JP6111674B2 - 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。

出願人は、先に、下記特許文献１に開示されるように、すべての圧縮機を容量制御しつつ、レシーバタンクの圧力に基づき、運転中の圧縮機の負荷率（停止時０％〜全負荷時１００％）を求め、この負荷率が運転台数に基づき定められる停止負荷率以下になると、運転中の一台を停止させる圧縮機台数制御システムを提案している。

特許第４９２４８５５号公報（請求項２、段落０００９）

しかしながら、容量制御される吸込絞り機と、容量制御されないロードアンロード機とが混在する場合、吸込絞り機についての台数制御方法のみで制御するか、ロードアンロード機についての台数制御方法のみで制御すると、運転台数が過小または過大となり、適切な運転台数を保てない。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、吸込絞り機とロードアンロード機とが混在した圧縮機群でも、圧縮空気の使用負荷に応じて適切な運転台数を維持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レシーバタンクに設けられ、圧縮空気の圧力を検出する圧力センサと、前記圧縮機の運転台数を変更する台数制御器とを備え、前記圧縮機として、容量調整弁により上限圧力と下限圧力との範囲で容量制御される一または複数の吸込絞り機と、上限圧力を上回るとアンロード運転に切り替える一方で下限圧力を下回るとロード運転に切り替える一または複数のロードアンロード機とを備え、ロードアンロード機の上限圧力は、吸込絞り機の上限圧力と同じかそれ以上に設定されており、
（ａ）吸込絞り機とロードアンロード機との双方が運転中、前記台数制御器は、吸込絞り機の運転台数に基づき設定した台数減少用圧力以上に前記圧力センサの検出圧力がなると、前記圧縮機を一台停止させ、
（ｂ）吸込絞り機のみが複数台運転中、前記台数制御器は、吸込絞り機の運転台数に基づき設定した台数減少用圧力以上に前記圧力センサの検出圧力がなると、前記圧縮機を一台停止させ、
（ｃ）ロードアンロード機のみが運転中、前記台数制御器は、（ｉ）前記圧力センサの検出圧力が下降から上昇に転じた時から、上昇から下降に転じた時までの時間をタイマで計測して昇圧時間ＴＵとし、この昇圧時間ＴＵが第一設定時間よりも短いか、および／または、（ｉｉ）前記検出圧力が上昇から下降に転じた時から、下降から上昇に転じた時までの時間をタイマで計測して降圧時間ＴＤとし、この降圧時間ＴＤが第二設定時間よりも長ければ、前記圧縮機を一台停止させる
ことを特徴とする圧縮機台数制御システムである。

請求項１に記載の発明によれば、ロードアンロード機の上限圧力を吸込絞り機の上限圧力と同じかそれより高く設定しておくことで、吸込絞り機とロードアンロード機との双方が運転中には、ロードアンロード機を基本的にロード運転に維持して、吸込絞り機についての台数制御方法で制御することができる。つまり、吸込絞り機とロードアンロード機との双方が運転中であっても、吸込絞り機の運転台数に基づき設定した台数減少用圧力以上になると、圧縮機を一台停止させればよい。

請求項１に記載の発明によれば、吸込絞り機とロードアンロード機との双方が混在するシステムであっても、吸込絞り機のみが運転中には、吸込絞り機についての台数制御方法で制御することができる。つまり、吸込絞り機のみが運転中、吸込絞り機の運転台数に基づき設定した台数減少用圧力以上になると、圧縮機を一台停止させればよい。
請求項１に記載の発明によれば、吸込絞り機とロードアンロード機との双方が混在するシステムであっても、ロードアンロード機のみが運転中には、ロードアンロード機についての台数制御方法で制御することができる。つまり、ロードアンロード機のみが運転中、下限圧力から上限圧力までの昇圧時間が第一設定時間よりも短いか、および／または、上限圧力から下限圧力までの降圧時間が第二設定時間よりも長ければ、圧縮機を一台停止させればよい。

請求項２に記載の発明は、前記台数減少用圧力は、運転中の吸込絞り機の上限圧力、下限圧力および運転台数に基づき、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＝｛（上限圧力−下限圧力）／運転台数｝＋下限圧力

請求項２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一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、台数減少用圧力以上になれば圧縮機を一台停止するが、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、吸込絞り機が二台運転しているときは一台当たりの負荷率が５０％以下になると一台停止させ、吸込絞り機が三台運転しているときは一台当たりの負荷率が６７％以下になると一台停止させるというように、吸込絞り機の運転台数に応じた一台当たりの負荷率に基づく停止制御を、圧力に基づき簡易に行うことができる。

