JPH07119644A

JPH07119644A - 圧縮機設備、並びに圧縮機の組合せ台数制御方法及び組合せ台数制御システム

Info

Publication number: JPH07119644A
Application number: JP27136993A
Authority: JP
Inventors: Hidenori Matsuno; 秀紀松野; Haruki Sakai; 春樹酒井
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-10-29
Filing date: 1993-10-29
Publication date: 1995-05-09

Abstract

(57)【要約】【目的】ターボ圧縮機とスクリュー圧縮機の組合せ台
数制御において、異方式の圧縮機の制御を干渉させずに
装置全体の省力化を図って圧力一定制御を行う。【構成】定風圧制御のターボ圧縮機１０、２０と、ロ
ード・アンロード切換制御のスクリューあるいはレシプ
ロ圧縮機３０、４０と、圧縮空気を貯蔵するレシーバー
タンク２と、タンク内圧を検出する圧力センサ３とを組
み合せ、台数制御盤１によりターボ圧縮機１０、２０と
スクリューあるいはレシプロ圧縮機３０、４０を制御の
干渉がないように切換制御することにより、必要最小限
の台数の圧縮機を選択可能にして、設備全体で省力化を
可能にした圧力一定制御の圧縮機設備を実現する。同時
に、ターボ圧縮機を定風圧制御で起動・停止だけを行わ
せることにより、レシーバータンク２の容量を小さくし
て装置全体の小形化し、ロード・アンロード切換を抑制
して放風による損失の無い効率の良い運転を可能にす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工場などの空気源等と
して一般産業用に用いられる圧縮機設備に関し、さら
に、複数の方式の異なる圧縮機を備えて様々な負荷変動
に応じて効率良く稼動させて圧力一定制御を行う圧縮機
の組合せ台数制御方法及び組合せ台数制御システムに関
する。

【０００２】

【従来の技術】圧縮機は、例えば工場などの空気源等と
して一般産業用に用いられる圧縮機設備において広く使
用されており、複数の圧縮機を様々な負荷変動に応じて
稼動させて圧力一定制御を行っている。かかる圧縮機の
台数制御システムの従来技術としては、例えば「日立評
論Ｖｏｌ．７０Ｎｏ．２（１９８８年２月第４１〜４
６頁)」に記載の技術が既に知られている。

【０００３】上記の従来技術は、複数台のスクリュー形
あるいはレシプロ形の容積形圧縮機の台数制御システム
に関するものであり、圧縮空気貯蔵用のレシーバタンク
の圧送圧力の増減に応じて圧縮機をロード・アンロード
（負荷−無負荷）切換運転を行ない、さらに、ロード運
転時間から圧縮機の負荷状態を算出して圧縮機を起動・
停止させるシステムとなっている。このような従来技術
のシステムでは、さらに、上述のスクリューあるいはレ
シプロ形の圧縮機の代わりに、ロード・アンロード切換
制御のターボ圧縮機を使用した例もある。なお、ここで
ロード・アンロード切換運転とは、圧縮機の運転中、そ
の容量調整器を制御して吐き出し風量を制御する運転で
あり、例えばアンロード状態では吐き出し風量は零とな
る。

【０００４】また、上記の他の従来技術のシステムとし
て、ターボ圧縮機の台数制御システムが既に知られてい
る。かかる従来のターボ圧縮機の台数制御システムで
は、定風圧制御のターボ圧縮機を複数台設置し、その圧
送流量を検出しながら圧送流量の増減に応じて圧縮機を
ロード・アンロード切換運転を行ない、あるいは、圧縮
機の起動・停止を行うものである。また、さらに従来技
術としては、定風圧制御のターボ圧縮機とスクリューあ
るいはレシプロ形の圧縮機を起動・停止させるシステム
も既に知られている。

【０００５】さらに、定風圧制御のターボ圧縮機と、ス
クリューあるいはレシプロ形の圧縮機を組合わせた圧縮
機の台数制御システムとしては、ターボ圧縮機とレシプ
ロあるはスクリュー圧縮機の制御が干渉しなよう、ター
ボ圧縮機の制御圧力をスクリューあるいはレシプロ圧縮
機の制御圧力よりも高めた圧縮機の台数制御システムも
既に知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来技術では、特に、定風圧制御のターボ圧縮機とスク
リューあるいはレシプロ形の圧縮機を組合わせた台数制
御システムにおいては、これら方式の異なる圧縮機を如
何に制御することにより圧縮設備全体の省力化を達成す
るかの具体的な提案は行われておらず、また、そのため
の具体的な制御方法やシステムも何等提案されていない
のが現状である。

【０００７】さらに、上記の従来技術では、レシーバタ
ンクの圧力の増減に応じて圧縮機をロード・アンロード
切換運転を行なうためのシステムにおいては、ロード・
アンロードの切換による負荷変動が繰り返されるため、
駆動力伝達機構部の歯車などに繰り返し荷重が加わり、
これが疲労破壊の原因となることや、吸入弁や放風弁の
開閉繰り返しによりバルブの摺動部が摩耗し、作動不良
の原因となることなどの課題が挙げられる。このような
課題を解決するためには、ロード・アンロードの繰り返
し回数を抑制する必要があり、そのためには圧縮機の容
量に応じてレシーバータンクの容量を大きくしなければ
ならなくなり、これでは装置全体が大形になってしまう
こととなる。

