台湾专利TW201319396A 空氣壓縮機

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专利摘要:
一種空氣壓縮機，包括：槽、壓縮機構、馬達、儲存單元、及控制電路，其特徵在於：儲存單元儲存用以表示空氣壓縮機之運轉狀態之歷史記錄的資訊，控制電路選擇複數個模式中之一者，旋轉速度及參考再啟動壓力中之至少一者在該複數個模式之間係為不同；控制電路將該複數個模式中之一者執行成為目標模式，其中，控制單元係藉由比較參考啟動壓力與壓縮空氣之壓力，來控制馬達再啟動，及使馬達以目標模式之旋轉速度旋轉；以及，控制電路根據資訊而將其目標模式從複數個模式中之一者改變至該複數個模式中之另一者。
公开号:TW201319396A
申请号:TW101131488
申请日:2012-08-30
公开日:2013-05-16
发明作者:Tomoyoshi Yokota；Seiichi Kodato；Hiroki Kitagawa；Kenichi Matsunaga；Masahiro Miura；Yoshimi Takahashi
申请人:Hitachi Koki Kk；
IPC主号:F04D25-00

专利说明:
空氣壓縮機
本發明係有關於一種空氣壓縮機。
已知一種空氣壓縮機，此空氣壓縮機偵測槽中之空氣壓力，且當所偵測的空氣壓力等於或低於預定值時，再啟動其馬達。作為一更先進實例，日本專利第4,069,450號揭露一種空氣壓縮機，此空氣壓縮機偵測槽中空氣壓力之變化率，並依據所偵測的壓力變化率來控制馬達。可使此空氣壓縮機以沉靜模式操作。在該沉靜模式中，當所偵測的壓力變化率等於或低於預定值時，便再啟動馬達。

依據使用者之操作狀況，以各種方式使用空氣壓縮機。例如，當以連續方式驅動釘子時，快速地消耗槽中之空氣；然而，當以某一間隔驅動釘子時，便一點一點地消耗槽中之空氣。沒有這樣的使用者操作狀況之考量，會造成下面之問題：供應過量壓縮空氣至槽中、或未供應充分壓縮空氣至槽中。雖然在日本專利第4,069,450號之空氣壓縮機中已改善此問題，但是，在對各種使用之回應方面，仍有改善之空間。再者，日本專利第4,069,450號之空氣壓縮機在安靜方面仍有改善之空間。
本發明之目的係提供一種能根據用途而實施最佳操作的空氣壓縮機，或者，一種能減少噪音而不使其周遭人等不舒服、增加連續使用時間、及回應於各種用途的空氣壓縮機。
為了達成上述及其它目的，本發明提供一種空氣壓縮機。此種空氣壓縮機包括：槽、壓縮機構、儲存單元、及控制電路。槽係建構成用以容納具有壓力的壓縮空氣。壓縮機構係建構成用以供應壓縮空氣至該槽。馬達係建構成用以驅動該壓縮機構。儲存單元儲存用以表示此空氣壓縮機之運轉狀態之歷史記錄的資訊。控制電路選擇複數個模式中之一者，而該複數個模式中之每一者具有馬達之旋轉速度及參考再啟動壓力。旋轉速度及參考再啟動壓力中之至少一者在該複數個模式之間係為不同。控制電路將複數個模式中之一者執行成為目標模式，其中，控制單元係藉由比較對應於目標模式的參考啟動壓力與壓縮空氣之壓力，來控制馬達再啟動，及使馬達以對應於目標模式的旋轉速度旋轉。控制電路根據資訊而將其目標模式從複數個模式中之一者改變至該複數個模式中之另一者。
在上述建構中，依據運轉狀態之歷史記錄之資訊，改變目標模式。於是，可依據使用者之操作狀況，設定馬達之再啟動之時序、及馬達之旋轉速度二者。
本發明之另一態樣提供一種空氣壓縮機。此種空氣壓縮機包括：槽、壓縮機構、及控制電路。槽係建構成用以容納具有壓力的壓縮空氣。壓縮機構係建構成用以供應壓縮空氣至該槽。馬達係建構成用以驅動該壓縮機構。控制電路係建構成用以控制該馬達以一旋轉速度來旋轉。控制電路控制馬達以小於或等於最大旋轉速度的旋轉速度旋轉，且當壓縮空氣變成最大壓力值時，停止馬達。控制電路根據壓縮空氣之壓力變化率，選擇第一旋轉速度及第二旋轉速度其中之一，且控制馬達以所選擇的第一旋轉速度及第二旋轉速度其中之一來旋轉。第一旋轉速度比最大旋轉速度為慢。第二旋轉速度比第一旋轉速度為低。
依據上述建構，可增加連續使用時間，同時減低馬達之旋轉速度。再者，馬達係根據壓力變化率，而以第一旋轉速度及第二旋轉速度其中之一來旋轉。於是，可設定馬達之適當旋轉速度，藉以更適當地回應使用者之期望。
可依據使用者之操作狀況，適當地設定旋轉速度及參考再啟動壓力。
下面將參考所附圖式來描述本發明之具體例之空氣壓縮機1。
圖1A至1C所示之空氣壓縮機1供應壓縮空氣至一個氣動工具，例如，打釘機。空氣壓縮機1具有：握把11、蓋子10、馬達5、壓縮機構30、槽50(51、52)、框架53、及控制電路7。
在下面敘述中，將圖1A之左側定義為空氣壓縮機1之左側，而將圖1A之右側定義為空氣壓縮機1之右側。再者，將圖1A之上側定義為空氣壓縮機1之後側，而將圖1A之下側定義為空氣壓縮機1之前側。另外，將圖1A之近側定義為空氣壓縮機1之上側，而將圖1A之背側定義為空氣壓縮機1之下側。
如圖1B所示，蓋子10覆蓋住槽50(51、52)、框架53、及控制電路7。在蓋子10之上表面上設置具有開關77(圖2)的操作面板12。開關77係用以切換要經由電源線供應至空氣壓縮機1的商用AC電源之打開/關閉(ON/OFF)。開關77之切換操作對控制電路7及馬達5切換驅動電力供應之打開/關閉。操作面板12可顯示槽50(51、52)中之壓力值、及指示過載狀態的警示。
