(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気圧縮機の吐出圧力計測値と、末端機器への供給圧力計測値より、前記末端機器への供給圧力が一定となるように、前記空気圧縮機の駆動用電動機の回転数を可変制御する空圧システム運転制御装置であって、
前記吐出圧力計測値と、前記供給圧力計測値を記憶する計測値記憶部と、
前記空気圧縮機から前記末端機器に圧縮空気を供給する経路である空気配管ネットワークを対象として、前記空気配管ネットワーク内の空気流れを計算するためのデータで構成される空気配管ネットワークモデルを入力する空気配管ネットワークモデル入力部と、
前記空気配管ネットワークモデルを記憶する空気配管ネットワークモデル記憶部と
前記吐出圧力計測値と、前記供給圧力計測値と、前記空気配管ネットワークモデルより、前記末端機器へ供給される空気流量を計算する末端機器流量計算部と、
前記空気流量を記憶する末端機器流量記憶部と、
前記空気圧縮機の前記駆動用電動機の回転数を可変制御するための制御設定値と、前記空気流量と、前記空気配管ネットワークモデルより、前記制御設定値の更新値を計算する制御設定値計算部と、
前記更新値を記憶する制御設定値記憶部と、
前記更新値より、前記空気圧縮機の前記駆動用電動機の回転数を可変制御するための制御設定値を更新するための指令値を作成する制御設定値更新指令値作成部と
を備えたことを特徴とする空圧システム運転制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の空圧システム運転制御装置において、
前記制御設定値計算部は、前記制御設定値の更新値と、前記末端機器への供給圧力設定値の更新値とを計算することを特徴とする空圧システム運転制御装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載の空圧システム運転制御装置において、
前記制御設定値計算部は、前記制御設定値及び前記制御設定値の更新値に対する、前記空気配管ネットワークの内の空気流れ計算結果を出力し、
前記制御設定値記憶部は、前記空気流れ計算結果を記憶し、
前記空気流れ計算結果より、前記制御設定値及び前記制御設定値の更新値に対する、前記末端機器での圧力変動、あるいは前記空気圧縮機の消費電力を表示する表示部と
を備えたことを特徴とする空圧システム運転制御装置。
【請求項４】
空気圧縮機の吐出圧力計測値と、末端機器への供給圧力計測値より、前記末端機器への供給圧力が一定となるように、前記空気圧縮機の駆動用電動機の回転数を可変制御する空圧システム運転制御方法であって、
前記吐出圧力計測値と、前記供給圧力計測値を記憶し、
前記空気圧縮機から前記末端機器に圧縮空気を供給する経路である空気配管ネットワークを対象として、前記空気配管ネットワーク内の空気流れを計算するためのデータで構成される空気配管ネットワークモデルを入力し、
前記空気配管ネットワークモデルを記憶し、
前記吐出圧力計測値と、前記供給圧力計測値と、前記空気配管ネットワークモデルより、前記末端機器へ供給される空気流量を計算し、
前記空気流量を記憶し、
前記空気圧縮機の前記駆動用電動機の回転数を可変制御するための制御設定値と、前記空気流量と、前記空気配管ネットワークモデルより、前記制御設定値の更新値を計算し、
前記更新値を記憶し、
前記更新値より、前記空気圧縮機の前記駆動用電動機の回転数を可変制御するための制御設定値を更新する
ことを特徴とする空圧システム運転制御方法。
【請求項５】
請求項４に記載の空圧システム運転制御方法において、
前記制御設定値の更新値の計算は、前記制御設定値の更新値と、前記末端機器への供給圧力設定値の更新値とを計算することを特徴とする空圧システム運転制御方法。
【請求項６】
請求項４又は請求項５のいずれか１項に記載の空圧システム運転制御方法において、
前記制御設定値及び前記制御設定値の更新値に対する、前記空気配管ネットワークの内の空気流れ計算結果を出力し、
前記更新値の記憶は、前記空気流れ計算結果を記憶し、
前記空気流れ計算結果より、前記制御設定値及び前記制御設定値の更新値に対する、前記末端機器での圧力変動、あるいは前記空気圧縮機の消費電力を表示する
