CN102177342A

CN102177342A - 空气压缩机

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Publication number: CN102177342A
Application number: CN2009801399073A
Authority: CN
Inventors: 横田伴义; 古田土诚一; 松永健一
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2008-10-09
Filing date: 2009-10-09
Publication date: 2011-09-07
Anticipated expiration: 2029-10-09
Also published as: JP5464399B2; JP2010090824A; WO2010041774A1; US20110206538A1; EP2337956B1; EP2337956A1; CN102177342B; US8784070B2

Abstract

本发明公开一种空气压缩机，当其罐部(5)内的空气压力从最大设定压力值(A1)下降到在最大设定压力值与最小设定压力值之间的范围内所定义的至少一个重启设定压力值或该重启设定压力值以下时，控制电路(2)以预定的旋转速度操作电动机(3b)。当罐部(5)内的空气压力从重启设定压力值下降到最小设定压力值或该最小设定压力值以下时，控制电路部分(2)以预定的旋转速度或低于N2的旋转速度操作电动机(3b)，直到罐部(5)内的空气压力达到最大设定压力值。

Description

空气压缩机

技术领域

本发明涉及产生压缩空气以驱动诸如打钉机等气动工具的空气压缩机。

背景技术

通常，如下述专利文献1所公开，用于气动工具的空气压缩机通过曲轴将电动工具的旋转运动转换为气缸内的活塞的往复运动，通过活塞的往复运动压缩从吸气阀中吸入的空气，然后从气缸的排气阀将压缩空气储存在空气罐部内。这种空气压缩机连同气动工具一起被运送到诸如建筑工地等工作地点。然后，使用空气压缩机作为驱动源，通过空气软管将储存在空气压缩机的空气罐部内的压缩空气供应到气动工具(例如打钉机)中，使钉子或螺钉钻入例如木材等工作部件中。

由于这种空气压缩机连同气动工具一起被运送到室内或室外工作地点，并且经由空气软管将空气罐部内的压缩空气供应到气动工具中，因此空气压缩机通常为具有较小尺寸的空气罐的便携式类型。与落地式空气压缩机相比，这种便携式空气压缩机产生压缩空气并将其储存在空气罐内的能力较弱，并且为了优异的便携性能，需要配置尽可能小的空气罐。

在如专利文献1所公开的常规的空气压缩机中，通过活塞的往复运动来压缩被吸入到气缸内的空气，从而产生压缩空气。通过将电动机的旋转运动转换为往复运动来驱动活塞。于是，当控制电动机的旋转运动的控制电路将电动机的旋转速度设定得较高时，空气压缩机将较高压缩比的压缩空气储存在空气罐内。在这种情况下，在空气罐内安装有用于将压缩空气转换为电压信号的压力传感器，并且控制电路从来自压力传感器的检测信号中获取罐部内的压力(P)。

当压力传感器检测到罐部内的压力(P)达到设定为安全上限的最大设定压力值时，控制电路停止操作电动机。如果空气压力等于或高于气动工具的使用极限压力的压缩空气储存在空气罐内，则即使待连接的气动工具需要比空气压缩机的生产能力可以产生的压缩空气更大量的压缩空气时，也可以通过将空气罐内的压缩空气排放预定时间出来满足这一需求。

另一方面，当空气罐内的压力因空气罐内的压缩空气的消耗而下降到预定的重启设定压力值或该值以下时，控制电路重启电动机，以产生压缩空气并将压缩空气储存在空气罐内。此外，控制电路基于来自压力传感器的检测信号检测每经过预定的时间(ΔT)空气压降(ΔP)，从而获得罐内的空气的压降速率(ΔP/ΔT)。然后，控制电路判断由气动工具的工作而消耗的空气的多少，并再次设定电动机的旋转速度以及与压降速率(ΔP/ΔT)相对应的重启压力的设定值。控制电路以这种方式进行控制，以便将空气罐内的空气压力保持在可由气动工具利用的压力，从而确保气动工具的有效使用。

例如，在基于如图6B所示的常规空气压缩机的控制操作的压力变化曲线图中，初始重启设定压力值(第二重启设定压力值)为3.2MPa。对于工作时空气消耗量大的情况，即，当压降速率(ΔP/ΔT)大时，用于产生压缩空气的第一重启设定压力值被设定为大的值，即4.0MPa。然后，在空气罐内的压力下降到4.0MPa或4.0MPa以下的时刻c，以例如2600rpm的较高转速操作电动机，从而提前开始将压缩空气储存在空气罐内，以处理大的空气消耗量。这保证气动工具在压力下降到空气压缩机的能力极限压力(强迫操作设定压力)或该压力以下的时刻d之前的使用时间。

对于空气罐内的空气消耗量小的情况，即，当压降速率(ΔP/ΔT)小时，重启压力的设定值被设定为小于设置值4.0MPa的3.2MPa。在空气压力从设定值4.0MPa下降并达到3.2MPa的时刻h之前，空气压缩机不重启并且待机。在空气压力下降到3.2MPa或3.2MPa以下的时刻h，控制电路进行控制并将电动机的旋转速度N设定为低旋转速度N3＝1600rpm，从而进行恢复压缩空气的操作。

