JPH1030574A

JPH1030574A - 気体圧縮機の運転制御装置

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Publication number: JPH1030574A
Application number: JP18309296A
Authority: JP
Inventors: Haruo Orihashi; 治生折橋
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-07-12
Filing date: 1996-07-12
Publication date: 1998-02-03
Anticipated expiration: 2016-07-12
Also published as: JP3573877B2

Abstract

(57)【要約】【課題】電力消費を大幅に削減する。【解決手段】演算部が気体圧縮機の再起動準備時間ｔ２
を割り出し、その再起動準備時間ｔ２に基づき、運転制
御部が予定の気体圧縮機の準備命令をするようにしたの
で、気体圧縮機を高効率的に運転することができ、電力
消費を大幅に削減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】配給される圧縮気体の圧力が
アンロード圧力に上昇すると、複数の気体圧縮機の中の
一又は二以上の気体吐出を停止して強制アンロードし、
圧縮気体の圧力を下降させ、圧縮気体の圧力がアンロー
ド解除圧力に下降すると、前記気体圧縮機の気体吐出を
再開して強制アンロード解除し、圧縮気体の圧力を上昇
させるようにし、複数の気体圧縮機を制御して並列運転
するようにした気体圧縮機の運転制御装置に存する。

【０００２】

【従来の技術】現在、地球の温暖化は国際的に大きな問
題になり、地球温暖化の主な原因とされているＣＯ₂ 削
減は将来に向かって人類の大きな課題である。そのＣＯ
₂ の主な発生源は、火力発電所から排出される排気ガス
によるものがその大半を占めているといわれている。し
たがって、ＣＯ₂ 削減において、現在とりうる最も有効
な手段は電力消費の削減である。また、わが国において
はＣＯ₂ の排出量を西暦2000年までに1990年の水準にす
る旨を世界に公約するに至っており、世界公約を実現す
るために、電力消費の削減を行う必要がある。

【０００３】コンプレッサなどの気体圧縮機の種類とそ
の特性について説明する。現在使用されているコンプレ
ッサには、およそ次ぎの機種と特性がある。デシプロ型コンプレッサ（ピストン型）オイル入りスクリュウ型コンプレッサオイル無しスクリュウ型コンプレッサターボ型コンプレッサその他圧力制御の方法としては、機械式圧力調整方法にアンロ
ーダー式と電気スイッチ式がある。０％又は１００％吐出量スイッチ型；コンプレッサの
運転を止めないで、待機運転と吐出運転を繰り返しなが
ら圧力調整を行う。０〜１００％容量調節型；コンプレッサの運転を止め
ないで、定格圧力を越えた圧力から徐々に圧縮空気の吐
出を絞りながら、ゆるやかに吐出圧縮空気量をしぼり、
圧力が下がれば、徐々に圧力空気の吐出をする。

【０００４】これには、二つの方法がある。これらは小
型から大型のコンプレッサに巾広く採用されている圧力
調整方法である。電気スイッチ式；圧力が上がれば運転を停止させ、圧
力が下がれば運転をはじめる。このように電源の入り切
りによってモーターを起動停止させて圧力調整をするも
ので比較的小型のコンプレッサに採用される方式であ
る。

【０００５】アンロード運転における消費電力の比較に
ついて説明する。コンプレッサが全負荷で運転している
場合の消費電力はどの方式を採用しても多くの差異はみ
あたらないが、完全なアンロード運転しているときの消
費電力はおよそつぎの通りある。コンプレッサにあっては全負荷の１０％コンプレッサにあっては全負荷の７５％（省エネ型に
あっては３０％程度になるものもある。）コンプレッサにあっては全負荷の３０％コンプレッサにあっては全負荷の２０％また、コンプレッサが停止後再起動に必要な時間はそれ
ぞれのコンプレッサの型式や、モーターの型式、メーカ
ーによってことなるが、コンプレッサ本体からの再起動
必要時間は、およそつぎのとおりである。コンプレッサにあっては６０秒前後コンプレッサにあっては１８０〜２４０秒前後コンプレッサにあっては６０秒前後コンプレッサにあっては大型の機種が多くメーカー
によってまちまちである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明で対象となる気
体圧縮機は、起動停止を頻繁に行うことができないコン
プレッサで、を除くすべてのコンプレッサが制御の対
象となるが、おもにはに係るコンプレッサであ
る。また一般的に数多く使用されているコンプレッサは
である。これらオイル入りコンプレッサは、構造
上停止後すぐ起動させることができない。

【０００７】その理由は、圧縮空気を作る過程におい
て、オイルシールによって空気を圧縮し、オイル分離槽
で圧縮空気とオイルに分けている。このため停止後この
オイル分離槽の圧縮空気を放気しなければ、コンプレッ
シング部分に過大な圧力差があって、モーターが起動す
ることができない。この放気の時間が大体３〜４分間必
要である。この放気時間がコンプレッサ運転台数制御に
当たって大きな障害となっている。並列運転されるコン
プレッサは、圧縮空気のピーク需要に必要な台数を運転
し、その圧力はコンプレッサの吐出圧力にまかされてい
る。

【０００８】このような運転方法においては、通常の多
くの時間にあっては、アンロード運転とフルロード運転
の混在運転となり、アンロード運転による消費電力が多
い。このように必要以上の圧力での自由運転に対して、
本発明は、気体圧縮機の最適な運転台数制御と必要とす
る圧力と風量の圧縮空気を、理論（理想）値に近い使用
電力で供給する。並列運転するコンプレッサなどの気体
圧縮機に制御を必要とする理由について説明する。