【０００８】そこで、本発明は、上述の従来技術に鑑み
て、その第１の目的は、方式の異なる複数の圧縮機を用
いた圧縮機設備において、設備全体の省力化を図ること
が可能であると同時にかつ方式の異なる圧縮機間で制御
干渉がなく、種々の負荷に対しても安定で確実な出力圧
力一定制御を可能とする圧縮機設備、並びに、圧縮機組
合せ台数制御方法及び組合せ台数制御システムを提供す
ることにある。

【０００９】また、本発明の他の目的は、複数方式の圧
縮機を用いた圧縮機設備において、レシーバータンクを
大容量化せずに設備全体の小型化の可能な圧縮機設備を
提供することにある。

【００１０】さらに、本発明の他の目的は、複数方式の
圧縮機を用いた圧縮機設備における圧縮機組合せ台数制
御システムで、ロード・アンロード切換の回数を抑える
ことの可能な圧縮機組合せ台数制御方法及び組合せ台数
制御システムを提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、まず、本
発明によれば、方式の異なる圧縮機を複数台組み合せ、
前記複数台の圧縮機を選択的に駆動制御し、負荷に圧力
一定制御した気体を圧送する圧縮機設備であって、少な
くとも１台の定風圧制御方式の圧縮機と、少なくとも１
台のタンク圧一定方式の圧縮機と、前記複数台の圧縮機
から圧送される気体を貯蔵するレシーバタンクと、前記
レシーバタンク内の気体圧力を検出する手段と、前記複
数台の圧縮機の動作を制御する圧縮機制御装置とからな
るものにおいて、前記圧縮機制御装置は、前記気体圧力
検出手段からの検出出力に基づいて前記複数台の圧縮機
を選択的に駆動制御すると共に、前記定風圧制御方式の
圧縮機と前記タンク圧一定方式の圧縮機の制御が干渉す
るのを防止するように、前記定風圧制御方式の圧縮機の
設定圧力を変える機能を備える圧縮機設備により達成さ
れる。

【００１２】また、上記の本発明の目的を達成するた
め、方式の異なる圧縮機を複数台組み合せ、前記複数台
の圧縮機を選択的に駆動制御し、負荷に圧力一定制御し
た気体を圧送する圧縮機設備であって、少なくとも１台
の定風圧制御方式の圧縮機と、少なくとも１台のタンク
圧一定方式の圧縮機と、前記複数台の圧縮機から圧送さ
れる気体を貯蔵するレシーバタンクと、前記レシーバタ
ンク内の気体圧力を検出する手段と、前記複数台の圧縮
機の動作を制御する圧縮機制御装置とからなるものにお
いて、前記レシーバタンクの容量を前記タンク圧一定方
式の圧縮機の容量に基づいて決定した圧縮機設備が提案
されている。

【００１３】さらに、やはり上記の本発明の目的を達成
するため、方式の異なる圧縮機を複数台組み合せ、前記
複数台の圧縮機を選択的に駆動制御し、負荷に圧力一定
制御した気体を圧送する圧縮機設備であって、少なくと
も１台の定風圧制御方式の圧縮機と、少なくとも１台の
タンク圧一定方式の圧縮機と、前記複数台の圧縮機から
圧送される気体を貯蔵するレシーバタンクとを備えた圧
縮機設備において、前記定風圧制御方式の圧縮機は起動
・停止制御とし、前記タンク圧一定制御方式の圧縮機は
起動・停止とロード・アンロード切換制御とし、かつ、
前記タンク圧一定方式の圧縮機のロード・アンロード切
換制御中は、前記定風圧制御方式の圧縮機の制御圧を、
前記タンク圧一定制御方式の設定圧よりも高い設定値に
する圧縮機の組合せ台数制御方法も本発明によって提案
されている。

【００１４】また、さらに、上記の本発明の目的を達成
するためのシステムとして、方式の異なる圧縮機を複数
台組み合せ、前記複数台の圧縮機を選択的に駆動制御
し、負荷に圧力一定制御した気体を圧送する圧縮機設備
であって、少なくとも１台の定風圧制御方式の圧縮機
と、少なくとも１台のタンク圧一定方式の圧縮機と、前
記複数台の圧縮機から圧送される気体を貯蔵するレシー
バタンクと、前記レシーバタンク内の気体圧力を検出す
る手段とを備えた圧縮機設備において、その圧縮機設備
の負荷に対応して前記方式の異なる複数の圧縮機を組み
合せて制御するための圧縮機の組合せ台数制御システム
は、前記各定風圧制御方式の圧縮機の起動・停止を制御
する制御手段と、前記各タンク圧一定方式の圧縮機のロ
ード・アンロード切換及び起動・停止を制御する制御手
段と、そして、前記気体圧力検出手段からの検出出力に
基づいて、前記各定風圧制御方式の圧縮機の前記制御手
段と前記各タンク圧一定方式の圧縮機の前記制御手段に
より前記複数台の圧縮機を選択的に駆動制御する圧縮機
制御装置とを備えていることを特徴とする圧縮機の組合
せ台数制御システムも提案されている。