以这种方式，控制电路操作电动机以及空气压缩部分，其中重启设定压力值和电动机的旋转速度根据空气罐内的空气消耗量的压降速率(ΔP/ΔT)的大小而改变。这可以消除电动机部分和活塞部分的无用的操作，从而可以降低功耗浪费，并防止空气压缩机的磨损或故障。

对于由另一种常规的控制系统控制的空气压缩机，已知的空气压缩机构造为具有转换开关，该转换开关能够将电动机的旋转速度设定为高旋转速度和低旋转速度中的一种旋转速度而与空气罐内的空气消耗量无关，以便气动工具的用户事先选择转换开关以设定操作条件。

[专利文献1]未审查的日本专利申请公开KOKAI No.2004-300996。

发明内容

最近，诸如打钉机等气动工具要求长时间的连续工作，并且已经出现了具有高的驱动功率的产品。相应地，气动工具的压缩空气消耗量增大，并且需要压缩空气产生能力优异的空气压缩机。

然而，如图6B所示，当如上所述的常规的空气压缩机用于连续使用气动工具时，空气罐内的空气压力因空气压缩机的产生压缩空气的能力不足而下降到气动工具的使用极限压力或该使用极限压力以下。结果，工人需要中断气动工具的操作。当这种情况发生时，工人中断使用气动工具的工作并执行诸如组装工作等其他工作，从而产生了明显降低气动工具的工作效率的问题。

为了克服此问题，根据常规的控制技术，如图6B所示，当空气罐内的空气压力下降到气动工具的使用极限压力值或该使用极限压力值以下时，空气压缩机以较高的旋转速度执行强制操作。然后，工人中断使用气动工具的工作并且在空气罐内的空气压力恢复到预定的空气压力值之前待机。尽管如此，根据如图6B所示的现有技术，当空气罐内的空气压力恢复到可操作判断区时，空气压缩机的控制电路判断出没有任何压缩空气消耗量，并自动地将强制操作改变为低旋转速度。因此，存在使空气罐内的压缩空气的压力达到最大设定压力值的恢复时间变长的缺点。

根据将空气压缩机的电动机的旋转速度改变为高旋转速度或低旋转速度的另一种常规控制系统，当为了节能操作而选择低速操作时，恢复时间总是变长。相应地，为了达到打钉机等的可工作量的恢复时间变长，从而带来了明显影响工作效率的问题。当使用消耗大量空气的气动工具时，始终选择高速操作作为空气压缩机的操作旋转速度，这基本上无法实现节能操作。

相应地，本发明的目的是克服上述问题，并提供一种适合用于压缩空气消耗量较大的气动工具的便携式空气压缩机。

本发明的另一个目的是提供以下这种空气压缩机，该空气压缩机使空气罐内的压缩空气恢复到预定的空气压力值的恢复时间缩短，从而提高气动工具的工作效率，并能够实现节能操作。

为实现上述目的，根据本发明的空气压缩机包括：罐部，其储存待供应到气动工具中的压缩空气；压缩空气产生部分，其用于产生压缩空气并将压缩空气供应到所述罐部；具有电动机的驱动部分，其用于驱动所述压缩空气产生部分；压力传感器，其用于检测所述罐部内的空气压力；以及控制电路部分，其基于来自所述压力传感器的检测信号控制所述驱动部分的电动机，其中，当从所述检测信号中获得的表示所述罐部内的空气压力的测得压力大于最大设定压力值时，所述控制电路部分停止操作所述电动机，当所述测得压力低于比所述最大设定压力值小的最小设定压力值时，所述控制电路部分操作所述电动机，当所述测得压力从所述最大设定压力值下降到在所述最大设定压力值与所述最小设定压力值之间的范围内所定义的至少一个重启设定压力值或所述重启设定压力值以下时，所述控制电路部分以第一预定旋转速度操作所述电动机，并且当所述测得压力等于或低于所述最小设定压力值时，所述控制电路部分以所述第一预定旋转速度或者以比所述第一预定旋转速度快的第二预定旋转速度操作所述电动机，直到所述测得压力达到所述最大设定压力值为止。

所述重启设定压力值可以包括第一重启设定压力值和低于所述第一重启设定压力值的第二重启设定压力值，并且，当所述测得压力从所述最大设定压力值下降到所述第一重启设定压力值或所述第一重启设定压力值以下，并且当所述测得压力的压降速率大于预定值时，所述控制电路部分可以以所述第一预定旋转速度操作所述电动机，并且，当所述测得压力从所述最大设定压力值下降到所述第二重启设定压力值或所述第二重启设定压力值以下，并且当所述测得压力的压降速率小于所述预定值时，所述控制电路部分可以以低于所述第一预定旋转速度的第三预定旋转速度操作所述电动机。