【０００９】１．コンプレッサの運転台数は、圧縮空気
のピークの需要に対応できるよう設備され運転されてい
るので、圧縮空気使用量に合わして、コンプレッサの運
転台数を制御する必要がある。２．コンプレッサの消費電力は、圧縮空気の吐出量に比
例しないで多くのアンロード運転による無駄な電力が消
費されている。

【００１０】フルロードとアンロードの混在運転をなく
して、高効率で運転させるための制御が必要である。

【００１１】３．一般には、コンプレッサの標準吐出圧
力のままで運転しているので、本管の圧力が必要以上に
高くなっている。これはコンプレッサが電力を多く使用
するばかりではなく、圧縮空気の消費も多くなるので、
本管の圧力を必要な圧力に制御する必要がある。

【００１２】４．コンプレッサの設備にゆとりがない場
合が多く、停止したコンプレッサがすぐに起動しなけれ
ばならないことがある。しかしコンプレッサの特性から
停止後すぐに起動することができないので、コンプレッ
サの余剰運転を確認して停止させ、再起動のための準備
時間を確保する制御が必要である。

【００１３】５．電力消費の削減には、必要最小限の圧
力巾で制御する必要がある。６．本管の圧力制御の設定が複雑であると、圧力設定や
保守点検に多くの労力が必要となるので簡単に設定でき
ることが必要である。

【００１４】７．コンプレッサの整備不良による電力の
浪費があり、整備不良の見つけ易い、制御方法が必要で
ある。一般的な従来のコンプレッサーの並列運転方法
は、コンプレッサから供給する圧縮空気の圧力に十分な
余裕が生じれば、停止予定のコンプレッサを停止させ、
また圧力が低くなれば、起動予定のコンプレッサーの運
転させる、ことよりコンプレッサの運転台数を制御して
いる。

【００１５】具体的には、図３に示すように、コンプレ
ッサの運転制御装置の圧力調整計に、圧力設定値ＰＨ１
とＰＨ２がフルロード指令用、ＰＨ３とＰＬ１がコンプ
レッサの起動停止用の設定をおこなう。ＰＨ１とＰＨ２
は、ＰＨ２以上になれば、運転中のコンプレッサで停止
予定機以外のコンプレッサに強制フルロード指令を行う
圧力。ＰＨ１で解除する。

【００１６】ＰＨ３とＰＬ１は、ＰＨ３は停止確認のた
めに、コンプレッサが完全アンロードする圧力を設定す
る。ＰＬ１は、コンプレッサを起動させる圧力である。
この設定値が本管必要最低圧力となる。

【００１７】圧力検出は、主配管あるいはタンクあるい
はヘッダー等適当な場所の圧力を検出する。制御対象の
コンプレッサなどの気体圧縮機はＰＨ３で完全アンロー
ドになるよう、圧力調整をおこなう。その圧力制御の方
法は、４台のコンプレッサが設置されていると想定し
て、その中でＡ、Ｂ、Ｃの３台のコンプレッサが運転し
ている。Ａは停止予定機であり、Ｄは次ぎに起動する予
定機として待機中である。図３に示すとおり、圧縮空気
の消費量が減って、徐々に圧力が上昇してくると、Ｂ、
Ｃには、ＰＨ２検出で強制フルロード指令を出してフル
ロード運転を強制させる。停止予定機のＡは、自らの制
御機能で運転（自由運転）させる。ＰＨ３まで圧力が上
昇すると、Ａ自身の制御機能によりアンロードする。

【００１８】ＰＨ３が所定の時間（設定時間ｔ０）続い
たとき、Ａに停止信号を発して停止させる。その後次の
停止予定機のＢは、自由運転機となる。

【００１９】本管の圧力調節は自由運転機の自らの圧力
調整機能によって行う。一方圧縮空気の消費が増えて、
徐々に圧力が低下していきＰＬ１を検出したとき、起動
予定機のＤが起動し圧縮空気を供給する。これらは、停
止効果タイマー、起動効果タイマー、の設定により続い
て作動しないよう設定されている。

【００２０】このような従来の技術では次の問題点があ
る。１．通常、実際の本管圧力を決定するものは、上限値は
コンプレッサのアンロード圧力である。下限値は制御装
置の設定値（ＰＬ１）である。

【００２１】このため、制御圧力を設定するときは、圧
力調整計に圧力設定することと、コンプレッサの吐出圧
力調整することが必要である。それら双方の設定値の協
調をとる必要がある。この調整は、難しく、また圧力設
定後、調整が崩れることがしばしばあるので、定期的に
再調整が必要である。

【００２２】２．本管の圧力調整機能としては、自由運
転される停止予定機の圧力調整機能による。この圧力調
整の巾は広い。したがってＰＨ３の設定が高い圧力にな
る。

【００２３】それにより、多くの時間ＰＨ２〜ＰＨ３の
間で運転されることになる。３．コンプレッサ運転台数制御のために高い圧力まで圧
力を上げなければ、コンプレッサの余剰を確認すること
ができない。必要以上な本管圧力上昇による圧縮空気の
浪費と電力消費の浪費が多い。

