JPWO2018100623A1

JPWO2018100623A1 - 制御システムおよび制御装置

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Publication number: JPWO2018100623A1
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Inventors: 貴則京屋
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Abstract

制御システムの制御装置（１０１）は、特定部（３１１）と、制御部（３１２）とを備える。特定部（３１１）は、複数の圧縮機が設置された室内の温度分布から、室内で温度が高い領域および温度が低い領域をそれぞれ高温スポットおよび低温スポットとして特定する。制御部（３１２）は、複数の圧縮機に対して、複数の圧縮機から吐出された気体を共通の供給先へ送る供給機構から送られる気体の圧力を設定範囲内に維持しながら、高温スポットに設置された圧縮機の運転強度を下げ、低温スポットに設置された圧縮機の運転強度を上げる制御を行う。

Description

本発明は、制御システムおよび制御装置に関するものである。

工場に設置されている圧縮機は、工場において消費電力の占める割合が大きい設備である。そのため、圧縮機の省エネルギー化が強く求められている。工場では、複数の圧縮機を並列接続し、圧力バッファであるレシーバータンクを介して製造ラインに圧縮空気を供給していることが多い。圧縮空気の使用量は、生産活動による消費量の変化に応じて変動する。そのため、レシーバータンクによって供給圧力が安定化される。また、圧縮機によって圧縮空気の供給量が調整されてレシーバータンクへの流量が制御される。

特許文献１に記載の技術では、少なくとも１台が他と運転効率特性の異なる複数の圧縮機が並列接続される。レシーバータンクの流量および圧力、圧縮機の吸入空気の温度、および、圧縮機の稼働状況をモニタし、吸入空気の温度に応じて圧縮機の運転効率特性を補正することで、エネルギー効率の劣る圧縮機を優先的に除外する稼働スケジュールが組まれる。

特開２０１２−６７６２６号公報

圧縮機で空気が圧縮されると、熱力学の作用で空気の温度が上昇する。この熱が、モーター回転による発熱に加わる。その結果、圧縮機そのものおよびその周囲の温度が上昇する。温められた空気は膨張し、密度が低下する。そのため、圧縮機が一定量の圧縮空気の供給を継続するためには、単位時間あたり、より多くの空気を圧縮する必要がある。よって、温度が上昇した環境下では、圧縮機の運転負荷が増加する。つまり、圧縮機の運転には、圧縮空気の発熱によるエネルギー効率の低下が伴う。また、高温環境下での稼働は、モーター負荷の増大、および、オイルへの悪影響により、圧縮機本体の劣化を加速させる。その結果、圧縮機の寿命が短くなったり、メンテナンスのコストが増大したりする。

圧縮機の熱対策として、水冷機構の導入が考えられる。しかし、水冷機構の導入には、多大なコストがかかる。また、圧縮機の設置自由度が低下したり、水冷機構の設置場所の確保、および、水冷機構のメンテナンスが必要になったりする。空冷では、このような水冷の問題点を回避できる。従来、空冷による熱対策としては、圧縮機が設置された部屋を継続的に換気したり、冷房したりする方法が採られている。

複数の圧縮機が設置された空間全体では、たとえ空冷による熱対策が実施されていても、個々の圧縮機の稼働能力、稼働状況および設置場所といった様々な要因により、温度分布が一様にならない。つまり、局所的な高温領域が生じる。しかし、従来技術では、圧縮機の運転制御に際して、このような高温領域の存在が考慮されていない。そのため、高温環境下でも高い運転効率特性を有する圧縮機は、高温領域に位置していても、高い運転強度で稼働させられ続けることになる。その結果、高温領域の温度がさらに上昇し、温度分布がますます一様でなくなる。全体としても複数の圧縮機の最適制御が達成できなくなってしまう。

圧縮機の稼働環境としては、一般的に４０℃以下の環境が推奨されている。しかし、アジアのような低緯度地域には、高温多湿な気候の地域が多い。近年では、日本でも夏季に外気温が３５℃を超える日が観測されている。このような地域に位置する工場では、換気または冷房のみによって、稼働環境の温度を４０℃以下に維持するのが困難となることがある。特に、上述したような局所的な高温領域では、推奨される温度を維持できない可能性が高い。そのため、圧縮機の運転制御により高温領域の温度を低下させる必要がある。しかし、従来技術では、逆に高温領域の温度が上昇するおそれがある。これに対し、単に、高温領域に位置する圧縮機の運転を停止すれば、高温領域の温度を低下させることができる。しかし、それだけでは、需要を満たすだけの圧縮空気の供給量を維持できなくなってしまう。