当所述测得压力等于或低于所述最小设定压力值时，所述控制电路部分可以以所述第一预定旋转速度操作所述电动机，直到所述测得压力达到所述最大设定压力值为止。

本发明的特征使得可以确定空气罐内的压缩空气的消耗量的大小，并且可以根据所述空气消耗量的大小来设定电动机的用于恢复压缩空气的旋转速度，从而可以保证节能操作。

根据本发明的另一个特征，当空气罐内的空气压力下降到与气动工具的使用极限压力对应的最小设定压力值时，以恒定的旋转速度进行电动机的强制操作，从而可以将恢复压缩空气的时间始终设定为恒定的时间。这可以提高使用气动工具的工作效率。

附图说明

图1是示出根据本发明的实施例的空气压缩机的外观的部分剖面侧视图；

图2是示出根据本发明的实施例的空气压缩机的外观的部分剖面正视图；

图3是示出根据本发明的实施例的空气压缩机的构造的框图；

图4是根据本发明的实施例的由控制电路部分所执行的操作控制过程的流程图；

图5A和图5B是用于解释根据本发明的实施例的空气压缩机的操作实例的压力变化曲线图；

图6A是用于解释根据本发明的实施例的空气压缩机的操作实例的压力变化曲线图；以及

图6B是用于解释常规的空气压缩机的操作实例的压力变化曲线图。

具体实施方式

接下来将参考图1至图6对本发明的实施例进行说明。在描述实施例的全部附图中，为了避免重复说明，对具有相同功能或元件的部件标以共同的附图标记。

图1和图2示出根据该实施例的空气压缩机1的外观的视图，而图3示出空气压缩机1的系统框图。

如图1所示，空气压缩机1具有：罐部5，其包括一对呈伸长的圆筒形的用于储存压缩空气的罐5a和5b；压力传感器7(参见图3)，其用于检测罐5a、5b内部的空气压力；压缩空气产生部分4，其产生压缩空气并将压缩空气供应到罐部5；驱动部分3，其包括用于驱动压缩空气产生部分4的电动机3b；控制电路部分2，其设置在盖11的内部，用于控制驱动部分3的电动机3b的启动/停止(ON/OFF)以及电动机3b的旋转速度；以及冷却扇6，其安装在电动机3b的旋转轴上，以利用空气来冷却电动机3b和压缩空气产生部分4。空气压缩机1通过经由电源线50b供应的商用交流电(例如，100V，50/60Hz的单相交流电ACT)50a(参见图3)驱动。

罐部5将压缩空气储存在平行排列的一对圆筒形的罐5a、5b内。压缩空气由压缩空气产生部分4产生，并且从排出口通过图中未示出的连接管被供应到罐5a、5b内。罐5a、5b内的所供应的压缩空气具有例如2.0至4.4MPA的压力。在罐部5的一部分上设置有一对压缩空气输出口8a和8b。压缩空气输出口8a、8b通过减压阀8e和8f(参加图2)与联接器(流体联接器)相连，并且通过联接器与诸如打钉机等气动工具30a、30b的空气软管连接(参加图3)。

减压阀8e、8f具有将排放侧(联接器侧)的压缩空气的最大压力抑制在恒定水平而与罐5a、5b内的压缩空气的压力大小无关的作用。例如，在减压阀8e、8f的最大压力为2.0MPa的情况下，则即使罐5a、5b内部的压力等于或大于2.0MPa，从减压阀8e、8f排出的压缩空气的压力也等于或小于2.0MPa。因此，无论罐5a、5b内部的压力如何，在减压阀8e、8f的排放侧得到压力等于或小于减压阀8e、8f的最大压力的压缩空气。

减压阀8e、8f上安装有压力计8c和8d，以测量减压阀8e、8f的排放侧的压力。

在罐部5的一部分上安装有压力传感器7以检测罐5a、5b的内部压力。压力检测信号被传送到稍后说明的控制电路部分2。控制电路部分2从检测信号中获得的罐5a、5b内空气压力作为测得压力，并且基于检测信号控制逆变电路3以启动或停止如图3所示的驱动部分3的电动机3b。

压缩空气产生部分4将驱动部分3的电动机3b的旋转运动转换为活塞在未示出的气缸内的往复运动，以压缩从气缸的吸气阀吸入到气缸内的空气，从而产生压缩空气。所产生的压缩空气从设置在气缸盖上的排气阀排出到连接管(未示出)，并储存在罐5a、5b内。这种压缩空气产生部分(空气压缩机主体)4可以由公知的技术构成。

商用交流电50a(参加图3)通过主开关50c被供应至电源电路50d。电源电路50d包括用于整流交流电的全波整流电路(未示出)，并且提供电动机的驱动电压Vm以及控制电路部分2的直流电压Vcc，将在后面对此进行说明。