【００２４】４．実際の使用圧力とコンプレッサの吐出
圧力にはあまりゆとりがないので、台数制御のシステム
外で運転されるコンプレッサ（図４のコンプレッサＥ）
は、ＰＨ２〜ＰＨ３の間でアンロード運転に陥りやす
い。５．コンプレッサにフルロード指令を発するので、
しばしば過大な吐出圧力とモーターが過電流になること
がある。

【００２５】さらに、制御における基本の考えは同じで
あるが、ＰＨ１とＰＨ２でコンプレッサの動作をつぎの
ように行う方法がある。ＰＨ２以上になれば、停止予定
機にアンロード指令を出す。ＰＨ１で解除させる。ＰＨ
３はＰＨ２より高い圧力で設定する。ＰＬ１は上記の説
明と同じでコンプレッサの起動させる。この方法によ
り、ＰＨ３の設定値を下げることができると同時にコン
プレッサの圧力設定値が標準で良いことと、その設定値
制御装置の調節計の設定値の協調をとる必要がなくな
る。本発明においては、気体圧縮機の再起動準備時間を
割り出し、気体圧縮機を高効率的に運転することによ
り、電力消費を大幅に削減することができる気体圧縮機
の運転制御装置を提供することを目的としている。

【００２６】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めの本発明の要旨とするところは、次の各項に記載され
た事項に存する。［１］配給される圧縮気体の圧力がアンロード圧力
（ＰＨ２）に上昇すると、複数の気体圧縮機の中の一又
は二以上の気体吐出を停止して強制アンロードし、圧縮
気体の圧力を下降させ、圧縮気体の圧力がアンロード解
除圧力（ＰＨ１）に下降すると、前記気体圧縮機の気体
吐出を再開して強制アンロード解除し、圧縮気体の圧力
を上昇させるようにし、複数の気体圧縮機を制御して並
列運転するようにした気体圧縮機の運転制御装置におい
て、前記強制アンロードしてから前記強制アンロード解
除するまでの予測時間を経過したときに、圧縮気体の圧
力が前記アンロード解除圧力（ＰＨ１）以上であると、
気体圧縮機を運転停止し、該気体圧縮機を運転停止した
後に、圧縮気体の圧力が起動命令圧力（ＰＬ１）に下降
すると、予定の気体圧縮機を運転して気体吐出をして圧
縮気体の圧力を上昇可能にする運転制御部と、気体圧縮
機の停止時間と圧縮気体の下降圧力との関係式（式
１）、並びに、圧縮気体の許容下限圧力（Ｐ１）に基づ
き、気体圧縮機を再起動するまでに取り得る再起動準備
時間（ｔ２）を割り出し、該割り出された再起動準備期
間（ｔ２）の情報を前記運転制御部に出力する演算部
と、［２］配給される圧縮気体の圧力がアンロード圧力
（ＰＨ２）に上昇すると、複数の気体圧縮機の中の一又
は二以上の気体吐出を停止して強制アンロードし、圧縮
気体の圧力を下降させ、圧縮気体の圧力がアンロード解
除圧力（ＰＨ１）に下降すると、前記気体圧縮機の気体
吐出を再開して強制アンロード解除し、圧縮気体の圧力
を上昇させるようにし、複数の気体圧縮機を制御して並
列運転するようにした気体圧縮機の運転制御方法におい
て、演算部は、気体圧縮機の停止時間と圧縮気体の下降
圧力との関係式（式１）、並びに、圧縮気体の許容下限
圧力（Ｐ１）に基づき、気体圧縮機を再起動するまでに
取り得る再起動準備時間（ｔ２）を割り出し、該割り出
された再起動準備時間（ｔ２）の情報を前記運転制御部
に出力するようにし、前記運転制御部は予定の気体圧縮
機に運転準備命令をし、前記運転制御部は、前記強制ア
ンロードしてから前記強制アンロード解除するまでの予
測時間を経過したときに、圧縮気体の圧力が前記アンロ
ード解除圧力（ＰＨ１）以上であると、気体圧縮機を運
転停止し、該気体圧縮機を運転停止した後に、圧縮気体
の圧力が起動命令圧力（ＰＬ１）に下降すると、予定の
気体圧縮機を運転して気体吐出をして圧縮気体の圧力を
上昇可能にしたことを特徴とする気体圧縮機の運転制御
方法。

【００２７】［３］配給される圧縮気体の圧力がアン
ロード圧力（ＰＨ２）に上昇すると、複数の気体圧縮機
の中の一又は二以上の気体吐出を停止して強制アンロー
ドし、圧縮気体の圧力を下降させ、圧縮気体の圧力がア
ンロード解除圧力（ＰＨ１）に下降すると、前記気体圧
縮機の気体吐出を再開して強制アンロード解除し、圧縮
気体の圧力を上昇させるようにし、複数の気体圧縮機を
制御して並列運転するようにした気体圧縮機の運転制御
方法において、気体圧縮機の停止時間と圧縮気体の下降
圧力との関係式（式１）、並びに、圧縮気体の許容下限
圧力（Ｐ１）に基づき、気体圧縮機を再起動するまでに
取り得る再起動準備時間（ｔ２）を割り出し、該割り出
された再起動準備時間（ｔ２）の情報で予定の気体圧縮
機の運転準備をし、前記強制アンロードしてから前記強
制アンロード解除するまでの予測時間を経過したとき
に、圧縮気体の圧力が前記アンロード解除圧力（ＰＨ
１）以上であると、気体圧縮機を運転停止し、該気体圧
縮機を運転停止した後に、圧縮気体の圧力が起動命令圧
力（ＰＬ１）に下降すると、予定の気体圧縮機を運転し
て気体吐出をして圧縮気体の圧力を上昇可能にしたこと
を特徴とする気体圧縮機の運転制御方法。