本発明は、圧縮機の運転制御により、需要を満たすだけの圧縮空気の供給量を維持しながら、複数の圧縮機が設置された空間内に生じる高温領域の温度を低下させることを目的とする。

本発明の一態様に係る制御システムは、
室内に設置され、気体を圧縮して吐出する複数の圧縮機と、
前記複数の圧縮機から吐出された気体を共通の供給先へ送る供給機構と、
前記室内の温度分布を検知する検知機構と、
前記検知機構により検知された温度分布から、前記室内で温度が高い領域および温度が低い領域をそれぞれ高温スポットおよび低温スポットとして特定し、前記複数の圧縮機に対して、前記供給機構から送られる気体の圧力を設定範囲内に維持しながら、前記高温スポットに設置された圧縮機の運転強度を下げ、前記低温スポットに設置された圧縮機の運転強度を上げる制御を行う制御装置とを備える。

本発明では、圧縮機の運転制御として、供給機構から送られる気体の圧力を設定範囲内に維持しながら、高温スポットに設置された圧縮機の運転強度を下げ、低温スポットに設置された圧縮機の運転強度を上げる制御が行われる。そのため、需要を満たすだけの圧縮空気の供給量を維持しながら、複数の圧縮機が設置された空間内に生じる高温領域の温度を低下させることができる。

実施の形態１に係る制御システムの構成を示すブロック図。実施の形態１に係る制御システムの要素間の送受信を示すブロック図。実施の形態１に係る制御装置の構成を示すブロック図。実施の形態１に係る制御システムの動作を示すフローチャート。温度分布および湿度分布の例を示す図。実施の形態２に係る制御装置の構成を示すブロック図。実施の形態２に係る制御システムの動作を示すフローチャート。複数の圧縮機の消費電力量と、空気調和機の消費電力量と、空気調和機の設定温度との関係を示すグラフ。

以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。各図中、同一または相当する部分には、同一符号を付している。実施の形態の説明において、同一または相当する部分については、説明を適宜省略または簡略化する。なお、本発明は、以下に説明する実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。例えば、以下に説明する実施の形態のうち、２つ以上の実施の形態が組み合わせられて実施されても構わない。あるいは、以下に説明する実施の形態のうち、１つの実施の形態または２つ以上の実施の形態の組み合わせが部分的に実施されても構わない。

実施の形態１．
本実施の形態について、図１から図５を用いて説明する。

＊＊＊構成の説明＊＊＊
図１を参照して、本実施の形態に係る制御システム１００の構成を説明する。

制御システム１００は、制御装置１０１と、複数の圧縮機１０２と、供給機構１０３と、検知機構１０４とを備えている。

制御装置１０１は、複数の圧縮機１０２を制御する装置である。本実施の形態に係る制御装置１０１は、各種センサ情報を収集および解析し、圧縮機１０２と、後述する空気調和機１０９とを個別に制御するサーバである。

圧縮機１０２は、室内であれば、任意の場所に設置されてよいが、本実施の形態では工場内に設置されている。圧縮機１０２は、気体を圧縮して吐出する機器である。圧縮機１０２は、運転強度の調整が可能なものであればよいが、本実施の形態ではインバーター型圧縮機である。本実施の形態に係る圧縮機１０２は、互いに並列接続されている。圧縮機１０２の台数は、複数台であれば、任意の台数でよいが、本実施の形態ではＣ１からＣ６の６台である。

供給機構１０３は、複数の圧縮機１０２から吐出された気体を共通の供給先へ送る機構である。供給先は、任意であるが、本実施の形態では工場の製造ライン１１５である。本実施の形態に係る供給機構１０３は、レシーバータンク１０８および圧縮空気配管１１１を有している。レシーバータンク１０８は、圧縮機１０２からの圧縮空気を蓄積し、蓄積した圧縮空気を製造ライン１１５に供給する。圧縮空気配管１１１は、各圧縮機１０２と、レシーバータンク１０８とを接続している。

検知機構１０４は、室内の温度分布を検知する機構である。本実施の形態において、検知機構１０４は、室内の湿度分布を検知する機構でもある。本実施の形態に係る検知機構１０４は、温湿度センサ１１３および圧力センサ１１４を有している。温湿度センサ１１３は、個々の圧縮機１０２に取り付けられ、個々の圧縮機１０２近傍の温湿度をモニタする。圧力センサ１１４は、レシーバータンク１０８の圧力を計測する。なお、温湿度センサ１１３は、複数の圧縮機１０２が設置された空間全体をくまなくモニタしてもよい。温湿度センサ１１３は、圧縮機１０２の吸入空気の温湿度を計測してもよい。温湿度センサ１１３に代えて、温度センサが用いられてもよい。温度センサにより計測された温度から、相関のある湿度を推定することができる。温湿度センサ１１３に代えて、温度分布をモニタできる赤外線カメラが用いられてもよい。