ことを特徴とする空圧システム運転制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータ等の可変速装置で制御される空気圧縮機を備えた空圧システム運転制御装置および制御方法に関する
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化防止、省エネ法といった消費電力削減の流れのなかで、工場に対しても消費電力を削減することが求められている。大気中の空気を圧縮した圧縮空気は、身近に利用出来るため、空気工具、空気プレス、空気ブレーキ、スプレーガン等を駆動するための動力源として幅広く用いられている。以降、圧縮空気にて駆動する機器を総称して末端機器と呼ぶ。圧縮空気は空気圧縮機によって圧縮され、工場内に設けられた配管ネットワークを経由して、末端機器に供給される。空気圧縮機の消費電力は、工場全体の消費電力の２０〜３０％を占めるといわれており、工場の省エネルギー化のために空気圧縮機の消費電力を削減する必要がある。
【０００３】
空気圧縮機の消費電力削減のためには、できうるかぎり空気圧縮機の吐出圧力を低減することが望ましい。一方、末端機器を安定に動作させるためには、末端機器に供給する圧縮空気の圧力を所望の圧力以上とする必要がある。空気圧縮機で圧縮した圧縮空気を末端機器に供給する配管ネットワークの圧力損失は、空気圧縮機の吐出空気流量及び末端機器の消費空気流量の変化に応じて変化する。そのため、一般に、末端機器への供給圧力が初望の圧力以上となるように、配管ネットワークの最大圧力損失を見込んで、空気圧縮機の吐出圧力を設定する。これにより、末端機器では所望の圧力以上の圧縮空気を得ることができる。しかし、消費空気流量が少ない場合は、配管ネットワークの圧力損失が小さくなるにもかかわらず、空気圧縮機の吐出圧力が高く設定されたままであるため、必要以上に空気圧縮機を駆動することとなり、余分な電力を消費することとなる。
【０００４】
そこで、これに対応するため、特許文献１では、末端機器への供給圧力と空気圧縮機の吐出圧力を計測し、末端機器での消費空気流量に応じて、末端機器への供給圧力が所望の圧力となるように、空気圧縮機を駆動する電動機の回転数を可変制御することで、空気圧縮機の消費電力を削減しつつ、所望の圧力以上の圧縮空気を末端機器に供給するための空気圧縮機運転制御装置が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２では、学習機能により過去の空気圧縮機の運転条件履歴を記憶し、現在の空気圧縮機消費電力、空気圧縮機吐出圧力、および末端機器供給圧力の計測値に対して、過去の運転条件履歴を参照として、空気圧縮機の消費電力を削減しつつ、所望の圧力以上の圧縮空気を末端機器に供給するための空気圧縮機の運転条件を決定する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２４８４５号公報
【特許文献２】特開２００７−２９１８７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１で開示されている空気圧縮機運転制御装置により、空気圧縮機の消費電力を削減しつつ、所望の圧力以上の圧縮空気を末端機器に供給することが可能である。一方、配管ネットワークを構成する配管の体積の影響により、空気圧縮機の吐出圧力の変化に対して、末端機器への供給圧力は遅れを伴って変化し、その遅れ時間は数十秒程度となる。空気圧縮機吐出圧力に対して、末端機器供給圧力が遅れて応答するため、一般に、末端機器供給圧力が一定圧力となるように空気圧縮機を制御した場合、末端機器への供給圧力は変動する。そこで、特許文献１で開示されている空気圧縮機運転制御装置では、供給圧力の変動を抑えるように、空気圧縮機を駆動する電動機の回転数をＰＩＤ制御により制御している。しかしながら、配管の体積は空気圧縮機を設置する配管レイアウトの条件によって異なり、設置後も末端機器の追設等により配管レイアウトは変化する。すなわち、特許文献１で開示されている空気圧縮機運転制御装置では、配管レイアウトの設置状況に応じて、制御設定値を調整することは困難であり、供給圧力が変動する可能性があった。
【０００８】