請求項３に記載の発明は、前記台数制御器には、各吸込絞り機の上限圧力と下限圧力とがそれぞれ予め設定されており、前記台数制御器は、運転中の吸込絞り機について、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、前記数式中、上限圧力として平均上限圧力を用いると共に、下限圧力として平均下限圧力を用いて、前記数式により前記台数減少用圧力が設定されることを特徴とする請求項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、運転中の吸込み絞り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４に記載の発明は、吐出容量の異なる吸込絞り機が含まれる場合、運転中の各吸込絞り機について、その吸込絞り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、運転中の吸込絞り機について、各吸込絞り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、運転中の吸込絞り機について、各吸込絞り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３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４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。

請求項５に記載の発明は、前記第一設定時間としての一台停止ロード時間は、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。但し、Ｐ０は大気圧［ｋＰａ］、Ｑはレシーバタンクの容量［ｍ^３］、ＱＣは次停止予定機の吐出容量［ｍ^３／ｍｉｎ］、ＰＨはロードアンロード機の上限圧力［ｋＰａ］、ＰＬはロードアンロード機の下限圧力［ｋＰａ］、Ｋは空気の水分、温度および配管容量を考慮した数である。
一台停止ロード時間［秒］＝（６０／Ｐ０）・Ｋ・（Ｑ／ＱＣ）・｛（ＰＨ＋Ｐ０）／（ＰＬ＋Ｐ０）−１｝・（ＰＬ＋Ｐ０）

請求項５に記載の発明によれば、圧縮空気の生産流量と消費流量との差が次停止予定機の吐出流量よりも多ければ、圧縮機を一台停止する制御を簡易に行うことができる。

請求項６に記載の発明は、前記第二設定時間としての一台停止アンロード時間は、次式により設定されることを特徴とする請求項１または請求項５に記載の圧縮機台数制御システムである。但し、Ｐ０は大気圧［ｋＰａ］、Ｑはレシーバタンクの容量［ｍ^３］、ＱＣは次停止予定機の吐出容量［ｍ^３／ｍｉｎ］、ＰＨはロードアンロード機の上限圧力［ｋＰａ］、ＰＬはロードアンロード機の下限圧力［ｋＰａ］、ｎは次停止予定機の吐出容量に換算した運転台数、Ｋは空気の水分、温度および配管容量を考慮した数である。
一台停止アンロード時間［秒］＝（６０／Ｐ０）・Ｋ・［Ｑ／｛（ｎ−１）・ＱＣ｝］・｛（ＰＨ＋Ｐ０）／（ＰＬ＋Ｐ０）−１｝・（ＰＬ＋Ｐ０）

請求項６に記載の発明によれば、圧縮空気の消費流量が次停止予定機を停止した場合の圧縮空気の生産流量よりも少なければ、圧縮機を一台停止する制御を簡易に行うことができる。

さらに、請求項７に記載の発明は、前記台数制御器は、前記圧力センサの検出圧力が台数増加用圧力以下になると前記圧縮機を一台起動させ、前記台数増加用圧力は、前記圧力センサの検出圧力の圧力変化率がマイナス側へ大きくなるほど高圧になるよう設定され、前記圧力センサの検出圧力が前記台数増加用圧力以下になると、前記圧縮機を一台起動させ、それでも台数増加用圧力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前記圧縮機を一台起動させるが、圧力変化率の絶対値が設定値以上の領域では、前記台数増加用圧力よりも低圧で設定された即時増加用圧力以下になれば、前記連続起動防止時間の経過を待つことなくさらに一台起動させることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の圧縮機台数制御システムである。

請求項７に記載の発明によれば、圧力センサの検出圧力が台数増加用圧力以下になると圧縮機を一台起動させ、それでも台数増加用圧力以下を維持する場合、所定時間（連続起動防止時間）を経過するごとに圧縮機を一台起動させるが、圧力変化率の絶対値が設定値以上の領域では、圧力センサの検出圧力が即時増加用圧力以下になれば、所定時間の経過を待つことなく一台起動させる。このように、圧力変化率が設定値以上に大きく、しかも目標圧力範囲から大きく離れようとした場合には、所定時間の経過を待つことなく、即時増加用圧力以下で一台起動するので、圧縮機の吐出量と圧縮空気利用機器の使用量との差を迅速に是正することができる。

本発明によれば、吸込絞り機とロードアンロード機とが混在した圧縮機群でも、圧縮空気の使用負荷に応じて適切な運転台数を維持することができる。

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。 すべての圧縮機が吸込絞り機からなる場合におけ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。 すべての圧縮機がロードアンロード機からなる場合において、運転中の各圧縮機の吐出側の圧力変化を示す概略図である。 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。 吸込絞り機とロードアンロード機とが混在したシステムにおけるレシーバタンク内の圧力と、使用空気量の静特性の一例を示す概略図である。

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、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。

圧縮機２として、本実施例では、一または複数の吸込絞り機と、一または複数のロードアンロード機とを備える。

吸込絞り機は、運転と停止とが切り替えられる他、運転中には容量制御される。この容量制御は、本実施例では、吸込絞り機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、吸込絞り機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、吸込絞り機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、これにより吸込絞り機は吐出量を減少させる一方、吸込絞り機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、これにより吸込絞り機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（吸込絞り機）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、吸込絞り機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、吸込絞り機は、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、吐出圧力と吸込絞り機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。