【００１５】

【作用】上記の本発明になる圧縮機設備によれば、圧縮
機制御装置は、気体圧力検出手段からの検出出力に基づ
いて前記複数台の圧縮機を選択的に駆動制御すると共
に、定風圧制御方式の圧縮機とタンク圧一定方式の圧縮
機の制御とが干渉するのを防止しながら前記定風圧制御
方式の圧縮機の設定圧力を変えることから、設備全体の
省力化が可能となると同時に、方式の異なる圧縮機間で
制御干渉もなく、種々の負荷に対しても安定で確実な出
力圧力一定制御を可能にする。

【００１６】また、本発明の圧縮機設備によれば、方式
の異なる圧縮機を複数台組み合せて圧縮機を選択的に駆
動制御して負荷に圧力一定制御した気体を圧送する圧縮
機設備において、少なくとも一の方式の圧縮機を定風圧
制御方式の圧縮機とすることにより、圧送された気体を
貯蔵するレシーバタンクの容量を、前記タンク圧一定方
式の圧縮機だけの容量に基づいて決定するようにしたこ
とにより、前記レシーバタンクを小型化することが可能
になる。

【００１７】また、本発明の圧縮機の組合せ台数制御方
法では、タンク圧一定方式の圧縮機のロード・アンロー
ド切換制御中は、定風圧制御方式の圧縮機の制御圧をタ
ンク圧一定制御方式の設定圧よりも高い設定値にするこ
とにより、方式の異なる圧縮機間の制御の干渉を防止し
て設備全体の省力化と同時に、種々の負荷に対しても安
定で確実な出力圧力一定制御を可能にしている。

【００１８】さらに、上記本発明の圧縮機の組合せ台数
制御システムでは、圧縮機設備を構成する複数の圧縮機
の一方を各定風圧制御方式で起動・停止だけが可能な圧
縮機とし、他方をタンク圧一定方式の圧縮機でロード・
アンロード切換及び起動・停止を可能とし、これらを圧
縮機制御手段により選択的に駆動制御するようにして上
記の制御方法をシステムとして実現している。

【００１９】また、上記本発明の圧縮機設備、並びに圧
縮機の組合せ台数制御方法及び組合せ台数制御システム
では、複数の方式の異なる圧縮機の一として起動・停止
だけが可能な定風圧制御方式の圧縮機であるターボ圧縮
機を使用することにより、圧縮機組合せ台数制御システ
ムでのロード・アンロード切換の回数を出来る限り抑制
することが可能となる。

【００２０】

【実施例】本発明の実施例を説明する前に、本発明の理
解のために、本発明の基礎をなす発明者らにより考察さ
れた技術的認識事項について説明する。

【００２１】まず、定風圧制御方式のターボ圧縮機を複
数台設置して、その圧送流量を検出しながら、圧送流量
の増減に応じてターボ圧縮機のロード・アンロード切換
を行いあるいは圧縮機を起動・停止させるシステムで
は、特に、スクリューあるいはレシプロ形の圧縮機を組
み合わせた場合、このスクリューあるいはレシプロ圧縮
機のロード・アンロードによる流量変動の影響を受けな
いようにレシーバータンクを設け、さらに、レシーバタ
ンクの後流で流量検出を行う必要がある。加えて、スク
リューあるいはレシプロ圧縮機の制御とターボ圧縮機の
制御とが互いに干渉しないよう、ターボ圧縮機の制御圧
力をスクリューあるいはレシプロ圧縮機の制御圧力より
も高める必要があることが分かった。ここで制御の干渉
とはスクリューあるいはレシプロ圧縮機のロード・アン
ロードの繰り返しによってターボ圧縮機の弁（吸込み
弁、放風弁等）がハンチングを生ずる現象を云う。

【００２２】一方、定風圧制御のターボ圧縮機をロード
・アンロード切換制御のスクリューあるいはレシプロ圧
縮機と組み合わせ、圧送圧力に応じて圧縮機を起動・停
止させるシステムもあるが、この場合にも前述と同様
に、ターボ圧縮機の制御圧力をレシプロあるいはスクリ
ュー圧縮機の制御圧力より高める必要がある。このた
め、レシプロあるいはスクリュー圧縮機が全台アンロー
ド状態になり、あるいは、停止している場合には、圧送
圧力がターボ圧縮機の制御圧力まで上昇してしまう。ま
た、これらの技術では、ターボ圧縮機を定風圧制御とし
ているため、負荷が減少した場合には、放風運転となり
損失が生じる。