本実施の形態において、制御システム１００は、空気調和機１０９をさらに備えている。空気調和機１０９は、室内を冷房する冷房機能を有する機器である。空気調和機１０９は、空冷機構の一種である。空冷機構に代えて、水冷機構が用いられてもよい。

本実施の形態において、制御システム１００は、弁１１０および信号線１１２をさらに備えている。弁１１０は、各圧縮機１０２と圧縮空気配管１１１とをつないでいる。弁１１０は、各圧縮機１０２と連動して動作してもよいし、制御装置１０１により制御されて動作してもよい。信号線１１２は、制御装置１０１と、各圧縮機１０２および空気調和機１０９とを接続している。また、信号線１１２は、制御装置１０１と、各圧縮機１０２に対応する温湿度センサ１１３、および、レシーバータンク１０８に対応する圧力センサ１１４とを接続している。

図２に示すように、信号線１１２を介して、圧力センサ１１４、および、Ｓ１からＳ６の６つの温湿度センサ１１３から、制御装置１０１へデータが送信される。また、信号線１１２を介して、制御装置１０１と、Ｃ１からＣ６の６台の圧縮機１０２、および、空気調和機１０９との間でデータおよび制御信号が送受信される。なお、圧力センサ１１４および温湿度センサ１１３と制御装置１０１との間の通信は、有線方式でなく、無線方式で行われてもよい。制御装置１０１と圧縮機１０２および空気調和機１０９との間の通信も、有線方式でなく、無線方式で行われてもよい。

図３を参照して、本実施の形態に係る制御装置１０１の構成を説明する。

制御装置１０１は、コンピュータである。制御装置１０１は、プロセッサ３０１を備えるとともに、メモリ３０２、制御インタフェース３０３、センサインタフェース３０４、入力インタフェース３０５、表示インタフェース３０６および補助記憶装置３２０といった他のハードウェアを備える。プロセッサ３０１は、信号線を介して他のハードウェアと接続され、これら他のハードウェアを制御する。

制御装置１０１は、機能要素として、特定部３１１と、制御部３１２とを備える。特定部３１１および制御部３１２の機能は、ソフトウェアにより実現される。

プロセッサ３０１は、各種処理を行うＩＣである。「ＩＣ」は、ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔの略語である。プロセッサ３０１は、例えば、ＣＰＵである。「ＣＰＵ」は、ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔの略語である。

メモリ３０２は、例えば、フラッシュメモリまたはＲＡＭである。「ＲＡＭ」は、ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙの略語である。

制御インタフェース３０３は、信号線１１２を介して圧縮機１０２および空気調和機１０９と接続するためのインタフェースである。制御インタフェース３０３は、データを受信するレシーバおよびデータを送信するトランスミッタを含む。制御インタフェース３０３は、例えば、通信チップまたはＮＩＣである。「ＮＩＣ」は、ＮｅｔｗｏｒｋＩｎｔｅｒｆａｃｅＣａｒｄの略語である。

センサインタフェース３０４は、信号線１１２を介して圧力センサ１１４および温湿度センサ１１３と接続するためのインタフェースである。センサインタフェース３０４は、データを受信するレシーバおよびデータを送信するトランスミッタを含む。センサインタフェース３０４は、例えば、通信チップまたはＮＩＣである。

入力インタフェース３０５は、図示していない入力装置と接続するためのインタフェースである。入力装置は、例えば、マウス、キーボードまたはタッチパネルである。

表示インタフェース３０６は、図示していないディスプレイと接続するためのインタフェースである。ディスプレイは、例えば、ＬＣＤである。「ＬＣＤ」は、ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙの略語である。

補助記憶装置３２０は、例えば、フラッシュメモリまたはＨＤＤである。「ＨＤＤ」は、ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅの略語である。

メモリ３０２には、特定部３１１および制御部３１２の機能を実現するプログラム３２１が記憶されている。プログラム３２１は、プロセッサ３０１に読み込まれ、プロセッサ３０１によって実行される。メモリ３０２には、ＯＳも記憶されている。「ＯＳ」は、ＯｐｅｒａｔｉｎｇＳｙｓｔｅｍの略語である。プロセッサ３０１は、ＯＳを実行しながら、プログラム３２１を実行する。なお、プログラム３２１の一部または全部がＯＳに組み込まれていてもよい。

本実施の形態において、プログラム３２１およびＯＳは、補助記憶装置３２０に記憶されている。補助記憶装置３２０に記憶されているプログラム３２１およびＯＳは、メモリ３０２にロードされ、プロセッサ３０１によって実行される。

