(57)【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、
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、アンロードしてから圧力は時間一定で変化するとし、アンロード圧力とアンロード解除圧力の圧力差と、アンロード解除圧力と許容下限圧力の圧力差との比が、アンロードからアンロード解除圧力に至るまでの停止確認時間の予測時間と、該予測時間の経過から許容下限圧力に至るまでの再起動準備時間との比に等しいとして、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出力する演算部と、
複数の気体圧縮機の内の一つを停止予定の気体圧縮機として本管圧力制御対象とし、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、前記演算部による再起動準備時間の情報に基づき、予定の気体圧縮機の運転準備をし、圧縮気体の圧力が起動命令圧力に下降すると、該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、
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、アンロードしてから圧力は時間一定で変化するとし、アンロード圧力とアンロード解除圧力の圧力差と、アンロード解除圧力と許容下限圧力の圧力差との比が、アンロードからアンロード解除圧力に至るまでの停止確認時間の予測時間と、該予測時間の経過から許容下限圧力に至るまでの再起動準備時間との比に等しいとして、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し、
前記運転制御部は、複数の気体圧縮機の内の一つを停止予定の気体圧縮機として本管圧力制御対象とし、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、前記演算部による再起動準備時間の情報に基づき、予定の気体圧縮機の運転準備をし、圧縮気体の圧力が起動命令圧力に下降すると、該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、
複数の気体圧縮機の内の一つを停止予定の気体圧縮機として本管圧力制御対象とし、該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、アンロードしてから圧力は時間一定で変化するとし、アンロード圧力とアンロード解除圧力の圧力差と、アンロード解除圧力と許容下限圧力の圧力差との比が、アンロードからアンロード解除圧力に至るまでの停止確認時間の予測時間と、該予測時間の経過から許容下限圧力に至るまでの再起動準備時間との比に等しいとして、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、前記運転準備をされた予定の気体圧縮機を運転し、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に記載の気体圧縮機の運転制御装置または請求項２または３に記載の気体圧縮機の運転制御方法。
【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ＣＯ２  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。
▲１▼デシプロ型コンプレッサ（ピストン型）
▲２▼オイル入りスクリュウ型コンプレッサ
▲３▼オイル無しスクリュウ型コンプレッサ
▲４▼ターボ型コンプレッサ
▲５▼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。
▲６▼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。
▲７▼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。
▲８▼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▲１▼にあっては全負荷の１０％
コンプレッサ▲２▼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▲３▼にあっては全負荷の３０％
コンプレッサ▲４▼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▲１▼にあっては  ６０秒前後
コンプレッサ▲２▼にあっては  １８０〜２４０秒前後
コンプレッサ▲３▼にあっては  ６０秒前後
コンプレッサ▲４▼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、▲８▼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▲２▼▲３▼▲６▼▲７▼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▲２▼▲６▼▲７▼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。ＰＨ３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、次の各項の構成に存する。
［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、
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（ＰＬ１）に基づき、アンロードしてから圧力は時間一定で変化するとし、アンロード圧力（ＰＨ２）とアンロード解除圧力（ＰＨ１）の圧力差（Ｐ２）と、アンロード解除圧力（ＰＨ１）と許容下限圧力（ＰＬ１）の圧力差（Ｐ１）との比が、アンロードからアンロード解除圧力（ＰＨ１）に至るまでの停止確認時間の予測時間（ｔ１）と、該予測時間（ｔ１）の経過から許容下限圧力（ＰＬ１）に至るまでの再起動準備時間（ｔ２）との比に等しいとして、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）の情報を出力する演算部と、
複数の気体圧縮機の内の一つを停止予定の気体圧縮機として本管圧力制御対象とし、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（ｔ１）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、前記演算部による再起動準備時間（ｔ２）の情報に基づき、予定の気体圧縮機の運転準備をし、圧縮気体の圧力が起動命令圧力に下降すると、該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、
を備えたことを特徴とする気体圧縮機の運転制御装置。
［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、並びに、圧縮気体の許容下限圧力（ＰＬ１）に基づき、アンロードしてから圧力は時間一定で変化するとし、アンロード圧力（ＰＨ２）とアンロード解除圧力（ＰＨ１）の圧力差（Ｐ２）と、アンロード解除圧力（ＰＨ１）と許容下限圧力（ＰＬ１）の圧力差（Ｐ１）との比が、アンロードからアンロード解除圧力（ＰＨ１）に至るまでの停止確認時間の予測時間（ｔ１）と、該予測時間（ｔ１）の経過から許容下限圧力（ＰＬ１）に至るまでの再起動準備時間（ｔ２）との比に等しいとして、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し、
前記運転制御部は、複数の気体圧縮機の内の一つを停止予定の気体圧縮機として本管圧力制御対象とし、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（ｔ１）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、前記演算部による再起動準備時間の情報に基づき、予定の気体圧縮機の運転準備をし、圧縮気体の圧力が起動命令圧力に下降すると、該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、
複数の気体圧縮機の内の一つを停止予定の気体圧縮機として本管圧力制御対象とし、該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（ＰＬ１）に基づき、アンロードしてから圧力は時間一定で変化するとし、アンロード圧力（ＰＨ２）とアンロード解除圧力（ＰＨ１）の圧力差（Ｐ２）と、アンロード解除圧力（ＰＨ１）と許容下限圧力（ＰＬ１）の圧力差（Ｐ１）との比が、アンロードからアンロード解除圧力（ＰＨ１）に至るまでの停止確認時間の予測時間（ｔ１）と、該予測時間（ｔ１）の経過から許容下限圧力（ＰＬ１）に至るまでの再起動準備時間（ｔ２）との比に等しいとして、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（ｔ１）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に下降すると、前記運転準備をされた予定の気体圧縮機を運転し、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項１に記載の気体圧縮機の運転制御装置または項２または３に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（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。
【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、
▲１▼圧縮空気本管圧力制御、
▲２▼台数制御（停止検索の部分）、
▲３▼管理運転、
▲４▼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ＰＨ２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ＰＨ１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０．２ｋｇｆ  ／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１８０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６．７〜７．０  ｋｇｆ／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）
【図１】
0003573877.tif 000002
【図２】
0003573877.tif 000003
【図３】
0003573877.tif 000004
【図４】
0003573877.tif 000005