また、特許文献２で開示されている技術でも、空気圧縮機の消費電力を削減しつつ、所望の圧力以上の圧縮空気を末端機器に供給することが可能である。しかしながら、特許文献２で開示されている技術では、利用者が事前に空気圧縮機の運転条件を入力することが必須であった。また、配管レイアウトが変更された場合には、学習した過去の運転条件履歴を初期化し、再度、利用者が空気圧縮機の運転条件を入力する必要があるという課題があった。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、利用者が事前に空気圧縮機の運転条件を入力する必要がなく、配管レイアウトの設置状況に応じて、末端機器への供給圧力の変動を抑えながら、空気圧縮機の消費電力を削減しつつ、所望の圧力以上の圧縮空気を末端機器に供給するための空気圧縮機運転制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、
空気圧縮機の吐出圧力計測値と、末端機器への供給圧力計測値より、前記末端機器への供給圧力が一定となるように、前記空気圧縮機の駆動用電動機の回転数を可変制御する空圧システム運転制御装置であって、前記吐出圧力計測値と、前記供給圧力計測値を記憶する計測値記憶部と、前記空気圧縮機から前記末端機器に圧縮空気を供給する経路である空気配管ネットワークを対象として、前記空気配管ネットワーク内の空気流れを計算するためのデータで構成される空気配管ネットワークモデルを入力する空気配管ネットワークモデル入力部と、前記空気配管ネットワークモデルを記憶する空気配管ネットワークモデル記憶部と前記吐出圧力計測値と、前記供給圧力計測値と、前記空気配管ネットワークモデルより、前記末端機器へ供給される空気流量を計算する末端機器流量計算部と、前記空気流量を記憶する末端機器流量記憶部と、前記空気圧縮機の前記駆動用電動機の回転数を可変制御するための制御設定値と、前記空気流量と、前記空気配管ネットワークモデルより、前記制御設定値の更新値を計算する制御設定値計算部と、前記更新値を記憶する制御設定値記憶部と、前記更新値より、前記空気圧縮機の前記駆動用電動機の回転数を可変制御するための制御設定値を更新するための指令値を作成する制御設定値更新指令値作成部とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、利用者が事前に空気圧縮機の運転条件を入力する必要がなく、配管レイアウトの設置状況に応じて、末端機器への供給圧力の変動を抑えながら、空気圧縮機の消費電力を削減しつつ、所望の圧力以上の圧縮空気を末端機器に供給できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１に係る空圧システム運転制御装置の概略構成図である。
【図２】実施例１に係る制御設定値更新部の概略構成図である。
【図３】実施例１に係る空圧システム運転制御装置における制御設定値更新の処理手順フローである。
【図４（ａ）】実施例１に係る空気圧縮機吐出部の圧縮空気圧力、および末端機器に供給される圧縮空気圧力の時系列データである。
【図４（ｂ）】実施例１に係る空気圧縮機吐出部の圧縮空気圧力、および末端機器に供給される圧縮空気圧力の時系列データである。
【図５】実施例１に係る末端機器に供給される圧縮空気流量の計算値である。
【図６】実施例１に係る制御設定値計算過程の処理の詳細フローである。
【図７】実施例１に係る末端機器供給圧力設定値、末端器供給圧力計算値、要求圧力、偏差量の関係を示す図である。
【図８】実施例１に係る制御設定値に対する末端機器供給圧力と、制御設定値更新値に対する末端機器供給圧力を比較した図である。
【図９】実施例２に係る制御設定値更新部の概略構成図である。
【図１０】実施例２に係る制御設定値計算過程の処理の詳細フローである。
【図１１】実施例２に係る末端機器供給圧力設定値、要求圧力、末端器供給圧力計算値の最小値の関係を示す図である。
【図１２】実施例２に係る制御設定値に対する末端機器供給圧力と、制御設定値更新値に対する末端機器供給圧力を比較した図である。
【図１３】実施例３に係る制御設定値更新部の概略構成図である。
【図１４】実施例３に係る制御設定値計算過程の処理の詳細フローである。
