特許 7592109 気体圧縮システム及びその制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-21

(45)【発行日】2024-11-29

(54)【発明の名称】気体圧縮システム及びその制御方法

(51)【国際特許分類】

   F04B 49/10 20060101AFI20241122BHJP

   F04B 49/06 20060101ALI20241122BHJP

【ＦＩ】

F04B49/10 331P

F04B49/06 341L

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2022579268

(86)(22)【出願日】2021-02-05

(86)【国際出願番号】 JP2021004350

(87)【国際公開番号】W WO2022168270

(87)【国際公開日】2022-08-11

【審査請求日】2023-06-06

(73)【特許権者】

【識別番号】502129933

【氏名又は名称】株式会社日立産機システム

(74)【代理人】

【識別番号】110001829

【氏名又は名称】弁理士法人開知

(72)【発明者】

【氏名】任 之家

(72)【発明者】

【氏名】青柳 則夫

【審査官】中村 大輔

(56)【参考文献】

【文献】特開２００３－０２１０７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０４２１２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－１４９０６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１５２６９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／０８４９３９（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｂ ４９／１０

Ｆ０４Ｂ ４９／０６

Ｆ２４Ｈ １／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の圧縮機と、前記複数の圧縮機から供給される圧縮気体を貯留する共通タンクと、前記圧縮機の運転台数を制御するマスタ制御を行う台数制御装置と、前記複数の圧縮機及び前記台数制御装置を互いに通信可能に接続する通信ネットワークとを備え、
前記複数の圧縮機の各々は、気体を圧縮する圧縮機本体と、前記台数制御装置からの指令を受信し前記圧縮機本体を制御するスレーブ制御を行う制御部と、圧縮した気体を貯留する個別タンクとを備えた、気体圧縮システムにおいて、
各制御部は、
前記台数制御装置からの安否通知を受信したかどうかにより、前記台数制御装置の異常又は前記台数制御装置との間の通信の異常が発生したかどうかを判定し、
前記異常が発生したと判定した場合に、前記圧縮機の単独制御運転を開始し、
その後、マスタ制御を承継する優先順位が高いほど早くなるタイミングで、マスタ宣言を自身以外の他の制御部へ送信し、
その後、前記他の制御部からスレーブ宣言を受信した場合に、マスタ制御を承継する一方、前記他の制御部からスレーブ宣言を受信しない場合に、前記圧縮機の単独制御運転を継続するように構成されたことを特徴とする気体圧縮システム。

【請求項2】

第１圧縮機及び複数の第２圧縮機からなる複数の圧縮機と、前記複数の圧縮機から供給される圧縮気体を貯留する共通タンクと、前記複数の圧縮機を互いに通信可能に接続する通信ネットワークとを備え、
前記第１圧縮機は、気体を圧縮する第１圧縮機本体と、前記圧縮機の運転台数を制御するマスタ制御と前記マスタ制御に連携して前記第１圧縮機本体を制御するスレーブ制御を行う第１制御部と、圧縮した気体を貯留する個別タンクとを備え、
前記複数の第２圧縮機の各々は、気体を圧縮する第２圧縮機本体と、前記第１制御部からの指令を受信し前記第２圧縮機本体を制御するスレーブ制御を行う第２制御部と、圧縮した気体を貯留する個別タンクとを備えた、気体圧縮システムにおいて、
各第２制御部は、
前記第１制御部からの安否通知を受信したかどうかにより、前記第１制御部の異常又は前記第１制御部との間の通信の異常が発生したかどうかを判定し、
前記異常が発生したと判定した場合に、前記第２圧縮機の単独制御運転を開始し、
その後、マスタ制御を承継する優先順位が高いほど早くなるタイミングで、マスタ宣言を自身以外の他の第２制御部へ送信し、
その後、前記他の第２制御部からスレーブ宣言を受信した場合に、マスタ制御を承継する一方、前記他の第２制御部からスレーブ宣言を受信しない場合に、前記第２圧縮機の単独制御運転を継続するように構成されたことを特徴とする気体圧縮システム。

【請求項3】

複数の圧縮機とは別置きされた台数制御装置のマスタ制御により、前記圧縮機の運転台数を制御し、前記複数の圧縮機の各々に組み込まれた制御部のスレーブ制御により、前記台数制御装置の指令に応じて、前記複数の圧縮機の各々に組み込まれた圧縮機本体を制御する、気体圧縮システムの制御方法において、
各制御部が、
前記台数制御装置からの安否通知を受信したかどうかにより、前記台数制御装置の異常又は前記台数制御装置との間の通信の異常が発生したかどうかを判定し、
前記異常が発生したと判定した場合に、前記圧縮機の単独制御運転を開始し、
その後、マスタ制御を承継する優先順位が高いほど早くなるタイミングで、マスタ宣言を自身以外の他の制御部へ送信し、
その後、前記他の制御部からスレーブ宣言を受信した場合に、マスタ制御を承継する一方、前記他の制御部からスレーブ宣言を受信しない場合に、前記圧縮機の単独制御運転を継続することを特徴とする気体圧縮システムの制御方法。