【００２３】そこで、ターボ圧縮機を負荷変動に対して
は、圧縮機吸込側の気体の供給量を調節するための吸込
絞り弁と、圧縮気体を外部に放出することによりサージ
ングを防止するための放風弁とを、圧送時には吸込絞り
弁を全開すると同時に放風弁を全閉とし、圧送しない時
には、吸込絞り弁を全閉すると同時に放風弁を全開と
し、圧送時間と圧送しない時間の割合を変化させること
によりレシーバータンク内の圧力を一定に制御するロー
ド・アンロード切換制御ではなく、圧縮機の吐出圧力を
検出して吸入絞り弁及び放風弁の開度を変化させること
により吐出圧力を一定に制御する定風圧制御とすること
に注目し、すなわち、ターボ圧縮機を圧力一定制御方式
の圧縮機として使用することにより目的を達成すること
が出来ることが認識された。なお、その際、ターボ圧縮
機の制御圧力をスクリュー圧縮機あるいはレシプロ圧縮
機の制御圧力より高めておくことにより、ターボ圧縮機
の制御とスクリューあるいはレシプロ圧縮機の制御の干
渉を防止できることが注目され、採用されている。

【００２４】さらに、本発明では、負荷変動がスクリュ
ーあるいはレシプロ圧縮機のロード・アンロード切換制
御により追従可能な間は、ターボ圧縮機の制御圧力をス
クリューあるいはレシプロ圧縮機の制御圧力よりも高い
設定とし、一方、スクリューあるいはレシプロ圧縮機が
全台アンロードであり、送圧力が上昇してしまう場合に
は、ターボ圧縮機の制御圧力を下げることにより問題点
を解決することが出来ることが認識されている。加え
て、負荷が減少してターボ圧縮機の吸込絞り弁が絞ら
れ、サージングに入らない下限開度に達した場合には、
ターボ圧縮機をアンロードさせずに、停止することが効
率上からも望ましいことも認識されている。

【００２５】すなわち、異なる方式の圧縮機である、タ
ーボ圧縮機とスクリューあるいはレシプロ圧縮機とを組
合せた台数制御システムにおいて、ターボを定風圧制御
とすることにより、ロード・アンロードの繰り返し荷重
による歯車の疲労破壊や吸込絞り弁や放風弁の開閉繰り
返しによる摺動部の摩耗による作動不良の心配を解消
し、また、レシーバータンクの容量をスクリューやレシ
プロ圧縮機のロード・アンロードの繰り返し頻度にだけ
応じて決定できるので、ターボ圧縮機のロード・アンロ
ードの繰り返し頻度まで考慮する必要がなくなり、レシ
ーバタンク容量を小型にすることができることになるこ
とが確認されている。

【００２６】また、スクリューあるいはレシプロ圧縮機
の制御中には、ターボ圧縮機の制御圧力を高めてあるの
で、ターボ圧縮機とスクリューあるいはレシプロ圧縮機
の制御が干渉することが無くなり、さらに、スクリュー
あるいはレシプロ圧縮機が全台アンロードし、かつ、圧
送圧力が上昇する場合にはターボ制御圧力を下げること
により圧送圧力を上昇させずに一定圧力に保持すること
ができる。さらに、負荷が減少してターボの吸込絞り弁
が絞られサージングに入らない下限開度に達したときに
は、ターボ圧縮機を停止させることにより、アンロード
状態でのターボ圧縮機の放風による損失もなくなる。

【００２７】すなわち、本発明では、発明者らの上述の
技術的認識事項に基づいてなされたものであり、これら
を基にして以下に説明する台数制御システムを適用した
圧縮機設備を実現したものである。

【００２８】以下、本発明になる実施例について添付の
図面を参照しながら説明を加える。まず、図１は、本発
明の台数制御システムを適用した圧縮機設備の一実施例
のシステム構成図である。この図１の実施例の圧縮機設
備は、異なる種類の複数台の圧縮機、すなわち、本実施
例では２台のターボ圧縮機１０、２０と２台のスクリュ
ー圧縮機３０、４０とを備えており、これら異なる種類
の複数台の圧縮機より圧送される気体を貯蔵するレシー
バータンク２と、このレシーバータンク２から、例えば
動力源として工場の生産ラインの機器やユーティリティ
機器へ送られる圧送圧力に応じて、前記複数の圧縮機の
台数制御を行う台数制御盤１とにより構成されたもので
ある。

【００２９】このような圧縮機設備において、まず、一
の種類の圧縮機であるターボ圧縮機１０、２０は、吸い
込んだ大気を圧縮機本体１４、２４により圧送し、圧送
圧力を圧力調節計１６，２６により検出し、圧縮機の負
荷が減少した場合には吸込絞り弁１３、２３の開度を絞
って圧送流量を減少させ、さらに、負荷が減少して吸込
絞り弁１３、２３の開度がＬＬＲ（ローリミットリレ
ー）１２、２２により設定される下限開度となってもな
お負荷に対して圧送流量が多い場合には、吸込絞り弁１
３、２３の開度を下限開度で維持しながら、放風弁１
５、２５により必要以上の風量を大気へ放風することに
より圧縮機のサージングを回避しながら圧送圧力を一定
に制御する定風圧制御方式となっている。