【図１５】実施例３に係る制御設定値と制御設定値更新値に対する末端機器供給圧力の変動、および空気圧縮機消費電力値を表示装置に表示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は実施例１に係る空圧システム運転制御装置の概略構成図である。
【００１５】
図１に示した空圧システム運転制御装置は、空気圧縮機ユニット１、空気配管ネットワーク７、末端機器８、末端機器部圧力センサー９、制御設定値更新部１０を備えている。
【００１６】
空気圧縮機ユニット１は、大気から吸込んだ空気Ａを圧縮し圧縮空気を吐出する。空気圧縮機ユニット１は、空気圧縮機本体２、空気圧縮機吐出部圧力センサー３、制御装置４、可変速装置５、電動機６から構成される。以下では、空気圧縮機ユニット１の概略構成について説明する。
【００１７】
空気圧縮機本体２は、空気Ａを吸込んで圧縮する。
【００１８】
空気圧縮機吐出部圧力センサー３は、空気圧縮機本体２から吐出する圧縮機空気の圧力を計測する。計測された圧力値は、制御装置４および制御設定値更新部１０に出力される。
【００１９】
制御装置４は、空気圧縮機吐出部圧力センサー３の圧力計測値、末端機器部圧力センサー９の圧力計測値を入力として、末端機器８への圧縮機空気の供給圧力が要求圧力Ｐ０以上となるように、電動機６の回転数を制御し、電動機６に対する回転数指令値を計算、出力する。電動機６の回転数を制御する具体的な演算方法については、例えば、特許文献１「特開２０１０−２４８４５号公報」に記載された方法により実現可能である。また、制御装置４は、電動機６の回転数を制御するための制御設定値Ｄ１の現在値を制御設定値更新部１０に出力するとともに、制御設定値更新部１０が出力する制御設定値更新指令値Ｄ２に基づき、制御設定値の現在値Ｄ１を更新する。
【００２０】
可変速装置５は、回転数指令値を入力として電動機６を指定した回転数で回転させるために必要となる電力を出力する。
【００２１】
電動機６は空気圧縮機本体２と回転軸を介して結合しており、入力された電力をもとに回転し、空気圧縮機本体２を駆動させる。
【００２２】
以上が空気圧縮機ユニット１の概略構成である。
【００２３】
空気配管ネットワーク７は、空気層、フィルタ、ドライヤー、配管、エルボ、分岐、弁等の機器から構成され、空気圧縮機ユニット１から吐出した圧縮空気は空気配管ネットワーク７を介して、末端機器８に供給される。
【００２４】
末端機器８は、空気工具、空気プレス、空気ブレーキ、スプレーガン等、工場の製造工程で使用される機器であり、空気配管ネットワーク７を介して供給される圧縮空気を動力源として駆動する。
【００２５】
末端機器部圧力センサー９は、末端機器８に供給される圧縮機空気の圧力を計測する。計測された圧力値は、制御装置４および制御設定値更新部１０に出力される。
【００２６】
制御設定値更新部１０は、空気圧縮機吐出部圧力センサー３の圧力計測値、末端機器部圧力センサー９の圧力計測値を入力として、制御設定値更新指令値を出力する。制御装置４は、上記の制御設定値更新指令値を入力として、制御設定値を更新する。
【００２７】
以下では、図２を用いて制御設定値更新部１０の詳細について説明する。制御設定値更新部１０は、計測値記憶部１００、空気配管ネットワークモデル入力部１０１、空気配管ネットワークモデル記憶部１０２、末端機器流量計算部１０３、末端機器流量記憶部１０４、制御設定値計算部１０５、制御設定値記憶部１０６、制御設定値更新指令値作成部１０７から構成される。
【００２８】
計測値記憶部１００は、メモリやハードディスクで構成されており、空気圧縮機吐出部圧力センサー３および末端機器部圧力センサー９で取得した圧力計測値Ｄ３を格納する。
【００２９】
空気配管ネットワークモデル入力部１０１では、空気配管ネットワーク７内の圧縮空気の流れを計算するために必要となるデータを入力し、空気配管ネットワークモデルＤ４を出力する。具体的には、空気配管ネットワーク７を構成する機器間の接続関係を定義するデータ、機器の属性（例えば、配管に対しては配管長さ、配管口径等）を定義するデータ、
および空気圧縮機ユニット１の吐出空気圧力を計算するためのデータである。
【００３０】