驱动部分3具有：例如为无刷电动机的电动机3b；由六个未示出的功率晶体管(TRS)(例如场效应晶体管(MOSFET))构成的逆变电路3a；以及由Hall IC等组成的旋转速度传感器3e。电动机3b具有定子3c和由永磁体构成的转子3d。驱动部分3通过逆变电路3a使三相驱动电流流过耦合成Y型的定子3c的绕组U、V和W，从而形成旋转磁场。旋转速度传感器3e检测转子3d的旋转速度N，并且将其检测信号输入控制电路部分2。

控制电路部分2形成用于驱动逆变电路3a的脉冲控制信号。当脉冲控制信号从控制电路部分2被供应至逆变电路3时，电动机3b启动。另一方面，当逆变电路3a被控制电路部分2禁用时，电动机3b停止。此外，使用PEM调制信号作为脉冲控制信号，通过设定脉冲控制信号的宽度来控制电动机3b的转子3d的旋转速度。基于来自旋转速度传感器3e的检测信号，通过由控制电路部分2输出至逆变电路3的控制信号来控制转子3d的旋转速度N。根据实施例，转子3d的旋转速度被设定为例如低旋转速度N3(例如1600rpm)或者高旋转速度N2(例如2600rpm)。

控制电路部分2由微型计算机构成，微型计算机包括：用于执行控制程序的中央处理单元(CPU)2a、储存用于CPU 2a的控制程序的只读存储器(ROM)2b、用作CPU的工作区的随机存取存储器RAM 2c、用于数据的暂时存储区等。根据实施例，使用可重写所储存的程序的EEPROM(电可擦可编程ROM)作为ROM 2b。该微型计算机可以通过公知的半导体集成电路(IC)技术形成在电路板上。

来自安装在罐部5上的压力传感器7的检测信号被输入控制电路部分2。控制电路部分2基于加载在ROM 2b中的控制程序以及储存在RAM 2c中的数据并通过CPU 2a输出用于控制逆变电路3a的控制信号。

提供操作面板9，以供工人向控制电路部分2输入有关旋转速度等的设定信息。操作面板9通过连接螺钉9a等安装在框架10上。操作面板9包括主开关(ON开关)9c(见图3)，主开关9c用于将开始信号输出至驱动部分3的电动机3b。

为了起保护作用，主体盖件11覆盖设置在罐部5的上方的电动机3b和压缩空气产生部分4。

在以上述方式构造的空气压缩机1中，控制电路部分2的ROM2b储存有表示罐5a、5b内可储存的压缩空气的最大压力值的停止设定压力值(最大设定压力值)A1(例如4.4MPa)，以及表示与最小所需压缩空气的压力值对应的罐5a、5b内的最小压力值的强制操作设定压力值(最小设定压力值)X(例如2.0MPa)。ROM 2b还储存有位于最大设定压力值A1与最小设定压力值X之间的范围内的第一重启设定压力值(第一中间设定压力值)A2(例如4.0MPa)，以及小于中间设定压力值A2的第二重启设定压力值(第二中间设定压力值)A3(例如3.2MPa)。此外，ROM 2b储存有设定压降速率(ΔPr/ΔTr)，设定压降速率是控制电路部分2改变电动机3b的旋转速度的参考。

控制电路部分2(CPU 2a)基于罐5a、5b内的压缩空气的消耗量能够使电动机3b高速操作或低速操作。例如，在电动机3b停止操作的情况下，当罐5a、5b内的空气压力值P位于第一中间设定压力值A2与第二中间设定压力值A3之间的范围内，且当压降速率(ΔP1/ΔT1)大于设定压降速率(ΔPr/ΔTr)时(当空气消耗量大时)，控制电路部分2以高旋转速度N2(例如2600rpm)操作电动机3b。在电动机3b停止操作的情况下，当罐5a、5b内的空气压力值P等于或小于第二中间设定压力值A3，且当压降速率(ΔP2/ΔT2)大于设定压降速率(ΔPr/ΔTr)时(当空气消耗量小时)，控制电路部分2以低旋转速度N3(例如1600rpm)操作电动机3b。

此外，在电动机3b以高速或低速操作的情况下，当罐5a、5b内的空气压力值P低于最小设定压力值X时，控制电路部分2以等于或高于高旋转速度N2的旋转速度Nx强制操作电动机3b。在下述实施例中，控制电路部分2以与高旋转速度N2(2600rpm)相同的旋转速度强制操作电动机3b。然而，在强制操作模式中，电动机3b的旋转速度Nx可以被设定为高于高旋转速度N2的旋转速度(例如3000rpm)。可以根据气动工具的工作内容或者压缩空气的消耗量来设定合适的旋转速度Nx。在罐5a、5b内的压缩空气的压力值变为最大设定压力值A1之前，这种强制操作可以缩短待机时间，从而提高气动工具30的工作效率。

接下来，参考图4对基于储存在空气压缩机1的控制电路部分2的ROM 2b中的操作程序的操作控制过程进行说明。根据本实施例的操作控制过程主要包括：开始过程、常规操作过程和待机过程。