【請求項4】

複数の圧縮機のうちの一つである第１圧縮機に組み込まれた第１制御部のマスタ制御により、前記圧縮機の運転台数を制御し、前記第１制御部のスレーブ制御により、前記第１制御部のマスタ制御に連携して、前記第１圧縮機に組み込まれた第１圧縮機本体を制御し、前記複数の圧縮機のうちの残りである複数の第２圧縮機の各々に組み込まれた第２制御部のスレーブ制御により、前記第１制御部の指令に応じて、前記複数の第２圧縮機の各々に組み込まれた第２圧縮機本体を制御する、気体圧縮システムの制御方法において、
各第２制御部が、
前記第１制御部からの安否通知を受信したかどうかにより、前記第１制御部の異常又は前記第１制御部との間の通信の異常が発生したかどうかを判定し、
前記異常が発生したと判定した場合に、前記第２圧縮機の単独制御運転を開始し、
その後、マスタ制御を承継する優先順位が高いほど早くなるタイミングで、マスタ宣言を自身以外の他の第２制御部へ送信し、
その後、前記他の第２制御部からスレーブ宣言を受信した場合に、マスタ制御を承継する一方、前記他の第２制御部からスレーブ宣言を受信しない場合に、前記第２圧縮機の単独制御運転を継続することを特徴とする気体圧縮システムの制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、気体圧縮システム及びその制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

産業業界では、気体圧縮システムを用いて、圧縮気体を生産ラインに供給して生産活動を行う。気体圧縮システムは、複数の圧縮機を備える。これにより、複数の圧縮機のうちのいずれかが故障しても、圧縮気体を生産ラインに供給して生産活動を継続することが可能である。また、生産ラインの稼働状況に応じて圧縮機の運転台数を増減させて、省エネを図ることが可能である。

【0003】

圧縮機の運転台数を制御する方法は、複数の圧縮機とは別置された台数制御装置のマスタ制御による方法（一般的な台数制御方式であって、集中制御方式と称す）と、複数の圧縮機のうちのいずれかに組み込まれた制御部のマスタ制御による方法（群制御方式と称す）とがある。特許文献１は、群制御方式の気体圧縮システムを開示する。この気体圧縮システムは、台数制御装置を不要とするから、コストの低減を図ることが可能である。

【0004】

特許文献１の気体圧縮システムは、第１圧縮機及び複数の第２圧縮機からなる複数の圧縮機と、複数の圧縮機を互いに通信可能に接続する通信ネットワークとを備える。第１圧縮機は、空気を圧縮する第１圧縮機本体と、圧縮機の運転台数を制御するマスタ制御とこのマスタ制御に連携して第１圧縮機本体を制御するスレーブ制御を行う第１制御部とを備える。各第２圧縮機は、空気を圧縮する第２圧縮機本体と、第１制御部からの指令に応じて第２圧縮機本体を制御するスレーブ制御を行う第２制御部とを備える。

【0005】

第１圧縮機の第１制御部は、第１圧縮機（詳細には、第１制御部以外の機器）が故障した場合に、複数の第２圧縮機の第２制御部へ設定変更信号を送信する。各第２圧縮機の第２制御部は、マスタ制御を承継する優先順位を予め記憶している。優先順位が最も高い第２圧縮機が故障していなければ、その第２制御部が設定変更信号に応じて選択されてマスタ制御を承継する。これにより、圧縮機の運転台数の制御を継続する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２００３－２１０７２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の群制御方式の気体圧縮システムでは、第１圧縮機の第１制御部から第２圧縮機の第２制御部へ設定変更信号が送信され、この設定変更信号に応じて第２制御部がマスタ制御を承継する。そのため、第１制御部の異常が発生した場合や、第１制御部と第２制御部の間の通信の異常が生じた場合に、第２制御部が設定変更信号を受信できず、マスタ制御を承継することができない。したがって、圧縮機の運転台数の制御を継続することができない。

【0008】

集中制御方式の気体圧縮システムに対し、特許文献１のマスタ制御を承継する技術を採用した場合を想定する。この気体圧縮システムでは、台数制御装置から圧縮機の制御部へ設定変更信号が送信され、この設定変更信号に応じて制御部がマスタ制御を承継する。そのため、台数制御装置の異常が発生した場合や、台数制御装置と制御部の間の通信の異常が生じた場合に、制御部が設定変更信号を受信できず、マスタ制御を承継することができない。したがって、圧縮機の運転台数の制御を継続することができない。

【0009】

本発明は、上記事柄に鑑みてなされたものであり、上述した異常が生じた場合でも、圧縮機の運転台数の制御を継続することを課題の一つとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記課題を解決するために、請求の範囲に記載の構成を適用する。本発明は、上記課題を解決するための手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、複数の圧縮機と、前記複数の圧縮機から供給される圧縮気体を貯留する共通タンクと、前記圧縮機の運転台数を制御するマスタ制御を行う台数制御装置と、前記複数の圧縮機及び前記台数制御装置を互いに通信可能に接続する通信ネットワークとを備え、前記複数の圧縮機の各々は、気体を圧縮する圧縮機本体と、前記台数制御装置からの指令を受信し前記圧縮機本体を制御するスレーブ制御を行う制御部と、圧縮した気体を貯留する個別タンクとを備えた、気体圧縮システムにおいて、各制御部は、前記台数制御装置からの安否通知を受信したかどうかにより、前記台数制御装置の異常又は前記台数制御装置との間の通信の異常が発生したかどうかを判定し、前記異常が発生したと判定した場合に、前記圧縮機の単独制御運転を開始し、その後、マスタ制御を承継する優先順位が高いほど早くなるタイミングで、マスタ宣言を自身以外の他の制御部へ送信し、その後、前記他の制御部からスレーブ宣言を受信した場合に、マスタ制御を承継する一方、前記他の制御部からスレーブ宣言を受信しない場合に、前記圧縮機の単独制御運転を継続するように構成される。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、異常が生じた場合でも、圧縮機の運転台数の制御を継続することができる。

