(57)【要約】【課題】圧縮空気の需要の急激な増加にも対応して空気圧縮機を起動できる空気圧縮機制御方法および空気圧縮機制御システムを提供する。【解決手段】需要側設備２０〜４０の工程管理情報ＤＢ０を基に、予測時間経過時の予測圧縮空気流量を算出し、必要な空気圧縮機１１の予測台数を算出し、予測台数が現在起動状態の空気圧縮機１１の台数より多い場合には、現在停止状態の空気圧縮機１１を不足分だけ起動させ、予測台数が現在起動状態の空気圧縮機１１の台数より少ない場合には、現在起動状態の空気圧縮機１１を過剰分だけ停止させる。圧縮空気の需要の急激な増加を予測でき、それに対応して空気圧縮機１１を起動できる。空気圧縮機１１の過剰分を停止状態とすることができ、エネルギーコストを抑えることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の空気圧縮機を制御する方法であって、
前記空気圧縮機から供給される圧縮空気を使用する需要側設備の工程管理情報を基に、該空気圧縮機の起動に必要な時間以上の予測時間経過時の予測圧縮空気流量を算出し、
該予測圧縮空気流量の圧縮空気を供給するのに必要な空気圧縮機の予測台数を算出し、
該予測台数が現在起動状態の空気圧縮機の台数より多い場合には、現在停止状態の空気圧縮機を不足分だけ起動させ、
前記予測台数が現在起動状態の空気圧縮機の台数より少ない場合には、現在起動状態の空気圧縮機を過剰分だけ停止させる
ことを特徴とする空気圧縮機制御方法。
【請求項２】
前記予測台数が現在起動状態の空気圧縮機の台数より少ない場合に、
前記工程管理情報を基に、前記予測時間経過時から再予測時間経過時までの再予測圧縮空気流量を算出し、
該再予測圧縮空気流量の圧縮空気を供給するのに必要な空気圧縮機の再予測台数を算出し、
前記再予測台数が現在起動状態の空気圧縮機の台数以上の場合には、現在起動状態の空気圧縮機の停止を行わない
ことを特徴とする請求項１記載の空気圧縮機制御方法。
【請求項３】
複数の空気圧縮機を制御するシステムであって、
前記空気圧縮機から供給される圧縮空気を使用する需要側設備の工程管理情報を記憶する設備管理サーバと、
該設備管理サーバおよび前記空気圧縮機にアクセス可能な圧縮空気供給設備管理サーバと、を備え、
前記圧縮空気供給設備管理サーバは、
前記工程管理情報を参照し、前記空気圧縮機の起動に必要な時間以上の予測時間経過時の予測圧縮空気流量を算出し、
該予測圧縮空気流量の圧縮空気を供給するのに必要な空気圧縮機の予測台数を算出し、
該予測台数が現在起動状態の空気圧縮機の台数より多い場合には、現在停止状態の空気圧縮機を不足分だけ起動させ、
前記予測台数が現在起動状態の空気圧縮機の台数より少ない場合には、現在起動状態の空気圧縮機を過剰分だけ停止させる
ことを特徴とする空気圧縮機制御システム。
【請求項４】
前記圧縮空気供給設備管理サーバは、
前記予測台数が現在起動状態の空気圧縮機の台数より少ない場合に、
前記工程管理情報を参照し、前記予測時間経過時から再予測時間経過時までの再予測圧縮空気流量を算出し、
該再予測圧縮空気流量の圧縮空気を供給するのに必要な空気圧縮機の再予測台数を算出し、
前記再予測台数が現在起動状態の空気圧縮機の台数以上の場合には、現在起動状態の空気圧縮機の停止を行わない
ことを特徴とする請求項３記載の空気圧縮機制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気圧縮機制御方法および空気圧縮機制御システムに関する。さらに詳しくは、複数の空気圧縮機を備える圧縮空気供給設備において、起動状態の空気圧縮機の台数を制御する空気圧縮機制御方法および空気圧縮機制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の空気圧縮機を備える圧縮空気供給設備においては、過剰運転を防止するために、起動状態の空気圧縮機の台数を圧縮空気の需要に合わせて制御することが行われる。
従来は、圧縮空気の圧力変化や流量変化を基に、圧力や流量が上限または下限に達する時間を予測し、その予測に基づいて空気圧縮機の起動・停止を行うことで、起動状態の空気圧縮機の台数を制御していた（例えば、特許文献１、２）。
【０００３】
しかるに、圧力変化や流量変化を基にした予測では、圧縮空気の需要が急激に増加する場合に空気圧縮機の起動が間に合わず、圧縮空気の供給に支障をきたす場合がある。特に、レシプロ式空気圧縮機など起動に時間がかかる空気圧縮機を用いる場合には、上記問題が顕著となる。