【００３０】一方、他の種類の圧縮機であるスクリュー
圧縮機３０、４０は、吸込んだ大気を圧縮機本体３４、
４４により圧送し、レシーバータンク２内の圧力を圧力
センサー３により検出し、設備への負荷が減少してレシ
ーバータンク２内の圧力が上昇した場合には、吸込弁３
１、４１を全閉とすると同時に放風弁３５、４５を全開
とし、これによって気体を圧送しない状態（アンロー
ド）とし、逆に、負荷が増大してレシーバータンク２内
の圧力が低下した場合には、吸込弁３１、４１を全開と
すると同時に放風弁３５、４５を全閉とし、これによっ
て全量圧送する状態（オンロード）とし、いわゆる、ア
ンロードとオンロードの切換（ロード・アンロード切
換）によりレシーバータンク２内の圧力を一定に制御す
るタンク圧一定方式となっている。また、このスクリュ
ー圧縮機３０、４０は、その機側盤１１、２１へアンロ
ードとオフロードの切換指令を入力することにより、吸
込絞り弁１３、２３を全閉とすると同時に放風弁１５、
２５を全開とする上記アンロード運転と、吸込弁３１、
４１を全閉とすると同時に放風弁３５、４５を全開と
し、これによって気体を圧送しない上述のオンロード運
転との切換も可能となっている。

【００３１】上記のターボ圧縮機１０、２０及びスクリ
ュー圧縮機３０、４０から圧送された気体は一旦レシー
バータンク２内に貯蔵され、このレシーバタンク２の内
圧を圧力センサ３により検出し、この検出圧力が台数制
御盤１に入力される。この台数制御盤１では、圧力セン
サ３により検出されたタンク内圧力に応じ、圧送に要す
る圧縮機の台数を選定し、各圧縮機の機側盤１１、２
１、３１、４１に対しロード・アンロード指令、あるい
は、起動・停止指令を出力する。なお、これらの機側盤
１１、２１、３１、４１は、いわゆる各圧縮機の制御盤
であり、上記台数制御盤１からの指令により各圧縮機が
ロード・アンロード切換あるいは起動・停止する。

【００３２】そして、本発明によれば、上記台数制御盤
１は、スクリュー圧縮機３０、４０がロード・アンロー
ド切換制御を行っている間は、ターボ圧縮機１０、２０
の制御と干渉しないよう、ターボ圧縮機側の圧力調節計
１６、２６の設定圧力を上記スクリュー圧縮機のロード
・アンロード切換制御圧力よりも高めに設定する。これ
とは逆に、スクリュー圧縮機の全台がアンロードあるい
は停止している場合には、レシーバタンク２の圧送圧力
が上昇しないよう、上記台数制御盤１は、ターボ圧縮機
側の圧力調節計１６、２６の設定圧力を下げるためのタ
ーボ圧縮機への制御圧力切換指令を出力することが可能
となっている。

【００３３】この結果、圧縮機設備としては、常に、方
式の異なる複数の圧縮機の中から負荷に対応した必要最
小限の台数の圧縮機を選択して圧送を行うため、設備全
体の省力化を図ることが出来ると共に、異なる種類の圧
縮機であるターボ圧縮機とスクリュー圧縮機の間で制御
が干渉することなく、種々の負荷変動に対しても、圧縮
機設備の出力であるレシーバータンクからの圧縮空気の
出力圧力を一定に制御することが可能となる。

【００３４】さらに、上記の図１の構成において、レシ
ーバータンク２の容量は下式により与えられる。すなわ
ち、本実施例のシステムでは、ターボ圧縮機は定風圧制
御であるので、レシーバータンク２の容量は、スクリュ
ー圧縮機の容量だけを考慮すれば良いので、上式中のＷ
の項が小さくなり、これによって、レシーバータンク２
の容量Ｖを小さくすることが出来る。Ｖ≧ｑ・(１−ｑ)・Ｗ・Ｒ・Ｔ・ｔ／△Ｐこの式において、Ｖ：レシーバタンク容量（ｍ³） △Ｐ：圧力変動（kg/cm²G) ｑ：負荷率（圧縮機容量に対する使用量の比）Ｗ：圧縮機容量（kg/s) Ｒ：ガス定数（kgm/kg°Ｋ）Ｔ：空気温度（°Ｋ）ｔ：ロード，アンロード切換１回当りのサイクルタイム
（sec) である。

【００３５】図２は、上記図１の台数制御システムにお
いて、ターボ圧縮機の性能と制御圧力の関係を示した図
であり、図３は、図１の台数制御システムにおいて、圧
縮機設備の負荷圧力変動に応じて圧縮機を起動・停止、
及び、ロード・アンロード切換をさせる場合の制御フロ
ー図である。図３で最上段のＰ₁〜Ｐ₄は圧力センサ３で
検出した値、下段の２段のターボに関するＰ₂、Ｐ₄はＰ
ＩＣ１６、２６で検出した値である。

【００３６】図３に示すように、まず、圧縮機設備のス
クリュー圧縮機の１台目が起動し、オンロード運転す
る。これにより、レシーバタンク２内に圧縮空気が貯蔵
され、タンクからの圧送圧力が上昇する。その後、空気
の使用量がスクリュー圧縮機１台分の容量以下のときに
は、圧送圧力が設定圧力Ｐ3まで上昇したらアンロード
させ、その結果、圧送圧力がＰ1まで低下したらオンロ
ードさせる。スクリュー圧縮機をこのように制御するこ
とにより、圧送圧力を制御中心圧力Ｐ2付近で圧力一定
に制御することが出来る。