首先，对开始过程进行说明。当主开关50c(参加图3)被设定为打开以向控制电路部分2(CPU 2a)供应电力时，操作控制过程(开始过程)启动。然后，控制电路部分2开始利用压力传感器7对罐5a、5b内的空气压力值P进行采样(步骤S101)。此时，控制电路部分2例如每隔0.5秒从压力传感器7采集一次检测信号。

接下来，控制电路部分2判断由压缩传感器7所检测的罐5a、5b内的空气压力值是否等于或大于最小设定压力值X＝2.0MPa(步骤S102)。

如果控制电路部分2判断出罐5a、5b内的空气压力值P等于或大于2.0MPa(在步骤S102中结果为“是”)，则控制电路部分2判断罐5a、5b内的空气压力值P是否高于最大设定压力值A1＝4.4MPa(步骤S103)。

如果控制电路部分2判断出罐5a、5b内的空气压力值P高于4.4MPa(步骤S103中结果为“是”)，则控制电路部分2停止操作电动机3b(步骤S106)。然后，控制电路部分2进行步骤S118以开始待机过程。

如果控制电路部分2判断出罐5a、5b内的空气压力值P不等于也不大于2.0MPa，即，空气压力值P小于2.0MPa(步骤S102中结果为“否”)，则控制电路部分2开始强制操作电动机3b(步骤S104)。即，当强制操作启动时，电动机3b保持恒定的高旋转速度(2600rpm)操作，从而压力值较快地达到4.4MPa或者最大设定压力值A1。尽管根据实施例，在强制操作模式中电动机3b的旋转速度Nx被设定为2600rpm，然而也可以将旋转速度设定为等于或大于2600rpm。

控制电路部分2判断罐5a、5b内的空气压力值P是否高于最大设定压力值A1＝4.4MPa(步骤S105)。

如果控制电路部分2判断出罐5a、5b内的空气压力值P高于4.4MPa(步骤S105中结果为“是”)，则控制电路部分2停止操作电动机3b(步骤S106)。然后，控制电路部分2进行步骤S118以开始待机过程。如果控制电路部分2判断出罐5a、5b内的空气压力值P不高于4.4MPa，即，空气压力值P等于或小于4.4MPa(步骤S105中结果为“否”)，则控制电路部分2待机，直到空气压力值P变得高于4.4MPa为止。

如果控制电路部分2判断出罐5a、5b内的空气压力值P不高于4.4MPa，即，空气压力值P等于或小于4.4MPa(步骤S103中结果为“否”)，则控制电路部分2进行步骤S107以开始常规操作过程。

接下来，对常规操作过程进行说明。如果控制电路部分2在步骤S102和S103中判断出空气压力值P满足2.0MPa≤P≤4.0MPa，则控制电路部分2开始高速操作电动机3b(步骤S107)。根据实施例，电动机3b在高速操作模式中的旋转速度N2被设定为2600rpm。

控制电路部分2判断罐5a、5b内的空气压力值P是否高于3.2MPa或者第二中间设定压力值A3(步骤S108)。如果控制电路部分2判断出罐5a、5b内的空气压力值P不高于3.2MPa，即，空气压力值P等于或小于3.2MPa(步骤S108中结果为“否”)，则控制电路部分2判断罐5a、5b内的空气压力值P是否等于或大于最小设定压力值X＝2.0MPa(步骤S109)。

如果控制电路部分2判断出罐5a、5b内的空气压力值P等于或大于2.0MPa(步骤S109中结果为“是”)，则控制电路部分2返回步骤S108。如果控制电路部分2判断出罐5a、5b内的空气压力值P不等于也不大于2.0MPa，即，空气压力值P小于2.0MPa(步骤S109中结果为“否”)，则控制电路部分2开始强制操作电动机3b(步骤S104)。

如果控制电路部分2判断出罐5a、5b内的空气压力值P高于3.2MPa(步骤S108中结果为“是”)，则控制电路部分2判断在预定的时间ΔT＝3秒后，压降量-ΔP是否大于0.05MPa或者设定压降速率(步骤S110)。这里，压降量-ΔP的计算方法为：-ΔP＝-[P(t+ΔT)-P(t)]＝P(t)-P(t+ΔT)，其中，ΔP＝P(t+ΔT)-P(t)作为指定时间点的压力P(t)与预定时间ΔT＝3秒的压力P(t+ΔT)的差。

如果控制电路部分2判断出在预定的时间ΔT＝3秒之后压降量-ΔP不大于0.05MPa，即，压降量-ΔP等于或小于0.05MPa(步骤S110中结果为“否”)，则控制电路部分2判断罐5a、5b内的空气压力值P是否高于最大设定压力值A1＝4.4MPa(步骤S111)。

如果控制电路部分2判断出罐5a、5b内的空气压力值P高于4.4MPa(步骤S111中结果为“是”)，则控制电路部分2停止操作电动机3b(步骤S112)。然后，控制电路部分2进行步骤S118以开始待机过程。