【０００４】
そのため、起動に時間がかかる空気圧縮機を用いる場合には、圧縮空気の需要が急激に増加する場合に備えて、空気圧縮機を常に起動状態とする必要があった。そうすると、少ない台数の空気圧縮機で足りる場合にも、過剰な台数の空気圧縮機が起動状態とされており、過剰運転となってエネルギーコストが高くなるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４１１２８６９号公報
【特許文献２】特許第３４０４４９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記事情に鑑み、圧縮空気の需要の急激な増加にも対応して空気圧縮機を起動できる空気圧縮機制御方法および空気圧縮機制御システム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】
【０００７】
第１発明の空気圧縮機制御方法は、複数の空気圧縮機を制御する方法であって、前記空気圧縮機から供給される圧縮空気を使用する需要側設備の工程管理情報を基に、該空気圧縮機の起動に必要な時間以上の予測時間経過時の予測圧縮空気流量を算出し、該予測圧縮空気流量の圧縮空気を供給するのに必要な空気圧縮機の予測台数を算出し、該予測台数が現在起動状態の空気圧縮機の台数より多い場合には、現在停止状態の空気圧縮機を不足分だけ起動させ、前記予測台数が現在起動状態の空気圧縮機の台数より少ない場合には、現在起動状態の空気圧縮機を過剰分だけ停止させることを特徴とする。
第２発明の空気圧縮機制御方法は、第１発明において、前記予測台数が現在起動状態の空気圧縮機の台数より少ない場合に、前記工程管理情報を基に、前記予測時間経過時から再予測時間経過時までの再予測圧縮空気流量を算出し、該再予測圧縮空気流量の圧縮空気を供給するのに必要な空気圧縮機の再予測台数を算出し、前記再予測台数が現在起動状態の空気圧縮機の台数以上の場合には、現在起動状態の空気圧縮機の停止を行わないことを特徴とする。
第３発明の空気圧縮機制御システムは、複数の空気圧縮機を制御するシステムであって、前記空気圧縮機から供給される圧縮空気を使用する需要側設備の工程管理情報を記憶する設備管理サーバと、該設備管理サーバおよび前記空気圧縮機にアクセス可能な圧縮空気供給設備管理サーバと、を備え、前記圧縮空気供給設備管理サーバは、前記工程管理情報を参照し、前記空気圧縮機の起動に必要な時間以上の予測時間経過時の予測圧縮空気流量を算出し、該予測圧縮空気流量の圧縮空気を供給するのに必要な空気圧縮機の予測台数を算出し、該予測台数が現在起動状態の空気圧縮機の台数より多い場合には、現在停止状態の空気圧縮機を不足分だけ起動させ、前記予測台数が現在起動状態の空気圧縮機の台数より少ない場合には、現在起動状態の空気圧縮機を過剰分だけ停止させることを特徴とする。
第４発明の空気圧縮機制御システムは、第３発明において、前記圧縮空気供給設備管理サーバは、前記予測台数が現在起動状態の空気圧縮機の台数より少ない場合に、前記工程管理情報を参照し、前記予測時間経過時から再予測時間経過時までの再予測圧縮空気流量を算出し、該再予測圧縮空気流量の圧縮空気を供給するのに必要な空気圧縮機の再予測台数を算出し、前記再予測台数が現在起動状態の空気圧縮機の台数以上の場合には、現在起動状態の空気圧縮機の停止を行わないことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
第１発明によれば、工程管理情報を基に予測圧縮空気流量を算出するので、圧縮空気の需要の急激な増加を予測でき、それに対応して空気圧縮機を起動できる。そのため、空気圧縮機の過剰分を停止状態とすることができ、エネルギーコストを抑えることができる。
第２発明によれば、空気圧縮機の頻繁な起動・停止を防止できるので、空気圧縮機の駆動源の負荷を低減できる。
第３発明によれば、工程管理情報を基に予測圧縮空気流量を算出するので、圧縮空気の需要の急激な増加を予測でき、それに対応して空気圧縮機を起動できる。そのため、空気圧縮機の過剰分を停止状態とすることができ、エネルギーコストを抑えることができる。
第４発明によれば、空気圧縮機の頻繁な起動・停止を防止できるので、空気圧縮機の駆動源の負荷を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】圧縮空気供給設備管理サーバの制御のフローチャートである。