【0012】

なお、上記以外の課題、構成及び効果は、以下の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の第１の実施形態における気体圧縮システムの構成を表す概略図である。

【図2】本発明の第１の実施形態におけるマスタ制御の処理手順を表すフローチャートである。

【図3】本発明の第１の実施形態におけるマスタ制御承継の処理手順を表すフローチャートである。

【図4】本発明の第１の実施形態の動作の一例を説明するための図である。

【図5】本発明の第１の実施形態の動作の他の例を説明するための図である。

【図6】本発明の第２の実施形態における気体圧縮システムの構成を表す概略図である。

【図7】本発明の第２の実施形態におけるマスタ制御承継の処理手順を表すフローチャートである。

【図8】本発明の第２の実施形態の動作の一例を説明するための図である。

【図9】本発明の第２の実施形態の動作の他の例を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本発明の第１の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。

【0015】

図１は、本実施形態における気体圧縮システムの構成を表す概略図である。

【0016】

本実施形態の気体圧縮システムは、４台の圧縮機１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄと、圧縮機１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄから吐出された圧縮気体（詳細には、例えば圧縮空気）を貯留する貯留タンク２とを備え、取出弁３及び供給配管４を介し貯留タンク２から生産ライン（図示せず）へ圧縮気体を供給するようになっている。

【0017】

また、本実施形態の気体圧縮システムは、集中制御方式であって、貯留タンク２内の圧力を検出する圧力センサ５と、圧力センサ５で検出された圧力に基づき、圧縮機の運転台数を制御するマスタ制御を行う台数制御装置６と、圧縮機１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ及び台数制御装置６を互いに通信可能に接続する有線式又は無線式の通信ネットワーク７とを備える。

【0018】

台数制御装置６は、詳細を図示しないものの、例えば、プログラムや設定を記憶するメモリと、プログラムや設定に基づいて処理を実行するプロセッサと、プロセッサと通信ネットワーク７の間に介在する通信インターフェイスと、ユーザインターフェイス（詳細には、例えばタッチパネル）とを有する。ユーザインターフェイスは、通信ネットワーク７を介し取得された圧縮機１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄの情報を表示すると共に、ユーザが設定を入力可能としている。

【0019】

圧縮機１Ａは、気体（詳細には、例えば空気）を圧縮する圧縮機本体８Ａと、圧縮機本体８Ａを駆動するモータ９Ａと、例えば台数制御装置６からの指令に応じてモータ９Ａを制御し、ひいては圧縮機本体８Ａを制御するスレーブ制御を行う制御部１０Ａと、圧縮機本体８Ａの吐出側に設けられ、配管１１を介し貯留タンク２に接続されたタンク１２Ａと、タンク１２Ａ内の圧力を検出する圧力センサ１３Ａと、図示しないユーザインターフェイス（詳細には、例えばディスプレイ及び押しボタン）とを備える。なお、圧力センサ１３Ａで検出された圧力は、圧力センサ５で検出された圧力とほぼ同じである。

【0020】

制御部１０Ａは、詳細を図示しないものの、例えば、プログラムや設定を記憶するメモリと、プログラムや設定に基づいて処理を実行するプロセッサと、プロセッサと通信ネットワーク７の間に介在する通信インターフェイスとを有する。ユーザインターフェイスは、圧縮機１Ａの情報を表示すると共に、ユーザが設定を入力可能としている。

【0021】

圧縮機１Ｂ，１Ｃ，１Ｄは、圧縮機１Ａと同様の構成である。すなわち、圧縮機１Ｂは、圧縮機本体８Ｂ、モータ９Ｂ、制御部１０Ｂ、タンク１２Ｂ、圧力センサ１３Ｂ、及びユーザインターフェイスを備える。圧縮機１Ｃは、圧縮機本体８Ｃ、モータ９Ｃ、制御部１０Ｃ、タンク１２Ｃ、圧力センサ１３Ｃ、及びユーザインターフェイスを備える。圧縮機１Ｄは、圧縮機本体８Ｄ、モータ９Ｄ、制御部１０Ｄ、タンク１２Ｄ、圧力センサ１３Ｄ、及びユーザインターフェイスを備える。

【0022】

台数制御装置６は、定期的に（例えば１０秒毎に）、通信ネットワーク７を介し圧縮機１Ａの制御部１０Ａ、圧縮機１Ｂの制御部１０Ｂ、圧縮機１Ｃの制御部１０Ｃ、及び圧縮機１Ｄの制御部１０Ｄへリクエスト信号を送信する。各圧縮機の制御部（すなわち、圧縮機１Ａの制御部１０Ａ、圧縮機１Ｂの制御部１０Ｂ、圧縮機１Ｃの制御部１０Ｃ、又は圧縮機１Ｄの制御部１０Ｄ）は、リクエスト信号に応じて、台数制御装置６へアンサ信号（詳細には、例えば圧縮機本体、モータ、及び圧力センサ等の機器が正常状態であるかどうかを示す情報を含むもの）を送信する。