槽51及52實質上皆為具有在左右方向延伸的軸線的圓筒形狀，且其兩個端部係封閉的。槽51及52係在左右方向平行地延伸。槽51之兩個端部分別與槽52之兩個端部對齊。槽51及52係被框架53所固定。槽51之內部及槽52之內部係經由連通管(未顯示)而彼此相通。
馬達5及壓縮機構30係在其軸向上設置在槽51之中心。馬達5係為由三相AC所控制的無刷馬達，且具有：轉子5A、定子5B、及與轉子5A結合旋轉的輸出軸5C。輸出軸5C在垂直於槽51之軸向的方向上(亦即，朝前後方向)延伸。在前側上之輸出軸5C之部分穿過一個稍後描述之曲柄箱31。
在輸出軸5C之後部設置有軸流風扇25及風扇旋轉軸24。軸流風扇25同軸地固定至風扇旋轉軸24，以便可與其結合旋轉。風扇旋轉軸24同軸地固定至輸出軸5C。軸流風扇25之旋轉促使外部空氣被引入蓋子10內側，如此轉而促使空氣從馬達5之後側流至其前側，藉以冷卻馬達5。
壓縮機構30係設置在相對於馬達5的前側，且連接至馬達5。壓縮機構30具有：曲柄箱31、第一壓縮機32、及第二壓縮機33。在曲柄箱31內部設置有一曲柄軸(未顯示)。第一壓縮機32及第二壓縮機33皆具有：汽缸(未顯示)、活塞(未顯示)、及汽缸頭(未顯示)。曲柄軸(未顯示)係建構成用以與馬達5之輸出軸5C結合旋轉，且驅動連接至活塞(未顯示)。馬達5之旋轉經由曲柄軸轉變成每一汽缸內部所建設置的活塞之往復運動。第一壓縮機32連接至第二壓縮機33，以便允許壓縮空氣之轉移。第二壓縮機33連接至槽52。
藉由第一壓縮機32之汽缸(未顯示)中之活塞(未顯示)之往復運動，將從蓋子10中所形成的通孔(未顯)所流入的空氣，在第一壓縮機32之汽缸(未顯示)中壓縮至0.7MPa至0.8MPa之壓力。在第一壓縮機32中所壓縮之空氣流入第二壓縮機33之汽缸(未顯示)，且被壓縮至3.0MPa至4.35MPa之容許最大壓力。在第二壓縮機33中所壓縮之空氣通過管構件56，且流入槽52中。已流入槽52中的壓縮空氣經由連通管54(圖1B)而部分地流入槽51。在此方式中，在相同壓力下在槽51及52中儲存壓縮空氣。
在槽52之兩個端部上方分別設置有壓縮空氣出口(聯結器)60A及60B。聯結器60A及60B皆可與氣動工具(例如，打釘機)連接，且可供應壓縮空氣至所連接的氣動工具。
如圖2所示，在空氣壓縮機1中，使電源電路20、控制電路7、及馬達5電連接。控制電路7包括：CPU 70、驅動器71、位置偵測元件72、切換電路73、EEPROM(電子可抹除可程式唯讀記憶體)74、壓力感測器75、顯示區段76、及開關77。
本具體例之馬達5係三相DC無刷馬達，且具有轉子5A和定子5B，而該轉子5A具有一個包括複數組N極及S極的永久磁鐵，該定子5B則包括以星形接法連接的三相定子導體U、V、W。內部有電流流動的該等定子導體之順序切換，促使馬達5(轉子5A)旋轉。
在相對立於轉子5A之永久磁鐵的位置處，在轉子5A之圓周方向上以預定間隔(例如，90度間隔)設置複數個轉子位置偵測元件72，且輸出一個對應於轉子5A之旋轉位置的信號。
CPU 70根據來自諸轉子位置偵測元件72之信號，偵測轉子5A之旋轉位置。CPU 70進一步從轉子5A之旋轉位置上的變化，計算轉子5A之旋轉速度(以下，亦稱為「馬達5之旋轉速度」)。CPU 70傳送轉子5A之旋轉位置及旋轉速度至驅動器71。
切換電路73供應電流至對應於馬達5之U、V、及W相的導體。驅動器71根據轉子5A之旋轉位置以控制切換電路73，而在正確的時間供應電流至對應於U、V、及W相的導體。
EEPROM 74係為非揮發性記憶體，且儲存有執行稍後所述之控制處理的控制程式。EEPROM 74進一步儲存有控制程式之執行所需的各種設定值(例如，填充旗標(flag)、壓力旗標、4MPa旗標、及子模式(sub-mode)值)。
壓力感測器75測量在槽50中之空氣壓力(以下，只稱為「壓力」)，且傳送所測量的壓力值至CPU 70。
顯示區段78包括用於此空氣壓縮機之運轉狀態之通知的LED燈。
開關77係設置在操作面板12(圖1B)上，且可供使用者使用，來切換電源之打開/關閉，且在正常模式、學習模式、與沉靜模式之間切換操作模式。在空氣壓縮機1之操作前，設定開關77至正常模式、學習模式、及沉靜模式其中之一。
在正常模式中，當壓力變成比4.0MPa為低時，便再啟動及控制馬達5，以便以2,800rpm旋轉。
雖然稍後將描述細節，但是，在學習模式中，設定子模式成為A、B及C其中之一，而且，依據空氣壓縮機1之使用狀態，切換所設定的子模式。設定子模式值成為A、B及C其中之一，其表示設定該等子模式A、B及C其中之一為子模式。在子模式A、及B中，馬達5被控制成以2,800rpm旋轉。在子模式C中，馬達5被控制成只在電源打開後之第一時間期間以2,800rpm旋轉、及在第二時間或後續時間期間以2,000rpm旋轉。
在子模式A中，當壓力變成比4.0MPa為低時，再啟動馬達5。在子模式B中，當壓力比3.2MPa高、且比4.0MPa低時，在壓力變化率(壓力變化/時間)比-0.05MPa/sec低之狀況下，再啟動馬達5。或者，在子模式B中，當壓力變成等於或低於3.2MPa時，不管壓力變化率為何，都再啟動馬達5。在子模式C中，當壓力變成低於2.3MPa時，再啟動馬達5。
亦即，馬達5之旋轉速度、及馬達5再啟動的壓力中之至少一者，在子模式A、B與C之間係不同的。
