置を優先的に停止させることで、各圧縮装置への負荷が偏らなく、累積運転時間を平均化することができる。

ここから、図３を参照しながら、空気タンク１２の圧力が上昇や下降する際に、台数制御装置により圧縮装置の増減動作タイミングについて説明する。例として、台数制御装置１が運転中、圧縮装置（２Ａ〜２Ｄ）１台も運転していない状態、かつ圧縮装置の累積運転時間の関係が２Ａ＜２Ｂ＜２Ｃ＜２Ｄである。タンク１２の圧力が下降している状態を前提とし、空気圧縮システム全体の動きを説明する。

まず、台数制御装置は空気タンク１２の圧力P’(t)を用い、Td’値を計算する。Td’値が２秒未満になった時に、台数制御装置が累積運転時間最短の圧縮装置２Ａを起動し、容量制御で運転させる。起動した圧縮装置２Ａは、タンク圧力P’(t)を圧力目標値Prefになるように、電動モータ１９Ａの回転数を制御する。その後、空気使用量が増大し、電動モータ１９Ａの回転数が１００％まで達してもタンク圧力が下降した場合は、台数制御装置はTd’値を計算する。そして、Td’値が再び２秒未満になった時に、現在累積運転時間最短の圧縮装置２Ｂを起動し、容量制御で運転させる。その時、容量制御で運転していた圧縮装置２Ａは空気吐出し量一定となる固定制御へ切替る。次に、起動した圧縮装置２Ｂはタンク圧力を圧力目標値Prefになるように、電動モータ１９Ｂの回転数を制御する。その後、空気使用量が減少し、電動モータ１９Ｂの回転数が前述した制御範囲の下限値（４０％）に達しても、タンク圧力が上昇しつづける場合、台数制御装置１はTu’値を計算する。もし、Tu’値がTu’閾値（５秒）未満になったら、現在累積運転時間最長の圧縮装置２Ｂを停止させ、圧縮装置２Ａを固定制御から容量制御へ切り替える。その後、圧縮装置２Ａはタンク圧力を圧力目標値Prefになるように、電動モータ１９Ａの回転数を制御する。

上記の制御は空気使用量の変化に応じ、上記の起動と停止を繰り返し、空気使用量と同等な空気量を吐出すことができる。そして、空気使用量の変動が少ない状態においては、圧縮装置の起動停止が無く、駆動モータの回転数制御により、タンク圧力を常時下限圧力付近で保持することができる。そのため、高い圧力領域での運転を避け、省エネ効果が得られる。

また、図４は空気使用量が安定した時に、一定時間ごとに、容量制御運転と固定制御運転を切り替える従来技術を使用する場合と本発明の技術をする場合の圧力変動の比較である。従来技術の場合、切替時に、固定制御で運転していた圧縮装置が容量制御へ切り替え、電動モータ回転を減速させる必要があり、一方、容量制御で運転していた圧縮装置が固定制御へ切替え、電動モータ回転を増速しなくてはならないため、空気吐出し量が不安定になり、圧力の変動が発生する。また、制御方式の切り替えに伴う、電動モータは急激な回転数変動が発生するので、それを一定時間で繰り返すことにより、機械的に寿命が短縮されることがある。一方、本実施例の場合、圧縮装置２Ａ〜２Ｄの運転台数を増減させるタイミングでしか圧縮装置２Ａ〜２Ｄ容量制御運転と固定制御運転を切り替えないため、空気使用量が安定し、容量制御で運転する圧縮装置と固定制御で運転する圧縮装置が変わらないので、従来技術より発生する圧力変動や電動モータの寿命を向上させることができる。

また、本実施例では、新しく起動した圧縮装置を容量制御に切り替えることにより、圧縮システムが連続的に容量制御で吐出し空気量を制御できる。

また、本実施例では、圧縮装置の起動は累積運転時間の短い順で行われ、停止は累積運転時間の長い順で行われる。そのため、各圧縮装置の累積運転時間が平均化され、負荷の偏りで先に故障する圧縮装置は存在しないため、装置のメンテナンスは容易に行うことができる。