空気配管ネットワークモデル記憶部１０２は、メモリやハードディスクで構成されており、空気配管ネットワークモデル入力部１０１が出力する空気配管ネットワークモデルＤ４を格納する。
【００３１】
末端機器流量計算部１０３では、圧力計測値Ｄ３、空気配管ネットワークモデルＤ４より、空気配管ネットワーク７内の空気流れを計算し、末端機器に供給される圧縮空気流量である末端機器流量Ｄ５を出力する。空気配管ネットワーク７内の空気流れを計算する具体的な計算手法については、例えば、文献「G.P. Greyvenstein（2002）, An implicit method for the analysis of transient flows in pipe networks, International Journal for Numerical Methods in Engineering, vol. 53, issue 5, pp. 1127-1143」に記載された手法により実現可能である。
【００３２】
末端機器流量記憶部１０４は、メモリやハードディスクで構成されており末端機器流量計算部１０３が出力する末端機器流量Ｄ５を格納する。
【００３３】
制御設定値計算部１０５では、制御設定値Ｄ１、空気配管ネットワークモデルＤ４、末端機器流量Ｄ５より、末端機器への供給圧力の変動を抑制するように、制御設定値を計算し、制御設定値更新値Ｄ６として出力する。制御設定値更新値Ｄ６の具体的な計算方法については、図６、図７、図８を用いて後述する。
【００３４】
制御設定値記憶部１０６は、メモリやハードディスクで構成されており制御設定値計算部１０５が出力する制御設定値更新値Ｄ６を格納する。
【００３５】
制御設定値更新指令値作成部１０７は、制御設定値更新値Ｄ６を入力として、制御装置４の制御設定値Ｄ１を更新するための制御設定値更新指令値Ｄ２を出力する。
【００３６】
以上が、空圧システム運転制御装置の構成である。次に、制御設定値更新部１０の処理の内容を詳細に説明する。図３は、実施例１に係る空圧システム運転制御装置における制御設定値更新の処理手順を示す。
【００３７】
ステップＳ１（計測値取得過程）として、計測値記憶部１００は、空気圧縮機吐出部圧力センサー３および末端機器部圧力センサー９で取得した圧力計測値Ｄ３をメモリやハードディスクに格納する。
【００３８】
ステップＳ２（制御設定値タイミング判定過程）として、制御設定値更新部１０は、現在時刻が、あらかじめ設定されている制御設定値更新タイミングと一致しているか否かを判定する。判定結果がＹｅｓならば、ステップＳ３（配管ネットワークモデル生成過程）に進み、Ｎｏならば、ステップＳ１の処理を継続する。ステップＳ１、Ｓ２の処理により、図４に示す、空気圧縮機吐出部の圧縮空気圧力、および末端機器８に供給される圧縮空気圧力の時系列データが得られる。
【００３９】
ステップＳ３（配管ネットワークモデル生成過程）として、空気配管ネットワークモデル入力部１０１は、空気配管ネットワーク７内の圧縮空気の流れを計算するために必要となるデータを入力し、空気配管ネットワークモデルＤ４を出力する。空気配管ネットワークモデルＤ４は、空気配管ネットワークモデル記憶部１０２によりメモリやハードディスクに格納される。
【００４０】
ステップＳ４（末端機器流量計算過程）として、末端機器流量計算部１０３は、圧力計測値Ｄ３、空気配管ネットワークモデルＤ４より、空気配管ネットワーク７内の空気流れを計算し、末端機器に供給される圧縮空気流量である末端機器流量Ｄ５を出力する。図５は、図４に示す、空気圧縮機吐出部の圧縮空気圧力、および末端機器８に供給される圧縮空気圧力の時系列データに対して、末端機器流量計算部１０３により出力される末端機器流量Ｄ５の例である。末端機器流量Ｄ５は、末端機器流量記憶部１０４によりメモリやハードディスクに格納される。
【００４１】
ステップＳ５（制御設定値計算過程）として、制御設定値計算部１０５は、制御設定値Ｄ１、空気配管ネットワークモデルＤ４、末端機器流量Ｄ５より、末端機器への供給圧力の変動を抑制するように、制御設定値更新値Ｄ６を計算する。ステップＳ５の処理の詳細については、図６、図７、図８を用いて後述する。制御設定値更新値Ｄ６は、制御設定値記憶部１０６によりメモリやハードディスクに格納される。
【００４２】