當藉由開關77之操作而將電力切換為打開(ON)時，便從電源電路20供應控制電路所用之驅動電流至控制電路7及馬達5。
圖3係本具體例之控制程式之流程圖。當藉由開關77之操作而將電力切換為打開時，便開始其控制處理。
在S10中，CPU 70設定0為填充旗標(flag)、壓力旗標、及壓力變化率旗標之初始值。CPU 70設定B為子模式值之初始值。填充旗標係指示在處理開始之後，亦即，在電力打開之後，是否槽50已完全填充空氣。亦即，設定填充旗標之初始值為0。當槽50中之空氣壓力高於4.35MPa時(當槽50處於完全填充狀態時)，設定填充旗標為1。壓力旗標係指示是否槽50中之空氣壓力高於4.0MPa。當槽50中之空氣壓力等於或高於4.0MPa時，設定壓力旗標為1，以及，當槽50中之空氣壓力低於4.0MPa時，設定壓力旗標為0。壓力變化率旗標係指示是否槽50中之空氣壓力變化率等於或低於-0.05/3(MPa/sec)。亦即，當壓力變化率等於或低於-0.05/3(MPa/sec)時，設定壓力變化率旗標為1，否則，設定為0。4.0MPa旗標係指示：在槽50已達到它的完全填充狀態之後、而槽50中之空氣壓力高於4.0MPa的期間，亦即，緊接在壓縮空氣開始消耗之後的期間，具有大的空氣消耗量。
在S12中，CPU 70確定是否壓力旗標為1。在S12中，使用壓力旗標來確定是否允許馬達5之啟動。亦即，當壓力旗標為0時，允許馬達5之啟動，以及，當壓力旗標為1時，禁止馬達5之啟動。以如此控制，可防止在對馬達施加大負荷的狀態中啟動馬達，藉以防止過電流。
在S16中，CPU 70根據壓力感測器75所測量的壓力值，來確定是否槽50中之空氣壓力高於4.35MPa。當壓力等於或低於4.35MPa(在S16中為「否」)時，CPU 70便在S18中啟動馬達5。在S20中，CPU 70確定是否已設定開關77至正常模式。當已設定開關77至正常模式(在S20中為「是」)時，CPU 70促使馬達5在S22中以對應於正常模式的2800rpm旋轉，以供應壓縮空氣至槽50。
當尚未設定開關77至正常模式時，CPU 70在S26中確定是否已設定開關77至沉靜模式。當已設定開關77至沉靜模式(在S26中為「是」)時，CPU 70在S27中確定是否壓力變化率旗標為1。當壓力變化率旗標為1(在S27中為「是」)時，CPU 70促使馬達5在S28中以1,800rpm旋轉，以供應壓縮空氣至槽50。當壓力變化率旗標為0(在S27中為「否」)時，CPU 70促使馬達5在S29中以1,600rpm旋轉，以供應壓縮空氣至槽50。
當尚未設定開關77至沉靜模式(在S26中為「否」)時，亦即，當設定開關77至學習模式時，CPU 70促使馬達依據其子模式值以後續的旋轉速度旋轉，以供應壓縮空氣至槽50。亦即，在子模式值係為A及B其中之一的情況中，設定旋轉速度至2,800rpm。在子模式值為C之情況中，當在電力打開後之第一時間執行S30時，亦即，當設定填充旗標為0時，便設定旋轉速度至2,800rpm。在子模式值為C之情況中，當在第二或後續時間執行S30時，亦即，當設定填充旗標為1時，則設定旋轉速度至2,000rpm。
另一方面，當壓力高於4.35MPa(在S16中為「是」)時，CPU 70在S32中停止馬達5。以如此處理，CPU 70控制馬達5，以便使槽50中之空氣最大壓力變成4.35MPa。之後，CPU 70在S34中設定填充旗標及壓力旗標皆為1。
當S22、S28、S29、S30及S34中之任一者結束時，CPU 70在S40中確定是否已關閉開關77(OFF)。當開關77仍然處於打開(ON)狀態(在S40中為「否」)時，CPU 70返回至S12。當開關處於關閉(OFF)狀態(在S40中為「是」)時，CPU 70在S41中停止馬達，以結束此例行程序。
接下來，將描述圖4所示之處理流程。在S102中，CPU 70計算壓力變化率。更特別地，CPU 70由壓力感測器75以預定時間間隔(在本具體例中為每3秒)所已測量的壓力值，計算壓力變化率。藉由以預定時間間隔除壓力變化，來計算壓力變化率。將所計算的壓力變化率儲存在EEPROM 74中。在S104中，CPU 70確定是否已設定開關77至學習模式。當已設定開關77至學習模式(在S104中為「是」)時，CPU 70在S132中確定是否其子模式值為B。當子模式值為B(在S132中為「是」)時、或當尚未設定開關77至學習模式(在S104中為「否」)時，CPU 70在S106中確定是否壓力變化率等於或低於-0.05/3(MPa/sec)。根據上述可清楚知道，當操作模式係為正常模式、沉靜模式、及子模式值被設定為B的學習模式其中之一時，執行S106之處理、及後續諸多步驟。
