(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転機と待機機とを有する複数の圧縮機と、各圧縮機に接続されて圧縮流体を貯留し貯留した圧縮流体を消費先へ供給する貯留タンクと、該貯留タンクに貯留される圧縮流体の圧力に基づいて前記各圧縮機の起動・停止を制御する台数制御装置とを備えている圧縮機設備の強制切替制御方法であって、
前記圧縮機の停止が継続しても圧縮機の安定運転機能を維持できる最大停止可能時間を設定し、
前記貯留タンクに貯留される圧縮流体の圧力が設定範囲内を保持しているときの待機機の台数を求め、求めた待機機の台数で前記最大停止可能時間を割り算して強制切替時間を求め、該強制切替時間が経過すると１台の待機機を始動し、待機機の始動により貯留タンクの圧縮流体の圧力が上昇することで１台の運転機の運転を停止することを特徴とする圧縮機設備の強制切替制御方法。
【請求項２】
運転機と待機機とによる複数の圧縮機と、各圧縮機に接続されて圧縮流体を貯留し貯留した圧縮流体を消費先へ供給する貯留タンクと、該貯留タンクに貯留される圧縮流体の圧力に基づいて前記各圧縮機の起動・停止を制御する台数制御装置とを備えている圧縮機設備の強制切替制御装置であって、
前記圧縮機の停止が継続しても圧縮機の安定運転機能を維持できる最大停止可能時間を設定するための設定部と、待機機の台数を記憶する記憶部と、前記貯留タンクに貯留される圧縮流体の圧力が設定範囲内に保持された際に切替信号を発する信号発生器と、前記待機機の台数で前記最大停止可能時間を割り算することにより強制切替時間を求める演算器と、前記信号発生器から切替信号が発せられ演算器により求めた強制切替時間が経過すると１台の待機機を始動し、待機機の始動により貯留タンクの圧縮流体の圧力が上昇することで１台の運転機の運転を停止する切替器とを有する強制切替回路を備えたことを特徴とする圧縮機設備の強制切替制御装置。
【請求項３】
前記強制切替回路は、前記台数制御装置に備えていることを特徴とする請求項２に記載の圧縮機設備の強制切替制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の圧縮機が備えられ、その一部が待機機として運転が停止されているような圧縮機設備の強制切替方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
工場等では、複数の圧縮機（コンプレッサ)を有する圧縮機設備を備えることにより、工場で必要とする圧縮空気の供給を効率的に行っている。即ち、工場では複数の場所において圧縮空気が断続的に使用される場合が多く、断続的な使用を行っても一定圧力の圧縮空気が供給できるようにするために、圧縮機設備では、貯留タンクに複数の圧縮機を接続して設け、貯留タンクの圧縮空気の圧力が所定の圧力を保持するように前記圧縮機の運転台数を制御することが行われている。上記圧縮機設備におけるコンプレッサの台数制御システムがある(例えば、特許文献１参照)。
【０００３】
図４は、圧縮機設備の一例の概略を示すブロック図であり、複数台の圧縮機１（図４ではＣ１号機、Ｃ２号機、Ｃ３号機、Ｃ４号機の計４台）が、配管２によって空気レシーバ又は空気ヘッダからなる貯留タンク３に接続されており、該貯留タンク３の圧縮空気は供給主管４によって工場等へ供給するようにしている。前記圧縮機１としては、ターボ圧縮機、スクリュー圧縮機、レシプロ圧縮機等の種々の形式のものが使用されており、更に、各形式において容量が大きいものから小さいものまで存在しており、更に、容量を無段階に変更できるもの、容量を段階的に変更できるもの、容量が一定で変更できないものがある。そして、工場ではこれらの種々の圧縮機の中から、工場の圧縮空気の使用量等に基づいて効率的な組み合わせとなるように、同一種類で同一容量の圧縮機を組み合わせて用いる場合、同一種類で異なる容量の圧縮機を組み合わせて用いる場合、異なる種類の圧縮機を組み合わせて用いる場合等、種々の組み合わせを行っている。
【０００４】
図４中、５は貯留タンク３の圧縮空気の圧力を検出する圧力検出器（圧力検出手段）、６は圧縮機の台数制御装置であり、前記圧力検出器５で検出した圧力信号は前記台数制御装置６に入力されている。前記圧力検出器５は圧力伝送器５ａであってもよく、圧力伝送器５ａによる圧力信号５ｂが台数制御装置６に導かれていてもよい。
【０００５】
又、前記台数制御装置６は、前記圧縮機１の各号機Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４との間で情報を相互伝達することができる信号伝達手段７（無電圧信号接点）を備えており、前記貯留タンク３の検出圧力に基づいて、前記各号機Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の起動・停止・負荷・無負荷指令を行って、圧縮機１の運転台数制御を行うようにしている。又、前記台数制御装置６は、前記圧縮機１の運転台数制御を行うと共に、ローテーション制御を行うことによって各号機Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を同等の運転頻度で運転するようにしている。