如果控制电路部分2判断出在预定的时间ΔT＝3秒之后压降量-ΔP大于0.05MPa(步骤S110中结果为“是”)，则控制电路部分2返回步骤S108。

如果控制电路部分2判断出罐5a、5b内的空气压力值P不高于4.4MPa，即，空气压力值P等于或小于4.4MPa(步骤S111中结果为“否”)，则控制电路部分2开始低速操作电动机3b(步骤S113)。根据实施例，在低速操作模式中，电动机3b的旋转速度N3被设定为1600rpm。

控制电路部分2判断在预定的时间ΔT＝3秒之后压降量-ΔP是否大于0.05MPa(步骤S114)。这里，压降量-ΔP以与步骤S110中相同的方法计算。

如果控制电路部分2判断出在预定的时间ΔT＝3秒之后压降量-ΔP大于0.05MPa(步骤S114中结果为“是”)，则控制电路部分2进行步骤S107以开始高速操作电动机3b。

如果控制电路部分2判断出在预定的时间ΔT＝3秒之后压降量-ΔP不大于0.05MPa，即，压降量-ΔP等于或小于0.05MPa(步骤S114中结果为“否”)，则控制电路部分2判断罐5a、5b内的空气压力值P是否高于最大设定压力值A1＝4.4MPa(步骤S115)。

如果控制电路部分2判断出罐5a、5b内的空气压力值P高于4.4MPa(步骤S115中结果为“是”)，则控制电路部分2停止操作电动机3b(步骤S116)。然后，控制电路部分2进行步骤S118以开始待机过程。

如果控制电路部分2判断出罐5a、5b内的空气压力值P不高于4.4MPa，即，空气压力值P等于或小于4.4MPa(步骤S115中结果为“否”)，则控制电路部分2判断罐5a、5b内的空气压力值P是否等于或大于最小设定压力值X＝2.0MPa(步骤S117)。

如果控制电路部分2判断出罐5a、5b内的空气压力值P等于或大于2.0MPa(步骤S117中结果为“是”)，则控制电路部分2返回步骤S114。如果控制电路部分2判断出罐5a、5b内的空气压力值P不等于也不大于2.0MPa，即，空气压力值P小于2.0MPa(步骤S117中结果为“否”)，则控制电路部分2开始强制操作电动机3b(步骤S104)。

接下来，对待机过程进行说明。在步骤S106、S109、S112和S116中控制电路部分2停止操作电动机3b，然后判断罐5a、5b内的空气压力值P是否等于或小于第一中间设定压力值A2＝4.0MPa(步骤S118)。如果控制电路部分2判断出罐5a、5b内的空气压力值P不等于也不小于4.0MPa，即，空气压力值P高于4.0MPa(步骤S118中结果为“否”)，则控制电路部分2待机，直到空气压力值P变得等于或小于4.0MPa为止。

如果控制电路部分2判断出罐5a、5b内的空气压力值P低于4.0MPa(步骤S118中结果为“是”)，则控制电路部分2判断在预定的时间ΔT＝3秒后，压降量-ΔP是否大于0.05MPa(步骤S119)。这里，压降量-ΔP以与步骤S110中相同的方法计算。

如果控制电路部分2判断出在预定的时间ΔT＝3秒之后压降量-ΔP大于0.05MPa(步骤S119中结果为“是”)，则控制电路部分2进行步骤S107以开始常规操作过程。

如果控制电路部分2判断出在预定的时间ΔT＝3秒之后压降量-ΔP不大于0.05MPa，即，压降量-ΔP等于或小于0.05MPa(步骤S119中结果为“否”)，则控制电路部分2判断罐5a、5b内的空气压力值P是否等于或小于第二中间设定压力值A3＝3.2MPa(步骤S120)。如果控制电路部分2判断出罐5a、5b内的空气压力值P不等于也不小于3.2MPa，即，空气压力值P高于3.2MPa(步骤S120中结果为“否”)，则控制电路部分2待机，直到空气压力值P变得等于或小于3.2MPa为止。

如果控制电路部分2判断出罐5a、5b内的空气压力值P等于或小于3.2MPa(步骤S120中结果为“是”)，则控制电路部分2进行步骤S113以开始低速操作电动机3b。

接下来，参考图5和图6对操作模式A至操作模式C进行说明，操作模式A至操作模式C是空气压缩机1根据图4至图6所示的操作控制过程的流程图的操作实例。图5A和图5B以及图6A是示出在单独的操作模式中罐5a、5b内的压力P随着时间T的压力变化曲线的示图。

首先，对操作模式A进行说明。如图5A所示，空气压缩机1在时刻a1启动。由于罐5a、5b内的空气压力值P低于最小设定压力值X＝2.0MPa，所以空气压缩机1开始以旋转速度Nx＝2600rpm强制操作电动机3b。当罐5a、5b内的空气压力值P在时刻b1达到最大设定压力值A1＝4.4MPa时，空气压缩机1停止操作电动机3b。