また、本実施例では、圧縮装置２Ａ〜２Ｄが異常発生した際に、信号線１７Ａ〜１７Ｄを通じて、台数制御装置１に知らせることができる。台数制御装置１はそれらの信号を受け、異常発生した圧縮装置を台数制御から外し、残りの圧縮装置で台数制御を行うことができる。

また、本実施例では、圧縮装置２Ａ〜２Ｄの運転台数を増加する判定した時に、停止中の圧縮装置から累積運転時間最短のものを最優先起動させる。しかし、空気使用量の変動がなく、圧縮装置の運転状態がずっと保持した場合、運転中の圧縮装置の累積時間が停止中の圧縮装置累積時間を超えてしまう可能性があり、各圧縮装置の運転時間を平均化する目的を反してしまう。そのため、本実施例では、圧縮装置が一定時間（例えば３０分）連続運転したら、停止中の圧縮装置の中で該圧縮装置より累積運転時間短いものを起動させ、該圧縮装置を停止させるという運転交代も行う。そのため、各圧縮装置の累積運転時間が確実に平均化され、かつ最大差異は３０分以内に収まる。

図５ないし図７を用いて本発明の実施例２を説明する。実施例１と同一の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。本実施例の特徴は、２台以上の圧縮装置を圧縮空気の使用量に応じてインバータ制御にモータ回転数を制御し吐出し空気量（出力）を調整する容量制御運転をするか、それとも圧縮空気の使用量によらず吐出し空気量（出力）が一定となる固定制御運転をするかへの切替えが可能なインバータ式圧縮装置とし、１台以上の圧縮装置を圧縮空気の使用量によらず容量制御運転を行わず、固定制御での運転運転のみ行う圧力開閉式圧縮装置により構成される点である。

本実施例の空気圧縮システムの構成を図５に示す。実施例１と同様に、台数制御装置１、圧縮装置２Ａ〜２Ｄと空気タンク１２により構成されている。台数制御装置は制御基板１６とタンク１２の圧力を測定する圧力センサ１５により構成され、各圧縮装置に対し、運転・停止、制御方式を切替する機能を有する。組合せ例として、圧縮装置２Ａと２Ｂは実施例１の圧縮装置と同様に、容量制御運転と固定制御運転が可能なインバータ式圧縮装置とする。一方、圧縮装置２Ｃと２Ｄにはインバータを内蔵されず、空気吐出し量が一定となる固定制御運転のみを行う。なお、上記の圧縮装置２Ａ〜２Ｄの中で容量制御が可能な機種を予め台数制御装置１に認識させる必要がある。認識方法として、予め機種を設定し、台数制御装置１内部の制御回路１６に機種情報を保存させる方法がある。もしくは、台数制御装置と圧縮装置を接続したときに、自動的に機種を認識させる方法もある。

図６を参照し、台数制御装置が圧縮装置の運転台数を増減する制御方法について説明する。図６に示す台数制御処理は、実施例１と同様に、予め決められたサンプリング周期Ts（例えば２００ms）毎に行うものである。

ステップ３１では、実施例１と同様に、圧力センサ１５を用い、一定サンプリング周期Tsで現在の空気タンク１２内の圧力P’(t)を計測する。

次に、ステップ３２では、現在タンク圧力値P’(t)は予め設定された空気タンク１２の下限圧力値Pminより小さいか否かを判定する、もし「Yes」と判定した場合、次のステップ３３で圧縮装置（２Ａ〜２Ｄ）を全数起動させる。 「No」と判定した場合、次のステップ３４で現在圧力値P’(t)は予め設定された空気タンク１２の上限圧力値Pmax以上か否かを判定する。もし「Yes」と判定した場合、次のステップ３５で圧縮装置（２Ａ〜２Ｄ）を全数停止させる。「No」と判定した場合、ステップ３６で現在測定した圧力P’(t)と前回測定した圧力値P’(t-１)を用い、前述した数式１でタンク圧力変化率K’を計算する。