【図２】同制御の再予測部分のフローチャートである。
【図３】時間に対する圧縮空気流量の一例を示すグラフである。
【図４】時間に対する圧縮空気流量の他の一例を示すグラフである。
【図５】圧縮空気供給設備および需要側設備の説明図である。
【図６】工程管理情報の説明図である。
【図７】需要量テーブルの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図５に示すように、圧縮空気供給設備１０には、複数の空気圧縮機１１（１１ａ〜１１ｅ）と、空気槽１２と、流量計１３とが備えられている。各空気圧縮機１１で圧縮された圧縮空気は空気槽１２にまとめられ、空気槽１２から圧縮空気を使用する複数の需要側設備２０〜４０に供給される。需要側設備２０〜４０では、動力用、計器用などとして圧縮空気が使用される。また、流量計１３は空気槽１２から各需要側設備２０〜４０に供給される圧縮空気の流量を測定する。
なお、図５においては空気圧縮機１１は５台であるが、それより少なくてもよいし、多くても良い。また、需要側設備２０〜４０は３つであるが、それより少なくてもよいし、多くても良い。
【００１１】
空気圧縮機１１は、例えばレシプロ式空気圧縮機であるが、これに限定されず他の形式の空気圧縮機も用いられる。
空気圧縮機１１の運転状態には、「起動状態」および「停止状態」がある。また、「起動状態」においては、「ロード状態」および「アンロード状態」がある。「起動状態」は空気圧縮機１１がその駆動源により駆動されている状態であり、「停止状態」は空気圧縮機１１が駆動されていない状態である。また、「ロード状態」は空気圧縮機１１が圧縮空気を供給しており負荷がかけられた状態であり、「アンロード状態」は空気圧縮機１１が圧縮空気を供給しておらず、負荷がかけられていない状態である。一般に、空気圧縮機は起動に時間がかかり、例えばレシプロ式空気圧縮機の場合には暖機運転を含めて約３０分かかる。また、アンロード状態とロード状態の切り替えは瞬時に行われる。
【００１２】
圧縮空気供給設備１０には、圧縮空気供給設備１０を管理する圧縮空気供給設備管理サーバＳＶ１が備えられている。圧縮空気供給設備管理サーバＳＶ１は空気圧縮機１１および流量計１３にアクセス可能となっており、各空気圧縮機１１の運転を制御できるようになっている。また、流量計１３から測定結果が入力されている。
【００１３】
各需要側設備２０〜４０には、それぞれを管理する需要側設備管理サーバＳＶ２〜ＳＶ４が備えられている。需要側設備管理サーバＳＶ２〜ＳＶ４は、各需要側設備２０〜４０に備えられた装置の制御を行うように構成されている。
【００１４】
これらの圧縮空気供給設備管理サーバＳＶ１および需要側設備管理サーバＳＶ２〜ＳＶ４は、ネットワークＮＷに接続されており、相互にアクセス可能となっている。
また、ネットワークＮＷには、圧縮空気供給設備１０および各需要側設備２０〜４０を総合的に管理する設備管理サーバＳＶ０が接続されている。この設備管理サーバＳＶ０も、ネットワークＮＷを通じて圧縮空気供給設備管理サーバＳＶ１および需要側設備管理サーバＳＶ２〜ＳＶ４０と相互にアクセス可能となっている。
【００１５】
設備管理サーバＳＶ０には、需要側設備２０〜４０の工程管理情報ＤＢ０が記憶されている。工程管理情報ＤＢ０は、例えば図６に示すように、各需要側設備２０〜４０に備えられた装置ａ〜ｉのそれぞれの稼働・停止を時系列で管理するタイムテーブルである。
【００１６】
設備管理サーバＳＶ０は、現在時刻を基にこの工程管理情報ＤＢ０を参照し、各需要側設備管理サーバＳＶ２〜ＳＶ４に装置ａ〜ｉの稼働・停止を指示する。各需要側設備管理サーバＳＶ２〜ＳＶ４は、設備管理サーバＳＶ０の指示を基に、各装置ａ〜ｉの稼働・停止を制御する。
【００１７】
また、各需要側設備２０〜４０における工程の進み具合によっては、その需要側設備２０〜４０の工程（装置ａ〜ｉの稼働・停止時刻）が修正される。その場合には、需要側設備管理サーバＳＶ２〜ＳＶ４から設備管理サーバＳＶ０に修正情報を送信する。設備管理サーバＳＶ０は、その修正情報を基に工程管理情報ＤＢ０を修正し、再び各需要側設備管理サーバＳＶ２〜ＳＶ４に装置ａ〜ｉの稼働・停止を指示する。このようにして、各需要側設備２０〜４０が連携して動作するように管理されている。