制御装置１０１は、プロセッサ３０１を代替する複数のプロセッサを備えていてもよい。これら複数のプロセッサは、プログラム３２１の実行を分担する。それぞれのプロセッサは、プロセッサ３０１と同じように、各種処理を行うＩＣである。

特定部３１１および制御部３１２の処理の結果を示す情報、データ、信号値および変数値は、メモリ３０２、補助記憶装置３２０、または、プロセッサ３０１内のレジスタまたはキャッシュメモリに記憶される。特に、圧縮機１０２および空気調和機１０９の制御に必要なデータおよび設定値は、ファイル３２２として補助記憶装置３２０に記憶される。

プログラム３２１は、磁気ディスクおよび光ディスクといった可搬記録媒体に記憶されてもよい。

＊＊＊動作の説明＊＊＊
図４を参照して、本実施の形態に係る制御システム１００の動作を説明する。特に、制御装置１０１の動作は、本実施の形態に係る制御方法に相当する。

ステップＳ４０１において、制御装置１０１に、設定圧力範囲、設定湿度値および設定温度値が入力される。設定圧力範囲は、製造ライン１１５よりレシーバータンク１０８に対して要求される値の設定範囲である。設定圧力範囲は、本実施の形態では上下の閾値によって設定されるが、上下いずれか一方の閾値のみによって設定されてもよい。なお、設定圧力範囲は、１つの設定値であってもよい。設定湿度値は、管理者により設定される閾値である。後述するように、ある領域の湿度が設定湿度値を超えた場合、その領域に位置する圧縮機１０２の運転が停止される。設定温度値も、管理者により設定される閾値である。設定温度値は、例えば、３０℃といった値である。後述するように、ある領域の温度が設定温度値を超えた場合、その領域に位置する圧縮機１０２の運転強度が下げられる。一方、ある領域の温度が設定温度値を下回った場合、その領域に位置する圧縮機１０２の運転強度が上げられる。

ステップＳ４０２において、制御装置１０１の制御部３１２は、複数の圧縮機１０２の運転を開始する。同時に、ステップＳ４１４において、制御装置１０１の制御部３１２は、空気調和機１０９の運転を開始する。ステップＳ４１５において、空気調和機１０９は、ステップＳ４０１で入力された設定湿度値および設定温度値に応じた運転を継続する。

ステップＳ４０３において、制御装置１０１の制御部３１２は、圧力センサ１１４の計測圧力値と、ステップＳ４０１で入力された設定圧力範囲の下の閾値とを比較する。圧力センサ１１４の計測圧力値が閾値より低い場合、ステップＳ４０４において、制御装置１０１の制御部３１２は、少なくとも１台の圧縮機１０２の運転強度を上げる。そして、ステップＳ４０３の処理が再び行われる。

ステップＳ４０５において、制御装置１０１の制御部３１２は、圧力センサ１１４の計測圧力値と、ステップＳ４０１で入力された設定圧力範囲の上の閾値とを比較する。圧力センサ１１４の計測圧力値が閾値より高い場合、ステップＳ４０６において、制御装置１０１の制御部３１２は、少なくとも１台の圧縮機１０２の運転強度を下げる。そして、ステップＳ４０５の処理が再び行われる。

ステップＳ４０７において、制御装置１０１の特定部３１１は、温湿度センサ１１３の計測温度値と、ステップＳ４０１で入力された設定温度値とを比較することで、高温スポットを抽出する。つまり、制御装置１０１の特定部３１１は、検知機構１０４により検知された温度分布から、室内で温度が高い領域を高温スポットとして特定する。図５に示す例では、Ｃ１の稼働環境の温度が高いことになる。この場合、ステップＳ４０８において、制御装置１０１の制御部３１２は、Ｃ１の運転強度を下げる制御を行う。つまり、制御装置１０１の制御部３１２は、特定部３１１により特定された高温スポットに設置された圧縮機１０２の運転強度を下げる制御を行う。

ステップＳ４０９において、制御装置１０１の特定部３１１は、温湿度センサ１１３の計測温度値と、ステップＳ４０１で入力された設定温度値とを比較することで、低温スポットを抽出する。つまり、制御装置１０１の特定部３１１は、検知機構１０４により検知された温度分布から、室内で温度が低い領域を低温スポットとして特定する。ステップＳ４１０において、制御装置１０１の制御部３１２は、特定部３１１により特定された低温スポットに設置された圧縮機１０２の運転強度を上げる制御を行う。