【０００６】
前記圧縮機設備に備えられる圧縮機１の設置台数は、工場等で必要とする圧縮空気の最大容量により決定している。ここで、圧縮機設備においては、圧縮機１が故障により停止する場合、或いはメンテナンスのために計画停止する場合があり、このような故障や計画停止の際に、停止した圧縮機１の運転が回復するまでの間も、必要な圧縮空気を供給できるようにするために予備機（待機機）を備えることが行われており、圧縮機の故障や計画停止等の場合には、待機機を始動させて圧縮空気の供給を確保するようにしている。
【０００７】
前記圧縮機１の運転状況は、圧縮空気の消費先（工場等）の稼働状態（季節、時間帯、景気動向等）によって大きく変動する場合があり、工場の稼働率が低下した場合には、圧縮機１の運転台数は減少したままの状態に維持されることになる。図４では、Ｃ１，Ｃ２号機の２台を運転機とすることで圧縮空気の最大容量を確保しており、Ｃ３，Ｃ４号機の２台は待機機として運転を停止している場合を示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−０３５２７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前記圧縮機１では、長期間に亘って運転を停止する長時間待機が発生すると、圧縮機１の主要摺動部分に油膜切れを生じる、或いは部品寿命に悪影響を及ぼすといった圧縮機１を安定して運転するための機能が維持できなくなる懸念が考えられる。更に、長時間待機が発生することは、各圧縮機の運転時間の均一化を図る、及び、適切な運転期間ごとにメンテナンスを実施する観点からも好ましくないので、各圧縮機は適切なローテーションによって運転することが好ましい。
【００１０】
従来の待機機を有する圧縮機設備においては、圧縮機１の増台がなく圧縮機設備の安定運転が維持される際に、その安定運転が任意に設定した時間、例えば２４時間（固定時間）を継続すると、強制的に待機機を始動させる強制切替操作を行うようにしていた。
【００１１】
図５は、上記従来の強制切替制御装置の作用を示すフローチャートであり、ステップＳ１で待機機ありと判断され、且つ、ステップＳ２で貯留タンク３の圧力低下による圧縮機の増台がない（即ち、安定運転状態が継続されている）と判断されると、ステップＳ３では２４時間のタイマ継続カウントを行う。ステップＳ４で前記タイマ継続カウントが２４時間のタイムアップになると、ステップＳ５では１台目の待機機の強制始動を行う。待機機が追加始動されると貯留タンク３の圧力が上昇するので、ステップＳ６では貯留タンク３の圧力が設定圧Ｈ（高レベル設定圧）に到達することにより、運転機の１台を停止させる操作を行う。次に、前記と同様の操作で２４時間後に２台目の待機機の強制始動を行うと共に、運転機の別の１台を停止させる操作を行う。
【００１２】
図６は、前記したように初期状態でＣ１，Ｃ２号機が運転機であり、Ｃ３，Ｃ４号機が待機機である場合の従来における強制切替パターンを示している。１日後には３号機を始動後１号機を停止し、２日後には４号機を始動後２号機を停止し、３日後には１号機を始動後３号機を停止し、４日後には２号機を始動後４号機を停止し、以後は上記の操作を繰り返す。図６の場合における７日後までにおける待機機を起動させる全体回数は７回である。
【００１３】
しかし、従来においては、圧縮機の増台がない圧縮機設備の安定状態が任意に設定した固定の時間、例えば２４時間が継続されると、待機機を始動させる強制切替操作を行っているために、強制切替操作による圧縮機全体での起動回数が増加し、無用な起動が頻繁に行われることになって、消費電力の増加、及び圧縮機の寿命低下を招くという問題を有していた。
【００１４】
即ち、従来装置では、圧縮機設備の安定状態が固定された時間を継続することで待機機を始動させる強制切替操作を行っているため、待機機の台数が多い場合には、最後に起動される待機機の停止時間が非常に長くなってしまう問題がある。このため、従来では、前記固定の時間を例えば２４時間という短い時間で設定することによって、一部の待機機の停止時間が非常に長くなるという問題を防止しており、このために強制切替操作による圧縮機全体での起動回数が増加するという問題を有していた。
【００１５】
本発明は、上記従来の問題に鑑みてなしたもので、複数の圧縮機を備えた圧縮機設備において、圧縮機の安定運転機能を維持したうえで、待機機の始動の回数を軽減して省エネ効果と長寿命化を達成できるようにした圧縮機設備の強制切替制御方法及び装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、運転機と待機機とによる複数の圧縮機と、各圧縮機に接続されて圧縮流体を貯留し貯留した圧縮流体を消費先へ供給する貯留タンクと、該貯留タンクに貯留される圧縮流体の圧力に基づいて前記各圧縮機の起動・停止を制御する台数制御装置とを備えている圧縮機設備の強制切替制御方法であって、