【００２８】［４］前記運転準備すべき気体圧縮機の
一または二以上の台により構成されるグループの複数
を、該グループごとに運転制御可能にしたことを特徴と
する１項記載の気体圧縮機の運転制御装置または２ある
いは３項記載の気体圧縮機の運転制御方法。

【００２９】次に前記各項に記載された発明の作用を説
明する。［１］項記載の気体圧縮機の運転制御装置では、演算部
は、気体圧縮機の停止時間と圧縮気体の下降圧力との関
係式（式１）、並びに、圧縮気体の許容下限圧力（Ｐ
１）に基づき、気体圧縮機を再起動するまでに取り得る
再起動準備時間（ｔ２）を割り出し、該割り出された再
起動準備期間（ｔ２）の情報を前記運転制御部に出力す
る。

【００３０】運転制御部は、割り出された再起動準備時
間（ｔ２）の情報に基づき、予定の気体圧縮機の運転準
備を行なう。再起動準備時間（ｔ２）にて、予定の気体
圧縮機は、例えばオイル分離槽の圧縮空気を放気するこ
とができ、モーターを起動することができる。それによ
り、予定の気体圧縮機は、圧縮気体の圧力が起動命令圧
力（ＰＬ１）に下降すると、即座に運転開始して、圧縮
気体の圧力を上昇可能にする。

【００３１】すなわち、圧縮気体の圧力調整を行いなが
らその気体圧縮機が必要か否かを常に監視しているの
で、再起動に支障のない範囲で、不必要な気体圧縮機を
停止させることができ、電力消費を大幅に削減すること
ができる。

【００３２】［２］項記載の気体圧縮機の運転制御方法
では、同じく、予定の気体圧縮機は、再起動準備時間
（ｔ２）が与えられているので、圧縮気体の圧力が起動
命令圧力（ＰＬ１）に下降すると、即座に予定の気体圧
縮機を運転開始して、圧縮気体の圧力を上昇可能にす
る。［３］項記載の気体圧縮機の運転制御方法では、同じ
く、予定の気体圧縮機は、再起動準備時間（ｔ２）が割
り出されているので、圧縮気体の圧力が起動命令圧力
（ＰＬ１）に下降すると、即座に予定の気体圧縮機を運
転開始して、圧縮気体の圧力を上昇可能にする。

【００３３】［４］項記載の気体圧縮機の運転制御装置
またはその制御方法では、グループごとに運転制御可能
にしたので、例えば、グループ相互で気体圧縮機の運転
状態情報を交換して、気体圧縮機が重複して動作するの
を防止することができ、各気体圧縮機を合理的に運転す
ることができる。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の実施
の形態について説明する。図１および図２は、本発明の
一実施の形態を示している。その実現の方法は以下の制
御による。１．圧縮空気本管の圧力制御２．コンプレッサである気体圧縮機の運転台数の制御
（実用理論（理想）台数制御）３．気体圧縮機の管理運転４．気体圧縮機の再起動管理制御運転中の気体圧縮機が必要圧力で全負荷運転していると
きを理想運転とすれば、本実施の形態により実用理想運
転が可能となる。

【００３５】需要側が必要とする圧縮空気の圧力保持の
ため、ある時間には２台、又ある時間には３台と運転さ
れることを台数制御とのべているが、運転している気体
圧縮機のすべてをフルロード運転させることができな
い。それは供給風量が気体圧縮機単位風量であり、多く
の時間は、使用風量より供給風量が大きくなるためであ
る。その結果本管圧力が上昇して運転中のすべての気体
圧縮機の運転電流が増大し、使用圧縮空気量も増大す
る。このような悪循環におちいる。

【００３６】圧力調整について説明する。そこで本実施
の形態では、これらの圧縮空気の余剰運転の悪循環をた
ちきるために、並列運転中の気体圧縮機の内の１台に本
管圧力制御を行わせる。その方法は、停止予定の気体圧
縮機に強制アンロード運転とその解除運転を繰り返しお
こなわせて行う。

【００３７】強制アンロード命令は、強制的に気体圧縮
機から圧縮空気を吐出させない状態の制御をおこなうこ
とである。その解除は気体圧縮機の定格運転つまりフル
ロード運転を意味する。この動作により本管圧力は調節
される。具体的には、図１に示すように、ＰＨ２で強制
アンロード命令、ＰＨ１でその解除命令である。本実施
の形態では、本管圧力制御と言う一つの制御を行う過程
で、圧縮空気本管圧力制御、台数制御（停止検索の部分）、管理運転、再起動可能予測、の気体圧縮機並列運転に必要なすべての検索機能を一括
して行わせている。

【００３８】台数制御の停止について説明する。本実施
の形態では、この圧力調整の過程において、その気体圧
縮機の吐出圧縮空気が必要か否かを常に判断させること
をしている。圧力調整の過程で圧縮空気が余り、本管圧
力が上昇してくると、圧力調整中の強制アンロード運転
時間が長くなる。あらかじめこの強制アンロード経過時
間を決めて、気体圧縮機運転余剰を判断する。