ステップＳ４１１において、制御装置１０１の特定部３１１は、温湿度センサ１１３の計測湿度値と、ステップＳ４０１で入力された設定湿度値とを比較することで、高湿スポットを抽出する。つまり、制御装置１０１の特定部３１１は、検知機構１０４により検知された湿度分布から、室内で湿度が高い領域を高湿スポットとして特定する。図５に示す例では、Ｃ６の稼働環境の湿度が高いことになる。この場合、ステップＳ４１２において、制御装置１０１の制御部３１２は、Ｃ６の運転を停止し、Ｃ６と圧縮空気配管１１１とをつないでいる弁１１０を閉じることでＣ６を圧縮空気供給系から切り離す。つまり、制御装置１０１の制御部３１２は、特定部３１１により特定された高湿スポットに設置された圧縮機１０２の運転を停止する制御を行う。逆に、停止中の圧縮機１０２の稼働環境における計測湿度値が設定湿度値を超えない場合、ステップＳ４１３において、制御装置１０１の制御部３１２は、その圧縮機１０２の運転を開始し、その圧縮機１０２と圧縮空気配管１１１とをつないでいる弁１１０を開ける。

ステップＳ４１２およびステップＳ４１３の処理の後は、ステップＳ４０３以降の処理が再び行われる。なお、ステップＳ４０４では、直前のステップＳ４０８の処理によって運転強度を下げられた圧縮機１０２と、直前のステップＳ４１２の処理によって運転を停止された圧縮機１０２とを除く少なくとも１台の圧縮機１０２の運転強度が上げられる。また、ステップＳ４０６では、直前のステップＳ４１０の処理によって運転強度を上げられた圧縮機１０２と、直前のステップＳ４１２の処理によって運転を停止された圧縮機１０２とを除く少なくとも１台の圧縮機１０２の運転強度が下げられる。

上述したように、ステップＳ４０３からステップＳ４１０において、制御装置１０１の制御部３１２は、複数の圧縮機１０２に対して、供給機構１０３から送られる気体の圧力を設定範囲内に維持しながら、高温スポットに設置された圧縮機１０２の運転強度を下げ、低温スポットに設置された圧縮機１０２の運転強度を上げる制御を行う。各圧縮機１０２の運転強度を調整する度合いについては、任意の方法を用いて、最適化が図られる。例えば、機械学習による最適化が行われる。

上述したように、ステップＳ４０３からステップＳ４１３において、制御装置１０１の制御部３１２は、複数の圧縮機１０２に対して、供給機構１０３から送られる気体の圧力を設定範囲内に維持しながら、高湿スポットに設置された圧縮機１０２の運転を停止する制御を行う。この制御には、供給機構１０３から送られる気体の圧力が設定範囲よりも低くならないように、必要に応じて、他の圧縮機１０２の運転強度を上げる制御が含まれている。

＊＊＊実施の形態の効果の説明＊＊＊
本実施の形態では、圧縮機１０２の運転制御として、供給機構１０３から送られる気体の圧力を設定範囲内に維持しながら、高温スポットに設置された圧縮機１０２の運転強度を下げ、低温スポットに設置された圧縮機１０２の運転強度を上げる制御が行われる。そのため、需要を満たすだけの圧縮空気の供給量を維持しながら、複数の圧縮機１０２が設置された空間内に生じる高温領域の温度を低下させることができる。

本実施の形態では、温湿度が管理される環境下で複数の温湿度センサ１１３と複数の圧縮機１０２が設置される。制御装置１０１は、各種センサの値をもとに、圧縮機１０２の運転強度を個別に制御することにより温度の不均一分布を解消する。その結果、圧縮運転効率の良い環境を維持することが可能となる。よって、省エネルギー化、長寿命化、および、メンテナンスコストの低減といった様々な効果が得られる。

本実施の形態では、圧縮機室あるいは工場のある空間といった、複数の圧縮機１０２が設置される場所に、冷房能力を有する空気調和機１０９が導入される。冷風により圧縮機１０２およびその周辺環境の空冷効果が発揮される。空気調和機１０９の運転には、エネルギーの投入が必要である。しかし、空気調和機１０９の導入により、特に高温多湿な気候条件においては、圧縮機１０２の省エネルギー化、劣化防止、および、メンテナンス頻度の低減が期待できる。