そして、ステップ３７では上記計算されたK’はマイナスの値か否かを判定する。もし「Yes」と判定した場合、圧力が下降中と示すので、ステップ３８に移る。「No」と判定した場合、圧力が上昇中と示すので、ステップ４５に移る。ステップ３８では、前述した数式２を用いて、下限圧力Pminと現在の圧力P’(t)との差を圧力変化率K’で割ることによって、現在の状態からあと何秒後に下限圧力Pminまで達すかを計算する。計算した値をTd’値とする
次のステップ３９でTd’値が予め決められたTd’閾値（例えば２秒）未満か否かを判定する。もし「No」と判定した場合、ステップ５３に移り、リターンする。もし「Yes」と判定した場合、ステップ４０で圧縮装置（２Ａ〜２Ｄ）の運転台数を１台の増加を判定する。次のステップ４１では、容量制御で運転中の圧縮装置があるか否かを判定する。もし「Yes」と判定した場合、次のステップ４２で累積運転時間最短かつ停止中の圧縮装置を起動させ、空気吐出し量一定となる固定制御で運転させる。もし、ステップ４１で「No」と判定した場合、すなわち、容量制御で運転中の圧縮装置が無ければ（全ての圧縮装置が停止した状態であれば）、ステップ４３で運転時間最短の容量制御運転が可能なインバータ式圧縮装置を優先的に起動し、そして、次のステップ４４で起動した圧縮装置を容量制御に切り替える。最後、ステップ５３に移り、リターンする。

もしステップ３７では「No」と判定した場合、ステップ４５に移り、K’はプラスの値か否か判定する。もし「No」と判定した場合、すなわち、タンク１２の圧力が変化なしということなので、そのままステップ５３に移り、リターンする。もしステップ４５で「Yes」と判定した場合、タンク１２の圧力が上昇中ということなので、ステップ４６であと何秒間この状態継続したら、予め設定された上限圧力Pmaxに達すかのTu’値を前述した数式３で計算する。ステップ４７で計算したTu’値を予め決めたTu’閾値（例えば５秒）と比較する。もし「No」と判定した場合、ステップ５３に移り、リターンする。もし「Yes」と判定した場合、次のステップ４８で圧縮装置の運転台数を１台減少と判定する。次のステップ４９では固定制御で運転中の圧縮装置があるかどうかを判定する。もし「No」と判定したら、ステップ５１に移る。もし「Ｙｅｓ」と判定した場合、次のステップ５０では、固定制御で運転中の圧縮装置の中で運転時間最長のものを停止させる。ステップ４９でもし「No」と判定した場合は、ステップ５１で容量制御運転中の圧縮装置があるか否かを判定する。もしステップ５１で「No」と判定した場合は、圧縮装置全部停止したということなので、何もしないでそのままステップ５３に移りリターンする。「Yes」と判定した場合、すなわち、容量制御で運転中のインバータ式圧縮装置のみ残っているため、ステップ５２で該当圧縮装置を停止させる。最後、ステップ５３に移り、リターンする。即ち、固定制御で運転中の圧縮装置を容量制御で運転中の圧縮装置よりも先に停止させる。また、圧力開閉式の圧縮装置をインバータ式圧縮装置よりも優先的に停止させる。

ここから、図７を参照しながら、空気タンク１２の圧力が上昇や下降する際に、圧縮装置運転台数の増減動作タイミングについて説明する。例として、台数制御装置が運転中、圧縮装置（２Ａ〜２Ｄ）１台も運転していない状態、かつ圧縮装置の累積運転時間の関係は２Ａ＜２Ｂ＜２Ｃ＜２Ｄで、タンク１２の圧力が下降している状態を前提とし、空気圧縮システム全体の動きを説明する。

まず、圧力が下降中のため、台数制御装置は空気タンク１２の圧力P’(t)を用い、Td’値を計算する。Td’値が２秒未満になった時に、台数制御装置が累積運転時間最短のインバータ式圧縮装置２Ａを起動し、容量制御で運転させる。圧縮装置２Ａが起動したら、タンク圧力を圧力目標値Prefになるように、電動モータ１９Ａの回転数を制御する。その後、空気使用量が増大し、電動モータ１９Ａの回転数が１００％まで達してもタンク圧力が下降した場合、台数制御装置はTd’値を計算する。そして、Td’値が再び２秒未満になった時に、現在累積運転時間最短の圧縮装置２Ｂを起動し、空気吐出し空気量を一定になる固定制御で運転させる。圧縮装置２Ａは容量制御のままで運転継続する。その後、空気使用量が減少し、圧縮装置２Ａの電動モータ１９Ａの回転数が前述した調整範囲の下限値（４０％）に達しても、タンク圧力が上昇しつづける場合、台数制御装置はTu’値を計算する。もし、Tu’値が５秒未満になったら、現在累積運転時間最長の圧縮装置２Ｂを停止させ、圧縮装置２Ａはそのまま容量制御で運転継続する。その後、圧縮装置２Ａはタンク圧力を圧力目標値Prefになるように、電動モータ１９Ａの回転数を制御する。