【0023】

台数制御装置６は、各圧縮機の制御部からのアンサ信号を受信したかどうかにより、各圧縮機の制御部の異常又は各圧縮機の制御部との間の通信の異常が発生したかどうかを判定する。また、各圧縮機の制御部からのアンサ信号を受信した場合に、アンサ信号に含まれた情報に基づき、各圧縮機が正常状態であるかどうかを判定する。そして、前述した判定結果によって制御対象となる圧縮機を把握しつつ、マスタ制御（すなわち、圧縮機の運転台数の制御）を行う。

【0024】

本実施形態のマスタ制御の詳細について、図２を用いて説明する。図２は、本実施形態におけるマスタ制御の処理手順を表すフローチャートである。

【0025】

台数制御装置６は、圧力センサ５で検出された圧力が所定の範囲内となるように、圧縮機の運転台数を制御する。詳しく説明すると、台数制御装置６は、圧力センサ５で検出された圧力が予め設定された上限値Ｐｕまで上昇したどうかを判定する（ステップＳ１）。そして、圧力センサ５で検出された圧力が上限値Ｐｕまで上昇した場合に、駆動中の圧縮機のうちのいずれかを停止する指令を出力する。圧縮機の制御部は、前述の停止指令に応じて圧縮機本体を停止させる。これにより、圧縮機の運転台数が減少する（ステップＳ２）。

【0026】

また、台数制御装置６は、圧力センサ５で検出された圧力が予め設定された下限値Ｐｄ（但し、Ｐｄ＜Ｐｕ）まで下降したどうかを判定する（ステップＳ３）。そして、圧力センサ５で検出された圧力が下限値Ｐｄまで下降した場合に、停止中の圧縮機のうちのいずれかを駆動する指令を出力する。圧縮機の制御部は、前述の駆動指令に応じて圧縮機本体を駆動させる。これにより、圧縮機の運転台数が増加する（ステップＳ４）。

【0027】

ここで、本実施形態の特徴として、各圧縮機の制御部は、台数制御装置６からのリクエスト信号（安否通知）を受信したかどうかにより、台数制御装置６の異常又は台数制御装置６との間の通信の異常が発生したかどうかを判定する。そして、前述した異常が発生した場合に、圧縮機１Ａの制御部１０Ａ、圧縮機１Ｂの制御部１０Ｂ、圧縮機１Ｃの制御部１０Ｃ、及び圧縮機１Ｄの制御部１０Ｄのうちのいずれかがマスタ制御を承継するようになっている。なお、本実施形態では、ユーザが台数制御装置６のユーザインターフェイス又は圧縮機のユーザインターフェイスを用いて、マスタ制御を承継する優先順位を予め設定している。

【0028】

本実施形態のマスタ制御承継の詳細について、図３を用いて説明する。図３は、本実施形態におけるマスタ制御承継の処理手順を表すフローチャートである。

【0029】

各圧縮機の制御部（すなわち、圧縮機１Ａの制御部１０Ａ、圧縮機１Ｂの制御部１０Ｂ、圧縮機１Ｃの制御部１０Ｃ、又は圧縮機１Ｄの制御部１０Ｄ）は、定期的に、台数制御装置６からの安否通知を受信したかどうかにより、台数制御装置６の異常又は台数制御装置６との間の通信の異常が発生したかどうかを判定する（ステップＳ１１）。

【0030】

各圧縮機の制御部は、前述の異常が発生したと判定したときに、単独制御へ移行すると共に（ステップＳ１２）、承継タイマを起動する（ステップＳ１３）。圧縮機１Ａの制御部１０Ａが単独制御へ移行した場合を例にとり、単独制御について説明する。圧縮機１Ａの制御部１０Ａは、圧力センサ１３Ａで検出された圧力が所定の範囲内となるように、圧縮機本体８Ａを制御する。すなわち、圧力センサ１３Ａで検出された圧力が上限値Ｐｕまで上昇した場合に、圧縮機本体８Ａを停止させ、圧力センサ１３Ａで検出された圧力が下限値Ｐｄまで下降した場合に、圧縮機本体８Ａを駆動させる。

【0031】

承継タイマの設定時間は、マスタ制御を承継する優先順位に基づいて設定されている。例えば、圧縮機１Ａの制御部１０Ａの優先順位が１位であれば、その承継タイマの設定時間が（Ｔ×１）に設定され、圧縮機１Ｂの制御部１０Ｂの優先順位が２位であれば、その承継タイマの設定時間が（Ｔ×２）に設定され、圧縮機１Ｃの制御部１０Ｃの優先順位が３位であれば、その承継タイマの設定値が（Ｔ×３）に設定され、圧縮機１Ｄの制御部１０Ｄの優先順位が４位であれば、その承継タイマの設定値が（Ｔ×４）に設定されている（但し、例えば、Ｔ＝１秒）。これにより、優先順位が高いほど早くなるタイミングで、マスタ機能を承継するマスタ宣言を送信するように設定されている。