【００３９】そのとき当該気体圧縮機に停止命令を出し
運転台数を減らす。停止命令は当該気体圧縮機が再起動
可能な圧力変動の中で実施される。これを再起動予測停
止とする。停止の確認動作の詳細は後述の再起動管理で
説明する。具体的には、図１に示すように、ＰＡ通過
後、ｔ２時間経過後、圧力ＰＨ１以上のとき停止命令を
出す。停止後は別の気体圧縮機が停止予定機となって圧
力制御をおこなう。

【００４０】このような制御の結果、圧力制御の気体圧
縮機以外の気体圧縮機は常にフルロード運転させること
ができる。本考案では圧力調整の際、気体圧縮機に強制
アンロードとその解除により圧力調整をおこなう。した
がって、強制アンロード時の圧力調整計の圧力設定値
（図２に示す）ＰＨ２は気体圧縮機の定格フルロード以
下の圧力に設定する必要がある。もし誤って高い圧力に
設定するとアンロード運転をすることがある。

【００４１】次に、台数制御の起動について説明する。
ＰＬ１検出により気体圧縮機に起動命令が出され起動予
定の気体圧縮機は運転を始め圧縮空気を吐出し本管に供
給する。次に、圧力制御での気体圧縮機の運転管理につ
いて説明する。この強制アンロードとその解除運転の繰
り返し運転時間のための圧力調整巾Ｐ２は、圧力制御を
行う気体圧縮機の定格性能維持のため必要である。

【００４２】あまり狭すぎると、その動作が頻繁になり
気体圧縮機の機能を損なう。また広すぎると、制御圧力
の最高が高くなって電力の無駄が増える。従ってメーカ
ーの定める繰り返し時間以上になるよう設定する必要が
ある。ここで行う圧力調整の巾（図２に示す「Ｐ２」）
は、圧縮空気配管容量、気体圧縮機の単位容量、圧縮空
気使用量、気体圧縮機の特性により決まり、実際には実
測による。その結果、この制御介入による気体圧縮機ヘ
のダメージはなくなり安全運転が確保される。

【００４３】次に、再起動管理について説明する。気体
圧縮機の設備は、ゆとりの無い場合が多く停止後再起動
の必要性が必然的にある。本実施の形態では、停止後の
気体圧縮機を再起動させるために、気体圧縮機の停止前
に再起動の準備時間を確保できる再起動予測停止の方法
を案出した。

【００４４】図２に示すように、圧力調整巾Ｐ２は、気
体圧縮機ー停止後、再起動のための準備時間ｔ２確保の
ための演算に使われる。図２において、ＰＨ２はアンロード圧力ＰＨ１はアンロード解除圧力ＰＬ１は許容下限圧力（起動命令圧力）Ｌは時間経過による圧力変動線である。

【００４５】ここでＬがある時間一定で変化すると仮定
すると、Ｐ２とｔ１( 停止確認時間) とＰ１とｔ２（再
起動準備時間）の間には、Ｐ１／Ｐ２= ｔ２／ｔ１の関係式が成立する。これによりＰ１を求めれば、Ｐ１＝ｔ２・Ｐ２／ｔ１（式１）となる。

【００４６】この関係は短い時間の経過の中では有効に
成立する。突発的な圧力変動についての心配もあるが、
これらはいくら圧力に余裕をみても防ぐことができな
い。制御導入まえに圧縮空気の需要変動を十分調査して
おけば、後述の図２に示すｔ１設定のなかでさけること
が可能である。

【００４７】本実施の形態では、この関係式を採用する
ことにより、圧力調整の過程において、本管圧力を上昇
させることなく、気体圧縮機の余剰を見つけ安心して停
止できる。具体的に再起動のための圧力巾Ｐ１を求めれ
ばＰ２は圧力調整のところで測定されている。ｔ２は気
体圧縮機再起動をするに必要な準備時間で気体圧縮機固
有の時間である。

【００４８】ｔ１は停止予定の気体圧縮機の吐出圧縮空
気が不要であるとの確認時間である。通常３〜４分間と
するが、Ｐ１決定の後、圧縮空気の需要のサイクル時間
を加算することがある。以上の設定値にともない（式
１）からＰ１を算出する。このようにして演算された圧
力巾Ｐ１は、図２に表現される。

【００４９】このときの圧力変動線Ｌの示す圧力傾斜は
再起動の準備時間の限界であり、ポイントＰＡを通過後
のＰＢ、ＰＣ線は、停止可能限界線である圧力変動線Ｌ
となる。このように停止可能領域と、停止不可領域を設
定して気体圧縮機の停止可能か否かを判断させる。本実
施の形態では、このような方法で停止命令を出し、また
再起動のための準備時間を確保して、圧力調整巾を必要
最小限のまま停止、再起動を可能としている。

【００５０】また、この圧力巾Ｐ１は、圧力調整のＰＨ
２作動の際、圧縮空気吐出までの動作遅れで若干圧力降
下をするのを吸収するためにも必要である。一般にｔ２
は３〜４分間と短時間であるので有効である。今のとこ
ろ、ｔ２が長時間必要な気体圧縮機はないが、長時間必
要となった場合は、この再起動予測はなり立たない。本
発明は気体圧縮機の実用理論（理想）運転台数の制御を
目標として考案したものである。本発明の実施の形態に
より最小の圧縮空気圧力制御巾で、需要側が必要とする
圧力と風量の圧縮空気を送出することできる。また気体
圧縮機の高効率運転ができる。