個々の圧縮機１０２の設置場所、能力、稼働状況、あるいは、他の熱源への距離といった様々な要因により、たとえ空気調和機１０９が設置された環境の下にあっても、個々の圧縮機１０２近傍、あるいは、個々の圧縮機１０２そのものの温度は、同じにならない。具体的には、冷房運転により空気調和機１０９近傍の温度が十分に低くなっていても、温度の不均一分布により高温環境下に置かれた圧縮機１０２は、冷却の恩恵を受けることができない。逆に、空気調和機１０９周辺が、特に発熱量の大きい圧縮機１０２に近いといった理由で他の場所より高温であった場合には、空気調和機１０９が必要以上に冷却にエネルギーを消費することになる。その結果、十分な省エネルギー効果が得られない。このような問題に対し、本実施の形態では、運転負荷が可変の圧縮機１０２が導入される。各圧縮機１０２近傍の空間温度、あるいは、各圧縮機１０２そのものの温度をモニタすることで、比較的温度が高い環境に位置する圧縮機１０２の運転強度が下げられ、比較的温度が低い環境にある圧縮機１０２の運転強度が上げられる。そのため、高温スポットの温度を下げ、低温スポットの温度を上げることが可能となる。よって、空間温度の不均一分布を解消することができる。

空気調和機１０９により供給される冷却空気は、低湿度空気でもある。そのため、温度および湿度の両方の問題に対処できる。しかし、水蒸気が供給される環境、および、多湿な外気が供給される位置では、圧縮機１０２が吸引する空気の湿度が問題となる。圧縮機１０２の吸引空気が多くの湿気を含有する場合、圧縮過程で空気中の多量の水分が凝縮し、圧縮機１０２内部に蓄積される。そのため、圧縮効率が低下し、運転強度の維持が困難になったり、エネルギー消費量が増大したりする。このような問題に対し、本実施の形態では、温湿度センサ１１３を用いて湿度がモニタされ、多湿となっている場所が特定される。そして、特定された場所の圧縮機１０２が停止される。よって、湿度の問題を回避できる。湿度に応じた圧縮機１０２の停止は、空間の温度分布に影響を与える。しかし、他の圧縮機１０２の運転制御の最適化によって、本実施の形態の効果が維持される。

本実施の形態によれば、従来は考慮されていなかった圧縮機１０２の運転強度の制御、および、湿度に応じた圧縮機１０２の停止により、圧縮機１０２の運転に適した環境を実現できる。つまり、本実施の形態では、室内環境を管理する制御システム１００が用いるパラメータとして、制御装置１０１に、レシーバータンク１０８の圧力と、各圧縮機１０２またはその近傍の温度および湿度とが入力され、圧縮機１０２の最適な個別運転制御が行われる。そのため、従来方法では達成できない省エネルギー効果が得られる。

＊＊＊他の構成＊＊＊
本実施の形態では、特定部３１１および制御部３１２の機能がソフトウェアにより実現されるが、変形例として、特定部３１１および制御部３１２の機能がソフトウェアとハードウェアとの組み合わせにより実現されてもよい。すなわち、特定部３１１および制御部３１２の機能の一部が専用の電子回路により実現され、残りがソフトウェアにより実現されてもよい。

専用の電子回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ロジックＩＣ、ＧＡ、ＦＰＧＡまたはＡＳＩＣである。「ＧＡ」は、ＧａｔｅＡｒｒａｙの略語である。「ＦＰＧＡ」は、Ｆｉｅｌｄ−ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙの略語である。「ＡＳＩＣ」は、ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳｐｅｃｉｆｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔの略語である。

プロセッサ３０１、メモリ３０２および専用の電子回路を、総称して「プロセッシングサーキットリ」という。つまり、特定部３１１および制御部３１２の機能がソフトウェアにより実現されるか、ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせにより実現されるかに関わらず、特定部３１１および制御部３１２の機能は、プロセッシングサーキットリにより実現される。

制御装置１０１の「装置」を「方法」に読み替え、特定部３１１および制御部３１２の「部」を「工程」に読み替えてもよい。あるいは、制御装置１０１の「装置」を「プログラム」、「プログラムプロダクト」または「プログラムを記録したコンピュータ読取可能な媒体」に読み替え、特定部３１１および制御部３１２の「部」を「手順」または「処理」に読み替えてもよい。

実施の形態２．
本実施の形態について、主に実施の形態１との差異を、図６から図８を用いて説明する。

実施の形態１では、空気調和機１０９の設定温度が管理者によって設定される。本実施の形態では、各圧縮機１０２の消費電力と、空気調和機１０９の消費電力とが計測される。そして、各圧縮機１０２の電力消費量と空気調和機１０９の電力消費量との合計が最小となる、空気調和機１０９の設定温度が自動的に設定される。