前記圧縮機の停止が継続しても圧縮機の安定運転機能を維持できる最大停止可能時間を設定し、
前記貯留タンクに貯留される圧縮流体の圧力が設定範囲内を保持しているときの待機機の台数を求め、求めた待機機の台数で前記最大停止可能時間を割り算して強制切替時間を求め、該強制切替時間が経過すると１台の待機機を始動し、待機機の始動により貯留タンクの圧縮流体の圧力が上昇することで１台の運転機の運転を停止することを特徴とする圧縮機設備の強制切替制御方法、に係るものである。
【００１７】
本発明は、運転機と待機機とによる複数の圧縮機と、各圧縮機に接続されて圧縮流体を貯留し貯留した圧縮流体を消費先へ供給する貯留タンクと、該貯留タンクに貯留される圧縮流体の圧力に基づいて前記各圧縮機の起動・停止を制御する台数制御装置とを備えている圧縮機設備の強制切替制御装置であって、
前記圧縮機の停止が継続しても圧縮機の安定運転機能を維持できる最大停止可能時間を設定するための設定部と、待機機の台数を記憶する記憶部と、前記貯留タンクに貯留される圧縮流体の圧力が設定範囲内に保持された際に切替信号を発する信号発生器と、前記待機機の台数で前記最大停止可能時間を割り算することにより強制切替時間を求める演算器と、前記信号発生器から切替信号が発せられ演算器により求めた強制切替時間が経過すると１台の待機機を始動し、待機機の始動により貯留タンクの圧縮流体の圧力が上昇することで１台の運転機の運転を停止する切替器とを有する強制切替回路を備えたことを特徴とする圧縮機設備の強制切替制御装置、に係るものである。
【００１８】
上記圧縮機設備の強制切替制御装置において、前記強制切替回路は、前記台数制御装置に備えてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の圧縮機設備の強制切替制御方法及び装置によれば、圧縮機の停止が継続しても圧縮機の安定運転機能を維持できる最大停止可能時間を待機機の台数で割り算して得た強制切替時間が経過すると待機機の１台を始動し、運転機の１台を停止する強制切替制御を行うようにしたので、圧縮機の安定運転機能を維持しつつ、待機機を始動する回数を減少させて、省エネ効果と長寿命化を効果的に達成できるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る圧縮機設備の強制切替制御装置の一実施例を示すブロック図である。
【図２】図１の強制切替制御装置の作用を示すフローチャートである。
【図３】本発明の圧縮機設備の強制切替制御方法の一例を示すパターン図である。
【図４】圧縮機設備の一例の概略を示すブロック図である。
【図５】従来の強制切替制御装置の作用を示すフローチャートである。
【図６】従来の圧縮機設備の強制切替制御方法の一例を示すパターン図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
【００２２】
図１は本発明に係る圧縮機設備の強制切替制御装置の一実施例を示すブロック図であり、図４のように、圧縮機１の各号機Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の台数制御とローテーション制御を行うようにしている台数制御装置６に、強制切替回路８を備えた場合を示している。図１では、図４と同様に、Ｃ１，Ｃ２号機が運転機であり、Ｃ３，Ｃ４号機が待機機の場合を示している。
【００２３】
前記強制切替回路８には、前記圧縮機１の停止が継続しても、圧縮機１の安定運転機能に影響を与えることがない最大停止可能時間９を設定する設定部１０が備えてあり、且つ、待機機の台数１１（図１では２台）を記憶する記憶部１２が備えられている。ここで、前記最大停止可能時間９は、前記圧縮機１の停止を継続させても、油膜切れや部品寿命等といった圧縮機１の安定運転機能に不都合を与えることがない停止が可能な最長時間であり、当該技術分野での経験及び要求等に基づいて、任意の時間を設定することができる。又、待機機の台数１１（図１では２台）は、各号機Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の駆動制御を行っている台数制御装置６の制御信号から得ることができる。
【００２４】
更に、前記強制切替回路８には、前記貯留タンク３に貯留される圧縮流体の圧力を検出している圧力検出器５の検出圧力が、設定範囲内に一定時間（例えば数時間）保持される（圧縮機設備の運転が安定状態を維持している）と、切替信号１３を発する信号発生器１４を備えている。又、前記記憶部１２からの待機機の台数１１で前記設定部１０からの前記最大停止可能時間９を割り算することにより強制切替時間１５を求める演算器１６を備えている。更に、前記信号発生器１４からの切替信号１３を受けて前記演算器１６で求めた強制切替時間１５が経過すると１台の待機機を始動させる始動信号１７を発し、待機機の始動により前記貯留タンク３の圧縮流体の圧力が上昇することにより１台の運転機の運転を停止させる停止信号１８を発する切替器１９を備えている。