【００５１】本管圧力の最終圧力幅は、下限値→需要側
の必要とする最低圧力、つまり気体圧縮機の追加起動設
定値（図１に示すＰＬ１）上限値→気体圧縮機の強制アンロード命令（図１に示す
ＰＨ２）である。

【００５２】以上の説明のように圧力制御巾を、圧力調
整Ｐ２と再起動Ｐ１に分けて管理することにより停止、
再起動が自由にできるにいたった。

【００５３】次に、図１に基づき本発明の作用について
説明する。圧力設定について説明する。並列運転する気
体圧縮機の制御装置の圧力調整計に、図２に示す通り次
の圧力設定を行う。圧力設定値ＰＨ２は気体圧縮機制御アンロード指令圧力設定値ＰＨ１は気体圧縮機強制アンロード解除圧力設定値ＰＬ１は気体圧縮機の追加起動圧力である。

【００５４】注意点としては、ＰＨ２は気体圧縮機が定
格フルロード運転する圧力以下にする必要がある。定格
以上の設定値を設定しても圧縮空気の吐出は得られな
い。設定の順序について説明する。圧力設定はＰＬ１よ
り行う。ＰＬ１は本管圧力の必要最低圧力である。この
圧力の検出により気体圧縮機に起動命令をだす。

【００５５】その後圧力巾Ｐ２を決める。これは実際の
設備で気体圧縮機運転させて計測し、気体圧縮機の強制
アンロードとその解除の繰り返し許容時間を勘案して圧
力巾を決める。ｔ２は気体圧縮機再起動をするに必要な
準備時間で、気体圧縮機固有の時間である。ｔ１は停止
予定の気体圧縮機の吐出圧縮空気が不要であるとの確認
時間である。通常３〜４分間とするが、Ｐ１決定の後、
圧縮空気の需要のサイクル時間を加算することがある。

【００５６】以上の設定値にともない（式１）からＰ１
を算出する。Ｐ１、Ｐ２確定にともないＰＨ１とＰＨ２
を設定する。次に、作動〜圧力制御について説明する。
ＰＨ２の検出により、停止予定の気体圧縮機に対し強制
的に吐出圧縮空気を止めること、強制アンロードを行な
わせ、圧力を降下せしめる。

【００５７】引き続きＰＨ１の検出により強制アンロー
ドを解除させて、その気体圧縮機から圧縮空気を吐出さ
せて圧力を上昇させる。このとき気体圧縮機はフルロー
ド運転する。このように、ＰＨ１とＰＨ２の繰り返し動
作によって圧力調節を行う。この圧力制御は停止予定の
気体圧縮機が行う。動作〜気体圧縮機の運転管理につい
て説明する。本管圧力制御のため停止予定の気体圧縮機
は強制アンロードとフルロード運転をくりかえすが、本
管圧力制御巾Ｐ２は、あらかじめ気体圧縮機の動作許容
範囲の制御巾を設定しているので気体圧縮機に定格以上
の制御をさせることがなく気体圧縮機の健全性は保たれ
る。

【００５８】作動〜気体圧縮機運転台数制御について説
明する。ＰＨ２検出後、ｔ１時間後に、検出圧力がＰＨ
１以上のとき、その気体圧縮機を停止させる。ＰＬ１検
出により、運転予定の気体圧縮機を追加運転させ圧縮空
気を送出させて圧力を上昇させる。このような気体圧縮
機の運転停止により、気体圧縮機の運転台数を適正制御
する。

【００５９】次に、作動〜再起動管理について説明す
る。アンロード停止した気体圧縮機は、再起動のための
準備時間ｔ２確保のために、あらかじめ実測と計算によ
り決められた圧力巾Ｐ１が確保してあるので再起動不良
による本管圧力異常降下のような現象は生じない。この
圧力巾Ｐ１は、圧力調整のＰＨ２作動のさい、圧縮空気
吐出までの動作遅れで若干圧力降下をするのを吸収する
ため有効である。

【００６０】またこのような方法で予測停止をさせたと
き、再起動の心配があるが、ほとんどの場合ＰＬ１以上
までの本管圧力の降下による、気体圧縮機の実用吐出風
量の増大と使用風量の削減により再起動することはな
い。このように、制御装置の圧力設定により、必要最小
限の圧力巾で本管圧力調節を行いながら、常に停止予定
の気体圧縮機が、必要か、否か、検索し、気体圧縮機の
運転台数を最適なものにできる。

【００６１】また容量の異なる気体圧縮機があっても、
あるいは整備不良の気体圧縮機があっても、その気体圧
縮機が必要か、否か、を見ているので制御上の問題点は
生じない。本発明の実施の形態により、本管圧力調整、
気体圧縮機実用理論運転台数制御をおこない、同時に運
転管理と再起動管理も実施できる。

【００６２】次に、設定値の計算と設定値について説明
する。並列運転する気体圧縮機において、圧力検出点に
おける最低必要圧力を５．８kgf ／cm² としたとき、ｔ１；１８０秒ｔ２；再起動必要時間１８０秒としたとき（式１）よりＰＬ１〜ＰＨ１差庄は０．２kg
f ／cm² となる。

【００６３】制御装置の圧力調節計に、ＰＨ２（強制アンロード指令）６．２kgf ／cm² ＰＨ１（強制アンロード解除）６．０kgf ／cm² ＰＬ１（追加起動）５．８kgf ／cm² ＰＬ２（緊急起動）５．６kgf ／cm² の設定を行う。