當壓力變化率高於-0.05/3(MPa/sec)，亦即，當壓力減少率並非較高(在S106中為「否」)時，CPU 70在S108中確定是否壓力低於3.2MPa。當壓力等於或高於3.2MPa(在S108中為「否」)時，CPU 70返回至圖3之S12。當壓力低於3.2MPa(在S108中為「是」)時，CPU 70在S110中確定是否已設定開關77至學習模式。當已設定開關77至學習模式(在S110中為「是」)時，CPU 70在S111中確定是否壓力變化率在S106中連續第二次已被確定為高於-0.05/3(MPa/sec)。更特別地，當已設定壓力變化率為0時，CPU 70確定壓力變化率已連續第二次被確定為高於-0.05/3(MPa/sec)。或者，每當CPU 70計算壓力變化率之數值、且藉由參考歷史記錄來做出確定時，CPU 70便可以將壓力變化率之數值儲存在EEPROM 74中，作為歷史記錄。當在S111中做出肯定的確定(在S111中為「是」)時，CPU 70在S112中設定子模式值為C。當CPU 70確定壓力變化率已連續第二次被確定為高於-0.05/3(MPa/sec)時，便會認為使用者例如以相當大的時間間隔驅動釘子、且因而將緩慢地消耗槽50中之空氣有一會兒時間。因此，CPU 70將其子模式值從B改變成C。在子模式C中，只有在壓力變成等於或低於2.3MPa時，才會啟動馬達5，防止馬達5有不必要的啟動。
當尚未設定開關77至學習模式(在S110中為「否」)時、當尚未確定壓力變化率連續第二次高於-0.05/3(MPa/sec)(在S111中為「否」)時、或在S112之處理執行之後，CPU 70在S114中設定壓力旗標及壓力變化率旗標二者之數值為0，且返回至圖3之S12。
當壓力變化率等於或低於-0.05/3(MPa/sec)(在S106中為「是」)時，CPU 70在S120中確定是否壓力低於4.0MPa。當壓力等於或高於4.0MPa(在S120中為「否」)時，CPU 70在S121中設定4MPa旗標之數值為1，且返回至圖3之S12。
當壓力低於4.0MPa(在S120中為「是」)時，CPU 70在S124中確定是否4MPa旗標之數值為1。4MPa旗標之數值1係指示：在槽50中之空氣壓力減少至4.0MPa之前，亦即，緊接在使用者操作之啟動後，空氣消耗量已變大了。當4MPa旗標之數值為1(在S124中為「是」)時，在4MPa旗標之數值為1的狀態中，CPU 70在S126中確定是否已設定開關77至學習模式、然後在S128中確定是否已連續第二次再啟動馬達。更特別地，例如，CPU 70可以將經由S128再啟動馬達的資訊儲存在EEPROM 74中，作為歷史記錄，且藉由參考歷史記錄來做出確定。當在S128中做出肯定的確定時，CPU 70在S129中設定其子模式值為A。當CPU 70在4.0MPa旗標之數值為1的狀態中確定已連續第二次再啟動馬達時，便認為使用者例如以連續方式驅動釘子、且因而將顯著地消耗槽50中之空氣。因此，CPU 70將其子模式值從B改變至A。在子模式A中，當壓力低於4.0MPa時，立即再啟動馬達5，而且，馬達5以2,800rpm之最大旋轉速度旋轉，藉以提早供應槽50中之空氣。此增加該空氣壓縮機1之連續使用時間。
當在S124、S126及S128中之任一者中做出否定的確定時、或在S129之處理執行之後，CPU 70在S130中分別設定壓力旗標及壓力變化率旗標之數值為0及1，且返回至圖3之S12。
當子模式值不是B(在S132中為「否」)時，CPU 70在S134中確定是否其子模式值為A。當子模式值為A(在S134中為「是」)時，CPU 70在S136中確定是否壓力低於4.0MPa。當壓力等於或高於4.0MPa(在S136中為「否」)時，CPU 70返回至圖3之S12。
當壓力低於4.0MPa(在S136中為「是」)時，CPU 70在S138中確定是否壓力變化率等於或低於-0.05/3(MPa/sec)。當壓力變化率等於或低於-0.05/3(MPa/sec)(在S138中為「是」)時，CPU 70在S140中分別設定壓力旗標及壓力變化率旗標之數值為0及1，且返回至圖3之S12。
當壓力變化率高於-0.05/3(MPa/sec)(在S138中為「否」)時，CPU 70在S142中確定是否壓力變化率已連續第二次被確定為高於-0.05/3(MPa/sec)。更特別地，當已設定壓力變化率旗標之數值為0時，CPU 70確定壓力變化率已連續第二次被確定為高於-0.05/3(MPa/sec)。或者，每當CPU 70計算壓力變化率之數值、且藉由參考歷史記錄來做出確定時，CPU 70便可以將壓力變化率之數值儲存在該EEPROM 74中，作為歷史記錄。當已連續第二次確定壓力變化率高於-0.05/3(MPa/sec)(在S142中為「是」)時，CPU 70在S144中設定其子模式值為B。
當CPU 70確定壓力變化率已連續第二次被確定為高於-0.05/3(MPa/sec)時，便認為使用者例如以時間間隔驅動釘子、且因而認為並未顯著地消耗槽50中之空氣有一會兒時間。因此，CPU 70將其子模式值從A改變至B。在子模式B中，當在壓力高於3.2MPa且低於4.0MPa之狀況下、而壓力變化率等於或低於-0.05/3(MPa/sec)時，或者，當壓力低於3.2MPa、且以2,800rpm之最大旋轉速度旋轉時，啟動馬達5。從而，可根據壓力、及壓力變化率，適當地設定空氣供應時序。
當已第一次確定壓力變化率為高於-0.05/3(MPa/sec)(在S142中為「否」)、或在S144之處理執行之後，CPU 70在S146中設定壓力旗標及壓力變化率旗標二者之數值為0。
當子模式值不是A(在S134中為「否」)時，亦即，當子模式值為C時，CPU 70在S150中確定是否壓力低於2.3MPa。當壓力低於2.3MPa時，CPU 70在S160中設定壓力旗標及壓力變化率旗標二者之數值為0，且返回至圖3之S12。