＊＊＊構成の説明＊＊＊
本実施の形態に係る制御システム１００の構成については、図１に示した実施の形態１のものとほぼ同じである。

本実施の形態において、検知機構１０４は、複数の圧縮機１０２および空気調和機１０９の消費電力量を検知する機構でもある。図示していないが、本実施の形態に係る検知機構１０４は、温湿度センサ１１３および圧力センサ１１４に加えて、電力計を有している。電力計は、個々の圧縮機１０２および空気調和機１０９に内蔵され、個々の圧縮機１０２および空気調和機１０９の消費電力量をモニタする。消費電力量のデータは、信号線１１２を介して、Ｃ１からＣ６の６台の圧縮機１０２、および、空気調和機１０９から、制御装置１０１へ送信される。なお、圧縮機１０２および空気調和機１０９に内蔵される電力計に代えて、圧縮機１０２および空気調和機１０９に電力を供給するための電線または配電盤からＣＴを介して電力量を計測する電力計が用いられてもよい。「ＣＴ」は、ＣｕｒｒｅｎｔＴｒａｎｓｆｏｒｍｅｒの略語である。

図６を参照して、本実施の形態に係る制御装置１０１の構成を説明する。

制御装置１０１は、機能要素として、特定部３１１と、制御部３１２とのほかに、分析部３１３を備える。特定部３１１、制御部３１２および分析部３１３の機能は、ソフトウェアにより実現される。

＊＊＊動作の説明＊＊＊
図７を参照して、本実施の形態に係る制御システム１００の動作を説明する。特に、制御装置１０１の動作は、本実施の形態に係る制御方法に相当する。

ステップＳ８０２からステップＳ８１３の処理については、図４のステップＳ４０２からステップＳ４１３の処理と同じであるため、説明を省略する。

ステップＳ８０１において、制御装置１０１に、設定圧力範囲、設定湿度値および設定温度値のほかに、設定温度範囲が入力される。設定温度範囲は、空気調和機１０９の設定温度を変更できる範囲であり、管理者により設定される。設定温度範囲は、本実施の形態では上下の閾値によって設定されるが、上下いずれか一方の閾値のみによって設定されてもよい。

ステップＳ８０２と同時に、ステップＳ８１４において、制御装置１０１の制御部３１２は、空気調和機１０９の運転を開始する。ステップＳ８１５において、制御装置１０１の分析部３１３は、信号線１１２を介して、個々の圧縮機１０２および空気調和機１０９から消費電力量のデータを受信する。制御装置１０１の分析部３１３は、受信したデータを用いて、圧縮機１０２および空気調和機１０９の総消費電力量が最小となる空気調和機１０９の設定温度を決定する。

ここで、図８に、複数の圧縮機１０２の消費電力量と、空気調和機１０９の消費電力量と、空気調和機１０９の設定温度との関係を示す。縦軸は、消費電力量である。横軸は、空気調和機１０９の設定温度である。横軸は、左から右に向かって徐々に低温になる。図８のグラフには、圧縮機１０２の消費電力量、および、空気調和機１０９の消費電力量がプロットされている。なお、説明の簡便化のため、圧縮機１０２の消費電力量については、１本の曲線を示しているが、実際は、圧縮機１０２の設置台数に応じた本数の曲線が存在する。空気調和機１０９の設定温度が下がると、空気調和機１０９の消費電力量は、直線あるいは曲線で単調増加する。一方、圧縮機１０２の消費電力量は、既に述べたような理由で単調減少する。図８では、空気調和機１０９の設定温度がＸ℃のとき、空気調和機１０９の消費電力量Ｗａと、圧縮機１０２の消費電力量Ｗｃとの和が、最小値Ｗｔになっている。そのため、この時点における空気調和機１０９の設定温度の最適値がＸ℃であることがわかる。製造ライン１１５に供給される圧縮空気量は、生産活動により変化する。圧縮機１０２の設置場所の温湿度環境も、外的要因、および、実施の形態１と同じ温度分布の均一化により変化する。よって、Ｘ℃は、ある時点での最適解であるに過ぎない。制御装置１０１の分析部３１３は、このように時々刻々と変化する最適解を適宜求める。つまり、制御装置１０１の分析部３１３は、検知機構１０４により検知された、複数の圧縮機１０２の消費電力量と、検知機構１０４により検知された、空気調和機１０９の消費電力量と、空気調和機１０９の設定温度とに基づいて、空気調和機１０９の設定温度を下げることにより得られる複数の圧縮機の消費電力量の削減量と、空気調和機の設定温度を上げることにより得られる空気調和機の消費電力量の削減量とを分析する。

ステップＳ８１６において、制御装置１０１の制御部３１２は、ステップＳ８１５で求められた最適値に応じて、空気調和機１０９の設定温度を、ステップＳ４０１で入力された設定温度範囲内で変更する。つまり、制御装置１０１の制御部３１２は、分析部３１３の分析結果に応じて、空気調和機１０９の設定温度を調節する。ステップＳ８１７において、空気調和機１０９は、ステップＳ８０１で入力された設定湿度値および設定温度範囲と、ステップＳ８１６での変更後の設定温度に応じた運転を行う。そして、ステップＳ８１５の処理が再び行われる。