ロードアンロード機は、運転と停止とが切り替えられる他、運転中には、吐出側の圧力に基づき、ロード運転とアンロード運転とが切り替えられる。本実施例では、台数制御器５により発停が制御され、運転中には、圧縮機（ロードアンロード機）に付属の圧力センサで吐出側の圧力を検知して、ロードアンロード機に付属の制御回路にて、ロード運転（全負荷運転）とアンロード運転（無負荷運転）とを切り替える。具体的には、ロードアンロード機は、吐出側の圧力が上限圧力ＰＨを上回るとアンロード運転に切り替える一方、下限圧力ＰＬを下回るとロード運転に切り替える。

各圧縮機２は、典型的には互いに同一の吐出容量とされるが、後述するように異なる吐出容量であってもよい。また、各吸込絞り機は、上限圧力ＰＨ同士が互いに同一とされ、下限圧力ＰＬ同士が互いに同一とされるのが好ましいが、後述するように互いに異なってもよい。同様に、各ロードアンロード機は、上限圧力ＰＨ同士が互いに同一とされ、下限圧力ＰＬ同士が互いに同一とされるのが好ましいが、後述するように互いに異なってもよい。但し、ロードアンロード機の上限圧力ＰＨは、吸込絞り機の上限圧力ＰＨと同じかそれ以上に設定される。言い換えれば、ロードアンロード機の内、最も低い上限圧力ＰＨは、吸込絞り機の内、最も高い上限圧力ＰＨと同じかそれより高く設定される。

なお、吸込絞り機またはロードアンロード機のいずれの場合でも、各圧縮機２の上限圧力ＰＨや下限圧力ＰＬなどを予め台数制御器５に設定しておき、台数制御器５が、運転中の圧縮機２について、上限圧力ＰＨの平均値としての平均上限圧力と、下限圧力ＰＬの平均値としての平均下限圧力とを求めて、これら平均値を用いて制御するようにしてもよい。たとえば、吸込絞り機についての台数減少制御に、後述するように適用されるが、その他の制御にも同様に適用可能である。

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による検出圧力や経過時間などに基づき、各圧縮機２を制御する。言い換えれば、圧力センサ４による検出圧力や経過時間などに基づき、各圧縮機２の運転の有無を切り替えて、運転台数を変更する。

本実施例の圧縮機台数制御システム１では、吸込絞り機についての制御と、ロードアンロード機についての制御とを切り替えて実行する。つまり、複数台の圧縮機２が運転中、吸込絞り機のみが運転中か、ロードアンロード機のみが運転中か、吸込絞り機とロードアンロード機との双方が運転中かを監視して、それに基づき、吸込絞り機についての制御と、ロードアンロード機についての制御とを切り替えて実行する。

そこで、まずは前提として、《（ａ）吸込絞り機についての制御》と、《（ｂ）ロードアンロード機についての制御》とを順に説明した後、《（ｃ）本実施例の制御》について説明する。なお、これら各制御においては、圧縮機２の運転台数の増加制御と減少制御とを実行するが、運転台数の増加制御については、いずれの制御においても共通する。そこで、圧縮機２の運転台数の増加制御については、《（ａ）吸込絞り機についての制御》において説明し、その他の制御においては説明を省略する。

《（ａ）吸込絞り機についての制御》

図２は、すべての圧縮機２が吸込絞り機からなる場合におけ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。

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、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を一台起動させるが、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を一台起動させるが、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一台起動させる。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を一台停止させるが、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の一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、運転中の一台を停止させる。

台数制御器５は、運転中の台数に応じた停止負荷率で一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、圧縮機一台分の全負荷運転時の吐出容量を考慮して設定される。

《（ａ１）圧縮機２の運転台数の増加制御》

《（ａ１−１）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以下になると一台起動させる。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を一台起動させる。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一台ずつ起動させる。

《（ａ１−２）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以下になると一台起動させる。この場合も、一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一台起動させるが、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一台起動させる。

つまり、図２において、「１台起動」領域に入ることで一台を起動させても、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一台ずつ圧縮機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、さらに一台を起動させる。

《（ａ１−３）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。》
圧力センサ４の検出圧力Ｐが台数増加用圧力Ａとしての上限圧力ＰＨ以下になると一台起動させる。この場合も、一台起動させても上限圧力ＰＨ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一台起動させるが、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一台起動させる。

つまり、図２において、「１台起動」領域に入ることで一台を起動させても、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一台ずつ圧縮機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、さらに一台を起動させる。