當壓力等於或高於2.3MPa(在S150中為「否」)時，CPU 70在S152中確定是否壓力變化率等於或低於-0.05/3(MPa/sec)。當壓力變化率等於或低於-0.05/3(MPa/sec)(在S152中為「是」)時，CPU 70在S154中設定其子模式值為B。接著，在S156中，CPU 70分別設定壓力旗標及壓力變化率旗標之數值為0及1，且返回至圖3之S12。
當壓力變化率高於-0.05/3(MPa/sec)(在S152中為「否」)時，CPU 70返回至S12。
以下描述根據上述控制處理而在學習模式之每一子模式中所要實施的處理。圖5至7分別係描述在子模式B、A及C中所要實施的處理的時序圖。在圖5至7中，水平軸代表時間，以及，垂直軸代表壓力(MPa)。如上所述，子模式B係在控制處理開始時所設定的子模式，以及，子模式A及C係必需從子模式B所切換的子模式。因此，在圖5至7中，已在時間0處設定其子模式為B。注意到，時間0代表使槽50填充有空氣、且使馬達5停止的狀態(S32)。
如圖5所示，在間隔IB1中，消耗掉壓縮空氣，因而減少槽中之壓力。在時間TB1時，CPU 70執行S106，以確定壓力變化率低於-0.05/3(MPa/sec)(在S106中為「是」)，亦即，每單位時間之空氣消耗量係大的，且進一步確定壓力低於4.0MPa(在S120中為「是」)。在此情況中，CPU 70並未切換其子模式至A(跳過S129)，且分別設定壓力旗標及壓力變化率旗標之數值為0及1，同時保持子模式B(S130)。因為壓力旗標之數值為0，所以，在S12中做出否定的確定，以及，馬達在間隔IB2中以2,800rpm旋轉，以供應空氣至槽50(S30)。在時間TB2時，CPU 70確定壓力高於4.35MPa(在S16中為「是」)、停止馬達(S32)、之後再設定壓力旗標之數值為1(S34)。
在間隔IB3中，使用者使用空氣壓縮機1，減少了在槽50中之空氣量。然而，其子模式為B，壓力變化率係高於-0.05/3(MPa/sec)(時間TB3，在S106中為「否」)，亦即，每單位時間之空氣消耗量係小的，以及，壓力等於或高於3.2MPa(在S108中為「否」)，以致於並未再啟動馬達5。
在時間TB4時，CPU 70確定壓力低於3.2MPa(在S108中為「是」)，且設定壓力旗標及壓力變化率旗標之數值為0，以促使馬達5以2,800rpm旋轉(S30)。在間隔IB4中，供應空氣至槽50，之後，停止馬達5(S32)。
在間隔IB5中，在時間TB5時，壓力變化率不等於或低於-0.05/3(MPa/sec)(在S106中為「否」)，以及，壓力高於3.2MPa(在S108中為「否」)，以致於保持壓力旗標之數值為1，因此，未再啟動馬達5。然而，在時間TB6時，壓力變化率變成等於或低於-0.05/3(MPa/sec)(在S106中為「是」)，以及，CPU 70在S130中設定壓力旗標之數值為0。CPU 70促使馬達5以2,800rpm旋轉(S30)，之後，停止馬達5(S32)。
如上所述，在子模式B中，當在槽50中之空氣壓力低於4.0MPa且高於3.2MPa的狀況下、而壓力變化率變成等於或低於-0.05/3(MPa/sec)時，CPU 70便再啟動馬達5，且促使馬達5以2,800rpm旋轉。當壓力低於3.2MPa時，不管壓力變化率為何(縱使該壓力變化率高於-0.05/3(MPa/sec))，CPU 70仍會再啟動馬達5，且促使馬達5以2,800rpm旋轉。如上所述，根據槽50中之空氣壓力及壓力變化率，來確定馬達5之再啟動時序，如此允許在正確的時間供應空氣，藉此增加空氣壓縮機1之連續使用時間。
下面參考圖6來描述子模式A。在間隔IA1中，已設定其子模式為B。在間隔IA1中，壓力變化率等於或低於-0.05/3(MPa/sec)(在S106中為「是」)，以及，壓力低於4.0MPa(在S120中為「是」)。然而，在已連續第二次確定4.0MPa旗標之數值為1的狀態中，不再啟動該馬達5(在S128中為「否」)，以致於CPU 70不切換其子模式至A(跳過S129)。在S130中，CPU 70分別設定壓力旗標及壓力變化率旗標之數值為0及1。因為壓力旗標之數值為0，所以，在S12中做出否定的確定。於是，CPU 70在時間TA1時再啟動馬達5(S18)，在間隔IA2中根據子模式B之設定促使馬達5以2,800rpm旋轉(S30)，之後，停止馬達5(S32)。
在間隔IA3中，壓力變化率等於或低於-0.05/3(MPa/sec)(在S106中為「是」)，以及，在間時TA3時，壓力等於或低於4.0MPa(在S120中為「是」)，以致於CPU 70分別設定壓力旗標及壓力變化率旗標之數值為0及1(S130)。在此，在已連續第二次確定4.0MPa旗標之數值為1的狀態中，再啟動馬達(在S128中為「是」)，以致於CPU 70設定其子模式至A(S129)。因為壓力旗標之數值為0，所以，在S12中做出否定的確定。於是，CPU 70在時間TA3時再啟動該馬達5(S18)，且根據子模式A之設定，促使馬達5以2,800rpm旋轉(S30)。