从时刻b1至时刻c1，工人通过使用气动工具30消耗罐5a、5b内的压缩空气，使得罐5a、5b内的空气压力值P下降。此时，从时刻b1到时刻c1的压缩空气的消耗率(压降速率ΔP1/ΔT1)大于储存在ROM 2b中的用作气动工具的空气消耗量的设定压降速率(ΔPr/ΔTr)，或者，在例如单次打钉操作中使用气动工具的次数多。因此，当罐5a、5b内的空气压力值P在时刻c1达到第一中间设定压力值A2＝4.0MPa时，空气压缩机1开始以旋转速度N2＝2600rpm高速操作电动机3b。

从时刻c 1到时刻d1，罐5a、5b内的空气压力值P上升。当空气压力值P在时刻d1达到最大设定压力值A1＝4.4MPa时，空气压缩机1停止操作电动机3b。从时刻c1到时刻d1，假设气动工具30没有被使用，即，罐5a、5b内的压缩空气没有被消耗。

接下来，对操作模式B进行说明。如图5B所示，空气压缩机1在时刻a1启动。然后，空气压缩机1如在操作模式A中那样开始强制操作电动机3b，并且当罐5a、5b内的空气压力值P在时刻b1达到最大设定压力值A1＝4.4MPa时停止操作电动机3b。

从时刻b1到时刻c2，从时刻b1到时刻c2的压缩空气的消耗率(压降速率ΔP1/ΔT1)小于储存在ROM 2b中的用作气动工具的空气消耗量的设定压降速率(ΔPr/ΔTr)，或者，在例如单次打钉操作中使用气动工具的次数少。因此，当罐5a、5b内的空气压力值P在时刻c2达到第二中间设定压力值A3＝3.2MPa时，空气压缩机1开始以旋转速度N3＝1600rpm低速操作电动机3b。

从时刻c2到时刻d2，罐5a、5b内的空气压力值P上升。当空气压力值P在时刻d2达到最大设定压力值A1＝4.4MPa时，空气压缩机1停止操作电动机3b。从时刻c2到时刻d2，假设气动工具30没有被使用，即，罐5a、5b内的压缩空气没有被消耗。

接下来，对比常规空气压缩机的操作模式，对操作模式C进行说明。如图6A所示，空气压缩机1在时刻a1启动。然后，空气压缩机1如在操作模式A中那样开始强制操作电动机3b，并且当罐5a、5b内的空气压力值P在时刻b1达到最大设定压力值A1＝4.4MPa时停止操作电动机3b。

从时刻b1到时刻c3，压缩空气的消耗率(压降速率ΔP1/ΔT1)大于储存在ROM 2b中的压降速率(ΔPr/ΔTr)。因此，当罐5a、5b内的空气压力值P在时刻c3达到第一中间设定压力值A2＝4.0MPa时，空气压缩机1开始以旋转速度N2＝2600rpm高速操作电动机3b。

从时刻c3到时刻d3，连续消耗大于压缩空气产生部分4的产生压缩空气能力的压缩空气，即，使用气动工具30而消耗的压缩空气的消耗量大于从压缩空气产生部分4供应到罐5a、5b内的压缩空气的量，从而使罐5a、5b内的空气压力值P下降。然后，罐5a、5b内的空气压力值P在时刻d3达到最小设定压力值X＝2.0MPa。与根据实施例的空气压缩机1类似，在常规的空气压缩机中，罐内的压力下降并且罐内的空气压力值P达到最小设定压力值2.0MPa。

由于罐5a、5b内的空气压力值P在时刻e3低于最小设定压力值X＝2.0MPa，因此工人不能再使用气动工具30进行打钉工作，从而停止使用气动工具30。由于罐5a、5b内的空气压力值P低于最小设定压力值X＝2.0MPa，因此空气压缩机1开始以旋转速度Nx＝2600rpm强制操作电动机3b。

从时刻e3到时刻f3，罐5a、5b内的空气压力值P上升。当空气压力值P在时刻f3达到最大设定压力值A1＝4.4MPa时，空气压缩机1停止操作电动机3b。如图6B所示，根据常规的空气压缩机，罐内的空气压力在时刻b与时刻e之间下降，这与根据实施例的空气压缩机1在时刻b1与时刻e3之间下降一样。在时刻e，常规的空气压缩机开始以2600rpm的旋转速度强制操作电动机。然而，罐内的空气压力值在时刻f达到第二重启设定压力值，并且压力上升，从而常规的空气压缩机开始以1600rpm的旋转速度低速操作电动机。因此，与常规的空气压缩机的恢复时间(从时刻e到时刻g)相比，根据实施例的空气压缩机1的从工作中断到罐内压力达到停止设定压力值A1的压缩空气恢复时间(从时刻e3到时刻f3)更短。