【００３７】次に、空気の使用量がスクリュー圧縮機１
台分を超えると、上記１台目のスクリュー圧縮機がオン
ロードしても圧力が上昇しないので、さらに、スクリュ
ー圧縮機の２台目を起動する。前記と同様に、空気の使
用量がスクリュー圧縮機２台分以下のときには、圧送圧
力がＰ3まで上昇したら２台目のスクリュー圧縮機をア
ンロードさせ、Ｐ1まで低下した時点でオンロードさせ
ることにより、制御中心圧力Ｐ2付近で圧力を一定に制
御する。

【００３８】さらに、空気の使用量がスクリュー圧縮機
２台分を超えると、２台目のスクリュー圧縮機がオンロ
ードしても圧力が上昇しないので、次に、ターボ圧縮機
の１台目を起動する。空気の使用量が、この追加したタ
ーボ１台分以上で、かつ、ターボ１台＋スクリュー２台
分以下のときには、圧送圧力が設定圧力Ｐ3まで上昇し
たらスクリュー圧縮機をアンロードし、圧送圧力がＰ1
まで低下したらオンロードさせることにより、制御中心
圧力をＰ2付近で圧力一定に制御することが出来る。な
お、このように、複数の方式の異なる圧縮機を同時に運
転する際には、ターボ圧縮機の定風圧制御の設定圧力が
上記の設定圧Ｐ3以下の場合にはターボ圧縮機とスクリ
ユー圧縮機の制御が干渉するため、上記ターボ圧縮機の
制御圧力を設定圧力Ｐ３よりも上げておく。

【００３９】そして、空気の使用量がターボ圧縮機１台
＋スクリュー圧縮機２台分の容量を超えると、スクリュ
ー圧縮機がオンロードしても圧送圧力が上昇しないの
で、次に、ターボ圧縮機２台目を起動する。空気の使用
量がターボ圧縮機２台分以上で、ターボ圧縮機２台＋ス
クリュー圧縮機２台以下のときには、圧送圧力が設定圧
力Ｐ3まで上昇したらスクリュー圧縮機をアンロード
し、圧送圧力がＰ1まで低下したらオンロードさせるこ
とにより、制御中心圧力Ｐ2付近で圧力一定に制御す
る。この際にも、前述と同様、ターボ圧縮機とスクリュ
ー圧縮機の制御が干渉しないよう、ターボ圧縮機の定風
圧制御の設定圧力を、前記設定圧力Ｐ３以上のＰ4まで
上げておく。

【００４０】その後、空気の使用量がターボ圧縮機２台
分の容量以下となると、スクリュー圧縮機２台をアンロ
ードした場合には圧力が上昇するので、ターボ圧縮機の
定風圧制御の設定圧力をＰ2まで下げる。これにより、
圧力はＰ2付近で一定に制御される。さらに空気の使用
量が減少した場合、ターボ圧縮機の吸込絞り弁が下限開
度となってもなお圧送流量が多過ぎると圧力が上昇する
ので、ターボ圧縮機１台を停止させるかあるいはアンロ
ードさせ、一方、スクリュー圧縮機をオンロードさせ
る。空気の使用量がターボ圧縮機１台＋スクリュー圧縮
機２台分以下のときには、前述と同様スクリュー圧縮機
がオンロードあるいはアンロード切換することにより、
圧送圧力はＰ2付近で一定制御される。その際、ターボ
圧縮機の制御圧力は前記設定圧力Ｐ３以上のＰ4に切り
換えられる。

【００４１】最後に、空気の使用量がターボ圧縮機１台
分以下となると、スクリュー圧縮機２台をアンロードし
ても圧力が上昇するので、ターボ圧縮機の定風圧制御に
移行する。空気の使用量がさらに減少した場合、ターボ
圧縮機の吸込絞り弁が下限開度となってもなお圧送流量
が多過ぎると圧力が上昇するので、残りのターボ圧縮機
１台を停止させるかあるいはアンロードさせ、スクリュ
ー圧縮機をオンロードさせる。

【００４２】以上のように、本システムによれば、方式
の異なる複数の圧縮機を備えた圧縮機設備として、常
に、その中から負荷に対応した方式の必要最小限の台数
の圧縮機を選択して圧送を行うことにより、設備全体の
省力化を図ることが出来ると共に、方式の異なるターボ
圧縮機とスクリュー圧縮機の制御を干渉させることな
く、圧送圧力をほぼ一定に制御できる。また、ターボ圧
縮機を、ロード・アンロード切換を行わず、吸込絞り弁
が下限開度以下では停止させる、いわゆる、起動・停止
動作とすることにより、ターボ圧縮機の放風による損失
の無い、効率の良い台数制御が可能となる。

【００４３】スクリュー圧縮機のロード・アンロード切
換制御中にターボ圧縮機の制御圧力を高くする代わり
に、強制的にターボ圧縮機の全負荷運転を行うことによ
り、ターボ圧縮機とスクリュー圧縮機の制御のハンチン
グを防止することも可能である。