在間隔IA4中，雖然馬達5係以2,800rpm旋轉，但是，空氣消耗量超過空氣供應量，以致於槽50中之空氣量逐漸地減少。在時間TA4中，使空氣之使用中斷。在間隔IA5中，馬達5以2,800rpm旋轉，以及，槽50中之空氣壓力在時間TA5時達到4.35MPa，停止馬達5(S32)。結果，CPU 7設定壓力旗標之數值為1(S34)。在間隔IA6中之時間TA6時，壓力變成低於4.0MPa(在S136中為「是」)。在間隔IA6中，壓力變化率高於-0.05/3(MPa/sec)(在S138中為「否」)，以及，在S146中設定壓力旗標之數值為0。結果，在間隔IA7中，CPU 70再啟動馬達5(S18)，且促使馬達5以2,800rpm旋轉(S30)。注意到，CPU 70在此並未確定壓力變化率連續第二次高於-0.05/3(MPa/sec)(在S142中為「否」)，以致於跳過S144，以及，保持其子模式為A。
在間隔IA8中，以相同於在間隔IA6中之速率來消耗空氣，以致於，像在時間TA6之情況一般，在時間TA7時設定壓力旗標為0(S146)。然而，CPU 70在此確定壓力變化率之數值連續第二次高於-0.05/3(MPa/sec)(在S142中為「是」)，以及，將其子模式切換至B(S144)。
在已連續第二次確定4.0MPa旗標為1的狀態中再啟動馬達的情況下，便認為使用者係從事於消耗相當大空氣量的操作有一會兒時間。因此，CPU 70將其子模式從B切換至A，且當壓力變成低於4.0MPa時，促使馬達5以2,800rpm旋轉。因此，立即再啟動馬達5，以便在大的空氣消耗量之狀態中供應空氣，藉此增加空氣壓縮機1之連續使用時間。
下面參考圖7來描述子模式C。在間隔IC1中，已設定其子模式至B。在間隔IC1中，壓力變化率高於-0.05/3(MPa/sec)(在S106中為「否」)，以致於直到壓力在時間TC1時低於3.2MPa，才會再啟動馬達5。在時間TC1時，CPU 70確定壓力低於3.2MPa(在S108中為「是」)，且設定壓力旗標之數值為0(S114)。CPU 70在此未確定壓力變化率連續第二次高於-0.05/3(MPa/sec)(在S111中為「否」)，以致於保持其子模式為B。因此，在間隔IC2中，CPU 70再啟動馬達5(S18)，且促使馬達5以2,800rpm旋轉(S30)，之後，停止馬達5(S32)。
在間隔IC3中，如同在間隔IC1之情況中一般，CPU 70確定壓力在時間TC2時低於3.2MPa(在S108中為「是」)，且設定壓力旗標之數值為0(S114)。CPU 70在此確定壓力變化率連續第二次高於-0.05/3(MPa/sec)(在S111中為「是」)，因而設定其子模式至C(S112)。在間隔IC4中，CPU 70再啟動馬達5(S18)，且促使馬達5以對應於子模式C之設定的2,000rpm來旋轉(S30)。
在間隔IC5中，壓力變化率高於-0.05/3(MPa/sec)(在S152中為「否」)，以致於保持壓力旗標之數值為1，以及，直到時間TC3才會再啟動馬達5。在時間TC3時，當CPU 70確定壓力低於2.3MPa(在S150中為「是」)時，設定壓力旗標及壓力變化率旗標二者之數值為0(S160)。然後，在間隔IC6中，CPU 70再啟動馬達5(S18)，且促使馬達以2,000rpm旋轉(S30)。在間隔IC7中，CPU 70確定壓力變化率等於或低於-0.05/3(MPa/sec)(在S152中為「是」)，且設定其子模式至B(S154)。
在已連續第二次確定壓力變化率高於-0.05/3(MPa/sec)的情況中，緩慢地消耗空氣。在此情況下，將其子模式從B切換至C，以促使馬達5以2,000rpm旋轉。因為係緩慢地消耗空氣，所以，馬達5之2,000rpm旋轉可供應充分的空氣。將馬達5之旋轉速度從2,800減少至2,000rpm，藉以減少從馬達5所產生的噪音及熱。
如上所述，在學習模式中之子模式之適當切換，允許依據使用者之用途(空氣消耗量)來供應壓縮空氣。
下面參考圖8而根據上述控制處理以描述沉靜模式。在圖8中，水平軸代表時間，以及，垂直軸代表壓力(MPa)。當使用者設定開關77至沉靜模式時，執行沉靜模式。注意到，圖8中之時間0代表使槽50填充有空氣、且使馬達5停止的狀態(S32)。
在間隔ID1中，壓力變化率等於或低於-0.05/3(MPa/sec)。於是，在時間TD1時，在S106中做出肯定的確定，以及，分別設定壓力旗標及壓力變化率旗標之數值為0及1(S130)。結果，在間隔ID2中，CPU 70啟動馬達5(S18)，促使馬達5以1,800rpm旋轉(S28)，之後，停止馬達5(S32)。
在間隔ID3中，壓力變化率高於-0.05/3(MPa/sec)，以致於在S106中做出否定的確定。在時間TD2時，CPU 70確定壓力低於3.2MPa(在S108中為「是」)，且設定壓力旗標及壓力變化率旗標二者之數值為0(S114)。結果，在間隔ID4中，CPU 70啟動馬達5(S18)，且促使馬達5以1,600rpm旋轉(S28)。
在間隔ID5中之時間TD3時，壓力變化率高於-0.05/3(MPa/sec)(在S106中為「否」)，以致於並未再啟動馬達5。然而，在時間TD4時，壓力變化率等於或低於-0.05/3(MPa/sec)(在S106中為「是」)，以及，槽50中之空氣壓力低於4.0MPa(在S120中為「是」)，以致於在S130中分別設定壓力旗標及壓力變化率旗標之數值為0及1。結果，在間隔ID6中，CPU 70啟動馬達5，促使馬達5以1,800rpm旋轉(S28)，之後，停止馬達5(S32)。