《（ａ２）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、二台運転している場合には、一台当たりの負荷率が５０％以下になると一台停止させ、三台運転している場合には、一台当たりの負荷率が６７％以下になると一台停止させ、四台運転している場合には、一台あたりの負荷率が７５％以下になると一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、一台だけ運転している場合には、負荷率が０〜１００％で運転され、二台運転している場合には、一台当たりの負荷率が５０〜１００％で運転され、三台運転している場合には、一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、一台停止させればよい。たとえば、二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を一台停止させる。また、三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を一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、一台を停止させた後に次の一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。

ところで、以上では、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を一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。

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を一台停止させる。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を一台停止させる。

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を一台停止させる。

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、五台運転中に、五台分の総合負荷率が４／５（すなわち８０％）以下になると、運転台数を四台に減少させるが、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。

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。

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。

《（ｂ）ロードアンロード機についての制御》

図３は、すべての圧縮機２がロードアンロード機からなる場合において、運転中の各圧縮機２の吐出側の圧力変化を示す概略図である。

すべての圧縮機２がロードアンロード機からなる場合、台数制御器５は、下限圧力ＰＬから上限圧力ＰＨまでの昇圧時間ＴＵが第一設定時間よりも短ければ、圧縮機２を一台停止させる。この第一設定時間は、適宜に設定されるが、後述する数式１７（または数式１８）の右辺で求められる一台停止ロード時間［秒］とするのが好ましい。

また、すべての圧縮機２がロードアンロード機からなる場合、台数制御器５は、上限圧力ＰＨから下限圧力ＰＬまでの降圧時間ＴＤが第二設定時間よりも長ければ、圧縮機２を一台停止させるようにしてもよい。この第二設定時間は、適宜に設定されるが、後述する数式２１（または数式２２）の右辺で求められる一台停止アンロード時間［秒］とするのが好ましい。

ここで、下限圧力ＰＬから上限圧力ＰＨまでの昇圧時間ＴＵや、上限圧力ＰＨから下限圧力ＰＬまでの降圧時間ＴＤは、各圧縮機２からレシーバタンク３までの配管の圧力損失が正確に分からないことを考慮して、つまり各圧縮機２の吐出側の圧力が上限圧力ＰＨや下限圧力ＰＬになる時のレシーバタンク３の圧力が正確に把握できないことを考慮し、次のようにして求めるのが好ましい。つまり、レシーバタンク３内の圧力を圧力センサ４で監視し、その圧力が下降から上昇に転じた時から、上昇から下降に転じた時までの時間を、タイマで計測して昇圧時間ＴＵとする。また、同様に、レシーバタンク３内の圧力が上昇から下降に転じた時から、下降から上昇に転じた時までの時間を、タイマで計測して降圧時間ＴＤとする。

以下、図３に基づき具体的に説明すると、ロードアンロード機からなる圧縮機２を台数制御する場合、通常、運転中の圧縮機２は、全部がロード運転するか、全部がアンロード運転するように、運転状態を切り替えられる。そして、ロード運転中はレシーバタンク３内の圧力が上昇し、アンロード運転中はレシーバタンク３内の圧力が下降する。このときの圧力の変化時間は下記のようになる。

運転中の圧縮機２のロード運転時の吐出量をＸ［ｍ^３／ｓｅｃ］、圧縮空気利用機器の消費空気量をＹ［ｍ^３／ｓｅｃ］とし、レシーバタンク３の容量をＱ［ｍ^３］、下限圧力（ロード圧力）をＰＬ［ｋＰａ］、上限圧力（アンロード圧力）をＰＨ［ｋＰａ］とすると、ボイルの法則ＰＶ＝Ｃを用いて、以下のとおりとなる。なお、大気圧をＰ０とする。

《（ｂ１）ロード運転中の関係式》
ロード運転時、下限圧力ＰＬから上限圧力ＰＨまでの昇圧時間ＴＵ［秒］を用いて、次式が導かれる。

［数１１］ （ＰＬ＋Ｐ０）・｛Ｑ＋ＴＵ（Ｘ−Ｙ）｝＝（ＰＨ＋Ｐ０）・Ｑ

この数式１１を変形すると、次式が導かれる。

［数１２］ ＴＵ＝Ｑ・｛（ＰＨ＋Ｐ０）／（ＰＬ＋Ｐ０）−１｝／（Ｘ−Ｙ）

《（ｂ２）アンロード運転中の関係式》
アンロード運転時、上限圧力ＰＨから下限圧力ＰＬまでの降圧時間ＴＤ［秒］を用いて、次式が導かれる。

［数１３］ （ＰＨ＋Ｐ０）・Ｑ＝（ＰＬ＋Ｐ０）・（Ｑ＋ＴＤ・Ｙ）

この数式１３を変形すると、次式が導かれる。

［数１４］ ＴＤ＝Ｑ・｛（ＰＨ＋Ｐ０）／（ＰＬ＋Ｐ０）−１｝／Ｙ

ここで、圧縮機２の吐出量Ｘは既知、圧縮機２の下限圧力ＰＬや上限圧力ＰＨも既知である。一方、レシーバタンクの容量Ｑは、それ自体は既知であるが、実際には配管や圧力損失を考慮する必要がある。また、昇圧時間ＴＵや降圧時間ＴＤは、測定可能な値である。従って、下記のとおり、前述した一台停止ロード時間や一台停止アンロード時間を求めることができる。