【0032】

各圧縮機の制御部は、承継タイマの設定時間が経過するまで、自身以外の他の制御部からのマスタ宣言を受信したかどうかを判定する（ステップＳ１４）。そして、他の制御部からのマスタ宣言を受信することなく、承継タイマの設定時間が経過すれば、全ての他の制御部へマスタ宣言を送信する（ステップＳ１５，Ｓ１６）。

【0033】

各圧縮機の制御部は、承継タイマの設定時間が経過する前に、自身以外の他の制御部からのマスタ宣言を受信すれば、マスタ宣言の送信元である制御部へスレーブ宣言（詳細には、他の制御部からの指令に応じて圧縮機本体を制御する宣言）を送信して、マスタ宣言を送信しない（ステップＳ１７）。

【0034】

マスタ宣言を送信した制御部は、自身以外の他の制御部からのスレーブ宣言を受信することにより、制御対象となる圧縮機を把握する。その後、マスタ制御を承継して群制御へ移行する（ステップＳ１８，Ｓ１９）。スレーブ宣言を送信した制御部は、マスタ宣言の送信元である制御部からの駆動指令又は停止指令を受信することにより、群制御へ移行する（ステップＳ２０）。なお、マスタ宣言を送信した制御部は、自身以外の他の制御部からのスレーブ宣言を受信しなければ、単独制御を継続する（ステップＳ２１）。

【0035】

次に、本実施形態の動作及び作用効果を説明する。

【0036】

例えば図４で示すように、圧縮機１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄと台数制御装置６の間の通信の異常が発生し、圧縮機１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄの相互の通信が正常である場合を想定する。

【0037】

台数制御装置６は、圧縮機１Ａの制御部１０Ａ、圧縮機１Ｂの制御部１０Ｂ、圧縮機１Ｃの制御部１０Ｃ、及び圧縮機１Ｄの制御部１０Ｄからのアンサ信号を受信しないことにより、マスタ制御を停止する。圧縮機１Ａの制御部１０Ａ、圧縮機１Ｂの制御部１０Ｂ、圧縮機１Ｃの制御部１０Ｃ、及び圧縮機１Ｄの制御部１０Ｄは、台数制御装置６からの安否通知を受信しないことにより、台数制御装置６の異常又は台数制御装置６との間の通信の異常が発生したと判定する。その後、圧縮機１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄのうちの圧縮機１Ａの優先順位が最も高いから、圧縮機１Ａの制御部１０Ａから圧縮機１Ｂの制御部１０Ｂ、圧縮機１Ｃの制御部１０Ｃ、及び圧縮機１Ｄの制御部１０Ｄへマスタ宣言が送信され、これに応じて圧縮機１Ｂの制御部１０Ｂ、圧縮機１Ｃの制御部１０Ｃ、及び圧縮機１Ｄの制御部１０Ｄから圧縮機１Ａの制御部１０Ａへスレーブ宣言が送信される。その後、圧縮機１Ａの制御部１０Ａは、マスタ制御を承継する。したがって、圧縮機の運転台数の制御を継続することができる。その結果、省エネを図ることができる。

【0038】

また、例えば図５で示すように、圧縮機１Ｃ，１Ｄと台数制御装置６の間の通信の異常が発生し、圧縮機１Ａ，１Ｂと台数制御装置６の間の通信が正常であり、圧縮機１Ｃ，１Ｄの相互の通信が正常である場合を想定する。

【0039】

台数制御装置６は、圧縮機１Ａの制御部１０Ａ及び圧縮機１Ｂの制御部１０Ｂからのアンサ信号を受信するものの、圧縮機１Ｃの制御部１０Ｃ及び圧縮機１Ｄの制御部１０Ｄからのアンサ信号を受信しないことにより、制御対象を圧縮機１Ａ，１Ｂに縮小する。圧縮機１Ｃの制御部１０Ｃ及び圧縮機１Ｄの制御部１０Ｄは、台数制御装置６からの安否通知を受信しないことにより、台数制御装置６の異常又は台数制御装置６との間の通信の異常が発生したと判定する。その後、圧縮機１Ｃ，１Ｄのうちの圧縮機１Ｃの優先順位が最も高いから、圧縮機１Ｃの制御部１０Ｃから圧縮機１Ｄの制御部１０Ｄへマスタ宣言が送信され、これに応じて圧縮機１Ｄの制御部１０Ｄから圧縮機１Ｃの制御部１０Ｃへスレーブ宣言が送信される。その後、圧縮機１Ｃの制御部１０Ｃは、マスタ制御を承継する。したがって、圧縮機の運転台数の制御を継続することができる。その結果、省エネを図ることができる。

【0040】

なお、第１の実施形態において、マスタ制御を承継する圧縮機１Ａ～１Ｄの優先順位は、ユーザによって設定された場合を例にとって説明したが、これに限られず、例えば台数制御装置６によって設定されてもよい。この変形例について説明する。