ステップＳ６（制御設定値更新指令値出力過程）として、制御設定値更新指令値作成部１０７は、制御設定値更新値Ｄ６を入力として、制御装置４の制御設定値Ｄ１を更新するための制御設定値更新指令値Ｄ２を出力する。
【００４３】
次に、ステップＳ５（制御設定値計算過程）の処理の詳細について、図６、図７、図８を用いて説明する。図６に示すように、ステップＳ５はステップＳ５１〜ステップＳ５６の６つの処理過程を含む。
【００４４】
ステップＳ５１（制御設定値初期化過程）として、制御設定値計算部１０５は、制御設定値Ｄ１を制御設定値更新値Ｄ６に代入し、初期化する。例えば、制御装置４がＰＩＤ制御により電動機６の回転数を制御する場合は、制御設定値Ｄ１は、比例ゲインＫＰ、積分時間ＴＩ，微分時間ＴＤの３つのパラメータとなり、制御設定値更新値Ｄ６にはこれら３つのパラメータの現在値が代入される。
【００４５】
ステップＳ５２（配管ネットワーク空気流れ計算過程）として、制御設定値計算部１０５は、空気配管ネットワークモデルＤ４、末端機器流量Ｄ５、制御設定値更新値Ｄ６より、空気配管ネットワーク７内の空気流れを計算し、末端機器８に供給される圧縮空気圧力である末端器供給圧力計算値ＰＣを出力する。
【００４６】
ステップＳ５３（圧力偏差量計算過程）として、制御設定値計算部１０５は、末端機器８への供給圧力の変動量を評価する指標として、末端機器供給圧力設定値ＰＳに対する末端器供給圧力計算値ＰＣの偏差量Ｅを計算する。ここで、偏差量Ｅは、図７に示す図中の斜線で示す面積値であり、以下の式より計算される。
【００４７】
Ｅ＝∫｜ＰＣ−ＰＳ｜ｄｔ・・・（式１）
また、末端機器供給圧力設定値ＰＳに関しては、制御装置４における電動機６の回転数の制御により、末端機器供給圧力が要求圧力Ｐ０以上となるように、その値が設定される。空気配管ネットワーク７を構成する配管の体積の影響により、空気圧縮機吐出圧力に対して、末端機器供給圧力が遅れて応答する。そのため、末端機器供給圧力が一定圧力となるように空気圧縮機を制御した場合、末端機器供給圧力は変動する。そのため、図７に示すように、末端機器供給圧力設定値ＰＳは要求圧力Ｐ０よりも高く設定される。
【００４８】
ステップＳ５４（制御設定値更新処理終了判定過程）として、制御設定値計算部１０５は、偏差量Ｅが閾値より大きいか否かを判定する。判定結果がＹｅｓならばステップＳ５６（制御設定値格納過程）に進み、Ｎｏの場合は、ステップＳ５５（制御設定値修正過程）へ進む。
【００４９】
ステップＳ５５（制御設定値修正過程）として、制御設定値計算部１０５は、偏差量Ｅが減少するように、制御設定値更新値Ｄ６を修正する。制御設定値更新値Ｄ６を修正する具体的な計算方法としては、例えば、公知の最適化アルゴリズムである遺伝的アルゴリズム法、焼きなまし法等の手法により実現可能である。
【００５０】
ステップＳ５６（制御設定値格納過程）として、制御設定値計算部１０５は、制御設定値更新値Ｄ６を出力し、制御設定値記憶部１０６によりメモリやハードディスクに格納される。
【００５１】
図８は、制御設定値Ｄ１に対する末端機器供給圧力と、制御設定値更新値Ｄ６に対する末端機器供給圧力を比較した図である。制御設定値計算部１０５は、末端機器供給圧力設定値ＰＳに対する末端器供給圧力計算値ＰＣの偏差量Ｅが閾値以下となるように、制御設定値更新値Ｄ６を修正するため、制御設定値更新値Ｄ６に対する末端機器供給圧力の変動量は、制御設定値Ｄ１に対する末端機器供給圧力の変動量よりも小さい結果となる。
【００５２】
以上が、ステップＳ５の処理の詳細に関する説明である。
【００５３】
実施例では、図３、図６に示した制御設定値更新の処理手順に従って、配管レイアウトの設置状況に応じて、末端機器への供給圧力の変動が小さくなるように、制御装置４における電動機６の回転数を制御するための制御設定値Ｄ１が更新される。また、利用者は、事前に空気圧縮機の運転条件を入力する必要はない。
【００５４】
上述の通り、本実施形態では、利用者が事前に空気圧縮機の運転条件を入力する必要がなく、配管レイアウトの設置状況に応じて、末端機器への供給圧力の変動を抑えながら、空気圧縮機の消費電力を削減しつつ、所望の圧力以上の圧縮空気を末端機器に供給できる。
【実施例２】
【００５５】