《（ｂ３）一台停止ロード時間》
数式１２より、次式が導かれる。

［数１５］ Ｘ−Ｙ＝Ｑ・｛（ＰＨ＋Ｐ０）／（ＰＬ＋Ｐ０）−１｝／ＴＵ

さて、圧縮空気の生産流量と消費流量との差、つまり、運転中の圧縮機２の吐出量Ｘと圧縮空気利用機器での消費空気量Ｙとの差（Ｘ−Ｙ）が、次停止予定機の吐出空気量よりも多ければ、一台（次停止予定機）を停止することができることになる。そこで、次停止予定機の吐出容量をＱＣ［ｍ^３／ｍｉｎ］とすると、次式が導かれる。

［数１６］ Ｑ・｛（ＰＨ＋Ｐ０）／（ＰＬ＋Ｐ０）−１｝／ＴＵ＞（ＱＣ／６０）・Ｐ０／（ＰＬ＋Ｐ０）

なお、圧縮機２の吐出容量は、圧縮機２からの吐出空気量ではなく、圧縮機２への吸込空気量で表すのが標準であるから、右辺において吐出容量について圧力換算を行っている。つまり、圧縮機２は、ロード運転に切り替えると、ＱＣ／６０［ｍ^３／ｓｅｃ］の空気を吸入して圧縮し、大気圧Ｐ０より高圧（ＰＬ＋Ｐ０）の空間に吐出することを考慮した換算を行っている。

数式１６より、次式が導かれ、その右辺が一台停止ロード時間である。なお、Ｋは、空気の水分、温度および配管容量を考慮した数（１〜２）である。

［数１７］ ＴＵ＜（６０／Ｐ０）・Ｋ・（Ｑ／ＱＣ）・｛（ＰＨ＋Ｐ０）／（ＰＬ＋Ｐ０）−１｝・（ＰＬ＋Ｐ０）

大気圧Ｐ０を１０１［ｋＰａ］とした場合には、次式のとおりとなる。

［数１８］ ＴＵ＜０．６Ｋ・（Ｑ／ＱＣ）・｛（ＰＨ＋１０１）／（ＰＬ＋１０１）−１｝・（ＰＬ＋１０１）

《（ｂ４）一台停止アンロード時間》
数式１４より、次式が導かれる。

［数１９］ Ｙ＝Ｑ・｛（ＰＨ＋Ｐ０）／（ＰＬ＋Ｐ０）−１｝／ＴＤ

さて、圧縮空気の消費流量が、次停止予定機を停止した場合の圧縮空気の生産流量よりも少なければ、つまり、圧縮空気利用機器での消費空気量Ｙが、次停止予定機を停止した場合の残りの圧縮機２による吐出空気量よりも少なければ、一台（次停止予定機）を停止することができることになる。そこで、次停止予定機の吐出容量をＱＣ［ｍ^３／ｍｉｎ］とすると、次式が導かれる。

［数２０］ Ｑ・｛（ＰＨ＋Ｐ０）／（ＰＬ＋Ｐ０）−１｝／ＴＤ＜（ｎ−１）・（ＱＣ／６０）・Ｐ０／（ＰＬ＋Ｐ０）

ここで、ｎは次停止予定機の吐出容量に換算した運転台数である。運転中の圧縮機２の吐出容量が互いに同じ場合、ｎは運転台数となる。一方、運転中の圧縮機２に吐出容量が異なる圧縮機２が含まれる場合、運転中の圧縮機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を求め（ｉ号機の比台数Ｎｉ＝ｉ号機の吐出容量／次停止予定機の吐出容量）、この比台数の総和がｎとなる。たとえば、次停止予定機と、この次停止予定機の二倍の吐出容量の圧縮機との、合計二台の圧縮機２が運転しているとすると、比台数の総和「ｎ」は「３」であり、「ｎ−１」は「２」となる。