【0041】

台数制御装置６は、各圧縮機の制御部からのアンサ信号に含まれる情報であって、圧縮機本体、モータ、及び圧力センサ等の機器が正常状態であるかどうかを示す情報以外に、例えば、圧縮機の製造年月、累積運転時間、故障発生回数、及び製造番号を取得する。そして、制御開始前又は定期的に、制御対象となる圧縮機（詳細には、制御部の異常又は台数制御装置６との間の通信の異常が発生しておらず、かつ、機器が正常状態である圧縮機）に対して、前述した製造年月、累積運転時間、故障発生回数、及び製造番号に基づき、優先順位を設定する。

【0042】

詳しく説明すると、例えば、圧縮機の製造年月が新しいほど、圧縮機の優先順位が高くなるように設定する。圧縮機の製造年月が同じであれば、例えば、圧縮機の累積運転時間と故障発生回数に基づいて算出された故障発生率が低いほど、圧縮機の優先順位が高くなるように設定する。なお、圧縮機の故障発生率は、故障の種類（詳細には、例えばモータ又は圧力センサ等の故障個所）に応じて故障発生回数の重みづけが行われて算出されてもよい。圧縮機の故障発生率が同じであれば、圧縮機の累積運転時間が短いほど、圧縮機の優先順位が高くなるように設定する。圧縮機の累積運転時間が同じであれば、圧縮機の製造番号が小さいほど、圧縮機の優先順位が高くなるように設定する。

【0043】

台数制御装置６は、上述した各圧縮機の優先順位を、各圧縮機の制御部へ送信する。各圧縮機の制御部は、優先順位に応じて、承継タイマの設定時間を設定する。

【0044】

上述した変形例においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0045】

また、第１の実施形態においては、台数制御装置６から圧縮機１Ａの制御部１０Ａ、圧縮機１Ｂの制御部１０Ｂ、圧縮機１Ｃの制御部１０Ｃ、及び圧縮機１Ｄの制御部１０Ｄへ送信するリクエスト信号に関し、その詳細について説明しなかったが、各制御部が共有すべき情報として、例えば、貯留タンク２内の圧力の検出値と、圧力の上限値及び下限値と、現在時刻と、正常な圧縮機の台数と、圧縮機１Ａ～１Ｄの優先順位とのうちのいずれかを含んでいてもよい。

【0046】

本発明の第２の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態において、第１の実施形態と同等の部分は同一の符号を付し、適宜、説明を省略する。

【0047】

図６は、本実施形態における気体圧縮システムの構成を表す概略図である。

【0048】

本実施形態の気体圧縮システムは、群制御方式であって、圧縮機１Ａの制御部１０Ａのマスタ機能によって圧縮機の運転台数を制御するように構成されており、台数制御装置６を不要とする。

【0049】

なお、圧縮機１Ａは、請求の範囲に記載の第１圧縮機に相当し、圧縮機本体８Ａは、請求の範囲に記載の第１圧縮機本体に相当し、制御部１０Ａは、請求の範囲に記載の第１制御部に相当する。そのため、以降、「第１圧縮機１Ａ」、「第１圧縮機本体８Ａ」、「第１制御部１０Ａ」と称して説明する。また、圧縮機１Ｂ，１Ｃ，１Ｄは、請求の範囲に記載の第２圧縮機に相当し、圧縮機本体８Ｂ，８Ｃ，８Ｄは、請求の範囲に記載の第２圧縮機本体に相当し、制御部１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄは、請求の範囲に記載の第２制御部に相当する。そのため、以降、「第２圧縮機１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ」、「第２圧縮機本体８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ」、「第２制御部１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ」と称して説明する。

【0050】

第１圧縮機１Ａの第１制御部１０Ａは、定期的に（例えば１０秒毎に）、通信ネットワーク７を介し第２圧縮機１Ｂの第２制御部１０Ｂ、第２圧縮機１Ｃの第２制御部１０Ｃ、及び第２圧縮機１Ｄの第２制御部１０Ｄへリクエスト信号を送信する。各第２圧縮機の第２制御部（すなわち、第２圧縮機１Ｂの第２制御部１０Ｂ、第２圧縮機１Ｃの第２制御部１０Ｃ、又は第２圧縮機１Ｄの第２制御部１０Ｄ）は、リクエスト信号に応じて、第１圧縮機１Ａの第１制御部１０Ａへアンサ信号（詳細には、例えば圧縮機本体、モータ、及び圧力センサ等の機器が正常状態であるかどうかを示す情報を含むもの）を送信する。

【0051】

第１圧縮機１Ａの第１制御部１０Ａは、各第２圧縮機の第２制御部からのアンサ信号を受信したかどうかにより、各第２圧縮機の第２制御部の異常又は各第２圧縮機の第２制御部との間の通信の異常が発生したかどうかを判定する。また、各第２圧縮機の第２制御部からのアンサ信号を受信した場合に、アンサ信号に含まれた情報に基づき、各第２圧縮機が正常状態であるかどうかを判定する。そして、制御対象である第１圧縮機と共に、前述した判定結果によって制御対象となる第２圧縮機を把握しつつ、マスタ制御（すなわち、圧縮機の運転台数の制御）を行う。