本実施例の省エネ効果は実施例１と同様に、空気使用量の変化に応じ、台数制御装置により圧縮装置の運転台数制御とインバータ式圧縮装置により電動モータの回転数制御を組合せることで、空気使用量と同等な空気量を吐出し、かつ下限圧力Pmin付近の低い圧力領域で運転することができる。そして、起動する１台目の圧縮装置が容量制御を行うので、空気使用量の幅広い範囲で一定圧力保持するできる。

また、本実施例では、実施例１と比較して２台以上のインバータ式圧縮装置と圧力開閉式の圧縮装置と組み合わせて、圧縮装置の起動と停止対象は運転時間により決めることで、上記の省エネ効果を得られると同時に、従来技術の運転時間の偏りが無くなり、各圧縮装置への負荷が均一されるため、装置のメンテナンスが容易に行うようになる。

また、本実施例によれば、少なくとも２台のインバータ式の圧縮装置があれば、細かい容量制御が可能なため、実施例１と比較して、空気圧縮システムの導入コストも削減できる。

また、本実施例によれば、容量制御可能なインバータ式圧縮装置を優先的に起動させ、固定制御のみ可能な圧力開閉式の圧縮装置を優先的に停止させるため、細かい容量制御が可能となる。

これまで説明してきた実施例は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されない。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

１ 台数制御装置
２ 圧縮装置
４、１６ 制御回路
５、１２ 空気タンク
６、１５ 圧力センサ
１８ インバータ
１９ モータ
２０ 圧縮機本体

Claims (6)

1. 流体を圧縮する複数台の圧縮装置と、
   複数台の前記圧縮装置の運転台数を制御する台数制御装置とを備え、
   複数台の前記圧縮装置のうち少なくとも２台以上は、圧縮流体の使用量に応じてインバータ制御により出力を変更する容量制御運転または圧縮流体の使用量によらず運転時の出力を変更しない固定制御運転を行う前記圧縮装置であり、複数台の前記圧縮装置のうち少なくとも１台は圧縮流体の使用量によらず運転時の出力を変更しない圧力開閉式の前記圧縮装置であり、
   前記台数制御装置は、複数台の前記圧縮装置が容量制御運転または固定制御運転のいずれを行うかを前記圧縮装置の運転台数を増減させるタイミングで切り替えることを特徴とする流体圧縮システム。
2. 前記台数制御装置は１台の前記圧縮装置を容量制御運転させ、他の前記圧縮装置を固定制御運転とすることを特徴とする請求項１に記載の流体圧縮システム。
3. 前記台数制御装置は新しく起動した前記圧縮装置を容量制御運転させることを特徴とする請求項２に記載の流体圧縮システム。
4. 前記台数制御装置は、累積運転時間が短い前記圧縮装置を優先的に起動させ、累積運転時間が長い前記圧縮装置を優先的に停止させることを特徴とする請求項１に記載の流体圧縮システム。
5. 前記台数制御装置は、複数台の前記圧縮装置のうち容量制御運転を行う前記圧縮装置を優先的に起動させ、前記圧力開閉式の前記圧縮装置を優先的に停止させることを特徴とする請求項１に記載の流体圧縮システム。
6. 前記台数制御装置は、すべての前記圧縮装置が停止した状態の場合、複数台の前記圧縮装置のうち容量制御運転を行う前記圧縮装置の中で累積運転時間が短い前記圧縮装置を優先的に起動させ、容量制御運転を行う前記圧縮装置で運転中の前記圧縮装置がある場合、複数台の前記圧縮装置のうち累積運転時間が短い前記圧縮装置を優先的に起動させることを特徴とする請求項１に記載の流体圧縮システム。

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