＊＊＊実施の形態の効果の説明＊＊＊
本実施の形態では、時々刻々と変化する圧縮機１０２の運転条件および温度条件に応じた空気調和機１０９の温度設定の自動化が行われ、空気調和機１０９および圧縮機１０２の総消費電力量の最小化が可能となる。

本実施の形態では、室内環境を管理する制御システム１００が用いるパラメータとして、制御装置１０１に、各圧縮機１０２の消費電力と、空気調和機１０９の消費電力とが入力され、空気調和機１０９の運転制御が行われる。そのため、従来方法では達成できない省エネルギー効果が得られる。

＊＊＊他の構成＊＊＊
本実施の形態では、実施の形態１と同じように、特定部３１１、制御部３１２および分析部３１３の機能がソフトウェアにより実現されるが、実施の形態１の変形例と同じように、特定部３１１、制御部３１２および分析部３１３の機能がソフトウェアとハードウェアとの組み合わせにより実現されてもよい。

１００制御システム、１０１制御装置、１０２圧縮機、１０３供給機構、１０４検知機構、１０８レシーバータンク、１０９空気調和機、１１０弁、１１１圧縮空気配管、１１２信号線、１１３温湿度センサ、１１４圧力センサ、１１５製造ライン、３０１プロセッサ、３０２メモリ、３０３制御インタフェース、３０４センサインタフェース、３０５入力インタフェース、３０６表示インタフェース、３１１特定部、３１２制御部、３１３分析部、３２０補助記憶装置、３２１プログラム、３２２ファイル。

Claims

室内に設置され、気体を圧縮して吐出する複数の圧縮機と、
前記複数の圧縮機から吐出された気体を共通の供給先へ送る供給機構と、
前記室内の温度分布を検知する検知機構と、
前記検知機構により検知された温度分布から、前記室内で温度が高い領域および温度が低い領域をそれぞれ高温スポットおよび低温スポットとして特定し、前記複数の圧縮機に対して、前記供給機構から送られる気体の圧力を設定範囲内に維持しながら、前記高温スポットに設置された圧縮機の運転強度を下げ、前記低温スポットに設置された圧縮機の運転強度を上げる制御を行う制御装置と
を備える制御システム。
前記検知機構は、前記室内の湿度分布を検知し、
前記制御装置は、前記検知機構により検知された湿度分布から、前記室内で湿度が閾値よりも高い領域を高湿スポットとして特定し、前記複数の圧縮機に対して、前記供給機構から送られる気体の圧力を設定範囲内に維持しながら、前記高湿スポットに設置された圧縮機の運転を停止する制御を行う請求項１に記載の制御システム。
前記室内を冷房する空気調和機をさらに備え、
前記検知機構は、前記複数の圧縮機および前記空気調和機の消費電力量を検知し、
前記制御装置は、前記検知機構により検知された消費電力量と、前記空気調和機の設定温度とに基づいて、前記空気調和機の設定温度を下げることにより得られる前記複数の圧縮機の消費電力量の削減量と、前記空気調和機の設定温度を上げることにより得られる前記空気調和機の消費電力量の削減量とを分析し、分析結果に応じて、前記空気調和機の設定温度を調節する請求項１または２に記載の制御システム。
気体を圧縮して吐出する複数の圧縮機を制御する制御装置において、
前記複数の圧縮機が設置された室内の温度分布から、前記室内で温度が高い領域および温度が低い領域をそれぞれ高温スポットおよび低温スポットとして特定する特定部と、
前記複数の圧縮機に対して、前記複数の圧縮機から吐出された気体を共通の供給先へ送る供給機構から送られる気体の圧力を設定範囲内に維持しながら、前記特定部により特定された高温スポットに設置された圧縮機の運転強度を下げ、前記特定部により特定された低温スポットに設置された圧縮機の運転強度を上げる制御を行う制御部と
を備える制御装置。
前記複数の圧縮機の消費電力量と、前記室内を冷房する空気調和機の消費電力量と、前記空気調和機の設定温度とに基づいて、前記空気調和機の設定温度を下げることにより得られる前記複数の圧縮機の消費電力量の削減量と、前記空気調和機の設定温度を上げることにより得られる前記空気調和機の消費電力量の削減量とを分析する分析部をさらに備え、
前記制御部は、前記分析部の分析結果に応じて、前記空気調和機の設定温度を調節する請求項４に記載の制御装置。