数式２０より、次式が導かれ、その右辺が一台停止アンロード時間である。なお、Ｋは、空気の水分、温度および配管容量を考慮した数（１〜２）である。

［数２１］ ＴＤ＞（６０／Ｐ０）・Ｋ・［Ｑ／｛（ｎ−１）・ＱＣ｝］・｛（ＰＨ＋Ｐ０）／（ＰＬ＋Ｐ０）−１｝・（ＰＬ＋Ｐ０）

大気圧Ｐ０を１０１［ｋＰａ］とした場合には、次式のとおりとなる。

［数２２］ ＴＤ＞０．６Ｋ・［Ｑ／｛（ｎ−１）・ＱＣ｝］・｛（ＰＨ＋１０１）／（ＰＬ＋１０１）−１｝・（ＰＬ＋１０１）

数式１７（または数式１８）および数式２１（または数式２２）を満足していれば一台停止することができるが、各圧縮機２の上限圧力ＰＨ同士や下限圧力ＰＬ同士は、必ずしも全機において同一の値ではないので、ロード運転からアンロード運転に切り替わるときに全台が切り替わるわけではなく、一方の数式が満足できていても、他方の数式を満足できないおそれがある。そこで、ロード運転時に、数式１７（または数式１８）の右辺で求められる時間よりも短ければ一台停止させ、これに代えてまたはこれに加えて、アンロード運転時に、数式２１（または数式２２）の右辺で求められる時間より長ければ一台停止させればよい。但し、このような条件が連続して規定の時間満足している場合に、一台停止させることにより運転台数を制御するのが好ましい。

《（ｃ）本実施例の制御》

本実施例の圧縮機台数制御システム１は、容量調整弁により上限圧力ＰＨと下限圧力ＰＬとの範囲で容量制御される一または複数の吸込絞り機と、上限圧力ＰＨを上回るとアンロード運転に切り替える一方で下限圧力ＰＬを下回るとロード運転に切り替える一または複数のロードアンロード機とを備える。

台数制御器５には、各圧縮機について、吸込絞り機であるかロードアンロード機であるかの区別の他、吐出容量、下限圧力ＰＬおよび上限圧力ＰＨが設定される。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の吐出容量、種類（吸込絞り機であるかロードアンロード機であるかの区別）、下限圧力ＰＬおよび上限圧力ＰＨが台数制御器５に設定される。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。前述したように、ロードアンロード機の上限圧力ＰＨは、吸込絞り機の上限圧力ＰＨと同じかそれ以上に設定されている。

図５は、吸込絞り機とロードアンロード機とが混在したシステムにおけるレシーバタンク３内の圧力（個々の圧縮機２の吐出側圧力）と、使用空気量の静特性の一例を示す概略図である。この図において、右肩下がりの各線は、吸込絞り機のアンロード時の圧力特性を示し、実線は運転中（ロード運転中）のロードアンロード機がない場合、一点鎖線は運転中（ロード運転中）のロードアンロード機が一台の場合、二点鎖線は運転中（ロード運転中）のロードアンロード機が二台の場合を示している。たとえば、線ａは、一台の吸込絞り機が運転中の場合を示し、線ｂは、二台の吸込み絞り機が運転中の場合を示し、線ｃは、一台のロードアンロード機がロード運転しつつ残り一台が吸込絞り機である場合を示している。

台数制御器５は、運転中の吸込絞り機の台数とロードアンロード機の台数とを把握して、それに基づき、下記のとおり制御する。

《（ｃ１）吸込絞り機とロードアンロード機との双方が運転中、または吸込絞り機のみが複数台運転中》
吸込絞り機とロードアンロード機との双方が運転中、台数制御器５は、吸込絞り機の運転台数に基づき設定した台数減少用圧力Ｃ以上に圧力センサ４の検出圧力がなると、圧縮機２を一台停止させる。たとえば、吸込絞り機が２台運転中であると共に、ロードアンロード機が１台運転中しており、合計３台運転中の場合でも、吸込絞り機の２台だけを考えて、台数減少用圧力Ｃを演算して制御する。また、吸込絞り機のみが複数台運転中、台数制御器５は、吸込絞り機の運転台数に基づき設定した台数減少用圧力Ｃ以上に圧力センサ４の検出圧力がなると、圧縮機２を一台停止させる。

いずれの場合も、どの圧縮機２を停止させるかは、適宜に設定される。たとえば、予め設定された順序でなされる。吸込絞り機とロードアンロード機との双方が運転中、運転中の圧縮機２の内、吸込絞り機を停止させてもよいし、ロードアンロード機を停止させてもよい。たとえば、ロードアンロード機を優先的に停止させて、最後の一台を吸込絞り機とすれば、圧力変動に対処しやすい。あるいは、吸込絞り機を優先的に停止させて、ロードアンロード機を残せば、省エネルギーを図ることができる。

ここで、台数減少用圧力Ｃは、運転中の吸込絞り機の上限圧力ＰＨ、下限圧力ＰＬおよび運転台数に基づき、前述した数式３により設定される。つまり、次のとおりである。

台数減少用圧力＝｛（上限圧力−下限圧力）／運転台数｝＋下限圧力

図４に示すように、各吸込絞り機の上限圧力ＰＨと下限圧力ＰＬとを台数制御器５に予め設定している場合には、台数制御器５は、運転中の吸込絞り機について、上限圧力ＰＨの平均値としての平均上限圧力と、下限圧力ＰＬの平均値としての平均下限圧力とを求め、これらを用いて、前記数式６により台数減少用圧力Ｃが設定される。つまり、次のとおりである。