如上文所述，对于压降速率大的情况，当罐5a、5b内的空气压力值P达到位于最大设定压力值A1与最小设定压力值X的范围内的第一中间设定压力值A2时，根据实施例的空气压缩机1开始高速操作电动机3b。因此，可以使罐5a、5b内的空气压力值变得低于最小设定压力值之前的时间延长，从而可以延长气动工具的使用时间，并且可以提高工作效率。

当单位时间内的压缩空气的消耗量小时，当罐5a、5b内的空气压力值P位于最大设定压力值A1与最小设定压力值X之间并且达到小于第一中间设定压力值A2的第二中间设定压力值A3时，根据实施例的空气压缩机1开始低速操作电动机3b。因此，可以减少电动机3b的操作频率，从而降低空气压缩机1的功耗。另外，这样可以减少空气压缩机1的磨损或故障。

此外，当连续消耗大于压缩空气产生部分4的产生压缩空气能力的压缩空气，使得罐5a、5b内的空气压力值P达到最小设定压力值X＝2.0MPa时，根据实施例的空气压缩机1强制操作电动机3b，直到罐5a、5b内的空气压力值P达到最大设定压力值A1＝4.4MPa为止。因此，工人可以预计从因罐5a、5b内的空气压力值P变得小于最小设定压力值X而导致工作中断到罐5a、5b内的压缩空气恢复完成为止的时间。相应地，工人可以有效地利用工作时间。另外，还可以通过根据压缩空气的消耗量适当地设定电动机3b在强制操作时的旋转速度Nx来进一步提高工作效率。

本发明不限于本发明的上述实施例。

尽管根据实施例，通过压力传感器7检测的罐5a、5b内压力的采样周期为0.5秒，但该数值不受限制并且可以采用其他数值。尽管根据实施例，获得压降量所用的检测时间为3秒，但该数值不受限制并且可以采用其他数值。

在不背离本发明的精神和范围的情况下，本发明可以以多种形式实例化和变型。本实施例被视为说明而不应被视为限制。即，本发明的范围并不被限制为实施例，而是应该由所附权利要求的范围来表示。在权利要求的范围以内以及权利要求的等效含义以内的各种修改应被视为落入本发明的范围以内。

在不脱离本发明的广泛精神和范围的情况下，可以得到各种实施例和改变。上述实施例意在说明本发明，而非限制本发明的范围。本发明的范围是由所附权利要求而非实施例示出的。在本发明的权利要求的等效含义以内以及权利要求的范围以内所作出的各种修改应被认为落在本发明的范围内。

本发明基于2008年10月9日提交的日本专利申请No.2008-262398。日本专利申请No.2008-262398的说明书、权利要求书和附图以引用的方式并入本文。

工业实用性

本发明优选适用于产生压缩空气以驱动诸如打钉机等气动工具的应用场合。

Claims

1.一种空气压缩机，包括：

罐部，其储存待供应到气动工具中的压缩空气；

压缩空气产生部分，其用于产生压缩空气并将压缩空气供应到所述罐部；

具有电动机的驱动部分，其用于驱动所述压缩空气产生部分；

压力传感器，其用于检测所述罐部内的空气压力；以及

控制电路部分，其基于来自所述压力传感器的检测信号控制所述驱动部分的电动机，

其中，当从所述检测信号中获得的表示所述罐部内的空气压力的测得压力大于最大设定压力值时，所述控制电路部分停止操作所述电动机，当所述测得压力低于比所述最大设定压力值低的最小设定压力值时，所述控制电路部分操作所述电动机，当所述测得压力从所述最大设定压力值下降到在所述最大设定压力值与所述最小设定压力值之间的范围内所定义的至少一个重启设定压力值或所述重启设定压力值以下时，所述控制电路部分以第一预定旋转速度操作所述电动机，并且当所述测得压力等于或低于所述最小设定压力值时，所述控制电路部分以所述第一预定旋转速度或者以比所述第一预定旋转速度快的第二预定旋转速度操作所述电动机，直到所述测得压力达到所述最大设定压力值为止。

2.根据权利要求1所述的空气压缩机，其中，所述重启设定压力值包括第一重启设定压力值和低于所述第一重启设定压力值的第二重启设定压力值，并且，

当所述测得压力从所述最大设定压力值下降到所述第一重启设定压力值或所述第一重启设定压力值以下，并且当所述测得压力的压降速率大于预定值时，所述控制电路部分以所述第一预定旋转速度操作所述电动机，并且，

当所述测得压力从所述最大设定压力值下降到所述第二重启设定压力值或所述第二重启设定压力值以下，并且当所述测得压力的压降速率小于所述预定值时，所述控制电路部分以低于所述第一预定旋转速度的第三预定旋转速度操作所述电动机。

3.根据权利要求1所述的空气压缩机，其中，当所述测得压力等于或低于所述最小设定压力值时，所述控制电路部分以所述第一预定旋转速度操作所述电动机，直到所述测得压力达到所述最大设定压力值为止。