【0052】

第１圧縮機１Ａの第１制御部１０Ａは、圧力センサ１３Ａで検出された圧力が所定の範囲内となるように、圧縮機の運転台数を制御する。詳しく説明すると、第１圧縮機１Ａの第１制御部１０Ａは、圧力センサ１３Ａで検出された圧力が予め設定された上限値Ｐｕまで上昇したどうかを判定する。そして、圧力センサ１３Ａで検出された圧力が上限値Ｐｕまで上昇した場合に、駆動中の第２圧縮機のうちのいずれかを停止する指令を出力する。第２圧縮機の第２制御部は、前述の停止指令に応じて圧縮機本体を停止させる。あるいは、第１圧縮機１Ａの第１制御部１０Ａは、圧縮機本体８Ａが駆動中であれば、圧縮機本体８Ａを停止させる。これにより、圧縮機の運転台数が減少する。

【0053】

また、第１圧縮機１Ａの第１制御部１０Ａは、圧力センサ１３Ａで検出された圧力が予め設定された下限値Ｐｄ（但し、Ｐｄ＜Ｐｕ）まで下降したどうかを判定する。そして、圧力センサ１３Ａで検出された圧力が下限値Ｐｄまで下降した場合に、停止中の第２圧縮機のうちのいずれかを駆動する指令を出力する。第２圧縮機の第２制御部は、前述の駆動指令に応じて圧縮機本体を駆動させる。あるいは、第１圧縮機１Ａの第１制御部１０Ａは、圧縮機本体８Ａが停止中であれば、圧縮機本体８Ａを駆動させる。これにより、圧縮機の運転台数が増加する。

【0054】

ここで、本実施形態の特徴として、各第２圧縮機の第２制御部は、第１圧縮機１Ａの第１制御部１０Ａからのリクエスト信号（安否通知）を受信したかどうかにより、第１制御部１０Ａの異常又は第１制御部１０Ａとの間の通信の異常が発生したかどうかを判定する。そして、前述した異常が発生した場合に、第２圧縮機１Ｂの第２制御部１０Ｂ、第２圧縮機１Ｃの第２制御部１０Ｃ、及び第２圧縮機１Ｄの第２制御部１０Ｄのうちのいずれかがマスタ制御を承継するようになっている。なお、本実施形態では、ユーザが圧縮機のユーザインターフェイスを用いて、マスタ制御を承継する優先順位を予め設定している。

【0055】

本実施形態のマスタ制御承継の詳細について、図７を用いて説明する。図７は、本実施形態におけるマスタ制御承継の処理手順を表すフローチャートである。

【0056】

各第２圧縮機の第２制御部（すなわち、第２圧縮機１Ｂの第２制御部１０Ｂ、第２圧縮機１Ｃの第２制御部１０Ｃ、又は第２圧縮機１Ｄの第２制御部１０Ｄ）は、定期的に、第１圧縮機１Ａの第１制御部１０Ａからの安否通知を受信したかどうかにより、第１制御部１０Ａの異常又は第１制御部１０Ａとの間の通信の異常が発生したかどうかを判定する（ステップＳ３１）。

【0057】

各第２圧縮機の第２制御部は、前述の異常が発生したと判定したときに、単独制御へ移行すると共に（ステップＳ３２）、承継タイマを起動する（ステップＳ３３）。第２圧縮機１Ｂの第２制御部１０Ｂが単独制御へ移行した場合を例にとり、単独制御について説明する。第２圧縮機１Ｂの第２制御部１０Ｂは、圧力センサ１３Ｂで検出された圧力が所定の範囲内となるように、第２圧縮機本体８Ｂを制御する。すなわち、圧力センサ１３Ｂで検出された圧力が上限値Ｐｕまで上昇した場合に、第２圧縮機本体８Ｂを停止させ、圧力センサ１３Ｂで検出された圧力が下限値Ｐｄまで下降した場合に、第２圧縮機本体８Ｂを駆動させる。

【0058】

承継タイマの設定時間は、マスタ制御を承継する優先順位に基づいて設定されている。例えば、第２圧縮機１Ｂの第２制御部１０Ｂの優先順位が１位であれば、その承継タイマの設定時間が（Ｔ×１）に設定され、第２圧縮機１Ｃの第２制御部１０Ｃの優先順位が２位であれば、その承継タイマの設定時間が（Ｔ×２）に設定され、第２圧縮機１Ｄの第２制御部１０Ｄの優先順位が３位であれば、その承継タイマの設定値が（Ｔ×３）に設定されている（但し、例えば、Ｔ＝１秒）。これにより、優先順位が高いほど早くなるタイミングで、マスタ機能を承継するマスタ宣言を送信するように設定されている。

【0059】

各第２圧縮機の第２制御部は、承継タイマの設定時間が経過するまで、自身以外の他の第２制御部からのマスタ宣言を受信したかどうかを判定する（ステップＳ３４）。そして、他の第２制御部からのマスタ宣言を受信することなく、承継タイマの設定時間が経過すれば、全ての他の第２制御部へマスタ宣言を送信する（ステップＳ３５，Ｓ３６）。

【0060】

各第２圧縮機の第２制御部は、承継タイマの設定時間が経過する前に、自身以外の他の第２制御部からのマスタ宣言を受信すれば、マスタ宣言の送信元である第２制御部へスレーブ宣言（詳細には、他の第２制御部からの指令に応じて圧縮機本体を制御する宣言）を送信して、マスタ宣言を送信しない（ステップＳ３７）。