如上所述，在沉靜模式中，當壓力低於4.0MPa且高於3.2MPa時，在壓力變化率變成等於或低於-0.05/3(MPa/sec)的狀況下再啟動馬達5，且促使馬達5以1,800rpm旋轉。因此，相較於不管壓力變化率為何、而直到壓力達到3.2MPa才會再啟動馬達的情況，可增加空氣壓縮機1之連續使用時間。再者，當壓力變化率高於-0.05/3(MPa/sec)時，在壓力小於3.2MPa的狀況下再啟動馬達5，且促使馬達5以1,600rpm旋轉。亦即，在沉靜模式中，促使馬達5依據壓力變化率以1,600rpm及1,800rpm之兩個不同的旋轉速度來旋轉。如此，在沉靜模式中，允許馬達5依據空氣壓縮機1之用途而適當地旋轉，並允許增加空氣壓縮機1之連續使用時間，同時減少噪音，藉此，依據其用途，提供對使用者需求之令人滿意的回應。
再者，在沉靜模式中，馬達5以1,800rpm旋轉。這比2,800rpm之最大旋轉速度慢了1,000rpm。當本案發明者從馬達5測量運轉噪音時，對於2,800rpm獲得約62dB之運轉噪音，而對於1,800rpm獲得約60dB之運轉噪音。於是，以約0.64(=1800/2800倍)乘上其旋轉速度，減少了2dB之運轉噪音。亦即，可減少運轉噪音1/100。因此，旋轉速度減少至1,800rpm，對於減少運轉噪音係有效的。在住宅區中使用空氣壓縮機的情況中，大的運轉噪音之發生可能打擾在住宅區中之居民。當使馬達5之旋轉速度減少至1,800rpm時，可相當大地減少運轉噪音，藉此保持在該區之居民不受打擾。在本具體例中，當壓力變化率變成等於或低於-0.05/3(MPa/sec)時，以減少的旋轉速度1,800rpm再啟動馬達5。如此允許空氣壓縮機1之連續使用時間之增加，同時減少運轉噪音。注意到，相較於使馬達5以1,800rpm旋轉的情況，當在沉靜模式中減少馬達5之旋轉速度至1,600rpm時，可進一步減少噪音。
再者，在沉靜模式中，在3.2MPa至4.0MPa之範圍內，設定使馬達5再啟動的壓力之數值。此範圍之壓力值低於槽50之4.35MPa最大壓力。作為沉靜模式之可想像的實例，假設採用一具空氣壓縮機，其中，使馬達5再啟動的壓力值之上限係相同於槽之最大壓力。例如，假設一種情況，其中，再啟動用之壓力值係在3.2MPa至4.35MPa之範圍內，以及，槽之最大壓力為4.35MPa。在此情況中，當甚至稍微從4.35MPa減少壓力時、且當壓力變化率在那個時候等於或低於-0.05/3(MPa/sec)時，再啟動馬達。於是，緊接在開始使用空氣壓縮機之後，再啟動馬達。再者，在僅消耗微量空氣的狀態中，再啟動馬達，以致於在短時間達到最大壓力，以停止馬達。如此極度地減少馬達之再啟動與停止之間的時間間隔。可以依據使用者之用途，重複這樣的行為。雖然馬達之旋轉速度係低的，但是，在這樣的短期間內重複的馬達運轉噪音，會打擾周遭的人。另一方面，在本具體例之空氣壓縮機1中，在3.2MPa至4.0MPa之範圍內，設定馬達1再啟動用之壓力值，其係比馬達再啟動用之壓力值4.35為低的壓力。因此，甚至當壓力變化率等於或低於-0.05/3(MPa/sec)時，在從開始使用空氣壓縮機一段時間之後，再啟動馬達5。如此對周遭的人造成較比較實例為低的打擾。
雖然已參考其具體例來詳細描述本發明，但是，熟習此項技藝者將明瞭，可以在其中實施各種變更及修改，而不脫離本發明之範圍。
例如，CPU 70在S111中確定壓力變化率已連續第二次在S106中被確定為高於-0.05/3(MPa/sec)。然而，或者，當甚至只有一次在S106中確定壓力變化率高於-0.05/3(MPa/sec)時，亦可以在S112中將其子模式切換至C。在此情況中，省略S111之處理。
或者，CPU 70可以在S111中確定是否壓力變化率已連續一既定次數在S106中被確定為高於-0.05/3(MPa/sec)。
同樣地，當甚至只有一次在S138中確定壓力變化率高於-0.05/3(MPa/sec)時，可以在S112中將其子模式切換至C。在此情況中，省略S142之處理。或者，CPU 70可以在S142中確定是否壓力變化率已連續一既定次數高於-0.05/3(MPa/sec)。
再者，當CPU 70甚至只有一次確定已在4.0MPa旗標之數值為1的狀態中再啟動馬達時，亦可以在S129中將其子模式切換至A。或者，CPU 70在S128中確定是否已連續一既定次數在4.0MPa旗標之數值為1的狀態中再啟動馬達。
在供應壓縮空氣至使用壓縮空氣做為動力源的氣動工具的可攜式空氣壓縮機之領域中，本發明之空氣壓縮機係特別有用的。
1‧‧‧空氣壓縮機
5‧‧‧馬達
5A‧‧‧轉子
5B‧‧‧定子
5C‧‧‧輸出軸
7‧‧‧控制電路
10‧‧‧蓋子
11‧‧‧握把
12‧‧‧操作面板
20‧‧‧電源電路
24‧‧‧風扇旋轉軸
25‧‧‧軸流風扇
30‧‧‧壓縮機構
31‧‧‧曲柄箱
32‧‧‧第一壓縮機
33‧‧‧第二壓縮機
50‧‧‧槽
51‧‧‧槽
52‧‧‧槽
53‧‧‧框架
54‧‧‧連通管
56‧‧‧管構件
60A‧‧‧壓縮空氣出口；聯結器
60B‧‧‧壓縮空氣出口；聯結器
70‧‧‧CPU
71‧‧‧驅動器
72‧‧‧(轉子位置)偵測元件
73‧‧‧切換電路
74‧‧‧EEPROM
75‧‧‧壓力感測器
76‧‧‧顯示區段
77‧‧‧開關
圖1A係本發明之具體例之空氣壓縮機之(俯視)平面圖。
圖1B係此空氣壓縮機之(右)側視圖。
圖1C係此空氣壓縮機之後視圖。