【００４４】さらに、以上に詳述した本発明の実施例に
なる圧縮機設備、圧縮機組合せ台数制御方法及び組合せ
台数制御システムによれば、以下のような効果が達成さ
れる。（イ）新しい機能・圧送圧力を検出し、スクリューの運転状態に応じてタ
ーボの制御圧力を自動的に切換えるので、圧送圧力を一
定に制御することができる。（ロ）経済性、簡略化・ターボの放風による損失が無いので、設備のランニン
グコストを低減できる。・ターボを定風圧制御としているので、レシーバータン
クを小形化できる。（ハ）性能、効率の向上・ターボを定風圧制御としているので、ロード・アンロ
ードの切換回数を抑制でき、負荷変動による歯車等回転
体の疲労破壊を防止できる。

【００４５】なお、上記の実施例では、一方の方式の圧
縮機としてはターボ圧縮機を、そして、他方の方式の圧
縮機としてはスクリュー圧縮機についてのみ説明した
が、本発明ではこれに限られることなく、その他の方式
の圧縮機としては例えばレシプロ圧縮機を採用すること
も可能である。この場合、レシプロ圧縮機の脈動がター
ボ圧縮機に伝わらないように、ターボ圧縮機の吐出配管
（口）とレシプロ圧縮機の吐出配管（口）の間に上記の
レシーバタンクを設置することが好ましい。

【００４６】

【発明の効果】以上の詳細な説明からも明らかなよう
に、本発明になる圧縮機設備、並びに圧縮機の組合せ台
数制御方法及び組合せ台数制御システムによれば、方式
の異なる複数の圧縮機を用いた圧縮機設備において、方
式の異なる圧縮機間での制御干渉がなくし、種々の負荷
に対しても安定で確実な出力圧力一定制御を可能とする
ことから、設備全体での省力化も可能となり、また、レ
シーバータンクを大容量化せずに設備全体の小型化を図
ることも可能となり、さらに、ロード・アンロード切換
の回数を抑えることが可能となるという技術的にも優れ
た効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例である圧縮機の台数制御システ
ムを適用した圧縮機設備の全体構成を示すブロック図で
ある。

【図２】上記図１の圧縮機設備におけるターボ圧縮機の
性能と制御圧力の関係図を示す図である。

【図３】上記図１の圧縮機の台数制御システムにおい
て、負荷圧力変動に応じて種々の圧縮機を起動・停止及
びロード・アンロードさせて圧力一定に制御する動作を
説明する、各部の動作波形を示す制御フロー図である。