【0061】

マスタ宣言を送信した第２制御部は、自身以外の他の第２制御部からのスレーブ宣言を受信することにより、制御対象となる第２圧縮機を把握する。その後、マスタ制御を承継して群制御へ移行する（ステップＳ３８，Ｓ３９）。スレーブ宣言を送信した第２制御部は、マスタ宣言の送信元である第２制御部からの駆動指令又は停止指令を受信することにより、群制御へ移行する（ステップＳ４０）。なお、マスタ宣言を送信した第２制御部は、自身以外の他の第２制御部からのスレーブ宣言を受信しなければ、単独制御を継続する（ステップＳ４１）。

【0062】

次に、本実施形態の動作及び作用効果を説明する。

【0063】

例えば図８で示すように、第２圧縮機１Ｂ，１Ｃ，１Ｄと第１圧縮機１Ａの間の通信の異常が発生し、第２圧縮機１Ｂ，１Ｃ，１Ｄの相互の通信が正常である場合を想定する。

【0064】

第１圧縮機１Ａの第１制御部１０Ａは、第２圧縮機１Ｂの第２制御部１０Ｂ、第２圧縮機１Ｃの第２制御部１０Ｃ、及び第２圧縮機１Ｄの第２制御部１０Ｄからのアンサ信号を受信しないことにより、マスタ制御を停止し、単独運転へ移行する。第２圧縮機１Ｂの第２制御部１０Ｂ、第２圧縮機１Ｃの第２制御部１０Ｃ、及び第２圧縮機１Ｄの第２制御部１０Ｄは、第１圧縮機１Ａの第１制御部１０Ａからの安否通知を受信しないことにより、第１制御部１０Ａの異常又は第１制御部１０Ａとの間の通信の異常が発生したと判定する。その後、第２圧縮機１Ｂ，１Ｃ，１Ｄのうちの第２圧縮機１Ｂの優先順位が最も高いから、第２圧縮機１Ｂの第２制御部１０Ｂから第２圧縮機１Ｃの第２制御部１０Ｃ及び第２圧縮機１Ｄの第２制御部１０Ｄへマスタ宣言が送信され、これに応じて第２圧縮機１Ｃの第２制御部１０Ｃ及び第２圧縮機１Ｄの第２制御部１０Ｄから第２圧縮機１Ｂの第２制御部１０Ｂへスレーブ宣言が送信される。その後、第２圧縮機１Ｂの第２制御部１０Ｂは、マスタ制御を承継する。したがって、圧縮機の運転台数の制御を継続することができる。その結果、省エネを図ることができる。

【0065】

また、例えば図９で示すように、第２圧縮機１Ｃ，１Ｄと第１圧縮機１Ａの間の通信の異常が発生し、第２圧縮機１Ｂと第１圧縮機１Ａの間の通信が正常であり、第２圧縮機１Ｃ，１Ｄの相互の通信が正常である場合を想定する。

【0066】

第１圧縮機１Ａの第１制御部１０Ａは、第２圧縮機１Ｂの第２制御部１０Ｂからのアンサ信号を受信するものの、第２圧縮機１Ｃの第２制御部１０Ｃ及び第２圧縮機１Ｄの第２制御部１０Ｄからのアンサ信号を受信しないことにより、制御対象を圧縮機１Ａ，１Ｂに縮小する。第２圧縮機１Ｃの第２制御部１０Ｃ及び第２圧縮機１Ｄの第２制御部１０Ｄは、第１圧縮機１Ａの第１制御部１０Ａからの安否通知を受信しないことにより、第１制御部１０Ａの異常又は第１制御部１０Ａとの間の通信の異常が発生したと判定する。その後、第２圧縮機１Ｃ，１Ｄのうちの第２圧縮機１Ｃの優先順位が最も高いから、第２圧縮機１Ｃの第２制御部１０Ｃから第２圧縮機１Ｄの第２制御部１０Ｄへマスタ宣言が送信され、これに応じて第２圧縮機１Ｄの第２制御部１０Ｄから第２圧縮機１Ｃの第２制御部１０Ｃへスレーブ宣言が送信される。その後、第２圧縮機１Ｃの第２制御部１０Ｃは、マスタ制御を承継する。したがって、圧縮機の運転台数の最大値が減少することなく、圧縮機の運転台数の制御を継続することができる。

【0067】

なお、第１の実施形態においては、例えば図４で示すように、圧縮機１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄと台数制御装置６の間の通信の異常が発生した場合に、圧縮機１Ａの制御部１０Ａがマスタ制御を承継することを説明し、その後の詳細について説明しなかったが、第２の実施形態と同様の方法を用い、圧縮機１Ａの制御部１０Ａの異常などが発生した場合に、圧縮機１Ｂの制御部１０Ｂ、圧縮機１Ｃの制御部１０Ｃ、及び圧縮機１Ｄの制御部１０Ｄのうちのいずれかがマスタ制御を承継してもよい。

【0068】

また、第１及び第２の実施形態において、気体圧縮システムは、４台の圧縮機を備えた場合を例にとって説明したが、これに限られず、２台、３台、又は５台以上の圧縮機を備えてもよい。

【符号の説明】

【0069】

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ…圧縮機、６…台数制御装置、７…通信ネットワーク、８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ…圧縮機本体、１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ…制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】