【００１８】
圧縮空気供給設備管理サーバＳＶ１には、需要量テーブルＤＢ１が記憶されている。需要量テーブルＤＢ１は、例えば図７に示すように、各装置ａ〜ｉが稼動したときに消費する圧縮空気の流量（圧縮空気消費流量）が記憶されている。
【００１９】
上記圧縮空気供給設備管理サーバＳＶ１により、空気圧縮機１１の起動・停止を制御して、起動状態の空気圧縮機１１の台数を圧縮空気の需要量にあわせて増減させることが行われる。
つぎに、圧縮空気供給設備管理サーバＳＶ１による空気圧縮機１１の制御の一実施形態について説明する。
【００２０】
図１に示すように、まず、圧縮空気供給設備管理サーバＳＶ１は予測圧縮空気流量を算出する（ステップＳ１）。
具体的には、圧縮空気供給設備管理サーバＳＶ１は、設備管理サーバＳＶ０にアクセスして工程管理情報ＤＢ０を参照して、現在時刻から予測時間経過時における各装置ａ〜ｉの稼働・停止の状況を取得する。ここで、予測時間とは、予め圧縮空気供給設備管理サーバＳＶ１に設定された時間であり、空気圧縮機１１の起動に必要な時間以上に設定される。例えば、レシプロ式空気圧縮機の場合には３０分〜４０分に設定される。
【００２１】
また、圧縮空気供給設備管理サーバＳＶ１は、需要量テーブルＤＢ１を参照して、予測時間経過時において稼働中である装置ａ〜ｉの圧縮空気消費流量を取得し、それらを足し合わせる。これにより、現在時刻から予測時間経過時における需要側設備２０〜４０が消費する圧縮空気流量（予測圧縮空気流量）を算出できる。
【００２２】
例えば、図３に示すように、現在時刻に比べて予測時間経過時の方が稼働中の装置ａ〜ｉの台数が多い場合や、台数が少なくても圧縮空気消費流量が多い装置が新たに稼働した場合には、現在時刻の圧縮空気流量Fに比べて、予測圧縮空気流量Fpは多くなる。ここで、装置ａ〜ｉの稼働台数が急激に増えるなどして、圧縮空気の需要が急激に増加する場合にも、それを予測することができる。
逆に、現在時刻に比べて予測時間経過時の方が稼働中の装置ａ〜ｉの台数が少ない場合や、台数が多くても圧縮空気消費流量が多い装置が停止した場合には、現在時刻の圧縮空気流量Fに比べて、予測圧縮空気流量Fpは少なくなる。
【００２３】
つぎに、圧縮空気供給設備管理サーバＳＶ１は、予測圧縮空気流量Fpの圧縮空気を供給するのに必要な空気圧縮機１１の台数（予測台数）を算出する（ステップＳ２）。予測台数は、予測圧縮空気流量Fpを空気圧縮機１１が１台当たりに供給できる圧縮空気の流量で除算するなどして算出できる。
【００２４】
つぎに、圧縮空気供給設備管理サーバＳＶ１は、算出した予測台数と現在起動状態の空気圧縮機１１の台数（起動台数）とを比較する（ステップＳ３）。
そして、予測台数と起動台数が等しい場合には、空気圧縮機１１を起動・停止させず、そのまま処理を終了させる。
【００２５】
予測台数が起動台数より多い場合には、現在停止状態の空気圧縮機１１を不足分だけ起動させる（ステップＳ４）。
具体的には、予測台数から起動台数を減算して不足台数を算出し、その不足台数分だけ現在停止状態の空気圧縮機１１を起動させる。
【００２６】
前述のごとく、予測時間は空気圧縮機１１の起動に必要な時間以上に設定されているので、空気圧縮機１１は予測時間が経過する前に起動が完了する。そのため、予測時間経過時には、必要な圧縮空気流量を供給することができる。このように、工程管理情報ＤＢ０を基に予測圧縮空気流量を算出することにより、圧縮空気の需要の急激な増加を予測できるので、それに対応して空気圧縮機１１を起動できる。
【００２７】
なお、空気圧縮機１１は、起動した直後はアンロード状態である。アンロード状態の空気圧縮機１１をロード状態にする制御、またはロード状態の空気圧縮機１１をアンロード状態にする制御は、空気圧縮機１１が供給する圧縮空気の圧力を基にロード状態の台数を制御することにより行われる。ロード状態とアンロード状態の切り替えは瞬時に行えるので、起動に時間がかかる空気圧縮機を用いた場合でも問題は生じない。
【００２８】
圧縮空気供給設備管理サーバＳＶ１は、予測台数が起動台数より少ない場合には、再び予測圧縮空気流量を算出する（ステップＳ５）。
【００２９】
この場合、図２に示すように、圧縮空気供給設備管理サーバＳＶ１は再予測圧縮空気流量を算出する（ステップＳ５１）。