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

また、吐出容量の異なる吸込絞り機が含まれる場合、図４に示すように、台数制御器５に各圧縮機２の吐出容量を予め設定しておき、それに基づいて制御することができる。つまり、前記数式７により、運転中の各吸込絞り機について、そ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。また、前記数式８により、運転中の吸込絞り機について、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。さらに、前記数式９により、運転中の吸込絞り機について、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運転中の吸込み絞り機の平均上限圧力と平均下限圧力の他、比台数Ｎｉの総和に基づき、前記数式１０により設定される。つまり、次のとおりである。

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

このように、ロードアンロード機の上限圧力ＰＨを吸込絞り機の上限圧力ＰＨと同じかそれより高く設定しておくことで、吸込絞り機とロードアンロード機との双方が運転中には、ロードアンロード機を基本的にロード運転に維持して、吸込絞り機についての台数制御方法で制御することができる。よって、吸込絞り機のみが運転中は勿論、吸込絞り機とロードアンロード機との双方が運転中であっても、吸込絞り機の運転台数に基づき設定した台数減少用圧力Ｃ以上になると、圧縮機２を一台停止させればよい。

《（ｃ２）ロードアンロード機のみが運転中》
ロードアンロード機のみが運転中、台数制御器５は、ロードアンロード機の下限圧力ＰＬから上限圧力ＰＨまでの昇圧時間が第一設定時間よりも短いか、および／または、上限圧力ＰＨから下限圧力ＰＬまでの降圧時間が第二設定時間よりも長ければ、前記圧縮機２を一台停止させる。

第一設定時間としての一台停止ロード時間は、前記数式１７（または数式１８）により設定される。つまり、次のとおりである。但し、Ｐ０は大気圧［ｋＰａ］、Ｑはレシーバタンクの容量［ｍ^３］、ＱＣは次停止予定機の吐出容量［ｍ^３／ｍｉｎ］、ＰＨはロードアンロード機の上限圧力［ｋＰａ］、ＰＬはロードアンロード機の下限圧力［ｋＰａ］、Ｋは空気の水分、温度および配管容量を考慮した数である。

一台停止ロード時間［秒］＝（６０／Ｐ０）・Ｋ・（Ｑ／ＱＣ）・｛（ＰＨ＋Ｐ０）／（ＰＬ＋Ｐ０）−１｝・（ＰＬ＋Ｐ０）

第二設定時間としての一台停止アンロード時間は、前記数式２１（または数式２２）により設定される。つまり、次のとおりである。但し、Ｐ０は大気圧［ｋＰａ］、Ｑはレシーバタンクの容量［ｍ^３］、ＱＣは次停止予定機の吐出容量［ｍ^３／ｍｉｎ］、ＰＨはロードアンロード機の上限圧力［ｋＰａ］、ＰＬはロードアンロード機の下限圧力［ｋＰａ］、ｎは次停止予定機の吐出容量に換算した運転台数、Ｋは空気の水分、温度および配管容量を考慮した数である。

一台停止アンロード時間［秒］＝（６０／Ｐ０）・Ｋ・［Ｑ／｛（ｎ−１）・ＱＣ｝］・｛（ＰＨ＋Ｐ０）／（ＰＬ＋Ｐ０）−１｝・（ＰＬ＋Ｐ０）

なお、運転中のロードアンロード機の上限圧力ＰＨ同士や下限圧力ＰＬ同士などが互いに異なる場合、前述した吸込絞り機についての制御と同様にして、平均上限圧力や平均下限圧力を求めて制御することができる。

以上では、圧縮機２の運転台数を減少させる制御について述べたが、圧縮機２の運転台数を増加させる制御については、《（ａ）吸込絞り機についての制御》で述べたものと同様であるため説明は省略する。圧縮機２を増加させる際、どの圧縮機２を新たに起動させるかは、適宜に設定される。たとえば、予め設定された順序でなされる。その際、吸込絞り機とロードアンロード機との内、いずれを起動するかも適宜に設定される。

本実施例の圧縮機台数制御システム１によれば、吸込絞り機とロードアンロード機とが混在した圧縮機群がどのような組合せで運転しても、圧縮空気の使用負荷に応じて適切な運転台数を維持することができる。圧縮機２の運転台数を必要最少台数として制御することで、消費電力を抑えて省エネルギーを図ることができる。

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、吸込絞り機とロードアンロード機との双方が運転中、運転中の吸込絞り機の運転台数に基づき設定した台数減少用圧力Ｃ以上になると、運転中の圧縮機２の内の一台を停止させる構成であれば、その他の構成は適宜に変更可能である。

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 (7)