【００６４】ＰＬ１における起動効果タイマーの設定１
８０秒ＰＬ１検出時気体圧縮機を続けて起動させないための起
動間隔時間ＰＬ２における起動効果タイマーの設定３０秒（ＰＬ２検出時気体圧縮機を続けて起動させないための
起動間隔時間）の設定を行う。気体圧縮機は標準整備を
おこなう。ＰＨ２の設定値は標準整備された気体圧縮機
がフルロード運転する圧力以下の圧力である。

【００６５】次に、動作〜圧力制御について説明する。
ＰＨ２の検出により、停止予定の気体圧縮機に対し強制
的に吐出圧縮空気を止めることを行なわせ、圧力を降下
せしめる。引き続きＰＨ１の検出により魂制アンロード
を解除させて、その気体圧縮機から圧縮空気を吐出させ
て圧力を上昇させる。

【００６６】実行する圧力調整は、圧力調整計の設定値
より行われ、気体圧縮機の設定圧力によるところはな
い。次に、動作〜気体圧縮機運転台数制御について説明
する。ＰＨ２検出後、ｔ１時間後に、検出圧力がＰＨ１
以上のとき、その気体圧縮機を停止させる。

【００６７】また、従来の制御方法でのＰＨ３を想定し
たとき、その設定は６．７〜７．０kgf／cm² となる。
この圧力では圧縮空気の消費がＰＨ２と比較して増加す
ることになり気体圧縮機は止まりにくくなる。ＰＬ１検
出により、運転予定の気体圧縮機を追加運転させ圧縮空
気を送出させて圧力を上昇させる。

【００６８】このような気体圧縮機の運転停止により、
気体圧縮機の運転台数を最適な運転台数に制御する。こ
のような圧力設定で実施したとき、圧力調節、台数制
御、再起動、とも問題なく適用されている。特に再起動
のための事例の確保の方法は有効であり、十数件の実施
例からして問題は生じていない。

【００６９】またｔ１の設定には、圧縮空気の需要変動
のサイクル時間以上の時間を設定が必要であり、この実
施例でｔ１に６００秒を設定（需要変動サイクル４２０
秒＋再起動のために１８０秒）しても、問題は生じてい
ない。このように、実施の形態の通り、気体圧縮機再起
動のための時間の確保の方法は、従来の方法によるとこ
ろの高圧力確保（計算された高圧ではなく、ただあまっ
ているだけの検出で停止かも知れない）によるのではな
くても、対処できることが実証された。

【００７０】実施の形態から、図２に示す停止可能限界
圧力降下線である圧力変動線上で、停止動作をしたと
き、本管圧力が下がるため圧縮空気の消費量が減少す
る、また気体圧縮機から吐出される利用可能な圧縮空気
量が増大する、この二つの現象により、実際の再起動準
備時間は、理論値ｔ２より長くなる。実際多くの場合
は、ＰＬ１より少し高い圧力で運転を続ける。

【００７１】また、突然、大量の圧縮空気の需要に対し
ては、ＰＬ１の下にＰＬ２を設定して気体圧縮機を緊急
起動させて対応している。ＰＬ２でも対応できないよう
な事業所ではあらかじめ別の制御方法を実施する方が好
ましい。このように、この制御方法を導入するにあた
り、事業所の圧縮空気の需要動向を十分把握して、実施
することができる。

【００７２】本発明の実施の形態に係る気体圧縮機の運
転制御装置では、１．圧力調整を行いながらその気体圧縮機が必要か、否
か常に監視しているので、再起動に支障のない範囲で不
必要な気体圧縮機は停止させることができる。２．圧力調整を行う気体圧縮機は、圧力調整計の設定値
に基づいてアンロード運転とフルロード運転を繰り返す
が、それ以外の気体圧縮機は、常に最高効率点で運転さ
せることができる。

【００７３】３．停止確認のための高圧運転がないの
で、同一配管上で運転される、制御に加わらない気体圧
縮機は常にフルロードで運転できる。４．気体圧縮機停止後、再起動のための時間が確保され
ている。５．気体圧縮機の減圧運転によって、使用可能空気量が
増大する。大気解放空気量は変わらないが、減圧した
分、使用可能圧縮空気量が増大する。また減圧運転によ
って、気体圧縮機の運転電流が減る。

【００７４】６．本管の圧力設定は制御盤の圧力設定の
みでできる。７．気体圧縮機の整備には特別な設定を必要としないで
標準整備でよい。８．調整の崩れる部分がないので、理論通りの気体圧縮
機運転台数制御ができる。９．検出圧力と気体圧縮機吐出圧力の差圧を監視するこ
とにより、フィルター等の整備不良の発見ができる。

【００７５】１０．気体圧縮機に強制フルロードをしな
いので、過大な圧力運転や過電流運転をさせることはな
い。その気体圧縮機の性能なりの運転と制御が可能であ
る。

【００７６】１１．最小限の調整圧力巾で送気できる制
御方法である。１２．従来型と比較したときの省エネ効果が２〜３倍以
上ある。共通事項として１３．実施のための現場作業は従来のものと変わらな
い。１４．実施のための費用も変わらない。