具体的には、圧縮空気供給設備管理サーバＳＶ１は、設備管理サーバＳＶ０にアクセスして工程管理情報ＤＢ０を参照して、予測時間経過時からさらに再予測時間経過時までの期間（再予測期間）の各装置ａ〜ｉの稼働・停止の状況を取得する。ここで、再予測時間とは、予め圧縮空気供給設備管理サーバＳＶ１に設定された時間である。
【００３０】
また、圧縮空気供給設備管理サーバＳＶ１は、需要量テーブルＤＢ１を参照して、再予測期間において稼動する装置ａ〜ｉの圧縮空気消費流量を取得する。そして、再予測期間における需要側設備２０〜４０が消費する圧縮空気流量（再予測圧縮空気流量）を算出する。さらに、再予測圧縮空気流量の最大値Frを算出する。
【００３１】
例えば、図４に示すように、現在時刻の圧縮空気流量Fに比べて予測圧縮空気流量Fpが少ない場合であっても、再予測期間において予測される圧縮空気流量が再び増加する場合がある。
【００３２】
つぎに、圧縮空気供給設備管理サーバＳＶ１は、再予測圧縮空気流量の最大値Frの圧縮空気を供給するのに必要な空気圧縮機１１の台数（再予測台数）を算出する（ステップＳ５２）。再予測台数は、再予測圧縮空気流量の最大値Frを空気圧縮機１１が１台当たりに供給できる圧縮空気の流量で除算するなどして算出できる。
【００３３】
つぎに、圧縮空気供給設備管理サーバＳＶ１は、算出した再予測台数とステップＳ２で算出した予測台数とを比較する（ステップＳ５３）。
そして、再予測台数が予測台数以下の場合には、現在起動状態の空気圧縮機１１を過剰分だけ停止させる。具体的には、起動台数から予測台数を減算して過剰台数を算出し、その過剰台数分だけ現在起動状態の空気圧縮機１１を停止させる。
【００３４】
また、再予測台数が予測台数より多い場合には、再予測台数と起動台数とを比較する（ステップＳ５５）。
そして、再予測台数が起動台数以上の場合には、現在起動状態の空気圧縮機１１の停止を行わず、そのまま処理を終了する。
【００３５】
また、再予測台数が起動台数より少ない場合には、現在起動状態の空気圧縮機１１を一部だけ停止させる。具体的には、起動台数から再予測台数を減算して過剰台数を算出し、その過剰台数分だけ現在起動状態の空気圧縮機１１を停止させる。
【００３６】
以上のように制御することで、停止させた空気圧縮機１１を短期間のうちに再び起動させることを防止できる。すなわち、空気圧縮機１１の頻繁な起動・停止を防止できるので、空気圧縮機１１の駆動源の負荷を低減できる。
【００３７】
そのため、再予測時間は、空気圧縮機１１の頻繁な起動・停止を防止しつつ、過剰運転を抑制するのに適した時間に設定される。例えば、レシプロ式空気圧縮機の場合には１時間〜２時間に設定することが好ましい。
【００３８】
また、以上のように、空気圧縮機１１の過剰分を停止状態とすることができ、エネルギーコストを抑えることができる。
【００３９】
圧縮空気供給設備管理サーバＳＶ１は、以上の処理を所定時間間隔で繰返すことにより、起動状態の空気圧縮機１１の台数を圧縮空気の需要量にあわせて増減させる。
【００４０】
（その他の実施形態）
上記実施形態では、ステップＳ５において、予測圧縮空気流量を再び算出しているが、これに代えて、現在起動状態の空気圧縮機１１を過剰分だけ停止させるようにしてもよい。
ただし、上記実施形態のように制御した方が、空気圧縮機１１の頻繁な起動・停止を防止できるので好ましい。
【００４１】
また、圧縮空気供給設備管理サーバＳＶ１が直接需要側設備管理サーバＳＶ２〜ＳＶ４にアクセスし、各需要側設備２０〜４０が有する工程管理情報を参照するように構成してもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１０  圧縮空気供給設備
１１  空気圧縮機
１２  空気槽
１３  流量計
２０〜４０  需要側設備
ＳＶ０  設備管理サーバ
ＳＶ１  圧縮空気供給設備管理サーバ
ＳＶ２〜ＳＶ４  需要側設備管理サーバ
ＤＢ０  工程管理情報
ＤＢ１  需要量テーブル
【図１】
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【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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【図７】
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