図９は実施例２に係る制御設定値更新部１０の概略構成図である。実施例１と同様の部分については同図において既出図面と同符号を付して説明を省略する。
【００５６】
実施例１と相違する点は、制御設定値の更新処理において、末端機器供給圧力設定値も更新する点である。具体的には、本実施例における空圧システム運転制御装置は、制御設定値計算部１０５の代わりに、制御設定値計算部２０５を備える。
【００５７】
制御設定値計算部２０５では、制御設定値Ｄ１、空気配管ネットワークモデルＤ４、末端機器流量Ｄ５より、末端機器への供給圧力の変動を抑制しつつ、その供給圧力値が低くなるように、制御設定値と末端機器供給圧力設定値を計算し、制御設定値更新値Ｄ６に供給圧力設定値更新値ＰＳａを加えて、制御設定値更新値Ｄ６ａとして出力する。
【００５８】
以上が、実施例１と相違する点であり、その他の点は実施例１と同様である。
【００５９】
次に、制御設定値更新部１０の処理の内容を詳細に説明する。図１０は、実施例２に係るステップＳ５（制御設定値計算過程）の処理の詳細手順を示す。実施例１と同様の部分については同図において既出図面と同符号を付して説明を省略する。
【００６０】
本実施例の処理手順が実施例１の処理手順と相違する点は、ステップＳ５５（制御設定値修正過程）の後に、Ｓ２５１の処理過程を含む点である。
【００６１】
ステップＳ２５１（供給圧力設定値更新過程）として、制御設定値計算部２０５は、末端機器供給圧力が要求圧力Ｐ０以上となる範囲内で、末端機器供給圧力設定値ＰＳが最小となるよう値を更新する。具体的は、図１１に示すように、末端器供給圧力計算値ＰＣの最小値ＰＣｍｉｎ、要求圧力Ｐ０に対して、供給圧力設定値更新値ＰＳａは、以下の式より計算される。
【００６２】
ＰＳａ＝ＰＳ−（ＰＣｍｉｎ−Ｐ０）・・・（式２）
図１２は、制御設定値Ｄ１に対する末端機器供給圧力と、制御設定値更新値Ｄ６ａに対する末端機器供給圧力を比較した図である。制御設定値計算部２０５は、末端機器への供給圧力の変動を抑制する処理に加え、その供給圧力値が低くなるように末端機器供給圧力設定値ＰＳを更新する。これにより、制御設定値更新値Ｄ６ａに対する末端機器供給圧力値は、制御設定値Ｄ１に対する末端機器供給圧力値よりも低い値となる。末端機器供給圧力が低くなることにより、空気圧縮機の吐出圧力も低くすることができ、空気圧縮機の消費電力を削減することが可能である。
【００６３】
以上が、本実施例の処理手順が実施例１と相違する点であり、その他の点は実施例１の処理手順と同様である。
【００６４】
上述の通り、本実施例では実施例１で得られる各効果に加えて、供給圧力値が低くなるように供給圧力設定値を更新することで、空気圧縮機の消費電力を削減することができる。
【実施例３】
【００６５】
図１３は実施例３に係る制御設定値更新部１０の概略構成図である。実施例３と同様の部分については同図において既出図面と同符号を付して説明を省略する。
【００６６】
実施例２と相違する点は、制御設定値更新前と更新後の条件に対して、末端機器供給圧力の変動、および空気圧縮機消費電力値を表示装置に表示する点である。具体的には、本実施の形態における空圧システム運転制御装置は、制御設定値計算部２０５、制御設定値記憶部１０６の代わりに、制御設定値計算部３０５、制御設定値記憶部３０６、表示部３０１を備える。
【００６７】
制御設定値計算部３０５では、制御設定値Ｄ１、空気配管ネットワークモデルＤ４、末端機器流量Ｄ５より、末端機器への供給圧力の変動を抑制しつつ、その供給圧力値が低くなるように、制御設定値と末端機器供給圧力設定値を計算し、制御設定値更新値Ｄ６ａとして出力する。さらに、制御設定値Ｄ１と制御設定値更新値Ｄ６ａに対する配管ネットワーク流れ計算結果Ｄ７を出力する。
【００６８】
制御設定値記憶部３０６は、メモリやハードディスクで構成されており制御設定値計算部３０５が出力する制御設定値更新値Ｄ６ａと配管ネットワーク流れ計算結果Ｄ７を格納する。
【００６９】
表示部３０１は、表示装置（ディスプレイ）を備えており、配管ネットワーク流れ計算結果Ｄ７を用いて、制御設定値Ｄ１と制御設定値更新値Ｄ６ａに対する末端機器供給圧力の変動、および空気圧縮機消費電力値を表示装置に表示する。
【００７０】