【００７７】

【発明の効果】本発明に係る気体圧縮機の運転制御装置
では、演算部が気体圧縮機の再起動準備時間を割り出
し、その再起動準備時間に基づき、運転制御部が予定の
気体圧縮機の準備命令をするようにしたので、気体圧縮
機を高効率的に運転することができ、電力消費を大幅に
削減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示す気体圧縮機の圧縮
気体の圧力と運転制御時間との関係を表わす説明図であ
る。

【図２】本発明の一実施の形態を示す気体圧縮機の圧縮
気体の圧力と運転制御時間との関係を表わす説明図であ
る。

【図３】従来例を示す気体圧縮機の圧縮気体の圧力と運
転制御時間との関係を表わす説明図である。

【図４】従来例を示す気体圧縮機の台数制御システムの
説明図である。

【符号の説明】

Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ…気体圧縮機（コンプレッサ）Ｐ１，Ｐ２…圧力巾ＰＨ１…アンロード解除圧力ＰＨ２…アンロード圧力ＰＨ３…自己アンロード圧力ＰＬ１…許容下限圧力（追加起動設定値）Ｌ…圧力変動線（停止可能限界圧力降下線）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】配給される圧縮気体の圧力がアンロード圧
力に上昇すると、複数の気体圧縮機の中の一又は二以上
の気体吐出を停止して強制アンロードし、圧縮気体の圧
力を下降させ、圧縮気体の圧力がアンロード解除圧力に
下降すると、前記気体圧縮機の気体吐出を再開して強制
アンロード解除し、圧縮気体の圧力を上昇させるように
し、複数の気体圧縮機を制御して並列運転するようにし
た気体圧縮機の運転制御装置において、前記強制アンロードしてから前記強制アンロード解除す
るまでの予測時間を経過したときに、圧縮気体の圧力が
前記アンロード解除圧力以上であると、気体圧縮機を運
転停止し、該気体圧縮機を運転停止した後に、圧縮気体
の圧力が起動命令圧力に下降すると、予定の気体圧縮機
を運転して気体吐出をして圧縮気体の圧力を上昇可能に
する運転制御部と、気体圧縮機の停止時間と圧縮気体の下降圧力との関係
式、並びに、圧縮気体の許容下限圧力に基づき、気体圧
縮機を再起動するまでに取り得る再起動準備時間を割り
出し、該割り出された再起動準備時間の情報を前記運転
制御部に出力する演算部とを備えたことを特徴とする気
体圧縮機の運転制御装置。
【請求項２】配給される圧縮気体の圧力がアンロード圧
力に上昇すると、複数の気体圧縮機の中の一又は二以上
の気体吐出を停止して強制アンロードし、圧縮気体の圧
力を下降させ、圧縮気体の圧力がアンロード解除圧力に
下降すると、前記気体圧縮機の気体吐出を再開して強制
アンロード解除し、圧縮気体の圧力を上昇させるように
し、複数の気体圧縮機を制御して並列運転するようにし
た気体圧縮機の運転制御方法において、演算部は、気体圧縮機の停止時間と圧縮気体の下降圧力
との関係式、並びに、圧縮気体の許容下限圧力に基づ
き、気体圧縮機を再起動するまでに取り得る再起動準備
時間を割り出し、該割り出された再起動準備時間の情報
を前記運転制御部に出力するようにし、前記運転制御部
は予定の気体圧縮機に運転準備命令をし、前記運転制御部は、前記強制アンロードしてから前記強
制アンロード解除するまでの予測時間を経過したとき
に、圧縮気体の圧力が前記アンロード解除圧力以上であ
ると、気体圧縮機を運転停止し、該気体圧縮機を運転停
止した後に、圧縮気体の圧力が起動命令圧力に下降する
と、予定の気体圧縮機を運転して気体吐出をして圧縮気
体の圧力を上昇可能にしたことを特徴とする気体圧縮機
の運転制御方法。
【請求項３】配給される圧縮気体の圧力がアンロード圧
力に上昇すると、複数の気体圧縮機の中の一又は二以上
の気体吐出を停止して強制アンロードし、圧縮気体の圧
力を下降させ、圧縮気体の圧力がアンロード解除圧力に
下降すると、前記気体圧縮機の気体吐出を再開して強制
アンロード解除し、圧縮気体の圧力を上昇させるように
し、複数の気体圧縮機を制御して並列運転するようにし
た気体圧縮機の運転制御方法において、気体圧縮機の停止時間と圧縮気体の下降圧力との関係
式、並びに、圧縮気体の許容下限圧力に基づき、気体圧
縮機を再起動するまでに取り得る再起動準備時間を割り
出し、該割り出された再起動準備時間の情報で予定の気
体圧縮機の運転準備をし、前記強制アンロードしてから前記強制アンロード解除す
るまでの予測時間を経過したときに、圧縮気体の圧力が
前記アンロード解除圧力以上であると、気体圧縮機を運
転停止し、該気体圧縮機を運転停止した後に、圧縮気体
の圧力が起動命令圧力に下降すると、予定の気体圧縮機
を運転して気体吐出をして圧縮気体の圧力を上昇可能に
したことを特徴とする気体圧縮機の運転制御方法。
【請求項４】前記運転準備すべき気体圧縮機の一または
二以上の台により構成されるグループの複数を、該グル
ープごとに運転制御可能にしたことを特徴とする請求項
１記載の気体圧縮機の運転制御装置または請求項２ある
いは３記載の気体圧縮機の運転制御方法。