圖2係描述此空氣壓縮機之電性結構的方塊圖。
圖3係以本具體例之空氣壓縮機所執行的控制處理之流程圖。
圖4係圖3所示之控制處理期間所執行的處理之流程圖。
圖5係描述子模式B中所實施的處理的時序圖。
圖6係描述子模式A中所實施的處理的時序圖。
圖7係描述子模式C中所實施的處理的時序圖。
圖8係描述在沉靜模式中所實施的處理之時序圖。
1‧‧‧空氣壓縮機
5‧‧‧馬達
5A‧‧‧轉子
5B‧‧‧定子
5C‧‧‧輸出軸
7‧‧‧控制電路
10‧‧‧蓋子
24‧‧‧風扇旋轉軸
25‧‧‧軸流風扇
30‧‧‧壓縮機構
31‧‧‧曲柄箱
32‧‧‧第一壓縮機
33‧‧‧第二壓縮機
50‧‧‧槽
51‧‧‧槽
52‧‧‧槽
53‧‧‧框架
56‧‧‧管構件
60A‧‧‧壓縮空氣出口；聯結器
60B‧‧‧壓縮空氣出口；聯結器

权利要求:
Claims (11)
[1] 一種空氣壓縮機，包括：槽，建構成用以容納具有壓力的壓縮空氣；壓縮機構，建構成用以供應壓縮空氣至該槽；馬達，建構成用以驅動該壓縮機構；儲存單元；以及控制電路，其特徵在於：儲存單元儲存用以表示此空氣壓縮機之運轉狀態之歷史記錄的資訊；控制電路選擇複數個模式中之一者；該複數個模式之每一者具有其馬達之旋轉速度、及參考再啟動壓力，而旋轉速度及參考再啟動壓力中之至少一者在該複數個模式之間係為不同；控制電路將該複數個模式中之一者執行成為目標模式，其中，控制單元係藉由比較對應於目標模式的參考啟動壓力與壓縮空氣之壓力，來控制馬達再啟動，及使馬達以對應於目標模式的旋轉速度旋轉；以及控制電路根據資訊而將其目標模式從複數個模式中之一者改變至該複數個模式中之另一者。
[2] 如申請專利範圍第1項之空氣壓縮機，其中，該控制電路係根據壓縮空氣之壓力、及壓縮空氣之壓力變化率中之至少一者，將目標模式從複數個模式中之一者改變至該複數個模式中之另一者。
[3] 如申請專利範圍第1項之空氣壓縮機，其中，當資訊符合關於壓縮空氣之消耗量的指定判準時，該控制電路設定其參考再啟動壓力至第一壓力值；其中，當資訊未符合指定判準時，該控制電路設定其參考再啟動壓力至小於第一壓力值的第二壓力值。
[4] 如申請專利範圍第1項之空氣壓縮機，其中，當資訊符合關於壓縮空氣之消耗量的指定判準時，該控制電路設定其旋轉速度至第一旋轉速度；其中，當資訊未符合指定判準時，該控制電路設定其旋轉速度至比第一旋轉速度慢的第二旋轉速度。
[5] 如申請專利範圍第1項之空氣壓縮機，其中，當再啟動馬達時，該控制電路根據運轉狀態來改變其目標模式。
[6] 如申請專利範圍第1項之空氣壓縮機，其中，當壓縮空氣之壓力變成最大壓力值時，該控制電路停止馬達；其中，該馬達以慢於或等於最大旋轉速度的旋轉速度來旋轉；其中，該複數個模式包括第一模式，其中，參考再啟動壓力具有小於最大壓力值的第一參考壓力、及小於第一參考壓力的第二參考壓力；其中，當壓縮空氣之壓力係在第一參考壓力與第二參考壓力之間、且壓力變化率小於或等於指定速率值時，該控制電路再啟動馬達，以最大旋轉速度旋轉。
[7] 如申請專利範圍第6項之空氣壓縮機，其中，該複數個模式包括第二模式，其係將參考再啟動壓力設定至小於第二參考壓力的第三壓力值，且將旋轉速度設定至小於最大速度的速度；其中，當控制電路以指定次數獲得大於指定速率值的壓力變化率時，該控制電路便自動地將目標模式從第一模式改變至第二模式。
[8] 如申請專利範圍第1項之空氣壓縮機，其中，該控制電路控制該馬達，以慢於或等於最大旋轉速度的旋轉速度旋轉；其中，該複數個模式包括第三模式，其中，馬達係以最大旋轉速度旋轉；其中，當控制電路以指定次數獲得小於指定速率的壓力變化率時，該控制電路便自動地將目標模式改變至第三模式。
[9] 如申請專利範圍第1項之空氣壓縮機，其中，該控制電路控制該馬達，以慢於或等於最大旋轉速度的旋轉速度旋轉，以及，當壓縮空氣變成最大壓力值時，停止該馬達；其中，該控制電路根據壓縮空氣之壓力變化率，選擇第一旋轉速度及第二旋轉速度其中之一，且控制該馬達，以所選擇的第一旋轉速度及第二旋轉速度其中之一來旋轉，而該第一旋轉速度係比最大旋轉速度為慢，該第二旋轉速度則比第一旋轉速度為低。
[10] 如申請專利範圍第9項之空氣壓縮機，其中，當壓縮空氣之壓力為低於最大壓力值的第一壓力值、且壓力變化率小於或等於指定速率值時，該控制電路控制馬達，以第一旋轉速度旋轉；其中，當壓縮空氣之壓力為低於第一壓力值的第二壓力值、且壓力變化率大於指定速率值時，該控制電路控制馬達，以第二旋轉速度旋轉。
[11] 一種空氣壓縮機，包括：槽，建構用以容納具有壓力的壓縮空氣；壓縮機構，建構成用以供應壓縮空氣至該槽；馬達，建構成用以驅動該壓縮機構；以及控制電路，建構成用以控制該馬達以一旋轉速度來旋轉，其特徵在於：控制電路控制馬達以小於或等於最大旋轉速度的旋轉速度旋轉，且當壓縮空氣變成最大壓力值時，停止馬達；以及控制電路根據壓縮空氣之壓力變化率，選擇第一旋轉速度及第二旋轉速度其中之一，且控制馬達以所選擇的第一旋轉速度及第二旋轉速度其中之一來旋轉，而該第一旋轉速度係比最大旋轉速度為慢，該第二旋轉速度則比第一旋轉速度為低。

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法律状态:

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