以上が、実施例２と相違する点であり、その他の点は実施例２と同様である。
【００７１】
次に、制御設定値更新部１０の処理の内容を詳細に説明する。図１４は、実施例３に係るステップＳ５（制御設定値計算過程）の処理の詳細手順を示す。実施例２と同様の部分については同図において既出図面と同符号を付して説明を省略する。
【００７２】
本実施の形態の処理手順が実施例２の処理手順と相違する点は、ステップＳ５６の代わりに、Ｓ３５１、Ｓ３５２の処理過程を含む点である。
【００７３】
ステップＳ３５１（制御設定値、配管流れ計算結果格納過程）として、制御設定値計算部３０５は、制御設定値更新値Ｄ６ａと配管ネットワーク流れ計算結果Ｄ７を出力し、制御設定値記憶部３０６によりメモリやハードディスクに格納される。
【００７４】
ステップＳ３５２（圧力変動、消費電力表示過程）として、表示部３０１は、配管ネットワーク流れ計算結果Ｄ７を用いて、制御設定値Ｄ１と制御設定値更新値Ｄ６ａに対する末端機器供給圧力の変動、および空気圧縮機消費電力値を表示装置に表示する。図１５は、設定値Ｄ１と制御設定値更新値Ｄ６ａに対する末端機器供給圧力の変動、および空気圧縮機消費電力値の表示例を示している。表示画面上側には、制御設定値Ｄ１に対する末端機器供給圧力の変動と空気圧縮機消費電力値が表示されている。表示画面下側には、制御設定値更新値Ｄ６ａに対する末端機器供給圧力の変動と空気圧縮機消費電力値が表示されている。図１５に示した表示例の他に、末端機器供給圧力の変動のみ、あるいは空気圧縮機消費電力値のみが表示されていてもよい。
【００７５】
以上が、本実施例の処理手順が実施例２と相違する点であり、その他の点は実施例２の処理手順と同様である。
【００７６】
上述の通り、実施例２で得られる各効果に加えて、制御設定値更新前と更新後の条件に対して、末端機器供給圧力の変動、および空気圧縮機消費電力値を表示装置に表示することで、空圧システムの設備管理者が末端機器における圧力変動の抑制効果、空気圧縮機の消費電力削減効果を確認できる
本発明における上記実施例では、配管ネットワーク内に流れる流体が、空気圧縮機により圧縮された圧縮空気である形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、配管ネットワーク内を蒸気、水、空調用空気、油圧用の油等が流れる形態としてよい。
【符号の説明】
【００７７】
１                      空気圧縮機ユニット
２                      空気圧縮機本体
３                      空気圧縮機吐出部圧力センサー
４                      制御装置
５                      可変速装置
６                      電動機
７                      空気配管ネットワーク
８                      末端機器
９                      末端機器部圧力センサー
１０                    制御設定値更新部
１００                  計測値記憶部
１０１                  空気配管ネットワークモデル入力部
１０２                  空気配管ネットワークモデル記憶部
１０３                  末端機器流量計算部
１０４                  末端機器流量記憶部
１０５、２０５、３０５  制御設定値計算部
１０６、３０６          制御設定値記憶部
１０７                  制御設定値更新指令値作成部
３０１                  表示部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４（ａ）】
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【図４（ｂ）】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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