【００２５】
次に、上記実施例の作動を説明する。
【００２６】
図１の台数制御装置６には、図４と同様に、貯留タンク３に備えた圧力検出器５により検出した検出圧力が常に入力されており、台数制御装置６は、前記検出圧力に基づいて各号機Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４による運転台数の制御を行うと共に、各号機Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４が同等の運転頻度で運転されるようにしたローテーション制御を行っている。
【００２７】
図１の装置において、前記貯留タンク３に貯留される圧縮流体の圧力を検出している圧力検出器５の検出圧力が、設定範囲内に一定時間（例えば数時間）保持される（圧縮機設備の運転が安定状態を維持している）と、図２に示すフローチャートによる強制切替制御が行われる。
【００２８】
即ち、図２におけるステップＳ１で待機機ありと判断され、且つ、ステップＳ２で貯留タンク３の圧力低下による圧縮機の増台がない（即ち、安定運転状態が継続されている）と判断されると、ステップＳ３では前記演算器１６により、前記記憶部１２からの待機機の台数１１で前記設定部１０からの前記最大停止可能時間９を割り算して強制切替時間１５を求める。即ち、最大停止可能時間／待機機の台数＝強制切替時間を求める。
【００２９】
圧縮機１は、圧縮方式によっては数週間停止したままにしておくと油膜切れの問題を生じる可能性があることが知られているので、例えば最も安全側である１週間を最大停止可能時間９として設定した場合を例に取って以下に述べる。図１では、前記Ｃ１，Ｃ２号機が運転機であり、Ｃ３，Ｃ４号機が待機機であり、待機機は２台であるので、設定された最大停止可能時間９が１週間（７日）であると（２４×７＝１６８時間）／２台＝３．５日（８４時間）の強制切替時間が得られる。
【００３０】
この場合、ステップＳ４では前記強制切替時間の３．５日がタイムアップとなり、ステップＳ５では１台目の待機機の強制始動を行い、待機機が追加始動されると貯留タンク３の圧力が上昇するので、ステップＳ６では貯留タンク３の圧力が設定圧Ｈ（高レベル設定圧）に到達することにより、運転機の１台を停止させる操作を行う。次に、前記と同様の操作で３．５日後に２台目の待機機の強制始動を行うと共に、運転機の別の１台を停止させる操作を行う。
【００３１】
図３は、前記したように初期状態でＣ１，Ｃ２号機が運転機であり、Ｃ３，Ｃ４号機が待機機である場合の本発明における強制切替パターンを示している。即ち、前記したように３．５日後には３号機を始動後１号機を停止し、７日後には４号機を始動後２号機を停止する。従って、図３の場合の７日後までにおける圧縮機全体の起動回数は２回であり、従来に比して起動回数を大幅に低減することができた。
【００３２】
尚、上記実施例では、待機機が２台である場合について説明したが、待機機が１台である場合の強制切替時間は最大停止可能時間９と同じ７日であり、又、待機機が３台である場合の強制切替時間は、７日間（２４×７＝１６８時間）／３台＝２日＋８時間（即ち、５６時間）となる。
【００３３】
上記したように、本発明では、圧縮機の停止が継続しても圧縮機の安定運転機能を維持できる最大停止可能時間を待機機の台数で割り算して得た強制切替時間によって待機機の１台を始動し、運転機の１台を停止するという強制切替を行うようにしたので、いずれの待機機も最大停止可能時間を超えて停止されることは防止でき、圧縮機の安定運転機能を維持しつつ、待機機を始動する回数を従来に比して大幅に減少することができ、よって、省エネ効果と長寿命化を効果的に達成できる。
【００３４】
前記強制切替回路８は、図１に示すように前記台数制御装置６に一体に備えるようにしてもよく、又、前記強制切替回路８を前記台数制御装置６とは別体に備えるようにしてもよい。
【００３５】
尚、本発明の圧縮機設備の強制切替制御方法及び装置は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、圧縮機の数には限定されないこと、最大停止可能時間は任意に設定することができること、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００３６】
１  圧縮機
３  貯留タンク
５  圧力検出器
６  台数制御装置
８  強制切替回路
９  最大停止可能時間
１０  設定部
１１  台数
１２  記憶部
１３  切替信号
１４  信号発生器
１５  強制切替時間
１６  演算器
１９  切替器
Ｃ１，Ｃ２  圧縮機（運転機）
Ｃ３，Ｃ４  圧縮機（待機機）
【図１】
0005798405.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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