【符号の説明】

１台数制御盤２レシーバータンク３圧力センサ１０，２０ターボ圧縮機３０，４０スクリュー圧縮機１２，２２ＬＬＲ１３，２３，３３，４３吸込絞り弁１１，２１，３６，４１機側盤１４，２４，３４，４４圧縮機本体１５，２５，３５，４５放風弁１６，２６圧力調節弁１７，２７，３７，４７…逆止弁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】方式の異なる圧縮機を複数台組み合せ、
前記複数台の圧縮機を選択的に駆動制御し、負荷に圧力
一定制御した気体を圧送する圧縮機設備であって、少な
くとも１台の定風圧制御方式の圧縮機と、少なくとも１
台のタンク圧一定方式の圧縮機と、前記複数台の圧縮機
から圧送される気体を貯蔵するレシーバタンクと、前記
レシーバタンク内の気体圧力を検出する手段と、前記複
数台の圧縮機の動作を制御する圧縮機制御装置とからな
るものにおいて、前記圧縮機制御装置は、前記気体圧力
検出手段からの検出出力に基づいて前記複数台の圧縮機
を選択的に駆動制御すると共に、前記定風圧制御方式の
圧縮機と前記タンク圧一定制御方式の圧縮機の制御が干
渉するのを防止するように、前記定風圧制御方式の圧縮
機の設定圧力を変える機能を備えていることを特徴とす
る圧縮機設備。
【請求項２】前記請求項１の圧縮機設備において、前
記定風圧制御方式の圧縮機として、ターボ形の圧縮機を
使用したことを特徴とする圧縮機設備。
【請求項３】前記請求項１の圧縮機設備において、前
記タンク圧一定制御方式の圧縮機として、スクリューあ
るいはレシプロ形の圧縮機を使用したことを特徴とする
圧縮機設備。
【請求項４】前記請求項１の圧縮機設備において、前
記定風圧制御方式の圧縮機は起動・停止制御することを
特徴とする圧縮機設備。
【請求項５】前記請求項１の圧縮機設備において、前
記タンク圧一定制御方式の圧縮機は、起動・停止制御と
共に、ロード・アンロード切換制御することが可能であ
ることを特徴とする圧縮機設備。
【請求項６】方式の異なる圧縮機を複数台組み合せ、
前記複数台の圧縮機を選択的に駆動制御し、負荷に圧力
一定制御した気体を圧送する圧縮機設備であって、少な
くとも１台の定風圧制御方式の圧縮機と、少なくとも１
台のタンク圧一定方式の圧縮機と、前記複数台の圧縮機
から圧送される気体を貯蔵するレシーバタンクと、前記
レシーバタンク内の気体圧力を検出する手段と、前記複
数台の圧縮機の動作を制御する圧縮機制御装置とからな
るものにおいて、前記レシーバタンクの容量を前記タン
ク圧一定方式の圧縮機の容量に基づいて決定したことを
特徴とする圧縮機設備。
【請求項７】前記請求項４の圧縮機設備において、前
記レシーバタンクの容量Ｖを以下の式により決定し、Ｖ≧ｑ・(１−ｑ)・Ｗ・Ｒ・Ｔ・ｔ／△Ｐただし、上式において、Ｖ：レシーバタンク容量（ｍ³） △Ｐ：圧力変動（kg/cm²G) ｑ：負荷率（圧縮機容量に対する使用量の比）Ｗ：前記定風圧制御圧縮機容量（kg/s) Ｒ：ガス定数（kgm/kg°Ｋ）Ｔ：空気温度（°Ｋ）ｔ：ロード，アンロード切換１回当りのサイクルタイム
（sec) であることを特徴とする圧縮機設備。
【請求項８】方式の異なる圧縮機を複数台組み合せ、
前記複数台の圧縮機を選択的に駆動制御し、負荷に圧力
一定制御した気体を圧送する圧縮機設備であって、少な
くとも１台の定風圧制御方式の圧縮機と、少なくとも１
台のタンク圧一定方式の圧縮機と、前記複数台の圧縮機
から圧送される気体を貯蔵するレシーバタンクとを備え
た圧縮機設備において、前記定風圧制御方式の圧縮機は
起動・停止制御とし、前記タンク圧一定制御方式の圧縮
機は起動・停止とロード・アンロード切換制御とし、か
つ、前記タンク圧一定方式の圧縮機のロード・アンロー
ド切換制御中は、前記定風圧制御方式の圧縮機の制御圧
を、前記タンク圧一定制御方式の設定圧よりも高い設定
値にすることを特徴とする圧縮機の組合せ台数制御方
法。
【請求項９】前記請求項８の圧縮機の組合せ台数制御
方法において、さらに、前記タンク圧一定方式の圧縮機
の全数がアンロード状態の時には、前記定風圧制御方式
の圧縮機の前記制御圧を前記高い設定値よりも低い設定
値にすることを特徴とする圧縮機の組合せ台数制御方
法。
【請求項１０】前記請求項８の圧縮機の組合せ台数制
御方法において、前記タンク圧一定方式の圧縮機のロー
ド・アンロード切換制御中に前記定風圧制御方式の圧縮
機の圧縮機の制御圧力を高くする代わりに、強制的に前
記定風圧制御方式の圧縮機の圧縮機を全負荷運転を行う
ことを特徴とする圧縮機の組合せ台数制御方法。
【請求項１１】方式の異なる圧縮機を複数台組み合
せ、前記複数台の圧縮機を選択的に駆動制御し、負荷に
圧力一定制御した気体を圧送する圧縮機設備であって、
少なくとも１台の定風圧制御方式の圧縮機と、少なくと
も１台のタンク圧一定方式の圧縮機と、前記複数台の圧
縮機から圧送される気体を貯蔵するレシーバタンクと、
前記レシーバタンク内の気体圧力を検出する手段とを備
えた圧縮機設備において、その圧縮機設備の負荷に対応
して前記方式の異なる複数の圧縮機を組み合せて制御す
るための圧縮機の組合せ台数制御システムは、前記各定
風圧制御方式の圧縮機の起動・停止を制御する制御手段
と、前記各タンク圧一定方式の圧縮機のロード・アンロ
ード切換及び起動・停止を制御する制御手段と、そし
て、前記気体圧力検出手段からの検出出力に基づいて、
前記各定風圧制御方式の圧縮機の前記制御手段と前記各
タンク圧一定方式の圧縮機の前記制御手段により前記複
数台の圧縮機を選択的に駆動制御する圧縮機制御装置と
を備えていることを特徴とする圧縮機の組合せ台数制御
システム。
【請求項１２】前記請求項１１の圧縮機の組合せ台数
制御システムにおいて、前記定風圧制御方式の圧縮機
は、ターボ形の圧縮機であることを特徴とする圧縮機の
組合せ台数制御システム。
【請求項１３】前記請求項１１の圧縮機の組合せ台数
制御システムにおいて、前記タンク圧一定制御方式の圧
縮機は、スクリューあるいはレシプロ形の圧縮機である
ことを特徴とする圧縮機の組合せ台数制御システム。
【請求項１４】前記請求項１１の圧縮機の組合せ台数
制御システムにおいて、前記圧縮機制御装置は、前記タ
ンク圧一定方式の圧縮機のロード・アンロード切換制御
中は、前記定風圧制御方式の圧縮機の制御圧を、前記タ
ンク圧一定制御方式の設定圧よりも高い設定値にするこ
とを特徴とする圧縮機の組合せ台数制御システム。
【請求項１５】前記請求項１１の圧縮機の組合せ台数
制御システムにおいて、前記圧縮機制御装置は、前記タ
ンク圧一定方式の圧縮機の全数がアンロード状態の時に
は、前記定風圧制御方式の圧縮機の前記制御圧を前記高
い設定値よりも低い設定値にすることを特徴とする圧縮
機の組合せ台数制御システム。