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レシーバタンクに設けられ、圧縮空気の圧力を検出する圧力センサと、
   前記圧縮機の運転台数を変更する台数制御器とを備え、
   前記圧縮機として、容量調整弁により上限圧力と下限圧力との範囲で容量制御される一または複数の吸込絞り機と、上限圧力を上回るとアンロード運転に切り替える一方で下限圧力を下回るとロード運転に切り替える一または複数のロードアンロード機とを備え、
   ロードアンロード機の上限圧力は、吸込絞り機の上限圧力と同じかそれ以上に設定されており、
   （ａ）吸込絞り機とロードアンロード機との双方が運転中、前記台数制御器は、吸込絞り機の運転台数に基づき設定した台数減少用圧力以上に前記圧力センサの検出圧力がなると、前記圧縮機を一台停止させ、
   （ｂ）吸込絞り機のみが複数台運転中、前記台数制御器は、吸込絞り機の運転台数に基づき設定した台数減少用圧力以上に前記圧力センサの検出圧力がなると、前記圧縮機を一台停止させ、
   （ｃ）ロードアンロード機のみが運転中、前記台数制御器は、（ｉ）前記圧力センサの検出圧力が下降から上昇に転じた時から、上昇から下降に転じた時までの時間をタイマで計測して昇圧時間ＴＵとし、この昇圧時間ＴＵが第一設定時間よりも短いか、および／または、（ｉｉ）前記検出圧力が上昇から下降に転じた時から、下降から上昇に転じた時までの時間をタイマで計測して降圧時間ＴＤとし、この降圧時間ＴＤが第二設定時間よりも長ければ、前記圧縮機を一台停止させる
   ことを特徴とする圧縮機台数制御システム。
2. 前記台数減少用圧力は、運転中の吸込絞り機の上限圧力、下限圧力および運転台数に基づき、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＝｛（上限圧力−下限圧力）／運転台数｝＋下限圧力
3. 前記台数制御器には、各吸込絞り機の上限圧力と下限圧力とがそれぞれ予め設定されており、
   前記台数制御器は、運転中の吸込絞り機について、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、
   前記数式中、上限圧力として平均上限圧力を用いると共に、下限圧力として平均下限圧力を用いて、前記数式により前記台数減少用圧力が設定される
   ことを特徴とする請求項２に記載の圧縮機台数制御システム。
4. 吐出容量の異なる吸込絞り機が含まれる場合、運転中の各吸込絞り機について、その吸込絞り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、
   運転中の吸込絞り機について、各吸込絞り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、
   運転中の吸込絞り機について、各吸込絞り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３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
5. 前記第一設定時間としての一台停止ロード時間は、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。
   一台停止ロード時間［秒］＝（６０／Ｐ０）・Ｋ・（Ｑ／ＱＣ）・｛（ＰＨ＋Ｐ０）／（ＰＬ＋Ｐ０）−１｝・（ＰＬ＋Ｐ０）
   但し、Ｐ０は大気圧［ｋＰａ］、Ｑはレシーバタンクの容量［ｍ^３］、ＱＣは次停止予定機の吐出容量［ｍ^３／ｍｉｎ］、ＰＨはロードアンロード機の上限圧力［ｋＰａ］、ＰＬはロードアンロード機の下限圧力［ｋＰａ］、Ｋは空気の水分、温度および配管容量を考慮した数である。
6. 前記第二設定時間としての一台停止アンロード時間は、次式により設定される
   ことを特徴とする請求項１または請求項５に記載の圧縮機台数制御システム。
   一台停止アンロード時間［秒］＝（６０／Ｐ０）・Ｋ・［Ｑ／｛（ｎ−１）・ＱＣ｝］・｛（ＰＨ＋Ｐ０）／（ＰＬ＋Ｐ０）−１｝・（ＰＬ＋Ｐ０）
   但し、Ｐ０は大気圧［ｋＰａ］、Ｑはレシーバタンクの容量［ｍ^３］、ＱＣは次停止予定機の吐出容量［ｍ^３／ｍｉｎ］、ＰＨはロードアンロード機の上限圧力［ｋＰａ］、ＰＬはロードアンロード機の下限圧力［ｋＰａ］、ｎは次停止予定機の吐出容量に換算した運転台数、Ｋは空気の水分、温度および配管容量を考慮した数である。
7. 前記台数制御器は、前記圧力センサの検出圧力が台数増加用圧力以下になると前記圧縮機を一台起動させ、
   前記台数増加用圧力は、前記圧力センサの検出圧力の圧力変化率がマイナス側へ大きくなるほど高圧になるよう設定され、
   前記圧力センサの検出圧力が前記台数増加用圧力以下になると、前記圧縮機を一台起動させ、それでも台数増加用圧力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前記圧縮機を一台起動させるが、圧力変化率の絶対値が設定値以上の領域では、前記台数増加用圧力よりも低圧で設定された即時増加用圧力以下になれば、前記連続起動防止時間の経過を待つことなくさらに一台起動させる
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の圧縮機台数制御システム。

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